- DNA重组技术的基本工具
- 共1894题
许多大肠杆菌的质粒上含有lacZ‘基因，其编码的产物B-半乳糖苷酶在X-gal和IPTG 存在下，可以产生蓝色沉淀，使菌落呈现蓝色，否则菌落呈现白色．基因工程中常利用该原理从导入质粒的受体细胞中筛选出真正导入重组质粒的细胞，过程如图．请据图回答：
（1）基因工程中，构建基因表达载体的目的是______．
（2）限制酶EcoRI的识别序列和切点 是-G′AATTC-，Sma I的识别序列和切点是-CCC′GGG-．图中目的基因被切割下来和质粒连接之前，需在目的基因的右侧连接相应的末端，连接的末端序列是______，连接过程中需要的基本工具是______．
（3）转化过程中，大肠杆菌应先用______处理，使其处于能吸收周围 DNA的状态．
（4）菌落颜色为白色的是______，原因是______．
（5）菌落③中的目的基因是否能表达，可采用的检测办法是______．
正确答案
解：（1）基因工程的核心步骤是构建基因表达载体，目的是使目的基因在受体细胞中稳定存在，能遗传给后代，并表达和发挥作用．
（2）由图可知，目的基因的左侧有限制酶EcoRI的识别序列，右侧是限制酶Sma I的识别序列，而质粒上只有限制酶EcoRI的识别序列，所以需要用限制酶EcoRI来切割质粒，用限制酶EcoRI和Sma I来切割含有目的基因的外源DNA分子，这样就使目的基因右侧无法与质粒连接，所以目的基因被切割下来和质粒连接之前，需在目的基因的右侧连接限制酶EcoRI切割形成的末端，即-TTAA，连接过程中需要DNA连接酶．
（3）将目的基因导入大肠杆菌细胞之前，应先用Ca2+处理大肠杆菌，使其处于能吸收周围DNA的感受态．
（4）用限制酶EcoRI切割质粒时，会破坏质粒上的lacZ‘基因，但切割后的质粒自身环化后，lacZ'基因又被修复，能表达产生B-半乳糖苷酶，在X-gal和IPTG 存在下，可以产生蓝色沉淀，使菌落呈现蓝色，所以菌落①②呈现蓝色；菌落③导入的是重组质粒，其lacZ'基因被破坏，不能表达产生B-半乳糖苷酶，在X-gal和IPTG 存在下，菌落颜色为白色．
（5）检测目的基因是否表达产生蛋白质，可采用抗原一抗体杂交法．
故答案：（1）使目的基因在受体细胞中稳定存在，能遗传给后代，并表达和发挥作用
（2）-TTAA DNA连接酶
（3）Ca2+
（4）菌落③lacZ'标记基因区插入外源基因后被破坏，不能表达出3-半乳糖苷酶，故菌落为白色
（5）抗原一抗体杂交
解析
解：（1）基因工程的核心步骤是构建基因表达载体，目的是使目的基因在受体细胞中稳定存在，能遗传给后代，并表达和发挥作用．
（2）由图可知，目的基因的左侧有限制酶EcoRI的识别序列，右侧是限制酶Sma I的识别序列，而质粒上只有限制酶EcoRI的识别序列，所以需要用限制酶EcoRI来切割质粒，用限制酶EcoRI和Sma I来切割含有目的基因的外源DNA分子，这样就使目的基因右侧无法与质粒连接，所以目的基因被切割下来和质粒连接之前，需在目的基因的右侧连接限制酶EcoRI切割形成的末端，即-TTAA，连接过程中需要DNA连接酶．
（3）将目的基因导入大肠杆菌细胞之前，应先用Ca2+处理大肠杆菌，使其处于能吸收周围DNA的感受态．
（4）用限制酶EcoRI切割质粒时，会破坏质粒上的lacZ‘基因，但切割后的质粒自身环化后，lacZ'基因又被修复，能表达产生B-半乳糖苷酶，在X-gal和IPTG 存在下，可以产生蓝色沉淀，使菌落呈现蓝色，所以菌落①②呈现蓝色；菌落③导入的是重组质粒，其lacZ'基因被破坏，不能表达产生B-半乳糖苷酶，在X-gal和IPTG 存在下，菌落颜色为白色．
