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文檔簡介

第15講基因工程及克隆技術(shù)考試要求1.工具酶的發(fā)現(xiàn)和基因工程的誕生(/a)。2.基因工程的原理和技術(shù)(/b)。3.基因工程的應(yīng)用(/a)。4.提出生活中的疑難問題,設(shè)計用基因工程技術(shù)解決的方案(/c)。5.植物的克隆(/b)。6.動物的克隆(/a)。1.(2018浙江4月選考)回答與基因工程和植物克隆有關(guān)的問題:(1)將含某抗蟲基因的載體和含卡那霉素抗性基因的載體pBI121均用限制性核酸內(nèi)切酶EcoR酶切,在切口處形成_。選取含抗蟲基因的DNA片段與切割后的pBI121用DNA連接酶連接,在兩個片段相鄰處形成_,獲得重組質(zhì)粒。(2)已知用CaCl2處理細菌,會改變其某些生理狀態(tài)。取CaCl2處理過的農(nóng)桿菌與重組質(zhì)粒在離心管內(nèi)進行混合等操作,使重組質(zhì)粒進入農(nóng)桿菌,完成_實驗。在離心管中加入液體培養(yǎng)基,置于搖床慢速培養(yǎng)一段時間,其目的是_,從而表達卡那霉素抗性基因,并大量增殖。(3)取田間不同品種水稻的幼胚,先進行_,然后接種到培養(yǎng)基中培養(yǎng),幼胚發(fā)生_形成愈傷組織,并進行繼代培養(yǎng)。用含重組質(zhì)粒的農(nóng)桿菌侵染愈傷組織,再培養(yǎng)愈傷組織,以便獲得抗蟲的轉(zhuǎn)基因水稻。影響愈傷組織能否成功再生出植株的因素有:培養(yǎng)條件如光溫、培養(yǎng)基配方如植物激素配比、以及_(答出2點即可)。解析(1)構(gòu)建重組質(zhì)粒時限制性核酸內(nèi)切酶EcoR剪切得到的是粘性末端,DNA連接酶連接兩個DNA片段之間形成的是磷酸二酯鍵。(2)目的基因?qū)胫参锛毎S棉r(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法。用Ca2處理細菌以增加細菌細胞壁的通透性,讓其處于感受態(tài)細胞,以利于重組質(zhì)粒導(dǎo)入。(3)不同種類植物或同種植物的不同基因型個體之間存在遺傳的差異,細胞全能性的表達程度大小不同,小麥水稻等作物在多次繼代培養(yǎng)后,會喪失細胞全能性的表達能力。答案(1)粘性末端磷酸二酯鍵(2)轉(zhuǎn)化使CaCl2處理過的農(nóng)桿菌恢復(fù)細胞的正常狀態(tài)(3)消毒脫分化水稻的基因型、愈傷組織繼代的次數(shù)2.(2017浙江11月選考)回答與植物克隆和動物克隆有關(guān)的問題:(1)利用植物愈傷組織獲得再生植株主要有兩條途徑:一是由愈傷組織的細胞先分化產(chǎn)生芽和根后再形成一個完整植株的_途徑,二是由愈傷組織細胞產(chǎn)生胚狀體后再萌發(fā)形成完整植株的胚胎發(fā)生途徑。另外也可不通過愈傷組織階段而直接采用帶腋芽的莖段培養(yǎng)成叢狀苗,再誘導(dǎo)生根獲得再生植株,其原因是腋芽中存在_。(2)利用植物克隆培育新品種,一方面可利用帶有目的基因的_侵染植株,或?qū)⒛康幕蛲ㄟ^_的方法導(dǎo)入植物細胞、組織或器官獲得轉(zhuǎn)基因植株,另一方面利用異源植株的_進行融合產(chǎn)生雜種植株,或利用異源植物在試管內(nèi)進行_,對其產(chǎn)生的胚進行培養(yǎng)產(chǎn)生雜種植株。(3)下列屬于植物克隆和動物克隆共有的培養(yǎng)方法是_。A.懸浮培養(yǎng)、器官培養(yǎng)B.貼壁培養(yǎng)、傳代培養(yǎng)C.器官培養(yǎng)、愈傷組織培養(yǎng) D.原生質(zhì)體培養(yǎng)、傳代培養(yǎng)解析(1)外植體經(jīng)脫分化后形成愈傷組織,由愈傷組織形成再生植株主要有兩條途徑:一是由愈傷組織的細胞先分化產(chǎn)生芽和根后再形成一個完整植株是植物組織培養(yǎng)的器官發(fā)生途徑,二是由愈傷組織的細胞產(chǎn)生胚狀體后再萌發(fā)成完整植株是植物組織培養(yǎng)的胚胎發(fā)生途徑。不通過愈傷組織階段而直接采用帶腋芽的莖段培養(yǎng)成叢狀苗,這說明腋芽中含有分生組織,而分生組織中含較高的細胞分裂素,細胞分裂素與生長素之比較高可促進芽的生長。(2)將目的基因?qū)胫参锛毎梢杂煤心康幕虻霓r(nóng)桿菌直接侵染,或者用顯微注射法導(dǎo)入;用異源植物可以利用植物體細胞雜交技術(shù)或者受精之后的胚胎進行培養(yǎng),也可以獲得雜種植株。(3)貼壁生長是動物細胞培養(yǎng)時的特性;愈傷組織是指植物細胞在組織培養(yǎng)過程中形成的一種排列疏松而無規(guī)則的無定形狀態(tài)、高度液泡化的薄壁細胞,動物細胞無愈傷組織培養(yǎng);傳代培養(yǎng)應(yīng)用于動物細胞培養(yǎng)過程中。答案(1)器官發(fā)生分生組織(2)農(nóng)桿菌顯微注射原生質(zhì)體受精(3)A3.(2016浙江10月選考節(jié)選)某小組欲進行煙草原生質(zhì)體分離與培養(yǎng)的研究。請回答:(1)原生質(zhì)體的分離:在無菌條件下,取煙草無菌苗的葉片,放入含有0.5mol/L甘露醇(維持較高滲透壓)的_混合液處理,經(jīng)過離心純化后獲得原生質(zhì)體。(2)原生質(zhì)體的培養(yǎng):將原生質(zhì)體進行培養(yǎng),重新長出細胞壁,形成胚性細胞。