Question

【題目】降鈣素是一種多肽類激素，能減少骨鈣流失，常用于治療骨質疏松癥。人降鈣素活性很低，半衰期較短。某科研機構對降鈣素基因進行改造，并與大腸桿菌DNA分子重組，成功地在大腸桿菌中得到一種活性高、半衰期長的新型降鈣素。操作過程如圖所示。

（1）改造新型降鈣素基因的基本途徑是：從預期新型降鈣素的功能出發設計其化學結構，推測應有的_________________序列，找到對應的____________________序列，合成相應的DNA（基因）。

（2）圖1表示人工合成新型降鈣素DNA的過程：先合成兩條含72個堿基的DNA單鏈，兩條鏈通過18個堿基對形成部分雙鏈片段（陰影部分），再利用Klenow酶補平，獲得雙鏈DNA。該方法可避免合成較長核苷酸鏈時容易缺失堿基的現象。從功能看，Klenow酶是一種_________________________酶，合成的雙鏈DNA含有______________個堿基對。

（3）獲得新型降鈣素DNA后，常采用PCR技術擴增DNA。PCR反應包含多次循環，每次循環包括變性、復性和_______________。PCR技術使用的DNA聚合酶不同于一般生物體內的DNA聚合酶，其最主要的特點是_______________。

（4）圖2表示運用基因工程生產新型降鈣素的過程。該過程利用限制酶、____酶和運載體等作為基本工具，通過一定的手段構建_____，并將其導入大腸桿菌體內實現高效表達。導入之前，要將大腸桿菌放入一定濃度的CaCl2溶液中處理，使之成為________細胞，以提高細菌的吸收能力。

（5）科學家對降鈣素基因進行重新設計、改造，生產出高活性的新型降鈣素，這項生物工程技術稱為________。

Answer 1

【答案】 氨基酸 mRNA DNA聚合酶 126 延伸 耐高溫 DNA連接酶 表達載體 感受態 蛋白質工程

【解析】試題分析：分析題圖：新型的降鈣素是通過蛋白質工程生產的，蛋白質工程的實質是改造基因，生產人類需要的蛋白質。在人工合成了兩條72個堿基的DNA單鏈，兩條鏈通過18個堿基對形成部分雙鏈DNA片段，再利用Klenow酶催化，以4種游離的脫氧核糖核苷酸為原料，遵循堿基互補配對原則，獲得雙鏈DNA。

（1）蛋白質工程的過程：預期蛋白質功能→設計預期的蛋白質結構→推測應有氨基酸序列→找到對應的脫氧核苷酸序列（基因），因此要改造新型降鈣素基因，首先要推測應有的氨基酸序列，找到對應的mRNA 序列，合成相應的降鈣素基因。

（2）由圖可得知，Klenow酶能催化DNA的合成，應為DNA聚合酶．合成的雙鏈DNA含有（72-18）×2+18=126個堿基對。

（3）PCR技術是利用DNA雙鏈復制的原理，PCR反應包含多次循環，每次循環包括三步：變性，復性，延伸．反應過程中打開模板DNA雙鏈的方法是加熱，使雙鏈打開，因此加入的DNA聚合酶具有耐高溫的特點。

（4）基因工程中，獲得該目的基因后，通過PCR技術對該基因進行大量擴增，再利用DNA鏈接酶、限制酶和運載體等作為基本工具，通過一定的手段構建 目的基因表達載體，并將其導入大腸桿菌體內，實現了高效表達。要用CaCl2預先處理大腸桿菌，使其成為處于容易吸收外界DNA的感受態的細胞。

（5）由題意可知“從預期新型降鈣素的功能出發，推測相應的脫氧核苷酸序列，獲得雙鏈DNA”，可以確定運用的現代生物工程技術是蛋白質工程。