Question

7．降钙素是一种多肽类激素，临床上用于治疗骨质疏松症等．人的降钙素活性很低，半衰期较短．某科学机构为了研发一种活性高、半衰期长的新型降钙素，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，并人工合成了两条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酶补平，获得双链DNA，过程如图．在此过程中发现，合成较长的核苷酸单链易产生缺失碱基的现象．分析回答下列问题：

（1）Klenow酶是一种DNA聚合酶，合成的双链DNA有126个碱基对．
（2）获得的双链DNA经EcoRⅠ（识别序列和切割位点-G↓AATTC-）和BamHⅠ（识别序列和切割位点-G↓GATCC-）双酶切后插入到大肠杆菌质粒中，筛选含重组质粒的大肠杆菌并进行DNA测序验证．
①大肠杆菌是理想的受体细胞，这是因为它繁殖快、单细胞、遗传物质相对较少．
②设计EcoRⅠ和BamHⅠ双酶切的目的是保证目的基因和载体定向连接（防止目的基因和载体在酶切后产生的末端发生任意连接）．
③要进行重组质粒的鉴定和选择，需要大肠杆菌质粒中含有标记基因．
（3）经DNA测序表明，最初获得的多个重组质粒，均未发现完全正确的基因序列，最可能的原因是合成的核苷酸单链依然较长，产生缺失碱基的现象．
（4）上述制备该新型降钙素，运用的现代生物工程技术是蛋白质工程．

Answer 1

分析 根据图分析，新型的降钙素食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．但合成较长的核苷酸单链时，容易产生缺失碱基的现象，因此获得的DNA分子的序列可能不正确．

解答 解：（1）由图可得知，是以DNA一条链为模板、4种游离的脱氧核糖核苷酸为原料合成双链DNA，此过程所用的酶是DNA聚合酶．合成的双链DNA含有的碱基对有（72-18）×2+18=126个碱基对．
（2）①大肠杆菌是原核生物，具有繁殖快、单细胞、遗传物质相对较少等特征，所以常将大肠杆菌作为理想的受体细胞．
②限制酶具有特异性，一种限制酶只识别一定的脱氧核苷酸序列，切割特定的位点．为了防止目的基因和载体在酶切后产生的末端发生任意连接或保证目的基因和载体定向连接，将获得的双链DNA经EcoRI和BamHI双切割．
③重组质粒中含有标记基因，标记基因可以鉴别受体细胞中是否含有目的基因．
（3）如上图，在合成DNA双链时，如果合成的核苷酸单链较长，容易发生缺失碱基的现象，导致获得的多个重组质粒，均未发现完全正确的基因序列的可能．
（4）制备该新型降钙素时，先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，之后改造DNA分子，最后生成新型降钙素，这是蛋白质工程的具体过程．
故答案为：
（1）DNA聚合酶   126
（2）①繁殖快、单细胞、遗传物质相对较少
②保证目的基因和载体定向连接（防止目的基因和载体在酶切后产生的末端发生任意连接）
③标记基因
（3）合成的核苷酸单链依然较长，产生缺失碱基的现象
（4）蛋白质工程

点评 本题以生产新型降钙素为素材，综合考查了蛋白质工程和基因工程的相关知识，意在考查考生理论联系实际，综合运用所学知识解决自然界和社会生活中的一些生物学问题的能力和从题目所给的图形中获取有效信息的能力．