Question

20．2016年9月研究人員發(fā)現(xiàn)，從錐形蝸牛體內(nèi)提取出的毒液有望幫助人類開發(fā)出超級速效的胰島素．回答下列問題：
（1）科研人員嘗試利用基因工程制造錐形蝸牛毒蛋白．在基因工程中，質(zhì)粒載體作為某因工程的工具，應(yīng)具有的基本條件是能夠自我復(fù)制、具有標記基因、具有一至多個限制酶切割位點（答出兩點即可）；而作為基因表達載體，除滿足上述基本條件外，還須具有目的基因、啟動子和終止子．基因工程中既可以“縫合”雙鏈DNA片段互補的黏性末端，又可以“縫合”雙鏈DNA片段的平末端的是T₄DNA連接酶．
（2）為了獲得目的基因可以通過提取分析錐形蝸牛毒蛋白中的氨基酸序列推知毒蛋白基因的核苷酸序列，在用PCR技術(shù)大量擴增目的基因．在用PCR技術(shù)擴增DNA時，目的基因DNA受熱變性后解鏈為單鏈，引物與單鏈相應(yīng)互補序列結(jié)合，然后在DNA聚合酶作用下進行延伸，如此循環(huán)多次．
（3）將人工合成的目的基因?qū)�入大腸桿菌體內(nèi)，一般需要先用Ca²⁺處理大腸桿菌使之成為感受態(tài)細胞．經(jīng)過目的基因的檢測和表達，獲得的錐形蝸牛毒蛋白活性未能達到期待的“速效胰島素”的生物活性，導(dǎo)致這種差異的原因可能是大腸桿菌中基因表達獲得的蛋白質(zhì)未經(jīng)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體的加工．

Answer 1

分析 1、作為運載體必須具備的條件：①要具有限制酶的切割位點； ②要有標記基因（如抗性基因），以便于重組后重組子的篩選③能在宿主細胞中穩(wěn)定存在并復(fù)制；④是安全的，對受體細胞無害，而且要易從供體細胞分離出來．
2、兩種DNA連接酶（E•coliDNA連接酶和T₄DNA連接酶）的比較：
①相同點：都縫合磷酸二酯鍵．
②區(qū)別：E•coliDNA連接酶來源于大腸桿菌，只能將雙鏈DNA片段互補的黏性末端之間的磷酸二酯鍵連接起來；而T₄DNA連接酶來源于T₄噬菌體，可用于連接粘性末端和平末端，但連接效率較低．
3、將目的基因?qū)�入微生物細胞：原核生物作為受體細胞的原因是繁殖快、多為單細胞、遺傳物質(zhì)相對較少，最常用的原核細胞是大腸桿菌，其轉(zhuǎn)化方法是：先用Ca²⁺處理細胞，使其成為感受態(tài)細胞，再將重組表達載體DNA分子溶于緩沖液中與感受態(tài)細胞混合，在一定的溫度下促進感受態(tài)細胞吸收DNA分子，完成轉(zhuǎn)化過程．

解答 解：（1）在基因工程中，質(zhì)粒載體作為某因工程的工具，應(yīng)具有的基本條件是能夠自我復(fù)制、具有標記基因、具有一至多個限制酶切割位點；基因工程中，T₄DNA連接酶既可以“縫合”雙鏈DNA片段互補的黏性末端，又可以“縫合”雙鏈DNA片段的平末端．
（2）為了獲得目的基因可以通過提取分析錐形蝸牛毒蛋白中的氨基酸序列推知毒蛋白基因的核苷酸序列，在用PCR技術(shù)大量擴增目的基因．在用PCR技術(shù)擴增DNA時，目的基因DNA受熱變性后解鏈為單鏈，引物與單鏈相應(yīng)互補序列結(jié)合，然后在DNA聚合酶作用下進行延伸，如此循環(huán)多次．
（3）將目的基因?qū)�入微生物細胞中一般采用鈣離子轉(zhuǎn)化法，即用Ca²⁺處理大腸桿菌使之成為感受態(tài)細胞．由于大腸桿菌屬于原核生物，原核細胞中沒有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體，因此基因表達獲得的蛋白質(zhì)未經(jīng)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體的加工不具有期待的生物學(xué)活性．
故答案為：
（1）能夠自我復(fù)制、具有標記基因、具有一至多個限制酶切割位點       T₄DNA連接
（2）氨基酸   引物  延伸
（3）Ca²⁺大腸桿菌中基因表達獲得的蛋白質(zhì)未經(jīng)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體的加工

點評 本題考查了基因工程的有關(guān)知識，要求考生能夠識記作為運載體必須具備的條件，識記目的基因?qū)�入受體細胞的方法，能夠根據(jù)原核細胞的結(jié)構(gòu)特點解釋“速效胰島素”不具有期待的生物學(xué)活性的原因．