- DNA重组技术的基本工具
- 共1894题
研究发现,人体2号染色体上的ALK基因和EML4基因会发生异常融合(如图所示),该变异与肺癌的发生关系密切,为探究A-E融合基因的作用,研究者以小鼠为材料进行了多想实验,请回答:
(1)将A-E融合基因的表达载体导入小鼠的______细胞,如果转基因成功可在小鼠体内检测到______、______和______.
(2)A-E融合基因的转基因在小鼠的肺泡上皮细胞表达.几周后发现这些小鼠的双肺长出了成百上千的癌结节,说明该融合基因表达产物有致癌作用,为使该结论更有说服力,还需用______的小鼠进行对照实验.该产物致癌的机理可能是什么?______.
(3)ALK抑制剂是治疗该种肺癌的特效药物,但是A-E融合基因的表达产物在1156号(半胱氨酸→甲流氨酸)和1196号(亮氨酸→甲流氨酸)发生改变时,该药物失效,说明该融合基因发生了由于______而引起的突变.目前发现A-E融合基因还可以发生9种以上的突变,这些突变都能导致肺部癌变,也使特效药失效,以上现象体现了基因突变的特点______.
正确答案
解答:(1)将A-E融合基因通过基因工程技术导入小老鼠的体内获得转基因老鼠,在获得转基因动物的过程中通常导入哺乳动物的受精卵中,转基因是否成功还需进行基因工程的第四步是目的基因的监测与鉴定(选修三P14),就本题而言如果转基因成功可在小鼠体内检测到:A-E融合基因、A-E融合基因的mRNA、A-E融合基因的蛋白质;
(2)A-E融合基因的转基因在小鼠的肺泡上皮细胞表达.几周后发现这些小鼠的双肺长出了成百上千的癌结节,说明该融合基因表达产物有致癌作用,为使该结论更有说服力,还需要设置对照实验,要排除载体和原有基因的影响,必须设置两组对照:导入空白载体和没有导入A-E融合基因,该产物致癌的机理可能是引起了促进原癌基因和抑癌基因发生突变;
(3)由于A-E融合基因的表达产物在1156号(半胱氨酸→甲流氨酸)和1196号(亮氨酸→甲流氨酸)发生了氨基酸种类的改变没有影响到氨基酸的数目的改变,所以可推测变异类型为:碱基对的替换;目前发现A-E融合基因还可以发生9种以上的突变,这些突变都能导致肺部癌变,也使特效药失效,以上现象体现了基因突变的特点:不定向性、多害少利;
故答案为:
(1)受精卵 A-E融合基因 A-E融合基因的mRNA A-E融合基因的蛋白质
(2)导入空白载体/没有导入A-E融合基因 促进原癌基因和抑癌基因发生突变
(3)碱基对的替换 不定向性、多害少利
解析
解答:(1)将A-E融合基因通过基因工程技术导入小老鼠的体内获得转基因老鼠,在获得转基因动物的过程中通常导入哺乳动物的受精卵中,转基因是否成功还需进行基因工程的第四步是目的基因的监测与鉴定(选修三P14),就本题而言如果转基因成功可在小鼠体内检测到:A-E融合基因、A-E融合基因的mRNA、A-E融合基因的蛋白质;
(2)A-E融合基因的转基因在小鼠的肺泡上皮细胞表达.几周后发现这些小鼠的双肺长出了成百上千的癌结节,说明该融合基因表达产物有致癌作用,为使该结论更有说服力,还需要设置对照实验,要排除载体和原有基因的影响,必须设置两组对照:导入空白载体和没有导入A-E融合基因,该产物致癌的机理可能是引起了促进原癌基因和抑癌基因发生突变;
(3)由于A-E融合基因的表达产物在1156号(半胱氨酸→甲流氨酸)和1196号(亮氨酸→甲流氨酸)发生了氨基酸种类的改变没有影响到氨基酸的数目的改变,所以可推测变异类型为:碱基对的替换;目前发现A-E融合基因还可以发生9种以上的突变,这些突变都能导致肺部癌变,也使特效药失效,以上现象体现了基因突变的特点:不定向性、多害少利;
故答案为:
(1)受精卵 A-E融合基因 A-E融合基因的mRNA A-E融合基因的蛋白质
(2)导入空白载体/没有导入A-E融合基因 促进原癌基因和抑癌基因发生突变
(3)碱基对的替换 不定向性、多害少利
自然界中的两种微生物,可以通过各自不同的作用将培养液中的葡萄糖转化为维生素C,其过程如下图所示.在欧文氏菌中无2,5-DKG还原酶,不能将2,5-DKG转化为2-KLG;而棒状杆菌不能直接转化D-葡萄糖.科学家通过基因工程技术,改造其中一种细菌,仅用一步发酵即可生成2-KLG.请根据以上信息回答下列问题.
