Question

【題目】青蒿素是治療瘧疾的重要藥物，利用雌雄同株的野生型青蒿（二倍體，體細(xì)胞染色體數(shù)為18），通過(guò)傳統(tǒng)育種和現(xiàn)代生物技術(shù)可培育高青蒿素含量的植株。請(qǐng)回答問(wèn)題：

（1）假設(shè)野生型青蒿白青稈（A）對(duì)紫紅稈（a）為顯性，稀裂葉（B）對(duì)分裂葉（b）為顯性，兩對(duì)性狀獨(dú)立遺傳，則野生型青蒿最多有__________種基因型；若F1代中白青稈、稀裂葉植株所占比例為3/8，則其雜交親本的基因型組合為AaBb與__________；F1代白青稈、分裂葉植株中，純合子所占比例為_________。

（2）四倍體青蒿中青蒿素含量通常高于野生型青蒿，低溫處理野生型青蒿正在有絲分裂的細(xì)胞會(huì)導(dǎo)致染色體不分離，從而獲得四倍體細(xì)胞并發(fā)育成植株。四倍體青蒿植株體細(xì)胞中，染色體數(shù)最多為_______條。

（3）從青蒿中分離了cyp基因（下圖為基因結(jié)構(gòu)示意圖，其中J、L、N區(qū)段為編碼區(qū)中的外顯子，參與蛋白質(zhì)的編碼；K、M區(qū)段為編碼區(qū)中的內(nèi)含子，不參與蛋白質(zhì)的編碼），其編碼的CYP酶參與青蒿素合成。

①若該基因一條單鏈中（G+T）：（A+C）=2/3 ，則其互補(bǔ)鏈中（G+T）：（A+C）=__________。

②該基因經(jīng)改造能在大腸桿菌中表達(dá)。將該基因?qū)�入大腸桿菌前，通常用__________處理大腸桿菌，使其成為感受態(tài)。

③若cyp基因的一個(gè)堿基對(duì)被替換，使CYP酶的第50位氨基酸由谷氨酸變?yōu)槔i氨酸，則該基因堿基對(duì)被替換的區(qū)段是__________（填字母），該變異類(lèi)型為__________。

【答案】 9 aaBb或 Aabb 0或1/3 72 2/3 Ca2+ L 基因突變

【解析】試題分析：本題考查基因自由組合定律、基因突變、染色體變異和DNA分子結(jié)構(gòu)的相關(guān)知識(shí)，意在考查學(xué)生的識(shí)記、識(shí)圖能力和判斷能力，運(yùn)用所學(xué)知識(shí)綜合分析問(wèn)題的能力。由題意知，野生型青蒿白青稈（A）對(duì)紫紅稈（a）為顯性，稀裂葉（B）對(duì)分裂葉（b）為顯性，兩對(duì)性狀獨(dú)立遺傳，因此遵循基因的自由組合定律；由于自由組合定律同時(shí)遵循分離定律，因此可以將自由組合問(wèn)題轉(zhuǎn)化成若干個(gè)分離定律問(wèn)題進(jìn)行解答；DNA是由兩條鏈組成的，兩條鏈上的堿基遵循A與T配對(duì)、G與C配對(duì)的堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，配對(duì)的堿基相等；低溫誘導(dǎo)多倍體形成的原理是低溫抑制紡錘體的形成，抑制細(xì)胞正常的分裂而使細(xì)胞內(nèi)的染色體加倍。

（1）在野生型青蒿的稈色和葉型這兩對(duì)性狀中，控制各自性狀的基因型各有3種（AA、Aa和aa及BB、Bb和bb），由于控制這兩對(duì)性狀的基因是獨(dú)立遺傳的，基因間可自由組合，故基因型共有3×3=9種。F1中白青稈、稀裂葉植株占3/8，即P（A_B_）=3/8，由于兩對(duì)基因自由組合，可分解成1/2與3/4，所以一對(duì)基因是測(cè)交，一對(duì)基因是雜合子自交，即親本可能是AaBb×aaBb或AaBb×Aabb。當(dāng)親本為AaBb×aaBb時(shí)，F1中白青稈、分裂葉的基因型為Aabb，全為雜合子，即純合子的概率為0；當(dāng)親本為AaBb×AaBb時(shí)，其后代白青稈、分裂葉的基因型及比例為Aabb：AAbb=2:1，因此純合子占1/3。

