2026届江苏徐州市第一中学等校高三年级模拟考试生物学科试卷(含解析)高考模拟
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这是一份2026届江苏徐州市第一中学等校高三年级模拟考试生物学科试卷(含解析)高考模拟,共33页。试卷主要包含了单项选择题,多项选择题,非选择题等内容,欢迎下载使用。
一、单项选择题:共15题,每题2分,共30分。每题只有一个选项最符合题意。
1. 种子储藏中需要控制呼吸作用减少有机物的消耗,而种子萌发需要消耗有机物,下列关于呼吸作用的原理及其应用的说法,正确的是( )
A. 油菜种子萌发时,消耗的O2和产生的CO2一样多
B. 粮食种子储存过程中发生粮堆湿度增大的原因可能是种子有氧呼吸产生了水
C. 在水稻快成熟时,需要定期对稻田“晒田”,主要是为了防止无氧呼吸产生乳酸对细胞造成毒害
D. 莴苣种子需要在有光的条件下才能萌发,说明说光给种子的萌发提供了能量
【答案】B
【解析】
【分析】(1)有氧呼吸可以分为三个阶段:第一阶段:在细胞质的基质中:1分子葡萄糖被分解为2分子丙酮酸和少量的还原型氢,释放少量能量;第二阶段:在线粒体基质中进行,丙酮酸和水在线粒体基质中被彻底分解成二氧化碳和还原型氢;释放少量能量;第三阶段:在线粒体的内膜上,前两个阶段产生的还原型氢和氧气发生反应生成水并释放大量的能量。
(2)无氧呼吸的二阶段:第一阶段:和有氧呼吸第一阶段相同。第二阶段:在细胞质基质中丙酮酸重新生成乳酸,一般植物细胞内生成酒精和二氧化碳。
【详解】A、油菜种子含有脂肪较多,脂肪含氢量高,含氧量少,需要消耗O2比产生的CO2多,A错误;
B、粮食种子储存过程中进行有氧呼吸,会产生水,所以粮食种子储存过程中发生粮堆湿度增大的原因可能是种子有氧呼吸产生了水,B正确;
C、水稻快成熟时,需要定期对稻田“晒田”,主要是为了防止无氧呼吸产生酒精对细胞造成毒害,而不是乳酸,因为水稻细胞无氧呼吸产生的是酒精,C错误;
D、莴苣种子需要在有光的条件下才能萌发,说明光为种子的萌发提供了能量以外的其他条件,如光可能影响了某些激素的合成或调节等,而不是光给种子萌发提供能量,种子萌发的能量来源于自身储存的有机物分解,D错误。
故选B。
2. 高强度运动会导致骨骼肌细胞中的ATP含量降低,此时磷酸肌酸作为一种高能磷酸化合物及时水解,将磷酸基团转移给ADP再生成ATP,该过程称为ATP—磷酸肌酸供能系统。下列说法错误的是( )
A. 磷酸肌酸水解属于放能反应
B. 磷酸肌酸可为肌肉收缩直接提供能量
C. ATP—磷酸肌酸供能系统有利于ATP含量保持相对稳定
D. 由平原进入高原后可能会激活ATP—磷酸肌酸供能系统
【答案】B
【解析】
【分析】ATP的结构简式为A-P~P~P,其中A代表腺苷,P代表磷酸基团。水解时远离A的磷酸键容易断裂,释放大量的能量,供给各项生命活动。
【详解】A、磷酸肌酸作为一种高能磷酸化合物能及时水解将磷酸基团转移给ADP再生ATP,ADP生成ATP需要消耗磷酸肌酸水解提供的能量,因此磷酸肌酸水解属于放能反应,A正确;
B、由题干信息可知,高强度运动时,骨骼肌细胞中的ATP含量不足时,需要磷酸肌酸水解将磷酸基团转移给ADP再生ATP,再由ATP为肌肉收缩供能,说明磷酸肌酸不可为肌肉收缩直接提供能量,B错误;
C、当ATP含量低时,磷酸肌酸作为一种高能磷酸化合物能及时水解将磷酸基团转移给ADP再生ATP,说明ATP-磷酸肌酸供能系统可使细胞中ATP含量在一段时间内维持相对稳定,C正确;
D、由平原进入高原后氧气变少,有氧呼吸减弱,产生的ATP减少,故可能会激活ATP—磷酸肌酸供能系统,D正确。
故选B。
3. 溶酶体膜上的H⁺载体蛋白和Cl⁻H⁺转运蛋白都能运输H⁺,溶酶体内H⁺浓度由 载体蛋白维持.Cl-/H⁺转运蛋白在H⁺浓度梯度驱动下,运出H⁺的同时把Cl⁻逆浓度梯度还入溶酶体。Cl-/H⁺转运蛋白缺失突变体的细胞中,因Cl⁻转运受阻导致溶酶体内的吞噬物积累.严重时可导致溶酶体破裂。下列说法正确的是( )
A. H⁺进入溶酶体的方式属于协助扩散
B. H⁺载体蛋白失活可引起溶酶体内的吞噬物积累
C. 该突变体的细胞中损伤和衰老的细胞器能得到及时清除
D. 溶酶体破裂后,释放到细胞质基质中的水解酶活性增强
【答案】B
【解析】
【分析】1、溶酶体是“消化车间”,内部含有多种水解酶,能分解衰老、损伤的细胞器,吞噬并杀死侵入细胞的病毒或病菌。被溶酶体分解后的产物,如果是对细胞有用的物质,细胞可以再利用,废物则被排出细胞外。
2、主动运输:物质逆浓度梯度进行跨膜运输,需要载体蛋白的协助,同时还需要消耗细胞内化学反应所释放的能量。
【详解】A、由题意“Cl-/ H+转运蛋白在H+浓度梯度驱动下,运出H+的同时把Cl-逆浓度梯度运入溶酶体”可知,H+ 运出溶酶体是顺浓度梯度的,即溶酶体内H+浓度高于细胞质基质,故H+ 进入溶酶体则是逆浓度梯度的,属于主动运输,A错误;
B、H+载体蛋白失活则无法维持溶酶体内的H+浓度,导致Cl- /H+转运蛋白不能在H+浓度梯度驱动下,运出H+的同时把Cl-逆浓度梯度运入溶酶体,Cl-转运受阻,进而导致溶酶体内的吞噬物积累,B正确;
C、该突变体的细胞中因Cl-转运受阻导致溶酶体内的吞噬物积累,严重时可导致溶酶体破裂,使细胞中损伤和衰老的细胞器无法及时得到清除,C错误;
D、溶酶体内的水解酶在溶酶体内活性最强,因溶酶体能提供最适的pH等条件,溶酶体破裂后,释放到细胞质基质中的水解酶失去了最适条件,酶活性会降低,D错误。
故选B。
4. miRNA是一种小分子RNA,某miRNA能抑制W基因控制的蛋白质(W蛋白)的合成。某真核细胞内形成miRNA及其发挥作用的过程示意图如下,下列叙述正确的是( )
A. miRNA蛋白质复合物能抑制W基因的转录
B. miRNA的加工场所有细胞核和细胞质
C. miRNA基因突变后,该细胞就能合成W蛋白
D. miRNA基因的两条链都可作为转录的模板链
【答案】B
【解析】
【分析】分析题图:miRNA基因在细胞核中转录形成后进行加工,然后通过核孔进入细胞质,再加工后与W基因的mRNA结合形成复合物,进而阻碍翻译过程的进行。
【详解】A、结合题图可知,miRNA通过与W基因的mRNA结合成来抑制W基因的翻译,A错误;
B、分析题图:miRNA基因在细胞核中转录形成后进行加工,然后通过核孔进入细胞质,再加工后与W基因的mRNA结合形成复合物,B正确;
C、miRNA基因突变后,若仍能与W基因的mRNA结合,该细胞依旧无法合成W蛋白,C错误;
