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简答题

Rag2基因缺失小鼠不能产生成熟的淋巴细胞.科研人员利用胚胎干细胞(ES细胞)对Rag2基因缺失小鼠进行基因治疗,其技术流程如图.请回答:

(1)在上皮细胞进行培养时,应使用______酶将细胞分散开制成细胞悬液,培养基的成分除无机盐、糖、氨基酸、核苷酸微量元素等营养成分外通常还需要加入______.为了防止培养过程中的污染,细胞培养液中需添加一定量的______;为了便于清除代谢产物,防止细胞产物的积累对细胞自身造成危害,应定期更换______

(2)核移植的受体卵母细胞应培养至______期,此时应先去除卵母细胞的______

(3)ES细胞可由囊胚的______分离培养获得,它的功能特点是______,人类可以对其进行______形成造血干细胞.

(4)基因导入之前必须构建基因表达载体,基因表达载体的组成要有目的基因、______和终止子、______等.

(5)该治疗方式属于______(体内、体外)基因治疗.

正确答案

解:(1)在利用上皮细胞进行细胞培养时,可用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理,以消化组织细胞间的蛋白质,得到单个细胞.营养物质除了糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素等,还需加入血清、血浆等天然物质.为了防止细胞培养过程中细菌的污染,可向培养液中加入适量的抗生素.为了便于清除代谢产物,防止细胞产物的积累对细胞自身造成危害,应定期更换培养液.

(2)动物体细胞核移植的受体细胞是处于减数第二次分裂中期(MII中期)的卵母细胞,且要去除其细胞核.

(3)重组胚胎培养到囊胚期时,可从其内细胞团中分离出ES细胞.ES细胞具有发育的全能性,人类可以对其进行诱导分化形成造血干细胞.

(4)基因表达载体由启动子、终止子、标记基因和目的基因组成.

(5)根据图形分析可知该治疗方式属于体外基因治疗.

故答案为:

(1)胰蛋白酶或胶原蛋白酶  血清、血浆    抗生素  培养液

(2)MII中   细胞核

(3)内细胞团  发育的全能性   诱导分化

(4)标记基因   启动子   体外

解析

解:(1)在利用上皮细胞进行细胞培养时,可用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理,以消化组织细胞间的蛋白质,得到单个细胞.营养物质除了糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素等,还需加入血清、血浆等天然物质.为了防止细胞培养过程中细菌的污染,可向培养液中加入适量的抗生素.为了便于清除代谢产物,防止细胞产物的积累对细胞自身造成危害,应定期更换培养液.

(2)动物体细胞核移植的受体细胞是处于减数第二次分裂中期(MII中期)的卵母细胞,且要去除其细胞核.

(3)重组胚胎培养到囊胚期时,可从其内细胞团中分离出ES细胞.ES细胞具有发育的全能性,人类可以对其进行诱导分化形成造血干细胞.

(4)基因表达载体由启动子、终止子、标记基因和目的基因组成.

(5)根据图形分析可知该治疗方式属于体外基因治疗.

故答案为:

(1)胰蛋白酶或胶原蛋白酶  血清、血浆    抗生素  培养液

(2)MII中   细胞核

(3)内细胞团  发育的全能性   诱导分化

(4)标记基因   启动子   体外

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我们日常吃的大米中铁含量极低,科研人员通过基因工程等技术,培育出了铁含量比普通大米高60%的转基因水稻,改良了稻米的营养品质.如图为培育转基因水稻过程示意图,请分析回答.

(1)铁结合蛋白基因来自菜豆,可通过______扩增获取,如果该基因脱氧核苷酸序列已知且比较小,还可______方法直接人工合成.

(2)铁结合蛋白基因需插入到 重组Ti质粒上的______之间.

(3)将含有重组Ti质粒的农杆菌与水稻愈伤组织共同培养时,通过培养基2的筛选培养,可以获得______;培养基3与培养基2的区别是______.检测培育转基因水稻的目的是否达到,需要检测转基因稻米______

(4)将T0代植株上收获的种子种植成T1代株系,检测各单株的潮霉素抗性.若少数T1代株系的所有植株都表现为对潮霉素敏感,但其体内能检测到铁结合蛋白基因,造成这一结果最可能的原因是______

正确答案

解:(l)获取目的基因的方法有三种:①从基因文库中获取;②利用PCR技术扩增;③人工合成(化学合成).如果基因的脱氧核苷酸序列已知,可以用化学合成法获得此目的基因,再用PCR技术进行扩增.

(2)构建重组质粒的过程中,需要将铁结合蛋白基因需插入到重组Ti质粒上启动子和终止子的之间,易于重组Ti质粒导入和成功表达.

