1.4蛋白質(zhì)工程的崛起(三)

1、1 科學家通過利用 PCR 定點突變技術(shù)改造Rubisco 酶基因，提高了光合作用過程中 Rubisco酶對CO?的親和力，從而顯著提高了植物的光合作用速率。請回答下列問題：(1)PCR 過程所依據(jù)的原理是， 利用PCR 技術(shù)擴增目的基因的前提是已知目的基因的核苷酸序列， 以便根據(jù)這一序列合成 ；擴增過程需要加入 酶。(2) 啟 動 子 是 一 段 有 特 殊 結(jié) 構(gòu) 的 DNA 片 段 ， 其 作 用 是。目的基因能在不同生物體內(nèi)表達出序列相同的蛋白質(zhì)，說明整個生物界。借助 PCR 定點突變技術(shù)對現(xiàn)有的蛋白質(zhì)進行改造屬于 的范疇。(3)可利用定點突變的 DNA 構(gòu)建基因表達載體， 常用 方法

2、將基因表達載體導入植物細胞，還需用到植物細胞工程中的技術(shù)，才能最終獲得轉(zhuǎn)基因植物。解析 (1)PCR 是體外條件下所進行的 DNA 雙鏈復制。 PCR 技術(shù)需要引物，引物根據(jù)已知序列的目的基因合成。 PCR 技術(shù)需要耐熱的 DNA 聚合酶。(2)啟動子是RNA 聚合酶識別和結(jié)合部位，驅(qū)動mRNA 的轉(zhuǎn)錄。密碼子具有通用性。通過PCR 定點突變改造基因的結(jié)構(gòu)，從而達到對現(xiàn)有的蛋白質(zhì)的改造，這屬于蛋白質(zhì)工程。 (3)常用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法將目的基因?qū)胫参锛毎?將一個細胞培養(yǎng)成一個植物個體需要通過植物組織培養(yǎng)技術(shù)。答案 (1)DNA 雙鏈復制 引物 耐高溫的 DNA 聚合 (或 Taq)(2)RNA

3、聚合酶識別和結(jié)合部位， 驅(qū)動轉(zhuǎn)錄出 mRNA 共用一套密碼子 蛋白質(zhì)工程(3)農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化 植物組織培養(yǎng)2. (2018綿陽市診斷二)近日，美國和澳大利亞的研究人員發(fā)現(xiàn)，從錐形蝸牛體內(nèi)提取的毒液可望幫助人類開發(fā)出超級速效的胰島素。他們的研究表明錐形蝸牛毒蛋白(Con-Ins G1)能加速受體細胞信號轉(zhuǎn)換， 比人類胰島素更加快速地發(fā)揮作用。 因此制造這類“速效胰島素”以及利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)實現(xiàn)批量生產(chǎn)成為I型糖尿病治療的新思路。請回答下列問題：(1)利用基因工程制造Con Ins G1 這種速效胰島素過程中，構(gòu)建的基因表達載體一般包括目的基因、 啟動子、 標記基因和 。標記基因的作用是。_(2)為了獲

4、得目的基因可以通過提取分析Con Ins G1 毒蛋白中的 序列推知毒蛋白基因的核苷酸序列，再用 DNA 合成儀直接大量合成?；蚬こ讨行枰狣NA 連接酶，根據(jù)酶的來源不同分為兩類。(3)將人工合成的目的基因?qū)氪竽c桿菌體內(nèi)，一般先用藥物處理大腸桿菌使之成為 細胞。再將重組DNA 溶于 中與該類細胞融合，在一定溫度下促進細胞吸收重組DNA 分子完成轉(zhuǎn)化過程。(4)經(jīng)過目的基因的檢測和表達，獲得的 Con Ins Gl 毒蛋白活性未能達到期待的“速效胰島素”的生物活性， 導致這種差異的原因可能是 。解析 (1)基因工程中構(gòu)建的基因表達載體一般包括目的基因、啟動子、 標記基因和終止子， 標記基因可