D、转录是以基因的一条链为模板,D错误。
故选B。
5. 苯丙酮尿症是一种严重的单基因遗传病,正常人群每70人中有一人是该致病基因的携带者(显、隐性基因分别用A、a表示)。图1是某患者的家族系谱图,其中Ⅱ1、Ⅱ2、Ⅱ3以及胎儿(Ⅲ1)细胞的DNA经限制酶处理后进行电泳,A基因显示一个条带,a基因显示为另一个条带,基因检测结果如图2所示。下列叙述错误的是( )
A. 该病属于常染色体隐性遗传病,Ⅱ2和Ⅱ3的基因型一定为Aa
B. 限制酶破坏的是DNA中的磷酸二酯键
C. 根据电泳结果推测,胎儿是基因型为Aa女孩的概率为1/3
D. 若Ⅱ2和Ⅱ3生的第2个孩子表现正常,长大后与正常异性婚配,生下患病孩子的概率为1/420
【答案】C
【解析】
【分析】人类遗传病分为单基因遗传病、多基因遗传病和染色体异常遗传病:
(1)单基因遗传病包括常染色体显性遗传病(如并指)、常染色体隐性遗传病(如白化病)、伴X染色体隐性遗传病(如血友病、色盲)、伴X染色体显性遗传病(如抗维生素D佝偻病);
(2)多基因遗传病是由多对等位基因异常引起的,如青少年型糖尿病;
(3)染色体异常遗传病包括染色体结构异常遗传病(如猫叫综合征)和染色体数目异常遗传病(如21三体综合征)。
【详解】A、图1中显示,Ⅰ1、Ⅰ2表现正常生出了患病的女儿Ⅱ1,据此可判断该病为常染色体隐性遗传病,故Ⅱ1的基因型为aa,结合电泳图谱可知Ⅱ2、Ⅱ3的基因型均为Aa,A正确;
B、限制酶能够识别双链DNA中特定的碱基序列,并在特定部位切割磷酸二酯键形成DNA片段,即限制酶破坏的是DNA中的磷酸二酯键,B正确;
C、根据电泳图已经可以判断Ⅲ1基因型为Aa,则胎儿是女孩的概率为1/2,C错误;
D、若Ⅱ2和Ⅱ3生的第2个孩子表现正常,则其基因型为AA或Aa,二者的比例为1∶2,长大后与正常异性(正常人群每70人中有一人是该致病基因的携带者)婚配生下患病孩子的概率为1/70×2/3×1/4=1/420,D正确。
故选C。
6. 下图为某细菌翻译的过程,下列有关叙述正确的是( )
A. 色氨酸的反密码子为
B. 细菌中mRNA合成结束后再与核糖体结合开始翻译
C. tRNA在核糖体上位点的转移是通过mRNA的移动来实现
D. 正常情况下图中的六肽会与色氨酸连接并移动到右侧tRNA上
【答案】D
【解析】
【分析】题图分析:该图表示核糖体合成肽链的过程,由图知,核糖体由左向右阅读信息,mRNA左侧含有起始密码,右侧含有终止密码,翻译沿mRNA由左向右进行。
【详解】A、由于色氨酸的密码子为故反密码子为,A错误;
B、敏感细菌是原核生物,转录和翻译同时进行,B错误;
C、tRNA分子在核糖体上位点的转移是通过核糖体的移动来实现,C错误;
D、正常情况下图中的六肽会与色氨酸连接并移动到右侧tRNA上,D正确。
故选D。
7. 肌萎缩侧索硬化(ALS)是一种神经元损伤性疾病。为研究ALS患者神经元的电生理变化及双氧善黄素(DMC)对神经元的保护作用,研究人员将健康人和ALS患者的神经元置于含120mml/LNaCl、3mml/LKCl的溶液中进行了相关实验(当膜电位去极化到某一临界值时,产生动作电位,膜电位的这一临界值称为阈电位),结果如下图。下列相关叙述错误的是( )
A. 若将神经元外溶液中的KCl浓度增至50mml/L,则静息电位绝对值变小
B. 一定范围内,神经纤维的阈电位绝对值越大,产生动作电位所需要的刺激强度越大
C. ALS患者因阙电位绝对值增大,导致神经元轴突过度兴奋,引起神经元损伤
D. DMC通过降低阈电位的绝对值,降低了神经元轴突兴奋性,从而保护神经元
【答案】B
【解析】
【分析】静息时,神经细胞膜对钾离子的通透性大,钾离子大量外流,形成内负外正的静息电位;受到刺激后,神经细胞膜的通透性发生改变,对钠离子的通透性增大,钠离子内流,形成内正外负的动作电位。钾离子浓度会影响静息电位,而动作电位受到钠离子浓度的影响。
【详解】A、静息电位的产生是钾离子外流引起的,若将神经元外溶液中的KCl浓度增至50mml/L,则外流的钾离子量减少,则静息电位绝对值变小,A正确;
B、阈电位是指当膜电位去极化到某一临界值(负值)时,会引发特殊类型的离子通道大量开放,而产生动作电位。静息电位为负值,因此一定范围内,神经纤维的阈电位绝对值越大,则两者之间的差值越小,产生动作电位所需的刺激强度就越小,B错误;
C、结合图示可知,ALS患者阈电位绝对值大于健康人,由此可推测ALS患者因阈电位绝对值增大,增强了神经元轴突兴奋性,引起神经元不可逆的损伤,C正确;
D、结合图示结果可知,DMC通过降低阈电位的绝对值,降低了神经元轴突兴奋性,从而保护神经元,故DMC可成为治疗ALS疾病的药物,D正确。
故选B。
8. 水盐平衡的调节过程中,抗利尿激素与肾小管、集合管细胞上受体结合后,使其膜上水通道蛋白的数量增加,对水的通透性增加,最终引起细胞外液渗透压下降。下列叙述错误的是( )
A. 垂体释放的抗利尿激素弥散在体液中,但仅作用于肾小管和集合管
B. 抗利尿激素发挥作用后失活或被重吸收,故机体需不断产生该激素
C. 水分子进入肾小管、集合管细胞的跨膜运输方式主要为协助扩散
D. 抗利尿激素既不组成细胞结构,又不提供能量,也不起催化作用
【答案】B
【解析】
【分析】体内失水过多或食物过咸时:细胞外液渗透压升高→下丘脑渗透压感受器受到刺激→垂体释放抗利尿激素增多→肾小管、集合管重吸收增加→尿量减少,同时大脑皮层产生渴觉(饮水);抗利尿激素的作用是促进肾小管、集合管对水的重吸收。
【详解】A、激素需要与受体结合后起作用,垂体释放的抗利尿激素弥散在体液中,但仅作用于肾小管和集合管,A正确;
B、抗利尿激素属于激素,激素一经与靶细胞结合并起作用后就会被灭活,而不会被重吸收,B错误;
C、水分子进入肾小管、集合管细胞的跨膜运输方式主要为协助扩散,此外还有自由扩散,C正确;
D、抗利尿激素既不组成细胞结构,又不提供能量,也不起催化作用,只是起调节作用,D正确。
故选B。
9. 2022年11月,我国科学家将有复制缺陷的重组人3型腺病毒作为载体,将编码新型冠状病毒抗原分子S蛋白的基因插入其中,成功研发了吸入式新冠疫苗。该重组腺病毒能够精准地侵染人体细胞,并作为“加强针”的有效成分使用。下列叙述错误的是( )
A. 疫苗进入人体细胞后,表达出的S蛋白可激活机体的体液免疫和细胞免疫
B. 疫苗含有的S蛋白基因在人体细胞中会得到大量扩增
C. 同一种腺病毒疫苗一般不打两针,否则有效性反而可能降低
D. 该疫苗能使人体内针对新型冠状病毒的抗体和记忆细胞数量增加
【答案】B
【解析】
