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简答题

1997年,科学家将动物体内的能够合成胰岛素的基因与大肠杆菌的DNA分子重组,并且在大肠杆菌中表达成功.如右图,请据图回答问题.

(1)此图表示的是采取人工合成目的基因的方法获取胰岛素基因的过程.图中DNA是以______为模板,______形成单链DNA,在酶的作用下合成双链DNA,从而获得了所需要______

(2)图中②代表的是______酶,在它的作用下将质粒切出______末端.再以______酶连接形成重组质粒,重组质粒中除了胰岛素基因以外,还必须含有启动子,终止子和______,这样才能构成一个完整的______

(3)图中④表示的过程是______

正确答案

解:(1)分析图解可知,图中通过反转录法合成目的基因,即表示采取人工合成方法获取原胰岛素目的基因的过程.因此,图中DNA是以胰岛素mRNA为模板,逆转录形成单链DNA,在酶的作用下合成双链DNA,从而获得了所需要胰岛素基因.

(2)图中②代表的是限制性核酸内切酶,在它的作用下将质粒切出黏性末端.再以DNA连接酶连接形成重组质粒,重组质粒中除了胰岛素基因以外,还必须含有启动子,终止子和标记基因,这样才能构成一个完整的基因表达载体.

(3)图中④表示重组DNA即目的基因导入受体细胞,一般需将大肠杆菌用氯化钙处理,以增大其细胞壁的通透性,使得细胞成为感受态细胞.

故答案为:

(1)胰岛素mRNA   逆转录  胰岛素基因

(2)限制性核酸内切    黏性    DNA连接    标记基因   基因表达载体

(3)重组DNA(目的基因)导入受体细胞

解析

解:(1)分析图解可知,图中通过反转录法合成目的基因,即表示采取人工合成方法获取原胰岛素目的基因的过程.因此,图中DNA是以胰岛素mRNA为模板,逆转录形成单链DNA,在酶的作用下合成双链DNA,从而获得了所需要胰岛素基因.

(2)图中②代表的是限制性核酸内切酶,在它的作用下将质粒切出黏性末端.再以DNA连接酶连接形成重组质粒,重组质粒中除了胰岛素基因以外,还必须含有启动子,终止子和标记基因,这样才能构成一个完整的基因表达载体.

(3)图中④表示重组DNA即目的基因导入受体细胞,一般需将大肠杆菌用氯化钙处理,以增大其细胞壁的通透性,使得细胞成为感受态细胞.

故答案为:

(1)胰岛素mRNA   逆转录  胰岛素基因

(2)限制性核酸内切    黏性    DNA连接    标记基因   基因表达载体

(3)重组DNA(目的基因)导入受体细胞

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【生物--选修3现代生物科技专题】

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)通过转基因技术生产胰岛素工程菌的步骤是:________________________,图一中的供体细胞是______

(2)第②步中需要的酶是______,第④步常用的方法是______

(3)若图一所示过程中以Tetr为标记基因,则第③中应选用______对供体DNA和质粒进行切割;为检测转化结果,将经第④步处理后的大肠杆菌培养液接种含有______培养基上,长出的菌落就是成功插入目的基因的菌落.

(4)基因工程中常选用大肠杆菌作为受体细胞,请说出大肠杆菌作为受体细胞的优点:______(至少回答出两点)

正确答案

解:(1)基因工程的基本操作步骤主要包括四步:①目的基因的获取②基因表达载体的构建③将目的基因导入受体细胞④目的基因的检测与鉴定.据图一分析可知,目的基因是人胰岛素基因.能表达出胰岛素的细胞是胰岛B细胞.

(2)由图一分析可知,目的基因是胰岛素基因,但是从图中可知,在胰岛B细胞中获取一种核酸为原料来合成胰岛素基因,是反转录法,此过程需要逆转录酶和DNA聚合酶.基因工程中受体细胞是微生物,可用一定浓度钙离子处理微生物,使其处于感受态.

(3)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,所以将目的基因插入基因C上破坏其结构,这样就没有阻碍Tetr基因的表达.所以可用BglⅠ、HindⅢ切割.为检测转化结果,将经第④步处理后的大肠杆菌培养液接种含有四环素培养基上,因为Tetr表示四环素抗性基因,可以表达出四环素抗性蛋白抵抗四环素,长出的菌落就是成功插入目的基因的菌落.

