题目内容
【题目】降钙素是一种多肽类激素,能减少骨钙流失,常用于治疗骨质疏松症。人降钙素活性很低,半衰期较短。某科研机构对降钙素基因进行改造,并与大肠杆菌DNA分子重组,成功地在大肠杆菌中得到一种活性高、半衰期长的新型降钙素。操作过程如图所示。
(1)改造新型降钙素基因的基本途径是:从预期新型降钙素的功能出发设计其化学结构,推测应有的_________________序列,找到对应的____________________序列,合成相应的DNA(基因)。
(2)图1表示人工合成新型降钙素DNA的过程:先合成两条含72个碱基的DNA单链,两条链通过18个碱基对形成部分双链片段(阴影部分),再利用Klenow酶补平,获得双链DNA。该方法可避免合成较长核苷酸链时容易缺失碱基的现象。从功能看,Klenow酶是一种_________________________酶,合成的双链DNA含有______________个碱基对。
(3)获得新型降钙素DNA后,常采用PCR技术扩增DNA。PCR反应包含多次循环,每次循环包括变性、复性和_______________。PCR技术使用的DNA聚合酶不同于一般生物体内的DNA聚合酶,其最主要的特点是_______________。
(4)图2表示运用基因工程生产新型降钙素的过程。该过程利用限制酶、____酶和运载体等作为基本工具,通过一定的手段构建_____,并将其导入大肠杆菌体内实现高效表达。导入之前,要将大肠杆菌放入一定浓度的CaCl2溶液中处理,使之成为________细胞,以提高细菌的吸收能力。
(5)科学家对降钙素基因进行重新设计、改造,生产出高活性的新型降钙素,这项生物工程技术称为________。
【答案】 氨基酸 mRNA DNA聚合酶 126 延伸 耐高温 DNA连接酶 表达载体 感受态 蛋白质工程
【解析】试题分析:分析题图:新型的降钙素是通过蛋白质工程生产的,蛋白质工程的实质是改造基因,生产人类需要的蛋白质。在人工合成了两条72个碱基的DNA单链,两条链通过18个碱基对形成部分双链DNA片段,再利用Klenow酶催化,以4种游离的脱氧核糖核苷酸为原料,遵循碱基互补配对原则,获得双链DNA。
(1)蛋白质工程的过程:预期蛋白质功能→设计预期的蛋白质结构→推测应有氨基酸序列→找到对应的脱氧核苷酸序列(基因),因此要改造新型降钙素基因,首先要推测应有的氨基酸序列,找到对应的mRNA 序列,合成相应的降钙素基因。
(2)由图可得知,Klenow酶能催化DNA的合成,应为DNA聚合酶.合成的双链DNA含有(72-18)×2+18=126个碱基对。
(3)PCR技术是利用DNA双链复制的原理,PCR反应包含多次循环,每次循环包括三步:变性,复性,延伸.反应过程中打开模板DNA双链的方法是加热,使双链打开,因此加入的DNA聚合酶具有耐高温的特点。
(4)基因工程中,获得该目的基因后,通过PCR技术对该基因进行大量扩增,再利用DNA链接酶、限制酶和运载体等作为基本工具,通过一定的手段构建 目的基因表达载体,并将其导入大肠杆菌体内,实现了高效表达。要用CaCl2预先处理大肠杆菌,使其成为处于容易吸收外界DNA的感受态的细胞。
(5)由题意可知“从预期新型降钙素的功能出发,推测相应的脱氧核苷酸序列,获得双链DNA”,可以确定运用的现代生物工程技术是蛋白质工程。
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