大肠杆菌改造
I.甲醇(分子式CH3OH)是一种重要的有机化工原料,价格低廉,来源广泛,但不能被大肠杆菌利用。为获得能够高效利用甲醇的大肠杆菌,研究人员根据图1所示甲基芽孢杆菌中的甲醇代谢途径,对大肠杆菌进行改造。其中,F6P、FBP是各种细胞进行糖酵解过程的重要中间产物,而甲醛和H6P是甲醇代谢途径中特有的。
____ 。(多选)
A化学本质 B 活性中心 C合成场所 D 空间结构
(2)酶4发挥作用的场所是____ 。(单选)
A质膜 B细胞质基质 C 线粒体 D核糖体
II.对大肠杆菌的改造过程如图2,其中I~IV代表操作步骤,Ampr表示氨苄青霉素抗性基因。在步骤IV,研究人员向大肠杆菌中引入突变的dnaQ基因(正常dnaQ基因是DNA聚合酶保真性的关键),并利用以甲醇为唯一碳源的液体培养基进行连续培养,即可实现菌株的定向进化,从而获得高效利用甲醇的大肠杆菌。
____ 。(编号选填)
①酶1基因②酶2基因③酶3基因④酶4基因
(4)图2步骤II为____ 。
(5)在图2步骤I和步骤II中,应选用的工具酶分别是____ 。(单选)
(6)引入突变的dnaQ基因影响的是下图所示的过程____ 。(编号选填)
(7)以下对步骤IV中大肠杆菌定向进化过程的分析,正确的是____ 。(多选)
A甲醇代谢相关基因发生定向突变
B 甲醇代谢相关基因发生随机突变
C使大肠杆菌更容易在通用培养基中生长
D使大肠杆菌更容易在以甲醇为唯一碳源的培养基中生长
(8)为尽快获得甲醇利用效率更高的菌株,在配制步骤IV所需培养基时,配方中除甲醇外至少还应该有____ 。(编号选填)
①葡萄糖②NH4Cl③Amp④琼脂⑤水
(9)下列实验方法①~⑧中,可用于分离纯化能高效利用甲醇菌株的是____ ,可用于测定甲醇代谢有关酶活性的是____ ,可用于追踪大肠杆菌细胞中甲醇代谢情况的是____ 。(编号选填)
①分光光度法②差速离心法③显微注射法④显微镜计数法
⑤平板划线法⑥凝胶电泳法⑦稀释涂布法⑧同位素标记法
(10)图2改造大肠杆菌时涉及的生物工程有____ 。(多选)
A发酵工程 B 细胞工程 C基因工程 D 蛋白质工程
I.甲醇(分子式CH3OH)是一种重要的有机化工原料,价格低廉,来源广泛,但不能被大肠杆菌利用。为获得能够高效利用甲醇的大肠杆菌,研究人员根据图1所示甲基芽孢杆菌中的甲醇代谢途径,对大肠杆菌进行改造。其中,F6P、FBP是各种细胞进行糖酵解过程的重要中间产物,而甲醛和H6P是甲醇代谢途径中特有的。
图1
(1)甲基芽孢杆菌甲醇代谢途径中的各种酶都具有相同的A化学本质 B 活性中心 C合成场所 D 空间结构
(2)酶4发挥作用的场所是
A质膜 B细胞质基质 C 线粒体 D核糖体
II.对大肠杆菌的改造过程如图2,其中I~IV代表操作步骤,Ampr表示氨苄青霉素抗性基因。在步骤IV,研究人员向大肠杆菌中引入突变的dnaQ基因(正常dnaQ基因是DNA聚合酶保真性的关键),并利用以甲醇为唯一碳源的液体培养基进行连续培养,即可实现菌株的定向进化,从而获得高效利用甲醇的大肠杆菌。
图2
(3)图2获取的目的基因应包括甲基芽孢杆菌中的①酶1基因②酶2基因③酶3基因④酶4基因
(4)图2步骤II为
(5)在图2步骤I和步骤II中,应选用的工具酶分别是
步骤I | 步骤II | |
A | DNA解旋酶、限制酶 | DNA连接酶 |
B | DNA连接酶、限制酶 | 耐热DNA聚合酶 |
C | 耐热DNA聚合酶、限制酶 | DNA连接酶 |
D | 耐热DNA聚合酶、DNA连接酶 | 限制酶 |
(7)以下对步骤IV中大肠杆菌定向进化过程的分析,正确的是
A甲醇代谢相关基因发生定向突变
B 甲醇代谢相关基因发生随机突变
C使大肠杆菌更容易在通用培养基中生长
D使大肠杆菌更容易在以甲醇为唯一碳源的培养基中生长
(8)为尽快获得甲醇利用效率更高的菌株,在配制步骤IV所需培养基时,配方中除甲醇外至少还应该有
