- 从杂交育种到基因工程
- 共3330题
玉米(2N=20)是重要的粮食作物之一。已知玉米的高产(A)对低产(a)为显性,易感病(B)对抗病(b)为显性,控制上述两对性状的基因分别位于两对同源染色体上。现有两个纯合的玉米品种甲(AABB)和乙(aabb),欲培育AAbb品种。结合下图分析并回答:
(1)由品种AABB、aabb经过a、b、c过程培育出新品种的育种方式称为________,F2的重组类型占_____,高产抗病玉米中纯合子占________。
(2)将图1中F1与另一玉米品种丙杂交,后代的表现型及其比例如图2所示,则丙的基因型为________。
(3)过程e常采用___________,由AaBb得到Ab个体。与过程a、b、c的育种方法相比,过程a、e、f的优势是__________。与过程g的育种方式相比,过程d育种的优势是__________。
(4)欲使玉米中含有某种动物蛋白成分可采用上述[ ]____________育种方法;若现有玉米均为晚熟品种,欲培育早熟品种,可采用物理或化学因素处理__________________,上述育种方法中,不容易获得目标品种的原因是__________________________。
正确答案
(1)杂交育种 3/8 1/3
(2)aaBb
(3)花药离体培养 明显缩短育种年限 能定向改造生物的性状
(4)d基因工程 玉米萌发的种子和幼苗 基因突变的频率较低,而且是不定向的
iPS细胞全称为诱导性多能干细胞,是由体细胞诱导而成的干细胞,具有发育的多潜能性,可以形成神经元等人体多种组
织细胞。以下为iPS细胞研究中的几个重要事件。
资料1:2007年,美日科学家利用病毒将“c-Myc”等4个基因植入人类皮肤细胞,发现皮肤细胞可转化为iPS细胞。
资料2:2009年7月,我国科学家首次利用由体细胞诱导而成的iPS 细胞,通过四倍体囊胚注射得到存活并具有繁殖能力的小鼠。
(1)美日科学家所利用的病毒的作用相当于基因工程中基因操作工具中的 。iPS细胞与__________细胞的特性最相近。
(2)皮肤取出后一般用胰蛋白酶等物质处理将细胞分散,而不用胃蛋白酶,原因是____________________________。
(3)皮肤细胞经诱导可形成iPS细胞,原因是________________________。
(4)在皮肤干细胞培养过程中,科研人员发现人工合成激素Ry可能引起细胞癌变。下面是关于这一问题的探究实验,请完善相应内容。
材料用具:含皮肤干细胞的培养液、适宜浓度的激素Ry溶液、显微镜、__________等。
实验步骤:
①将皮肤干细胞培养液平均分成2组,编号为A、B。
②B组培养液中添加少量___________,A组培养液不添加。
③将A、B两组干细胞置于相同的培养条件下培养72小时。
④取样,分别染色、制片,在显微镜下观察_____________________。
结果与结论预测:如果____________________________,说明激素Ry能引起细胞癌变。
正确答案
(1)载体(运载体);胚胎干细胞
(2)动物细胞培养适宜的pH为7.2-7.4,胰蛋白酶适宜pH值是7.2-8
.4,胃蛋白酶适宜pH值是2(其他合理答案亦可)
(3)它具有控制小鼠生长发育的全部的遗传信息
(4)载波片、盖波片;激素R溶液;细胞数量、形态、贴壁生长情况;B组出现了癌变细胞 (其他合理答案亦可)
随着科学技术的发展,人们可以根据人类的需求来改造生物的性状,在许多领域取得了可喜的成果,下图是利用奶牛乳汁生产人类血清白蛋白的图解,根据下图回答:
(1)在此工程中涉及到的细胞水平的现代生物技术主要有:___________。
(2)在基因工程中,我们称②为________,获得②时需要用到的工具有__________,在②进入③之前要构建___________,能实现②进入③的常用方法是__________。
