基因工程练习

基因工程专题习题 一、回答有关基因工程的问题。（10分）

下表中列出了几种限制酶识别序列及其切割微点，图一、图二中箭头表示相关限制酶的酶切位点。

64．限制酶Sma I 和限制酶Xma I 作用的相同点是________________________________，不同点是____________________________________________。

65．研究发现复制原点的碱基序列特点通常含A 、T 碱基较多，其意义是_______________________。

66．图二中的目的基因需要同时使用Mse 酶和Pst I 酶才能获取，而图一所示的质粒无相应的限制酶切位点。所以在用该质粒和目的基因构建重组质粒时，需要对质粒改造，构建新的限制酶切位点。试写出构建需要的限制酶切位点的过程（提供构建需要的所有条件）：

①首先用_______________酶处理质粒；

②然后用DNA 聚合酶处理质粒，使被酶切开的质粒末端连接上相应的脱氧核糖核苷酸； ③再运用_______________酶处理质粒，从而形成新的限制酶切位点，即可被__________酶识别。

基因工程中的检测筛选是一个重要的步骤。下图表示运用影印培养法（使在一系列培养皿的相同位置上能出现相同菌落的一种接种培养方法）检测基因表达载体是否导入大肠杆菌。

限制酶 Mse I Pst I EcoR I Sma I Xma I

识别序列及切割位点

GAATTAATTC CTTAATTAAG CTGCAG GACGTC GAATTC CTTAAG CCCGGG GGGCCC CCCGGG

GGGCCC

67．培养基除了含有细菌生长繁殖必需的成分外，培养基A 和培养基B 分别还含有______________、________________。从检测筛选的结果分析，含目的基因的是__________菌落中的细菌。

二、人类是乙型肝炎病毒的唯一宿主，现有的肝硬化、肝癌多从乙肝发展而来，接种乙肝疫苗是预防乙肝病毒感染的最有效方法。乙型肝炎疫苗的研制先后经历了血源性疫苗和基因工程疫苗阶段。

55. 血源性“乙型肝炎疫苗”是取用乙肝病毒感染者的血液，用高速离心提纯血液中的乙肝

病毒，之后再灭活，制成乙肝疫苗。乙肝病毒结构中的 成分是激发免疫反应的抗原。 乙肝工程疫苗的生产和使用过程如下：

56. 从上图可知，该目的基因的具体功能是

57. 若要迅速获取大量的目的基因，以提高重组质粒生产的效率，常用的技术是（写全称） 。

过程①合成重组质粒需要限制酶，还需要 酶

58. 用基因工程疫苗接种比血源性疫苗更安全，试从疫苗的结构特点解释原因：

59. 目的基因在人体细胞和大肠杆菌细胞中均能表达出相同的抗原，这是因为 原因所致。

形成有效的重组质粒，选择适当的限制性内切酶很重要。下图1示意大肠杆菌质粒的相关基因与限制酶切点；图2示意有关限制酶在DNA 分子中的具体切点。

图2

图1

Eco RV Bam HI 目的基因 卡那霉素 抗性基因 Eco RI Eco RV

四环素

抗性基因 Hind III Eco RV Bam HI Bam HI

Eco RI

Hind III 目的基因 重组质粒

导入大肠杆菌 乙肝病毒外壳

注射型接种

出现抗体

①

②

③

④

⑤

60.要成功转入目的基因，有两种选择限制酶的方案，它们分别是

或。其中有一组方案重组效率较高，其原因是

61. 用上述两种方案酶切大肠杆菌质粒与目的基因，再一并加入相关合成酶。一段时间后，最多可以获得种含完整四环素抗性基因的质粒。

62. 写出筛选、获取含有目的基因大肠杆菌的培养和鉴别方法：

。三、大肠杆菌与人类的生产生活密切相关。据图表回答下列有关问题：

63.科研人员用放射线处理某大肠杆菌获得两个突变株A和B，然后对A和B进行实验，结果如上表。

①突变株A不能在一般培养基上生长的直接原因是______________________________。将突变株A和B混合在一起接种于一般培养基中，却能正常生长的最可能原因是______________ ______ ____。

