- DNA重组技术的基本工具
- 共1894题
利用转基因奶牛乳腺生物反应器生产人的生长激素，需要构建一种能高水平表达的基因表达载体，选择合适的基因启动子至关重要．由于无法由基因表达产物推知启动子的碱基序列，运用PCR技术单独克隆启动子存在困难．科研人员经过长期研究，终于发明了下图所示的一种克隆启动子的方法．请分析回答：
（1）培育转基因奶牛时，需要在生长激素基因编码序列前插入______的启动子；构建的基因表达载体导入动物受精卵常用______技术．
（2）由基因表达产物无法推知启动子碱基序列，其原因是______．
（3）过程①需选择的限制酶是______，过程③需选择的限制酶是______．过程④需要使用的工具酶是______．
（4）过程④中可以根据编码序列两端的部分碱基序列设计______进行扩增．运用PCR扩增DNA片段的原理是______．
正确答案
解：（1）培育转基因奶牛时，根据基因的选择性表达原理，需要在生长激素编码序列前插入乳腺蛋白基因的启动子，使生长激素编码序列只在乳腺组织细胞中表达．构建的基因表达载体导入动物受精卵常用显微注射技术．
（2）因为基因中启动子的碱基序列不能被转录，所以由基因表达产物无法推知启动子碱基序列．
（3）含有目的基因的外源DNA分子上含有限制酶BamHⅠ、HindⅢ、MboⅠ、HindⅢ的识别序列和切割位点，但是用限制酶HindⅢ、MboⅠ和HindⅢ切割都会破坏目的基因，所以过程①应选择限制酶BamHⅠ．而限制酶BamHⅠ和MboⅠ的识别序列相同，所以过程③中要将基因表达载体中的目的基因切开，应选择位于目的基因上的另一个限制酶HindⅢ．过程④表示采用PCR技术体外扩增目的基因的过程，该过程在高温条件下进行，因此需要使用耐高温的DNA聚合酶（Taq酶）．
（4）过程④中可以根据基因编码序列两端的部分碱基序列设计引物进行扩增．PCR技术应用的原理是DNA复制．
故答案为：
（1）乳腺蛋白基因 显微注射
（2）基因中启动子的碱基序列不能被转录
（3）Bam HⅠHindⅢ热稳定DNA聚合酶（Taq酶）
（4）引物 DNA双链复制
解析
解：（1）培育转基因奶牛时，根据基因的选择性表达原理，需要在生长激素编码序列前插入乳腺蛋白基因的启动子，使生长激素编码序列只在乳腺组织细胞中表达．构建的基因表达载体导入动物受精卵常用显微注射技术．
（2）因为基因中启动子的碱基序列不能被转录，所以由基因表达产物无法推知启动子碱基序列．
（3）含有目的基因的外源DNA分子上含有限制酶BamHⅠ、HindⅢ、MboⅠ、HindⅢ的识别序列和切割位点，但是用限制酶HindⅢ、MboⅠ和HindⅢ切割都会破坏目的基因，所以过程①应选择限制酶BamHⅠ．而限制酶BamHⅠ和MboⅠ的识别序列相同，所以过程③中要将基因表达载体中的目的基因切开，应选择位于目的基因上的另一个限制酶HindⅢ．过程④表示采用PCR技术体外扩增目的基因的过程，该过程在高温条件下进行，因此需要使用耐高温的DNA聚合酶（Taq酶）．
（4）过程④中可以根据基因编码序列两端的部分碱基序列设计引物进行扩增．PCR技术应用的原理是DNA复制．
故答案为：
（1）乳腺蛋白基因 显微注射
（2）基因中启动子的碱基序列不能被转录
（3）Bam HⅠHindⅢ热稳定DNA聚合酶（Taq酶）
（4）引物 DNA双链复制
如图甲是获得转基因抗虫棉的技术流程示意图，图乙为农杆菌Ti质粒．
请回答：
（1）A→B利用的技术称为______，其中②过程需要热稳定的______酶才能完成．
