- 从杂交育种到基因工程
- 共3330题
下图表示利用基因工程培育抗虫棉的过程,请据图回答下列有关问题:
(1)若限制酶Ⅰ的识别序列和切点是-↓GATC-,限制酶Ⅱ的识别序列和切点是-G↓GATCC-,那么在①过程中,应用限制酶________切割质粒,用限制酶________切割抗虫基因。请画出质粒被限制性内切酶Ⅱ切割后所形成的黏性末端:______________。①过程所需工具酶还有__________,该酶对所连接的DNA两端碱基序列是否有专一性要求?___________。
(2)通过①过程中得到的重组质粒就是基因表达载体,它除了图中所体现的组成外,还必须有的组成是______________等。构建基因表达载体是基因工程的核心,其目的是:使目的基因在受体细胞中___________、_____________。
(3)将通过②程得到的农杆菌涂布在含有________的培养基上,能够生长说明已导入了普通质粒或重组质粒,反之则说明没有导入。
(4)农杆菌转化法转移目的基因进入受体细胞后,目的基因的最终位置是受体细胞染色体DNA上,是否得到符合要求的受体细胞,检测所采用的方法是:_____________。经筛选分析,该植株细胞中的一条染色体上含有一个携带抗虫基因的DNA片段。理论上,该转基因植株与普通普通棉杂交所获F1中,仍具有抗虫特性的植株占总数的________。科学家们预言,即使是纯种”,独立种植若干代以后植株的抗虫能力也将下降。请简要分析可能原因:_______________、_______________。
正确答案
(1)Ⅱ Ⅰ(Ⅰ和Ⅱ) →
DNA连接酶 否
(2)启动子、终止子 在受体细胞中稳定存在,并且可以遗传给下一代 能够表达和发挥作用
(3)四环素
(4)DNA分子杂交技术 1/2 抗虫棉发生基因突变 棉铃虫等害虫的抗性增强
(附加题)植物像人一样也会生病,引起植物生病的微生物称为病原微生物,主要有病毒、真菌和细菌等。烟草由于受到烟草花叶病毒的侵染而减产,我国科学家利用基因工程技术成功地培育出抗烟草花叶病毒的烟草,如图是转基因烟草培育过程示意图,据图分析回答下列问题:
(1)质粒是基因工程中常用的载体,质粒是一种裸露的、结构简单、具有自我复制能力的很小的____分子,至少有一个至多个________位点。载体除质粒之外,还可以用______等。
(2)如图是基因的一个片段,切断a处的工具酶是________,切断b处的酶是_______。
(3)作为目的基因载体的质粒往往要带有一个抗生素抗性基因,该抗性基因主要用于_____。
(4)基因表达载体导入烟草细胞常用的方法是_________。
(5)转基因工程改良动植物品种,最突出的优点是___________。
(6)一个烟草体细胞通过组织培养技术培育成一个完整的烟草植株个体,原理是_______。组织培养过程中,在培养基中要添加的两种激素是________。
正确答案
(1)环状DNA 限制酶切割 动植物病毒
(2)限制酶 DNA解旋酶
(3)检测目的基因是否导入受体细胞
(4)农杆菌转化法
(5)按照人类的需要,定向改变生物的遗传性状
(6)植物细胞的全能性 生长素和细胞分裂素
(选做题)根据基因工程的有关知识,回答下列问题:
(1)限制性内切酶切割DNA分子后产生的片段,其末端类型有_______和______。
(2)质粒运载体用EcoRⅠ切割后产生的片段如下:
为使运载体与目的基因相连,含有目的基因的DNA除可用EcoRⅠ切割外,还可用另一种限制性内切酶切割,该酶必须具有的特点是_________。
(3)按其来源不同,基因工程中所使用的DNA连接酶有两类,即________DNA连接酶和_____DNA连接酶。
(4)反转录作用的模板是________,产物是__________。若要在体外获得大量反转录产物,常采用__________技术。
(5)基因工程中除质粒外,__________和__________也可作为运载体。
(6)若用重组质粒转化大肠杆菌,一般情况下,不能直接用未处理的大肠杆菌作为受体细胞,原因是_____________。
正确答案
(1)平末端 粘性末端
(2)切割产生的DNA片段末端与EcoRⅠ切割产生的相同
(3)大肠杆菌 T4
(4)mRNA cDNA PCR
(5)噬菌体 动植物病毒
(6)未处理的大肠杆菌吸收质粒(外源DNA)的能力极弱
(选做题A)以重组DNA技术为核心的基因工程正在改变着人类的生活。请回答下列问题。
(1)获得目的基因的方法通常包括___________和_______________。
(2)切割和连接DNA分子所使用的酶分别是_______和_________。
