tPA是机体在凝血平衡调节中发挥关键性作用的蛋自质,如图是利用奶牛乳腺生产tPA的图解,据图回答下列问题:
(1)如要在体外迅速扩增tPA基因可采用________技术,此技术需要________酶。
(2)要使tPA基因在奶牛的乳腺细胞中特异性表达,需在其前面加上________________。
(3)过程⑥中用于移植的胚胎是________。移入的胚胎能够在受体母牛体内存活的原因是________,同时能够在子宫内建立正常的生理和组织上的联系。
(4)乳腺生物反应器生产医用人体蛋白比工程菌有优势,是由于乳腺细胞有较强的________能力,省却了从工程菌胞内提取时的破壁、分离等程序,大大降低了纯化成本。
回答下列有关细胞的问题。某植物的体细胞染色体数为6对,其根尖细胞有丝分裂的细胞周期为15小时,其中G1期、S期、G2期、M期所占比例如图。
(1)该植物根尖细胞分裂间期的总时长约为_____小时。
(2)G1期细胞内完成的主要活动是__________(多选)。
A.染色质丝螺旋缠绕
B.合成一定数量的RNA
C.合成DNA复制需要的酶
D.合成组装纺锤体的蛋白质
(3)如果细胞内存在DNA解旋的现象,则此时细胞可能处于__________(多选)。
A.S期 B.G2期 C.分裂期中期 D.分裂期后期
(4)假设该植物根尖细胞的所有胸腺嘧啶都已被3H标记,挑选一个正处于分裂期前期的细胞,放入不含放射性的培养液中培养,经过15小时后,培养液中单个细胞内能检出放射性的染色单体有__________条。
(5)植物细胞有丝分裂末期在赤道面上会出现一些囊泡,囊泡将彼此融合,囊泡内的物质被用来形成新的细胞壁,囊泡膜将在新的细胞壁两侧形成新的_____。
(6)下列不可用于对染色体进行染色的试剂是_____。
A.改良苯酚品红染液 B.苏丹III
C.龙胆紫 D.醋酸洋红
(7)若用大肠杆菌生长某一时期细胞中提取的mRNA构建其cDNA文库,则与大肠杆菌的基因组文库相比,其基因结构上cDNA文库中的基因缺少 、 片段。
.已知生物体内有一种蛋白质(P),该蛋白质是一种转运蛋白,由305个氨基酸组成。如果将P分子中158位的丝氨酸变成亮氨酸,240位的谷氨酰胺变成苯丙氨酸,改变后的蛋白质(P1)不但保留P的功能,而且具有了酶的催化活性。回答下列问题:
(1)从上述资料可知,若要改变蛋白质的功能,可以考虑对蛋白质的 进行改造。
(2)以P基因序列为基础,获得P1基因的途径有修饰 基因或合成 基因,所获得的基因表达时是遵循中心法则的,中心法则的全部内容包括 的复制;以及遗传信息在不同分子之间的流动,即: 。
(3)蛋白质工程也被称为第二代基因工程,其基本途径是从预期蛋白质功能出发,通过 和 ,进而确定相对应的脱氧核苷酸序列,据此获得基因,在经表达、纯化获得蛋白质,之后还需要对蛋白质的生物 进行鉴定。
转基因生物可用于生产人类所需要的药用蛋白,如激素、抗体、疫苗、酶等。下图甲是通过生物工程培育能产生人胰岛素的烟草的过程。请据图回答下列问题:
(1)基因工程的核心步骤是________(填字母)。此过程所需的工具酶是______________。
(2)下图乙是载体和反转录得到的胰岛素基因的片段,已知限制酶Ⅰ的识别序列和切点是—G↓GATCC—,限制酶Ⅱ的识别序列和切点是—↓GATC—。Gene Ⅰ和Gene Ⅱ为质粒上的标记基因,根据图示分析,应用限制酶________切割质粒,用限制酶________切割目的基因。构建的重组质粒中,除含有外源基因、标记基因外,还必须含有________和________。
(3)B过程中,常用________处理使细菌成为感受态细胞,从而利于重组质粒的导入。
(4)如果从分子水平检测人胰岛素基因是否表达成功,可以采用______________方法。
下面是一项“利用转基因番茄生产人胰岛素的方法”的专利摘要,请回答:
本发明利用转基因番茄作为生物反应器生产人胰岛素。所用的人胰岛素基因是依据植物偏爱密码子的原则来设计所含的密码子,通过人工合成若干DNA片段,拼接而成,并且在C端加上KDEL的内质网滞留序列,避免胰岛素在植物细胞中的降解。将该基因置于CaMV 35S启动子和果实专一性启动子2A12的驱动之下通过农杆菌介导的方法转入番茄中,在番茄的果实中表达人胰岛素。
(1)此基因工程中的目的基因是________________________,将人工合成的DNA片段拼接在一起,所需要的酶有________________________________。
(2)要想在体外获得大量该目的基因的片段,可以采用_________技术。
(3)试分析在C端加上KDEL的内质网滞留序列,为什么可以避免胰岛素在植物细胞中的降解?_____________________________________________________。