（5）检测目的基因是否表达产生蛋白质，可采用抗原一抗体杂交法．
故答案：（1）使目的基因在受体细胞中稳定存在，能遗传给后代，并表达和发挥作用
（2）-TTAA DNA连接酶
（3）Ca2+
（4）菌落③lacZ'标记基因区插入外源基因后被破坏，不能表达出3-半乳糖苷酶，故菌落为白色
（5）抗原一抗体杂交
（1）人的基因之所以能与大肠杆菌的DNA分子进行重组，原因是①______②______
（2）过程①获取目的基因的过程是______．
（3）图中（3）过程用人工方法，使体外重组的DNA分子转移到受体细胞内，主要是利用细菌或病毒______细胞的途径．一般将受体大肠杆菌用______处理，使细胞处于能______的生理状态，这种细胞称为______细胞，再将表达载体溶于缓冲液中与______混合，在一定的温度下完成转化．
（4）检测大肠杆菌B是否导入了质粒或重组质粒，可采用的方法是______，理由是：______．
（5）如果把已经导入了普通质粒A或重组质粒的大肠杆菌，放在含有四环素的培养基上培养，将会发生的现象是______，原因是：______．
正确答案
（1）人的基因与大肠杆菌的DNA分子都具有双螺旋结构，都是由四种脱氧核苷酸组成，用相同的限制酶切割形成相同的黏性末端，所以人的基因能与大肠杆菌的DNA分子进行重组．
（2）目的基因的获取途径有：从基因文库中获取；利用PCR技术扩增；人工合成（反转录法和化学合成法）．从图中可以明显地看出，过程①是通过反转录法获取目的基因的．
（3）过程③表示借鉴细菌或病毒侵染细胞的途径将目的基因导入受体细胞．受体细胞是微生物时，一般用Cacl2（Ca2+）处理，以增大细胞壁的通透性，使细胞成为感受态细胞，易于含有目的基因的重组质粒进入受体细胞．
（4）由图可知，质粒上含有四环素抗性基因和氨苄青霉素的抗性基因．构建基因表达载体时，破环了质粒上的四环素抗性基因，但没有破环氨苄青霉素的抗性基因，所以导入普通质粒或重组质粒的大肠杆菌都能抗氨苄青霉素，都能在含有氨苄青霉素的培养基上生长．
（5）由第四小题分析可知，把已经导入了普通质粒或重组质粒的大肠杆菌，放在含有四环素的培养基上培养，导入普通质粒的大肠杆菌能生长，导入重组质粒的大肠杆菌不能生长，因为目的基因正插在四环素抗性基因中，破坏了其结构和功能．
故答案为：
（1）人的基因与大肠杆菌DNA的组成成分相同，结构相同，并且具有相同的黏性末端
（2）逆转录
（3）侵染 Ca2+吸收周围环境中的DNA分子 感受态 感受态细胞
（4）将得到的大肠杆菌B涂布在一个含有氨苄青霉素的培养基上，能够生长的，说明已导入了质粒A或重组质粒，反之则没有导入． 因为普通质粒A和重组质粒上都有抗氨苄青霉素基因
（5）有的能生长，有的不能生长 导入普通质粒A的细菌能生长，因为普通质粒A上有四环素抗性基因；导入重组质粒的细菌不能生长，因为目的基因正插在四环素抗性基因中，破坏了其结构和功能．
解析
（1）人的基因与大肠杆菌的DNA分子都具有双螺旋结构，都是由四种脱氧核苷酸组成，用相同的限制酶切割形成相同的黏性末端，所以人的基因能与大肠杆菌的DNA分子进行重组．
（2）目的基因的获取途径有：从基因文库中获取；利用PCR技术扩增；人工合成（反转录法和化学合成法）．从图中可以明显地看出，过程①是通过反转录法获取目的基因的．
