干扰素是动物或人体细胞受病毒感染后产生的一类糖蛋白,具有抗病毒、抑制肿瘤及免疫调节等多种生物活性。请分析回答:
(1)干扰素的产生受细胞内基因的控制,通常处于抑制状态。在病毒刺激下,干扰素基因经 、翻译形成干扰素前体,进一步加工后形成成熟的干扰素,通过 方式分泌到细胞外。
(2)某些干扰素可作用于宿主细胞膜上的相应受体,激活该细胞核中基因表达产生多种抗
病毒蛋白,其中有些蛋白可通过激活RNA酶使病毒的mRNA ,有些则可与 (细
胞器)结合,通过抑制病毒多肽链的合成发挥抗病毒作用。
(3)某些干扰素可抑制肿瘤细胞DNA的合成,通过减慢细胞 分裂过程抑制肿瘤。还
有些干扰素可提高吞噬细胞将抗原呈递给 细胞的能力,从而在免疫调节中发挥作用。
(4)获取干扰素的传统方法是从人的白细胞中提取,但产量很低。科学家利用 酶将干扰素基因与牛乳腺蛋白基因的启动子(即RNA聚合酶 的部位)等调控组件连接在一起,采用 的方法将重组DNA导入牛的 细胞中,经胚胎早期培养一段时间后移植入母体内发育成熟,即可获得能产生干扰素的转基因牛。大大提高了干扰素的产量。
[生物──选修3现代生物科技专题]
应用生物工程技术可以获得人们需要的生物新品种或新产品。请据图回答下列问题:
⑴①过程用到的工具是 、 和运载体。
在培育转入生长激素基因牛过程中,要检测受精卵染色体的DNA上是否插入了目的基因可采用 技术。③过程采用的技术有 、 。
⑵转人生长激素基因牛可通过分泌的乳汁来生产人生长激素。在重组质粒中,人生长激素基因的末端必须含有 。在基因工程中,核心步骤是_______________
_________________________________。
⑶有人发现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。
⑷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 ,采用的技术是 。
科学家尝试使用Cre/loxP位点特异性重组系统,在检测目的基因导入成功后,删除转基因烟草细胞内的抗除草剂基因。其技术过程如下(图中的■代表基因前的启动子),据图回答:
(1)Cre酶能特异性地识别上图loxP序列并在箭头处切开loxP,其功能类似于基因工程中的 酶。从遗传学角度分析,Cre酶改变质粒产生的结果相当于可遗传变异中的 。
(2)将重组质粒导入到植物细胞中最常用的方法是 。作为标记基因,抗除草剂基因用于检测目的基因是否导入成功的原因是 。
(3)经Cre酶处理后,质粒一中的两个loxP序列分别被切开后,可得到质粒二等两个DNA分子。由于
的原因,抗除草剂基因不再表达,之后会在培养过程中消失。
据胚胎工程的知识回答(4)(5)两问:
(4)胚胎工程任何一项技术获得的胚胎,还需通过 给受体才能获得后代。若要充分发挥优良母畜的繁殖潜能,可给供体注射 ,使其排出更多的卵子。
(5)精子与卵子在体外受精后,应将受精卵移入 中继续培养,以检查受精状况和受精卵的发育能力。胚胎干细胞在饲养层细胞上,或在添加抑制因子的培养液中,能够维持 的状态。
国际水稻研究所人员从产量低的耐淹水稻中找到一种耐淹的基因,将其移人到高产热带水稻中,终于培育出耐水淹的高产水稻品系,其产量比高产热带水稻产量还要高。耐淹基用移入的方法可通过转基因技术实现。
(1)转基因过程中构建含耐淹基因的表达载体时,用到的酶主要是____、____。
(2)目的基因导人的受体细胞一般是 ,常用的方法是 。
(3)将导入目的基因的受体细胞培养成植株时,要用人工配制的培养基培养。为防止感染,器皿、培养基与植物组织等必须进行____处理。为了保证受体细胞能正常生长发育,培养基中除了含有必需的营养物质吼外,还需添加比例适宜的____和____。
(4)鉴定培育出的高产耐水淹水稻植株,最直接的方法是 。
科学家将人的生长素基因与大肠杆菌的DNA分子进行重组,并成功地在大肠杆菌中得以表达。过程如下图,据图回答:
(1)过程(1)表示的是采取________的方法来获取目的基因。
(2)图中(3)过程用人工方法,使体外重组的DNA分子转移到受体细胞内,一般将受体大肠杆菌用_________处理,以增大细胞壁的通透性,使含有目的基因的重组质粒容易进入受体细胞。
(3)为了检测目的基因是否导入了受体细胞内,请用所给的材料设计一个检测目的基因的实验操作过程。
材料与用具:培养大肠杆菌的培养基、青霉素针剂、接种箱、接种环、培养箱等。
操作步骤:
①
②接种待检测的经转导处理过的大肠杆菌
③放入培养箱中培养
④观察到的现象:
⑤实验结论:
(4)转基因技术有利有弊,请各举一例加以说明:
有利方面:__________________________________________________。
有害方面:__________________________________________________。
