- 目的基因导入受体细胞
- 共1561题
如图是利用现代生物工程技术治疗遗传性糖尿病（基因缺陷导致胰岛B细胞不能正常合成胰岛素）的过程设计图解，请据图回答：
（1）图中①所示的结构是______；②所示的结构是______；③所示的生物工程技术是______．
（2）在图中④所示的生物工程技术中，健康胰岛B细胞基因在进入②之前要构建______，这是基因工程的核心，除含目的基因外，还必须含有______．
（3）培养重组细胞b的培养液中除加入各种营养物质外，还必须加入______．重组细胞b在一定的细胞分化诱导剂的作用下，可以定向分化形成胰岛B细胞，其根本原因是______．
（4）图示方法与一般的异体移植相比最大的优点是______．
正确答案
解：（1）由以上分析可知，图中①为细胞核，②为囊胚的内细胞团细胞（胚胎干细胞），③表示将体细胞核移至去核卵细胞，该过程需要采用核移植技术．
（2）④需要采用基因工程技术将目的基因导入受体细胞，该技术中，将目的基因导入受体细胞前需先构建基因表达载体，其组成包括启动子、目的基因、标记基因和终止子等．
（3）动物细胞培养时，培养液中除加入各种营养物质外，还必须加入动物血清等天然成分．细胞分化的实质是基因的选择性表达．
（4）图示方法是自体细胞移植，其与一般的异体移植相比最大的优点是没有免疫排斥反应．
故答案为：
（1）细胞核 内细胞团细胞（或胚胎干细胞） 核移植技术
（2）基因表达载体 启动子、终止子、标记基因（和复制原点）
（3）动物血清 基因（在特定的时间和空间条件下）的选择性表达
（4）没有排斥反应
解析
解：（1）由以上分析可知，图中①为细胞核，②为囊胚的内细胞团细胞（胚胎干细胞），③表示将体细胞核移至去核卵细胞，该过程需要采用核移植技术．
（2）④需要采用基因工程技术将目的基因导入受体细胞，该技术中，将目的基因导入受体细胞前需先构建基因表达载体，其组成包括启动子、目的基因、标记基因和终止子等．
（3）动物细胞培养时，培养液中除加入各种营养物质外，还必须加入动物血清等天然成分．细胞分化的实质是基因的选择性表达．
（4）图示方法是自体细胞移植，其与一般的异体移植相比最大的优点是没有免疫排斥反应．
故答案为：
（1）细胞核 内细胞团细胞（或胚胎干细胞） 核移植技术
（2）基因表达载体 启动子、终止子、标记基因（和复制原点）
（3）动物血清 基因（在特定的时间和空间条件下）的选择性表达
（4）没有排斥反应
干细胞中c-Myc（原癌基因）、KⅡ4（抑癌基因）、Sox2和Oct-3/4等基因处于活跃表达状态，而Fas基因处于沉默状态，它们的关系如图所示（注：图中ips细胞表示诱导性多功能干细胞）．请分析回答：
（1）c-Myc基因表达的产物包括生长因子及受体、细胞周期调控蛋白等KⅡ4基因表达的蛋白起阻止周期进程的作用，例如阻止细胞由G1期进入S期，Oct-3/4的精确表达对于维持干细胞的正常自我更新是至关重要的．据此及如图所示的原理分析，在高度分化的KⅡ4基因处于______（填“沉默”或“表达”）状态．而体细胞癌变是______等基因异常表达的结果，可以通过诱导癌细胞______基因表达来治疗癌症．
（2）科学家利用逆转录病毒，将Oct-3/4，Sox2、c-Myc和KⅡ4四个关键基因因转入高度分化的体细胞内，让其重新变成一个多功能iPS细胞（如图所示），此过程中应用了______和______技术．iPS细胞在形态上的特点是______．若要利用iPS细胞进一步诱导获得心肌细胞、血管平滑肌细胞等多种组织细胞，则需要在培养液中加入______，如牛磺酸等，以诱导细胞分化．
正确答案
