1、(十)现代生物科技专题1若要制备某种细菌的基因组文库，需首先将其基因组DNA片段分别导入到大肠杆菌细胞中，某科研小组设计的实验流程如图。回答下列问题：(1)为制备基因组文库，步骤中的成分X应为该细菌所有的_(填“mRNA”“DNA”或“cDNA”)。步骤中的质粒含有氨苄青霉素抗性基因，选用该基因的作用是_。(2)限制酶Sau3A识别序列和切割位点为，限制酶BamH的识别序列和切割位点为，步骤中经两种不同限制酶分别切割后的片段可以连接起来，原因是_。(3)步骤中应选用对氨苄青霉素_(填“敏感”或“不敏感”)的大肠杆菌作为受体菌，转化前通常先用_处理受体菌，使其处于感受态。答案(1)DNA鉴别受体
2、细胞中是否含有目的基因，从而将含有目的基因的受体细胞筛选出来(2)两种限制酶切割以后产生的黏性末端相同(3)敏感Ca2解析(1)基因组文库中包含了一种生物的全部基因，因此步骤中的成分X应为该细菌所有的DNA，质粒含有的氨苄青霉素抗性基因作为标记基因，其作用是鉴别受体细胞中是否含有目的基因，从而将含有目的基因的受体细胞筛选出来。(2)限制酶Sau3A与限制酶BamH的识别序列和切割位点虽然不同，但二者切割后得到的黏性末端相同，这样就可以把步骤中经两种不同限制酶分别切割后的片段连接起来。(3)为了方便筛选已导入重组质粒的受体大肠杆菌，步骤中应选用对氨苄青霉素敏感的大肠杆菌作为受体菌，转化前通常先用
3、Ca2处理受体菌，使细胞处于能吸收周围环境中DNA分子的生理状态。2Bt基因即是苏云金芽孢杆菌基因，因其表达产物Bt毒蛋白杀虫效果好、安全、高效等优点而成为应用最为广泛的转杀虫基因。如图为培育转Bt基因苗的基本操作过程。回答下列问题：(1)Bt基因可从构建的Bt基因组文库中获取，也可以从其cDNA文库中获取，从后者获取的基因_(填“含有”或“不含有”)启动子。若利用PCR技术从cDNA文库中获取Bt基因(基因序列未知)，需根据Bt毒蛋白的氨基酸序列设计引物，引物的序列可以有多种，原因是_。在PCR体系中需加入其中的_(填“全部”“任意1种”或“其中2种”)引物。若Bt基因序列已知，则引物的序列
4、通常为_种。(2)在构建基因表达载体的过程中，农杆菌中的_作为载体，作为载体需要具备的特点有_(答出2点即可)，而能帮助目的基因整合到宿主细胞染色体上的序列称为_。图示中将目的基因导入受体细胞的方法是_。(3)步骤和过程要注意控制培养基中_的浓度比例，以便获得幼苗。(4)若获得的转基因植株(Bt基因已经整合到植物的基因组中)抗虫的能力没有提高，根据中心法则分析，其可能的原因是_。答案(1)不含有密码子的简并性，一种氨基酸可能对应多种密码子，对应生物DNA碱基序列就会有多种全部2(2)Ti质粒能在宿主细胞内稳定存在并大量复制；有一个至多个限制酶切割位点；具有特殊的标记基因(答出2点即可)TDNA
5、(可转移的DNA)农杆菌转化法(3)生长素和细胞分裂素(4)目的基因的转录或翻译出现异常解析(1)在该基因工程中，Bt毒蛋白基因可从基因组文库中获取，也可从cDNA文库中获取，基因组文库含有非编码区，以mRNA为模板逆转录形成的cDNA中没有非编码区，所以从cDNA文库中获取的目的基因不含位于非编码区的启动子。利用PCR技术从cDNA文库中获取Bt基因(基因序列未知)，需根据Bt毒蛋白的氨基酸序列设计引物，由于一个氨基酸有多个密码子，对应生物DNA碱基序列就会有多种，因此引物的序列可以有多种，在PCR体系中需加入其中的全部引物；若Bt基因序列已知，由于DNA都是由5端向3端复制，则PCR过程中
6、需要2种引物分子。(2)常用农杆菌转化法将目的基因导入植物受体细胞，因为农杆菌中的Ti质粒上的TDNA可转移至受体细胞，并且整合到受体细胞的染色体DNA上，所以可根据农杆菌的这种特点，将目的基因插入到Ti质粒的TDNA上，通过农杆菌的转化作用，将目的基因导入受体细胞。能帮助目的基因整合到宿主细胞染色体上的序列称为TDNA，作为运载体需要具备的特点：能在宿主细胞内稳定存在并大量复制；有一个至多个限制酶切割位点；具有特殊的标记基因。(3)步骤通过脱分化可以获得愈伤组织，步骤和过程要注意控制培养基中生长素与细胞分裂素(不同植物激素)的浓度比例，以便获得幼苗。(4)获得目的基因的植株也不一定获得转基因
