1.(2024·山東濟(jì)寧二模)凱里紅酸湯是貴州省凱里地區(qū)苗族人民的傳統(tǒng)食品,使用新鮮紅辣椒、西紅柿、食鹽、料酒等材料,主要利用乳酸菌發(fā)酵而成。因它所獨(dú)具的鮮紅清香、醇酸回甜的特色,被評為中國國家地理標(biāo)志產(chǎn)品。下列說法正確的是( )
A.發(fā)酵液表面有一層白膜是乳酸菌大量繁殖的結(jié)果
B.為了降低雜菌污染的風(fēng)險,發(fā)酵前需要對鹽水煮沸消毒
C.腌制過程中乳酸和亞硝酸鹽的含量會先增加后減少再趨于穩(wěn)定
D.發(fā)酵過程中每隔一段時間放氣一次以排出CO2,防止發(fā)酵液溢出
答案B
解析發(fā)酵液表面有一層白膜是酵母菌大量繁殖的結(jié)果,A項錯誤;發(fā)酵前需要對鹽水煮沸消毒,可降低雜菌污染的風(fēng)險,B項正確;腌制過程中亞硝酸鹽的含量會先增加后減少再趨于穩(wěn)定,乳酸含量不斷增加隨后趨于穩(wěn)定,C項錯誤;乳酸發(fā)酵過程無CO2生成,D項錯誤。
2.(2024·湖南長沙模擬)下圖是以新鮮藍(lán)莓為原料制作藍(lán)莓酒和藍(lán)莓醋的過程簡圖。下列敘述正確的是( )
A.在制作藍(lán)莓酒時,溫度應(yīng)該控制在30~35 ℃
B.若O2、糖源充足,藍(lán)莓汁可直接經(jīng)過程③發(fā)酵為藍(lán)莓醋
C.在過程④中,榨出的藍(lán)莓汁需經(jīng)過高壓蒸汽滅菌后才能密閉發(fā)酵
D.隨著過程④時間的推進(jìn),酒精的產(chǎn)生速率先上升后趨于穩(wěn)定
答案B
解析釀酒酵母的最適生長溫度約為28 ℃,故在制作藍(lán)莓酒時,應(yīng)將溫度控制在18~30 ℃,A項錯誤;醋酸菌是好氧細(xì)菌,當(dāng)O2、糖源都充足時能通過復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)將糖分解成乙酸,故在O2、糖源充足的條件下,藍(lán)莓汁可直接經(jīng)過程③發(fā)酵為藍(lán)莓醋,B項正確;過程④果酒制作的菌種來源于藍(lán)莓皮上的野生酵母菌,所以藍(lán)莓汁不需經(jīng)過高壓蒸汽滅菌,C項錯誤;發(fā)酵早期,底物充足,發(fā)酵速度較快,酒精的產(chǎn)生速率呈上升趨勢,后來隨著底物的消耗,發(fā)酵速度下降,酒精的產(chǎn)生速率下降,最后底物消耗完,不再產(chǎn)生酒精,D項錯誤。
3.(多選)(2024·黑吉遼卷)某些香蕉植株組織中存在的內(nèi)生菌可防治香蕉枯萎病,其篩選流程及抗性檢測如下圖所示。下列操作正確的是( )
A.在大量感染香蕉枯萎病的香蕉種植園內(nèi),從感病植株上采集樣品
B.將采集的樣品充分消毒后,用蒸餾水沖洗,收集沖洗液進(jìn)行無菌檢測
C.將無菌檢測合格的樣品研磨,經(jīng)稀釋涂布平板法分離得到內(nèi)生菌的單菌落
D.判斷內(nèi)生菌的抗性效果需比較有無接種內(nèi)生菌的平板上的病原菌菌斑大小
答案CD
解析需要篩選出能防治香蕉枯萎病的內(nèi)生菌,因此應(yīng)在大量感染香蕉枯萎病的香蕉種植園內(nèi),從正常植株上篩選樣品,A項錯誤。消毒后,為了防止雜菌污染應(yīng)用無菌水沖洗,而不是用蒸餾水,B項錯誤。無菌檢測合格指的是植物細(xì)胞外沒有微生物,研磨后經(jīng)稀釋涂布平板法分離得到的就是目標(biāo)菌落,C項正確。由題圖可知,判斷內(nèi)生菌的抗性效果需設(shè)置對照組和實驗組,對照組不接種內(nèi)生菌,實驗組接種內(nèi)生菌,通過比較病原菌菌斑大小,來判斷抗性效果,病原菌的菌斑越小,抗性效果越好,D項正確。
4.(2024·湖南衡陽三模)(14分)磷是維持生物體生長發(fā)育所必需的元素。植酸磷作為植物或飼料中磷的主要儲存形式,由于動植物體內(nèi)缺少水解植酸磷的植酸酶,不能很好地利用飼料及土壤中的植酸磷,造成了磷的浪費(fèi);同時,動物的高磷糞便排入環(huán)境,也造成土壤和水體污染,目前,產(chǎn)植酸酶的細(xì)菌種類有很多,如圖表示科研人員從土壤中分離出植酸酶的A~E 5種細(xì)菌菌株的操作過程?；卮鹣铝袉栴}。
