科学家通过基因工程方法,将苏云金芽孢杆菌的Bt毒蛋白基因转入普通棉株细胞内,并成功实现了表达,从而培育出了能抗棉铃虫的棉花植株——抗虫棉。其过程大致如图所示:
(1)基因工程的操作程序主要包括的四个步骤是:目的基因的获取、基因表达载体的构建、____________、目的基因的检测与鉴定。
(2) 将目的基因导入受体细胞的方法有很多种,该题中涉及的是 ,Bt毒蛋白基因转入普通棉株细胞中并成功实现表达的过程,称为 。
(3)目的基因能否在棉株体内稳定维持和表达其遗传特性的关键是______,这需要通过检测才能知道,检测采用的方法是__________。
(4) 抗虫棉能抗棉铃虫的生态效果显著,有人认为抗虫棉就是无虫棉花,不必防治害虫,你认为这种观点是 。理由是 。更有人认为这种抗虫棉产生的Bt毒蛋白,存在于棉花纤维内,由此棉花制成的服装等产品会影响人体的健康。你认为这种说法是 。理由是 。
降钙素是一种多肽类激素,临床上用于治疗骨质疏松症等。人的降钙素活性很低,半衰期较短。某科学机构为了研发一种活性高、半衰期长的新型降钙素,从预期新型降钙素的功能出发,推测相应的脱氧核苷酸序列,并人工合成了两条72个碱基的DNA单链,两条链通过18个碱基对形成部分双链DNA片段,再利用游离的脱氧核苷酸和Klenow酶补平,获得双链DNA,过程如下图。在此过程中发现,合成较长的核苷酸单链易产生缺失碱基的现象。请据图回答:
(1)Klenow酶是一种___________酶,合成的双链DNA有________个碱基对。
(2)获得的双链DNA经EcoRⅠ(识别序列和切割位点-G↓AATTC-)和BamHⅠ(识别序列和切割位点-G↓GATCC-)双酶切后插入到大肠杆菌质粒中,筛选含重组质粒的大肠杆菌并进行DNA测序验证。
①设计EcoRⅠ和BamHⅠ双酶切的目的是保证 和 的定向连接。
②要进行重组质粒的鉴定和选择,需要大肠杆菌质粒中含有_______________基因。
(3)经DNA测序表明,最初获得的多个重组质粒,均未发现完全正确的基因序列,最可能的原因是合成的核苷酸单链仍较长,产生 现象。
(4)上述制备该新型降钙素,运用的现代生物工程技术是____________________。
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)A过程需要的酶有__________________________________________。
(2)为了增加目的基因(抗虫基因)的数量,可以利用 技术进行快速复制,其过程是:目的基因DNA受热变性后解旋为单链;引物与单链相应互补序列结合,然后在 酶的作用下进行延伸,如此循环。
(3)基因表达载体就是指的是基因表达载体,一个完整的基因表达载体一般应包括 、 、目的基因、 及复制原点等五个部分。
(4)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____________________、
____________________________________________________________。
(5)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________________。
(6)如果利用DNA分子杂交原理对再生植株进行检测,D过程应该用________________作为探针。
土壤农杆菌在转基因植物研究上有很重要的应用,下图是某植物转基因技术流程示意图:
(1)形成重组DNA的过程需要的酶有 ;所谓农杆菌转化是指让其侵染植物组织细胞从而把目的基因导入植物细胞,在这个过程中 (是/不是) 所有细胞都导入了目的基因,图中的植株再生利用的是 技术,其理论基础(原理)是 ,其培养基中除含有必要的营养物质、琼脂和激素(如: )外,还必须加入 。
(2)若该转基因植株体细胞中某一条染色体含一个该目的基因。让该植株自交,在所得种子中,种皮含该目的基因的种子所占比例为 ,胚含该目的基因的种子所占比例为 。
下图是转基因猕猴培育过程示意图,请据图回答:
(1)过程②中常用 的方法将目的基因导入受精卵。
(2)在体外培养受精卵时,除了给予一定量的O2以维持细胞呼吸外,还需要提供CO2气体以维持 。
(3)从雄性猕猴附睾中取出的精子不能在体外使卵母细胞受精,需要用人工配置的 使精子获能;上述流程中必须要将供体母畜体内的卵母细胞冲取出来。
