Question

【題目】世界首例免疫艾滋病的基因編輯嬰兒的出現，受到人們的強烈譴責。科學家在進行基因編輯的過程中需要用到限制酶，下表是幾種限制酶的識別序列及其切割位點，圖1、圖2中標注了相關限制酶的酶切位點。請回答下列有關基因工程的問題：

(1)用圖1中質粒和圖2的目的基因構建重組質粒，應選用____兩種限制酶切割，酶切后的質粒和目的基因片段，通過____酶作用后獲得重組質粒。BamHI酶切的DNA末端能與BclI酶切的DNA末端相連接，原因是________，連接部位的6個堿基對序列為_____。

(2)若圖2中目的基因D是人的胰島素基因，科研工作者先從人體胰島B細胞中獲取胰島素mRNA，然后再通過____過程可獲得人胰島素基因。啟動子是____識別和結合的部位，有了它才能驅動基因的轉錄。該基因利用PCR技術進行擴增，DNA合成的方向總是從子鏈的____延伸。PCR的每次循環分為____三步。

Answer 1

【答案】BclⅠ和HindⅢ DNA連接 黏性末端相同 反轉錄 RNA聚合酶 5′端向3′端 變性→復性→延伸

【解析】

1、限制酶主要從原核生物中分離純化出來，能夠識別雙鏈DNA分子的某種特定核苷酸序列，并且使每一條鏈中特定部位的兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷裂。形成黏性末端和平末端兩種，不同限制酶切割后的黏性末端也可能相同，故基因工程中也可以用不同的限制酶切割目的基因和質粒。

2、PCR的過程：①高溫變性：DNA解旋過程（PCR擴增中雙鏈DNA解開不需要解旋酶，高溫條件下氫鍵可自動解開）；低溫復性：引物結合到互補鏈DNA上；③中溫延伸：合成子鏈。

(1)為了保證切割后的目的基因和質粒具有相同的黏性末端，常用相同的限制酶切割目的基因和質粒，由于BamHI酶在質粒上的兩個標記基因內部均存在切割位點，故不能用BamHI酶切割，故目的基因左側只能用BclⅠ酶切割，結合質粒上存在的酶切位點可知，目的基因的右側應選用HindⅢ酶切割，故用圖1中質粒和圖2的目的基因構建重組質粒，應選用BclⅠ和HindⅢ兩種限制酶切割，酶切后的質粒和目的基因片段，通過DNA連接酶作用后獲得重組質粒。根據表格中各種限制酶識別的序列和切割位點可知，BamHI酶切的DNA與BclI酶切的DNA具有相同的黏性末端，故BamHI酶切的DNA末端能與BclI酶切的DNA末端通過堿基互補配對相連接。連接部位的6個堿基對序列為。

(2)從人體胰島B細胞中獲取胰島素mRNA，需要通過逆轉錄過程獲得人胰島素基因。啟動子是RNA聚合酶識別和結合的部位，它能驅動基因轉錄出mRNA。根據DNA分子結構的特點，為明確表示DNA的方向，通常將DNA的羥基末端稱為3’端，磷酸基因的末端稱為5′端，當引物與DNA母鏈通過堿基互補配對結合后，DNA聚合酶就能從引物的3′端開始延伸DNA鏈，因此DNA的合成方向總是從子鏈的5′端向3′端延伸。PCR的每次循環可以分為三步：變性、復性和延伸。