- DNA重组技术的基本工具
- 共1894题
烟草在受到烟草花叶病毒的侵染后．产量会大大降低，我国科学家利用基因工程技术成功培育出抗烟草花叶病毒的烟草．下图是转基因烟草培育过程示意图．
请回答：
（1）PCR扩增的前提是要有一段已知______的核苷酸序列．以便合成引物I、Ⅱ．
（2）构建基因表达载体时，需将抗烟草花叶病毒基因插入到Ti质粒的______上，然后通过农杆菌的转化作用．将其插入到烟草细胞的______上，使抗烟草花叶病毒的性状能得以稳定维持和表达．
（3）图中过程②依据的原理是______，②过程中细胞增殖的主要方式是______．
正确答案
解：（1）PCR扩增的前提是要有一段已知核苷酸序列目的基因（抗烟草花叶病毒基因），以便合成引物I、Ⅱ．
（2）农杆菌中的Ti质粒上的T-DNA可转移至受体细胞，并且整合到受体细胞染色体的DNA上．因此构建基因表达载体时，需将抗烟草花叶病毒基因插入到Ti质粒的T-DNA上，然后通过农杆菌的转化作用，将其插入到烟草细胞的染色体DNA上，使抗烟草花叶病毒的性状能得以稳定维持和表达．
（3）图中过程②需采用植物组织培养技术，该技术所依据的原理是植物细胞的全能性；植物组织培养过程中，细胞增殖的主要方式是有丝分裂．
故答案为：
（1）抗烟草花叶病毒基因（或目的基因）
（2）T-DNA 染色体DNA
（3）植物细胞的全能性有丝分裂
解析
解：（1）PCR扩增的前提是要有一段已知核苷酸序列目的基因（抗烟草花叶病毒基因），以便合成引物I、Ⅱ．
（2）农杆菌中的Ti质粒上的T-DNA可转移至受体细胞，并且整合到受体细胞染色体的DNA上．因此构建基因表达载体时，需将抗烟草花叶病毒基因插入到Ti质粒的T-DNA上，然后通过农杆菌的转化作用，将其插入到烟草细胞的染色体DNA上，使抗烟草花叶病毒的性状能得以稳定维持和表达．
（3）图中过程②需采用植物组织培养技术，该技术所依据的原理是植物细胞的全能性；植物组织培养过程中，细胞增殖的主要方式是有丝分裂．
故答案为：
（1）抗烟草花叶病毒基因（或目的基因）
（2）T-DNA 染色体DNA
（3）植物细胞的全能性有丝分裂
如图1表示某抗虫水稻主要培育流程．请据图分析回答问题：
（1）过程①需要的工具酶有______．过程②常用______溶液处理土壤农杆菌，使其成为感受态．过程④依据的生物学原理是______．
（2）组建理想的载体需要对天然的质粒进行改造．如图2是天然土壤农杆菌Ti质粒结构示意图（图上标注了部分基因及部分限制酶作用位点）．请据图分析回答问题：
①人工改造时，要使抗虫基因表达，还应插入______．
②人工改造时用限制酶Ⅱ处理，其目的是：第一，去除质粒上的______两个基因（用图中基因字母符号表示），以保证T-DNA进入水稻细胞后不会引起细胞的无限分裂和生长；第二，使质粒带有单一限制酶作用位点，有利于______的准确插入．第三，使质粒大小合适，可以提高转化效率等．
③若用限制酶Ⅰ分别切割改造过的理想质粒和带有抗虫基因的DNA分子，并构成重组Ti质粒．分别以含四环素和卡那霉素的培养基培养已成功导入抗虫基因的水稻胚细胞，结果是在含______的培养基上能够生长．
（3）限制酶Ⅱ识别的核苷酸序列及切割位点为-G↓ACGTC-（“↓”表示切割位点），请在答题纸提供的双链上标出切割DNA分子后形成的黏性末端上的碱基______．
正确答案
解：（1）过程①表示基因表达载体的构建，需要的工具酶有限制酶和DNA连接酶．过程②常用CaCl2溶液处理土壤农杆菌，使其成为感受态，使目的基因容易导入．过程④表示植物组织培养，依据的生物学原理是植物细胞的全能性．
（2）①基因表达载体一般由目的基因、标记基因、启动子和终止子等部分组成，人工改造时，要使抗虫基因表达，还应插入启动子．
②如图tms和tmr是控制生长素和细胞分裂素的基因所以应去除，保证T-DNA进入水稻细胞后不会促进细胞的分裂和生长；为了目的基因的准确插入应使质粒带有单一限制酶作用位点．
