内容正文:
高三生物学
一、选择题(共12题,每题4分,共48分。在每题列出的四个选项中,只有一项是最符合题目要求的。)
1. 纠错酶(DNA聚合酶δ)在人体DNA复制、损伤修复等方面发挥重要作用。关于纠错酶,下列叙述正确的是( )
A. 合成过程需要高尔基体参与 B. 彻底水解的终产物包含含氮碱基
C. 变性时氨基酸序列不发生改变 D. 能够催化双链DNA片段连接
【答案】C
【解析】
【详解】A、纠错酶是作用于细胞内的蛋白质,由游离核糖体合成,无需高尔基体参与,高尔基体主要参与分泌蛋白的加工、分类和运输,A错误;
B、纠错酶本质为蛋白质,彻底水解的终产物是氨基酸,含氮碱基是核酸彻底水解的产物,B错误;
C、蛋白质变性仅破坏蛋白质的空间结构,肽键没有断裂,因此氨基酸序列不发生改变,C正确;
D、催化双链DNA片段连接的酶是DNA连接酶,DNA聚合酶的功能是将单个脱氧核苷酸连接到已有的脱氧核苷酸链上合成子链,D错误。
2. 《农书》中记载:“不见风日,其叶黄嫩,谓之韭黄”。冬小麦要经历春化作用才能开花。下列叙述错误的是( )
A. 植物在有光作能源的环境下才可以正常生长
B. 春化作用体现了温度对植物生长发育的调节
C. 植物生长发育是激素和环境等调节共同完成的
D. 韭黄中胡萝卜素和叶黄素的形成离不开光照
【答案】D
【解析】
【详解】A、题干描述了韭黄的培育方法,即通过遮光处理使韭菜叶片黄化变嫩,这体现了光照对植物生长的调节作用,因为缺乏光照会抑制叶绿素合成,导致叶片呈现黄化现象,故植物在有光作能源的环境下才可以正常生长,A正确;
B、春化作用指某些植物(如冬小麦)需经低温处理才能开花的现象,属于温度参与调节植物生长发育的实例,B正确;
C、激素调节是植物生命活动的主要部分,植物生长发育的调控是由基因表达调控、激素调节和环境因素调节共同完成的,C正确;
D、韭黄是在不见光的条件下生长的,其长成过程没有光照,故韭黄中胡萝卜素和叶黄素的形成可以不需要光,D错误。
故选D。
3. 研究人员从一片被石油污染的海域中分离出一株能产生石油降解酶(由pe基因编码)的海洋细菌,计划通过基因工程将该基因转入大肠杆菌,构建高效降解石油的工程菌。下列叙述正确的是( )
A. 筛选能产生石油降解酶的细菌时,培养基中应以石油作为唯一碳源
B. 利用PCR扩增pe基因时,若扩增次,需要的引物数量至少是2n+1
C. 构建表达载体时,必须用相同的限制酶同时切割pe基因和载体质粒
D. 导入重组质粒前,应先用Mg2+处理大肠杆菌细胞,使其处于感受态
【答案】A
【解析】
【详解】A、筛选能产生石油降解酶的细菌时,选择培养基以石油为唯一碳源,只有能分解利用石油的细菌可以正常生长繁殖,其他微生物因缺乏可利用的碳源无法存活,可实现筛选目的,A正确;
B、PCR扩增n次得到2n个DNA分子,除初始模板的2条母链外,其余所有子链合成都需要引物,因此所需引物数为2×2n-2=2n+1-2,B错误;
C、构建表达载体时,无需必须使用相同限制酶,使用切割后能产生相同黏性末端的同尾酶,或用两种不同限制酶进行双酶切都可,双酶切还可避免目的基因、载体的自身环化和目的基因反向连接,C错误;
D、导入重组质粒前,应用Ca2+处理大肠杆菌制备感受态细胞,使其易于吸收外源DNA,D错误。
4. 下列关于高中生物学教材实验的叙述,正确的是( )
A. 在“探究酵母菌细胞呼吸方式”实验中,用重铬酸钾检测有氧、无氧两组培养液,均出现灰绿色
B. 在“探究温度对酶活性影响”实验中,宜选择过氧化氢酶和过氧化氢作为实验材料
C. 在“观察根尖分生区组织细胞的有丝分裂”实验中,解离后可直接用甲紫溶液染色
D. 在“探究培养液中酵母菌种群数量的变化”实验中,先盖上盖玻片,再在盖玻片边缘滴加培养液
【答案】D
【解析】
【详解】A、酸性重铬酸钾与酒精反应呈现灰绿色,酵母菌有氧呼吸不产生酒精,仅无氧呼吸产生酒精,因此只有无氧组培养液会出现灰绿色,有氧组不会,A错误;
B、过氧化氢本身在高温条件下会自发分解,会干扰实验结果,无法准确判断温度对酶活性的影响,因此探究温度对酶活性影响的实验不宜选择过氧化氢酶和过氧化氢作为实验材料,B错误;
C、观察根尖分生区组织细胞有丝分裂的实验流程为解离→漂洗→染色→制片,解离后需先漂洗去除残留的解离液,避免解离液与碱性染料反应影响染色效果,不能直接进行染色,C错误;
D、探究培养液中酵母菌种群数量的变化实验中,使用血细胞计数板计数时,先盖盖玻片再在盖玻片边缘滴加培养液,可避免产生气泡、防止盖玻片漂浮导致计数体积偏大,保证计数结果准确,D正确。
5. 酵母菌是发酵酿制桂花-苹果酒的主要菌种,果胶与纤维素等多糖成分是造成酒体浑浊的主要因素。下图为最适条件下,果胶酶质量浓度对该酒澄清效果的影响,下列分析正确的是( )
注:色度指酒液颜色的深浅程度;透光度指光线透过果酒的程度,反映果酒的澄清程度
A. 果胶酶质量浓度为0.09g/L时,透光度达到峰值,说明此时酶活性最高
B. 该实验中,若将果胶酶与适宜浓度纤维素酶混合使用,P点会向上移动
C. 果胶酶质量浓度大于0.15g/L时,酒的色度将随酶浓度增加而持续下降
D. 乙醇可通过易化扩散分泌到细胞外,该过程需要载体蛋白的协助
【答案】B
【解析】
【详解】A、果胶酶质量浓度为0.09g/L时,透光度达到峰值,说明此时酶促反应速率最高,A错误;
B、该实验中,若将果胶酶与适宜浓度纤维素酶混合使用,则果胶和纤维素均会被分解,因而P点会向上移动,B正确;
C、果胶酶质量浓度大于0.15g/L时,酒的色度不会随酶浓度增加而持续下降,因为果酒中果胶是有一定含量的,C错误;
D、乙醇可通过自由扩散分泌到细胞外,该过程不需要载体蛋白的协助,D错误。
6. 下图为生态修复后某国家湿地公园内旅游步道附近植物分布图。下列分析错误的是( )
A. 步道两侧陡坡、缓坡、沼泽地的植物差异体现了群落的水平结构
B. 游客的踩踏会使湿生植物物种数显著减少,中生植物物种数显著增加
C. 建立国家湿地公园属于对生物多样性最有效的保护措施
D. 为保护湿地公园内的主要分布植物,应当适当减小旅游强度
【答案】B
【解析】
