資源簡(jiǎn)介

(共50張PPT)
專題六　生物的變異與進(jìn)化
熱點(diǎn)歸納：育種是高考的熱點(diǎn)，以育種為情境命制的高考是常見(jiàn)的考查形式，與育種有關(guān)的信息呈現(xiàn)形式多樣，命題聯(lián)系生產(chǎn)、生活實(shí)際，考查考生解決問(wèn)題的能力。
命題熱點(diǎn)六　雄性不育與育種
角度一　雜交育種的不同類(lèi)型
種類(lèi) 育種過(guò)程
培育顯性純合子品種 植物 選擇具有不同優(yōu)良性狀的親本雜交，獲得F1→F1自交→獲得F2→鑒別、選擇需要的類(lèi)型，連續(xù)自交至不發(fā)生性狀分離為止
動(dòng)物 選擇具有不同優(yōu)良性狀的親本雜交，獲得F1→F1雌雄個(gè)體交配→獲得F2→鑒別、選擇需要的類(lèi)型與隱性類(lèi)型測(cè)交，選擇后代不發(fā)生性狀分離的F2個(gè)體
角度二　雄性不育與三系法雜交水稻
1.三系雜交稻的原理：三系雜交稻是我國(guó)研究應(yīng)用最早的雜交水稻之一，由不育系、保持系、恢復(fù)系三種水稻組成。
(1)不育系：花粉不育，這種雄性不育由細(xì)胞質(zhì)基因(ms)控制，不育系為生產(chǎn)大量雜交種子提供了可能性。
(2)保持系：能保持不育系的細(xì)胞質(zhì)雄性不育性，其細(xì)胞質(zhì)基因(Ms)正常可育，能夠自交結(jié)實(shí)，借助保持系來(lái)繁殖不育系。
(3)恢復(fù)系：含有能恢復(fù)細(xì)胞質(zhì)雄性不育性的核基因——恢復(fù)基因(Rf)，與不育系雜交產(chǎn)生的三系雜交稻正常可育且具有雜種優(yōu)勢(shì)，即用恢復(fù)系給不育系傳粉來(lái)生產(chǎn)雄性恢復(fù)育性且有優(yōu)勢(shì)的雜交稻。
2.三系法雜交水稻系統(tǒng)(如圖)：
1. (2024·張家口模擬)白菜(2n＝20，染色體組為AA)和野甘藍(lán)(2n＝18，染色體組為BB)均為十字花科。研究人員發(fā)現(xiàn)，野甘藍(lán)具有抗蟲(chóng)性狀，且抗蟲(chóng)基因可以轉(zhuǎn)移到其他物種的染色體上，所以利用如圖所示流程來(lái)培育具有抗蟲(chóng)性狀的白菜。已知培育過(guò)程中，子代植株減數(shù)分裂時(shí)，無(wú)法聯(lián)會(huì)配對(duì)的染色體會(huì)隨機(jī)移向細(xì)胞兩極，產(chǎn)生可育配子；每代篩選出的抗性植株和白菜(AA)雜交，直到培育出具有抗蟲(chóng)性狀的白菜(Fn)；子代植株染色體數(shù)目可通過(guò)顯微鏡觀察進(jìn)行篩選。下列敘述正確的是(　　)
A．F1的體細(xì)胞有29條染色體，從F1到Fn的染色體數(shù)目逐漸減少
B．野甘藍(lán)的抗蟲(chóng)基因通過(guò)互換的方式轉(zhuǎn)移到白菜的染色體上
C．F2和F3中具有抗蟲(chóng)性狀的植株都是已完成抗蟲(chóng)基因轉(zhuǎn)移的植株
D．Fn是具有抗蟲(chóng)性狀的純種白菜，不需要自交就可直接用于推廣
【答案】　A
【解析】　F1的體細(xì)胞含有的染色體組為AAB，其中A染色體組中含有10條染色體，B染色體組中含有9條染色體，因此F1的體細(xì)胞有29條染色體，從F1到Fn，由于B染色體組中的染色體無(wú)法聯(lián)會(huì)配對(duì)，其染色體會(huì)隨機(jī)移向細(xì)胞兩極，且抗蟲(chóng)基因可以轉(zhuǎn)移到其他物種的染色體上，經(jīng)過(guò)每代篩選，獲得的抗性植株中B染色體組中的染色體數(shù)目都會(huì)減少，最終到Fn的染色體組為AA，故從F1到Fn的染色體數(shù)目逐漸減少，A正確；野甘藍(lán)具有抗蟲(chóng)性狀，且抗蟲(chóng)基因可以轉(zhuǎn)移到其他物種的染色體上，即轉(zhuǎn)移到非同源染色體上，屬于染色體結(jié)構(gòu)變異中的易位，B錯(cuò)誤；由題述分析可知，每代篩選出的抗性植株內(nèi)B染色體組中染色體數(shù)
