Question

【題目】干擾素是動物體內(nèi)的一種蛋白質(zhì)，可用于治療病毒的感染和癌癥。長期以來，人們利用相關(guān)病毒誘導(dǎo)白細(xì)胞產(chǎn)生干擾素再從血液中提取，但每升血只能提取0.05μg。1982年，我國科學(xué)家通過基因工程等技術(shù)開發(fā)研制出我國首個基因工程藥物——重組人干擾素。回答下列相關(guān)問題。

（1）相對于從基因組文庫中獲取干擾素基因，從已病毒免疫的白細(xì)胞中提取mRNA，再反轉(zhuǎn)錄并構(gòu)建的cDNA文庫中獲取的干擾素基因，更易在大腸桿菌中合成正常干擾素。從基因表達(dá)的角度分析，其原因是_____。

（2）天然的干擾素很難在體外保存，但通過蛋白質(zhì)工程可得到“可保存的干擾素”。蛋白質(zhì)工程以_____和_____的關(guān)系為基礎(chǔ)，通過基因修飾或基因合成，對現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，或制造一種新的蛋白質(zhì)。

（3）在構(gòu)建該基因表達(dá)載體時，需同時用限制酶HindⅢ和BstⅠ處理目的基因和質(zhì)粒，主要目的是_____。

（4）質(zhì)粒中LacZ基因編碼的半乳糖苷酶，能催化生成藍(lán)色物質(zhì)從而將細(xì)菌染成藍(lán)色。在含有四環(huán)素的培養(yǎng)基中，未被轉(zhuǎn)化的大腸桿菌的生長現(xiàn)象是_____，含有質(zhì)粒載體的大腸桿菌的生長現(xiàn)象是_____，含有重組質(zhì)粒的大腸桿菌的生長現(xiàn)象是_____，從而獲得所需重組細(xì)胞。（注：若能正常生長需要寫出菌落特征）

（5）轉(zhuǎn)基因細(xì)菌產(chǎn)生的干擾素可能會成為某些人的過敏原，存在潛在風(fēng)險。有科學(xué)家將干擾素基因轉(zhuǎn)入小鼠基因組，獲得膀胱生物反應(yīng)器，最終在尿液中獲得干擾素。在該操作中，應(yīng)使干擾素基因在_____細(xì)胞中特異性表達(dá)。

Answer 1

【答案】從基因組文庫中獲得的干擾素基因有內(nèi)含子，在大腸桿菌中干擾素基因的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物中與內(nèi)含子對應(yīng)的RNA序列不能被切除，無法表達(dá)出干擾素 蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律 生物功能 防止目的基因和載體任意連接（或自身環(huán)化或反向連接） 無法生長 正常生長，菌落呈藍(lán)色 正常生長，菌落呈白色（或無色） 膀胱上皮

【解析】

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)�入動物�?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）目的基因的檢測與鑒定：分子水平上的檢測：①檢測轉(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檢測目的基因是否轉(zhuǎn)錄出了mRNA——分子雜交技術(shù)；③檢測目的基因是否翻譯成蛋白質(zhì)﹣﹣抗原﹣抗體雜交技術(shù)。個體水平上的鑒定：抗蟲鑒定、抗病鑒定、活性鑒定等。

（1）從基因組文庫中獲得的干擾素基因有內(nèi)含子，在大腸桿菌中干擾素基因的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物中與內(nèi)含子對應(yīng)的RNA序列不能被切除，無法表達(dá)出干擾素。因此相對于從基因組文庫中獲取干擾素基因，從已病毒免疫的白細(xì)胞中提取mRNA，再反轉(zhuǎn)錄并構(gòu)建的cDNA文庫中獲取的干擾素基因，更易在大腸桿菌中合成正常干擾素。

（2）蛋白質(zhì)工程以蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律和生物功能的關(guān)系為基礎(chǔ)，通過基因修飾或基因合成，對現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，或制造一種新的蛋白質(zhì)。

（3）在構(gòu)建該基因表達(dá)載體時，需同時用限制酶Hind Ⅲ和Bst Ⅰ處理目的基因和質(zhì)粒，主要目的是防止目的基因和載體任意連接（或自身環(huán)化或反向連接）。

（4）用限制酶Hind Ⅲ和Bst Ⅰ處理質(zhì)粒時，破壞了lacZ基因，導(dǎo)致半乳糖苷酶不能合成，而半乳糖苷酶能催化生成藍(lán)色物質(zhì)從而將細(xì)菌染成藍(lán)色。在含有四環(huán)素的培養(yǎng)基中，未被轉(zhuǎn)化的大腸桿菌不含四環(huán)素抗性基因，無法生長；含有質(zhì)粒載體的大腸桿菌含有四環(huán)素抗性基因，能正常生長，含有lacZ基因，菌落呈藍(lán)色；含有重組質(zhì)粒的大腸桿菌含有四環(huán)素抗性基因能正常生長，lacZ基因被破壞，菌落呈白色（或無色）。

（5）要獲得膀胱生物反應(yīng)器，最終在尿液中獲得干擾素，應(yīng)使干擾素基因在膀胱上皮細(xì)胞中特異性表達(dá)。