- DNA重组技术的基本工具
- 共1894题
图1表示含有目的基因D的DNA片段长度（bp即碱基对）和部分碱基序列，图2表示一种质粒的结构和部分碱基序列．现有MspⅠ、BamHⅠ、MboⅠ、SmaⅠ4种限制性核酸内切酶切割的碱基序列和酶切位点分别为C↓CGG、G↓GATCC、↓GATC、CCC↓GGG．请回答下列问题：
（1）图1的一条脱氧核苷酸链中相邻两个碱基之间依次由______连接．
（2）若用限制酶SmaⅠ完全切割图1中DNA片段，产生的末端是______末端，其产物长度为______．
（3）若图1中虚线方框内的碱基对被T-A碱基对替换，那么基因D就突变为基因d．从杂合子分离出图1及其对应的DNA片段，用限制酶SmaⅠ完全切割，产物中共有______种不同DNA片段．
（4）若将图2中质粒和目的基因D通过同种限制酶处理后进行，形成重组质粒，那么应选用的限制酶是______．在导入重组质粒后，为了筛选出含重组质粒的大肠杆菌，一般需要用添加______的培养基进行培养．经检测，部分含有重组质粒的大肠杆菌菌株中目的基因D不能正确表达，其最可能的原因是______．
正确答案
解：（1）一条脱氧核苷酸链中相邻两个碱基之间依次由脱氧核糖、磷酸、脱氧核糖连接．
（2）限制酶SmaⅠ的酶切位点是CCC↓GGG，其切割产生的是平末端．图1中DNA片段含有两个SmaⅠ酶切位点，被SmaⅠ酶完全切割后出现三个长度的片段，分别是537bp、790bp、661bp．
（3）杂合子的基因型为Dd，其中D基因片段有两个SmaⅠ酶切位点，完全切割后出现三个片段长度分别是537bp、790bp、661bp，发生基因突变后的d基因片段只有一个SmaⅠ酶切位点，完全切割后出现两个片段长度分别是1327bp、661bp，所以从杂合子中分离的DNA片段被限制酶SmaⅠ完全切割后形成会四种不同的DNA片段．
（4）限制酶MspⅠ和SmaⅠ的切割位点位于目的基因D上，若用这两种酶切割会被破坏目的基因D；运载体的两个标记基因上都有限制酶MboⅠ的切割位点，用该酶切割会破坏这两个标记基因，因此只能选用限制酶BamHⅠ切割外源DNA分子和运载体．用限制酶BamHⅠ切割质粒会破坏抗生素A抗性基因，但不会破坏抗生素B抗性基因，所以导入重组质粒的大肠杆菌能在含有抗生素B的培养基上生存，因此为了筛选出含重组质粒的大肠杆菌，一般需要用添加抗生素B的培养基培养．由于同种限制酶切割形成的末端相同，部分目的基因D与质粒反向连接，这样会导致部分含有重组质粒的大肠杆菌菌株中目的基因D不能正确表达．
故答案为：
（1）脱氧核糖、磷酸、脱氧核糖
（2）平 537bp、790bp、661bp
（3）4
（4）BamHⅠ抗生素B 同种限制酶切割形成的末端相同，部分目的基因D与质粒反向连接
解析
解：（1）一条脱氧核苷酸链中相邻两个碱基之间依次由脱氧核糖、磷酸、脱氧核糖连接．
（2）限制酶SmaⅠ的酶切位点是CCC↓GGG，其切割产生的是平末端．图1中DNA片段含有两个SmaⅠ酶切位点，被SmaⅠ酶完全切割后出现三个长度的片段，分别是537bp、790bp、661bp．
（3）杂合子的基因型为Dd，其中D基因片段有两个SmaⅠ酶切位点，完全切割后出现三个片段长度分别是537bp、790bp、661bp，发生基因突变后的d基因片段只有一个SmaⅠ酶切位点，完全切割后出现两个片段长度分别是1327bp、661bp，所以从杂合子中分离的DNA片段被限制酶SmaⅠ完全切割后形成会四种不同的DNA片段．
