【題目】水稻是世界上最重要的糧食作物之一,是全球約半數(shù)人口的主糧。然而水稻只有在磷營(yíng)養(yǎng)充足的條件下才能保證高產(chǎn)。S基因是番茄線粒體中的磷轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因,科研人員將S基因轉(zhuǎn)入水稻體內(nèi),以期望獲得低磷條件下的高產(chǎn)水稻。操作流程如下:

1)磷是構(gòu)成____等物質(zhì)的重要組成元素。土壤溶液中的磷濃度一般不超過2×10-12 mol/L,而植物細(xì)胞內(nèi)的磷濃度卻大于10×10-4 mol/L,因此植物從土壤中吸收磷的方式是____

2)提取番茄細(xì)胞的總RNA經(jīng)過____得到的cDNA,用限制酶處理后與載體結(jié)合并轉(zhuǎn)入受體菌體內(nèi),建立番茄的_____,從中獲取S基因。但此途徑得到的S基因兩端沒有限制酶識(shí)別序列,利用____技術(shù)添加相應(yīng)序列并擴(kuò)增。已知Ti質(zhì)粒轉(zhuǎn)錄方向?yàn)轫槙r(shí)針,相關(guān)酶切位點(diǎn)如下表。


通過測(cè)序已知S基因部分序列如下:

請(qǐng)補(bǔ)充擴(kuò)增結(jié)束后,大多數(shù)DNA片段的堿基對(duì)序列____________ 。

3)構(gòu)建含S基因的表達(dá)載體時(shí),通常用兩種限制酶切割含S基因的DNA片段和Ti質(zhì)粒,限制酶作用部位為____(填化學(xué)鍵名稱)。將重組Ti質(zhì)粒轉(zhuǎn)入農(nóng)桿菌時(shí),可以用____處理農(nóng)桿菌,使得表達(dá)載體易于導(dǎo)入。為了使S基因能夠正確表達(dá),還應(yīng)插入的元件是什么_________(請(qǐng)?jiān)谙聢D中畫出并標(biāo)注元件名稱)。

4)將表達(dá)載體導(dǎo)入農(nóng)桿菌以及農(nóng)桿菌與水稻愈傷組織共培養(yǎng)時(shí)需要進(jìn)行篩選,這兩步驟的培養(yǎng)基中都需要加入____,以篩選出成功導(dǎo)入表達(dá)載體的農(nóng)桿菌和水稻愈傷組織。

5GUS基因的產(chǎn)物能催化無色物質(zhì)K呈現(xiàn)藍(lán)色。經(jīng)無色物質(zhì)K處理愈傷組織并篩選出了呈現(xiàn)藍(lán)色的組織,說明____。

6)農(nóng)桿菌Ti質(zhì)粒上的____序列,可以從農(nóng)桿菌中轉(zhuǎn)移并隨機(jī)插入到被侵染植物細(xì)胞的____中。隨機(jī)挑選三個(gè)轉(zhuǎn)基因株系甲、乙、丙進(jìn)行陽性檢測(cè)試驗(yàn)。分別提取每個(gè)樣品的基因組,利用限制酶進(jìn)行酶切電泳驗(yàn)證,結(jié)果如下圖所示,

甲、乙、丙轉(zhuǎn)基因植株中分別被轉(zhuǎn)入了____個(gè)S基因。

7)通過盆栽轉(zhuǎn)基因株系,分別在低磷條件下和磷正常條件下測(cè)定____以驗(yàn)證轉(zhuǎn)入S基因是否能達(dá)到目的。測(cè)定結(jié)果如下圖。

結(jié)果顯示____,從而說明低磷條件下,S基因可以調(diào)控轉(zhuǎn)基因水稻對(duì)磷的吸收與積累,提高轉(zhuǎn)基因水稻產(chǎn)量。

8)本實(shí)驗(yàn)的研究?jī)r(jià)值在于____。

【答案】ATP、磷脂、核酸 主動(dòng)運(yùn)輸 逆轉(zhuǎn)錄 cDNA文庫(kù)(部分基因文庫(kù)) PCR 磷酸二酯鍵 Ca2+ 氨芐青霉素 S基因在水稻細(xì)胞中已成功表達(dá) T-DNA 染色體DNA 3、2、3 單株產(chǎn)量 磷正常條件下單株產(chǎn)量與對(duì)照組相比,沒有顯著性差異;低磷條件下,三個(gè)轉(zhuǎn)基因株系的單株產(chǎn)量均顯著高于對(duì)照組 充分挖掘植物自身高效吸收與利用磷素的磷轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白,從根本上緩解低磷脅迫對(duì)包括水稻在內(nèi)的作物影響,從而實(shí)現(xiàn)低投入、高產(chǎn)出、少污染的農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要的意義

