青枯病是马铃薯生产中一种危害严重的细菌性病害。1996年,我国科学家首次在世界上获得抗青枯病转基因马铃薯株系,为防治这种毁灭性病害开辟了道路。他们根据存在于昆虫体内的抗菌肽的氨基酸序列,人工设计并合成了几个抗菌肽基因,例如ShivaA,CecropinB等基因,并将其导入马铃薯中,转基因马铃薯获得了青枯病抗性的表型。
(1)在克隆基因过程中,通常采用 技术对目的基因进行扩增,下列由一个DNA分子扩增为两个DNA分子过程的叙述中,正确的序号顺序是 。
①引物与单链相应互补序列结合 ②目的基因DNA受热变性后解链为单链 ③DNA聚合酶作用下复制
(2)基因工程的第二步是 。一个完整的重组DNA分子的组成除了目的基因外还必须有 、 以及 等。
(3)通常用 方法检测新育出的植株染色体DNA上是否插入了抗菌肽基因。
以重组DNA技术为核心的基因工程正在改变着人类的生活。请回答下列问题。
(1)获得目的基因的方法通常包括 和 。
(2)切割和连接DNA分子所使用的酶分别是 和 。
(3)运送目的基因进入受体细胞的载体一般选用病毒或 ,后者的形状呈 。
(4)由于重组DNA分子成功导入受体细胞的频率 ,所以在转化后通常需要进行 操作。
(5)将人胰岛素基因分别导入大肠杆菌与酵母菌,从两者中生产的胰岛素在功能和 序列上是相同的
(6) 大肠杆菌是理想的受体细胞,这是因为它 _______
科学家将人的生长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。过程如下图据图回答:
(1)人的基因之所以能与大肠杆菌的DNA分子进行重组,原因是
_______________________________________________________
(2)过程①表示的是采取 的方法来获取目的基因。其过程可表示为:
___________________________。
(3)图中(3)过程用人工方法,使体外重组的DNA分子转移到受体细胞内,主要是借鉴细菌或病毒___ 细胞的途径。一般将受体大肠杆菌用 处理,使细胞处于能______________________的生理状态,这种细胞称为_______________细胞,再将表达载体溶于缓冲液中与________________混合,在一定的温度下完成转化。
干扰素是治疗癌症的重要药物,它必须从血中提取,每升人血只能提取0.5μg,所以价格昂贵。现在美国加利福尼亚州的基因公司用如下图的方式生产干扰素。试分析原理和优点。
(1)从人的淋巴细胞中获取出干扰素基因,一般可用 _______的方法,此基因在基因工程中称为 。
(2)此基因与细菌的质粒相结合要依靠 ,然后将目的基因移植到酵母菌体内,酵母菌在基因工程中叫 。
(3)科学家在培养转基因植物时,常用 中的质粒做运载体。
(4)细菌质粒能与干扰素基因能够拼接其原因是____________________________。人的干扰素基因在酵母菌体内合成了人的干扰素,说明了____________________。
基因工程又叫基因拼接技术。
(1)在该技术中,切割DNA的工具是限制酶,它能识别某一特定核苷酸序列,使两个核苷酸之间的 断开。限制酶切割产生的DNA片段末端有两种形式,分别是 、 。
(2)基因工程中常用“分子缝合针”是连接酶,根据酶的来源不同可分为E·coliDNA、 两类,其中前者只可以连接 ,后者既可以连接 也可以连接 。
应用生物工程技术获得人们需要的生物新品种或新产品,是生物科学技术转化为生产力的重要体现。请据图回答下列问题:
(1)在培育转基因牛的过程中,②过程需要的工具是____________________②过程常用的方法是_______________________________。
(2)转基因牛可通过分泌乳汁来生产人生长激素,在基因表达载体中,人生长激素基因的尾端含有________,首端有启动子,它是RNA聚合酶识别和结合点部位,有了它才能驱动基因转录出__________。③过程培养到桑椹胚或囊胚阶段,可以采用________技术,经移植培育出多头相同的转基因牛犊。
(3)PrG基因的产物能激发细胞不断分裂,通过基因工程导入该调控基因来制备单克隆抗体, Ⅱ最可能是________细胞。单克隆抗体与常规抗体相比,最主要的优点是 _________ 。
(4)我国在抗虫棉培育过程中,将目的基因导入棉花受体细胞采用最多的方法是________法。④过程中的受体细胞如果采用愈伤组织细胞,与采用叶肉细胞相比较, 其优点是____________________, ⑤过程采用的技术原理是________________。
下图是利用奶牛乳汁生产人类血清白蛋白的图解,根据下图回答:
(1)图中①一般经________________处理可以得到③,从③到④的过程中一般利用未受精的去核卵细胞为受体,而不用普通的体细胞,原因是____________________
(2)从A-D中选出④到⑤的过程中正确的操作方法________.把⑤送入⑥的最佳时期是____________________。
(3)⑦是⑥生出的后代,那么⑦的遗传性状和________最相似(填序号)
如果②的数量太少常用________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____________,利用该方法得到的动物叫做________。
(4)用这种方法生产药物与工厂化生产药物的优越性在于节约资源、降低成本等。⑦和某些转基因羊可通过分泌乳汁来生产人类所需药物,这类的转基因动物被称为____________。(2分)
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。下图为获得抗虫棉的技术流程。请据图回答:
(1)抗虫基因在基因工程中称为____________.该基因能否在真核生物中稳定遗传的关键是检测__________________________________.
