Question

【题目】青蒿素是治疗疟疾的重要药物，利用雌雄同株的野生型青蒿（二倍体，体细胞染色体数为18），通过传统育种和现代生物技术可培育高青蒿素含量的植株。请回答问题：

（1）假设野生型青蒿白青秆（A）对紫红秆（a）为显性，稀裂叶（B）对分裂叶（b）为显性，两对性状独立遗传，则野生型青蒿最多有__________种基因型；若F1代中白青秆、稀裂叶植株所占比例为3/8，则其杂交亲本的基因型组合为AaBb与__________；F1代白青秆、分裂叶植株中，纯合子所占比例为_________。

（2）四倍体青蒿中青蒿素含量通常高于野生型青蒿，低温处理野生型青蒿正在有丝分裂的细胞会导致染色体不分离，从而获得四倍体细胞并发育成植株。四倍体青蒿植株体细胞中，染色体数最多为_______条。

（3）从青蒿中分离了cyp基因（下图为基因结构示意图，其中J、L、N区段为编码区中的外显子，参与蛋白质的编码；K、M区段为编码区中的内含子，不参与蛋白质的编码），其编码的CYP酶参与青蒿素合成。

①若该基因一条单链中（G+T）：（A+C）=2/3 ，则其互补链中（G+T）：（A+C）=__________。

②该基因经改造能在大肠杆菌中表达。将该基因导入大肠杆菌前，通常用__________处理大肠杆菌，使其成为感受态。

③若cyp基因的一个碱基对被替换，使CYP酶的第50位氨基酸由谷氨酸变为缬氨酸，则该基因碱基对被替换的区段是__________（填字母），该变异类型为__________。

【答案】 9 aaBb或 Aabb 0或1/3 72 2/3 Ca2+ L 基因突变

【解析】试题分析：本题考查基因自由组合定律、基因突变、染色体变异和DNA分子结构的相关知识，意在考查学生的识记、识图能力和判断能力，运用所学知识综合分析问题的能力。由题意知，野生型青蒿白青秆（A）对紫红秆（a）为显性，稀裂叶（B）对分裂叶（b）为显性，两对性状独立遗传，因此遵循基因的自由组合定律；由于自由组合定律同时遵循分离定律，因此可以将自由组合问题转化成若干个分离定律问题进行解答；DNA是由两条链组成的，两条链上的碱基遵循A与T配对、G与C配对的碱基互补配对原则，配对的碱基相等；低温诱导多倍体形成的原理是低温抑制纺锤体的形成，抑制细胞正常的分裂而使细胞内的染色体加倍。

（1）在野生型青蒿的秆色和叶型这两对性状中，控制各自性状的基因型各有3种（AA、Aa和aa及BB、Bb和bb），由于控制这两对性状的基因是独立遗传的，基因间可自由组合，故基因型共有3×3=9种。F1中白青秆、稀裂叶植株占3/8，即P（A_B_）=3/8，由于两对基因自由组合，可分解成1/2与3/4，所以一对基因是测交，一对基因是杂合子自交，即亲本可能是AaBb×aaBb或AaBb×Aabb。当亲本为AaBb×aaBb时，F1中白青秆、分裂叶的基因型为Aabb，全为杂合子，即纯合子的概率为0；当亲本为AaBb×AaBb时，其后代白青秆、分裂叶的基因型及比例为Aabb：AAbb=2:1，因此纯合子占1/3。

（2）据题意可知，二倍体野生型青蒿的体细胞染色体数为18，经秋水仙素处理后，变为四倍体，染色体数为36。四倍体青蒿植株体细胞中，染色体数最多时为有丝分裂后期，此时染色体数目加倍，为72条。