【分析】疫苗通常是用灭活的或减毒的病原体制成的生物制品。接种疫苗后,人体内可产生相应的抗体,从而对特定传染病具有抵抗力。
【详解】A、疫苗进入人体细胞后,表达出S蛋白,S蛋白可激活机体的体液免疫和细胞免疫,A正确;
B、重组3型腺病毒有复制缺陷,不能在人体细胞中复制,导致S蛋白基因不能扩增,B错误;
C、注射腺病毒疫苗后,机体对该疫苗的免疫防御能力增强,使得病毒能够进入宿主细胞表达出抗原的机率下降,C正确;
D、作为“加强针”使用时,该疫苗进入机体可引发免疫反应,能使机体内针对新型冠状病毒的抗体和记忆细胞数量增加,D正确。
故选B。
10. 下图为小麦籽粒形成过程中各种植物激素的含量变化,下列有关叙述正确的是( )
A. 6月15日~6月22日,小麦籽粒的细胞分裂旺盛
B. 小麦籽粒质量的增加主要取决于生长素的含量
C. 不同种激素的调节表现出一定的顺序性
D. 小麦籽粒的生长仅受多种植物激素调节
【答案】C
【解析】
【分析】1、生长素类具有促进植物生长的作用,在生产上的应用主要有:(1)促进扦插的枝条生根;(2)促进果实发育;(3)防止落花落果。
2、细胞分裂素类 细胞分裂素在根尖合成,在进行细胞分裂的器官中含量较高,细胞分裂素的主要作用是促进细胞分裂和扩大,此外还有诱导芽的分化,延缓叶片衰老的作用。
【详解】A、由图可知,6月15日~6月22日细胞分裂素含量极低,此时小麦籽粒的细胞分裂较弱,A错误;
B、小麦籽粒质量的增加是细胞分裂素、赤霉素,生长素共同作用的结果,B错误;
C、由图可知,小麦籽粒形成过程中细胞分裂素、赤霉素、生长素依次达到峰值,因此不同种激素的调节表现出一定的顺序性,C正确;
D、小麦籽粒生长不仅受多种植物激素共同调节,还与光、温度等环境因素有关,D错误。
故选C。
11. 某地的入侵生物——福寿螺具有适应能力强、繁殖速度快的特点。为研究福寿螺与本土田螺的种间关系,研究人员在装有适量本地河水的饲养盒中间放置多孔挡板(仅不允许螺通过),将两种螺分别置于挡板两侧进行混合饲养,并以单独饲养为对照,结果如图所示。下列叙述正确的是( )
A. 由图示结果推测,福寿螺与本地田螺的种间关系为捕食与种间竞争
B. 由图示结果可知,福寿螺比本地田螺适应当地环境的能力更强
C. 单独饲养时,导致本地田螺种群数量略有下降的原因有食物有限和天敌捕食等
D. 混合饲养时,导致本地田螺种群数量急剧下降的影响因素主要是非生物因素
【答案】B
【解析】
【详解】A、由图示结果推测,福寿螺与本地田螺的种间关系为种间竞争,不符合捕食关系曲线,A错误;
B、由实验结果可知,福寿螺与本土田螺竞争占优势,福寿螺比本土田螺对环境的适应能力更强,B正确;
C、单独饲养时,导致本地田螺种群数量略有下降的原因有食物有限、生存空间有限等,没有天敌因素,C错误;
D、混合饲养时,导致本地田螺种群数量急剧下降的影响因素主要是生物因素,福寿螺与本土田螺竞争中福寿螺占优势,D错误。
12. 酱油酿造技艺始于汉,兴于唐,盛于清。酱油是厨房必备的调味品,其制作工艺流程如图所示,其中米曲霉发酵过程的主要目的是使米曲霉充分生长繁殖,大量分泌制作酱油所需的蛋白酶、脂肪酶等,该过程需要提供营养物质并通入空气。下列叙述错误的是( )
A. 米曲霉发酵过程中,添加小麦可为米曲霉的生长提供营养物质
B. 米曲霉发酵制酱曲的过程中不断搅拌的目的只是满足其对氧气的需求
C. 浸出法提取的酱油的产量和品质受发酵原料和微生物种类的影响
D. 酵母菌、乳酸菌的发酵产物和高浓度的食盐水都能抑制杂菌生长
【答案】B
【解析】
【分析】1、参与腐乳制作的微生物主要是毛霉,其新陈代谢类型是异养需氧型。腐乳制作的原理:毛霉等微生物产生的蛋白酶能将豆腐中的蛋白质分解成小分子的肽和氨基酸;脂肪酶可将脂肪分解成甘油和脂肪酸。
2、微生物的生长繁殖一般需要水、 无机盐、碳源和氮源等基本营养物质,有些还需要特殊的营养物质如生长因子,还需要满足氧气和pH等条件。
3、果酒制作的菌种为酵母菌,其原理是:在有氧的条件下,酵母菌大量繁殖,无氧的条件下,酵母菌产生酒精和二氧化碳。
【详解】A、小麦中的淀粉可以为微生物的生长繁殖提供碳源,A正确;
B、米曲霉发酵制酱曲的过程中不断搅拌的目的包括满足其对氧气的需求、使菌种与营养物质充分接触,B错误;
C、酱油酿造过程涉及多种微生物,浸出法提取的酱油的产量和品质受发酵原料和微生物种类的影响,C正确;
D、酵母菌发酵产生的酒精、乳酸菌发酵产生的乳酸以及高浓度的食盐水都能抑制杂菌生长,防止杂菌污染,D正确。
故选B。
13. 稻米胚乳直链淀粉含量高会导致食用品质差。研究发现,水稻蜡质基因(Wx)编码直链淀粉合成酶。若Wx基因中第226位碱基是正常的G,该位点所在的内含子能被正常剪接,胚乳中直链淀粉含最高,基因型记做GG;若该位点突变成T,则不能被正常剪接,胚乳中直链淀粉的合成水平会降低,基因型记做TT。为检测Wx基因该位点碱基是G或T,研究人员以待测水稻叶片总DNA为材料,以Wx基因片段设计引物,对PCR扩增产物经AccI酶切后电泳。如图所示,已知引物1为5′-GCTTCACTTCTCTGCTTGTG-3′,AccⅠ酶的识别位点为5′-GTATAC-3′,两引物之间无另外的AccI酶的识别位点。下列叙述正确的是( )
A. 该实验中需设计的引物2为5′一TTCAACTCTCGTTAAATCAT-3′
B. 若电泳结果只能观察到530bp的DNA条带,则表明该水稻品种为TT型
C. GT杂合型水稻品种酶切电泳结果为3条条带
D. 组成上述两种淀粉合成酶的氨基酸的种类不同,数目相同
【答案】C
【解析】
【分析】用PCR扩增DNA片段的过程中,脱氧核苷酸只能加在引物3'端,子链延长方向是5'→3',故引物的碱基序列应与每条模板链5'端的一段核苷酸链的碱基序列相同,即应以模板链5'端的一段脱氢核苷酸单链片段作引物。
【详解】A、分析题图可知,引物的延伸方向为5'→3',故图示所给引物1设计区碱基序列所在的DNA链为非模板链,故引物1的碱基序列与非模板链的碱基序列相同,而引物2要以引物2设计区碱基序列所在的DNA链为模板,故引物2的碱基序列应与所给序列碱基互补配对,该实验中需设计的引物2为5'-ATGATTTAACGAGAGTTGAA-3',A错误;
B、若酶切产物只能观察到450bp的DNA条带,则表明第226位碱基是正常的G,该位点所在的内含子能被正常剪接,GAI 该水稻品种为GG型,B错误;
C、若Wx基因中第226位碱基是正常的G,该位点所在的内含子能被正常剪接,胚乳中直链淀粉含最高,基因型记做GG;若该位点突变成T,则不能被正常剪接,胚乳中直链淀粉的合成水平会降低,基因型记做TT,故GT杂合型水稻品种的G能被酶切成两段,而T不能被酶切,故酶切电泳结果为3条条带,C正确;
