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简答题

回答有关生物工程的问题.

转基因抗病香蕉的培育过程如上图所示.图中PstⅠ、SmaⅠ、EcoRⅠ、ApaⅠ等为限制酶,质粒和抗病基因上的箭头表示限制酶的切割位点.如图表示四种限制酶的识别序列及酶切位点.

(1)若要获得抗病基因,能否用限制酶SmaⅠ对图中对应的位点进行切割?______,说明理由______.要获得含抗病基因的重组质粒能否用PstⅠ、ApaⅠ限制酶切割质粒?______

(2)卡那霉素会抑制香蕉愈伤组织细胞的生长.欲利用含卡那霉素的培养基筛选已导入抗病基因的香蕉细胞,重组质粒中应同时含有______基因,作为标记基因.

(3)利用组织培养技术能将香蕉组织细胞培育成植株,这是因为香蕉组织细胞具有______,图中①→②、②→③依次表示香蕉组织细胞的____________的过程.

(4)②、③阶段是否可使用同种培养基?______;理由是______

④阶段是否可使用不添加植物激素的培养基?______;理由是______

正确答案

解:(1)因为限制酶SmaⅠ的切割位点位于抗病基因上,对SmaⅠ位点进行切割破坏了抗病基因的结构,所以要获得抗病基因,不能否用限制酶SmaⅠ对图中对应的位点进行切割.要获得含抗病基因的重组质粒,也不能否用PstⅠ、ApaⅠ限制酶切割质粒,因为含有抗病基因的外源DNA分子上没有ApaⅠ限制酶切割位点.

(2)欲利用含卡那霉素的培养基筛选已导入抗病基因的香蕉细胞,重组质粒中应同时含有抗卡那霉素基因,作为标记基因.

(3)利根据植物细胞具有全能性的原理,利用组织培养技术能将香蕉组织细胞培育成植株.图中①→②表示脱分化过程,②→③表示再分的过程.

(4)决定植物脱分化和再分化的关键因素是植物激素的种类和比例,特别是生长素和细胞分裂素的协同作用在组织培养过程中非常重要.②、③阶段培养基中生长素与细胞分裂素的比值不同,因此这两个阶段不能是用同种培养基.因为只有的芽能产生生长素促进根的生长,所以④阶段是可以使用不添加植物激素的培养基.

故答案:(1))不能  对SmaⅠ位点进行切割破坏了抗病基因的结构     不能

(2)抗卡那霉素

(3)全能性   脱分化   再分化

(4)不能   2个阶段培养基中生长素与细胞分裂素的比值不同     可以   因为芽能产生生长素促进根的生长

解析

解:(1)因为限制酶SmaⅠ的切割位点位于抗病基因上,对SmaⅠ位点进行切割破坏了抗病基因的结构,所以要获得抗病基因,不能否用限制酶SmaⅠ对图中对应的位点进行切割.要获得含抗病基因的重组质粒,也不能否用PstⅠ、ApaⅠ限制酶切割质粒,因为含有抗病基因的外源DNA分子上没有ApaⅠ限制酶切割位点.

(2)欲利用含卡那霉素的培养基筛选已导入抗病基因的香蕉细胞,重组质粒中应同时含有抗卡那霉素基因,作为标记基因.

(3)利根据植物细胞具有全能性的原理,利用组织培养技术能将香蕉组织细胞培育成植株.图中①→②表示脱分化过程,②→③表示再分的过程.

(4)决定植物脱分化和再分化的关键因素是植物激素的种类和比例,特别是生长素和细胞分裂素的协同作用在组织培养过程中非常重要.②、③阶段培养基中生长素与细胞分裂素的比值不同,因此这两个阶段不能是用同种培养基.因为只有的芽能产生生长素促进根的生长,所以④阶段是可以使用不添加植物激素的培养基.

故答案:(1))不能  对SmaⅠ位点进行切割破坏了抗病基因的结构     不能

(2)抗卡那霉素

(3)全能性   脱分化   再分化

(4)不能   2个阶段培养基中生长素与细胞分裂素的比值不同     可以   因为芽能产生生长素促进根的生长

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玉米的光合效率较水稻的高,这与玉米中磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)有很大的关系.如何将玉米的这一种酶转移到水稻等植物上一直是植物生物学家的研究课题之一.但实践证明,常规杂交育种手段很难如愿以偿.最近,有人利用土壤农杆菌介导法,将完整的玉米PEPC基因导入到了水稻的基因组中,为快速改良水稻的光合作用效率,提高粮食作物产量开辟了新途径.