目會(huì)逐代減少，篩選出F2和F3中具有抗蟲(chóng)性狀的植株，其野甘藍(lán)的抗蟲(chóng)基因也有可能沒(méi)有轉(zhuǎn)移到白菜染色體上，而是含有野甘藍(lán)的部分染色體，也表現(xiàn)出具有抗蟲(chóng)性狀的特點(diǎn)，C錯(cuò)誤；Fn是具有抗蟲(chóng)性狀的純種白菜，若一對(duì)抗蟲(chóng)基因位于一對(duì)非同源染色體上，其自交后代也會(huì)發(fā)生性狀分離，所以需要自交檢驗(yàn)才能用于推廣，D錯(cuò)誤。
2. (2024·長(zhǎng)沙模擬)某水稻品種雄性不育與TMS5和Ub基因有關(guān)，TMS5基因編碼正常的核酸酶RNaseZS1，tms5基因編碼的RNaseZS1無(wú)活性。Ub基因編碼Ub蛋白(其等位基因無(wú)此功能)，25 ℃以上高溫能誘導(dǎo)Ub基因過(guò)度表達(dá)出Ub蛋白導(dǎo)致花粉敗育，機(jī)理如圖。下列說(shuō)法正確的是(　　)
A．Ub基因過(guò)度轉(zhuǎn)錄是導(dǎo)致雄性不育的直接原因
B．由圖可知，雄性不育只受環(huán)境影響
C．利用雄性不育水稻作父本進(jìn)行雜交育種，具有不需要去雄的優(yōu)勢(shì)
D．若水稻為tms5基因純合且溫度在25 ℃以上，則表現(xiàn)為雄性不育
【答案】　D
【解析】　25 ℃以上高溫是導(dǎo)致雄性不育的直接原因，A錯(cuò)誤；由圖可知，雄性不育除了受環(huán)境影響，還受基因控制，B錯(cuò)誤；利用雄性不育水稻作母本進(jìn)行雜交育種，具有不需要去雄的優(yōu)勢(shì)，C錯(cuò)誤；若水稻為tms5基因純合，且溫度在25 ℃以上，轉(zhuǎn)錄出過(guò)多的mRNA不能被失活的RNaseZS1分解，細(xì)胞內(nèi)Ub蛋白處于較高水平，則表現(xiàn)為雄性不育，D正確。
3. (2024·揚(yáng)州模擬)某植物雄蕊的育性由核DNA上1個(gè)位點(diǎn)的3個(gè)復(fù)等位基因控制，E1為育性恢復(fù)基因，E為雄性不育基因，e為隱性可育基因。已知雜交組合E1E×Ee的子代中雄性不育占50%。下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是(　　)
A．三者之間的顯隱關(guān)系為E>E1>e
B．E1、E、e由基因不定向突變產(chǎn)生
C．E1與E的本質(zhì)區(qū)別是基因的堿基序列不同
D．E1E×E1e的子代雄性不育占25%
【答案】　A
【解析】　由題可知，三者之間的顯隱關(guān)系為E1>E>e，A錯(cuò)誤；復(fù)等位基因是基因不定向突變產(chǎn)生的，B正確；等位基因最根本的區(qū)別是基因中堿基排列順序的不同，C正確；E1E×E1e的子代基因型是E1E1、E1E、E1e、Ee，根據(jù)顯隱性關(guān)系E1>E>e和E為雄性不育基因，e為隱性可育基因可知，雄性不育占25%，D正確。
4. (2024·開(kāi)封模擬)某二倍體(2n＝14)自花傳粉植物的雄蕊小，導(dǎo)致人工育種時(shí)去雄困難，培育獲得的6號(hào)染色體三體品系及其6號(hào)染色體上的基因如圖所示，雄性可育(M)對(duì)雄性不育(m)為顯性，種子橢圓粒(R)對(duì)種子長(zhǎng)粒(r)為顯性。該三體植株在減數(shù)分裂Ⅰ后期，染色體Ⅰ和Ⅱ分離，染色體Ⅲ隨機(jī)移向一極，含染色體Ⅲ的花粉無(wú)授粉能力。下列相關(guān)說(shuō)法正確的是(　　)
A．可用隱性植株與該植株雜交驗(yàn)證這兩對(duì)基因的遺傳遵循自由組合定律
B．該三體植株會(huì)產(chǎn)生4種基因型的雌配子，其中染色體正常的比例為1/4
