- 蛋白质工程的崛起
- 共126题
请回答有关下图的问题:
(1)图甲中①~⑤所示的生物工程为______.该工程是指以______作为基础,通过______修饰或基因合成,对现有______进行改造,或制造出一种新的蛋白质,以满足人类的生产和生活的需求.
(2)图甲中序号④所示过程叫做______,该过程遵循的碱基互补配对原则不同于翻译过程的是______(请将模板碱基写在前).
(3)若预期蛋白质欲通过乳腺生物反应器生产,则构建基因表达载体时,图乙中序号[1]代表的是______;且在图甲中⑨过程之前,要对精子进行筛选,保留含性染色体______的精子.
正确答案
解:(1)蛋白质工程是以蛋白质分子的空间结构规律及其与生物功能的关系作为基础,通过基因修释或基因改造合成,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需要.图甲中①~⑤所示的生物工程为表示蛋白质工程.
(2)图甲中④表示逆转录过程,该过程遵循的碱基互补原则为U-A、A-T、C-G、G-C,而翻译过程中遵循的碱基互补原则为U-A、A-U、C-G、G-C,前者不同于翻译过程的是A-T.
(3)制备乳腺生物反应器过程中,在构建基因表达载体时,需在目的基因前加上乳腺蛋白基因的启动子,图乙中序号[1]代表的是启动子;因为只有雌性个体能分泌乳汁,所以在图甲中⑨过程之前,要对精子进行筛选、保留含性染色体X的精子.
故答案为:
(1)蛋白质工程 蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系 基因 蛋白质
(2)逆转录 A-T
(3)乳腺蛋白基因的启动子 X
解析
解:(1)蛋白质工程是以蛋白质分子的空间结构规律及其与生物功能的关系作为基础,通过基因修释或基因改造合成,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需要.图甲中①~⑤所示的生物工程为表示蛋白质工程.
(2)图甲中④表示逆转录过程,该过程遵循的碱基互补原则为U-A、A-T、C-G、G-C,而翻译过程中遵循的碱基互补原则为U-A、A-U、C-G、G-C,前者不同于翻译过程的是A-T.
(3)制备乳腺生物反应器过程中,在构建基因表达载体时,需在目的基因前加上乳腺蛋白基因的启动子,图乙中序号[1]代表的是启动子;因为只有雌性个体能分泌乳汁,所以在图甲中⑨过程之前,要对精子进行筛选、保留含性染色体X的精子.
故答案为:
(1)蛋白质工程 蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系 基因 蛋白质
(2)逆转录 A-T
(3)乳腺蛋白基因的启动子 X
阅读如下材料:
材料甲:科学家将牛生长激素基因导入小鼠受精卵在,得到了体型巨大的“超级小鼠”;科学家采用农杆菌转化法培育出转基因烟草.
材料乙:T4溶菌酶在温度较高时易失去活性,科学家对编码T4溶菌酶的基因进行改造,使其表达的T4溶菌酶的第3位的异亮氨酸变为半胱氨酸,在该半胱氨酸与第97为的半胱氨酸之间形成了一个二硫键,提高了T4溶菌酶的耐热性.
材料丙:兔甲和兔乙是同一物种的两个雌性个体,科学家将兔甲受精卵发育成的胚胎移植到兔乙的体内,成功产出兔甲的后代,证实了同一物种的胚胎可在不同个体的体内发育.
回答下列问题:
(1)材料甲属于基因工程的范畴.将基因表达载体导入小鼠的受精卵中常用______法.构建基因表达载体常用的工具酶有______和______.在培育转基因植物是______,常用农杆菌转化法,农杆菌的作用是______.
(2)材料乙属于______工程范畴.该工程是指以分子生物学相关理论为基础,通过基因修饰或基因合成,对______进行改造,或制造制造一种______的技术.在该实例中,引起T4溶菌酶空间结构改变的原因是组成该酶肽链______的序列发生了改变.
(3)材料丙属于胚胎工程的范畴.胚胎移植是指将获得的早期胚胎移植到______种的、生理状况相同的另一个雌性动物体内,使之继续发育成新个体的技术.在资料丙的实例中,兔甲称为______体,兔乙称为______体.
