黄花蒿中含有的脂类化合物青蒿素,是治疗疟疾的特效药。目前从野生黄花蒿中提取的青蒿素在市场上已经供不应求。因此研究人员采用了多种不同技术来获取更多的青蒿素。请分析相关问题:
(1)利用植物组织培养技术快速繁殖黄花蒿。
选取黄花蒿的离体组织作为外植体,先经过_______ 过程,获得愈伤组织,再经过_______ 过程,得到黄花蒿幼苗。该培养过程中除需要控制适宜的温度、无菌等环境条件外,培养基中要加入充分而全面的营养物质以及_______ 。由于_______ ,所以离体繁殖速度比常规繁殖方法要快数万倍。
(2)以植物细胞为反应器获取青蒿素。
①制备黄花蒿单细胞悬液。细胞分离常用方法有三种方法:其一是直接从外植体分离,包括机械法或酶解法,后者常用_______ 酶处理;其二是愈伤组织诱导法,愈伤组织相对松散,可直接放入_______ 在摇床上进行振荡培养,获得单细胞悬浮液;其三是原生质体培养法,在0.5-0.6mol/L的甘露醇溶液(作用是_______ )中,用纤维素酶和果胶酶处理根尖、叶片、愈伤组织等细胞,获得球形的原生质体,然后在适宜条件下诱导再生出_______ ,获得单个植物细胞。
②特定细胞系的培养。上述细胞经过初步培养,选出_______ 的细胞,在液体培养基中进行悬浮培养,获得大量能合成青蒿素的细胞系,用于工业化生产。在该培养过程中,能影响青蒿素产量的因素除培养基因素外,还有哪些因素?_______ (列举两项)
③产物分离。根据青蒿素易溶于有机溶剂的特性,可以采用_______ 法分离产物。
(3)利用转基因技术培育生产青蒿素前体的酿酒酵母。
该方法是将青蒿素的前体物质青蒿酸合成过程中的两种关键酶的基因作为目的基因,导入酵母细胞,其技术的核心是_______ ,与植物细胞培养相比有哪些优点?_______ (列举两项)
(1)利用植物组织培养技术快速繁殖黄花蒿。
选取黄花蒿的离体组织作为外植体,先经过
(2)以植物细胞为反应器获取青蒿素。
①制备黄花蒿单细胞悬液。细胞分离常用方法有三种方法:其一是直接从外植体分离,包括机械法或酶解法,后者常用
②特定细胞系的培养。上述细胞经过初步培养,选出
③产物分离。根据青蒿素易溶于有机溶剂的特性,可以采用
(3)利用转基因技术培育生产青蒿素前体的酿酒酵母。
该方法是将青蒿素的前体物质青蒿酸合成过程中的两种关键酶的基因作为目的基因,导入酵母细胞,其技术的核心是
更新时间:2022-05-24 15:37:46
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【推荐1】科研工作者将径柳匙叶草液泡膜 Na+/K+逆向转运蛋白基因(TaNHX2 基因)转移到棉花细胞内,获得了耐盐新品种。图 1 是含有目的基因的 DNA 片段,Sau3AⅠ、EcoRⅠ、BamHⅠ为三种限制酶(Sau3AⅠ、BamHⅠ切割形成的黏性末端相同);图 2 是农杆菌 Ti 质粒结构示意图。请分析回答问题:
(1)将径柳匙叶草不同基因的 DNA 片段导入受体菌的群体中储存,再根据目的基因的特定序列从受体菌中提取该基因,这种获取目的基因的方法称为____________ 。
(2)计划用 EcoR Ⅰ 分别切割图 1 中 DNA 片段和图 2 所示质粒,以构建基因表达载体。
①构建表达载体除限制酶外还需要的工具酶是_____________ ;
②本方案的缺陷是:可能导致___________________ 以及目的基因与质粒的反向连接。
③为避免上述缺陷,最佳方案是用________ 切割图1的DNA,用________ 切割图2质粒。
(3)目的基因成功导入受体细胞后,还需要利用_________________ 技术才能得到转基因棉花苗,这一技术的原理是_________________ 。
