- DNA重组技术的基本工具
- 共1894题
α1-抗胰蛋白缺乏症是一种在北美较为常见的单基因遗传病,患者成年后会出现肺气肿及其他疾病,严重者甚至死亡.对于该致病患者常可采用注射人α1-抗胰蛋白酶来缓解症状.
(1)图1表示获取人α1-抗胰蛋白酶基因的两种方法,请回答下列问题:
①a过程是在酶的作用下完成的,该酶的作用特点是______.
②c过程称为______,该过程需要的原料是______.
③要确定获得的基因是否是所需的目的基因,可以从分子水平______上利用______技术检测该基因的碱基序列.
(2)利用转基因技术将控制该酶合成的基因导入羊的受精卵,最终培育出能在乳腺细胞表达人α1-抗胰蛋白酶的转基因羊,从而更易获得这种酶,简要过程如图2.
①获得目的基因后,常利用______技术在体外将其大量扩增.
②载体上绿色荧光蛋白(GEP)基因的作用是便于______.基因表达载体d,除图中的标示部分外,还必须含有______.
③若要使转基因羊的后代均保持其特有的性状,理论上应选用______技术进行繁殖.
正确答案
解:(1)①目的基因的获取包括直接分离法和人工合成法,人工合成法又包括反转录法和化学合成法.方法1采用直接分离法获得目的基因,需要用限制性核酸内切酶将目的基因剪切下来,该酶的作用是能够识别双链DNA分子中的某种特定核苷酸序列,并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开.
②方法2采用反转录法获取目的基因,b过程为DNA的转录,从细胞中获得mRNA,在体外通过逆转录以4种游离的脱氧核苷酸为原料来合成目的基因.
③要检测获得的基因是否是所需要的基因,分子水平上利用DNA分子杂交技术.
(2)①PCR技术可以在短时间内大量扩增目的基因.
②标记基因的作用是为了鉴别受体细胞中是否含有目的基因,从而将含有目的基因的细胞筛选出来.基因表达载体必须含有启动子、终止子、目的基因和标记基因.
③要使后代保持与亲本相同的性状,理论上应选用动物体细胞克隆或者核移植技术进行繁殖.
故答案为:
(1)①限制性核酸内切酶 识别特定的核苷酸序列,并在特定的切点上切割DNA分子
②逆(或反)转录 4种脱氧核苷酸
③DNA分子杂交
(2)①PCR
②筛选含有目的基因的受体细胞 启动子、终止子
③体细胞克隆或者核移植
解析
解:(1)①目的基因的获取包括直接分离法和人工合成法,人工合成法又包括反转录法和化学合成法.方法1采用直接分离法获得目的基因,需要用限制性核酸内切酶将目的基因剪切下来,该酶的作用是能够识别双链DNA分子中的某种特定核苷酸序列,并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开.
②方法2采用反转录法获取目的基因,b过程为DNA的转录,从细胞中获得mRNA,在体外通过逆转录以4种游离的脱氧核苷酸为原料来合成目的基因.
③要检测获得的基因是否是所需要的基因,分子水平上利用DNA分子杂交技术.
(2)①PCR技术可以在短时间内大量扩增目的基因.
②标记基因的作用是为了鉴别受体细胞中是否含有目的基因,从而将含有目的基因的细胞筛选出来.基因表达载体必须含有启动子、终止子、目的基因和标记基因.
③要使后代保持与亲本相同的性状,理论上应选用动物体细胞克隆或者核移植技术进行繁殖.
故答案为:
(1)①限制性核酸内切酶 识别特定的核苷酸序列,并在特定的切点上切割DNA分子
②逆(或反)转录 4种脱氧核苷酸
③DNA分子杂交
(2)①PCR
②筛选含有目的基因的受体细胞 启动子、终止子
③体细胞克隆或者核移植
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.其过程大致如下图所示:
(1)基因工程的四个操作步骤是:目的基因的获取、______、______、目的基因的检测与表达.
(2)获取Bt毒蛋白基因的方法一般有直接分离法(鸟枪法)、______等.
