如果已知一小段DNA的序列,可采用PCR的方法,简捷地分析出已知序列两侧的序列,具体流程如下图(以EcoR I酶切为例):
请据图回答问题:
(1)步骤I用的EcoR I是一种__________酶,它通过识别特定的__________切割特定位点。
(2)步骤Ⅱ用的DNA连接酶催化相邻核苷酸之间的3′-羟基与5′-磷酸间形成__________;PCR循环中,升温到95℃是为了获得__________;TaqDNA聚合酶的作用是催化__________。
(3)若下表所列为已知的DNA序列和设计的一些PCR引物,步骤Ⅲ选用的PCR引物必须是__________(从引物①②③④中选择,填编号)。
DNA序列(虚线处省略了部分核苷酸序列) | |
已知序列 |
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PCR引物 | ①5′- AACTATGCGCTCATGA-3′ ②5′- GCAATGCGTAGCCTCT-3′ ③5′- AGAGGCTACGCATTGC-3′ ④5′- TCATGAGCGCATAGTT-3′ |
(4)对PCR产物测序,经分析得到了片段F的完整序列。下列DNA单链序列中(虚线处省略了部分核苷酸序列),结果正确的是_________________。
A. 5′- AACTATGCG-----------AGCCCTT-3′
B. 5′- AATTCCATG-----------CTGAATT-3′
C. 5′- GCAATGCGT----------TCGGGAA-3′
D. 5′- TTGATACGO----------CGAGTAC-3′
(1). 限制性核酸内切(或限制) (2). 核苷酸序列 (3). 磷酸二酯键 (4). DNA单链 (5). 以DNA为模板的DNA链的延伸 (6). ②④ (7). B
【解析】
【分析】
采用PCR技术扩增DNA的过程为:变性、退火、延伸、终止,PCR技术扩增目的基因的原理:DNA双链复制,引物是一小段单链DNA,引物5′端的碱基可以与DNA两条链的3′端的碱基进行碱基互补配对,可作为DNA复制的起始点,子链的延伸方向从5′→3′。
【详解】(1)EcoR I是一种限制性核酸内切酶,它通过识别特定的核苷酸序列切割特定的位点。
(2)DNA连接酶可催化相邻核苷酸之间的3'-羟基和5'-磷酸之间形成磷酸二酯键;PCR循环中,升温到95℃时,DNA受热变性后解旋为单链;Taq DNA聚合酶是一种耐高温的依赖于DNA模板的DNA聚合酶,能催化以DNA链为模板的DNA链的延伸。
(3)引物是一小段单链DNA,引物5'端的碱基可以与DNA两条链的3'端的碱基进行碱基互补配对,可作为DNA复制的起始点,子链的延伸方向从5'→3',据题图分析,结合已知序列可知,能与片段F左边配对的引物为④,与右边配对的引物为②,故步骤Ⅲ选用的PCR引物应当为②④。
(4)对PCR产物测序,得到片段F的完整序列,因为片段F是被限制酶EcoR I剪切的两端,它识别的序列是GAATTC,且在G与A之间切割,所以5'端应该是AATTC,3'端是GAATT,故选B。
【点睛】本题主要考查PCR的过程和应用,意在强化考生对PCR技术的理解,要求考生能分析题图提取有效信息,从引物碱基序列、延伸方向等方面进行分析和解答,对考生的理解和分析能力提出了较高要求。
已知黑腹果蝇的性别决定方式为XY型,偶然出现的XXY个体为雌性可育。黑腹果蝇长翅(A)对残翅(a)为显性,红眼(B)对白眼(b)为显性。现有两组杂交实验结果如下:
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请回答下列问题:
(1)设计实验①与实验②的主要目的是验证__________。
(2)理论上预期实验①的F2基因型共有_________种,其中雌性个体中表现上图甲性状的概率为__________,雄性个体中表现上图乙性状的概率为__________。
(3)实验②F1中出现了1只例外的白眼雌蝇,请分析:
Ⅰ.若该蝇是基因突变导致的,则该蝇的基因型为__________。
Ⅱ.若该蝇是亲本减数分裂过程中X染色体未分离导致的,则该蝇产生的配子为__________。
Ⅲ.检验该蝇产生的原因可用表现型为__________的果蝇与其杂交。
(1). 眼色性状与性别有关,翅型性状与性别无关 (2). 12 (3). 0 (4). 3/8 (5). XbXb (6). XbXb、Y、Xb、XbY (7). 红眼雄性
【解析】
【分析】
据题图分析可知,实验①和②互为正交和反交,实验①中F1分别为AaXBY(长翅红眼♂)、AaXBXb(长翅红眼♀),实验②中正常情况下F1分别为AaXbY(长翅白眼♂)、AaXBXb(长翅红眼♀),据此分析。
【详解】(1)据图可知,无论正交还是反交,长翅性状在雌雄中都无差别,而眼色在雄性中结果不同,故通过实验①和②,主要是验证眼色性状的遗传与性别有关,而翅形性状的遗传与性别无关。
(2)据分析可知,实验①中F1分别为AaXBY、AaXBXb,雌雄相互交配所得F2的基因型种类为3×4=12种。F2的雌性个体中不会出现XbXb个体,故表现甲性状即残翅白眼的概率是0;雄性个体中表现乙性状即长翅红眼的概率为3/4×1/2=3/8。
据分析可知,只考虑眼色,实验②中F1分别为XBXb(长红♀)、XbY(长白♂),因此:
I、若F1中出现的长翅白眼♀果蝇是基因突变导致的,则其基因型应为XbXb;
II、若F1中出现的长翅白眼♀果蝇是亲本减数分裂过程中X染色体未分离导致的,则其基因型应为XbXbY,该果蝇经减数分裂产生的配子有XbXb、Y、Xb、XbY。
III、若要鉴别F1中出现的长翅白眼♀果蝇基因型是XbXb还是XbXbY,则应选择某一雄性果蝇与之杂交;若选择XbY,则子代无论雌雄都表现为白色,因此,应该用表现型为红色的雄蝇进行杂交。
【点睛】本题考查了基因自由组合定律在伴性遗传中的应用、减数分裂过程中可遗传变异的类型等内容,意在考查考生分析图表的能力,要求考生具备设计简单生物学实验的能力,并能对实验现象和结果进行解释、分析的能力。
产脂肪酶酵母可用于含油废水处理。为筛选产脂肪酶酵母菌株,科研人员开展了相关研究。请回答下列问题:
(1)常规微生物实验中,下列物品及其灭菌方法错误的是__________(填编号)。
编号 | ① | ② | ③ | ④ |
物品 | 培养基 | 接种环 | 培养皿 | 涂布器 |
灭菌方法 | 高压蒸汽 | 火焰灼烧 | 干热 | 臭氧 |
(2)称取1.0g某土壤样品,转入99mL无菌水中,制备成菌悬液,经__________后,获得细胞密度不同的菌悬液。分别取0.1mL菌悬液涂布在固体培养基上,其中10倍稀释的菌悬液培养后平均长出了46个酵母菌落,则该样本中每克土壤约含酵母菌__________个。
(3)为了进一步提高酵母菌产酶能力,对分离所得的菌株,采用射线辐照进行__________育种。将辐照处理后的酵母菌涂布在以__________为唯一碳源的固体培养基上,培养一段时间后,按照菌落直径大小进行初筛,选择直径__________的菌落,纯化后获得A、B两突变菌株。
(4)在处理含油废水的同时,可获得单细胞蛋白,实现污染物资源化。为评价A、B两菌株的相关性能,进行了培养研究,结果如图。据图分析,应选择菌株__________进行后续相关研究,理由是__________。
(1). ④ (2). 梯度稀释 (3). 4.6×105(或460000) (4). 诱变 (5). 脂肪(或油脂) (6). 较大 (7). B (8). 该菌株增殖速度快,单细胞蛋白产量高;降解脂肪能力强,净化效果好
【解析】
【分析】
灭菌指用强烈的物理或化学方法杀灭所有微生物,包括致病的和非致病的,以及细菌的芽胞.常用灭菌方法:灼烧灭菌、干热灭菌和高压蒸汽灭菌法。高压蒸汽灭菌适用于对一般培养基和玻璃器皿的灭菌,干热灭菌适用于空玻璃器皿的灭菌,微生物接种时的金属接种工具和试管口可以用灼烧灭菌。稀释平板计数是根据微生物在固体培养基上所形成的单个菌落,即是由一个单细胞繁殖而成这一培养特征设计的计数方法,即一个菌落代表一个单细胞。将菌液进行一系列的梯度稀释,然后将不同稀释程度的菌液分别涂布到固体培养基的表面,使其均匀分布于平板中的培养基内,经培养后,由单个细胞生长繁殖形成菌落,统计菌落数目,即可计算出样品中的含菌数。
