Question

15．凝乳酶是奶酪生产中的关键性酶，研究人员利用基因工程技术，将编码该酶的基因转移到了微生物细胞中并使之表达．如图表示EcoRⅠ、BamHⅠ、PstⅠ三种限制酶在质粒和含凝乳酶基因的外源DNA片段上的切割位点．回答下列问题：

（1）根据图中EcoRⅠ、BamHⅠ、PstⅠ三种限制酶的切割位点分析，该工程中最不适宜用来切割外源DNA获取目的基因的限制酶是EcoRⅠ，原因是EcoRⅠ会破坏外源DNA中的目的基因．将切割后的质粒和目的基因连接起来需要DNA连接酶酶．构建好的重组质粒在目的基因前要加上特殊的启动子，它是RNA聚合酶识别和结合的部位．
（2）工业化生产过程中，若采用重组大肠杆菌生产凝乳酶，该过程中将目的基因导人大肠杆菌前，常常用Ca²⁺处理细胞，使之处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态，这种细胞称为感受态细胞．
（3）研究发现，如果将该凝乳酶第20位和第24位氨基酸改变为半胱氨酸，其催化能力将提高2倍．科学家可以生产上述高效凝乳酶的现代生物工程技术是蛋白质工程．该生物工程技术对蛋白质结构的设计和改造，必须通过基因来完成，原因是蛋白质的结构是由基因决定．

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：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．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）由于EcoRⅠ会破坏外源DNA中的目的基因，因此该工程中最不适宜用来切割外源DNA获取目的基因的限制酶是 EcoRⅠ；将切割后的目的基因和运载体连接起来需要DNA连接酶；启动子是RNA聚合酶识别和结合的位点，能启动转录过程．
（2）受体细胞是微生物，将目的基因导入受体细胞，常用Ca²⁺处理细胞，使之转化为易于吸收周围环境中DNA分子的感受态细胞．
（3）考查蛋白质工程改造蛋白质结构的步骤．通过分析想要的蛋白质的功能，预测蛋白质应有的结构，然后根据蛋白质的结构逆向推测控制该蛋白质合成的基因的碱基组成及排列顺序．由于蛋白质的结构是由基因决定的，因此蛋白质工程技术对蛋白质结构的设计和改造，必须通过基因来完成．
故答案为：
（1）EcoRⅠEcoRⅠ会破坏外源DNA中的目的基因      DNA连接酶      RNA聚合酶
（2）Ca²⁺     吸收周围环境中DNA分子
（3）蛋白质工程       蛋白质的结构是由基因决定

点评 本题考查基因工程的相关知识，要求考生识记基因工程的操作工具及具体的操作步骤，掌握各步骤中的相关细节，能结合题干信息准确答题，属于考纲识记和理解层次的考查．