第十一单元　第37讲　基因工程.doc

课时规范训练(37)1科学家通过利用PCR定点突变技术改造Rubisco酶基因，提高了光合作用过程中Rubisco酶对CO2的亲和力，从而显著提高了植物的光合作用速率。请回答下列问题：(1)PCR过程所依据的原理是_，利用PCR技术扩增目的基因的前提是要有一段已知目的基因的核苷酸序列，以便根据这一序列合成_；扩增过程需要加入_酶。(2)启动子是一段有特殊结构的DNA片段，其作用是_。目的基因能在不同生物体内正常表达原来的蛋白质，说明整个生物界_。PCR定点突变技术属于_的范畴。(3)可利用定点突变的DNA构建基因表达载体。常用_将基因表达载体导入植物细胞，还需用到植物细胞工程中的_技术，来最终获得转基因植物。解析：(1)PCR依据的原理是DNA双链复制，在用PCR技术扩增目的基因前要依据一段已知目的基因的脱氧核苷酸序列合成引物；扩增过程需要加入耐高温的DNA聚合(或TaqDNA聚合)酶。(2)启动子是RNA聚合酶识别和结合部位，可驱动基因转录出mRNA；因生物界共用一套遗传密码，所以目的基因可以在不同细胞内表达合成相同蛋白质。(3)常用农杆菌转化法将基因表达载体导入植物细胞，借助于植物组织培养技术，获得转基因植物。答案：(1)DNA双链复制引物耐高温的DNA聚合(或TaqDNA聚合)(2)RNA聚合酶识别和结合部位，可驱动基因转录出mRNA共用一套密码子蛋白质工程(3)农杆菌转化法植物组织培养2科学家将拟南芥的抗寒基因(CBFl)，转入香蕉以获得抗寒的香蕉品种。如图是某质粒载体上的Sac 、Xba 、EcoR 、Hind 四种限制酶的切割位点示意图。据图回答问题：(1)在该实验中为构建基因表达载体，用Sac 、Xba 切下CBFl基因后，对质粒载体进行切割的限制酶是_，理由是_。(2)连接CBFl基因到该质粒载体后，作为基因表达载体的组成还必须有_。将重组质粒导入香蕉细胞最常用的方法是_。(3)为了鉴别受体细胞中是否含有CBFl基因，可用含_的培养基进行筛选。(4)科学家将生长健壮、苗龄一致的转基因香蕉(实验组)与非转基因香蕉(对照组)进行_处理，鉴定两组之间的抗寒性差异，如果_，则说明获得了抗寒的香蕉优质品种。解析：(1)在基因工程中，用相同限制酶切割来源不同的DNA后，可产生相同的末端，所以和含目的基因的DNA一样，质粒也应使用Sac 、Xba 进行切割。(2)基因表达载体的组成包括启动子、终止子、标记基因、目的基因等。香蕉细胞是植物细胞，将目的基因导入植物细胞常用农杆菌转化法。(3)据图分析，质粒上的标记基因是氨苄青霉素抗性基因，所以为了鉴别受体细胞中是否含有CBFl基因，可用含氨苄青霉素的培养基进行筛选。(4)根据题干信息已知目的基因是抗寒基因，所以科学家将生长健壮、苗龄一致的转基因香蕉(实验组)与非转基因香蕉(对照组)进行低温处理，鉴定两组之间的抗寒性差异，如果实验组的抗寒能力明显高于对照组，则说明获得了抗寒的香蕉优质品种。答案：(1)Sac 、Xba 用相同限制酶切割来源不同的DNA后，可产生相同的末端(2)启动子和终止子农杆菌转化法(3)氨苄青霉素(4)低温实验组的抗寒能力明显高于对照组3镰刀型细胞贫血症是一种单基因遗传病，患者的血红蛋白分子肽链第6位氨基酸谷氨酸被缬氨酸代替，导致功能异常。回答下列问题。(1)异常血红蛋白的氨基酸序列改变的根本原因是编码血红蛋白基因的_序列发生改变。(2)将正常的血红蛋白基因导入患者的骨髓造血干细胞中，可以合成正常的血红蛋白达到治疗的目的。此操作_(填“属于”或“不属于”)蛋白质工程，理由是该操作_。(3)用基因工程方法制备血红蛋白时，可先提取早期红细胞中的_，以其作为模板，在_酶的作用下反转录合成cDNA。cDNA与载体需在限制酶和_酶的作用下，构建基因表达载体，导入受体菌后进行表达。(4)检测受体菌是否已合成血红蛋白，可从受体菌中提取_，用相应的抗体进行_杂交，若出现杂交带，则表明该受体菌已合成血红蛋白。解析：(1)编码血红蛋白的基中因碱基对的替换导致编码的氨基酸种类改变。(2)蛋白质工程通过基因修饰或基因合成，实现对现有蛋白质的改造或制造新蛋白质。(3)因血红蛋白基因只在早期红细胞中表达，所以可从其中提取mRNA，以mRNA为模板，在逆转录酶的作用下，反转录合成cDNA。构建基因表达载体需要限制酶和DNA连接酶。(4)目的基因是否表达可以通过从受体菌中提取蛋白质，进行抗原抗体杂交实验加以判断。答案：(1)碱基对(或脱氧核苷酸)(2)不属于没有对现有的蛋白质进行改造(或没有对基因进行修饰)(3)mRNA(或RNA)逆转录DNA连接(4)蛋白质抗原抗体4下图为某生物的一种多肽酶的基因内部和周围的DNA组成情况。其中标出了转录的起始部位(ini)和终止部位(ter)，翻译的起始密码子对应序列(sta)第一个碱基的位置，终止密码子对应序列(sto)第一个碱基的位置，以及基因中内含子的界限()(距离以kb表示，但未按比例画出)。(1)转录的起始部位称为_，是一段有特殊结构的DNA片段，位于基因的首端，它是RNA聚合酶_的部位。(2)该基因来自_(填“基因组文库”或“cDNA文库”)，该文库包括该生物的_(填“全部”或“部分”)基因。(3)翻译时与密码子发生碱基互补配对的是_上的反密码子，该物质的主要功能是_。(4)基因工程在原则上只能产生_的蛋白质。蛋白质工程是以蛋白质分子的_及其与生物功能的关系作为基础。解析：(1)启动子是基因的一个组成部分，控制基因表达(转录)的起始时间和表达的程度，是RNA聚合酶特异性识别和结合的DNA序列。(2)基因组文库含有一种生物的全部基因(包括编码区和非编码区)，而cDNA文库含有一种生物的部分基因。cDNA是指以mRNA为模板，在逆转录酶的作用下形成的互补DNA，所以cDNA文库的基因没有启动子，图中基因含有启动子，故该基因来自基因组文库。(3)每个tRNA上只能识别并转运一种氨基酸，因为tRNA上的3个碱基可以与mRNA上的密码子互补配对，这3个碱基被称为反密码子。(4)基因工程在原则上只能产生自然界已有的蛋白