2024-2025学年山东省临沂市河东区、费县高二下学期4月期中联考生物试卷(解析版)
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1. 泡菜在发酵期间,由于乳酸菌的发酵作用,乳酸不断积累,因此可以根据微生物的活动情况和乳酸积累量,将泡菜发酵过程分为三个阶段。下列说法错误的是( )
A. 初期由于含有氧气且pH较高,坛内存在其他微生物的生长
B. 中期由于无氧状态形成,乳酸不断积累,乳酸菌成为优势微生物
C. 后期由于乳酸含量继续增加,发酵速度会逐渐变缓甚至停止
D. 整个发酵过程中亚硝酸盐含量不断增加,故泡菜要尽早食用
【答案】D
【分析】泡菜发酵的三个阶段:
(1)发酵初期:蔬菜刚入坛时,其表面带入的微生物,主要以不抗酸的大肠杆菌和酵母菌等较为活跃。
(2)发酵中期:乳酸发酵使乳酸不断积累,pH下降,无氧状态稳定,乳酸菌开始活跃,并产生大量乳酸,乳酸的积累量可达到0.6%~0.8%,pH为3.5~3.8。这一期间为泡菜完全成熟阶段,泡菜有酸味而且清香。
(3)发酵后期:在此期间继续进行乳酸发酵,乳酸含量继续增加,可达1.0%以上。当乳酸含量达到1.2%以上时,发酵速度会逐渐变缓甚至停止。
【详解】A、初期由于含有氧气且pH较高,坛内主要以不抗酸的大肠杆菌、酵母菌、霉菌等较为活跃,A正确;
B、中期由于乳酸不断积累,大肠杆菌、酵母菌、霉菌等的生长受到抑制,乳酸菌成为优势种,B正确;
C、发酵后期,乳酸含量继续增加,当达到1.2%以上时,过酸的环境抑制了乳酸菌的生长繁殖进而使发酵速度逐渐变缓甚至停止,C正确;
D、泡菜制作发酵过程中,随着泡菜发酵中产生的乳酸的量不断增加,亚硝化细菌的代谢逐渐被抑制,亚硝酸盐的产量减少,同时亚硝酸盐的分解增加,亚硝酸盐的含量会逐渐下降,D错误。
故选D。
2. 某学校生物实验室采用如图所示的发酵罐进行葡萄酒主发酵过程的研究,下列叙述错误的是( )
A. 正常发酵过程中罐内的压力不会低于大气压
B. 夏季生产果酒时,常需对罐体进行降温处理
C. 乙醇为挥发性物质,故发酵过程中空气的进气量不宜太大
D. 可以通过检测发酵过程中剩余糖的浓度来决定何时终止发酵
【答案】C
【分析】(1)葡萄酒发酵的原理是酵母菌的无氧呼吸,即葡萄糖在无氧条件下分解产生二氧化碳和酒精并释放少量的能量,发酵的温度在18℃-25℃。
(2)分析图解:图中排料口的作用是出料、检测;进气口的作用是在果酒制作前期通入氧气的,以便于酵母菌有氧呼吸大量繁殖;出气口是排气,其弯曲的好处是防止杂菌和浮尘的污染。
【详解】A、酵母菌无氧呼吸产生了二氧化碳,但是没有消耗氧气,因此发酵罐中的气压不会低于大气压,A正确;
B、果酒制作是利用酵母菌的无氧呼吸,而酵母菌适宜生存的温度为18~25℃,而夏天温度较高,因此夏季生产果酒时,常需对罐体进行降温处理,B正确;
C、乙醇是酵母菌无氧呼吸的产物,因此分解过程中不需要通入空气,C错误;
D、葡萄酒发酵的原料是糖类,因此可以通过监测发酵过程中残余糖的浓度来决定何时终止发酵,D正确。
故选C。
3. 硝化细菌是化能自养菌,通过的氧化过程获取菌体生长繁殖所需的能量,在水产养殖中具有重要作用。如表是分离硝化细菌的培养基配方,下列说法错误的是( )
A. (NH4)2SO4可作为硝化细菌的氮源和能源
B. 培养基中的Na2CO3是硝化细菌的主要碳源
C. K2HPO4和NaH2PO4能维持培养基的pH
D. 硝化细菌能清除水体中的铵态氮及亚硝态氮
【答案】B
【分析】虽然各种培养基的具体配方不同,但一般都含有水、碳源(提供碳元素的物质)、氮源(提供氮元素的物质)和无机盐。另外还需要满足微生物生长对pH、特殊营养物质以及氧气的要求。例如,培养乳酸杆菌时需要在培养基中添加维生素,培养霉菌时需将培养基的pH调至酸性,培养细菌时需将pH调至中性或微碱性,培养厌氧微生物时则需要提供无氧的条件。
【详解】A、据题分析,硝化细菌通过NH4+→NO2-→NO3-的氧化过程获取能量,故通过分析培养基成分可知(NH4)2SO4可作为硝化细菌的氮源和能源,A正确;
B、硝化细菌为自养型生物,能利用二氧化碳合成糖类,故硝化细菌的主要碳源是二氧化碳,B错误;
C、分析培养基成分,其中K2HPO4和NaH2PO4属于无机盐,可维持培养基的pH,C正确;
D、据题,硝化细菌能将NH4+氧化成NO2-,进而将NO2-氧化成NO3-,故可用硝化细菌清除水体中的铵态氮及亚硝态氮,D正确。
故选B。
4. 黄酒是中国特产,与啤酒、葡萄酒并称为世界三大古酒。《礼记·月令》曾记载关于黄酒酿造的“古遗六法”,即“秫稻必齐、曲蘖必时、湛炽必洁、水泉必香、陶器必良、火齐必得。”(注:曲蘖主要指酒曲;湛炽是指用水浸泡并蒸煮器具)。下列叙述错误的是( )
A. “秫稻”中的糖类是酵母菌无氧呼吸制作黄酒的原料
B. “曲蘖”中含有酿造黄酒所需的酵母菌,酿酒过程中酵母菌呼吸产生CO2
C. “陶器必良”的目的是防止陶器气密性不够导致黄酒变质
D. “湛炽必洁”的目的是灭菌,确保发酵过程中无杂菌干扰
【答案】D
【分析】(1)酒的制作离不开酵母菌,酵母菌是兼性厌氧微生物,在有氧条件下,酵母菌进行有氧呼吸,大量繁殖,把糖分解成二氧化碳和水;在无氧条件下,酵母菌能进行酒精发酵。故酒的制作原理是酵母菌无氧呼吸产生酒精,酵母菌最适宜生长繁殖的温度范围是18~30℃;生产中是否有酒精的产生,可用酸性重铬酸钾来检验,该物质与酒精反应呈现灰绿色。
(2)无菌技术的主要内容:对实验操作的空间、操作者的衣着和手,进行清洁和消毒;②特用于微生物培养的器皿、接种用具和培养基等器具进行灭菌;③为避免周围环境中微生物的污染,实验操作应在酒精灯火焰附近进行;④实验操作时应避免已经灭菌处理的材料用具与周围的物品相接触。
(3)实验室常用的消毒方法:煮沸消毒:化学药物消毒:紫外线消毒;实验室常用的灭菌方法:灼烧灭菌,干热灭菌,高压蒸汽灭菌。
【详解】A、酵母菌无氧呼吸产酒精,黄酒中的酒精是酵母菌利用"泰米"经无氧呼吸产生的代谢产物,A正确;
B、“曲蘖”中含有酿造黄酒所需的酵母菌,酿酒过程中酵母菌进行无氧呼吸产生 CO2和酒精,B正确;
