内容正文:
【赢在高考·黄金8卷】备战2025年高考生物模拟卷(北京专用)
黄金卷06
生物·参考答案
1、 选择题:本题共15小题,每小题2分,共30分。在每小题给出的四个选项中,只有一项符合题目要求。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
A
A
D
D
A
C
D
B
A
B
11
12
13
14
15
C
D
A
C
C
二、非选择题(共6题,共70分)。
16.(1) 微量 顶端优势
(2)喷施等量清水不追施Mo肥(施IAA0mg/kg,追施Mo肥 0 mg /株)
(3)提高叶绿素含量,进而提高净光合速率(或增强光反应);气孔导度上升,而胞间CO2浓度下降,提高了叶肉细胞对周围CO2的利用效率,有利于干物质的积累(或促进暗反应)
(4)下部烟叶已经基本成熟,打顶后IAA并没有对其有生长促进作用(或中上部多为幼嫩细胞,对生长素敏感;下部多为衰老细胞,对生长素比较迟钝)
(5) 种内竞争、捕食 、种间竞争、寄生 生物防治,对人类生存环境无污染(具有无公害且对环境友好的特点,达到绿色防治害虫的目的)
17.(1) 特异性/专一性 两种膜的组成成分和结构相似
(2)2
(3) 促进 不是 降解反应的最适pH为8.0 诱导(或“促进”) 敲除后转入正常B蛋白基因,c组与a、b组比较,细胞内自噬体数目恢复;敲除后转入B蛋白基因的突变基因,d组与a、b组比较,细胞内自噬体数目未恢复 脂质体与脂质体连接 与磷脂分子结合,诱导膜泡融合,促进自噬体形成
18.(1) DNA数据(基因数据) 模板 胰岛素(pdx1基因、胰高血糖素、胰岛特异性表达基因) 受精卵具有全能性 仅胰岛发出绿色荧光 1 1
(2) 显微注射 测序 36
(3)N品系斑马鱼无荧光,G品系斑马鱼胰岛发出绿色荧光
(4) DNA(核苷酸) 蛋白质工程
19.(1)下丘脑-垂体-肾上腺皮质
(2)支持
(3) 肿瘤直径≥5cm组的miR-140的表达水平显著高于直径<5cm组;miR-140高表达组患者相同时间的存活率显著低于miR-140低表达组 不能
(4)敲低/敲除K9,并加入miR-140抑制剂
(5)合理性:miR-140通过抑制K9促进肾癌发展,GC促进K9的合成,因此GC对肾癌理论上有抑制作用,风险:GC具有免疫抑制作用,使癌症发展具有不确定性:GC可能导致高血糖,对糖尿病患者不利;外源GC可能造成内分泌紊乱
20.(1) 筛选和获取 基因表达载体
(2) a c c e d
(3) 荧光蛋白 IAA蛋白降解决定子对应的DNA序列与E酶基因的融合
(4)ADE
21.(1) 染色体 模板
(2) 总蛋白 乙、丙 抗Myc
(3) 序列一、二(重复序列和寡核苷酸) 数目越多 Z蛋白可通过结合T区提高端粒酶活性,从而维持染色体端粒的长度,促进贾第虫反复传代
(4)研发抑制Z蛋白或T区活性的药物;研发抑制Z蛋白与T区结合的药物
试卷第2页,共22页
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【赢在高考·黄金8卷】备战2025年高考生物模拟卷(北京专用)
黄金卷06
(考试时间:90分钟 试卷满分:100分)
第I卷(选择题)
一、选择题:本部分共15题,每题2分,共30分。在每题列出的四个选项中,选出最符合题目要求的一项。
1.鹦鹉热又称鸟热,其病原体为鹦鹉热衣原体(属于具有细胞壁的原核生物),主要寄生在多种鸟类细胞中,偶尔由带菌动物传染给人。下列关于衣原体和其宿主细胞的叙述,正确的是( )
A.衣原体和鸟类的遗传物质中都含有脱氧核糖
B.衣原体、人体、鸟类细胞的rRNA合成都与核仁有关
C.衣原体和人体生命系统的边界分别为细胞壁和细胞膜
D.衣原体和人体细胞的生物膜系统中不同膜之间可相互转化
2.科学家研究发现,细胞内脂肪的合成与有氧呼吸过程有关,机理如下图所示。下列有关叙述正确的是( )
A.细胞内包裹脂肪的脂滴膜最可能是由单层磷脂分子构成的
B.Ca2+在线粒体内膜上调控有氧呼吸的第三阶段,进而影响脂肪的合成
C.Ca2+进入内质网腔的方式属于协助扩散
D.图示过程为细胞呼吸能为生物体供能提供了直接有力的证据
3.端粒是染色体两端特殊的DNA-蛋白质复合物。端粒长度与端粒酶的活性密切相关,端粒酶是一种RNA-蛋白质复合物,可以逆转录修复端粒,过程如图所示。下列相关叙述正确的是( )
A.在正常的人体细胞中,端粒酶的活性被明显激活
B.在癌症患者癌细胞中,端粒酶的活性被明显抑制
C.端粒酶具有逆转录酶的活性,原料X是核糖核苷酸
D.端粒缩短到一定程度会引发细胞衰老,甚至凋亡
4.无融合生殖是指不发生雌雄配子核融合的生殖方式,可应用于维持水稻等作物的杂种优势。水稻(2N,雌雄同花)的无融合生殖与等位基因A/a和基因P/p有关,含基因A的植株形成雌配子时的减数分裂I异常,导致产生的雌配子染色体数目均为2N;含基因P的植株产生的雌配子不受精而直接形成种子并发育成个体,基因A、P不影响雄配子的发育。下列相关叙述正确的是( )
A.正常有性生殖时,基因重组发生在受精作用过程中
B.基因型为Aapp的水稻植株自交所得的子代均为二倍体
C.基因型为aaPp的水稻植株自交所得的子代的基因型有3种
D.基因型为AaPp的水稻植株自交所得的子代都能维持亲代的杂种优势
5.为了让目的基因沉默(基因表达不能进行或不能完成),科学家先合成与目的基因互补的人造双链RNA,然后将该双链RNA导入可以表达目的基因的细胞内,以干扰目的基因的表达,最终达到基因沉默的效果。人造双链RNA使目的基因沉默的部分过程如图所示,其中沉默复合体是由蛋白质与人造双链RNA结合而形成的,图中mRNA被结合后,最终被酶降解。下列相关叙述错误的是( )
A.沉默复合体与DNA甲基化的作用机理相同
B.沉默复合体与核糖体的主要组成成分相同
C.④过程中存在磷酸二酯键的合成,⑥过程中存在磷酸二酯键的断裂
D.利用图中原理可治疗某些遗传病
6.渐冻症是一种传出神经元损伤疾病。研究发现,部分渐冻症患者EAAT的表达和活性均严重受损,故提出“谷氨酸毒性学说”来解释渐冻症病因。该学说对应的部分过程如图所示,其中谷氨酸是一种兴奋性递质,谷氨酸的N受体本质是一种Ca2+通道蛋白。下列叙述正确的是( )
A.突触前膜释放谷氨酸,扩散到突触后膜所在细胞内发挥作用
B.渐冻症患者的EAAT的表达和活性严重受损导致谷氨酸在突触间隙中含量减少
C.传出神经受损的可能原因是Ca2+内流过多导致细胞内渗透压升高,细胞吸水涨破
D.可通过研发促进突触前膜释放谷氨酸的药物用于治疗或减缓渐冻症的发展进程
7.铝胁迫处理导致玉米根尖生长素的积累减少,根的伸长生长受到抑制,外源施加NAA后根的生长得到显著缓解。下列叙述正确的是( )
A.生长素主要促进细胞质的分裂,细胞分裂素主要促进细胞核的分裂
B.铝胁迫下,玉米地上部分的生长素向根尖的极性运输受到抑制
C.铝胁迫处理,根的伸长生长受抑制能体现生长素低浓度促进生长、高浓度抑制生长的特点
D.外源施加植物生长调节剂NAA,可改善根系生长,效果稳定
8.希恩综合征是垂体缺血性萎缩、坏死导致的一种综合征,多由分娩时大出血或休克引起。下列说法正确的是( )
A.患者垂体缺血性萎缩、坏死属于细胞程序性死亡
B.随着病程加重,患者会出现性腺、肾上腺等萎缩
C.可以通过给患者注射促激素释放激素缓解症状
D.可以通过给患者补充碘元素避免甲状腺激素分泌不足
9.为防止鼠害,某地分别在第1~7年和第8~15年,分两个阶段对田鼠种群采取不同方式的干预,期间田鼠种群数量变化如图所示。下列叙述正确的是( )
A.种群数量上升时年龄结构均为增长型
B.第二阶段K值较第一阶段明显提高
C.干预期间田鼠种群数量呈周期性波动
D.在无人为干预时种群数量不会出现如图趋势
10.浮游动物以浮游植物、有机碎屑等为食,对环境变化敏感,可用来监测和评价水质情况。长江口及邻近海域几种主要浮游动物优势种的生态位重叠值如下表所示(对角线以下为时间生态位,对角线以上为空间生态位)。重叠值与种间生态位重叠程度呈正相关。下列叙述正确的是( )
类别
长额刺糠虾0.81
百陶箭虫0.64
背针胸刺水蚤0.48
长额刺糠虾0.88
\
0.34
0.28
百陶箭虫0.78
0.87
\
0.90
背针胸刺水蚤0.56
0.86
0.89
\
注:——表示该物种所占空间生态位宽度;----表示该物种所占时间生态位宽度
A.长额刺糠虾的时间生态位宽度小于百陶箭虫
B.背针胸刺水蚤与百陶箭虫之间的竞争最大
C.三种生物中,背针胸刺水蚤所能利用的资源相对较多
D.浮游动物间的时间生态位分化要明显高于空间生态位
11.利用微生物发酵制作酱油在我国具有悠久的历史,某企业通过发酵制作酱油的流程如图所示,米曲霉发酵时需提供营养物质并通入空气搅拌。下列说法错误的是( )
A.大豆中的蛋白质可为米曲霉的生长提供氮源,小麦中的淀粉可为米曲霉的生长提供碳源
B.米曲霉发酵时需提供营养物质并通入空气搅拌,米曲霉属于异养需氧真核生物
C.乳酸菌属于厌氧菌,无氧条件下,乳酸菌发酵可产生乳酸和CO2
D.抑制杂菌污染和繁殖是保证酱油质量的重要因素,食盐、乳酸、酒精等可抑制杂菌生长
12.卡其霉素是一种细胞毒素,对肿瘤细胞和正常细胞均具有杀伤力。抗体—药物偶联物(ADC)通过细胞毒素与单克隆抗体结合,实现了对肿瘤细胞的选择性杀伤,其作用机制如图所示。下列叙述正确的是( )
