(每空2分,12分)科学家将鼠体内的能够产生胰岛素的基因与大肠杆菌的DNA分子重组,并且在大肠杆菌中发现了胰岛素。如图所示,请据图回答:
(1)图中[2]、[5]、[3]、[7]是获得________________的过程。
(2)图中[3]代表____,经[9]_____的作用将[7][6]“缝合”形成[8]重组DNA分子。
(3)图中[10]表示将________________的过程。
(4)[11]表示[8]随大肠杆菌的繁殖而进行________。
(5)如在大肠杆菌细胞内发现了胰岛素,说明_____________________________。
通过基因工程技术克隆细胞膜上乙酰胆碱(一种神经递质)受体基因的操作过程如下图,请分析回答问题。
(1)获得上图中的mRNA最佳材料是__________细胞。
(2)完成过程①②必不可少的酶是__________。
(3)构建的基因表达载体上除了目的基因、标记基因外,还要有_________、__________。
(4)探针筛选的目的是_____________。
科学家发现家蝇幼虫体内有一种抗肿瘤蛋白,具有抗癌的奇特疗效。它能对肿瘤产生特异性的抑制,并能增强机体的免疫力。下图所示为通过基因工程技术生产这种蛋白质的方法,请回答下列问题:
(1)图中C过程是基因工程的核心步骤。此步骤的目的是_____ ______,
(2)把B导入大肠杆菌过程,用大肠杆菌作为受体细胞的优点是_____________________。
(3)经检测抗肿瘤基因已经成功导入受体细胞。为了检测目的基因是否转录,需要从受体细胞提取____________,用______________法检测;为了检测目的基因是否翻译,需要从受体细胞提取蛋白质,用___________法检测。
土壤农杆菌是一种能引起双子叶植物产生冠瘿瘤的土壤细菌,它带有Ti质粒。Ti质粒是携带细菌DNA向宿主植物基因组转化所需信息的重要片段,其上只有T—DNA片段才能转入植物细胞的基因组。Ti质粒的结构及转化过程如图所示,请分析并回答:
(1)为了使某种植物具有抗旱性状而又不引起植物产生冠瘿瘤,需对Ti质粒进行修饰,即去除瘤基因,将抗旱基因转移至 片段,然后在一定条件下将外植体在含土壤农杆菌的稀释培养基上培养,此时修饰的Ti质粒的相应片段可转入植物细胞并整合到植物基因组中。以上过程需要的工具酶有 。
(2)将上述外植体置于一个含有 的选择培养基中进行筛选,发生转化的外植体开始增殖,形成 后,通过产生不定芽再长出整个植物。
(3)基因转化是否成功应对转基因植物进行鉴定,可以直接在个体水平对上述转基因植物与非转基因植物的 性能进行比较。
利用基因工程的技术手段可以生产抗性植株。在研究并大面积种植只含一种抗虫基因的转基因甘蓝以后,调查发现,小菜蛾种群对该种甘蓝产生的毒蛋白具有更强的抗性。为此研究人员培育了体细胞含有两种外源抗虫基因(分别用A和B表示)的转基因甘蓝。这两种基因在染色体上的整合位点存在下图所示的情况(细胞中只有2个抗虫基因)。请回答(不考虑染色体的交叉互换):
(1)基因工程技术手段的核心是 。在供体细胞中提取目的基因需要用到 酶,此酶的作用特点是 。
(2)抗虫基因能在甘蓝植株内成功表达是因为 。
检测A基因和B基因在细胞中是否得到转录可采用 技术。
(3)甘蓝是雌雄同株植物。体细胞含两种抗虫基因的甘蓝表现为强抗虫,含一种抗虫基因的植株表现为弱抗虫,没有抗虫基因的植株不抗虫(普通甘蓝)。
①体细胞含两个抗虫基因的转基因甘蓝与普通甘蓝杂交,若F1中表现为强抗虫的植株所占比例为25%,则该转基因甘蓝的两个抗虫基因的整合位点属上图 类型。
②可选取上图 类型的转基因甘蓝的花粉培育出单倍体强抗虫转基因甘蓝。利用花粉培养出幼苗的技术所依据的原理是 。
③上图甲所示类型的植株自交,F1中表现为强抗虫的植株所占的比例是 。
下面是将某细菌的基因A导入大肠杆菌内,制备"工程菌"的示意图。
请据图回答:
⑴获得有两条途径:一是以的为模板,在酶的催化下,合成互补的单链,然后在作用下合成双链,从而获得所需基因;二是根据目标蛋白质的氨基酸序列,推测出响应的序列,然后按照碱基互补配对原则,推测其的序列,再通过化学方法合成所需基因。
⑵利用技术扩增时,需要在反应体系中添加的有机物质有、、4种脱氧核苷酸三磷酸和耐热性的聚合酶,扩增过程可以在扩增仪中完成。
⑶由和载体拼接形成的通常称为。
⑷在基因工程中,常用处理D,其目的是。
内蒙古白绒山羊的血管内皮生长因子基因(VEGF164),若在皮肤毛囊细胞中特异性表达,可促进毛囊发育和毛发生长,显著提高羊毛产量。科学家将该基因导入羊胎儿的成纤维细胞核,成功培育出转基因克隆山羊。技术流程如下图,其中EcoRⅠ、SalⅠ、SphⅠ为限制酶。
请据图回答。
⑴在构建基因表达载体的过程中,应采用______(填限制酶名称)对质粒和含绿色荧光基因的DNA片段进行酶切,再经相应处理形成重组质粒。其中绿色荧光基因的作用是______。
⑵要使VEGF164在皮肤毛囊中表达,须将它与羊绒蛋白基因的______等调控组件重组起来,构建基因表达载体。
⑶图中①将基因表达载体导入胎儿成纤维细胞核的方法是______。将导入成功的细胞核注入到去核的卵母细胞构成重组细胞,培养成早期胚胎,经图中②______技术可培育成转基因克隆山羊。
请回答有关下图的问题:
(1)图甲中①~⑤所示的生物工程为 。
(2)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] ;图中[3] 的作用是为了鉴别受体细胞中是否含有目的基因,从而将含有目的基因的细胞筛选出来。
(3)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。
(4)为获得较多的受精卵进行研究,图甲中⑥过程一般用激素对供体做 处理;若图甲中的卵母细胞来自从屠宰场收集的卵巢,则其在⑧之前需进行体外培养到 期方能受精。
(5)用 技术处理发育到桑椹胚期或囊胚期的早期胚胎,可获得同卵双胎或多胎。
随着科学技术的发展,人们可以根据需求来改造生物的性状。如图是利用奶牛乳汁生产人类血清白蛋白的图解,据图回答:
(1)此生产过程是基因工程、细胞工程、 等现代生物工程技术的综合运用。其中在细胞工程层面上应用的技术手段有动物细胞培养和 。
(2)在基因工程中,将②进行扩增常用 技术。在②进入③之前要用 、DNA连接酶、运载体等工具来构建基因表达载体。
(3)图中①一般经 酶处理可以得到③。
(4)表示④到⑤过程中正确的操作方法是 (填下图字母),把⑤移入⑥的最佳时期是 。
因为猪的基因和人类的基因存在一定相似度,据报道经过特殊处理的猪皮可在人身上存活3周左右,起到保护创面免受感染的作用。移植猪皮后,还要在猪皮上开很多小口,移植患者的自体皮放入其中,自体皮慢慢生长,覆盖裸露的皮肤,而猪皮最终会掉光。为了使移植的猪皮存活更长时间,有人设法导入人的相关基因(用P表示),获得转基因小白猪。其简单流程如下图所示:
(1)过程①中形成重组DNA常用的酶有 和 ;将目的基因导入成纤维细胞常用的方法是 。
(2)过程②中,常用 酶处理将皮肤组织块分散成单个成纤维细胞。在培养成纤维细胞时需要满足的条件是无菌、无毒的环境、 、温度和pH、 。
(3)过程③中所用的胚胎工程技术是 ,然后将早期胚胎移入另一头与供体 ,但未经配种的代孕母猪的相应部位。
(4)图中的卵母细胞应在体外培养到 期。
请回答胚胎工程和基因工程方面的问题:
(1)应用胚胎工程技术可以培育出“试管牛”。试管牛的培育需经过体外受精、 、 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,要使精子和卵母细胞在体外成功结合,需要对精子进行处理,使其 。另外,培养的卵母细胞需要发育至减数第二次分裂的中期,该时期在显微镜下可观察到次级卵母细胞和 。
