【題目】基因定點整合可替換特定基因,該技術(shù)可用于單基因遺傳病的治療。苯丙酮尿癥是由PKU基因突變引起的,將正常PKU基因定點整合到PKU基因突變的小鼠胚胎干細(xì)胞的染色體DNA上,替換突變基因,可用來研究該病的基因治療過程。定點整合的過程是:從染色體DNA上突變PKU基因兩側(cè)各選擇一段DNA序列HB1和HB2,根據(jù)其堿基序列分別合成HB1和HB2,再將兩者分別與基因、連接,中間插入正常PKU基因和標(biāo)記基因,構(gòu)建出如圖所示的重組載體。重組載體和染色體DNA中的HB1和HB2序列發(fā)生交換,導(dǎo)致兩者之間區(qū)域發(fā)生互換,如圖所示。
(1)構(gòu)建重組載體時,常用的工具酶有________。該實驗用小鼠胚胎干細(xì)胞作為PKU基因的受體細(xì)胞以培育出轉(zhuǎn)基因小鼠,除了胚胎干細(xì)胞能大量增殖外,還因為胚胎干細(xì)胞_________。
(2)為獲得小鼠的胚胎干細(xì)胞,可將小鼠囊胚中的_________取出,并用_________處理使其分散成單個細(xì)胞進(jìn)行培養(yǎng),培養(yǎng)過程中大部分細(xì)胞會貼附在培養(yǎng)瓶的表面生長,這種現(xiàn)象稱為___________。
(3)用圖中重組載體轉(zhuǎn)化胚胎干細(xì)胞時,會出現(xiàn)PKU基因錯誤整合。錯誤整合時,載體的兩個中至少會有一個與一起整合到染色體DNA上。已知含有的細(xì)胞具有G418的抗性,、的產(chǎn)物都能把DHPG轉(zhuǎn)化成有毒物質(zhì)而使細(xì)胞死亡。轉(zhuǎn)化后的胚胎干細(xì)胞依次在含有G418及同時含有G418和DHPG的培養(yǎng)液中進(jìn)行培養(yǎng),在雙重選擇下存活下來的是__________的胚胎干細(xì)胞,理由是_________。
(4)將篩選得到的胚胎干細(xì)胞培育成小鼠,從個體生物學(xué)水平檢測,若小鼠__________,說明PKU基因成功表達(dá)。
【答案】限制酶和DNA連接酶 具有全能性 內(nèi)細(xì)胞團細(xì)胞 胰蛋白酶或膠原蛋白酶 貼壁生長 正確互換整合 正確互換整合后的染色體上只有只有,無、,具有G418抗性,故能在含有G418和DHPG的培養(yǎng)液中生長,錯誤互換整合后的細(xì)胞中染色體DNA上含有和至少1個,而、的產(chǎn)物都能把DHPG轉(zhuǎn)化成有毒物質(zhì),故在含有G418和DHPG的培養(yǎng)液中錯誤整合的細(xì)胞死亡 尿液中霉臭味顯著降低
【解析】
DNA重組技術(shù)至少需要三種工具:限制性核酸內(nèi)切酶(限制酶)、DNA連接酶、運載體。構(gòu)建重組載體時,首先需用限制性核酸內(nèi)切酶切割目的基因和運載體,再用DNA連接酶連接目的基因和運載體形成重組載體。胚胎干細(xì)胞簡稱ES或EK細(xì)胞,來源于早期胚胎或原始性腺(即囊胚期的內(nèi)細(xì)胞團),因此獲取的胚胎干細(xì)胞應(yīng)取自囊胚的內(nèi)細(xì)胞團。結(jié)合題圖可知,正;Q后的染色體DNA上只有,而無、;錯誤整合時,載體的兩個中至少會有一個與一起整合到染色體DNA上,故由于正確互換后的細(xì)胞染色體上有,無、,故對G418有抗性,可在含G418的培養(yǎng)液中正常生活,而錯誤互換后的染色體DNA上由于含有至少1個,而、的產(chǎn)物都能使細(xì)胞死亡,故錯誤互換的細(xì)胞不能生存,據(jù)此分析。
(1)構(gòu)建重組載體時,常用的工具酶有限制性核酸內(nèi)切酶(限制酶)、DNA連接酶。實驗小鼠胚胎干細(xì)胞作為PKU基因的受體細(xì)胞,除了胚胎干細(xì)胞能大量增殖外,還因為胚胎干細(xì)胞具有全能性。
(2)為獲得小鼠的胚胎干細(xì)胞,可將小鼠囊胚中的內(nèi)細(xì)胞團細(xì)胞取出,并用胰蛋白酶或膠原蛋白酶處理使其分散成單個細(xì)胞進(jìn)行培養(yǎng),培養(yǎng)過程中大部分細(xì)胞會貼附在培養(yǎng)瓶的表面生長,這種現(xiàn)象稱為貼壁生長。
(3)已知含有的細(xì)胞具有G418的抗性,、的產(chǎn)物都能把DHPG轉(zhuǎn)化成有毒物質(zhì)而使細(xì)胞死亡,據(jù)分析可知,正確互換后的染色體上只有只有,無、,錯誤互換后的細(xì)胞中染色體DNA上含有和至少1個,因此,轉(zhuǎn)化后的胚胎干細(xì)胞依次在含有G418及同時含有G418和DHPG的培養(yǎng)液中進(jìn)行培養(yǎng),在雙重選擇下存活下來的是正;Q整合的胚胎干細(xì)胞,原因是:正確互換后的染色體上只有只有,無、,具有G418抗性,故能在含有G418及同時含有G418和DHPG的培養(yǎng)液中生長,錯誤互換后的細(xì)胞中染色體DNA上含有和至少1個,而、的產(chǎn)物都能把DHPG轉(zhuǎn)化成有毒物質(zhì),因此在含有G418和DHPG的培養(yǎng)液中死亡。