正确答案
解:(1)将目的基因导入动物细胞最有效的方法是显微注射法;构建基因表达载体时,首先要用同一种限制酶切割含有目的基因的外源DNA分子和运载体,其次还要用DNA连接酶将目的基因和运载体连接形成重组DNA分子;在培育转基因植物时,常用农杆菌转化法,其中农杆菌的作用是感染植物,将目的基因转移到受体细胞中.
(2)材料乙属于蛋白质工程范畴.该工程是指以分子生物学相关理论为基础,通过基因修饰或基因合成,对现有蛋白质进行改造,或制造一种新蛋白质的技术.在该实例中,引起T4溶菌酶空间结构改变的原因是组成该酶肽链的氨基酸序列发生了改变.
(3)胚胎移植是指将获得的早期胚胎移植到同种的、生理状况相同的另一个雌性动物体内,使之继续发育成新个体的技术.在材料丙的实例中,兔甲称为供体,兔乙称为受体.
故答案为:
(1)显微注射法 限制性内切酶 DNA连接酶 农杆菌可感染植物,将目的基因转移到受体细胞中
(2)蛋白质 现有蛋白质 新蛋白质 氨基酸
(3)同 供体 受体
解析
解:(1)将目的基因导入动物细胞最有效的方法是显微注射法;构建基因表达载体时,首先要用同一种限制酶切割含有目的基因的外源DNA分子和运载体,其次还要用DNA连接酶将目的基因和运载体连接形成重组DNA分子;在培育转基因植物时,常用农杆菌转化法,其中农杆菌的作用是感染植物,将目的基因转移到受体细胞中.
(2)材料乙属于蛋白质工程范畴.该工程是指以分子生物学相关理论为基础,通过基因修饰或基因合成,对现有蛋白质进行改造,或制造一种新蛋白质的技术.在该实例中,引起T4溶菌酶空间结构改变的原因是组成该酶肽链的氨基酸序列发生了改变.
(3)胚胎移植是指将获得的早期胚胎移植到同种的、生理状况相同的另一个雌性动物体内,使之继续发育成新个体的技术.在材料丙的实例中,兔甲称为供体,兔乙称为受体.
故答案为:
(1)显微注射法 限制性内切酶 DNA连接酶 农杆菌可感染植物,将目的基因转移到受体细胞中
(2)蛋白质 现有蛋白质 新蛋白质 氨基酸
(3)同 供体 受体
回答下列生物工程的相关问题:
(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.可以利用技术______对其进行改造,首先必须了解植酸酶的______,推测______的序列,进而推测出相应的序列,合成DNA,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.在培育转植酸酶基因大豆时,若需在短时间内得到较多的目的基因通常采用______技术,其原理是______,该反应体系的主要成份除了缓冲物质外,还应该有______、______和______.
正确答案
解:(1)要提高酶的热稳定性,可采用蛋白质工程对其进行改造,其操作过程为:了解植酸酶的空间结构→推测相应的氨基酸的序列→进而推测出相应的脱氧核苷酸序列→合成DNA新的植酸酶.
(2)PCR技术能在短时间内大量扩增目的基因,其原理是DNA双链复制;PCR技术需要的条件:一对引物、模板(目的基因)、原料(4种脱氧核苷酸)、热稳定DNA聚合酶.
故答案为:
(1)蛋白质工程 空间结构 氨基酸 脱氧核苷酸
(2)PCR DNA双链复制 Taq酶 引物 模板DNA 4种脱氧核苷酸
解析
解:(1)要提高酶的热稳定性,可采用蛋白质工程对其进行改造,其操作过程为:了解植酸酶的空间结构→推测相应的氨基酸的序列→进而推测出相应的脱氧核苷酸序列→合成DNA新的植酸酶.
(2)PCR技术能在短时间内大量扩增目的基因,其原理是DNA双链复制;PCR技术需要的条件:一对引物、模板(目的基因)、原料(4种脱氧核苷酸)、热稳定DNA聚合酶.