C、“陶器必良”的目的是保证能提供无氧环境,防止陶器气密性不够导致黄酒变质,C正确;
D、在酿酒过程中需要避免杂菌污染,“湛炽必洁”是指利用加热烫洗的方法进行消毒,目的是为消除杂菌对酿酒过程的影响,是消除杂菌而采取的主要措施,D错误。
故选D。
5. 在分离、纯化大肠杆菌实验中,划线接种(甲)、培养结果(乙)如图。下列有关叙述错误的是( )
A. 图甲中a区域为划线的起始位置
B. 接种前应对培养基进行高压蒸汽灭菌
C. 连续划线的目的是获得单个细菌形成的菌落
D. 图示实验过程中需要对接种环灼烧5次
【答案】A
【分析】平板划线法:把混杂在一起的微生物或同一微生物群体中的不同细胞,用接种环在平板表面上作多次由点到线的划线稀释而获得较多独立分布的单个细胞,并让其成长为单菌落的方法。
【详解】A、每次划线的菌种均来自上一区域的末端,因此划线的起始区域菌落多,由图乙可知,图甲中d区域菌落多,为划线的起始位 置,而甲中a区域菌落少,为划线的终止位置,A错误;
B、接种前必须对培养基进行高压蒸汽灭菌,杀死培养基内外一切微生物的细胞、芽孢和孢子,B正确;
C、菌液经过连续划线,菌液中的细菌数会越来越少,最终会获得单个细菌形成的菌落,C正确;
D、在操作的第一步蘸取菌液之前以及每次划线之后都需要将接种环灼烧灭菌,因此按照图中划线顺序(d→c→b→a),整个划线过程需要对接种环灼浇5次,D正确。
故选A。
6. 如图为“土壤中分解尿素的细菌的分离和计数”实验中样品稀释示意图。据图分析正确的是( )
A. 获取土壤样品要遵循无菌操作原则,故土壤样品要进行高压蒸汽灭菌
B. 3号试管中的菌液稀释倍数为103倍
C. 5号试管的结果表明每克土壤中的菌株数为1.7×109个
D. 该实验方法统计得到的结果往往会比实际活菌数目要高
【答案】C
【分析】从土壤中分离尿素分解菌的一般步骤是:土壤取样、选择培养、梯度稀释、涂布培养和筛选菌株。图中5支试管为梯度稀释,最后经稀释涂布平板法接种培养后进行计数。
【详解】A、土壤样品获取过程要遵循无菌操作原则,但是不能进行高压蒸汽灭菌,否则会杀死土壤中的尿素分解菌,A错误;
B、结合图示可以看出,3 号试管的稀释倍数为 104倍,因为锥形瓶中已经将土样稀释了10倍,B错误;
C、5号试管进行稀释涂布平板法计数的结果表明每克土壤中的菌株数为(168+175+167)÷3×106×10=1.7×109个,C正确;
D、稀释涂布平板得到的菌落可能存在两个或多个细菌细胞长成一个菌落,使该实验方法统计得到的结果往往会比实际活菌数目要低,D错误。
故选C。
7. 自然条件下兰花杂交后代不易萌发。科研人员用四倍体品种绿宝石和二倍体品种春剑进行杂交,获得大量优质杂交兰,并对其进行染色体观察与计数,培育过程如下图。有关叙述正确的是( )
A. 植物激素的配比可影响原球茎的分裂与分化
B. 由杂种胚培育到杂交兰植株,体现了植物细胞的全能性
C. 所得杂交兰植株的体细胞染色体数目应为120条
D. 获得的多个杂交兰植株的性状应完全一致
【答案】A
【分析】(1)植物组织培养过程是:离体的植物器官、组织或细胞脱分化形成愈伤组织,然后再分化生成根、芽,最终形成植物体.植物组织培养依据的原理是植物细胞的全能性。
(2)分析题图:该图是杂交育种和植物组织培养过程:春剑和绿宝石杂交获得的杂种胚发育成原球茎为杂交育种;原球茎脱分化和再分化为试管苗为植物组织培养过程。
【详解】A、原球茎经脱分化和再分化发育成试管苗,此过程需要不断调整培养基中生长素和细胞分裂素这两种激素的比例,A正确;
B、由杂种胚培育到杂交兰植株,属于个体发育的过程,不能体现植物细胞的全能性,B错误;
C、春剑配子中染色体数目为20条,绿宝石配子的染色体数目为40条,春剑和绿宝石杂交,获得的杂种胚染色体数目为60,杂种胚增殖分化过程中,遗传物质不变,所得杂交兰植株的体细胞染色体数目为60条,C错误;
D、杂种胚中的基因型未必相同,故繁殖得到的大量杂交兰性状不一定一致,D错误。
故选A。
8. “中中”和“华华”是两只在我国出生的克隆猕猴,它们也是国际上首例利用体细胞克隆技术获得的非人灵长类动物。如图为体细胞克隆猴“中中”和“华华”的培育流程,为建立人类疾病的动物模型、研究疾病机理带来光明前景。下列叙述正确的是( )
A. 这两只克隆猕猴是由同一受精卵发育而成的双胞胎
B. 过程②在培养基中加入的动物血清含有激发成纤维细胞核全能性表达的物质
C. 图示过程利用的技术有核移植和干细胞移植技术等
D. 与模型小鼠相比,模型猴更适合于研究人类疾病的发病机理、研发诊治药物
【答案】D
【分析】分析图:图示过程为体细胞克隆过程,①对处于减数第二次分裂中期的卵母细胞去核,②取体细胞进行细胞核移植;融合后的细胞激活后培养到早期胚胎,再进行③胚胎移植,最终得到克隆猴。
【详解】A 、这两只克隆猕猴并不是由同一受精卵发育而成, A 错误;
B 、在培养细胞时需在培养基中加入一定量的动物血清的作用是模拟内环境和补充未知的缺少的营养物质,激发成纤维细胞核的全能性的是卵细胞的细胞质中的物质, B 错误;
C 、图示过程利用的技术有核移植和胚胎移植等,没有涉及干细胞移植技术, C 错误;
D 、猴子与人类的亲缘关系比小鼠近,与模型小鼠相比,模型猴更适合于研究人类疾病的发病机理、研发诊治药物, D 正确。
故选 D 。
9. iPS细胞最初是由成纤维细胞转化而来的,后来发现已分化的T细胞、B细胞等也能被诱导为iPS细胞。下列关于iPS细胞的叙述中,正确的是( )
A. iPS细胞类似胚胎干细胞,故iPS细胞是全能干细胞
B. iPS细胞可以来源于病人自身的体细胞,将它移植回病人体内后,存在免疫排斥反应
C. 已分化的T细胞诱导成的iPS细胞,也具有产生淋巴因子的作用
D. 可以借助载体将特定基因导入细胞中,直接将特定蛋白导入细胞中或者用小分子化合物等来诱导形成iPS细胞
【答案】D
【分析】胚胎干细胞:具有分化为任何一种类型的细胞,并进一步形成有机体的所有组织和器官甚至个体的潜能。
诱导多能干细胞(iPS细胞):是通过体外诱导成纤维细胞,获得的类似胚胎干细胞的一类细胞。
