精品解析:河南省许昌市部分学校2025-2026学年高二下学期期末考试生物试题
2026-06-27
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2份
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27页
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资源信息
| 学段 | 高中 |
| 学科 | 生物学 |
| 教材版本 | - |
| 年级 | 高二 |
| 章节 | - |
| 类型 | 试卷 |
| 知识点 | - |
| 使用场景 | 同步教学-期末 |
| 学年 | 2026-2027 |
| 地区(省份) | 河南省 |
| 地区(市) | 许昌市 |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 8.93 MB |
| 发布时间 | 2026-06-27 |
| 更新时间 | 2026-06-27 |
| 作者 | 学科网试题平台 |
| 品牌系列 | - |
| 审核时间 | 2026-06-27 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/58524999.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:
高二生物学
注意事项:
1.答题前,务必将自己的个人信息填写在答题卡上,并将条形码粘贴在答题卡上的指定位置。
2.回答选择题时,选出每小题答案后,用铅笔把答题卡对应题目的答案标号涂黑。如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其他答案标号。回答非选择题时,将答案写在答题卡上。
一、选择题:本题共16小题,每小题3分,共48分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。
1. 研究人员将人工合成的DNA分子注入去除DNA的支原体细胞中,成功组成了具有活性的新细胞。下列叙述正确的是( )
A. 该细胞中的蛋白质是在核糖体中合成的
B. 该细胞中的有机物只有蛋白质和核酸
C. 该细胞的遗传物质位于由核膜包被的区域内
D. 该细胞生命活动所需的能量主要来自线粒体
2. 脂肪、淀粉和糖原都是细胞内重要的储能物质。下列叙述错误的是( )
A. 淀粉和脂肪氧化分解的终产物是和水
B. 等量的脂肪比淀粉、糖原含有的能量多
C. 组成淀粉和糖原的基本单位均是葡萄糖
D. 三类物质都是以碳链为基本骨架的生物大分子
3. 紫杉醇是一种脂溶性的抗癌药物,但其跨膜运输效率很低。将多巴胺分子嵌入磷脂双分子层(如图所示),可降低磷脂分子间的作用力,增强紫杉醇与磷脂分子间的亲和性。下列叙述错误的是( )
注:黑色三角形表示嵌入磷脂双分子层间隙的多巴胺分子。
A. 温度也能影响紫杉醇的跨膜运输
B. 多巴胺的嵌入可以促进紫杉醇的跨膜运输
C. 多巴胺可以为紫杉醇的跨膜运输提供能量
D. 紫杉醇的跨膜运输可体现细胞膜的选择透过性
4. 如图为某昆虫进行有丝分裂的细胞处于不同分裂时期的显微照片,①~④表示不同时期。下列叙述错误的是( )
A. ①时期染色体的着丝粒排列在细胞中央,可判断为分裂后期
B. 统计处于各时期的细胞数量,处于②时期的细胞数量最多
C. ③时期着丝粒分裂,姐妹染色单体分开并移向细胞的两极
D. ④时期核膜消失,染色质高度螺旋化成为染色体
5. 三倍体牡蛎由四倍体牡蛎和二倍体牡蛎杂交而来,因个大肉多、味道鲜美而深受消费者喜爱。下列叙述错误的是( )
A. 该三倍体牡蛎的育种原理是染色体数目变异
B. 三倍体牡蛎因无同源染色体而不能产生正常的配子
C. 二倍体牡蛎和四倍体牡蛎属于两个不同的物种
D. 体细胞含有两个染色体组的牡蛎可能是单倍体牡蛎
6. 某基因转录生成的mRNA中,A与U之和占全部碱基的48%,该基因的部分碱基序列如图所示,其编码的多肽中对应的氨基酸为“—脯氨酸—谷氨酸—谷氨酸—赖氨酸—”。下列叙述正确的是( )
α链 —GGCCTGAAGAGAAGT—
β链 —CCGGACTTCTCTTCA—
注:脯氨酸的密码子为CCU、CCC、CCA、CCG;谷氨酸的密码子为GAA、GAG;赖氨酸的密码子为AAA、AAG。
A. 转录过程中需要解旋酶破坏DNA分子双链间的氢键
B. 翻译生成多肽的mRNA以该基因的 α 链作模板转录而来
C. 翻译生成多肽的过程中,核糖体从mRNA的3'端向5'端移动
D. 若 β 链上T的占比为30%,则 α 链上T的占比为18%
7. 遗传性牙龈纤维瘤病(HGF)是一种罕见的单基因遗传病,遗传学家对某HGF家系进行了研究,发现HGF是由Ⅰ代个体常染色体上ZNF862基因突变导致的。该HGF家系的遗传系谱如图所示,已知Ⅱ-1和Ⅱ-7不携带HGF的致病基因。不考虑其他变异,下列叙述正确的是( )
A. 致病基因不可能来自Ⅰ-2的卵原细胞中ZNF862基因的突变
B. ZNF862基因突变为致病基因属于常染色体上基因的隐性突变
C. 对Ⅱ-1和Ⅱ-7的ZNF862基因进行测序可验证二者不携带致病基因
D. Ⅱ-8含正常基因和致病基因,其与Ⅱ-7再生育一个患病男孩的概率为1/2
8. 关节滑液是一种存在于关节腔内的特殊组织液,能润滑关节、减少运动摩擦,是保障肢体正常活动的重要条件。下列叙述正确的是( )
A. 关节滑液的渗透压主要由蛋白质等大分子物质维持
B. 剧烈运动后关节滑液pH可依靠缓冲对保持相对稳定
C. 葡萄糖在关节滑液中氧化分解,为关节软骨细胞提供能量
D. 关节滑液中含有大量淋巴细胞,可特异性识别抗原
9. 某些心脏疾病可能引起体表特定部位产生痛觉,称为牵涉痛。该现象发生的原因是皮肤和心脏的部分传入神经投射至脊髓同一神经元,最终经上行传导束传至大脑皮层产生感觉,如图所示。下列叙述错误的是( )
A. 痛觉形成的过程属于非条件反射,依赖完整的反射弧才能完成
B. 若在a处施加适宜刺激,则产生痛觉的同时,心脏不会出现反应
C. 心脏病变时,相关信号经脊髓上传,可能被大脑皮层误判为皮肤痛觉
D. 若切断脊髓与脑之间的上行传导束,则刺激皮肤感受器将无法产生痛觉
