17α-羟基孕酮是合成孕激素等甾体类激素的重要中间体,由CPY17酶催化孕酮而产生。科研人员利用转基因技术建构了CYP17酶稳定高表达的酵母菌株,对甾体类药物的生产具有重要意义。
(1)GSII5酵母菌常作为基因工程的受体菌。因其具有______ (细胞器),可对分泌蛋白进行加工和分泌。GSII5含有AOX1基因,其转录受甲醇的诱导,表达后可高效分解甲醇,促进其增殖。由于HIS4基因(组氨酸合成基因)突变为his4,GSII5为组氨酸缺陷型,因此将基因表达载体导入GSII5时,可将HIS4作为______ 基因。
(2)扩增CYP17基因时,在上下游引物中分别加入______ 限制酶的识别序列,以便与图1质粒构建正确连接的基因表达载体。将其导入大肠杆菌进行自我复制。
(3)从大肠杆菌中提取基因表达载体导入GSII5中。由于存在同源序列,表达载体与酵母染色体会发生双交换(图2)或单交换(图3),将目的基因整合到酵母的染色体上。
①两种方式均可以在______ (含有/缺乏)组氨酸的培养基中筛选出成功转化的GSII5。
②图2所示方式转化的GSII5在含有甲醇的培养液中增殖缓慢,其原因是________________________ 。
③为提高图3所示单交换的成功率,科研人员选择用______ 酶处理基因表达载体并成功导入GSII5,检测到CYP17基因以图3所示方式整合到了染色体上。
(4)进一步对CYP17酶的催化中心结构进行分析,推测将第105位的丙氨酸替换为亮氨酸可提高其催化效率。为验证推测,利用点突变技术获得了改造后的表达载体。并在定期添加甲醇的含有______ 的培养液中培养,一段时间后检测发酵液中17α-羟基孕酮的含量,发现改造后的酶cyp17具有更高的催化活性。请简述对CYP17酶改造的基本步骤______ 。
(1)GSII5酵母菌常作为基因工程的受体菌。因其具有
(2)扩增CYP17基因时,在上下游引物中分别加入
(3)从大肠杆菌中提取基因表达载体导入GSII5中。由于存在同源序列,表达载体与酵母染色体会发生双交换(图2)或单交换(图3),将目的基因整合到酵母的染色体上。
①两种方式均可以在
②图2所示方式转化的GSII5在含有甲醇的培养液中增殖缓慢,其原因是
③为提高图3所示单交换的成功率,科研人员选择用
(4)进一步对CYP17酶的催化中心结构进行分析,推测将第105位的丙氨酸替换为亮氨酸可提高其催化效率。为验证推测,利用点突变技术获得了改造后的表达载体。并在定期添加甲醇的含有
更新时间:2023-07-17 11:30:24
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【推荐1】我国科学家率先完成了家蚕基因组精细图谱的绘制,将13000多个基因定位于家蚕染色体DNA上,家蚕的性别决定方式为ZW型(即雌性、雄性染色体组成方式分别为ZW 、ZZ)。请回答以下有关问题:
(1)家蚕的体细胞有56条染色体,分析家蚕基因组,应测定家蚕_____ 条双链DNA分子的核苷酸序列。图一为家蚕某正常细胞的部分染色体图,则该细胞的染色体数目为_____ 条。
(2)家蚕主要以桑叶为食,广东省农业科学院培育出的粤桑11号,具有产量高,叶质好,叶大而厚等优点,其育种过程简要表示为上图图二,据图回答:处理方法a表示_____ , 粤桑11号应用的育种方法主要是_____ ,育种原理是_____ 。
(3)丝腺是家蚕泌丝器官,利用丝腺作为生物反应器高效的合成外源蛋白成为研究应用的热点。该技术的核心步骤是_____ 。
(4)在家蚕遗传中,黑色(A)与淡赤色(a)是有关体色的相对性状,黄茧(B)与白茧(b)是有关茧色的相对性状,假设这两对性状自由组合,杂交后得到的数量比如下表:
让组合一杂交子代中的黑蚁白茧类型自由交配,其后代中黑蚁白茧的概率是_____ 。
(5)一只雄蚕的染色体上的某基因发生突变,使得野生型性状变为突变型。假定上述雄蚕为杂合子,让其与野生型雌蚕杂交,F1的表现型有四种,分别是突变型♀、野生型♀、突变型♂、野生型♂,比例为1∶1∶1∶1.从F1代中选用野生型♂、突变型♀的个体进行杂交,其下一代的表现型中所有的雄性都为突变型,所有的雌性都为野生型。用遗传图解表示F1代的杂交过程(B表示显性基因,b表示隐性基因)。_____
(1)家蚕的体细胞有56条染色体,分析家蚕基因组,应测定家蚕
(2)家蚕主要以桑叶为食,广东省农业科学院培育出的粤桑11号,具有产量高,叶质好,叶大而厚等优点,其育种过程简要表示为上图图二,据图回答:处理方法a表示
