湖南省长沙市雅礼中学2025届高三上学期1月综合自主测试生物试卷(Word版附解析)
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这是一份湖南省长沙市雅礼中学2025届高三上学期1月综合自主测试生物试卷(Word版附解析),共20页。试卷主要包含了34μg/L等内容,欢迎下载使用。
时量:75分钟 分值:100分
注意事项:
1.答卷前,考生务将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。
2.回答选择题时,选出每小题答案后,用铅笔把答题卡上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。写在本试卷上无效。
3.考试结束后,将本试卷和答题卡一并交回。
一、选择题(本题共12题,每小题2分,共24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. 探索生命的物质基础,需要研究组成细胞的各种元素及其组成分子。下列叙述正确的是( )
A. 中年人易发福,原因一定是他们摄入了过多的脂肪
B. 组成磷脂、核酸和ATP的元素种类是相同的
C. 组成生命活动主要承担者的元素中无金属元素
D. 细胞内各种元素的重要性与其含量呈正相关
【答案】B
【解析】
【分析】化合物的元素组成:(1)蛋白质的组成元素有C、H、O、N元素构成,有些还含有P、S;(2)核酸的组成元素为C、H、O、N、P; (3)脂质的组成元素有C、H、O,有些还含有N、P; (4)糖类的组成元素为C、H、O。
【详解】A、中年人发胖的原因有很多种,不一定是摄入过多的脂肪所致,A错误;
B、组成磷脂、核酸和ATP的元素都是C、H、O、N、P,B正确;
C、生命活动主要承担者是蛋白质,有些蛋白质含有金属元素,如血红蛋白含铁元素,C错误;
D、细胞内元素根据含量可分为大量元素和微量元素,但大量元素和微量元素都是细胞生命活动所必需的,重要性与其含量无关,D错误。
故选B。
2. 细胞质中mRNA与游离的核糖体结合形成翻译复合体。翻译时,若开始合成的小段肽链是信号肽(SP),会被信号识别颗粒(SRP)识别并结合,翻译暂停,SRP牵引翻译复合体到内质网并与其表面的SRP受体结合,翻译恢复,合成的肽链进入内质网腔;若开始合成的肽链不是信号肽,则翻译持续进行直到完成。这两种方式合成的蛋白质会被送往不同的位置。下列说法错误的是( )
A. 蛋白质的合成是从mRNA与游离核糖体结合开始,最初合成的肽链决定蛋白质的最终去路
B. SRP牵引翻译复合体与内质网结合,生物膜之间进行信息交流后,SP才进入内质网腔
C. 无SP的肽链合成后,在细胞质基质中完成相应的盘曲、折叠后,可能进入细胞核执行功能
D. 若胰岛素基因中编码SP的序列出错,可能导致胰岛素分泌受影响,造成糖尿病
【答案】B
【解析】
【分析】根据题意,分泌蛋白先在游离的核糖体合成,形成一段多肽链后,信号识别颗粒(SRP)识别信号,再与内质网上信号识别受体DP结合,将核糖体-新生肽引导至内质网,SRP脱离,信号引导肽链进入内质网,形成折叠的蛋白质,随后,核糖体脱落。
【详解】A、由题干信息可知,蛋白质的合成即翻译过程,是从mRNA与游离核糖体结合形成翻译复合体开始的,最初合成的肽链不同,后续合成方式不同,而不同方式合成的蛋白质会被送往不同的位置,因此最初合成的肽链决定蛋白质的最终去路,A正确;
B、含有信号肽(SP)的翻译复合体会被信号识别颗粒(SRP)识别结合,SRP牵引核糖体到达内质网,被SRP受体识别,翻译恢复,肽链进入内质网腔,此过程有信息交流,但不是生物膜之间的信息交流,B错误;