(3)一个基因表达载体的组成有启动子、终止子、目的基因和______等.
(4)将目的基因导人受体细胞的方法很多,在该题中涉及到的方法是______.
(5)检测基因工程是否成功,在DNA水平上鉴定的方法是______在蛋白质水平上鉴定的方法是______
(6)大面积种植抗虫棉会对该地区生态平和造成怎样的影响?______.
正确答案
解:(1)基因工程的四个操作步骤包括:目的基因的获取、基因表达载体的构建、将目的基因导入受体细胞、目的基因的检测与表达.
(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)一个基因表达载体的组成有启动子、终止子、目的基因和 标记基因等.
(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)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.
(6)大面积种植抗虫棉,会破坏该地区食物链,影响生物多样性.
故答案为:
(1)基因表达载体的构建、将目的基因导入受体细胞
(2)人工合成法
(3)标记基因
(4)农杆菌转化法
(5)DNA分子杂交技术 抗原-抗体杂交
(6)破坏食物链,影响生物多样性
解析
解:(1)基因工程的四个操作步骤包括:目的基因的获取、基因表达载体的构建、将目的基因导入受体细胞、目的基因的检测与表达.
(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)一个基因表达载体的组成有启动子、终止子、目的基因和 标记基因等.
(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)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.
(6)大面积种植抗虫棉,会破坏该地区食物链,影响生物多样性.
故答案为:
(1)基因表达载体的构建、将目的基因导入受体细胞
(2)人工合成法
(3)标记基因
(4)农杆菌转化法
(5)DNA分子杂交技术 抗原-抗体杂交
(6)破坏食物链,影响生物多样性
为培育出含β-胡萝卜素的“黄金大米”,科研人员提出以下两套培育方案.请分析回答下列问题:
(1)甲方案中,β-胡萝卜素基因能在玉米和水稻体内出现相同表达结果的原因是______.若研究人员已知β-胡萝卜素基因序列,可采用______方法获得β-胡萝卜素基因.②过程中可用______技术检测水稻体细胞DNA上是否插入了β-胡萝卜素基因.
(2)乙方案中,在体细胞杂交前需要用______酶除去细胞壁获得原生质体,诱导其融合的化学试剂常用______.通过⑤获得“黄金大米”幼苗需要经过______两个过程,依据的原理是______.在培养过程中,除了在培养基中添加营养物质外,还需要添加______.
(3)与传统育种方法相比,甲、乙两套方案共同的优点是______.
正确答案
解:(1)自然界中所有生物共用一套遗传密码子,因此一种生物的基因能在另一种生物体内表达;在目的基因序列已知的情况下,可采用人工合成的方法获得目的基因.检测目的基因是否插入受体细胞可用DNA分子杂交技术.
(2)植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶,因此可根据酶的专一性原理,在植物体细胞杂交前用纤维素酶和果胶酶除去细胞壁获得原生质体;诱导植物原生质体融合常用的化学试剂是聚乙二醇.⑤过程中将杂交细胞培育成杂交植株需要采用植物组织培养激素,该技术包括脱分化和再分化两个过程,原理是植物细胞的全能性;在植物组织培养过程中,除了在培养基中添加营养物质外,还需要添加植物激素(生长素和细胞分裂素).
(3)与传统育种方法相比,基因工程育种和植物细胞工程育种都能克服远缘杂交不亲和的障碍.
故答案为:
(1)所有生物共用一套遗传密码 人工合成 DNA分子杂交
(2)纤维素酶和果胶 聚乙二醇 脱分化和再分化 (植物)细胞的全能性 (植物)激素(生长素和细胞分裂素)
(3)克服远缘杂交不亲和的障碍(打破生殖隔离)
解析
解:(1)自然界中所有生物共用一套遗传密码子,因此一种生物的基因能在另一种生物体内表达;在目的基因序列已知的情况下,可采用人工合成的方法获得目的基因.检测目的基因是否插入受体细胞可用DNA分子杂交技术.