①葡萄糖②NH4Cl③Amp④琼脂⑤水
(9)下列实验方法①~⑧中,可用于分离纯化能高效利用甲醇菌株的是
①分光光度法②差速离心法③显微注射法④显微镜计数法
⑤平板划线法⑥凝胶电泳法⑦稀释涂布法⑧同位素标记法
(10)图2改造大肠杆菌时涉及的生物工程有
A发酵工程 B 细胞工程 C基因工程 D 蛋白质工程
更新时间:2024-04-06 18:08:12
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【推荐1】研究者从生物组织中提取出两种酶,过氧化氢酶和酶A进行一系列研究,回答下列问题:
为了验证过氧化氢酶的化学本质是蛋白质而不是RNA,根据实验室提供的材料进行以下实验,请帮他补充完整。
实验材料和试剂:新配置的质量分数为3%的过氧化氢溶液、过氧化氢酶溶液、蛋白酶、RNA水解酶(能催化RNA水解)、试管、量筒、滴管、试管架、试管夹等。
(1)实验步骤
a.取适量过氧化氢酶溶液均分两组,分别用__________________ 处理,备用。
b.取三支试管,分别编号为ABC,试管中分别加入_____________________ 。
c.向A试管中滴加两滴过氧化氢酶溶液,BC试管的处理是_______________ 。
d.观察三支试管气泡产生的速率
(2)酶B是一种蛋白质,研究者采用定量分析的方法测定不同PH对酶B的酶促反应速率的影响,得到如图所示的曲线。当pH偏离6.8时,酶促反应速率都会下降,下降的原因可能有三种:①pH变化破坏了酶B的空间结构,导致酶不可逆失活②pH变化影响了底物与酶B结合的状态,这种影响是可逆的③前两种原因同时存在。现要探究当pH=5时酶促反应速率下降的原因,请在上述实验的基础上,简要写出实验思路(含预期结果及结论):___________________________
为了验证过氧化氢酶的化学本质是蛋白质而不是RNA,根据实验室提供的材料进行以下实验,请帮他补充完整。
实验材料和试剂:新配置的质量分数为3%的过氧化氢溶液、过氧化氢酶溶液、蛋白酶、RNA水解酶(能催化RNA水解)、试管、量筒、滴管、试管架、试管夹等。
(1)实验步骤
a.取适量过氧化氢酶溶液均分两组,分别用
b.取三支试管,分别编号为ABC,试管中分别加入
c.向A试管中滴加两滴过氧化氢酶溶液,BC试管的处理是
d.观察三支试管气泡产生的速率
(2)酶B是一种蛋白质,研究者采用定量分析的方法测定不同PH对酶B的酶促反应速率的影响,得到如图所示的曲线。当pH偏离6.8时,酶促反应速率都会下降,下降的原因可能有三种:①pH变化破坏了酶B的空间结构,导致酶不可逆失活②pH变化影响了底物与酶B结合的状态,这种影响是可逆的③前两种原因同时存在。现要探究当pH=5时酶促反应速率下降的原因,请在上述实验的基础上,简要写出实验思路(含预期结果及结论):
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【推荐2】为探究“影响胶原蛋白酶活性的因素”,某生物兴趣小组设计了一个实验方案,如表所示。回答下列问题:
(1)实验方案中①②处分别为_______________ 、___________ 。
(2)本实验的自变量是_________ ,无关变量有___________ (至少答出两点)。
(3)用双缩脲试剂检测上述4组实验后的溶液,溶液呈现紫色的试管有_____________ 。
(4)同无机催化剂比,酶的催化效率更高,因为酶_______________ 更显著。
1 | 蛋白质X+4 mL蒸馏水 | 37 ℃水浴;pH=7 |
2 | 蛋白质X+4 mL胶原蛋白酶 | 37 ℃水浴;pH=7 |
3 | 蛋白质X+4 mL胶原蛋白酶 | ① ;pH=3 |
4 | 蛋白质X+4 mL胶原蛋白酶 | 0 ℃水浴;pH= ② |
(1)实验方案中①②处分别为
(2)本实验的自变量是