（2）图中将目的基因导入棉花细胞需要经过C过程，该过程为构建______，其目的是______．
（3）图乙为农杆菌的Ti质粒，为了能顺利完成筛选步骤，并保证改造后的质粒进入棉花细胞后不会引起细胞的无限分裂和生长，应用限制性核酸内切酶______切割质粒．将构建的重组Ti质粒，导入土壤农杆菌，在培养基上进行培养时，选择能在含______的培养基中能够生长、在含______的培养基中不能生长的农杆菌．
（4）从F→G的过程利用的主要技术为______，欲确定抗虫基因在G体内是否表达，在个体水平上需要做检验实验为______．如果抗虫基因导入成功，且与某条染色体的DNA整合起来，该转基因抗虫棉可视为杂合子，将该转基因抗虫棉自交代，预计后代中抗虫植株占______．
正确答案
解：（1）A→B利用的技术称为PCR，包括高温变性、低温复性和中温延伸过程；②表示中温延伸过程，该过程需要热稳定的DNA聚合酶才能完成．
（2）图中将目的基因导入棉花细胞前需要构建基因表达载体，其目的是使目的基因在受体细胞中稳定存在且可以遗传给下一代．
（3）由图可知，tms基因编码产物可控制合成吲哚乙酸，而tmr基因编码产物可控制合成细胞分裂素，因此为了保证改造后的质粒进入水稻细胞后不会引起细胞的无限分裂和生长，必须去除质粒上tms和tmr，则可使用限制酶Ⅰ或限制酶Ⅱ切割，但用限制酶Ⅰ切割后两个标记基因均未被破坏，不利于筛选，因此为了便于筛选，应该用限制酶Ⅱ切割质粒．用限制酶Ⅱ切割时会破坏四环素抗性基因，但不会破坏卡那霉素抗性基因，因此改造过的质粒和带有抗虫基因的DNA分子构成重组Ti质粒，导入土壤农杆菌，在含卡那霉素的培养基中能够生长，而在含四环素的培养基中不能生长．
（4）将转基因植物细胞培育成转基因植株还需要采用植物组织培养技术，即从F→G的过程利用的主要技术为植物组织培养；欲确定抗虫基因在G体内是否表达，在个体水平上，可用植株G的叶子喂食虫子，观察其抗虫能力．该转基因抗虫棉可视为杂合子（Aa），将该转基因抗虫棉自交代，根据基因分离定律，预计后代中抗虫植株（A_）占
故答案为：
（1）PCR DNA聚合酶（Taq酶）
（2）重组DNA分子 使目的基因在受体细胞中稳定存在且可以遗传给下一代
（3）II 卡那霉素 四环素
（4）植物组织培养 用植株G的叶子喂食虫子，观察其抗虫能力
解析
解：（1）A→B利用的技术称为PCR，包括高温变性、低温复性和中温延伸过程；②表示中温延伸过程，该过程需要热稳定的DNA聚合酶才能完成．
（2）图中将目的基因导入棉花细胞前需要构建基因表达载体，其目的是使目的基因在受体细胞中稳定存在且可以遗传给下一代．
（3）由图可知，tms基因编码产物可控制合成吲哚乙酸，而tmr基因编码产物可控制合成细胞分裂素，因此为了保证改造后的质粒进入水稻细胞后不会引起细胞的无限分裂和生长，必须去除质粒上tms和tmr，则可使用限制酶Ⅰ或限制酶Ⅱ切割，但用限制酶Ⅰ切割后两个标记基因均未被破坏，不利于筛选，因此为了便于筛选，应该用限制酶Ⅱ切割质粒．用限制酶Ⅱ切割时会破坏四环素抗性基因，但不会破坏卡那霉素抗性基因，因此改造过的质粒和带有抗虫基因的DNA分子构成重组Ti质粒，导入土壤农杆菌，在含卡那霉素的培养基中能够生长，而在含四环素的培养基中不能生长．
（4）将转基因植物细胞培育成转基因植株还需要采用植物组织培养技术，即从F→G的过程利用的主要技术为植物组织培养；欲确定抗虫基因在G体内是否表达，在个体水平上，可用植株G的叶子喂食虫子，观察其抗虫能力．该转基因抗虫棉可视为杂合子（Aa），将该转基因抗虫棉自交代，根据基因分离定律，预计后代中抗虫植株（A_）占
