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骨髓增生异常综合征(MDS)是一组造血干细胞的异质性增殖性疾病,红细胞生成缺陷及...

骨髓增生异常综合征(MDS)是一组造血干细胞的异质性增殖性疾病,红细胞生成缺陷及发育不良是MDS的典型特征。TET2基因可以参与斑马鱼胚胎造血基因表达调控,在红细胞发育过程中发挥重要作用。斑马鱼和人类基因有着87%的高度同源性,其实验结果大多数情况下适用于人体,因此以斑马鱼为实验对象进行了相关研究。

1)在造血干细胞中,以__________________模板,合成mRNA  并指导TET2 蛋白合成。进行此过程时,一个mRNA分子上可以相继结合多个____________,同时进行多条肽链的合成,其意义是_______________

2)研究发现,TET2基因在调控造血基因表达过程中存在下列现象:

造血基因------Gata-1 基因在DNA 甲基化转移酶(DNMTs)的作用下,将胞嘧啶转化为5-甲基胞嘧啶(5-mC),如图2 A所示。DNA甲基化使得___________不能识别相应的碱基序列,影响转录过程,进而造成Gata-1 基因沉默。

②科研人员使用亚硫酸氢钠处理Gata-1 基因,进行________扩增,如图2-B,对扩增后的产物进行分析,就可以区分甲基化与未甲基化的胞嘧啶,区分依据是对比图2AB发现___________________

3)为研究TET2 基因调控斑马鱼红细胞的生成,利用MO(阻断TET2 基因表达)技术敲除TET2 基因后,检测Gata-1 基因的甲基化水平。经研究发现TET2 蛋白使5-甲基胞嘧啶(5-mC)含量明显下降,能够恢复Gata-1基因__________,结合图3 可推测出TET2基因的作用是________________________

 

DNA一条链 核糖体 短时间内快速合成大量相同的蛋白质,节约能量 RNA聚合酶 PCR 经亚硫酸氢钠处理后,未被甲基化的C变成了U,甲基化的C没有发生变化,还是C 转录 TET2基因表达产物TET2蛋白降低Gata-1 5-me含量, 恢复gata-1正常转录,造血干细胞正常分化成红细胞 【解析】 由图1可知,TET2基因的表达过程为以TET2基因的一条链为模板,合成mRNA,并指导TET2蛋白的合成。 由图2可知,A、B对比分析可知,经亚硫酸氢钠处理后,未被甲基化的C变成了U,甲基化的C没有发生变化。 由图3可知,与对照组相比,利用MO(阻断TET2基因表达)技术敲除TET2基因后,Gata-1基因的5-mC含量升高。 (1)在造血干细胞中,以DNA一条链为模板,合成mRNA,并指导TET2蛋白合成。进行此过程时,一个mRNA分子上可以相继结合多个核糖体,同时进行多条肽链的合成,短时间内快速合成大量相同的蛋白质,大大提高了翻译效率。 (2)①转录时,RNA聚合酶能够识别特定的核苷酸序列,因此DNA甲基化使得RNA聚合酶不能识别相应的碱基序列,影响转录过程,进而造成Gata-1基因沉默。 ②由图2-B可知,科研人员使用亚硫酸氢钠处理Gata-1基因,然后进行PCR扩增。对比图2中A、B发现经亚硫酸氢钠处理后,未被甲基化的C变成了U,甲基化的C没有发生变化,还是C,因此对扩增后的产物进行分析,就可以区分甲基化与未甲基化的胞嘧啶。 (3)由(2)①可知,DNA甲基化使得RNA聚合酶不能识别相应的碱基序列,影响转录过程,造成Gata-1基因沉默。由图3可知,与对照组相比,利用MO(阻断TET2基因表达)技术敲除TET2基因后,Gata-1基因的5-mC含量升高,说明TET2基因的表达产物TET2蛋白可使5-甲基胞嘧啶(5-mC)含量下降,能够恢复Gata-1基因转录,使造血干细胞正常分化成红细胞。
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考点分析:
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杂交水稻虽然性状优良,但在有性繁殖过程中,具有高产等优良特性会出现分离。由此,杂交作物的后代(杂种植物)无法保持同样的优良性状。在研究过程中,科研人员发现了一个关键的B基因,为探究其作用,进行了如下研究。

1)绿色荧光蛋白基因(GFP)在紫外光或蓝光激发下,会发出绿色荧光,这一特性可用于检测细胞中目的基因的表达。将绿色荧光蛋白基因(GFP)与野生型水稻的B基因利用____________酶形成融合基因,转入到普通水稻获得转基因水稻(B-GFP),该变异属于___________

2)将野生型水稻与转基因水稻进行杂交或自交,授粉25小时后,利用免疫荧光技术检测胚中B基因的表达情况,请完成下表和问题。

杂交组合

BGFP×♂野生型

♀野生型×♂BGFP

BGFP×♂BGFP

预期结果

具荧光:无荧光=11

_____________

实际结果

无荧光

全部具荧光

1/2具荧光

 

 

