2020年北京市高二生物下学期期末汇编：现代生物科技专题（解答题）

2020北京高二生物下学期期末汇编: 现代生物科技专题(解答题) 一.解答题(共9小题) 1.(2020春•西城区期末)阅读下面的材料,回答问题: 胰岛素的应用是糖尿病治疗历史上的一个里程碑。胰岛素自1922年用于临床以来,就成为治疗糖尿病的特效药物。目前全世界糖尿病患者已超过四亿,为临床提供充足、质量可靠的胰岛素制剂是现代生物制药领域的一项重要工程。 人胰岛素由胰岛β细胞合成,核糖体上最初形成的是前胰岛素原单链多肽,进入内质网腔后,形成胰岛素原。高尔基体内的特异性肽酶将胰岛素原的C肽区域切除,A链和B链通过二硫键形成共价交联的活性胰岛素(如图)。 最初用于临床的胰岛素几乎都是从猪、牛胰脏中提取的。猪、牛胰岛素与人胰岛素生理功能相似,但氨基酸序列有微小差异。接受动物胰岛素治疗的患者有5%~10%出现不同程度的过敏反应,抗动物胰岛素抗体还可能对患者的胰岛β细胞功能产生负面影响。 随着基因工程技术的发展,重组人胰岛素逐渐取代动物胰岛素。早期的重组人胰岛素生产,采用A、B链分别表达法。后来该方法被胰岛素原表达法取代,然后经细胞外酶切获得胰岛素。1987年用酵母菌生产重组人胰岛素的方法出现。重组人胰岛素的结构与人体自身分泌的胰岛素结构完全相同,但无法完全模拟生理胰岛素曲线,甚至导致低血糖发生。 上世纪90年代,科学家通过改变胰岛素的氨基酸序列和结构,研制出能更好模拟生理胰岛素分泌特点的胰岛素类似物,将人胰岛素B链第28位的脯氨酸替换为天门冬氨酸,可有效抑制胰岛素单体的聚合,起效快(10﹣20分钟起效)、血药浓度峰值高、药效消失快 (1)用猪胰岛素进行治疗,易诱导人体产生抗猪胰岛素抗体,原因是 。 (2)人胰岛素基因有2个内含子。利用大肠杆菌通过胰岛素原法生产重组人胰岛素,获取目的基因时,不宜采用的方法是 a.直接从细胞内总DNA中分离目的基因 b.用化学方法直接人工合成目的基因 c.以mRNA为模板逆转录合成目的基因 d.利用PCR扩增人胰岛素原基因的编码序列 (3)与大肠杆菌相比,利用酵母菌生产胰岛素的优势有 。 (4)重组人胰岛素工程菌构建完成后,还需要通过 工程技术进行胰岛素的生产。 (5)正常人胰岛素的生理性分泌,可分为基础胰岛素分泌(24小时持续脉冲式分泌微量胰岛素,维持空腹状态下血糖稳定)和进餐后的胰岛素分泌。能更好地模拟餐时生理胰岛素曲线的是 (选填“速效”或“长效”)胰岛素类似物。 (6)请写出通过蛋白质工程,构建胰岛素类似物工程菌的基本过程。 2.(2020春•海淀区校级期末)甲、乙是两种药用植物,甲含有效成分A,乙含有效成分B.某研究小组拟培育同时含有A和B的新型药用植物。回答下列问题: (1)为了培养该新型药用植物,可取甲和乙的叶片,先用 酶和 酶去除细胞壁,获得具有活力的 ,再用化学诱导剂 诱导二者融合。融合原生质体再生细胞壁形成杂种细胞后,进一步通过 过程形成 组织,然后再经过 过程形成完整的杂种植株。这种培养技术称为 。 (2)在实验过程中,通过调节 和 的比例对组织培养进行调控,从而诱导出完整植株, (3)这种杂种植株可通过制作人工种子的方法来大量繁殖。经植物组织培养得到的 等材料用人工薄膜包装后可得到人工种子。 3.(2020春•密云区期末)阅读下面的材料,回答文后的问题。 植物生物反应器﹣植物工厂 生物反应器是利用酶或生物体(如微生物)所具有的生物功能,在体外进行生化反应的装置系统,如发酵罐、固定化酶或固定化细胞反应器等。传统的生物反应器存在工艺控制、产品安全等问题。植物生物反应器主要以整株植物、植物组织或植物悬浮细胞为加工场所,生产药物蛋白。 叶绿体遗传转化体系是近年发展起来的一种新的植物生物反应器。它是以叶绿体为外源DNA受体的一种转化方式。将叶绿体特异性启动子、终止子等序列和外源基因整合作为目的基因,然后将目的基因、标记基因及叶绿体来源的基因片段构建成表达载体,转入叶绿体后使目的基因插入叶绿体基因组,叶绿体遗传转化体系具有明显优势:叶绿体由双层膜包裹且无蛋白外流,为重组蛋白表达提供了一个相对安全的生物环境,在基因转录、翻译等方面具有原核特性;叶绿体基因组拷贝数多;叶绿体基因组含有多基因可共同表达;可以防止转基因作物的目的基因通过花粉在自然界中扩散。 HIV是获得性免疫缺陷综合征的病原体,目前仍缺乏有效疫苗。2012年,研究人员以HIV病毒包膜蛋白上的V3环和C4结构域序列的基因作为外源基因,烟草叶绿体中表达的C4V3蛋白能够引发免疫反应。 (1)植物生物反应器主要依赖以植物组织或细胞作为生物反应器,生产医药蛋白等 现代生物学技术。 (2)构建叶绿体遗传转化体系时,需要的工具酶有 。构建的基因表达载体中含有 ,使得目的基因只能在叶绿体中表达。 (3)植物叶绿体表达体系可以防止转基因作物的目的基因