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【題目】閱讀下面的材料,回答問題

胰島素的應用是糖尿病治療歷史上的一個里程碑。胰島素自1922年用于臨床以來,就成為治療糖尿病的特效藥物。目前全世界糖尿病患者已超過四億,為臨床提供充足、質量可靠的胰島素制劑是現(xiàn)代生物制藥領域的一項重要工程。

人胰島素由胰島 β 細胞合成,核糖體上最初形成的是前胰島素原單鏈多肽,進入內質網腔后,信號肽被切除,形成胰島素原。高爾基體內的特異性肽酶將胰島素原的 C 肽區(qū)域切除,A 鏈和 B 鏈通過二硫鍵形成共價交聯(lián)的活性胰島素(如圖)。

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最初用于臨床的胰島素幾乎都是從豬、牛胰臟中提取的。豬、牛胰島素與人胰島素生理功能相似,但氨基酸序列有微小差異。接受動物胰島素治療的患者有5%~10%出現(xiàn)不同程度的過敏反應,抗動物胰島素抗體還可能對患者的胰島 β 細胞功能產生負面影響。

隨著基因工程技術的發(fā)展,重組人胰島素逐漸取代動物胰島素。早期的重組人胰島素生產,采用A、B鏈分別表達法。后來該方法被胰島素原表達法取代,即由大腸桿菌合成胰島素原,然后經細胞外酶切獲得胰島素。1987年用酵母菌生產重組人胰島素的方法出現(xiàn)。重組人胰島素的結構與人體自身分泌的胰島素結構完全相同,但無法完全模擬生理胰島素曲線,容易導致血糖波動,甚至導致低血糖發(fā)生。

上世紀90年代,科學家通過改變胰島素的氨基酸序列和結構,研制出能更好模擬生理胰島素分泌特點的胰島素類似物,包括速效胰島素和長效胰島素類似物。例如,將人胰島素 B 鏈第28位的脯氨酸替換為天門冬氨酸,可有效抑制胰島素單體的聚合,皮下注射這種速效胰島素類似物后,起效快(10-20分鐘起效)、血藥濃度峰值高、藥效消失快,已經在臨床上廣泛應用。

1)用豬胰島素進行治療,易誘導人體產生抗豬胰島素抗體,原因是_____。

2)人胰島素基因有 2 個內含子。利用大腸桿菌通過胰島素原法生產重組人胰島素,獲取目的基因時,不宜采用的方法是_____

a.直接從細胞內總 DNA 中分離目的基因

b.用化學方法直接人工合成目的基因

c.以 mRNA 為模板逆轉錄合成目的基因

d.利用 PCR 擴增人胰島素原基因的編碼序列

3)與大腸桿菌相比,利用酵母菌生產胰島素的優(yōu)勢有_____。

4)重組人胰島素工程菌構建完成后,還需要通過_____工程技術進行胰島素的生產。

5)正常人胰島素的生理性分泌,可分為基礎胰島素分泌(24小時持續(xù)脈沖式分泌微量胰島素,維持空腹狀態(tài)下血糖穩(wěn)定)和進餐后的胰島素分泌。能更好地模擬餐時生理胰島素曲線的是_____(選填速效或長效)胰島素類似物。

6)請寫出通過蛋白質工程,構建胰島素類似物工程菌的基本過程_______________________。

【答案】豬胰島素可作為抗原,引起人體產生體液免疫 a 酵母菌為真核細胞,含有內質網和高爾基體,可對核糖體合成的蛋白質進行加工 發(fā)酵 速效 從預期胰島素類似物的功能出發(fā)設計預期的胰島素類似物的結構推測應用的氨基酸序列找到相對應的脫氧核苷酸序列合成胰島素類似物基因將獲得的目的基因與質粒構建形成基因表達載體將重組質粒導入大腸桿菌獲得工程菌

