基因工程练习.doc

基因工程练习
（一）回答下列有关基因工程问题.
图9表示含有目的基因D的DNA片段长度(bp即碱基对）和部分碱基序列，图10表示一种质粒的结构和部分碱基序列.现有MspI、BamHI、MboI、SmaI 4种限制性核酸内切酶，它们识别的碱基序列和酶切位点分别为C↓CGG、G↓GATCC、↓GATC、CCC↓GGG。
1. 若用限制酶SmaI完全切割图9中DNA片段,其产物长度分别为___________________________。
若图9中虚线方框内的碱基对被T—A碱基对替换，那么基因D就突变为基因d。从隐形纯合子中分离出图9及其对应的DNA片段，用限制酶Sma I完全切割，产物中共有_________种不同长度的DNA片段。
2. 为了提高试验成功率，需要通过_________技术扩增目的基因，以获得目的基因的大量拷贝.该方法也是检测_________多样性的最简单方法。
3. 若将图10中质粒和目的基因D通过同种限制酶处理后进行连接，形成重组质粒，那么应选用的限制酶是_________。
4. 为了筛选出成功导入含目的基因D的重组质粒的大肠杆菌，首先将大肠杆菌在含_________的培养基上培养，得到如图11的菌落.再将灭菌绒布按到培养基上,使绒布面沾上菌落,然后将绒布按到含_________的培养基上培养，得到如图12的结果（空圈表示与图11对照无菌落的位置）。请在图11中圈出一个含目的基因的重组质粒的大肠杆菌的菌落。
5. 在选出的大肠杆菌内基因D能成功表达的原因是___________________________。其表达产物是一条多肽链，如考虑终止密码,则其至少含有的氧原子数为_________。
(二)回答下列有关基因工程的问题
图1表示含有目的基因D的DNA片段长度（bp即碱基对)和部分碱基序列,图2表示一种质粒的结构和部分碱基序列。现有MspⅠ、BamHⅠ、MboⅠ、SmaⅠ4种限制性核酸内切酶切割的碱基序列和酶切位点分别为C↓CGG、G↓GATCC、↓GATC、CCC↓GGG.请回答下列问题：
6. 用图1中的外源DNA（含有目的基因D)和图2中的质粒构建重组质粒需要使用限制酶和_________.前者（酶）的专一性很强，其作用特点是_____________________________________________。
7. 应该使用限制酶BamHⅠ同时处理质粒、外源DNA，而不选择其他3种,原因在于( ）.(多选）
A。若使用SmaⅠ或者MspⅠ会破坏目的基因。
B. 若使用SmaⅠ切割质粒,能成功切开质粒得到粘性末端的可能很低。
C。 若使用MboⅠ切割质粒,质粒上会有2处被切开，会将质粒切成两段不利于筛选。
D. 使用限制酶BamHⅠ能保证目的基因和质粒获得相同的粘性末端，以便目的基因和运载体定向连接，不至于反向连接.
E．使用BamHⅠ切割质粒，质粒上会有1处被切开，破坏抗生素A抗性基因，保留抗生素B抗性基因，以便于将来筛选含目的基因的受体细胞。
F．只有使用BamHⅠ切割,才能保证质粒和目的基因上产生相同的粘性末端。
8. 若图1中虚线方框内的碱基对被T－A碱基对替换，那么基因D就突变为基因d.从杂合子分离出图1及其对应的DNA片段，用限制酶Sma Ⅰ完全切割,产物中共有_________种不同DNA片段。若同时用限制酶MspⅠ、MboⅠ切割图2中的质粒,则可得到_________个DNA片段。
为了筛选出成功导入含目的基因D的重组质粒的大肠杆菌，一般可进行如下步骤筛选：
图3
图4
9. 第一步：将大肠杆菌在含_______的培养基上培养，得到如图3的菌落。
第二步:再将灭菌绒布按到培养基上，使绒布面沾上菌落,然后将绒布按到含_______的培养基上培养，得到如图4的结果（空圈表示与图3对照无菌落的位置).
