非选择题强化练(五)
1.(1)高压蒸汽灭菌 PHE
(2)稀释涂布平板 降解圈
(3)B2 B2对PHE的降解率最高,且降解时间最短
(4)B2 配制七组培养基,将培养基的pH分别调整为5、6、7、8、9、10、11(或配制pH为5~11内的一系列pH梯度的培养基),在各组培养基上分别接种等量的B2,在相同且适宜的条件下培养一段时间后,测定各组培养基中B2的吸光值OD600,吸光值OD600最大的一组的相邻两组对应的pH范围即为B2生长的最佳pH范围
[解析] (1)培养基通常采用高压蒸汽灭菌法进行灭菌,微生物生长所需要的营养物质包括各种无机盐、碳源、氮源等,为获得高效降解PHE的降解菌,配制的培养基必须以PHE为唯一碳源。(2)经富集培养得到的菌液用稀释涂布平板法进行分离后,通过比较降解圈的大小来判断不同微生物的降解能力,降解圈越大的,降解能力越强。(3)根据表中数据可知,B2对PHE的降解率最高,且降解时间最短,因此,在实验条件下降解效果最好的菌群是B2。(4)与B1和B3相比,B2在20~40 ℃内,各组生物量相差不大,且都有较高的生物量,说明B2对温度耐受性最好。要测定B2的最适生长pH的范围,可以配制七组培养基,将培养基的pH分别调整为5、6、7、8、9、10、11(或配制pH为5~11内的一系列pH梯度的培养基),在各组培养基上分别接种等量的B2,在相同且适宜的条件下培养一段时间后,测定各组培养基中B2的吸光值OD600,吸光值OD600最大的一组的相邻两组对应的pH范围即为B2生长的最佳pH范围。
2.(1)次生代谢物
(2)脱分化 特有的结构与功能 高度液泡化、不定形的薄壁组织团块
(3)白藜芦醇—牛血清蛋白偶联物 既能迅速大量增殖,又能产生抗体 克隆化培养与抗体检测 清除代谢物,防止细胞代谢物积累对细胞自身造成危害
[解析] (1)次生代谢物是植物生长发育正常运行的非必需的小分子有机化合物,已知白藜芦醇并非是虎杖生长和生存所必需的,所以白藜芦醇是虎杖的次生代谢物。(2)取植物的外植体接种于培养基中,诱导其脱分化,脱分化是指已分化的细胞失去其特有的结构和功能,转变成未分化的细胞的过程。外植体经脱分化形成愈伤组织,愈伤组织的特点是高度液泡化、不定形的薄壁组织团块。(3)因为白藜芦醇直接免疫机体不能产生抗体,可与牛血清蛋白偶联后作为抗原,诱导机体产生抗体,所以制备抗白藜芦醇单克隆抗体时,抗原X为白藜芦醇—牛血清蛋白偶联物。细胞A是杂交瘤细胞,具有既能迅速大量增殖,又能产生抗体的特点;过程③需要对细胞A进行克隆化培养和抗体检测,以筛选出能产生所需抗体的杂交瘤细胞;体外培养所需细胞时,需要定期更换培养液,目的是清除代谢物,防止细胞代谢物积累对细胞自身造成危害。
3.(1)下丘脑
(2)CRISPR/Cas9对不同个体的DNA特定位置进行切割,被切割的DNA在修复时导致不同位点的基因突变
(3) M Ⅱ 95%空气和5%的CO2的混合 电刺激、Ca2+载体、乙醇、蛋白酶合成抑制剂等
(4)降低组蛋白的甲基化程度,有利于与细胞分裂和分化相关的基因的表达
(5)遗传背景一致
[解析] (1)在猕猴各级神经中枢中,与生物节律控制有关的中枢在下丘脑。(2)CRISPR/Cas9对不同个体的DNA特定位置进行切割,被切割的DNA在修复时导致不同位点的基因突变,所以不同个体表现出不同程度的节律紊乱症状。(3)由于M Ⅱ期卵母细胞才具备受精能力,此时期的细胞质中含有激发细胞核全能性表达的物质和营养条件,因此实验中采集的卵母细胞通常在体外培养至M Ⅱ期。进行动物成纤维细胞体外培养时应将其置于含有95%空气和5%的CO2的混合气体的培养箱中。核移植成功后,用电刺激、Ca2+载体、乙醇、蛋白酶合成抑制剂等方法去激活重构胚。(4)组蛋白去甲基化酶Kdm4d的mRNA翻译产生的组蛋白去甲基化酶可以降低组蛋白的甲基化程度,有利于与细胞分裂和分化相关的基因的表达。(5)根据题图分析可知,第二代BMAL1基因敲除猴是用A6成纤维细胞通过克隆获得的,因此它们的遗传物质应该相同,即与第一代BMAL1基因敲除猴模型相比第二代BMAL1基因敲除猴模型用于研究生物节律紊乱及相关药物研发的优势是遗传背景一致。