C、若合成的肽链没有SP,则不被SRP识别,翻译不会暂停,合成的肽链在细胞质基质中加工修饰后,留在细胞质基质或进入细胞核、线粒体和叶绿体等位置,C正确;
D、胰岛素是分泌蛋白,需要经过内质网和高尔基体的加工、修饰,如果胰岛素基因中编码信号肽的序列出错,可能导致胰岛素合成时,不能被SRP识别,无法进入内质网,从而导致胰岛素分泌受影响,造成糖尿病,D正确。
故选B。
3. 人体消化道中消化淀粉的酶有多种,胰淀粉酶是其中一种。为了探究不同物质对胰淀粉酶活性的影响,研究人员进行了如下表所示的实验(表中“+”表示有,“-”表示无)。据表推测,下列叙述正确的是( )
组别
淀粉
淀粉酶
茶花粉
提取液
5%芦笋丁
5%维生素C
淀粉酶活
性相对值
甲
+
+
-
-
-
100%
乙
+
+
+
-
-
81%
A. 茶花粉提取液具有促进胰淀粉酶活性的作用
B. 芦笋丁可能强化了茶花粉提取液对胰淀粉酶活性的作用效果
C. 维生素C可能强化了茶花粉提取液对胰淀粉酶活性的作用效果
D. 胰淀粉酶为淀粉水解提供活化能的多少表示胰淀粉酶活性的大小
【答案】B
【解析】
【分析】本实验的目的是为了探究不同物质对胰淀粉酶活性的影响,实验的自变量是不同的物质,因变量是淀粉酶活性的相对值,淀粉、淀粉酶的量以及温度等属于吴广变量。
【详解】A、甲和乙两组的自变量是是否含有茶花粉提取液,比较两组结果可知,花粉提取液具有抑制胰淀粉酶活性的作用,A错误;
B、乙和丙两组比较可知,芦笋丁可能强化了茶花粉提取液对胰淀粉酶活性的作用效果,即抑制效果更强,B正确;
C、乙和丁比较可知,维生素C可能弱化了茶花粉提取液对胰淀粉酶活性的作用效果,C错误;
D、酶的作用是降低化学反应活化能,胰淀粉酶不能提供活化能,D错误。
故选B。
4. 探究酵母菌呼吸作用类型的实验(实验甲)、运用模型解释细胞大小与物质运输的关系实验(实验乙)、赫尔希和蔡斯的T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验(实验丙)、鲁宾和卡门的探究光合作用中氧气来源的实验(实验丁)都是对比实验。列关于这些实验的操作及结果分析的叙述,正确的是( )
A. 实验甲中,将空气通入NaOH溶液的目的是控制无关变量
B. 实验乙中,各组间琼脂块的物质扩散效率相同,物质扩散速率不同
C. 实验丙中,保温和搅拌操作均对两组实验离心后放射性的分布有影响
D. 实验丁中,通过检测小球藻释放的氧气是否有放射性确定氧气中18O的来源
【答案】A
【解析】
【分析】用物理性质特殊的同位素来标记化学反应中原子的去向,就是同位素标记法。同位素标记可用于示踪物质的运行和变化规律。通过追踪同位素标记的化合物,可以弄清楚化学反应的详细过程。生物学研
丙
+
+
+
+
-
72%
丁
+
+
+
-
+
84%
究中常用的同位素有的具有放射性,如14C、32P、3H、35S等;有的不具有放射性,是稳定同位素,如15N、18O等。
【详解】A、实验甲中,空气中的CO2会影响实验结果,属于无关变量,NaOH溶液可以除去空气中的CO2,A正确;
B、实验乙中,琼脂块的大小模拟的是细胞的大小,各组间琼脂块的物质扩散效率不同,物质扩散速率相同,B错误;
C、实验丙中,保温不影响35S标记组离心后的放射性分布。搅拌目的是让吸附在细菌表面的噬菌体外壳与细菌分离,不影响32P标记组离心后的放射性分布,C错误;
D、18O是稳定同位素,不具有放射性,D错误。
故选A。