【详解】A、不同地段植物差异体现了群落水平结构,A正确;
B、图表仅显示湿生植物比例减少,中生植物比例增加,无法直接推断物种数变化。踩踏可能使整体植物多样性下降,而非仅湿生植物减少,中生植物增加,B错误;
C、建立湿地公园属于就地保护,是保护生物多样性最有效的方式,C正确;
D、减少旅游强度可减轻人为干扰,保护湿生植物,D正确。
7. 近几年,在江苏高邮的“东方白鹳自然保护区”,东方白鹳的出生率不断增加,数量从2003年的3、5只逐年增加到2025年的300余只。下列叙述错误的是( )
A. 可用红外触发相机拍摄、直接计数等方法调查东方白鹳种群密度
B. 东方白鹳的种群密度不直接反映其种群数量的变化趋势
C. 若东方白鹳年龄结构目前为增长型,当出生率下降时就转变为衰退型
D. 当东方白鹳数量接近环境容纳量时,出生率下降、死亡率上升
【答案】C
【解析】
【详解】A、东方白鹳个体较大、种群数量较少,可采用直接计数法统计,红外触发相机拍摄也是调查野生动物种群密度的常用方法,A正确;
B、种群密度反映的是种群在某一时期的数量情况,种群数量的变化趋势由年龄结构、出生率和死亡率、迁入率和迁出率等共同决定,种群密度不能直接反映其变化趋势,B正确;
C、年龄结构为增长型的种群,即使出生率有所下降,只要出生率仍大于死亡率,种群数量仍会增长,不会直接转变为衰退型,C错误;
D、当种群数量接近环境容纳量(值)时,受空间、食物等资源限制,种内竞争加剧,会出现出生率下降、死亡率上升的情况,最终出生率和死亡率大致相等,种群数量维持在值附近,D正确。
8. 耵聍(俗称耳屎),有干耵聍和湿耵聍两种表型,受16号染色体上的ABCC11基因控制(如图甲)。图乙为王女士(Ⅱ-2)家庭的遗传系谱图及其家庭成员ABCC11基因相关位点(或片段)的测序结果。下列说法正确的是( )
注:图甲中a~d表示ABCC11基因中4个不同的检测位点(或片段);图乙中字母后面的数字表示该检测位点内特定核苷酸序列的重复次数。
A. 湿耵聍是染色体片段增加导致的染色体结构变异
B. 湿耵聍的遗传方式和抗维生素D佝偻病相同
C. 推测王女士的父亲ABCC11基因的测序结果是a3b3c6d5和a3b1c7d3
D. 若人群中干耵聍的基因频率为p,不考虑基因突变,Ⅲ-1与一湿耵聍女性婚配,若所生后代为女孩,表型为干耵聍的概率是p/(2+2p)
【答案】D
【解析】
【详解】A、该性状是由ABCC11基因内的核苷酸序列重复差异导致的,属于等位基因的差异(基因突变),不是染色体结构变异,A错误;
B、基因位于16号染色体上,而16号染色体为常染色体,且湿耵聍的遗传在亲代和子代中出现“连续遗传”的特征,即Ⅰ-2的表型为湿耵聍,Ⅱ-2的表型为湿耵聍,Ⅲ-1的表型为湿耵聍,所以推测湿耵聍的遗传方式是常染色体显性遗传,抗维生素D佝偻病是伴X染色体显性遗传,二者遗传方式不同,B错误;
C、王女士(Ⅱ-2)的基因型为a3b3c6d5/a5b3c6d3,弟弟Ⅱ-3的基因型为a3b2c2d3/a3b1c7d3;其中a5b3c6d3和a3b1c7d3都来自母亲Ⅰ-2,因此父亲的两条染色体应为a3b3c6d5(给Ⅱ-2)和a3b2c2d3(给Ⅱ-3),C错误;
D、设干耵聍基因为a,湿耵聍为A,已知人群中a的基因频率为p,则A频率为1−p,人群中基因型频率:AA=(1−p)2,Aa=2p(1−p),湿耵聍女性中Aa=2p(1−p)÷[(1−p)2+2p(1−p)]=2p/(1+p),Ⅲ-1的父亲Ⅱ-1为干耵聍(aa),因此Ⅲ-1基因型一定是Aa;二者生育干耵聍aa的概率为=1/4×2p/(1+p)=p/(2+2p),该性状为常染色体遗传,女孩的概率与性别无关,D正确。
9. metK基因指导合成的SAM合成酶,可催化甲硫氨酸生成S-腺苷甲硫氨酸(SAM)。metK基因的mRNA上有SAM感受型核糖体开关,当细胞内SAM浓度升高时,SAM会与核糖开关结合触发构象变化,机制如图(RBS为mRNA上的核糖体结合位点)。相关叙述错误的是( )
A. 该核糖体开关的本质是RNA,RBS段与1段的碱基序列互补
B. 核糖体开关构象发生改变的过程涉及氢键和磷酸二酯键的断裂和形成
C. SAM阻止RBS与核糖体结合,使核糖体无法向mRNA的3'端移动
D. 该调控机制既避免SAM不足影响生命活动,又能避免物质和能量的浪费
【答案】B
【解析】
【详解】A、核糖开关的化学本质为RNA,2段与3段碱基序列互补,1段与2段碱基序列互补,3段与RBS段之间碱基序列互补,由此可知,RBS段与1段的碱基序列互补,A正确;
B、构象改变只是mRNA不同区段的碱基重新配对,仅涉及氢键的断裂和重新形成,mRNA的核苷酸序列没有改变,连接核苷酸的磷酸二酯键不会发生断裂和形成,B错误;
C、翻译时核糖体的移动方向是从mRNA的5'端到3'端,SAM结合后RBS被封闭,核糖体无法结合RBS起始翻译,使核糖体无法向mRNA的3'端移动,C正确;
D、该机制属于负反馈调节,SAM不足时合成SAM,SAM充足时停止合成,既满足生命活动需求,又避免物质和能量的浪费,D正确。
阅读下列材料,完成10—12小题。
格雷夫斯病是一种自身免疫性甲亢,在遗传缺陷的基础上,受到耶尔森菌感染等环境因素的触发,甲状腺细胞错误地表达MHC,并将自身的促甲状腺激素受体(TSHR)片段以TSHR-MHC的形式呈递给辅助性T细胞,激活机体的体液免疫,产生了促甲状腺激素受体(TSHR)的抗体(TRAb),TRAb可产生类似促甲状腺激素的效应。
有研究指出,格雷夫斯病患者外周血单个核细胞中Th17相关细胞因子基因启动子区呈现显著的低甲基化,而在病情缓解患者中则出现部分甲基化恢复。家系调查发现,该病在家族中有明显的聚集现象——同卵双胞胎中一人患病时,另一人的共患率(同时患病的比例)可达30%~50%,而异卵双胞胎则显著降低。
临床上,用抗甲状腺药物通过抑制甲状腺激素的合成来控制病情,放射性碘-131则通过破坏部分甲状腺组织来减少激素产量。利妥昔单抗是一种靶向单克隆抗体药物,它可以有效清除B淋巴细胞,从源头上减少TRAb的产生,从根本上缓解疾病。
