嗜热土壤微生物A菌能产生一种具有耐热性能的纤维素酶(简称“B酶”),为使大肠杆菌具备降解纤维素的能力,更好的用于生产实践,开展相关实验研究。回答下列问题:
(1)为获取B酶基因,除PCR扩增外;常用的方法还有_________ (回答2点)。
(2)利用PCR扩增B酶基因依据的原理是__________ 。
(3)上图为质粒限制酶酶切图谱,而B酶基因不含图中限制酶的识别序列。为使PCR扩增的B酶基因重组进该质粒,扩增的B酶基因两端需分别引入_________ 不同限制酶的识别序列。
(4)转基因大肠杆菌成功获得了降解纤维素的能力,研究人员通过_________ 的方法来确定转基因大肠杆菌细胞内产生了B酶。进一步研究发现,与B酶相比,转基因大肠杆菌降解纤维素的效率较低,试分析可能的原因是_________ (回答2点)。
(5)本研究成功应用于新农村建设中的秸秆处理,与传统秸秆焚烧相比,其优点有__________ (回答2点)。
(1)为获取B酶基因,除PCR扩增外;常用的方法还有
(2)利用PCR扩增B酶基因依据的原理是
(3)上图为质粒限制酶酶切图谱,而B酶基因不含图中限制酶的识别序列。为使PCR扩增的B酶基因重组进该质粒,扩增的B酶基因两端需分别引入
(4)转基因大肠杆菌成功获得了降解纤维素的能力,研究人员通过
(5)本研究成功应用于新农村建设中的秸秆处理,与传统秸秆焚烧相比,其优点有
更新时间:2023-03-31 17:37:23
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【推荐1】Ⅰ、葡萄酒生产过程中会产生大量的酿酒残渣(皮渣)。目前这些皮渣主要用作饲料或肥料,同时研究者也采取多种措施拓展其利用价值。回答下列问题:
(1)为了解皮渣中微生物的数量,取10g皮渣加入90mL无菌水,混匀、静置后取上清液,用稀释涂布平板法将0.1mL稀释液接种于培养基上。104倍稀释对应的三个平板中菌落数量分别为78、91和95,则每克皮渣中微生物数量为__________ 个。
(2)皮渣堆积会积累醋酸菌,可从中筛选优良菌株。制备醋酸菌初筛平板时,需要将培养基的pH调至__________ 性。培养筛选得到的醋酸菌时,在缺少糖源的液体培养基中可加入乙醇作为__________ 。
Ⅱ、大熊猫是我国特有的珍稀野生动物,每只成年大熊猫每日进食竹子量可达12-38kg。大熊猫可利用竹子中8%的纤维素和27%的半纤维素。研究人员从大熊猫粪便和土壤中筛选纤维素分解菌。回答下列问题:
(3)为筛选纤维素分解菌,将大熊猫新鲜粪便样品稀释液接种至以_________ 为唯一碳源的固体培养基上进行培养,该培养基从功能上分类属于_________ 培养基。
(4)配制的培养基必须进行灭菌处理,目的是_________ 。检测固体培养基灭菌效果的常用方法是_________ 。
(5)为高效降解农业秸秆废弃物,研究人员利用从土壤中筛选获得的3株纤维素分解菌,在37℃条件下进行玉米秸秆降解实验,结果如表所示。在该条件下纤维素酶活力最高的是菌株_________ ,理由是_________ 。
(1)为了解皮渣中微生物的数量,取10g皮渣加入90mL无菌水,混匀、静置后取上清液,用稀释涂布平板法将0.1mL稀释液接种于培养基上。104倍稀释对应的三个平板中菌落数量分别为78、91和95,则每克皮渣中微生物数量为
(2)皮渣堆积会积累醋酸菌,可从中筛选优良菌株。制备醋酸菌初筛平板时,需要将培养基的pH调至
Ⅱ、大熊猫是我国特有的珍稀野生动物,每只成年大熊猫每日进食竹子量可达12-38kg。大熊猫可利用竹子中8%的纤维素和27%的半纤维素。研究人员从大熊猫粪便和土壤中筛选纤维素分解菌。回答下列问题:
(3)为筛选纤维素分解菌,将大熊猫新鲜粪便样品稀释液接种至以
(4)配制的培养基必须进行灭菌处理,目的是
(5)为高效降解农业秸秆废弃物,研究人员利用从土壤中筛选获得的3株纤维素分解菌,在37℃条件下进行玉米秸秆降解实验,结果如表所示。在该条件下纤维素酶活力最高的是菌株