（2）據(jù)題意可知，二倍體野生型青蒿的體細(xì)胞染色體數(shù)為18，經(jīng)秋水仙素處理后，變?yōu)樗谋扼w，染色體數(shù)為36。四倍體青蒿植株體細(xì)胞中，染色體數(shù)最多時(shí)為有絲分裂后期，此時(shí)染色體數(shù)目加倍，為72條。

（3）①根據(jù)DNA的堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，（G+T）：（A+C）在在兩條單鏈中是互為倒數(shù)的，所以若該基因一條單鏈中（G+T）：（A+C）=2/3，則其互補(bǔ)鏈中（G+T）：（A+C）=3/2。②該基因經(jīng)改造能在大腸桿菌中表達(dá)。將該基因?qū)�入大腸桿菌前，通常用Ca2+處理大腸桿菌，使其成為感受態(tài)。③cyp基因中只有編碼區(qū)的外顯子區(qū)段能編碼蛋白質(zhì)，該基因控制合成的CYP酶的第50位由外顯子的第150、151、152對(duì)脫氧核苷酸（3×50=150，基因中模板鏈中每3個(gè)連續(xù)脫氧核苷酸決定一個(gè)氨基酸）決定，因此該基因突變發(fā)生在L區(qū)段內(nèi)（81+78=159）。該變異類(lèi)型為基因突變。

【題型】非選擇題
【結(jié)束】
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【題目】為研究肝癌致病機(jī)理，科研工作者利用下圖所示的差異雜交法和基因工程獲取相關(guān)癌基因以作進(jìn)一步研究。請(qǐng)據(jù)圖回答問(wèn)題：

（1）圖1中，A過(guò)程需要用__________酶，D過(guò)程需要回收__________（填“未雜交”或“雜交分子”）的含32P的cDNA單鏈，繼而通過(guò)人工合成，獲得__________， 并用其構(gòu)建基因文庫(kù)。

（2）從圖1構(gòu)建的基因文庫(kù)中獲取的目的基因，一般還需進(jìn)行人工改造后才能用于基因表達(dá)載體的構(gòu)建，改造內(nèi)容除了在基因兩端添加限制酶的識(shí)別序列外，還需添加__________，以便其隨載體導(dǎo)入到受體細(xì)胞后，能正常調(diào)控表達(dá)過(guò)程。

（3）上圖2為改造后的目的基因。圖3為兩種質(zhì)粒，其中Ampr為氨芐青霉素抗性基因，Tetr為四環(huán)素抗性基因，lacZ為藍(lán)色顯色基因，其表達(dá)產(chǎn)物可使底物X-Gal呈藍(lán)色。EcoRⅠ（0.7Kb）、NotⅠ（1.2Kb）等為限制酶及其切割位點(diǎn)與復(fù)制原點(diǎn)之間的距離（1kb=1000個(gè)堿基對(duì)）。

①圖3中能作為載體的最理想的質(zhì)粒是__________（填“X”或“Y”），用選定的質(zhì)粒與圖2的目的基因構(gòu)建基因表達(dá)載體時(shí)，應(yīng)選用的限制酶是__________。為篩選出成功導(dǎo)入目的基因的受體細(xì)胞，培養(yǎng)基中應(yīng)適量添加__________。

②若用EcoRⅠ完全酶切上述①中獲得的重組質(zhì)粒，并進(jìn)行電泳觀察，可出現(xiàn)四種長(zhǎng)度不同的片段，其長(zhǎng)度分別為1.7kb、5.3kb、__________。

