回答下列有关基因工程的相关问题
(1)“分子手术刀”是指:_____,其来源主要是从_____生物中分离纯化出来的,其切割产生的DNA片段末端通常有两种形式:_____末端和_____末端
(2)“分子缝合针”是指:_____,催化形成的是两个核苷酸之间的_____键。
(3)“分子运输车”是指载体,最常用的载体是_____,它是一种裸露的、结构简单的、独立于细菌拟核DNA之外,并具有自我复制能力的双链环状DNA分子。
(4)基因工程的基本操作程序:
第一步:_______________;第二步:_______________;第三步:_______________;第四步:_______________。
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)构建含抗病基因的表达载体A时,应选用限制酶________,对________进行切割。
(2)培养基中的卡那霉素会抑制香蕉愈伤组织细胞的生长,欲利用该培养基筛选已导入抗病基因的香蕉细胞,应使基因表达载体A中含有________,作为标记基因。
(3)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_________________。
(8分)一种重症联合免疫缺陷病(简称SCID),这种患者缺乏正常的人体免疫功能,
只要稍被细菌或病毒感染,就会发病死亡。经研究证实,SCID病人细胞的一个常染色体上编码腺苷酸脱氨酶(简称ADA)的基因ada发生了突变。目前,人们已经找到了治疗该疾病的方案。如下图:
(1)运载体必须具备的条件是( )
A.能在宿主细胞中复制并保存
B.具有多个限制酶切点,以便与外源基因连接
C.具有标记基因,便于进行筛选
D.是环状形态的DNA分子
(2)在此图过程中用到的基因操作工具分别是 。
(3)研究人员将ada注入淋巴细胞,而不是其他细胞,其原因是什么?
。
(4)图中的治疗方法是_______(体内或体外)基因治疗法,这是___________生物技术的应用。请列举除了在医学领域,该生物技术在其他领域的一些成就。
(5)可用SCID病人的血液来作为实验“DNA粗提取”的实验材料吗?为什么?
(2分)
(共22分)应用生物工程技术获得人们需要的生物新品种或新产品。
请据下图回答下列问题:
(1)在培育转人生长激素基因牛过程中,①过程使用的DNA连接酶按其来源不同有两类,即 DNA连接酶和 DNA连接酶。②过程常用的方法是_______。
(2)转人生长激素基因牛可通过分泌的乳汁来生产人生长激素,在基因表达载体中,人生长激素基因的首端必须含有____ 。③过程培养到 阶段,可以采用_______ 技术,培育出多头相同的转基因犊牛。
(3)prG能激发细胞不断分裂,通过基因工程导入该调控基因来制备单克隆抗体,Ⅱ最可能是 细胞,Ⅲ代表的细胞具有_______ 的特点。
(4)在抗虫棉培育过程中,④过程中的受体细胞如果采用愈伤组织细胞,与采用叶肉细胞相比较,其优点是_______ ,⑤过程采用的技术______ 。
(5)基因工程中除质粒外, 也可作运载体。
请回答有关下图的问题:
(1)图甲中①~⑤所示的生物工程为 。
(2)如图乙,一个基因表达载体的组成,除了目的基因外,在基因尾端还必须有[2] ;图中[3] 的作用是为了鉴别受体细胞中是否含有目的基因,从而将含有目的基因的细胞筛选出来。
(3)若预期蛋白质欲通过乳腺生物反应器生产,则构建基因表达载体时,图乙中序号[1]代表的是 ;且在图甲中⑨过程之前,要对精子进行筛选,保留含性染色体 的精子。
(4)为获得较多的受精卵进行研究,图甲中⑥过程一般用激素对供体做 处理;若图甲中的卵母细胞来自从屠宰场收集的卵巢,则其在⑧之前需进行体外培养到 期方能受精。
