- 从杂交育种到基因工程
- 共3330题
阅读下列材料,回答问题:
材料一:俄罗斯科学院理论与实验生物物理研究所的科研人员,在分析了老鼠单细胞胚胎细胞核移植前后钾离子浓度的变化后发现,针对卵细胞进行的任何外在行为,必将破坏它的生物化学平衡,导致胚胎细胞正常发育进程的改变。因此,专家指出,这一实验成果有助于解释大量克隆动物出现不正常的原因。细胞核移植是现代生物技术中常见的现象:克隆、细胞核与细胞质相互作用、人工授精等,都要对卵细胞施加外在的作用。这种外在行为是否影响未来胚胎细胞的发育与成长?
材料二:在当代,医生几乎都能在所有人类器官和组织上实行移植手术。但就科学技术而言,器官移植中的排斥反应仍是最为头疼的事,如果把“克隆人”的器官提供给“原版人”作器官移植之用,则绝对没有排斥反应之虑,因为二者基因相配,组织也相配。问题是,利用“克隆人”作为器官供体合不合乎人道?是否合法?经济是否合算?克隆技术还可以用来大量繁殖有价值的基因,例如,在医学方面,人们正是通过“克隆”技术生产出治疗糖尿病的胰岛素,使侏儒症患者重新长高的生长激素和抗多种病毒感染的干扰素等。
(1)根据材料一,可得出大量克隆动物出现不正常的原因可能是______。
(2)尽管克隆动物在实际生活中还没有实际用途,但克隆技术在医学上却有巨大潜力,表现在_______。
(3)克隆技术作为现代生物技术和试管婴儿技术相比较,前者属于_______生殖,后者属于______生殖。
(4)器官移植中排斥反应仍是最为头痛的事,原因是_______。
(5)除了通过克隆技术生产人的胰岛素、生长激素和能抗多种病毒感染的干扰素外,还可以采用_______方法生产。
(6)英国罗斯林研究所的一项研究显示,利用克隆技术根本无法培育出完全相同的个体,究其原因,除了发育过程中的环境因素的影响外,还可能有________等原因(至少写出两个)。
正确答案
(1)对卵细胞进行的外在行为,破坏了它的生物化学平衡,导致胚胎细胞正常发育进程改变
(2)生产胰岛素、生长激素、干扰素
(3)无性 有性
(4)免疫系统的识别和清除
(5)基因工程或发酵工程
(6)细胞分裂中可能发生基因突变、受卵细胞细胞质中遗传物质的影响
目前,科学家可以应用生物技术进行一些疾病的治疗,如器官移植、单抗诊断、基因治疗等。请回答下列问题 :
(1)胚胎干细胞来源于囊胚期的_________或胎儿的原始性腺,也可以通过________技术得到重组细胞后再进行相应处理获得。通过对患者的胚胎于细胞进行体外诱导分化,可培育出入造组织器官,进而解决免疫排斥问题。
(2)人们发现小型猪的器官可用来替代人体器官进行移植,但小型猪器官表面的某些抗原性物质可引起免疫排斥。目前,科学家正试图利用基因工程对小型猪的器官进行改造,在改造中导入小型猪基因组中的某种调节因子属于基因工程中的___________,其作用是_____________。
(3)人绒毛膜促性腺激素(HCG)是女性怀孕后胎盘滋养层细胞分泌的一种糖蛋白,制备抗HCG单克隆抗体可用于早孕的诊断。上图是抗HCG单克隆抗体制备流程示意图,请分析回答:
①.制备单克隆抗体过程中,给小鼠注射的HCG相当于____________,它能使小鼠产生分泌相应抗体的淋巴细胞,此过程属于特异性免疫中的______________免疫。
②.在细胞内DNA合成一般有两条途径,主要途径是在细胞内由糖和氨基酸合成核苷酸,进而合成DNA,而氨基蝶呤可以阻断此途径。另一辅助途径是在次黄嘌呤和胸腺嘧啶核苷存在的情况下,经酶催化作用合成DNA,而骨髓瘤细胞的DNA合成没有此辅助途径。利用DNA合成途径不同的特点配制的HAT培养基含有多种成分,其中在培养基中添加的___________成分具有筛选杂交瘤细胞的作用。
③.杂交瘤细胞的特点是__________。
