- DNA重组技术的基本工具
- 共1894题
如图图一是利用基因工程生产人胰岛素的主要流程图,图二是生产过程中所制备的带有目的基因供体DNA分子及运载体(质粒)的示意图.箭头所指为相应限制性核酸内切酶的识别位点,Tetr表示四环素抗性基因,Tetr上游有基因C,基因C的表达产物会阻断Tetr基因的表达.请回答下列问题:
(1)第②步中需要的酶是______,第④步常用的方法是______.
(2)若图一所示的过程中以Tetr为标记基因,则第③中应选用______对______进行切割,再用DNA连接酶连接,连接的化学键是______.为检测转化结果,将经第④步处理后的土壤农杆菌培养液接种在含有______培养基上,长出的菌落就是成功插入目的基因的菌落.
(3)第⑥步中经脱分化形成的愈伤组织细胞的特点是______,检验目的基因在烟草细胞中是否成功表达的方法为______.
正确答案
解:(1)逆转录过程获得DNA需要逆转录酶和DNA聚合酶,将目的基因导入细菌的方法是钙离子转化法.
(2)由于基因C的表达产物会阻断Tetr基因表达,所以需要破坏基因C但不能破坏Tetr基因,所以选用Bg1Ⅰ、HindⅢ进行切割.DNA连接酶连接的化学键是磷酸二酯键.标记基因是四环素抗性基因,所以在含有四环素的培养基上培养农杆菌.
(3)愈伤组织细胞的特点是具有分生能力的薄壁细胞,检验目的基因在烟草细胞中是否成功表达的方法是抗原-抗体杂交.
答案:(1)逆转录酶和DNA聚合酶 钙离子转化法
(2)Bg1Ⅰ、HindⅢ人胰岛素基因和质粒 磷酸二酯键 四环素
(3)具有分生能力的薄壁细胞 抗原-抗体杂交
解析
解:(1)逆转录过程获得DNA需要逆转录酶和DNA聚合酶,将目的基因导入细菌的方法是钙离子转化法.
(2)由于基因C的表达产物会阻断Tetr基因表达,所以需要破坏基因C但不能破坏Tetr基因,所以选用Bg1Ⅰ、HindⅢ进行切割.DNA连接酶连接的化学键是磷酸二酯键.标记基因是四环素抗性基因,所以在含有四环素的培养基上培养农杆菌.
(3)愈伤组织细胞的特点是具有分生能力的薄壁细胞,检验目的基因在烟草细胞中是否成功表达的方法是抗原-抗体杂交.
答案:(1)逆转录酶和DNA聚合酶 钙离子转化法
(2)Bg1Ⅰ、HindⅢ人胰岛素基因和质粒 磷酸二酯键 四环素
(3)具有分生能力的薄壁细胞 抗原-抗体杂交
【生物--选修3:现代生物科技专题】
已知甲种农作物因受到乙种昆虫危害而减产,乙种昆虫食用某种原核生物分泌的丙种蛋白质后死亡.因此,可将丙种蛋白质基因转入到甲种农作物体内,使甲种农作物获得抗乙种昆虫危害的能力.
回答下列问题:
(1)为了获得丙中蛋白质的基因,在已知丙种蛋白质氨基酸序列的基础上,推测出丙中蛋白质的______序列,据此可利用______方法合成目的基因.获得丙中蛋白质的基因还可用______、______方法.
(2)在利用上述丙中蛋白质基因和质粒载体构建重组质粒的过程中,常需使用______酶和______.
(3)将含有重组质粒的农杆菌与甲种农作物的愈伤组织共培养,筛选出含有丙种蛋白质的愈伤组织,由该愈伤组织培养成的再生植株可抵抗______的危害.
(4)若用含有重组质粒的农杆菌直接感染甲种农作物植株叶片伤口,则该植株的种子______(填“含有”或“不含”)丙种蛋白质基因.
正确答案
解:(1)在已知蛋白质的氨基酸序列的情况下,可根据氨基酸和碱基的对应关系,推出合成该蛋白质的mRNA序列,依据碱基互补配对原则再推出DNA的碱基序列,用DNA合成仪通过化学方法来合成目的基因.此外也可以从基因文库中获取目的基因,也可通过PCR方法获取目的基因.
(2)构建重组质粒时,需要用同种限制酶将运载体目的基因切开,并用DNA连接酶将目的基因连接到运载体上,从而构建基因表达载体.
(3)愈伤组织中含有丙蛋白,所以由愈伤组织培养的植株,乙昆虫食用后会死亡,说明植株可抵抗乙昆虫的危害.
