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简答题

逆转录病毒载体是目前应用较多的动物基因工程载体之一.运用逆转录病毒载体可以将外源基因插入到受体细胞染色体,使外源基因随染色体DNA一起复制和表达.研究发现逆转录病毒基因组(RNA)的核心部分包括三个基因:gag基因(编码病毒的核心蛋白)、pol基因(编码逆转录酶)、env基因(编码病毒的表面糖蛋白).位于这些基因的两端有LTR序列(含有启动子、调节基因等),控制着逆转录基因组核心基因的表达及转移.如图是构建逆转录病毒载体及用于培育转基因小鼠的过程.回答下列问题:

(1)逆转录病毒的遗传信息储存在______;过程①原料是______

(2)过程②中,外源基因一定要插入到病毒DNA的LTR序列中的启动子后,其主要目的______

(3)过程③中,导入病毒蛋白编码基因(gag,pol和env)的目的是______

(4)过程④中,逆转录病毒载体感染的细胞一般选择内细胞团细胞,因为这类细胞能______.此时,早期胚胎处于______期.

(5)在胚胎移植前,需要对代孕母鼠进行______处理,才能使其生殖器官(子宫)适于早期胚胎的植入和正常发育. 研究中必须对嵌合小鼠进行筛选,只有能产生______的嵌合小鼠才能将获得的新性状遗传给子代.

正确答案

解:(1)逆转录病毒的遗传物质是RNA,其遗传信息储存在RNA中4种核苷酸排列顺序中;过程①是逆转录过程,模板是RNA,原料是4种脱氧核苷酸,需要逆转录酶参与.

(2)启动子是一段有特殊结构的DNA片段,位于基因的首端,它是RNA聚合酶识别和结合的部位.启动子可控制外源基因的表达和转移,所以外源基因要插入启动子后.

(3)基因可控制蛋白质的合成,病毒蛋白编码基因的作用是合成组成病毒的蛋白质.

(4)囊胚期的内细胞团可发育成新个体的各种组织器官.

(5)胚胎移植前,需要对代孕母鼠进行同期发情处理,使其生殖器官(子宫)适于早期胚胎的植入和正常发育.亲子代之间遗传的桥梁是配子,只有含有外源基因配子的小鼠才能将新性状遗传给子代.

故答案为:

(1)RNA中4种核苷酸排列顺序中   4种脱氧核苷酸

(2)控制外源基因的表达

(3)合成组成病毒的蛋白质

(4)发育成新个体的各种组织器官(具有发育的全能性)   囊胚

(5)同期发情   含外源基因配子

解析

解:(1)逆转录病毒的遗传物质是RNA,其遗传信息储存在RNA中4种核苷酸排列顺序中;过程①是逆转录过程,模板是RNA,原料是4种脱氧核苷酸,需要逆转录酶参与.

(2)启动子是一段有特殊结构的DNA片段,位于基因的首端,它是RNA聚合酶识别和结合的部位.启动子可控制外源基因的表达和转移,所以外源基因要插入启动子后.

(3)基因可控制蛋白质的合成,病毒蛋白编码基因的作用是合成组成病毒的蛋白质.

(4)囊胚期的内细胞团可发育成新个体的各种组织器官.

(5)胚胎移植前,需要对代孕母鼠进行同期发情处理,使其生殖器官(子宫)适于早期胚胎的植入和正常发育.亲子代之间遗传的桥梁是配子,只有含有外源基因配子的小鼠才能将新性状遗传给子代.

故答案为:

(1)RNA中4种核苷酸排列顺序中   4种脱氧核苷酸

(2)控制外源基因的表达

(3)合成组成病毒的蛋白质

(4)发育成新个体的各种组织器官(具有发育的全能性)   囊胚

(5)同期发情   含外源基因配子

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科学家通过基因工程的方法,将苏云金芽孢杆菌的Bt毒蛋白基因转入普通棉株细胞内,并成功实现了表达,从而培育出了能抗棉铃虫的棉花植株--抗虫棉.其大致过程如图所示,请分析回答下列相关的问题:

(1)Ti质粒是农杆菌中的一种质粒,其上有T-DNA,把目的基因插入Ti质粒的T-DNA中是利用T-DNA______的特点.

(2)Bt毒蛋白基因转入普通棉株细胞内并成功实现了表达的过程,在基因工程中称为______

(3)将目的基因导入受体细胞的方法有很多种,该题中涉及的是______

(4)目的基因能否在棉株体内稳定遗传的关键是______

正确答案

解:(1)农杆菌中的Ti质粒上的T-DNA可转移至受体细胞,并且整合到受体细胞染色体的DNA上.

(2)Bt毒蛋白基因转入普通棉株细胞内并成功实现了表达的过程,在基因工程中称为转化.

(3)由图可知,题中将目的基因导入受体细胞的方法是农杆菌转化法.

