Question

I．玉米是重要经济作物，常受到玉米螟危害而减产。研究人员发现玉米螟若食用某种原核生物分泌的γ-蛋白后将会死亡，由此他们将γ-蛋白基因转入到玉米体内，使玉米获得抗玉米螟危害的能力．回答下列问题：

（1）若用限制酶E和F从原核生物基因组DNA上切下γ-蛋白的基因，并将之取代质粒Zl上相应的E-F区域（0．4kb，lkb=1000对碱基）。图中E、F、G、H是4种识别序列完全不同的限制酶及其部分识别位点，已知用限制酶G切割Zl，可得到2．5kb的DNA片段，用限制酶E和F切割Zl时，可得到0．4kb和4．6kb的DNA片段。

①质粒Zl上有____个限制酶G的酶切位点，若图中所形成的重组质粒Z2的大小为5．4kb，则目的基因的大小是_____________________。

②若用含重组质粒的土壤农杆菌直接感染玉米植株根部伤口，则该植株产生的种子中______（填“含有”或“不含”）γ-蛋白基因。

（2）将获得的目的基因在体外大量扩增，可以用PCR技术，DNA的两条链是反向平行的，当引物与DNA母链通过碱基互补配对结合后，DNA聚合酶就能从引物的_______________（填“3”或“5”）端开始延伸DNA链。  PCR反应体系中加入dNTP（三磷酸碱基脱氧核苷酸，结构与ATP类似）后，不再单独添加ATP等能源物质，请推测其原因是____________。

（3）下图表示利用PCR技术扩增目的基因的部分过程，下列叙述错误的是_____

A．从理论上推测，第二轮循环产物中含有引物A的DNA片段占3/4

B．在第二轮循环产物中开始出现两条脱氧核苷酸链等长的DNA片段

C．引物之间或引物自身发生碱基互补配对则不能扩增目的基因

D．PCR的反应过程需要耐高温的解旋酶和聚合酶

II．基因疫苗指的是DNA疫苗，即将编码外源性抗原的基因插入到质粒上，然后将质粒直接导入人或动物体内，让其在宿主细胞中表达出抗原蛋白，诱导机体产生免疫应答。口蹄疫是一种危害严重的偶蹄动物传染病，近年来国内外在口蹄疫基因疫苗研究方面有了许多新的突破。回答下列问题：

（1）将编码外源性抗原的基因插入到质粒上，此过程目的是___________________。

（2）DNA疫苗导入宿主细胞后首先经过__________过程表达出抗原蛋白，然后由抗原蛋白诱导机体产生免疫应答。

Answer

2 0．8kb 不含 3′ 三磷酸脱氧核苷酸转变为脱氧核苷酸过程中，脱去磷酸基团，释放高能磷酸键中的能量 BD 使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可以遗传给下一代，同时使目的基因能够表达和发挥作用。 转录和翻译

【解析】

质粒Zl大小为5.0kb，若用限制酶G切割Z1，可得到大小未2.5kb的DNA片段，说明该质粒上有2个限制酶G的酶切位点；用限制酶E和F切割Zl时，可得到0.4kb和4.6kb的DNA片段，结合图解可知，该质粒上有1个限制酶E的酶切位点，有1个限制酶F的酶切位点。“PCR”是一种体外迅速扩增DNA片段的技术，在离体条件下，利用DNA的热变性原理高温解旋DNA双链，然后再用耐高温的DNA聚合酶使DNA复制扩增；人体内的DNA复制，解旋双链时用的是DNA解旋酶而不是高温，复制时用普通的DNA聚合酶在体温条件就能进行。引物作用是作为DNA复制的起点（或使DNA聚合酶能够从引物的3′端开始连接脱氧核苷酸）。

I．（1）①质粒Zl上有2个限制酶G的酶切位点。根据图示，Z2是Z1中的EF段被目的基因替换后形成的，假设目的基因的大小为xkb，则3.2+0.8+0.6+x=5.4，可得x=0.8kb。

②农杆菌易感染双子叶植物和裸子植物，对单子叶植物没有感染力，因此若用含重组质粒的土壤农杆菌直接感染玉米植株根部伤口，则该植株产生的种子中不含γ-蛋白基因。

（2）DNA分子中，通常将含有游离的磷酸基团的末端称为5′，另一端为3′端，当引物与DNA母链通过碱基互补配对结合后，DNA聚合酶从引物的3′端开始延伸DNA链“PCR”是一种体外迅速扩增DNA片段的技术，三磷酸脱氧核苷酸转变为脱氧核苷酸过程中，脱去磷酸基团，释放高能磷酸键中的能量

（3）从理论上推测，PCR第二轮后得到四个DNA片段，其中有两个含有引物A和引物B，有一个只含有引物A，因此含有引物A的片段占3/4，A正确；从第三轮开始出现两条脱氧核苷酸链等长的DNA片段，B错误；引物之间或引物自身发生碱基互补配对不会扩增目的基因，C正确；PCR利用DNA在不同温度下变性解聚或复性的特性来解旋并结合引物，不需要解旋酶来解旋，D错误。故选BD。

II．（1）将编码外源性抗原的基因插入到质粒上，此过程目的是使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可以遗传给下一代，同时使目的基因能够表达和发挥作用。

（2）DNA疫苗（基因）导入宿主细胞后首先经过转录和翻译过程表达出抗原蛋白。