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近年来烟草叶绿体基因工程在提高光合效率、抗性和品质等方面取得了研究进展。下图是将...

近年来烟草叶绿体基因工程在提高光合效率、抗性和品质等方面取得了研究进展。下图是将拟南芥果糖16-二磷酸醛缩酶基因(简称醛缩酶基因)转入烟草叶绿体基因组的部分流程示意图,请据图回答下列问题:

I)图1中,利用PCR技术扩增拟南芥醛缩酶基因时,应选用的引物是____________。图2重组质粒中未标注出的必需元件还有___________,构建该重组质粒用的限制性核酸内切酶有__________

2)将拟南芥醛缩酶基因导入烟草叶绿体基因组时,一般将含有目的基因的质粒包裹在金粉上,通过轰击进入叶绿体中,这种方法称为_____________。叶绿体基因组中存在基因区和基因间隔区,应将目的基因导入叶绿体基因组中的基因间隔区,其原因是_______________________________

3)检测目的基因是否成功导入受体细胞的方法是_____________,该项技术用到的基因探针的制作方法是:在________________________________上用放射性同位素等做标记。

4)若拟南芥醛缩酶基因在烟草叶绿体中成功表达,其活性是野生型烟草的1.4~1.9倍,在高浓度下可达2.2倍,说明拟南芥醛缩酶通过_________________来提高光合效率。

 

引物甲、引物丙 复制原点 和 基因枪法 避免对叶绿体自身的基因组的表达造成影响 DNA分子杂交技术 含有目的基因的DNA单链片段 促进暗反应中CO2的固定(利用) 【解析】 基因工程技术的基本步骤: (1)目的基因的获取的方法有:从基因文库中获取、利用PCR技术扩增和人工合成。 (2)基因表达载体的构建:是基因工程的核心步骤,基因表达载体包括目的基因、启动子、终止子、标记基因和复制原点等。 (3)将目的基因导入受体细胞:根据受体细胞不同,导入的方法也不一样。将目的基因导入植物细胞的方法有:农杆菌转化法、基因枪法和花粉管通道法;将目的基因导入动物细胞最有效的方法是:显微注射法;将目的基因导入微生物细胞的方法是:感受态细胞法。 (4)目的基因的检测与鉴定:分子水平上的检测:①检测转基因生物染色体的DNA是否插入目的基因——DNA分子杂交技术;②检测目的基因是否转录出了mRNA——分子杂交技术;③检测目的基因是否翻译成蛋白质——抗原-抗体杂交技术.个体水平上的鉴定:抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等。 (1)图1中,基因中两条链是反向平行的,故利用PCR技术扩增目的基因时,选引物时应该选方向相反且把目的基因包含在里面,故所选的引物是引物甲、引物丙。重组质粒应包括目的基因、启动子、终止子、标记基因和复制原点等,图2重组质粒中未标注出的必需元件还有复制原点,由图2可知,BamHI会破坏标记基因,结合图1目的基因两端的限制酶切点可判断构建该重组质粒用的限制性核酸内切酶应选择Hind III和Bcl I。 (2)将目的基因导入烟草叶绿体基因组时,一般将含有目的基因的质粒包裹在金粉上,通过轰击进入叶绿体中,这种方法称为基因枪法。叶绿体基因组中存在基因区和基因间隔区,为避免对叶绿体自身的基因组的表达造成影响,应将目的基因导入叶绿体基因组中的基因间隔区。 (3)检测目的基因是否成功导入受体细胞的方法是DNA分子杂交技术,该项技术用放射性同位素等做标记含有目的基因的DNA单链片段作基因探针。 (4)若拟南芥醛缩酶基因在烟草叶绿体中成功表达,其活性是野生型烟草的1.4~1.9倍,在高浓度下可达2.2倍,说明拟南芥醛缩酶通过促进暗反应中CO2的固定(利用)来提高光合效率。
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野生型菌株能在基本培养基中生长,氨基酸营养缺陷型菌株(突变株)由于基因突变失去合成某种氨基酸的能力,只能在完全培养基或补充了相应氨基酸的基本培养基中生长,突变株在生产实践中有广泛应用。下图是实验人员获取高丝氨酸突变株的部分流程示意图,请据图回答下列问题:

1)图1中,诱变处理的野生型菌母液经扩大培养后才能作为样品,扩大培养所用培养基是______培养基,与基本培养基相比,其特有成分是___________,扩大培养的目的是___________________

