- 基因工程的原理及技术
- 共249题
下图表示转基因烟草的培育过程。请据图回答:
(1)图示过程将外源基因导人受体细胞的方法是________,若将外源基因导人动物细胞,目前采用最多、最有效的是________技术。
(2)为便于鉴别受体细胞中是否含有外源基因,携带外源基因的质粒上应有________,还应有________,以利于外源基因的表达。
(3)该过程中用到的植物细胞工程技术是________,这项技术应在________条件下进行,依据的生物学原理是________。
(4)外源基因的检测首先要采用DNA分子杂交技术检测________,其次采用分子杂交技术检测________,最后通过抗原—抗体杂交检测________。
正确答案
(1)农杆菌转换法;显微注射
(2)标记基因;启动子和终止子
(3)植物组织培养;无菌;细胞有全能性
(4)转基因生物的DNA上是否插入了外源基因;外源基因是否转录出了mRNA;外源基因是否翻译成蛋白质
解析
略。
知识点
棉花是自然界中纤维素含量最高的天然产物,右图表示棉花的两个品系的部分染色体及基因组成:I、II表示染色体,D为矮化基因,T为抗虫基因,均为显性,d为高杆基因。乙品系是通过基因工程获得的品系。
(1)乙品系是将 通过体外重组后导入受体细胞内,该过程需使用的工具酶是 。
(2)T基因的特性是能控制合成有关的毒蛋白。其转录时,首先是______________与基因的启动子结合,基因的相应片段双螺旋解开,该过程发生的场所是________________。
(3)甲和乙杂交得到F1 ,F1基因型有 种。请画出F1能产生dT配子的次级精母细胞后期图(假设不发生交叉互换,只需画出I、II染色体,要求标出相应基因,请画在下侧的线框内)。
(4)棉花的纤维大多数为白色,但也存在彩色棉花。在某一个彩色棉花种群中,测得存在的基因型及表现型个体数如下表:
如果红色的棉花与浅灰色的棉花杂交,后代中灰色的棉花所占比例是__________; 市场调查发现浅红色的棉花最受欢迎,现在想要尽快选育出较多浅红色的棉花品种,应该选择基因型是______________和______________的棉花品种进行杂交。
正确答案
见解析。
解析
(1)外源基因 限制性核酸内切酶和DNA连接酶
(2)RNA聚合酶 细胞核
(3)2 下图
(4)1:4 E+E+ Ee (顺序可以颠倒)
知识点
绿色荧光蛋白基因产生的蛋白质,在蓝色波长范围的光线激发下,会发出绿色萤光。下图是转绿色荧光蛋白基因猕猴培育过程示意图。
(1)上述基因表达载体的组成除了有启动子、终止子外,还必须有________。
(2)要实现过程③超数排卵,应在雌性猕猴发情周期的某一阶段用________处理;采集的卵母细胞需要进行体外培养,目的是________;过程④采集的精子不能直接和成熟的卵子完成受精,原因是________。
(3)过程⑦在胚胎工程中的意义是________。为使代孕雌猴与供体雌猴生殖器官的生理变化相同,需对代孕雌猴和供体雌猴进行________处理。
(4)要获得多只相同的转基因猕猴,可对早期胚胎进行________;若选用囊胚期的胚胎进行操作,需要特别注意的问题是________。
正确答案
(1)终止子
(2)促性腺激素;使卵母细胞成熟(或:使卵母细胞获得受精能力);精子没有获能
(3)提高优良母畜(或:提高转基因猕猴)的繁殖率;同期发情
(4)胚胎分割;将内细胞团均等分割,否则会影响分割后胚胎的恢复和进一步发育
解析
略。
知识点
回答关于生命结构基础的相关问题:
(1)图一中甲、乙、丙分别表示生态系统中的生产者、消费者和分解者,其中X与甲中图示生物类群的能量来源不同,X代表的生物为_________________;丙中图示生物与乙图相比,其细胞结构最主要的特点是____________。
(2)大气中的CO2在甲中图示的_________处(在a~d中选择)合成有机物,在此生理过程中,伴随的能量变化是 __________ 。能合成ATP的场所是 __________(在a~d中选择)。
抗生素主要是通过干扰细菌等病原微生物的代谢过程,而影响其结构和生理功能,从而达到抑杀病原微生物的目的。(如图二)
图二
(3)从来源看,抗生素可以来源于微生物,也可以来源于动植物,如:青霉素来源于________(微生物),它的作用是________________.
