端粒是真核细胞染色体末端的特殊结构,由DNA重复序列和结合蛋白组成。研究发现,随细胞不断增殖,端粒逐渐缩短。当细胞端粒缩至一定程度时,细胞停止分裂。端粒酶由RNA和蛋白质组成,其中RNA是一段模板序列,可指导合成端粒DNA的重复序列。人体内大多数癌细胞都表现出较高的端粒酶活性。请分析回答:
(1)端粒酶的作用相当于HIV病毒中的 酶。结合端粒酶的作用推测,癌细胞表现出恶性增殖而不衰老死亡的特点可能是由于 。
(2)和端粒酶的化学成分最接近的细胞器是_______。
A、线粒体 B、核糖体 C、中心体 D、内质网 E、高尔基体 F、溶酶体
(3)双歧杆菌是人体肠道内的自然菌群,具有抗肿瘤作用。研究人员从双歧杆菌中提取出双歧杆菌脂磷壁酸(LTA),加入细胞培养液中培养人白血病细胞株HL-60,检测LTA对细胞增殖的影响。LTA浓度和实验结果如图1所示。
①此实验中还有一组对照实验,其处理是_________________。
②选用LTA浓度为40μg/ml的培养液中培养的细胞,测定端粒酶活性,结果如图2所示。综合两个实验结果,可以得出的结论有:
结论一:LTA能通过_______________来抑制_______________。
结论二:______________。
结论三:______________。
[选修模块3:现代生物科技专题]
回答下列有关问题:
(1)饲料加工过程温度较高,要求植酸酶具有较好的高温稳定性。利用____________工程技术对其进行改造时,通过设计____________,推测____________,进而确定____________,据此获得基因,从而得到新的植酸酶,之后还要对该酶的功能进行鉴定。
(2)培育转植酸梅基因的大豆,可提高其作为饲料原料磷的利用率。将植酸酶基因导入大豆细胞常用的方法是________。获得转基因植株的完整过程包括:获得外源植酸酶基因→构建基因表达载体→导入大豆细胞→转植酸梅基因的大豆植株再生→_________________。
(3)为了提高猪对饲料中磷的利用率,科学家将带有植酸酶基因的重组质粒通过____________转入猪的受精卵中。该受精卵培养至一定时期可通过____________方法,从而一次得到多个转基因猪个体。
如图为三种质粒和一个含目的基因的DNA片段,其中Ap为氨苄青霉素抗性基因,Tc为四环素抗性基因,lacZ为蓝色显色基因,EcoRⅠ(0.7Kb)、PvuⅠ(0.8Kb)等为限制酶及其切割位点与复制原点之间的距离。已知1kb=1000个碱基对,请回答下列问题:
(1)片段D为目的基因中的某一片段,则DNA聚合酶和DNA连接酶的作用部位依次是______________(填数字)。
(2)图中能作为目的基因运载体最理想的质粒是______________ (填A/B/C),请据图分析,其他两种质粒一般不能作为运载体的理由分别是______________、______________。
(3)用EcoR I完全酶切目的基因和质粒B形成的重组质粒,并进行电泳观察,可出现长度分别为1.1kb和______________kb的两个片段,或者长度分别为______________的两个片段。(重组质粒上目的基因的插入位点与EcoR I的识别位点之间的碱基对忽略不计)。
(4)将分别用限制酶PvuⅠ切开的质粒B溶液与目的基因溶液混合,加入DNA连接酶连接后,进行大肠杆菌受体细胞导入操作,之后,受体细胞的类型(对抗生素表现出抗性R或敏感性S,蓝白代表菌落颜色)包含______________ (多选)。
A.ApR、蓝色 B.ApR、白色 C.ApS、蓝色 D.ApS、白色
(5)动物基因工程通常以受精卵作为受体细胞的根本原因是_____________。
A.受精卵能使目的基因高效表达
B.受精卵可发育成动物个体
C.受精卵基因组更易接受DNA的插入