(4)基因工程中常选用大肠杆菌作为受体细胞,因为体积小,繁殖能力强,遗传物质相对比较少,容易培养,代谢旺盛、产量高等故答案为:

(1)获取目的基因   构建基因表达载体    将目的基因导入受体细胞   目的基因的检测与鉴定     人的胰岛B细胞

(2)逆转录酶和DNA聚合酶     感受态法(高浓度的钙离子溶液处理)

(3)BglⅠ、HindⅢ四环素

(4)繁殖能力强,容易培养,代谢旺盛、产量高等

解析

解:(1)基因工程的基本操作步骤主要包括四步:①目的基因的获取②基因表达载体的构建③将目的基因导入受体细胞④目的基因的检测与鉴定.据图一分析可知,目的基因是人胰岛素基因.能表达出胰岛素的细胞是胰岛B细胞.

(2)由图一分析可知,目的基因是胰岛素基因,但是从图中可知,在胰岛B细胞中获取一种核酸为原料来合成胰岛素基因,是反转录法,此过程需要逆转录酶和DNA聚合酶.基因工程中受体细胞是微生物,可用一定浓度钙离子处理微生物,使其处于感受态.

(3)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,所以将目的基因插入基因C上破坏其结构,这样就没有阻碍Tetr基因的表达.所以可用BglⅠ、HindⅢ切割.为检测转化结果,将经第④步处理后的大肠杆菌培养液接种含有四环素培养基上,因为Tetr表示四环素抗性基因,可以表达出四环素抗性蛋白抵抗四环素,长出的菌落就是成功插入目的基因的菌落.

(4)基因工程中常选用大肠杆菌作为受体细胞,因为体积小,繁殖能力强,遗传物质相对比较少,容易培养,代谢旺盛、产量高等故答案为:

(1)获取目的基因   构建基因表达载体    将目的基因导入受体细胞   目的基因的检测与鉴定     人的胰岛B细胞

(2)逆转录酶和DNA聚合酶     感受态法(高浓度的钙离子溶液处理)

(3)BglⅠ、HindⅢ四环素

(4)繁殖能力强,容易培养,代谢旺盛、产量高等

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回答下列有关遗传信息与基因工程的有关问题:

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BamH I 酶

(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BamH I 酶

(3)pBR质粒和Ti质粒    脱氧核苷酸

(4)ACDE

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在培育转基因植物研究中,卡那霉素抗性基因(kan)常作为标记基因,只有含卡那霉素抗性基因的细胞才能在卡那霉素培养基上生长.图为获得抗虫棉的技术流程.

(1)B过程及其结果体现了质粒作为载体必须具备的两个条件是:①______,②______

(2)如果利用DNA分子杂交原理对再生植株进行检测,D过程应该用______作为探针.

(3)科学家发现转基因植株的卡那霉素抗性基因的传递符合孟德尔遗传规律.经分析,该植株含有一个携带目的基因的DNA片段,因此可以把它看作是杂合子.

①将转基因植株与______杂交,其后代中抗卡那霉素型与卡那霉素敏感型的数量比为1:1.

②若该转基因植株自交,则其后代中抗卡那霉素型与卡那霉素敏感型的数量比为______

③若将该转基因植株的花药在卡那霉素培养基上作离体培养,则获得的再生植株群体中抗卡那霉素型植株占______%.

正确答案

解:(1)B过程是培养并选择含有重组质粒的土壤农杆菌,其中“选择”体现了质粒作为运载体必须具备具有标记基因;“培养”体现了质粒作为运载体必须能在宿主细胞中复制并稳定保存.

(2)如果利用DNA分子杂交原理对再生植株进行检测,D过程应该用放射性同位素标记的抗虫基因作为探针.

(4)①后代中抗卡那霉素型与卡那霉素敏感型的数量比为1:1,说明此杂交方式为测交,将转基因植株与非转基因植株杂交,抗卡那霉素型为显性杂合体(Aa),卡那霉素敏感型为隐性纯合子(aa),杂交后代表现型抗卡那霉素型与卡那霉素敏感型的数量比为1:1.

②抗卡那霉素型植株是显性杂合体(Aa),该类型植株自交,即Aa×Aa,后代性状分离比是抗卡那霉素型:卡那霉素敏感型=3:1.

③若将该转基因植株的花药在卡那霉素培养基上作离体培养,则获得的再生植株群体中抗卡那霉素型植株占100%.

故答案为:

(1)具有标记基因  能在宿主细胞中复制并稳定保存

(2)放射性元素标记的抗虫基因

(3)①非转基因植株     ②3:1   ③100

解析

解:(1)B过程是培养并选择含有重组质粒的土壤农杆菌,其中“选择”体现了质粒作为运载体必须具备具有标记基因;“培养”体现了质粒作为运载体必须能在宿主细胞中复制并稳定保存.

