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简答题

斑马鱼的酶D由17号染色体上的D基因编码.具体纯合突变基因(dd)的斑马鱼胚胎会发出红色荧光.利用转基因技术将绿色荧光蛋白(G)基因整合到斑马鱼17号染色体上,带有G基因的胚胎能够发出绿色荧光.未整合G基因的染色体的对应位点表示为g.用个体M和N进行如下杂交实验.

(1)在上述转基因实验中,将G基因与质粒重组,需要的两类酶是____________.将重组质粒显微注射到斑马鱼______中,整合到染色体上的G基因后,使胚胎______发出绿色荧光.

(2)根据上述杂交实验推测亲代M的基因型是______(选填选项前的符号)

a.DDGG      b.DDGg      c.DdGG         d.Ddgg

(3)杂交后,出现红•绿荧光(既有红色又有绿色荧光)胚胎的原因是亲代______(填“M”或“N”)的初级精(卵)母细胞在减数分裂过程中,同源染色体的______发生了交换,导致染色体上的基因重组.通过记录子代中红•绿荧光胚胎数量与胚胎总数,可计算得到该亲本产生的重组配子占其全部配子的比例,算式为______

正确答案

解:(1)由题目可知,转基因的过程是用到同一种限制性核酸内切酶去切割目的基因和运载体,再DNA连接酶构建基因表达载体,将重组质粒用显微注射法导入斑马鱼受精卵,整合后的G基因如果得到表达,胚胎会发出绿色荧光.

(2)杂交试验是应用孟德尔的遗传规律,17号染色体上存在等位基因D,d,有纯合基因dd存在的时候,胚胎红色荧光,D_无红色荧光.转基因G_表达绿色荧光和D在同一条染色体上连锁,没有绿色荧光的基因型是gg.

由于N的基因型是DdGg,因此可推知亲代M的基因型是Ddgg.

(3)由于题目中交代D,G在基因分离时候会出现连锁现象,亲本N只能产生两种配子DG和dg,与M杂交时候是不会出现红绿荧光(ddG_)这样的表现型,若出现,则说明N产生了Dg的配子,这属于基因重组,发生在同源染色体非姐妹染色单体的交叉互换.若亲代N产生的配子中重组的配子(dG和Dg)占的比例为x,则dG占的比例为,又因亲代M产生两种比例相等的配子:Dg、dg,则可知子代胚胎中红•绿荧光胚胎的概率为,即:=,可推出重组的配子比例为:4×

故答案为:

(1)限制性核酸内切酶    DNA连接酶    受精卵  表达

(2)d

(3)N  非姐妹染色单体  4×

解析

解:(1)由题目可知,转基因的过程是用到同一种限制性核酸内切酶去切割目的基因和运载体,再DNA连接酶构建基因表达载体,将重组质粒用显微注射法导入斑马鱼受精卵,整合后的G基因如果得到表达,胚胎会发出绿色荧光.

(2)杂交试验是应用孟德尔的遗传规律,17号染色体上存在等位基因D,d,有纯合基因dd存在的时候,胚胎红色荧光,D_无红色荧光.转基因G_表达绿色荧光和D在同一条染色体上连锁,没有绿色荧光的基因型是gg.

由于N的基因型是DdGg,因此可推知亲代M的基因型是Ddgg.

(3)由于题目中交代D,G在基因分离时候会出现连锁现象,亲本N只能产生两种配子DG和dg,与M杂交时候是不会出现红绿荧光(ddG_)这样的表现型,若出现,则说明N产生了Dg的配子,这属于基因重组,发生在同源染色体非姐妹染色单体的交叉互换.若亲代N产生的配子中重组的配子(dG和Dg)占的比例为x,则dG占的比例为,又因亲代M产生两种比例相等的配子:Dg、dg,则可知子代胚胎中红•绿荧光胚胎的概率为,即:=,可推出重组的配子比例为:4×

故答案为:

(1)限制性核酸内切酶    DNA连接酶    受精卵  表达

(2)d

(3)N  非姐妹染色单体  4×

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大肠杆菌的质粒可以成功转入植物细胞,并将目的基因整合到植物的染色体DNA上.如图表示通过基因工程获得抗虫棉的过程.

