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【题目】科学家通过基因工程,成功利用非转基因棉A植株培育出抗虫转基因棉B植株,其过程如下图所示。

回答下列问题:

1)获取抗虫转基因棉B植株的操作程序主要包括四个步骤,其中核心步骤是____。启动子是一段特殊结构的DNA片段,它是____识别和结合的部位。

2)研究人员发明了一种新的基因转化法——农杆菌介导喷花转基因法,即将农杆菌悬浮液用微型喷壶均匀喷洒于棉花柱头和花药等器官上,该方法集合了农杆菌转化法和___ 两种转化法的优点。结合上图,分析其与农杆菌转化法相比,具有的优势是________

3)通过对Bt蛋白质三维结构图及氨基酸序列进行分析,发现若将该蛋白质结构中一段由14个氨基酸组成的螺旋结构缺失,结构变化后的Bt蛋白质能使棉铃虫具有更高的致死率。若要根据蛋白质工程的原理设计实验对Bt蛋白进行改造,以提高其致死率,实验设计思路是____

4)若要确认该改造的Bt基因是否在再生植株中正确表达,应检测此再生植株中该基因的____,如果检测结果呈阳性,再在田间试验中检测植株的____是否得到提高。

【答案】基因表达载体的构建 RNA聚合酶 花粉管通道法 不需要经过植物组织培养,转化成功后可直接获得种子 参照密码子表,找到合成该14个氨基酸的碱基对序列所在的某因位置,将这些碱某对序列进行缺失处理 表达产物(mRNA和蛋白质) 抗虫性

【解析】

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。

1)获取抗虫转基因棉B植株需要采用基因工程技术,该技术的核心步骤是基因表达载体的构建;启动子是RNA聚合酶识别和结合的部位。

2)农杆菌介导喷花转基因法是指将农杆菌悬浮液用微型喷壶均匀喷洒于棉花柱头和花药等器官上,可以使目的基因顺着花粉管进入胚囊中,所以该方法集合了农杆菌转化法和花粉管通道法两种转化法的优点。

该方法可以直接形成受精卵,所以具有的优势是不需要经过植物组织培养,转化成功后可直接获得种子。

3)蛋白质工程的基本途径:从预期的蛋白质功能出发,设计预期的蛋白质结构,推测应有的氨基酸序列,找到相对应的脱氧核苷酸序列(基因)以上是蛋白质工程特有的途径;以下按照基因工程的一般步骤进行。

再根据题干信息将该蛋白质结构中一段由14个氨基酸组成的螺旋结构缺失,结构变化后的Bt蛋白质能使棉铃虫具有更高的致死率可知,要根据蛋白质工程的原理对Bt蛋白进行改造,以提高其致死率,可参照密码子表,找到合成该14个氨基酸的碱基对序列所在的基因位置,将这些碱基对序列进行缺失处理。

4)若要确认该改造的Bt基因是否在再生植株中正确表达,应检测此再生植株中该基因的表达产物,如果检测结果呈阳性,说明该基因已经成功表达,还可再从个体水平上进行鉴定,即在田间试验中检测植株的抗虫性是否得到提高。

练习册系列答案
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【题目】2020412日,由军事科学院陈薇院士团队牵头研发的创新型重组疫苗产品——重组新冠病毒(腺病毒载体)疫苗正式在武汉开始受试者接种试验。腺病毒也会引起人类呼吸系统等不适,但只要不是免疫缺陷者,一般不会导致严重后果,可以被当做没有杀伤力的载体,将其一部分基因替换成新冠病毒的刺突糖蛋白S蛋白基因就可以得到重组病毒,然后接种于人体后就能达到类似接种牛痘病毒预防天花的效果。

注:ABCD是引物,箭头是延伸方向

1)图中是新冠病毒S蛋白基因可用PCR技术体外扩增,PCR技术的原理是___________,需经过变性→_______→延伸→重复过程,其中子链延伸需要引物,引物会与________结合,此处应该选用的引物种类是___________(用图中字母作答)。