(2)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 。
(3)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 _____。
下图表示科学家通过基因工程培育抗虫棉时,从苏云金芽孢杆菌中提取抗虫基因“放入”棉花细胞中与棉花的DNA分子结合起来而发挥作用的过程示意图。请据图回答下列有关问题:
(1)图中科学家在进行①操作时,要使用 酶。
(2)在获得目的基因的过程中,PCR技术相当重要。PCR扩增反应需要在一定的缓冲溶液中加入DNA模板、分别与两条模板链相结合的两种 、四种脱氧核苷酸和 。
(3)图中的Ⅱ是 ,Ⅱ由目的基因、 组成。
(4)将目的基因导入植物细胞采用最多的方法是 ,约80%的转基因植物都是通过这种方法获得的,除此之外,还有 。
(5)图中的Ⅲ是导入了目的基因的受体细胞,经植物组织培养获得一株棉花,这株棉花是否具有抗虫特性可进行 水平的鉴定。
(6)转基因生物快速发展引发公众的不安,主要体现在食物安全、生物安全和环境安全等三个方面,其中食物安全主要是担心转基因生物会产生出毒性蛋白或 。
回答下列有关生物工程技术的相关问题:
(1)在动物细胞培养过程中,当贴壁细胞分裂生长至细胞表面相互接触时,细胞会停止分裂增殖,这种现象称为细胞的 ,要使贴壁的细胞从瓶壁上分离下来,可以用 酶处理。
(2)将目的基因导入动物细胞最常用的技术是 。
(3)与植物原生质体的融合相比,动物细胞融合在诱导融合方法方面的主要区别是还常用________________________诱导融合。
(4)单克隆抗体的最大优点是 ,可大量制备。
(5)在培养过程中,培养液添加一定量的 ,以防止杂菌污染;在含有5%CO2的培养箱中进行培养,CO2的主要作用是 。
(6)防止多精入卵受精的两道屏障是 。
资料显示,近10年来,PCR技术(DNA聚合酶链反应技术)成为分子生物实验的一种常规手段,其原理是利用DNA半保留复制的特性,在试管中进行DNA的人工复制(如下图),在很短的时间内,将DNA扩增几百万倍甚至几十亿倍,使分子生物实验所需的遗传物质不再受限于活的生物体。请据图回答:
(1)加热至94℃的目的是使DNA样品的 键断裂,这一过程在生物体细胞内是
通过 的作用来完成的。通过生化分析得出新合成的DNA分子中,A=T、G=C这个事实说明DNA分子的合成遵循 。
(2)通过PCR技术使DNA分子大量复制时,若将一个用15N标记的模板DNA分子(第一代)放入试管中,以14N标记的脱氧核苷酸为原料,连续复制到第5代时,含15N标记的DNA分子单链数占全部DNA总单链数的比例为 。
(3)PCR技术不仅为遗传病的诊断带来了便利,而且改进了检测细菌和病毒的方法。若要检测一个人是否感染了艾滋病病毒,你认为可用PCR技术扩增他血液中的( )
A.白细胞DNA | B.病毒蛋白质 | C.血浆蛋白 | D.病毒核酸 |
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)④过程应用的主要生物技术是 。
(2)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。
(3)组建理想的载体需要对天然的质粒进行改造。下图是天然土壤农杆菌Ti质粒结构示意图(示部分基因及部分限制性内切酶作用位点),据图分析:
①人工改造时,要使抗虫基因表达,还应插入____________。
