- DNA重组技术的基本工具
- 共1894题
随着科学技术的发展，人们可以根据需求改造生物的性状，在许多领域取得了可喜的成果，下图是利用奶牛乳汁生产人类血清白蛋白的图解，请根据下图回答：
（1）在此工程过程中涉及到的现代生物技术主要有：______（至少写出三项）．
（2）在基因工程中，在②进入③之前要用______和（运）载体等工具来形成重组DNA分子．目前将目的基因导入动物细胞最常用的方法是______．
（3）图中①一般经______处理可以得到③．
（4）从下列A～D中选出④到⑤的过程中J下确的操作方法是______．
（5）⑦是⑥生出的后代，那么⑦的遗传性状和______最相拟，因为______．
如果②的数量太少常用______技术来扩增．要实现⑦批量生产血清白蛋白，则要求③的性染色体是______．
正确答案
解：（1）由以上分析可知，图示过程涉及到基因工程、核移植、动物细胞培养技术和胚胎移植等技术．
（2）②～③表示将目的基因导入受体细胞，在此之前需要构建基因表达载体，该过程中需先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．将目的基因导入动物细胞常用显微注射法．
（3）动物细胞培养时，需要胰蛋白酶处理组织以获得单个细胞．
（4）进行胚胎分割时，应选择发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚．对囊胚阶段的胚胎进行分割时要注意将内细胞团均等分割，否则会影响分割后胚胎的恢复和进一步发育．
（5）个体⑦的核物质（或大部分遗传物质）来自荷斯坦奶牛，因此⑦的遗传性状和荷斯坦奶牛最相拟．PCR技术可在体外大量扩增目的基因．只有雌性奶牛才产奶，因此要实现⑦批量生产血清白蛋白，则要求③的性染色体是XX．
故答案为：
（1）基因工程（转基因技术）、核移植技术、动物细胞培养（或早期胚胎体外培养）、胚胎移植
（2）限制酶、DNA连接酶 显微注射
（3）胰蛋白酶（或胶原蛋白酶）
（4）B
（5）荷斯坦奶牛 因为个体⑦的核物质（或大部分遗传物质）来自荷斯坦奶牛 PCR或聚合酶链式反应（或化学方法） XX
解析
解：（1）由以上分析可知，图示过程涉及到基因工程、核移植、动物细胞培养技术和胚胎移植等技术．
（2）②～③表示将目的基因导入受体细胞，在此之前需要构建基因表达载体，该过程中需先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．将目的基因导入动物细胞常用显微注射法．
（3）动物细胞培养时，需要胰蛋白酶处理组织以获得单个细胞．
（4）进行胚胎分割时，应选择发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚．对囊胚阶段的胚胎进行分割时要注意将内细胞团均等分割，否则会影响分割后胚胎的恢复和进一步发育．
（5）个体⑦的核物质（或大部分遗传物质）来自荷斯坦奶牛，因此⑦的遗传性状和荷斯坦奶牛最相拟．PCR技术可在体外大量扩增目的基因．只有雌性奶牛才产奶，因此要实现⑦批量生产血清白蛋白，则要求③的性染色体是XX．
故答案为：
（1）基因工程（转基因技术）、核移植技术、动物细胞培养（或早期胚胎体外培养）、胚胎移植
（2）限制酶、DNA连接酶 显微注射
（3）胰蛋白酶（或胶原蛋白酶）
（4）B
（5）荷斯坦奶牛 因为个体⑦的核物质（或大部分遗传物质）来自荷斯坦奶牛 PCR或聚合酶链式反应（或化学方法） XX
资料甲：科学家将牛生长激素基因导入小鼠受精卵中，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．
资料乙：T4溶菌酶在浓度较高时易失去活性，科学家对编码T4溶菌酶的基因进行了改造，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位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． 资料丙：兔甲和兔乙是同一物种的两个雌性个体，科学家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）资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是______ 和______．在培育有些转基因植物时，常用农杆菌转化法，农杆菌的作用是______．
