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专题十四 现代生物科技专题交汇题型过关练1.埃博拉病毒是一种强致病性RNA病毒,以埃博拉病毒外壳某蛋白为主要抗原制备疫苗和抗体是预防和诊疗埃博拉出血热的一种有效策略。其疫苗生产和抗体制备的流程之一如图: (1)过程需要在_酶的催化下合成DNA,将获得的DNA与载体连接后导入受体菌群建立病毒的_文库,再从中筛选出A基因。(2)过程利用PCR技术扩增A基因时,需在_酶的作用下进行,PCR技术的原理是_。(3)过程采用的技术手段是_,获得的X是_。(4)可选用图中基因工程生产的_所制备的疫苗注射到健康人体内,对埃博拉病毒进行免疫预防,对该传染病疑似患者确诊时,可从疑似患者体内分离病毒,与图中的_进行特异性结合检测。【解题指导】解读图示信息:埃博拉病毒是一种强致病性RNA病毒,则表示逆转录形成DNA的过程;表示获取A(目的)基因的过程;表示细胞融合的过程,X为杂交瘤细胞。【解析】(1)埃博拉病毒的遗传物质是RNA,过程代表逆转录的过程,需要在逆转录酶的催化下合成DNA。基因文库是指将含有某种生物不同基因的许多DNA片段,导入受体菌的群体中储存,各个受体菌分别含有这种生物的不同基因。基因组文库包含某种生物所有的基因;部分基因文库包含某种生物的部分基因。将获得的DNA与载体连接后导入受体菌群建立病毒的基因组文库,再从中筛选出A基因。(2)利用PCR技术扩增A基因时,加入引物的作用是与A基因单链相应互补序列结合,然后在热稳定DNA聚合酶(Taq酶)作用下进行延伸。PCR技术所依据的原理是DNA双链复制。(3)过程需要采用动物细胞融合技术,根据图中信息可知X为杂交瘤细胞。(4)图中的A蛋白相当于抗原,因此可选用图中基因工程生产的A蛋白所制备的疫苗对健康人进行该传染病的免疫预防。对该传染病疑似患者确诊时,可以从疑似患者体内分离病毒,与图中的抗A蛋白的单克隆抗体进行特异性结合检测。答案:( 1)逆转录基因组(2)热稳定DNA聚合(Taq)DNA双链复制(3)动物细胞融合杂交瘤细胞(4)A蛋白抗A蛋白的单克隆抗体2.人乳铁蛋白是一种重要的药用保健蛋白。如图表示利用乳腺生物反应器生产人乳铁蛋白的过程,图中Tetr表示四环素抗性基因,Ampr表示氨苄青霉素抗性基因,五种限制酶的识别序列及切割位点如下所示,请回答问题: (1)要将人乳铁蛋白基因插入质粒,若只允许使用一种限制酶,应选择的限制酶是_。(2)据图分析,筛选含有重组质粒的受体细胞首先需要在含_(填“四环素”“氨苄青霉素”或“四环素或氨苄青霉素”)的培养基上进行,原因是_。(3)基因表达载体除图中所列部分外,还应包含_。若要利用乳腺生物反应器生产人乳铁蛋白,构建基因表达载体时应将目的基因与_等调控组件重组在一起。【解析】(1)根据题中五种酶的识别序列及切割位点可知,限制酶Sau3A可以切割限制酶Bcl和限制酶BamH的识别序列,因此要将人乳铁蛋白基因插入质粒,在只允许用一种限制酶的情况下,应选择限制酶Sau3A。(2)用限制酶Sau3A切割后会破坏四环素抗性基因(Tetr),但不会破坏氨苄青霉素抗性基因(Ampr),导入重组质粒的受体细胞能在含有氨苄青霉素的培养基上生存下来。因此筛选含有重组质粒的受体细胞首先需要在含氨苄青霉素的培养基上进行。(3)图中已包含了目的基因、启动子、复制原点、标记基因,还缺少终止子。若要利用乳腺生物反应器生产人乳铁蛋白,构建基因表达载体时应将目的基因与乳腺蛋白基因的启动子等调控组件重组在一起。答案:(1)Sau3A(2)氨苄青霉素用限制酶切割后破坏了Tetr基因,但不会破坏Ampr基因,导入重组质粒的受体细胞(对氨苄青霉素具有抗性)能在含氨苄青霉素的培养基上生存下来(3)终止子乳腺蛋白基因的启动子3.