Question

【題目】真核生物基因中通常含有內(nèi)含子，而原核生物基因中沒(méi)有，原核生物沒(méi)有真核生物所具有的切除內(nèi)含子對(duì)應(yīng)的RNA序列的機(jī)制。下圖表示從基因文庫(kù)提取胰島素基因的過(guò)程。回答下列問(wèn)題：

（1）從基因結(jié)構(gòu)分析，與基因組文庫(kù)中的基因相比，cDNA文庫(kù)中獲得的目的基因少了________等結(jié)構(gòu)（至少寫(xiě)兩個(gè)）。基因文庫(kù)中cDNA文庫(kù)與基因組文庫(kù)相比，前者較小，原因是______ 。

（2）將獲得的胰島素基因?qū)�入受體菌內(nèi)，并在受體菌內(nèi)維持穩(wěn)定和表達(dá)的過(guò)程，在基因工程中稱(chēng)為 ______ 。

（3）過(guò)程⑤需將纖維素膜上的細(xì)菌裂解，釋放出__________，再用32P標(biāo)記的__________作為探針進(jìn)行雜交。依據(jù)雜交結(jié)果，應(yīng)選取培養(yǎng)基上____（填字母）菌落繼續(xù)培養(yǎng)，才能獲得含有胰島素基因的受體菌。

（4）經(jīng)過(guò)目的基因的檢測(cè)和表達(dá)，從大腸桿菌中獲得的“胰島素”未能達(dá)到期待的生物活性，導(dǎo)致這種差異的原因可能是__________ 。

（5）與從基因組文庫(kù)獲取目的基因相比，圖示方法獲得的目的基因在受體菌中更容易表達(dá)，原因是_____。

Answer 1

【答案】啟動(dòng)子、終止子、內(nèi)含子 cDNA文庫(kù)是通過(guò)某種生物發(fā)育的某個(gè)時(shí)期mRNA反轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的，在這個(gè)時(shí)期并不是每個(gè)基因都進(jìn)行轉(zhuǎn)錄，而基因組文庫(kù)包含該生物所有的基因 轉(zhuǎn)化 DNA 目的基因（或胰島素基因） a 受體菌中基因表達(dá)獲得的蛋白質(zhì)未加工（或大腸桿菌中沒(méi)有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體等細(xì)胞器，無(wú)法對(duì)核糖體合成的肽鏈進(jìn)行有效的折疊、加工） cDNA中不含有內(nèi)含子，轉(zhuǎn)錄出的RNA不需要經(jīng)過(guò)加工，可直接作為合成蛋白質(zhì)的模板

【解析】

1.基因工程技術(shù)的基本步驟：

（1）目的基因的獲取：方法有從基因文庫(kù)中獲取、利用PCR技術(shù)擴(kuò)增和人工合成。

（2）基因表達(dá)載體的構(gòu)建：是基因工程的核心步驟，基因表達(dá)載體包括目的基因、啟動(dòng)子、終止子和標(biāo)記基因等。

（3）將目的基因?qū)�入受體細(xì)胞：根據(jù)受體細(xì)胞不同，導(dǎo)入的方法也不一樣。將目的基因?qū)�入植物�?xì)胞的方法有農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法、基因槍法和花粉管通道法；將目的基因?qū)�入�?dòng)物細(xì)胞最有效的方法是顯微注射法；將目的基因?qū)�入微生物�?xì)胞的方法是感受態(tài)細(xì)胞法。

（4）目的基因的檢測(cè)與鑒定：分子水平上的檢測(cè)：①檢測(cè)轉(zhuǎn)基因生物染色體的DNA是否插入目的基因--DNA分子雜交技術(shù)；②檢測(cè)目的基因是否轉(zhuǎn)錄出了mRNA--分子雜交技術(shù)；③檢測(cè)目的基因是否翻譯成蛋白質(zhì)--抗原-抗體雜交技術(shù)。個(gè)體水平上的鑒定：抗蟲(chóng)鑒定、抗病鑒定、活性鑒定等。

2.分析題圖：①表示逆轉(zhuǎn)錄過(guò)程，需要逆轉(zhuǎn)錄酶的催化；②表示基因表達(dá)載體的構(gòu)建過(guò)程；③表示將目的基因?qū)�入受體細(xì)胞；④表示將細(xì)菌轉(zhuǎn)移到纖維素膜上；⑤表示目的基因的檢測(cè)。

（1）cDNA是以mRNA為模板逆轉(zhuǎn)錄形成的，由于基因中的啟動(dòng)子、內(nèi)含子、終止子等結(jié)構(gòu)不表達(dá)，因此與基因組文庫(kù)中的基因相比，cDNA文庫(kù)中獲得的目的基因少了啟動(dòng)子、終止子、內(nèi)含子等結(jié)構(gòu)。基因文庫(kù)中cDNA文庫(kù)是通過(guò)某種生物發(fā)育的某個(gè)時(shí)期mRNA反轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的，在這個(gè)時(shí)期并不是每個(gè)基因都進(jìn)行轉(zhuǎn)錄，而基因組文庫(kù)包含該生物所有的基因，因此基因文庫(kù)中cDNA文庫(kù)與基因組文庫(kù)相比較小。

（2）將獲得的胰島素基因?qū)�入受體菌內(nèi)，并在受體菌內(nèi)維持穩(wěn)定和表達(dá)的過(guò)程，在基因工程中稱(chēng)為轉(zhuǎn)化。

（3）過(guò)程⑤需將纖維素膜上的細(xì)菌裂解，釋放出細(xì)菌的DNA，再用32P標(biāo)記的目的基因（胰島素基因）作為探針進(jìn)行雜交。依據(jù)雜交結(jié)果中雜交帶出現(xiàn)的位置可知，應(yīng)選取培養(yǎng)基上a落繼續(xù)培養(yǎng)，才能獲得含有胰島素基因的受體菌。

（4）胰島素屬于分泌蛋白，其合成和分泌過(guò)程中需要內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體的加工，而大腸桿菌細(xì)胞屬于原核生物，細(xì)胞中沒(méi)有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體，不能對(duì)其進(jìn)行加工，因此經(jīng)過(guò)目的基因的檢測(cè)和表達(dá)，從大腸桿菌中獲得的“胰島素”未能達(dá)到期待的生物活性。

（5）由于cDNA中不含有內(nèi)含子，轉(zhuǎn)錄出的RNA不需要經(jīng)過(guò)加工，可直接作為合成蛋白質(zhì)的模板，因此與從基因組文庫(kù)獲取目的基因相比，圖示方法獲得的目的基因在受體菌中更容易表達(dá)。