- 基因工程的基本操作程序
- 共6244题
如图是利用现代生物技术改良草莓品系的过程:
(1)将野生绿草莓的叶片离体组织培养成四倍试管苗的过程,体现了植物细胞的______性,此过程中秋水仙素的作用机理是______.
(2)欲获得抗虫草莓,可从蛋白酶抑制剂基因、生长素诱导基因中选择______
作为目的基因;要鉴定转基因草莓中是否含有目的基因,从分子水平上可采用______
技术进行检测.
(3)Ⅱ过程常规方法采用杂交育种,还可先用花药离体培养分别获得抗虫草莓和凤梨草莓的______,再用______技术获得同时具凤梨风味和抗虫特性的六倍体草莓,该技术常用的酶有______.
正确答案
解:(1)植物组织培养的原理是植物细胞的全能性;秋水仙素能诱导染色体数目加倍,其作用机理是抑制纺锤体形成,从而引起细胞内染色体数目加倍.
(2)蛋白酶抑制剂基因表达的蛋白酶抑制剂能阻断或降低蛋白酶的活性,使昆虫不能正常消化食物中的蛋白质,还会引起害虫的厌食反应;而生长素诱导基因表达的产物对害虫无作用.所以要获得抗虫草莓可选择蛋白酶抑制剂基因作为目的基因.要鉴定转基因草莓中是否含有目的基因,从分子水平上可采用DNA分子杂交技术进行检测.
(3)Ⅱ过程常规方法采用杂交育种,还可先用花药离体培养获得2n和4n的草莓,再用植物体细胞杂交技术获得同时具凤梨风味和抗虫特性的草莓,但在诱导细胞融合之前,需用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁,获得原生质体.
故答案为:
(1)全能 抑制纺锤体形成(从而引起细胞内染色体数目加倍)
(2)蛋白酶抑制剂基因 DNA分子杂交
(3)单倍体 植物体细胞杂交 纤维素酶和果胶酶
解析
解:(1)植物组织培养的原理是植物细胞的全能性;秋水仙素能诱导染色体数目加倍,其作用机理是抑制纺锤体形成,从而引起细胞内染色体数目加倍.
(2)蛋白酶抑制剂基因表达的蛋白酶抑制剂能阻断或降低蛋白酶的活性,使昆虫不能正常消化食物中的蛋白质,还会引起害虫的厌食反应;而生长素诱导基因表达的产物对害虫无作用.所以要获得抗虫草莓可选择蛋白酶抑制剂基因作为目的基因.要鉴定转基因草莓中是否含有目的基因,从分子水平上可采用DNA分子杂交技术进行检测.
(3)Ⅱ过程常规方法采用杂交育种,还可先用花药离体培养获得2n和4n的草莓,再用植物体细胞杂交技术获得同时具凤梨风味和抗虫特性的草莓,但在诱导细胞融合之前,需用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁,获得原生质体.
故答案为:
(1)全能 抑制纺锤体形成(从而引起细胞内染色体数目加倍)
(2)蛋白酶抑制剂基因 DNA分子杂交
(3)单倍体 植物体细胞杂交 纤维素酶和果胶酶
基因工程操作步骤中,需要从受体细胞群中筛选出已获得目的基因的细胞,如图中①-③示一种筛选方法的过程.pBR322质粒含有两个抗性基因,分别是Ampr(氨苄青霉素)抗性基因和Tetr(四环素)抗性基因,其中在Tetr抗性基因上有下列目的基因的插入位点(插入将导致Tetr抗性基因功能性失活),请回答:
(1)如图中①过程所需的酶除DNA连接酶以外,需要的限制酶是______.
(2)经过①过程,pBR322质粒可能出现的两种结果:A1是______ A2是______.
(3)经过导入过程,B(受体细菌)可能出现结果是______(多选)
A.导入未成功的细菌 B.含A1的细菌
C.含A2的细菌 D.含A1和A2的细菌
(4)②过程表示用含四环素(使细胞停止生长,但不致死)和环丝氨酸(使生长的细胞致死)的培养基中培养细菌甲,则培养结果C表示在培养基中可能存活的细菌包括______.
(5)若要进一步筛选出符合要求的受体细胞D,则③过程需要做的处理是(请参照过程②的方法)______.
正确答案
解:(1)①过程为构建基因表达载体,需要对质粒进行切割和与目的基因相连接,所以要用限制酶和DNA连接酶;据图分析可知,限制酶可选EcoRV Sal1.
(2)①为构建基因表达载体,会出现将目的基因与质粒成功重组和重组失败的结果,所以ρBR322会出现两种结果,即:重组质粒和未重组的质粒;
(3)经过导入过程,B(受体细菌)细菌有4类情况:含有不是重组的质粒、含有重组质粒的、不含有质粒的、同时含有重组和不重组的质粒.
