精品解析:江苏省南京市鼓楼区南京市第二十九中学2024-2025学年高二下学期5月月考生物试题
2025-08-10
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资源信息
| 学段 | 高中 |
| 学科 | 生物学 |
| 教材版本 | 高中生物学人教版选择性必修3 生物技术与工程 |
| 年级 | 高二 |
| 章节 | - |
| 类型 | 试卷 |
| 知识点 | - |
| 使用场景 | 同步教学-阶段检测 |
| 学年 | 2025-2026 |
| 地区(省份) | 江苏省 |
| 地区(市) | 南京市 |
| 地区(区县) | 鼓楼区 |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 6.55 MB |
| 发布时间 | 2025-08-10 |
| 更新时间 | 2025-12-19 |
| 作者 | 匿名 |
| 品牌系列 | - |
| 审核时间 | 2025-08-10 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/53412117.html |
| 价格 | 4.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
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内容正文:
2024-2025学年度高二第二学期第三次检测生物
一、单项选择题:本部分包括15题,每题2分,共计30分。每题只有一个选项最符合题意。
1. 下列相关叙述正确的是( )
A. 胶原蛋白可被制成手术的缝合线,可以被细胞直接吸收
B. 糖类代谢发生障碍时,脂肪会大量迅速转化成糖类用于分解供能
C. 几丁质是一种多糖,可以用于制作人造皮肤和废水处理
D. 长跑后发生肌肉抽搐是由于大量出汗排出了过量钠盐
【答案】C
【解析】
【详解】A、胶原蛋白是大分子蛋白质,需分解为氨基酸才能被吸收,无法直接被细胞吸收,A错误;
B、脂肪转化为糖类的过程缓慢且有限,无法“大量迅速”补充供能,B错误;
C、几丁质属于多糖,具有生物相容性和吸附性,可用于人造皮肤和吸附废水中的重金属离子,C正确;
D、肌肉抽搐由血钙含量过低引起,D错误。
故选C。
2. 下列关于细胞结构与功能的叙述,正确的是( )
A. 核糖体参与中心体、高尔基体等多种细胞器的形成
B. 眼虫和酵母菌都能进行有氧呼吸,且都是异养生物
C. 水分子主要通过主动运输实现快速进出肾小管上皮细胞
D. 内质网能与核膜直接连接,不能与细胞膜、线粒体直接连接
【答案】A
【解析】
【详解】A、中心体、高尔基体等多种细胞器都含有蛋白质,而核糖体是蛋白质合成的唯一场所,A正确;
B、眼虫和酵母菌都是单细胞真核生物,都能进行有氧呼吸,但眼虫有叶绿体,能进行光合作用,是自养生物,酵母菌是异养生物,B错误;
C、水分子通过自由扩散或水通道蛋白(协助扩散)运输,C错误;
D、内质网是细胞内最大的膜结构,内质网能与核膜直接连接,同时也与细胞膜、线粒体直接连接。内质网外连细胞膜,内连核膜,还与线粒体等细胞器有直接的联系,这种结构特点有利于细胞内物质的运输和信息的传递,D错误。
故选A。
3. 气孔运动与细胞内外离子的运输有关。如图是光下气孔开启的机理。下列说法正确的是( )
A. 离子进入液泡致使细胞液渗透压下降导致气孔开放
B. 光为H⁺-ATP酶的活化直接提供能量
C. Cl⁻进入细胞的方式与H⁺运出细胞的方式相同
D. K⁺与K⁺通道蛋白特异性的结合是质膜选择透过性的体现
【答案】C
【解析】
【详解】A、离子进入液泡致使细胞液渗透压上升导致气孔开放,A错误;
B、光参与光合作用产生ATP,ATP为H+-ATP酶的活化直接提供能量,B错误;
C、光合作用生成的ATP驱动H+泵,向质膜外泵出H+,建立膜内外的H+梯度,在H+电化学势的驱动下,Cl-经共向传递体进入保卫细胞,H+运出细胞和Cl-进入细胞都是需要能量的,运输方式为主动运输,C正确;
D、K+通过K+通道蛋白时,不需要与通道蛋白结合,D错误。
故选C。
4. 下列说法正确的是( )
A. 绝大数酶是蛋白质,催化过程中构象不会发生变化
B. 研究黑藻的细胞质流动时,可撕取稍带叶肉的下表皮制片观察
C. 利用淀粉酶、淀粉溶液探究pH对酶活性影响检测淀粉剩余量是关键
D. ATP含有的两个特殊化学键(磷酐键)断裂时释放能量
【答案】B
【解析】
【详解】A、酶催化过程中会与底物结合,发生构象变化(诱导契合学说),从而降低反应活化能,A错误;
B、黑藻叶片小而薄,由单层细胞构成,可直接取小叶制片观察叶绿体和细胞质流动,可撕取菠菜稍带叶肉的下表皮制片观察,以叶绿体的运动作为参照,B正确;
C、探究pH对酶活性影响时,酸性条件水解淀粉,导致无法通过检测淀粉剩余量准确反映酶活性,C错误;
D、ATP含有的两个特殊化学键(磷酐键),ATP末端的特殊化学键断裂后,ATP转化为ADP和游离的Pi,该过程涉及旧化学键的断裂和新化学键的形成,旧化学键断裂时吸收能量,D错误。
故选B。
5. 下图是正常人处在不同环境温度条件下皮肤血管血流量随时间变化的示意图,相关分析正确的是( )
A. 与0-5分钟内相比,因皮肤血管血流量减少,所以10-15分钟内人体散热量更小
B. ab段引起皮肤血管血流量减少的神经中枢在下丘脑
C. ab段导致肾上腺素分泌增加的结构基础是内分泌系统
D. d点以后机体大量出汗,只需及时补充大量水分即可
【答案】B
【解析】
【分析】体温调节过程:(1)寒冷环境→皮肤冷觉感受器→下丘脑体温调节中枢→增加产热(骨骼肌战栗、立毛肌收缩、甲状腺激素分泌增加),减少散热(毛细血管收缩、汗腺分泌减少)→体温维持相对恒定。(2)炎热环境→皮肤温觉感受器→下丘脑体温调节中枢→增加散热(毛细血管舒张、汗腺分泌增加)→体温维持相对恒定。
【详解】A、与0-5分钟内相比,10-15分钟内温度更低,产热量更大,散热量也更大;故与0-5分钟内相比,因皮肤血管血流量减少,所以10-15分钟内人体散热量更大,A错误;
B、ab段皮肤血管血流量减少是皮肤毛细血管收缩导致的,受下丘脑的体温调节中枢调控,B正确;
C、肾上腺素由肾上腺髓质分泌的,其直接受交感神经支配,ab段导致肾上腺素分泌增加的结构基础是神经系统,C错误;
D、d点以后汗腺的分泌活动增强,所以要及时补充水和无机盐,D错误。
故选B。
6. 下列关于免疫系统组成和功能的叙述,错误的是( )
A. 免疫器官是免疫细胞生成、成熟和集中分布的场所
B. 各类白细胞属于免疫细胞,可参与特异性和非特异性免疫
C. 干扰素具有抗病毒活性,还具有抑制细菌细胞分裂的功能
D. 皮肤及其黏膜分泌的杀菌物质抑制细菌生长是保卫人体的第二道防线
【答案】D
【解析】
【分析】免疫系统的组成 :(1)免疫器官:骨髓、胸腺、脾、淋巴结、扁桃体等;(2)免疫细胞:①淋巴细胞:位于淋巴液、血液和淋巴结中,T细胞(迁移到胸腺中成熟)、B细胞(在骨髓中成熟),②吞噬细胞等;(3)免疫活性物质:抗体、淋巴因子、溶菌酶等。
【详解】A、免疫器官,如胸腺、骨髓、淋巴结等,是免疫细胞生成、成熟和集中分布的场所。这些器官为免疫细胞提供了必要的微环境,使其能够正常发育和功能,A正确;
B、免疫细胞,主要是指能识别抗原、产生特异性免疫应答的淋巴细胞等。在白细胞中,淋巴细胞(如T细胞和B细胞)是重要的免疫细胞,它们可以参与特异性免疫;而其他白细胞,如吞噬细胞等,则主要参与非特异性免疫,B正确;
C、干扰素是一种由病毒感染的细胞通过诱导而分泌的一种广谱抗病毒蛋白,具有抗病毒、抗肿瘤和免疫调节等多种功能。同时在 抗菌方面,当身体受到细菌感染时,干扰素能够下调转铁蛋白受体,从而抑制细菌的生长和繁殖,C正确;
D、人体免疫防线包括三道防线:其中第一道防线是由皮肤和黏膜构成的,它们不仅能够阻挡病原体侵入人体,而且它们的分泌物(如乳酸、脂肪酸、胃酸和酶等)还有杀菌物质抑制细菌生长的作用,D错误。
故选D。
7. 人在胆囊病变初期,常出现右肩胛区疼痛,机制如图。相关叙述正确的是( )
A. 该反射为非条件反射,感受器为胆囊
B. 动作电位首先产生于胆囊,传导途径为a→b→c→d
C. 图中①②分别为相关神经元的树突和轴突
D. 交感神经兴奋,直接支配骨骼肌的收缩
【答案】C
【解析】
【详解】A、产生痛觉未经过完整的反射弧,不属于非条件反射,A错误;
B、动作电位首先产生于胆囊,传导途径为a→b→神经中枢→大脑皮层,B错误;
C、感觉神经元的胞体位于脊髓外,结合突触结构判断图中①(接收信号)、②(传出信号)分别为相关神经元的树突和轴突,C正确;
D、交感神经支配内脏、血管神经,骨骼肌的收缩由躯体运动神经支配,D错误。
故选C。
8. 有些人吸入花粉等过敏原会引发过敏性鼻炎,以下对过敏反应的理解正确的是( )
A. 过敏反应具有明显的个体差异,与遗传一般没有必然的联系
B. 组胺引起的毛细血管扩张,血管壁通透性增加,可能导致局部组织水肿
C. 预防过敏反应的主要措施是尽量不要接触有过敏症状者,以防止传染
D. 较严重的过敏反应可能对组织和器官造成损伤,引起风湿性心脏病等疾病