(1)过程②形成的重组质粒,含有______用于检查和筛选.

(2)构建重组质粒时,需要工具酶______使质粒与抗虫基因切口黏合.

(3)过程③一般采的方法______

(4)过程④运用了植物组织培养技术,其理论依据是______;在该技术应用的过程中,脱分化和再分化取决于培养基中______用量的比例,这说明植物生命活动的调节是______的结果.再分化形成胚状体的根本原因是______

(5)为了检测通过④过程获得的棉花植物株是否具有抗虫的特性,从个体水平采用的方法是______

正确答案

解:(1)基因表达载体(重组质粒)包括目的基因、启动子、终止子和标记基因.其中标记基因可用于目的基因的检测与鉴定.

(2)质粒与目的基因连接需要DNA连接酶催化.

(3)目的基因导入受体细胞的常用方法是农杆菌转化法,也可利用基因枪法或花粉管通道法.

(4)过程④是植物的组织培养,其理论依据是植物细胞的全能性,该过程包括脱分化和再分化.脱分化和再分化取决于培养基中细胞分裂素和生长素用量的比例,这说明植物生命活动的调节是多种激素相互作用共同调节的结果.细胞分化的根本原因是基因的选择性表达.

(5)检测水稻幼苗是否具有抗虫的特性,将虫子释放在水稻幼苗,观察其生长情况.若能正常生长,说明具有抗虫的特性.

故答案为:

(1)标记基因

(2)DNA连接酶

(3)农杆菌转化法(花粉管通道法或基因枪法)

(4)植物细胞具有全能性     细胞分裂素和生长素    多种激素相互作用共同调节    基因的选择性表达

(5)用该植株的叶片喂养棉铃虫,观察棉铃虫的生活状态

解析

解:(1)基因表达载体(重组质粒)包括目的基因、启动子、终止子和标记基因.其中标记基因可用于目的基因的检测与鉴定.

(2)质粒与目的基因连接需要DNA连接酶催化.

(3)目的基因导入受体细胞的常用方法是农杆菌转化法,也可利用基因枪法或花粉管通道法.

(4)过程④是植物的组织培养,其理论依据是植物细胞的全能性,该过程包括脱分化和再分化.脱分化和再分化取决于培养基中细胞分裂素和生长素用量的比例,这说明植物生命活动的调节是多种激素相互作用共同调节的结果.细胞分化的根本原因是基因的选择性表达.

(5)检测水稻幼苗是否具有抗虫的特性,将虫子释放在水稻幼苗,观察其生长情况.若能正常生长,说明具有抗虫的特性.

故答案为:

(1)标记基因

(2)DNA连接酶

(3)农杆菌转化法(花粉管通道法或基因枪法)

(4)植物细胞具有全能性     细胞分裂素和生长素    多种激素相互作用共同调节    基因的选择性表达

(5)用该植株的叶片喂养棉铃虫,观察棉铃虫的生活状态

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番木瓜,俗称木瓜,有“百果之王”的美称,在人们所食的38种常见水果中,营养价值居首位,从种植到结果只要9~15个月,所以人们一直希望找到与番木瓜果实质量、产量、抗病性、环境适应性等有关的基因,更难得的是它是第一种进行转基因实验的水果.2004年12月,我国南开大学与美国夏威夷大学共同主持番木瓜的基因组测序工作,30余家单位参与该工作,并于2008年4月在《自然》杂志上以封面文章的形式发表了《转基因热带水果植物--木瓜的基因组草图》的成果论文.请回答下列有关问题:

(1)研究组首先从番木瓜细胞中提取出DNA,使用“基因文库法”将其打成碎片,需要用的工具酶是______.经过定位和测序后,再重新连接成整体,用到的工具酶是______

(2)“抗环斑病毒的番木瓜”细胞中的抗病毒基因的表达过程(图解表示)是:______

(3)将已导入抗病毒基因的木瓜细胞培养成植株,需要通过下列过程①③→④,①能被培养成为④的根本原因是______.这个过程中需要用到______(激素);②表示______,它的特点是______

正确答案

解:(1)从番木瓜细胞中提取出DNA,使用“基因文库法”将其打成碎片,需要用的工具酶是限制性核酸内切酶.经过定位和测序后,再重新连接成整体,用到的工具酶是DNA连接酶.

(2)“抗环斑病毒的番木瓜”细胞中的抗病毒基因的表达过程是:DNAmRNA蛋白质.

(3)将已导入抗病毒基因的木瓜细胞培养成植株,需要通过下列过程①③→④,①能被培养成为④为植物组织培养过程,其根本原因是细胞具有全能性.这个过程中需要用到生长素和细胞分裂素;②表示愈伤组织,它的特点是细胞排列疏松而无规则,高度液泡化,呈无定形状态的薄壁细胞.

故答案为:

(1)限制性核酸内切酶         DNA连接酶

(2)DNAmRNA蛋白质

(3)细胞具有全能性           生长素和细胞分裂素(缺一不可)          愈伤组织       细胞排列疏松而无规则,高度液泡化,呈无定形状态的薄壁细胞

解析

解:(1)从番木瓜细胞中提取出DNA,使用“基因文库法”将其打成碎片,需要用的工具酶是限制性核酸内切酶.经过定位和测序后,再重新连接成整体,用到的工具酶是DNA连接酶.

(2)“抗环斑病毒的番木瓜”细胞中的抗病毒基因的表达过程是:DNAmRNA蛋白质.

(3)将已导入抗病毒基因的木瓜细胞培养成植株,需要通过下列过程①③→④,①能被培养成为④为植物组织培养过程,其根本原因是细胞具有全能性.这个过程中需要用到生长素和细胞分裂素;②表示愈伤组织,它的特点是细胞排列疏松而无规则,高度液泡化,呈无定形状态的薄壁细胞.

故答案为:

(1)限制性核酸内切酶         DNA连接酶

(2)DNAmRNA蛋白质

(3)细胞具有全能性           生长素和细胞分裂素(缺一不可)          愈伤组织       细胞排列疏松而无规则,高度液泡化,呈无定形状态的薄壁细胞

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mtDNA是存在于人类细胞线粒体中双链闭合环状的DNA分子,具有自我复制、转录和控制合成蛋白质的功能.mtDNA的类型具有明显的种族特异性.若用两种识别切割序列完全不同的限制酶M和N切割某人的mtDNA,通过凝胶电泳分离分析得下表.限制酶M和N的识别序列和切割位点如图1所示.

(1)该mtDNA的长度为______.在该DNA分子中,M酶与N酶的切割位点分别有______个和______个.

(2)M酶与N酶切出的能相互粘连的末端能在______酶的作用下相互连接,请将连接的结果表示出来.连接后的序列是否可以用M酶、N酶进行切割:______,理由:______

图2为真核细胞的某基因的结构图以及限制酶M和N的切割位点.

(3)现用图2中基因作为目的基因,若采用直接从供体细胞中分离,可选用______酶来切割.

(4)已知Ⅱ区的碱基数是2000个,其中阴影区域碱基数是800个,空白区域中G和C的总数共有400个,则由该区转录的mRNA中A和U总数是______

正确答案

解:(1)由于ctDNA为环状DNA,用酶M得到3个片段,则有3个切点,用酶N得到2个片段,则有2个切点.长度分别为7和9,则该mtDNA的长度为16Kb.

(2)M酶和N酶切割能得到相同的黏性末端,可以用DNA连接酶催化连接.当连接后,没有了两种酶的识别序列,因此两种酶不能再切割了.

