1、专题3 基因工程1.PCR技术是分子生物学实验室里的一种常规手段,其原理是利用DNA的半保留复制,在试管中进行DNA的人工复制(如图所示),在很短的时间内,将DNA扩增几百万倍甚至几十亿倍,使实验室所需要的遗传物质不再受限于活的生物体。(1)PCR的全称是_,94 高温使DNA双链打开,这一步是打开_键,称为_。而这一过程在细胞内是通过_酶实现的。(2)当温度降低时,_与模板端结合,在_的作用下,引物沿模板延伸,此过程中原料是_,遵循的原则是_。(3)PCR技术的必要条件除模板、原料、ATP、酶以外,至少还需要三个条件,即液体环境、适宜的_和_,前者由PCR仪自动调控,后者则靠_来维持。(4)
2、DNA的复制需要引物,引物的实质是_,若将1个DNA分子拷贝10次,则需要在缓冲溶液中至少加入_个引物。2.下表是几种限制酶识别序列及其切割位点,图1、图2中标注了相关限制酶的酶切位点,其中切割位点相同的酶不重复标注。请回答下列问题:(1)用图中质粒和目的基因构建重组质粒,应选用_两种限制酶切割,酶切后的载体和目的基因片段,通过_酶作用后获得重组质粒。为了扩增重组质粒,需将其转入处于_态的大肠杆菌。(2)为了筛选出转入了重组质粒的大肠杆菌,应在筛选平板培养基中添加_,平板上长出的菌落,常用PCR鉴定,所用的引物组成为图2中_。(3)若BamH 酶切的DNA末端与Bcl 酶切的DNA末端连接,连
3、接部位的6个碱基对序列为_,对于该部位,这两种酶_(填“都能”、“都不能”或“只有一种能”)切开。(4)若用Sau3A 切图1质粒最多可能获得_种大小不同的DNA片段。3.已知生物体内有一种蛋白质(P),该蛋白质是一种转运蛋白,由305个氨基酸组成。如果将P分子中158位的丝氨酸变成亮氨酸,240位的谷氨酰胺变成苯丙氨酸,改变后的蛋白质(P1)不但保留P的功能,而且具有了酶的催化活性。回答下列问题:(1)从上述资料可知,若要改变蛋白质的功能,可以考虑对蛋白质的_进行改造。(2)以P基因序列为基础,获得P1基因的途径有修饰_基因或合成_基因。所获得的基因表达时是遵循中心法则的,中心法则的全部内容
4、包括_的复制,以及遗传信息在不同分子之间的流动,即:_。(3)蛋白质工程也被称为第二代基因工程,其基本途径是从预期蛋白质功能出发,通过_和_,进而确定相对应的脱氧核苷酸序列,据此获得基因,再经表达、纯化获得蛋白质,之后还需要对蛋白质的生物_进行鉴定。【真题训练】1( 2015课标I卷)HIV属于逆转录病毒,是艾滋病的病原体。回答下列问题:(1)用基因工程方法制备HIV的某蛋白(目的蛋白)时,可先提取HIV中的 ,以其作为模板,在 的作用下合成 。获取该目的蛋白的基因,构建重组表达载体,随后导入受体细胞。(2)从受体细胞中分离纯化出目的蛋白,该蛋白作为抗原注入机体后,刺激机体产生的可与此蛋白结合
5、的相应分泌蛋白是 。该分泌蛋白可用于检测受试者血清中的HIV,检测的原理是 。(3)已知某种菌导致的肺炎在健康人群中罕见,但是在艾滋病患者中却多发。引起这种现象的根本原因是HIV主要感染和破坏了患者的部分 细胞,降低了患者免疫系统的防卫功能。(4)人的免疫系统有 癌细胞的功能,艾滋病患者由于免疫功能缺陷,易发生恶性肿瘤。2(2016年新课标卷)图(a)中的三个DNA片段上依次表示出了EcoR I、BamH I和Sau3A I三种限制性内切酶的识别序列与切割位点,图(b)为某种表达载体示意图(载体上的EcoR I、Sau3A I的切点是唯一的)。根据基因工程的有关知识,回答下列问题:(1)经Ba
6、mH I酶切割得到的目的基因可以与上述表达载体被_酶切后的产物连接,理由是_。(2)若某人利用图(b)所示的表达载体获得了甲、乙、丙三种含有目的基因的重组子,如图(c)所示。这三种重组子中,不能在宿主细胞中表达目的基因产物的有_,不能表达的原因是_。(3)DNA连接酶是将两个DNA片段连接起来的酶,常见的有_和_,其中既能连接黏性末端又能连接平末端的是_。3(2016年新课标卷)某一质粒载体如图所示,外源DNA插入到Ampr或Tetr中会导致相应的基因失活(Ampr表示氨苄青霉素抗性基因,Tetr表示四环素抗性基因)。有人将此质粒载体用BamHI酶切后,与用BamHI酶切获得的目的基因混合,加