（4）限制酶MspⅠ和SmaⅠ的切割位点位于目的基因D上，若用这两种酶切割会被破坏目的基因D；运载体的两个标记基因上都有限制酶MboⅠ的切割位点，用该酶切割会破坏这两个标记基因，因此只能选用限制酶BamHⅠ切割外源DNA分子和运载体．用限制酶BamHⅠ切割质粒会破坏抗生素A抗性基因，但不会破坏抗生素B抗性基因，所以导入重组质粒的大肠杆菌能在含有抗生素B的培养基上生存，因此为了筛选出含重组质粒的大肠杆菌，一般需要用添加抗生素B的培养基培养．由于同种限制酶切割形成的末端相同，部分目的基因D与质粒反向连接，这样会导致部分含有重组质粒的大肠杆菌菌株中目的基因D不能正确表达．
故答案为：
（1）脱氧核糖、磷酸、脱氧核糖
（2）平 537bp、790bp、661bp
（3）4
（4）BamHⅠ抗生素B 同种限制酶切割形成的末端相同，部分目的基因D与质粒反向连接
阅读如下材料：
材料甲：科学家将牛生长激素基因导入小鼠受精卵在，得到了体型巨大的“超级小鼠”；科学家采用农杆菌转化法培育出转基因烟草．
材料乙：T4溶菌酶在温度较高时易失去活性，科学家对编码T4溶菌酶的基因进行改造，使其表达的T4溶菌酶的第3位的异亮氨酸变为半胱氨酸，在该半胱氨酸与第97为的半胱氨酸之间形成了一个二硫键，提高了T4溶菌酶的耐热性．
材料丙：兔甲和兔乙是同一物种的两个雌性个体，科学家将兔甲受精卵发育成的胚胎移植到兔乙的体内，成功产出兔甲的后代，证实了同一物种的胚胎可在不同个体的体内发育．
回答下列问题：
（1）材料甲属于基因工程的范畴．将基因表达载体导入小鼠的受精卵中常用______法．构建基因表达载体常用的工具酶有______和______．在培育转基因植物是，常用农杆菌转化发，农杆菌的作用是______．
（2）材料乙属于______工程范畴．该工程是指以分子生物学相关理论为基础，通过基因修饰或基因合成，对______进行改造，或制造制造一种______的技术．在该实例中，引起T4溶菌酶空间结构改变的原因是组成该酶肽链的______序列发生了改变．
（4）材料丙属于胚胎工程的范畴．胚胎移植是指将获得的早期胚胎移植到______种的、生理状况相同的另一个雌性动物体内，使之继续发育成新个体的技术．在资料丙的实例中，兔甲称为______体，兔乙称为______体．
正确答案
解：（1）将目的基因导入动物细胞最有效的方法是显微注射法；构建基因表达载体时，首先要用同一种限制酶切割含有目的基因的外源DNA分子和运载体，其次还要用DNA连接酶将目的基因和运载体连接形成重组DNA分子；在培育转基因植物时，常用农杆菌转化法，其中农杆菌的作用是感染植物，将目的基因转移到受体细胞中．
（2）材料乙属于蛋白质工程范畴．该工程是指以分子生物学相关理论为基础，通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造，或制造一种新蛋白质的技术．在该实例中，引起T4溶菌酶空间结构改变的原因是组成该酶肽链的氨基酸序列发生了改变．
（3）胚胎移植是指将获得的早期胚胎移植到同种的、生理状况相同的另一个雌性动物体内，使之继续发育成新个体的技术．在材料丙的实例中，兔甲称为供体，兔乙称为受体．
故答案为：
（1）显微注射法 限制性内切酶 DNA连接酶 农杆菌可感染植物，将目的基因转移到受体细胞中
（2）蛋白质 现有蛋白质 新蛋白质 氨基酸
（3）同 供体 受体
解析
解：（1）将目的基因导入动物细胞最有效的方法是显微注射法；构建基因表达载体时，首先要用同一种限制酶切割含有目的基因的外源DNA分子和运载体，其次还要用DNA连接酶将目的基因和运载体连接形成重组DNA分子；在培育转基因植物时，常用农杆菌转化法，其中农杆菌的作用是感染植物，将目的基因转移到受体细胞中．