【答案】B
【解析】
【分析】1、过敏反应是指已免疫的机体,在再次接受相同抗原时,有时所发生的组织损伤或功能紊乱。2、过敏反应具有以下特点:①反应有快慢之分;②具有明显的遗传倾向和个体差异。
【详解】A、过敏反应具有明显的个体差异,有明显的遗传倾向,A错误;
B、组胺引起的毛细血管扩张,血管壁通透性增加,血浆蛋白质进入组织液,组织液渗透压升高,可能导致局部组织水肿,B正确;
C、过敏不会传染,预防过敏反应的主要措施是尽量不要接触过敏原,C错误;
D、风湿性心脏病属于自身免疫病,不属于过敏反应,D错误。
故选B。
9. 下列关于种群的叙述,正确的是( )
A. 所有种群都具有种群密度、性别比例、年龄结构等数量特征
B. 依据调查得出的种群密度可以预测东北鼢鼠种群数量的变化趋势
C. 某种群密度过大时,在内源性调节因素的作用下环境容纳量减小
D. 年龄结构为稳定型的种群中,幼年个体的出生率大于幼年个体的死亡率
【答案】D
【解析】
【详解】A、种群密度、性别比例、年龄结构属于种群的数量特征,但并非所有种群都具有性别比例,如进行无性繁殖的种群或无性别分化的生物(如某些植物),A错误;
B、预测种群数量变化趋势的主要依据是年龄结构,而非种群密度。种群密度仅反映当前数量,无法直接预测未来趋势,B错误;
C、环境容纳量(K值)由外源性因素(如资源、空间等)决定,内源性调节因素(如种内竞争)可能导致种群数量波动,但不会改变K值本身,C错误;
D、年龄结构为稳定型的种群,意味着种群中幼年、成年和老年个体的比例相对稳定,种群数量在一段时间内保持相对稳定。要使种群数量保持相对稳定,在幼年个体方面,出生率和死亡率大致平衡,但从整体动态角度看,幼年个体的出生率是大于幼年个体的死亡率的,这样才能不断补充种群中幼年个体数量,以维持种群年龄结构的稳定和种群数量的相对稳定,D正确。
故选D。
10. 某农药厂旧址经改造建成绿色环保公园,相关叙述错误的是( )
A. 农药厂旧址中所有的动物、植物和微生物共同组成生物群落
B. 由“农药厂旧址”改造为“绿色环保公园”属于群落次生演替
C. 通过实现改造区内的物质循环,避免对周围居民的不良影响
D. 改造建成的绿色环保公园的间接价值大于直接价值
【答案】C
【解析】
【分析】 初生演替是指在一个从来没有被植物覆盖的地面,或者是原来存在过植被,但被彻底消灭了的地方发生的演替;次生演替是指在原来植被虽已不存在,但原有土壤条件基本保留,甚至还保留了植物的种子或其他繁殖体的地方发生的演替。
【详解】A、群落是指一定区域内所有种群的集合,A正确;
B、由“农药厂旧址”改造为“绿色环保公园”是在一定的环境和生物基础上通过人工干预进行的演替,属于群落的次生演替,B正确;
C、生态系统的物质循环具有全球性,C错误;
D、生态系统的间接价值明显大于直接价值,D正确。
故选C。
11. 某校兴趣小组为探究培养液中酵母菌种群数量的变化,用葡萄糖溶液培养酵母菌,适宜条件下在培养瓶中培养,每天定时取样计数,连续测定7天。得出酵母菌种群数量随时间的变化规律,下列说法正确的是( )
A. 图1使用的血球计数板有2个计数室,每个计数室有25个中格
B. 培养瓶上层酵母菌较少,底层酵母菌较多,计数时应取中层溶液
C. 滴加培养液后从一侧盖盖玻片,若观察视野如图2,则需要增加稀释倍数
D. 图3视野内一个小格酵母,该小格酵母菌数目为7个
【答案】A
【解析】
【分析】在探究培养液中酵母菌种群数量变化的实验中,滴加培养液时应先盖盖玻片,再滴加培养液。取样时应充分晃动摇匀,以使培养液中酵母菌均匀分布,减少误差。
【详解】A、图1使用的血球计数板的规格是其中有2个计数室,每个计数室有25个中格,每个中格中有16各小格,A正确;
B、吸取培养液进行计数前,需将试管轻轻振荡几次,目的是使培养液中的酵母菌均匀分布,减少误差,B错误;
C、利用血球计数板计数时,应先将盖玻片放在血球计数板的计数室上,在盖玻片的边缘滴加培养液,待培养液从边缘处自行渗入计数室,吸去多余培养液,再进行计数,若观察视野如图2,则不需要增加稀释倍数,C错误;
D、图3视野内一个小格酵母,应根据记上不记下,记左不记右的原则进行计数,则该小格酵母菌数目为7个,除去死菌数,活菌数为5个,D错误。
故选A。
12. 下列关于动物细胞工程和胚胎工程的叙述,正确的是( )
A. 制备单克隆抗体时,天然抗原通常可直接刺激多种B细胞和辅助性T细胞
B. 体细胞核移植可通过显微操作技术去除卵母细胞的细胞核和第一极体
C. 将目的基因导入鲫鱼受精卵后体外培养获得早期胚胎,再进行胚胎移植
D. 囊胚进一步扩大导致滋养层破裂,胚胎从其中伸展出来,这一过程叫做孵化
【答案】B
【解析】
【分析】胚胎移植的生理基础:(1)供体与受体相同的生理变化,为供体的胚胎植入受体提供了相同的生理环境;(2)胚胎在早期母体中处于游离状态,这就为胚胎的收集提供了可能;(3)子宫不对外来胚胎发生免疫排斥反应,这为胚胎在受体内的存活提供了可能;(4)胚胎遗传性状不受受体任何影响。
【详解】A、天然抗原可直接刺激B细胞,但通常需要通过抗原呈递细胞呈递给辅助性T细胞,再由辅助性T细胞进一步起作用,A错误;
B、通过显微操作技术可以去除卵母细胞的细胞核和第一极体,获得去核卵母细胞,B正确;
C、将目的基因与获能的精子溶液,在一定的温度等条件下培养一段时间后,使精子携带有目的基因,然后进行人工授精,目的基因导入鲫鱼受精卵后,经培养便可获得转基因动物,无需进行胚胎移植,C错误;
D、移植后的囊胚进一步扩大,会导致透明带破裂,胚胎从其中伸展出来,这一过程叫作孵化,D错误。
故选B。
13. 研究人员用刚果红培养基从蔗渣堆肥中筛选、分离出4株具有降解纤维素能力的真菌(图示①-④)。下列说法正确的是( )
A. 不宜通过接种蒸馏水检测所配制的固体培养基是否被污染
B. 图示结果为采用平板划线法接种后倒置于恒温箱中静置培养的结果
C. ④号真菌的红色圈与菌落的直径比值最大,降解纤维素的能力最强
D. 采用稀释涂布平板法对①~④菌株分离培养24h后进行计数
【答案】A
【解析】
【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,均匀涂布在培养皿表面,经培养后可形成单个菌落。
【详解】A、检测所配制的固体培养基是否被污染,应接种无菌水,而不是蒸馏水,A正确;
B、图示结果中菌落分布均匀,应为采用稀释涂布平板法接种后倒置于恒温箱中静置培养的结果,而平板划线法接种后,菌落会沿着划线的路径分布,不会如此均匀,B错误;
C、刚果红可以与纤维素形成红色复合物,当纤维素被纤维素酶分解后,在菌落周围会出现透明圈(即红色圈消失),透明圈与菌落的直径比值越大,说明该菌降解纤维素的能力越强,而不是红色圈与菌落的直径比值,C错误;
D、一般采用稀释涂布平板法对微生物进行分离培养后,需要培养较长时间(如48h),等菌落充分生长后再进行计数,24h可能时间过短,菌落生长不充分,导致计数不准确,D错误。
故选A。
14. 关于"琼脂糖凝胶电泳"实验,下列叙述正确的是( )
A. 根据待分离DNA片段的大小,需用无菌水配制0.8%~1.2%的琼脂糖溶液
B. 向琼脂糖溶液中加入适量的核酸染料后,需在沸水浴内加热至琼脂糖熔化
C. 将PCR产物和电泳缓冲液混合后,需用微量移液器将混合液缓慢注入加样孔
D. 待指示剂前沿迁移接近凝胶边缘时,需及时断电并取出凝胶置于紫外灯下观察
【答案】D
【解析】
【分析】PCR的产物一般通过琼脂糖凝胶电泳来鉴定。在凝胶中DNA分子的迁移速率与凝胶的浓度、DNA分子的大小和构象等有关,凝胶中的DNA分子通过染色,可以在波长为300 nm的紫外灯下被检测出来。
【详解】A、配制琼脂糖溶液时,应该用缓冲液而不是无菌水来配制,这样才能维持合适的离子强度和pH等条件,保证电泳效果,A错误;
B、应该是先将琼脂糖加入缓冲液中,在沸水浴或微波炉中加热至琼脂糖熔化,冷却至50 - 60℃左右时再加入适量的核酸染料,而不是先加染料再加热熔化琼脂糖,B错误;
C、PCR产物和上样缓冲液混合,而不是和电泳缓冲液混合,然后用微量移液器将混合液缓慢注入加样孔,C错误;
D、待指示剂前沿迁移接近凝胶边缘时,及时断电并取出凝胶置于紫外灯下观察,这样可以清晰地观察到DNA条带的位置和情况,D正确。
故选D。
15. “标记”是生物技术与工程常用的技术手段,下列相关叙述错误的是( )
A. 诱导植物原生质体融合时,通过红绿荧光蛋白标记检测细胞融合情况
B. 分析工程酵母发酵产物的合成及分泌时,通过同位素标记监测产物转移路径
C. 验证转基因抗虫棉是否成功时,通过RNA分子标记检测目的基因是否表达
D. 对目的基因进行扩增时,通过荧光标记技术实时定量测定产物的量
【答案】C
【解析】
【分析】标记常见的方法有荧光标记法,同位素标记法。
【详解】A、诱导植物原生质体融合时,利用红绿荧光标记蛋白,通过红绿荧光蛋白标记混合情况检测细胞融合情况,A正确;
B、利用同位素标记法可以监测工程酵母发酵产物的合成及分泌时产物转移路径,B正确;
C、验证转基因抗虫棉是否成功时,应该通过接种实验验证,即为转基因抗虫棉接种相应抗的害虫,检测抗虫棉是否表现出抗虫特性,C错误;
