- 基因工程的基本操作程序
- 共6244题
我国基因工程药物的研制和生产发展迅猛,如图是利用基因工程方法生产重组人生长激素的示意图.图中质粒表示基因工程中经常选用的载体-pBR322质粒,Ampr表示青霉素抗性基因,Tetr表示四环素抗性基因.根据上图回答下列问题(限制酶PstⅠ、EcoRⅠ和HindⅢ切割形成的末端均不相同):
(1)过程②必需的酶是______,过程④必需的酶是______.⑤过程中为提高成功率,常用______溶液处理大肠杆菌.
(2)如果用限制酶PstⅠ、EcoRⅠ和HindⅢ对质粒pBR322进行切割,用一种酶、两种酶和三种酶分别切割时,则形成的DNA片段共______种,其中含有完整四环素抗性基因的DNA片段的比例是______.
(3)如果只用限制酶PstI切割目的基因和质粒pBR322,完成过程④、⑤后,将三角瓶内的大肠杆菌(不含Amp、Tetr抗性质粒)先接种到甲培养基上,形成菌落后用无菌牙签挑取甲上的单个菌落,分别接种到乙和丙两个培养基的相同位置上,一段时间后,菌落的生长状况如图所示.接种到甲培养基上的目的是筛选______的大肠杆菌,含有目的基因的大肠杆菌在乙、丙培养基上的存活状态是______.
正确答案
解:(1)过程②人生长激素信使RNA形成cDNA,表示逆转录,需要逆转录酶;过程④质粒和基因连接形成重组质粒.需要DNA连接酶发挥作用;⑤过程为转化,需要CaCl2使大肠杆菌处于易于吸收外界DNA的感受态.
(2)PstⅠ、EcoRⅠ和HindⅢ分3种酶分别用1,2,3表示,一种酶酶切时,一共可以得到3种不同长片段;两种酶酶切时,可得到1-2,2-1,2-3,3-2,1-3,3-1六种片段;三种酶酶切,可得到1-2,2-3,3-1三种片段,与前面重复,因此一种可形成9种片段,其中含有完整四环素抗性的有3种,单独用1酶切,单独用2酶切,1和2同时酶切得到的片段,占总数的.
(3)在甲中能生长的是具有四环素抗性的细菌,含有四环素抗性基因;与丙相比,乙培养基中少了两个菌落,说明丙培养基中这两个菌落中的大肠杆菌成功导入了重组质粒,而且目的基因插入质粒后,破坏了青霉素抗性基因,使含有目的基因的大肠杆菌不能在含有青霉素的乙培养基上生长,但四环素基因是完好的,则含有目的基因的大肠杆菌能在含有四环素的丙培养基上生长.
故答案为:
(1)反转录酶 DNA连接酶 CaCl2
(2)9
(3)含四环素抗性基因 在丙中存活,在乙中不能存活
解析
解:(1)过程②人生长激素信使RNA形成cDNA,表示逆转录,需要逆转录酶;过程④质粒和基因连接形成重组质粒.需要DNA连接酶发挥作用;⑤过程为转化,需要CaCl2使大肠杆菌处于易于吸收外界DNA的感受态.
(2)PstⅠ、EcoRⅠ和HindⅢ分3种酶分别用1,2,3表示,一种酶酶切时,一共可以得到3种不同长片段;两种酶酶切时,可得到1-2,2-1,2-3,3-2,1-3,3-1六种片段;三种酶酶切,可得到1-2,2-3,3-1三种片段,与前面重复,因此一种可形成9种片段,其中含有完整四环素抗性的有3种,单独用1酶切,单独用2酶切,1和2同时酶切得到的片段,占总数的.
(3)在甲中能生长的是具有四环素抗性的细菌,含有四环素抗性基因;与丙相比,乙培养基中少了两个菌落,说明丙培养基中这两个菌落中的大肠杆菌成功导入了重组质粒,而且目的基因插入质粒后,破坏了青霉素抗性基因,使含有目的基因的大肠杆菌不能在含有青霉素的乙培养基上生长,但四环素基因是完好的,则含有目的基因的大肠杆菌能在含有四环素的丙培养基上生长.
故答案为:
(1)反转录酶 DNA连接酶 CaCl2
(2)9
(3)含四环素抗性基因 在丙中存活,在乙中不能存活
人的血清蛋白在临床上需求量很大,通常从血中提取.由于艾滋病等人类感染病造成的威胁与日俱增,使人们对血液制品心存疑虑.生物技术的发展与应用使利用动物生产人的血清蛋白成为可能,如图是上海某研究所培育生产出血清蛋白奶牛的流程.根据右突回答:
(1)雌性奶牛胚胎细胞是______
A.雌性奶牛产生的卵细胞
B.雌性奶牛体内的受精卵
C.能发育成雌性奶牛的受精卵
D.从奶牛胚胎上取出的细胞,这个奶牛胚胎将发育成雌性奶牛
(2)此操作流程涉及的现代生物技术有动物细胞培养、______、______、______、和______.
(3)将人的血清蛋白基因导入奶牛胚胎受体细胞时,常用方法是______;选择早期胚胎细胞作为外源基因受体的原因是______.
(4)重组细胞1的特点是______.
(5)重组细胞2的特点是______.
(6)胚胎早期培养在胚胎发育培养液中,培养液的成分比较复杂,除了一些无机盐和有机盐类外,还需添加______等物质.
(7)小牛1、2、3的性别是______性,性状______.
(8)以上实例说明转基因克隆动物可以作为动物乳腺生物反应器,生产医药蛋白.在医药卫生领域,你认为除此之外,转基因克隆动物在治疗人类疾病时还有哪些用途?______.
