甜味蛋白是一类具有甜度高,热量低等特性的天然甜味剂,有望经生物技术改造和量产后能广泛应用于食品,饮料,药品生产等。莫内林最初是从一种西非植物的浆果中分离提纯到的甜味蛋白,甜度是蔗糖的3000倍左右。图示利用大肠杆菌生产莫内林,其中M基因可表达合成莫内林。表是为PCR扩增M基因设计的引物,画线部分是所需使用的限制性内切核酸酶的识别序列。
(1)引物1的结合位点可能在___________ (选填图中的编号)。画线部分的序列在A中___________ (有/没有),在B中____________ (有/没有)。
(2)已知C中的培养基成分有水、酵母粉、蛋白胨和氯化钠,并按一定比例添加氨苄青霉素。将C中有生长优势的菌落经扩大培养后作为菌种在发酵罐中培养,积累产物,以下操作合理的是 。
为了探究莫内林对血糖浓度的影响,将上述大肠菌生产的莫内林配制成与20mg/L蔗糖溶液等甜度阈值的浓度胃灌空腹小鼠,得实验结果如图(a),另用不同浓度的莫内林溶液胃灌空腹小鼠,实验结果如图(b)
(3)结合相关信息和所学知识,分析实验可知 。
(4)通过大肠杆菌生产的莫内林甜度较天然莫内林大为降低,天然莫内林也易因温度等降低甜度甚至甜味消失,请结合所学知识和利用相关的生物技术,分析两种莫内林甜度降低的原因并提出进一步改进的工程思路___ 。
引物1 | 5’GGAATTCCATATGGGCGAATGGGAAATTATCG3’ |
引物2 | 5’TTTGGATCCTTACGGCGGCGGAACCGGAC3’ |
(1)引物1的结合位点可能在
(2)已知C中的培养基成分有水、酵母粉、蛋白胨和氯化钠,并按一定比例添加氨苄青霉素。将C中有生长优势的菌落经扩大培养后作为菌种在发酵罐中培养,积累产物,以下操作合理的是 。
A.发酵罐和培养基需严格灭菌 |
B.发酵罐中培养基成分可去掉氨苄青霉素和琼脂 |
C.为避免杂菌污染,培养过程中不能补充培养基 |
D.培养过程中,只需合理控制好温度和pH |
为了探究莫内林对血糖浓度的影响,将上述大肠菌生产的莫内林配制成与20mg/L蔗糖溶液等甜度阈值的浓度胃灌空腹小鼠,得实验结果如图(a),另用不同浓度的莫内林溶液胃灌空腹小鼠,实验结果如图(b)
(3)结合相关信息和所学知识,分析实验可知 。
A.莫内林可升高血糖,不适宜作为代糖 |
B.与蔗糖相比,莫内林升血糖的效果不显著 |
C.莫内林和蔗糖元素组成相同,因此可转化为血糖 |
D.一定范围内,莫内林对血糖的影响不随其浓度显著变化 |
(4)通过大肠杆菌生产的莫内林甜度较天然莫内林大为降低,天然莫内林也易因温度等降低甜度甚至甜味消失,请结合所学知识和利用相关的生物技术,分析两种莫内林甜度降低的原因并提出进一步改进的工程思路
更新时间:2024-01-12 11:43:06
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【推荐1】胰岛素降血糖的机理之一是胰岛素与受体结合,引起细胞质的葡萄糖转运蛋白分布到细胞膜上,加速葡萄糖进入细胞。研究发现,线粒体基因编码的一种肽类物质(MOTS—c)使细胞内葡萄糖转运蛋白表达量增加,对维持机体血糖平衡有重要作用。请回答问题:
(1)与胰岛素相抗衡的激素有___ (写出两种即可)。
(2)MOTS—c可作为胰岛素的“增敏剂”,提高胰岛素的作用效果,原理是___ 。
(3)高脂饮食容易诱发小鼠产生“胰岛素抵抗”,即对胰岛素不敏感,适度的运动能够改善此类小鼠对胰岛素的敏感程度。研究人员推测运动可能通过促进MOTS—c基因的表达,从而改善“胰岛素抵抗”。为检验这一推测是否成立,科研人员设计了如下的实验:组别 实验动物 实验处理 实验检测1: 胰岛素抵抗型小鼠 不运动;2:胰岛素抵抗型小鼠 适度运动。一个月后,检测小鼠3 敲除MOTS—c基因的胰岛素抵抗型小鼠 不运动 空腹血糖浓度4 适度运动
第4组的实验处理为___ 。以上实验的检测结果为___ ,则上述推测成立。
(4)有人认为,可通过注射MOTS—c代替运动,达到减肥的目的。请结合所学知识,评价上述认识的合理性___ ,说明理由___ 。
(1)与胰岛素相抗衡的激素有
