【生物——选修3:现代生物科技专题】MagaininmⅡ是非洲爪蟾皮肤分泌的一种抗菌肽,能对细菌、真菌、肿瘤细胞等产生明显的抑制效果。科学工作者通过基因工程技术获得能表达该种抗菌肽的大肠杆菌。请回答下列问题:
(1)和抗体相比,抗菌肽的抗菌作用具有________________ 特点。
(2)依据抗菌肽氨基酸序列人工设计合成的 MagaininmⅡ基因能在大肠杆菌细胞中表达出相同抗菌效果的抗菌肽,其原因是_______________ 。
(3)可用PCR技术对人工合成的 MagaininmⅡ基因进行扩增。请完成下表,比较细胞内DNA复制和PCR扩增DNA的异同:
(4)下图为某质粒的示意图,若目的基因插入b位点,则导入重组质粒的受体菌在含氨苄青霉素的培养基上能增殖,同时在____________ 。
目的基因在受体菌中表达,还需要在目的基因首端具有________________ 。
(1)和抗体相比,抗菌肽的抗菌作用具有
(2)依据抗菌肽氨基酸序列人工设计合成的 MagaininmⅡ基因能在大肠杆菌细胞中表达出相同抗菌效果的抗菌肽,其原因是
(3)可用PCR技术对人工合成的 MagaininmⅡ基因进行扩增。请完成下表,比较细胞内DNA复制和PCR扩增DNA的异同:
DNA复制 | PCR扩增DNA技术 | |
1 | 解旋酶解旋 | ① |
2 | DNA聚合酶 | ② |
3 | 边解旋边复制 | 先解旋后复制 |
4 | 半保留复制 | 半保留复制 |
(4)下图为某质粒的示意图,若目的基因插入b位点,则导入重组质粒的受体菌在含氨苄青霉素的培养基上能增殖,同时在
目的基因在受体菌中表达,还需要在目的基因首端具有
更新时间:2017-03-16 11:43:17
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【推荐1】黄瓜花叶病毒能感染多种植物,对烟草的危害尤其严重。病毒的Cu-4基因表达所形成的蛋白是子代病毒形成和释放的关键蛋白。研究人员利用农杆菌转化法获得能表达Cu-4基因反义RNA的转基因烟草,反义RNA与Cu-4基因转录获得的mRNA互补结合形成双链RNA,阻止了mRNA的翻译,从而获得了抵抗该病毒的能力。在Cu-4基因(A链是模板链)一侧连接了带有细菌启动子的四环素抗性基因(在植物细胞该基因会被完整切除),如图1所示。图2是Ti质粒相关基因图谱。
备注:
Cu-4基因长度为300bp,tef基因长度为500bp。I-IV是四种引物。
LB和RB是T-DNA的界,EcoRⅠ和XhoⅠ是两种限制,切割后形成的黏性末端不互补。
P35S和Tkc是仅在植物细胞中发挥功能的启动子和终止子。tet'和amp'分别是四环素抗性基因和氨苄青霉素抗性基因。所用农杆菌不具有氨青霉素,四环素和潮霉素抗性。
(1)人工合成如图1所示的DNA片段后,利用引物组合___________ (A.引物I和IV;B.引物Ⅱ和Ⅲ;C.引物I和Ⅲ;D.引物Ⅱ和IV)进行PCR扩增,为使图1所示的DNA片段能与载体正确连接,在引物的5′端分别添加__________ 酶的识别序列,将Ti质粒导入农杆菌后,可使用含有__________ 的培养基进行筛选。
(2)在将农杆菌接种在烟草叶片前用砂纸轻微摩擦烟草叶片,目的是__________ 。接种一段时间后,将烟草叶片酶解,获取分散的叶肉细胞。将叶肉细胞培养在含有潮霉素的培养基中扩增培养,其中潮霉素的作用是__________ 。
(3)提取叶肉细胞的总DNA,酶切后用相应的PCR引物进行扩增,电泳后若观察到长度__________ 的片段,则说明所需的基因导入植物细胞中。
(4)将具有黄瓜花叶病毒抗性的烟草进行自然种植时,需考虑转基因作物的安全性问题。研究人员发现将目的基因转移到植物细胞线粒体或叶绿体中可降低基因漂移发生的风险,原理是__________ 。
备注:
Cu-4基因长度为300bp,tef基因长度为500bp。I-IV是四种引物。
LB和RB是T-DNA的界,EcoRⅠ和XhoⅠ是两种限制,切割后形成的黏性末端不互补。
P35S和Tkc是仅在植物细胞中发挥功能的启动子和终止子。tet'和amp'分别是四环素抗性基因和氨苄青霉素抗性基因。所用农杆菌不具有氨青霉素,四环素和潮霉素抗性。
(1)人工合成如图1所示的DNA片段后,利用引物组合
(2)在将农杆菌接种在烟草叶片前用砂纸轻微摩擦烟草叶片,目的是
(3)提取叶肉细胞的总DNA,酶切后用相应的PCR引物进行扩增,电泳后若观察到长度
(4)将具有黄瓜花叶病毒抗性的烟草进行自然种植时,需考虑转基因作物的安全性问题。研究人员发现将目的基因转移到植物细胞线粒体或叶绿体中可降低基因漂移发生的风险,原理是