(1)本實驗用牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基,其中牛肉膏提供的主要營養(yǎng)是 (答出2種即可),培養(yǎng)細(xì)菌時需將pH調(diào)至 。
(2)常采用 法對培養(yǎng)基進(jìn)行滅菌,滅菌的培養(yǎng)基需要倒平板操作,冷凝后平板需倒置的目的一是 ,二是避免培養(yǎng)基中的水分過快蒸發(fā)。
(3)圖中采用的接種方法是 ,為了保證結(jié)果準(zhǔn)確,一般選擇菌落數(shù)在 的平板進(jìn)行計數(shù),統(tǒng)計的菌落數(shù)往往比活菌的實際數(shù)目 (填“高”或“低”),原因是 。
(4)經(jīng)20 ℃恒溫培養(yǎng)箱培養(yǎng)后,培養(yǎng)基中出現(xiàn)分解植酸磷的透明圈,圖中透明圈最大的是 ,可挑取該菌落進(jìn)行純培養(yǎng)。在家畜飼料添加劑中使用植酸酶還需要考慮的因素有 (答出2點(diǎn)即可),另外添加植酸酶在一定程度上起到改善環(huán)境的作用,原因是 。
答案(1)碳源、氮源、磷酸鹽和維生素等 中性或弱堿性
(2)高壓蒸汽滅菌 防止皿蓋上的冷凝水落入培養(yǎng)基造成培養(yǎng)基污染
(3)稀釋涂布平板法 30~300 低 當(dāng)兩個或多個細(xì)胞連在一起時,平板上觀察到的只是一個菌落
(4)菌株E 溫度、植酸酶的用量(最適濃度)、植酸酶的儲存條件等 飼料中添加植酸酶可使磷被充分吸收,減少糞便中磷的排出量,降低對環(huán)境造成的污染
解析(1)本實驗所用的培養(yǎng)基為牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基,其中牛肉膏提供的主要營養(yǎng)是碳源、氮源、磷酸鹽和維生素等,蛋白胨提供的主要營養(yǎng)物質(zhì)是碳源、氮源和維生素等。培養(yǎng)細(xì)菌時需將pH調(diào)至中性或弱堿性。
(2)常采用高壓蒸汽滅菌法對培養(yǎng)基進(jìn)行滅菌,滅菌的培養(yǎng)基需要倒平板操作,冷凝后平板需倒置的目的一是防止皿蓋上的冷凝水落入培養(yǎng)基造成培養(yǎng)基污染,二是避免培養(yǎng)基中的水分過快蒸發(fā)。
(3)圖中采用的接種方法是稀釋涂布平板法,為了保證結(jié)果準(zhǔn)確,一般選擇菌落數(shù)在30~300的平板進(jìn)行計數(shù),統(tǒng)計的菌落數(shù)往往比活菌的實際數(shù)目低,原因是當(dāng)兩個或多個細(xì)胞連在一起時,平板上觀察到的只是一個菌落。
(4)經(jīng)20 ℃恒溫培養(yǎng)箱培養(yǎng)后,培養(yǎng)基中出現(xiàn)分解植酸磷的透明圈,圖中透明圈最大的是菌株E,可挑取該菌落進(jìn)行純培養(yǎng);在家畜飼料添加劑中使用植酸酶還需要考慮的因素有溫度、植酸酶的用量(最適濃度)、植酸酶的儲存條件等,另外添加植酸酶在一定程度上起到改善環(huán)境的作用,原因是飼料中添加植酸酶可使磷被充分吸收,減少糞便中磷的排出量,降低對環(huán)境造成的污染。
突破點(diǎn)2 比較植物細(xì)胞工程和動物細(xì)胞工程
5.(2024·湖南郴州模擬)我國科學(xué)家利用植物體細(xì)胞雜交技術(shù)培育新品種耐鈉鹽植株的過程(如圖所示),序號代表過程或結(jié)構(gòu)。下列分析正確的是( )
A.①過程用滅活病毒誘導(dǎo)原生質(zhì)體甲和乙的融合
B.②過程表示脫分化,原理是植物細(xì)胞的全能性
C.③過程所用的培養(yǎng)基中添加了較高濃度的鈉鹽