故答案为：
（1）PCR DNA聚合酶（Taq酶）
（2）重组DNA分子 使目的基因在受体细胞中稳定存在且可以遗传给下一代
（3）II 卡那霉素 四环素
（4）植物组织培养 用植株G的叶子喂食虫子，观察其抗虫能力
（2015秋•兰州校级月考）图为转基因植物培育过程示意图，请据图回答问题．
（1）图中b、c阶段分别是______，该过程中需在培养基中添加______，诱导细胞的分裂和分化．
（2）在转基因过程中，Ti质粒和含目的基因的DNA片段要用______进行切割，构建的基因表达载体除了目的基因、标记基因外，还必须有______．
（3）该过程选择愈伤组织为受体细胞的原因是______，检测转基因植株的DNA是否插入了目的基因，常用______技术．
（4）上述过程涉及到的生物工程有______．
正确答案
解：（1）图中b阶段表示脱分化形成愈伤组织，c表示再分化形成幼苗，该过程中需在培养基中添加植物激素，即生长素和细胞分裂素诱导细胞的分裂和分化．
（2）在转基因过程中，Ti质粒和含目的基因的DNA片段要用同一种限制酶进行切割，形成相同的黏性末端；构建的基因表达载体含有目的基因、标记基因、启动子和终止子．
（3）愈伤组织中细胞的全能性高，可作为受体细胞；检测转基因植株的DNA是否插入了目的基因，常用DNA分子杂交技术．
（4）上述过程涉及到基因工程、植物细胞工程，植物叶肉细胞具有生物的全部遗传信息，具有发育成完整植物的潜能，即全能性．
故答案为：
（1）脱分化、再分化 植物激素
（2）同一种限制酶 启动子、终止子
（3）细胞的全能性高 DNA分子杂交
（4）基因工程、植物细胞工程
解析
解：（1）图中b阶段表示脱分化形成愈伤组织，c表示再分化形成幼苗，该过程中需在培养基中添加植物激素，即生长素和细胞分裂素诱导细胞的分裂和分化．
（2）在转基因过程中，Ti质粒和含目的基因的DNA片段要用同一种限制酶进行切割，形成相同的黏性末端；构建的基因表达载体含有目的基因、标记基因、启动子和终止子．
（3）愈伤组织中细胞的全能性高，可作为受体细胞；检测转基因植株的DNA是否插入了目的基因，常用DNA分子杂交技术．
（4）上述过程涉及到基因工程、植物细胞工程，植物叶肉细胞具有生物的全部遗传信息，具有发育成完整植物的潜能，即全能性．
故答案为：
（1）脱分化、再分化 植物激素
（2）同一种限制酶 启动子、终止子
（3）细胞的全能性高 DNA分子杂交
（4）基因工程、植物细胞工程
2013年初，我国部分地区陷入严重的雾霾和污染天气中，北京的空气污染指数PM2.5曾接近1000．据统计，北京近十年来肺癌患者增加了60%，引起肺癌的因素有多种，如大气污染、吸烟、免疫力降低等．
分析以下材料，回答相关问题：
材料 I：某学生研究小组用生理盐水制备香烟浸出液，进行“香烟生理盐水浸出液对大鼠体重影响”的研究．
（1）将生理状态相似的大鼠随机分为三组，每天同一时间分别对小剂量组和中剂量组按每百克体重1.0ml灌胃不同浓度的香烟生理盐水浸出液，同时对照组按______灌胃_______．结果如上图所示．由图可以得出的结论是______．
（2）若进一步研究香烟生理盐水浸出液对大鼠身体健康的影响，还需对肝脏病理、肺部纤维增生程度进行检查，可通过细胞培养观察细胞，如果______可判断为癌变．
材料Ⅱ：研究人员利用基因工程技术对肺癌的治疗进行了大量研究，肺部细胞中的let-7基因表达减弱，癌基因RAS表达增强，会引发肺癌．研究人员利用基因工程技术将let-7基因导入肺癌细胞实现表达，发现肺癌细胞的增殖受到抑制．