④.此过程产生的单克隆抗体可以与___________特异性结合,从而诊断早孕。
正确答案
(1)内细胞团 核移植
(2)目的基因 抑制抗原决定基因的表达(降低免疫排斥)
(3)①.抗原 体液
②.氨基蝶呤
③.能无限增殖并分泌特异性抗体
④.人绒毛膜促性腺激素(或“HCG”)
据近日《每日科学》网站报道,英国牛津大学科学家最近发现了一种“改造”病毒的新方式,可按需要剔除病毒的关键毒性,并保持其复制能力,使其成为杀死癌细胞却不伤害健康细胞的“安全卫士”。这将为癌症治疗的改进提供新的平台,也将为新一代抗病毒疫苗的研制奠定良好基础。已知某传染性疾病的病原体为RNA病毒,该病毒表面的A蛋白为主要抗原,且疫苗生产和抗体制备的流程之一如下图:
(1)过程①代表的是_______,该过程需要_________酶催化,该过程的模板是_________。
(2)②过程可以通过_______技术大量扩增A基因,该技术的原理是___________。
(3)过程③构建A基因重组载体时,必须使用________和_________两种工具酶。
(4)过程④常用的方法是_______,A蛋白属于______性物质。过程⑥是________。
(5)过程⑦采用的生物技术是_______,该技术的原理是________,获得的X是_______。
(6)对健康人进行该传染病免疫预防时,可选用图中基因工程生产的_________所制备的疫苗。对该传染病疑似患者确诊时,可以从疑似患者体内分离出病毒,与已知病毒进行_______比较;或用图中的_____进行特异性结合检测。
正确答案
(1)逆转录 逆转录 RNA
(2)PCR DNA复制
(3)限制酶 DNA连接酶
(4)显微注射法 抗原 B细胞的增殖和分化
(5)细胞融合 细胞膜具有一定的流动性 杂交瘤细胞
(6)A蛋白 核酸序列(或基因序列或RNA序列或核糖核苷酸序列) 抗A蛋白的单克隆抗体
人类在预防与诊疗传染性疾病过程中,经常使用疫苗和抗体。已知某传染性疾病的病原体为RNA病毒,该病毒表面的A蛋白为主要抗原,其疫苗生产和抗体制备的流程之一如下图:
请回答:
(1)过程①代表的是_________。
(2)过程②构建A基因表达载体时,必须使用_______和_______两种工具酶。
(3)过程③采用的实验技术是________,获得的X是________。
(4)对健康人进行该传染病免疫预防时,可选用图中基因工程生产的________所制备的疫苗。对该传染病疑似患者确诊时,可从疑似患者体内分离病毒,与已知病毒进行______比较;或用图中的________进行特异性结合检测。
正确答案
(1)逆(反)转录
(2)限制性核酸内切酶(限制酶) DNA连接酶(注:两空顺序可颠倒)
(3)细胞融合 杂交瘤细胞
(4)A蛋白 核酸(基因)序列 抗A蛋白的单克隆抗体
请回答有关下图的问题:
(1)图甲中①~⑤所示的生物工程为_________。该工程是指以_________作为基础,通过对_______的修饰或合成,对现有的_________进行改造,或制造出新的一种蛋白质,以满足人类生产生活的需求。
(2)图甲中序号④所示过程叫做_________,该过程遵循的碱基互补原则中不同于翻译过程的是______。(请将模板碱基写在前)
(3)如图乙,一个基因表达载体的组成,除了目的基因外,在基因尾端还必须有[2]_____;图中[3]_____的作用是为了鉴别受体细胞中是否含有目的基因,从而将含有目的基因的细胞筛选出来。
(4)若预期蛋白质欲通过乳腺生物反应器生产,则构建基因表达载体时,图乙中序号[1]代表的是______;且在图甲中⑨过程之前,要对精子进行筛选,保留含性染色体______的精子。