(1)玉米和水稻很难利用常规杂交手段杂交是______

(2)获得PEPC基因后,将其导入土壤农杆菌的质粒中,获得重组质粒需要的工具是______,请在如图所示的框中补充某DNA片段并画出切割形成黏性末端的过程示意图.

(3)导入完成后得到的土壤农杆菌,实际上只有少数导入了重组质粒,可根据质粒中含有的______筛选出成功导入了重组质粒的土壤农杆菌.

(4)用含有重组质粒的土壤农杆菌感染水稻细胞,即使感染成功,PEPC基因通过一定途径整合到水稻的基因组中,但不一定会表达,原因最可能是______

A.玉米和水稻不共用一套密码子

B.水稻中缺乏合成PEPC的氨基酸

C.PEPC基因受到水稻基因组中相邻基因的影响

D.整合到水稻基因组中的PEPC基因被水稻的某种酶破坏了

(5)PEPC基因在水稻细胞中成功表达的标志是______

(6)得到PEPC基因成功表达的水稻细胞后,科研人员常采用______方法获得转基因水稻植株.

(7)如果转基因水稻植物的花粉中含有毒蛋白,将引起的安全性问题包括______(多选).

A.生物安全  B.环境安全    C.食品安全    D.伦理道德问题.

正确答案

:(1)玉米和水稻是不同的物种,存在生殖隔离,随意不能杂交.

(2)基因工程中使用到的酶为限制性核酸内切酶、DNA连接酶,根据碱基互补配对原则补充DNA片段,在根据限制酶的特点画出粘性末端.

(3)标记基因存在的作用便于筛选含目的基因的受体细胞.

(4)凡是影响转录或翻译的因素都可能会影响PEPC基因的表达.影响其表达的原因有:水稻中缺乏合成PEPC的氨基酸、PEPC基因受到水稻基因组中相邻基因的影响、整合到水稻基因组中的PEPC基因被水稻的某种酶破坏了.所有生物都共用一套密码子,排除A;参与蛋白质合成的氨基酸大约有20种,缺乏合成PEPC的氨基酸可能性有但比较小,排除B;PEPC基因在水稻细胞中以前没有,所以水稻细胞中存在破坏它的酶可能有,但可能性也不大,排除D;可能性最大的就是受到水稻基因组中相邻基因的影响,故选C.

(5)PEPC基因在水稻细胞中成功表达的标志是在水稻细胞中合成磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶.

(6)由细胞得到完整植株,要利用细胞的全能性,所以应该用组织培养的方法.

(7)转基因生物引起的安全性问题包括生物安全、环境安全和食品安全.

故答案为:

(1)玉米和水稻存在生殖隔离

(2)

(3)标记基因

(4)C

(5)在水稻细胞中合成PEPC

(6)组织培养

(7)ABC

解析

:(1)玉米和水稻是不同的物种,存在生殖隔离,随意不能杂交.

(2)基因工程中使用到的酶为限制性核酸内切酶、DNA连接酶,根据碱基互补配对原则补充DNA片段,在根据限制酶的特点画出粘性末端.

(3)标记基因存在的作用便于筛选含目的基因的受体细胞.

(4)凡是影响转录或翻译的因素都可能会影响PEPC基因的表达.影响其表达的原因有:水稻中缺乏合成PEPC的氨基酸、PEPC基因受到水稻基因组中相邻基因的影响、整合到水稻基因组中的PEPC基因被水稻的某种酶破坏了.所有生物都共用一套密码子,排除A;参与蛋白质合成的氨基酸大约有20种,缺乏合成PEPC的氨基酸可能性有但比较小,排除B;PEPC基因在水稻细胞中以前没有,所以水稻细胞中存在破坏它的酶可能有,但可能性也不大,排除D;可能性最大的就是受到水稻基因组中相邻基因的影响,故选C.

(5)PEPC基因在水稻细胞中成功表达的标志是在水稻细胞中合成磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶.

(6)由细胞得到完整植株,要利用细胞的全能性,所以应该用组织培养的方法.

(7)转基因生物引起的安全性问题包括生物安全、环境安全和食品安全.

