内容正文:
涟水县第一中学2024〜2025学年第二学期高三年级期初考试
生物学 试卷
一、选择题:本题共15小题,每小题2分,共30分。
1. 研究表明,分泌蛋白在合成初期,需先在游离的核糖体上合成“初始序列”,其后核糖体会准确定位到内质网上。下列相关推测错误的是
A. “初始序列”可能为信号序列,具有引导核糖体定位到内质网的功能
B. 该游离的核糖体定位到内质网上会继续合成蛋白质,合成结束后再与内质网脱离
C. 若分泌蛋白基因中编码“初始序列”的部分发生突变,则一定会影响该蛋白的后续合成
D. 乙酰胆碱受体、溶酶体中蛋白酶、血浆蛋白及胰岛素等合成过程都会产生这样的“初始序列”
2. 下列关于支原体、发菜、水绵和伞藻的叙述,错误的是( )
A. 支原体、发菜细胞有生物膜,水绵、伞藻细胞有生物膜系统
B. 除支原体外,其余三种生物都能光合作用,且光合色素种类相同
C. 纤维素酶和果胶酶可以去除水绵和伞藻的细胞壁,而支原体和发菜细胞不可以
D. 水绵和伞藻细胞中可能出现组蛋白的乙酰化,支原体和发菜细胞中不会
3. 人类癌细胞的细胞质中存在大量独立于染色体之外的环状DNA(ecDNA),其上普遍带有癌基因。癌细胞内ecDNA可大量扩增且癌基因能高效表达。相关叙述错误的是( )
A. 细胞癌变可能与细胞中抑癌基因突变、相应蛋白质活性减弱有关
B. 细胞癌变之后,端粒DNA序列可能不会随细胞分裂而缩短
C. ecDNA分子复制时,DNA聚合酶在模板链上移动的方向为5'→3'
D. ecDNA分子容易复制和表达,可能与其呈裸露状态易解旋有关
4. 下图是显微镜下观察到的水稻(2n=24)花药减数分裂细胞中染色体的形态、位置和数目。下列相关叙述正确的是( )
A. 图中细胞分裂顺序为③→①→④→②→⑤
B. 正常情况下,图⑤每个细胞的染色体数目为12条
C. 图①可以发生基因的自由组合,且性状可以遗传给下一代
D. 要想观察到清晰的染色体需要用pH>7的条件下的甲紫染液进行染色
5. 下列关于细胞的生命历程,说法错误的是( )
A. 细胞分裂要受原癌基因和抑癌基因的调控
B. 细胞衰老时,细胞体积变小,但细胞核体积变大,染色质收缩,染色加深
C. 二倍体动物的体细胞处于有丝分裂后期时,细胞的每一极均含同源染色体
D. 细胞分化发生在多细胞生物的胚胎期,细胞衰老与凋亡主要发生在老年期
6. 组蛋白修饰调控基因的表达如图所示。a~d代表生理过程,e代表结构。下列叙述错误的是( )
A. 图甲中a 促进基因的表达
B. 图甲中c与d碱基互补配对方式不完全相同
C 图乙所示生理过程对应图甲中d
D. 图乙中g为3'端, f为5'端
7. 下图为色氨酸分子结构式,通过一系列反应,将方框部分官能团替换为-CH2-CH2-CH2-COOH后,即可得到生长素类调节剂吲哚丁酸。下列物质中与吲哚丁酸元素组成相同的是( )
A. 纤维素 B. 磷脂 C. 三酰甘油 D. 腺苷
8. 酒精、盐酸是实验中常用的化学试剂。下列叙述正确的是( )
A. 酒精作为有机溶剂可用于提取各种色素
B. 体积分数50%的酒精可用于洗去未与脂肪结合的染液
C. 探究pH对酶活性的影响时,可选用淀粉、淀粉酶、盐酸、氢氧化钠等试剂
D. 观察果蝇生殖细胞分裂情况时,使用盐酸与适宜体积分数的酒精配制解离液
9. 运用正确的科学技术和科学方法是生物学实验取得成功的重要条件。下列叙述错误的是( )
A. 探究酶活性最适温度实验中,进行预实验以摸索实验条件、减少实验误差
B. 利用同位素标记和密度梯度离心技术,验证DNA半保留复制假说
C. 通过酶解法去除某种成分,从而探究该成分在此结构中的作用
D. 运用假说-演绎法,证明了控制果蝇白眼的基因在X染色体上
10. 科研人员以油莎豆为实验材料,研究了不同浓度6-苄基腺嘌呤(6-BA)和-萘乙酸(NAA)对其种子发芽率的影响,结果如图所示(CK为对照组)。下列叙述正确的是( )
A. 本实验中6-BA和NAA对油莎豆种子萌发都表现出低浓度促进、高浓度抑制作用
B. 据图分析,生产上建议优先选用2mg/L的6-BA溶液处理油莎豆
C. CK组油莎豆能萌发是因为其自身能合成6-BA和NAA
D. 该实验可通过预实验来减小实验误差
11. 江苏省某市的河滨生态公园通过多年生态修复,已呈现“一河清水,两岸秀色,城水相依,人水和谐”的生态景观。生物课程基地的部分学生对公园内鸟类和植物进行相关研究。下列叙述正确的是( )
A. 银杏林中高低错落的银杏树形成的垂直结构为鸟类创造了栖息空间和食物条件
B. 公园两岸的物种由于河流的分隔而产生了地理隔离
C. 调查公园中某种古树的种群密度可采用样方法,样方大小为1m×1m
D. 公园内不同鸟类生态位之间的差异提高了对环境资源和空间的利用能力
12. 图示为当前流行的农村庭院生态工程模式图,其生态系统各成分的组成和相互关系如图所示。下列说法错误的是( )
A. 该系统缓解了农村饲料、燃料、肥料的缺乏问题,减小了生态足迹
B. 流经该生态系统的总能量是生产者通过光合作用固定的太阳能总量和人工投入的饲料中有机物的化学能
C. 在充分利用能量,减少环境污染的同时,通过饲养家禽、家畜,发展沼气工程,提高农民经济收入,使保护环境和发展经济相互协调,体现了生态工程的整体原理
D. 科学地规划和设计保证了物质在该生态系统内部自给自足、循环利用
13. 高中生物学实验中,下列实验操作能达到所述目标的是( )
A. 用甘蔗做还原糖鉴定实验不会出现砖红色沉淀
B. 在目标个体集中分布的区域划定样方调查种群密度
C. 向血球计数板上滴加培养液后盖盖玻片可避免调查结果偏大
D. 用不同浓度的生长调节剂处理扦插枝条,可能获得相同的生根数
14. 科学家培养神经管组织干细胞(NSC)时发现有新的神经元形成。下列叙述错误的是( )
A. NSC需放置于95%空气和5%二氧化碳的恒温培养箱中培养
B. 定期更换培养液的目的是使NSC处于无菌环境,此外还需调节pH和温度
C. 利用96孔板筛选神经元时,尽量保证每孔中只接种单个细胞
D. 一般认为NSC具有组织特异性,只能分化成特定的组织或细胞
15. 下列关于菊花组织培养的叙述,正确的是( )
A. 用自然生长的茎进行组织培养须用适宜浓度的乙醇和次氯酸钠的混合液消毒
B. 培养瓶用专用封口膜封口可防止外界杂菌侵入并阻止瓶内外的气体交换
C. 为防止杂菌污染,从接种外植体到生成试管苗尽量在同一个锥形瓶内完成
D. 脱分化过程中受基因选择性表达的调控
二、选择题:本题共4小题,每小题3分,共12分。在每小题给出的四个选项中,有一项或多项是符合题目要求的。全部选对得3分,选对但不全的得1分,有选错的得0分。
16. 一个基因型为AaBb的卵原细胞进行减数分裂,基因在染色体上的位置如图所示。在减数分裂过程中,该细胞同源染色体的非姐妹染色单体仅在某个位点发生一次互换,形成了一个ab的卵细胞和三个极体,不考虑其他变异。下列叙述正确的是( )
A. 若互换区段在基因A/a所在位置,三个极体的基因型为Ab、AB、aB
B. 若互换区段在基因B/b所在位置,三个极体的基因型为aB、Ab、Ab
C. 若互换区段在A/a、B/b之外的位置,三个极体的基因型为ab、AB、AB
D. 无论互换发生在何处位置,三个极体中一定有一个基因型为AB
17. 家蚕(2N=56)的性别决定方式为ZW型。有斑纹(A)对无斑纹(a)为显性,A和a所在的常染色体偶见缺失(但基因A/a所在的片段并没有缺失,如图1)现象,表示为A0、a0。家蚕的正常体壁(B)对透明体壁(b)为显性,相关基因位于Z染色体上,雄蚕丝多、质量好,但幼蚕时雌雄不易区分。下列有关叙述错误的是( )
A. 若要研究家蚕的基因组,应测定29条染色体上的DNA序列
B. 利用图2所示限性斑纹蚕和无斑纹异性蚕杂交,后代中有斑纹幼蚕是高产蚕
C. 限性斑纹蚕的培育过程所依据的原理是染色体结构变异
D. 染色体缺失时卵细胞不可育但精子是可育的,基因型A0aZbW的个体可产生4种可育配子
18. CAR-T细胞(Chimeric antigen receptor T cell,嵌合抗原受体T细胞)疗法在治疗血液系统恶性肿瘤具有极大的优势,其治疗过程如下图所示:提取患者T细胞,在体外安装能特异性识别肿瘤靶点并能激活T细胞的嵌合受体后成为“CAR-T”细胞,再将该细胞在体外扩增后回输到体内,可精准高效地杀伤肿瘤细胞。下列相关说法正确的有( )
A. 肿瘤坏死因子与白细胞介素、干扰素、青霉素等都属于细胞因子
B. 外周血T细胞在机体细胞免疫和体液免疫中均能发挥重要作用
C. CAR-T细胞疗法既能有效治疗肿瘤又不会引起机体的免疫排斥反应
D. CAR-T细胞特异性识别肿瘤细胞并使其裂解死亡的过程属于细胞坏死