（3）①根据DNA的碱基互补配对原则，（G+T）：（A+C）在在两条单链中是互为倒数的，所以若该基因一条单链中（G+T）：（A+C）=2/3，则其互补链中（G+T）：（A+C）=3/2。②该基因经改造能在大肠杆菌中表达。将该基因导入大肠杆菌前，通常用Ca2+处理大肠杆菌，使其成为感受态。③cyp基因中只有编码区的外显子区段能编码蛋白质，该基因控制合成的CYP酶的第50位由外显子的第150、151、152对脱氧核苷酸（3×50=150，基因中模板链中每3个连续脱氧核苷酸决定一个氨基酸）决定，因此该基因突变发生在L区段内（81+78=159）。该变异类型为基因突变。

【题型】非选择题
【结束】
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【题目】为研究肝癌致病机理，科研工作者利用下图所示的差异杂交法和基因工程获取相关癌基因以作进一步研究。请据图回答问题：

（1）图1中，A过程需要用__________酶，D过程需要回收__________（填“未杂交”或“杂交分子”）的含32P的cDNA单链，继而通过人工合成，获得__________， 并用其构建基因文库。

（2）从图1构建的基因文库中获取的目的基因，一般还需进行人工改造后才能用于基因表达载体的构建，改造内容除了在基因两端添加限制酶的识别序列外，还需添加__________，以便其随载体导入到受体细胞后，能正常调控表达过程。

（3）上图2为改造后的目的基因。图3为两种质粒，其中Ampr为氨苄青霉素抗性基因，Tetr为四环素抗性基因，lacZ为蓝色显色基因，其表达产物可使底物X-Gal呈蓝色。EcoRⅠ（0.7Kb）、NotⅠ（1.2Kb）等为限制酶及其切割位点与复制原点之间的距离（1kb=1000个碱基对）。

①图3中能作为载体的最理想的质粒是__________（填“X”或“Y”），用选定的质粒与图2的目的基因构建基因表达载体时，应选用的限制酶是__________。为筛选出成功导入目的基因的受体细胞，培养基中应适量添加__________。

②若用EcoRⅠ完全酶切上述①中获得的重组质粒，并进行电泳观察，可出现四种长度不同的片段，其长度分别为1.7kb、5.3kb、__________。

Answer 1

【答案】 逆转录酶 未杂交 双链cDNA 启动子和终止子 X NotⅠ 四环素和X-Gal 3.1kb 和3.9kb

【解析】试题分析：本题考查基因工程的相关知识，意在考查学生能理解所学知识的要点，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。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：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-DNA分子杂交技术；②检测目的基因是否转录出了mRNA：DNA-RNA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。

（1）据图可知图1为构建基因文库的过程，其中需要单链mRNA通过A过程形成杂交双链分子，需要逆转录酶，D过程需要回收为杂交的含32P的cDNA单链，继而通过人工合成，获得双链cDNA， 并用其构建基因文库。

（2）基因表达载体的组成包括启动子、目的基因、标记基因和终止子。其中启动子与终止子能正常调控表达过程，使基因表达开始或终止。因此从图1构建的基因文库中获取的目的基因，人工改造后才能用于基因表达载体的构建，改造内容除了在基因两端添加限制酶的识别序列外，还需添加启动子和终止子。

（3）质粒X既有四环素抗性基因（Tetr），又有蓝色显色基因（lacZ），便于对目的基因进行检测和筛选。因此能作为载体的最理想的质粒是X，NotⅠ的切割位点位于目的基因的两侧，不会破坏目的基因，而EcoRⅠ的切割位点位于基因的中间，会破坏目的基因，因此用选定的质粒与图2的目的基因构建基因表达载体时，应选用的限制酶是NotⅠ，为筛选出成功导入目的基因的受体细胞，培养基中应适量添加四环素和X-Gal。②若用EcoRⅠ完全酶切上述①中获得的重组质粒，并进行电泳观察，可出现四种长度不同的片段，分析重组质粒，合并重复的长度可知其长度分别为1.7kb、5.3kb、3.1kb 和3.9kb。