故答案为:
(1)蛋白质工程 空间结构 氨基酸 脱氧核苷酸
(2)PCR DNA双链复制 Taq酶 引物 模板DNA 4种脱氧核苷酸
利用基因工程生产蛋白质药物,经历了三个发展阶段:
第一阶段,将人的基因转入细菌细胞。
第二阶段,将人的基因转入小鼠等动物细胞。这两个阶段都是进行细胞培养,提取药物。
第三个阶段,将人的基因转入活的动物体内,再饲养这些转基因动物,从动物乳汁或尿液中提取药物。
(1)将人的基因转入异种生物细胞或体内,能够产生药物蛋白的原理是_______。
(2)人类基因能和异种生物的细胞或个体中的基因拼接(整合)在一起,是因为它们的DNA分子都具有____结构,都是由4种_____构成的,基因中碱基都能够_____。
(3)人的基因在异种生物的细胞中表达成蛋白质时,需要经过______和______两个步骤。第一步的模板是____,原料是_____提供的_____;第三步的模板是______,原料是_____。“搬运工”及“装配工”是:______,在异种生物细胞中的______上合成药物蛋白。
(4)利用转基因牛、羊的乳汁可以提取药物,甚至可以直接用于治病,因为其乳汁中含有_______。
正确答案
(1)基因能控制蛋白质的合成
(2)双螺旋 脱氧核糖核苷酸 互补配对
(3)转录 翻译 人的一段DNA 异种生物 核糖核苷酸 特定的一段mRNA 氨基酸 tRNA 核糖体
(4)药物蛋白质
下图表示“华恢1号”抗虫水稻主要培育流程,据图回答:
(1)杀虫基因通过①-④,最终在宿主细胞内维持稳定和表达的过程叫做_____________。
(2)杀虫基因(crylA)是根据几种Bt毒蛋白的分子结构设计并人工合成的,这属于____工程技术范畴。
(3)组建理想的载体需要对天然的质粒进行改造。下图是天然土壤农杆菌Ti质粒结构示意图(示部分基因及部分限制酶作用位点),据图分析:
①.人工改造质粒时,要使抗虫基因能成功表达,还应插入____________。
②.人工改造质粒时,用限制酶I处理,其目的是:第一,去除质粒上的(基因),保证T-DNA进入水稻细胞后不会促进细胞的分裂和生长;第二,使质粒带有单一限制酶作用位点,有利于_______________;第三,使质粒大小合适,可以提高转化效率等。
③.若用限制酶Ⅱ分别切割经过②过程改造的理想质粒和带有抗虫基因的DNA分子,并构成重组Ti质粒。分别以含四环素和卡那霉素的培养基培养已成功导入抗虫基因的水稻胚细胞,观察到的细胞生长的情况是__________________________。
(4)若限制酶Ⅱ切割DNA分子后形成的黏性末端为,则该酶识别的核昔酸序列是______________。
正确答案
(1)转化
(2)蛋白质
(3)①.启动子 ②.tms和tmr目的基因(或外源DNA)准确插入 ③.在含卡那霉素的培养基中能够生长,而在含四环素的培养基中不能生长
(4)GACGTC
下图是从酵母菌获取某植物需要的某种酶基因的流程,结合所学知识及相关信息回答下列问题。
(1)图中cDNA文库_______________基因组文库(填“大于”“等于”或者“小于”)。
(2)①过程提取的DNA需要_____________的切割,B过程是_____________。
(3)为在短时间内大量获得目的基因,可用扩增的方法___________,其原理是___________。
(4)目的基因获取之后,需要进行__________,此步骤是基因工程的核心。运载体组成上必须有_________、__________、___________以及标记基因等。
(5)将该目的基因导入某双子叶植物细胞,常采用的方法是__________,其能否在此植物体内稳定遗传的关键是____________,可以用___________技术进行检测。
(6)如果要想使该酶活性更强或具有更强的耐受性,需要对现有蛋白质进行改造,这要通过基因工程延伸—蛋白质工程。首先要设计预期的_________,再推测应有的氨基酸序列,找到相对应的________。
(7)除植物基因工程硕果累累之外。在动物基因工程、基因工程药物和基因治疗等方面也取得了显著成果,请列举出至少两方面的应用。______________________。