成体干细胞:具有组织特异性,只能分化成特定的细胞或组织,不具有发育成完整个体的能力。
【详解】A、iPS细胞类似胚胎干细胞,但它并非全能干细胞,全能干细胞具有发育成完整个体的潜能,而iPS细胞的全能性有一定限制,A错误;
B、iPS细胞可以来源于病人自身的体细胞,将它移植回病人体内后,理论上不会存在免疫排斥反应,因为其遗传物质与病人自身相同,B错误;
C、已分化T细胞诱导成的iPS细胞,iPS细胞是未分化状态,不具有产生淋巴因子的作用,产生淋巴因子是T细胞的功能,C错误;
D、可以借助载体将特定基因导入细胞中,直接将特定蛋白导入细胞中或者用小分子化合物等来诱导形成iPS细胞,这是诱导形成iPS细胞的常见方法,D正确。
故选D。
10. 下图为利用PCR技术扩增特定DNA片段的部分示意图,图中引物为单链DNA片段,它是子链合成延伸的基础。下列有关描述错误的是( )
A. 利用PCR技术扩增目的基因时不需要解旋酶而需要耐高温的DNA聚合酶
B. 引物是子链合成延伸的基础,子链沿着模板链的3'→5'方向延伸
C. 在第三轮循环产物中两条脱氧核苷酸链等长的DNA片段占1/2
D. 理论上推测,第四轮循环产物中含有引物A的DNA片段占15/16
【答案】C
【分析】聚酶链式反应扩增DNA片段的原理:在高温作用下,打开DNA双链,每条DNA单链作为母链,以4中游离脱氧核苷酸为原料,合成子链,在引物作用下,DNA聚合酶从引物3'端开始延伸DNA链,即DNA的合成方向是从子链的5'端自3'端延伸的。实际上就是在体外模拟细胞内DNA的复制过程。DNA的复制需要引物,其主要原因是DNA聚合酶只能从3′端延伸DNA链。PCR反应过程是:变性→复性→延伸。
【详解】A、利用PCR技术扩增目的基因时不需要解旋酶,该过程中氢键的断裂是通过高温完成的,而子链延伸过程需要耐高温的DNA聚合酶,A正确;
B、引物是子链合成延伸基础,即DNA聚合酶从引物3'端开始延伸DNA链,也可以说子链沿着模板链的3’→5’方向延伸,B正确;
C、DNA复制为半保留复制,DNA复制n次,共形成2n个DNA,其中两个DNA含有母链和子链(引物A或引物B),(2n-2)个DNA都含有子链(含有引物A和引物B)。第三轮循环即DNA复制3次,共形成8个DNA,其中2个DNA含有引物A或引物B,6个DNA含有引物A和引物B,其中只有2个两条脱氧核苷酸链等长的DNA片段,含量为1/4,C错误;
D、DNA复制为半保留复制,DNA复制n次,共形成2n个DNA,其中两个DNA含有母链和子链(引物A或引物B),(2n-2)个DNA都含有子链(含有引物A和引物B)。从理论上推测,第四轮循环产物共有24=16个DNA分子,其中含有引物A的有15个,占比15/16,D正确。
故选C。
11. OsGLO1、EcCAT、EcGCL和TSR四个基因分别编码四种不同的酶,研究人员将这些基因分别与叶绿体转运肽(引导合成的蛋白质进入叶绿体)基因连接,构建多基因表达载体(载体中部分序列如图所示),利用农杆菌转化法转化水稻,在水稻叶绿体内构建了一条新代谢途径,提高了水稻的产量。下列叙述正确的是( )
A. 可用抗原﹣抗体杂交技术检测四种酶在转基因水稻中的表达量
B. 四个基因转录时都以DNA的同一条单链为模板
C. 应选用含卡那霉素的培养基筛选被农杆菌转化的水稻细胞
D. 四个基因都在水稻叶绿体内进行转录翻译
【答案】A
【分析】(1)基因表达载体的构建:是基因工程的核心步骤,基因表达载体包括目的基因、启动子、终止子和标记基因等。
(2)目的基因的检测与鉴定:分子水平上的检测:①检测转基因生物染色体的DNA是否插入目的基因--DNA分子杂交技术;②检测目的基因是否转录出了mRNA--分子杂交技术;③检测目的基因是否翻译成蛋白质--抗原-抗体杂交技术。
(3)将目的基因插入到Ti质粒的T-DNA上,通过农杆菌的转化作用,就可以使目的基因进入植物细胞,并将其插入到植物细胞中染色体的DNA上,使目的基因的遗传特性得以稳定维持和表达。
【详解】A、可用抗原-抗体杂交技术检测四种酶在转基因水稻中的表达量,杂交带相对量越多,表明目的基因翻译成的蛋白质含量越高,A正确;
B、由题图可知,在同一个T-DNA中OsGLO1启动子启动转录的方向与其他三个基因的不同,四个基因转录时不都以DNA的同一条单链为模板,B错误;
C、卡那霉素抗性基因不在T-DNA中,而潮霉素抗性基因在T-DNA中,应选用含潮霉素的培养基筛选被农杆菌转化的水稻细胞,C错误;
D、由题意知,利用农杆菌转化法转化水稻,可使目的基因插入到水稻细胞中染色体的DNA上,所以与叶绿体转运肽基因连接的四个基因,在水稻细胞核内进行转录,在核糖体中进行翻译,D错误。
故选A。
12. 若要利用某目的基因(图甲)和P1噬菌体载体(图乙)构建重组DNA(图丙),限制性内切核酸酶的酶切位点分别是BglⅡ(A↓GATCT),EcRⅠ(G↓AATTC)和Sau3AⅠ(↓GATC)。下列分析合理的是( )
A. 用BglⅡ和EcRⅠ切割目的基因和P1噬菌体载体
B. 用EcRⅠ和Sau3AⅠ切割目的基因和P1噬菌体载体
C. 用BglⅡ和Sau3AⅠ切割目的基因和P1噬菌体载体
D. 用EcRⅠ切割目的基因和P1噬菌体载体
【答案】B
【分析】限制酶选择原则:
(1)应选择切点位于目的基因两端的,不能位于目的基因内部,防止破坏目的基因,同时为避免目的基因和质粒自身环化或随意连接,可使用不同的限制酶切割目的基因和质粒。
(2)根据质粒特点确定限制酶种类具体原则:
①保证切割的黏性末端与目的基因的相同,以便两者能够连接。
②保证切割后的质粒至少保留一个标记基因,以便进行筛选;保留复制原点,以便在受体细胞中维持稳定和表达。
【详解】A、用BglⅡ和EcRⅠ切割目的基因切割目的基因会产生两种DNA片段,一种含有目的基因,一种不含目的基因,且有目的基因的片段与载体结合时容易发生反向连接,A错误;
B、只有用EcRⅠ和Sau3AⅠ切割目的基因和P1噬菌体载体,产生不同的黏性末端,防止发生反向连接,这样目的基因插入载体后,RNA聚合酶的移动方向肯定与图丙相同,B正确;