10. 关于格雷夫斯病患者免疫应答产生TRAb的过程,下列叙述错误的是( )
A. B细胞与TSHR接触,为激活B细胞提供第一个信号
B. 辅助性T细胞与活化的B细胞接触并分泌细胞因子
C. 激活的B细胞增殖分化为浆细胞和记忆B细胞
D. 浆细胞识别TSHR-MHC复合体并分泌TRAb
11. 相对于正常状态,格雷夫斯病患者的下丘脑—垂体—甲状腺调控轴有所变化。下列变化中正确的是( )
A. 甲状腺激素对垂体的促进作用增强
B. 甲状腺激素对下丘脑的抑制作用减弱
C. 垂体对甲状腺的促进作用减弱
D. 下丘脑对垂体的促进作用增强
12. 从给出的资料来看,关于格雷夫斯病患者的预防和治疗,下列说法错误的是( )
A. 从家系调查结果看,该病很可能为多基因遗传病,不适用产前的单基因检测
B. 治疗后患者相关基因甲基化水平可以部分恢复,说明DNA序列的改变是可逆的
C. 使用放射性碘治疗后,可能会发生永久性的甲状腺功能减退
D. 使用利妥昔单抗治疗格雷夫斯病可能会过度抑制体液免疫,临床上要谨慎使用
【答案】10. D 11. C 12. B
【解析】
【10题详解】
A、B细胞活化的第一个信号为抗原与B细胞表面受体结合,TSHR作为抗原与B细胞接触可提供该活化信号,A正确;
B、辅助性T细胞与活化的B细胞接触可提供B细胞活化的第二个信号,同时辅助性T细胞可分泌细胞因子促进B细胞增殖分化,B正确;
C、活化的B细胞在细胞因子的作用下,可增殖分化为分泌抗体的浆细胞和保持分化潜能的记忆B细胞,C正确;
D、浆细胞不具备抗原识别功能,仅能分泌特异性抗体,无法识别TSHR-MHC复合体,D错误。
【11题详解】
TRAb可产生类似促甲状腺激素的效应,使甲状腺激素分泌增多,甲状腺激素分泌增多对垂体和下丘脑的负反馈抑制作用增强,所以下丘脑分泌促甲状腺激素释放激素减少,对垂体的促进作用减弱,垂体释放的促甲状腺激素减少,对甲状腺的促进作用减弱,C正确,ABD错误。
【12题详解】
A、该病存在家族聚集现象、同卵双胞胎共患率达30%~50%,符合多基因遗传病受遗传和环境共同作用的特点,不适用单基因产前检测,A正确;
B、DNA甲基化属于表观遗传修饰,不会改变DNA的碱基序列,甲基化水平恢复仅说明表观修饰可逆,B错误;
C、放射性碘-131通过破坏甲状腺组织减少激素分泌,若甲状腺组织破坏过度,会导致永久性甲状腺功能减退,C正确;
D、B淋巴细胞是体液免疫的核心细胞,利妥昔单抗清除B淋巴细胞会抑制正常体液免疫功能,因此临床需要谨慎使用,D正确。
二、非选择题(本大题有5道题,共52分)
13. 持续强光照射会导致绿色植物光系统损伤,最终产生光抑制。绿色植物通过如图所示的三重防御机制有效避免光系统损伤。图中O2为超氧阴离子自由基,PSⅡ为参与光反应的色素—蛋白质复合体。强光条件下,叶肉细胞气孔关闭使CO2吸收受阻,此时过高的O2会在R酶的作用下氧化C5,生成CO2,被称为光呼吸。回答下列问题:
(1)PSⅡ反应中心位于_________上,可以依据___________(填原理)来分离其中的光合色素。
(2)①过程为__________。叶肉细胞内因NADP⁺不足,使_____(填序号)过程减弱,导致电子传递给O2,形成等一系列光有毒产物。
(3)光有毒产物会攻击PSⅡ中色素和D1蛋白,使D1蛋白高度磷酸化,随后发生D1蛋白降解。这导致了__________合成减少,进而影响到C3的还原。为研究D1蛋白降解过程中D1蛋白去磷酸化和D1蛋白交联聚合物解聚发生的先后顺序,科学家用特定药物处理叶片抑制叶绿体蛋白质合成和D1蛋白去磷酸化后,发现D1蛋白量几乎无变化,但D1蛋白交联聚合物明显减少。据此写出D1蛋白降解过程:D1蛋白降解依赖的环境条件→________→________→D1蛋白降解。
(4)强光下可触发植物的光呼吸。过程③中O2和CO2竞争性结合________(填物质),直接影响卡尔文循环中________(填物质)的生成,最终导致有机物积累减少。有人认为光呼吸是一种“浪费”过程,应通过基因工程手段抑制光呼吸以提高产量。请结合本文信息及生态学原理,评价这一观点的合理性___________。
(5)研究发现,类胡萝卜素不仅是光合色素,也是光保护物质。为验证类胡萝卜素在清除光有毒物质(如)中的作用,可利用野生型拟南芥和类胡萝卜素合成缺陷突变体,在强光下培养,检测并比较两组植株的_________。
【答案】(1) ①. 类囊体膜 ②. 光合色素在层析液中的溶解度不同,在滤纸上的扩散速度不同
(2) ①. 水的光解 ②. ②
(3) ①. ATP和NADPH ②. D1蛋白交联聚合物解聚 ③. D1蛋白去磷酸化
(4) ①. C5 ②. C3 ③. 不合理,光呼吸可以消耗过剩光能和O₂,减少光有毒物质,保护PSII
(5)O₂⁻含量
【解析】
【小问1详解】
光反应发生的场所是叶绿体类囊体薄膜,PSII为参与光反应的色素-蛋白质复合体,因此,PSII反应中心位于叶绿体类囊体薄膜上。光合色素都能溶解在层析液中,但不同的色素溶解度不同,在滤纸上的扩散速度不同,溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快,反之则慢,绿叶中的色素就会随着层析液在滤纸上的扩 散而分开。因此,可以依据光合色素在层析液中的溶解度不同来分离其中的光合色素。
【小问2详解】
由图可知,①过程为水的光解。叶肉细胞内因NADP+不足,使②NADP+、H+和e-生成NADPH的过程减弱,导致电子传递给O2,形成O₂⁻等一系列光有毒产物。
【小问3详解】
光有毒产物会攻击PSⅡ中色素和D1蛋白,使D1蛋白高度磷酸化,随后发生D1蛋白降解,影响了光反应的正常进行,导致ATP和NADPH合成减少,进而影响到C3的还原。科学家用特定药物处理叶片抑制叶绿体蛋白质合成和D1蛋白去磷酸化后,发现D1蛋白量几乎无变化,但D1蛋白交联聚合物明显减少,因此,D1蛋白降解过程为:D1蛋白降解依赖的环境条件→D1蛋白交联聚合物解聚→D1蛋白去磷酸化→D1蛋白降解。
【小问4详解】
