GDNF是一种神经营养因子,对损伤的神经细胞具有营养和保护作用。研究人员构建了含GDNF基因的表达载体(如图1所示),并导入到大鼠神经干细胞中,用于干细胞基因治疗的研究。请回答:
(1)构建含GDNF基因的表达载体时,需选择图1中的 限制酶进行酶切。
(2)经酶切后的载体和GDNF基因进行连接,连接产物经筛选得到的载体主要有3种:单个载体自连、GDNF基因与载体正向连接、GDNF基因与载体反向连接(如图1所示)。为鉴定这3种连接方式,选择HpaⅠ酶和BamHⅠ酶对筛选得到的载体进行双酶切,并对酶切后的DNA片段进行电泳分析,结果如图2所示。图中第
泳道显示所鉴定的载体是正向连接的。
(3)将正向连接的表达载体导入神经干细胞后,为了检测GDNF基因是否成功表达,可用相应的 与提取的蛋白质杂交。当细胞培养的神经干细胞达到一定密度时产生接触抑制,换瓶后进行 培养以得到更多数量的细胞,用于神经干细胞移植治疗实验。
(4)对于神经干细胞可以来源于胚胎干细胞的诱导分化,胚胎干细胞来源于 ,在培养时可以只分裂不分化,但是通过诱导可以分化成各种不同的组织细胞,胚胎干细胞的这个特性称为 。
(5)胚胎干细胞也可以来自于核移植的重组细胞,一般体细胞核移植要比胚胎细胞核移植难度大,原因是 ,而取自卵巢的卵母细胞需要培养到 期,才可进行核移植。
近日,中国女科学家屠呦呦获2015年诺贝尔生理医学奖,她研制的抗疟药—青蒿素挽救了数百万人的生命。但是自然界青蒿中青蒿素的含量很低,且受地域性种植影响大。通过研究已经弄清了青蒿细胞中青蒿素的合成途径(如下图实线方框内所示),并且发现酵母细胞也能够产生青蒿素合成所需的中间产物FPP(如下图虚线方框内所示)。请回答以下问题:
(1)根据图示代谢过程,科学家在设计培育能生产青蒿素的酵母菌细胞过程中,需要向酵母细胞中导入________、_________等基因。导入相关基因前,一般先用_______处理酵母细胞,使之由常态变为感受态。
(2)在FPP合成酶基因表达过程中,①是__________过程,需要___________酶催化,此酶在基因上结合的特定部位是_______。检测过程②是否成功一般可采用___________方法。
(3)实验发现,酵母细胞导入相关基因后,这些基因能正常表达,但酵母菌合成的青蒿素仍然很少,根据图解分析原因很可能是____________。
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 。
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。
科研人员采用转基因体细胞克隆技术获得转基因绵羊,以便通过乳腺生物反应器生产人凝血因子IX医用蛋白,其技术路线如图。
(1)A为含目的基因的(基因)表达载体,其化学本质是___ _ _。
(2)过程①中用到的工具酶有 将A导入绵羊胎儿成纤维细胞中常用的方法是___ _ 。
(3)核移植的受体应选用___ 期卵母细胞。在核移植之前,必须先去掉受体卵母细胞的核,目的是___ 。重组细胞能发育成绵羊,是因为细胞核中具有___ 。
(4)移植应选择胚胎发育到___ _ 阶段时进行;代孕母羊对移入子宫的重组胚胎基本上不发生___ _ ,这为重组胚胎在代孕母羊体内的存活提供了可能。
GDNF是一种神经营养因子。对损伤的神经细胞具有营养和保护作用。研究人员构建了含GDNF基因的表达载体(如图所示),并导入到大鼠神经干细胞中,用于干细胞基因治疗的研究。请回答:
(1)完成图中A过程必需的工具是 ;该基因治疗的受体细胞为 。
(2)若要构建含GDNF基因的表达载体,则需选择图中的 限制酶进行酶切。
(3)限制酶XhoI和限制酶HpaI的识别序列及切割位点分别是—C↓AATTG—和—G↓AATTC—。如下图表示四种质粒,其中,箭头所指部位为酶的识别位点,质粒的阴影部分表示标记基因。适于作为图示GDNF基因运载体的是 。
(4)下列有关限制性核酸内切酶和质粒运载体的描述,错误的是_______(多选)。
A.限制性核酸内切酶能识别DNA、切割DNA任一序列
B.限制性核酸内切酶的作用部位与RNA聚合酶的相同
C.使用质粒运载体是为了避免目的基因被分解
D.质粒运载体可能是从细菌或者病毒的DNA改造的
(5)经酶切后的载体和GDNF基因进行连接,连接产物经筛选得到的载体主要有三种:单个载体自连、GDNF基因与载体正向连接、GDNF基因与载体反向连接(如图所示)。为鉴定这3种连接方式,选择HpaI酶和BamHI酶对筛选的载体进行双酶切,若是正向连接的重组载体,其产生的酶切片段数为 个,反向连接的重组载体产生片段有 (多选)。
①100bp ②200bp ③600bp ④700bp ⑤6000bp ⑥6500bp
根据基因工程的有关知识,回答下列问题:
(1)限制性内切酶切割DNA分子后产生的片段,其末端类型有 和 .