C．該三體植株產(chǎn)生的雄配子中，具有正常授粉能力的比例約為1/3
D．該三體植株自交產(chǎn)生的F1中長(zhǎng)粒種子種植后可用來(lái)作雜交育種的母本
【答案】　D
【解析】　圖中兩對(duì)基因位于一對(duì)同源染色體上，其遺傳不遵循自由組合定律，A錯(cuò)誤；該三體植株在減數(shù)分裂Ⅰ后期，染色體Ⅰ和Ⅱ分離，染色體Ⅲ隨機(jī)移向一極，可產(chǎn)生基因型為mr、MmRr的雌配子或雄配子，且各基因型之比為1∶1，即該三體植株會(huì)產(chǎn)生2種基因型的雌配子，其中染色體正常的比例為1/2，B錯(cuò)誤；該三體植株可產(chǎn)生基因型為mr、MmRr的雄配子，且各基因型之比為1∶1，由于含有染色體Ⅲ的花粉無(wú)授粉能力，故具有正常授粉能力的比例約為1/2，C錯(cuò)誤；該三體植株自交，由于含染色體Ⅲ的花粉無(wú)授粉能力，只有mr的雄配子可參與授粉，故子代基因型為mmrr、MmmRrr，其中長(zhǎng)粒種子mmrr由于雄性不育，雜交時(shí)無(wú)須去雄，即可作為雜交育種的母本，D正確。
5. (2024·徐州模擬)隨著對(duì)植物性別的深入認(rèn)識(shí)，人們現(xiàn)在已經(jīng)知道植物也存在性別表型多樣性，且性別和性別決定基因、性染色體存在密不可分的關(guān)系，回答下列問(wèn)題：
(1)二倍體植物白麥瓶草的性別決定方式為XY型，其Y染色體上具有雄性活化基因、雌性抑制基因和雄性可育基因，X染色體上缺乏上述基因，但有雌性特異性基因(與植株的雌性性別形成有關(guān))，雌性抑制基因可抑制雌性特異性基因的表達(dá)，如圖1所示。
①白麥瓶草的三倍體植株XYY的性別表現(xiàn)為_(kāi)_________________。
②某染色體組成為XY的植株由于發(fā)生染色體結(jié)構(gòu)變異，產(chǎn)生了功能正常的兩性花，則該兩性花產(chǎn)生的原因是________________________
________________________________。
(2)黃瓜有雄花、雌花和兩性花之分，其性別由位于非同源染色體上的F和M基因決定，且受植物激素乙烯的影響，F(xiàn)和M基因的作用機(jī)制如圖2所示。
①根據(jù)F和M基因的作用機(jī)制分析，基因型為FFMM的植株開(kāi)________花，某雄花植株施加一定的外源乙烯后開(kāi)雌花，則該雄花植株的基因型可能為_(kāi)_____________。
②現(xiàn)有若干基因型為FfMm的植株，若讓群體能繁衍后代，可用________________(填“乙烯利”或“乙烯抑制劑”)處理部分植株，再讓被處理的這些植株作為_(kāi)_______(填“父本”或“母本”)和未被處理的植株雜交，雜交后代的性別表型及其比例為_(kāi)_____________________
___________________________。
【答案】　(1)①雄株　②該植株Y染色體上的雌性抑制基因所在的染色體片段缺失
(2)①雌　ffMm或ffMM　②乙烯抑制劑　父本　雌花∶兩性花∶雄花＝9∶3∶4
【解析】　(1)①根據(jù)題意分析，由于Y染色體上的雌性抑制基因會(huì)抑制雌性特異性基因的表達(dá)，因此只要存在Y染色體，植株性別就表現(xiàn)為雄株。②XY的植株發(fā)生染色體結(jié)構(gòu)變異，導(dǎo)致其產(chǎn)生功能正常的兩性花，原因可能是該植株Y染色體上的雌性抑制基因所在的染色體片段缺失，從而失去對(duì)雌性特異性基因的抑制作用。(2)①根據(jù)F和M 基因的作用機(jī)制可知，基因型為F_ M_的植株開(kāi)雌花，基因型為F_ mm 的植株開(kāi)兩性花，基因型為ff_ _的植株開(kāi)雄花；雄花植株施加一定的外源乙烯后開(kāi)雌花，即乙烯能抑制雄蕊的發(fā)育，因此必然存在M基因，因此基因型可能是ffMM 或ffMm。②基因型為FfMm 的植株為雌蕊植株，噴施乙烯抑制劑后可發(fā)育為雄蕊植株并可作為父本進(jìn)行雜交；父本和母本的基因型均為FfMm。雜交后代基因型及比例為F_ M_∶F_ mm∶ff_ _＝9∶3∶4，即雌花∶兩性花∶雄花＝9∶3∶4。
