（共20分）将动物致病菌的抗原基因导入马铃薯制成植物疫苗，饲喂转基因马铃薯可使动物获得免疫力。以下是与植物疫苗制备过程相关的图和表。
请根据以上图表回答下列问题。
（1）在采用常规PCR方法扩增目的基因的过程中，使用的DNA聚合酶不同于一般生物体内的DNA聚合酶，其最主要的特点是 。通过PCR技术扩增目的基因前，需要根据这两个基因的一段已知核苷酸序列来合成 。
（2）PCR过程中退火（复性）温度必须根据引物的碱基数量和种类来设定。表1为根据模板设计的两对引物序列，图2为引物对与模板结合示意图。请判断哪一引物对需采用较高的退火温度？__________。
（3）图1步骤③所用的DNA连接酶对所连接的DNA两端碱基序列是否有专一性要求？ 。
（4）为将外源基因转入马铃薯，图1步骤⑥转基因所用的细菌B通常为 。
（5）对符合设计要求的重组质粒T进行酶切，假设所用的酶均可将识别位点完全切开，根据图1中标示的酶切位点和表2所列的识别序列可知，采用EcoRⅠ和SmaⅠ酶切得到DNA片段是_________种。
（6）构建重组DNA分子所用的限制性内切酶和DNA连接酶分别作用于图中的 处，
（填“a”或“b”）
（7）若将目的基因成功导入马铃薯细胞后通常需用到 技术得到马铃薯植株。该技术的核心步骤是 与再分化。
（8）马铃薯块茎合成淀粉时需要酶A的催化，若要获得马铃薯块茎生物反应器，则在构建动物致病菌的抗原基因表达载体时，应选择 基因的启动子。
图1表示含有目的基因D的DNA片段长度（bp即碱基对）和部分碱基序列，图2表示一种质粒的结构和部分碱基序列。现有Msp Ⅰ、BamH Ⅰ、Mbo Ⅰ、Sma Ⅰ4种限制性核酸内切酶切割的碱基序列和酶切位点分别为C↓CGG、G↓GATCC、↓GATC、CCC↓GGG。请回答下列问题：
（1）图1的一条脱氧核苷酸链中相邻两个碱基之间依次由 连接。
（2）若用限制酶Sma Ⅰ完全切割图1中DNA片段，产生的末端是 末端，其产物长度为 。
（3）若图1中虚线方框内的碱基对被T－A碱基对替换，那么基因D就突变为基因d。从杂合子分离出图1及其对应的DNA片段，用限制酶Sma Ⅰ完全切割，产物中共有 种不同DNA片段。
（4）若将图2中质粒和目的基因D通过同种限制酶处理后进行，形成重组质粒，那么应选用的限制酶是 。在导入重组质粒后，为了筛选出含重组质粒的大肠杆菌，一般需要用添加 的培养基进行培养。经检测，部分含有重组质粒的大肠杆菌菌株中目的基因D不能正确表达，其最可能的原因是 。
(15分)下图表示“华恢1号”抗虫水稻主要培育流程，据图回答：
（1）限制性核酸内切酶的作用特点能够识别双链DNA分子 ，并使特定部位的两个核苷酸之间的 键断开。其作用结果是产生 末端或 末端。
(2)杀虫基因通过①～④，最终在宿主细胞内维持稳定和表达的过程叫做 。
(3)组建理想的载体需要对天然的质粒进行改造。下图是天然土壤农杆菌Ti质粒结构示意图(示部分基因及部分限制酶作用位点)，据图分析：
①人工改造质粒时，要使抗虫基因能成功表达，还应插入 。
②人工改造质粒时，用限制酶Ⅰ处理，其目的是：
第一，去除和破坏质粒上的 (基因)，保证T－DNA进入水稻细胞后不会促进细胞的分裂和生长；
第二，使质粒带有单一限制酶作用位点，有利于 。
第三，使质粒大小合适，可以提高转化效率等。
③若用限制酶Ⅱ分别切割经过②过程改造的理想质粒和带有抗虫基因的DNA分子，并构成重组Ti质粒。分别在含四环素或卡那霉素的培养基培养已成功导入抗虫基因的水稻胚细胞，观察到的细胞生长情况是 。
(8分，除特别说明外每空1分)
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，其疫苗生产和抗体制备的流程之一如下图。请回答：
（1）过程①代表的是 。
（2）过程②构建A基因表过载体时，必须使用___ 和 两种工具酶。
（3）过程③采用的实验技术是 ，获得的X是 。
（4）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，可从疑似患者体内分离病毒，与已知病毒进行 比较，或用图中的 进行特异性结合检测。
