1.4蛋白质工程的崛起(三)

1、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CO?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表达出序列相同的蛋白质，说明整个生物界。借助 PCR 定点突变技术对现有的蛋白质进行改造属于 的范畴。(3)可利用定点突变的 DNA 构建基因表达载体， 常用 方法

2、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，才能最终获得转基因植物。解析 (1)PCR 是体外条件下所进行的 DNA 双链复制。 PCR 技术需要引物，引物根据已知序列的目的基因合成。 PCR 技术需要耐热的 DNA 聚合酶。(2)启动子是RNA 聚合酶识别和结合部位，驱动mRNA 的转录。密码子具有通用性。通过PCR 定点突变改造基因的结构，从而达到对现有的蛋白质的改造，这属于蛋白质工程。 (3)常用农杆菌转化法将目的基因导入植物细胞。 将一个细胞培养成一个植物个体需要通过植物组织培养技术。答案 (1)DNA 双链复制 引物 耐高温的 DNA 聚合 (或 Taq)(2)RNA

3、聚合酶识别和结合部位， 驱动转录出 mRNA 共用一套密码子 蛋白质工程(3)农杆菌转化 植物组织培养2. (2018绵阳市诊断二)近日，美国和澳大利亚的研究人员发现，从锥形蜗牛体内提取的毒液可望帮助人类开发出超级速效的胰岛素。他们的研究表明锥形蜗牛毒蛋白(Con-Ins G1)能加速受体细胞信号转换， 比人类胰岛素更加快速地发挥作用。 因此制造这类“速效胰岛素”以及利用转基因技术实现批量生产成为I型糖尿病治疗的新思路。请回答下列问题：(1)利用基因工程制造Con Ins G1 这种速效胰岛素过程中，构建的基因表达载体一般包括目的基因、 启动子、 标记基因和 。标记基因的作用是。_(2)为了获

4、得目的基因可以通过提取分析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 合成仪直接大量合成。基因工程中需要DNA 连接酶，根据酶的来源不同分为两类。(3)将人工合成的目的基因导入大肠杆菌体内，一般先用药物处理大肠杆菌使之成为 细胞。再将重组DNA 溶于 中与该类细胞融合，在一定温度下促进细胞吸收重组DNA 分子完成转化过程。(4)经过目的基因的检测和表达，获得的 Con Ins Gl 毒蛋白活性未能达到期待的“速效胰岛素”的生物活性， 导致这种差异的原因可能是 。解析 (1)基因工程中构建的基因表达载体一般包括目的基因、启动子、 标记基因和终止子， 标记基因可

5、用于鉴别和筛选含有目的基(2)获得毒蛋白的目的基因可采取构建cDNA 文库、构建基因组文库和人工合成的方法，题目中可通过提取分析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，再进行人工合 成。根据DNA连接酶的来源不同，可将DNA连接酶分为E coli DNA连接酶和T4 DNA连接酶两类。(3)将目的基因导入大肠杆菌体内时，一般先用Ca2+处理大肠杆菌细胞，使其处于感受态，再将重组 DNA溶于缓冲液中与感受态细胞接触，在一定温度刺激下促进细胞吸收重组DNA分子完成转化过程。(4)获得的ConIns G1毒蛋白未能达到 期待的生物活性，可能是因为大肠杆菌是原核生物，目的基因

6、表达后 没有相应的细胞器对合成的蛋白质进行加工处理答案(1)终止子 鉴别和筛选含有目的基因的细胞(2)氨基酸 E coli DNA连接酶和T4 DNA连接酶(3)感受态缓冲液(4)大肠杆菌中基因表达获得的蛋白质未经加工3.人血清白蛋白(HSA)具有重要的医用价值，只能从人血浆中制 备。如图是以基因工程技术获取重组 HSA(rHSA)的两条途径。(1)为获取HSA基因，首先需采集人的肝脏组织细胞，提取合成总cDNA,然后以cDNA为模板，使用PCR技术扩增HSA基因。下图中箭头表示一条引物结合模板的位置及扩增方向， 请用箭头在方框内标出另一条引物的位置及扩增方向。*IIHSA基因I II(2)启

7、动子通常具有物种及组织特异性，构建在水稻胚乳细胞内特异表达 rHSA 的载体， 需要选择的启动子是 (填选项字母)A.人血细胞启动子B.水稻胚乳细胞启动子C 大肠杆菌启动子D 农杆菌启动子(3)利用农杆菌转化水稻受体细胞的过程中，需添加酚类物质，其目的是 。_(4)人体合成的初始HSA 多肽， 需要经过膜系统加工形成正确空间结构才有活性。与途径II相比，选择途径I获取 rHSA的优势是(5)为证明 rHSA 具有医用价值，须确认rHSA 与的生物学功能一致。解析 本题主要考查基因工程的基本操作步骤和基因工程的应用等相关知识， 意在考查考生的识记、 理解及应用能力。 (1)cDNA 是以 mRN

8、A 为模板逆转录得到的，要合成总cDNA ，需要采集人的肝脏组织细胞，提取总 RNA(或mRNA)。PCR扩增目的基因时 DNA的合成方向总是从子链的5端向3端延伸，两条模板链指导合成的子链延伸方向相反。(2)启动子具有物种和组织的特异性，要构建在水稻胚乳细胞内特异表达rHSA 的载体， 应选择水稻胚乳细胞的启动子。(3) 自然条件下农杆菌可感染双子叶植物和裸子植物，而对大多数单子叶植物没有感染能力， 当植物受损伤时， 伤口处的细胞会分泌大量的酚类化合物， 吸引农杆菌移向这些细胞。 水稻为单子叶植物， 利用农杆菌转化水稻受体细胞的过程中添加酚类物质， 可吸引农杆菌 移向水稻受体细胞，这时农杆菌中的 Ti质粒上的T DNA可转移至受体细胞，并且整合到受体细胞染色体的 DNA上。(4)大肠杆菌为原 核生物，只有核糖体一种细胞器，不能对翻译形成的肽链进行加工修饰，水稻为真核生物，细胞内具有生物膜系统，能对来自核糖体的初 始rHSA多肽进行高效加工。