第三步：选出图3培养皿中的某些菌落进行培养，即可得到含重组质粒的大肠杆菌.请在图3中圈出含目的基因的重组质粒的大肠杆菌的菌落
以上筛选方式至少需要两步，其实还有其他更简单的操作方法。请阅读下列材料，回答问题。
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。lacZ基因中如果没有插入外源基因,便可表达出b—半乳糖苷酶。当培养基中含有A物质时，A物质便会被b-半乳糖苷酶水解成蓝色，大肠杆菌将形成蓝色菌落；如果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b—半乳糖苷酶,培养基中的A物质不会被水解成蓝色，大肠杆菌将形成白色菌落。pUC118质粒还携带了氨苄青霉素抗性基因.右图是利用lacZ基因筛选重组质粒示意图。
10. 用图中的培养基中筛选导入了重组质粒的受体大肠杆菌，制备时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物质应包括（ ）（多选)
A．伊红美蓝试剂 B．琼脂 C．A物质 D．氨苄青霉素 E．四环素 F．噬菌体
11. 将上述处理后的大肠杆菌置于图中培养基上培养，以检测受体大肠杆菌是否导入重组质粒,结果可能出现蓝色或者白色菌落，其中_______色大肠杆菌菌落即为含重组质粒的目的菌。
(三）回答下列有关遗传信息传递和表达的问题。
12. 用限制酶BamHⅠ、HindⅢ单独或联合切割甲DNA分子(长度为14kb），在完全酶切（每个切点都被切断）时得到的DNA片段长度如图11所示（1kb即1000个碱基对)。图12显示了乙DNA分子上的BamHⅠ、HindⅢ的切点的情况.下列说法错误的是_________.
图11
图12

A．甲DNA分子上没有BamHⅠ的酶切位点，有一个HindⅢ的酶切位点
B．甲DNA分子为环状DNA分子
C．用BamHⅠ和HindⅢ联合切割甲DNA分子，最多可能得到7种不同长度线性片段
D．用BamHⅠ和HindⅢ联合切割甲、乙DNA分子（所有切点都被切断），然后用DNA连接酶处理酶切产物,最多能得到9种由两个片段连接而成的环形重组DNA
β-半乳糖苷酶是一种能够将乳糖水解成葡萄糖和半乳糖的酶，经β-半乳糖苷酶处理过的奶制品可供乳糖不耐症患者安全食用.某研究机构为了研发一种比天然酶活性更高的新型β—半乳糖苷酶，从预期新型β—半乳糖苷酶的氨基酸序列出发，推测相应的脱氧核苷酸序列，并人工合成两条80个碱基的DNA单链，两条链通过16个碱基对形成部分双链DNA片段，再利用K酶补平，获得双链DNA，过程如图13。
图13
图14

13. K酶是一种_________，合成的双链DNA有_________个碱基对.
14. 在利用K酶得到少数双链DNA分子之后，需要经过PCR获得更多相同的DNA分子并在基因两端加上限制酶识别序列，以便构建基因表达载体。PCR的原理如图14所示。图中引物为单链DNA片段,它是子链合成延伸的基础.从理论上推测，第六轮循环产物中含有引物A的DNA片段所占的比例为_________。在第_________轮循环产物中开始出现两条脱氧核苷酸链等长的DNA片段。
某乳业公司欲获得含有β-半乳糖苷酶的奶源，研发人员设计了图15所示的技术路线。图中kanR表示卡那霉素抗性基因，ampR表示氨苄青霉素抗性基因，SmaⅠ、EcoRⅤ、EcoRⅠ直线所示为三种限制酶的酶切位点.图中的“启动子"对应于mRNA的转录起始位点。
图15

15. 图15中将β—半乳糖苷酶基因插入载体,需要__________________(填限制酶名称），同时酶切载体和PCR产物。
16. 筛选含有重组运载体的大肠杆菌需要在含_________的培养基上进行.大肠杆菌作为理想的受体细胞,这是因为它_____________________________________________等特点。
17. 过程a一般采用的操作技术是_________。
18. 能使β-半乳糖苷酶基因在乳腺细胞中特异性表达的调控序列是_________.
