高中 | 第1节 重组DNA技术的基本工具 题目答案及解析

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选择性必修三 生物技术与工程

第三章 基因工程

第1节 重组DNA技术的基本工具

钾是植物生长发育的必需元素,主要生理功能包括参与酶活性调节、渗透调节以及促进光合产物的运输和转化等。研究表明,缺钾导致某种植物的气孔导度下降,使$\rm CO_{2}$通过气孔的阻力增大;$\rm Rubisco$的羧化酶(催化$\rm CO_{2}$的固定反应)活性下降,而呼吸代谢不受影响,最终导致净光合速率下降。回答下列问题:

从物质和能量转化角度分析,叶绿体的光合作用即在光能驱动下,水分解产生                 ;光能转化为电能,再转化为                 中储存的化学能,用于暗反应的过程。

[["$\\rm O_{2}$和$\\rm H^{+}$","$\\rm ATP$和$\\rm NADPH$"]]

在植物光反应过程中,叶绿体中光合色素吸收的光能,驱动水在光下分解产生$\rm O_{2}$$\rm H^{+}$$\rm H^{+}$$\rm NADP^{+}$结合,形成$\rm NADPH$。该过程中光能转化为电能,电能再转化为储存在$\rm ATP$$\rm NADPH$中的化学能,用于暗反应的过程。

长期缺钾导致该植物的光饱和点                (填“升高”或“降低”),理由是                                                                

[["

降低;长期缺钾不仅导致气孔导度降低,还让$\\rm Rubisco$的羧化酶活性下降,暗反应受阻,光合作用下降,而呼吸作用不受影响,因此光饱和点降低。

"]]

光饱和点是光合速率达到最大值时所需要的最小光照强度。由题意可知:长期缺钾不仅导致气孔导度降低,还让$\rm Rubisco$的羧化酶活性下降,暗反应受阻,光合作用下降,而呼吸作用不受影响,因此该植物的光饱和点降低。

现发现该植物群体中有一植株,在正常供钾条件下,总叶绿素含量正常,但气孔导度等其他光合作用相关指标均与缺钾时相近,推测是$\rm Rubisco$的编码基因发生突变所致。$\rm Rubisco$由两个基因(包括$\rm 1$个核基因和$\rm 1$个叶绿体基因)编码,这两个基因及两端的$\rm DNA$序列已知。拟以该突变体的叶片组织为实验材料,以测序的方式确定突变位点。写出关键实验步骤:①                                                                ;②                                                                ;③                                                                ;④基因测序;⑤                                                                

[["

分别提取该组织细胞的细胞核$\\rm DNA$和叶绿体$\\rm DNA$(取突变体叶片,提取$\\rm DNA$);根据编码$\\rm Rubisco$的两个基因的两端$\\rm DNA$序列设计相应引物;利用提取的$\\rm DNA$和设计的引物分别进行$\\rm PCR$扩增并电泳;和已知基因序列进行比较

"]]

$\rm Rubisco$由两个基因(包括$\rm 1$个核基因和$\rm 1$个叶绿体基因)编码,这两个基因及两端的$\rm DNA$序列已知,因此检测某植物$\rm Rubisco$的编码基因是否突变的基本思路是利用$\rm PCR$技术扩增突变体的相应基因,测序后和已知序列进行比较。其具体步骤为:①分别提取该组织细胞的细胞核$\rm DNA$和叶绿体$\rm DNA$(取突变体叶片,提取$\rm DNA$);②根据编码$\rm Rubisco$的两个基因的两端$\rm DNA$序列设计相应引物;③利用提取的$\rm DNA$和设计的引物分别进行$\rm PCR$扩增并电泳;④基因测序;⑤和已知基因序列进行比较。

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