- DNA重组技术的基本工具
- 共1894题
人的血清白蛋白在临床上需求量很大，通常从人血中提取．由于艾滋病病毒（HIV）等人类感染性病原体造成的威胁与日俱增，使人们对血液制品顾虑重重．如果应用一定的生物工程技术，将人的血清白蛋白基因转入奶牛细胞中，利用牛的乳腺细胞生产血清白蛋白就成为可能．
大致过程如下：
a．将人体血清白蛋白基因导入雌性奶牛胚胎细胞，形成重组细胞①；
b．取出重组细胞①的细胞核，注入去核牛卵细胞中，形成重组细胞②；
c．电脉冲刺激重组细胞②促使其形成早期胚胎；
d．将胚胎移植到母牛的子宫内，最终发育成转基因小牛．
请回答下列问题：
（1）重组细胞①和②中______（①/②）实现了基因的重组．
（2）在实验过程a中要选择“雌性奶牛胚胎”的原因是______．
（3）实验过程b利用的技术是______，胚胎工程操作中最后环节是______．
（4）若将早期胚胎分离成若干个胚胎细胞，让其分别发育成小牛，这些小牛的基因型（相同/不同）______，理由是______，此项技术称为______．
（5）运用细胞培养技术可以从哺乳动物的早期胚胎中获得胚胎干细胞（ES细胞），培养如下：早期胚胎→内细胞团→胚胎干细胞．在培养过程中，必须用______处理内细胞团，使之分散成单个细胞．用于饲养层的细胞一般是______
（6）哺乳动物的胚胎的营养液成分较复杂，除一些无机盐和有机盐外，还需要添加维生素、激素、氨基酸、核苷酸以及______等物质．
正确答案
解：（1）基因表达包括转录和翻译．重组细胞①实现了基因的重组，重组细胞②实现了细胞核和细胞质的重组．
（2）雌性奶牛能分泌乳汁，故过程a需要选择雌性奶牛的胚胎．雌性转基因牛进入泌乳期后，可以从其乳汁中获得血清白蛋白．
（3）过程b利用了细胞核移植的技术，胚胎工程的最后一个环节是胚胎移植．
（4）早期胚胎分离成的若干胚胎细胞发育成的小牛基因型是相同的，因为这些胚胎干细胞都是同一个受精卵经过有丝分裂得到的，此项技术称为胚胎分割．
（5）上述过程利用了基因工程、细胞工程、胚胎工程等技术．在培养过程中，要用胰蛋白酶处理胚胎成纤维细胞，使之分散成单个细胞．
（6）早期胚胎培养液中含有一些无机盐和有机盐类，含维生素、氨基酸、核苷酸等营养成分以及激素、血清等物质，动物细胞培养液的成分为糖类、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素，还有动物血清等成分．
故答案为：
（1）①
（2）雌性转基因牛进入泌乳期后，可以从其乳汁中获得血清白蛋白
（3）核移植 胚胎移植
（4）相同 它们来自同一个受精卵 胚胎分割
（5）胰蛋白酶 胚胎成纤维细胞
（6）动物血清
解析
解：（1）基因表达包括转录和翻译．重组细胞①实现了基因的重组，重组细胞②实现了细胞核和细胞质的重组．
（2）雌性奶牛能分泌乳汁，故过程a需要选择雌性奶牛的胚胎．雌性转基因牛进入泌乳期后，可以从其乳汁中获得血清白蛋白．
（3）过程b利用了细胞核移植的技术，胚胎工程的最后一个环节是胚胎移植．
（4）早期胚胎分离成的若干胚胎细胞发育成的小牛基因型是相同的，因为这些胚胎干细胞都是同一个受精卵经过有丝分裂得到的，此项技术称为胚胎分割．
（5）上述过程利用了基因工程、细胞工程、胚胎工程等技术．在培养过程中，要用胰蛋白酶处理胚胎成纤维细胞，使之分散成单个细胞．
（6）早期胚胎培养液中含有一些无机盐和有机盐类，含维生素、氨基酸、核苷酸等营养成分以及激素、血清等物质，动物细胞培养液的成分为糖类、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素，还有动物血清等成分．
故答案为：
（1）①
（2）雌性转基因牛进入泌乳期后，可以从其乳汁中获得血清白蛋白
（3）核移植 胚胎移植
（4）相同 它们来自同一个受精卵 胚胎分割
（5）胰蛋白酶 胚胎成纤维细胞
（6）动物血清
【生物三现代生物技术专题】