解：（1）Oct-3/4的精确表达对于维持干细胞的正常自我更新是至关重要的，而在高度分化的细胞已经不再进行分裂，所以此基因不表达，处于关闭状态；c-Myc（原癌基因）、KIf4（抑癌基因）突变导致细胞癌变．由图可知，细胞凋亡应是Fas基因控制下的细胞的程序性死亡（编程性死亡）过程，因此可以通过诱导癌细胞Fas基因表达来治疗癌症．
（2）科学家利用逆转录病毒，将Oct-3/4、Sox2、c-Myc和Klf4四个关键基因转入高度分化的体细胞内，让其重新变成一个多功能iPS细胞，运用了基因工程和动物细胞培养技术．胚胎干细胞在形态上的特点是体积小、细胞核大、核仁明显．若要利用iPS细胞进一步诱导获得心肌细胞、血管平滑肌细胞等多种组织细胞，则需要在培养液中加入分化诱导因子，如牛磺酸等，以诱导细胞分化．
故答案：
（1）沉默 c-Myc（原癌基因）和KIf4（抑癌基因） Fas
（2）转基因（或基因工程） 动物细胞培养 体积小、细胞核大、核仁明显 分化诱导因子
解析
解：（1）Oct-3/4的精确表达对于维持干细胞的正常自我更新是至关重要的，而在高度分化的细胞已经不再进行分裂，所以此基因不表达，处于关闭状态；c-Myc（原癌基因）、KIf4（抑癌基因）突变导致细胞癌变．由图可知，细胞凋亡应是Fas基因控制下的细胞的程序性死亡（编程性死亡）过程，因此可以通过诱导癌细胞Fas基因表达来治疗癌症．
（2）科学家利用逆转录病毒，将Oct-3/4、Sox2、c-Myc和Klf4四个关键基因转入高度分化的体细胞内，让其重新变成一个多功能iPS细胞，运用了基因工程和动物细胞培养技术．胚胎干细胞在形态上的特点是体积小、细胞核大、核仁明显．若要利用iPS细胞进一步诱导获得心肌细胞、血管平滑肌细胞等多种组织细胞，则需要在培养液中加入分化诱导因子，如牛磺酸等，以诱导细胞分化．
故答案：
（1）沉默 c-Myc（原癌基因）和KIf4（抑癌基因） Fas
（2）转基因（或基因工程） 动物细胞培养 体积小、细胞核大、核仁明显 分化诱导因子
如图是人们试图利用基因工程的方法，用乙种生物（大肠细菌）生产甲种生物的一种蛋白质．请根据下面的示意图回答问题：
（1）①操作过程需加入的物质有______、______和ATP，④是目的基因的表达过程，此过程包括______．
（2）在此基因工程中，将目的基因导入大肠杆菌最可能的途径是用______处理细胞，使细胞成为______细胞，然后将重组表达载体DNA分子溶于缓冲液中与该细胞混合，在一定温度下完成转化．但实际上由于只有少数细胞能完成转化，所以在基因工程的操作步骤中必须要有最后一个步骤______．
（3）基因工程的核心步骤是______．
正确答案
解：（1）①表示以mRNA为模板逆转录形成DNA的过程，该过程需加入四种脱氧核苷酸、逆转录酶和ATP．④是目的基因的表达过程，此过程包括遗传信息的转录和翻译．
（2）将目的基因导入微生物细胞常用感受态细胞法，即用Ca2+处理微生物细胞，使之成为易于吸收周围环境中DNA分子的感受态，然后将重组表达载体DNA分子溶于缓冲液中与该细胞混合，在一定温度下完成转化．基因工程的最后一步是目的基因的检测和鉴定．
（3）基因工程的核心是基因表达载体的构建．
故答案为：
（1）四种脱氧核苷酸 逆转录酶 遗传信息的转录和翻译
（2）Ca2+感受态 目的基因的检测和鉴定
（3）基因表达载体的构建
解析
解：（1）①表示以mRNA为模板逆转录形成DNA的过程，该过程需加入四种脱氧核苷酸、逆转录酶和ATP．④是目的基因的表达过程，此过程包括遗传信息的转录和翻译．
（2）将目的基因导入微生物细胞常用感受态细胞法，即用Ca2+处理微生物细胞，使之成为易于吸收周围环境中DNA分子的感受态，然后将重组表达载体DNA分子溶于缓冲液中与该细胞混合，在一定温度下完成转化．基因工程的最后一步是目的基因的检测和鉴定．