(4)用目的基因与农杆菌的Ti质粒结合构建表达载体,该表达载体的组成中不应含有的是_________(从下列选项中选择)。
①目的基因 ②CaMV 35S启动子 ③果实专一性启动子2A12 ④RNA引物
⑤标记基因 ⑥T-DNA ⑦RNA聚合酶基因片段 ⑧终止子
下图为我国首例绿色荧光蛋白(GFP)转基因克隆猪的培育过程示意图,据图回答:
(1)图中通过过程①、②形成重组质粒,需要限制酶切取目的基因、切割质粒。限制酶Ⅰ的识别序列和切点是—G↓GATCC—,限制酶Ⅱ的识别序列和切点是—↓GATC—。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 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? 理由是 。
(2)以上图示中基因工程的核心是 (用序号表示),除了目的基因和标记基因外,其上还应包括_____________和_____________。
(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 。目的基因能否在受体母猪体内稳定遗传的关键是 。这需要检测才能确定,检测采用的方法是_____________。
(4)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
②蓝色荧光蛋白的功能分析和结构设计序列
③蓝色荧光蛋白基因的修饰(合成)
④表达出蓝色荧光蛋白
下列是生物学技术制备抗体的两个途径模式简图。请据图回答下列问题:
(1)过程①至②获取的抗体称为__________,其中①过程常用的诱导剂是_____ _____。
(2)④过程需要__________酶,⑤过程则需要的工具酶为____________。
(3)②处需要筛选,其目的是____________________________________________。
(4)结构甲的组成必须包括____________________________________及目的基因等。
(5)如果想用棉花产生该种抗体,则⑥过程的受体细胞通常选用__________,经过筛选后再侵染棉花体细胞,转化成功后通过 技术获得能产抗体的转基因棉花植株。
苏云金芽抱杆菌能产生具有杀虫能力的毒素蛋白。如图是培育转毒素蛋白基因植物及转基因植物中两种生物大分子合成的部分过程示意图。请据图回答问题:
(1)将图中①处的DNA用HindⅢ、BamH I完全酶切后,反应管中有 种DNA片段。过程②需要用到 酶。
(2)假设图中质粒原来BamH I的识别序列变为Bcl I的识别序列,现用Bcl I和HindⅢ切割质粒,再经过程②能否获得所需重组质粒? ,理由是 。
(3)若上述假设成立,并成功形成重组质粒,则重组质粒可被限制酶 切割。
(4)图中α链是 。不同组织细胞的相同DNA进行过程③时启用的起始点 (填“都相同”“都不同”或“不完全相同”),原因是 。
应用生物工程技术能获得人们需要的生物新品种或新产品。请据图回答下列问题:
(1)②过程常用的方法是 。要检测目的基因是否翻译成了人生长激素,利用的技术是 。
(2)转基因牛可通过分泌的乳汁来生产人生长激素,则说明基因工程能够突破自然界生物的 。基因表达载体中,人生长激素基因的前端必须有 ,使人生长激素基因在乳腺细胞中特异性高效表达。
(3)在抗虫棉培育过程中, ④过程常用的方法是农杆菌转化法,是利用农杆菌会被棉花植株伤口处细胞分泌的 吸引并移向这些细胞,而且Ti质粒有 的特点。
1979年,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的前体物质胰岛素原。如下图所示,请根据下图回答:
(1)图中2、5、3、7表示通过从供体细胞的DNA中直接分离基因,获得_________的过程。
(2)图中3代表____________,在它的作用下将目的基因和质粒切成黏性末端。
(3)经9__________的作用将7、6“缝合”形成8重组DNA分子。8往往含有________基因,以便将来检测。
(4)图中10表示将重组DNA分子导入_________的过程。
(5)如在大肠杆菌细胞内发现了胰岛素原,说明成功导入了___________,并使之完成了表达过程。
回答下列有关基因工程的问题。
苏云金杆菌 (Bt)能产生具有杀虫能力的毒素蛋白。下图是转Bt毒素蛋白基因植物的培育过程示意图 (为抗氨苄青霉素基因),①~④表示过程。
(1)由HindⅢ酶切后,得到DNA片段的末端是 ( )
(2)将图中①的DNA用HindⅢ、BamHⅠ完全酶切后,产生 种DNA片段,②过程可获得 种重组质粒。如果只用BamHⅠ酶切,目的基因与质粒连接后可获得 种重组质粒。
(3)该过程中Bt毒素蛋白基因插入质粒后,不应影响质粒的 ( ) (多选)