(4)细菌有三类:含有质粒(不是重组的)、含有重组质粒的、不含有质粒的.Tet抗性基因上有目的基因的插入位点,所以重组质粒上没有Tet抗性基因,成功导入重组质粒的细菌和没有导入的细菌均不含Tet抗性基因,即都不抗四环素,细胞可以在含四环素培养基上存活但不生长,而环丝氨酸会使生长的细胞致死,对不生长的细胞无影响,但会使含有抗四环素的细菌致死,所以C中成活的细菌有导入不成功的细菌和导入重组质粒的细菌.
(5)经过C后,现需要含重组质粒的细菌,含重组质粒的细菌含有Amp抗性基因,可在氨卡青霉素培养基中生长,而导入不成功的细菌会在其中死亡,所以可将经过C存活的细菌转入含氨卡青霉素的培养基中培养.
故答案为:
(1)EcoR V Sal 1
(1)重组质粒 没有发生重组的质粒
(3)A B C D
(4)导入不成功的细菌和导入了重组质粒的细菌
(5)将存活的细菌转移到含氨苄青霉素的培养基上培养
解析
解:(1)①过程为构建基因表达载体,需要对质粒进行切割和与目的基因相连接,所以要用限制酶和DNA连接酶;据图分析可知,限制酶可选EcoRV Sal1.
(2)①为构建基因表达载体,会出现将目的基因与质粒成功重组和重组失败的结果,所以ρBR322会出现两种结果,即:重组质粒和未重组的质粒;
(3)经过导入过程,B(受体细菌)细菌有4类情况:含有不是重组的质粒、含有重组质粒的、不含有质粒的、同时含有重组和不重组的质粒.
(4)细菌有三类:含有质粒(不是重组的)、含有重组质粒的、不含有质粒的.Tet抗性基因上有目的基因的插入位点,所以重组质粒上没有Tet抗性基因,成功导入重组质粒的细菌和没有导入的细菌均不含Tet抗性基因,即都不抗四环素,细胞可以在含四环素培养基上存活但不生长,而环丝氨酸会使生长的细胞致死,对不生长的细胞无影响,但会使含有抗四环素的细菌致死,所以C中成活的细菌有导入不成功的细菌和导入重组质粒的细菌.
(5)经过C后,现需要含重组质粒的细菌,含重组质粒的细菌含有Amp抗性基因,可在氨卡青霉素培养基中生长,而导入不成功的细菌会在其中死亡,所以可将经过C存活的细菌转入含氨卡青霉素的培养基中培养.
故答案为:
(1)EcoR V Sal 1
(1)重组质粒 没有发生重组的质粒
(3)A B C D
(4)导入不成功的细菌和导入了重组质粒的细菌
(5)将存活的细菌转移到含氨苄青霉素的培养基上培养
赖氨酸是人体必需氨基酸之一,可促进人体发育、增强免疫力.乙图为赖氨酸转基因克隆牛的培育流程,其中字母表示相应的操作过程.请回答:
(1)构建基因表达载体的过程如甲图所示,其中PstⅠ、SmaⅠ、EcoRⅠ、ApaⅠ为四种限制酶,该过程中所使用的限制酶是______和______,除限制酶外,该过程还需要的工具酶有______.基因表达载体除图示结构外,还应含有______和______终止子等结构.
(2)为了获得较多的卵母细胞需要对供体注射______,卵母细胞要培养至______时期,才具备受精能力.
(3)胚胎成纤维细胞在培养过程中会出现______和______现象,分瓶时需用______ 处理以得到细胞悬液,进而进行______培养使细胞增殖.
(4)图乙中a、b过程利用的主要生物技术有______和______.
正确答案
解:(1)含抗病基因的DNA含有限制酶PstⅠ、SmaⅠ、EcoRⅠ的切割位点,但限制酶SmaⅠ的切割位点位于抗病基因上,对SmaⅠ位点进行切割破坏了抗病基因的结构,所以要获得抗病基因,不能否用限制酶SmaⅠ对图中对应的位点进行切割.要获得含抗病基因的重组质粒,应选用PstⅠ、EcoRⅠ限制酶切割质粒.重组质粒时,还需要DNA连接酶连接目的基因和质粒切口.基因表达载体包括目的基因+启动子+终止子+标记基因+复制原点.(2)卵母细胞的采集主要方法是:用促性腺激素处理,使其超数排卵.采集的卵母细胞,需要培养到减数第二次分裂中期后,才能与获能的精子受精.
(3)动物细胞培养的过程:取动物组织块(动物胚胎或幼龄动物的器官或组织)→剪碎→用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理分散成单个细胞→制成细胞悬液→转入培养瓶中进行原代培养→培养时,悬液中的细胞会很快贴附在瓶壁上,细胞表面相互接触时,细胞就会停止分裂增殖→贴满瓶壁的细胞重新用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理分散成单个细胞继续传代培养.
(4)图乙中a过程利用DNA拼接技术(基因工程)获取含有目的基因的胚胎成纤维细胞,b过程是通过动物细胞核移植技术培养克隆动物.
故答案为:
(1)PstI;EcoRI(位置可颠倒);DNA连接酶;启动子;
(2)促性腺激素;减数第二次分裂中期;
(3)接触抑制;贴壁生长(两者顺序可颠倒);胰蛋白酶(或胶原蛋白酶);传代;
(4)DNA拼接技术(基因工程);动物细胞核移植技术.