5. 编码丝氨酸的密码子有6种,即UCU、UCC、UCA、UCG、AGU和AGC,编码苏氨酸的密码子有4种,即ACU、ACC、ACA和ACG。一种氨基酸对应多个密码子的现象,称为密码子的简并。研究发现,蛋白质中的丝氨酸被苏氨酸替换后,蛋白质结构和功能几乎不变。下列相关叙述错误的是( )
A. 苏氨酸和丝氨酸的R基结构比较相似,致使两者的理化性质相似
B. 编码丝氨酸的某密码子中第3个碱基U替换成C,则编码的氨基酸不变
C. 蛋白质中的丝氨酸被苏氨酸替换的根本原因是基因的结构发生了改变
D. 发生基因突变后生物的性状并没有改变,原因一定是密码子的简并
【答案】D
【解析】
【分析】1、密码子是mRNA上编码一个氨基酸的3个相邻的碱基,共有64种,其中有3种是终止密码子。
2、密码子的特点:(1)一种密码子只能编码一种氨基酸,但一种氨基酸可以由一种或几种密码子编码;(2)密码子具有通用性,即自然界中所有的生物共用一套遗传密码子。
【详解】A、各种氨基酸之间的区别在于R基不同,苏氨酸和丝氨酸的R基结构比较相似,致使两者的理化性质相似,A正确;
B、编码丝氨酸的密码子中第3位碱基是U的有UCU和AGU,第3个碱基U换成C,密码子变为UCC和AGC,而UCC和AGC编码的依然是丝氨酸,B正确;
C、蛋白质中的丝氨酸被苏氨酸替换的根本原因是基因突变,即基因的结构发生了改变,C正确;
D、发生基因突变后生物的性状并没有改变,原因可能有多种,如密码子的简并性特点或基因型AA突变成Aa等,D错误。
故选D。
6. 新型化合物XP-524能阻断两种表观遗传调节因子BET蛋白和组蛋白乙酰转移酶(EP300)功能,促进相关基因转录,激活机体对胰腺导管癌的免疫反应,从而帮助治疗癌症。下列相关叙述错误的是( )
A. BET蛋白和EP300发挥作用时基因的碱基序列没有发生改变
B. BET蛋白和EP300会导致基因表达和表型发生可遗传的变化
C. XP-524可能会激活体内的某些T淋巴细胞,使其发挥作用
D. XP-524可能会促进某些细胞中原癌基因和抑癌基因的表达
【答案】D
【解析】
【分析】表观遗传是指生物体的碱基序列保持不变,但基因表达和表型发生可遗传变化的现象。
【详解】A、BET蛋白和EP300是两种表观遗传调节子,表观遗传不改变基因的碱基序列,故BET蛋白和EP300发挥作用时基因的碱基序列不会发生改变,A正确;
B、表观遗传会影响基因的表达且这类改变通过有丝分裂或减数分裂能在细胞或个体世代间遗传,故BET蛋白和EP300会导致基因表达和表型发生可遗传的变化,B正确;
C、XP-524可能会激活体内的某些T淋巴细胞,T淋巴细胞增殖分化成细胞毒性T细胞,细胞毒性T细胞与胰腺导管腺癌细胞接触,导致癌细胞裂解死亡,C正确;
D、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。抑癌基因表达的蛋白质能抑制细胞的生长和增殖或促进细胞凋亡,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。由题意可知,XP-524能阻断两种表观遗传调节因子BET蛋白和组蛋白乙酰转移酶(EP300)的功能,促进相关基因转录,激活机体对胰腺导管癌的免疫反应,从而帮助治疗癌症。因此推测XP-524可能通过促进抑癌基因表达帮助治疗胰腺导管腺癌,D错误。
故选D。
7. 某地有两个习性相似的猴面花姐妹种——粉龙头(花瓣呈粉红色)和红龙头(花瓣呈红色),起源于一个粉色花的祖先种,两者分布区重叠,前者由黄蜂投粉,后者由蜂鸟投粉。下列分析正确的是( )
A. 粉龙头和红龙头猴面花是因长期地理隔离而产生生殖隔离形成的
B. 粉龙头猴面花种群的突变对红龙头猴面花种群的基因频率无直接影响
