1.(2023浙江名校新高考研究聯(lián)盟第三次聯(lián)考)近年來,隨著生物技術(shù)不斷發(fā)展,人類不斷受益的同時(shí)也引發(fā)了許多對生物技術(shù)安全與倫理的擔(dān)憂。下列觀點(diǎn)中合理的是( )
A.利用微生物研究生物武器,可以增強(qiáng)國防實(shí)力
B.為保護(hù)動(dòng)物權(quán)益,應(yīng)反對一切形式的動(dòng)物克隆
C.轉(zhuǎn)基因生物的研究和應(yīng)用均需要經(jīng)過安全性評價(jià)
D.廣闊的生物基因庫中有許多優(yōu)秀基因均可用于改造人類
2.基因工程改善了人類的生活品質(zhì)。20世紀(jì)80年代以來,基因工程技術(shù)發(fā)展日新月異,極大地推動(dòng)了醫(yī)療制藥、法醫(yī)鑒定、農(nóng)牧業(yè)育種、環(huán)境保護(hù)等行業(yè)的發(fā)展。下列關(guān)于基因工程應(yīng)用取得成果的敘述,錯(cuò)誤的是( )
A.運(yùn)用核酸分子雜交、PCR等技術(shù)進(jìn)行基因診斷
B.更換患者體內(nèi)的異?；蜻M(jìn)行基因治療
C.利用轉(zhuǎn)基因生物生產(chǎn)基因工程藥物
D.轉(zhuǎn)基因動(dòng)物可為研究疾病機(jī)理提供模型
3.某種微生物合成的蛋白酶與人體消化液中的蛋白酶結(jié)構(gòu)和功能很相似,只是熱穩(wěn)定性較差,進(jìn)入人體后容易失效?，F(xiàn)要將此酶開發(fā)成一種片劑,臨床治療食物的消化不良,最佳方案是( )
A.減少此酶在片劑中的含量
B.將此酶與人蛋白酶拼接,形成新的蛋白酶
C.替換此酶中的少數(shù)氨基酸,改善其功能
D.重新設(shè)計(jì)與創(chuàng)造一種全新的蛋白酶
4.下列關(guān)于生物武器的說法,錯(cuò)誤的是( )
A.生物武器最可怕的一點(diǎn)是無差別的殺傷
B.利用炭疽桿菌制成的生物武器,具有傳染性強(qiáng)、死亡率高的特點(diǎn)
C.《禁止生物武器公約》內(nèi)容之一是在一般情況下不發(fā)展、不生產(chǎn)、不儲(chǔ)存生物武器
D.徹底銷毀生物武器是世界上大多數(shù)國家的共識
(2023浙江杭州二模)閱讀下列材料,回答第5、6題。
以哺乳動(dòng)物為研究對象的生物技術(shù)已獲得了長足的進(jìn)步。下圖是應(yīng)用生物技術(shù)培育試管動(dòng)物、克隆動(dòng)物和獲得組織細(xì)胞的流程圖,其中①②③④⑤⑥⑦⑧⑨⑩代表相關(guān)的過程。
5.下列關(guān)于生物技術(shù)應(yīng)用于人類,在安全與倫理方面觀點(diǎn)的敘述,正確的是( )
A.我國不允許利用過程①③⑦⑩產(chǎn)生試管嬰兒,解決不孕不育的生育問題
B.我國允許利用過程①③④⑦⑩產(chǎn)生試管嬰兒,避免產(chǎn)生有遺傳病的后代
C.我國不允許利用過程②③⑥⑨進(jìn)行治療性克隆,獲得治療性細(xì)胞、組織
D.我國允許利用過程②③⑧⑩進(jìn)行生殖性克隆,獲得具有優(yōu)良基因的個(gè)體
6.下列關(guān)于培育克隆動(dòng)物和試管動(dòng)物相關(guān)流程的敘述,正確的是( )
A.過程①將人工采集的精子和卵細(xì)胞共同培養(yǎng),便可完成體外受精過程
B.過程③需配制一系列不同成分的培養(yǎng)液,用于胚胎的營養(yǎng)限制性培養(yǎng)
C.過程④可提取囊胚的滋養(yǎng)層細(xì)胞進(jìn)行基因檢測,以減少對胚胎的損傷
D.過程⑧胚胎移植前,需對代孕母體注射促性腺激素進(jìn)行超數(shù)排卵處理