(3)丝腺是家蚕泌丝器官,利用丝腺作为生物反应器高效的合成外源蛋白成为研究应用的热点。该技术的核心步骤是
(4)在家蚕遗传中,黑色(A)与淡赤色(a)是有关体色的相对性状,黄茧(B)与白茧(b)是有关茧色的相对性状,假设这两对性状自由组合,杂交后得到的数量比如下表:
黑蚁 黄茧 | 黑蚁 白茧 | 淡赤蚁 黄茧 | 淡赤蚁 白茧 | |
组合一 | 9 | 3 | 3 | 1 |
组合二 | 0 | 1 | 0 | 1 |
让组合一杂交子代中的黑蚁白茧类型自由交配,其后代中黑蚁白茧的概率是
(5)一只雄蚕的染色体上的某基因发生突变,使得野生型性状变为突变型。假定上述雄蚕为杂合子,让其与野生型雌蚕杂交,F1的表现型有四种,分别是突变型♀、野生型♀、突变型♂、野生型♂,比例为1∶1∶1∶1.从F1代中选用野生型♂、突变型♀的个体进行杂交,其下一代的表现型中所有的雄性都为突变型,所有的雌性都为野生型。用遗传图解表示F1代的杂交过程(B表示显性基因,b表示隐性基因)。
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【推荐2】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________________ 。
(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。
(1)基因工程的核心步骤是
(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
(3)B过程中,常用
(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
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【推荐3】紫花苜蓿中的MsLEA10基因可能是使苜蓿具有抗旱性的关键基因,为验证该基因的功能,研究人员从紫花苜蓿中获取MsLEA10,将其转入拟南芥中。35S启动子是广泛应用于转基因植物的重要组件,可促进MsLEA10在拟南芥细胞中表达。图1为MsLEA10附近的限制酶酶谱,图2为Ti质粒上的构成组件及限制酶酶谱,不同限制酶切割后得到的黏性末端各不相同。
(1)利用PCR技术获取MsLEA10时,左、右侧引物应分别选择____ ,左侧引物结合的单链是____ 。为将MsLEA10正向插入到Ti质粒中,应在左、右引物的5"末端分别添加限制酶____ 和____ 的识别序列。
(2)35S启动子是____ 识别和结合的部位,能启动MsLEA10的转录。将MsLEA10表达载体导入农杆菌时,需用Ca2+溶液处理农杆菌,其目的是____ 。
(3)为筛选出含MsLEA10的农杆菌菌落,应将转化后的农杆菌在含有____ 的培养基上培养,长出的农杆菌菌落有的含空白质粒,有的含重组质粒。进一步区分这两类农杆菌菌落的方法是____ 。
(4)对转入了MsLEA10的拟南芥进行个体生物学水平检测的方法是____ 。
(1)利用PCR技术获取MsLEA10时,左、右侧引物应分别选择
(2)35S启动子是
(3)为筛选出含MsLEA10的农杆菌菌落,应将转化后的农杆菌在含有
(4)对转入了MsLEA10的拟南芥进行个体生物学水平检测的方法是
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【推荐1】磷酸吡哆醛(PLP)是维生素B6的活性形式,是多种酶的重要辅酶。科研人员从大肠杆菌(E·coliK12)中找到了合成PLP的关键酶A,通过基因工程构建了高产PLP的工程菌,流程如下图所示,IPTG可诱导lacI启动酶A基因表达。回答下列问题:(1)在基因工程中,①过程得到的酶A基因称为_________ 。PCR技术扩增酶A基因过程中,变性的目的是_________ 。
(2)在构建pETDuet-1-A表达载体过程中,酶A基因与质粒在DNA连接酶的作用下通过_________ 键连接起来。③过程常用Ca2+处理,并在一定温度下促进E·coliBL21吸收表达载体从而完成_________ 过程。
(3)③过程后将工程菌先置于含_________ 的培养基中筛选出能够生长的菌落,再做进一步筛选即可得到所需菌落。为验证④过程得到的是否为高产PLP工程菌,某同学进行了相关实验。请简要写出实验思路:_________ 。