C. 两者分布区重叠导致自然选择对两种群基因频率改变所起的作用相同
D. 因起源于同祖先种,所以粉龙头和红龙头猴面花种群的基因库相同
【答案】B
【解析】
【分析】现代生物进化理论的主要内容:种群是生物进化的基本单位,生物进化的实质在于种群基因频率的改变。突变和基因重组、自然选择及隔离是物种形成过程的三个基本环节,其中突变和基因重组产生生物进化的原材料,自然选择使种群的基因频率发生定向的改变并决定生物进化的方向,隔离是新物种形成的必要条件。
【详解】A、由题干信息知,两种花分布区重叠,所以不是长期地理隔离而产生生殖隔离形成的两个物种,A错误;
B、因两种植物种群的传粉动物不同,理论上一个种群发生的突变对另一个种群的基因频率没有影响,B正确;
C、尽管粉龙头和红龙头猴面花分布区重叠,但由题干信息知,两者最终形成不同种的主要原因是传粉动物不同,即自然选择对两种群基因频率改变所起的作用不相同,C错误;
D、粉龙头和红龙头猴面花属于不同的物种,尽管起源于一个祖先种,但因进化最终导致它们的基因库存在差异,D错误。
故选B。
8. 体温调定点是人的下丘脑体温调节中枢预设的一个温度值,正常生理状态下为37℃左右。当体温偏离调定点时,机体能通过调节使体温达到调定点水平。如图表示某人受支原体感染引起发热时体温变化与调定点变化的过程。下列相关叙述错误的是( )
A. 体温调定点上升期,甲状腺激素和肾上腺素的分泌均增加
B. 高温持续期间,该患者细胞代谢旺盛,机体产热量等于散热量
C. 高温持续期间不宜给患者加盖棉被“捂汗”,应适当撤减衣物
D. 体温调定点下降期,在自主神经系统支配下皮肤毛细血管收缩
【答案】D
【解析】
【分析】人体体温调节:(1)体温调节中枢:下丘脑;(2)机理:产热和散热保持动态平衡;(3)寒冷环境下:①增加产热的途径:骨骼肌战栗、甲状腺激素和肾上腺素分泌增加;②减少散热的途径:立毛肌收缩、皮肤血管收缩等。(4)炎热环境下:主要通过增加散热来维持体温相对稳定,增加散热的途径主要有汗液分泌增加、皮肤血管舒张。
【详解】A、在体温上升期,甲状腺激素和肾上腺素的分泌均增加,使机体产热增加,A正确;
B、高温持续期间,此时人体产热量等于散热量,产热和散热保持动态平衡,B正确;
C、在高热持续期,此时产热量等于散热量,加盖棉被能够减少热量散失,不利于散热降低体温,因此不宜给患者加盖棉被“捂汗”,应适当撤减衣物,C正确;
D、体温调定点下降期,散热量增加,在自主神经系统支配下皮肤毛细血管舒张,以减少散热,D错误。
故选D。
9. 下图是多年生草本为优势种的某高草草原①演替成鼠尾草灌木和蒿类群落③的过程。根据图示演替过程分析,下列叙述正确的是( )
A. 图中各群落均存在垂直结构和水平结构
B. ③取代②说明种间的化学信息只能起抑制的作用
C. ③经过较长时间的发展一定能够恢复到高草草原
D. 人为干扰可以改变群落演替的方向,而生物因素则不能
【答案】A
【解析】
【分析】群落演替是指随着时间的推移,一个群落被另一个群落代替的过程。其主要类型有初生演替和次生演替。
【详解】A、垂直结构和水平结构是群落水平研究的问题,所以图中各群落均存在垂直结构和水平结构,A正确;
B、化学信息不一定只起抑制作用,如性外激素和信息素等化学信息可以促进种群繁衍,B错误;
C、若环境条件改变,群落演替的方向与开始不同,则不一定能恢复到高草草原,C错误;
D、由图可知,人为干扰(烧荒、放牧)和生物因素(鼠尾草灌木和蒿类释放萜烯类化学物质)均可以改变群落演替的方向,D错误。
故选A。
