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非选择题-解答题 适中0.65 引用2 组卷339
学习以下材料,回答问题题。
抗性基因的水平转移
水平基因转移(HGT)是指在不同物种之间或单个细胞内部的细胞器之间以及细胞器和细胞核之间所进行的遗传物质的流动。HGT在生物界普遍存在,在许多原核生物中,HGT贡献了0.5%~25%的基因,是生物进化的主要动力之一。拟南芥、水稻叶绿体中的部分基因转移到核DNA显著提升了其对胁迫信号的响应能力,小立碗藓的核基因组中来自原核生物、真菌及病毒的128个基因在植物由水生向陆生过渡的过程中发挥了重要作用。
抗生素抗性基因被广泛应用于转基因技术中,因此转基因生物体内和环境中存在大量抗性基因。这些抗性基因进入细菌体内会显著增强自然菌株的耐药性,从而导致超级细菌的产生。HGT被认为是细菌耐药性传播的主要驱动因素。
可移动遗传元件是抗性基因发生HGT的必要条件,如质粒、整合子等。整合子是一种可移动性DNA分子,含有3个主要结构:5′端整合酶基因(INTI)表达整合酶;中间可变区,可以携带一个或多个相同或不同的耐药基因;3′端结构因整合子的类型不同而异。外源抗性基因在位点att Ⅰ和att C之间的可逆性捕获和剪切过程如下图。整合子若定位在细菌拟核DNA,可将携带的耐药基因“垂直”传播给子代;若定位于质粒上,则可实现耐药基因跨物种的“水平”传播。

抗性基因的水平转移还受到其他环境因子的影响,如抗生素的滥用提高了抗性基因频率。随着研究者对HGT的机理逐渐明晰,一系列应对措施正在有序推进,而HGT在科研中的应用潜力也被逐渐发掘。
(1)从可遗传变异的类型分析,HGT属于________,HGT为进化提供了_____。基因在不同物种间转移后能表达出相同产物,这是基于________
(2)下列与抗性基因水平转移有关的说法中,正确的是________
a、抗性基因可通过食物链、水体、土壤等广泛传播
b、经水平转移后的抗性基因不能再进行垂直传播
c、抗性基因水平转移的现象具有普遍性
d、整合酶兼具限制酶和DNA连接酶的功能
e、不同整合子所能携带的抗性基因种类和数量不同
f、 整合子对耐药基因的捕获和剪切能促进HGT
(3)在没有抗生素选择压力的环境中,耐药菌生存竞争力低于敏感菌,而人类活动促进了超级细菌的产生,请从物质和能量观、进化与适应观的角度阐明上述现象产生的原因____
(4)结合文本材料,从基因工程和健康生活的角度,分别提出一项缓解抗性基因水平转移的思路______
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知识点:生物的进化综合基因重组基因频率的改变与生物进化 答案解析 【答案】很抱歉,登录后才可免费查看答案和解析!
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学习以下材料,回答(1)~(3)题。
细菌之间的基因重组
细菌之间能够通过多种方式实现基因的交流,从而增大对环境的适应。
第一种细菌的基因重组现象发现于1946年。微生物学家Lederberg筛选出两种突变细菌,A缺乏合成甲硫氨酸的能力,B缺乏合成苏氨酸的能力。A、B菌均有链霉素抗性和敏感性两种亚型。链霉素敏感细菌在含有链霉素的培养基中不会死亡,但是没有增殖能力。Lederberg发现只有链霉素敏感A菌与链霉素抗性B菌混合后的产物,在不含甲硫氨酸和苏氨酸的选择培养基上长出菌落。经研究发现,这种称为接合的现象需要细菌之间的直接接触,经由一种特殊通道将供体菌的遗传物质转入受体菌中实现基因重组(图1)。