Answer 1

【答案】 逆轉(zhuǎn)錄酶 未雜交 雙鏈cDNA 啟動(dòng)子和終止子 X NotⅠ 四環(huán)素和X-Gal 3.1kb 和3.9kb

【解析】試題分析：本題考查基因工程的相關(guān)知識(shí)，意在考查學(xué)生能理解所學(xué)知識(shí)的要點(diǎn)，綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決自然界和社會(huì)生活中的一些生物學(xué)問(wèn)題�；�因工程技術(shù)的基本步驟：（1）目的基因的獲取：方法有從基因文庫(kù)中獲取、利用PCR技術(shù)擴(kuò)增和人工合成。（2）基因表達(dá)載體的構(gòu)建：是基因工程的核心步驟，基因表達(dá)載體包括目的基因、啟動(dòng)子、終止子和標(biāo)記基因等。（3）將目的基因?qū)�入受體細(xì)胞：受體細(xì)胞不同，導(dǎo)入的方法也不一樣．將目的基因?qū)�入植物�?xì)胞的方法有農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法、基因槍法和花粉管通道法；將目的基因?qū)�入�?dòng)物細(xì)胞最有效的方法是顯微注射法；將目的基因?qū)�入微生物�?xì)胞的方法是感受態(tài)細(xì)胞法。（4）目的基因的檢測(cè)與鑒定：分子水平上的檢測(cè)：①檢測(cè)轉(zhuǎn)基因生物染色體的DNA是否插入目的基因：DNA-DNA分子雜交技術(shù)；②檢測(cè)目的基因是否轉(zhuǎn)錄出了mRNA：DNA-RNA分子雜交技術(shù)；③檢測(cè)目的基因是否翻譯成蛋白質(zhì)：抗原-抗體雜交技術(shù)。個(gè)體水平上的鑒定：抗蟲(chóng)鑒定、抗病鑒定、活性鑒定等。

（1）據(jù)圖可知圖1為構(gòu)建基因文庫(kù)的過(guò)程，其中需要單鏈mRNA通過(guò)A過(guò)程形成雜交雙鏈分子，需要逆轉(zhuǎn)錄酶，D過(guò)程需要回收為雜交的含32P的cDNA單鏈，繼而通過(guò)人工合成，獲得雙鏈cDNA， 并用其構(gòu)建基因文庫(kù)。

（2）基因表達(dá)載體的組成包括啟動(dòng)子、目的基因、標(biāo)記基因和終止子。其中啟動(dòng)子與終止子能正常調(diào)控表達(dá)過(guò)程，使基因表達(dá)開(kāi)始或終止。因此從圖1構(gòu)建的基因文庫(kù)中獲取的目的基因，人工改造后才能用于基因表達(dá)載體的構(gòu)建，改造內(nèi)容除了在基因兩端添加限制酶的識(shí)別序列外，還需添加啟動(dòng)子和終止子。

（3）質(zhì)粒X既有四環(huán)素抗性基因（Tetr），又有藍(lán)色顯色基因（lacZ），便于對(duì)目的基因進(jìn)行檢測(cè)和篩選。因此能作為載體的最理想的質(zhì)粒是X，NotⅠ的切割位點(diǎn)位于目的基因的兩側(cè)，不會(huì)破壞目的基因，而EcoRⅠ的切割位點(diǎn)位于基因的中間，會(huì)破壞目的基因，因此用選定的質(zhì)粒與圖2的目的基因構(gòu)建基因表達(dá)載體時(shí)，應(yīng)選用的限制酶是NotⅠ，為篩選出成功導(dǎo)入目的基因的受體細(xì)胞，培養(yǎng)基中應(yīng)適量添加四環(huán)素和X-Gal。②若用EcoRⅠ完全酶切上述①中獲得的重組質(zhì)粒，并進(jìn)行電泳觀察，可出現(xiàn)四種長(zhǎng)度不同的片段，分析重組質(zhì)粒，合并重復(fù)的長(zhǎng)度可知其長(zhǎng)度分別為1.7kb、5.3kb、3.1kb 和3.9kb。