【題目】斑馬魚的胚胎發(fā)育過(guò)程中要形成體軸,發(fā)育過(guò)程中沿體軸依序分化形成各種組織器官。我國(guó)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)一種由于21號(hào)染色體上的hwa基因突變導(dǎo)致的無(wú)體軸突變品系,其胚胎形似葫蘆(如圖1所示)。為研究hwa基因的作用機(jī)制,研究者進(jìn)行了相關(guān)研究。

(1) 胚胎在發(fā)育早期,通過(guò)基因的____實(shí)現(xiàn)細(xì)胞分化,從而形成體軸。

(2)為確定hwa基因的遺傳機(jī)制,研究者以表現(xiàn)型正常但基因型不同的雌雄個(gè)體為親本,進(jìn)行了圖2所示的雜交實(shí)驗(yàn)。(“+”表示有正;,“-”表示基因突變)

①目前研究表明斑馬魚無(wú)性染色體,性別受遺傳和環(huán)境共同作用。實(shí)驗(yàn)一和實(shí)驗(yàn)二在遺傳學(xué)上稱為__交實(shí)驗(yàn),兩組實(shí)驗(yàn)F1的表現(xiàn)型不同,說(shuō)明父本和母本對(duì)后代的影響不同。

②據(jù)實(shí)驗(yàn)一的F1、F2和F3表現(xiàn)型與基因型比例,推測(cè)_____(選填“父本”或者“母本”)的hwa基因?qū)ψ哟咛グl(fā)育起作用,作出此推測(cè)的依據(jù)是__________

(3)為證實(shí)上述推測(cè),研究者將hwa基因編碼的mRNA導(dǎo)入母本基因型為(hwa-/-)的胚胎中,以研究hwa基因在胚胎發(fā)育中對(duì)體軸形成的影響,結(jié)果如圖3所示。

注射無(wú)關(guān)mRNA的目的是_______________。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示__________。

(4)綜合上述研究,解釋葫蘆型胚胎形成的原因是_______________。

(5)研究表明β-cat蛋白進(jìn)入細(xì)胞核能夠促進(jìn)體軸正常發(fā)育,科研人員推測(cè)hwa基因編碼的mRNA能夠促進(jìn)β-cat蛋白進(jìn)入細(xì)胞核。為驗(yàn)證上述推測(cè),請(qǐng)以母本基因型為hwa-/-的胚胎為實(shí)驗(yàn)材料,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)并預(yù)期實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

【答案】選擇性表達(dá) 正反 母本 實(shí)驗(yàn)一中F1表型正常, F2的表現(xiàn)型均正常,F(xiàn)3表現(xiàn)型中正常:異常=3:1,這與對(duì)F1、F2和F3基因型的推斷不符,每代的基因組成控制下一代表現(xiàn)型,即母本為hwa+/+,則F1為正常,F(xiàn)1為hwa+/-,F(xiàn)2表現(xiàn)型正常,基因型hwa+/+:hwa+/-:hwa-/-=1:2:1, F3出現(xiàn)了正常個(gè)體與異常個(gè)體3:1,推斷母本的hwa基因?qū)ψ哟咛グl(fā)育起作用 作為陰性對(duì)照,排除注射操作、mRNA等對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響 一定(低)劑量的hwa編碼的mRNA能誘導(dǎo)hwa-/-胚胎的體軸形成,劑量過(guò)大會(huì)引起胚胎體軸發(fā)育過(guò)度,導(dǎo)致胚胎體軸嚴(yán)重背側(cè)化 母本hwa基因突變產(chǎn)生的mRNA通過(guò)卵細(xì)胞傳給子代胚胎,hwa-/-所產(chǎn)卵細(xì)胞中無(wú)正常的hwa+mRNA,故出現(xiàn)無(wú)體軸胚胎(葫蘆型胚胎)

【解析】

分析圖2中的正反交實(shí)驗(yàn)可知,母本的基因型不同,可導(dǎo)致子代的表現(xiàn)型不同,正反交實(shí)驗(yàn)F1的基因型均為hwa+/-,但母本為hwa+/+時(shí)F1都正常,而母本為hwa-/-時(shí)F1都異常,在根據(jù)實(shí)驗(yàn)一中F1基因型為hwa+/-時(shí),所產(chǎn)生的F2均為正常個(gè)體,可推測(cè):子代表現(xiàn)型與母本是否含有hwa基因有關(guān)。

