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(共40張PPT)
非選擇題
1.(2022·梅州一模)德爾塔變異株是目前新冠肺炎傳播的主要變異株,中國研究員團(tuán)隊(duì)最新發(fā)現(xiàn)針對德爾塔變異株有效的單克隆抗體,為治療新冠帶來新希望。如圖是單克隆抗體制備流程示意圖,回答下列問題:
專題八　細(xì)胞工程和基因工程
第1講　細(xì)胞工程　專項(xiàng)練習(xí)
（限時(shí)40分鐘）
(1)用滅活新冠病毒給小鼠進(jìn)行免疫處理時(shí),需要注射2~4次的目的是 。
(2)圖中的促融劑(化學(xué)試劑)為　　　　　　　　。淋巴細(xì)胞和骨髓瘤細(xì)胞融合的原理是細(xì)胞膜具有　 　　　　　　。
(3)細(xì)胞融合完成后,只考慮兩兩融合,融合體系中有　　　種雜交細(xì)胞。能在HAT培養(yǎng)基上正常生長的細(xì)胞的特點(diǎn)是 。將獲得的上述細(xì)胞在多孔培養(yǎng)板上培養(yǎng),再進(jìn)行陽性檢測。
(4)單克隆抗體的主要優(yōu)點(diǎn)是 。
為了獲得更多能夠分泌抗新冠病毒抗體的B淋巴細(xì)胞(漿細(xì)胞)
聚乙二醇(PEG)
3
(一定的)流動(dòng)性
既能迅速大量繁殖,又能產(chǎn)生專一抗體
特異性強(qiáng)、靈敏度高、可能大量制備
【詳解】　
(1)用滅活新冠病毒給小鼠進(jìn)行免疫處理時(shí),多次注射的目的是要獲得更多能夠分泌抗新冠病毒抗體的B淋巴細(xì)胞,保證成功獲得所需要的雜交瘤細(xì)胞。
(2)圖中的促融劑通常選擇的為聚乙二醇(PEG),聚乙二醇不僅可以誘導(dǎo)植物細(xì)胞融合,也可誘導(dǎo)動(dòng)物細(xì)胞融合。淋巴細(xì)胞和骨髓瘤細(xì)胞之所以能夠融合成功依賴的是細(xì)胞膜的流動(dòng)性。即本實(shí)驗(yàn)的原理是細(xì)胞膜具有一定的流動(dòng)性。
(3)細(xì)胞融合完成后,若只考慮細(xì)胞兩兩融合,則融合體系中有3種雜交細(xì)胞。能在HAT培養(yǎng)基上正常生長的細(xì)胞的特點(diǎn)是雜交瘤細(xì)胞,這類細(xì)胞既能無限增殖也能產(chǎn)生專一抗體。將獲得的上述細(xì)胞在多孔培養(yǎng)板上培養(yǎng),再進(jìn)行陽性檢測,其目的是為了篩選出能產(chǎn)生相應(yīng)抗體的雜交瘤細(xì)胞,即針對德爾塔變異株的抗體。
(4)單克隆抗體是用單個(gè)的效應(yīng)B細(xì)胞和骨髓瘤細(xì)胞進(jìn)行融合產(chǎn)生的雜交瘤細(xì)胞經(jīng)過大量增殖、分泌出來的,然后從培養(yǎng)液中提取出來的,因此單克隆抗體具有的主要優(yōu)點(diǎn)是純度高,因而表現(xiàn)為特異性強(qiáng)、靈敏度高,而且可在體外條件下大量培養(yǎng),因而可大量制備。
2.(2022·汕頭二模)單克隆抗體最主要的優(yōu)點(diǎn)在于它的特異性強(qiáng)、靈敏度高,并可大量制備。制備單克隆抗體過程中要用到動(dòng)物細(xì)胞融合技術(shù)。回答下列問題:
(1)制備單克隆抗體首先需要獲得能分泌抗體的漿細(xì)胞和具有
　　　　　 能力的骨髓瘤細(xì)胞。誘導(dǎo)這兩種細(xì)胞進(jìn)行融合所依據(jù)的生物學(xué)原理是　　　　　　　　　　。
(2)細(xì)胞融合后,需用特定的選擇性培養(yǎng)基進(jìn)行第一次篩選,經(jīng)篩選獲得的細(xì)胞產(chǎn)生的抗體還不能確定是單克隆抗體,這是因?yàn)椤　? 　　　　　　　　。再經(jīng)克隆化培養(yǎng)和抗體檢測后,最終獲得的雜交瘤細(xì)胞具有的特點(diǎn)是　　 　　　　　　　　。
無限增殖
細(xì)胞膜的流動(dòng)性
從小鼠脾臟內(nèi)提取的B淋巴細(xì)胞不止一種
既能無限增殖,又能產(chǎn)生專一抗體
(3)體外培養(yǎng)雜交瘤細(xì)胞時(shí),所需CO2的主要作用是_________
_________;另外,應(yīng)定期更換培養(yǎng)液,以便清除細(xì)胞代謝產(chǎn)物,防止　 　　　　　　　　　。
(4)有人提出,將經(jīng)特定抗原刺激的B細(xì)胞的細(xì)胞核移植到去核骨髓瘤細(xì)胞中來產(chǎn)生單克隆抗體,此方法　　　　　(填“能”或“不能”)獲得既能分泌抗體、又能無限增殖的細(xì)胞,原因是______