7.中國社會(huì)科學(xué)院生命倫理專家表示,“禁止克隆人并不意味著禁止克隆技術(shù)。科學(xué)技術(shù)從來就是雙刃劍,各國都應(yīng)加強(qiáng)克隆技術(shù)的規(guī)范和管理”。如圖所示為人類“治療性克隆”的大概過程,以下說法正確的是( )
A.“治療性克隆”的過程中涉及轉(zhuǎn)基因、核移植、細(xì)胞培養(yǎng)、胚胎移植等現(xiàn)代生物技術(shù)
B.“治療性克隆”的結(jié)果說明動(dòng)物細(xì)胞具全能性
C.“治療性克隆”的過程中有細(xì)胞的分裂和分化
D.“治療性克隆”的器官在移植方面的主要優(yōu)點(diǎn)是其遺傳物質(zhì)與患者完全相同,沒有免疫排斥反應(yīng)
8.(2021浙江6月選考)采用CRISPR/Cas9基因編輯技術(shù)可將增強(qiáng)型綠色熒光蛋白(EGFP)基因定點(diǎn)插入到受精卵的Y染色體上,獲得轉(zhuǎn)基因雄性小鼠。該轉(zhuǎn)基因小鼠與野生型雌性小鼠交配,通過觀察熒光可確定早期胚胎的性別。下列操作錯(cuò)誤的是( )
A.基因編輯處理的受精卵在體外培養(yǎng)時(shí),不同發(fā)育階段的胚胎需用不同成分的培養(yǎng)液
B.基因編輯處理的受精卵經(jīng)體外培養(yǎng)至二細(xì)胞期,須將其植入同期發(fā)情小鼠的子宮,才可獲得表達(dá)EGFP的小鼠
C.分離能表達(dá)EGFP的胚胎干細(xì)胞,通過核移植等技術(shù)可獲得大量的轉(zhuǎn)基因小鼠
D.通過觀察早期胚胎的熒光,能表達(dá)EGFP的即為雄性小鼠胚胎
B組 素能培優(yōu)
9.(2024浙江舟山質(zhì)檢)乳腺生物反應(yīng)器產(chǎn)生重組人血小板生成素(rhTPO)的相關(guān)過程如下圖所示:
下列敘述錯(cuò)誤的是( )
A.Hind Ⅲ和XhⅠ雙酶切可提高構(gòu)建重組克隆載體的成功率
B.不能將rhTPO基因通過顯微注射法直接導(dǎo)入受精卵的原因可能是rhTPO基因在受精卵中不能自主復(fù)制
C.受精卵在前三次分裂過程中細(xì)胞的體積在不斷變小,有機(jī)物種類不斷增多
D.乳腺作為生物反應(yīng)器的優(yōu)點(diǎn)有乳汁成分簡單、便于提純、頻繁采集不會(huì)對動(dòng)物產(chǎn)生危害等
10.(2024浙江模擬)馬鈴薯易被致病疫霉感染而患晚疫病,非洲甜菊中的TLP基因可使其具有抗晚疫病能力,現(xiàn)利用基因工程和植物克隆技術(shù)培育抗病馬鈴薯新品種。請回答下列問題。
(1)為獲得TLP基因,可從包含TLP基因的基因文庫中通過核酸分子雜交或 技術(shù)直接對基因文庫的DNA序列進(jìn)行篩選,也可通過 技術(shù)利用基因文庫的表達(dá)產(chǎn)物進(jìn)行篩選。
(2)利用農(nóng)桿菌將TLP基因?qū)胧荏w細(xì)胞的一般方法是將消毒后的馬鈴薯葉片剪成小片,在 溶液中浸泡后,取出、消毒并轉(zhuǎn)移至添加 的包含適當(dāng)營養(yǎng)物質(zhì)和植物生長調(diào)節(jié)物質(zhì)配比的MS培養(yǎng)基上進(jìn)行培養(yǎng)。把葉片剪成小片的主要目的有二,一是使葉片受傷,引起其釋放酚類物質(zhì)以利于 進(jìn)入受體細(xì)胞;二是剪成小片增大了 ,有利于提高轉(zhuǎn)化效率。
(3)在實(shí)驗(yàn)室經(jīng)多次篩選后獲得的抗真菌組培苗需進(jìn)一步鍛煉后才能用于野外種植,煉苗過程中,需逐步降低環(huán)境 并增加 。
11.(2023浙江杭州二模)某研究小組利用水稻細(xì)胞培育能產(chǎn)生HPV(人乳頭瘤病毒)-L1蛋白的水稻胚乳細(xì)胞生物反應(yīng)器,為獲得HPV-L1蛋白提供一種新的高效、低廉的途徑,用于制備HPV疫苗。其基本流程包括表達(dá)載體的構(gòu)建、農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化、水稻細(xì)胞轉(zhuǎn)化、轉(zhuǎn)基因植株的篩選等步驟,最終獲得能產(chǎn)生含HPV-L1蛋白胚乳細(xì)胞的轉(zhuǎn)基因水稻。回答下列問題。