(3)用双缩脲试剂检测上述4组实验后的溶液,溶液呈现紫色的试管有
(4)同无机催化剂比,酶的催化效率更高,因为酶
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【推荐3】Ⅰ如图甲表示麦芽糖酶催化麦芽糖水解的模型,图乙表示在最适温度和pH条件下,麦芽糖酶的催化速率与麦芽糖量的关系。
(1)甲模型能解释酶的催化具有_____ ,除此之外,酶还具有_____ 和_____ 的特性。
(2)乙图中,限制f~g段上升的因素是_____ 。f点如果温度升高5℃,催化速率将_____ 。
II某同学对凝乳酶进行了相关探究,实验步骤如下:
①取若干试管,分为A、B、C、D、E、F六组,每组两支试管,其中一支试管放入2mL凝乳酶,另一支放入2mL牛乳汁。
②将六组试管分别置于不同温度的水浴箱中保温15min。
③将每组试管中的凝乳酶和乳汁混合后在原温度条件下继续水浴,记录凝乳所需的时间,结果如表所示。
回答下列问题:
(3)请给该实验写一个实验题目______ ;本实验的因变量是________ 。
(4)酶的化学本质是__________________ 。
(5)酶是有催化作用的有机物,其作用机理是:___________ 。当温度过高酶的活性将永久丧失,其原因____________________________ 。
(6)通过上述实验并确定凝乳酶的最适温度范围是__________ 。
(1)甲模型能解释酶的催化具有
(2)乙图中,限制f~g段上升的因素是
II某同学对凝乳酶进行了相关探究,实验步骤如下:
①取若干试管,分为A、B、C、D、E、F六组,每组两支试管,其中一支试管放入2mL凝乳酶,另一支放入2mL牛乳汁。
②将六组试管分别置于不同温度的水浴箱中保温15min。
③将每组试管中的凝乳酶和乳汁混合后在原温度条件下继续水浴,记录凝乳所需的时间,结果如表所示。
组别 | A | B | C | D | E | F |
水浴温度(℃) | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 |
凝乳时间(min) | 不凝 | 7.0 | 4.0 | 1.5 | 4.0 | 不凝 |
回答下列问题:
(3)请给该实验写一个实验题目
(4)酶的化学本质是
(5)酶是有催化作用的有机物,其作用机理是:
(6)通过上述实验并确定凝乳酶的最适温度范围是
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【推荐1】生物体内葡萄糖分解代谢过程的图解如下,据图回答:
(1)反应①②③④中,可在人体细胞中进行的是______ 。
(2)粮食贮藏过程中,有时会发生粮堆湿度增大现象,这是因为____________________ 。
(3)在反应①②③④中,必须在有氧条件下进行的是______ 。
(4)在微生物体内丙酮酸可以转化为α-酮戊二酸,该酸在酶的催化下可以转化为谷氨酸,当谷氨酸增多并与酶结合时,可导致谷氨酸合成减少,其原因是____________ 。
(1)反应①②③④中,可在人体细胞中进行的是
(2)粮食贮藏过程中,有时会发生粮堆湿度增大现象,这是因为
(3)在反应①②③④中,必须在有氧条件下进行的是
(4)在微生物体内丙酮酸可以转化为α-酮戊二酸,该酸在酶的催化下可以转化为谷氨酸,当谷氨酸增多并与酶结合时,可导致谷氨酸合成减少,其原因是
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【推荐2】为了确定细胞有氧呼吸第二阶段发生的场所,某校的同学们进行了如下探究,做出假设:有氧呼吸第二阶段只发生在线粒体中,不能在细胞质基质中完成实验过程:
实验结果:1号和2号试管中均检测到CO2(与预测结果不相符)。请回答下列问题:
(1)分析同学们的实验结果与预测不相符的原因可能是实验过程中_______________ 出现错误(填实验过程中的序号)。
