Question

【题目】口蹄疫是严重危害家畜的传染病之一，其主要抗原为VP1蛋白。由于植物叶绿体表达系统能够高效表达目的基因且环境安全性高，科学家将口蹄疫病毒的VP1抗原基因转入植物叶绿体中并成功表达出VP1蛋白。请回答下列问题：

（1）口蹄疫病毒是RNA病毒，以其RNA为模板，经过_________过程获得VP1抗原基因。采用PCR技术扩增目的基因时，需要的物质有__________。

（2）植物基因工程的操作步骤中，最核心的步骤是基因表达载体的构建，基因表达载体的组成中除了VP1基因和复制原点外，还必须有_________、_________。

（3）植物叶绿体基因工程的最大优点是外源基因不会随花粉扩散而产生基因污染，其原因是___________________。

Answer 1

【答案】反（逆）转录 Taq酶（耐高温的DNA聚合酶）、四种脱氧核苷酸、引物 启动子、终止子 标记基因 受精卵中的细胞质几乎全部来自卵细胞，精子几乎不含叶绿体基因，即叶绿体中的目的基因不会通过花粉传递给下一代

【解析】

1、基因工程四步骤：目的基因的获取、基因表达载体的构建、将目的基因导入受体细胞、目的基因的检测和表达。

①目的基因的获取方法为根据基因的核苷酸序列、基因的功能、基因在载体上的位置、基因的转录产物、以及基因的表达产物蛋白质等特性来获取目的基因。

②基因文库、基因组文库、cDNA文库的区别：含有某种生物不同基因的许多DNA片段，导入受体菌的群体中储存，各个受体菌体分别含有这种生物的不同基因，称之为基因文库。如果含有一种生物所有基因，叫做基因组文库。只包含一种生物的一部分基因，这种基因文库叫做部分基因文库，如cDNA文库。

③基因重组操作中构建基因表达载体的目的是将目的基因在受体细胞中稳定存在，并且遗传给下一代，同时目的基因能够表达和发挥作用。

④一个完整的基因表达载体包括：目的基因、启动子、终止子、标记基因。

⑤将目的基因导入植物细胞、动物细胞和微生物细胞的常用方法分别是脓杆菌转化法、显微注射法、Ca2+处理法。

⑥基因工程的受体细胞选择，植物可以采用体细胞，动物不能用体细胞，一般采用受精卵细胞。因为受精卵具有全能性。

⑦当受体细胞是大肠杆菌时常用Ca2+处理细胞，这样做的目的是使细胞处于一种能够吸收周围环境中的DNA分子的感受态细胞。

⑧目的基因的检测：转基因生物的DNA是否插入了目的基因（DNA分子杂交技术）；目的基因是否转录出了mRNA（分子杂交技术）；目的基因是否翻译成蛋白质（抗原-抗体杂交）；个体生物学水平鉴定。

⑨目的基因的获取、基因表达载体的构建、目的基因的检测和表达一般需要碱基互补配对。将目的基因导入受体细胞不需要碱基互补配对。

2、多聚酶链式反应扩增DNA片段

①PCR：多聚酶链式反应的简称，是一种体外迅速扩增DNA片段的技术，它能以极少量的DNA为模板，在几小时内复制出上百万份的DNA拷贝。

②扩增方向：总是从子链的5′端向3′端延伸。

③需要引物的原因：DNA聚合酶不能从头合成DNA，而只能从引物3′端延伸DNA链，因此DNA复制需要引物。

④原理：热变性原理，

⑤条件：DNA模板，分别与两条模板链相结合的两种引物，脱氧核苷酸，耐热的TaqDNA聚合酶，同时控制温度。

⑥过程：变性（高温94℃）、复性（低温55℃）、延伸（中温72℃）

⑦结果：DNA聚合酶只能特异地复制处于两引物之间的DNA序列，使这段固定长度的序列呈指数扩增。

（1）口蹄疫病毒是RNA病毒，以其RNA为模板，经过逆转录过程获得VP1抗原基因。采用PCR技术扩增目的基因时，需要的物质有Taq酶（耐高温的DNA聚合酶）、四种脱氧核苷酸、引物。

（2）植物基因工程的操作步骤中，最核心的步骤是基因表达载体的构建，一个完整的基因表达载体包括：目的基因、启动子、终止子、标记基因。基因表达载体的组成中除了VP1基因和复制原点外，还必须有启动子、终止子。

（3）植物叶绿体基因工程的最大优点是外源基因不会随花粉扩散而产生基因污染，其原因是受精卵中的细胞质几乎全部来自卵细胞，精子几乎不含叶绿体基因，即叶绿体中的目的基因不会通过花粉传递给下一代。