三、基因工程的基本操作程序 知识点题库

GDNF是一种神经营养因子。对损伤的神经细胞具有营养和保护作用。研究人员构建了含GDNF基因的表达载体(如图1所示),并导入到大鼠神经干细胞中,用于干细胞基因治疗的研究。请回答:

  1. (1) 在分离和培养大鼠神经干细胞的过程中,使用胰蛋白酶的目的是        。

  2. (2) 构建含GDNF基因的表达载体时,需选择图1中的     限制酶进行酶切。

  3. (3) 经酶切后的载体和GDNF基因进行连接,连接产物经筛选得到的载体主要有三种:单个载体自连、GDNF基因与载体正向连接、GDNF基因与载体反向连接(如图1所示)。为鉴定这3种连接方式,选择HpaI酶和BamHI酶对筛选的载体进行双酶切,并对酶切后的DNA片段进行电泳分析,结果如图2所示。图中第 泳道显示所鉴定的载体是正向连接的。

  4. (4) 将正向连接的表达载体导入神经干细胞后,为了检测GDNF基因是否成功表达,可用相应的    与提取的蛋白质杂交。当培养的神经干细胞达到一定的密度时,需进行      培养以得到更多数量的细胞,用于神经干细胞移植治疗实验。

根据基因工程的有关知识,回答下列问题:
  1. (1) 限制性内切酶切割DNA分子后产生的片段,其末端类型有
  2. (2) 质粒运载体用EcoRⅠ切割后产生的片段如图:

    为使运载体与目的基因相连,含有目的基因的DNA除可用EcoRⅠ切割外,还可用另一种限制性内切酶切割,该酶必须具有的特点是

  3. (3) 按其来源不同,基因工程中所使用的DNA连接酶有两类,即DNA连接酶和DNA连接酶.
  4. (4) 反转录作用的模板是,产物是.若要在体外获得大量反转录产物,常采用技术.
  5. (5) 基因工程中除质粒外,也可作为运载体.
我国科学家张道远先生通过从耐旱灌木白花柽柳中克隆得到TSOD基因,利用转基因技术转化到棉花中,获得了具备更强抗旱性的T4代转基因棉花株系.下图为转基因抗旱棉花的培育过程示意图,请据图回答下列问题:

  1. (1) ①过程表示用扩增目的基因,该过程使用到的酶是
  2. (2) 步骤③一般用处理农杆菌,使其易吸收周围环境中的DNA分子.除图中所示的农杆菌转化法外,还可采用方法将基因导入植物细胞.
  3. (3) 外植体培养成为试管苗的过程采用了技术,利用了的原理,步骤⑤⑥表示
  4. (4) 用两种限制酶XbaI和SacI(两种酶切出的黏性末端不同)切割某DNA,获得含目的基因的片段.若利用该片段构建基因表达载体,应选用图中的何种Ti质粒?

  5. (5) 为了确定抗旱转基因棉花是否培育成功,可先用放射性同位素标记的作探针进行分子水平鉴定,再进行个体水平鉴定棉花植株的抗旱性.
绞股蓝细胞中含有抗烟草花叶病毒(TMV)基因,可以合成一种抗TMV蛋白,叶片对TMV具有抗感染性.烟草是重要的经济作物,由于TMV的感染会导致大幅度减产.研究人员利用转基因技术培育出了抗TMV的烟草,主要流程如图所示.

  1. (1) 科学家首先从绞股蓝细胞中提取抗TMV基因转录的RNA,然后合成目的基因.图中①过程表示
  2. (2) 由图分析,在过程③构建的重组Ti质粒上应该含有的标记基因是基因,重组Ti质粒导入烟草体细胞的方法是
  3. (3) 在过程⑤培养基中除含有卡那霉素及植物必需的各种营养成分外,还必须添加,以保证受体细胞能培养成再生植株.
  4. (4) 过程⑥可采取的方法,检测植株是否合成了抗TMV蛋白.在个体水平的鉴定过程中,可通过的方法来确定植株是否具有抗性.
如图是科学家采用不同方法培育良种牛的过程,a~h为操作过程,请据图回答有关问题:

  1. (1) “试管牛”技术的操作流程是(填字母).
  2. (2) 胚胎性别鉴定取(填①、②、‚或ƒ③)细胞做DNA分析,胚胎干细胞可从填(①、②‚或③ƒ)获取.
  3. (3) f操作的名称是,受体子宫内胚胎发育的过程中,细胞不断分裂,其分裂方式为
  4. (4) 图中用到的激素是,其目的是获得更多的卵母细胞,经受精后可得到早期胚胎.用某染料鉴定胚胎细胞是否为活细胞时,发现活胚胎细胞不能被染色,其原因是活细胞膜
  5. (5) 过程h常用的方法是.为了能确定目的基因已经导入到受精卵,相应的载体需要有以便于进行筛选检测.
  6. (6) 若要获得遗传物质完全相同的两个新个体,可对发育到阶段的早期胚胎进行处理,再植入到受体内.在对囊胚阶段的胚胎进行分割时,应注意
近年兴起CRISPK﹣Cas技术被用于预防和治疗多种人类遗传病.该技术的核心是一段具有特定序列的RNA(CRISPR RNA)及与该RNA结合在一起的Cas蛋白构成.回答下列问题:
  1. (1) 治疗人类遗传病最有效的手段是基因治疗,通常又分为两种类型.
  2. (2) 用该技术治疗遗传病的基本过程是:根据遗传病致病基因的序列设计一段RNA(即CRISPR RNA),将该RMA与Cas蛋白结合形成复体,并导入患者细胞中,导入方法与外源基因导入人体细胞相似,可采用法;进入细胞后的复合体RNA的指引下按照原则准确的结合在致病基因部位,而Cas蛋白则对致病基因进行切割.由此可见,Cas蛋白应该是一种酶.
  3. (3) 对于患遗传病的个体来说,不可能对每个细胞都注射该复合体,因此,研究人员选用为运载体,从而使复合体在运载体的协助下能够大量主动进入人体细胞,但在使用前需要对运载体进行处理,以保证其安全性.该运载体进入人体细胞的方式通常是
为治疗糖尿病,研究人员提出了如图的方法.

  1. (1) 一般选用的图中①都是的供体细胞.
  2. (2) 核移植的受体细胞一般选用MⅡ期卵母细胞.进行相关显微操作时,一般用微型吸管一并吸出
  3. (3) 细胞在体外培养时,除培养液提供必需的营养条件外,还需要有.上图所获的胚胎干细胞可由中分离出来,在功能上具有
  4. (4) 利用PCR技术扩增正常胰岛素基因的前提条件是.将正常胰岛素基因导入胚胎干细胞并维持稳定和表达的过程,称为
  5. (5) “定向诱导”的目的是使重组细胞B发生,从而形成功能专一的胰岛类似细胞.
  6. (6) 该治疗糖尿病的方法与相比异体移植,突出的优点是
为增加玉米抗旱性,研究者构建含有某微生物抗旱基因E的重组质粒,采用农杆菌转化法转入玉米幼胚组织细胞中,用E蛋白的抗体进行抗原-抗体杂交检测后,经进一步鉴定,筛选出抗旱的转基因玉米。下列相关叙述不正确的是(     )
A . 提取该微生物mRNA反转录为cDNA,通过PCR可获得大量目的基因 B . 将重组质粒置于经CaCl2处理的农杆菌悬液中,可获得转化的农杆菌 C . 用农杆菌转化法将E基因转入玉米幼胚组织细胞需要严格无菌操作 D . 用E蛋白的抗体进行抗原-抗体杂交,可在个体水平检测转基因玉米的抗旱性状
如图表示利用小鼠胚胎干细胞(ES细胞)做的研究,请分析回答下列问题。