(3)水稻细胞经过脱分化后可形成愈伤组织;质粒上的标记基因为潮霉素抗性基因,因此通过培养基2的筛选培养,可以获得含有重组质粒的愈伤组织.培养基2中进行的是再分化过程,而培养基3中已经形成试管苗,因此培养基3与培养基2的区别是生长素和细胞分裂素的浓度比例不同.检测培育转基因水稻的目的是否达到,需要检测转基因水稻成熟种子中铁含量.

(4)有少数株系的所有植株都表现为对潮霉素敏感,但其体内能检测到铁结合蛋白基因,造成这一结果最可能的原因是潮霉素抗性基因没有表达或潮霉素抗性基因丢失.

故答案为:

(1)PCR化学

(2)启动子和终止子

(3)含有重组质粒的愈伤组织生长素和细胞分裂素的浓度比例(植物激素比例)    铁的含量

(4)潮霉素基因没有表达(或潮霉素基因丢失等)

解析

解:(l)获取目的基因的方法有三种:①从基因文库中获取;②利用PCR技术扩增;③人工合成(化学合成).如果基因的脱氧核苷酸序列已知,可以用化学合成法获得此目的基因,再用PCR技术进行扩增.

(2)构建重组质粒的过程中,需要将铁结合蛋白基因需插入到重组Ti质粒上启动子和终止子的之间,易于重组Ti质粒导入和成功表达.

(3)水稻细胞经过脱分化后可形成愈伤组织;质粒上的标记基因为潮霉素抗性基因,因此通过培养基2的筛选培养,可以获得含有重组质粒的愈伤组织.培养基2中进行的是再分化过程,而培养基3中已经形成试管苗,因此培养基3与培养基2的区别是生长素和细胞分裂素的浓度比例不同.检测培育转基因水稻的目的是否达到,需要检测转基因水稻成熟种子中铁含量.

(4)有少数株系的所有植株都表现为对潮霉素敏感,但其体内能检测到铁结合蛋白基因,造成这一结果最可能的原因是潮霉素抗性基因没有表达或潮霉素抗性基因丢失.

故答案为:

(1)PCR化学

(2)启动子和终止子

(3)含有重组质粒的愈伤组织生长素和细胞分裂素的浓度比例(植物激素比例)    铁的含量

(4)潮霉素基因没有表达(或潮霉素基因丢失等)

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我们日常吃的大米中铁含量极低,科研人员通过基因工程等技术,培育出了铁含量比普通大米高60%的转基因水稻,改良了稻米的营养品质.如图为培育转基因水稻流程示意图,请回答下列问题:

(l)铁结合蛋白基因来自菜豆,且基因的脱氧核苷酸序列已知,可以用______法获得此目的基因.

(2)构建重组Ti质粒时,通常要用分别______切割____________

(3)将含有重组Ti质粒的农杆菌与水稻愈伤组织共同培养时,通过培养基2的筛选培养,可以获得______

(4)为研究外源基因的遗传方式,将T0代植株上收获的种子种植成T1代株系,检测各单株的潮霉素抗性.在检测的多数T1代株系内,抗潮霉素植株与潮霉素敏感植株的比例为3:1,此结果说明外源基因的遗传符合______定律.有少数T1代株系的所有植株都表现为对潮霉素敏感,但其体内能检测到铁结合蛋白基因,造成这一结果最可能的原因是______

正确答案

解:(1)获取目的基因的方法有三种:①从基因文库中获取;②利用PCR技术扩增;③人工合成(化学合成).如果基因的脱氧核苷酸序列已知,可以用化学合成法获得此目的基因,再用PCR技术进行扩增.

(2)构建重组质粒的过程中,通常要用同一种限制酶分别切割质粒和含目的基因的DNA片段,使它们产生相同的黏性末端,然后再用DNA连接酶连接成重组质粒.

(3)质粒上的标记基因为潮霉素抗性基因,因此通过培养基2的筛选培养,可以获得含有重组质粒或抗潮霉素的愈伤组织.

(4)由于在检测的多数T1代株系内,抗潮霉素植株与潮霉素敏感植株的比例为3:1,所以外源基因的遗传符合基因的分离定律.有少数株系的所有植株都表现为对潮霉素敏感,但其体内能检测到铁结合蛋白基因,造成这一结果最可能的原因是潮霉素抗性基因没有表达或潮霉素抗性基因丢失.