C、用BglⅡ和Sau3AⅠ切割目的基因和P1噬菌体载体,也能产生相同的黏性末端,可能会发生反向连接,C错误;
D、用EcRⅠ切割目的基因和P1噬菌体载体,产生相同的黏性末端,用DNA连接酶连接时可能会发生反向连接,A错误。
故选B。
13. 滁菊为菊科多年生草本植物,长期营养繁殖易造成病毒积累,导致滁菊花色劣变。某科研小组比较了3种脱毒方法对滁菊体内菊花B病毒(CVB)和菊花矮化类病毒(CSVd)脱除的效果,结果见表;下图是对不同试管苗利用CVB的基因序列引物进行逆转录PCR(RT-PCR)后的电泳示意图。下列叙述正确的是( )
A. 热处理、病毒唑处理对试管苗的存活率均有显著提高
B. 只脱除CVB最佳选择是热处理结合茎尖组织培养
C. RT-PCR中用到的酶有逆转录酶、解旋酶
D. 试管苗2、5尚未脱毒成功,3、4已成功脱去CSVd和CVB
【答案】B
【分析】本实验研究的是不同的脱毒方法对滁菊体内菊花B病毒(CVB)和菊花矮化类病毒(CSVd)脱除的效果,由表格数据可知,热处理结合茎尖培养和病毒唑结合茎尖培养的效果在脱毒率方面均优于单独的茎尖分生组织培养。
【详解】A、由实验结果可知,与对照组相比,热处理、病毒唑处理组的样本存活数都更少,说明热处理、病毒唑处理对试管苗的存活率均有一定的抑制作用,A错误;
B、与对照组相比,热处理结合茎尖培养时,脱除CVB率比较高,而病毒唑结合茎尖组织培养时,脱除CVB率相差不大,因此只脱除CVB病毒的最佳选择是热处理结合茎尖组织培养,B正确;
C、RT-PCR中包括逆转录过程和PCR过程,逆转录过程需要用到逆转录酶,而PCR过程需要用到热稳定性高的DNA聚合酶,C错误;
D、2、5电泳结果显示标准片段之外的阳性结果,3,4则没有,说明3、4成功脱毒(CVB病毒),2、5未能脱去CVB病毒,D错误。
故选B。
14. 用DNA连接酶把被限制性核酸内切酶Ⅰ(识别序列和切点是-↓GATC-)切割过的质粒和被限制酶Ⅱ(识别序列和切点是-G↓GATCC-)切割过的目的基因连接起来后,该重组DNA分子如图所示。该重组DNA分子能够再被限制酶Ⅱ切割开的概率是( )
A. 1B. 1/4C. 7/16D. 7/32
【答案】C
【分析】限制酶是识别特定的核苷酸序列,并在特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键进行切割的一类酶。限制酶具有高度的专一性,可以切割核苷酸序列上的特异位点。
【详解】重组DNA分子能够再被限制酶Ⅱ切割开,就应该具有识别序列和切点:-G↓GATCC-,而题中所述切割后重组有两种情况:若要每种情况都含序列-G↓GATCC-,情况一重组DNA分子片段左侧碱基须是G,概率为1/4(A、G、C、T之一),情况二重组DNA分子片段右侧碱基须是C,概率同为1/4(A、G、C、T之一),考虑到两种情况同时符合要求的重复情形,要减去一个1/4×1/4,从而有1/4+1/4-1/4×1/4= 7/16 ,C正确,ABD错误。
故选C。
15. 脱氧核苷三磷酸(dNTP)和双脱氧核苷三磷酸(ddNTP,ddN-Pα~Pβ~Pγ)的结构均与核苷三磷酸(NTP)类似,其中dNTP核糖的第2位碳原子上的羟基(—OH)被氢原子取代而ddNTP核糖第2位和第3位碳原子上的羟基均被氢原子取代。DNA复制时,ddNTP可以与dNTP竞争核苷酸链延长位点,并终止DNA片段的延伸。现有一些序列为5’—GCCTAAGATCGTA—3’的DNA分子单链片段,拟通过PCR获得被32P标记且以碱基“A”为末端(3’为碱基A)、不同长度的子链DNA。在反应管中加入单链模板、引物、底物、TaqDNA聚合酶、Mg2+及缓冲溶液。下列叙述正确的是( )
A. 实验结束后最多可得到3种被32P标记的子链DNA
B. 反应底物是dCTP、dGTP、dTTP和γ位32P标记的ddATP
C. ddNTP与dNTP竞争的延长位点是脱氧核苷酸链的5’末端
D. TaqDNA聚合酶在PCR中的作用是形成氢键和磷酸二酯键
【答案】A
【分析】ATP是腺苷三磷酸的英文名称缩写,其结构可以简写成A—P~P~P,其中A代表腺苷,P代表磷酸基团,~代表一种特殊的化学键。由于两个相邻的磷酸基团都带负电荷而相互排斥等原因,使得这种化学键不稳定,末端磷酸基团有一种离开ATP而与其他分子结合的趋势,也就是具有较高的转移势能。
分析题意可知,dNTP和ddNTP具有与ATP(NTP)相似的结构,ATP中的糖是核糖,dNTP中的糖是脱氧核糖,而ddNTP中的糖是双脱氧核糖。进行DNA复制时,dNTP作为原料参与DNA的复制,同时能提供能量,而ddNTP可以与dNTP竞争核苷酸链延长位点,导致DNA片段延伸终止,即阻断DNA的复制。题干中要对模板DNA分子单链片段通过PCR进行扩增,且要获得3’为碱基A的不同长度的DNA分子,说明需要ddATP作为竞争底物参与PCR过程。
【详解】A、分析题意可知,5’—GCCTAAGATCGTA—3’的DNA分子单链片段共有四个碱基“A”,内部有三个碱基“A”,因此利用PCR反应体系,最多可得到3种被32P标记的子链DNA,A正确;
B、反应底物是dCTP、dGTP、dTTP、dATP和α位32P标记的ddATP,B错误;
C、DNA复制时,由5’端向3’端延伸,因此ddNTP与dNTP竞争的延长位点是脱氧核苷酸链的3’末端,C错误;
D、TaqDNA聚合酶能够催化脱氧核苷酸在DNA的3’端延伸,故在PCR中的作用是形成磷酸二酯键,D错误。
故选A。
二、不定项选择题:本题共5小题,每小题3分,共15分。每小题有一个或多个选项符合题目要求,全部选对得3分,选对但不全的得1分,有选错的得0分。
16. 鱼茶是一种传统特色食品,味酸而微咸,富含多种必需氨基酸。鱼茶的发酵菌群主要是乳酸菌,如下图是某同学绘制的鱼茶发酵过程中各菌种数量及发酵液pH的变化曲线。下列叙述不正确的是( )
A. 传统鱼茶制作需严格灭菌
B. 乳酸菌发酵时积累NADH导致pH变小
C. 醋酸菌和酵母菌消失的原因都是因为氧气已耗尽
D. 利用显微镜直接计数可快速直观检测微生物数量
【答案】ABC
【分析】酵母菌是兼性厌氧型生物,醋酸菌是需氧型生物。