解析
解:(1)含抗病基因的DNA含有限制酶PstⅠ、SmaⅠ、EcoRⅠ的切割位点,但限制酶SmaⅠ的切割位点位于抗病基因上,对SmaⅠ位点进行切割破坏了抗病基因的结构,所以要获得抗病基因,不能否用限制酶SmaⅠ对图中对应的位点进行切割.要获得含抗病基因的重组质粒,应选用PstⅠ、EcoRⅠ限制酶切割质粒.重组质粒时,还需要DNA连接酶连接目的基因和质粒切口.基因表达载体包括目的基因+启动子+终止子+标记基因+复制原点.(2)卵母细胞的采集主要方法是:用促性腺激素处理,使其超数排卵.采集的卵母细胞,需要培养到减数第二次分裂中期后,才能与获能的精子受精.
(3)动物细胞培养的过程:取动物组织块(动物胚胎或幼龄动物的器官或组织)→剪碎→用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理分散成单个细胞→制成细胞悬液→转入培养瓶中进行原代培养→培养时,悬液中的细胞会很快贴附在瓶壁上,细胞表面相互接触时,细胞就会停止分裂增殖→贴满瓶壁的细胞重新用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理分散成单个细胞继续传代培养.
(4)图乙中a过程利用DNA拼接技术(基因工程)获取含有目的基因的胚胎成纤维细胞,b过程是通过动物细胞核移植技术培养克隆动物.
故答案为:
(1)PstI;EcoRI(位置可颠倒);DNA连接酶;启动子;
(2)促性腺激素;减数第二次分裂中期;
(3)接触抑制;贴壁生长(两者顺序可颠倒);胰蛋白酶(或胶原蛋白酶);传代;
(4)DNA拼接技术(基因工程);动物细胞核移植技术.
如图为科学家通过生物技术,将人的血清蛋白基因转入奶牛细胞中,利用牛的乳汁生产出人的血清蛋白,使其产量倍增.请回答下列相关问题:
(1)从牛的组织获得单个细胞,通常需要用______酶处理.
(2)将人血清蛋白基因导入牛细胞之前,要用______和______等工具酶构建基因表达载体,将其导入牛的受精卵常用的方法是______.
(3)未受精的卵应处于______期,将细胞核和去核卵细胞组装的技术称为______,在该过程中要用______使两细胞融合,构建重组胚胎.
(4)在胚胎发育过程中,囊胚的______将发育成转基因牛的各种组织,如果要求转基因牛大批量生产人血清蛋白,则要求获取组织的牛的性别是______.
(5)以上转基因奶牛培育过程中运用到的生物技术有______(至少填2项).
正确答案
解:(1)将组织细胞分散成单个细胞用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理.
(2)基因表达载体的构建用到的工具酶是限制酶和DNA连接酶,将目的基因导入动物受精中用显微注射法.
(3)核移植过程用的卵母细胞应培养到减数第二次分裂中期;将细胞核和去核卵细胞组装成重组细胞的技术称为体细胞核移植技术;在诱导细胞整合过程可用电刺激、钙离子载体等处理.
(4)将发育成转基因牛的各种组织的是内细胞团,由于血清蛋白是从乳汁中获取,所以牛性别是雌性.
(5)转基因奶牛培育过程中运用到的生物技术有基因工程、克隆技术和胚胎工程等.
故答案为:
(1)胰蛋白
(2)限制性核酸内切酶(限制酶)和DNA连接酶 显微注射法
(3)减数第二次分裂中(MⅡ)体细胞核移植技术 电刺激
(4)内细胞团 雌性
(5)基因工程、克隆技术和胚胎工程
解析
解:(1)将组织细胞分散成单个细胞用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理.
(2)基因表达载体的构建用到的工具酶是限制酶和DNA连接酶,将目的基因导入动物受精中用显微注射法.
(3)核移植过程用的卵母细胞应培养到减数第二次分裂中期;将细胞核和去核卵细胞组装成重组细胞的技术称为体细胞核移植技术;在诱导细胞整合过程可用电刺激、钙离子载体等处理.
(4)将发育成转基因牛的各种组织的是内细胞团,由于血清蛋白是从乳汁中获取,所以牛性别是雌性.
(5)转基因奶牛培育过程中运用到的生物技术有基因工程、克隆技术和胚胎工程等.
故答案为:
(1)胰蛋白
(2)限制性核酸内切酶(限制酶)和DNA连接酶 显微注射法
(3)减数第二次分裂中(MⅡ)体细胞核移植技术 电刺激
(4)内细胞团 雌性
(5)基因工程、克隆技术和胚胎工程
土壤农杆菌是一种能引起双子叶植物产生冠瘿瘤的土壤细菌,它带有一个大的质粒叫Ti质粒,它是携带细菌DNA向宿主植物基因组转化所需信息的重要片段,只有T-DNA片段才转入植物细胞的基因组.结构(图1)及转化过程如图2所示,回答相关问题:
(1)从细胞结构的特点与复杂程度看,土壤农杆菌属于______细胞,其质粒是能够自主______的环状DNA分子.
