2007年诺贝尔生理学或医学奖授予马里奥·卡佩基等三位科学家,以表彰他们“在涉及胚胎干细胞和哺乳动物DNA重组方面的一系列突破性发现”。这些发现导致了“基因敲除”技术(通常叫基因打靶)的出现,利用这一技术可以准确地“敲除”DNA分子上的特定基因,从而为研究基因功能开辟了新途径。该技术的过程大致如下:
第一步:分离胚胎干细胞。从小鼠囊胚中分离出胚胎干细胞,在培养基中扩增。这些细胞中需要改造的基因称为“靶基因”。
第二步:突变DNA的体外构建。获取与靶基因同源的DNA片断,利用基因工程技术在该DNA片段上插入neoR基因(新霉素抗性基因),使该片段上的靶基因失活。
第三步:突变DNA与靶基因互换。将体外构建的突变DNA转移入胚胎干细胞,再通过同源互换,用失活靶基因取代两个正常靶基因中的一个,完成对胚胎干细胞的基因改造。
第四步:将第三步处理后的胚胎干细胞,转移到添加新霉素的培养基中筛选培养。
其基本原理如下图所示:
请根据上述资料,回答下列问题:
⑴“基因敲除技术”以胚胎干细胞作为对象是因为胚胎干细胞具有 性。
⑵在第三步中,涉及的变异类型是 。
⑶在靶基因中插入neoR基因的目的是 。
⑷假设经过上图表示的过程,研究者成功获得一枚“敲除”一个靶基因的胚胎干细胞,并培育成一只雌性克隆小鼠,则:
①该克隆小鼠的后代是否都含有neoR基因,为什么?________,________________________
____ ____________________________________________________________________。
②该克隆小鼠 (填“是”或“否”)已经满足研究者对靶基因进行功能研究的需要?如果是,说明理由。如果否,简述如何利用上述小鼠才能获得符合需要的小鼠。理由或简述如何才能获得符合需要的小鼠:
。
③若该克隆雌鼠与普通小鼠交配,理论上该克隆雌鼠产下的F1中抗新霉素小鼠与不抗新霉素小鼠的比例为_________。若该克隆雌鼠产下的后代小鼠足以满足实验要求,请以F1为实验材料,设计一实验方案,通过一代杂交实验,来确定新霉素抗性基因是导入到常染色体,还是导入到X染色体上。(要求写出用来杂交的F1性状及杂交后一代的性状及相应结论)。
杂交方案:____ _______________ __________________ _____________________;
结果和结论:
_________________________________________________________________________ _
_________________________________________________________________________ _
_________________________________________________________________________ _
_____________________________________________________________________________。
(12分)如图甲是某地生态系统中碳循环模式图,图中A、B、C、D表示生态系统的成分,①②③④⑤⑥⑦为特定的生理过程。请回答问题:
(1)图甲中过程①表示的生理过程主要是________,③过程中碳的传递形式是______。
(2)若该系统中部分生物间的食物关系,如图乙,则:
①图乙中的生物对应图甲中的________(用字母表示)。
②图乙中,若鼠和昆虫粪便中的能量为M,呼吸作用消耗的能量为R,用于自身生长、发育和繁殖等生命活动的能量为N,则图中第二营养级的同化量可表示为________。
(3)若该地区发生地震后,据不完全统计,植被毁损达到30%以上。下图1为该地区人为干预下恢复过程的能量流动图[单位为103 kJ/(m2·y)],则:
①图1中,A表示。
②图中未利用部分的能量在生物体内的存在形式是________________。