(4)要在个体生物学水平上检测耐盐新品种的培育效果,检测方法是_____________ 。
(1)将径柳匙叶草不同基因的 DNA 片段导入受体菌的群体中储存,再根据目的基因的特定序列从受体菌中提取该基因,这种获取目的基因的方法称为
(2)计划用 EcoR Ⅰ 分别切割图 1 中 DNA 片段和图 2 所示质粒,以构建基因表达载体。
①构建表达载体除限制酶外还需要的工具酶是
②本方案的缺陷是:可能导致
③为避免上述缺陷,最佳方案是用
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(4)要在个体生物学水平上检测耐盐新品种的培育效果,检测方法是
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解题方法
【推荐2】科学家将番茄(2N)和马铃薯(4N)利用如图技术得到“番茄—马铃薯”植株,请回答下列问题。
(1)获得a、b所选用的酶为___________ 。
(2)图示技术名称是___________ ;由d能培育成完整的植株,其依据的原理是___________ 。
(3)过程②为原生质体融合,所用的化学诱导剂一般是___________ ,③过程成功的标志是___________ 。
(4)诱导f中植株生根的过程中,培养基中生长素与细胞分裂素的比值较④过程___________ 填(“高”或“低”);若番茄细胞内含m条染色体,马铃薯细胞内含n条染色体,则“番茄-马铃薯”杂种植株的体细胞内含___________ 条染色体。
(1)获得a、b所选用的酶为
(2)图示技术名称是
(3)过程②为原生质体融合,所用的化学诱导剂一般是
(4)诱导f中植株生根的过程中,培养基中生长素与细胞分裂素的比值较④过程
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【推荐3】从紫草细胞内提取得到的紫草宁具有抗炎、抑制癌细胞增殖的作用,下图表示获得紫草宁的2种工艺路线,请回答下列相关问题:(1)为防止培养过程中出现病毒污染,应选择紫草的_______ 作为外植体,外植体经消毒处理后,需用无菌水冲洗多次,目的_______ 。图中愈伤组织再分化得到紫草植株的途径属于_______ 。
(2)因为愈伤组织_______ 、细胞_______ 等特点,从而有利于获得生长迅速、单细胞或细胞团比较小的悬浮细胞系。用射线照射悬浮细胞系后,在显微镜下挑取单个细胞分别进行培养得到多个悬浮细胞系,_______ 后收集细胞并称重,通过一定的方法获得______ 数据,选取数值最小的数据作为高产细胞株。获取得到的高产细胞株常需进行多次传代培养来确定是否为稳定的高产细胞株,因为细胞在传代过程中会发生_______ ,导致数据出现增大的现象。
(3)下图表示在发酵培养中接种细胞密度与细胞收获量、紫草宁含有率(培养14天)关系的实验结果: 注意:紫草宁含有率是指紫草宁质量/细胞收获量
根据实验结果可推测当接种细胞密度超过6g.dry wt./L时,细胞内紫草宁合成会____ ,从而导致紫草宁含有率的下降。根据图中数据,在发酵培养中选择按种细胞密度为6g.dry wt./L而不是接种细胞密度为4g.dry wt./L的原因是_______ 。在发酵培养过程中,培养基的成分组成、浓度、_______ 效率,也会影响到紫草宁含有率。在培养过程中,要不断通入无菌空气并进行搅拌的目的是_______ 和_______ 。
(2)因为愈伤组织
(3)下图表示在发酵培养中接种细胞密度与细胞收获量、紫草宁含有率(培养14天)关系的实验结果: 注意:紫草宁含有率是指紫草宁质量/细胞收获量
根据实验结果可推测当接种细胞密度超过6g.dry wt./L时,细胞内紫草宁合成会
