- 目的基因导入受体细胞
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.胰岛素 A、B 链分别表达法是生产胰岛素的方法之一.图1是该方法所用的基因表达载体,图2表示利用大肠杆菌作为工程菌生产人胰岛素的基本流程(融合蛋白A、B 分别表示β-半乳糖苷酶与胰岛素 A、B链融合的蛋白).请回答下列问题:
(1)图1基因表达载体中没有标注出来的基本结构是______.
(2)图1中启动子是______酶识别和结合的部位,有了它才能启动目的基因的表达;氨苄青霉素抗性基因的作用是______.
(3)构建基因表达载体时必需的工具酶有______.
(4)β-半乳糖苷酶与胰岛素A 链或B 链融合表达,可将胰岛素肽链上蛋白酶的切割位点隐藏在内部,其意义在于______.
(5)溴化氰能切断肽链中甲硫氨酸羧基端的肽键,用溴化氰处理相应的融合蛋白能获得完整的A链或B链,且β-半乳糖苷酶被切成多个肽段,这是因为______.
(6)根据图2 中胰岛素的结构,请推测每个胰岛素分子中所含游离氨基的数量.你的推测结果是______,理由是______.
正确答案
解:(1)根据题意和图示分析可知:图1基因表达载体中已有目的基因、启动子和标记基因,所以没有标注出来的基本结构是终止子.
(2)图1中启动子是RNA聚合酶酶识别和结合的部位,有了它才能启动目的基因的表达即转录过程;氨苄青霉素抗性基因的作用是作为标记基因,将含有重组质粒的大肠杆菌筛选出来.
(3)构建基因表达载体的过程中,必须用相同的限制酶切割(含目的基因的外源DNA分子)和运载体,以产生相同的黏性末端,再加入DNA连接酶将目的基因和运载体连接形成重组DNA分子.
(4)β-半乳糖苷酶与胰岛素A链或B链融合表达,可将胰岛素肽链上蛋白酶的切割位点隐藏在内部,这样可以防止胰岛素的A、B链被菌体内蛋白酶降解.
(5)溴化氰能切断肽链中甲硫氨酸羧基端的肽键,由于β-半乳糖苷酶中含有多个甲硫氨酸,而胰岛素的A、B链中不含甲硫氨酸,所以用溴化氰处理相应的融合蛋白能获得完整的A链或B链,且β-半乳糖苷酸被切成多个肽段.
(6)由于一个肽链中至少有一个游离的氨基和一个游离的羧基,在肽链内部的R基中可能也有氨基和羧基,而胰岛素含有A链和B链,所以每个胰岛素分子中所含游离氨基的数量至少是2个.
故答案为:
(1)终止子
(2)RNA聚合 作为标记基因,将含有重组质粒的大肠杆菌筛选出来
(3)限制酶和DNA连接酶
(4)防止胰岛素的A、B链被菌体内蛋白酶降解
(5)β-半乳糖苷酶中含多个甲硫氨酸,而胰岛素A、B链中不含甲硫氨酸
(6)至少2个 两条肽链的一端各有一个游离的氨基,氨基酸的R基中可能还含有游离的氨基
解析
解:(1)根据题意和图示分析可知:图1基因表达载体中已有目的基因、启动子和标记基因,所以没有标注出来的基本结构是终止子.
(2)图1中启动子是RNA聚合酶酶识别和结合的部位,有了它才能启动目的基因的表达即转录过程;氨苄青霉素抗性基因的作用是作为标记基因,将含有重组质粒的大肠杆菌筛选出来.
(3)构建基因表达载体的过程中,必须用相同的限制酶切割(含目的基因的外源DNA分子)和运载体,以产生相同的黏性末端,再加入DNA连接酶将目的基因和运载体连接形成重组DNA分子.
(4)β-半乳糖苷酶与胰岛素A链或B链融合表达,可将胰岛素肽链上蛋白酶的切割位点隐藏在内部,这样可以防止胰岛素的A、B链被菌体内蛋白酶降解.
(5)溴化氰能切断肽链中甲硫氨酸羧基端的肽键,由于β-半乳糖苷酶中含有多个甲硫氨酸,而胰岛素的A、B链中不含甲硫氨酸,所以用溴化氰处理相应的融合蛋白能获得完整的A链或B链,且β-半乳糖苷酸被切成多个肽段.
(6)由于一个肽链中至少有一个游离的氨基和一个游离的羧基,在肽链内部的R基中可能也有氨基和羧基,而胰岛素含有A链和B链,所以每个胰岛素分子中所含游离氨基的数量至少是2个.