D.獲得的雜種植株一定能同時表現(xiàn)出雙親的所有優(yōu)良性狀
答案C
解析滅活病毒誘導(dǎo)細(xì)胞融合用于動物細(xì)胞融合,而甲、乙細(xì)胞屬于植物細(xì)胞,故不可用滅活病毒誘導(dǎo)原生質(zhì)體甲和乙的融合,A項錯誤;②過程表示脫分化,是指將高度分化的細(xì)胞經(jīng)過誘導(dǎo)轉(zhuǎn)變?yōu)槲捶只臓顟B(tài),并未體現(xiàn)細(xì)胞的全能性,B項錯誤;要篩選出耐鈉鹽植株,需要在含較高濃度的鈉鹽培養(yǎng)基中培養(yǎng),C項正確;基因的表達(dá)會相互影響,故雜種植株不一定能同時表現(xiàn)出兩個親本的所有優(yōu)良性狀,D項錯誤。
6.(2024·湖南二模)我國科學(xué)家經(jīng)過努力,攻克了用核移植方法克隆猴的各項難關(guān),比如在10 s內(nèi)完成對次級卵母細(xì)胞的去核操作;將組蛋白去甲基化酶的mRNA和組蛋白去乙酰化酶抑制劑(TSA)注入重構(gòu)胚促進(jìn)重構(gòu)胚的相關(guān)基因表達(dá),提高胚胎的發(fā)育率等。下列相關(guān)敘述錯誤的是( )
A.可采用梯度離心、紫外線短時間照射等方法,在沒有穿透卵母細(xì)胞透明帶的情況下去核或使其中的DNA變性
B.染色體中組蛋白發(fā)生甲基化和去乙酰化分子修飾后將有利于重構(gòu)胚相關(guān)基因的表達(dá)
C.重構(gòu)胚一般需要在無菌、無毒的環(huán)境條件下培養(yǎng)至桑葚胚或囊胚階段再進(jìn)行移植
D.利用胚胎分割技術(shù)獲得胚胎和利用核移植技術(shù)獲得重構(gòu)胚,都屬于無性繁殖
答案B
解析可采用梯度離心、紫外線短時間照射等方法,在沒有穿透卵母細(xì)胞透明帶的情況下去核或使其中的DNA變性,從而達(dá)到去核的目的,A項正確;組蛋白發(fā)生甲基化和去乙?；肿有揎椇髮⒉焕谥貥?gòu)胚相關(guān)基因的表達(dá),B項錯誤;用于移植的胚胎一般需發(fā)育至桑葚胚或囊胚階段再進(jìn)行移植,C項正確;利用胚胎分割和核移植技術(shù)獲得胚胎都屬于無性繁殖,D項正確。
7.(2024·湖南一模)近年來細(xì)胞工程領(lǐng)域成果迭出,方興未艾。細(xì)胞工程的操作常常涉及如下的流程,下列說法錯誤的是( )
A.若為植物體細(xì)胞雜交過程,需用纖維素酶和果膠酶處理①和②細(xì)胞
B.若為單克隆抗體制備過程,④代表篩選出的產(chǎn)生所需抗體的雜交瘤細(xì)胞
C.若為動物細(xì)胞融合的過程,誘導(dǎo)形成③雜交細(xì)胞可用滅活病毒誘導(dǎo)或用高Ca2+—高pH處理
D.若為試管牛生產(chǎn)的過程,則獲得①精子后需要獲能方可與②卵母細(xì)胞進(jìn)行體外受精
答案C
解析植物細(xì)胞融合之前需要去除細(xì)胞壁,其細(xì)胞壁的主要成分是纖維素和果膠,因此需用纖維素酶和果膠酶處理植物細(xì)胞。故若圖示為植物體細(xì)胞雜交過程,需用纖維素酶和果膠酶處理①和②細(xì)胞,A項正確。制備單克隆抗體時,選擇被抗原免疫過的B淋巴細(xì)胞和骨髓瘤細(xì)胞融合成的雜交瘤細(xì)胞進(jìn)行克隆化培養(yǎng)和抗體檢測,經(jīng)多次篩選,最終獲得足夠數(shù)量的能分泌所需抗體的細(xì)胞。所以,若圖示為單克隆抗體制備過程,④代表篩選出的產(chǎn)生所需抗體的雜交瘤細(xì)胞,B項正確。若圖示為動物細(xì)胞融合的過程,誘導(dǎo)形成③雜交細(xì)胞可用滅活病毒誘導(dǎo)、PEG融合法、電融合法等,用高Ca2+—高pH處理是誘導(dǎo)植物細(xì)胞融合的方法,C項錯誤。若圖示為試管牛生產(chǎn)的過程,則采集到的②卵母細(xì)胞和①精子,要分別在體外進(jìn)行成熟培養(yǎng)和獲能處理,然后才能用于體外受精,D項正確。
