Question

8．如图是利用基因工程技术生产人胰岛素的操作过程示意图，请据图作答．
（1）图中基因工程的核心步骤是图中的⑦ （填序号） 这一步骤的作用是使目的基因在受体细胞中稳定存在并且遗传给下一代，同时使目的基因能够表达和发挥作用．C除含目的基因外，还必须含有启动子、终止子和标记基因．
（2）能否利用人的皮肤细胞来完成①过程？不能，为什么？皮肤细胞中的胰岛素基因未表达（或未转录），不能形成胰岛素mRNA．
（3）过程②必需的酶是逆转录酶，图中过程③④⑤是PCR技术技术．为使过程⑧更易进行，可用钙离子处理受体细胞．
（4）若A中共有a个碱基对，其中鸟嘌呤有b个，则③④⑤过程连续进行4次，至少需提供胸腺嘧啶15（a-b）个．
（5）在利用A、B获得C的过程中，常用同一种限制性核酸内切酶切割A和B，使它们产生相同的黏性末端，再加入DNA连接酶才可形成C．
（6）人的基因之所以能与大肠杆菌的DNA分子进行重组，原因是人的基因与大肠杆菌DNA分子的双螺旋结构相同，人体的生长激素基因能在大肠杆菌体内成功表达是因为二者共用一套密码子．目的基因导入大肠杆菌中后表达的过程是生长激素基因→mRNA→生长激素．

Answer 1

分析 mRNA是基因表达时转录的产物，依照DNA作为模板，以碱基互补配对原则合成mRNA．所以细胞内产生某种mRNA的必要条件是该基因正在表达．但是人体的皮肤细胞显然不会表达胰岛素的基因，所以正常的人体皮肤细胞里是没有mRNA的．

解答 解：（1）基因工程的核心步骤是基因表达载体的构建，即图中的⑦，这一步骤使目的基因在受体细胞中稳定存在并且遗传给下一代，同时使目的基因能够表达和发挥作用．重组质粒中除含目的基因外，还必须含有启动子、终止子和标记基因．
（2）不能用皮肤细胞，过程1是从细胞中提取mRNA，这需要胰岛细胞中提取出mRNA．人体的皮肤细胞高度分化，皮肤细胞没有选择性表达出胰岛素基因的mRNA，所以不能表达出胰岛素的mRNA．
（3）过程②表示的为逆转录过程，遗传信息传递为mRNA→DNA，因此需要的酶为逆转录酶．图中过程③④⑤是PCR技术技术．过程③由双链DNA形成单链DNA的过程，需要解旋酶和AT目的基因一般导入细菌这种受体细胞时，首先需要用钙离子处理使其成为感受态细胞．
（4）A中共有a个碱基对即有2a个碱基，鸟嘌呤有b个，胸腺嘧啶为a-b个，那么连续复制4次所需胸腺嘧啶为（2⁴-1）（a-b）=15（a-b）．
（5）在利用AB获得C的过程中，必须用同一种限制性内切酶切割A和B，使它们产生相同的黏性末端，再加入DNA连接酶才可形成C．
（6）人的基因之所以能与大肠杆菌的DNA分子进行重组，原因是人的基因与大肠杆菌DNA分子的双螺旋结构相同，人体的生长激素基因能在大肠杆菌体内成功表达是因为二者共用一套密码子．目的基因导入大肠杆菌中后表达的过程是生长激素基因→mRNA→生长激素．
故答案为：
（1）⑦使目的基因在受体细胞中稳定存在并且遗传给下一代，同时使目的基因能够表达和发挥作用     启动子、终止子和标记基因
（2）不能　皮肤细胞中的胰岛素基因未表达（或未转录），不能形成胰岛素mRNA
（3）逆转录　   PCR技术  钙离子   　
（4）15（a-b）
（5）同一种限制性核酸内切酶　相同的黏性末端　DNA连接酶
（6）人的基因与大肠杆菌DNA分子的双螺旋结构  （都遵循碱基互补配对原则）   相同二者共用一套密码子   生长激素基因→mRNA→生长激素

点评 此题要求学生对中心法则中的相关过程（DNA复制、转录、翻译、逆转录、RNA复制）理解并能灵活运用，对于学生一定多注意DNA复制过程中相关计算问题，在这道题目中可看出基因工程中PCR技术也会涉及到这些计算．