(5)用 技术处理发育到桑椹胚期或囊胚期的早期胚胎,可获得同卵双胎或多胎。
以下是关于生物工程技术的应用实例。据题回答:
Ⅰ.1997年,科学家将动物体内的能够合成胰岛素的基因与大肠杆菌的DNA分子重组,并且在大肠杆菌中表达成功。为使基因表达载体能顺利进入大肠杆菌,一般需将大肠杆菌用____________处理,以增大其细胞壁的___________。基因表达载体随大肠杆菌的繁殖而进行增殖,其中的胰岛素基因在大肠杆菌内表达的标志是__________________。
Ⅱ.利用基因工程,可以使哺乳动物的乳腺成为一种“生物反应器”,生产大量药用蛋白。这种动物基因工程操作的一般过程是:
(1)首先,将______________与______________等调控组件重组在一起;
(2)然后,通过_____________的方法,导入哺乳动物的受精卵中;
(3)再次,将受精卵送入母体内,使其生长发育为转基因动物。从中选择_______性个体,待其进入泌乳期后,可以在其分泌的_______中来提取所需要的药用蛋白。
Ⅲ.继哺乳动物乳腺发生器研发成功后,膀胱生物发生器的研究也取得了一定进展。最近,科学家培养出一种转基因小鼠,其膀胱上皮细胞可以合成人的生长激素并分泌到尿液中。
(1)通常要将外源基因转入____ 中,原因是____ ;
(2)通常采用____ 技术检测外源基因是否插入了小鼠的基因组;
(3)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。
随着科学技术的发展,人们可以根据需求来改造生物的性状。如图是利用奶牛乳汁生产人类血清白蛋白的图解,据图回答:
(1)此生产过程是基因工程、细胞工程、 等现代生物工程技术的综合运用。其中在细胞工程层面上应用的技术手段有动物细胞培养和 。
(2)在基因工程中,将②进行扩增常用 技术。在②进入③之前要用 、DNA连接酶、运载体等工具来构建基因表达载体。
(3)图中①一般经 酶处理可以得到③。
(4)表示④到⑤过程中正确的操作方法是 (填下图字母),把⑤移入⑥的最佳时期是 。
因为猪的基因和人类的基因存在一定相似度,据报道经过特殊处理的猪皮可在人身上存活3周左右,起到保护创面免受感染的作用。移植猪皮后,还要在猪皮上开很多小口,移植患者的自体皮放入其中,自体皮慢慢生长,覆盖裸露的皮肤,而猪皮最终会掉光。为了使移植的猪皮存活更长时间,有人设法导入人的相关基因(用P表示),获得转基因小白猪。其简单流程如下图所示:
(1)过程①中形成重组DNA常用的酶有 和 ;将目的基因导入成纤维细胞常用的方法是 。
(2)过程②中,常用 酶处理将皮肤组织块分散成单个成纤维细胞。在培养成纤维细胞时需要满足的条件是无菌、无毒的环境、 、温度和pH、 。
(3)过程③中所用的胚胎工程技术是 ,然后将早期胚胎移入另一头与供体 ,但未经配种的代孕母猪的相应部位。
(4)图中的卵母细胞应在体外培养到 期。
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____________________。
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,使其 。另外,培养的卵母细胞需要发育至减数第二次分裂的中期,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,采用激素处理可使其一次排出多枚卵母细胞,常使用的激素是 。
(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。基因工程的四个基本操作步骤是 、 基因表达载体的构建、 和 。若要获得的转基因牛分泌的乳汁中含有人干扰素,则所构建的基因表达载体必须包括:某种牛乳腺分泌蛋白基因及其启动子、 、 、 和复制原点等。将该基因表达载体导入受体细胞所采用的方法是 (显微注射法、农杆菌转化法),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 (受精卵、乳腺细胞)。
