Question

5．科學家將動物體內(nèi)的能夠合成胰島素的基因與大腸桿菌的DNA分子重組，并且在大腸桿菌體內(nèi)表達成功．請據(jù)圖回答問題．

（1）圖1中①DNA是以原胰島素mRNA為模板，逆轉(zhuǎn)錄形成DNA．
（2）圖1中④常用CaCl₂溶液（或Ca²⁺）處理大腸桿菌，以利于基因表達載體進入大腸桿菌．構(gòu)建的表達載體含有人胰島素基因、終止子、標記基因及其啟動子等，啟動子的作用是RNA聚合酶識別和結(jié)合的位點，驅(qū)動基因轉(zhuǎn)錄出mRNA（最終獲得所需要的蛋白質(zhì)）．
（3）采用蛋白質(zhì)工程可以對胰島素進行改造，使之起效時間縮短，保證餐后血糖高峰和血液中胰島素高峰一致，研制速效胰島素的思路是：確定蛋白質(zhì)的功能→預期蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)→推測應有的氨基酸序列→找到基因的堿基序列．下列關(guān)于蛋白質(zhì)工程的說法不正確的是B
A．蛋白質(zhì)工程能定向改造蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)，使之更符合人類的需要
B．蛋白質(zhì)工程是在分子水平上對蛋白質(zhì)分子直接進行操作，定向改變分子的結(jié)構(gòu)
C．蛋白質(zhì)工程能產(chǎn)生出自然界中不曾存在過的新型蛋白質(zhì)分子
D．蛋白質(zhì)工程是基因工程的延伸，又被稱為第二代基因工程
（4）為了檢測胰島素基因是否轉(zhuǎn)錄出了mRNA，可用標記的胰島素基因片段作探針與mRNA雜交．為了檢測胰島素基因轉(zhuǎn)錄的mRNA是否翻譯成人胰島素，常用抗原-抗體雜交技術(shù)．
（5）下表中列出了幾種限制酶識別序列及其切割位點．

限制酶	BamHⅠ	HindⅢ	EcoRⅠ	SmaⅠ
識別序列及 切割位點	G↓GATCC CCTAG↑G	A↓AGCTT TTCGA↑A	G↓AATTC CTTAA↑G	CCC↓GGG GGG↑CCC

圖2是轉(zhuǎn)基因抗病香蕉的培育過程，含目的基因的外源DNA和質(zhì)粒上的箭頭表示相關(guān)限制酶的酶切位點．請回答下列問題：
①用圖中的質(zhì)粒和目的基因構(gòu)建重組質(zhì)粒，不能使用SmaI酶切割，原因是SmaI酶會破壞質(zhì)粒的抗性基因和外源DNA中的目的基因．
②構(gòu)建含目的基因的重組質(zhì)粒A時，選用BamhHI 和HindⅢ酶對含目的基因的外源DNA和質(zhì)粒進行切割，可以防止其自身環(huán)化．
③如果要將某目的基因通過農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法導入植物細胞，先要將目的基因插入農(nóng)桿菌Ti質(zhì)粒的TDNA中，然后用該農(nóng)桿菌感染植物細胞，通過DNA重組將目的基因插入植物細胞的染色體的DNA上．

Answer 1

分析 1、分析圖1：①是以mRNA為模板逆轉(zhuǎn)錄形成DNA；②用限制酶切割質(zhì)粒；③表示構(gòu)建重組質(zhì)粒；④是將重組質(zhì)粒導入受體細胞；⑤過程表示重組質(zhì)粒隨著大腸桿菌的復制而復制．
2、根據(jù)題意和圖示分析可知：含目的基因的DNA和質(zhì)粒上均有salⅠ、HindⅢ、BamHⅠ、EcoRⅠ酶切位點，但SmaI酶切位點位于目的基因和標記基因上，切割會破壞目的基因，EcoRⅠ酶切割質(zhì)粒自身環(huán)化，用BamHI 和HindⅢ酶對外源DNA和質(zhì)粒進行切割．圖2中①是構(gòu)建基因表達載體；②③是利用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法將目的基因?qū)�入受體細胞；④和⑤表示植物組織培養(yǎng)，原理是香蕉組織細胞具有全能性，其中④表示脫分化，⑤表示再分化，培養(yǎng)皿中的培養(yǎng)基除添加營養(yǎng)物質(zhì)外，還需要添加生長素和細胞分裂素