(5)为获得较多的受精卵进行研究,图甲中⑥过程一般用激素对供体做_________处理;为提高培育成功率,进行⑩过程之前,要对_________动物做_________处理。若图甲中的卵母细胞来自从屠宰场收集的卵巢,则其在⑧之前须进行体外培养到_______期方能受精。
(6)用________技术处理发育到_______期或囊胚期的早期胚胎,可获得同卵双胎或多胎。若是对囊胚进行处理,要注意将__________均等分割。
正确答案
(1)蛋白质工程 蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系 基因 蛋白质
(2)反转录 A—T
(3)终止子 标记基因
(4)乳腺蛋白基因的启动子 X
(5)超数排卵 供、受体 同期发情 减数第二次分裂中期(或答MⅡ中期)
(6)胚胎分割 桑椹胚 内细胞团
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直线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-抗体杂交 D.PCR
正确答案
(1)Hind Ⅲ和BamH I 氨苄青霉素
(2)A
(3)C
(4)胚胎移植技术
(5)全能
(6)C
人的血清白蛋白(HAS)在临床上需求量很大,通常从人血中提取。但由于艾滋病病毒等人类感染性病原体造成的威胁与日俱增,使人们对血液制品顾虑重重。如果应用现代生物科学技术,将人的血清白蛋白基因转入奶牛细胞中,那么利用牛的乳汁生产血清白蛋白就会安全、高效地满足人类需求。下图是利用牛奶乳汁生产人类血清白蛋白的图解,根据下图回答:
(1)以上过程中涉及到的现代生物技术,属于细胞水平的有:______。
(2)在基因工程中,我们称①为目的基因,获取目的基因时可能用到的工具酶是________。在①进入③之前要构件基因表达载体,这是基因工程的核心,除目的基因外,基因表达载体还必须含有_________,实现①进入③的常用方法是________。
(3)图中②一般经过________处理可以得到③,从③到④的过程中一般利用未受精的卵母细胞去核作为受体细胞,对卵母细胞的去核处理一般选择在________时期进行。
(4)把⑤送入⑦的最佳时期是________。用这种方法生产药物与工厂化生产药物的优越性在于__________。
正确答案
(1)核移植技术、动物细胞培养
(2)限制酶;启动子、终止子、标记基因;显微注射法
(3)胰蛋白酶或胶原蛋白酶;减数第二次分裂中期
(4)桑葚胚或囊胚;节约资源、降低成本等
应用基因工程和克隆技术,将人的血清白蛋白基因转入奶牛细胞中,利用牛的乳汁生产血清白蛋白,既提高了产量,又有了安全保障。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)上述过程涉及到的技术有________________(至少3个)
(2)一般情况下,良种奶牛所产生的能用于体外受精的卵母细胞往往数量不足,请举出一种可以获得更多卵母细胞的方法:________________。
(3)图中①一般经__________________处理可以得到③,在①→③的培养过,需向培养液中通入一定量的CO2,其目的是__________________a过程细胞发生的变化是__________________。
(4)在胚胎发育过程中,囊胚时期的_______________细胞将发育成幼体的各种组织。
(5)③到⑥体现了___________。要实现⑥批量生产血清白蛋白,则要求①的性别是______________。
正确答案
(1)转基因、核移植、细胞培养、胚胎移植(三个即可)
(2)注射促性腺激素
(3)胰蛋白酶 维持培养液的pH值 分裂和分化
(4)内细胞(或胚胎干细胞)