5、用于鑒別和篩選含有目的基(2)獲得毒蛋白的目的基因可采取構(gòu)建cDNA 文庫、構(gòu)建基因組文庫和人工合成的方法，題目中可通過提取分析ConIns G1毒蛋白中的氨基酸序列推知毒蛋白基因的核甘酸序列，再進行人工合 成。根據(jù)DNA連接酶的來源不同，可將DNA連接酶分為E coli DNA連接酶和T4 DNA連接酶兩類。(3)將目的基因?qū)氪竽c桿菌體內(nèi)時，一般先用Ca2+處理大腸桿菌細胞，使其處于感受態(tài)，再將重組 DNA溶于緩沖液中與感受態(tài)細胞接觸，在一定溫度刺激下促進細胞吸收重組DNA分子完成轉(zhuǎn)化過程。(4)獲得的ConIns G1毒蛋白未能達到 期待的生物活性，可能是因為大腸桿菌是原核生物，目的基因

6、表達后 沒有相應的細胞器對合成的蛋白質(zhì)進行加工處理答案(1)終止子 鑒別和篩選含有目的基因的細胞(2)氨基酸 E coli DNA連接酶和T4 DNA連接酶(3)感受態(tài)緩沖液(4)大腸桿菌中基因表達獲得的蛋白質(zhì)未經(jīng)加工3.人血清白蛋白(HSA)具有重要的醫(yī)用價值，只能從人血漿中制 備。如圖是以基因工程技術(shù)獲取重組 HSA(rHSA)的兩條途徑。(1)為獲取HSA基因，首先需采集人的肝臟組織細胞，提取合成總cDNA,然后以cDNA為模板，使用PCR技術(shù)擴增HSA基因。下圖中箭頭表示一條引物結(jié)合模板的位置及擴增方向， 請用箭頭在方框內(nèi)標出另一條引物的位置及擴增方向。*IIHSA基因I II(2)啟

7、動子通常具有物種及組織特異性，構(gòu)建在水稻胚乳細胞內(nèi)特異表達 rHSA 的載體， 需要選擇的啟動子是 (填選項字母)A.人血細胞啟動子B.水稻胚乳細胞啟動子C 大腸桿菌啟動子D 農(nóng)桿菌啟動子(3)利用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化水稻受體細胞的過程中，需添加酚類物質(zhì)，其目的是 。_(4)人體合成的初始HSA 多肽， 需要經(jīng)過膜系統(tǒng)加工形成正確空間結(jié)構(gòu)才有活性。與途徑II相比，選擇途徑I獲取 rHSA的優(yōu)勢是(5)為證明 rHSA 具有醫(yī)用價值，須確認rHSA 與的生物學功能一致。解析 本題主要考查基因工程的基本操作步驟和基因工程的應用等相關(guān)知識， 意在考查考生的識記、 理解及應用能力。 (1)cDNA 是以 mRN

8、A 為模板逆轉(zhuǎn)錄得到的，要合成總cDNA ，需要采集人的肝臟組織細胞，提取總 RNA(或mRNA)。PCR擴增目的基因時 DNA的合成方向總是從子鏈的5端向3端延伸，兩條模板鏈指導合成的子鏈延伸方向相反。(2)啟動子具有物種和組織的特異性，要構(gòu)建在水稻胚乳細胞內(nèi)特異表達rHSA 的載體， 應選擇水稻胚乳細胞的啟動子。(3) 自然條件下農(nóng)桿菌可感染雙子葉植物和裸子植物，而對大多數(shù)單子葉植物沒有感染能力， 當植物受損傷時， 傷口處的細胞會分泌大量的酚類化合物， 吸引農(nóng)桿菌移向這些細胞。 水稻為單子葉植物， 利用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化水稻受體細胞的過程中添加酚類物質(zhì)， 可吸引農(nóng)桿菌 移向水稻受體細胞，這時農(nóng)桿菌中的 Ti質(zhì)粒上的T DNA可轉(zhuǎn)移至受體細胞，并且整合到受體細胞染色體的 DNA上。(4)大腸桿菌為原 核生物，只有核糖體一種細胞器，不能對翻譯形成的肽鏈進行加工修飾，水稻為真核生物，細胞內(nèi)具有生物膜系統(tǒng)，能對來自核糖體的初 始rHSA多肽進行高效加工。