(2)MOTS—c可作为胰岛素的“增敏剂”,提高胰岛素的作用效果,原理是
(3)高脂饮食容易诱发小鼠产生“胰岛素抵抗”,即对胰岛素不敏感,适度的运动能够改善此类小鼠对胰岛素的敏感程度。研究人员推测运动可能通过促进MOTS—c基因的表达,从而改善“胰岛素抵抗”。为检验这一推测是否成立,科研人员设计了如下的实验:组别 实验动物 实验处理 实验检测1: 胰岛素抵抗型小鼠 不运动;2:胰岛素抵抗型小鼠 适度运动。一个月后,检测小鼠3 敲除MOTS—c基因的胰岛素抵抗型小鼠 不运动 空腹血糖浓度4 适度运动
组别 | 实验动物 | 实验处理 | 实验检测 |
胰岛素抵抗型小鼠 | 不运动 | 一个月后,检测小鼠空腹血糖浓度 | |
2 | 胰岛素抵抗型小鼠 | 适度运动 | |
3 | 敲除MOTS-c基因的胰岛素抵抗型小鼠 | 不运动 | |
4 | 适度运动 |
第4组的实验处理为
(4)有人认为,可通过注射MOTS—c代替运动,达到减肥的目的。请结合所学知识,评价上述认识的合理性
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【推荐2】崇尚健康文明的生活方式,争做新时代健康中国的促进者和实践者。回答下列问题:
(1)健康的生活从规律作息,保证睡眠做起。实验发现,当斑马鱼睡觉时,染色体活动频繁,其活跃程度一下增加两倍,能有效修复白天受到损伤的DNA.修复DNA时遵循____ 原则,通过修复__ (化学键)连接其单体。晚上,如果频繁敲击鱼缸,不让鱼睡眠,持续下去,鱼就会濒临死亡。这一发现也使人们了解到,保证充足睡眠对于维持人体健康的意义是_______ (合理即可)。
(2)倡导全民健康的生活方式,包括减控“糖盐”。盐是日常生活中不可缺少的调味品,减盐主要是减少_______ 的摄入,它们是维持细胞外液渗透压的主要离子。医生建议糖尿病患者要控制馒头、米饭的摄入量,原因是_______ 。
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【推荐3】研究表明,人体细胞膜上分布有葡萄糖转运体家族(简称 G,包括 G1、G2、G3、G4 等多种转运体)。据图中信息回答下列问题。
(1)G 在细胞中的_____ 中合成,_________ (需要/不需要)经过内质网和高尔基体加工后,分布到细胞膜上。
(2)由上图分析可知,葡萄糖通过_____ 的方式运输进入上述两种细胞。研究表明,G1分布于大部分成体组织细胞,其中红细胞含量较丰富。G2 主要分布于肝脏和胰岛 B 细胞。两种转运体中,G1与葡萄糖的亲和力____________ ,保障红细胞在血糖浓度____________ 时也能以较高速率从细胞外液摄入葡萄糖。当血糖浓度增加至餐后水平(10mmol/L)后,与红细胞相比,肝脏细胞摄入葡萄糖的速率增加很多,此时肝脏细胞摄入的葡萄糖作为__________ 储存起来。
(3)肿瘤细胞代谢率高,与正常细胞相比,其细胞膜上G1的含量__________________ ,临床医学上可用G1含量作为参照指标。
(1)G 在细胞中的
(2)由上图分析可知,葡萄糖通过
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【推荐1】基因工程中可以通过PCR技术扩增目的基因。回答下列问题。
(1)基因工程中所用的目的基因可以人工合成,也可以从基因文库中获得。基因文库包括________ 和________ 。
(2)生物体细胞内的DNA复制开始时,解开DNA双链的酶是________ 。在体外利用PCR技术扩增目的基因时,使反应体系中的模板DNA解链为单链的条件是________ 。上述两个解链过程的共同点是破坏了DNA双链分子中的氢键。
(3)目前在PCR反应中使用Taq酶而不使用大肠杆菌DNA聚合酶的主要原因是________ 。
(1)基因工程中所用的目的基因可以人工合成,也可以从基因文库中获得。基因文库包括