【生物—选修3:现代生物科技专题】治疗性克隆是指把患者体细胞的细胞核移植到去核卵母细胞中,构建形成重组胚胎,体外培养到一定时期分离出ES细胞,获得的ES细胞定向分化为所需的特定类型细胞(如神经细胞、肌肉细胞和血细胞),用于治疗。请回答下列问题:
(1)ES细胞是胚胎干细胞的简称,在形态上,表现为 :在功能上,具有发育的全能性。将重组胚胎在体外培养到____ 时期,从该时期的___ _中进行分离,从而获得ES细胞。
(2)在培养液中加入 可诱导ES细胞定向分化成所需的各种特定类型细胞或器官,该过程研究的意义在于解决____问题。
(3)科学家将患者的体细胞核植入去核的卵母细胞中,而不是直接用体细胞进行细胞培养的原因是 。
(4)科学家将体外培养的ES细胞进行诱导使其定向分化为胰岛B细胞,并进行了胰岛素释放实验:控制培养液中___ _的浓度,检测细胞分泌的胰岛素的量,如图为实验结果,据此分析确认ES细胞诱导成功,得到此结论的依据是________。
目前,精子载体法逐渐成为最具诱惑力的制备转基因动物方法之一,该方法以精子作为外源基因的载体,使精子携带外源基因进入卵细胞受精。下图表示利用该方法制备转基因鼠的基本流程。请据图回答:
(1)获取外源基因用到的工具酶是 ,为了提高实验成功率,通常利用 技术获得大量标记的外源基因。
(2)外源基因能够整合到精子的 上是提高转化率的关键,因为受精时只有精子的 才能进入卵细胞中。
(3)过程②采用的是 技术,该过程中应对已经导入外源基因的精子进行 处理。
(4)过程③需要在 (请写出4点)等条件下进行。由于人们对动物细胞所需营养物质还没有完全搞清楚,因此在培养细胞时需在培养基中加入 。
干扰素是病毒侵入人体后由淋巴细胞产生的一种免疫活性物质,它具有广谱抗病毒的作用。利用现代生物技术生产干扰素的流程如下:
(1)过程①产生的物质A是_____ _,cDNA文库___ ___(大于/小于)人的基因组文库。
(2)过程④用到的工具酶是 、 ,过程⑤需先用_________处理受体细胞,过程⑥通常采用________技术。
(3)过程⑧和⑨涉及的关键技术分别是________、________。
(4)基因工程的核心步骤是图中的______________(填标号) 。
近日,中国女科学家屠呦呦获2015年诺贝尔生理医学奖,她研制的抗疟药—青蒿素挽救了数百万人的生命。但是自然界青蒿中青蒿素的含量很低,且受地域性种植影响大。通过研究已经弄清了青蒿细胞中青蒿素的合成途径(如下图实线方框内所示),并且发现酵母细胞也能够产生青蒿素合成所需的中间产物FPP(如下图虚线方框内所示)。请回答以下问题:
(1)根据图示代谢过程,科学家在设计培育能生产青蒿素的酵母菌细胞过程中,需要向酵母细胞中导入________、_________等基因。导入相关基因前,一般先用_______处理酵母细胞,使之由常态变为感受态。
(2)在FPP合成酶基因表达过程中,①是__________过程,需要___________酶催化,此酶在基因上结合的特定部位是_______。检测过程②是否成功一般可采用___________方法。
(3)实验发现,酵母细胞导入相关基因后,这些基因能正常表达,但酵母菌合成的青蒿素仍然很少,根据图解分析原因很可能是____________。
[生物——选修3:现代生物科技专题]根据所学知识回答问题:
(1)基因工程中基因表达载体除包括目的基因外,还必须有__________及标记基因等。
(2)若要将某目的基因通过农杆菌转化法导入植物细胞,先要将目的基因插入农杆菌Ti质粒的____________中,然后用该农杆菌感染植物细胞,通过DNA重组将目的基因插入植物细胞的___________中。植物组织培养的主要原理是植物细胞具有____________,具体过程是在____________和人工控制条件下,将离体的植物器官、组织、细胞培养在人工配制的培养基上,给予适宜的条件,诱导其经过____________产生愈伤组织,最终形成完整的植株。
(3)在哺乳动物的核移植实验中,通过一定的措施将受体细胞激活,使其进行细胞分裂和发育,当胚胎发育到____________阶段时,将胚胎移入受体(代孕)动物体内。
(4)生态工程是实现循环经济最重要的手段之一,请写出它遵循的基本原理(至少答两项)______。
玉米(2N=20)是重要的粮食作物之一。已知玉米的高秆易倒伏(D)对矮秆抗倒伏(d)为显性,抗病(R)对易感病(r)为显性,控制上述两对性状的基因分别位于两对同源染色体上。为获得纯合矮秆抗病玉米植株,研究人员采用了下图所示的方法。根据材料分析回答问题。
(1)获得此纯合矮杆抗病植株涉及的育种方式有 。
(2)过程③的育种过程依据的主要原理是 ,在构建抗病基因表达载体时,必须使用 和 两种工具酶;
(3)若过程①的F1自交1代,产生的矮杆抗病植株中纯合体占 。
(4)过程②,若单倍体幼苗通过加倍后获得M株玉米,通过筛选得到的矮秆抗病植株的基因型为 ,在理论上有 株。
