- 基因工程及其应用
- 共2527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)
降钙素是一种多肽类激素,临床上用于治疗骨质疏松症等。人的降钙素活性很低,半衰期较短。某科学机构为了研究一种活性高、半衰期长的新型降钙素,从预期新型降钙素的功能出发,推测相应的脱氧核苷酸序列,并人工合成了两条72个碱基的DNA单链,两条链通过18个碱基对形成部分双链DNA片段,再利用Klenow酶补平,获得双链DNA,过程如下图。在此过程中发现,合成较长的核苷酸单链易产生缺失碱基的现象。分析回答下列问题:
(1)Klenow酶是一种__________酶,合成的双链DNA有___________个碱基对。
(2)获得的双链DNA经EcoR(识别序列和切割位点-G↓AATTC-)和BamH(识别序列和切割位点-G↓GATCC-)双酶切后插入到大肠杆菌质粒中,筛选含重组质粒的大肠杆菌并进行DNA测序验证。
①.大肠杆菌是理想的受体细胞,这是因为它____________。
②.设计EcoR和BamHⅠ双酶切的目的是____________。
③.要进行重组质粒的鉴定和选择,需要大肠杆菌质粒中含有___________。
(3)经DNA测序表明,最初获得的多个重组质粒,均未发现完全正确的基因序列,最可能的原因是_____。
(4)上述制备该新型降钙素,运用的现代生物工程技术是___________。
正确答案
(1) DNA聚合 126
(2)①.繁殖快、单细胞、遗传物质相对较少
②.保证目的基因和载体定向连接(或防止目的基因和载体在酶切后产生的末端发生任意连接)
③.标记基因
(3)合成的核苷酸单链仍较长,产生缺失碱基的现象
(4)蛋白质工程
香蕉原产于热带地区,是我国南方重要的经济作物之一。广东省冬季常受强寒潮和霜冻影响,对香蕉生长发育影响很大。由香蕉束顶病毒(BBTV,单链环状DNA病毒)引起的香蕉束顶病,对香蕉产生的危害十分严重。当前香蕉栽培品种多为三倍体,由于无性繁殖是香蕉繁育的主要方式,缺少遗传变异性,因此利用基因工程等现代科技手段提高其种质水平,具有重要意义。请根据上述材料,回答下列问题。
(1)简述香蕉大规模快速繁殖技术的过程。_____________________________。
(2)脱毒香蕉苗的获得,可采用__________的方法,此方法的依据是___________和___________。
(3)建立可靠的BBTV检测方法可以监控脱毒香蕉苗的质量,请问可用哪些方法检测病毒的存在?_________________(列举两种方法)。
(4)在某些深海鱼中发现的抗冻蛋白基因afp对提高农作物的抗寒能力有较好的应用价值,该基因可以从这些鱼的DNA中扩增得到。试述在提取和纯化DNA时影响提纯效果的因素及其依据。___________________(列举两点)。
(5)如何利用afp基因,通过转基因技术获得抗寒能力提高的香蕉植株?在运用转基因香蕉的过程中,在生态安全方面可能会出现什么问题?________________(列举两点)。
(6)从细胞工程的角度出发,简述一种培育抗寒香蕉品种的方法及其依据。__________________。另外,抑制果胶裂解酶的活性可以延长香蕉果实储藏期,请描述采用蛋白质工程技术降低该酶活性的一般过程。__________________。
正确答案
(1)选取香蕉外植体,通过诱导脱分化产生愈伤组织,然后通过调整植物激素比例,使其再分化形成芽和根,获得大量试管苗(或通过诱导形成大量胚状体,制成人工种子,适宜条件下萌发长成幼苗)。
(2)茎尖(分生组织)组织培养 茎尖不带病毒(或病毒在植物体内分布不均匀) 植物细胞全能性
(3)①.BBTV病毒基因的检测(DNA分子杂交技术);
②.BBTV病毒蛋白的检测(获得抗血清,利用抗原一抗体的杂交反应,判断病毒是否存在)。
(4)(答出两点即可)
①.选择NaCl溶液的合适浓度,利用DNA和其他杂质在不同NaCl溶液中溶解度不同的特性,达到分离目的;
②.加入一定量酒精,使部分蛋白质杂质溶解于酒精,与DNA分离;
③.加入蛋白酶,除去蛋白质杂质的干扰;
④.控制DNA提取的温度,使大多数蛋白质杂质变性。
(5)(答出两点即可)
将afp基因插入土壤农杆菌的质粒,构建表达载体,通过农杆菌的转化导入香蕉受体细胞,成功转化的香蕉细胞通过组织培养形成植株。生态安全问题包括:
①.外源基因扩散到其他物种(外源基因漂移);
②.转基因植株扩散影响生态系统的结构和功能;
③.转基因植株扩散对生物多样性的影响;
④.转基因植物残体或分泌物对环境的影响。
(6)体细胞杂交育种,其依据是将不同品种的香蕉体细胞利用细胞融合技术融合成杂种细胞后培育出抗寒香蕉品种(或体细胞诱变育种,其依据是利用诱变剂等方法使香蕉离体培养细胞发生基因突变,然后筛选培育出抗寒品种)。
蛋白质工程方法的步骤为:
①.果胶裂解酶蛋白的功能分析;
②.果胶裂解酶蛋白的结构预测和设计;
③.果胶裂解酶基因的改造。
扫码查看完整答案与解析