某研究小组将纤维素酶基因（N）插入某种细菌（B1）的基因组中，构建高效降解纤维素的菌株（B2）。该小组在含有N基因的质粒中插入B1基因组的M1与M2片段；再经限制酶切割获得含N基因的片段甲，片段甲两端分别为M1与M2；利用CRISPR/Cas9基因组编辑技术将片段甲插入B1的基因组，得到菌株B2。酶切位点（I～Ⅳ）、引物（P1～P4）的结合位置、片段甲替换区如图所示，→表示引物5'→3'方向。回答下列问题。
（1）限制酶切割的化学键是________。为保证N基因能在菌株B2中表达，在构建片段甲时，应将M1与M2片段分别插入质粒的Ⅰ和Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ酶切位点之间，原因是________。
（2）CRISPR/Cas9技术可以切割细菌B1基因组中与向导RNA结合的DNA。向导RNA与B1基因组DNA互补配对可以形成的碱基对有G－C和________。
（3）用引物P1和P2进行PCR可验证片段甲插入了细菌B1基因组，所用的模板是________；若用该模板与引物P3和P4进行PCR，实验结果是________。
（4）与秸秆焚烧相比，利用高效降解纤维素的细菌处理秸秆的优点是________（答出2点即可）。
为在大肠杆菌中表达酶X，某同学将编码酶X的基因（目的基因）插入质粒 ，构建重组质粒 ，并转入大肠杆菌。该同学设计引物用PCR方法验证重组质粒构建成功（引物1~4结合位置如图所示，→表示引物5＇→3＇方向）。回答下列问题：
（1）PCR是根据DNA复制原理在体外扩增DNA的技术。在细胞中DNA复制时解开双链的酶是________，而PCR过程中解开双链的方法是________。
（2）PCR过程中，因参与合成反应、不断消耗而浓度下降的组分有________。
（3）该同学进行PCR实验时，所用模板与引物见下表。实验中①和④的作用是：________；②无扩增产物，原因是________；③、⑤和⑥有扩增产物，扩增出的DNA产物分别是________。
（4）设计实验验证大肠杆菌表达的酶X有活性，简要写出实验思路和预期结果。
二倍体番茄浆果中的小分子化合物H对食用者有益。H是由前体物甲经酶A催化成乙，乙经酶B催化成丙，丙再经酶C催化而成。浆果积累这些化合物，仅影响自身籽粒数及食用者健康，对应关系如下表：
表达酶A、B和C的基因分别为 和 ，位于非同源染色体上。为获取浆果含H的纯合番茄植株（不考虑突变与染色体互换），开展以下研究。
（1）浆果含H的纯合番茄植株的基因型为_____。
（2）基因型 植株自交， 中浆果籽粒数有_____种表型，有籽浆果植株占_____。为获得理想番茄植株，须遴选浆果籽粒数_____的 ，具有该性状的 自交，后代不出现性状分离的基因型有_____种（类群M）。随后，再遴选浆果含H且该性状不分离的植株。
（3）除直接测量浆果H含量外，还可分别提取类群M各自交子代浆果的蛋白质来筛选目标植株，其方法是：用_____抗体对提取的蛋白质进行特异性识别，阳性率为_____%的子代即为目标品系。
非洲猪瘟病毒是一种双链DNA病毒，可引起急性猪传染病。基因A编码该病毒的主要结构蛋白A，其在病毒侵入宿主细胞和诱导机体免疫应答过程中发挥重要作用。回答下列问题：
（1）制备特定抗原
①获取基因 ，构建重组质粒（该质粒的部分结构如图所示）。重组质粒的必备元件包括目的基因、限制酶切割位点、标记基因、启动子和______等；为确定基因 已连接到质粒中且插入方向正确，应选用图中的一对引物______对待测质粒进行PCR扩增，预期扩增产物的片段大小为______bp。
②将DNA测序正确的重组质粒转入大肠杆菌构建重组菌。培养重组菌，诱导蛋白A合成。收集重组菌发酵液进行离心，发现上清液中无蛋白A，可能的原因是______（答出两点即可）。
（2）制备抗蛋白A单克隆抗体
用蛋白A对小鼠进行免疫后，将免疫小鼠B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合，诱导融合的常用方法有______（答出一种即可）。选择培养时，对杂交瘤细胞进行克隆化培养和______，多次筛选获得足够数量的能分泌所需抗体的细胞。体外培养或利用小鼠大量生产的抗蛋白A单克隆抗体，可用于非洲猪瘟的早期诊断。