生物科技的重要進(jìn)展與突破已經(jīng)在解決有關(guān)健康、醫(yī)藥、材料、能源、環(huán)境、氣候變化和人口增長(zhǎng)等全球問(wèn)題方面展現(xiàn)了巨大前景，關(guān)鍵性、前沿性、交叉性、顛覆性技術(shù)發(fā)展引起各國(guó)高度關(guān)注，積極布局新一代基因組技術(shù)、合成生物技術(shù)、微生物組技術(shù)、生物成像技術(shù)研發(fā)。尤其是基因組學(xué)技術(shù)不斷突破，引領(lǐng)基因組研究從“讀取”進(jìn)入到“編輯”和“編寫(xiě)”時(shí)代。近幾年的諾貝爾獎(jiǎng)多次涉及基因表達(dá)或基因編輯的相關(guān)內(nèi)容。
命題新情境六　基因研究從“讀取”進(jìn)入“編輯”和“編寫(xiě)”時(shí)代
角度一　誘導(dǎo)多能干細(xì)胞
誘導(dǎo)性多能干細(xì)胞，把Oct3/4、Sox2、C－myc和Klf4這四種轉(zhuǎn)錄因子基因克隆入病毒載體，然后引入小鼠成纖維細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)可誘導(dǎo)其發(fā)生轉(zhuǎn)化，產(chǎn)生的iPS細(xì)胞在形態(tài)、基因和蛋白表達(dá)、表觀遺傳修飾狀態(tài)、細(xì)胞倍增能力、類(lèi)胚體和畸形瘤生成能力、分化能力等方面都與胚胎干細(xì)胞相似。與經(jīng)典的胚胎干細(xì)胞技術(shù)和體細(xì)胞核移植技術(shù)不同，iPS技術(shù)不使用胚胎細(xì)胞或卵細(xì)胞，因此沒(méi)有倫理學(xué)的問(wèn)題。利用iPS技術(shù)可以用病人自己的體細(xì)胞制備專有的干細(xì)胞，所以不會(huì)有免疫排斥的問(wèn)題。
角度一　誘導(dǎo)多能干細(xì)胞
誘導(dǎo)性多能干細(xì)胞，把Oct3/4、Sox2、C－myc和Klf4這四種轉(zhuǎn)錄因子基因克隆入病毒載體，然后引入小鼠成纖維細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)可誘導(dǎo)其發(fā)生轉(zhuǎn)化，產(chǎn)生的iPS細(xì)胞在形態(tài)、基因和蛋白表達(dá)、表觀遺傳修飾狀態(tài)、細(xì)胞倍增能力、類(lèi)胚體和畸形瘤生成能力、分化能力等方面都與胚胎干細(xì)胞相似。與經(jīng)典的胚胎干細(xì)胞技術(shù)和體細(xì)胞核移植技術(shù)不同，iPS技術(shù)不使用胚胎細(xì)胞或卵細(xì)胞，因此沒(méi)有倫理學(xué)的問(wèn)題。利用iPS技術(shù)可以用病人自己的體細(xì)胞制備專有的干細(xì)胞，所以不會(huì)有免疫排斥的問(wèn)題。
角度二　基因打靶
基因打靶是一種利用同源重組方法改變生物體某一內(nèi)源基因的遺傳學(xué)技術(shù)。這一技術(shù)可以用于刪除某一基因、去除外顯子或?qū)朦c(diǎn)突變，從而可以對(duì)此基因的功能進(jìn)行研究。
角度三　基因編輯
基因編輯技術(shù)指能夠讓人類(lèi)對(duì)目標(biāo)基因進(jìn)行定點(diǎn)“編輯”，實(shí)現(xiàn)對(duì)特定DNA片段的修飾。基因編輯依賴于經(jīng)過(guò)基因工程改造的核酸酶，也稱“分子剪刀”，在基因組中特定位置產(chǎn)生位點(diǎn)特異性雙鏈斷裂(DSB)，誘導(dǎo)生物體通過(guò)非同源末端連接(NHEJ)或同源重組(HR)來(lái)修復(fù)DSB，因?yàn)檫@個(gè)修復(fù)過(guò)程容易出錯(cuò)，從而導(dǎo)致靶向突變。這種靶向突變就是基因編輯。基因編輯以其能夠高效率地進(jìn)行定點(diǎn)基因組編輯， 在基因研究、基因治療和遺傳改良等方面展示出了巨大的潛力。植物基因