正确答案
解:(1)雌性奶牛能分泌乳汁,需要选择雌性奶牛的胚胎,即从奶牛胚胎上取出的细胞,这个奶牛胚胎将发育成雌性奶牛.
(2)重组细胞1通过基因工程技术而来了,重组细胞2是通过核移植技术而来的,重组细胞2培育成早期胚胎之后,再通经过胚胎分割技术分成的若干胚胎细胞,通过胚胎移植到不同受体母牛子宫内.
(3)受体细胞是动物细胞时,常用显微注射法将人的血清蛋白基因导入奶牛胚胎受体细胞中.因为早期胚胎细胞具有全能性,可使外源基因在相应组织细胞表达,所以选择早期胚胎细胞作为外源基因受体.
(4)重组细胞1中导入了人体血清蛋白基因,因此它细胞核内DNA分子含有血清蛋白基因的特点
(5)重组细胞2是由重组细胞1的核与去核牛卵细胞组成的,依然具备发育成胚胎的可能,因为动物细胞核具有全能性.
(6)早期胚胎需要在培养液中继续培养,培养液成分一般都比较复杂,除了含有各种无机盐、有机盐类、维生素、氨基酸、核苷酸、激素等外,还要添加血清等物质.
(7)早期胚胎分离成的若干胚胎细胞发育成的小牛基因型是相同的,因为这些胚胎干细胞都是同一个重组细胞2经过有丝分裂得到的.重组细胞2的核来自于重组细胞1,因此为雌性动物,性状大致相同.
(8)转基因克隆动物在治疗人类疾病时,转基因克隆动物的细胞、组织和器官可以作为异体移植的供体;人的核移植胚胎干细胞经过诱导分化,形成相应的组织、器官后,可用于组织器官的移植;动物乳腺生物反应器,生产医药蛋白等等作用.
故答案为:
(1)D
(2)基因工程技术 动物细胞核移植技术 胚胎分割技术 胚胎移植技术
(3)显微注射 早期胚胎细胞具有全能性,可使外源基因在相应组织细胞表达
(4)细胞核内DNA分子含有血清蛋白基因
(5)细胞核与去核卵母细胞重组,具备发育成胚胎的可能
(6)氨基酸、血清、维生素、核苷酸、激素等
(7)雌 相同
(8)转基因克隆动物的细胞、组织和器官可以作为异体移植的供体;人的核移植胚胎干细胞经过诱导分化,形成相应的组织、器官后,可用于组织器官的移植.
解析
解:(1)雌性奶牛能分泌乳汁,需要选择雌性奶牛的胚胎,即从奶牛胚胎上取出的细胞,这个奶牛胚胎将发育成雌性奶牛.
(2)重组细胞1通过基因工程技术而来了,重组细胞2是通过核移植技术而来的,重组细胞2培育成早期胚胎之后,再通经过胚胎分割技术分成的若干胚胎细胞,通过胚胎移植到不同受体母牛子宫内.
(3)受体细胞是动物细胞时,常用显微注射法将人的血清蛋白基因导入奶牛胚胎受体细胞中.因为早期胚胎细胞具有全能性,可使外源基因在相应组织细胞表达,所以选择早期胚胎细胞作为外源基因受体.
(4)重组细胞1中导入了人体血清蛋白基因,因此它细胞核内DNA分子含有血清蛋白基因的特点
(5)重组细胞2是由重组细胞1的核与去核牛卵细胞组成的,依然具备发育成胚胎的可能,因为动物细胞核具有全能性.
(6)早期胚胎需要在培养液中继续培养,培养液成分一般都比较复杂,除了含有各种无机盐、有机盐类、维生素、氨基酸、核苷酸、激素等外,还要添加血清等物质.
(7)早期胚胎分离成的若干胚胎细胞发育成的小牛基因型是相同的,因为这些胚胎干细胞都是同一个重组细胞2经过有丝分裂得到的.重组细胞2的核来自于重组细胞1,因此为雌性动物,性状大致相同.
(8)转基因克隆动物在治疗人类疾病时,转基因克隆动物的细胞、组织和器官可以作为异体移植的供体;人的核移植胚胎干细胞经过诱导分化,形成相应的组织、器官后,可用于组织器官的移植;动物乳腺生物反应器,生产医药蛋白等等作用.
故答案为:
(1)D
(2)基因工程技术 动物细胞核移植技术 胚胎分割技术 胚胎移植技术
(3)显微注射 早期胚胎细胞具有全能性,可使外源基因在相应组织细胞表达
(4)细胞核内DNA分子含有血清蛋白基因
(5)细胞核与去核卵母细胞重组,具备发育成胚胎的可能
(6)氨基酸、血清、维生素、核苷酸、激素等
(7)雌 相同
(8)转基因克隆动物的细胞、组织和器官可以作为异体移植的供体;人的核移植胚胎干细胞经过诱导分化,形成相应的组织、器官后,可用于组织器官的移植.
常见的酿酒酵母只能利用葡萄糖而不能利用木糖,自然界中一些酵母菌能分解木糖产生酒精但对酒精的耐受能力较差.下面是利用木糖发酵产生酒精的酿酒酵母的培育过程,请分析回答下列问题:
(1)将自然界中采集到的葡萄糖带回实验室,用______将葡萄皮上的微生物冲洗到无菌的三角瓶中,瓶中的液体经适当稀释后,用______方法接种于固体培养基上,在适宜的条件下培养,获得各种菌落.
