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【题目】大肠杆菌β-半乳糖苷酶(Z酶)可催化底物(X-gal)水解产生蓝色物质。在pUC18质粒中,lacZ′ 编码Z酶氨基端的一个片段(称为α-肽),该质粒结构及限制酶识别位点如图甲所示。已知α-肽、缺失α-肽的Z酶片段单独存在时均无Z酶活性,共同存在时就会表现出Z酶活性。利用图乙中的DNA片段与pUC18质粒进行基因工程操作。

1)限制酶能催化双链DNA分子中___(填化学键名称)的断裂。本实验可使用限制酶___处理pUC18质粒和图乙中的DNA片段,再通过DNA连接酶连接,获得含目的基因的重组质粒。

2)用重组质粒转化大肠杆菌,然后将大肠杆菌接种到含氨苄青霉素的固体培养基上进行培养,由于未发生转化的大肠杆菌没有该质粒,因而不具有___,在该培养基上不能生长。从功能上划分,该培养基属于___培养基。

3)当上述培养基中含有X-gal时,生长出的菌落有蓝色和白色两种类型,其中含有重组质粒的大肠杆菌的菌落颜色为___,这是因为___。为保证能通过菌落颜色辨别出含有重组质粒的大肠杆菌,本实验作为受体细胞的大肠杆菌中Z酶基因应满足的条件是___

【答案】磷酸二酯键 SalI 氨苄青霉素抗性 选择 白色 目的基因与质粒连接后使lacZ′ 被破坏,不能合成α- 编码α-肽的DNA序列缺失,其他序列正常

【解析】

基因工程是狭义的遗传工程,基因工程的基本原理是让人们感兴趣的基因(即目的基因)在宿主细胞中稳定高效地表达。为了实现基因工程的目标,通常要有多种工具酶、目的基因、载体和宿主细胞等基本要素,并按照一定的程序进行操作,它包括目的基因的获得、重组DNA的形成,重组DNA导入受体细胞也称(宿主)细胞、筛选含有目的基因的受体细胞和目的基因的表达等几个方面。基因表达载体的构建(即目的基因与运载体结合)是实施基因工程的第二步,也是基因工程的核心。其构建目的是使目的基因能在受体细胞中稳定存在,并且可以遗传给下一代,同时,使目的基因能够表达和发挥作用。

1)限制酶能催化双链DNA分子中磷酸二酯键的断裂,将DNA降解。从图中可知,酶HindIII可破坏目的基因,而质粒和目的基因两侧都有酶SalI识别位点,因此本实验可使用限制酶SalI处理pUC18质粒和图乙中的DNA片段。

2)重组质粒上有氨苄青霉素抗性基因,由于未发生转化的大肠杆菌没有该质粒,因而不具有氨苄青霉素抗性,在含氨苄青霉素培养基上不能生长。从功能上划分,该培养基属于选择培养基,选择了含重组质粒的大肠杆菌。

3)从图中可知,重组质粒是用酶SalI分别处理过的质粒和目的基因片段形成的,重组质粒的lacZ′基因被破坏,不能合成β-半乳糖苷酶(Z酶),不能催化底物(X-gal)水解产生蓝色物质,故呈菌落白色。已知α-肽、缺失α-肽的Z酶片段单独存在时均无Z酶活性,共同存在时就会表现出Z酶活性,为保证能通过菌落颜色辨别出含有重组质粒的大肠杆菌,本实验作为受体细胞的大肠杆菌中Z酶基因应满足的条件是编码α-肽的DNA序列缺失,其他序列正常。

练习册系列答案
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【题目】对下图所示实验的分析,正确的是(

A.B系鼠和C系鼠的皮肤对于子代A系鼠而言是抗体

B.子代A系鼠体内的浆细胞裂解了移植的B系鼠皮肤细胞

C.注射淋巴细胞使子代A系鼠失去特异性免疫功能

D.子代A系鼠不排斥C系鼠皮肤的原因是无相应的效应T细胞

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【题目】阅读题

真正的癌基因竟然不在染色体上

早在上世纪,科学家在观察癌症患者的癌细胞分裂过程时发现,在常见的染色体外出现一些细小的被染色的颗粒,就是ecDNA,即染色体外DNA

从大小上来看,ecDNA小到几百碱基对,大到百万级碱基对甚至更大都有,而染色体DNA往往是几千万到几亿碱基对的规模。从形状上来看,ecDNA有的是线性,有的是环状,我们的重点是那些形成了环状结构的ecDNA

正常的染色体是由DNA和组蛋白包被组成,随着细胞的状态呈现出不同的压缩模式。而环状的ecDNA不容易降解,且没有着丝粒。虽然癌基因本身存在于染色体上,但是在发挥作用时,那些从染色体脱落下来的ecDNA上包含的基本上是癌基因,这些才是真正对癌症有意义的、高度活跃的癌基因。Mischel的研究团队对来自117位病人的肿瘤细胞系,8个非癌性人类细胞样本和10个永生非癌细胞系共2572个细胞进行研究,通过成像软件来检测细胞分裂过程中的ecDNA。发现几乎40%的癌症类型和近90%的脑部肿瘤异种移植模型均含有ecDNA,而在正常细胞中几乎从未检测到。