7、入DNA连接酶进行连接反应,用得到的混合物直接转化大肠杆菌,结果大肠杆菌有的未被转化,有的被转化。被转化的大肠杆菌有三种,分别是含有环状目的基因、含有质粒载体、含有插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌。回答下列问题:(1)质粒载体作为基因工程的工具,应具备的基本条件有_(答出两点即可)。而作为基因表达载体,除满足上述基本条件外,还需具有启动子和终止子。(2)如果用含有氨苄青霉素的培养基进行筛选,在上述四种大肠杆菌细胞中,未被转化的和仅含有环状目的基因的细胞是不能区分的,其原因是_;并且_和_的细胞也是不能区分的,其原因是_。在上述筛选的基础上,若要筛选含有插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌的单菌
8、落,还需使用含有是_的固体培养基。(3)基因工程中,某些噬菌体经改造后可以作为载体,其DNA复制所需的原料来自于_。4(2017年新课标卷)真核生物基因中通常有内含子,而原核生物基因中没有,原核生物没有真核生物所具有的切除内含子对应的RNA序列的机制。已知在人体中基因A(有内含子)可以表达出某种特定蛋白(简称蛋白A)。回答下列问题:(1)某同学从人的基因组文库中获得了基因A,以大肠杆菌作为受体细胞却未得到蛋白A,其原因是_。(2)若用家蚕作为表达基因A的受体,在噬菌体和昆虫病毒两种载体中,不选用_作为载体,其原因是_。(3)若要高效地获得蛋白A,可选用大肠杆菌作为受体。因为与家蚕相比,大肠杆菌
9、具有_(答出两点即可)等优点。(4)若要检测基因A是否翻译出蛋白A,可用的检测物质是_(填“蛋白A的基因”或“蛋白A的抗体”)。(5)艾弗里等人的肺炎双球菌转化实验为证明DNA是遗传物质做出了重要贡献,也可以说是基因工程的先导,如果说他们的工作为基因工程理论的建立提供了启示,那么,这一启示是_。5.(2016天津卷)人血清白蛋白(HSA) 具有重要的医用价值,只能从血浆中制备。下图是以基因工程技术获取重组HSA(rHSA)的两条途径。(1)获取HSA基因,首先需采集人的血液,提取_合成总cDNA,然后以cDNA为模板,采用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
10、,请用箭头在方框内标出标出另一条引物的位置及扩增方向。 (2)启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_(填写字母,单选)。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)人体合成的初始HSA多肽,需要经过膜系统加工形成正确的空间结构才能有活性。与途径II相比,选择途径I获取rHSA的优势是_。(4)为证明rHSA具有医用价值,须确认rHSA与_的生物学功能一致。6.(2015福建卷)GDNF是一种神经营养因子。对损伤的神经细胞具有营养和保护作用。研究人员构建了含GDNF基因的表达载体(如图1所示),
11、并导入到大鼠神经干细胞中,用于干细胞基因治疗的研究。请回答:(1)在分离和培养大鼠神经干细胞的过程中,使用胰蛋白酶的目的是 。(2)构建含GDNF基因的表达载体时,需选择图1中的 限制酶进行酶切。(3)经酶切后的载体和GDNF基因进行连接,连接产物经筛选得到的载体主要有三种:单个载体自连、GDNF基因与载体正向连接、GDNF基因与载体反向连接(如图1所示)。为鉴定这3种连接方式,选择HpaI酶和BamHI酶对筛选的载体进行双酶切,并对酶切后的DNA片段进行电泳分析,结果如图2所示。图中第 泳道显示所鉴定的载体是正向连接的。(4)将正向连接的表达载体导入神经干细胞后,为了检测GDNF基因是否成功表达,可用相应的 与提取的蛋白质杂交。当培养的神经干细胞达到一定的密度时,需进行 培养以得到更多数量的细胞,用于神经干细胞移植治疗实验。4
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