Question

【題目】糖尿病已經(jīng)成為危害人類健康的嚴(yán)重疾病之一，注射胰島素是目前治療糖尿病最為有效的途徑和手段，如何生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)而不昂貴的人胰島素，是當(dāng)下醫(yī)療界和制藥界急需攻克的科學(xué)難題。如圖為利用基因工程技術(shù)生產(chǎn)人胰島素的操作過程示意圖，請(qǐng)回答：

（1）在基因表達(dá)載體中，________的作用是RNA聚合酶識(shí)別和結(jié)合的部位，并驅(qū)動(dòng)基因轉(zhuǎn)錄出mRNA。

（2）圖中細(xì)胞1是________細(xì)胞。過程②必需的酶是_______。過程③④⑤為_______技術(shù)擴(kuò)增目的基因，此過程必需的酶是________。過程③斷開的化學(xué)鍵名稱為________，在體外進(jìn)行PCR操作時(shí)，實(shí)現(xiàn)該過程的處理方法是___________。能否利用人的皮膚細(xì)胞來完成過程①，為什么_______________________________________________。

（3）圖中B的基本組成單位有____種；為便于重組DNA的鑒定和選擇，圖中C的組成必須有__________；將體外重組DNA導(dǎo)入大腸桿菌體內(nèi)，并使其在細(xì)胞內(nèi)維持穩(wěn)定和表達(dá)的過程稱為轉(zhuǎn)化。為使過程⑧更易進(jìn)行，可用_______處理大腸桿菌，目的是使大腸桿菌細(xì)胞處于能夠吸收周圍環(huán)境中DNA分子的生理狀態(tài)（或使大腸桿菌處于感受態(tài)細(xì)胞狀態(tài)）。由于重組DNA分子成功導(dǎo)入受體細(xì)胞的頻率低，所以在轉(zhuǎn)化后通常需要進(jìn)行________操作。

（4）若過程⑨發(fā)生了變異，則此變異為__________。過程⑩得到的人胰島素需要體外加工才具有生物活性，原因是大腸桿菌_______________________________________。

（5）目的基因在受體細(xì)胞中是否能轉(zhuǎn)錄出mRNA，可用_________技術(shù)來檢測(cè)。

Answer 1

【答案】 啟動(dòng)子 胰島B 逆轉(zhuǎn)錄酶 PCR Taq酶（或熱穩(wěn)定DNA聚合酶） 氫鍵 加熱變性 不能，皮膚細(xì)胞中的胰島素基因未表達(dá)，不能形成胰島素mRNA 4 標(biāo)記基因 Ca2+（CaCl2） 篩選 基因突變 沒有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體，不能對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)行加工 分子雜交

【解析】據(jù)圖分析：分析題圖，圖中①表示從胰島B細(xì)胞中獲取胰島素mRNA的過程；②為逆轉(zhuǎn)錄過程，A為胰島素基因；③④⑤表示目的基因的擴(kuò)增過程；⑥表示用限制酶切割運(yùn)載體形成黏性末端的過程；⑦表示基因表達(dá)載體的構(gòu)建過程；⑧表示將目的基因?qū)�入受體細(xì)胞的過程；⑨表示目的基因隨著受體細(xì)胞的增殖和擴(kuò)增；⑩是從培養(yǎng)液中獲取胰島素的過程。

（1）基因表達(dá)載體的組成包括啟動(dòng)子、目的基因、終止子和標(biāo)記基因等啟動(dòng)子是，其中RNA聚合酶識(shí)別和結(jié)合的部位，并驅(qū)動(dòng)基因轉(zhuǎn)錄出mRNA。

（2）根據(jù)以上分析已知，圖中細(xì)胞1是胰島B細(xì)胞；②為逆轉(zhuǎn)錄過程，需要逆轉(zhuǎn)錄酶的催化；過程③④⑤表示利用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因的過程，該過程需要特殊的熱穩(wěn)定DNA聚合酶；過程③表示解旋，斷裂的是氫鍵，在PCR技術(shù)中通過加熱變性使得氫鍵斷裂；不同細(xì)胞中基因是選擇性表達(dá)的，皮膚細(xì)胞中的胰島素基因未表達(dá)，不能形成胰島素mRNA，因此不能利用人的皮膚細(xì)胞來完成過程①。

（3）圖中B是大腸桿菌的質(zhì)粒，其實(shí)質(zhì)是小型環(huán)狀DNA分子，因此其基本單位是4種脫氧核苷酸；C是重組質(zhì)粒，其含有的標(biāo)記基因的作用是便于重組DNA的鑒定和選擇；過程⑧為將重組質(zhì)粒導(dǎo)入受體細(xì)胞，一般導(dǎo)入大腸桿菌前需要用鈣離子處理大腸桿菌，使之成為感受態(tài)細(xì)胞；由于重組DNA分子成功導(dǎo)入受體細(xì)胞的頻率低，所以在轉(zhuǎn)化后通常需要進(jìn)行篩選操作。

（4）⑨表示目的基因隨著受體細(xì)胞的增殖和擴(kuò)增，由于大腸桿菌沒有染色體，因此其發(fā)生的變異只能是基因突變；由于大腸桿菌沒有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體，不能對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)行加工，因此其合成的胰島素沒有生物活性，需要體外加工才具有生物活性。

（5）目的基因在受體細(xì)胞中轉(zhuǎn)錄形成的mRNA可以利用分子雜交法進(jìn)行檢測(cè)。