- DNA重组技术的基本工具
- 共1894题
如图表示利用基因工程培育抗虫棉过程的示意图．Ⅲ是导入目的基因的受体细胞，经培养、筛选获得一株有抗虫特性的转基因植株．经分析，该植株细胞中含有一个携带目的基因的DNA片段，因此可以把它看作是杂合子．已知几种氨基酸的密码子：甲硫氨酸（AUG）、甘氨酸（GGA）、丝氨酸（UCU）、酪氨酸（UAC）、精氨酸（AGA）、丙氨酸（GCU），请根据下图结合你所学过的知识回答以下问题：
（1）①步骤为______，该过程是基因工程操作程序的核心，Ⅱ包括______、四环素抗性基因、启动子、终止子以及复制原点等．将Ⅱ导入双子叶植物棉花受体细胞最常用的方法是______．
（2）为在短时间内大量获得目的基因，可用______扩增的方法，其原理是______．
（3）③过程的原理是______．理论上，在该转基因植物自交产生的F1代中，仍具有抗虫特性的植株占总数的______．
（4）图中合成的多肽，其前三个氨基酸的序列是______．
正确答案
解：（1）①表示基因表达载体的构建过程，该过程是基因工程的核心步骤；Ⅱ是基因表达载体，包括目的基因（抗虫基因）、标记基因（四环素抗性基因）、启动子、终止子以及复制原点等；将目的基因导入双子叶植物细胞最常用的方法是农杆菌转化法．
（2）PCR技术可在体外大量扩增目的基因，其原理是DNA复制
（3）③中将细胞培育成植株需要采用植物组织培养技术，其原理是植物细胞具有全能性．培育成功的该植株细胞中含有一个携带目的基因的DNA片段，因此可以把它看作是杂合子（Aa），根据基因分离定律，在该转基因自交产生F1代中，仍具有抗虫特性的植株（A_）占总数的．
（4）图中合成的多肽，其前三个氨基酸的密码子依次是AUG、GCU、UCU，因此氨基酸序列是甲硫氨酸-丙氨酸-丝氨酸．
故答案为：
（1）构建基因表达载体 抗虫基因 农杆菌转化法
（2）PCR DNA复制
（3）植物细胞的全能性
（4）甲硫氨酸-丙氨酸-丝氨酸
解析
解：（1）①表示基因表达载体的构建过程，该过程是基因工程的核心步骤；Ⅱ是基因表达载体，包括目的基因（抗虫基因）、标记基因（四环素抗性基因）、启动子、终止子以及复制原点等；将目的基因导入双子叶植物细胞最常用的方法是农杆菌转化法．
（2）PCR技术可在体外大量扩增目的基因，其原理是DNA复制
（3）③中将细胞培育成植株需要采用植物组织培养技术，其原理是植物细胞具有全能性．培育成功的该植株细胞中含有一个携带目的基因的DNA片段，因此可以把它看作是杂合子（Aa），根据基因分离定律，在该转基因自交产生F1代中，仍具有抗虫特性的植株（A_）占总数的．
（4）图中合成的多肽，其前三个氨基酸的密码子依次是AUG、GCU、UCU，因此氨基酸序列是甲硫氨酸-丙氨酸-丝氨酸．
故答案为：
（1）构建基因表达载体 抗虫基因 农杆菌转化法
（2）PCR DNA复制
（3）植物细胞的全能性
（4）甲硫氨酸-丙氨酸-丝氨酸
为增加油菜种子的含油量，研究人员尝试将酶D基因与位于叶绿体膜上的转运肽基因相连，导入油菜细胞并获得了转基因油菜品种．
（1）研究人员依据基因的已知序列设计引物，采用______法从陆地棉基因文库中获取酶D基因，从拟南芥基因文库中获取转运肽基因．在上述引物设计时，分别在引物中加入如图甲所示酶的识别序列，这样可以用______酶处理两个基因后，得到______端（填图中字母）相连的融合基因．
（2）将上述融合基因插入图乙所示Ti质粒的T-DNA中，构建______并导入农杆菌中．将获得的农杆菌接种在含______的固体平板上培养得到单菌落，再利用______培养基震荡培养，可以得到用于转化的浸染液．
（3）剪取油菜的叶片放入侵染液中一段时间，此过程的目的是______，进一步筛选后获得转基因油菜．
（4）提取上述转基因油菜的mRNA，在______酶的作用下获得cDNA，再依据______的DNA片段设计引物进行扩增，对扩增结果进行检测，可判断融合基因是否完成______．
正确答案
解：（1）研究人员依据基因的已知序列设计引物，采用PCR法从陆地棉基因文库中获取酶D基因，从拟南芥基因文库中获取转运肽基因．在上述引物设计时，分别在引物中加入如图甲所示酶的识别序列，这样可以用ClaⅠ限制酶和DNA连接酶处理两个基因后，得到A、D端相连的融合基因．
