- DNA重组技术的基本工具
- 共1894题
回答有关生物工程的问题．
生物工程具有广阔的运用前景．下图表示药物干扰素的生产过程．
（1）从人的淋巴细胞中提取DNA分子，用______切割分离等方法而获得干扰素基因，此含干扰素基因的DNA分子在基因工程中称为______．
（2）干扰素基因与质粒相结合要依靠______酶．然后将带干扰素基因的质粒导入到酵母菌体内，在此基因工程中酵母菌被称为______．
（3）常用质粒做运载体，因为质粒具有如下特性______．（多选）
A．具有自我复制能力
B．有多个供外源基因接入的位点
C．有便于进行重组DNA 鉴定的标记基因
D．质粒普遍存在于生物体细胞中
（4）上图过程中，若要得到成功表达干扰素基因的酵母菌，还需经过______．利用转基因酵母菌可大量生产干扰素，此种工程技术在生物工程领域中称作______．
正确答案
解：（1）获取目的基因（干扰素基因）时，需要用限制酶切割获得．
（2）构建基因表达载体时，需要用DNA连接酶将目的基因和运载体结合形成重组DNA分子．工程菌是指用基因工程的方法，使外源基因得到高效率表达的菌株类细胞系，所以此基因工程中酵母菌被称为工程菌
（3）作为运载体必须具备的条件：①要具有限制酶的切割位点；②要有标记基因（如抗性基因），以便于重组后重组子的筛选；③能在宿主细胞中稳定存在并复制；④是安全的，对受体细胞无害，而且要易从供体细胞分离出来．天然的质粒不能直接作为载体，基因工程中用到的质粒都是在天然质粒的基础上进行过人工改造的．
（4）需要经过筛选才能得到成功表达干扰素基因的酵母菌．利用转基因酵母菌可大量生产干扰素的工程技术称作基因工程．
故答案：（1）限制酶 目的基因
（2）DNA连接酶 工程菌
（3）ABC
（4）筛选 基因工程
解析
解：（1）获取目的基因（干扰素基因）时，需要用限制酶切割获得．
（2）构建基因表达载体时，需要用DNA连接酶将目的基因和运载体结合形成重组DNA分子．工程菌是指用基因工程的方法，使外源基因得到高效率表达的菌株类细胞系，所以此基因工程中酵母菌被称为工程菌
（3）作为运载体必须具备的条件：①要具有限制酶的切割位点；②要有标记基因（如抗性基因），以便于重组后重组子的筛选；③能在宿主细胞中稳定存在并复制；④是安全的，对受体细胞无害，而且要易从供体细胞分离出来．天然的质粒不能直接作为载体，基因工程中用到的质粒都是在天然质粒的基础上进行过人工改造的．
（4）需要经过筛选才能得到成功表达干扰素基因的酵母菌．利用转基因酵母菌可大量生产干扰素的工程技术称作基因工程．
故答案：（1）限制酶 目的基因
（2）DNA连接酶 工程菌
（3）ABC
（4）筛选 基因工程
回答有关生物工程的问题．
2012年诺贝尔生理学奖的获奖成就是：研究者用逆转录病毒为载体，将四个不同作用的关键基因转入体细胞内，令其与原有基因发生重组，然后让体细胞重新返回到“生命原点”，变成一个多功能的干细胞，该类细胞简称iPS细胞，具有胚胎干细胞的特性．
（1）要将四种不同作用的“关键基因”转入体细胞，首先必须与______整合．
（2）含“关键基因”的逆转录病毒进入体细胞后，首先通过逆转录合成______，进入细胞核后与______基因发生重组．
（3）多细胞个体发育过程中最原始的干细胞是______．根据分裂潜能，这类细胞在个体发育中的分化顺序是______．
A．全能→专能→多能 B．全能→多能→专能 C．多能→全能→专能 D．专能→全能→多能
（4）下列有关说法错误的是______．
A．细胞分化使同一来源的细胞间形成不同的mRNA
B．细胞的分化程度越低，越容易在体外进行细胞培养
C．细胞分化仅发生在胚胎时期
D．未离体的体细胞不会表现出全能性
（5）该项研究运用的生物技术称为______．
（6）从原理上看，让体细胞回到“生命原点”的过程类似于植物组织培养中的______过程．
（7）人体中的神经元很少进行分裂和自我更新，其细胞体一旦受损就不能复生．日常生活中，由于疾病、交通事故等造成的神经系统损伤是相当普遍的，患者很难康复，严重影响了生活质量．假设某人因高空坠落致腰部受损而下肢瘫痪，请利用“iPS细胞具有胚胎干细胞的特性”原理，从理论上提供一个解决方案：______．
