新冠病毒是一种RNA病毒,其主要通过其表面刺突蛋白(S蛋白)与人体细胞上的“血管紧张素转化酶2(ACE2)”受体结合实现感染。各类新冠病毒疫苗的研发都是基于这个主要的理论基础,即以S蛋白基因为靶点,通过表达S蛋白,诱导人体产生免疫能力,从而实现预防感染的目的。以下是两条疫苗研究技术路线:
A.疫苗研究技术路线1:体外表达疫苗--重组疫苗。
提取新冠病毒RNA,获取S蛋白基因,构建S蛋白基因表达载体,导入酿酒酵母,合成并分泌S蛋白质(疫苗),注射人体,产生免疫。
B.疫苗研究技术路线2:体内表达疫苗--病毒载体疫苗。
提取新冠病毒RNA,获取S蛋白基因,将 S蛋白基因转入复制缺陷型腺病毒的基因组内,获得疫苗。接种该疫苗后,腺病毒载体会进入人体细胞,由于基因缺陷,腺病毒本身无法复制,但其内的S蛋白基因会启动产生S蛋白,这种S蛋白会从细胞内转移到细胞外,诱导人体产生免疫。
据上述材料结合所学知识,回答下列问题:
(1)两条技术路线中,获取S蛋白基因的方法是:提取病毒RNA,通过逆转录逆转录 过程合成S蛋白基因,再用PCR技术扩增S蛋白基因。设计扩增S蛋白基因所需的引物时,不可以将一端引物设计为含GAATTC序列,理由是:引物会与自身碱基互补配对,无法与模板链结合(引物与引物之间也可以形成双链,引物会与自身碱基互补配对,降低引物与模板间结合的效率)引物会与自身碱基互补配对,无法与模板链结合(引物与引物之间也可以形成双链,引物会与自身碱基互补配对,降低引物与模板间结合的效率)。
(2)技术路线1中,常使用两种酶切割载体。这里的酶是限制性核酸内切酶限制性核酸内切酶;与单酶切相比,优点是:避免目的基因与质粒(运载体)的反向链接物,或者目的基因自身连接物与质粒自身连接物避免目的基因与质粒(运载体)的反向链接物,或者目的基因自身连接物与质粒自身连接物。体外表达技术在疫苗领域已经非常成熟,但由于S蛋白中含有受体酵母菌自身分泌的内源蛋白,所以提纯提纯比较复杂;
(3)技术路线2中,相当于把人体细胞当作了疫苗工厂,大大简化了疫苗生产过程。无法自我复制的腺病毒也会被人体免疫机制清理掉,提高了疫苗的安全性安全性。但是绝大多数人成长过程中曾感染过腺病毒,短期内体内可能存在能中和腺病毒载体的抗体抗体,从而降低降低(用“加强/降低”作答)疫苗效果,这就是预存免疫。
【考点】基因工程在农牧、医疗、食品等方面的应用.
【答案】逆转录;引物会与自身碱基互补配对,无法与模板链结合(引物与引物之间也可以形成双链,引物会与自身碱基互补配对,降低引物与模板间结合的效率);限制性核酸内切酶;避免目的基因与质粒(运载体)的反向链接物,或者目的基因自身连接物与质粒自身连接物;提纯;安全性;抗体;降低
【解答】
【点评】
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发布:2024/4/20 14:35:0组卷:37引用:2难度:0.6
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2.学习以下材料,回答(1)~(4)题。
利用抑制性tRNA进行无义突变遗传病的治疗
无义突变是由于某个碱基的改变使代表某种氨基酸的密码子突变为终止密码子(UAA、UAG或UGA),从而使肽链合成提前终止,造成蛋白质的功能改变,引发相关疾病。约有10%~15%的人类基因相关遗传疾病是由无义突变引发的。常规的基因治疗是将正常基因的cDNA序列或是有治疗价值的基因(如CRISPR-Cas9相关的基因编辑工具)通过一定的方式导入人体靶细胞内,达到替代或修复缺陷基因、治疗疾病的目的。导入基因插入位置不当、过高或过低表达,都可能会导致副作用。尽管基因编辑可以实现生理水平的基因表达,但基因编辑工具引入外源蛋白可能引发强烈的免疫反应仍然是巨大的挑战。
抑制性tRNA(sup-tRNA)由天然tRNA改造而来,它的反密码子通过碱基配对原则可以识别无义突变的终止密码子,使得mRNA在翻译至无义突变位点时不启动翻译终止而是继续向后进行翻译,获得有功能的全长蛋白。
I型黏多糖贮积症的病因,是相关基因发生无义突变,产生终止密码子UAG。研究者构建小鼠该突变基因mldua和Flag基因融合的载体(图1),以及针对该无义突变设计的sup-tRNA表达载体(产生的sup-tRNA能够识别UAG并携带酪氨酸Tyr,简写作sup-tRNATyr),将其导入细胞进行研究,发现与具有相似作用的化合物G418比较,sup--tRNA的作用更加显著(图2);进一步利用重组腺相关病毒作为载体将sup-tRNA导入患病小鼠模型中,实验显示能够降低黏多糖过度积存,实现对该病症的有效治疗,其疗效可以持续半年以上。
从整体来看,G418在促进跨越无义突变位点继续翻译时引入的氨基酸较为随机,而sup-tRNA引入的氨基酸较为单一,且不会影响内源tRNA稳态,所以sup-tRNA在个体治疗中具有很高的安全性,因而在未来基因突变引起的疾病相关治疗中具有非常大的应用前景。
(1)侵染时,作为载体的重组腺相关病毒与靶细胞膜上的
(2)除了引入的氨基酸较为单一,不影响内源tRNA稳态,我们还可推断,用于治疗的sup-tRNA在正常终止密码子处
(3)研究者构建mldua突变基因和Flag基因融合的载体,目的是通过检测
(4)有文献报道,已在近1000个不同的人类基因中发现了7500多个无义突变。常规的基因治疗需要为每种疾病设计独特的治疗策略,这将是一项耗费惊人的项目。据此说明sup-tRNA的应用价值。发布:2025/1/3 8:0:1组卷:28引用:1难度:0.6 -
3.几丁质是许多真菌细胞壁的重要成分,自然界有些植物能产生几丁质酶催化几丁质水解从而抵抗真菌感染。通过基因工程将几丁质酶基因转入没有抗性的植物体内,可增强其抗真菌的能力。如图表示为获取几丁质酶基因而建立cDNA文库的过程。
(1)图示以mRNA为材料通过
(2)与选用老叶相比,选用嫩叶更容易提取到mRNA,原因是
(3)将从cDNA文库中获得的几丁质酶基因和质粒载体用发布:2025/1/5 8:0:1组卷:5引用:1难度:0.7
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