(1)目的基因的獲取:根據(jù)研究目標(biāo),科研人員可以從 獲取HPV-L1基因,或者也可以分析HPV-L1蛋白的氨基酸序列,經(jīng) 得到目的基因。隨后,在合成基因的兩端分別引入MlyⅠ和XhⅠ酶切位點(diǎn),目的基因兩端設(shè)置不同酶切位點(diǎn)的目的是 。
PCR是獲取HPV-L1基因的一種方法,PCR反應(yīng)體系設(shè)計(jì)的兩種引物,在引物間和引物內(nèi)的堿基都不能互補(bǔ),其原因是 。
(2)農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化:科研人員構(gòu)建了如圖所示的表達(dá)載體,將其與經(jīng) 處理成感受態(tài)的農(nóng)桿菌細(xì)胞混合,并控制溫度進(jìn)行 培養(yǎng),完成轉(zhuǎn)化和細(xì)胞復(fù)蘇,隨后將菌液涂布在含 的培養(yǎng)基上培養(yǎng),挑取菌落進(jìn)行PCR鑒定后再擴(kuò)大培養(yǎng)待用。
注:T-DNA中標(biāo)出的啟動(dòng)子屬于真核細(xì)胞表達(dá)系統(tǒng)。
(3)水稻細(xì)胞轉(zhuǎn)化:取水稻種子脫殼后經(jīng) 處理,置于誘導(dǎo)培養(yǎng)基中發(fā)生 過程形成愈傷組織。挑取生長良好的愈傷組織加入(2)中得到的菌液中共培養(yǎng),完成轉(zhuǎn)化過程。為提高轉(zhuǎn)化效率,下列措施中可以采用的是哪幾項(xiàng)? (A.定時(shí)搖動(dòng)培養(yǎng)液 B.縮短培養(yǎng)時(shí)間 C.控制菌液中農(nóng)桿菌濃度 D.降低培養(yǎng)溫度)
(4)轉(zhuǎn)基因水稻的篩選:將轉(zhuǎn)化處理后的水稻愈傷組織放在含抗生素的培養(yǎng)基中除菌處理后,轉(zhuǎn)移至含有 的固體選擇培養(yǎng)基中培養(yǎng),并誘導(dǎo)出 ,繼續(xù)培養(yǎng)得到轉(zhuǎn)基因水稻。
12.(2024浙江七彩陽光高三生物)金屬硫蛋白(MT)是由動(dòng)植物和微生物產(chǎn)生的一類分子量小、富含半胱氨酸、具有金屬結(jié)合能力的多肽,具有多種生物學(xué)功能。近年來,因其與Zn、Cu、Cd等重金屬具有較強(qiáng)的結(jié)合能力,而用于生態(tài)修復(fù)?？蒲腥藛T成功地將人MT蛋白基因用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法轉(zhuǎn)入番茄,成功培育出轉(zhuǎn)基因番茄?；卮鹣铝袉栴}。
注:T-DNA中標(biāo)出的啟動(dòng)子屬于真核細(xì)胞表達(dá)系統(tǒng)。
(1)感受態(tài)農(nóng)桿菌的制備:取保存的根癌農(nóng)桿菌菌落用 接種于相應(yīng)的液體培養(yǎng)基中,并置于 中進(jìn)行振蕩培養(yǎng),完成菌種的活化和擴(kuò)大培養(yǎng);取適量菌液置于低濃度、 的CaCl2溶液中處理,制得感受態(tài)農(nóng)桿菌。
(2)MT目的基因的獲取和轉(zhuǎn)化:取人肝臟細(xì)胞破碎后提取mRNA,在逆轉(zhuǎn)錄酶的作用下形成cDNA,經(jīng)PCR技術(shù)擴(kuò)增后的產(chǎn)物分別與Ti質(zhì)粒連接形成重組質(zhì)粒(如圖),將其與制備好的感受態(tài)農(nóng)桿菌混合,最后進(jìn)行短暫的 處理,使外源DNA轉(zhuǎn)入細(xì)胞;經(jīng)適宜條件培養(yǎng)一段時(shí)間,再加入適宜濃度的 篩選出轉(zhuǎn)化的農(nóng)桿菌。