8.(2024·河南模擬)種間體細(xì)胞核移植(iSCNT)將供體動物體細(xì)胞與來自不同種、科、目或綱的家畜(馴養(yǎng)動物)的去核卵母細(xì)胞融合并激活,以獲得較多的重構(gòu)胚,進(jìn)而獲得動物個體,是體細(xì)胞核移植(SCNT)中極具潛力的研究方向之一。由于多種野生動物數(shù)量稀少且呈持續(xù)下降趨勢,因此采集精子或卵子開展常規(guī)輔助生殖較為困難,甚至無法完成,而從活體或死后不久的野生動物體內(nèi)采集體細(xì)胞利用iSCNT技術(shù)獲得動物個體,可在一定程度上維持瀕危動物數(shù)量。下列敘述正確的是( )
A.iSCNT技術(shù)必須通過顯微操作技術(shù)將供體細(xì)胞的細(xì)胞核取出,然后注入去核的卵母細(xì)胞
B.若從野生動物體內(nèi)采集到的體細(xì)胞數(shù)目較少,可先用添加動物血清的固體培養(yǎng)基進(jìn)行培養(yǎng)
C.iSCNT技術(shù)的原理是動物細(xì)胞核具有全能性,操作過程中可用Ca2+激活重構(gòu)胚
D.同一野生動物經(jīng)iSCNT技術(shù)獲得的多個重構(gòu)胚中,遺傳物質(zhì)可能不完全相同
答案D
解析在進(jìn)行核移植時,可以通過顯微操作技術(shù),將供體細(xì)胞注入去核的卵母細(xì)胞,A項錯誤;若從野生動物體內(nèi)采集到的體細(xì)胞數(shù)目較少,可先用添加動物血清的液體培養(yǎng)基進(jìn)行培養(yǎng),以增加體細(xì)胞的數(shù)目,B項錯誤;種間體細(xì)胞核移植(iSCNT)技術(shù)的原理是動物細(xì)胞核具有全能性,操作過程中可用Ca2+載體激活重構(gòu)胚,C項錯誤;在種間體細(xì)胞核移植(iSCNT)過程中,去核的卵母細(xì)胞來自不同種、科、目或綱的家畜(馴養(yǎng)動物),獲得的重構(gòu)胚的細(xì)胞質(zhì)遺傳物質(zhì)可能不同,因此同一野生動物經(jīng)iSCNT技術(shù)獲得的多個重構(gòu)胚中,遺傳物質(zhì)可能不完全相同,D項正確。
9.(2024·廣東廣州二模)(11分)植物遠(yuǎn)志的根是一種重要的傳統(tǒng)中藥,但該植物具有生長緩慢、繁殖率低等特點(diǎn)。隨著近年遠(yuǎn)志的需求量迅速增長,研究人員用組織培養(yǎng)的方式,建立遠(yuǎn)志的高效培育體系?；卮鹣铝袉栴}。
(1)研究人員取遠(yuǎn)志不同的組織在基本培養(yǎng)基進(jìn)行愈傷組織的誘導(dǎo),篩選最佳外植體(見表a)。再用不同濃度的2,4-D和6-BA組合,對最佳外植體進(jìn)行誘導(dǎo),確定最佳的激素濃度組合(見表b)。
表a
表b
注:誘導(dǎo)率為接種外植體中形成愈傷組織的比例。
由表a判斷,最佳外植體應(yīng)為 。研究發(fā)現(xiàn),植物激素的濃度及相關(guān)比例等都會影響植物細(xì)胞的發(fā)育方向。有人認(rèn)為,第2組不一定是形成愈傷組織的最佳濃度組合。你是否支持該觀點(diǎn)? (填“支持”或“不支持”),原因是 。
(2)用不同濃度的6-BA和NAA組合對誘導(dǎo)出的遠(yuǎn)志愈傷組織進(jìn)行叢生芽的分化實驗,結(jié)果如下圖所示。
植物生長調(diào)節(jié)劑6-BA能促進(jìn)芽的分化,其功能與 (填激素名稱)類似。在生產(chǎn)中,更多地使用6-BA而不是該天然植物激素,其原因是植物生長調(diào)節(jié)劑具有 (寫出2點(diǎn))的特點(diǎn)。從實驗結(jié)果看出,隨NAA濃度的上升,愈傷組織叢芽分化率的變化趨勢為 。
(3)將芽苗植入含有不同濃度吲哚乙酸(IAA)的生根培養(yǎng)基后,生根率見下表。
欲探究是否存在較低濃度IAA促進(jìn)生根,過高濃度IAA抑制生根的現(xiàn)象,則上述實驗應(yīng)如何修改?