19. 在生殖细胞形成早期,来自父方和母方的印记将全部被消除,精子和卵子形成时产生新的甲基化模式,因此在受精前来自父方和母方的等位基因具有不同的甲基化模式。某研究团队利用甲基化酶、去甲基化酶和基因编辑技术,改变了小鼠生殖细胞的“基因组印记”,使其“变性”,最终创造出“孤雌生殖”的小鼠(卵细胞中的H19、Gt12基因来自于父方,lgf2r、Snrpn基因来自于母方)。下列叙述正确的是( )
A. 上述甲基化重写没有改变小鼠体内的遗传信息
B. 可在小鼠的饲料中添加一定量的促性腺激素促使超数排卵
C. 孤雌小鼠的诞生过程没有精子参与,其基因型与提供卵母细胞的雌鼠相同
D. 根据题意推测精子形成过程中可能赋予了H19、Gt12基因表达的能力
三、非选择题:本题共5小题,共58分。
20. 我省广泛种植的9108水稻口感好、品质优、产量大。为探究干旱预处理后水稻响应高温胁迫的机制,研究人员以9108水稻为材料,设置水稻幼苗正常生长组(CK)、单一高温处理组(H)以及干旱高温处理组(DH)进行水培实验,实验处理及结果如下表所示。请分析回答:
组别
CK
H
DH
实验处理
昼/夜温度为25℃/20℃,不添加PEG-6000的营养液,培养3d
昼/夜温度为38℃/30℃,不添加PEG-6000的营养液,培养3d
昼/夜温度38℃/30℃,添加PEG-6000的营养液,培养3d
叶绿素总量(mg·g -1)
2.07
0.37
1.98
叶绿素a/b比值
307
3.06
3.05
光合速率(μmol·m-2s-1)
5.37
1.78
4.75
气孔导度(μmol·m-2s-1)
0.34
0.12
0.39
胞间CO2浓度(μmol·mol-1)
395.32
362.78
425.65
注:在营养液中添加PEG-6000模拟干旱胁迫。
(1)水稻的叶绿素主要分布在叶肉细胞的___________上。实验中常采用___________(填试剂)分离叶片中的色素,分离叶绿素常采用纸层析法,与叶绿素b的色素带相比,判断叶绿素a色素带的依据有___________。
(2)为保证实验结果科学性,实验期间各组的___________(至少答两点)等主要环境条件应保持一致。据表分析可知,单一高温胁迫后,水稻幼苗的光合速率下降,可能原因有___________(答出两点即可)。DH组的水稻幼苗各项光合参数较H组上升,该结果表明对水稻幼苗进行适当的___________,有利于提高水稻的耐热性。
(3)水稻将光合作用产生的有机物运输至籽粒中,并以淀粉形式储存,称为“籽粒灌浆”。为进一步研究9108水稻产量高的原因,研究人员分别检测野生型(WT)和P基因缺失突变型(pho)水稻籽粒重量和有机物合成量,结果如图1和图2所示。据图1图2结果推测,P蛋白的功能可能是___________,从而导致pho籽粒重量低且增长缓慢。
(4)研究表明,P基因在籽粒胚乳高表达。据推测,P蛋白可能是一种磷的转运蛋白,且参与内运和外排两个过程。为进一步确认P蛋白的作用机制,科研人员进行下列实验:
①科研人员分别测定WT和pho水稻胚乳细胞中磷的含量,若pho胚乳细胞中的磷含量明显___________。(填“高于”“低于”或“等于”)WT胚乳细胞中的磷含量,则可作为P蛋白参与磷的外排过程的证据之一,且以外排作用为主。
②已知ADP-葡萄糖焦磷酸化酶(AGPase)催化胚乳细胞中葡萄糖和磷的利用,最终合成淀粉。科研人员检测WT和pho水稻胚乳细胞中AGPase的表达量和AGPase的活性,结果如图3和图4所示。据图示结果分析表明,pho水稻胚乳细胞中异常含量的磷既___________(填“抑制”或“促进”)AGPase的基因表达也___________。图3中选择细胞骨架蛋白的表达量作为对照的原因是___________。
21. 人体血糖的平衡受多种信号分子的调节。图1表示葡萄糖及其他物质影响胰岛B细胞分泌活动的部分调节机理。其中GLP-1(胰高糖素样肽-1)和GIP(葡萄糖依赖性促胰岛素多肽)均由小肠L细胞受到进食形成的刺激后产生。请回答下列问题。
(1)人体血糖的主要来源有食物中糖类的消化吸收、_______。神经系统可以通过控制胰岛、甲状腺和_______的分泌活动来提高血糖浓度。
(2)小肠L细胞产生的GIP、GLP-1通过_________运输,与胰岛B细胞表面相应受体结合,激活细胞膜上的_______,催化合成细胞内的cAMP。经信号转导,促进_______。与神经调节相比,GIP、GLP-1作用于胰岛细胞的调节方式具有的特点是_______、_______。
(3)替尔泊肽为GIP/GLP-1的双受体激动剂,可作为饮食和运动的辅助药物,用于改善2型糖尿病患者的血糖水平。根据上述作用推测,替尔泊肽治疗1型糖尿病效果会受到限制,原因可能是_______。
(4)科研人员发现了一种新型血糖调节因子(FGF1)能降血糖,并利用胰岛素抵抗模型鼠开展相关研究,结果如图2。据此推测,FGF1改善胰岛素抵抗的机制可能是_______。
A. 增加细胞膜上胰岛素受体的数量
B. 促进体内胰岛素抗体的合成
C. 促进胰岛素与胰岛素受体结合
D. 促进胰岛B细胞合成和分泌胰岛素
22. 某二倍体植物的花色受三对完全显性的等位基因控制,其花色色素合成途径如图1所示。现以三个白花纯合品系进行杂交实验,结果如图2所示。请回答下列问题:
(1)植物的花色遗传遵循基因的______定律。由图可知,基因可通过控制______,进而控制生物体的性状。
(2)正常情况下,红花植株的基因型有______种,实验一中,品系1的基因型是______,实验二中F2白花植株中能稳定遗传的占______。
(3)研究发现,在实验二F1中偶然发现一株白花,为探究其变异来源,科研人员进行了如下研究:
①制作该白花植株体细胞临时装片,镜检观察处于有丝分裂______期且染色体______的细胞并作核型分析,初步判断变异来源。
②经初步判断该白花植株的产生是亲本产生配子时发生基因突变所致,为此科研人员选用该白花植株与______杂交,观察并统计后代表现型及比例:若杂交后代中,____________,则该白花亲本在产生配子时,可能基因i发生显性突变;
(4)若这种植物性别决定类型为XY型,在X染色体上发生基因突变产生隐性致死基因e,导致合子致死。基因型为iiAaBbX+Y和iiAaBbX+Xe的红花植株杂交,子一代中雌雄植株的表型及比例为______;子一代中红色花植株随机传粉,后代中红色花雌株比例为______。
23. 湿地生态系统具有多种功能,在保护生态环境、调节碳循环等方面,具有不可替代的重要作用。下图1为某人工湿地污水处理系统的示意图(“湿地床”内“→”表示水流方向),图2为生物圈中碳循环的部分过程示意图。请回答下列问题:
(1)流经图1所示生态系统的总能量为___________,其中流入湿地植物的能量一部分去向是自身___________,另一部分去向是自身___________。
(2)在湿地修复工程中,往往优先选择具有较强污染物净化能力的本地湿地植物,这体现了生态工程建设的___________原理;其次还需要考虑这些植物各自的生态位差异,以及它们之间的种间关系,通过合理的人工设计,使这些物种形成互利共存的关系,这体现了生态工程建设的___________原理。请尝试分析湿地植物能够净化水质的主要原因是___________。
(3)物质循环中的“物质”指的是___________,图2中___________(填图中字母)属于生产者,碳在A、B、C、D间以___________形式进行流动。“碳中和”是指通过植树造林、节能减排等途径,抵消CO2排放总量,达到CO2相对“零排放”。要实现“碳中和”需要世界各国共同参与,主要原因是碳循环具有___________的特点。达到“碳中和”时,图2中生产者吸收CO2总量___________(填“大于”“等于”或“小于”)消费者和分解者释放的CO2总量。
24. 肿瘤的发生、发展和转移都需要新生血管的支持,肿瘤抑素是由Tum基因编码的蛋白质,具有强效抑制肿瘤微血管密度,缩小肿瘤体积的作用。研究人员构建了转Turn基因的人神经胶质瘤细胞株U251,探究基因治疗神经胶质瘤的可行性。
(1)研究人员利用上图中的材料完成基因表达载体的构建。
①图1载体上启动子是______识别和结合的位点,与起始密码相比启动子特有的物质组成是______。
②构建重组载体前,利用PCR技术扩增Tum基因,应选用的引物组合为______,其中与Tum基因上游结合的引物设计的依据是______。与细胞内DNA复制相比,PCR技术通常不选择RNA片段作为引物,解释合理的有______。
A.RNA稳定性不高,体外易降解
B.RNA的3´端不能聚合脱氧核苷酸
C.细胞内有切除RNA引物的酶
D.RNA引物的成本较高
(2)血管内皮细胞HUV可作为抑制血管生成效果的指示细胞。为研究Tum基因的抗神经胶质瘤的效果。研究人员设计了三组实验:组1为未转基因的U251,组2为转入空白载体的U251,组3为转Tum基因的U251,相关检测结果如图3、图4.