(4)欲大量大幅度提高青霉素有效含量,通常采用___________方法,得到高产菌株。若想运用基因工程、发酵工程大量获得悬铃木细胞分泌的抗生素X,请简述其操作方法:__________________
___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
正确答案
(1)化能自养生物(或硝化细菌等); 无核膜包围的细胞核(无成形细胞核)
(2)c; 活跃的化学能→稳定的化学能; abd
(3)青霉菌 抑制细菌细胞壁的合成(或抑制细菌形成细胞壁的酶的合成)
(4)人工诱变(或诱变育种)
①提取(或人工合成)悬铃木中控制抗生素X合成的目的基因
②目的基因与质粒结合,并导入细菌,筛选出能合成抗生素X的菌株
③ 再利用发酵工程生产抗生素X
解析
略
知识点
下图为采用基因工程技术生产海参溶菌酶(SL)的流程。请据图回答:
(1)过程I中首先在__________作用下合成海参溶菌酶cDNA,再以cDNA为模板扩增合成SL目的基因,扩增过程中要用到具有热稳定性的_________________。
(2)过程II中要用相同的__________切割目的基因与________,再用_____________将二者连接起来,再导入大肠杆菌中,形成大肠杆菌工程菌。
(3)若要检验SL目的基因是否成功表达,可以用______________技术,若没有出现相应的杂交带。则需要用__________________做探针来检验是否转录出mRNA。
(4)已知海参溶菌酶中含145个氨基酸,则控制其合成的基因中至少含有_______个脱氧核苷酸。
(5)溶菌酶广泛存在于动物的组织、体液及分泌物中,可以破坏细菌的细胞壁,促进细菌细胞的裂解,在动物的_____________中发挥重要作用。
正确答案
见解析。
解析
(1)逆转录酶 DNA聚合酶
(2)限制性核酸内切酶(限制酶) 质粒 DNA连接酶
(3)抗原-抗体杂交 带标记的目的基因
(4)870
(5)非特异性免疫
知识点
下图表示应用现代生物技术制备H7N9病毒单克隆抗体的流程,请回答下列问题:
(1)①过程表示_________,②过程用到的工具酶是_________。
(2)构建基因表达载体时,目的基因的首端必须含有_________,③过程常用的方法是_________,目的基因能否在受体细胞中稳定遗传的关键是_________。
(3)从分子水平上鉴定目的基因是否转录可采用_________技术,对于转基因成功
的细胞Ⅱ还要进行克隆化培养和_________检测,经多次筛选获得足够数量的该类细胞。
(4)细胞I是_________,细胞Ⅱ的特点是_________。
(s)若要预防H7N9禽流感,可用图中的_________作为疫苗。
正确答案
(1)逆转录;限制性核酸内切酶(限制酶)
(2)启动子;显微注射法;转基因生物的DNA上是否插入了目的基因
(3)分子杂交;抗体
(4)浆细胞;既能无限增殖,又能产生抗体
(5)抗原蛋白
解析
略。
知识点
30. I 在某鱼塘中有A、B、C、D四种鱼,其营养结构如图甲所示。请据图回答下列问题:
(1) 若该鱼塘只有C种鱼,种群的数量变化曲线如图I所示,池塘的承载量(K值)是_______;若该鱼塘中只有A和D两种鱼,种群数量变化曲线如图_______所示;若该鱼塘中只有A和B两种鱼(假设二者都只取食同一种藻类),两种鱼种群数量变化曲线如_______图所示。
(2) 科研人员对该鱼塘由浮游藻类、A和D三个环节组成的食物链进行了能量流动分析,得到下表相关数据。NP (净同化量)=GP (总同化量)一R (呼吸量)。