过程③中O2和CO2竞争性结合C5,直接影响卡尔文循环中C3的生成,最终导致有机物积累减少。题干观点不合理,原因:在植物的长期进化历程中,光呼吸依然被保留,据图分析其生理意义是:光呼吸消耗光反应产生的过量O2,从而减少光有毒物质的积累,降低对细胞结构(PSII中的D1蛋白)的损伤。
【小问5详解】
实验目的是验证类胡萝卜素在清除光有毒物质(如O₂⁻)中的作用,自变量是类胡萝卜素的有无,因变量是测定有毒物质O₂⁻含量;实验思路:利用野生型拟南芥和类胡萝卜素合成缺陷突变体,在强光下培养,检测并比较两组植株的O₂⁻含量。
14. 麦蚜和吸浆虫是危害小麦生长的两种害虫,会导致小麦减产。科研人员对这两种害虫之间的关系进行研究。
(1)麦蚜和吸浆虫同时在小麦上寄生,为确定它们的生态位是否有重叠,需要分析它们的____(至少答出两点)及与其他物种的关系等。
(2)蚜茧蜂可将卵产在麦蚜卵内,其后代在麦蚜卵内发育并导致麦蚜卵死亡。麦蚜和吸浆虫寄生于小麦会诱导其释放不同的防御蚜茧蜂的挥发物。为探究这两种寄生虫的存在是否会通过改变小麦释放的挥发物,进而影响蚜茧蜂对麦蚜卵的寄生行为,科研人员利用T形管嗅觉仪开展实验(图1):在T形管的A、B两侧分别放置经不同害虫组合处理的小麦(处理方式如图2),在T形管底部释放蚜茧蜂,观察并统计一定时间内蚜茧蜂被吸引移向A侧、B侧的百分率。
①为使实验更具说服力,需补充对照组:仿照图2中已完成部分,选填a~d到方框Ⅰ和Ⅱ内,绘制预期百分率数据到方框Ⅲ内____。
②综合分析图2结果,下列说法正确的是:____。
A. 麦蚜和吸浆虫在防御天敌时,二者存在互利共生关系
B. 蚜茧蜂与麦蚜之间是寄生关系
C.蚜茧蜂与麦蚜之间互为密度制约因素
D.吸浆虫的存在降低了麦蚜卵被蚜茧蜂寄生的风险
(3)科研人员对该麦田的能量流动进行了定量分析,得出部分数据(单位:kj··)
营养级
呼吸散失的热能
用于生长发育繁殖的能量
流入分解者的能量
未利用的能量
外来有机物输入的能量
Ⅰ
-
62
6
25
0
Ⅱ
14
X
13
5
5
Ⅲ
Y
7
-
-
11
据上表分析“Y”的数值为____。第二营养级到第三营养级的能量传递效率为____%(保留一位小数)。
【答案】(1)栖息地、食物、天敌
(2) ①. ②. BCD
(3) ①. 8 ②. 11.1
【解析】
【分析】1、种间关系:①捕食:一种生物以另外一种为食的现象;②寄生:一种生物从另一种生物的体液、组织或已消化的物质中获取营养并通常对宿主产生危害的现象;③竞争:两种或更多种生物共同利用同样的有限资源和空间而产生的相互排斥的现象;④原始合作:两种生物共同生活在一起时,双方都彼此受益,但分开后,各自也能独立生活;⑤互利共生:两种生物长期共同生活在一起,相互依存,彼此有利。
2、生态位:一个物种在群落中的地位或角色,研究某种动物的生态位,通常要研究它的栖息地、食物、天敌以及与其他物种的关系等。
【小问1详解】
研究某种动物的生态位,通常要研究它的栖息地、食物、天敌以及与其他物种的关系等。
【小问2详解】
①探究这两种寄生虫的存在是否会通过改变小麦释放的挥发物,进而影响蚜茧蜂对麦蚜卵的寄生行为,应以无寄生虫为对照试验。方框Ⅰ和Ⅱ内应放置ab,一定时间内蚜茧蜂被吸引移向A侧、B侧的百分率相同,均为50%。
②A、互利共生是两种生物相互依存、彼此有利的种间关系,麦蚜和吸浆虫只是共同存在时都降低了被天敌寄生的风险,并未形成相互依存的互利共生关系,A错误;
B、蚜茧蜂寄生在麦蚜卵内,依靠麦蚜卵的营养生存,最终导致麦蚜卵死亡,符合寄生关系的定义,B正确;
C、密度制约因素是作用强度随种群密度变化的影响因素,蚜茧蜂是麦蚜的天敌,麦蚜是蚜茧蜂的食物,二者数量相互影响,互为对方的密度制约因素,C正确;
D、实验结果显示,蚜茧蜂更偏向选择只有麦蚜、没有吸浆虫的一侧,说明吸浆虫的存在会减少蚜茧蜂的吸引,降低麦蚜卵被寄生的风险,D正确。
故选BCD。
【小问3详解】
能量流动计算过程中,第一营养级(生产者)流向第二营养级的能量为,第二营养级总同化量为KJ··,第二营养级用于生长发育繁殖的能量为KJ··,第二营养级流向第三营养级的能量为KJ··,第三营养级总同化量为KJ··,因此呼吸散失的热量为KJ··。第二营养级到第三营养级的能量传递效率:。
15. 乙酰胆碱(ACh)是一种神经递质,ACh能特异性地作用于各类胆碱受体,作用广泛。ACh在人体降血压调节中具有重要作用,请据图回答问题:
(1)如图1,心肌细胞质膜上存在着由乙酰胆碱受体蛋白和G蛋白构成的G蛋白耦联受体,其中G蛋白又由α亚基和βγ复合物构成,据图1分析ACh降低心肌收缩频率进而降低血压的机制是:ACh激活G蛋白,导致________,K+外流增加,细胞膜内外电位差________,不易产生动作电位,心率减慢。α亚基和βγ复合物的活化________(填“需要”或“不需要”)细胞代谢产生的能量。
(2)图2中ACh通过作用于血管内皮细胞而导致平滑肌细胞松弛,从而降低血压。其中,引起血管内皮细胞细胞质基质中Ca2+浓度上升的原因包括:IP3介导_________和__________。
(3)研究发现,肌细胞外Ca2+会对Na+内流产生竞争性抑制,影响肌细胞的兴奋性,据此推测,血钙浓度过高会引发___________(填“肌肉抽搐”或“肌肉不能收缩”),实验验证该推测构建模型动物时,除了注射钙剂之外还可以通过____________有效提高实验模型动物的血钙浓度。
【答案】(1) ①. K+通道开放 ②. 增大 ③. 需要
(2) ①. 钙离子从内质网中释放 ②. Ca2+进入血管内皮细胞的细胞质基质
(3) ①. 肌肉不能收缩 ②. 抑制乙酰胆碱作用于内皮细胞
【解析】
【小问1详解】
分析图1可知,ACh降低心肌收缩频率进而降低血压的机制是:图1中ACh与G蛋白耦联受体结合后,K+通道开放,K+外流增加,此时膜内外电位为外正内负,致使静息电位的值变得更大,变得不容易兴奋,进而降低心肌收缩频率,降低血压。α亚基和βγ复合物的活化需要能量,其需要的能量由细胞代谢产生。
【小问2详解】