分析圖3,一定(低)劑量的hwa編碼的mRNA能誘導(dǎo)hwa-/-胚胎的體軸形成,劑量過(guò)大會(huì)引起胚胎體軸發(fā)育過(guò)度,導(dǎo)致胚胎體軸嚴(yán)重背側(cè)化。

(1)細(xì)胞分化的實(shí)質(zhì)是基因的選擇性表達(dá)。所以胚胎在發(fā)育早期,通過(guò)基因的選擇性表達(dá)實(shí)現(xiàn)細(xì)胞分化,從而形成體軸。

(2)①實(shí)驗(yàn)一和實(shí)驗(yàn)二父本和母本的基因型進(jìn)行了交換,屬于正反交實(shí)驗(yàn)。

②實(shí)驗(yàn)一中F1基因型為hwa+/-,F(xiàn)2基因型為hwa+/+:hwa+/-:hwa-/-,理論上F2表現(xiàn)型應(yīng)為3:1。但實(shí)際的表現(xiàn)型均為正常,在F3中才出現(xiàn)正常個(gè)體與異常個(gè)體3:1,這一比例與F2基因型(hwa+/+:hwa+/-:hwa-/-)中有無(wú)hwa+一致,可說(shuō)明母本的hwa基因?qū)ψ哟咛グl(fā)育起作用。即做出此推斷的依據(jù)為:實(shí)驗(yàn)一中F1表型正常, F2的表現(xiàn)型均正常,F(xiàn)3表現(xiàn)型中正常:異常=3:1,這與對(duì)F1、F2和F3基因型的推斷不符,每代的基因組成控制下一代表現(xiàn)型,即母本為hwa+/+,則F1為正常,F(xiàn)1為hwa+/-,F(xiàn)2表現(xiàn)型正常,基因型hwa+/+:hwa+/-:hwa-/-=1:2:1, F3出現(xiàn)了正常個(gè)體與異常個(gè)體3:1,推斷母本的hwa基因?qū)ψ哟咛グl(fā)育起作用。

(3)本實(shí)驗(yàn)是向母本基因型為(hwa-/-)的胚胎中,注入hwa基因編碼的mRNA,以研究hwa基因在胚胎發(fā)育中對(duì)體軸形成的影響,所以自變量為注射hwa基因編碼的mRNA的劑量,注射mRNA的劑量為0的組作為空白對(duì)照,而注射無(wú)關(guān)mRNA的目的是作為陰性對(duì)照,排除注射操作、mRNA等對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。分析圖3可知,一定(低)劑量的hwa編碼的mRNA能誘導(dǎo)hwa-/-胚胎的體軸形成,劑量過(guò)大會(huì)引起胚胎體軸發(fā)育過(guò)度,導(dǎo)致胚胎體軸嚴(yán)重背側(cè)化。

(4)結(jié)合實(shí)驗(yàn)一和二的雜交結(jié)果(母本為hwa+/+,后代都正常,母本為hwa-/-,后代都異常)以及圖3結(jié)果,說(shuō)明母本hwa基因突變產(chǎn)生的mRNA通過(guò)卵細(xì)胞傳給子代胚胎,hwa-/-所產(chǎn)卵細(xì)胞中無(wú)正常的hwa+mRNA,故出現(xiàn)無(wú)體軸胚胎(葫蘆型胚胎)。

(5)研究表明β-cat蛋白進(jìn)入細(xì)胞核能夠促進(jìn)體軸正常發(fā)育,科研人員推測(cè)hwa基因編碼的mRNA能夠促進(jìn)β-cat蛋白進(jìn)入細(xì)胞核。為驗(yàn)證上述推測(cè),實(shí)驗(yàn)的自變量為是否有hwa基因編碼的mRNA,參照?qǐng)D3的實(shí)驗(yàn),對(duì)照組可注射無(wú)關(guān)mRNA以排除注射操作、mRNA等對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響,培養(yǎng)一段時(shí)間后檢測(cè)細(xì)胞中總-cat蛋白含量及細(xì)胞核內(nèi)-cat蛋白的含量;并觀察體軸發(fā)育。所以實(shí)驗(yàn)思路和預(yù)期實(shí)驗(yàn)結(jié)果為:

實(shí)驗(yàn)組:向hwa-/-胚胎中注射hwa基因編碼的mRNA,檢測(cè)細(xì)胞中總-cat蛋白含量及細(xì)胞核內(nèi)-cat蛋白的含量;觀察體軸發(fā)育;

