- DNA重组技术的基本工具
- 共1894题
电影中，“蜘蛛侠”能产生高强度的蜘蛛丝，现实中的基因工程也创造出了“蜘蛛羊”，该羊的乳汁中含有蛛丝蛋白，高强度的蛛丝蛋白可用于许多重要的特种工业领域．请回答：
（1）为保证实验成功，产生蛛丝蛋白的基因最好从______文库中获取．若要获得大量的目的基因片段，可采用PCR技术进行扩增，扩增过程需使用______酶．
（2）在构建含蛛丝蛋白基因表达载体时，需使用的工具酶有限制酶和DNA连接酶，目的基因应与______基因的启动子等调控组件组合在一起，启动子是______识别和结合的位点；构建完成的基因表达载体需通过显微注射技术导入羊的______，获得重组细胞．
（3）若所得到的“蜘蛛羊”乳汁中没有检测到蛛丝蛋白，应先采用______技术检测“蜘蛛羊”乳腺细胞中是否含有______；若已确认此步成功，则应该继续检测是否______．
正确答案
解：（1）cDNA文库是利用mRNA反转录获得的，除去了基因结构中内含子的干扰，实验容易成功．PCR是体外扩增DNA分子技术，且该技术是在较高温度环境中进行的，因此需要热稳定DNA聚合酶．
（2）为让目的基因在羊的乳汁中表达，应在目的基因前加上羊的乳腺蛋白基因的启动子，构建成表达载体；基因表达载体中的启动子是RNA聚合酶结合的位点；基因表达载体常用显微注射法导入受精卵，获得重组细胞．
（3）表达载体已进入细胞，但乳汁中没有检测到蛛丝蛋白，可能是蛛丝蛋白基因没有导入受体细胞，也可能是蛛丝蛋白没有表达，因此可先采用DNA分子杂交技术检测蛛丝蛋白基因是否导入受体细胞，若已确认此步成功，则应该继续采用分子杂交技术检测蛛丝蛋白基因是否转录形成mRNA，以找出原因．
故答案为：
（1）cDNA 热稳定DNA聚合（Taq）
（2）羊的乳腺蛋白 RNA聚合酶 受精卵
（3）DNA分子杂交 蛛丝蛋白基因（目的基因） 转录出了蛛丝蛋白的mRNA
解析
解：（1）cDNA文库是利用mRNA反转录获得的，除去了基因结构中内含子的干扰，实验容易成功．PCR是体外扩增DNA分子技术，且该技术是在较高温度环境中进行的，因此需要热稳定DNA聚合酶．
（2）为让目的基因在羊的乳汁中表达，应在目的基因前加上羊的乳腺蛋白基因的启动子，构建成表达载体；基因表达载体中的启动子是RNA聚合酶结合的位点；基因表达载体常用显微注射法导入受精卵，获得重组细胞．
（3）表达载体已进入细胞，但乳汁中没有检测到蛛丝蛋白，可能是蛛丝蛋白基因没有导入受体细胞，也可能是蛛丝蛋白没有表达，因此可先采用DNA分子杂交技术检测蛛丝蛋白基因是否导入受体细胞，若已确认此步成功，则应该继续采用分子杂交技术检测蛛丝蛋白基因是否转录形成mRNA，以找出原因．
故答案为：
（1）cDNA 热稳定DNA聚合（Taq）
（2）羊的乳腺蛋白 RNA聚合酶 受精卵
（3）DNA分子杂交 蛛丝蛋白基因（目的基因） 转录出了蛛丝蛋白的mRNA
科学家通过基因工程，将苏云金芽孢杆菌的Bt毒蛋白基因转入到普通棉株细胞内，并成功的实现了表达，从而培育出了能抗棉铃虫的棉花植株──抗虫棉．其过程大致如图所示：
（1）基因工程的操作程序主要包括四个步骤，其核心是______．
（2）获取Bt毒蛋白基因的方法一般有______、______、______．
（3）Ti质粒是农杆菌中的一种质粒，其上有T-DNA，把目的基因插入Ti质粒的T-DNA中是利用了T-DNA的______特点．
（4）将目的基因导入受体细胞的方法很多，在该题中涉及到的方法是______．
（5）一个基因表达载体的组成必须有______．
（6）目的基因能否在棉花植株体内维持和表达其遗传特性的关键是______．这需要通过检测才能知道，检测采用的方法是______．若从个体水平来任何检测？______．
正确答案
解：（1）基因工程的核心步骤是基因表达载体的构建．
（2）目的基因的获取方法一般有从基因文库中获取目的基因、利用PCR技术扩增目的基因、人工合成法．
