学习以下材料,回答(1)~(3)题。
细菌之间的基因重组
细菌之间能够通过多种方式实现基因的交流,从而增大对环境的适应。
第一种细菌的基因重组现象发现于1946年。微生物学家Lederberg筛选出两种突变细菌,A缺乏合成甲硫氨酸的能力,B缺乏合成苏氨酸的能力。A、B菌均有链霉素抗性和敏感性两种亚型。链霉素敏感细菌在含有链霉素的培养基中不会死亡,但是没有增殖能力。Lederberg发现只有链霉素敏感A菌与链霉素抗性B菌混合后的产物,在不含甲硫氨酸和苏氨酸的选择培养基上长出菌落。经研究发现,这种称为接合的现象需要细菌之间的直接接触,经由一种特殊通道将供体菌的遗传物质转入受体菌中实现基因重组(图1)。第二种细菌的基因重组也是Lederberg发现的。他在装有DNA酶的培养液的U型管两侧分别培养合成代谢突变菌I及合成代谢突变菌Ⅱ,二者之间用只允许病毒和大分子物质透过的滤膜隔开(图2),经过抽吸后,将培养Ⅱ一侧的菌液涂布在无添加的基本培养基上,长出了野生型菌。这种现象显然不是接合的结果,在Ⅱ侧的菌液中发现的噬菌体P揭晓了答案。P能侵染细菌并将其DNA整合到细菌拟核DNA中,一定条件下合成子代噬菌体并裂解细菌。偶然情况下,P外壳错误包装宿主细菌的部分DNA片段,释放后再侵染其他细菌时,所携带的原细菌DNA片段与后者发生基因重组。这种借由病毒的细菌基因重组称为转导。
此外,Avery的肺炎链球菌转化实验证明细菌还能够通过直接吸收外界游离DNA片段来实现基因重组。多种基因重组方式令细菌具有更强的基因交流能力,滥用抗生素引发的超级细菌感染事件频频发生,对人类医疗、畜牧养殖等产业提出了严峻挑战。
(1)图1实验中,Lederberg在筛选发生基因重组的细菌时,使用的选择培养基除了基本营养物外,还需要添加__________ 。两种突变细菌中,供体菌是__________ (填“A”或“B”),在选择培养基中长出菌落的原因是__________ 。
(2)①图2实验中,Lederberg能排除野生型菌的出现来源于接合或转化的原因是_________ 。
②研究者利用野生菌(T+L+C+)作为供体菌,合成代谢突变菌做受体菌(T—L—C—)。使用__________ 法在选择培养基上对受体菌转导情况进行计数,发现T+的菌落中,有47%同时也是L+,但只有2%同时也是C+。结合实验结果,针对野生菌中3个基因在DNA上的排列顺序,提出合理假设__________ 。
③为进一步验证假设,请设计实验并预期实验结果_________ 。
(3)利用本文信息,从进化与适应的角度阐明滥用抗生素引发超级细菌感染致病的原因:_________ 。
细菌之间的基因重组
细菌之间能够通过多种方式实现基因的交流,从而增大对环境的适应。
第一种细菌的基因重组现象发现于1946年。微生物学家Lederberg筛选出两种突变细菌,A缺乏合成甲硫氨酸的能力,B缺乏合成苏氨酸的能力。A、B菌均有链霉素抗性和敏感性两种亚型。链霉素敏感细菌在含有链霉素的培养基中不会死亡,但是没有增殖能力。Lederberg发现只有链霉素敏感A菌与链霉素抗性B菌混合后的产物,在不含甲硫氨酸和苏氨酸的选择培养基上长出菌落。经研究发现,这种称为接合的现象需要细菌之间的直接接触,经由一种特殊通道将供体菌的遗传物质转入受体菌中实现基因重组(图1)。第二种细菌的基因重组也是Lederberg发现的。他在装有DNA酶的培养液的U型管两侧分别培养合成代谢突变菌I及合成代谢突变菌Ⅱ,二者之间用只允许病毒和大分子物质透过的滤膜隔开(图2),经过抽吸后,将培养Ⅱ一侧的菌液涂布在无添加的基本培养基上,长出了野生型菌。这种现象显然不是接合的结果,在Ⅱ侧的菌液中发现的噬菌体P揭晓了答案。P能侵染细菌并将其DNA整合到细菌拟核DNA中,一定条件下合成子代噬菌体并裂解细菌。偶然情况下,P外壳错误包装宿主细菌的部分DNA片段,释放后再侵染其他细菌时,所携带的原细菌DNA片段与后者发生基因重组。这种借由病毒的细菌基因重组称为转导。
