Question

【題目】胰島素是治療1型糖尿病的特效藥，人胰島素在細(xì)胞內(nèi)合成的部分過程如圖1所示。目前，可利用基因工程方法生產(chǎn)藥用人胰島素，圖2表示一種早期的技術(shù)路線，①~⑥表示過程。

【1】圖1所示由前胰島素原到胰島素的加工過程涉及______。

A．氨基酸的數(shù)目改變 B．氨基酸的排序改變

C．肽鏈的空間結(jié)構(gòu)改變 D．肽鍵的空間結(jié)構(gòu)改變

【2】圖2所示的基因工程中，目的基因?yàn)?/span>______，根據(jù)受體細(xì)胞可知該過程屬于______基因工程。

【3】圖2中，需用到限制酶的過程是______（填編號），表示重組質(zhì)粒導(dǎo)入受體細(xì)胞的過程是______（填編號）。

【4】圖2的過程④、⑤需用的培養(yǎng)基分別屬于______。

A．選擇培養(yǎng)基；固體培養(yǎng)基 B．通用培養(yǎng)基；固體培養(yǎng)基

C．選擇培養(yǎng)基；液體培養(yǎng)基 D．通用培養(yǎng)基；液體培養(yǎng)基

【5】圖2中，肽鏈A和B需經(jīng)分離提純才能用于合成胰島素，以下關(guān)于分離提純的步驟正確的是______。

A．破碎細(xì)胞 → 過濾 → 沉淀 → 層析提純 → 干燥結(jié)晶

B．破碎細(xì)胞 → 過濾 → 層析提純 → 沉淀 → 干燥結(jié)晶

C．破碎細(xì)胞 → 沉淀 → 過濾 → 干燥結(jié)晶 → 層析提純

D．破碎細(xì)胞 → 過濾 → 干燥結(jié)晶 → 過濾 → 層析提純

【6】如果用合適的酵母菌作為受體細(xì)胞生產(chǎn)胰島素，可直接從轉(zhuǎn)基因酵母菌中分離到胰島素，而無需分別生產(chǎn)A、B兩條肽鏈，請結(jié)合圖1和已有知識分析原因：_______________________________________________________________________________。

Answer 1

【答案】

【1】AC

【2】 基因A和基因B 微生物

【3】 ① ③

【4】C

【5】A

【6】酵母菌是真核生物，有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體等細(xì)胞器，可以對合成的蛋白質(zhì)進(jìn)行加工

【解析】

基因工程技術(shù)的基本步驟：（1）目的基因的獲取：方法有從基因文庫中獲取、利用PCR技術(shù)擴(kuò)增和人工合成。（2）基因表達(dá)載體的構(gòu)建：是基因工程的核心步驟，基因表達(dá)載體包括目的基因、啟動子、終止子和標(biāo)記基因等。（3）將目的基因?qū)�入受體細(xì)胞：根據(jù)受體細(xì)胞不同，導(dǎo)入的方法也不一樣。將目的基因?qū)�入植物�?xì)胞的方法有農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法、基因槍法和花粉管通道法；將目的基因?qū)�入動物�?xì)胞最有效的方法是顯微注射法；將目的基因?qū)�入微生物�?xì)胞的方法是感受態(tài)細(xì)胞法。（4）目的基因的檢測與鑒定：分子水平上的檢測：①檢測轉(zhuǎn)基因生物染色體的DNA是否插入目的基因--DNA分子雜交技術(shù)；②檢測目的基因是否轉(zhuǎn)錄出了mRNA--分子雜交技術(shù)；③檢測目的基因是否翻譯成蛋白質(zhì)--抗原-抗體雜交技術(shù)。個體水平上的鑒定：抗蟲鑒定、抗病鑒定、活性鑒定等。

【1】識圖分析可知，圖1中從最初的胰島素原經(jīng)過加工形成胰島素后，剪切了部分肽鏈區(qū)段，因此改變了肽鏈的空間結(jié)構(gòu)和氨基酸的數(shù)目。綜上所述，A、C正確，B、D錯誤。故選AC。

【2】識圖分析可知，圖2中以控制胰島素肽鏈A和肽鏈B合成的基因A和基因B為目的基因，即目的基因是胰島素基因；目的基因與質(zhì)粒重組后導(dǎo)入大腸桿菌，因此該受體細(xì)胞為原核生物，即屬于微生物基因工程的應(yīng)用。

【3】識圖分析可知，圖2中①過程表示用限制酶切割目的基因和質(zhì)粒的過程，圖②是目的基因與質(zhì)粒的連接過程，需要DNA連接酶的作用，圖2中③表示將基因表達(dá)載體導(dǎo)入受體細(xì)胞大腸桿菌的過程。

【4】識圖分析可知，圖2的過程④為篩選過程，需要將導(dǎo)入重組質(zhì)粒的大腸桿菌篩選出來，因此需要選擇培養(yǎng)基，過程⑤是將篩選出的大腸桿菌進(jìn)行擴(kuò)大培養(yǎng)的過程，因此需要液體培養(yǎng)基，便于大腸桿菌對營養(yǎng)物質(zhì)的充分利用。綜上所述，C正確，A、B、D錯誤。故選C。

【5】微生物發(fā)酵工程獲得的蛋白質(zhì)分離提純過程：用物理方法破碎細(xì)胞→過濾獲取濾液→改變pH使蛋白質(zhì)沉淀→通過層析提純蛋白質(zhì)→通過干燥結(jié)晶獲取蛋白質(zhì)。根據(jù)以上分析可知，A正確，B、C、D錯誤。故選A。

【6】大腸桿菌屬于原核生物，沒有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體等細(xì)胞器，無法對胰島素進(jìn)行加工，因此需要對胰島素分別生產(chǎn)A、B兩條肽鏈；與大腸桿菌相比，酵母菌屬于真核生物，細(xì)胞內(nèi)具有各種細(xì)胞器，有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體等，可以對合成的蛋白質(zhì)進(jìn)行加工、運(yùn)輸和分泌的過程。因此直接可以合成具有生物活性的胰島素。

本題以胰島素的合成為背景考查基因工程的知識點(diǎn)，要求學(xué)生掌握基因工程的操作步驟，理解原核生物與真核生物結(jié)構(gòu)組成的區(qū)別，能夠正確識圖分析判斷圖中發(fā)生的過程，結(jié)合基因工程的操作步驟解決問題；把握分泌蛋白的合成和加工過程，理解蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系。