(4)直接用含有重组质粒的农杆菌直接感染甲种农作物植株叶片伤口,可在叶片部分细胞中合成丙蛋白,该植株的种子和其他的营养器官均不含有重组质粒,所以不含有丙中蛋白质的基因.
故答案为:
(1)基因 化学 基因文库 PCR扩增
(2)限制 DNA连接
(3)乙种昆虫
(4)不含
解析
解:(1)在已知蛋白质的氨基酸序列的情况下,可根据氨基酸和碱基的对应关系,推出合成该蛋白质的mRNA序列,依据碱基互补配对原则再推出DNA的碱基序列,用DNA合成仪通过化学方法来合成目的基因.此外也可以从基因文库中获取目的基因,也可通过PCR方法获取目的基因.
(2)构建重组质粒时,需要用同种限制酶将运载体目的基因切开,并用DNA连接酶将目的基因连接到运载体上,从而构建基因表达载体.
(3)愈伤组织中含有丙蛋白,所以由愈伤组织培养的植株,乙昆虫食用后会死亡,说明植株可抵抗乙昆虫的危害.
(4)直接用含有重组质粒的农杆菌直接感染甲种农作物植株叶片伤口,可在叶片部分细胞中合成丙蛋白,该植株的种子和其他的营养器官均不含有重组质粒,所以不含有丙中蛋白质的基因.
故答案为:
(1)基因 化学 基因文库 PCR扩增
(2)限制 DNA连接
(3)乙种昆虫
(4)不含
回答关于基因工程的问题
口蹄疫是由口蹄疫病毒引起的一种偶蹄动物传染病,目前常用接种弱毒疫苗的方法预防.疫苗的主要成分是该病毒的一种结构蛋白VP1.科学家尝试利用转基因番茄来生产口蹄疫疫苗,过程如图所示.
(1)口蹄疫病毒的VP1蛋白进入动物体内,能引起机体产生特异性免疫反应.VP1蛋白在免疫反应中称为______.
(2)口蹄疫病毒的遗传物质为RNA,要获得VP1基因可用______的方法合成DNA,再用限制性核酸内切酶将VP1基因片段切下.
(3)如图所示,若用2种识别切割序列完全不同的限制酶E和F从合成的DNA上切下VPI目的基因,并将之取代质粒pZHZ1(3.7kb,1kb=1000对碱基)上相应的E-F区域 (0.2kb),那么所形成的重组质粒pZHZ2______.
A.既能被E也能被F切开 B.能被E但不能被F切开
C.既不能被E也不能被F切开 D.能被F但不能被E切开
(4)已知在质粒pZHZl中,限制酶G切割位点距限制酶E切割位点0.8kb,限制酶H切割位点距限制酶F切割位点O.5kb.若分别用限制酶G和H酶切两份重组质粒pZHZ2样品,据下表所列酶切结果判断VPI目的基因的大小为______kb;并将目的基因内部的限制酶G和H切割位点标注在图中.
(5)上述目的基因模板链中的TGA序列对应1个密码子,翻译时识别该密码子的tRNA上相应的碱基序列是______.
(6)过程⑥的培养基中除了加入各种必需营养物质和______等激素外,还需要添加______ 筛选出含有重组质粒的叶片小段.
(7)获得表达VP1蛋白的番茄植株以后,需要进行免疫效力的测定.具体方法是:将转基因番茄叶片提取液注射到豚鼠体内,每半个月注射1次,3次后检测豚鼠血液内产生的______的数量.为了使结果可信,应设2组对照,分别注射______ 和______.
正确答案
解:(1)抗原是指能够引起机体产生特异性免疫反应的物质.因此口蹄疫病毒的VP1蛋白在免疫反应中称为抗原.
(2)口蹄疫病毒的遗传物质为RNA,可以以RNA为模板逆转录获得VPI基因.
(3)一种限制性内切酶只能识别一种特定的核苷酸序列,并在特定的切点上切割DNA分子,完全不同的限制酶E和F从合成的DNA上切下VPI目的基因,并将之取代质粒pZHZ1上相应的E-F区域 (0.2kb),所以重组质粒中同时含有EF切割位点,答案选A.
(4)由酶切结果可推测目的基因内部也有限制酶G和H的识别位点,设限制酶G的识别位点距E点有a kb,距F点有bkb;限制酶H的识别位点距E点有c kb,距F点有dkb;则有0.8+a=1.6,d+0.5=1.2;GH大半环之间距离为3.7-0.2-0.8-0.5=2.2,有b+0.5+2.2=3.1,c+0.8+2.2=3.5,a=0.8、b=0.4、c=0.5、d=0.7,a+b=c+d=1.2.
