Question

19．下面是一项“利用转基因番茄生产人胰岛素的方法”的专利摘要，请回答：本发明利用转基因番茄作为生物反应器生产人胰岛素．所用的人胰岛素基因是依据植物“偏爱”的密码子来设计所含的密码子，通过人工合成若干DNA片段，拼接而成，并且在胰岛素-COOH端加上KDEL内质网滞留序列，避免胰岛素在植物细胞中的降解．将该基因置于CaMV 35S启动子和果实专一性启动子2A12的驱动之下通过农杆菌介导的方法转入番茄中，在番茄的果实中表达人胰岛素．
（1）本专利是采用人工合成方法获得目的基因的．获得的人胰岛素基因与人体细胞中胰岛素基因的碱基序列不同，但两者所编码的蛋白质中氨基酸序列相同，原因密码子具有简并性，基因序列不同，蛋白质可以相同．要想在体外获得大量该目的基因的片段，可以采用PCR技术．该技术中使用的关键酶是热稳定性DNA聚合酶；原料是四种游离的脱氧核苷酸．
（2）根据上述摘要，转基因操作时所用的载体是农杆菌的Ti质粒，载体上的T-DNA可以转移至受体细胞，并且整合到受体细胞染色体的DNA上．构建的基因表达载体中含有：①②③⑤⑧（从下列选项中选择）．
①目的基因   ②CaMV 35S启动子   ③果实专一性启动子2A12   ④引物  ⑤标记基因  ⑥内含子滞留序列  ⑦终止密码子  ⑧终止子
（3）如果要检测在受体细胞中是否存在目的基因可采用DNA分子杂交技术．该技术中使用的基因探针也可以用来检测目的基因是否转录出mRNA．还可以从个体水平进行鉴定．

Answer 1

分析 基因工程技术的基本步骤：
1、目的基因的获取：方法有从基因文库中获取、利用PCR技术扩增和人工合成．
2、基因表达载体的构建：是基因工程的核心步骤，基因表达载体包括目的基因、启动子、终止子和标记基因等．
3、将目的基因导入受体细胞：根据受体细胞不同，导入的方法也不一样．将目的基因导入植物细胞的方法有农杆菌转化法、基因枪法和花粉管通道法；将目的基因导入动物细胞最有效的方法是显微注射法；将目的基因导入微生物细胞的方法是感受态细胞法．
4、目的基因的检测与鉴定：（1）分子水平上的检测：①检测转基因生物染色体的DNA是否插入目的基因--DNA分子杂交技术；②检测目的基因是否转录出了mRNA--分子杂交技术；③检测目的基因是否翻译成蛋白质--抗原-抗体杂交技术．（2）个体水平上的鉴定：抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等．

解答 解：（1）根据题干信息“所用的人胰岛素基因是依据植物偏爱的密码子来设计所含的密码子，通过某方法合成若干DNA片段，拼接而成”可知，本专利是采用人工合成方法获得目的基因．由于密码子具有简并性，即使基因序列不同，但其控制合成的蛋白质可以相同，因此获得的人胰岛素基因与人体细胞中胰岛素基因的碱基序列不同，但两者所编码的蛋白质中氨基酸序列相同．PCR技术可以在体外大量扩增目的基因片段，PCR技术是在较高温度环境中进行的，因此该技术中使用的关键酶是热稳定性DNA聚合酶（或Taq酶）；原料是四种游离的脱氧核苷酸．
（2）根据题干信息“通过农杆菌介导的方法”可知，转基因操作时所用的载体是农杆菌的Ti质粒，载体上的T-DNA可以转移至受体细胞，并且整合到受体细胞染色体的DNA上．基因表达载体包括启动子（CaMV 35S启动子和果实专一性启动子2A12）、目的基因、标记基因和终止子．
（3）要检测在受体细胞中是否存在目的基因，可采用DNA分子杂交技术；该技术中使用的基因探针也可以用来检测目的基因是否转录出mRNA；还可以从个体水平上进行鉴定．
故答案为：
（1）人工合成   密码子具有简并性，基因序列不同，蛋白质可以相同    PCR    热稳定性DNA聚合酶（或Taq酶）  四种游离的脱氧核苷酸
（2）农杆菌的Ti质粒   T-DNA   ①②③⑤⑧
（3）DNA分子杂交       目的基因是否转录出mRNA      个体

点评 本题以“利用转基因番茄生产人胰岛素的方法”的专利摘要为题材，考查基因工程和植物细胞工程的相关知识，要求考生识记基因工程的原理及操作步骤，识记植物组织培养的原理及应用，能结合题中信息准确答题．