【題目】“腦彩虹”是一項(xiàng)最新的大腦成像技術(shù),通過熒光蛋白“點(diǎn)亮”大腦內(nèi)的神經(jīng)元,幫助科學(xué)家了解大腦。

1Cre酶是該技術(shù)的關(guān)鍵酶,能隨機(jī)識(shí)別兩個(gè)相同的loxP序列,催化如圖1所示的反應(yīng)。

通過Cre-loxP系統(tǒng)敲除基因的基本原理是:Cre酶隨機(jī)識(shí)別DNA分子上兩個(gè)相同的loxP序列并從特定位點(diǎn)切斷DNA雙鏈,切口被重新連接后,保留片段_____,從而實(shí)現(xiàn)目標(biāo)基因的敲除。

2)研究者設(shè)計(jì)圖2所示的DNA片段,轉(zhuǎn)人小鼠體內(nèi),獲得僅含一個(gè)圖2所示片段的轉(zhuǎn)基因小鼠。

①構(gòu)建基因表達(dá)載體時(shí),需用限制酶和_____酶處理三種熒光蛋白基因、兩種loxP序列,將它們與腦組織特異表達(dá)啟動(dòng)子M相連接。

②研究者用顯微注射法將圖2所示表達(dá)載體導(dǎo)入小鼠的_____中,得到僅含一個(gè)圖2 所示片段的轉(zhuǎn)基因小鼠,再經(jīng)過進(jìn)一步篩選,獲得純合的轉(zhuǎn)基因小鼠a。

3)圖2所示序列的兩個(gè)loxP1之間或兩個(gè)loxP2之間的基因,只會(huì)被Cre酶識(shí)別并切割一次。為使腦組織細(xì)胞中Cre酶的表達(dá)受調(diào)控,研究者將Cre酶基因與啟動(dòng)子N(由信號(hào)分子X開啟)連接,獲得純合轉(zhuǎn)基因小鼠b,將圖3所示純合小鼠ab雜交,得到F1。

①無信號(hào)分子X作用時(shí),F1腦組織和其他組織細(xì)胞的色彩分別是_____。

②有信號(hào)分子X作用時(shí),F1:出現(xiàn)“腦彩虹”,請闡述機(jī)理:_____。

4)研究者希望具有更豐富的顏色組合,即在一個(gè)細(xì)胞內(nèi)隨機(jī)出現(xiàn)兩種或兩種以上顏色疊加,形成更多顏色的“腦彩虹”,請依據(jù)題目信息,寫出設(shè)計(jì)思路:_____。

【答案】2 DNA連接 受精卵 紅色、無色 F1為雜合子,有編碼紅、黃、藍(lán)熒光蛋白的基因、loxP1loxP2Cre酶基因; 有信號(hào)分子 X 時(shí),啟動(dòng) Cre 酶表達(dá),不同腦細(xì)胞中 Cre 酶表達(dá)情況不同,Cre酶識(shí)別的loxP不同,因而不同細(xì)胞會(huì)差異表達(dá)紅色、黃色或藍(lán)色熒光蛋白基因 設(shè)法使小鼠腦組織細(xì)胞內(nèi)有多個(gè)相同的圖 2 所示 DNA 片斷,Cre 酶對每個(gè)DNA片段隨機(jī)剪切,因而細(xì)胞的顏色由細(xì)胞內(nèi)多個(gè)熒光蛋白的顏色疊加而成

【解析】

1、限制酶:能夠識(shí)別雙鏈DNA分子的某種特定核苷酸序列,并且使每一條鏈中特定部位的兩個(gè)核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷裂。

2、將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞:根據(jù)受體細(xì)胞不同,導(dǎo)入的方法也不一樣。將目的基因?qū)胫参锛?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)雱?dòng)物細(xì)胞最有效的方法是顯微注射法;將目的基因?qū)胛⑸锛?xì)胞的方法是感受態(tài)細(xì)胞法。

1)通過圖1可知,Cre酶識(shí)別兩個(gè)相同的loxP序列,進(jìn)行切除,切除后片段1自身環(huán)化且?guī)в写贸,片?/span>2沒有待敲除基因,故保留片段2,從而實(shí)現(xiàn)目標(biāo)基因的敲除。

2)①基因表達(dá)載體構(gòu)建過程中需要限制酶和DNA連接酶兩種工具酶處理三種熒光蛋白基因、兩種loxP序列,將它們與腦組織特異表達(dá)啟動(dòng)子M相連接。

②常用顯微注射法將基因表達(dá)載體導(dǎo)入小鼠的受精卵細(xì)胞中,得到僅含一個(gè)圖2所示片段的轉(zhuǎn)基因小鼠,再經(jīng)過進(jìn)一步篩選,獲得純合的轉(zhuǎn)基因小鼠a。

