【題目】基因工程中，GUS基因編碼的酶可將無色底物生成藍(lán)色產(chǎn)物，GFP基因會產(chǎn)生綠色熒光蛋白，這兩種基因都可作為標(biāo)記基因來研究發(fā)育生物學(xué)的問題。利用雙CRISPR/Cas9系統(tǒng)和Cre/loxP重組酶系統(tǒng)技術(shù)可更好地實(shí)現(xiàn)該研究。請據(jù)圖作答：

（1）圖1為雙CRISPR/Cas9系統(tǒng)作用示意圖。該系統(tǒng)能夠特異性識別DNA序列并切割特定位點(diǎn)，圖中行使這些功能的分子結(jié)構(gòu)分別是____________、______________。圖中向?qū)NA與DNA結(jié)合的原理是______________。將刪除區(qū)切割后，轉(zhuǎn)入基因與原DNA片段可通過形成_______________拼接起來，形成新的DNA序列。

（2）雙CRISPR/Cas9系統(tǒng)可直接在靶細(xì)胞內(nèi)起作用，與傳統(tǒng)的基因工程相比，該操作無需_______________（填寫工具）。與質(zhì)粒載體導(dǎo)入外源基因比，雙CRISPR/Cas9系統(tǒng)編輯的基因可以不含________________.

（3）圖2為Cre/loxP重組酶系統(tǒng)作用示意圖。利用雙CRISPR/Cas9系統(tǒng)可精準(zhǔn)地將loxP序列、GUS基因及GFP基因連接，接上35s啟動子之后可在組織中檢測出藍(lán)色區(qū)而無綠色熒光區(qū)，這是由于____________基因自身無啟動子而無法表達(dá)。Cre基因是重組酶基因，經(jīng)38℃熱處理后可被激活表達(dá)，在此前提下組織中可檢測出綠色熒光區(qū)，據(jù)此分析綠色熒光區(qū)形成的原因是___________________________________________________________________________采用_________________________等手段可以擴(kuò)大組織中綠色熒光區(qū)的面積。

【答案】向?qū)NA Cas9蛋白 堿基互補(bǔ)配對 磷酸二酯鍵 載體（運(yùn)載體、質(zhì)粒） 啟動子、終止子和標(biāo)記基因 GFP 重組酶能（特異性識別并）切割loxP序列，使GFP基因得以表達(dá) 延長熱處理時間

【解析】

生物的性狀受基因控制，生物能發(fā)出綠色熒光是由于生物的DNA分子上含有綠色熒光蛋白基因，基因能通過控制蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)直接控制生物性狀；圖1為雙CRISPR/Cas9系統(tǒng)作用示意圖，由圖可知，向?qū)NA中有一段識別序列，具有識別功能，可以與特定的DNA序列發(fā)生堿基互補(bǔ)配對，Cas9蛋白則可切割所識別的特定DNA序列；導(dǎo)入的基因和原DNA片段之間需要重新形成磷酸二酯鍵才能連接在一起，形成新的DNA分子，該過程類似于基因工程操作中的構(gòu)建基因表達(dá)載體步驟，據(jù)此作答。

（1）圖1為雙CRISPR/Cas9系統(tǒng)作用示意圖。該系統(tǒng)能夠特異性識別DNA序列并切割特定位點(diǎn)的原因分別是向?qū)NA能識別特定序列、Cas9蛋白能定點(diǎn)切割DNA序列。圖中向?qū)NA與DNA結(jié)合的原理是堿基互補(bǔ)配對。將刪除區(qū)切割后，轉(zhuǎn)入基因與原DNA片段可通過形成磷酸二酯鍵拼接起來，形成新的DNA序列。
（2）雙CRISPR/Cas9系統(tǒng)可直接在靶細(xì)胞內(nèi)起作用，與傳統(tǒng)的基因工程相比，該操作無需載體（運(yùn)載體）。與質(zhì)粒載體導(dǎo)入外源基因比，雙CRISPR/Cas9系統(tǒng)編輯的基因可以不含啟動子、終止子和標(biāo)記基因。
（3）GUS基因編碼的酶可將無色底物生成藍(lán)色產(chǎn)物，GFP基因會產(chǎn)生綠色熒光蛋白，在組織中檢測出藍(lán)色區(qū)而無綠色熒光區(qū)，說明GUS基因正常表達(dá)而GFP基因不能正常表達(dá)，根據(jù)“Cre基因是重組酶基因，經(jīng)38℃熱處理后可被激活表達(dá)，在此前提下組織中可檢測出綠色熒光區(qū)”提示，可見GFP基因的正常表達(dá)需以Cre基因被激活表達(dá)為前提，即GFP基因自身無啟動子，無法啟動自身的表達(dá)。通過用Cre重組酶處理后，切割loxP序列，產(chǎn)生GFP基因的啟動子，使GFP基因得以表達(dá)。由于Cre基因是重組酶基因，經(jīng)38℃熱處理后可被激活表達(dá)，因此熱處理時間越長，越有利于基因的表達(dá)，綠色熒光區(qū)的面積就越大。