故答案为:

(1)玉米和水稻存在生殖隔离

(2)

(3)标记基因

(4)C

(5)在水稻细胞中合成PEPC

(6)组织培养

(7)ABC

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[生物-选修3现代生物科技专题]

2011年8月6日晚19时48分,世界第一头携带外源赖氨酸基因的克隆奶牛在吉林大学农学院奶牛繁育基地诞生,此牛能够产生含赖氨酸较高的牛奶.下图是李子义授成功培育此奶牛的过程示意图,请据图回答:

(1)获得外源赖氨酸基因片段所需要的工具酶是______,该基因片段可以从自然界已有的物种中分离出来,还可以______

(2)c过程所用的运载工具主要是______.对选择好的雌牛D和代孕牛E要进行______处理.

(3)从重组细胞到早期胚胎过程中所用的胚胎工程技术是______.在胚胎移植时,通过______技术可获得较多奶牛F胚胎.

(4)奶牛F的毛色一定和奶牛______的一样,原因是______

正确答案

解:(1)获得外源赖氨酸基因片段(目的基因)需要限制酶;目的基因的来源包括从自然界已有的物种中分离出来和人工合成.

(2)c是将目的基因导入受体细胞的过程,该过程需要运载体,基因工程常用的运载体是质粒.胚胎移植时,要对用激素对供体和受体进行同期发情处理,为胚胎移植入受体提供相关的生理环境.

(3)从重组细胞到早期胚胎需要采用早期胚胎培养技术.来自在同一胚胎的后代具有相同的遗传物质,所以胚胎移植时,通过胚胎分割技术可获得较多奶牛F胚胎.

(4)奶牛F的细胞核来自奶牛C,所以其毛色一定和奶牛C的一样.

故答案为:

(1)限制酶    人工合成

(2)质粒   用激素进行同期发情处理

(3)早期胚胎培养   胚胎分割

(4)C   它为奶牛F提供了细胞核

解析

解:(1)获得外源赖氨酸基因片段(目的基因)需要限制酶;目的基因的来源包括从自然界已有的物种中分离出来和人工合成.

(2)c是将目的基因导入受体细胞的过程,该过程需要运载体,基因工程常用的运载体是质粒.胚胎移植时,要对用激素对供体和受体进行同期发情处理,为胚胎移植入受体提供相关的生理环境.

(3)从重组细胞到早期胚胎需要采用早期胚胎培养技术.来自在同一胚胎的后代具有相同的遗传物质,所以胚胎移植时,通过胚胎分割技术可获得较多奶牛F胚胎.

(4)奶牛F的细胞核来自奶牛C,所以其毛色一定和奶牛C的一样.

故答案为:

(1)限制酶    人工合成

(2)质粒   用激素进行同期发情处理

(3)早期胚胎培养   胚胎分割

(4)C   它为奶牛F提供了细胞核

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转基因生物可用于生产人类所需要的药用蛋白,如激素、抗体、疫苗、酶等.下图是通过生物工程培育能产生人胰岛素烟草的过程.请据图回答:

(1)基因工程的核心步骤是______.(填字母)此过程所需的工具酶是______

(2)构建的重组质粒中,除含有外源基因、标记基因外,还必须含有____________

(3)在培育能产生人胰岛素烟草的______(填字母)过程中,需要植物组织培养技术.

(4)B过程中,常用______处理使细菌成为感受态细胞,从而利于重组质粒的导入.

(5)如果从分子水平检测人胰岛素基因是否表达成功,可以采用______方法.

正确答案

解:(1)基因工程的核心步骤是A基因表达载体的构建,该过程需要用限制酶切割含有目的基因的外源DNA分子和运载体,再用DNA连接酶将目的基因和运载体连接形成重组DNA分子.

(2)基因表达载体的组成部分包括:启动子、目的基因、标记基因和终止子.

(3)植物组织培养技术的原理是植物细胞具有全能性.图中将烟草细胞培养成烟草植株的E过程,需要采用植物组织培养技术.

(4)将目的基因导入微生物细胞时,常用Ca2+处理,使细菌成为易吸收周围环境中DNA分子的感受态细胞,从而利于重组质粒的导入.

(5)人胰岛素基因若表达成功会产生胰岛素,这可以从分子水平采用抗原-抗体杂交方法进行检测.

故答案:(1)A      限制酶和DNA连接酶

(2)启动子    终止子

(3)E

(4)Ca2+

(5)抗原-抗体杂交

解析

解:(1)基因工程的核心步骤是A基因表达载体的构建,该过程需要用限制酶切割含有目的基因的外源DNA分子和运载体,再用DNA连接酶将目的基因和运载体连接形成重组DNA分子.