D.受精卵尺寸较大,便于DNA导入操作
Ⅰ.ch1L基因是蓝细菌(蓝藻)DNA上控制叶绿素合成的基因,为研究该基因对叶绿素合成的控制,需要构建并获得缺失ch1L基因的蓝细菌细胞。技术路线如图甲所示,请据图分析回答问题。
(1)与酵母菌相比较,蓝细菌在结构上最主要的特点是_____________,在代谢上最主要的特点是能进行________作用。
(2)①②过程中均使用的工具酶有_________________。
(3)构建重组质粒B在整个操作过程中的目的是__________和___________。
Ⅱ.人绒毛膜促性腺激素(HCG)是女性怀孕后胎盘滋养层细胞分泌的一种糖蛋白,制备的抗HCG单克隆抗体可用于早孕的诊断。如图为抗HCG单克隆抗体制备流程示意图,请分析回答下列问题。
(1)制备单克隆抗体过程中要用到________技术和___________技术。
(2)在细胞内DNA合成一般有两条途径。主要途径是在细胞内由糖和氨基酸合成核苷酸,进而合成DNA,而氨基嘌呤可以阻断此途径。另一辅助途径是在次黄嘌呤和胸腺嘧啶核苷存在的情况下,经酶催化合成DNA,而骨髓瘤细胞的DNA合成没有此辅助途径。
①利用两条DNA合成途径的不同特点配制的HAT培养基含有多种成分,其中添加的_______________成分具有筛选杂交瘤细胞的作用。
②最终筛选获得的杂交瘤细胞的特点是_______________。
(3)此过程生产的单克隆抗体可以与________特异性结合,从而诊断早孕。
2012年诺贝尔生理学奖获得者发现,利用逆转录病毒将Oct4等4个关键基因导入已分化的体细胞中并表达,可使这个细胞成为类似干细胞的诱导多能干细胞(iPS细胞)。下图为该技术在人体细胞中的实验示意图。请回答:
(1)iPS细胞具有全能性的根本原因是 。由iPS细胞产生其他种类细胞的过程称为________,其实质是_______________。
(2)利用患者的iPS细胞对其自身受损器官进行修复,与传统器官移植相比成功率更高的原因是其可避免________。
(3)目前iPS细胞在实际应用中还存在许多问题,例如有研究发现iPS细胞的增殖难以控制,即iPS细胞具有 细胞的特征。结合题干信息分析,产生这种变化的最可能的原因是____________。
马铃薯是世界上仅次于小麦、水稻、玉米的第四大粮食作物,目前广泛种植于世界各地。由马铃薯Y病毒(PVY)等引起的病毒性退化导致世界马铃薯产量每年至少减产20%。研究表明,表达病毒外壳蛋白基因(PVY-CP)的转基因马铃薯能显著延缓病害症状的发展和危害程度。目前,该转基因抗病毒马铃薯已经在云南试种成功。请回答下列问题
(1)PVY-CP在基因工程中称为___________。在基因表达载体中,除了要有PVY-CP外,还必须有启动子、终止子和____________。将PVY-CP导入马铃薯细胞采用最多的方法是____________。
(2)取40株转基因马铃薯作为实验组,另取40株 作为对照组,种植于相同且适宜的条件下,接种 ,观察发病情况,以确定转基因马铃薯是否具有抗性以及抗性的程度。
(3)成功获得抗PVY马铃薯后,可采用植物细胞工程进行大批量繁育,其理论依据是 ;一些分化的马铃薯细胞,经过激素的诱导,可以 形成具有分生能力的薄壁细胞,进而形成__________,再进一步培养成植株。
在某些深海鱼中发现的抗冻蛋白基因afp对提高农作物的抗寒能力有较好的应用价值。右图所示是获得转基因莴苣的技术流程,请据图回答下列问题:
(1)获取目的基因的主要途径包括从自然界已有的物种中分离和________。
(2)①过程需要的酶有________、________。
(3)重组质粒除了带有抗冻蛋白基因afp以外,还必须含有启动子、终止子和________,这样才能构成一个完整的基因表达载体。
