Question

【題目】胰島素是人體中唯一能降低血糖的激素，利用基因工程技術(shù)可以使人的胰島素基因在酵母菌中進(jìn)行表達(dá)，請(qǐng)回答下列基因工程有關(guān)問題：

（1）獲取該目的基因常用的方法有_____________________和_______________。

（2）該技術(shù)的核心是胰島素基因表達(dá)載體的構(gòu)建，其目的是使目的基因在受體細(xì)胞中穩(wěn)定存在，并且可以遺傳給下一代，同時(shí)，使目的基因能夠______________。基因表達(dá)載體包括啟動(dòng)子、終止子、目的基因、_______________。其中，啟動(dòng)子是___________識(shí)別和結(jié)合的位點(diǎn)，可驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)錄出mRNA。

（3）該基因工程不選擇大腸桿菌作為受體細(xì)胞，而是利用酵母菌的原因是________。

（4）檢測(cè)胰島素基因是否表達(dá)成功的方法是_________，提取的胰島素應(yīng)在________（填“高溫”或“低溫”） 條件下保存，原因是_______________。

Answer 1

【答案】從基因文庫(kù)中獲取 利用PCR技術(shù)擴(kuò)增 表達(dá)和發(fā)揮作用 標(biāo)記基因 RNA聚合酶 酵母菌是真核生物，具有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體，能對(duì)胰島素進(jìn)行加工，而大腸桿菌則不能 抗原-抗體雜交（檢測(cè)有無(wú)胰島素的產(chǎn)生） 低溫 低溫條件下胰島素的空間結(jié)構(gòu)能保持穩(wěn)定，過(guò)高的溫度會(huì)使胰島素的空間結(jié)構(gòu)遭到破壞，使其變性失活

【解析】

基因工程是狹義的遺傳工程，基因工程的基本原理是讓人們感興趣的基因（即目的基因）在宿主細(xì)胞中穩(wěn)定高效地表達(dá)。為了實(shí)現(xiàn)基因工程的目標(biāo)，通常要有多種工具酶、目的基因、載體和宿主細(xì)胞等基本要素，并按照一定的程序進(jìn)行操作，它包括目的基因的獲得、重組DNA的形成，重組DNA導(dǎo)入受體細(xì)胞（也稱宿主細(xì)胞）、篩選含有目的基因的受體細(xì)胞和目的基因的表達(dá)等幾個(gè)方面。基因表達(dá)載體的構(gòu)建（即目的基因與運(yùn)載體結(jié)合）是實(shí)施基因工程的第二步，也是基因工程的核心。其構(gòu)建目的是使目的基因能在受體細(xì)胞中穩(wěn)定存在，并且可以遺傳給下一代，同時(shí)，使目的基因能夠表達(dá)和發(fā)揮作用。受體細(xì)胞是指在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)導(dǎo)（感染）中接受外源基因的宿主細(xì)胞。受體細(xì)胞有原核受體細(xì)胞(最主要是大腸桿菌)、真核受體細(xì)胞(最主要是酵母菌)、動(dòng)物細(xì)胞和昆蟲細(xì)胞(其實(shí)也是真核受體細(xì)胞)。

（1）若目的基因序列未知，可建立基因文庫(kù)獲得目的基因，若目的基因序列已知，可用PCR技術(shù)擴(kuò)增或人工合成，故獲取該目的基因常用的方法有從基因文庫(kù)中獲取和利用PCR技術(shù)擴(kuò)增。

（2）基因工程的基本原理是讓人們感興趣的基因（即目的基因）在宿主細(xì)胞中穩(wěn)定高效地表達(dá)。該技術(shù)的核心是胰島素基因表達(dá)載體的構(gòu)建，其目的不僅是使目的基因在受體細(xì)胞中穩(wěn)定存在，并且可以遺傳給下一代，還應(yīng)使目的基因能夠表達(dá)和發(fā)揮作用。基因表達(dá)載體包括啟動(dòng)子、終止子、目的基因、標(biāo)記基因。其中，啟動(dòng)子是RNA聚合酶識(shí)別和結(jié)合的位點(diǎn)，可驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)錄出mRNA。

（3）胰島素是真核生物細(xì)胞分泌的激素，需要內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體對(duì)其進(jìn)一步加工，宿主細(xì)胞選用真核生物（酵母菌）比原核生物（大腸桿菌）更適宜胰島素基因的表達(dá)，因此該基因工程不選擇大腸桿菌作為受體細(xì)胞，而是利用酵母菌。

（4）抗原-抗體雜交是把胰島素當(dāng)作抗原，制備與胰島素特異性結(jié)合的抗體，檢測(cè)胰島素基因是否表達(dá)成功。胰島素是蛋白質(zhì)，蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)容易被高溫破壞，從而使其變性失活，因此提取的胰島素應(yīng)在低溫條件下保存，可以使胰島素的空間結(jié)構(gòu)能保持穩(wěn)定。