Question

胰岛素是人体中唯一能降低血糖的激素，利用基因工程技术可以使人的胰岛素基因在酵母菌中进行表达，请回答下列基因工程有关问题：

（1）获取该目的基因常用的方法有_____________________和_______________。

（2）该技术的核心是胰岛素基因表达载体的构建，其目的是使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可以遗传给下一代，同时，使目的基因能够______________。基因表达载体包括启动子、终止子、目的基因、_______________。其中，启动子是___________识别和结合的位点，可驱动转录出mRNA。

（3）该基因工程不选择大肠杆菌作为受体细胞，而是利用酵母菌的原因是________。

（4）检测胰岛素基因是否表达成功的方法是_________，提取的胰岛素应在________（填“高温”或“低温”） 条件下保存，原因是_______________。

Answer

从基因文库中获取 利用PCR技术扩增 表达和发挥作用 标记基因 RNA聚合酶 酵母菌是真核生物，具有内质网和高尔基体，能对胰岛素进行加工，而大肠杆菌则不能 抗原-抗体杂交（检测有无胰岛素的产生） 低温 低温条件下胰岛素的空间结构能保持稳定，过高的温度会使胰岛素的空间结构遭到破坏，使其变性失活

【解析】

基因工程是狭义的遗传工程，基因工程的基本原理是让人们感兴趣的基因（即目的基因）在宿主细胞中稳定高效地表达。为了实现基因工程的目标，通常要有多种工具酶、目的基因、载体和宿主细胞等基本要素，并按照一定的程序进行操作，它包括目的基因的获得、重组DNA的形成，重组DNA导入受体细胞（也称宿主细胞）、筛选含有目的基因的受体细胞和目的基因的表达等几个方面。基因表达载体的构建（即目的基因与运载体结合）是实施基因工程的第二步，也是基因工程的核心。其构建目的是使目的基因能在受体细胞中稳定存在，并且可以遗传给下一代，同时，使目的基因能够表达和发挥作用。受体细胞是指在转化和转导（感染）中接受外源基因的宿主细胞。受体细胞有原核受体细胞(最主要是大肠杆菌)、真核受体细胞(最主要是酵母菌)、动物细胞和昆虫细胞(其实也是真核受体细胞)。

（1）若目的基因序列未知，可建立基因文库获得目的基因，若目的基因序列已知，可用PCR技术扩增或人工合成，故获取该目的基因常用的方法有从基因文库中获取和利用PCR技术扩增。

（2）基因工程的基本原理是让人们感兴趣的基因（即目的基因）在宿主细胞中稳定高效地表达。该技术的核心是胰岛素基因表达载体的构建，其目的不仅是使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可以遗传给下一代，还应使目的基因能够表达和发挥作用。基因表达载体包括启动子、终止子、目的基因、标记基因。其中，启动子是RNA聚合酶识别和结合的位点，可驱动转录出mRNA。

（3）胰岛素是真核生物细胞分泌的激素，需要内质网和高尔基体对其进一步加工，宿主细胞选用真核生物（酵母菌）比原核生物（大肠杆菌）更适宜胰岛素基因的表达，因此该基因工程不选择大肠杆菌作为受体细胞，而是利用酵母菌。

（4）抗原-抗体杂交是把胰岛素当作抗原，制备与胰岛素特异性结合的抗体，检测胰岛素基因是否表达成功。胰岛素是蛋白质，蛋白质的空间结构容易被高温破坏，从而使其变性失活，因此提取的胰岛素应在低温条件下保存，可以使胰岛素的空间结构能保持稳定。