(3)从③到④的过程中一般利用未受精的卵细胞去核后作为受体,而不用普通的体细胞,原因是:卵细胞、________、________、________分化程度低,体细胞的细胞核在卵细胞质中才能表现出全能性。
(4)④发育到____________期,可分割产生⑤。分割时要注意将_________均等分割,以免影响胚胎的恢复和发育。⑤移入不同的母牛能存活的生理基础是⑤与受体子宫基本上不发生__________反应。
(5)⑦是⑥生出的后代,那么⑦的遗传性状和_________最相似。如果②获得的数量太少,在基因工程中常用__________来扩增。
正确答案
(1)核移植技术、动物细胞培养、胚胎分割、胚胎移植(答对其中任意3个即可)
(2)目的基因 限制性内切酶 基因表达载体 显微注射法
(3)大 易操作 营养丰富
(4)桑椹胚或囊胚 内细胞团 免疫排斥
(5)A PCR技术
美籍华人钱永健等科学家因在研究绿色荧光蛋白(GFP)等方面的突出贡献,获得2008年度诺贝尔化学奖。GFP会发出绿色荧光,该蛋白质在生物工程中有着广阔的应用前景。据图回答相关问题。
(1)绿色荧光蛋白基因在该实验中是作为________基因。
(2)上述过程中涉及到的细胞水平现代生物技术主要有___________________。
(3)在②过程进行转基因体细胞的筛选时,比较简易的筛选方法是_________。
(4)在④过程培养重组细胞时,需要适宜的温度和pH外,还需要____________。
(5)图中从③到④的过程中一般利用去核后的卵细胞作为受体,而不用去核的体细胞,主要原因是______________。
正确答案
(1)目的
(2)动物细胞培养、细胞核移植、胚胎移植
(3)能否发出绿色荧光
(4)渗透压和溶解氧
(5)卵细胞中含有能使体细胞的核基因表达的物质(卵细胞的全能性大于体细胞)
下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)图中②③所示的生物工程技术分别是____________、____________。
(3)过程②通常用去核卵细胞作受体细胞的原因除了它体积大、易操作外,还因为具有营养丰富且含有促进细胞核______的物质。
(4)过程③通常用胚胎干细胞作受体细胞的原因是这些细胞具有______,可以______形成组织、器官等。
(5)过程③的完成需要用到的基因操作工具有______________,______________,________________。
(6)图示方法与一般的异体移植相比最大的优点是______________________。
正确答案
(1)细胞核
(2)核移植技术 转基因技术(或重组DNA技术)
(3)全能性表达
(4)全能性 定向分化
(5)限制性内切酶 DNA连接酶 运载体
(6)没有排斥反应
“基因靶向”技术,指的是应用DNA同源重组原理,通过一定的载体,用设计好的目的基因替代靶基因,从而达到使靶基因功能丧失的目的。借助这一技术,科学家可以用小鼠进行实验,使其体内的某项特定基因丧失功能,以帮助人们找到治疗疾病的有效方法。下面是该实验的基本过程,请回答有关问题:
(1)获取目的基因。
①经过修饰使靶基因的功能改变或丧失就可获得目的基因。如果要获得活性降低了的X酶蛋白的目的基因,可以根据此蛋白的结构及功能进行X酶基因的改造,这一技术叫做___________。
②为了提高实验成功率,需要通过_________技术扩增目的基因,以获得目的基因的大量拷贝。
(2)构建基因表达载体。一个基因表达载体的组成,除了目的基因以外,还必须有________基因,以便于细胞的筛选。质粒具有的一至多个__________位点,使目的基因插入其中成为可能,因此常被选作运载体。