③限制酶Ⅱ分别切割经过②过程改造的理想质粒，则没有抗四环素的标记基因，所以在含四环素和卡那霉素的培养基培养后，在含四环素的培养基中不能生长，在含卡那霉素的培养基能够生长．
（3）限制酶Ⅱ识别的核苷酸序列及切割位点为-G↓ACGTC-（“↓”表示切割位点），所以切割DNA分子后形成的黏性末端上的碱基序列为
故答案为：
（1）限制酶和DNA连接酶 CaCl2 植物细胞的全能性
（2）①启动子 ②tms和tmr 目的基因 ③卡那霉素
（3）
解析
解：（1）过程①表示基因表达载体的构建，需要的工具酶有限制酶和DNA连接酶．过程②常用CaCl2溶液处理土壤农杆菌，使其成为感受态，使目的基因容易导入．过程④表示植物组织培养，依据的生物学原理是植物细胞的全能性．
（2）①基因表达载体一般由目的基因、标记基因、启动子和终止子等部分组成，人工改造时，要使抗虫基因表达，还应插入启动子．
②如图tms和tmr是控制生长素和细胞分裂素的基因所以应去除，保证T-DNA进入水稻细胞后不会促进细胞的分裂和生长；为了目的基因的准确插入应使质粒带有单一限制酶作用位点．
③限制酶Ⅱ分别切割经过②过程改造的理想质粒，则没有抗四环素的标记基因，所以在含四环素和卡那霉素的培养基培养后，在含四环素的培养基中不能生长，在含卡那霉素的培养基能够生长．
（3）限制酶Ⅱ识别的核苷酸序列及切割位点为-G↓ACGTC-（“↓”表示切割位点），所以切割DNA分子后形成的黏性末端上的碱基序列为
故答案为：
（1）限制酶和DNA连接酶 CaCl2 植物细胞的全能性
（2）①启动子 ②tms和tmr 目的基因 ③卡那霉素
（3）
以下是科学家采用不同方法培育良种牛的过程，据图回答下列有关问题：
（1）图中操作过程A是指______，B过程中应该将受精卵培养到______阶段再移入受体奶牛子宫，B过程的意义是______．如果要获得遗传物质完全相同的后代，需要在B过程前进行______．
（2）②过程使用的是______ 酶，基因工程的核心是______（填数字），方法C是______．
（3）在转基因牛D目的基因的检测与鉴定过程中，检测目的基因是否发挥功能作用的第一步是______．
正确答案
解：（1）图中操作过程A是指早期胚胎培养过程；B过程中应该将受精卵培养到桑椹胚或囊胚阶段再移入受体奶牛子宫；B过程的意义是获得良种牛幼体．如果要获得遗传物质完全相同的后代，需要在B过程前进行胚胎分割移植．
（2）②过程表示采用人工合成法获取目的基因，以mRNA为模板合成DNA，说明此过程表示的是逆转录过程，需要逆转录酶的作用；基因工程的核心是④，即基因表达载体的构建过程；将目的基因导入动物细胞常用的方法是显微注射法．
（3）检测目的基因是否发挥功能作用的第一步是采用分子杂交技术检测目的基因是否转录出了mRNA．
故答案为：
（1）早期胚胎培养 桑椹胚或囊胚 获得良种牛幼体 胚胎分割移植
（2）逆转录 ④显微注射法
（3）检测目的基因是否转录出了mRNA
解析
解：（1）图中操作过程A是指早期胚胎培养过程；B过程中应该将受精卵培养到桑椹胚或囊胚阶段再移入受体奶牛子宫；B过程的意义是获得良种牛幼体．如果要获得遗传物质完全相同的后代，需要在B过程前进行胚胎分割移植．
（2）②过程表示采用人工合成法获取目的基因，以mRNA为模板合成DNA，说明此过程表示的是逆转录过程，需要逆转录酶的作用；基因工程的核心是④，即基因表达载体的构建过程；将目的基因导入动物细胞常用的方法是显微注射法．
（3）检测目的基因是否发挥功能作用的第一步是采用分子杂交技术检测目的基因是否转录出了mRNA．
故答案为：
（1）早期胚胎培养 桑椹胚或囊胚 获得良种牛幼体 胚胎分割移植
（2）逆转录 ④显微注射法
（3）检测目的基因是否转录出了mRNA