A．启动子B．kanRC．复制起始点D．ampR
(四)回答下列有关微生物、基因工程和酶的问题
常见的酿酒酵母能利用葡萄糖，不能利用木糖发酵。若用转基因技术将发酵木糖的关键基因——木糖还原酶(XYL1)或木糖异构酶基因（XYLA）转入酿酒酵母中，均能培育出能利用木糖发酵产生酒精的酿酒酵母。图26表示XYL1基因与细菌pYMILP质粒重组的过程示意图.图中AMPr是氨苄青霉素抗性基因,其基因产物可使“碘-淀粉”复合物脱色，从而在含有“碘—淀粉”的固体平板上形成透明圈。转化成功的酿酒酵母中含AMPr基因的重组质粒拷贝数越多，透明圈越大。
图26

19. 据图26可知,目的基因的长度是_________bp；图中获取目的基因和切割质粒所用的限制性核酸内切酶分别是_________、_________,最终能形成重组质粒的原因是___________________________。
20. 图27是四个成功导入重组质粒的酵母菌的菌株（品系），在“碘-淀粉”的固体平板上的生长情况,其中目的基因表达量最高的是_________,根据题意,分析原因是_____________________________ ______________________________________________________。
21. 图28是不同温度条件下重组酿酒酵母菌株的木糖异构酶活性.据图推测，此酶最初来自于（ ）
A．嗜热细菌 B．大肠杆菌 C．葡萄球菌 D．乳酸杆菌
（五）基因工程。
λ噬菌体有极强的侵染能力，能在细菌中快速进行DNA复制，产生子代噬菌体，最终导致细菌破裂（称为溶菌状态）；或者整合到细菌基因组中潜伏起来，不产生子代噬菌体（称为溶原状态)。在转基因技术中常用λ噬菌体构建基因克隆载体，使其在受体细菌中大量扩增外源DNA，以备研究使用。相关操作如下图所示，请回答：
22. 组装噬菌体时,可被噬菌体蛋白质包装的DNA长度约为36～51kb，则λgtl0载体可插入的外源DNA的最大长度为_______kb；为获得较大的插入能力，在改造载体时可删除λ噬菌体DNA组成中的_______序列以缩短其长度.
23. λ噬菌体DNA上通常没有适合的标记基因，因此人工改造时需加装适合的标记基因，如上图λgtl0载体中的imm434基因，该基因编码一种阻止λ噬菌体进入溶菌状态的阻遏物。在构建基因克隆载体时,需用到的酶是_____________________,外源DNA的插入位置应位于imm434基因_______（之中/之外)，使经侵染培养后的受体菌处于_______状态，表明已成功导入目的基因。
24. 包装用的蛋白质与DNA相比,特有的化学元素是_______，若对其进行标记并做侵染实验，则实验结论是____________________________。
25. 假设上述含目的基因的外源模板链中的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_______。
26. 合成噬菌体所需的小分子原料主要是_____________________.分离纯化噬菌体重组DNA时,将经培养10小时左右的大肠杆菌—噬菌体的培养液超速离心，从_______（上清液、沉淀物）获得噬菌体。
(六)回答下列关于基因工程的问题。
口蹄疫是由口蹄疫病毒引起的一种偶蹄动物传染病，目前常用接种弱毒疫苗的方法预防。疫苗的主要成分是该病毒的一种结构蛋白VPI.科学家尝试利用转基因番茄来生产口蹄疫疫苗，过程如下图1所示。图2表示目的基因与pZHZ1质粒构建重组质粒的过程，E、F、G、H分别为A、B、C、D四种不同限制酶的酶切位点。请据图回答.