该基因工程技术基本流程如图2所示，据图回答．
（3）形成重组载体时，需用______酶切割______、______．
（4）进行过程②时，需用______酶处理贴附在培养皿壁上的细胞，以利于传代培养．
（5）研究发现，let-7基因能影响RAS基因的表达，其影响机理如图乙所示．从分子水平的角度分析，其作用机理是let-7基因通过转录形成miRNA，与RASmRNA通过______结合，从而使______无法以RASmRNA为模板完成RAS蛋白的合成．抑制肺癌细胞的增殖．
正确答案
解：（1）实验设计遵循单一变量原则和等量性原则，由“每天同一时间分别对小剂量组和中剂量组按每百克体重1.0ml灌胃不同浓度的香烟生理盐水浸出液”，所以对照组按每百克体重1.0ml灌胃生理盐水．由图示实验结果实验组与对照组相比，体重低于实验组且剂量越大的体重越轻，由此可说明香烟生理盐水浸出液对大鼠体重有明显的抑制作用且剂量越高抑制作用越强．
（2）癌细胞具有无限增殖的能力，不会出现接触抑制，而正常细胞培养过程中出现接触抑制现象．
（3）构建重组质粒需要用同一种限制酶切割质粒和目的基因--含let-7基因的DNA片段．
（4）由原代培养进行传代培养时需要用胰蛋白酶或胶原蛋白酶对贴壁生长的细胞进行处理，以利于传代培养．
（5）由图示可知：let-7基因能影响RAS基因的表达，其机理是let-7基因通过转录形成miRNA，与RASmRNA通过碱基互补配对结合，从而使核糖体无法以RASmRNA为模板完成RAS蛋白的合成．
故答案为：
（1）每百克体重1.0ml 生理盐水 香烟生理盐水浸出液对大鼠体重有明显的抑制作用且剂量越高抑制作用越强
（2）没有接触抑制
（3）同种限制性核酸内切酶（同种限制酶） 质粒（或载体） 含let-7基因的DNA片段
（4）胰蛋白酶
（5）碱基互补配对 核糖体
解析
解：（1）实验设计遵循单一变量原则和等量性原则，由“每天同一时间分别对小剂量组和中剂量组按每百克体重1.0ml灌胃不同浓度的香烟生理盐水浸出液”，所以对照组按每百克体重1.0ml灌胃生理盐水．由图示实验结果实验组与对照组相比，体重低于实验组且剂量越大的体重越轻，由此可说明香烟生理盐水浸出液对大鼠体重有明显的抑制作用且剂量越高抑制作用越强．
（2）癌细胞具有无限增殖的能力，不会出现接触抑制，而正常细胞培养过程中出现接触抑制现象．
（3）构建重组质粒需要用同一种限制酶切割质粒和目的基因--含let-7基因的DNA片段．
（4）由原代培养进行传代培养时需要用胰蛋白酶或胶原蛋白酶对贴壁生长的细胞进行处理，以利于传代培养．
（5）由图示可知：let-7基因能影响RAS基因的表达，其机理是let-7基因通过转录形成miRNA，与RASmRNA通过碱基互补配对结合，从而使核糖体无法以RASmRNA为模板完成RAS蛋白的合成．
故答案为：
（1）每百克体重1.0ml 生理盐水 香烟生理盐水浸出液对大鼠体重有明显的抑制作用且剂量越高抑制作用越强
（2）没有接触抑制
（3）同种限制性核酸内切酶（同种限制酶） 质粒（或载体） 含let-7基因的DNA片段
（4）胰蛋白酶
（5）碱基互补配对 核糖体
（1）将A-E融合基因的表达载体导入小鼠的______细胞，如果转基因成功可在小鼠体内检测到______、______和______．
