农业科技工作者在烟草中找到了一抗病基因,现拟采用基因工程技术将该基因转入棉花,培育抗病棉花品系。请回答下列问题:
(1)要使运载体与该抗病基因连接,首先应使用__________进行切割。假如运载体被切割后,得到的分子末端序列为,则能与该运载体连接的抗病基因分子末端是( )
(2)切割完成后,采用 将运载体与该抗病基因连接,连接后得到的DNA分子称为 。
(3)再将连接得到的DNA分子导入农杆菌,然后用该农杆菌去__________棉花细胞,利用植物细胞具有的__________进行组织培养,从培养出的植株中__________出抗病的棉花。
(4)该抗病基因在棉花细胞中表达的产物是( )
A.淀粉 | B.脂类 | C.蛋白质 | D.核酸 E.抗生素 |
(5)如果利用DNA分子杂交原理对再生植株进行检测,应该用__________作为探针。
(6)有人提出“吃基因补基因”,你是否赞成这种观点,试从新陈代谢的角度简要说明理由。____________________________________________________________
科学家将人的胰岛素基因与质粒重组后,导入牛的受精卵,并成功从牛奶中提取到了人胰岛素。回答下列相关问题:
(1)获取目的基因的主要途径包括________和________。
(2)在构建基因表达载体的过程中,目的基因和质粒用同一种________进行切割。
(3)在将基因表达载体导入牛的受精卵的过程中,常采用_______法,若将基因表达载体导入大肠杆菌细胞中,则通常采用_______溶液处理大肠杆菌,使其成为_______细胞。
(4)为了得到较多的卵细胞,可以对受体母牛注射适宜剂量的________;利用获能的精子进行体外受精,经过细胞培养至________期,最后进行____________移植,最终获得“符合要求的个体”,具体是指__________________。
2008年诺贝尔化学奖授予了三位在研究绿色荧光蛋白(GFP)方面做出突出贡献的科学家。绿色荧光蛋白能在蓝光或紫外光的激发下发出荧光,这样借助GFP发出的荧光就可以跟踪蛋白质在细胞内部的移动情况,帮助推断蛋白质的功能。我国首例绿色荧光蛋白转基因克隆猪在东北农业大学的种猪场自然分娩产出,这标志着我国在转基因克隆猪技术领域已达到世界领先水平。下图为我国首例绿色荧光蛋白转基因克隆猪的培育过程示意图,请据图回答:
(1)图中通过过程①、②形成重组质粒,需要限制性内切酶切取目的基因、切割质粒。若限制性内切酶Ⅰ的识别序列和切点是一G↓GATCC一,限制性内切酶Ⅱ的识别序列和切点是—↓GATC一。在质粒上有酶I的一个切点,在目的基因的两侧各有1个酶Ⅱ的切点。
①请画出质粒被限制酶I切割后所形成的黏性末端。
②在DNA连接酶的作用下,上述两种不同限制酶切割后形成的黏性末端能否连接起来? _____。理由是_____________________________________。
(2)GFP基因与目的基因一起构建到载体上不影响目的基因的表达,也不影响由目的基因控制合成的蛋白质的结构与功能,且对细胞无毒性作用,因此GFP基因可以运用作为基因表达载体上的______。
(3)过程③将重组质粒导入猪胎儿成纤维细胞时,采用最多也最有效的方法是____________。然后还要通过____________技术来检测绿色荧光蛋白基因是否已重组到猪胎儿成纤维细胞的染色体DNA上。
(4)为了获得更多的猪卵母细胞,可通过对母猪注射____________的方法,做超数排卵处理,并将所采集到的卵母细胞在体外培养到____________期即可通过显微操作将其细胞核去除。
(5)早期胚胎的培养液成分较复杂,除一些无机盐和有机盐类外,还需添加维生素、激素、__________________等物质。
(6)绿色荧光蛋白转基因克隆猪的培育过程属于______生殖。目前科学家们通过蛋白质工程制造出了蓝色荧光蛋白,黄色荧光蛋白等,采用蛋白质工程技术制造出蓝色荧光蛋白过程的正确顺序是:______(用数字表示)。
①推测蓝色荧光蛋白的氨基酸序列和基因的核苷酸序列
②蓝色荧光蛋白的功能分析和结构设计
③蓝色荧光蛋白基因的修饰(合成)
④表达出蓝色荧光蛋白
(8分)一种重症联合免疫缺陷病(简称SCID),这种患者缺乏正常的人体免疫功能,
只要稍被细菌或病毒感染,就会发病死亡。经研究证实,SCID病人细胞的一个常染色体上编码腺苷酸脱氨酶(简称ADA)的基因ada发生了突变。目前,人们已经找到了治疗该疾病的方案。如下图:
(1)运载体必须具备的条件是( )
A.能在宿主细胞中复制并保存
B.具有多个限制酶切点,以便与外源基因连接
C.具有标记基因,便于进行筛选
D.是环状形态的DNA分子
(2)在此图过程中用到的基因操作工具分别是 。
(3)研究人员将ada注入淋巴细胞,而不是其他细胞,其原因是什么?
。
(4)图中的治疗方法是_______(体内或体外)基因治疗法,这是___________生物技术的应用。请列举除了在医学领域,该生物技术在其他领域的一些成就。
(5)可用SCID病人的血液来作为实验“DNA粗提取”的实验材料吗?为什么?
(2分)
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)图中基因工程的基本过程可以概括为“四步曲”:即______________________;___________________;_____________________;_________________________。
(2)能否利用人的皮肤细胞来完成①过程?_____________,为什么?_________________。
(3)过程②必需的酶是______酶,过程③除了用解旋酶外,还可以用____________(方法)。
(4)若A中共有a个碱基对,其中鸟嘌呤有b个,则③④⑤过程连续进行4次,至少需提供胸腺嘧啶__________个。
(5)在利用AB获得C的过程中,必须用_________切割A和B,使它们产生_________,再加入___________________________,才可形成C。
(6)为使过程⑧更易进行,可用__________________(药剂)处理D。
如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(kanr)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。
请据图回答问题。
(1)A过程所用的运载体是________,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_____________________。
以下是关于生物工程技术的应用实例。据题回答:
Ⅰ.1997年,科学家将动物体内的能够合成胰岛素的基因与大肠杆菌的DNA分子重组,并且在大肠杆菌中表达成功。为使基因表达载体能顺利进入大肠杆菌,一般需将大肠杆菌用____________处理,以增大其细胞壁的___________。基因表达载体随大肠杆菌的繁殖而进行增殖,其中的胰岛素基因在大肠杆菌内表达的标志是__________________。
Ⅱ.利用基因工程,可以使哺乳动物的乳腺成为一种“生物反应器”,生产大量药用蛋白。这种动物基因工程操作的一般过程是:
(1)首先,将______________与______________等调控组件重组在一起;
(2)然后,通过_____________的方法,导入哺乳动物的受精卵中;
(3)再次,将受精卵送入母体内,使其生长发育为转基因动物。从中选择_______性个体,待其进入泌乳期后,可以在其分泌的_______中来提取所需要的药用蛋白。
Ⅲ.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。
(1)通常要将外源基因转入____ 中,原因是____ ;
(2)通常采用____ 技术检测外源基因是否插入了小鼠的基因组;
(3)在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。
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 。