（3）Ti质粒是农杆菌中的一种质粒，其上有T-DNA，把目的基因插入Ti质粒的T-DNA中是利用了T-DNA的可转移至受体细胞并整合到受体细胞染色体DNA分子上特点．
（4）将目的基因导入受体细胞的方法很多，图中利用了农杆菌转化法将目的基因导入棉花细胞中．
（5）一个基因表达载体的组成必须有启动子、终止子、目的基因、标记基因、复制起点．
（6）目的基因能否在棉花植株体内维持和表达其遗传特性的关键是目的基因是否插入了受体细胞的染色体DNA分子上．这需要通过检测才能知道，检测采用的方法是DNA分子杂交技术．若从个体水平可以用抗虫的接种实验来进行检测．
故答案为：
（1）基因表达载体的构建
（2）从基因文库中获取目的基因、利用PCR技术扩增目的基因、人工合成法
（3）可转移至受体细胞并整合到受体细胞染色体DNA分子上
（4）农杆菌转化法
（5）启动子、终止子、目的基因、标记基因、复制起点
（6）目的基因是否插入了受体细胞的染色体DNA分子上 DNA分子杂交技术 抗虫的接种实验
解析
解：（1）基因工程的核心步骤是基因表达载体的构建．
（2）目的基因的获取方法一般有从基因文库中获取目的基因、利用PCR技术扩增目的基因、人工合成法．
（3）Ti质粒是农杆菌中的一种质粒，其上有T-DNA，把目的基因插入Ti质粒的T-DNA中是利用了T-DNA的可转移至受体细胞并整合到受体细胞染色体DNA分子上特点．
（4）将目的基因导入受体细胞的方法很多，图中利用了农杆菌转化法将目的基因导入棉花细胞中．
（5）一个基因表达载体的组成必须有启动子、终止子、目的基因、标记基因、复制起点．
（6）目的基因能否在棉花植株体内维持和表达其遗传特性的关键是目的基因是否插入了受体细胞的染色体DNA分子上．这需要通过检测才能知道，检测采用的方法是DNA分子杂交技术．若从个体水平可以用抗虫的接种实验来进行检测．
故答案为：
（1）基因表达载体的构建
（2）从基因文库中获取目的基因、利用PCR技术扩增目的基因、人工合成法
（3）可转移至受体细胞并整合到受体细胞染色体DNA分子上
（4）农杆菌转化法
（5）启动子、终止子、目的基因、标记基因、复制起点
（6）目的基因是否插入了受体细胞的染色体DNA分子上 DNA分子杂交技术 抗虫的接种实验
（1）提取目的基因
①若已获取PG的mRNA，可通______获取PG基因．
②在该基因上游加结构A可确保基因的转录，结构A上应具有______结合位点．得到的目的基因两侧需人工合成BamHI黏性末端．已知BamHI的识别序列如上图甲所示，请在图乙相应位置上，画出目的基因两侧的黏性末端．
③重组质粒转化到大肠杆菌中的目的是______．
（2）用含目的基因的农杆菌感染番茄原生质体后，可用含有______的培养基进行筛选，与此同时，为能更好地达到培养目的，还需在培养基中加入______．培养24～48h后取样，在质量浓度为0.3g/mL的蔗糖溶液中，观察细胞______现象来鉴别细胞壁是否再生．
（3）由于导入的目的基因能转录反义RNA，且能与______互补结合，抑制PG基因的正常表达．判断转基因番茄培育成功的方法是______．
（4）在该番茄新品种的培育过程中，将目的基因导入受体细胞的方法叫做______．获得的转基因番茄产生的种子不一定保留目的基因，科研人员常采用______方法使子代保持转基因的优良性状．
（5）改造过程需要的工具酶有______，______，如果在此过程中形成的是平末端，则其“缝合”作用的酶是______
（6）如图为在恒温、密闭的透明玻璃箱中模拟大棚栽种该番茄新品种的相关实验数据，其中甲图为一天中光照强度变化的曲线，乙图为CO2浓度为300μL•L-1时光照强度对光合作用影响的曲线．据图回答下列问题：
①14点与10点相比，叶绿体合成有机物速率较快的是______点，原因是______．
