下面是将某细菌的基因A导入大肠杆菌内,制备“工程菌”的示意图。
请据图回答:
⑴获得A有两条途径:一是以A的mRNA为模板,在_______酶的催化下,合成互补的单链DNA,然后在________作用下合成双链DNA,从而获得所需基因;二是根据目标蛋白质的_______序列,推测出相应的mRNA序列,然后按照碱基互补配对原则,推测其DNA的________序列,再通过化学方法合成所需基因。
⑵利用PCR技术扩增DNA时,需要在反应体系中添加的有机物质有________、_______、4种脱氧核苷酸三磷酸和耐热性的DNA聚合酶,扩增过程可以在PCR扩增仪中完成。
⑶由A和载体B拼接形成的C通常称为______。
⑷在基因工程中,常用Ca2+处理D,其目的是______________________。
转录酶 DNA聚合酶 氨基酸 脱氧核苷酸 引物 目的基因模板(A基因) 基因表达载体 使其成为感受态细胞,使大肠杆菌更容易吸收重组DNA分子
【分析】
本题考查基因工程的知识,意在考查考生理论联系实际,综合运用所学知识解决自然界和社会生活中的一些生物学问题的能力。
【详解】
⑴利用逆转录法合成目的基因的过程是:以mRNA为模板,在逆转录酶的催化作用下合成单链DNA,然后在DNA聚合酶作用下,合成双链DNA分子;蛋白质工程合成目的基因的过程是:根据目标蛋白质的氨基酸序列,推测相应的mRNA序列,然后按照碱基互补配对原则,推测DNA中脱氧核苷酸的排列顺序,通过化学方法合成。
⑵PCR过程中需要酶、底物、模板、引物和能量等条件。
⑶目的基因和运载体结合,形成基因表达载体。
⑷在利用大肠杆菌做受体细胞时,需要先用Ca2+处理,使之成为感受态细胞,有利于其吸收重组DNA分子。
过程 | 说明 | 图解 |
变性 | 当温度上升到90℃以上时,双链DNA解聚为单链 | ![]() |
复性 | 温度下降到50℃左右,两种引物通过碱基互补配对与两条单链DNA结合 | ![]() |
延伸 | 72℃左右时,TaqDNA聚合酶有最大活性,可使DNA新链由5'端向3'端延伸 | ![]() |
细胞内DNA复制 | 体外DNA扩增(PCR) | ||
不同点 | 解旋 | 在解旋酶作用下边解旋边复制 | 80~100℃高温解旋,双链完全分开 |
酶 | DNA解旋酶、DNA聚合酶 | TaqDNA聚合酶 | |
引物 | RNA | DNA、RNA | |
温度 | 体内温和条件 | 高温 | |
相同点 | ①需提供DNA模板 ②四种脱氧核苷酸为原料 ③子链延伸的方向都是从5'端到3'端 |
项目 | 说明 | |
原理 | DNA在260nm的紫外线波段有一强烈吸收峰,峰值大小与DNA的含量是正相关 | |
过程 | 稀释 | 2μLPCR反应液,加入98μL蒸馏水,即将样品进行50倍稀释 |
对照调零 | 以蒸馏水作为空白对照,在波长260nm处,将紫外分光光度计的赌注调节至零 | |
测量 | 取DNA稀释液100μL至比色杯中,测定260nm处的光吸收值 | |
计算 | DNA含量(μg/mL)=50×(260nm的读数)×稀释倍数 |
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科研人员通过观察老年(65岁~79岁)14例、高龄(80岁~89岁)16例及长寿老人(≧90岁)12例,肝、脾组织基因组DNA含量的变化及差异,探讨衰老进程中DNA含量变化的规律,并为今后的衰老相关研究提供实验数据。实验的主要操作步骤如下:
一、称取组织100mg放入-80℃冰箱;
二、将组织放入1.5ml离心管中,同时加入样品裂解液,并用微量电动匀浆器充分匀浆;
三、加入蛋白酶,56℃消化48h,90℃高温蛋白质变性1h;
四、加入______酶和缓冲液,37℃水浴锅中放置1h,以去除样品中的RNA;
五、加入等体积的冷乙醇,离心取‚______;
六、缓冲液溶解DNA,进行DNA的含量和纯度检测。
实验结果如下表:
组 别 | 肝组织 | 脾组织 | ||
DNA 含量(mg/mL) | OD260/OD280 | DNA 含量(mg/mL) | OD260/OD280 | |
65~79岁 | 1.464 | 1.858 | 1.723 | 2.059 |
80~89岁 | 0.310 | 1.399 | 0.938 | 2.028 |
≧90岁 | 1.147 | 1.795 | 1.688 | 1.973 |
(注:表中OD260反映溶液中核酸的浓度,OD280反映溶液中蛋白质或氨基酸的浓度。理论上,纯DNA溶液的OD260/OD280为1.8。若比值大于1.8表示存在RNA残留,若小于1.8表示存在蛋白质污染)
请据表回答:
(1)推测第二步中样品裂解液的作用是______。
(2)补全实验步骤(______________);(______________)。
(3)与肝组织相比,从脾组织中提取的DNA中含有的______杂质更多,因此在提取脾组织中DNA时,上述实验流程可以怎样改进:______。
(4)无论肝组织还是脾组织中,高龄组DNA含量总比老年组少,说明在一定年龄范围内, DNA含量随着年龄的增长逐渐减少,说明DNA含量减少可能是______的分子基础。但长寿老人比高龄组的DNA含量显著增高,科学家推测可能长寿老人体内存在长寿基因,保持了对DNA______,减少了DNA的损伤,从而延缓了细胞的衰老。
(5)本研究可能存在一些不足,请指出其中的一项是______。