种子休眠是抵御穗发芽的一种机制。通过对Ti质粒的改造，利用农杆菌转化法将Ti质粒上的T-DNA随机整合到小麦基因组中，筛选到2个种子休眠相关基因的插入失活纯合突变体。与野生型相比，突变体种子的萌发率降低。小麦基因组序列信息已知。
（1）Ti质粒上与其在农杆菌中的复制能力相关的结构为_____。选用图甲中的Sma I对抗除草剂基因X进行完全酶切，再选择Sma I和_____对Ti质粒进行完全酶切，将产生的黏性末端补平，补平时使用的酶是_____。利用DNA连接酶将酶切后的包含抗除草剂基因X的片段与酶切并补平的Ti质粒进行连接，构建重组载体，转化大肠杆菌；经卡那霉素筛选并提取质粒后再选用限制酶_____进行完全酶切并电泳检测，若电泳结果呈现一长一短2条带，较短的条带长度近似为_____bp，则一定为正向重组质粒。
（2）为证明这两个突变体是由于T-DNA插入到小麦基因组中同一基因导致的，提取基因组DNA，经酶切后产生含有T-DNA的基因组片段（图乙）。在此酶切过程中，限于后续PCR难以扩增大片段DNA，最好使用识别序列为_____（填“4”“6”或“8”）个碱基对的限制酶，且T-DNA中应不含该酶的酶切位点。需首先将图乙的片段_____，才能利用引物P1和P2成功扩增未知序列。PCR扩增出未知序列后，进行了一系列操作，其中可以判断出2条片段的未知序列是否属于同一个基因的操作为_____（填“琼脂糖凝胶电泳”或“测序和序列比对”）。
（3）通过农杆菌转化法将构建的含有野生型基因的表达载体转入突变植株，如果检测到野生型基因，_____（填“能”或“不能”）确定该植株的表型为野生型。
全色盲是由隐性基因控制的视网膜疾病。某夫妻都是全色盲患者，二人因生育去医院做遗传咨询。医生问询了两人家族病史并做了相应的检查，发现丈夫和其妹妹患病是H基因突变所致，妻子患病是G基因突变所致。
（1）根据系谱图（图1）可推测全色盲的遗传方式是________。
（2）经检查发现，丈夫的父母携带了由H基因突变形成的①、②基因，其DNA序列如图2所示，据此分析，导致丈夫患病的h基因是_________（填编号）。丈夫的父亲有两个突变基因但没有患病，表明基因的某些突变对生物的影响是_________。
（3）妻子表达g蛋白而导致患病，相关蛋白结构如图3所示。据图分析，G基因突变为g基因发生的变化是_________。
（4）临床研究显示：G基因和H基因任一突变都可导致全色盲，且突变的G基因可抑制H基因的表达。可支撑该结论的检查结果是_______（选填两个编号）。
①妻子的H蛋白表达降低
②丈夫的G蛋白表达升高
③妻子的H蛋白表达正常
④丈夫的G蛋白表达降低
⑤妻子的H蛋白表达升高
⑥丈夫的G蛋白表达正常
（5）不考虑基因新突变，医生发现该夫妻有1/4的概率生育健康的孩子，则丈夫和妻子的基因型分别是________（用G、H表示显性，g、h表示隐性）。
美西螈具有很强的再生能力。研究表明，美西螈的巨噬细胞在断肢再生的早期起重要作用。为研究巨噬细胞的作用机制，科研人员制备了抗巨噬细胞表面标志蛋白CD14的单克隆抗体，具体方法如下。回答下列问题：
（一）基因工程抗原的制备
（1）根据美西螈CD14基因的核苷酸序列，合成引物，利用PCR扩增CD14片段。已知DNA聚合酶催化引物的3’—OH与加入的脱氧核苷酸的5’—P形成磷酸二酯键，则新合成链的延伸方向是_____（填“ 5’→3’ ”或“ 3’→5’ ”）。
（2）载体和CD14片段的酶切位点及相应的酶切抗性基因序列如图1所示。用Xho I和Sal 1分别酶切CD14和载体后连接，CD14接入载体时会形成正向连接和反向连接的两种重组DNA．可进一步用这两种限制酶对CD14的连接方向进行鉴定，理由是_____。
培养能表达CD14蛋白的大肠杆菌，分离纯化目的蛋白。
（二）抗CD14单克隆抗体的制备流程如图2所示：
（3）步骤①和步骤⑤分别向小鼠注射_____和_____。
（4）步骤②所用的SP2/0细胞的生长特点是_____。
