Question

10．回答下列有关遗传信息传递与表达的问题．
利用大肠杆菌作为工程菌生产人胰岛素，图甲中的三个DNA片段上以此表示出了EcoR I、BamH I和Sau3A I三种限制性内切酶的识别序列与切割位点，图乙为某种表达载体示意图（载体上的EcoR I、Sau3A I的切点是唯一的）．

（1）质粒载体作为基因工程的工具，应具备的基本条件有能自我复制、具有标记基因、能启动外源目的基因的转录和翻译、含有多个酶切位点等．
（2）可以从下列哪些人体细胞中获取生产人胰岛素的目的基因ABCD（多选题）．
A．消化道黏膜上皮细胞     B．胰岛A细胞       C．胰岛B细胞     D．造血干细胞
（3）经BamH I酶切割得到的目的基因可以与图乙所示质粒被Sau3AⅠ限制酶酶切后的产物连接，理由是Sau3AⅠ与BamHⅠ切割后形成的黏性末端相同．连接后的重组质粒不一定（能、不能、不一定）被BamH I切割．
（4）将重组质粒导入到大肠杆菌受体细胞，可用含有四环素的培养基进行初步筛选．目的基因成功表达的标志是合成胰岛素．
（5）已知图乙所示质粒经EcoRI和Sau3AI联合酶切后形成2.0kb和4.2kb（1kb=1000对碱基）两种DNA片段，若将0.8kb的单个基因插在质粒的Sau3AI位点处，所形成的重组质粒用EcoRI和Sau3AI联合酶切后，能形成的DNA片段分别为D．
A.2.8   2.0   2.2     B.1.8   2.0   2.2
C.4.0  1.8   1.0     D.2.0   0.8   4.2．

Answer 1

分析 1、“分子手术刀”--限制性核酸内切酶（限制酶）
（1）来源：主要是从原核生物中分离纯化出来的．
（2）功能：能够识别双链DNA分子的某种特定的核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开，因此具有专一性．
（3）结果：经限制酶切割产生的DNA片段末端通常有两种形式：黏性末端和平末端．
2、“分子缝合针”--DNA连接酶
（1）两种DNA连接酶（E•coliDNA连接酶和T₄DNA连接酶）的比较：
①相同点：都缝合磷酸二酯键．
②区别：E•coliDNA连接酶来源于大肠杆菌，只能将双链DNA片段互补的黏性末端之间的磷酸二酯键连接起来；而T₄DNA连接酶来源于T₄噬菌体，可用于连接粘性末端和平末端，但连接效率较低．
（2）与DNA聚合酶作用的异同：DNA聚合酶只能将单个核苷酸加到已有的核苷酸片段的末端，形成磷酸二酯键．DNA连接酶是连接两个DNA片段的末端，形成磷酸二酯键．
3、基因表达载体的组成：目的基因+启动子+终止子+标记基因
（1）启动子：是一段有特殊结构的DNA片段，位于基因的首端，是RNA聚合酶识别和结合的部位，能驱动基因转录出mRNA，最终获得所需的蛋白质．
（2）终止子：也是一段有特殊结构的DNA片段，位于基因的尾端．
（3）标记基因的作用：是为了鉴定受体细胞中是否含有目的基因，从而将含有目的基因的细胞筛选出来．常用的标记基因是抗生素基因．

解答 解：（1）质粒作为运载体，应具备的基本条件有：能自我复制、具有标记基因、能启动外源目的基因的转录和翻译、含有多个酶切位点等．
（2）消化道黏膜上皮细胞、胰岛A细胞、胰岛B细胞、造血干细胞都是由受精卵增殖分化而来的，遗传物质不变，都可以提取到人胰岛素基因．故选：ABCD．
（3）分析图解可知，限制酶Sau3AI和BamHI酶切割后形成的黏性末端相同，因此经BamHI酶切割得到的目的基因可以与上述表达载体被Sau3AI酶切后的产物连接．  BamH I酶识别的序列为GGATCC，Sau3AⅠ限制酶识别的序列为GATC．因此连接后的重组质粒不一定被BamH I切割．
（4）重组质粒中含有四环素抗性基因，将重组质粒导入到大肠杆菌受体细胞，可用含有四环素的培养基进行初步筛选．目的基因是胰岛素基因，胰岛素基因成功表达的标志是合成胰岛素．
（5）若将0.8kb的单个基因插在质粒的Sau3AI位点处，所形成的重组质粒中含有2个Sau3AI切割位点和1个EcoRI切割位点，因此重组质粒用EcoRI和Sau3AI联合酶切后，能形成的DNA片段分别为4.2kb、0.8kb、2kb．
故答案为：
（1）能自我复制、具有标记基因、能启动外源目的基因的转录和翻译、含有多个酶切位点等
（2）ABCD
（3）Sau3AⅠ限制酶      Sau3AⅠ与BamHⅠ切割后形成的黏性末端相同    不一定
（4）四环素      合成胰岛素   
（5）D

点评 本题结合图解，考查基因工程的相关知识，要求考生能够掌握限制酶的特点，明确不同限制酶切割形成的相同的末端之间能够连接；识记基因表达载体的组成和条件．需要考生明确基因工程的原理、概念、操作工具及操作步骤，掌握各操作步骤中需要注意的细节，能结合所学的知识准确答题．