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【推荐2】科学家将Oct3/4、Sox2、c-Myc和Klf4基因通过逆转录病毒转入小鼠成纤维细胞中,然后在培养ES细胞的培养基上培养这些细胞。2~3周后,这些细胞显示出ES细胞的形态、具有活跃的分裂能力,它们就是iPS细胞。请回答下列问题。
(1)从病人体内取出某组织,分离得到成纤维细胞,一般需要用_____________ 酶处理组织块,分散成单个细胞进行培养,需提供的混合气体环境为____________ 。
(2)本实验中逆转录病毒的作用是_____________ 。
(3)获取目的基因可通过PCR进行,PCR反应体系中加入_____________ 离子作为Taq酶的激活剂;PCR程序中引物的GC含量越高,复性所需温度一般越____________ (“高”、“低”)。
(4)如果要了解Oct3/4、Sox2、c-Myc和Klf4基因在诱导iPS细胞时,每个基因作用的相对大小,请简要说明实验设计思路____________ 。
(1)从病人体内取出某组织,分离得到成纤维细胞,一般需要用
(2)本实验中逆转录病毒的作用是
(3)获取目的基因可通过PCR进行,PCR反应体系中加入
(4)如果要了解Oct3/4、Sox2、c-Myc和Klf4基因在诱导iPS细胞时,每个基因作用的相对大小,请简要说明实验设计思路
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【推荐3】稻米胚乳直链淀粉含量高会导致食用品质差。研究发现,水稻蜡质基因(Wx)编码直链淀粉合成酶。Wx基因模板链第226位碱基为G,此时胚乳中直链淀粉含量最高,记为品种G;若该位点突变成T,胚乳中直链淀粉的合成水平会降低,记为品种T。请回答下列问题:
(1)Wx基因控制稻米胚乳直链淀粉含量这一性状的途径是:通过控制______________ ,进而控制该性状。
(2)为检测某水稻Wx基因的第226位碱基是G还是T,研究人员以待测水稻叶片总DNA为材料进行PCR扩增,除加入模板和四种脱氧核苷酸外,反应体系中还需加入__________ ,并且需在含________ (填离子)的缓冲液中进行。如图为品种G和品种T中Wx基因的部分碱基序列,已知引物1为5'-GCTTCACTTCTCTGCTTGTG-3',则引物2为_________ 。AccⅠ酶的识别位点为 两引物之间无另外的AccⅠ酶的识别位点。产物经AccⅠ酶切后电泳,若电泳结果观察到长度为_______ bp的DNA条带,则表明该水稻品种为T。_________ 。将目的基因导入水稻细胞,可采用__________ 法(答出2种)。
(1)Wx基因控制稻米胚乳直链淀粉含量这一性状的途径是:通过控制
(2)为检测某水稻Wx基因的第226位碱基是G还是T,研究人员以待测水稻叶片总DNA为材料进行PCR扩增,除加入模板和四种脱氧核苷酸外,反应体系中还需加入
(3)若要利用基因工程的方法改造水稻,通过抑制Wx基因表达来培育低直链淀粉含量水稻品种,请你提出改造思路:
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【推荐1】基因工程又叫做DNA重组技术,蛋白质工程是在它的基础上,延伸出来的第二代基因工程,是包含多学科的综合科技工程领域。
(1)____________________ 是基因工程的核心,包括复制原点、启动子、__________ 、终止子、标记基因等,其中标记基因的作用是_________________________________ 。
(2)蛋白质的合成过程是按照克里克提出的_____________ 进行的。基因工程原则上只能生产____________________________ 蛋白质;蛋白质工程可制造新的蛋白质,它的基本途径是:从预期蛋白质的功能出发→_____________________________ →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)。
(3)上述过程设计的脱氧核苷酸序列(基因)_____________ (填“是”或“不是”)唯一的,理由是__________________________________________________________ 。