_______________________________________。
調(diào)節(jié)培養(yǎng)液的pH值
細(xì)胞代謝產(chǎn)物積累對細(xì)胞自身造成傷害
因?yàn)闊o限增殖的基因在骨髓瘤細(xì)胞的細(xì)胞核中
不能
【詳解】　
(1)制備單克隆抗體首先需要獲得能分泌抗體的漿細(xì)胞和具有無限增殖能力的骨髓瘤細(xì)胞。誘導(dǎo)這兩種細(xì)胞進(jìn)行融合所依據(jù)的生物學(xué)原理是細(xì)胞膜的流動(dòng)性。
(2)經(jīng)免疫的B淋巴細(xì)胞和骨髓瘤細(xì)胞融合后,需用特定的選擇性培養(yǎng)基進(jìn)行第一次篩選,經(jīng)篩選獲得的細(xì)胞產(chǎn)生的抗體還不能確定是單克隆抗體,這是因?yàn)閺男∈笃⑴K內(nèi)提取的B淋巴細(xì)胞不止一種,有可能是別的抗原免疫過的;所以需要進(jìn)行克隆化培養(yǎng)和專一抗體檢測后,最終獲得的既能無限增殖,又能產(chǎn)生專一抗體的雜交瘤細(xì)胞。
(3)體外培養(yǎng)雜交瘤細(xì)胞時(shí),所需CO2的主要作用是維持培養(yǎng)液的pH值;另外,在培養(yǎng)過程中應(yīng)定期更換培養(yǎng)液,以便清除細(xì)胞代謝產(chǎn)物,防止細(xì)胞代謝產(chǎn)物積累對細(xì)胞自身造成傷害。
(4)因?yàn)闊o限增殖的基因在骨髓瘤細(xì)胞的細(xì)胞核中,將經(jīng)特定抗原刺激的B細(xì)胞的細(xì)胞核移植到去核骨髓瘤細(xì)胞中,該細(xì)胞無限增殖的基因,不能無限增殖,不能用來產(chǎn)生單克隆抗體,因此此方法不能獲得既能分泌抗體、又能無限增殖的細(xì)胞。
3.(2022·梅州二模)科學(xué)家通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)獲得了含有人生長激素基因的奶牛,要加速轉(zhuǎn)基因奶牛的繁育,可以對此轉(zhuǎn)基因奶牛進(jìn)行克隆(如下圖),請結(jié)合圖示回答下列問題:
(1)通常用幼齡或早期胚胎進(jìn)行動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng),原因是______
_________;
在進(jìn)行細(xì)胞培養(yǎng)時(shí),要對取自轉(zhuǎn)基因奶牛的組織細(xì)胞進(jìn)行分散處理,形成單個(gè)細(xì)胞,這個(gè)過程中需要利用_________________酶處理。
細(xì)胞分裂能力強(qiáng)
胰蛋白(或膠原蛋白)
(2)在對轉(zhuǎn)基因奶牛細(xì)胞進(jìn)行性別鑒定時(shí)最有效的方法是SRY-PCR法,該方法用牛Y染色體上的性別決定基因SRY作為特異性探針來檢測PCR擴(kuò)增產(chǎn)物,檢測方法為　　 　　　技術(shù),此過程需要設(shè)計(jì)引物,引物的作用是________________________
___________。
(3)將重組細(xì)胞在培養(yǎng)液中培養(yǎng)成的重組胚胎移入受體母牛后,該母牛生出的犢牛與供體奶牛相比并不是100%的復(fù)制,原因可能是　
__________________。
(4)上述轉(zhuǎn)基因奶牛的克隆成功,說明了動(dòng)物　　　　 　具有全能性。
DNA分子雜交
為熱穩(wěn)定性DNA聚合酶提供結(jié)合位點(diǎn)
生物性狀受細(xì)胞核基因和質(zhì)基因的共同控制;生物的性狀還受環(huán)境因素的影響
體細(xì)胞的細(xì)胞核
【詳解】　
(1)通常用幼齡或早期胚胎進(jìn)行動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng),原因是這類細(xì)胞的分化程度低,分裂能力強(qiáng);將組織細(xì)胞分散成單個(gè)細(xì)胞,要利用胰蛋白酶處理。