(4)研究表明,当IPTG浓度过高时,PLP产量反而下降,其原因可能是_________ 。
(2)在构建pETDuet-1-A表达载体过程中,酶A基因与质粒在DNA连接酶的作用下通过
(3)③过程后将工程菌先置于含
(4)研究表明,当IPTG浓度过高时,PLP产量反而下降,其原因可能是
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【推荐2】干扰素是一种具有干扰病毒复制作用的糖蛋白,广泛用于病毒感染、癌症等疾病的治疗,某科研小组利用基因工程技术培育的产干扰素转基因奶牛,利用奶牛乳腺生物发生器,批量获得干扰素。
(1)已知DNA链的合成方向是5′→3′,若要通过PCR扩增出人的干扰素基因,应该选择的引物是_______ 。
(2)若用BamHⅠ和EcoRⅠ联合酶切割目的基因和质粒构建的基因表达载体,成功导入受体细胞后几乎全部细胞都能正常表达基因产物,而仅用EcoRⅠ处理目的基因和质粒构建的基因表达载体,经培养发现约50%的细胞能正常表达目的基因产物,主要原因是_______ 。
(3)根据图2质粒结构,可将受体细胞置于含_______ 的培养基中筛选出载体成功转入的细胞。
(4)转基因奶牛培育成功标志是_______ 。
(5)该科研小组发现利用基因工程技术培育的产干扰素的乳腺生物反应器的奶牛经常感染布鲁氏菌病结核病,故征集培育出肺部细胞可产乳铁蛋白肽(一种抗菌多肽)且乳汁中含干扰素的双转基因奶牛新品种的方案,某同学设计了图3的基因表达载体,该方案被科研小组否定,原因主要是_______ 。
(1)已知DNA链的合成方向是5′→3′,若要通过PCR扩增出人的干扰素基因,应该选择的引物是
(2)若用BamHⅠ和EcoRⅠ联合酶切割目的基因和质粒构建的基因表达载体,成功导入受体细胞后几乎全部细胞都能正常表达基因产物,而仅用EcoRⅠ处理目的基因和质粒构建的基因表达载体,经培养发现约50%的细胞能正常表达目的基因产物,主要原因是
(3)根据图2质粒结构,可将受体细胞置于含
(4)转基因奶牛培育成功标志是
(5)该科研小组发现利用基因工程技术培育的产干扰素的乳腺生物反应器的奶牛经常感染布鲁氏菌病结核病,故征集培育出肺部细胞可产乳铁蛋白肽(一种抗菌多肽)且乳汁中含干扰素的双转基因奶牛新品种的方案,某同学设计了图3的基因表达载体,该方案被科研小组否定,原因主要是
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【推荐3】玉米是世界上的第三大粮食作物,广泛种植于世界各地。研究表明,转基因抗虫玉米中的细菌BT基因能表达一种毒蛋白,这种毒蛋白能有效杀死玉米螟(一种农业害虫)。请回答下列问题:
(1)在基因表达载体中,除了要有BT基因外,还必须有启动子、终止子和_____ 。若将BT基因插入到Ti质粒的_____ 上,通过农杆菌的转化作用,就可以使其导入玉米细胞并将其插入到玉米细胞中的染色体上。
(2)PCR是利用_____ 的原理,在利用PCR技术扩增BT基因时,需要提供模板、原料、引物、_____ 等条件,将模板DNA加热至90〜95℃ 的目的是_____ 。
(3)BT基因与载体结合过程中需要限制性核酸内切酶和DNA连接酶。若某限制酶的识别序列和切点是,请画出目的基因被限制酶切割后所形成的黏性末端_____ 。DNA连接酶对所连接的两端碱基序列_____ (填“有”或“没有”)专一性要求,定性地检测BT基因的“表达”产物可采用_____ 的方法。
(4)为了防止抗虫玉米通过花粉传播带来的生态学问题,科研小组考虑将抗虫基因导入到玉米根尖细胞的_____ 中以防止基因污染。
(1)在基因表达载体中,除了要有BT基因外,还必须有启动子、终止子和
(2)PCR是利用
(3)BT基因与载体结合过程中需要限制性核酸内切酶和DNA连接酶。若某限制酶的识别序列和切点是,请画出目的基因被限制酶切割后所形成的黏性末端
(4)为了防止抗虫玉米通过花粉传播带来的生态学问题,科研小组考虑将抗虫基因导入到玉米根尖细胞的
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【推荐1】科学家运用基因工程技术将结核杆菌MPT64基因(能控制合成MPT64蛋白)成功导入胡萝卜细胞,最终表达出肺结核疫苗。请回答下列问题:
(1)基因工程的核心是_________________ ,所用到的工具酶有__________________ 。