由图2可知,ACh与内皮细胞质膜上的相应受体结合后,一方面引起Ca2+以协助扩散方式进入血管内皮细胞的细胞质基质,另一方面通过合成IP3,打开内质网上的钙通道,使钙离子从内质网中释放出来,引起细胞质基质中Ca2+浓度上升,从而活化NO合酶,促进NO合成;可见引起血管内皮细胞质基质中Ca2+浓度上升的原因是:Ca2+以协助扩散方式进入血管内皮细胞的细胞质基质;合成IP3,打开内质网上的钙通道,使钙离子从内质网中释放出来。
【小问3详解】
肌细胞外Ca2+会对Na+内流产生竞争性抑制,影响肌细胞的兴奋性;Ca2+浓度过高 ,对 Na+内流的竞争性抑制增强,Na+内流减少,导致突触后膜不能产生动作电位,出现肌肉不能收缩;图2可知,ACh通过作用于血管内皮细胞而导致平滑肌细胞松弛,且能引起血管内皮细胞质基质中Ca2+浓度上升;实验验证该推测构建模型动物时,除了注射钙剂之外还可以通过抑制乙酰胆碱作用于内皮细胞,抑制钙离子内流,增加血浆中钙离子浓度。
16. 拟南芥雌雄同花,闭花授粉,是遗传领域中应用最广泛的模式植物。科研人员将来源于滨藜的耐盐基因SeNHX1(S基因)转入野生型拟南芥中培育出多株转基因拟南芥(每条染色体上至多转入一个抗性基因),并进行相关研究。回答下列问题:
(1)自然状态下,拟南芥一般是_______(填“纯种”或“杂种”)。
(2)为研究抗性基因插入位点,研究人员将转基因拟南芥甲、乙分别进行自交得到F1,对F1植株的DNA是否含有S基因进行PCR检测及电泳鉴定,得到与图1中泳道2或泳道3相同的结果(泳道1表示含S基因)。甲、乙两组的F1电泳后泳道3∶泳道2的比值分别为15∶1和63∶1.请分别提出最能解释该比例的基因插入数量和位点的假设:甲组插入了________个基因,位于____________;乙组_____________。
(3)经初步检测得知,转基因植株丙中只插入了1个S基因,可能位于2号或5号染色体上。为进一步确定其位置,研究人员将丙自交后代中的转基因纯合子丁与野生型拟南芥戊杂交得到F1,F1自交得到F2。扩增出实验中若干个体中的SSR序列(SSR为简单重复序列,不同品系、不同染色体上重复的数目不同),结果如图2所示。据图判断,植株丙中抗性基因插入___号染色体上,依据是___________________。若在F2野生型植株中有一株在2号染色体上检测出两种SSR条带,最可能的原因是_________________________。
【答案】(1)纯种 (2) ①. 2 ②. 2对非同源染色体上 ③. 3个基因位于3对非同源染色体上
(3) ①. 2 ②. F2中转基因植株均含丁中2号染色体上的SSR序列,野生型植株均含戊中2号染色体上的SSR序列,均与5号染色体上的SSR无关联 ③. F1减数分裂时来自丁的2号染色体与来自戊的2号染色体发生互换
【解析】
【小问1详解】
拟南芥是雌雄同花,闭花授粉,所以自然状态下,拟南芥一般都是自交,故一般都是纯种。
【小问2详解】
根据F1电泳结果的比例,可判断抗性基因插入的染色体位点数量,甲中泳道3:泳道2=15:1,比例符合双杂合子(如AaBb)自交后代出现(3:1)2=9:3:3:1的性状分离比的变式,说明2个抗性基因插入2对非同源染色体;乙组F1电泳后泳道3∶泳道2的比值63∶1,比例符合三对杂合基因(如AaBbCc)的个体自交后代性状分离比应为(3:1)3=27:9:9:9:3:3:3:1的变式,说明3个抗性基因插入3对非同源染色体。
【小问3详解】
SSR序列可作为染色体的分子标记,若抗性基因插入某条染色体,该染色体的SSR条带会与抗性基因的遗传连锁。分析题图: F₂转基因植株的2号染色体SSR条带均与转基因纯合子丁一致,野生型则与戊一致,说明抗性基因在2号染色体;5号染色体的SSR条带在转基因和野生型中无差异,排除5号染色体。故植株丙中抗性基因插入2号染色体上,理由为F2中转基因植株均含丁中2号染色体上的SSR序列,野生型植株均含戊中2号染色体上的SSR序列,均与5号染色体上的SSR无关联。F₂野生型植株检测出2号染色体两种SSR条带,是因为减数分裂时2号染色体发生互换,使得配子中同时携带了亲本丁和戊的2号染色体SSR片段,故最可能的原因是F1减数分裂时来自丁的2号染色体与来自戊的2号染色体发生互换。
17. 科研人员对肠道益生菌进行改造,构建了血红素(指示出血信号)诱导的基因回路,成功开发了对肠道出血灵敏响应的工程菌。原理如图1所示,其中→表示促进或转化,—|表示抑制。
(1)若的数量表示血红素浓度,则血红素转运至细胞内的方式为________。
(2)据图分析,工程菌响应肠道出血的机制是:出血后,血红素经ChuA转运进入细胞,与HrtR蛋白结合,________(填“开启”或“关闭”)转录放大器,从而启动________基因的表达,根据荧光强度确定出血情况。为提升工程菌响应出血信号的灵敏度,理论上可通过优化启动子________的表达效率或亲和性来实现。
(3)藤壶黏附蛋白CP43K具有很强的黏附性能。科研人员构建了血液诱导型工程菌H,智能化表达CP43K以制备生物活体胶水,用于响应肠道出血并治疗溃疡性结肠炎。根据研究目标,在构建工程菌H时,最佳方案是用藤壶黏附蛋白基因CP43K替换图1中的________基因。
(4)为确定基因CP43K已连接到质粒中且插入方向正确,应选用图2中引物________对待测质粒进行PCR扩增,预期扩增产物的片段大小为________bp。
(5)已知质粒丢失会导致工程菌性能不稳定。将工程菌植入模型鼠肠道后,采集粪便样品,用________法分别接种到含卡那霉素(KanR,抗性基因在拟核)的培养基A和含卡那霉素加氯霉素(CmR,抗性基因在质粒)的培养基B中,培养相同时间后统计菌落数(CFU)。若(CFU(A)/CFU(B)比值________,则说明工程菌性能稳定性下降。
(6)结合题意和已学知识,评价工程菌H在性能稳定性和生态安全性方面的不足,并提出进一步优化的建议______________________。
【答案】(1)协助扩散
(2) ①. 开启 ②. GFP ③. P2和P3(或hrtR和hrpR的启动子)
