Question

【題目】青蒿素是治療瘧疾的重要藥物，利用雌雄同株的野生型青蒿（二倍體，體細胞染色體數為18），通過傳統育種和現代生物技術可培育高青蒿素含量的植株。請回答問題：

（1）假設野生型青蒿白青稈（A）對紫紅稈（a）為顯性，稀裂葉（B）對分裂葉（b）為顯性，兩對性狀獨立遺傳，則野生型青蒿最多有__________種基因型；若F1代中白青稈、稀裂葉植株所占比例為3/8，則其雜交親本的基因型組合為AaBb與__________；F1代白青稈、分裂葉植株中，純合子所占比例為_________。

（2）四倍體青蒿中青蒿素含量通常高于野生型青蒿，低溫處理野生型青蒿正在有絲分裂的細胞會導致染色體不分離，從而獲得四倍體細胞并發育成植株。四倍體青蒿植株體細胞中，染色體數最多為_______條。

（3）從青蒿中分離了cyp基因（下圖為基因結構示意圖，其中J、L、N區段為編碼區中的外顯子，參與蛋白質的編碼；K、M區段為編碼區中的內含子，不參與蛋白質的編碼），其編碼的CYP酶參與青蒿素合成。

①若該基因一條單鏈中（G+T）：（A+C）=2/3 ，則其互補鏈中（G+T）：（A+C）=__________。

②該基因經改造能在大腸桿菌中表達。將該基因導入大腸桿菌前，通常用__________處理大腸桿菌，使其成為感受態。

③若cyp基因的一個堿基對被替換，使CYP酶的第50位氨基酸由谷氨酸變為纈氨酸，則該基因堿基對被替換的區段是__________（填字母），該變異類型為__________。

【答案】 9 aaBb或 Aabb 0或1/3 72 2/3 Ca2+ L 基因突變

【解析】試題分析：本題考查基因自由組合定律、基因突變、染色體變異和DNA分子結構的相關知識，意在考查學生的識記、識圖能力和判斷能力，運用所學知識綜合分析問題的能力。由題意知，野生型青蒿白青稈（A）對紫紅稈（a）為顯性，稀裂葉（B）對分裂葉（b）為顯性，兩對性狀獨立遺傳，因此遵循基因的自由組合定律；由于自由組合定律同時遵循分離定律，因此可以將自由組合問題轉化成若干個分離定律問題進行解答；DNA是由兩條鏈組成的，兩條鏈上的堿基遵循A與T配對、G與C配對的堿基互補配對原則，配對的堿基相等；低溫誘導多倍體形成的原理是低溫抑制紡錘體的形成，抑制細胞正常的分裂而使細胞內的染色體加倍。

（1）在野生型青蒿的稈色和葉型這兩對性狀中，控制各自性狀的基因型各有3種（AA、Aa和aa及BB、Bb和bb），由于控制這兩對性狀的基因是獨立遺傳的，基因間可自由組合，故基因型共有3×3=9種。F1中白青稈、稀裂葉植株占3/8，即P（A_B_）=3/8，由于兩對基因自由組合，可分解成1/2與3/4，所以一對基因是測交，一對基因是雜合子自交，即親本可能是AaBb×aaBb或AaBb×Aabb。當親本為AaBb×aaBb時，F1中白青稈、分裂葉的基因型為Aabb，全為雜合子，即純合子的概率為0；當親本為AaBb×AaBb時，其后代白青稈、分裂葉的基因型及比例為Aabb：AAbb=2:1，因此純合子占1/3。

（2）據題意可知，二倍體野生型青蒿的體細胞染色體數為18，經秋水仙素處理后，變為四倍體，染色體數為36。四倍體青蒿植株體細胞中，染色體數最多時為有絲分裂后期，此時染色體數目加倍，為72條。

（3）①根據DNA的堿基互補配對原則，（G+T）：（A+C）在在兩條單鏈中是互為倒數的，所以若該基因一條單鏈中（G+T）：（A+C）=2/3，則其互補鏈中（G+T）：（A+C）=3/2。②該基因經改造能在大腸桿菌中表達。將該基因導入大腸桿菌前，通常用Ca2+處理大腸桿菌，使其成為感受態。③cyp基因中只有編碼區的外顯子區段能編碼蛋白質，該基因控制合成的CYP酶的第50位由外顯子的第150、151、152對脫氧核苷酸（3×50=150，基因中模板鏈中每3個連續脫氧核苷酸決定一個氨基酸）決定，因此該基因突變發生在L區段內（81+78=159）。該變異類型為基因突變。

