Question

【題目】下圖為利用基因工程在大腸桿菌中生產(chǎn)人胰島素的部分過程示意圖，請回答下列問題：

（1）圖示過程應(yīng)為基因工程中________________這一步驟，其中①②代表的物質(zhì)分別是_____________________________。③④⑤所示過程代表的是利用______________擴(kuò)增DNA。圖中核酸酶H的作用是______________________________________________________。

（2）利用以上方法得到的胰島素基因的編碼序列與直接從人體細(xì)胞中獲取的胰島素基因編碼序列相比更適合導(dǎo)入大腸桿菌細(xì)胞中，其主要原因是__________________________________________________。

（3）在獲得胰島素基因的編碼序列前接上在大腸桿菌中可以適用的_______，另外加上__________基因，構(gòu)建成表達(dá)載體。導(dǎo)入大腸桿菌后在含四環(huán)素的培養(yǎng)基上進(jìn)行篩選。

Answer 1

【答案】獲取目的基因 反轉(zhuǎn)錄酶、DNA聚合酶 PCR技術(shù) 使RNA-DNA雜交分子中的RNA鏈降解，使之形成單鏈DNA 利用反轉(zhuǎn)錄獲得的胰島素基因的編碼序列中不含內(nèi)含子，可以在原核細(xì)胞中表達(dá) 啟動子 （啟動子和終止子） 抗四環(huán)素

【解析】

基因工程的操作步驟為：目的基因的獲取、基因表達(dá)載體的構(gòu)建、將目的基因?qū)�入受體細(xì)胞、目的基因的表達(dá)和鑒定。真核細(xì)胞的基因結(jié)構(gòu)中含有內(nèi)含子，內(nèi)含子轉(zhuǎn)錄的部分不能進(jìn)行翻譯，所以真核生物基因轉(zhuǎn)錄的mRNA需要經(jīng)過修飾才能作為翻譯的模板。

（1）圖示是以RNA為模板通過逆轉(zhuǎn)錄形成DNA的過程，該過程為基因工程中的獲取目的基因的過程。其中①過程是以RNA為模板形成DNA的過程，為逆轉(zhuǎn)錄過程，需要逆轉(zhuǎn)錄酶。②過程是以DNA的一條鏈在DNA聚合酶的作用下合成DNA的過程。所以①為逆（反）轉(zhuǎn)錄酶、②為DNA聚合酶。③是DNA在高溫下變性，④是在低溫條件下復(fù)性，⑤是子鏈延伸的過程，即③④⑤所示過程代表的是利用PCR技術(shù)擴(kuò)增DNA。由圖可知，圖中核酸酶H的作用是使RNA-DNA雜交分子中的RNA鏈降解，使之形成單鏈DNA。

（2）人的胰島素基因結(jié)構(gòu)中含有內(nèi)含子，內(nèi)含子不能翻譯成肽鏈，胰島素基因轉(zhuǎn)錄后需要將mRNA中的內(nèi)含子轉(zhuǎn)錄的部分剪切掉才能用做翻譯的模板，而大腸桿菌為原核生物，不具有將轉(zhuǎn)錄的RNA進(jìn)行修飾的功能，而通過逆轉(zhuǎn)錄形成的DNA中不含內(nèi)含子對應(yīng)的序列，所以通過逆轉(zhuǎn)錄形成的基因與直接從人體細(xì)胞中獲取的胰島素基因編碼序列相比更適合導(dǎo)入大腸桿菌細(xì)胞中。

（3）基因表達(dá)載體中應(yīng)含有目的基因、標(biāo)記基因、啟動子和終止子等，啟動子是RNA 聚合酶識別、結(jié)合和開始轉(zhuǎn)錄的一段DNA 序列，它含有RNA 聚合酶特異性結(jié)合和轉(zhuǎn)錄起始所需的保守序列，故在獲得胰島素基因的編碼序列前接上在大腸桿菌中可以適用的啟動子，另外加上抗四環(huán)素基因，可構(gòu)建成表達(dá)載體，且導(dǎo)入大腸桿菌后可在含四環(huán)素的培養(yǎng)基上進(jìn)行篩選。