【详解】A、传统泡菜制作和鱼茶发酵过程都是传统发酵过程,一般利用的是自然条件下的微生物,不需要严格灭菌,A错误;
B、乳酸菌发酵不会积累NADH,会积累乳酸导致pH变小,B错误;
C、酵母菌可进行无氧呼吸,消失的原因是养料耗尽、代谢废物积累等,C错误;
D、显微镜直接计数可利用血细胞计数板等快速观察并统计微生物的数量,D正确。
故选ABC。
17. 某病毒对动物养殖业的危害十分严重。我国学者以该病毒外壳蛋白A为抗原制备单克隆抗体,以期快速检测该病毒,主要技术路线如图所示。下列叙述错误的是( )
A. 与小鼠骨髓瘤细胞融合前,已免疫的脾细胞是指能产生细胞因子的辅助性T细胞
B. 诱导细胞融合时,灭活病毒可使细胞接触处的蛋白质分子和脂质分子重新排布,细胞膜打开,细胞融合
C. 用特定培养基筛选杂交瘤细胞时,若抑制未融合的亲本细胞的生长,则融合细胞都能生长
D. 单克隆抗体的筛选过程中,利用选择培养基获得的杂交瘤细胞均可产生所需抗体
【答案】ACD
【分析】单克隆抗体制备流程:先给小鼠注射特定抗原使之发生免疫反应,之后从小鼠脾脏中获取已经免疫的B淋巴细胞;诱导B细胞和骨髓瘤细胞融合,利用选择培养基筛选出杂交瘤细胞;进行抗体检测,筛选出能产生特定抗体的杂交瘤细胞;进行克隆化培养,即用培养基培养和注入小鼠腹腔中培养;最后从培养液或小鼠腹水中获取单克隆抗体。
【详解】A、与小鼠骨髓瘤细胞融合前,已免疫的脾细胞是指能产生抗体的效应B细胞,A错误;
B、诱导细胞融合时,依赖于细胞膜的流动性,灭活病毒可使细胞接触处的蛋白质分子和脂质分子重新排布,细胞膜打开,细胞融合,B正确;
C、在杂交瘤细胞筛选过程中,用特定的选择培养基进行筛选,在该培养基上,未融合的亲本细胞和融合的具有同种核的细胞都会死亡,只有融合的杂交瘤细胞才能生长,C错误;
D、利用选择培养基获得的杂交瘤细胞要进行抗体检测,筛选出能产生特定抗体的杂交瘤细胞;进行克隆化培养,即用培养基培养和注入小鼠腹腔中培养;最后从培养液或小鼠腹水中获取单克隆抗体,D错误。
故选ACD。
18. 聚羟基脂肪酸酯(PHA)是由嗜盐细菌合成的一种胞内聚酯,它具有类似于合成塑料的理化特性,且废弃后易被生物降解,可用于制造无污染的“绿色塑料”。科学家从某咸水湖中寻找生产PHA菌种的流程图如下。下列说法正确的是( )
A. 步骤②可用稀释涂布平板法接种到含合成塑料的选择培养基上
B. 步骤③需要将接种后的培养基放入恒温箱中倒置培养
C. 步骤④所用到的培养基应加入琼脂,以便挑取单菌落获得纯化菌株
D. 挑取菌落时,应挑取多个菌落并分别测定嗜盐细菌的PHA含量
【答案】BD
【分析】
聚羟基脂肪酸酯(PHA)是由嗜盐细菌合成的一种胞内聚酯,要从某咸水湖中寻找生产PHA菌种,首先要进行目的菌株的筛选,可将咸湖水接种在含盐量较高的选择培养基上,筛选培养得到嗜盐细菌;然后,从选择培养基上挑选多个单菌落分别进行扩大培养,扩大培养的培养基是液体培养基;最后检测嗜盐细菌的数目和PHA的产量,选择PHA产量最高的嗜盐细菌作为目的菌株。
【详解】A、PHA是由嗜盐细菌合成的一种胞内聚酯,要筛选嗜盐细菌,步骤②可用稀释涂布平板法接种到含盐量较高的选择培养基上,A错误;
B、步骤③为防止皿盖上的冷凝水滴入培养基,需要将接种后的培养基放入恒温箱中倒置培养,B正确;
C、步骤④扩大培养应选用液体培养基,液体培养基中不应加入琼脂,C错误;
D、要挑选高产聚羟基脂肪酸酯(PHA)嗜盐菌,挑取菌落时,应挑取多个菌落并分别测定嗜盐细菌的PHA含量,最后进行比较,D正确。
故选BD。
19. 基因工程在农牧业、医药卫生和食品工业等多方面的应用发展迅速,如图表示利用基因工程技术生产人血清白蛋白的两条途径。下列叙述错误的是( )
A. 若某基因是从人的细胞内提取mRNA经逆转录形成的,则该基因中不含启动子序列
B. 扩增目的基因时,利用耐高温的DNA聚合酶从引物a、b的3'-端进行子链合成
C. 导入人血清白蛋白基因的绵羊受体细胞是乳腺细胞
D. 利用农杆菌转化法可将含有目的基因的重组质粒整合到植物受体细胞的染色体DNA上
【答案】CD
【分析】将目的基因导入植物细胞常用农杆菌转化法,农杆菌中的Ti质粒上的T-DNA可整合到受体细胞的染色体DNA上。基因表达载体常包括目的基因、启动子、终止子、标记基因。标记基因是为了鉴别受体细胞中是否含有目的基因,从而将含有目的基因的细胞筛选出来。
【详解】A、启动子是位于DNA上RNA聚合酶的结合部位,mRNA是由基因启动子后面的序列编码而来的,若某基因是从人的细胞内提取mRNA经逆转录形成的,则该基因中不含启动子序列,A正确;
B、引物的延伸方向为3'端,扩增目的基因时,利用耐高温的DNA聚合酶从引物a、b的3'-端进行子链合成,B正确;
C、导入人血清白蛋白基因的绵羊受体细胞不是乳腺细胞,而是受精卵或早期胚胎细胞,C错误;
D、农杆菌中的Ti质粒上的T-DNA可转移至受体细胞,并且整合到受体细胞染色体的DNA上,根据农杆菌的这一特点,将目的基因插入到Ti质粒的T-DNA上,通过农杆菌的转化作用,就可以把目的基因的T-DNA整合到植物细胞中染色体的DNA上,D错误。
故选CD。
20. 一种双链DNA分子被两种不同限制酶进行三种切割,切割产物通过电泳分离,用大小已知的DNA片段的电泳结果作为分子质量标记(如图左边一列所示)。关于该双链DNA分子,下列叙述正确的是( )
A. 呈环状结构
B. 分子质量大小可能为10kb
C. 可能有一个NtI和两个EcRI切点
D. 其上Nt I与EcRI切点的最短距离为 2 kb
【答案】ABC
【分析】通过与分子量标记比较可知单用EcRI处理后产生了4kb和6kb两条带;而利用EcRI和NtI双酶切时产生了6kb、3kb、1kb三条带,即4kb的片段进一步被NtI酶切为3kb和1kb的片段,因此DNA含有一个NtI酶切位点,因为用NtI处理只产生了一个10kb的条带,所以该分子必须是环状的,长度一定是10kb。据此答题。
【详解】AB、单用EcRI处理和利用EcRI和NtI双酶切时产生的结果不同,说明DNA含有NtI酶切位点,因为用NtI处理只产生了一个10kb的条带,所以该分子必须是环状的,且长度可能是10kb,AB正确;