（2）资料乙中的技术属于______ 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．
（3）资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、生理状态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）基因工程中，将基因表达载体导入小鼠的受精卵中常用显微注射法．构建基因表达载体常用的工具酶是限制性内切酶和DNA连接酶．在培育有些转基因植物时，常用农杆菌转化法，农杆菌易感染双子叶植物和裸子植物，对单子叶植物没有感染力；Ti质粒的T-DNA可转移至受体细胞，并整合到受体细胞的染色体上，将目的基因转移到受体细胞中．
（2）资料乙中可以看出，科学家对编码T4溶菌酶的基因进行了改造，提高T4溶菌酶的耐热性，该技术属于蛋白质工程的范畴．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，对现有的蛋白质进行改造，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．资料丙中，兔甲是提供胚胎的个体，称为供体，兔乙是接受胚胎的个体，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）蛋白质工程 现有蛋白质 新的蛋白质 氨基酸
（3）同 供 受
解析
解：（1）基因工程中，将基因表达载体导入小鼠的受精卵中常用显微注射法．构建基因表达载体常用的工具酶是限制性内切酶和DNA连接酶．在培育有些转基因植物时，常用农杆菌转化法，农杆菌易感染双子叶植物和裸子植物，对单子叶植物没有感染力；Ti质粒的T-DNA可转移至受体细胞，并整合到受体细胞的染色体上，将目的基因转移到受体细胞中．
（2）资料乙中可以看出，科学家对编码T4溶菌酶的基因进行了改造，提高T4溶菌酶的耐热性，该技术属于蛋白质工程的范畴．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，对现有的蛋白质进行改造，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．资料丙中，兔甲是提供胚胎的个体，称为供体，兔乙是接受胚胎的个体，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）蛋白质工程 现有蛋白质 新的蛋白质 氨基酸
（3）同 供 受
水稻白叶枯病是由白叶枯病菌感染所致．研究发现，野生稻中存在抗白叶枯病的性状．利用基因克隆技术从野生稻中克隆得到对白叶枯病的抗性基因，并转入水稻细胞，获得转基因水稻植株．选取甲和乙两个抗白叶枯病的转基因植株，分别自交，结果见下表．
请回答：
（1）白叶枯病菌与水稻细胞相比，其根本区别是______．
（2）通过构建野生稻的______，从中得到抗性基因．为验证该抗性基因是否正确，可利用______对其进行切割，再连接到载体上，然后导入到用______处理后的大肠杆菌中，用含抗生素的培养基筛选菌落，而后提取并得到重组质粒．最后，将验证正确的抗性基因利用______法转入水稻细胞．
（3）如果转入水稻的抗性基因都能正常行使功能，乙的自交子一代中不抗白叶枯病植株的比例显著比甲的低，其可能的原因是______．
（4）请用遗传图解写出甲植株与非转基因植株杂交获得F1的过程（假设：抗性基因为R+、无抗性基因为R-）．
______．
正确答案
解：（1）白叶枯病菌属于原核细胞，水稻属于真核细胞，其根本区别是无核膜包被的细胞核．
（2）构建野生稻的基因文库，从中得到抗性基因，利用限制性核酸内切酶对其进行切割，再与载体连接，得到重组质粒，然后导入到用CaCl2处理后的大肠杆菌中，用含抗生素的培养基筛选菌落，而后提取并得到重组质粒．最后，将验证正确的抗性基因利用农杆菌转化法转入水稻细胞．
（3）据图分析，甲自交后代抗白叶枯病：不抗白叶枯病=3：1，乙自交后代抗白叶枯病：不抗白叶枯病=15：1，其可能的原因是甲细胞中有一个抗性基因，乙细胞中有两个抗性基因，且两个抗性基因位于非同源染色体上．