【解析】

基因工程的基本操作程序:

1、目的基因的獲。
1)目的基因是指: 編碼蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)基因。
2)獲取方法:①?gòu)幕蛭膸?kù)中獲;②人工合成(反轉(zhuǎn)錄法和化學(xué)合成法);③PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因。

2、基因表達(dá)載體的構(gòu)建:
1)目的:使目的基因在受體細(xì)胞中穩(wěn)定存在,并且可以遺傳至下一代,使目的基因能夠表達(dá)和發(fā)揮作用。
2)組成:目的基因+啟動(dòng)子+終止子+標(biāo)記基因。
啟動(dòng)子:是一段有特殊結(jié)構(gòu)的DNA片段,位于基因的首端,是RNA聚合酶識(shí)別和結(jié)合的部位,能驅(qū)動(dòng)基因轉(zhuǎn)錄出mRNA,最終獲得所需的蛋白質(zhì)。
終止子:也是一段有特殊結(jié)構(gòu)的DNA片段,位于基因的尾端。
標(biāo)記基因的作用:是為了鑒定受體細(xì)胞中是否含有目的基因,從而將含有目的基因的細(xì)胞篩選出來。常用的標(biāo)記基因是抗生素基因。
3)基因表達(dá)載體的構(gòu)建過程:


3、將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞:
1)轉(zhuǎn)化的概念:是目的基因進(jìn)入受體細(xì)胞內(nèi),并且在受體細(xì)胞內(nèi)維持穩(wěn)定和表達(dá)的過程。
2)常用的轉(zhuǎn)化方法:常用方法有農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法、顯微注射技術(shù)、Ca2+處理法。
3)重組細(xì)胞導(dǎo)入受體細(xì)胞后,篩選含有基因表達(dá)載體受體細(xì)胞的依據(jù)是標(biāo)記基因是否表達(dá)。

4、目的基因的檢測(cè)和表達(dá):
1)首先要檢測(cè)轉(zhuǎn)基因生物的染色體DNA上是否插入了目的基因,方法是采用DNA分子雜交技術(shù)。
2)其次還要檢測(cè)目的基因是否轉(zhuǎn)錄出mRNA,方法是用標(biāo)記的目的基因作探針與mRNA雜交。
3)最后檢測(cè)目的基因是否翻譯成蛋白質(zhì),方法是從轉(zhuǎn)基因生物中提取蛋白質(zhì),用相應(yīng)的抗體進(jìn)行抗原--抗體雜交。
4)有時(shí)還需進(jìn)行個(gè)體生物學(xué)水平的鑒定。如轉(zhuǎn)基因抗蟲植物是否出現(xiàn)抗蟲性狀。

1)細(xì)胞中含磷的物質(zhì)有核酸、ATP、磷脂;故磷是構(gòu)成核酸、ATP、磷脂等物質(zhì)的重要組成元素。細(xì)胞通過逆濃度梯度吸收磷,因此植物從土壤中吸收磷的方式是主動(dòng)運(yùn)輸。

2RNA經(jīng)過逆轉(zhuǎn)錄得到的cDNA,用限制酶處理后與載體結(jié)合并轉(zhuǎn)入受體菌體內(nèi),建立番茄的cDNA文庫(kù)(部分基因文庫(kù)),從cDNA文庫(kù)中獲取目的基因S。S基因兩端沒有限制酶識(shí)別序列,通過PCR技術(shù)添加相應(yīng)序列并擴(kuò)增。已知Ti質(zhì)粒轉(zhuǎn)錄方向?yàn)轫槙r(shí)針,通過圖示中重組質(zhì)粒分析,插入目的基因的左側(cè)所用的限制性酶是BamHI,右側(cè)所用的限制性酶是HindIII,再通過表格中限制性酶切割的具體堿基序列,結(jié)合S基因的堿基序列,可知擴(kuò)增結(jié)束后,大多數(shù)DNA片段的堿基對(duì)序列:

3)限制酶催化斷裂的是磷酸二酯鍵。將重組Ti質(zhì)粒轉(zhuǎn)入農(nóng)桿菌時(shí),可以用Ca2+處理農(nóng)桿菌,使農(nóng)桿菌處于感受態(tài)。一個(gè)基因表達(dá)載體的組成,除了目的基因外,還必須有啟動(dòng)子和終止子,啟動(dòng)子位于基因的首端,終止子位于基因的尾端:。

4)重組質(zhì)粒中有標(biāo)記基因--氨芐青霉素抗性基因,故為了篩選出成功導(dǎo)入表達(dá)載體的農(nóng)桿菌和水稻愈傷組織,培養(yǎng)基中都需要加入氨芐青霉素。

