【題目】科研人員用基因工程技術(shù)構(gòu)建擬南芥突變體庫,并研究光信號(遠紅光)控制擬南芥種子萌發(fā)時下胚軸生長的分子機制。
(1)擬南芥突變體庫的構(gòu)建過程如下。
①將插入了氨芐青霉素抗性基因的T-DNA與農(nóng)桿菌在液體培養(yǎng)基中振蕩培養(yǎng),獲得轉(zhuǎn)化液。將轉(zhuǎn)化液稀釋后對野生型擬南芥進行轉(zhuǎn)化,繼續(xù)培養(yǎng)擬南芥植株并收獲其種子,再將種子放入含有____________的培養(yǎng)基中培養(yǎng)篩選出能正常萌發(fā)的種子,命名為F1代種子, F1代種子因插入了含有氨芐青霉素抗性基因的T-DNA導致DNA分子發(fā)生了_____________這一分子結(jié)構(gòu)上的變化。
②下面是利用F1種子構(gòu)建純合突變體庫的流程圖。
將每株F1植株所結(jié)種子(F2代種子)單株存放,用①中的方法篩選F2代種子,表現(xiàn)為正常萌發(fā)和不能正常萌發(fā)比例約為____________時,F(xiàn)1植株為單拷貝插入(只有一個位點插入T-DNA)的雜合轉(zhuǎn)基因植株用同樣的方法篩選出單株F2。植株所結(jié)種子(F3代種子),若都能正常萌發(fā),則F3植株為純合轉(zhuǎn)基因植株;F3自交得到F4代種子即為純合突變體庫。
(2)將上述突變體庫中的種子置于遠紅光條件下培養(yǎng),挑選出擬南芥種子萌發(fā)時下胚軸明顯變長的甲、乙、丙三個突變體植株。
①將甲、乙、丙分別與野生型雜交,其后代種子在遠紅光下培養(yǎng),萌發(fā)時均表現(xiàn)為下胚軸長度與野生型無明顯差異,說明3株突變均為___________突變。
②將甲和乙雜交得到種子在遠紅光下培養(yǎng),萌發(fā)時下胚軸長度與甲和乙兩株相比均無明顯差異。請在圖畫出甲、乙突變基因與其以及對應的染色體的關(guān)系______(甲的基因用A或a、乙的基因用B或b表示)。
③將甲和丙雜交得到種子在遠紅光下培養(yǎng),萌發(fā)時表現(xiàn)為________則可推測甲和丙的突變基因為非等位基因。
(3)科研人員還獲得了甲和丙的雙突變體,并在遠紅光條件下培養(yǎng),測定其種子萌發(fā)時下胚軸的長度,結(jié)果如下圖。
有人提出了下面兩種種子萌發(fā)時基因調(diào)控下胚軸生長的示意圖(A、a表示甲的相關(guān)基因;D、d表示丙的相關(guān)基因)。
為驗證上述兩種推測是否正確,進行了下列實驗。
①已知A基因控制A蛋白的合成,D基因控制D蛋白的合成。研究發(fā)現(xiàn)遠紅光下,D蛋白進核后才能調(diào)控種子萌發(fā)時下胚軸的生長。將綠色熒光蛋白基因與D基因啟動子連接,分別轉(zhuǎn)入野生型和突變體甲,將其幼苗在黑暗處理4天,再在遠紅光處理30分鐘,發(fā)現(xiàn)兩種轉(zhuǎn)基因植株細胞核中均出現(xiàn)綠色熒光且強度無明顯差異。該實驗結(jié)果說明_____________________________
②分別提取黑暗條件和遠紅光條件下野生型和突變型甲的細胞質(zhì)和細胞核蛋白,得到D蛋白的電泳結(jié)果如下圖。
上述結(jié)果表明,在遠紅光條件下,磷酸化D蛋白只在___________擬南芥植株的__________中大量積累,由此推測______________(圖1、圖2)更為合理。
【答案】氨芐青霉素 堿基對的增加 3:1 隱性 下胚軸長度與野生型無明顯差別 A蛋白不參與遠紅光條件下D蛋白向核內(nèi)的轉(zhuǎn)移 野生型 細胞核 圖1
【解析】
1、Ti質(zhì)粒上有一段特殊的DNA區(qū)段,當農(nóng)桿菌侵染植物細胞時,該DNA區(qū)段能自發(fā)轉(zhuǎn)移,插入植物染色體DNA中,Ti質(zhì)粒上的這一段能轉(zhuǎn)移的DNA被稱為T-DNA。根據(jù)這一現(xiàn)象,將Ti質(zhì)粒進行改造,將相關(guān)基因置入T-DNA區(qū)段中,可通過農(nóng)桿菌侵染細胞,實現(xiàn)外源基因?qū)χ参锏倪z傳轉(zhuǎn)化。利用農(nóng)桿菌Ti質(zhì)粒轉(zhuǎn)化植物細胞,是獲得植物突變體的一種重要方法;
2、含有氨芐青霉素抗性基因的擬南芥植株產(chǎn)生的種子,在含有氨芐青霉素的培養(yǎng)基中能正常萌發(fā)。光信號(遠紅光)對擬南芥種子萌發(fā)時下胚軸的長度有影響。