(3)运送目的基因进入受体细胞的载体一般选用病毒或____________,后者的形状成_________。
(4)由于重组DNA分子成功导入受体细胞的频率___________,所以在转化后通常需要进行_______操作。
(5)将人胰岛素基因分别导入大肠杆菌与酵母菌,从两者中生产的胰岛素在功能和_____序列上是相同的。
正确答案
(1)化学合成(人工合成) 酶切获取(从染色体DNA分离/从生物细胞分离)
(2)限制性核酸内切酶(限制酶) DNA连接酶(连接酶)
(3)质粒 小型环状(双链环状、环状)
(4)低 筛选
(5)氨基酸
(附加题)限制酶A的识别序列和切点是-A↓ACGTT-,限制酶B的识别序列和切点是-↓ACGT-。在质粒C上有酶A的一个切点,在目的基因D的两侧各有1个酶B的切点。据此回答以下问题:
(1)请画出质粒C被限制酶A切割后所形成的黏性末端。
(2)不同的限制酶识别的脱氧核苷酸序列_________(一定或可能)不同,不同的限制酶切割DNA分子形成的黏性末端_______(一定或可能)相同。
(3)把由目的基因D和质粒C连接形成的重组质粒导入蛙的受精卵,采用最多也最有效的方法是__________________。
正确答案
(1)
(2)一定 可能
(3)显微注射法
科学家正在将预防人类乙型肝炎等疾病的疫苗基因转入植物,来培育植物疫苗,以期通过生食果实来替代疫苗接种。下图1所示为转疫苗基因的抗病香蕉(香蕉是三倍体植物)人工种子培育的生产过程示意图。
Ⅰ.(1)图1中含疫苗基因的DNA有PstⅠ、SmaⅠ、EcoRⅠ三种限制酶切割位点,质粒上有PstⅠ、SmaⅠ、EcoRⅠ、ApaⅠ等四种限制酶切割位点。构建含疫苗基因的表达载体A时,应选用限制酶________,对含疫苗基因的DNA和质粒进行切割。如果培养基中的卡那霉素会抑制香蕉愈伤组织细胞的生长,欲利用该培养基通过过程④筛选获得已导入疫苗基因的转基因抗病香蕉细胞,应使基因表达载体A中含有____________,作为标记基因。
(2)图1过程利用植物细胞具有全能性的有关过程是_________。此过程获得的人工种子是否具有可育的能力?_________,说明理由___________。
Ⅱ.图2为动物的克隆研究过程,其中Ⅰ~Ⅶ代表有关过程,a~h代表有关结构或个体。
正确答案
Ⅰ.(1)Pst Ⅰ、EcoR Ⅰ 抗卡那霉素基因
(2)⑦、⑤ 没 有 香蕉是三倍体,因为植物组织培养技术属于无性繁殖,该过程获得的人工 种子还是三倍体,不能通过减数分裂形成雌雄配子。(答案合理即可)
Ⅱ.(1)供体细胞的核(哺乳动 物细胞核)具有全能性 胚胎干细胞 在形态上,表现为体积小,细胞核大,核仁明显;在功能上具有发育的全能性 不同的促进分化的因子
(2)添加动物血清
(3)不是 卵细胞细胞质的遗传物质也能控制某些性状
下图表示利用基因工程培育抗虫棉过程,请据图回答下列有关问题:
(1)若限制酶I的识别序列和切点是,限制酶Ⅱ识别序列和切点是
,那么在①过程中,应用限制酶_________切割质粒,用限制酶_________切割抗虫基因。
(2)将通过②过程得到的大肠杆菌涂布在含有_________的培养基上,若能够生长说明已导入了普通质粒或重组质粒,反之则说明没有导入。
(3)⑤过程所用的现代生物技术称为__________,从遗传学角度来看,根据细胞通过⑤过程,能形成棉植株的根本原因是根细胞具有_____________。
正确答案
(1)Ⅱ Ⅰ
(2)四环素
(3)植物组织培养 发育成完整个体的全部遗传物质
研究人员利用转基因技术培育出了抗TMV的烟草,主要流程如下图所示。
图中过程①表示________,经过程②获得的目的基因两侧除应含有相关________的酶切位点外,目的基因的两端还必须有_______。由图分析,构建的重组质粒上含有的标记基因是______基因。过程⑤采用的是___________技术,培养基中除含有卡那霉素及植物必需的各种营养成分外,还必须添加___________,以保证受体细胞能经培养再生成植株。过程⑥可采取_______的方法,检测植株是否合成了相关蛋白。在个体水平的鉴定过程中,可通过____________的方法来确定植株是否具有抗性。
正确答案
反转录 限制酶 启动子和终止子 卡那霉素抗性 植物组织培养 植物激素 抗原——抗体杂交 接种烟草花叶病毒
科学家通过基因工程培育抗虫棉时,需要从苏云金芽孢杆菌中提取出抗虫基因,将抗虫基因导入棉花的细胞中与棉花的DNA结合起来并发挥作用,请回答下列有关问题:
(1)从苏云金芽孢杆菌中切割抗虫基因所用的工具酶是__________,此工具主要存在于________中,其特点是能识别特定的________并在特定位点切断DNA。
