下面是将乙肝病毒控制合成病毒表面主蛋白的基因HBsAg导入巴斯德毕赤酵母菌生产乙肝疫苗的过程及有关资料,请分析回答下列问题。
资料1 巴斯德毕赤酵母菌是一种甲基营养型酵母菌,能将甲醇作为其唯一碳源,同时AOX1基因也会因受到诱导而表达。[5ˊAOX1和3ˊAOX1(TT)分别是基因AOX1的启动子和终止子]。
资料2 巴斯德毕赤酵母菌体内无天然质粒,所以科学家改造出了图1所示的pPIC9K质粒用作载体,其与目的基因形成的重组质粒经酶切后可以与酵母菌染色体发生同源重组,将目的基因整合于染色体中以实现表达。
(1)如果要将HBsAg基因和pPIC9K质粒重组,需要用到_____ ___处理。
(2)获取HBsAg基因时,可利用 、 方法获取。
(3)构建的重组质粒中有5ˊAOX1、 3ˊAOX1(TT)和HBsAg基因外,还应有 。
(4)步骤1中的方法是 ,此时的大肠杆菌处于 状态。
(5)为了确认巴斯德毕赤酵母菌转化是否成功,在培养基中应该加入卡拉霉素以便筛选,转化后的细胞中是否含有HBsAg基因,可以用__________________方法进行检测。
(6)与大肠杆菌等细菌相比,用巴斯德毕赤酵母菌细胞作为基因工程的受体细胞,其优点是在蛋白质合成后,细胞可以对其进行____ ____并分泌到细胞外,便于提取。
利用基因工程培育抗病香蕉的流程如下:
回答下列问题:
(1)获得抗病基因后,常利用 技术进行扩增,利用该技术扩增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___ _。
(2)使用农杆菌将抗病基因导入香蕉细胞中,农杆菌中的Ti质粒上的________________可将抗病基因转移至香蕉细胞 上。
(3)卡那霉素会抑制香蕉愈伤组织细胞的生长。欲利用添加了卡那霉素的培养基筛选已导人抗病基因的香蕉细胞,则基因表达载体A的构建时应含有__________,以作为标记基因。
(4)抗病基因进入香蕉细胞内,并在香蕉细胞内维持稳定和表达,该过程称为 。
(5)欲检测抗病基因是否表达出蛋白质,可从转基因抗病香蕉中提取蛋白质,用 ___ 予以检测。
[生物——选修3:现代生物科技专题]人组织纤溶酶原激活物(htPA)是一种重要的药用蛋白,可在转htPA基因奶牛的乳汁中获得。下图表示利用奶牛乳汁生产人组织纤溶酶原激活物的培育过程:
(1)htPA基因cDNA可通过克隆筛选获得,该cDNA比人染色体上的htPA基因短,原因是该cDNA没有 。构建表达载体时,必须将htPA基因cDNA与牛乳腺蛋白基因的 等调控组件重组在一起。
(2)通过①形成图中③的过程中,通常取培养 代以内的细胞,原因是 。
(3)图中“未受精的卵”是指 的卵母细胞,而不能用普通的体细胞作为受体细胞,原因是“未受精的卵” 。
(4)⑦与⑥的遗传性状不一样的原因是 。
(5)图示过程中涉及的科学技术有转基因技术、 、 、胚胎移植等。
在1990年医生对一位因缺乏腺苷脱氨酶基因而患先天性体液免疫缺陷病的美国女孩进行治疗。采用的方法是首先将患者的白细胞取出作体外培养,然后用某种病毒将正常腺苷脱氨酶基因转入人工培养的白细胞中,再将这些转基因白细胞回输到患者的体内,经过多次治疗,患者的免疫功能趋于正常。
(1)该病治疗运用了基因工程技术,在这个实例中运载体是_______,目的基因是________,目的基因的受体细胞是__________。
(2)将转基因白细胞多次回输到患者体内后,免疫能力趋于正常是由于产生了腺苷脱氨酶,产生这种物质的两个基本步骤是________和_________。
(3)人的腺苷脱氨酶基因与胰岛素基因相比,其主要差别是___________。
(4)写出基因工程操作的基本程序:_________→__________→__________→____________。
河北农科院的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:
(1)从苏云金芽孢杆菌中切割抗虫基因所用的工具是 ,此工具主要存在于 中,其特点是 。
(2)苏云金芽孢杆菌一个DNA分子上有许多基因,获得抗虫基因常采用的方法是“ ”。具体做法是:用限制性核酸内切酶将苏云金芽孢杆菌的DNA切成许多片段,然后将这些片段 ,再通过运载体转入不同的受体细胞,让它们在各个受体细胞中大量复制,从中找出含有目的基因的细胞,再用一定的方法把 分离出来。
(3)进行基因工程操作一般要经过的四个步骤依次是 、 、 。
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_________。过程②代表的是基因工程操作步骤中的____________。基因工程的核心步骤是______(填序号)。
(2)过程⑦采用的实验技术是__________,获得的X是_________。