(1)
(2)蛋白质的合成过程是按照克里克提出的
(3)上述过程设计的脱氧核苷酸序列(基因)
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【推荐2】水稻胚乳可作为生物反应器用于开发功能性产品。从猪瘟病毒抗原蛋白的预期功能出发,研究小组设计其预期的结构,推测应有的氨基酸序列,合成新的基因X。利用PCR技术对其进行扩增并连接启动子1,形成Z片段。把Z片段插入Ti质粒的T-DNA中,将构建好的基因表达载体导入水稻细胞完成转化,在胚乳中获得相应蛋白,最终将蛋白进一步加工为植物源猪瘟疫苗。相关信息如图所示。
回答下列问题。
(1)研究小组通过PCR扩增Z片段,延伸过程中,4种脱氧核苷酸在___ 催化作用下合成新的DNA链。酶切时,限制酶识别序列的重叠会降低切割效率。为构建基因表达载体,选择限制酶HindⅢ和___ 进行切割,可使Z片段插入T-DNA的效率最高。为使基因能够正常表达,质粒上的N和J应都为___ 。
(2)为获得含蛋白X的水稻材料,首先诱导水稻种子脱分化形成___ ,然后通过___ 的侵染,使目的基因进入水稻细胞并完成转化,再将其转接到含特定激素的培养基上,诱导其___ 形成具有根、茎、叶的完整植株。
(3)为验证水稻中目的基因X是否表达(转录和翻译),分子水平上的检测方法有___ (答出2点即可)。
(4)从猪瘟病毒抗原蛋白的预期功能出发,合成基因X,进而得到猪瘟疫苗的过程属于___ 工程的范畴。
回答下列问题。
(1)研究小组通过PCR扩增Z片段,延伸过程中,4种脱氧核苷酸在
(2)为获得含蛋白X的水稻材料,首先诱导水稻种子脱分化形成
(3)为验证水稻中目的基因X是否表达(转录和翻译),分子水平上的检测方法有
(4)从猪瘟病毒抗原蛋白的预期功能出发,合成基因X,进而得到猪瘟疫苗的过程属于
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【推荐3】三七素(β-ODAP)是一种存在于三七、人参等植物当中的植物天然产物,它是传统名药云南白药的主要止血成分之一,该化合物由两个前体物质L-2,3-二氨基丙酸(L-DAP)和草酰CoA(oxalyl-CoA)在酰基转移酶(BAHD)催化下缩合而成。这两个前体物质在植物中由何而来尚不清楚,但在大肠杆菌等微生物中,科学家已鉴定出相关合成路径(如图),为进一步构建高产三七素的工程菌株提供了借鉴。
(1)通常在实验室培养微生物时,需要对所需的玻璃器皿进行灭菌,灭菌的方法有__________ (答出两点即可)。
(2)为评价金黄色葡萄球菌合成L-DAP的能力,可将该菌的纯培养物分别接种在__________ (固体/液体)培养基中进行摇床培养,一段时间后,检测L-DAP含量,此外还需要通过__________ 检测金黄色葡萄球菌的增殖情况。
(3)若以大肠杆菌为宿主构建生产三七素的工程菌,需要利用PCR获取、扩增可表达__________ 酶的目的基因,在构建多基因表达载体时,为了能够连接上述目的基因、并有利于筛选出目标菌,质粒载体应含有__________ (答出2点即可)。
(4)研究发现大肠杆菌(工程菌)表达的某种酶溶解度低,针对这个问题,科研人员将表达该酶的基因中AUU和AUC(大肠杆菌常用的异亮氨酸密码子)替换成AUA(大肠杆菌不常用的异亮氨酸密码子),新合成的该酶溶解度提高了七倍。试分析通过同义密码子替换提高酶溶解度的机理是:通过降低翻译的速度,____________________ 。
(1)通常在实验室培养微生物时,需要对所需的玻璃器皿进行灭菌,灭菌的方法有
(2)为评价金黄色葡萄球菌合成L-DAP的能力,可将该菌的纯培养物分别接种在
(3)若以大肠杆菌为宿主构建生产三七素的工程菌,需要利用PCR获取、扩增可表达
(4)研究发现大肠杆菌(工程菌)表达的某种酶溶解度低,针对这个问题,科研人员将表达该酶的基因中AUU和AUC(大肠杆菌常用的异亮氨酸密码子)替换成AUA(大肠杆菌不常用的异亮氨酸密码子),新合成的该酶溶解度提高了七倍。试分析通过同义密码子替换提高酶溶解度的机理是:通过降低翻译的速度,
