【題目】科研人員利用胚胎干細(xì)胞(ES 細(xì)胞)對(duì)干擾素基因缺失小鼠進(jìn)行基因治療,其技術(shù)流程如下圖。請(qǐng)回答相關(guān)問題:

(1)圖1中用到了_________________________等現(xiàn)代生物技術(shù)(寫三項(xiàng)即可)。

(2)由圖1可知,步驟②中要分離出ES細(xì)胞,需將重組胚胎培養(yǎng)到______期。將目的基因?qū)隕S細(xì)胞而不是上皮細(xì)胞,是因?yàn)镋S細(xì)胞在功能上具有__________。

(3)步驟③中,先需要利用 PCR 技術(shù)擴(kuò)增干擾素基因?梢愿鶕(jù)________合成引物,圖2 A、B、C、D 四種單鏈 DNA 片段中應(yīng)選取_______作為引物(DNA 復(fù)制方向總是從5′向 3′延伸)。對(duì)干擾素基因片段和質(zhì)粒進(jìn)行酶切時(shí),可選用限制酶的組合為_______________。

(4)將步驟③獲得的ES細(xì)胞在熒光顯微鏡下觀察,選擇發(fā)________色熒光的細(xì)胞進(jìn)行體外誘導(dǎo)。為檢測干擾素基因是否表達(dá),可用的檢測物質(zhì)是____________(填“標(biāo)記的干擾素基因”或“干擾素的抗體”)。

【答案】 動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)、動(dòng)物細(xì)胞核移植、早期胚胎培養(yǎng)、基因工程、胚胎干細(xì)胞 囊胚期 發(fā)育的全能性 一段已知的干擾素基因的核苷酸序列 B 和 C HindⅢ和 PstⅠ或 EcoRⅠ和 PstⅠ 干擾素的抗體

【解析】本題以圖文結(jié)合為情境綜合考查學(xué)生對(duì)基因工程的基本操作程序、胚胎干細(xì)胞的研究與應(yīng)用等相關(guān)知識(shí)的識(shí)記和理解能力。

(1)圖1是利用胚胎干細(xì)胞(ES 細(xì)胞)對(duì)干擾素基因缺失小鼠進(jìn)行基因治療的流程,其中過程①采用了動(dòng)物細(xì)胞核移植技術(shù),此前需借助動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)來培養(yǎng)上皮細(xì)胞和卵母細(xì)胞;過程②運(yùn)用了早期胚胎培養(yǎng)技術(shù);過程③需借助基因工程技術(shù)將目的基因?qū)隕S細(xì)胞,在此過程中離不開胚胎干細(xì)胞技術(shù)。

(2) 圖1中的ES細(xì)胞是取自于囊胚期的內(nèi)細(xì)胞團(tuán)。ES細(xì)胞在功能上具有發(fā)育的全能性,體外誘導(dǎo)ES細(xì)胞可以使其向不同方向分化,所以將目的基因?qū)隕S細(xì)胞而不是上皮細(xì)胞。

(3) 干擾素基因?qū)儆谀康幕颍?PCR 技術(shù)擴(kuò)增目的基因時(shí),要有一段已知目的基因的核苷酸序列,以便根據(jù)這一序列合成引物。因DNA復(fù)制時(shí),子鏈總是從5′向 3′方向延伸,子鏈與模板鏈反向平行,所以利用PCR技術(shù)擴(kuò)增干擾素基因時(shí),可以從圖2的A、B、C、D四種單鏈DNA片段中選取B和C片段作為引物。由圖2可以看出,用限制酶SmaⅠ切割會(huì)破壞干擾素基因,為將完整的干擾素基因切割下來,需要利用限制酶組合HindⅢ和 PstⅠ或 EcoRⅠ和 PstⅠ切割干擾素基因的兩端,這樣也可以使如圖3所示質(zhì)粒上保留一個(gè)完整的標(biāo)記基因,即綠色熒光蛋白基因。

(4)綜上分析,在構(gòu)建的重組質(zhì)粒上,紅色熒光蛋白基因的結(jié)構(gòu)已經(jīng)被破壞,但綠色熒光蛋白基因的結(jié)構(gòu)完整,因此將步驟③獲得的 ES 細(xì)胞在熒光顯微鏡下觀察,應(yīng)選擇只發(fā)綠色熒光的細(xì)胞進(jìn)行體外誘導(dǎo)。為檢測干擾素基因是否表達(dá),需采用抗原-抗體雜交技術(shù),若有雜交帶出現(xiàn),表明干擾素基因已經(jīng)成功表達(dá),因此可用的檢測物質(zhì)是干擾素的抗體。

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11952年赫爾希和蔡斯利用同位素標(biāo)記完成了著名的噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn),下圖是實(shí)驗(yàn)的部分步驟:

寫出上述實(shí)驗(yàn)的部分操作過程:

第一步:用35S標(biāo)記噬菌體的蛋白質(zhì)外殼,如何實(shí)現(xiàn)對(duì)噬菌體的蛋白質(zhì)外殼的標(biāo)記?請(qǐng)簡要說明步驟:____________________。

第二步:用35S標(biāo)記噬菌體與沒有標(biāo)記過的大腸桿菌混合。

第三步:一定時(shí)間后,攪拌,離心。

2)在赫爾希和蔡斯的噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)中,用32P標(biāo)記的噬菌體侵染大腸桿菌,在理論上上清液不含有放射性,而實(shí)驗(yàn)最終結(jié)果顯示,在離心液的上層,也有一定的放射性,而下層的放射性比理論值低。

.在赫爾希和蔡斯的噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)中,采用的方法是__________。

.從理論上講,上清液的放射性應(yīng)該為0,由于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和理論數(shù)據(jù)之間有較大的誤差,由此對(duì)實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行誤差

a.在實(shí)驗(yàn)過程中,噬菌體與大腸桿菌混合培養(yǎng),到用離心機(jī)分離,這一段時(shí)間如果過長,會(huì)使上清液的放射性增高,其原因是_______________。

b.在實(shí)驗(yàn)中,如果有一部分噬菌體沒有侵染到大腸桿菌中去,將會(huì)產(chǎn)生誤差,理由是___________________。

3)噬菌體侵染細(xì)菌之后,合成新的噬菌體蛋白質(zhì)外殼需要_________。

A.細(xì)菌的DNA及其氨基酸

B.噬菌體的DNA及其氨基酸

C.噬菌體的DNA和細(xì)菌的氨基酸

D.細(xì)菌的DNA及其噬菌體的氨基酸

4)上述實(shí)驗(yàn)中,不能用15N來標(biāo)記噬菌體DNA,理由是__________。

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【題目】最先開始出現(xiàn)昆蟲和小動(dòng)物的群落演替階段是( )

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(2)春末夏初夜晚,水庫邊經(jīng)常“蛙聲一片”。“蛙聲”這屬于__________信息,這與__________息息相關(guān)。

(3)調(diào)查該水庫中鯉魚的種群密度可采用標(biāo)志重捕法。調(diào)查時(shí)捕獲鯉魚所使用的漁網(wǎng)網(wǎng)眼應(yīng)該盡可能__________,否則會(huì)使調(diào)查結(jié)果比實(shí)際值____________________

(4)某同學(xué)用甲代表分解者(腐生微生物)、乙代表生產(chǎn)者(水生植物)、丙代表消費(fèi)者(魚類等動(dòng)物)繪出該水庫生態(tài)系統(tǒng)的C循環(huán)示意圖:

你認(rèn)為這是否科學(xué),并說出理由______________________________。

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