- 基因表达载体构建
- 共1561题
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
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
2009年10月，我国自主研发的转基因抗虫水稻“华恢1号”获得农业部颁发的安全证书．下图表示该抗虫水稻主要培育流程，据图回答：
（1）图示中将目的基因导入到水稻胚细胞的方法称为______．
（2）将含杀虫基因的重组质粒进行扩增的技术的全称是______．
（3）能使目的基因的遗传特性得以稳定维持和表达的原因是通过该种方法能使目的基因进入植物细胞并将其插入到植物细胞中的______．
（4）图示中④过程应用的主要生物技术是______．
（5）杀虫基因（crylA）是人们根据几种Bt毒蛋白的分子结构，设计并人工合成的，这属于______工程技术范畴．
正确答案
解：（1）将目的基因导入植物细胞的方法有农杆菌转化法、基因枪法和花粉管通道法．图示中将目的基因导入到水稻胚细胞的方法称为农杆菌转化法．
（2）将含杀虫基因的重组质粒进行扩增的技术为PCR技术，其全称是多聚酶链式反应．
（3）能使目的基因的遗传特性得以稳定维持和表达的原因是通过该种方法能使目的基因进入植物细胞并将其插入到植物细胞中的染色体的DNA上．
（4）图示中④过程应用的主要生物技术是植物组织培养，该技术的过程主要包括脱分化和再分化两个阶段，利用的基本原理是植物细胞的全能性．
（5）蛋白质工程指以蛋白质的结构规律及其与生物功能的关系作为基础，通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行基因改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活的需要．蛋白质工程是在基因工程的基础上，延伸出来的第二代基因工程．
故答案为：
（1）农杆菌转化法
（2）多聚酶链式反应
（3）染色体的DNA上
（4）植物组织培养
（5）蛋白质
解析
解：（1）将目的基因导入植物细胞的方法有农杆菌转化法、基因枪法和花粉管通道法．图示中将目的基因导入到水稻胚细胞的方法称为农杆菌转化法．
（2）将含杀虫基因的重组质粒进行扩增的技术为PCR技术，其全称是多聚酶链式反应．
（3）能使目的基因的遗传特性得以稳定维持和表达的原因是通过该种方法能使目的基因进入植物细胞并将其插入到植物细胞中的染色体的DNA上．
（4）图示中④过程应用的主要生物技术是植物组织培养，该技术的过程主要包括脱分化和再分化两个阶段，利用的基本原理是植物细胞的全能性．
（5）蛋白质工程指以蛋白质的结构规律及其与生物功能的关系作为基础，通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行基因改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活的需要．蛋白质工程是在基因工程的基础上，延伸出来的第二代基因工程．
故答案为：
（1）农杆菌转化法
（2）多聚酶链式反应
（3）染色体的DNA上
（4）植物组织培养
（5）蛋白质
油菜的株高由等位基因G和g决定，GG为高杆，Gg为中杆，gg为矮杆．另一种植物的B基因与G基因在油菜的株高上有相同的效果并且株高与这两个基因的数量正相关．如图是培育转基因油菜的操作流程．
（1）步骤①需要用______连接，构建表达载体并转化农杆菌，将农杆菌在含______的培养基中培养，筛选出成功导入B基因的农杆菌．获得的农杆菌能够侵染油菜细胞并将插入了B基因的______整合到受体细胞的______上，获得转基因油菜．
（2）若B基因成功转入矮秆油菜并表达，且B基因与g基因位于非同源染色体上，则转入B基因的油菜表现型为，该转基因油菜自交产生的子一代中______，高秆植株应占______．
（3）若将一个B基因连接到了中秆油菜的染色体上并在植株中得到成功表达，培育了甲～丁四种转基因油菜（如图）
①这四种油菜中，丙植株的表现型与其余三种植株不同．其原因是______．
②在不考虑交叉互换的前提下，这四种转基因油菜分别自交，子代有3种表现型的是______，另外还有一种转基因油菜的自交子代也有3种表现型，请在图中的染色体上标出B基因的位置．______．