此外,Avery的肺炎链球菌转化实验证明细菌还能够通过直接吸收外界游离DNA片段来实现基因重组。多种基因重组方式令细菌具有更强的基因交流能力,滥用抗生素引发的超级细菌感染事件频频发生,对人类医疗、畜牧养殖等产业提出了严峻挑战。
(1)图1实验中,Lederberg在筛选发生基因重组的细菌时,使用的选择培养基除了基本营养物外,还需要添加
(2)①图2实验中,Lederberg能排除野生型菌的出现来源于接合或转化的原因是
②研究者利用野生菌(T+L+C+)作为供体菌,合成代谢突变菌做受体菌(T—L—C—)。使用
③为进一步验证假设,请设计实验并预期实验结果
(3)利用本文信息,从进化与适应的角度阐明滥用抗生素引发超级细菌感染致病的原因:
更新时间:2024-06-08 13:32:26
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【推荐1】学习以下材料,回答(1)~(5)题。
RNA-DNA杂合链调控减数分裂的分子机制
减数分裂是有性生殖的生物在产生成熟生殖细胞时进行的染色体数目减半的细胞分裂方式。在减数分裂过程中会发生同源染色体重组和非同源染色体自由组合,从而增加物种的遗传多样性。
同源重组(如图1)是减数分裂的核心事件。程序性DNA双链断裂(DSB)是同源重组的起始,DSB可被细胞内一系列蛋白质识别并切割,最终产生一段约822bp的单链DNA末端。单链DNA末端在单链结合蛋白的保护和引导下入侵到同源染色体的同源区,继而细胞会以同源染色体的双链为模板合成DNA,最终形成两个被称为霍利迪连接体(HJ)的四链DNA中间体。每个HJ都有两个剪接位置(①和②)来进行DNA的拆分,若两个HJ都在同一个位置剪接(都在①或都在②),则得到两个非交换的DNA,即DNA分子重组点两侧基因未重新分配(如甲),若两个HJ一个在①处剪接,另一个在②处剪接,则拆分得到交换产物,即DNA分子重组点两侧基因重新分配(如乙)。
最新研究表明,细胞中RNA-DNA杂合链数目异常会引起同源重组水平下降,使减数分裂出现严重缺陷。RNA-DNA杂合链有两种产生方式:一种是顺式产生,即转录的RNA没有及时与DNA模板分开;另一种是反式产生,即游离的RNA重新与DNA模板链结合。RNA既可结合DNA单链也可结合双链DNA中的模板链(如图2)。
THO复合物可以协助RNA转运至细胞核外,核糖核酸酶H能够特异识别并切割RNA-DNA杂合链中的RNA链。研究者发现THO和H的双突变体酵母菌细胞中RNA-DNA杂合链增加、减数分裂异常。抑制双突变体的DSB产生单链DNA时,几乎检测不到RNA-DNA杂合链;相对于野生型,在双突变体中重组相关蛋白在DSB处的富集显著降低。进一步研究表明,RNA-DNA杂合链过度减少也会导致减数分裂缺陷。
(1)同源重组发生在_____ 期。
(2)DSB是DNA分子的_____ 键断裂形成的,入侵链相当于DNA合成的_____ 。
(3)图1中左侧和右侧HJ均在②处剪接得到甲,_____ 处剪接得到乙。同源重组不一定导致同源染色体上等位基因的交换,原因是_____ 。
(4)根据文中信息,双突变体酵母菌细胞中RNA-DNA杂合链增加的原因是_____ ;推测RNA-DNA杂合链过多导致减数分裂异常的分子机制是_____ 。
(5)RNA-DNA杂合链过多或过少均不利于减数分裂的进行,这体现了生命的_____ 观。
RNA-DNA杂合链调控减数分裂的分子机制