故答案为:

(1)化学合成

(2)限制性核酸内切酶  含目的基因的DNA片段   质粒

(3)含有重组质粒(有潮霉素抗性)的愈伤组织

(4)基因分离   潮霉素抗性基因没有表达或潮霉素抗性基因丢失

解析

解:(1)获取目的基因的方法有三种:①从基因文库中获取;②利用PCR技术扩增;③人工合成(化学合成).如果基因的脱氧核苷酸序列已知,可以用化学合成法获得此目的基因,再用PCR技术进行扩增.

(2)构建重组质粒的过程中,通常要用同一种限制酶分别切割质粒和含目的基因的DNA片段,使它们产生相同的黏性末端,然后再用DNA连接酶连接成重组质粒.

(3)质粒上的标记基因为潮霉素抗性基因,因此通过培养基2的筛选培养,可以获得含有重组质粒或抗潮霉素的愈伤组织.

(4)由于在检测的多数T1代株系内,抗潮霉素植株与潮霉素敏感植株的比例为3:1,所以外源基因的遗传符合基因的分离定律.有少数株系的所有植株都表现为对潮霉素敏感,但其体内能检测到铁结合蛋白基因,造成这一结果最可能的原因是潮霉素抗性基因没有表达或潮霉素抗性基因丢失.

故答案为:

(1)化学合成

(2)限制性核酸内切酶  含目的基因的DNA片段   质粒

(3)含有重组质粒(有潮霉素抗性)的愈伤组织

(4)基因分离   潮霉素抗性基因没有表达或潮霉素抗性基因丢失

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(2015秋•南京月考)内皮素(ET)是一种含21个氨基酸的多肽,它有强烈的血管收缩和促进平滑肌细胞增殖等作用.研究发现内皮素功能异常与高血压、糖尿病、癌症等有着密切联系.内皮素主要通过与靶细胞膜上的内皮素受体结合而发挥生物学效应.ETA是内皮素的主要受体,科研人员试图通过构建表达载体,实现ETA基因在细胞中高效表达,为后期ETA的体外研究以及拮抗剂的筛选、活性评价等奠定基础.其过程如下(图中SNAP基因是一种荧光蛋白基因,限制酶ApaⅠ的识别序列为CCCGGG,限制酶XhoⅠ的识别序列为CTCGAG).请分析回答:

(1)完成过程①需要的酶是______;与过程②相比,过程①特有的碱基配对方式是______

(2)过程③中,限制酶XhoⅠ切割DNA,使______键断开,形成目的基因的黏性末端是______.用两种限制酶切割,获得不同的黏性末端,其主要目的是______

(3)过程⑥中,要用______预先处理大肠杆菌,使其处于容易吸收外界DNA的感受态.

(4)利用SNAP基因与ETA基因结合构成融合基因,目的是______

(5)人皮肤黑色素细胞上有内皮素的特异受体,内皮素与黑色素细胞膜上的受体结合后,会刺激黑色素细胞的分化、增殖并激活酪氨酸酶的活性,从而使黑色素急剧增加.美容时可以利用注射ETA达到美白祛斑效果,这是因为ETA能与内皮素结合,减少了内皮素与______的结合,抑制了内皮素对黑色素细胞的增殖和黑色素的形成.

正确答案

解:(1)图中1过程是逆转录过程,需要逆转录酶的催化;与过程2相比,该过程特有的碱基配对方式是U-A.

(2)过程3利用限制酶XhoⅠ切割DNA获得目的基因的过程,限制酶使得DNA的磷酸二酯键断开,形成的黏性末端是-AGCT(或).图中显示利用了两种限制酶切割目的基因和载体,从而获得了不同的黏性末端,可以使目的基因定向连接到载体上.

(3)过程6重组质粒导入受体细胞的过程,要用Ca2+(或CaCl2)预先处理大肠杆菌,使其处于容易吸收外界DNA的感受态.

(4)利用SNAP基因与ETA基因结合构成融合基因,可以检测ETA基因能否表达及表达量.

(5)ETA能与内皮素结合,减少了内皮素与黑色素细胞膜上内皮素受体的结合,抑制了内皮素对黑色素细胞的增值和黑色素的形成,从而达到美容的目的.

故答案为:

(1)逆转录酶   U-A

(2)磷酸二酯-AGCT(或) 可以使目的基因定向连接到载体上

(3)Ca2+(或CaCl2

(4)检测ETA基因能否表达及表达量

(5)黑色素细胞膜上内皮素受体

解析

解:(1)图中1过程是逆转录过程,需要逆转录酶的催化;与过程2相比,该过程特有的碱基配对方式是U-A.

