选修3 现代生物科技专题.docx
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选修3现代生物科技专题
现代生物科技专题
1.(2010·江苏生物,27)下表中列出了几种限制酶识别序列及其切割位点,图1、图2中箭头表示相关限制酶的酶切位点。
请回答下列问题:
限制酶
BamHⅠ
HindⅢ
EcoRⅠ
SmaⅠ
识别序
列及切
割位点
G↓GATCCCCTAG↑G
A↓AGCTTTTCGA↑A
G↓AATTCCTTAA↑G
C↓CCGGGGGGCC↑C
(1)一个图1所示的质粒分子经SmaⅠ切割前后,分别含有________个游离的磷酸基团。
(2)若对图中质粒进行改造,插入的SmaⅠ酶切位点越多,质粒的热稳定性越_______。
(3)用图中的质粒和外源DNA构建重组质粒,不能使用SmaⅠ切割,原因是_______。
(4)与只使用EcoRI相比较,使用BamHⅠ和HindⅢ两种限制酶同时处理质粒、外源DNA的优点在于可以防止_______________________________________________________。
(5)为了获取重组质粒,将切割后的质粒与目的基因片段混合,并加入______________酶。
(6)重组质粒中抗生素抗性基因的作用是为了___________________________________。
2.通过基因工程的方法,科学家采用花粉管通道法将毒蛋白基因转入棉花植株并获得成功表达。
棉铃虫吃了这种转基因棉花的植株后就会死亡。
花粉管通道法是指:
利用植物花粉萌发时形成的花粉管通道将毒蛋白基因送入胚囊,进而导入尚不具备细胞壁的合子或早期胚体细胞中,借助天然的种胚系统,形成含有目的基因的种胚。
请回答下列问题:
(1)下列所示的黏性末端是由________种限制性核酸内切酶作用产生的。
(2)利用花粉管通道法将毒蛋白基因导入棉花细胞,此过程是基因工程操作步骤中的第三步,即______________。
获取目的基因时,如果基因比较小,核苷酸序列又已知,则可以通过DNA合成仪用化学方法直接______________。
(3)该目的基因在导入受体细胞前需要与载体结合,目前经常使用的载体是_________。
(4)基因工程操作的第四步是目的基因的检测与鉴定,其中分子水平的检测又分三步:
首先要检测转基因生物的DNA上是否插入了目的基因,采用的技术是________________;其次还要检测______________,方法同样是采用分子杂交技术;最后检测______________,方法是________杂交。
(5)人们对转基因生物安全性的关注,随着转基因成果的不断涌现而与日俱增。
有人认为转基因生物不会影响食物安全,你的观点呢?
理由是什么?
3.2008年诺贝尔化学奖授予了三位在研究绿色荧光蛋白(GFP)方面做出突出贡献的科学家。
绿色荧光蛋白能在蓝光或紫外光的激发下发出绿色荧光,这样借助GFP发出的荧光就可以跟踪蛋白质在细胞内部的移动情况,帮助推断蛋白质的功能。
已知GFP基因最初从发光水母中提取出来。
GFP基因可作为目的基因用于培育绿色荧光小鼠,下图表示培育绿色荧光小鼠的基本流程,请分析回答:
(1)用于培育绿色荧光小鼠的基因表达载体的组成必须有启动子、________和__________。
图中①过程需要的工具酶有____________和____________;过程②常用的方法是________________;过程③利用的生物技术是________;在进行过程④前,利用________技术可以获得数目更多且基因型相同的绿色荧光小鼠。
(2)水母的GFP基因之所以能“嫁接”到小鼠染色体的DNA上,其原因是_________
GFP基因进入小鼠受精卵内,且能在其内维持稳定和表达的过程称为________。
(3)GFP基因有时还可与其他目的基因一起构建到载体上,不影响目的基因的表达,且对细胞无毒害作用,因此GFP基因可以作为基因表达载体上的________。
(4)目前科学家们通过________工程制造出了蓝色荧光蛋白、黄色荧光蛋白等,该工程是直接改造GFP分子,还是改造GFP基因?