(2)植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶,因此可根据酶的专一性原理,在植物体细胞杂交前用纤维素酶和果胶酶除去细胞壁获得原生质体;诱导植物原生质体融合常用的化学试剂是聚乙二醇.⑤过程中将杂交细胞培育成杂交植株需要采用植物组织培养激素,该技术包括脱分化和再分化两个过程,原理是植物细胞的全能性;在植物组织培养过程中,除了在培养基中添加营养物质外,还需要添加植物激素(生长素和细胞分裂素).
(3)与传统育种方法相比,基因工程育种和植物细胞工程育种都能克服远缘杂交不亲和的障碍.
故答案为:
(1)所有生物共用一套遗传密码 人工合成 DNA分子杂交
(2)纤维素酶和果胶 聚乙二醇 脱分化和再分化 (植物)细胞的全能性 (植物)激素(生长素和细胞分裂素)
(3)克服远缘杂交不亲和的障碍(打破生殖隔离)
【生物一选修3:现代生物科技专题】
人体细胞内含有抑制癌症发生的p53基因,生物技术可对此类基因的变化进行检测.
(1)目的基因的获取方法通常包括从______中获取和人工化学合成,为了获得更多的目的基因,可以用______技术使目的基因在生物体外大量扩增.
(2)上图表示从正常人和患者体内获取的p53基因的部分区域.与正常人相比,患者在该区域的碱基会发生改变,这种变异被称为______,是生物变异的______来源.
(3)已知限制酶E识别序列为CCGG,若用限制酶E分别完全切割正常人和患者的p53基因部分区域(见图),那么正常人的会被切成______种长度的片段;而患者的则被切割成长度为______对碱基和______对碱基的片段.
(4)如果某人的p53基因区域经限制酶E完全切割后,共出现170、220、290和460碱基对的四种片段,那么该人的基因型______(以P+表示正常基因,P-异常基因).
正确答案
解:(1)获取目的基因的方法有:从基因文库中获取、利用PCR技术扩增和人工合成法.
(2)基因突变是指DNA中碱基对的增添、缺失或替换,所以基因中碱基的改变称为基因突变.基因突变能产生新基因,是生物变异的根本来源.
(3)正常人的p53基因部分区域有两个限制酶E识别位点,切割后会被切成3个片段;患者的p53基因部分区域中从左向右第一个限制酶E识别位点发生突变,不能被切割,故会切成长度为460对碱基和220对碱基的两种片段.
(4)该个体p53基因部分区域出现四种片段,说明该个体含有正常基因和异常基因,即基因型为P+P-.
故答案为:
(1)基因文库(基因组文库或cDNA文库 ) PCR
(2)基因突变 根本
(3)3 460 220
(4)P+P-
解析
解:(1)获取目的基因的方法有:从基因文库中获取、利用PCR技术扩增和人工合成法.
(2)基因突变是指DNA中碱基对的增添、缺失或替换,所以基因中碱基的改变称为基因突变.基因突变能产生新基因,是生物变异的根本来源.
(3)正常人的p53基因部分区域有两个限制酶E识别位点,切割后会被切成3个片段;患者的p53基因部分区域中从左向右第一个限制酶E识别位点发生突变,不能被切割,故会切成长度为460对碱基和220对碱基的两种片段.
(4)该个体p53基因部分区域出现四种片段,说明该个体含有正常基因和异常基因,即基因型为P+P-.
故答案为:
(1)基因文库(基因组文库或cDNA文库 ) PCR
(2)基因突变 根本
(3)3 460 220
(4)P+P-
普通棉花中含β-甘露糖苷酶基因(GhMnaA2),能在纤维细胞中特异性表达,产生的β-甘露糖苷酶催化半纤维素降解,棉纤维长度变短.为了培育新的棉花品种,科研人员构建了反义GhMnaA2基因表达载体,利用农杆菌转化法导入棉花细胞,成功获得转基因棉花品种,具体过程如下.请分析回答:
(1)①和②过程中所用的限制性内切酶分别是______、______.
