Question

【題目】凝乳酶是奶酪生產(chǎn)中的關(guān)鍵性酶．從牛胃液中分離到的凝乳酶以催化能力強(qiáng)而被廣泛應(yīng)用，研究人員運(yùn)用基因工程技術(shù)，將編碼該酶的基因轉(zhuǎn)移到了微生物細(xì)胞中．

（1）科學(xué)家已經(jīng)測出該酶的氨基酸序列，因此可以通過_________方法來獲取目的基因．獲得目的基因后，常利用_________技術(shù)在體外將其大量擴(kuò)增。

（2）構(gòu)建重組DNA分子（如圖所示）最好選用__________酶和_____________酶同時(shí)切，理由是_________________________________________。

（3）工業(yè)化生產(chǎn)過程中，最初多采用重組大腸桿菌或芽孢桿菌生產(chǎn)凝乳酶，現(xiàn)多采用重組毛霉或重組的酵母菌來生產(chǎn)，毛霉或酵母菌作為受體細(xì)胞的優(yōu)勢是含有_____和_______（細(xì)胞器），可對蛋白質(zhì)進(jìn)行加工和修飾。

（4）研究發(fā)現(xiàn)，如果將該凝乳酶20位和24位氨基酸改變?yōu)榘腚装彼�，其催化能力將提�?倍．科學(xué)家可以生產(chǎn)上述高效凝乳酶的現(xiàn)代生物工程技術(shù)是_____________．

Answer 1

【答案】 化學(xué)合成 PCR BamHⅠ PstⅠ 防止自身的黏性末端連接，防止目的基因與載體反向連接 內(nèi)質(zhì)網(wǎng) 高爾基體 蛋白質(zhì)工程

【解析】基因工程技術(shù)的四大基本步驟和方法分別是：①目的基因的獲�。悍椒ㄓ袕幕�因文庫中獲取、利用PCR技術(shù)擴(kuò)增和人工合成；②基因表達(dá)載體的構(gòu)建：是基因工程的核心步驟，基因表達(dá)載體包括目的基因、啟動(dòng)子、終止子和標(biāo)記基因等；③將目的基因?qū)�入受體細(xì)胞：根據(jù)受體細(xì)胞不同，導(dǎo)入的方法也不一樣．將目的基因?qū)�入植物�?xì)胞的方法有農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法、基因槍法和花粉管通道法；將目的基因?qū)�入�?dòng)物細(xì)胞最有效的方法是顯微注射法；將目的基因?qū)�入微生物�?xì)胞的方法是感受態(tài)細(xì)胞法；④目的基因的檢測與鑒定：包括分子水平上的檢測和個(gè)體水平上的鑒定。分子水平上的鑒定又包括檢測轉(zhuǎn)基因生物的染色體DNA上是否插入目的基因--DNA分子雜交技術(shù)；檢測目的基因是否轉(zhuǎn)錄出了mRNA--分子雜交技術(shù)；檢測目的基因是否翻譯成蛋白質(zhì)--抗原-抗體雜交技術(shù)；個(gè)體水平上的鑒定包括抗蟲鑒定、抗病鑒定、活性鑒定等。

（1）由于已經(jīng)測出該酶的氨基酸序列，故可推測出相應(yīng)的RNA和DNA的序列，因此可以通過化學(xué)合成方法來獲取目的基因。獲得目的基因后，常利用 PCR技術(shù)在體外將其大量擴(kuò)增。

（2）由圖示可知，質(zhì)粒和外源DNA中共同含有且不會破壞目的基因的限制酶是BamH I和Pst I，因此構(gòu)建重組DNA分子最好選用BamH I和Pst I限制酶，這樣既可以防止自身的黏性末端環(huán)化連接，也可防止目的基因與載體反向連接。

（3）重組毛霉和酵母菌較重組大腸桿菌或芽孢桿菌作為受體細(xì)胞的優(yōu)勢是毛霉為真核微生物，含有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體，可對蛋白進(jìn)行加工和修飾。

（4）蛋白質(zhì)工程改造蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的步驟：通過分析想要的蛋白質(zhì)的功能，預(yù)測蛋白質(zhì)應(yīng)有的結(jié)構(gòu)，然后根據(jù)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)逆向推測控制該蛋白質(zhì)合成的基因的堿基組成及排列順序，最后將改造后的目的基因?qū)�入受體細(xì)胞，從而轉(zhuǎn)錄翻譯得出目的蛋白。所以科學(xué)家為了生產(chǎn)高效凝乳酶，則可采用蛋白質(zhì)工程技術(shù)達(dá)到目的。