C、因为用NtI处理只产生了一个10kb的条带,说明该环状DNA上可能含有一个NtI切割位点,单用EcRI处理后产生了4kb和6kb两条带,说明该环状DNA上可能含有2个EcRI切割位点,C正确;
D、用EcRI处理后产生的4kb的片段,进一步被NtI酶切为3kb和1kb的片段,可以得知NtI切点与EcRI切点的最短距离为1kb,最大距离为3kb,D错误。
故选ABC。
三、非选择题:本题共5小题,共55分。
21. 甜叶菊是一种菊科植物,植株中所含甜菊糖的甜度是蔗糖的300倍左右,而它的热量却很低,所以它逐渐成为一些用糖行业欢迎的新糖源。甜叶菊的种子少,发芽率低,种子繁殖遗传性状不稳定,易患叶斑病。研究人员利用植物组织培养技术提高甜叶菊的繁殖效率,请回答有关问题:
(1)选用甜叶菊芽尖细胞组织培养的核心步骤包括______和______两步,前者就是让已经分化的细胞经过诱导后,失去其特有的______从而转变为未分化细胞的过程。
(2)图中A、B、C所示的是不同的培养结果,该不同结果的出现主要是由于培养基中两种激素用量的不同造成的,这两种激素是______,另外,植物生长调节剂在培养基中的用量要考虑组织中______的含量,才能有效地操作组织培养中的“激素杠杆”。
(3)若甜叶菊自然繁殖时某优良性状无法通过自交的方式稳定遗传,要快速获得与原植株基因型和表型都相同的该种甜叶菊,在进行组织培养时,______(填“能”或“不能”)采用经减数分裂得到的花粉粒作为外植体,原因是______。
【答案】(1)①. 脱分化 ②. 再分化 ③. 结构和功能
(2)①. 生长素、细胞分裂素 ②. 内源激素
(3)①. 不能 ②. 该优良性状的甜叶菊植株,体细胞基因型相同,而花粉粒的基因型与体细胞的基因型不同,用花粉粒进行组织培养得到植株的基因型不同于原植株
【分析】(1)离体的植物组织或细胞,在培养一段时间后,会通过细胞分裂形成愈伤组织。愈伤组织的细胞排列疏松而无规则,是一种高度液泡化的呈无定形状态的薄壁细胞。由高度分化的植物组织或细胞产生愈伤组织的过程,称为植物细胞的脱分化。脱分化产生的愈伤组织继续进行培养,又可以重新分化成根或芽等器官,这个过程叫做再分化。再分化形成的试管苗,移栽到地里,可以发育成完整的植株体。
(2)植物组织培养中生长素和细胞分裂素使用比例对植物细胞发育的影响:生长素用量比细胞分裂素用量,比值高时,有利于根的分化、抑制芽的形成;比值低时,有利于芽的分化、抑制根的形成。比值适中时,促进愈伤组织的形成。
【解析】(1)选用甜叶菊芽尖细胞组织培养的核心步骤包括脱分化和再分化两步,前者就是让已经分化的细胞经过诱导后,失去其特有的结构和功能从而转变为未分化细胞的过程。
(2)图中A、B、C所示的是不同的培养结果,出现这种情况的主要原因是由于培养基中两种激素用量的不同造成的,这两种激素是生长素和细胞分裂素,另外,植物生长调节剂在培养基中的用量要考虑组织中内源激素的含量,才能有效的操作组织培养中的“激素杠杆”。
(3)若甜叶菊自然繁殖时某优良性状无法通过自交的方式稳定遗传,要快速获得与原植株基因型和表现型都相同的该种甜叶菊,在进行组织培养时,不能采用经减数分裂得到的花粉粒作为外植体,这是因为该优良性状的甜叶菊植株,体细胞基因型相同,而花粉粒的基因型与体细胞的基因型不同,用花粉粒进行组织培养得到花卉基因型不同于原植株。
22. 自生固氮菌是土壤中能独立固定空气中N2的细菌,将玉米种子用自生固氮菌拌种后播种,可显著提高产量并降低化肥的使用量。科研人员进行了土壤中自生固氮菌的分离和固氮能力测定的研究,部分实验流程如下图。回答下列问题:
(1)步骤①土样应取自当地表层土壤的原因是___________________________;步骤②需充分振荡的主要目的是________________________________。
(2)下表为两种培养基的配方,步骤④应选其中的________________培养基,原因是___________________。
(3)步骤④所用的接种工具是_________________,若在④的平板上统计的菌落的平均数量为126个,则每克土壤中含有的固氮菌为______________个。
(4)将纯化的固氮菌置于完全培养液中扩大培养48小时,经离心后收集下层细胞并转移至特定培养基中进行固氮能力的测定,筛选出固氮能力最强的菌种CM12,为进一步鉴定其固氮能力,科研人员选用发芽一致的玉米种子进行3组盆栽实验,30天后测定土壤微生物有机氮含量,结果如下图。
注:CK:对照处理组;N:尿素处理组(每盆土壤中50mI有氮全营养液:成分为在1000mL无氮植物营养液中加入0.12g尿素);CM12:自生固氮菌CM12处理组(每盆土壤浇50 mL,接种自身固氮菌的无氮植物营养液)。
①对照组(CK)的处理为____________________。
②实验结果表明:施用尿素处理和接种固氮菌CM12处理均能显著增加土壤微生物有机氮含量。与尿素处理组相比,CM12处理组土壤微生物有机氮含量增加了约_____________%(保留1位小数)。
③自生固氮菌较共生固氮菌(如根瘤菌)的应用范围更广,原因是__________________________。
【答案】①. 在富含有机质的土壤表层,有更多的固氮菌生长 ②. 使土壤中的微生物充分释放到无菌水中 ③. Ashby ④. 该培养基不含氮源,具有选择作用,自生固氮菌可以利用空气中的氮气作为氮源,LB培养基中的蛋白胨可以提供氮源,不具有选择作用 ⑤. 涂布器 ⑥. 1.26×107 ⑦. 每盆土壤浇50 mL无氮植物营养液 ⑧. 83.3 ⑨. 自生固氮菌能在土壤中独立固氮,不受宿主的限制
【分析】微生物常见的接种的方法(1)平板划线法:将已经熔化的培养基倒入培养皿制成平板,接种,划线,在恒温箱里培养。在线的开始部分,微生物往往连在一起生长,随着线的延伸,菌数逐渐减少,最后可能形成单个菌落。(2)稀释涂布平板法:将待分离的菌液经过大量稀释后,均匀涂布在培养基表面,经培养后可形成单个菌落。