(3)将基因表达载体导入ES细胞,并从中筛选,然后培育出小鼠。
①由ES细胞培育出小鼠的过程中,主要应用了________技术和________技术。
②为了确定该小鼠体内是否成功发生了基因的同源重组,可通过观察小鼠的性状来检测,这属于________水平的鉴定。
③获得胚胎干细胞(ES细胞)。实验一般采用ES细胞作为目的基因的受体细胞,这是因为ES细胞具有_________。请举出一例获取ES细胞的常用方法:_____________。
(4)上述基因工程过程中,属于核心步骤的是____________。
正确答案
(1)①蛋白工程;②PCR
(2)标记;限制酶切割
(3)①早期胚胎培养;胚胎移植②个体③全能性;从早期胚胎(囊胚内细胞团)中分离,从胎儿的原始性腺中分离、通过核移植技术培育得到(任答一例)
(4)构建基因表达载体
(附加题)人类疾病的转基因动物模型常用于致病机理的探讨及治疗药物的筛选。利用正常大鼠制备遗传性高血压转基因模型大鼠的流程如图所示。请回答:
(1)卵母细胞除从活体________中采集外,还可从已处死的雌鼠_________中获取。
(2)图中的高血压相关基因作为_______,质粒作为______,二者需用同一种限制酶切割后连接成重组载体,该过程与质粒上含有________有关。
(3)子代大鼠如果_________和________,即可分别在分子水平和个体水平上说明高血压相关基因已成功表达,然后可用其建立高血压转基因动物模型。
(4)在上述转基因大鼠的培育过程中,所用到的主要胚胎工程技术是______、______、和______。
正确答案
(1)输卵管 卵巢
(2)目的基因 (载体)运载体 限制酶识别位点(限制酶切割位点、酶切位点、切割位点)
(3)检测到相应蛋白质(产生相关蛋白质) 出现高血压
(4)体外受精 早期胚胎培养 胚胎移植
胚胎工程是一项综合性的动物繁育技术,可在畜牧业和制药业等领域发挥重要作用。下图是通过胚胎工程培育试管牛的过程。
(1)从良种母牛采集的卵母细胞,都需要进行体外培养,其目的是_________;从良种公牛采集的精子需____________后才能进行受精作用。
(2)在体外培养受精卵时,除了给予一定量的O2以维持细胞呼吸外,还需要提供___________气体以维持___________。
(3)图中过程A称为____________,它在胚胎工程中的意义在于_____________。
(4)研制能够产生人类白细胞介素的牛乳腺生物反应器,需将目的基因导入牛受精卵,最常用的导入方法是___________;获得转基因母牛后,如果___________即说明目的基因已经表达。
正确答案
(1)使卵母细胞成熟(或:使卵母细胞获得受精能力) 获能
(2)CO2 培养液(基)的pH
(3)胚胎移植 提高优良母畜的繁殖率
(4)显微注射法 牛奶中含有人类白细胞介素(或:牛乳腺细胞已合成人类白细胞介素)
随着科学技术的发展,人们可以根据需求来改造生物的性状。如图是利用奶牛乳汁生产人类血清白蛋白的图解,据图回答:
(1)在此过程中涉及的细胞水平现代生物技术手段主要有__________。
(2)在基因工程中,我们称②为________,在②进入③之前要用_______等工具来构建基因表达载体,能实现②进入③的常用方法是________。
(3)图中①一般经________处理可以得到③,从③到④的过程中一般利用去核后未受精的卵细胞作为受体,而不用普通的体细胞,原因是____________________。
(4)下列A-D中表示④到⑤过程中正确的操作方法的是_______,把⑤送入⑥的最佳时期是_________。
(5)⑦是⑥的后代,那么⑦的遗传性状和_______最相似,为什么?如果②的数量太少,常用_______来扩增。要实现⑦批量生产血清白蛋白,则要求③的性染色体是_____,利用该方法得到的动物叫做______。