的靶向修飾是基因編輯應(yīng)用最廣泛的領(lǐng)域。首先可以通過(guò)修飾內(nèi)源基因來(lái)幫助設(shè)計(jì)所需的植物性狀，基因編輯技術(shù)還被應(yīng)用于改良農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量。單細(xì)胞基因表達(dá)分析已經(jīng)解決了人類(lèi)發(fā)育的轉(zhuǎn)錄路線圖，從中發(fā)現(xiàn)了關(guān)鍵候選基因用于功能研究。使用全基因組轉(zhuǎn)錄組學(xué)數(shù)據(jù)指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)，基于CRISPR的基因組編輯工具使得干擾或刪除關(guān)鍵基因以闡明其功能成為可能。
1. (2024·鄭州質(zhì)檢)科學(xué)家將Oct3、Sox2、C－myc和Klf4等基因?qū)敫叨确只捏w細(xì)胞中，使高度分化的成熟體細(xì)胞重新編程為可發(fā)育成身體組織的非成熟細(xì)胞，這種細(xì)胞與人類(lèi)胚胎干細(xì)胞極其相似，稱為誘導(dǎo)多能干細(xì)胞(iPS細(xì)胞)，iPS細(xì)胞能被誘導(dǎo)分化為肝細(xì)胞、神經(jīng)細(xì)胞等人身上幾乎所有的細(xì)胞類(lèi)型，被譽(yù)為再生醫(yī)療的王牌。下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是(　　)
A．iPS細(xì)胞能分化成不同種類(lèi)細(xì)胞的實(shí)質(zhì)是基因的選擇性表達(dá)
B．iPS細(xì)胞與成熟體細(xì)胞相比，細(xì)胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)未發(fā)生變化
C．利用iPS細(xì)胞的分化能力，有望成功治愈心臟類(lèi)疾病
D．iPS細(xì)胞有絲分裂后期的染色體數(shù)目和核DNA分子數(shù)目相同
【答案】　B
【解析】　iPS細(xì)胞能分化成不同種類(lèi)細(xì)胞是細(xì)胞分化的結(jié)果，細(xì)胞分化的實(shí)質(zhì)是基因的選擇性表達(dá)，A正確；根據(jù)題意“iPS細(xì)胞是通過(guò)向成熟體細(xì)胞導(dǎo)入特定的基因，誘導(dǎo)其轉(zhuǎn)變?yōu)楦杉?xì)胞”可知，iPS細(xì)胞與成熟體細(xì)胞相比，細(xì)胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)發(fā)生了變化，B錯(cuò)誤；iPS能被誘導(dǎo)分化為肝細(xì)胞、神經(jīng)細(xì)胞等人身上幾乎所有的細(xì)胞類(lèi)型，因此利用iPS細(xì)胞的分化能力，有望成功治愈心臟類(lèi)疾病，C正確；有絲分裂后期著絲粒分裂，一條染色體上只含有一個(gè)DNA分子，故iPS細(xì)胞有絲分裂后期的染色體數(shù)目和核DNA分子數(shù)目相同，D正確。
2. (2024·武漢模擬)細(xì)菌抵御噬菌體的機(jī)理如圖所示：當(dāng)某些細(xì)菌第一次被特定的噬菌體感染后，細(xì)菌Cas2基因開(kāi)始表達(dá)出Cas2(一種限制酶)，Cas2會(huì)隨機(jī)低效切斷入侵的噬菌體DNA，并將切下的DNA片段插入CRISPR位點(diǎn)。當(dāng)再次遭到同種噬菌體入侵時(shí)，細(xì)菌轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的crRNA便會(huì)將另一種限制酶(如Cas9)準(zhǔn)確帶到入侵者DNA處，并將之切斷。下列敘述錯(cuò)誤的是(　　)