（2）A-E融合基因的转基因在小鼠的肺泡上皮细胞表达．几周后发现这些小鼠的双肺长出了成百上千的癌结节，说明该融合基因表达产物有致癌作用，为使该结论更有说服力，还需用______的小鼠进行对照实验．该产物致癌的机理可能是什么？______．
（3）ALK抑制剂是治疗该种肺癌的特效药物，但是A-E融合基因的表达产物在1156号（半胱氨酸→甲流氨酸）和1196号（亮氨酸→甲流氨酸）发生改变时，该药物失效，说明该融合基因发生了由于______而引起的突变．目前发现A-E融合基因还可以发生9种以上的突变，这些突变都能导致肺部癌变，也使特效药失效，以上现象体现了基因突变的______（至少回答两点）特点．
正确答案
解：（1）将A-E融合基因通过基因工程技术导入小老鼠的体内获得转基因老鼠，在获得转基因动物的过程中通常导入哺乳动物的受精卵中，转基因是否成功还需进行基因工程的第四步是目的基因的监测与鉴定（选修三P14），就本题而言如果转基因成功可在小鼠体内检测到：A-E融合基因、A-E融合基因的mRNA、A-E融合基因的蛋白质；
（2）A-E融合基因的转基因在小鼠的肺泡上皮细胞表达．几周后发现这些小鼠的双肺长出了成百上千的癌结节，说明该融合基因表达产物有致癌作用，为使该结论更有说服力，还需要设置对照实验，要排除载体和原有基因的影响，必须设置两组对照：导入空白载体和没有导入A-E融合基因，该产物致癌的机理可能是引起了促进原癌基因和抑癌基因发生突变；
（3）由于A-E融合基因的表达产物在1156号（半胱氨酸→甲流氨酸）和1196号（亮氨酸→甲流氨酸）发生了氨基酸种类的改变没有影响到氨基酸的数目的改变，所以可推测变异类型为：碱基对的替换；目前发现A-E融合基因还可以发生9种以上的突变，这些突变都能导致肺部癌变，也使特效药失效，以上现象体现了基因突变的特点：不定向性、多害少利；
故答案为：
（1）受精卵 A-E融合基因 A-E融合基因的mRNA A-E融合基因的蛋白质
（2）导入空白载体/没有导入A-E融合基因 促进原癌基因和抑癌基因发生突变
（3）碱基对的替换 不定向性、多害少利
解析
解：（1）将A-E融合基因通过基因工程技术导入小老鼠的体内获得转基因老鼠，在获得转基因动物的过程中通常导入哺乳动物的受精卵中，转基因是否成功还需进行基因工程的第四步是目的基因的监测与鉴定（选修三P14），就本题而言如果转基因成功可在小鼠体内检测到：A-E融合基因、A-E融合基因的mRNA、A-E融合基因的蛋白质；
（2）A-E融合基因的转基因在小鼠的肺泡上皮细胞表达．几周后发现这些小鼠的双肺长出了成百上千的癌结节，说明该融合基因表达产物有致癌作用，为使该结论更有说服力，还需要设置对照实验，要排除载体和原有基因的影响，必须设置两组对照：导入空白载体和没有导入A-E融合基因，该产物致癌的机理可能是引起了促进原癌基因和抑癌基因发生突变；
（3）由于A-E融合基因的表达产物在1156号（半胱氨酸→甲流氨酸）和1196号（亮氨酸→甲流氨酸）发生了氨基酸种类的改变没有影响到氨基酸的数目的改变，所以可推测变异类型为：碱基对的替换；目前发现A-E融合基因还可以发生9种以上的突变，这些突变都能导致肺部癌变，也使特效药失效，以上现象体现了基因突变的特点：不定向性、多害少利；
故答案为：
（1）受精卵 A-E融合基因 A-E融合基因的mRNA A-E融合基因的蛋白质
（2）导入空白载体/没有导入A-E融合基因 促进原癌基因和抑癌基因发生突变
（3）碱基对的替换 不定向性、多害少利
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