此時,應(yīng)該_培養(yǎng)基中甘露醇濃度,以利于胚性細胞繼續(xù)培養(yǎng)形成細胞團,然后經(jīng)兩條途徑形成再生植株。途徑一:細胞團經(jīng)球形胚、_和胚狀體,最后發(fā)育成植株。途徑二:細胞團增殖為愈傷組織,然后在發(fā)芽培養(yǎng)基上誘導(dǎo)出芽,切割芽經(jīng)過生根后形成完整植株。上述發(fā)芽培養(yǎng)基中含量相對較高的激素是_,胚性細胞的主要特點是_(A.液泡小、細胞核小B.液泡大,細胞核大C.液泡大,細胞核小D.液泡小、細胞核大)。(3)為了對煙草的某些性狀進行改良,分離兩種煙草的原生質(zhì)體后,通過_方法將他們的遺傳物質(zhì)組合在一起,經(jīng)培養(yǎng)獲得具有新性狀的再生植株。提取再生植株的DNA,采用_擴增相關(guān)基因,來鑒定遺傳物質(zhì)是否成功重組。解析(1)去除植物細胞壁,獲得植物細胞的原生質(zhì)體,常用的方法是利用纖維素酶和果膠酶處理植物細胞。(2)在獲取原生質(zhì)體時甘露醇是作為維持細胞膜內(nèi)外滲透壓平衡的穩(wěn)定劑使用的。其具體作用是提高滲透壓,防止水分滲入細胞內(nèi)部,造成細胞破裂。在原生質(zhì)體形成新細胞壁后,有細胞壁支持與保護作用,所以要稀釋甘露醇的濃度;從胚性細胞細胞團球形胚心形胚胚狀體,然后再生出完整的小植株;為快速誘導(dǎo)芽的分化,培養(yǎng)基中往往添加細胞分裂素;胚性細胞的特點是液泡小、細胞核大。(4)植物細胞工程中,利用原生質(zhì)體融合的方法獲得雜種細胞;體外擴增DNA技術(shù)常用的是多聚酶鏈式反應(yīng),即PCR技術(shù)。答案(1)纖維素酶和果膠酶(2)稀釋(降低)心形胚細胞分裂素D(3)原生質(zhì)體融合PCR4.(2016浙江4月選考節(jié)選)兔肝細胞中的基因E編碼代謝甲醛的酶,擬利用基因工程技術(shù)將基因E轉(zhuǎn)入矮牽牛中,以提高矮牽牛對甲醛的代謝能力。請回答:(1)從兔肝細胞中提取mRNA,在_酶的作用下形成互補的DNA,然后以此DNA為模板擴增得到基因E。在相關(guān)酶的作用下,將基因E與Ti質(zhì)粒連接在一起,形成_,再導(dǎo)入用氯化鈣處理的_,浸染矮牽牛葉片。將被浸染的葉片除菌后進行培養(yǎng),最終得到轉(zhuǎn)基因矮牽牛。其中培養(yǎng)過程正確的是_(A.葉片在含合適濃度生長素的培養(yǎng)基上分化形成愈傷組織B.愈傷組織在含細胞分裂素和生長素配比較高的培養(yǎng)基上形成芽C.再生的芽在細胞分裂素含量高的培養(yǎng)基上生根D.愈傷組織在含合適濃度植物生長調(diào)節(jié)劑的培養(yǎng)基上脫分化形成再生植株)。(2)取轉(zhuǎn)基因矮牽牛葉片,放入含MS液體培養(yǎng)基和適量濃度甲醛且密封的試管中。將試管置于_上,進行液體懸浮培養(yǎng)。一段時間后測定培養(yǎng)基中甲醛的含量,以判斷基因E是否在轉(zhuǎn)基因矮牽牛中正常表達。培養(yǎng)過程中液體培養(yǎng)基的作用:一是提供營養(yǎng);二是_,從而使葉片保持正常的形態(tài)。解析(1)以mRNA為模板合成DNA的過程為逆轉(zhuǎn)錄過程,這一過程需要在逆轉(zhuǎn)錄酶的催化下進行。獲得目的基因后,需在限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶的作用下,將目的基因與運載體(Ti質(zhì)粒)連接形成重組質(zhì)粒(重組DNA分子),再將其導(dǎo)入受體細胞。將目的基因?qū)胫参锛毎S棉r(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法,先將重組DNA導(dǎo)入經(jīng)氯化鈣處理的農(nóng)桿菌,再用導(dǎo)入目的基因的農(nóng)桿菌感染植物細胞,最終實現(xiàn)將目的基因?qū)胫参锛毎麅?nèi)。導(dǎo)入目的基因的植物細胞經(jīng)組織培養(yǎng)過程形成轉(zhuǎn)基因植物。組織培養(yǎng)過程中,葉片在含適宜濃度的生長素的培養(yǎng)基上脫分化形成愈傷組織,然后在含細胞分裂素和生長素配比較高的培養(yǎng)基上形成芽,繼而在生長素含量高的培養(yǎng)基上生根,最后形成完整的植株,愈傷組織形成植株的過程中發(fā)生細胞的分化。(2)植物組織培養(yǎng)過程中,將愈傷組織等細胞置于搖床上,進行液體懸浮培養(yǎng),形成多個分散的細胞。培養(yǎng)過程中培養(yǎng)液一方面為植物細胞提供營養(yǎng),另一方面維持一定的滲透壓,從而使葉片保持正常的形態(tài)。答案(1)逆轉(zhuǎn)錄重組DNA分子農(nóng)桿菌B(2)搖床維持滲透壓1.正誤判斷(1)基因工程的載體有質(zhì)粒、噬菌體、動植物病毒,其中噬菌體可將外源基因載入動物細胞內(nèi)。()(2)構(gòu)建重組DNA分子時必須使用同種限制性核酸內(nèi)切酶切割目的基因和載體DNA,以在目的基因和載體DNA的兩端形成相同的粘性末端。()(3)轉(zhuǎn)入了人胰島素原基因的大腸桿菌,可以合成出具有生物活性的胰島素。()(4)轉(zhuǎn)基因技術(shù)育種克服了傳統(tǒng)育種的育種時間長、遠緣親本難以雜交的缺陷。