Question

【題目】世界首例免疫艾滋病的基因編輯嬰兒的出現(xiàn)，受到人們的強(qiáng)烈譴責(zé)�？茖W(xué)家在進(jìn)行基因編輯的過(guò)程中需要用到限制酶，下表是幾種限制酶的識(shí)別序列及其切割位點(diǎn)，圖1、圖2中標(biāo)注了相關(guān)限制酶的酶切位點(diǎn)。請(qǐng)回答下列有關(guān)基因工程的問(wèn)題：

(1)用圖1中質(zhì)粒和圖2的目的基因構(gòu)建重組質(zhì)粒，應(yīng)選用____兩種限制酶切割，酶切后的質(zhì)粒和目的基因片段，通過(guò)____酶作用后獲得重組質(zhì)粒。BamHI酶切的DNA末端能與BclI酶切的DNA末端相連接，原因是________，連接部位的6個(gè)堿基對(duì)序列為_____。

(2)若圖2中目的基因D是人的胰島素基因，科研工作者先從人體胰島B細(xì)胞中獲取胰島素mRNA，然后再通過(guò)____過(guò)程可獲得人胰島素基因。啟動(dòng)子是____識(shí)別和結(jié)合的部位，有了它才能驅(qū)動(dòng)基因的轉(zhuǎn)錄。該基因利用PCR技術(shù)進(jìn)行擴(kuò)增，DNA合成的方向總是從子鏈的____延伸。PCR的每次循環(huán)分為____三步。

Answer 1

【答案】BclⅠ和HindⅢ DNA連接 黏性末端相同 反轉(zhuǎn)錄 RNA聚合酶 5′端向3′端 變性→復(fù)性→延伸

【解析】

1、限制酶主要從原核生物中分離純化出來(lái)，能夠識(shí)別雙鏈DNA分子的某種特定核苷酸序列，并且使每一條鏈中特定部位的兩個(gè)核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷裂。形成黏性末端和平末端兩種，不同限制酶切割后的黏性末端也可能相同，故基因工程中也可以用不同的限制酶切割目的基因和質(zhì)粒。

2、PCR的過(guò)程：①高溫變性：DNA解旋過(guò)程（PCR擴(kuò)增中雙鏈DNA解開(kāi)不需要解旋酶，高溫條件下氫鍵可自動(dòng)解開(kāi)）；低溫復(fù)性：引物結(jié)合到互補(bǔ)鏈DNA上；③中溫延伸：合成子鏈。

(1)為了保證切割后的目的基因和質(zhì)粒具有相同的黏性末端，常用相同的限制酶切割目的基因和質(zhì)粒，由于BamHI酶在質(zhì)粒上的兩個(gè)標(biāo)記基因內(nèi)部均存在切割位點(diǎn)，故不能用BamHI酶切割，故目的基因左側(cè)只能用BclⅠ酶切割，結(jié)合質(zhì)粒上存在的酶切位點(diǎn)可知，目的基因的右側(cè)應(yīng)選用HindⅢ酶切割，故用圖1中質(zhì)粒和圖2的目的基因構(gòu)建重組質(zhì)粒，應(yīng)選用BclⅠ和HindⅢ兩種限制酶切割，酶切后的質(zhì)粒和目的基因片段，通過(guò)DNA連接酶作用后獲得重組質(zhì)粒。根據(jù)表格中各種限制酶識(shí)別的序列和切割位點(diǎn)可知，BamHI酶切的DNA與BclI酶切的DNA具有相同的黏性末端，故BamHI酶切的DNA末端能與BclI酶切的DNA末端通過(guò)堿基互補(bǔ)配對(duì)相連接。連接部位的6個(gè)堿基對(duì)序列為。

(2)從人體胰島B細(xì)胞中獲取胰島素mRNA，需要通過(guò)逆轉(zhuǎn)錄過(guò)程獲得人胰島素基因。啟動(dòng)子是RNA聚合酶識(shí)別和結(jié)合的部位，它能驅(qū)動(dòng)基因轉(zhuǎn)錄出mRNA。根據(jù)DNA分子結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，為明確表示DNA的方向，通常將DNA的羥基末端稱(chēng)為3’端，磷酸基因的末端稱(chēng)為5′端，當(dāng)引物與DNA母鏈通過(guò)堿基互補(bǔ)配對(duì)結(jié)合后，DNA聚合酶就能從引物的3′端開(kāi)始延伸DNA鏈，因此DNA的合成方向總是從子鏈的5′端向3′端延伸。PCR的每次循環(huán)可以分為三步：變性、復(fù)性和延伸。