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先导编辑技术是利用经过改造的Cas9蛋白,在基因组中的特定位点切断DNA,随后逆...

先导编辑技术是利用经过改造的Cas9蛋白,在基因组中的特定位点切断DNA,随后逆转录酶在RNA链的引导下在切断处进行基因编辑,其能实现更精准地对DNA进行编辑,该过程流程如图所示。该技术可以实现基因的定点突变和整合,将修饰好的基因导入胚胎干细胞,治疗人类某些单基因遗传病。

1)基因重组技术工具中的_______酶与先导编辑工具中Cas9蛋白作用相似,但二者的不同之处是前者____________________________________________________________

2)下图为由经过修饰的pku基因构建的重组载体,在转化胚胎干细胞时,只有重组载体中整合区域正确整合到胚胎干细胞染色体DNA上才表示转化成功,而重组载体的其他区域将被靶向分解。在转化中会出现错误整合,整合错误才会出现重组载体中的两个HSV-tk中至少会有一个与neor一起整合到染色体DNA上而不被分解。已知含有标记基因neor的细胞具有G418的抗性。HSV-tklHSV-tk2的产物都能把DHPG转化成有毒物质而使细胞死亡。

①题干中的胚胎干细胞可以来自_____________________________,利用胚胎干细胞为受体细胞是因为其功能上具有________________________

②胚胎干细胞在体外培养时需要满足的条件除一定的气体环境、充足营养、适宜的温度和PH外,还应保证____________条件,气体环境中的CO2的作用是_____________________

③转化后的各类胚胎干细胞要依次在含有G418____________________的培养液中培养,在双重选择下存活并增值的是正确整合的胚胎干细胞,原因是________________________________________

 

限制酶(限制性核酸内切酶) 识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列,并且使每一条链中的特点部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开 早期胚胎或原始性腺 发育的全能性 无菌、无毒环境 维持培养液PH 同时含有G418和DHPG 能在含有G418的培养液存活说明转化后的胚胎干细胞中含neor,能在同时含G418和DHPG的培养液中存活说明转化后的胚胎干细胞中含neor且不含HSV-tk 【解析】 1、根据题意分析可知,CRISPR/Cas9系统基因编辑技术是利用该基因表达系统中的引导RNA能识别并结合特定的DNA序列,从而引导Cas9蛋白结合到相应位置并剪切DNA,最终实现对靶基因序列的编辑。由于其他DNA序列也含有与引导RNA互补配对的序列,造成引导RNA错误结合而出现脱靶现象。 2、基因工程技术的基本步骤: (1)目的基因的获取: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、终止子和标记基因等。 (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。 3、DNA重组技术至少需要三种工具:限制性核酸内切酶(限制酶)、DNA连接酶、运载体。构建重组载体时,首先需用限制性核酸内切酶切割目的基因和运载体,再用DNA连接酶连接目的基因和运载体形成重组载体。胚胎干细胞简称ES或EK细胞,来源于早期胚胎或原始性腺(即囊胚期的内细胞团),因此获取的胚胎干细胞应取自囊胚的内细胞团。 (1)基因重组技术工具中的限制酶与先导编辑工具中Cas9蛋白作用相似,但二者的不同之处是前者识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列,并且使每一条链中的特点部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开。 (2)①题干中的胚胎干细胞可以来自早期胚胎或原始性腺,利用胚胎干细胞为受体细胞是因为其功能上具有发育的全能性。 ②胚胎干细胞在体外培养时需要满足的条件除一定的气体环境、充足营养、适宜的温度和pH外,还应保证无菌、无毒环境条件,气体环境中的CO2的作用是维持培养液pH。 ③由题意可知,转化后的各类胚胎干细胞要依次在含有G418和同时含有G418和DHPG的培养液中培养,在双重选择下存活并增值的是正确整合的胚胎干细胞,原因是能在含有G418的培养液存活说明转化后的胚胎干细胞中含neor,能在同时含G418和DHPG的培养液中存活说明转化后的胚胎干细胞中含neor且不含HSV-tk。
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如图一表示萌发小麦种子在不同的氧浓度下O2吸收速率和CO2生成速率的变化,图二为测定萌发小麦种子呼吸方式的装置。测定过程中其它环境条件适宜,请据图回答问题:

1)细胞呼吸过程中需多种酶参与,酶的作用机理是_____。与无机催化剂相比,酶的特性是高效性、专一性和_______________________

2)图一中,当O2浓度达到对应于曲线上的_________点的值时,萌发小麦种子不再进行无氧呼吸;有氧呼吸过程中,产生CO2的场所是___(填具体场所)。

3P点后,O2浓度增加,曲线逐渐保持稳定,主要原因是受_________的限制。

4)图一中_____点最适于储存水果蔬菜。相对低温条件也利于储存果实,主要原因是_________________________________

5)图一中Q点进行细胞呼吸的总反应式为____________

6)若呼吸底物均为葡萄糖,图二装置甲中的红色液滴左移,装置乙中的红色液滴不动,则萌发小麦种子的呼吸方式为____________________

7)呼吸熵(RQ)指单位时间内进行呼吸作用的生物释放二氧化碳量与吸收氧气量的比值。在30℃下10min内,如果甲装置液滴左移 200mm,乙装置中液滴右移 50mm,则萌发小麦种子的呼吸熵是_______

8)为校正图二装置甲中因物理因素引起的气体体积变化,还应设置一个对照装置。对照装置中应如何设计?______________________(只需改变一处即可)。

 

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图为心肌细胞膜上的钠钾泵结构示意图,据图回答:

1)钠钾泵的化学本质是____,心肌细胞吸钾排钠的跨膜运输方式是____。据图可知钠钾泵的生理功能除了与钠、钾离子结合并运输以外,还具有____的功能。用呼吸抑制剂处理该细胞____(填会/不会)降低钠钾泵运输离子的速率,加入蛋白质变性剂____(填会/不会)降低离子运输的速率。

2)为探究生物制剂Q对阿霉素所导致的心肌细胞凋亡是否具有保护作用,研究者设计了如下三组实验:甲组加入培养液+心肌细胞+生理盐水、乙组加入培养液+心肌细胞+阿霉素、丙组加入培养液+心肌细胞+生物制剂Q+阿霉素。每组设置若干个重复样品,每组所加心肌细胞数量相同。各组样品在相同且适宜的条件下培养。该实验的因变量是___。若实验结果是___,则说明生物制剂Q对阿霉素所导致的心肌细胞凋亡具有保护作用。为检测生物制剂Q对心肌细胞的凋亡是否有影响,上述实验还应该增加丁组实验,请按照上述格式书写丁组实验:___

 

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如图表示细胞的生物膜系统的部分组成在结构与功能上的联系。COPI、COPII是被膜小泡,可以介导蛋白质在甲与乙之间的运输。请据图回答下列问题:

(1)除了图中所示的功能外,溶酶体还能够分解_________,以保持细胞的功能稳定。

(2)用含3H标记的亮氨酸(R基为—C4H9)的培养液培养胰腺腺泡细胞,放射性最先出现的细胞部位是__________,豚鼠的胰腺腺泡细胞中,胰蛋白酶合成、加工、分泌过程中经过的具膜结构依次有________(用结构名称和箭头表示),该过程说明生物膜具有_______

(3)COPⅡ被膜小泡负责从甲______________(细胞器名称)向乙运输“货物”。若定位在甲中的某些蛋白质偶然掺入到乙中,则图中的___________可以帮助实现这些蛋白质的回收。

(4)该细胞分泌出的蛋白质在人体内被运输到靶细胞时,与靶细胞膜上的糖蛋白结合,引起靶细胞的生理活动发生变化。此过程体现了细胞膜具有的功能是:___________

(5)为研究细胞内各种组成成分和功能,需将细胞器分离,分离细胞器常用的方法是________

 

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通过设计引物,运用PCR技术可以实现目的基因的定点诱变。如图为基因工程中获取突变基因的过程,其中引物1序列中含有一个碱基T不能与目的基因片段配对,但不影响引物与模板链的整体配对,反应体系中引物1和引物2的5'端分别设计增加限制酶a和限制酶b的识别位点。有关叙述正确的是(  )

A.引物中设计两种限制酶识别位点有利于目的基因定向插入

B.在PCR反应体系中还需要加入4种游离核苷酸、解旋酶、Taq酶等

C.第3轮PCR,引物1能与图中②结合并且形成两条链等长的突变基因

D.第3轮PCR结束后,含突变碱基对且两条链等长的DNA占1/2

 

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下列有关哺乳动物胚胎发育和胚胎工程的叙述正确的是(   

A.受精时防止多精入卵的两道屏障是透明带反应和卵细胞膜反应

B.胚胎干细胞在饲养层细胞上可维持不分化状态

C.滋养层细胞在囊胚期时就已发育成胎膜和胎盘

D.“克隆羊”、“试管羊”、“转基因羊”在形成过程中一般都有卵(母)细胞的参与

 

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