()(5)植物克隆的技術(shù)基礎(chǔ)是植物的細胞和組織培養(yǎng),其理論基礎(chǔ)是植物細胞的全能性。()(6)動物克隆的技術(shù)基礎(chǔ)是動物的細胞和組織培養(yǎng),其理論基礎(chǔ)是動物細胞的全能性。()(7)細胞克隆的要求必須保證分離出來的細胞是一個或多個分離的細胞。()(8)細胞系是泛指可傳代的細胞,細胞株是具有特殊性質(zhì)的細胞系。()2.讀圖析圖(1)的構(gòu)建需要_酶參與。(2)過程依據(jù)的原理是_,關(guān)鍵步驟包括_。(3)要確定抗蟲基因?qū)胫参锛毎?,是否賦予了植物抗蟲特性,在個體水平上還需要做_實驗;若要檢測具有抗蟲基因的棉花是否產(chǎn)生了相應(yīng)毒蛋白,在分子水平上可利用_方法進行檢測。提示(1)限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接(2)植物細胞的全能性脫分化、再分化(3)抗蟲接種抗原抗體雜交考點1基因工程的工具1.已知一雙鏈DNA分子,用限制性核酸內(nèi)切酶切割得到長度為120 kb(kb:千堿基對)片段;用限制性核酸內(nèi)切酶切割得到40 kb和80 kb兩個片段;同時用限制性核酸內(nèi)切酶和限制性核酸內(nèi)切酶切割時,得到10 kb、80 kb和30 kb 3個片段。據(jù)此分析該雙鏈DNA分子結(jié)構(gòu)及酶切位點情況為()解析根據(jù)題意,該DNA用限制性核酸內(nèi)切酶切割后得1條片段,故為環(huán)狀DNA,根據(jù)兩酶的作用結(jié)果,可知酶切圖譜為D。答案D2.某一質(zhì)粒載體如圖所示,外源DNA插入Ampr或Tetr中會導(dǎo)致相應(yīng)的基因失活(Ampr表示氨芐青霉素抗性基因,Tetr表示四環(huán)素抗性基因)。有人將此質(zhì)粒載體用BamH酶切后,與用BamH酶切獲得的目的基因混合,加入DNA連接酶進行連接反應(yīng),用得到的混合物直接轉(zhuǎn)化大腸桿菌,結(jié)果大腸桿菌有的未被轉(zhuǎn)化,有的被轉(zhuǎn)化。被轉(zhuǎn)化的大腸桿菌有三種,分別是含有環(huán)狀目的基因、含有質(zhì)粒載體、含有插入了目的基因的重組質(zhì)粒的大腸桿菌?;卮鹣铝袉栴}:如果用含有氨芐青霉素的培養(yǎng)基進行篩選,在上述四種大腸桿菌細胞中,未被轉(zhuǎn)化的和僅含環(huán)狀目的基因的細胞是不能區(qū)分的,其原因是_;并且_和_的細胞也是不能區(qū)分的,其原因是_。在上述篩選的基礎(chǔ)上,若要篩選含有插入了目的基因的重組質(zhì)粒的大腸桿菌單菌落,還需使用含有_的固體培養(yǎng)基。解析未轉(zhuǎn)化的和僅含環(huán)狀目的基因的細胞都不能在含有氨芐青霉素的培養(yǎng)基上生長,故這兩種不可區(qū)分。含有質(zhì)粒載體和含有插入了目的基因的重組質(zhì)粒的細胞在含有氨芐青霉素的培養(yǎng)基上都能生長,這兩種也不可區(qū)分。因目的基因插入位點在四環(huán)素抗性基因上,四環(huán)素抗性基因被破壞,在獲得的單個菌落中各挑取少許分別接種到含有四環(huán)素的培養(yǎng)基上,不能生長的為要篩選的菌落,即含有插入了目的基因的重組質(zhì)粒的大腸桿菌。答案二者均不含有氨芐青霉素抗性基因,在該培養(yǎng)基上均不生長含有質(zhì)粒載體含有重組質(zhì)粒二者均含有氨芐青霉素抗性基因,在該培養(yǎng)基上均能生長四環(huán)素質(zhì)粒上的抗生素抗性基因的作用用作基因工程載體的質(zhì)粒一般含有一些抗生素抗性基因(如青霉素抗性基因、四環(huán)素抗性基因等),供重組DNA分子的鑒定和篩選。通常情況下,受體細胞自身沒有抵抗相關(guān)抗生素的能力,當(dāng)含有抗生素抗性基因的質(zhì)粒與目的基因構(gòu)建形成的重組DNA分子導(dǎo)入受體細胞后,抗生素抗性基因在受體細胞中表達,使受體細胞能夠抵抗相應(yīng)抗生素,從而在受體細胞的培養(yǎng)基中加入該種抗生素,就可以淘汰未導(dǎo)入重組DNA分子的受體細胞,保留導(dǎo)入了重組DNA分子的受體細胞??键c2基因工程的原理、技術(shù)和應(yīng)用3.(2018嘉興3月選考測試)絲素蛋白是家蠶的一種分泌性復(fù)合蛋白,由絲素蛋白重鏈(FibH)、絲素蛋白輕鏈(Fibl)和P25糖蛋白組成。將Fibl基因?qū)氪竽c桿菌(不含質(zhì)粒A)并實現(xiàn)表達的過程如圖所示。(1)構(gòu)建重組質(zhì)粒時要用到的工具酶是_。(2)導(dǎo)入時,為了增加大腸桿菌的通透性,常用_處理大腸桿菌。(3)接種在含氨芐青霉素培養(yǎng)基上的大腸桿菌,有的不能形成菌落,原因是_。(4)影印接種就是用絲絨做成與平板大小相近的印章,然后把長有菌落的母平板倒置在絲絨印章上,輕輕印一下,再把此印章在新的培養(yǎng)基平板上輕輕印一下。經(jīng)培養(yǎng)后,比較新平板上長出的菌落與母平板上的菌落位置,推測可能導(dǎo)入了重組質(zhì)粒的菌落是_(用字母表示)。(5)目的基因成功表達的標志是_。解析重組質(zhì)粒的構(gòu)建過程:通常先用相同的限制性核酸內(nèi)切酶分別切割目的基因和質(zhì)粒,然后用DNA連接酶將目的基因和質(zhì)粒連接。