故答案为:
(1)终止子
(2)RNA聚合 作为标记基因,将含有重组质粒的大肠杆菌筛选出来
(3)限制酶和DNA连接酶
(4)防止胰岛素的A、B链被菌体内蛋白酶降解
(5)β-半乳糖苷酶中含多个甲硫氨酸,而胰岛素A、B链中不含甲硫氨酸
(6)至少2个 两条肽链的一端各有一个游离的氨基,氨基酸的R基中可能还含有游离的氨基
小鼠弯曲尾(B)对正常尾(b)为显性,将一弯曲尾雄鼠与一正常尾雌鼠交配,F1为弯曲尾雌鼠:正常尾雄鼠=1:1.遗传学家将一个外源DNA片段导人到F1弯曲尾雌鼠的体细胞中,利用克隆技术获得一只转基因正常尾小鼠.该DNA片段插入小鼠染色体上的位置有多种可能,如图表示了其中2种.(说明:插入的DNA片段本身不控制具体的性状;小鼠体内存在该DNA片段时B不表达,但b基因的表达不受影响.)请回答有关问题:
(1)在获得转基因动物的过程中,最常用的运载工具是______,限制酶识别双链DNA分子的______,并切割DNA双链.
(2)控制小鼠尾形的基因位于______染色体上,子一代雌鼠的基因型是______.
正确答案
解:(1)在获得转基因动物的过程中,最常用的运载体是质粒,限制酶识别双链DNA分子的磷酸二酯键,并切割DNA双链.
(2)小鼠弯曲尾(B)对正常尾(b)显性,将一弯曲尾雄鼠与一正常尾雌鼠交配,F1中弯曲尾雌鼠:正常尾雄鼠=1:1,说明小鼠尾形表现与性别有关,目的基因位于X染色体上,根据亲子代情况,可以推出亲本基因型是XbXb 和XBY子一代雌鼠基因型为XBXb.
故答案为:
(1)质粒 磷酸二酯键
(2)X XBXb
解析
解:(1)在获得转基因动物的过程中,最常用的运载体是质粒,限制酶识别双链DNA分子的磷酸二酯键,并切割DNA双链.
(2)小鼠弯曲尾(B)对正常尾(b)显性,将一弯曲尾雄鼠与一正常尾雌鼠交配,F1中弯曲尾雌鼠:正常尾雄鼠=1:1,说明小鼠尾形表现与性别有关,目的基因位于X染色体上,根据亲子代情况,可以推出亲本基因型是XbXb 和XBY子一代雌鼠基因型为XBXb.
故答案为:
(1)质粒 磷酸二酯键
(2)X XBXb
毛角蛋白Ⅱ型中间丝(KIFⅡ)基因与绒山羊的羊绒质量密切相关.获得转KIFⅡ基因的高绒质绒山羊的简单流程如图.
(1)过程①是基因工程的核心,通过过程①构建的基因表达载体除了含有KIFⅡ基因外,还必须有启动子、终止子以及______等.
(2)过程②必需加入______酶,才能获得单个的成纤维细胞.
(3)在过程③中,为了获得更多的卵(母)细胞,需用______处理成年母绒山羊.
(4)在过程④进行之前,需对卵(母)细胞进行______处理.过程④称为______.
(5)过程⑤称为______,进行该过程的最佳时期是______,过程⑤能够成功进行的生理基础是______.
正确答案
解答:解:(1)基因表达载体的组成包括启动子、终止子、目的基因和标记基因等.
(2)动物细胞培养时,需用胰蛋白酶将动物组织块分散成单个细胞.
(3)要得到更多的卵(母)细胞需用促性腺激素对母畜进行超数排卵处理.
(4)图中④表示核移植过程,成熟卵(母)细胞在核移植前需要进行去核处理,以保证克隆后代的遗传性状主要来自于供体核.
(5)⑤表示胚胎移植过程,应该选择处于桑椹胚或囊胚期的胚胎进行移植;胚胎移植能够成功进行的生理基础是受体子宫对外来胚胎不发生排斥反应.
故答案为:
(1)标记基因
(2)胰蛋白酶(胶原蛋白酶)
(3)促性腺激素
(4)去核 核移殖
(5)胚胎移植 桑椹胚期或囊胚期 受体子宫对外来胚胎不发生排斥反应
解析
解答:解:(1)基因表达载体的组成包括启动子、终止子、目的基因和标记基因等.
(2)动物细胞培养时,需用胰蛋白酶将动物组织块分散成单个细胞.
(3)要得到更多的卵(母)细胞需用促性腺激素对母畜进行超数排卵处理.
(4)图中④表示核移植过程,成熟卵(母)细胞在核移植前需要进行去核处理,以保证克隆后代的遗传性状主要来自于供体核.
(5)⑤表示胚胎移植过程,应该选择处于桑椹胚或囊胚期的胚胎进行移植;胚胎移植能够成功进行的生理基础是受体子宫对外来胚胎不发生排斥反应.