【解析】

利用蛋白質工程生產目的蛋白的步驟:預期蛋白質供能設計預期的蛋白質結構推測應有的氨基酸序列找到相對應的脫氧核苷酸序列合成DNA→表達出蛋白質。

1)豬胰島素可以作為抗原,引起人體產生體液免疫,從而產生抗豬胰島素抗體。
2a.人胰島素基因有 2 個內含子,而大腸桿菌的基因沒有內含子,為了使目的基因能夠在大腸桿菌中表達出正確的蛋白質,獲取的目的基因不應該含有內含子,而直接從細胞內總 DNA 中分離的目的基因含有內含子,a符合題意;
b.用化學方法直接人工合成的目的基因不含內含子,可在大腸桿菌內準確表達,b不符合題意;
c.以mRNA為模板逆轉錄合成的目的基因不含內含子,可在大腸桿菌內準確表達,c不符合題意;
d.利用PCR擴增人胰島素原基因的編碼序列,獲得的目的基因不含內含子,可在大腸桿菌內準確表達,d不符合題意。
故選a
3)與大腸桿菌細胞相比,酵母菌細胞屬于真核細胞,作為受體細胞生產胰島素的優(yōu)勢是其含有內質網和高爾基體,可對核糖體合成的胰島素進行加工,使其具備生物活性。
4)重組人胰島素工程菌構建完成后,進行大規(guī)模培養(yǎng)生產胰島素還需要采用發(fā)酵工程技術。
5)用餐后,血糖濃度升高,胰島素分泌增加,根據皮下注射這種速效胰島素類似物后,起效快(10-20分鐘起效)、血藥濃度峰值高、藥效消失快,可知能更好地模擬餐時生理胰島素曲線的是速效胰島素類似物。
6)通過蛋白質工程,構建胰島素類似物工程菌的基本過程為:從預期胰島素類似物的功能出發(fā)設計預期的胰島素類似物的結構推測應用的氨基酸序列找到相對應的脫氧核苷酸序列合成胰島素類似物基因將獲得的目的基因與質粒構建形成基因表達載體將重組質粒導入大腸桿菌獲得工程菌。

練習冊系列答案
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【題目】新冠病毒被世界衛(wèi)生組織命名為“COVID-19”,意為 2019 年發(fā)現(xiàn)的冠狀病毒。這是一種 RNA 病毒,與引發(fā) SARS 的冠狀病毒具有高度親緣性,因此該病毒也被命名為“RS-CoV-2”列有關敘述不正確的是(

A.COVID-19 具有高變異性,這與它的遺傳物質是 RNA 有關

B.侵染到人體內的 COVID-19 能夠利用人體細胞內的化學成分合成自己的蛋白質

C.該病毒侵染到人體內部只能引起細胞免疫

D.利用新冠肺炎康復者的血清治療患者,在患者體內會發(fā)生抗原-抗體反應

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【題目】生物多樣性是地球生命的基礎,也是人類生存發(fā)展的基礎。下列細胞行為中與進行有性生殖的生物形成遺傳多樣性有關的是(

①減數分裂間期,DNA分子復制時發(fā)生突變

②減數第一次分裂前期,同源染色體的非姐妹染色單體交叉互換

③減數第一次分裂后期,非同源染色體自由組合

④減數第二次分裂后期,姐妹染色單體分開

⑤雌雄配子隨機結合

A.①②③④B.①②③⑤

C.②③④⑤D.①③④⑤

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【題目】為了提取當地環(huán)境中的獨特菌種,某研究小組以優(yōu)質高粱、上等小麥為原料,制作培養(yǎng)基,搜集、分離空氣中的微生物。他們還嘗試制作其他一些發(fā)酵產品。請回答下列問題:

1)培養(yǎng)基在接種微生物前,必須先進行________(滅菌方式),培養(yǎng)基按照用途分成________培養(yǎng)基和_________培養(yǎng)基。

2)將上述培養(yǎng)基暴露在空氣中培養(yǎng)一段時間后,取10g該培養(yǎng)基,用無菌水制成100mL樣品溶液,再將樣品溶液稀釋103倍后,各取樣品溶液01 mL5個細菌培養(yǎng)基平板上接種,培養(yǎng)一段時間后,平板上長出的細菌菌落數分別為13、156、462178191。該過程采取的接種方法是________,每克培養(yǎng)基樣品中的細菌數量為______×107個;與血細胞計數板相比,此計數方法測得的細菌數目較實際值____,原因是___________________________

3)制作葡萄果酒的主要微生物是_______,其代謝類型是_______,其產物乙醇與______________試劑反應呈現(xiàn)灰綠色,這一反應可用于乙醇的檢驗。

4)如果把葡萄果酒制成葡萄果醋,要適時進行充氣,因為醋酸菌將酒精變成醋酸時需要______的參與。

5)制作泡菜時,應選用火候好、無裂紋、無砂眼的泡菜壇,壇蓋邊沿的水槽應注滿水,并且要時常補充水槽中的水,因為乳酸菌需要______的環(huán)境。泡菜壇內有時會長一層白膜,這層白膜主要是由_______的繁殖造成的。

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【題目】現(xiàn)有三個水稻品種,基因型分別為 AABBdd、 AAbbDD aaBBDD。如果從插秧(移栽幼苗)到獲得種子(或花粉)為一次栽培,運用單倍體育種技術,利用以上三個品種獲得基因型為aabbdd的植株最少需要幾次栽培(

A.1B.2C.3D.4

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【題目】細胞結構以及化合物都有對應的基本骨架(支架),下列敘述錯誤的是(

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B.磷酸與脫氧核糖交替連接構成了DNA的基本骨架

C.細胞骨架與細胞的物質運輸以及信息傳遞有關

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