Question

【題目】人類是乙型肝炎病毒的唯一宿主，肝硬化、肝癌多從乙肝發展而來。接種乙肝疫苗是預防乙肝病毒感染的最有效方法。下圖為“乙肝基因工程疫苗”的生產和使用過程。質粒中lacZ基因可使細菌利用加入培養基的物質X-gal，從而使菌落顯現出藍色，若無該基因，菌落則成白色。

（1）過程①需要用到限制酶和_____________酶。根據質粒和目的基因所在DNA上酶切位點的分布情況，如果過程①用一種限制酶應選_____________，如果用兩種限制酶應選_____________。

（2）在該項目中青霉素抗性基因作為_____________基因；目的基因的具體功能是_____________。

（3）在培養大腸桿菌的通用培養基中還應額外加入青霉素和X-gal，培養一段時間挑選出_____________（藍色/白色）的菌落進一步培養獲得大量目的菌。

（4）血源性“乙型肝炎疫苗”是取用乙肝病毒感染者的血液，用高速離心提純血液中的乙肝病毒，之后再滅活，制成乙肝疫苗，具有一定的感染風險。用基因工程疫苗接種比血源性疫苗更安全，試從疫苗的結構特點解釋原因：__________________________。

Answer 1

【答案】DNA連接 BamHI BamHI和EcoRI 標記 控制病毒蛋白外殼的合成 白色 該疫苗不含遺傳物質，不會出現病毒感染和增殖

【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。

圖中表示的是通過基因工程獲得疫苗和產生相應抗體的過程圖，過程①表示基因表達載體的構建，過程②表示將目的基因導入受體細胞，過程③表示目的基因的表達。

（1）過程①表示基因表達載體的構建，需要用到限制酶和DNA連接酶。根據質粒和目的基因所在DNA上酶切位點的分布情況，有兩種選擇限制酶的方案，只選擇BamHⅠ既能將目的基因切下，也能切割質粒，在獲取目的基因和切割質粒時，使目的基因和質粒兩端產生相同的黏性末端，而在連接酶作用會出現自身環化、目的基因自身與自身連接、質粒自身與自身連接、目的基因與質粒連接多種情況，需要篩選；用兩種限制酶切割，質粒和目的基因兩端不會形成相同黏性末端，在連接酶作用下不會發生環化還可以防止反向連接，最終在連接酶作用下只會出現目的基因與質粒成功重組和沒有進行重組的質粒，如果過程①用一種限制酶則應選BamHI，如果用兩種限制酶應選BamHI和EcoRI。

（2）在該項目中青霉素抗性基因作為標記基因，便于篩選鑒定；根據圖中④目的基因最終產生乙肝病毒外殼進行接種，說明該目的基因具體功能是控制病毒蛋白外殼的合成。

（3）在培養大腸桿菌的通用培養基中還應額外加入青霉素和X-gal，根據題干信息“選用質粒中lacZ基因可使細菌利用加入培養基的物質X-gal，從而使菌落顯現出藍色，若無該基因，菌落則成白色”可知，由于構建基因表達載體時，將質粒的lacZ基因破壞，故導入重組質粒的大腸桿菌不能利用培養基的物質X-gal，從而菌落成無色，培養一段時間挑選出白色的菌落進一步培養即可獲得大量目的菌。

（4）血源性“乙型肝炎疫苗”是取用乙肝病毒感染者的血液，用高速離心提純血液中的乙肝病毒，之后再滅活，制成乙肝疫苗，滅活的乙肝病毒中含遺傳物質，具有一定的感染風險，而用基因工程疫苗接種比血源性疫苗更安全，主要是因為圖示的基因工程疫苗中不含遺傳物質，不會出現病毒感染和增殖。