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】由青霉菌中提取的淀粉酶在不同溫度條件下分別催化淀粉反應(yīng)1h和2h，其產(chǎn)物麥芽糖的相對含量如圖所示。相關(guān)分析正確的是

A. 第1h內(nèi)，酶的最適溫度在45-50℃之間

B. 第1h到第2h，45℃條件下淀粉酶活性提高

C. 第1h到第2h，50℃條件下酶的催化作用明顯

D. 若只生產(chǎn)1h，45℃左右時麥芽糖產(chǎn)量相對較高

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科目：高中生物 來源： 題型：

【題目】下圖是某細(xì)胞的部分結(jié)構(gòu)示意圖，有關(guān)敘述錯誤的是

A. 結(jié)構(gòu)①是核糖體，是細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)合成的場所

B. 結(jié)構(gòu)②是線粒體，是真核細(xì)胞有氧呼吸的主要場所

C. 結(jié)構(gòu)③是高爾基體，能增大細(xì)胞內(nèi)的膜面積

D. 結(jié)構(gòu)④是葉綠體，是綠色植物細(xì)胞光合作用的場所

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科目：高中生物 來源： 題型：

【題目】科學(xué)家恩格爾曼用透過三棱鏡的光照射水綿臨時裝片,發(fā)現(xiàn)好氧細(xì)菌大量聚集在如圖所示區(qū)域。以下分析正確的是（ ）

A. 實(shí)驗(yàn)過程中裝片需放置在沒有空氣的黑暗環(huán)境中是為了設(shè)置自變量

B. 水綿光合作用產(chǎn)生的O2能進(jìn)入細(xì)菌的線粒體與[H]結(jié)合生成H2O

C. 圖中細(xì)菌分布的差異是水綿不同區(qū)域光合作用強(qiáng)度不同造成的

D. 水綿葉綠體產(chǎn)生的ATP直接為核DNA復(fù)制提供能量

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科目：高中生物 來源： 題型：

【題目】果蠅的灰身、黑身是一對相對性狀（相關(guān)基因用A、a表示），長翅、殘翅是一對相對性狀（相關(guān)基因用B、b表示），A、a和B、b位于兩對同源染色體上。25℃培養(yǎng)發(fā)育為長翅果蠅的幼蟲，如果在35℃環(huán)境中培養(yǎng)，成體全為殘翅�，F(xiàn)有兩只果蠅雜交，將F1幼蟲隨機(jī)均分為甲、乙兩組。甲組在25℃環(huán)境中培養(yǎng)，成體的表現(xiàn)型及比例如圖1和圖2所示。乙組在35℃環(huán)境中培養(yǎng)。請回答下列問題：

（1）A、a這對基因的遺傳均遵循____________定律。

（2）親代雌、雄果蠅的基因型分別為__________，F1中黑身長翅果蠅的基因型為_____________，

（3）乙組果蠅的表現(xiàn)型為_____________，純合子所占比例為_____________

（4）為檢測F1中灰身長翅雌果蠅（X）的基因型，讓其與______________（寫表現(xiàn)型）雄果蠅雜交，若F2幼蟲_________________________________,則X果蠅為純合子。

（5）由以上分析可知，生物的表現(xiàn)型由__________________________決定。

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科目：高中生物 來源： 題型：

【題目】 圖A為某生物體細(xì)胞有絲分裂示意圖，圖B表示在一個細(xì)胞周期（G1、S、G2組成分裂間期，M為分裂期）中的細(xì)胞核內(nèi)DNA含量的變化曲線；圖C表示某組織中10000個細(xì)胞中核DNA含量的情況（用特殊的方法在一個培養(yǎng)基中測得的），請據(jù)圖作答：

（1）圖A表示的是動物細(xì)胞進(jìn)行有絲分裂的_______期，此期細(xì)胞中有_______條染色單體。

（2）制作有絲分裂的臨時裝片中，在其分生區(qū)中看到細(xì)胞重疊，無法分辨，可能在__________這些操作過程中出現(xiàn)問題。

（3）圖B中，若用含過量的DNA合成抑制劑培養(yǎng)此細(xì)胞后，處于________期的細(xì)胞會立刻被抑制，再培養(yǎng)______h，則其余細(xì)胞都被抑制在S期，去除抑制劑，更換新鮮培養(yǎng)液，細(xì)胞將繼續(xù)沿著周期運(yùn)行，在所有細(xì)胞達(dá)到_____期終點(diǎn)前，再加入DNA合成抑制劑，則全部細(xì)胞都被阻斷在G1期與S期交界處，實(shí)現(xiàn)細(xì)胞周期同步化。

