Question

【題目】真核生物基因中通常含有內含子，而原核生物基因中沒有，原核生物沒有真核生物所具有的切除內含子對應的RNA序列的機制。下圖表示從基因文庫提取胰島素基因的過程。回答下列問題：

（1）從基因結構分析，與基因組文庫中的基因相比，cDNA文庫中獲得的目的基因少了________等結構（至少寫兩個）。基因文庫中cDNA文庫與基因組文庫相比，前者較小，原因是______ 。

（2）將獲得的胰島素基因導入受體菌內，并在受體菌內維持穩定和表達的過程，在基因工程中稱為 ______ 。

（3）過程⑤需將纖維素膜上的細菌裂解，釋放出__________，再用32P標記的__________作為探針進行雜交。依據雜交結果，應選取培養基上____（填字母）菌落繼續培養，才能獲得含有胰島素基因的受體菌。

（4）經過目的基因的檢測和表達，從大腸桿菌中獲得的“胰島素”未能達到期待的生物活性，導致這種差異的原因可能是__________ 。

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

Answer 1

【答案】啟動子、終止子、內含子 cDNA文庫是通過某種生物發育的某個時期mRNA反轉錄產生的，在這個時期并不是每個基因都進行轉錄，而基因組文庫包含該生物所有的基因 轉化 DNA 目的基因（或胰島素基因） a 受體菌中基因表達獲得的蛋白質未加工（或大腸桿菌中沒有內質網、高爾基體等細胞器，無法對核糖體合成的肽鏈進行有效的折疊、加工） cDNA中不含有內含子，轉錄出的RNA不需要經過加工，可直接作為合成蛋白質的模板

【解析】

1.基因工程技術的基本步驟：

（1）目的基因的獲取：方法有從基因文庫中獲取、利用PCR技術擴增和人工合成。

（2）基因表達載體的構建：是基因工程的核心步驟，基因表達載體包括目的基因、啟動子、終止子和標記基因等。

（3）將目的基因導入受體細胞：根據受體細胞不同，導入的方法也不一樣。將目的基因導入植物細胞的方法有農桿菌轉化法、基因槍法和花粉管通道法；將目的基因導入動物細胞最有效的方法是顯微注射法；將目的基因導入微生物細胞的方法是感受態細胞法。

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

2.分析題圖：①表示逆轉錄過程，需要逆轉錄酶的催化；②表示基因表達載體的構建過程；③表示將目的基因導入受體細胞；④表示將細菌轉移到纖維素膜上；⑤表示目的基因的檢測。

（1）cDNA是以mRNA為模板逆轉錄形成的，由于基因中的啟動子、內含子、終止子等結構不表達，因此與基因組文庫中的基因相比，cDNA文庫中獲得的目的基因少了啟動子、終止子、內含子等結構。基因文庫中cDNA文庫是通過某種生物發育的某個時期mRNA反轉錄產生的，在這個時期并不是每個基因都進行轉錄，而基因組文庫包含該生物所有的基因，因此基因文庫中cDNA文庫與基因組文庫相比較小。

（2）將獲得的胰島素基因導入受體菌內，并在受體菌內維持穩定和表達的過程，在基因工程中稱為轉化。

（3）過程⑤需將纖維素膜上的細菌裂解，釋放出細菌的DNA，再用32P標記的目的基因（胰島素基因）作為探針進行雜交。依據雜交結果中雜交帶出現的位置可知，應選取培養基上a落繼續培養，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，其合成和分泌過程中需要內質網和高爾基體的加工，而大腸桿菌細胞屬于原核生物，細胞中沒有內質網和高爾基體，不能對其進行加工，因此經過目的基因的檢測和表達，從大腸桿菌中獲得的“胰島素”未能達到期待的生物活性。

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