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简答题

一对表现型正常的夫妇,生了一个β地中海贫血症患儿.在他们欲生育第二胎时,发现妻子的双侧输卵管完全堵塞,不能完成体内受精.医生为该夫妇实施了体外受精和产前基因诊断,最终喜获一健康女婴.请回答:

(1)哺乳动物的体外受精主要包括__________________ 等主要步骤.

(2)在对胎儿进行β地中海贫血症的产前基因诊断时,要先从羊水中的胎儿细胞提取DNA进行PCR扩增,然后用限制酶对扩增产物进行切割,产生多个片段的酶切产物,再根据不同长度的酶切产物在电泳时移动的速率不同,形成不同的电泳条带进行判断.

①PCR扩增与体内DNA复制过程中,解旋的方法不同,前者通过______解开双链,后者通过______解开双链.

②一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列,大多数限制酶的识别序列由______个核苷酸组成.DNA分子经限制酶切割产生的DNA片段末端通常有两种形式,即黏性末端和平末端.当限制酶在它识别序列的中心轴线两侧将DNA的两条链分别切开时,产生的是______

③利用PCR扩增目的基因也是目的基因获取的方法之一,除此以外,目的基因还可以从基因文库中获取,基因文库包含______ 和______ 等类型,后者的基因中含有启动子.

④基因诊断的主要原理是______

正确答案

解:(1)哺乳动物的体外受精主要包括卵母细胞的采集和培养、精子的采集和获能、受精等主要步骤.

(2)①PCR扩增与体内DNA复制过程中,解旋的方法不同,前者通过高温解开双链,后者通过解旋酶解开双链.

②大多数限制酶的识别序列由6个核苷酸组成.DNA分子经限制酶切割产生的DNA片段末端通常有两种形式,即黏性末端和平末端.当限制酶在它识别序列的中心轴线两侧将DNA的两条链分别切开时,产生的是黏性末端.

③基因文库包含部分基因文库和基因组文库

④基因诊④基因诊断的主要原理是DNA分子杂交.

故答案为:

(1)卵母细胞的采集和培养    精子的采集和获能    受精

(2)①高温    解旋酶

②6    黏性末端

③部分基因文库    基因组文库

④DNA分子杂交

解析

解:(1)哺乳动物的体外受精主要包括卵母细胞的采集和培养、精子的采集和获能、受精等主要步骤.

(2)①PCR扩增与体内DNA复制过程中,解旋的方法不同,前者通过高温解开双链,后者通过解旋酶解开双链.

②大多数限制酶的识别序列由6个核苷酸组成.DNA分子经限制酶切割产生的DNA片段末端通常有两种形式,即黏性末端和平末端.当限制酶在它识别序列的中心轴线两侧将DNA的两条链分别切开时,产生的是黏性末端.

③基因文库包含部分基因文库和基因组文库

④基因诊④基因诊断的主要原理是DNA分子杂交.

故答案为:

(1)卵母细胞的采集和培养    精子的采集和获能    受精

(2)①高温    解旋酶

②6    黏性末端

③部分基因文库    基因组文库

④DNA分子杂交

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苏云金杆菌(Bt)能产生具有杀虫能力的毒素蛋白.下图(一)是转Bt毒素蛋白基因植物的重组DNA形成过程示意图;下图(二)是毒素蛋白基因进入植物细胞后发生的二种生物大分子合成的过程,据图回答下列问题.

(1)将图(一)①的DNA用HindⅢ、BamHⅠ完全酶切后,反应管中有______种DNA片段.过程②需要用到______酶.

(2)假设图(一)中质粒原来BamHⅠ识别位点的碱基序列变为了另一种限制酶BclⅠ的碱基序列,现用BclⅠ和HindⅢ切割质粒,则该图(一)中①的DNA右侧还能选择BamHⅠ进行切割,并能获得所需重组质粒吗?______,请说明理由______

(3)若上述假设成立,并成功形成重组质粒,则重组质粒______

A.既能被BamHⅠ也能被HindⅢ切开       B.能被BamHⅠ但不能被HindⅢ切开

C.既不能被BamHⅠ也不能被HindⅢ切开   D.能被HindⅢ但不能被BamHⅠ切开

(4)图(二)中α链是______.不同组织细胞的相同DNA进行过程③时启用的起始点______(在“都相同”、“都不同”、“不完全相同”中选择),其原因是______

正确答案

解:(1)图中①的DNA含有两个BamHⅠ酶的切割位点,含有一个HindⅢ酶的切割位点,所以用HindⅢ、BamHⅠ完全酶切①中的DNA后,反应管中有4种DNA片段.