D、对目的基因进行扩增时,可通过荧光标记技术,利用荧光基团和淬灭基团制成探针,实时定量测定产物的量,D正确。
故选C。
二、多项选择题:本部分包括4题,每题3分,共计12分。每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. 下列有关生物实验方法的说法错误的是( )
A. 可通过设计预实验减小实验偶然性带来的误差
B. 双缩脲试剂鉴定蛋白质时可以用KOH溶液代替NaOH溶液
C. 观察叶绿体时,先用镊子取一片藓类小叶放在载玻片上,再滴一滴清水,盖上盖玻片
D. 可用黑藻代替紫色洋葱鳞片叶内表皮做质壁分离实验
【答案】A
【解析】
【详解】A、预实验的作用是确定实验的可行性,为正式实验摸索条件,减少因设计不当造成的浪费,而非减小偶然误差,偶然误差需通过重复实验来降低,A错误;
B、双缩脲试剂需在碱性环境中与蛋白质的肽键反应,KOH与NaOH均为强碱,可提供碱性环境,因此可以替代,B正确;
C、观察叶绿体时,藓类小叶薄而小,直接置于载玻片清水中并盖盖玻片即可制成装片,C正确;
D、黑藻叶片细胞为成熟植物细胞,含大液泡,且叶绿体便于观察质壁分离现象,可替代洋葱内表皮,D正确。
故选A。
17. 为研究赤霉素(GA3)和生长素(IAA)对植物生长的影响,切取菟丝子茎顶端2.5cm长的部分(茎芽),置于培养液中无菌培养(图1)。实验分为A、B、C三组,分别培养至第1、8、15天,每组再用适宜浓度的激素培养30天,测量茎芽长度,结果见图2,据图分析,下列说法正确的有( )
A. 试管用滤膜封口是为了在不影响气体通过的情况下起到防止污染的作用
B. 该实验的自变量是激素的有无、激素种类和处理时间的长短
C. A组GA3处理的效果强于B、C组,主要原因是A组材料中内源IAA的量较高
D. B组表明两种激素联合处理对茎芽生长的促进作用是GA3单独处理的2倍
【答案】ABC
【解析】
【详解】A、该实验是无菌培养,试管用滤膜封口是为了在不影响气体通过的情况下,起到防止杂菌污染的作用,A正确;
B、由图2可知,该实验的自变量是激素的有无、激素种类和处理时间的长短,因变量为茎芽长度,B正确;
C、A组数据是在离体培养第一天,再用激素处理测得的,植物体原有的激素还在起作用,因此A组GA3处理的效果强于B、C组,主要原因是A组材料中内源IAA的量较高,C正确;
D、与空白对照组相比,两种激素联合处理对茎芽伸长生长的促进作用是13-4=9,GA3单独处理对茎芽伸长生长的促进作用是6.5-4=2.5,因此两种激素联合处理对茎芽伸长生长的促进作用是GA3单独处理的9÷2.5=3.6倍,D错误。
故选ABC。
18. 某生物活动小组为探究当地农田土壤中分解尿素的细菌的数量,进行了取样、系列梯度稀释、涂布平板、培养、计数等步骤,实验操作过程如下,下列说法正确的是( )
A. 图中接种的培养基是以尿素为唯一氮源的固体培养基,能生长的微生物都能合成脲酶
B. 若每支试管稀释10倍,则图中a的数值应为2.7,5号试管共稀释了106倍
C. 图中左上角培养基菌落连成一片,可能是涂布不均匀造成的
D. 若仅以4号试管接种培养基计数,5g该土壤中含分解尿素菌的估算数目是1.4×108个
【答案】BC
【解析】
【分析】用稀释涂布平板法测定同一土壤样品中的细菌数时,在每一个梯度浓度内,至少要涂布3个平板,选择菌落数在30~300的进行记数,求其平均值,再通过计算得出土壤中细菌总数。
【详解】A、本实验是探究当地农田土壤中分解尿素的细菌的数量,因此图中接种的培养基是以尿素为唯一氮源的固体培养基,但在此培养基上能生长的微生物不一定都能合成脲酶,如固氮菌也能生存,A错误;
B、若每支试管稀释10倍,则将0.3mL与amL无菌水混合稀释10倍,需要a的数值为2.7,5g土壤溶于定溶剂形成50mL溶液被稀释了10倍,故5号试管共稀释了106倍,B正确;
C、图中左上角培养基菌落连成一片,可能是涂布不均匀造成的,C正确;
D、若仅以4号试管接种培养基计数,5g该土壤中含分解尿素菌的估算数目是(275+285+280)÷3÷0.2×105×5=7×108个,D错误。
故选BC。
19. 下表为农田生态系统中部分能量流动情况(单位:106kJ/a),a、b、c三个种群构成一条食物链。下列相关叙述错误的有( )
种群
同化总能量
用于生长、发育和繁殖的能量
呼吸消的能量
流向下一营养级的能量
流向分解者的能量
未被利用的能量
a
727
69
470
b
36
9
4
c
246
100
13
51
A. 农田生态系统物种单一,不能体现生物多样性的间接价值
B. a、b、c三个种群构成的一条食物链是a→b→c
C. a种群用于生长、发育和繁殖的能量为5.75×108kJ/a
D. 能量从生产者到初级消费者的传递效率为16.27%
【答案】ABC
【解析】
【分析】生态系统的能量流动:(1)能量的输入:生产者的同化量。(2)能量的输出:各生物成分的呼吸量。(3)消费者的同化量:摄入量-粪便量。(4)同化量的去路(某营养级能量的去路):呼吸消耗量+用于生长、发育和繁殖的能量=呼吸消耗量+流入下一营养级的能量(最高营养级除外)+被分解者利用的能量。
生物多样性的间接价值主要体现在调节生态系统的功能 等方面。例如,植物能进行光合作用,具有制造有机物、固碳、供氧等功能;森林和草地具有防风固沙、水土保持作用, 湿地可以蓄洪防旱、净化水质、调节气候,等等。
【详解】A、农田生态系统物种单一,农作物能够进行光合作用,制造有机物,能体现生物多样性的间接价值,A错误;
B、一个营养级所同化的能量=呼吸散失的能量+被下一营养级同化的能量+分解者分解的能量+未被利用的能量。根据表中能量数值可知,a的同化量最大(727×106+69×106+470×106+传给下一营养级的能量),其次是C(246×106),同化能量最小的是b,因此食物链为a→c→b,B错误;
C、a种群用于生长、发育和繁殖的能量=被下一营养级同化的能量+分解者分解的能量+未被利用的能量=(69+470+246)×106=7.85×108KJ/a,C错误;
D、能量从第一营养级到第二营养级的传递效率为第二营养级的同化量÷第一营养级的同化量×100%,第一营养级的同化量=a种群用于生长、发育和繁殖的能量+呼吸消耗的能量=7.85×108+727×106=15.12×108KJ/a。故能量从第一营养级到第二营养级的传递效率为(2.46×108)÷(15.12×108)×100%≈16.27%,D正确。
故选ABC。
三、非选择题:本部分包括5题,共计58分。除特别说明外,每空1分。
20. 我国桂西喀斯特地区土层浅薄、生态环境十分脆弱。该地区的植被恢复过程中,凋落叶的分解对土壤有机碳(SOC)的含量及碳排放均有影响。科研人员进行了相关研究,请分析回答:
(1)为研究土壤中小动物类群的丰富度,科研人员常采用________法进行采集、调查。分离得到的小动物可用________固定保存。调查结果显示,取样深度不同,土壤小动物的类群数不同,体现了土壤群落有明显的________结构。
(2)在植被恢复过程中,土壤有机质含量明显增加,有机质的主要来源有________。土壤有机质通过分解者的分解作用,可将部分SOC转变为CO2等无机物,此过程称为SOC的输出。从生态系统物质循环与能量流动角度出发,在处于植被恢复初期的地区,可以选择凋落叶分解速率较________的树种,以促进土壤养分的循环与利用;在处于植被恢复中后期的地区,可选择能________(填“增加”或“减少”)SOC输出的树种。此生态修复工程中遵循的原理有________。
(3)该地区生态系统的结构和功能能否较长时间保持相对稳定,与该地区生态系统的自我调节能力密切相关,从生态系统的结构分析,决定其大小的因素是________。随着时间的推移,该地区群落可能会发生演替。演替的原因有环境不断变化、生物本身不断的繁殖、迁移或迁徙,群落内部种群相互关系的发展变化、以及________等。
(4)下图表示能量流经该生态系统的部分过程,甲乙丙表示连续的三个营养级,字母表示能量。
①乙→丙的能量传递效率为________×100%(用图中字母构建表达式)。
②经检测乙种群中某些动物的尿液中存在少量有机酸、脂肪酸等有机物,则其中所储存的能量属于________(填“D1”或“D2”)。
③由于长期协同进化使营养结构中________,是能量在生态系统中单向流动的原因之一。
【答案】(1) ①. 取样器取样 ②. 体积分数为70%的酒精 ③. 垂直
(2) ①. 植物的凋落物、动物的遗体和排遗物等 ②. 快 ③. 减少 ④. 循环原理、协调原理
(3) ①. 营养结构的复杂程度(或食物链和食物网的复杂程度) ②. 人类活动的影响
(4) ①. B2/(B1+C1) ②. D2 ③. 捕食与被捕食的关系不可逆转
【解析】
【分析】据图分析,甲为生产者,乙为植食性动物,丙为肉食性动物,A代表的是呼吸作用释放的热能,D表示流向分解者,B表示流向下一营养级,C表示有机物的投入。
【小问1详解】