________________。
4.降钙素是一种多肽类激素,临床上用于治疗骨质疏松症等。
人的降钙素活性很低,半衰期较短。
某科研机构为了研发一种活性高、半衰期长的新型降钙素,从预期新型降钙素的功能出发,推测相应的脱氧核苷酸序列,并人工合成了两条72个碱基的DNA单链,两条链通过18个碱基对形成部分双链DNA片段,再利用Klenow酶补平,获得双链DNA,过程如图。
在此过程中发现,合成较长的核苷酸单链易产生缺失碱基的现象。
分析回答下列问题:
(1)Klenow酶是一种____________酶,合成的双链DNA有________个碱基对。
(2)获得的双链DNA经EcoRⅠ(识别序列和切割位点—G↓AATTC—)和BamHⅠ(识别序列和切割位点—G↓GATCC—)双酶切后插入到大肠杆菌质粒中,筛选含重组质粒的大肠杆菌并进行DNA测序验证。
①大肠杆菌是理想的受体细胞,这是因为它___________________________________
②设计EcoRⅠ和BamHⅠ双酶切的目的是____________________________________
③要进行重组质粒的鉴定和选择,需要大肠杆菌质粒中含有____________________。
(3)经DNA测序表明,最初获得的多个重组质粒,均未发现完全正确的基因序列,最可能的原因是________________________________。
(4)上述制备该新型降钙素,运用的现代生物工程技术是__________。
5.基因工程又叫基因拼接技术。
(1)在该技术中,用人工合成方法获得目的基因的途径之一是:
以目的基因转录的_____________为模板,__________成互补的单链DNA,然后在酶的作用下合成_____
(2)基因工程中常用的受体细胞有细菌、真菌、________。
(3)假设以大肠杆菌质粒作为运载体,并以同一种限制性内切酶切割运载体与目的基因,将切割后的运载体与目的基因片段混合,并加入DNA连接酶。
连接产物至少有________种环状DNA分子,它们分别是________________________________________
把重组质粒导入细菌细胞时一般用________处理以增加细菌细胞壁的通透性。
(4)假如把抗虫基因导入棉花的一个叶肉细胞中,为了避免造成基因污染你认为应该把目的基因连接在________(“核基因”或“质基因”)中。
6.应用生物工程技术获得人们需要的生物新品种或新产品,是生物科学技术转化为生产力的重要体现。
请据图回答下列问题:
(1)在培育转基因牛的过程中,①过程需要的工具酶是___________________________,②过程常用的方法是___________________________________________________________。
(2)转基因牛可通过分泌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________,它是________________识别和结合点部位。
③过程培养到桑椹胚或囊胚阶段,可以采用________技术,培育出多头相同的转基因牛犊。
(3)PrG基因的产物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,将目的基因导入棉花受体细胞采用最多的方法是________法。
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过程采用的技术是________________。
7.据报道,美国佛罗里达大学的亨利·丹尼尔教授利用基因工程,研制出转基因莴苣,可用其中的有效药物成分制造胰岛素胶囊来治疗糖尿病。
如图所示是获得转基因莴苣的技术流程,请据图回答下列问题:
(1)①过程需要的酶有________________。
(2)为了便于筛选,质粒A上应具有________。
(3)接受重组质粒的受体细胞C1可能有三种情况:
如果受体细胞是土壤农杆菌,则导入它的目的是为了________________,以便于得到大量的含目的基因的土壤农杆菌,然后用土壤农杆菌侵染受体细胞C2,受体细胞C2可以是________或其他细胞,然后应用组织培养技术,经________和_______过程,形成转基因莴苣。
(4)这种药物是从转基因莴苣中提取制得的,也必须制成粉末状,装入胶囊后才能使用,因为服用剂量必须仔细加以控制。
如果服用的量太大,可能导致患者出现________症状。
8.如图是某种动物蛋白质工程的示意图,请分析回答:
(1)目前蛋白质工程中难度最大的是图中编号_____所示的过程,实现③过程的依据有___
(2)若相关蛋白质的核酸片段是从细胞质获取的,则④过程包括________、________。
(3)⑤过程中对核苷酸序列有严格要求的工具酶是____,进行⑤过程的目的是_____________(4)为获得较多的受精卵用于研究,⑥过程的处理方案是________________。
若⑥过程所得的卵母细胞是从卵巢中获得的,则体外受精前的⑧过程表示____________________________
答案1.
(1)0、2
(2)高(3)SmaⅠ会破坏质粒的抗性基因、外源DNA中的目的基因
(4)质粒和含目的基因的外源DNA片段自身环化(5)DNA连接(6)鉴别和筛选含有目的基因的细胞2.
