Question

【题目】糖尿病已经成为危害人类健康的严重疾病之一，注射胰岛素是目前治疗糖尿病最为有效的途径和手段，如何生产优质而不昂贵的人胰岛素，是当下医疗界和制药界急需攻克的科学难题。如图为利用基因工程技术生产人胰岛素的操作过程示意图，请回答：

（1）在基因表达载体中，________的作用是RNA聚合酶识别和结合的部位，并驱动基因转录出mRNA。

（2）图中细胞1是________细胞。过程②必需的酶是_______。过程③④⑤为_______技术扩增目的基因，此过程必需的酶是________。过程③断开的化学键名称为________，在体外进行PCR操作时，实现该过程的处理方法是___________。能否利用人的皮肤细胞来完成过程①，为什么_______________________________________________。

（3）图中B的基本组成单位有____种；为便于重组DNA的鉴定和选择，图中C的组成必须有__________；将体外重组DNA导入大肠杆菌体内，并使其在细胞内维持稳定和表达的过程称为转化。为使过程⑧更易进行，可用_______处理大肠杆菌，目的是使大肠杆菌细胞处于能够吸收周围环境中DNA分子的生理状态（或使大肠杆菌处于感受态细胞状态）。由于重组DNA分子成功导入受体细胞的频率低，所以在转化后通常需要进行________操作。

（4）若过程⑨发生了变异，则此变异为__________。过程⑩得到的人胰岛素需要体外加工才具有生物活性，原因是大肠杆菌_______________________________________。

（5）目的基因在受体细胞中是否能转录出mRNA，可用_________技术来检测。

Answer 1

【答案】 启动子 胰岛B 逆转录酶 PCR Taq酶（或热稳定DNA聚合酶） 氢键 加热变性 不能，皮肤细胞中的胰岛素基因未表达，不能形成胰岛素mRNA 4 标记基因 Ca2+（CaCl2） 筛选 基因突变 没有内质网和高尔基体，不能对蛋白质进行加工 分子杂交

【解析】据图分析：分析题图，图中①表示从胰岛B细胞中获取胰岛素mRNA的过程；②为逆转录过程，A为胰岛素基因；③④⑤表示目的基因的扩增过程；⑥表示用限制酶切割运载体形成黏性末端的过程；⑦表示基因表达载体的构建过程；⑧表示将目的基因导入受体细胞的过程；⑨表示目的基因随着受体细胞的增殖和扩增；⑩是从培养液中获取胰岛素的过程。

（1）基因表达载体的组成包括启动子、目的基因、终止子和标记基因等启动子是，其中RNA聚合酶识别和结合的部位，并驱动基因转录出mRNA。

（2）根据以上分析已知，图中细胞1是胰岛B细胞；②为逆转录过程，需要逆转录酶的催化；过程③④⑤表示利用PCR技术扩增目的基因的过程，该过程需要特殊的热稳定DNA聚合酶；过程③表示解旋，断裂的是氢键，在PCR技术中通过加热变性使得氢键断裂；不同细胞中基因是选择性表达的，皮肤细胞中的胰岛素基因未表达，不能形成胰岛素mRNA，因此不能利用人的皮肤细胞来完成过程①。

（3）图中B是大肠杆菌的质粒，其实质是小型环状DNA分子，因此其基本单位是4种脱氧核苷酸；C是重组质粒，其含有的标记基因的作用是便于重组DNA的鉴定和选择；过程⑧为将重组质粒导入受体细胞，一般导入大肠杆菌前需要用钙离子处理大肠杆菌，使之成为感受态细胞；由于重组DNA分子成功导入受体细胞的频率低，所以在转化后通常需要进行筛选操作。

（4）⑨表示目的基因随着受体细胞的增殖和扩增，由于大肠杆菌没有染色体，因此其发生的变异只能是基因突变；由于大肠杆菌没有内质网和高尔基体，不能对蛋白质进行加工，因此其合成的胰岛素没有生物活性，需要体外加工才具有生物活性。

（5）目的基因在受体细胞中转录形成的mRNA可以利用分子杂交法进行检测。