(1)由图知,欧文氏菌和棒状杆菌的同化作用类型是______.
(2)利用基因工程技术可以改造上述两种菌中的______菌,使其可直接利用D-葡萄糖生成2-KLG.
(3)利用基因工程技术改造此细菌的基本方法是:先用______同时切割______和______,然后用DNA连接酶将上述切割产物连接,构成______并将其导入到受体菌中.
(4)按其来源不同,基因工程中所使用的DNA连接酶有两类,即______DNA连接酶和______DNA连接酶.
(5)基因工程中除质粒外,______和______也可作为运载体.
(6)一般情况下,不能直接用未处理的此菌作为受体菌,原因是______.
正确答案
解:(1)由图知,欧文氏菌和棒状杆菌的同化作用类型都是异养型.
(2)由于在欧文氏菌中无2,5-二酮基-D-葡萄糖酸还原酶,所以利用基因工程技术改造欧文氏菌,使其可直接利用D-葡萄糖生成2-二酮基-L-古龙酸.
(3)利用基因工程技术改造此细菌的基本方法是:先用同种限制性核酸内切酶同时切割目的基因(2,5-DKG还原酶基因)和运载体,然后用DNA连接酶将上述切割产物连接,构成重组DNA分子,并将其导入到受体菌中.
(4)按其来源不同,基因工程中所使用的DNA连接酶有两类,即EcoliDNA连接酶和T4DNA连接酶.
(5)基因工程常用的运载体:质粒、噬菌体的衍生物、动植物病毒.
(6)未处理的此菌吸收质粒(外源DNA)的能力极弱,因此一般情况下,不能直接用未处理的此菌作为受体菌.
故答案为;
(1)异养型
(2)欧文氏菌
(3)同种限制性核酸内切酶 2,5-DKG还原酶基因 质粒 重组质粒(重组DNA)
(4)Ecoli T4
(5)噬菌体 动植物病毒
(6)未处理的此菌吸收质粒(外源DNA)的能力极弱
解析
解:(1)由图知,欧文氏菌和棒状杆菌的同化作用类型都是异养型.
(2)由于在欧文氏菌中无2,5-二酮基-D-葡萄糖酸还原酶,所以利用基因工程技术改造欧文氏菌,使其可直接利用D-葡萄糖生成2-二酮基-L-古龙酸.
(3)利用基因工程技术改造此细菌的基本方法是:先用同种限制性核酸内切酶同时切割目的基因(2,5-DKG还原酶基因)和运载体,然后用DNA连接酶将上述切割产物连接,构成重组DNA分子,并将其导入到受体菌中.
(4)按其来源不同,基因工程中所使用的DNA连接酶有两类,即EcoliDNA连接酶和T4DNA连接酶.
(5)基因工程常用的运载体:质粒、噬菌体的衍生物、动植物病毒.
(6)未处理的此菌吸收质粒(外源DNA)的能力极弱,因此一般情况下,不能直接用未处理的此菌作为受体菌.
故答案为;
(1)异养型
(2)欧文氏菌
(3)同种限制性核酸内切酶 2,5-DKG还原酶基因 质粒 重组质粒(重组DNA)
(4)Ecoli T4
(5)噬菌体 动植物病毒
(6)未处理的此菌吸收质粒(外源DNA)的能力极弱
请据图回答下列问题:
(1)在培育转基因牛过程中,②过程常用的方法是______.转基因牛可通过分泌乳汁来产生人生长激素,在基因表达载体中,人生长激素基因的首端必须含有______,其作用是能够被______识别并结合从而启动转录过程.
(2)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______和______的特点.
(3)一般情况下农杆菌不能感染的植物是______,利用农杆菌自然条件下感染植物的特点,能实现______.
正确答案
解:(1)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.基因的表达需要启动子,因此在基因表达载体中,人生长激素基因的首端必须含有启动子,其作用是能够被RNA聚合酶识别并结合从而启动转录过程.
(2)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).
(3)在自然条件下,农杆菌感染双子叶植物和裸子植物,而对大多数单子叶植物没有感染能力.利用农杆菌这一点特点,能实现将目的基因导入到植物细胞染色体的DNA上的目的.