(4)如果受体细胞C1是土壤农杆菌,则将目的基因导入它的目的是利用农杆菌的________,使目的基因进入受体细胞C2,并将其插入到受体细胞C2中________上,使目的基因的遗传特性得以稳定维持和表达,形成转基因莴苣。经②过程获得的转基因莴苣中的目的基因是否表达,在分子水平上可用________法进行检测,如果出现杂交带,说明目的基因已经表达蛋白质产品,转基因莴苣培育成功。
下图是培育试管牛的过程,请回答。
(1)从良种母牛采集卵母细胞后,用____________激素处理卵细胞,使其排出更多的卵子;从良种公牛采集的精子需__________后才能进行受精作用。
(2)在体外培养受精卵时,除了给予适量O2维持细胞呼吸外,还需要提供____气体以维持培养液的______。
(3)图中过程A称为________,在此之前可以采用______________技术获得同卵双胎或多胎。
(4)研制能够产生人类白细胞介素的牛乳腺生物反应器,需将目的基因导人牛受精卵,最常用的导人方法是_____________,获得转基因母牛后,如果牛奶中_________________________,即说明目的基因已经表达。
通过基因工程的方法,科学家采用花粉管通道法将毒蛋白基因转入棉花植株并获得成功表达。棉铃虫吃了这种转基因棉花的植株后就会死亡。花粉管通道法是指:利用植物花粉萌发时形成的花粉管通道将毒蛋白基因送入胚囊,进而导入尚不具备细胞壁的合子或早期胚体细胞中,借助天然的种胚系统,形成含有目的基因的种胚。请回答下列问题:
(1)下列所示的黏性末端是由________种限制性核酸内切酶作用产生的。
(2)利用花粉管通道法将毒蛋白基因导入棉花细胞,此过程是基因工程操作步骤中的第三步,即 。获取目的基因时,如果基因比较小,核苷酸序列又已知,则可以通过DNA合成仪用化学方法直接 。
(3)该目的基因在导入受体细胞前需要与载体结合,目前经常使用的载体是 。
(4)基因工程操作的第四步是目的基因的检测与鉴定,其中分子水平的检测又分三步:首先要检测转基因生物的DNA上是否插入了目的基因,采用的技术是 ;其次还要检测 ,方法同样是采用分子杂交技术;最后检测 ,方法是 ____________________杂交。
转基因抗病香蕉的培育过程如图所示。质粒上有PstⅠ、SmaⅠ、EcoRⅠ、ApaⅠ等四种限制酶切割位点。请回答:
(1)构建含抗病基因的表达载体A时,应选用限制酶________,对________进行切割。
(2)培养基中的卡那霉素会抑制香蕉愈伤组织细胞的生长,欲利用该培养基筛选已导入抗病基因的香蕉细胞,应使基因表达载体A中含有________,作为标记基因。
(3)香蕉组织细胞具有________,因此,可以利用组织培养技术将导入抗病基因的香蕉组织细胞培育成植株。图中①、②依次表示组织培养过程中香蕉组织细胞的_________________。
应用现代生物技术可以大量获得针对甲型H1N1病毒的抗体,并可用于临床治疗,如图表示制备该抗体的设想,请据图回答下列问题:
(1)转甲型H1N1病毒抗体基因牛可通过分泌乳汁来生产甲型H1N1病毒抗体,在基因表达中,甲型H1N1病毒抗体基因的首端必须含有________,它是__________识别和结合的位点。③过程培养到桑椹胚或囊胚阶段,可以采用________技术,培养出多头相同的转基因牛。
(2)prG能激发细胞不断分裂,通过基因工程导入该调控基因可制备单克隆抗体,Ⅰ最可能是________细胞,Ⅱ代表的细胞具有_____________的特点。
(3)制备单克隆抗体也可以用动物细胞融合技术,与动物细胞融合过程不同,植物体细胞杂交在细胞融合之前要用________对细胞进行处理,作用是除去________。
以下是科学家采用不同方法培育良种牛的过程,a~h为操作过程,请据图回答有关问题:
(1)“试管牛”技术的操作流程是___________(填字母)。