（3）过程③表示借鉴细菌或病毒侵染细胞的途径将目的基因导入受体细胞．受体细胞是微生物时，一般用Cacl2（Ca2+）处理，以增大细胞壁的通透性，使细胞成为感受态细胞，易于含有目的基因的重组质粒进入受体细胞．
（4）由图可知，质粒上含有四环素抗性基因和氨苄青霉素的抗性基因．构建基因表达载体时，破环了质粒上的四环素抗性基因，但没有破环氨苄青霉素的抗性基因，所以导入普通质粒或重组质粒的大肠杆菌都能抗氨苄青霉素，都能在含有氨苄青霉素的培养基上生长．
（5）由第四小题分析可知，把已经导入了普通质粒或重组质粒的大肠杆菌，放在含有四环素的培养基上培养，导入普通质粒的大肠杆菌能生长，导入重组质粒的大肠杆菌不能生长，因为目的基因正插在四环素抗性基因中，破坏了其结构和功能．
故答案为：
（1）人的基因与大肠杆菌DNA的组成成分相同，结构相同，并且具有相同的黏性末端
（2）逆转录
（3）侵染 Ca2+吸收周围环境中的DNA分子 感受态 感受态细胞
（4）将得到的大肠杆菌B涂布在一个含有氨苄青霉素的培养基上，能够生长的，说明已导入了质粒A或重组质粒，反之则没有导入． 因为普通质粒A和重组质粒上都有抗氨苄青霉素基因
（5）有的能生长，有的不能生长 导入普通质粒A的细菌能生长，因为普通质粒A上有四环素抗性基因；导入重组质粒的细菌不能生长，因为目的基因正插在四环素抗性基因中，破坏了其结构和功能．
【生物--选修3：现代生物科技专题】
如图为利用生物技术获得生物新品种的过程．请据图回答：
（1）图示A→B过程的目的是______．在细胞内完成这类过程不需要加热，主要与______酶的作用有关；在A→B的过程中，所需酶的特点是______．
（2）过程③通常用______处理，可达到超数排卵的目的；为使过程④中的受体生理状况适宜，可用激素对受体进行______处理．若要同时产生多个相同的转基因牛，常用到______技术．
（3）在构建的抗病基因表达载体中，除了目的基因和标记基因外，还应具有______．⑥过程的常用方法是______．
正确答案
解：（1）A→B表示采用PCR技术大量扩增目的基因的过程．PCR技术的原理是DNA复制，在细胞内完成这类过程不需要加热，主要与解旋酶的作用有关；在PCR扩增DNA的过程在时高温条件下进行的，因此所需酶要能耐高温．
（2）③表示卵母细胞的采集，为了促进母牛超数排卵，需要用促性腺激素处理．因为来自同一胚胎的后代具有相同的遗传物质，所以要同时产生多个相同的转基因牛，应用胚胎分割技术．
（3）基因表达载体主要由目的基因、标记基因、启动子和终止子组成．⑥表示将目的基因导入植物细胞的过程，常用的方法是农杆菌转化法．
故答案：（1）获取大量的目的基因 解旋 耐高温
（2）促性腺激素 同期发情 胚胎分割
（3）启动子和终止子（缺一不可，若增加“复制原点”正确） 农杆菌转化法
解析
解：（1）A→B表示采用PCR技术大量扩增目的基因的过程．PCR技术的原理是DNA复制，在细胞内完成这类过程不需要加热，主要与解旋酶的作用有关；在PCR扩增DNA的过程在时高温条件下进行的，因此所需酶要能耐高温．
（2）③表示卵母细胞的采集，为了促进母牛超数排卵，需要用促性腺激素处理．因为来自同一胚胎的后代具有相同的遗传物质，所以要同时产生多个相同的转基因牛，应用胚胎分割技术．
（3）基因表达载体主要由目的基因、标记基因、启动子和终止子组成．⑥表示将目的基因导入植物细胞的过程，常用的方法是农杆菌转化法．
故答案：（1）获取大量的目的基因 解旋 耐高温
（2）促性腺激素 同期发情 胚胎分割