①Ⅲ所代表的生物是_______,其呼吸产生的能量主要以_______形式散失。
②第一营养级与第二营养级的净同化量与总同化量的比值不同,主要原因是__________________________________。
③该食物链中,第一营养级到第二营养级的能量传递效率为_______,该数据不在10%—20%这一范围,原因是___________________________________________________________。
Ⅱ 利用动物乳腺生产产品的技术称为动物乳腺生物反应器技术。“奶山羊乳腺生物反应器的研制”项目生产的药用蛋白具有表达效率高、成本低、安全性高、易于分离纯化的优点,可产生乙肝表面抗原及抗凝血酶Ⅲ等医药产品,造福人类。据图回答下列问题:
(1)在基因工程中,A表示________, B表示__________________。
(2)在研究过程中,研究人员首先从相关基因组中获取了目的基因,并采用________技术对目的基因进行扩增,然后将目的基因与质粒等载体组合形成了重组载体。在重组载体的构建过程中需要的工具酶有________。
(3)将目的基因导入受体细胞的过程中,在③过程中一般采用___________法,在②过程中一般采用___________法,受体细胞一般是____________。
(4)由于转基因表达产物存在于山羊的乳汁中,检测其体内是否出现药用蛋白,在分子水平上的检测方法是什么?____________________________。
(5)要确定目的基因(抗虫基因)导入棉花细胞后,是否能稳定遗传并表达,需进行检测和鉴定,请写出在个体水平上的鉴定过程:_________________________________________。
正确答案
I (1)b Ⅲ Ⅱ
(2)① 浮游藻类 热能 ② 呼吸所消耗的能量不同(初级消费者A的呼吸强度相对较高,浮游藻类的呼吸强度相对较低) ③ 0.3% Ⅲ未被Ⅱ利用的能量多
Ⅱ (1)目的基因 重组DNA
(2)PCR 限制酶、DNA连接酶
(3)农杆菌转化法 显微注射法 受精卵
(4)从转基因山羊的乳汁中提取蛋白质,用相应的抗体进行抗原—抗体杂交。
(5)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
解析
略
知识点
回答下列有关基因工程问题。
图9表示含有目的基因D的DNA片段长度(bp即碱基对)和部分碱基序列,图10表示一种质粒的结构和部分碱基序列。现有MspI、BamHI、MboI、SmaI 4种限制性核酸内切它们识别的碱基序列和酶切位点分别为C↓CGG、G↓GATCC、↓GATC、CCC↓GGG。
(1)若用限制酶SmaI完全切割图9中DNA片段,其产物长度分别为__________ 。
若图9中虚线方框内的碱基对被T-A碱基对替换,那么基因D就突变为基因d。从隐形纯合子中分离出图9及其对应的DNA片段,用限制酶Sma I完全切割,产物中共有 ___ 种不同长度的DNA片段。
(2)为了提高试验成功率,需要通过 ______技术扩增目的基因,以获得目的基因的大量拷贝。该方法也是检测_________ 多样性的最简单方法。
(3)若将图10中质粒和目的基因D通过同种限制酶处理后进行连接,形成重组质粒,那么应选用的限制酶是 ________ 。
(4)为了筛选出成功导入含目的基因D的重组质粒的大肠杆菌,首先将大肠杆菌在含_______ 的培养基上培养,得到如图11的菌落。再将灭菌绒布按到培养基上,使绒布面沾上菌落,然后将绒布按到含的培养基上培养,得到如图12的结果(空圈表示与图11对照无菌落的位置)。请在图11中圈出一个含目的基因的重组质粒的大肠杆菌的菌落。
