Question

【题目】植物细胞壁中存在大量不能被猪消化的多聚糖类物质，如半纤维聚多聚糖，果胶质(富含有半乳糖醛酸的多聚糖)等。研究人员通过基因工程，胚胎工程等技术培育出转多聚糖酶基因（manA),主要流程如下图(neo为新霉素抗性基因)，回答下列问题：

（1）运用PCR技术扩增DNA分子时，需经过变性→_______→延伸→重复过程，经过4轮循环后，得到的子代DNA分子中，不同时含有两种引物DNA分子占________。

（2）图2中的步骤[①] ____过程，是基因工程基本操作程序中的核心步骤。

（3）通过①过程获得的重组质粒含有4.9kb个碱基对，其中manA基因含有1.8kb个碱基对。现将该重组质粒成功导入受体细胞后，经培养，发现约有50%的细胞能正常表达目的基因产物，原因是________。若用BamH1和EcoRI联合酶切割其中一种重组质粒，只能获得。7kb和3.2kb两种DNA片段，若用上述联合酶切割同等长度的另一种重组质粒，则可获得_____kb长度两种的DNA片段。

（4）在④过程的早期胚胎培养时，通常需要定期更换培养液，目的是_________。

（5） ⑤过程前，通常需对受体母猪注射_______，使其生理状态相同。与普通猪相比，该转基因猪的优势是 _______。

Answer 1

【答案】复性(退火） 1/8 构建基因表达载体 目的基因与质粒结合时，存在正接和反接两种重组基粒 1.4和3.5 清除代谢废物，补充营养物质 孕激素 能分泌多聚糖酶，提高饲料的利用率

【解析】

1．PCR由变性--退火--延伸三个基本反应步骤构成：a．模板DNA经加热至93℃左右，使模板DNA双链解离，使之成为单链，以便它与引物结合；b．温度降至55℃左右，引物与模板DNA单链的互补序列配对结合；c．DNA模板--引物结合物在TaqDNA聚合酶的作用下，按碱基配对与半保留复制原理，合成一条子链。

2．目的基因的插入位点在启动子和终止子之间，以利于目的基因的表达。

（1）PCR技术的原理是DNA复制；每次循环需要经过变性、复性（退火）、延伸三步。利用PCR技术扩增目的基因时，由于DNA聚合酶只能从3′端延伸DNA链，因此要用两种引物才能确保DNA两条链同时被扩增；引物I延伸而成的DNA单链会与引物Ⅱ结合，进行DNA的延伸，这样，DNA聚合酶只能特异地复制处于两个引物之间的DNA序列；一个DNA分子四轮复制以后，含有两种引物的DNA分子有24-2=14个，不同时含有两种引物的DNA分子占2/16＝1/8。

（2）基因工程基本操作程序中的核心步骤是基因表达载体的构建。

（3）通过①过程获得的重组质粒含有4.9 kb个碱基对，其中manA基因含有1.8 kb个碱基对。现将该重组质粒成功导入受体细胞后，经培养，发现约有50%的细胞能正常表达目的基因产物，原因是目的基因与质粒结合时，存在正接和反接两种重组质粒。上述4.9kb的重组质粒有两种形式，若用BamHI和EcoRI联合酶切其中一种，只能获得1.7kb和3.2kb两种DNA片段，说明右侧BamHI和EcoRI之间的长度为1.7；用联合酶切同等长度的另一种重组质粒，则切割的是BamHI左侧的位点，又因为manA基因含有1.8 kb个碱基对，可获得1.7+1.8=3.5kb和4.9-3.5=1.4kb两种DNA片段。

（4）在培养过程中，应定期更换培养液，清除代谢废物，补充营养物质。

（5）胚胎移植前，通常需对受体母猪注射孕激素，使其能同期发情。与普通猪相比，该转多聚糖酶基因（manA）猪的优势是能分泌多聚糖酶，提高饲料的利用率。因为多聚糖酶基因的表达产物为多聚糖酶，它可以水解大量不能被普通猪消化的多聚糖类物质，从而提高饲料的利用率。