题目内容
7.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DNA双链复制,该过程需要加入的酶是耐高温的DNA聚合酶(或Taq酶).利用PCR技术扩增目的基因的前提是要有一段已知目的基因的核苷酸序列,以便根据这一序列合成引物.
(2)该技术不直接改造Rubisco酶,而通过对Rubisco酶基因进行改造,从而实现对Rubisco酶的改造,其原因是蛋白质空间结构较为复杂,改造困难;直接改造蛋白质不能遗传,改造了基因能遗传.和传统基因工程技术相比较,定点突变技术最突出的优点是能生产出自然界不存在的蛋白质,PCR定点突变技术属于蛋白质工程的范畴.
(3)可利用定点突变的DNA构建基因表达载体.常用农杆菌转化法将基因表达载体导入植物细胞,将该细胞经植物组织培养技术培育成幼苗,从细胞水平分析所依据的原理是植物细胞的全能性.
分析 1、PCR技术:
(1)概念:PCR全称为聚合酶链式反应,是一项在生物体外复制特定DNA的核酸合成技术.
(2)原理:DNA复制.
(3)前提条件:要有一段已知目的基因的核苷酸序以便合成一对引物.
(4)条件:模板DNA、四种脱氧核苷酸、一对引物、热稳定DNA聚合酶(Taq酶)
(5)过程:①高温变性:DNA解旋过程(PCR扩增中双链DNA解开不需要解旋酶,高温条件下氢键可自动解开);低温复性:引物结合到互补链DNA上;③中温延伸:合成子链.
2、蛋白质工程和基因工程的区别:
| 目 | 蛋白质工程 | 基因工程 | |
| 区别 | 原理 | 中心发则的逆推 | 基因重组 |
| 过程 | 预期蛋白质供能→设计预期的蛋白质结构→推测应有的氨基酸序列→找到相对应的脱氧核苷酸序列→合成DNA→表达出蛋白质 | 获取目的基因→构建基因表达载体→将目的基因导入受体细胞→目的基因的检测与鉴定 | |
| 实质 | 定向改造或生产人类所需蛋白质 | 定向改造生物的遗传特性,一伙的人类所需的生物类型或生物产品(基因的异体表达) | |
| 结果 | 生产自然界没有的蛋白质 | 生产自然界已有的蛋白质 | |
| 联系 | 蛋白质工程是在基因工程基础上延伸出的第二代基因工程,因为是对现有蛋白质的改造或制造新的蛋白质,所以必须通过基因修饰或基因合成实现 | ||
解答 解:(1)PCR的原理是DNA双链复制;利用PCR技术扩增目的基因的前提是要有一段已知目的基因的核苷酸序列,以便根据这一序列合成引物;扩增过程是在较高温度下进行的,因此需要加入耐高温的DNA聚合酶(或Taq酶).
(2)蛋白质空间结构较为复杂,改造困难;直接改造蛋白质不能遗传,改造了基因能遗传,因此蛋白质工程技术不直接改造Rubisco酶,而通过对Rubisco酶基因进行改造,从而实现对Rubisco酶的改造.和传统基因工程技术相比较,定点突变技术最突出的优点是能生产出自然界不存在的蛋白质,PCR定点突变技术属于蛋白质工程的范畴.
(3)将目的基因导入植物细胞常用农杆菌转化法;将转基因植物细胞培育成转基因植株还需要采用植物组织培养技术,原理是植物细胞具有全能性.
故答案为:
(1)DNA双链复制 耐高温的DNA聚合酶(或Taq酶) 引物
(2)蛋白质空间结构较为复杂,改造困难;直接改造蛋白质不能遗传,改造了基因能遗传 能生产出自然界不存在的蛋白质 蛋白质工程
(3)农杆菌转化法 植物细胞的全能性
点评 本题考查基因工程和蛋白质工程的相关知识,要求考生识记基因工程的原理、操作工具及操作步骤中,掌握各操作步骤中需要注意的细节,能结合所学的知识准确答题.
| A. | 大多数神经干细胞的染色体数目是神经细胞的2倍 | |
| B. | 神经干细胞发育为功能正常的神经细胞体现了细胞的全能性 | |
| C. | 植入神经干细胞的数量和注射3K3A-APC化合物的浓度是该实验的自变量 | |
| D. | 神经干细胞发育为神经细胞过程中,细胞膜上的蛋白质种类、数量发生了稳定性改变 |
| A. | 端粒是真核细胞特有的结构,可能与细胞衰老有关 | |
| B. | 硝化细菌没有核膜,转录和翻译可以同时进行 | |
| C. | 单细胞真核生物可以通过有丝分裂繁殖后代 | |
| D. | 水绵没有叶绿体,但可以进行光合作用 |
| A. | 植物甲和乙中的染色体数目相同,说明它们属于同一物种 | |
| B. | F1体细胞中含有4个染色体组,其染色体组成为2N+2n | |
| C. | 物理方法导致配子中染色体数目加倍,产生的F2为二倍体 | |
| D. | 用适宜浓度的秋水仙素处理F1幼苗,则长成的植株是可育的 |
| A. | 通过翻译将mRNA中的碱基序列翻译为蛋白质的氨基酸序列 | |
| B. | 生物体内合成蛋白质时,一种氨基酸只能由一种密码子决定 | |
| C. | 生物体内合成蛋白质的氨基酸有20种,则tRNA也有20种 | |
| D. | 生物体内合成蛋白质时,一种密码子一定能决定一种氨基酸 |