正确答案
解：（1）步骤①基因表达载体的构建需要用DNA连接酶连接，构建表达载体并转化农杆菌，将农杆菌在含四环素的培养基中培养，筛选出成功导入B基因的农杆菌．获得的农杆菌能够侵染油菜细胞并将插入了B基因的质粒整合到受体细胞的染色体DNA上，获得转基因油菜．
（2）矮杆油菜成功导入一个B基因后，其基因型为ggBb，根据题干信息“B基因与G基因在油菜的株高上有相同的效果”可知，这样的转基因油菜表现为中杆．该转基因油菜自交产生的子一代中，高秆植株ggBB应占25%．
（3）①由于B基因插入G基因中，导致G基因被破坏，植株体细胞内的高秆基因只有一个，仍表现为中秆，所以丙植株的表现型与其余三种植株不同．
②四种转基因油菜分别自交，其中甲后代有5种表现型（含有4个显性基因、含有3个显性基因、含有2个显性基因、含有1个显性基因、不含显性基因）、乙后代只有1种表现型（均含有2个显性基因，即GGbb、ggBB、GgBb）、丙后代只有3种表现型（含有一个有效显性基因B、不含显性基因、含有2个有效显性基因BB）、丁后代只有1种表现型（均含有2个显性基因）．另有一种转基因油菜自交子代也有3种表现型，则B基因应该在G基因所在的染色体上，表现为连锁遗传，其在染色体上的位置如图：
故答案为：
（1）DNA连接酶 四环素 质粒 染色体DNA
（2）中杆 25%
（3）①B基因插入G基因中，导致G基因被破坏，植株体细胞内的高秆基因只有一个，仍表现为中秆
②丙 B基因的位置见下图：
解析
解：（1）步骤①基因表达载体的构建需要用DNA连接酶连接，构建表达载体并转化农杆菌，将农杆菌在含四环素的培养基中培养，筛选出成功导入B基因的农杆菌．获得的农杆菌能够侵染油菜细胞并将插入了B基因的质粒整合到受体细胞的染色体DNA上，获得转基因油菜．
（2）矮杆油菜成功导入一个B基因后，其基因型为ggBb，根据题干信息“B基因与G基因在油菜的株高上有相同的效果”可知，这样的转基因油菜表现为中杆．该转基因油菜自交产生的子一代中，高秆植株ggBB应占25%．
（3）①由于B基因插入G基因中，导致G基因被破坏，植株体细胞内的高秆基因只有一个，仍表现为中秆，所以丙植株的表现型与其余三种植株不同．
②四种转基因油菜分别自交，其中甲后代有5种表现型（含有4个显性基因、含有3个显性基因、含有2个显性基因、含有1个显性基因、不含显性基因）、乙后代只有1种表现型（均含有2个显性基因，即GGbb、ggBB、GgBb）、丙后代只有3种表现型（含有一个有效显性基因B、不含显性基因、含有2个有效显性基因BB）、丁后代只有1种表现型（均含有2个显性基因）．另有一种转基因油菜自交子代也有3种表现型，则B基因应该在G基因所在的染色体上，表现为连锁遗传，其在染色体上的位置如图：
故答案为：
（1）DNA连接酶 四环素 质粒 染色体DNA
（2）中杆 25%
（3）①B基因插入G基因中，导致G基因被破坏，植株体细胞内的高秆基因只有一个，仍表现为中秆
②丙 B基因的位置见下图：
2003年，我国首创的基因治疗药物“今又生”被准上市，其本质是利用腺病毒和人p53基因拼装得到的重组病毒．人的P53蛋白可对高危癌前病变的DNA损伤进行修复，对DNA损伤无法修复的细胞，P53蛋白则诱导其进入冬眠状态或细胞凋亡．“今又生”的载体采用毒性极弱的第一代人5型腺病毒，其基因不整合到宿主细胞基因组中，无遗传毒性；载体经基因工程改造后，只对细胞实施一次感染，不能复制，无环境污染．
根据以上信息，完成下列问题：
（1）从题中分析，在“今又生”的生产中，为了获得更高的安全性能，科学家选择性的放弃了一般的载体都应该具有的______．
（2）p53功能蛋白是由4条完全相同的肽链组装而成，每条肽链由393个氨基酸缩合而成．若考虑到翻译过程起始密码和终止密码的存在，则p53基因至少应该含有______个核苷酸．在形成p53蛋白时，需要脱去______个水分子，此时核糖体上不含有下列哪种结构______．
A．密码子 B．反密码子 C．核糖核苷酸 D．脱氧核苷酸
（3）试举一种人体中不含p53基因的细胞：______．
（4）已知p53蛋白微量高效，只需极微量就可以完成功能，p53基因位于常染色体上．某男谢某表现型正常，但在他还是一个受精卵时，一条染色体上的p53基因突变成为无功能的假基因．若谢某和一个无遗传病史正常女性结婚，生下一儿晓东，晓东长大后娶了一个因p53突变导致的“易患癌症者”吴婷婷，晓东和婷婷准备生个娃娃，他们的娃娃是“易患癌症者”的概率应为______．