10. 同种病原体两次侵入机体后,抗体IgM、IgG和总抗体量的变化如图所示。下列叙述正确的是( )
A. IgM和IgG可由同一浆细胞同时合成
B. 再次应答时,清除病原体主要依赖IgM的作用
C. 若仅检出了IgM,则机体可能处于初次感染阶段
D. 二次感染的潜伏期短与浆细胞的迅速增殖分化有关
11. 独脚金内酯是近年来新发现的一类植物激素,可抑制植物侧芽萌发、调节根系发育,还能介导植物与寄生杂草、共生真菌间的信息交流。生长素可促进独脚金内酯合成。下列叙述正确的是( )
A. 去除顶芽后,植物体内独脚金内酯的含量会显著上升
B. 独脚金内酯与细胞分裂素在调节侧芽发育方面表现为协同作用
C. 该激素可作为化学信息,在不同物种的生物个体之间传递信息
D. 独脚金内酯通过直接参与细胞代谢,从而抑制植物侧芽的萌发
12. 研究人员调查了鱼塘中某种经济鱼类的种群数量与种群增长速率、死亡率的关系,结果如图所示。下列叙述正确的是( )
A. 当种群数量低于A点时,种群数量将逐渐回升
B. 当种群数量高于B点后,种内竞争的激烈程度不变
C. 当种群数量处于C点时,种群的年龄结构为稳定型
D. 为了持续获得最大捕鱼量,应在D点之后捕捞
13. 我国南方某湖区对曾经围湖造田形成的低洼耕地实施退耕还湿工程,通过种植本土水生植物、投放适量滤食性鱼类、吸引水鸟栖息,构建了结构稳定的湿地生态系统,既改善了水质,又带动了生态旅游发展。下列叙述错误的是( )
A. 退耕还湿区域发生的群落演替属于次生演替
B. 该工程提高了当地的生物多样性和抵抗力稳定性
C. 投放滤食性鱼类时需考虑环境容纳量,遵循生态工程的协调原理
D. 该工程实现了物质和能量的循环利用,践行了可持续发展理念
14. 同域共存是指同一区域内的不同生物,为降低种间竞争强度,在资源利用方式上产生差异的现象。例如,同一针叶林中的大山雀和沼泽山雀,分别取食树干不同部位的昆虫,实现了长期共存。下列叙述错误的是( )
A. 野兔通过与狐狸减少活动时间重叠避免被捕食,这属于同域共存
B. 同一区域中的两种植物开花时间不同,可减少二者对传粉昆虫的竞争
C. 同域共存的形成是生物对环境的长期适应以及自然选择的结果
D. 同域共存能提高群落对阳光、空间等环境资源的利用效率
15. 通过发酵工程制备微生物菌剂的流程如图所示。下列叙述正确的是( )
A. 扩大培养常用固体培养基,制备时需添加琼脂
B. 所用菌种可通过诱变育种或基因工程育种获得
C. 发酵过程中不能补充任何营养成分,以避免杂菌污染
D. 液态菌剂的制备更简单,工业生产中应首选制备液态菌剂
16. 研究发现, 基因参与牛体细胞核移植重构胚的表观遗传修饰,调控其发育进程。下列叙述错误的是( )
A. 受精卵发生卵裂时,细胞的数量增加,但胚胎的总体积并不增加
B. 核移植中,“去核”实际去除的是受体卵母细胞完整的细胞核
C. 表观遗传修饰不改变相关DNA碱基序列,但影响基因表达
D. 基因异常可能导致胚胎发育阻滞或着床失败
二、非选择题:本题共5小题,共52分。
17. 华北落叶松是我国华北地区的主要造林树种之一。目前已经发现华北落叶松幼林存在光抑制现象。强光下NADP+匮乏造成电子堆积并产生大量活性氧,活性氧破坏叶绿素与PSⅡ反应中心(由光合色素和蛋白质组成的复合体),损伤光合结构,是光抑制现象的主要机制。研究人员测定了强光条件下华北落叶松上层和中层松叶的胞间CO2浓度和气孔限制值的变化,结果如表所示。回答下列问题:
强光处理时间/min
0
10
20
30
40
50
胞间CO2 浓度/(μmol.mol-1)
上层
260
268
273
279
275
270
中层
230
225
216
208
200
195
气孔限制值
上层
0.33
0.30
0.28
0.25
0.29
0.31
中层
0.38
0.41
0.43
0.44
0.46
0.49
注:气孔限制值=1 - 胞间CO2浓度/空气中CO2浓度。
(1)松叶细胞中的叶绿素位于____,其主要吸收的光是____。光抑制现象主要发生在光合作用的____ 阶段,该阶段吸收的光能会转变为化学能储存在____ 中,后者可为暗反应中的____提供能量和还原剂。
(2)推测干旱环境下,光抑制现象会____(填“减弱”或“增强”),原因是____。
(3)研究人员为判断导致华北落叶松光抑制现象的主要因素,提出气孔限制值判定方法,即当胞间CO2浓度下降,气孔限制值上升时,为气孔限制,反之,为非气孔限制。根据上述信息结合表中数据,分析强光处理下,不同时间段,导致华北落叶松上层松叶出现光抑制现象的主要因素:____。
18. 如图是胰岛素与靶细胞膜上的受体结合后调控细胞生理活动的分子机制示意图。回答下列问题:
注:
、:胰岛素受体的亚基
IRS-1:胰岛素受体底物-1
—Tyr:酪氨酸残基
—P:磷酸基团
(+):促进
(1)胰岛素受体的化学本质是____________,其α亚基位于细胞膜____________(填“外”或“内”)侧。胰岛素与受体结合后,经酪氨酸激酶介导IRS-1的磷酸化,促进细胞膜上________________________________________________,加速葡萄糖摄取。图中葡萄糖进入细胞的跨膜运输方式为____________。
(2)据图可知,胰岛素启动信号通路除调控糖类代谢外,还能调控基因表达,该调控过程发生在基因表达的____________阶段。
(3)胰岛素受体的β亚基结构异常会引发胰岛素抵抗,患者患病早期体内胰岛素含量通常偏____________(填“高”或“低”),原因是________________________________________________________________________________________________。
(4)人体内与胰岛素的作用相抗衡的激素除胰高血糖素外,还有________________________________________________(答出2点)等。与正常进食相比,长时间饥饿时,机体血浆中胰岛素/胰高血糖素的值会____________(填“升高”或“降低”)。
19. 图1为某湿地生态系统的碳循环示意图;图2为该湿地生态系统的部分能量流动示意图,A~H代表相应能量。回答下列问题:
(1)图1中,甲代表生态系统组成成分中的____________________________________,其在碳循环中的主要作用是________________________________________________________________________________________________。温室效应导致的全球气候变化已成为全球性生态环境问题,从碳循环的角度分析,全球变暖的主要原因是________________________________________________________________________________________________。
(2)图2中,流入该生态系统的总能量是____________(用图中字母表示),第二营养级用于自身生长、发育和繁殖的能量是________________________________________________(用图中字母表示)。第二、三营养级间的能量传递效率为____________×100%(用图中字母表示)。
(3)生态系统的自我调节能力的基础是____________________________________,其在生态系统中的主要作用是________________________________________________________________________________________________。
20. 某二倍体观赏花卉在自然状态下的传粉方式为自花传粉,其株高的高茎和矮茎为一对相对性状,花色的紫花和蓝花为一对相对性状。选择纯合的矮茎紫花植株与高茎蓝花植株杂交,F1全为高茎紫花,F1自交,F2的表型及比例为高茎紫花:高茎蓝花:矮茎紫花:矮茎蓝花=39:9:13:3。回答下列问题:
(1)该花卉的株高性状中,____________为显性性状,控制株高的基因的遗传遵循基因的____________定律。
(2)该花卉的花色性状至少受____________对等位基因控制,理由是____________。
(3)F2中高茎紫花植株的基因型有____________种;F2高茎紫花植株中,纯合子所占比例为____________。让F1测交,后代的表型及比例为____________。
(4)经调查,矮茎蓝花植株很受市场欢迎,为获得矮茎蓝花纯合品种,请从题述杂交实验中选择合适的个体,写出最简单的育种思路:____________。
21. 研究人员借助大语言模型研发出新一代基因编辑工具OpenCRISPR - 1。他们先利用数亿条天然Cas蛋白(一类来源于细菌的限制性内切核酸酶)的序列训练AI,再让AI设计出高活性、高特异性的人工编辑蛋白序列,并反向设计出相关基因,构建出该基因的表达载体,最终获得了和天然Cas9蛋白有400多个氨基酸差异的OpenCRISPR - 1。与天然Cas9蛋白相比,该工具编辑效率更高、特异性更强。回答下列问题:
(1)该研究先确定蛋白质功能,再反向设计基因,这一核心技术属于____________工程。
(2)获得目的基因后,研究人员将其与载体结合构建基因表达载体。基因表达载体除目的基因外,还需包含启动子、终止子、____________(答出2点)等组件。将基因表达载体导入动物细胞时,常用的方法是____________。检测目的基因是否成功导入受体细胞,可采用____________技术;检测目的基因是否成功表达出OpenCRISPR - 1蛋白,可采用____________技术。
(3)编辑效率和特异性是评价基因编辑工具性能的两个重要指标,编辑效率可通过目标位点被切割的效率来判断,特异性可根据非目标位点被错误编辑的次数来判断。为验证OpenCRISPR - 1兼具编辑效率更高和特异性更强的特点,研究人员设计了如下实验,请补全实验思路和预期结果。
实验思路:①将含致病基因的细胞系随机均分为甲、乙、丙三组,丙组作为对照组;
②甲组导入天然Cas9蛋白表达载体,乙组导入____________,丙组导入____________;
③将三组细胞置于相同且适宜的条件下培养相同时间;
④检测并统计各组细胞中的____________。
预期实验结果:
____________,说明OpenCRISPR - 1兼具更优的编辑效率和特异性。
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高二生物学
注意事项:
1.答题前,务必将自己的个人信息填写在答题卡上,并将条形码粘贴在答题卡上的指定位置。
2.回答选择题时,选出每小题答案后,用铅笔把答题卡对应题目的答案标号涂黑。如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其他答案标号。回答非选择题时,将答案写在答题卡上。
一、选择题:本题共16小题,每小题3分,共48分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。
1. 研究人员将人工合成的DNA分子注入去除DNA的支原体细胞中,成功组成了具有活性的新细胞。下列叙述正确的是( )
A. 该细胞中的蛋白质是在核糖体中合成的
B. 该细胞中的有机物只有蛋白质和核酸
C. 该细胞的遗传物质位于由核膜包被的区域内
D. 该细胞生命活动所需的能量主要来自线粒体
【答案】A
【解析】
【详解】A、核糖体是所有细胞生物合成蛋白质的唯一场所,该新细胞为原核细胞,含有核糖体,因此蛋白质在核糖体中合成,A正确;
B、细胞中的有机物包括糖类、脂质、蛋白质、核酸等多种类型,并非只有蛋白质和核酸,B错误;
C、支原体属于原核生物,不存在核膜包被的细胞核,其遗传物质位于无核膜包被的拟核区域,C错误;
D、原核细胞仅含有核糖体一种细胞器,无线粒体,该细胞生命活动所需能量主要来自细胞质基质中的呼吸作用,D错误。
2. 脂肪、淀粉和糖原都是细胞内重要的储能物质。下列叙述错误的是( )
A. 淀粉和脂肪氧化分解的终产物是和水
B. 等量的脂肪比淀粉、糖原含有的能量多
C. 组成淀粉和糖原的基本单位均是葡萄糖
D. 三类物质都是以碳链为基本骨架的生物大分子
【答案】D
【解析】
【详解】A、淀粉属于糖类,和脂肪的组成元素均为C、H、O,因此二者氧化分解的终产物都是和水,A正确;
