高中 | 第4节 基因通常是有遗传效应的DNA片段 题目答案及解析

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必修二 遗传与进化

第三章 基因的本质

第4节 基因通常是有遗传效应的DNA片段

玉米是重要的粮食类作物,其叶片细胞中的$\rm P$蛋白是一种水通道蛋白,由$\rm P$基因编码,在植物生长发育过程中对水分的吸收具有重要的功能。科研人员成功培育出超量表达的$\rm P$蛋白转基因玉米,所用的$\rm DNA$片段和$\rm Ti$质粒的酶切位点如图所示:

  

强启动子是一段特殊的$\rm DNA$片段,能被                 识别并结合,驱动基因持续转录。如果将强启动子插入到玉米的某个基因的内部,则会获得该基因的                 (选填“超量表达”或“沉默”)突变体。

[["$\\rm RNA$聚合酶","沉默"]]

启动子是$\rm RNA$聚合酶识别并结合的位点,能驱动基因的转录;如将强启动子插入到玉米叶绿体某基因内部,则会破坏该基因,获得该基因沉默(失活)突变株。

为使得$\rm P$基因在玉米植株中超量表达,应选用                酶组合酶切$\rm DNA$片段和$\rm Ti$质粒,构建基因表达载体。$\rm T-DNA$在该过程中的具体作用是                                                         

[["

$\\rm BamH$Ⅰ、$\\rm Sac$Ⅰ;携带强启动子和$\\rm P$基因拼接到玉米细胞的染色体$\\rm DNA$

"]]

为使$\rm P$基因在玉米植株中超量表达,应确保强启动子和$\rm P$基因不被破坏,故应优先选用$\rm BamHI$$\rm Sacl$酶组合将片段和$\rm Ti$质粒切开后构建重组表达载体。$\rm T-DNA$ $\rm ($可转移的$\rm DNA$)的作用是把目的基因带入受体细胞并整合到受体细胞的染色体$\rm DNA$上。

将农杆菌浸泡过的玉米愈伤组织去菌后进行植物组织培养,为最终获得目标植株,培养基中应加入                 进行筛选,该物质属于氨基糖苷类抗生素,它能抑制蛋白质在叶绿体和线粒体中合成,使植物的光合作用和                 受到干扰,从而引起细胞死亡。

[["$\\rm G418$抗生素","呼吸作用(能量供应)"]]

由图可知,标记基因是$\rm G418$抗性基因,因此将农杆菌浸泡过的玉米愈伤组织去菌后进行植物组织培养,培养基中需加入$\rm G418$进行筛选,此物质属于氨基糖苷类抗生素,它能抑制蛋白质在叶绿体和线粒体中合成,其中叶绿体是光合作用的场所,线粒体是细胞有氧呼吸的主要场所,因此可使植物的光合作用和呼吸作用(能量代谢)受到干扰,从而引起植物细胞死亡。

玉米在世界谷物生产特别是饲料生产中占有重要地位。为实现玉米资源的高效利用,研究人员采用$\rm \alpha-$淀粉酶处理玉米来提取$\rm \beta-$葡聚糖,欲探究提取$\rm \beta-$葡聚糖的最适条件,测定了在不同条件下的$\rm \beta-$葡聚糖的提取率。回答下列问题:

①酶的作用机理是                

②据图分析,水浴加热时间在$\rm 1-5\;\rm h$内,$\rm \beta-$葡聚糖提取率的变化为                ,温度影响$\rm \beta-$葡聚糖提取率的原因最可能是                                                                                 

③综合分析,若采用耐热$\rm \alpha-$淀粉酶提取$\rm \beta-$葡聚糖,所需的最优化条件组合为

                                                                                 

[["

显著降低反应的活化能;先增加后减少;温度影响了酶的活性,从而影响酶促反应速率;料液比为$\\rm 1:10$、水溶温度$\\rm 75^\\circ\\rm C$、水溶加热时间$\\rm 4$小时、淀粉酶添加量为$\\rm 1.5\\%$

"]]

酶的作用机理是显著降低反应的活化能。据提取率随水溶时间的变化曲线图分析,水溶加热时间在$\rm 1$~$\rm 5$小时内,$\rm \beta—$葡聚糖提取率的变化先增加后下降在$\rm 4$小时水溶加热下提取率最高。从$\rm 4$个曲线图变化来看,每条曲线都有峰值,峰值所对应的条件即为最优化条件,则在料液比$\rm 1:10$水溶温度为$\rm 75^\circ\rm C$、水溶加热$\rm 4\;\rm h$和淀粉酶添加量为$\rm 1.5\%$条件下的$\rm \beta-$葡聚糖提取率最高。

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