生物——选修3：现代生物科技专题GFP是水母体内存在的能发绿-优题课

[生物——选修3：现代生物科技专题]

GFP是水母体内存在的能发绿色荧光的一种蛋白。科研人员以 $G F P$ 基因为材料，利用基因工程技术获得了能发其他颜色荧光的蛋白，丰富了荧光蛋白的颜色种类。回答下列问题。

（1）构建突变基因文库。科研人员将GFP基因的不同突变基因分别插入载体，并转入大肠杆菌制备出 $G F P$ 基因的突变基因文库。通常，基因文库是指＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

（2）构建目的基因表达载体。科研人员从构建的 $G F P$ 突变基因文库中提取目的基因（均为突变基因）构建表达载体，其模式图如下所示（箭头为GFP突变基因的转录方向）。图中①为＿＿＿＿＿＿＿，②为＿＿＿＿＿＿＿，其作用是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿；图中氨苄青霉素抗性基因是一种标记基因，其作用是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

（3）目的基因的表达。科研人员将构建好的表达载体导入大肠杆菌中进行表达，发现大肠杆菌有的发绿色荧光，有的发黄色荧光，有的不发荧光。请从密码子特点的角度分析，发绿色荧光的可能原因是＿＿＿＿＿＿＿（答出1点即可）。

（4）新蛋白与突变基因的关联性分析。将上述发黄色荧光的大肠杆菌分离纯化后，对其所含的 $G F P$ 突变基因进行测序，发现其碱基序列与 $G F P$ 基因的不同，将该 $G F P$ 突变基因命名为 $Y F P$ 基因（黄色荧光蛋白基因）。若要通过基因工程的方法探究 $Y F P$ 基因能否在真核细胞中表达，实验思路是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

科目生物题型实验题难度中等

某种病原体的蛋白质A可被吞噬细胞摄入和处理，诱导特异性免疫。回答下列问题。

（1）病原体感染诱导产生浆细胞的特异性免疫方式属于________。

（2）溶酶体中的蛋白酶可将蛋白质A的一条肽链水解成多个片段，蛋白酶切断的化学键是________。

（3）不采用荧光素标记蛋白质A，设计实验验证蛋白质A的片段可出现在吞噬细胞的溶酶体中，简要写出实验思路和预期结果。

磁场刺激是一种调节神经系统生理状态的有效方法，为研究其对神经系统钝化的改善和电生理机制，以小鼠为动物模型进行如下实验。

（1）将小鼠随机分为3组：对照组、神经系统钝化模型（HU）组和磁场刺激（CFS）组，每组8只。其中CFS组应在______组处理的基础上，对小鼠进行适当的磁场刺激。

（2）检测上述3组小鼠的认知功能水平，结果如图1。理论上推测，______或______组可能为对照组。

（3）检测上述3组小鼠海马区神经元的兴奋性。

①检测静息电位，结果如图2。纵坐标数值为0的点应为______（从A-D中选择）。

②检测动作电位峰值，组间无差异。说明______组的______离子内流入神经元的数量最多。

以上实验说明，在细胞水平，CFS可改善神经系统钝化时出现的神经元______；在个体水平，CFS可改善神经系统钝化引起的认知功能下降。

基因工程：制备新型酵母菌

（1）已知酵母菌不能吸收淀粉，若想使新型酵母菌可以直接利用淀粉发酵，则应导入多步分解淀粉所需的多种酶，推测这些酶生效的场所应该是＿＿＿＿＿。（填“细胞内”和“细胞外”）

（2）同源切割是一种代替限制酶、 $D N A$ 连接酶将目的基因导入基因表达载体的方法。当目的基因两侧的小段序列与基因表达载体上某序列相同时，就可以发生同源切割，将目的基因直接插入。研究人员运用同源切割的方式，在目的基因两端加上一组同源序列 $A ﹣ B$ ，已知酵母菌体内 $D N A$ 有许多 $A ﹣ B$ 序列位点可以同源切割插入。构建完成的目的基因结构如图甲，则应选择图中的引物＿＿＿＿＿对目的基因进行 $P C R$ 。