B、脂肪中C、H的比例远高于淀粉、糖原等糖类,氧化分解时释放的能量更多,因此等量的脂肪比淀粉、糖原含有的能量多,B正确;
C、淀粉和糖原都属于多糖,二者的基本组成单位均为葡萄糖,C正确;
D、生物大分子是由单体聚合形成的多聚体,相对分子质量较大,淀粉、糖原属于多糖,是生物大分子,但脂肪不属于生物大分子,D错误。
3. 紫杉醇是一种脂溶性的抗癌药物,但其跨膜运输效率很低。将多巴胺分子嵌入磷脂双分子层(如图所示),可降低磷脂分子间的作用力,增强紫杉醇与磷脂分子间的亲和性。下列叙述错误的是( )
注:黑色三角形表示嵌入磷脂双分子层间隙的多巴胺分子。
A. 温度也能影响紫杉醇的跨膜运输
B. 多巴胺的嵌入可以促进紫杉醇的跨膜运输
C. 多巴胺可以为紫杉醇的跨膜运输提供能量
D. 紫杉醇的跨膜运输可体现细胞膜的选择透过性
【答案】C
【解析】
【详解】A、温度会影响磷脂双分子层的流动性,紫杉醇是脂溶性物质,跨膜运输的方式为自由扩散,依赖膜的流动性,因此温度能影响紫杉醇的跨膜运输,A正确;
B、题干明确说明多巴胺嵌入磷脂双分子层可降低磷脂分子间作用力,还能增强紫杉醇与磷脂分子的亲和性,因此可以促进紫杉醇的跨膜运输,B正确;
C、多巴胺仅通过改变磷脂分子间隙、提升紫杉醇和磷脂的亲和性来促进运输,并不具备提供能量的功能,且脂溶性物质自由扩散的过程本身也不需要消耗能量,C错误;
D、紫杉醇原本跨膜运输效率很低,说明细胞膜对紫杉醇的通过具有选择性,能够体现细胞膜的选择透过性,D正确。
4. 如图为某昆虫进行有丝分裂的细胞处于不同分裂时期的显微照片,①~④表示不同时期。下列叙述错误的是( )
A. ①时期染色体的着丝粒排列在细胞中央,可判断为分裂后期
B. 统计处于各时期的细胞数量,处于②时期的细胞数量最多
C. ③时期着丝粒分裂,姐妹染色单体分开并移向细胞的两极
D. ④时期核膜消失,染色质高度螺旋化成为染色体
【答案】A
【解析】
【详解】A、①时期染色体的着丝粒排列在细胞中央的赤道板上,这是有丝分裂中期的特征,并非分裂后期,A错误;
B、②为分裂间期,分裂间期占细胞周期的时间比例远大于分裂期,因此视野中处于②时期的细胞数量最多,B正确;
C、③为有丝分裂后期,该时期着丝粒分裂,姐妹染色单体分开成为两条子染色体,在纺锤丝牵引下移向细胞两极,C正确;
D、④为有丝分裂前期,该时期染色质高度螺旋化成为染色体,核膜逐渐消失、核仁逐渐解体,纺锤体形成,D正确。
5. 三倍体牡蛎由四倍体牡蛎和二倍体牡蛎杂交而来,因个大肉多、味道鲜美而深受消费者喜爱。下列叙述错误的是( )
A. 该三倍体牡蛎的育种原理是染色体数目变异
B. 三倍体牡蛎因无同源染色体而不能产生正常的配子
C. 二倍体牡蛎和四倍体牡蛎属于两个不同的物种
D. 体细胞含有两个染色体组的牡蛎可能是单倍体牡蛎
【答案】B
【解析】
【详解】A、三倍体牡蛎的染色体数目比二倍体牡蛎多1个染色体组,育种原理是染色体数目变异,A正确;
B、三倍体牡蛎含有3个染色体组,存在同源染色体,是因为减数分裂时同源染色体联会紊乱,才无法产生正常配子,并非无同源染色体,B错误;
C、二倍体牡蛎和四倍体牡蛎杂交得到的三倍体牡蛎不可育,说明二者存在生殖隔离,属于两个不同物种,C正确;
D、单倍体是由配子直接发育而来的个体,若四倍体牡蛎的配子直接发育为个体,其体细胞含有2个染色体组,属于单倍体牡蛎,D正确。
6. 某基因转录生成的mRNA中,A与U之和占全部碱基的48%,该基因的部分碱基序列如图所示,其编码的多肽中对应的氨基酸为“—脯氨酸—谷氨酸—谷氨酸—赖氨酸—”。下列叙述正确的是( )
α链 —GGCCTGAAGAGAAGT—
β链 —CCGGACTTCTCTTCA—
注:脯氨酸的密码子为CCU、CCC、CCA、CCG;谷氨酸的密码子为GAA、GAG;赖氨酸的密码子为AAA、AAG。
A. 转录过程中需要解旋酶破坏DNA分子双链间的氢键
B. 翻译生成多肽的mRNA以该基因的 α 链作模板转录而来
C. 翻译生成多肽的过程中,核糖体从mRNA的3'端向5'端移动
D. 若 β 链上T的占比为30%,则 α 链上T的占比为18%
【答案】D
【解析】
【详解】A、转录过程中由RNA聚合酶发挥解旋作用,不需要额外的解旋酶破坏DNA双链的氢键,A错误;
B、多肽第一个氨基酸为脯氨酸,密码子以CC开头,该序列与β链碱基互补配对,所以β链为模板链,B错误;
C、翻译过程中,核糖体是从mRNA的5'端向3'端移动读取密码子的,C错误;
D、mRNA中A+U占48%,根据碱基互补配对原则,该基因双链中A+T占总碱基的48%,且每条单链中A+T占单链碱基的比例也为48%;已知β链中T占30%,则β链中A占48%-30%=18%,α链的T与β链的A互补配对,因此α链中T的占比为18%,D正确。
7. 遗传性牙龈纤维瘤病(HGF)是一种罕见的单基因遗传病,遗传学家对某HGF家系进行了研究,发现HGF是由Ⅰ代个体常染色体上ZNF862基因突变导致的。该HGF家系的遗传系谱如图所示,已知Ⅱ-1和Ⅱ-7不携带HGF的致病基因。不考虑其他变异,下列叙述正确的是( )
A. 致病基因不可能来自Ⅰ-2的卵原细胞中ZNF862基因的突变
B. ZNF862基因突变为致病基因属于常染色体上基因的隐性突变
C. 对Ⅱ-1和Ⅱ-7的ZNF862基因进行测序可验证二者不携带致病基因
D. Ⅱ-8含正常基因和致病基因,其与Ⅱ-7再生育一个患病男孩的概率为1/2
【答案】C
【解析】
【详解】A、已知Ⅱ-1和Ⅱ-7不携带致病基因,且患病个体的后代仍有患病个体,若为隐性致病(隐性突变),则患病(基因型aa)与不携带致病基因(AA)的后代全为Aa,应全部正常,与系谱矛盾,因此该病为常染色体显性遗传病,致病基因为突变后产生的显性基因。Ⅰ代双亲均正常,突变可发生在Ⅰ-2的卵原细胞(生殖系细胞),突变后的致病基因可遗传给后代,因此致病基因可能来自Ⅰ-2卵原细胞的突变,A错误;
B、由A项推导可知,该病为显性致病,属于显性突变,不是隐性突变,B错误;
C、致病基因是ZNF862基因突变产生的,正常基因和致病基因的碱基序列不同,已知Ⅱ-1和Ⅱ-7不携带致病基因,因此对Ⅱ-1和Ⅱ-7的ZNF862基因测序,可验证二者不携带致病基因,C正确;