(3)轉(zhuǎn)化番茄:取番茄子葉進(jìn)行 處理后切段,再與轉(zhuǎn)化的農(nóng)桿菌菌液進(jìn)行共培養(yǎng)適宜時(shí)間,取出子葉放在 上吸取多余菌液,再將子葉放在適宜的以 培養(yǎng)基為基礎(chǔ)配制的培養(yǎng)基中進(jìn)行活化和除菌培養(yǎng)。
(4)育成轉(zhuǎn)基因番茄:取上述處理的番茄子葉先經(jīng) 過程形成愈傷組織,再經(jīng)發(fā)芽和生根,最后經(jīng)過 過程,育成成熟的番茄植株。
(5)轉(zhuǎn)基因番茄性狀的檢測和生產(chǎn)應(yīng)用:為了檢測番茄中是否成功導(dǎo)入目的基因,可依據(jù) 設(shè)計(jì)引物進(jìn)行PCR擴(kuò)增,再用凝膠電泳技術(shù)進(jìn)行檢測,進(jìn)行此實(shí)驗(yàn)的同時(shí)應(yīng)以 作為陰性對照,以導(dǎo)入農(nóng)桿菌Ti質(zhì)粒的番茄作為陽性對照;已知某轉(zhuǎn)基因番茄植株能大量吸收Zn、Cd等元素,且主要富集在根,生產(chǎn)應(yīng)用時(shí)需對其定期拔除并實(shí)施無害處理,原因是 (答出2點(diǎn)即可)。
13.(2024浙江紹興選考科目診斷)水蛭素是一種小分子蛋白質(zhì),對凝血酶有極強(qiáng)的抑制作用,是迄今為止所發(fā)現(xiàn)的最強(qiáng)凝血酶天然特異抑制劑,在心腦血栓疾病治療中均有顯著作用。天然水蛭素主要從醫(yī)用水蛭的唾液腺中分離出來,產(chǎn)量有限,因此利用基因工程制備重組水蛭素成為抗血栓治療的研究熱點(diǎn)之一。通過基因工程生產(chǎn)水蛭素的方法如下圖所示。
質(zhì)粒圖譜
回答下列問題。
(1)獲取目的基因:從 中獲取mRNA。在設(shè)計(jì)用于cDNA擴(kuò)增的特異性引物時(shí),為方便擴(kuò)增產(chǎn)物與載體的連接,應(yīng)在引物中加上 。
(2)構(gòu)建重組質(zhì)粒:按圖所示,選用的限制性內(nèi)切核酸酶為 ,原因是 。目的基因和質(zhì)?？梢浴捌唇印背晒Φ脑蚴? 。
(3)導(dǎo)入大腸桿菌:為提高大腸桿菌的轉(zhuǎn)化效率,可將大腸桿菌置于低溫、 (填“高”或“低”)濃度的CaCl2溶液中,可使細(xì)胞膨脹,通透性增加,制備成 ,促進(jìn)重組質(zhì)粒的轉(zhuǎn)入。
(4)篩選與檢測:將大腸桿菌培養(yǎng)在添加 的LB固體培養(yǎng)基上,可篩選得到轉(zhuǎn)入重組質(zhì)粒的大腸桿菌。還可以用 技術(shù)更加精準(zhǔn)地鑒定大腸桿菌細(xì)胞中是否轉(zhuǎn)入了水蛭素基因。
(5)生產(chǎn):在規(guī)?；陌l(fā)酵生產(chǎn)中,需監(jiān)控發(fā)酵過程的營養(yǎng)供給、 等變化。采用低溫(4 ℃)離心、萃取方法分離和提純水蛭素,低溫處理的目的是 ,其理由是 。
(6)通過上述方法生產(chǎn)的水蛭素的抗凝血活性低于天然野生型水蛭素,可通過設(shè)計(jì)和改造
獲得抗凝血活性高的水蛭素。
答案：
1.C 生物武器嚴(yán)重威脅人類安全,應(yīng)禁止開發(fā)生物武器,A項(xiàng)不合理;對于克隆,我國的態(tài)度是反對生殖性克隆,但不反對治療性克隆,B項(xiàng)不合理;轉(zhuǎn)基因生物的安全性問題主要表現(xiàn)在食物安全(滯后效應(yīng)、過敏源、營養(yǎng)成分改變)、生物安全(對生物多樣性的影響)、環(huán)境安全方面,轉(zhuǎn)基因生物的研究和應(yīng)用均需要經(jīng)過安全性評價(jià),C項(xiàng)合理;由于轉(zhuǎn)基因的安全性仍存在爭議,且有倫理道德等方面的因素,目前轉(zhuǎn)基因技術(shù)不能用于改造人類,D項(xiàng)不合理。