（5）吸取③中的上清液到④的培养孔中，根据抗原—抗体杂交原理，需加入 ① 进行专一抗体检测，检测过程发现有些杂交瘤细胞不能分泌抗CD14抗体，原因是 ② 。
（6）步骤⑥从_____中提取到大量的抗CD14抗体，用于检测巨噬细胞。
甜瓜幼果果皮有深绿色和浅绿色之分。为探究甜瓜幼果果皮颜色的遗传规律，科研人员进行了相关研究。回答下列问题：
（1）幼果果皮颜色由4号染色体上的等位基因A/a控制。将深绿色甜瓜与浅绿色甜瓜杂交， 幼果为深绿色， 自交后， 深绿色幼果中纯合子所占的比例为＿＿＿＿＿＿。
（2）研究发现，基因M与甜瓜幼果的叶绿素积累有关，蛋白A能通过与基因M的启动子结合来增强基囚M的表达。测序结果表明，果皮浅绿色基因a是由基因A突变而成，相关信息如图所示。
①据图分析，与蛋白A相比，蛋白a发生的变化是＿＿＿＿＿＿，判断依据是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
②结合上述研究结果，解释甜瓜幼果浅绿色果皮形成的原因＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
（3）已知甜瓜果皮有条纹基因B与无条纹基因b也位于4号染色体上。现有两个纯合甜瓜品种：幼果深绿色无条纹和幼果浅绿色有条纹，设计一个杂交实验证明控制甜瓜果皮两对性状的基因位于同一对染色体上。（用遗传图解表示，不考虑染色体互换）
脂滴是存储和转运脂肪的细胞器。脂肪酸和甘油合成脂肪存储于脂滴中。糖类代谢异常时，脂肪可分解为脂肪酸为机体供能。为研究脂肪酸供能的转运路径，科研人员让小鼠成纤维细胞摄入红色荧光标记的外源脂肪酸后，分别置于细胞培养液和无机盐缓冲液中培养，用绿色荧光、蓝色荧光分别标记细胞的脂滴和线粒体，分析荧光重合程度，结果如图所示。
回答下列问题：
（1）用无机盐缓冲液培养的目的是使细胞处于营养匮乏状态，动员______为细胞供能。
（2）据图分析，标记的脂肪酸能被细胞吸收并存储于脂滴中，依据是______；在无机盐缓冲液培养的细胞中，脂肪酸的转运路径是______。
（3）实验结果发现，在一定时间内，无机盐缓冲液培养的细胞中脂滴的数量增加。推测脂滴中的脂肪酸来源与溶酶体参与的细胞自噬有关，理由是______。
欲为该推测提供实验证据，利用小鼠成纤维细胞和3-MA（一种自噬抑制剂）为材料设计实验，完善实验思路并写出支持推测的预期结果。
①实验思路：对照组的小鼠成纤维细胞置于______中培养；实验组的小鼠成纤维细胞置于______中培养。一段时间后，观察并比较两组______。
②预期结果：______。
（4）在营养匮乏状态下，有些细胞的细胞质基质中会出现游离脂肪酸的过量堆积，导致脂毒性的发生。从脂肪酸转运路径的角度推测，细胞出现脂毒性的原因是______（答出1点）。
为建立一种效率高、毒性小的基因敲除系统，将图1所示的质粒1和质粒2导入大肠杆菌，质粒2中的sgRNA基因依据目的基因设计，其转录的短链RNA通过与目的基因碱基互补配对，与Cas9蛋白共同作用，敲除大肠杆菌基因组中的目的基因。
回答下列问题：
（1）大肠杆菌LacZ基因的表达产物可催化X-gal生成蓝色物质从而使菌落呈现蓝色，否则菌落为白色。将质粒1与含LacZ基因相应sgRNA基因的质粒2同时转化到大肠杆菌中，涂布到含抗生素＿＿＿＿＿＿的平板（含有X-gal）上进行培养。若长出的是＿＿＿＿＿＿色菌落则为LacZ基因被敲除的大肠杆菌。
（2）Cas9基因的表达量会影响敲除效率，但其过量表达会对大肠杆菌有毒。为评估毒性和敲除效率，用5种启动子（A、B、C、D和E）启动Cas9的转录，相应检测结果如图2所示。结果表明，启动子＿＿＿＿＿＿对细胞毒性最小；综合考量毒性和敲除效率，应选用启动子＿＿＿＿＿＿用于该系统。
（3）含有质粒的大肠杆菌在无抗生素选择压力下培养，少数子代细胞会丢失质粒。结合质粒1和质粒2的特点，在成功敲除LacZ基因的大肠杆菌中消除质粒1和质粒2，实验流程如图3所示。
①培养12小时后，图3试管1中大部分的大肠杆菌＿＿＿＿＿＿（填选项）。
A. 含质粒1和质粒2B. 只含质粒1
C. 只含质粒2D. 无质粒1和质粒2