D、Ⅱ-8为杂合子(基因型Aa,A为致病基因),Ⅱ-7为隐性纯合(aa,不携带致病基因),生育患病孩子的概率为1/2,生育男孩的概率为1/2,因此再生育一个患病男孩的概率为1/2×1/2=1/4,D错误。
8. 关节滑液是一种存在于关节腔内的特殊组织液,能润滑关节、减少运动摩擦,是保障肢体正常活动的重要条件。下列叙述正确的是( )
A. 关节滑液的渗透压主要由蛋白质等大分子物质维持
B. 剧烈运动后关节滑液pH可依靠缓冲对保持相对稳定
C. 葡萄糖在关节滑液中氧化分解,为关节软骨细胞提供能量
D. 关节滑液中含有大量淋巴细胞,可特异性识别抗原
【答案】B
【解析】
【详解】A、关节滑液属于组织液,细胞外液的渗透压90%以上来源于和,组织液中蛋白质含量很低,其渗透压主要由无机盐维持,而非蛋白质大分子,A错误;
B、关节滑液属于内环境,内环境中存在等缓冲对,剧烈运动产生的酸性物质可与缓冲对反应,使pH保持相对稳定,B正确;
C、葡萄糖的氧化分解属于细胞呼吸过程,发生在细胞内,关节滑液是细胞外液,不能进行细胞呼吸,C错误;
D、淋巴细胞主要存在于淋巴、血浆和免疫器官中,正常关节滑液中不含大量淋巴细胞,D错误。
9. 某些心脏疾病可能引起体表特定部位产生痛觉,称为牵涉痛。该现象发生的原因是皮肤和心脏的部分传入神经投射至脊髓同一神经元,最终经上行传导束传至大脑皮层产生感觉,如图所示。下列叙述错误的是( )
A. 痛觉形成的过程属于非条件反射,依赖完整的反射弧才能完成
B. 若在a处施加适宜刺激,则产生痛觉的同时,心脏不会出现反应
C. 心脏病变时,相关信号经脊髓上传,可能被大脑皮层误判为皮肤痛觉
D. 若切断脊髓与脑之间的上行传导束,则刺激皮肤感受器将无法产生痛觉
【答案】A
【解析】
【详解】A、反射需要依赖完整的反射弧(感受器、传入神经、神经中枢、传出神经、效应器)才能完成,痛觉仅在大脑皮层产生,该过程未经过传出神经和效应器,不构成完整反射弧,不属于反射,更不属于非条件反射,A错误;
B、a属于皮肤的传入神经,刺激a处时兴奋可经脊髓上传到大脑皮层产生痛觉;由于兴奋在突触处单向传递,兴奋无法逆向传导至心脏相关结构,因此心脏不会出现反应,B正确;
C、皮肤和心脏的传入神经投射至脊髓同一神经元,心脏病变的信号经该通路传导时,大脑皮层可能误判信号来自皮肤,产生皮肤痛觉,符合牵涉痛的原理,C正确;
D、痛觉的产生部位是大脑皮层,切断脊髓和脑之间的上行传导束后,皮肤感受器产生的兴奋无法传递到大脑皮层,因此不能产生痛觉,D正确。
10. 同种病原体两次侵入机体后,抗体IgM、IgG和总抗体量的变化如图所示。下列叙述正确的是( )
A. IgM和IgG可由同一浆细胞同时合成
B. 再次应答时,清除病原体主要依赖IgM的作用
C. 若仅检出了IgM,则机体可能处于初次感染阶段
D. 二次感染的潜伏期短与浆细胞的迅速增殖分化有关
【答案】C
【解析】
【详解】A、一种浆细胞只能合成并分泌一种特异性抗体,无法同时合成IgM和IgG两种不同抗体,A错误;
B、由曲线可知,再次应答时IgG的抗体浓度远高于IgM,因此清除病原体主要依赖IgG的作用,B错误;
C、初次应答阶段首先产生的抗体是IgM,IgG出现时间更晚,若仅检出IgM,说明感染时间较短,机体可能处于初次感染阶段,C正确;
D、浆细胞是高度分化的细胞,不具备增殖分化能力,二次感染潜伏期短是因为记忆细胞受到同种抗原刺激后迅速增殖分化为浆细胞,快速产生大量抗体,D错误。
11. 独脚金内酯是近年来新发现的一类植物激素,可抑制植物侧芽萌发、调节根系发育,还能介导植物与寄生杂草、共生真菌间的信息交流。生长素可促进独脚金内酯合成。下列叙述正确的是( )
A. 去除顶芽后,植物体内独脚金内酯的含量会显著上升
B. 独脚金内酯与细胞分裂素在调节侧芽发育方面表现为协同作用
C. 该激素可作为化学信息,在不同物种的生物个体之间传递信息
D. 独脚金内酯通过直接参与细胞代谢,从而抑制植物侧芽的萌发
【答案】C
【解析】
【详解】A、生长素可促进独脚金内酯合成,去除顶芽后,顶芽产生的向下运输的生长素含量大幅下降,因此独脚金内酯的合成减少,含量不会显著上升,A错误;
B、独脚金内酯可抑制侧芽萌发,而细胞分裂素可促进侧芽萌发,二者在调节侧芽发育方面表现为拮抗作用,并非协同作用,B错误;
C、根据题干信息,独脚金内酯能介导植物与寄生杂草、共生真菌间的信息交流,说明该激素可作为化学信息,在不同物种的生物个体之间传递信息,C正确;
D、植物激素属于信息分子,仅起到调节细胞代谢的作用,并不直接参与细胞代谢过程,D错误。
12. 研究人员调查了鱼塘中某种经济鱼类的种群数量与种群增长速率、死亡率的关系,结果如图所示。下列叙述正确的是( )
A. 当种群数量低于A点时,种群数量将逐渐回升
B. 当种群数量高于B点后,种内竞争的激烈程度不变
C. 当种群数量处于C点时,种群的年龄结构为稳定型
D. 为了持续获得最大捕鱼量,应在D点之后捕捞
【答案】D
【解析】
【详解】A、A点种群增长速率为0,当种群数量低于A点时,增长速率<0,种群数量会持续下降,不会回升,A错误;
B、种群数量高于B点后,随着种群数量增加,鱼塘资源、空间有限,种内竞争会逐渐加剧,不会保持不变,B错误;
C、C 点增长速率<0,出生率<死亡率,种群数量在下降,年龄结构为衰退型,不是稳定型,C错误;
D、要持续获得最大捕鱼量,应在D点之后捕捞,捕捞后将种群数量维持在增长速率最大的D点(对应S型曲线的K/2,此时种群恢复速度最快),D正确。
13. 我国南方某湖区对曾经围湖造田形成的低洼耕地实施退耕还湿工程,通过种植本土水生植物、投放适量滤食性鱼类、吸引水鸟栖息,构建了结构稳定的湿地生态系统,既改善了水质,又带动了生态旅游发展。下列叙述错误的是( )
A. 退耕还湿区域发生的群落演替属于次生演替
B. 该工程提高了当地的生物多样性和抵抗力稳定性
C. 投放滤食性鱼类时需考虑环境容纳量,遵循生态工程的协调原理
D. 该工程实现了物质和能量的循环利用,践行了可持续发展理念
【答案】D
【解析】
【详解】A、次生演替是指在原有土壤条件基本保留,甚至保留植物种子或其他繁殖体的地方发生的演替,退耕还湿区域符合次生演替的发生条件,A正确;
B、该工程增加了区域物种丰富度,生物多样性提升,营养结构更复杂,生态系统抵抗力稳定性提高,B正确;
C、生态工程的协调原理要求生物数量不超过环境容纳量,投放滤食性鱼类时考虑环境容纳量符合该原理,C正确;