(2)将培养基上的酵母菌菌株转接到以木糖为唯一碳源的培养基中,无氧条件下培养一周后,有些酵母菌死亡,说明这些酵母菌______.从存活的酵母菌提取DNA,并用PCR技术大量扩增目的基因.
(3)将目的基因连接到一种穿梭质粒(可以在大肠杆菌中复制和在酿酒酵母中表达的质粒)上.该质粒具有两种标记基因,即氨苄青霉素抗性基因和尿嘧啶合成酶基因.大肠杆菌被该质粒转化后,应接种于含______的培养基上进行筛选.将质粒导入酵母菌时,由于氨苄青霉素不能抑制酵母菌繁殖,应选择缺乏______能力的酿酒酵母作为受体菌.从细胞结构看,酵母菌不同于大肠杆菌的主要特点是______.
(4)对转基因酿酒酵母发酵能力进行测试,结果如图所示.
据图分析,将转基因酿酒酵母接种在______为碳源的培养基中进行发酵能力测试,最初培养基中的______糖被快速消耗,随着发酵继续进行,转基因酿酒酵母能够______,说明所需菌株培育成功.
正确答案
解:(1)将自然界中采集到的葡萄糖带回实验室,用无菌水将葡萄皮上的野生酵母菌冲洗到无菌的三角瓶中.常用的微生物分离方法有平板划线法和稀释涂布平板法.平板划线法是用接种环在培养基表面连续划线过程中将聚集的菌体逐步分散到培养基的表面.最终分离到由一个细胞繁殖而来的菌落;稀释涂布平板法是先将菌液进行一系列梯度稀释,再涂布培养.稀释度足够高的培养液涂布的结果可形成单个菌落.
(2)以木糖为唯一碳源的培养基是选择培养基,可以筛选出能利用木糖的酵母菌,不能在该培养基上生存的酵母菌缺乏木糖发酵途径.
(3)转入质粒的大肠杆菌对氨苄青霉素有抗性,故可以培养在含有氨苄青霉素的培养基上进行筛选.以缺乏尿嘧啶合成酶的酵母菌作为受体细胞,可以利用缺乏尿嘧啶的培养基筛选出导入质粒的酵母菌菌株.酵母菌是真核生物,大肠杆菌是原核生物,真核生物与原核生物相比,真核细胞有被核膜包被的成形细胞核.
(4)图示实验结果表明,将转基因酿酒酵母接种在葡萄糖和木糖为碳源的培养基中进行发酵能力测试,最初培养基中的葡萄糖被快速消耗,随着发酵继续进行,转基因酿酒酵母能够利用木糖产生酒精,并且酒精浓度升高对木糖发酵无明显影响,说明所需菌株培育成功.
故答案:(1)无菌水 涂布
(2)不能利用木糖发酵(或缺乏木糖发酵途径)
(3)氨苄青霉素 尿嘧啶合成 有核膜包围的细胞核
(4)葡萄糖和木糖 葡萄 利用木糖产生酒精,并且酒精浓度升高对木糖发酵无明显影响
解析
解:(1)将自然界中采集到的葡萄糖带回实验室,用无菌水将葡萄皮上的野生酵母菌冲洗到无菌的三角瓶中.常用的微生物分离方法有平板划线法和稀释涂布平板法.平板划线法是用接种环在培养基表面连续划线过程中将聚集的菌体逐步分散到培养基的表面.最终分离到由一个细胞繁殖而来的菌落;稀释涂布平板法是先将菌液进行一系列梯度稀释,再涂布培养.稀释度足够高的培养液涂布的结果可形成单个菌落.
(2)以木糖为唯一碳源的培养基是选择培养基,可以筛选出能利用木糖的酵母菌,不能在该培养基上生存的酵母菌缺乏木糖发酵途径.
(3)转入质粒的大肠杆菌对氨苄青霉素有抗性,故可以培养在含有氨苄青霉素的培养基上进行筛选.以缺乏尿嘧啶合成酶的酵母菌作为受体细胞,可以利用缺乏尿嘧啶的培养基筛选出导入质粒的酵母菌菌株.酵母菌是真核生物,大肠杆菌是原核生物,真核生物与原核生物相比,真核细胞有被核膜包被的成形细胞核.
(4)图示实验结果表明,将转基因酿酒酵母接种在葡萄糖和木糖为碳源的培养基中进行发酵能力测试,最初培养基中的葡萄糖被快速消耗,随着发酵继续进行,转基因酿酒酵母能够利用木糖产生酒精,并且酒精浓度升高对木糖发酵无明显影响,说明所需菌株培育成功.
故答案:(1)无菌水 涂布
(2)不能利用木糖发酵(或缺乏木糖发酵途径)
(3)氨苄青霉素 尿嘧啶合成 有核膜包围的细胞核
(4)葡萄糖和木糖 葡萄 利用木糖产生酒精,并且酒精浓度升高对木糖发酵无明显影响
斑马鱼的酶D由17号染色体上的D基因编码.具有纯合突变基因(dd)的斑马鱼胚胎会发出红色荧光.利用转基因技术将绿色荧光蛋白(G)基因整合斑马鱼17号染色体.带有G基因的胚胎能够发出绿色荧光.未整合G基因的染色体对应位点表示为g.用个体M和N进行如下杂交实验.
(1)在上述转基因实验中,将G基因与______重组,需要的两类酶有和______.将重组质粒成功地显微注射到斑马鱼受精卵中,胚胎没有发出绿色荧光,说明______.
(2)杂交后,出现红﹒绿荧光(既有红色又有绿色荧光)胚胎的原因是亲代______(填“M”或“N”)的初级精(卵)母细胞在减数分裂过程中,同源染色体的______发生了交换,导致染色体发生______.
