内蒙古白绒山羊的血管内皮生长因子基因(VEGF164),若在皮肤毛囊细胞中特异性表达,可促进毛囊发育和毛发生长,显著提高羊毛产量。科学家将该基因导入羊胎儿的成纤维细胞核,成功培育出转基因克隆山羊。技术流程如下图,其中EcoRⅠ、SalⅠ、SphⅠ为限制酶。
请据图回答。
⑴在构建基因表达载体的过程中,应采用______(填限制酶名称)对质粒和含绿色荧光基因的DNA片段进行酶切,再经相应处理形成重组质粒。其中绿色荧光基因的作用是______。
⑵要使VEGF164在皮肤毛囊中表达,须将它与羊绒蛋白基因的______等调控组件重组起来,构建基因表达载体。
⑶图中①将基因表达载体导入胎儿成纤维细胞核的方法是______。将导入成功的细胞核注入到去核的卵母细胞构成重组细胞,培养成早期胚胎,经图中②______技术可培育成转基因克隆山羊。
科学家通过基因工程,成功培育出能抗棉铃虫的棉花植株——抗虫棉,其过程大致如下图所示:
(1)上述过程中,将目的基因导入棉花细胞内使用的方法是 ,这种导入方法较经济、有效。目的基因能否在棉株体内稳定维持和表达其遗传特性的关键是目的基因是否插入到受体细胞染色体DNA上,这需要通过检测才能知道,检测采用的方法是 。
(2)基因工程基本操作程序中的核心步骤是 ,其目的是使目的基因在受体细胞中 ,并且可以遗传给下一代,同时,使目的基因能够表达和发挥作用。
(3)利用基因工程技术培育抗虫棉,与诱变育种和杂交育种方法相比,具有 和 等突出的优点,但是目前基因工程仍不能取代杂交育种和诱变育种。
(4)基因工程中,细菌的毒蛋白基因能在棉花细胞内得以表达,产生抗虫性状,是因为 。
美籍华裔科学家钱永键和日本海洋生生学家下村修等人因在研究绿色荧光蛋白(GFP)方面的突出贡献,获得了2008年诺贝尔化学奖。下图是我国首例绿色荧光蛋白转基因克隆猪的培育过程示意图,据图回答:
(1)图中通过①、②过程形成重组质粒,需要用同一种限制酶切割目的基因和质粒。限制酶的特点是 。
(2)③过程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 。
(3)如果将切取的GFP基因与抑制小猪抗原表达的基因一起构建到载体上,GFP基因可以作为基因表达载体上的标记基因,其作用是 。
(4)以上培育过程中应用到的生物技术主要有 、 、 等。(写三项即可)
(5)④过程形成重组细胞时应用 期的卵母细胞,去掉其细胞核的原因是 。
请回答胚胎工程和基因工程方面的问题:
(1)应用胚胎工程技术可以培育出“试管牛”。试管牛的培育需经过体外受精、__________、________以及在母体中发育和产出等过程。
(2)在“试管牛”的培育过程中,要使精子和卵母细胞在体外成功结合,需要对精子进行________处理。另外,培养的卵母细胞需要发育至____________,该时期在显微镜下可观察到次级卵母细胞和__________。
(3)通常奶牛每次排出一枚卵母细胞,用______________处理可使其一次排出多枚卵母细胞。
(4)利用基因工程可以获得转基因牛,从而改良奶牛的某些性状。基因工程的核心步骤是____________。
(5)为获得能大量产生人干扰素的转基因牛,该基因表达载体应导入的受体细胞是__________。将该基因表达载体导入受体细胞所采用的方法是_____ ,若要获得的转基因牛分泌的乳汁中含有人干扰素用 方法检测
下图是将人的生长激素基因导入细菌B细胞内制造“工程菌”示意图,所用载体为质粒A.已知细菌B细胞内不含质粒A,也不含质粒A上的基因,质粒A导入细菌B后,其上的基因能得到表达.
(1)图中质粒A与目的基因结合产生重组质粒的过程通常是在体外完成的,此过程必须用到的工具酶为____________。
(2)在导入完成后得到的细菌,实际上有的根本没有导入质粒,所以在基因工程的操作步骤中必须要有________________这一步骤.