下图表示科学家通过基因工程培育抗虫棉时,从苏云金芽抱杆菌细胞中提取抗虫基因(Bt毒蛋白基因)开始,到“放入”棉花细胞中与棉花的DNA分子结合起来而发挥作用的过程示意图。请据图回答下列有关问题:
(1)科学家在进行[①[和[②]操作时,要用同一种 分别切割运载体和目的基因。筛选出所需要的Bt毒蛋白基因后,再利用 进行大量增殖,以便获取足够多的目的基因。
(2)图中[Ⅱ]称为 ,除了含有Bt毒蛋白基因外,还必须有 、 和 。
(3)将图[Ⅲ]细胞(导入Bt毒蛋白基因的受体细胞)进行培养,筛选后获得了一株转基因植株。经分析,该植株细胞内一个染色体上插入了一个Bt毒蛋白基因,因此可以把它看作是杂合子。理论上,在该转基因植株自交后代中,仍具有抗虫特性的植株占总数的 (比例),原因是 。
(4)将上述抗虫棉植株的后代种子种植下去后,往往有一些植株不再具有抗虫特性,原因是 ,要想获得纯合体,常采用的方法是 。
(5)下列是几种氨基酸的密码子,据此推断图中核糖体合成的多肽,其前三个氨基酸的种类为(按顺序排列) 。
[甲硫氨酸(AUG)、精氨酸(CGA)、丝氨酸(UCU)、酪氨酸(UAC)、精氨酸(AGA)、丙氨酸(GCU)]
请回答下列问题:
Ⅰ.疫苗对预防传染病具有重要意义。以下是制备禽流感疫苗的方案之一:
(1)此种方案中应用了 技术。步骤①所代表的过程是 ,需要 酶。步骤②需使用 酶和 酶。步骤③可用 处理大肠杆菌,以增加大肠杆菌细胞壁的通透性。以上①②③④步骤中涉及碱基互补配对的步骤是
。检验Q蛋白的免疫反应特性,可用 Q蛋白与禽流感康复的鸡的血清中的 进行特异性反应试验。
(2)对于现在很多国家大范围流行的甲型H1N1流感,有人建议接种人流感疫苗,接种人流感疫苗能够预防甲型H1N1流感的条件之一是:甲型H1N1病毒和人流感病毒具有相同的 。
(3)下面是在上述过程中用到的四种不同质粒的示意图,其中ori为复制必需的序列,amp为氨苄青霉素抗性基因,tet为四环素抗性基因,箭头表示同一种限制性内切酶的酶切位点。下列有关叙述正确的是( )
A.基因amp和tet是一对等位基因,常作为基因工程中的标记基因
B.质粒指细菌细胞中能自我复制的小型环状的DNA和动植物病毒的DNA
C.限制性内切酶的作用部位是DNA分子中特定的两个核苷酸之间的氢键
D.用质粒4将目的基因导入大肠杆菌,该菌不能在含四环素的培养基上生长
(4)目前临床上对乙肝病毒(HBV)感染的检测主要有两类:血清标志物检测和病毒核酸检测。后者检测方法是利用DNA分子杂交的原理,直接检查血液中的 ,该方法具有更高的特异性和敏感性。
Ⅱ. 下图是生活在适宜环境中的C3植物光合作用部分过程图解,其中A、B、C表示三种化合物,a、b表示两个生理过程。
(1)该过程发生的场所在叶绿体的 。
(2)C物质既可以作为b过程的还原剂,又为b过程进行提供 。
(3)形成ATP和C物质时需要的能量是由 将光能转换成的电能。
(4)若将植物突然转移到高温、强光照、干燥的环境中,叶片气孔将逐渐关闭,此时叶肉细胞内B物质含量的变化是 。
(5)将该植物的一叶片置于恒温的密闭小室内,在适宜的CO2浓度、光照条件下测定叶片光合作用的强度(以CO2的吸收速率表示),测定结果如下图,若降低光照强度后重新测定,请在原图中用虚线表示出最可能的测定结果(注:参考原曲线中的a、b点标出新曲线中的a’b’点)。
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:
____________________________________________________。