(6)用这种方法生产药物与工厂化生产药物相比,前者的优越性在于____________。
(7)⑦和某些转基因羊可通过分泌乳汁来生产人类所需药物,这类转基因动物被称为___________。
正确答案
(1)核移植技术、动物细胞培养
(2)目的基因 限制性核酸内切酶、DNA连接酶和载体 显微注射法
(3)胰蛋白酶 卵细胞大、易操作、分化程度低,体细胞的细胞核在卵细胞质中才能表现出全能性
(4)B 桑椹胚期或囊胚期
(5)荷斯坦奶牛 因为个体⑦的核遗传物质大部分来自荷斯坦奶牛,⑥只是为胚胎发育提供营养和场所,⑦并没有获得⑥的遗传信息 PCR技术 XX 转基因克隆动物
(6)节约资源、降低成本等
(7)乳腺(房)生物反应器
科学研究发现OCT4、SOX2、NANOG和LIN28是在胚胎干细胞中能高度表达并决定其“全能性”的四个基因,下图是将皮肤细胞改造成万能细胞的过程。请据图回答下列问题:
(1)当胚胎发育到了囊胚期,这时的________就是胚胎干细胞。
(2)胚胎干细胞的功能特点是具有___________。
(3)图中逆转录病毒的作用是___________。
(4)万能细胞经体外诱导分化,可以培育出人造组织器官,这样培育的特殊细胞或器官移回病人体内与异体器官移植相比,最大的优点是_____________。
正确答案
(1)内细胞团
(2)发育的全能性
(3)载体(基因表达载体、携带目的基因进入受体细胞)
(4)不会发生免疫排斥反应
人类疾病的转基因动物模型常用于致病机理的探讨及治疗药物的筛选。利用正常大鼠制备遗传性高血压转基因模型大鼠的流程如下图所示。
(1)卵母细胞除从活体输卵管中采集外,还可以从已处死的雌鼠________中获取。
(2)图中的高血压相关基因作为__________,质粒作为________,二者需用__________________切割后连接成重组载体,该过程与质粒上含有______________有关。
(3)子代大鼠如果________________和______________,即可分别在分子水平和个体水平上说明高血压相关基因已成功表达,然后可用其建立高血压转基因动物模型。
(4)在上述转基因大鼠的培育过程中,所用到的主要胚胎工程技术是________、早期胚胎培养和胚胎移植。
正确答案
(1)卵巢
(2)目的基因 载体 同种限制性核酸内切酶(或:同种限制酶) 限制酶切割位点
(3)检测到体内有相关蛋白 出现高血压
(4)体外受精
下图表示利用胚胎干细胞(ES细胞)所作的一系列研究,请据图分析回答:
(1)过程I将胚胎干细胞置于γ射线灭活的鼠胎儿成纤维细胞的饲养层上,并加入动物血清、抗生素等物质,维持细胞不分化的状态。在此过程中,饲养层提供干细胞增殖所需的_____________,加入抗生素是为了________,这对于研究细胞分化和细胞凋亡的机理具有重要意义。
(2)过程Ⅱ将带有遗传标记的ES细胞注入早期胚胎的囊胚腔,通过组织化学染色,用于研究动物体器官形成的时间、发育过程以及影响的因素,这项研究利用 了胚胎干细胞具有_______的特点。在哺乳动物早期发育过程中,囊胚的后一个阶段是__________。
(3)过程Ⅲ中目的基因导人胚胎干细胞最常用的方法是_______,将目的基因转入胚胎干细胞前需构建基因表达载体,其目的是___________。
(4)过程Ⅳ得到的小鼠畸胎瘤中里面全是软骨、神经管、横纹肌和骨骼等人类组织和器官。实验时,必须用x射线照射摘除胸腺的小鼠,获得免疫缺陷小鼠,其目的是_______________,该过程研究的意义在于解决____________问题。
正确答案
(1)营养物质 防止杂菌污染
(2)发育全能性 原肠胚
(3)显微注射法 使目的基因在受体细胞中稳定存在、复制和表达