(2)获得目的基因的方法有_____和_____。从苏云金芽孢秆菌中获得抗虫基因常采用的方法是_______。
(3)质粒作为运载体必须具备的三个条件是:①.__________;②.__________;③.__________。
正确答案
(1)限制性内切酶 微生物 脱氧核苷酸序列
(2)直接分离法(鸟枪法) 人工合成法 直接分离法(鸟枪法)
(3)能够在宿主细胞中复制并稳定地保存 具有多个限制酶切点,以便与外源基因连接 具有某些标记基因,便于进行筛选。
(附加题)2010年1月“广州—东莞首届国际小型猪学术论坛”在南方医科大学开幕,大会认为:去年8月,我国新型带有荧光标记的转基因克隆猪诞生,标志着广东转基因技术接近世界先进水平。结合所学知识回答下列问题:
(1)在培育带有荧光标记的转基因克隆猪时,用到的基因操作的工具酶中对核苷酸序列有严格要求的是__________。
(2)较为理想的运载体需要具有以下特点:如能在宿主细胞内_______;具有_______,以便与外源基因连接等。
(3)在克隆猪的体内合成出荧光蛋白并不是研究的最终目的,因此控制合成荧光蛋白的基因应该属于_________基因。
(4)在进行基因转移时,通常要将外源基因转入猪的受精卵(或早期胚胎)中,原因是______。
(5)培育转基因克隆猪应进行胚胎移植,为保证移植成功,一般选择早期胚胎发育至____时进行移植,且应选择________相同的同种母畜作为代孕动物。如果想同时得到多头基因型相同的转基因克隆猪,可通过________技术得以实现。
正确答案
(1)限制酶
(2)复制并稳定保存 多个限制酶切点
(3)标记
(4)受精卵(或早期胚胎细胞)具有全能性,可使外源基因在相应组织细胞中表达
(5)桑椹胚或囊胚 生理状态 胚胎分割移植
苏云金杆菌(Bt)能产生具有杀虫能力的毒素蛋白。下图是转Bt毒素蛋白基因植物的培育过程示意图(ampr为抗氨苄青霉素基因),据图回答下列问题。
(1)将图中①的DNA用HindⅢ、BamHⅠ完全酶切后,反应管中有_______种DNA片段。
(2)图中②表示HindⅢ与BamHⅠ酶切、DNA连接酶连接的过程,此过程可获得______种重组质粒;如果换用BstⅠ与BamHⅠ酶切,目的基因与质粒连接后可获得_______种重组质粒。
(3)目的基因插入质粒后,不能影响质粒的______。
(4)图中③的Ti质粒调控合成的vir蛋白,可以协助带有目的基因的T-DNA导入植物细胞,并防止植物细胞中_______对T-DNA的降解。
(5)已知转基因植物中毒素蛋白只结合某些昆虫肠上皮细胞表面的特异受体,使细胞膜穿孔,肠细胞裂解,昆虫死亡。而该毒素蛋白对人类的风险相对较小,原因是人类肠上皮细胞________。
(6)生产上常将上述转基因作物与非转基因作物混合播种,其目的是降低害虫种群中的_________基因频率的增长速率。
正确答案
(1)4
(2)2 1
(3)复制
(4)DNA水解酶
(5)表面无相应的特异性受体
(6)抗性
在培育转基因植物的研究中,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。下图为获得抗虫棉的技术流程。请据图回答:
(1)A过程需要的酶有________________。
(2)B过程及其结果体现了质粒作为运载体必须具备的两个条件是________、_______。
(3)C过程的培养基除含有必要营养物质、琼脂和激素外,还必须加入________________。
(4)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。
(5)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。
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
(1)限制性内切酶和DNA连接酶
(2)具有标记基因 能在宿主细胞中复制并稳定保存
(3)卡那霉素
(4)放射性同位素(或荧光分子)标记的抗虫基因
(5)①.非转基因植株 ②.3:1 ③.100
回答下列关于基因工程的问题下图1是培育表达人乳铁蛋白的乳腺生物反应器的技术路线,表中列出了几种限制酶识别序列及其切割位点,图2、图3中箭头表示相关限制酶的酶切位点。
(1)若对图2中质粒进行改造,插入的SmaⅠ酶切位点越多,质粒的热稳定性如何变化,为什么?_____________。
(2)图中将人乳铁蛋白基因插入质粒,可以只用EcoRⅠ同时酶切质粒和人乳铁蛋白基因,也可以使用BamHⅠ和HindⅢ两种限制酶同时酶切质粒和人乳铁蛋白基因,后一个方法的优点在于可以防止__________。
