如图表示运用基因工程技术生产胰岛素的三条途径。据图结合所学知识回答下列问题:
(1)为了便于将含有目的基因的细胞筛选出来,所选择的质粒上应该具有______________。
(2)培育转基因羊的过程中,科研人员通过感染或_________技术将重组质粒M转移到受体细胞A中,受体细胞A应该是____细胞。③过程中还用到了___________ _技术。
(3)受体细胞B应该是莴苣的________(填“体细胞”“卵细胞”或“受精卵),导入该细胞后,需对该细胞进行培养,经________过程形成愈伤组织。
(4)莴苣为双子叶植物,过程②常用的方法是________________;过程⑥常用的方法是 用________来处理大肠杆菌,使其易于吸纳重组质粒M。
“今又生”是我国为数不多的首创基因治疗药物之一,其本质是利用腺病毒和人P53基因(抑癌基因)拼装得到的重组病毒。人的P53蛋白可对癌变前的DNA损伤进行修复,使其恢复正常,或诱导其进入休眠状态或细胞凋亡,阻止细胞癌变。“今又生”的载体采用第一代人5型腺病毒,其致病力很弱,其基因不整合到宿主细胞的基因组中,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,不能污染。请回答下列问题:
(1)在“今又生”的生产中,为了获得更高的安全性能,在载体一般应具备的条件中,科学家选择性地放弃了一般载体都应该具有的 。检测P53基因的表达产物,还可以采用 技术。
(2)如果要获取人类基因组中抑癌基因P53,可以采取的方法通常包括 和通过化学方法人工合成。目的基因的大量扩增则可以采用 ,该技术中需使用的一种特殊的酶是 。
(3)在研究中如果要获得胚胎干细胞进行研究,则胚胎干细胞可来源于囊胚期
的 _,或胎儿的原始性腺,也可以通过 技术得到重组细胞后在进行相应处理获得。在哺乳动物早期发育过程中,囊胚的后一个阶段是 。
科学家通过基因工程培育抗虫棉时,需要从苏云金芽孢杆菌中提取出抗虫基因,“放入”棉花的细胞中与棉花的DNA结合起来并发挥作用,请回答下列有关问题:
⑴进行基因操作一般要经过的四个步骤依次是_________________________、
、 、
。
⑵从苏云金芽孢杆菌中切割抗虫基因所用的工具是______________,其特点是_________________________________________________。
⑶导入棉花体细胞前,抗虫基因要与运载体(常用的运载体是 )结合,用相同的切割工具切割,产生相同的 ,再用 使其连接。
⑷在此基因工程中,目的基因指的是 。
科学家通过对鼠和人控制抗体产生的基因进行拼接,实现了对鼠源杂交瘤抗体的改造,生产出对人体的不良反应减少、效果更好的鼠—人嵌合抗体,用于癌症治疗。下图表示形成鼠—人嵌合抗体的过程。请据图回答:
(1)鼠源杂交瘤抗体就是从免疫小鼠的脾脏细胞中获取B淋巴细胞,在诱导剂的作用下与_______融合,形成_________细胞,并通过体内培养或体外培养生产单克隆抗体。这种抗体与普通血清抗体相比较,最主要的优点在于______________可大量制备。
(2)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。
(3)生产单克隆抗体一般不直接培养浆细胞,主要原因是_____________________。
(4)科学家通过基因拼接,将鼠源抗体基因改造成鼠—人嵌合抗体基因,然后导入到鼠淋巴细胞中,这个过程中用到的工具酶有________、________,改造抗体属于________工程的范畴。
请回答下列有关生物科技方面的问题:
(1)应用 工程技术可以培育出“试管牛”。试管牛的培育需经过 、早期胚胎培养、
以及在母体中发育和产出等过程。
(2)在“试管牛”的培育过程中,要在体外成功获得 ,需要对 进行处理,使其获能。另外,培养的 需要发育至减数第二次分裂的中期。在体外早期胚胎培养时,除了给予一定量的____ 以维持细胞呼吸外,还需要提供__ __气体以维持___ _。
(3)通常奶牛每次排出一枚卵母细胞,采用 处理可使其一次排出多枚卵母细胞。
(4)利用基因工程可以获得“转基因牛”。若要研制能够产生人类白细胞介素的牛乳腺生物反应器,构建基因表达载体时必须在 基因前加入 基因及其启动子。
(5)利用 技术可获得“克隆牛”。转基因克隆牛能提供异体移植器官,从而为解决器官移植中的 等问题提供途径。
下图一是用DNA测序仪测出的某生物的一个DNA分子片段上被标记一条脱氧核苷酸链的碱基排列顺序(TGCGTATTGG),请回答下列问题:
⑴ 据图一推测,此DNA片段上的鸟嘌呤脱氧核苷酸的数量是 ▲ 个;如果此DNA片段连续复制3次,需游离胸腺嘧啶脱氧核苷酸 ▲ 个。
⑵ 根据图一脱氧核苷酸链碱基排序,图二显示的脱氧核苷酸链碱基序列为 ▲ (从上往下序列)。
⑶ 图一所测定的DNA片段与图二所显示的DNA片段中的(A+G)/(T+C)均为 ▲ 。图一中的DNA片段与图二中的DNA片段中A/G比分别为 ▲ ,该指标可以反映DNA分子的特异性。
⑷ 从理论上分析,若测定某女生染色体上的所有基因序列,则至少要测定 ▲ 条染色体。
⑸ 某人用32P标记噬菌体,让其在不含32P的细菌培养基中繁殖5代,含有32P标记的噬菌体所占比例为 ▲ 。若用35S标记该噬菌体,让其在不含35S的细菌中繁殖5代,含有35S标记的噬菌体所占比例为 ▲ 。
来源于豇豆的胰蛋白酶抑制剂基因(CpTI基因)具有广谱的抗虫特性。但直接把该基因转入农作物后,发现转基因植株中合成的CpTI蛋白质的积累量并没有达到强烈抑制害虫的程度。于是,科研工作者在体外对CpTI基因进行了修饰,在其两端分别融合了“信号肽”序列和“内质网滞留信号”序列,在它们的共同作用下,CpTI蛋白质在转基因植株中的积累量得到了明显提高。修饰和表达过程如下图所示:
(1)在此项基因工程中,供体细胞是________;CpTI基因是人们所需要的特定基因,称为________。
(2)在体外对CpTI基因进行修饰时,首先要用________处理,形成黏性末端。
(3)“信号肽”序列及“内质网滞留信号”序列的化学本质是__________。
(4)检测修饰后的CpTI基因是否表达的最好方法是
___________________________________________。
(5)当前,转基因大豆、转基因棉花等转基因农作物已经进入了我们的生活,请从生物学角度谈谈转基因农作物可能带来的利与弊(各举一条)。
①利: _________________________________________。
②弊:__________________________________________。
根据模拟制作重组DNA分子的活动,甲DNA分子、乙DNA分子被EcoRI酶切后,即可获得所需的目的基因和质粒,回答以下问题:
⑴绿色硬纸板(甲DNA分子)的碱基序列如下 红色硬纸板(乙DNA分子)的碱基序列如下
……ATAGCATGCTATCCATGAATTCGGCATAC…… ……TCCTAGAATTCTCGGTATGAATTCCATAC……
……TATCGTACGATAGGTACTTAAGCCGTATG…… ……AGGATCTTAAGAGCCATACTTAAGGTATG……
其中, ▲ DNA分子含有“目的基因”。