(3)根据上述杂交实验推测:子代中只发出绿色荧光的个体与只发出红色荧光的个体杂交,产生的后代个体中发红﹒绿荧光的概率是______.
正确答案
解:(1)由题目可知,转基因的过程是用到同一种限制性核酸内切酶去切割目的基因和运载体,再DNA连接酶,构建基因表达载体,将重组质粒用显微注射法导入动物细胞受精卵,整合后的G如果得到表达,胚胎会发出绿色荧光.胚胎如果没有发出绿色荧光,说明荧光基因未成功表达.
(2)M(Ddgg)×N(DdGg)→红•绿荧光(既有红色又有绿色荧光)胚胎,可能是亲代N的初级精(卵)母细胞在减数分裂过程中,同源染色体的非姐妹染色单体发生了交换,导致染色体上的基因重组.
(3)杂交试验是应用孟德尔的遗传规律,十七号染色体上存在等位基因D,d,有纯合基因dd存在的时候,胚胎红色荧光,D_无红色荧光.转基因G_表达绿色荧光和D在同一条染色体上连锁,没有绿色荧光的基因型是gg.
由于N的基因型是DdGg,因此可推知亲代M的基因型是Ddgg,子代只发出绿色荧光的胚胎基因型包括:DDGg,DdGg.基因型为DDGg的个体与子代中红色荧光个体(ddgg)杂交,不可能产生ddGg后代;由于DdGg的基因分布为DG∥dg,因此它与子代中红色荧光个体(ddgg)杂交,也不可能产生ddGg后代.
故答案为:
(1)运载体(或质粒) 限制酶(或限制性内切酶或限制性核酸内切酶)、DNA连接酶 荧光基因未成功表达
(2)N 非姐妹染色单体 基因重组
(3)0
解析
解:(1)由题目可知,转基因的过程是用到同一种限制性核酸内切酶去切割目的基因和运载体,再DNA连接酶,构建基因表达载体,将重组质粒用显微注射法导入动物细胞受精卵,整合后的G如果得到表达,胚胎会发出绿色荧光.胚胎如果没有发出绿色荧光,说明荧光基因未成功表达.
(2)M(Ddgg)×N(DdGg)→红•绿荧光(既有红色又有绿色荧光)胚胎,可能是亲代N的初级精(卵)母细胞在减数分裂过程中,同源染色体的非姐妹染色单体发生了交换,导致染色体上的基因重组.
(3)杂交试验是应用孟德尔的遗传规律,十七号染色体上存在等位基因D,d,有纯合基因dd存在的时候,胚胎红色荧光,D_无红色荧光.转基因G_表达绿色荧光和D在同一条染色体上连锁,没有绿色荧光的基因型是gg.
由于N的基因型是DdGg,因此可推知亲代M的基因型是Ddgg,子代只发出绿色荧光的胚胎基因型包括:DDGg,DdGg.基因型为DDGg的个体与子代中红色荧光个体(ddgg)杂交,不可能产生ddGg后代;由于DdGg的基因分布为DG∥dg,因此它与子代中红色荧光个体(ddgg)杂交,也不可能产生ddGg后代.
故答案为:
(1)运载体(或质粒) 限制酶(或限制性内切酶或限制性核酸内切酶)、DNA连接酶 荧光基因未成功表达
(2)N 非姐妹染色单体 基因重组
(3)0
口蹄疫是由口蹄疫病毒引起的一种偶蹄动物传染病,目前常用接种弱毒疫苗的方法预防.疫苗的主要成分是该病毒的一种结构蛋白VP1.科学家尝试利用转基因番茄来生产口蹄疫疫苗,过程如图所示.请据图回答.
(1)口蹄疫病毒的遗传物质为RNA,要获得VP1基因可用______的方法合成DNA,利用该方法可构建______文库.
(2)如想大量获得VP1基因,可利用______技术,该技术需要的酶为______.
(3)进行过程⑤之前需要在培养基中添加______从而筛选出含有重组质粒的叶片小段,并且培养基及所有的器械都要进行______处理.进行过程⑤时应注意控制的外界条件是______.
(4)该转基因番茄产生的配子中______含有VP1基因.
A.一定 B.一定不 C.不一定.
正确答案
解:(1)由于该病毒的遗传物质是RNA,故要获得目的基因可以采用逆转录的方法,获得的基因文库称为cDNA文库;
(2)要想获得大量的目的基因,可以采用PCR技术,需要的酶是耐高温的DNA聚合酶(即TaqDNA聚合酶);
(3)从图中可以看出标记基因为卡那霉素抗性基因,故培养基中要添加卡那霉素从而筛选出含重组DNA的受体细胞,进行植物组织培养时的培养基和器械都要进行灭菌处理.过程⑤为脱分化,不需要光;
(4)基因工程得到的受体细胞中,外源基因一般位于一对同源染色体中的一条上,故形成的配子中不一定含有目的基因.
故答案为:(1)逆转录 部分基因(cDNA)
(2)PCR 热稳定DNA聚合酶(Taq酶)
(3)卡那霉素 灭菌 避光
(4)C
解析
解:(1)由于该病毒的遗传物质是RNA,故要获得目的基因可以采用逆转录的方法,获得的基因文库称为cDNA文库;
(2)要想获得大量的目的基因,可以采用PCR技术,需要的酶是耐高温的DNA聚合酶(即TaqDNA聚合酶);
(3)从图中可以看出标记基因为卡那霉素抗性基因,故培养基中要添加卡那霉素从而筛选出含重组DNA的受体细胞,进行植物组织培养时的培养基和器械都要进行灭菌处理.过程⑤为脱分化,不需要光;
(4)基因工程得到的受体细胞中,外源基因一般位于一对同源染色体中的一条上,故形成的配子中不一定含有目的基因.
