高中 | 第3节 基因工程的应用 题目答案及解析

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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

血凝素基因($\rm HA$)编码的血凝素是构成流感病毒囊膜纤突的主要成分。成熟的血凝素包含$\rm HA1$$\rm HA2$两个亚单位,其中$\rm HA1$含有病毒与受体相互作用的位点。$\rm IgGFc$基因片段(长度为$\rm 717bp$)编码人$\rm IgG$抗体中的一段小肽,常作为融合蛋白标签。蛋白质分泌依赖于信号肽的引导,本研究中用信号肽$\rm IL-2SS$代替$\rm HA$自身信号肽,科研人员尝试构建$\rm IL-2SS-HA1-IgGFc$融合蛋白表达载体,并导入大肠杆菌表达和分泌,请回答:

流感病毒囊膜主要由                组成,囊膜上血凝素的合成场所在                                                                

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蛋白质和磷脂;宿主细胞的核糖体(或宿主细胞的核糖体和内质网)

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流感病毒囊膜属于膜结构,主要成分是蛋白质和磷脂组成。血凝素基因($\rm HA$)编码的血凝素是构成流感病毒囊膜纤突的主要成分,故血凝素的化学本质是蛋白质,其合成场所是宿主细胞的核糖体(或宿主细胞的核糖体和内质网)。

本实验用信号肽$\rm IL-2SS$代替$\rm HA$自身信号肽有利于                                                                $\rm PCR$扩增目的基因时应该选择图中引物                

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有利于融合蛋白分泌到大肠杆菌细胞外;引物$\\rm bc$

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$\rm IgGFc$基因片段(长度为$\rm 717bp$)编码人$\rm IgG$抗体中的一段小肽,常作为融合蛋白标签,$\rm HA1$含有病毒与受体相互作用的位点,科研人员尝试构建$\rm IL-2SS/HA1/IgGFc$融合蛋白表达载体,并导入大肠杆菌表达和分泌,说明用信号肽$\rm IL-2SS$代替$\rm HA$自身信号肽有利于有利于融合蛋白分泌到大肠杆菌细胞外;由图可知,引物$\rm b$$\rm c$可与$\rm HA1$两端的碱基序列结合,故$\rm PCR$扩增目的基因是应选择图中引物$\rm b$$\rm c$

设计引物时,不能包含基因$\rm HA1$的终止密码子的编码序列,原因是                                                                

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融合蛋白不完整(或防止产生的$\\rm HA1$上不含$\\rm IgG Fc$标签)

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若设计引物时含有$\rm HA1$的终止密码子的编码序列,则$\rm IL-2SS/HA1/IgGFc$融合蛋白表达载体转录后形成$\rm mRNA$,核糖体读到终止密码子时就停止翻译,导致$\rm HA1$基因之后的$\rm IgGFc$基因的$\rm mRNA$序列不能正常翻译,产生的$\rm HA1$上不含$\rm IgG Fc$标签,因此设计引物时,不能包含基因$\rm HA1$的终止密码子的编码序列,原因是防止产生的$\rm HA1$上不含$\rm IgGFc$标签(或融合蛋白不完整)。

应选择限制酶                来切割质粒$\rm A$,然后直接将$\rm PCR$产物与质粒$\rm A$混合,同时加入$\rm DNA$连接酶,使得目的基因与质粒$\rm A$相连。若目的基因与质粒$\rm A$正向连接,用$Bam\rm H$Ⅰ和$Sac$Ⅰ同时切割重组质粒,完全酶切后的产物的长度约为                                                                $\rm bp$

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$Eco\\rm R$Ⅴ;$\\rm 5480$$\\rm 1061$

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由图可知,限制酶$Eco\rm R$Ⅴ切割可产生平末端,其识别切割位点恰巧处于$\rm IL-2SS$$\rm IgGFc$中间,可选择该酶对质粒进行切割;然后直接将$\rm PCR$产物与质粒$\rm A$混合,同时加入$\rm T4DNA$连接酶(将$\rm DNA$片段连接起来),使得目的基因与质粒$\rm A$相连;由图可知$\rm HA1$基因片段长度为$\rm 1038-51=987bp$,重组质粒长度为$\rm 5554+1038-51=6541bp$$\rm IgGFc$基因片段长度为$\rm 717bp$,二者正向相连时$Bam\rm H$Ⅰ作用于$\rm HA1$中,$Sac$Ⅰ酶作用于$\rm IgGFc$末端,完全酶切后的产物的长度约为$\rm 717+1038-694=1061bp$$\rm 5554+1038-51-1061=5480bp$

融合蛋白中的标签蛋白有利于目的蛋白的分离和纯化,基因工程生产$\rm HA1$作为疫苗时,选择人$\rm IgGFc$作为标签的优点还有                                                                

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降低免疫排斥反应

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基因工程生产$\rm HA1$作为疫苗时,选择人$\rm IgGFc$作为标签,可减少该疫苗别特异性识别而被免疫清除,故优点在于降低免疫排斥反应,提高疫苗的有效性。

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