解答 解：（1）圖中①DNA是以原胰島素mRNA為模板，反轉(zhuǎn)錄形成單鏈DNA，在酶的作用下合成雙鏈DNA，從而獲得了所需要的胰島素基因．
（2）圖1中④常用CaCl₂溶液（或Ca²⁺）處理大腸桿菌，使之成為感受態(tài)細胞，以利于基因表達載體進入大腸桿菌．構(gòu)建的表達載體含有人胰島素基因、終止子、標記基因及其啟動子等，啟動子的作用是RNA聚合酶識別和結(jié)合的位點，驅(qū)動基因轉(zhuǎn)錄出mRNA（最終獲得所需要的蛋白質(zhì)）．
（3）采用蛋白質(zhì)工程可以對胰島素進行改造的思路是：確定蛋白質(zhì)的功能→預期蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)→推測應有的氨基酸序列→找到基因的堿基序列．
A．蛋白質(zhì)工程能定向改造蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)，使之更符合人類的需要，A正確；
B．蛋白質(zhì)工程是在分子水平上對基因分子直接進行操作，定向改變分子的結(jié)構(gòu)，B錯誤；
C．蛋白質(zhì)工程能產(chǎn)生出自然界中不曾存在過的新型蛋白質(zhì)分子，C正確；
D．蛋白質(zhì)工程是基因工程的延伸，又被稱為第二代基因工程，D正確．
故選：B．
（4）為了檢測胰島素基因是否轉(zhuǎn)錄出了mRNA，可用標記的胰島素基因片段作探針與mRNA雜交，即分子雜交．為了檢測胰島素基因轉(zhuǎn)錄的mRNA是否翻譯成人胰島素，常用抗原-抗體雜交技術(shù)．
（5）①SmaI酶會破壞目的基因和質(zhì)粒的標記基因（抗性基因），因此圖中構(gòu)建重組質(zhì)粒時不能使用SmaI酶切割．
②根據(jù)圖中DNA片段兩側(cè)的黏性末端可知，左側(cè)是用限制酶BamHI切割形成的，右側(cè)是用限制酶HindⅢ切割形成的，這樣可以防止含目的基因的外源DNA片段切割后自身環(huán)化．
③如果要將某目的基因通過農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法導入植物細胞，先要將目的基因插入農(nóng)桿菌Ti質(zhì)粒的T-DNA中，然后用該農(nóng)桿菌感染植物細胞，通過DNA重組將目的基因插入植物細胞的染色體的DNA上．
故答案為：
（1）原胰島素mRNA　 逆轉(zhuǎn)錄        
（2）CaCl₂溶液（或Ca²⁺）   　終止子   標記基因
RNA聚合酶識別和結(jié)合的位點，驅(qū)動基因轉(zhuǎn)錄出mRNA（最終獲得所需要的蛋白質(zhì)）
（3）預期蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)     找到基因的堿基序列     B
（4）標記的胰島素基因片段    抗原-抗體雜交
（5）①SmaI酶會破壞質(zhì)粒的抗性基因和外源DNA中的目的基因
②含目的基因的外源DNA和質(zhì)粒     
③TDNA　 染色體的DNA

點評 本題結(jié)合圖表，考查基因工程、蛋白質(zhì)過程的相關(guān)知識，要求考生識記基因工程的操作工具、操作步驟及相關(guān)細節(jié)；識記蛋白質(zhì)工程，能正確分析題圖，再結(jié)合所學的知識準確答題．