(4)目的基因是否插入到受体细胞染色体DNA上是目的基因能否在棉株体内稳定遗传的关键.

故答案为:

(1)可转移至受体细胞并且整合到受体细胞染色体DNA上

(2)转化

(3)农杆菌转化法

(4)目的基因是否插入到受体细胞染色体DNA上

解析

解:(1)农杆菌中的Ti质粒上的T-DNA可转移至受体细胞,并且整合到受体细胞染色体的DNA上.

(2)Bt毒蛋白基因转入普通棉株细胞内并成功实现了表达的过程,在基因工程中称为转化.

(3)由图可知,题中将目的基因导入受体细胞的方法是农杆菌转化法.

(4)目的基因是否插入到受体细胞染色体DNA上是目的基因能否在棉株体内稳定遗传的关键.

故答案为:

(1)可转移至受体细胞并且整合到受体细胞染色体DNA上

(2)转化

(3)农杆菌转化法

(4)目的基因是否插入到受体细胞染色体DNA上

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科学家将人的生长素基因与大肠杆菌的DNA分子进行重组,并成功地在大肠杆菌中得以表达.过程如图据图回答:

(1)过程①表示的是采取______的方法来获取目的基因.其过程可表示为:______

(2)图中(3)过程用人工方法,使体外重组的DNA分子转移到受体细胞内,主要是借鉴细菌或病毒______细胞的途径.一般将受体大肠杆菌用______处理,使细胞处于能______的生理状态,这种细胞称为______细胞,再将表达载体溶于缓冲液中与______混合,在一定的温度下完成转化.

(3)检测大肠杆菌B是否导入了质粒或重组质粒,可采用的方法是______,理由是:______

(4)如果把已经导入了普通质粒A或重组质粒的大肠杆菌,放在含有四环素的培养基上培养,发生的现象是______,原因是______

正确答案

解:(1)目的基因的获取途径有:从基因文库中获取;利用PCR技术扩增;人工合成(反转录法和化学合成法).从图中可以明显地看出,过程①是通过反转录法获取目的基因的,其过程可表示为目的基因mRNA单链DNA双链DNA.

(2)过程③表示借鉴细菌或病毒侵染细胞的途径将目的基因导入受体细胞.受体细胞是微生物时,一般用Cacl2(Ca2+)处理,以增大细胞壁的通透性,使细胞成为感受态细胞,易于含有目的基因的重组质粒进入受体细胞.

(4)由图可知,质粒上含有四环素抗性基因和氨苄青霉素的抗性基因.构建基因表达载体时,破环了质粒上的四环素抗性基因,但没有破环氨苄青霉素的抗性基因,所以导入普通质粒或重组质粒的大肠杆菌都能抗氨苄青霉素,都能在含有氨苄青霉素的培养基上生长.

(5)由第四小题分析可知,把已经导入了普通质粒或重组质粒的大肠杆菌,放在含有四环素的培养基上培养,导入普通质粒的大肠杆菌能生长,导入重组质粒的大肠杆菌不能生长,因为目的基因正插在四环素抗性基因中,破坏了其结构和功能.

故答案为:

(1)逆转录(逆转录法或从cDNA文库中获取)      目的基因mRNA单链DNA双链DNA

(2)侵染  Ca2+      吸收周围环境中的DNA分子     感受态    感受态细胞

(3)将得到的大肠杆菌B涂布在一个含有氨苄青霉素的培养基上,能够生长的,说明已导入了质粒A或重组质粒,反之则没有导入.   因为普通质粒A和重组质粒上都有抗氨苄青霉素基因

(4)有的能生长,有的不能生长   导入普通质粒A的细菌能生长,因为普通质粒A上有四环素抗性基因;导入重组质粒的细菌不能生长,因为目的基因正插在四环素抗性基因中,破坏了其结构和功能.

解析

解:(1)目的基因的获取途径有:从基因文库中获取;利用PCR技术扩增;人工合成(反转录法和化学合成法).从图中可以明显地看出,过程①是通过反转录法获取目的基因的,其过程可表示为目的基因mRNA单链DNA双链DNA.

(2)过程③表示借鉴细菌或病毒侵染细胞的途径将目的基因导入受体细胞.受体细胞是微生物时,一般用Cacl2(Ca2+)处理,以增大细胞壁的通透性,使细胞成为感受态细胞,易于含有目的基因的重组质粒进入受体细胞.

(4)由图可知,质粒上含有四环素抗性基因和氨苄青霉素的抗性基因.构建基因表达载体时,破环了质粒上的四环素抗性基因,但没有破环氨苄青霉素的抗性基因,所以导入普通质粒或重组质粒的大肠杆菌都能抗氨苄青霉素,都能在含有氨苄青霉素的培养基上生长.