②若要从图3平板上筛出质粒1和质粒2均被消除的大肠杆菌，简要写出实验思路和预期结果：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
玉米是我国栽培面积最大的农作物，籽粒大小是决定玉米产量的重要因素之一，研究籽粒的发育机制，对保障粮食安全有重要意义。
（1）研究者获得矮秆玉米突变株，该突变株与野生型杂交， 表型与___________相同，说明矮秆是隐性性状。突变株基因型记作rr。
（2）观察发现，突变株所结籽粒变小。籽粒中的胚和胚乳经受精发育而成，籽粒大小主要取决于胚乳体积。研究发现，R基因编码DNA去甲基化酶，亲本的该酶在本株玉米所结籽粒的发育中发挥作用。突变株的R基因失活，导致所结籽粒胚乳中大量基因表达异常，籽粒变小。野生型及突变株分别自交，检测授粉后14天胚乳中DNA甲基化水平，预期实验结果为__________________。
（3）已知Q基因在玉米胚乳中特异表达，为进一步探究R基因编码的DNA去甲基化酶对Q基因的调控作用，进行如下杂交实验，检测授粉后14天胚乳中Q基因的表达情况，结果如表1。
综合已有研究和表1结果，阐述R基因对胚乳中Q基因表达的调控机制。
（4）实验中还发现另外一个籽粒变小的突变株甲，经证实，突变基因不是R或Q。将甲与野生型杂交， 表型正常， 配子的功能及受精卵活力均正常。利用 进行下列杂交实验，统计正常籽粒与小籽粒的数量，结果如表2。
已知玉米子代中，某些来自父本或母本的基因，即使是显性也无功能。
①根据这些信息，如何解释基因与表2中小籽粒性状的对应关系？请提出你的假设。
②若 自交，所结籽粒的表型及比例为____________，则支持上述假设。
学习以下材料，回答（1）~（4）题。
野生动物个体识别的新方法
识别野生动物个体有助于野外生态学的研究。近年，人们发现可以从动物粪便中提取该动物的DNA，PCR扩增特定的DNA片段，测定产物的长度或序列，据此可识别个体，在此基础上可以获得野生动物的多种生态学信息。
微卫星DNA是一种常用于个体识别的DNA片段，广泛分布于核基因组中。每个微卫星DNA是一段串联重复序列，每个重复单位长度为2~6bp（碱基对），重复数可以达到几十个（图1）．基因组中有很多个微卫星DNA，分布在不同位置。每个位置的微卫星DNA可视为一个“基因”，由于重复单位的数目不同，同一位置的微卫星“基因”可以有多个“等位基因”，能组成多种“基因型”．分析多个微卫星“基因”，可得到个体特异的“基因型”组合，由此区分开不同的个体。
依据微卫星“基因”两侧的旁邻序列（图1），设计并合成特异性引物，PCR扩增后，检测扩增片段长度，即可得知所测个体的“等位基因”（以片段长度命名），进而获得该个体的“基因型”。例如，图2是对某种哺乳动物个体A和B的一个微卫星“基因”进行扩增后电泳分析的结果示意图，个体A的“基因型”为 。
有一个远离大陆的孤岛，陆生哺乳动物几乎无法到达，人类活动将食肉动物貉带到该岛上。科学家在岛上采集貉的新鲜粪便，提取DNA，扩增并分析了10个微卫星“基因”，结果在30份样品中成功鉴定出个体（表1）。几个月后再次采集貉的新鲜粪便，进行同样的分析，在40份样品中成功鉴定出个体（表1）。据此，科学家估算出该岛上貉的种群数量。
（1）图2中个体B的“基因型”为______。
（2）使用微卫星DNA鉴定个体时，能区分的个体数是由微卫星“基因”的数目和______的数目决定的。
（3）科学家根据表1信息，使用了______法的原理来估算这个岛上貉的种群数量，计算过程及结果为______。
（4）在上述研究基础上，利用现有DNA样品，设计一个实验方案，了解该岛貉种群的性别比例。
【生物——选修3：现代生物科技专题】
新冠疫情出现后，病毒核酸检测和疫苗接种在疫情防控中发挥了重要作用。回答下列问题。
（1）新冠病毒是一种RNA病毒，检测新冠病毒RNA（核酸检测）可以采取RT-PCR法。这种方法的基本原理是先以病毒RNA为模板合成cDNA，这一过程需要的酶是______，再通过PCR技术扩增相应的DNA片段。根据检测结果判断被检测者是否感染新冠病毒。