(3)为了获取重组质粒,将切割后的质粒与目的基因片段混合,并加入__________酶。重组质粒中抗生素抗性基因的作用是为了_____________。
(4)图1过程①可采用的操作方法是____________,过程②可采用的生物技术是_____________。过程③可采用的生物技术是________________。
(5)分别从分子水平简述雌性转基因牛分泌人乳铁蛋白的过程是___________________。
正确答案
(1)SmaⅠ识别的DNA序列只有G和C,而G和C之间可以形成三个氢键,A和T之间可以形成二个氢键,所以SmaⅠ酶切位点越多,热稳定性就越高
(2)只使用EcoRⅠ,则质粒和目的基因两端的粘性末端相同,用连接酶连接时,会产生质粒和目的基因自身连接物,而利用BamHⅠ和HindⅢ剪切时,质粒和目的基因两端的粘性末端不同,用DNA连接酶连接时,不会产生自身连接产物。
(3)DNA连接酶 筛选
(4)显微注射 细胞培养 胚胎移植技术
(5)DNA转录成mRNA,mRNA翻译成蛋白质
下图(一)为某基因工程中利用的质粒筒图,小箭头所指分别为限制性内切酶EcoRⅠ、BamHⅠ的酶切位点,ampR为青霉素(抗生素)抗性基因,tctR为四环素(抗生素)抗性基因,P为启动因子,T为终止子,ori为复制原点。已知目的基因的两端分别有包括EcoRⅠ、BamHⅠ在内的多种酶的酶切位点。下图(二)为几种酶作用于基因的位置。请回答下列问题:
(1)在基因工程中常用的工具有三种:一是用作切取目的基因的_________酶;二是将目的基因与运载体拼接的_________酶;三是作为运载体的质粒。
(2)将含有目的基因的DNA与经特定的酶切后的动载体(质粒)进行拼接形成重组DNA,理论上讲,重组DNA可能有“____________”、“____________”、“___________”三种,其中有效的(所需要的)基因表达载体是____________,因此需要对这些拼接产物进行分离提纯。
(3)利用图(一)所示的质粒拼接形成的3种拼接产物(基因表达载体)与无任何抗药性的原核宿主细胞接种到含四环素的培养基中,能生长的原核宿主细胞所含有的拼接产物(基因表达载体)是_______。
(4)有效的基因表达载体成功导入受体细胞进行表达时,首先需要进行转录,RNA聚合酶识别和结合的位点是图(一)中的________。在动物基因工程中,将基因表达载体导入受体细胞的常用方法是________。在植物基因工程中,将基因表达载体导入受体细胞的常用方法是_________。是因为这种微生物很容易侵染到_________中,从而把它的Ti质粒上的_________转移到受体细胞染色体的DNA上。
(5)在基因工程中,作用于图(二)所示a位置的酶是____________;作用于b位置的酶是____________。
正确答案
(1)限制(限制性核酸内切酶) DNA连接
(2)目的―目的基因 目的基因―运载体 运载体―运载体 目的基因―动载体
(3)运载体―运载体和目的基因―运载体
(4)P(启动子) 显微注射法 农杆菌转化法 双子叶植物和裸子植物 T-DNA
(5)限制酶(限制性内切酶) DNA解旋酶
科学家将人的生长激素基因与大肠杆菌的DNA分子进行重组,并成功地在大肠杆菌中得以表达。但在进行基因工程的操作过程中,需使用特定的限制酶切割目的基因和质粒,便于重组和筛选。已知限制酶Ⅰ的识别序列和切点是―G↓GATCC―,限制酶Ⅱ的识别序列和切点是―↓GATC―,据图回答:
(1)过程①表示的是采取______的方法来获取目的基因。
(2)根据图示分析,在构建基因表达载体过程中,应用限制酶________切割质粒,用限制酶________切割目的基因。用限制酶切割目的基因和运载体后形成的黏性末端通过_____原则进行连接。
(3)人的基因之所以能与大肠杆菌的DNA分子进行重组,原因是____________。
(4)人体的生长激素基因能在细菌体内成功表达是因为_____________。写出目的基因导入细菌中表达的过程______________。
(5)将得到的大肠杆菌B涂布在一个含有氨苄青霉素的培养基上,能够生长的,说明已导入了_______,反之则没有导入。
正确答案
(1)反转录法(人工合成法)
(2)Ⅰ Ⅱ 碱基互补配对
(3)人的基因与大肠杆菌DNA的双螺旋结构相同
(4)共用一套(遗传)密码子
(5)普通质粒或重组质粒
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