A.制备单克隆抗体时要向实验动物注射卡其霉素
B.ADC中抗体的作用是特异性识别杀伤肿瘤细胞
C.用于生产单克隆抗体的杂交瘤细胞不能传代培养
D.ADC能实现精准识别,减少对正常细胞的损伤
13.2023年11月,我国科研人员利用食蟹猴培育出世界首只胚胎干细胞高贡献的活体嵌合猴,该研究部分过程如图所示,由于供体猴胚胎干细胞在体外培养和妊娠期间高度嵌合于受体胚胎,使得后代活体嵌合猴的各种组织中,高达90%的细胞来源于供体胚胎干细胞。下列有关叙述正确的是( )
(注:GFP指表达绿色荧光标记蛋白,可监测供体干细胞的存活情况以及其在嵌合体不同组织中的分化、分布情况。)
A.具有清晰GFP信号的囊胚才能被转移至代孕雌猴体内,否则难以获得嵌合猴
B.代孕雌猴在移植嵌合囊胚前,需要饲喂含促性腺激素的饲料进行同期发情处理
C.由图可知,代孕雌猴分娩的嵌合猴体细胞中,核遗传物质的一半来源于代孕雌猴
D.图示过程中涉及动物细胞培养、体外受精、早期胚胎培养和胚胎移植等工程技术
14.双脱氧末端终止测序法(Sanger法)是第一代DNA测序方法。在4支试管中分别加入4种dNTP和1种ddNTP进行PCR,PCR产物变性后利用电泳进行分离,根据结果确定特定碱基的位置。通过该方法测定并比较某疾病患者与对照个体DNA模板链的一段碱基序列,结果如图所示。下列叙述错误的是( )
注:双脱氧核苷三磷酸(ddNTP)有ddATP、ddGTP、ddTTP、ddCTP四种;脱氧核苷三磷酸(dNTP,PCR的原料)有dATP、dGTP、dTTP、dCTP四种。在DNA聚合酶作用下,ddNTP与dNTP竞争核苷酸链延长位点,若连接上的是ddNTP,子链延伸终止;若连接上的是dNTP,子链延伸继续。
A.PCR过程中遵循碱基互补配对原则
B.沿电泳方向,核苷酸链长度逐渐减小
C.对照个体DNA模板链序列为5′-CTACCCGTGAT-3′
D.患者该段序列中某位点的碱基G突变为A
15.下列实验中不需要细胞保持活性的是( )
A.用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质流动
B.探究环境因素对光合作用强度的影响
C.观察低温诱导后植物细胞中染色体数目
D.利用胰腺腺泡细胞研究分泌蛋白的合成和运输
二、非选择题:共6题,共70分。
16.研究表明,植物激素和某些元素在调控烟草产量和质量方面发挥重要作用。 有研究者通过对打顶后烟叶叶面喷施生长素和根部追施钼肥,探讨二者交互对烤烟光合作用和其他代谢等影响 。其实验分组及结果如下表所示:
不同生长素与钼配施条件下的烤烟光合作用参数
处理
叶绿素
类胡萝卜素
净光合速率
气孔导度
胞间CO2浓度
CK(?)
0.81
0.17
16.63
0.21
283.26
T1(施IAA10mg/kg•追肥Mo肥2mg/株)
0.91
0.22
19.65
0.24
257.63
T2(施IAA10mg/kg•追肥Mo肥4mg/株)
0.91
0.20
19.50
0.29
261.20
T3(施IAA20mg/kg•追肥Mo肥2mg/株)
0.98
0.23
22.48
0.26
247.49
T4(施IAA20mg/kg•追肥Mo肥4mg/株)
1.05
0.24
22.85
0.30
209.95
(1)钼是植物必需的 (大量/微量)元素之一,植物缺钼会导致叶片黄化、光合作用降低;打顶是烟草生产过程中普遍采取的一种农艺措施,用以消除 ,调控养分再分配,提高烟叶产量和品质 。
(2)请填写表格中的CK组的处理 。
(3)本研究表明,T1 ~ T4处理不同程度地提高了烟叶净光合速率,特别是 T4 组效果更显著。请结合表中数据和光合作用的过程分析,可能的原因是 。
(4)在以上的实验中,研究者在打顶后喷施 IAA,可以显著提高中、上部烟叶色素的含量,但对下部烟叶没有明显的影响。请结合生长素的作用部位及生理作用推测可能原因是 。
(5)烟青虫、斜纹夜蛾等主要蚕食烟草叶片,对烤烟的经济价值影响较大。近年来在烟草大田释放烟青虫、斜纹夜蛾的捕食性天敌昆虫——蠋蝽,可有效防治虫害。研究者为培育蠋蝽,在室内提供烟草等植物,可以供其刺吸,还可为其提供休憩场所,更重要的是在群体饲养时可提供躲避空间,大大减少自残的比率,从而提高蠋蝽的存活率。以上叙述中涉及的所有种内和种间关系有 ;该防治方法的种类及优点是 。
17.自噬是一种真核细胞降解受损细胞器、错误折叠蛋白和病原体的正常代谢机制。我国科学家发明了一种小分子绑定化合物ATTEC,它能将自噬标记物LC3和空间结构改变的蛋白质黏在一起,形成黏附物。其过程如图1所示。
(1)ATTEC与异常蛋白的结合具有一定的 ;溶酶体膜和自噬体膜能相互转化的结构基础是 。
(2)图中异常蛋白与ATTEC和LC3结合形成黏附物,进而形成的自噬体由 层磷脂双分子层组成。
(3)网织红细胞是哺乳动物红细胞成熟过程中的一个阶段,细胞内存在大量血红蛋白,若某些血红蛋白出现错误折叠形成不正常的空间结构,则它们会被降解。科研人员检测了不同条件下错误折叠蛋白质的降解率,结果如图2。
①图2结果表明:在实验pH范围内,ATP能够 (填“促进”、“抑制”或“先促进后抑制”)蛋白质的降解;你认为参与蛋白质降解的酶 (填“是”或“不是”)溶酶体中的酸性水解酶,理由是 。
②由图3实验结果可知,敲除B蛋白基因后,b组与a组比较,细胞内自噬体数目减少,研究人员据此初步判断:B蛋白可以 自噬体的形成。根据实验结果,支持该实验结论的依据还有: 。
③为进一步研究B蛋白作用的机理,研究人员将正常B蛋白或失活的B蛋白与纳米金颗粒(能与B蛋白结合,起到标志物的作用)、脂质体(人工构建的脂双层球体)进行共同孵育,观察到图4所示结果。实验观察到正常B蛋白存在时,金颗粒聚集在 处,而失活的B蛋白存在时无此现象。试推测B蛋白的作用机理是 。
18.为验证pdx1蛋白是决定胰岛形成的最为关键的蛋白质。科研人员以斑马鱼为模式生物,先获得在胰岛区域特异性表达GFP(绿色荧光蛋白,可在荧光显微镜下观察到绿色荧光)的转基因斑马鱼(G品系斑马鱼)。特异性敲除G品系斑马鱼的pdx1基因,获得N品系斑马鱼。回答下列问题:
(1)制备G品系斑马鱼。
①获得GFP基因。方法一:可从 库中获得GFP基因的序列信息,再通过人工合成的方法获得。方法二:以含GFP基因的质粒作为 进行PCR,扩增得到大量GFP基因。
②制备重组质粒。将 基因的启动子和GFP基因相连后,再与质粒相连。
③导入受体细胞。将重组质粒导入斑马鱼的受精卵,选择受精卵为受体细胞的原因是 。
④筛选G品系斑马鱼。若在荧光显微镜下观察小鱼的各个器官时发现 ,表明成功得到G品系斑马鱼。
⑤筛选纯合G品系斑马鱼。鉴定GFP插入的位置,针对插入位点的上下游设计了引物1、2,针对GFP基因自身序列设计了引物3、4,各引物的位置如图1所示。将G品系斑马鱼相互交配,提取不同子代个体的DNA用引物1、2进行PCR并电泳,结果如图2所示。加样孔 对应的个体是纯合G品系斑马鱼。若改用引物3、4进行PCR并电泳,加样孔 对应的个体是纯合野生型斑马鱼。
(2)制备N品系斑马鱼。CRISPR-Cas9技术能特异性敲除基因。制备针对pdx1基因的CRISPR-Cas9体系,采用 的方法导入G品系斑马鱼的受精卵中。筛选获得了1个pdx1突变品系(N),PCR后进行 ,得到的序列如下图3所示(图中下划线表示替换,“-”表示缺失1个碱基)。预计突变品系N的pdx1蛋白含 个氨基酸。(已知密码子:CCU-脯氨酸;UAA、UGA和UAG为终止密码子)
(3)结果预测:荧光显微镜下观察N、G品系斑马鱼的荧光情况为 。
(4)分析与讨论:可通过构建pdx1-GFP融合蛋白实现对pdx1基因表达产物的定位。先依据pdx1-GFP融合蛋白的功能推断其氨基酸序列,进一步推断出其 序列,再通过基因工程技术获得改造蛋白。这种获得改造蛋白的技术属于 。
19.糖皮质激素(GC)具有调节糖脂代谢、抑制免疫等作用,临床可用于缓解化疗的副作用等。为评估GC对肾癌发展的作用,科研人员进行了相关实验。
(1)GC的分泌受 轴的分级调节,GC可通过促进非糖物质转化为葡萄糖(糖异生途径)来升高血糖。
(2)PGC-1为糖异生途径的关键因子,K9是一种转录激活因子。推测GC通过K9激活肝脏的糖异生途径。研究者用GC处理野生鼠和K9基因敲除的模型鼠,测定肝脏细胞相关蛋白水平(图1)。结果 (填“支持”或“不支持”)该推测。
(3)研究表明,癌症的发生常与miRNA有关,其中miR-140在肾癌细胞中的表达显著上调。研究者收集了临床上74例肾癌患者相关数据(图2),结果显示 ;此外,肾癌细胞体外培养实验表明,miR-140能够促进其增殖,据此说明miR-140是肾癌的一种促癌因子。miR-140可与K9mRNA结合而抑制其发挥作用,在上述肾癌组织样本中miR-140与K9的含量呈负相关,且肾癌组织中K9含量明显低于正常组织。据此 (填“能”或“不能”)确定K9为肾癌的抑癌因子。
(4)体外培养肾癌细胞进行实验,进一步确定了miR-140通过抑制K9而促进肾癌发展,部分结果如下表。组3的处理为 。
组号
处理
细胞数量
迁移程度
侵袭情况
1
生理盐水
+++++
+++++
+++++
2
miR-140抑制剂
++
++
++
3
?