正确答案
解：（1）由题意“研究者用逆转录病毒为载体”，可知四种目的基因的载体是逆转录病毒．
（2）逆转录是以RNA为模板合成DNA的过程，进入细胞核后与受体细胞的基因组发生基因重组．
（3）最原始的干细胞是胚胎干细胞，其全能性最高，进而分化为多能干细胞和专能干细胞．
（4）细胞分化的实质是基因的选择性表达，能使同一来源的细胞间形成不同的mRNA；细胞的分化程度越低，其全能性越高，越容易在体外进行细胞培养；细胞分化发生在个体发育的整个时期；细胞只有离体才能表现出全能性，所以未离体的体细胞不会表现出全能性．
（5）该项研究运用的生物技术称为基因工程，或基因拼接技术．
（6）让体细胞回到“生命原点”的过程类似于植物组织培养中的脱分化（或去分化）过程．
（7）利用胚胎干细胞可分化为各种组织细胞，从而修复损伤的器官组织的特点，进行方案的设计．如从患者身上提取一些体细胞将其转变为iPS细胞，然后在一定的条件下进行离体培养，再通过诱导分化形成有关的神经元，最后将这些细胞移植至发病部位，从而修复相关的组织或器官．
故答案：（1）逆转录病毒
（2）DNA 体细胞
（3）胚胎干细胞 B
（4）C
（5）基因工程
（6）脱分化（去分化）
（7）从患者身上提取一些体细胞将其转变为iPS细胞，然后在一定的条件下进行离体培养，再通过诱导分化形成有关的神经元，最后将这些细胞移植至发病部位，从而修复相关的组织或器官
解析
解：（1）由题意“研究者用逆转录病毒为载体”，可知四种目的基因的载体是逆转录病毒．
（2）逆转录是以RNA为模板合成DNA的过程，进入细胞核后与受体细胞的基因组发生基因重组．
（3）最原始的干细胞是胚胎干细胞，其全能性最高，进而分化为多能干细胞和专能干细胞．
（4）细胞分化的实质是基因的选择性表达，能使同一来源的细胞间形成不同的mRNA；细胞的分化程度越低，其全能性越高，越容易在体外进行细胞培养；细胞分化发生在个体发育的整个时期；细胞只有离体才能表现出全能性，所以未离体的体细胞不会表现出全能性．
（5）该项研究运用的生物技术称为基因工程，或基因拼接技术．
（6）让体细胞回到“生命原点”的过程类似于植物组织培养中的脱分化（或去分化）过程．
（7）利用胚胎干细胞可分化为各种组织细胞，从而修复损伤的器官组织的特点，进行方案的设计．如从患者身上提取一些体细胞将其转变为iPS细胞，然后在一定的条件下进行离体培养，再通过诱导分化形成有关的神经元，最后将这些细胞移植至发病部位，从而修复相关的组织或器官．
故答案：（1）逆转录病毒
（2）DNA 体细胞
（3）胚胎干细胞 B
（4）C
（5）基因工程
（6）脱分化（去分化）
（7）从患者身上提取一些体细胞将其转变为iPS细胞，然后在一定的条件下进行离体培养，再通过诱导分化形成有关的神经元，最后将这些细胞移植至发病部位，从而修复相关的组织或器官
转基因抗病香蕉的培育过程如图所示．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，重组质粒中应含有______基因，作为标记基因．
（3）②、③阶段是否可使用同种培养基？______；理由是______．
（4）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）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．
（4）因为植物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）不能 2个阶段培养基中生长素与细胞分裂素的比值不同
（4）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）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．
（4）因为植物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）不能 2个阶段培养基中生长素与细胞分裂素的比值不同
