- 目的基因导入受体细胞
- 共1561题
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．下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，且基因的脱氧核苷酸序列已知，可以用______法获得此目的基因或______扩增目的基因．
（2）构建重组Ti质粒时，通常要用______ 分别切割______．将重组Ti质粒转入农杆菌时，可以______处理农杆菌，使重组Ti质粒易于导入．
（3）将含有重组Ti质粒的农杆菌与水稻细胞经过______获得的愈伤组织共同培养时，通过培养基2的筛选培养，可以获得______；因为培养基3与培养基2的区别是______的浓度比例，所以在培养基3中经过______可获得完整植株．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______．
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，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．将重组Ti质粒转入农杆菌时，可以用CaCl2溶液处理农杆菌使之成为感受态细胞，易于重组Ti质粒导入．
（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．
故答案为：
（1）化学合成（或人工合成或从基因文库中获取目的基因） PCR
（2）（同种）限制性核酸内切酶（或限制酶） 含目的基因（或铁结合蛋白基因）的DNA片段和质粒 CaCl2（或Ca2+）
（3）脱分化 含有重组质粒（有潮霉素抗性）的愈伤组织 生长素和细胞分裂素 再分化 （成熟）种子中铁含量
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，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．将重组Ti质粒转入农杆菌时，可以用CaCl2溶液处理农杆菌使之成为感受态细胞，易于重组Ti质粒导入．
（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．
故答案为：
（1）化学合成（或人工合成或从基因文库中获取目的基因） PCR
（2）（同种）限制性核酸内切酶（或限制酶） 含目的基因（或铁结合蛋白基因）的DNA片段和质粒 CaCl2（或Ca2+）
（3）脱分化 含有重组质粒（有潮霉素抗性）的愈伤组织 生长素和细胞分裂素 再分化 （成熟）种子中铁含量
（1）培养人外周血单核细胞的适宜温度为______℃；图中②表示______过程．
（2）表达载体1中的位点______，应为限制酶BglⅡ的识别位点，才能成功构建表达载体2．
（3）表达载体2导入酵母菌后，融合基因转录出的mRNA中，与IL-2蛋白对应的碱基序列不能含有______（起始、终止）密码子，才能成功表达出IL-2-HSA融合蛋白．
（4）应用______杂交技术可检测酵母菌是否表达出IL-2-HSA融合蛋白．
正确答案
解：（1）动物细胞培养所需要的条件是：95%空气和5%CO2气体环境、适宜温度（37℃）和PH、无毒无菌的环境及合适的营养成分，其培养基中通常需加入血清、血浆等一些天然成分；图中②mRNA→cDNA，表示逆转录过程．
（2）根据目的基因IL-2cDNA的两端的酶切位点分别是EcoRⅠ和BglⅡ，所以表达载体1也必须有这两个酶切位点，表达载体1上已有EcoRⅠ，推测位点a应含有BglⅡ．
（3）融合基因转录出的mRNA中与IL-2蛋白对应的碱基序列中不能含有终止密码，才能成功表达出IL-2-HsA融合蛋白．否则HSA蛋白将无法合成．
（4）应用抗原-抗体杂交技术可检测酵母菌是否表达出IL-2-HSA融合蛋白．
故答案为：
（1）37 逆转录
（2）a
（3）终止
（4）抗原-抗体
解析