++++
++++
++++
(5)结合本研究分析,将GC用于肾癌治疗的合理性以及可能存在的风险。
20.学习以下材料,回答(1)~(4)题。
构建“动态调控”的工程酵母菌
酿酒酵母作为极具潜力的细胞工厂,经遗传改造后被广泛的应用于生物燃料、化工产品、医药保健品等的合成,但代谢途径改变常造成细胞生长受损即存在“生长”与“生产”之间的矛盾。为解决这一矛盾,我国研究者在酿酒酵母中构建了群体密度调控的蛋白降解系统。
在酿酒酵母中表达拟南芥的细胞分裂素合成酶和细胞分裂素受体.并使细胞分裂素响应途径与酵母菌内源的Ypd1-Skn7信号转导途径结合,构建出群体密度感应系统,如图。当菌体密度增至足够高时,扩散到胞外的细胞分裂素浓度达到一定阈值,会进入细胞与受体结合,引起Skn7与特定启动子中一段重复序列(SD)结合,导致下游基因从低表达状态显著上调表达水平,通过选择适当的下游基因,实现了细胞分裂素信号的正反馈激活。研究者利用绿色荧光蛋白基因(GFP)作为报告基因进行检测,发现当酵母菌菌体数量达到一定值时,荧光强度开始随菌体数量增加而显著增强。
生长素受体与生长素(IAA)结合后,可进一步结合特定蛋白并导致特定蛋白的降解。这些特定蛋白中共同的氨基酸序列称为IAA蛋白降解决定子。研究者在酵母菌中表达生长素受体,并将IAA蛋白降解决定子与目标蛋白融合表达,构建了IAA诱导的蛋白降解系统。
法尼烯是喷气燃料的替代品。酿酒酵母可利用F酶将法尼基焦磷酸(FPP)合成为法尼烯,E酶会与F酶竞争FPP催化合成麦角固醇,麦角固醇过少时严重影响菌体数量增加。研究者将群体密度感应系统和IAA诱导的蛋白降解系统整合,使工程酵母菌生长到一定密度后,才启动E酶的降解,实现对其代谢的动态调控,提高了生产效率。
(1)研究者从拟南芥中 目的基因,构建 后再导入酿酒酵母,经检测鉴定后获得工程菌。
(2)如何通过提高细胞分裂素浓度实现其信号的正反馈激活,请选择适宜的基因和启动子填在图中。① ② ③ 基因A: 基因B:
a.持续表达下游基因的启动子
b.能结合细胞分裂素的启动子
c.含有SD的启动子
d.细胞分裂素合成酶基因
e.细胞分裂素受体基因
(3)为将群体密度感应系统和IAA诱导的蛋白降解系统整合入酿酒酵母,从而解决法尼烯生产中的问题,一方面需要将群体密度感应系统中的 基因替换为IAA合成酶基因,一方面还需导入 基因替换酵母菌内源的E酶基因。
(4)综合所学知识和文中信息,以下说法正确的是____。
A.利用酿酒酵母工业生产法尼烯涉及发酵工程和基因工程技术
B.文中的两个系统均属于转录水平的代谢调控手段
C.工程菌大量增殖后,细胞分裂素合成多,IAA合成少,利于F酶催化FPP合成法尼烯
D.通过引入两个系统,实现了工程菌生长和生产的平衡,有利于提高法尼烯生产效率
E.该策略也可推广至酿酒酵母多种代谢途径的调控,应用前景广阔
21.贾第虫是寄生于人畜肠道内的单细胞动物,能依靠端粒酶维持端粒长度,反复传代呈现“永生化”。
(1)端粒是 两端的DNA—蛋白质复合体,正常情况下会随细胞分裂次数增加而逐渐截短,最终损伤端粒内侧正常基因,使细胞活动趋于异常。贾第虫端粒酶由RNA和逆转录酶组成,能以RNA为 催化合成新的端粒DNA序列,T区是逆转录酶的RNA结合功能域。
(2)研究者筛选出多种能与T区结合的蛋白,其中蛋白Z为贾第虫特有。通过图1所示实验进行验证(Myc和HA是已知短肽)。
①为验证各组动物细胞均表达了相应的融合基因,可对 进行电泳后,做抗原—抗体杂交检测。
②通过比较 两组的 抗体的检测结果证实T区与蛋白Z能够结合。
(3)研究者根据蛋白Z的基因序列设计核酶基因表达载体转染贾第虫,核酶可特异性结合并剪切Z基因的mRNA。检测贾第虫体内端粒酶活性,结果如图2。
①端粒酶活性检测的原理是:端粒酶可将重复序列—(TTAGGG)连续加到寡核苷酸序列二(AATCCGTCGAGAGTT)的3'末端合成端粒DNA序列;根据 设计引物对端粒DNA序列进行PCR扩增,电泳检测产物;端粒酶活性越大,电泳条带 。
②检测还发现:随着培养时间的延长,转基因贾第虫的端粒缩短而对照组无明显变化,对照组贾第虫数量显著增加而转基因贾第虫数量无明显变化。结合图2结果,解释贾第虫“永生化”的原因 。
(4)基于上述实验,提出一个研发贾第虫病特异性药物的方向 。
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(考试时间:90分钟 试卷满分:100分)
第I卷(选择题)
一、选择题:本部分共15题,每题2分,共30分。在每题列出的四个选项中,选出最符合题目要求的一项。
1.鹦鹉热又称鸟热,其病原体为鹦鹉热衣原体(属于具有细胞壁的原核生物),主要寄生在多种鸟类细胞中,偶尔由带菌动物传染给人。下列关于衣原体和其宿主细胞的叙述,正确的是( )
A.衣原体和鸟类的遗传物质中都含有脱氧核糖
B.衣原体、人体、鸟类细胞的rRNA合成都与核仁有关
C.衣原体和人体生命系统的边界分别为细胞壁和细胞膜
D.衣原体和人体细胞的生物膜系统中不同膜之间可相互转化
【答案】A
【分析】由原核细胞构成的生物叫原核生物,由真核细胞构成的生物叫真核生物;原核细胞与真核细胞相比,最大的区别是原核细胞没有被核膜包被的成形的细胞核,没有核膜、核仁和染色体,原核细胞只有核糖体一种细胞器,但原核生物含有细胞膜、细胞质等结构,也含有核酸和蛋白质等物质。
【详解】A、衣原体和鸟类的遗传物质都是DNA,DNA中含有脱氧核糖,A正确;
B、衣原体是原核细胞,细胞中没有细胞核,不具有核仁,表明衣原体细胞的rRNA合成与核仁无关,B错误;
C、衣原体、人体、鸟类都是细胞生物,细胞生命系统的边界均为细胞膜,C错误;
D、真核细胞才具有生物膜系统,衣原体是原核生物,不具有生物膜系统,D错误。
故选A。
2.科学家研究发现,细胞内脂肪的合成与有氧呼吸过程有关,机理如下图所示。下列有关叙述正确的是( )
A.细胞内包裹脂肪的脂滴膜最可能是由单层磷脂分子构成的
B.Ca2+在线粒体内膜上调控有氧呼吸的第三阶段,进而影响脂肪的合成
C.Ca2+进入内质网腔的方式属于协助扩散
D.图示过程为细胞呼吸能为生物体供能提供了直接有力的证据
【答案】A
【分析】1、由图可知,Ca2+在载体蛋白协助下进入内质网,该过程消耗ATP水解释放的能量,是主动运输的方式;
2、有氧呼吸分为三个阶段:第一阶段是葡萄糖酵解形成丙酮酸和还原氢,同时产生少量的ATP,该过程发生在细胞质基质中,第二阶段是丙酮酸和水反应产生二氧化碳和还原氢,同时也产生少量的ATP,该过程发生在线粒体基质中,第三阶段是还原氢与氧气在线粒体内膜上结合形成水,同时释放出大量的能量。
【详解】A、根据磷脂分子的特点,头部亲水,尾部疏水,包裹脂肪的应该是尾部朝向内侧的单层磷脂分子围成的膜结构,A正确;
B、Ca2+在线粒体基质发挥作用,调控的是有氧呼吸的第二阶段,B错误;
C、由图可知,Ca2+进入内质网腔的方式需要转运蛋白的协助,还需要ATP提供能量,是主动运输,C错误;
D、细胞呼吸除了为生物体供能,还是生物体代谢的枢纽,图示过程为细胞呼吸作为生物体代谢的枢纽提供了有力的证据,D错误。
故选A。
3.端粒是染色体两端特殊的DNA-蛋白质复合物。端粒长度与端粒酶的活性密切相关,端粒酶是一种RNA-蛋白质复合物,可以逆转录修复端粒,过程如图所示。下列相关叙述正确的是( )
A.在正常的人体细胞中,端粒酶的活性被明显激活
B.在癌症患者癌细胞中,端粒酶的活性被明显抑制
C.端粒酶具有逆转录酶的活性,原料X是核糖核苷酸
D.端粒缩短到一定程度会引发细胞衰老,甚至凋亡
【答案】D
【分析】“端粒是染色体两端特殊的DNA序列,其长度随细胞分裂次数增加而缩短,当短到一定程度时,端粒内侧的正常基因会受到损伤,导致细胞衰老。而端粒长度的维持与端粒酶的活性有关”,说明细胞能够保持分裂的原因是端粒酶保持活性。
【详解】A、正常细胞分裂次数是有限的,所以端粒不会修复,端粒酶的活性是被严格抑制的,A错误;
B、癌细胞无限增殖,细胞中端粒酶的活性会被明显激活的,B错误;
C、图中的端粒酶具有逆转录酶的活性,逆转录是以RNA为模板合成DNA的过程原料X是四种脱氧核苷酸,C错误;
D、端粒缩短到一定程度会引发细胞衰老,严重时会导致细胞凋亡,D正确。
故选D。
4.无融合生殖是指不发生雌雄配子核融合的生殖方式,可应用于维持水稻等作物的杂种优势。水稻(2N,雌雄同花)的无融合生殖与等位基因A/a和基因P/p有关,含基因A的植株形成雌配子时的减数分裂I异常,导致产生的雌配子染色体数目均为2N;含基因P的植株产生的雌配子不受精而直接形成种子并发育成个体,基因A、P不影响雄配子的发育。下列相关叙述正确的是( )
A.正常有性生殖时,基因重组发生在受精作用过程中
B.基因型为Aapp的水稻植株自交所得的子代均为二倍体
C.基因型为aaPp的水稻植株自交所得的子代的基因型有3种