(2)与一般的育种方式相比较,胚胎移植的优势是 。
(3)图中数字标号③所示结构将来发育为 。
(4)受体母牛必须和供体牛属于同一物种。移植后的胚胎能在受体子宫中存活的生理基础是______。
(5)“转基因牛“D培育过程中,常用受精卵作为外源基因的受体细胞,主要原因是 。
(6)过程h常用的方法是___________。
抗草胺磷(一种除草剂)转基因大豆的培育过程如图所示。
(1)用________________处理,获得上图中所示的“来自矮牵牛的抗草胺磷基因”、含有抗四环素基因的“质粒”。其中质粒上“抗四环素基因”的作用是___________________。
(2)图中①应为____________________________________________________________。
(3)部分农杆菌不能在培养基(含四环素)上生长的原因是___________________________。
(4)在A→D过程中,A→B过程在恒温箱中________(填“避光”或“光照”)培养,注意观察、记录______________________________________________________________的生长情况。
(5)转抗草胺磷基因成功的大豆植株内,抗草胺磷基因能够高效表达,其高效表达的观察指标是_____。
(6)从某种蛋白质的氨基酸序列出发,利用________方法获得目的基因,通过基因工程可以生产自然界中不存在的蛋白质。下列有关基因工程中运载体的描述,正确的是________。(多选)
A.能够在宿主细胞中复制并稳定保存是运载体的必备条件之一 |
B.一种运载体只能运载一种目的基因 |
C.使用的运载体有质粒、λ噬菌体衍生物和动植物病毒等 |
D.基因表达载体的构建是一样的,不因受体细胞种类、目的基因导入方法的不同而有所差异 |
某研究小组欲将已知抗盐基因导人原生质体培育抗盐菊科植物。请回答:
(1)为获得大量抗盐基因,可通过 技术进行扩增,也可将其连接到 上,通过大肠杆菌培养扩增。
(2)制备叶片原生质体的酶混合液中,一般含较高浓度的甘露醇,其目的是避免制备的原生质体 。酶混合液需通过 灭菌,才能用于无菌原生质体的制备,整个无菌操作过程需在 中进行。
(3)可通过 方法,直接将抗盐基因导入原生质体的细胞核。此外,还可用聚乙二醇融合、电击等方法导入。导入后的原生质体需再生出 ,经持续分裂获得愈伤组织,进一步分化获得再生植株并扩大繁殖。
(4)利用带有标记的抗盐基因特殊片段与从转基因植株提取的RNA进行 ,验证抗盐基因是否被整合到受体的细胞中并转录。通过将扩大繁殖的再生植株转接到含有 的培养基,根据生长状况初步筛选出抗盐植株。
(5)为了获得大量该转基因植株,可将带腋芽的茎段转入适宜培养基中,获得大量 ,然后转入生根培养基中诱导生根,形成再生植株。再生植株需进行 (不定项选择:
A.无菌处理 |
B.锻炼 |
C.去除根部残留的培养基 |
D.逐步提高湿度处理)后才能移种大田。 |
下图表示应用现代生物技术制备H7N9病毒单克隆抗体的流程。回答下列问题:
(1)①过程表示______________;②过程用到的工具酶是________________。
(2)构建基因表达载体时,目的基因的首端必须含有 ,以利于目的基因的表达。③过程常用的方法是 。
(3)从分子水平上鉴定目的基因是否转录可采用_____________技术。
(4)细胞Ⅱ的特点是 。
(5)若要预防H7N9禽流感,可用图中的________________作为疫苗。
(6)传统农业中,植物秸秆往往是通过焚烧以便使其中的无机盐还田,该做法的最大缺点是会造成环境污染;而现代农业中,在充分利用能量、减少环境污染的同时,通过饲养家禽、家畜,提高农民经济收入,使保护环境和发展经济相互协调,这主要体现了生态工程的________________原理。