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Hedgehog基因(H)广泛存在于无脊椎动物和脊椎动物中,在胚胎发育中起重 要...

Hedgehog基因(H)广泛存在于无脊椎动物和脊椎动物中,在胚胎发育中起重 要作用。我国科研工作者利用基因敲除和核酸分子杂交技术,研究了H基因在文昌鱼 胚胎发育中的作用。

1)研究者使用了两种TALE蛋白对文昌鱼的H基因进行敲除。TALE蛋白的结构是人工 设计的,蛋白质的中央区能够结合H基因上特定的序列,F区则能在该序列处将DNA双链切开如图1所示。

①根据_______设计出其氨基酸序列,再根据氨基酸序列对应的密码子序列推测岀编码 TALE蛋白的DNA序列,人工合成DNA序列之后,再以其为模板进行转录生成 mRNA

②将两种mRNA _______法导入文昌鱼的卵细胞中,然后滴加精液使卵受精,此受精 卵发育成的个体为F0代。

F0代个体细胞内被两种TALE蛋白处理过的DNA,经________催化重新连接后,H 基因很可能因发生碱基对的_______而丧失功能,基因丧失功能则被称为“敲除”。

2)提取F0代胚胎细胞DNA,通过________体外扩增H基因,用________进行切割,电 泳后用______为探针进行DNA分子杂交,实验结果如图2所示。图中样品________代表的F0个体中部分H基因己被敲除。研究者发现,在F0个体产生的所有配子中,通常只有部分配子的H基因被敲除,可能的原因是__________

 

TALE蛋白的功能 显微注射 DNA连接酶 缺失 PCR技术 BsrGⅠ酶 放射性同位素(或荧光)标记的目的基因片段 2 F0受精卵中成对的H基因中仅一个被敲除(F0胚胎中仅部分细胞的H基因被敲除、细胞中H基因未被敲除) 【解析】 分析图1:被两种TALE蛋白处理过的DNA重新连接后,缺失了BsrGⅠ识别位点。  分析图2:H基因中含有一个BsrGⅠ识别位点,能被BsrGⅠ切割形成两种不同长度的DNA片段,而H基因被敲除后会缺失BsrGⅠ识别位点,不能被BsrGⅠ识别和切割。样品1中有两种长度不同的DNA,说明其代表的个体中H基因没有被敲除,样品2中含有3种长度不同的DNA片段,说明其代表的F0个体中部分H基因已被敲除。 (1)①蛋白质工程的基本程序:预期蛋白质功能→设计预期的蛋白质结构→推测应有氨基酸序列→找到对应的脱氧核苷酸序列(基因)。因此人工设计TALE蛋白时,应该先根据TALE蛋白的功能设计出其氨基酸序列,再根据氨基酸序列对应的密码子(mRNA)序列推测出编码TALE蛋白的DNA序列,人工合成DNA序列之后,再以其为模板进行转录生成mRNA。  ②将两种mRNA导入动物细胞(文昌鱼的卵细胞)最有效的方法是显微注射法。  ③由图可知,被两种TALE蛋白处理过的DNA经过DNA连接酶重新连接后,缺失了BsrGⅠ识别位点,即发生碱基对的缺失,H基因很有可能因此而丧失功能,基因丧失功能则被称为“敲除”。  (2)体外扩增目的基因可采用PCR技术;H基因中含有一个BsrGⅠ识别位点,因此可用BsrGⅠ酶切割H基因;探针是指放射性同位素(或荧光)标记的目的基因片段;样品1中有两种长度不同的DNA,说明其代表的个体中H基因没有被敲除,样品2中含有3种长度不同的DNA片段,说明其代表的F0个体中部分H基因已被敲除。在F0个体产生的所有配子中,通常只有部分配子的H基因被敲除,可能的原因是F0受精卵中成对的H基因中仅一个被敲除(F0胚胎中仅部分细胞的H基因被敲除、细胞中H基因未被敲除)。
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考点分析:
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2015年,屠呦呦因发现青蒿素治疗疟疾的新疗法获奖。工业上青蒿素一般从青蒿植株中提取,产量低,价格高。基因工程及细胞工程等为培育出高青蒿素含量的青蒿提供了思路。科学家先通过紫外线处理大量青蒿幼苗后,偶然发现一株高产植株。通过基因测序发现该高产植株控制青蒿素合成相关的一种关键酶的基因发生了突变。

