考点31 基因工程、蛋白质工程和细胞工程

[直击考纲] 1.基因工程的诞生(Ⅰ)。2.基因工程的原理及技术(含PCR)(Ⅱ)。3.基因工程的应用(Ⅱ)。4.蛋白质工程(Ⅰ)。5.植物的组织培养(Ⅱ)。6.动物的细胞培养与体细胞克隆(Ⅰ)。7.细胞融合与单克隆抗体(Ⅱ)。8.动物胚胎发育的基本过程与胚胎工程的理论基础(Ⅰ)。9.胚胎干细胞的移植(Ⅰ)。10.胚胎工程的应用(Ⅱ)。11.转基因生物的安全性(Ⅰ)。12.生物武器对人类的威胁(Ⅰ)。13.生物技术中的伦理问题(Ⅰ)。14.简述生态工程的原理(Ⅱ)。15.生态工程的实例(Ⅰ)。

考点31基因工程、蛋白质工程和细胞工程

题组一基因工程和蛋白质工程

1．(2016·全国乙，40)某一质粒载体如图所示，外源DNA插入到Amp r或Tet r中会导致相应的基因失活(Amp r表示氨苄青霉素抗性基因，Tet r表示四环素抗性基因)。有人将此质粒载体用Bam HⅠ酶切后，与用Bam HⅠ酶切获得的目的基因混合，加入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落，还需使用含有________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________________________________________________________________________。

答案(1)能自我复制、具有标记基因

(2)二者均不含有氨芐青霉素抗性基因，在该培养基上均不生长含有质粒载体含有插入了目的基因的重组质粒(或答含有重组质粒)二者均含有氨芐青霉素抗性基因，在该培养基上均能生长四环素

(3)受体细胞

解析(1)作为载体必须具备如下特点：①能自我复制，从而在受体细胞中稳定保存；②含标记基因，以供重组DNA的鉴定和选择；③具有一个至多个限制性核酸内切酶酶切位点以便外源DNA插入。(2)在含有氨苄青霉素的培养基上，只有具有Amp r的大肠杆菌才能够生长。而Amp r位于质粒上，故未被转化的和仅含环状目的基因的大肠杆菌细胞中无Amp r，故不能在培养基中生长，而仅含有质粒载体的和含有插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌均具有Amp r因而能在培养基中生长。目的基因的插入破坏了质粒载体的Tet r，故含有插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌不能在含有四环素的固体培养基上生长，从而与仅含有质粒载体的大肠杆菌得以区分。(3)噬菌体是病毒，无细胞结构，无法自主合成DNA，需要借助受体细胞完成DNA复制。

2．(2016·全国丙，40)图(a)中的三个DNA片段上依次表示出了Eco RⅠ、Bam HⅠ和Sau3AⅠ三种限制性核酸内切酶的识别序列与切割位点，图(b)为某种表达载体的示意图(载体上的Eco RⅠ、Sau3AⅠ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Bam HⅠ酶切后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DNA，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________________________。答案(1)Sau3AⅠ两种酶切割后产生的片段具有相同的黏性末端(2)甲、丙甲中目的基因插入在启动子的上游，丙中目的基因插入在终止子的下游，二者的目的基因均不能被转录(3)E·coli DNA连接酶T4DNA连接酶T4DNA连接酶

解析(1)由于限制性核酸内切酶Sau3AⅠ与Bam HⅠ切割后形成的黏性末端相同，所以经Bam HⅠ酶切割得到的目的基因可以与上述表达载体被Sau3AⅠ酶切后的产物连接。(2)在基因表达载体中，启动子应位于目的基因的首端，终止子应位于目的基因的尾端，这样目的基因才能表达。图中甲、丙均不符合，所以不能表达目的基因的产物。(3)常见的DNA连接酶有E·coli DNA连接酶和T4DNA连接酶，其中既能连接黏性末端又能连接平末端的是T4DNA 连接酶。

3．(2015·全国Ⅱ，40)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。