三组实验中属于对照组的是______。综合两图分析,说明U251细胞合成的肿瘤抑素通过促进HUV细胞凋亡发挥作用,图4中组2实验数据能否支持导入空白载体具有与组3相似作用的结论?______(填“能”或者“不能”)
(3)由于肿瘤细胞具有无限增殖的特点,对______的需求量较大,因此肿瘤的发生、发展和转移都需要新生血管的支持,但大多肿瘤细胞主要以______(填“有氧呼吸”或“无氧呼吸”)的方式获得能量。为探究该体系在体内抗肿瘤的效果,还需将组3U251细胞分别接种于裸鼠腋部皮下,一定时间后检测______以证明转Tum基因治疗神经胶质瘤存在可行性。
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涟水县第一中学2024〜2025学年第二学期高三年级期初考试
生物学 试卷
一、选择题:本题共15小题,每小题2分,共30分。
1. 研究表明,分泌蛋白在合成初期,需先在游离的核糖体上合成“初始序列”,其后核糖体会准确定位到内质网上。下列相关推测错误的是
A. “初始序列”可能为信号序列,具有引导核糖体定位到内质网的功能
B. 该游离的核糖体定位到内质网上会继续合成蛋白质,合成结束后再与内质网脱离
C. 若分泌蛋白基因中编码“初始序列”的部分发生突变,则一定会影响该蛋白的后续合成
D. 乙酰胆碱受体、溶酶体中蛋白酶、血浆蛋白及胰岛素等合成过程都会产生这样的“初始序列”
【答案】C
【解析】
【分析】分泌蛋白合成与分泌过程:核糖体合成蛋白质→内质网进行粗加工→高尔基体进行再加工→细胞膜,整个过程还需要线粒体提供能量。
【详解】A、“初始序列”可能为信号序列,具有引导核糖体定位到内质网的功能,进而实现了核糖体转移到内质网继续延伸的过程,A正确;
B、游离的核糖体定位到内质网上会继续合成蛋白质,合成结束后再与内质网脱离,实现了附着核糖体向游离核糖体的转移,B正确;
C、题意显示,初始序列是引导蛋白质进入内质网腔中,而蛋白质的合成场所在核糖体,所以如果控制初始序列合成的基因片段发生突变可能不会影响该蛋白的继续合成,C错误;
D、乙酰胆碱受体位于细胞膜上,和溶酶体中蛋白酶、血浆蛋白、胰岛素一样,均需通过内质网加工,合成过程都会产生这样的“初始序列”,D正确。
故选C。
2. 下列关于支原体、发菜、水绵和伞藻的叙述,错误的是( )
A. 支原体、发菜细胞有生物膜,水绵、伞藻细胞有生物膜系统
B. 除支原体外,其余三种生物都能光合作用,且光合色素种类相同
C. 纤维素酶和果胶酶可以去除水绵和伞藻的细胞壁,而支原体和发菜细胞不可以
D. 水绵和伞藻细胞中可能出现组蛋白乙酰化,支原体和发菜细胞中不会
【答案】B
【解析】
【分析】原核细胞的拟核与真核细胞的细胞核相比,最大的差别是原核细胞的拟核,没有核膜,除此之外,原核细胞的拟核也没有核仁和染色质。发菜是原核生物,都能进行光合作用,细胞中含光合色素,不含叶绿体。水绵能进行光合作用,是真核生物,可作为观察叶绿体的材料。
【详解】A、支原体、发菜是原核生物,其细胞有生物膜,也就是细胞膜,水绵、伞藻是真核生物,其细胞有核膜、细胞器膜、细胞膜等组成的生物膜系统,A正确;
B、除支原体外,发菜、水绵和伞藻都能光合作用,但是发菜与另外两者光合色素种类存在差异,发菜没有叶绿体,没有类胡萝卜素,反之另外二者有,B错误;
C、植物细胞壁的成分主要是纤维素和果胶,纤维素酶和果胶酶可以去除水绵和伞藻的细胞壁,而支原体和发菜细胞不可以,支原体没有细胞壁,发菜细胞的细胞壁的成分是肽聚糖,C正确;
D、水绵和伞藻是真核生物,有成形的细胞核,组蛋白的乙酰化发生在细胞核中的基因的表达过程中,支原体和发菜细胞中不会,因为它们是原核细胞,没有组蛋白,组蛋白乙酰化是一种真核生物的特征,D正确。
故选B。
3. 人类癌细胞的细胞质中存在大量独立于染色体之外的环状DNA(ecDNA),其上普遍带有癌基因。癌细胞内ecDNA可大量扩增且癌基因能高效表达。相关叙述错误的是( )
A. 细胞癌变可能与细胞中抑癌基因突变、相应蛋白质活性减弱有关
B. 细胞癌变之后,端粒DNA序列可能不会随细胞分裂而缩短
C. ecDNA分子复制时,DNA聚合酶在模板链上移动的方向为5'→3'
D. ecDNA分子容易复制和表达,可能与其呈裸露状态易解旋有关
【答案】C
【解析】
【分析】人和动物细胞中的DNA上本来就存在与癌变相关的基因:原癌基因和抑癌基因。一般来说,原癌基因表达的蛋白质是细胞正常的生长和增殖所必需的,这类基因一旦突变或过量表达而导致相应蛋白质活性过强,就可能引起细胞癌变。相反,抑癌基因表达的蛋白质能抑制细胞的生长和增殖,或者促进细胞凋亡,这类基因一旦突变而导致相应蛋白质活性减弱或失去活性,也可能引起细胞癌变。癌细胞与正常细胞相比,具有以下特征:能够无限增殖,形态结构发生显著变化,细胞膜上的糖蛋白等物质减少,细胞之间的黏着性显著降低,容易在体内分散和转移,等等。
【详解】A、抑癌基因表达的蛋白质能抑制细胞的生长和增殖,或者促进细胞凋亡,这类基因一旦突变而导致相应蛋白质活性减弱或失去活性,也可能引起细胞癌变,A正确;
B、端粒DNA序列在每次细胞分裂后会缩短一截。随着细胞分裂次数的增加,截短的部分会逐渐向内延伸。在端粒DNA序列被“截”短后,端粒内侧正常基因的DNA序列就会受到损伤,结果使细胞活动渐趋异常。细胞癌变之后,端粒DNA序列可能不会随细胞分裂而缩短,细胞可以无限增殖,B正确;
C、DNA分子复制时,DNA聚合酶在新合成的子链上移动的方向为5'→3',C错误;
D、DNA进行复制和表达过程都需要进行解旋,依题意,ecDNA独立于染色体之外呈裸露状态,可能容易解旋,故其容易复制和表达,D正确。
故选C。
4. 下图是显微镜下观察到的水稻(2n=24)花药减数分裂细胞中染色体的形态、位置和数目。下列相关叙述正确的是( )
A. 图中细胞分裂顺序为③→①→④→②→⑤
B. 正常情况下,图⑤每个细胞的染色体数目为12条
C. 图①可以发生基因的自由组合,且性状可以遗传给下一代
D. 要想观察到清晰的染色体需要用pH>7的条件下的甲紫染液进行染色
【答案】B
【解析】
【分析】减数分裂是有性生殖的生物产生生殖细胞时,从原始生殖细胞发展到成熟生殖细胞的过程,这个过程中DNA复制一次,细胞分裂两次,产生的生殖细胞中染色体数目是本物种体细胞中染色体数目的一半。
【详解】A、根据图中①②③④⑤所给该种水稻花药减数分裂细胞中染色体的形态、位置和数目确定每一图像对应的细胞分裂时期:①减数第一次分裂前期(存在染色体联会行为);②减数第一次分裂中期(染色体整齐排列在赤道板两侧);③减数第一次分裂间期;④减数第二次分裂后期(此时已经出现了两个细胞且姐妹染色单体分开移向两极);⑤减数第二次分裂中期(此时已经出现了两个细胞且染色体排列整齐),故图中细胞分裂顺序为③ →①→ ② → ⑤→④,A错误;
B、该水稻中染色体为2n=24条,结合分析,正常情况下,⑤为减数第二次分裂中期,此时期每个细胞的染色体数目为12条,B正确;
C、图①为减数第一次分裂前期(存在染色体联会行为),而基因的自由组合发生在减数第一次分裂后期,C错误;
D、甲紫溶液为碱性染料,碱性染料是指阳离子可以与酸性物质结合,而不是溶液为碱性,甲紫溶液表现为酸性,D错误。
故选B。
5. 下列关于细胞的生命历程,说法错误的是( )
A. 细胞分裂要受原癌基因和抑癌基因的调控
B. 细胞衰老时,细胞体积变小,但细胞核体积变大,染色质收缩,染色加深
C. 二倍体动物的体细胞处于有丝分裂后期时,细胞的每一极均含同源染色体
D. 细胞分化发生在多细胞生物的胚胎期,细胞衰老与凋亡主要发生在老年期
【答案】D
【解析】
【分析】1、细胞分化是指在个体发育中,由一个或一种细胞增殖产生的后代,在形态、结构和生理功能上发生稳定性差异的过程。细胞分化的实质是基因的选择性表达,即不同细胞基因表达情况不同,如血红蛋白基因只在红细胞中表达。
2、衰老细胞的特征:细胞内水分减少,细胞萎缩,体积变小,但细胞核体积增大,染色质固缩,染色加深;细胞膜通透性功能改变,物质运输功能降低;细胞色素随着细胞衰老逐渐累积;有些酶的活性降低;呼吸速度减慢,新陈代谢减慢。
3、细胞凋亡是由基因决定的细胞编程序死亡的过程。细胞凋亡是生物体正常发育的基础,能维持组织细胞数目的相对稳定,是机体的一种自我保护机制。在成熟的生物体内,细胞的自然更新、被病原体感染的细胞的清除,是通过细胞凋亡完成的。
【详解】A、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,人体细胞的有丝分裂受原癌基因和抑癌基因的调控,A正确;
B、衰老的细胞细胞体积减小,细胞核体积增大,染色质收缩,染色加深,B正确;
C、二倍体动物的体细胞处于有丝分裂后期时,不发生同源染色体的分离,细胞的每一极均含同源染色体,C正确;