(2)基因表达载体的组成部分包括:启动子、目的基因、标记基因和终止子.

(3)植物组织培养技术的原理是植物细胞具有全能性.图中将烟草细胞培养成烟草植株的E过程,需要采用植物组织培养技术.

(4)将目的基因导入微生物细胞时,常用Ca2+处理,使细菌成为易吸收周围环境中DNA分子的感受态细胞,从而利于重组质粒的导入.

(5)人胰岛素基因若表达成功会产生胰岛素,这可以从分子水平采用抗原-抗体杂交方法进行检测.

故答案:(1)A      限制酶和DNA连接酶

(2)启动子    终止子

(3)E

(4)Ca2+

(5)抗原-抗体杂交

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甲型H1N1流感是由甲型H1N1流感病毒引起的.如图表示甲型H1N1流感病毒在人体细胞中的增殖过程及利用基因工程和细胞工程来制备该病毒的疫苗及抗体的流程.请分析回答:

(1)图中过程②表示______,该过程进行的场所是______

(2)与人体的遗传物质相比,该病毒的遗传物质在化学组成上特有的成分是______

(3)实现过程④除需要原料、模板、ATP外,还需要______酶的催化.过程⑤构建的血球凝集素基因表达载体的组成,除了目的基因外,还必须有______

(4)为了检测鸡胚细胞中的目的基因是否转录出mRNA,可用被______标记的______作为探针进行分子杂交.

(5)经过程⑥得到的血球凝集素在免疫学上作为______注射入小鼠体内,一段时间后,小鼠体内形成浆细胞并产生抗体的免疫过程属于特异性免疫中的______.经⑧过程诱导细胞M形成的特有方法是______

正确答案

解:(1)过程②以病毒RNA为模板合成相应的蛋白质过程,是翻译过程.翻译发生在核糖体中.

(2)人体的遗传物质是DNA,甲型H1N1流感病毒的遗传物质是RNA.在化学组成上分析,RNA特有的成分:特有的五碳糖是核糖、特有的含氮碱基是尿嘧啶.

(3)过程④是以RNA为模板合成DNA的过程,是逆转录.此过程需要模板、原料、能量和逆转录酶.基因表达载体的组成:目的基因+启动子+终止子+标记基因.

(4)利用基因探针,即用放射性同位素(或荧光分子)标记的含有目的基因DNA片段,与mRNA进行分子杂交可以检测目的基因是否转录出了mRNA.

(5)在体液免疫过程中,当机体受到抗原的刺激,经过一段时间后,体内由B淋巴细胞增殖和分化而来的浆细胞会产生抗体,抗体与抗原发生特异性结合.⑧过程是诱导浆细胞和小鼠骨髓瘤细胞融合,动物细胞融合的方法除了物理法、化学诱导法,还有特有方法是灭活的病毒诱导法.

故答案为:

(1)翻译   核糖体 

(2)核糖 尿嘧啶

(3)逆转录   启动子、终止子、标记基因

(4)放射性同位素    目的基因DNA

(5)抗原    体液免疫   灭活的病毒

解析

解:(1)过程②以病毒RNA为模板合成相应的蛋白质过程,是翻译过程.翻译发生在核糖体中.

(2)人体的遗传物质是DNA,甲型H1N1流感病毒的遗传物质是RNA.在化学组成上分析,RNA特有的成分:特有的五碳糖是核糖、特有的含氮碱基是尿嘧啶.

(3)过程④是以RNA为模板合成DNA的过程,是逆转录.此过程需要模板、原料、能量和逆转录酶.基因表达载体的组成:目的基因+启动子+终止子+标记基因.

(4)利用基因探针,即用放射性同位素(或荧光分子)标记的含有目的基因DNA片段,与mRNA进行分子杂交可以检测目的基因是否转录出了mRNA.

(5)在体液免疫过程中,当机体受到抗原的刺激,经过一段时间后,体内由B淋巴细胞增殖和分化而来的浆细胞会产生抗体,抗体与抗原发生特异性结合.⑧过程是诱导浆细胞和小鼠骨髓瘤细胞融合,动物细胞融合的方法除了物理法、化学诱导法,还有特有方法是灭活的病毒诱导法.

故答案为:

(1)翻译   核糖体 

(2)核糖 尿嘧啶

(3)逆转录   启动子、终止子、标记基因

(4)放射性同位素    目的基因DNA

(5)抗原    体液免疫   灭活的病毒

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