培养基是人们按照微生物对营养物质的不同需求,配制出供其生长繁殖的营养基质;分为固体培养基和液体培养基,培养基中一般含有水、碳源、氮源和无机盐,其中碳源和氮源常采用蛋白胨和牛肉膏,因为它们来源于动物原料,含有糖、维生素和有机氮等营养物质。在提供上述几种主要营养物质的基础上,培养基还需要满足微生物生长对pH、特殊营养物质和氧气的要求。
【详解】(1)土壤中含有丰富微生物,同其他生物环境相比,土壤中的微生物数量最大、种类最多。在富含有机质的土壤表层,有更多的固氮菌生长,故步骤①土样取自当地表层土壤;步骤②需充分振荡20min,主要目的是使土壤中的微生物充分释放到无菌水中。
(2)下表为两种培养基的配方,步骤④应选其中的Ashby培养基,原因是该培养基不含氮源,具有选择作用,自生固氮菌可以利用空气中的氮气作为氮源,LB培养基中的蛋白胨可以提供氮源,不具有选择作用。
(3)实验采用的是稀释涂布平板法,所以步骤④中所用的接种工具是涂布器。若在④的平板上统计的菌落的平均数量为126个,则每克土壤中含有的固氮菌为126÷0.1×104=1.26×107。
(4)①对照组的目的是排除无关变量对实验的影响,故对照组(CK)的处理为每盆土壤浇50mL无氮植物营养液。
②由柱状图可知,空白对照组中土壤微生物有机氨含量为10,尿素处理组的土壤微生物有机氨含量为12,而CM12处理组土壤微生物有机氮含量为22,故与尿素处理组相比,CM12处理组土壤微生物有机氮含量增加值大概为(22-12)÷12×100%=83.3%。
③自生固氮菌较共生固氮菌(如根瘤菌)的应用范围更广,原因是自生固氮菌能在土壤中独立固氮,不受宿主的限制。
23. 类风湿性关节炎(RA)是一种自身免疫病,致残性强。研究表明,该病的病理改变与肿瘤坏死因子-α(TNF-a)密切相关,而一种人鼠嵌合的抗TNF-a单克隆抗体能有效治疗RA。下图为该单克隆抗体制备过程示意图。
(1)______技术是单克隆抗体技术的基础,该过程中需要的气体条件是______。
(2)图中的抗原A是______,常用的促融剂是______。图中“括号和抗体检测”,括号内应填______。
(3)细胞融合完成后,融合体系中除含有未融合的细胞和杂交瘤细胞外,可能还有______。体系中出现多种类型细胞的原因是______。
(4)单克隆抗体的优点是:______(至少答出两点)。
(5)单克隆抗体主要的用途有:______(至少答出两点)。
【答案】(1)①. 动物细胞培养 ②. 95%空气和5%CO2
(2)①. 肿瘤坏死因子-a(或TNF-a) ②. 聚乙二醇(或PEG) ③. 克隆化培养
(3)①. 骨髓瘤细胞自身融合细胞、淋巴细胞自身融合细胞 ②. 细胞融合是随机的,且融合率达不到100%
(4)特异性强,灵敏度高,并能大量制备
(5)作为诊断试剂、用于治疗疾病、用于运载药物
【分析】据图分析,单抗制备过程:将特定的抗原注射小鼠,筛选出产生抗体的B淋巴细胞;诱导细胞融合;筛选出杂交瘤细胞:B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合的细胞,转移到HAT培养基中培养,未融合的细胞死亡,而杂交瘤细胞存活;获得能够产生特异性抗体的杂交瘤细胞。
【解析】(1)动物细胞培养技术是动物细胞工程的基础,是单克隆抗体技术的基础。该过程中需要的气体条件是95%空气和5%CO2,以保证细胞代谢所必需的氧气和培养液的pH。
(2)要制备抗TNF-a单克隆抗体需要给小鼠注射肿瘤坏死因子-a(TNF-a)。常用物理或化学方法促融,最常用的化学促融剂是聚乙二醇(PEG)。在抗体检测之前需要进行克隆化培养,以增加杂交瘤细胞数量。
(3)细胞融合是随机的,且融合率达不到100%,所以细胞融合完成后,融合体系中除含有未融合的细胞和杂交瘤细胞外,可能还有骨髓瘤细胞自身融合细胞、淋巴细胞自身融合细胞。
(4)单克隆抗体具有特异性强、灵敏度高、并能大量制备优点。
(5)单克隆抗体最广泛的用途是作为诊断试剂;也可用于治疗疾病、用于运载药物,主要是用于癌症治疗,也有少量是用于其他治疗的。
24. 我国绒山羊所产的羊绒因品质优秀被誉为“软黄金”而畅销全球。胸腺素β4(Tβ4)是动物体内一种分布广泛的多肽,可促进动物毛发生长。研究者利用基因编辑技术将Tβ4基因定点整合到绒山羊基因组中,获得新型绒山羊,部分操作过程如图所示。请回答下列问题:
(1)利用PCR技术可获取和扩增Tβ4基因。扩增后的Tβ4基因与质粒结合构建基因表达载体的目的是______(答两点)。绿色荧光蛋白基因常作为______。
(2)利用引物组合2和3______(填“能”或“不能”)鉴定Tβ4基因插入位点,可利用______方法进行鉴定。
(3)图中的X为______细胞。获得的重构胚通常需要继续培养至______阶段,再将其移植到受体中;在胚胎移植前需要对受体母羊用激素进行______处理。从生理学基础角度看,胚胎移植能成功的原因有:______(答出两点即可)。
【答案】(1)①. 在受体细胞中稳定存在并且可以遗传给下一代;能够表达和发挥作用 ②. 标记基因
(2)①. 能 ②. PCR和琼脂糖凝胶电泳
(3)①. (去核)MⅡ期次级卵母(或去核卵母 ) ②. 桑葚胚或囊胚 ③. 同期发情 ④. ①哺乳动物发情排卵后,不管是否妊娠,同种动物供、受体生殖器官的生理变化是相同的;②早期胚胎在一定时间内处于游离状态,为胚胎的收集提供了可能;③受体对移入子宫的外来胚胎基本不发生免疫排斥反应;④供体胚胎可与受体子宫建立正常的生理和组织联系
【分析】图示应用了转基因技术、动物细胞培养和胚胎移植技术。在对囊胚阶段的胚胎进行分割时,要注意将内细胞团均等分割,否则会影响分割后胚胎的恢复和进一步发育。内细胞团细胞的个体较大,将来发育成胎儿的各种组织。
【解析】(1)扩增后的Tβ4基因与质粒结合构建基因表达载体的目的是使目的基因(Tβ4基因)在受体细胞中稳定存在并且可以遗传给下一代;使目的基因(Tβ4基因)能够表达和发挥作用。绿色荧光蛋白基因常作为标记基因。
