Question

【题目】真核生物基因结构与原核生物基因结构不同，真核生物基因的编码区是不连续的，有外显子和内含子之分，转录时内含子对应的RNA序列能通过相应机制切除，而原核生物编码区是连续的，没有这一机制。人体中基因M能表达出M蛋白。请回答下列问题：

(1)若想运用基因工程，利用大肠杆菌合成M蛋白，应当从______________________(填“人的基因组文库”或“cDNA文库”)中获得基因M，理由是_________________________。

(2)用大肠杆菌做受体菌，可高效获得蛋白M，因为大肠杆菌具有___________(答出两点即可)等特点。

(3)欲将构建出的基因表达载体导入到大肠杆菌细胞中，可用___________________处理。

(4)要检测目的基因M在大肠杆菌细胞是否转录出mRNA，可用的检测物质是____________________(填“蛋白M的基因”或“蛋白M的抗体”)。

(5)大肠杆菌合成的蛋白M还不具有生物活性，还需要后期加工处理，这是因为________。

Answer 1

【答案】cDNA文库 cDNA 文库中获得的基因M没有内含子，可在大肠杆菌细胞中表达 结构简单，繁殖快，容易培养 钙离子(或CaCl2) 蛋白M的基因 大肠杆菌是原核生物，没有内质网和高尔基体，不能对蛋白质M进行加工

【解析】

基因工程的操作步骤：

1、提取目的基因：获取目的基因是实施基因工程的第一步。如植物的抗病（抗病毒、抗细菌）基因，种子的贮藏蛋白的基因，以及人的胰岛素基因干扰素基因等，都是目的基因。用鸟枪法获得目的基因的优点是操作简便，缺点是工作量大，具有一定的盲目性。又由于真核细胞的基因含有不表达的DNA片段，一般使用人工合成的方法。

2、目的基因与运载体结合：将目的基因与运载体结合的过程，实际上是不同来源的DNA重新组合的过程。如果以质粒作为运载体，首先要用一定的限制酶切割质粒，使质粒出现一个缺口，露出黏性末端。然后用同一种限制酶切断目的基因，使其产生相同的黏性末端（部分限制性内切酶可切割出平末端，拥有相同效果）。

3、将目的基因导入受体细胞：将目的基因导入受体细胞是实施基因工程的第三步。目的基因的片段与运载体在生物体外连接形成重组DNA分子后，下一步是将重组DNA分子引入受体细胞中进行扩增。

4、目的基因的检测和表达：目的基因导入受体细胞后，是否可以稳定维持和表达其遗传特性，只有通过检测与鉴定才能知道。这是基因工程的第四步工作。质粒与外源DNA组合在一起形成重组质粒，并被转入受体细胞后，就可以根据受体细胞是否具有青霉素抗性来判断受体细胞是否获得了目的基因。重组DNA分子进入受体细胞后，受体细胞必须表现出特定的性状，才能说明目的基因完成了表达过程。

（1）cDNA中无内含子，可在原核细胞中正常表达，故应当从cDNA文库中获取目的基因。

（2）因大肠杆菌具有以下特征：遗传背景清楚；目标基因表达水平高;表达系统成熟完善；易于培养（培养方法简单、生长快、培养周期短、抗污染能力强）、成本低等。

（3）用低渗CaCl2溶液在低温（0℃）时处理快速生长的大肠杆菌，增加大肠杆菌细胞壁的通透性，有利于外源DNA的导入。

（4）检测目的基因是否转录出mRNA，需要用目的基因制作基因探针，只有目的基因转录出的mRNA才能和基因探针发生碱基互补配对产生杂交带。

（5）核糖体合成的是多肽链，大肠杆菌无内质网和高尔基体，无法对肽链进一步的加工，所以需要后期处理。