(5)由第四小题分析可知,把已经导入了普通质粒或重组质粒的大肠杆菌,放在含有四环素的培养基上培养,导入普通质粒的大肠杆菌能生长,导入重组质粒的大肠杆菌不能生长,因为目的基因正插在四环素抗性基因中,破坏了其结构和功能.

故答案为:

(1)逆转录(逆转录法或从cDNA文库中获取)      目的基因mRNA单链DNA双链DNA

(2)侵染  Ca2+      吸收周围环境中的DNA分子     感受态    感受态细胞

(3)将得到的大肠杆菌B涂布在一个含有氨苄青霉素的培养基上,能够生长的,说明已导入了质粒A或重组质粒,反之则没有导入.   因为普通质粒A和重组质粒上都有抗氨苄青霉素基因

(4)有的能生长,有的不能生长   导入普通质粒A的细菌能生长,因为普通质粒A上有四环素抗性基因;导入重组质粒的细菌不能生长,因为目的基因正插在四环素抗性基因中,破坏了其结构和功能.

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如图是利用农杆菌转化法培育转苏云金杆菌(Bt)毒素蛋白基因植物的过程示意图(ampr为抗氨苄青霉素基因),表格内是3种相关限制酶的识别序列与酶切位点示意图.

(1)图1过程②是基因工程基本步骤,称为______

(2)运用HindⅢ与BamHⅠ酶切目的基因与质粒,并加入DNA连接酶来构建重组质粒的方法的缺点是______.为了改善上述问题,可以改用______酶.

(3)本实验选用的运载体是图中的______,他们的基本单位是______

(4)下列关于质粒运载体的说法正确的是______(多选).

A.质粒运载体作用之一是防止目的基因被核酸酶降解

B.质粒运载体只能在与目的基因重组后进入细胞

C.目的基因插人质粒后,不能影响质粒运载体的复制和表达

D.③中Ti质粒的T-DNA片段可以协助目的基因导入植物细胞

E.没有限制酶就无法使用质粒运载体.

正确答案

解:(1)图1②表示基因表达载体的构建过程.

(2)运用HindⅢ与BamHI酶切目的基因与质粒,并加入DNA连接酶来构建重组质粒的方法会产生4种重组质粒,不利于筛选,为了改善上述问题,可以改用BstI或BamHI酶.

(3)由图可知,本实验选用的运载体是pBR质粒和Ti质粒,它们都是双链环状DNA分子,因此基本单位是脱氧核苷酸.

(4)A、质粒运载体作用之一是防止目的基因被核酸酶降解,A正确;

B、质粒运载体本身可以进入细胞,不一定要与目的基因重组,B错误;

C、目的基因插人质粒后,不能影响质粒运载体的复制和表达,C正确;

D、Ti质粒的T-DNA片段可转移至受体细胞,并且整合到受体细胞染色体的DNA上,因此可以协助目的基因导入植物细胞,D正确;

E、作为运载体要有限制酶的切割位点,因此没有限制酶就无法使用质粒运载体,E正确.

故选:ACDE.

故答案为:

(1)将目的基因与运载体重组

(2)该种方法会产生4种重组质粒,不利于筛选  BstⅠ或BamHⅠ

(3)pBR质粒和Ti质粒 脱氧核苷酸

(4)ACDE

解析

解:(1)图1②表示基因表达载体的构建过程.

(2)运用HindⅢ与BamHI酶切目的基因与质粒,并加入DNA连接酶来构建重组质粒的方法会产生4种重组质粒,不利于筛选,为了改善上述问题,可以改用BstI或BamHI酶.

(3)由图可知,本实验选用的运载体是pBR质粒和Ti质粒,它们都是双链环状DNA分子,因此基本单位是脱氧核苷酸.

(4)A、质粒运载体作用之一是防止目的基因被核酸酶降解,A正确;

B、质粒运载体本身可以进入细胞,不一定要与目的基因重组,B错误;

C、目的基因插人质粒后,不能影响质粒运载体的复制和表达,C正确;

D、Ti质粒的T-DNA片段可转移至受体细胞,并且整合到受体细胞染色体的DNA上,因此可以协助目的基因导入植物细胞,D正确;

E、作为运载体要有限制酶的切割位点,因此没有限制酶就无法使用质粒运载体,E正确.

故选:ACDE.

故答案为:

(1)将目的基因与运载体重组

(2)该种方法会产生4种重组质粒,不利于筛选  BstⅠ或BamHⅠ

(3)pBR质粒和Ti质粒 脱氧核苷酸

(4)ACDE

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如1图是培育表达人乳铁蛋白的乳腺生物反应器的过程,图中tetR表示四环素抗性基因,ampR表示氨苄青霉素抗性基因,BamHⅠ、Bau3AⅠ、BstⅠ、HaeⅢ、NotⅠ所指位点为限制酶的酶切位点,五种酶的识别序列及切割位点在表中.据图回答:

(1)将双链DNA在中性盐溶液中加热,两条单链分开,叫做DNA变性.变性后的DNA如果慢慢冷却,又能恢复为双链DNA,叫做退火.大量的如图2中N元素标记的DNA在变性后的退火过程中会形成______种DNA.