(2)基因表达载体除了图示组成外,至少还有______、______等.
(3)③过程中用酶切法可鉴定正、反义表达载体.用SmaⅠ酶和NotⅠ酶切正义基因表达载体获得0.05kb、3.25kb、5.95kb、9.45kb四种长度的DNA片段,则用NotⅠ酶切反义基因表达载体获得DNA片段的长度应是______和______.
(4)④过程中利用农杆菌介导转化棉花细胞的过程中,整合到棉花细胞染色体DNA的区段是______,转化后的细胞再通过______形成植物体.
(5)导入细胞内的反义GhMnaA2转录的mRNA能与细胞内的GhMnaA2转录的mRNA互补配对,从而抑制基因的表达,其意义是______.
正确答案
解:(1)纤维细胞E6启动子前后含有限制酶HindⅢ和BamHⅠ的切割位点,因此可以用这两种酶切割;②是构建反义GhMnaA2基因表达载体的过程,反义GhMnaA2基因前后有限制酶SmaⅠ的切割位点,因此可以该酶切割获取目的基因.
(2)基因表达载体由启动子、目的基因、复制原点、终止子和标记基因等部分组成.
(3)③过程中,用SmaⅠ酶和NotⅠ酶切正义基因表达载体获得0.05kb、3.25kb、5.95kb、9.45kb四种长度的DNA片段,则用NotⅠ酶切反义基因表达载体获得DNA片段的长度应是0.05kb+5.95kb=6.0kb、3.25kb+9.45kb=12.7kb.
(4)农杆菌介导转化棉花细胞的过程中,整合到棉花细胞染色体DNA的区段是含有E6启动子和GhMnaA2基因的T-DNA.转化后,还需依据植物细胞的全能性,采用植物组织培养技术将受体细胞培养形成植物体.
(5)导入细胞内的反义GhMnaA2转录的mRNA能与细胞内的GhMnaA2转录的mRNA互补配对,从而抑制基因的表达的翻译过程,进而阻止β-甘露糖苷酶合成,使棉纤维更长.
故答案为:
(1)HindⅢ、BamHⅠSmaⅠ
(2)复制原点、终止子、标记基因等
(3)6.0kb 12.7kb
(4)(含有E6启动子和GhMnaA2基因的)T-DNA 植物组织培养
(5)阻止β-甘露糖苷酶合成,使棉纤维更长
解析
解:(1)纤维细胞E6启动子前后含有限制酶HindⅢ和BamHⅠ的切割位点,因此可以用这两种酶切割;②是构建反义GhMnaA2基因表达载体的过程,反义GhMnaA2基因前后有限制酶SmaⅠ的切割位点,因此可以该酶切割获取目的基因.
(2)基因表达载体由启动子、目的基因、复制原点、终止子和标记基因等部分组成.
(3)③过程中,用SmaⅠ酶和NotⅠ酶切正义基因表达载体获得0.05kb、3.25kb、5.95kb、9.45kb四种长度的DNA片段,则用NotⅠ酶切反义基因表达载体获得DNA片段的长度应是0.05kb+5.95kb=6.0kb、3.25kb+9.45kb=12.7kb.
(4)农杆菌介导转化棉花细胞的过程中,整合到棉花细胞染色体DNA的区段是含有E6启动子和GhMnaA2基因的T-DNA.转化后,还需依据植物细胞的全能性,采用植物组织培养技术将受体细胞培养形成植物体.
(5)导入细胞内的反义GhMnaA2转录的mRNA能与细胞内的GhMnaA2转录的mRNA互补配对,从而抑制基因的表达的翻译过程,进而阻止β-甘露糖苷酶合成,使棉纤维更长.
故答案为:
(1)HindⅢ、BamHⅠSmaⅠ
(2)复制原点、终止子、标记基因等
(3)6.0kb 12.7kb
(4)(含有E6启动子和GhMnaA2基因的)T-DNA 植物组织培养
(5)阻止β-甘露糖苷酶合成,使棉纤维更长
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