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  1. (1) 将基因表达载体导入ES细胞的方法是,为检测致癌基因是否已插入受体细胞DNA,可采用技术。
  2. (2) b过程可以获得更多的ES细胞,其采用的技术属于细胞工程中的技术。若要从早期胚胎中获得更多ES细胞,则可将早期胚胎培养至(时)期。
  3. (3) 完成c、d过程的胚胎工程技术分别是。若要培养试管动物,除以上两种技术外,还需要运用技术。
  4. (4) 用肝癌细胞作抗原刺激B淋巴细胞,再将此淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合后获得产物,该产物与抗癌药物结合制成“生物导弹”,从而定向杀死小鼠体内的肝癌细胞。
利用外源基因在受体细胞中表达,可生产人类需要的产品。下列各项中最能说明目的基因在受体细胞中完成了表达的是(   )
A . 番茄细胞中检测到鱼的抗冻蛋白基因 B . 大肠杆菌中检测到人胰岛素基因的mRNA C . 酵母菌细胞中提取到人干扰素蛋白 D . 山羊乳腺细胞中检测到人凝血酶DNA序列
荧光蛋白(GFP)在紫外光下会发出绿色荧光,某科研团队将GFP基因插入质粒P中构建了重组质粒载体P0,用于基因工程中基因表达载体(P1)的筛选和鉴定。部分过程如下图所示,下表为部分限制酶的识别序列及切割位点。回答下列问题。

  1. (1) 过程①中用EcoRⅤ酶切获得的目的基因具有末端,过程②表示利用PCR技术扩增目的基因,前提是要根据,设计出引物,此外还需在引物的一端加上序列,以便于P1的构建和筛选。 
  2. (2) 过程③中,质粒P0需用限制酶切割,才能与扩增出的目的基因在酶作用下形成P1。 
  3. (3) 为了筛选出含有质粒P1的菌落,需采用添加的培养基平板进行培养,在紫外光激发下的菌落,即为含有P1的菌落。 
  4. (4) 提取经上述筛选所得菌落的RNA,通过获得DNA,再进行PCR扩增,若最终未能检测出目的基因,可能的原因是。 
B基因存在于水稻基因组中,仅在体细胞和精子中正常表达,在卵细胞中不转录。为研究B基因表达对卵细胞的影响,设计并完成了如下实验来获取能够在卵细胞中表达B基因的转基因植株,其中融合基因表达的蛋白质能保留两种蛋白质各自的功能。回答下列相关问题:

  1. (1) 研究发现B基因在水稻卵细胞中不转录,可能的原因是RNA聚合酶不能识别基因中的
  2. (2) 若要获得B基因中编码蛋白的序列,可从水稻的体细胞或中提取mRNA,在酶的作用下构建cDNA文库。基因工程中最核心的步骤是;表达载体主要包括目的基因、启动子、等。
  3. (3) 步骤①常采用处理。步骤③是植物组织培养过程中的,组织培养过程依据的原理是
  4. (4) 如何利用Luc基因的作用鉴定转基因植株是否培育成功?
青蒿素是最有效的抗疟疾药物成分,但野生黄花蒿青蒿素产量低。为缓解青蒿素供应不足的状况,科学家将tms基因和tmr基因导入黄花蒿的愈伤组织从而获得了黄花蒿的冠瘿组织,改造过程用到的部分结构如图。

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  1. (1) 科学家将目的基因导入黄花蒿愈伤组织细胞的常用方法是
  2. (2) 图中Ti质粒的基本单位是,结构P、T是基因成功转录的保证,其中结构P的作用是。为了鉴别受体细胞中是否含有目的基因,并将含有目的基因的细胞筛选出来,图中还缺少的结构是
  3. (3) 在获得转基因的冠瘿组织过程中,构建基因表达载体时,常使用两种能产生不同黏性末端的限制酶对目的基因和载体的两端分别进行切割,这样做的优点是
  4. (4) 要检测目的基因是否插入到冠瘿组织细胞的染色体DNA上,可采用技术。与愈伤组织相比,冠瘿组织的生长速度更快,原因可能是
回答下列(一)、(二)小题。

(一)柑橘压榨取汁后,残留的果渣占果实质量的40%~50%,这些残渣中含有丰富的可溶性糖、酸、果胶、粗脂肪、粗纤维、维生素、氨基酸和矿物质等营养成分,然而,柑橘果渣利用相对较少,多作为废弃物处理,既浪费了资源,又污染了环境。下图是利用酶解法处理果渣示意图。试回答下列问题:

  1. (1) 利用酶解法处理果渣方法之一是利用从中获得的酶将果渣的果胶最终分解为
  2. (2) 为确定酶解法的处理效果,将离心分离后回收的果汁用法测定其OD值,OD值的处理效果好。也可对其进行,回收和记录相同体积果汁处理后的固形物的含量,固形物含量越少,时间越短,处理效果越好。
  3. (3) 下图为酶用量对柑橘果汁回收的影响实验结果。由图可知,随着酶用量的增加,柑橘汁回收率呈现的状态。从节约成本考虑选择的酶含量进行进一步优化试验。
  4. (4) (二)农杆菌中的Ti质粒上的T-DNA可转移至受体细胞,并且整合到受体细胞染色体的DNA上,故农杆菌转化常运用于基因工程。回答下列问题:
    质粒的本质是,根据农杆菌Ti质粒的这一特点,将目的基因插入到Ti质粒的T-DNA上,通过农杆菌的作用,就可以把目的基因整合到植物细胞中染色体的DNA上。
  5. (5) 农杆菌能感染双子叶植物而通常不感染单子叶植物,是因为受伤的双子叶植物能分泌某些酚类物质诱导Ti质粒中的Vir基因区段表达,该表达产物能诱导Ti质粒产生一条新的T-DNA单链分子。此单链分子可进入植物细胞并整合到染色体。若使农杆菌也能感染单子叶植物,可通过在伤口施加,合成新的T-DNA单链需要的酶有等。
  6. (6) “筛选”是生物工程中常用的技术手段。Ti质粒作为载体还需具有标记基因,通过标记基因筛选细胞,筛选出的细胞(填“一定”或“不一定”)是含有目的基因的细胞。植物体细胞杂交过程中,诱导后,需要对获得的细胞进行筛选。单克隆抗体制备需要两次筛选,第二次筛选目的是
CEA癌胚抗原是在1965 年首先从结肠癌和胚胎组织中提取出的一种肿瘤相关抗原, 是一种酸性糖蛋白。 常用CEA抗体检测血清中的CEA含量,进行相关疾病的临床诊断。下图是CEA单克隆抗体的制备流程示意图,请回答下列问题∶

  1. (1) ①表示从cDNA文库中扩增获取大量目的基因的过程,那么A和人体内的CEA基因在结构上的区别是 ,制备重组质粒过程时,为确保目的基因与质粒准确连接,在目的基因的两端应加上酶的识别序列。能在含卡那霉素培养基上生存的是导入了的大肠杆菌。
  2. (2) 诱导融合成为杂交瘤细胞所用方法与植物体细胞杂交不同的是 。 培养杂交瘤细胞的过程中需要的气体条件是
  3. (3) 获得能分泌所需单克隆抗体的杂交瘤细胞至少需要次筛选。 在HAT培养基上存活的细胞有种核型, 该培养基从功能上看属于培养基。
  4. (4) ③过程获得的C细胞的特点是
镰孢菌引起的小麦赤霉病被称为小麦“游症”,是威胁粮食安全的重大国际性难题。我国科学家从小麦近缘属植物长穗偃麦草中首次克隆出主效抗赤霉病基因Fhb7(编码一种谷胱甘肽S-转移酶),为解决小麦赤霉病的世界性难题提供了“金钥匙”。研究发现,用光诱导型启动子(PrbcS)能够使Fhb7基因表达,其结合T基因后能使Fhb7基因更高水平表达。
  1. (1) PrbcS是一段有特殊结构的DNA片段,能被识别并结合,驱动基因的持续
  2. (2) 通过PCR技术扩增Fhb7基因片段,反应过程一般由95℃热变性、55~60℃引物和模板配对、72℃延伸三个步骤,经过多次循环完成。延伸阶段选用72℃综合考虑了两个因素,这两个因素是,若研究人员在反应缓冲溶液中加入4种dNTP时,误加入了单一种类的ddNTP(即2、3双脱氧核苷三磷酸,在脱氧核糖的3位置缺少一个羧基),则子链会停止延伸,分析其原因是
  3. (3) 下图中甲、乙均为Fhb7基因表达载体构建过程中的中间载体,请分析重组载体的部分构建过程。

    (注:Kmr为卡那霉素抗性基因,origin为复制原点,其余为限制酶酶切位点)