(3)从供体细胞中获得目的基因最常用的方法是一定的限制酶切割.如果选用酶M切割,将会将能指导蛋白质合成的片段破坏掉,故应选用酶N来切割.

(4)Ⅱ区的碱基数减去阴影部分得到空白区的碱基数为1200个,该区段能指导蛋白质合成,其中C和G占400个,则A和T点800个,每条链有400个,因此转录得到的RNA中有A和U为400个.

故答案为:

(1)16kb   3   2

(2)DNA连接酶    否,连接后的序列不是M酶和N酶所能识别的特定的碱基序列

(3)N

(4)400

解析

解:(1)由于ctDNA为环状DNA,用酶M得到3个片段,则有3个切点,用酶N得到2个片段,则有2个切点.长度分别为7和9,则该mtDNA的长度为16Kb.

(2)M酶和N酶切割能得到相同的黏性末端,可以用DNA连接酶催化连接.当连接后,没有了两种酶的识别序列,因此两种酶不能再切割了.

(3)从供体细胞中获得目的基因最常用的方法是一定的限制酶切割.如果选用酶M切割,将会将能指导蛋白质合成的片段破坏掉,故应选用酶N来切割.

(4)Ⅱ区的碱基数减去阴影部分得到空白区的碱基数为1200个,该区段能指导蛋白质合成,其中C和G占400个,则A和T点800个,每条链有400个,因此转录得到的RNA中有A和U为400个.

故答案为:

(1)16kb   3   2

(2)DNA连接酶    否,连接后的序列不是M酶和N酶所能识别的特定的碱基序列

(3)N

(4)400

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HIV属于逆转录病毒,是艾滋病的病原体.回答下列问题:

(1)用基因工程方法制备HIV的某蛋白(目的蛋白)时,可先提取HIV中的______,以其作为模板,在______的作用下合成DNA.获取该目的蛋白的基因,构建重组表达载体,随后导入受体细胞.

(2)从受体细胞中分离纯化出目的蛋白,该蛋白作为______注入机体后,刺激机体产生的可与此蛋白结合的相应分泌蛋白.该分泌蛋白可用于检测受试者血清中的HIV,检测的原理是______

(3)已知某种菌导致的肺炎在健康人群中罕见,但是在艾滋病患者中却多发.引起这种现象的根本原因是HIV主要感染和破坏了患者的部分T细胞细胞,降低了患者免疫系统的______功能.

正确答案

解:(1)用基因工程方法制备HIV的某蛋白(目的蛋白)时,可先提取HIV中的RNA,以其作为模板,在逆转录酶的作用下合成DNA.

(2)从受体细胞中分离纯化出目的蛋白,该蛋白作作为抗原注入机体后,刺激机体产生的可与此蛋白结合的相应分泌蛋白.该分泌蛋白可用于检测受试者血清中的HIV,其原理是抗原抗体特异性结合.

(3)HIV侵染人体后主要感染和破坏患者的部分T细胞细胞,降低了患者免疫系统的防卫功能.

故答案为:

(1)RNA   逆转录酶

(2)抗原   抗原抗体特异性结合 

(3)防卫

解析

解:(1)用基因工程方法制备HIV的某蛋白(目的蛋白)时,可先提取HIV中的RNA,以其作为模板,在逆转录酶的作用下合成DNA.

(2)从受体细胞中分离纯化出目的蛋白,该蛋白作作为抗原注入机体后,刺激机体产生的可与此蛋白结合的相应分泌蛋白.该分泌蛋白可用于检测受试者血清中的HIV,其原理是抗原抗体特异性结合.

(3)HIV侵染人体后主要感染和破坏患者的部分T细胞细胞,降低了患者免疫系统的防卫功能.

故答案为:

(1)RNA   逆转录酶

(2)抗原   抗原抗体特异性结合 

(3)防卫

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