（3）基因工程的核心是基因表达载体的构建．
故答案为：
（1）四种脱氧核苷酸 逆转录酶 遗传信息的转录和翻译
（2）Ca2+感受态 目的基因的检测和鉴定
（3）基因表达载体的构建
矮牵牛花瓣紫色的深浅是由花青素的含量高低决定的．而査尔酮合成酶（CHS）的含量决定着花青素的合成速度，科研人员尝试通过基因工程增加更多CHS基因使紫花矮牵牛花瓣颜色加深．
（1）科研人员首先需要获取CHS基因，可以从紫花矮牵牛的花瓣细胞中提取______，经______获得cDNA，也可测定CHS的______序列，推测出其基因序列，通过化学方法人工合成，上述两种方法获得CHS基因是否具有内含子？______（填“有”或“有”）．
（2）然后将CHS基因与______结合，构建______，此步骤也是基因工程的核心．通过______转化法．将其导入矮牵牛叶肉细胞中．将筛选出的成功导入CHS基因的叶肉细胞利用______技术培育获得转基因的矮牵牛植株；
（3）与预期结果相反．许多转基因植株的花色不但没有变深．反而成为白色．研究人员从白色植株体内提取RNA进行研究，发现了同CHS基因的mRNA互补的反义RNA．科学家推测．反义RNA与mRNA形成了______，从而使mRNA不能与______（填一种细胞器的名称）结合，阻止了______的结合，从而出现了白色花瓣的矮牵牛．
正确答案
解：（1）控制色素形成的基因只能在花瓣细胞中表达，因此可以从红花矮牵牛的花瓣细胞中提取mRNA，经反转录获得cDNA（CHS）基因，也可以测定CHS的氨基酸序列，推测出其基因序列，再通过化学方法人工合成．由于DNA的内含子片段转录后从mRNA中被切除了，所以上述两种方法获得CHS基因是没有内含子的．
（2）获得目的基因后，将CHS基因与运载体结合形成基因表达载体，然后将目的导入受体细胞，导入植物细胞常用农杆菌转化法；将导入CHS基因的叶片细胞培育成转基因植株还需要采用植物组织培养技术．
（3）根据题意分析，细胞内转录出了部分与mRNA序列互补的反义RNA，则反义RNA可与mRNA结合形成双链RNA，从而使mRNA不能与核糖体结合，阻止了查尔酮合成酶（CHS）的结合，从而出现了白色花瓣的矮牵牛．
故答案为：
（1）mRNA 反转录 氨基酸 没有 没有
（2）运载体 基因表达载体 农杆菌 植物组织培养
（3）双链RNA 核糖体 查尔酮合成酶（CHS）
解析
解：（1）控制色素形成的基因只能在花瓣细胞中表达，因此可以从红花矮牵牛的花瓣细胞中提取mRNA，经反转录获得cDNA（CHS）基因，也可以测定CHS的氨基酸序列，推测出其基因序列，再通过化学方法人工合成．由于DNA的内含子片段转录后从mRNA中被切除了，所以上述两种方法获得CHS基因是没有内含子的．
（2）获得目的基因后，将CHS基因与运载体结合形成基因表达载体，然后将目的导入受体细胞，导入植物细胞常用农杆菌转化法；将导入CHS基因的叶片细胞培育成转基因植株还需要采用植物组织培养技术．
（3）根据题意分析，细胞内转录出了部分与mRNA序列互补的反义RNA，则反义RNA可与mRNA结合形成双链RNA，从而使mRNA不能与核糖体结合，阻止了查尔酮合成酶（CHS）的结合，从而出现了白色花瓣的矮牵牛．
故答案为：
（1）mRNA 反转录 氨基酸 没有 没有
（2）运载体 基因表达载体 农杆菌 植物组织培养
（3）双链RNA 核糖体 查尔酮合成酶（CHS）
玉米的光合效率较水稻的高，这与玉米中磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶（PEPC）有很大的关系．如何将玉米的这一种酶转移到水稻等植物上一直是植物生物学家的研究课题之一．但实践证明，常规杂交育种手段很难如愿以偿．最近，有人利用土壤农杆菌介导法，将完整的玉米PEPC基因导入到了水稻的基因组中，为快速改良水稻的光合作用效率，提高粮食作物产量开辟了新途径．
