江苏某研究团队利用TetR和GFP两种基因,构建了监测残留在生物组织或环境中的四环素水平的“报警器”大肠杆菌工程菌。限制酶的识别序列及切割位点、TerR和GFP两种基因所在的DNA片段以及相关的载体如图1所示,监测原理如图2所示。天然大肠杆菌中不具备TerR、GFP和Ampr(青霉素抗性基因)这三种基因。请据图回答下列问题:
(1)若要拼接DNA片段1和2,结合图1中信息,在___________ 酶作用后再添加___________ 酶,可拼接成功。成功拼接后的连接处碱基序列为____________ (按5'→3'的顺序只写一条链)。最终构建成功的重组质粒示意图是___________ 。___________ (编号选填)。
①四环素合成相关基因②GFP基因③TetR基因④RNA聚合酶基因
(3)据图2分析,该工程菌检测环境中四环素水平的原理是___________ 。
(4)下列操作不能 证明重组质粒和大肠杆菌工程菌建构成功的方法及现象有___________ 。
a.通过琼脂糖凝胶电泳实验证明重组质粒的大小符合预期
b.大肠杆菌工程菌不能在含有青霉素的培养基上生长
c.用显微镜观察重组质粒上的外源DNA片段的碱基序列
(5)为提高对环境中四环素水平监测的有效性,研究人员将GFP蛋白的第65位丝氨酸替换成苏氨酸,该项技术属于____________ 。
限制酶 | EcoRI | XbaI | SpeI | BamHI |
识别序列及 切割位点 | 5'…G↓AATTC…3' 3'…CTTAA↑G…5' | 5'…T↓CTAGA…3' 3'…AGATC↑T…5' | 5'…A↓CTAGT…3' 3'…TGATC↑A…5' | 5'…G↓GATCC…3' 3'…CCTAG↑G…5' |
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(1)若要拼接DNA片段1和2,结合图1中信息,在
A. B.
C. D.
①四环素合成相关基因②GFP基因③TetR基因④RNA聚合酶基因
(3)据图2分析,该工程菌检测环境中四环素水平的原理是
(4)下列操作
a.通过琼脂糖凝胶电泳实验证明重组质粒的大小符合预期
b.大肠杆菌工程菌不能在含有青霉素的培养基上生长
c.用显微镜观察重组质粒上的外源DNA片段的碱基序列
(5)为提高对环境中四环素水平监测的有效性,研究人员将GFP蛋白的第65位丝氨酸替换成苏氨酸,该项技术属于
更新时间:2024-05-24 12:47:07
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【推荐1】回答下列(一)、(二)小题:
(一)回答与黄酒制作有关的问题:
氨基甲酸乙酯(EC)作为一种潜在致癌物,广泛的存在于发酵食品和酒精饮料中。在各种发酵酒中,黄酒面临的EC超标问题更为突出,利用酸性脲酶消除其前体物质尿素被认为是最为有效的一种方法。
(1)获取含有酸性脲酶菌的土样,加入_____________ 制备成土壤悬液,并对土壤悬液中的酸性脲酶菌进行广大培养。从适合使用的角度分析,该酸性脲酶菌应对富含__________ 的发酵液有很好的耐受性。
(2)常用于分离菌种的方法是_________ ,经过酸性培养基的初筛培养后,还要在添加酚红的中性固体培养基上进行复筛,应该挑选_____________ (填“有红色圈的菌落”或“无红色圈的菌落”)为目标菌株,最后将其接种在_____________ 中,4℃冰箱中保藏。
(3)酸性脲酶菌的产酶能力受到许多因素影响,除培养基的营养成分、温度、pH外,在摇床培养时还应考虑__________________________ 。
(二)德尔塔变异毒株已成为全球新冠肺炎传播的主要变异株,我国研究团队最新发现针对德尔塔变异株有效的单克隆抗体。该抗体在新冠肺炎的短期预防与早期治疗上有较大的应用价值。图1表示制备该抗体的实验流程。回答下列问题:
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/3/16/5f91f429-ad87-416f-b659-ca352ee1baba.png?resizew=616)
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(4)丙操作指的是_____________ ,甲中含有_____________ 种两两融合的细胞。
(5)乙中可以获得_____________ 的杂交瘤细胞。