通过转入特定基因可将体细胞诱导形成多能干细胞（iPS细胞）．iPS细胞与胚胎干细胞相似，可以产生各种类型的体细胞．下图是应用iPS细胞技术治疗镰刀型细胞贫血症的技术流程，请回答：
（1）过程①是体外培养由患者身体分离的体细胞，需要在培养液中加入一定量的______，以防止培养过程遭受细菌微生物等的污染．
（2）过程②中，科研人员首先要利用______技术，把c-Myc等四种目的基因扩增，然后将目的基因与逆转录病毒结合，以构建______，然后将其导入人体的体细胞，诱导形成iPS细胞．
（3）科研人员在iPS细胞中，用健康的基因取代了镰刀型细胞贫血症的致病基因，并使其定向分化成______，移植入患者体内，使患者能够产生正常的红细胞．与异体移植相比，该技术的优点是______．
正确答案
解：（1）动物细胞培养需要无菌、无毒的条件：①消毒、灭菌；②添加一定量的抗生素；③定期更换培养液，以清除代谢废物．
（2）PCR是一项在生物体外复制特定DNA的核酸合成技术，利用该技术可以大量扩增目的基因．获取目的基因后，将目的基因与逆转录病毒结合形成目的基因表达载体，然后将其导入人体的体细胞，诱导形成iPS细胞．
（3）人体红细胞是由造血干细胞分化而来的，所以要治疗镰刀型细胞贫血症，需要诱导iPS细胞定向分化成造血干细胞，移植入患者体内，使患者能够产生正常的红细胞．异体移植可能会发生免疫排斥反应，而该技术是自体移植，不会发生免疫排斥反应．
故答案：（1）抗生素
（2）PCR 目的基因表达载体
（3）造血干细胞 避免免疫排斥
解析
解：（1）动物细胞培养需要无菌、无毒的条件：①消毒、灭菌；②添加一定量的抗生素；③定期更换培养液，以清除代谢废物．
（2）PCR是一项在生物体外复制特定DNA的核酸合成技术，利用该技术可以大量扩增目的基因．获取目的基因后，将目的基因与逆转录病毒结合形成目的基因表达载体，然后将其导入人体的体细胞，诱导形成iPS细胞．
（3）人体红细胞是由造血干细胞分化而来的，所以要治疗镰刀型细胞贫血症，需要诱导iPS细胞定向分化成造血干细胞，移植入患者体内，使患者能够产生正常的红细胞．异体移植可能会发生免疫排斥反应，而该技术是自体移植，不会发生免疫排斥反应．
故答案：（1）抗生素
（2）PCR 目的基因表达载体
（3）造血干细胞 避免免疫排斥
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）过程①代表的是______．
（2）过程③构建A基因重组载体时，必须使用______和______两种工具酶．
（3）过程⑥是______．
（4）过程⑦采用的实验技术是______，获得的X是______．
（5）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．
（6）进入人体的疫苗相当于______，但又不具有致病性．因而能刺激志愿者体内产生相应的抗体．在志愿者体内，抗体的产生及分泌过程中涉及到的膜结构细细胞器有______．
（7）有些人在病毒引起的传染病的预防以及治疗初期，会选择服用抗生素．你认为这种做法合适吗？利用生物学知识说明理由．______．
正确答案
解：（1）以RNA为模板逆转录成DNA的过程叫逆转录．
（2）工具酶用的有两种；一种是内切酶．另一种工具酶叫连接酶．
（3）效应B细胞即浆细胞，是由B淋巴细胞或记忆细胞受抗原刺激后（或者T淋巴细胞将抗原呈递给B淋巴细胞）分裂增殖分化成的一类分泌细胞，具有合成、贮存抗体的功能，会合成和分泌抗体并在血液中循环，参与机体的体液免疫．
（4）原理是用了细胞膜的流动性使两个细胞融合．获得效应B细胞和小鼠骨髓瘤细胞的杂交瘤细胞．
（5）基因诊断技术它的基本原理是：互补的DNA单链能够在一定条件下结合成双链，即能够进行杂交．这种结合是特异的，即严格按照碱基互补的原则进行，当用一段已知基因的核酸序列作出探针，与变性后的单链基因组DNA接触时，如果两者的碱基完全配对，它们即互补地结合成双链，从而表明被测基因组DNA中含有已知的基因序列．第二种检测原理是利用抗体与抗原的特异性结合，让抗A蛋白的单克隆抗体进行特异性结合检测如果结合，说明属于此病毒，反之不属于此病毒．