(2)如果利用DNA分子杂交原理对再生植株进行检测,D过程应该用放射性同位素标记的抗虫基因作为探针.

(4)①后代中抗卡那霉素型与卡那霉素敏感型的数量比为1:1,说明此杂交方式为测交,将转基因植株与非转基因植株杂交,抗卡那霉素型为显性杂合体(Aa),卡那霉素敏感型为隐性纯合子(aa),杂交后代表现型抗卡那霉素型与卡那霉素敏感型的数量比为1:1.

②抗卡那霉素型植株是显性杂合体(Aa),该类型植株自交,即Aa×Aa,后代性状分离比是抗卡那霉素型:卡那霉素敏感型=3:1.

③若将该转基因植株的花药在卡那霉素培养基上作离体培养,则获得的再生植株群体中抗卡那霉素型植株占100%.

故答案为:

(1)具有标记基因  能在宿主细胞中复制并稳定保存

(2)放射性元素标记的抗虫基因

(3)①非转基因植株     ②3:1   ③100

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如图是利用基因工程技术产生人胰岛素的操作过程示意图,请据图回答:

(1)能否利用人的皮肤细胞来完成①过程?______原因是______

(2)过程②必须的酶是______,过程③必须的酶是______,过程⑦中将A、B连接时必须的酶是______

(3)若A中共有a个碱基对,其中鸟嘌呤有b个,则③④⑤连续进行4次,至少需要提供胸腺嘧啶______个.

(4)图中B应该符合的条件为__________________

(5)为使过程⑧更易进行可用______药剂处理D.

正确答案

解:(1)由于在细胞分化过程中,基因是选择性表达的,所以人的皮肤细胞中不转录出胰岛素mRNA,因而不能利用人的皮肤细胞来完成①过程.

(2)过程②以RNA为模板进行逆转录,所以必须的酶是逆转录酶.过程③是将DNA双链解开,形成两条单链,所以必须的酶是解旋酶.过程⑦是构建基因表达载体,其过程中将A、B连接时必须的酶是限制酶和DNA连接酶.

(3)若A中共有a个碱基对,其中鸟嘌呤有b个,则胸腺嘧啶=(2a-2b)÷2=a-b个,因此,③④⑤连续进行4次,至少需要提供胸腺嘧啶=(24-1)×(a-b)=15(a-b)个.

(4)图中B为质粒,作为运载体应该符合的条件为能在受体细胞中进行自我复制、有多个限制酶的切点便于目的基因插入、有标记基因等.

(5)为使过程⑧更易进行可用CaCl2药剂处理D,使其成为感受态细菌.

故答案为:

(1)不能   基因是选择性表达的,人的皮肤细胞中不转录出胰岛素mRNA

(2)逆转录酶   解旋酶   限制酶和DNA连接酶

(3)15(a-b)

(4)能在受体细胞中进行自我复制  有多个限制酶的切点便于目的基因插入   有标记基因

(5)CaCl2

解析

解:(1)由于在细胞分化过程中,基因是选择性表达的,所以人的皮肤细胞中不转录出胰岛素mRNA,因而不能利用人的皮肤细胞来完成①过程.

(2)过程②以RNA为模板进行逆转录,所以必须的酶是逆转录酶.过程③是将DNA双链解开,形成两条单链,所以必须的酶是解旋酶.过程⑦是构建基因表达载体,其过程中将A、B连接时必须的酶是限制酶和DNA连接酶.

(3)若A中共有a个碱基对,其中鸟嘌呤有b个,则胸腺嘧啶=(2a-2b)÷2=a-b个,因此,③④⑤连续进行4次,至少需要提供胸腺嘧啶=(24-1)×(a-b)=15(a-b)个.

(4)图中B为质粒,作为运载体应该符合的条件为能在受体细胞中进行自我复制、有多个限制酶的切点便于目的基因插入、有标记基因等.

(5)为使过程⑧更易进行可用CaCl2药剂处理D,使其成为感受态细菌.

故答案为:

(1)不能   基因是选择性表达的,人的皮肤细胞中不转录出胰岛素mRNA

(2)逆转录酶   解旋酶   限制酶和DNA连接酶

(3)15(a-b)

(4)能在受体细胞中进行自我复制  有多个限制酶的切点便于目的基因插入   有标记基因

(5)CaCl2

下一知识点 : 目的基因检测与鉴定
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