(6)利用小鼠制备的单克隆抗体,在给人体使用时,可能会被人体免疫细胞清除,影响抗体的作用效果。抗体的结构如图2所示,下列技术可以解决此问题:从杂交瘤细胞中提取编码鼠源单克隆抗体_____________ (填“5区”或“6区”)序列的基因,与从人体中获取的编码抗体_____________ (填“5区”或“6区”)序列的基因,进行拼接,然后导入骨髓瘤细胞中,进行培养获取新的抗体,改造过程涉及_____________ 技术和_____________ 技术,这过程属于_____________ 工程。
(7)近期奥密克戎变异株确诊案例大幅增加,传播能力强,潜伏期更短,得过新冠和已打完疫苗会重复感染新冠,这可能是因为病患体内已产生的_____________ 减少或消退,加上奥密克戎毒株可能出现了新的抗原特征,具备部分免疫逃脱特性。
(一)回答与黄酒制作有关的问题:
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【推荐2】重叠延伸PCR技术是一种通过寡聚核苷酸链之间重叠的部分互相搭桥、互为模板,通过多次PCR扩增,从而获得目的基因的方法。利用该技术可以实现基因的定点诱变。它在需要诱变的位置合成两个带有变异基因碱基的互补引物,然后分别与引物a和引物d做PCR,这样得到的两个PCR引物产物都带有变异基因,并且彼此重叠,再将重叠部位进行重组PCR就能得到诱变PCR产物如图1。图2为用定向进化策略改造纤维素酶的过程,请回答下列问题。
(1)PCR与体内DNA的复制相比,不需要_____________ 酶的参与。
(2)根据图1所示的叠延伸PCR过程,回答下列问题。
①PCR扩增DNA的过程中,引物a、b、c、d中,PCR1应选择图1中引物__________ ,大量扩增突变产物AD则应选择引物_____________ ,重叠延伸时不需要引物的原因______________ 。
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![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2021/5/18/2723833013018624/2727462293569536/STEM/98c40343-b1ee-4cc1-b913-f20590b80007.png)
②若利用重叠延伸PCR技术进行定点突变时需要如下图所示的4种引物,且PCR1中的引物a位置选择的是图3中的引物1,则b,c引物分别应该选择图3中的_________________
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2021/5/18/2723833013018624/2727462293569536/STEM/06530f9c-105b-4614-ba1a-3548c1c73263.png)
③重叠延伸PCR通过_______ 实现定点突变。PCR1和PCR2需要分别进行的原因是__________ 。
(3)图2为利用定向进化策略改造纤维素酶的操作过程,在进行③时需要先用_________ 处理大肠杆菌,使其成为_________________ 细胞。
(4)用定向进化策略改造纤维素酶,下列说法正确的是( )
A.基因工程技术是定向进化策略改造纤维素的基础
B.定向进化策略获得的纤维素酶的基因序列在筛选前是已知的
C.与定点诱变相比,定向进化策略不需解析酶的结构和功能
D.定向进化策略可以使纤维素酶朝着人们需要的方向进化
(1)PCR与体内DNA的复制相比,不需要
(2)根据图1所示的叠延伸PCR过程,回答下列问题。
①PCR扩增DNA的过程中,引物a、b、c、d中,PCR1应选择图1中引物
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②若利用重叠延伸PCR技术进行定点突变时需要如下图所示的4种引物,且PCR1中的引物a位置选择的是图3中的引物1,则b,c引物分别应该选择图3中的
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③重叠延伸PCR通过
(3)图2为利用定向进化策略改造纤维素酶的操作过程,在进行③时需要先用
(4)用定向进化策略改造纤维素酶,下列说法正确的是
A.基因工程技术是定向进化策略改造纤维素的基础
B.定向进化策略获得的纤维素酶的基因序列在筛选前是已知的
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【推荐3】人体内的t-PA蛋白能高效降解由纤维蛋白凝聚而成的血栓,是心梗和脑血栓的急救药,但是大剂量使用会诱发颅内出血。如果将t-PA蛋白第84位的半胱氨酸换成丝氨酸,能显著降低出血副作用。先对天然的t-PA基因进行序列改造,然后再采取传统的基因工程方法表达改造后的基因,可制造出性能优异的改良t-PA蛋白。下图表示通过重叠延伸PCR技术获取t-PA改良基因和构建含t-PA改良基因重组质粒的过程示意图。图中重叠延伸PCR过程中,引物a、b被用来扩增含有突变位点及其上游序列的DNA片段,引物c、d被用来扩增含突变位点及其下游序列的DNA片段。请回答:
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2020/5/8/2458129522016256/2459699482255360/STEM/2f77851e-9f18-4246-95f4-1673b7d01669.png)
(1)已知t-PA蛋白第84位是半胱氨酸,相应的基因模板链(图中t-PA基因的上链)上的碱基序列是ACA,丝氨酸的密码子是UCU。重叠延伸PCR示意图中的黑点表示突变部位的碱基,引物b中该部位的碱基是______ ,引物c该部位的碱基是______ 。PCR中需要引物的原因是______ 。
(2)重叠延伸PCR中,PCR1和PCR2分别进行,产物混合后再进行PCR3。PCR1和PCR2需要分别进行的原因是______ 。
(3)构建重组质粒时,选用的限制酶是______ 。重组质粒中的新霉素抗性基因的作用是______ 。
(4)在加入新霉素的培养基中形成菌落的受体细胞并非都是目的菌株,需选择呈______ 色的菌落,进一步培养、检测和鉴定,以选育出能生产改良t-PA蛋白的工程菌株。上述生产改良t-PA蛋白的技术属于______ 工程。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2020/5/8/2458129522016256/2459699482255360/STEM/2f77851e-9f18-4246-95f4-1673b7d01669.png)
(1)已知t-PA蛋白第84位是半胱氨酸,相应的基因模板链(图中t-PA基因的上链)上的碱基序列是ACA,丝氨酸的密码子是UCU。重叠延伸PCR示意图中的黑点表示突变部位的碱基,引物b中该部位的碱基是
(2)重叠延伸PCR中,PCR1和PCR2分别进行,产物混合后再进行PCR3。PCR1和PCR2需要分别进行的原因是
(3)构建重组质粒时,选用的限制酶是
(4)在加入新霉素的培养基中形成菌落的受体细胞并非都是目的菌株,需选择呈
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【推荐1】肠道微生物对宿主健康具有重要影响,但目前缺乏对特定菌株进行基因编辑的有效手段。科研人员尝试使用M13噬菌体作为载体,对大肠杆菌进行基因编辑。
(1)M13噬菌体与T2噬菌体相似,能够侵染大肠杆菌,其蛋白质外壳留在菌体外,头部的_____ 注入菌体内,指导子代噬菌体的复制增殖。与T2噬菌体不同,被M13噬菌体侵染的大肠杆菌不发生裂解。
(2)科研人员将绿色荧光蛋白基因特异性序列(sgfp)、Cas酶基因与利用特定方法得到的M13噬菌体的环状DNA进行重组,构建重组基因编辑质粒(pCG)如下图。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2022/6/22/64bb2d04-1795-4715-bc60-9bc29835f51c.png?resizew=632)
①以pCG的绿色荧光蛋白基因特异性序列(stp)_____ 过程形成的 RNA,会靶向结合绿色荧光蛋白基因,从而使Cas酶能够切割绿色荧光蛋白基因。
(3)科研人员将绿色荧光蛋白基因和红色荧光蛋白基因导入大肠杆菌,获得GS菌株。先用添加GS菌株的饲料喂养小鼠,一段时间后,将小鼠分为实验组和对照组。其中,实验组小鼠用添加含_____ 的M13噬菌体和_____ 的饲料喂养, 以筛选获得肠道微生物被基因编辑的小鼠。本实验对照组使用的质粒应当包括图1中的_____ (多选,填序号) 。
a、Cm+ b、 sgfp c、Ori d、Cas
(4)为确认MI3噬菌体作为载体对大肠杆菌进行基因编辑的可行性和特异性,科研人员检测肠道微生物的变化,结果如图2。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2022/6/22/2d976198-bdbd-4e16-8991-7850a3014c01.png?resizew=645)
①图2中,标号为a、c的区域分别代表含有红色荧光的微生物和无荧光的微生物,标号为b区域代表含有_____ 荧光的微生物。
②图3-1为实验组第0天小鼠肠道微生物的荧光情况,请在答题纸的图3-2中标注该组小鼠第14天时肠道微生物的荧光区域编号_____ 。
③图2表明,实验中M13噬菌体能_____ 。
(1)M13噬菌体与T2噬菌体相似,能够侵染大肠杆菌,其蛋白质外壳留在菌体外,头部的