⑵用剪刀代表限制酶进行切割,该酶切位点在 ▲ (a处还是b处),此化学键称为 ▲ 。
⑶你模拟插入的DNA片断能称得上一个基因吗? ▲ 。
⑷从基因文库中获取目的基因是常用方法,基因文库实际上就是指导入了某种生物不同基因的许多DNA片断的 ▲ 的群体。按照其中所含基因的量又可分为 ▲ 文库、 ▲ 文库。
基因工程自20世纪70年代兴起后,发展迅猛,成果显著。
Ⅰ利用大肠杆菌生产人胰岛素时,构建的表达载体含有人胰岛素基因及其启动子等,其中启动子的作用是 _______________________________ 。在用表达载体转化大肠杆菌时,常用 处理大肠杆菌,以利于表达载体进入;为了检测胰岛素基因是否转录出了mRNA,可用标记的胰岛素基因片段作探针与mRNA杂交,该杂交技术称为 __________ 。为了检测胰岛素基因转录的mRNA是否翻译成蛋白质,常用______________________技术。
Ⅱ近10年来,PCR技术(多聚酶链式反应)成为分子生物学实验室的一种常规手段,下图为PCR原理示意图,据图回答问题。
(1)基因工程中,利用PCR技术来________________,PCR技术依据的原理是DNA的半保留复制,生物体内也能完成DNA的复制,但有所不同,图中A过程称为____________,在生物体内需要______________才能完成。图中B 过程的完成需要_______________________________________等条件。
(2)若DNA样品的长度为100个碱基对,且A占15%,则完成三次循环,共需要提供的胞嘧啶脱氧核苷酸___________个。
(每空1分)材料Ⅰ:家蚕细胞具有高效表达外源基因的能力。将人干扰素基因导入家蚕细胞并大规模培养,可提取干扰素用于制药。材料Ⅱ:毛角蛋白Ⅱ型中间丝(KIFⅡ)基因与绒山羊的羊绒质量密切相关。获得转KIFⅡ基因的高绒质绒山羊的简单流程如图。
请依材料所给出的信息分析回答下列问题:
(1)在基因工程操作程序中, 是基因工程的核心,为使干扰素基因在家蚕细胞中高效表达,需要把来自cDNA文库的干扰素基因片段正确插入表达载体的 和 之间。
(2)采用PCR技术可验证干扰素基因是否已经导入家蚕细胞。该PCR反应体系的主要成分应包含:扩增缓冲液(含Mg2+)、水、4种脱氧核糖核苷酸、模板DNA、 和 。
(3)据材料Ⅱ,在过程②中,将成纤维细胞置于5%CO2的气体环境中,CO2的作用是 。在过程③中,用 处理以获取更多的卵(母)细胞。成熟卵(母)细胞在核移植前需要进行 处理。
(4)从重组细胞到早期胚胎过程中所用的胚胎工程技术是 。在胚胎移植前,通过 技术可获得较多胚胎。
人的血清白蛋白(HSA)有许多作用,如对血液中的免疫球蛋白(抗体)有保护和稳定的作用.如果免疫球蛋白缺少了这种保护,免疫力就会变得不稳定,容易引起各种疾病,所以在临床上需求量很大.白蛋白通常从人血中提取,产量受到限制.如果应用基因工程、克隆等技术,将人的血清白蛋白基因转入奶牛细胞中,利用牛的乳汁生产血清白蛋白就成为可能.如图是利用奶牛乳汁生产血清白蛋白的图解,请根据图解回答下列问题:
(1)图中①一般经 处理可以得到③.将②导入③最为有效的方法是 .导入前,需要将②与奶牛乳腺蛋白基因的启动子等调控组件重组在一起,这一步骤是基因工程的核心,称为 .
(2)通过核移植技术能够得到胚胎④,精、卵在体外受精时也能得到早期胚胎.在体外受精过程中防止多精入卵的生理反应主要包括 反应和
反应.
(3)若需要迅速得到大量转基因奶牛,可采用下列处理方法:将早期胚胎④处理后形成若干个胚胎⑤,此种方法称 .进行上述操作时,应选择发育至 或囊胚阶段的胚胎进行操作,对后者操作时必须注意将 .
