Question

2．凝乳酶是奶酪生產中的關鍵性酶．研究人員運用基因工程技術，將編碼該酶的基因轉移到了微生物細胞中并使之表達．下圖是基因工程中獲取目的基因和構建重組質粒過程，請回答有關問題：
①科學家已經測出該酶的氨基酸序列，因此可以通過化學合成方法來獲取目的基因．獲得目的基因后，常利用PCR技術在體外將其大量擴增．
（1）分析上圖可知，構建重組DNA分子（如圖所示）最好選用BamHI和PstI限制酶，理由是提高重組DNA分子的比例（防止自身的黏性末端連接和防止目的基因與載體反向連接）．
（2）工業化生產過程中，最初多采用重組大腸桿菌或芽孢桿菌生產凝乳酶，將目的基因導入大腸桿菌或芽孢桿菌前所做的處理方法是Ca²⁺處理細胞，使之轉化為感受態細胞．現在生產凝乳酶多采用重組毛霉或重組的酵母菌，毛霉或酵母菌作為受體細胞的優勢是含有的內質網和高爾基體可對蛋白質進行加工和修飾．
（3）研究發現，如果將該凝乳酶20位和24位氨基酸改變為半胱氨酸，其催化能力將提高2倍．科學家可以生產上述高效凝乳酶的現代生物工程技術是蛋白質工程；該生物工程技術的實質是基因工程的延伸（或在基因工程基礎上，延伸出來的第二代基因工程）．
（4）轉基因技術和細胞工程在動植物都有廣泛應用，但是，胚胎工程只是指對動物的配子或早期胚胎所進行的多種顯微操作和處理技術．

Answer 1

分析 基因工程技術的基本步驟：
（1）目的基因的獲取：方法有從基因文庫中獲取、利用PCR技術擴增和人工合成．
（2）基因表達載體的構建：是基因工程的核心步驟，基因表達載體包括目的基因、啟動子、終止子和標記基因等．
（3）將目的基因導入受體細胞：根據受體細胞不同，導入的方法也不一樣．將目的基因導入植物細胞的方法有農桿菌轉化法、基因槍法和花粉管通道法；將目的基因導入動物細胞最有效的方法是顯微注射法；將目的基因導入微生物細胞的方法是感受態細胞法．
（4）目的基因的檢測與鑒定：分子水平上的檢測：①檢測轉基因生物染色體的DNA是否插入目的基因--DNA分子雜交技術；②檢測目的基因是否轉錄出了mRNA--分子雜交技術；③檢測目的基因是否翻譯成蛋白質--抗原-抗體雜交技術．個體水平上的鑒定：抗蟲鑒定、抗病鑒定、活性鑒定等．

解答 解：①由于已經測出該酶的氨基酸序列，故可推測出相應的RNA和DNA的序列，因此可以通過 化學合成方法來獲取目的基因．獲得目的基因后，常利用 PCR技術在體外將其大量擴增．
（1）由圖示可知，質粒和外源DNA中共同含有且不會破壞目的基因的限制酶是BamHI和PstI，因此構建重組DNA分子最好選用BamHI和PstI限制酶，這樣可以防止自身的黏性末端連接，防止目的基因與載體反向連接．
（2）受體細胞是微生物，將目的基因導入受體細胞，常用Ca²⁺處理細胞，使之轉化為感受態細胞，毛霉較重組大腸桿菌或芽孢桿菌作為受體細胞的優勢是毛霉為真核微生物，含有內質網和高爾基體可對蛋白進行加工和修飾．
（3）考查蛋白質工程改造蛋白質結構的步驟．通過分析想要的蛋白質的功能，預測蛋白質應有的結構，然后根據蛋白質的結構逆向推測控制該蛋白質合成的基因的堿基組成及排列順序．最后就是將改造后的目的基因導入受體細胞，從而轉錄翻譯得出目的蛋白．
（4）胚胎工程只是指對動物的配子或早期胚胎所進行的多種顯微操作和處理技術．
故答案為：
①化學合成     PCR
（1）BamHI和PstI     提高重組DNA分子的比例（防止自身的黏性末端連接和防止目的基因與載體反向連接）
（2）Ca²⁺處理細胞，使之轉化為感受態細胞     含有的內質網和高爾基體可對蛋白質進行加工和修飾
（3）蛋白質工程       基因工程的延伸（或在基因工程基礎上，延伸出來的第二代基因工程）
（4）配子或早期胚胎

點評 本題考查基因工程的相關知識，要求考生識記基因工程的操作工具及具體的操作步驟，掌握各步驟中的相關細節，能結合題干信息準確答題，屬于考綱識記和理解層次的考查．