。
答案(1)胚軸 支持 研究中缺乏2,4-D和6-BA的不同濃度組合的相關(guān)實驗數(shù)據(jù)
(2)細(xì)胞分裂素 原料廣泛、容易合成、效果穩(wěn)定
下降
(3)增加一組空白對照,再增設(shè)更高濃度組,其他條件與原有實驗相同
解析(1)由表a可知,表中列出的四種外植體中,胚軸的誘導(dǎo)率最高,生長較快,因此最佳外植體應(yīng)為胚軸。表b中自變量為不同濃度的2,4-D和6-BA組合,但二者比值均為1,沒有不同植物激素濃度的比例對誘導(dǎo)率的影響的實驗數(shù)據(jù),因此支持第2組不一定是形成愈傷組織的最佳濃度組合的觀點(diǎn)。(2)細(xì)胞分裂素能促進(jìn)細(xì)胞分裂,促進(jìn)芽的分化、側(cè)枝發(fā)育、葉綠素的合成,因此植物生長調(diào)節(jié)劑6-BA的功能與細(xì)胞分裂素類似。植物生長調(diào)節(jié)劑是由人工合成的,對植物的生長、發(fā)育有調(diào)節(jié)作用的化學(xué)物質(zhì),具有原料廣泛、容易合成、效果穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。由實驗結(jié)果可知,在實驗所給的濃度范圍內(nèi),當(dāng)6-BA濃度相同時,NAA濃度增大,叢芽分化率逐漸減小。(3)支持較低濃度IAA促進(jìn)生根,過高濃度IAA抑制生根這一結(jié)論的結(jié)果應(yīng)和使用蒸餾水的空白對照組比較,若所給濃度下生根率高于空白對照組,則該濃度為促進(jìn)作用,若所給濃度下生根率低于空白對照組,則該濃度為抑制作用,題中所給實驗中沒有使用蒸餾水的空白對照組的數(shù)據(jù),同時實驗組中使用的IAA濃度均較低,因此需要增加一組空白對照,再增設(shè)更高濃度組,其他條件與原有實驗相同。
10.(2024·湖南衡陽模擬)(10分)如圖是科研人員通過雜交瘤細(xì)胞技術(shù)生產(chǎn)能同時識別癌胚抗原和長春堿(一種抗癌藥物)的雙特異性單克隆抗體的部分過程?；卮鹣铝袉栴}。
(1)過程①處理后 (填“需要”或“不需要”)對小鼠進(jìn)行抗體檢測,理由是 。
(2)過程②常用滅活的病毒來誘導(dǎo)融合,其作用機(jī)理是 。
(3)過程③得到的雜交瘤細(xì)胞的特征是 。
(4)過程④一般在多孔細(xì)胞培養(yǎng)板上進(jìn)行:先將細(xì)胞懸浮液稀釋到7~10個細(xì)胞/mL,再在每個培養(yǎng)孔中滴入0.1 mL細(xì)胞稀釋液,其目的是 。
(5)請簡述圖中過程⑤的操作目的: 。
答案(1)需要 確保小鼠已產(chǎn)生分泌識別癌胚抗原(相應(yīng))抗體的漿細(xì)胞(B淋巴細(xì)胞)
(2)使細(xì)胞互相凝集,細(xì)胞膜上的蛋白質(zhì)分子和脂質(zhì)分子重新排布,細(xì)胞膜打開,細(xì)胞發(fā)生融合
(3)既能迅速大量繁殖,又能產(chǎn)生抗體
(4)使每個培養(yǎng)孔盡量只接種一個雜交瘤細(xì)胞
(5)獲取能產(chǎn)生所需雙特異性單克隆抗體的單克隆雜交—雜交瘤細(xì)胞
解析(1)分析題圖可知,過程①是給小鼠注射癌胚抗原,其目的是使小鼠產(chǎn)生能分泌識別癌胚抗原抗體的漿細(xì)胞,處理后需要對小鼠進(jìn)行抗體檢測,因為抗體和抗原的結(jié)合具有特異性,故可以通過抗體檢測確保小鼠已產(chǎn)生分泌識別癌胚抗原(相應(yīng))抗體的漿細(xì)胞(B淋巴細(xì)胞)。
(2)過程②常用滅活的病毒來誘導(dǎo)融合,其作用機(jī)理為使細(xì)胞互相凝集,細(xì)胞膜上的蛋白質(zhì)分子和脂質(zhì)分子重新排布,細(xì)胞膜打開,細(xì)胞發(fā)生融合。
(3)過程③使用的HAT培養(yǎng)基為選擇培養(yǎng)基,通過篩選,只有雜交瘤細(xì)胞可以在此培養(yǎng)基上生長,B淋巴細(xì)胞、骨髓瘤細(xì)胞、自身融合的B淋巴細(xì)胞和骨髓瘤細(xì)胞均不能在HAT培養(yǎng)基上生長。過程③得到的雜交瘤細(xì)胞的特征是既能迅速大量繁殖,又能產(chǎn)生抗體。
