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【题目】肺细胞中的let-7基因表达减弱,癌基因RAS表达增强,会引发肺癌。研究人员利用基因工程技术将let-7基因导入肺癌细胞实现表达,发现肺癌细胞的增殖受到抑制。该基因工程技术基本流程如图1。

(1)基因工程的步骤中,过程①为______;载体应有RNA聚合酶识别和结合的部位,以驱动let-7基因转录,该部位称为_________。进行过程②时,需用____酶处理贴附在培养皿壁上的细胞,以利于细胞培养。

(2)let-7基因需采用PCR技术扩增,PCR反应体系的主要成分包含:扩增缓冲液(含Mg2+)、水,4种脱氧核糖核苷酸、模板DNA、耐高温的DNA聚合酶、引物Ⅰ和引物Ⅱ等,其中,模板DNA是指______。

(3)直接检测let-7基因是否转录,可从细胞中提取______进行分子杂交,肺癌细胞增殖受到抑制,可能是由于细胞中let-7基因的转录产物与______结合,从而导致____含量减少引起的。let-7基因表达调控的实质是______过程受阻。

(4)现有一长度为1000碱基对(bp)的DNA分子,用限制酶切开后得到仍是长度为1000bp的DNA分子,说明此DNA分子的形态为______。

【答案】基因表达载体的构建 启动子 胰蛋白 let-7基因 RNA RASmRNA RAS蛋白质 翻译 环状

【解析】

基因工程是指按照人们的愿望,进行严格的设计,通过体外DNA重组和转基因技术,赋予生物以新的遗传特性,创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。基因工程是在DNA分子水平上进行设计和施工的,又叫做DNA重组技术。基因工程的基本操作程序为:目的基因的获取,基因表达载体的构建,将目的基因导入受体细胞,目的基因的检测和表达。

(1)图中①为let-7基因与载体结合,此过程为基因表达载体的构建,转录开始时,RNA聚合酶识别和结合到启动子上,以驱动let-7基因转录,过程②为动物细胞培养,动物细胞培养的特点为细胞贴壁生长,贴壁的细胞如要分开,需要使用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理,以利于细胞培养;

(2)let-7基因需采用PCR技术扩增,PCR技术用来扩增目的基因,以便获得大量的目的基因let-7,所以模板DNA是指let-7基因;

(3)检测let-7基因是否转录,即目的基因的转录与鉴定,可以通过检测目的基因是否转录出了mRNA来进行,此过程为:从细胞中提取mRNA,用带有标记的目的基因作探针,与mRNA杂交,如果显示出杂交带,则表明目的基因转录出了mRNA。由图2let-7基因转录出的miRNA可与RAS基因转录出的RASmRNA配对,配对后无法正常翻译合成RAS蛋白,所以RAS蛋白质减少,从图2分析可知,let-7基因表达调控的实质是翻译过程受阻;

(4)只有环状的DNA分子被限制酶切开后长度不变,只是由环状变为链状,如果是链状的DNA被限制酶切开后必然会使长度变短。

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【题目】为提高粮食产量,科研工作者以作物甲为材料,探索采用生物工程技术提高光合作用效率的途径。

(1)图 1 是叶肉细胞中部分碳代谢过程 ______________的模式图。其中环形代谢途径表示的是光合作用中的反应。

(2)如图 1 所示,在光合作用中 R 酶催化 C5 与 CO2 形成 2 分子 3-磷酸甘油酸。在某些条件下,R 酶还可以催化 C5 和 O2 反应生成 1 分子 C3 和 1 分子 2-磷酸乙醇酸,后者在酶的催化作用下转换为______后通过膜上的载体(T)离开叶绿体。再经过代谢途径Ⅰ最终将 2 分子乙醇酸转换为 1 分子甘油酸,并释放 1 分子 CO2。

(3)为了减少叶绿体内碳的丢失,研究人员利用转基因技术将编码某种藻类 C 酶(乙醇酸脱氢酶)的基因和某种植物的 M 酶(苹果酸合成酶)基因转入作物甲,与原有的代谢途径Ⅲ相连,人为地在叶绿体中建立一个新的乙醇酸代谢途径(图 2 中的途径Ⅱ)。

①将 C 酶和 M 酶的编码基因转入作物甲,能够实现的目的是:利用途径Ⅱ,通过 _______ ,降低叶绿体基质中该物质的含量,减少其对叶绿体的毒害作用。

②转基因操作后,途径Ⅲ能够提高光合作用效率的原因是_______。

(4)在图 2 所述研究成果的基础上,有人提出“通过敲除 T 蛋白基因来进一步提高光合作用效率”的设想。你认为该设想是否可行并阐述理由___________。

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