將重組質(zhì)粒導(dǎo)入大腸桿菌時,因成功率問題,大腸桿菌有四種可能:導(dǎo)入了重組質(zhì)粒(可在含氨芐青霉素培養(yǎng)基上生長,但不能在含四環(huán)素培養(yǎng)基上生長)、導(dǎo)入了質(zhì)粒(既能在含氨芐青霉素培養(yǎng)基上生長,也能在含四環(huán)素培養(yǎng)基上生長)、導(dǎo)入了環(huán)狀目的基因或未轉(zhuǎn)化(既不能在含氨芐青霉素培養(yǎng)基上生長,也不能在含四環(huán)素培養(yǎng)基上生長)。答案(1)限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶(2)氯化鈣(3)沒有導(dǎo)入質(zhì)?;蛑亟M質(zhì)粒(4) b、c(5)大腸桿菌合成絲素蛋白輕鏈(Fibl)4.人血清蛋白(HSA)具有重要的醫(yī)用價值。下圖是以基因工程技術(shù)獲取重組HSA(rHSA)的兩條途徑。(1)如果HSA基因序列未知,可以采用_的方法獲取該目的基因,為了使目的基因能夠在宿主細胞中復(fù)制和穩(wěn)定保存,通常要先構(gòu)建_后才能導(dǎo)入宿主細胞。(2)方框中的“?”一般選用的生物是_,為了提高過程的導(dǎo)入成功率,通常用_處理大腸桿菌。(3)人體合成的初始HSA多肽,需要經(jīng)過膜系統(tǒng)加工形成正確的空間結(jié)構(gòu)才能有活性,所以選擇_途徑(填或)獲取rHSA更有優(yōu)勢。(4)為了鑒定宿主細胞中是否產(chǎn)生rHSA,可以用_方法來進行檢驗。A.檢驗HSA基因是否導(dǎo)入B.檢驗細胞中是否產(chǎn)生相應(yīng)的mRNAC.抗原抗體雜交D.檢測是否有標記基因解析(1)若目的基因序列已知,可用化學(xué)方法合成目的基因或用PCR技術(shù)擴增目的基因;若目的基因序列未知,可從基因文庫中獲取。目的基因不能夠直接導(dǎo)入受體細胞,而是必須與載體構(gòu)建重組DNA分子后再導(dǎo)入,以使目的基因能夠在宿主細胞中復(fù)制和穩(wěn)定保存。(2)如果受體細胞是植物細胞,一般選用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法導(dǎo)入目的基因;為增加大腸桿菌細胞壁的通透性,利于目的基因?qū)?,需用氯化鈣處理大腸桿菌。(3)大腸桿菌屬于原核生物,細胞內(nèi)缺少內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體,無法對合成的初始HSA多肽進行加工。(4)rHSA是一種抗原蛋白,可以利用相應(yīng)的抗體進行檢測。答案(1)從基因文庫中提取重組DNA分子(2)農(nóng)桿菌氯化鈣(3)(4)C基因工程操作的“五步曲”(1)獲取目的基因若目的基因的序列已知,可用化學(xué)方法合成或用PCR擴增;若目的基因的序列未知,可從基因文庫中分離。(2)形成重組DNA分子通常是用相同的限制性核酸內(nèi)切酶分別切割目的基因和載體DNA,形成相同粘性末端,然后用DNA連接酶將目的基因和載體DNA連接形成重組DNA分子(如下圖)。但在實際操作中,可形成3種不同的連接物:目的基因載體連接物、載體載體連接物、目的基因目的基因連接物。因為同種限制性核酸內(nèi)切酶切割目的基因和載體DNA所得粘性末端全部相同,在DNA連接酶的作用下,目的基因和載體DNA則可任意連接。為了使目的基因與質(zhì)粒能定向連接,可使用兩種不同的限制性核酸內(nèi)切酶切割目的基因和質(zhì)粒(如下圖)。(3)將重組DNA分子導(dǎo)入受體細胞受體細胞植物細胞動物細胞或原生質(zhì)體微生物常用方法農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法顯微注射技術(shù)CaCl2處理法轉(zhuǎn)化過程目的基因插入Ti質(zhì)粒的TDNA上導(dǎo)入農(nóng)桿菌侵染植物細胞目的基因穩(wěn)定維持和表達將重組DNA分子提純顯微注射入受體細胞培養(yǎng)、發(fā)育獲得具有新性狀的生物CaCl2處理增大細胞壁通透性重組DNA分子與處理后的受體細胞混合重組DNA分子進入受體細胞(4)篩選含有目的基因的受體細胞篩選原因:并不是所有的細胞都接納了重組DNA分子,還有部分細胞接納了載體載體連接物、目的基因目的基因連接物,甚至有的細胞既沒有接納重組DNA分子,也沒有接納載體載體連接物、目的基因目的基因連接物。篩選方法:主要是利用載體上的抗生素抗性基因的作用借助一定方法(如影印接種)用選擇培養(yǎng)基篩選。(5)目的基因的表達若目的基因成功表達,則轉(zhuǎn)基因生物細胞中會產(chǎn)生相應(yīng)的蛋白質(zhì)(可用抗原抗體法檢測),轉(zhuǎn)基因生物會表現(xiàn)相應(yīng)的性狀(如可接種病原體觀察轉(zhuǎn)基因生物的抗性)??键c3結(jié)合植物的克隆考查科學(xué)實踐能力5.下面是關(guān)于植物克隆的問題。請回答:(1)為培育能高效吸收和富集重金屬鎘的轉(zhuǎn)基因植物,將野外采得的某植物幼葉消毒后,用酶混合液處理,獲得了原生質(zhì)體。酶混合液中含有適宜濃度的甘露醇,其作用是_。(2)將目的基因?qū)氲皆|(zhì)體,經(jīng)培養(yǎng)形成愈傷組織,再通過_得到分散的胚性細胞,發(fā)育成_,生長發(fā)育后獲得轉(zhuǎn)基因植株。(3)愈傷組織繼代次數(shù)過多會喪失細胞全能性的表達能力,下列原因錯誤的是_。