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【推荐1】植物组织培养技术在科学研究和生产实践中得到了广泛的应用。研究表明:在植物组织培养过程中,外源的生长调节剂的比例会影响愈伤组织的生长和分化,相对高的IAA(生长素)/KT(细胞分裂素类似物)有利根形成,反之有利芽形成。研究人员先将离体的烟草细胞培养形成愈伤组织,然后将愈伤组织分割接种到含有不同比例IAA和KT的MS培养基中培养。实验处理与结果如下表。(表中各培养基的生长调节剂浓度单位是mg/L)。回答下列问题:
(1)植物微型繁殖技术的特点有__________ 。
(2)为了获得脱毒苗,可以选取植物的__________ 进行组织培养。若为了获得细胞产物,则只需培养到__________ 阶段。
(3)从叶片的叶肉细胞到获得胚状体的过程中,需要经过__________。
①无丝分裂②有丝分裂③减数分裂④原代培养⑤传代培养⑥植物体细胞杂交⑦细胞融合⑧脱分化⑨再分化
(4)利用植物组织培养技术将一个细胞培养成一个完整植株的基本程序是__________ (用文字和箭头图表示)。需要在培养基中加入植物激素调整细胞分裂、分化的是__________ 阶段。
(5)愈伤组织形成和生长、分化常在MS培养基上进行,据此推断MS培养基中的碳源是__________ (填“有机碳源”或“无机碳源”)。
(6)上述实验结果支持题干中的观点,判断的依据是__________ 。
编号 | MS培养基中的激素含量 | 分化情况 | |
IAA | KT | ||
1 | 0 | 0 | 不分化 |
2 | 0 | 2 | 分化芽 |
3 | 2 | 0 | 分化根 |
4 | 0.2 | 2 | 分化芽 |
5 | 2 | 0.2 | 不分化 |
6 | 0.02 | 2 | 分化芽 |
7 | 2 | 0.02 | 分化根 |
(2)为了获得脱毒苗,可以选取植物的
(3)从叶片的叶肉细胞到获得胚状体的过程中,需要经过__________。
①无丝分裂②有丝分裂③减数分裂④原代培养⑤传代培养⑥植物体细胞杂交⑦细胞融合⑧脱分化⑨再分化
A.①④⑤⑦⑧ | B.②⑧⑨ | C.②④⑤⑥⑧⑨ | D.③⑥⑧⑨ |
(5)愈伤组织形成和生长、分化常在MS培养基上进行,据此推断MS培养基中的碳源是
(6)上述实验结果支持题干中的观点,判断的依据是
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【推荐2】中医治疗疾病多用复方,三白草和鱼腥草是同科不同属的两种常见药用植物,二者因疗效相近且具有叠加效应常被用作“药对”,在我国全年可采收两次。研究者欲利用原生质体融合技术将复方的配伍(两种或两种以上药物配合使用)提前到个体生长或生产过程,并实现有效成分的工厂化生产,具体操作如图1。
(1)取鱼腥草和三白草充分展开的嫩叶片,用70%乙醇和2%的次氯酸钠对其________ (填“消毒”或“灭菌”),用无菌水冲洗叶片5次,去除残留于叶片上的药剂,处理后的叶片撕去表皮,切成1mm薄片备用。
(2)过程①通过酶解法去除________ 获取原生质体,并向三白草和鱼腥草细胞酶解液中分别加入红、绿荧光色素(带荧光色素的原生质体仍能融合和再生)。过程②利用化学诱导剂________ 诱导融合,随后在荧光显微镜下选择带________ 的杂种原生质体。
(3)科研人员研究不同的原生质体密度对三白草和鱼腥草原生质体融合率的影响,结果如图2。
注:双核异核融合体指具有两个不同来源细胞核的细胞。
由图2可知促进三白草和鱼腥草原生质体融合的最适密度为________ 个·mL-1,高于此密度不利于形成双核异核融合体的原因是________________ (写出一种可能)。