(2)因?yàn)椤霸摲椒ㄓ门染色體上的性別決定基因SRY作為特異性探針來檢測PCR擴(kuò)增產(chǎn)物”,可知是通過堿基互補(bǔ)配對來檢測有無相應(yīng)的雜交帶,檢測方法為DNA分子雜交技術(shù),此過程需要設(shè)計(jì)引物,引物的作用是為熱穩(wěn)定性DNA聚合酶提供結(jié)合位點(diǎn)。
(3)由于生物的性狀受細(xì)胞核基因和細(xì)胞質(zhì)基因共同控制以及生物的性狀還受環(huán)境因素的影響,所以重組胚胎移入受體母牛后,該母牛就會生出與供體奶牛遺傳物質(zhì)相同的犢牛,但也不是100%的復(fù)制。
(4)轉(zhuǎn)基因奶牛的克隆成功,說明了動(dòng)物體細(xì)胞的細(xì)胞核具有全能性。
4.(2022·肇慶二模)布朗瑞士奶牛的泌乳期長,產(chǎn)奶量高。某科技公司進(jìn)行了布朗瑞士奶牛的凍胚移植,以本地母牛為受體。下圖為該公司培育的過程示意圖。請回答下列相關(guān)問題:
(1)圖中①過程常用　　　　　激素促進(jìn)布朗瑞士奶牛超數(shù)排卵。若采用人工授精,采集的精子要經(jīng)過　　　　過程才能與處于　 　　　　期的卵子結(jié)合形成受精卵,然后將受精卵移入發(fā)育培養(yǎng)液中,目的是____________________
_________________。
(2)若布朗瑞士奶牛與布朗瑞士公牛自然交配,配種后第7天需用特制的沖卵裝置將母牛體內(nèi)的胚胎沖洗出來進(jìn)行質(zhì)量檢查,此時(shí)胚胎發(fā)育時(shí)期為　　 　　　。
(3)圖中④過程為　　　 　　,在此之前先要對本地母牛進(jìn)行　　　　 處理。胚胎在本地母牛子宮內(nèi)能夠存活的生理學(xué)基礎(chǔ)是　 　　　　。
促性腺
獲能
MⅡ中(減數(shù)第二次分裂中期)
檢查受精狀況和受精卵的發(fā)育能力
桑椹胚或囊胚
胚胎移植
受體對移入子宮的外來胚胎基本不發(fā)生免疫排斥
同期發(fā)情
【詳解】　
(1)圖中①過程常用促性腺激素促進(jìn)布朗瑞士奶牛超數(shù)排卵。若采用人工授精,采集的精子要經(jīng)過獲能過程才能與處于MⅡ中期的卵子結(jié)合形成受精卵,然后將受精卵移入發(fā)育培養(yǎng)液中,目的是檢查受精狀況和受精卵的發(fā)育能力。
(2)若布朗瑞士奶牛與布朗瑞士公牛自然交配,配種后第7天需用特制的沖卵裝置將母牛體內(nèi)的胚胎沖洗出來進(jìn)行質(zhì)量檢查,此時(shí)胚胎發(fā)育時(shí)期為桑椹胚或囊胚。
(3)分析圖可知,圖中④過程為胚胎移植,在此之前先要對本地母牛進(jìn)行同期發(fā)情處理。胚胎在本地母牛子宮內(nèi)能夠存活的生理學(xué)基礎(chǔ)是受體對外來胚胎基本不發(fā)生免疫排斥。
5.(2022·茂名二模)2021年4月15日,中外科學(xué)家團(tuán)隊(duì)在《細(xì)胞》上發(fā)表論文,宣布構(gòu)建了世界上首個(gè)人—猴嵌合體。胚胎研究人員將人擴(kuò)展多能性干細(xì)胞(人EPS細(xì)胞)注入到超過150個(gè)食蟹猴的早期囊胚中形成嵌合體胚胎。利用研究組新近開發(fā)的猴子胚胎體外培養(yǎng)體系,這些胚胎的存活時(shí)間達(dá)到了20天,這是目前猴子胚胎體外培養(yǎng)能達(dá)到的極限時(shí)長。此時(shí)嵌合體胚胎已經(jīng)進(jìn)入了原腸胚時(shí)期,也就是囊胚開始出現(xiàn)外胚層、中胚層和內(nèi)胚層的分化。在外、中、內(nèi)3個(gè)胚層中,科研人員都觀察到了嵌合現(xiàn)象。據(jù)統(tǒng)計(jì),人類細(xì)胞在食蟹猴胚胎中的嵌合效率大概在4%左右,但這些胚胎并未進(jìn)行體內(nèi)移植實(shí)驗(yàn),由此也規(guī)避了一些可能存在的倫理爭議。
(1)研究嵌合體的目的就是要培養(yǎng)一種與人類似的半同種或大部分同種器官,作為人類器官移植的供體。其器官的使用也可能有諸多風(fēng)險(xiǎn)和困難,在技術(shù)上最大的難關(guān)是　 　　　　,并保證能執(zhí)行正常的器官功能。
(2)猴子胚胎體外培養(yǎng)的培養(yǎng)液成分一般都比較復(fù)雜,除一些無機(jī)鹽、有機(jī)鹽類、維生素、激素外,還需添加______________
____________。
(3)早期囊胚中沿透明帶內(nèi)壁擴(kuò)展和排列的、個(gè)體較小的細(xì)胞,稱為　　　 　　,它們將來發(fā)育成　　 　　　。