菌株 | 秸秆总重(g) | 秸秆残重(g) | 秸秆失重(%) | 纤维素降解率(%) |
A | 2.00 | 1.51 | 24.50 | 16.14 |
B | 2.00 | 1.53 | 23.50 | 14.92 |
C | 2.00 | 1.42 | 29.00 | 23.32 |
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【推荐2】纤维素酶被广泛应用到医药、纺织、造纸、工业洗涤等各个领域。自然界中含有产生纤维素酶的纤维素分解菌,可以从土壤中分离得到纤维素分解菌。回答 下列相关问题:
(1)若在自然界中找不到合适的采集纤维素分解菌的土壤,可采取的方法是_____ 。
(2)下面是对纤维素分解菌进行某步骤培养的培养基的部分配方:
该配方中还需要加入_____ 作为唯一碳源,该培养基培养的目的是_____ 。
(3)若要鉴别纤维素分解菌,向鉴别培养基中加入_____ ,然后挑选产生_____ 的菌落作为菌种进行扩大培养。在接种之前,需要对培养基进行 灭菌。
(4)在测定纤维素分解菌的数目时,分别取10-3、10-4、10-5倍数的稀释液0.1mL 涂布在培养基上,每个稀释倍数涂布三个平板,各平板上的菌落数分别为(309、313、304),(35、40、48),(20、11、9)。其中适合用于计数的是稀释_____ 倍数的稀释液,通过这种方法统计的菌落数比实际活菌数_____ ,原因是_______ 。
(5)若要对分解尿素的细菌进行鉴定,则应在以_____ 为唯一氮源的培养基中加入_____ ,观察其颜色变化。
(1)若在自然界中找不到合适的采集纤维素分解菌的土壤,可采取的方法是
(2)下面是对纤维素分解菌进行某步骤培养的培养基的部分配方:
NaNO3 | Na2HPO4·7H2O | KH2PO4 | MgSO4·7H2O | KC1 | 酵母膏 | 水解酪素 | 蒸馏水 |
1g | 1.2g | 0.9g | 0.5g | 0.5 g | 0.5g | 0.5g | 定容至1000mL |
该配方中还需要加入
(3)若要鉴别纤维素分解菌,向鉴别培养基中加入
(4)在测定纤维素分解菌的数目时,分别取10-3、10-4、10-5倍数的稀释液0.1mL 涂布在培养基上,每个稀释倍数涂布三个平板,各平板上的菌落数分别为(309、313、304),(35、40、48),(20、11、9)。其中适合用于计数的是稀释
(5)若要对分解尿素的细菌进行鉴定,则应在以
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【推荐3】材料一:瘤胃是反刍动物的第一胃,不同品种的反刍动物瘤胃内微生物的种类和数量不同;含细菌多的氮利用率高,含真菌多的碳利用率高。
材料二:经研究发现,A品种牛瘤胃内容物每毫升细菌数为7.30×1010个、真菌数为1.36×105个;B品种牛瘤胃内容物每毫升细菌数为3.78×1010个、真菌数为1.6×105个。根据材料回答:
(1)华北地区每年6月份都会产生大量的小麦秸秆,要得到能分解秸秆的目的菌,最好选择___________ (填“A品种牛”、“B品种牛”)的瘤胃内容物,获得该类目的菌还需要选择培养,原因是____________ 。
(2)将得到的目的菌涂布到鉴别纤维素分解菌的培养基上,该培养基加入的___________ 能与纤维素形成红色复合物。研究人员分离得到了下表中的4个菌株,其中最适合作为目的菌的是___________ 号,判断依据是___________ 最大。
(3)现利用稀释涂布平板法测定该目的菌的数量,在同一稀释倍数下4个平板上均接种0.1ml样品溶液,菌落数分别为156、178、486、191,通过计算得知原样品溶液中每毫升含有目的菌1.75×108个,则稀释倍数是______________ 。