(2)为了使某种植物具有抗旱性状而又不引起植物产生冠瘿瘤,需对Ti质粒进行修饰,即祛除瘤基因,将抗旱基因转移至______,然后在一定条件下将外植体在含______的稀释培养基上培养,此时修饰的T-DNA转入植物细胞并整合到植物基因组中.
(3)将上述外植体置于一个含有某种抗生素的合适培养基中进行筛选,发生转化的外植体开始增殖,形成愈伤组织,其特点是______,通过产生不定芽和体细胞胚再长出整个植物.
(4)基因转化是否成功应对转基因植物进行鉴定,可以直接在______水平对转基因植物与非转基因植物进行比较;为获得纯合的转基因植株,还需要对转基因植株进行严格的______.
正确答案
解:(1)土壤农杆菌是一种细菌,属于原核生物;土壤农杆菌中的质粒是一种能进行自我复制的环状DNA分子.
(2)根据题干信息“只有T-DNA片段才转入植物细胞的基因组”可知,应将抗旱基因转移至Ti质粒的T-DNA中.由图可知,在一定条件下,需将外植体放在含土壤农杆菌的稀释培养基上培养,这样被修饰的T-DNA就可转入植物细胞并整合到植物基因组中.
(3)愈伤组织是由高度液泡化,无定形状态的薄壁细胞组成的排列疏松、无规则的组织.
(4)基因转化是否成功应对转基因植物进行鉴定,可以直接在表型(蛋白质)水平对转基因植物与非转基因植物进行比较;通过转基因技术获得的个体为杂合子,为获得纯合的转基因植株,还需要对转基因植株进行严格的自交,直到后代不出现性状分离为止.
故答案为:
(1)原核 复制
(2)T-DNA 土壤农杆菌
(3)相对没有分化的活的薄壁细胞团
(4)表型(蛋白质) 自交
解析
解:(1)土壤农杆菌是一种细菌,属于原核生物;土壤农杆菌中的质粒是一种能进行自我复制的环状DNA分子.
(2)根据题干信息“只有T-DNA片段才转入植物细胞的基因组”可知,应将抗旱基因转移至Ti质粒的T-DNA中.由图可知,在一定条件下,需将外植体放在含土壤农杆菌的稀释培养基上培养,这样被修饰的T-DNA就可转入植物细胞并整合到植物基因组中.
(3)愈伤组织是由高度液泡化,无定形状态的薄壁细胞组成的排列疏松、无规则的组织.
(4)基因转化是否成功应对转基因植物进行鉴定,可以直接在表型(蛋白质)水平对转基因植物与非转基因植物进行比较;通过转基因技术获得的个体为杂合子,为获得纯合的转基因植株,还需要对转基因植株进行严格的自交,直到后代不出现性状分离为止.
故答案为:
(1)原核 复制
(2)T-DNA 土壤农杆菌
(3)相对没有分化的活的薄壁细胞团
(4)表型(蛋白质) 自交
回答利用农杆菌转化法培育转基因植物的相关问题:
(1)培育转基因植物过程的核心步骤是构建基因表达载体,其目的是使目的基因在受体细胞中______,并且可以通过复制遗传给下一代,同时,使目的基因表达和发挥作用.
(2)构建基因表达载体时,可利用DNA连接酶连接被限制酶切开的______键.
(3)组成基因表达载体的单体是______.基因表达载体中的启动子是______识别和结合的部位,这种结合完成后才能驱动目的基因通过______(填过程)合成mRNA.
(4)用两种限制酶XbaI和SacI(两种酶切出的黏性末端不同)切割某DNA,获得含目的基因的片段.若利用该片段构建基因表达载体,应选用下图中的何种Ti质粒?______
(5)将受体细胞培养成植株需要应用______技术,该技术的理论依据是______.
正确答案
解:(1)构建基因表达载体的目的是使目的基因在受体细胞中稳定存在,并且可以通过复制遗传给下一代,同时,使目的基因表达和发挥作用.
(2)DNA连接酶的作用是在DNA片段之间形成磷酸二酯键.
(3)基因表达载体的本质是DNA,其基本组成单位是脱氧核苷酸;基因表达载体中的启动子是RNA聚合酶识别和结合的部位,这种结合完成后才能驱动目的基因通过转录合成mRNA.
(4)用两种限制酶XbaI和SacI(两种酶切出的黏性末端不同)切割某DNA,获得含目的基因的片段.
甲、该Ti质粒中含有限制酶XbaI和SacI的切割位点,且用这两种酶切割可将目的基因插入T-DNA中,甲正确;
乙、该Ti质粒中不含限制酶SacI的切割位点,乙错误;
丙、该Ti质粒中含有限制酶XbaI和SacI的切割位点,但用这两种酶切割不会将目的基因插入T-DNA中,丙错误;
丁、该Ti质粒中不含限制酶XbaI的切割位点,丁错误.
故选:甲.
(5)将受体细胞培养成植株需要应用植物组织培养技术,该技术的理论依据是植物细胞的全能性.