(4)囊胚孵化后,再進(jìn)一步發(fā)育,內(nèi)細(xì)胞團(tuán)表層的細(xì)胞形成　　　　　,下方的細(xì)胞形成　　　　　。
能否避免免疫排異
氨基酸、核苷酸、血清
滋養(yǎng)層細(xì)胞
胎膜和胎盤
外胚層
內(nèi)胚層
(5)雖然胚胎嵌合研究獲得了很多成果,但目前嵌合效率低是異種嵌合領(lǐng)域亟待解決的瓶頸問題。此前,科學(xué)家已經(jīng)培養(yǎng)出了人—豬和人—鼠的嵌合體胚胎,但這些胚胎的嵌合效率很低。此次報(bào)道的人—猴嵌合體胚胎嵌合效率大概在4%左右,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過之前的人—豬和人—鼠的嵌合體胚胎。這種異種嵌合效率低的現(xiàn)象可能與_______________________________________________
__________________________________________________顯著相關(guān)。
物種親緣關(guān)系(發(fā)育時(shí)間不匹配、供體細(xì)胞競爭力不足、受到進(jìn)化距離的影響、胚胎發(fā)育模式差異較大,等等)
【詳解】　
(1)即使人—猴嵌合體胚胎孕育成猴子并可以獲取器官,也難以移植,因?yàn)槿嗽醇?xì)胞少,會導(dǎo)致排異性很大,這樣的器官在本質(zhì)上還是一種異種器官。在器官移植中要盡可能減少免疫排異反應(yīng),并保證能執(zhí)行正常的器官功能。
(2)哺乳動(dòng)物胚胎的培養(yǎng)液成分一般都比較復(fù)雜,除一些無機(jī)鹽和有機(jī)鹽類外,還需添加維生素、激素、氨基酸、核苷酸等營養(yǎng)成分、以及血清等物質(zhì)。
(3)桑椹胚進(jìn)一步發(fā)育,細(xì)胞開始出現(xiàn)分化。聚集在胚胎一端,個(gè)體較大的細(xì)胞,稱為內(nèi)細(xì)胞團(tuán),將來發(fā)育成胎兒的各種組織,而沿透明帶內(nèi)壁擴(kuò)展和排列的、個(gè)體較小的細(xì)胞,稱為滋養(yǎng)層細(xì)胞,它們將來發(fā)育成胎膜和胎盤。
(4)囊胚孵化后,再進(jìn)一步發(fā)育,內(nèi)細(xì)胞團(tuán)表層的細(xì)胞形成外胚層,下方的細(xì)胞形成內(nèi)胚層。這時(shí)的胚胎稱為原腸胚,由內(nèi)胚層包圍的腔體叫原腸腔。
(5)此前,科學(xué)家已經(jīng)培養(yǎng)出了人—豬和人—鼠的嵌合體胚胎,但這些胚胎的嵌合效率很低。此次的人—猴嵌合體胚胎嵌合效率大概在4%左右,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過之前的人—豬和人—鼠的嵌合體胚胎,這種現(xiàn)象與物種親緣關(guān)系顯著相關(guān)。
非選擇題
1.(2022·廣州一模)矮化育種能使水稻等作物品種具有抗倒伏和高產(chǎn)的優(yōu)良特性,但同時(shí)會引起所育品種的氮肥利用率降低。研究發(fā)現(xiàn),提高NGR5基因表達(dá)量既能保持矮化特征,又可以提高氮肥的利用率。為了進(jìn)一步研究NGR5蛋白提高氮肥利用率的作用機(jī)制,研究人員利用酵母菌進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)。回答下列問題。
第2講　基因工程　專項(xiàng)練習(xí)
（限時(shí)40分鐘）
(1)酵母菌需要轉(zhuǎn)錄因子(一類蛋白質(zhì))才能開始轉(zhuǎn)錄過程,某種轉(zhuǎn)錄因子由BD(DNA 結(jié)合結(jié)構(gòu)域)和 AD(轉(zhuǎn)錄激活結(jié)構(gòu)域)兩部分組成,在具備相應(yīng)條件時(shí),BD與AD會靠攏并結(jié)合,激活特定基因的轉(zhuǎn)錄。據(jù)此推測,BD能識別特定基因前段的　　　　　并與之結(jié)合,但不能激活轉(zhuǎn)錄過程。
(2)研究人員將NGR5基因連接到含有編碼BD多肽基因的表達(dá)載體中,隨后使用一定方法處理酵母菌細(xì)胞,并將該表達(dá)載體導(dǎo)入其中,使其能表達(dá)　 。
堿基序列
BD-NGR5 融合蛋白