解：（1）动物细胞培养所需要的条件是：95%空气和5%CO2气体环境、适宜温度（37℃）和PH、无毒无菌的环境及合适的营养成分，其培养基中通常需加入血清、血浆等一些天然成分；图中②mRNA→cDNA，表示逆转录过程．
（2）根据目的基因IL-2cDNA的两端的酶切位点分别是EcoRⅠ和BglⅡ，所以表达载体1也必须有这两个酶切位点，表达载体1上已有EcoRⅠ，推测位点a应含有BglⅡ．
（3）融合基因转录出的mRNA中与IL-2蛋白对应的碱基序列中不能含有终止密码，才能成功表达出IL-2-HsA融合蛋白．否则HSA蛋白将无法合成．
（4）应用抗原-抗体杂交技术可检测酵母菌是否表达出IL-2-HSA融合蛋白．
故答案为：
（1）37 逆转录
（2）a
（3）终止
（4）抗原-抗体
人们发现小型猪的器官可用来替代人体器官进行移植，但小型猪器官表面抗原仍可引起免疫排斥反应．如图为科学家将小型猪器官表面抗原基因（Anti）“反向处理”（Anti基因的模板链和reAnti基因的模板链碱基序列互补），并人工合成reAnti基因，转入猪成纤维细胞，做成转基因克隆猪的培育过程示意图．请回答下列问题：
（1）若使reAnti基因和Anti基因在转基因克隆猪的同一细胞内转录，应在人工合成的reAnti基因的首段连接______．
（2）图中转基因克隆猪不含有猪抗原的实质是reAnti基因抑制了Anti基因的______（填“转录”或“翻译”）．
（3）图中①、②过程涉及到的现代生物技术中，核心步骤是______．
（4）从猪中取出胎儿成纤维细胞，用______处理，然后进行分散培养．培养时，将培养瓶置于含95%空气加______的混合气体培养箱中进行培养．
（5）过程⑤的细胞分裂方式为______．
（6）图中④、⑤、⑥过程涉及到的现代生物技术依次为______、______和______．
正确答案
解：（1）若使reAnti基因和Anti基因在转基因克隆猪的同一细胞内转录，应在人工合成的reAnti基因的首段连接（Anti基因的）启动子．
（2）Anti基因的模板链和reAnti基因的模板链碱基序列互补，则Anti基因转录形成的mRNA会与reAnti基因转录形成的mRNA互补配对并结合，进而Anti基因的翻译过程．
（3）图中①、②过程涉及到的是基因工程技术，该技术的核心步骤是基因表达载体的构建．
（4）动物细胞培养时，需要先用胰蛋白酶（或胶原蛋白酶）处理，然后进行分散培养．培养时，将培养瓶置于含95%空气加5%CO2的混合气体培养箱中进行培养．
（5）过程⑤为早期胚胎培养过程，该过程中细胞分裂的方式为有丝分裂．
（6）由以上分析可知，图中④、⑤、⑥过程涉及到的现代生物技术依次为动物体细胞核移植技术、早期胚胎培养技术和胚胎移植技术．
故答案为：
（1）（Anti基因的）启动子
（2）翻译
（3）基因表达载体的构建
（4）胰蛋白酶（或胶原蛋白酶） 5% CO2
（5）有丝分裂
（6）动物体细胞核移植技术 早期胚胎培养技术（或动物细胞培养技术） 胚胎移植技术
解析
解：（1）若使reAnti基因和Anti基因在转基因克隆猪的同一细胞内转录，应在人工合成的reAnti基因的首段连接（Anti基因的）启动子．
（2）Anti基因的模板链和reAnti基因的模板链碱基序列互补，则Anti基因转录形成的mRNA会与reAnti基因转录形成的mRNA互补配对并结合，进而Anti基因的翻译过程．
（3）图中①、②过程涉及到的是基因工程技术，该技术的核心步骤是基因表达载体的构建．
（4）动物细胞培养时，需要先用胰蛋白酶（或胶原蛋白酶）处理，然后进行分散培养．培养时，将培养瓶置于含95%空气加5%CO2的混合气体培养箱中进行培养．
（5）过程⑤为早期胚胎培养过程，该过程中细胞分裂的方式为有丝分裂．
（6）由以上分析可知，图中④、⑤、⑥过程涉及到的现代生物技术依次为动物体细胞核移植技术、早期胚胎培养技术和胚胎移植技术．
故答案为：
（1）（Anti基因的）启动子
（2）翻译
（3）基因表达载体的构建
（4）胰蛋白酶（或胶原蛋白酶） 5% CO2
（5）有丝分裂
（6）动物体细胞核移植技术 早期胚胎培养技术（或动物细胞培养技术） 胚胎移植技术
人的血清白蛋白在临床上需求量很大．将人的血清白蛋白基因转入奶牛细胞中，就可以利用牛的乳腺细胞生产血清白蛋白．大致过程如下：