正确答案
(1)小于
(2)限制酶 反转录
(3)PCR技术 DNA复制
(4)基因表达载体的构建 启动子 终止子 目的基因(复制原点可不答)
(5)农杆菌转化法 目的基因是否整合到植物细胞的染色体上 DNA分子杂交
(6)蛋白质结构 脱氧核苷酸序列
(7)乳腺生物反应器,体外基因治疗复合型免疫缺陷综合征(答案合理即可)
胰岛素可以用于治疗糖尿病,但是胰岛素被注射人人体后,会堆积在皮下,要经过较长时间才能进入血液,而进入血液的胰岛素又容易分解,因此治疗效果受到影响。下图是用蛋白质工程设计的速效胰岛素的生产过程,请据图回答有关问题。
(1)构建新的蛋白质模型是蛋白质工程的关键,图中构建新的胰岛素模型的主要依据是________。
(2)图解中从新的胰岛素模型到新的胰岛素基因的基本思路是什么?_____________。
(3)新的胰岛素基因与运载体(质粒)结合过程中需要限制性内切酶和DNA连接酶。已知限制性内切酶I的识别序列和切点是-G↓GATCC-。请画出质粒被限制性内切酶I切割后所形成的黏性末端___________。DNA连接酶对所连接的DNA两端碱基序列是否有专一性要求?____________。
(4)若将含有新的胰岛素基因的表达载体导入植物细胞中,最常用的有效做法是____________。
(5)若要利用大肠杆菌速效生产胰岛素,需用到的生物工程有____________、___________和发酵工程。
正确答案
(1)蛋白质的预期功能
(2)根据新的胰岛素中氨基酸的序列,推测出其基因中的脱氧核苷酸序列,然后利用DNA合成仪来合成新的胰岛素基因
(3) 否
(4)农杆菌转化法
(5)蛋白质工程 基因工程
下图是某种动物蛋白质工程的示意图,请分析回答:
(1)蛋白质工程与基因工程最大的不同是_______________的来源不同,图中编号_______代表人工合成。
(2)为获得较多的受精卵用于研究,⑦过程的处理方案是____________。若⑦过程所得的卵母细胞是从卵巢中获得的,则体外受精前应在体外人工培养至________________。
(3)由于重组DNA分子成功导入受体细胞的频率低,所以在转化后通常需要进行________操作。
正确答案
(1)目的基因 ①~③
(2)用促性腺激素进行超数排卵 减数第二次分裂中期
(3)筛选
利用蛋白质工程改造天然蛋白质,进而改变其功能,可获得毒副作用减小,专一性、药效和稳定性都增强的理想的药物。如胰岛素是治疗依赖型糖尿病的特效药物,但是天然胰岛素在人体内寿命只有几小时,重症病人每天得注射好几次药物,给病人增加了不便和痛苦。通过蛋白质工程改变胰岛素的空间结构,以延长胰岛素的半衰期,得到长效胰岛素;还可以在不改变胰岛素活性部位结构的前提下,增强其他部位结合强度,使之难以被酶所破坏,从而增强其稳定性。
(1)若要批量生产以上提到的长效胰岛素,根据所学知识,需要用到哪些生物工程___________。
A.发酵工程 B.基因工程 C.蛋白质工程 D.胚胎工程
(2)用蛋白质工程生产的胰岛素,与天然胰岛素比较,显著的优点是__________。
正确答案
(1)A、B、C
(2)具有长效性
枯草杆菌产生的蛋白酶具有催化分解蛋白质的活性,但极易被氧化而失活。1985年,美国的埃斯特尔将枯草杆菌蛋白酶分子中的第222位氨基酸替换后,虽然水解活性有所下降,但抗氧化能力大大提高。用这种水解酶作为洗涤剂添加剂,可以有效去除血渍、奶渍等蛋白质污渍。请根据材料回答下列问题:
(1)改造枯草杆菌蛋白酶的生物技术是___________。
(2)改造后的枯草杆菌中的控制合成蛋白酶的基因与原基因对比,至少有_______个碱基对发生了变化。
(3)利用生物技术改造蛋白质,提高了蛋白质的_________性,埃斯特尔所做的工作,是对已知蛋白质进行________。
(4)定点诱变技术是蛋白质结构改造中的__________。
正确答案
(1)蛋白质工程
(2)1
(3)稳定 少数氨基酸的替换
(4)小改
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