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【推荐1】莠去津是一种含氮农药,在土壤中不易降解,为修复被其污染的土壤,按下面程序选育能降解莠去津的细菌(目的菌)。已知莠去津在水中溶解度低,含过量莠去津的固体培养基不透明。据图回答问题。
(1)由图推断,从A瓶到C瓶液体培养的目的是___ 。
(2)从图中看将C瓶菌种接种到固体培养基的方法是___ 法,一段时间后,培养基出现无透明带菌落和有透明带菌落两种菌落,我们筛选的目的菌是___ 菌落中的细菌。
(3)为弄清固体培养基中的非目的菌落来自C瓶菌种还是培养基,要如何设置对照组?____ 。
(4)目的菌株液可以通过发酵工程大量获得,在发酵过程中,要随时检测培养液中___ 、产物浓度等,以了解发酵进程,及时添加必需的营养组分,严格控制温度、pH和溶解氧等发酵条件。
(1)由图推断,从A瓶到C瓶液体培养的目的是
(2)从图中看将C瓶菌种接种到固体培养基的方法是
(3)为弄清固体培养基中的非目的菌落来自C瓶菌种还是培养基,要如何设置对照组?
(4)目的菌株液可以通过发酵工程大量获得,在发酵过程中,要随时检测培养液中
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【推荐2】发酵工程生产产品的流程如图所示。回答下列问题:
(1)性状优良的菌种可以从___________ 中获取,随着技术的发展,也可以通过__________ 或__________ 等途径获得。
(2)发酵过程是发酵工程的中心环节。在发酵过程中,要随时检测培养液中的__________ 、__________ 等,以了解发酵进程。
(3)如果发酵产品是微生物细胞本身,可在发酵结束之后,采用__________ 、__________ 等方法将菌体分离和干燥,即可得到产品。如果产品是代谢物,可根据产物的性质采取适当的_____________ 、__________ 和__________ 措施来获得产品。
(1)性状优良的菌种可以从
(2)发酵过程是发酵工程的中心环节。在发酵过程中,要随时检测培养液中的
(3)如果发酵产品是微生物细胞本身,可在发酵结束之后,采用
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解题方法
【推荐3】啤酒是以大麦芽、啤酒花、水为主要原料,经酵母发酵作用酿制而成的。啤酒在体内产生大量的热量,被称为“液体面包”。图1是啤酒生产工艺流程简图。______ ,然后去根制成成品麦芽。将粉碎的麦芽等原料用温水分别在糊化罐、糖化罐中混合,调节温度以制造麦汁,加水糊化之前粉碎成品麦芽的目的是______ 。
(2)发酵罐内的发酵是发酵工程的中心环节。麦汁冷却后再加入啤酒酵母使其发酵,冷却的目的是______ 。在发酵过程中,要随时检测培养液中的微生物数量、产物浓度等,以了解发酵进程;并及时添加必需的营养物质组分,其目的是______ ;还要严格控制______ 等发酵条件(至少写出2个),以获得所需的发酵产物。
(3)图2为大型发酵罐示意简图,酵母菌酒精发酵过程中要“先通气后密封”,通过空气入口______ 来控制溶解氧。
(4)为提高菌株H对蔗糖的耐受能力和利用效率,可在液体培养基中将蔗糖作为______ ,并不断提高其浓度,经多次传代培养(指培养一段时间后,将部分培养物转入新配的培养基中继续培养)以获得目标菌株。培养过程中定期取样并用______ 的方法进行菌落计数,评估菌株增殖状况。此外,培育优良菌株的方法还有______ 等。(答出两种育种方法)
(1)图中焙烤的目的是降低麦芽水分,并
(2)发酵罐内的发酵是发酵工程的中心环节。麦汁冷却后再加入啤酒酵母使其发酵,冷却的目的是
(3)图2为大型发酵罐示意简图,酵母菌酒精发酵过程中要“先通气后密封”,通过空气入口
(4)为提高菌株H对蔗糖的耐受能力和利用效率,可在液体培养基中将蔗糖作为
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