Question

【題目】干擾素是動物體內的一種蛋白質，可用于治療病毒的感染和癌癥。長期以來，人們利用相關病毒誘導白細胞產生干擾素再從血液中提取，但每升血只能提取0.05μg。1982年，我國科學家通過基因工程等技術開發研制出我國首個基因工程藥物——重組人干擾素。回答下列相關問題。

（1）相對于從基因組文庫中獲取干擾素基因，從已病毒免疫的白細胞中提取mRNA，再反轉錄并構建的cDNA文庫中獲取的干擾素基因，更易在大腸桿菌中合成正常干擾素。從基因表達的角度分析，其原因是_____。

（2）天然的干擾素很難在體外保存，但通過蛋白質工程可得到“可保存的干擾素”。蛋白質工程以_____和_____的關系為基礎，通過基因修飾或基因合成，對現有蛋白質進行改造，或制造一種新的蛋白質。

（3）在構建該基因表達載體時，需同時用限制酶HindⅢ和BstⅠ處理目的基因和質粒，主要目的是_____。

（4）質粒中LacZ基因編碼的半乳糖苷酶，能催化生成藍色物質從而將細菌染成藍色。在含有四環素的培養基中，未被轉化的大腸桿菌的生長現象是_____，含有質粒載體的大腸桿菌的生長現象是_____，含有重組質粒的大腸桿菌的生長現象是_____，從而獲得所需重組細胞。（注：若能正常生長需要寫出菌落特征）

（5）轉基因細菌產生的干擾素可能會成為某些人的過敏原，存在潛在風險。有科學家將干擾素基因轉入小鼠基因組，獲得膀胱生物反應器，最終在尿液中獲得干擾素。在該操作中，應使干擾素基因在_____細胞中特異性表達。

Answer 1

【答案】從基因組文庫中獲得的干擾素基因有內含子，在大腸桿菌中干擾素基因的轉錄產物中與內含子對應的RNA序列不能被切除，無法表達出干擾素 蛋白質分子的結構規律 生物功能 防止目的基因和載體任意連接（或自身環化或反向連接） 無法生長 正常生長，菌落呈藍色 正常生長，菌落呈白色（或無色） 膀胱上皮

【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）從基因組文庫中獲得的干擾素基因有內含子，在大腸桿菌中干擾素基因的轉錄產物中與內含子對應的RNA序列不能被切除，無法表達出干擾素。因此相對于從基因組文庫中獲取干擾素基因，從已病毒免疫的白細胞中提取mRNA，再反轉錄并構建的cDNA文庫中獲取的干擾素基因，更易在大腸桿菌中合成正常干擾素。

（2）蛋白質工程以蛋白質分子的結構規律和生物功能的關系為基礎，通過基因修飾或基因合成，對現有蛋白質進行改造，或制造一種新的蛋白質。

（3）在構建該基因表達載體時，需同時用限制酶Hind Ⅲ和Bst Ⅰ處理目的基因和質粒，主要目的是防止目的基因和載體任意連接（或自身環化或反向連接）。

（4）用限制酶Hind Ⅲ和Bst Ⅰ處理質粒時，破壞了lacZ基因，導致半乳糖苷酶不能合成，而半乳糖苷酶能催化生成藍色物質從而將細菌染成藍色。在含有四環素的培養基中，未被轉化的大腸桿菌不含四環素抗性基因，無法生長；含有質粒載體的大腸桿菌含有四環素抗性基因，能正常生長，含有lacZ基因，菌落呈藍色；含有重組質粒的大腸桿菌含有四環素抗性基因能正常生長，lacZ基因被破壞，菌落呈白色（或無色）。

（5）要獲得膀胱生物反應器，最終在尿液中獲得干擾素，應使干擾素基因在膀胱上皮細胞中特異性表達。