Question

【題目】下圖為利用基因工程在大腸桿菌中生產人胰島素的部分過程示意圖，請回答下列問題：

（1）圖示過程應為基因工程中________________這一步驟，其中①②代表的物質分別是_____________________________。③④⑤所示過程代表的是利用______________擴增DNA。圖中核酸酶H的作用是______________________________________________________。

（2）利用以上方法得到的胰島素基因的編碼序列與直接從人體細胞中獲取的胰島素基因編碼序列相比更適合導入大腸桿菌細胞中，其主要原因是__________________________________________________。

（3）在獲得胰島素基因的編碼序列前接上在大腸桿菌中可以適用的_______，另外加上__________基因，構建成表達載體。導入大腸桿菌后在含四環素的培養基上進行篩選。

Answer 1

【答案】獲取目的基因 反轉錄酶、DNA聚合酶 PCR技術 使RNA-DNA雜交分子中的RNA鏈降解，使之形成單鏈DNA 利用反轉錄獲得的胰島素基因的編碼序列中不含內含子，可以在原核細胞中表達 啟動子 （啟動子和終止子） 抗四環素

【解析】

基因工程的操作步驟為：目的基因的獲取、基因表達載體的構建、將目的基因導入受體細胞、目的基因的表達和鑒定。真核細胞的基因結構中含有內含子，內含子轉錄的部分不能進行翻譯，所以真核生物基因轉錄的mRNA需要經過修飾才能作為翻譯的模板。

（1）圖示是以RNA為模板通過逆轉錄形成DNA的過程，該過程為基因工程中的獲取目的基因的過程。其中①過程是以RNA為模板形成DNA的過程，為逆轉錄過程，需要逆轉錄酶。②過程是以DNA的一條鏈在DNA聚合酶的作用下合成DNA的過程。所以①為逆（反）轉錄酶、②為DNA聚合酶。③是DNA在高溫下變性，④是在低溫條件下復性，⑤是子鏈延伸的過程，即③④⑤所示過程代表的是利用PCR技術擴增DNA。由圖可知，圖中核酸酶H的作用是使RNA-DNA雜交分子中的RNA鏈降解，使之形成單鏈DNA。

（2）人的胰島素基因結構中含有內含子，內含子不能翻譯成肽鏈，胰島素基因轉錄后需要將mRNA中的內含子轉錄的部分剪切掉才能用做翻譯的模板，而大腸桿菌為原核生物，不具有將轉錄的RNA進行修飾的功能，而通過逆轉錄形成的DNA中不含內含子對應的序列，所以通過逆轉錄形成的基因與直接從人體細胞中獲取的胰島素基因編碼序列相比更適合導入大腸桿菌細胞中。

（3）基因表達載體中應含有目的基因、標記基因、啟動子和終止子等，啟動子是RNA 聚合酶識別、結合和開始轉錄的一段DNA 序列，它含有RNA 聚合酶特異性結合和轉錄起始所需的保守序列，故在獲得胰島素基因的編碼序列前接上在大腸桿菌中可以適用的啟動子，另外加上抗四環素基因，可構建成表達載體，且導入大腸桿菌后可在含四環素的培養基上進行篩選。