马铃薯是世界上仅次于小麦、水稻、玉米的第四大粮食作物，目前广泛种植于世界各地．由马铃薯Y病毒（PVY）等引起的病毒性退化导致世界马铃薯产量每年至少减产20%．研究表明，表达病毒外壳蛋白基因（PVY-CP）的转基因马铃薯能显著延缓病害症状的发展和危害程度．目前，该转基因抗病毒马铃薯已经在云南试种成功．请回答下列问题：
（1）PVY-CP在基因工程中称为______．在基因表达载体中，除了要有PVY-CP外，还必须有启动子、终止子和______．将PVY-CP导入马铃薯细胞采用最多的方法是______．
（2）取40株扩繁后的转基因马铃薯作为实验组，另取40株______作为对照组，种植于相同且适宜的条件下，接种______，观察发病情况，以确定转基因马铃薯是否具有抗性以及抗性的程度．
（3）成功获得抗PVY马铃薯后，可采用植物细胞工程进行大批量繁育，其理论依据是______；一些分化的马铃薯细胞，经过激素的诱导，可以______形成具有分生能力的薄壁细胞，进而形成______，再进一步培养成植株．
正确答案
解：（1）PVY-CP在基因工程为目的基因；基因表达载体的组成包括PVY-CP（目的基因）、启动子、终止子和标记基因．将PVY-CP导入马铃薯细胞（植物）常用农杆菌转化法．
（2）根据实验的对照性原则和单一变量原则，取40株扩繁后的转基因马铃薯作为实验组，则再取40株非转基因马铃薯作为对照组，种植于相同且适宜的条件下，接种PVY病毒，观察发病情况，以确定转基因马铃薯是否具有抗性以及抗性的程度．
（3）成功获得抗PVY马铃薯后，可采用植物细胞工程中的植物组织培养技术进行大批量繁育，其原理是植物细胞的全能性；高度分化的植物细胞经过激素的诱导，可以脱分化形成具有分生能力的薄壁细胞，进而形成愈伤组织，再分化形成胚状体，再进一步培养成植株．
故答案为：
（1）目的基因 标记基因 农杆菌转化法
（2）非转基因马铃薯 PVY病毒
（3）植物细胞的全能性 脱分化 愈伤组织
解析
解：（1）PVY-CP在基因工程为目的基因；基因表达载体的组成包括PVY-CP（目的基因）、启动子、终止子和标记基因．将PVY-CP导入马铃薯细胞（植物）常用农杆菌转化法．
（2）根据实验的对照性原则和单一变量原则，取40株扩繁后的转基因马铃薯作为实验组，则再取40株非转基因马铃薯作为对照组，种植于相同且适宜的条件下，接种PVY病毒，观察发病情况，以确定转基因马铃薯是否具有抗性以及抗性的程度．
（3）成功获得抗PVY马铃薯后，可采用植物细胞工程中的植物组织培养技术进行大批量繁育，其原理是植物细胞的全能性；高度分化的植物细胞经过激素的诱导，可以脱分化形成具有分生能力的薄壁细胞，进而形成愈伤组织，再分化形成胚状体，再进一步培养成植株．
故答案为：
（1）目的基因 标记基因 农杆菌转化法
（2）非转基因马铃薯 PVY病毒
（3）植物细胞的全能性 脱分化 愈伤组织
（1）苎麻的葡糖基转移酶基因（GT-like）指导合成β-葡糖基转移酶的过程包括转录和翻译两个基本阶段，其场所分别是______和______．β-葡糖基转移酶能催化纤维素合成，该酶能提高反应速率的机理是______．
（2）如图表示在适宜的光照、CO2浓度等条件下，苎麻在不同温度条件下的净光合作用速率和呼吸作用速率曲线．
①光合作用的光反应阶段产生的[H]和ATP用于暗反应中的______过程．光合作用和呼吸作用都受温度的影响，其中与______作用有关的酶的最适温度更高．
②光合速率与呼吸速率相等时对应的温度是______℃．在温度为40℃的条件下，该苎麻叶肉细胞叶绿体利用的CO2来源是______．
③若温度保持在20℃的条件下，长时间每天交替进行12h光照、12h黑暗，该苎麻能否正常生长？______，原因是______．
（3）为解决苎麻纤维颜色单一和提高苎麻品质，科研人员利用基因工程对苎麻进行了改良，其基本流程如下图．请分析回答下列问题：
①构建重组质粒时，需要用到______酶，质粒的③端会和切出的目的基因的______端 （填①或②） 相连接．