對(duì)照組:向hwa-/-胚胎中注射無(wú)關(guān)mRNA,檢測(cè)細(xì)胞中總-cat蛋白含量及細(xì)胞核內(nèi)-cat蛋白的含量;觀察體軸發(fā)育;

預(yù)期實(shí)驗(yàn)結(jié)果:實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組相比,實(shí)驗(yàn)組細(xì)胞核內(nèi)-cat蛋白含量增加,而細(xì)胞中總-cat蛋白含量無(wú)明顯差異;實(shí)驗(yàn)組體軸發(fā)育正常個(gè)體較多。

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中生物 來(lái)源: 題型:

【題目】下圖為真核細(xì)胞蛋白質(zhì)合成和轉(zhuǎn)運(yùn)的示意圖。下列敘述正確的是(  )

A. 圖中由雙層膜包被的結(jié)構(gòu)只有

B. 圖中與胰島素合成有關(guān)的結(jié)構(gòu)有①②③④⑤

C. 合成的是呼吸酶,則該酶在中發(fā)揮作用

D. 合成的是染色體蛋白,則該蛋白會(huì)運(yùn)送到①⑤⑥

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科目:高中生物 來(lái)源: 題型:

【題目】美國(guó)食品藥品管理局于2018年5月24日宣布,經(jīng)過(guò)基因改造的黃金大米可以安全食用。據(jù)此,飽受非議的黃金大米終于得到公眾的認(rèn)可。已知維生素A缺乏會(huì)導(dǎo)致夜盲癥,β一胡蘿卜素會(huì)在體內(nèi)轉(zhuǎn)變成維生素A。黃金大米是通過(guò)基因工程向水稻細(xì)胞轉(zhuǎn)入三種酶基因(如圖38),其中的酶A基因和酶B基因可使水稻胚乳富含β-胡蘿卜素而呈現(xiàn)金黃色。回答下列問(wèn)題:

(1)已知酶A基因來(lái)自細(xì)菌,酶B基因來(lái)自玉米,酶D基因來(lái)自其他植物。圖示三種基因的本質(zhì)區(qū)別是_____________________。構(gòu)建上述基因組合,需用到的酶是______________________。

(2)提取農(nóng)桿菌的Ti質(zhì)粒,將上述結(jié)構(gòu)導(dǎo)入Ti質(zhì)粒的相關(guān)片段中就可整合到水稻染色體DNA上,原因是Ti質(zhì)粒上的___________可轉(zhuǎn)移到受體細(xì)胞,并且整合到受體細(xì)胞染色體DNA上。已知農(nóng)桿菌對(duì)多數(shù)單子葉植物沒有感染能力,需在人工受傷的水稻細(xì)胞上涂抹___________化合物。

(3)將成功導(dǎo)入上述基因的水稻細(xì)胞置于培養(yǎng)基上培養(yǎng),經(jīng)過(guò)___________兩個(gè)過(guò)程可獲得幼苗,幼苗在長(zhǎng)大成熟后,所結(jié)種子的胚乳將富含___________。細(xì)菌與植物之間實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)基因技術(shù)的成功,說(shuō)明了____________________________________________ 。 (答出合理一條即可)

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科目:高中生物 來(lái)源: 題型:

【題目】在相同培養(yǎng)條件下,研究者測(cè)定了野生型擬南芥和氣孔發(fā)育不良的突變體在不同光強(qiáng)下的CO2吸收速率,結(jié)果如右圖所示。下列相關(guān)敘述不正確的是 ( )

A. 無(wú)光照時(shí)突變體呼吸速率與野生型基本相同

B. 野生型和突變體均在光強(qiáng)為P時(shí)開始進(jìn)行光合作用

C. 光強(qiáng)度在750~1250 μmol·m-2·s-1范圍內(nèi),單位時(shí)間內(nèi)突變體有機(jī)物的積累量小于野生型

D. 光強(qiáng)為Q時(shí),二者光合速率的差異可能是由于突變體的氣孔小于野生型

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科目:高中生物 來(lái)源: 題型:

【題目】下圖是一晴朗夏日某植物的光合作用強(qiáng)度隨時(shí)間變化的曲線圖,C點(diǎn)與B點(diǎn)比較,葉肉細(xì)胞內(nèi)的C3、C5、ATP和[H]的含量發(fā)生的變化依次是()