(2)过程3利用限制酶XhoⅠ切割DNA获得目的基因的过程,限制酶使得DNA的磷酸二酯键断开,形成的黏性末端是-AGCT(或).图中显示利用了两种限制酶切割目的基因和载体,从而获得了不同的黏性末端,可以使目的基因定向连接到载体上.

(3)过程6重组质粒导入受体细胞的过程,要用Ca2+(或CaCl2)预先处理大肠杆菌,使其处于容易吸收外界DNA的感受态.

(4)利用SNAP基因与ETA基因结合构成融合基因,可以检测ETA基因能否表达及表达量.

(5)ETA能与内皮素结合,减少了内皮素与黑色素细胞膜上内皮素受体的结合,抑制了内皮素对黑色素细胞的增值和黑色素的形成,从而达到美容的目的.

故答案为:

(1)逆转录酶   U-A

(2)磷酸二酯-AGCT(或) 可以使目的基因定向连接到载体上

(3)Ca2+(或CaCl2

(4)检测ETA基因能否表达及表达量

(5)黑色素细胞膜上内皮素受体

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干扰素是治疗癌症的重要药物,它必须从血中提取,每升人血只能提取0.5μg,所以价格昂贵.现在美国加利福尼亚州的基因公司用如下图的方式生产干扰素.试分析原理和优点.

(1)从人的淋巴细胞中获取出干扰素基因,一般可用______的方法,此基因在基因工程中称为______

(2)此基因与细菌的质粒相结合要依靠______,其作用部位是磷酸二酯键,然后将目的基因移植到酵母菌体内,酵母菌在基因工程中叫______

(3)科学家在培养转基因植物时,常用______中的质粒做运载体.质粒是基因工程最常用的运载体,它具备运载体的哪些条件?

______;②______

______;④______

(4)细菌质粒能与干扰素基因能够拼接其原因是______.人的干扰素基因在酵母菌体内合成了人的干扰素,说明了______

正确答案

解:(1)从人的淋巴细胞中获取出干扰素基因,一般可用逆转录的方法进行人工合成,此基因在基因工程中称为目的基因.

(2)在基因工程中,需要利用DNA连接酶将目的基因与细菌的质粒进行连接,其作用部位是磷酸二酯键,然后将目的基因移植到酵母菌体内,酵母菌在基因工程中叫受体细胞.

(3)科学家在培养转基因植物时,常用原核生物中的质粒做运载体.质粒是基因工程最常用的运载体,它具备运载体条件:①能够子啊宿主细胞中自我复制;②至少一个酶切位点,于外源基因连接;③具有某些标记基因,便于目的基因的鉴定与筛选;④对受体细胞无害.

(4)细菌质粒能与干扰素基因能够拼接其原因是他们具有共同的物质基础和结构基础,以及只有相同个的黏性末端.人的干扰素基因在酵母菌体内合成了人的干扰素,说明了不同生物共用一套密码子.

故答案为:

(1)人工合成   目的基因

(2)DNA连接酶   受体细胞

(3)能够子啊宿主细胞中自我复制;至少一个酶切位点,于外源基因连接;具有某些标记基因,便于目的基因的鉴定与筛选;对受体细胞无害

(4)他们具有共同的物质基础和结构基础,以及只有相同个的黏性末端;不同生物共用一套密码子

解析

解:(1)从人的淋巴细胞中获取出干扰素基因,一般可用逆转录的方法进行人工合成,此基因在基因工程中称为目的基因.

(2)在基因工程中,需要利用DNA连接酶将目的基因与细菌的质粒进行连接,其作用部位是磷酸二酯键,然后将目的基因移植到酵母菌体内,酵母菌在基因工程中叫受体细胞.

(3)科学家在培养转基因植物时,常用原核生物中的质粒做运载体.质粒是基因工程最常用的运载体,它具备运载体条件:①能够子啊宿主细胞中自我复制;②至少一个酶切位点,于外源基因连接;③具有某些标记基因,便于目的基因的鉴定与筛选;④对受体细胞无害.

(4)细菌质粒能与干扰素基因能够拼接其原因是他们具有共同的物质基础和结构基础,以及只有相同个的黏性末端.人的干扰素基因在酵母菌体内合成了人的干扰素,说明了不同生物共用一套密码子.

故答案为:

(1)人工合成   目的基因

(2)DNA连接酶   受体细胞

(3)能够子啊宿主细胞中自我复制;至少一个酶切位点,于外源基因连接;具有某些标记基因,便于目的基因的鉴定与筛选;对受体细胞无害

(4)他们具有共同的物质基础和结构基础,以及只有相同个的黏性末端;不同生物共用一套密码子

下一知识点 : 基因表达载体构建
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