故答案为:(1)逆转录 部分基因(cDNA)
(2)PCR 热稳定DNA聚合酶(Taq酶)
(3)卡那霉素 灭菌 避光
(4)C
1997年,科学家将动物体内的能够合成胰岛素的基因与大肠杆菌的DNA分子重组,并且在大肠杆菌中表达成功.请据图完成下列问题:
(1)基因工程的操作程序主要包括的四个步骤是______、______、
______、______.其中步骤______是基因工程的核心.
(2)图中①DNA是以______为模板,形成单链DNA,在酶的作用下合成双链DNA,从而获得了所需要的基因.
(3)图中③代表______,它往往含______基因,以便对目的基因的检测.
(4)图中④表示______,为使此过程顺利进行,一般需将大肠杆菌用______处理,以增大其细胞壁的通透性.
(5)图中⑤表示______随大肠杆菌的繁殖而进行增殖,此基因在大肠杆菌内表达的标志是______.
正确答案
解:(1)基因工程的操作程序主要包括的四个步骤是获得目的基因、构建基因表达载体、将目的基因导入受体细胞、目的基因的检测和鉴定.其中目的构建基因表达载体是基因工程的核心.
(2)图中①DNA是控制胰岛素合成的mRNA为模板,反转录形成单链DNA,在酶的作用下合成双链DNA,从而获得了所需要的基因.
(3)图中③代表重组DNA分子,含启动子、终止子、目的基因和标记基因,标记基因以便对目的基因的检测.
(4)图中④表示目的基因导入受体细胞,一般需将大肠杆菌用氯化钙处理,以增大其细胞壁的通透性,使得细胞成为感受态细胞.
(5)图中⑤表示目的基因随大肠杆菌的繁殖而进行增殖,此基因在大肠杆菌内表达的标志是大肠杆菌能产生人的胰岛素.
故答案为:
(1)获得目的基因、构建基因表达载体、将目的基因导入受体细胞、目的基因的检测和鉴定
目的基因与运载体相结合
(2)控制胰岛素合成的mRNA
(3)重组DNA分子 标记
(4)目的基因导入受体细胞 氯化钙 通透性
(5)目的基因 大肠杆菌能产生人的胰岛素
解析
解:(1)基因工程的操作程序主要包括的四个步骤是获得目的基因、构建基因表达载体、将目的基因导入受体细胞、目的基因的检测和鉴定.其中目的构建基因表达载体是基因工程的核心.
(2)图中①DNA是控制胰岛素合成的mRNA为模板,反转录形成单链DNA,在酶的作用下合成双链DNA,从而获得了所需要的基因.
(3)图中③代表重组DNA分子,含启动子、终止子、目的基因和标记基因,标记基因以便对目的基因的检测.
(4)图中④表示目的基因导入受体细胞,一般需将大肠杆菌用氯化钙处理,以增大其细胞壁的通透性,使得细胞成为感受态细胞.
(5)图中⑤表示目的基因随大肠杆菌的繁殖而进行增殖,此基因在大肠杆菌内表达的标志是大肠杆菌能产生人的胰岛素.
故答案为:
(1)获得目的基因、构建基因表达载体、将目的基因导入受体细胞、目的基因的检测和鉴定
目的基因与运载体相结合
(2)控制胰岛素合成的mRNA
(3)重组DNA分子 标记
(4)目的基因导入受体细胞 氯化钙 通透性
(5)目的基因 大肠杆菌能产生人的胰岛素
下图为绿色荧光蛋白转基因克隆猪的培育示意图,GFP为绿色荧光蛋白基因,请据图回答:
(1)过程①将重组质粒导入猪胎儿成纤维细胞时,采用最多也是最有效的方法是______.然后,通过______技术来检测绿色荧光蛋白基因是否已重组到猪胎儿成纤维细胞的染色体DNA上.
(2)猪胎儿成纤维细胞培养过程中,细胞贴壁生长,数量不断增多,往往会发生______现象,此时需要用______等处理分散成细胞悬液.为了防止培养过程中的污染,通常还要在细胞培养液中添加一定量的______.
(3)过程②实现的关键是对母猪进行______处理.除此方法之外,还可以从屠宰场的雌猪______中获取卵母细胞,采集到的卵母细胞需培养到______期才可以进行过程③.
(4)过程③表示______,过程⑤表示______.
正确答案
解:(1)将目的基因导入动物细胞最有效的方法是显微注射法.检测目的基因(绿色荧光蛋白基因是)否已重组到猪胎儿成纤维细胞的染色体DNA上,可以采用DNA分子杂交技术.
(2)猪胎儿成纤维细胞培养过程中,细胞贴满瓶壁后往往会发生接触抑制现象,此时需要用胰蛋白酶处理,将其分散成细胞悬液,再分瓶继续培养.为了防止培养过程中的污染,还要在细胞培养液中添加一定量的抗生素.
(3)过程②是卵母细胞的采集,为了获取大量的卵母细胞,需要对母猪注射促性腺激素,使其超数排卵进行.除此方法之外,还可以从屠宰场的雌猪卵巢中获取卵母细胞,但采集到的卵母细胞还不成熟,需培养到减数第二次分裂中(MⅡ中期)才可以进行过程③.
(4)由以上分析可知:过程③表示核移植,过程⑤表示胚胎移植.