(3)提取水稻根部細(xì)胞的RNA,通過　　　　　過程獲得大量的各種cDNA,隨后將不同的cDNA片段連接到含有編碼AD多肽基因的表達(dá)載體中,并導(dǎo)入上述酵母菌細(xì)胞,使其能表達(dá)不同的AD-Xn融合蛋白(“Xn”表示不同cDNA片段表達(dá)的多肽)。
(4)若Xn能與NGR5蛋白相互作用,則AD-Xn融合蛋白和BD-NGR5融合蛋白就會被牽引靠攏,促使BD與AD結(jié)合,激活標(biāo)記基因的表達(dá)。這能使酵母菌將培養(yǎng)基中的某特殊物質(zhì)轉(zhuǎn)化為藍(lán)色,因此可選擇_________的菌落進(jìn)行繼續(xù)研究。
PCR擴(kuò)增
變藍(lán)
(5)為尋找能與NGR5蛋白相互作用的蛋白質(zhì),研究人員最終完成的實(shí)驗(yàn)如下表所示,設(shè)置3個(gè)對照組的目的分別是___________
_______________________________________________________。
確保BD與AD之間、BD-NGR5與AD之間、BD與AD-Xn之間不會相互作用
組別 表達(dá)的蛋白(多肽)1 表達(dá)的蛋白(多肽)2
對照組1 BD AD
對照組2 BD-NGR5 AD
對照組3 BD AD-Xn
實(shí)驗(yàn)組 BD-NGR5 AD-Xn
【詳解】　
(1)由題可知,BD是DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域,可推測BD能識別特定基因前段的堿基序列并與之結(jié)合,但是不能激活轉(zhuǎn)錄過程,需要和AD結(jié)合才能激活轉(zhuǎn)錄過程。
(2)將NGR5基因連接到編碼BD多肽基因的表達(dá)載體中,導(dǎo)入細(xì)胞,使其進(jìn)行轉(zhuǎn)錄和翻譯,使其能表達(dá)BD-NGR5融合蛋白。
(3)PCR擴(kuò)增過程利用DNA復(fù)制的原理,可獲得大量的各種cDNA。
(4)標(biāo)記基因被激活后,酵母菌可以將培養(yǎng)基中的某特殊物質(zhì)轉(zhuǎn)化為藍(lán)色,所以變藍(lán)色的菌落為兩種蛋白融合的菌落,可以繼續(xù)研究。
(5)由前面的題干可知,只有AD-Xn融合蛋白和BD-NGR5融合蛋白都存在時(shí),才會相互作用,通過對照組1可以驗(yàn)證BD和AD蛋白不可以相互作用,對照組2可以確保BD-NGR5與AD之間不會相互作用,對照組3可以確保BD與AD-Xn之間不會相互作用。
2.(2022·深圳一模)里氏木霉能高效表達(dá)并分泌纖維二糖水解酶I(由cbh1基因編碼)等多種蛋白質(zhì),且不會產(chǎn)生對人體有害的毒素。中國科學(xué)家用里氏木霉作為受體細(xì)胞成功表達(dá)出Nb20(一種高親和性抗新冠病毒抗體)。操作流程如圖。
回答下列問題:
(1)纖維二糖水解酶I是土壤微生物分解纖維素所需酶之一,推測里氏木霉在生態(tài)系統(tǒng)中的成分是　　　　　。與大腸桿菌相比,采用里氏木霉作為工程菌可以生產(chǎn)結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜的藥用蛋白,推測其原因是__________________________________________
__________________________________________。
(2)pUC19質(zhì)粒是經(jīng)人工改造過的一種載體質(zhì)粒,一般要利用　 技術(shù)擴(kuò)增以備用。
分解者
PCR
里氏木霉是真核生物,具有各種細(xì)胞器,能對核糖體合成的蛋白質(zhì)進(jìn)行加工修飾并分泌到細(xì)胞外
(3)Nb20編碼基因插入至cbhl基因啟動(dòng)子下游的目的是______
_____________________________________________________; 構(gòu)建的表達(dá)載體還需要的結(jié)構(gòu)有　
　 (答出兩點(diǎn)即可)。
(4)培養(yǎng)液中非目標(biāo)蛋白較多,導(dǎo)致目標(biāo)蛋白(Nb20)的純度和特異性不足,為提高目標(biāo)蛋白的純度,從基因角度思考,改造里氏木霉可采取的思路是　 。
標(biāo)記基因、終止子;終止子、標(biāo)記基因