(5)根据碱基配对原则,TGA序列对应的密码子是ACU,密码子ACU对应的tRNA上的反密码子是UGA.
(6)过程⑥为植物组织培养,需要的植物激素包括生长素和细胞分裂素等.
(7)本实验的自变量为是否注射含有VP1蛋白的提取液;未转基因的番茄叶片提取液不含VP1蛋白.要证明VP1蛋白起疫苗的作用,可设置注射弱毒疫苗的对照组做比较.
故答案为:
(1)抗原
(2)逆转录
(3)A
(4)1.2
(5)UGA
(6)生长素和细胞分裂素 卡那霉素
(7)特异性抗体 未转基因的番茄叶片提取液 弱毒疫苗
解析
解:(1)抗原是指能够引起机体产生特异性免疫反应的物质.因此口蹄疫病毒的VP1蛋白在免疫反应中称为抗原.
(2)口蹄疫病毒的遗传物质为RNA,可以以RNA为模板逆转录获得VPI基因.
(3)一种限制性内切酶只能识别一种特定的核苷酸序列,并在特定的切点上切割DNA分子,完全不同的限制酶E和F从合成的DNA上切下VPI目的基因,并将之取代质粒pZHZ1上相应的E-F区域 (0.2kb),所以重组质粒中同时含有EF切割位点,答案选A.
(4)由酶切结果可推测目的基因内部也有限制酶G和H的识别位点,设限制酶G的识别位点距E点有a kb,距F点有bkb;限制酶H的识别位点距E点有c kb,距F点有dkb;则有0.8+a=1.6,d+0.5=1.2;GH大半环之间距离为3.7-0.2-0.8-0.5=2.2,有b+0.5+2.2=3.1,c+0.8+2.2=3.5,a=0.8、b=0.4、c=0.5、d=0.7,a+b=c+d=1.2.
(5)根据碱基配对原则,TGA序列对应的密码子是ACU,密码子ACU对应的tRNA上的反密码子是UGA.
(6)过程⑥为植物组织培养,需要的植物激素包括生长素和细胞分裂素等.
(7)本实验的自变量为是否注射含有VP1蛋白的提取液;未转基因的番茄叶片提取液不含VP1蛋白.要证明VP1蛋白起疫苗的作用,可设置注射弱毒疫苗的对照组做比较.
故答案为:
(1)抗原
(2)逆转录
(3)A
(4)1.2
(5)UGA
(6)生长素和细胞分裂素 卡那霉素
(7)特异性抗体 未转基因的番茄叶片提取液 弱毒疫苗
【生物-现代生物科技专题】
下图为转基因植物培育过程示意图,请据图回答问题:
(1)图中b、c阶段分别是______,该过程中需在培养基中添加______,诱导细胞的分裂和分化.
(2)在转基因过程中,Ti质粒和含目的基因的DNA片段要用______进行切割,构建的基因表达载体除了目的基因、标记基因外,还必须有______.
(3)该过程选择愈伤组织为受体细胞的原因是______,检测转基因植株的DNA是否插入了目的基因,常用______技术.
(4)上述过程涉及到生物工程有______,植物叶肉细胞具有全能性的原因是______.
正确答案
解:(1)图中b阶段表示脱分化形成愈伤组织,c表示再分化形成幼苗,该过程中需在培养基中添加植物激素,即生长素和细胞分裂素诱导细胞的分裂和分化.
(2)在转基因过程中,Ti质粒和含目的基因的DNA片段要用同一种限制酶进行切割,形成相同的黏性末端;构建的基因表达载体含有目的基因、标记基因、启动子和终止子.
(3)愈伤组织中细胞的全能性高,可作为受体细胞;检测转基因植株的DNA是否插入了目的基因,常用DNA分子杂交技术.
(4)上述过程涉及到基因工程、植物细胞工程,植物叶肉细胞具有生物的全部遗传信息,具有发育成完整植物的潜能,即全能性.
故答案为:
(1)脱分化、再分化 植物激素
(2)同一种限制酶 启动子、终止子
(3)细胞的全能性高 DNA分子杂交
(4)基因工程、植物细胞工程 细胞都具有该生物的全部遗传信息
解析
解:(1)图中b阶段表示脱分化形成愈伤组织,c表示再分化形成幼苗,该过程中需在培养基中添加植物激素,即生长素和细胞分裂素诱导细胞的分裂和分化.