2009年10月，我国自主研发的转基因抗虫水稻“华恢1号”获得农业部颁发的安全证书。下图表示该抗虫水稻主要培育流程，据图回答：
（1）④过程应用的主要生物技术是 ；该技术的过程主要包括___________和__________两个阶段,利用的基本原理是_______________。
（2）杀虫基因（crylA）是人们根据几种Bt毒蛋白的分子结构，设计并人工合成的，这属于 工程技术范畴。
（3）组建理想的载体需要对天然的质粒进行改造。下图是天然土壤农杆菌Ti质粒结构示意图（示部分基因及部分限制性内切酶作用位点），据图分析：
①人工改造时，要使抗虫基因表达，还应插入____________。
②人工改造时用限制酶Ⅱ处理，其目的是：第一，去除质粒上的 （基因），保证T-DNA进入水稻细胞后不会引起细胞的无限分裂和生长；第二，使质粒带有单一限制酶作用位点，有利于___________。第三，使质粒大小合适，可以提高转化效率等。
③若用限制酶Ⅰ分别切割改造过的理想质粒和带有抗虫基因的DNA分子，并构成重组Ti质粒。分别以含四环素和卡那霉素的培养基培养已成功导入抗虫基因的水稻胚细胞，观察到的细胞生长的现象是 。
（4）若限制酶Ⅱ切割DNA分子后形成的粘性末端为
，则该酶识别的核苷酸序列是 。
马术比赛被称为贵族运动。英国纯血马是世界顶级马术比赛的常用马种，其数量少，生育力低。可利用下图1质粒和图2含有目的基因的外源DNA，结合其他现代生物技术，有效提高优质马的生育效率和品质。请回答下列问题：
(l)若将图l中质粒和图2中含目的基因的外源DNA通过限制酶处理后，进行拼接形成重组质粒，那么最好应选用限制酶____。对符合设计要求的重组质粒用Sma I、EcoR I和HindⅢ三种酶同时进行酶切，假设所用的酶均可将识别位点完全切开，则可得到_______种DNA片段。若仅选用EcoR I处理后，形成重组质粒，经检测，部分含有重组质粒的受体细胞中目的基因不能正确表达，最可能的原因是____。
(2)为了提高优良雌性个体的繁殖潜能，用_______激素处理适龄纯血母马，使其一次性排出比自然情况下多几倍到几十倍的卵子。体外受精前要对精子进行一定的处理，使其_______。为取得同卵双胎或多胎，可以在胚胎发育的_______期用机械方法进行胚胎分割。
(3)随着动物克隆技术的发展，人们可以将纯血马的细胞核移入其他马的_______细胞中，将其激活并发育成胚胎，植入代孕母马体内。为保证胚胎移植的成功，胚胎的供体和受体应保持________.
图1是蚕豆病的遗传系谱图，图2为该家系几个成员的基因电泳图，据参考资料、结合所学知识回答下列问题(以下均不考虑新的基因突变与交叉互换)。
参考资料1：蚕豆病是一种伴X单基因遗传病，表现为红细胞葡萄糖-6-磷酸脱氢酶（G6PD）缺乏病。g 基因不能控制合成G6PD，GF、GS基因均能控制合成功能正常的G6PD，分别记为G6PD-F、G6PD-S。
参考资料2：在人类胚胎发育早期，雌性体细胞的两个X染色体中会有一个随机失活（其上的基因无法表达），且这个细胞的后代相应的X染色体均发生同样变化。
（1）蚕豆病患者平时不发病，由于食用新鲜蚕豆等才发病。说明患者发病是 共同作用的结果。
（2）II-8的基因型为 。
（3）II-7患蚕豆病的原因是：在胚胎发育早期，多数胚胎细胞中含 基因的X染色体失活。
（4）II-7与II-8婚配。
①取这对夫妇所生女儿的组织，用______酶分散成单个细胞，进行单克隆培养，分离其G6PD进行电泳，若电泳结果出现G6PD-F带，则可以判断该女儿的基因型为 。
②若取该夫妇所生男孩的多种组织进行和①相同处理，结果出现G6PD-F带和G6PD-S带，推测是由于 （用父亲、母亲作答）形成配子时，在减数第 次分裂过程中______不分离所致。
Ⅰ.土壤农杆菌能将自身Ti质粒的T-DNA整合到植物染色体DNA上，诱发植物形成肿瘤。T-DNA中含有植物生长素合成酶基因（S）和细胞分裂素合成酶基因（R）,如图1所示，它们的表达与否能影响相应植物激素的含量，进而调节肿瘤组织的生长与分化。基因工程常用Ti质粒作为运载体，图2表示抗虫棉培育中使用的三种限制酶A、B、C的识别序列以及Ti质粒上限制酶切割位点的分布，抗虫基因内部不含切割位点，两侧标明序列为切割区域。
