Question

7．降鈣素是一種多肽類激素，臨床上用于治療骨質(zhì)疏松癥等．人的降鈣素活性很低，半衰期較短．某科學(xué)機(jī)構(gòu)為了研發(fā)一種活性高、半衰期長的新型降鈣素，從預(yù)期新型降鈣素的功能出發(fā)，推測相應(yīng)的脫氧核苷酸序列，并人工合成了兩條72個(gè)堿基的DNA單鏈，兩條鏈通過18個(gè)堿基對形成部分雙鏈DNA片段，再利用Klenow酶補(bǔ)平，獲得雙鏈DNA，過程如圖．在此過程中發(fā)現(xiàn)，合成較長的核苷酸單鏈易產(chǎn)生缺失堿基的現(xiàn)象．分析回答下列問題：

（1）Klenow酶是一種DNA聚合酶，合成的雙鏈DNA有126個(gè)堿基對．
（2）獲得的雙鏈DNA經(jīng)EcoRⅠ（識別序列和切割位點(diǎn)-G↓AATTC-）和BamHⅠ（識別序列和切割位點(diǎn)-G↓GATCC-）雙酶切后插入到大腸桿菌質(zhì)粒中，篩選含重組質(zhì)粒的大腸桿菌并進(jìn)行DNA測序驗(yàn)證．
①大腸桿菌是理想的受體細(xì)胞，這是因?yàn)樗�繁殖快、單�?xì)胞、遺傳物質(zhì)相對較少．
②設(shè)計(jì)EcoRⅠ和BamHⅠ雙酶切的目的是保證目的基因和載體定向連接（防止目的基因和載體在酶切后產(chǎn)生的末端發(fā)生任意連接）．
③要進(jìn)行重組質(zhì)粒的鑒定和選擇，需要大腸桿菌質(zhì)粒中含有標(biāo)記基因．
（3）經(jīng)DNA測序表明，最初獲得的多個(gè)重組質(zhì)粒，均未發(fā)現(xiàn)完全正確的基因序列，最可能的原因是合成的核苷酸單鏈依然較長，產(chǎn)生缺失堿基的現(xiàn)象．
（4）上述制備該新型降鈣素，運(yùn)用的現(xiàn)代生物工程技術(shù)是蛋白質(zhì)工程．

Answer 1

分析 根據(jù)圖分析，新型的降鈣素食通過蛋白質(zhì)工程生產(chǎn)的．蛋白質(zhì)工程的實(shí)質(zhì)是改造基因，生產(chǎn)人類需要的蛋白質(zhì)．在人工合成了兩條72個(gè)堿基的DNA單鏈，兩條鏈通過18個(gè)堿基對形成部分雙鏈DNA片段，再利用Klenow酶催化，以4種游離的脫氧核糖核苷酸為原料，遵循堿基互補(bǔ)配對原則，獲得雙鏈DNA．但合成較長的核苷酸單鏈時(shí)，容易產(chǎn)生缺失堿基的現(xiàn)象，因此獲得的DNA分子的序列可能不正確．

解答 解：（1）由圖可得知，是以DNA一條鏈為模板、4種游離的脫氧核糖核苷酸為原料合成雙鏈DNA，此過程所用的酶是DNA聚合酶．合成的雙鏈DNA含有的堿基對有（72-18）×2+18=126個(gè)堿基對．
（2）①大腸桿菌是原核生物，具有繁殖快、單細(xì)胞、遺傳物質(zhì)相對較少等特征，所以常將大腸桿菌作為理想的受體細(xì)胞．
②限制酶具有特異性，一種限制酶只識別一定的脫氧核苷酸序列，切割特定的位點(diǎn)．為了防止目的基因和載體在酶切后產(chǎn)生的末端發(fā)生任意連接或保證目的基因和載體定向連接，將獲得的雙鏈DNA經(jīng)EcoRI和BamHI雙切割．
③重組質(zhì)粒中含有標(biāo)記基因，標(biāo)記基因可以鑒別受體細(xì)胞中是否含有目的基因．
（3）如上圖，在合成DNA雙鏈時(shí)，如果合成的核苷酸單鏈較長，容易發(fā)生缺失堿基的現(xiàn)象，導(dǎo)致獲得的多個(gè)重組質(zhì)粒，均未發(fā)現(xiàn)完全正確的基因序列的可能．
（4）制備該新型降鈣素時(shí)，先從預(yù)期新型降鈣素的功能出發(fā)，推測相應(yīng)的脫氧核苷酸序列，之后改造DNA分子，最后生成新型降鈣素，這是蛋白質(zhì)工程的具體過程．
故答案為：
（1）DNA聚合酶   126
（2）①繁殖快、單細(xì)胞、遺傳物質(zhì)相對較少
②保證目的基因和載體定向連接（防止目的基因和載體在酶切后產(chǎn)生的末端發(fā)生任意連接）
③標(biāo)記基因
（3）合成的核苷酸單鏈依然較長，產(chǎn)生缺失堿基的現(xiàn)象
（4）蛋白質(zhì)工程

點(diǎn)評 本題以生產(chǎn)新型降鈣素為素材，綜合考查了蛋白質(zhì)工程和基因工程的相關(guān)知識，意在考查考生理論聯(lián)系實(shí)際，綜合運(yùn)用所學(xué)知識解決自然界和社會生活中的一些生物學(xué)問題的能力和從題目所給的圖形中獲取有效信息的能力．