故答案为:
(1)稳定存在
(2)磷酸二酯
(3)脱氧核苷酸 RNA聚合酶 转录
(4)甲
(5)植物组织培养 植物细胞的全能性
解析
解:(1)构建基因表达载体的目的是使目的基因在受体细胞中稳定存在,并且可以通过复制遗传给下一代,同时,使目的基因表达和发挥作用.
(2)DNA连接酶的作用是在DNA片段之间形成磷酸二酯键.
(3)基因表达载体的本质是DNA,其基本组成单位是脱氧核苷酸;基因表达载体中的启动子是RNA聚合酶识别和结合的部位,这种结合完成后才能驱动目的基因通过转录合成mRNA.
(4)用两种限制酶XbaI和SacI(两种酶切出的黏性末端不同)切割某DNA,获得含目的基因的片段.
甲、该Ti质粒中含有限制酶XbaI和SacI的切割位点,且用这两种酶切割可将目的基因插入T-DNA中,甲正确;
乙、该Ti质粒中不含限制酶SacI的切割位点,乙错误;
丙、该Ti质粒中含有限制酶XbaI和SacI的切割位点,但用这两种酶切割不会将目的基因插入T-DNA中,丙错误;
丁、该Ti质粒中不含限制酶XbaI的切割位点,丁错误.
故选:甲.
(5)将受体细胞培养成植株需要应用植物组织培养技术,该技术的理论依据是植物细胞的全能性.
故答案为:
(1)稳定存在
(2)磷酸二酯
(3)脱氧核苷酸 RNA聚合酶 转录
(4)甲
(5)植物组织培养 植物细胞的全能性
目前基因工程所用的质粒载体主要是以天然细菌质粒的各种元件为基础重新组建的人工质粒,pBR322质粒是较早构建的质粒载体,其主要结构如图一所示.请回答以下基因工程技术操作中的问题:
(1)构建人工质粒时不光要有抗性基因、复制原点等,还应该具备RNA聚合酶识别和结合的部位,以驱动目的基因转录,该部位称为______.
(2)获取目的基因后可以用PCR技术扩增.PCR仪器可以模拟DNA双链在体内的复制,所不同的是,PCR过程中的DNA聚合酶(taq酶)的______性比体内的DNA聚合酶强;而在PCR过程中通过加热(90-95℃)达到的结果,和体内DNA复制时所需______酶的作用相同.
(3)受体细胞不同,导入目的基因的方法也不同.如受体细胞是植物细胞,可选用
______转化法;如受体细胞是细菌,则先用Ca2+处理,将其转化为一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态,这种细胞称为______细胞.将人胰岛素基因导入大肠杆菌内且成功表达后,提取的产物还需进行体外加工和改良,因为大肠杆菌缺乏______(细胞器),无法加工形成胰岛素.
(4)pBR322分子中另有单个的BamHⅠ限制酶作用位点,现将经限制酶BamHⅠ处理后的质粒与用另一种限制酶BglⅡ处理后得到的目的基因,通过DNA连接酶作用恢复
______键,成功地获得了重组质粒,这说明限制酶BamHⅠ和限制酶BglⅡ的酶切产物具有______.
(5)为了检测上述重组质粒是否导入原本无ampR和tetR的大肠杆菌,将大肠杆菌在含氨苄青霉素的培养基上培养,得到如图二的菌落.再将灭菌绒布按到培养基上,使绒布面沾上菌落,然后将绒布按到含四环素的培养基上培养,得到如图三的结果(空圈表示与图二对照无菌落的位置).与图三空圈相对应的图二中的菌落表现型是______,图三结果显示,多数大肠杆菌导入的是______质粒.
正确答案
解:(1)基因表达载体的组成包括标记基因(如抗性基因)、复制原点、启动子、终止子和目的基因等,其中启动子是RNA聚合酶识别和结合的部位,可以驱动目的基因转录.
(2)PCR过程是在较高环境中进行的,需要热稳定DNA聚合酶(taq酶);在PCR过程中通过加热(90-95℃)达到的结果,和体内DNA复制时所需解旋酶的作用相同.
(3)将目的基因导入植物细胞常用感受态细胞法;将目的基因导入微生物细胞,常用感受体细胞法,即先用Ca2+处理,将其转化为一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态,这种细胞称为感受态细胞.将人胰岛素基因导入大肠杆菌内且成功表达后,提取的产物还需进行体外加工和改良,因为大肠杆菌是原核生物,其细胞中缺乏内质网、高尔基体,无法加工形成胰岛素.
(4)DNA连接酶的作用是恢复磷酸二酯键;经限制酶BamHⅠ处理后的质粒与用另一种限制酶BglⅡ处理后得到的目的基因可以形成重组质粒,说明限制酶BamHⅠ和限制酶BglⅡ的酶切产物具有相同末端.
(5)图二中的菌落能抗氨苄青霉素,将灭菌绒布按到图二中培养基上,使绒布面沾上菌落,然后将绒布按到图三含四环素的培养基上培养,仍能生长的也能抗四环素,空圈为只能抗氨苄青霉素而不能抗四环素的.因此,图三结果显示,多数大肠杆菌既能抗氨苄青霉素,又能抗四环素,说明导入的是pBR322质粒,而不是重组质粒(重组质粒的四环素抗性基因被切断,不能表达,因此含重组质粒的大肠杆菌抗氨苄青霉素).