3)①F1為雜合子,腦組織細(xì)胞中有編碼紅、黃、藍(lán)熒光蛋白的基因、loxP1、loxP2Cre酶基因;無信號(hào)分子X時(shí),Cre酶不表達(dá),僅表達(dá)與啟動(dòng)子相鄰的熒光蛋白的基因即紅色熒光蛋白基因,使腦組織細(xì)胞呈紅色。通過題干信息可知,“腦彩虹”是一項(xiàng)最新的大腦成像技術(shù),通過熒光蛋白“點(diǎn)亮”大腦內(nèi)的神經(jīng)元,而其他組織細(xì)胞非神經(jīng)細(xì)胞,故表現(xiàn)出無色。

F1為雜合子,有編碼紅、黃、藍(lán)熒光蛋白的基因、loxP1、loxP2Cre酶基因;有信號(hào)分子X時(shí),啟動(dòng)Cre酶表達(dá),不同腦細(xì)胞中Cre酶表達(dá)情況不同,Cre酶識(shí)別的loxP不同,因而不同腦細(xì)胞會(huì)差異表達(dá)紅色、黃色或藍(lán)色熒光蛋白基因,使F1出現(xiàn)腦彩虹

4)研究者希望具有更豐富的顏色組合,即在一個(gè)細(xì)胞內(nèi)隨機(jī)出現(xiàn)兩種或兩種以上顏色疊加,形成更多顏色的“腦彩虹”,依據(jù)題目信息,可設(shè)計(jì)思路為:設(shè)法使小鼠腦組織細(xì)胞內(nèi)有多個(gè)相同的圖2所示DNA片斷,Cre酶對每個(gè)DNA片段隨機(jī)剪切,因而細(xì)胞的顏色由細(xì)胞內(nèi)多個(gè)熒光蛋白的顏色疊加而成。

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中生物 來源: 題型:

【題目】圖甲表示神經(jīng)元的部分模式圖,圖乙表示突觸的局部模式圖。下列敘述不正確的是(

A.未受刺激時(shí),圖甲中電表測得的為靜息電位

B.興奮由圖甲部位傳導(dǎo)至圖乙部位時(shí),需要細(xì)胞呼吸提供能量

C.興奮在反射弧中傳遞是單向的,其原因是興奮在圖乙中不能由A→B傳遞

D.若給圖甲箭頭處施加一強(qiáng)刺激,則電表會(huì)發(fā)生方向相反的兩次偏轉(zhuǎn)

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科目:高中生物 來源: 題型:

【題目】缺氧是神經(jīng)元損傷的常見因素,為探究不同缺氧時(shí)間對中樞神經(jīng)細(xì)胞興奮性的影響,某科研團(tuán)隊(duì)用大鼠的海馬神經(jīng)元進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

(一)具體方法如下:

1)海馬神經(jīng)元原代培養(yǎng)。分離大鼠海馬并剪碎,用_________處理后制成細(xì)胞懸液,經(jīng)離心后收集細(xì)胞懸液,置于溫度為37℃的_________內(nèi)培養(yǎng)。

2)海馬神經(jīng)元電生理記錄。

對照組,用95%O25%CO2的混合氣飽和人工腦脊液進(jìn)行灌流處理并測定神經(jīng)細(xì)胞閾強(qiáng)度。

實(shí)驗(yàn)組:用95%N25%CO2的混合氣飽和人工腦脊液進(jìn)行灌流缺氧處理,分別測定灌流10、1520、25、30、35、40、45分鐘后的神經(jīng)細(xì)胞閾強(qiáng)度。結(jié)果如下:

(二)根據(jù)上圖閾強(qiáng)度結(jié)果預(yù)測靜息電位的變化趨勢,并在下圖坐標(biāo)系中用曲線表示_________________。

(三)分析與討論:

1)據(jù)圖分析,在缺氧處理20min時(shí),給予細(xì)胞25pA強(qiáng)度的單個(gè)電刺激不能記錄到神經(jīng)沖動(dòng)的原因是__________。

2)靜息電位水平是影響細(xì)胞興奮性水平的因素之一。當(dāng)靜息電位由-60mV變?yōu)?/span>-65mV時(shí),神經(jīng)細(xì)胞的興奮性水平_________。用生物學(xué)知識(shí)分析缺氧引起神經(jīng)細(xì)胞興奮性改變的可能機(jī)制__________。

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科目:高中生物 來源: 題型:

【題目】膝反射需要伸肌和屈肌共同完成,反射過程如下圖所示。下列有關(guān)敘述正確的是(

A.膝反射涉及圖中的4個(gè)神經(jīng)元,其中2個(gè)是傳入神經(jīng)元

B.圖中各突觸釋放的神經(jīng)遞質(zhì)均引起突觸后膜發(fā)生動(dòng)作電位

C.膝反射的神經(jīng)中樞位于脊髓中,也受大腦皮層影響

D.刺激肌梭后,引起伸肌和屈肌共同收縮完成膝反射

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科目:高中生物 來源: 題型:

【題目】如圖曲線表示完全相同的兩個(gè)植物細(xì)胞分別放置在甲、乙溶液中,細(xì)胞失水量的變化情況。相關(guān)敘述正確的是(

A.該實(shí)驗(yàn)不能選取綠色植物成熟的葉肉細(xì)胞進(jìn)行

B.若乙溶液的濃度稍增大,則曲線中b點(diǎn)左移

C.兩條曲線的差異僅是由甲、乙溶液濃度不同導(dǎo)致的

D.6 min時(shí)取出兩個(gè)細(xì)胞用顯微鏡觀察,均可看到質(zhì)壁分離現(xiàn)象

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科目:高中生物 來源: 題型:

【題目】Bcl2基因是細(xì)胞凋亡抑制基因,可以利用PCR技術(shù)檢測其轉(zhuǎn)錄水平,進(jìn)而了解該基因與不同胚胎時(shí)期細(xì)胞凋亡的關(guān)系。下圖為克隆豬的培育及Bcl2基因轉(zhuǎn)錄水平檢測流程,下列說法錯(cuò)誤的是( )

A. 圖中A細(xì)胞表示去核的卵母細(xì)胞,B細(xì)胞表示體細(xì)胞

B. 在早期胚胎發(fā)育的不同時(shí)期提取的總mRNA是不同的

C. 圖中過程X表示逆轉(zhuǎn)錄,獲得的cDNA可用于克隆豬基因組的測序

D. 在PCR過程中,的比值反映Bcl2基因的轉(zhuǎn)錄水平

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科目:高中生物 來源: 題型:

【題目】右圖表示生態(tài)系統(tǒng)中碳循環(huán)的部分過程,其中甲、乙、丙、丁組成生物群落。下列分析錯(cuò)誤的是

A.甲是綠色植物,丙是肉食動(dòng)物

B.圖中箭頭可以表示碳元素的流動(dòng)方向

C.① ② ③過程中伴隨著能量的傳遞,其中丁所含的能量最少

D.無機(jī)環(huán)境中的CO2可以來自細(xì)胞呼吸

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科目:高中生物 來源: 題型:

【題目】淀粉酶在食品加工及輕工業(yè)生產(chǎn)中具有廣泛用途。研究人員從細(xì)菌中克隆了 一種淀粉酶基因,為獲得高產(chǎn)淀粉酶菌株,按下圖所示流程進(jìn)行基因工程操作。

1)將淀粉酶基因與質(zhì)粒載體重組時(shí)需要使用的酶包括____、____。

2)大腸桿菌經(jīng)過Ca2+加處理后,細(xì)胞處于一種能吸收環(huán)境中DNA分子的生理狀態(tài),這種細(xì)胞稱為____細(xì)胞。將其與溶于緩沖液中的重組表達(dá)載體DNA分子混合,在適宜的溫度下完成 _______過程。

3)為了初步篩選高產(chǎn)菌株,研究人員將得到的3個(gè)工程菌株接種到以淀粉為唯一碳源的培養(yǎng)基上,經(jīng)過培養(yǎng)后用稀碘液處理,可觀察到由于淀粉被分解,在平板上形成以 菌落為中心的透明圈。測量不同菌株形成的菌落及透明圈直徑,結(jié)果見下表。

工程菌

菌落直徑(C, mm

透明圈直徑(H, mm

H/C

菌株I

8.1

13.0

1.6

菌株Ⅱ

5.1

11.2

2.2

菌株III

9.5

17.1

1.8

①表中菌落直徑(C)的大小反映了____,透明圈直徑(H)的大小反映了____

②根據(jù)表中數(shù)據(jù),可推斷其中淀粉酶產(chǎn)量最高的菌株是____。

4)基因工程技術(shù)己成功應(yīng)用于人類生產(chǎn)生活中的諸多方面。請從植物育種方面舉一實(shí)例,并說明制備該轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品的基本技術(shù)流程。____:____________。

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科目:高中生物 來源: 題型:

【題目】在室溫條件下,將紫色洋蔥鱗片葉外表皮置于一定濃度的某溶液中,測得細(xì)胞液濃度與外界溶液濃度的比值隨時(shí)間的變化曲線如圖。下列敘述錯(cuò)誤的是(

A.曲線B點(diǎn)細(xì)胞處于質(zhì)壁分離狀態(tài)

B.曲線A、C點(diǎn)細(xì)胞液紫色深淺相同

C.外界溶液可能是KNO3溶液

D.若降低溫度,曲線C點(diǎn)對應(yīng)t2應(yīng)右移

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