(2)在转基因过程中,Ti质粒和含目的基因的DNA片段要用同一种限制酶进行切割,形成相同的黏性末端;构建的基因表达载体含有目的基因、标记基因、启动子和终止子.
(3)愈伤组织中细胞的全能性高,可作为受体细胞;检测转基因植株的DNA是否插入了目的基因,常用DNA分子杂交技术.
(4)上述过程涉及到基因工程、植物细胞工程,植物叶肉细胞具有生物的全部遗传信息,具有发育成完整植物的潜能,即全能性.
故答案为:
(1)脱分化、再分化 植物激素
(2)同一种限制酶 启动子、终止子
(3)细胞的全能性高 DNA分子杂交
(4)基因工程、植物细胞工程 细胞都具有该生物的全部遗传信息
(选做题)已知SARS是由一种RNA病毒感染所引起的疾病。SARS病毒表面的S蛋白是主要的病毒抗原,在SARS病人康复后的血清中有抗S蛋白的特异性抗体。某研究小组为了研制预防SARS病毒的疫苗,开展了前期研究工作。其简要的操作流程如下:
(1)实验步骤①所代表的反应过程是___________。
(2)步骤②构建重组表达载体A和重组表达载体B必须使用限制性内切酶和_______酶,后者的作用是将用限制性内切酶切割的________和_______连接起来。
(3)如果省略步骤②而将大量扩增的S基因直接导入大肠杆菌,一般情况下,不能得到表达的S蛋白,其原因是S基因在大肠杆菌中不能_________,也不能______________。
(4)为了检验步骤④所表达的S蛋白是否与病毒S蛋白有相同的免疫反应特性,可用______与______进行抗原—抗体特异性反应实验,从而得出结论。
(5)步骤④和⑥的结果相比,原核细胞表达的S蛋白与真核细胞表达的S蛋白的氨基酸序列______(相同,不同),根本原因是_______________。
正确答案
(1)逆转录
(2)DNA连接 载体 S基因
(3)复制 合成S基因的mRNA
(4)大肠杆菌中表达的S蛋白 SARS康复病人血清
(5)相同 表达蛋白质所用的基因相同
红细胞生成素(EPO)是体内促进红细胞生成的一种糖蛋白,可用于治疗肾衰性贫血等疾病。由于天然EPO来源极为有限,目前临床上使用的红细胞生成素主要来自于基因工程技术生产的重组人红细胞生成素(thEPO),其简要生产流程如下图。请回答:
(1)图中①所指的是_________技术。
(2)图中②所指的物质是_________,③所指的物质是______________。
(3)培养重组CHO细胞时,为便于清除代谢产物,防止细胞产物积累对细胞自身造成危害,应定期更换________。
(4)检测thEPO的体外活性需用抗thEPO的单克隆抗体。分泌该单克隆抗体的________细胞,可由thEPO免疫过的小鼠B淋巴细胞与小鼠骨髓瘤细胞融合而成。
正确答案
(1)PCR
(2)mRNA thEPO
(3)培养液
(4)杂交瘤
下图表示基因控制胰岛素合成过程的示意图,请分析并回答:
(1)DNA分子基本骨架由____________交替排列构成,DNA分子的多样性体现在____________。
(2)在图中④结构中完成的是__________过程,即________________。
(3)图中甘氨酸的密码子是____________,控制该蛋白合成的基因中,决定“…一甘氨酸一异亮氨酸一缬氨酸一谷氨酸一…”的模板链是图中的________________。
(4)通过转基因技术,可以将人胰岛素基因转入大肠杆菌合成人胰岛素。形成重组质粒需要用到的酶有__________,其作用位点是图中的_______________处(填图中序号)。
正确答案
(1)磷酸和脱氧核糖 脱氧核糖核苷酸(或碱基对、碱基)的数量和排列顺序
(2)翻译 以mRNA为模板合成有一定氨基酸顺序的多肽链
(3)GGC 甲链
(4)限制性核酸内切酶(或限制酶)和DNA连接酶 ③
下列是某基因控制合成mRNA以及多肽链的示意图(UAA为终止密码子):
请回答:
(1)该mRNA片段中亮氨酸的密码子有________种,分别是_________。亮氨酸的密码子不止一种,这一现象叫密码子的____________,你认为这对生物体的生存发展有何意义?________________。
(2)若由于某种原因编码该段多肽链的基因中某个碱基缺失,转录的mRNA中碱基也缺失(见图↓标志),则该片段控制合成多肽链的氨基酸的序列是______________________________________。