(2)通常采用PCR技术扩增MPT64基因,前提是要_____________________ ,以便根据这一序列合成引物,在操作步骤中冷却至55-60℃的目的是______________________ 。
(3)根据农杆菌的特点,如果将MPT64基因插入到____________ ,通过农杆菌的转化作用,可以使目的基因进入胡萝卜细胞,并将其插入到植物细胞中的_________________ 上。要确认MPT64基因是否插入胡萝卜植株中,可用___________________ 技术。
(4)蛋白质工程技术是通过___________________________________ ,对现有蛋白质进行改造,或制造一种新的蛋白质。
(1)基因工程的核心是
(2)通常采用PCR技术扩增MPT64基因,前提是要
(3)根据农杆菌的特点,如果将MPT64基因插入到
(4)蛋白质工程技术是通过
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【推荐2】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。
(1)据图2分析,切取抗虫基因时,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
(3)若抗虫基因插入的位置在R基因内部,筛选出
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
(5)在技术操作中,需要将融合细胞用
(6)若将杂交瘤细胞在体外条件下做大规模培养,可从
(7)研究人员应用
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【推荐3】人胰岛素由A链和B链构成,其中B链的第20~29位氨基酸是胰岛素分子间相互作用形成多聚体的关键区域。丹麦科学家将B28位脯氨酸替换为天冬氨酸,从而有效抑制了胰岛素分子间的聚合,由此研发出速效胰岛素类似物,并已经在临床上广泛应用。回答下列相关问题:
(1)蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系作为基础,通过改造或合成基因,来改造现有蛋白质或制造一种新蛋白质,以满足人类生产和生活需要。其基本思路如下图所示,在制备速效胰岛素类似物时可能出现物质b不同但合成的速效胰岛素类似物空间构象相同的现象,原因是_____ 。(2)在对胰岛素基因进行改造时,常采用重叠延伸PCR技术引入特定位点突变,过程如图所示:
除DNA模板﹑引物外,PCR反应还需要_______ 等物质条件才能顺利进行。PCR②③过程分别至少需要经过________ 轮反应可得到等长的DNA片段。PCR②③过程不能在同一反应容器内同时进行,原因是______ 。经⑤过程形成的改造后的胰岛素基因在PCR扩增时,需要添加的引物是_____ 。
(3)若要比较蛋白质工程改造后的速效胰岛素和天然胰岛素的降血糖能力的差异,简要写出实验设计思路_________ 。
(1)蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系作为基础,通过改造或合成基因,来改造现有蛋白质或制造一种新蛋白质,以满足人类生产和生活需要。其基本思路如下图所示,在制备速效胰岛素类似物时可能出现物质b不同但合成的速效胰岛素类似物空间构象相同的现象,原因是
除DNA模板﹑引物外,PCR反应还需要
(3)若要比较蛋白质工程改造后的速效胰岛素和天然胰岛素的降血糖能力的差异,简要写出实验设计思路
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【推荐1】奶酪是一种常见的食品,传统的方法是从未断奶的小牛的胃黏膜里提取牛凝乳酶,它能水解多肽链中苯丙氨酸和甲硫氨酸之间的肽键以促使牛奶凝结来生产奶酪,此方法产量低且昂贵。如今科学家将编码牛凝乳酶的基因导入大肠杆菌中,实现牛凝乳酶的批量生产,极大地满足了奶酪生产的需求。请回答下列问题:
(1)科学家利用基因工程生产出大量的牛凝乳酶,该工程是在_______________ 水平上进行设计和施工的,其核心步骤是_______________ 。
(2)使大肠杆菌产生牛凝乳酶的目的基因最好从_______________ (填“cDNA文库”或“基因组文库”)中获取,原因是大肠杆菌是原核生物,此文库中没有_____________ ,基因结构与原核细胞的基因结构更接近。