(3)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_______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 比较;或用图中的 进行特异性结合检测。
下图所示为用农作物①和②两个品种分别培养出④⑤⑥⑦四个品种的过程。
(1)用①和②通过Ⅰ和Ⅱ过程培育出⑤的过程所依据的遗传学原理是_______。由③自交产生的后代中AAbb所占的比例为 。
(2)通过Ⅲ和Ⅴ培育出⑤的育种方法是_______。该方法培育出的个体都(是/不是) 纯合体。
(3)由③培育出的⑥是____倍体。该个体体细胞中的染色体组数目是 个。
(4)⑤通过Ⅵ过程培育出⑦的过程叫_________________________。
(5)③培育出④过程叫________________,Ⅴ过程需要用_________________处理。
(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:
(1)绿色硬纸板(甲DNA分子)的碱基序列为:……ATAGCATGCTATCCATGAATTCGGCATAC…………TATCGTACGATAGGTACTTAAGCCGTATG……红色硬纸板(乙DNA分子)的碱基序列为:
……TCCTAGAATTCTCGGTATGAATTCCATAC…………AGGATCTTAAGAGCCATACTTAAGGTATG……
其中,______________DNA分子含有“目的基因”,______________DNA分子是“质粒”。
(2)用剪刀代表进行切割。酶切位点在___________ (a处还是b处),此化学键称为______。请用“||”在甲、乙两DNA分子上标出EcoRI的作用位点。
(3)你模拟插入的DNA片断能称得上一个基因吗?____________。EcoRI属于____________酶。
(4)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____________文库和____________文库。
苜蓿夜蛾是番茄的主要害虫之一。某实验室将抗虫基因转入番茄,培育出抗虫番茄。下图是获得转基因番茄的技术流程[注:卡那霉素抗性基因(kanR)作为标记基因,番茄叶片对卡那霉素高度敏感],请据图回答:
(1)构建重组质粒的过程中需要用到的工具酶为__________和DNA连接酶;DNA连接酶根据来源分为两类:T4DNA连接酶和E·coli DNA连接酶。这两种酶作用有所差别:__________只能连接双链DNA的黏性末端,而__________既可以连接双链DNA的黏性末端,又可以“缝合”双链DNA的齐平末端。
(2)土壤农杆菌的感染特点是能在自然条件下感染__________植物和裸子植物,而对大多数__________植物没有感染能力。
(3)将重组质粒导入土壤农杆菌的目的是利用农杆菌能够感染番茄细胞,并将__________转移至受体细胞的特点,使目的基因进入受体细胞中,并插入到番茄细胞的__________上,最终形成转基因植株。
(4)将经过__________形成的愈伤组织转移到添加一定浓度植物激素和__________的培养基中,在适宜条件下进行培养,筛选出转基因番茄。
(5)用PCR方法检测转基因番茄是否含有目的基因时,需根据________________的核苷酸序列设计特异引物,以____________________为模板进行第一轮扩增。
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。
(1)基因工程技术手段的核心是 ,与杂交育种相比基因工程的优点在于克服了 。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,检测目的基因是否翻译可采用 技术。
(3)用基因工程的手段获得含有抗性基因的甘蓝细胞,运用的原理是 ,甘蓝细胞培育成抗性植株运用的技术手段称为 技术,该技术的理论基础是 。
(4)将抗性基因导入甘蓝细胞的常用方法有 、基因枪法和花粉管通道法。
下图为科学家培育抗棉铃虫棉花的研究路线图.请据图1回答:
(注:Kan为卡那霉素抗性基因)
(1)A过程需要的酶有_________。
(2)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____。
(3)离体棉花叶片组织培养获得转基因抗虫植株所依据的理论基础是______。
(4)科学家发现某些转基因抗虫植株体细胞含两个抗虫基因,假设这两个基因在染色体上随机整合,出现如图所示三种情况。假定抗虫基因都能正常表达,且各型配子活力相同.请设计实验,确定该转基因植株基因的组成是哪一种。
①实验步骤:
I.选用该转基因抗虫植株与_________进行杂交。
II.观察并统计后代表现型和比例.
