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电影中,“蜘蛛侠”能产生高强度的蜘蛛丝,现实中的基因工程也创造出了“蜘蛛羊”。该...

电影中,“蜘蛛侠”能产生高强度的蜘蛛丝,现实中的基因工程也创造出了“蜘蛛羊”。该羊的乳汁中含有蛛丝蛋白,高强度的蛛丝蛋白可制成防弹背心、降落伞绳等,用于许多重要的特种工业领域,还可被制成人造韧带和人造肌腱等医学用品为人类健康带来福音。生产流程如图,请回答相关问题:

1)为确保实验成功,编码蛛丝蛋白的基因需要从___________(填“基因组”或“cDNA”)文库中获取。

2)将蛛丝蛋白基因和运载体通过甲过程形成的X___________,该过程通常用相同的限制酶进行切割,原因是______________________

3ES细胞在形态上的特点是______________________。细胞培养过程中,定期更换培养液的目的是______________________

4)早期胚胎可通过___________移入代孕母体子宫内继续发育,该技术在生产实践中的意义在于______________________

5)蜘蛛羊的性状除了能产生蛛丝蛋白外,与提供ES受体细胞的个体不完全相同的原因是____________________________________________

 

cDNA (蛛丝蛋白)基因表达载体 使目的基因和运载体有相同的黏性末端,便于连接 体积小、细胞核大、核仁明显 防止代谢产物积累对细胞造成伤害 胚胎移植 提高优良母畜的繁殖率 蜘蛛羊的细胞质遗传物质来自受体卵母细胞;性状是基因与环境共同作用的结果;个体发育过程中有可能发生基因突变(变异)等 【解析】 1.人工合成基因的方法主要有两条。一条途径是以目的基因转录成的信使RNA为模板,反转录成互补的单链DNA,然后在酶的作用下合成双链DNA,从而获得所需要的基因。另一条途径是根据已知的蛋白质的氨基酸序列,推测出相应的信使RNA序列,然后按照碱基互补配对的原则,推测出它的基因的核苷酸序列,再通过化学方法,以单核苷酸为原料合成目的基因。如人的血红蛋白基因胰岛素基因等就可以通过人工合成基因的方法获得。 2. 基因表达载体的构建(即目的基因与运载体结合)是实施基因工程的第二步,也是基因工程的核心。将目的基因与运载体结合的过程,实际上是不同来源的DNA重新组合的过程。如果以质粒作为运载体,首先要用一定的限制酶切割质粒,使质粒出现一个缺口,露出黏性末端。然后用同一种限制酶切断目的基因,使其产生相同的黏性末端(部分限制性内切酶可切割出平末端,拥有相同效果)。将切下的目的基因的片段插入质粒的切口处,首先碱基互补配对结合,两个黏性末端吻合在一起,碱基之间形成氢键,再加入适量DNA连接酶,催化两条DNA链之间形成磷酸二酯键,从而将相邻的脱氧核糖核酸连接起来,形成一个重组DNA分子。如人的胰岛素基因就是通过这种方法与大肠杆菌中的质粒DNA分子结合,形成重组DNA分子(也叫重组质粒)的。 3. 胚胎移植的本质:生产胚胎的供体和孕育胚胎的受体共同繁殖后代的过程。意义:可以充分发挥雌性优良个体的繁殖能力;大大缩短了供体本身的繁殖周期;增加了供体一生繁殖后代的数量。生理学基础:(1)同种动物的供,受体的生殖器官的生理变化是相同的,为供体胚胎移入受体提供相同的生理环境。(2)早期胚胎在一定时间内处于游离状态,为胚胎的收集提供了可能。(3)受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应,为胚胎在受体内的存活提供了可能。(4)供体胚胎可与受体子宫建立正常的生理和组织联系,但供体胚胎的遗传特性在孕育过程中不受任何影响。 (1)cDNA文库是利用mRNA反转录获得的,除去了基因结构中的内含子,实验容易成功。 (2)甲表示基因表达载体的构建过程,因此该过程形成的X为基因表达载体。构建基因表达载体时通常用相同的限制酶进行切割,这样可以使目的基因和载体有相同的黏性末端,便于连接。 (3)胚胎干细胞简称ES或EK细胞的特点是在形态上,体积较小,细胞核大,核仁明显。细胞培养过程中,为防止代谢产物积累对细胞造成伤害,应定期更换培养液; (4)在早期胚胎的培养中,将获得的重组细胞培养成早期胚胎后,需要将胚胎移植到经过同期发情处理的代孕母羊子宫内。该技术在生产实践中的意义在于可以充分发挥雌性优良个体的繁殖能力,提高优良母畜的繁殖率。 (5)蜘蛛羊的性状除了能产生蛛丝蛋白外,与提供ES受体细胞的个体不完全相同的原因有:蜘蛛羊的细胞质遗传物质来自受体卵母细胞;性状是基因与环境共同作用的结果;个体发育过程中有可能发生基因突变(变异)等。
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乳酸杆菌是对人体有益的微生物之一,常用于生产酸奶和泡菜,其发酵产物为乳酸,能溶解周围环境中的难溶性碳酸钙,回答下列问题:

1)为检测某品牌酸奶中的乳酸杆菌含量是否达标,检验人员进行了相关实验。

①配置无菌培养基:培养基中除含水、无机盐、碳源、氮源和琼脂外,还需添加维生素和___________

②稀释样品:取1mL待测酸奶,用无菌水进行梯度稀释。

③接种培养:用平板划线法接种,培养时控制无氧条件。

④观察计数:菌落周围出现___________的就是乳酸杆菌的菌落,每隔24小时统计一次菌落数目,选取菌落数目稳定时的记录作为结果,目的是___________

2)生产上不能用含有抗生素的牛奶发酵成酸奶,原因是______________________

3)制作泡菜过程中,乳酸发酵过程发生在乳酸菌的___________中。泡菜制作过程中影响亚硝酸盐含量的因素有温度、腌制时间和___________等。

4)从开始制作到泡菜质量最佳这段时间内,泡菜液逐渐变酸,这段时间内泡菜坛中乳酸菌和其他杂菌的变化规律是___________,原因是___________

 

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家鼠的体色是由位于常染色体上的两对等位基因控制(分别用AaBb表示),现让一只雄性纯合的灰鼠和一只雌性纯合的白鼠杂交,F1全是灰鼠。让F1中雌、雄个体相互交配,得到的F2中有两种表现型,分别为灰鼠和白鼠,其比例为97,请分析回答:

1)控制家鼠体色的两对基因的遗传遵循基因的自由组合定律,请说明判断的理由________________

2)亲本灰鼠和白鼠的基因型分别为______________________

3F2中灰鼠的基因型有_______种,F2白鼠中的纯合子所占的比例是___________

4)若要确定F2中某雄性灰鼠是否为纯合子,请利用题中的小鼠作为实验材料,设计一次杂交实验进行验证。

①设计杂交实验:____________________________________________

②预期结果及结论:____________________

 

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传统果园常进行单一化种植,经常爆发病虫害。某生态果园采用禽(牧)立体种养模式(如图),请回答相关问题。

1)流入该生态果园的总能量是______________________

2)对该生态果园土壤中小动物类群丰富度进行研究时,常用___________法进行采集、调查。在对果园中的七星瓢虫种群密度进行多年调查时,发现该果园七星瓢虫种群密度基本不变,说明该种群的年龄组成为______________________

3)防治果树虫害时,常利用性引诱剂来诱捕害虫或干扰交配,从而降低害虫种群密度。这属于生态系统中的___________(信息类型)传递在农业生产中的应用。

4)传统果园容易爆发病虫害的原因是______________________

5)与传统果园相比,该生态果园具有什么优势?______________________。(答一点即可)

 

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COVID-19病毒疫情肆意蔓延之际,武汉金银潭医院的抗疫英雄张定宇院长虽然身患渐冻症,但仍然抗击在疫情战役的最前线。研究发现,渐冻症可能是由于过度释放谷氨酸(兴奋性神经递质)引起神经元严重损伤,导致运动神经元退行性疾病。请分析回答下列相关问题:

1)谷氨酸由突触前膜通过___________方式释放到突触间隙,然后与突触后膜上的___________结合,使突触后神经元膜电位变为___________,导致突触后神经元兴奋。该过程体现了细胞膜具有的功能是______________________

2)当突触间隙中谷氨酸积累过多时,会持续作用引起Na过度内流,可能导致突触后神经元涨破,分析其原因是______________________。若某药物通过作用于突触来缓解病症,其作用机理可能是___________(答出一种即可)。

 

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为研究种植密度较高的玉米田中去叶对单株和群体产量的影响,研究者选取开花后3天的植株进行处理,从顶部去除不同数量叶片,每隔13天测定穗位叶的叶绿素含量和光合速率(代表单株产量),同时在一定面积的样方中测定群体光合速率(代表群体产量)。

(注:穗位叶位于植株中下部,其生长状况直接影响玉米籽粒中有机物的积累量)

1)玉米植株的光合作用强度与呼吸作用强度相同时玉米叶肉细胞中[H]的移动方向包括:线粒体基质到线粒体内膜、______________________

2)由图甲可知,去叶13天测定时,穗位叶的叶绿素含量随着___________而增大。本实验中,穗位叶的叶绿素含量始终高于空白对照组的处理为___________

3)由图乙可知,随顶部去除叶片数量增加,单株的光合速率持续增加,原因可能是___________。已知其他叶片的光合产物能补充穗位叶生长和玉米籽粒发育所需,若去除顶部叶片过多则造成减产,其原因是___________

4)为了确认穗位叶的光合产物是否因为向遮光叶片运输而导致减产,可进一步设计实验:对玉米植株顶部2片叶遮光处理;用透明袋包住穗位叶,不影响其正常生长。实验时向包住穗位叶的透明袋中通入______________________,其他生长条件适宜,一段时间后检测______________________

 

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