故答案:(1)显微注射法 DNA分子杂交
(2)接触抑制 胰蛋白酶 抗生素
(3)注射促性腺激素 卵巢 减数第二次分裂中(MⅡ中)
(4)核移植 胚胎移植
解析
解:(1)将目的基因导入动物细胞最有效的方法是显微注射法.检测目的基因(绿色荧光蛋白基因是)否已重组到猪胎儿成纤维细胞的染色体DNA上,可以采用DNA分子杂交技术.
(2)猪胎儿成纤维细胞培养过程中,细胞贴满瓶壁后往往会发生接触抑制现象,此时需要用胰蛋白酶处理,将其分散成细胞悬液,再分瓶继续培养.为了防止培养过程中的污染,还要在细胞培养液中添加一定量的抗生素.
(3)过程②是卵母细胞的采集,为了获取大量的卵母细胞,需要对母猪注射促性腺激素,使其超数排卵进行.除此方法之外,还可以从屠宰场的雌猪卵巢中获取卵母细胞,但采集到的卵母细胞还不成熟,需培养到减数第二次分裂中(MⅡ中期)才可以进行过程③.
(4)由以上分析可知:过程③表示核移植,过程⑤表示胚胎移植.
故答案:(1)显微注射法 DNA分子杂交
(2)接触抑制 胰蛋白酶 抗生素
(3)注射促性腺激素 卵巢 减数第二次分裂中(MⅡ中)
(4)核移植 胚胎移植
口蹄疫是由口蹄疫病毒引起的一种偶蹄动物传染病,目前常用接种弱毒疫苗的方法预防.疫苗的主要成分是该病毒的一种结构蛋白VPⅠ.科学家尝试利用转基因番茄来生产口蹄疫疫苗,过程如图1所示.图2表示目的基因与pZHZ1质粒构建重组质粒的过程,E、F、G、H分别为A、B、C、D四种不同限制酶的酶切位点.请据图回答.
(1)口蹄疫病毒的遗传物质为RNA,要获得VPⅠ基因可通过______方法获得.
(2)如图2所示,若限制酶A、B切割出的末端完全不同,那么用这种双酶切的方法构建重组质粒的优点是______.
(3)已知质粒pZHZ1的长度为3.7kb,(1kb=1000对碱基)其中EF区域长度为0.2kb,GE区域长度为0.8kb,FH区域长度为0.5kb.现分别用限制酶C、D切割重组质粒pZHZ2样品,结果被酶C切割成1.6kb和3.1kb两个片段,被酶D切割成1.2kb和3.5kb两个片段.据酶切结果判断VPⅠ基因大小为______kb,并将目的基因内部的酶C、酶D切割位点用相应的字母标注在答案纸的对应位置______.
(4)过程⑥的培养基中除了加入各种必需营养物质和______等激素外,还需要添加______筛选出含有重组质粒的叶片小段.
(5)获得表达VPⅠ蛋白的番茄植株以后,需要进行免疫效力的测定.具体方法是:将转基因番茄叶片提取液注射到豚鼠体内,每半个月注射一次,三次后检测豚鼠血液内产生的______的数量.
正确答案
解:(1)口蹄疫病毒的遗传物质为RNA,可以以RNA为模板逆转录获得VPI基因.
(2)用限制酶A、B切割出的末端完全不同,这样可以防止目的基因、运载体自身环化,也能防止目的基因和运载体反向连接,即可以保证目的基因和质粒的定向连接.
(3)已知质粒pZHZ1的长度为3.7kb,其中EF区域长度为0.2kb,所以切去EF段后的质粒长度为3.7-0.2=3.5kb.现用限制酶G切割重组质粒pZHZ2样品,结果被酶G切割成1.6kb和3.1kb两个片段,可知重组质粒pZHZ2的总长度为1.6+3.1=4.7kb,所以VPI基因长度为4.7-3.5=1.2kb.重组质粒中G的切割位点距E的切割位点0.8kb,单独用限制酶G切割后产生1.6kb和3.1kb两个片段,说明在重组质粒中除了图中标示出来的G酶识别位点外,还有一个G酶识别位点;H酶的酶切位点距F0.5kb,用H单独酶切后产生1.2kb和3.5kb两个片段,说明在重组质粒中含有一个H的酶切位点,根据题中信息提示“目的基因内部的酶G、酶H切割位点标注在图上”,可确定在EF之间分别含有G和H的一个识别位点.可断定G的识别位点,在距离E点右侧0.8kb处,H的识别位点在距F左侧0.7kb处,如下图所示:
(4)过程⑥表示将受体细胞培养成植株的过程,需采用植物组织培养技术.由图可知,重组质粒上含有卡那霉素抗性基因,可用于筛选出含有重组质粒的叶片小段,所以培养基中除了加入各种必需营养物质和生长素和细胞分裂素等激素外,还需要添加卡那霉素.
(5)VPI基因表达产生的VPI蛋白注射到豚鼠体内,能作为抗原引起小鼠发生免疫反应产生抗体,所以可以通过检测豚鼠血液内口蹄疫病毒抗体的数量来检测疫苗的免疫效力.
故答案为:
(1)逆转录
(2)保证了目的基因和质粒的定向连接
(3)1.2kb
(4)生长素和细胞分裂素 卡那霉素
(5)口蹄疫病毒抗体
解析
解:(1)口蹄疫病毒的遗传物质为RNA,可以以RNA为模板逆转录获得VPI基因.
(2)用限制酶A、B切割出的末端完全不同,这样可以防止目的基因、运载体自身环化,也能防止目的基因和运载体反向连接,即可以保证目的基因和质粒的定向连接.