A.愈傷組織發(fā)生染色體畸變B.愈傷組織不能分散成單細胞C.愈傷組織中激素平衡發(fā)生改變D.愈傷組織對外源激素敏感性發(fā)生改變解析(1)甘露醇可以維持溶液的滲透壓,以防止失去細胞壁的原生質(zhì)體吸水脹破。(2)將愈傷組織放在搖床上,通過液體懸浮培養(yǎng)可以得到分散的單細胞,這些單細胞具有細胞質(zhì)豐富、液泡小、細胞核大等胚性細胞的特征,胚性細胞發(fā)育成胚狀體,進一步形成植株。(3)在長期的培養(yǎng)過程中,愈傷組織可能發(fā)生染色體畸變、內(nèi)部激素平衡改變、對外源激素敏感性改變等變化,而喪失細胞全能性的表達能力。答案(1)維持滲透壓(2)液體懸浮培養(yǎng)胚狀體(3)B6.植物葉肉細胞原生質(zhì)體的分離和培養(yǎng)的主要過程可用下圖所示圖解簡單表示,請據(jù)圖回答下列問題:(1)培育胚狀體利用了_這一項生物技術(shù),胚狀體再繼續(xù)培養(yǎng),則可培育出完整的植株,這體現(xiàn)了植物細胞的_。(2)要獲得植物葉肉細胞的原生質(zhì)體,需要在_溶液環(huán)境下,用_酶和_酶去除細胞壁。(3)培養(yǎng)基中除了含有一定的營養(yǎng)外,還必須含有_等植物激素,還需要對培養(yǎng)基進行嚴格的_。(4)如果愈傷組織是三七葉肉細胞培養(yǎng)產(chǎn)生的,為了獲得三七的次生代謝產(chǎn)物,則只需要培養(yǎng)到_。如果愈傷組織是棉花葉肉細胞培養(yǎng)產(chǎn)生的,通過基因工程要獲取抗蟲棉,重組DNA分子導(dǎo)入棉花愈傷組織細胞常用的方法是_法。(5)從葉片的葉肉細胞到獲得胚狀體的過程中,必須要經(jīng)過_(不定項選擇:A.有絲分裂B.減數(shù)分裂C.原生質(zhì)體融合D.脫分化E.再分化)。解析(1)離體植物細胞通過脫分化形成愈傷組織,通過再分化形成具有根和芽的胚狀體,再通過細胞分裂、分化發(fā)育成一個完整的植株。該技術(shù)稱為植物組織培養(yǎng),其原理為植物細胞的全能性。(2)制備葉片原生質(zhì)體的酶混合液中,一般含較高濃度的甘露醇,其目的是避免制備的原生質(zhì)體吸水脹破;根據(jù)酶的專一性,去除植物細胞壁需用纖維素酶和果膠酶。(3)培養(yǎng)基的成分包括水、無機鹽、維生素、氨基酸、蔗糖、植物激素(生長素和細胞分裂素等)等;培養(yǎng)基要求進行嚴格的滅菌。(4)三七的細胞產(chǎn)物為細胞的代謝產(chǎn)物,將三七葉肉細胞培養(yǎng)到愈傷組織即可;目的基因?qū)胫参锛毎S棉r(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法。(5)離體葉肉細胞培養(yǎng)到胚狀體的過程中必須經(jīng)過脫分化和有絲分裂形成愈傷組織,再分化和有絲分裂形成胚狀體。答案(1)植物組織培養(yǎng)全能性(2)0.50.6 mol/L的甘露醇纖維素果膠(3)細胞分裂素、生長素滅菌(4)愈傷組織農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化(5)ADE植物細胞培養(yǎng)、器官培養(yǎng)和原生質(zhì)體培養(yǎng)統(tǒng)稱為植物組織培養(yǎng),最終都能得到完整植株,但由于培養(yǎng)目的不同,有時需對愈傷組織進行特殊處理。它們之間的關(guān)系如圖所示:考點4動物的克隆7.(2018浙江“超級全能生”聯(lián)考)如圖表示動物細胞克隆和制備單克隆抗體的相關(guān)過程,請回答相關(guān)問題:(1)過程常應(yīng)用_方法導(dǎo)入重組誘導(dǎo)基因后得到干細胞;部分干細胞經(jīng)過誘導(dǎo)可分化成全身的不同組織或器官,說明這些細胞具有_性。(2)該過程利用了甲細胞具有的_能力,甲和乙細胞可經(jīng)過生物誘導(dǎo)劑_的作用形成丙細胞。取一個丙細胞,放在含大量失去_的小鼠成纖維細胞的特定培養(yǎng)體系中培養(yǎng),最后產(chǎn)生大量的細胞群,這種方法為_法。(3)下列關(guān)于經(jīng)和過程得到單克隆抗體的敘述,錯誤的是()A.該過程應(yīng)用了細胞膜具有流動性的原理B.丙細胞要具有分泌多種抗體的能力C.該過程應(yīng)用了動物細胞融合和動物細胞培養(yǎng)技術(shù)D.丙細胞的形成先通過篩選得到雜交瘤細胞,再進行抗體檢驗答案(1)顯微注射發(fā)育全能(2)連續(xù)增殖(滅活的)仙臺病毒增殖力克隆培養(yǎng)(3)B8.(2018金麗衢十二校聯(lián)考)生物技術(shù)已經(jīng)滲入到了我們生活的方方面面。請回答下列有關(guān)動物細胞培養(yǎng)的相關(guān)問題:(1)動物細胞培養(yǎng)的原理是_,需要將培養(yǎng)瓶放入_培養(yǎng)。(2)培養(yǎng)過程中需要用胰蛋白酶消化組織中的_。(3)傳代培養(yǎng)得到的細胞系往往具有_核型。關(guān)于細胞系和細胞株下列說法錯誤的是_(A.原代培養(yǎng)得到的細胞也可以是細胞系B.細胞株是特殊的細胞系C.連續(xù)細胞系都獲得了不死性D.連續(xù)細胞系不一定都發(fā)生了轉(zhuǎn)化)。(4)細胞克隆又稱為克隆培養(yǎng)法,它的最主要用途之一就是從普通細胞系中分離出_的突變細胞系。