请回答有关下图的问题:
(1)图甲中①~⑤所示的生物工程为__________。该工程是指以__________________________作为基础,通过__________修饰或基因合成,对现有__________进行改造,或制造出一种新的蛋白质,以满足人类的生产和生活的需求。
(2)图甲中序号④所示过程叫做__________,该过程遵循的碱基互补配对原则不同于翻译过程的是__________(请将模板碱基写在前)。
(3)如图乙,一个基因表达载体的组成,除了目的基因外,在基因尾端还必须有[2]__________;
(4)若预期蛋白质欲通过乳腺生物反应器生产,则构建基因表达载体时,图乙中序号[1]代表的是__________________________;且在图甲中⑨过程之前,要对精子进行筛选,保留含性染色体__________的精子。
下图一为含有目的基因的DNA(外源DNA),图二为某质粒,表中是几种限制酶识别序列及其切割位点。用图中的外源DNA与质粒构建重组质粒。
请根据上述信息分析回答:
(1)、外源DNA、质粒分别有_______、_______个游离的磷酸基团。
(2)、DNA分子的一条多核苷酸链中,两个脱氧核苷酸之间以_________和_________相连。用SmaⅠ限制酶切割外源DNA,切开的是___________和__________之间相连的键。
(3)、如果用SmaⅠ酶切割外源DNA和质粒来重组质粒,其结果是_____________。
(4)、如果使用EcoRⅠ酶切割外源DNA和质粒,将目的基因片段与切割后的质粒混合,加入_________酶,获得的环状DNA可能有哪几种情况?______________。
(5)、如果使用BamHⅠ和Hind Ⅲ两种限制酶同时处理外源DNA和质粒,比用EcoRⅠ酶切割的优点是_____________________。
(6)、将重组质粒导入大肠杆菌中,培养基中需加入___________进行鉴别和筛选含有___________的细胞。
人类在预防与诊疗传染性疾病过程中,经常使用疫苗和抗体。已知某传染性疾病的病原体为RNA病毒,该病毒表面的A蛋白为主要抗原,且疫苗生产和抗体制备的流程之一如下图:
(1)过程①代表的是 。
(2)过程③构建A基因重组载体时,必须使用限制性核酸内切酶和 两种工具酶。
(3)过程⑥是 。
(4)过程⑦采用的实验技术是 ,获得的X是 。
(5)对健康人进行该传染病免疫预防时,可选用图中基因工程生产的A蛋白所制备的疫苗。对该传染病疑似患者确诊时,可以从疑似患者体内分离出病毒,与已知病毒进行核酸序列比较;或用图中的 进行特异性结合检测。
下图是利用基因工程技术生产人胰岛素的操作过程示意图,请据图作答。
(1)构建基因工程表达载体时,用不同类型的限制酶切割DNA后,可能产生粘性末端,也可能产生_____末端。过程②必需的酶是 酶,过程③必需的酶是 酶。
(2)在利用AB获得C的过程中,必须用 切割A和B,使它们产生相同的粘性末端,再加入 ,才可形成C。利用大肠杆菌生产人胰岛素时,构建的表达载体含有人胰岛素基因及其启动子等,其中启动子的作用是__ ___。
(3)为使过程⑧更易进行,可用 (药剂)处理D。
(4)为了检测胰岛素基因是否转录出了mRNA,可用标记的胰岛素基因片段作探针与mRNA杂交,该杂交技术称为___ ___。为了检测胰岛素基因请转录的mRNA是否翻译成_____,常用抗原-抗体杂交技术。
(5)如果要将某目的基因通过农杆菌传话法导入植物细胞,先要将目的基因插入农杆菌Ti质粒的_____中,然后通过农杆菌转化作用将目的基因插入植物细胞的______上。