Question

13．葡萄糖異構(gòu)酶在工業(yè)上應(yīng)用廣泛，為提高其熱穩(wěn)定性，科學(xué)家在確定第138位甘氨酸為目標(biāo)氨基酸后，對葡萄糖異構(gòu)酶基因進(jìn)行體外定點(diǎn)誘變，以脯氨酸138替代甘氨酸138，含突變體的重組質(zhì)粒在大腸桿菌中表達(dá)，結(jié)果突變型葡萄糖異構(gòu)酶比野生型的最適反應(yīng)溫度提高10℃～12℃，酶的熱穩(wěn)定性得到了提高．請根據(jù)以下圖示分析回答問題：

（1）對葡萄糖異構(gòu)酶進(jìn)行定點(diǎn)誘變的過程體現(xiàn)了蛋白質(zhì)工程和基因工程現(xiàn)代生物技術(shù)的綜合運(yùn)用．
（2）Ⅰ的名稱叫基因表達(dá)載體；其組成包括了目的基因、啟動子、終止子、復(fù)制原點(diǎn)和標(biāo)記基因．
（3）目的基因經(jīng)過體外定點(diǎn)誘變后，為了提高其導(dǎo)入大腸桿菌的成功率，需用Ca²⁺處理大腸桿菌．
（4）與正�；�因相比，經(jīng)過定點(diǎn)誘變后的基因中發(fā)生了兩對堿基的替換．
（5）基因工程最后一步是目的基因的檢測與鑒定，從分子水平檢測的方法有（DNA）分子雜交、抗原-抗體雜交．

Answer 1

分析 分析題圖：圖示為提高葡萄糖異構(gòu)酶熱穩(wěn)定性的過程．在確定第138位甘氨酸為目標(biāo)氨基酸后，對葡萄糖異構(gòu)酶基因進(jìn)行體外定點(diǎn)誘變，以脯氨酸138替代甘氨酸138，含突變體的重組質(zhì)粒在大腸桿菌中表達(dá)，結(jié)果突變型葡萄糖異構(gòu)酶比野生型的最適反應(yīng)溫度提高10～12℃，酶的熱穩(wěn)定性得到了提高．

解答 解：（1）蛋白質(zhì)工程指以蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其與生物功能的關(guān)系作為基礎(chǔ)，通過基因修飾或基因合成，對現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行基因改造，或制造一種新的蛋白質(zhì)，以滿足人類的生產(chǎn)和生活的需要．蛋白質(zhì)工程是在基因工程的基礎(chǔ)上，延伸出來的第二代基因工程．由于葡萄糖異構(gòu)酶發(fā)生了變化，所以該過程屬于蛋白質(zhì)工程．因此對葡萄糖異構(gòu)酶進(jìn)行定點(diǎn)誘變的過程體現(xiàn)了蛋白質(zhì)工程和基因工程現(xiàn)代生物技術(shù)的綜合運(yùn)用．
（2）圖中1是基因表達(dá)載體，至少包括目的基因、啟動子、終止子、標(biāo)記基因和復(fù)制原點(diǎn)．
（3）將目的基因?qū)�入微生物�?xì)胞時，常采用感受態(tài)細(xì)胞法，即用Ca²⁺處理大腸桿菌，使大腸桿菌處于易于吸收周圍環(huán)境中DNA分子的感受態(tài)，進(jìn)而將目的基因?qū)�入受體細(xì)胞．
（4）由圖可知，脯氨酸與甘氨酸的密碼子有兩個堿基不同，所以基因中發(fā)生了兩對堿基的替換．
（5）基因工程最后一步是目的基因的檢測與鑒定，從分子水平檢測的方法有（DNA）分子雜交、抗原-抗體雜交．
故答案為：
（1）蛋白質(zhì)工程     基因工程
（2）基因表達(dá)載體    啟動子  終止子   標(biāo)記基因
（3）Ca²⁺  
（4）替換 
（5）目的基因的檢測與鑒定   （DNA）分子雜交   抗原-抗體雜交

點(diǎn)評 本題結(jié)合提高葡萄糖異構(gòu)酶熱穩(wěn)定性的過程圖解，考查蛋白質(zhì)工程、基因工程和固定化酶技術(shù)，要求考生識記蛋白質(zhì)工程的概念，明確蛋白質(zhì)工程和基因工程之間的關(guān)系；識記基因工程的基本操作步驟；識記固定化技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，能結(jié)合圖中信息答題．