D、生态系统中能量流动的特点是单向流动、逐级递减,无法循环利用,仅物质可以循环利用,D错误。
14. 同域共存是指同一区域内的不同生物,为降低种间竞争强度,在资源利用方式上产生差异的现象。例如,同一针叶林中的大山雀和沼泽山雀,分别取食树干不同部位的昆虫,实现了长期共存。下列叙述错误的是( )
A. 野兔通过与狐狸减少活动时间重叠避免被捕食,这属于同域共存
B. 同一区域中的两种植物开花时间不同,可减少二者对传粉昆虫的竞争
C. 同域共存的形成是生物对环境的长期适应以及自然选择的结果
D. 同域共存能提高群落对阳光、空间等环境资源的利用效率
【答案】A
【解析】
【详解】A、野兔和狐狸为捕食关系,二者减少活动时间重叠是为了躲避捕食,并非降低种间竞争,不符合同域共存的定义,A错误;
B、同一区域的两种植物存在对传粉昆虫的种间竞争,开花时间不同属于资源利用方式的差异,可减少二者的竞争,符合同域共存特征,B正确;
C、同域共存是不同生物长期适应同域生存环境,经自然选择保留资源利用差异特征的结果,C正确;
D、同域共存的生物资源利用方式存在差异,可更充分利用阳光、空间等环境资源,提高群落的资源利用效率,D正确。
15. 通过发酵工程制备微生物菌剂的流程如图所示。下列叙述正确的是( )
A. 扩大培养常用固体培养基,制备时需添加琼脂
B. 所用菌种可通过诱变育种或基因工程育种获得
C. 发酵过程中不能补充任何营养成分,以避免杂菌污染
D. 液态菌剂的制备更简单,工业生产中应首选制备液态菌剂
【答案】B
【解析】
【详解】A、扩大培养的目的是快速增加菌种数量,通常使用液体培养基,便于菌种与营养物质充分接触以提高增殖效率,琼脂是固体培养基的凝固剂,扩大培养无需添加,A错误;
B、选育符合生产要求的高产菌种时,可通过诱变育种(诱导基因突变后筛选优良菌株)或基因工程育种(定向改造菌种的遗传性状)获得目标菌种,B正确;
C、发酵过程中可在严格无菌操作的前提下,根据微生物的营养消耗规律补充营养成分,提高发酵产量,C错误;
D、液态菌剂保质期短,运输、储存难度大,工业生产中需要根据实际应用需求选择菌剂类型,并非首选液态菌剂,D错误。
16. 研究发现, 基因参与牛体细胞核移植重构胚的表观遗传修饰,调控其发育进程。下列叙述错误的是( )
A. 受精卵发生卵裂时,细胞的数量增加,但胚胎的总体积并不增加
B. 核移植中,“去核”实际去除的是受体卵母细胞完整的细胞核
C. 表观遗传修饰不改变相关DNA碱基序列,但影响基因表达
D. 基因异常可能导致胚胎发育阻滞或着床失败
【答案】B
【解析】
【详解】A、受精卵卵裂过程中细胞通过有丝分裂使数量增加,但此阶段胚胎无法从外界获取营养,仅消耗卵母细胞储存的物质,因此胚胎总体积并不增加,甚至略有减小,A正确;
B、核移植技术的受体细胞是处于减数第二次分裂中期的卵母细胞,此时细胞内没有完整的细胞核,“去核”实际去除的是纺锤体-染色体复合物,B错误;
C、表观遗传修饰的特点就是不改变DNA的碱基序列,但会通过DNA甲基化、组蛋白修饰等方式影响基因的表达,进而改变生物性状,C正确;
D、由题干可知SAP18基因调控重构胚的发育进程,若该基因异常,胚胎发育的调控过程会受影响,可能导致胚胎发育阻滞或着床失败,D正确。
二、非选择题:本题共5小题,共52分。
17. 华北落叶松是我国华北地区的主要造林树种之一。目前已经发现华北落叶松幼林存在光抑制现象。强光下NADP+匮乏造成电子堆积并产生大量活性氧,活性氧破坏叶绿素与PSⅡ反应中心(由光合色素和蛋白质组成的复合体),损伤光合结构,是光抑制现象的主要机制。研究人员测定了强光条件下华北落叶松上层和中层松叶的胞间CO2浓度和气孔限制值的变化,结果如表所示。回答下列问题:
强光处理时间/min
0
10
20
30
40
50
胞间CO2 浓度/(μmol.mol-1)
上层
260
268
273
279
275
270
中层
230
225
216
208
200
195
气孔限制值
上层
0.33
0.30
0.28
0.25
0.29
0.31
中层
0.38
0.41
0.43
0.44
0.46
0.49
注:气孔限制值=1 - 胞间CO2浓度/空气中CO2浓度。
(1)松叶细胞中的叶绿素位于____,其主要吸收的光是____。光抑制现象主要发生在光合作用的____ 阶段,该阶段吸收的光能会转变为化学能储存在____ 中,后者可为暗反应中的____提供能量和还原剂。
(2)推测干旱环境下,光抑制现象会____(填“减弱”或“增强”),原因是____。
(3)研究人员为判断导致华北落叶松光抑制现象的主要因素,提出气孔限制值判定方法,即当胞间CO2浓度下降,气孔限制值上升时,为气孔限制,反之,为非气孔限制。根据上述信息结合表中数据,分析强光处理下,不同时间段,导致华北落叶松上层松叶出现光抑制现象的主要因素:____。
【答案】(1) ①. 叶绿体的类囊体薄膜 ②. 红光和蓝紫光 ③. 光反应 ④. NADPH和ATP ⑤. C3的还原
(2) ①. 增强 ②. 干旱环境下植物为减少水分散失,气孔开度降低,CO2吸收减少,暗反应速率减慢,消耗的NADPH和ATP减少,导致NADP+不足,光反应产生的电子堆积,活性氧增多,光抑制增强
(3)强光处理0~30min时,胞间CO2浓度上升,气孔限制值下降,属于非气孔限制,主要因素是强光损伤了光合结构;30~50min时,胞间CO2浓度下降,气孔限制值上升,属于气孔限制,主要因素是气孔限制导致CO2供应不足
【解析】
【小问1详解】
叶绿素作为光合色素,分布在叶绿体的类囊体薄膜上,主要吸收红光和蓝紫光;题干说明光抑制破坏叶绿素和光反应的关键结构PSⅡ,因此光抑制发生在光反应阶段;光反应将光能转化为活跃化学能储存在ATP和NADPH中,二者可为暗反应中C3的还原提供能量和还原剂。
【小问2详解】
干旱环境下植物为减少水分散失,气孔开度降低,CO2摄入减少,暗反应速率减慢,对NADPH和ATP的消耗减少,导致NADP+更加匮乏,根据题干机制,会加重电子堆积和活性氧积累,因此光抑制增强。
【小问3详解】
根据"胞间CO2浓度下降、气孔限制值上升为气孔限制,反之则为非气孔限制",强光处理0~30min时,胞间CO2浓度上升,气孔限制值下降,属于非气孔限制,主要因素是强光损伤了光合结构;30~50min时,胞间CO2浓度下降,气孔限制值上升,属于气孔限制,主要因素是气孔限制导致CO2供应不足。