(5)核移植技术和胚胎移植的过程 雌性
中新社2010年10月25日报道,中科院昆明动物研究所季维智研究员领导的研究小组,目前成功培育出中国首例转基因猕猴。这一研究成果标志着中国科学家在非人灵长类转基因动物研究方面达到世界领先水平,为未来人类重大疾病的非人灵长类动物模型的深入研究奠定了坚实的基础。下图是转基因猕猴培育过程示意图,请据图回答:
(1)过程②中常用_________的方法将目的基因导入受精卵。
(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CO2气体以维持_________。
(3)图中过程⑦称为________,为使代孕雌猴与供体雌猴生殖器官的生理变化相同,此前需对代孕雌猴作___________处理。
(4)若要同时获得多只与此转基因猕猴相同的小猴,可对早期胚胎进行_______,操作时选择发育到桑椹胚或囊胚期的胚胎进行。若选用囊胚期的胚胎,操作过程需要特别注意的问题是_________。
正确答案
(1)显微注射
(2)培养液的pH
(3)胚胎移植 同期发情
(4)胚胎分割 对囊胚的内细胞团进行均等分割
人的血清白蛋白(HAS)在临床上需求量很大,通常从血液中提取。但由于艾滋病病毒等的威胁与日俱增,使人们对血液制品顾虑熏重。如果应用现代生物科学技术,将人的血清白蛋白基因导入奶牛细胞中,那么利用牛的乳汁生产血清白蛋白就会安全、高效地满足人类需求。下图是利用牛奶乳汁生产人类血清白蛋白的图解,根据下图回答:
(1)以上①→⑤过程涉及到的现代生物技术中,属于细胞工程的有________、________。
(2)在基因工程中,我们称①为目的基因,请你举出获取目的基因的主要方法:________、_______(至少答两种)。将①导入③的常用方法是___________。
(3)胚胎分割是指采用机械方法将早期胚胎切割成2等份、4等份或8等份等,经移植获得同卵双胎或多胎的技术。对囊胚阶段的胚胎进行分割时,要注意将________,否则会影响分割后胚胎的恢复和进一步发育。来自同一胚胎的后代具有相同遗传物质,因此,胚胎分割可以看做动物________繁殖的方法之一。
(4)在胚胎发育过程中,囊胚进一步扩大,会导致___________破裂,胚胎从中伸展出来,这一过程叫做___________。
正确答案
(1)核移植技术 动物细胞培养
(2)基因文库中提取 PCR技术扩增(或人工化学合成) 显微注射法
(3)内细胞团均等分割 无性(克隆)
(4)透明带 孵化
让羊产牛奶,科学家对此做了相关的构想,过程如下图所示。请据图完成有关问题。
(1)图中涉及的现代生物技术有___________(至少写三种)
(2)小羊a、小羊b、小羊c的性状表现___________(填“相同”或“不同”),你的理由是___________;小羊a与羊N呢?____________,理由是_______________。
(3)若研究发现羊N细胞中线粒体发达,故而它的产奶率高,则小羊a会有这一优良性状吗?__________,你的依据是___________。
(4)有人设想将羊体细胞与牛体细胞进行融合,以获得新物种“羊-牛”,你认为依据目前的生物技术和理论能否实现这一构思?_____________,你的理由是____________。
正确答案
(1)基因工程、核移植、胚胎移植、胚胎分割、动物细胞培养(任选三项)
(2)相同 这些个体都是由同一个重组细胞发育形成的 不完全相同 小羊a细胞质中的遗传物质来自羊O,生物体部分性状属于细胞质遗传;同时生物的性状还受环境的影响
(3)不会 线粒体中的基因一般通过细胞质传递给后代,小羊a的细胞质主要来自于羊O
