学习下面材料,回答(1)~(5)题。
细菌CRISPR-Cas系统
CRISPR-Cas系统是广泛存在于细菌和古细菌中的一种获得性免疫系统。细菌中转入有益基因时,CRISPR基因功能会缺失,当外源基因对细菌生存造成威胁时,CRISPR的表达会发生上调,启动细菌的适应性免疫。其防御机制分为适应阶段、基因表达阶段和干扰阶段。
有害的外源核酸中部分短序列会被细菌整合并插入到其CRISPR序列中(图1)、随后相关基因表达出Cas蛋白、tracrRNA,以及CRISPR序列会表达出一条前体crRNA(Pre-crRNA),Pre-crRNA的某些序列被剪切,形成多个crRNA。每条crRNA、tracrRNA与Cas蛋白形成稳定的效应复合物(图2)。在干扰阶段中,复合物中Cns蛋白使外源DNA解旋,RNA①与之互补配对形成特殊结构,随后Cas蛋白构象发生变化并切割该段DNA的特定序列。在此过程中,Cas蛋白有两个主要的功能位点。切割与RNA①互补配对的DNA单链的H位点,以及切割非互补配对链的R位点。经改造的细菌CRISPR-Cas系统已被广泛应用到基因定点编辑、基因组筛选、基因转录调控等领域、但仍存在许多问题有待深入解决与探索。
(1)细菌将外源DNA整合到CRISPR序列中,是对可遗传变异类型中的________ 的扩展。
(2)结合图1分析,有害的外源DNA被细菌整合并插入到CRISP R序列中,成为__________ 序列,CRISPR序列中________ 序列的转录产物存在核酸酶的识别位点,因此Pre-crRNA被剪切形成crRNA。结合图2分析,tracrRNA和crRNA有________ (选填“相同”“互补”)序列,可相互结合,进而与Cas蛋白形成效应复合物。
(3)结合文章分析图2中RNA①是________ (选填“crRNA”“tracrRNA”),起到对外源DNA的识别作用,进而将复合物精准定位。
(4)下列说法正确的有 。
(5)从进化观分析,转入有益基因时,细菌CRISPR基因功能缺失的积极意义是________ 。
细菌CRISPR-Cas系统
CRISPR-Cas系统是广泛存在于细菌和古细菌中的一种获得性免疫系统。细菌中转入有益基因时,CRISPR基因功能会缺失,当外源基因对细菌生存造成威胁时,CRISPR的表达会发生上调,启动细菌的适应性免疫。其防御机制分为适应阶段、基因表达阶段和干扰阶段。
有害的外源核酸中部分短序列会被细菌整合并插入到其CRISPR序列中(图1)、随后相关基因表达出Cas蛋白、tracrRNA,以及CRISPR序列会表达出一条前体crRNA(Pre-crRNA),Pre-crRNA的某些序列被剪切,形成多个crRNA。每条crRNA、tracrRNA与Cas蛋白形成稳定的效应复合物(图2)。在干扰阶段中,复合物中Cns蛋白使外源DNA解旋,RNA①与之互补配对形成特殊结构,随后Cas蛋白构象发生变化并切割该段DNA的特定序列。在此过程中,Cas蛋白有两个主要的功能位点。切割与RNA①互补配对的DNA单链的H位点,以及切割非互补配对链的R位点。经改造的细菌CRISPR-Cas系统已被广泛应用到基因定点编辑、基因组筛选、基因转录调控等领域、但仍存在许多问题有待深入解决与探索。
(1)细菌将外源DNA整合到CRISPR序列中,是对可遗传变异类型中的
(2)结合图1分析,有害的外源DNA被细菌整合并插入到CRISP R序列中,成为
(3)结合文章分析图2中RNA①是
(4)下列说法正确的有 。
A.细菌体内的Cas是具有类似解旋酶和限制酶作用的双功能蛋白 |
B.Cas剪切外源DNA片段的精准性与RNA①的长度呈正相关 |
C.可通过CRISPR-Cas技术靶向治疗21-三体综合征患者 |
D.细菌CRISPR序列中重复序列的种间差异小于间隔序列 |
(5)从进化观分析,转入有益基因时,细菌CRISPR基因功能缺失的积极意义是
更新时间:2024-05-15 22:02:38
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(1)果蝇棒眼性状产生的原因是( )
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(1)果蝇棒眼性状产生的原因是( )
A.染色体缺失一段 |
B.染色体重复一段 |
C.染色体发生易位 |
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(1)图一中a、b、c表示染色单体的是
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【推荐3】作物M的F1基因杂合,具有优良性状。F1自交形成自交胚的过程见途径1(以两对同源染色体为例)。改造F1相关基因,获得具有与F1优良性状一致的N植株,该植株在形成配子时,有丝分裂替代减数分裂,其卵细胞不能受精,直接发育成克隆胚,过程见途径2。