②根据上表可知，营养物质甲、乙对突变株A、B来说属于___________________（成分）

64.上图是利用lacZ基因的插入失活筛选重组质粒示意图。大肠杆菌pUC118质粒的某限制酶唯一酶切序列位于该质粒的lacZ基因中。若lacZ基因完整，便可表达出β-半乳糖苷酶，并能将培养基中含有的IPTG和X-gal水解成蓝色，形成蓝色菌落；若lacZ基因中插入了外源基因，带有pUC118质粒的大肠杆菌便不能表达β-半乳糖苷酶，将形成白色菌落；pUC118还携带了氨苄青霉素抗性基因。

①作为受体的大肠杆菌应，以便筛选已导入重组质粒的受体大肠杆菌。

②图中获取人体基因时所用到的酶是_______________________，其与切割质粒的酶是否相

同？ ；试管Ⅰ中必需加入的酶是 _______________________。 ③图中的选择培养基中除含有大肠杆菌必需的葡萄糖、氮源、无机盐、水、生长因子等营养物质外，还应加入___________________等物质，用以筛选导入了重组质粒的受体大肠杆菌。培养基的灭菌处理要求通常是 。

④将上述处理后的大肠杆菌置于图中选择培养基上培养，以检测受体大肠杆菌是否导入重组质粒，请预测菌落的颜色，并分析结果：

a)_______________________________________________________________。 b)_________________________ __________________________________。 四、回答下列有关遗传信息传递表达和基因工程的问题。（10分）

● 图10表示基因的结构示意图及利用基因工程培育抗虫棉的过程示意图。

59．图10中进行①操作时，切割运载体和目的基因酶的特点是 。

图中Ⅲ是导入目的基因的根细胞，经培养、筛选获得一株有抗虫特性的转基因植株。③过程所用的现代生物技术是____________，从遗传学角度来看，根细胞通过③过程，能形成棉植株的根本原因是 。

60．下列是几种氨基酸的密码子，据此推断图10中合成的多肽，其前三个氨基酸依次是_____________________。（甲硫氨酸AUG 、丝氨酸UCU 、酪氨酸UAC 、精氨酸CGA 和AGA 、丙氨酸GCU ）

● 图11为某种作为运载体的质粒简图，箭头所指分

别为限制酶EcoRI 、BamHI 的酶切位点，amp R

为青霉素抗

性基因，tet R

为四环素抗性基因。已知目的基因的两端分别有EcoRI 、BamHI 的酶切位点。将含有目的基因的DNA 与该质粒分别用EcoRI 酶切，酶切产物用DNA 连接

酶进行连接后，将上述连接产物导入原本没有amp R 和

tet R

的大肠杆菌（受体细胞）。

61．将上述大肠杆菌涂布在含四环素的培养基上培养，能生长的大肠杆菌所含有的连接产物是 。为了得到“目的基因－运载体”连接物，防止酶切后DNA 片段之间产生的末端发生任意连接，切割时应选用的酶是 。

图10

图11

2007年日本和美国两位科学家，他们用逆转录病毒为载体，将四个不同作用的关键基因间接转入人体体细胞内，令其与原有基因发生重组，然后使体细胞变成了一个具有类似胚胎干细胞功能的细胞。

62．上述材料中“以逆转录病毒为载体”，但逆转录病毒不能直接携带目的基因，主要原因是。因此需要将目的基因进行何种处理，才能与病毒RNA重组。

五、癌症源于一群不受控制地进行分裂的细胞，某白血病具有遗传性，主要是某条染色体的DNA上的基因E突变为e导致（见图甲）。（10分）

I. 有一对年轻夫妇，其家族这种疾病的发病率较高。现知某种能识别序列CTNAG的酶（N=任意一种核苷酸A、T、G或C），可在该序列的CT碱基之间进行切割。科学家提取该对夫妇（M和P），他们的新生儿以及非家族成员人士（J和K）的DNA，利用CTNAG酶切割DNA。经凝胶电泳后，结果如图乙。