(2)据图分析,由于BamHⅠ和BclⅠ切割DNA后露出的黏性末端相同,质粒原来BamHⅠ识别位点的碱基序列变为限制酶BclⅠ的碱基序列,用BclⅠ和HindⅢ切割质粒,用BamHⅠ和HindⅢ切割目的基因,仍能获得重组质粒.

(3)质粒和目的基因都被HindⅢ切割,形成相同的黏性末端,则形成的重组质粒还能被HindⅢ切割;质粒原来BamHⅠ识别位点的碱基序列变为了另一种限制酶BclⅠ的碱基序列,则形成的黏性末端是:

T

ACTAG,

而目的基因被BamHⅠ切割,则形成的黏性末端是:

G

CCTAG,

则形成的重组DNA片段是:

TGATCC

ACTAGG,

因而不能被BamHⅠ识别,也不能切割.

根据酶切位点和识别的碱基序列可知,重组质粒只能被能被HindⅢ但不能被BamHⅠ切开.

(4)从图2可知,a链形成是以DNA一条链作为模板进行转录形成的信使RNA分子;不同组织细胞的相同DNA在转录时,如果是相同基因一般转录起点相同,不同的基因转录起点不同,原因是基因的选择性表达.

故答案为:

(1)4    DNA连接酶

(2)能   切割后露出的黏性末端相同

(3)D

(4)mRNA   不完全相同    不同组织细胞中基因会进行选择性表达

解析

解:(1)图中①的DNA含有两个BamHⅠ酶的切割位点,含有一个HindⅢ酶的切割位点,所以用HindⅢ、BamHⅠ完全酶切①中的DNA后,反应管中有4种DNA片段.

(2)据图分析,由于BamHⅠ和BclⅠ切割DNA后露出的黏性末端相同,质粒原来BamHⅠ识别位点的碱基序列变为限制酶BclⅠ的碱基序列,用BclⅠ和HindⅢ切割质粒,用BamHⅠ和HindⅢ切割目的基因,仍能获得重组质粒.

(3)质粒和目的基因都被HindⅢ切割,形成相同的黏性末端,则形成的重组质粒还能被HindⅢ切割;质粒原来BamHⅠ识别位点的碱基序列变为了另一种限制酶BclⅠ的碱基序列,则形成的黏性末端是:

T

ACTAG,

而目的基因被BamHⅠ切割,则形成的黏性末端是:

G

CCTAG,

则形成的重组DNA片段是:

TGATCC

ACTAGG,

因而不能被BamHⅠ识别,也不能切割.

根据酶切位点和识别的碱基序列可知,重组质粒只能被能被HindⅢ但不能被BamHⅠ切开.

(4)从图2可知,a链形成是以DNA一条链作为模板进行转录形成的信使RNA分子;不同组织细胞的相同DNA在转录时,如果是相同基因一般转录起点相同,不同的基因转录起点不同,原因是基因的选择性表达.

故答案为:

(1)4    DNA连接酶

(2)能   切割后露出的黏性末端相同

(3)D

(4)mRNA   不完全相同    不同组织细胞中基因会进行选择性表达

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请回答下列有关现代生物技术的问题.如图是利用现代生物技术改良草莓品系的过程.

(1)请写出图中涉及的现代生物技术中的2项______

(2)研究人员根据已知的胰岛素基因序列,采用______方法获得了胰岛素基因.

(3)图中A培育至具有凤梨风味的绿草莓幼苗的过程,______(是、否)体现植物细胞的全能性.

(4)转基因技术和细胞工程在动植物都有广泛应用,但是,胚胎工程只是指对动物的______所进行的多种显微操作和处理技术.

(5)不断恶化的生态环境,正在对人类的生存和发展构成严重的威胁.运用生态工程可对遭到破坏的生态环境进行修复和重建.生态工程建设的目的是遵循自然界______的规律,充分发挥资源的生产潜力,防止______,达到生态效益与经济效益的同步发展.生态工程是实现循环经济最重要的手段之一,请写出它遵循的基本原理中的3项:______

正确答案

解:(1)图中涉及的现代生物技术有转基因技术、植物体细胞杂交技术、植物组织培养技术.

(2)由于已知胰岛素基因序列,所以研究人员可根据已知的胰岛素基因序列,采用化学合成的方法获得胰岛素基因.

(3)图中A培育至具有凤梨风味的绿草莓幼苗的过程,采用了植物组织培养技术,体现了植物细胞的全能性.

(4)胚胎工程只是指对动物的配子或早期胚胎所进行的多种显微操作和处理技术,有胚胎移植和胚胎分割移植等.

(5)生态工程建设的目的是遵循自然界物质循环的规律,充分发挥资源的生产潜力,防止环境污染,达到生态效益与经济效益的同步发展.生态工程遵循的基本原理有物质循环再生原理、物种多样性原理、协调与平衡原理、整体性原理、系统学和工程学原理.