(3)已知质粒pZHZ1的长度为3.7kb,其中EF区域长度为0.2kb,所以切去EF段后的质粒长度为3.7-0.2=3.5kb.现用限制酶G切割重组质粒pZHZ2样品,结果被酶G切割成1.6kb和3.1kb两个片段,可知重组质粒pZHZ2的总长度为1.6+3.1=4.7kb,所以VPI基因长度为4.7-3.5=1.2kb.重组质粒中G的切割位点距E的切割位点0.8kb,单独用限制酶G切割后产生1.6kb和3.1kb两个片段,说明在重组质粒中除了图中标示出来的G酶识别位点外,还有一个G酶识别位点;H酶的酶切位点距F0.5kb,用H单独酶切后产生1.2kb和3.5kb两个片段,说明在重组质粒中含有一个H的酶切位点,根据题中信息提示“目的基因内部的酶G、酶H切割位点标注在图上”,可确定在EF之间分别含有G和H的一个识别位点.可断定G的识别位点,在距离E点右侧0.8kb处,H的识别位点在距F左侧0.7kb处,如下图所示:
(4)过程⑥表示将受体细胞培养成植株的过程,需采用植物组织培养技术.由图可知,重组质粒上含有卡那霉素抗性基因,可用于筛选出含有重组质粒的叶片小段,所以培养基中除了加入各种必需营养物质和生长素和细胞分裂素等激素外,还需要添加卡那霉素.
(5)VPI基因表达产生的VPI蛋白注射到豚鼠体内,能作为抗原引起小鼠发生免疫反应产生抗体,所以可以通过检测豚鼠血液内口蹄疫病毒抗体的数量来检测疫苗的免疫效力.
故答案为:
(1)逆转录
(2)保证了目的基因和质粒的定向连接
(3)1.2kb
(4)生长素和细胞分裂素 卡那霉素
(5)口蹄疫病毒抗体
苏云金芽孢杆菌产生的毒蛋白能使螟虫死亡.
研究人员将表达这种毒蛋白的抗螟虫基因转入非糯性抗稻瘟病水稻的核基因组中,培育出一批转基因抗螟水稻.请回答:
(1)若要确定抗螟基因是否已整合到水稻的某一染色体上,方法之一是测定该染色体的______.
(2)选用上述抗螟非糯性水稻与不抗螟糯性水稻杂交得到F1,从F1中选取一株进行自交得到F2,F2的结果如下表:
分析表中数据可知,控制这两对性状的基因位于______染色体上,所选F1植株的表现型为______.亲本中抗螟非糯性水稻可能的基因型最多有______种.
(3)现欲试种这种抗螟水稻,需检验其是否为纯合子,需用抗螟虫水稻与不抗螟虫水稻杂交则:
______,该抗螟虫水稻为纯合体;
(4)上表中的抗螟水稻均能抗稻瘟病(抗稻瘟病为显性性状),请简要分析可能的原因.
①______.
②______.
正确答案
解:(1)染色体主要由DNA和蛋白质组成,若抗螟虫基因整合到水稻的某一染色体上,则该染色体上的基因的碱基序列会发生改变,因此要确定抗螟虫基因是否已整合到水稻的某一染色体上,方法之一是测定该染色体的碱基排列顺序.
(2)分析表中数据可知,F2的表现型及比例为抗螟非糯性:抗螟糯性:不抗螟非糯性:不抗螟糯性≈9:3:3:1,符合基因自由组合定律,因此控制这两对性状的基因位于两对非同源染色体上.F2中抗螟:不抗螟≈3:1,非糯性:糯性≈3:1,说明抗螟相对于不抗螟是显性性状,非糯性相对于糯性为显性性状,因此F1植侏的表现型为非糯性抗螟水稻,亲本中抗螟非糯性水稻的基因型最多有4种.
(3)纯合体能稳定遗传,后代不会发生性状分离.
(4)抗螟水稻均能抗稻瘟病,其原因可能是:抗虫基因能抑制稻瘟病的病原体表达;抗虫基因表达产生的毒蛋白也能杀死稻瘟病的病原体.
故答案为:
(1)碱基排列顺序
(2)两对非同源 抗螟费糯型 4种
(3)不出现性状分离
(4)抗虫基因能抑制稻瘟病的病原体表达 抗虫基因表达产生的毒蛋白也能杀死稻瘟病的病原体
解析
解:(1)染色体主要由DNA和蛋白质组成,若抗螟虫基因整合到水稻的某一染色体上,则该染色体上的基因的碱基序列会发生改变,因此要确定抗螟虫基因是否已整合到水稻的某一染色体上,方法之一是测定该染色体的碱基排列顺序.
(2)分析表中数据可知,F2的表现型及比例为抗螟非糯性:抗螟糯性:不抗螟非糯性:不抗螟糯性≈9:3:3:1,符合基因自由组合定律,因此控制这两对性状的基因位于两对非同源染色体上.F2中抗螟:不抗螟≈3:1,非糯性:糯性≈3:1,说明抗螟相对于不抗螟是显性性状,非糯性相对于糯性为显性性状,因此F1植侏的表现型为非糯性抗螟水稻,亲本中抗螟非糯性水稻的基因型最多有4种.
(3)纯合体能稳定遗传,后代不会发生性状分离.
(4)抗螟水稻均能抗稻瘟病,其原因可能是:抗虫基因能抑制稻瘟病的病原体表达;抗虫基因表达产生的毒蛋白也能杀死稻瘟病的病原体.
