Question

【題目】基因工程又稱基因拼接技術和DNA重組技術，是以分子遺傳學為理論基礎，以分子生物學和微生物學的現代方法為手段。如圖是基因工程示意圖，請據圖回答下列問題：

（1）從基因文庫中提取的目的基因通過PCR技術進行擴增時，所用的酶與細胞內同類酶的差異在于該酶______________。

（2）進行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胞中表達，需要通過表達載體而不能直接將目的基因導人受體細胞，原因是應___________________（答出兩點即可）。

（3）若圖中宿主細胞為大腸桿菌，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胞，原因是____________________________；已轉化的宿主細胞（大腸桿菌）指的是____________________________。

（4）真核生物基因（目的基因）在大腸桿菌細胞內表達時，表達出的蛋白質可能會被降解。為防止蛋白質被降解，在實驗中應選用______________的大腸桿菌作為受體細胞，在蛋白質純化的過程中應添加______________的抑制劑。

Answer 1

【答案】耐高溫（或具有熱穩定性） 限制（或限制性核酸內切） 目的基因無復制原點、目的基因無表達所需啟動子目的基因無表達所需的終止子 未處理的大腸桿菌吸收質粒（外源DNA）的能力弱 已導入目的基因并且目的基因能穩定遺傳和表達的細胞 蛋白酶缺陷型 蛋白酶

【解析】

基因工程技術的基本步驟：

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

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

（3）將目的基因導入受體細胞：根據受體細胞不同，導入的方法也不一樣。將目的基因導入植物細胞的方法有農桿菌轉化法、基因槍法和花粉管通道法；將目的基因導入動物細胞最有效的方法是顯微注射法；將目的基因導入微生物細胞的方法是感受態細胞法。

（4）目的基因的檢測與鑒定：分子水平上的檢測：①檢測轉基因生物染色體的DNA是否插入目的基因DNA分子雜交技術；②檢測目的基因是否轉錄出了mRNA分子雜交技術；③檢測目的基因是否翻譯成蛋白質--抗原-抗體雜交技術。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技術擴增目的基因時，需要特殊的耐高溫的DNA聚合酶。

（2）在構建基因表達載體時，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胞中表達，需要通過表達載體而不能直接將目的基因導入受體細胞，原因是目的基因無復制原點、目的基因無表達所需啟動子和終止子。

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

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