研究土壤中小动物类群的丰富度,常采用取样器取样法进行采集、调查,因为土壤中小动物活动能力较强、身体微小,不适合用样方法或标记重捕法,取样器取样法可以获取一定范围内的土壤小动物。分离得到的小动物可用体积分数为70%的酒精固定保存,酒精能使蛋白质变性,起到固定和防腐的作用。取样深度不同,土壤小动物的类群数不同,这体现了土壤群落有明显的垂直结构,垂直结构是指群落在垂直方向上的分层现象,不同深度的土壤环境条件不同,适合不同种类的小动物生存。
【小问2详解】
在植被恢复过程中,土壤有机质含量明显增加,有机质的主要来源有植物的凋落物、动物的遗体和排遗物等,这些有机物为土壤中的微生物等分解者提供了丰富的营养物质。从生态系统物质循环与能量流动角度出发,在植被恢复初期,为促进土壤养分的循环与利用,可以选择凋落叶分解速率较快的树种,这样能更快地将凋落物中的养分释放到土壤中,在植被恢复中后期,可选择能减少SOC输出的树种,以增加土壤中有机碳的积累,进一步改善土壤条件。此生态修复工程中遵循的原理有循环原理、协调原理等。循环原理强调生态系统中物质的循环利用,避免废弃物的产生,协调原理注重生物与环境之间的协调适应,避免生物数量超过环境承载力。
【小问3详解】
从生态系统的结构分析,决定生态系统自我调节能力大小的因素是营养结构的复杂程度(或食物链和食物网的复杂程度),一般来说,营养结构越复杂,生态系统中生物的种类和数量越多,食物链和食物网越复杂,生态系统的自我调节能力就越强。群落演替的原因除了环境不断变化、生物本身不断的繁殖、迁移或迁徙,群落内部种群相互关系的发展变化外,还有人类活动的影响等,人类活动往往会使群落演替按照不同于自然演替的速度和方向进行。
【小问4详解】
①能量传递效率是指相邻两个营养级之间同化量的比值,乙的同化量为B1+C1,丙的同化量为B2,所以乙→丙的能量传递效率为B2/(B1+C1)×100%。
②乙种群中某些动物尿液中存在少量有机酸、脂肪酸等有机物,是来自其内环境,经由肾脏排出,所以属于D2。
③由于长期协同进化使营养结构中捕食与被捕食的关系不可逆转,这是能量在生态系统中单向流动的原因之一,能量只能沿着食物链从低营养级向高营养级流动,不能逆向流动。
21. 人体受到低血糖和危险等刺激时,神经系统和内分泌系统作出相应反应,以维持人体自身稳态和适应环境。其中肾上腺发挥了重要作用,调节机制如图。
(1)遭遇危险时,肾上腺髓质分泌儿茶酚胺类激素。请写出该过程中儿茶酚胺类激素分泌的反射弧(低血糖和危险等刺激)→感受器→传入神经→______→______(填“交感神经”或“副交感神经”)→肾上腺髓质。
(2)危险引起的神经冲动还能传到______,该部位的某些神经细胞分泌促肾上腺皮质激素释放激素,该激素作用于腺垂体,最终促进糖皮质激素水平上升,该过程体现了糖皮质激素的分泌具有______的特点。
(3)人体遇到疼痛、紧张刺激时会通过下丘脑,引起糖皮质激素(GC)分泌,而GC分泌增多,又会通过负反馈调节抑制下丘脑分泌活动,由上述过程可知下丘脑具有______(填信息分子)受体。
(4)糖皮质激素(GC)在临床上常被用作免疫抑制剂,但长时间使用会导致体内糖皮质激素受体(GR)基因表达水平降低,已知人参皂苷能够缓解“GC抵抗现象”,它主要存在于人参植株的根须中,但是含量较低,采用植物组织培养的方法可获取大量的人参皂苷。
a根据以上研究资料,某研究小组进行了以下实验研究:将体外培养的生理状态相同的人体细胞平均随机分成三组,分别加入适量且等量的生理盐水、糖皮质激素、______,在相同环境下培养相同的时间,检测GR的含量。该研究小组的实验课题为________。
b研究人员从人参皂苷中分离出了Rb1、Rg1、Rh1三种物质。为研究这三种物质缓解GC抵抗现象的效果,研究人员利用体外培养的人体细胞进行相关实验,结果见下表:
处理方式
空白对照
GC
GC+Rb1
GC+Rg1
GC+Rh1
GR含量
+++++
++
+++
+
++++
GRmRNA相对值
1.05
0.39
0.75
0.39
0.95
实验结果说明能够缓解GC抵抗现象的人参细胞提取物是______。Rg1可能是通过抑制GR基因表达的______过程,使GC抵抗现象加重。
【答案】(1) ①. 神经中枢 ②. 交感神经
(2) ①. 下丘脑 ②. 分级调节
(3)神经递质、糖皮质激素
(4) ①. 糖皮质激素和人参皂苷 ②. 验证人参皂苷能够缓解“GC抵抗现象” ③. Rb1和Rh1 ④. 翻译
【解析】
【分析】激素的特点:
(1)微量和高效:激素在血液中含量很低,但却能产生显著生理效应,这是由于激素的作用被逐级放大的结果;
(2)通过体液运输:内分泌腺没有导管,分泌的激素弥散到血液中,随血液流到全身,传递着各种信息。激素的运输是不定向的,可以全身运输,但是起作用的细胞各不相同。临床上常通过抽取血样来检测内分泌系统的疾病;
(3)作用于靶器官、靶细胞:激素具有特异性,它有选择性地作用于靶器官、靶腺体或靶细胞。
(4)激素既不组成细胞结构,又不提供能量,也不起催化作用,只是使靶细胞原有的生理活动发生变化,对靶细胞代谢起调节作用。一种生理活动的调节往往是多种激素相互协调,共同作用完成的;
【小问1详解】
在反射弧中,神经中枢接收传入神经传来的兴奋,对信息进行分析和综合后,通过传出神经将指令传至效应器。当遭遇危险时,控制肾上腺髓质分泌儿茶酚胺类激素的神经中枢接收到传入神经传来的信号后,通过交感神经(在应激状态下,交感神经活动占优势,会促进肾上腺髓质分泌激素)传至肾上腺髓质。
【小问2详解】
促肾上腺皮质激素释放激素是由下丘脑分泌的,下丘脑的某些神经细胞能分泌该激素,作用于腺垂体,促使腺垂体分泌促肾上腺皮质激素,进而促进肾上腺皮质分泌糖皮质激素,这种通过下丘脑-垂体-靶腺体的调节方式体现了激素分泌的分级调节特点。
【小问3详解】
人体遇到疼痛、紧张刺激时会通过下丘脑,引起GC(糖皮质激素)分泌,此时起作用的是神经元释放的神经递质,GC通过负反馈调节抑制下丘脑分泌活动,此时起作用的时糖皮质激素,所以下丘脑有神经递质和糖皮质激素受体。
【小问4详解】
a.分析题意可知,糖皮质激素(GC)在临床上常被用作免疫抑制剂,但长时间使用会导致体内糖皮质激素受体(GR)基因表达水平降低,GR含量较少,而人参皂苷能够缓解“GC抵抗现象”,实验过程是将体外培养的生理状态相同的人体细胞平均随机分成三组,分别加入适量且等量的生理盐水、糖皮质激素、糖皮质激素和人参皂苷,在相同环境下培养相同的时间,检测GR的含量,故本实验是验证人参皂苷能够缓解“GC抵抗现象”。
b.根据表格中不同处理组的GR含量可知,Rb1和Rh1处理组GR含量高于GC处理组,故实验结果说明能够缓解GC抵抗现象的人参细胞提取物是Rb1和Rh1。Rg1处理组的GRmRNA的含量等于GC处理组,但GR含量低于GC处理组,故Rg1可能是通过抑制GR基因表达的翻译过程,使GC抵抗现象加重。
22. 2型糖尿病又称非胰岛素依赖型糖尿病,是一种慢性代谢疾病,严重危害人类健康。现代医学证明苦瓜提取物的主要成分——苦瓜总皂苷(BME),具有改善2型糖尿病的作用。某科研小组以大鼠为材料探究苦瓜提取物对2型糖尿病的治疗效果,结果如下表所示。请回答:
组别
空腹血糖/(mmol/L)
空腹胰岛素/(μIU/mL)
葡萄糖转运载体表达相对值
肝糖原相对值
①正常大鼠组
4.9
10.6
1.1
0.7
②2型糖尿病大鼠组
16.6
15.9
0.4
0.4
③二甲双胍组
7.2
11.9
1.2
0.4
④低剂量BME组
10.2
14.4
1
0.4
⑤中剂量BME组
8.1
13
1.4
0.5
⑥高剂量BME组
7.3
12
1.8
0.7
注:二甲双胍组是指2型糖尿病大鼠服用二甲双胍,二甲双胍是口服降血糖药物。
(1)本实验中对照组是_________(填序号)。
(2)正常大鼠饥饿时,血液流经胰岛,血糖浓度_________,2型糖尿病大鼠组表现为胰岛素的分泌量比正常对照组偏高,但血糖含量却高于对照组,可能的原因是胰岛素受体________,降血糖作用被削弱。
(3)据表分析,苦瓜提取物组中_________组与二甲双胍组治疗效果基本相当,推测其作用机制是_______。
(4)根据实验数据分析,可得出结论:_________。
(5)已知白细胞介素-6(IL-6)可促进T细胞增殖。而二甲双胍能够减少衰老T细胞的数量。研究人员据此提出一种二甲双胍治疗2型糖尿病的新机制:二甲双胍通过IL-6调节T细胞的数量以改善胰岛微环境,从而治疗2型糖尿病。请设计实验验证该机制并预期实验结果。
材料用具:2型糖尿病模型小鼠若干只,二甲双胍溶液、IL-6特异性抗体(不直接影响T细胞数量及IL-6的合成)、IL-6含量检测仪、T细胞数量检测仪等。
实验思路:将2型糖尿病模型小鼠均分为甲、乙、丙三组,甲组不做处理,________,一段时间后检测三组小鼠血浆中(游离的)IL-6含量及T细胞数量。
预期实验结果:用柱形图表示________。
【答案】(1)①②③
(2) ①. 降低 ②. 数量减少或结构改变
(3) ①. 高剂量BME ②. 通过提高葡萄糖转运载体表达,促进葡萄糖的摄取,进而促进肝糖原的合成,血糖下降
(4)苦瓜总皂苷治疗糖尿病有效果,在一定范围内,苦瓜总皂苷的治疗效果与剂量正相关
(5) ①. 乙组注射适量二甲双胍溶液,丙组注射等量二甲双胍溶液和IL-6特异性抗体 ②.
