组卷网 > 高中生物综合库 > 生物技术与工程 > 基因工程 > 基因工程的基本操作程序 > 目的基因的获取 > PCR扩增的原理与过程
题型:非选择题-解答题 难度:0.4 引用次数:91 题号:22183134
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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非选择题-解答题 | 较难 (0.4)
【推荐1】人胰岛素基因表达的最初产物是一条肽链构成的前胰岛素原,经加工后形成两条肽链(A链和B链)的有生物活性的胰岛素。此后科学家又提出了利用基因工程改造大肠杆菌生产人胰岛素的两种方法:“AB”法是根据胰岛素A、B两条肽链的氨基酸序列人工合成两种DNA片段,利用工程菌分别合成两条肽链后将其混合自然形成胰岛素;“BCA”法是利用人体某细胞中的mRNA得到胰岛素基因,表达出胰岛素原后再用特定酶切掉C肽段。这两种方法使用同一种质粒作为载体。请据图分析并回答下列问题:
   
(1)由于________________________,“AB”法中人工合成的两种DNA片段均有多种可能的序列。“BCA”法是利用人体__________________细胞中的mRNA,再由mRNA经__________________得到的胰岛素因,__________________(填“AB”、“BCA”或“AB和BCA”)法获取的目的基因中不含人胰岛素基因启动子。
(2)如图是利用基因工程生产人胰岛素过程中使用的质粒及目的基因的部分结构。为使目的基因与载体正确连接,在设计PCR引物时可添加限酶__________________识别序列,PCR引物应该添加在识别序列的______________(填“3’或5’)端。通过上述方法获得人的胰岛素基因后,需要通过PCR技术进行扩增,若计划用1个胰岛素基因为模板获得m(m大于2)个胰岛素基因,则消耗的引物总量是_______________个。引物序列中的的GC含量越高,对PCR过程中的__________________步骤(写出具体过程)影响最大,越_______________(填“有利于”或“不利于”)目标DNA的扩增。
(3)PCR扩增的产物一般通过琼脂糖凝胶电泳来鉴定,下列叙述中正确的有____________。
A.PCR反应体系中需加入耐高温的DNA聚合酶,该酶主要在退火过程起作用
B.待测样品中DNA分子的大小和构象、凝胶的浓度等都会影响DNA在电泳中的迁移速率
C.进行电泳时,带电分子会向着与其所带电荷相反的电极移动
D.琼脂糖溶液中加入的核酸染料利于DNA在紫外灯下被检测
(4)β-半乳糖苷酶可以分解无色的X-gal产生蓝色物质使菌落呈现蓝色,否则菌落为白色。经钙离子处理大肠杆菌后,与重组质粒混合培养一段时间,将大肠杆茵接种到添加了____________和X-gal的培养基上筛选出_________色的菌落即为工程菌种。
2023-05-24更新 | 428次组卷
【推荐2】东北酸菜是白菜经腌制而成的传统食品。发酵过程中若霉菌等微生物大量繁殖会导致酸菜腐败发臭。研究人员从酸菜中分离出具有抑菌活性的乳酸菌,该类乳酸菌因能分泌新型细菌素(多肽)而具有抑菌活性。为获得细菌素表达量更高的工程菌用于生产,进行了相关研究。回答下列问题。
(1)乳酸菌产生的乳酸能溶解碳酸钙而产生溶钙圈。研究人员为从市售多个品牌的酸菜中分离纯化乳酸菌,配制含有碳酸钙的固体培养基,利用_____法对该培养基进行灭菌,并采用_____法将酸菜液接种到培养基中,选择有溶钙圈的菌落并继续进行纯培养。
(2)通过上述方法筛选得到6种乳酸菌,测得它们对霉菌的抑菌率如下表,应选择乳酸菌编号为_____的菌株进行后续操作。
乳酸菌编号LlL2L3L4L5L6
抑菌率/%28.5719.4858.4414.286.4936.36

(3)研究人员从上述乳酸菌中提取细菌素基因,将其导入受体菌,再对受体菌做进一步的检测与鉴定。下面是细菌素基因及构建的基因表达载体的示意图。

①利用PCR技术扩增细菌素基因时,应选择的一对引物是_____。PCR过程中,经过4轮循环,消耗引物的个数是_____
②若以细菌素基因甲链为转录的模板链,为构建基因表达载体,应在与甲链结合的引物的5'端加入_____(填“BamH I”或“Nde I”)的识别序列。
③转化操作后提取受体细胞中的DNA,并利用选择的引物进行扩增,再对扩增产物进行电泳检测,结果如下图。

1:DNA标准样
2:普通受体菌的DNA
3:转化操作后受体菌的DNA
4:无菌水

设置4号的目的是_____(答出1点即可),电泳结果表明_____
2024-04-12更新 | 147次组卷
非选择题-解答题 | 较难 (0.4)
名校
【推荐3】PCR技术成为分子生物学实验室的一种常规手段,其原理是DNA半保留复制。
(一)在试管中进行DNA的人工复制(如下图),在很短的时间内,将DNA扩增几百万倍甚至几十亿倍,使实验室所需的遗传物质不再受限于活的生物体。

(1)PCR即___________________________,是一种体外迅速扩增DNA片段的技术。加热使DNA双链打开,这一步是打开________键,称为变性。
(2)当温度降低时,引物与模板末端结合,在DNA聚合酶的作用下,引物沿模板延伸,此过程中原料是脱氧核苷酸,遵循的原则是____________________________
(3)若将一个用15N标记的DNA分子放入试管中,以14N标记的脱氧核苷酸为原料,连续复制4次以后,则15N标记的DNA分子占全部DNA总数的比例为________。若继续循环,该DNA片段共经过30次循环后需要________个引物。
(4)某样品DNA分子中共含5 000个碱基对,碱基数量满足:A+T/G+C=2/3,若经4次循环,至少需要向试管中加入________个腺嘌呤脱氧核苷酸。(不考虑引物所对应的片段)
(二)下图为“DNA的粗提取与鉴定”实验的相关操作。

(5)图中实验材料A为洋葱。研磨前加入的B为洗涤剂和食盐,加入洗涤剂的目的是________________;加入食盐的目的是________________
(6)通过上述所示步骤得到滤液C后,再向滤液中加入2 mol/L的NaCl溶液,再过滤得到滤液D,向滤液D中加入蒸馏水的目的是________________
(7)DNA鉴定的原理是____________________________________________
2017-08-06更新 | 857次组卷
共计 平均难度:一般