27. 如图1所示,口蹄疫病毒的遗传物质为RNA,则在过程①中，必须用到的酶是_________;在过程②中,必须用到的酶是__________________。
28. 图2所示，若限制酶A、B切割出的末端完全不同，那么用这种双酶切的方法构建重组质粒的优点是_____________________________________________。
29. 已知质粒pZHZ1的长度为3。7kb，（1kb=1000对碱基)其中EF区域长度为0。2kb,GE区域长度为0。8kb，FH区域长度为0。5kb.现分别用限制酶G、H切割重组质粒pZHZ2样品，结果被酶G切割成1。6kb和3。1kb两个片段，被酶H切割成1.2kb和3。5kb两个片段.据酶切结果判断VPI基因大小为_________kb，并将目的基因内部的酶G、酶H切割位点用相应的字母标注在答案纸的对应位置。
30. 过程⑥的培养基中除了加入各种必需营养物质和__________________________等激素外，还需要添加_________筛选出含有重组质粒的叶片小段。
31. 获得表达VPI蛋白的番茄植株以后，需要进行免疫效力的测定.具体方法是：将转基因番茄叶片提取液注射到豚鼠体内，每半个月注射一次,三次后检测豚鼠血液内产生的_________的数量.
（七）回答下列有关基因工程的问题。
32. 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，Apr表示抗青霉素的抗性基因，Tcr表示抗四环素的抗性基因.
33. 将两端用E1切开的Tcr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
34. 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____________、_____________。
35. 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(Tcr基因的长度为1200对碱基）用E2酶切后的片段长度为_________对碱基。
36. 若将外源的Tcr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_______________________________________________________________。
（八）回答下列有关遗传信息传递和表达的问题。
37. 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
38. 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.
39. 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_____________________。
40. 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。
41. 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
（九)回答下列有关遗传信息传递和表达的问题。
图17表示利用致病病毒M的表面蛋白基因和无害病毒N,通过基因工程制作重组M病毒疫苗的部分过程。其中①～⑤表示操作流程，a~h表示分子或结构。据图回答问题。
42. 基因工程除了微生物基因工程外，还有________________________.在图17所示过程中，获取目的基因的步骤是流程________（用图中编号回答）；在流程③中必需实施的步骤有______________________________________。
43. 在图17所示的整个过程中，用作运载体的DNA来自分子________（用图中字母回答）。
44. 下列关于质粒运载体的说法正确的是________(多选)。
A．使用质粒运载体是为了避免目的基因被分解
B．质粒运载体只能在与目的基因重组后进入细胞
C．质粒运载体可能是从细菌或者病毒的DNA改造的
D．质粒运载体的复制和表达也遵循中心法则
E．质粒运载体只有把目的基因整合到受体细胞的DNA中才能表达
F．没有限制酶就无法使用质粒运载体
45. 据图比较结构g和结构h的异同,并解释产生差异的原因______________________________________________________________________________________________________。
（十）回答下列有关遗传信息传递与表达的问题。
pIJ702是一种常用质粒（图20）,其中tsr为硫链丝菌素（一种抗生素）抗性基因；mel是黑色素合成基因，其表达能使白色的链霉菌菌落变成黑色菌落;而限制酶ClaI、BglII、Pst、SacI、SphI在pIJ702上分别只有一处识别序列。
46. 质粒DNA分子中的两条链靠___________键维系成双链结构。
47. 以SacI和SphI切取的目的基因置换pIJ702上0。4Kb（1Kb=1000对碱基）的SacI/SphI片段，构成重组质粒pZHZ8。上述两种质粒的限制酶酶切片段长度列在表4中.由此判断目的基因内部是否含有BglII切割位点，并说明判断依据_______________________________________________________.
48. 已知pIJ702上含mel基因的ClaI/PstI区域长度为2。5Kb，若用ClaI和PstI联合酶切pZHZ8,则参照表4数据可断定酶切产物中最小片段的长度为_________Kb。
49. 不含质粒的链霉菌在含硫链丝菌素固体培养基上的生长状况如表5所示。若要筛选接纳了pIJ702或pZHZ8的链霉菌细胞,所需的硫链丝菌素最小浓度应为_________ug/mL(填写表格中给定浓度）；含有重组质粒pZHZ8的菌落呈________色。
50. 上述目的基因来源于原核生物,其蛋白质编码序列（即编码从起始密码子到终止密码子之间的序列）经测定为1256对碱基,试判断对这段序列的测定是否存在错误？____________，并说明依据___________ _________________________________。
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