（3）启动子和终止子（缺一不可，若增加“复制原点”正确） 农杆菌转化法
有关基因工程的问题
mtDNA是存在于人类细胞线粒体中双链闭合环状的DNA分子，具有自我复制、转录和控制合成蛋白质的功能．mtDNA的类型具有明显的种族特异性．若用两种识别切割序列完全不同的限制酶M和N切割某人的mtDNA，通过凝胶电泳分离分析得下表．限制酶M和N的识别序列和切割位点如图1所示．
1）该mtDNA的长度为______kb．在该DNA分子中，M酶与N酶的切割位点分别有______个．
2）M酶与N酶切出的能相互粘连的末端能在______酶的作用下相互连接，请将连接的结果表示出来：______．连接后的序列是否可以用M酶、N酶进行切割，并简述理由：______．
3）有人认为mtDNA能成为研究人类起源与进化的一个有力工具，请简述理由：______．如图2为真核细胞的某基因的结构图以及限制酶M和N的切割位点．
4）现用该基因作为目的基因，若采用直接从供体细胞中分离，具体方法是：______．这个方法虽操作方便，但切割下的基因中含有不能指导蛋白质合成的区域．因此，目前往往采用逆转录的人工合成的方法，其基本步骤是：______．
5）已知Ⅱ区的碱基数是2000个，其中阴影区域碱基数是800个，空白区域中G和C的总数共有400个，则由该区转录的mRNA中A和U总数是______．
正确答案
解：（1）由于ctDNA为环状DNA，用酶M得到3个片段，则有3个切点，用酶N得到2个片段，则有2个切点．长度分别为7和9，则该mtDNA的长度为16Kb．
（2）M酶和N酶切割能得到相同的黏性末端，可以用DNA连接酶催化连接．当连接后，没有了两种酶的识别序列，因此两种酶不能再切割了．
（3）mtDNA是存在于线粒体上的DNA，不遵循孟德尔遗传定律符合母系遗传．可研究种族的母系进化史．
（4）从供体细胞中获得目的基因最常用的方法是一定的限制酶切割．但这样得到的基因中含有不能指导蛋白质合成的片段．因此常用逆转录的人工合成．其过程是先得到相应的mRNA，再用逆转录酶催化得到相应的DNA．
（5）Ⅱ区的碱基数减去阴影部分得到空白区的碱基数为1200个，该区段能指导蛋白质合成，其中C和G占400个，则A和T点800个，每条链有400个，因此转录得到的RNA中有A和U为400个．
故答案为：
（1）16kb； 3、2；
（2）DNA连接酶 否，连接后的序列不是M酶和N酶所能识别的特定的碱基序列
（3）mtDNA的类型具有明显的种族特异性或者mtDNA严格的母系遗传（不遵循孟德尔遗传定律、细胞质遗传等），对其类型的分析可以直接反映出人群或种族的母系进化史．
（4）选用限制酶N来切割； 从表达该基因的细胞中分裂出mRNA，在逆转录酶的作用下，形成单链DNA，再经过复制形成双链DNA
（5）400
解析
解：（1）由于ctDNA为环状DNA，用酶M得到3个片段，则有3个切点，用酶N得到2个片段，则有2个切点．长度分别为7和9，则该mtDNA的长度为16Kb．
（2）M酶和N酶切割能得到相同的黏性末端，可以用DNA连接酶催化连接．当连接后，没有了两种酶的识别序列，因此两种酶不能再切割了．
（3）mtDNA是存在于线粒体上的DNA，不遵循孟德尔遗传定律符合母系遗传．可研究种族的母系进化史．
（4）从供体细胞中获得目的基因最常用的方法是一定的限制酶切割．但这样得到的基因中含有不能指导蛋白质合成的片段．因此常用逆转录的人工合成．其过程是先得到相应的mRNA，再用逆转录酶催化得到相应的DNA．