D、组成上述两种淀粉合成酶的氨基酸的数目不同,D错误。
故选C。
14. 中国科学家首次利用嵌合胚胎成功构建了高比例胚胎干细胞的活嵌合体猴,部分过程如图所示。下列叙述错误的是( )
A. 不能用某种成体干细胞替代胚胎干细胞
B. 嵌合囊胚发育至原肠胚期再进行胚胎移植
C. 胚胎干细胞的培养液中应添加一定量的动物血清
D. 嵌合体猴的培育为遗传修饰模型猴的构建奠定了基础
【答案】B
【解析】
【分析】胚胎干细胞来源于早期胚胎或原始性腺分离出来的一类细胞。胚胎干细胞,是高度未分化的细胞。如果进行体外培养,能够无限的增殖和分化。胚胎肝细胞还可以分化成多功能的细胞。胚胎干细胞具有多能性,可以分化成多种组织的能力但是无法独自发育成一个个体细胞。
【详解】A、胚胎干细胞具有发育的全能性,而成体干细胞的分化潜能相对较低,具有组织特异性,不能替代胚胎干细胞,A正确;
B、胚胎移植时应选桑葚胚或囊胚进行胚胎移植,B错误;
C、在使用合成培养基培养胚胎干细胞时,通常需要加入动物血清等一些天然成分,C正确;
D、嵌合体猴的培育成功为进一步进行遗传修饰模型猴的构建提供了技术和经验等方面的基础,D正确。
故选B。
15. 结合教材安排的实验或探究分析,下列相关叙述错误的是( )
A. 可用荧光标记法证明细胞膜具有流动性
B. 探究酵母菌呼吸方式遵从相互对照原则
C. 一般利用菠菜叶下表皮细胞观察叶绿体
D. 用血细胞计数板统计酵母菌数量时,若稀释度不够,计数结果往往偏小
【答案】C
【解析】
【详解】A、人鼠细胞融合实验中,通过不同颜色荧光分别标记人和小鼠细胞膜的蛋白质,观察到荧光最终均匀分布,证明细胞膜具有流动性,荧光标记法是证明细胞膜流动性的经典实验方法,A正确;
B、探究酵母菌呼吸方式的实验为对比实验,设置有氧组和无氧组两个实验组,两组之间互为对照,遵从相互对照原则,B正确;
C、菠菜叶的下表皮细胞(除保卫细胞外)不含叶绿体,观察叶绿体的实验材料是菠菜叶稍带些叶肉的下表皮,利用的是下表皮附着的叶肉细胞中的叶绿体,C错误;
D、用血细胞计数板统计酵母菌数量时,若稀释度不够,酵母菌密度过大,会出现大量细胞重叠的情况,计数时统计到的细胞数少于计数室中实际存在的细胞数,因此计数结果往往偏小,D正确。
二、多项选择题:共4题,每题3分,共12分。每道题有不止一个选项符合题意。每题全选对者得3分,选对但不全的得1分,错选或不答的得0分。
16. 医学研究发现,人体血糖平衡的维持需要多种激素及多个器官共同参与,其中GLP-1是小肠上皮中L细胞分泌的一种多肽类激素,具有调节胰岛细胞分泌、抑制胃排空(食物由胃排入十二指肠的过程)、降低食欲等多种功能。GLP-1的部分调节过程如图1所示。静脉注射或口服等量葡萄糖后血浆中激素N浓度的变化如图2所示。下列相关叙述正确的是( )
A. 图中M细胞为胰岛B细胞,激素N为胰岛素,靶细胞不包括肌肉细胞
B. 口服葡萄糖更有利于激素N含量增加与L细胞分泌的GLP-1有关
C. GLP-1抑制胃排空可能是通过作用于神经系统来实现的
D. 想通过GLP-1相关药物来提升激素N的含量时不能口服给药
【答案】BCD
【解析】
【分析】体内血糖平衡调节过程如下:当血糖浓度升高时,血糖会直接刺激胰岛B细胞引起胰岛素的合成并释放,同时也会引起下丘脑的某区域的兴奋发出神经支配胰岛B细胞的活动,使胰岛B细胞合成并释放胰岛素,胰岛素促进组织细胞对葡萄糖的摄取、利用和贮存,从而使血糖下降;当血糖下降时,血糖会直接刺激胰岛A细胞引起胰高血糖素的合成和释放,同时也会引起下丘脑的另一区域的兴奋发出神经支配胰岛A细胞的活动,使胰高血糖素合成并分泌,胰高血糖素通过促进肝糖原的分解和非糖物质的转化从而使血糖上升,并且下丘脑在这种情况下也会发出神经支配肾上腺的活动,使肾上腺素分泌增强,肾上腺素也能促进血糖上升。
【详解】A、血糖升高后需降血糖,胰岛素是唯一降血糖激素 ,因此M细胞为胰岛B细胞,激素N为胰岛素,胰岛素的靶细胞是全身细胞,A错误;
B、与静脉注射相比,口服等量的葡萄糖还会刺激L细胞分泌GLP-1,它能促进M细胞(胰岛B细胞)分泌更多的激素N(胰岛素),因此口服葡萄糖更有利于激素N含量增加与L细胞分泌的GLP-1有关,B正确;
C、GLP-1抑制胃排空、降低食欲需要大脑食欲中中枢参与,因此可能是通过作用于神经系统来实现的,C正确;
D、GLP-1是一种多肽类激素,多肽口服后会在消化道内被分解,失去药效,因此不能口服,D正确。
故选BCD。
17. 某研究小组为研究生长素(IAA)和细胞分裂素(CTK)的作用特点及其对植物体生长的影响,对正常生长且生理状况一致的①、②、③三组某植株幼苗分别进行如下处理:①组:对照组不做处理;②组:去除顶芽;③组:顶芽涂抹能影响生长素运输的物质M。实验处理第5天后②、③组侧芽开始萌发并在第9天后快速生长,在实验的第0、6、10天分别检测各组侧芽处的生长素(IAA)和细胞分裂素(CTK)的含量,结果如图甲和乙所示。下列有关分析错误的是( )
A. 持续降低的内源生长素含量有利于该植株侧芽的萌发与生长
B. 涂抹M和去除顶芽均可抑制生长素运输,促进侧芽萌发
C. 一定范围内增大IAA与CTK的比例可能有利于侧芽生长
D. 推断M同时具有促进细胞分裂素从顶芽往侧芽运输的作用
【答案】ABD
【解析】
【分析】分析题意,本实验目的是研究生长素(IAA)和细胞分裂素(CTK)的作用特点及其对植物体生长的影响,结合题图可知,实验的自变量是顶芽的有无、M的有无及处理时间,因变量是生长素和细胞分裂素的含量,据此分析作答。
【详解】A、据图可知,甲图中第0、6、10天对照组生长素的含量逐渐增加,而②、③两组都下降,但第10天较第6天有所增高。乙图第0、6、10天对照组CTK含量基本不变,而②、③两组都上升,第10天较第6天的含量有所下降。从图中可知,实验处理第5天后②、③组侧芽开始萌发并在第9天后快速生长,第10天侧芽生长素的含量升高,说明持续降低的内源生长素含量并不利于该植株侧芽的生长,A错误;
B、涂抹M可抑制生长素运输,去除顶芽减少生长素的产生,但无法得知是否抑制生长素的运输,促进侧芽萌发,B错误;
C、由图甲、乙分析可知,侧芽萌发时,IAA含量降低、CTK含量增多,IAA/CTK的值比未萌发时小;侧芽快速生长时,IAA含量增多、CTK含量降低,IAA/CTK的值增大,因此IAA与CTK的比例可调控侧芽的萌发与生长,一定范围内增大该比例有利于侧芽生长,C正确;