答案(1)細胞增殖CO2培養(yǎng)箱(2)膠原纖維(3)異倍體D(4)缺乏特殊基因(1)原代培養(yǎng)、傳代培養(yǎng)含義兩者的界定原代培養(yǎng)從機體取出后立即進行的細胞、組織培養(yǎng)嚴格地說,將細胞從一個培養(yǎng)瓶轉(zhuǎn)移或移植到另一個培養(yǎng)瓶就是傳代培養(yǎng)。有時為了方便,也將最初的若干次傳代歸入原代培養(yǎng)范圍傳代培養(yǎng)將原代培養(yǎng)細胞分成若干份,接種到若干份培養(yǎng)基中,使其繼續(xù)生長、繁殖種類來源特點細胞系有限細胞系由二倍體細胞傳代培養(yǎng)建成有接觸抑制;不能連續(xù)培養(yǎng)連續(xù)細胞系由傳代細胞連續(xù)培養(yǎng)建成發(fā)生了轉(zhuǎn)化,多數(shù)具有異倍體核型;有些具有異體致瘤性;有些具有不死性,但不致癌細胞株有限細胞株通過一定的選擇或純化方法,從原代培養(yǎng)物或細胞系中獲得的具有特殊性質(zhì)的細胞傳代次數(shù)有限一般具有恒定染色體組型、同功酶類型、病毒敏感性和生化特性等連續(xù)細胞株可連續(xù)多次傳代 (2)細胞株、細胞系 (3)單克隆抗體制備中的兩次篩選項目第一次篩選第二次篩選篩選原因誘導(dǎo)融合后得到多種雜交細胞,另外還有未融合的細胞由于小鼠在生活中受到多種抗原的刺激,所以經(jīng)選擇性培養(yǎng)獲得的雜交瘤細胞中有能產(chǎn)生其他抗體的細胞篩選方法用特定的選擇培養(yǎng)基篩選。其中未融合的細胞和同種細胞融合后形成的細胞(“BB”細胞、“瘤瘤”細胞)都會死亡,只有融合的雜交瘤細胞(“B瘤”細胞)才能生長用多孔培養(yǎng)皿培養(yǎng),在每個孔中只有一個雜交瘤細胞的情況下開始克隆化培養(yǎng)和抗體檢測,經(jīng)多次篩選得到能產(chǎn)生特異性抗體的細胞群篩選結(jié)果得到雜交瘤細胞得到能分泌特異性抗體的雜交瘤細胞1.(2018紹興3月選考適應(yīng)性考試)基于哺乳動物細胞表達的基因工程制藥行業(yè)在最近10年發(fā)展迅速,其中構(gòu)建穩(wěn)定表達細胞株是最重要的環(huán)節(jié),常見過程為:獲得目的基因?qū)⒛康幕驅(qū)胨拗骷毎醪胶Y選擴增單克隆化篩選馴化工業(yè)生產(chǎn)?;卮鹣铝袉栴}:(1)如果該目的基因的序列是未知的,我們可以建立一個_,然后在這里面尋找到要研究的目的基因。(2)為了實現(xiàn)工廠化生產(chǎn)蛋白質(zhì)類藥物,常用CHO細胞(中國倉鼠卵巢的成纖維母細胞)作為哺乳動物表達系統(tǒng)的宿主細胞,這種細胞應(yīng)該具有_能力,從而可以反復(fù)傳代使用。為了得到CHO細胞,可以直接將組織從機體中取出后立即進行細胞、組織培養(yǎng),當(dāng)細胞從組織塊中遷移出來,形成_并增大后,再傳代培養(yǎng)。(3)利用“裹有重組質(zhì)粒的脂質(zhì)體與動物細胞融合”、“病毒侵染細胞”是將目的基因?qū)雱游锛毎膬煞N常用方法,前者所用的脂質(zhì)體結(jié)構(gòu)上由_分子構(gòu)成,后者不能用噬菌體的原因是_。(4)對細胞進行單克隆化培養(yǎng)時,培養(yǎng)基中往往需要添加血清、激素、滋養(yǎng)細胞等,這些措施的目的是_。確定生產(chǎn)用的細胞株后,需要對細胞馴化使其適應(yīng)生產(chǎn)規(guī)模下的培養(yǎng)條件,工業(yè)生產(chǎn)使用的培養(yǎng)基大多是無血清培養(yǎng)基,這對生物制品的好處有_。答案(1)基因文庫(2)無限增殖(不死性)生長暈(3)雙層磷脂噬菌體不能侵染動物細胞(4)提高細胞克隆形成率有利于生物制品的純化(提取的基因表達產(chǎn)物純度高)2.(2018浙江新高考研究聯(lián)盟)青蒿素是從黃花蒿莖葉中提取的抗瘧疾藥物。通過組織培養(yǎng)獲得青蒿素的途徑如圖所示。請回答:(1)圖中和分別表示黃花蒿組織培養(yǎng)過程中細胞的_和_過程。(2)配制生芽培養(yǎng)基時生長素比細胞分裂素的比值應(yīng)較_(填“高”或“低”)。配制培養(yǎng)基時通常加入凝固劑_。配制后還須用_法對培養(yǎng)基進行滅菌。外植體在接種前通常可用體積分數(shù)為_的酒精進行消毒。(3)為了得到高產(chǎn)細胞系,通常要用酶解法獲得原生質(zhì)體,用_酶和_酶在0.50.6 mol/L的_溶液環(huán)境(較高滲透壓)下去壁。(4)科研人員利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)用細菌作為工程菌獲得青蒿素的前體青蒿酸。先將目的基因與含有抗青霉素基因的質(zhì)粒形成_,再與細菌菌液混合導(dǎo)入目的基因。用玻璃刮刀將稀釋后的菌液用_法接種到含_的固體培養(yǎng)基上,經(jīng)培養(yǎng)形成_,再進一步篩選和培養(yǎng)。若最終能從細菌中提取到_則說明轉(zhuǎn)基因成功。答案(1)脫分化再分化(2)低瓊脂高壓蒸汽滅菌法70%(3)果膠纖維素甘露醇(4)重組質(zhì)粒(重組DNA分子)涂布青霉素單菌落青蒿酸3.(2017嘉興9月選考模擬)下圖表示細胞融合技術(shù)的部分過程,請回答:(1)若甲、乙細胞是植物細胞,在細胞融合時,首先需將_消化除去。獲得的丁細胞在植物組織培養(yǎng)時通過平衡_配比進行調(diào)控,從而實現(xiàn)植物器官、組織的發(fā)生和形態(tài)建成。