(1)①將氨芐青霉素抗性基因插入Ti質(zhì)粒的T-DNA中,構(gòu)建基因表達載體,即重組質(zhì)粒,并導入農(nóng)桿菌中。將轉(zhuǎn)化液稀釋后對野生型擬南芥進行轉(zhuǎn)化,繼續(xù)培養(yǎng)擬南芥植株并收獲其種子,再將種子放入含有氨芐青霉素的培養(yǎng)基中培養(yǎng)篩選出能正常萌發(fā)的種子,命名為F1代種子, F1代種子因插入了含有氨芐青霉素抗性基因的T-DNA導致基因突變,即DNA分子發(fā)生了堿基對的增加這一分子結(jié)構(gòu)上的變化。
②F1植株為單拷貝插入(只有一個位點插入T-DNA)的雜合轉(zhuǎn)基因植株用同樣的方法篩選出單株F2。植株所結(jié)種子(F3代種子),若都能正常萌發(fā),則F3植株為純合轉(zhuǎn)基因植株;F3自交得到F4代種子即為純合突變體庫。由于F1植株為雜合子,即突變型擬南芥(假設(shè)基因型為Aa)自交后代中,氨芐青霉素抗性(A_):氨芐青霉素敏感(aa)=3:1,將每株F1植株所結(jié)種子(F2代種子)單株存放,用①中的方法篩選F2代種子,含有氨芐青霉素抗性基因的種子能夠正常萌發(fā),因此,表現(xiàn)為正常萌發(fā)和不能正常萌發(fā)比例約為3:1。
(2)①基因突變分為顯性突變和隱性突變。將甲、乙、丙分別與野生型雜交,其后代種子在遠紅光下培養(yǎng),萌發(fā)時均表現(xiàn)為下胚軸長度與野生型無明顯差異,說明野生型為顯性性狀, 3種突變均為隱性突變。
②甲和乙發(fā)生的均為隱性突變,將甲和乙雜交得到種子在遠紅光下培養(yǎng),萌發(fā)時下胚軸長度與甲和乙兩株相比均無明顯差異,說明長度與甲、乙比,沒有區(qū)別,因此,是同一位點的基因突變。甲的基因用A或a、乙的基因用B或b表示,則甲突變個體是A突變?yōu)閍,乙突變個體是B突變?yōu)閎,甲、乙突變基因與其以及對應的染色體的關(guān)系如圖所示:
③將甲和丙雜交得到種子在遠紅光下培養(yǎng),萌發(fā)時表現(xiàn)為下胚軸長度與野生型無明顯差異,說明甲丙突變的不是同一位點,則可推測甲和丙的突變基因為非等位基因。
(3)①經(jīng)過前面的分析,突變體均為隱性突變,故野生型基因型為AADD,甲突變體的基因型為aaDD,丙突變體的基因型為AAdd,雙突變體的基因型為aadd。已知A基因控制A蛋白的合成,D基因控制D蛋白的合成。研究發(fā)現(xiàn)遠紅光下,D蛋白進核后才能調(diào)控種子萌發(fā)時下胚軸的生長。將綠色熒光蛋白基因與D基因啟動子連接,分別轉(zhuǎn)入野生型和突變體甲,將其幼苗在黑暗處理4天,再在遠紅光處理30分鐘,發(fā)現(xiàn)兩種轉(zhuǎn)基因植株細胞核中均出現(xiàn)綠色熒光且強度無明顯差異。野生型有A基因,即有A蛋白,甲無A基因,即無A蛋白,故自變量為A蛋白的有無,而兩者細胞核中均有綠色熒光,即兩者均有D蛋白向細胞核轉(zhuǎn)移,因此,該實驗結(jié)果說明A蛋白不參與遠紅光條件下D蛋白向核內(nèi)的轉(zhuǎn)移。
②D蛋白的電泳結(jié)果圖表明,1代表磷酸化D蛋白,即為功能異常的D蛋白,2代表非磷酸化D蛋白,即為功能正常的D蛋白,在遠紅光條件下,野生型的細胞核中既有磷酸化D蛋白,又有非磷酸化D蛋白,而甲突變體aaDD的細胞核中只有正常功能的D蛋白,說明甲突變體aaDD抑制了D基因的磷酸化,因此,磷酸化D蛋白只在野生型擬南芥植株的細胞核中大量積累,由此推測圖1更為合理。
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【題目】下列關(guān)于遺傳信息及其表達的敘述,正確的是
A. 原核生物擬核基因的轉(zhuǎn)錄和翻譯在時間和空間上沒有分開
B. 在翻譯過程中,tRNA分子中的-端與相應的氨基酸結(jié)合
C. 多個核糖體可以依次在一條mRNA上合成不同的多肽鏈
D. 蘊含相同遺傳信息的DNA分子在不同細胞中轉(zhuǎn)錄出的產(chǎn)物一定相同
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【題目】細胞膜流動鑲嵌模型示意圖如下圖所示,其中字母表示組成細胞膜的物質(zhì),下列敘述正確的是
A.流動鑲嵌模型中最基本的部分是由a組成的脂雙層,含兩層單位膜
B.a、b、c、d和e都具有水溶性部分和脂溶性部分
C.與b、c、d、e相比較,a的移動受到較大限制
D.b、c、d、e與細胞間的信息交流有關(guān)
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【題目】甲病和乙病均為單基因遺傳病, 某家族遺傳家系圖如下, 其中Ⅱ4不攜帶甲病的致病基因。下列敘述正確的是( )
A. 甲病為常染色體隱性遺傳病, 乙病為伴X染色體隱性遺傳病
B. Ⅱ1與Ⅲ5的基因型相同的概率為1/4