（1）①过程采集的精子要进行______处理，该过程自然状态下是在______（场所）中完成的；②过程得到的卵母细胞，一般要培养到______阶段才能进行体外受精．
（2）要使人的血清白蛋白基因只在转基因牛的乳腺细胞中选择性表达，则③过程中要在目的基因前接上______（调控组件）．一般情况下，将基因表达载体通过______技术导入牛的受精卵．
（3）⑤过程称技术，培养过程中不仅要加入氧气维持细胞呼吸，还要提供______ 以维持PH．
（4）为获得更多的转基因牛，通常将胚胎干细胞培养到______期后，采用胚胎分割技术获得更多胚胎，然后再采用______等技术将胚胎移到不同母牛子宫内．将胚胎干细胞置于子宫内发育成一个体，体现了胚胎干细胞具有______．将早期胚胎分割、移植可获得多个同卵胚胎，该繁殖方式是______．
正确答案
解：（1）①过程采集的精子要进行获能处理，该过程自然状态下是在雌性动物的生殖道中完成的；②过程得到的卵母细胞，一般要培养到减数第二次分裂中期才能进行体外受精．
（2）要使人的血清白蛋白基因只在转基因牛的乳腺细胞中选择性表达，应在目的基因前接上乳腺蛋白基因的启动子；将目的基因导入动物细胞最有效的方法是显微注射法．
（3）⑤为早期胚胎培养过程．培养过程中不仅要加入氧气维持细胞呼吸，还要提供5%的CO2以维持PH．
（4）为获得更多的转基因牛，通常将胚胎干细胞培养到桑椹胚或囊胚期后，采用胚胎分割技术获得更多胚胎，然后再采用胚胎移植等技术将胚胎移到不同母牛子宫内．将胚胎干细胞置于子宫内发育成一个体，体现了胚胎干细胞具有全能性．将早期胚胎分割、移植可获得多个同卵胚胎，该繁殖方式是无性繁殖．
故答案为：
（1）获能 雌性动物的生殖道 减数第二次分裂中期（MⅡ中期）
（2）乳腺蛋白基因的启动子 显微注射
（3）早期胚胎培养 CO2
（4）桑椹胚或囊胚 胚胎移植 全能性 无性繁殖
解析
解：（1）①过程采集的精子要进行获能处理，该过程自然状态下是在雌性动物的生殖道中完成的；②过程得到的卵母细胞，一般要培养到减数第二次分裂中期才能进行体外受精．
（2）要使人的血清白蛋白基因只在转基因牛的乳腺细胞中选择性表达，应在目的基因前接上乳腺蛋白基因的启动子；将目的基因导入动物细胞最有效的方法是显微注射法．
（3）⑤为早期胚胎培养过程．培养过程中不仅要加入氧气维持细胞呼吸，还要提供5%的CO2以维持PH．
（4）为获得更多的转基因牛，通常将胚胎干细胞培养到桑椹胚或囊胚期后，采用胚胎分割技术获得更多胚胎，然后再采用胚胎移植等技术将胚胎移到不同母牛子宫内．将胚胎干细胞置于子宫内发育成一个体，体现了胚胎干细胞具有全能性．将早期胚胎分割、移植可获得多个同卵胚胎，该繁殖方式是无性繁殖．
故答案为：
（1）获能 雌性动物的生殖道 减数第二次分裂中期（MⅡ中期）
（2）乳腺蛋白基因的启动子 显微注射
（3）早期胚胎培养 CO2
（4）桑椹胚或囊胚 胚胎移植 全能性 无性繁殖
图1表示含有目的基因D的DNA片段长度（bp即碱基对）和部分碱基序列，图2表示一种质粒的结构和部分碱基序列．现有MspI、BamHI、MboI、SmaI 4种限制性核酸内切它们识别的碱基序列和酶切位点分别为C↓CGG、G↓GATCC、↓GATC、CCC↓GGG．
（1）若用限制酶SmaI完全切割图1中DNA片段，其产物长度分别为______．
若图1中虚线方框内的碱基对被T-A碱基对替换，那么基因D就突变为基因d．从隐形纯合子中分离出图1及其对应的DNA片段，用限制酶Sma I完全切割，产物中共
有______种不同长度的DNA片段．
（2）为了提高试验成功率，需要通过______技术扩增目的基因，以获得目的基因的大量拷贝．该方法也是检测______多样性的最简单方法．
（3）若将图2中质粒和目的基因D通过同种限制酶处理后进行连接，形成重组质粒，那么应选用的限制酶是______．
（4）为了筛选出成功导入含目的基因D的重组质粒的大肠杆菌，首先将大肠杆菌在含______的培养基上培养，得到如图3的菌落． 再将灭菌绒布按到培养基上，使绒布面沾上菌落，然后将绒布按到含______的培养基上培养，得到如图4的结果（空圈表示与图11对照无菌落的位置）．请在图3中圈出一个含目的基因的重组质粒的大肠杆菌的菌落．