D、但是由题干信息和结果不能推断出M具有促进细胞分裂素从顶芽往侧芽运输的作用,D错误。
故选ABD。
18. 稻田养鸭可提高水稻有机化程度,减少化肥、农药的公害,实现水稻纯绿色生产。下列相关叙述正确的是( )
A. “鸭粪→水稻→害虫→鸭”可表示稻田生态系统中的一条食物链
B. “稻田养鸭”通过调整能量流动关系,提高了能量在营养级间的传递效率
C. “稻田养鸭”使稻田生态系统的营养结构变得复杂,提高了抗虫害能力
D. 鸭粪使稻田中微生物的丰富度增大,为水稻生长提供较多的无机物
【答案】CD
【解析】
【分析】研究能量流动规律有利于帮助人们合理地调整生态系统中的能量流动关系,使能量持续高效地流向对人类最有益的部分。在农业生态系统中,根据能量流动规律建立的人工生态系统,就是在不破坏生态系统的前提下,使能量更多地流向对人类有益的部分。
【详解】A、食物链的起点是生产者,“水稻→害虫→鸭”可表示稻田生态系统中的一条食物链,A错误;
B、“稻田养鸭”调整能量流动关系,提高了能量利用效率,营养级间的传递效率不变,B错误;
C、“稻田养鸭”使稻田生态系统的营养结构变得复杂,提高了抵抗力稳定性,提高了抗虫害能力,C正确;
D、鸭粪使稻田中微生物的丰富度增大,微生物能分解土壤中的有机物变成无机物,可以为水稻生长提供较多的无机物,D正确。
故选CD。
19. 中国科研团队采用新的胚胎植入前诊断技术(PGD)阻断Leri—Weill软骨发育不良综合征的遗传,使健康婴儿顺利诞生。婴儿的母亲是含显性致病基因(S基因)的杂合子,且S基因位于染色体交换频率高的区域。故为确保PGD检测结果的准确性,分别对第一极体、第二极体(仅来自次级卵母细胞)、囊胚进行检测。下列叙述正确的是( )
A. 在操作过程中所用的细胞培养液需加入一定量的动物血清
B. 若第一极体中检出S基因,则第二极体和囊胚都不含S基因
C. 若第一极体中未检出S基因,则第二极体和囊胚都含S基因
D. 通常取囊胚的滋养层细胞对胚胎进行性别鉴定和遗传病筛查
【答案】ACD
【解析】
【详解】A、由于人们对细胞所需的营养物质尚未全部研究清楚,因此在操作过程中所用的细胞培养液需加入一定量的动物血清,A正确。
B、因为母亲是含致病基因(S基因)的杂合子,且S基因位于染色体交换频率高的区域,若第一极体中检测出S基因,则第二极体或卵细胞中,可能有一个含有S基因,卵细胞受精发育成的囊胚可能含S基因,也可能不含S基因,B错误;
C、若第一极体不含S基因,则次级卵母细胞含S基因,则减数第二次分裂产生的第二极体和卵细胞都含有S基因,且由卵细胞受精发育成的囊胚也含有S基因,C正确;
D、胚胎植入前诊断通常选取囊胚的滋养层细胞进行检测,以避免损伤胚胎发育的关键细胞,同时滋养层细胞与内细胞团的遗传物质一致,可用于性别鉴定和遗传病筛查,D正确。
三、非选择题:共5题,共58分,除特别说明外,每空1分。
20. 恶性肿瘤(癌症)是威胁人类生命的主要杀手。人体免疫细胞识别并杀伤肿瘤细胞涉及多个步骤:①癌细胞由于变异产生“非自身”蛋白肽,呈递到自身细胞表面或被专职的抗原呈递细胞捕获后呈递;②免疫细胞识别该蛋白肽,并被激活;③免疫细胞释放细胞因子杀伤肿瘤细胞。具体过程如下图所示,请回答下列问题:
(1)癌细胞的产生主要是由于一系列______ 的致癌突变的积累导致,其质膜上的糖蛋白______ ,引起表面结构发生变化。
(2)肿瘤细胞内产生的“非自身”多肽经过蛋白酶体降解后,通过抗原加工相关转运蛋白(TAP)进入内质网,并与MHC(组织相容性复合物)结合,经_______ 进一步加工分泌转运至细胞表面,与T细胞受体TCR结合,激活T细胞从而杀伤肿瘤细胞,实现_______ 这一基本功能。T细胞还通过一种名为CD28的共激活受体,结合肿瘤细胞表面的______ ,来完全激活T细胞的抗肿瘤功能,确保T细胞在攻击“敌人”的战斗中发挥最大威力。
(3)正常机体中,活化的细胞毒性T细胞表面的PD-1与正常细胞表面的PD-L1结合后,细胞毒性T细胞受到抑制,其意义是_________ 。狡猾的癌细胞会利用这种机制进行逃逸,癌细胞可通过_______ (选填“提高”或“降低”)PD-L1的表达量来抑制T细胞活化和增殖,甚至启动T淋巴细胞的程序性死亡。据图可知,采用免疫阻断疗法解除肿瘤细胞免疫逃逸的治疗思路是利用动物细胞工程技术制备________ 阻断肿瘤细胞与T细胞的结合。
(4)胰岛B细胞中可能产生错误翻译的胰岛素,这些异常胰岛素水解产生的肽段与MHC形成的复合物称为ID.研究发现,接受免疫阻断治疗后,血浆中干扰素IFNγ增多,细胞毒性T细胞群体中特异性识别ID的S型细胞毒性T细胞所占比例也从极低水平显著升高。为探究S型细胞毒性T细胞增加的原因,研究者以小鼠为材料设计实验探究,过程如下:
【答案】(1) ①. 原癌基因和抑癌基因 ②. 减少
(2) ①. 高尔基体 ②. 免疫监视 ③. B7
(3) ①. 避免免疫系统过度激活,导致自身免疫病的发生 ②. 提高 ③. PD-L1单克隆抗体
(4) ①. 细胞毒性T细胞的获取和培养 ②. 95%空气和5%CO2 ③. 细胞毒性T细胞和胰岛B细胞共培养 ④. IFNγ处理能增强胰岛B细胞对S型细胞毒性T细胞的激活作用
【解析】
【分析】细胞免疫:细胞毒性T细胞识别到被感染的宿主细胞后,增殖分化形成新的细胞毒性T细胞和记忆细胞,细胞毒性T细胞和靶细胞接触,将靶细胞裂解。
【小问1详解】
癌细胞的产生主要是由于一系列原癌基因和抑癌基因的致癌突变的积累导致,原癌基因主要负责调节细胞周期,控制细胞生长和分裂的进程,抑癌基因主要是阻止细胞不正常的增殖,当它们发生突变后,可能导致细胞癌变,癌细胞质膜上的糖蛋白减少,使得癌细胞之间的黏着性降低,容易在体内分散和转移,进而引起表面结构发生变化。
【小问2详解】
肿瘤细胞内产生的“非自身”多肽与MHC结合后,经高尔基体进一步加工分泌转运至细胞表面,高尔基体在细胞中主要对来自内质网的蛋白质进行加工、分类和包装,T细胞被激活后杀伤肿瘤细胞,实现免疫监视这一基本功能,免疫监视是指机体识别和清除突变的细胞,防止肿瘤发生的功能。T细胞还通过名为CD28的共激活受体,结合肿瘤细胞表面的B7,来完全激活T细胞的抗肿瘤功能。
【小问3详解】
