第39讲-基因工程.docx
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1、第39讲基因工程课时强化训练测控导航表练透基础知识点题号1.基因工程的基本工具12.基因工程的基本操作程序及应用3,43. PCR技术及DNA的粗提取与鉴定24.蛋白质工程55.综合考查6, 7,81. (2020 -江西南昌一模)质粒A和质粒B各自有一个限制酶EcoR I 和限制酶BamH I的识别位点,两种酶切割DNA产生的黏性末端不同。 限制酶EcoR I剪切位置旁边的数字表示其与限制酶BamH I剪切部 位之间的碱基对数(bp) o在含有质粒A和B的混合溶液中加入限制酶 EcoR I和BamH I ,令其反响充分;然后,向剪切产物中加入DNA连接 酶进行反响,再将其产物导入大肠杆菌中。
2、(实验中不考虑:无ori的 质粒;拥有两个或以上ori的质粒;两个或以上质粒同时进入大肠杆 菌;三个或以上DNA片段发生连接)请回答以下问题。(1) 人t -PA基因第84位半胱氨酸的模板链碱基序列为ACAo丝氨酸的密码子为UCU,突变基因中对应该氨基酸密码子的碱基序列应设计 为o(2) 上述获得突变目的基因的基本途径是如下图t -PA突变基因、质粒,用限制酶切割较好。(3) 将相应的重组质粒导入大肠杆菌中,含t -PA突变基因的细胞应具有的性状是o(4) 上述生物工程技术是以为基础的,首先通过,再以满足医疗需求的。解析:(1)人t -PA基因第84位半胱氨酸的模板链碱基序列为ACA,根 据转
3、录过程碱基互补配对原那么,丝氨酸的密码子为UCU,那么其模板链编 码序列为AGA,要将t -PA基因第84位的半胱氨酸换成丝氨酸,故突 变基因中对应该氨基酸密码子的碱基序列应设计为AGA。(2) 蛋白质工程的基本途径:从预期的蛋白质功能出发一设计预期的 蛋白质结构一推测应有的敏基酸序列一找到相对应的脱氧核昔酸序 列(基因)。由于目的基因的两端的碱基序列分别是CCGG、CTAG,所以应用Xma I和Bgl II两种限制酶切割,以便于把目的基因连接到质粒上。(4) 由图可知,将连接好的DNA分子导入大肠杆菌中,由于限制酗切割 质粒破坏了 mlacZ基因,所以含t -PA突变基因重组DNA分子的细胞
4、 应具有的性状是具有新霉素抗性且呈白色。(5) 蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系 作为基础,通过基因修饰或基因合成,对现有蛋白质进行改造,或制造 一种新的蛋白质,以满足人类的生产和生活的需求。答案:(1)AGA从预期的蛋白质功能出发-设计预期的蛋白质结构一推测应有的 氨基酸序列一找到相对应的脱氧核昔酸序列(2) Xma I Bgl II具有新霉素抗性且呈白色(3) 蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系基因修饰或基因 合成 对现有蛋白质进行改造或制造新的蛋白质训练素能6. (2020 湖南师大附中月考)CRISPR/ Cas9系统广泛存在于原核生 物基因中,是细菌和古
5、细菌为应对病毒和质粒不断攻击而演化来的获 得性免疫防御机制。CRISPR/ Cas9技术为一种基因治疗法,这种方法 能够通过DNA剪切技术治疗多种疾病。该技术的实质是用特殊的引导 序列(sgRNA)将Cas9酶“基因剪刀”精准定位到所需切割的基因上, 然后进行编辑。科研人员设想利用新一代基因编辑技术可拯救失明小 鼠。回答以下问题。(1) Cas9酶“基因剪刀”,又称,动植物细胞中没有编码Cas9酶的基因,可通过构建,用技术将其导入受体细胞最终表达出Cas9酶。小鼠失明的原因是其T细胞受损,免疫系统功能低下,利用 CRISPR/ Cas9技术进行基因编辑,选择性地敲除细胞基因中一种编码 PD-1
6、蛋白的基因,从而将T细胞潜在的对肿瘤细胞的攻击能力“激活”。 在体外进行T细胞培养扩增后,再输回患者体内,用T细胞去攻击肿瘤 细胞到达预期的治疗目的。为有效阻止新分化生成的T细胞受损,科 研人员将sgRNA序列导入骨髓细胞中,以构建sgRNA一Cas9酌复合体。Cas9酶可以催化键断裂,以实现对DNA序列的定向切割。设计sgRNA序列需要弄清目的基因的核苜酸序列,原因 是o为检测T细胞的目的基因是否成功被编辑,采用技术检测是否含有目的基因,还需要对进行检测。解析:由Cas9酶“基因剪刀”可知该酶是限制性核酸内切酶(简称 限制酶),动物细胞中没有编码Cas9酶的基因,可通过构建基因表达 载体,用
