高中 | 第3节 基因工程的应用 题目答案及解析

稿件来源:高途

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选择性必修三 生物技术与工程

第三章 基因工程

第3节 基因工程的应用

向细菌中导入一些特殊的$\rm DNA$序列作为生物传感器,可制备出在特定环境中优先生长的工程菌,应用于生物治疗。

研究者利用图$\rm 1$所示的原理分别设计氧气传感器和乳酸传感器。

利用基因工程技术构建含氧传感器的大肠杆菌工程菌时,需将含有                                  和特定基因的$\rm DNA$片段与载体连接,构建表达载体,导入用                处理的大肠杆菌细胞内。

[["

启动子$\\rm A$$\\rm DNA$片段;$\\rm Ca^{2+}$

"]]

据图,构建含氧传感器的大肠杆菌工程菌时,需将含有启动子$\rm A$$\rm DNA$片段和特定基因的$\rm DNA$片段与载体连接,将基因表达载体导入微生物细胞时,需要先用$\rm Ca^{2+}$处理大肠杆菌细胞成感受态细胞。

研究者用$\rm GFP$(绿色荧光蛋白)基因作为特定基因制备出含乳酸传感器的试验性工程菌,发现在无乳酸状态下$\rm GFP$基因的表达量偏高﹐传感器灵敏度低。请提出改造重组质粒以提高灵敏度的两条措施:                                                                                 

[["

增多启动子$\\rm B$$\\rm L$蛋白基因的数目、减少启动子$\\rm C$和特定基因的数目

"]]

$\rm GFP$(绿色荧光蛋白)基因作为特定基因时,乳酸抑制$\rm L$蛋白转化为阻遏蛋白,而阻遏蛋白是抑制特定基因的启动子的功能。在无乳酸状态下$\rm GFP$基因的表达量偏高﹐传感器灵敏度低,可增多启动子$\rm B$$\rm L$蛋白基因的数目,使阻遏蛋白的含量增大;减少启动子$\rm C$和特定基因的数目,使绿色荧光蛋白的含量减少。

将不同的传感器导入同一细菌,可使工程菌同时感知多种环境因素。请选填下列字母到图$\rm 2$中,利用所给出的材料,构建下图所示的两种工程菌。

缺氧和高乳酸条件同时存在时才能增殖的工程菌:传感器$\rm 1$:类型                 ;传感器中的特定基因                 ;传感器$\rm 2$:类型                 ;传感器中的特定基因                                  

仅缺氧且无乳酸的环境条件下增殖的工程菌:传感器$\rm 1$:类型                 ;传感器中的特定基因                 ;传感器$\rm 2$:类型                 ;传感器中的特定基因                                  

传感器的类型:$\rm a$.氧气传感器            $\rm b$.乳酸传感器

可选择的特定基因:$\rm c$.细菌生长必需的$\rm asd$基因                $\rm d$.细菌生长必需的$\rm glms$基因

$\rm e$.对细菌生长有毒性的$\rm T$基因            $\rm f$$\rm GFP$基因

受体菌类型:甲:普通细菌            乙:$\rm asd$基因与$\rm glms$基因双缺失突变型细菌

丙:$\rm asd$基因缺失突变型细菌            丁:$\rm glms$基因缺失突变型细菌

[["$\\rm a$","$\\rm c$","$\\rm b$","$\\rm d$","乙","$\\rm a$","$\\rm c$","$\\rm b$","$\\rm e$","丙"]]

如果制备缺氧和高乳酸条件同时存在时才能增殖的工程菌,传感器$\rm 1$需要氧气传感器,传感器中的特定基因选择细菌生长必需的$\rm asd$基因,传感器$\rm 2$选择乳酸传感器,传感器中的特定基因选择细菌生长必需的$\rm glms$基因,受体菌选择$\rm asd$基因与$\rm glms$基因双缺失突变型细菌,在缺氧条件下,传感器$\rm 1$中的$\rm asd$基因表达,在高乳酸条件下,传感器$\rm 2$中的$\rm glms$基因表达,从而使$\rm asd$基因与$\rm glms$基因双缺失突变型细菌能够繁殖。如果制备仅缺氧且无乳酸的环境条件下增殖的工程菌,传感器$\rm 1$需要氧气传感器,传感器中的特定基因选择细菌生长必需的$\rm asd$基因,传感器$\rm 2$选择乳酸传感器,传感器中的特定基因选择对细菌生长有毒性的$\rm T$基因,受体菌选择$\rm asd$基因缺失突变型细菌,在缺氧条件下,传感器$\rm 1$中的$\rm asd$基因表达,在无乳酸条件下,传感器$\rm 2$中的对细菌生长有毒性的$\rm T$基因不表达,从而使$\rm asd$基因缺失突变型细菌能够繁殖。

将抗肿瘤基因导入低氧和高乳酸条件同时具备才能增殖的工程菌中,获得的新的工程菌可能在治疗肿瘤中具有                                                  的优势。

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该工程菌只在肿瘤增殖的部位增殖表达

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将抗肿瘤基因导入低氧和高乳酸条件同时具备才能增殖的工程菌,由于肿瘤部位癌细胞增殖消耗大量的氧气,从而使肿瘤部位低氧且乳酸浓度高,此时工程菌增殖,表达出抗肿瘤蛋白,只作用于癌细胞。

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