5)圖示中可以看出,重組質(zhì)粒含GUS(β-葡糖苷酸酶)基因,GUS(β-葡糖苷酸酶)基因的產(chǎn)物能催化無色物質(zhì)K呈現(xiàn)藍(lán)色,根據(jù)這一特性。經(jīng)無色物質(zhì)K處理愈傷組織并篩選出了呈現(xiàn)藍(lán)色的組織,說明S基因在水稻細(xì)胞中已成功表達(dá)。

6)農(nóng)桿菌Ti質(zhì)粒上的T-DNA序列,可以從農(nóng)桿菌中轉(zhuǎn)移并隨機(jī)插入到被侵染植物細(xì)胞的染色體DNA中。轉(zhuǎn)基因株系甲、乙、丙進(jìn)行陽性檢測(cè)試驗(yàn)結(jié)果,通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果看出,甲道出現(xiàn)3個(gè)條帶,乙道出現(xiàn)2個(gè)條帶,丙道出現(xiàn)3個(gè)條帶,故甲、乙、丙轉(zhuǎn)基因植株中分別被轉(zhuǎn)入了3、2、3個(gè)S基因。

7)通過柱形圖的縱軸可知,通過盆栽轉(zhuǎn)基因株系,分別在低磷條件下和磷正常條件下測(cè)定單株產(chǎn)量相對(duì)值以驗(yàn)證轉(zhuǎn)入S基因是否能達(dá)到目的。測(cè)定結(jié)果顯示磷正常條件下單株產(chǎn)量與對(duì)照組相比,沒有顯著性差異;低磷條件下,三個(gè)轉(zhuǎn)基因株系的單株產(chǎn)量均顯著高于對(duì)照組,從而說明低磷條件下,S基因可以調(diào)控轉(zhuǎn)基因水稻對(duì)磷的吸收與積累,提高轉(zhuǎn)基因水稻產(chǎn)量。

8)本實(shí)驗(yàn)的研究?jī)r(jià)值在于充分挖掘植物自身高效吸收與利用磷素的磷轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白,從根本上緩解低磷脅迫對(duì)包括水稻在內(nèi)的作物影響,從而實(shí)現(xiàn)低投入、高產(chǎn)出、少污染的農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要的意義。

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中生物 來源: 題型:

【題目】如圖為某果蠅的染色體組成圖及①②染色體的放大圖,下列有關(guān)敘述不正確的是( 。

A. 果蠅體細(xì)胞中染色體上的基因不都是成對(duì)存在的

B. 圖中①、②分別為X、Y染色體,二者為一對(duì)同源染色體

C. 圖中Ⅰ為X、Y染色體的同源區(qū)段,上面的基因所控制的性狀的遺傳和性別相關(guān)聯(lián)

D. 若該果蠅的后代中出現(xiàn)了一只性染色體組成為XYY的果蠅,則一定是減數(shù)第一次分裂異常導(dǎo)致的

查看答案和解析>>

科目:高中生物 來源: 題型:

【題目】用下圖裝置測(cè)定種子萌發(fā)時(shí)進(jìn)行的呼吸作用類型,同時(shí)關(guān)閉活塞,在25 ℃下經(jīng)過20 min再觀察紅色液滴移動(dòng)情況,下列對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析不符合實(shí)際的是(注意:細(xì)胞呼吸的底物以葡萄糖計(jì)算)(  )

A. 裝置l的紅色液滴向左移動(dòng)的體積是呼吸作用消耗O2的體積,裝置2的紅色液滴向右移動(dòng)的體積是呼吸作用釋放CO2和消耗O2的體積之差

B. 若裝置1的紅色液滴左移,裝置2的紅色液滴不移動(dòng),則說明萌發(fā)的種子既進(jìn)行有氧呼吸也進(jìn)行無氧呼吸

C. 若裝置1紅色液滴左移,裝置2的紅色液滴不移動(dòng),則說明萌發(fā)的種子只進(jìn)行有氧呼吸

D. 若裝置1紅色液滴不移動(dòng),裝置2的紅色液滴右移,則說明萌發(fā)的種子只進(jìn)行無氧呼吸

查看答案和解析>>

科目:高中生物 來源: 題型:

【題目】蘋果樹腐爛病由真菌感染引起,是限制蘋果產(chǎn)量的重要因素之一,目前該病以化學(xué)防治為主。為了開發(fā)生物防治的途徑,研究者擬從土壤中分離篩選出能抑制蘋果樹腐爛病菌生長(zhǎng)的芽孢桿菌。實(shí)驗(yàn)流程如圖1

1)分離篩選土壤中的芽孢桿菌
15g土壤加入____________ mL無菌水中充分震蕩得到10-1的土壤懸液。進(jìn)行系列稀釋后用___________法進(jìn)行接種,每個(gè)濃度重復(fù)3次。將接種后的平板________,以防止冷凝水滴落造成污染。37℃條件下培養(yǎng)24小時(shí),根據(jù)__________特征鑒別出芽孢桿菌并進(jìn)一步純化。