【題型】非選擇題
【結束】
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【題目】為研究肝癌致病機理，科研工作者利用下圖所示的差異雜交法和基因工程獲取相關癌基因以作進一步研究。請據圖回答問題：

（1）圖1中，A過程需要用__________酶，D過程需要回收__________（填“未雜交”或“雜交分子”）的含32P的cDNA單鏈，繼而通過人工合成，獲得__________， 并用其構建基因文庫。

（2）從圖1構建的基因文庫中獲取的目的基因，一般還需進行人工改造后才能用于基因表達載體的構建，改造內容除了在基因兩端添加限制酶的識別序列外，還需添加__________，以便其隨載體導入到受體細胞后，能正常調控表達過程。

（3）上圖2為改造后的目的基因。圖3為兩種質粒，其中Ampr為氨芐青霉素抗性基因，Tetr為四環素抗性基因，lacZ為藍色顯色基因，其表達產物可使底物X-Gal呈藍色。EcoRⅠ（0.7Kb）、NotⅠ（1.2Kb）等為限制酶及其切割位點與復制原點之間的距離（1kb=1000個堿基對）。

①圖3中能作為載體的最理想的質粒是__________（填“X”或“Y”），用選定的質粒與圖2的目的基因構建基因表達載體時，應選用的限制酶是__________。為篩選出成功導入目的基因的受體細胞，培養基中應適量添加__________。

②若用EcoRⅠ完全酶切上述①中獲得的重組質粒，并進行電泳觀察，可出現四種長度不同的片段，其長度分別為1.7kb、5.3kb、__________。

Answer 1

【答案】 逆轉錄酶 未雜交 雙鏈cDNA 啟動子和終止子 X NotⅠ 四環素和X-Gal 3.1kb 和3.9kb

【解析】試題分析：本題考查基因工程的相關知識，意在考查學生能理解所學知識的要點，綜合運用所學知識解決自然界和社會生活中的一些生物學問題。基因工程技術的基本步驟：（1）目的基因的獲取：方法有從基因文庫中獲取、利用PCR技術擴增和人工合成。（2）基因表達載體的構建：是基因工程的核心步驟，基因表達載體包括目的基因、啟動子、終止子和標記基因等。（3）將目的基因導入受體細胞：受體細胞不同，導入的方法也不一樣．將目的基因導入植物細胞的方法有農桿菌轉化法、基因槍法和花粉管通道法；將目的基因導入動物細胞最有效的方法是顯微注射法；將目的基因導入微生物細胞的方法是感受態細胞法。（4）目的基因的檢測與鑒定：分子水平上的檢測：①檢測轉基因生物染色體的DNA是否插入目的基因：DNA-DNA分子雜交技術；②檢測目的基因是否轉錄出了mRNA：DNA-RNA分子雜交技術；③檢測目的基因是否翻譯成蛋白質：抗原-抗體雜交技術。個體水平上的鑒定：抗蟲鑒定、抗病鑒定、活性鑒定等。

（1）據圖可知圖1為構建基因文庫的過程，其中需要單鏈mRNA通過A過程形成雜交雙鏈分子，需要逆轉錄酶，D過程需要回收為雜交的含32P的cDNA單鏈，繼而通過人工合成，獲得雙鏈cDNA， 并用其構建基因文庫。

（2）基因表達載體的組成包括啟動子、目的基因、標記基因和終止子。其中啟動子與終止子能正常調控表達過程，使基因表達開始或終止。因此從圖1構建的基因文庫中獲取的目的基因，人工改造后才能用于基因表達載體的構建，改造內容除了在基因兩端添加限制酶的識別序列外，還需添加啟動子和終止子。

（3）質粒X既有四環素抗性基因（Tetr），又有藍色顯色基因（lacZ），便于對目的基因進行檢測和篩選。因此能作為載體的最理想的質粒是X，NotⅠ的切割位點位于目的基因的兩側，不會破壞目的基因，而EcoRⅠ的切割位點位于基因的中間，會破壞目的基因，因此用選定的質粒與圖2的目的基因構建基因表達載體時，應選用的限制酶是NotⅠ，為篩選出成功導入目的基因的受體細胞，培養基中應適量添加四環素和X-Gal。②若用EcoRⅠ完全酶切上述①中獲得的重組質粒，并進行電泳觀察，可出現四種長度不同的片段，分析重組質粒，合并重復的長度可知其長度分別為1.7kb、5.3kb、3.1kb 和3.9kb。