1965年中國科學家人工合成了具有生物活性的結晶牛胰島素,摘取了人工合成蛋白質的桂冠。此后科學家又提出了利用基因工程改造大腸桿菌生產人胰島素的兩種方法:“AB”法是根據胰島素A、B兩條肽鏈的氨基酸序列人工合成兩種DNA片段,利用工程菌分別合成兩條肽鏈后將其混合自然形成胰島素;“BCA”法是利用胰島B細胞中的mRNA得到胰島素基因,利用工程菌獲得胰島素。這兩種方法使用同一種質粒作為載體。請回答下列問題。
(1)如圖1是利用基因工程生產人胰島素過程中使用的質粒及目的基因的部分結構。在設計PCR引物時最好添加限制酶 EcoRⅠ和XhoⅠEcoRⅠ和XhoⅠ的識別序列,選擇依據是 胰島素基因中有SalⅠ和NheⅠ的識別序列,選用這兩種會破壞目的基因;LacZ基因和氨芐青霉素抗性基因中均有MunI的識別序列,會導致無法篩選;選EcoRⅠ和XhoⅠ能避免目的基因、質粒的自身環(huán)化和反向連接,使目的基因和質粒正確連接胰島素基因中有SalⅠ和NheⅠ的識別序列,選用這兩種會破壞目的基因;LacZ基因和氨芐青霉素抗性基因中均有MunI的識別序列,會導致無法篩選;選EcoRⅠ和XhoⅠ能避免目的基因、質粒的自身環(huán)化和反向連接,使目的基因和質粒正確連接。
(2)目前,科學家已通過將B鏈的第28位氨基酸—脯氨酸(密碼子為CCU)替換為天冬氨酸(密碼子為GAU),有效抑制了胰島素的聚合,研發(fā)出速效胰島素類似物產品。在改造用BCA法獲得的胰島素基因時,可運用大引物PCR進行定點突變,相關原理如圖2所示。
為保證有效抑制胰島素的聚合,進行第一次PCR時所用的突變上游引物的合理設計是 將CCT改為GAT將CCT改為GAT。利用所獲得的大引物、模板和其他引物等進行第二次PCR,要獲得帶有突變位點的、適于與上圖中質粒構建基因表達載體的改良基因,引物應選用大引物兩條鏈中的 ②②(填“①”或“②”);至少進行 33次循環(huán)才能獲得雙鏈等長的改良基因。
(3)β-半乳糖苷酶可以分解無色的X-gal產生藍色物質使菌落呈現(xiàn)藍色,否則菌落為白色。將轉化后的大腸桿菌接種到添加了 氨芐青霉素、X-gal氨芐青霉素、X-gal等成分的培養(yǎng)基上,呈現(xiàn) 白白色的菌落即為含有重組質粒的大腸桿菌菌落。
【考點】基因工程的操作過程綜合.
【答案】EcoRⅠ和XhoⅠ;胰島素基因中有SalⅠ和NheⅠ的識別序列,選用這兩種會破壞目的基因;LacZ基因和氨芐青霉素抗性基因中均有MunI的識別序列,會導致無法篩選;選EcoRⅠ和XhoⅠ能避免目的基因、質粒的自身環(huán)化和反向連接,使目的基因和質粒正確連接;將CCT改為GAT;②;3;氨芐青霉素、X-gal;白
【解答】
【點評】
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