(4)苯丙酮尿癥是由于苯丙氨酸代謝途徑中的酶缺陷,使得苯丙氨酸不能轉(zhuǎn)變成為酪氨酸,導(dǎo)致苯丙氨酸及其酮酸蓄積,并從尿中大量排出,主要表現(xiàn)為智力低下,尿液中有霉臭味,將篩選得到的胚胎干細(xì)胞培育成小鼠,若PKU基因成功表達(dá),則從個體生物學(xué)水平檢測,小鼠尿液中霉臭味顯著降低。
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【題目】下圖為一只果蠅兩條染色體上部分基因分布示意圖,下列敘述正確的是
A.朱紅眼基因cn具有特定的堿基序列
B.暗栗色眼基因cl、白眼基因w在遺傳時遵循自由組合定律
C.朱紅眼基因cn、暗栗色眼基因cl為一對等位基因
D.基因v、w控制的性狀總是與性別相關(guān)聯(lián)
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【題目】如圖1表示生產(chǎn)基因工程抗體的模式圖,圖2表示某遺傳信息傳遞途徑,請據(jù)圖回答:
(1)圖1過程①稱為__________________.過程③需要細(xì)胞質(zhì)為其提供_____________作為原料,催化該過程的酶是_______________________。
(2)由圖1過程2推測質(zhì)粒和目的基因在結(jié)構(gòu)上的共同點是________________________;
(3)圖1過程④核糖體的移動方向是_______________,一個mRNA上結(jié)合多個核糖體的意義是___________________________________________。
(4)圖2共有_____________種核苷酸,圖示過程可以發(fā)生在圖1____________過程中(用圖中序號表示)。
(5)某基因工程抗體的研發(fā)過程中發(fā)現(xiàn),提取的抗體蛋白喪失了原有功能,研究發(fā)現(xiàn)是目的基因發(fā)生了一個堿基對的替換造成的,這種變異稱__________________;虮磉_(dá)時,形成的mRNA未端序列為"-AGCGGACCAGACUCUAA-",比原目的基因多編碼2個氨基酸,由此可知,突變后替換位置的堿基對是______________(起始密碼位置相同,UGA、UAA為終止密碼)。
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【題目】草莓果實表面有許多瘦果。將生長一致的草莓植株分為四組,對照組S0不作處理,S1、S2和S3組植株上的幼果去除瘦果,再在S2組葉片上、S3組幼果上分別噴施一定濃度的生長素(IAA)溶液,實驗結(jié)果如圖所示。下列說法錯誤的是
A.果實開始發(fā)育后,瘦果內(nèi)能夠合成生長素促進(jìn)果實長大
B.S1組的果實略有增大可能是由來源于其他組織的IAA引起的
C.S2組的結(jié)果表明噴施到葉片上的外源IAA可運輸?shù)焦麑?/span>
D.S3組成熟果實的大小與IAA溶液的濃度總是呈正相關(guān)
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【題目】2019年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎授予在低氧感應(yīng)方面做出貢獻(xiàn)的科學(xué)家。研究發(fā)現(xiàn),合成促紅細(xì)胞生成素(EPO)的細(xì)胞持續(xù)表達(dá)低氧誘導(dǎo)因子(HIF-1a)。在氧氣供應(yīng)正常時,HIF-la合成后很快被降解;在氧氣供應(yīng)不足時,HIF-1a不被降解,細(xì)胞內(nèi)積累的HIF-1a可促進(jìn)EPO的合成,使紅細(xì)胞增多以適應(yīng)低氧環(huán)境,相關(guān)機理如下圖所示。此外,該研究可為癌癥等諸多疾病的治療提供新思路。
(1)如果氧氣供應(yīng)不足,HIF-1a進(jìn)入細(xì)胞核,與其他因子(ARNT)一起與EPO基因上游的調(diào)控序列結(jié)合,增強該基因的__________,使EPO合成和分泌增加。EPO刺激骨髓造血干細(xì)胞,使其__________,生成大量紅細(xì)胞,從而提高氧氣的運輸能力。