(2)由于引物2是与Tβ4基因的部分碱基序列互补,而引物3是与普通绒山羊DNA上的部分碱基序列互补,因此若利用引物组合2和3能扩增出DNA片段,说明Tβ4基因插入到了相应位点,可利用PCR和琼脂糖凝胶电泳法进行鉴定。
(3)分析题图,动物体细胞核移植技术的受体细胞是去核卵母细胞。获得的重构胚通常需要继续培养至桑葚胚或囊胚阶段再将其移植到受体中,胚胎移植前需要对受体母羊用孕激素进行同期发情处理。从生理学基础角度看,胚胎移植能成功的原因有:①哺乳动物发情排卵后,不管是否妊娠,同种动物供、受体生殖器官的生理变化是相同的;②早期胚胎在一定时间内处于游离状态,为胚胎的收集提供了可能;③受体对移入子宫的外来胚胎基本不发生免疫排斥反应;④供体胚胎可与受体子宫建立正常的生理和组织联系。
25. 人体肝脏细胞中的乙醛脱氢酶2(ALDH2)是人体酒精代谢中的关键酶。研究人员利用定点诱变技术对ALDH2基因进行改造后在大肠杆菌中表达,获得具有较好溶解性的乙醛脱氢酶2。所用质粒和操作过程如图。其中,Ampr为氨苄青霉素抗性基因,Tetr为四环素抗性基因。质粒的外侧链为a链,内侧链为b链。基因Tetr转录的模板链属于b链的片段。改造后的ALDH2基因编码区首端到末端(其中一条链)的序列为5'-ATCCAT-GCGCTC…(中间核苷酸序列)CAGTGAGTAGCG-3'。四种限制酶的识别序列及切割位点见下表。
(1)通过定点诱变技术可制备自然界原本______(选填“存在”或“不存在”)的蛋白质。
(2)基因Ampr转录的模板链属于______链的片段,质粒复制的模板链是______链。
(3)过程②需要的限制酶是______,选择依据是______。过程③常采用______处理以提高操作效果。经过程④,在培养基上能形成菌落的大肠杆菌类型有______。
(4)为扩增上图中改造的ALDH2基因,请你设计两种PCR引物(要求:只写出前12个碱基序列并标出方向):引物1______引物2______。
【答案】(1)不存在 (2)①. a ②. a和b
(3)①. BamHⅠ、XbaⅠ ②. Tetr(四环素抗性基因)中存在PstⅠ和XhⅠ的识别序列,会将Tetr切断,导致大肠杆菌不能在含四环素的培养基上存活;选择BamHⅠ和XbaⅠ两种酶切能避免质粒、目的基因自身环化且实现目的基因定向拼接 ③. Ca2+ ④. 导入空白质粒和导入重组质粒两种类型
(4)①. 引物1:5'-GGATCCATCCAT-3' ②. 引物2:5'-TCTAGACGCTAC-3'
【分析】基因工程技术的基本步骤:
(1)目的基因的获取。(2)基因表达载体的构建:是基因工程的核心步骤,基因表达载体包括目的基因、启动子、终止子和标记基因等。(3)将目的基因导入受体细胞:根据受体细胞不同,导入的方法也不一样。将目的基因导入植物细胞的方法有农杆菌转化法、基因枪法和花粉管通道法;将目的基因导入动物细胞最有效的方法是显微注射法;将目的基因导入微生物细胞的方法是用Ca2+处理。(4)目的基因的检测与鉴定:分子水平上的检测:①通过PCR等技术检测转基因生物染色体的DNA是否插入目的基因或是否转录出了mRNA;②检测目的基因是否翻译成蛋白质--抗原-抗体杂交技术。个体水平上的鉴定:抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等。
【解析】(1)定点诱变技术属于蛋白质工程,蛋白质工程是通过修改基因或创造合成新基因来改变生物的遗传和表达形状,合成新的蛋白质,从而制造出自然界原本不存在的蛋白质。
(2)题意显示,质粒的外侧链为a链,内侧链为b链。基因Tetr转录的模板链属于b链的片段。基因Ampr和基因Tetr转录的方向相反,因而其模板链属于a链的片段,质粒复制的模板链链是质粒的两条链a、b可分别作为模板。
(3)过程②是构建重组质粒,重组质粒中需具备启动子、终止子、标记基因、目的基因等元件,由图可知,Tetr(四环素抗性基因)中存在PstⅠ和XhI的识别序列,这两种酶会将Tetr切断,导致大肠杆菌不能在含四环素的培养基上存活;质粒中有两个限制酶XhI识别切割位点,且均位于标记基因中,使用限制酶XhI会将标记基因都破坏,因此不能选择XhI,因此需要选择BamHⅠ和XbaⅠ两种酶切能避免质粒、目的基因自身环化且实现目的基因定向拼接。过程③是将重组质粒导入受体细胞,一般需要用Ca2+处理大肠杆菌,使大肠杆菌细胞处于一种容易吸收周围环境DNA分子的状态。重组质粒和空白质粒都可能导入受体细胞,所以经过过程④,在培养基上能形成菌落的大肠杆菌类型有导入空白质粒的和导入重组质粒的菌落。
(4) PCR过程需要两种引物,能分别与目的基因两条链的3'端通过碱基互补配对结合。根据ALDH2基因编码区首端到末端的序列为5′-ATCCATGCGGCTC…(中间核苷酸序列)…CAGTGTAGCG-3′,且引物5'端需要添加BamHⅠ、XabI的识别序列,可推测引物1为5'-GGATCCATCCAT-3',引物2为5'-TCTAGACGCTAC-3'。
成分
含量
成分
含量
(NH4)2SO4
0.5g
NaH2PO4
0.25
FeSO4
0.03g
Na2CO3
1g
MgSO4
0.03g
琼脂
5%
K2HPO4
0.75
蒸馏水
定容至1000mL
不同脱毒方法对滁菊茎尖脱毒率的影响
脱毒方法
样本存活数
脱除CSVd率/%
脱除CVB率/%
脱除(CSVd+CVB)率/%
茎尖分生组织培养
77
20.78
44.16
16.88
热处理结合茎尖培养
71
36.62
63.38
35.21
病毒唑结合茎尖培养
71
46.48
49.30
36.62
培养基类型
培养基组分
Ashby培养基
甘露醇(C6H14O6)、KH2PO1、MgSO1•7H2O、NaCl、K2SO4、CaCO3、蒸馏水、琼脂
LB培养基
蛋白胨、酵母提取物、NaCl、蒸馏水、琼脂
限制酶
BamHⅠ
PstⅠ
XhⅠ
XbaⅠ
识别序列和切割位点(5'-3')
G↓GATCC
C↓TGCAG
C↓TCGAG
T↓CTAGA
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