10. 科学家在黄河流域盐碱地地区开创了“上粮下藕、藕鱼套养、鸭鹅混养”的立体种养模式。在盐碱地开挖鱼塘,挖出的泥土在鱼塘边堆成台田种植作物,鱼塘中养殖咸水鱼并种藕,台田经雨水浇灌后盐碱含量降低,田间杂草可以喂鱼和鸭、鹅,动物的排泄物能为莲藕和作物提供肥料。下列叙述错误的是( )
A. 该生态系统需要来自系统外的物质和能量投入才能保证生态系统结构和功能的相对平衡
B. “上粮下藕”体现了群落的水平结构,养殖咸水鱼体现了生态工程的协调与整体原理
C. 该模式不但提高了该地区的生物多样性和生态系统的生产力,还增加了土壤碳储量
D. 该模式具有能改善生态环境的优点,体现了生物多样性的直接价值
【答案】D
【解析】
【分析】生态农业:是按照生态学原理和经济学原理,运用现代科学技术成果和现代管理手段,以及传统农业的有效经验建立起来的,能获得较高的经济效益、生态效益和社会效益的现代化农业。
【详解】A、该生态系统不断有物质输出,需要不断得到来自系统外的物质和能量的投入,以便维持;生态系统结构和功能的相对平衡,A正确;
B、“上粮下藕”是指鱼塘种藕,在鱼塘旁边的台田种植作物,这体现了群落的水平结构,在盐碱地养殖咸水鱼考虑了生物与环境的协调与适应,以及生态、经济和社会问题,体现了生态工程的协调、整体原理,B正确;
C、该模式增加了盐碱地地区生物种类,不但提高了该地区的生物多样性和生态系统的生产力,还增加了土壤碳储量,C正确;
D、改善生态环境体现的是生物多样性的间接价值,D错误。
故选D。
11. 小鼠胚胎干细胞经定向诱导可获得多种功能细胞,制备流程如图所示。下列叙述正确的是( )
A. 为获得更多的囊胚,可采用激素注射促进雄鼠产生更多的精子
B. 细胞a和细胞b内含有的核基因不同,所以全能性高低不同
C. 用胰蛋白酶将细胞a的膜蛋白消化后可获得分散的胚胎干细胞
D. 胚胎干细胞和诱导出的各种细胞都需在CO2培养箱中进行培养
【答案】D
【解析】
【分析】动物细胞培养过程:取动物组织块→剪碎组织→用胰蛋白酶处理分散成单个细胞→制成细胞悬液→转入培养液中(原代培养)→放入二氧化碳培养箱培养→贴满瓶壁的细胞用酶分散为单个细胞,制成细胞悬液→转入培养液(传代培养)→放入二氧化碳培养箱培养。
【详解】A、为了获得更多的囊胚,可以采用激素促进成熟雌性个体超数排卵,然后将卵细胞从母体内取出,在试管内与人工采集的精子进行体外受精,培育成胚胎,A错误;
B、细胞a和细胞b是由同一个受精卵经过有丝分裂形成的,故核基因相同,B错误;
C、运用细胞培养技术可以从哺乳动物的早期胚胎中获得胚胎干细胞,首先必须用胰蛋白酶处理内细胞团,分解细胞间的胶原蛋白等,使之分散成单个细胞,C错误;
D、动物细胞培养时需要在5% CO2的培养箱中进行培养,以维持培养液的pH,D正确。
故选D。
12. 科学家卡塔林·卡里科和德鲁·韦斯曼荣膺2023年诺贝尔生理学或医学奖,他们在信使核糖核酸(mRNA)研究具有突破性发现,为mRNA疫苗的开发和应用提供了新思路。mRNA疫苗是将含有编码抗原蛋白的mRNA导入人体,直接进行翻译,形成相应的抗原蛋白。若直接将mRNA疫苗导入宿主细胞,mRNA疫苗容易被分解,故需通过某种方法将mRNA导入宿主细胞。目前人们应用的疫苗还有灭活疫苗、重组蛋白疫苗、病毒载体疫苗等。下列相关叙述错误的是( )
A. mRNA疫苗能直接刺激机体产生特异性免疫反应
B. 可以利用脂质载体包裹mRNA疫苗导入宿主细胞
C. 病毒载体疫苗在受体内会随病毒的增殖而连续起作用
D. 增加接种灭活疫苗或重组蛋白疫苗次数可提高免疫效果
【答案】A
【解析】
【分析】疫苗通常是指灭活的或减毒的病原体制成的生物制品,接种疫苗的目的是刺激机体产生更多的抗体和记忆细胞。
【详解】A、mRNA疫苗需要先在体内表达,合成病毒的抗原蛋白,才能刺激机体产生特异性免疫反应,A错误;