(2)若該過程是制備癌胚抗原單克隆抗體的部分過程,實驗中首先將_注入小鼠體內(nèi),然后從產(chǎn)生免疫反應(yīng)的小鼠脾臟中獲取經(jīng)免疫的_細胞,將其與骨髓瘤細胞融合,篩選出_細胞。(3)若甲、乙細胞到丙細胞過程是哺乳動物體外受精過程,甲、乙細胞能夠結(jié)合的基礎(chǔ)是細胞膜表面有特異性_功能的蛋白。若丁細胞為囊胚的外表扁平細胞,由其組成的結(jié)構(gòu)稱為_。答案(1)細胞壁植物激素(2)癌胚抗原B淋巴雜交瘤(3)識別滋養(yǎng)層 (時間:30分鐘)一、選擇題1.限制性核酸內(nèi)切酶Mun和限制性核酸內(nèi)切酶EcoR的識別序列及切割位點分別是CAATTG和GAATTC。如圖表示四種質(zhì)粒和目的基因,其中,箭頭所指部位為限制性核酸內(nèi)切酶的識別位點,質(zhì)粒的陰影部分表示標記基因。下列質(zhì)粒適于作為圖示目的基因載體的是()A. B. C. D.解析由圖可知,質(zhì)粒上無標記基因,不適合作為載體;質(zhì)粒和的標記基因上都有限制性核酸內(nèi)切酶的識別位點。只有質(zhì)粒上既有標記基因,且Mun的切割點不在標記基因上。答案A2.如圖是表達新基因用的質(zhì)粒的示意圖,若要將目的基因插入到質(zhì)粒上的A處,則切割基因時可用的是()A.Hind B.EcoR C.EcoB D.Pst 解析A處有BamH 、EcoB、Cla限制性核酸內(nèi)切酶的切點,使用AD中的EcoB切割時,才能讓目的基因插入到A處。答案C3.下列有關(guān)克隆技術(shù)的敘述正確的是()A.動物細胞培養(yǎng)時,保留接觸抑制的連續(xù)細胞系獲得不死性,但不致癌B.由于植物細胞具有全能性,水稻等在多次傳代培養(yǎng)后,細胞全能性的表達能力不變C.從個體中分離出單個組織進行培養(yǎng)是細胞克隆最基本要求D.原生質(zhì)體的獲取需在較低滲透壓的環(huán)境下進行解析細胞多次傳代培養(yǎng)后,細胞全能性的表達能力降低;從個體中分離出單個細胞或多個分離的細胞進行培養(yǎng)是細胞克隆最基本要求;原生質(zhì)體的獲取需在較高滲透壓的環(huán)境下進行。答案A4.下列關(guān)于動物細胞培養(yǎng)的敘述,正確的是()A.培養(yǎng)保留接觸抑制的細胞在培養(yǎng)瓶壁上可形成多層細胞B.克隆培養(yǎng)法培養(yǎng)過程中多數(shù)細胞的基因型會發(fā)生改變C.二倍體細胞的傳代培養(yǎng)次數(shù)通常是無限的D.惡性細胞系的細胞可進行傳代培養(yǎng)解析動物細胞在培養(yǎng)過程中有接觸抑制現(xiàn)象,細胞在培養(yǎng)瓶中會貼壁生長,形成一層細胞,相互接觸后停止生長;克隆培養(yǎng)法培養(yǎng)過程中,僅有極少數(shù)細胞的基因型會發(fā)生改變;二倍體細胞的傳代培養(yǎng)一般傳至10代后就不易傳下去了;惡性細胞系的細胞具有不死性,可以進行傳代培養(yǎng)。答案D二、非選擇題5.新一代基因編輯工具由 Cas9(一種限制性核酸內(nèi)切酶)和向?qū)?RNA 構(gòu)成。該復(fù)合體能與 DNA分子上的特定序列結(jié)合,并在合適位點切斷 DNA 雙鏈(如下圖所示)。DNA 被切斷后,細胞會啟動 DNA 損傷修復(fù)機制,在此基礎(chǔ)上如果為細胞提供一個修復(fù)模板,細胞就會按照提供的模板在修復(fù)過程中引入片段插入或定點突變,從而實現(xiàn)基因編輯。請回答:(1)在將編碼 Cas9 的基因?qū)胝婧思毎霓D(zhuǎn)基因操作中,若控制合成 Cas9 的基因序列已知,可用_方法合成目的基因,再構(gòu)建_導(dǎo)入真核細胞,該過程中需要使用的酶是_(A.限制性核酸內(nèi)切酶B.DNA 連接酶C.限制性核酸內(nèi)切酶和 DNA 連接酶D.DNA 聚合酶)。上述轉(zhuǎn)基因操作成功的標志是_。(2)如圖所示,基因編輯工具發(fā)揮作用時,向?qū)?RNA分子的序列與基因組 DNA 中特定堿基序列因為_所以能結(jié)合在一起,然后由 Cas9 催化_鍵斷裂,從而使 DNA分子斷裂。(3)一般來說,在使用基因編輯工具對不同基因進行編輯時,應(yīng)使用 Cas9 和_(填“相同”或“不同”)的向?qū)?RNA 進行基因的相關(guān)編輯。(4)通過上述介紹,你認為基于Cas9系統(tǒng)的基因編輯技術(shù)在_等方面有廣闊的應(yīng)用前景。(至少答出兩點)解析(1)若目的基因序列已知,可用化學(xué)方法合成目的基因,再利用限制性核酸內(nèi)切酶和 DNA 連接酶構(gòu)建含目的基因的重組DNA分子,然后導(dǎo)入受體細胞。轉(zhuǎn)基因操作成功的標志是目的基因成功表達獲得目的基因的表達產(chǎn)物。(2)如題圖所示,Cas9系統(tǒng)發(fā)揮作用時,向?qū)NA分子的序列與基因組DNA中特定堿基序列因為堿基序列互補所以能結(jié)合在一起。要使DNA分子斷裂,需要由Cas9催化脫氧核苷酸之間的磷酸二酯鍵水解。(3)根據(jù)堿基互補配對原則,在使用Cas9系統(tǒng)對不同基因進行編輯時,應(yīng)使用Cas9和不同的向?qū)NA進行基因的相關(guān)編輯.答案(1)化學(xué)含目的基因的重組DNA分子C控制Cas9的基因成功表達(或合成了Cas9)(2)堿基序列互補磷酸二酯(3)不同(4)基因治療、基因水平進行動植物的育種、研究基因的功能等(合理即可)6.