故答案为:

(1)转基因技术、植物体细胞杂交技术、植物组织培养技术   

(2)化学合成  

(3)是    

(4)配子或早期胚胎     

(5)物质循环    环境污染    物质循环再生原理、物种多样性原理、协调与平衡原理、整体性原理、系统学和工程学原理

解析

解:(1)图中涉及的现代生物技术有转基因技术、植物体细胞杂交技术、植物组织培养技术.

(2)由于已知胰岛素基因序列,所以研究人员可根据已知的胰岛素基因序列,采用化学合成的方法获得胰岛素基因.

(3)图中A培育至具有凤梨风味的绿草莓幼苗的过程,采用了植物组织培养技术,体现了植物细胞的全能性.

(4)胚胎工程只是指对动物的配子或早期胚胎所进行的多种显微操作和处理技术,有胚胎移植和胚胎分割移植等.

(5)生态工程建设的目的是遵循自然界物质循环的规律,充分发挥资源的生产潜力,防止环境污染,达到生态效益与经济效益的同步发展.生态工程遵循的基本原理有物质循环再生原理、物种多样性原理、协调与平衡原理、整体性原理、系统学和工程学原理.

故答案为:

(1)转基因技术、植物体细胞杂交技术、植物组织培养技术   

(2)化学合成  

(3)是    

(4)配子或早期胚胎     

(5)物质循环    环境污染    物质循环再生原理、物种多样性原理、协调与平衡原理、整体性原理、系统学和工程学原理

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如图表示两种限制性核酸内切酶识别DNA分子的特定序列,并在特定位点对DNA进行切割的示意图,请回答以下问题:

(1)EcoRⅠ、HpaⅠ代表______

(2)图中甲和乙经过相应操作均形成两个片段,切口的类型分别为____________

(3)由图解可以看出,限制酶的作用特点是______

正确答案

解:(1)图中EcoRⅠ、HpaⅠ是两种限制酶.

(2)图中EcoRⅠ、HpaⅠ是两种限制酶切割后产生的末端分别是粘性末端和平末端.

(3)一种限制酶只能够识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列,并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断裂.

故答案为:

(1)两种限制酶

(2)粘性末端  平末端

(3)能够识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列,并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断裂

解析

解:(1)图中EcoRⅠ、HpaⅠ是两种限制酶.

(2)图中EcoRⅠ、HpaⅠ是两种限制酶切割后产生的末端分别是粘性末端和平末端.

(3)一种限制酶只能够识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列,并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断裂.

故答案为:

(1)两种限制酶

(2)粘性末端  平末端

(3)能够识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列,并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断裂

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应用基因工程技术可以获得人们需要的生物新品种或新产品.请根据资料和图解回答下列问题:

材料一:蜘蛛丝(丝蛋白)被称为“生物钢”,有着超强的抗张强度,可制成防弹背心、降落伞绳等.蜘蛛丝还可被制成人造韧带和人造肌腱.科学家研究出集中生产蜘蛛丝的方法--培育转基因蜘蛛羊.

材料二:注射疫苗往往会在儿童和部分成年人身上引起痛苦,将疫苗藏身于水果蔬菜中,人们在食用这些转基因植物的同时也获得免疫力,因而无需免疫接种,这一新概念将引起疫苗研究的一场革命.

(1)过程①⑤所需要的工具酶有______,构建的乙肝表面抗原蛋白基因表达载体一般由______等部分组成.

(2)过程②是将重组质粒导入山羊受体细胞,受体细胞应选择______,采用最多的也是最有效的导入方法是______

过程⑥是将重组质粒导入莴苣受体细胞,受体细胞可为______,采用最多的导入方法是______

(3)通过①~④过程培育的蜘蛛羊可以作为乳腺生物反应器,从______中提取所需要的蜘蛛丝蛋白.还可以形成膀胱生物反应器,从______中提取所需蛛丝蛋白,简化提取过程.

资料三:PCR技术(聚合酶链式反应)是一项在生物体外复制特定的DNA片段的核酸合成技术,如图表示合成过程,请据图分析回答:

(4)A过程高温使DNA变性解旋,对该过程的原理叙述正确的是:______

A.该过程用到耐高温的解旋酶破坏氢键  B.该过程用到限制酶破坏磷酸二酯键;

C.该过程不需要解旋酶的作用         D.该过程与人体细胞的过程完全相同;

(5)从图中可知,催化C过程的酶是______,它与正常细胞内的酶区别是______;PCR反应除提供酶、DNA模板、通过控制温度使DNA复制在体外反复进行外,还需要满足的两个基本条件是______

(6)如果把模板DNA的两条链用15N标记,游离的脱氧核苷酸不做标记,控制“94℃-55℃-72℃”温度循环3次,则在形成的子代DNA中含有15N标记的DNA占______.如果模板DNA分子共有a个碱基对,其中含有胞嘧啶m个,则该DNA复制10次,需要加入胸腺嘧啶脱氧核苷酸______个.