（1）据图2分析，切取抗虫基因时，使用限制酶 ，切割Ti质粒时，使用限制酶 。
（2）成功建构的重组质粒含有限制酶A的识别位点 个，若用酶C处理该重组质粒，将得到 个DNA片段。
（3）若抗虫基因插入的位置在R基因内部，筛选出 植株即是成功导入抗虫基因的棉花植株。
Ⅱ.单克隆抗体技术在生物工程中占有重要地位。请回答相关问题：
（4）科学家米尔斯坦和柯勒提出单克隆抗体制备技术的实验方案：把一种 细胞与能在体外大量增殖的 细胞进行诱导融合，使融合细胞既能大量增殖，又能产生足够数量的特定抗体。
（5）在技术操作中，需要将融合细胞用 培养基进行筛选，并进行克隆化培养和 检测，以得到足够数量的符合要求的 （填“单”、“双”、“多”）核杂交瘤细胞。
（6）若将杂交瘤细胞在体外条件下做大规模培养，可从 中提取出大量的单克隆抗体。
（7）研究人员应用 ，改造了鼠源性抗体分子的结构，降低了鼠源性抗体的人体反应。
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。
以山东农业大学李铁坚教授为首的农业专家总结养猪技水，创立了新式生态大棚养猪法，也叫懒汉养猪法。
（1）懒汉养猪法充分利用锯末、农作物秸秆粉碎物等作为发酵床垫料。由于猪有拱地的习性，锯末、农作物秸秆粉碎物等就会与猪粪便混合发酵，培养有益菌供猪采食，减少饲料、节约用水等直接饲养成本，实现粪污零排放，无臭气、无污染。同时，还能生产优质肥料，用于改良土壤、促进农作物生长，主要遵循了 原理。懒汉养猪法使猪只恢复了自然习性，从发酵床中采食肉眼可见的大型白色菌丝。乳酸菌与该菌丝细胞相比，最主要的区别是 。料床中的各种有益菌之间的关系为 。在寒冷的冬季，发酵床表层的温度仍可维持25℃-30℃的水平，主要原因是 ________。
（2）现有发酵床混合菌种采自自然界，发酵效率较低。从瑞氏木霉cDNA文库中可获得高效的纤维素酶基因，有人将瑞氏木霉纤维素酶基因转入混合菌中，经筛选得到了可高效利用纤维素的工程混合菌菌种（过程如图甲所示）。
图甲中，为达到筛选目的，平板内的固体培养基应以 作为唯一碳源。①、②过程需要重复几次，目的是 。
某同学尝试过程②的操作，其中一个平板经培养后的菌落分布如图乙所示。该同学的接种方法是 ；推测该同学接种时可能的操作失误是 。
草甘膦是一种广谱除草剂，其除草机制是抑制植物体内EPSPS酶的合成，最终导致植物死亡。但是，它的使用有时也会影响到植物的正常生长。目前，已发现可以从一种抗草甘膦的大肠杆菌突变株中分离出EPSPS基因，若将该基因转入植物细胞内，从而获得的转基因植物就能耐受高浓度的草甘膦。取6株植物，其中，植物A和D对草甘膦敏感，B和E对草甘膦天然具有抗性，C和F则经过了转基因处理，但是是否成功还未知。图1为4种限制酶的识别序列和酶切位点，图2为含有目的基因的DNA片段及其具有的限制酶切点。据图回答下列问题：
（1）若A-C浇清水，D-F浇的水中含有草甘膦，上述植物中，肯定能健康成长的是 。
（2）一个完整的基因表达载体除了目的基因、复制原点、启动子和终止子外，还应包括 。若需利用酶切法获得目的基因，最应选择的限制酶是 和 。
（3）假设EPSPS基因已被成功转移到植物F中，但植物F仍没有表现出抗性，分析可能的原因
。
（4）下图甲是某目的基因（4.0kb，1kb=1000对碱基）与大肠杆菌pUC18质粒（2.7kb）重组的示意图。图中Ap′是抗氨苄青霉素基因，lacZ是显色基因，其上的EcoRI识别位点位于目的基因插入位点的右侧，其控制合成的物质能使菌落呈现蓝色。（图乙中深色圆点即为蓝色菌落）
①图乙的培养基中含有氨苄青霉素，请判断图乙中所出现的白色和蓝色两种菌落中，何种会含有重组质粒。 。
②现用EcoRI酶切重组成功的质粒（重组质粒上目的基因的插入位点与EcoRI的识别位点之间的碱基对忽略不计），酶切后进行电泳观察，会出现长度为 kb的片段。
果蝇是遗传学研究的经典实验材料。
（1）某科研小组用X射线辐射野生型果蝇，诱变当代未出现新性状。将诱变当代相互交配，诱变1代也未出现新性状，但随机交配后的诱变2代出现了突变新性状残翅和多毛（如下图所示）。已知控制翅型的基因用A-a表示，控制毛量的基因用B-b表示，且这两对基因位于两对常染色体上。