(3)GFP (4) ①. 1和3 ②. 1178
(5) ①. 稀释涂布平板 ②. 升高
(6)不足:目的基因位于质粒上,质粒容易丢失,导致工程菌丢失目的基因,CP43K表达能力下降,性状不稳定;工程菌可能逃逸到自然环境中,目的基因可能通过水平转移扩散到其他微生物,引发生态安全风险优化建议:将CP43K基因整合到工程菌的拟核(基因组)DNA中,避免质粒丢失,提升稳定性;在工程菌中引入条件致死“自杀开关”,使工程菌离开肠道特定环境后会启动凋亡,避免工程菌扩散;或改造工程菌为营养缺陷型,使其只能在肠道特定条件下存活,防止逃逸
【解析】
【小问1详解】
题图可知,细胞外血红素浓度高,细胞内浓度低,膜上具有血红素转运蛋白,则血红素转运至细胞内的方式为协助扩散。
【小问2详解】
题图可知,HrtR蛋白抑制P3启动子,即抑制转录放大器,而血红素可以抑制HrtR蛋白的作用,故工程菌响应肠道出血的机制是:出血后,血红素经ChuA转运进入细胞,与HrtR蛋白结合,开启转录放大器,从而启动GFP基因的表达,根据荧光强度确定出血情况。为提升工程菌响应出血信号的灵敏度,理论上可通过优化启动子P2(启动HrtR基因转录)、P3(启动转录放大器)的表达效率或亲和性来实现。
【小问3详解】
小问2可知,根据荧光强度确定出血情况,可见智能化表达CP43K以制备生物活体胶水,用于响应肠道出血并治疗溃疡性结肠炎,在构建工程菌H时,最佳方案是用藤壶黏附蛋白基因CP43K替换图1中的GFP基因。
【小问4详解】
若选择图2中引物2和引物3进行PCR扩增,则无论基因CP43K正向插入还是反向插入质粒中,均能扩增到大小相同的片段,可见不能选择引物2和引物3;而选择引物1和引物3,若基因CP43K正向插入质粒,则能扩增到片段,若基因CP43K反向插入质粒,则不能扩增到片段,综上所述应该选择引物1和引物3对待测质粒进行PCR扩增,预期扩增产物的片段大小为200bp+978bp=1178bp。
【小问5详解】
接种方法包括平板划线法和稀释涂布平板法,但是平板划线法不能用于计数,而稀释涂布平板法可以用于计数,故将工程菌植入模型鼠肠道后,采集粪便样品,用稀释涂布平板法分别接种到含卡那霉素(KanR,抗性基因在拟核)的培养基A和含卡那霉素加氯霉素(CmR,抗性基因在质粒)的培养基B中,培养相同时间后统计菌落数(CFU)。卡那霉素抗性基因KanR在拟核DNA,氯霉素抗性基因CmR在质粒,因此所有工程菌都能在培养基A(卡那霉素)生长,只有质粒未丢失的工程菌能在培养基B(卡那+氯霉素)生长。CFUA/CFUB比值越低,说明质粒丢失的个体越少,因此工程菌H的性能稳定性越高,即(CFU(A)/CFU(B)比值升高,说明工程菌性能稳定性下降。
【小问6详解】
不足: ① 性能稳定性:目的基因位于质粒上,质粒容易丢失,导致工程菌丢失目的基因,CP43K表达能力下降,性状不稳定。 ② 生态安全性:工程菌可能逃逸到自然环境中,目的基因可能通过水平转移扩散到其他微生物,引发生态安全风险。
优化建议: ① 稳定性优化:将CP43K基因整合到工程菌的拟核(基因组)DNA中,避免质粒丢失,提升稳定性。 ② 安全性优化:在工程菌中引入条件致死“自杀开关”,使工程菌离开肠道特定环境后会启动凋亡,避免工程菌扩散;或改造工程菌为营养缺陷型,使其只能在肠道特定条件下存活,防止逃逸。
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高三生物学
一、选择题(共12题,每题4分,共48分。在每题列出的四个选项中,只有一项是最符合题目要求的。)
1. 纠错酶(DNA聚合酶δ)在人体DNA复制、损伤修复等方面发挥重要作用。关于纠错酶,下列叙述正确的是( )
A. 合成过程需要高尔基体参与 B. 彻底水解的终产物包含含氮碱基
C. 变性时氨基酸序列不发生改变 D. 能够催化双链DNA片段连接
2. 《农书》中记载:“不见风日,其叶黄嫩,谓之韭黄”。冬小麦要经历春化作用才能开花。下列叙述错误的是( )
A. 植物在有光作能源的环境下才可以正常生长
B. 春化作用体现了温度对植物生长发育的调节
C. 植物生长发育是激素和环境等调节共同完成的
D. 韭黄中胡萝卜素和叶黄素的形成离不开光照
3. 研究人员从一片被石油污染的海域中分离出一株能产生石油降解酶(由pe基因编码)的海洋细菌,计划通过基因工程将该基因转入大肠杆菌,构建高效降解石油的工程菌。下列叙述正确的是( )
A. 筛选能产生石油降解酶的细菌时,培养基中应以石油作为唯一碳源
B. 利用PCR扩增pe基因时,若扩增次,需要的引物数量至少是2n+1
C. 构建表达载体时,必须用相同的限制酶同时切割pe基因和载体质粒
D. 导入重组质粒前,应先用Mg2+处理大肠杆菌细胞,使其处于感受态
4. 下列关于高中生物学教材实验的叙述,正确的是( )
A. 在“探究酵母菌细胞呼吸方式”实验中,用重铬酸钾检测有氧、无氧两组培养液,均出现灰绿色
B. 在“探究温度对酶活性影响”实验中,宜选择过氧化氢酶和过氧化氢作为实验材料
C. 在“观察根尖分生区组织细胞的有丝分裂”实验中,解离后可直接用甲紫溶液染色
D. 在“探究培养液中酵母菌种群数量的变化”实验中,先盖上盖玻片,再在盖玻片边缘滴加培养液
5. 酵母菌是发酵酿制桂花-苹果酒的主要菌种,果胶与纤维素等多糖成分是造成酒体浑浊的主要因素。下图为最适条件下,果胶酶质量浓度对该酒澄清效果的影响,下列分析正确的是( )
注:色度指酒液颜色的深浅程度;透光度指光线透过果酒的程度,反映果酒的澄清程度
A. 果胶酶质量浓度为0.09g/L时,透光度达到峰值,说明此时酶活性最高
B. 该实验中,若将果胶酶与适宜浓度纤维素酶混合使用,P点会向上移动
C. 果胶酶质量浓度大于0.15g/L时,酒的色度将随酶浓度增加而持续下降
D. 乙醇可通过易化扩散分泌到细胞外,该过程需要载体蛋白的协助
6. 下图为生态修复后某国家湿地公园内旅游步道附近植物分布图。下列分析错误的是( )
A. 步道两侧陡坡、缓坡、沼泽地的植物差异体现了群落的水平结构
