Question

【題目】自然界中能夠產(chǎn)生生物熒光的酶的統(tǒng)稱為熒光素酶。熒光素酶及其合成基因在生物研究中有著廣泛的利用。

（1） 熒光素酶基因常被作為基因工程中的標(biāo)記基因，其作用是將______________篩選出來。

（2）下表為4種限制酶的識別序列和酶切位點(diǎn)，下圖為含有熒光素酶基因的DNA片段及其具有的限制酶切點(diǎn)。若需利用酶切法（只用一種酶）獲得熒光素酶基因，最應(yīng)選擇的限制酶是_______________。

（3）利用PCR技術(shù)擴(kuò)增熒光素酶基因是利用___________的原理，使熒光素酶基因數(shù)量呈___________方式增加。

（4）迄今為止，可將上述具有熒光素酶基因的運(yùn)載體導(dǎo)入動物細(xì)胞的技術(shù)，應(yīng)用最多的、最有效的是___________。經(jīng)一系列步驟，將所獲得的胚胎早期培養(yǎng)一段時間后，再移植到雌性動物的_________或子宮內(nèi)，使其發(fā)育成為具有新性狀的動物。

（5）囊胚階段的胚胎進(jìn)行胚胎分割，可以提高胚胎的利用率，但在進(jìn)行分割時應(yīng)注意___________。

（6）熒光素酶在ATP的參與下，可使熒光素發(fā)出熒光。生物學(xué)研究中常利用“熒光素-熒光素酶發(fā)光法”來測定樣品中ATP的含量。某研究小組對“測定ATP時所需熒光素酶溶液的最佳濃度”進(jìn)行了探究。

（實(shí)驗(yàn)材料）1×10-8mol/L的ATP標(biāo)準(zhǔn)液、緩沖溶液、70mg/L熒光素溶液（過量）、濃度分別為10、20、30、40、50、60、70mg/L的熒光素酶溶液。

（實(shí)驗(yàn)結(jié)果）見下圖。

（實(shí)驗(yàn)分析與結(jié)論）

①實(shí)驗(yàn)過程：為使結(jié)果更加科學(xué)準(zhǔn)確，應(yīng)增設(shè)一組___________作為對照。除題目己涉及的之外，還需要嚴(yán)格控制的無關(guān)變量有___________（至少寫出一個）。

②實(shí)驗(yàn)結(jié)果：由圖可知，_______點(diǎn)所對應(yīng)的熒光素酶濃度為最佳濃度。

（7）食品衛(wèi)生檢驗(yàn)中，可利用上述方法測定樣品中細(xì)菌的ATP總含量，進(jìn)而測算出細(xì)菌的數(shù)量，判斷食品污染程度。測算的前提是每個細(xì)菌細(xì)胞中ATP的含量_________________。

Answer 1

【答案】含有目的基因的細(xì)胞 MspⅠ DNA雙鏈復(fù)制 指數(shù) 顯微注射技術(shù) 輸卵管 將內(nèi)細(xì)胞團(tuán)均等分割 濃度為0.1mg/L的熒光素酶溶液 溫度（或“反應(yīng)時間”等） d 大致相同（且相對穩(wěn)定）

【解析】

本題以圖文結(jié)合的形式，綜合考查學(xué)生對基因工程的基本操作程序、胚胎工程、實(shí)驗(yàn)變量的控制及探究實(shí)驗(yàn)的程序等相關(guān)知識的識記和理解能力，以及識圖分析、具有對一些生物學(xué)問題進(jìn)行初步探究的能力。

(1) 在基因工程中，標(biāo)記基因的作用是將含有目的基因的受體細(xì)胞篩選出來。

(2) 比較各種酶切位點(diǎn)可知，限制酶Sma Ⅰ的酶切位點(diǎn)中包含有限制酶Msp Ⅰ的酶切位點(diǎn)，而且限制酶SmaⅠ和Msp Ⅰ分別位于熒光素酶基因的兩側(cè)，若利用酶切法，并且只用一種酶，獲得熒光素酶基因，最應(yīng)選擇的限制酶是MspⅠ。

(3) PCR技術(shù)擴(kuò)增熒光素酶基因是利用了DNA雙鏈復(fù)制的原理，使熒光素酶基因數(shù)量呈指數(shù)方式增加。

(4) 將具有熒光素酶基因的運(yùn)載體導(dǎo)入動物細(xì)胞（通常為受精卵），常采用顯微注射技術(shù)。正常情況下，受精過程發(fā)生在雌性動物的輸卵管內(nèi)，受精卵形成后即在輸卵管內(nèi)進(jìn)行有絲分裂、開始發(fā)育，并且向子宮方向移動，因此，可將基因工程中獲得的胚胎早期培養(yǎng)一段時間后，再移植到雌性動物的輸卵管或子宮內(nèi)，使其發(fā)育成為具有新性狀的動物。

(5) 進(jìn)行胚胎分割時應(yīng)注意將內(nèi)細(xì)胞團(tuán)進(jìn)行均等分割。

(6) ①依題意，該實(shí)驗(yàn)的目的是“測定ATP時所需熒光素酶溶液的最佳濃度”，自變量是不同濃度的熒光素酶溶液，因變量可通過樣品中熒光素發(fā)出熒光的強(qiáng)弱來判斷ATP含量的多少，只有與不加熒光素酶溶液的一組對照，實(shí)驗(yàn)才更具有說服力，所以應(yīng)增設(shè)一組濃度為0.1mg/L的熒光素酶溶液作為對照。除了自變量外，凡是對實(shí)驗(yàn)結(jié)果有影響的因素都屬于無關(guān)變量，如溫度、反應(yīng)時間、加入液體的量等等，需要嚴(yán)格控制。

②坐標(biāo)圖顯示，熒光素酶濃度低于40 mg/L時，隨熒光素酶溶液濃度的增加，發(fā)光強(qiáng)度逐漸增加，當(dāng)達(dá)到40 mg/L時，發(fā)光強(qiáng)度不再隨熒光素酶溶液濃度的增加而增加，所以，d點(diǎn)所對應(yīng)的熒光素酶濃度為最佳濃度。

(7) 如果每個細(xì)菌細(xì)胞中ATP的含量大致相同（且相對穩(wěn)定），即可利用上述方法測定樣品中細(xì)菌的ATP總含量，進(jìn)而測算出細(xì)菌的數(shù)量，從而判斷食品污染程度。