(4)過程④一般在多孔細(xì)胞培養(yǎng)板上對過程③獲得的雜交瘤細(xì)胞進(jìn)行篩選和培養(yǎng),可以獲得產(chǎn)生所需單克隆抗體的細(xì)胞,在此過程中需要保證使每個培養(yǎng)孔盡量只接種一個雜交瘤細(xì)胞。
(5)過程⑤的操作目的是獲取能同時識別癌胚抗原和長春堿的雙特異性單克隆抗體的單克隆雜交—雜交瘤細(xì)胞,進(jìn)而提高癌癥的治療效果。
突破點(diǎn)3 表達(dá)載體的構(gòu)建及基因編輯技術(shù)
11.如圖為某質(zhì)粒限制酶酶切圖譜。某基因不含圖中限制酶識別序列,為使PCR擴(kuò)增的該基因與該質(zhì)粒構(gòu)建重組質(zhì)粒,則擴(kuò)增的該基因兩端需分別引入哪兩種限制酶的識別序列?( )
注:圖中限制酶的識別序列及切割形成的黏性末端均不相同。
A.NdeⅠ和BamHⅠ
B.NdeⅠ和XbaⅠ
C.XbaⅠ和BamHⅠ
D.EcRⅠ和KpnⅠ
答案A
解析構(gòu)建重組質(zhì)粒時,要將目的基因插入啟動子和終止子之間,而且不能破壞啟動子、終止子、復(fù)制原點(diǎn)、抗生素抗性基因等部位。故只能選用NdeⅠ和BamHⅠ切割質(zhì)粒,因此在PCR擴(kuò)增的該基因的兩端需分別引入NdeⅠ和BamHⅠ兩種限制酶的識別序列。
12.(2024·山東二模)由于PCR擴(kuò)增出的目的基因末端為平末端,且無合適的限制酶識別序列,需借助中間載體P將目的基因接入載體E。下圖為兩種載體的結(jié)構(gòu)和相關(guān)限制酶的識別序列,下列敘述正確的是( )
A.構(gòu)建重組載體P時,應(yīng)選擇EcRⅤ進(jìn)行酶切,再用DNA連接酶連接
B.為了便于該目的基因接入載體E,可用限制酶EcRⅤ或SmaⅠ切割載體P
C.載體P不能作為基因表達(dá)載體,是因為它不含起始密碼子和終止密碼子
D.若受體細(xì)胞表現(xiàn)出抗性基因的相應(yīng)性狀,表明重組載體成功導(dǎo)入受體細(xì)胞
答案A
解析由于載體E只含有產(chǎn)生黏性末端的酶切位點(diǎn),要使中間載體P接入載體E,同時防止載體E自身環(huán)化,需要用兩種限制酶分別切割載體E和中間載體P,據(jù)圖可知,中間載體P和載體E均含有XhⅠ和PstⅠ的酶切位點(diǎn),故可選用XhⅠ和PstⅠ進(jìn)行酶切。載體P的這兩種酶識別位點(diǎn)之間含有EcRⅤ識別位點(diǎn),并且其切割的為平末端,可以用于連接目的基因,SmaⅠ酶雖然也能切割得到平末端,但是其識別位點(diǎn)沒有位于XhⅠ和PstⅠ酶識別位點(diǎn)之間,故不能選擇其對中間載體P進(jìn)行切割,酶切片段用DNA連接酶連接,A項正確,B項錯誤。由圖可知,不直接選擇載體P構(gòu)建基因表達(dá)載體是因為它不含啟動子與終止子,C項錯誤。受體細(xì)胞表現(xiàn)出抗性基因的相應(yīng)性狀,可能是導(dǎo)入了重組質(zhì)粒,也可能是只導(dǎo)入了空質(zhì)粒(不含目的基因的質(zhì)粒),D項錯誤。
13.(2024·湖南長沙模擬)乳酸菌是乳酸的傳統(tǒng)生產(chǎn)菌,但耐酸能力較差,影響產(chǎn)量;釀酒酵母耐酸能力較強(qiáng),但不產(chǎn)生乳酸。研究者將乳酸菌內(nèi)催化乳酸生成的乳酸脫氫酶(LDH)基因?qū)脶劸平湍?獲得能產(chǎn)生乳酸的酵母工程菌株。下圖為通過雙酶切構(gòu)建重組質(zhì)粒的過程。GTG為原核生物偏好的起始密碼子編碼序列,ATG為真核生物偏好的起始密碼子編碼序列。下列說法正確的是( )
A.引物2的3'端序列應(yīng)包含XbaⅠ的識別序列
B.重組質(zhì)粒以能合成尿嘧啶的酵母菌株為受體
C.PCR反應(yīng)時,緩沖液中一般要添加Ca2+來激活相關(guān)酶
D.引物1的5'端序列應(yīng)考慮將GTG改為ATG
答案D