(2)实验步骤①将肝脏组织分散成肝细胞通常用_______________ 酶。(胃蛋白酶/胰蛋白酶/脂肪酶)
(3)实验步骤③必须获得线粒体而不进一步离心获取线粒体基质的原因,他们认为线粒体必须保持_______________ 才能完成相应的功能。
(4)实验步骤⑥依据的实验原理是_______________ 。
实验结果:1号和2号试管中均检测到CO2(与预测结果不相符)。请回答下列问题:
(1)分析同学们的实验结果与预测不相符的原因可能是实验过程中
(2)实验步骤①将肝脏组织分散成肝细胞通常用
(3)实验步骤③必须获得线粒体而不进一步离心获取线粒体基质的原因,他们认为线粒体必须保持
(4)实验步骤⑥依据的实验原理是
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【推荐3】下面甲图表示植物体内有关物质的变化,乙图表示不同外界因素对光合作用的影响,请回答:
(1)甲图中表示光合作用的过程有____________ ,表示呼吸作用的过程有____________ 。(用图中编号表示)。
(2)甲图中X、Y表示的物质均为____________ ,②④过程均产生ATP,其中____________ 过程产生的ATP较多。
(3)乙图中,限制C、E两点光合速率的主要因素分别是____________ 、____________ ,除图中所示因素外____________ 也会影响光合作用的速率。
(4)乙图中B点(横轴上的点)时,光合作用相对速率____________ (填“大于”、“小于”或“等于”)呼吸作用。
(1)甲图中表示光合作用的过程有
(2)甲图中X、Y表示的物质均为
(3)乙图中,限制C、E两点光合速率的主要因素分别是
(4)乙图中B点(横轴上的点)时,光合作用相对速率
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【推荐1】Ag/TiO2作为一种常见的半导体光催化剂,在可见光照射下不仅可杀灭饮用水中的细菌等微生物,降解水中的有机化合物,还能循环利用,因此被广泛使用。某研究小组制备了Ag/TiO2空心微球,现欲探究不同载银量的AgTO2空心微球的杀菌性能。
(1)培养大肠杆菌:制备适宜大肠杆菌生长的培养基,将培养基等置于____________ 中灭菌20min;在无菌环境中倒平板,待平板冷凝后,将平板倒置,是为了_________ 和____________ 。将大肠杆菌制备成菌悬液,分离纯化。
(2)杀菌性能检测:挑取菌落制成菌悬液,用__________ (工具)接种于无菌平板表面,使其均匀生长,布满平板;用浸透了___________ 的小滤纸片(实验组)和浸透了__________ 的小滤纸片(空白对照),分别放在涂好菌的平板的不同位置;将平板置于恒温箱中培养一段时间,观察记录滤纸片周围的__________ 。
(3)测定饮用水所含的大肠杆菌数目,还有一种特别的方法:将已知体积的饮用水过滤后,将_____________ 放在加入____________ 的培养基上(大肠杆菌菌落呈黑色),根据黑色菌落的数目可计算出水样中大肠杆菌的数量。
(1)培养大肠杆菌:制备适宜大肠杆菌生长的培养基,将培养基等置于
(2)杀菌性能检测:挑取菌落制成菌悬液,用
(3)测定饮用水所含的大肠杆菌数目,还有一种特别的方法:将已知体积的饮用水过滤后,将
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【推荐2】2016年郑州市卫生计生委发布的第三期卫生监测信息显示有15家美容美发场所的毛巾、理发(美容)用具大肠杆菌严重超标。如图甲为大肠杆菌含量检测操作简图,图乙为伊红美蓝培养基配方。回答下列相关问题:
(1)图甲中滤膜的孔径应__________ (填“大于”或“小于”)大肠杆菌。受此启发,对不耐高温的试剂除菌时无法用______________ 灭菌法,可以用滤膜过滤除菌。
(2)配制图乙中的基础培养基时,除了水分、无机盐和琼脂以外,还应加入__________ (填“碳源”或“氮源”)。待各成分都熔化后和分装前,要进行调整___________ 和灭菌的操作,伊红美蓝培养基上生长的大肠杆菌菌落呈黑色,从功能上划分,该培养基属于_________ 培养基。
(3)用平板划线法分离样液中的大肠杆菌,操作时,接种环通过灼烧灭菌,在第二次及以后划线时,总是从上一次划线的末端开始划线的目的是_________ 。要检测样液中的大肠杆菌含量,取25cm2毛巾样本,加5ml蒸馏水,浸润半小时,然后在3个平板上用涂布平板法分别接入0.1ml样液;在37℃的培养箱中放置48小时,3个平板上的黑色菌落数分别为49、48、47。据此可得出25cm2的毛巾样液中活菌数为________ 。
(1)图甲中滤膜的孔径应
(2)配制图乙中的基础培养基时,除了水分、无机盐和琼脂以外,还应加入
(3)用平板划线法分离样液中的大肠杆菌,操作时,接种环通过灼烧灭菌,在第二次及以后划线时,总是从上一次划线的末端开始划线的目的是
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【推荐3】某校三位同学吃冰激凌后有两人出现腹泻现象,他们怀疑冰激凌中的大肠杆菌等多种细菌含量超标,于是进行了相关实验。请利用所学知识解决相关问题:
(1)要检测冰激凌中的大肠杆菌的含量,首先需要制备培养基。培养基中必须含有无机盐、水以及_____ 等营养物质,另外还需要添加_____ 作为指示剂。
(2)进行样品稀释时,用无菌移液管吸取5mL冰激凌样品原液加入盛有_____ mL无菌水的三角瓶中,使样品稀释10倍,然后继续进行系列梯度稀释操作。
(3)已知接种的四个平板上的菌落数分别为36、44、18和40,每毫升冰激凌样品原液中的大肠杆菌活菌数约为4×105个,涂布时每个平板滴加的样液体积为0.1mL,则冰激凌样品原液的稀释倍数为_____ 倍。
(4)实验过程中需要设置对照组。严格来说,应该设置两组对照组。一组为阴性对照组,不进行涂布或者用无菌水涂布平板;另一组为阳性对照组,涂布大肠杆菌。阴性对照的目的是_____ ,阳性对照的目的是_____ 。
(5)冰激凌的配料表上有110、124、160(a)等着色剂,这些数字分别代表了日落黄、胭脂红、胡萝卜色等多种合成色素。常用萃取法提取胡萝卜素,萃取剂应具有的特点有_____ (至少答两点)。
(1)要检测冰激凌中的大肠杆菌的含量,首先需要制备培养基。培养基中必须含有无机盐、水以及
(2)进行样品稀释时,用无菌移液管吸取5mL冰激凌样品原液加入盛有
(3)已知接种的四个平板上的菌落数分别为36、44、18和40,每毫升冰激凌样品原液中的大肠杆菌活菌数约为4×105个,涂布时每个平板滴加的样液体积为0.1mL,则冰激凌样品原液的稀释倍数为
(4)实验过程中需要设置对照组。严格来说,应该设置两组对照组。一组为阴性对照组,不进行涂布或者用无菌水涂布平板;另一组为阳性对照组,涂布大肠杆菌。阴性对照的目的是
(5)冰激凌的配料表上有110、124、160(a)等着色剂,这些数字分别代表了日落黄、胭脂红、胡萝卜色等多种合成色素。常用萃取法提取胡萝卜素,萃取剂应具有的特点有
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【推荐1】普通矮牵牛因缺乏蓝色色素合成所需的转座酶而不能开蓝色花,研究人员尝试把从蔷薇花瓣细胞中分离提取的转座酶F35H基因转入普通的矮牵牛,培育蓝色矮牵牛新品种,该过程所用的质粒与含转座酶F35H基因的DNA片段上相关限制酶的酶切位点如下图1和图2所示。已知限制性内切核酸酶BamHI、Sau3A I、Hind III识别的序列和酶切位点分别是、、,请分析并回答下列问题:
(1)图1中质粒上还有一个没有标出的结构是______________ ,启动子的功能是______________ 。
(2)用图中的质粒和转座酶F35H基因构建基因表达载体时,用来切割质粒和目的基因的限制酶是______________ 。
(3)若将目的基因插入农杆菌Ti质粒的______________ 中后用农杆菌感染矮牵牛细胞,则可将目的基因插入到植物细胞的______________ 上。
(4)通过基因工程获得蓝色矮牵牛新品种的育种原理是______________ 。相比传统的育种方法,基因工程育种的优点是______________ (答出1点即可)。
(1)图1中质粒上还有一个没有标出的结构是
(2)用图中的质粒和转座酶F35H基因构建基因表达载体时,用来切割质粒和目的基因的限制酶是
(3)若将目的基因插入农杆菌Ti质粒的
(4)通过基因工程获得蓝色矮牵牛新品种的育种原理是
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【推荐2】猪的器官大小及功能与人体器官相似且容易繁殖,国际上把猪作为人体异种器官移植来源的首选动物。2010年南京医科大学开始进行异种器官移植科研攻关,希望把猪的器官移植到人体中,这样不但从根本上解决异种器官的免疫排斥反应,而且移植器官的生理及代谢功能也将和同种器官毫无差别。“敲除排斥基因”的试管猪已经降生,并应用到异种动物器官移植实验中。
(1)目前,科学家正试图利用基因工程方法对猪的器官进行改造,常用的方法有两种:一是将器官供体基因组导入某种调节因子,其目的是___________ ;二是___________ ,再结合克隆技术,培育出没有免疫排斥反应的转基因克隆猪器官。
(2)科学家用猪的同源DNA片段替代靶基因片段,培育出基本不含“排斥基因”的猪,这项技术的原理是___________ ,该技术运用的工具酶是___________ 。
(3)“试管猪”培育过程中,需要采集更多的猪卵母细胞,可通过对母猪注射___________ 的方法,达到超数排卵的目的,并将所采集到的卵母细胞在体外培养到___________ 期即可与获能的精子完成受精作用。判断卵细胞是否受精的重要标志是___________ 。为同时获得多头性状相同的个体,可将___________ 时期的胚胎进行切割。
(1)目前,科学家正试图利用基因工程方法对猪的器官进行改造,常用的方法有两种:一是将器官供体基因组导入某种调节因子,其目的是
(2)科学家用猪的同源DNA片段替代靶基因片段,培育出基本不含“排斥基因”的猪,这项技术的原理是
(3)“试管猪”培育过程中,需要采集更多的猪卵母细胞,可通过对母猪注射
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【推荐3】人类在预防与诊疗传染性疾病过程中,经常使用疫苗和抗体。已知某传染性疾病的病原体为RNA病毒,该病毒表面的A蛋白为主要抗原,其疫苗生产和抗体制备的流程如图所示:
(1)过程①所用的酶是______ 。
(2)过程②构建A基因表达载体时,在A基因首端和尾端分别连接______ 和______ ,才能使A基 因正常表达。
(3)过程③采用的实验技术是______ ,经过③获得的融合细胞有______ 种(只考虑两两融合),X是______ 细胞。
(4)对健康人进行该传染病免疫预防时,图中______ 可作为人体免疫预防的疫苗。
(5)如果利用牛乳房生物反应器生产A蛋白,应将A基因导入牛的______ 细胞中。
(1)过程①所用的酶是
(2)过程②构建A基因表达载体时,在A基因首端和尾端分别连接
(3)过程③采用的实验技术是
(4)对健康人进行该传染病免疫预防时,图中
(5)如果利用牛乳房生物反应器生产A蛋白,应将A基因导入牛的
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