材料二:经研究发现,A品种牛瘤胃内容物每毫升细菌数为7.30×1010个、真菌数为1.36×105个;B品种牛瘤胃内容物每毫升细菌数为3.78×1010个、真菌数为1.6×105个。根据材料回答:
(1)华北地区每年6月份都会产生大量的小麦秸秆,要得到能分解秸秆的目的菌,最好选择
(2)将得到的目的菌涂布到鉴别纤维素分解菌的培养基上,该培养基加入的
菌株 | 透明圈直径R | 菌株直径r | R/r |
1号 | 0.4 | 0.3 | 1.3 |
2号 | 1.2 | 0.6 | 2 |
3号 | 2.2 | 0.7 | 3.1 |
4号 | 2.1 | 0.9 | 2.3 |
(3)现利用稀释涂布平板法测定该目的菌的数量,在同一稀释倍数下4个平板上均接种0.1ml样品溶液,菌落数分别为156、178、486、191,通过计算得知原样品溶液中每毫升含有目的菌1.75×108个,则稀释倍数是
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【推荐1】学习以下材料,回答(1)~(4)题。
合成生物学新进展
合成生物学指对已有生物系统进行修改或进行人工设计改造,从而合成自然界不存在或未发现的生物系统等。利用合成生物学,人们对细菌基因组进行改造并利用这些改造的细菌来发酵生产药物(如胰岛素)或其他有用物质(如生物燃料),但发酵罐中的细菌可能被病毒污染或逃逸到自然界,造成潜在危害。
目前科学家合成大肠杆菌基因组,用同义序列替换所有UCC和UCA的丝氨酸密码子对应的 DNA序列,并进一步删除了与UCG和UCA 密码子对应的tRNA基因;并设计添加诱骗tRNA基因,该诱骗tRNA会把UCG和UCA从原本的丝氨酸识别为亮氨酸,从而合成了一种能够抵抗迄今已知所有天然病毒感染的大肠杆菌X。
研究团队还在改造的大肠杆菌上添加了两个独立的保障措施。第一个保障措施是防止水平基因转移。水平基因转移是指遗传物质被水平转移给非子代的其他细胞,这是一种不断发生的自然现象。研究团队在大肠杆菌X中将亮氨酸的密码子替换成了UCC或UCA,如果大肠杆菌X的遗传物质水平转移到了其他生物体中,那么这些生物体的天然 tRNA仍然将UCG和UCA转换为丝氨酸,从而得到一堆没有进化优势的乱码蛋白。同样,如果改造的大肠杆菌的诱骗tRNA 基因被水平转移到了其他生物体,那么这些诱骗tRNA会将代表丝氨酸的密码子误读为亮氨酸密码子,从而杀死细胞,防止进一步传播。也就是说,任何逃逸的诱骗tRNA基因都“走不远”,因为它们对自然生物体有毒。这也是第一种能够阻止转基因生物的基因水平转移到天然生物的技术。第二个保障措施是大肠杆菌X必须依赖实验室制造的非天然氨基酸生存,这种非天然氨基酸在自然界并不存在。
合成生物学的大门正在徐徐打开,而新的探索才刚刚开始。
(1)该研究在_________ ( DNA/RNA/蛋白质)上进行操作,重构了遗传密码系统,从而合成大肠杆菌X,其遗传信息的传递_________ (违背/不违背)中心法则。
(2)大肠杆菌X能够抵抗迄今已知所有天然病毒感染的原因包括 。
(3)大肠杆菌X中能够水平基因转移的物质包括拟核中的 DNA 和________ ,大肠杆菌X水平基因转移难以稳定存在的原因是________ 。
(4)依据文章所述,该研究可以应用于哪些方面?____
合成生物学新进展
合成生物学指对已有生物系统进行修改或进行人工设计改造,从而合成自然界不存在或未发现的生物系统等。利用合成生物学,人们对细菌基因组进行改造并利用这些改造的细菌来发酵生产药物(如胰岛素)或其他有用物质(如生物燃料),但发酵罐中的细菌可能被病毒污染或逃逸到自然界,造成潜在危害。
目前科学家合成大肠杆菌基因组,用同义序列替换所有UCC和UCA的丝氨酸密码子对应的 DNA序列,并进一步删除了与UCG和UCA 密码子对应的tRNA基因;并设计添加诱骗tRNA基因,该诱骗tRNA会把UCG和UCA从原本的丝氨酸识别为亮氨酸,从而合成了一种能够抵抗迄今已知所有天然病毒感染的大肠杆菌X。
