题目内容
15.草甘膦是一种非选择性、无残留灭生性除草剂.科学家从土壤农杆菌变种CP4中分离到抗草甘膦酶的基因,并转移到无抗草甘膦的大豆中,从而得到新的大豆品种.请回答:(1)在构建目的基因表达载体时,需用同种限制性核酸内切酶对含编码抗草甘膦酶基因的DNA和运载体进行酶切.
(2)基因表达载体除了带有抗草甘膦酶的基因以外,还必须含有启动子、终止子和标记基因等.
(3)请写出两种检测目的基因是否表达的方法:抗原-抗体杂交法和喷施草甘膦溶液.
(4)在检测进口大豆是否为转基因产品时,可用核酸探针进行检测.核酸探针可以用PCR技术进行基因克隆,此克隆过程是利用DNA复制的原理,利用该技术的前提是要有一段已知目的基因的核苷酸序列,需加入的酶是耐高温的DNA聚合(Taq)酶.
分析 基因工程技术的基本步骤:
(1)目的基因的获取:方法有从基因文库中获取、利用PCR技术扩增和人工合成.
(2)基因表达载体的构建:是基因工程的核心步骤,基因表达载体包括目的基因、启动子、终止子和标记基因等.
(3)将目的基因导入受体细胞:根据受体细胞不同,导入的方法也不一样.将目的基因导入植物细胞的方法有农杆菌转化法、基因枪法和花粉管通道法;将目的基因导入动物细胞最有效的方法是显微注射法;将目的基因导入微生物细胞的方法是感受态细胞法.
(4)目的基因的检测与鉴定:分子水平上的检测:①检测转基因生物染色体的DNA是否插入目的基因--DNA分子杂交技术;②检测目的基因是否转录出了mRNA--分子杂交技术;③检测目的基因是否翻译成蛋白质--抗原-抗体杂交技术.个体水平上的鉴定:抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等.
解答 解:(1)构建基因表达载体时,需用同种限制酶切割含有目的基因的外源DNA分子和运载体,其次需要用DNA连接酶将目的基因与运载体连接形成重组DNA.
(2)基因表达载体的组成包括目的基因(抗草甘膦酶的基因)、启动子、终止子和标记基因等.
(3)检测目的基因是否表达的方法:从分子水平上检测,可采用抗原-抗体杂交法;从个体水平上鉴定,可喷施草甘膦溶液,观察大豆的生存情况.
(4)基因克隆属于分子水平的克隆,可采用PCR技术,其原理是DNA复制;采用PCR技术扩增目的基因的前提是要有一段已知目的基因的核苷酸序列;PCR技术中有高温变性过程,因此需加入的酶是耐高温的DNA聚合(Taq)酶.
故答案为:
(1)限制性核酸内切
(2)标记基因
(3)抗原-抗体杂交法 喷施草甘膦溶液
(4)PCR DNA复制 要有一段已知目的基因的核苷酸序列 耐高温的DNA聚合(Taq)酶
点评 本题考查基因工程的相关知识,要求考生识记基因工程的原理、操作步骤,掌握各操作步骤中需要注意的细节;识记PCR技术的概念、原理、条件及过程,能结合所学的知识准确答题.
(1)Cas9系统最早在细菌体内发现,是细菌用来抵御噬菌体DNA等外源DNA片段入侵而建立的机制,相当于人类的免疫系统.
(2)为敲除Vash2基因,需要设计sgRNA(单链向导RNA),由图可知,sgRNA的一段序列能与Vash2基因进行碱基互补配对.研究者通过显微注射技术将sgRNA和Cas9mRNA导入小鼠受精卵.在受精卵中,sgRNA可以引导由Cas9mRNA通过翻译过程产生的Cas9酶在配对区域定点剪切,使Vash2基因片段Ⅱ(填图中罗马数字)发生缺失从而导致基因突变.
(3)被敲除基因的鼠经胚胎移植,最后获得44只F0代小鼠,经PCR检测和基因测序,从中选出1号、3号、5号、39号为阳性高效敲除小鼠.由于是随机敲除,导致不同个体丢失的基因片段大小不同,具体情况见表
| 编号 | 敲除的总片段长度(bp) | 敲除的有效片段长度(bp) |
| 1(♂) | 169 | 169 |
| 3(♂) | 196 | 196 |
| 5(♀) | 429 | 268 |
| 39(♀) | 483 | 200 |
(4)F1代小鼠相互交配得到F2代,将F2代小鼠进行Vash2基因PCR电泳检测,结果如图2所示.A、B、C三种小鼠中代表Vash2基因敲除纯合子的是A,这种类型的小鼠在F2代中的比例理论上为25%.
| A. | 二氧化碳和葡萄糖 | B. | 水和三碳化合物 | ||
| C. | 水和葡萄糖 | D. | 丙酮酸和三碳化合物 |
| A. | DNA复制 | B. | 基因突变 | C. | 翻译 | D. | 转录 |