减数分裂是有性生殖的生物在产生成熟生殖细胞时进行的染色体数目减半的细胞分裂方式。在减数分裂过程中会发生同源染色体重组和非同源染色体自由组合,从而增加物种的遗传多样性。
同源重组(如图1)是减数分裂的核心事件。程序性DNA双链断裂(DSB)是同源重组的起始,DSB可被细胞内一系列蛋白质识别并切割,最终产生一段约822bp的单链DNA末端。单链DNA末端在单链结合蛋白的保护和引导下入侵到同源染色体的同源区,继而细胞会以同源染色体的双链为模板合成DNA,最终形成两个被称为霍利迪连接体(HJ)的四链DNA中间体。每个HJ都有两个剪接位置(①和②)来进行DNA的拆分,若两个HJ都在同一个位置剪接(都在①或都在②),则得到两个非交换的DNA,即DNA分子重组点两侧基因未重新分配(如甲),若两个HJ一个在①处剪接,另一个在②处剪接,则拆分得到交换产物,即DNA分子重组点两侧基因重新分配(如乙)。
最新研究表明,细胞中RNA-DNA杂合链数目异常会引起同源重组水平下降,使减数分裂出现严重缺陷。RNA-DNA杂合链有两种产生方式:一种是顺式产生,即转录的RNA没有及时与DNA模板分开;另一种是反式产生,即游离的RNA重新与DNA模板链结合。RNA既可结合DNA单链也可结合双链DNA中的模板链(如图2)。
THO复合物可以协助RNA转运至细胞核外,核糖核酸酶H能够特异识别并切割RNA-DNA杂合链中的RNA链。研究者发现THO和H的双突变体酵母菌细胞中RNA-DNA杂合链增加、减数分裂异常。抑制双突变体的DSB产生单链DNA时,几乎检测不到RNA-DNA杂合链;相对于野生型,在双突变体中重组相关蛋白在DSB处的富集显著降低。进一步研究表明,RNA-DNA杂合链过度减少也会导致减数分裂缺陷。
(1)同源重组发生在
(2)DSB是DNA分子的
(3)图1中左侧和右侧HJ均在②处剪接得到甲,
(4)根据文中信息,双突变体酵母菌细胞中RNA-DNA杂合链增加的原因是
(5)RNA-DNA杂合链过多或过少均不利于减数分裂的进行,这体现了生命的
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【推荐2】Ⅰ.小鼠的繁殖能力强,相对性状明显,是常用的遗传实验材料,用小鼠进行遗传学实验,小鼠的弯曲尾(B)对正常尾(b)显性.遗传学家针对小鼠的尾形进行了相应的遗传实验.
实验一:
实验二:遗传学家将一个DNA片段导入到子一代弯曲尾雌鼠的体细胞中,通过DNA重组和克隆技术获得一只转基因正常尾小鼠.
说明:①插入的DNA片段本身不控制具体的性状;
②小鼠体内存在该DNA片段,B基因不表达,即该DNA片段和B基因同时存在是表现为正常尾,b基因的表达不受该片段影响;
③若小鼠的受精卵无控制尾形的基因(B、b),将导致胚胎致死。
请回答:
(1)由实验一可知,子一代雌鼠的基因型是__ 。
(2)该转基因小鼠的育种原理是__ 。
(3)遗传学家认为该DNA片段插入到小鼠染色体上的位置有4种可能(见如图).为确定具体的插入位置,进行了相应的杂交实验.(该DNA片段与B或b基因的交换值为20%)
让该转基因正常尾小鼠与非转基因正常尾雄性小鼠杂交,统计子代的表现型种类及比例
结果与结论:
①若子代__ ,则该DNA片段的插入位置属于第1种可能性;
②若子代__ ,则该DNA片段的插入位置属于第2种可能性;
③若子代__ ,则该DNA片段的插入位置属于第3种可能性,且完全连锁;若不完全连锁,则子代的表现型及比例为__ ;
(4)若子代__ ,则该DNA片段的插入位置属于第4种可能性,且完全连锁;若不完全连锁,则子代的表现型及比例为__ ;
(5)上题中的第一种①情况和第三种③情况下插入DNA方式中,插入的该DNA片段与控制尾形的基因在遗传过程中分别满足遗传基本规律中的__ 定律.