②若通过缓冲液维持密闭容器中CO2浓度恒定为300μL•L-1，9点C5的合成速率______（填“小于”、“等于”或“大于”）10点C5的合成速率，______点开始积累有机物，12～14点限制光合作用速率的主要因素是______．
③若向密闭容器中加入18O标记的O2，请问在番茄的淀粉中能否检测到放射性的存在？______．若能，请写出18O的物质大致转移途径；若不能，请说明理由．______．
正确答案
解：（1）①已获取PG的mRNA，可通过逆转录或cDNA文库的方法获得目的基因．
②因转录的产物是mRNA，在转录时需要RNA聚合酶．目的基因两侧的黏性末端如图：
③重组质粒转化到大肠杆菌中的目的是大量复制目的基因（克隆目的基因）．
（2）由图可知质粒上含有卡那霉素抗性基因，所以含重组质粒的农杆菌感染番茄原生质体后将会使原生质体获得抗卡那霉素的能力，因此可用含卡那霉素的培养基进行筛选；与此同时，为能更好地达到培养目的，还需在培养基中加入植物激素（生长素和细胞分裂素）．培养24～48h后取样，在质量浓度为0.3g/mL的蔗糖溶液中，观察细胞是否发生质壁分离现象来鉴别细胞壁是否再生．
（3）反义RNA一般是指与编码链或有义链互补的DNA链编码的RNA，mRNA是由编码链或有义链编码的RNA，所以反义RNA和mRNA分子能互补成双链的RNA．由于核糖体不能翻译双链的RNA，所以反义RNA与mRNA特异性的互补结合，即抑制了该mRNA的翻译；若转基因番茄的保质期比非转基因番茄长，则可确定转基因番茄成功．
（4）在该番茄新品种的培育过程中，将目的基因导入受体细胞的方法叫做农杆菌转化法．获得的转基因番茄产生的种子不一定保留目的基因，科研人员常采用植物组织培养方法使子代保持转基因的优良性状．
（5）改造过程需要的工具酶有限制性内切酶、DNA连接酶，如果在此过程中形成的是平末端，则其“缝合”作用的酶是T4DNA连接酶．
（6）①14点与10点时光照强度是相等的，但是植物是栽种在恒温、密闭的透明玻璃箱中，密闭容器中14点CO2浓度因光合作用消耗降低，而10点时密闭容器的CO2浓度较高，故叶绿体合成有机物速率较快的是10点．
②若通过缓冲液维持密闭容器中C02浓度恒定为300µL．L-1，9点时的光照强度低于10点时的光照强度，光反应生成[H]和ATP的量较少，则三碳化合物的还原强度较弱，故9点C5的合成速率小于10点C5的合成速率．由图3可知当光照强度为100W/m2时，光合作用的强度等于呼吸作用的强度，当光照强度高于100W/m2时，光合作用的强度大于呼吸作用的强度，即净光合作用大于0，开始积累有机物．由图2可知在8点时光照强度为100W/m2．由图2可知，12点到14点时，光照强度大于400W/m2，此时光照强度不影响光合作用的速率．但整个过程都是在恒温的条件下进行的，温度也不是影响光合作用速率的因素，则说明影响因素只有CO2浓度．
③若向密闭容器中加入18O标记的O2，被18O标记的氧气参与有氧呼吸的第三阶段生成被18O标记的水，被18O标记的水参与有氧呼吸的第二阶段生成被18O标记的二氧化碳，被18O标记的二氧化碳参与光合作用的暗反应生成被18O标记的糖类等有机物．则在马铃薯块茎的淀粉中能检测到放射性的存在．
18O的物质大致转移途径为：
故答案为：
（1）①逆转录（或cDNA文库）
②RNA聚合酶
③大量复制目的基因（克隆目的基因）
（2）卡那霉素 植物激素（生长素和细胞分裂素） 是否发生质壁分离
（3）天然PG基因转录的mRNA 转基因番茄的保质期与非转基因番茄的保质期进行比较，保质期延长
（4）农杆菌转化法 植物组织培养
（5）限制性内切酶 DNA连接酶 T4DNA连接酶
（6）①10 密闭容器中14点CO2浓度因光合作用消耗降低
②小于 8 CO2浓度
③能
解析
解：（1）①已获取PG的mRNA，可通过逆转录或cDNA文库的方法获得目的基因．
②因转录的产物是mRNA，在转录时需要RNA聚合酶．目的基因两侧的黏性末端如图：
③重组质粒转化到大肠杆菌中的目的是大量复制目的基因（克隆目的基因）．