（4）可以 因为芽能产生生长素促进根的生长
（三）回答下列有关“遗传信息传递表达和基因工程”的问题．
通过DNA重组技术使原有基因得以改造的动物称为转基因动物．运用基因工程技术可以使羊奶中含有人体蛋白质．
（1）如图表示了运用基因工程技术使羊奶中含有人体蛋白质的基本过程，在该工程中所用的基因“剪刀”能识别的序列和切点是一G↓GATCC一，请回答：
从羊染色体中剪下羊蛋白质基因的酶是______．人体蛋白质基因“插入”后连接在羊体细胞染色体中时需要的酶是______．
（2）图为质粒被切割形成两个DNA片段的图例，请补充完善．
（3）人体蛋白质基因之所以能“插入”到羊的染色体内，原因是______．动物基因工程中通常将目的基因导入______细胞中，常用的方法是______法．
（4）II．对上述人体蛋白质的基因分析发现，在编码甘氨酸的位点上发生了三个突变，原因都是由一个碱基替换引起的．突变的来源如图（右为相关氨基酸的密码子）：
则甘氨酸最可能的密码子是______．
（5）当某基因片段模板链中转录成GUC的CAG突变为CAA时，这种突变的结果对该生物是否有影响？原因是______．
（6）上述途径获得的转基因动物，其后代是否都含目的基因．为什么？______．
正确答案
解：（1）使用限制性内切酶切割目的基因和质粒；使用DNA连接酶连接目的基因和质粒．
（2）题干中，在该工程中所用的基因“剪刀”能识别的序列和切点是一G↓GATCC一，因此，
一G↓GATCC一 一G GATCC一
→+
一CCTAG↓G一 一CCTAG G一
（3）不同生物体内遗传物质DNA的共同点是遗传物质DNA组成基本单位相同，都具有相同的双螺旋结构．将目的基因导入动物细胞的方法是使用显微注射法将目的基因导入受精卵细胞中．
（4）在编码甘氨酸的位点上发生了三个突变，原因都是由一个碱基替换引起的．甘氨酸→精氨酸，由一个碱基替换引起的，将甘氨酸与精氨酸密码子对照，发现甘氨酸可能为GGG，精氨酸可能是CGG或AGG，说明是第一个碱基发生改变G→C或A．缬氨酸→甲硫氨酸，由一个碱基替换引起的，将缬氨酸和甲硫氨酸密码子对照，甲硫氨酸肯定为AUG，发现缬氨酸可能为GUG，说明是第一个碱基发生改变G→A．根据以上分析甘氨酸GGG→缬氨酸GUG，确实是由一个碱基替换引起的．因此甘氨酸最可能为GGG．
（5）突变后转录出的密码子GUU和突变前转录的密码子GUC决定的氨基酸都是缬氨酸，不影响肽链中氨基酸序列，性状表现不受影响．因此这种突变的结果对该生物没有影响．
（6）在形成生殖细胞时等位基因会随同源染色体的分开而分离，因此获得的转基因动物，其后代不一定都含目的基因．
故答案为：
（1）限制性核酸内切酶；DNA连接酶
（2）
一G↓GATCC一 一G GATCC一
→+
一CCTAG↓G一 一CCTAG G一
（3）遗传物质DNA组成基本单位相同，都具有相同的双螺旋结构；受精卵；显微注射法
（4）GGG
（5）无，原因是突变后转录出的密码子GUU和突变前转录的密码子GUC决定的氨基酸都是缬氨酸，不影响肽链中氨基酸序列，性状表现不受影响．
（6）否，在形成生殖细胞时等位基因会发生分离
解析
解：（1）使用限制性内切酶切割目的基因和质粒；使用DNA连接酶连接目的基因和质粒．
（2）题干中，在该工程中所用的基因“剪刀”能识别的序列和切点是一G↓GATCC一，因此，
一G↓GATCC一 一G GATCC一
→+
一CCTAG↓G一 一CCTAG G一
（3）不同生物体内遗传物质DNA的共同点是遗传物质DNA组成基本单位相同，都具有相同的双螺旋结构．将目的基因导入动物细胞的方法是使用显微注射法将目的基因导入受精卵细胞中．
（4）在编码甘氨酸的位点上发生了三个突变，原因都是由一个碱基替换引起的．甘氨酸→精氨酸，由一个碱基替换引起的，将甘氨酸与精氨酸密码子对照，发现甘氨酸可能为GGG，精氨酸可能是CGG或AGG，说明是第一个碱基发生改变G→C或A．缬氨酸→甲硫氨酸，由一个碱基替换引起的，将缬氨酸和甲硫氨酸密码子对照，甲硫氨酸肯定为AUG，发现缬氨酸可能为GUG，说明是第一个碱基发生改变G→A．根据以上分析甘氨酸GGG→缬氨酸GUG，确实是由一个碱基替换引起的．因此甘氨酸最可能为GGG．