Ⅱ.狗的一个复等位基因系列控制皮毛中色素的分布.等位基因ay降低了色素沉积程度,产生沙色的狗;等位基因at产生斑点型式的狗;等位基因as使暗色素在全身均匀分布;等位基因ay、at、as之间具有不循环而是依次的完全显隐性关系(即如果ay对at显性、at对as显性,则ay对as也显性,可表示为ay>at>as)根据以下系谱图回答问题:__ ;
(7)上述狗皮毛颜色的遗传遵循__ 定律;
(8)Ⅰ1的基因型为__ ,Ⅲ2与Ⅲ3交配产生斑点子代的概率是__ ;
(9)已知狗的长尾(A)对短尾(a)是显性.现用短尾狗(甲群体)相互交配产生的受精卵在胚胎发育早期注射微量胰岛素,生出的小狗就表现出长尾性状(乙群体).请设计实验方案探究胰岛素在小狗胚胎发育过程中是否引起基因突变(设计实验方案预测实验结果及结论)
①实验思路:__
②结果及结论:__ 。
实验一:
父本 | 母本 | 子一代 |
弯曲尾 | 正常尾 | 雌性全是弯曲尾;雄性全是正常尾 |
说明:①插入的DNA片段本身不控制具体的性状;
②小鼠体内存在该DNA片段,B基因不表达,即该DNA片段和B基因同时存在是表现为正常尾,b基因的表达不受该片段影响;
③若小鼠的受精卵无控制尾形的基因(B、b),将导致胚胎致死。
请回答:
(1)由实验一可知,子一代雌鼠的基因型是
(2)该转基因小鼠的育种原理是
(3)遗传学家认为该DNA片段插入到小鼠染色体上的位置有4种可能(见如图).为确定具体的插入位置,进行了相应的杂交实验.(该DNA片段与B或b基因的交换值为20%)
实验方案:
让该转基因正常尾小鼠与非转基因正常尾雄性小鼠杂交,统计子代的表现型种类及比例
结果与结论:
①若子代
②若子代
③若子代
(4)若子代
(5)上题中的第一种①情况和第三种③情况下插入DNA方式中,插入的该DNA片段与控制尾形的基因在遗传过程中分别满足遗传基本规律中的
Ⅱ.狗的一个复等位基因系列控制皮毛中色素的分布.等位基因ay降低了色素沉积程度,产生沙色的狗;等位基因at产生斑点型式的狗;等位基因as使暗色素在全身均匀分布;等位基因ay、at、as之间具有不循环而是依次的完全显隐性关系(即如果ay对at显性、at对as显性,则ay对as也显性,可表示为ay>at>as)根据以下系谱图回答问题:
(6)根据该系谱图确定复等位基因的显性顺序是
(7)上述狗皮毛颜色的遗传遵循
(8)Ⅰ1的基因型为
(9)已知狗的长尾(A)对短尾(a)是显性.现用短尾狗(甲群体)相互交配产生的受精卵在胚胎发育早期注射微量胰岛素,生出的小狗就表现出长尾性状(乙群体).请设计实验方案探究胰岛素在小狗胚胎发育过程中是否引起基因突变(设计实验方案预测实验结果及结论)
①实验思路:
②结果及结论:
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【推荐3】蝴蝶(2n=56)的性别决定方式为ZW型。某种野生型蝴蝶的体色是深紫色,深紫色源自于黑色素与紫色素的叠加。黑色素与紫色素的合成分别受A/a、B/b基因(均不位于W染色体上)的控制。现有一种黑色素与紫色素合成均受抑制的白色纯合品系M,研究人员让该品系M与纯合野生型蝴蝶进行正反交实验,所得F1的体色均为深紫色。利用F1又进行了以下实验:
回答下列问题:
(1)根据正反交实验结果可以推测,控制蝴蝶体色的基因位于______________ 染色体上,品系M的基因型为______________ ,F1雄蝶体细胞中染色体有_______________ 种形态。
(2)由实验一的实验结果推测,A/a、B/b两对基因遵循孟德尔的基因_____________ 定律。