故答案为:
(1)启动子
(2)热稳定 解旋酶
(3)农杆菌 感受态 内质网、高尔基体
(4)磷酸二酯 相同末端
(5)抗氨苄青霉素不抗四环素(或只抗氨苄青霉素) pBR322
解析
解:(1)基因表达载体的组成包括标记基因(如抗性基因)、复制原点、启动子、终止子和目的基因等,其中启动子是RNA聚合酶识别和结合的部位,可以驱动目的基因转录.
(2)PCR过程是在较高环境中进行的,需要热稳定DNA聚合酶(taq酶);在PCR过程中通过加热(90-95℃)达到的结果,和体内DNA复制时所需解旋酶的作用相同.
(3)将目的基因导入植物细胞常用感受态细胞法;将目的基因导入微生物细胞,常用感受体细胞法,即先用Ca2+处理,将其转化为一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态,这种细胞称为感受态细胞.将人胰岛素基因导入大肠杆菌内且成功表达后,提取的产物还需进行体外加工和改良,因为大肠杆菌是原核生物,其细胞中缺乏内质网、高尔基体,无法加工形成胰岛素.
(4)DNA连接酶的作用是恢复磷酸二酯键;经限制酶BamHⅠ处理后的质粒与用另一种限制酶BglⅡ处理后得到的目的基因可以形成重组质粒,说明限制酶BamHⅠ和限制酶BglⅡ的酶切产物具有相同末端.
(5)图二中的菌落能抗氨苄青霉素,将灭菌绒布按到图二中培养基上,使绒布面沾上菌落,然后将绒布按到图三含四环素的培养基上培养,仍能生长的也能抗四环素,空圈为只能抗氨苄青霉素而不能抗四环素的.因此,图三结果显示,多数大肠杆菌既能抗氨苄青霉素,又能抗四环素,说明导入的是pBR322质粒,而不是重组质粒(重组质粒的四环素抗性基因被切断,不能表达,因此含重组质粒的大肠杆菌抗氨苄青霉素).
故答案为:
(1)启动子
(2)热稳定 解旋酶
(3)农杆菌 感受态 内质网、高尔基体
(4)磷酸二酯 相同末端
(5)抗氨苄青霉素不抗四环素(或只抗氨苄青霉素) pBR322
请据如图分析回答:
(1)不同种生物之间的基因移植成功,从分子水平分析,进行基因工程的主要理论依据是______,也说明了生物共用一套______;从进化的角度看,这些生物具有______.
(2)图中A是______.假如A被切割后,得到的分子末端序列为,则能与A连接的目的基因分子末端是______
(3)为了能把该目的基因转入到棉花(双子叶)细胞中,常用方法是______,用T-DNA的特点:______.目的基因能否在棉株体内稳定遗传的关键是______,这需要通过检测才能知道,检测采用的方法是______.则该棉花的变异来源是______.
(4)基因转入普通棉株细胞内并成功实现表达的过程,在基因工程中称为______.
(5)上述基因工程的操作过程中,可以遵循碱基互补配对原则的步骤有______.(用图解中序号表示)
(6)如果把该基因导入叶绿体DNA中,将来产生的配子中______(填“一定”或“不一定”)含有抗病基因.
正确答案
解:(1)不同生物的DNA结构基本形式相同,因此不同种生物之间的基因能移植成功;同时一种生物的基因能在另一种生物体内表达,也说明了生物共用一套密码子,且从进化的角度看,这些生物具有共同的祖先.
(2)图中A是运载体.在DNA连接酶的作用下,具有相同黏性末端的DNA可以连接起来,因此能与连接的目的基因分子末端是
.
(3)将目的基因导入植物细胞常用农杆菌转化法;T-DNA的特点是:可转移到受体细胞并整合到受体细胞染色体的DNA上.目的基因是否插入了转基因生物染色体DNA上是目的基因能否在棉株体内稳定遗传的关键;检测目的基因是否导入受体细胞常用DNA分子杂交技术.该棉花是采用基因工程技术培育形成的,而基因工程的原理是基因重组.
(4)基因转入普通棉株细胞内并成功实现表达的过程,在基因工程中称为转化.
(5)基因工程的操作过程中,可以遵循碱基互补配对原则的步骤有①目的基因的获取;②基因表达载体的构建;④目的基因的检测与表达.
(6)生物体在产生配子时,细胞质基因随机分配,因此如果把该基因导入叶绿体DNA中,将来产生的配子中不一定含有抗病基因.
故答案为:
(1)不同生物的DNA结构基本形式相同 密码子共同的祖先
(2)运载体 A
(3)农杆菌转化法可转移到受体细胞并整合到受体细胞染色体的DNA上 目的基因是否插入了转基因生物染色体DNA上 DNA分子杂交技术基因重组
(4)转化
(5)124
(6)不一定
解析
解:(1)不同生物的DNA结构基本形式相同,因此不同种生物之间的基因能移植成功;同时一种生物的基因能在另一种生物体内表达,也说明了生物共用一套密码子,且从进化的角度看,这些生物具有共同的祖先.