(5)盐碱地是一种有开发价值的土地资源,为了开发利用盐碱地,从而扩大耕地面积,增加粮食产量,我国科学家应用耐盐基因培育出了耐盐玉米新品系。为了确定耐盐转基因玉米是否培育成功,要用 的方法从个体水平鉴定玉米植株的耐盐性。
苎麻俗称“中国草”,苎麻纤维所制纺织品具有挺括凉爽、易洗快干、牢固舒适等特点,颇受国内外消费者青睐。
(1)苎麻的葡糖基转移酶基因(GT-like)指导合成β-葡糖基转移酶的过程包括转录和翻译两个基本阶段,其场所分别是_________和_________。β-葡糖基转移酶能催化纤维素合成,该酶能提高反应速率的机理是_________________。
(2)下图表示在适宜的光照、CO2浓度等条件下,苎麻在不同温度条件下的净光合作用速率和呼吸作用速率曲线。
①光合作用的光反应阶段产生的[H]和ATP用于暗反应中的__________________过程。光合作用和呼吸作用都受温度的影响,其中与_______作用有关的酶的最适温度更高。
②光合速率与呼吸速率相等时对应的温度是_____℃。在温度为40℃的条件下,该苎麻叶肉细胞叶绿体利用的CO2来源是_________________________________。
③若温度保持在20℃的条件下,长时间每天交替进行12h光照、12h黑暗,该苎麻能否正常生长?______,原因是_________________________________________。
(3)为解决苎麻纤维颜色单一和提高苎麻品质,科研人员 利用基因工程对苎麻进行了改良,其基本流程如下图。请分析回答下列问题:
①构建重组质粒时,需要用到_______________________________酶,质粒的③端会和切出的目的基因的_________端 (填①或②) 相连接。
②苎麻茎尖细胞通过________________(填生物技术名称)获得完整植株的过程,有力地证明了即使高度分化的细胞仍具有_________性。
【生物-现代生物科技专题】
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)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)构建含基因的表达载体时,需选择图1中的限制酶进行酶切。
(3)经酶切后的载体和基因进行连接,连接产物经筛选得到的载体主要有三种:单个载体自连、基因与载体正向连接、基因与载体反向连接(如图1所示)。为鉴定这3种连接方式,选择酶和酶对筛选的载体进行双酶切,并对酶切后的片段进行电泳分析,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)将正向连接的表达载体导入神经干细胞后,为了检测基因是否成功表达,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。
(11分)植物甲具有极强的耐旱性,其耐旱性与某个基因有关。若从该植物中获得该耐旱基因,并将其转移到耐旱性低的植物乙中,有可能提高后者的耐旱性。
回答下列问题:
(1)理论上,基因组文库含有生物的 基因;而cDNA文库中含有生物的 基因。
(2)若要从植物甲中获得耐旱基因,可首先建立该植物的基因组文库,再从中筛选出所需的耐旱基因;若利用PCR技术耐旱基因,需要在反应体系中添加的有机物质有 、 、4种脱氧核苷酸三磷酸和 ,扩增过程可以在PCR扩增仪中完成。
(3)将耐旱基因导入农杆菌,常用Ca2+处理农杆菌,其目的是 。并通过 法将其导入植物 的体细胞中,经过一系列的过程得到再生植株。要确认该耐旱基因是否在再生植株中正确表达,应检测此再生植株中该基因的 ,如果检测结果呈阳性,再在田间试验中检测植株的 是否得到提高。
(4)假如用得到的二倍体转基因耐旱植株自交,子代中耐旱与不耐旱植株的数量比为3∶1时,则可推测该耐旱基因整合到了 (填“同源染色体的一条上”或“同源染色体的两条上”)。
下图甲是无籽西瓜育种的流程图,但无籽西瓜在栽培过程中会出现空心果,科研人员发现这种现象与P基因有关(以P+表示正常果基因,p-表示空心果基因)。他们利用生物技术对此基因的变化进行了检测,结果如下图乙。请据图回答下列有关问题:
(1)图甲用秋水仙素处理二倍体西瓜的幼苗或 时,可诱导四倍体的产生,处理后形成的四倍体植株体细胞染色体组数可能有 。
(2)图甲中培育三倍体无籽西瓜依据的原理是 ;依据图甲所示过程培育二倍体西瓜制种过程很烦琐,因此可以采取植物细胞工程中 技术进行培育。
(3)根据图乙分析,正常果基因成为空心果基因的根本原因是 ;已知限制酶X识别序列为CCGG,若用限制酶X完全切割图乙中空心果的p-基因部分区域,那么空心果的基因则被切成长度为 对碱基和 对碱基的两种片断。
(4)若从某三倍体无籽西瓜正常果中分离出其中所含的各种P基因有关区域,经限制酶X完全切割后,共出现170、220、290和460对碱基的四种片段,那么该三倍体无籽西瓜的基因型是 。
试题篮
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