【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】
分析题意,本实验目的是以大鼠为材料探究苦瓜提取物对2型糖尿病的治疗效果,实验的自变量是小鼠类型及不同处理方式,因变量是治疗效果,结合表格可知,可通过胰岛素含量等进行比较,表中的①对照组是正常大鼠组(正常对照组)、②2型糖尿病大鼠组(糖尿病对照组)、③二甲双胍组(糖尿病药物治疗组)。
【小问2详解】
正常大鼠饥饿时,血糖消耗,所以血液流经胰岛时,血糖浓度降低,2型糖尿病大鼠组胰岛素分泌量比正常对照组偏高,但血糖含量却高于对照组,是因为胰岛素受体数量减少或结构改变,导致胰岛素不能正常发挥作用,降血糖作用被削弱。
【小问3详解】
从表中数据看,高剂量BME组的空腹血糖值7.3 mmol/L、空腹胰岛素值12μFU/mL等指标与二甲双胍组(空腹血糖7.2mmol/L、空腹胰岛素11.9μFU/mL等)基本相当,所以苦瓜提取物组中高剂量BME组与二甲双胍组治疗效果基本相当。推测其作用机制是通过提高葡萄糖转运载体表达相对值,促进细胞摄取葡萄糖,从而降低血糖,同时还通过促进肝糖原合成等途径降低血糖。
【小问4详解】
从实验数据可知,与2型糖尿病大鼠组相比,各剂量的苦瓜提取物组都能在一定程度上降低空腹血糖,提高葡萄糖转运载体表达相对值等,所以可得出结论:苦瓜总皂苷治疗糖尿病有效果,在一定范围内,苦瓜总皂苷的治疗效果与剂量正相关。
【小问5详解】
本实验的目的是探究二甲双胍通过IL-6调节T细胞的数量以改善胰岛微环境,从而治疗2型糖尿病,自变量为注射药物的种类。
实验思路:将2型糖尿病模型小鼠均分为甲、乙、丙三组,甲组不做处理,乙组注射适量二甲双胍溶液,丙组注射等量二甲双胍溶液和IL-6特异性抗体。
预期实验结果:由于白细胞介素-6(IL-6)可促进T细胞增殖,二甲双胍能够减少衰老T细胞的数量,而乙组注射二甲双胍,T细胞数量相对值增加,IL-6含量相对值升高,二甲双胍是通过IL-6调节T细胞的数量以改善胰岛微环境,从而治疗2型糖尿病,而丙组因为注射了IL-6特异性抗体,IL-6被抗体结合,不能发挥作用,所以导致游离IL-6含量相对值和T细胞数量相对值与对照组基本相等,实验结果如图:
23. “CRISPR/Cas12a”是一种新型的RNA引导的核酸内切酶,可以作为“CRISPR/Cas9”系统的替代工具,该系统主要包含crRNA和Cas12a蛋白两部分,crRNA能特异性识别并结合特定的DNA序列,从而引导Cas12a蛋白到相应位置剪切DNA。下图1表示两种系统工作原理示意图,PAM是Cas蛋白识别和结合的一段短核苷酸序列,是目标DNA的sgRNA或crRNA与特定碱基序列部分结合区域。
(1)由图1可知,Cas9识别的PAM序列通常是5'-NGG-3',其中N代表任意核苷酸,切割后形成平末端,该识别区域最多含_____种核苷酸;Cas12a识别的PAM序列是5'-TTTV-3',其中V代表A、C或G,在PAM下游的第20~23处切割(如图),使基因中的_____键断裂形成黏性末端,理论上该黏性末端最多有_____种。
(2)人血清白蛋白(HSA)具有重要的医用价值,只能从血浆中制备,以基因工程技术获取重组HSA(rHSA)的两条途径如图2所示。
①与图2中途径Ⅱ相比,选择途径Ⅰ获取rHSA的优势是_____。
②获取HSA基因时,首先采集人体血液,提取_____合成总cDNA,然后以cDNA为模板,采用PCR技术扩增HSA基因(5'CTTCGAAATTC—HSA基因—TCTCCCGATCGG3'),根据其两端序列,则需要选择的一对引物序列是_____(填选项字母)。
A.引物Ⅰ是5'-CTTCGAAATTC-3',引物Ⅱ是5'-TCTCCCGATCGG-3'
B.引物Ⅰ是5'-CTTCGAAATTC-3',引物Ⅱ是5-CCGATCGGGAGA-3'
C.引物Ⅰ5-GAAGCTTTAAG-3',引物Ⅱ是5'-AGAGGGCTAGCC-3'
D.引物Ⅰ是5'-GAAGCTTTAAG-3',引物Ⅱ是5'-CCGATCGGGAGA-3'
采用PCR技术对该DNA分子进行扩增时,下列选项可能导致非特异性扩增比例增大的原因有_____。
A.引物序列过短 B.延伸时间过长
C.退火温度过低 D.扩增循环过多
(3)科学家利用CRISPR-Cas12a系统重组载体成功转染至宫颈癌HeLa细胞,并对HeLa细胞进行______处理,来探讨KIFCI基因对宫颈癌细胞增殖的影响。与对照组相比,实验组中KIFCl蛋白表达量如图3所示,细胞数目的变化如图4所示,由此可得出的结论是_____。
【答案】(1) ①. 4##四 ②. 磷酸二酯 ③. 256
(2) ①. 水稻是真核生物,其细胞能对表达的rHSA进行加工修饰,使rHSA具有与天然HSA相似的结构和功能 ②. mRNA ③. B ④. ACD
(3) ①. 敲除KIFCI基因 ②. KIFCI基因促进宫颈癌细胞的增殖
【解析】
【分析】基因工程技术的基本步骤:
(1)目的基因的筛选和获取: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: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感受态细胞法;
(4)目的基因的检测与鉴定:分子水平上的检测、个体水平上的鉴定。
【小问1详解】
对于Cas9识别的PAM序列5' - NGG - 3',其中N代表任意核苷酸,根据题意可知,该系统识别的是DNA序列,而脱氧核苷酸有A、T、C、G四种碱基,所以该识别区域最多含4种核苷酸;Cas12a识别的PAM序列并在下游切割,切割的是基因中的磷酸二酯键,从而使基因断裂形成黏性末端;Cas12a识别的PAM序列下游切割形成黏性末端,在和20-23处,每个位置有4种情况,所以是4×4×4×4=256种序列。
【小问2详解】
①途径I中利用水稻胚乳细胞作为受体细胞来获取rHSA,与途径Ⅱ相比,优势在于水稻是真核生物,人血清白蛋白(HSA)是人体中的蛋白质,真核生物的细胞具有内质网、高尔基体等细胞器,能够对蛋白质进行加工修饰,从而使表达的重组人血清白蛋白(rHSA)具有与天然HSA相似的结构和功能;
②因为mRNA是由DNA转录而来,以mRNA为模板合成cDNA可以得到基因的编码序列,因此获取HSA基因时,首先采集人体血液,提取mRNA合成总cDNA; 对于引物的选择,根据PCR技术的原理,引物要与模板链的两端互补配对。HSA基因序列为5'CTTCGAAATTC—HSA基因—TCTCCCGATCGG3',那么引物I应该是5'-CTTCGAAATTC-3',引物Ⅱ应该是与3'端反向互补的序列,即5'-CCGATCGGGAGA-3',故选B;
采用PCR技术对该DNA分子进行扩增时:
A、引物序列过短,可能会与模板链上其他非目的序列结合,导致非特异性扩增比例增大,A正确;
B、延伸时间过长主要影响目的片段的延伸长度,一般不会导致非特异性扩增比例增大,B错误;
C、退火温度过低,引物与模板链的结合特异性降低,可能会结合到非目的序列上,导致非特异性扩增比例增大,C正确;
D、扩增循环过多,会增加非特异性扩增的机会,因为随着循环次数增加,引物与非目的序列结合并扩增的可能性增大,D正确。
故选ACD。
【小问3详解】
科学家利用CRISPR - Cas12a系统重组载体成功转染至宫颈癌HeLa细胞,并对HeLa细胞进行敲除KIFCI基因处理;从图3可知实验组中KIFCI蛋白表达量低于对照组,从图4可知实验组细胞数目少于对照组。由此可得出的结论是KIFCI基因促进宫颈癌细胞的增殖。
24. 蜘蛛丝出色的特性,具有广泛的用途。MaSp2是蜘蛛丝中综合性能最优异牵引丝的主要组成蛋白。研究人员通过比对分析金纺蜘蛛MaSp2蛋白的N-端重复区的12段相似的氨基酸序列,得出一段重复度较高的核心氨基酸序列,根据大肠杆菌密码子的偏好性,用氨基酸序列推出基因序列(MaSp2基本单元基因——Spin基因)。设计5段存在互补序列的引物(表1),采用重叠延伸PCR技术(图1)对该基因进行人工合成,并在该基因的两端各加上两个酶切位点(表2)。将获得的Spin基因与载体pET28a通过酶切、连接形成重组质粒表达载体pET28a-Spin。请分析回答:
表1 重叠延伸PCR所用的引物
引物
序列(5'—3')
引物a
CTCGGAATTCTCATATGGTCCTGGCCAAC
引物b
CCGACTCGAGAGTCGTTACTAGCCACCTGGACCTT
引物c
TGCAGAGCCAGGACCAGATGGACCTTGTTGGCCAGGACCATATGAGAA
引物d
CTAGCCACCTGGACCTTCTGGCCAGGACCATAGCCACCTGGACCAGC
引物e
CATCTGGTCCTGGCTCTGCAGCTGCAGCAGCTGCTGCAGCTGGTCCAGGTGGCTATG
表2 限制酶及其识别序列
限制酶
识别序列及切割位点
EcoRⅠ
G↓AATTC
NdeⅠ
CA↓TATG
XhoⅠ
C↓TCGAG
BfaⅠ
C↓TAG
(1)图1中重叠延伸PCR中的引物1和引物4分别对应表1中的______;Spin基因中的限制酶b和限制酶c分别对应表2中的______。
(2)重叠延伸PCR反应体系中除引物及含Mg²⁺的缓冲液外,还需添加______。
(3)过程1中,如果Spin基因内部含有EcoRⅠ或XhoⅠ的同尾酶识别序列MfeⅠ(C↓AATTG)、SalⅠ(G↓TCGAC),对构建基因表达载体pET28a-Spin______(填“有”或“没有”)影响。
(4)图2所示为研究人员利用同尾酶无缝拼接技术,将合成好的Spin基因片段继续拼接,得到Spin2、Spin4、Spin8、Spin16、Spin32串联体,并将相应片段克隆至表达载体pET28a,构建相应表达盒。构建Spin2串联体所需的酶有______;Spin2串联体和Spin4串联体分别含有______个限制酶BfaⅠ的识别序列。
注:M为Marker;1为空载体对照;2-4为工程菌pET28a-Spin32纯化蛋白、工程菌pET28a-Spin16纯化蛋白、工程菌pET28a-Spin8纯化蛋白的其中一种。
(5)将构建好的表达盒导入经______处理的大肠杆菌BL21中获得MaSp2蛋白表达菌体。将菌体接种至培养液中培养,分离、纯化MaSp2蛋白。运用SDS-PAGE蛋白电泳分析MaSp2蛋白表达情况,结果如图3。M泳道添加的是______,第3、第4泳道分别是______,结果说明:随着蛋白相对分子质量的提高,蛋白异源表达的难度逐渐增大。
【答案】(1) ①. 引物a、引物d ②. BfaⅠ、XhoⅠ
(2)dNTP(脱氧核苷酸)、TaqDNA聚合酶
(3)没有 (4) ①. NdeⅠ、BfaⅠ、DNA连接酶 ②. 1、1
(5) ①. 氯化钙 ②. 已知大小的蛋白质混合物 ③. 工程菌pET28a-Spin16纯化蛋白、工程菌pET28a-Spin8纯化蛋白
【解析】
【分析】PCR原理:在解旋酶作用下,打开DNA双链,每条DNA单链作为母链,以4种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'端向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。
【小问1详解】
根据表1中的5种引物序列之间的互补关系可推测,图1中的引物1-引物5分别对应表1中的引物a、引物c、引物e、引物d和引物b,配对关系如下:
同理可推断限制酶a限制酶b和限制酶c分别对应表2中的NdeⅠ、BfaⅠ和XhoⅠ。
小问2详解】
重叠延伸PCR的实验材料同普通PCR相似,即含Mg2+的缓冲液、引物、dNTP(原料或脱氧核苷酸)和TaqDNA聚合酶。
【小问3详解】
同尾酶即能产生相同的黏性末端的两种酶,但识别的序列不同,如果Spin基因内部含有EcoRⅠ或XhoⅠ的同尾酶识别序列MfeⅠ(C↓AATTG)、SalⅠ(G↓TCGAC),对构建基因表达载体pET28a-Spin没有影响。
【小问4详解】
同尾酶即能产生相同的黏性末端的两种酶,限制酶a限制酶b和限制酶c分别对应表2中的NdeⅠ、BfaⅠ和XhoⅠ,由表2分析可知NdeⅠ和BfaⅠ的黏性末端均为5'-TA-3',单酶切1和单酶切2所用的限制酶分别是NdeⅠ、BfaⅠ,还需要用到DNA连接酶将两者的酶切产物进行连接;利用同尾酶无缝拼接技术,将合成好的Spin基因片段继续拼接,得到Spin2、Spin4、Spin8、Spin16、Spin32串联体的过程中,不管串联体是由几个Spin基因片段拼接而成,限制酶BfaⅠ的识别序列只有最末端一个,因为在酶切再连接的过程中NdeⅠ和BfaⅠ的识别序列互补后会失去BfaⅠ的识别序列。
【小问5详解】
将目的基因导入受体细胞,受体细胞为微生物时,常用Ca2+处理为感受态细胞,将菌体接种至液体培养基中培养;M为Marker,为已知大小的蛋白质混合物;由蛋白电泳分析MaSp2蛋白表达情况可知,只有泳道3和4有蛋白条带,说明Spin16和Spin8串联体重组蛛丝蛋白能够正确表达,第3、第4泳道分别是工程菌pET28a-Spin16纯化蛋白、工程菌pET28a-Spin8纯化蛋白。
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2024-2025学年度高二第二学期第三次检测生物
一、单项选择题:本部分包括15题,每题2分,共计30分。每题只有一个选项最符合题意。
1. 下列相关叙述正确的是( )
A. 胶原蛋白可被制成手术的缝合线,可以被细胞直接吸收
B. 糖类代谢发生障碍时,脂肪会大量迅速转化成糖类用于分解供能
C. 几丁质是一种多糖,可以用于制作人造皮肤和废水处理
D. 长跑后发生肌肉抽搐是由于大量出汗排出了过量钠盐
2. 下列关于细胞结构与功能的叙述,正确的是( )
A. 核糖体参与中心体、高尔基体等多种细胞器的形成
B. 眼虫和酵母菌都能进行有氧呼吸,且都是异养生物
C. 水分子主要通过主动运输实现快速进出肾小管上皮细胞
D. 内质网能与核膜直接连接,不能与细胞膜、线粒体直接连接
3. 气孔运动与细胞内外离子的运输有关。如图是光下气孔开启的机理。下列说法正确的是( )
A. 离子进入液泡致使细胞液渗透压下降导致气孔开放
B. 光为H⁺-ATP酶的活化直接提供能量
C. Cl⁻进入细胞的方式与H⁺运出细胞的方式相同
D. K⁺与K⁺通道蛋白特异性的结合是质膜选择透过性的体现
4. 下列说法正确的是( )
A. 绝大数酶是蛋白质,催化过程中构象不会发生变化
B. 研究黑藻的细胞质流动时,可撕取稍带叶肉的下表皮制片观察
C. 利用淀粉酶、淀粉溶液探究pH对酶活性影响检测淀粉剩余量是关键
D. ATP含有的两个特殊化学键(磷酐键)断裂时释放能量
5. 下图是正常人处在不同环境温度条件下皮肤血管血流量随时间变化的示意图,相关分析正确的是( )
A. 与0-5分钟内相比,因皮肤血管血流量减少,所以10-15分钟内人体散热量更小
B. ab段引起皮肤血管血流量减少的神经中枢在下丘脑
C. ab段导致肾上腺素分泌增加的结构基础是内分泌系统
D. d点以后机体大量出汗,只需及时补充大量水分即可
6. 下列关于免疫系统组成和功能的叙述,错误的是( )
A. 免疫器官是免疫细胞生成、成熟和集中分布的场所
B. 各类白细胞属于免疫细胞,可参与特异性和非特异性免疫
C. 干扰素具有抗病毒活性,还具有抑制细菌细胞分裂的功能
D. 皮肤及其黏膜分泌的杀菌物质抑制细菌生长是保卫人体的第二道防线
7. 人在胆囊病变初期,常出现右肩胛区疼痛,机制如图。相关叙述正确的是( )
A. 该反射为非条件反射,感受器为胆囊
B. 动作电位首先产生于胆囊,传导途径为a→b→c→d
C. 图中①②分别为相关神经元的树突和轴突
D. 交感神经兴奋,直接支配骨骼肌的收缩
8. 有些人吸入花粉等过敏原会引发过敏性鼻炎,以下对过敏反应的理解正确的是( )
A. 过敏反应具有明显的个体差异,与遗传一般没有必然的联系
B. 组胺引起的毛细血管扩张,血管壁通透性增加,可能导致局部组织水肿
C. 预防过敏反应的主要措施是尽量不要接触有过敏症状者,以防止传染
D. 较严重的过敏反应可能对组织和器官造成损伤,引起风湿性心脏病等疾病
9. 下列关于种群的叙述,正确的是( )
A. 所有种群都具有种群密度、性别比例、年龄结构等数量特征
B. 依据调查得出的种群密度可以预测东北鼢鼠种群数量的变化趋势
C. 某种群密度过大时,在内源性调节因素的作用下环境容纳量减小
