【題目】電影中,“蜘蛛俠”能產(chǎn)生高強度的蜘蛛絲,現(xiàn)實中的基因工程也創(chuàng)造出了“蜘蛛羊”。該羊的乳汁中含有蛛絲蛋白,高強度的蛛絲蛋白可制成防彈背心、降落傘繩等,用于許多重要的特種工業(yè)領(lǐng)域,還可被制成人造韌帶和人造肌腱等醫(yī)學用品為人類健康帶來福音。生產(chǎn)流程如圖,請回答相關(guān)問題:
(1)為確保實驗成功,編碼蛛絲蛋白的基因需要從___________(填“基因組”或“cDNA”)文庫中獲取。
(2)將蛛絲蛋白基因和運載體通過甲過程形成的X為___________,該過程通常用相同的限制酶進行切割,原因是______________________。
(3)ES細胞在形態(tài)上的特點是______________________。細胞培養(yǎng)過程中,定期更換培養(yǎng)液的目的是______________________。
(4)早期胚胎可通過___________移入代孕母體子宮內(nèi)繼續(xù)發(fā)育,該技術(shù)在生產(chǎn)實踐中的意義在于______________________。
(5)蜘蛛羊的性狀除了能產(chǎn)生蛛絲蛋白外,與提供ES受體細胞的個體不完全相同的原因是____________________________________________。
【答案】cDNA (蛛絲蛋白)基因表達載體 使目的基因和運載體有相同的黏性末端,便于連接 體積小、細胞核大、核仁明顯 防止代謝產(chǎn)物積累對細胞造成傷害 胚胎移植 提高優(yōu)良母畜的繁殖率 蜘蛛羊的細胞質(zhì)遺傳物質(zhì)來自受體卵母細胞;性狀是基因與環(huán)境共同作用的結(jié)果;個體發(fā)育過程中有可能發(fā)生基因突變(變異)等
【解析】
1.人工合成基因的方法主要有兩條。一條途徑是以目的基因轉(zhuǎn)錄成的信使RNA為模板,反轉(zhuǎn)錄成互補的單鏈DNA,然后在酶的作用下合成雙鏈DNA,從而獲得所需要的基因。另一條途徑是根據(jù)已知的蛋白質(zhì)的氨基酸序列,推測出相應(yīng)的信使RNA序列,然后按照堿基互補配對的原則,推測出它的基因的核苷酸序列,再通過化學方法,以單核苷酸為原料合成目的基因。如人的血紅蛋白基因胰島素基因等就可以通過人工合成基因的方法獲得。
2. 基因表達載體的構(gòu)建(即目的基因與運載體結(jié)合)是實施基因工程的第二步,也是基因工程的核心。將目的基因與運載體結(jié)合的過程,實際上是不同來源的DNA重新組合的過程。如果以質(zhì)粒作為運載體,首先要用一定的限制酶切割質(zhì)粒,使質(zhì)粒出現(xiàn)一個缺口,露出黏性末端。然后用同一種限制酶切斷目的基因,使其產(chǎn)生相同的黏性末端(部分限制性內(nèi)切酶可切割出平末端,擁有相同效果)。將切下的目的基因的片段插入質(zhì)粒的切口處,首先堿基互補配對結(jié)合,兩個黏性末端吻合在一起,堿基之間形成氫鍵,再加入適量DNA連接酶,催化兩條DNA鏈之間形成磷酸二酯鍵,從而將相鄰的脫氧核糖核酸連接起來,形成一個重組DNA分子。如人的胰島素基因就是通過這種方法與大腸桿菌中的質(zhì)粒DNA分子結(jié)合,形成重組DNA分子(也叫重組質(zhì)粒)的。
3. 胚胎移植的本質(zhì):生產(chǎn)胚胎的供體和孕育胚胎的受體共同繁殖后代的過程。意義:可以充分發(fā)揮雌性優(yōu)良個體的繁殖能力;大大縮短了供體本身的繁殖周期;增加了供體一生繁殖后代的數(shù)量。生理學基礎(chǔ):(1)同種動物的供,受體的生殖器官的生理變化是相同的,為供體胚胎移入受體提供相同的生理環(huán)境。(2)早期胚胎在一定時間內(nèi)處于游離狀態(tài),為胚胎的收集提供了可能。(3)受體對移入子宮的外來胚胎基本上不發(fā)生免疫排斥反應(yīng),為胚胎在受體內(nèi)的存活提供了可能。(4)供體胚胎可與受體子宮建立正常的生理和組織聯(lián)系,但供體胚胎的遺傳特性在孕育過程中不受任何影響。
(1)cDNA文庫是利用mRNA反轉(zhuǎn)錄獲得的,除去了基因結(jié)構(gòu)中的內(nèi)含子,實驗容易成功。