根据结果可知只有来自________________________(父本/母本)的B基因表达,而出现了上述实验现象,并没有表现出________________________定律的特征。

3)研究人员进一步检测授粉65小时后的受精卵,发现来自于母本的B基因也开始表达。由此推测,可能是来自于父本B基因的表达__________________(促进/抑制)后期来自于母本中的该基因的表达,从而启动胚的发育。

4)研究人员设想:可以使野生型水稻(杂种植物)在未受精的情况下,诱发卵细胞中B基因表达,发育为胚。研究人员进行了如下图操作,请你根据技术操作及相关知识回答问题:

①卵原细胞经M技术处理后进行____________________分裂形成卵细胞。

②精细胞参与了形成_____________________的过程,卵细胞在未受精情况下发育为新个体,该育种方式的优势是_________________________

 

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阿尔茨海默病(AD)是一种神经系统退行性疾病,临床表现为认知功能障碍,记忆力减退等。研究表明自噬异常是导致AD发生发展的重要因素,下图表示神经细胞部分结构及其细胞内自噬囊泡的产生和运输模式图。

1)神经元的功能是__________________________

2)细胞自噬可清除细胞内不需要的大分子物质,脑细胞轴突末端形成的自噬囊泡沿微管运输至胞体并与___________________融合而被降解。AD患者脑神经元的轴突内积累了大量含淀粉样蛋白(Aβ)的自噬囊泡,科研人员推测AD患者脑中自噬囊泡的运输发生了障碍。

3Tau蛋白是一种微管结合蛋白,脱磷酸化的Tau蛋白可促进微管的装配,调节驱动蛋白沿微管的移动速度。AD患者脑中磷酸化的Tau蛋白增加了48倍。这一事实是否支持上述推测?______理由是_______________________________

4)研究发现H2S也可促进细胞自噬,ATG5蛋白与细胞自噬有关。脑中H2S主要在胱硫醚β合成酶(CBS)的催化下产生。为进一步探究H2S的作用,科研人员通过基因工程的方法将CBS基因转移到小鼠体内,一段时间后检测相关指标,结果见1和图2

①请依据上述结果,完善实验方案并预测小鼠行为的变化(从ag选项中选择)

 

实验小鼠

侧脑室注射载体

小鼠迷宮实验正确率(实验鼠/正常鼠)

前测

后测

对照组

 

 

60%

 

实验组

 

 

60%

 

 

 

___________

a.正常小鼠    b.患AD小鼠    c.携带CBS基因的载体    d.空载体

e.小于60%    f.等于60%    g.大于60%

②阐述H2S的作用机理_______________

③大量实验数据发现,当ATG5基因中编码ATG5蛋白的第19位半胱氨酸的位置发生基因突变时,上述实验中实验组与对照组结果无明显差异,请推测AD患者的病因可能是_____________

 

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干旱环境中植物叶表皮气孔关闭,CO2吸收减少,造成农作物减产。科研人员发现H2S可增强植物抵御干旱的能力,选取拟南芥为实验材料进行下列实验。

1)在正常浇水和干旱条件下,分别添加H2S,测定气孔导度(气孔导度越大,气孔打开程度越大)和光合速率,结果如图1

比较________组结果,可知在干旱环境中,H2S对气孔导度和光合速率的影响分别是____________

2)叶表皮保卫细胞吸水膨胀,气孔打开,这一现象与细胞膜上K+-ATP通道有关。研究发现植物自身可产生H2S,为探究H2S影响气孔导度和光合作用的机理,进行如下实验。

实验一:同时检测三个品种拟南芥细胞膜上K+-ATP通道蛋白含量,结果如图2

实验二:检测不同处理方式中固定二氧化碳的Rubisco酶的活性,结果如图3

①请推测H2S影响气孔导度的机理_____________________________

②图3的实验结果表明_______________________________

3H2S可帮助植物抵御干旱环境,请综合上述实验和所学生物学知识分析植物是如何适应干旱环境的________________________________________________

 

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下列关于生物实验的叙述,不正确的是(   

A.脂肪的鉴定实验中50%酒精的作用是杀死细胞,便于苏丹Ⅲ染色

B.在苹果的组织样液中加入斐林试剂,水浴加热后液体由蓝色变成砖红色

C.分离叶绿体中的色素时,不同色素随层析液在滤纸上的扩散速度不同

D.猪的红细胞没有细胞核,故猪血不宜做DNA粗提取和鉴定的实验材料

 

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为增强玉米抗旱性,研究者构建含有某微生物抗旱基因E的重组质粒,用农杆菌转化法转入玉米幼胚组织细胞中,获得抗旱的转基因玉米。下列相关叙述不正确的是

A.提取该微生物mRNA反转录为cDNA,通过PCR可获得大量目的基因

B.将重组质粒置于经CaCl2处理的农杆菌悬液中,可以获得转化的农杆菌

C.用农杆菌转化法将E基因转入玉米幼胚组织细胞需要严格进行无菌操作

D.E蛋白的抗体进行抗原-抗体杂交,可在个体水平检测转基因玉米的抗旱性状

 

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