（2）由图可知质粒上含有卡那霉素抗性基因，所以含重组质粒的农杆菌感染番茄原生质体后将会使原生质体获得抗卡那霉素的能力，因此可用含卡那霉素的培养基进行筛选；与此同时，为能更好地达到培养目的，还需在培养基中加入植物激素（生长素和细胞分裂素）．培养24～48h后取样，在质量浓度为0.3g/mL的蔗糖溶液中，观察细胞是否发生质壁分离现象来鉴别细胞壁是否再生．
（3）反义RNA一般是指与编码链或有义链互补的DNA链编码的RNA，mRNA是由编码链或有义链编码的RNA，所以反义RNA和mRNA分子能互补成双链的RNA．由于核糖体不能翻译双链的RNA，所以反义RNA与mRNA特异性的互补结合，即抑制了该mRNA的翻译；若转基因番茄的保质期比非转基因番茄长，则可确定转基因番茄成功．
（4）在该番茄新品种的培育过程中，将目的基因导入受体细胞的方法叫做农杆菌转化法．获得的转基因番茄产生的种子不一定保留目的基因，科研人员常采用植物组织培养方法使子代保持转基因的优良性状．
（5）改造过程需要的工具酶有限制性内切酶、DNA连接酶，如果在此过程中形成的是平末端，则其“缝合”作用的酶是T4DNA连接酶．
（6）①14点与10点时光照强度是相等的，但是植物是栽种在恒温、密闭的透明玻璃箱中，密闭容器中14点CO2浓度因光合作用消耗降低，而10点时密闭容器的CO2浓度较高，故叶绿体合成有机物速率较快的是10点．
②若通过缓冲液维持密闭容器中C02浓度恒定为300µL．L-1，9点时的光照强度低于10点时的光照强度，光反应生成[H]和ATP的量较少，则三碳化合物的还原强度较弱，故9点C5的合成速率小于10点C5的合成速率．由图3可知当光照强度为100W/m2时，光合作用的强度等于呼吸作用的强度，当光照强度高于100W/m2时，光合作用的强度大于呼吸作用的强度，即净光合作用大于0，开始积累有机物．由图2可知在8点时光照强度为100W/m2．由图2可知，12点到14点时，光照强度大于400W/m2，此时光照强度不影响光合作用的速率．但整个过程都是在恒温的条件下进行的，温度也不是影响光合作用速率的因素，则说明影响因素只有CO2浓度．
③若向密闭容器中加入18O标记的O2，被18O标记的氧气参与有氧呼吸的第三阶段生成被18O标记的水，被18O标记的水参与有氧呼吸的第二阶段生成被18O标记的二氧化碳，被18O标记的二氧化碳参与光合作用的暗反应生成被18O标记的糖类等有机物．则在马铃薯块茎的淀粉中能检测到放射性的存在．
18O的物质大致转移途径为：
故答案为：
（1）①逆转录（或cDNA文库）
②RNA聚合酶
③大量复制目的基因（克隆目的基因）
（2）卡那霉素 植物激素（生长素和细胞分裂素） 是否发生质壁分离
（3）天然PG基因转录的mRNA 转基因番茄的保质期与非转基因番茄的保质期进行比较，保质期延长
（4）农杆菌转化法 植物组织培养
（5）限制性内切酶 DNA连接酶 T4DNA连接酶
（6）①10 密闭容器中14点CO2浓度因光合作用消耗降低
②小于 8 CO2浓度
③能
根据图示简述目的基因在受体细胞中的位置不同会引起遗传上的差别吗？
正确答案
解：分析图解可知，当导入的目的基因存在于受体细胞的细胞质中时，属于细胞质遗传，细胞质遗传不遵循遗传定律，具有母系遗传的特点，即后代总是表现出母本的性状；
当导入的目的基因插入了染色体的DNA上后，属于细胞核遗传，在有性生殖过程中，染色体上的基因遵循两大遗传定律．
故答案为：
目的基因存在于受体细胞的细胞质中时，不遵循孟德尔的遗传定律，具有母系遗传的特点；而目的基因插入了染色体的DNA上后，其遗传遵循孟德尔的遗传定律
解析
解：分析图解可知，当导入的目的基因存在于受体细胞的细胞质中时，属于细胞质遗传，细胞质遗传不遵循遗传定律，具有母系遗传的特点，即后代总是表现出母本的性状；
当导入的目的基因插入了染色体的DNA上后，属于细胞核遗传，在有性生殖过程中，染色体上的基因遵循两大遗传定律．
故答案为：