②人工改造时用限制酶Ⅱ处理,其目的是:第一,去除质粒上的 (基因),保证T-DNA进入水稻细胞后不会引起细胞的无限分裂和生长;第二,使质粒带有单一限制酶作用位点,有利于____ ____。第三,使质粒大小合适,可以提高转化效率等。
③若用限制酶Ⅰ分别切割改造过的理想质粒和带有抗虫基因的DNA分子,并构成重组Ti质粒。分别以含四环素和卡那霉素的培养基培养已成功导入抗虫基因的水稻胚细胞,观察到的细胞生长的现象是 。
(4)若限制酶Ⅱ切割DNA分子后形成的粘性末端为,则该酶识别的核苷酸序列是 。
基因工程是在现代生物学、化学和工程学基础上建立和发展起来的,并有赖于微生物学理论和技术的发展运用。基因工程基本操作流程如下图,请据下图分析回答:
(1)图中A是 ;在基因工程中,需要 酶的作用下才能完成剪接过程。
(2)在该工程中所用的基因“剪刀”能识别的序列和切点是一G↓GATCC一,请在答题纸上的方框内补充画出质粒被切割形成黏性末端的过程图。
(3)在图中基因工程的操作过程中,可以遵循碱基互补配对原则的步骤有 。(用图中序号表示)
(4)从分子水平分析不同种生物之间的基因移植成功的主要原因是 ,也说明了不同生物共用一套 。
(5)研究中发现,番茄体内的蛋白酶抑制剂对害虫的消化酶有抑制作用,导致害虫无法消化食物而被杀死,人们成功地将番茄的蛋白酶抑制剂基因导入玉米体内,玉米获得了与番茄相似的抗虫性状,玉米这种变异的来源是 。
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。请根据以上信息回答下列问题。
(1)从图中分析,欧文氏菌和棒状杆菌的同化作用类型是_________________。
(2)若利用生物技术改造上述两种菌中一种,使其可直接利用D-葡萄糖生成2-二酮基-L-古龙酸,最好采用_________技术,原因是____________________________________________。
(3)应用PCR技术可以对相关基因进行体外大量扩增。此过程需在一定的缓冲溶液中进行,反应体系中应提供_______________,同时,通过控制 条件使DNA复制在体外反复进行。
大肠杆菌pUC118质粒的某限制酶唯一酶切序列,位于该质粒的lacZ基因中,lacZ基因中如果没有插入外源基因,lacZ基因便可表达出b-半乳糖苷酶,当培养基中含有IPTG和X-gal时,X-gal便会被b-半乳糖苷酶水解成蓝色,大肠杆菌将形成蓝色菌落;如果lacZ基因中插入了外源基因,带有pUC118质粒的大肠杆菌便不能表达b-半乳糖苷酶,培养基中的X-gal不会被水解成蓝色,大肠杆菌将形成白色菌落。pUC118还携带了氨苄青霉素抗性基因。下图是利用lacZ基因的插入失活筛选重组质粒示意图。据图回答下列问题:
(1)作为受体大肠杆菌应_____________(填“含有”或“不含有”)氨苄青霉素抗性基因,以方便筛选已导入重组质粒的受体大肠杆菌。取用氯化钙溶液处理(增加其细胞壁的通透性)过的受体大肠杆菌,置于试管Ⅱ中,完成基因工程操作的 步骤(具体步骤)。如果受体细胞是植物细胞,则通过 转化作用将目的基因导入受体细胞,因为其Ti质粒中的T—DNA有 特点。
(2)图中的选择培养基中除含有大肠杆菌必需的葡萄糖、氮源、无机盐、水、生长因子等营养物质外,还应加入____________________等物质,用以筛选导入了重组质粒的受体大肠杆菌。
(3)将上述处理后的大肠杆菌置于图中选择培养基上培养,以检测受体大肠杆菌是否导入重组质粒,请预测菌落的颜色,并分析结果:
① 。
② 。