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Cre/loxP重组酶系统是对转基因受体细胞DNA上的特定序列进行定点切割和重新...

Cre/loxP重组酶系统是对转基因受体细胞DNA上的特定序列进行定点切割和重新连接,从而在基因或染色体水平上对生物基因进行遗传改造的一种技术。其原理是重组酶Cre能识别loxP位点(特定的DNA序列),并使loxP位点间的基因序列被重组或删除。受此启发,科学家在检测抗虫基因成功导入烟草细胞后,尝试用Cre/loxP重组酶系统删除转基因烟草细胞内的抗除草剂基因,其技术过程如图2(其中表示启动子)。

1)通过基因改造获得抗虫烟草过程中,为大量获得抗虫基因,可选择图1中引物___________(用图中罗马数字表示)组合进行PCR扩增;扩增时,为确保抗虫基因和表达载体充分连接,常在基因上、下游引物的___________端添加不同的限制酶切位点,其目的是______________________

2loxP是一种含34个碱基对的小型DNA片段,由一个不对称的间隔区和两个反向重复序列组成。Cre酶能特异性地识别反向重复序列并于特定位置切开磷酸二酯键,类似于基因工程中的___________酶,从遗传学角度分析,Cre酶改变质粒的原理是____________

3)通常用___________法把携带抗虫基因的重组质粒甲导入烟草细胞,经检测导入成功后,抗除草剂基因即失去用途,继续留在烟草体内可能会引发的生物环境安全问题是_______________________

4)经Cre酶处理后,质粒中的两个loxP序列分别被切开,得到图2右侧的两个环状DNA分子。由于______________________,抗除草剂基因不再表达,之后会在培养过程中消失。

 

Ⅱ、Ⅲ 5' 减少DNA自连,使抗虫基因能定向插入表达载体 限制(酶) 基因重组 农杆菌转化(法) 抗除草剂基因可能转移到杂草中,造成基因污染 质粒乙的抗除草剂基因前没有启动子 【解析】 基因工程技术的基本步骤: (1)目的基因的获取; (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; (4)目的基因的检测与鉴定:可分为分子水平的检测与个体水平的检测。 (1)PCR技术扩增目的基因过程中,引物与模板链的3′端结合,子链从5′端开始延伸,故要扩增抗虫基因应选择图1中引物Ⅱ、Ⅲ;为保证抗虫基因和表达载体的充分连接,PCR扩增时,应在基因上、下游引物的5′端分别添加相应的酶切位点,且常在两条引物上设计加入不同的限制酶酶切位点,主要目的是使DNA片段能定向插入表达载体,减少自连。 (2)Cre酶能特异性地识别反向重复序列并在特定位置切开磷酸二酯键,其功能类似于基因工程中的限制酶(限制性核酸内切酶);从遗传学角度分析,Cre酶改变质粒相当于实现了基因间的重组,原理是基因重组。 (3)将重组质粒导入植物细胞的常用方法是农杆菌转化法;抗除草剂基因属于外源基因,若继续留在烟草体内可能会转移到杂草中,造成基因污染。 (4)启动子是RNA聚合酶识别和结合的位点,有了它才能驱动基因转露出mRNA,最终合成所需蛋白质。据图可知,质粒乙的抗除草剂基因前没有启动子(其中■表示启动子),故抗除草剂基因不再表达,之后会在培养过程中消失。
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考点分析:
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20203月,习近平考察浙江余村时指出,要践行“绿水青山就是金山银山”发展理念,推进生态文明建设迈上新台阶,把绿水青山建得更美,把金山银山做得更大,让绿色成为发展最动人的色彩。植树造林是实现蓝天、碧水绿地的重要途径,是践行“绿水青山就是金山银山’理念,实现人与自然和谐共生和中华民族永续发展,增进民生福祉的必然要求。

1)绿色植物作为生态系统的生产者,构成了生态系统的基石的原因是_________________________________________________________________(从物质和能量方面分析)。