(4)使移植的ES细胞不会被排斥 临床上供体器官不足和免疫器官移植后排斥等
下图是培育表达人乳铁蛋白的乳腺生物反应器的技术路线。图中tetR表示四环素抗性基因,ampR表示氨苄青霉素抗性基因,BamHⅠ、HindⅢ、SmaⅠ所示为三种限制酶的酶切位点。据图回答:
(1)图中将人乳铁蛋白基因插入载体,需用______限制酶同时酶切载体和人乳铁蛋白基因。筛选含有重组载体的大肠杆菌首先需要在含______的培养基上进行。
(2)能使人乳铁蛋白基因在乳腺细胞中特异性表达的调控序列是_________(填字母代号)。
A.启动子 B.tetR C.复制原点 D.ampR(3)过程①可采用的操作方法是________(填字母代号)。
A.农杆菌转化 B.大肠杆菌转化 C.显微注射 D.细胞融合
(4)过程②采用的生物技术是________。
(5)对早期胚胎进行切割,经过程②可获得多个新个体。这利用了细胞的_______性。
(6)为检测人乳铁蛋白是否成功表达,可采用_______(填字母代号)技术。
A.核酸分子杂交 B.基因序列分析 C.抗原一抗体杂交 D.PCR
正确答案
(1)HindⅢ和BamHⅠ 氨苄青霉素
(2)A
(3)C
(4)胚胎移植技术
(5)全能
(6)C
动物乳腺生物反应器是基于转基因技术平台,将外源基因导入动物基因组中并定位表达于动物乳腺,使哺乳动物成为“批量生产药物的工厂”。下图利用乳腺生物反应器生产某种药用蛋白的流程图,请回答下列问题:
(1)图中过程①中将目的基因导入绵羊受精卵常用的方法是________。
(2)基因表达载体构建的目的是使_________在受体细胞中稳定存在并遗传给下一代,同时使它能够表达和发挥作用。
(3)过程②形成的胚胎可以用__________技术来检测是否含有药用蛋白基因。
(4)过程③运用的技术称为___________。
(5)由于代孕母羊对植入的胚胎基本不发生__________,所以含有药用蛋白基因的胚胎能在代孕母羊子宫中存活并发育。
正确答案
(1)显微注射法
(2)目的基因(药物蛋白基因)
(3)DNA分子杂交
(4)胚胎移植
(5)免疫排斥反应
下图a示基因工程中经常选用的运载体——pBR322质粒,Ampr表示氨苄青霉素抗性基因,Tetr表示四环素抗性基因。目的基因如果插入某抗性基因中,将使该基因失活,而不再具有相应的抗性。为了检查运载体是否导入原本没有Ampr和Tetr的大肠杆菌,将大肠杆菌培养在含氨苄青霉素的培养基上,得到如图b的结果(黑点表示菌落)。再将已灭菌的绒布按到图b的培养基上,使绒布面沾上菌落,然后将绒布平移按到含四环素的培养基上培养,得到如图c的结果(空圈表示与b对照无菌落的位置)。据此分析并回答:
(1)pBR322质粒的基本组成单位是__________,它控制着_______________等性状。该基因工程中,质粒上的Ampr、Tetr称为___________基因。
(2)与图c空圈相对应的图b中的菌落表现型是_________________________,由此说明目的基因插入了_________中,此大肠杆菌导入了________(填重组、没有重组)质粒。
(3)若用pBR322质粒作为载体,通过基因工程生产食品,是否存在食品安全性问题,试说明理由。__________________________________。
正确答案
(1)脱氧核苷酸 抗氨苄青霉素和抗四环素 标记
(2)能抗苄青霉素,但不能抗四环素 Tetr 重组
(3)存在,Ampr、Tetr控制合成的物质在人体内发挥作用,使人体内的细菌抗药性增强,服用的药物药效减弱(或不存在,Ampr、Tetr控制合成的物质被消化而失去作用)
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