(1)4
(2)将目的基因导入受体细胞 人工合成 (3)质粒(其他合理答案也可)
(4)DNA分子杂交技术 目的基因是否转录出了mRNA 目的基因是否翻译成蛋白质
抗原—抗体(5)会影响食物安全。
理由是:
①担心出现滞后效应;②担心出现新的过敏原;③担心营养成分改变等。
不会影响食物安全。
理由是:
①多环节、严谨的安全性评价;②科学家的负责态度可防止过敏源出现;③至今未发现转基因食物影响健康的实例等
3.
(1)GFP基因 终止子(两空顺序可以颠倒)限制性核酸内切酶 DNA连接酶(两空顺序可以颠倒) 显微注射法 早期胚胎培养技术(或:
细胞培养技术) 胚胎分割
(2)GFP基因和小鼠DNA分子的空间结构、化学组成相同 转化(3)标记基因 (4)蛋白质 改造GFP基因
4.
(1)DNA聚合 126
(2)①繁殖快、单细胞、遗传物质相对较少 ②保证目的基因和载体的定向连接(或防止目的基因和载体在酶切后产生的末端发生任意连接) ③标记基因
(3)合成的核苷酸单链仍较长,产生缺失碱基的现象(4)蛋白质工程
5.
(1)信使RNA(mRNA) 逆转录(反转录) 双链DNA(目的基因)
(2)动、植物细胞
(3)3 运载体自连的、目的基因片段自连的、运载体与目的基因片段相连的环状DNA分子 氯化钙 (4)质基因6.
(1)限制性核酸内切酶、DNA连接酶 显微注射法
(2)启动子 RNA聚合酶 胚胎分割移植 (3)浆 既能无限增殖又能产生特定抗体 (4)农杆菌转化 全能性高 植物组织培养7.
(1)同一种限制酶和DNA连接酶
(2)标记基因(3)重组质粒的筛选与扩增 植物细胞(答成体细胞或具体的植物细胞或受精卵都可以)脱分化 再分化 (4)低血糖
8.
(1)① 氨基酸对应的密码子、mRNA与DNA的模板链间的碱基互补配对原则
(2)逆转录 诱导突变(3)限制酶 使目的基因在受体细胞中稳定存在并遗传给下一代,同时使目的基因能够表达和发挥作用(4)用促性腺激素进行超数排卵 在体外人工培养至减数第二次分裂中期
第42课时 胚胎工程
1.(2009·四川卷,30Ⅰ)将小鼠胚胎干细胞定向诱导分化成一种特定的细胞(命名为M细胞),再将M细胞移植到糖尿病模型小鼠(胰岛细胞被特定药物破坏的小鼠)体内,然后测定小鼠的血糖浓度,结果如图所示(虚线表示正常小鼠的血糖浓度值)。
请回答相关问题:
(1)实验用的胚胎干细胞取自小鼠的早期囊胚,取出胚胎后一般用________将其分散成单个细胞。
(2)根据实验结果可以判定M细胞已具有_____细胞的功能。
说明判定的理由____
(3)用胰岛素基因片段做探针,对小鼠胚胎干细胞和M细胞进行检测。
请在下表的空格中填上检测结果(用“+”表示能检测到,用“-”表示不能检测到)。
用探针检测细胞的DNA
用探针检测细胞的RNA
胚胎干细胞
M细胞
胚胎干细胞
M细胞
上述实验结果表明,胚胎干细胞通过________________。
(4)若将M细胞的细胞核移植到去核的卵细胞中,重组细胞能否分化为其他类型细胞?
________,请说明理由:
________
2.下图表示胚胎移植的基本程序、早期胚胎发育过程。
请回答下列问题:
(1)请在图中空格处将内容补充完整:
①______,②________。
(2)超数排卵技术的处理措施是对供体母牛注射________________。
(3)冲卵实质上是用特定装置,将供体母牛子宫内的____________冲洗出来。
(4)如果胚胎发育到了F期,这时[ ]________细胞就是胚胎干细胞。
3.控制哺乳动物的性别对于畜牧生产有着十分重要的意义。
目前,分离精子技术是有效的性别控制方法。
例如:
牛的X精子的DNA分量比Y精子的高出4%左右,利用这一差异人们借助特殊仪器将它们分离开来,再通过胚胎工程技术就可培育出所需性别的试管牛(如下图所示)。
(1)试管动物技术通常是指通过人工操作使卵子和精子在体外条件下________和受精,并通过培养发育为早期胚胎后,再经胚胎移植产生后代的技术。
(2)图中过程①通常采用______________技术。
在这个过程中________的精子与卵子相遇时,首先发生________反应释放出有关的酶直接溶解卵丘细胞之间的物质。
防止多精入卵的生理反应有____________________________。
(3)胚胎移植时,受体应处于适合的生理状况,此时可利用激素对受体进行________处理;此外,受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生________反应,这为胚胎在受体内的存活提供了可能。
(4)为了确保得到所需性别的试管牛,往往需要对移植前的胚胎进行性别鉴定,请举出两种对早期胚胎进行性别鉴定的方法_____________________________
4.下图是利用奶牛乳汁生产人类血清白蛋白的图解,根据下图回答:
(1)在此工程过程中涉及到的现代生物技术主要有:
_______________________________
(2)在基因工程中,我们称②为________,在②进入③之前要用______________________等工具来构建基因表达载体,能实现②进入③的常用方法是_______(3)图中①一般经________________处理可以得到③,从③到④的过程中一般利用未受精的去核卵细胞为受体,而不用普通的体细胞,原因是________________________________
(4)从A-D中选出④到⑤的过程中正确的操作方法________,把⑤送入⑥的最佳时期是___
(5)⑦是⑥生出的后代,那么⑦的遗传性状和________最相似,为什么?