2)物种组成是决定群落性质的最重要因素,对森林群落中植物丰富度调查统计最简单方法是______________。绿色植物为动物提供_____________,从而影响群落中动物在空间上的分布情况,进而影响群落的垂直结构。

3)树林中某鸟类一段时间内出生率和死亡率的变化曲线如图,该鸟类的种群数量增长类型为_____________(不考虑迁入和迁出)。一段时间后,图中两曲线发生重合,表明_________________________

4)要加大植树造林的力度,努力打造人们生活的宜居环境,建设美丽乡村、美丽中国,通过“生态+旅游”“生态+农牧业”“生态+发展经济”等方式,实现绿水青山的生态价值到富民增收的经济效益、社会效益的转化,深入践行“绿水青山就是金山银山”的发展理念,其中蕴含了生物多样性的_____________价值。

 

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细胞因子风暴(CS)又称炎症风暴,是指人体内因剧烈刺激(如感染、药物等)所引起的体液中多种细胞因子(如白细胞介素、趋化因子等)迅速大量产生的现象。研究人员发现,重症新冠肺炎(COVID-19)患者往往不是死于病毒感染,而是死于肺部组织所形成的CS,导致呼吸器官衰竭而死亡。

1)发热是机体被感染的重要表现。当人体被新冠病毒(2019-nCoV)感染后,一是由免疫系统通过_________________________________过程清除病毒,二是由体温调节中枢___________通过_________________________________等信号分子调节体温,从而恢复体内理化性质和代谢调节的动态平衡。

22019-nCoV侵入机体后,受感染的呼吸道上皮细胞和免疫细胞产生多种细胞因子,引起更多免疫细胞透过毛细血管聚集到病变部位并被激活,激活的免疫细胞则会产生更多的细胞因子,即CS,该过程的调节方式是___________,由此引发的免疫功能异常病称为___________

3)人体被2019-nCoV感染后发生的部分免疫反应过程如下图。由图分析可知,在临床上,往往采用糖皮质激素等药物压制人体的CS,原理是_________________________________,以减轻免疫反应对组织器官的损伤破坏;同时配合抗菌抗病毒药物进行治疗,防止并发感染出现。治疗CS的糖皮质激素与胰岛素具有拮抗作用,可以推测该激素可能的副作用是_________________________________

 

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脑缺血会引起局部脑神经缺氧导致轻度受损,甚至造成脑神经细胞死亡而产生不可逆损伤,最终导致患者永久性残疾甚至死亡。骨髓基质细胞(M)是存在于骨髓中具有多种分化潜能的干细胞,它可以诱导生成心肌细胞、成骨细胞神经细胞等。运用干细胞疗法有可能实现对缺血坏死神经结构与功能的修复和重建,将成为缺血性脑损伤治疗的有效策略。

1)脑缺血所导致的神经细胞死亡属于________________(选填“细胞凋亡”或“细胞坏死”)。

2)干细胞的主要特点有________________________________M可通过________________,增加神经细胞的数量和种类,在脑缺血的治疗中发挥作用。

3)研究发现,M的线粒体可转移到缺氧损伤脑神经细胞(N)中,实现细胞供能机制的修复。为进一步探究M的线粒体转移对N的影响,进行了如下实验。

分组

1

2

3

处理方法

用含有M线粒体的培养基对N进行培养

用不含线粒体的培养基对N进行培养

用不含线粒体的培养基对___?___进行培养

 

①第3组为正常对照组,请将实验补充完整:________________

②检测得到各组神经细胞内的ATP水平相对值如图。

由图分析比较可知,第1组神经细胞内ATP水平____________正常水平,第2组在实验中起___________作用。

③根据上述实验结果,推测M对脑缺血损伤后恢复的可能作用机制。_______________

 

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果蝇作为经典的模式生物,常用作遗传学实验材料。某科研小组以果蝇为材料进行了一系列的研究实验。

