Question

降钙素是一种多肽类激素，能减少骨钙流失，常用于治疗骨质疏松症。人降钙素活性很低，半衰期较短。某科研机构对降钙素基因进行改造，并与大肠杆菌DNA分子重组，成功地在大肠杆菌中得到一种活性高、半衰期长的新型降钙素。操作过程如图所示。

（1）改造新型降钙素基因的基本途径是：从预期新型降钙素的功能出发设计其化学结构，推测应有的_________________序列，找到对应的____________________序列，合成相应的DNA（基因）。

（2）图1表示人工合成新型降钙素DNA的过程：先合成两条含72个碱基的DNA单链，两条链通过18个碱基对形成部分双链片段（阴影部分），再利用Klenow酶补平，获得双链DNA。该方法可避免合成较长核苷酸链时容易缺失碱基的现象。从功能看，Klenow酶是一种_________________________酶，合成的双链DNA含有______________个碱基对。

（3）获得新型降钙素DNA后，常采用PCR技术扩增DNA。PCR反应包含多次循环，每次循环包括变性、复性和_______________。PCR技术使用的DNA聚合酶不同于一般生物体内的DNA聚合酶，其最主要的特点是_______________。

（4）图2表示运用基因工程生产新型降钙素的过程。该过程利用限制酶、____酶和运载体等作为基本工具，通过一定的手段构建_____，并将其导入大肠杆菌体内实现高效表达。导入之前，要将大肠杆菌放入一定浓度的CaCl₂溶液中处理，使之成为________细胞，以提高细菌的吸收能力。

（5）科学家对降钙素基因进行重新设计、改造，生产出高活性的新型降钙素，这项生物工程技术称为________。

Answer

氨基酸 mRNA DNA聚合酶 126 延伸 耐高温 DNA连接酶 表达载体 感受态 蛋白质工程

【解析】试题分析：分析题图：新型的降钙素是通过蛋白质工程生产的，蛋白质工程的实质是改造基因，生产人类需要的蛋白质。在人工合成了两条72个碱基的DNA单链，两条链通过18个碱基对形成部分双链DNA片段，再利用Klenow酶催化，以4种游离的脱氧核糖核苷酸为原料，遵循碱基互补配对原则，获得双链DNA。

（1）蛋白质工程的过程：预期蛋白质功能→设计预期的蛋白质结构→推测应有氨基酸序列→找到对应的脱氧核苷酸序列（基因），因此要改造新型降钙素基因，首先要推测应有的氨基酸序列，找到对应的mRNA 序列，合成相应的降钙素基因。

（2）由图可得知，Klenow酶能催化DNA的合成，应为DNA聚合酶．合成的双链DNA含有（72-18）×2+18=126个碱基对。

（3）PCR技术是利用DNA双链复制的原理，PCR反应包含多次循环，每次循环包括三步：变性，复性，延伸．反应过程中打开模板DNA双链的方法是加热，使双链打开，因此加入的DNA聚合酶具有耐高温的特点。

（4）基因工程中，获得该目的基因后，通过PCR技术对该基因进行大量扩增，再利用DNA链接酶、限制酶和运载体等作为基本工具，通过一定的手段构建 目的基因表达载体，并将其导入大肠杆菌体内，实现了高效表达。要用CaCl2预先处理大肠杆菌，使其成为处于容易吸收外界DNA的感受态的细胞。

（5）由题意可知“从预期新型降钙素的功能出发，推测相应的脱氧核苷酸序列，获得双链DNA”，可以确定运用的现代生物工程技术是蛋白质工程。