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菊花很美,但其害虫较多,利用基因工程培育抗虫菊花是害虫防治的有效手段。胰蛋白酶抑...

菊花很美,但其害虫较多,利用基因工程培育抗虫菊花是害虫防治的有效手段。胰蛋白酶抑制剂能干扰昆虫的代谢,引起昆虫死亡,但对人体无害。科学家将马铃薯胰蛋白酶抑制剂基因(Pin﹣Ⅱ)通过农杆菌导入菊花细胞,培育成了抗虫菊花。图1表示含目的基因的DNA分子,图2表示质粒,图中Ampr表示氨苄青霉素抗性基因,Neor表示新霉素抗性基因,复制原点是质粒DNA复制的起点,使其能在受体细胞中存在和遗传。箭头表示识别序列完全不同的4种限制酶的酶切位点。请回答下列有关问题:

1)上述基因工程中,受体细胞是______________,属于__________(填“动物”“植物”或“微生物”)基因工程。

2)为使目的基因与质粒高效重组,最好选用_______________(限制酶)作用于含目的基因的DNA和质粒,然后在___________的作用下形成重组质粒。

3)用农杆菌感染时,应优先选用菊花___________(填“受伤的”或“完好的”)叶片与含重组质粒的农杆菌共培养,选用这种叶片的理由是_________________________________。成功导入重组质粒的细胞会表现为______________________________

4)用转基因菊花叶片喂养某种菊花害虫,发现害虫死亡率显著增加。试从分子水平写出转基因和非转基因菊花的叶片细胞的不同点:___________________________________

 

菊花细胞 植物 EcoRI和PstI DNA连接酶 受伤的 叶片伤口处的细胞释放出大量酚类物质,可吸引农杆菌移向这些细胞 不抗氨苄青霉素,抗新霉素 比较转基因和非转基因两种菊花的叶片细胞,转基因菊花细胞中含有胰蛋白酶抑制剂基因、胰蛋白酶抑制剂的mRNA、胰蛋白酶抑制剂 【解析】 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。 (1)该基因工程需要将胰蛋白酶抑制剂基因导入菊花细胞,使菊花具有抗虫性,所以受体细胞是菊花细胞,属于植物基因工程。 (2)目的基因的两端含有EcoRI、TthIII I、PstI三种限制酶的酶切位点,为了避免目的基因自身环化,不能只用EcoRI这一种限制酶进行切割,若用EcoRI和TthIII I切割目的基因,相应的在对质粒进行切割时会将复制原点切去,因此、为使目的基因与质粒高效重组,最好选用EcoRI和PstI作用于含目的基因的DNA和质粒,然后在DNA连接酶的作用下形成重组质粒。 (3)用农杆菌感染时,应优先选用菊花受伤的叶片与含重组质粒的农杆菌共同培养,选用这种叶片的理由是叶片伤口处的细胞释放出大量酚类物质,可吸引农杆菌移向这些细胞;重组质粒构建过程中用EcoRI和PstI进行切割,PstI会破坏氨苄青霉素抗性基因,因此质粒上保留完整的标记基因是新霉素抗性基因,据此可知成功导入重组质粒的细胞会表现为不抗氨苄青霉素,抗新霉素。 (4)题意显示用转基因菊花叶片喂养某种菊花害虫,发现害虫死亡率显著增加,说明转基因菊花叶片中的目的基因成功表达出来胰蛋白酶抑制剂,进而干扰昆虫代谢,引起了昆虫死亡,因此,从分子水平可知转基因和非转基因菊花的叶片细胞的不同点是转基因菊花细胞中含有胰蛋白酶抑制剂基因、胰蛋白酶抑制剂的mRNA、胰蛋白酶抑制剂。
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饮料酒在生产过程中会产生少量尿素,酒体呈酸性。尿素能与酒精反应生成有害物质,脲酶能分解酒体中的尿素。请回答下列问题:

(1)对土壤溶液中酸性脲酶菌进行富集培养(初筛)时,培养基的氮源应选用___________,与固体培养基相比,液体培养基更适于富集培养的原因是___________

(2)复筛酸性脲酶菌的培养基为中性固体培养基,以酚红为指示剂。经接种、培养后,发现平板上有的菌落周围出现红色圈,有的没有。在挑选时,应选择___________(“有红色圈的菌落”无红色圈的菌落”)。

(3)从酸性脲酶菌中提取脲酶后,不宜直接将脲酶加入酒体中,原因是___________。将酸性脲酶和海藻酸钠混合,用注射器滴入凝结液中形成珠粒,这种固化酶的方法称为___________。研究发现海藻酸钠浓度过高时脲酶的活性偏低,原因是___________

(4)工业化处理酒体中尿素时,若酒体在一次流经酸性脲酶凝胶反应柱后,尿素含量仍高于产品标准,在不增加柱高的前提下,改进生产工艺流程的措施是___________

 