A.升、升、升、升B.降、降、降、降

C.降、升、升、升D.升、升、降、降

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科目:高中生物 來(lái)源: 題型:

【題目】某五十肽中有3個(gè)甘氨酸(C2H5O2N),現(xiàn)用酶脫下其中的甘氨酸(相應(yīng)位置如圖)得到幾種不同的有機(jī)產(chǎn)物,其中脫下的氨基酸均以游離態(tài)正常存在.下列有關(guān)該過(guò)程產(chǎn)生的全部有機(jī)物中有關(guān)原子、基團(tuán)或肽鍵數(shù)目的敘述,錯(cuò)誤的是( )

A. 肽鍵數(shù)目減少5個(gè) B. 氧原子數(shù)目增加4個(gè)

C. 氫原子數(shù)目增加10個(gè) D. 氨基和羧基分別增加5個(gè)

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科目:高中生物 來(lái)源: 題型:

【題目】(題文)某突變型水稻葉片的葉綠素含量約為野生型的一半,但固定CO2酶的活性顯著高于野生型。下圖顯示兩者在不同光照強(qiáng)度下的CO2吸收速率。敘述錯(cuò)誤的是( 。

A. 光照強(qiáng)度低于P時(shí),突變型的光反應(yīng)強(qiáng)度低于野生型

B. 光照強(qiáng)度高于P時(shí),突變型的暗反應(yīng)強(qiáng)度高于野生型

C. 光照強(qiáng)度低于P時(shí),限制突變型光合速率的主要環(huán)境因素是光照強(qiáng)度

D. 光照強(qiáng)度高于P時(shí),限制突變型光合速率的主要環(huán)境因素是CO2濃度

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科目:高中生物 來(lái)源: 題型:

【題目】用PCR方法檢測(cè)轉(zhuǎn)基因植株是否成功導(dǎo)入目的基因時(shí),得到以下電泳圖譜。其中 :1號(hào)為DNA標(biāo)淮樣液(Marker),10號(hào)為蒸餾水,PCR時(shí)加入的模板DNA如圖所示。 據(jù)此作出的分析不合理的是

A. PCR產(chǎn)物的分子大小在250500bp之間

B. 3號(hào)祥品為不含目的基因的載體DNA

C. 9號(hào)祥品對(duì)應(yīng)植株不是所需的轉(zhuǎn)基因植株

D. 10號(hào)確定反應(yīng)體系等對(duì)結(jié)果沒有干擾

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科目:高中生物 來(lái)源: 題型:

【題目】Hela細(xì)胞系是人工培養(yǎng)、具有無(wú)限增殖能力的永生癌細(xì)胞系,在世界各地的相關(guān)實(shí)驗(yàn)室中為研究者提供了相同的研究對(duì)象。回答下列問(wèn)題:

(1)Hela細(xì)胞源自一位美國(guó)婦女的宮頸癌細(xì)胞,目前實(shí)驗(yàn)室中為了進(jìn)一步研究Hea細(xì)胞,需進(jìn)行___________(填“原代”或“傳代”)培養(yǎng)。細(xì)胞體外培養(yǎng)所需營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)有糖、氨基酸、無(wú)機(jī)鹽等,通常還需要加入___________等天然成分,在動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)過(guò)程中,需要用胰蛋白酶,而不用胃蛋白酶的原因是___________。

(2)某小組為研究葡萄糖饑餓對(duì)Hela細(xì)胞生長(zhǎng)的抑制情況,其它營(yíng)養(yǎng)條件適宜,用不同葡萄糖濃度的培養(yǎng)基,培養(yǎng)Hela細(xì)胞24h,實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下表所示:

該實(shí)驗(yàn)___________(填“需要”或“不需要”)另設(shè)對(duì)照組。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:葡萄糖濃度與Hela細(xì)胞生長(zhǎng)抑制率的關(guān)系是___________。體內(nèi)低濃度葡萄糖可___________癌細(xì)胞的增殖,為腫瘤的限食療法提供理論依據(jù)。

(3)Hela細(xì)胞在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛,例如它幫助科學(xué)家首次實(shí)現(xiàn)了人源細(xì)胞與小鼠細(xì)胞融合。兩個(gè)或多個(gè)細(xì)胞融合形成的單核細(xì)胞叫做___________,細(xì)胞融合技術(shù)的意義是___________。

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