Question

【题目】人类是乙型肝炎病毒的唯一宿主，肝硬化、肝癌多从乙肝发展而来。接种乙肝疫苗是预防乙肝病毒感染的最有效方法。下图为“乙肝基因工程疫苗”的生产和使用过程。质粒中lacZ基因可使细菌利用加入培养基的物质X-gal，从而使菌落显现出蓝色，若无该基因，菌落则成白色。

（1）过程①需要用到限制酶和_____________酶。根据质粒和目的基因所在DNA上酶切位点的分布情况，如果过程①用一种限制酶应选_____________，如果用两种限制酶应选_____________。

（2）在该项目中青霉素抗性基因作为_____________基因；目的基因的具体功能是_____________。

（3）在培养大肠杆菌的通用培养基中还应额外加入青霉素和X-gal，培养一段时间挑选出_____________（蓝色/白色）的菌落进一步培养获得大量目的菌。

（4）血源性“乙型肝炎疫苗”是取用乙肝病毒感染者的血液，用高速离心提纯血液中的乙肝病毒，之后再灭活，制成乙肝疫苗，具有一定的感染风险。用基因工程疫苗接种比血源性疫苗更安全，试从疫苗的结构特点解释原因：__________________________。

Answer 1

【答案】DNA连接 BamHI BamHI和EcoRI 标记 控制病毒蛋白外壳的合成 白色 该疫苗不含遗传物质，不会出现病毒感染和增殖

【解析】

基因工程技术的基本步骤：（1）目的基因的获取：方法有从基因文库中获取、利用PCR技术扩增和人工合成。（2）基因表达载体的构建：是基因工程的核心步骤，基因表达载体包括目的基因、启动子、终止子和标记基因等。（3）将目的基因导入受体细胞：根据受体细胞不同，导入的方法也不一样。将目的基因导入植物细胞的方法有农杆菌转化法、基因枪法和花粉管通道法；将目的基因导入动物细胞最有效的方法是显微注射法；将目的基因导入微生物细胞的方法是感受态细胞法。（4）目的基因的检测与鉴定：分子水平上的检测：①检测转基因生物染色体的DNA是否插入目的基因—DNA分子杂交技术；②检测目的基因是否转录出了mRNA—分子杂交技术；③检测目的基因是否翻译成蛋白质—抗原-抗体杂交技术；个体水平上的鉴定：抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等。

图中表示的是通过基因工程获得疫苗和产生相应抗体的过程图，过程①表示基因表达载体的构建，过程②表示将目的基因导入受体细胞，过程③表示目的基因的表达。

（1）过程①表示基因表达载体的构建，需要用到限制酶和DNA连接酶。根据质粒和目的基因所在DNA上酶切位点的分布情况，有两种选择限制酶的方案，只选择BamHⅠ既能将目的基因切下，也能切割质粒，在获取目的基因和切割质粒时，使目的基因和质粒两端产生相同的黏性末端，而在连接酶作用会出现自身环化、目的基因自身与自身连接、质粒自身与自身连接、目的基因与质粒连接多种情况，需要筛选；用两种限制酶切割，质粒和目的基因两端不会形成相同黏性末端，在连接酶作用下不会发生环化还可以防止反向连接，最终在连接酶作用下只会出现目的基因与质粒成功重组和没有进行重组的质粒，如果过程①用一种限制酶则应选BamHI，如果用两种限制酶应选BamHI和EcoRI。

（2）在该项目中青霉素抗性基因作为标记基因，便于筛选鉴定；根据图中④目的基因最终产生乙肝病毒外壳进行接种，说明该目的基因具体功能是控制病毒蛋白外壳的合成。

（3）在培养大肠杆菌的通用培养基中还应额外加入青霉素和X-gal，根据题干信息“选用质粒中lacZ基因可使细菌利用加入培养基的物质X-gal，从而使菌落显现出蓝色，若无该基因，菌落则成白色”可知，由于构建基因表达载体时，将质粒的lacZ基因破坏，故导入重组质粒的大肠杆菌不能利用培养基的物质X-gal，从而菌落成无色，培养一段时间挑选出白色的菌落进一步培养即可获得大量目的菌。

（4）血源性“乙型肝炎疫苗”是取用乙肝病毒感染者的血液，用高速离心提纯血液中的乙肝病毒，之后再灭活，制成乙肝疫苗，灭活的乙肝病毒中含遗传物质，具有一定的感染风险，而用基因工程疫苗接种比血源性疫苗更安全，主要是因为图示的基因工程疫苗中不含遗传物质，不会出现病毒感染和增殖。