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【推荐2】人乳铁蛋白(hLF)是一个大约由700个氨基酸残基构成的、分子量约为80KDa的糖蛋白,主要由腺上皮细胞表达和分泌。乳铁蛋白不仅参与铁的转运,而且具有广谱抗菌、抗氧化、抗癌、调节免疫系统等强大生物功能,被认为是一种新型抗菌、抗癌药和极具开发潜力的食品和饲料添加剂。研究人员通过基因工程将hLF基因导入山羊乳腺上皮细胞中,从而获得大量的人乳铁蛋白,具体操作流程如图所示,图中AseⅠ、NheⅠ、SalⅠ、BamHⅠ代表相关限制酶的切点,neor为新霉素抗性基因,BLG基因为β-乳球蛋白基因,GFP基因为绿色荧光蛋白基因。回答下列问题:
(1)细胞中RNA结构不稳定很容易被酶分解,因此在提取细胞的RNA时,通常加入_____ ,以保护RNA不被破坏。过程①进行RT-PCR过程中,所需要的酶是_____ ,所需要的原料是_____ 。
(2)通过①过程获得hLF基因,通常在其两端分别添加上限制酶_____ 识别和切割DNA序列,以便pEBL质粒的构建。将hLF基因插入到GFP基因下游的目的是_____ 。
(3)重组质粒中的neor的作用是_____ ,将转染后的山羊乳腺上皮细胞先置于含_____ 的培养液中培养,再利用荧光显微镜观察山羊乳腺上皮细胞中是否发绿色荧光,以筛选出转染成功的细胞。
(4)转入hLF基因的山羊乳腺细胞在体外培养过程中会逐渐衰老死亡,为获得足够数量的人乳铁蛋白,请利用细胞工程技术,设计实验从山羊乳腺细胞中能够获得大量的人乳铁蛋白,写出实验思路:_____ 。
(1)细胞中RNA结构不稳定很容易被酶分解,因此在提取细胞的RNA时,通常加入
(2)通过①过程获得hLF基因,通常在其两端分别添加上限制酶
(3)重组质粒中的neor的作用是
(4)转入hLF基因的山羊乳腺细胞在体外培养过程中会逐渐衰老死亡,为获得足够数量的人乳铁蛋白,请利用细胞工程技术,设计实验从山羊乳腺细胞中能够获得大量的人乳铁蛋白,写出实验思路:
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【推荐3】COVID-19的抗原性与感染性与其表面的S蛋白(刺突糖蛋白)密切相关,现利用基因工程的方法生产相关疫苗。图甲为构建S蛋白基因表达载体的过程,图乙为重组质粒被相关酶切后的电泳结果。请回答下列问题。
(1)①过程为___________ ,所使用的酶和原料分别为________ 和 ______ 。
(2)③过程为PCR技术,该反应体系的酶比一般的DNA聚合酶具有___________ 的特性。该过程能否在cDNA分子中专一性扩增出S蛋白基因_______ (能或否),原因是_________________ 。
(3)构建好的重组质粒长度共2000 bp,用限制酶HindIII及限制酶HindIII和BamHI分别对重组质粒进行完全酶切并电泳,结果如图乙所示,可推测限制酶BamHI在重组质粒上有______ 个酶切位点,限制酶HindIII和BamHI共同酶切得到 _______ 个200 bp。为使S蛋白基因在受体细胞中高效表达,需要把S蛋白基因正确插入重组质粒的________ 之间。
(1)①过程为
(2)③过程为PCR技术,该反应体系的酶比一般的DNA聚合酶具有
(3)构建好的重组质粒长度共2000 bp,用限制酶HindIII及限制酶HindIII和BamHI分别对重组质粒进行完全酶切并电泳,结果如图乙所示,可推测限制酶BamHI在重组质粒上有
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【推荐1】鸡干扰素是一种具有高效和广谱抗病毒作用的细胞因子,广泛用于动物领域的抗病毒治疗。科研人员将鸡干扰素基因作为目的基因,构建基因表达载体,通过农杆菌介导法导入烟草愈伤组织细胞中,经组织培养,以获得抗病毒烟草。请回答下列问题:
(1)若要体外大量合成鸡干扰素基因,可采用______________ 技术,该技术所使用的引物实质是______________ 。
(2)构建重组基因表达载体需要的工具酶有______________ ;一个完整的重组基因表达载体应该包括启动子、目的基因、标记基因和终止子等,其中标记基因的作用是____________________________ 。
(3)将重组表达载体导入农杆菌之前,需用______________ 处理农杆菌,以便提高转化率;重组基因表达载体导入烟草愈伤组织细胞后,该细胞主要经过______________ 两个阶段发育成抗病毒烟草。