2.B 基因治療是指向有基因缺陷的細(xì)胞中引入正常功能的基因,以糾正或補(bǔ)償基因的缺陷,從而達(dá)到治療的目的。
3.C 減少此酶的含量會(huì)減少療效,且剩余的酶仍然容易失效,A項(xiàng)不符合題意;蛋白質(zhì)之間不能進(jìn)行簡單的拼接,可通過改造基因來改造蛋白質(zhì),B項(xiàng)不符合題意;要提高該酶的熱穩(wěn)定性,可以采用蛋白質(zhì)工程技術(shù)替換此酶中的少數(shù)氨基酸,以改善其功能,C項(xiàng)符合題意;只需將此酶進(jìn)行改造即可,不需重新設(shè)計(jì)與創(chuàng)造一種蛋白酶,D項(xiàng)不符合題意。
4.C 生物武器最可怕的一點(diǎn)是無差別的殺傷。只要爆發(fā),如果防治不得力,可能造成疫情不斷蔓延,而且不分軍隊(duì)和平民,對一切疫區(qū)的人無差別殺傷,A項(xiàng)正確;利用炭疽桿菌制成的生物武器,具有傳染性強(qiáng)、死亡率高的特點(diǎn),B項(xiàng)正確;《禁止生物武器公約》的主要內(nèi)容是締約國在任何情況下不發(fā)展、不生產(chǎn)、不儲(chǔ)存、不取得除和平用途外的微生物制劑、毒素及其武器,也不協(xié)助、鼓勵(lì)或引導(dǎo)他國取得這類制劑、毒素及其武器等,C項(xiàng)錯(cuò)誤;世界上愛好和平的人們是占多數(shù)的,徹底銷毀生物武器是世界上大多數(shù)國家的共識,D項(xiàng)正確。
5.B 我國禁止生殖性克隆人,允許試管嬰兒、治療性克隆,允許利用過程①③④⑦⑩產(chǎn)生試管嬰兒,避免產(chǎn)生有遺傳病的后代,B項(xiàng)正確。
6.C 人工采集的精子需要獲能,卵子需要培養(yǎng)到減數(shù)第二次分裂的中期,才能進(jìn)行體外受精,A項(xiàng)錯(cuò)誤;胚胎細(xì)胞早期培養(yǎng)需要配制一系列不同成分的培養(yǎng)液,以滿足胚胎不同發(fā)育時(shí)期的營養(yǎng)需求,B項(xiàng)錯(cuò)誤;胚胎在植入前還要進(jìn)行基因檢查,過程④可提取囊胚的滋養(yǎng)層細(xì)胞進(jìn)行基因檢測,以減少對胚胎的損傷,C項(xiàng)正確;胚胎移植前需要對代孕母體注射性激素進(jìn)行同期發(fā)情處理,D項(xiàng)錯(cuò)誤。
7.C “治療性克隆”的過程中涉及核移植、細(xì)胞培養(yǎng)等現(xiàn)代生物技術(shù),不涉及轉(zhuǎn)基因和胚胎移植,A項(xiàng)錯(cuò)誤;“治療性克隆”的過程中有細(xì)胞的分裂和分化,其結(jié)果不能說明動(dòng)物細(xì)胞具有全能性,B項(xiàng)錯(cuò)誤,C項(xiàng)正確;“治療性克隆”的器官在移植方面的主要優(yōu)點(diǎn)是其細(xì)胞核中的遺傳物質(zhì)與患者完全相同,沒有免疫排斥反應(yīng),D項(xiàng)錯(cuò)誤。
8.B 進(jìn)行胚胎體外培養(yǎng)時(shí),需配制不同成分的營養(yǎng)液,其目的是促進(jìn)細(xì)胞分化,以培養(yǎng)不同時(shí)期的胚胎,A項(xiàng)正確;基因編輯處理的受精卵經(jīng)體外培養(yǎng)至二細(xì)胞期,須將其植入同期發(fā)情小鼠的輸卵管,才可獲得表達(dá)EGFP的小鼠,B項(xiàng)錯(cuò)誤;核移植技術(shù)中的胚胎分割技術(shù)被視作動(dòng)物的無性繁殖(或克隆)方法之一,可獲得大量的轉(zhuǎn)基因小鼠,C項(xiàng)正確;Y染色體只存在于雄性體內(nèi),由題干可知,綠色熒光蛋白存在于受精卵的Y染色體上,因此通過觀察早期胚胎的熒光,能表達(dá)EGFP的即為雄性小鼠胚胎,D項(xiàng)正確。