正常机体中,活化的细胞毒性T细胞表面的PD-1与正常细胞表面的PD-L1结合后,细胞毒性T细胞受到抑制,其意义是避免免疫系统过度激活,导致自身免疫病的发生,这是机体的一种自我保护机制。癌细胞会利用这种机制进行逃逸,癌细胞可通过提高PD-L1的表达量来抑制T细胞活化和增殖,甚至启动T淋巴细胞的程序性死亡,因为PD-L1表达量提高,与细胞毒性T细胞表面PD-1结合的机会增多,对T细胞的抑制作用更强。据图可知,采用免疫阻断治疗解除肿瘤细胞免疫逃逸的治疗思路是利用动物细胞工程技术制备PD-L1单克隆抗体阻断肿瘤细胞与T细胞的结合,通过制备PD-L1单克隆抗体与PD-L1或PD-1结合,阻止它们之间的相互作用,从而解除对T细胞的抑制。
【小问4详解】
该实验为探究S型细胞毒性T细胞增加的原因,自变量为添加物质的种类,因变量为细胞毒性T细胞激活后释放的细胞因子MIP含量,实验步骤及目的如下:
细胞毒性T细胞的获取和培养:从小鼠的脾脏中分离细胞毒性T细胞培养,培养液中通常加入(动物)血清,在气体环境为95%空气和5%CO2(其中CO2可以维持培养液的pH)的CO2培养箱中培养,筛选并建立细胞系;
分组并在相同且适宜的环境条件下培养:根据实验的对照原则,乙组是细胞毒性T细胞和IFNγ处理过的胰岛B细胞共培养,丙组是细胞毒性T细胞单独培养,那么甲组应该是细胞毒性T细胞和胰岛B细胞共培养,这样才能形成有效的对照,探究IFNγ处理的胰岛B细胞对细胞毒性T细胞的影响;
实验结果的检测:检测细胞毒性T细胞激活后释放的细胞因子MIP含量;
记录实验结果并处理:如图;
实验结论:从实验结果的柱状图来看,乙组(细胞毒性T细胞和IFNγ处理过的胰岛B细胞共培养)中细胞毒性T细胞激活后释放的细胞因子MIP含量最高,甲组(细胞毒性T细胞和胰岛B细胞共培养)次之,丙组(细胞毒性T细胞单独培养)最低,这说明IFNγ处理能增强胰岛B细胞对S型细胞毒性T细胞的激活作用,进而使S型细胞毒性T细胞增加。
21. 某研究小组为研究高温条件下不同干旱水平对大豆光合作用的影响。科研人员选取发育进程与长势一致的转基因大豆幼苗,在高温条件下进行相关实验,部分结果如图1。请回答:
(1)研究发现,随着高温干旱时间的延长,大豆叶片逐渐变黄,取此时的叶片进行色素的提取和分离实验,结果显示滤液细线上明显变窄的两条色素带颜色分别是_______,此现象与研磨时未添加_______的实验结果类似。
(2)分析图1中数据可知,第2~4d由于高温干旱,保卫细胞_______(填“吸水”或“失水”)导致气孔关闭,胞间CO2浓度降低。图1第4~6d胞间CO2浓度升高的主要原因是_____(假设呼吸作用强度稳定)。此时大豆细胞中脯氨酸等可溶性小分子物质量增加,其主要意义可能是_______。
(3)大豆在光照条件下可进行光呼吸,部分过程如图2所示。
a. 图2中①过程需要的甲是由_____(物质)构成的光系统II,其功能是_____。生成的物质乙是_____。
b. 已知光呼吸会消耗光合作用中间产物,因此提高农作物的产量时可适度降低其强度。下列措施不易达到目的是_____(填字母)。
A.增施有机肥 B.适时适量浇水 C.增强光照
c. 大豆光呼吸过程降低农作物产量,但在进化过程中得以长期保留,其对植物的积极意义有:消耗过剩的_____,减少对叶绿体的损害;补充部分_____。
(4)为研究光呼吸,将大豆放在一个密闭的恒温玻璃小室中,依次增强光照强度,随着时间的推移,温室内CO2浓度随光照强度的变化如图3所示,c点时,该株大豆总光合速率_____(填“等于”、“大于”或“小于”)总呼吸速率。
【答案】(1) ①. 蓝绿色、黄绿色 ②. 碳酸钙
(2) ①. 失水 ②. 细胞光合作用消耗CO2的量大大减少 ③. 提高细胞的渗透压,增强细胞的吸水能力
(3) ①. 蛋白质和光合色素 ②. 吸收、传递和转化光能,实现水裂解(产生电子、质子以及氧气) ③. H+ ④. C ⑤. ATP和NADPH ⑥. CO2
(4)等于
【解析】
【小问1详解】
大豆叶片变黄,说明叶绿素含量减少。在色素分离结果中,叶绿素a呈蓝绿色、叶绿素b呈黄绿色,因此这两条色素带会明显变窄。研磨叶片时,若未添加碳酸钙(CaCO₃),叶绿素会被酸性物质破坏,也会使叶绿素的两条色素带变窄,因此该现象与研磨时未添加碳酸钙的实验结果类似。
【小问2详解】
由图1中数据可知,第2~4d由于高温干旱,保卫细胞失水导致气孔关闭,胞间CO2浓度降低。图1第4~6d胞间CO2浓度升高的主要原因是细胞光合作用消耗CO2的量大大减少;此时大豆根尖细胞中脯氨酸等可溶性小分子物质量增加,可以提高细胞的渗透压,增强根尖组织细胞的吸水能力。
【小问3详解】
由图2可知,①为水的光解,②为二氧化碳的固定,③为C3的还原,④为光呼吸。
a、图2中①为水的光解,该过程需要的甲是由蛋白质和色素构成的复合体,其功能是吸收、传递和转化光能,实现水裂解(产生电子、质子以及氧气)。该过程生成的乙是H+。
b、温度降低,酶活性减弱,光呼吸减弱的同时光合作用也减弱,达不到提高农作物产量的目的。增加有机肥和适时浇水可以促进光合作用,提高农作物产量。AB不符合题意,C符合题意。
c、当氧气浓度高时,Rubisc催化C5与氧气反应生成磷酸乙醇酸和C3,磷酸乙醇酸经过一系列化学反应,消耗ATP和NADPH,生成CO2和C3,因此可知对植物的积极意义有:消耗过剩的ATP和NADPH,减少对叶绿体的损害;补充部分CO2。
【小问4详解】
由图3可知,ab段CO2浓度一直增加,说明呼吸速率大于光合速率,bc段CO2浓度下降,说明随着光照强度增加,光合速率大于呼吸速率,cd段CO2浓度一直增加,说明呼吸速率大于光合速率,说明b点和c点时都是光合速率等于呼吸速率。
22. 在自然界,有些捕食者种群和猎物种群的数量变化常呈现周期性的波动,如图1所示。而在人工生态系统中,这种周期性波动通常被弱化或消除,因为人们可通过调整能量流动关系获得更多好产品,如图2为某人工养殖蟹塘生态系统中能量流动过程的部分示意图。请回答下列与生态系统相关的问题。
(1)由图1可知,表示捕食者种群数量变化的曲线是______,捕食者与猎物之间相互制约,互为循环因果关系,这种关系的维持总是以______调节机制为基础。在自然界中,捕食者种群和猎物种群的数量变化并不都符合图1所示模型,其原因可能是________(答出1点即可)。
(2)捕食者根据食性情况可分为泛化种(食性广泛的物种)和特化种(只捕食特定猎物的物种)。泛化种的存在会增加物种的多样性,其意义是_______。而对于特化种来说,如果猎物是该区域的优势种,则其对猎物的捕食往往会________(填“提高”或“降低”)物种多样性。
(3)图2初级消费者粪便中的能量包含在_______(填“④”、“⑤”或“⑥”)中,③/②×100%所得的数据______(填“是”或“不是”)该生态系统第二和第三营养级间的能量传递效率,理由是_______。