D、细胞分化、细胞衰老与凋亡会发生在生物体的整个生命历程中,D错误。
故选D。
6. 组蛋白修饰调控基因的表达如图所示。a~d代表生理过程,e代表结构。下列叙述错误的是( )
A. 图甲中a 促进基因的表达
B. 图甲中c与d碱基互补配对方式不完全相同
C. 图乙所示生理过程对应图甲中d
D. 图乙中g为3'端, f为5'端
【答案】D
【解析】
【分析】表观遗传:指DNA序列不发生变化,但基因的表达却发生了可遗传的改变,即基因型未发生变化而表现型却发生了改变,如DNA的甲基化。DNA的甲基化:生物基因的碱基序列没有变化,但部分碱基发生了甲基化修饰,抑制了基因的表达,进而对表型产生影响。这种DNA甲基化修饰可以遗传给后代,使后代出现同样的表型。
【详解】A、从图中可以看出,a过程是组蛋白乙酰化,这一过程有利于DNA解旋,会促进基因的表达,A正确;
B、c过程是转录,d过程是翻译。转录中碱基互补配对方式是A-T、U-A、C-G;翻译中碱基互补配对方式是U-A、C-G,所以二者碱基互补配对方式不完全相同,B正确;
C、图乙所示生理过程是翻译,对应图甲中的 d 过程,C正确;
D、翻译时核糖体的移动方向是从mRNA的5'端到3'端,图乙中靠近g端核糖体上的肽链更短,故g为5'端, f为3'端,D错误。
故选D。
7. 下图为色氨酸分子结构式,通过一系列反应,将方框部分官能团替换为-CH2-CH2-CH2-COOH后,即可得到生长素类调节剂吲哚丁酸。下列物质中与吲哚丁酸元素组成相同的是( )
A. 纤维素 B. 磷脂 C. 三酰甘油 D. 腺苷
【答案】D
【解析】
【分析】根据题意可知,将方框部分官能团替换为-CH2-CH2-CH2-COOH后,即可得到生长素类调节剂吲哚丁酸,所以吲哚丁酸的组成元素是C、H、O、N。
【详解】根据题意可知,将方框部分官能团替换为-CH2-CH2-CH2-COOH后,即可得到生长素类调节剂吲哚丁酸,所以吲哚丁酸的组成元素是C、H、O、N,纤维素组成元素是C、H、O,磷脂组成元素是C、H、O、N、P,三酰甘油即脂肪组成元素是C、H、O,腺苷(由腺嘌呤和核糖组成)组成元素是C、H、O、N,D符合题意,ABC不符合题意。
故选D。
8. 酒精、盐酸是实验中常用的化学试剂。下列叙述正确的是( )
A. 酒精作为有机溶剂可用于提取各种色素
B. 体积分数50%的酒精可用于洗去未与脂肪结合的染液
C. 探究pH对酶活性的影响时,可选用淀粉、淀粉酶、盐酸、氢氧化钠等试剂
D. 观察果蝇生殖细胞分裂情况时,使用盐酸与适宜体积分数的酒精配制解离液
【答案】B
【解析】
【分析】在生物学实验中,酒精与盐酸是常用的试剂,如绿叶中色素的提取和分离实验中,需要无水酒精提取色素;检测生物组织中的脂肪时,需要用酒精洗去浮色;低温诱导植物染色体数目的变化实验中,需要用酒精和盐酸配置形成解离液;在果酒和果醋制作实验中,需要酒精消毒等。
【详解】A、光合色素易溶于有机溶剂,酒精作为有机溶剂可用于提取光合色素,A错误;
B、在生物组织脂肪的检测实验中,体积分数50%的酒精可用于洗去花生子叶切片表面的浮色,B正确;
C、探究pH对酶活性影响的时候,由于酸会催化淀粉的水解,故淀粉不适合用来作为此实验的对象,C错误;
D、盐酸与适宜体积分数的酒精配置解离液可将细胞分离开,可用于观察植物的有丝分裂和低温诱导染色体数目加倍的实验,观察果蝇生殖细胞分裂情况时没有用到解离液,D错误。
故选B。
9. 运用正确的科学技术和科学方法是生物学实验取得成功的重要条件。下列叙述错误的是( )
A. 探究酶活性最适温度实验中,进行预实验以摸索实验条件、减少实验误差
B. 利用同位素标记和密度梯度离心技术,验证DNA半保留复制假说
C. 通过酶解法去除某种成分,从而探究该成分在此结构中的作用
D. 运用假说-演绎法,证明了控制果蝇白眼的基因在X染色体上
【答案】A
【解析】
【分析】1、摩尔根运用假说—演绎法,证明了控制果蝇白眼的基因在X染色体上。2、利用同位素标记和密度梯度离心技术,验证了DNA半保留复制假说。
【详解】A、探究酶活性的最适温度的实验中,进行预实验可以相对较容易得到最适温度,但不能减少实验误差,A错误;
B、利用同位素15N标记和密度梯度离心技术,验证了DNA半保留复制假说,B正确;
C、通过酶解法去除某种成分,采用减法原理,从而探究该成分在此结构中的作用,如肺炎链球菌的体外转化实验,C正确;
D、摩尔根运用假说-演绎法,通过果蝇杂交实验证明了控制果蝇白眼的基因在X染色体上,D正确。
故选A。
10. 科研人员以油莎豆为实验材料,研究了不同浓度的6-苄基腺嘌呤(6-BA)和-萘乙酸(NAA)对其种子发芽率的影响,结果如图所示(CK为对照组)。下列叙述正确的是( )
A. 本实验中6-BA和NAA对油莎豆种子萌发都表现出低浓度促进、高浓度抑制作用
B. 据图分析,生产上建议优先选用2mg/L的6-BA溶液处理油莎豆
C. CK组油莎豆能萌发是因为其自身能合成6-BA和NAA
D. 该实验可通过预实验来减小实验误差
【答案】B
【解析】
【分析】据题分析,该实验的自变量是激素的种类与浓度,因变量是种子的发芽率,数据表明在一定的浓度范围内,6-苄基腺嘌呤(6-BA)和 α -萘乙酸(NAA)均可以促进油莎豆种子萌发。
【详解】A、本实验中6-BA和NAA对油莎豆种子萌发都表现出促进作用,A错误;
B、2mg/L的6-BA溶液处促进效果最好,生产上建议优先选用2mg/L的6-BA溶液处理油莎豆,B正确;
C、6-BA和NAA是人工合成的具有对植物生长发育具有调节作用的化学物质,C错误;
D、预实验来不能减小实验误差,D错误。
故选B。
11. 江苏省某市的河滨生态公园通过多年生态修复,已呈现“一河清水,两岸秀色,城水相依,人水和谐”的生态景观。生物课程基地的部分学生对公园内鸟类和植物进行相关研究。下列叙述正确的是( )
A. 银杏林中高低错落的银杏树形成的垂直结构为鸟类创造了栖息空间和食物条件
B. 公园两岸的物种由于河流的分隔而产生了地理隔离
C. 调查公园中某种古树的种群密度可采用样方法,样方大小为1m×1m
D. 公园内不同鸟类生态位之间的差异提高了对环境资源和空间的利用能力
【答案】D
【解析】
【分析】1、植物的分层与对光的利用有关:不同植物适于在不同的光照强度下生长,这种分层现象显著提高了群落利用阳光等环境资源的能力。群落中植物的垂直分层为动物创造了多种多样的栖息空间和食物条件,因此,动物也有分层现象。
2、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。
【详解】A、垂直结构上的分层是群落中的结构,而银杏林中的所有银杏树构成种群,银杏树高低错落有致体现的是个体差异,A错误;
B、两岸的物种并不都会因河流的分隔而无法进行基因交流,如鸟类就可以进行基因交流。因此,公园两岸的物种不一定会由于河流的分隔而产生了地理隔离,B错误;
C、古树体积大,调查它的种群密度样方大小可是10m×10m,C错误;
D、不同物种占据不同生态位,减少了生物之间的竞争,有利于生物对环境资源的充分利用,D正确。
故选D。
12. 图示为当前流行的农村庭院生态工程模式图,其生态系统各成分的组成和相互关系如图所示。下列说法错误的是( )
A. 该系统缓解了农村饲料、燃料、肥料的缺乏问题,减小了生态足迹
B. 流经该生态系统的总能量是生产者通过光合作用固定的太阳能总量和人工投入的饲料中有机物的化学能
C. 在充分利用能量,减少环境污染的同时,通过饲养家禽、家畜,发展沼气工程,提高农民经济收入,使保护环境和发展经济相互协调,体现了生态工程的整体原理
D. 科学地规划和设计保证了物质该生态系统内部自给自足、循环利用
【答案】D
【解析】
【分析】生态农业是一个农业生态经济复合系统,将农业生态系统同农业经济系统综合统一起来,以取得最大的生态经济整体效益。它也是农、林、牧、副、渔各业综合起来的大农业,又是农业生产、加工、销售综合起来,适应市场经济发展的现代农业。生态工程的基本原理有物质循环再生原理、物种多样性原理、协调与平衡原理、整体性原理和系统学和工程学原理。建立该人工生态系统的目的是实现对能量的多级利用,提高能量的利用率,减少环境污染。
【详解】A、建立沼气池,产生的沼气做燃料,沼渣经过处理可以用作肥料,果树等生产者可以用于喂养鸡鸭,从而缓解了农村饲料、燃料、肥料的缺乏问题,减小了生态足迹,A正确;
B、农村庭院生态工程是人工生态系统,流经该生态系统的总能量是生产者通过光合作用固定的太阳能总量和人工投入的饲料中有机物的化学能,B正确;
C、结合题干信息“通过饲养家禽、家畜,发展沼气工程,提高农民经济收入,使保护环境和发展经济相互协调”,这是充分考虑到社会—经济—自然这一整体,由此体现了生态工程的整体原理,C正确;
D、农村庭院生态工程是人工生态系统,存在产品的输出,故科学地规划和设计不能保证物质在该生态系统内部自给自足,需要不断地人工补充物质和能量,D错误。
