2018年7月，某生物公司的百白破疫苗检验不符合规定。为生产高效价疫苗和简化计划免疫程序，科学家研制出基因工程乙肝-百白破(rHB-DTP)四联疫苗，经各项检测均通过rHB-DTP四联疫苗制检规程的要求。其有效成分是乙肝病毒表面抗原、百日咳杆菌、白喉杆菌和破伤风杆菌的四种类毒素。请分析回答下列问题：

(1)为获取百日咳杆菌类毒素的基因，可从百日咳杆菌的细胞中提取对应____________，在逆转录酶的作用下合成双链cDNA片段，获得的cDNA片段与百日咳杆菌中该基因碱基序列__________________(填“相同”或“不同”)。

(2)由于乙肝病毒表面抗原的基因序列比较小，且序列已知，获得目的基因可采用__________，然后通过____________大量扩增，此技术的前提是已知一段目的基因的核苷酸序列以便合成引物。

(3)把目的基因导受体细胞时，科学家采用了改造后的腺病毒作为载体，写出你认为科学家选它的理由________________________________________________。(写出2点)

(4)研究发现，如果将白喉杆菌类毒素20位和24位的氨基酸改变为半胱氨酸，免疫效果更好，请写出此种技术的基本流程____________________________________。

(5)实验证明，一定时间内间隔注射该疫苗3次效果更好，其主要原因是体内产生的_________数量增多，当同种抗原再次侵入人体时二次免疫的特点是____________，免疫预防作用更强。

答案

mRNA    不同    化学方法人工合成（人工化学合成）    PCR技术    能自主复制    有多个限制酶切位点、有标记基因    从预期蛋白质功能出发→设计预期的蛋白质结构→推测应有的氨基酸序列→找到相对应的脱氧核苷酸序列    记忆细胞   短时间内迅速产生大量的抗体和记忆细胞   

【分析】

目的基因可以直接分离，也可以用人工的方法合成，目前常用方法有：①从基因文库中获取；②人工合成（反转录法和化学合成法）；③PCR技术扩增目的基因。人工合成法只能合成已知序列片段，而且片段越长，合成难度越大；基因组文库中获取的目的基因是这种生物的所有基因，包含启动子，终止子以及内含子等；cDNA文库获取的目的基因是mRNA反转录来的，是这种生物的部分基因，不含启动子，终止子以及内含子，因此对真核细胞来说，从基因组DNA文库获得的基因与从cDNA文库获得的不同。蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其生物功能的关系作为基础，通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活的需求，蛋白质工程的基本途径：从预期的蛋白质功能出发→设计预期的蛋白质结构→推测应有的氨基酸序列→找到相对应的脱氧核苷酸序列→合成DNA→表达出蛋白质。注射疫苗目的是促使机体发生免疫反应，产生抗体和记忆细胞，多次注射的目的是增多机体内的记忆细胞的数量，导致应答效果显著增强。

【详解】

(1)为获取百日咳杆菌类毒素的基因，可从百日咳杆菌的细胞中提取对应mRNA，在逆转录酶的作用下合成双链cDNA片段，获得的cDNA片段与百日咳杆菌中该基因碱基序列不同。

(2)由于乙肝病毒表面抗原的基因序列比较小，且序列已知，获得目的基因可采用化学方法人工合成（人工化学合成），然后通过PCR技术大量扩增。

(3)改造后的腺病毒有多个限制酶切位点、有标记基因，且能自主复制，因此可作为载体将目的基因导受体细胞。

(4)将白喉杆菌类毒素20位和24位的氨基酸改变为半胱氨酸利用的是蛋白质工程原理，基本流程是：从预期蛋白质功能出发→设计预期的蛋白质结构→推测应有的氨基酸序列→找到相对应的脱氧核苷酸序列。

(5)实验证明，一定时间内间隔注射该疫苗3次效果更好，其主要原因是体内产生的记忆细胞数量增多，当同种抗原再次侵入人体时会引发二次免疫，二次免疫的特点是短时间内迅速产生大量的抗体和记忆细胞，免疫预防作用更强。

【点睛】

本题结合免疫，以基因工程乙肝-百白破四联疫苗的产生为背景，考查基因工程中目的基因获取的方法、基因表达载体构建和蛋白质工程等内容，难度不大。