（2）将上述融合基因插入图乙所示Ti质粒的T-DNA中，构建表达载体即重组质粒并导入农杆菌中．将获得的农杆菌接种在含四环素的固体平板上培养得到单菌落，再利用液体培养基震荡培养，可以得到用于转化的浸染液．
（3）剪取油菜的叶片放入侵染液中一段时间，此过程的目的是利用农杆菌将融合基因导入油菜细胞，进一步筛选后获得转基因油菜．
（4）提取上述转基因油菜的mRNA，在逆转录酶的作用下获得cDNA，再依据融合基因的DNA片段设计引物进行扩增，对扩增结果进行检测，可判断融合基因是否完成转录．
故答案为：
（1）PCR ClaⅠ限制酶和DNA连接 A、D
（2）表达载体（或“重组质粒”） 四环素 液体
（3）利用农杆菌将融合基因导入油菜细胞
（4）逆转录 融合基因 转录
解析
解：（1）研究人员依据基因的已知序列设计引物，采用PCR法从陆地棉基因文库中获取酶D基因，从拟南芥基因文库中获取转运肽基因．在上述引物设计时，分别在引物中加入如图甲所示酶的识别序列，这样可以用ClaⅠ限制酶和DNA连接酶处理两个基因后，得到A、D端相连的融合基因．
（2）将上述融合基因插入图乙所示Ti质粒的T-DNA中，构建表达载体即重组质粒并导入农杆菌中．将获得的农杆菌接种在含四环素的固体平板上培养得到单菌落，再利用液体培养基震荡培养，可以得到用于转化的浸染液．
（3）剪取油菜的叶片放入侵染液中一段时间，此过程的目的是利用农杆菌将融合基因导入油菜细胞，进一步筛选后获得转基因油菜．
（4）提取上述转基因油菜的mRNA，在逆转录酶的作用下获得cDNA，再依据融合基因的DNA片段设计引物进行扩增，对扩增结果进行检测，可判断融合基因是否完成转录．
故答案为：
（1）PCR ClaⅠ限制酶和DNA连接 A、D
（2）表达载体（或“重组质粒”） 四环素 液体
（3）利用农杆菌将融合基因导入油菜细胞
（4）逆转录 融合基因 转录
人类在预防与诊疗传染性疾病过程中，经常使用疫苗和抗体．已知某传染性疾病的病原体为RNA病毒，该病毒表面的A蛋白为主要抗原，且疫苗生产和抗体制备的流程之一如图：
（1）①代表的是______．过程②代表的是基因工程操作步骤中的______．基因工程的核心步骤是______（填序号）．
（2）过程⑦采用的实验技术是______，获得的X是______．
（3）对健康人进行该传染病免疫预防时，可选用图中基因工程生产的______所制备的疫苗．对该传染病疑似患者确诊时，可以从疑似患者体内分离出病毒，与已知病毒进行______比较；或用图中的______进行特异性结合检测．
正确答案
解：（1）基因工程的操作步骤是：目的基因的获取--构建基因表达载体--导入受体细胞--目的基因的检测和表达．过程①以病毒RNA合成病毒DNA，属于逆转录．过程②代表的是目的基因的获取．基因工程的核心步骤是③构建基因表达载体．
（2）过程⑦采用动物细胞融合技术，将效应B细胞与骨髓瘤细胞融合，获得的细胞叫杂交瘤细胞，其具备了骨髓瘤细胞无限增殖的特性和效应B细胞产生抗体的特性，从而制备单克隆抗体．
（3）本题中提示该RNA病毒表面的A蛋白为主要的抗原，故而可选用通过基因工程生产的A蛋白制备疫苗；确诊时为判断该病毒是否为题目中的RNA病毒，可以进行核酸序列的比对，也可以利用单克隆抗体具备特异性，利用抗A蛋白的特异性单克隆抗体通过能否特异性结合判断病毒表面是否有A蛋白的存在进一步进行检测是否为目的RNA病毒．
故答案为：
（1）逆转录 目的基因的获取 ③
（2）细胞融合 杂交瘤细胞
（3）A蛋白 核酸序列 抗A蛋白的单克隆抗体
解析
解：（1）基因工程的操作步骤是：目的基因的获取--构建基因表达载体--导入受体细胞--目的基因的检测和表达．过程①以病毒RNA合成病毒DNA，属于逆转录．过程②代表的是目的基因的获取．基因工程的核心步骤是③构建基因表达载体．
（2）过程⑦采用动物细胞融合技术，将效应B细胞与骨髓瘤细胞融合，获得的细胞叫杂交瘤细胞，其具备了骨髓瘤细胞无限增殖的特性和效应B细胞产生抗体的特性，从而制备单克隆抗体．
