Question

【题目】我国科学家屠呦呦因青蒿素的研究荣获2015年诺贝尔生理学和医学奖．青蒿素是目前世界上最有效的治疗疟疾药物，为青蒿植株的代谢产物，其化学本质是一种萜类化合物，其生物合成途径如图1所示．正常青蒿植株的青蒿素产量很低，难以满足临床需求，科学家为了提高青蒿素产量，将棉花中的FPP合成酶基因导入了青蒿植株并让其成功表达，获得了高产青蒿植株，过程如图2所示．
（1）研究人员从棉花基因文库中获取FPP合成酶基因后，可以采用技术对该目的基因进行大量扩增，该技术除了需要提供模板和游离的脱氧核苷酸外，还需要提供、等条件．在基因工程中通常选择细菌质粒作为运载体，原因之一是；如果某质粒由1000个核苷酸组成，核苷酸平均分子量为a，则该质粒的质量为 ．
（2）图2中的①为 ， 形成过程中需要等酶；棉花FPP合成酶基因能够和质粒连接成①的主要原因是 ．
（3）若②不能在含有抗生素Kan的培养基上生存，则原因是 ．
（4）由题意可知，除了通过提高FPP的含量来提高青蒿素的产量外，还可以通过哪些途径来提高青蒿素的产量？（试举一例）

Answer 1

【答案】
（1）PCR；引物；热稳定的DNA聚合酶；质粒进入受体细胞（宿主细胞）能稳定保存并复制自己（有多个酶切位点/有标记基因）；1000a﹣18000
（2）基因表达载体（重组质粒）；限制酶和DNA连接酶；切割后具有相同的粘性末端
（3）重组质粒没有导入农杆菌
（4）抑制SQS基因的表达（或增强ADS基因的表达）
【解析】解：（1）PCR技术可在体外快速扩增目的基因，PCR的条件：模板（目的基因）、原料（四种脱氧核苷酸）、引物、热稳定DNA聚合酶（Taq酶）．在基因工程中通常选择细菌质粒作为运载体，是因为 质粒进入受体细胞（宿主细胞）能稳定保存并复制自己（有多个酶切位点/有标记基因）；由于质粒为环状DNA分子，因此脱氧核苷酸形成DNA分子时需要脱去1000分子的水，因此如果脱氧核苷酸平均分子量为a，则该质粒的质量为1000a﹣18000．（2）图2中的①为构建的基因表达载体（重组质粒），形成过程中需要限制酶切割目的基因和运载体，再用DNA连接酶连接．由于切割棉花FPP合酶基因和质粒后，具有相同的粘性末端，两者能够连接成①基因表达载体．（3）重组质粒中含有标记基因，若②不能在含抗生素Kan的培养基上生长，说明重组质粒未导入农杆菌．（4）据图分析可知，FPP在ADS基因的表达的情况下，生成青蒿素，或者抑制SQS基因的表达，降低FPP生成其他萜类化合物的量．因此要提高青蒿素的产量，可以通过抑制SQS基因的表达（或增强ADS基因的表达）这些途径． 所以答案是：（1）PCR 引物 热稳定的DNA聚合酶 质粒进入受体细胞（宿主细胞）能稳定保存并复制自己（有多个酶切位点/有标记基因） 1000a﹣18000（2）基因表达载体（重组质粒） 限制酶和DNA连接酶 切割后具有相同的粘性末端（3）重组质粒没有导入农杆菌（4）抑制SQS基因的表达（或增强ADS基因的表达）
【考点精析】本题主要考查了基因工程的原理及技术的相关知识点，需要掌握基因工程的原理是利用DNA重组技术才能正确解答此题．