4.(1)Kpn Ⅰ
(2)PCR 若转入的草甘膦抗性基因不表达或者表达量少,转基因植株不会具备抗除草剂特性
(3)ABCD
(4)草甘膦浓度、施用部位、气候条件、大豆植株的生理状态
[解析] (1)DNA转录时,RNA聚合酶沿着DNA模板链从3'端向5'端移动,从而合成RNA。启动子是RNA 聚合酶识别、结合和开启转录的一段DNA 序列,根据质粒和草甘膦抗性基因的转录方向,应该将Xho Ⅰ和Kpn Ⅰ的识别序列分别加在引物1和引物2的5'端。(2)检测转基因生物染色体的DNA是否插入目的基因,可以采用PCR等技术,若转入的草甘膦抗性基因不表达或者表达量少,转基因植株不会具备抗除草剂特性,因此确定某植株染色体DNA上已插入草甘膦抗性基因,但并不能确定此植株具备抗草甘膦特性。(3)增加转入的外源草甘膦抗性基因的数量,从分子水平上看,更多数量的抗性基因能增加抗性相关蛋白的表达量,从而有可能进一步提升转基因大豆对草甘膦的抗性,A正确;启动子可调控基因转录,高效驱动转录的启动子能使草甘膦抗性基因转录出更多的 mRNA,进而翻译出更多的抗性蛋白,使用能高效驱动转录的启动子可在分子水平上提升大豆对草甘膦的抗性,B正确;同时转入与草甘膦降解有关的基因,这样在大豆体内就能够降解草甘膦,从分子层面上改变了草甘膦在大豆体内的存在状态,减少其对大豆的影响,从而提升大豆对草甘膦的抗性,C正确;通过改造草甘膦抗性基因,有可能获得编码抗性更强的蛋白的基因,即在分子水平上对基因进行改造,可获得抗性更强的大豆,D正确。故选ABCD。(4)草甘膦是一种常用的除草剂,但大豆等农作物对其敏感性高,制约了草甘膦的使用,若草甘膦施用不当,会影响转基因大豆的产量和品质,因此对转基因大豆使用草甘膦时应注意施用时间、草甘膦浓度、施用部位、气候条件、大豆植株的生理状态等。
5.(1) 在富含卡拉胶的环境中,存在能够分解卡拉胶的微生物的可能性较大 稀释
(2)BamH Ⅰ 重组质粒连接处的序列不再是原来的限制酶识别序列
(3)使细胞处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态 卡拉胶 四环素
(4)44 该位点的氨基酸在空间上离半胱氨酸更近,容易形成二硫键,而且保守度值低,替换后对酶功能的影响较小
[解析] (1)由于在富含卡拉胶的环境中,存在能够分解卡拉胶的微生物的可能性较大,因此可选择海藻和海泥作为样本筛选卡拉胶降解菌。将培养后的菌液混匀并充分稀释,再接种至微孔板中,经培养和筛选获得了CG活性最高的菌种。(2)E.coliDNA连接酶能连接具有黏性末端和平末端的片段,但其连接具有平末端的片段时效率很低,因此为了保证连接准确性和效率,切割质粒和目的基因时不能选择切割成平末端的限制酶,即不能选择EcoR Ⅴ和SmaⅠ,而SpeⅠ与XbaⅠ切割后产生的黏性末端相同,若选择SpeⅠ与XbaⅠ切割,会出现质粒和目的基因的自连、甚至目的基因倒接的情况,因此切割质粒时在SpeⅠ与XbaⅠ中只能选择一个,而另一个限制酶需要选择BamH Ⅰ。结合启动子的方向可知cg转录模板链的5'端最好含有BamH Ⅰ酶切位点。