____________如果②的数量太少常用________来扩增。
要实现⑦批量生产血清白蛋白,则要求③的性染色体是____________,利用该方法得到的动物叫做________。
(6)用这种方法生产药物与工厂化生产药物的优越性在于________。
⑦和某些转基因羊可通过分泌乳汁来生产人类所需药物,这类的转基因动物被称为____________。
5.牛胚胎移植的基本程序如下图,请据下图回答:
(1)图中a、b、c过程分别是指______、______、________。
(2)供体牛的主要职能是________________________;受体母牛必须具备____________
(3)为了提高牛胚胎的利用率,常采取的方法是________________;处理的时期是________;理由是_____________________________________________________________。
(4)从哺乳动物早期胚胎或原始性腺中分离出来的细胞,称为ES或EK细胞。
这类细胞的形态特征有___________________________________________________________________。
(5)你认为胚胎移植技术在生产实践中的主要意义有哪些?
_______________________。
6.如图表示哺乳动物胚胎发育过程的几个阶段,请据图回答问题:
(1)写出各个阶段的名称:
A:
__________,B:
__________,C:
__________。
(2)写出图中各标号的名称:
[2]__________________,[4]____________,[5]____________,[7]__________,[8]__________。
(3)A时期的细胞具有发育上的_______性,B时期开始出现__________,C时期开始出现____________。
(4)[2]将来发育成_________。
(5)受精时防止多精入卵的屏障是______和______
7.国家863计划项目“利用崂山奶山羊乳腺生物反应器制备药用蛋白”取得重大进展。
目前,已经成功获得经纯化的抗凝血酶Ⅲ蛋白,达到国际先进水平。
下面是制作崂山奶山羊乳腺生物反应器的流程图:
(1)根据流程图分析,动物乳腺生物反应器主要利用了____________技术、胚胎工程技术和细胞培养技术。
(2)要实现①超数排卵,应在崂山奶山羊A发情期的某一阶段用__________处理,然后在恰当时期进行______,收集卵子。
通过②采集的精子不能直接使成熟的卵子受精,原因是____(3)过程④需将抗凝血酶Ⅲ基因注入受精卵的雄原核内,在显微镜下判断是否完成受精作用的标志是____________________。
(4)要使人的抗凝血酶Ⅲ基因在山羊乳腺细胞中特异性表达,完整的基因表达载体要包括目的基因、________、________、标记基因等部分。
在⑤之前要检测早期胚胎细胞是否已经导入抗凝血酶Ⅲ基因,宜采用____________________技术。
(5)若要一次获得多只完全相同的转基因崂山奶山羊D,⑤应采用_______________技术。
8.2009年,H1N1病毒肆虐全球,使数以亿计的人患上了甲型H1N1流感,我国政府和科研人员通力合作,很快便研制生产出了甲型H1N1流感疫苗,并且为广大师生免费接种了疫苗。
甲型H1N1流感病毒和以往的流感病毒一样为RNA病毒。
甲型H1N1病毒
RNA
DNA
抗原决定基因
奶牛受精卵
早期胚胎
人工发情的母牛
小奶牛
成年奶牛―→牛奶
抗原
疫苗
(1)流程图中涉及到的生物工程技术有[ ]________、[ ]________、[ ]________。
(2)在将抗原决定基因注入奶牛受精卵前,须先将其进行人工改造,也就是给其接上________和________,否则它不能表达;然后再构建成________,才能进行显微注射。
(3)流程图中所用受精卵若是体内受精形成的,获得此受精卵的方法叫________,所用液体为___________,而不能用蒸馏水。
为获得产奶的奶牛,在进行③过程前,要对胚胎进行______
(4)流程图中②过程需配制营养成分复杂的培养液,培养液的主要成分包括______、______、________、________、________和________,此外还需添加牛的血清。
答案1.