9.A 用Hind Ⅲ和XhⅠ雙酶切可防止目的基因自身環(huán)化,但不能提高構(gòu)建重組克隆載體的成功率,A項(xiàng)錯(cuò)誤;圖中通過構(gòu)建基因表達(dá)載體將rhTPO基因?qū)胧芫?而不是用顯微注射法直接導(dǎo)入,原因可能是rhTPO基因在受精卵中不能自主復(fù)制,B項(xiàng)正確;受精卵在前三次分裂過程中(卵裂期)單個(gè)細(xì)胞的體積不斷減小,有機(jī)物種類增加,C項(xiàng)正確;乳腺作為生物反應(yīng)器的優(yōu)點(diǎn)有乳汁成分簡單、明確,便于藥物的提純,頻繁采集不會(huì)對動(dòng)物產(chǎn)生危害等,D項(xiàng)正確。
10.答案 (1)PCR 抗原-抗體雜交
(2)含有TLP基因的農(nóng)桿菌 抗生素 T-DNA 受體細(xì)胞與農(nóng)桿菌菌液的接觸面積
(3)濕度 光強(qiáng)度
解析 (1)為獲得目的基因,可通過核酸分子雜交或PCR技術(shù)直接對基因文庫中的DNA序列進(jìn)行篩選,也可通過抗原-抗體雜交技術(shù)檢測基因表達(dá)的產(chǎn)物進(jìn)行篩選。(2)將消毒后的馬鈴薯葉片剪成小片,在含有目的基因TLP的農(nóng)桿菌溶液中浸泡后,取出并轉(zhuǎn)移至添加有抗生素的包含適當(dāng)營養(yǎng)物質(zhì)(如蔗糖)和植物生長調(diào)節(jié)物質(zhì)配比的MS培養(yǎng)基上進(jìn)行培養(yǎng)。之所以把葉片剪成小葉,一方面是由于傷口能分泌酚類物質(zhì),吸引農(nóng)桿菌,有利于T-DNA進(jìn)入受體細(xì)胞;再者剪成小葉增加了受體細(xì)胞與農(nóng)桿菌菌液的接觸面積,有利于提高轉(zhuǎn)化效率。(3)在實(shí)驗(yàn)室經(jīng)多次篩選后獲得的抗真菌組培苗需進(jìn)行煉苗后才能用于野外種植,此過程中將苗移至草炭土或蛭石中,2~3 d后打開玻璃罩逐漸降低濕度進(jìn)行鍛煉,并增加光強(qiáng)度,使組培苗野外種植時(shí)能適應(yīng)外界環(huán)境,提高存活率。
11.答案 (1)基因組文庫 化學(xué)方法合成 使目的基因定向插入,減少自身環(huán)化,以便其正確轉(zhuǎn)錄和表達(dá) 防止引物內(nèi)或引物間結(jié)合形成雙鏈,導(dǎo)致引物與DNA模板結(jié)合效率降低
(2)氯化鈣溶液 液體懸浮 卡那霉素
(3)消毒 脫分化 AC
(4)潮霉素 根和芽分生組織或胚狀體
解析 (1)科研人員可以從基因組文庫中獲取HPV-L1基因,也可以利用化學(xué)合成方法根據(jù)HPV-L1蛋白的氨基酸序列進(jìn)行合成。在合成基因的兩端分別引入MlyⅠ和XhⅠ酶切位點(diǎn),設(shè)置不同酶切位點(diǎn),形成不同的末端,使目的基因定向插入,減少自身環(huán)化,以便其正確轉(zhuǎn)錄和表達(dá)。PCR過程的引物間和引物內(nèi)的堿基都不能互補(bǔ),其原因是防止引物內(nèi)或引物間結(jié)合形成雙鍵,導(dǎo)致引物與DNA模板結(jié)合效率降低。
(2)農(nóng)桿菌細(xì)胞需要經(jīng)過氯化鈣溶液處理成感受態(tài),并且放入液體培養(yǎng)基進(jìn)行液體懸浮培養(yǎng),完成轉(zhuǎn)化和細(xì)胞復(fù)蘇。由于T-DNA中潮霉素抗性基因的啟動(dòng)子屬于真核細(xì)胞表達(dá)系統(tǒng),故農(nóng)桿菌菌液應(yīng)涂布在含卡那霉素的培養(yǎng)基上培養(yǎng),挑取菌落進(jìn)行PCR鑒定后再擴(kuò)大培養(yǎng)待用。