D.基因型为AaPp的水稻植株自交所得的子代都能维持亲代的杂种优势
【答案】D
【分析】题意分析,雄配子的发育不受基因A、P的影响,而基因A、P影响雌配子的形成,从而可以使子代保持母本基因型。
【详解】A、正常有性生殖时,基因重组通常发生在减数分裂I过程中,A错误;
B、基因型为Aapp的水稻植株产生的雌配子含2个染色体组,雄配子正常,含1个染色体组,故自交所得的子代均为三倍体,B错误;
C、据题意可知,基因型为aaPp的水稻植株产生的雌配子不受精,其自交所得的子代的基因型有2种,即aP、ap,C错误;
D、基因型为AaPp的水稻植株产生的雌配子为AaPp,且雌配子不受精而直接形成种子并发育成个体,故自交所得的子代的基因型都为AaPp,能维持亲代的杂种优势,D正确。
故选D。
5.为了让目的基因沉默(基因表达不能进行或不能完成),科学家先合成与目的基因互补的人造双链RNA,然后将该双链RNA导入可以表达目的基因的细胞内,以干扰目的基因的表达,最终达到基因沉默的效果。人造双链RNA使目的基因沉默的部分过程如图所示,其中沉默复合体是由蛋白质与人造双链RNA结合而形成的,图中mRNA被结合后,最终被酶降解。下列相关叙述错误的是( )
A.沉默复合体与DNA甲基化的作用机理相同
B.沉默复合体与核糖体的主要组成成分相同
C.④过程中存在磷酸二酯键的合成,⑥过程中存在磷酸二酯键的断裂
D.利用图中原理可治疗某些遗传病
【答案】A
【分析】1、合成与目的基因互补的人造双链RNA,然后将该双链RNA导入目的基因可以表达的细胞内,以干扰目的基因的表达,最终达到基因沉默的效果。
2、基因的表达包括转录核翻译两个过程。转录是指以DNA的一条链为模板,按照碱基互补配对原则,合成RNA的过程。翻译是指以mRNA为模板,合成具有一定氨基酸排列顺序的蛋白质的过程。
【详解】A、沉默复合体影响mRNA分子,影响翻译过程;DNA甲基化会影响转录过程,两者的作用机理不同,A错误;
B、沉默复合体与核糖体的主要组成成分都是RNA和蛋白质,B正确;
C、④过程是转录过程,该过程中存在磷酸二酯键的合成,⑥过程中mRNA被降解,存在磷酸二酯键的断裂,C正确;
D、利用图中原理可使致病基因沉默,该原理可应用于某些遗传病的治疗,D正确。
故选A。
6.渐冻症是一种传出神经元损伤疾病。研究发现,部分渐冻症患者EAAT的表达和活性均严重受损,故提出“谷氨酸毒性学说”来解释渐冻症病因。该学说对应的部分过程如图所示,其中谷氨酸是一种兴奋性递质,谷氨酸的N受体本质是一种Ca2+通道蛋白。下列叙述正确的是( )
A.突触前膜释放谷氨酸,扩散到突触后膜所在细胞内发挥作用
B.渐冻症患者的EAAT的表达和活性严重受损导致谷氨酸在突触间隙中含量减少
C.传出神经受损的可能原因是Ca2+内流过多导致细胞内渗透压升高,细胞吸水涨破
D.可通过研发促进突触前膜释放谷氨酸的药物用于治疗或减缓渐冻症的发展进程
【答案】C
【分析】1、兴奋在神经元之间的传递:(1)神经元之间的兴奋传递就是通过突触实现的。突触:包括突触前膜、突触间隙、突触后膜。(2)兴奋的传递方向:由于神经递质只存在于突触小体的突触小泡内,所以兴奋在神经元之间(即在突触处)的传递是单向的,只能是:突触前膜→突触间隙→突触后膜(上个神经元的轴突→下个神经元的细胞体或树突)。(3)传递形式:电信号→化学信号→电信号。
2、由图可见,突触前膜释放谷氨酸,扩散到突触后膜,与突触后膜上的受体结合,Ca2+通道打开,Ca2+内流。谷氨酸作用后可通过突触前膜和胶质细胞的EAAT转运进细胞。渐冻症患者EAAT的表达和活性均严重受损,谷氨酸转移受阻,导致突触间隙中谷氨酸含量增加。
【详解】A、突触前膜释放谷氨酸,扩散到突触后膜,不会进入突触后膜所在细胞内,A错误;
B、渐冻症患者的EAAT的表达和活性严重受损导致谷氨酸在突触间隙中含量增加,B错误;
C、渐冻症是一种传出神经元损伤疾病,传出神经受损的可能原因是Ca2+内流过多,导致细胞内渗透压升高,细胞吸水涨破,C正确;
D、可通过研发抑制突触前膜释放谷氨酸的药物用于治疗或减缓渐冻症的发展进程,D错误。
故选C。
7.铝胁迫处理导致玉米根尖生长素的积累减少,根的伸长生长受到抑制,外源施加NAA后根的生长得到显著缓解。下列叙述正确的是( )
A.生长素主要促进细胞质的分裂,细胞分裂素主要促进细胞核的分裂
B.铝胁迫下,玉米地上部分的生长素向根尖的极性运输受到抑制
C.铝胁迫处理,根的伸长生长受抑制能体现生长素低浓度促进生长、高浓度抑制生长的特点
D.外源施加植物生长调节剂NAA,可改善根系生长,效果稳定
【答案】D
【分析】在植物的生长发育和适应环境变化的过程中,某种激素的含量会发生变化;同时,各种植物激素并不是孤立地起作用,而是多种激素共同调控植物的生长发育和对环境的适应。例如,生长素主要促进细胞核的分裂,而细胞分裂素主要促进细胞质的分裂,二者协调促进细胞分裂的完成,表现出协同作用。
【详解】A、生长素主要促进细胞核的分裂,细胞分裂素主要促进细胞质的分裂,A错误;
B、分析题意,铝胁迫处理导致玉米根尖生长素的积累减少,据此推测铝胁迫处理可能促进生长素在根尖的极性运输,导致玉米根尖生长素的积累减少,B错误;
C、铝胁迫处理导致玉米根尖生长素的积累减少,根的伸长生长受到抑制,不能体现生长素低浓度促进生长、高浓度抑制生长的特点,C错误;
D、外源施加植物生长调节剂NAA,具有原料广泛、容易合成、效果稳定的特点,可改善根系生长,D正确。
故选D。
8.希恩综合征是垂体缺血性萎缩、坏死导致的一种综合征,多由分娩时大出血或休克引起。下列说法正确的是( )
A.患者垂体缺血性萎缩、坏死属于细胞程序性死亡
B.随着病程加重,患者会出现性腺、肾上腺等萎缩
C.可以通过给患者注射促激素释放激素缓解症状
D.可以通过给患者补充碘元素避免甲状腺激素分泌不足
【答案】B
【分析】下丘脑分泌促甲状腺激素释放激素作用于垂体,垂体分泌促甲状腺激素作用于甲状腺,甲状腺分泌甲状腺激素。
【详解】A、细胞程序性死亡是细胞凋亡,细胞坏死不属于细胞凋亡,A错误;
B、垂体缺血性萎缩、坏死会导致促性腺激素等缺乏,因此随着病程加重,患者会出现性腺、肾上腺等萎缩,B正确;
C、垂体坏死,注射促激素释放激素无法作用于靶器官,C错误;
D、垂体坏死,缺乏促甲状腺激素,因此补碘无法避免甲状腺激素分泌不足,D错误。
故选B。
9.为防止鼠害,某地分别在第1~7年和第8~15年,分两个阶段对田鼠种群采取不同方式的干预,期间田鼠种群数量变化如图所示。下列叙述正确的是( )
A.种群数量上升时年龄结构均为增长型
B.第二阶段K值较第一阶段明显提高
C.干预期间田鼠种群数量呈周期性波动
D.在无人为干预时种群数量不会出现如图趋势
【答案】A
【分析】种群的数量特征包括种群密度、出生率和死亡率、迁入率和迁出率、年龄结构和性别比例。
1、种群密度是指在单位面积或体积中的个体数,是种群最基本的数量特征;
2、出生率和死亡率分别是单位时间内新产生或死亡的个体数目占该种群个体总数的比率,它们是决定种群大小和种群密度的重要因素;
3、迁入率和迁出率则是指单位时间内迁入或迁出的个体占该种群个体总数的比率,也是影响种群大小和密度的因素;
4、年龄结构是指一个种群中各年龄期的个体数目的比例,可以预测种群数量的变化趋势;
5、性别比例是指种群中雌雄个体数目的比例,在一定程度上影响种群密度
【详解】A、种群数量上升时,意味着幼年个体数量较多,老年个体数量相对较少,年龄结构为增长型,A正确;
B、K值是环境容纳量,从图中可以看出第二阶段的种群数量的最大值(类似K值)较第一阶段并没有明显提高,B错误;
C、从图中可以看出干预期间田鼠种群数量并没有呈现出周期性波动的规律,C错误;
D、在无人为干预时,由于环境等多种因素的影响,种群数量也可能会出现类似的波动趋势,D错误。
故选A。
10.浮游动物以浮游植物、有机碎屑等为食,对环境变化敏感,可用来监测和评价水质情况。长江口及邻近海域几种主要浮游动物优势种的生态位重叠值如下表所示(对角线以下为时间生态位,对角线以上为空间生态位)。重叠值与种间生态位重叠程度呈正相关。下列叙述正确的是( )
类别
长额刺糠虾0.81
百陶箭虫0.64
背针胸刺水蚤0.48
长额刺糠虾0.88
\
0.34
0.28
百陶箭虫0.78
0.87
\
0.90
背针胸刺水蚤0.56
0.86
0.89
\
注:——表示该物种所占空间生态位宽度;----表示该物种所占时间生态位宽度
A.长额刺糠虾的时间生态位宽度小于百陶箭虫
B.背针胸刺水蚤与百陶箭虫之间的竞争最大
C.三种生物中,背针胸刺水蚤所能利用的资源相对较多
D.浮游动物间的时间生态位分化要明显高于空间生态位
【答案】B