（6）疫苗是弱化的病毒相当于抗原，抗体属于分泌蛋白，抗体在核糖体上合成后，由内质网、高尔基体进行加工折叠修饰并分泌出细胞，此过程线粒体提供能量．
（7）抗生素等抗菌剂的抑菌或杀菌作用，主要是针对细菌等微生物起作用．病毒引起的传染病的预防以及治疗选择服用抗生素不合适，因为抗生素对病毒不起作用．
故答案为：
（1）逆转录
（2）限制性核酸内切酶（或限制酶或限制性内切酶） DNA连接酶（两空可以互换）
（3）增殖、分化
（4）细胞融合 杂交瘤细胞
（5）A蛋白（重组DNA） 核酸序列（或基因序列或RNA序列或核糖核苷酸序列） 抗A蛋白的单克隆抗体
（6）抗原，内质网、高尔基体、线粒体
（7）不合适，因为抗生素对病毒不起作用
解析
解：（1）以RNA为模板逆转录成DNA的过程叫逆转录．
（2）工具酶用的有两种；一种是内切酶．另一种工具酶叫连接酶．
（3）效应B细胞即浆细胞，是由B淋巴细胞或记忆细胞受抗原刺激后（或者T淋巴细胞将抗原呈递给B淋巴细胞）分裂增殖分化成的一类分泌细胞，具有合成、贮存抗体的功能，会合成和分泌抗体并在血液中循环，参与机体的体液免疫．
（4）原理是用了细胞膜的流动性使两个细胞融合．获得效应B细胞和小鼠骨髓瘤细胞的杂交瘤细胞．
（5）基因诊断技术它的基本原理是：互补的DNA单链能够在一定条件下结合成双链，即能够进行杂交．这种结合是特异的，即严格按照碱基互补的原则进行，当用一段已知基因的核酸序列作出探针，与变性后的单链基因组DNA接触时，如果两者的碱基完全配对，它们即互补地结合成双链，从而表明被测基因组DNA中含有已知的基因序列．第二种检测原理是利用抗体与抗原的特异性结合，让抗A蛋白的单克隆抗体进行特异性结合检测如果结合，说明属于此病毒，反之不属于此病毒．
（6）疫苗是弱化的病毒相当于抗原，抗体属于分泌蛋白，抗体在核糖体上合成后，由内质网、高尔基体进行加工折叠修饰并分泌出细胞，此过程线粒体提供能量．
（7）抗生素等抗菌剂的抑菌或杀菌作用，主要是针对细菌等微生物起作用．病毒引起的传染病的预防以及治疗选择服用抗生素不合适，因为抗生素对病毒不起作用．
故答案为：
（1）逆转录
（2）限制性核酸内切酶（或限制酶或限制性内切酶） DNA连接酶（两空可以互换）
（3）增殖、分化
（4）细胞融合 杂交瘤细胞
（5）A蛋白（重组DNA） 核酸序列（或基因序列或RNA序列或核糖核苷酸序列） 抗A蛋白的单克隆抗体
（6）抗原，内质网、高尔基体、线粒体
（7）不合适，因为抗生素对病毒不起作用
如图为某种质粒表达载体简图，小箭头所指分别为限制性内切酶EcoRI、BamHI的酶切位点，ampR为青霉素抗性基因，tctR为四环素抗性基因，P为启动子，T为终止子，ori为复制原点．已知目的基因的两端分别有包括EcoRI、BamHI在内的多种酶的酶切位点．据如图回答下列问题：
（1）若要构建重组质粒，需要对目的基因进行测序，并将测序结果与______酶的识别序列进行对比，以确定选用何种酶．该类酶作用的部位是______键．
（2）若用EcoRI酶对目的基因和质粒进行酶切，再用DNA连接酶处理，则由两个DNA片段连接形成的产物有______种．用上述几种连接产物与无任何抗药性的原核宿主细胞进行转化实验．之后将这些宿主细胞接种到含四环素的培养基中，能生长的原核宿主细胞所含有的连接产物是______．
（3）为了防止目的基因和质粒表达载体在酶切后产生的末端发生任意连接，酶切时应选用的酶是______．
（4）酶与底物能特异性结合．以下研究利用了生物分子间的特异性结合的有______（可多选）
A．分离得到核糖体，用蛋白酶酶解后提rRNA
B．用无水乙醇处理菠菜叶片，提取叶绿体基粒膜上的光合色素
C．通过分子杂交手段，用荧光物质标记的目的基因进行染色体定位
