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1EvaluationWarning:ThedocumentwascreatedwithSpire.Docfor.NET.基因工程1．嗜热土壤芽孢杆菌产生的β葡萄糖苷酶(BglB)是一种耐热纤维素酶，为使其在工业生产中更好地应用，开展了以下试验：利用大肠杆菌表达BglB酶。(1)PCR扩增BglB基因时，选用______________基因组DNA作模板。(2)如图为质粒限制酶酶切图谱。BglB基因不含图中限制酶识别序列。为使PCR扩增的BglB基因重组进该质粒，扩增的BglB基因两端需分别引入________和________不同限制酶的识别序列。(3)大肠杆菌不能降解纤维素，但转入上述构建好的表达载体后则获得了降解纤维素的能力，这是因为__________________________。解析：(1)BglB基因存在于嗜热土壤芽孢杆菌基因组中，故应以该菌的基因组DNA为模板进行基因扩增。(2)目的基因与质粒进行重组时，需将目的基因插入到启动子和终止子之间，且应靠近启动子和终止子，结合示意图可知，应在扩增的BglB基因两端分别引入NdeⅠ和BamHⅠ两种限制酶的识别序列。(3)该基因表达载体中含有BglB基因，可表达产生β葡萄糖苷酶分解纤维素，这样大肠杆菌就获得了分解纤维素的能力。答案：(1)嗜热土壤芽孢杆菌(2)NdeⅠBamHⅠ(3)转基因的大肠杆菌分泌出有活性的BglB酶2．(2018·广东江门模拟)图1表示含目的基因的DNA片段，图2表示质粒(已知PstⅠ、EcoRⅠ和HindⅢ三种限制酶切割后产生的黏性末端都不相同)。请回答下列问题：(1)已知DNA的合成方向总是从子链的5′端向3′端延伸。利用PCR技术以图1中的DNA片段为模板扩增目的基因，需要的引物有________(从A、B、C、D四种单链DNA片段中选择)。(2)要保证目的基因能与图2中的质粒连接，要将(1)中选出的两种引物的5′端分别添加上__________两种限制酶的识别序列。在此基础上，对扩增的目的基因和质粒都用这两种限制酶处理，待基因表达载体构建完成后，加入到含大肠杆菌的转化液中。要从中分离出含该重组质粒的大肠杆菌单菌落，请简述操作思路：2_______________________________________________________________________________________________________________________________。(3)从DNA分子结构分析，上述操作用到的工具酶作用的共同点是_______________________________________________________________。解析：(1)已知DNA的合成方向总是从子链的5′端向3′端延伸。组成DNA分子的两条链是反向平行的。因此，利用PCR技术以图1中的DNA片段为模板扩增目的基因，需要的引物有B、C。(2)根据图2中不同限制酶在质粒上的识别位点可知，如果用PstⅠ和HindⅢ、或者用EcoRⅠ和HindⅢ切割质粒，均会把质粒上的两个抗性基因(标记基因)全破坏，所以只能用PstⅠ、EcoRⅠ切割质粒。为了构建基因表达载体，含目的基因的DNA片段也应用这两种限制酶切割，因此，要保证目的基因能与图2中的质粒连接，应将(1)中选出的两种引物的5′端分别添加上PstⅠ、EcoRⅠ两种限制酶的识别序列。用PstⅠ、EcoRⅠ两种限制酶切割质粒后，质粒上只剩下抗四环素基因作为标记基因，因此，要从转化液中分离出含该重组质粒的大肠杆菌单菌落，可将转化液接种在加入四环素的固体培养基上，在适宜条件下培养一段时间后，观察是否有菌落生长。(3)上述操作用到的工具酶包括限制酶和DNA连接酶，这两种酶作用的共同点是都作用于磷酸二酯键，不作用于氢键。答案：(1)B、C(2)PstⅠ、EcoRⅠ将转化液接种在加入四环素的固体培养基上，在适宜条件下培养一段时间后，观察是否有菌落生长(3)都作用于磷酸二酯键，不作用于氢键3．中国女科学家屠呦呦获2015年诺贝尔生理学或医学奖，她研制的抗疟药青蒿素挽救了数百万人的生命。研究人员已经弄清了青蒿细胞中青蒿素的合成途径(如图中实线方框内所示)，并且发现酵母细胞也能够产生合成青蒿素的中间产物FPP(如图中虚线方框内所示)。(1)根据图示代谢过程，科学家在培育能产生青蒿素的酵母细胞过程中，需要向酵母细胞中导入________基因。此过程构建的基因表达载体应该含有________________识别和结合的部位，以驱动目的基因的转录，该部位称为启动子。(2)实验发现，酵母菌细胞导入相关基因后，这些基因能正常表达，但酵母菌合成的青蒿素仍很少，根据图解分析原因可能是FPP还用于合成________，为提高酵母菌合成的青蒿素的产量，可通过________工程降低________酶的活性。(3)蛋白质工程也被称为第二代基因工程，其基本途径是：预期蛋白质功能→设计预期的__________________→推测应有的氨基酸序列→找到相对应的____________________序列。要对蛋白质的结构进行设计改造，最终还必须通过改造________来完成。解析：(1)由图可知，酵母细胞能合成FPP合成酶，但不能合成ADS酶，即酵母细胞缺乏ADS3酶基因。因此，需要向酵母细胞中导入ADS酶基因。启动子是RNA聚合酶识别和结合的位点。(2)据虚线方框所示，合成青蒿素的中间产物FPP在酵母细胞内通过ERG9酶还可以转变为固醇，因此酵母合成的青蒿素仍很少。设计具有新的生物学功能或特性的蛋白质需要通过蛋白质工程；可通过蛋白质工程降低酵母细胞内ERG9酶的活性。(3)蛋白质工程的基本途径：预期蛋白质功能→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。对蛋白质的结构进行设计改造，最终必须通过对基因的修饰和合成来完成。答案：(1)ADS酶RNA聚合酶(2)固醇蛋白质ERG9(3)蛋白质结构脱氧核苷酸基因5．科学家对鼠源杂交瘤抗体进行改造，生产出效果更好的鼠—人嵌合抗体，用于癌症治疗。如图表示形成鼠—人嵌合抗体的过程，据图回答：(1)改造鼠源杂交瘤抗体，生产鼠—人嵌合抗体，属于________________(生物工程)的范畴。(2)图示过程是根据预期的________________，设计________________，最终必须对________进行操作，此操作中改变的是__________。(3)经过改造的鼠—人嵌合抗体，与鼠源杂交瘤抗体相比较，突出的优点是________________________(从免疫角度考虑)。(4)上述过程中对科学家来说难度最大的是_____________________。解析：(1)通过图示可知鼠—人嵌合抗体是通过人工设计而形成的特定功能的蛋白质，其生产过程应属于蛋白质工程的范畴。(2)蛋白质工程的流程：预期蛋白质的功能→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(基因)。(3)从免疫的角度考虑，对人体来说鼠源杂交瘤抗体为抗原，若利用人的抗体与之嵌合，则排斥作用会减轻，对人体的副作用会减小。(4)由于蛋白质的空间结构比较复杂，不易确定，所以设计嵌合抗体的空间结构成为了蛋白质工程中最大的障碍。答案：(1)蛋白质工程(2)嵌合抗体功能嵌合抗体的结构基因碱基对(3)人体对其的不良反应减小(4)设计嵌合抗体的空间结构4