（4）甲植株含有1个抗性基因，基因型为R+R-，非转基因植株的基因型为R-R-，进行杂交．（具体见答案）
故答案为：
（1）无核膜包被的细胞核
（2）基因文库 限制性核酸内切酶 CaCl2 农杆菌转化
（3）甲细胞中有一个抗性基因，乙细胞中有两个抗性基因，且两个抗性基因位于非同源染色体上
（4）
解析
解：（1）白叶枯病菌属于原核细胞，水稻属于真核细胞，其根本区别是无核膜包被的细胞核．
（2）构建野生稻的基因文库，从中得到抗性基因，利用限制性核酸内切酶对其进行切割，再与载体连接，得到重组质粒，然后导入到用CaCl2处理后的大肠杆菌中，用含抗生素的培养基筛选菌落，而后提取并得到重组质粒．最后，将验证正确的抗性基因利用农杆菌转化法转入水稻细胞．
（3）据图分析，甲自交后代抗白叶枯病：不抗白叶枯病=3：1，乙自交后代抗白叶枯病：不抗白叶枯病=15：1，其可能的原因是甲细胞中有一个抗性基因，乙细胞中有两个抗性基因，且两个抗性基因位于非同源染色体上．
（4）甲植株含有1个抗性基因，基因型为R+R-，非转基因植株的基因型为R-R-，进行杂交．（具体见答案）
故答案为：
（1）无核膜包被的细胞核
（2）基因文库 限制性核酸内切酶 CaCl2 农杆菌转化
（3）甲细胞中有一个抗性基因，乙细胞中有两个抗性基因，且两个抗性基因位于非同源染色体上
（4）
（Ⅰ）限制性内切酶Ⅱ的识别序列和切点是-↓GATC-．在目的基因的两侧各有1个酶Ⅱ的切点．请画出目的基因两侧被限制酶Ⅱ切割后所形成的黏性末端．______．
（Ⅱ）回答下列有关基因工程和细胞工程、胚胎工程的问题：
（1）在基因工程的具体操作中，源自不同生物的DNA之所以能够重组的原因是：______；相同的基因在不同的生物体内，都能成功表达出相同的产物，其原因是：______．
（2）基因工程最终获得成功的标志是：______．
（3）在植物组织培养的再分化过程中，若要将愈伤组织诱导出根，则植物生长调节剂的浓度配比应为：______．
（4）动物细胞克隆（克隆培养法）要取得成功的最基本要求是______．为提高克隆形成率，还应该在培养基中加入______ 以支持生长．
（5）某医院病理室为确诊一患者的肿瘤是良性还是恶性，切取了一小块肿瘤组织进行培养．培养之前，肿瘤组织必须先用______ 等处理成单个细胞．若开始培养时取一滴培养液观察有100个肿瘤细胞，经24h培养后，取一滴稀释100倍后再取一滴（设三次的“一滴”等量）观察，发现有64个肿瘤细胞，此肿瘤的细胞周期约为______ h．
正确答案
解：（Ⅰ）限制性内切酶Ⅱ的识别序列和切点是-↓GATC-．在目的基因的两侧各有1个酶Ⅱ的切点．目的基因两侧被限制酶Ⅱ切割后所形成的黏性末端如图：
（Ⅱ）（1）所有生物的DNA分子结构相似，因此源自不同生物的DNA能够重组；所有生物共用一套遗传密码，因此相同的基因在不同生物体内都能成功表达出相同的产物．
（2）基因工程最终获得成功的标志是：目的基因顺利表达（或产生人们需要的功能物质）．
（3）在植物组织培养的再分化过程中，若要将愈伤组织诱导出根，则植物生长调节剂的浓度配比应为：生长素多，细胞分裂素少．
（4）动物细胞克隆（克隆培养法）要取得成功的最基本要求是：必须保证分离出来的细胞是一个而不是多个．为提高克隆形成率，还应该在培养基中加入滋养细胞以支持生长．
（5）动物细胞培养时，要用胰蛋白酶处理，使组织细胞分散成单个细胞．开始培养时一滴培养液有100个肿瘤细胞，经24h培养后，一滴培养液中有6400个肿瘤细胞，因此2n×100=6400，分裂次数n=6，细胞周期约为24÷6=4h．
故答案为：
（Ⅰ）
（Ⅱ）（1）所有生物的DNA分子结构相似 所有生物共用一套遗传密码．
（2）目的基因顺利表达（或产生人们需要的功能物质）
（3）生长素多，细胞分裂素少．
（4）必须保证分离出来的细胞是一个而不是多个 滋养细胞
（5）胰蛋白酶 4
解析
解：（Ⅰ）限制性内切酶Ⅱ的识别序列和切点是-↓GATC-．在目的基因的两侧各有1个酶Ⅱ的切点．目的基因两侧被限制酶Ⅱ切割后所形成的黏性末端如图：
（Ⅱ）（1）所有生物的DNA分子结构相似，因此源自不同生物的DNA能够重组；所有生物共用一套遗传密码，因此相同的基因在不同生物体内都能成功表达出相同的产物．
（2）基因工程最终获得成功的标志是：目的基因顺利表达（或产生人们需要的功能物质）．