①翅型和毛量两对相对性状中，隐性性状为 。
②为筛选出纯合正常翅多毛的果蝇品种，研究人员将诱变2代中正常翅多毛个体与基因型为 纯合个体杂交，选出后代表现型为 的亲本即可。
③将未处理的野生型果蝇与诱变2代中的隐性纯合果蝇交配，再让F1（表现型均为野生型）与隐性纯合果蝇测交，预期F1测交后代的表现型及比例为 。研究人员用X射线辐射野生型果蝇后，重复上述实验，F1表现型仍均为野生型，F1与隐性纯合果蝇测交，发现有一个F1果蝇测交后代的表现型比例为1正常翅正常毛：1残翅多毛。那么，这一例外F1果蝇携带了哪种染色体变异？ 。在上图圆圈中已用竖线（∣）表示了相关染色体，并用点（﹒）表示基因位置，左图已画出正常F1果蝇体细胞中基因的分布，请在右图中画出例外F1果蝇体细胞中基因的分布。
（2）现有一个带有氨苄青霉素和四环素抗性基因的质粒，在四环素抗性基因内有一个该质粒唯一的EcoRI酶切点（如下左图），欲用EcoRI位点构建一个果蝇基因文库，并导入大肠杆菌菌株DH5中储存。
①可以利用稀释涂布平板法将大肠杆菌接种到含 的培养基中，筛选出已导入质粒的菌落（上右图左培养皿），再用“印章”式接种工具粘印菌株，将菌落“复制”到含 的培养基上（上右图右培养皿），发现菌落I不能存活，菌落II能存活，则菌落 （填“I”或“II”）是所需的含有重组质粒的菌株。
②操作中发现有些菌落可抗两种抗生素，若不考虑基因突变，其原因可能有 。
科研人员为了探究拟南芥A基因的功能，进行了如下研究。
（1）科研人员将T-DNA中插入了卡那霉素抗性基因的农杆菌在__________培养基中震荡培养，获得转化液。用__________至适当浓度的转化液对野生型拟南芥进行转化，T-DNA插入导致A基因发生__________，得到突变型拟南芥。
（2）科研人员用突变型拟南芥进行了杂交实验，结果如下表所示。
| 亲本 |
子代（卡那霉素抗性/卡那霉素敏感） |
| 突变型拟南芥自交 |
2.93 |
| 突变型♀×野生型♂ |
1.03 |
| 突变型♂×野生型♀ |
0.47 |
依据__________，判断突变型拟南芥的基因型为Aa，依据__________不同，推测A基因丧失影响雄配子的产生。子代卡那霉素敏感型个体的基因型为__________。
（3）为探究A基因在联会过程中对交换频率的影响，科研人员将黄色（Y）和绿色（C）荧光蛋白基因整合到突变型和野生型拟南芥的同一条染色体上，得到基因型为aaYyCc和AAYyCc的植株。观察并统计aaYyCc植株产生的不同荧光的花粉数量（假设最多只发生一次交换），与AAYyCc植株进行比较，得到下表所示结果。
| |
花粉数量 |
|||
| 无荧光 |
黄色和绿色荧光 |
黄色荧光 |
绿色荧光 |
|
| AAYyCc植株（对照组） |
2631 |
2631 |
731 |
731 |
| aaYyCc植株（实验组） |
991 |
991 |
168 |
168 |
据表分析，__________荧光的花粉是通过交叉互换产生的，对照组未发生交叉互换的花粉母细胞的数量是__________。对照组植株和实验组植株的重组配子所占的比例分别为__________，由此说明A基因功能丧失导致交换频率__________。
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
生物——选修3生物技术实践]
已知生物体内用一种蛋白质（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氮酸.改变后的蛋白质（P1）不但保留P的功能，而且具有酶的催化活性。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 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，再经表达、纯化获得蛋白质，之后还需要对蛋白质的生物 进行鉴定。
粤公网安备 44130202000953号