(2)甲表示基因表達載體的構(gòu)建過程,因此該過程形成的X為基因表達載體。構(gòu)建基因表達載體時通常用相同的限制酶進行切割,這樣可以使目的基因和載體有相同的黏性末端,便于連接。
(3)胚胎干細胞簡稱ES或EK細胞的特點是在形態(tài)上,體積較小,細胞核大,核仁明顯。細胞培養(yǎng)過程中,為防止代謝產(chǎn)物積累對細胞造成傷害,應(yīng)定期更換培養(yǎng)液;
(4)在早期胚胎的培養(yǎng)中,將獲得的重組細胞培養(yǎng)成早期胚胎后,需要將胚胎移植到經(jīng)過同期發(fā)情處理的代孕母羊子宮內(nèi)。該技術(shù)在生產(chǎn)實踐中的意義在于可以充分發(fā)揮雌性優(yōu)良個體的繁殖能力,提高優(yōu)良母畜的繁殖率。
(5)蜘蛛羊的性狀除了能產(chǎn)生蛛絲蛋白外,與提供ES受體細胞的個體不完全相同的原因有:蜘蛛羊的細胞質(zhì)遺傳物質(zhì)來自受體卵母細胞;性狀是基因與環(huán)境共同作用的結(jié)果;個體發(fā)育過程中有可能發(fā)生基因突變(變異)等。
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【題目】如圖所示為植物的雙受精過程,其中卵細胞、極核、精子均為減數(shù)分裂的產(chǎn)物且遺傳因子均單個存在。受精卵發(fā)育成種子,受精極核發(fā)育成胚乳,植物的花藥由花藥壁(2n)及大量花粉(n)組成。下列相關(guān)敘述正確的是
A.受精卵發(fā)育而來的植株一定具備雜種優(yōu)勢
B.花藥離體培養(yǎng)獲得的植株都是高度不育的植株
C.一定條件下離體培養(yǎng)胚乳細胞能快速獲得三倍體植株
D.精子與卵細胞結(jié)合形成受精卵的過程發(fā)生了基因重組
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【題目】人體在恐懼、嚴重焦慮、劇痛等緊急情況下,通過神經(jīng)調(diào)節(jié)作用于心臟,心跳加速;同時興奮經(jīng)過反射弧中的傳出神經(jīng)作用于腎上腺的髓質(zhì),使腎上腺素分泌增多,如圖為腎上腺素在部分組織細胞發(fā)揮作用的機制。請回答下列問題:
(1)學生面臨重要考試時,可能因焦慮、緊張而心跳加速,甚至考試結(jié)束后久久不能恢復(fù)平靜,這說明造成心跳加速的調(diào)節(jié)方式除了神經(jīng)調(diào)節(jié)還有____________,此調(diào)節(jié)方式具有____________的特點。
(2)依據(jù)材料可知,腎上腺素的生理功能有____________(寫出兩點)。依據(jù)圖a可知腎上腺素與胰高血糖素、胰島素的作用關(guān)系分別是____________。
(3)在腎上腺素的作用過程中,圖a和圖b結(jié)果不同是由于____________不同,圖b和圖c結(jié)果不同是由于____________不同。某些神經(jīng)細胞也可以分泌腎上腺素,腎上腺素從神經(jīng)細胞釋放的方式是____________。
(4)某人長期嚴重焦慮引起食欲不振、消化不良等消化功能異常,由圖可知,是因為嚴重焦慮等心理現(xiàn)象會導致腎上腺素分泌量____________,進而造成小腸部位血管____________,影響小腸部分的營養(yǎng)供應(yīng)以及食物的消化吸收,進而導致消化功能異常。
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【題目】圖為某生態(tài)系統(tǒng)部分碳循環(huán)示意圖,其中①②代表相關(guān)生理過程,ⅠⅡⅢⅣⅤ代表不同生物類群下列相關(guān)敘述正確的是( )
A.V類群生物都屬于異養(yǎng)型生物
B.圖中體現(xiàn)的種間關(guān)系均為捕食關(guān)系
C.②過程釋放的能量可以通過①過程進入生態(tài)系統(tǒng)
D.①和②過程中交換的物質(zhì)種類和能量形式均相同
