Question

5．科学家将动物体内的能够合成胰岛素的基因与大肠杆菌的DNA分子重组，并且在大肠杆菌体内表达成功．请据图回答问题．

（1）图1中①DNA是以原胰岛素mRNA为模板，逆转录形成DNA．
（2）图1中④常用CaCl₂溶液（或Ca²⁺）处理大肠杆菌，以利于基因表达载体进入大肠杆菌．构建的表达载体含有人胰岛素基因、终止子、标记基因及其启动子等，启动子的作用是RNA聚合酶识别和结合的位点，驱动基因转录出mRNA（最终获得所需要的蛋白质）．
（3）采用蛋白质工程可以对胰岛素进行改造，使之起效时间缩短，保证餐后血糖高峰和血液中胰岛素高峰一致，研制速效胰岛素的思路是：确定蛋白质的功能→预期蛋白质的空间结构→推测应有的氨基酸序列→找到基因的碱基序列．下列关于蛋白质工程的说法不正确的是B
A．蛋白质工程能定向改造蛋白质分子的结构，使之更符合人类的需要
B．蛋白质工程是在分子水平上对蛋白质分子直接进行操作，定向改变分子的结构
C．蛋白质工程能产生出自然界中不曾存在过的新型蛋白质分子
D．蛋白质工程是基因工程的延伸，又被称为第二代基因工程
（4）为了检测胰岛素基因是否转录出了mRNA，可用标记的胰岛素基因片段作探针与mRNA杂交．为了检测胰岛素基因转录的mRNA是否翻译成人胰岛素，常用抗原-抗体杂交技术．
（5）下表中列出了几种限制酶识别序列及其切割位点．

限制酶	BamHⅠ	HindⅢ	EcoRⅠ	SmaⅠ
识别序列及 切割位点	G↓GATCC CCTAG↑G	A↓AGCTT TTCGA↑A	G↓AATTC CTTAA↑G	CCC↓GGG GGG↑CCC

图2是转基因抗病香蕉的培育过程，含目的基因的外源DNA和质粒上的箭头表示相关限制酶的酶切位点．请回答下列问题：
①用图中的质粒和目的基因构建重组质粒，不能使用SmaI酶切割，原因是SmaI酶会破坏质粒的抗性基因和外源DNA中的目的基因．
②构建含目的基因的重组质粒A时，选用BamhHI 和HindⅢ酶对含目的基因的外源DNA和质粒进行切割，可以防止其自身环化．
③如果要将某目的基因通过农杆菌转化法导入植物细胞，先要将目的基因插入农杆菌Ti质粒的TDNA中，然后用该农杆菌感染植物细胞，通过DNA重组将目的基因插入植物细胞的染色体的DNA上．

Answer 1

分析 1、分析图1：①是以mRNA为模板逆转录形成DNA；②用限制酶切割质粒；③表示构建重组质粒；④是将重组质粒导入受体细胞；⑤过程表示重组质粒随着大肠杆菌的复制而复制．
2、根据题意和图示分析可知：含目的基因的DNA和质粒上均有salⅠ、HindⅢ、BamHⅠ、EcoRⅠ酶切位点，但SmaI酶切位点位于目的基因和标记基因上，切割会破坏目的基因，EcoRⅠ酶切割质粒自身环化，用BamHI 和HindⅢ酶对外源DNA和质粒进行切割．图2中①是构建基因表达载体；②③是利用农杆菌转化法将目的基因导入受体细胞；④和⑤表示植物组织培养，原理是香蕉组织细胞具有全能性，其中④表示脱分化，⑤表示再分化，培养皿中的培养基除添加营养物质外，还需要添加生长素和细胞分裂素

解答 解：（1）图中①DNA是以原胰岛素mRNA为模板，反转录形成单链DNA，在酶的作用下合成双链DNA，从而获得了所需要的胰岛素基因．
（2）图1中④常用CaCl₂溶液（或Ca²⁺）处理大肠杆菌，使之成为感受态细胞，以利于基因表达载体进入大肠杆菌．构建的表达载体含有人胰岛素基因、终止子、标记基因及其启动子等，启动子的作用是RNA聚合酶识别和结合的位点，驱动基因转录出mRNA（最终获得所需要的蛋白质）．
（3）采用蛋白质工程可以对胰岛素进行改造的思路是：确定蛋白质的功能→预期蛋白质的空间结构→推测应有的氨基酸序列→找到基因的碱基序列．
A．蛋白质工程能定向改造蛋白质分子的结构，使之更符合人类的需要，A正确；
B．蛋白质工程是在分子水平上对基因分子直接进行操作，定向改变分子的结构，B错误；
C．蛋白质工程能产生出自然界中不曾存在过的新型蛋白质分子，C正确；
D．蛋白质工程是基因工程的延伸，又被称为第二代基因工程，D正确．
故选：B．
（4）为了检测胰岛素基因是否转录出了mRNA，可用标记的胰岛素基因片段作探针与mRNA杂交，即分子杂交．为了检测胰岛素基因转录的mRNA是否翻译成人胰岛素，常用抗原-抗体杂交技术．
（5）①SmaI酶会破坏目的基因和质粒的标记基因（抗性基因），因此图中构建重组质粒时不能使用SmaI酶切割．
②根据图中DNA片段两侧的黏性末端可知，左侧是用限制酶BamHI切割形成的，右侧是用限制酶HindⅢ切割形成的，这样可以防止含目的基因的外源DNA片段切割后自身环化．
③如果要将某目的基因通过农杆菌转化法导入植物细胞，先要将目的基因插入农杆菌Ti质粒的T-DNA中，然后用该农杆菌感染植物细胞，通过DNA重组将目的基因插入植物细胞的染色体的DNA上．
故答案为：
（1）原胰岛素mRNA　 逆转录        
（2）CaCl₂溶液（或Ca²⁺）   　终止子   标记基因
RNA聚合酶识别和结合的位点，驱动基因转录出mRNA（最终获得所需要的蛋白质）
（3）预期蛋白质的空间结构     找到基因的碱基序列     B
（4）标记的胰岛素基因片段    抗原-抗体杂交
（5）①SmaI酶会破坏质粒的抗性基因和外源DNA中的目的基因
②含目的基因的外源DNA和质粒     
③TDNA　 染色体的DNA

点评 本题结合图表，考查基因工程、蛋白质过程的相关知识，要求考生识记基因工程的操作工具、操作步骤及相关细节；识记蛋白质工程，能正确分析题图，再结合所学的知识准确答题．