B、将mRNA疫苗直接导入宿主细胞,mRNA疫苗容易被分解,常采用脂质载体包裹mRNA疫苗导入宿主细胞,B正确;
C、病毒载体疫苗因病毒具有一定的繁殖能力,在受体内会增殖而连续起作用,C正确;
D、疫苗会引起特异性免疫反应,增加接种次数能够激发二次免疫,产生更多记忆细胞和抗体,提高免疫效果,D正确。
故选A。
二、不定项选择题(本题共4题,每小题4分,共16分。在每小题给出的四个选项中,有的只有一项符合题目要求,有的有多项符合题目要求。全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分。)
13. 在线粒体的呼吸链中,当电子从氧化底物传导分子氧生成H2O的过程中,伴有H+经蛋白复合体Ⅳ从内膜基质侧跨膜泵至内外膜之间的膜间腔,以维持一个强大的浓度梯度,经线粒体的ATP合酶复合体合成ATP,同时发生质子漏(H+不通过ATP合酶复合体而直接通过线粒体内膜回到基质),质子漏发生过程中能量全部以热能的形式释放。下列说法正确的是( )
A. 线粒体中葡萄糖氧化分解合成ATP的数量取决于内膜两侧的H+浓度差
B. 质子经蛋白复合体IV进入膜间腔与通过内膜脂双层回漏所需载体不同
C. 人在打寒颤的过程中线粒体内质子漏的速率可能会减少,细胞耗氧量减少
D. 线粒体内膜上反应释放的能量由于质子漏的发生使生成的ATP相对减少
【答案】BD
【解析】
【分析】有氧呼吸全过程分为三个阶段:第一阶段发生在细胞质基质中,其过程是1分子葡萄糖分解成2分子丙酮酸,产生少量的[H],并释放少量的能量;第二阶段发生在线粒体基质中,其过程是丙酮酸与水一起被彻底分解生成CO2和[H],释放少量的能量;第三阶段是在线粒体内膜上完成的,其过程是前两个阶段产生的[H]与氧结合生成H2O,并释放大量的能量。
【详解】A、葡萄糖氧化分解发生在细胞质基质,形成的丙酮酸才能进入线粒体进一步氧化分解,A错误;
B、据题意可知,质子经蛋白复合体Ⅳ进入膜间腔,需要ATP合酶复合体,质子漏不需ATP合酶复合体,据此可知,质子经蛋白复合体Ⅳ进入膜间腔与通过内膜脂双层回漏所需载体不同,B正确;
C、质子漏发生过程中能量全部以热能的形式释放,人在打寒颤的过程中,细胞呼吸加强,产生更多的热能,线粒体内质子漏的速率可能会增加,细胞耗氧量增加,C错误;
D、质子漏发生过程中能量全部以热能的形式释放,不形成ATP,因此线粒体内膜上反应释放的能量由于质子漏的发生使生成的ATP相对减少,D正确。
故选BD。
14. 吲哚丁酸(IBA)是一种结构类似于吲哚乙酸(IAA)的有机物,其生理功能与IAA也类似,它们都可以促进植物生长、促进插条生根和单性结实等。有人以幼嫩的葡萄茎为材料,探究了IBA对促进葡萄插条生根影响的情况,得到如下表所示结果。下列相关说法错误的是( )
A. IBA和IAA都属于生长素,植物细胞能自身合成
B. IBA能引发细胞内一系列信号转导,进而引起特定基因的表达
C. 实验结果表明,IBA对葡萄插条的生根作用为低浓度促进,高浓度抑制
D. 促进葡萄插条生根的最适IBA溶液浓度为0.34μg/L
【答案】D
【解析】
【分析】分析题意,本实验是以幼嫩的葡萄茎为材料,探究了IBA对促进葡萄插条生根影响的情况,实验的自变量是IBA溶液浓度,因变量是不定根的平均长度,据此分析作答。
【详解】A、植物激素指的是在植物体内合成,从产生部位运输到作用部位,并且对植物体的生命活动产生显著调节作用的微量有机物,IBA和IAA都属于生长素,植物细胞能自身合成,A正确;
B、IBA属于植物激素,它能引发细胞内一系列信号转导,进而引起特定基因的表达,B正确;