(1)胰蛋白酶
(2)胰岛B 胰岛B细胞分泌的胰岛素是唯一降低血糖的激素
(3)
用探针检测细
胞的DNA
用探针检测
细胞的RNA
胚胎干细胞
M细胞
胚胎干细胞
M细胞
+
+
-
+
基因的选择性表达(胰岛素基因的表达)(4)能 细胞核含有该物种所特有的全套遗传物质(细胞核的全能性)
2.
(1)同期发情 移植胚胎
(2)促性腺激素 (3)早期胚胎 (4)③ 内细胞团
3.
(1)成熟
(2)体外受精 获能 顶体 透明带反应和卵黄膜的封闭作用 (3)同期发情 免疫排斥 (4)DNA分子杂交技术(利用基因探针鉴定),分析胚胎细胞的染色体组型
4.
(1)核移植技术、动物细胞培养、基因工程、早期胚胎培养
(2)目的基因 限制酶、DNA连接酶和运载体 显微注射法(3)胰蛋白酶 卵细胞大易操作,体细胞的细胞核在卵细胞质中才能表现出全能性(4)C 桑椹胚和囊胚(5)荷斯坦奶牛 因为个体⑦的核遗传物质大部分来自荷斯坦奶牛,⑥只是为胚胎发育提供营养和场所,⑦并没有获得⑥的遗传信息 PCR技术 XX 转基因克隆动物(6)节约资源、降低成本等 乳腺生物反应器
5.
(1)超数排卵 冲卵 胚胎移植
(2)产生具有优良遗传特性的胚胎 健康的体质和健康的繁殖能力(3)胚胎分割移植 桑椹胚和囊胚期 此时还未出现细胞分化(4)体积小、细胞核大、核仁明显(5)胚胎移植技术可以加快优良种畜的繁殖速度,迅速推广新品种
6.
(1)桑椹胚 囊胚 原肠胚
(2)内细胞团 囊胚腔 外胚层 原肠腔 内胚层(3)全能 细胞分化 胚层分化(4)胎儿的各种组织(5)透明带反应 卵黄膜封闭作用
7.
(1)转基因(DNA重组)
(2)促性腺激素 冲卵 精子没有获能 (3)在卵黄膜和透明带的间隙观察到两个极体(4)启动子 终止子 DNA分子杂交 (5)胚胎分割
8.
(1)① 基因工程 ② 细胞工程(或动物细胞培养) ③ 胚胎工程(或胚胎移植)
(2)启动子 终止子 基因表达载体(3)冲卵 生理盐水 性别鉴定(4)有机盐 无机盐 维生素 激素 氨基酸 核苷酸
细胞工程
1.在生物体的所有细胞中,全能性最高的是()
A.卵细胞B.植物花粉C.体细胞D.受精卵
2.在离体的植物器官、组织和细胞脱分化形成愈伤组织的过程中,下列哪一项条件是不需要的()A.消毒灭B.适宜的温度C.充足的光照D.适宜的养分和激素
3.植物体细胞杂交尚未解决的问题有()
A.去掉细胞壁,分离出有活力的原生质体
B.让杂种植物按照人们的需要表现出亲代的优良性状
C.将杂种细胞培育成植物D.尚未培育出属间杂种植物
4.与传统的有性杂交法相比,植物体细胞杂交的最大优点是()
A.可使两个亲本的优良性状组合在一起B.可以克服远缘杂交不亲和的障碍
C.可以降低生产成本提高经济效益D.可以培育出高产性状优良的新品种
5.为了使用于培养的动物组织细胞分散开以便配制成一定浓度的细胞悬浮液,选来的动物组织应用下列哪种物质处理()
A.胃蛋白酶B.胰蛋白酶C.盐酸D.胰脂肪酶
6.单克隆抗体与血清抗体相比,优越之处在于()
A.单克隆抗体能够制成“生物导弹”B.单克隆抗体可以在体外制备
C.单克隆抗体的特异性强.灵敏度高,产量大大高于血清抗体
D.单克隆抗体的制备过程简单
7.植物细胞表现出全能性的必要条件是()
A.给予适宜的营养和
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