B. 游客的踩踏会使湿生植物物种数显著减少,中生植物物种数显著增加
C. 建立国家湿地公园属于对生物多样性最有效的保护措施
D. 为保护湿地公园内的主要分布植物,应当适当减小旅游强度
7. 近几年,在江苏高邮的“东方白鹳自然保护区”,东方白鹳的出生率不断增加,数量从2003年的3、5只逐年增加到2025年的300余只。下列叙述错误的是( )
A. 可用红外触发相机拍摄、直接计数等方法调查东方白鹳种群密度
B. 东方白鹳的种群密度不直接反映其种群数量的变化趋势
C. 若东方白鹳年龄结构目前为增长型,当出生率下降时就转变为衰退型
D. 当东方白鹳数量接近环境容纳量时,出生率下降、死亡率上升
8. 耵聍(俗称耳屎),有干耵聍和湿耵聍两种表型,受16号染色体上的ABCC11基因控制(如图甲)。图乙为王女士(Ⅱ-2)家庭的遗传系谱图及其家庭成员ABCC11基因相关位点(或片段)的测序结果。下列说法正确的是( )
注:图甲中a~d表示ABCC11基因中4个不同的检测位点(或片段);图乙中字母后面的数字表示该检测位点内特定核苷酸序列的重复次数。
A. 湿耵聍是染色体片段增加导致的染色体结构变异
B. 湿耵聍的遗传方式和抗维生素D佝偻病相同
C. 推测王女士的父亲ABCC11基因的测序结果是a3b3c6d5和a3b1c7d3
D. 若人群中干耵聍的基因频率为p,不考虑基因突变,Ⅲ-1与一湿耵聍女性婚配,若所生后代为女孩,表型为干耵聍的概率是p/(2+2p)
9. metK基因指导合成的SAM合成酶,可催化甲硫氨酸生成S-腺苷甲硫氨酸(SAM)。metK基因的mRNA上有SAM感受型核糖体开关,当细胞内SAM浓度升高时,SAM会与核糖开关结合触发构象变化,机制如图(RBS为mRNA上的核糖体结合位点)。相关叙述错误的是( )
A. 该核糖体开关的本质是RNA,RBS段与1段的碱基序列互补
B. 核糖体开关构象发生改变的过程涉及氢键和磷酸二酯键的断裂和形成
C. SAM阻止RBS与核糖体结合,使核糖体无法向mRNA的3'端移动
D. 该调控机制既避免SAM不足影响生命活动,又能避免物质和能量的浪费
阅读下列材料,完成10—12小题。
格雷夫斯病是一种自身免疫性甲亢,在遗传缺陷的基础上,受到耶尔森菌感染等环境因素的触发,甲状腺细胞错误地表达MHC,并将自身的促甲状腺激素受体(TSHR)片段以TSHR-MHC的形式呈递给辅助性T细胞,激活机体的体液免疫,产生了促甲状腺激素受体(TSHR)的抗体(TRAb),TRAb可产生类似促甲状腺激素的效应。
有研究指出,格雷夫斯病患者外周血单个核细胞中Th17相关细胞因子基因启动子区呈现显著的低甲基化,而在病情缓解患者中则出现部分甲基化恢复。家系调查发现,该病在家族中有明显的聚集现象——同卵双胞胎中一人患病时,另一人的共患率(同时患病的比例)可达30%~50%,而异卵双胞胎则显著降低。
临床上,用抗甲状腺药物通过抑制甲状腺激素的合成来控制病情,放射性碘-131则通过破坏部分甲状腺组织来减少激素产量。利妥昔单抗是一种靶向单克隆抗体药物,它可以有效清除B淋巴细胞,从源头上减少TRAb的产生,从根本上缓解疾病。
10. 关于格雷夫斯病患者免疫应答产生TRAb的过程,下列叙述错误的是( )
A. B细胞与TSHR接触,为激活B细胞提供第一个信号
B. 辅助性T细胞与活化的B细胞接触并分泌细胞因子
C. 激活的B细胞增殖分化为浆细胞和记忆B细胞
D. 浆细胞识别TSHR-MHC复合体并分泌TRAb
11. 相对于正常状态,格雷夫斯病患者的下丘脑—垂体—甲状腺调控轴有所变化。下列变化中正确的是( )
A. 甲状腺激素对垂体的促进作用增强
B. 甲状腺激素对下丘脑的抑制作用减弱
C. 垂体对甲状腺的促进作用减弱
D. 下丘脑对垂体的促进作用增强
12. 从给出的资料来看,关于格雷夫斯病患者的预防和治疗,下列说法错误的是( )
A. 从家系调查结果看,该病很可能为多基因遗传病,不适用产前的单基因检测
B. 治疗后患者相关基因甲基化水平可以部分恢复,说明DNA序列的改变是可逆的
C. 使用放射性碘治疗后,可能会发生永久性的甲状腺功能减退
D. 使用利妥昔单抗治疗格雷夫斯病可能会过度抑制体液免疫,临床上要谨慎使用
二、非选择题(本大题有5道题,共52分)
13. 持续强光照射会导致绿色植物光系统损伤,最终产生光抑制。绿色植物通过如图所示的三重防御机制有效避免光系统损伤。图中O2为超氧阴离子自由基,PSⅡ为参与光反应的色素—蛋白质复合体。强光条件下,叶肉细胞气孔关闭使CO2吸收受阻,此时过高的O2会在R酶的作用下氧化C5,生成CO2,被称为光呼吸。回答下列问题:
(1)PSⅡ反应中心位于_________上,可以依据___________(填原理)来分离其中的光合色素。
(2)①过程为__________。叶肉细胞内因NADP⁺不足,使_____(填序号)过程减弱,导致电子传递给O2,形成等一系列光有毒产物。
(3)光有毒产物会攻击PSⅡ中色素和D1蛋白,使D1蛋白高度磷酸化,随后发生D1蛋白降解。这导致了__________合成减少,进而影响到C3的还原。为研究D1蛋白降解过程中D1蛋白去磷酸化和D1蛋白交联聚合物解聚发生的先后顺序,科学家用特定药物处理叶片抑制叶绿体蛋白质合成和D1蛋白去磷酸化后,发现D1蛋白量几乎无变化,但D1蛋白交联聚合物明显减少。据此写出D1蛋白降解过程:D1蛋白降解依赖的环境条件→________→________→D1蛋白降解。
(4)强光下可触发植物的光呼吸。过程③中O2和CO2竞争性结合________(填物质),直接影响卡尔文循环中________(填物质)的生成,最终导致有机物积累减少。有人认为光呼吸是一种“浪费”过程,应通过基因工程手段抑制光呼吸以提高产量。请结合本文信息及生态学原理,评价这一观点的合理性___________。
(5)研究发现,类胡萝卜素不仅是光合色素,也是光保护物质。为验证类胡萝卜素在清除光有毒物质(如)中的作用,可利用野生型拟南芥和类胡萝卜素合成缺陷突变体,在强光下培养,检测并比较两组植株的_________。