（3）本题中提示该RNA病毒表面的A蛋白为主要的抗原，故而可选用通过基因工程生产的A蛋白制备疫苗；确诊时为判断该病毒是否为题目中的RNA病毒，可以进行核酸序列的比对，也可以利用单克隆抗体具备特异性，利用抗A蛋白的特异性单克隆抗体通过能否特异性结合判断病毒表面是否有A蛋白的存在进一步进行检测是否为目的RNA病毒．
故答案为：
（1）逆转录 目的基因的获取 ③
（2）细胞融合 杂交瘤细胞
（3）A蛋白 核酸序列 抗A蛋白的单克隆抗体
某质粒上有SalI、Hindm、BamHI三种限制酶切割位点，同时还含有抗四环素基因和抗氨苄青霉素基因．利用此质粒获得转基因抗盐烟草的过程如图1所示，请回答下列问题．
（1）将抗盐基因导入烟草细胞内，使烟草植株产生抗盐性状，这种新性状（变异性状）的来源属于______．
（2）如果将抗盐基因直接导入烟草细胞，一般情况下，烟草不会具有抗盐特性，原因是抗盐基因在烟草细胞中不能______，也不能______．
（3）在构建重组质粒时，应选用______和______两种酶对______和______进行切割，以保证重组DNA序列的唯一性．
（4）基因工程中的检测筛选是一个重要的步骤．为筛选出导入了重组质粒的农杆菌，图2表示运用影印培养法（使一系列培养皿的相同位置上能出现相同菌落的一种接种培养方法）检测基因表达载体是否导入了农杆菌．
培养基除了含有细菌生长繁殖必需的成分外，培养基A和培养基B分别还含有______、______．从检测筛选的结果分析，含有目的基因的是______菌落中的细菌．为了确定抗盐烟草是否培育成功，既要用放射性同位素标记的______作探针进行分子杂交检测，又要用______方法从个体水平鉴定烟草植株的耐盐性．
（5）将转入抗盐基因的烟草细胞培育成完整的植株需要用______技术，愈伤组织经______进而形成完整植株，此过程除营养物质外还必须向培养基中添加______．
正确答案
解：（1）基因工程的原理是基因重组．
（2）将抗盐基因直接导入烟草细胞，一般情况下，烟草不会具有抗盐特性，原因是抗盐基因在烟草细胞中不能复制，也不能表达，即不能转录和翻译成相应的蛋白质．
（3）质粒和含有目的基因的外源DNA分子上都含有SalI、Hindm、BamHI三种限制酶切割位点，其中BamHI的切割位点位于目的基因上，用该酶切割会破坏目的基因；若只用SalI一种限制酶切割可能会导致目的基因与运载体反向连接；因此在构建重组质粒时，应选用SalI和HindIII两种限制酶对质粒和抗盐基因进行切割，以保证重组DNA序列的唯一性．
（4）用SalI和HindIII两种限制酶对质粒进行切割时，会破会四环素抗性基因，但不会破坏氨苄青霉素抗性基因，因此导入重组质粒的农杆菌能在含有氨苄青霉素的培养基上能生存，但不能在含有四环素培养基上生存，所以培养基A和培养基B分别还含有氨苄青霉素、四环素，含目的基因的是4和6菌落中的细菌．探针是指用放射性同位素标记的目的基因（抗盐基因）．除了从分子水平上进行检测，还可以从个体水平上进行鉴定，即用一定浓度的盐水浇灌烟草植株来鉴定烟草的耐盐性．
（5）将转入抗盐基因的烟草细胞培育成完整的植株需要用采用植物组织培养技术，先经过脱分化形成愈伤组织，愈伤组织再经过增殖和分化形成完整的植株．此过程除营养物质外还必须向培养基中添加植物激素（生长素和细胞分裂素）．
故答案为：
（1）基因重组
（2）复制 表达（合成抗盐基因的mRNA）
（3）Sal I Hind III 质粒 抗盐基因的DNA
（4）氨苄青霉素 四环素（氨苄青霉素和四环素） 4和6 抗盐基因 一定浓度的盐水浇灌烟草植株（将烟草植株移栽到盐碱地中）
（5）植物组织培养 细胞增殖和分化 植物激素（生长素和细胞分裂素）
解析
解：（1）基因工程的原理是基因重组．
（2）将抗盐基因直接导入烟草细胞，一般情况下，烟草不会具有抗盐特性，原因是抗盐基因在烟草细胞中不能复制，也不能表达，即不能转录和翻译成相应的蛋白质．
（3）质粒和含有目的基因的外源DNA分子上都含有SalI、Hindm、BamHI三种限制酶切割位点，其中BamHI的切割位点位于目的基因上，用该酶切割会破坏目的基因；若只用SalI一种限制酶切割可能会导致目的基因与运载体反向连接；因此在构建重组质粒时，应选用SalI和HindIII两种限制酶对质粒和抗盐基因进行切割，以保证重组DNA序列的唯一性．