T4 DNA连接酶既可以连接平末端,也可连接黏性末端,由于限制酶的识别序列具有专一性,若连接后的序列不存在最初限制酶的识别序列,则可能导致重组质粒无法使用各自构建表达载体的双酶切组合进行切割。(3)为将构建好的表达载体转入大肠杆菌,需要先用Ca2+处理大肠杆菌细胞,目的是使细胞处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态,便于重组DNA进入受体细胞。由于具有高活性卡拉胶酶(CG)的菌种可分解卡拉胶,使其菌落周围形成透明圈,且重组质粒上含有四环素抗性基因,因此导入目的基因的大肠杆菌可接种在含卡拉胶和四环素的培养基中培养一段时间后,根据菌落周围有无水解透明圈筛选目的菌株。(4)据图可知,虚线长度代表氨基酸间的空间距离,由于第44位点的氨基酸在空间上离半胱氨酸更近,容易形成二硫键,而且保守度值低,替换后对酶功能的影响较小,因此选择第44位的氨基酸替换成半胱氨酸最合适。非选择题强化练(五)
1.[2025·山西晋城三模] 三环芳烃——菲(PHE)是一种典型的疏水性有机污染物,广泛存在于沉积物、水体、土壤和大气中,因其具有潜在致癌性、致畸性及致突变性,受到人类广泛关注。实验人员从长期受污染的内河河流采集表层沉积物,经富集筛选后得到一组PHE高效降解菌群,并测试其在不同环境条件下降解PHE的能力。回答下列问题:
(1)实验人员先制备富集培养基,然后采用 法灭菌,冷却后再接入沉积物样品。富集培养基中除含微生物生长所必需的各种无机盐外,还需要加入氮源,并以 作为唯一碳源。
(2)经富集培养得到的菌液用 法进行分离后,实验人员通过比较 的大小来判断不同菌种的降解能力。
(3)实验人员统计了3种不同种类菌群对PHE的降解效果,如下表所示。在实验条件下降解效果最好的菌群是 ,依据是_______________________
。
菌群种类 PHE浓度/(mg·L-1) 降解 率/% 降解 时间/d
B1 100 85.48 7.0
B2 100 95.78 2.5
B3 100 87.40 9.0
(4)实验人员进一步测定了不同培养温度下三种菌群的吸光值OD600(吸光值越大,菌体生物量越多),结果如图所示。在图中培养条件下,三种菌群中对温度耐受性最好的菌群是 。进一步研究发现,B2在pH为5~11时都能够生长,若要测定B2的最适生长pH的范围,则实验的设计思路是__________
。
2.[2025·四川宜宾二模] 白藜芦醇属于多酚类化合物,具有抗氧化、抗衰老、抗肿瘤等功能。科研人员尝试利用植物细胞工程技术规模化生产白藜芦醇,并结合免疫检测技术开发快速检测方法。回答下列问题:
(1)白藜芦醇可由虎杖代谢产生,但并非是虎杖生长和生存所必需的,白藜芦醇是虎杖的 (填“初生代谢物”或“次生代谢物”)。
(2)取虎杖无菌幼苗的茎尖作为外植体,切成小段后接种于培养基中,诱导其 ,即失去其 ,进而形成愈伤组织,愈伤组织的特点是 ,将愈伤组织进行悬浮培养,诱导产生白藜芦醇。
(3)白藜芦醇直接免疫机体不能产生抗体,可将其与牛血清蛋白偶联,进而诱导机体产生抗体。科研人员利用细胞工程技术制备抗白藜芦醇单克隆抗体的基本流程如图所示:
抗原X为 ,细胞A具有的特点是 ,过程③需要对细胞A进行 ,经过多次筛选,就可以获得足够数量的能分泌所需抗体的细胞,体外培养所需细胞时,需要定期更换培养液,目的是 。
