- 蛋白质工程的崛起
- 共126题
L-赖氨酸是哺乳动物蛋白质分子中普遍存在的一种氨基酸,由于谷物中含量甚低,且在加工过程中易被破坏而缺乏,故称为第一限制性氨基酸。请回答以下关于L-赖氨酸的一组问题:
(1)L-赖氨酸在体内无法合成,所以L-赖氨酸是人体的____ __________。
(2)已知L-赖氨酸分子的R基为—(CH2)4—NH2,则L-赖氨酸的结构简式为__ ___。
(3)向泌乳期母牛的乳腺腺泡细胞内注射少量15N标记的L-赖氨酸,在坐标系中分别画出了放射性15N在细胞内的核糖体(曲线a)和内质网(曲线b)中含量的大致变化曲线,导致曲线b先增加后减少的原因是: ____________。请在上图中用曲线c表示放射性物质在高尔基体内的含量变化。
(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种关键的酶的活性受赖氨酸浓度的影响。如果将其中一种酶中的第352位的苏氨酸变为异亮氨酸,把另一种酶中第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_____________。
正确答案
(1)必需氨基酸
(2);
(3)核糖体合成的肽链进入内质网中进行加工,导致内质网放射性物质增加;被加工的蛋白质以小泡的形式从内质网运送到高尔基体,导致内质网放射性物质减
(4)蛋白质工程
干扰素是由______细胞产生的一种淋巴因子,其化学本质是_______。它可以用于治疗病毒的感染和癌症,其治疗原理是主要作用于细胞分裂的________期,抑制________。但干扰素在应用上遇到的技术困难是____,解决的办法是________。
正确答案
效应T 糖蛋白 间 DNA复制 体外难以保存 将干扰素分子上的一个半胱氨酸变成丝氨酸
“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
某多肽链的一段氨基酸序列是:……—甲硫氨酸—色氨酸—苯丙氨酸—色氨酸—……(部分氨基酸的密码子为:甲硫氨酸-AUG;色氨酸-UGG;苯丙氨酸-UUU、UUC)
(1)怎样得出决定这一段肽链的脱氧核苷酸序列?请把相应的碱基序列写出来。
(2)确定目的基因的碱基序列后,怎样才能合成或改造目的基因(DNA)?
正确答案
(1)根据氨基酸序列反推mRNA密码子序列,再反推DNA上脱氧核苷酸序列;其DNA碱基序列为:
(2)根据DNA的碱基对序列或改造后的DNA碱基对序列,利用四种脱氧核苷酸进行人工合成
科学家对鼠源杂交瘤抗体进行改造,生产出效果更好的鼠―人嵌合抗体,用于癌症治疗。下图表示形成鼠―人嵌合抗体的过程。请据图回答:
(1)鼠源杂交瘤抗体就是从免疫的小鼠脾脏细胞中获取B淋巴细胞,在诱导剂的作用下与__________融合,形成杂交瘤细胞,并通过体内培养或体外培养生产的单克隆抗体。这种抗体与普通血清抗体相比较,具有_____________的特点。
(2)生产单克隆抗体一般不直接培养浆细胞,主要原因是____________。
(3)改造鼠源杂交瘤抗体,生产鼠―人嵌合抗体,属于___________(生物工程)的范畴。图示过程是根据预期的__________,设计_________,最终必须对__________进行操作。
正确答案
(1)骨髓瘤细胞 特异性强、灵敏度高
(2)浆细胞不能无限增殖
(3)基因工程 蛋白质的功能 蛋白质的结构 基因
科学家通过对鼠和人控制抗体产生的基因进行拼接,实现了对鼠源杂交瘤抗体的改造,生产出对人体的不良反应减少、效果更好的鼠—人嵌合抗体,用于癌症治疗。下图表示形成鼠—人嵌合抗体的过程。请据图回答:
(1)鼠源杂交瘤抗体就是从免疫小鼠的脾脏细胞中获取B淋巴细胞,在诱导剂的作用下与________融合,形成________细胞,并通过体内培养或体外培养生产单克隆抗体。这种抗体与普通血清抗体相比较,最主要的优点在于________,可大量制备。
(2)与植物原生质体的融合相比,动物细胞融合在诱导融合方法方面的主要区别是还常用_________诱导融合。
(3)生产单克隆抗体一般不直接培养浆细胞,主要原因是________。
(4)科学家通过基因拼接,将鼠源抗体基因改造成鼠—人嵌合抗体基因,然后导入到鼠淋巴细胞中,改造抗体属于________工程的范畴。
正确答案
(1)骨髓瘤细胞;杂交瘤;特异性强、灵敏度高
(2)灭活的病毒
(3)浆细胞不能无限增殖
(4)蛋白质
(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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