對非目標(biāo)蛋白質(zhì)的編碼基因進(jìn)行基因敲除
利用cbhl基因啟動(dòng)子在里氏木霉細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)錄出Nb20編碼基因的mRNA
【詳解】　
(1)纖維二糖水解酶I是土壤微生物分解纖維素所需酶之一,而里氏木霉能高效表達(dá)并分泌纖維二糖水解酶I,可推測里氏木霉在生態(tài)系統(tǒng)中的成分是分解者;與大腸桿菌相比,采用里氏木霉作為工程菌可以生產(chǎn)結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜的藥用蛋白,推測其原因是里氏木霉是真核生物,具有各種細(xì)胞器,能對核糖體合成的蛋白質(zhì)進(jìn)行加工修飾并分泌到細(xì)胞外。
(2)pUC19質(zhì)粒是經(jīng)人工改造過的一種載體質(zhì)粒,其化學(xué)本質(zhì)是DNA,故一般要利用PCR技術(shù)擴(kuò)增以備用。
(3)Nb20編碼基因插入至cbhl基因啟動(dòng)子下游的目的是利用cbhl基因啟動(dòng)子在里氏木霉細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)錄出Nb20編碼基因的mRNA;構(gòu)建的表達(dá)載體還需要的結(jié)構(gòu)有標(biāo)記基因、終止子、復(fù)制子、控制質(zhì)粒轉(zhuǎn)移的基因等。
(4)培養(yǎng)液中非目標(biāo)蛋白較多,導(dǎo)致目標(biāo)蛋白(Nb20)的純度和特異性不足,為提高目標(biāo)蛋白的純度,從基因角度思考,改造里氏木霉可采取的思路是對非目標(biāo)蛋白質(zhì)的編碼基因進(jìn)行基因敲除。
3.(2022·汕頭一模)中國首個(gè)自主知識產(chǎn)權(quán)抗新冠特效藥:安巴韋單抗和羅米司韋單抗獲批。這不僅意味著,我國有了第一個(gè)抗新冠的“特效藥”,也標(biāo)志著我國抗擊新冠疫情進(jìn)入了有特效藥可用的全新階段。
(1)2020年1月10日,我國科學(xué)家發(fā)布了全球首個(gè)新冠病毒的基因組測序結(jié)果。新冠病毒的遺傳物質(zhì)是RNA,因此在體外擴(kuò)增病毒核酸時(shí)需要先進(jìn)行　 。
(2)新冠病毒感染人體細(xì)胞取決于病毒棘突蛋白受體結(jié)合區(qū)域(RBD)與宿主細(xì)胞上血管緊張素轉(zhuǎn)化酶2(ACE2)受體的結(jié)合。據(jù)此推測抗新冠特效藥作用機(jī)制是___________________________
_______________________________________。
將病毒RNA合成DNA(逆轉(zhuǎn)錄、反轉(zhuǎn)錄)
阻斷新冠病毒棘突蛋白受體結(jié)合區(qū)域(RBD)與人體細(xì)胞ACE2受體的結(jié)合
(3)在生產(chǎn)抗新冠的“特效藥”單抗的過程中需要采取細(xì)胞融合技術(shù),將致敏的B細(xì)胞和　　　　細(xì)胞融合形成　　　　細(xì)胞。
(4)對于任何一種疾病,預(yù)防是第一重要的,有了藥,也要按要求接種疫苗。我國研制的重組新型冠狀病毒疫苗在2021年2月25日獲批上市,科研人員剔除了腺病毒中與復(fù)制相關(guān)的基因,再把新冠病毒棘突蛋白(S蛋白)的基因插入進(jìn)去,該過程需要用的工具酶有　 　　　　。這個(gè)新插入的基因讓重新組裝的病毒進(jìn)入人體后,在體內(nèi)翻譯出新冠病毒棘突蛋白,免疫系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)棘突蛋白后會啟動(dòng)免疫應(yīng)答,產(chǎn)生　 　　　　,下次碰到真的新冠病毒就會馬上做出反應(yīng)清除它們。
骨髓瘤
限制酶和DNA連接酶
雜交瘤
抗體和記憶細(xì)胞(或記憶細(xì)胞)
【詳解】　
(1)體外擴(kuò)增病毒核酸用PCR技術(shù),故第一步應(yīng)該進(jìn)行逆轉(zhuǎn)錄。
(2)已知新冠病毒感染人體細(xì)胞的關(guān)鍵是病毒棘突蛋白受體結(jié)合區(qū)域(RBD)與宿主細(xì)胞上血管緊張素轉(zhuǎn)化酶2(ACE2)受體結(jié)合,所以推測抗新冠特效藥作用機(jī)制是阻斷新冠病毒棘突蛋白受體結(jié)合區(qū)域(RBD)與人體細(xì)胞ACE2受體的結(jié)合。