故答案为:
(1)显微注射法 启动子 RNA聚合酶
(2)B细胞(浆细胞) 无限增殖 产生特异性抗体
(3)单子叶植物 目的基因导入到植物细胞染色体的DNA上
解析
解:(1)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.基因的表达需要启动子,因此在基因表达载体中,人生长激素基因的首端必须含有启动子,其作用是能够被RNA聚合酶识别并结合从而启动转录过程.
(2)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).
(3)在自然条件下,农杆菌感染双子叶植物和裸子植物,而对大多数单子叶植物没有感染能力.利用农杆菌这一点特点,能实现将目的基因导入到植物细胞染色体的DNA上的目的.
故答案为:
(1)显微注射法 启动子 RNA聚合酶
(2)B细胞(浆细胞) 无限增殖 产生特异性抗体
(3)单子叶植物 目的基因导入到植物细胞染色体的DNA上
科学家将人的生长激素基因与大肠杆菌的DNA分子进行重组,并成功地在大肠杆菌中得以表达.但在进行基因工程的操作过程中,需使用特定的限制酶切割目的基因和质粒,便于重组和筛选.已知限制酶Ⅰ的识别序列和切点是-G↓GATCC-,限制酶Ⅱ的识别序列和切点是-↓GATC-,据图回答:
(1)过程①表示的是采取______的方法来获取目的基因.
(2)根据图示分析,在构建基因表达载体过程中,应用限制酶切割______质粒,用限制酶切割目的______基因.用限制酶切割目的基因和运载体后形成的黏性末端通过______原则进行连接.
(3)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______,反之则没有导入.
(4)人体的生长激素基因能在细菌体内成功表达是因为______.写出目的基因导入细菌中表达的过程.______
(5)人的基因之所以能与大肠杆菌的DNA分子进行重组,原因是______.
正确答案
解:(1)由人生长激素基因的mRNA获取人生长激素基因的方法是反转录法.
(2)由题干知限制酶Ⅰ与限制酶Ⅱ切割后留下的黏性末端能黏合在一起;由图示知质粒上有限制酶Ⅰ和限制酶Ⅱ两种酶的识别序列,形成重组质粒后,GeneⅠ完整,那么切割质粒的切点应在GeneⅡ处,即用限制酶Ⅰ在GeneⅡ处将质粒切开.用限制酶切割目的基因和运载体后形成的黏性末端可以通过碱基互补配对原则形成氢键进行连接.
(3)用限制酶Ⅱ切割质粒后会破四环素抗性基因,不会破坏氨苄青霉素抗性基因,因此能在含氨苄青霉素的培养基上生存的大肠杆菌已经成功导入普通质粒或重组质粒,反之则说明没有导入.
(4)所有的生物共用一套密码子,是人体的生长激素基因在细菌体内成功表达的基础.目的基因导入细菌中的表达过程包括转录和反应过程,如图
(5)由于人的基因与大肠杆菌DNA的双螺旋结构相同,因此人的基因能与大肠杆菌的DNA分子进行重组.
故答案为:
(1)逆转录法(人工合成法)
(2)ⅠⅡ碱基互补配对
(3)普通质粒或重组质粒
(4)共用一套(遗传)密码子
(5)人的基因与大肠杆菌DNA的双螺旋结构相同
解析
解:(1)由人生长激素基因的mRNA获取人生长激素基因的方法是反转录法.
(2)由题干知限制酶Ⅰ与限制酶Ⅱ切割后留下的黏性末端能黏合在一起;由图示知质粒上有限制酶Ⅰ和限制酶Ⅱ两种酶的识别序列,形成重组质粒后,GeneⅠ完整,那么切割质粒的切点应在GeneⅡ处,即用限制酶Ⅰ在GeneⅡ处将质粒切开.用限制酶切割目的基因和运载体后形成的黏性末端可以通过碱基互补配对原则形成氢键进行连接.
(3)用限制酶Ⅱ切割质粒后会破四环素抗性基因,不会破坏氨苄青霉素抗性基因,因此能在含氨苄青霉素的培养基上生存的大肠杆菌已经成功导入普通质粒或重组质粒,反之则说明没有导入.
(4)所有的生物共用一套密码子,是人体的生长激素基因在细菌体内成功表达的基础.目的基因导入细菌中的表达过程包括转录和反应过程,如图
(5)由于人的基因与大肠杆菌DNA的双螺旋结构相同,因此人的基因能与大肠杆菌的DNA分子进行重组.