(4)不能 因为高度分化的动物体细胞的全能性受到限制,由羊体细胞和牛体细胞融合得到的杂交细胞不能正常发育成完整个体,即使得到一个个体也不能成为一个新物种,因为它不能正常生殖。(答案合理即可)
下图为利用生物技术获得生物新品种的过程,据图回答:
(1)在基因工程中,A表示__________,B表示__________。
(2)如果直接从苏云金杆菌中获得抗虫基因,①过程和A→B过程共同使用的酶是_________,另外A→B过程还必需用__________酶,两者的作用部位是_________。
(3)B→C为转基因绵羊的培育过程,其中④用到的生物技术主要有动物细胞培养和__________。
(4)若使用棉花的体细胞为受体细胞,⑤表示的生物技术是________。要确定目的基因(抗虫基因)导入受体细胞后,是否能稳定遗传并表达,需进行检测和鉴定工作,请写出在个体水平上的鉴定过程:__________。
正确答案
(1)目的基因;重组DNA
(2)同一种限制性内切酶;DNA连接酶;磷酸二酯键
(3)胚胎移植
(4)植物组织培养;让害虫吞食转基因棉花的叶子,观察害虫的存活情况,以确定其是否具有抗虫性状
在植物基因工程中,用土壤农杆菌中的Ti质粒作为运载体,把目的基因重组入Ti质粒上的T-DNA片段中,再将重组的T-DNA插入植物细胞的染色体DNA中。
(1)科学家在进行上述基因操作时,要用同一种________分别切割质粒和目的基因,质粒的黏性末端与目的基因DNA片段的黏性末端就可通过________而结合。
(2)将携带抗除草剂基因的重组Ti质粒导入二倍体油菜细胞,经培养、筛选获得一株有抗除草剂特性的转基因植株。经分析,该植株含有一个携带目的基因的T-DNA片段,因此可以把它看做是杂合子。理论上,在该转基因植株自交F1代中,仍具有抗除草剂特性的植株占总数的______,原因是___________。
(3)种植上述转基因油菜,它所携带的目的基因可以通过花粉传递给近缘物种,造成“基因污染”。如果把目的基因导入叶绿体DNA中,就可以避免“基因污染”,原因是_________________。
正确答案
(1)限制性核酸内切酶 碱基互补配对
(2)3/4 雌雄配子各有1/2含抗除草剂基因,受精时,雌雄配子随机结合
(3)叶绿体遗传表现为母系遗传,目的基因不会通过花粉传递而在下一代中显现出来
对番茄的研究中发现,害虫损伤番茄叶片后,叶片上的细胞壁会释放出一种类激素因子;这种物质通过细胞组织扩散到茎和其他叶片上,启动了蛋白酶抑制剂基因,开始高效合成蛋白酶抑制剂,并在茎叶中迅速积累,以对付害虫的再次侵袭。蛋白酶抑制剂对害虫的消化酶有抑制作用,因此害虫取食后,就会因无法消化食物而被杀死。人们尝试着将番茄的蛋白酶抑制剂基因导入玉米内,让玉米获得与番茄相似的抗虫性状,以对付异常猖獗的玉米螟(一种玉米害虫)。试分析回答下列问题:
(1)番茄的蛋白酶抑制剂很可能是在茎叶细胞的_______处合成的。
(2)将番茄的蛋白酶抑制剂基因成功地导入玉米内,使玉米形成新的性状,这种变异属于________。
(3)有人对食用这种转基因玉米的安全性感到担忧。你认为这种担忧有道理吗?试以已学过的知识进行简要的分析说明。
正确答案
(1)核糖体
(2)基因重组
(3)①有道理。这种转基因玉米的果实(种子)中也可能含有蛋白酶抑制剂,食用后可能抑制人体消化酶的活性,使人无法对食物进行消化而患病。
②无必要。这种转基因玉米的蛋白酶抑制剂主要集中在茎叶中,而人类食用的是其果实(种子)加工而成的食品,因此不会影响人体对食物的消化。
③无必要。因为人与害虫消化酶的结构是存在差异的,玉米的蛋白酶抑制剂对害虫的消化酶有抑制作用,但对人很可能无影响。
④无必要。人类食用的通常是煮熟后的玉米食品,玉米蛋白酶抑制剂在高温中已经被破坏,因此不会对人的消化造成不良影响。(以上4种答案任选一种即可)
扫码查看完整答案与解析