(3)在單克隆抗體制備過程中的細(xì)胞融合,是將能分泌抗體的B細(xì)胞和無限增殖的骨髓瘤融合,形成具備二者優(yōu)點(diǎn)的雜交瘤細(xì)胞。
(4)根據(jù)題干信息,“剔除了腺病毒中與復(fù)制相關(guān)的基因,再把新冠病毒棘突蛋白(S蛋白)的基因插入進(jìn)去”,此過程需要用到限制酶剪切及DNA連接酶連接組合后的基因片段。新插入的基因讓重新組裝的病毒(重組疫苗)進(jìn)入人體后,在體內(nèi)翻譯出新冠病毒棘突蛋白,免疫系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)棘突蛋白后會啟動(dòng)免疫應(yīng)答,產(chǎn)生抗體和記憶細(xì)胞(或記憶細(xì)胞),下次碰到真的新冠病毒就會馬上做出反應(yīng)清除它們。
4.(2022·廣東省二模)圖1是我國自主設(shè)計(jì)的“本地+移動(dòng)”一站式新冠病毒核酸檢測平臺示意圖,單平臺混樣日檢測量可達(dá)13萬人次。圖2為RT-PCR(逆轉(zhuǎn)錄熒光PCR技術(shù))的原理:PCR過程中探針和引物一起與模板結(jié)合,探針兩側(cè)分別帶有熒光基團(tuán)和淬滅基團(tuán)(抑制熒光發(fā)出),當(dāng)酶催化子鏈延伸至探針處時(shí)會水解探針,導(dǎo)致熒光基團(tuán)與淬滅基團(tuán)分離而發(fā)出熒光。
圖1
請回答下列問題:
(1)PCR技術(shù)的目的是　　 　　　。RT-PCR過程中,需先將RNA逆轉(zhuǎn)錄成cDNA,故裝置中需添加的酶有　　　　　。
大量擴(kuò)增目的基因片段,用于檢測
圖2
逆轉(zhuǎn)錄酶
(2)對新冠病毒進(jìn)行檢測時(shí),探針的設(shè)計(jì)依據(jù)是____________
___________________探針與模板結(jié)合發(fā)生在PCR循環(huán)中的_________(選填“變性”“復(fù)性”或“延伸”)階段。
(3)若監(jiān)測系統(tǒng)檢測到熒光信號,則可判定該檢測樣本為陽性,其原理是_______________________________________________
_________________________。
(4)為了在沒有核酸檢測的條件下及早發(fā)現(xiàn)新冠病毒,我國于2022年3月11日推出新冠病毒抗原檢測試劑盒作為核酸檢測的補(bǔ)充措施,該試劑盒的檢測原理是_______________________。
一段已知目的基因的核苷酸序列
樣本中的新冠病毒核酸會被探針識別,從而進(jìn)行快速復(fù)制,導(dǎo)致其熒光信號倍增
復(fù)性
抗原抗體的特異性結(jié)合
【詳解】　
(1)PCR技術(shù)的目的是大量擴(kuò)增目的基因片段,用于基因工程或檢測。以RNA為模板逆轉(zhuǎn)錄成cDNA,是逆轉(zhuǎn)錄過程,需要用到逆轉(zhuǎn)錄酶。
(2)探針是可以與模板結(jié)合的一小段DNA序列,故設(shè)計(jì)的依據(jù)是一段已知目的基因的核苷酸序列,變性過程是DNA雙鏈打開的過程,復(fù)性時(shí),引物與探針結(jié)合到模板DNA上。
(3)根據(jù)題意,當(dāng)酶催化子鏈延伸至探針處時(shí)會水解探針,導(dǎo)致熒光基團(tuán)與淬滅基團(tuán)分離而發(fā)出熒光。因此,樣本中有新冠病毒核酸時(shí),能進(jìn)行快速復(fù)制,導(dǎo)致其熒光信號加強(qiáng)。
(4)因?yàn)榭乖c抗體的結(jié)合具有特異性,新冠病毒抗原檢測試劑盒的檢測原理是抗原抗體的特異性結(jié)合。
5.(2022·深圳二模)新型冠狀病毒的檢測方法很多,實(shí)時(shí)熒光RT-PCR(逆轉(zhuǎn)錄聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng))法是目前核酸檢測的主要方法,操作流程:采集樣本→提取RNA→逆轉(zhuǎn)錄成cDNA→PCR擴(kuò)增→結(jié)果分析。下圖是RT-PCR兩步法的過程圖,在PCR擴(kuò)增時(shí)加入能與目的基因(新冠病毒的核殼蛋白N基因)結(jié)合的熒光探針。目的基因合成越多,熒光信號越強(qiáng),回答下列問題。