(3)实验一和实验二后代的表现型比例不同,原因可能是______________ 。若让F1的雌、雄蝶相互交配,子代中深紫色、紫色、黑色和白色个体的比例为_____________
(4)多次单对杂交重复上述两组实验,发现极少数实验一中所得后代全为深紫色,而实验二结果保持不变。由此推测,F1中有个别雌蝶产生的含有__________________ 基因的卵细胞不育,这种雌蝶记作雌蝶N。
(5)野生型蝴蝶及品系M均为P*基因纯合子。研究发现,雌蝶N的一个P*基因突变为P基因,P基因编码的蛋白可与特定DNA序列结合,导致卵细胞不育。将雌蝶N与品系M杂交,子代全为深紫色,选取子代雌蝶与品系M继续杂交,所得后代仍全为深紫色。据此判断,P基因为______________ (填“显性”或“隐性”)基因,P基因与A/a、B/b基因在染色体上的位置关系是_____________
杂交组合 | 后代表型及比例 | |
实验一 | F1的雌蝶×品系M的雄蝶 | 深紫色:白色=1:1 |
实验二 | F1的雄蝶×品系M的雌蝶 | 深紫色:紫色:黑色:白色=9:1:1:9 |
(1)根据正反交实验结果可以推测,控制蝴蝶体色的基因位于
(2)由实验一的实验结果推测,A/a、B/b两对基因遵循孟德尔的基因
(3)实验一和实验二后代的表现型比例不同,原因可能是
(4)多次单对杂交重复上述两组实验,发现极少数实验一中所得后代全为深紫色,而实验二结果保持不变。由此推测,F1中有个别雌蝶产生的含有
(5)野生型蝴蝶及品系M均为P*基因纯合子。研究发现,雌蝶N的一个P*基因突变为P基因,P基因编码的蛋白可与特定DNA序列结合,导致卵细胞不育。将雌蝶N与品系M杂交,子代全为深紫色,选取子代雌蝶与品系M继续杂交,所得后代仍全为深紫色。据此判断,P基因为
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【推荐1】阿尔兹海默症(AD)是一种发生于老年和老年前期的中枢神经系统退行性疾病,β-淀粉样前体蛋白(APP)基因是 AD发病关联基因。科学家尝试构建含人APP基因的转基因小鼠动物模型(如图1),以研究AD疾病的发病机制。
(1)下列对培养基X和培养基 Y 的说明正确的是____。
(2)下列关于过程Ⅳ的培养条件,说明合理的是____。
(3)在繁育转基因小鼠过程中采用的生物技术与工程是____ 。(编号选填)
①重组DNA 技术
②动物细胞培养技术
③动物细胞融合技术
④细胞核移植技术
⑤胚胎移植技术
(4)若过程Ⅰ中质粒pUCl8选用了 Xho I和BclⅠ进行切割,表为4种限制酶的识别序列和切割位点。为实现其与目的基因相连,可在人APP基因两端分别添加____ (编号选填):若要保证过程Ⅱ能够成功回收 APP 基因,则应在人 APP 基因两端分别添加____ 。(编号选填)
①XhoI 和 BclI的识别序列
②SacI 和 BclI的识别序列
③Xho I 和 BamHI的识别序列
④Sac I 和 BamHI 的识别序列
科学家研究发现AD与脑部的β淀粉样蛋白(Aβ)寡聚有关,Aβ寡聚体能引起一系列的神经细胞毒性反应,造成神经细胞死亡。相关机制如图2,请回答:(5)有的神经递质为小分子化合物,但仍以图8所示方式释放,其意义是____。
(6)神经递质与突触后膜上的 NMDA受体结合会引起Na⁺通道打开,Aβ寡聚体与NMDA受体结合后突触后膜兴奋性将____ (增强/减弱/不变)。AD患者的神经纤维常常出现缠结原因是Aβ寡聚体导致微管稳定性丢失,由微管蛋白组成的____ (细胞结构)被破坏,不能维持细胞的正常形态。
(7)请据图2及所学知识分析AD患者与糖尿病的相关性____ 。