2)为了保证同种菌株的接种位置相同,实验人员利用影印法转移菌种(如图2),过程①所用的接种方法是_____________,丝绒布要灭菌处理的原因是_____________。进行②过程培养时,应先将丝绒布转印至基本培养基上,然后再转印至完全培养基上。经28℃,2天培养后,对比基本培养基和完全培养基中菌落的生长状况,可以初步检测出高丝氨酸突变株是菌落_________(用图中字母作答)。②过程中两种培养基中菌落生长状况不同的原因是_____________

3)培养基的常用灭菌方法是高压蒸汽灭菌法,刚开始加热灭菌锅时,要打开排气阀,使水沸腾一段时间后再关闭排气阀,这样操作的目的是________________,使锅内温度能上升到要求的温度(121℃),达到良好的灭菌效果。

 

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日常生活中过量饮酒以及不良的饮酒方式会给机体带来诸多不良影响,请回答下列问题:

1)研究发现,乙醇不会抑制肝糖原的水解,但是会抑制其他物质转化为葡萄糖,还会抑制低血糖时具有升血糖作用的激素的释放。空腹饮酒易导致低血糖,但是低血糖一般在数小时后出现,其原因是_____________________________________________。对于酒精性低血糖症急性发作的患者,最佳治疗方法是____________________________________,以快速恢复血糖浓度。

2)人大量饮酒后,会出现意识模糊、步态不稳等症状,出现这些症状的原因是酒精分别麻醉了图1脑中的___________________________(填编号和名称),从而影响它们正常的功能。

3)图2是酒精在肝脏细胞中代谢的过程示意图,有些人酒一下肚就脸红,是乙醛引起的,说明乙醛具有使(脸部)毛细血管_________功能:少数千杯不醉的人喝酒多时会大量出汗,据图2推测其原因是这种人肝细胞内_________________,使酒精迅速转化为无害的,释放大量的热量,故出汗多。

 

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玉米是我国第一大粮食作物。玉米腐霉茎腐病在我国广泛发生,严重危害粮食生产安全,相关研究具有重要的经济价值和社会意义。

1)玉米对腐霉茎腐病表现出的抗病与感病为一对_______________

2)观察发现,玉米品种甲(纯系)对腐霉茎腐病表现为抗病,品种乙(纯系)表现为感病。

研究人员将品种甲与品种乙杂交得全部为抗病;自交得中的抗病:感病,由此可推知抗病与感病由_________染色体上的两对等位基因控制。

研究人员又对进行单株自交,将每株收获的种子分别种植,观察表现型。有的单株自交子代都为抗病、有的单株自交子代都为感病、有的单株自交子代既有抗病又有感病。若上述三种的比例为_________,即可验证(2所得结论。

3)进一步研究发现,品种甲的抗病基因位于玉米1号染色体上。已知抗病玉米品种丙(纯系)的显性抗病基因Q也位于1号染色体上。为了探究R1Q是不是相同基因,科研人员做了以下实验:

将品种甲与品种丙杂交得到均为抗病,自交,出现感病植株。根据该实验结果,得到的实验结论是_________,推测出现感病植株的原因是形成配子的过程中,1号染色体发生_________,形成含_________基因的配子(只考虑Q基因);该种类型的雌雄配子结合形成受精卵,发育成感病植株。

 

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将玉米的PEPC酶基因与PPDK酶基因导入水稻后,在某一温度下测得光照强度对转双基因水稻和原种水稻的光合速率影响如图1,在光照为1000μmol·m-2·s-1下测得温度影响光合速率如图2。请据图分析以下问题:

1PEPC酶基因与PPDK酶基因的作用是提高玉米的_______________(填光合速率或呼吸速率)。据图中信息分析,转双基因水稻更适宜栽种在_________________环境中。

2)图1中的A点表示原种水稻的净光合速率达到最大值,此时叶肉细胞消耗NADH场所是______

3)在35℃重复图1相关实验,B点会向上移动,请据图推测原因是___________________________

 

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如图为大蒜根尖分生组织中每个细胞核的DNA相对含量,每个点代表记录到的一个细胞。

1)图中______期的细胞数量较多,ef段核DNA相对含量减半的原因是_______________

2)有研究表明:大蒜素是从大蒜中分离出的化合物,能特异性地抑制癌细胞增长。请设计实验验证该结论,要求简要写出实验思路:______________________________________________________

 

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