研究团队还在改造的大肠杆菌上添加了两个独立的保障措施。第一个保障措施是防止水平基因转移。水平基因转移是指遗传物质被水平转移给非子代的其他细胞,这是一种不断发生的自然现象。研究团队在大肠杆菌X中将亮氨酸的密码子替换成了UCC或UCA,如果大肠杆菌X的遗传物质水平转移到了其他生物体中,那么这些生物体的天然 tRNA仍然将UCG和UCA转换为丝氨酸,从而得到一堆没有进化优势的乱码蛋白。同样,如果改造的大肠杆菌的诱骗tRNA 基因被水平转移到了其他生物体,那么这些诱骗tRNA会将代表丝氨酸的密码子误读为亮氨酸密码子,从而杀死细胞,防止进一步传播。也就是说,任何逃逸的诱骗tRNA基因都“走不远”,因为它们对自然生物体有毒。这也是第一种能够阻止转基因生物的基因水平转移到天然生物的技术。第二个保障措施是大肠杆菌X必须依赖实验室制造的非天然氨基酸生存,这种非天然氨基酸在自然界并不存在。
合成生物学的大门正在徐徐打开,而新的探索才刚刚开始。
(1)该研究在
(2)大肠杆菌X能够抵抗迄今已知所有天然病毒感染的原因包括 。
A.诱骗tRNA可使遗传信息正确的情况下基因表达异常 |
B.丝氨酸转变为亮氨酸可对蛋白质的结构产生影响 |
C.基于合成生物学,大肠杆菌X重构了遗传密码系统 |
D.大肠杆菌X本身需要诱骗tRNA才能完成基因表达 |
(4)依据文章所述,该研究可以应用于哪些方面?
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【推荐2】金茶花是中国特有的观赏品种,但易得枯萎病,使其观赏价值降低。科学家在某种植物中找到了抗枯萎病的基因,用转基因技术培育出了抗枯萎病的新品种金茶花。请据图回答下列问题:
(1)①和②结合能形成③,首先均要用________________ 处理抗病基因和质粒上特定核苷酸之间的________ ,使两者露出相同的黏性末端,再用________________ 将二者连接形成③。
(2)形成③的过程是________ ,它是实施基因工程的第二步,也是基因工程的核心,一个③的组成,除了目的基因外,还必须有启动子、终止子及________________________ 。
(3)若④过程为将目的基因导入受体细胞,则将此抗病基因导入植物细胞最常用的方法是________________ 。
(4)经培养长成的植株⑦具备了抗病性,这说明________________________________ 。
(1)①和②结合能形成③,首先均要用
(2)形成③的过程是
(3)若④过程为将目的基因导入受体细胞,则将此抗病基因导入植物细胞最常用的方法是
(4)经培养长成的植株⑦具备了抗病性,这说明
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解题方法
【推荐3】糖尿病是一种危害健康的常见病,可导致多种器官功能损害。Ⅰ型糖尿病主要表现为胰岛素分泌量不足,Ⅱ型糖尿病主要表现为体细胞对胰岛素敏感程度下降。研究表明,用杂粮进行饮食干预具有较好降糖效果。某研究团队利用大鼠探究了荞麦的降糖效果,结果如表所示(注:胰岛素抵抗指数越高,对胰岛素越不敏感;STZ为链脲佐菌素,常用于糖尿病模型鼠的构建;二甲双胍是治疗糖尿病的有效药物)。回答下列问题:
(1)细胞内胰岛素的合成场所是___ 。胰岛素通过与靶细胞上的___ 相互识别并结合,促进靶细胞对葡萄糖的摄取和利用,使血糖浓度降低。
(2)实验中小剂量STZ用于建立___ 型糖尿病的动物模型,由表可以推测临床上用二甲双胍治疗该类糖尿病的机制可能是___ 。
(3)为了比较单一杂粮和复合杂粮的降糖效果,该研究团队拟增加两组实验,处理方式分别为“高脂饲料+小剂量STZ+燕麦粉”(E组)、“___ ”(F组)。实验结果显示,D、E、F组大鼠的空腹血糖和胰岛素抵抗指数均低于B组,但是D、E、F3组间没有明显差异。该结果对治疗糖尿病的启示是___ 。基于上述所有实验结果,你认为该团队可以进一步探究“___ ”的处理方式。