（2）材料乙属于蛋白质工程范畴．该工程是指以分子生物学相关理论为基础，通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造，或制造一种新蛋白质的技术．在该实例中，引起T4溶菌酶空间结构改变的原因是组成该酶肽链的氨基酸序列发生了改变．
（3）胚胎移植是指将获得的早期胚胎移植到同种的、生理状况相同的另一个雌性动物体内，使之继续发育成新个体的技术．在材料丙的实例中，兔甲称为供体，兔乙称为受体．
故答案为：
（1）显微注射法 限制性内切酶 DNA连接酶 农杆菌可感染植物，将目的基因转移到受体细胞中
（2）蛋白质 现有蛋白质 新蛋白质 氨基酸
（3）同 供体 受体
已知甲种农作物因受到乙种昆虫危害而减产，乙种昆虫食用某种原核生物分泌的丙种蛋白质后死亡．因此，可将丙种蛋白质基因转入到甲种农作物体内，使甲种农作物获得抗乙种昆虫危害的能力．回答下列问题：
（1）为了获得丙种蛋白质的基因，根据丙种蛋白质的______序列，推测出丙种蛋白质的mRNA序列，然后按照碱基互补配对原则，推测其DNA的______序列；再通过化学方 法合成所需基因．
（2）构建基因表达载体时，用不同类型的限制酶切割DNA后，可能产生粘性末端，也可能产生______末端．若要在限制酶切割目的基因和质粒后使其直接进行连接，则应选择能使二者产生______（相同、不同）粘性末端的限制酶．基因表达载体中标记基因的作用是______．
（3）为了检测丙种蛋白质的基因是否转录出了mRNA，可用标记的丙种蛋白质的基因片段作探针与mRNA杂交，该杂交技术称为______．
（4）将丙种蛋白质基因通过农杆菌转化法导入甲种农作物细胞，先要将目的基因插入农杆菌Ti质粒的______ 中，然后用该农杆菌感染甲种农作物细胞，通过DNA重组将目的基因插入植物细胞中______上，使目的基因的遗传特性得意稳定维持和表达．
正确答案
解：（1）在已知蛋白质的氨基酸序列的情况下，可根据氨基酸和碱基的对应关系，推出合成该蛋白质的mRNA序列，依据碱基互补配对原则再推出DNA的碱基序列，用DNA合成仪通过化学方法来合成目的基因．
（2）用限制酶切割DNA后，可能产生黏性末端，也可能产生平口末端．若要在限制酶基因工程中，往往采用同种限制酶切割目的基因和质粒以产生相同的黏性末端，再用DNA连接酶使其直接进行连接．标记基因用于鉴别受体细胞中是否含有目的基因，从而将含有目的基因的细胞筛选出来．
（3）为了检测目的基因是否转录出了mRNA，可采用分子杂交技术，即用放射性同位素标记的胰岛素基因作探针与mRNA杂交．
（4）采用农杆菌转化法将目的基因导入植物细胞时，先要将目的基因插入农杆菌Ti质粒的T-DNA中，然后用该农杆菌感染植物细胞，通过DNA重组将目的基因插入植物细胞的染色体DNA上．
故答案为：
（1）基因 碱基
（2）平 相同 鉴别受体细胞中是否含有目的基因，从而将含有目的基因的细胞筛选出来
（3）DNA-RNA分子杂交
（4）T-DNA 染色体
解析
解：（1）在已知蛋白质的氨基酸序列的情况下，可根据氨基酸和碱基的对应关系，推出合成该蛋白质的mRNA序列，依据碱基互补配对原则再推出DNA的碱基序列，用DNA合成仪通过化学方法来合成目的基因．
（2）用限制酶切割DNA后，可能产生黏性末端，也可能产生平口末端．若要在限制酶基因工程中，往往采用同种限制酶切割目的基因和质粒以产生相同的黏性末端，再用DNA连接酶使其直接进行连接．标记基因用于鉴别受体细胞中是否含有目的基因，从而将含有目的基因的细胞筛选出来．
（3）为了检测目的基因是否转录出了mRNA，可采用分子杂交技术，即用放射性同位素标记的胰岛素基因作探针与mRNA杂交．