解析根據(jù)題意可知,含GTG的一端為LDH基因的起始端,為保證通過雙酶切以正確方向插入質(zhì)粒,設(shè)計引物1的5'端序列需要包含BamH Ⅰ的識別序列,引物2的5'端序列應(yīng)包含XbaⅠ的識別序列,A項錯誤;結(jié)合題意可知,質(zhì)粒上有作為標(biāo)記基因的尿嘧啶合成酶基因,所以本過程中重組質(zhì)粒以不能合成尿嘧啶的酵母菌株為受體,然后在缺乏尿嘧啶的選擇培養(yǎng)基上,不能合成尿嘧啶的釀酒酵母菌株不能生存,導(dǎo)入重組質(zhì)粒的釀酒酵母菌株因為獲得了尿嘧啶合成酶基因而可以正常生存,從而起到篩選作用,B項錯誤;真核細(xì)胞和細(xì)菌的DNA聚合酶都需要Mg2+激活,因此,PCR反應(yīng)緩沖液中一般要添加Mg2+,C項錯誤;設(shè)計引物1的5'端序列,應(yīng)考慮將編碼起始密碼子的序列由原核生物偏好的GTG轉(zhuǎn)變?yōu)檎婧松锲玫腁TG,以便目的基因在酵母細(xì)胞中更好地表達(dá),D項正確。
14.(2024·重慶二模)單細(xì)胞生物并沒有免疫系統(tǒng),但是科學(xué)家發(fā)現(xiàn)細(xì)菌中存在消除入侵病毒DNA的功能系統(tǒng),并發(fā)明了CRISPR/Cas9基因編輯技術(shù)。該系統(tǒng)主要包含單鏈向?qū)NA和Cas9蛋白兩個部分,能特異性識別并結(jié)合特定的DNA序列,從而引導(dǎo)Cas9蛋白到相應(yīng)位置并剪切DNA,最終實現(xiàn)對靶基因序列的編輯。下列敘述錯誤的是( )
A.Cas9蛋白通過切斷磷酸二酯鍵對DNA進(jìn)行剪切
B.CRISPR/Cas9基因編輯技術(shù)本質(zhì)上是對靶基因進(jìn)行編輯引發(fā)染色體結(jié)構(gòu)變異
C.識別序列與β鏈存在的堿基互補(bǔ)配對方式為U—A、A—T、G—C、C—G
D.向?qū)NA的序列越短,會導(dǎo)致脫靶率越高
答案B
解析Cas9蛋白作用對象是DNA,通過切斷磷酸二酯鍵對DNA進(jìn)行剪切,A項正確;CRISPR/Cas9基因編輯技術(shù)本質(zhì)上是對靶基因進(jìn)行編輯引發(fā)基因突變,B項錯誤;根據(jù)堿基互補(bǔ)配對原則可推測,識別序列RNA與β鏈存在的堿基互補(bǔ)配對方式為U—A、A—T、G—C、C—G,C項正確;向?qū)NA的序列越短,其結(jié)合的區(qū)域隨機(jī)性增加,進(jìn)而導(dǎo)致脫靶率越高,D項正確。
15.(2024·湖南懷化三模)(11分)馬鈴薯Y病毒可使煙草葉片黃化、斑駁,整株凋萎。研究發(fā)現(xiàn),馬鈴薯Y病毒的連接蛋白可與植物特定的eIF4E基因表達(dá)的轉(zhuǎn)錄起始因子相互作用,從而啟動自身在植物體內(nèi)的翻譯與增殖。研究人員利用CRISPR-Cas9基因編輯系統(tǒng)敲除煙草的eIF4E基因,研究煙草對馬鈴薯Y病毒的抗性。CRISPR-Cas9基因編輯系統(tǒng)表達(dá)特定的sgRNA,引導(dǎo)同時表達(dá)的Cas9蛋白結(jié)合到靶DNA序列上,Cas9蛋白對DNA雙鏈進(jìn)行定向切割,斷裂的DNA在修復(fù)過程中可發(fā)生突變。下圖是用于編輯eIF4E基因的CRISPR-Cas9載體示意圖。請回答下列問題。
(1)圖中g(shù)lRNA基因表達(dá)的sglRNA可識別并結(jié)合到eIF4E基因的轉(zhuǎn)錄模板鏈,glRNA基因轉(zhuǎn)錄模板鏈的序列與eIF4E基因的轉(zhuǎn)錄模板鏈的部分序列 (填“相同”或“互補(bǔ)”)。啟動Cas9基因轉(zhuǎn)錄的元件是 。
(2)將CRISPR-Cas9載體先導(dǎo)入農(nóng)桿菌,目的是 。利用農(nóng)桿菌將目的基因?qū)霟煵菁?xì)胞中,利用選擇培養(yǎng)基初步篩選含重組質(zhì)粒的農(nóng)桿菌和煙草細(xì)胞,培養(yǎng)基中添加的抗生素分別是 、 。
(3)研究人員對野生型煙草(WT)和gl-18、gl-19等轉(zhuǎn)基因陽性植株進(jìn)行eIF4E基因測序,部分序列如下圖所示。由此可知,經(jīng)CRISPR-Cas9基因編輯系統(tǒng)編輯后,gl-18、gl-19等轉(zhuǎn)基因陽性植株的eIF4E基因在修復(fù)過程中發(fā)生了 。轉(zhuǎn)基因陽性植株gl-30和gl-100經(jīng)自交后獲得純合基因敲除植株并表現(xiàn)出馬鈴薯Y病毒抗性,其他植株自交后代則無抗性,原因可能是 。