【详解】(1)培养基一般进行高压蒸汽灭菌,接种环可用火焰灼烧灭菌,培养皿一般通过干热灭菌,涂布器应该用酒精引燃灭菌;故①②③正确,错误的是④。
(2)稀释涂布平板法是将样品进行一系列梯度稀释后,获得细胞密度不同的菌悬液,然后涂布到平板上。根据题意,1.0g土壤样品转入99mL无菌水中,制备成菌悬液,经系列梯度稀释后,分别取0.1mL菌悬液涂布在固体培养基上,则稀释的倍数为1000倍,其中10倍稀释的菌悬液培养后长出了46个酵母菌落,则总的稀释倍数为10000倍,故每克土壤中含酵母菌数为46×10000=4.6×105个。
(3)根据题意,欲提高酵母菌产酶能力,可对分离得到的产脂肪酶酵母菌菌株进行射线辐射,该育种方式为诱变育种。为了能筛选出符合要求的产脂肪酶酵母菌突变株,可配制以脂肪为唯一碳源的培养基,将辐射处理的酵母菌涂布在该固体培养基上,形成单菌落;产脂肪酶能力越强的酵母菌,分解利用脂肪的能力越强,菌落生长越好,一段时间后,按照菌落直径大小进行初筛,选取直径较大的菌落即可。
(4)据题图分析可知,相同时间内,菌株B的细胞密度高于菌株A,而菌株B的脂肪剩余量低于菌株A的脂肪剩余量,故进行相关研究可选择菌株B,原因是菌株B增殖速度快,单细胞蛋白的产量也高,同时降解脂肪的能力强,净化效果更好。
【点睛】本题以微生物为背景,主要考查微生物的分离筛选、灭菌和计数等知识,意在强化考生对相关内容的识记与理解能力,重在考查基本原理等基础知识,难度不大。
研究发现,线粒体内的部分代谢产物可参与调控核内基因的表达,进而调控细胞的功能。下图为T细胞中发生上述情况的示意图,请据图回答下列问题:
(1)丙酮酸进入线粒体后先经氧化脱羧形成乙酰辅酶A,再彻底分解成__________和[H]。[H]经一系列复杂反应与__________结合,产生水和大量的能量,同时产生自由基。
(2)线粒体中产生的乙酰辅酶A可以进入细胞核,使染色质中与__________结合的蛋白质乙酰化,激活干扰素基因的转录。
(3)线粒体内产生的自由基穿过线粒体膜到__________中,激活NFAT等调控转录的蛋白质分子,激活的NFAT可穿过__________进入细胞核,促进白细胞介素基因的转录。转录后形成的__________分子与核糖体结合,经__________过程合成白细胞介素。
(4)T细胞内乙酰辅酶A和自由基调控核内基因的表达,其意义是__________。
(1). CO2 (2). O2 (3). DNA (4). 细胞质基质 (5). 核孔 (6). mRNA (7). 翻译 (8). 提高机体的免疫能力
【解析】
【分析】
有氧呼吸第一阶段的葡萄糖酵解产生丙酮酸和[H],同时释放少量能量,发生在细胞质基质中;第二阶段是丙酮酸与水反应产生二氧化碳和[H],同时释放少量能量,发生在线粒体基质中;第三阶段是[H]与氧气生成水,释放大量能量的过程,发生在线粒体内膜上。据图分析可知,乙酰辅酶A进入三羧酸循环后,代谢产生[H],[H]参与有氧呼吸第三阶段,与O2结合形成H2O,同时产生了大量自由基,自由基激活NFAT等分子,进入细胞核的NFAT和乙酰辅酶A在乙酰化酶催化下发生乙酰化反应,参与调控核内基因的表达,进而调控合成干扰素、白细胞介素等。
【详解】(1)根据题意,丙酮酸进入线粒体后先经氧化脱羧形成乙酰辅酶A,再彻底分解产生CO2和[H],[H]参与有氧呼吸第三阶段,与O2结合,形成H2O。
(2)据图可知,乙酰辅酶A进入细胞核中,在乙酰化酶催化下发生乙酰化反应,根据题意,该过程是乙酰辅酶A使染色质中与DNA结合的蛋白质发生乙酰化反应,进而激活了相关基因的转录。