目的基因存在于受体细胞的细胞质中时，不遵循孟德尔的遗传定律，具有母系遗传的特点；而目的基因插入了染色体的DNA上后，其遗传遵循孟德尔的遗传定律
如图为某转基因小鼠培育过程示意图，①～⑥表示相关过程．请回答：
（1）过程①注射的A物质是______，目的是使供体母鼠______．
（2）过程③把目的基因和运载体连接需要在______ 的催化下完成，过程④常用的方法是______．
（3）取自公鼠附睾中的精子需放入人工配置的______ 中培养一段时间后，才可进行体外受精．
（4）图中过程⑥称为______，为使代孕母鼠与供体母鼠生殖器官的生理变化相同，此前需对代孕母鼠作______ 处理．
（5）蛋白质水平检测目的基因的表达通常采用的方法是______．采用胚胎分割移植的方法可获得较多基因组成相同的转基因小鼠，操作时需选择发育到______
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是______．
（6）若通过上述操作获得的蛋白质，不完全符合人类的需要，则需要通过______或基因合成，对现有蛋白质进行改造．
正确答案
解：（1）由以上分析可知，①过程注射的A物质是促性腺激素，目的是使供体母鼠超数排卵．
（2）③为基因表达载体的构建过程，该过程需用DNA连接酶将目的基因和运载体连接形成重组DNA；④表示将目的基因导入受体细胞，若受体细胞是动物细胞，常用显微注射法．
（3）取自公鼠附睾中的精子进行获能处理才可进行体外受精，即将精子放入人工配置的获能液中培养一段时间．
（4）图中⑥为胚胎移植；胚胎移植时，需对供受体进行同期发情处理，以保证胚胎移植进入相同的生理环境．
（5）蛋白质水平检测目的基因的表达通常采用抗原-抗体杂交技术；胚胎分割时，一般选择发育到桑椹胚或囊胚期的胚胎进行；对囊胚期的胚胎进行分割时，应注意对内细胞团进行均等分割，否则会影响分割后胚胎的恢复和进一步发育．
（6）蛋白质工程指以蛋白质的结构规律及其与生物功能的关系作为基础，通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行基因改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活的需要．
故答案为：
（1）促性腺激素 超数排卵
（2）DNA连接酶 显微注射法
（3）获能液
（4）胚胎移植 同期发情
（5）抗原-抗体杂交 桑椹胚 对内细胞团均等分割
（6）基因修饰
解析
解：（1）由以上分析可知，①过程注射的A物质是促性腺激素，目的是使供体母鼠超数排卵．
（2）③为基因表达载体的构建过程，该过程需用DNA连接酶将目的基因和运载体连接形成重组DNA；④表示将目的基因导入受体细胞，若受体细胞是动物细胞，常用显微注射法．
（3）取自公鼠附睾中的精子进行获能处理才可进行体外受精，即将精子放入人工配置的获能液中培养一段时间．
（4）图中⑥为胚胎移植；胚胎移植时，需对供受体进行同期发情处理，以保证胚胎移植进入相同的生理环境．
（5）蛋白质水平检测目的基因的表达通常采用抗原-抗体杂交技术；胚胎分割时，一般选择发育到桑椹胚或囊胚期的胚胎进行；对囊胚期的胚胎进行分割时，应注意对内细胞团进行均等分割，否则会影响分割后胚胎的恢复和进一步发育．
（6）蛋白质工程指以蛋白质的结构规律及其与生物功能的关系作为基础，通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行基因改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活的需要．
故答案为：
（1）促性腺激素 超数排卵
（2）DNA连接酶 显微注射法
（3）获能液
（4）胚胎移植 同期发情
（5）抗原-抗体杂交 桑椹胚 对内细胞团均等分割
（6）基因修饰
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