D．将抑制成熟基因导入番茄，其mRNA与催化成熟酶基因的mRNA互补结合，终止后者翻译，延迟果实成熟．
（5）从变异的角度看，基因工程的原理是______；而植物细胞杂交的原理是______．
正确答案
解：（1）若要构建重组质粒，一般要用同一种限制酶进行切割，形成相同的黏性末端，然后再用DNA连接酶连接．因此在目的基因和质粒上必须存在同一种限制酶的切割位点，需要对目的基因进行测序，以确定选用何种酶．限制酶的作用的部位是磷酸二酯键．
（2）若用EcoRI酶对目的基因和质粒进行酶切，再用DNA连接酶处理，则由两个DNA片段连接形成的产物有3种：重组质粒、目的基因与目的基因连接物、载体和载体连接物．由于EcoRI酶的识别位点刚好在四环素抗性基因上，因此重组质粒中，该抗性基因已经被破坏，而目的基因与目的基因连接物上没有该基因，只有载体和载体连接物上把两个切割后的四环素抗性基因进行拼接形成两个完整的四环素抗性基因．
（3）为了防止目的基因和质粒表达载体在酶切后产生的末端发生任意连接，酶切时应选用EcoRI和BamHI两种酶同时切割目的基因和质粒．由于这两种酶能切割形成不同的黏性末端，使得目的基因与目的基因、载体和载体之间无法连接，而目的基因和质粒却能够连接．
（4）核糖体由蛋白质和rRNA构成，可以利用酶的专一性用蛋白酶将蛋白质水解，从而提纯rRNA，A正确；无水乙醇可以溶解所有光合色素，没有利用生物分子间的特异性结合，B错误；分子杂交手段是利用了碱基互补配对的原则，C正确；抑制成熟基因的mRNA与催化成熟酶基因的mRNA之间发生了碱基互补配对，也利用了分子间特异性结合，D正确．
（5）从变异的角度看，基因工程的原理是基因重组；而植物细胞杂交的原理是染色体变异．
故答案为：
（1）限制性DNA内切酶 磷酸二酯键
（2）3 载体和载体连接物
（3）EcoRI、BamHI
（4）ACD
（5）基因重组 染色体变异
解析
解：（1）若要构建重组质粒，一般要用同一种限制酶进行切割，形成相同的黏性末端，然后再用DNA连接酶连接．因此在目的基因和质粒上必须存在同一种限制酶的切割位点，需要对目的基因进行测序，以确定选用何种酶．限制酶的作用的部位是磷酸二酯键．
（2）若用EcoRI酶对目的基因和质粒进行酶切，再用DNA连接酶处理，则由两个DNA片段连接形成的产物有3种：重组质粒、目的基因与目的基因连接物、载体和载体连接物．由于EcoRI酶的识别位点刚好在四环素抗性基因上，因此重组质粒中，该抗性基因已经被破坏，而目的基因与目的基因连接物上没有该基因，只有载体和载体连接物上把两个切割后的四环素抗性基因进行拼接形成两个完整的四环素抗性基因．
（3）为了防止目的基因和质粒表达载体在酶切后产生的末端发生任意连接，酶切时应选用EcoRI和BamHI两种酶同时切割目的基因和质粒．由于这两种酶能切割形成不同的黏性末端，使得目的基因与目的基因、载体和载体之间无法连接，而目的基因和质粒却能够连接．
（4）核糖体由蛋白质和rRNA构成，可以利用酶的专一性用蛋白酶将蛋白质水解，从而提纯rRNA，A正确；无水乙醇可以溶解所有光合色素，没有利用生物分子间的特异性结合，B错误；分子杂交手段是利用了碱基互补配对的原则，C正确；抑制成熟基因的mRNA与催化成熟酶基因的mRNA之间发生了碱基互补配对，也利用了分子间特异性结合，D正确．
（5）从变异的角度看，基因工程的原理是基因重组；而植物细胞杂交的原理是染色体变异．
故答案为：
（1）限制性DNA内切酶 磷酸二酯键
（2）3 载体和载体连接物
（3）EcoRI、BamHI
（4）ACD
（5）基因重组 染色体变异
（1）与传统育种方法相比，转基因棉的培育是突出的优点是______．
细菌的毒蛋白基因（Bt）能够在棉花植株体内成功表达，其理论基础是______．
（2）从细菌中获取毒蛋白基因（Bt）后，用DNA连接酶将毒蛋白基因和Ti质粒连接成重组质粒，先导入______中，然后用它去侵染离体的棉花叶片组织，再通过______培育出抗虫棉．