(4)鸡干扰素能在烟草细胞中表达的原因是____________________________ ;若要从个体水平上检测抗病毒烟草是否培育成功,可采用的方法是______________ 。
(1)若要体外大量合成鸡干扰素基因,可采用
(2)构建重组基因表达载体需要的工具酶有
(3)将重组表达载体导入农杆菌之前,需用
(4)鸡干扰素能在烟草细胞中表达的原因是
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【推荐2】动物细胞生物反应器旨在复现动物体内的生理条件,以便在实验室环境中进行有效的细胞培养。该系统特别适用于生产特定蛋白质,例如人乳铁蛋白。实验人员构建了人乳铁蛋白基因表达载体,然后将该重组载体导入奶牛体内以生产人乳铁蛋白,相关过程如图所示。回答下列问题:
①实验人员提取了相关mRNA,通过逆转录获取cDNA,再通过PCR技术扩增人乳铁蛋白基因。在整个过程中,需要用到的原料是__________ 。
②实验人员利用PCR技术扩增人乳铁蛋白基因过程中,需要使用TaqDNA聚合酶,而不能使用普通的DNA聚合酶,其原因是__________ 。
(2)图中标注了三种限制酶BamHI、HindⅢ、SmaI及其酶切位点,TetR表示四环素抗性基因,AmpR表示氨苄青霉素抗性基因。据图分析,构建人乳铁蛋白基因表达载体时,应选择的两种限制酶是__________ ,同时,要将人乳铁蛋白基因导入启动子和___________ 之间。
(3)将人乳铁蛋白基因表达载体导入供体牛受精卵后培养至早期胚胎,然后将早期胚胎移植到代孕牛体内。此过程中,一般不需要对代孕牛注射免疫抑制剂,这是因为__________ 。
(4)为检测人乳铁蛋白基因是否在雌性转基因牛中表达,研究人员提取了A、B、C三头转基因牛的乳汁,从中提取了蛋白质,结果发现A、C两头转基因牛提取的乳汁中未检测到人乳铁蛋白,而B转基因牛提取的乳汁中检测到了人乳铁蛋白。该检测方法的原理是__________ 。进一步提取A、C两头转基因牛的基因组DNA和mRNA进行检测,A转基因牛能检测到人乳铁蛋白基因,但不能检测到相关mRNA,C转基因牛则都不能检测到。以上两次检测结果说明了___________ 。
(1)获取人乳铁蛋白基因是实施人乳铁蛋白动物细胞生物反应器工程的第一步。
①实验人员提取了相关mRNA,通过逆转录获取cDNA,再通过PCR技术扩增人乳铁蛋白基因。在整个过程中,需要用到的原料是
②实验人员利用PCR技术扩增人乳铁蛋白基因过程中,需要使用TaqDNA聚合酶,而不能使用普通的DNA聚合酶,其原因是
(2)图中标注了三种限制酶BamHI、HindⅢ、SmaI及其酶切位点,TetR表示四环素抗性基因,AmpR表示氨苄青霉素抗性基因。据图分析,构建人乳铁蛋白基因表达载体时,应选择的两种限制酶是
(3)将人乳铁蛋白基因表达载体导入供体牛受精卵后培养至早期胚胎,然后将早期胚胎移植到代孕牛体内。此过程中,一般不需要对代孕牛注射免疫抑制剂,这是因为
(4)为检测人乳铁蛋白基因是否在雌性转基因牛中表达,研究人员提取了A、B、C三头转基因牛的乳汁,从中提取了蛋白质,结果发现A、C两头转基因牛提取的乳汁中未检测到人乳铁蛋白,而B转基因牛提取的乳汁中检测到了人乳铁蛋白。该检测方法的原理是
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解题方法
【推荐3】对微生物或动植物的细胞进行基因改造使他们能够生产药物,是目前基因工程在医药卫生领域的应用。如图表示pBR322质粒和人生长激素基因所在片段的结构信息,将二者构建的重组质粒导入大肠杆菌并进行筛选,最终生产出重组人生长激素。回答下列问题:
(1)构建重组质粒时应选择的限制酶组合为______ ,原因是______ ,被切割后的质粒电泳后,可得到______ 个条带。
(2)使用______ 可连接目的基因和质粒片段,此过程形成______ 个磷酸二酯键(只考虑两个DNA片段的连接)。
(3)人生长激素基因在受体菌中是否表达,可检测受体菌中是否含有______ (填“人生长激素基因”或“人生长激素基因RNA”或“人生长激素前体物”);此时的产物______ (填“有”或“没有”)生物活性,原因是______ 。
(1)构建重组质粒时应选择的限制酶组合为
(2)使用
(3)人生长激素基因在受体菌中是否表达,可检测受体菌中是否含有