1)果蝇的灰身和黑身、刚毛和截毛各为一对相对性状,分别由等位基因AaDd控制。科研人员用一对灰身刚毛果蝇进行了多次杂交实验,F1的雄性个体表现为灰身刚毛:灰身截毛:黑身刚毛:黑身截毛=3311,雌性个体表现为灰身刚毛:灰身截毛:黑身刚毛:黑身截毛=5020。分析可知,控制灰身和黑身的基因位于___________染色体上。实验结果与理论分析存在不吻合的情况,原因可能是基因型为___________的受精卵不能正常发育成活。若假设成立,F1中基因A的频率为_________(用分数表示)。

2)研究中发现了可用于隐性突变和致死突变检测的CIB果蝇品系。CIB品系果蝇具有一条正常的X染色体(X+)和一条含CIB区段的X染色体(XCIB),其中C表示染色体上的倒位区,可抑制X染色体间交叉互换;I基因导致雄性果蝇胚胎致死;B为显性棒眼基因。

①自然状态下一般不存在基因型为XCIBXCIB的果蝇,原因是________________

②下图为研究电离辐射对正常眼果蝇X染色体诱变的示意图。

为了鉴定X染色体上正常眼基因是否发生隐性突变,需用正常眼雄果蝇与F1___________果蝇杂交,X染色体的诱变类型能在其杂交后代___________(选填雄性雌性)果蝇中直接显现出来,且能计算出隐性突变率,合理的解释是______________________

3)自然界中偶然发现了能够正常存活的某品系雌果蝇,其性染色体中含有Y染色体和并联X染色体,具体的性染色体组成()如图。它为研究同源染色体的非姐妹染色单体间交叉互换的时间提供了很好的实验材料。

①已知性染色体组成为YY的果蝇不能存活。基因型为的雌果蝇与基因型为XfY的雄果蝇连续交配多代,f基因在此过程中的遗传特点是_________________

②已知X染色体臂之间可以进行交叉互换。为探究非姐妹染色单体交叉互换是发生在染色体复制之前还是之后,可选用基因型为的雌果蝇与基因型为XfY的雄果蝇杂交。若后代雌性个体的基因型为_______,说明交叉互换发生在染色体复制之前;若后代雌性个体的基因型为_______________,说明交叉互换发生在染色体复制之后。

 

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在农业生产中,大棚蔬菜经常受到亚高温(35℃)和强光的双重胁迫,而脱落酸(ABA)能够调节植物的代谢平衡,提高植物对胁迫的适应性和抗逆能力。为研究喷施外源ABA对提高植物抵御亚高温和强光胁迫能力的作用机理,研究人员用大棚番茄植株进行了相关实验,部分结果如图所示。

(注:—■—为昼温度25+400μmol·m-2·s-1人工正常光+植株叶面喷水;

—○—为昼温35+800μmol·m-2·s-1人工强光+植株叶面喷水;

—△—为昼温35C+800μmol·m-2·s-1人工强光+植株叶面喷30mg·L-1ABA溶液。

实验开始时,各组已用相应喷施物预处理三天。)

1)番茄叶片的叶绿素分布在___________上,能够吸收和利用光能。要粗略比较三种条件下番茄叶片叶绿素的含量多少,可先提取绿叶中的色素,依据的原理是____________

2)光反应生成的NADPHATP参与暗反应的___________过程,最终将产物在一系列酶的催化作用下转化为有机物。据图分析可知,在3d内短时的亚高温强光胁迫下,喷施外源ABA可以___________;超过3d胁迫时长,外源ABA处理对叶绿素含量骤降没有积极作用。因此,喷施ABA提高番茄抵御胁迫能力的作用机理可以概括为_______________________________

3)番茄长期处于干旱条件下,叶片中ABA含量增高,叶片气孔开度减小。为探究这种适应性变化是否可以遗传,请简要写出实验设计思路。_____________________________

 

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