7、的性状，因为目的基因进入细胞后如果出现转录或翻译异常，也得不到转基因的性状。所以若获得的转基因植株(Bt基因已经整合到植物的基因组中)抗虫的能力没有提高，根据中心法则分析，其可能的原因是目的基因的转录或翻译出现异常。3埃博拉病毒(EBO)呈纤维状，EBO衣壳外有包膜，包膜上有5种蛋白棘突(VP系列蛋白和GP蛋白)，其中GP蛋白最为关键，能被宿主细胞强烈识别。人感染埃博拉病毒后会引起出血热。治疗该疾病的有效方法是注射疫苗或者抗体。如图为制备埃博拉病毒单克隆抗体的过程，据图回答问题：(1)埃博拉病毒(EBO)侵入人体时，在细胞中以RNA为模板，在_酶的作用下，合成相应的DNA并指导蛋白质合成，进行
8、增殖。以GP蛋白作为疫苗比较安全，其原因是GP蛋白自身没有感染能力，但保留_。(2)B淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合的过程均体现了细胞膜具有_的结构特点。在体外融合时需要诱导，与诱导植物原生质体融合不同的是图中过程还可用_融合。筛选后的所需细胞群应具备的特点是_。(3)在体外进行动物细胞培养时需要在合成培养基的基础上添加_等天然成分，同时为了维持培养液的pH值，需要提供的气体环境是_。(4)获得的单克隆抗体最终可以从_中提取。“生物导弹”中，抗体的靶向作用是利用了其具有_的特点。答案(1)逆转录抗原性(2)一定的流动性灭活的病毒既能迅速大量繁殖，又能产生专一的抗体(3)血清、血浆95%的空气和5%的
9、CO2(4)小鼠腹水或细胞培养液特异性解析(1)分析题图可知，埃博拉病毒(EBO)侵入人体时，在细胞中以RNA为模板，在逆转录酶的作用下，合成相应的DNA并指导蛋白质合成，进行增殖。以GP蛋白作为疫苗比较安全，其原因是GP蛋白自身没有感染能力，但保留抗原性。(2)B淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合的过程均体现了细胞膜具有一定的流动性的结构特点。在体外融合时需要诱导，与诱导植物原生质体融合不同的是图中还可用灭活的病毒融合。筛选后的所需细胞群应具备的特点是既能迅速大量繁殖，又能产生专一的抗体。(3)在体外进行动物细胞培养时需要在合成培养基的基础上添加血清、血浆等天然成分，同时为了维持培养液的pH值，需要提
10、供含95%的空气和5%的CO2的气体环境。(4)获得的单克隆抗体最终可以从小鼠腹水或细胞培养液中提取。“生物导弹”中，抗体的靶向作用是利用了其具有特异性的特点。4如图是获得药用乳腺生物反应器转基因小鼠的流程图。回答下列问题：(1)图中在过程前提取mRNA时，提取液中需添加RNA酶抑制剂，其目的是_。通过PCR扩增目的基因的过程中，两个引物是_的结合位点，也是子链延伸的起点。(2)图中过程在构建基因表达载体时，有时需要使用两种限制酶切割目的基因所在的片段，同时也用这两种限制酶切割质粒，这样做的优点是_。(3)图中过程获得的小鼠ES细胞在饲养层细胞上培养，ES细胞表现为_的特点。过程中要将含外源基
11、因的ES细胞导入囊胚的_，然后进行胚胎移植。若要一次获得多只相同性状的后代，胚胎移植前应采用_技术，通常选择发育良好、形态正常的囊胚或_进行操作。答案(1)防止RNA被RNA酶水解热稳定DNA聚合酶(Taq酶)(2)避免目的基因及质粒的自身环化和随意连接(3)只分裂而不发生分化内细胞团胚胎分割桑椹胚解析(1)题图中在目的基因获取前提取mRNA时，提取液中需添加RNA酶抑制剂，其目的是防止提取的mRNA被RNA酶分解。通过PCR扩增目的基因的过程中，两个引物是热稳定DNA聚合酶(Taq酶)的结合位点，也是子链延伸的起点。(2)图中过程在构建基因表达载体时，使用两种限制酶同时切割目的基因和质粒，这样做的优点是避免目的基因及质粒的自身环化和随意连接。(3)小鼠ES细胞在饲养层细胞上培养，ES细胞表现为只分裂而不发生分化的特点。过程中要将含外源基因的ES细胞导入囊胚的内细胞团，然后进行胚胎移植。胚胎移植前，通常选择发育良好、形态正常的囊胚或桑椹胚，采用胚胎分割技术，一次获得多只相同性状的后代。5