(3)植物組織培養(yǎng)應(yīng)防止雜菌的污染,故水稻種子脫殼后經(jīng)消毒處理,置于誘導(dǎo)培養(yǎng)基中發(fā)生脫分化過程形成愈傷組織。為提高轉(zhuǎn)化率,可定時(shí)搖動(dòng)培養(yǎng)液,使受體細(xì)胞與農(nóng)桿菌充分接觸,還可以通過控制菌液中農(nóng)桿菌濃度來實(shí)現(xiàn),故選A、C。
(4)將轉(zhuǎn)化處理后的水稻愈傷組織放在含抗生素的培養(yǎng)基中除菌處理后轉(zhuǎn)移至含有潮霉素的固體選擇培養(yǎng)基中培養(yǎng),因?yàn)槌泵顾鼗蚩稍谡婧思?xì)胞中表達(dá)。將愈傷組織誘導(dǎo)形成根和芽分生組織或胚狀體,繼續(xù)培養(yǎng)得到轉(zhuǎn)基因水稻。
12.答案 (1)接種環(huán) 搖床 低溫
(2)熱刺激 卡那霉素
(3)消毒 無菌濾紙 MS
(4)脫分化 煉苗和移栽
(5)T-DNA片段的(部分)序列 未導(dǎo)入質(zhì)粒的野生型番茄 避免死亡后根等被分解,這些元素再度返回土壤,造成二次污染;及時(shí)拔除植物后,緩解Zn等元素隨食物鏈不斷富集的危害
解析 (1)取保存的根癌農(nóng)桿菌菌落用接種環(huán)接種于相應(yīng)的液體培養(yǎng)基中,并置于搖床中進(jìn)行振蕩培養(yǎng),使其大量繁殖;取適量菌液置于低濃度、低溫的CaCl2溶液中處理,制得感受態(tài)農(nóng)桿菌,即此時(shí)的農(nóng)桿菌處于容易吸收外源DNA的狀態(tài)。
(2)取人肝臟細(xì)胞破碎后提取mRNA,在逆轉(zhuǎn)錄酶的作用下形成cDNA,經(jīng)PCR技術(shù)擴(kuò)增后的產(chǎn)物分別與Ti質(zhì)粒連接形成重組質(zhì)粒,將其與制備好的感受態(tài)農(nóng)桿菌混合,最后進(jìn)行短暫的熱刺激處理以便提高農(nóng)桿菌的活性,進(jìn)而使外源DNA轉(zhuǎn)入細(xì)胞;由于圖中的啟動(dòng)子是真核細(xì)胞表達(dá)系統(tǒng),因此能在農(nóng)桿菌中表達(dá)的是卡那霉素抗性基因,因此,經(jīng)適宜條件培養(yǎng)一段時(shí)間,再加入適宜濃度的卡那霉素篩選出轉(zhuǎn)化的農(nóng)桿菌。
(3)取番茄子葉進(jìn)行消毒處理,其目的是防止雜菌污染,而后切段,再與轉(zhuǎn)化的農(nóng)桿菌菌液進(jìn)行共培養(yǎng)適宜時(shí)間,取出子葉用無菌濾紙吸取多余菌液,再將子葉放在適宜的以MS培養(yǎng)基為基礎(chǔ)配制的培養(yǎng)基中進(jìn)行活化和除菌培養(yǎng),以便獲得較純凈的外植體。
(4)取上述處理的番茄子葉先經(jīng)脫分化過程形成愈傷組織,再經(jīng)分化培養(yǎng)基培養(yǎng)讓其發(fā)芽和生根,最后經(jīng)過煉苗和移栽過程,育成成熟的番茄植株,而后對該植株進(jìn)行鑒定。
(5)為了檢測番茄中是否成功導(dǎo)入目的基因,可依據(jù)T-DNA片段的序列設(shè)計(jì)引物進(jìn)行PCR擴(kuò)增,再用凝膠電泳技術(shù)進(jìn)行檢測,進(jìn)行此實(shí)驗(yàn)的同時(shí)應(yīng)以未導(dǎo)入質(zhì)粒的野生型番茄作為陰性對照,以導(dǎo)入農(nóng)桿菌Ti質(zhì)粒的番茄作為陽性對照,而后對PCR擴(kuò)增獲得的DNA片段進(jìn)行電泳檢測并與對照組作比對;已知某轉(zhuǎn)基因番茄植株能大量吸收Zn、Cd等元素,且主要富集在根,由于這些元素不易被分解且容易在生物體內(nèi)富集,因此,生產(chǎn)應(yīng)用時(shí)需對其定期拔除并實(shí)施無害處理,這樣可以避免死亡后根等被分解,這些元素再度返回土壤,造成二次污染;同時(shí)及時(shí)拔除植物后,也能緩解Zn等元素隨食物鏈不斷富集造成的危害。