(3)通常奶牛每次排出一枚卵母细胞,采用激素处理可使其一次排出多枚卵母细胞,常使用的激素是 。
(4)利用基因工程可以获得转基因牛,从而改良奶牛的某些性状。基因工程的四个基本操作步骤是 、 基因表达载体的构建、 和 。若要获得的转基因牛分泌的乳汁中含有人干扰素,则所构建的基因表达载体必须包括:某种牛乳腺分泌蛋白基因及其启动子、 、 、 和复制原点等。将该基因表达载体导入受体细胞所采用的方法是 (显微注射法、农杆菌转化法),为获得能大量产生人干扰素的转基因牛,该基因表达载体应导入的受体细胞是 (受精卵、乳腺细胞)。
转基因生物作为生物反应器,用于生产人们所需要的药用蛋白,如激素、抗体、疫苗、酶等。如图是通过生物工程培育能产生人胰岛素烟草的过程。请据图回答:
(1)构建表达载体的A过程中,需要用到的工具酶有_________________________ 和 。
(2)D过程常采用的方法是 。若把重组质粒导入动物细胞,常采用的方法是____________。
(3)E过程采用的技术主要包括 和 两个阶段。
(4)如果利用DNA分子杂交原理对再生植株进行检测,F过程应该用____________ 作为探针。
某竹芋科植物果实中含有一种甜蛋白,其甜度为蔗糖的三千倍,是理想的甜味剂。某研究小组试图把甜蛋白基因(目的基因)导入黄瓜中,以改良这种黄瓜的品质。获得转基因黄瓜植株的流程图如下,请回答:
(1)通过步骤①和②可人工合成目的基因,在步骤②中先以mRNA为模板在______
酶的作用下合成互补DNA,然后通过一系列实验从中筛选出 基因。此外,还可以根据甜蛋白的氨基酸序列推测出 序列,再用 合成。
(2)通过 技术,可以获得大量目的基因。利用该技术的前提是要有一段已知目的基因的核苷酸序列,以便根据这一序列合成 。
(3)导入了目的基因的叶片组织细胞经过步骤③ 和④_______
后形成了完整的植株,说明 。
(4)可以通过 技术检测黄瓜植株中是否含有甜蛋白。
烟草花叶病毒(TMV)是一种在烟草及蔬菜等经济作物中广泛传播的病毒,对农业生产造成很大的危害。研究者利用植物基因工程的方法将烟草花叶病毒外壳蛋白基因(CP基因)导入烟草并在转化的烟草植株中表达,使其获得对烟草花叶病毒的抗性。下图是转化烟草植株的培育流程,请回答:
(1)含有CP基因的cDNA文库是通过将TMV的RNA进行 获得的。在对cDNA进行PCR扩增时,设计的引物自身不能含有 序列。
(2)将CP基因导入土壤农杆菌质粒的 ,其原因是 __________________
_________________________________________________________________ 。
(3)含重组质粒的土壤农杆菌与烟草叶共培养过程中,对烟草叶的处理要求是________________________________________。
(4)用含重组质粒的土壤农杆菌感染烟草叶成功后,共培养形成愈伤组织时的培养条件是必须 。
(5)在诱导芽、根的培养基中需添加 才能进行筛选,并要注意在不同的培养阶段需调整 的比例。
通过胚胎工程建立的转基因动物模型,常用于基因表达调控的研究、良种动物的筛选以及基因药物的生产等。制备转基因鼠的流程如图所示:
(1)体外受精时,人工采集的动物精子必须经过____________处理才能完成图示中的①过程,完成②过程常采用的方法是______________________。
(2)④过程中,为维持培养液pH的相对稳定,必须将培养瓶放置在__________中进行培养,培养过程中用______________酶处理才能获得单个细胞。
(3)图示中甲为____________________时期的去核卵母细胞,⑤过程操作技术叫做_________。
(4)在上述转基因鼠的培养过程中,所用到的主要胚胎工程技术有体外受精、早期胚胎培养和_____________。
(5)转基因鼠只携带一个B基因,常采用___________的方法培育出基因型为BB的个体。