(2)图中A是运载体.在DNA连接酶的作用下,具有相同黏性末端的DNA可以连接起来,因此能与连接的目的基因分子末端是
.
(3)将目的基因导入植物细胞常用农杆菌转化法;T-DNA的特点是:可转移到受体细胞并整合到受体细胞染色体的DNA上.目的基因是否插入了转基因生物染色体DNA上是目的基因能否在棉株体内稳定遗传的关键;检测目的基因是否导入受体细胞常用DNA分子杂交技术.该棉花是采用基因工程技术培育形成的,而基因工程的原理是基因重组.
(4)基因转入普通棉株细胞内并成功实现表达的过程,在基因工程中称为转化.
(5)基因工程的操作过程中,可以遵循碱基互补配对原则的步骤有①目的基因的获取;②基因表达载体的构建;④目的基因的检测与表达.
(6)生物体在产生配子时,细胞质基因随机分配,因此如果把该基因导入叶绿体DNA中,将来产生的配子中不一定含有抗病基因.
故答案为:
(1)不同生物的DNA结构基本形式相同 密码子共同的祖先
(2)运载体 A
(3)农杆菌转化法可转移到受体细胞并整合到受体细胞染色体的DNA上 目的基因是否插入了转基因生物染色体DNA上 DNA分子杂交技术基因重组
(4)转化
(5)124
(6)不一定
马铃薯是种植广泛的农作物,病毒侵染后导致产量大幅下降,培育脱毒和抗毒的马铃薯品种是提高产量的有效方法.请分析并回答:
(1)马铃薯茎尖病毒极少甚至无病毒,因此可将马铃薯茎尖接种在培养基中,经过人工培养获得脱毒苗.培养基中添加的生长素和细胞分裂素的作用是启动细胞进行______,诱导离体细胞经过______完成组织培养过程,从而形成脱毒苗.为监控脱毒苗的质量,可采用______的方法检测病毒的基因,也可采用的______方法检测病毒的蛋白质.
(2)研究人员研究了茎尖外植体大小上对成苗率和脱毒率的影响,实验结果如图.实验结果表明,茎尖越小,______因此马铃薯脱毒培养中茎尖外植体的适宜大小为______,选择理由是______.
(3)若要通过转基因技术获得抗病毒的马铃薯植株,采用最多的方法是将病毒复制酶基因插入到______中Ti质粒的______上,构建出后,将其导入马铃薯受体细胞,筛选出______成功转化的马铃薯细胞后,再通过______技术形成完整植株.
正确答案
解:(1)培养基中添加的生长素和细胞分裂素的作用是启动细胞进行有丝分裂,诱导离体的组织或细胞经过脱分化形成愈伤组织,再经过再分化形成幼苗;检测脱毒苗质量,从基因角度采用DNA分子杂交技术检测,也可从蛋白质分子角度采用抗原-抗体杂交技术.
(2)由图可知,茎尖越小,脱毒率越高,成苗率越低,在茎尖外植体的大小为0.27mm时,脱毒率和成苗率均较高,因此马铃薯脱毒培养中茎尖外植体的适宜大小为0.27mm.
(3)植物转基因技术常用方法是农杆菌转化法,农杆菌中的Ti质粒上的T-DNA(可转移的DNA)可转移至受体细胞,并且整合到受体细胞染色体的DNA上,使目的基因的遗传特性得以稳定维持和表达.从而构建出基因表达载体,最后将重组细胞通过植物组织培养技术培养成完整植株.
故答案为:
(1)有丝分裂 脱分化和再分化 核酸分子杂交 抗原-抗体杂交
(2)脱毒率越高,成苗率越低 0.27mm 因为此大小时,脱毒率高,成苗率也高
(3)农杆菌 T-DNA 基因表达载体 植物组织培养
解析
解:(1)培养基中添加的生长素和细胞分裂素的作用是启动细胞进行有丝分裂,诱导离体的组织或细胞经过脱分化形成愈伤组织,再经过再分化形成幼苗;检测脱毒苗质量,从基因角度采用DNA分子杂交技术检测,也可从蛋白质分子角度采用抗原-抗体杂交技术.
(2)由图可知,茎尖越小,脱毒率越高,成苗率越低,在茎尖外植体的大小为0.27mm时,脱毒率和成苗率均较高,因此马铃薯脱毒培养中茎尖外植体的适宜大小为0.27mm.
(3)植物转基因技术常用方法是农杆菌转化法,农杆菌中的Ti质粒上的T-DNA(可转移的DNA)可转移至受体细胞,并且整合到受体细胞染色体的DNA上,使目的基因的遗传特性得以稳定维持和表达.从而构建出基因表达载体,最后将重组细胞通过植物组织培养技术培养成完整植株.