(3)若将重组质粒导入细菌后,目的基因在“工程菌”中表达成功的标志是____________________。
(除特别标示外每空1分,共23分)长期以来,优良种畜的繁殖速度始终是限制畜牧养殖业发展的瓶颈,近年来发展起来的细胞工程和胚胎工程技术为优良种畜的快速繁殖带来了无限生机,请据图完成下列问题:
(1)在犊牛培育过程采用的生物技术是 ,属于 生殖;在“多利”羊培育过程采用的生物技术是 ,属于 生殖。
(2)体外受精前需要对供体公牛的精子进行 处理,方法是将精子放入一定浓度的 或钙离子载体A23187溶液中。防止多精入卵的生理反应包括 和 。
(3)超数排卵技术的处理措施是对供体母牛注射 ;冲卵实质上是用特定装置,将供体母牛子宫内的 冲洗出来。
(4)动物的早期胚胎移植到同种且 与供体相同的动物体内,使之继续发育为新个体的技术叫做胚胎移植。胚胎移植其实质是 。移植后的胚胎能在受体子宫内存活的生理基础是 。
(5)从A到E中,适宜于牛的胚胎移植时期有 ;若要进行性别鉴定,需要取1-3中的[ ]
细胞([ ]内填标号, 上填文字),它将来可发育为 。
(6)重组细胞经过发育,要想获得基因型完全相同的两个胚胎,可采用 技术。在进行该技术操作时,要注意将囊胚阶段胚胎的内细胞团进行 ,否则会影响
。
(7)我国禁止克隆人,请你谈谈为什么?(至少写出两条理由)
。
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。如下图所示,请根据下图回答:
(1)图中2、5、3、7表示通过_________________________的途径,获得______________的过程;基因工程的基本程序除此程序外还有___________________; 和目的基因的检测与鉴定。
(2)图中3代表_________________,在它的作用下将_____________和_________切成_____________末端。
(3)经9____________的作用将7、6“缝合”形成8__________DNA分子。8往往含有________基因,以便将来检测。
(4)图中10表示将________________的过程,为使此过程顺利进行,一般须将11用________处理,以增大11细胞壁的____________。
(5)11表示8随大肠杆菌的繁殖而进行________________。
(6)如在大肠杆菌细胞内发现了胰岛素,说明_________________________________。
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。
2007年度诺贝尔生理学或医学奖获得者利用胚胎干细胞改造老鼠体内的特定基因,使实验鼠体内的一些基因失去作用,从而发现这些基因的实际功能。这项技术被称为“基因敲除”,它是用体外合成的无效基因或突变基因取代相应的正常基因,再应用转基因方法培育出转基因动物,此动物即为“基因敲除动物”,从而研究那些已经知道碱基排列顺序,而不知道其功能的基因的作用。请根据上述资料和生物学知识回答下列问题:
(1)科学家从动物胚胎中获得的组织首先要获得单个细胞,再进行细胞培养;进行培养时,培养液中要加入不同于植物组织培养的成分 (写对两种才能得分)。
(2)将体外合成的无效基因转入胚胎干细胞中有可能采用 作为运载体,由于外源DNA导入胚胎干细胞的成功率极低,因此要靠运载体上的 基因,去确定真正发生了基因重组的胚胎干细胞。
(3)科学家利用“基因敲除”技术进行研究时,对照组是 动物,通过实验动物与正常动物性状的比较,发现实验动物的 ,从而确定被敲除基因的功能。
(4)“基因靶向”是指利用细胞内的DNA可与外源性DNA同源序列发生同源重组的性质,定向改造生物某一基因的技术。下列有关叙述不正确的是
A.该过程不需要用到运载体
B.该过程是在分子水平上进行的操作
C.“基因靶向”利用基因重组的原理,定向改变生物性状
D.利用“基因靶向”技术实现DNA重组时,需要特定的酶催化
(5)如果科学家通过转基因技术,成功改造了某女性血友病患者的造血干细胞,使其凝血功能全部恢复正常,那么预测该女性与正常男性结婚后所生子女的表现型为
A.儿子、女儿全部正常 B.儿子、女儿中各一半正常
C.儿子全部患病,女儿全部正常 D.儿子全部正常,女儿全部患病
请阅读下列三段文字后回答:
A.有人把蚕的DNA分离出来,用一种酶“剪切”下制造丝蛋白的基因,再从细菌细胞中提取一种叫“质粒”的DNA分子,把它和丝蛋白基因拼接在一起,将细菌细胞用氯化钙溶液处理,使处于感受态细胞状态,再将重组质粒送回细菌细胞中,结果,此细菌就有生产蚕丝的本领。