(2)正常條件下,氧氣通過__________的方式進(jìn)入細(xì)胞,細(xì)胞內(nèi)的HIF-1a在脯氨酰羥化酶的作用下被羥基化,最終被降解。如果將細(xì)胞中的脯氨酰羥化酶基因敲除,EPO基因的表達(dá)水平會__________(填“升高”或“降低”),其原因是__________。
(3)一些實體腫瘤(如肝癌)中的毛細(xì)血管生成滯后,限制了腫瘤的快速發(fā)展。研究發(fā)現(xiàn),血管內(nèi)皮生長因子能促進(jìn)血管內(nèi)皮細(xì)胞增殖和毛細(xì)血管的生成。假設(shè)血管內(nèi)皮生長因子的合成與EPO合成的調(diào)節(jié)途徑類似,且途徑有兩個:途徑①相當(dāng)于圖中HIF-la的降解過程,途徑②相當(dāng)于HIF-1a對EPO合成的調(diào)控過程。為了限制腫瘤快速生長,可以通過調(diào)節(jié)途徑①和途徑②來實現(xiàn),進(jìn)行調(diào)節(jié)的思路是__________。
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【題目】種群在理想環(huán)境中,呈“J”型曲線增長(如圖中甲);在有環(huán)境阻力條件下,呈“S”型曲線增長(如圖中乙)。結(jié)合如圖分析,下列有關(guān)敘述正確的是 ( )
A.若圖示大草履蟲種群增長曲線,則 e 點后增長速率為 0
B.為保護魚類資源,捕撈后的種群數(shù)量應(yīng)控制在 d 點
C.若圖示蝗蟲種群增長曲線,則蟲害防治應(yīng)在 c 點之后
D.K 值是環(huán)境容納量,一般不隨環(huán)境的變化而改變
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【題目】圖中表示人體皮下的組織,b、c、d表示細(xì)胞外液。下面羅列的諸多因素中,可能引起病人組織水腫的是
①c周圍的管壁破損 ②長期蛋白質(zhì)營養(yǎng)不足 ③淋巴管阻塞 ④花粉等過敏原引起毛細(xì)血管的通透性增加 ⑤腎炎導(dǎo)致血漿蛋白丟失
A. 只有①②③ B. 只有②③④
C. 只有①③⑤ D. ①②③④⑤
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【題目】基因打靶技術(shù)是指利用外源性DNA與細(xì)胞DNA的相同或相似序列,在特定位點上進(jìn)行替換,從而改變細(xì)胞遺傳特性的方法。該技術(shù)可應(yīng)用于解決人體對移植的豬器官產(chǎn)生的免疫排斥反應(yīng),即利用基因打靶技術(shù)對豬細(xì)胞ɑ—1,3半乳糖苷轉(zhuǎn)移酶基因進(jìn)行改造,以消除ɑ—1,3半乳糖苷轉(zhuǎn)移酶引起的免疫排斥。其主要過程如下:
第二、三步示意圖(6—10表示不同的基因片段)
第一步:從豬囊胚中分離出胚胎干細(xì)胞。
第二步:在與靶基因(需要改造的基因)相同的外源性DNA上,插人新霉素抗性基因,構(gòu)建打靶載體。
第三步:打耙載體導(dǎo)入胚胎干細(xì)胞,與細(xì)胞DNA中的靶基因進(jìn)行替換。
第四步:改造后的胚胎干細(xì)胞篩選、增殖等。
回答下列問題:
(1)上述改造過程中的靶基因是_____________________________________________,插入新霉素抗性基因的過程中需要用到的酶有________________________________________,插入新霉素抗性基因的目的是______________________________(答出2兩點)。
(2)基因打靶技術(shù)依據(jù)的遺傳學(xué)原理是_______________________________。
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【題目】下圖是不同NaCl濃度對發(fā)菜光合速率和呼吸速率的影響曲線。下列描述錯誤的是
A.發(fā)菜細(xì)胞中無葉綠體,但含有能吸收光能的色素
B.發(fā)菜生長的最適NaCl濃度約為615mol/L
C.在測定的NaCl濃度范圍內(nèi)發(fā)菜均可正常生長
D.NaCl濃度對發(fā)菜呼吸速率的影響不大
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