【分析】生态位:一个物种在群落中的地位或作用,包括所处的空间位置,占用资源的情况,以及与其他物种的关系等,称为这个物种的生态位。群落中的每种生物都占据着相对稳定的生态位,有利于不同生物充分利用环境资源,是群落中物种之间及生物与环境之间协同进化的结果。
【详解】A、长额刺糠虾的时间生态位宽度0.88,百陶箭虫的时间生态位宽,0.78,长额刺糠虾的时间生态位宽度大于百陶箭虫,A错误;
B、背针胸刺水蚤与百陶箭虫之间的生态位重叠值是0.89、0.90,竞争最大,B正确;
C、长额刺糠虾的时间生态位宽度0.88,空间生态位宽度0.81,利用的资源相对较多,C错误;
D、浮游动物间的时间生态位的重叠明显高于空间生态位,说明时间生态位分化低于空间生态位,D错误。
故选B。
11.利用微生物发酵制作酱油在我国具有悠久的历史,某企业通过发酵制作酱油的流程如图所示,米曲霉发酵时需提供营养物质并通入空气搅拌。下列说法错误的是( )
A.大豆中的蛋白质可为米曲霉的生长提供氮源,小麦中的淀粉可为米曲霉的生长提供碳源
B.米曲霉发酵时需提供营养物质并通入空气搅拌,米曲霉属于异养需氧真核生物
C.乳酸菌属于厌氧菌,无氧条件下,乳酸菌发酵可产生乳酸和CO2
D.抑制杂菌污染和繁殖是保证酱油质量的重要因素,食盐、乳酸、酒精等可抑制杂菌生长
【答案】C
【分析】题图分析,酿造酱油主要利用的是米曲霉,能够产生蛋白酶和脂肪酶,将蛋白质和脂肪分别水解成小分子的肽和氨基酸、甘油和脂肪酸。
【详解】A、大豆中含有丰富的蛋白质,可为微生物的生长繁殖提供氮源,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、米曲霉发酵时需提供营养物质并通入空气搅拌,米曲霉属于异养需氧的生物,霉菌属于真核生物,B正确;
C、乳酸菌属于厌氧菌,无氧条件下,乳酸菌发酵可产生乳酸,但不能产生CO2,C错误;
D、抑制杂菌污染和繁殖是保证酱油质量的重要因素,在发酵池中酵母菌产生的酒精能抑制杂菌的生长,乳酸菌产生的乳酸使发酵液呈酸性也能抑制杂菌的生长,同时往发酵池中添加的食盐也能抑制杂菌的生长,D正确。
故选C。
12.卡其霉素是一种细胞毒素,对肿瘤细胞和正常细胞均具有杀伤力。抗体—药物偶联物(ADC)通过细胞毒素与单克隆抗体结合,实现了对肿瘤细胞的选择性杀伤,其作用机制如图所示。下列叙述正确的是( )
A.制备单克隆抗体时要向实验动物注射卡其霉素
B.ADC中抗体的作用是特异性识别杀伤肿瘤细胞
C.用于生产单克隆抗体的杂交瘤细胞不能传代培养
D.ADC能实现精准识别,减少对正常细胞的损伤
【答案】D
【分析】据图分析:抗体与靶细胞膜上的特异性受体结合通过胞吞的方式把药物(细胞毒素)一并带进靶细胞,引起靶细胞溶酶体膜的破裂,最后导致细胞凋亡,实现了对肿瘤细胞的选择性杀伤。
【详解】A、制备单克隆抗体时不需要向实验动物注射细胞毒素,而是注射目标抗原,以刺激动物体内产生特异性抗体,A错误;
B、在ADC中,抗体的主要作用是特异性识别和结合肿瘤细胞,而不是杀伤细胞,B错误;
C、杂交瘤细胞可以进行传代培养,是产生单克隆抗体的关键,C错误;
D、抗体-药物偶联物(ADC)通过抗体的特异性识别功能,可以精确地靶向结合肿瘤细胞,从而减少对正常细胞的损伤,D正确。
故选D。
13.2023年11月,我国科研人员利用食蟹猴培育出世界首只胚胎干细胞高贡献的活体嵌合猴,该研究部分过程如图所示,由于供体猴胚胎干细胞在体外培养和妊娠期间高度嵌合于受体胚胎,使得后代活体嵌合猴的各种组织中,高达90%的细胞来源于供体胚胎干细胞。下列有关叙述正确的是( )
(注:GFP指表达绿色荧光标记蛋白,可监测供体干细胞的存活情况以及其在嵌合体不同组织中的分化、分布情况。)
A.具有清晰GFP信号的囊胚才能被转移至代孕雌猴体内,否则难以获得嵌合猴
B.代孕雌猴在移植嵌合囊胚前,需要饲喂含促性腺激素的饲料进行同期发情处理
C.由图可知,代孕雌猴分娩的嵌合猴体细胞中,核遗传物质的一半来源于代孕雌猴
D.图示过程中涉及动物细胞培养、体外受精、早期胚胎培养和胚胎移植等工程技术
【答案】A
【分析】胚胎干细胞(简称ES细胞)存在于早期胚胎中,具有分化为成年动物体内的任何一种类型的细胞,并进一步形成机体的所有组织和器官甚至个体的潜能。
【详解】A、具有清晰GFP信号的囊胚,说明此囊胚被成功导入供体猴ES细胞,才能被转移至代孕雌猴体内,否则难以获得嵌合猴,A正确;
B、代孕雌猴在移植嵌合囊胚前,需要饲喂含促孕激素的饲料进行同期发情处理,而不是促性腺激素,B错误;
C、据图可知,代孕雌猴分娩的嵌合猴体细胞中既有供体猴的细胞、也有受体猴的细胞,故细胞中的核遗传物质源于受体猴或源于供体猴,C错误;
D、据图可知,图示过程没有涉及体外受精技术,D错误。
故选A。
14.双脱氧末端终止测序法(Sanger法)是第一代DNA测序方法。在4支试管中分别加入4种dNTP和1种ddNTP进行PCR,PCR产物变性后利用电泳进行分离,根据结果确定特定碱基的位置。通过该方法测定并比较某疾病患者与对照个体DNA模板链的一段碱基序列,结果如图所示。下列叙述错误的是( )
注:双脱氧核苷三磷酸(ddNTP)有ddATP、ddGTP、ddTTP、ddCTP四种;脱氧核苷三磷酸(dNTP,PCR的原料)有dATP、dGTP、dTTP、dCTP四种。在DNA聚合酶作用下,ddNTP与dNTP竞争核苷酸链延长位点,若连接上的是ddNTP,子链延伸终止;若连接上的是dNTP,子链延伸继续。
A.PCR过程中遵循碱基互补配对原则
B.沿电泳方向,核苷酸链长度逐渐减小
C.对照个体DNA模板链序列为5′-CTACCCGTGAT-3′
D.患者该段序列中某位点的碱基G突变为A
【答案】C
【分析】PCR技术:(1)概念:PCR全称为聚合酶链式反应,是一项在生物体外复制特定DNA的核酸合成技术。(2)原理:DNA复制。(3)前提条件:要有一段已知目的基因的核苷酸序以便合成一对引物。(4)条件:模板DNA、四种脱氧核苷酸、一对引物、热稳定DNA聚合酶(Taq酶)。(5)过程:①高温变性:DNA解旋过程(PCR扩增中双链DNA解开不需要解旋酶,高温条件下氢键可自动解开);低温复性:引物结合到互补链DNA上;③中温延伸:合成子链。
【详解】A、PCR是一项体外扩增DNA的技术,其原理是DNA复制,PCR过程中遵循碱基互补配对原则,A正确;
B、电泳时,产物的片段越大,迁移速率越慢,故据图可知沿电泳方向,核苷酸链长度逐渐减小,B正确;
C、依据分析中双脱氧测序法的原理,可以确定每个泳道中的条带(DNA片段)的3'终端的碱基,如+ddATP的泳道中出现的条带(DNA片段)的3'终端碱基就是A。另外由于每个片段的起始点相同,但终止点不同,因此可以通过比较片段的长度来确定DNA序列中每个位置上的碱基;图示电泳方向为从上→下,即对应的DNA片段为长→短,则对应的DNA测序结果为3'→5',如对照个体的电泳结果最短的条带为+ddCTP泳道组的条带,则说明该DNA片段5'端第一个碱基为C;因此对照个体的测序结果为5'-CTACCCGTGAT-3',对照个体DNA模板链序列与之互补配对,为5'-ATCACGGGTAG-3',C错误;
D、对比患者和对照个体的测序结果可知,患者该段序列中某位点的碱基C突变为T,由于C-G、T-A配对,则患者该段序列中某位点的碱基G突变为A,D正确。
故选C。
15.下列实验中不需要细胞保持活性的是( )
A.用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质流动
B.探究环境因素对光合作用强度的影响
C.观察低温诱导后植物细胞中染色体数目
D.利用胰腺腺泡细胞研究分泌蛋白的合成和运输
【答案】C
【分析】在生物学实验中,有不少实验需要保持细胞活性,如观察细胞质壁分离及复原实验、探究细胞核功能的实验等,还有不需要保持细胞活性,如观察植物细胞有丝分裂实验、低温诱导染色体数目加倍实验等。
【详解】A、活细胞的细胞质和叶绿体才会发生流动,因此用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质流动需要保持细胞的活性,A错误;
B、活的植物体才能进行光合作用,因此探究环境因素对光合作用强度的影响需要细胞保持活性,B错误;
C、观察低温处理后细胞中染色体数目,已经经过解离处理(细胞已经死亡),不需要保持活性,C正确;
D、活细胞才能合成和分泌蛋白质,因此利用胰腺腺泡细胞研究分泌蛋白的合成和运输需要细胞保持活性,D错误。
故选C。
二、非选择题:共6题,共70分。
16.研究表明,植物激素和某些元素在调控烟草产量和质量方面发挥重要作用。 有研究者通过对打顶后烟叶叶面喷施生长素和根部追施钼肥,探讨二者交互对烤烟光合作用和其他代谢等影响 。其实验分组及结果如下表所示:
不同生长素与钼配施条件下的烤烟光合作用参数
处理
叶绿素
类胡萝卜素
净光合速率
气孔导度
胞间CO2浓度
CK(?)