A.复制 | B.转录 | C.碱基对的数量 | D.抗性基因的表达 |
(4)此基因工程中大肠杆菌质粒的作用是 ,根瘤农杆菌的作用是 。生产上常将上述转基因作物与非转基因作物混合播种,其目的是降低害虫种群中的 基因的基因频率的增长速率。
普通棉花中含β-甘露糖苷酶基因(GhMnaA2),能在纤维细胞中特异性表达,产生的β-甘露糖苷酶催化半纤维素降解,棉纤维长度变短。为了培育新的棉花品种,科研人员构建了反义GhMnaA2基因表达载体,利用农杆菌转化法导入棉花细胞,成功获得转基因棉花品种,具体过程如下。请分析回答:
(1)①和②过程中所用的限制性内切酶分是 、 。
(2)基因表达载体除了图示组成外,至少有 等(至少答两个)。
(3)③过程中用酶切法可鉴定正、反义表达载体。用SmaⅠ酶和NotⅠ酶完全切割正义基因表达载体获得0.05kb、3.25kb、5.95kb、9.45kb四种长度的DNA片段,则用NotⅠ酶切反义基因表达载体获得DNA片段的长度应是 和 。
(4)④过程中利用农杆菌介导转化棉花细胞的过程中,整合到棉花细胞染色体DNA的区段是 ,转化后的细胞再通过 形成植物体。
(5)导入细胞内的反义GhMnaA2转录的mRNA能与细胞内的GhMnaA2转录的mRNA互补配对,从而 (促进或抑制)基因的表达,其意义是 。
埃博拉病毒(EBO)中EBOV是一种烈性的、泛嗜性的病毒,它首先破坏吞噬细胞,其次是肝、脾等细胞,进而导致血管通透性增加,出现严重的出血热现象。目前尚无针对该病毒的特效药或疫苗。
(1)EBOV感染者的血清中很难形成高浓度的抗体,这是因为 。
(2)较难制作EBO疫苗的原因与其遗传物质的种类以及表达方式有关。EBO病毒容易变异,这是因为 。
(3)下图示利用“细胞技术”研制抗击EBO的药物与疫苗:过程①获得的甲细胞是 细胞;图中所用瘤细胞的作用是 。要获得纯净的单一品种抗体,上述操作的要点是 。
(4)还可以利用转基因技术生产EBO蛋白疫苗。EBO结构和基因组如下图所示。EBO衣壳外的包膜上有5种蛋白棘突(包括GP蛋白和VP系列蛋白),其中GP蛋白最为关键,能被宿主细胞强烈识别。该技术的目的基因是 。
(5)腺病毒(基因E与复制、转录有关;基因L是腺病毒衣壳基因)具有弱致病性,但病毒在人体细胞内增殖会导致正常细胞裂解、死亡。因此,需要对腺病毒进行改造。下图示腺病毒基因组、转基因技术生产EBO蛋白疫苗与重组病毒粒子疫苗的基本过程。
以EBO病毒包膜蛋白作为疫苗比较安全的原因是 。生产含目的基因重组病毒粒子作为目的基因的运载体,优点是 ;为保障安全,基因重组病毒粒子需要除去自身原本的一些基因,改用辅助质粒携带这些基因。则除去的基因主要是 两类基因。
(6)辅助质粒携带EBO病毒上的这些基因,与EBO携带一样,均能在真核细胞中表达,说明 。
内皮素(ET)是一种多肽,主要通过与靶细胞膜上的ET受体(ETA)结合而发挥生物学效应。科研人员通过构建表达载体,实现ETA基因在大肠杆菌细胞中的高效表达,其过程如下图所示,
图中SNAP基因是一种荧光蛋白基因,限制酶ApaⅠ的识别序列为,限制酶XhoⅠ的识别序列为。请据图分析回答:
(1)进行过程①时,需要加入缓冲液、引物、dNTP和___________酶等。完成过程①②③的目的是
___________。
(2)过程③和⑤中,限制酶XhoⅠ切割DNA,使___________键断开,形成的黏性末端是___________。
(3)构建的重组表达载体,目的基因上游的启动子是___________的部位,进而可驱动基因的转录。除图中已标出的结构外,基因表达载体还应具有的结构是___________。
(4)过程⑥要用CaCl2预先处理大肠杆菌,使其成为容易吸收外界DNA的___________细胞。
(5)将SNAP基因与ETA基因结合构成融合基因,其目的是有利于检测___________。
材料Ⅰ:家蚕细胞具有高效表达外源基因的能力。将人干扰素基因导入家蚕细胞并大规模培养,可提取干扰素用于制药。材料Ⅱ:毛角蛋白Ⅱ型中间丝(KIFⅡ)基因与绒山羊的羊绒质量密切相关。获得转KIFⅡ基因的高绒质绒山羊的简单流程如图。
请依材料所给出的信息分析回答下列问题:
(1)在基因工程操作程序中, 是基因工程的核心,为使干扰素基因在家蚕细胞中高效表达,需要把来自cDNA文库的干扰素基因片段正确插入表达载体的 和 之间。
(2)采用PCR技术可验证干扰素基因是否已经导入家蚕细胞。该PCR反应体系的主要成分应包含:扩增缓冲液(含Mg2+)、水、4种脱氧核糖核苷酸、模板DNA、 和 。
(3)据材料Ⅱ,在过程②中,将成纤维细胞置于5%CO2的气体环境中,CO2的作用是 。在过程③中,用 处理以获取更多的卵(母)细胞。成熟卵(母)细胞在核移植前需要进行 处理。
(4)从重组细胞到早期胚胎过程中所用的胚胎工程技术是 。在胚胎移植前,通过 技术可获得较多胚胎。