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【題目】λ噬菌體有極強的侵染能力,能在細菌中快速進行DNA復(fù)制,產(chǎn)生子代噬菌體。在轉(zhuǎn)基因技術(shù)中常用λ噬菌體構(gòu)建基因表達載體,使其在受體細菌中大量擴增外源DNA,以備研究使用,相關(guān)操作如下圖所示,請回答下列問題:
(1)入噬菌體DNA上通常沒有合適的標記基因,因此人工改造時需加裝合適的標記基因,如上圖λgt10載體中的imm434基因。在構(gòu)建基因表達載體時,需用到的酶是___________,外源DNA的插入位置應(yīng)位于imm434基因____________(填“之中”或“之外”),原因是_______________________。
(2)上述過程中的λ噬菌體也可以用同位素標記侵染細菌法來證明其遺傳物質(zhì)是DNA,推測體外包裝用的蛋白質(zhì)含有的化學元素至少有_________種。λ噬菌體與新型冠狀病毒的主要相同點(結(jié)構(gòu)上)與區(qū)別之處分別是______________________。
(3)利用體外包裝好的噬菌體進行侵染培養(yǎng)時,常常選用大腸桿菌這類原核生物,原因有____________(答出2點)。侵染前應(yīng)對大腸桿菌進行的處理是___________,即大腸桿菌轉(zhuǎn)化為感受態(tài)細胞。
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【題目】科研人員對某海洋食用生物進行研究,得出了與其種群密度相關(guān)的出生率和死亡率的變化并繪圖如下,請據(jù)圖判斷下列說法錯誤的是
A.B點表示種群的增長速率最大
B.D點表示種群密度最大
C.從0點到D點,種內(nèi)斗爭越來越劇烈
D.D點是進行捕撈以維持該種群的持續(xù)生存的最有利時機
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【題目】雞的性別決定方式屬于ZW型。右圖是某種雞羽毛的毛色(相關(guān)基因用B、b表示)的遺傳圖解,下列相關(guān)敘述錯誤的是( )
A.圖中親代蘆花雄雞產(chǎn)生了兩種類型的配子
B.B基因是位于Z染色體上的顯性基因
C.子代中的蘆花雄雞和蘆花雌雞均為純合子
D.蘆花雌雞與非蘆花雄雞交配,子代中雌雞均表現(xiàn)為非蘆花
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【題目】據(jù)圖所示,有關(guān)工具酶功能的敘述不正確的是
A.限制性內(nèi)切酶可以切斷a處
B.DNA聚合酶可以連接a處
C.解旋酶可以使b處解開
D.DNA連接酶可以連接c處
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【題目】一個較穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)主要有物質(zhì)循環(huán)、能量流動和信息傳遞等功能。下圖是某生態(tài)系統(tǒng)的碳循環(huán)和能量流動示意圖,其中圖甲為生態(tài)系統(tǒng)中碳循環(huán)的示意圖,圖乙示圖甲中圓形框內(nèi)生物的種間關(guān)系,圖丙示該生態(tài)系統(tǒng)中能量流動金字塔。請據(jù)圖回答下列問題:
(1)若圖甲所示的生態(tài)系統(tǒng)能進行基本的物質(zhì)循環(huán),至少需要的生物成分是 。
(2)圖甲中,若①表示某生理過程,則應(yīng)該是 ;若①一⑤表示含碳物質(zhì)的量,則
可用數(shù)學表達式____ 解釋“溫室效應(yīng)”的成因。
(3)圖乙中的A突然驟減,一段時間后,D的數(shù)量將 ;若B與D可以根據(jù)對方留下的氣味去獵捕或躲避,說明信息傳遞具有 的功能。
(4)若圖丙中的“W”代表能量值,則Wl表示____ ,W2表示___ _;形成圖丙“塔型”的原因是 。
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