D. 年龄结构为稳定型的种群中,幼年个体的出生率大于幼年个体的死亡率
10. 某农药厂旧址经改造建成绿色环保公园,相关叙述错误的是( )
A. 农药厂旧址中所有的动物、植物和微生物共同组成生物群落
B. 由“农药厂旧址”改造为“绿色环保公园”属于群落的次生演替
C. 通过实现改造区内的物质循环,避免对周围居民的不良影响
D. 改造建成的绿色环保公园的间接价值大于直接价值
11. 某校兴趣小组为探究培养液中酵母菌种群数量的变化,用葡萄糖溶液培养酵母菌,适宜条件下在培养瓶中培养,每天定时取样计数,连续测定7天。得出酵母菌种群数量随时间的变化规律,下列说法正确的是( )
A. 图1使用的血球计数板有2个计数室,每个计数室有25个中格
B. 培养瓶上层酵母菌较少,底层酵母菌较多,计数时应取中层溶液
C. 滴加培养液后从一侧盖盖玻片,若观察视野如图2,则需要增加稀释倍数
D. 图3视野内一个小格酵母,该小格酵母菌数目为7个
12. 下列关于动物细胞工程和胚胎工程的叙述,正确的是( )
A. 制备单克隆抗体时,天然抗原通常可直接刺激多种B细胞和辅助性T细胞
B. 体细胞核移植可通过显微操作技术去除卵母细胞的细胞核和第一极体
C. 将目的基因导入鲫鱼受精卵后体外培养获得早期胚胎,再进行胚胎移植
D. 囊胚进一步扩大导致滋养层破裂,胚胎从其中伸展出来,这一过程叫做孵化
13. 研究人员用刚果红培养基从蔗渣堆肥中筛选、分离出4株具有降解纤维素能力的真菌(图示①-④)。下列说法正确的是( )
A. 不宜通过接种蒸馏水检测所配制的固体培养基是否被污染
B. 图示结果为采用平板划线法接种后倒置于恒温箱中静置培养的结果
C. ④号真菌的红色圈与菌落的直径比值最大,降解纤维素的能力最强
D. 采用稀释涂布平板法对①~④菌株分离培养24h后进行计数
14. 关于"琼脂糖凝胶电泳"实验,下列叙述正确的是( )
A. 根据待分离DNA片段的大小,需用无菌水配制0.8%~1.2%的琼脂糖溶液
B. 向琼脂糖溶液中加入适量的核酸染料后,需在沸水浴内加热至琼脂糖熔化
C. 将PCR产物和电泳缓冲液混合后,需用微量移液器将混合液缓慢注入加样孔
D. 待指示剂前沿迁移接近凝胶边缘时,需及时断电并取出凝胶置于紫外灯下观察
15. “标记”是生物技术与工程常用的技术手段,下列相关叙述错误的是( )
A. 诱导植物原生质体融合时,通过红绿荧光蛋白标记检测细胞融合情况
B. 分析工程酵母发酵产物的合成及分泌时,通过同位素标记监测产物转移路径
C. 验证转基因抗虫棉是否成功时,通过RNA分子标记检测目的基因是否表达
D. 对目的基因进行扩增时,通过荧光标记技术实时定量测定产物的量
二、多项选择题:本部分包括4题,每题3分,共计12分。每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. 下列有关生物实验方法的说法错误的是( )
A. 可通过设计预实验减小实验偶然性带来的误差
B. 双缩脲试剂鉴定蛋白质时可以用KOH溶液代替NaOH溶液
C. 观察叶绿体时,先用镊子取一片藓类小叶放在载玻片上,再滴一滴清水,盖上盖玻片
D 可用黑藻代替紫色洋葱鳞片叶内表皮做质壁分离实验
17. 为研究赤霉素(GA3)和生长素(IAA)对植物生长的影响,切取菟丝子茎顶端2.5cm长的部分(茎芽),置于培养液中无菌培养(图1)。实验分为A、B、C三组,分别培养至第1、8、15天,每组再用适宜浓度的激素培养30天,测量茎芽长度,结果见图2,据图分析,下列说法正确的有( )
A. 试管用滤膜封口是为了在不影响气体通过的情况下起到防止污染的作用
B. 该实验的自变量是激素的有无、激素种类和处理时间的长短
C. A组GA3处理的效果强于B、C组,主要原因是A组材料中内源IAA的量较高
D. B组表明两种激素联合处理对茎芽生长的促进作用是GA3单独处理的2倍
18. 某生物活动小组为探究当地农田土壤中分解尿素的细菌的数量,进行了取样、系列梯度稀释、涂布平板、培养、计数等步骤,实验操作过程如下,下列说法正确的是( )
A. 图中接种的培养基是以尿素为唯一氮源的固体培养基,能生长的微生物都能合成脲酶
B. 若每支试管稀释10倍,则图中a的数值应为2.7,5号试管共稀释了106倍
C. 图中左上角培养基菌落连成一片,可能是涂布不均匀造成的
D. 若仅以4号试管接种培养基计数,5g该土壤中含分解尿素菌的估算数目是1.4×108个
19. 下表为农田生态系统中部分能量流动情况(单位:106kJ/a),a、b、c三个种群构成一条食物链。下列相关叙述错误的有( )
种群
同化总能量
用于生长、发育和繁殖的能量
呼吸消的能量
流向下一营养级的能量
流向分解者的能量
未被利用的能量
a
727
69
470
b
36
9
4
c
246
100
13
51
A. 农田生态系统物种单一,不能体现生物多样性的间接价值
B. a、b、c三个种群构成的一条食物链是a→b→c
C. a种群用于生长、发育和繁殖的能量为5.75×108kJ/a
D. 能量从生产者到初级消费者的传递效率为16.27%
三、非选择题:本部分包括5题,共计58分。除特别说明外,每空1分。
20. 我国桂西喀斯特地区土层浅薄、生态环境十分脆弱。该地区的植被恢复过程中,凋落叶的分解对土壤有机碳(SOC)的含量及碳排放均有影响。科研人员进行了相关研究,请分析回答:
(1)为研究土壤中小动物类群的丰富度,科研人员常采用________法进行采集、调查。分离得到的小动物可用________固定保存。调查结果显示,取样深度不同,土壤小动物的类群数不同,体现了土壤群落有明显的________结构。
(2)在植被恢复过程中,土壤有机质含量明显增加,有机质的主要来源有________。土壤有机质通过分解者的分解作用,可将部分SOC转变为CO2等无机物,此过程称为SOC的输出。从生态系统物质循环与能量流动角度出发,在处于植被恢复初期的地区,可以选择凋落叶分解速率较________的树种,以促进土壤养分的循环与利用;在处于植被恢复中后期的地区,可选择能________(填“增加”或“减少”)SOC输出的树种。此生态修复工程中遵循的原理有________。
(3)该地区生态系统的结构和功能能否较长时间保持相对稳定,与该地区生态系统的自我调节能力密切相关,从生态系统的结构分析,决定其大小的因素是________。随着时间的推移,该地区群落可能会发生演替。演替的原因有环境不断变化、生物本身不断的繁殖、迁移或迁徙,群落内部种群相互关系的发展变化、以及________等。
(4)下图表示能量流经该生态系统的部分过程,甲乙丙表示连续的三个营养级,字母表示能量。
①乙→丙的能量传递效率为________×100%(用图中字母构建表达式)。
②经检测乙种群中某些动物的尿液中存在少量有机酸、脂肪酸等有机物,则其中所储存的能量属于________(填“D1”或“D2”)。
③由于长期协同进化使营养结构中________,是能量在生态系统中单向流动的原因之一。
21. 人体受到低血糖和危险等刺激时,神经系统和内分泌系统作出相应反应,以维持人体自身稳态和适应环境。其中肾上腺发挥了重要作用,调节机制如图。
(1)遭遇危险时,肾上腺髓质分泌儿茶酚胺类激素。请写出该过程中儿茶酚胺类激素分泌的反射弧(低血糖和危险等刺激)→感受器→传入神经→______→______(填“交感神经”或“副交感神经”)→肾上腺髓质。
(2)危险引起的神经冲动还能传到______,该部位的某些神经细胞分泌促肾上腺皮质激素释放激素,该激素作用于腺垂体,最终促进糖皮质激素水平上升,该过程体现了糖皮质激素的分泌具有______的特点。
(3)人体遇到疼痛、紧张刺激时会通过下丘脑,引起糖皮质激素(GC)分泌,而GC分泌增多,又会通过负反馈调节抑制下丘脑分泌活动,由上述过程可知下丘脑具有______(填信息分子)受体。
(4)糖皮质激素(GC)在临床上常被用作免疫抑制剂,但长时间使用会导致体内糖皮质激素受体(GR)基因表达水平降低,已知人参皂苷能够缓解“GC抵抗现象”,它主要存在于人参植株根须中,但是含量较低,采用植物组织培养的方法可获取大量的人参皂苷。
