Question

6．在體內(nèi)，人胰島素基因表達(dá)可合成出一條稱為前胰島素原的肽鏈，此肽鏈在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中經(jīng)酶甲切割掉氨基端一段短肽后成為胰島素原，進入高爾基體的胰島素原經(jīng)酶乙切割去除中間片段（C肽）后，產(chǎn)生A、B兩條肽鏈，再經(jīng)酶丙作用生成由51個氨基酸殘基組成的胰島素．目前，利用基因工程技術(shù)可大量生產(chǎn)胰島素．回答下列問題：
（1）人體內(nèi)合成前胰島素原的細(xì)胞是胰島B細(xì)胞，合成胰高血糖素的細(xì)胞是胰島A細(xì)胞．1分子前胰島素原在酶甲和酶乙切割過程中共消耗3分子的水．
（2）可根據(jù)胰島素原的氨基酸序列，設(shè)計并合成編碼胰島素原的DNA序列，用該序列與質(zhì)粒表達(dá)載體構(gòu)建胰島素原基因重組表達(dá)載體．再經(jīng)過細(xì)菌轉(zhuǎn)化、篩選及鑒定，即可建立能穩(wěn)定合成胰島素原的基因工程菌．
（3）用胰島素原抗體檢測該工程菌的培養(yǎng)物時，培養(yǎng)液無抗原抗體反應(yīng)，菌體有抗原抗體反應(yīng)，則用該工程菌進行工業(yè)發(fā)酵時，應(yīng)從菌體中分離、純化胰島素原，純化的胰島素原經(jīng)酶處理便可轉(zhuǎn)變?yōu)橐葝u素．培養(yǎng)液之所以不發(fā)生抗原抗體反應(yīng)，從結(jié)構(gòu)上看是由于細(xì)菌細(xì)胞中沒有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體．
（4）天然胰島素由于B鏈23～28氨基酸序列的特殊結(jié)構(gòu)使其容易聚合成二聚體和六聚體，導(dǎo)致注射后吸收利用延緩，為此科學(xué)家已經(jīng)通過蛋白質(zhì)工程生產(chǎn)出了速效型胰島素，解決了這個問題．

Answer 1

分析 1、獲得目的基因的方法：①從基因文庫中獲取，②利用PCR技術(shù)擴增，③人工合成（反轉(zhuǎn)錄法、根據(jù)已知的氨基酸序列合成DNA法）．
2、基因工程的基本操作步驟主要包括四步：①目的基因的獲取，②基因表達(dá)載體的構(gòu)建，③將目的基因?qū)�入受體細(xì)胞，④目的基因的檢測與鑒定．
3、胰島素是人體內(nèi)能降低血糖濃度的唯一激素，由胰島B細(xì)胞合成并分泌；胰島A細(xì)胞能合成并分泌胰高血糖素．
4、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．

解答 解：（1）前胰島素原在細(xì)胞內(nèi)經(jīng)加工后成為胰島素，人體合成胰島素的細(xì)胞是胰島B細(xì)胞，所以合成前胰島素原的細(xì)胞也是胰島B細(xì)胞；合成胰高血糖素的細(xì)胞是胰島A細(xì)胞．肽鏈在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中經(jīng)酶甲切割掉氨基端一段短肽后成為胰島素原，該過程中切斷一個肽鍵，需要一分子水；進入高爾基體的胰島素原經(jīng)酶乙切割去除中間片段（C肽），該過程中切斷C肽前后2個肽鍵，需要2分子水．因此，1分子前胰島素原在酶甲和酶乙切割過程中共消耗3分子水．
（2）根據(jù)胰島素原的氨基酸序列，可設(shè)計并合成編碼胰島素原的DNA序列（即目的基因）；用該序列與質(zhì)粒表達(dá)載體構(gòu)建胰島素原基因重組表達(dá)載體，再經(jīng)過細(xì)菌轉(zhuǎn)化、篩選及鑒定，即可建立能穩(wěn)定合成人胰島素原的基因工程菌．
（3）根據(jù)題意，培養(yǎng)液無抗原抗體反應(yīng)，菌體有抗原抗體反應(yīng)，所以用該工程菌進行工業(yè)發(fā)酵時，應(yīng)從菌體中分離、純化胰島素原，經(jīng)酶處理便可轉(zhuǎn)變?yōu)橐葝u素．培養(yǎng)液之所以不發(fā)生抗原抗體反應(yīng)，從結(jié)構(gòu)上看是由于細(xì)菌細(xì)胞中沒有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體，不能對胰島素原進行加工．
（4）天然胰島素由于B鏈23～28氨基酸序列的特殊結(jié)構(gòu)使其容易聚合成二聚體和六聚體，導(dǎo)致注射后吸收利用延緩，為此科學(xué)家已經(jīng)通過蛋白質(zhì)工程生產(chǎn)出了速效型胰島素，解決了這個問題．
故答案為：
（1）胰島B細(xì)胞　　胰島A細(xì)胞　　3
（2）DNA　　胰島素原
（3）菌體　　高爾基體          
（4）蛋白質(zhì)

點評 本題考查基因工程的相關(guān)知識，要求考生識記基因工程的原理、操作步驟，掌握各操作步驟中需要注意的細(xì)節(jié)，能結(jié)合所學(xué)的知識準(zhǔn)確答題．