7、显微注射法将其导入受体细胞,最终表达出Cas9酶。(2) T细胞来自造血干细胞,因此应将sgRNA序列导入骨髓造血干细胞 中,以构建sgRNA一Cas9酶复合体,由此形成的T细胞攻击肿瘤细胞的 能力被激活;Cas9酶是实现对DNA序列的定向切割。可以推测该酶催 化磷酸二酯键断裂,sgRNA序列需要与目的基因上局部碱基互补配对, 从而精准定位到目的基因进行编辑,故设计sgRNA序列时需要根据目 的基因的核昔酸序列进行设定。(3) 检测是否含有目的基因可采用DNA分子杂交技术,为了检测基因 编辑是否成功,还需要对目的基因表达的蛋白进行检测。答案:(1)限制性核酸内切酶(限制嗨)基因表达载体 显微注
8、射造血干 磷酸二酯sgRNA序列需要与目的基因上局部碱基互补 配对,从而精准定位到目的基因进行编辑(2) DNA分子杂交 目的基因表达的蛋白长春花是原产于非洲东海岸的野生花卉,其所含的氏春碱具有良好 的抗肿瘤作用。基因tms的编码产物能促进生长素的合成,科研人员 利用基因tms构建重组Ti质粒,对愈伤组织进行遗传改造,解决了长 春碱供不应求的问题,操作流程如下。请回答以下问题。过程是指,过程多采用的方法是o(2) 假设从基因文库中获得基因tms,(填“基因组文库”或“cDNA文库”)中获取的基因含有启动子,启动子的功能是o作为载体的Ti质粒应含有,用于筛选含目的基因的细胞。(3) 用PCR技术
9、扩增目的基因,目的基因DNA受热变性后解链为单链,与单链相应互补序列结合,然后在 的作用下延伸,如此重复循环。(4) 长春碱杀死癌细胞的同时对正常细胞也有毒性作用,为降低长春 碱对正常细胞的毒性,可以利用制备技术制成“生物导弹”进行靶向治疗。解析:(1)外植体通过脱分化形成愈伤组织,把重组Ti质粒导入植 物细胞常用农杆菌转化法。(2) 局部基因文库是利用RNA反转录形成的,不含启动子,基因组文库 含启动子。启动子是RNA聚合酶结合的位点,启动转录过程。载体需 要含有标记基因,可以用于筛选含目的基因的细胞。(3) PCR中,第一步高温变性,翻开双链;第二步,让引物与模板链结合; 第三步进行子链的
10、延伸。该过程需要耐高温的DNA聚合酶参与。(4) 单克隆抗体特异性强,可以识别特定的抗原,故可以制成“生物导 弹”,把长春碱定向运输到癌细胞部位杀死癌细胞,降低副作用。答案:(1)脱分化 农杆菌转化法基因组文库 驱动目的基因转录出mRNA标记基因引物(耐高温的)DNA聚合酶(Taq酶)单克隆抗体7. (2020 湖北黄冈中学二模)I.某地因疫情变化管控升级,对境外 或国内疫情重点地区来的人员,一律实行“14天集中隔离医学观察+14 天居家隔离医学观察+2次核酸检测+1次血清抗体检测”的管控措施, 做到凡进必检、不漏一人、万无一失。II .中国率先开启新冠疫苗二期临床研究,据研究新冠病毒外表的S
11、 蛋白是主要的病毒抗原,在康复病人的血清中有抗S蛋白的特异性抗 体。如图为某机构研制疫苗的局部过程。请回答以下相关问题。选择性扩增.-* RNADNA*S的表休州1一导Aift 奔动钏* 细胞对疫情重点地区输入人员进行核酸检测需要用到标记的目的基因做探针,进行血清抗体检测的方法是选择性扩增S基因需要的前提条件及原因是(1) 图示过程用到的酶有.(写出4种),表达载体导入到动物细胞常用的方法是(2) S基因在培养的动物细胞中稳定遗传的关键是为了检验步骤所表达的S蛋白是否与病毒S蛋白有相同的免疫 反响特性,可用动物细胞中表达的S蛋白与进行杂 交实验,从而得出结论。解析:(1)对人体进行核酸检测的时
12、候,基因探针技术依据碱基互补配 对原那么,-般探针要用放射性同位素(或荧光素)标记,这样可以显示 杂交带;血清抗体检测依据抗原与抗体的特异性结合,方法为抗原一 抗体杂交。(2) 选择性扩增S基因一般使用的技术为PCR技术,该技术扩增的前提 条件为S基因核昔酸序列,根据这一序列可以合成引物。(3) 由题干可知,该技术涉及到RNA的逆转录过程、PCR技术、基因表 达载体的构建等,需要的酶有逆转录酶、Taq酶、限制酶和DNA连接 酶;将重组质粒导入到动物细胞的常用方法为显微注射法。(4) S基因要在动物细胞中稳定遗传,需要将S基因整合到细胞核中的 DNA分子中。(5) 一般检测S蛋白的产生需要使用抗
13、原一抗体杂交技术,可用S蛋白 与曾经感染但已经康复的病人血清进行杂交实验,该个体的血清中有 抗病毒S蛋白的抗体,从而验证结论即可。答案:(1)用含放射性同位素(或荧光素)抗原一抗体杂交找到S基因核苜酸序列,以便根据这一序列合成引物(2) 逆转录酶、Taq酶、限制酶和DNA连接酶 显微注射法S基因需要整合到细胞核中的DNA分子中(3) 康复病人血清RamH IBamH Iamp 质粒A3 000bp lc质粒BamponI 000 EcoR Ion 2 500EcoR IOri质粒复制原点tet四环素抗性基因amp氮不育毒素抗性基因gfp基因产物在紫外线照射下可发出绿色荧光lac基因控制合成的半
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