回答下列有关基因工程的问题(10分)最新基因医疗工程主要选择腺相关病毒(简称AAV)作为治疗用基因载体(见图)。AAV是有衣壳、无包膜的DNA小病毒,基因组含有病毒衣壳基因rep和复制相关蛋白基因cap,以及其他基因,但缺乏复制激活基因E,所以,AAV感染细胞后不会复制,对人体安全。当人体细胞同时感染其他DNA病毒(含有基因E)后,会激活复制、表达,形成病毒粒子(含DNA和衣壳),病毒粒子具有侵染能力。AAV病毒衣壳不能包装较大DNA分子。
血友病是由于基因TPO突变而不能合成凝血因子,导致机体出血。目前血友病的临床治疗主要有两种基因疗法,一是将基因工程菌生产的凝血因子注入患者体内,补充凝血因子;二是用含目的基因的重组病毒感染患者,使患者获得病毒直接提供的凝血因子。
1.在质粒重组之前需获取大量的目的基因等,实验室最常见的方法是(写中文全称) 。
2.过程①②需要限制酶外,还需要 酶。
3.重组AAV中去除了基因rep、cap,此举的目的是 ;重组AAV转染细胞产生病毒粒子,需要人工重组辅助质粒,这是因为 。
4.比较两种基因治疗法,说出用重组AAV病毒粒子感染治疗的优点: 。
5.实验发现,用昆虫细胞、酵母菌、人体细胞承担重组质粒与重组AAV的转染,都能收集到凝血因子,这一现象说明 。
6.病毒粒子可能含有重组AAV或人工重组辅助质粒,就需要检验、提纯,检验可以用酶切结合电泳法。已知腺相关病毒(AAV)与人体DNA片段的EcoRI与BamHI的酶切位点如图30所示,两种酶分开切的电泳图如图所示。
则用这两种酶作用于重组AAV,电泳图正确的是 。
果蝇因繁殖快、易饲养和染色体数少常作为遗传学研究对象。
(1)二倍体动物缺失一条染色体称为单体。大多数单体动物不能存活,但在黑腹果蝇中,点状染色体(Ⅳ号染色体)缺失一条可以存活,而且能够繁殖后代。形成单体的变异原理属于 。果蝇中存在无眼个体,无眼基因位于常染色体,且为隐形基因,为探究无眼基因是否位于Ⅳ号染色体上,请完成以下实验:
实验步骤:
①让正常二倍体无眼果蝇与野生型单体(纯合有眼)果蝇交配,获得F1代;
②统计F1代的 ,并记录。
实验结果预测及结论
①若F1代 ,则说明无眼基因位于Ⅳ号染色体上;
②若F1代 ,则说明无眼基因不位于Ⅳ号染色体上;
(2)某果蝇的一条染色体发生缺失变异,缺失染色体上具有红色基因D,正常染色体上具有白色隐形基因d(如图)。获得该缺失染色体的雄配子不育,若以该果蝇为父本,测交后代中有表现为红色性状的个体,请提出两种合理解释
,
。
(3)长翅红眼雄蝇与长翅红眼雌蝇交配,产下一只染色体为XXY的残翅白眼果蝇。已知翅长基因(A—长翅,a—残翅)、眼色基因(B—红眼,b—白眼)分别位于常染色体和X染色体上(如左下图),在没有基因突变情况下,亲代雌蝇产生异常卵细胞的同时,会产生异常第二极体。
①参照左下图,请在方框内画出与异常卵细胞来自于同一个次级卵母细胞的第二极体细胞图(要求标出相关基因)。
②请写出长翅红眼雄蝇与长翅红眼雌蝇交配,产下一只染色体为XXY的残翅白眼果蝇的遗传图解(配子中仅要求写出参与形成该异常个体的配子基因型)。
某种雌雄异株植物为XY型性别决定,无X染色体的个体不能成活。该植物的蓝花和紫花由位于常染色体的等位基因A、a和X染色体的等位基因B、b共同控制。已知其紫花形成的生化途径如图所示。请回答:
(1)花色遗传遵循自由组合定律的原因是 。图中①表示 过程。紫花的形成过程说明基因可以通过 影响新陈代谢,进而控制生物性状。
(2)该种植物蓝花雄株的基因型有 种。选取雄株(aaXBY)与杂合紫花雌株杂交,则F1中产生一株基因型为AaXBXbY植株,则产生的原因是 。
(3)以上述F1中的植株为实验材料,为快速培育出能稳定遗传的紫花雌株,请用遗传图解表示该过程。
酒是人类生活中的主要饮料之一,有些人喝了一点酒就脸红,我们称为“红脸人”,有人喝了很多酒,脸色却没有多少改变,我们称为“白脸人”。下图表示乙醇进入人体后的代谢途径,请据图分析,回答下列问题:
(1)“红脸人”的体内只有ADH,饮酒后血液中____________含量相对较高,毛细血管扩张而引起脸红。由此说明基因可通过控制____________________,进而控制生物的性状。
(2)若某正常人乙醛脱氢酶基因在解旋后,其中一条母链上的G被A所替代,而另一条链正常,则该基因连续复制2次后,可得到____________个突变型乙醛脱氢酶基因。
(3)对某地区调查统计发现人群中缺少ADH的概率是81%。有一对夫妻体内都含有ADH,但妻子的父亲体内缺少ADH,这对夫妻生下一个不能合成ADH孩子的概率是_________。
(4)经常酗酒的夫妻生下13三体综合征患儿的概率会增大。13三体综合征是一种染色体异常遗传病,医院常用染色体上的一段短串联重复序列作为遗传标记(“+”表示有该标记,“-”表示无),对该病进行快速诊断。现诊断出一个13三体综合征患儿(标记为“+--”),其父亲为“++”,母亲为“+-”。则该患儿形成与双亲中____________有关,因为其在形成生殖细胞过程中减数分裂第____________次分裂异常。为了有效预防13三体综合征的发生,可采取的主要措施有_________、__________。(至少写两点)
分析实验,回答问题:
中学实验室所做“秋水仙素诱导染色体数目变化”实验,在显微镜下观察只能看到染色体数目的增加,但增加的具体数目不容易确定。为了确定染色体的增加数目,有人对该实验的实验步骤进行改进,补充实验步骤并分析回答问题。
实验步骤:
(1)生根:将洋葱放在广口瓶上,瓶内装满清水,让洋葱的底部接触到瓶内的水面,把这个装置放在温暖的地方,注意经常换水。
(2)分组:待不定根长到2cm左右,实验分为2组,一组作为对照组在室温下继续培养,一组转到一定浓度的秋水仙素溶液中(室温下)处理2天。可见实验组根尖体积____________________________,出现此现象的原因是____________________________。
(3)取材并酶解:分别剪取上述2种条件下培养的根尖2~3mm,将其浸入一定浓度的纤维素酶和果胶酶溶液中,处理3h,去掉细胞壁。此时若用显微镜观察,细胞呈________形。
(4)低渗处理:倒去酶液后水洗根尖2~3次,用蒸馏水浸泡30min,目的是使细胞___________________________,染色体分散。
(5)固定后制备悬浮液:将低渗处理的根尖放在卡诺氏固定液中固定后,用机械方法磨碎根尖,制成根尖细胞悬浮液。
(6)染色、制片:吸取细胞悬浮液滴在载玻片上,在酒精灯火焰上烤1分钟,然后用石炭酸—品红试剂染色,制成临时装片并观察。火烤的目的除了将细胞固定在载玻片上外,还能____________________,利于染色。使用的石炭酸—品红试剂是____(酸或碱)性试剂。
(7)观察:在显微镜下看到结果如下图1和图2。
①只能在实验组中观察到的图像是___________________________________;
②一位同学在实验组的观察中,视野中既有图1的细胞又有图2的细胞,试分析原因_________________________________________________________________________。
一对灰鼠交配,产下多只鼠,其中有一只黄色雄鼠。分析认为,鼠毛变黄的原因有两种:可能是基因突变引起(突变只涉及一个亲本常染色体上的一个基因),也可能是携带者之间交配的结果(只涉及亲本常染色体上一对等位基因)。
(1)为探究该黄鼠出现的原因,用上述黄鼠分别与其同一窝的 交配,得到多窝正常存活子代。根据结果,推断结论:
(2)如果每窝子代中黄鼠与灰鼠比例均为 ,则可推测黄色是 性基因突变为 性基因的结果。在此情况下若一对灰鼠同时产下多只黄色小鼠,可能的原因是 。假如在实验中发现含显性基因的精子和含显性基因的卵细胞不能结合,则该黄鼠与其子代中黄鼠杂交,得到的黄鼠与灰鼠的比例为 。
(3)如果黄色是隐性基因携带者之间交配的结果,则不同窝子代会出现两种情况,一种是同一窝子代中黄鼠与灰鼠比例是 ,另一种是同一窝子代全部为 鼠。