故答案为:
(1)碱基排列顺序
(2)两对非同源 抗螟费糯型 4种
(3)不出现性状分离
(4)抗虫基因能抑制稻瘟病的病原体表达 抗虫基因表达产生的毒蛋白也能杀死稻瘟病的病原体
拟南芥是遗传学研究的模式植物,某突变体可用于验证相关的基因的功能.野生型拟南芥的种皮为深褐色(TT),某突变体的种皮为黄色(tt),图1是利用该突变体验证油菜种皮颜色基因(Tn)功能的流程示意图.
(1)由图1可看出:将油菜Tn基因导入到拟南芥突变体中的方法是______.
(2)图1中①应为______.若②不能在含抗生素Kan的培养基上生长,则原因是______;若③的种皮颜色为______,则说明油菜Tn基因与拟南芥T基因的功能相同.
(3)假设该油菜Tn基因连接到拟南芥染色体并替换其中一个t基因,则③中进行减数分裂的细胞在联会时的基因组成为______;同时,③的叶片卷曲(叶片正常对叶片卷曲为显性,且与种皮性状独立遗传),用它与种皮深褐色、叶片正常的双杂合体拟南芥杂交,其后代中所占比列最小的个体表现型为______.取③的茎尖培养成16棵植珠,其性状通常______ (填“不变”或“改变”).
(4)在图2的食物网中,a表示动物性食物所占比例,若要使鸟体重增加1g,需要生产者量为20g(假设传递效率为20%),则a为______%.
正确答案
解:(1)由图1可看出,将油菜Tn基因导入到拟南芥突变体中的方法是农杆菌转化法.
(2)图1中①应为重组质粒,含有标记基因抗生素Kan抗性基因,若②不能在含抗生素Kan的培养基上生长,则原因是重组质粒未导入;若③的种皮颜色为深褐色,则说明油菜Tn基因与拟南芥T基因的功能相同.
(3)假设油菜Tn基因连接到拟南芥染色体并替换其是一个t基因,注意拟南芥是指实验有的突变体tt,所以③转基因拟南芥基因型为Tnt,减数分裂联会时形成四分体是由于染色体进行了复制,基因也进行了复制,因而基因型为TnTnt t.设③转基因拟南芥的叶片卷曲与正常叶是由B、b基因控制,正常叶为显性,而该对性状与种皮性状为独立遗传,则这两对性状遵循基因的分离与自由组合定律.则:③转基因拟南芥(Tntbb )╳双杂合拟南芥( TtBb),进行逐对分析:Tnt╳Tt→1/4TnT、1/4Tnt、1/4 Tt、1/4tt,由于Tn和T的功能相同,所以表示为3/4T--(深褐色)、1/4tt(黄色);bb╳Bb→1/2 Bb(正常叶)、1/2 bb(卷曲叶);因此Tntbb 与 TtBb后代中有四种表现型;3/8种皮深褐色正常叶;3/8种皮深褐色卷曲叶;1/8种皮黄色正常叶;1/8种皮黄色卷曲叶.取③转基因拟南芥的茎尖培养为植物,利用的是植物组织培养技术,属于无性生殖范畴,所以后代性一般不变.
(4)图2有食物链两条,油菜→虫→鸟,油菜→鸟,a表示动物性食物所占比例,若要使鸟体重增加1g,需要生产者量为20g(假设传递效率为20%),则a÷20%÷20%+(1-a)÷20%=20,则a=75%.
故答案为:(1)农杆菌转化法
(2)重组质粒(或重组DNA分子) 重组质粒未导入 深褐色
(3)TnTntt 黄色正常、黄色卷曲 不变
(4)75%
解析
解:(1)由图1可看出,将油菜Tn基因导入到拟南芥突变体中的方法是农杆菌转化法.
(2)图1中①应为重组质粒,含有标记基因抗生素Kan抗性基因,若②不能在含抗生素Kan的培养基上生长,则原因是重组质粒未导入;若③的种皮颜色为深褐色,则说明油菜Tn基因与拟南芥T基因的功能相同.
(3)假设油菜Tn基因连接到拟南芥染色体并替换其是一个t基因,注意拟南芥是指实验有的突变体tt,所以③转基因拟南芥基因型为Tnt,减数分裂联会时形成四分体是由于染色体进行了复制,基因也进行了复制,因而基因型为TnTnt t.设③转基因拟南芥的叶片卷曲与正常叶是由B、b基因控制,正常叶为显性,而该对性状与种皮性状为独立遗传,则这两对性状遵循基因的分离与自由组合定律.则:③转基因拟南芥(Tntbb )╳双杂合拟南芥( TtBb),进行逐对分析:Tnt╳Tt→1/4TnT、1/4Tnt、1/4 Tt、1/4tt,由于Tn和T的功能相同,所以表示为3/4T--(深褐色)、1/4tt(黄色);bb╳Bb→1/2 Bb(正常叶)、1/2 bb(卷曲叶);因此Tntbb 与 TtBb后代中有四种表现型;3/8种皮深褐色正常叶;3/8种皮深褐色卷曲叶;1/8种皮黄色正常叶;1/8种皮黄色卷曲叶.取③转基因拟南芥的茎尖培养为植物,利用的是植物组织培养技术,属于无性生殖范畴,所以后代性一般不变.
(4)图2有食物链两条,油菜→虫→鸟,油菜→鸟,a表示动物性食物所占比例,若要使鸟体重增加1g,需要生产者量为20g(假设传递效率为20%),则a÷20%÷20%+(1-a)÷20%=20,则a=75%.
故答案为:(1)农杆菌转化法
(2)重组质粒(或重组DNA分子) 重组质粒未导入 深褐色
(3)TnTntt 黄色正常、黄色卷曲 不变
(4)75%
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