(4)图中过程⑦称为 ,为使代孕雌猴与供体雌猴生殖器官的生理变化相同,此前需对代孕雌猴作 处理。
下图为获得抗虫棉的技术流程。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。
请据图回答:
(1)A过程所用的载体是 ,需要的工具酶有 和 。
(2)C过程的培养基除含有必需的营养物质、琼脂和激素外,还需加入 。
(3)由图中离体棉花叶片组织获得转基因抗虫植株可采用 技术,该技术所依据的原理是 。
(4)如果利用DNA分子杂交原理对再生植株进行检测,D过程应该用放射性同位素(或荧光分子)标记的 作为探针。
(5)如果从个体生物水平来鉴定,D过程可用的最简单检测方法是 。
继哺乳动物乳腺发生器研发成功后,膀胱生物发生器的研究也取得了一定进展。最近,科学家培养出一种转基因小鼠,其膀胱上皮细胞可以合成人的生长激素并分泌到尿液中。请回答:
(1)将人的生长激素基因导入小鼠受体细胞,常用方法是___________。
(2)进行基因转移是,通常要将外源基因转入_________中,原因_____________。
(3)通常采用______ _技术检测外源基因是否插入了小鼠的基因组。
(4)研制膀胱生物反应器时,应使外源基因在小鼠的________细胞中特异表达。
(5)为使外源基因在后代长期保持,可将转基因小鼠细胞的_____转入________细胞中构成重组细胞,使其发育成与供体具有相同性状的个体。该技术为__ ___。
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:______________。
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
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。
以下是科学家采用不同方法培育良种牛的过程,请据图回答下列有关问题:
(1)图中对良种奶牛进行处理时用到的激素是 ,②过程使用的是 酶。③表示 技术,
(2)如果转基因牛D的牛奶中含有 ,则说明血清蛋白基因在个体水平已表达成功,其他细胞中不含血清蛋白是 的结果。
(3)图中A和B分别是指 和 。
分)绿色荧光蛋白(GFP)能在蓝光或紫外光下发出荧光,基因工程中,GFP基因可作为目的基因用于培育绿色荧光小鼠,下图表示培育绿色荧光小鼠的基本流程:
(1)基因工程中,GFP基因属于 ,获取该基因的工具酶是 。
(2)构建基因表达载体的目的是 。
(3)过程②常用的方法是 ,在进行过程④前,利用 技术可以获得数目更多且基因型相同的绿色荧光小鼠。
(4)胚胎工程的最后一道工序是 ,进行④过程的优势是 。
(5)绿色荧光小鼠培育过程涉及的生物技术有 (至少回答两点)。
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________________。
材料一:在临床上,将机体不能合成腺苷脱氨酶(ADA)、缺乏正常的免疫能力的患者,称为先天性重症联合免疫缺陷病(SCID)。该病可用“基因疗法”治疗:首先从患者血液中获得T细胞,在绝对无菌环境里用逆转录病毒把ADA基因转入T细胞,再在体外大量繁殖扩增。然后再将约10亿个这种带有正常基因的T细胞输回患者体内,以后每隔1—2个月再输1次,共输7—8次,患者的免疫功能在治疗后显著好转。这一成果,标志着人类在治疗遗传性疾病方面进入了一个全新的阶段。
材料二:番茄果实成熟过程中,某种酶(PG)开始合成并显著增加,促使果实变红变软,但不利于长途运输和长期保鲜。科学家利用反义RNA技术,可有效解决此问题。该技术的核心是,从番茄体细胞中获得指导PG合成的信使RNA,继而以该信使RNA为模板人工合成反义基因并将之导入离体番茄体细胞,经组织培养获得完整植株。新植株在果实发育过程中,反义基因经转录产生的反义RNA与细胞原有mRNA(靶mRNA)互补形成双链RNA,阻止靶mRNA进一步翻译形成PG,从而达到抑制果实成熟的目的。
⑴ 在材料一的基因治疗过程中,用逆转录病毒把ADA基因转入T细胞,逆转录病毒相当于基因工程中的 。在基因治疗过程中获取ADA基因常用方法有: 、 、 。
⑵ 以上两组材料中不仅涉及到了基因工程还涉及到了细胞工程,材料一中T细胞在体外大量繁殖扩增,原理是 ;材料二中离体番茄体细胞经组织培养获得完整植株,原理是 。