1)提取了高产植株的全部DNA后,要想快速大量获得该突变基因可以采用PCR技术,该技术的原理是__________________

2)如果用青蒿某个时期mRNA反转录产生的双链cDNA片段,用该双链cDNA进行PCR扩增,进行了30个循环后,理论上可以产生约为__________DNA分子,该双链与载体连接后储存在一个受体菌群中,这个受体菌群就叫做青蒿的________________,获得的cDNA与青蒿细胞中该基因碱基序列___________(填相同不同)。

3)将获得的突变基因导入普通青蒿之前,先构建基因表达载体,图l2中箭头表示相关限制酶的酶切位点。请回答下列问题:

用图中的质粒和外源DNA构建重组质粒,不能使用SmaⅠ切割,原因是___________ ,构建好的重组质粒在其目的基因前要加上特殊的启动子,启动子是__________识别结合位点。

4)检测目的基因是否表达出相应蛋白质,应采取______________技术。目的基因导入组织细胞后,通过_____________技术培育出青蒿幼苗。

 

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研究人员在对某湖泊生态系统研究后,绘制了该生态系统的食物网(图甲)和碳循环示意图(图乙),图中ABCD表示生态系统的相关成分。请据甲、乙两图回答有关问题:

1)从生态系统的组成成分看,与乙图相比较,甲图中没有的是____(填字母)。

2)湖泊中,水蚤与河蚌的关系是_____

3)鲢鱼的粪便能被细菌和真菌分解,这种情况下细菌和真菌的能量直接源于第____营养级。

4)若河蚌从小球藻中获得的能量占比2/5,从水蚤中获得的能量为占比3/5,则河蚌增加10 g体重,最少需要小球藻______

5)图乙中碳以CO2的形式进行循环的过程有__(用图中序号表示)。过程①表示小球藻的_____

6)检验员用抽样检测方法检测每毫升水体中小球藻的数量:将ImL水样稀释100倍后,将盖玻片放在计数室上,用吸管吸取少许培养液滴于盖玻片边缘,使其自行渗入计数室,并用滤纸吸去多余液体。稍待片刻,待_____,将计数板放在载物台中央,在显微镜下观察、计数。已知血细胞计数板的规格为1mm×1mm×0.1mm,图1为其正面示意图,显微镜下观察到图2所示的图像。若计数得图2中每一中方格里小球藻平均数为5个,则该ImL培养液中含小球藻约___个。

 

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为研究油菜素内酯(BR)在植物向性生长中对生长素(IAA)的作用,科研人员以野生型和BR合成缺陷突变体拟南芥幼苗为材料进行探究,实验过程如下:

①取三组幼苗水平放置,分别为野生型、野生型和BR合成缺陷突变体;

②一组野生型幼苗施加外源BR,另外两组不施加;

③在适宜条件下培养三组幼苗,测定0〜14h内三组幼苗胚轴和主根的弯曲度,结果如下图所示:

请回答下列问题:

(1)上述实验均应在_______(有光/黑暗)的条件下进行,目的是__________。其中对照组为______幼苗。

(2)主根和胚轴弯曲的方向______________。胚轴、主根可最早达到最大弯曲度的一组幼苗是_______。BR合成缺陷突变体的最大弯曲度形成的时间较其他两组_________,这种现象说明__________