美国新希望生殖医学中心张进团队正式宣布,世界首个细胞核移植“三父母”男婴已于2016年4月诞生。如图是该男婴的培育过程示意图,请据图回答下列问题: (1)上述 “三亲婴儿”的核DNA由双亲提供,质DNA由_提供。由此可见,“三亲婴儿”的意义在于可以避免子代_遗传病的发生。(2)过程在体外进行时需要对精子进行_处理,卵母细胞应处于M_期。(3)过程是早期胚胎培养,需将受精卵移入_继续培养。培养液除一些无机盐和有机盐外,还需添加维生素、激素、氨基酸、_等营养成分,以及_等物质。(4)过程是_技术,取囊胚期的_细胞可以对移植前的胚胎进行性别鉴定,采用SRY-PCR的鉴定方法,在该PCR扩增过程中若消耗引物分子14个,则DNA扩增了_次。【解析】(1)题图显示:该“三亲婴儿”由重组卵子与父亲丙产生的精子结合而成的受精卵发育而来,而重组卵子是由母亲甲的卵母细胞的细胞核与捐献者乙的去核卵母细胞重组而成。可见,该“三亲婴儿”的核DNA由母亲甲和父亲丙提供,细胞质DNA由捐献者乙提供。由于线粒体来自捐献者乙的卵母细胞,因此“三亲婴儿”的意义在于可以避免子代细胞质DNA控制的遗传病的发生。(2)过程为体外受精,在体外进行时需要对精子进行获能处理。只有处于M中期的卵母细胞才具有受精能力,所以体外受精时,卵母细胞应处于M中期。 (3)过程是早期胚胎培养,需将受精卵移入发育培养液中继续培养。培养液除一些无机盐和有机盐外,还需添加维生素、激素、氨基酸、核苷酸等营养成分,以及血清等物质。(4)过程是胚胎移植技术,取囊胚期的滋养层细胞可以对移植前的胚胎进行性别鉴定。在PCR扩增过程中,每个新形成的子链都含有一个引物,依据DNA分子的半保留复制,消耗引物分子14个时DNA扩增了n次,则有2n2-2=14,解得n=3。答案:(1)捐献者乙细胞质DNA控制的(2)获能中(3)发育培养液核苷酸血清(4)胚胎移植滋养层34.(2018全国卷)某种荧光蛋白(GFP)在紫外光或蓝光激发下会发出绿色荧光,这一特性可用于检测细胞中目的基因的表达。某科研团队将某种病毒的外壳蛋白(L1)基因连接在GFP基因的5末端,获得了L1-GFP融合基因(简称为甲),并将其插入质粒P0,构建了真核表达载体P1,其部分结构和酶切位点的示意图如下,图中E1E4四种限制酶产生的黏性末端各不相同。回答下列问题:(1)据图推断,该团队在将甲插入质粒P0时,使用了两种限制酶,这两种酶是_。使用这两种酶进行酶切是为了保证_,也是为了保证_。(2)将P1转入体外培养的牛皮肤细胞后,若在该细胞中观察到了绿色荧光,则说明L1基因在牛的皮肤细胞中完成了_和_过程。(3)为了获得含有甲的牛,该团队需要做的工作包括:将能够产生绿色荧光细胞的_移入牛的_中、体外培养、胚胎移植等。(4)为了检测甲是否存在于克隆牛的不同组织细胞中,某同学用PCR方法进行鉴定,在鉴定时应分别以该牛不同组织细胞中的_(填“mRNA”“总RNA”或“核DNA”)作为PCR模板。【解析】(1)将甲插入质粒P0时,为了保证甲(L1-GFP融合基因)的完整性,应该选择E1和E4两种酶切割,并且把目的基因插入启动子和终止子之间,从而使其能在受体细胞中表达。(2)在牛皮肤细胞中观察到了绿色荧光表明基因已表达,而基因的表达包括转录和翻译两个过程。(3)由(4)题意可知,获得含有L1-GFP融合基因(甲)的牛为克隆牛,需要用核移植技术,即将能够产生绿色荧光细胞的细胞核移入去核卵母细胞中。(4)检测甲是否存在于牛的不同组织细胞中,可以采用PCR技术扩增,再用DNA分子杂交技术来检测,PCR技术中模板是DNA,并不是RNA。答案:(1)E1和E4甲的完整甲与载体正确连接(2)转录翻译(3)细胞核去核卵母细胞(4)核DNA
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