正确答案

解:(1)图中①和⑤均表示基因表达载体的构建过程,该过程中需要限制酶切割含有目的基因的外源DNA分子和运载体,还需DNA连接酶连接目的基因和运载体以形成重组质粒.基因表达载体的组成:目的基因、启动子、终止子、标记基因.

(2)显微注射法是将目的基因导入动物细胞最有效的方法,此方法的受体细胞多是受精卵;将目的基因导入植物细胞采用最多的方法是农杆菌转化法.

(3)以培育出的蜘蛛羊作为乳腺生物反应器时,最后从动物的乳汁中获取目的基因表达产物,即蛛丝蛋白.还可以形成膀胱生物反应器,从尿液中提取所需蛛丝蛋白,简化提取过程.

(4)AC、该过程不用解旋酶破坏氢键,A错误、C正确;

B、该过程没有用到限制酶破坏磷酸二酯键,B错误;

D、该过程在高温中进行,需要耐高温DNA聚合酶,与人体不完全相同,D错误.

故选:C.

(5)图中催化C过程的酶是耐高温DNA聚合酶,具有耐高温的特点.应用PCR技术可以对DCD基因进行体外大量扩增,反应体系中应提供模板、引物、4种游离的脱氧核苷酸、耐高温的DNA聚合酶,同时通过控制温度实现DNA的解聚,使DNA复制在体外反复进行.

(6)如果循环3次,则可形成8个DNA分子,其中含有15N标记的DNA分子为2个,占子代DNA的

根据DNA分子中的碱基互补配对原则可知,DNA分子中A+C=T+G=50%,如果DNA分子共有a个碱基对,其中胞嘧啶m个,则胸腺嘧啶T=(a-m)个,此DNA分子连续进行410次复制,增加了210-1=1023个DNA分子,因此需要提供游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸1023(a-m)个.

故答案为:

(1)限制酶、DNA连接酶 目的基因、启动子、终止子、标记基因

(2)受精卵   显微注射法  体细胞  农杆菌转化法

(3)乳汁  尿液

(4)C  

(5)耐高温DNA聚合酶  耐高温  引物、4种游离的脱氧核苷酸

(6)  1023(a-m)

解析

解:(1)图中①和⑤均表示基因表达载体的构建过程,该过程中需要限制酶切割含有目的基因的外源DNA分子和运载体,还需DNA连接酶连接目的基因和运载体以形成重组质粒.基因表达载体的组成:目的基因、启动子、终止子、标记基因.

(2)显微注射法是将目的基因导入动物细胞最有效的方法,此方法的受体细胞多是受精卵;将目的基因导入植物细胞采用最多的方法是农杆菌转化法.

(3)以培育出的蜘蛛羊作为乳腺生物反应器时,最后从动物的乳汁中获取目的基因表达产物,即蛛丝蛋白.还可以形成膀胱生物反应器,从尿液中提取所需蛛丝蛋白,简化提取过程.

(4)AC、该过程不用解旋酶破坏氢键,A错误、C正确;

B、该过程没有用到限制酶破坏磷酸二酯键,B错误;

D、该过程在高温中进行,需要耐高温DNA聚合酶,与人体不完全相同,D错误.

故选:C.

(5)图中催化C过程的酶是耐高温DNA聚合酶,具有耐高温的特点.应用PCR技术可以对DCD基因进行体外大量扩增,反应体系中应提供模板、引物、4种游离的脱氧核苷酸、耐高温的DNA聚合酶,同时通过控制温度实现DNA的解聚,使DNA复制在体外反复进行.

(6)如果循环3次,则可形成8个DNA分子,其中含有15N标记的DNA分子为2个,占子代DNA的

根据DNA分子中的碱基互补配对原则可知,DNA分子中A+C=T+G=50%,如果DNA分子共有a个碱基对,其中胞嘧啶m个,则胸腺嘧啶T=(a-m)个,此DNA分子连续进行410次复制,增加了210-1=1023个DNA分子,因此需要提供游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸1023(a-m)个.

故答案为:

(1)限制酶、DNA连接酶 目的基因、启动子、终止子、标记基因

(2)受精卵   显微注射法  体细胞  农杆菌转化法

(3)乳汁  尿液

(4)C  

(5)耐高温DNA聚合酶  耐高温  引物、4种游离的脱氧核苷酸

(6)  1023(a-m)

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