1.4　蛋白质工程的崛起 (3)

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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

2、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

3、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—InsG1)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—InsG

4、1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)为了获得目的基因可以通过提取分析Con—InsG1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________

5、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—InsGl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，标记基因可用于鉴别和筛选含有目的基因的细胞。(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Con—InsG1毒蛋白中的氨基酸序列推知毒蛋白基因的核苷酸序列，再进行人工合成。根据DNA连接酶的来源不同

6、，可将DNA连接酶分为E·coliDNA连接酶和T4DNA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Con—InsG1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·coliDNA连接酶和T4DNA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

7、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。(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(