（5）Ⅱ区的碱基数减去阴影部分得到空白区的碱基数为1200个，该区段能指导蛋白质合成，其中C和G占400个，则A和T点800个，每条链有400个，因此转录得到的RNA中有A和U为400个．
故答案为：
（1）16kb； 3、2；
（2）DNA连接酶 否，连接后的序列不是M酶和N酶所能识别的特定的碱基序列
（3）mtDNA的类型具有明显的种族特异性或者mtDNA严格的母系遗传（不遵循孟德尔遗传定律、细胞质遗传等），对其类型的分析可以直接反映出人群或种族的母系进化史．
（4）选用限制酶N来切割； 从表达该基因的细胞中分裂出mRNA，在逆转录酶的作用下，形成单链DNA，再经过复制形成双链DNA
（5）400
应用生物工程技术获得人们需要的生物新品种或新产品．请据图回答下列问题：
（1）在培育转人生长激素基因牛过程中，①过程需要的工具酶______和______，②过程常用的方法是______．
（2）转人生长激素基因牛可通过分泌的乳汁来生产人生长激素，在基因表达载体中，人生长激素基因的首端必须含有______．③过程培养到桑椹胚或囊胚阶段，可以采用胚胎分割和______技术，培育出多头相同的转基因犊牛．
（3）prG能激发细胞不断分裂，通过基因工程导入该调控基因来制备单克隆抗体，Ⅱ最可能是______细胞，Ⅲ代表的细胞具有______的特点．
（4）在抗虫棉培育过程中，④过程中的受体细胞如果采用愈伤组织细胞，与采用叶肉细胞相比较，其优点是______，⑤过程采用的技术______．
正确答案
解：（1）由图可知，①过程表示基因表达载体的构建，该过程需要的工具酶是限制酶和DNA连接酶；当受体细胞为动物细胞时，导入目的基因的方法为显微注射法．
（2）基因的表达需要启动子，启动子是RNA聚合酶特异性识别和结合的DNA序列；为了获得多头相同的转基因动物，人们可以采用胚胎分割和胚胎移植的技术．
（3）能产生单克隆抗体的细胞必须具备既能无限增殖，又能产生特异性抗体的能力，由图可知，给细胞Ⅱ导入无限增殖调控基因（prG）能产生单克隆抗体，可知细胞Ⅱ本身具备产生抗体的能力，故为浆细胞（效应B细胞）．
（4）愈伤组织是经脱分化而来，其全能性要高于体细胞；⑤过程表示将单个体细胞培育成完整植株个体，其方法是植物组织培养．
故答案为：
（1）限制酶和DNA连接酶 显微注射法
（2）（乳腺蛋白基因的）启动子 胚胎移植
（3）浆（或效应B） 既能无限增殖又能产生特定抗体
（4）全能性高 植物组织培养
解析
解：（1）由图可知，①过程表示基因表达载体的构建，该过程需要的工具酶是限制酶和DNA连接酶；当受体细胞为动物细胞时，导入目的基因的方法为显微注射法．
（2）基因的表达需要启动子，启动子是RNA聚合酶特异性识别和结合的DNA序列；为了获得多头相同的转基因动物，人们可以采用胚胎分割和胚胎移植的技术．
（3）能产生单克隆抗体的细胞必须具备既能无限增殖，又能产生特异性抗体的能力，由图可知，给细胞Ⅱ导入无限增殖调控基因（prG）能产生单克隆抗体，可知细胞Ⅱ本身具备产生抗体的能力，故为浆细胞（效应B细胞）．
（4）愈伤组织是经脱分化而来，其全能性要高于体细胞；⑤过程表示将单个体细胞培育成完整植株个体，其方法是植物组织培养．
故答案为：
（1）限制酶和DNA连接酶 显微注射法
（2）（乳腺蛋白基因的）启动子 胚胎移植
（3）浆（或效应B） 既能无限增殖又能产生特定抗体
（4）全能性高 植物组织培养
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