3.[2025·湖南郴州三模] 我国科学家利用CRISPR/Cas9基因编辑技术和体细胞核移植(SCNT)技术,成功构建了世界首例体细胞BMAL1基因(产生昼夜节律必需的基因)敲除的生物节律紊乱猕猴,为相关疾病研究提供了新型动物模型,其基本构建流程如图所示。CRISPR/Cas9基因编辑系统能在DNA特定位置进行切割,被切割的DNA修复时会发生基因突变而导致靶基因失活,第一代BMAL1基因敲除猴的5只个体表现出不同程度的节律紊乱症状。为进一步获得理想动物模型,研究团队采集A6个体的成纤维细胞,经SCNT后最终获得多只第二代BMAL1基因敲除猴模型。请回答下列相关问题:
(1)在猕猴各级神经中枢中,与生物节律控制有关的中枢在 。
(2)经CRISPR/Cas9基因编辑和胚胎移植获得的第一代BMAL1基因敲除猴的不同个体表现出不同程度的节律紊乱症状,原因是 。
(3)实验中采集的卵母细胞通常在体外培养至 期,进行动物成纤维细胞体外培养时应将其置于含有 气体的培养箱中。核移植成功后,用 (填具体方法,写出2种即可)去激活重构胚。
(4)为提高胚胎的发育率和妊娠率,研究人员还将组蛋白去甲基化酶Kdm4d的mRNA注入了重组融合细胞,推测Kdm4d的mRNA的作用是 。
(5)与第一代BMAL1基因敲除猴模型相比,第二代BMAL1基因敲除猴模型用于研究生物节律紊乱及相关药物研发的优势是 (写出1点即可)。
4.[2025·安徽合肥一模] 草甘膦是一种常用的除草剂,但大豆等农作物对其敏感性高,制约了草甘膦的使用。开发具有草甘膦抗性的转基因大豆,并配合使用草甘膦,可实现杂草的有效管理。回答下列问题:
(1)构建重组质粒时,需利用引物1、2扩增获得草甘膦抗性基因,再用相同的限制酶切割该目的基因和质粒,据图分析,引物2上应含有 限制酶的识别序列。
(2)通过 技术检测,确定某植株染色体DNA上已插入草甘膦抗性基因,但并不能确定此植株具备抗草甘膦特性,理由是_________________________
。
(3)若想进一步提升转基因大豆对草甘膦的抗性,在分子水平上可采取的思路有 。
A.增加转入的外源草甘膦抗性基因的数量
B.使用能高效驱动转录的启动子
C.同时转入与草甘膦降解有关的基因
D.通过改造草甘膦抗性基因获得抗性更强的大豆
(4)若草甘膦施用不当,会影响转基因大豆的产量和品质,因此对转基因大豆使用草甘膦时应注意施用时间、 等(答出2点即可)。
5.[2025·河南卷] 卡拉胶是一类源于海洋红藻的大分子多糖,可被某些细菌降解为具有多种应用前景的卡拉胶寡糖。某研究小组拟筛选具有高活性卡拉胶酶(CG)的菌种用于生产卡拉胶寡糖。回答下列问题:
(1)选择海藻和海泥作为样本筛选卡拉胶降解菌的原因是 。将培养后的菌液混匀并充分 ,再接种至微孔板中,经培养和筛选获得了CG活性最高的菌种。
(2)为构建携带cg(CG的编码基因)的大肠杆菌表达载体(图甲),对cg的PCR扩增产物和质粒进行双酶切,随后用E.coliDNA连接酶连接。为保证连接准确性和效率,cg转录模板链的5'端最好含有 酶切位点。另有两组同学选用了各不相同的双酶切组合和T4 DNA连接酶重复上述实验,获得的部分重组质粒分子大小符合预期,但均无法使用各自构建表达载体的双酶切组合进行切割,其原因是 。
限制酶的识别序列和切割位点如下:
甲
(3)为将构建好的表达载体转入大肠杆菌,需要先用Ca2+处理大肠杆菌细胞,目的是 ,随后在含 和
的培养基中培养一段时间后,根据菌落周围有无水解透明圈筛选目的菌株。
(4)已知空间上邻近的两个半胱氨酸易形成二硫键,从而提升蛋白质的耐热性。为提高CG的耐热性,研究人员分析了五个氨基酸位点的空间距离和保守度(保守度值越大表明该位点对酶的功能越关键),如图乙所示。根据分析结果,选择第 位的氨基酸替换成半胱氨酸最合适,原因是 。
乙
