Question

【題目】人類胰島素基因位于第11號染色體上，長度8416bp，包含3個外顯子和2個內含子，人類胰島素的氨基酸序列已知。回答相關問題：

（1）上圖是利用PCR技術獲取人胰島素基因的方法，除了此方法外，還可以利用的方法是____________。

（2）利用PCR技術獲取人胰島素基因，在緩沖液中除了要添加模板和引物外，還需要添加的物質有_____________________________。

（3）經過______輪循環可以得到所需的目的基因，一個DNA分子經過5輪循環，需要引物A_____個，從PCR的過程和DNA分子的特點，試著寫出設計引物需要注意的問題_____、_____（答出2點即可）。

（4）利用SDS-凝膠電泳分離不同DNA分子，遷移速度取決于__________________。

（5）利用圖示方法獲取的目的基因，直接構建基因表達載體后導入大腸桿菌，（選能或不能） ___________表達出人胰島素，理由是______________________________。

Answer 1

【答案】從基因文庫獲取或人工合成 四種脫氧核苷酸（dNTP）和熱穩定DNA聚合酶（Taq酶） 3 31 引物自身不能有互補序列 引物之間不能有互補序列 DNA分子的大小 不能 因為此方法獲得的目的基因中含有內含子，大腸桿菌無法正常識別內含子而對內含子部分轉錄的mRNA進行翻譯，導致合成的蛋白質出現錯誤

【解析】

根據題干信息和圖形分析，基因工程的基本步驟包括目的基因的獲取、構建基因表達載體、將目的基因導入受體細胞、目的基因的檢測與表達；圖示目的基因為人類胰島素基因（位于11號常染色體上），其通過PCR技術進行擴增，需要A、B兩種引物；PCR擴增目的基因的過程包括變性、退貨、延伸。

（1）獲取目的基因的方法除了PCR技術，還有從基因文庫獲取或人工合成。

（2）用PCR技術擴增目的基因（人胰島素基因）時，所需的條件有引物、模板 (目的基因或人胰島素基因)、原料(4種脫氧核糖核苷酸)和熱穩定DNA聚合酶（Taq酶）等。

（3）根據PCR過程和DNA分子半保留復制特點可知，前兩輪循環產生的四個DNA分子的兩條鏈均不等長，第三輪循環產生的DNA分子存在等長的兩條核苷酸鏈，即僅含引物之間的序列，因此，經過三輪循環可以得到所需的目的基因；一個DNA分子經過5輪循環，理論上至少需要26-2=62個引物，其中A引物31個。引物設計時需要注意以下幾點：引物自身不能有互補序列；引物之間不能有互補序列；引物長度適當；引物能與目的基因兩側特異性結合；避免與擴增DNA內有過多互補的序列。

（4）SDS-聚丙烯酰胺凝膠電泳技術中分子的遷移速率主要取決于分子的大小，因此利用SDS-凝膠電泳分離不同DNA分子，遷移速度取決于DNA分子的大小。

（5）題干信息顯示，圖示獲取的目的基因含有外顯子和內含子，因此直接將含有此目的基因的表達載體導入大腸桿菌并不能表達出胰島素，原因是大腸桿菌無法正常識別內含子而對內含子部分轉錄的mRNA進行翻譯，導致合成的蛋白質出現錯誤。