故答案为:
(1)有丝分裂 脱分化和再分化 核酸分子杂交 抗原-抗体杂交
(2)脱毒率越高,成苗率越低 0.27mm 因为此大小时,脱毒率高,成苗率也高
(3)农杆菌 T-DNA 基因表达载体 植物组织培养
λ噬菌体有极强的侵染能力,能在细菌中快速进行DNA复制,产生子代噬菌体,最终导致细菌破裂(称为溶菌状态);或者整合到细菌基因组中潜伏起来,不产生子代噬菌体(称为溶原状态).在转基因技术中常用λ噬菌体构建基因克隆载体,使其在受体细菌中大量扩增外源DNA,以备研究使用.相关操作如图所示,请回答:
(1)组装噬菌体时,可被噬菌体蛋白质包装的DNA长度约为36~51kb,则λgtl0载体可插入的外源DNA的最大长度为______kb,为获得较大的插入能力,在改造载体时可删除λ噬菌体DNA组成中的______ 序列以缩短其长度.
(2)λ噬菌体DNA上通常没有适合的标记基因,因此人工改造时需加装适合的标记基因,如图λgtl0载体中的imm434基因,该基因编码一种阻止λ噬菌体进入溶菌状态的阻遏物.在构建基因克隆载体时,需用到的酶是______,外源DNA的插入位置应位于imm434基因______ (之中/之外),使经侵染培养后的受体菌处于______状态,表明已成功导入目的基因.
(3)包装用的蛋白质与DNA相比,特有的化学元素是______,若对其进行标记并做侵染实验,则实验结论是______.
(4)合成噬菌体所需的小分子原料主要是______.分离纯化噬菌体重组DNA时,将经培养10小时左右的大肠杆菌-噬菌体的培养液超速离心,从______(上清液、沉淀物)获得噬菌体.
正确答案
解:(1)由于组装噬菌体时,可被噬菌体蛋白质包装的DNA最大长度是51kb,经人工改造λgtl0载体的长度为43.4kb,那么插入的外源DNA的最大长度是51-43.4=7.6kb.由于λ噬菌体DNA中分为三段,左臂是含有编码蛋白质外壳的序列,中臂是控制溶原生长的序列,而右臂是含重要调控序列,所以人工改造载体时,可删除中部序列以缩短其长度.
(2)基因工程中需要用到限制酶和DNA连接酶来切割和拼接DNA片段.由于采用的标记基因,即imm434基因,能编码一种阻止λ噬菌体进入溶菌状态的阻遏物,所以外源DNA应该插入该基因之中,这样就使得经侵染培养后的受体菌处于溶菌状态.
(3)蛋白质与DNA相比,特有的化学元素是S元素;用被35S标记的噬菌体侵染未被标记的细菌时,短时保温后搅拌、离心,可检测到放射性物质主要分布在试管的上清液中,这说明噬菌体中含有S的蛋白质外壳是不进入细菌体内的.
(4)噬菌体由蛋白质外壳和DNA组成,因此合成噬菌体蛋白质外壳需要以氨基酸为原料,而合成DNA需要以脱氧核苷酸为原料.分离纯化噬菌体重组DNA时,将经培养10小时左右的大肠杆菌-噬菌体的培养液超速离心,从上清液获得噬菌体.
故答案为:
(1)7.6kb 中部(含控制溶原生长)
(2)限制酶和DNA连接酶 之中 溶菌
(3)S 蛋白质外壳不进入细菌中
(4)氨基酸和脱氧核苷酸 上清液
解析
解:(1)由于组装噬菌体时,可被噬菌体蛋白质包装的DNA最大长度是51kb,经人工改造λgtl0载体的长度为43.4kb,那么插入的外源DNA的最大长度是51-43.4=7.6kb.由于λ噬菌体DNA中分为三段,左臂是含有编码蛋白质外壳的序列,中臂是控制溶原生长的序列,而右臂是含重要调控序列,所以人工改造载体时,可删除中部序列以缩短其长度.
(2)基因工程中需要用到限制酶和DNA连接酶来切割和拼接DNA片段.由于采用的标记基因,即imm434基因,能编码一种阻止λ噬菌体进入溶菌状态的阻遏物,所以外源DNA应该插入该基因之中,这样就使得经侵染培养后的受体菌处于溶菌状态.
(3)蛋白质与DNA相比,特有的化学元素是S元素;用被35S标记的噬菌体侵染未被标记的细菌时,短时保温后搅拌、离心,可检测到放射性物质主要分布在试管的上清液中,这说明噬菌体中含有S的蛋白质外壳是不进入细菌体内的.
(4)噬菌体由蛋白质外壳和DNA组成,因此合成噬菌体蛋白质外壳需要以氨基酸为原料,而合成DNA需要以脱氧核苷酸为原料.分离纯化噬菌体重组DNA时,将经培养10小时左右的大肠杆菌-噬菌体的培养液超速离心,从上清液获得噬菌体.
故答案为:
(1)7.6kb 中部(含控制溶原生长)
(2)限制酶和DNA连接酶 之中 溶菌
(3)S 蛋白质外壳不进入细菌中
(4)氨基酸和脱氧核苷酸 上清液
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