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【推荐1】注射胰岛素是治疗1型糖尿病的有效方案之一,但胰岛素的生产存在着过程复杂、产量低等问题。为解决这些问题,科学家将控制人胰岛素合成的基因导入某种微生物体内,通过对微生物的大规模培养,使其产生大量的胰岛素药物。图1和图2分别为胰岛素基因和质粒结构示意图。回答下列问题:
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(1)为获得重组质粒,可选用限制酶
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【推荐2】下图表示某种绿色荧光蛋白基因表达载体的构建过程,绿色荧光蛋白基因有720个碱基对(bp),质粒有5369个碱基对(bp)。请据图回答问题:(1)质粒中“氨苄青霉素抗性基因”的作用是_____________ 。研究发现复制原点处的A和T特别多,有利于DNA复制时_____________ 过程的发生。
(2)限制酶BamHⅠ的识别序列和切割位点是G↓GATCC,该酶切形成的黏性末端是_____________ 。
(3)已知图中质粒经BamHⅠ、HindⅢ双酶切后进行电泳,出现了一条长度为5300bp的DNA条带,则重组质粒的长度为_____________ 的DNA片段条带。
(4)过程①用两种限制酶切割质粒,与单一酶切相比,其优势有_____________ 。过程②通过PCR技术实现,进行PCR时,需要在两种引物的_____________ 端分别添加BamHⅠ和HindⅢ的识别序列。
(5)将重组质粒导入大肠杆菌前,要用CaCl2处理大肠杆菌,其目的是_____________ ;进行筛选时,大肠杆菌培养基中除需要加入水、无机盐、碳源、氮源、琼脂等物质外,还要分别添加_____________ 。
(2)限制酶BamHⅠ的识别序列和切割位点是G↓GATCC,该酶切形成的黏性末端是
(3)已知图中质粒经BamHⅠ、HindⅢ双酶切后进行电泳,出现了一条长度为5300bp的DNA条带,则重组质粒的长度为
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【推荐3】表观遗传调节异常是肿瘤发生发展的重要因素之一,N6-甲基腺苷(m6A)是真核生物mRNA上最常见的一种修饰。研究发现,胃癌细胞中存在m6A去甲基化酶(ALKBH5)过表达和STC2(癌症相关基因)mRNA的m6A修饰水平降低的异常现象。科研人员利用基因工程技术实现ALKBH5基因沉默和STC2基因的过表达,以研究ALKBH5介导的m6A甲基化修饰对胃癌细胞迁移的影响。
注:A、B、C、D为四种引物序列;BamHⅠ、HindⅢ、SacⅠ为限制酶
(1)已知STC2基因的α链为转录的模板链,据图1分析,利用PCR扩增目的基因时,需要在引物________ 的5'端添加BamHI识别序列和强启动子序列,在引物________ 的5'端添加SacI识别序列。
(2)为确保目的基因正确插入质粒,需要选择________ 限制酶切割质粒。将重组质粒导入大肠杆菌体时,可利用潮霉素和卡那霉素筛选出导入重组质粒的大肠杆菌,试简要表述筛选思路:____________ 。
(3)研究人员分别用不同方式处理胃癌细胞,并测得胃癌细胞迁移标志蛋白含量如下:
根据结果推测ALKBH5基因影响胃癌迁移的机理是_______________________ 。
注:A、B、C、D为四种引物序列;BamHⅠ、HindⅢ、SacⅠ为限制酶
(1)已知STC2基因的α链为转录的模板链,据图1分析,利用PCR扩增目的基因时,需要在引物
(2)为确保目的基因正确插入质粒,需要选择
(3)研究人员分别用不同方式处理胃癌细胞,并测得胃癌细胞迁移标志蛋白含量如下:
根据结果推测ALKBH5基因影响胃癌迁移的机理是
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【推荐1】科研人员通过设计来自小鼠肠道的天然大肠杆菌,然后将修饰过的工程原生细菌植入小鼠体内后诱导了持续性的生理变化,从而改善了动物糖尿病等慢性病病理状态。研究人员首先从实验小鼠的粪便样本中提取出天然大肠杆菌,并从中鉴定出一种遗传上易驯化的菌株,然后通过基因工程修饰使其表达了在胆汁酸代谢中具有重要作用的胆汁盐水解酶(BSH),将经过修饰的天然细菌重新植入小鼠肠道。进行一次治疗后,研究人员在小鼠的整个肠道中都发现了带有BSH基因的大肠杆菌,它们在宿主的整个生命周期中都保持着BSH活性,BSH活性对治疗小鼠糖尿病产生积极影响。回答下列问题:
(1)如图是大肠杆菌的质粒和通过R-PCR技术合成的BSH基因(目的基因),进行体外拼接时,不能选择限制酶A,理由是_____ ;
选用限制酶B和酶C切割质粒和目的基因的优点有_____ 。
(2)导入重组质粒的大肠杆菌需进行筛选后方可应用于临床治疗,简要说明重组大肠杆菌筛选的思路:_____ 。
(3)若科学家利用蛋白质工程技术,研制出了新的BSH,与天然BSH相比,其效果更好,起效快,更好保存。获得BSH基因的途径是;从预期的蛋白质功能出发→_____ →推测应有的氨基酸序列→_____ 。
(1)如图是大肠杆菌的质粒和通过R-PCR技术合成的BSH基因(目的基因),进行体外拼接时,不能选择限制酶A,理由是
选用限制酶B和酶C切割质粒和目的基因的优点有
(2)导入重组质粒的大肠杆菌需进行筛选后方可应用于临床治疗,简要说明重组大肠杆菌筛选的思路:
(3)若科学家利用蛋白质工程技术,研制出了新的BSH,与天然BSH相比,其效果更好,起效快,更好保存。获得BSH基因的途径是;从预期的蛋白质功能出发→
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【推荐2】蛋白酶抑制剂基因转化是作物抗虫育种的新途径。某研究团队将胰蛋白酶抑制剂(NaPI)和胰凝乳蛋白酶抑制剂(StPin1A)的基因单独或共同转化棉花,获得了转基因植株。回答下列问题:
(1)蛋白酶抑制剂的抗虫机制是_____ 。
(2)_____ 是实施基因工程的核心。
(3)利用农杆菌转化法时,必须将目的基因插入Ti质粒的_____ 上,此方法的不足之处是_____ 。
(4)确认抗虫基因在受体细胞中稳定表达后,还需进一步做抗虫的_____ 以鉴定其抗性程度。图为三种不同遗传操作产生的转基因棉花抗虫实验结果,据结果分析_____ (填“NaPI”“StPin1A”或“NaPI+StPin1A”)转基因棉花的抗虫效果最佳,其原因是_____ 。
(5)基因突变可产生新的等位基因,在自然选择的作用下,昆虫种群的基因频率会发生_____ ,导致昆虫朝着一定的方向不断进化。据此推测,被蛋白抑制剂基因作物长期选择后,某些昆虫具有了抗蛋白酶抑制剂的能力,其分子机制可能是_____ (写出两点即可)。
(1)蛋白酶抑制剂的抗虫机制是
(2)
(3)利用农杆菌转化法时,必须将目的基因插入Ti质粒的
(4)确认抗虫基因在受体细胞中稳定表达后,还需进一步做抗虫的
(5)基因突变可产生新的等位基因,在自然选择的作用下,昆虫种群的基因频率会发生
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【推荐3】草莓是我国的优质水果,营养价值很高,被誉为“水果皇后”,但却容易受到病毒的感染。科学家常采用两种方法培育新品种:其一,培育无病毒组培苗;其二,将草莓轻型黄边病毒的外壳蛋白基因(SMYELV-CP)导入草莓基因组中培育出转基因抗病毒草莓。请分析回答下列问题:
(1)若培育无病毒组培苗,通常采用植株____________________ 进行组织培养,转化后的草莓外植体需经过_______ 过程才能长成完整植株。从遗传学角度看,它能形成完整草莓植株的根本原因是____________ 。
(2)可利用PCR技术扩增目的基因SMYELV-CP,其前提是____________ ,以便根据这一序列合成引物。为保证目的基因的表达,重组载体上应含有特定的____________ (复制原点、启动子、标记基因),它能被受体细胞的____________ 所识别,以便于催化转录过程。
(3)获得转基因草莓后,通过分子检测,此后还需要进行个体生物学水平的鉴定SMYELV—CP是否发挥作用,方法是____________________________________ 。
(4)我国西北一些地区曾大量种植草莓,后却被硬性规定种植属于乔木的杨树,但由于降雨量少,致使许多地方的杨树长成半死不活状,结果防护林成为残败的“灰色长城”,其失败的原因主要是违背了___ 原理。
(1)若培育无病毒组培苗,通常采用植株
(2)可利用PCR技术扩增目的基因SMYELV-CP,其前提是
(3)获得转基因草莓后,通过分子检测,此后还需要进行个体生物学水平的鉴定SMYELV—CP是否发挥作用,方法是
(4)我国西北一些地区曾大量种植草莓,后却被硬性规定种植属于乔木的杨树,但由于降雨量少,致使许多地方的杨树长成半死不活状,结果防护林成为残败的“灰色长城”,其失败的原因主要是违背了
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