A．Cas2切下1個(gè)DNA片段的過(guò)程中，需破壞4個(gè)磷酸二酯鍵
B．Cas9借助crRNA識(shí)別外來(lái)噬菌體身份最可能是依靠堿基互補(bǔ)配對(duì)來(lái)實(shí)現(xiàn)的
C．切下的DNA片段插入CRISPR位點(diǎn)后，會(huì)隨著細(xì)菌DNA的復(fù)制而復(fù)制
D．上圖中crRNA的模板鏈最初來(lái)源于噬菌體DNA，其翻譯的產(chǎn)物是Cas9
【答案】　D
【解析】　Cas2切下1個(gè)DNA片段的過(guò)程中，需要切割DNA片段的兩側(cè)，而DNA是雙鏈結(jié)構(gòu)，共破壞4個(gè)磷酸二酯鍵，A正確；由圖可知，當(dāng)細(xì)菌再次遭到同種噬菌體入侵時(shí)，由CRISPR位點(diǎn)轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的crRNA便會(huì)將另一種限制酶準(zhǔn)確帶到入侵者DNA處，涉及RNA與DNA的結(jié)合，和mRNA與DNA模板鏈的結(jié)合的機(jī)理類(lèi)似，利用的是堿基互補(bǔ)配對(duì)的原則，B正確；切下的DNA片段插入CRISPR位點(diǎn)，相當(dāng)于基因重組，會(huì)隨著細(xì)菌DNA的復(fù)制而復(fù)制，C正確；對(duì)比兩圖可知，crRNA是由切下的噬菌體DNA片段插入CRISPR位點(diǎn)后轉(zhuǎn)錄形成的，其模板鏈最初來(lái)源于噬菌體DNA，但其翻譯產(chǎn)物不是Cas9，Cas9是由細(xì)菌基因組中Cas9基因轉(zhuǎn)錄翻譯形成的，D錯(cuò)誤。
3. (2024·錦州模擬)TALEN是一種靶向基因操作技術(shù)，該技術(shù)利用了TAL靶向識(shí)別單元對(duì)靶向基因的識(shí)別作用和FokⅠ蛋白對(duì)靶向基因的切割作用，實(shí)現(xiàn)了對(duì)特定靶向基因的敲除。TAL靶向識(shí)別單元為間隔32個(gè)氨基酸的雙連氨基酸(即兩個(gè)相連的氨基酸)序列。不同的雙連氨基酸分別與靶向基因中的A、T、C、G有恒定的對(duì)應(yīng)關(guān)系，根據(jù)靶向基因的堿基序列可以設(shè)計(jì)出雙連氨基酸序列。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(　　)
A．該技術(shù)應(yīng)該先推測(cè)出信使RNA序列，再推測(cè)出目的基因的核苷酸序列
B．在構(gòu)建的基因表達(dá)載體中，啟動(dòng)子應(yīng)位于基因的首端，它是RNA聚合酶識(shí)別和結(jié)合的部位
C．TALEN是一種靶向基因操作技術(shù)，其中FokⅠ蛋白實(shí)質(zhì)上是一種限制酶
D．雙連氨基酸能夠與含氮堿基A、T、C、G之間發(fā)生堿基互補(bǔ)配對(duì)
【答案】　D
【解析】　已知TAL靶向識(shí)別單元中雙連氨基酸序列和FokⅠ蛋白的氨基酸序列，可先推測(cè)出信使RNA序列，再推測(cè)出目的基因的核苷酸序列，利用化學(xué)法以單個(gè)核苷酸為原料合成目的基因，再通過(guò)PCR技術(shù)進(jìn)行擴(kuò)增，A正確；在構(gòu)建的基因表達(dá)載體中，有啟動(dòng)子、終止子、目的基因、標(biāo)記基因等，其中啟動(dòng)子位于基因的首端，它是RNA聚合酶識(shí)別和結(jié)合的部位，B正確；由題中“FokⅠ蛋白對(duì)靶向基因的切割作用”可知，F(xiàn)okⅠ蛋白實(shí)質(zhì)上是一種限制酶，C正確；只有含氮堿基之間能發(fā)生堿基互補(bǔ)配對(duì)，而雙連氨基酸不含有含氮堿基，D錯(cuò)誤。