(5)在选出的大肠杆菌内基因D能成功表达的原因是 ______ 。其表达产物是一条多肽链,如考虑终止密码,则其至少含有的氧原子数为________ 。
正确答案
(1)537、790、661 2
(2) PCR 遗传
(3) BamH1
(4)抗生素B 抗生素A
(5)生物共用一套遗传密码子 340
解析
略
知识点
胚胎干细胞(ES细胞)在生物学研究中具有十分重要的应用价值。
(1)上图为某科研小组采用“基因靶向”技术先将小鼠的棕褐毛色基因导入黑色纯种小鼠的ES细胞中,再将改造后的ES细胞移植回囊胚继续发育成小鼠的过程。在目的基因获取和基因表达载体构建过程中使用的工具酶有_______。
(2)上图中完成第Ⅱ步操作得到由两个DNA切段连接成的产物有_______种重组DNA分子;第Ⅲ步操作后,还需经过_______的过程,才能将该ES细胞注射到囊胚中。
(3)ES细胞在功能上具有_______的特点;目前研究人员正尝试通过科技手段利用ES细胞经过特殊诱导,为因故失去手的患者提供新的“手”,该过程揭示了细胞_______的机理。
(4)已知细胞合成DNA有D和S两条途径,其中D途径能被氨基嘌呤阻断,一般情况下,细胞中有D或S途径即能分裂增殖。人淋巴细胞中虽然有这两种DNA合成途径,但一般不分裂增殖。鼠ES细胞中只有D途径,但能不断分裂增殖。将这两种细胞在试管中混合,加聚乙二醇促融,获得杂种细胞。若要从培养液中分离出杂种细胞,写出实验方法(不考虑机械方法),并说明理由。
方法:_______。
理由:_______。
正确答案
(1)DNA连接酶和限制性核酸内切酶
(2)3;筛选含小鼠棕褐毛基因的胚胎干细胞
(3)发育的全能性;分化和凋亡
(4)方法:在上述试管中加入氨基嘌呤后,收集能分裂增殖的细胞;理由:淋巴细胞不能分裂,鼠ES细胞的D途径被阻断,也不能分裂,而杂种细胞中有S途径,可分裂增殖
解析
略。
知识点
牧草中的白花三叶草有叶片内含氰(HCN)和不含氰的两个稳定遗传的品种。研究证实,白花三叶草叶片内的氰化物是经右图所示的代谢途径产生,染色体上的基因D、H分别决定产氰糖苷酶和氰酸酶的合成,两种酶在氰的形成过程中先后发挥作用,基因d、h无此功能。某研究小组用甲乙两个不产氰的牧草品种杂交,F1全部产氰,F1自交得F2。将F2植株的叶片提取液进行了实验研究,发现F2植株有四种品系,如下表所示:
(1)该实例说明基因可以通过 过程,进而控制生物体的性状。
(2)根据研究结果判断,D基因和H基因位于 (填同一或不同)对同源染色体上,品系Ⅲ的基因型可能为 。
(3)该杂交方案的F2植株中,约有 的植株自交后代都能产氢,四种品系中的 植株自交后代都不能产氢。
(4)利用基因工程方法可提高该牧草的抗旱性。首先,将大麦的抗旱基因HVA插入到农杆菌中的Ti质粒上转移至植物细胞,并整合到植物细胞的
上,然后采用 技术获得抗旱牧草植株,形成稳定遗传的新品种。
(5)有科学研究认为,转基因作物所携带的外源基因可以通过花粉传递给近缘物种,可能造成_______________。
正确答案
见解析。
解析
(1)控制酶的合成来控制生物的代谢
(2)不同; ddHH或ddHh ;
(3)1/16; 品系Ⅰ、品系Ⅱ和品系Ⅲ
(4)染色体DNA 植物组织培养
(5) 基因污染
知识点
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