高考生物一轮对点训练：29-2 基因工程的应用与蛋白质工程 b Word版含解析

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1．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。答案　(1)氨基酸序列(或结构)(2)P　P1　DNA和RNA(或遗传物质)DNA→RNA、RNA→DNA、RNA→蛋白质(或转录、逆转录、翻译)(3)设计蛋白质的结构　推测氨基酸序列　功能解析　(1)蛋白质的功能与结构相关，若要改变蛋白质的功能，需要对其结构进行改造。(2)确定目的基因的碱基序列后，可通过对现有基因进行改造或者重新合成来获得目的基因。中心法则的内容包括遗传信息的复制、转录、逆转录和翻译。(3)蛋白质工程的基本途径是从预期蛋白质功能出发，通过设计蛋白质的结构和推测氨基酸序列，进而确定相对应的脱氧核苷酸序列。获得蛋白质之后要对蛋白质的生物功能进行鉴定。2．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)，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3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酶对筛选得到的载体进行双酶切，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。答案　(1)使细胞分散开　(2)XhoⅠ　(3)②　(4)抗体　传代解析　(1)因动物细胞体外培养时有接触抑制现象，故需用胰蛋白酶处理动物组织，使细胞分散开。(2)目的基因两端及载体DNA分子中均有XhoⅠ酶识别的核苷酸序列，故构建基因表达载体时，应用XhoⅠ酶切割DNA分子。(3)图示可知载体中酶HpaⅠ与XhoⅠ切割点距离为100 bp，GDNF基因切割成600 bp和100 bP两种DNA片段，由正向连接的重组载体中GDNF基因方向与HpaⅠ、XhoⅠ酶切割结果可知，正向连接的重组载体被酶HpaⅠ和酶XhoⅠ切割后，将得到6000 bp和700 bp两种DNA片段，即为②。(4)可用抗原—抗体杂交原理，对目的基因是否表达进行检测。当培养液中的细胞达到一定密度后，可分瓶进行传代培养，以获得更多数量的细胞。3．电影中，“蜘蛛侠”能产生高强度的蜘蛛丝，现实中的基因工程也创造出了“蜘蛛羊”，该羊的乳汁中含有蛛丝蛋白，高强度的蛛丝蛋白可用于许多重要的特种工业领域。请回答：(1)为保证实验成功，产生蛛丝蛋白的基因最好从________(填“基因组”或“cDNA”)文库中获取。若要获得大量的目的基因片段，可采用PCR技术进行扩增，扩增过程需使用____________________酶。(2)在构建含蛛丝蛋白基因表达载体时，需使用的工具酶有限制酶和DNA连接酶，目的基因应与________基因的启动子等调控组件组合在一起，启动子是________识别和结合的位点；构建完成的基因表达载体需通过显微注射技术导入羊的________，获得重组细胞。答案　(1)cDNA　热稳定DNA聚合(或TaqDNA聚合)(2)羊的乳腺蛋白　RNA聚合酶　受精卵解析　(1)蛛丝蛋白是真核基因，为保证实验成功，目的基因最好从cDNA文库中获取。用PCR技术进行目的基因扩增时，需使用热稳定DNA聚合酶。(2)根据题意，该基因工程中目的基因需要在羊的乳腺细胞内表达，所以构建基因表达载体时，需将目的基因与羊的乳腺蛋白基因的启动子等调控组件组合在一起；启动子是RNA聚合酶识别和结合的位点。构建完成的基因表达载体需通过显微注射技术导入羊的受精卵，获得重组细胞。