a根据以上研究资料,某研究小组进行了以下实验研究:将体外培养的生理状态相同的人体细胞平均随机分成三组,分别加入适量且等量的生理盐水、糖皮质激素、______,在相同环境下培养相同的时间,检测GR的含量。该研究小组的实验课题为________。
b研究人员从人参皂苷中分离出了Rb1、Rg1、Rh1三种物质。为研究这三种物质缓解GC抵抗现象效果,研究人员利用体外培养的人体细胞进行相关实验,结果见下表:
处理方式
空白对照
GC
GC+Rb1
GC+Rg1
GC+Rh1
GR含量
+++++
++
+++
+
++++
GRmRNA相对值
1.05
0.39
0.75
0.39
0.95
实验结果说明能够缓解GC抵抗现象的人参细胞提取物是______。Rg1可能是通过抑制GR基因表达的______过程,使GC抵抗现象加重。
22. 2型糖尿病又称非胰岛素依赖型糖尿病,是一种慢性代谢疾病,严重危害人类健康。现代医学证明苦瓜提取物的主要成分——苦瓜总皂苷(BME),具有改善2型糖尿病的作用。某科研小组以大鼠为材料探究苦瓜提取物对2型糖尿病的治疗效果,结果如下表所示。请回答:
组别
空腹血糖/(mmol/L)
空腹胰岛素/(μIU/mL)
葡萄糖转运载体表达相对值
肝糖原相对值
①正常大鼠组
4.9
10.6
1.1
0.7
②2型糖尿病大鼠组
16.6
15.9
0.4
0.4
③二甲双胍组
7.2
11.9
1.2
0.4
④低剂量BME组
10.2
14.4
1
0.4
⑤中剂量BME组
8.1
13
1.4
0.5
⑥高剂量BME组
7.3
12
1.8
0.7
注:二甲双胍组是指2型糖尿病大鼠服用二甲双胍,二甲双胍是口服降血糖药物。
(1)本实验中对照组是_________(填序号)。
(2)正常大鼠饥饿时,血液流经胰岛,血糖浓度_________,2型糖尿病大鼠组表现为胰岛素的分泌量比正常对照组偏高,但血糖含量却高于对照组,可能的原因是胰岛素受体________,降血糖作用被削弱。
(3)据表分析,苦瓜提取物组中_________组与二甲双胍组治疗效果基本相当,推测其作用机制是_______。
(4)根据实验数据分析,可得出结论:_________。
(5)已知白细胞介素-6(IL-6)可促进T细胞增殖。而二甲双胍能够减少衰老T细胞的数量。研究人员据此提出一种二甲双胍治疗2型糖尿病的新机制:二甲双胍通过IL-6调节T细胞的数量以改善胰岛微环境,从而治疗2型糖尿病。请设计实验验证该机制并预期实验结果。
材料用具:2型糖尿病模型小鼠若干只,二甲双胍溶液、IL-6特异性抗体(不直接影响T细胞数量及IL-6的合成)、IL-6含量检测仪、T细胞数量检测仪等。
实验思路:将2型糖尿病模型小鼠均分为甲、乙、丙三组,甲组不做处理,________,一段时间后检测三组小鼠血浆中(游离的)IL-6含量及T细胞数量。
预期实验结果:用柱形图表示________。
23. “CRISPR/Cas12a”是一种新型的RNA引导的核酸内切酶,可以作为“CRISPR/Cas9”系统的替代工具,该系统主要包含crRNA和Cas12a蛋白两部分,crRNA能特异性识别并结合特定的DNA序列,从而引导Cas12a蛋白到相应位置剪切DNA。下图1表示两种系统工作原理示意图,PAM是Cas蛋白识别和结合的一段短核苷酸序列,是目标DNA的sgRNA或crRNA与特定碱基序列部分结合区域。
(1)由图1可知,Cas9识别PAM序列通常是5'-NGG-3',其中N代表任意核苷酸,切割后形成平末端,该识别区域最多含_____种核苷酸;Cas12a识别的PAM序列是5'-TTTV-3',其中V代表A、C或G,在PAM下游的第20~23处切割(如图),使基因中的_____键断裂形成黏性末端,理论上该黏性末端最多有_____种。
(2)人血清白蛋白(HSA)具有重要的医用价值,只能从血浆中制备,以基因工程技术获取重组HSA(rHSA)的两条途径如图2所示。
①与图2中途径Ⅱ相比,选择途径Ⅰ获取rHSA的优势是_____。
②获取HSA基因时,首先采集人体血液,提取_____合成总cDNA,然后以cDNA为模板,采用PCR技术扩增HSA基因(5'CTTCGAAATTC—HSA基因—TCTCCCGATCGG3'),根据其两端序列,则需要选择的一对引物序列是_____(填选项字母)。
A.引物Ⅰ是5'-CTTCGAAATTC-3',引物Ⅱ是5'-TCTCCCGATCGG-3'
B.引物Ⅰ是5'-CTTCGAAATTC-3',引物Ⅱ是5-CCGATCGGGAGA-3'
C.引物Ⅰ是5-GAAGCTTTAAG-3',引物Ⅱ是5'-AGAGGGCTAGCC-3'
D.引物Ⅰ是5'-GAAGCTTTAAG-3',引物Ⅱ是5'-CCGATCGGGAGA-3'
采用PCR技术对该DNA分子进行扩增时,下列选项可能导致非特异性扩增比例增大的原因有_____。
A.引物序列过短 B.延伸时间过长
C.退火温度过低 D.扩增循环过多
(3)科学家利用CRISPR-Cas12a系统重组载体成功转染至宫颈癌HeLa细胞,并对HeLa细胞进行______处理,来探讨KIFCI基因对宫颈癌细胞增殖的影响。与对照组相比,实验组中KIFCl蛋白表达量如图3所示,细胞数目的变化如图4所示,由此可得出的结论是_____。
24. 蜘蛛丝出色特性,具有广泛的用途。MaSp2是蜘蛛丝中综合性能最优异牵引丝的主要组成蛋白。研究人员通过比对分析金纺蜘蛛MaSp2蛋白的N-端重复区的12段相似的氨基酸序列,得出一段重复度较高的核心氨基酸序列,根据大肠杆菌密码子的偏好性,用氨基酸序列推出基因序列(MaSp2基本单元基因——Spin基因)。设计5段存在互补序列的引物(表1),采用重叠延伸PCR技术(图1)对该基因进行人工合成,并在该基因的两端各加上两个酶切位点(表2)。将获得的Spin基因与载体pET28a通过酶切、连接形成重组质粒表达载体pET28a-Spin。请分析回答:
表1 重叠延伸PCR所用的引物
引物
序列(5'—3')
引物a
CTCGGAATTCTCATATGGTCCTGGCCAAC
引物b
CCGACTCGAGAGTCGTTACTAGCCACCTGGACCTT
引物c
TGCAGAGCCAGGACCAGATGGACCTTGTTGGCCAGGACCATATGAGAA
引物d
CTAGCCACCTGGACCTTCTGGCCAGGACCATAGCCACCTGGACCAGC
引物e
CATCTGGTCCTGGCTCTGCAGCTGCAGCAGCTGCTGCAGCTGGTCCAGGTGGCTATG
表2 限制酶及其识别序列
限制酶
识别序列及切割位点
EcoRⅠ
G↓AATTC
NdeⅠ
CA↓TATG
XhoⅠ
C↓TCGAG
BfaⅠ
C↓TAG
(1)图1中重叠延伸PCR中的引物1和引物4分别对应表1中的______;Spin基因中的限制酶b和限制酶c分别对应表2中的______。
(2)重叠延伸PCR反应体系中除引物及含Mg²⁺的缓冲液外,还需添加______。
(3)过程1中,如果Spin基因内部含有EcoRⅠ或XhoⅠ的同尾酶识别序列MfeⅠ(C↓AATTG)、SalⅠ(G↓TCGAC),对构建基因表达载体pET28a-Spin______(填“有”或“没有”)影响。
(4)图2所示为研究人员利用同尾酶无缝拼接技术,将合成好的Spin基因片段继续拼接,得到Spin2、Spin4、Spin8、Spin16、Spin32串联体,并将相应片段克隆至表达载体pET28a,构建相应表达盒。构建Spin2串联体所需的酶有______;Spin2串联体和Spin4串联体分别含有______个限制酶BfaⅠ的识别序列。
注:M为Marker;1为空载体对照;2-4为工程菌pET28a-Spin32纯化蛋白、工程菌pET28a-Spin16纯化蛋白、工程菌pET28a-Spin8纯化蛋白的其中一种。
(5)将构建好的表达盒导入经______处理的大肠杆菌BL21中获得MaSp2蛋白表达菌体。将菌体接种至培养液中培养,分离、纯化MaSp2蛋白。运用SDS-PAGE蛋白电泳分析MaSp2蛋白表达情况,结果如图3。M泳道添加的是______,第3、第4泳道分别是______,结果说明:随着蛋白相对分子质量的提高,蛋白异源表达的难度逐渐增大。
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