(4)除本题使用的方法外,利用免疫学的知识也可以建立该种糖尿病的动物模型,比如___ (提出一种方案即可)。
组别 | A组 | B组 | C组 | D组 |
处理方式 | 正常饲料 | 高脂饲料+小剂量STZ | 高脂饲料+小剂量STZ+二甲双胍 | 高脂饲料+小剂量STZ+荞麦粉 |
空腹血糖(mmol/L) | 5.2 | 17.3 | 10.2 | 12.4 |
血清胰岛素浓度(mIU/L) | 48.2 | 57.5 | 33.1 | 30.8 |
胰岛素抵抗指数 | 7.9 | 52.3 | 16.1 | 8.1 |
(2)实验中小剂量STZ用于建立
(3)为了比较单一杂粮和复合杂粮的降糖效果,该研究团队拟增加两组实验,处理方式分别为“高脂饲料+小剂量STZ+燕麦粉”(E组)、“
(4)除本题使用的方法外,利用免疫学的知识也可以建立该种糖尿病的动物模型,比如
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【推荐1】内共生理论认为光合蓝藻(蓝细菌)内共生于非光合作用的真核寄主细胞,形成叶绿体,最终进化出光合真核细胞。科研人员利用改造的工程蓝藻和芽殖酵母探索内共生的机理。
(1)光合蓝藻与芽殖酵母共有的细胞器是____________ ,但光合蓝藻的光合膜上具有____________ 等色素,使其能吸收和利用光能、制造有机物。
(2)科研人员用基因工程技术构建嵌入工程蓝藻的芽殖酵母。
①将图1中的质粒导入光合蓝藻细胞中,质粒携带的基因a、b、c通过____________ 过程插入到光合蓝藻DNA中。利用含____________ 的培养基筛选得到改造成功的工程蓝藻S。
②如图2所示,用药物诱导产生ATP供应不足的代谢缺陷型芽殖酵母,再将蓝藻S转入其中,获得嵌入蓝藻S的芽殖酵母Q。
结合图1和图2分析,芽殖酵母Q光反应生成的ATP一方面用于光合作用的____________ 过程;另一方面____________ 。
(3)利用野生型芽殖酵母和芽殖酵母Q进一步研究,得到以下两个实验结果,它们是否可作为支持内共生理论的证据?请分别评价并阐明理由________ 。
结果1:比较野生型芽殖酵母和芽殖酵母Q在昼夜交替条件和无光照条件下的繁殖速度,发现昼夜交替条件下芽殖酵母繁殖速度比野生型芽殖酵母快,无光照条件下,则相反。
结果2:显微镜下观察芽殖酵母Q繁殖若干代后的细胞结构,发现芽殖酵母Q的后代细胞中依然完整存在蓝藻S。
(4)真核细胞中,线粒体和叶绿体的形成是进化历程中的重要事件,试分析它们的形成对细胞这一生命系统发展的意义:____________ 。
(1)光合蓝藻与芽殖酵母共有的细胞器是
(2)科研人员用基因工程技术构建嵌入工程蓝藻的芽殖酵母。
①将图1中的质粒导入光合蓝藻细胞中,质粒携带的基因a、b、c通过
②如图2所示,用药物诱导产生ATP供应不足的代谢缺陷型芽殖酵母,再将蓝藻S转入其中,获得嵌入蓝藻S的芽殖酵母Q。
结合图1和图2分析,芽殖酵母Q光反应生成的ATP一方面用于光合作用的
(3)利用野生型芽殖酵母和芽殖酵母Q进一步研究,得到以下两个实验结果,它们是否可作为支持内共生理论的证据?请分别评价并阐明理由
结果1:比较野生型芽殖酵母和芽殖酵母Q在昼夜交替条件和无光照条件下的繁殖速度,发现昼夜交替条件下芽殖酵母繁殖速度比野生型芽殖酵母快,无光照条件下,则相反。
结果2:显微镜下观察芽殖酵母Q繁殖若干代后的细胞结构,发现芽殖酵母Q的后代细胞中依然完整存在蓝藻S。
(4)真核细胞中,线粒体和叶绿体的形成是进化历程中的重要事件,试分析它们的形成对细胞这一生命系统发展的意义:
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【推荐2】2019年我国猪肉价格持续上涨,这与非洲猪瘟有关。12月以来,武汉发现不明原因人新型肺炎。猪瘟和人肺炎都是传染病。传染病是由一定的病原体引起的。应对传染病目前最好的办法仍然是接种疫苗。研制疫苗首先要确定其病原体。