（3）在植物组织培养的再分化过程中，若要将愈伤组织诱导出根，则植物生长调节剂的浓度配比应为：生长素多，细胞分裂素少．
（4）动物细胞克隆（克隆培养法）要取得成功的最基本要求是：必须保证分离出来的细胞是一个而不是多个．为提高克隆形成率，还应该在培养基中加入滋养细胞以支持生长．
（5）动物细胞培养时，要用胰蛋白酶处理，使组织细胞分散成单个细胞．开始培养时一滴培养液有100个肿瘤细胞，经24h培养后，一滴培养液中有6400个肿瘤细胞，因此2n×100=6400，分裂次数n=6，细胞周期约为24÷6=4h．
故答案为：
（Ⅰ）
（Ⅱ）（1）所有生物的DNA分子结构相似 所有生物共用一套遗传密码．
（2）目的基因顺利表达（或产生人们需要的功能物质）
（3）生长素多，细胞分裂素少．
（4）必须保证分离出来的细胞是一个而不是多个 滋养细胞
（5）胰蛋白酶 4
2008年诺贝尔化学奖授予了三位在研究绿色荧光蛋白（GFP）方面做出突出贡献的科学家．绿色荧光蛋白能在蓝光或紫外光的激发下发出荧光，这样借助GFP发出的荧光就可以跟踪蛋白质在细胞内部的移动情况，帮助推断蛋白质的功能．如图为我国首例绿色荧光蛋白（GFP）转基因克隆猪的培育过程示意图，据图回答：
注：图中通过过程①、②形成重组质粒，需要限制性内切酶切取目的基因、切割质粒．限制性内切酶Ⅰ的识别序列和切点是-G↓GATCC-，限制性内切酶Ⅱ的识别序列和切点是-↓GATC-．在质粒上有酶Ⅰ的一个切点，在目的基因的两侧各有1个酶Ⅱ的切点．
（1）在DNA连接酶的作用下，上述两种不同限制酶切割后形成的黏性末端能否连接起来？并说出理由：______
（2）过程③将重组质粒导入猪胎儿成纤维细胞时，采用最多的方法是______．
（3）如果将切取的GFP基因与抑制小猪抗原表达的基因一起构建到载体上，GFP基因可以作为基因表达载体上的标记基因，其作用是______．获得的转基因克隆猪，可以通过对抗原表达基因的改造从而解决的医学难题是：可以避免______．
（4）目前科学家们通过蛋白质工程制造出了蓝色荧光蛋白，黄色荧光蛋白等，采用蛋白质工程技术制造出蓝色荧光蛋白过程的正确顺序是：______（用数字表示）．
①推测蓝色荧光蛋白的氨基酸序列和基因的核苷酸序列 ②蓝色荧光蛋白的功能分析和结构设计序列
③蓝色荧光蛋白基因的修饰（合成） ④表达出蓝色荧光蛋白．
正确答案
解：（1）限制性内切酶Ⅰ的识别序列和切点是-G↓GATCC-，限制性内切酶Ⅱ的识别序列和切点是-↓GATC-，由此可知，由两种不同限制酶切割后形成的黏性末端是相同的，因此在DNA连接酶的作用下，上述两种不同限制酶切割后形成的黏性末端可以连接起来．
（2）将重组质粒导入动物细胞的方法是显微注射法．
（3）标记基因是为了鉴定受体细胞中是否含有目的基因．获得的转基因克隆猪，可以通过对抗原表达基因的改造从而解决避免免疫排斥反应的医学难题．
（4）蛋白质工程的基本途径是：从预期的蛋白质功能出发→设计预期的蛋白质结构→推测应有的氨基酸序列→找到相对应的脱氧核苷酸序列→相应基因的修饰改造或人工合成→相应的表达．
故答案为：
（1）可以连接，因为由两种不同限制酶切割后形成的黏性末端是相同的（或是可以互补的）
（2）显微注射技术
（3）为了鉴定受体细胞中是否含有目的基因； 发生免疫排斥反应
（4）②①③④
解析
解：（1）限制性内切酶Ⅰ的识别序列和切点是-G↓GATCC-，限制性内切酶Ⅱ的识别序列和切点是-↓GATC-，由此可知，由两种不同限制酶切割后形成的黏性末端是相同的，因此在DNA连接酶的作用下，上述两种不同限制酶切割后形成的黏性末端可以连接起来．
（2）将重组质粒导入动物细胞的方法是显微注射法．
（3）标记基因是为了鉴定受体细胞中是否含有目的基因．获得的转基因克隆猪，可以通过对抗原表达基因的改造从而解决避免免疫排斥反应的医学难题．
（4）蛋白质工程的基本途径是：从预期的蛋白质功能出发→设计预期的蛋白质结构→推测应有的氨基酸序列→找到相对应的脱氧核苷酸序列→相应基因的修饰改造或人工合成→相应的表达．
故答案为：
（1）可以连接，因为由两种不同限制酶切割后形成的黏性末端是相同的（或是可以互补的）
（2）显微注射技术
（3）为了鉴定受体细胞中是否含有目的基因； 发生免疫排斥反应
（4）②①③④
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