Question

【題目】干擾素是用于治療病毒感染和癌癥的免疫活性蛋白質(zhì)，若人的干擾素基因在大腸桿菌內(nèi)表達，產(chǎn)生的抗病毒性較低且保存困難，若將第17位的半胱氨酸改造為絲氨酸，則生產(chǎn)出的干擾素的抗病毒性是原來的100倍，且可在-70℃條件下保存半年，下圖是構(gòu)建干擾素工程菌的過程示意圖。回答下列問題。

(1)要改變干擾素的功能，可以考慮對干擾素的_____進行改造。對干擾素進行改造，也可直接對干擾素基因進行改造，其原因是_______________。

(2)③過程將B導入大腸桿菌，需用_____對大腸桿菌進行處理，使其處于能_____的生理狀態(tài)。

(3)要檢測B是否導入大腸桿菌，將③過程后的大腸桿菌先接種于含_______的培養(yǎng)基上，然后將在該培養(yǎng)基上生長的大腸桿菌接種在含____________的培養(yǎng)基上，在前者培養(yǎng)基上能生長而在后者培養(yǎng)基上不能生長的是導入B的工程菌。

(4)利用圖中工程菌不能生產(chǎn)有活性的干擾素，這是因為__________。

(5)基因工程自20世紀70年代興起之后，在短短40年間得到了飛速發(fā)展，目前成為生物科學核心技術(shù)，在農(nóng)牧業(yè)、工業(yè)、環(huán)境、能源和醫(yī)藥衛(wèi)生等方面展示出美好的前景，據(jù)相關(guān)資料回答下列有關(guān)問題：

上面是轉(zhuǎn)基因抗凍番茄培育過程的部分示意圖(ampr為抗氨芐青霉素基因)，甲、乙表示相關(guān)結(jié)構(gòu)或細胞。Pst I酶和Sma I酶切割基因后將產(chǎn)生不同的黏性末端。圖中甲代表的是______，乙可代表__________，可用_________和________提取魚的抗凍蛋白基因以避免目的基因末端發(fā)生任意連接，用此二酶切割質(zhì)粒產(chǎn)生的DNA片段有________種。

Answer 1

【答案】氨基酸序列蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)由基因決定，基因可以直接遺傳 對基因進行改造比對蛋白質(zhì)改造容易 Ca2+ 吸收周圍環(huán)境中的DNA 氨芐青霉素 四環(huán)素 大腸桿菌為原核生物 無內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體，不具備加工干擾素的能力 基因表達載體(或重組質(zhì)粒) 番茄細胞 Pst I酶 Sma I酶 2

【解析】

根據(jù)構(gòu)建干擾素工程菌的過程示意圖可知，干擾素基因插入到四環(huán)素抗性基因內(nèi)部，故形成的重組質(zhì)粒中的標記基因為抗氨芐青霉素基因，因此沒有導入任何質(zhì)粒的大腸桿菌，不含上述兩種抗性基因，在含有氨芐青霉素或四環(huán)素的培養(yǎng)基中都不能生長；導入普通質(zhì)粒的大腸桿菌含有的上述兩種抗性基因的結(jié)構(gòu)均完好，在含有氨芐青霉素或四環(huán)素的培養(yǎng)基中都能生長；導入重組質(zhì)粒的大腸桿菌含有的四環(huán)素抗性基因的結(jié)構(gòu)遭到破壞，而含有的抗氨芐青霉素基因結(jié)構(gòu)完好，因此在含有氨芐青霉素的培養(yǎng)基中能生長，但在含有四環(huán)素的培養(yǎng)基中不能生長。根據(jù)轉(zhuǎn)基因抗凍番茄培育過程示意圖，①表示基因表達載體的構(gòu)建，②將目的基因?qū)�入受體細胞，故甲表示的是基因表達載體（重組質(zhì)粒），乙表示的是受體細胞即番茄細胞。

（1）根據(jù)題干信息，若將第17位的半胱氨酸改造為絲氨酸，則生產(chǎn)出的干擾素的抗病毒性是原來的100倍，且在-70 ℃條件下保存半年，因此可以對干擾素的氨基酸序列進行改造。對干擾素進行改造，也可直接對干擾素基因進行改造，原因是：蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)由基因決定，基因可以直接遺傳；對基因進行改造比對蛋白質(zhì)改造容易。

（2）將重組質(zhì)粒導入大腸桿菌，需用Ca2+處理，使大腸桿菌能吸收周圍環(huán)境中的DNA即感受態(tài)細胞的狀態(tài)。

（3）要檢測B是否導入大腸桿菌，將③過程后的大腸桿菌先接種于含氨芐青霉素的培養(yǎng)基上，然后將在該培養(yǎng)基上生長的大腸桿菌接種在含四環(huán)素的培養(yǎng)基上，在前者培養(yǎng)基上能生長而在后者培養(yǎng)基上不能生長的是導入B的工程菌。

（4）干擾素是分泌蛋白，在核糖體中合成后需要經(jīng)過內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體加工才具有生物活性，而大腸桿菌是原核生物，無內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體，不具備加工干擾素的能力，所以利用圖中工程菌不能生產(chǎn)有活性的干擾素。

（5）據(jù)圖分析已知，圖中甲表示的是基因表達載體（或重組質(zhì)粒），乙表示受體細胞。如果用同一種限制酶切割質(zhì)粒和目的基因，會發(fā)生自身環(huán)化以及反向連接的問題，因此需要利用不同的限制酶進行切割，分析圖解可知，AluI酶會破壞目的基因，因此選用PstⅠ酶和SmaⅠ酶兩種酶切割目的基因和質(zhì)粒，用此二酶切割質(zhì)粒產(chǎn)生的DNA片段有2種。