(2)质粒运载体用EcoRⅠ切割后产生的片段如图所示.为使运载体与目的基因相连,含有目的基因的DNA除可用EcoRⅠ切割外,还可用另一种限制性内切酶切割,该酶必须具有的特点是 .
(3)按其来源不同,基因工程中所使用的DNA连接酶有两类,即 DNA连接酶和 DNA连接酶.
(4)反转录作用的模板是 ,产物是 .若要在体外获得大量反转录产物,常采用 技术.
(5)基因工程中除质粒外, 和 也可作为运载体.
(6)若用重组质粒转化大肠杆菌,一般情况下,不能直接用未处理的大肠杆菌作为受体细胞,原因是 .
某研究小组欲将已知抗除草剂基因导人原生质体培育抗除草剂大豆。请回答下列问题:
(1)为获得大量抗除草剂基因,可通过_______技术进行扩增,也可将其连接到_______上,通过大肠杆菌培养扩增。
(2)制备叶片原生质体的酶混合液中,一般含较高浓度的甘露醇,其目的是避免制备的原生质体_________。酶混合液需通过_________灭菌,才能用于无菌原生质体的制备,整个无菌操作过程需在_________中进行。
(3)可通过___________方法,直接将抗除草剂基因导入原生质体的细胞核。此外,还可用聚乙二醇融合、电击等方法导入。导入后的原生质体需再生出__________,经持续分裂获得愈伤组织,进一步分化获得再生植株并扩大繁殖。
(4)利用带有标记的抗除草剂基因特殊片段与从转基因植株提取的RNA进行___________,验证抗除草剂基因是否被整合到受体的细胞中并转录。
【生物----选修3:现代生物科技专题】
抗凝血酶Ⅲ蛋白是一种血浆糖蛋白,临床上主要用于血液性疾病的治疗。下图为培育转基因奶牛获得抗凝血酶Ⅲ蛋白的流程。回答问题:
(1)过程①是 ,该过程常用的方法是 。
扩增抗凝血酶 Ⅲ蛋白基因经常采用 技术。
(2)过程②包括 技术和 技术;可用 技术获得多只与该转基因奶牛遗传物质相同的牛犊。
(3)若要检测牛奶中是否含有抗凝血酶Ⅲ蛋白,可采用 技术。
(4)如果检测发现抗凝血酶Ⅲ蛋白基因被导入了受精卵,但却没有检测到抗凝血酶Ⅲ蛋白的存在,那应该考虑分别位于目的基因首端和末端的 没有设计好,应从这方面考虑改善。
【生物—选修3:现代生物科技专题】
青蒿素是治疗疟疾的重要药物。研究人员已经弄清了青蒿细胞中青蒿素的合成途径(如图中实线方框内所示),并且发现酵母细胞也能够产生合成青蒿素的中间产物FPP(如图中虚线方框内所示)。结合所学知识回答下列问题:
(1)疟疾俗称“打摆子”,是由疟原虫引起的寒热往来症状的疾病。当疟原虫寄生在人体中时,会引起人的免疫反应,使 细胞产生淋巴因子。同时B细胞在受到刺激后,在淋巴因子的作用下增殖分化成 细胞,产生抗体。
(2)根据图示代谢过程,科学家在培育能产生青蒿素的酵母细胞过程中,要向 中导入的基因是 ,具体操作中可利用 技术检测转基因生物的DNA上是否插入目的基因。
(3)构建基因表达载体时,用不同类型的 切割DNA后,可能产生 末端,也可能产生 末端。
(4)实验发现,酵母细胞导入相关基因后,该基因能正常表达,但酵母菌合成的青蒿素仍很少,根据图解分析原因可能是 。
