Question

【題目】干擾素是動物體內的一種蛋白質，可用于治療病毒的感染和癌癥，但在體外保存相當困難，若使其分子上的一個半胱氨酸變成絲氨酸，則在-70 ℃的條件下可以保存半年。某科研小組欲用大腸桿菌生產干擾素，回答下列相關問題：

（1）從上述資料可知，要使干擾素在體外保存時間延長，需要對蛋白質的______________進行改造，然后據其序列推測出相應基因的脫氧核苷酸序列，但是可能會設計出多種脫氧核苷酸序列，這是因為______________________________________。

（2）對人工合成改造后的干擾素基因可以采用_____________技術進行擴增，操作過程中將模板DNA加熱至90~95 ℃的目的是______________________________。

（3）將改造好的干擾素基因導入到大腸桿菌還需要載體，載體必須具備_______________________（至少答出兩點）等特點，導入前需用Ca2+處理大腸桿菌，目的是________________________。

（4）在生產蛋白質方面，與基因工程相比，蛋白質工程的優點是___________________。

Answer 1

【答案】氨基酸 密碼子具有簡并性（存在多種密碼子決定同一種氨基酸的現象） PCR 將雙鏈DNA解旋為單鏈 能夠在宿主細胞內復制并穩定存在、具有多個限制酶切割位點、具有標記基因 使大腸桿菌細胞成為易于吸收周圍環境中DNA分子的感受態細胞 可生產出自然界中不存在的蛋白質

【解析】

1、蛋白質工程是指以蛋白質分子的結構規律及其生物功能的關系作為基礎，通過基因修飾或基因合成，對現有蛋白質進行改造，或制造一種新的蛋白質，以滿足人類的生產和生活的需求。（基因工程在原則上只能生產自然界已存在的蛋白質）

2、基本途徑：從預期的蛋白質功能出發，設計預期的蛋白質結構，推測應有的氨基酸序列，找到相對應的脫氧核苷酸序列（基因）以上是蛋白質工程特有的途徑；以下按照基因工程的一般步驟進行。（注意：目的基因只能用人工合成的方法）

（1）根據題干信息，改造后的干擾素與原來相比，分子上的一個半胱氨酸變成了絲氨酸，因此是對蛋白質的氨基酸進行改造，然后根據氨基酸序列推測出相應的mRNA序列，進而推測出基因的脫氧核苷酸序列。由于密碼子具有簡并性，因此推測出的脫氧核苷酸序列可能不止一種。

（2）對基因進行體外擴增可以采用PCR技術，該技術中將模板DNA加熱至90～95 ℃的目的是使雙鏈DNA解旋為單鏈。

（3）載體應該具備能夠在宿主細胞內復制并穩定存在、具有多個限制酶切割位點、具有標記基因等特點；導入目的基因前用Ca2+處理大腸桿菌，是為了使大腸桿菌成為易于吸收周圍環境中DNA分子的感受態細胞。

（4）基因工程在原則上只能生產出自然界已存在的蛋白質，而蛋白質工程可生產出自然界中不存在的蛋白質。