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2021年江蘇省高考生物壓軸試卷
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試題詳情
閱讀下列材料,并回答問題:
纖維素酶的分子改造
纖維素酶的分子改造先后經歷了以下3個階段:以定點突變?yōu)榛A的“定點理性設計”;以易錯PCR等技術主導的“定向跡化”;以數(shù)據(jù)驅動設計或結構生物信息學指導的“構理性設計”。
20世紀80年代,隨著定點突變技術的快速發(fā)展,纖維素酶理性改變策略應運而生。該技術的基本思路是:先研究分析纖維素酶的三維結構信息,再基于對其結構與功能關系的理解,選定特定的氨基酸進行改造,找到并改變相對應的脫氧核苷酸序列(基因)。常用的定點突變技術是重疊延伸PCR(過程如圖1),可對目的基因特定堿基進行定點替提、缺失或者插入,實現(xiàn)對目的蛋白的改造。
然而,目前僅獲得了纖維素酶家族的少數(shù)成員三維結構,通過定點突變?yōu)榇睦硇栽O計進行纖維素酶分子的改造在短期內仍難以獲得廣泛的成效。因此,采用“非理性”設計就成為一種重要的研究手段。所謂“非理性”設計,即定向進化,就是在對蛋白質的三維結構及催化機制不是很清楚的條件下,模擬自然進化過程,利用易錯PCR等技術對基因進行隨機突變,提高基因突變頻率和基因突變的多樣性,并與定向篩選策略結合,最終獲得具有某些優(yōu)良特性的酶分子(過程如圖2)。
盡管定向進化技術在對纖維素酶進行改造時可能會得到意想不到的“有益收獲”,但由于對要改造的蛋白質分子結構信息并不清楚,因此操作起來具有明顯的“盲目性”。
近十年隨著計算機運算能力大幅提升以及先進算法不斷涌現(xiàn),計算機輔助蛋白質設計改造得到了較大的重視和發(fā)展,形成了“構理性設計”的新策略。這一策略借助蛋白質保守位點及蛋白質的三維結構分析,通過非隨機的方式選取若干個氨基酸位點作為改造點,并結合有效密碼子的理性選用。構建“小而精”的突變體文庫。與定向進化相比,“結構理性設計”可提供明確的改造方案,大幅降低建立、篩選突變體文庫所需的工搾量,增大理性設計成功的概率。
(1)纖維素酶的分子改造過程屬于
蛋白質
蛋白質
工程。
(2)根據(jù)圖1所示的疊延伸PCR過程,回答下列問題。
①PCR擴增DNA的過程中,引物a、b、c、d中,PCR1應選擇引物
a和b
a和b
,PCR2應選擇引物
c和d
c和d
,重疊延伸時應選擇引物
a和d
a和d
。
②重疊延伸PCR通過
在引物b和c上引入突變
在引物b和c上引入突變
實現(xiàn)定點突變,引物b和c上的突變位點的堿基應
互補配對
互補配對
。PCR1和PCR2需要分別進行的原因是
引物b和引物c可以互補配對,導致引物失效
引物b和引物c可以互補配對,導致引物失效
。
(3)請據(jù)圖2寫出用定向進化策略改造纖維素酶的操作過程:
利用易錯PCR等技術對纖維素基因進行隨機突變→將突變纖維素酶基因與載體相連,構建基因表達載體→將突變纖維素酶基因(重組表達載體)導入大腸桿菌(受體細胞)→具有某些優(yōu)良特性的酶的篩選與鑒定
利用易錯PCR等技術對纖維素基因進行隨機突變→將突變纖維素酶基因與載體相連,構建基因表達載體→將突變纖維素酶基因(重組表達載體)導入大腸桿菌(受體細胞)→具有某些優(yōu)良特性的酶的篩選與鑒定
。
(4)用定向進化策略改造纖維素酶,下列哪些說法正確
ACDE
ACDE
。
A.定向進化策略可以使纖維素酶朝著人們需要的方向進化
B.定向進化策略獲得的纖維素酶的基因序列在篩選前是已知的
C.定向進化策略的實質是達爾文進化論在分子水平上的延伸和應用
D.與定點誘變相比,定向進化策略不需解析酶的結構和功能,更接近自然進化過程
E.基因工程技術是定向進化策略改造纖維素的基礎
(5)有人認為,以數(shù)據(jù)驅動設計或結構生物信息學指導的“結構理性設計”必將成為纖維素酶的分子改造的主流方向,該說法是否正確,請結合本文作出判斷,并撰寫一段文字,向公眾進行科學解釋。
【考點】
DNA片段的擴增與電泳鑒定
.
【答案】
蛋白質;a和b;c和d;a和d;在引物b和c上引入突變;互補配對;引物b和引物c可以互補配對,導致引物失效;利用易錯PCR等技術對纖維素基因進行隨機突變→將突變纖維素酶基因與載體相連,構建基因表達載體→將突變纖維素酶基因(重組表達載體)導入大腸桿菌(受體細胞)→具有某些優(yōu)良特性的酶的篩選與鑒定;ACDE
【解答】
【點評】
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發(fā)布:2024/6/27 10:35:59
組卷:37
引用:1
難度:0.6
相似題
1.
農桿菌Ti質粒上的T-DNA可以轉移并隨機插入到被侵染植物的染色體DNA中。研究者將圖中被侵染植物的DNA片段連接成環(huán),并以此環(huán)為模板進行PCR,擴增出T-DNA插入位置兩側的未知序列,以此可確定T-DNA插入的具體位置。下列說法不正確的是( )
注:子鏈從引物的3′端開始延伸
A.PCR擴增依據(jù)的是DNA分子雙鏈復制的原理
B.進行PCR擴增需要熱穩(wěn)定DNA聚合酶
C.利用圖中的引物②、③組合可擴增出兩側的未知序列
D.通過與受體細胞的基因組序列比對,可確定T-DNA的插入位置
發(fā)布:2024/11/3 8:30:2
組卷:101
引用:6
難度:0.7
解析
2.
下列關于DNA的提取和DNA片段的擴增及電泳鑒定的敘述,正確的是( )
A.利用DNA和蛋白質在冷酒精中溶解性的差異可將DNA進一步純化分離
B.在提取白色絲狀物時雙向攪拌比單向攪拌更有利于獲得結構完整的DNA
C.PCR實驗中使用的微量離心管、槍頭、蒸餾水和移液器等在使用前都必須進行高壓蒸汽滅菌處理
D.PCR的產物一般通過瓊脂糖凝膠電泳來鑒定,電泳時電泳緩沖液不能沒過凝膠
發(fā)布:2024/11/4 8:0:35
組卷:27
引用:1
難度:0.6
解析
3.
下列有關PCR的敘述,正確的有( )
A.PCR所需引物和體內DNA復制所需引物不同
B.引物長度和復性溫度均會影響PCR擴增的特異性
C.PCR產物電泳時的遷移速率與DNA分子的大小有關,與凝膠的濃度無關
D.PCR預變性的目的是增加大分子模板DNA徹底變性的概率
發(fā)布:2024/11/3 22:0:1
組卷:9
引用:2
難度:0.7
解析
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