(2)科研人员将绿色荧光蛋白基因特异性序列(sgfp)、Cas酶基因与利用特定方法得到的M13噬菌体的环状DNA进行重组,构建重组基因编辑质粒(pCG)如下图。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2022/6/22/64bb2d04-1795-4715-bc60-9bc29835f51c.png?resizew=632)
①以pCG的绿色荧光蛋白基因特异性序列(stp)
(3)科研人员将绿色荧光蛋白基因和红色荧光蛋白基因导入大肠杆菌,获得GS菌株。先用添加GS菌株的饲料喂养小鼠,一段时间后,将小鼠分为实验组和对照组。其中,实验组小鼠用添加含
a、Cm+ b、 sgfp c、Ori d、Cas
(4)为确认MI3噬菌体作为载体对大肠杆菌进行基因编辑的可行性和特异性,科研人员检测肠道微生物的变化,结果如图2。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2022/6/22/2d976198-bdbd-4e16-8991-7850a3014c01.png?resizew=645)
①图2中,标号为a、c的区域分别代表含有红色荧光的微生物和无荧光的微生物,标号为b区域代表含有
②图3-1为实验组第0天小鼠肠道微生物的荧光情况,请在答题纸的图3-2中标注该组小鼠第14天时肠道微生物的荧光区域编号
③图2表明,实验中M13噬菌体能
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【推荐2】TAS2R38是一种苦味受体蛋白,主要表达于味蕾上的味觉受体细胞,介导苦味的感知,它可以帮助人类识别多种天然和合成的苦味化合物,如苯硫脲(PTC)。TAS2R38基因位于人类第7号染色体上,长度为1143bp。有显性基因T和隐性基因t。基因型为TT、Tt、tt的个体对PTC的尝味能力分别表现为非常敏感、敏感和不敏感。某兴趣小组设计特异性引物扩增了7个学生(编号1~7)TAS2R38基因的部分片段(221bp),其中T基因包含GGCCAC序列,t基因包含GGGCAC序列,通过限制酶HaeⅢ(识别序列为GGCC,在G与C之间切割)酶切基因片段,利用琼脂糖凝胶电泳鉴定酶切产物,从而确定学生的基因型。相关实验过程及结果如图所示,请回答下列问题:
(1)PCR反应过程包括变性、_____ 三步,变性的目的是_____ 。
(2)PCR扩增目的基因片段时需设计2种引物,引物的作用是_____ 。此外PCR反应体系中还需加入的物质有_____ (答出一点即可)
(3)若图中PCR扩增连续循环6次,需要消耗引物2_____ 个,不含引物1的DNA片段占全部DNA片段的比例为_____ 。
(4)限制酶HaeIII切割基因片段后产生的末端是_____ 。T基因扩增得到的DNA片段被HaeⅢ酶切后得到的片段长度是_____ 。
(5)根据电泳鉴定结果可知,这7个学生中对PTC的尝味能力不敏感的是_____ 。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/7/7/1e4f272a-cf13-44a9-a7a6-dfe4b9a97b99.png?resizew=439)
(1)PCR反应过程包括变性、
(2)PCR扩增目的基因片段时需设计2种引物,引物的作用是
(3)若图中PCR扩增连续循环6次,需要消耗引物2
(4)限制酶HaeIII切割基因片段后产生的末端是
(5)根据电泳鉴定结果可知,这7个学生中对PTC的尝味能力不敏感的是
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解题方法
【推荐3】水蛭素是一种可用于预防和治疗血栓的蛋白质。若用赖氨酸(密码子为AAA、AAG)替换水蛭素第47位的天冬酰胺(密码子为AAC、AAU)后可以提高它的抗凝血活性。某科研团队运用大引物PCR技术进行两轮PCR(PCR1和PCR2),在水蛭素基因的特定位点引入特定突变后(原理见图),合成了大量抗凝血活性增强的水蛭素。操作过程如图:___ 、___ Mg2+、缓冲液等物质。
(2)在PCR1中,至少需要___ 个循环才能获得相应的大引物模板,在PCR2中,要获得带有诱变点的改良基因,引物应选用大引物两条链中的___ 。
(3)突变后的水蛭素基因一般通过___ 来鉴定,若诱变引物的突变位点引入的碱基为C,则改造后水蛭素第47位的氨基酸的密码子是___ 。
(4)PCR技术设计引物的作用是___ ,大引物与常规引物相比,其特点是___ 。
(2)在PCR1中,至少需要
(3)突变后的水蛭素基因一般通过
(4)PCR技术设计引物的作用是
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