- 基因表达载体构建
- 共1561题
（2015秋•天津期末）如图所示为培育农作物新品种的过程示意图．请回答问题：
（1）图示育种过程涉及的生物工程技术有______．（答出两项）
（2）图中①、②分别表示一个已插入外源DNA片段的重组Ti质粒载体的______、______，通常在外源DNA的首端要有启动子，它是______ 识别和结合的重要部位．
（3）图中从愈伤组织到形成完整的新品种植株的途径有两条，具体通过哪条途径主要取决于培养基中______（写激素名称）的浓度配比．用植物组织培养的方法制作的人工种子要用到图中的______（写结构名称）
（4）若要从大量培养的紫草愈伤组织中提取紫草素，则哪项条件是不需要的？
A．消毒灭菌 B．充足光照 C．适宜温度 D．适宜养料和激素
（5）请根据所学现代生物技术，回答下列问题：
①体外受精时，______的精子与卵子相遇识别，识别物质基础是______．当精子表面和卵细胞膜表面相互接触时，发生了______反应，这是防止多精入卵的屏障之一．
②为了确保得到所需性别的试管牛，往往需要对移植前的胚胎进行性别鉴定，请举出对早期胚胎进行性别鉴定的方法（只需写出名称或简要原理）______．
③动物“生物反应器”是转基因动物技术中最诱人的部分之一，已知该奶牛培育过程中所用受体细胞为一只雌性奶牛胎儿的成纤维细胞，导入目的基因常用的方法是______．人们还可以建立生产生长激素的乳房生物反应器，即：科学家将______重组在一起，使其生长发育成转基因动物．
正确答案
解：（1）由以上分析可知，图示育种过程涉及到的生物工程技术有基因工程、植物体细胞杂交技术．
（2）图中①表示Ti质粒上的T-DNA，其可转移至受体细胞，并且整合到受体细胞染色体的DNA上；②表示Ti质粒上的标记基因，该基因便于筛选含有目的基因的受体细胞．启动子是一段有特殊结构的DNA片段，位于基因的首端，是RNA聚合酶识别和结合的部位，能驱动基因转录出mRNA，最终获得所需的蛋白质．
（3）图中从愈伤组织到形成完整的新品种植株的途径有两条，具体通过哪条途径主要取决于培养基中的生长素和细胞分裂素的浓度配比．人工种子是指通过植物组织培养得到的胚状体、不定芽、顶芽和腋芽等为材料，通过人工薄膜包装得到的种子．因此，用植物组织培养的方法制作的人工种子，其形成要用到图中的X胚状体．⑩是人工胚乳，其主要作用是提供胚状体发育所需的营养．
（4）愈伤组织不含叶绿体，不能进行光合作用，因此从大量培养的紫草愈伤组织中提取紫草素时，不需要充足的光照条件．
（5）①体外受精时，获能的精子与卵子相遇，需通过细胞膜上的糖蛋白识别．当精子表面和卵细胞膜表面相互接触时，精子释放顶体酶溶解卵丘细胞之间的物质，穿越放射冠，
顶体酶可将透明带溶出孔道，精子穿入，在精子触及卵黄膜的瞬间阻止后来精子进入透明带的生理反应[它是防止多精子入卵受精的第一道屏障]；
②为了确保得到所需性别的试管牛，可以用DNA分子杂交技术（利用基因探针鉴定）、分析胚胎细胞的染色体组型的方法对移植前的胚胎进行性别鉴定．
③受体细胞是动物细胞，用显微注射法导入目的基因．科学家将生长激素基因与乳腺蛋白基因的启动子等调控组重组在一起，使其生长发育成转基因动物．可以建立生产生长激素的乳房生物反应器．
故答案为：
（1）基因工程、植物体细胞杂交
（2）T-DNA、标记基因 RNA聚合酶
（3）生长素和细胞分裂素 X胚状体
（4）B
（5）获能 糖蛋白 透明带
DNA分子杂交技术（利用基因探针鉴定）、分析胚胎细胞的染色体组型．
显微注射法 生长激素基因与乳腺蛋白基因的启动子等调控组件
解析
解：（1）由以上分析可知，图示育种过程涉及到的生物工程技术有基因工程、植物体细胞杂交技术．