(4)饵料中富含N、P等元素,从物质循环的角度分析,在人工养殖的蟹塘中,需要不断投入饵料的原因是_______。从对环境影响的角度分析,投入饵料又不宜过剩的原因是________。
(5)人们将蜘蛛丝蛋白的基因导入家蚕体内,使家蚕产生出一种特殊的复合纤维蛋白,体现了生物多样性的______价值。
(6)已知蜘蛛的食物1/2直接来源于斜纹夜蛾,1/2来源于瓢虫,若蜘蛛的食物2/3直接来源于斜纹夜蛾,1/3来源于瓢虫,若水稻固定的能量不变,理论上,蜘蛛获得的能量是原来的______倍(能量传递效率按10%计算,小数点后保留1位数字)。
【答案】(1) ①. A ②. 负反馈 ③. 该捕食者种群有多种猎物;该猎物种群有多种捕食者;捕食者种群数量过小,不足以制约猎物种群增长
(2) ①. 避免出现一种或少数几种生物在生态系统中占绝对优势的局面,为其他物种的形成腾出空间 ②. 提高
(3) ①. ④ ②. 不是 ③. 河蟹的同化量有部分来自饵料##河蟹只属于第三营养级的部分种群
(4) ①. N、P等元素不断通过产品(蟹)输出到该生态系统外##蟹塘中的物质满足不了消费者的需求 ②. 避免引起富营养化
(5)直接 (6)1.4
【解析】
【分析】题图分析:图示为捕食者和猎物种群的关系,两者之间的数量变化有周期性波动,且无论猎物还是捕食者,种群内部的数量也会出现周期性的增减。B曲线表现为先增加、先减少的趋势,说明为被捕食者,而A是捕食者。
【小问1详解】
据图1可知,B曲线表现为先增加、先减少的趋势,说明B曲线为被捕食者,而A曲线为捕食者,捕食者与猎物之间相互制约,互为循环因果关系,这种关系的维持总是以负反馈调节机制为基础的。但是若该猎物种群有多种捕食者;该捕食者种群有多种猎物;被捕食者种群数量非常大,而捕食者种群数量过小,捕食的猎物有限,不足以制约猎物种群增长,猎物数量还会出现升高,即不会出现图示中的曲线变化。
【小问2详解】
泛化种的食性广泛,由于其捕食作用,避免出现一种或少数几种生物在生态系统中占绝对优势的局面,有利于其他物种的生存。特化种只捕食特定猎物的物种,如果猎物是该区域的优势种,则该区域的资源和空间能被更多物种占有,能提高物种多样性。
【小问3详解】
初级消费者粪便中的能量属于上一营养级,即生产者同化量①的一部分,最终流向分解者,所以初级消费者粪便中的能量包含在④中,能量传递效率发生在营养级和营养级之间,而③所代表的河蟹同化量,只是第三营养级同化量的一部分,所以③/②×100%所得的数据不是该生态系统第二和第三营养级间的能量传递效率。
【小问4详解】
物质循环角度来看,N、P等元素会不断地以农产品(如河蟹)输出的形式,输出到生态系统之外,所以在人工养殖的蟹塘中,需要不断投入饵料补充N和P等元素。但N和P的元素不宜过多,否则会引起富营养化,所以投入的饵料也不宜过剩。
【小问5详解】
将蜘蛛丝蛋白的基因导入家蚕体内,使家蚕产生出一种特殊的复合纤维蛋白,这是利用了蜘蛛的科研价值,且后续这种转基因家蚕能够大量生产,也会产生较大的经济价值,科研价值和经济价值都属于生物多样性的直接价值。
【小问6详解】
蜘蛛和瓢虫都以斜纹夜蛾为食,同时蜘蛛也捕食瓢虫,所以蜘蛛与瓢虫的种间关系为捕食和种间竞争。设蜘蛛食物变化前获得的能量为x,变化后获得的能量为y,则有(x/2÷10%÷10%)+(x /2÷10%÷10%÷10%)=(2y/3÷10%÷10%)+(y/3÷10%÷10%÷10%),得y/x≈1.4。
23. 雌雄同株植物拟南芥(2n=10)是遗传学研究的常用材料,野生型的种皮为褐色(AA),突变型的种皮为黄色(aa)。某研究小组利用转基因技术,将萝卜体内的一个R基因(控制红色种皮)定向插入野生型拟南芥的M基因中(M基因与种皮颜色无关,A基因与M基因在染色体上的位置关系如下图1),通过培养获得转基因植株X。
(1)拟南芥植株X产生配子的过程中,四分体时期含有______个R基因,基因R与正常M基因的分离发生在______时期。
(2)研究发现a基因是A基因发生一个碱基对的替换后形成的,这种变异称______。基因表达时,以DNA一条链为模板合成mRNA的过程称为_____。若A基因形成的mRNA末端序列为“-AGCGCGACCAGACUCUAA-”,且A比a多编码2个氨基酸,由此可知,突变后替换位置的碱基对是____(起始密码位置相同,UGA、UAA为终止密码)。
(3)研究人员进一步研究发现,R基因插入M基因中会导致M基因功能丧失。为了推测M基因的功能,研究人员利用转基因植株X设计了如下的实验:
由实验结果推测,植株X产生的雄配子所含控制种皮颜色的基因是______,进而推测基因M的功能可能与______有关。 R基因相对于A基因为______性,若植株X自交,子代中红色种皮植株所占的比例______。
(4)拟南芥的叶片正常对叶片卷曲为显性,叶形与种皮性状独立遗传。转基因植株X叶片卷曲,用它作母本与纯合正常的突变型植株杂交得到F1,再将F1中红色种皮植株自交得到F2,F2中表现型为红色种皮正常叶的植株所占的比例是______。
【答案】(1) ①. 2 ②. 减数第一次分裂后
(2) ①. 基因突变 ②. 转录 ③. A-T(或T-A)
(3) ①. A ②. 雄配子的正常发育(或花粉的活性) ③. 显 ④. 1/2
(4)3/8
【解析】
【小问1详解】
转基因植株X是将萝卜体内的一个R基因定向插入野生型拟南芥的M基因中再通过培养获得的,即转基因植株X的体细胞中只含有1个R基因.经过减数第一次分裂间期的复制,在四分体时期(减数第一次分裂前期),细胞中含有2个R基因;R基因与正常M基因位于一对同源染色体上,它们的分离发生在减数第一次分裂后期,随着同源染色体的分开而分离。
【小问2详解】
基因突变是指基因中碱基对的增添、缺失或替换,因此a基因是A基因发生基因突变后形成的。基因表达包括转录和翻译两个步骤,其中转录是以DNA一条链为模板合成mRNA的过程。a基因和A基因形成的mRNA中起始密码位置相同,且A比a多编码2个氨基酸,又已知终止密码为UGA、UAA,若A基因形成的mRNA末端序列为“-AGCGCGACCAGACUCUAA”,则由此可知,A基因倒数第9个碱基突变后,相应的密码子由AGA变为UGA,即替换位置的碱基对是A-T(或T-A)。
【小问3详解】
