Question

【题目】干扰素是动物体内的一种蛋白质，可用于治疗病毒的感染和癌症。长期以来，人们利用相关病毒诱导白细胞产生干扰素再从血液中提取，但每升血只能提取0.05μg。1982年，我国科学家通过基因工程等技术开发研制出我国首个基因工程药物——重组人干扰素。回答下列相关问题。

（1）相对于从基因组文库中获取干扰素基因，从已病毒免疫的白细胞中提取mRNA，再反转录并构建的cDNA文库中获取的干扰素基因，更易在大肠杆菌中合成正常干扰素。从基因表达的角度分析，其原因是_____。

（2）天然的干扰素很难在体外保存，但通过蛋白质工程可得到“可保存的干扰素”。蛋白质工程以_____和_____的关系为基础，通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质。

（3）在构建该基因表达载体时，需同时用限制酶HindⅢ和BstⅠ处理目的基因和质粒，主要目的是_____。

（4）质粒中LacZ基因编码的半乳糖苷酶，能催化生成蓝色物质从而将细菌染成蓝色。在含有四环素的培养基中，未被转化的大肠杆菌的生长现象是_____，含有质粒载体的大肠杆菌的生长现象是_____，含有重组质粒的大肠杆菌的生长现象是_____，从而获得所需重组细胞。（注：若能正常生长需要写出菌落特征）

（5）转基因细菌产生的干扰素可能会成为某些人的过敏原，存在潜在风险。有科学家将干扰素基因转入小鼠基因组，获得膀胱生物反应器，最终在尿液中获得干扰素。在该操作中，应使干扰素基因在_____细胞中特异性表达。

Answer 1

【答案】从基因组文库中获得的干扰素基因有内含子，在大肠杆菌中干扰素基因的转录产物中与内含子对应的RNA序列不能被切除，无法表达出干扰素 蛋白质分子的结构规律 生物功能 防止目的基因和载体任意连接（或自身环化或反向连接） 无法生长 正常生长，菌落呈蓝色 正常生长，菌落呈白色（或无色） 膀胱上皮

【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。

（1）从基因组文库中获得的干扰素基因有内含子，在大肠杆菌中干扰素基因的转录产物中与内含子对应的RNA序列不能被切除，无法表达出干扰素。因此相对于从基因组文库中获取干扰素基因，从已病毒免疫的白细胞中提取mRNA，再反转录并构建的cDNA文库中获取的干扰素基因，更易在大肠杆菌中合成正常干扰素。

（2）蛋白质工程以蛋白质分子的结构规律和生物功能的关系为基础，通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质。

（3）在构建该基因表达载体时，需同时用限制酶Hind Ⅲ和Bst Ⅰ处理目的基因和质粒，主要目的是防止目的基因和载体任意连接（或自身环化或反向连接）。

（4）用限制酶Hind Ⅲ和Bst Ⅰ处理质粒时，破坏了lacZ基因，导致半乳糖苷酶不能合成，而半乳糖苷酶能催化生成蓝色物质从而将细菌染成蓝色。在含有四环素的培养基中，未被转化的大肠杆菌不含四环素抗性基因，无法生长；含有质粒载体的大肠杆菌含有四环素抗性基因，能正常生长，含有lacZ基因，菌落呈蓝色；含有重组质粒的大肠杆菌含有四环素抗性基因能正常生长，lacZ基因被破坏，菌落呈白色（或无色）。

（5）要获得膀胱生物反应器，最终在尿液中获得干扰素，应使干扰素基因在膀胱上皮细胞中特异性表达。