基因工程和植物细胞工程技术在科研和生产实践中有广泛应用,请据图回答:
(1)图中③④过程是利用了植物的 技术,其原理是 ,该过程须在无菌条件下进行,培养基中除加入营养物质外,还需添加________等物质,作用是_________。
(2)若要获取转基因植物人工种子,需培养到________阶段,再进行人工种皮的包裹;如用植物细胞实现目的基因所表达的蛋白质类药物的工厂化生产,培养到_______阶段即可。
(3)目前可采用茎尖组织培养技术来进行作物脱毒,原因是 。
科研人员培育出了比普通大豆铁含量高60%的转基因大豆,改良了大豆的营养品质。下图为培育转基因大豆过程的部分示意图。潮霉素可破坏各种细胞中核糖体的功能。请回答:
(1)基因工程的基本操作程序主要包括四个步骤,图中A步骤是________,用到的载体是____质粒。
(2)获取到铁蛋白基因后常用____技术进行扩增,该技术用到的酶是____。
(3)为筛选出含重组质粒的愈伤组织,应在培养基l中添加适量的__________。目的基因进入受体细胞(如:愈伤组织细胞)内,并在受体细胞内维持稳定和表达的过程,称为_ ___。
(4)培养基2中发生的过程为____ 。检测培育转基因大豆的目的是否达到,需要检测转基因大豆____。
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:______________。
[生物——选修3:现代生物技术]
利用动物乳腺生产产品的技术称为动物乳腺反应器技术。利用该技术生产的药用蛋白具有 表达效率高、成本低、安全性高、易于分离纯化的优点,可产生乙肝表面抗原及抗凝血酶DI等 医药产品,造福人类健康。下图为利用生物技术获得生物这一新品种和抗虫棉的过程,据图回答:
(1)上图中A表示目的基因,在研究过程中,研究人员首先从相关基因组中获取了目的基因,并采用 技术对目的基因进行了扩增,然后将目的基因与质粒等载体组合形成了上图中的____(填字母)。
(2)基因表达载体的构建是基因工程的核心,其中的是RNA聚合酶识别和结合的部位,它的基本组成单位是__________标记基因的作用是为了鉴别
(3)将目的基因导人受体细胞的过程中,在③过程中一般是采用____方法,棉花受体细胞若为体细胞,则⑤表示的生物技术是______,在②过程中的受体细胞一般是
电影中,“蜘蛛侠”能产生高强度的蜘蛛丝,现实中的基因工程也创造出了“蜘蛛羊”,该羊的乳汁中含有蛛丝蛋白,高强度的蛛丝蛋白可用于许多重要的特种工业领域。请回答:
(1)为保证实验成功,产生蛛丝蛋白的基因最好从 (基因组/cDNA)文库中获取。若要获得大量的目的基因片段,可采用 技术进行扩增,扩增过程需使用 酶。
(2)在构建含蛛丝蛋白基因表达载体时,需使用的工具有 ,目的基因应与 基因的启动子等调控组件组合在一起;构建完成的基因表达载体需通过 技术导入羊的 ,获得重组细胞。
(3)若所得到的“蜘蛛羊”乳汁中没有检测到蛛丝蛋白,应先用 技术检测“蜘蛛羊”乳腺细胞中是否含有 ;若已确认此步成功,则应该继续检测是否 。