(4)通常情况下,能增加免疫器官的重量表明该物质具有一定的增强免疫力的作用。为判断融合体对动物免疫力的影响,科研人员取同种小鼠30只,雌雄各半,随机均分为三组,实验处理如下表。
①在表格中将C组的实验处理补充完整________ 。
②若实验结果为______________ ,则支持利用原生质体融合技术将复方的配伍提前并实现有效成分的工厂化生产。
(1)取鱼腥草和三白草充分展开的嫩叶片,用70%乙醇和2%的次氯酸钠对其
(2)过程①通过酶解法去除
(3)科研人员研究不同的原生质体密度对三白草和鱼腥草原生质体融合率的影响,结果如图2。
注:双核异核融合体指具有两个不同来源细胞核的细胞。
由图2可知促进三白草和鱼腥草原生质体融合的最适密度为
(4)通常情况下,能增加免疫器官的重量表明该物质具有一定的增强免疫力的作用。为判断融合体对动物免疫力的影响,科研人员取同种小鼠30只,雌雄各半,随机均分为三组,实验处理如下表。
组别 | A组 | B组 | C组(空白对照组) |
实验处理 | 三白草和鱼腥草杂种愈伤组织的蒸馏水提取物 | 三白草和鱼腥草直接混合后的蒸馏水提取物 | ________ |
每天一次等量灌胃,连续一周,检测各组小鼠的胸腺重量 |
①在表格中将C组的实验处理补充完整
②若实验结果为
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【推荐3】下图是植物细胞杂交过程示意图,请据图回答:
(1)②过程的发生,必须进行人工诱导。动物细胞融合与人工诱导原生质体融合常用的方法中不同的是_________________ 诱导法。
(2)植物体细胞融合完成的标志是________________ 。与过程③密切相关的具有单层膜结构的细胞器为________________ 。d形成后,常用________________ 技术得到杂种植株。
(3)植物体细胞杂交在育种工作中具有广泛的应用价值,其突出的优点是可以________________ 。
(4)在④⑤培养过程中,除了提供水分、无机盐、糖类、维生素及氨基酸外,往往还需要在培养基中加________________ 。20世纪80年代,利用此技术生产的世界上首例药用植物细胞工程产品——紫草宁,培养将进行到______ (填字母编号)即可。
(1)②过程的发生,必须进行人工诱导。动物细胞融合与人工诱导原生质体融合常用的方法中不同的是
(2)植物体细胞融合完成的标志是
(3)植物体细胞杂交在育种工作中具有广泛的应用价值,其突出的优点是可以
(4)在④⑤培养过程中,除了提供水分、无机盐、糖类、维生素及氨基酸外,往往还需要在培养基中加
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【推荐1】在培养基中存在乳糖时,能诱导野生型大肠杆菌产生β-半乳糖苷酶,该酶可催化乳糖水解成单糖。乳糖水解完毕后,β-半乳糖苷酶的含量迅速恢复到诱导前的状态。有活性的β-半乳糖苷酶还可以作用于显色剂X-gal产生蓝色化合物。
回答下列问题:
(1)乳糖在β-半乳糖苷酶的催化下水解,产物是_______ 。一般情况下,培养野生型的大肠杆菌菌落呈白色,若要使得菌落呈蓝色,根据以上显色原理,需要在培养基中添加的物质是_______ 。
(2)以添加的乳糖含量作唯一自变量,配制了多组培养基来培养野生型大肠杆菌。在相同的条件下培养一段时间后发现,有多组菌落呈白色,也有多组菌落呈蓝色。推测该结果的出现可能与β-半乳糖苷酶作用于X-gal产生蓝色化合物需要较长的时间有关。若该推测正确,则上述实验的自变量设置与实验结果的对应关系是_______ 。