限制性内切核酸酶 | BamHl | Xho l | Bcl l | Sac l |
识别序列及切割位点 | 5'-C↓GATCG-3' | 5'-C↓TCGAG-3' | 5'-↓GATC-3' | 5'-GAGCT↓C-3' |
A.培养基 X是鉴别培养基 |
B.培养基 Y 应选用液体培养基 |
C.培养基X上生长大肠杆菌均含有重组质粒 |
D.培养基 Y 上生长大肠杆菌均含有重组质粒 |
(2)下列关于过程Ⅳ的培养条件,说明合理的是____。
A.加入抗生素—防止细菌感染 |
B.5%CO2—维持酸碱平衡 |
C.适宜温度—维持酶活性 |
D.适宜渗透压—维持水平衡 |
(3)在繁育转基因小鼠过程中采用的生物技术与工程是
①重组DNA 技术
②动物细胞培养技术
③动物细胞融合技术
④细胞核移植技术
⑤胚胎移植技术
(4)若过程Ⅰ中质粒pUCl8选用了 Xho I和BclⅠ进行切割,表为4种限制酶的识别序列和切割位点。为实现其与目的基因相连,可在人APP基因两端分别添加
①XhoI 和 BclI的识别序列
②SacI 和 BclI的识别序列
③Xho I 和 BamHI的识别序列
④Sac I 和 BamHI 的识别序列
科学家研究发现AD与脑部的β淀粉样蛋白(Aβ)寡聚有关,Aβ寡聚体能引起一系列的神经细胞毒性反应,造成神经细胞死亡。相关机制如图2,请回答:(5)有的神经递质为小分子化合物,但仍以图8所示方式释放,其意义是____。
A.不利于神经冲动快速传递 |
B.避免被酶降解 |
C.短时间内可大量释放 |
D.减少能量的消耗 |
(6)神经递质与突触后膜上的 NMDA受体结合会引起Na⁺通道打开,Aβ寡聚体与NMDA受体结合后突触后膜兴奋性将
(7)请据图2及所学知识分析AD患者与糖尿病的相关性
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【推荐1】帝王蝶是世界上唯一能长距离迁徙的蝴蝶,其幼虫只摄食一种叫乳草的植物,乳草会分泌 一种名为强心甾的毒素,有资料研究显示,过量摄入强心甾对除帝王蝶幼虫以外其他的动物来说都是有 毒的,会导致死亡。
(1)钠钾泵在许多动物细胞膜上均有存在,它能通过主动转运控制细胞内外的钠、钾离子浓度, 因此从膜蛋白功能的角度看,钠钾泵还具有_____ 的活性。强心甾能与细胞膜表面的钠钾泵结合,抑制其主动转运功能,从而导致细胞内外________________ 失衡,使细胞破裂。
(2)科学家猜测:帝王蝶的钠钾泵基因可能发生了突变,使其获得了对强心甾的抗性。为研究帝 王蝶钠钾泵基因的碱基排列顺序并获得相应的蛋白产物,科学家尝试从帝王蝶基因组中获取该基因,并 通过________ 实现了对其的扩增;科学家选用合适的__________ 、DNA 连接酶和载体构建重组 DNA 分子,并将其导入大肠杆菌以获得大量的目的基因,再将其导入_______________ 中(A.农杆菌 B.酵母细胞 C.昆虫细胞 D.海拉细胞)获得相应的蛋白产物。
(3)为提高重组 DNA 分子导入的成功率,除了需要确保重组 DNA 分子有足够的物质的量外,还必 须采用各种方法提高大肠杆菌的_________ 。为了筛选成功导入重组 DNA 分子的大肠杆菌,宜用__________ 法将转化混合物转移至含有________ 的平板上。通过基因测序,发现帝王蝶钠 钾泵基因中的突变会导致其蛋白产物中有 3 处氨基酸种类与其他昆虫不同,分别是第 111、119 和 122 位氨基酸,这体现了基因突变的普遍性。