(3)据图可知,线粒体内产生的自由基穿过线粒体膜到达细胞质基质中,激活了NFAT等蛋白质分子,激活的NFATNFAT等蛋白质分子要穿过核孔才能进入细胞核,促进白细胞介素基因的转录。相关基因转录形成mRNA,mRNA与核糖体结合后,经翻译产生白细胞介素。
(4)据图可知,T细胞内乙酰辅酶A和自由基可调控核内基因的表达,合成干扰素、白细胞介素等,其对提高机体的免疫能力具有重要意义。
【点睛】本题结合图解,综合考察了有氧呼吸过程、基因的表达、物质的运输等内容,要求考生能结合所学内容,正确分析题图,并能在新的情景中正确运用所学知识,意在考查考生获取信息并利用信息分析问题的能力。
细胞周期可分为分裂间期和分裂期(M期),根据DNA合成情况,分裂间期又分为G1期、S期和G2期。为了保证细胞周期的正常运转,细胞自身存在着一系列监控系统(检验点),对细胞周期的过程是否发生异常加以检测,部分检验点如图所示。只有当相应的过程正常完成,细胞周期才能进入下一个阶段运行。请据图回答下列问题:
(1)与G1期细胞相比,G2期细胞中染色体及核DNA数量的变化是__________。
(2)细胞有丝分裂的重要意义在于通过__________,保持亲子代细胞之间的遗传稳定性。图中检验点1、2和3的作用在于检验DNA分子是否__________(填序号:①损伤和修复、②完成复制);检验发生分离的染色体是否正确到达细胞两极,从而决定胞质是否分裂的检验点是__________。
(3)细胞癌变与细胞周期调控异常有关,癌细胞的主要特征是_________。有些癌症采用放射性治疗效果较好,放疗前用药物使癌细胞同步化,治疗效果会更好。诱导细胞同步化的方法主要有两种:DNA合成阻断法、分裂中期阻断法。前者可用药物特异性抑制DNA合成,主要激活检验点__________,将癌细胞阻滞在S期;后者可用秋水仙碱抑制__________的形成,主要激活检验点__________,使癌细胞停滞于中期。
(1). 染色体数不变,核DNA数加倍 (2). 染色体正确复制和平均分配 (3). ①② (4). 检验点5 (5). 细胞无限增殖 (6). 2 (7). 纺锤体 (8). 4
【解析】
【分析】
本题主要考查细胞周期中间期的染色体及DNA的变化,分裂期的规律及癌细胞的特征。分裂间期包括G1期、S期和G2期, 细胞进入G1期后,各种与DNA复制有关的酶在G1期明显增加,线粒体、叶绿体、核糖体都增多了,内质网扩大,高尔基体、溶酶体等的数目都增加了,动物细胞的2个中心粒也彼此分离并开始复制;S期主要完成DNA的复制和组蛋白合成; 在G2期,中心粒完成复制而形成两对中心粒,微管蛋白以及一些与细胞分裂有关的物质也在此时期大量合成。细胞周期中的检验点有五个,检验点1主要检验DNA是否损伤,细胞外环境是否适宜,细胞体积是否足够大;检验点2主要检查DNA复制是否完成;检验点3主要是检验DNA是否损伤,细胞体积是否足够大;检验点4主要检验纺锤体组装完成,着丝点是否正确连接到纺锤体上;检验点5主要检验发生分离的染色体是否正确到达细胞两极。癌细胞的主要特征有细胞无限增值,细胞表面糖蛋白减少,失去接触抑制。
【详解】(1)G2期细胞已完成DNA复制和组蛋白合成,其每条染色体含有两条染色单体,每个染色单体含有一个DNA,染色体数目不变,DNA加倍;
(2)细胞有丝分裂的重要意义在于通过间期的染色体正确复制和分裂期的平均分配,保证亲子代细胞的遗传物质保持一致;保持遗传的稳定性。图中检验点1、2和3依次处在间期的G1-S、S、G2-M,其主要作用在于检验DNA分子是否损伤和修复,DNA是否完成复制;检验点5主要检验发生分离的染色体是否正确到达细胞两极,从而决定胞质是否分裂;
(3)癌细胞的主要特征是细胞无限增殖,细胞表面糖蛋白减少,失去接触抑制;DNA合成阻断法是用药物特异性抑制癌细胞的DNA合成,主要激活检验点2,将癌细胞阻断在S期;分裂中期阻断法可用秋水仙素碱抑制纺锤体的形成,染色体不能移向两极,故主要激活检验点4,使癌细胞停滞于中期。
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