(3)大肠杆菌拟核DNA中,能够编码完整β-半乳糖苷酶的基因记作lacZ',编码不完整β-半乳糖苷酶的基因记作lacZ。某突变型大肠杆菌编码β-半乳糖苷酶的基因是lacZ。下图是一种质粒载体PO的结构图,其中的lacZ'基因编码的多肽链无β-半乳糖苷酶的活性,但与lacZ-编码的多肽链共存时,两种肽链可以互补为有活性的β-半乳糖苷酶。(Amp'表示氨苄青霉素抗性基因;MCS是允许外源DNA插入的位点,目的基因插入成功后会造成lacZ'基因失活)
基因工程中,以突变型大肠杆菌为受体菌进行转化时,转化状况有三种:未被转化、含有质粒载体PO、含有MCS插入了目的基因的重组质粒P1。为区分这三种大肠杆菌,当培养基中营养成分和显色所需物质齐备且添加了氨苄青霉素的条件下,上述三种大肠杆菌的生长结果依次是_______ 、_______ 、_______ 。利用大肠杆菌的生长结果来区分转化状况,这属于基因工程操作步骤中的_______ 。(写步骤名称)。
回答下列问题:
(1)乳糖在β-半乳糖苷酶的催化下水解,产物是
(2)以添加的乳糖含量作唯一自变量,配制了多组培养基来培养野生型大肠杆菌。在相同的条件下培养一段时间后发现,有多组菌落呈白色,也有多组菌落呈蓝色。推测该结果的出现可能与β-半乳糖苷酶作用于X-gal产生蓝色化合物需要较长的时间有关。若该推测正确,则上述实验的自变量设置与实验结果的对应关系是
(3)大肠杆菌拟核DNA中,能够编码完整β-半乳糖苷酶的基因记作lacZ',编码不完整β-半乳糖苷酶的基因记作lacZ。某突变型大肠杆菌编码β-半乳糖苷酶的基因是lacZ。下图是一种质粒载体PO的结构图,其中的lacZ'基因编码的多肽链无β-半乳糖苷酶的活性,但与lacZ-编码的多肽链共存时,两种肽链可以互补为有活性的β-半乳糖苷酶。(Amp'表示氨苄青霉素抗性基因;MCS是允许外源DNA插入的位点,目的基因插入成功后会造成lacZ'基因失活)
基因工程中,以突变型大肠杆菌为受体菌进行转化时,转化状况有三种:未被转化、含有质粒载体PO、含有MCS插入了目的基因的重组质粒P1。为区分这三种大肠杆菌,当培养基中营养成分和显色所需物质齐备且添加了氨苄青霉素的条件下,上述三种大肠杆菌的生长结果依次是
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【推荐2】回答下列(一)、(二)小题:
(一)衢州盛产椪柑,某兴趣小组想深度开发椪柑,进行以下实验。
(1)开发桔子汁。为了提高出汁率和澄清度,可以在制作桔子汁时加入________________ 酶(写两种)以分解果胶。生产果胶酶可从黑曲霉或苹果青霉中提取,下列适于黑曲霉或苹果青霉扩大培养的培养基是______ (A.MS培养基 B.尿素固体培养基 C.蛋白胨和酵母提取物培养基 D.添加蔗糖的豆芽汁培养基)。由于果胶酶溶于水,不利于重复使用,可通过物理或化学方法将果胶酶固定在某种介质上,使之成为不溶于水而又有______ 的制剂。
(2)开发桔子酒。桔子在酿酒时需去果皮、去囊衣和果核,因为其中含有苦味物质,所以需要额外添加酵母菌,因为自然发酵过程中,野生型天然酵母菌主要附着在________ (填桔子的结构)。用桔子汁制作桔子酒,以桔子汁为原料,加入一定比例的蔗糖目的是______ 。最后倒入酵母悬液,混匀,加盖;发酵开始时,由于微生物的需氧呼吸会使发酵瓶内出现______ ,原因是______ 。
(二)开发耐盐品种的椪柑,以利于沿海地区栽种。
(1)为了获得耐盐基因,可以从已知耐盐植物星星草中获取耐盐基因,也可以根据耐盐碱蛋白质的氨基酸序列出发,推测出控制合成该蛋白基因的__________________ ,用化学合成法合成目的基因,然后用__________________ 技术扩增目的基因。