第二种细菌的基因重组也是Lederberg发现的。他在装有DNA酶的培养液的U型管两侧分别培养合成代谢突变菌I及合成代谢突变菌Ⅱ,二者之间用只允许病毒和大分子物质透过的滤膜隔开(图2),经过抽吸后,将培养Ⅱ一侧的菌液涂布在无添加的基本培养基上,长出了野生型菌。这种现象显然不是接合的结果,在Ⅱ侧的菌液中发现的噬菌体P揭晓了答案。P能侵染细菌并将其DNA整合到细菌拟核DNA中,一定条件下合成子代噬菌体并裂解细菌。偶然情况下,P外壳错误包装宿主细菌的部分DNA片段,释放后再侵染其他细菌时,所携带的原细菌DNA片段与后者发生基因重组。这种借由病毒的细菌基因重组称为转导。
此外,Avery的肺炎链球菌转化实验证明细菌还能够通过直接吸收外界游离DNA片段来实现基因重组。多种基因重组方式令细菌具有更强的基因交流能力,滥用抗生素引发的超级细菌感染事件频频发生,对人类医疗、畜牧养殖等产业提出了严峻挑战。
(1)图1实验中,Lederberg在筛选发生基因重组的细菌时,使用的选择培养基除了基本营养物外,还需要添加__________。两种突变细菌中,供体菌是__________(填“A”或“B”),在选择培养基中长出菌落的原因是__________
(2)①图2实验中,Lederberg能排除野生型菌的出现来源于接合或转化的原因是_________
②研究者利用野生菌(T+L+C+)作为供体菌,合成代谢突变菌做受体菌(TLC)。使用__________法在选择培养基上对受体菌转导情况进行计数,发现T+的菌落中,有47%同时也是L+,但只有2%同时也是C+。结合实验结果,针对野生菌中3个基因在DNA上的排列顺序,提出合理假设__________
③为进一步验证假设,请设计实验并预期实验结果_________
(3)利用本文信息,从进化与适应的角度阐明滥用抗生素引发超级细菌感染致病的原因:_________
阅读下列材料,完成下面小题。
不同个体之间可进行遗传物质的流动,称为水平基因转移 (HGT)。HGT被认为是细菌耐药性传播的主要驱动因素。可移动遗传元件是耐药基因发生 HGT   的必要条件,如质粒、整合子等。整合子是一种可移动的 DNA片段,主要包括整合酶基因 (int) 和可变区。 可变区可以携带一个或多个相同或不同的耐药基因。耐药基因在位点 alt之间的可逆性捕     获和剪切过程如下图。整合子若定位在细菌拟核 DNA,可将携带的耐药基因“纵向”传   播给子代;若定位于质粒上,则可实现耐药基因跨物种的“横向”传播。

   

【小题1】从可遗传 变异的类型分析, HGT 属 于(       
A.基因突变B.基因重组
C.染色体结构变异D.染色体数目变异
【小题2】下列关于耐药基因水平转移的叙述,正确的是(       
A.经水平转移获得的耐药基因不能纵向传播
B.整合酶兼具限制酶和 DNA 连接酶的功能
C.不同整合子所携带的耐药基因种类和数量相同
D.耐药基因水平转移仅发生在同种生物个体之间
【小题3】超级细菌对多种抗生素都具有耐药性。下列叙述错误的是(       
A.抗生素对细菌的耐药性进行了选择
B.抗生素的使用可提高耐药基因的频率
C.HGT可将不同耐药基因整合到同一细菌中
D.耐药基因的“纵向”传播是产生超级细菌的根本原因
不同个体之间可进行遗传物质的流动,称为水平基因转移(HGT)。HGT被认为是细菌耐药性传播的主要驱动因素。可移动遗传元件是耐药基因发生HGT的必要条件,如质粒、整合子等。整合子是一种可移动的DNA片段,主要包括整合酶基因(int)和可变区。可变区可以携带一个或多个相同或不同的耐药基因。耐药基因在重组位点(att)之间的可逆性捕获和剪切过程如下图。整合子若定位在细菌拟核DNA,可将携带的耐药基因“纵向”传播给子代;若定位于质粒上,则可实现耐药基因跨物种的“横向”传播。阅读材料,回答下列小题:
【小题1】从可遗传变异的类型分析,HGT属于(       

A.基因突变
B.基因重组
C.染色体结构变异
D.染色体数目变异
【小题2】下列关于耐药基因水平转移的叙述,正确的是(       
A.不同整合子所携带的耐药基因种类和数量相同
B.整合子对耐药基因的捕获和剪切促进HGT
C.耐药基因水平转移仅发生在同种生物个体之间
D.经水平转移获得的耐药基因不能纵向传播
【小题3】超级细菌对多种抗生素都具有耐药性。下列叙述错误的是(       
A.抗生素对细菌的耐药性进行了选择
B.使用抗生素可提高耐药基因的频率
C.HGT可将不同耐药基因整合到同一细菌中
D.耐药基因的“纵向”传播是产生超级细菌的根本原因

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