（1）获得PEPC基因后，将其导入土壤农杆菌的质粒中，获得重组质粒需要的工具酶是______，请在下框中补充某DNA片段并画出切割形成黏性末端的过程示意图．
（2）导入完成后得到的土壤农杆菌，实际上只有少数导入了重组质粒，可根据质粒中含有的______筛选出成功导入了重组质粒的土壤农杆菌．
（3）用含有重组质粒的土壤农杆菌感染水稻细胞，即使感染成功，PEPC基因通过一定途径整合到水稻的基因组中，但不一定会表达，原因最可能是______．（单选）
A．玉米和水稻不共用一套密码子
B．水稻中缺乏合成PEPC的氨基酸
C．PEPC基因受到水稻基因组中相邻基因的影响
D．整合到水稻基因组中的PEPC基因被水稻的某种酶破坏了
（4）PEPC基因在水稻细胞中成功表达的标志是______．
（5）得到PEPC基因成功表达的水稻细胞后，科研人员常采用______技术手段获得转基因水稻植株．
正确答案
解：（1）基因工程中使用到的酶为限制性核酸内切酶、DNA连接酶，根据碱基互补配对原则补充DNA片段，在根据限制酶的特点画出粘性末端．
（2）标记基因存在的作用便于筛选含目的基因的受体细胞．
（3）凡是影响转录或翻译的因素都可能会影响PEPC基因的表达．影响其表达的原因有：水稻中缺乏合成PEPC的氨基酸、PEPC基因受到水稻基因组中相邻基因的影响、整合到水稻基因组中的PEPC基因被水稻的某种酶破坏了．所有生物都共用一套密码子，排除A；参与蛋白质合成的氨基酸大约有20种，缺乏合成PEPC的氨基酸可能性有但比较小，排除B；PEPC基因在水稻细胞中以前没有，所以水稻细胞中存在破坏它的酶可能有，但可能性也不大，排除D；可能性最大的就是受到水稻基因组中相邻基因的影响，故选C．
（4）PEPC基因在水稻细胞中成功表达的标志是在水稻细胞中合成磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶．
（5）由细胞得到完整植株，要利用细胞的全能性，所以应该用组织培养的方法．
故答案为：
（1）限制酶、DNA连接酶
（2）标记基因
（3）C
（4）在水稻细胞中合成PEPC
（5）组织培养
解析
解：（1）基因工程中使用到的酶为限制性核酸内切酶、DNA连接酶，根据碱基互补配对原则补充DNA片段，在根据限制酶的特点画出粘性末端．
（2）标记基因存在的作用便于筛选含目的基因的受体细胞．
（3）凡是影响转录或翻译的因素都可能会影响PEPC基因的表达．影响其表达的原因有：水稻中缺乏合成PEPC的氨基酸、PEPC基因受到水稻基因组中相邻基因的影响、整合到水稻基因组中的PEPC基因被水稻的某种酶破坏了．所有生物都共用一套密码子，排除A；参与蛋白质合成的氨基酸大约有20种，缺乏合成PEPC的氨基酸可能性有但比较小，排除B；PEPC基因在水稻细胞中以前没有，所以水稻细胞中存在破坏它的酶可能有，但可能性也不大，排除D；可能性最大的就是受到水稻基因组中相邻基因的影响，故选C．
（4）PEPC基因在水稻细胞中成功表达的标志是在水稻细胞中合成磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶．
（5）由细胞得到完整植株，要利用细胞的全能性，所以应该用组织培养的方法．
故答案为：
（1）限制酶、DNA连接酶
（2）标记基因
（3）C
（4）在水稻细胞中合成PEPC
（5）组织培养
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