56.研究所用的酶称为______________。

57.J样本电泳后有两条带，K样本只有一个条带，请据图分析造成这个现象的原因是

_______ _______。

58.写出双亲的基因型：父______________ 母______________。

II. 该疾病目前采取的治疗措施有放疗、化疗、基因治疗等方法。基因治疗的基本步骤是：

59.治疗该白血病的目的基因是指_______基因，基因在体外增殖的主要方法是_____。

60.病毒在此治疗中的作用是__________________。 假如在实验室进行如下操作：

用限制酶EcoRV 单独切割该普通质粒，可产生14kB （1kB 即1000个碱基对)的长链，而同时用限制酶EcoRV 、Mbol 联合切割同一种质粒，得到三种长度的DNA 片段，见下图，其中*表示EcoRV 限制酶切割的一个粘性末端。

61. 若Mbol 限制酶独立切割该普通质粒，则可以产生的长度为 、 的DNA 片段。 62. EcoRV 限制酶切割普通质粒的切割位点如下图，*为切割点。请在图上的大致位置上也用箭头标出Mbol 限制酶的酶切位点，并标示相应片段长度。

六、回答有关生物工程的问题。（8分）

普通番茄细胞中含有多聚半乳糖醛酸酶基因，控制细胞产生多聚半乳糖醛酸酶，该酶能破坏细胞壁，使番茄软化，不耐贮藏。为满足人们的生产生活需要，科学家们通过基因工程技术，培育出了抗软化、保鲜时间长的番茄新品种。（操作流程如图）请回答：

普通质粒

Eco RV

* 普通质粒

Eco RV

Eco RV +Mbo I 14kb 2.5kb 5.5kb 6kb * *

* *

抗多聚半乳糖醛酸酶基因（目的基因）

质粒

重组DNA

含重组DNA 的土壤农杆菌

土壤农杆菌

普通番茄细胞

培养②

多聚半乳糖醛酸酶基因 抗多聚半乳糖醛酸酶基因

培养③

抗多聚半乳糖醛酸酶基因

多聚半乳糖醛酸酶基因 mRNA1

mRNA2

mRNA1与mRNA2结合

番茄软化过程培育示意图

①

66．过程①需要的工具酶有 。

67．由于含________________的土壤农杆菌成功导入普通番茄细胞的频率低，所以在转化后通常需要进行 操作。

68．图示中，目的基因导入普通番茄细胞后，是否可以稳定维持和表达其遗传特性，可以通过 来确定。导入目的基因的植物细胞一般需要通过 的方法，培育成能表现新性状的植株。图示中培养②、培养③就是该过程中的 步骤。

69．从图中可见，mRNA1和mRNA2的结合直接导致了 无法合成，最终使番茄获得了抗软化的性状。

70．上述转基因番茄会通过花粉将抗多聚半乳糖醛酸酶基因传播给其它植物而造成基因污染，原因是 。

七、普通烟草转入抗盐基因培育抗盐烟草的过程如下图所示。已知含抗盐基因的DNA 和质粒上均有sal Ⅰ、Hind Ⅲ、BamH Ⅰ酶切位点，质粒上另有抗四环素基因和抗氨苄青霉素基因。请回答问题：

54.构建重组质粒时，应选用限制酶____________对____________进行切割，以保证它们定向连接。限制酶切断的是DNA分子中特定部位的两个脱氧核苷酸之间的键，具体说就是____________和____________之间的键。

55.如果目的基因直接注入烟草细胞，一般会被烟草细胞____________。质粒的作用是____________。

56.切割后的目的基因与质粒由____________酶连接成重组质粒。筛选导入重组质粒的细菌，应在其培养基中加入___________，理由是__________________。

57.烟草细胞经_______________形成愈伤组织。某研究性学习小组以愈伤组织为材料进行了下列实验：一组在培养基中加30%的蔗糖，另一组不加蔗糖，接种后，每组再分成两个小组，分别在光下和黑暗中培养。1个月后，观察其生长、分化情况，结果见下表：