测交实验可以验证F1产生的配子种类及比例。由实验结果可知,当母本为植株X时,后代比例符合测交的结果;当父本为植株X时其后代都是褐色,说明植株X含有R基因的花粉致死,因为插入M基因中会导致M基因功能丧失,由此可以推测M基因可能与雄配子的正常发育有关,且R基因(红色)相对于A基因(褐色)为显性,则植株X产生的雄配子所含控制种皮颜色的基因是A。若植株X自交(RAMM),由于含有R基因的花粉致死,则子代中红色种皮植株∶褐色种皮植株=1∶1,即红色种皮植株所占的比例1/2。
【小问4详解】
拟南芥的叶片正常对叶片卷曲为显性(假设用B、b表示),叶形与种皮性状独立遗传.转基因植株X叶片卷曲(RAbb),用它作母本与纯合叶片正常的突变型植株(aaBB)杂交得到F1(红色正常叶RaBb、褐色正常叶AaBb),再将F1中红色种皮植株(RaBb)自交得到F2,由于含有R基因的花粉致死,F2中表现型为红色种皮正常叶的植株所占的比例是1/2×3/4=3/8。
24. 水体中的雌激素能使斑马鱼细胞产生E蛋白,激活卵黄蛋白原(vtg)基因(如图1)的表达,因此斑马鱼可用于监测环境雌激素污染程度。为实现可视化监测,科学家将斑马鱼的vtg基因,与人工构建的含萤火虫荧光素酶(Luc)基因(无启动子)的载体(如图2)连接,形成vtg-Luc基因重组载体,成功培育了转基因斑马鱼。图2中Luc表示萤火虫荧光素酶基因,可以催化荧光素氧化产生荧光。请回答下列问题。
注:图1DNA片段不含有图2所示限制酶的识别序列;图2中Ampr为氨苄青霉素抗性基因,ri为复制起点,BamHI、EcRI、HindⅢ、BsrGI为限制酶,→表示转录方向。
(1)为使vtg基因与Luc基因载体形成重组载体,选用限制酶______切割Luc基因载体可降低“空载”概率。通过PCR技术获取vtg基因时,需设计合适的引物。依据图1、图2信息,推测引物1包含的碱基序列为______。
A.5′-AACTAT-3′ B.5′-GAATTCAACTAT-3′
C.5′-TTGATA-3′ D.5′-AAGCTTAACTAT-3′
(2)将“vtg-Luc基因重组载体”导入大肠杆菌中进行扩增,为便于筛选,应将大肠杆菌接种在含______的培养基中;若要判断斑马鱼转基因是否成功,可在水体中添加______进行检测。
(3)Luc基因载体上有一段P2A序列,其表达产生的2A肽的功能如图3所示。P2A序列能与vtg基因、Luc基因一起完成______过程。Luc基因载体上有一段P2A序列的意义是______。
(4)进一步研究发现,E蛋白能与vtg基因启动子中的特定序列结合,启动该基因的表达。已知vtg基因启动子长度约为1000碱基对,为了找到E蛋白在启动子上的结合位点,请运用本题研究成果完成设计思路:
①用限制酶将______切割成多个长度的DNA片段,将酶切片段分别与Luc基因载体连接,连接位点在Luc基因的______游,形成多种重组载体。
②将每种重组载体分别导入斑马鱼的______中,待发育成熟后添加荧光素等进行检测,能发出荧光的说明导入的酶切片段中______(填“含有”或“不含有”)能与E蛋白结合的序列。
③将该片段继续切割成多个长度,重复上述操作,进一步缩小该特定序列的位点区域。
【答案】(1) ①. EcRI、HindIII ②. B
(2) ①. 氨苄青霉素 ②. 雌激素、荧光素
(3) ①. 基因的表达(转录和翻译) ②. P2A序列产生的2A肽能将融合蛋白切割成独立的两种蛋白,有助于序列两侧的基因平衡表达成两种独立的蛋白质
(4) ①. 启动子 ②. 上 ③. 受精卵 ④. 含有
【解析】
【分析】基因工程技术的基本步骤:
(1)目的基因的获取:方法有从基因文库中获取、利用PCR技术扩增和人工合成;
(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(显微注射法、农杆菌转化法、基因枪法、花粉管通道法、钙离子处理法);
(4)目的基因的检测与鉴定(分子水平和个体水平检测,前者包括DNA分子杂交、分子杂交和抗原抗体杂交;后者如抗虫抗病接种实验)。
【小问1详解】
为降低“空载”概率,需要选用双酶切法,根据图2信息可知基因载体存在2个BamH Ⅰ酶切位点,不能使用,BsrG Ⅰ会把P2A序列切掉,因此也不能使用。所以使vtg基因与Luc基因载体形成重组载体,选用限制酶EcR Ⅰ与Hind Ⅲ;依据图1推测引物1是以3’-TTGATA-5’为模板的,并与其互补,所以引物1碱基序列中应该含有5’ -AACTAT-3 ’,以及EcR Ⅰ的识别序列(5’ -GAATTC-3 ’),故引物1包含的碱基序列为5’ -GAATTCAACTAT-3 ’,B符合题意,故选B;
【小问2详解】
vtg-Luc基因重组载体中含Ampr抗性基因与Luc荧光素酶基因,所以将“vtg-Luc基因重组载体”导入大肠杆菌中进行扩增,为便于筛选,应将大肠杆菌接种在含氨苄青霉素的培养基中。若要判断斑马鱼转基因是否成功,可在水体中添加雌激素,因为雌激素能使斑马鱼细胞产生E蛋白从而激活vtg-Luc基因重组载体在转基因斑马鱼细胞中的表达。利用-Luc基因表达出的荧光素酶催化荧光素氧化产生荧光,以此实现判断斑马鱼转基因是否成功的目的,故水体中需要添加雌激素和荧光素;
【小问3详解】
P2A序列能与vtg基因、Luc基因一起完成基因的表达(转录和翻译)过程。Luc基因载体上有一段P2A序列的意义是P2A序列产生的2A肽能将融合蛋白切割成独立的两种蛋白,有助于序列两侧的基因平衡表达成两种独立的蛋白质;
【小问4详解】
①vtg基因启动子长度约为1000碱基对,为了找到 E蛋白在启动子上的结合位点,可以用限制酶将vtg基因启动子切割成多个长度的DNA片段,将酶切片段分别与Luc基因载体连接,连接位点在Luc基因的上游(或ri与P2A序列之间),形成多种重组载体;
②将每种重组载体分别导入斑马鱼受精卵,待发育成熟后添加雌激素和荧光素后进行检测,能发出荧光的说明导入的酶切片段中含有能与E蛋白结合的序列。步骤或目的
简要操作过程
①________
从小鼠的脾脏中分离细胞毒性T细胞培养,培养液中通常加入(动物)血清,在气体环境为②_____ 的CO2培养箱中培养,筛选并建立细胞系
分组并在相同且适宜的环境条件下培养
甲组:③________
乙组:细胞毒性T细胞和IFNγ处理过的胰岛B细胞共培养
丙组:细胞毒性T细胞单独培养
实验结果的检测
检测细胞毒性T细胞激活后释放的细胞因子MIP含量
记录实验结果并处理
实验结论
④________
亲本
子代种皮颜色及比例
植株X(♀)✕野生型(♂)
红色:褐色≈1:1
植株X(♂)✕野生型(♀)
全为褐色
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