（5）突变后转录出的密码子GUU和突变前转录的密码子GUC决定的氨基酸都是缬氨酸，不影响肽链中氨基酸序列，性状表现不受影响．因此这种突变的结果对该生物没有影响．
（6）在形成生殖细胞时等位基因会随同源染色体的分开而分离，因此获得的转基因动物，其后代不一定都含目的基因．
故答案为：
（1）限制性核酸内切酶；DNA连接酶
（2）
一G↓GATCC一 一G GATCC一
→+
一CCTAG↓G一 一CCTAG G一
（3）遗传物质DNA组成基本单位相同，都具有相同的双螺旋结构；受精卵；显微注射法
（4）GGG
（5）无，原因是突变后转录出的密码子GUU和突变前转录的密码子GUC决定的氨基酸都是缬氨酸，不影响肽链中氨基酸序列，性状表现不受影响．
（6）否，在形成生殖细胞时等位基因会发生分离
（1）转基因水稻的培育遵循的原理是______，转基因水稻与普通水稻是否存在生殖隔离______（是/不是）
（2）转基因水稻中抗白叶枯病基因遗传______（遵循/不遵循）孟德尔的基因自由组合定律？理由是______
（3）如果抗性基因用R表示，转基因水稻能产生______种配子，比例是______请图示转基因水稻的体细胞中R在染色体上的位置（表示染色体）
（4）如果抗性基因用R+ 表示，无抗性基因用R-表示，请用遗传图解写出转基因水稻自交获得后代的过程（配子不作要求）．
______．
正确答案
解：（1）基因工程利用的原理为基因重组．转基因水稻只是多了一个基因，它仍然能与普通水稻进行杂交产生可育后代，因此它们之间不存在生殖隔离．
（2）基因的自由组合定律适用于两对位于非同源染色体上的基因，转基因水稻中抗白叶枯病基因没有等位基因，并且其非同源染色体上没有相应的非等位基因，因此转基因水稻中抗白叶枯病基因遗传不遵循孟德尔的基因自由组合定律．
（3）根据题意可知，转基因水稻植株自交得到的后代中，抗白叶枯病植株：不抗白枯叶病植株=15：1，该比例为9：3：3：1的变式，因此该转基因水稻的基因型可以用R+R+R-R-．因此该转基因水稻能产生R+R+、R+R-、R-R-3种配子，比例是1：2：1． 由于该性状的遗传遵循基因的自由组合定律，因此两个R基因应位于两条非同源染色体上．即画图时画两对同源染色体，而两个R基因在非同源染色体上即可．
（5）由于该转基因水稻的基因型可以用R+R+R-R-，因此该转基因水稻能产生R+R+、R+R-、R-R-3种配子，因此写出相应的遗传图解．
故答案为：
（1）基因重组 不是
（2）不遵循 转基因水稻中抗白叶枯病基因没有等位基因（或者非同源染色体上没有相应的非等位基因）
（3）3 1：1：2
（基因位置，染色体数目、大小）
（符号、基因型、表现型、比例）
解析
解：（1）基因工程利用的原理为基因重组．转基因水稻只是多了一个基因，它仍然能与普通水稻进行杂交产生可育后代，因此它们之间不存在生殖隔离．
（2）基因的自由组合定律适用于两对位于非同源染色体上的基因，转基因水稻中抗白叶枯病基因没有等位基因，并且其非同源染色体上没有相应的非等位基因，因此转基因水稻中抗白叶枯病基因遗传不遵循孟德尔的基因自由组合定律．
（3）根据题意可知，转基因水稻植株自交得到的后代中，抗白叶枯病植株：不抗白枯叶病植株=15：1，该比例为9：3：3：1的变式，因此该转基因水稻的基因型可以用R+R+R-R-．因此该转基因水稻能产生R+R+、R+R-、R-R-3种配子，比例是1：2：1． 由于该性状的遗传遵循基因的自由组合定律，因此两个R基因应位于两条非同源染色体上．即画图时画两对同源染色体，而两个R基因在非同源染色体上即可．
（5）由于该转基因水稻的基因型可以用R+R+R-R-，因此该转基因水稻能产生R+R+、R+R-、R-R-3种配子，因此写出相应的遗传图解．
故答案为：
（1）基因重组 不是
（2）不遵循 转基因水稻中抗白叶枯病基因没有等位基因（或者非同源染色体上没有相应的非等位基因）
（3）3 1：1：2
（基因位置，染色体数目、大小）
（符号、基因型、表现型、比例）
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