（4）采用农杆菌转化法将目的基因导入植物细胞时，先要将目的基因插入农杆菌Ti质粒的T-DNA中，然后用该农杆菌感染植物细胞，通过DNA重组将目的基因插入植物细胞的染色体DNA上．
故答案为：
（1）基因 碱基
（2）平 相同 鉴别受体细胞中是否含有目的基因，从而将含有目的基因的细胞筛选出来
（3）DNA-RNA分子杂交
（4）T-DNA 染色体
生物技术已经渗入到了我们生活的方方面面，比如：
（1）目前临床用的胰岛素生效较慢，科学家将胰岛素B链的第28和29个氨基酸调换顺序，成功获得了速效胰岛素．生产速效胰岛素，需要对______（胰岛素/胰岛素mRNA/胰岛素基因/胰岛）进行定向改造．为了将改造后的分子导入受体大肠杆菌，一般需要用______处理大肠杆菌细胞，使之成为______细胞．
（2）科学家利用人绒毛膜促性腺激素的单克隆抗体，制作出了早早孕试纸．要获得人绒毛膜促性腺激素的单克隆抗体，需要先将______注射到小鼠体内，培养一段时间之后，将从小鼠的脾脏中提取出的______和小鼠的______细胞融合，获得杂交细胞，杂交细胞经特定培养基培养和抗体检测等方法筛选后，就能获得既能持续增殖，又能产生人绒毛膜促性腺激素的单克隆抗体的细胞了．
（3）许多不孕不育的夫妇受益于试管婴儿技术，在体外受精前，要对采集到的精子进行______处理，才能与卵子受精．受精后形成的受精卵要移入______中继续培养到4细胞阶段再移植到母亲体内，早期胚胎发育到______阶段的某一时刻，会冲破透明带，称之为“孵化”．
正确答案
解：（1）蛋白质工程想获得人类需要的蛋白质，依然对表达出相应的蛋白质的基因进行改装，即生产速效胰岛素，需要对胰岛素基因进行定向改造．一般需要用 Ca2+处理大肠杆菌细胞，使之成为感受态细胞为，再将改造后的分子导入受体大肠杆菌．
（2）人绒毛膜促性腺激素的单克隆抗体，制作出了早早孕试纸．需要先将人绒毛膜促性腺激素注射到小鼠体内，使小鼠获得能产生相应抗体的B淋巴细胞，然后从小鼠的脾脏中提取出的B淋巴细胞和小鼠的骨髓瘤细胞细胞融合，获得能产生单克隆抗体的杂交瘤细胞．
（3）采集到的精子进行获能处理，才能与卵子受精．受精后形成的受精卵要移入发育培养液中继续培养到相应胚胎时期，再进行胚胎移植，早期胚胎发育到囊胚阶段，囊胚的扩大会导致透明带的破裂，胚胎伸展出来，这一过程叫孵化．
故答案为：
（1）胰岛素基因 Ca2+感受态
（2）人绒毛膜促性腺激素 B淋巴细胞 骨髓瘤细胞
（3）获能 发育培养液 囊胚
解析
解：（1）蛋白质工程想获得人类需要的蛋白质，依然对表达出相应的蛋白质的基因进行改装，即生产速效胰岛素，需要对胰岛素基因进行定向改造．一般需要用 Ca2+处理大肠杆菌细胞，使之成为感受态细胞为，再将改造后的分子导入受体大肠杆菌．
（2）人绒毛膜促性腺激素的单克隆抗体，制作出了早早孕试纸．需要先将人绒毛膜促性腺激素注射到小鼠体内，使小鼠获得能产生相应抗体的B淋巴细胞，然后从小鼠的脾脏中提取出的B淋巴细胞和小鼠的骨髓瘤细胞细胞融合，获得能产生单克隆抗体的杂交瘤细胞．
（3）采集到的精子进行获能处理，才能与卵子受精．受精后形成的受精卵要移入发育培养液中继续培养到相应胚胎时期，再进行胚胎移植，早期胚胎发育到囊胚阶段，囊胚的扩大会导致透明带的破裂，胚胎伸展出来，这一过程叫孵化．
故答案为：
（1）胰岛素基因 Ca2+感受态
（2）人绒毛膜促性腺激素 B淋巴细胞 骨髓瘤细胞
（3）获能 发育培养液 囊胚
在培育转基因植物的研究中，卡那霉素抗性基因（kan）常作为标记基因，只有含卡那霉素抗性基因的细胞才能在卡那霉素培养基上生长．如图为获得抗虫棉的技术流程．请据图回答：