（3）已知酵母菌不能合成尿嘧啶，因此尿嘧啶合成基因（ $U G A$ ）常用作标记基因，又知尿嘧啶可以使 $5 ﹣$ 氟乳清酸转化为对酵母菌有毒物质。

（i）导入目的基因的酵母菌应在＿＿＿＿＿的培养基上筛选培养。由于需要导入多种酶基因，需要多次筛选，因此在导入一种目的基因后，要切除 $U G A$ 基因，再重新导入。研究人员在 $U G A$ 基因序列两端加上酵母菌 $D N A$ 中不存在的同源 $C . C'$ 序列，以便对 $U G A$ 基因进行切除。 $C . C'$ 的序列方向将影响切割时同源序列的配对方式，进而决定 $D N A$ 片段在切割后是否可以顺利重连，如图乙，则应选择方式＿＿＿＿＿进行连接。

（ii）切去 $U G A$ 基因的酵母菌应在＿＿＿＿＿的培养基上筛选培养。

（4）综上，目的基因、标记基因和同源序列在导入酵母菌的基因表达载体上的排列方式应该如图丙中的图＿＿＿＿＿。

某植物四号染色体上面的 $A$ 基因可以指导植酸合成，不能合成植酸的该种植物会死亡。现有 $A^{3 ﹣}$ 和 $A 25^{﹣}$ 两种分别由 $A$ 基因缺失 $3$ 个和 $25$ 个碱基对产生的基因，已知前者不影响植酸合成，后者效果未知。

（1）现有基因型为 $A A^{25 ﹣}$ 的植物，这两个基因是＿＿＿＿＿基因。该植物自交后代进行 $P C R$ ，正向引物与 $A 25^{﹣}$ 缺失的碱基配对，反向引物在其下游 $0.5 k b$ 处， $P C R$ 后进行电泳，发现植物全部后代 $P C R$ 产物电泳结果均具有明亮条带，原因是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿，其中明亮条带分为较明亮和较暗两种，其中较明亮条带代表基因型为＿＿＿＿＿的植物，比例为＿＿＿＿＿。

（2）将一个 $A$ 基因导入基因型为 $A^{3 ﹣} A^{25 ﹣}$ 的植物的6号染色体，构成基因型为 $A^{3 ﹣} A^{25 ﹣} A$ 的植物、该植物自交子代中含有 $A^{25 ﹣} A^{25 ﹣}$ 的比例是＿＿＿＿＿。

（3）在某逆境中，基因型为 $A^{3 ﹣} A^{3 ﹣}$ 的植物生存具有优势，现有某基因型为 $A^{3 ﹣} A$ 的植物，若该种植物严格自交，且基因型为 $A^{3 ﹣} A^{3 ﹣}$ 的植物每代数量增加 $10 %$ ，补齐表格中，子一代基因频率数据（保留一位小数）：

代	亲代	子一代	子二代
A基因频率	50%	＿＿＿＿＿%	46.9%
A³^﹣基因频率	50%	＿＿＿＿＿%	53.1%

基因频率改变，是＿＿＿＿＿的结果。

研究人员探究植物根部生长素运输情况，得到了生长素运输方向示意图（图1）

（1）生长素从根尖分生区运输到伸长区的运输类型是＿＿＿＿＿。

（2）图2是正常植物和某蛋白N对应基因缺失型的植物根部大小对比及生长素分布对比，据此回答：

（i）N蛋白基因缺失，会导致根部变短，并导致生长素在根部＿＿＿＿＿处（填“表皮”或“中央”）运输受阻。

（ii）如图3，在正常植物细胞中， $P I N 2$ 蛋白是一种主要分布在植物顶膜的蛋白，推测其功能是将生长素从细胞＿＿＿＿＿运输到细胞＿＿＿＿＿，根据图3，N蛋白缺失型的植物细胞中， $P I N 2$ 蛋白分布特点为：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

（3）根据上述研究，推测N蛋白的作用是：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿，从而促进了伸长区细胞伸长。