(4)为了从受体细胞中分离目的基因的蛋白产物(目的蛋白),科学家在目的蛋白的肽链末端添加 一个含有 6-10 个组氨酸的“标签”,该标签在适宜条件下可以与含有金属离子的固定化介质结合。因此, 可以提取受体细胞的______ 中的全部蛋白质,通过_____ 法将其中的目的蛋白固定在层析 柱上,再洗去不需要的杂蛋白,最后将目的蛋白从层析柱上______ 下来,从而获得纯度较高的 目的蛋白。通过对目的蛋白的研究发现:上述 3 个位点的突变使得帝王蝶膜结构上钠钾泵的____ 发生了改变,强心甾无法与其结合,由此验证了之前的猜测。
(5)为进一步研究上述突变位点的作用,科学家使用 CRISPR/Cas9 技术在果蝇中开展了相关研究。
通过该技术,研究人员可以在 DNA 分子中特定的序列处剪切 DNA 分子并进行编辑。研究人员将基因 编辑所需的各种元件同时导入果蝇____ 细胞中,对钠钾泵基因上的相应位点进行编辑,实验 结果如下:
注:“+”表示神经系统功能正常或有强心甾抗性“-”表示神经系统功能不正常或没有强心甾抗性
根据上表分析,可以推断出:_____ 突变对果蝇正常生存影响最小,__________ 突变则可能是在帝王蝶进化过程中最后出现的,3 个位置先后出现的突变使得帝王蝶在保证神经系统正常功能的 前提下,还进一步获得了对强心甾的抗性,这体现了进化论中________ 的思想。
(1)钠钾泵在许多动物细胞膜上均有存在,它能通过主动转运控制细胞内外的钠、钾离子浓度, 因此从膜蛋白功能的角度看,钠钾泵还具有
(2)科学家猜测:帝王蝶的钠钾泵基因可能发生了突变,使其获得了对强心甾的抗性。为研究帝 王蝶钠钾泵基因的碱基排列顺序并获得相应的蛋白产物,科学家尝试从帝王蝶基因组中获取该基因,并 通过
(3)为提高重组 DNA 分子导入的成功率,除了需要确保重组 DNA 分子有足够的物质的量外,还必 须采用各种方法提高大肠杆菌的
(4)为了从受体细胞中分离目的基因的蛋白产物(目的蛋白),科学家在目的蛋白的肽链末端添加 一个含有 6-10 个组氨酸的“标签”,该标签在适宜条件下可以与含有金属离子的固定化介质结合。因此, 可以提取受体细胞的
(5)为进一步研究上述突变位点的作用,科学家使用 CRISPR/Cas9 技术在果蝇中开展了相关研究。
通过该技术,研究人员可以在 DNA 分子中特定的序列处剪切 DNA 分子并进行编辑。研究人员将基因 编辑所需的各种元件同时导入果蝇
突变情况 | 神经系统功能 | 强心甾抗性 |
无突变 | +++ | - |
111 | + | + |
119 | +++ | - |
122 | -- | ++ |
111+119 | ++ | ++ |
122+119 | + | +++ |
111+119+122 | ++ | ++++ |
注:“+”表示神经系统功能正常或有强心甾抗性“-”表示神经系统功能不正常或没有强心甾抗性
根据上表分析,可以推断出:
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【推荐2】我国科学家欲获得高效表达萝卜蛋白A的转基因大肠杆菌作为微生物农药,进行了相关研究。检测发现,转入的蛋白A基因在大肠杆菌细胞中表达效率很低,研究者推测不同生物对密码子具有不同的偏好,因此通过PCR对蛋白A基因进行了定点诱变,过程如图1所示。图2为生产该微生物农药所用的质粒结构示意图。图3为转基因大肠杆菌在培养基中的生长情况。据此回答下列问题:
(1)通常情况下,PCR过程中添加引物的作用是使DNA聚合酶能_________ 。图1中引物B和引物C与普通引物不同的是______________ 。(写一点)