14. 麦蚜和吸浆虫是危害小麦生长的两种害虫,会导致小麦减产。科研人员对这两种害虫之间的关系进行研究。
(1)麦蚜和吸浆虫同时在小麦上寄生,为确定它们的生态位是否有重叠,需要分析它们的____(至少答出两点)及与其他物种的关系等。
(2)蚜茧蜂可将卵产在麦蚜卵内,其后代在麦蚜卵内发育并导致麦蚜卵死亡。麦蚜和吸浆虫寄生于小麦会诱导其释放不同的防御蚜茧蜂的挥发物。为探究这两种寄生虫的存在是否会通过改变小麦释放的挥发物,进而影响蚜茧蜂对麦蚜卵的寄生行为,科研人员利用T形管嗅觉仪开展实验(图1):在T形管的A、B两侧分别放置经不同害虫组合处理的小麦(处理方式如图2),在T形管底部释放蚜茧蜂,观察并统计一定时间内蚜茧蜂被吸引移向A侧、B侧的百分率。
①为使实验更具说服力,需补充对照组:仿照图2中已完成部分,选填a~d到方框Ⅰ和Ⅱ内,绘制预期百分率数据到方框Ⅲ内____。
②综合分析图2结果,下列说法正确的是:____。
A. 麦蚜和吸浆虫在防御天敌时,二者存在互利共生关系
B. 蚜茧蜂与麦蚜之间是寄生关系
C.蚜茧蜂与麦蚜之间互为密度制约因素
D.吸浆虫的存在降低了麦蚜卵被蚜茧蜂寄生的风险
(3)科研人员对该麦田的能量流动进行了定量分析,得出部分数据(单位:kj··)
营养级
呼吸散失的热能
用于生长发育繁殖的能量
流入分解者的能量
未利用的能量
外来有机物输入的能量
Ⅰ
-
62
6
25
0
Ⅱ
14
X
13
5
5
Ⅲ
Y
7
-
-
11
据上表分析“Y”的数值为____。第二营养级到第三营养级的能量传递效率为____%(保留一位小数)。
15. 乙酰胆碱(ACh)是一种神经递质,ACh能特异性地作用于各类胆碱受体,作用广泛。ACh在人体降血压调节中具有重要作用,请据图回答问题:
(1)如图1,心肌细胞质膜上存在着由乙酰胆碱受体蛋白和G蛋白构成的G蛋白耦联受体,其中G蛋白又由α亚基和βγ复合物构成,据图1分析ACh降低心肌收缩频率进而降低血压的机制是:ACh激活G蛋白,导致________,K+外流增加,细胞膜内外电位差________,不易产生动作电位,心率减慢。α亚基和βγ复合物的活化________(填“需要”或“不需要”)细胞代谢产生的能量。
(2)图2中ACh通过作用于血管内皮细胞而导致平滑肌细胞松弛,从而降低血压。其中,引起血管内皮细胞细胞质基质中Ca2+浓度上升的原因包括:IP3介导_________和__________。
(3)研究发现,肌细胞外Ca2+会对Na+内流产生竞争性抑制,影响肌细胞的兴奋性,据此推测,血钙浓度过高会引发___________(填“肌肉抽搐”或“肌肉不能收缩”),实验验证该推测构建模型动物时,除了注射钙剂之外还可以通过____________有效提高实验模型动物的血钙浓度。
16. 拟南芥雌雄同花,闭花授粉,是遗传领域中应用最广泛的模式植物。科研人员将来源于滨藜的耐盐基因SeNHX1(S基因)转入野生型拟南芥中培育出多株转基因拟南芥(每条染色体上至多转入一个抗性基因),并进行相关研究。回答下列问题:
(1)自然状态下,拟南芥一般是_______(填“纯种”或“杂种”)。
(2)为研究抗性基因插入位点,研究人员将转基因拟南芥甲、乙分别进行自交得到F1,对F1植株的DNA是否含有S基因进行PCR检测及电泳鉴定,得到与图1中泳道2或泳道3相同的结果(泳道1表示含S基因)。甲、乙两组的F1电泳后泳道3∶泳道2的比值分别为15∶1和63∶1.请分别提出最能解释该比例的基因插入数量和位点的假设:甲组插入了________个基因,位于____________;乙组_____________。
(3)经初步检测得知,转基因植株丙中只插入了1个S基因,可能位于2号或5号染色体上。为进一步确定其位置,研究人员将丙自交后代中的转基因纯合子丁与野生型拟南芥戊杂交得到F1,F1自交得到F2。扩增出实验中若干个体中的SSR序列(SSR为简单重复序列,不同品系、不同染色体上重复的数目不同),结果如图2所示。据图判断,植株丙中抗性基因插入___号染色体上,依据是___________________。若在F2野生型植株中有一株在2号染色体上检测出两种SSR条带,最可能的原因是_________________________。
17. 科研人员对肠道益生菌进行改造,构建了血红素(指示出血信号)诱导的基因回路,成功开发了对肠道出血灵敏响应的工程菌。原理如图1所示,其中→表示促进或转化,—|表示抑制。
(1)若的数量表示血红素浓度,则血红素转运至细胞内的方式为________。
(2)据图分析,工程菌响应肠道出血的机制是:出血后,血红素经ChuA转运进入细胞,与HrtR蛋白结合,________(填“开启”或“关闭”)转录放大器,从而启动________基因的表达,根据荧光强度确定出血情况。为提升工程菌响应出血信号的灵敏度,理论上可通过优化启动子________的表达效率或亲和性来实现。
(3)藤壶黏附蛋白CP43K具有很强的黏附性能。科研人员构建了血液诱导型工程菌H,智能化表达CP43K以制备生物活体胶水,用于响应肠道出血并治疗溃疡性结肠炎。根据研究目标,在构建工程菌H时,最佳方案是用藤壶黏附蛋白基因CP43K替换图1中的________基因。
(4)为确定基因CP43K已连接到质粒中且插入方向正确,应选用图2中引物________对待测质粒进行PCR扩增,预期扩增产物的片段大小为________bp。
(5)已知质粒丢失会导致工程菌性能不稳定。将工程菌植入模型鼠肠道后,采集粪便样品,用________法分别接种到含卡那霉素(KanR,抗性基因在拟核)的培养基A和含卡那霉素加氯霉素(CmR,抗性基因在质粒)的培养基B中,培养相同时间后统计菌落数(CFU)。若(CFU(A)/CFU(B)比值________,则说明工程菌性能稳定性下降。
(6)结合题意和已学知识,评价工程菌H在性能稳定性和生态安全性方面的不足,并提出进一步优化的建议______________________。
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