故选D。
13. 高中生物学实验中,下列实验操作能达到所述目标的是( )
A. 用甘蔗做还原糖鉴定实验不会出现砖红色沉淀
B. 在目标个体集中分布的区域划定样方调查种群密度
C. 向血球计数板上滴加培养液后盖盖玻片可避免调查结果偏大
D. 用不同浓度的生长调节剂处理扦插枝条,可能获得相同的生根数
【答案】D
【解析】
【分析】种群密度的调查一般有样方法和标志重捕法。在利用样方法调查种群密度时需注意随机取样、样方大小合适,并且样本数据足够大等。
【详解】A、甘蔗含有蔗糖,蔗糖是非还原糖,但甘蔗还含有其它的还原糖,故用甘蔗做还原糖鉴定实验会出现砖红色沉淀,A错误;
B、划定样方调查种群密度要随机取样,不能只在目标个体集中分布的区域划定样方,B错误;
C、向血细胞计数板上滴加培养液后盖盖玻片会使样液偏多,会导致调查结果偏大,应该先盖上盖玻片,将样液滴在边缘,让其自行渗入,C错误;
D、不同浓度的生长调节剂处理扦插枝条,可能获得相同的生根数,D正确。
故选D。
14. 科学家培养神经管组织干细胞(NSC)时发现有新的神经元形成。下列叙述错误的是( )
A. NSC需放置于95%空气和5%二氧化碳的恒温培养箱中培养
B. 定期更换培养液的目的是使NSC处于无菌环境,此外还需调节pH和温度
C. 利用96孔板筛选神经元时,尽量保证每孔中只接种单个细胞
D. 一般认为NSC具有组织特异性,只能分化成特定的组织或细胞
【答案】B
【解析】
【分析】①一般来说,动物细胞培养需要满足的条件有:营养;无菌、无毒的环境;适宜的温度、pH和渗透压;气体环境。②干细胞包括胚胎干细胞和成体干细胞。成体干细胞是成体组织或器官内的干细胞。一般认为,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、培养神经管组织干细胞(NSC),需要将其置于含有95%空气和5%CO2的混合气体的恒温培养箱中进行培养,A正确;
B、培养过程中需要定期更换培养液,以便清除代谢产物及补充新的营养物质,防止细胞代谢产物积累对细胞自身造成危害,此外还需调节pH和温度,B错误;
C、利用96孔板培养和筛选神经元时,每一个孔中尽量保证只接种单个细胞,以便让单个细胞进行增殖,C正确;
D、神经管组织干细胞(NSC)属于成体干细胞,只能分化成特定的组织或细胞,具有组织特异性,D正确;
故选B。
15. 下列关于菊花组织培养的叙述,正确的是( )
A. 用自然生长的茎进行组织培养须用适宜浓度的乙醇和次氯酸钠的混合液消毒
B. 培养瓶用专用封口膜封口可防止外界杂菌侵入并阻止瓶内外的气体交换
C. 防止杂菌污染,从接种外植体到生成试管苗尽量在同一个锥形瓶内完成
D. 脱分化的过程中受基因选择性表达的调控
【答案】D
【解析】
【分析】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。
【详解】A、自然生长茎段的消毒属于外植体消毒,先用70%乙醇,再用无菌水清洗,再用5%次氯酸钠消毒处理,最后再用无菌水清洗,A错误;
B、培养瓶用专用封口膜封口的目的是防止杂菌污染,并不影响气体交换,B错误;
C、接种外植体到生成试管苗不能在同一个锥形瓶中完成,因为脱分化和再分化的条件以及培养基都不一样,C错误;
D、已经分化的细胞失去其特有的结构和功能,转变成未分化的细胞的过程叫脱分化,该过程受基因选择性表达的调控,D正确。
故选D。
二、选择题:本题共4小题,每小题3分,共12分。在每小题给出的四个选项中,有一项或多项是符合题目要求的。全部选对得3分,选对但不全的得1分,有选错的得0分。
16. 一个基因型为AaBb的卵原细胞进行减数分裂,基因在染色体上的位置如图所示。在减数分裂过程中,该细胞同源染色体的非姐妹染色单体仅在某个位点发生一次互换,形成了一个ab的卵细胞和三个极体,不考虑其他变异。下列叙述正确的是( )
A. 若互换区段在基因A/a所在位置,三个极体的基因型为Ab、AB、aB
B. 若互换区段在基因B/b所在位置,三个极体的基因型为aB、Ab、Ab
C. 若互换区段在A/a、B/b之外的位置,三个极体的基因型为ab、AB、AB
D. 无论互换发生在何处位置,三个极体中一定有一个基因型为AB
【答案】ACD
【解析】
【分析】减数分裂过程:(1)减数第一次分裂前的间期:染色体的复制。(2)减数第一次分裂:①前期:联会,同源染色体上的非姐妹染色单体可能会交叉互换;②中期:同源染色体成对的排列在赤道板上;③后期:同源染色体分离,非同源染色体自由组合;④末期:细胞质分裂。(3)减数第二次分裂:①前期:染色体散乱的排布与细胞内;②中期:染色体形态固定、数目清晰;③后期:着丝粒分裂,姐妹染色单体分开成为染色体,并均匀地移向两极;④末期:核膜、核仁重建、纺锤体和染色体消失。
【详解】A、由图可知,若互换区段在基因A/a所在位置,则经初级卵母细胞分裂产生的两个子细胞基因型为AaBB和Aabb,因经次级卵母细胞分裂的到一个基因型为ab的卵细胞,三个极体的基因型为Ab、AB、aB,A正确;
B、由图可知,若互换区段在基因B/b所在位置,则经初级卵母细胞分裂产生的两个子细胞基因型为AABb和aaBb,因经次级卵母细胞分裂的到一个基因型为ab的卵细胞,三个极体的基因型为Ab、AB、aB,B错误;
C、若互换区段在A/a、B/b之外的位置,则染色体上A/a、B/b基因位置不变,产生的次级卵母细胞基因型为aabb,AABB,则极体基因型为ab、AB、AB,C正确;
D、若互换区段位于A/a基因所在位置,其中一极体基因型AB,若互换区段不在A/a、B/b所在位置,其中一极体基因型AB,若互换区段在基因B/b所在区段,则经初级卵母细胞分裂产生的两个子细胞基因型为AABb和aaBb,其中一极体基因型AB,D正确。
故选ACD。
17. 家蚕(2N=56)的性别决定方式为ZW型。有斑纹(A)对无斑纹(a)为显性,A和a所在的常染色体偶见缺失(但基因A/a所在的片段并没有缺失,如图1)现象,表示为A0、a0。家蚕的正常体壁(B)对透明体壁(b)为显性,相关基因位于Z染色体上,雄蚕丝多、质量好,但幼蚕时雌雄不易区分。下列有关叙述错误的是( )
A. 若要研究家蚕的基因组,应测定29条染色体上的DNA序列
B. 利用图2所示限性斑纹蚕和无斑纹异性蚕杂交,后代中有斑纹幼蚕是高产蚕
C. 限性斑纹蚕的培育过程所依据的原理是染色体结构变异
D. 染色体缺失时卵细胞不可育但精子是可育的,基因型A0aZbW的个体可产生4种可育配子
【答案】BD
【解析】
【分析】家蚕核染色体组成为2N=56,其性别决定方式为ZW型。图2发生的变异类型为染色体结构变异。
【详解】A、已知家蚕核染色体组成为2N=56,其性别决定方式为ZW型。若要研究家蚕的基因组,应测定27条常染色体十Z染色体+W染色体共29条染色体上的DNA序列,A正确;
B、图中的限性斑纹雌蚕的基因型为aaZWA,用限性斑纹雌蚕和无斑纹雄蚕培育后代,选择其后代中表现型为无斑纹的个体培养,得到的都是高产的雄蚕,B错误;
C、限性斑纹蚕的培育过程所依据的原理是染色体结构变异,C正确;
D、染色体缺失的卵细胞不可育,基因型为A0aZbW的雌蚕的卵原细胞经减数分裂产生的可育配子的基因组成为aZ、aW,D错误。
故选BD。
18. CAR-T细胞(Chimeric antigen receptor T cell,嵌合抗原受体T细胞)疗法在治疗血液系统恶性肿瘤具有极大的优势,其治疗过程如下图所示:提取患者T细胞,在体外安装能特异性识别肿瘤靶点并能激活T细胞的嵌合受体后成为“CAR-T”细胞,再将该细胞在体外扩增后回输到体内,可精准高效地杀伤肿瘤细胞。下列相关说法正确的有( )
A. 肿瘤坏死因子与白细胞介素、干扰素、青霉素等都属于细胞因子
B. 外周血T细胞在机体的细胞免疫和体液免疫中均能发挥重要作用
C. CAR-T细胞疗法既能有效治疗肿瘤又不会引起机体的免疫排斥反应
D. CAR-T细胞特异性识别肿瘤细胞并使其裂解死亡的过程属于细胞坏死
【答案】BC
【解析】
【分析】CAR-T疗法就是嵌合抗原受体T细胞免疫疗法,是把一个含有能识别肿瘤细胞且激活T细胞的嵌合抗原受体的病毒载体转入T细胞,即把T细胞改造成CAR-T细胞这是一种治疗肿瘤的新型精准靶向疗法。近几年通过优化改良在临床肿瘤治疗上取得很好的效果,是一种非常有前景的,能够精准、快速、高效,且有可能治愈癌症的新型肿瘤免疫治疗方法。
【详解】A、干扰素、白细胞介素、肿瘤坏死因子等都是细胞因子,青霉素属于抗生素,不是细胞因子,A错误;
B、在体液免疫中,绝大多数抗原需要T细胞的呈递,且T细胞分泌的淋巴因子能促进B细胞的增殖和分化。细胞免疫中,需要依赖T细胞增殖分化形成的效应T细胞发挥免疫效应。因此,T细胞不仅在细胞免疫中起作用,在体液免疫中也发挥不可或缺的作用,B正确;
