Question

真核生物基因中通常含有内含子，而原核生物基因中没有，原核生物没有真核生物所具有的切除内含子对应的RNA序列的机制。下图表示从基因文库提取胰岛素基因的过程。回答下列问题：

（1）从基因结构分析，与基因组文库中的基因相比，cDNA文库中获得的目的基因少了________等结构（至少写两个）。基因文库中cDNA文库与基因组文库相比，前者较小，原因是______ 。

（2）将获得的胰岛素基因导入受体菌内，并在受体菌内维持稳定和表达的过程，在基因工程中称为 ______ 。

（3）过程⑤需将纤维素膜上的细菌裂解，释放出__________，再用³²P标记的__________作为探针进行杂交。依据杂交结果，应选取培养基上____（填字母）菌落继续培养，才能获得含有胰岛素基因的受体菌。

（4）经过目的基因的检测和表达，从大肠杆菌中获得的“胰岛素”未能达到期待的生物活性，导致这种差异的原因可能是__________ 。

（5）与从基因组文库获取目的基因相比，图示方法获得的目的基因在受体菌中更容易表达，原因是_____。

Answer

启动子、终止子、内含子 cDNA文库是通过某种生物发育的某个时期mRNA反转录产生的，在这个时期并不是每个基因都进行转录，而基因组文库包含该生物所有的基因 转化 DNA 目的基因（或胰岛素基因） a 受体菌中基因表达获得的蛋白质未加工（或大肠杆菌中没有内质网、高尔基体等细胞器，无法对核糖体合成的肽链进行有效的折叠、加工） cDNA中不含有内含子，转录出的RNA不需要经过加工，可直接作为合成蛋白质的模板

【解析】

1.基因工程技术的基本步骤：

（1）目的基因的获取：方法有从基因文库中获取、利用PCR技术扩增和人工合成。

（2）基因表达载体的构建：是基因工程的核心步骤，基因表达载体包括目的基因、启动子、终止子和标记基因等。

（3）将目的基因导入受体细胞：根据受体细胞不同，导入的方法也不一样。将目的基因导入植物细胞的方法有农杆菌转化法、基因枪法和花粉管通道法；将目的基因导入动物细胞最有效的方法是显微注射法；将目的基因导入微生物细胞的方法是感受态细胞法。

（4）目的基因的检测与鉴定：分子水平上的检测：①检测转基因生物染色体的DNA是否插入目的基因--DNA分子杂交技术；②检测目的基因是否转录出了mRNA--分子杂交技术；③检测目的基因是否翻译成蛋白质--抗原-抗体杂交技术。个体水平上的鉴定：抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等。

2.分析题图：①表示逆转录过程，需要逆转录酶的催化；②表示基因表达载体的构建过程；③表示将目的基因导入受体细胞；④表示将细菌转移到纤维素膜上；⑤表示目的基因的检测。

（1）cDNA是以mRNA为模板逆转录形成的，由于基因中的启动子、内含子、终止子等结构不表达，因此与基因组文库中的基因相比，cDNA文库中获得的目的基因少了启动子、终止子、内含子 等结构。基因文库中cDNA文库是通过某种生物发育的某个时期mRNA反转录产生的，在这个时期并不是每个基因都进行转录，而基因组文库包含该生物所有的基因，因此基因文库中cDNA文库与基因组文库相比较小。

（2）将获得的胰岛素基因导入受体菌内，并在受体菌内维持稳定和表达的过程，在基因工程中称为转化。

（3）过程⑤需将纤维素膜上的细菌裂解，释放出细菌的DNA，再用32P标记的目的基因（胰岛素基因）作为探针进行杂交。依据杂交结果中杂交带出现的位置可知，应选取培养基上a落继续培养，才能获得含有胰岛素基因的受体菌。

（4）胰岛素属于分泌蛋白，其合成和分泌过程中需要内质网和高尔基体的加工，而大肠杆菌细胞属于原核生物，细胞中没有内质网和高尔基体，不能对其进行加工，因此经过目的基因的检测和表达，从大肠杆菌中获得的“胰岛素”未能达到期待的生物活性。

（5）由于cDNA中不含有内含子，转录出的RNA不需要经过加工，可直接作为合成蛋白质的模板，因此与从基因组文库获取目的基因相比，图示方法获得的目的基因在受体菌中更容易表达。