Question

下图为利用基因工程在大肠杆菌中生产人胰岛素的部分过程示意图，请回答下列问题：

（1）图示过程应为基因工程中________________这一步骤，其中①②代表的物质分别是_____________________________。③④⑤所示过程代表的是利用______________扩增DNA。图中核酸酶H的作用是______________________________________________________。

（2）利用以上方法得到的胰岛素基因的编码序列与直接从人体细胞中获取的胰岛素基因编码序列相比更适合导入大肠杆菌细胞中，其主要原因是__________________________________________________。

（3）在获得胰岛素基因的编码序列前接上在大肠杆菌中可以适用的_______，另外加上__________基因，构建成表达载体。导入大肠杆菌后在含四环素的培养基上进行筛选。

Answer

获取目的基因 反转录酶、DNA聚合酶 PCR技术 使RNA-DNA杂交分子中的RNA链降解，使之形成单链DNA 利用反转录获得的胰岛素基因的编码序列中不含内含子，可以在原核细胞中表达 启动子 （启动子和终止子） 抗四环素

【解析】

基因工程的操作步骤为：目的基因的获取、基因表达载体的构建、将目的基因导入受体细胞、目的基因的表达和鉴定。真核细胞的基因结构中含有内含子，内含子转录的部分不能进行翻译，所以真核生物基因转录的mRNA需要经过修饰才能作为翻译的模板。

（1）图示是以RNA为模板通过逆转录形成DNA的过程，该过程为基因工程中的获取目的基因的过程。其中①过程是以RNA为模板形成DNA的过程，为逆转录过程，需要逆转录酶。②过程是以DNA的一条链在DNA聚合酶的作用下合成DNA的过程。所以①为逆（反）转录酶、②为DNA聚合酶。③是DNA在高温下变性，④是在低温条件下复性，⑤是子链延伸的过程，即③④⑤所示过程代表的是利用PCR技术扩增DNA。由图可知，图中核酸酶H的作用是使RNA-DNA杂交分子中的RNA链降解，使之形成单链DNA。

（2）人的胰岛素基因结构中含有内含子，内含子不能翻译成肽链，胰岛素基因转录后需要将mRNA中的内含子转录的部分剪切掉才能用做翻译的模板，而大肠杆菌为原核生物，不具有将转录的RNA进行修饰的功能，而通过逆转录形成的DNA中不含内含子对应的序列，所以通过逆转录形成的基因与直接从人体细胞中获取的胰岛素基因编码序列相比更适合导入大肠杆菌细胞中。

（3）基因表达载体中应含有目的基因、标记基因、启动子和终止子等，启动子是RNA 聚合酶识别、结合和开始转录的一段DNA 序列，它含有RNA 聚合酶特异性结合和转录起始所需的保守序列，故在获得胰岛素基因的编码序列前接上在大肠杆菌中可以适用的启动子，另外加上抗四环素基因，可构建成表达载体，且导入大肠杆菌后可在含四环素的培养基上进行筛选。