13.答案 (1)水蛭唾液腺細(xì)胞 合適的(BamHⅠ)限制酶識別序列
(2)BamHⅠ 只有插入在啟動(dòng)子與終止子之間的目的基因才能正常表達(dá) 兩者都是雙螺旋結(jié)構(gòu)的DNA分子,經(jīng)酶切后有互補(bǔ)的黏性末端
(3)低 感受態(tài)細(xì)胞
(4)卡那霉素 PCR(或核酸分子檢測)
(5)溶解氧、溫度和pH 保護(hù)水蛭素的活性 可防止發(fā)酵過程產(chǎn)生的蛋白酶的作用
(6)水蛭素基因
解析 (1)從圖中可知,獲取目的基因先從水蛭唾液腺細(xì)胞中獲取mRNA,再通過逆轉(zhuǎn)錄得到cDNA。在設(shè)計(jì)用于cDNA擴(kuò)增的特異性引物時(shí),為方便擴(kuò)增產(chǎn)物與載體的連接,應(yīng)在引物中加上合適的(BamHⅠ)限制酶識別序列,使擴(kuò)增出來的目的基因中有(BamHⅠ)限制酶識別序列。
(2)構(gòu)建重組質(zhì)粒時(shí),按圖所示,選用的限制性內(nèi)切核酸酶為BamHⅠ,原因是只有插入在啟動(dòng)子與終止子之間的目的基因才能正常表達(dá),如果選擇PvuⅠ限制酶,目的基因插在啟動(dòng)子上游,導(dǎo)致目的基因無法表達(dá),同樣,XbaⅠ限制酶和SalⅠ限制酶會(huì)分別破壞啟動(dòng)子、終止子,導(dǎo)致目的基因無法表達(dá),所以選用的限制性內(nèi)切核酸酶為BamHⅠ。目的基因和質(zhì)?？梢浴捌唇印背晒Φ脑蚴莾烧叨际请p螺旋結(jié)構(gòu)的DNA分子,經(jīng)酶切后有互補(bǔ)的黏性末端,能夠發(fā)生堿基互補(bǔ)配對,使DNA連接酶發(fā)揮作用。
(3)導(dǎo)入大腸桿菌時(shí),為提高大腸桿菌的轉(zhuǎn)化效率,可將大腸桿菌置于低溫、低濃度的CaCl2溶液中,可使細(xì)胞吸水膨脹,通透性增加,制備成感受態(tài)細(xì)胞,更容易吸收培養(yǎng)液中的基因表達(dá)載體,促進(jìn)重組質(zhì)粒的轉(zhuǎn)入。
(4)篩選與檢測時(shí),將大腸桿菌培養(yǎng)在添加卡那霉素的LB固體培養(yǎng)基上,因?yàn)榛虮磉_(dá)載體上具有卡那霉素抗性基因,在這樣的培養(yǎng)基中可篩選得到轉(zhuǎn)入重組質(zhì)粒的大腸桿菌。還可以用PCR(或核酸分子檢測)技術(shù)更加精準(zhǔn)地鑒定大腸桿菌細(xì)胞中是否轉(zhuǎn)入了水蛭素基因,在個(gè)體水平上也可以進(jìn)行抗性檢測。
(5)在規(guī)模化的發(fā)酵生產(chǎn)中,需監(jiān)控發(fā)酵過程的營養(yǎng)供給、溶解氧、溫度和pH等變化,防止菌種繁殖受到抑制。采用低溫(4 ℃)離心、萃取方法分離和提純水蛭素,水蛭素是一種小分子蛋白質(zhì),低溫處理的目的是保護(hù)水蛭素的活性,在低溫下酶的活性低,可防止發(fā)酵過程產(chǎn)生的蛋白酶的作用。
(6)通過上述方法生產(chǎn)的水蛭素的抗凝血活性低于天然野生型水蛭素,天然水蛭素形成過程中有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體的加工,而上述方法產(chǎn)生的水蛭素是由大腸桿菌產(chǎn)生,大腸桿菌沒有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體的加工過程,所以可通過設(shè)計(jì)和改造水蛭素基因獲得抗凝血活性高的水蛭素。

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