染色体是平均分配的。ecDNA没有着丝粒,所以它们往往是随机分配到复制后的细胞。而这一分配的差异也决定了ecDNA在细胞中发挥作用的方式和传统的染色体DNA有很大区别。研究者发现,ecDNA的染色质是十分活跃的,可以更加容易的被激活发生转录。

此外,ecDNA的环状结构可以让两个本来很远的DNA片段连接在一起,从而实现了超远距离的相互作用,如下图所示。当癌基因与邻近的增强子(起增加基因表达的作用)相互联系,就会促进癌症的发展。

ecDNA极大的增强癌细胞中基因的表达,让癌症恶化程度增强。前期也有研究证实使用相关的抑制剂可以消除ecDNA。但是ecDNA也有一系列逃脱办法。一旦药物撤离后,ecDNA就会死灰复燃。这也是癌症难以治愈的可能因素之一。

1ecDNA主要存在于___________中,它的遗传___________(“符合”或“不符合”)孟德尔遗传规律。

2)要观察ecDNA的形态,最好选择细胞分裂________期的细胞。在细胞分裂过程中,ecDNA和染色体DNA在子细胞中分配方式的区别是____________

3ecDNA上癌基因大量表达的原因是__________________

4)简述ecDNA上的癌基因比染色体上的癌基因更能发挥作用的原因。_________(至少答出3点)

5)结合本文信息,提出治疗癌症的思路。_________

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【题目】化学需氧量(COD)是衡量污水中有机污染物含量的重要指标。从某污水处理系统中分离出多种细菌,经分离筛选获得具有高效降低COD能力的菌株,过程如图所示。下列相关说法正确的是(

A.可用显微镜直接计数法统计菌液中的细菌数目来确定接种时菌液的最佳稀释倍数

B.制备牛肉膏蛋白胨固体培养基时,需在倒平板后进行灭菌操作

C.由菌落分布情况可知,在该固体培养基上接种的方法是平板划线法

D.挑取单菌落后接种到液体培养基中培养,目的是纯化菌株

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【题目】下图甲为某桑基鱼塘生态农业的模式图,图乙为图甲局部的能量流动示意图,其中字母代表相应能量。下列说法错误的是(

A.图乙中,输入蚕的能量可表示为B1+C1+D1

B.图乙中,蚕粪便中的能量属于第一营养级所同化的能量

C.图甲利用了物质循环再生和能量多级利用的生态学原理

D.桑树用于生长、发育和繁殖等生命活动的能量可用C表示

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【题目】如图表示反射弧中的传入神经元,a 结构位于感受器,下列说法正确的是 ( )

A.从功能上来说,b 为树突,d 为轴突

B.c 结构位于反射弧的反射中枢

C.若在d 处给予刺激,则可形成一次完整的反射

D.e 结构参与构成效应器

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【题目】如图 表示同一个初级卵母细胞形成的一个卵细胞和三个极体以及受精作用,则子一代一定患有的遗传病是(

A.红绿色盲

B.先天愚型

C.血友病

D.青少年型糖尿病

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【题目】糖尿病是我国高发的代谢性疾病。甲、乙、丙三人在社区检测出尿糖超标,为进一步弄清是否患糖尿病,又进行了血液检测。图1、图 2所示为空腹及餐后测定的结果。糖尿病血糖浓度标准为:空腹≥7.0 mmol/L,餐后 2h≥11.1 mmol/L。请回答下列问题:

1正常人进食后血糖浓度上升,胰岛素分泌增多。胰岛素降低血糖的机理主要是促进血糖进入细胞内转变为非糖物质或_____,并抑制_____的分解及非糖物质转化为葡萄糖。

2据检测结果,_____(甲//丙)可初步排除糖尿病,那么他检测出尿糖可能的原因是_____

A.一次性摄糖过多 B.低血糖患者

C.抗利尿激素分泌不足 D.肾小管重吸收功能障碍

3糖尿病患者往往还容易产生渴感,表现为多饮。请分析患者口渴多饮的原因:______________________________________________________

4结合检测结果,可以初步诊断_____(甲//丙)最有可能是Ⅱ型糖尿病,判断的依据是_____,他出现上述检测结果的原因可能有_____

A.自身抗体与胰岛素结合

B.自身致敏T细胞持续杀伤胰岛 B 细胞

C.自身抗体竞争性结合靶细胞膜上的胰岛素受体

D.胰岛 B 细胞膜上载体对葡萄糖的转运能力下降

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【题目】如图表示在不同处理条件(abc)下,某酶促反应生成物的量和反应时间的关系,则处理条件不可能是 ( )

A.温度不同B.酶制剂的量不同

C.反应底物的量不同D.pH不同

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