(3)如果大量需要以上的多肽链片段,可以利用基因工程技术手段制备,相关的图和表如下:
请回答:
①.假设所用的限制酶均能将所识别的位点完全切开,采用EcoRⅠ和PstⅠ切含有目的基因的DNA,能得到_______种DNA片段。如果将质粒载体和控制含目的基因DNA片段只用EcoRI酶切,酶切产物再加入DNA连接酶,其中由两个DNA片段之间连接形成的产物有_______、________、________三种。
②.为了防止目的基因和质粒表达载体的酶切后的末端任意连接,酶切时应该选用的酶是____、____。
正确答案
(1)3 CUU、UUG、CUA 简并性 增加容错率(答案合理即可)
(2)甲硫氨酸—亮氨酸—丝氨酸—亮氨酸—亮氨酸—半胱氨酸
(3)①.4 质粒载体—质粒载体连接物 目的基因—目的基因连接物 质粒载体—目的基因连接物
②.EcoRI SmaI
果酒、面包制作等都需要酵母菌,酵母菌可以用液体培养基(培养液)来培养,培养液中酵母菌种群的增长情况与发酵食品的制作有密切关系。
(1)土壤是酵母菌的大本营,若从自然界分离得到的样品中含有谷氨酸棒状杆菌、硝化细菌、金黄色葡萄球菌、酵母菌等,现欲筛选出酵母菌,则简便的方案是____。
(2)某生物兴趣小组的同学在不同的条件下,观察酵母菌种群的生长情况。下表中的数据是在有氧情况下培养测得的酵母菌数(×106个/mL)。请根据所学的知识,回答下列有关问题:
实验研究的条件如下:
A:培养液10mL,加入干酵母液0.1mL,环境温度28℃。
B:无菌水10mL,加入干酵母液0.1mL,环境温度28℃。
①.请写出该实验的课题名称:_________________。
②.本实验过程中,每隔24小时取一定量的酵母菌培养液,用血球计数板在显微镜下进行细胞计数,并以多次计数的平均值估算试管中酵母菌的种群密度,这种方法称为________。每次取样前都应振荡试管,目的是使________。如果视野太暗导致看不清晰,应当采取的措施是___________。
③.A组测定的数据中,培养一天和培养六天的酵母菌数均为0.8×l06个/mL,你认为其生长情况相同吗?________,理由是________________。
(3)目前,我国已经利用酵母菌实现了乙肝疫苗、干扰素的商业化生产。在这些技术中使用的工具酶是______。在实际应用中发现,用真菌(酵母菌)生产的基因工程药物(如干扰素)要比用细菌生产的功效好。请从这两类生物细胞结构的相关差异说明原因:__________________。
正确答案
(1)在培养基中加入青霉素或无氧状态培养
(2)①.营养物质对酵母菌种群增长的影响
②.取样调查法 试管中酵母茵分布均匀,减少计数误差 增大光圈或将平面镜改为凹面镜
③.不相同 培养一天和培养六天的酵母茵分别处于调整期和衰亡期
(3)限制性内切酶和DNA连接酶 真菌(酵母菌)细胞有很多细胞器,高尔基体、内质网能将核糖体合成的蛋白质进行加工,与人体内的蛋白质合成过程更相似
2001年,Schittek等科学家从人体汗液中分离得到一种称作Dermcidin(DCD)的人汗腺抗菌肽,这种物质具有抗细菌、真菌、病毒等的活性,有望成为替代普通抗生素的一类新型药物。研究人员已分离获得了控制DCD合成的基因。请据此回答问题:
(1)为了评估DCD的抗菌性,研究人员用大肠杆菌进行了抗菌实验。分别在未加入DCD的培养基和_____的培养基中接种______。培养一段时间后,比较两种培养基中的_______,确定该物质的抗菌效果。实验所用培养基为细菌生长提供的主要营养有_______。在此基础上,培养基还需满足细菌生长对_______、特殊营养物质以及氧气的要求。
(2)应用PCR技术可以对DCD基因进行体外大量扩增。此过程需在一定的缓冲溶液中进行,反应体系中应提供模板、引物、______作为原料以及______酶。同时,通过控制______条件使DNA复制在体外反复进行。理论上,若要将DCD基因转入其他生物,可将此基因与_______连接构建形成重组DNA之后导入受体细胞,在此构建过程中需用到的工具酶是______。
正确答案
(1)加入DCD 大肠杆菌(菌液) 菌落数目 水、碳源、氮源、无机盐 pH
(2)4种游离的脱氧核苷酸(或dNTP) 耐高温的DNA聚合 温度 (运)载体 限制酶和DNA连接酶
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