(1)如果从病猪(病人)临床样本中分离到的病原体不能在普通的培养基上培养,只能在______________ 内完成代谢和繁殖,则该病原体属于病毒。下图左下角所示的病菌属于_____ (细菌/真菌)。细菌和真菌在结构上的最主要区别是细菌细胞没有:____________________________ 。
(2)抗原抗体检测是目前人和动物样本的常用检测方法。常见的检测样品种类包括检测抗原和抗体两种。对送检样品进行抗原、抗体检测依赖于________________ 与_______________ 发生的特异性结合。检测时用的抗体可以利用_______________ 的方法来制备。
(3)经过几十年的努力,疫苗已经发展了三代,下图是三代疫苗的制作原理示意图。
a疫苗Ⅰ的制作通常是对特定的病菌或病毒进行灭活或减毒处理,这一一处理的关键是要保持病菌或病毒的___________
A.数量 B.毒力 C.侵染力 D.抗原结构。
b在上图所示的疫苗制备过程中,通常需要用到限制酶的过程是_____ 。(填图中编号)
c激活免疫系统的是病原菌或病毒的抗原结构,在疫苗Ⅱ和接种疫苗Ⅲ两种情况中,直接合成抗原的细胞分别是_____________ 和___________ 。
(4)如上图,DNA疫苗是直接将编码保护性抗原的基因,通过体外重组与质粒结合,直接肌肉注射,从而使动物(人)体获得免疫力。若将来研发出猪瘟病毒的DNA疫苗,接种疫苗的猪是否可以称为转基因猪?___________ (是/否),为什么? ___________ 。
(1)如果从病猪(病人)临床样本中分离到的病原体不能在普通的培养基上培养,只能在
(2)抗原抗体检测是目前人和动物样本的常用检测方法。常见的检测样品种类包括检测抗原和抗体两种。对送检样品进行抗原、抗体检测依赖于
(3)经过几十年的努力,疫苗已经发展了三代,下图是三代疫苗的制作原理示意图。
a疫苗Ⅰ的制作通常是对特定的病菌或病毒进行灭活或减毒处理,这一一处理的关键是要保持病菌或病毒的
A.数量 B.毒力 C.侵染力 D.抗原结构。
b在上图所示的疫苗制备过程中,通常需要用到限制酶的过程是
c激活免疫系统的是病原菌或病毒的抗原结构,在疫苗Ⅱ和接种疫苗Ⅲ两种情况中,直接合成抗原的细胞分别是
(4)如上图,DNA疫苗是直接将编码保护性抗原的基因,通过体外重组与质粒结合,直接肌肉注射,从而使动物(人)体获得免疫力。若将来研发出猪瘟病毒的DNA疫苗,接种疫苗的猪是否可以称为转基因猪?
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【推荐3】人体中的溶菌酶具有广谱抗菌活性,其活性是其他来源溶菌酶的300倍以上。我国科研人员运用转基因技术培育出世界首例人溶菌酶转基因猪,显著增强了小猪崽的免疫力,提高了仔猪存活率。回答下列问题:
(1)基因工程的基本步骤包括:目的基因的筛选和获取、______ 、将目的基因导入受体细胞、________ 。
(2)某个DNA分子进行PCR扩增,共消耗引物14个,则DNA扩增了_______ 次。与细胞内DNA复制相比,PCR扩增技术除引物外,还有______ (答出2点即可)区别。
(3)通常将目的基因通过_______ 法导入猪胎儿成纤维细胞,将筛选获得转基因细胞进行动物细胞培养时需提供的气体环境是_______ 。将含溶菌酶基因的胎儿成纤维细胞注入________ 期的卵母细胞,进而构建出重组胚胎。重组胚胎可以利用______ 技术获得多个相同转基因个体。
(1)基因工程的基本步骤包括:目的基因的筛选和获取、
(2)某个DNA分子进行PCR扩增,共消耗引物14个,则DNA扩增了
(3)通常将目的基因通过
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