Question

干扰素是用于治疗病毒感染和癌症的免疫活性蛋白质，若人的干扰素基因在大肠杆菌内表达，产生的抗病毒性较低且保存困难，若将第17位的半胱氨酸改造为丝氨酸，则生产出的干扰素的抗病毒性是原来的100倍，且可在-70℃条件下保存半年，下图是构建干扰素工程菌的过程示意图。回答下列问题。

(1)要改变干扰素的功能，可以考虑对干扰素的_____进行改造。对干扰素进行改造，也可直接对干扰素基因进行改造，其原因是_______________。

(2)③过程将B导入大肠杆菌，需用_____对大肠杆菌进行处理，使其处于能_____的生理状态。

(3)要检测B是否导入大肠杆菌，将③过程后的大肠杆菌先接种于含_______的培养基上，然后将在该培养基上生长的大肠杆菌接种在含____________的培养基上，在前者培养基上能生长而在后者培养基上不能生长的是导入B的工程菌。

(4)利用图中工程菌不能生产有活性的干扰素，这是因为__________。

(5)基因工程自20世纪70年代兴起之后，在短短40年间得到了飞速发展，目前成为生物科学核心技术，在农牧业、工业、环境、能源和医药卫生等方面展示出美好的前景，据相关资料回答下列有关问题：

上面是转基因抗冻番茄培育过程的部分示意图(amp^r为抗氨苄青霉素基因)，甲、乙表示相关结构或细胞。Pst I酶和Sma I酶切割基因后将产生不同的黏性末端。图中甲代表的是______，乙可代表__________，可用_________和________提取鱼的抗冻蛋白基因以避免目的基因末端发生任意连接，用此二酶切割质粒产生的DNA片段有________种。

Answer

氨基酸序列蛋白质的结构由基因决定，基因可以直接遗传 对基因进行改造比对蛋白质改造容易 Ca2+ 吸收周围环境中的DNA 氨苄青霉素 四环素 大肠杆菌为原核生物 无内质网和高尔基体，不具备加工干扰素的能力 基因表达载体(或重组质粒) 番茄细胞 Pst I酶 Sma I酶 2

【解析】

根据构建干扰素工程菌的过程示意图可知，干扰素基因插入到四环素抗性基因内部，故形成的重组质粒中的标记基因为抗氨苄青霉素基因，因此没有导入任何质粒的大肠杆菌，不含上述两种抗性基因，在含有氨苄青霉素或四环素的培养基中都不能生长；导入普通质粒的大肠杆菌含有的上述两种抗性基因的结构均完好，在含有氨苄青霉素或四环素的培养基中都能生长；导入重组质粒的大肠杆菌含有的四环素抗性基因的结构遭到破坏，而含有的抗氨苄青霉素基因结构完好，因此在含有氨苄青霉素的培养基中能生长，但在含有四环素的培养基中不能生长。根据转基因抗冻番茄培育过程示意图，①表示基因表达载体的构建，②将目的基因导入受体细胞，故甲表示的是基因表达载体（重组质粒），乙表示的是受体细胞即番茄细胞。

（1）根据题干信息，若将第17位的半胱氨酸改造为丝氨酸，则生产出的干扰素的抗病毒性是原来的100倍，且在-70 ℃条件下保存半年，因此可以对干扰素的氨基酸序列进行改造。对干扰素进行改造，也可直接对干扰素基因进行改造，原因是：蛋白质的结构由基因决定，基因可以直接遗传；对基因进行改造比对蛋白质改造容易。

（2）将重组质粒导入大肠杆菌，需用Ca2+处理，使大肠杆菌能吸收周围环境中的DNA即感受态细胞的状态。

（3）要检测B是否导入大肠杆菌，将③过程后的大肠杆菌先接种于含氨苄青霉素的培养基上，然后将在该培养基上生长的大肠杆菌接种在含四环素的培养基上，在前者培养基上能生长而在后者培养基上不能生长的是导入B的工程菌。

（4）干扰素是分泌蛋白，在核糖体中合成后需要经过内质网和高尔基体加工才具有生物活性，而大肠杆菌是原核生物，无内质网和高尔基体，不具备加工干扰素的能力，所以利用图中工程菌不能生产有活性的干扰素。

（5）据图分析已知，图中甲表示的是基因表达载体（或重组质粒），乙表示受体细胞。如果用同一种限制酶切割质粒和目的基因，会发生自身环化以及反向连接的问题，因此需要利用不同的限制酶进行切割，分析图解可知，AluI酶会破坏目的基因，因此选用PstⅠ酶和SmaⅠ酶两种酶切割目的基因和质粒，用此二酶切割质粒产生的DNA片段有2种。