研究人員將抗蟲基因(SCK基因)導(dǎo)入水稻培育抗蟲轉(zhuǎn)基因水稻,在該工程中所用的基因“剪刀”能識別的序列是GGATCC,切點在GG之間。同時卡那霉素抗性基因(kanr)常作為標記基因,只有含卡那霉素抗性基因的細胞才能在卡那霉素培養(yǎng)基上生長。下面為培育轉(zhuǎn)基因水稻過程示意圖,請回答:(1)畫出質(zhì)粒的切割點被切割后形成的粘性末端的示意圖: _。(2)培養(yǎng)基2除含有必要營養(yǎng)物質(zhì)、激素外,還必須加入_。(3)某些抗蟲植株體細胞含兩個SCK基因,假設(shè)這兩個基因在染色體上隨機整合,出現(xiàn)如下圖所示三種情況。甲圖個體自交,F(xiàn)1中抗蟲植株和非抗蟲植株之間的比例為_,乙圖個體自交,子代中抗蟲植株和非抗蟲植株之間的比例為_,丙圖個體自交,F(xiàn)1中抗蟲植株和非抗蟲植株之間的比例為_。解析甲圖植株相當(dāng)于是SCK基因純合子,其產(chǎn)生的配子均含有SCK基因;乙圖植株相當(dāng)于是SCK基因雜合子,其產(chǎn)生的配子中有1/2含有SCK基因;丙圖植株相當(dāng)于是SCK基因雜合子,其產(chǎn)生的配子中有3/4含有SCK基因。答案(1)(2)卡那霉素(3)10311517.人的血清白蛋白在臨床上需求量很大,通常從人血中提取。由于艾滋病病毒(HIV)等人類感染性病原體造成的威脅與日俱增,使人們對血液制品顧慮重重。如果將人的血清白蛋白基因?qū)肽膛<毎?,那么利用牛的乳汁來生產(chǎn)血清白蛋白就成為可能。大致過程如下:a.將人的血清白蛋白基因?qū)氪颇膛E咛ゼ毎?,形成重組細胞;b.取出重組細胞的細胞核,注入牛去核卵細胞中形成重組細胞;c.電脈沖刺激重組細胞,促使其形成早期胚胎;d.將胚胎移植到母牛的子宮中,最終發(fā)育成轉(zhuǎn)基因小牛。(1)重組細胞的獲得是利用了_技術(shù),它實現(xiàn)了奶牛胚胎細胞中的DNA與_的重組。(2)重組細胞的獲得是利用了克隆技術(shù)中的_技術(shù),使重組細胞的細胞核與牛的_融合。(3)由圖可知,動物克隆技術(shù)的基礎(chǔ)是_(A.動物細胞融合B.動物細胞的全能性C.動物細胞和組織培養(yǎng)D.核移植)。(4)利用轉(zhuǎn)基因牛乳汁提取藥物工藝簡單,甚至可直接飲用治病。如果將藥物蛋白基因移到動物(如牛)的膀胱上皮細胞中,利用轉(zhuǎn)基因牛的尿液生產(chǎn)提取藥物比乳汁提取藥物的更大優(yōu)越性是:_、_。(5)重組細胞培養(yǎng)成早期胚胎利用了動物細胞培養(yǎng)技術(shù)。下列與動物細胞培養(yǎng)技術(shù)無密切關(guān)系的是_(A.細胞全能性的揭示B.噬菌體的研究C.細胞周期調(diào)節(jié)控制機理的分析D.對癌變機理和衰老原因的研究)。解析(1)基因工程可將目的基因人的血清白蛋白基因與受體細胞牛胚胎細胞的DNA進行重組。(2)克隆技術(shù)中的細胞核移植技術(shù)可將去核的牛卵細胞與含有目的基因的供體細胞核融合構(gòu)建重組細胞。(4)建立膀胱生物反應(yīng)器的好處是可以不分動物的性別及不同生長發(fā)育期,均可產(chǎn)生所需藥物。(5)噬菌體是細菌病毒,無細胞結(jié)構(gòu),A、C、D項所述的內(nèi)容都與細胞培養(yǎng)技術(shù)密不可分。答案(1)基因工程人的血清白蛋白基因(2)核移植去核卵細胞(3)C(4)處于不同發(fā)育時期的動物都可生產(chǎn)雌性和雄性動物都可生產(chǎn)(5)B8.鼠源單克隆抗體用于疾病的治療時,易發(fā)生不良反應(yīng),科學(xué)家通過對鼠和人控制抗體產(chǎn)生的基因進行拼接,實現(xiàn)了對鼠源單克隆抗體的改造,生產(chǎn)出對人體不良反應(yīng)小、效果更好的單克隆抗體。請回答:(1)鼠源單克隆抗體是將經(jīng)過免疫的小鼠_細胞與骨髓瘤細胞融合,然后篩選出_的雜交瘤細胞,并通過體內(nèi)或體外培養(yǎng)生產(chǎn)的抗體。(2)動物細胞融合常用_等物質(zhì)介導(dǎo),細胞融合體現(xiàn)了細胞膜的_。在體外培養(yǎng)雜交瘤細胞時,為提高細胞克隆形成率,可采取的措施有_(A.添加生長素B.添加甘露醇C.添加胰島素D.添加胎牛血清)。(3)單抗比一般抗血清優(yōu)越得多,原因是_。(4)基因拼接用到的工具酶有_和_。答案(1)B淋巴既能無限增殖,又能產(chǎn)生特異抗體(2)滅活的仙臺病毒、聚乙二醇流動性CD(3)一般抗血清中的抗體是一群識別不同抗原部位的抗體混合物,而單抗單一,識別抗原部位具有專一性(4)限制性核酸內(nèi)切酶DNA連接酶9.下圖為科學(xué)家利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)培育抗病番茄植株過程的示意圖,請回答以下問題:(1)圖中所選的Ti質(zhì)粒中往往需含有_(A.抗蟲B.胰島素C.抗生素抗性D.抗凍)基因,有利于重組質(zhì)粒的篩選。A過程中常用的酶有_ 。(2)B過程中常用氯化鈣處理,其目的是_,C過程中為篩選含重組質(zhì)粒的農(nóng)桿菌,需要對農(nóng)桿菌進行分離培

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