    区别含有中间载体甲-PrbcS-*T与含有重组载体乙-PrbcS-*T的微生物的方法是。经酶切后凝胶电泳,测得2B片段为0.3kb,经图示信息分析,PrbcS-T的长度约为。据图分析,形成重组载体乙-PrbcS-*T,需要使用限制酶切割,图中重组载体乙-PrbcS-*T问号处有种限制酶的酶切位点。

叶绿体转基因技术是将外源基因整合到叶绿体基因组中,该技术能有效改良植物的品质。请回答下列问题。
  1. (1) 转基因技术的核心步骤是,所需要的工具酶是。 
  2. (2) 为了防止转基因作物的目的基因通过花粉转移到自然界中其他植物体内,科学家设法将目的基因整合到受体细胞的叶绿体基因组中,其原因是    
    A . 叶绿体基因组不会进入生殖细胞中 B . 植物杂交的后代不会出现3∶1的性状分离比 C . 转基因植物中的细胞质基因不能通过花粉与其他植物发生基因交流 D . 转基因植物不能通过花粉与其他植物发生基因交流
  3. (3) 来自原核生物中有重要价值的外源基因,无须改造和修饰就可在叶绿体中高效表达,原因是
  4. (4) 对大多数高等植物而言,与传统的细胞核转基因相比,叶绿体转基因更稳定,其遗传方式 (填“遵循”或“不遵循”)分离定律,不会随(填“花粉”或“卵细胞”)传给后代,从而保持了(填“父本”或“母本”)的遗传特性。
盐分是限制植物生长发育的重要因素之一,科研人员尝试利用獐茅液泡膜Na+/K+逆向转运蛋白基因(AINHX基因)培育转基因耐盐马铃薯。
  1. (1) 通常从獐茅的中获取AINHX 基因用以构建基因表达载体,构建基因表达载体过程中必须使用的工具酶是
  2. (2) 为保证目的基因在马铃薯根细胞中能够正常表达,运载体上应含有特定的
  3. (3) 马铃薯的转化过程常用农杆菌转化法,这种方法是利用了农杆菌的Ti质粒上的T-DNA 具有的特点。
  4. (4) 为探究目的基因整合到马铃薯基因组后是否转录,可从转基因植株的细胞中提取所有mRNA并反转录成,再利用PCR方法进行基因扩增,基因扩增时需要先根据合成引物。若以根细胞为材料扩增结果为阳性(有产物生成),以叶细胞为材料扩增结果为阴性(无产物生成),则说明
  5. (5) 为证明转基因马铃薯获得了耐盐性,将生长至4叶期的转基因幼苗转入溶液中培养,30天后观察植株生长情况。
金茶花是中国特有的观赏品种,但易得枯萎病。科学家在某种植物中找到了抗枯萎病的基因,通过如图所示的方法培育出了抗枯萎病的金茶花新品种。下列相关叙述正确的是(   )

A . 图中①②在基因工程中依次称为基因表达载体、目的基因 B . —个完整的③的组成只需要启动子、终止子和目的基因 C . 基因工程操作的核心步骤是③基因表达载体的构建 D . 在⑤幼苗中检测抗枯萎病基因用抗原—抗体杂交方法
血友病B是凝血IX因子(h FIX)缺乏所导致的一种出血性疾病,通过输血和凝血IX因子浓缩剂进行治疗疗效显著,但存在治疗费用高和安全隐患。我国科研人员利用转基因技术,使凝血IX因子基因在烟草叶片中表达,为凝血IX因子大规模生成提供了新的思路。回答下列问题:
  1. (1) 科研人员选择烟草细胞作为受体细胞,而未选择大肠杆菌的原因是。(答出一点即可)
  2. (2) 根据已知的hFIX氨基酸序列,采用方法得到hFIX基因,并采用PCR技术扩增hFIX基因。采用该方法得到的hFIX基因碱基排列顺序可以有多种,理由是
  3. (3) 转化烟草的基因表达载体的组成除了启动子、hFIX基因和终止子之外,还需具有的结构是,其作用是
  4. (4) 通过法将(3)获得的基因表达载体导入烟草叶片,经过程最终获得四株转hFIX基因的烟草。
  5. (5) 写出检测hFIX基因是否翻译成hFIX的主要实验步骤:。研究发现,hFIX基因在这四株转基因烟草中的表达存在较大的差异,原因可能是