（5）婷婷为了治病，接受了“今又生”的基因治疗．在她接受注射后两个月，从她血液中提取了P53蛋白做了电泳分析，以便和治疗前对比．但是婷婷慌乱中把治疗前后的底片搞混淆了，两张底片分别如图所示，请帮婷婷判断，她的治疗______（是、否）有效，______（左、右）边那幅图是治疗后的电泳分析图．
（6）婷婷经过“今又生”注射后，仍然不幸的在三十五岁就患了癌．根据已有资料判断，她的治疗效果不显著的最可能原因是：______
A．p53基因没有整合到体细胞中 B．p53基因没有转录出mRNA
C．p53基因没有表达出P53蛋白 D．注射浓度或注射次数不够．
正确答案
解：（1）根据题干信息“载体经基因工程改造后，只对细胞实施一次感染，不能复制”可知，在“今又生”的生产中，为了获得更高的安全性能，科学家选择性地放弃了具有复制原点的载体．
（2）P53功能蛋白是由4条完全相同的肽链组装而成，每条肽链由393个氨基酸缩合而成．若考虑到翻译过程起始密码和终止密码的存在，则控制每条肽链合成的p53基因至少应该含有（393+1）×6=2364个核苷酸．在形成P53蛋白时，脱去的水分子数=氨基酸数-肽链数=393×4-4=1568个．核糖体的组成成分是蛋白质和RNA（组成单位是核糖核苷酸），其能与mRNA（含有密码子）结合进行翻译过程，翻译时还需要tRNA（含有反密码子）转运氨基酸，因此该核糖体中不含脱氧核苷酸．
（3）人体成熟的红细胞不含细胞核和各种细胞器，因此不含p53基因．
（4）已知如图1中1号个体的一条染色体上的p53基因突变为无功能的假基因，假设其基因型为Aa，则2号的基因型为AA，3号的基因型及概率为
（5）由图可知，接受治疗后出现相应的p53蛋白质，说明她的治疗是有效的，左边那幅图是治疗后的电泳分析图．
（6）A、根据题干信息“其基因不整合到宿主细胞基因组中”可知，p53基因不整合到体细胞中，A错误；
B、其治疗效果不显著，说明该个体中的p53基因可转录出mRNA，B错误；
C、其治疗效果不显著，说明该个体中的p53基因已经表达出P53蛋白，C错误；
D．其治疗效果不显著，其原因可能是注射浓度或注射次数不够，D正确．
故选：D．
故答案为：
（1）自我复制或整合复制能力（答复制起点亦可）
（2）2364 1568 D
（3）成熟红细胞（血小板亦可）
（4）
（5）是 左
（6）D
解析
解：（1）根据题干信息“载体经基因工程改造后，只对细胞实施一次感染，不能复制”可知，在“今又生”的生产中，为了获得更高的安全性能，科学家选择性地放弃了具有复制原点的载体．
（2）P53功能蛋白是由4条完全相同的肽链组装而成，每条肽链由393个氨基酸缩合而成．若考虑到翻译过程起始密码和终止密码的存在，则控制每条肽链合成的p53基因至少应该含有（393+1）×6=2364个核苷酸．在形成P53蛋白时，脱去的水分子数=氨基酸数-肽链数=393×4-4=1568个．核糖体的组成成分是蛋白质和RNA（组成单位是核糖核苷酸），其能与mRNA（含有密码子）结合进行翻译过程，翻译时还需要tRNA（含有反密码子）转运氨基酸，因此该核糖体中不含脱氧核苷酸．
（3）人体成熟的红细胞不含细胞核和各种细胞器，因此不含p53基因．
（4）已知如图1中1号个体的一条染色体上的p53基因突变为无功能的假基因，假设其基因型为Aa，则2号的基因型为AA，3号的基因型及概率为
（5）由图可知，接受治疗后出现相应的p53蛋白质，说明她的治疗是有效的，左边那幅图是治疗后的电泳分析图．
（6）A、根据题干信息“其基因不整合到宿主细胞基因组中”可知，p53基因不整合到体细胞中，A错误；
B、其治疗效果不显著，说明该个体中的p53基因可转录出mRNA，B错误；
C、其治疗效果不显著，说明该个体中的p53基因已经表达出P53蛋白，C错误；
D．其治疗效果不显著，其原因可能是注射浓度或注射次数不够，D正确．
故选：D．
故答案为：
（1）自我复制或整合复制能力（答复制起点亦可）
（2）2364 1568 D
（3）成熟红细胞（血小板亦可）
（4）
（5）是 左
（6）D
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