Question

【題目】人類(lèi)胰島素基因位于第11號(hào)染色體上，長(zhǎng)度8416bp，包含3個(gè)外顯子和2個(gè)內(nèi)含子，人類(lèi)胰島素的氨基酸序列已知�；卮鹣嚓P(guān)問(wèn)題：

（1）上圖是利用PCR技術(shù)獲取人胰島素基因的方法，除了此方法外，還可以利用的方法是____________。

（2）利用PCR技術(shù)獲取人胰島素基因，在緩沖液中除了要添加模板和引物外，還需要添加的物質(zhì)有_____________________________。

（3）經(jīng)過(guò)______輪循環(huán)可以得到所需的目的基因，一個(gè)DNA分子經(jīng)過(guò)5輪循環(huán)，需要引物A_____個(gè)，從PCR的過(guò)程和DNA分子的特點(diǎn)，試著寫(xiě)出設(shè)計(jì)引物需要注意的問(wèn)題_____、_____（答出2點(diǎn)即可）。

（4）利用SDS-凝膠電泳分離不同DNA分子，遷移速度取決于__________________。

（5）利用圖示方法獲取的目的基因，直接構(gòu)建基因表達(dá)載體后導(dǎo)入大腸桿菌，（選能或不能） ___________表達(dá)出人胰島素，理由是______________________________。

Answer 1

【答案】從基因文庫(kù)獲取或人工合成 四種脫氧核苷酸（dNTP）和熱穩(wěn)定DNA聚合酶（Taq酶） 3 31 引物自身不能有互補(bǔ)序列 引物之間不能有互補(bǔ)序列 DNA分子的大小 不能 因?yàn)榇朔椒ǐ@得的目的基因中含有內(nèi)含子，大腸桿菌無(wú)法正常識(shí)別內(nèi)含子而對(duì)內(nèi)含子部分轉(zhuǎn)錄的mRNA進(jìn)行翻譯，導(dǎo)致合成的蛋白質(zhì)出現(xiàn)錯(cuò)誤

【解析】

根據(jù)題干信息和圖形分析，基因工程的基本步驟包括目的基因的獲取、構(gòu)建基因表達(dá)載體、將目的基因?qū)�入受體細(xì)胞、目的基因的檢測(cè)與表達(dá)；圖示目的基因?yàn)槿祟?lèi)胰島素基因（位于11號(hào)常染色體上），其通過(guò)PCR技術(shù)進(jìn)行擴(kuò)增，需要A、B兩種引物；PCR擴(kuò)增目的基因的過(guò)程包括變性、退貨、延伸。

（1）獲取目的基因的方法除了PCR技術(shù)，還有從基因文庫(kù)獲取或人工合成。

（2）用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因（人胰島素基因）時(shí)，所需的條件有引物、模板 (目的基因或人胰島素基因)、原料(4種脫氧核糖核苷酸)和熱穩(wěn)定DNA聚合酶（Taq酶）等。

（3）根據(jù)PCR過(guò)程和DNA分子半保留復(fù)制特點(diǎn)可知，前兩輪循環(huán)產(chǎn)生的四個(gè)DNA分子的兩條鏈均不等長(zhǎng)，第三輪循環(huán)產(chǎn)生的DNA分子存在等長(zhǎng)的兩條核苷酸鏈，即僅含引物之間的序列，因此，經(jīng)過(guò)三輪循環(huán)可以得到所需的目的基因；一個(gè)DNA分子經(jīng)過(guò)5輪循環(huán)，理論上至少需要26-2=62個(gè)引物，其中A引物31個(gè)。引物設(shè)計(jì)時(shí)需要注意以下幾點(diǎn)：引物自身不能有互補(bǔ)序列；引物之間不能有互補(bǔ)序列；引物長(zhǎng)度適當(dāng)；引物能與目的基因兩側(cè)特異性結(jié)合；避免與擴(kuò)增DNA內(nèi)有過(guò)多互補(bǔ)的序列。

（4）SDS-聚丙烯酰胺凝膠電泳技術(shù)中分子的遷移速率主要取決于分子的大小，因此利用SDS-凝膠電泳分離不同DNA分子，遷移速度取決于DNA分子的大小。

（5）題干信息顯示，圖示獲取的目的基因含有外顯子和內(nèi)含子，因此直接將含有此目的基因的表達(dá)載體導(dǎo)入大腸桿菌并不能表達(dá)出胰島素，原因是大腸桿菌無(wú)法正常識(shí)別內(nèi)含子而對(duì)內(nèi)含子部分轉(zhuǎn)錄的mRNA進(jìn)行翻譯，導(dǎo)致合成的蛋白質(zhì)出現(xiàn)錯(cuò)誤。