故答案为:
(1)逆转录法(人工合成法)
(2)ⅠⅡ碱基互补配对
(3)普通质粒或重组质粒
(4)共用一套(遗传)密码子
(5)人的基因与大肠杆菌DNA的双螺旋结构相同
根据模拟制作重组DNA分子的活动,甲DNA分子、乙DNA分子被EcoRI酶切后,即可获得所需的目的基因和质粒,回答以下问题:
(1)绿色硬纸板(甲DNA分子)的碱基序列为:
…ATAGCATGCTATCCATGAATTCGGCATAC…
…TATCGTACGATAGGTACTTAAGCCGTATG…
红色硬纸板(乙DNA分子)的碱基序列为:
…TCCTAGAATTCTCGGTATGAATTCCATAC…
…AGGATCTTAAGAGCCATACTTAAGGTATG…
其中,______ DNA分子含有“目的基因”,______ DNA分子是“质粒”.
(2)用剪刀代表进行切割.酶切位点在______ (a处还是b处),此化学键称为______.请用“||”在甲、乙两DNA分子上标出EcoRI的作用位点.
(3)你模拟插入的DNA片断能称得上一个基因吗?______.EcoRI属于______ 酶.
(4)从基因文库中获取目的基因是常用方法,基因文库实际上就是指导入了某种生物不同基因的许多DNA片断的______ 的群体.按照其中所含基因的量又可分为______ 文库和______ 文库.
正确答案
解:(1)EcoRI酶的识别序列是-GAATTC-,甲中含有一个识别序列,乙中含有两个识别序列,所以甲表示质粒,乙中含有目的基因.
(2)限制酶的切割位点是脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键.EcoRI限制酶能识别-GAATTC-序列,并在G与A之间切割核苷酸序列,切割方式如下:
绿色硬纸板(DNA分子甲)的碱基序列为:
…ATAGCATGCTATCCATG||AATTCGGCATAC…
…TATCGTACGATAGGTACTTAA||GCCGTATG…
红色硬纸板(DNA分子乙)的碱基序列为:
…TCCTAG||AATTCTCGGTATG||AATTCCATAC…
…AGGATCTTAA||GAGCCATACTTAA||GGTATG…
(3)基因是具有遗传效应的DNA片段,该片断不能称为一个基因.EcoRI属于限制酶.
(4)基因文库是指导入了某种生物不同基因的许多DNA片断的受体菌的群体,包括基因组文库和部分基因文库.
故答案为:
(1)乙,甲
(2)a处,磷酸二酯键
绿色硬纸板(DNA分子甲)的碱基序列为:
…ATAGCATGCTATCCATG||AATTCGGCATAC…
…TATCGTACGATAGGTACTTAA||GCCGTATG…
红色硬纸纸(DNA分子乙)的碱基序列为:
…TCCTAG||AATTCTCGGTATG||AATTCCATAC…
…AGGATCTTAA||GAGCCATACTTAA||GGTATG…
(3)不能,限制性核酸内切酶
(4)受体菌 基因组 部分基因
解析
解:(1)EcoRI酶的识别序列是-GAATTC-,甲中含有一个识别序列,乙中含有两个识别序列,所以甲表示质粒,乙中含有目的基因.
(2)限制酶的切割位点是脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键.EcoRI限制酶能识别-GAATTC-序列,并在G与A之间切割核苷酸序列,切割方式如下:
绿色硬纸板(DNA分子甲)的碱基序列为:
…ATAGCATGCTATCCATG||AATTCGGCATAC…
…TATCGTACGATAGGTACTTAA||GCCGTATG…
红色硬纸板(DNA分子乙)的碱基序列为:
…TCCTAG||AATTCTCGGTATG||AATTCCATAC…
…AGGATCTTAA||GAGCCATACTTAA||GGTATG…
(3)基因是具有遗传效应的DNA片段,该片断不能称为一个基因.EcoRI属于限制酶.
(4)基因文库是指导入了某种生物不同基因的许多DNA片断的受体菌的群体,包括基因组文库和部分基因文库.
故答案为:
(1)乙,甲
(2)a处,磷酸二酯键
绿色硬纸板(DNA分子甲)的碱基序列为:
…ATAGCATGCTATCCATG||AATTCGGCATAC…
…TATCGTACGATAGGTACTTAA||GCCGTATG…
红色硬纸纸(DNA分子乙)的碱基序列为:
…TCCTAG||AATTCTCGGTATG||AATTCCATAC…
…AGGATCTTAA||GAGCCATACTTAA||GGTATG…
(3)不能,限制性核酸内切酶
(4)受体菌 基因组 部分基因
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