（4）C圖中的DNA含量由2C到4C的細(xì)胞，處在B圖的____________期（填寫圖中符號）。若取樣的10000個細(xì)胞中，處于M期（分裂期）的細(xì)胞數(shù)目是260個，則處于G2期的細(xì)胞數(shù)目是________個。

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【題目】如圖為對剛收獲的種子所做的一系列處理，據(jù)圖分析有關(guān)說法正確的是

A. ①和②均能夠萌發(fā)形成幼苗B. ③在生物體內(nèi)主要以化合物形式存在

C. ④和⑤指的是同一種物質(zhì)D. 點(diǎn)燃后產(chǎn)生CO2中的C只來自于種子的糖類

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【題目】圖甲表示某綠色盆栽植物細(xì)胞內(nèi)的物質(zhì)轉(zhuǎn)化過程，①②③④表示相關(guān)過程．圖乙表示將該綠色盆栽植物置于密閉容器內(nèi)暗處理后，測得容器內(nèi)CO2和O2濃度相等（氣體含量相對值為1）。在天氣晴朗時的早6時將其移至陽光下，日落后移到暗室中繼續(xù)測量兩種氣體的相對含量，變化情況如圖乙所示．結(jié)合所學(xué)知識，請回答下列問題：

（1）圖甲中表示呼吸作用過程的是________，物質(zhì)Y分解的場所是_________．若光照突然停止而其他條件不變，則短時間內(nèi)葉綠體中C5的含量__________ 、C3 的含量__________（填增加、不變、減少）。

（2）圖乙中該植物18時的有機(jī)物積累量_______________________（填 >、=、< ），20時的有機(jī)物積累量，該植物20時以后的呼吸方式為____________________。

（3）圖乙中光合作用強(qiáng)度與呼吸作用強(qiáng)度相等的時刻是_____________，假設(shè)密閉玻璃罩內(nèi)植株所有進(jìn)行光合作用的細(xì)胞的光合作用強(qiáng)度一致，那么，在該時刻該植株的一個進(jìn)行光合作用的細(xì)胞中物質(zhì)X的產(chǎn)生速率____________________（填 >、=、< ）物質(zhì)Y的產(chǎn)生速率。

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【題目】回答下列關(guān)于草原生態(tài)系統(tǒng)的問題。

（1）草原上不同地段上分布著種類和密度不同的牧草，在水平方向上它們通常呈_________________分布。草原上的植被能防風(fēng)固沙、保持水土，對于緩解相鄰地區(qū)的沙塵天氣有一定的作用，這體現(xiàn)了生物多樣性的______________價值。

（2）蝗災(zāi)已成為草原農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)的重大危害之一。圖甲示研究者對草原上四種主要蝗蟲密度對牧草產(chǎn)量 （牧草產(chǎn)量=牧草補(bǔ)償量-蝗蟲取食量）影響的實(shí)驗(yàn)結(jié)果；圖乙為農(nóng)業(yè)部門對某次“亞洲小車蝗”的爆發(fā)和防治過程中種群密度的調(diào)查結(jié)果。

①由圖甲可知，該實(shí)驗(yàn)的因變量是______________，甲圖為研究者依據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果建立的_____________模型。當(dāng)狹翅雛蝗密度小于5頭/m2時，牧草產(chǎn)量增加，原因是______________，說明蝗蟲只有達(dá)到一定量才會導(dǎo)致危害，因?yàn)樯鷳B(tài)系統(tǒng)具有______________。

②若圖乙是對蝗蟲的幼蟲跳蝻進(jìn)行調(diào)查所獲得的結(jié)果，則該調(diào)查采用的方法是____________。由圖乙可知，農(nóng)業(yè)工作者在圖中__________點(diǎn)進(jìn)行了農(nóng)藥防治，隨農(nóng)藥使用次數(shù)的增多防治效果變差；圖中________點(diǎn)是引入害蟲的天敵進(jìn)行生物防治，利用生物間的____________關(guān)系，使防治效果持久而穩(wěn)定；從種群特征考慮，致使“亞洲小車蝗”的數(shù)量在e→f點(diǎn)變化的直接原因是______________。

（3）嚴(yán)重的草原火災(zāi)會破壞生態(tài)系統(tǒng)，但適當(dāng)?shù)摹暗孛婊稹蹦軣艨葜β淙~，加速生態(tài)系統(tǒng)的__________，還可使部分位置獲得更多光線，促進(jìn)植物的光合作用，利于植被生長。

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