WT:TGGATGAATCTGATGATACGG
gl-18:TGGACGCATCTGATGATACGG
gl-19:TGGATGAATCTGATGATGCGG
gl-30:TGGATGAATCTGAT.ATACGG
gl-86:TGGATGAATCTAATGATACGG
gl-100:TGGATGAATCTGAT.ATACGG
注:除圖中的序列之外,其他堿基序列均相同。
答案(1)相同 Ubi啟動子
(2)利用農(nóng)桿菌Ti質(zhì)粒上的T-DNA將目的基因轉(zhuǎn)移到植物細(xì)胞并整合到染色體DNA上 卡那霉素或潮霉素 潮霉素
(3)堿基替換或缺失 轉(zhuǎn)基因陽性植株gl-30和gl-100的eIF4E基因在相同位置發(fā)生了堿基缺失,使其自交后代eIF4E基因合成的轉(zhuǎn)錄起始因子結(jié)構(gòu)異常(或使eIF4E基因不能表達(dá)轉(zhuǎn)錄起始因子),不能與馬鈴薯Y病毒相互作用,從而使馬鈴薯Y病毒不能在煙草體內(nèi)翻譯與增殖;而其他植株均發(fā)生的是堿基替換,其自交后代eIF4E基因仍能正常轉(zhuǎn)錄
解析(1)glRNA基因表達(dá)的sglRNA可識別并結(jié)合到eIF4E基因的轉(zhuǎn)錄模板鏈,即sglRNA與eIF4E基因的轉(zhuǎn)錄模板鏈堿基互補(bǔ)配對,則glRNA基因轉(zhuǎn)錄模板鏈的序列與eIF4E基因的轉(zhuǎn)錄模板鏈的部分序列相同。啟動Cas9基因轉(zhuǎn)錄的元件是Ubi啟動子,啟動子是RNA聚合酶識別和結(jié)合的部位,可驅(qū)動基因轉(zhuǎn)錄。
(2)將CRISPR-Cas9載體先導(dǎo)入農(nóng)桿菌,利用農(nóng)桿菌Ti質(zhì)粒上的T-DNA將目的基因轉(zhuǎn)移到植物細(xì)胞并整合到染色體DNA上。利用選擇培養(yǎng)基初步篩選含重組質(zhì)粒的農(nóng)桿菌和煙草細(xì)胞,農(nóng)桿菌中含有重組質(zhì)粒,重組質(zhì)粒上含有卡那霉素抗性基因和潮霉素抗性基因,因此可在培養(yǎng)基中添加卡那霉素或潮霉素進(jìn)行篩選,農(nóng)桿菌Ti質(zhì)粒上的T-DNA將目的基因轉(zhuǎn)移到植物細(xì)胞并整合到染色體DNA上,即煙草細(xì)胞基因組中含有Ti質(zhì)粒的T-DNA片段,該片段上具有潮霉素抗性基因,因此可在培養(yǎng)基中添加潮霉素進(jìn)行篩選。
(3)由圖中堿基序列可知,經(jīng)CRISPR-Cas9基因編輯系統(tǒng)編輯后,轉(zhuǎn)基因陽性植株gl-18、gl-19、gl-86的eIF4E基因在修復(fù)過程中發(fā)生了堿基的替換,轉(zhuǎn)基因陽性植株gl-30和gl-100發(fā)生了堿基的缺失。轉(zhuǎn)基因陽性植株gl-30和gl-100的eIF4E基因在相同位置發(fā)生了堿基缺失,使其自交后代eIF4E基因合成的轉(zhuǎn)錄起始因子結(jié)構(gòu)異常(或使eIF4E基因不能表達(dá)轉(zhuǎn)錄起始因子),不能與馬鈴薯Y病毒相互作用,從而使馬鈴薯Y病毒不能在煙草體內(nèi)翻譯與增殖;而其他植株均發(fā)生的是堿基替換,其自交后代eIF4E基因仍能正常轉(zhuǎn)錄,因此導(dǎo)致轉(zhuǎn)基因陽性植株gl-30和gl-100經(jīng)自交后獲得純合基因敲除植株并表現(xiàn)出馬鈴薯Y病毒抗性,其他植株自交后代則無抗性。
外植體
誘導(dǎo)率/%
愈傷組織狀態(tài)
莖段
18.33
生長較慢
葉
31.67
生長緩慢
根
35.00
生長緩慢
胚軸
59.17
生長較快
組別
植物激素濃度/(mg·L-1)
誘導(dǎo)率/%
2,4-D
6-BA
1
0.2
0.2
65.00
2
0.4
0.4
93.75
3
0.6
0.6
70.00
組別
IAA濃度/(mg·L-1)
生根率/%
1
0.5
62.22
2
1
66.67
3
1.5
41.11

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