(2)椪柑的转化过程:将重组Ti质粒转入农杆菌时,可以用________ 处理农杆菌,使重组Ti质粒易于导入;之后耐盐基因通过农杆菌转入椪柑植株的愈伤组织,Ti质粒上的_____ 基因可以将抗盐基因整合到椪柑染色体DNA上,通过植物组织培养,可再生出新的植株。
(3)要确认耐盐基因在椪柑植株中是否正确表达,可以检测此转基因植株中该基因的表达产物,如果检测结果呈阳性,再用__________________ 方法从个体水平检测植株的__________________ 是否得到提高。
(4)假设用得到的二倍体转基因耐盐植株自交,子代中耐盐与不耐盐株系的数量比为15:1,则可以推测有几个耐盐基因整合到了染色体上,请用图表示。(耐盐基因用A表示)
______________
(一)衢州盛产椪柑,某兴趣小组想深度开发椪柑,进行以下实验。
(1)开发桔子汁。为了提高出汁率和澄清度,可以在制作桔子汁时加入
(2)开发桔子酒。桔子在酿酒时需去果皮、去囊衣和果核,因为其中含有苦味物质,所以需要额外添加酵母菌,因为自然发酵过程中,野生型天然酵母菌主要附着在
(二)开发耐盐品种的椪柑,以利于沿海地区栽种。
(1)为了获得耐盐基因,可以从已知耐盐植物星星草中获取耐盐基因,也可以根据耐盐碱蛋白质的氨基酸序列出发,推测出控制合成该蛋白基因的
(2)椪柑的转化过程:将重组Ti质粒转入农杆菌时,可以用
(3)要确认耐盐基因在椪柑植株中是否正确表达,可以检测此转基因植株中该基因的表达产物,如果检测结果呈阳性,再用
(4)假设用得到的二倍体转基因耐盐植株自交,子代中耐盐与不耐盐株系的数量比为15:1,则可以推测有几个耐盐基因整合到了染色体上,请用图表示。(耐盐基因用A表示)
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【推荐3】[生物一选修3 :现代生物科技专题]
胰岛素A、B链分别表达法是生产胰岛素的方法之一。图1是该方法所用的基因表达载体,图2表示利用大肠杆菌作为工程菌生产人胰岛素的基本流程(融合蛋白A、B分别表示β-半乳糖苷酶与胰岛素A、B链融合的蛋白)。请回答下列问题:
(1)图1基因表达载体中没有标注出来的基本结构是_________________ 。
(2)图1中启动子是_________ 酶识别和结合的部位,有了它才能启动目的基因的表达;氨苄青霉素抗性基 因的作用是________________ 。
(3)构建基因表达载体时必需的工具酶有____________________ 。
(4)β-半乳糖苷酶与胰岛素A链或B链融合表达,可将胰岛素肽链上蛋白酶的切割位点隐藏在内部,其 意义在于________________ 。
(5)溴化氰能切断肽链中甲硫氨酸羧基端的肽键,用溴化氰处理相应的融合蛋白能获得完整的A链或B链,且β-半乳糖苷酶被切成多个肽段,这是因为________________________________________ 。
胰岛素A、B链分别表达法是生产胰岛素的方法之一。图1是该方法所用的基因表达载体,图2表示利用大肠杆菌作为工程菌生产人胰岛素的基本流程(融合蛋白A、B分别表示β-半乳糖苷酶与胰岛素A、B链融合的蛋白)。请回答下列问题:
(1)图1基因表达载体中没有标注出来的基本结构是
(2)图1中启动子是
(3)构建基因表达载体时必需的工具酶有
(4)β-半乳糖苷酶与胰岛素A链或B链融合表达,可将胰岛素肽链上蛋白酶的切割位点隐藏在内部,其 意义在于
(5)溴化氰能切断肽链中甲硫氨酸羧基端的肽键,用溴化氰处理相应的融合蛋白能获得完整的A链或B链,且β-半乳糖苷酶被切成多个肽段,这是因为
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