（3）研究人员发现某些抗虫棉的体细胞内导入两个Bt基因，假设这两个Bt基因随机整合于染色体上，且都能成功表达．某同学认为，两个Bt基因整合于染色体上的情况可有三种情形（如右图所示，黑点表示Bt基因整合位点）．为确定两个Bt基因在染色体上的整合位置，他设计了下列实验方案，请你完善方案中的有关内容．
实验方案：让这些抗虫棉与普通棉进行杂交，统计子代植株中抗虫棉与普通棉之间的比例．
预期结果与结论：
①若后代中______，则两个Bt基因整合于染色体上的位置如甲图所示；
②若后代中______，则两个Bt基因整合于染色体上的位置如乙图所示；
③若后代中______，则两个Bt基因整合于染色体上的位置如丙图所示．
（4）假设这两个Bt基因整合于染色体上的位置如丙图所示，请写出其实验过程的遗传图解．
（注：图解中用A+表示染色体上有Bt基因，A-表示没有Bt基因，A+与A-不是显隐性关系）
正确答案
解：（1）与传统育种方法相比，基因工程育种能克服远缘杂交不亲和的障碍．因为不同生物遗传信息的传递方式相同，且自然界中所有生物共用一套遗传密码子，所以细菌的毒蛋白基因（Bt）能够在棉花植株体内成功表达．
（2）将目的基因导入植物细胞常采用农杆菌转化法，即从细菌中获取毒蛋白基因（Bt）后，用DNA连接酶将毒蛋白基因和Ti质粒连接成重组质粒，先导入土壤农杆菌中，然后用它去侵染离体的棉花叶片组织，最后再采用植物组织培养技术将含有目的基因的受体细胞培育成抗虫棉．
（3）让这些抗虫棉与普通棉进行杂交，统计子代植株中抗虫棉与普通棉之间的比例．
①若两个Bt基因整合于染色体上的位置如甲图所示，则后代中全为抗虫棉；
②若两个Bt基因整合于染色体上的位置如乙图所示，则后代中抗虫棉与普通棉之比为1：1；
③若两个Bt基因整合于染色体上的位置如丙图所示，后代中抗虫棉与普通棉之比为3：1．
（4）假设这两个Bt基因整合于染色体上的位置如丙图所示，用A+表示染色体上有Bt基因，A-表示没有Bt基因（A+与A-不是显隐性关系），则抗虫棉的基因型为A+A-A+A-，普通棉的基因型A-A-A-A-，抗虫棉与普通棉杂交的遗传图解如图：
故答案为：
（1）克服了远缘亲本难以杂交的不足 遗传信息的传递方式相同
（2）土壤农杆菌 植物组织培养（或脱分化和再分化）
（3）①全为抗虫棉 ②抗虫棉与普通棉之比为1：1 ③抗虫棉与普通棉之比为3：1
（4）遗传图解：
解析
解：（1）与传统育种方法相比，基因工程育种能克服远缘杂交不亲和的障碍．因为不同生物遗传信息的传递方式相同，且自然界中所有生物共用一套遗传密码子，所以细菌的毒蛋白基因（Bt）能够在棉花植株体内成功表达．
（2）将目的基因导入植物细胞常采用农杆菌转化法，即从细菌中获取毒蛋白基因（Bt）后，用DNA连接酶将毒蛋白基因和Ti质粒连接成重组质粒，先导入土壤农杆菌中，然后用它去侵染离体的棉花叶片组织，最后再采用植物组织培养技术将含有目的基因的受体细胞培育成抗虫棉．
（3）让这些抗虫棉与普通棉进行杂交，统计子代植株中抗虫棉与普通棉之间的比例．
①若两个Bt基因整合于染色体上的位置如甲图所示，则后代中全为抗虫棉；
②若两个Bt基因整合于染色体上的位置如乙图所示，则后代中抗虫棉与普通棉之比为1：1；
③若两个Bt基因整合于染色体上的位置如丙图所示，后代中抗虫棉与普通棉之比为3：1．
（4）假设这两个Bt基因整合于染色体上的位置如丙图所示，用A+表示染色体上有Bt基因，A-表示没有Bt基因（A+与A-不是显隐性关系），则抗虫棉的基因型为A+A-A+A-，普通棉的基因型A-A-A-A-，抗虫棉与普通棉杂交的遗传图解如图：
故答案为：
（1）克服了远缘亲本难以杂交的不足 遗传信息的传递方式相同
（2）土壤农杆菌 植物组织培养（或脱分化和再分化）
（3）①全为抗虫棉 ②抗虫棉与普通棉之比为1：1 ③抗虫棉与普通棉之比为3：1
（4）遗传图解：
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