2)新冠病毒S蛋白基因和载体重组时需要的一种工具酶是___________,与限制性核酸内切酶相比,它对所重组的DNA两端碱基序列_____(填“有”或“无”)专一性要求。

3)病毒基因表达依赖启动子,它是__________片段,位于基因的首端,是________识别和结合的部位,有了它才能驱动基因转录出mRNA

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【题目】血红蛋白是人和其他脊椎动物红细胞的主要成分,负责血液中O2CO2的运输。下面是血红蛋白的提取和分离的流程图。回答下列问题。

1)红细胞中血红蛋白的作用,体现了蛋白质的_________功能。

2)提取血红蛋白最好用哺乳动物的红细胞,主要原因是__________。采集新鲜血液前,要在采血容器中加入柠檬酸钠溶液,其目的是____________________

3)红细胞的洗涤要用_____________反复冲洗、离心,洗涤好的红细胞在蒸馏水和甲苯的作用下破裂,释放出血红蛋白。将分离的血红蛋白溶液进行透析的目的是去除___________的杂质。

4)凝胶色谱法是根据__________________分离蛋白质的有效方法。血红蛋白呈红色这一特点在凝胶色谱法分离血红蛋白中的作用是_______________________

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【题目】科学家通过诱导黑鼠体细胞去分化获得诱导性多能干细胞(iPS),继而利用iPS细胞培育出与黑鼠遗传特性相同的克隆鼠,流程如下:


1)从黑鼠体内获得体细胞后,对其进行的初次培养称为__________,培养的细胞在贴壁生长至铺满培养皿底时停止分裂,这种现象称为____________________

2)图中2-细跑胚胎可用人工方法从灰鼠子宫内获得,该过程称为__________;也可从灰鼠体内取出卵子,通过__________后进行早期胚胎培养获得。

3)图中重组囊胚通过__________技术移入白鼠子宫内继续发育。

4)小鼠胚胎干细胞(ES)可由囊胚的__________分离培养获得。iPSES细胞同样具有发育全能性,有望在对人类iPS细胞进行定向__________后用于疾病的细胞治疗。

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【题目】艾滋病(AIDS)是由于感染HIV引起的一类传染病,人体感染HIV后体内HIV浓度和T细胞浓度随时间变化如图。下列有关叙述正确的是

A.HIV的遗传物质为DNA,艾滋病患者常死于其他病原体的感染

B.曲线AB段,HIV直接利用T细胞内的葡萄糖作为能源物质

C.曲线BC段,HIV浓度下降主要是体液免疫和细胞免疫共同作用的结果

D.曲线FG段,人体的细胞免疫能力大大下降,体液免疫基本不受影响

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【题目】如图甲为反射弧结构模式图,图乙为图甲中结构c的放大图,图丙为图甲神经纤维上产生兴奋时的电位变化示意图。据图分析回答下列问题

1)图甲中a表示反射弧中的____。在e处实施刺激引起肌肉收缩____(填“属于”或“不属于”)反射。生活在刺激丰富的环境中的孩子,大脑皮层厚度会增加,图甲中结构[]____数量将增加。

2)兴奋在图乙所示结构中的传递是单向的,原因是____。当兴奋传至突触小体时会引起细胞膜上Ca2通道打开,并使Ca2内流,从而促进神经递质的释放,图中的神经递质会引发后一个神经元____(填“兴奋”或“抑制”)。图乙中兴奋传递涉及的信号转换为____

3)图丙中ce过程中细胞膜外的电位变化为____

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【题目】下图为某种生物学效应与相关变量之间的关系曲线,对该曲线所反映的生物学过程或特点分析不正确的是

A. 若该曲线表示种群的增长速率与时间的关系,在ac时期种群的出生率大于死亡率

B. 若该曲线表示池塘水体中某重金属污染物随时间的含量变化,表明池塘生态系统有一定的自我调节能力

C. 若该曲线表示生长素浓度对某一器官所起作用的关系,那么bc段表示起抑制作用

D. 若X和Y分别表示某种环境中的两个不同的生物种群,那么该曲线显示X和Y为竞争关系

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A.①过程只能产生一种杂交瘤细胞

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