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某多年生植物的宽叶和窄叶由等位基因A、a控制,红花和白花由等位基因R、r控制。用两种纯合植株杂交得到实验结果如下表。请回答下列问题:

亲本组合

F1

F2

宽叶红花

宽叶红花

宽叶白花

窄叶红花

窄叶白花

宽叶白花(♀)×窄叶红花(♂)

98

102

61

63

20

宽叶白花(♂)×窄叶红花(♀)

101

103

62

61

21

 

(1)控制这两对相对性状的基因位于__________(填“常染色体”或“性染色体”)上,原因是_______________________________________

(2)F2中出现四种表现型的比例约为___________,研究小组经分析提出了两种假说:

假说一:F2中有两种基因型的个体死亡,且致死的基因型为______________________

假说二:F1____基因型的花粉不育。

(3)请利用上述实验中的植株为材料,设计一代杂交实验检验两种假说(写出简要实验设计思路,并指出支持假说二的预期实验结果)________

(4)如果假说二成立,则F2中宽叶红花植株的基因型种类及比例为_________________;如果假说一成立,用F2中宽叶红花自交,后代窄叶白花植株所占比例是______

 

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棉蚜吸取棉花植株汁液为食,其排泄物含糖量很高可吸引一种黄蚁来取食。科研人员对某地棉田中的棉蚜的种群数量及其防治展开研究。请回答下列问题:

1)生态学上可以通过调查害虫的___________来预测害虫种群数量的变化趋势。种群数量“S”型曲线,属于建立________模型的方法描述种群数量的发展变化。

2)瓢虫是棉蚜的天敌,黄蚁可帮棉蚜驱赶瓢虫,棉蚜与黄蚁的种间关系为____________,判断依据是________________________________

3)使用某种药物防治棉蚜,施药超过一定次数,棉蚜的数量不降反增,请从进化和种间关系两个角度进行分析可能的原因________________________

4)与大规模单一栽培棉花相比,在棉田周围设置以苜蓿为主的防护带,可降低棉蚜的病虫害,其原因是___________________________

 

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研究表明,肥胖儿童的生长激素水平降低会导致其脂质代谢异常。为研究生长激素对脂质代谢的调节作用,可利用肥胖大鼠进行实验,并检测相关指标。请回答下列问题:

1)请完善下面的实验步骤:

①用脂肪含量高的饲料喂养若干只幼龄健康大鼠,成功诱导其肥胖后,从中选出若干只生长状况相近的肥胖大鼠。

②将肥胖大鼠随机分成数量相等的4组。第1组每天注射_____,第234组每天分别注射___________的不同浓度的生长激素溶液。

③在相同且适宜的条件下饲养大鼠一段时间后,检测相关指标,结果如下表所示。

分组

生长激素浓度[u/kg•d-1]

体重(g

血脂

胰岛素生长因子(ng•mL-1

瘦素(pg•mL-1

甘油三酯(mmol•L-1

总胆固醇(mmol•L-1

高密度脂蛋白胆固醇(mmol•L-1

1

0

348

2.0

2.00

0.64

105

6646

2

0.1

295

1.4

1.50

0.62

117

4875

2

0.2

256

1.0

1.00

0.62

134

3381

4

0.3

165

0.6

0.65

0.65

159

1984

 

 

2)实验结果随着生长激素浓度的增加,大鼠的体重____(填“得到”或“未得到”)有效的控制,血脂总含量下降。各项指标中,明显上升的是____,无明显变化的是 __。此外,瘦素含量明显下降,可能的原因是瘦素具有分解脂质的作用,血脂含量下降后,机体通过__调节抑制了瘦素的分泌。

 

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在适宜温度和适宜CO2浓度的条件下,某实验小组测得某森林中4种主要乔木(马尾松、苦槠、石栎、青冈)的幼苗叶片的生理指标如图所示,其中光补偿点是指光合速率等于呼吸速率时的光照强度,光饱和点是指达到最大光合速率所需的最小光照强度。请回答下列相关问题:

1)光合作用的光反应阶段发生在____,光反应阶段光合色素吸收的光能有两方面用途:一是将水分解成氧气和[H];二是________ 

2)当光照强度为39 μmol·m-2·s-1时,青冈叶肉细胞消耗ADP的场所有____ 

3)研究的4种植物中,最适合在较弱的光照环境中生长的是____,判断的依据是______ 

4)研究发现,空气中氧气浓度不同时,对受冷害的植物的光合作用速率的影响是不同的。某实验小组欲探究低氧浓度(1%)对受冷害青冈幼苗的光合作用速率的影响,请简要写出实验思路和实验结论。(实验所需材料及条件都充足。)

实验思路:__________ 

实验结论:____________

 

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