（5）在选出的大肠杆菌内基因D能成功表达的原因是______．其表达产物是一条多肽链，如考虑终止密码，则其至少含有的氧原子数为______．
正确答案
解：（1）根据图1中的酶切位点，可判断用限制酶SmaⅠ完全切割该DNA片段，其产物长度为537bp、790bp、661bp．若图1中虚线方框内的碱基对被T-A碱基对替换，基因D就突变为基因d，那么基因d上只有一个限制酶SmaⅠ切割位点，被限制酶SmaⅠ切割的产物长度为534+796-3=1327kb、658+3=661bp．因此从隐性纯合子（dd）分离出图1及其对应的DNA片段，用限制酶SmaⅠ完全切割，产物中共有2种不同DNA片段．
（2）为了提高试验成功率，需要通过PCR技术扩增目的基因，以获得目的基因的大量拷贝．该方法也是检测遗传多样性的最简单方法．
（3）由图1可知，目的基因两侧是GGATCC序列，该序列是限制酶BamHⅠ的识别序列，因此要将质粒和目的基因D连接形成重组质粒，应选用限制酶BamHⅠ切割．
（4）用限制酶BamHⅠ切割质粒后，用限制酶BamHⅠ切割破坏了抗生素A抗性基因，但没有破环抗生素B抗性基因，因此首先用含有抗生素B的培养基培养大肠杆菌，能生存下来的是含有普通质粒和重组质粒的大肠杆菌；再用含有抗生素A的培养基培养，能生存下来的是含有普通质粒的大肠杆菌．最后能在培养皿1上生存，但不能在培养皿2上生存的大肠杆菌菌落进行培养，即可得到含重组质粒的大肠杆菌．图4中空心圈在图3中对应的位置是含目的基因的重组质粒的大肠杆菌的菌落．
（5）不同生物共用一套遗传密码子，所以基因D能再大肠杆菌内成功表达．基因D含有1020对碱基，最多能翻译形成含有1020÷3-1（终止密码子）=339个氨基酸的多肽链．多肽链含有O原子数=肽键数+2肽链数+R基中的O原子数，所以该多肽至少含有O原子数为338+2×1=340个．
故答案为：
（1）537、790、661 2
（2）PCR 遗传
（3）BamH1
（4）抗生素B 抗生素A
（5）生物共用一套遗传密码子 340
解析
解：（1）根据图1中的酶切位点，可判断用限制酶SmaⅠ完全切割该DNA片段，其产物长度为537bp、790bp、661bp．若图1中虚线方框内的碱基对被T-A碱基对替换，基因D就突变为基因d，那么基因d上只有一个限制酶SmaⅠ切割位点，被限制酶SmaⅠ切割的产物长度为534+796-3=1327kb、658+3=661bp．因此从隐性纯合子（dd）分离出图1及其对应的DNA片段，用限制酶SmaⅠ完全切割，产物中共有2种不同DNA片段．
（2）为了提高试验成功率，需要通过PCR技术扩增目的基因，以获得目的基因的大量拷贝．该方法也是检测遗传多样性的最简单方法．
（3）由图1可知，目的基因两侧是GGATCC序列，该序列是限制酶BamHⅠ的识别序列，因此要将质粒和目的基因D连接形成重组质粒，应选用限制酶BamHⅠ切割．
（4）用限制酶BamHⅠ切割质粒后，用限制酶BamHⅠ切割破坏了抗生素A抗性基因，但没有破环抗生素B抗性基因，因此首先用含有抗生素B的培养基培养大肠杆菌，能生存下来的是含有普通质粒和重组质粒的大肠杆菌；再用含有抗生素A的培养基培养，能生存下来的是含有普通质粒的大肠杆菌．最后能在培养皿1上生存，但不能在培养皿2上生存的大肠杆菌菌落进行培养，即可得到含重组质粒的大肠杆菌．图4中空心圈在图3中对应的位置是含目的基因的重组质粒的大肠杆菌的菌落．
（5）不同生物共用一套遗传密码子，所以基因D能再大肠杆菌内成功表达．基因D含有1020对碱基，最多能翻译形成含有1020÷3-1（终止密码子）=339个氨基酸的多肽链．多肽链含有O原子数=肽键数+2肽链数+R基中的O原子数，所以该多肽至少含有O原子数为338+2×1=340个．
故答案为：
（1）537、790、661 2
（2）PCR 遗传
（3）BamH1
（4）抗生素B 抗生素A
（5）生物共用一套遗传密码子 340
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