Question

【題目】糖尿病是常見病，很多糖尿病患者需要終身注射胰島素，故胰島素的醫(yī)用量極大，圖2是通過生物工程生產(chǎn)胰島素的兩條途徑，EcoRI、BamHI 和 Sau3AI 三種限制性內(nèi)切酶的識別序列與切割位點(diǎn)如圖1 所示，請據(jù)圖回答相關(guān)的問題：

（1）質(zhì)粒的基本組成單位是（______）。據(jù)圖分析，為了高效重組，切割目的基因和質(zhì)粒分子最為理想的限制酶是（_______）。

（2）途徑 1 中涉及到的現(xiàn)代生物工程有____________（多選）。

A．細(xì)胞核移植B.動物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)C.轉(zhuǎn)基因技術(shù) D. 動物細(xì)胞融合技術(shù)E.干細(xì)胞技術(shù)

（3）途徑 2 中將胰島素基因與質(zhì)粒連接產(chǎn)物和受體細(xì)胞混合進(jìn)行導(dǎo)入操作，之后還需要篩選，這是因?yàn)?/span>_________________。（多選）

A. 胰島素基因和質(zhì)粒連接形成重組質(zhì)粒

B．胰島素基因自我連接形成環(huán)狀 DNA 分子

C．導(dǎo)入成功的概率很低，大部分大腸桿菌沒有導(dǎo)入任何質(zhì)粒

D．連接之后可能產(chǎn)生空質(zhì)粒，導(dǎo)入后產(chǎn)生含有空質(zhì)粒的大腸桿菌

（4）途徑2中為了獲得含重組質(zhì)粒的大腸桿菌，應(yīng)采用兩步法篩選。其中用于第一步篩選的培養(yǎng)基成分，除了葡萄糖、氮源、無機(jī)鹽、水、生長因子之外，還應(yīng)該加入的 物 質(zhì) 有__________， 目的是篩選出含______________的大腸桿菌 。

（5）請根據(jù)生命科學(xué)中結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀點(diǎn)，闡述途徑 1 和途徑 2 獲得胰島素的差異__________________________________________________________________________。

Answer 1

【答案】脫氧核苷酸 EcoR I、BamH I BC CD 四環(huán)素和瓊脂 質(zhì)粒（四環(huán)素抗性基因） 途徑 1 是由奶牛的乳腺細(xì)胞的核糖體合成，通過內(nèi)質(zhì)網(wǎng)轉(zhuǎn)運(yùn)加工，高爾基體加工分泌，所以分泌產(chǎn)生的是成熟的蛋白質(zhì)；而途徑 2 中的大腸桿菌是原核生物，除核糖體之外無其他細(xì)胞器，不能對合成的胰島素原物質(zhì)進(jìn)行加工

【解析】

1、“分子手術(shù)刀”--限制性核酸內(nèi)切酶（限制酶）
（1）來源：主要是從原核生物中分離純化出來的。

（2）功能：能夠識別雙鏈DNA分子的某種特定的核苷酸序列，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開，因此具有專一性。

2、“分子縫合針”--DNA連接酶：不同DNA聚合酶。DNA聚合酶只能將單個核苷酸加到已有的核苷酸片段的末端，形成磷酸二酯鍵。DNA連接酶是連接兩個DNA片段的末端，形成磷酸二酯鍵。

3、基因表達(dá)載體的組成：目的基因+啟動子+終止子+標(biāo)記基因。

（1）質(zhì)粒本質(zhì)是DNA，所以其基本組成單位是脫氧核苷酸。為了高效重組，避免出現(xiàn)目的基因自身環(huán)化現(xiàn)象，另防止破壞四環(huán)素抗性基因，同時使用兩種酶切割目的基因和質(zhì)粒，所以最為理想的限制酶是EcoR I、BamH I。

（2）途徑 1 中重組質(zhì)粒的獲得需要利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)，受精卵的早期培養(yǎng)需要利用動物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)。

（3）由于同時使用兩種酶切割目的基因和質(zhì)粒，所以胰島素基因與質(zhì)粒連接產(chǎn)物會有三種：質(zhì)粒-質(zhì)粒、質(zhì)粒-胰島素基因、胰島素基因-胰島素基因，只有質(zhì)粒-胰島素基因是基因工程所需要的類型。并且導(dǎo)入成功的概率很低，大部分大腸桿菌沒有導(dǎo)入任何質(zhì)粒。故選C、D。

（4）質(zhì)粒上含有兩種抗生素抗性基因，但青霉素抗性基因被破壞，只能利用四環(huán)素抗性基因，并且要篩選含重組質(zhì)粒的大腸桿菌，應(yīng)該使用固體培養(yǎng)基。

（5）途徑 1 是將重組質(zhì)粒導(dǎo)入牛的受精卵中，而途徑2 是將重組質(zhì)粒導(dǎo)入大腸桿菌細(xì)胞內(nèi)，牛是真核生物細(xì)胞內(nèi)含有各種細(xì)胞器，而大腸桿菌是原核生物，細(xì)胞內(nèi)僅含有核糖體。