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【推荐1】某研究团队从沙漠野生柽柳中克隆出了一个耐盐碱基因TcSR1。该团队用限制酶切割目的基因TcSR1,用限制酶BamHⅠ切割质粒载体V3,两种限制酶的识别序列及酶切位点如图所示,经过体外重组和转化,最终获得了能够在盐碱地生长的杨树新品种。回答下列问题:
(1)使用______ 技术在体外扩增耐盐碱基因TcSR1,扩增时需要______ 种引物。基因TcSR1不直接导入杨树细胞,原因是____________ (答出两点即可)。
(2)用限制酶BalⅡ切割目的基因和用限制酶BamHⅠ切割质粒载体V3后,再用______________ 酶处理,以构建基因表达载体,该表达载体不能够被BalⅡ或BamHⅠ识别并切割,原因是_______________________ 。
(3)将目的基因导入杨树细胞,培育后筛选转化阳性的植株。若要检测杨树植株中目的基因TcSR1是否发生转录,可采用_____ 技术,需要将______________ 片段制成探针,通过检测放射性达到目的。
(4)为进一步研究转基因杨树的耐盐碱机制,还需要进一步开展研究,实验思路是通过_________ 技术获得大量转基因植物,然后________________ 。
(1)使用
(2)用限制酶BalⅡ切割目的基因和用限制酶BamHⅠ切割质粒载体V3后,再用
(3)将目的基因导入杨树细胞,培育后筛选转化阳性的植株。若要检测杨树植株中目的基因TcSR1是否发生转录,可采用
(4)为进一步研究转基因杨树的耐盐碱机制,还需要进一步开展研究,实验思路是通过
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【推荐2】【选修3现代生物科技专题】
随着生物科技的不断发展,人们可以获得很多非常需要的生物新品种或新产品。请据图回答下列问题:
(1)在培育转生长激素基因牛过程中,②过程常用的方法是_____ ,早期的基因工程都用原核细胞作为受体细胞的原因是_____ 。
(2)转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_____ ,其作用是能够被_____ 识别并结合从而启动转录。
(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过程培养基中需要加入_____ 激素。
随着生物科技的不断发展,人们可以获得很多非常需要的生物新品种或新产品。请据图回答下列问题:
(1)在培育转生长激素基因牛过程中,②过程常用的方法是
(2)转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)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
(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
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【推荐3】I型糖尿病又名胰岛素依赖型糖尿病(IDDM),I型糖尿病病人自身不能产生胰岛素,所以病人从发病开始就需使用胰岛素治疗,并且终身使用,因此临床上对胰岛素需求量很大。如图是利用奶牛乳腺生物反应器制备胰岛素的流程图,据图回答下列问题:
(1)构建重组质粒时,为避免人胰岛素基因末端发生任意连接和载体的自身环化应选用________________ 酶切处理目的基因和载体。
(2)②过程采集的奶牛精子常用_____________ 法使其获能,与成熟的卵子在专用受精溶液中完成受精,受精过程中,在精子触及____________ 的瞬间会产生透明带反应,这是防止多精子入卵受精的第一道屏障。
(3)对移植前的胚胎需进行性别鉴定,一般采用SRY-PCR方法,选择出现____________ (填“阳性”或“阴性”)反应的胚胎进行移植。为了使胚胎移植能成功,需要对代孕奶牛C进行____________ 处理,使之与供体的生理状况保持相同。
(4)桑基鱼塘生态系统能充分利用废弃物中的能量,形成无废弃物农业,这主要遵循了生态工程____________ 的原理。“1+1>2”体现了生态工程的哪一基本原理____________ 。
(1)构建重组质粒时,为避免人胰岛素基因末端发生任意连接和载体的自身环化应选用
(2)②过程采集的奶牛精子常用
(3)对移植前的胚胎需进行性别鉴定,一般采用SRY-PCR方法,选择出现
(4)桑基鱼塘生态系统能充分利用废弃物中的能量,形成无废弃物农业,这主要遵循了生态工程
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