(1)構(gòu)建cDNA文庫時(shí),會利用　　 　　　酶,將cDNA斷開并與載體結(jié)合,然后把各個(gè)片段　　　　　到一個(gè)受體菌群中儲存。cDNA文庫構(gòu)建的意義有_________________
_____________________________________________________
_______(回答1點(diǎn))。
(2)在配置PCR擴(kuò)增液時(shí),加入的熒光探針序列:5'-TTGCT……
AGATT-3',如果模板中存在N基因序列,與探針結(jié)合的序列應(yīng)該是5'　 　　　　3'。如果某人沒有感染新冠病毒,則PCR時(shí)DNA實(shí)時(shí)熒光信號強(qiáng)度　　　　　(增強(qiáng)/減弱/不變)。
限制性內(nèi)切核酸(限制)
在研究具體某類特定細(xì)胞中基因組的表達(dá)狀態(tài)及表達(dá)基因的功能鑒定方便具有特殊的優(yōu)勢
導(dǎo)入(轉(zhuǎn)入)
-AATCT……AGCAA-
不變
(3)我國前不久推出新冠病毒抗原檢測的方法,相較核酸檢測,方便簡單,出結(jié)果較快,其原理是　 , 目前國家推廣“抗原篩查,核酸診斷”的監(jiān)測模式,如果取樣中所含病原體數(shù)量較少時(shí),核酸檢測的優(yōu)點(diǎn)是________________________________
______________。
抗原—抗體雜交
進(jìn)行PCR擴(kuò)增,使得核酸含量增多,結(jié)果更準(zhǔn)確
【詳解】　
(1)cDNA是RNA逆轉(zhuǎn)錄得到的DNA,用限制性核酸內(nèi)切酶可以將cDNA切成不同的片段;再分別把各小段與載體結(jié)合,導(dǎo)入到一個(gè)受體菌群中,檢測相應(yīng)的菌落特征及菌株特性,建立cDNA文庫;cDNA文庫在研究具體某類特定細(xì)胞中基因組的表達(dá)狀態(tài)及表達(dá)基因的功能鑒定方便具有特殊的優(yōu)勢,從而使它在個(gè)體發(fā)育、細(xì)胞分化、細(xì)胞周期調(diào)控、細(xì)胞衰老和死亡調(diào)控等生命現(xiàn)象的研究中具有更為廣泛的應(yīng)用價(jià)值,是研究工作中最常使用到的基因文庫。
(2)RT-PCR是先將新型冠狀病毒的RNA逆轉(zhuǎn)錄成cDNA,然后再進(jìn)行PCR(體外DNA復(fù)制),探針能與N基因序列特異性結(jié)合,由于DNA的結(jié)構(gòu)為反向平行的兩條鏈,5'與3'互補(bǔ)配對,因此與探針結(jié)合的序列應(yīng)該是5'-AATCT……AGCAA-3';PCR擴(kuò)增時(shí)熒光探針被Taq酶切降解,使報(bào)告熒光基因和淬滅熒光基因基團(tuán)分離,即每擴(kuò)增一個(gè)DNA分子,就有一個(gè)熒光分子形成,實(shí)現(xiàn)了熒光信號的積累與PCR產(chǎn)物形成完成同步,如果某人沒有感染新冠病毒,無法進(jìn)行PCR,則PCR時(shí)DNA實(shí)時(shí)熒光信號強(qiáng)度不變,即無法檢測到熒光信號強(qiáng)度。
(3)新冠抗原自測試劑盒利用了抗原-抗體雜交原理,過程為:將新冠抗體 A 以條帶狀通過劃或者噴在硝酸纖維素膜上,并干燥,膠體金標(biāo)記另外一種新冠抗體 B 吸附在標(biāo)金墊上,當(dāng)我們的樣本加到試紙條一端的樣本墊上后,通過毛細(xì)作用向前移動(dòng),溶解標(biāo)金墊上的膠體金標(biāo)記抗體 B 后相互反應(yīng),再移動(dòng)至固定有抗體 A 的區(qū)域時(shí),如果我們的樣本里面含有新冠病毒,則在試紙條上出線質(zhì)控線與檢測線2條線,如果不含有,則只出線質(zhì)控線1條線;核酸檢測要進(jìn)行PCR擴(kuò)增,使核酸數(shù)量增多,檢測結(jié)果更準(zhǔn)確,而抗原檢測沒有擴(kuò)增,抗原含量少,因此抗原試劑盒檢測沒有核酸檢測結(jié)果準(zhǔn)確。

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