Question

【題目】基因工程又稱基因拼接技術(shù)和DNA重組技術(shù)，是以分子遺傳學(xué)為理論基礎(chǔ)，以分子生物學(xué)和微生物學(xué)的現(xiàn)代方法為手段。如圖是基因工程示意圖，請據(jù)圖回答下列問題：

（1）從基因文庫中提取的目的基因通過PCR技術(shù)進(jìn)行擴(kuò)增時，所用的酶與細(xì)胞內(nèi)同類酶的差異在于該酶______________。

（2）進(jìn)行①過程時，需用______________酶切開載體以插入目的基因。若要使目的基因在受體細(xì)胞中表達(dá)，需要通過表達(dá)載體而不能直接將目的基因?qū)�人受體細(xì)胞，原因是應(yīng)___________________（答出兩點(diǎn)即可）。

（3）若圖中宿主細(xì)胞為大腸桿菌，一般情況下②過程不能直接用未處理的大腸桿菌作為受體細(xì)胞，原因是____________________________；已轉(zhuǎn)化的宿主細(xì)胞（大腸桿菌）指的是____________________________。

（4）真核生物基因（目的基因）在大腸桿菌細(xì)胞內(nèi)表達(dá)時，表達(dá)出的蛋白質(zhì)可能會被降解。為防止蛋白質(zhì)被降解，在實驗中應(yīng)選用______________的大腸桿菌作為受體細(xì)胞，在蛋白質(zhì)純化的過程中應(yīng)添加______________的抑制劑。

Answer 1

【答案】耐高溫（或具有熱穩(wěn)定性） 限制（或限制性核酸內(nèi)切） 目的基因無復(fù)制原點(diǎn)、目的基因無表達(dá)所需啟動子目的基因無表達(dá)所需的終止子 未處理的大腸桿菌吸收質(zhì)粒（外源DNA）的能力弱 已導(dǎo)入目的基因并且目的基因能穩(wěn)定遺傳和表達(dá)的細(xì)胞 蛋白酶缺陷型 蛋白酶

【解析】

基因工程技術(shù)的基本步驟：

（1）目的基因的獲取：方法有從基因文庫中獲取、利用PCR技術(shù)擴(kuò)增和人工合成。

（2）基因表達(dá)載體的構(gòu)建：是基因工程的核心步驟，基因表達(dá)載體包括目的基因、啟動子、終止子和標(biāo)記基因等。

（3）將目的基因?qū)�入受體細(xì)胞：根據(jù)受體細(xì)胞不同，導(dǎo)入的方法也不一樣。將目的基因?qū)�入植物�?xì)胞的方法有農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法、基因槍法和花粉管通道法；將目的基因?qū)�入動物�?xì)胞最有效的方法是顯微注射法；將目的基因?qū)�入微生物�?xì)胞的方法是感受態(tài)細(xì)胞法。

（4）目的基因的檢測與鑒定：分子水平上的檢測：①檢測轉(zhuǎn)基因生物染色體的DNA是否插入目的基因DNA分子雜交技術(shù)；②檢測目的基因是否轉(zhuǎn)錄出了mRNA分子雜交技術(shù)；③檢測目的基因是否翻譯成蛋白質(zhì)--抗原-抗體雜交技術(shù)。個體水平上的鑒定：抗蟲鑒定、抗病鑒定、活性鑒定等。

（1）利用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因時，需要特殊的耐高溫的DNA聚合酶。

（2）在構(gòu)建基因表達(dá)載體時，需用限制酶將載體切開，以便目的基因的插入；若要使目的基因在受體細(xì)胞中表達(dá)，需要通過表達(dá)載體而不能直接將目的基因?qū)�入受體細(xì)胞，原因是目的基因無復(fù)制原點(diǎn)、目的基因無表達(dá)所需啟動子和終止子。

（3）若受體細(xì)胞是大腸桿菌（微生物），由于未處理的大腸桿菌吸收質(zhì)粒（外源DNA）的能力弱，則需要用鈣離子處理大腸桿菌，使之成為感受態(tài)細(xì)胞；已轉(zhuǎn)化的宿主細(xì)胞（大腸桿菌）指的是已導(dǎo)入目的基因并且目的基因能穩(wěn)定遺傳和表達(dá)的細(xì)胞。

（4）真核生物基因（目的基因）在大腸桿菌細(xì)胞內(nèi)表達(dá)時，表達(dá)出的蛋白質(zhì)可能會被降解，為防止蛋白質(zhì)被降解，可以選用不能產(chǎn)生該蛋白酶的缺陷細(xì)菌以及使用能夠抑制蛋白酶活性的藥物，因此為防止蛋白質(zhì)被降解，在實驗中應(yīng)選用蛋白酶缺陷型的大腸桿菌作為受體細(xì)胞，在蛋白質(zhì)純化的過程中應(yīng)添加蛋白酶的抑制劑。