2)篩選能抑制蘋果樹腐爛病菌生長(zhǎng)的芽孢桿菌

1中,應(yīng)取直徑為5mm____________的菌落移置于A處,B處接種______。培養(yǎng)35天,測(cè)量并計(jì)算抑菌率。篩選出抑菌率最高的菌株,抑菌效果如圖2。請(qǐng)將抑菌率的計(jì)算公式補(bǔ)充完整:抑菌率(%= _____ /(D-5)×100%(用圖2中的字母表示)

3)測(cè)定篩選出的抗菌菌株對(duì)感染了蘋果樹腐爛病菌枝條的抑菌率
實(shí)驗(yàn)過程如表1,請(qǐng)?jiān)诳瞻滋幯a(bǔ)充相關(guān)內(nèi)容。_______

在相同且適宜的條件下培養(yǎng),7天后測(cè)量并計(jì)算抑菌率。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表2。

由表中數(shù)據(jù)可知:發(fā)酵原液對(duì)蘋果樹腐爛病菌有明顯的抑制作用。依據(jù)是隨著發(fā)酵濾液稀釋倍數(shù)的不斷增加,__________。

4)請(qǐng)你說出與化學(xué)防治相比,生物防治的優(yōu)勢(shì)是__________。

查看答案和解析>>

科目:高中生物 來源: 題型:

【題目】甲圖中①②③④表示不同化學(xué)元素組成的化合物,乙圖表示由四個(gè)單體構(gòu)成的化合物。以下說法不正確的是( )

A. 若甲圖中的②在人體血液中參與脂質(zhì)的運(yùn)輸,則②是膽固醇

B. 乙圖中若單體是四種脫氧核苷酸,則該化合物徹底水解后的產(chǎn)物有6種

C. 乙圖中若單體是氨基酸,則該化合物水解后的產(chǎn)物中氮原子數(shù)與原來相等

D. 若甲圖中④能吸收、傳遞和轉(zhuǎn)換光能,則④可用無水乙醇分離

查看答案和解析>>

科目:高中生物 來源: 題型:

【題目】有5個(gè)氨基酸的R基分別為—CH3、—CH2—COOH、-CH2—CH2—OH、-CH2—CO—NH2、—CH2—SH,當(dāng)它們縮合后,該五肽分子中氨基、羧基和肽鍵的數(shù)目分別是

A. 4、4、5 B. 5、5、5 C. 2、2、4 D. 3、3、3

查看答案和解析>>

科目:高中生物 來源: 題型:

【題目】關(guān)于細(xì)胞的生物膜系統(tǒng)的敘述,正確的是

A. 各種生物膜的基本骨架都是磷脂雙分子層

B. 所有的化學(xué)反應(yīng)都在生物膜上進(jìn)行

C. 生物膜系統(tǒng)由細(xì)胞器膜和細(xì)胞膜組成

D. 不同生物膜各自獨(dú)立發(fā)揮功能

查看答案和解析>>

科目:高中生物 來源: 題型:

【題目】基因工程中,需使用特定的限制性核酸內(nèi)切酶切割目的基因和質(zhì)粒,便于重組和篩選。已知限制性核酸內(nèi)切酶Ⅰ的識(shí)別序列和切點(diǎn)是—GGATCC,限制性核酸內(nèi)切酶Ⅱ的識(shí)別序列和切點(diǎn)是—↓GATC,根據(jù)圖示判斷下列敘述錯(cuò)誤的是(  )

A. 用限制性核酸內(nèi)切酶切割獲得目的基因時(shí),有四個(gè)磷酸二酯鍵被水解

B. 質(zhì)粒用限制性核酸內(nèi)切酶Ⅰ切割,目的基因用限制性核酸內(nèi)切酶Ⅱ切割

C. 限制性核酸內(nèi)切酶Ⅰ和限制性核酸內(nèi)切酶Ⅱ切割后獲得的黏性末端相同

D. 質(zhì)粒中的標(biāo)記基因便于篩選出目的基因已經(jīng)表達(dá)的細(xì)胞

查看答案和解析>>

科目:高中生物 來源: 題型:

【題目】如圖表示光合作用部分過程的圖解,據(jù)圖回答:

1)圖中A表示的物質(zhì)是_______________,它形成的部位在________________,其作用主要是_____________________________________。

2)圖中ATP形成所需的能量最終來自于______________________。若用放射性同位素標(biāo)記14CO2,則14C最終進(jìn)入的物質(zhì)是___________________________。

3)圖中①表示的過程是___________________________________。

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊(cè)答案