培养条件加蔗糖不加蔗糖

光照正常生长，分化不生长，死亡

黑暗只生长，不分化不生长，死亡

你能得出什么结论？______________________________________。

58.从个体水平鉴定抗盐转基因烟草是否培育成功的方法是___________________。

八、下表中列出了几种限制酶识别序列及其切割位点，图l、图2中箭头表示相关限制酶的

酶切位点。请回答下列问题：（9分）

47.一个图1所示的质粒分子经Sma Ⅰ切割前后，分别含有 个游离的磷酸基团。 48.用图中的质粒和外源DNA 构建重组质粒，不能使用Sma Ⅰ切割，原因是

。 49.与只使用EcoR I 相比较，使用BamH Ⅰ和Hind Ⅲ两种限制酶同时处理质粒、外源DNA

的优点在于可以防止 。 50.为了获取重组质粒，将切割后的质粒与目的基因片段混合，需加入 酶。 重组质粒中抗生素抗性基因的作用是为了 。 51.为了从cDNA 文库中分离获取蔗糖转运蛋白基因，将重组质粒导入丧失吸收蔗糖能力的大肠杆菌突变体，然后在 的培养基中培养，以完成目的基因表达的初步检测。 52．若用限制酶Eco RV 、Mbo I 单独或联合切割同一种质粒，得到DNA 片段长度如下图（1kb

即1000个碱基对），请在答题卡的指定位置画出质粒上Eco RV 、Mbo I 的切割位点。

九、回答有关生物工程的问题。（11分） 转基因抗病香蕉的培育过程如上图所示。图中Pst Ⅰ、Sma Ⅰ、EcoR Ⅰ、Apa Ⅰ等为限制酶，质粒和抗病基因上的箭头表示限制酶的切割位点。下图表示四种限制酶的识别序列及酶切位点。

抗病基因

含抗病基因 的DNA

Pst Ⅰ Sma Ⅰ EcoR Ⅰ

Pst Ⅰ Sma Ⅰ EcoR Ⅰ Apa Ⅰ

质粒

重组质粒

农杆菌

香蕉 组织块

愈伤组织

③ ④

① ②

限制酶 Pst Ⅰ Sma Ⅰ EcoR Ⅰ Apa Ⅰ 识别序列及酶切位点

↓ ↑

-C C C G G G- -G G G C C C-

↓ ↑

-C T G C A G- -G A C G T C- ↓ ↑

-G A A T T C- -C T T A A G-

↓ ↑

-G G G C C C- -C C C G G G-

54．若要获得抗病基因，能否用限制酶SmaⅠ对图中对应的位点进行切割？_____，说明理由______________________________________________________________。要获得含抗病基因的重组质粒能否用PstⅠ、ApaⅠ限制酶切割质粒？________。

55．卡那霉素会抑制香蕉愈伤组织细胞的生长。欲利用含卡那霉素的培养基筛选已导入抗病基因的香蕉细胞，重组质粒中应同时含有___________基因，作为标记基因。

56．利用组织培养技术能将香蕉组织细胞培育成植株，这是因为香蕉组织细胞具有__________，图中①→②、②→③依次表示香蕉组织细胞的___________和_____________的过程。

57．②、③阶段是否可使用同种培养基？_______________________________；理由是____________________________________________________________。

④阶段是否可使用不添加植物激素的培养基？_________；理由是___________________

________________________________________________________________。

十、五、回答下列关于基因工程的相关问题。

质粒是基因工程中的一种常用的工具之一，经修饰改造后的质粒如下图七-1所示。PUC118上的Lacz基因编码β半乳糖苷酶的一条多肽链，其表达产物与菌落颜色有关；经“修饰”后的“多克隆位点”位于LacZ基因之中。Amp R是抗氨卞青霉素基因。（11分）