0.81
0.17
16.63
0.21
283.26
T1(施IAA10mg/kg•追肥Mo肥2mg/株)
0.91
0.22
19.65
0.24
257.63
T2(施IAA10mg/kg•追肥Mo肥4mg/株)
0.91
0.20
19.50
0.29
261.20
T3(施IAA20mg/kg•追肥Mo肥2mg/株)
0.98
0.23
22.48
0.26
247.49
T4(施IAA20mg/kg•追肥Mo肥4mg/株)
1.05
0.24
22.85
0.30
209.95
(1)钼是植物必需的 (大量/微量)元素之一,植物缺钼会导致叶片黄化、光合作用降低;打顶是烟草生产过程中普遍采取的一种农艺措施,用以消除 ,调控养分再分配,提高烟叶产量和品质 。
(2)请填写表格中的CK组的处理 。
(3)本研究表明,T1 ~ T4处理不同程度地提高了烟叶净光合速率,特别是 T4 组效果更显著。请结合表中数据和光合作用的过程分析,可能的原因是 。
(4)在以上的实验中,研究者在打顶后喷施 IAA,可以显著提高中、上部烟叶色素的含量,但对下部烟叶没有明显的影响。请结合生长素的作用部位及生理作用推测可能原因是 。
(5)烟青虫、斜纹夜蛾等主要蚕食烟草叶片,对烤烟的经济价值影响较大。近年来在烟草大田释放烟青虫、斜纹夜蛾的捕食性天敌昆虫——蠋蝽,可有效防治虫害。研究者为培育蠋蝽,在室内提供烟草等植物,可以供其刺吸,还可为其提供休憩场所,更重要的是在群体饲养时可提供躲避空间,大大减少自残的比率,从而提高蠋蝽的存活率。以上叙述中涉及的所有种内和种间关系有 ;该防治方法的种类及优点是 。
【答案】(1) 微量 顶端优势
(2)喷施等量清水不追施Mo肥(施IAA0mg/kg,追施Mo肥 0 mg /株)
(3)提高叶绿素含量,进而提高净光合速率(或增强光反应);气孔导度上升,而胞间CO2浓度下降,提高了叶肉细胞对周围CO2的利用效率,有利于干物质的积累(或促进暗反应)
(4)下部烟叶已经基本成熟,打顶后IAA并没有对其有生长促进作用(或中上部多为幼嫩细胞,对生长素敏感;下部多为衰老细胞,对生长素比较迟钝)
(5) 种内竞争、捕食 、种间竞争、寄生 生物防治,对人类生存环境无污染(具有无公害且对环境友好的特点,达到绿色防治害虫的目的)
【详解】(1)钼是植物生长和发育中必需的微量元素。打顶的主要目的是去除烟草植株的顶端优势,这样可以使养分更多地流向烟草叶片,促进叶片的长宽度增大,鲜烟叶重量也增加。
(2)CK组作为空白对照组,不需要特别处理,应该喷施等量清水不追施Mo肥(施IAA0mg/kg,追施Mo肥 0 mg /株)。
(3)T1 ~ T4处理后叶绿素含量提高,进而提高净光合速率(或增强光反应);气孔导度上升,而胞间CO2浓度下降,提高了叶肉细胞对周围CO2的利用效率,有利于干物质的积累(或促进暗反应)。
(4)打顶后喷施 IAA,可以显著提高中、上部烟叶色素的含量,但对下部烟叶没有明显的影响,应该是下部烟叶已经基本成熟,打顶后IAA并没有对其有生长促进作用,或者中上部多为幼嫩细胞,对生长素敏感;下部多为衰老细胞,对生长素比较迟钝。
(5)烟青虫和斜纹夜蛾可能会在烟草田中竞争有限的烟草叶片资源,这是种间竞争。各物种种内会存在竞争关系。蠋蝽捕食烟青虫、斜纹夜蛾,存在捕食关系;烟青虫和斜纹夜蛾的生命周期会受到寄生昆虫的影响。因此叙述中涉及的所有种内和种间关系有种内竞争、捕食 、种间竞争、寄生。烟草大田释放烟青虫、斜纹夜蛾的捕食性天敌属于生物防治,对人类生存环境无污染,具有无公害且对环境友好的特点,达到绿色防治害虫的目的。
17.自噬是一种真核细胞降解受损细胞器、错误折叠蛋白和病原体的正常代谢机制。我国科学家发明了一种小分子绑定化合物ATTEC,它能将自噬标记物LC3和空间结构改变的蛋白质黏在一起,形成黏附物。其过程如图1所示。
(1)ATTEC与异常蛋白的结合具有一定的 ;溶酶体膜和自噬体膜能相互转化的结构基础是 。
(2)图中异常蛋白与ATTEC和LC3结合形成黏附物,进而形成的自噬体由 层磷脂双分子层组成。
(3)网织红细胞是哺乳动物红细胞成熟过程中的一个阶段,细胞内存在大量血红蛋白,若某些血红蛋白出现错误折叠形成不正常的空间结构,则它们会被降解。科研人员检测了不同条件下错误折叠蛋白质的降解率,结果如图2。
①图2结果表明:在实验pH范围内,ATP能够 (填“促进”、“抑制”或“先促进后抑制”)蛋白质的降解;你认为参与蛋白质降解的酶 (填“是”或“不是”)溶酶体中的酸性水解酶,理由是 。
②由图3实验结果可知,敲除B蛋白基因后,b组与a组比较,细胞内自噬体数目减少,研究人员据此初步判断:B蛋白可以 自噬体的形成。根据实验结果,支持该实验结论的依据还有: 。
③为进一步研究B蛋白作用的机理,研究人员将正常B蛋白或失活的B蛋白与纳米金颗粒(能与B蛋白结合,起到标志物的作用)、脂质体(人工构建的脂双层球体)进行共同孵育,观察到图4所示结果。实验观察到正常B蛋白存在时,金颗粒聚集在 处,而失活的B蛋白存在时无此现象。试推测B蛋白的作用机理是 。
【答案】(1) 特异性/专一性 两种膜的组成成分和结构相似
(2)2
(3) 促进 不是 降解反应的最适pH为8.0 诱导(或“促进”) 敲除后转入正常B蛋白基因,c组与a、b组比较,细胞内自噬体数目恢复;敲除后转入B蛋白基因的突变基因,d组与a、b组比较,细胞内自噬体数目未恢复 脂质体与脂质体连接 与磷脂分子结合,诱导膜泡融合,促进自噬体形成
【分析】由图可知,ATTEC可以和LC3结合到异常蛋白,而不能和正常蛋白结合,结合异常蛋白后会被内质网包围形成自噬体,自噬体与溶酶体结合,通过溶酶体中的酶将异常蛋白降解。
【详解】(1)ATTEC能将自噬标记物LC3和空间结构改变的蛋白质黏在一起,形成黏附物,由此可知,ATTEC与异常蛋白的结合具有一定的专一性。溶酶体膜和自噬体膜的组成成分和结构相似,故这两种膜能够相互转化。
(2)由图1可知,该自噬体是由2层生物膜包裹而成,因此形成的自噬体由2层磷脂双分子层组成。
(3)①图2中加入ATP后蛋白质降解速率提高,说明ATP能够促进蛋白质的降解。据图可知,pH为8.0时,蛋白质降解速率最高,呈碱性。反应中的酶如果是溶酶体中的酸性水解酶,则会失活,所以该酶不是溶酶体中的酸性水解酶。
②结合前面的分析可知:B蛋白可以诱导自噬体的形成,依据从两个方面分析如下:①敲除后转入正常B蛋白基因,c组与a、b组比较,细胞内自噬体数目恢复;②敲除后转入B蛋白基因的突变基因,d组与a、b组比较,细胞内自噬体数目未恢复。
③将正常B蛋白或失活的B蛋白与纳米金颗粒(能与B蛋白结合)、脂质体(人工构建的脂双层球体)进行共孵育,一段时间后观察到:实验观察到正常B蛋白存在时,金颗粒聚集在脂质体与脂质体连接处,而失活的B蛋白存在时无此现象。由此推测B蛋白的作用机理是与磷脂分子结合,诱导膜泡融合,促进自噬体形成。
18.为验证pdx1蛋白是决定胰岛形成的最为关键的蛋白质。科研人员以斑马鱼为模式生物,先获得在胰岛区域特异性表达GFP(绿色荧光蛋白,可在荧光显微镜下观察到绿色荧光)的转基因斑马鱼(G品系斑马鱼)。特异性敲除G品系斑马鱼的pdx1基因,获得N品系斑马鱼。回答下列问题:
(1)制备G品系斑马鱼。
①获得GFP基因。方法一:可从 库中获得GFP基因的序列信息,再通过人工合成的方法获得。方法二:以含GFP基因的质粒作为 进行PCR,扩增得到大量GFP基因。
②制备重组质粒。将 基因的启动子和GFP基因相连后,再与质粒相连。
③导入受体细胞。将重组质粒导入斑马鱼的受精卵,选择受精卵为受体细胞的原因是 。
④筛选G品系斑马鱼。若在荧光显微镜下观察小鱼的各个器官时发现 ,表明成功得到G品系斑马鱼。
⑤筛选纯合G品系斑马鱼。鉴定GFP插入的位置,针对插入位点的上下游设计了引物1、2,针对GFP基因自身序列设计了引物3、4,各引物的位置如图1所示。将G品系斑马鱼相互交配,提取不同子代个体的DNA用引物1、2进行PCR并电泳,结果如图2所示。加样孔 对应的个体是纯合G品系斑马鱼。若改用引物3、4进行PCR并电泳,加样孔 对应的个体是纯合野生型斑马鱼。