③如图所示,除生产者外,其他营养级需要补偿能量的输入,原因是植被受损,流入该生态系统的能量减少,输入能量可以减轻植被恢复的压力。那么,通过计算,肉食性动物需补偿输入的能量值至少为______×103kJ/(m2·y);补偿输入能量后,第二营养级与第三营养级之间的能量传递效率为_______。(精确到小数点后一位)。
(4)若该生态系统为黄河三角洲湿地,温度、食物等信息能使丹顶鹤在每年三月下旬迁徙到黑龙江去繁殖,这说明信息传递在生态系统中的作用是_____________________ ___。
(5)能将生产者合成的含碳有机物转化成无机物的生物包括生态系统成分中的。
(6)湿地生态系统能够控制洪水,调节气候,体现了生物多样性的价值,保护其中的珍稀动物,是在层次上保护生物的多样性。
(10分)图1为科研小组探究a、b、c三种不同浓度的生长素溶液对葡萄茎段侧芽生长影响的实验结果。图 2为该小组探究某种南瓜矮生突变体属于激素合成缺陷型突变体还是激素不敏感型突变体的实验结果,请 回答下列问题:
(1)为得到某浓度生长素处理后的实验数据,需要测量每个葡萄茎段长度, 并计算出生长量;而且需要取每组多个葡萄茎段生长量的作为该组的实验结果。
(2)若选用带顶芽的葡萄茎段作实验材料,要对其进行处理,目的是。
(3)图1中的a、b、c三种浓度中,浓度最高的是,判断依据是
。
(4)由图2可知,生长素对正常南瓜茎生长的作用具有的特点;喷施生长素(能、不能)使矮生南瓜的茎恢复至正常,由此可推测:该矮生南瓜属于突变体。
请回答下列有关生物技术方面的问题。
(1)果酒是人们喜爱的健康饮品。果酒是酵母菌在无氧条件下进行酒精发酵而产生的,其反应式为;酒精的产生与否可用来进行检测。
(2)牛肉膏蛋白胨培养基是微生物培养中常用的培养基,其中的蛋白胨为微生物的生长提供了等营养物质。人类饮用水的安全与人体健康关系密切,欲将所取的南河水样品进行大肠杆菌的分离与计数,可用法来完成。在用平板划线法接种时,在第二次及以后的划线操作时,总是从开始划线,原因是。
(3)植物组织培养基同样需要防止杂菌污染,为检验制备的培养基是否感染杂菌,可采取的方法是将______的培养基在适宜条件下培养,观察有无菌落生长
(4)若提取分离的是血红蛋白,则需要洗涤红细胞。若红细胞的洗涤次数过少,将无法除去。血红蛋白的提取和分离的实验步骤包括样品处理、、纯度鉴定。
(5)胡萝卜素是重要的药物和食品添加剂,在胡萝卜素的萃取中,所用的有机萃取溶剂应该具有较高的,以便胡萝卜素能充分溶解其中。对萃取的胡萝卜素样品和标准样品进行点样层析时,如果出现现象,则说明胡萝卜素提取成功。
某研究小组进行某植物的栽培试验,图1表示在适宜的光照、CO2浓度等条件下测得的光合曲线和黑暗条件下的呼吸曲线;图2为在恒温密闭玻璃温室中,连续24h测定的温室内CO2浓度以及植物CO2吸收速率的变化曲线。据图分析,下列说法中错误的是
A.图1中,当温度达到55℃时,植物光合作用相关的酶失活 |
B.6h时,图2叶肉细胞产生[H]的场所有叶绿体、线粒体和细胞质基质等 |
C.18h时,图2叶肉细胞中叶绿体产生的O2量大于线粒体消耗的O2量 |
D.该植株在进行光合作用且吸收CO2的量为0时,在两图中的描述点共有4个 |
我们日常吃的大米中铁含量极低,科研人员通过基因工程等技术,培育出了铁含量比普通大米高60%的转基因水稻,改良了稻米的营养品质。下图为培育转基因水稻过程示意图,请分析回答。
(1)铁结合蛋白基因来自菜豆,可通过扩增获取,如果该基因脱氧核苷酸序列已知且比较小,还可用方法直接人工合成。
(2)构建重组Ti质粒时,通常先要用分别切割。将重组Ti质粒导入农杆菌时,可以用处理农杆菌,使重组Ti质粒易于导入。
(3)将含有重组Ti质粒的农杆菌与水稻愈伤组织共同培养时,通过培养基2的筛选培养,可以获得;培养基3与培养基2的区别是。检测培育转基因水稻的目的是否达到,需要检测转基因稻米。
(4)为研究外源基因的遗传方式,将T0代植株上收获的种子种植成T1代株系,检测各单株的潮霉素抗性。在检测的多数T1代株系内,抗潮霉素植株与潮霉素敏感植株的比例为3∶1,此结果说明外源基因的遗传符合。有少数T1代株系的所有植株都表现为对潮霉素敏感,但其体内能检测到铁结合蛋白基因,造成这一结果最可能的原因是。