（2）为了确保新冠病毒核酸检测的准确性，在设计PCR引物时必须依据新冠病毒RNA中的______来进行。PCR过程每次循环分为3步，其中温度最低的一步是______。
（3）某人同时进行了新冠病毒核酸检测和抗体检测（检测体内是否有新冠病毒抗体），若核酸检测结果为阴性而抗体检测结果为阳性，说明______（答出1种情况即可）；若核酸检测和抗体检测结果均为阳性，说明______。
（4）常见的病毒疫苗有灭活疫苗、蛋白疫苗和重组疫苗等。已知某种病毒的特异性蛋白S（具有抗原性）的编码序列（目的基因）。为了制备蛋白疫苗，可以通过基因工程技术获得大量蛋白S。基因工程的基本操作流程是______。
天然色素可赋予稻米多样化颜色。为解析红色稻米品种ka的遗传机制，研究人员以连续自交表型均稳定遗传的纯合品种ka（红色）、Dr（白色）和Pu（白色）开展实验（本题涉及的基因名称依次定义为A/a、B/b……）。
回答下列问题：
（1）ka和Dr正反交，获得籽粒（ ），种植后自交获得籽粒（ ）， 自交获得 ，表型如下表，表明其遗传方式为母性影响（子代表型由母本的核基因控制）。完善表中表型数据。
（2）ka和Pu杂交，后代连续自交获得 的表型比例为9红：3棕：4白，表明ka中籽粒颜色由两对基因控制，结出棕色籽粒的 植株基因型为___________或___________。
（3）在定位好的A/a、B/b基因两侧设计PCR引物，引物对1和引物对2分别可扩增A/a、B/b全部序列。下图是对亲本ka、Dr、Pu和第（2）题中 某个体PCR后电泳的结果。已知图中①为ka，②为Dr，可判断a基因由A基因发生___________突变形成；③结出的籽粒颜色是___________或___________。
（4）回收第（3）题图中条带I和Ⅱ中的DNA，以speI（一种限制性内切核酸酶）处理，I中的DNA不能被切割，Ⅱ中的DNA被切割成4个片段，据此推测B基因突变为b基因的过程中至少有___________个碱基发生了突变。
果蝇众多的突变品系为研究基因与性状的关系提供了重要的材料。摩尔根等人选育出M-5品系并创立了基于该品系的突变检测技术，可通过观察 和 代的性状及比例，检测出未知基因突变的类型（如显/隐性、是否致死等），确定该突变基因与可见性状的关系及其所在的染色体。回答下列问题：
（1）果蝇的棒眼（B）对圆眼（b）为显性、红眼（R）对杏红眼（r）为显性，控制这2对相对性状的基因均位于X染色体上，其遗传总是和性别相关联，这种现象称为___________。
（2）图示基于M-5品系的突变检测技术路线，在F1代中挑出1只雌蝇，与1只M-5雄蝇交配，若得到的 代没有野生型雄蝇。雌蝇数目是雄蝇的两倍， 代中雌蝇的两种表现型分别是棒眼杏红眼和___________，此结果说明诱变产生了伴X染色体___________基因突变。该突变的基因保存在表现型为___________果蝇的细胞内。
（3）上述突变基因可能对应图中的突变___________（从突变①、②、③中选一项），分析其原因可能是___________，使胚胎死亡。
|
密码子序号 |
1 … 4 … 19 20 … 540 |
密码子表（部分）： |
|
正常核苷酸序列 AUG…AAC…ACU UUA…UAG 突变①↓ 突变后核苷酸序列 AUG…AAC…ACC UUA…UAG |
AUG：甲硫氨酸，起始密码子 AAC：天冬酰胺 |
|
|
正常核苷酸序列 AUG…AAC…ACU UUA…UAG 突变②↓ 突变后核苷酸序列 AUG…AAA…ACU UUA…UAG |
ACU、ACC：苏氨酸 UUA：亮氨酸 |
|
|
正常核苷酸序列 AUG…AAC…ACU UUA…UAG 突变③ ↓ 突变后核苷酸序列 AUG…AAC…ACU UGA…UAG |
AAA：赖氨酸 UAG、UGA：终止密码子 …表示省略的、没有变化的碱基 |
|
（4）图所示的突变检测技术，具有的①优点是除能检测上述基因突变外，还能检测出果蝇___________基因突变；②缺点是不能检测出果蝇___________基因突变。（①、②选答1项，且仅答1点即可）
试题篮
()
粤公网安备 44130202000953号