C、CAR-T细胞来自患者自身的T细胞改造的,该细胞在体外进行扩增后,回输到体内,可精准高效地杀伤肿瘤细胞,一般不会引起机体的免疫排斥反应,C正确;
D、修饰后的CAR-T细胞特异性识别肿瘤细胞并使其裂解死亡的过程属于细胞凋亡,D错误。
故选BC
19. 在生殖细胞形成早期,来自父方和母方的印记将全部被消除,精子和卵子形成时产生新的甲基化模式,因此在受精前来自父方和母方的等位基因具有不同的甲基化模式。某研究团队利用甲基化酶、去甲基化酶和基因编辑技术,改变了小鼠生殖细胞的“基因组印记”,使其“变性”,最终创造出“孤雌生殖”的小鼠(卵细胞中的H19、Gt12基因来自于父方,lgf2r、Snrpn基因来自于母方)。下列叙述正确的是( )
A. 上述甲基化重写没有改变小鼠体内的遗传信息
B. 可在小鼠的饲料中添加一定量的促性腺激素促使超数排卵
C. 孤雌小鼠的诞生过程没有精子参与,其基因型与提供卵母细胞的雌鼠相同
D. 根据题意推测精子形成过程中可能赋予了H19、Gt12基因表达的能力
【答案】AD
【解析】
【分析】1、表观遗传是指DNA序列不发生变化,但基因的表达却发生了可遗传的改变,即基因型未发生变化而表现型却发生了改变,如DNA的甲基化,甲基化的基因不能与RNA聚合酶结合,故无法进行转录产生mRNA,也就无法进行翻译,最终无法合成相应蛋白,从而抑制了基因的表达。
2、分析图示,从卵泡中取出卵母细胞,再将经过甲基化处理的卵母细胞进行早期胚胎培养、胚胎移植等获得孤雌小鼠。
【详解】A、上述甲基化重写没有改变DNA的序列,则小体内的遗传信息不会改变,A正确;
B、促性腺激素属于多肽,口服会被水解,因此需要注射,B错误;
C、“孤雌小鼠”是由两个生殖细胞(修饰后的次级卵细胞和另一个卵子的极体)结合后发育形成,同时由于配子在形成过程中会经历减数分裂的基因重组,或发生基因突变,将导致两个生殖细胞结合后的“孤雌小鼠”其基因型不一定与提供卵母细胞的雌鼠相同,C错误;
D、在受精前来自父方和母方的等位基因具有不同的甲基化模式,某研究团队利用甲基化酶、去甲基化酶和基因编辑技术,改变了小鼠生殖细胞的“基因组印记”,使其“变性”,卵细胞中的H19、Gt12基因来自于父方,图示过程中H19、Gt12基因甲基化,甲基化会抑制基因表达,推测精子形成过程中可能发生去甲基化,赋予了H19、Gt12等基因表达的能力,D正确。
故选AD。
三、非选择题:本题共5小题,共58分。
20. 我省广泛种植的9108水稻口感好、品质优、产量大。为探究干旱预处理后水稻响应高温胁迫的机制,研究人员以9108水稻为材料,设置水稻幼苗正常生长组(CK)、单一高温处理组(H)以及干旱高温处理组(DH)进行水培实验,实验处理及结果如下表所示。请分析回答:
组别
CK
H
DH
实验处理
昼/夜温度为25℃/20℃,不添加PEG-6000的营养液,培养3d
昼/夜温度为38℃/30℃,不添加PEG-6000的营养液,培养3d
昼/夜温度38℃/30℃,添加PEG-6000的营养液,培养3d
叶绿素总量(mg·g -1)
2.07
0.37
1.98
叶绿素a/b比值
307
3.06
3.05
光合速率(μmol·m-2s-1)
5.37
1.78
4.75
气孔导度(μmol·m-2s-1)
0.34
0.12
0.39
胞间CO2浓度(μmol·mol-1)
395.32
362.78
425.65
注:在营养液中添加PEG-6000模拟干旱胁迫。
(1)水稻的叶绿素主要分布在叶肉细胞的___________上。实验中常采用___________(填试剂)分离叶片中的色素,分离叶绿素常采用纸层析法,与叶绿素b的色素带相比,判断叶绿素a色素带的依据有___________。
(2)为保证实验结果的科学性,实验期间各组的___________(至少答两点)等主要环境条件应保持一致。据表分析可知,单一高温胁迫后,水稻幼苗的光合速率下降,可能原因有___________(答出两点即可)。DH组的水稻幼苗各项光合参数较H组上升,该结果表明对水稻幼苗进行适当的___________,有利于提高水稻的耐热性。
(3)水稻将光合作用产生的有机物运输至籽粒中,并以淀粉形式储存,称为“籽粒灌浆”。为进一步研究9108水稻产量高的原因,研究人员分别检测野生型(WT)和P基因缺失突变型(pho)水稻籽粒重量和有机物合成量,结果如图1和图2所示。据图1图2结果推测,P蛋白的功能可能是___________,从而导致pho籽粒重量低且增长缓慢。
(4)研究表明,P基因在籽粒胚乳高表达。据推测,P蛋白可能是一种磷的转运蛋白,且参与内运和外排两个过程。为进一步确认P蛋白的作用机制,科研人员进行下列实验:
①科研人员分别测定WT和pho水稻胚乳细胞中磷的含量,若pho胚乳细胞中的磷含量明显___________。(填“高于”“低于”或“等于”)WT胚乳细胞中的磷含量,则可作为P蛋白参与磷的外排过程的证据之一,且以外排作用为主。
②已知ADP-葡萄糖焦磷酸化酶(AGPase)催化胚乳细胞中葡萄糖和磷的利用,最终合成淀粉。科研人员检测WT和pho水稻胚乳细胞中AGPase的表达量和AGPase的活性,结果如图3和图4所示。据图示结果分析表明,pho水稻胚乳细胞中异常含量的磷既___________(填“抑制”或“促进”)AGPase的基因表达也___________。图3中选择细胞骨架蛋白的表达量作为对照的原因是___________。
【答案】(1) ①. 叶绿体类囊体薄膜 ②. 无水乙醇 ③. 叶绿素a所在的色素条带颜色比叶绿素b的深,比叶绿素b所在的色素条带宽
(2) ①. 光照强度、光照时间、CO2浓度等 ②. 叶绿素总量降低,气孔导度下降,胞间CO2浓度下降 ③. 干旱预处理
(3)促进葡萄糖转化为淀粉
(4) ①. 高于 ②. 抑制 ③. 抑制AGPase的活性 ④. 因为细胞骨架蛋白的表达量相对稳定,不受实验处理的影响,可以作为内参基因用于校正其他蛋白的表达水平
【解析】
【分析】分析图1:横坐标(自变量)为时间,纵坐标(因变量)为籽粒重量,根据结果可知,和WT相比,pho籽粒重量低且增长缓慢;分析图2:横坐标(自变量)为水稻品种,纵坐标(因变量)为葡萄糖含量和淀粉含量,根据结果可知,pho组的葡萄糖含量高于WT组,而淀粉含量低于WT组;分析图3:WT组的AGPase的条带比pho组的粗,说明pho组的AGPase的表达量低于WT组;分析图4:横坐标(自变量)为磷的浓度,纵坐标(因变量)为AGPase相对活性,根据结果可知,随着磷浓度的升高,AGPase相对活性降低。
【小问1详解】
叶绿素主要分布在叶绿体类囊体薄膜上,由于叶片中的色素不溶于水易容易溶解在无水乙醇中,因此实验中常采用无水乙醇提取叶片中的色素,实验中需采用纸层析法分离叶绿素,该方法判断叶绿素a较叶绿素b含量更高的依据是叶绿素a所在的色素条带颜色比叶绿素b的深,比叶绿素b所在的色素条带宽。
【小问2详解】
为保证实验结果的科学性,根据单一变量原则实验期间各组的光照强度、光照时间、CO2浓度等实验条件均保持一致。据表分析:单一高温胁迫后,水稻幼苗的光合速率下降,可能原因有叶绿素总量降低,气孔导度下降,胞间CO2浓度下降。根据实验处理和结果可知:DH组的水稻幼苗各项光合参数较H组上升,该结果表明对水稻幼苗进行适当的干旱预处理,有利于提高水稻的耐热性。
【小问3详解】
据图1可知:相对于WT,pho籽粒重量低且增长缓慢;结合图2结果:pho组葡萄糖含量高于WT,而淀粉含量低于WT,由此推测P蛋白的作用可能是促进葡萄糖转化为淀粉,由于pho缺失P基因,因此导致pho籽粒重量低且增长缓慢。
【小问4详解】
①根据题干可知:P基因在籽粒胚乳高表达。据推测,P蛋白可能是一种磷的转运蛋白,且参与内运和外排两个过程。若以外排作用为主,则pho不能将磷外排出来,导致胚乳中磷含量增多,则pho胚乳细胞中的磷含量明显高于WT胚乳细胞中的磷含量。
②已知ADP-葡萄糖焦磷酸化酶(AGPase)催化胚乳细胞中葡萄糖和磷的利用,最终合成淀粉。根据图3pho组的AGPase含量明显低于WT组;图4随着磷浓度的提高,AGPase相对活性越来越低,说明pho水稻胚乳细胞中异常含量的磷既抑制AGPase的基因表达,也抑制AGPase的活性;该实验用细胞骨架蛋白的表达量作为对照是因为其表达量相对稳定,不受实验处理的影响,可以作为内参基因用于校正其他蛋白的表达水平。
21. 人体血糖的平衡受多种信号分子的调节。图1表示葡萄糖及其他物质影响胰岛B细胞分泌活动的部分调节机理。其中GLP-1(胰高糖素样肽-1)和GIP(葡萄糖依赖性促胰岛素多肽)均由小肠L细胞受到进食形成的刺激后产生。请回答下列问题。
(1)人体血糖的主要来源有食物中糖类的消化吸收、_______。神经系统可以通过控制胰岛、甲状腺和_______的分泌活动来提高血糖浓度。
