- 蛋白质工程的崛起
- 共126题
“基因靶向”技术,指的是应用DNA同源重组原理,通过一定的载体,用设计好的目的基因替代靶基因,从而达到使靶基因功能丧失的目的。借助这一技术,科学家可以用小鼠进行实验,使其体内的某项特定基因丧失功能,以帮助人们找到治疗疾病的有效方法。下面是该实验的基本过程,请回答有关问题:
(1)获取目的基因。
①经过修饰使靶基因的功能改变或丧失就可获得目的基因。如果要获得活性降低了的X酶蛋白的目的基因,可以根据此蛋白的结构及功能进行X酶基因的改造,这一技术叫做___________。
②为了提高实验成功率,需要通过_________技术扩增目的基因,以获得目的基因的大量拷贝。
(2)构建基因表达载体。一个基因表达载体的组成,除了目的基因以外,还必须有________基因,以便于细胞的筛选。质粒具有的一至多个__________位点,使目的基因插入其中成为可能,因此常被选作运载体。
(3)将基因表达载体导入ES细胞,并从中筛选,然后培育出小鼠。
①由ES细胞培育出小鼠的过程中,主要应用了________技术和________技术。
②为了确定该小鼠体内是否成功发生了基因的同源重组,可通过观察小鼠的性状来检测,这属于________水平的鉴定。
③获得胚胎干细胞(ES细胞)。实验一般采用ES细胞作为目的基因的受体细胞,这是因为ES细胞具有_________。请举出一例获取ES细胞的常用方法:_____________。
(4)上述基因工程过程中,属于核心步骤的是____________。
正确答案
(1)①蛋白工程;②PCR
(2)标记;限制酶切割
(3)①早期胚胎培养;胚胎移植②个体③全能性;从早期胚胎(囊胚内细胞团)中分离,从胎儿的原始性腺中分离、通过核移植技术培育得到(任答一例)
(4)构建基因表达载体
分析回答有关生物工程中的问题:日本下村修、美国沙尔菲和美籍华人钱永健因在研究绿色荧光蛋白(GFP)等方面的突出贡献,获得2008年度诺贝尔化学奖。下图为我国首例绿色荧光蛋白(GFP)转基因克隆猪的培育过程示意图。据图回答:
(1)绿色荧光蛋白基因在该实验中是作为_______基因。图中通过过程①、②形成重组质粒,需要限制性内切酶切取目的基因、切割质粒。限制性内切酶I的识别序列和切点是-G'GATCC-,请画出质粒被限制酶Ⅰ切割所形成的黏性末端的过程:___________。
(2)过程③将重组质粒导入猪胎儿成纤维细胞时,采用最多也最有效的方法是________。
(3)如果将切取的GFP基因与抑制小猪抗原表达的基因一起构建到载体上,GFP基因可以作为基因表达载体上的标记基因,其作用是____________。
(4)目前科学家们通过蛋白质工程制造出了蓝色荧光蛋白,黄色荧光蛋白等,采用蛋白质工程技术制造出蓝色荧光蛋白过程的正确顺序是(用数字表示):_____________。
①推测蓝色荧光蛋白的氨基酸序列和基因的核苷酸;②蓝色荧光蛋白的功能分析和结构设计;③蓝色荧光蛋白基因的修饰(合成);④表达出蓝色荧光蛋白。
(5)在培养重组细胞时,培养液中通常含有___________、氨基酸、无机盐、维生素和动物血清等。
(6)以上培育过程中应用到的生物技术有__________等(至少答出三项)。
正确答案
(1)目的
(2)显微注射技术
(3)为了鉴定受体细胞中是否含有目的基因
(4)②①③④
(5)葡萄糖
(6)转基因技术、核移植技术、动物细胞培养技术、胚胎移植技术
下图表示细胞内基因控制蛋白质合成的过程,请根据图回答下列问题:
(1)图甲中方框内所示结构是______的一部分,它的合成是以______为模板,在______的催化下合成的。
(2)网乙中以d为模板合成物质e的过程称为_____,完成此过程的场所是_____,所需要的原料是______。
(3)从化学组成分析,下列生物中与图乙中结构f的化学组成最相似的是______。
A.乳酸杆菌 B.噬菌体 C.染色体 D.HIV
(4)玉米籽粒中的赖氨酸含量较低,是因为合成赖氨酸过程中的两个关键的酶一天冬氨酸激酶、二氢吡啶二羧酸合成酶的活性受赖氨酸浓度的影响。当赖氨酸浓度达到一定量时会抑制这两种酶的活性,影响细胞继续合成赖氨酸。如果将天冬氨酸激酶中的第352位的苏氨酸变为异亮氨酸,把二氢吡啶二羧酸合成酶中第104位的天冬酰氨变成异亮氨酸,可以使玉米籽粒中游离赖氨酸含量提高2倍,此改造过程即为蛋白质工程。由上述资料可知,蛋白质工程的目标足根据对蛋白质_______的特定需求,对蛋白质进行分子设计,根据中心法则便可以改造天然蛋白质。即蛋白质工程中直接操作的对象是__________,所获得的产品是_______________。
正确答案
(1)RNA(mRNA) DNA(DNA的一条链) RNA聚合酶
(2)翻译 核糖体 氨基酸(游离的氨基酸)
(3)D
(4)功能(功能和结构) 基因结构(基因) 自然界中不存在的蛋白质(人类需要的蛋白质)
(附加题)下图是利用定点突变技术获取人们所需蛋白质的过程示意图。请据图分析回答下列相关问题:
(1)该图示过程体现了________、__________(写出两项)等现代生物技术的综合运用。Ⅰ过程用到的酶有________、____________。
(2)当前基因工程中扩增目的基因常用的方法是_____,图中_________(填写图中序号)过程即为此项技术的应用。
(3)Ⅳ过程需使用的酶是__________,Ⅴ过程的最终完成必须依赖于________酶的作用。
(4)从理论上分析,经过Ⅶ过程可提供人们所需蛋白质的细胞占总数的______________,理由是________。
正确答案
(1)基因工程 蛋白质工程(或细胞工程、PCR技术,任填其中两种) 限制酶 DNA连接酶
(2)PCR技术 Ⅱ→V
(3)DNA聚合酶 DNA连接
(4)1/2目的基因导入受体细胞后,经过复制,只有一半的子代DNA分子中含有突变基因,其控制合成人们所需的蛋白质;另一半子代DNA分子中含正常基因
(1)饲料加工过程温度较高,要求植酸酶具有较好的高温稳定性。利用蛋白质工程技术对其进行改造时,首先必须了解植酸酶的________,然后改变植酸酶的________,从而得到新的植酸酶。
(2)培育转植酸酶基因的大豆,可提高其作为饲料原料时磷的利用率。将植酸酶基因导入大豆细胞常用的方法是_________。请简述获得转基因植株的完整过程。
(3)为了提高猪对饲料中磷的利用率,科学家将带有植酸酶基因的重组质粒通过_______转入猪的受精卵中。该受精卵培养至一定时期后可通过_______方法,从而一次得到多个转基因猪个体。
(4)若这些转基因动、植物进入生态环境中,对生态环境有何影响?
正确答案
(1)空间结构 氨基酸序列
(2)农杆菌介导的转化法 外源植酸酶基因→农杆菌→大豆细胞→大豆植株再生→鉴定
(3)显微注射法 胚胎分割
(4)减少环境中磷的污染,但基因可能扩散到环境中。
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