(3)利用图示目的基因和质粒构建重组质粒,最好选用_______________ (填限制性核酸内切酶名称)切割,理由是_______________ 。若要初步筛选出导入重组质粒的大肠杆菌,要在含_______________ (填“氨苄青霉素”或“四环素”)的培养基中进行培养。
(1)科学家利用基因工程生产出大量的牛凝乳酶,该工程是在
(2)使大肠杆菌产生牛凝乳酶的目的基因最好从
(3)利用图示目的基因和质粒构建重组质粒,最好选用
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【推荐2】胰岛素是胰岛素基因控制合成的胰岛素原经加工、分类、包装而形成的一种分泌蛋白,是治疗糖尿病的特效药。科学家从人体内直接提取到控制合成人胰岛素的基因,拟采用基因工程的方法大量生产人胰岛素用于疾病治疗。结合所学知识回答下列问题:
(1)从人体直接提取的人胰岛素基因数量较少,科学家常采用PCR(多聚酶链式反应)技术对其进行快速扩增,该技术依据的原理是________________ ,PCR技术扩增目的基因的前提是要有____________ ,以便据此合成引物。
(2)构建人胰岛素基因表达载体是基因工程的核心,其目的是______________ 。一个完整的基因表达载体除了含有启动子、终止子、目的基因外,还含有标记基因,标记基因的作用是___________________ 。
(3)为能在山羊的乳汁中提取到人胰岛素,科学家将人胰岛素基因与____________ 等调控组件重组在一起,通过____________ 法导入山羊的受精卵中,最终得到乳汁中含有人胰岛素的转基因山羊,实现了人胰岛素的大量生产。
(4)依据单细胞生物繁殖快、代谢旺盛的特点,科学家选用酵母菌作为生产人胰岛素的转基因受体细胞,不选用大肠杆菌作为受体细胞的主要原因是____________________________ 。
(1)从人体直接提取的人胰岛素基因数量较少,科学家常采用PCR(多聚酶链式反应)技术对其进行快速扩增,该技术依据的原理是
(2)构建人胰岛素基因表达载体是基因工程的核心,其目的是
(3)为能在山羊的乳汁中提取到人胰岛素,科学家将人胰岛素基因与
(4)依据单细胞生物繁殖快、代谢旺盛的特点,科学家选用酵母菌作为生产人胰岛素的转基因受体细胞,不选用大肠杆菌作为受体细胞的主要原因是
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【推荐3】随着生物科学技术的发展,动物、植物乃至人类自身的生殖方式变得越来越多样化。既解决了一些社会的需求,也带来了一些社会的忧虑。请根据下列各种情况,回答有关问题:
(1)试管婴儿技术:解决了部分夫妻不育的难题或生育健康后代的要求。这种技术和母亲正常怀孕生产过程的相同之处是都是以____________________ 为发育起点,不同之处在于试管婴儿是在体外进行受精后,在试管中进行胚胎培养;最后选取健康的胚胎进行_______ ,保证生出健康的孩子。
(2)胚胎分割技术:可解决良种动物快速大量繁殖的问题;对囊胚阶段的胚胎进行分割时,要注意____________________________ ,否则将影响分割后的胚胎的恢复和进一步发育,如需做性别鉴定,还需从__________ 细胞取样做DNA分析。
(3)植物体细胞杂交技术:可以用来培育一些种间亲缘关系较近的杂交种,如白菜-甘蓝,实质上是利用了___________ 和____________ 两大关键技术来实现。
(4)利用基因工程培育转基因植物:如将富含赖氨酸的蛋白质编码基因导入玉米细胞中,可培育转基因高赖氨酸玉米。选用的表达载体可以是农杆菌的Ti质粒,是因为该质粒的T-DNA_________________ ;除农杆菌转化法外,还有________________ 法等。
(1)试管婴儿技术:解决了部分夫妻不育的难题或生育健康后代的要求。这种技术和母亲正常怀孕生产过程的相同之处是都是以
(2)胚胎分割技术:可解决良种动物快速大量繁殖的问题;对囊胚阶段的胚胎进行分割时,要注意
(3)植物体细胞杂交技术:可以用来培育一些种间亲缘关系较近的杂交种,如白菜-甘蓝,实质上是利用了
(4)利用基因工程培育转基因植物:如将富含赖氨酸的蛋白质编码基因导入玉米细胞中,可培育转基因高赖氨酸玉米。选用的表达载体可以是农杆菌的Ti质粒,是因为该质粒的T-DNA
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