(2)制备N品系斑马鱼。CRISPR-Cas9技术能特异性敲除基因。制备针对pdx1基因的CRISPR-Cas9体系,采用 的方法导入G品系斑马鱼的受精卵中。筛选获得了1个pdx1突变品系(N),PCR后进行 ,得到的序列如下图3所示(图中下划线表示替换,“-”表示缺失1个碱基)。预计突变品系N的pdx1蛋白含 个氨基酸。(已知密码子:CCU-脯氨酸;UAA、UGA和UAG为终止密码子)
(3)结果预测:荧光显微镜下观察N、G品系斑马鱼的荧光情况为 。
(4)分析与讨论:可通过构建pdx1-GFP融合蛋白实现对pdx1基因表达产物的定位。先依据pdx1-GFP融合蛋白的功能推断其氨基酸序列,进一步推断出其 序列,再通过基因工程技术获得改造蛋白。这种获得改造蛋白的技术属于 。
【答案】(1) DNA数据(基因数据) 模板 胰岛素(pdx1基因、胰高血糖素、胰岛特异性表达基因) 受精卵具有全能性 仅胰岛发出绿色荧光 1 1
(2) 显微注射 测序 36
(3)N品系斑马鱼无荧光,G品系斑马鱼胰岛发出绿色荧光
(4) DNA(核苷酸) 蛋白质工程
【分析】PCR技术是聚合酶链式反应的缩写,是一项根据DNA半保留复制的原理,在体外提供参与DNA复制的各种组分与反应条件,对目的基因的核苷酸序列进行大量复制的技术。
【详解】(1)①获得目的基因(GFP基因),可从DNA数据(基因数据)库中获得GFP基因的序列信息,再通过人工合成的方法获得。也可以含GFP基因的质粒作为模板进行PCR,扩增得到大量GFP基因。
②将胰岛特异性表达基因(如胰岛素基因、pdx1基因、胰高血糖素)的启动子和GFP基因相连后,再与质粒相连,构建基因表达载体,使GFP基因只在胰岛区域特异性表达。
③受精卵具有全能性,所以选择受精卵为受体细胞。
④由于是将胰岛特异性表达基因(如胰岛素基因、pdx1基因、胰高血糖素)的启动子和GFP基因相连,再与质粒相连,构建的基因表达载体,若在荧光显微镜下观察小鱼的各个器官时发现仅胰岛发出绿色荧光,表明成功得到G品系斑马鱼。
⑤用引物1、2进行PCR并电泳,若子代是插入GFP基因成功的纯合G品系斑马鱼,DNA分子量均最大,电泳后的条带离加样孔均最近,为加样口1对应条带;若改用引物3、4进行PCR并电泳,野生型无GEP基因,即无法扩增出对应DNA条带,为加样口1对应条带。
(2)斑马鱼为动物,采用显微注射的方法导入G品系斑马鱼的受精卵中。筛选获得了1个pdx1突变品系(N),PCR后进行测序,可得到图3对应序列,由脯氨酸密码子CCU可知,图3序列为转录的非模板链(编码链),将突变品系N的序列转录为mRNA可得:预计突变品系N的pdx1蛋白含36个氨基酸。
(3)突变品系N的pdx1基因表达的蛋白质发生改变,pdx1蛋白是决定胰岛形成的最为关键的蛋白质,pdx1蛋白改变将影响胰岛形成,所以推测N品系斑马鱼无荧光,G品系斑马鱼胰岛发出绿色荧光。
(4)可先依据pdx1-GFP融合蛋白的功能推断其氨基酸序列,进一步推断出其DNA(核苷酸)序列,再通过基因工程技术获得改造蛋白。这种获得改造蛋白的技术属于蛋白质工程。
19.糖皮质激素(GC)具有调节糖脂代谢、抑制免疫等作用,临床可用于缓解化疗的副作用等。为评估GC对肾癌发展的作用,科研人员进行了相关实验。
(1)GC的分泌受 轴的分级调节,GC可通过促进非糖物质转化为葡萄糖(糖异生途径)来升高血糖。
(2)PGC-1为糖异生途径的关键因子,K9是一种转录激活因子。推测GC通过K9激活肝脏的糖异生途径。研究者用GC处理野生鼠和K9基因敲除的模型鼠,测定肝脏细胞相关蛋白水平(图1)。结果 (填“支持”或“不支持”)该推测。
(3)研究表明,癌症的发生常与miRNA有关,其中miR-140在肾癌细胞中的表达显著上调。研究者收集了临床上74例肾癌患者相关数据(图2),结果显示 ;此外,肾癌细胞体外培养实验表明,miR-140能够促进其增殖,据此说明miR-140是肾癌的一种促癌因子。miR-140可与K9mRNA结合而抑制其发挥作用,在上述肾癌组织样本中miR-140与K9的含量呈负相关,且肾癌组织中K9含量明显低于正常组织。据此 (填“能”或“不能”)确定K9为肾癌的抑癌因子。
(4)体外培养肾癌细胞进行实验,进一步确定了miR-140通过抑制K9而促进肾癌发展,部分结果如下表。组3的处理为 。
组号
处理
细胞数量
迁移程度
侵袭情况
1
生理盐水
+++++
+++++
+++++
2
miR-140抑制剂
++
++
++
3
?
++++
++++
++++
(5)结合本研究分析,将GC用于肾癌治疗的合理性以及可能存在的风险。
【答案】(1)下丘脑-垂体-肾上腺皮质
(2)支持
(3) 肿瘤直径≥5cm组的miR-140的表达水平显著高于直径<5cm组;miR-140高表达组患者相同时间的存活率显著低于miR-140低表达组 不能
(4)敲低/敲除K9,并加入miR-140抑制剂
(5)合理性:miR-140通过抑制K9促进肾癌发展,GC促进K9的合成,因此GC对肾癌理论上有抑制作用,风险:GC具有免疫抑制作用,使癌症发展具有不确定性:GC可能导致高血糖,对糖尿病患者不利;外源GC可能造成内分泌紊乱
【分析】1、下丘脑分泌促肾上腺糖皮质激素释放激素作用于垂体,垂体分泌释放促肾上腺皮质激素作用于肾上腺,肾上腺分泌糖皮质激素(GC),该过程体现了激素分泌的分级调节。
2、癌细胞的特征:(1)具有无限增殖的能力;(2)细胞形态结构发生显著变化;(3)细胞表面发生改变,细胞膜上的糖蛋白减少,细胞间的黏着性降低,容易扩散转移;(4)失去接触抑制。
【详解】(1)下丘脑分泌促肾上腺糖皮质激素释放激素作用于垂体,垂体分泌释放促肾上腺皮质激素作用于肾上腺,肾上腺分泌糖皮质激素(GC),因此GC的分泌受下丘脑-垂体-肾上腺皮质轴的分级调节。
(2)用GC处理野生鼠和K9基因敲除的模型鼠,测定肝脏细胞相关蛋白水平,由图可知,模型鼠体内几乎无PGC-1,说明模型鼠由于缺乏K9基因而不能合成PGC-1,则说明GC通过K9激活肝脏的糖异生途径,因此支持该推测。
(3)图2分析,肿瘤直径小于5cm,miR-140的相对含量较低,而肿瘤直径大于等于5cm,miR-140相对含量较高;图3分析,随着存活时间的延长,miR-140含量较低组存活率始终大于miR-140含量较高组。综合分析,得出的结果是肿瘤直径≥5cm组的miR-140的表达水平显著高于直径<5cm组;miR-140高表达组患者相同时间的存活率显著低于miR-140低表达组。miR-140可与K9mRNA结合而抑制其发挥作用,在上述肾癌组织样本中miR-140与K9的含量呈负相关,且肾癌组织中K9含量明显低于正常组织,这些信息只能说明肾癌组织K9基因表达较少,且会抑制miR-140发挥作用,但并不能说明K9是肾癌的抑癌基因。
(4)本实验的实验目的是确定miR-140是通过抑制K9基因而促进肾癌的发展的,所以1组生理盐水作为空白对照,1、2组对照说明miR-140可以抑制肾癌发展,3组敲低/敲除K9,并加入miR-140抑制剂,2、3组对照说明miR-140通过抑制K9而促进肾癌发展。
(5)结合图1分析,GC促进K9的合成,而miR-140通过抑制K9促进肾癌发展,说明在理论上GC对肾癌理论上有抑制作用,这是GC用于肾癌治疗的合理性。但GC具有免疫抑制作用,使癌症发展具有不确定性:GC可能导致高血糖,对糖尿病患者不利;外源GC可能造成内分泌紊乱,这也是GC用于肾癌治疗的合理性以及可能存在的风险。
20.学习以下材料,回答(1)~(4)题。
构建“动态调控”的工程酵母菌
酿酒酵母作为极具潜力的细胞工厂,经遗传改造后被广泛的应用于生物燃料、化工产品、医药保健品等的合成,但代谢途径改变常造成细胞生长受损即存在“生长”与“生产”之间的矛盾。为解决这一矛盾,我国研究者在酿酒酵母中构建了群体密度调控的蛋白降解系统。
在酿酒酵母中表达拟南芥的细胞分裂素合成酶和细胞分裂素受体.并使细胞分裂素响应途径与酵母菌内源的Ypd1-Skn7信号转导途径结合,构建出群体密度感应系统,如图。当菌体密度增至足够高时,扩散到胞外的细胞分裂素浓度达到一定阈值,会进入细胞与受体结合,引起Skn7与特定启动子中一段重复序列(SD)结合,导致下游基因从低表达状态显著上调表达水平,通过选择适当的下游基因,实现了细胞分裂素信号的正反馈激活。研究者利用绿色荧光蛋白基因(GFP)作为报告基因进行检测,发现当酵母菌菌体数量达到一定值时,荧光强度开始随菌体数量增加而显著增强。