(2)小肠L细胞产生的GIP、GLP-1通过_________运输,与胰岛B细胞表面相应受体结合,激活细胞膜上的_______,催化合成细胞内的cAMP。经信号转导,促进_______。与神经调节相比,GIP、GLP-1作用于胰岛细胞的调节方式具有的特点是_______、_______。
(3)替尔泊肽为GIP/GLP-1的双受体激动剂,可作为饮食和运动的辅助药物,用于改善2型糖尿病患者的血糖水平。根据上述作用推测,替尔泊肽治疗1型糖尿病效果会受到限制,原因可能是_______。
(4)科研人员发现了一种新型血糖调节因子(FGF1)能降血糖,并利用胰岛素抵抗模型鼠开展相关研究,结果如图2。据此推测,FGF1改善胰岛素抵抗的机制可能是_______。
A. 增加细胞膜上胰岛素受体的数量
B. 促进体内胰岛素抗体的合成
C. 促进胰岛素与胰岛素受体结合
D. 促进胰岛B细胞合成和分泌胰岛素
【答案】(1) ①. 肝糖原分解、非糖物质转化为葡萄糖 ②. 肾上腺
(2) ①. 体液 ②. 腺苷酸环化酶 ③. 胰岛素基因的表达和胰岛素的分泌 ④. 反应速度较缓慢 ⑤. 作用时间较长(作用范围较广泛、通过体液运输)
(3)替尔泊肽降糖时作用于胰岛B细胞,1型糖尿病胰岛B细胞被破坏(GIP、GLP-1的受体的数量减少,导致替尔泊肽的疗效降低) (4)AC
【解析】
【分析】胰岛A细胞分泌胰高血糖素,能升高血糖,只有促进效果没有抑制作用,即促进肝糖原的分解和非糖类物质转化;胰岛B细胞分泌胰岛素是唯一能降低血糖的激素,其作用分为两个方面:促进血糖氧化分解、合成糖原、转化成非糖类物质;抑制肝糖原的分解和非糖类物质转化。
【小问1详解】
人体血糖的主要来源有食物中糖类的消化吸收、肝糖原分解、非糖物质转化为葡萄糖,血糖的去向主要是细胞氧化分解、转化为肝糖原和肌糖原、转变为非糖物质。
胰岛素、甲状腺激素、肾上腺素都具有提高血糖浓度的作用,因此神经系统可以通过控制胰岛、甲状腺和肾上腺的分泌活动来提高血糖浓度。
【小问2详解】
GLP-1(胰高糖素样肽-1)和GIP(葡萄糖依赖性促胰岛素多肽)均由小肠L细胞受到进食形成的刺激后产生,通过体液运输作用于胰岛B细胞。
结合图示可知,GIP、GLP-1与胰岛B细胞表面相应受体结合,激活细胞膜上的腺苷酸环化酶,催化合成细胞内的cAMP。
经信号转导,促进胰岛素基因的表达(转录和翻译)和胰岛素的分泌。
GIP、GLP-1作用于胰岛细胞的调节方式为体液调节,和神经调节相比,体液调节的特点是反应速度较缓慢、作用时间较长(作用范围较广泛、通过体液运输)。
【小问3详解】
由于替尔泊肽降糖时作用于胰岛B细胞,1型糖尿病胰岛B细胞被破坏(GIP、GLP-1的受体的数量减少,导致替尔泊肽的疗效降低),因此替尔泊肽治疗1型糖尿病效果会受到限制。
【小问4详解】
A、胰岛素抵抗模型鼠对胰岛素不敏感,从而表现为高血糖,若FGF1可以增加细胞膜上胰岛素受体的数量,则可以提高胰岛素的敏感度,从而更好的发挥降血糖的作用,A正确;
B、若FGF1促进体内胰岛素抗体合成,则胰岛素的含量下降,降血糖的能力进一步减弱,无法起到降血糖的作用,B错误;
C、若FGF1能促进胰岛素与胰岛素受体结合,则能更好的发挥胰岛素降低血糖的作用,C正确;
D、和不用FGF1处理的胰岛素抵抗模型鼠相比,使用FGF1处理的胰岛素抵抗模型鼠胰岛素含量较低,说明FGF1不能促进胰岛B细胞合成和分泌胰岛素,D错误。
故选AC。
22. 某二倍体植物的花色受三对完全显性的等位基因控制,其花色色素合成途径如图1所示。现以三个白花纯合品系进行杂交实验,结果如图2所示。请回答下列问题:
(1)植物的花色遗传遵循基因的______定律。由图可知,基因可通过控制______,进而控制生物体的性状。
(2)正常情况下,红花植株的基因型有______种,实验一中,品系1的基因型是______,实验二中F2白花植株中能稳定遗传的占______。
(3)研究发现,在实验二F1中偶然发现一株白花,为探究其变异来源,科研人员进行了如下研究:
①制作该白花植株体细胞临时装片,镜检观察处于有丝分裂______期且染色体______的细胞并作核型分析,初步判断变异来源。
②经初步判断该白花植株的产生是亲本产生配子时发生基因突变所致,为此科研人员选用该白花植株与______杂交,观察并统计后代表现型及比例:若杂交后代中,____________,则该白花亲本在产生配子时,可能基因i发生显性突变;
(4)若这种植物性别决定类型为XY型,在X染色体上发生基因突变产生隐性致死基因e,导致合子致死。基因型为iiAaBbX+Y和iiAaBbX+Xe的红花植株杂交,子一代中雌雄植株的表型及比例为______;子一代中红色花植株随机传粉,后代中红色花雌株比例为______。
【答案】(1) ①. 自由组合 ②. 酶的合成控制代谢
(2) ①. 4 ②. IIAABB ③. 100%
(3) ①. 中 ②. 分散良好 ③. 纯合红花植株 ④. 全为白花或红花:白花=1:1
(4) ①. 红色♀:白色♀:红色♂:白色♂=18:14:9:7 ②. 256/567
【解析】
【分析】分析图1:由于基因I抑制基因A的表达,所以红花植株的基因组成为iiA-B-,其他均为白花。
分析图2:实验一实验二的F2均符合9:3:3:1的变式,也就是花色是由两对等位基因控制的。从实验二可知F2的红花:白花=9:7,可知F1红花的基因型为iiAaBb,品系2和品系3I/i基因都是ii、ii。推测品系1的I/i基因为II,由F2的红花:白花=13:3,可知实验一亲本基因型为IiAaBB,可知品系1的基因型为IIaaBB,品系2的基因型为iiAABB,品系3的基因型为iiaabb。
【小问1详解】
实验一实验二的F2均符合9:3:3:1的变式,说明花色至少是由两对位于非同源染色体上的等位基因控制的,即植物的花色遗传遵循基因的自由组合定律;基因通过控制酶1、酶2进而控制花的颜色,说明基因可通过控制酶的合成控制代谢,进而控制生物体的性状。
【小问2详解】
由图1可知,红花植株的基因型有iiAABB、iiAaBB、iiAABb和iiAaBb共4种;可以采用逆推法,假设实验一中F2中红花iiA_BB=××1=,则F1白花基因型为IiAaBB,则品系1的基因型为IIAABB、品系2为iiaaBB;结合实验二,F2中红花为,则实验二F2中红花的基因型只能为iiA_B_=1××=,则实验二中F1的基因型为iiAaBb,因为品系2为基因型为iiaaBB,则品系3的基因型为iiAAbb才能符合题意,实验二中F1的基因型为iiAaBb,则后代中白花植株基因型及比例为3iiA_bb、3iiaaB_、1iiaabb,由于均含有隐性纯合子,故均可稳定遗传,即比例是100%。
【小问3详解】
①有丝分裂中期染色体形态稳定,数目清晰,便于观察,故制作该白花植株体细胞临时装片,镜检观察处于有丝分裂中期且染色体分散较好的细胞,可初步判断变异来源。
②若由于亲本在产生配子时,可能基因i发生显性突变而产生了白花植株,则可用该白花植株与纯合红花植株ii AABB杂交,若后代全为白花,说明是由ii突变为了II,若后代红花:白花=1:1,说明是有ii突变为了Ii,这两种情况都能说明该白花植株的产生是亲本产生配子时发生基因突变所致,且是基因i发生了显性突变。
【小问4详解】
若这种植物性别决定类型为XY型,在X染色体上发生基因突变产生隐性致死基因e,导致合子致死。基因型为iiAaBbX+Y和iiAaBbX+Xe的植株杂交,逐对考虑,F1中关于花色的基因型及比例为iiA_B_:iiA_bb:iiaaB_:iiaabb=9:3:3:1,所以F1中关于花色的基因型及比例为红色:白色=9:7,X+Y和X+Xe的植株杂交,F1关于性别的基因型及比例为X+X+:X+Xe:X+Y:XeY (致死),即F1中雌性:雄性=2:1,所以F1中雌雄植株的表型及比例为红色♀:白色♀:红色♂:白色♂=18:14:9:7。子一代中红色雌性基因型有iiA_B_X+X+、iiA_B_X+Xe,红色花雄性基因型是iiA_B_X+Y,其中iiA_B_的比例为1iiAABB、2iiAaBB、2iiAABb、4iiAaBb,产生的雌雄配子配子类型及比例均是是AB∶Ab∶aB∶ab=4∶2∶2∶1,子一代中红色植株随机交配后红色个体(iiA_B_) 占4/9×1+2/9×2/9×2+4/9×5/9=64/81,考虑性染色相关基因,子一代中红色植株随机交配后子代是3X+X+、1X+Xe、3X+Y、1XeY (致死),即雌株:雄株=4:3,故后代中红色花雌株比例×=。
23. 湿地生态系统具有多种功能,在保护生态环境、调节碳循环等方面,具有不可替代的重要作用。下图1为某人工湿地污水处理系统的示意图(“湿地床”内“→”表示水流方向),图2为生物圈中碳循环的部分过程示意图。请回答下列问题:
(1)流经图1所示生态系统的总能量为___________,其中流入湿地植物的能量一部分去向是自身___________,另一部分去向是自身___________。
(2)在湿地修复工程中,往往优先选择具有较强污染物净化能力的本地湿地植物,这体现了生态工程建设的___________原理;其次还需要考虑这些植物各自的生态位差异,以及它们之间的种间关系,通过合理的人工设计,使这些物种形成互利共存的关系,这体现了生态工程建设的___________原理。请尝试分析湿地植物能够净化水质的主要原因是___________。
(3)物质循环中的“物质”指的是___________,图2中___________(填图中字母)属于生产者,碳在A、B、C、D间以___________形式进行流动。“碳中和”是指通过植树造林、节能减排等途径,抵消CO2排放总量,达到CO2相对“零排放”。要实现“碳中和”需要世界各国共同参与,主要原因是碳循环具有___________的特点。达到“碳中和”时,图2中生产者吸收CO2总量___________(填“大于”“等于”或“小于”)消费者和分解者释放的CO2总量。
【答案】(1) ①. 生产者固定的太阳能总量和污水中有机物的化学能 ②. 经呼吸作用以热能形式散失 ③. 生长、发育和繁殖
(2) ①. 协调 ②. 自生 ③. 可吸收水体中的氮、磷等元素;为根系微生物提供附着基质、栖息场所,加速根系周围的有机碎屑分解
(3) ①. 组成生物体的C、H、O、N、P、S等元素 ②. A ③. 有机物 ④. 全球性 ⑤. 大于
【解析】
【分析】1、在生态系统中,输入到每个营养级的能量的去路有:用于自身呼吸消耗;用于自身生长、发育和繁殖等生命活动。用于自身生长、发育和繁殖等生命活动的能量,其去向有:流向下一营养级(最高营养级除外);流向分解者;未被利用的能量。
2、生态工程以生态系统的自组织、自我调节功能为基础,遵循着整体、协调、循环、自生等生态学基本原理。
3、组成生物体的C、H、O、N、P、S等元素,都不断进行着从非生物环境到生物群落,又从生物群落到非生物环境的循环过程,这就是生态系统的物质循环。这里所说的生态系统指的是生物圈,物质循环具有全球性,因此又叫生物地球化学循环。
【小问1详解】
分析图1可知,流经图1人工湿地生态系统的总能量包括生产者固定的太阳能总量和污水中有机物的化学能。湿地植物同化的能量,一部分经呼吸作用以热能的形式散失,另一部分用于自身生长、发育和繁殖等生命活动。
【小问2详解】
在湿地修复工程中,往往优先选择具有较强污染物净化能力的本地湿地植物,使生物与环境达到协调与平衡,体现了生态工程建设的协调原理;植物各自的生态位差异,以及它们之间的种间关系,通过合理的人工设计,使这些物种形成互利共存的关系,体现了生物的自组织作用,属于自生原理。湿地中的植物,可吸收水体中的氮、磷等元素构成自身的物质;湿地植物根系发达,为根系微生物提供附着基质、栖息场所(氧气);湿地植物可形成过滤层,加速根系周围的有机碎屑分解。
【小问3详解】
物质循环指的是组成生物体的C、H、O、N、P、S等元素的循环,元素可能存在于不同的化合物。图2中的A能利用大气中的二氧化碳,属于生产者,B为初级消费者,C为次级消费者,D为分解者。可见,碳在A、B、C、D间以有机物形式进行流动。碳循环具有全球性,因此要实现“碳中和”需要世界各国共同参与。达到“碳中和”时,生产者吸收的CO2总量应等于CO2排放总量,而CO2排放总量除包括消费者和分解者释放的CO2总量外,还包括化石燃料的开采和使用过程中排放的CO2,所以图中生产者吸收的CO2总量大于消费者和分解者释放的CO2总量。
24. 肿瘤的发生、发展和转移都需要新生血管的支持,肿瘤抑素是由Tum基因编码的蛋白质,具有强效抑制肿瘤微血管密度,缩小肿瘤体积的作用。研究人员构建了转Turn基因的人神经胶质瘤细胞株U251,探究基因治疗神经胶质瘤的可行性。
(1)研究人员利用上图中的材料完成基因表达载体的构建。
①图1载体上启动子是______识别和结合的位点,与起始密码相比启动子特有的物质组成是______。
②构建重组载体前,利用PCR技术扩增Tum基因,应选用的引物组合为______,其中与Tum基因上游结合的引物设计的依据是______。与细胞内DNA复制相比,PCR技术通常不选择RNA片段作为引物,解释合理的有______。
A.RNA稳定性不高,体外易降解
B.RNA的3´端不能聚合脱氧核苷酸
C.细胞内有切除RNA引物的酶
D.RNA引物的成本较高
(2)血管内皮细胞HUV可作为抑制血管生成效果的指示细胞。为研究Tum基因的抗神经胶质瘤的效果。研究人员设计了三组实验:组1为未转基因的U251,组2为转入空白载体的U251,组3为转Tum基因的U251,相关检测结果如图3、图4.
三组实验中属于对照组的是______。综合两图分析,说明U251细胞合成的肿瘤抑素通过促进HUV细胞凋亡发挥作用,图4中组2实验数据能否支持导入空白载体具有与组3相似作用的结论?______(填“能”或者“不能”)
(3)由于肿瘤细胞具有无限增殖的特点,对______的需求量较大,因此肿瘤的发生、发展和转移都需要新生血管的支持,但大多肿瘤细胞主要以______(填“有氧呼吸”或“无氧呼吸”)的方式获得能量。为探究该体系在体内抗肿瘤的效果,还需将组3U251细胞分别接种于裸鼠腋部皮下,一定时间后检测______以证明转Tum基因治疗神经胶质瘤存在可行性。
【答案】(1) ①. RNA聚合酶 ②. 脱氧核糖和胸腺嘧啶 ③. bc ④. Tum基因上游序列以及Nhe Ⅰ限制酶识别序列 ⑤. A
(2) ①. 组 1、组2 ②. 不能
(3) ①. 营养 ②. 无氧呼吸 ③. 小鼠体内神经胶质瘤体积与肿瘤微血管密度
【解析】
【分析】基因工程常用的载体:质粒、噬菌体的衍生物、动植物病毒。质粒是一种裸露的、结构简单、独立于细菌拟核DNA之外并具有自我复制能力的双链环状DNA分子。
作为载体必须具备的条件:①要具有限制酶的切割位点;②要有标记基因;③能在宿主细胞中稳定存在并复制;④是安全的,对受体细胞无害,而且要易从供体细胞分离出来。(3)天然的质粒不能直接作为载体,基因工程中用到的质粒都是在天然质粒的基础上进行过人工改造的。
【小问1详解】
①图1载体上启动子是RNA聚合酶识别和结合的位点,起始密码子位于mRNA上,因此,与起始密码相比启动子特有的物质组成脱氧核糖和胸腺嘧啶。载体上的标记基因(如抗性基因)以便于重组后重组DNA分子的筛选,因此其上的新霉素抗性基因和氨苄青霉素抗性基因作为标记基因。
②引物引导子链合成的方向是5′→3′,故为保证构建正确连接的基因表达载体,应选用的引物组合为bc。由图1可知,只有限制酶Not Ⅰ和Nhe Ⅰ位于启动子和终止子之间,因此在引物中分别加入Not Ⅰ和Nhe Ⅰ限制酶的识别序列,结合图示可知,与Tum基因上游结合的引物设计的依据是转录模板链上游的已知序列,且需要在引物c的5’端添加限制酶Nhe Ⅰ的识别序列。
A、RNA稳定性不高,体外易降解,因而不宜作为引物,A正确;
B、RNA的3´端能聚合脱氧核苷酸,这不是其不宜作为引物的原因,B错误;
C、细胞内有切除RNA引物的酶,这不是RNA不宜作为引物得原因,PCR是在体外复制DNA的技术,C错误;
D、RNA引物的制作成本未必比DNA高,不符合题意,D错误。
故选A。
【小问2详解】
本实验的目的是研究 Tum 基因的抗神经胶质瘤的效果,则自变量为Tum 基因的有无,为了排除空载体对实验的影响,故以未转基因的U251(组 1)和转入空载体(不含Tum 基因的表达载体)的U251(组2)作为对照,转 Tum 基因 U251(组3)为实验组。由图3可知,只有组3上清液含有肿瘤抑素,说明肿瘤抑素可以被 U251分泌到细胞外,且由图3可知,相比组1和组2,组3HUV细胞凋亡率显著增高,故说明U251细胞合成的肿瘤抑素发挥作用的机理为:肿瘤抑素可以被 U251分泌到细胞外,并促进HUV细胞凋亡;同时也能说明组2实验数据不支持导入空白载体具有与组3相似作用的结论。
【小问3详解】
由于肿瘤细胞具有无限增殖的特点,对营养的需求量较大,因此肿瘤的发生、发展和转移都需要新生血管的支持,但大多肿瘤细胞主要以“无氧呼吸”的方式获得能量,因为无氧呼吸虽然供应的能量少,但可以提供较多的中间产物用于新的细胞的构建。为探究该体系在体内抗肿瘤的效果,还需将组3U251细胞分别接种于裸鼠腋部皮下,以证明转Tum基因治疗神经胶质瘤存在可行性。因为肿瘤抑素具有强效抑制血管生成的功能,且只有组3细胞才能合成肿瘤抑素,因此若结果为接种组3的小鼠体内神经胶质瘤体积与肿瘤微血管密度比组1及组2都显著降低,表明转Tum 基因治疗神经胶质瘤存在可行性。
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