Question

7．降鈣素是一種多肽類激素，臨床上用于治療骨質疏松癥等．人的降鈣素活性很低，半衰期較短．某科學機構為了研發一種活性高、半衰期長的新型降鈣素，從預期新型降鈣素的功能出發，推測相應的脫氧核苷酸序列，并人工合成了兩條72個堿基的DNA單鏈，兩條鏈通過18個堿基對形成部分雙鏈DNA片段，再利用Klenow酶補平，獲得雙鏈DNA，過程如圖．在此過程中發現，合成較長的核苷酸單鏈易產生缺失堿基的現象．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個堿基對．
（2）獲得的雙鏈DNA經EcoRⅠ（識別序列和切割位點-G↓AATTC-）和BamHⅠ（識別序列和切割位點-G↓GATCC-）雙酶切后插入到大腸桿菌質粒中，篩選含重組質粒的大腸桿菌并進行DNA測序驗證．
①大腸桿菌是理想的受體細胞，這是因為它繁殖快、單細胞、遺傳物質相對較少．
②設計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生的末端發生任意連接）．
③要進行重組質粒的鑒定和選擇，需要大腸桿菌質粒中含有標記基因．
（3）經DNA測序表明，最初獲得的多個重組質粒，均未發現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，產生缺失堿基的現象．
（4）上述制備該新型降鈣素，運用的現代生物工程技術是蛋白質工程．

Answer 1

分析 根據圖分析，新型的降鈣素食通過蛋白質工程生產的．蛋白質工程的實質是改造基因，生產人類需要的蛋白質．在人工合成了兩條72個堿基的DNA單鏈，兩條鏈通過18個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，遵循堿基互補配對原則，獲得雙鏈DNA．但合成較長的核苷酸單鏈時，容易產生缺失堿基的現象，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個堿基對．
（2）①大腸桿菌是原核生物，具有繁殖快、單細胞、遺傳物質相對較少等特征，所以常將大腸桿菌作為理想的受體細胞．
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．為了防止目的基因和載體在酶切后產生的末端發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EcoRI和BamHI雙切割．
③重組質粒中含有標記基因，標記基因可以鑒別受體細胞中是否含有目的基因．
（3）如上圖，在合成DNA雙鏈時，如果合成的核苷酸單鏈較長，容易發生缺失堿基的現象，導致獲得的多個重組質粒，均未發現完全正確的基因序列的可能．
（4）制備該新型降鈣素時，先從預期新型降鈣素的功能出發，推測相應的脫氧核苷酸序列，之后改造DNA分子，最后生成新型降鈣素，這是蛋白質工程的具體過程．
故答案為：
（1）DNA聚合酶   126
（2）①繁殖快、單細胞、遺傳物質相對較少
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生的末端發生任意連接）
③標記基因
（3）合成的核苷酸單鏈依然較長，產生缺失堿基的現象
（4）蛋白質工程

點評 本題以生產新型降鈣素為素材，綜合考查了蛋白質工程和基因工程的相關知識，意在考查考生理論聯系實際，綜合運用所學知識解決自然界和社會生活中的一些生物學問題的能力和從題目所給的圖形中獲取有效信息的能力．