4. (2024·煙臺(tái)模擬)Cre－loxP系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)特定基因的敲除(如圖1)。把幾種熒光蛋白基因和Cre酶能識(shí)別并切割的序列(loxP1和loxP2)串在一起，構(gòu)建基因表達(dá)載體T(如圖2)。部分熒光蛋白基因會(huì)被Cre酶隨機(jī)“剪掉”，且兩個(gè)loxP1之間或兩個(gè)loxP2之間的基因，最多會(huì)被Cre酶敲除一次，剩下的部分得以表達(dá)，隨機(jī)呈現(xiàn)不同的顏色。下列敘述正確的是(　　)
A．構(gòu)建基因表達(dá)載體T需用到限制酶和DNA聚合酶
B．若小鼠細(xì)胞含一個(gè)基因表達(dá)載體T(不含Cre酶)，其肌肉組織細(xì)胞呈紅色
C．若小鼠細(xì)胞含一個(gè)基因表達(dá)載體T(含Cre酶)，其腦組織細(xì)胞呈紅色或黃色
D．若小鼠細(xì)胞含兩個(gè)基因表達(dá)載體T(含Cre酶)，其腦組織細(xì)胞可能出現(xiàn)兩種顏色
【答案】　D
【解析】　基因表達(dá)載體構(gòu)建過(guò)程中需要限制酶、DNA連接酶，兩種工具酶處理，A錯(cuò)誤；據(jù)題圖可知，該過(guò)程在腦組織中特異性發(fā)生，在其他組織中不發(fā)生，B錯(cuò)誤；小鼠有編碼紅、黃、藍(lán)熒光蛋白的基因，loxP1、loxP2位置如圖2所示，兩個(gè)loxP1和兩個(gè)loxP2之間的基因最多會(huì)被Cre酶敲除一次，將含Cre酶的病毒注入小鼠體內(nèi)，Cre酶表達(dá)情況不同，識(shí)別的loxP不同，則有可能不敲除熒光蛋白基因，此時(shí)為紅色；也有可能敲除兩個(gè)loxP1之間的紅色熒光蛋白基因，此時(shí)為黃色；
有可能敲除兩個(gè)loxP2之間的紅色和黃色熒光蛋白基因，此時(shí)為藍(lán)色，因而不同腦細(xì)胞會(huì)差異表達(dá)紅色、黃色或藍(lán)色熒光蛋白基因，C錯(cuò)誤；若小鼠腦組織細(xì)胞內(nèi)有兩個(gè)相同的基因表達(dá)載體T(含Cre酶)，Cre酶對(duì)每個(gè)DNA片段隨機(jī)剪切，則細(xì)胞的顏色可知由細(xì)胞內(nèi)兩種熒光蛋白的顏色疊加形成，故其腦組織細(xì)胞可能出現(xiàn)兩種顏色，D正確。
5. (2024·荊州模擬)科學(xué)家利用病毒將原癌基因(C－myc)、抑癌基因(Klf4)、Sox2和Oct 4等轉(zhuǎn)入高度分化的小鼠成纖維細(xì)胞中，獲得iPS細(xì)胞。在探索肌萎縮側(cè)索硬化(ALS，俗稱“漸凍癥”)的治療中，科研人員利用iPS細(xì)胞誘導(dǎo)分化成異常的運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元建立ALS疾病模型，用于進(jìn)行大規(guī)模藥物篩選及藥效機(jī)制研究。在Ⅰ型糖尿病的治療中，iPS細(xì)胞定向分化為胰島B細(xì)胞，將其輸入患者體內(nèi)，替代被破壞的胰島B細(xì)胞，顯著改善了患者的血糖控制。2022年3月，我國(guó)科學(xué)家通過(guò)兩個(gè)關(guān)鍵因子誘導(dǎo)DNA去甲基化，將人類(lèi)多能性干細(xì)胞轉(zhuǎn)化為8細(xì)胞階段全能性胚胎樣細(xì)胞(簡(jiǎn)稱8CL細(xì)胞)。這是目前全球通過(guò)無(wú)轉(zhuǎn)基因、快速和可
控的方法獲得的體外培養(yǎng)的“最年輕”的人類(lèi)細(xì)胞。相比于誘導(dǎo)多能干細(xì)胞(簡(jiǎn)稱iPS細(xì)胞)，這些細(xì)胞不僅能分化成胎盤(pán)組織，還有潛力發(fā)育成更成熟的器官。從ES細(xì)胞到iPS細(xì)胞，再到8CL細(xì)胞的技術(shù)突破，都為早期胚胎發(fā)育的基礎(chǔ)研究提供了一種新的體外研究系統(tǒng)，有助于我們了解早期胚胎發(fā)育和疾病發(fā)生之間的關(guān)系，以及研究和治療出生缺陷和各種發(fā)育疾病，也使個(gè)體化器官再生最終有可能成為現(xiàn)實(shí)。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