(2)若对图1中质粒进行改造,插入的Not I酶切位点越多,质粒的热稳定性越______

(3)要将人乳蛋白基因插入载体,如果只允许用一种限制酶酶切载体和人乳铁蛋白基因,应选择的限制酶是______

(4)筛选含有重组载体的大肠杆菌首先需要在含______的培养基上进行.

(5)若从细胞中提取DNA和RNA,通过基因工程的方法,转移到另一种细胞时,转入DNA比转入RNA要有优势,理由是______

(6)在胚胎移植过程中,供、受体牛选择好后,要用激素进行同期发情处理的原因是______,以保证移植的胚胎能够继续正常发育.

(7)为检测人乳铁蛋白是否成功表达,可采用______技术.

正确答案

解:(1)根据碱基互补配对原则,图2中N元素标记的DNA在变性后的退火过程中只能形成1种DNA.

(2)碱基之间的配对遵循碱基互补配对原则,即C-G,A-T,且C和G之间有3个氢键,A和T之间有2个氢键,因此C和G的含量越高,DNA分子热稳定性也越高.Not I酶切位点中均为C-G碱基对,因此插入的Not I酶切位点越多,质粒中的C和G的含量就越高,其热稳定性也越高.

(3)根据表中五种酶的识别序列及切割位点可知,限制酶Bau3AI还可以切割限制酶BstⅠ和限制酶BamHⅠ的识别序列,因此要将人乳蛋白基因插入载体,在只允许用一种限制酶酶切载体和人乳铁蛋白基因的情况下,应选择限制酶Bau3AI.

(4)用限制酶Bau3AI切割后会破坏四环素抗性基因,但不会破坏氨苄青霉素抗性基因,因此倒入重组质粒的受体细胞可能在含有氨苄青霉素的培养基上生存下来.

(5)转入DNA不仅能合成相应的蛋白质,而且能够复制并传给下一代,因此转移到另一种细胞时,转入DNA比转入RNA要有优势.

(6)在胚胎移植过程中,要用促性腺激素对供受体进行同期发情处理,是供体和受体有相同的生理环境,以保证移植的胚胎能够继续正常发育.

(7)为检测牛基因组中是否含有人乳铁蛋白基因可采用DNA分子杂交技术,而检测目的基因是否表达可采用抗原-抗体杂交的方法.

故答案为:

(1)1   

(2)高

(3)Bau3A I    

(4)氨苄青霉素

(5)转入DNA不仅能合成相应的蛋白质,而且能够复制并传给下一代

(6)使供体和受体有相同的生理环境

(7)抗原-抗体杂交

解析

解:(1)根据碱基互补配对原则,图2中N元素标记的DNA在变性后的退火过程中只能形成1种DNA.

(2)碱基之间的配对遵循碱基互补配对原则,即C-G,A-T,且C和G之间有3个氢键,A和T之间有2个氢键,因此C和G的含量越高,DNA分子热稳定性也越高.Not I酶切位点中均为C-G碱基对,因此插入的Not I酶切位点越多,质粒中的C和G的含量就越高,其热稳定性也越高.

(3)根据表中五种酶的识别序列及切割位点可知,限制酶Bau3AI还可以切割限制酶BstⅠ和限制酶BamHⅠ的识别序列,因此要将人乳蛋白基因插入载体,在只允许用一种限制酶酶切载体和人乳铁蛋白基因的情况下,应选择限制酶Bau3AI.

(4)用限制酶Bau3AI切割后会破坏四环素抗性基因,但不会破坏氨苄青霉素抗性基因,因此倒入重组质粒的受体细胞可能在含有氨苄青霉素的培养基上生存下来.

(5)转入DNA不仅能合成相应的蛋白质,而且能够复制并传给下一代,因此转移到另一种细胞时,转入DNA比转入RNA要有优势.

(6)在胚胎移植过程中,要用促性腺激素对供受体进行同期发情处理,是供体和受体有相同的生理环境,以保证移植的胚胎能够继续正常发育.

(7)为检测牛基因组中是否含有人乳铁蛋白基因可采用DNA分子杂交技术,而检测目的基因是否表达可采用抗原-抗体杂交的方法.

故答案为:

(1)1   

(2)高

(3)Bau3A I    

(4)氨苄青霉素

(5)转入DNA不仅能合成相应的蛋白质,而且能够复制并传给下一代

(6)使供体和受体有相同的生理环境

(7)抗原-抗体杂交

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