②苎麻茎尖细胞通过______（填生物技术名称）获得完整植株的过程，有力地证明了即使高度分化的细胞仍具有______性．
正确答案
解：（1）β-葡糖基转移酶是蛋白质，基因控制蛋白质合成包括转录和翻译两个基本阶段，转录主要发生在细胞核，翻译发生在细胞质中的核糖体上．酶能降低化学反应所需的活化能，从而提高化学反应速率．
（2）实线代表净光合作用速率曲线，虚线代表呼吸作用速率曲线．
①光合作用光反应阶段产生的[H]和ATP，用于暗反应中三碳化合物的还原的过程．温度通过影响酶的活性来影响光合作用和呼吸作用速率，由图可知：与光作用有关的酶的最适温度约为30℃，而与呼吸作用有关的酶的最适温度约为40℃，可见，与呼吸作用有关的酶的最适温度更高．
②净光合速率=真光合速率-呼吸速率，当光合速率与呼吸速率相等时，净光合速率为零，对应的温度是40℃．在温度为40℃的条件下，苎麻的呼吸速率与光合速率相等，说明苎麻叶肉细胞的呼吸速率小于光合速率，所以该苎麻叶肉细胞叶绿体利用的CO2除来自自身呼吸产生外，还来自外界环境．
③植物一昼夜有机物的积累量大于零时，植物才能生长．温度保持在20℃的条件下，植物白天的净光合速率为2，晚上呼吸速率也为2，则一昼夜有机物的积累量=12×2-12×2=0，所以长时间每天交替进行12h光照、12h黑暗，该苎麻将不能正常生长．
（3）①构建重组质粒时，先要用限制酶切割含有目的基因的外源DNA分子和质粒，再用DNA连接酶将目的基因和质粒连接形成重组质粒．DNA连接酶能将相同的黏性末端连接起来，所以质粒的③端会和切出的目的基因的②端相连接．
②采用植物组织培养技术能将苎麻茎尖细胞培养成完整植株，这也有力地证明了高度分化的细胞仍具有全能性．
故答案为：
（1）细胞核 细胞质 降低化学反应的活化能
（2）①C3的还原 呼吸
②40 自身呼吸作用产生
③不能 该植株24h内净积累的有机物为0
（3）①限制酶和DNA连接 ②
②植物组织培养 全能
解析
解：（1）β-葡糖基转移酶是蛋白质，基因控制蛋白质合成包括转录和翻译两个基本阶段，转录主要发生在细胞核，翻译发生在细胞质中的核糖体上．酶能降低化学反应所需的活化能，从而提高化学反应速率．
（2）实线代表净光合作用速率曲线，虚线代表呼吸作用速率曲线．
①光合作用光反应阶段产生的[H]和ATP，用于暗反应中三碳化合物的还原的过程．温度通过影响酶的活性来影响光合作用和呼吸作用速率，由图可知：与光作用有关的酶的最适温度约为30℃，而与呼吸作用有关的酶的最适温度约为40℃，可见，与呼吸作用有关的酶的最适温度更高．
②净光合速率=真光合速率-呼吸速率，当光合速率与呼吸速率相等时，净光合速率为零，对应的温度是40℃．在温度为40℃的条件下，苎麻的呼吸速率与光合速率相等，说明苎麻叶肉细胞的呼吸速率小于光合速率，所以该苎麻叶肉细胞叶绿体利用的CO2除来自自身呼吸产生外，还来自外界环境．
③植物一昼夜有机物的积累量大于零时，植物才能生长．温度保持在20℃的条件下，植物白天的净光合速率为2，晚上呼吸速率也为2，则一昼夜有机物的积累量=12×2-12×2=0，所以长时间每天交替进行12h光照、12h黑暗，该苎麻将不能正常生长．
（3）①构建重组质粒时，先要用限制酶切割含有目的基因的外源DNA分子和质粒，再用DNA连接酶将目的基因和质粒连接形成重组质粒．DNA连接酶能将相同的黏性末端连接起来，所以质粒的③端会和切出的目的基因的②端相连接．
②采用植物组织培养技术能将苎麻茎尖细胞培养成完整植株，这也有力地证明了高度分化的细胞仍具有全能性．
故答案为：
（1）细胞核 细胞质 降低化学反应的活化能
（2）①C3的还原 呼吸
②40 自身呼吸作用产生
③不能 该植株24h内净积累的有机物为0
（3）①限制酶和DNA连接 ②
②植物组织培养 全能
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