（1）A过程需要的酶有______、______．
（2）B过程及其结果体现了质粒作为运载体必须具备的两个条件是______、______．
（3）C过程的培养基除含有必要营养物质、琼脂和激素外，还必须加入______．
（4）科学家发现转基因植株的卡那霉素抗性基因的传递符合孟德尔遗传规律．
①将转基因植株与______杂交，其后代中抗卡那霉素型与卡那霉素敏感型的数量比为1：1．
②若该转基因植株自交，则其后代中抗卡那霉素型与卡那霉素敏感型的数量比为______．
③若将该转基因植株的花药在卡那霉素培养基上作离体培养，则获得的再生植株群体中抗卡那霉素型植株占______%．
正确答案
解：（1）A为基因表达载体的构建过程，该过程首先要用同一种限制酶切割目的基因和质粒，其次还要用DNA连接酶把目的基因和运载体质粒连接成重组质粒．
（2）B过程是培养并选择含有重组质粒的土壤农杆菌，其中“选择”体现了质粒作为运载体必须具备具有标记基因；“培养”体现了质粒作为运载体必须能在宿主细胞中复制并稳定保存．
（3）由图可知标记基因是卡那霉素抗性基因，因此C过程的培养基除含有必要营养物质、琼脂和激素外，还必须加入卡那霉素．
（4）①后代中抗卡那霉素型与卡那霉素敏感型的数量比为1：1．说明此杂交方式为测交，抗卡那霉素型为显性杂合体（Aa），卡那霉素敏感型为隐性纯合子（aa），杂交后代表现型抗卡那霉素型与卡那霉素敏感型的数量比为1：1．
②抗卡那霉素型植株是显性杂合体（Aa），该类型植株自交，即Aa×Aa，后代性状分离比是抗卡那霉素型：卡那霉素敏感型=3：1．
③如果培养基不加卡那霉素，那么其再生植株中有一半是卡那霉素敏感型，另一半是抗卡那霉素型，所以将该转基因植株的花药在含有卡那霉素培养基上作离体培养时，卡那霉素对再生植株群体起到一个选择作用，将卡那霉素敏感型全部淘汰，只留下抗卡那霉素型，因此培养基中全部是抗卡那霉素型，占总数的100%．
故答案为：
（1）限制性内切酶、DNA连接酶
（2）具有标记基因、能在宿主细胞中复制并稳定保存
（3）卡那霉素
（4）①非转基因植株 ②3：1 ③100
解析
解：（1）A为基因表达载体的构建过程，该过程首先要用同一种限制酶切割目的基因和质粒，其次还要用DNA连接酶把目的基因和运载体质粒连接成重组质粒．
（2）B过程是培养并选择含有重组质粒的土壤农杆菌，其中“选择”体现了质粒作为运载体必须具备具有标记基因；“培养”体现了质粒作为运载体必须能在宿主细胞中复制并稳定保存．
（3）由图可知标记基因是卡那霉素抗性基因，因此C过程的培养基除含有必要营养物质、琼脂和激素外，还必须加入卡那霉素．
（4）①后代中抗卡那霉素型与卡那霉素敏感型的数量比为1：1．说明此杂交方式为测交，抗卡那霉素型为显性杂合体（Aa），卡那霉素敏感型为隐性纯合子（aa），杂交后代表现型抗卡那霉素型与卡那霉素敏感型的数量比为1：1．
②抗卡那霉素型植株是显性杂合体（Aa），该类型植株自交，即Aa×Aa，后代性状分离比是抗卡那霉素型：卡那霉素敏感型=3：1．
③如果培养基不加卡那霉素，那么其再生植株中有一半是卡那霉素敏感型，另一半是抗卡那霉素型，所以将该转基因植株的花药在含有卡那霉素培养基上作离体培养时，卡那霉素对再生植株群体起到一个选择作用，将卡那霉素敏感型全部淘汰，只留下抗卡那霉素型，因此培养基中全部是抗卡那霉素型，占总数的100%．
故答案为：
（1）限制性内切酶、DNA连接酶
（2）具有标记基因、能在宿主细胞中复制并稳定保存
（3）卡那霉素
（4）①非转基因植株 ②3：1 ③100
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