(3)IAA可引起G酶基因表达,G酶可催化某无色底物生成蓝色产物。科研人员将转入G酶基因的野生型和BR合成缺陷突变体植株主根用含有无色底物的溶液浸泡—段时间后,观察到,野生型植株主根的蓝色产物分布于分生区和伸长区,而BR合成缺陷突变体植株主根的蓝色产物仅分布于分生区,说明BR能_______

 

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下图表示人体神经-体液-免疫相互调节的关系模式图,请据图回答:

1)图中神经-体液调节途径涉及的主要结构有_____________、肾上腺、甲状腺和性腺。

2)巨噬细胞可参与免疫和特异性免疫,T细胞可参与的特异性免疫是 __________

3)图示表明,甲状腺激素作用的靶器官是骨髓和__________,与图示有关的神经-体液-免疫网络调节机制中,发挥重要作用的生物活性物质除了图中列举的类型外,还有两类有代表性的物质是神经递质和________

4)免疫细胞产生的细胞因子、淋巴因子(如白细胞介素、肿瘤坏死因子等)作用于神经细胞,在此发生的信号转换方式是 _________

5)调査表明,心脑血管疾病、高血压、疲劳综合征甚至过劳死等病症,正在威胁着知识分子的健康和生命。据图分析,过度疲劳可使人体的免疫功能下降的原因可能是______

 

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糖尿病是一种以高血糖为特征的代谢性疾病。世界人口中成人患病率是8.5%,主要分为Ⅰ型、Ⅱ型、妊娠期糖尿病和特殊类型糖尿病等多种类型,患者会出现多饮、多尿、体重降低等症状,严重的还会导致视力损伤和神经性病变,严重危害人体健康并影响人们的生活质量。

1)健康人体的血糖浓度上升既可直接作用于胰岛,也可使下丘脑的葡萄糖感受器产生兴 奋,调节________细胞分泌胰岛素增多,促进细胞对葡葯糖的 ______,从而使血糖水平降低。因此,血糖浓度是__________系统共同参与调节的结果。

2)除糖尿病外,尿糖超标的原因还可能有 _______ (填序号)。

①一次性摄糖过多 ②低血糖患者   ③抗利尿激素分泌不足  ④肾小管重吸收功能障碍

3)有研究表明,糖尿病并发抑郁症(DD)患者脑部的病变部位主要集中在大脑海马区, 表现为海马区神经元萎缩、凋亡。为探究DD与海马区神经元凋亡的关系,研究者设计了两组实验:第一组是观察比较各组大鼠的自主活动情况;第二组是对各组大鼠进行“水迷宫”训练,每日1次,连续4天,于第28日进行水迷宫实验,记录各组大鼠逃避潜伏期时间(“逃避潜伏期”是大鼠在水迷宫实验中找到平台花费的时间,可作为记忆力水平的指标)。

1各组大鼠自主活动情况比较

组别

只数

平均活动次数

a正常大鼠

10

483

b糖尿病模型鼠

10

18.4

c抑郁症模型鼠

10

12.5

dDD模型鼠

10

7.2

 

2各组大鼠逃避潜伏期比较

组别

只数

平均逃避潜伏期(S

a正常大鼠

10

16.87

b糖尿病模型鼠

10

58.00

c抑郁症模型鼠

10

76.70

dDD模型鼠

10

79.82

 

①研究者设计了4组实验,其中属于对照组的是_________ (用表中分组序号表示)。

②实验分别测定了四组大鼠的自主活动情况和逃避潜伏期,结果见表1、表2。与正常组大鼠比较,各模型组大鼠自主活动次数均 _________;与糖尿病模型组比较,DD模型组大鼠逃避潜伏期_________据此可推测,DD大鼠 ________,导致活动能力和记忆能力下降。

③为进一步验证上述推测,用显微镜可检测各组大鼠的海马区神经元损伤(凋亡)数量,预期的结果是__________。若预期结果与实际检测结果一致,则可由此推测,糖尿病会加重海马区神经元损伤,终发展成糖尿病并发抑郁症。

 

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