Question

14．降鈣素是一種多肽類激素，臨床上用于治療骨質(zhì)疏松癥等．人的降鈣素活性很低，半衰期較短．某科學(xué)機(jī)構(gòu)為了研發(fā)一種活性高、半衰期長(zhǎng)的新型降鈣素，預(yù)期新型從降鈣素的功能出發(fā)，推測(cè)相應(yīng)的脫氧核苷酸序列，并人工合成了兩條各含72個(gè)堿基的DNA單鏈，兩條鏈通過18個(gè)堿基對(duì)形成部分雙鏈DNA片段，再利用Klenow酶補(bǔ)平，獲得雙鏈DNA，過程如圖．
在此過程中發(fā)現(xiàn)，合成較長(zhǎng)的核苷酸單鏈易產(chǎn)生缺失堿基的現(xiàn)象．分析回答下列問題：
（1）Klenow酶是一種[DNA聚合]酶，合成的雙鏈DNA有[126]個(gè)堿基對(duì)．
（2）獲得的雙鏈DNA經(jīng)EcoRⅠ（識(shí)別序列和切割位點(diǎn)-G^↓AATTC-）和BamHⅠ（識(shí)別序列和切割位點(diǎn)-G^↓GATCC-）雙酶切后插入到大腸桿菌質(zhì)粒中，篩選含重組質(zhì)粒的大腸桿菌并進(jìn)行DNA測(cè)序驗(yàn)證．
①大腸桿菌是理想的受體細(xì)胞，這是因?yàn)樗黐繁殖快，單細(xì)胞，遺傳物質(zhì)相對(duì)較少]．
②設(shè)計(jì)EcoRⅠ和BamHⅠ雙酶切的目的是[保證目的基因和載體的定向連接]．
③大腸桿菌質(zhì)粒中含有標(biāo)記基因是為了[要進(jìn)行重組質(zhì)粒的鑒定和篩選]．
（3）經(jīng)DNA測(cè)序表明，最初獲得的多個(gè)重組質(zhì)粒，均未發(fā)現(xiàn)完全正確的基因序列，最可能的原因是[合成的核苷酸單鏈較長(zhǎng)，產(chǎn)生缺失堿基的現(xiàn)象]．
（4）上述制備該新型降鈣素，運(yùn)用的現(xiàn)代生物工程技術(shù)是[蛋白質(zhì)工程]．

Answer 1

分析 根據(jù)題意和圖示分析可知：圖示是從預(yù)期新型降鈣素的功能出發(fā)，推測(cè)相應(yīng)的脫氧核苷酸序列，并人工合成了兩條72個(gè)堿基的DNA單鏈，兩條鏈通過18個(gè)堿基對(duì)形成部分雙鏈DNA片段，再利用Klenow酶補(bǔ)平，獲得雙鏈DNA．同時(shí)，在此過程中發(fā)現(xiàn)，合成較長(zhǎng)的核苷酸單鏈易產(chǎn)生缺失堿基的現(xiàn)象．

解答 解：（1）由圖可得知，是以DNA一條鏈為模板、4種游離的脫氧核糖核苷酸為原料合成雙鏈DNA，此過程所用的酶是DNA聚合酶．合成的雙鏈DNA含有的堿基對(duì)有（72-18）×2+18=126個(gè)堿基對(duì)．
（2）①大腸桿菌是原核生物，具有繁殖快、單細(xì)胞、遺傳物質(zhì)相對(duì)較少等特征，所以常將大腸桿菌作為理想的受體細(xì)胞．
②限制酶具有特異性，一種限制酶只識(shí)別一定的脫氧核苷酸序列，切割特定的位點(diǎn)．為了防止目的基因和載體在酶切后產(chǎn)生的末端發(fā)生任意連接或保證目的基因和載體定向連接，將獲得的雙鏈DNA經(jīng)EcoRI和BamHI雙切割．
③重組質(zhì)粒中含有標(biāo)記基因，標(biāo)記基因可以鑒定和篩選受體細(xì)胞中是否含有目的基因．
（3）如上圖，在合成DNA雙鏈時(shí)，如果合成的核苷酸單鏈較長(zhǎng)，容易發(fā)生缺失堿基的現(xiàn)象．會(huì)引起最初獲得的多個(gè)重組質(zhì)粒，均未發(fā)現(xiàn)完全正確的基因序列的可能．
（4）制備該新型降鈣素時(shí)，先從預(yù)期新型降鈣素的功能出發(fā)，推測(cè)相應(yīng)的脫氧核苷酸序列，之后改造DNA分子，最后生成新型降鈣素，這是蛋白質(zhì)工程的具體過程．
故答案為：
（1）DNA聚合酶 126
（2）①繁殖快、單細(xì)胞、遺傳物質(zhì)相對(duì)較少
②保證目的基因和載體定向連接（或防止目的基因和載體在酶切后產(chǎn)生的末端發(fā)生任意連接）
③要進(jìn)行重組質(zhì)粒的鑒定和篩選
（3）合成的核苷酸單鏈仍較長(zhǎng)，產(chǎn)生缺失堿基的現(xiàn)象
（4）蛋白質(zhì)工程

點(diǎn)評(píng) 本題以生產(chǎn)新型降鈣素為素材，綜合考查了蛋白質(zhì)工程和基因工程的相關(guān)知識(shí)，意在考查考生能理解所學(xué)知識(shí)的要點(diǎn)，把握知識(shí)間的內(nèi)在聯(lián)系；理論聯(lián)系實(shí)際，綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決自然界和社會(huì)生活中的一些生物學(xué)問題的能力和從題目所給的圖形中獲取有效信息的能力．