Question

【题目】糖尿病是常见病，很多糖尿病患者需要终身注射胰岛素，故胰岛素的医用量极大，图2是通过生物工程生产胰岛素的两条途径，EcoRI、BamHI 和 Sau3AI 三种限制性内切酶的识别序列与切割位点如图1 所示，请据图回答相关的问题：

（1）质粒的基本组成单位是（______）。据图分析，为了高效重组，切割目的基因和质粒分子最为理想的限制酶是（_______）。

（2）途径 1 中涉及到的现代生物工程有____________（多选）。

A．细胞核移植B.动物细胞培养技术C.转基因技术 D. 动物细胞融合技术E.干细胞技术

（3）途径 2 中将胰岛素基因与质粒连接产物和受体细胞混合进行导入操作，之后还需要筛选，这是因为_________________。（多选）

A. 胰岛素基因和质粒连接形成重组质粒

B．胰岛素基因自我连接形成环状 DNA 分子

C．导入成功的概率很低，大部分大肠杆菌没有导入任何质粒

D．连接之后可能产生空质粒，导入后产生含有空质粒的大肠杆菌

（4）途径2中为了获得含重组质粒的大肠杆菌，应采用两步法筛选。其中用于第一步筛选的培养基成分，除了葡萄糖、氮源、无机盐、水、生长因子之外，还应该加入的 物 质 有__________， 目的是筛选出含______________的大肠杆菌 。

（5）请根据生命科学中结构与功能相适应的观点，阐述途径 1 和途径 2 获得胰岛素的差异__________________________________________________________________________。

Answer 1

【答案】脱氧核苷酸 EcoR I、BamH I BC CD 四环素和琼脂 质粒（四环素抗性基因） 途径 1 是由奶牛的乳腺细胞的核糖体合成，通过内质网转运加工，高尔基体加工分泌，所以分泌产生的是成熟的蛋白质；而途径 2 中的大肠杆菌是原核生物，除核糖体之外无其他细胞器，不能对合成的胰岛素原物质进行加工

【解析】

1、“分子手术刀”--限制性核酸内切酶（限制酶）
（1）来源：主要是从原核生物中分离纯化出来的。

（2）功能：能够识别双链DNA分子的某种特定的核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开，因此具有专一性。

2、“分子缝合针”--DNA连接酶：不同DNA聚合酶。DNA聚合酶只能将单个核苷酸加到已有的核苷酸片段的末端，形成磷酸二酯键。DNA连接酶是连接两个DNA片段的末端，形成磷酸二酯键。

3、基因表达载体的组成：目的基因+启动子+终止子+标记基因。

（1）质粒本质是DNA，所以其基本组成单位是脱氧核苷酸。为了高效重组，避免出现目的基因自身环化现象，另防止破坏四环素抗性基因，同时使用两种酶切割目的基因和质粒，所以最为理想的限制酶是EcoR I、BamH I。

（2）途径 1 中重组质粒的获得需要利用转基因技术，受精卵的早期培养需要利用动物细胞培养技术。

（3）由于同时使用两种酶切割目的基因和质粒，所以胰岛素基因与质粒连接产物会有三种：质粒-质粒、质粒-胰岛素基因、胰岛素基因-胰岛素基因，只有质粒-胰岛素基因是基因工程所需要的类型。并且导入成功的概率很低，大部分大肠杆菌没有导入任何质粒。故选C、D。

（4）质粒上含有两种抗生素抗性基因，但青霉素抗性基因被破坏，只能利用四环素抗性基因，并且要筛选含重组质粒的大肠杆菌，应该使用固体培养基。

（5）途径 1 是将重组质粒导入牛的受精卵中，而途径2 是将重组质粒导入大肠杆菌细胞内，牛是真核生物细胞内含有各种细胞器，而大肠杆菌是原核生物，细胞内仅含有核糖体。