（4）用SalI和HindIII两种限制酶对质粒进行切割时，会破会四环素抗性基因，但不会破坏氨苄青霉素抗性基因，因此导入重组质粒的农杆菌能在含有氨苄青霉素的培养基上能生存，但不能在含有四环素培养基上生存，所以培养基A和培养基B分别还含有氨苄青霉素、四环素，含目的基因的是4和6菌落中的细菌．探针是指用放射性同位素标记的目的基因（抗盐基因）．除了从分子水平上进行检测，还可以从个体水平上进行鉴定，即用一定浓度的盐水浇灌烟草植株来鉴定烟草的耐盐性．
（5）将转入抗盐基因的烟草细胞培育成完整的植株需要用采用植物组织培养技术，先经过脱分化形成愈伤组织，愈伤组织再经过增殖和分化形成完整的植株．此过程除营养物质外还必须向培养基中添加植物激素（生长素和细胞分裂素）．
故答案为：
（1）基因重组
（2）复制 表达（合成抗盐基因的mRNA）
（3）Sal I Hind III 质粒 抗盐基因的DNA
（4）氨苄青霉素 四环素（氨苄青霉素和四环素） 4和6 抗盐基因 一定浓度的盐水浇灌烟草植株（将烟草植株移栽到盐碱地中）
（5）植物组织培养 细胞增殖和分化 植物激素（生长素和细胞分裂素）
（1）目的基因主要是指______的基因，也可以是一些具有______的因子．
（2）基因______的构建是基因工程的核心，其目的是使目的基因在______中稳定存在，并且可以遗传给下一代，同时，使目的基因能够______和发挥作用．
（3）cDNA文库属于______基因文库，其构建方法是：用某种生物发育的某个时期的mRNA通过______产生cDNA片段，与______连接后储存在一个受体菌群中．
（4）PCR是一项利用DNA复制的原理在生物体外复制特定DNA片段的核酸合成技术．其基本过程是：加热至90～95℃使______→冷却至55～60℃使______结合到互补DNA链→加热至70～75℃使______从引物起始进行互补链的合成，如此反复进行．
（5）蛋白质工程是指以______及其与生物功能的关系作为基础，通过______，对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活的需求．
正确答案
解：（1）目的基因主要是指编码蛋白质的基因，也可以是一些具有调控作用的因子．
（2）基因工程的核心是基因表达载体的构建，其目的是使目的基因在受体细胞中稳定存在并且可以遗传给下一代并表达和发挥作用．
（3）cDNA属于部分基因文库，构建方法是利用某种生物发育的某个时期的mRNA通过逆转录产生cDNA片段，与载体连接后储存在一个受体菌群中．
（4）PCR技术的基本过程是：高温变性：加热至90～95℃使双链DNA解链；低温复性：冷却至55～60℃使DNA单链与引物结合；中温延伸：加热至70～75℃使Taq聚合酶从引物起始进行互补链的合成，如此反复进行．
（5）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）编码蛋白质 调控
（2）表达载体 受体细胞 表达
（3）部分 逆转录 载体
（4）双链DNA解链 引物 Taq聚合酶
（5）蛋白质的结构规律 基因修饰或基因合成
解析
解：（1）目的基因主要是指编码蛋白质的基因，也可以是一些具有调控作用的因子．
（2）基因工程的核心是基因表达载体的构建，其目的是使目的基因在受体细胞中稳定存在并且可以遗传给下一代并表达和发挥作用．
（3）cDNA属于部分基因文库，构建方法是利用某种生物发育的某个时期的mRNA通过逆转录产生cDNA片段，与载体连接后储存在一个受体菌群中．
（4）PCR技术的基本过程是：高温变性：加热至90～95℃使双链DNA解链；低温复性：冷却至55～60℃使DNA单链与引物结合；中温延伸：加热至70～75℃使Taq聚合酶从引物起始进行互补链的合成，如此反复进行．
（5）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）编码蛋白质 调控
（2）表达载体 受体细胞 表达
（3）部分 逆转录 载体
（4）双链DNA解链 引物 Taq聚合酶
（5）蛋白质的结构规律 基因修饰或基因合成
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