（2）图中①表示Ti质粒上的T-DNA，其可转移至受体细胞，并且整合到受体细胞染色体的DNA上；②表示Ti质粒上的标记基因，该基因便于筛选含有目的基因的受体细胞．启动子是一段有特殊结构的DNA片段，位于基因的首端，是RNA聚合酶识别和结合的部位，能驱动基因转录出mRNA，最终获得所需的蛋白质．
（3）图中从愈伤组织到形成完整的新品种植株的途径有两条，具体通过哪条途径主要取决于培养基中的生长素和细胞分裂素的浓度配比．人工种子是指通过植物组织培养得到的胚状体、不定芽、顶芽和腋芽等为材料，通过人工薄膜包装得到的种子．因此，用植物组织培养的方法制作的人工种子，其形成要用到图中的X胚状体．⑩是人工胚乳，其主要作用是提供胚状体发育所需的营养．
（4）愈伤组织不含叶绿体，不能进行光合作用，因此从大量培养的紫草愈伤组织中提取紫草素时，不需要充足的光照条件．
（5）①体外受精时，获能的精子与卵子相遇，需通过细胞膜上的糖蛋白识别．当精子表面和卵细胞膜表面相互接触时，精子释放顶体酶溶解卵丘细胞之间的物质，穿越放射冠，
顶体酶可将透明带溶出孔道，精子穿入，在精子触及卵黄膜的瞬间阻止后来精子进入透明带的生理反应[它是防止多精子入卵受精的第一道屏障]；
②为了确保得到所需性别的试管牛，可以用DNA分子杂交技术（利用基因探针鉴定）、分析胚胎细胞的染色体组型的方法对移植前的胚胎进行性别鉴定．
③受体细胞是动物细胞，用显微注射法导入目的基因．科学家将生长激素基因与乳腺蛋白基因的启动子等调控组重组在一起，使其生长发育成转基因动物．可以建立生产生长激素的乳房生物反应器．
故答案为：
（1）基因工程、植物体细胞杂交
（2）T-DNA、标记基因 RNA聚合酶
（3）生长素和细胞分裂素 X胚状体
（4）B
（5）获能 糖蛋白 透明带
DNA分子杂交技术（利用基因探针鉴定）、分析胚胎细胞的染色体组型．
显微注射法 生长激素基因与乳腺蛋白基因的启动子等调控组件
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
如图是转基因猕猴培育过程示意图，请据图回答：
（1）过程②中常用的方法将______目的基因导入受精卵．
（2）在体外培养受精卵时，除了给予一定量的O2以维持细胞呼吸外，还需要提供CO2气体以维持______．
（3）从雄性猕猴附睾中取出的精子不能在体外使卵母细胞受精，需要用人工配置的______使精子获能；上述流程中必须要将供体母畜体内的______冲取出来．
（4）图中过程⑦称为______，为使代孕雌猴与供体雌猴生殖器官的生理变化相同，此前需对雌猴作同期发情处理．
正确答案
解：（1）将目的基因导入动物细胞常用显微注射法．
（2）动物细胞培养时，提供CO2气体的作用是维持培养液的pH．
（3）取出的精子在获能液中进行获能处理后才具有受精的能力；可通过促性腺激素处理供体母畜后将卵母细胞冲取出来．
（4）⑦为胚胎移植．
故答案为：
（1）显微注射
（2）培养液的pH
（3）获能液卵母细胞
（4）胚胎移植
解析
解：（1）将目的基因导入动物细胞常用显微注射法．
（2）动物细胞培养时，提供CO2气体的作用是维持培养液的pH．
（3）取出的精子在获能液中进行获能处理后才具有受精的能力；可通过促性腺激素处理供体母畜后将卵母细胞冲取出来．
（4）⑦为胚胎移植．
故答案为：
（1）显微注射
（2）培养液的pH
（3）获能液卵母细胞
（4）胚胎移植
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
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