(2)若将新的蛋白A基因导入到图2所示的质粒中构建重组DNA,则扩增新的蛋白A基因时,最好在引物_____________ 的_____________ (填“5′”或“3′”)端添加______________ 限制酶的酶切位点。
(3)结合图3分析,导入转新蛋白A基因的大肠杆菌应接种在_____________ (填“固体”或“液体”) 培养基上,该培养基应添加____________ 以对其进行筛选。接种前通常采用____________ 法对培养基进行灭菌,该培养采用的接种方法是____________ 。
(4)鉴定图3的菌落中大肠杆菌是否产生了新的蛋白A的方法是____________ 。
(1)通常情况下,PCR过程中添加引物的作用是使DNA聚合酶能
(2)若将新的蛋白A基因导入到图2所示的质粒中构建重组DNA,则扩增新的蛋白A基因时,最好在引物
(3)结合图3分析,导入转新蛋白A基因的大肠杆菌应接种在
(4)鉴定图3的菌落中大肠杆菌是否产生了新的蛋白A的方法是
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【推荐3】结核病是由结核杆菌引起的人畜共患病。结核杆菌通常以气溶胶形式传播,气溶胶颗粒被肺泡吞噬细胞吞噬,吞噬细胞破裂导致结核杆菌在机体内进一步传播。羊痒病是由正常细胞的非致病性肠蛋白异构化为痒病朊蛋白所致。为研制既能抗结核病又能抗羊痒病的双抗羊,科学家进行了如下操作。
(1)小鼠SP110基因是目前发现的具有抗结核杆菌感染功能的基因。研究人员为了验证SP110基因的功能,同时也为了验证山羊吞噬细胞特异性启动子MSR可以启动SP110基因在吞噬细胞内的表达,将MRS启动子与小鼠SP110基因形成融合基因,设计了下表所示的三组实验。
取三组实验等量的细胞裂解液,用稀释涂布平板法培养,结果如下图1所示。由图可知小鼠SP110基因可用于双抗羊的研制,依据的实验现象是___________ 。(2)非致病性胱蛋白是由山羊13号染色体上的PRNP基因的第三外显子控制合成的,PRNP基因的结构如图2.研究人员用新型基因敲除技术对体外培养的山羊成纤维细胞PRNP基因的外显子3序列实施定点敲除。请根据上述信息,设计一个检测敲除是否成功的思路:提取山羊成纤维细胞的DNA,根据___________ 设计引物进行PCR,并用___________ 作用于PCR产物后进行凝胶电泳,若仅获得一条电泳条带,说明定点敲除成功。(3)用TALEN敲除载体与供体DNA表达载体(图4)共同转化体外培养的幼羊成纤维细胞,可将融合基因定点敲入PRNP基因的外显子3部位,原理如图3.请指出图4中数字1和2的分别代表的结构:1、___________ 、2、___________ 。经检测,山羊成纤维细胞中非致病性脱蛋白基因和SP110基因的表达情况是___________ (填“两者均增加”或“两者均减少或不表达”或“前者减少、后者增加”或“前者增加、后者减少”)。(4)欲用上述细胞获得双抗羊,需要用到的技术有___________ (至少写出两项)。
(1)小鼠SP110基因是目前发现的具有抗结核杆菌感染功能的基因。研究人员为了验证SP110基因的功能,同时也为了验证山羊吞噬细胞特异性启动子MSR可以启动SP110基因在吞噬细胞内的表达,将MRS启动子与小鼠SP110基因形成融合基因,设计了下表所示的三组实验。
组别 | 主要操作 | 培养细胞后,使之破裂 |
对照组1 | 空质粒导入山羊肺泡吞噬细胞,接种适量结核杆菌 | 细胞培养72小时后,加入③ |
对照组2 | 含有能广泛表达SP110基因的山羊肺泡吞噬细胞,① | |
实验组 | ② |
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