B.江苏农科院开展转基因抗虫棉花的研究,成功地将某种细菌产生抗虫毒蛋白的抗虫基因导入棉花细胞中,得到的棉花新品种对棉铃虫等害虫毒杀效果高达80%~100%。
C.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)A段中用来剪切造丝蛋白基因的工具是 。在将质粒导入大肠杆菌时,一般要用 处理该菌,以使处于 细胞状态,以便吸收周围环境中的DNA分子。
(2)抗虫基因之所以能导人植物体内并得到表达,原因是 。“转基因抗虫棉”抗害虫的遗传信息传递过程可表示为 。
(3)C段中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 。
(4)所有这些实验的结果,有没有生成前所未有的新型蛋白质? 。
图为某种质粒表到载体简图,小箭头所指分别为限制性内切酶EcoRI、BamHI的酶切位点,ampR为青霉素抗性基因,tctR为四环素抗性基因,P启动子,T为终止子,ori为复制原点。已知目的基因的两端分别有包括EcoRI、BamHI在内的多种酶的酶切位点。
据图回答:
(1)将含有目的基因的DNA与质粒该表达载体分别用EcoRI酶切,酶切产物用DNA连接酶进行连接后,其中由两个DNA片段之间连接形成的产物有 、 、
三种 。若要从这些连接产物中分离出重组质粒,需要对这些连接产物进行 。
(2)用上述3种连接产物与无任何抗药性的原核宿主细胞进行转化实验。之后将这些宿主细胞接种到含四环素的培养基中,能生长的原核宿主细胞所含有的连接产物是 ;
(3)在上述实验中,为了防止目的基因和基因和质粒表达载体在酶切后产生的末端发生任意连接,酶切时应选用的酶是 。
试管婴儿技术为一些不育症患者带来了福音,阅读下列资料分析回答问题。
一对健康夫妇,经诊断女方怀有患血友病男孩,遂引产。夫妇俩到医院咨询,医生决定为其设计试管婴儿。医生培养7个活体胚胎,抽取每个胚胎的几个细胞进行实验分析后,选2个胚胎进行移植,最后一个移植成功,生出了一健康婴儿。
(1)试管婴儿与人类正常生殖过程相比,不同点是 。
(2)如欲生一女孩,从细胞水平分析,只需通过观察早期胚胎细胞内的 即可;如欲确保该女孩不携带血友病基因,必须通过 并筛选。
(3)胚胎移植是否成功,与供体和受体的生理状况有关。研究表明,受体对移人子宫的外来胚胎基本上不发生 ,这为胚胎在受体内的存活提供了可能。
(4)设计试管婴儿技术的问世,引起了世界各界的激烈争论。你是支持还是反对? ;试说明理由: 。
转基因抗病香蕉的培育过程如图所示。质粒上有PstⅠ、SmaⅠ、EcoRⅠ、ApaⅠ等四种限制酶切割位点。请回答:
(1)香蕉组织细胞具有 ,因此,可以利用组织培养技术将导入抗病基因的香蕉组织细胞培育成植株。图中①、②依次表示组织培养过程中香蕉组织细胞的 、 。
(2)构建含抗病基因的表达载体A时,应选用的限制酶 ,
对 进行切割。
(3)一个基因表达载体A的组成,除了抗病基因、启动子、终止子外,还必须含有 ,以便将导入了抗病基因的细胞筛选出来。
(4)有人认为,转基因产品也是一把双刃剑,甚至可能带来灾难性的后果,请你列举出一个可能出现的灾难性后果的实例:
____________________________________________________。
继哺乳动物乳腺生物反应器研发成功后,膀胱生物反应器的研究也取得了一定进展。最近,科学家培育出一种转基因小鼠,其膀胱上皮细胞可以合成人的生长激素并分泌到尿液中。请回答:
(1)将人的生长激素基因导入小鼠受体细胞,常用方法是 。
(2)在基因工程中,将目的基因与运载体结合时必须用 酶和 酶。常用的运载体有 等,而作为运载体必须具备相应的条件,例如应具有 以便进行筛选。进行基因转移时,通常要将外源基因转入受精卵中,原因是 。
(3)通常采用 技术检测外源基因是否插入了小鼠的基因组。
(4)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。
(5)为使外源基因在后代长期保持,可将转基因小鼠体细胞的 转入 细胞中构成重组细胞,使其发育成与供体具有相同性状的个体。该技术称为 。
(6)在DNA粗提取实验中,向在溶解DNA的NaCl溶液中,不断加入蒸馏水的目的是( )
A.有利于溶解DNA | B.有利于溶解杂质 |
C.减少DNA的溶解度 | D.减少杂质的溶解度 |