②结果预测:(如图2)
I.若不考虑交叉互换
子代全为抗虫植株,则为图甲所示的基因组成;
_____________________,则为图乙所示的基因组成;
_____________________,则为图丙所示的基因组成。
II.若同源染色体的______之间发生一次交叉互换,则______(填“甲“、“乙“、“丙“)的实验结果可能会与I的预测结果不同。
下图表示利用胚胎干细胞(ES细胞)所作的一系列研究,请据图分析回答:
(1)上图中的胚胎干细胞(ES细胞)可以从________和________中分离获取。
(2)过程Ⅰ将胚胎干细胞置于γ射线灭活的鼠胎儿成纤维细胞的饲养层上,并加入动物血清、抗生素等物质,维持细胞不分化的状态。在此过程中,饲养层提供干细胞增殖所需的_____ ___,加入抗生素是为了________。该过程对于研究细胞分化和细胞凋亡的机理具有重要意义。
(3)过程Ⅱ将带有遗传标记的ES细胞注入早期胚胎的囊胚腔,通过组织化学染色,用于研究动物体器官形成的时间、发育过程以及影响因素,这项研究利用了胚胎干细胞具有________的特点。在哺乳动物早期发育过程中,囊胚的后一个阶段是________。
(4)过程Ⅲ是培育转基因小鼠,将获得的目的基因导入胚胎干细胞之前需构建基因表达载体,目的是_____________________________。
(5)过程Ⅳ得到的小鼠畸胎瘤里面全是软骨、神经管、横纹肌和骨骼等人类组织和器官。实验时,必须去除小鼠的胸腺,使其存在免疫缺陷,其目的是___________,该过程研究的意义在于解决____________问题。
(6)该研究中,包含的生物技术有________________________(至少写出两种)。
根据下面植物体细胞杂交技术流程图,回答相关问题。
(1)若运用传统有性杂交(即用番茄、马铃薯杂交)能否得到杂种植株?为什么?
__________________________________________________________________。
(2)在利用杂种细胞培育杂种植株的过程中,运用的技术手段是________,依据的原理是____________,其中过程②称为_____________,与过程③密切相关的具有单层膜结构的细胞器为____________,过程④相当于_______________,⑤过程涉及的分裂方式为________________。
(3)已知番茄、马铃薯分别为四倍体、二倍体,则“番茄—马铃薯”属于________倍体植株。
(4)随“神六”太空旅行的种苗中,最受关注的是柴油树试管苗。柴油树种子含有的柴油是植物细胞的代谢产物,可用植物组织培养来实现柴油的工业化生产。若利用此技术,将柴油树细胞培养进行到_______过程即可(填字母)。
(5)若培育抗虫棉,将抗虫基因通过适当的途径导入棉花受精卵,然后进行组织培养,该过程相当于________(填编号)。
(6)人工种子又称合成种子或种子类似物,它是20世纪生物技术在农业上的应用之一。由发育到_____过程(填字母编号)的结构包裹上________可制备人工种子。
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。下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。
科学家尝试使用Cre/loxP位点特异性重组系统,在检测目的基因导入成功后,删除转基因烟草细胞内的抗除草剂基因。其技术过程如下(图中的■代表基因前的启动子),据图回答:
(1)Cre酶能特异性地识别上图loxP序列并在箭头处切开loxP,其功能类似于基因工程中的 酶。从遗传学角度分析,Cre酶改变质粒产生的结果相当于可遗传变异中的 。
(2)将重组质粒导入到植物细胞中最常用的方法是 。作为标记基因,抗除草剂基因用于检测目的基因是否导入成功的原因是 。
(3)经Cre酶处理后,质粒一中的两个loxP序列分别被切开后,可得到质粒二等两个DNA分子。由于 的原因,抗除草剂基因不再表达,之后会在培养过程中消失。
据胚胎工程的知识回答(4)(5)两问:
(4)胚胎工程任何一项技术获得的胚胎,还需通过 给受体才能获得后代。若要充分发挥优良母畜的繁殖潜能,可给供体注射 ,使其排出更多的卵子。
(5)精子与卵子在体外受精后,应将受精卵移入 中继续培养,以检查受精状况和受精卵的发育能力。胚胎干细胞在饲养层细胞上,或在添加抑制因子的培养液中,能够维持 的状态。