(1)ES細(xì)胞和8CL細(xì)胞具有________性，其分化過(guò)程從分子水平上看是____________________的結(jié)果。
(2)利用成纖維細(xì)胞獲得iPS細(xì)胞的過(guò)程中，轉(zhuǎn)入C－myc、Klf4、Sox2和Oct4等的作用是__________________________________________
______________。
(3)結(jié)合文中信息，下列可以應(yīng)用iPS細(xì)胞實(shí)現(xiàn)的有________(多選)。
A．利用iPS細(xì)胞研究完整的哺乳動(dòng)物胚胎發(fā)育過(guò)程
B．利用iPS細(xì)胞分化獲得神經(jīng)元，用于治療阿爾茨海默病
C．利用iPS細(xì)胞誘導(dǎo)形成疾病模型細(xì)胞，對(duì)藥物的安全性和有效性進(jìn)行檢測(cè)
D．誘導(dǎo)iPS細(xì)胞形成囊胚并植入子宮，使其進(jìn)一步發(fā)育成新個(gè)體
(4)與異體器官移植相比，自體器官移植的優(yōu)勢(shì)是_______________
_________________________________________。
(5)相較于ES細(xì)胞和iPS細(xì)胞，我國(guó)科學(xué)家研究獲得的8CL細(xì)胞的優(yōu)勢(shì)是__________________________________________________________
______________________________________________________________________________________。
【答案】　(1)全能　基因選擇性表達(dá)　(2)誘導(dǎo)已分化細(xì)胞轉(zhuǎn)變?yōu)槲捶只?xì)胞　(3)BC　(4)可避免免疫排斥　(5)8CL細(xì)胞比ES細(xì)胞和iPS細(xì)胞的全能性更高(或8CL細(xì)胞比ES細(xì)胞和iPS細(xì)胞“更年輕”或8CL細(xì)胞來(lái)源更多，可以規(guī)避倫理問(wèn)題)
【解析】　(2)iPS細(xì)胞是經(jīng)成纖維細(xì)胞誘導(dǎo)分化得到的，成纖維細(xì)胞屬于已分化的細(xì)胞，故利用成纖維細(xì)胞獲得iPS細(xì)胞的過(guò)程中，轉(zhuǎn)入C－myc、Klf 4、Sox2和Oct4等的作用是誘導(dǎo)已分化細(xì)胞轉(zhuǎn)變?yōu)槲捶只?xì)胞。(3)由“使個(gè)體化器官再生最終有可能成為現(xiàn)實(shí)”可知，目前的水平還未將iPS細(xì)胞成功培育為個(gè)體，故不能用于研究完整的哺乳動(dòng)物胚胎發(fā)育過(guò)程，誘導(dǎo)iPS細(xì)胞形成囊胚并植入子宮，使其進(jìn)一步發(fā)育成新個(gè)體，會(huì)對(duì)人類(lèi)現(xiàn)有的倫理道德觀念造成沖擊，A、D錯(cuò)誤；由“科研人員利用iPS細(xì)胞誘導(dǎo)分化成異常的運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元建立ALS疾病模型”可知，可利用iPS細(xì)胞分化獲得神經(jīng)元，用于治療阿爾茨海默病，也可利用iPS細(xì)胞誘導(dǎo)形成疾病模型細(xì)胞，對(duì)藥物的安全性和有效性進(jìn)行檢測(cè)，B、C正確。

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