C. Ⅱ3與Ⅱ4的后代中理論上共有9種基因型和4中表現(xiàn)型
D. 若Ⅲ7的性染色體組成為XXY,則產(chǎn)生異常生殖細胞的最可能是其母親
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【題目】下圖是某蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)示意圖,圖中α鏈由21個氨基酸組成,β鏈由19個氨基酸組成,圖中“-S-S-”是在蛋白質(zhì)加工過程中由兩個“-SH”脫下2個H形成的。下列有關(guān)敘述中,錯誤的是( )
A. 蛋白質(zhì)多樣性的原因包括氨基酸的排列順序不同
B. 該蛋白質(zhì)含有40種氨基酸
C. 該蛋白質(zhì)分子中至少含有42個O原子
D. 形成該蛋白質(zhì)分子時相對分子質(zhì)量減少了686
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【題目】腦啡肽是由中科院上海生化所1982年5月合成的一種具有鎮(zhèn)痛作用而又不會像嗎啡那樣讓病人上癮的藥物。下圖是腦啡肽分子結(jié)構(gòu)簡圖,回答下列問題:
(1)腦啡肽的基本組成單位是氨基酸,組成氨基酸的四種主要元素是________,氨基酸的結(jié)構(gòu)通式為________。
(2)腦啡肽是由________個氨基酸經(jīng)過________方式形成的化合物。
(3)腦啡肽只能注射不能口服的原因是________。
(4)研究發(fā)現(xiàn),人體大腦中的甲硫氨酸腦啡肽和亮氨酸腦啡肽易被腦啡肽酶A或B降解成無活性的衍生物,而丙酰羥胺等抑制劑的使用可以阻止上述反應,因而可以________(填“延長”或“縮短”)給藥后腦啡肽的止痛作用。
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【題目】已知某昆蟲的性別決定方式為XY型,該昆蟲的正常翅與殘翅、紅眼與朱紅眼分別由基因A(a)、B(b)控制,兩對等位基因位于兩對同源染色體上,且這兩對基因均不位于Y染色體上。為研究其遺傳機制,某同學選取一只正常翅朱紅眼雄性個體與一只正常翅紅眼雌性個體交配,得到的F1表現(xiàn)型及其比例見下表。
(注:無突變和致死現(xiàn)象)
據(jù)此分析回答下列問題:
(1)這兩對相對性狀的遺傳遵循___________定律,其中翅形的顯性性狀為_____________。翅形的這種顯性現(xiàn)象的表現(xiàn)形式成為______________。
(2)為解釋上述雜交結(jié)果,該同學提出了一種假設(shè):基因A(a)位于常染色體上,基因B(b)位于X染色體上,紅眼對朱紅眼為顯性。則雌性親本的基因型為________________。除該種假設(shè)外,符合上述雜交結(jié)果的合理假設(shè)還有__________種。
(3)現(xiàn)已確定基因A(a)位于常染色體上,基因B(b)位于X染色體上,則理論上,F1正常翅朱紅眼雌性個體中純合子占____________,F(xiàn)欲判斷紅眼是否為顯性,該同學將F1殘翅個體隨機交配得F2,若F2表現(xiàn)型及比例為紅眼:朱紅眼=__________________,則紅眼為顯性性狀。
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【題目】仔細觀察下列四個圖,圖一是水平放置于地面的玉米幼苗根與莖的生長情況,圖二是已出現(xiàn)頂端優(yōu)勢的植株,圖三是生長素濃度與根(或芽、莖)生長的關(guān)系。請回答下列問題:
(1)圖一中實驗一段時間后,玉米幼苗莖______生長,根______生長。
(2)圖二中實驗一段時間后,燕麥胚芽鞘_______生長,原因是_____處的生長素濃度較高,細胞縱向伸長生長較快。尖端下方生長素的運輸方向具有極性,運輸方式為_______。
(3)若圖三表示生長素濃度與芽生長的關(guān)系,則在同一植株中用此圖表示生長素濃度與根和莖生長的關(guān)系時B點應分別移動________。
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【題目】將基因型為Aa的玉米自交一代的種子全部種下,待其長成幼苗,人工去掉隱性個體,并分成兩組,(1)一組全部讓其自交;(2)二組讓其自由傳粉。一、二組的植株上aa基因型的種子所占比例分別為( )
A. 1/9 1/6B. 3/8 1/9
C. 1/6 5/12D. 1/6 1/9
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