51．PUC118上的基因Amp R作用的是：“多克隆位点”中含有多种限

制酶的识别序列，如Hind Ⅲ，其切割后产生的DNA 片断中含有的部分序列是 ， 则限制酶Hind Ⅲ的识别序列是 。

52．图（七）-2示意将目的基因导入大肠杆菌的操作步骤。其中，Ⅰ～Ⅴ表示操作过程；A ～F 表示使用的相关工具，其中的E1和E2表示有关的酶。试问：E2应是 （酶）； 经过E2的切割，供体染色体中的DNA 片段中游离的磷酸基团总数的变化是： 。在策略上，图（七）-1中的“多克隆位点”包含了多种、多个识别序列，请说出设计这种“多克隆位点”的目的： 。 L ac Z 基因可以使细菌在含有X-gal （5-溴-4-氯-3-吲哚-β-D-半乳糖 ）底物和IPTG （一种乳糖类似物）的培养基上形成蓝色的菌落，即X-gal 被lac Z 基因编码产生的β半乳糖苷酶水解成蓝色；若要形成重组质粒，则在含X-gal 的培养基上将形成白色菌落（而不是蓝色的）。 请据图（七）-2分析下列问题：

53．用本无PUC118的大肠杆菌作为受体细胞，将培养瓶C 中被连接处理后的DNA 混合物倾入含X-gal 、IPTG 和 的D 培养基平板上，其目的是 。 菌落生长结果如图（七）-2中所示。

54．过程Ⅴ进行转移培养，则该应该挑选X 、Y 、Z 中的 菌落进行液体培养。形成该颜色的生理原因是 。如此目的基因便被克隆了！

十一、回答下列有关遗传信息传递和表达的问题。(10分)

55．如图18所示，若用两种识别切割序列完全不同的限制酶E 和F 从基因组DNA 上切下 目的基因，并将之取代质粒pZHZ1(3.7kb ，1kb=1000对碱基)上相应的E —F 区域 (0.2kb)，那么所形成的重组质粒pZHZ2___________。

A ．既能被E 也能被F 切开

B ．能被E 但不能被F 切开

C ．既不能被E 也不能被F 切开

D ．能被F 但不能被

E 切开

56．已知在质粒pZHZl 中，限制酶G 切割位点距限制酶E 切割位点0．8kb ，限制酶H 切割 位点距限制酶F 切割位点O ．5kb 。若分别用限制酶G 和H 酶切两份重组质粒pZHZ2样 品，据表4所列酶切结果判断目的基因的大小为——kb ；并将目的基因内部的限制酶G 和H 切割位点标注在图19中。

—A

—T T C

57．若想在山羊的乳汁中收获上述目的基因的表达产物，则需将重组质粒pZHZ2导入至山羊的______细胞中。若pZHZ2进入细胞后插入在一条染色体DNA上，那么获得转基因纯合子山羊的方式是__________。

58．上述目的基因模板链中的。TGA序列对应一个密码子，翻译时识别该密码子的tRNA上相应的碱基序列是________。一般而言，一个核糖体可同时容纳________分子的tRNA。59．下列四幅图中能正确反映目的基因转录产物内部结构的是___________。

TSS：转录起始位点，TTS：转录终止位点，STC：起始密码子，SPC：终止密码子

十二、回答下列有关基因工程的问题。（10分）

57．基因工程中使用的限制酶，其特点是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

下图四种质粒含有E1和E2两种限制酶的识别，Ap r表示抗青霉素的抗性基因，Tc r表示抗四环素的抗性基因。

58．将两端用E1切开的Tc r基因与用E1切开的质粒X－1混合连接，连接后获得的质粒类型有＿＿＿＿＿＿＿＿＿。（可多选）

A．X－1 B．X－2 C．X－3 D．X－4

59．若将上图所示X－1、X－2、X－3、X－4四种质粒导入大肠杆菌，然后分别涂布在含有青霉素或四环素的两种培养基上。在这两种培养上均不能生长的大肠杆菌细胞类型有＿＿＿＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

60．如果X－1用E1酶切，产生850对碱基和3550对碱基两种片段：那么质粒X－2（Tc r 基因的长度为1200对碱基）用E2酶切后的片段长度为＿＿＿＿＿＿＿＿＿对碱基。61．若将外源的Tc r基因两端用E2切开，再与用E2切开的X－1混合连接，并导入大肠杆菌细胞，结果显示，含X－4的细胞数与含X－1的细胞数之比为13，增大DNA连接酶用量能否提高上述比值？＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

原因是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。