生长素受体与生长素(IAA)结合后,可进一步结合特定蛋白并导致特定蛋白的降解。这些特定蛋白中共同的氨基酸序列称为IAA蛋白降解决定子。研究者在酵母菌中表达生长素受体,并将IAA蛋白降解决定子与目标蛋白融合表达,构建了IAA诱导的蛋白降解系统。
法尼烯是喷气燃料的替代品。酿酒酵母可利用F酶将法尼基焦磷酸(FPP)合成为法尼烯,E酶会与F酶竞争FPP催化合成麦角固醇,麦角固醇过少时严重影响菌体数量增加。研究者将群体密度感应系统和IAA诱导的蛋白降解系统整合,使工程酵母菌生长到一定密度后,才启动E酶的降解,实现对其代谢的动态调控,提高了生产效率。
(1)研究者从拟南芥中 目的基因,构建 后再导入酿酒酵母,经检测鉴定后获得工程菌。
(2)如何通过提高细胞分裂素浓度实现其信号的正反馈激活,请选择适宜的基因和启动子填在图中。① ② ③ 基因A: 基因B:
a.持续表达下游基因的启动子
b.能结合细胞分裂素的启动子
c.含有SD的启动子
d.细胞分裂素合成酶基因
e.细胞分裂素受体基因
(3)为将群体密度感应系统和IAA诱导的蛋白降解系统整合入酿酒酵母,从而解决法尼烯生产中的问题,一方面需要将群体密度感应系统中的 基因替换为IAA合成酶基因,一方面还需导入 基因替换酵母菌内源的E酶基因。
(4)综合所学知识和文中信息,以下说法正确的是____。
A.利用酿酒酵母工业生产法尼烯涉及发酵工程和基因工程技术
B.文中的两个系统均属于转录水平的代谢调控手段
C.工程菌大量增殖后,细胞分裂素合成多,IAA合成少,利于F酶催化FPP合成法尼烯
D.通过引入两个系统,实现了工程菌生长和生产的平衡,有利于提高法尼烯生产效率
E.该策略也可推广至酿酒酵母多种代谢途径的调控,应用前景广阔
【答案】(1) 筛选和获取 基因表达载体
(2) a c c e d
(3) 荧光蛋白 IAA蛋白降解决定子对应的DNA序列与E酶基因的融合
(4)ADE
【分析】基因工程的基本操作程序四个步骤:目的基因的筛选与获取、基因表达载体的构建、将目的基因导入受体细 胞、目的基因的检测与鉴定。在基因工程的设计和操作中,用于改变受体细胞性状或 获得预期表达产物等的基因就是目的基因。获取目的基因的方法有多种。在我国首批具有较高抗 虫活性的转基因抗虫棉的培育过程中,科学家人工合成了 目的基因。现在,常用PCR特异性地快速扩增目的基因。构建基因表达载体,是基因工程的核心工作。构建好的基因表达载体需要通过一定的方式才能进入受体细胞。目的基因进入受体细胞后,是否稳定维持和表达其遗 传特性,只有通过检测与鉴定才能知道,包括分子水平检测和个体水平检测。
【详解】(1)题干信息:在酿酒酵母中表达拟南芥的细胞分裂素合成酶和细胞分裂素受体.并使细胞分裂素响应途径与酵母菌内源的Ypd1-Skn7信号转导途径结合,构建出群体密度感应系统;可见目的基因从拟南芥中筛选与获取,然后构建基因表达载体,接着导入酿酒酵母,经检测鉴定后获得工程菌。
(2)题干信息:当菌体密度增至足够高时,扩散到胞外的细胞分裂素浓度达到一定阈值,会进入细胞与受体结合,可知基因A应该为细胞分裂素受体基因,①应该为持续表达下游基因的启动子,启动细胞分裂素受体基因转录;Skn7与特定启动子中一段重复序列(SD)结合,导致下游基因从低表达状态显著上调表达水平,通过选择适当的下游基因,实现了细胞分裂素信号的正反馈激活,可知基因B为细胞分裂素合成酶基因,②和③是含有SD的启动子。
(3)分析题图酵母菌群体密度感应系统可知,只有荧光蛋白基因可以被替换,故为将群体密度感应系统和IAA诱导的蛋白降解系统整合入酿酒酵母,需要将群体密度感应系统中的荧光蛋白基因替换为IAA合成酶基因;题干信息IAA诱导的蛋白降解系统,需要IAA蛋白降解决定子与目标蛋白融合基因,故还需导入IAA蛋白降解决定子对应的DNA序列与E酶基因的融合基因替换酵母菌内源的E酶基因。
(4)A、利用酿酒酵母工业生产法尼烯涉及酵母菌培养和群体密度感应系统和IAA诱导的蛋白降解系统,而前者属于发酵工程,后者属于基因工程技术,A正确;
B、转录是由DNA到RNA的过程,由mRNA到蛋白质的过程是翻译;文中的两个系统均属于翻译水平的代谢调控手段,B错误;
C、依据题意可知,工程菌大量增殖后,细胞分裂素合成多,IAA合成多,利于F酶催化FPP合成法尼烯,C错误;
D、题干信息可知,酿酒酵母可利用F酶将法尼基焦磷酸(FPP)合成为法尼烯,E酶会与F酶竞争FPP催化合成麦角固醇,麦角固醇过少时严重影响菌体数量增加;通过引入两个系统促进E酶降解有利于法尼烯的合成,由此可知,通过引入两个系统,实现了工程菌生长和生产的平衡,有利于提高法尼烯生产效率,D正确;
E、题干信息:酿酒酵母作为极具潜力的细胞工厂,经遗传改造后被广泛的应用于生物燃料、化工产品、医药保健品等的合成;综合上述研究者的工作,可推测该策略也可推广至酿酒酵母多种代谢途径的调控,应用前景广阔,E正确。
故选ADE。
21.贾第虫是寄生于人畜肠道内的单细胞动物,能依靠端粒酶维持端粒长度,反复传代呈现“永生化”。
(1)端粒是 两端的DNA—蛋白质复合体,正常情况下会随细胞分裂次数增加而逐渐截短,最终损伤端粒内侧正常基因,使细胞活动趋于异常。贾第虫端粒酶由RNA和逆转录酶组成,能以RNA为 催化合成新的端粒DNA序列,T区是逆转录酶的RNA结合功能域。
(2)研究者筛选出多种能与T区结合的蛋白,其中蛋白Z为贾第虫特有。通过图1所示实验进行验证(Myc和HA是已知短肽)。
①为验证各组动物细胞均表达了相应的融合基因,可对 进行电泳后,做抗原—抗体杂交检测。
②通过比较 两组的 抗体的检测结果证实T区与蛋白Z能够结合。
(3)研究者根据蛋白Z的基因序列设计核酶基因表达载体转染贾第虫,核酶可特异性结合并剪切Z基因的mRNA。检测贾第虫体内端粒酶活性,结果如图2。
①端粒酶活性检测的原理是:端粒酶可将重复序列—(TTAGGG)连续加到寡核苷酸序列二(AATCCGTCGAGAGTT)的3'末端合成端粒DNA序列;根据 设计引物对端粒DNA序列进行PCR扩增,电泳检测产物;端粒酶活性越大,电泳条带 。
②检测还发现:随着培养时间的延长,转基因贾第虫的端粒缩短而对照组无明显变化,对照组贾第虫数量显著增加而转基因贾第虫数量无明显变化。结合图2结果,解释贾第虫“永生化”的原因 。
(4)基于上述实验,提出一个研发贾第虫病特异性药物的方向 。
【答案】(1) 染色体 模板
(2) 总蛋白 乙、丙 抗Myc
(3) 序列一、二(重复序列和寡核苷酸) 数目越多 Z蛋白可通过结合T区提高端粒酶活性,从而维持染色体端粒的长度,促进贾第虫反复传代
(4)研发抑制Z蛋白或T区活性的药物;研发抑制Z蛋白与T区结合的药物
【分析】由题意可知,端粒酶具活性,端粒DNA的相对长度就不会减少,说明端粒长度的保持、修复都与端粒酶有关;端粒是染色体两端DNA和蛋白质的复合体,贾第虫端粒酶由RNA和逆转录酶组成,能以RNA为模板修复端粒DNA。
【详解】(1)端粒是染色体两端的DNA—蛋白质复合体,正常情况下会随细胞分裂次数增加而逐渐截短,最终损伤端粒内侧正常基因,使细胞活动趋于异常。贾第虫端粒酶由RNA和逆转录酶组成,能以RNA为模板催化合成新的端粒DNA序列,T区是逆转录酶的RNA结合功能域;
(2)①由题意可知,各组动物细胞均表达了相应的融合基因,就会得到相应的蛋白质,可以对总蛋白质进行电泳,并做抗原—抗体杂交检测相应的蛋白质;
②由图可知,甲、乙、丙三组抗体检测的结果是,甲组缺乏抗HA抗体,乙组有抗HA抗体和抗MYC抗体,丙组含有抗HA抗体,因此通过比较乙组和丙组的抗Myc抗体的检测结果证实T区与蛋白Z能够结合;
(3)①根据序列—和序列二来设计引物对端粒DNA序列进行PCR扩增,电泳检测产物;端粒酶活性越大,电泳条带数目越多;
②结合图2结果,解释贾第虫“永生化”的原因Z蛋白可通过结合T区提高端粒酶活性,从而维持染色体端粒的长度,促进贾第虫反复传代;
(4)由题意及电泳结果说明,可研发抑制Z蛋白或T区活性的药物或研发抑制Z蛋白与T区结合的药物来研发贾第虫病特异性药物。
试卷第2页,共22页
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