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非选择题-解答题 较难0.4 引用1 组卷112
近年来,卒中、脑梗、心梗等心脑血管病患病率持续上升。2023年11月国家卫健委发布《心脑血管疾病防治行动实施方案》推进对患者的救治和防病工作。
(1)卒中、脑梗、心梗等心脑血管病多是因动脉粥样硬化、血栓引起组织缺血所致。血栓由纤维蛋白构成,组织型纤溶酶原激活剂(t-PA) 由527个氨基酸构成(如下图), t-PA 进入血浆后激活纤溶酶原, 使之转化成纤溶酶, 酶将沉积在血管内壁的纤维蛋白分解血栓裂解, 血管畅通。t-PA进入血浆后多与纤溶酶原激活剂抑制物形成复合物,很快失去活性,所以溶栓时要持续输入t-PA。然而, 大剂量t-PA易诱发出血。鉴于此, 有人提出通过抑制__________的活性, 以延长t-PA的活性。进一步研究显示,t-PA第84位的半胱氨酸替换为丝氨酸后的t-PA溶血栓更快, 这种改造的t-PA副作用更小。用生物化学手段直接改造“t-PA”蛋白质的结构,或是定点改造 t-PA 基因成为“突变基因”,通过基因工程等生物工程技术获取“突变的t-PA”。通过后者改造“t-PA”的主要优势是__________(写出一点)。

(2)已知t-PA基因碱基序列、丝氨酸密码子,可以通过人工合成目的基因(t-PA 突变基因) 、基因与质粒重组构建表达载体、表达载体进入受体细胞等一系列操作,最终获取“突变的t-PA”。这种基于t-PA的分子结构和功能的关系,通过一系列DNA 分子层面的操作获取人类所需蛋白产品的第二代基因工程过程又叫做__________
(3)从上述人t-PA 基因获得第84位半胱氨酸替换为丝氨酸编码序列的t-PA突变基因,常借助PCR体外定点定向诱变获得。工作原理如图: 先合成包含突变碱基的两个突变引物。因突变点不位于基因端点,要借助 PCR 获得完整的t-PA 突变基因,还要合成两个正常引物1、2.参考图中正常引物1(5'-TACCAAGTGATCTGCAGA-3')、t-PA 基因和 PCR 诱变过程原理图, 正常引物2 是5’___________……-3’(写出5’端的6个碱基即可)

(4)为了与质粒高效连接,t-PA突变基因两端应携带相应的限制酶识别序列。应将限制酶识别序列设计在两条正常引物的__________端。限制酶能够使 DNA 分子中特定部位的__________键断开。
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知识点:PCR扩增的原理与过程基因工程的概念及原理基因表达载体的构建蛋白质工程原理及操作流程 答案解析 【答案】很抱歉,登录后才可免费查看答案和解析!
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人体内的t-PA蛋白能高效降解血栓,是心梗和脑血栓的急救药。然而,为心梗患者注射大剂量的基因工程t-PA会诱发颅内出血。研究证实,将t-PA第84位的半胱氨酸换成丝氨酸,能显著降低出血副作用。据此,先对天然的t-PA基因进行序列改造,然后再采取传统的基因工程方法表达该突变基因,可制造出性能优异的t-PA突变蛋白。下图是通过重叠延伸PCR技术获取t-PA改良基因和利用质粒pCLY11构建含t-PA改良基因的重组质粒示意图(图中重叠延伸PCR过程中引物a、b用来扩增突变位点的上游DNA序列,引物c、d用来扩增突变位点的下游DNA序列)。请回答下列问题。

   

(1)科学家将t-PA第84位的半胱氨酸换成丝氨酸,生产出性能优良的t-PA突变蛋白的生物技术手段属于______范畴。
(2)获得性能优良的t-PA突变蛋白的正确顺序是______(选择正确编号并排序)。
①t-PA蛋白功能分析和结构设计②借助定点突变改造t-PA基因序列③检验t-PA蛋白的结构和功能④设计t-PA蛋白氨基酸序列和基因序列⑤利用工程菌发酵合成t-PA蛋白
(3)已知t-PA蛋白第84位是半胱氨酸,相应的基因模板链(图中t-PA基因的上链)上的碱基序列是ACA,丝氨酸的密码子是UCU。重叠延申PCR示意图中的黑点便是突变部位的碱基,引物b中该突变位点的碱基是______,引物c中该突变位点的碱基是______
(4)据图可知,重叠延伸时,需要的引物是______,引物的作用是______。若扩增图中序列时引物选择正确,PCR操作过程没有问题,但对产物进行电泳时,发现除了目标序列外还有很多非特异性条带,请分析出现此情况的原因______
(5)若获得的t-PA突变基因如图所示,那么质粒pCLY11需用限制酶______切开,才能与t-PA突变基因高效连接。
苏云金芽孢杆菌中的杀虫晶体蛋白Cry具有杀虫毒性,但Cry蛋白存在杀虫谱窄、毒力有限等问题,制约了其在农业生产中的进一步应用。科学家通过定点突变,将Cry蛋白第168位的组氨酸替换为精氨酸后,Cry蛋白对烟草天蛾的毒性提高了3倍;将Cry蛋白第282位、第283位的丙氨酸和亮氨酸分别替换成甘氨酸和丝氨酸后,Cry蛋白对舞毒蛾的毒性提高了7倍。请回答下列问题:
(1)对Cry蛋白改造描述正确的是____。
A.直接改造Cry蛋白
B.直接改造Cry蛋白的mRNA
C.改造编码Cry蛋白的基因
D.重新合成新的基因
(2)如果将第168、第282、第283位的氨基酸全部替换,Cry蛋白对舞毒蛾的毒性____。
A.增加7倍
B.增加3倍
C.增加21倍
D.不确定,需要重新检测
(3)下列关于蛋白质工程的叙述错误的是____。
A.蛋白质工程本质是对蛋白质分子结构进行改造,但被改造的蛋白质分子还是无法遗传
B.蛋白质工程与DNA分子重组技术是分不开的,要用到限制酶和DNA连接酶
C.蛋白质工程根据蛋白质结构,创造新基因或者改造老基因
D.蛋白质工程可按照人的意愿生产出自然界中不存在的蛋白质

人体内的t-PA蛋白能高效降解由纤维蛋白凝聚而成的血栓。但为心梗患者注射大剂量的基因工程t-PA会诱发颅内出血,其原因在于t-PA与纤维蛋白结合的特异性不高。研究证实,将t-PA第84位的半胱氨酸换成丝氨酸,能显著降低出血副作用。据此,先对天然的t-PA基因进行序列改造,然后再采取传统的基因工程方法表达该突变基因,可制造出性能优异的t-PA突变蛋白。据题和图示回答:

(4)已知人t-PA基因第84位半胱氨酸的编码链序列为5’-TGT-3’,而丝氨酸的密码子为UCU,因此与编码链互补的突变引物中相应序列应设计为____________
(5)若获得的t-PA突变基因如图所示,那么质粒pCLY11需用限制酶___________切开,才能与t-PA突变基因高效连接,在连接时需要用到________酶。
(6)应选择在加入新霉素的培养基中_____(能/不能)生存并形成菌落的大肠杆菌作为受体细胞,将目的基因导入受体细胞,放在含新霉素的培养基中培养,选择呈______色的菌落,进一步培养、检测和鉴定,以选育能生产改良t-PA蛋白的工程菌株。

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