Question

【題目】降鈣素是一種多肽類激素，能減少骨鈣流失，常用于治療骨質(zhì)疏松癥。人降鈣素活性很低，半衰期較短。某科研機(jī)構(gòu)對降鈣素基因進(jìn)行改造，并與大腸桿菌DNA分子重組，成功地在大腸桿菌中得到一種活性高、半衰期長的新型降鈣素。操作過程如圖所示。

（1）改造新型降鈣素基因的基本途徑是：從預(yù)期新型降鈣素的功能出發(fā)設(shè)計其化學(xué)結(jié)構(gòu)，推測應(yīng)有的_________________序列，找到對應(yīng)的____________________序列，合成相應(yīng)的DNA（基因）。

（2）圖1表示人工合成新型降鈣素DNA的過程：先合成兩條含72個堿基的DNA單鏈，兩條鏈通過18個堿基對形成部分雙鏈片段（陰影部分），再利用Klenow酶補(bǔ)平，獲得雙鏈DNA。該方法可避免合成較長核苷酸鏈時容易缺失堿基的現(xiàn)象。從功能看，Klenow酶是一種_________________________酶，合成的雙鏈DNA含有______________個堿基對。

（3）獲得新型降鈣素DNA后，常采用PCR技術(shù)擴(kuò)增DNA。PCR反應(yīng)包含多次循環(huán)，每次循環(huán)包括變性、復(fù)性和_______________。PCR技術(shù)使用的DNA聚合酶不同于一般生物體內(nèi)的DNA聚合酶，其最主要的特點(diǎn)是_______________。

（4）圖2表示運(yùn)用基因工程生產(chǎn)新型降鈣素的過程。該過程利用限制酶、____酶和運(yùn)載體等作為基本工具，通過一定的手段構(gòu)建_____，并將其導(dǎo)入大腸桿菌體內(nèi)實(shí)現(xiàn)高效表達(dá)。導(dǎo)入之前，要將大腸桿菌放入一定濃度的CaCl2溶液中處理，使之成為________細(xì)胞，以提高細(xì)菌的吸收能力。

（5）科學(xué)家對降鈣素基因進(jìn)行重新設(shè)計、改造，生產(chǎn)出高活性的新型降鈣素，這項生物工程技術(shù)稱為________。

Answer 1

【答案】 氨基酸 mRNA DNA聚合酶 126 延伸 耐高溫 DNA連接酶 表達(dá)載體 感受態(tài) 蛋白質(zhì)工程

【解析】試題分析：分析題圖：新型的降鈣素是通過蛋白質(zhì)工程生產(chǎn)的，蛋白質(zhì)工程的實(shí)質(zhì)是改造基因，生產(chǎn)人類需要的蛋白質(zhì)。在人工合成了兩條72個堿基的DNA單鏈，兩條鏈通過18個堿基對形成部分雙鏈DNA片段，再利用Klenow酶催化，以4種游離的脫氧核糖核苷酸為原料，遵循堿基互補(bǔ)配對原則，獲得雙鏈DNA。

（1）蛋白質(zhì)工程的過程：預(yù)期蛋白質(zhì)功能→設(shè)計預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)→推測應(yīng)有氨基酸序列→找到對應(yīng)的脫氧核苷酸序列（基因），因此要改造新型降鈣素基因，首先要推測應(yīng)有的氨基酸序列，找到對應(yīng)的mRNA 序列，合成相應(yīng)的降鈣素基因。

（2）由圖可得知，Klenow酶能催化DNA的合成，應(yīng)為DNA聚合酶．合成的雙鏈DNA含有（72-18）×2+18=126個堿基對。

（3）PCR技術(shù)是利用DNA雙鏈復(fù)制的原理，PCR反應(yīng)包含多次循環(huán)，每次循環(huán)包括三步：變性，復(fù)性，延伸．反應(yīng)過程中打開模板DNA雙鏈的方法是加熱，使雙鏈打開，因此加入的DNA聚合酶具有耐高溫的特點(diǎn)。

（4）基因工程中，獲得該目的基因后，通過PCR技術(shù)對該基因進(jìn)行大量擴(kuò)增，再利用DNA鏈接酶、限制酶和運(yùn)載體等作為基本工具，通過一定的手段構(gòu)建 目的基因表達(dá)載體，并將其導(dǎo)入大腸桿菌體內(nèi)，實(shí)現(xiàn)了高效表達(dá)。要用CaCl2預(yù)先處理大腸桿菌，使其成為處于容易吸收外界DNA的感受態(tài)的細(xì)胞。

（5）由題意可知“從預(yù)期新型降鈣素的功能出發(fā)，推測相應(yīng)的脫氧核苷酸序列，獲得雙鏈DNA”，可以確定運(yùn)用的現(xiàn)代生物工程技術(shù)是蛋白質(zhì)工程。