18. 如图是胰岛素与靶细胞膜上的受体结合后调控细胞生理活动的分子机制示意图。回答下列问题:
注:
、:胰岛素受体的亚基
IRS-1:胰岛素受体底物-1
—Tyr:酪氨酸残基
—P:磷酸基团
(+):促进
(1)胰岛素受体的化学本质是____________,其α亚基位于细胞膜____________(填“外”或“内”)侧。胰岛素与受体结合后,经酪氨酸激酶介导IRS-1的磷酸化,促进细胞膜上________________________________________________,加速葡萄糖摄取。图中葡萄糖进入细胞的跨膜运输方式为____________。
(2)据图可知,胰岛素启动信号通路除调控糖类代谢外,还能调控基因表达,该调控过程发生在基因表达的____________阶段。
(3)胰岛素受体的β亚基结构异常会引发胰岛素抵抗,患者患病早期体内胰岛素含量通常偏____________(填“高”或“低”),原因是________________________________________________________________________________________________。
(4)人体内与胰岛素的作用相抗衡的激素除胰高血糖素外,还有________________________________________________(答出2点)等。与正常进食相比,长时间饥饿时,机体血浆中胰岛素/胰高血糖素的值会____________(填“升高”或“降低”)。
【答案】(1) ①. 蛋白质(糖蛋白) ②. 外 ③. GLUT4的数量增加 ④. 协助扩散
(2)转录 (3) ①. 高 ②. 胰岛素受体结构异常,胰岛素无法正常发挥作用降低血糖,血糖浓度升高会刺激胰岛B细胞分泌更多胰岛素
(4) ①. 肾上腺素、甲状腺激素、糖皮质激素 ②. 降低
【解析】
【小问1详解】
细胞膜上受体的化学本质是糖蛋白(蛋白质);胰岛素是胞外信号分子,结合胰岛素的α亚基位于细胞膜外侧。据图可知,胰岛素结合受体后,会促进细胞内囊泡将葡萄糖转运蛋白GLUT4运输到细胞膜上,增加细胞膜GLUT4数量,加速葡萄糖摄取;葡萄糖顺浓度梯度跨膜运输,需要载体蛋白协助、不消耗能量,因此运输方式为协助扩散。
【小问2详解】
图中显示胰岛素调控基因表达时,促进以DNA为模板合成RNA的过程,该过程是基因表达的转录阶段。
【小问3详解】
胰岛素受体的β亚基结构异常时,胰岛素不能正常传递降血糖信号,血糖无法降低,持续高血糖会刺激胰岛B细胞代偿性分泌更多胰岛素,因此患病早期胰岛素含量偏高。
【小问4详解】
胰岛素降血糖,升血糖激素(作用与胰岛素抗衡)除胰高血糖素外,还有肾上腺素、甲状腺激素和糖皮质激素等;长时间饥饿时血糖降低,胰岛素分泌减少、胰高血糖素分泌增加,因此胰岛素/胰高血糖素的比值会降低。
19. 图1为某湿地生态系统的碳循环示意图;图2为该湿地生态系统的部分能量流动示意图,A~H代表相应能量。回答下列问题:
(1)图1中,甲代表生态系统组成成分中的____________________________________,其在碳循环中的主要作用是________________________________________________________________________________________________。温室效应导致的全球气候变化已成为全球性生态环境问题,从碳循环的角度分析,全球变暖的主要原因是________________________________________________________________________________________________。
(2)图2中,流入该生态系统的总能量是____________(用图中字母表示),第二营养级用于自身生长、发育和繁殖的能量是________________________________________________(用图中字母表示)。第二、三营养级间的能量传递效率为____________×100%(用图中字母表示)。
(3)生态系统的自我调节能力的基础是____________________________________,其在生态系统中的主要作用是________________________________________________________________________________________________。
【答案】(1) ①. 分解者 ②. 将动植物遗体和动物排遗物中的有机物分解为无机物,归还到无机环境中 ③. 化石燃料的大量燃烧,使大气中CO2浓度升高
(2) ①. A ②. D-H ③. E/D
(3) ①. 负反馈调节 ②. 使生态系统的结构和功能保持相对稳定
【解析】
【小问1详解】
碳循环中,大气CO₂与生产者是双向箭头,可判断图1中乙为生产者,丙为消费者;生产者、消费者的有机物都会流向分解者,分解者呼吸释放CO₂返回大气,因此甲是分解者。分解者在碳循环的核心作用是分解有机物,将碳归还无机环境。从碳循环角度,全球变暖(温室效应)的主要原因是化石燃料大量燃烧,向大气中排放远超循环能力的CO₂,大气CO₂浓度升高,温室效应增强。
【小问2详解】
流入自然生态系统的总能量是生产者固定的太阳能总量,图2中生产者总光合作用固定的能量为A,因此流入总能量是A;第二营养级同化量为D,同化量一部分通过呼吸作用(H)散失,剩余部分即为自身生长发育繁殖的能量,即D−H;能量传递效率=下一营养级同化量/上一营养级同化量×100%,第二营养级同化量为D,第三营养级同化量为E,因此传递效率为E/D×100%。
【小问3详解】
生态系统自我调节能力的基础是负反馈调节,其作用是通过负反馈抵消外界干扰的影响,使生态系统维持结构和功能的相对稳定(稳态)。
20. 某二倍体观赏花卉在自然状态下的传粉方式为自花传粉,其株高的高茎和矮茎为一对相对性状,花色的紫花和蓝花为一对相对性状。选择纯合的矮茎紫花植株与高茎蓝花植株杂交,F1全为高茎紫花,F1自交,F2的表型及比例为高茎紫花:高茎蓝花:矮茎紫花:矮茎蓝花=39:9:13:3。回答下列问题:
(1)该花卉的株高性状中,____________为显性性状,控制株高的基因的遗传遵循基因的____________定律。
(2)该花卉的花色性状至少受____________对等位基因控制,理由是____________。
(3)F2中高茎紫花植株的基因型有____________种;F2高茎紫花植株中,纯合子所占比例为____________。让F1测交,后代的表型及比例为____________。
(4)经调查,矮茎蓝花植株很受市场欢迎,为获得矮茎蓝花纯合品种,请从题述杂交实验中选择合适的个体,写出最简单的育种思路:____________。
【答案】(1) ①. 高茎 ②. 分离
(2) ①. 2##两 ②. F2中紫花:蓝花=(39+13):(9+3)=13:3,是9:3:3:1的变式,说明花色性状至少受两对等位基因控制,且遵循自由组合定律
(3) ①. 14 ②. 1/13 ③. 高茎紫花:高茎蓝花:矮茎紫花:矮茎蓝花=3:1:3:1
(4)选取F2中的矮茎蓝花植株连续自交,直到后代不发生性状分离,即可获得矮茎蓝花纯合品种
【解析】
【小问1详解】
纯合高茎和纯合矮茎杂交,F1全为高茎,且F2中高茎:矮茎=(39+9):(13+3)=3:1,说明高茎为显性性状,控制株高的基因遵循基因分离定律。
【小问2详解】
单独统计花色,F2中紫花:蓝花=(39+13):(9+3)=13:3,13:3是9:3:3:1的变式,符合两对等位基因自由组合的特殊分离比,因此花色至少受2对等位基因控制。
【小问3详解】
设株高由A/a控制,花色由B/b、C/c控制,根据F2分离比可知,结合1、2小问可知三对基因自由组合,高茎为A_,矮茎aa,紫花为B_C_、B_cc(或bbC_)、bbcc,蓝花为bbC_(或者B_cc),F1基因型为AaBbCc:F2中高茎基因型为A_,共2种;紫花基因型共7种(F29种基因型除去蓝花bbC_(或者B_cc)的2种),因此高茎紫花基因型共2×7=14种。F2高茎紫花共39份,其中纯合子共3份(AABBCC、AABBcc(或AAbbCC)、AAbbcc),因此纯合子比例为3/39=1/13。F1(AaBbCc)测交(与aabbcc杂交),株高分离比为高茎:矮茎=1:1,花色分离比为紫花:蓝花=3:1,组合后后代表型比为高茎紫花:高茎蓝花:矮茎紫花:矮茎蓝花=3:1:3:1。
【小问4详解】
该植物为自花传粉,F2中已经出现矮茎蓝花,其中杂合子自交会发生性状分离,纯合子不分离,因此最简单的方法是选F2矮茎蓝花连续自交,直到后代不发生性状分离,即可获得纯合品种。
21. 研究人员借助大语言模型研发出新一代基因编辑工具OpenCRISPR - 1。他们先利用数亿条天然Cas蛋白(一类来源于细菌的限制性内切核酸酶)的序列训练AI,再让AI设计出高活性、高特异性的人工编辑蛋白序列,并反向设计出相关基因,构建出该基因的表达载体,最终获得了和天然Cas9蛋白有400多个氨基酸差异的OpenCRISPR - 1。与天然Cas9蛋白相比,该工具编辑效率更高、特异性更强。回答下列问题:
(1)该研究先确定蛋白质功能,再反向设计基因,这一核心技术属于____________工程。
(2)获得目的基因后,研究人员将其与载体结合构建基因表达载体。基因表达载体除目的基因外,还需包含启动子、终止子、____________(答出2点)等组件。将基因表达载体导入动物细胞时,常用的方法是____________。检测目的基因是否成功导入受体细胞,可采用____________技术;检测目的基因是否成功表达出OpenCRISPR - 1蛋白,可采用____________技术。
(3)编辑效率和特异性是评价基因编辑工具性能的两个重要指标,编辑效率可通过目标位点被切割的效率来判断,特异性可根据非目标位点被错误编辑的次数来判断。为验证OpenCRISPR - 1兼具编辑效率更高和特异性更强的特点,研究人员设计了如下实验,请补全实验思路和预期结果。
实验思路:①将含致病基因的细胞系随机均分为甲、乙、丙三组,丙组作为对照组;
②甲组导入天然Cas9蛋白表达载体,乙组导入____________,丙组导入____________;
③将三组细胞置于相同且适宜的条件下培养相同时间;
④检测并统计各组细胞中的____________。
预期实验结果:
____________,说明OpenCRISPR - 1兼具更优的编辑效率和特异性。
【答案】(1)蛋白质 (2) ①. 标记基因、复制原点 ②. 显微注射法 ③. PCR技术或DNA分子杂交 ④. 抗原-抗体杂交
(3) ①. 等量的OpenCRISPR 1蛋白表达载体 ②. 等量的空载体 ③. 目标位点的切割效率和非目标位点的错误编辑次数 ④. 预期实验结果:与甲组和丙组相比,乙组细胞的目标位点切割效率更高,且非目标位点错误编辑次数更少,丙组无目标位点切割及非目标位点编辑现象
【解析】
【小问1详解】
蛋白质工程的核心逻辑是从预期蛋白质功能出发,反向设计蛋白质结构、对应氨基酸序列,最终推导合成目的基因,与题干“先确定蛋白质功能,再反向设计基因”的流程完全吻合,区别于直接转移天然基因的基因工程,即先确定蛋白质功能,再反向设计基因,这一核心技术属于蛋白质工程。
【小问2详解】
基因表达载体的必备组件除启动子、终止子、目的基因外,还需要标记基因用于筛选成功导入载体的受体细胞、复制原点保证载体在受体细胞内自主复制;显微注射法是将外源基因导入动物细胞的经典常用方法;检测受体细胞内是否存在目的基因,可利用PCR技术或DNA分子杂交技术;检测目的基因是否翻译出目标蛋白,依据抗原和抗体特异性结合的原理,采用抗原-抗体杂交技术。
【小问3详解】
本实验自变量为编辑蛋白的类型,需遵循单一变量原则,因此乙组导入与甲组等量的OpenCRISPR-1表达载体,丙组导入空白载体排除载体本身对实验结果的干扰;因变量为编辑效率和特异性,对应检测指标为题干给出的目标位点切割效率、非目标位点错误编辑次数;若OpenCRISPR-1效率更高、特异性更强,则其对应的乙组目标位点切割效率高于天然Cas9对应的甲组,且非目标错误编辑次数少于甲组,而空白对照的丙组无相关编辑现象。
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