故答案为:
(1)标记基因
(2)胰蛋白酶(胶原蛋白酶)
(3)促性腺激素
(4)去核 核移殖
(5)胚胎移植 桑椹胚期或囊胚期 受体子宫对外来胚胎不发生排斥反应
普通棉花中含β-甘露糖苷酶基因(GhMnaA2),能在纤维细胞中特异性表达,产生的β-甘露糖苷酶催化半纤维素降解,棉纤维长度变短.为了培育新的棉花品种,科研人员构建了反义GhMnaA2基因表达载体,利用农杆菌转化法导入棉花细胞,成功获得转基因棉花品种,具体过程如下.(启动子是基因的一个组成部分,能活化RNA聚合酶,使之与模板DNA准确的结合并具有转录起始的特异性.)请分析回答:
(1)①和②过程中所用的限制性内切酶分别是______、______.
(2)③过程中用酶切法可鉴定正、反义表达载体.用SmaⅠ酶和NotⅠ酶切正义基因表达载体获得0.05kb、3.25kb、5.95kb、9.45kb四种长度的DNA片段,则用NotⅠ酶切反义基因表达载体可获得______种长度的DNA片段,长度分别是______.
(3)导入细胞内的反义GhMnaA2转录的mRNA能与细胞内的GhMnaA2转录的mRNA互补配对,从而抑制基因的表达,其意义是______.
正确答案
解:(1)纤维细胞E6启动子两侧是限制酶HindⅢ和BamHⅠ的切割位点,且用这两种限制酶切割可以去除花椰菜病毒启动子,因此过程①中所用的限制性内切酶是HindⅢ、BamHⅠ;β-甘露糖苷酶基因(GhMnaA2)两侧都是限制酶SmaⅠ的切割位点,因此②中所用的限制性内切酶是SmaⅠ.
(2)正、反义基因表达载体总长度相等,NotⅠ酶切位点在目的基因中的位置不一样,因此只用NotⅠ酶切反义基因表达载体可获得两种长度的DNA片段,即5.95+0.05=6.0kb、9.45+3.25=12.7kb.
(3)因为在普通棉花中含β-甘露糖苷酶基因(GhMnaA2),能在纤维细胞中特异性表达,产生的β-甘露糖苷酶催化半纤维素降解,棉纤维长度变短.而导入细胞内的反义GhMnaA2转录的mRNA能与棉花细胞内的GhMnaA2转录的mRNA互补配对,从而抑制基因的表达,其意义是阻止β-甘露糖苷酶合成,使棉纤维更长.
故答案为:
(1)HindⅢ、BamHⅠSmaⅠ
(2)2 6.0kb、12.7kb
(3)阻止β-甘露糖苷酶合成,使棉纤维更长
解析
解:(1)纤维细胞E6启动子两侧是限制酶HindⅢ和BamHⅠ的切割位点,且用这两种限制酶切割可以去除花椰菜病毒启动子,因此过程①中所用的限制性内切酶是HindⅢ、BamHⅠ;β-甘露糖苷酶基因(GhMnaA2)两侧都是限制酶SmaⅠ的切割位点,因此②中所用的限制性内切酶是SmaⅠ.
(2)正、反义基因表达载体总长度相等,NotⅠ酶切位点在目的基因中的位置不一样,因此只用NotⅠ酶切反义基因表达载体可获得两种长度的DNA片段,即5.95+0.05=6.0kb、9.45+3.25=12.7kb.
(3)因为在普通棉花中含β-甘露糖苷酶基因(GhMnaA2),能在纤维细胞中特异性表达,产生的β-甘露糖苷酶催化半纤维素降解,棉纤维长度变短.而导入细胞内的反义GhMnaA2转录的mRNA能与棉花细胞内的GhMnaA2转录的mRNA互补配对,从而抑制基因的表达,其意义是阻止β-甘露糖苷酶合成,使棉纤维更长.
故答案为:
(1)HindⅢ、BamHⅠSmaⅠ
(2)2 6.0kb、12.7kb
(3)阻止β-甘露糖苷酶合成,使棉纤维更长
人类细胞内有相当于R的结构,它就是位于线粒体中的mtDNA.若用两种识别切割序列完全不同的限制酶,M和N切割线粒体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)该mtDNA的长度为______kb.在该DNA分子中,M酶与N酶的切割位点分别有______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,并简述理由:______.
正确答案
解:(1)该mtDNA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.用酶N切割得到2个片段的长度分别为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;结合图1可知,连接后的结果为.当连接后,没有了M酶和N酶所能识别的特定的碱基序列,因此两种酶不能再切割了.
故答案为:
(1)16 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
解析
解:(1)该mtDNA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.用酶N切割得到2个片段的长度分别为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;结合图1可知,连接后的结果为.当连接后,没有了M酶和N酶所能识别的特定的碱基序列,因此两种酶不能再切割了.
故答案为:
(1)16 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
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