C、与对照组(IBA溶液浓度为0μg/L)比较,当IBA溶液浓度较低时(如IBA溶液浓度为0.1~0.4μg/L),表现为促进生根,当浓度较高时(如IBA溶液浓度为0.5μg/L),表现为抑制生根,故IBA对葡萄插条的生根作用为低浓度促进,高浓度抑制,C正确;
D、由表格可知,IBA溶液浓度在0.3μg/L之间,时,不定根的平均长度最高,因此,促进葡萄插条生根的最适IBA溶液浓度在0.2~0.4μg/L之间,D错误。
故选D。
15. DNA碱基序列改变会使同源染色体上的等位基因所在的DNA片段出现用同种限制酶切割但得到不同长度切割片段的情况。如苯丙氨酸羟化酶(PH)基因和其等位基因两侧的碱基序列存在两个或三个Msp的切点,切割后分别得到长度为23kb(千碱基对)和19kb的DNA片段(图a)。PH基因突变将导致苯丙酮尿症,但是否突变与其两侧Msp的切点数无关。某家庭父母均正常,但生了一个患苯丙酮尿症的女儿①
IBA溶液浓度/(μg/L)
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
不定根的平均长度
3.0
3.4
3.8
4.4
3.6
2.5
(图b),对该家庭不同个体提取的DNA用Msp切割并经PCR和琼脂糖凝胶电泳后得到图c的结果,以下叙述正确的是( )
A. 苯丙酮尿症是常染色体隐性遗传病
B. 19kb片段代表正常的PH基因,23kb片段代表突变的PH基因
C. 苯丙酮尿症现象说明基因通过控制酶的合成来控制代谢过程,进而控制生物体的性状
D. 假设PH基因所在染色体上还存在A基因,则两种基因遵循自由组合定律
【答案】AC
【解析】
【分析】基因对性状的控制有两种方式:基因通过控制蛋白质的合成来直接控制性状;基因通过控制酶的合成近而控制代谢过程,以此来控制性状。
【详解】A、家庭父母均正常,但生了一个患苯丙酮尿症的女儿,因此该病为常染色体 隐性遗传病,A正确;
B、题意显示,PH基因突变将导致苯丙酮尿症,但是否突变与其两侧Msp的切点数无关,因此不能根据切割片段的长度判断是否为突变的PH基因,若19kb片段代表正常的PH基因,则②号应该患病,与事实不符,B错误;
C、苯丙酮尿症现象是由于缺乏相关酶导致的,因而可说明基因通过控制酶的合成来控制代谢过程,进而间接控制生物体的性状,C正确;
D、假设PH基因所在染色体上还存在A基因,则两种基因为连锁关系,即属于同源染色体上的非等位基因,二者不遵循自由组合定律,D错误。
故选AC。
16. 有机物M是工业废水中常见的一种难以降解的有害物质,该物质含有C、H、O、N四种元素。研究人员为了从工业污水处理池的淤泥中分离出能高效降解有机物M的细菌菌株,进行了相关实验,实验流程如图所示,其中甲培养基为液体培养基,乙培养基为固体培养基,③过程所用菌液的稀释倍数为10,平板的接种菌液的体积为0.1mL,获得乙培养基上的菌落数目为45。下列相关叙述正确的是( )
A. 使用甲培养基的主要目的是增大目的菌的数量
B. 甲和乙培养基中含有的碳源和氮源是不同的
C. 图中多次重复筛选过程所用到的培养基中均不含凝固剂
D. 甲1培养基中目的菌约为4.5×103个/mL
【答案】AD
【解析】
【分析】分析题图:①为淤泥取样进行稀释,②为接种到液体培养基上,③稀释涂布平板法接种到以M为唯一碳源和氮源的选择培养基上,④为挑取单菌落接种,⑤在以M为唯一碳源和氮源的选择培养基上进一步筛选出高效降解有机物M的细菌菌株。
【详解】A、甲培养基为液体培养基,而液体培养基的作用主要是增大目的菌的数量,A正确;
B、甲和乙培养基中含有的唯一碳源和氮源都是有机物M,B错误;
C、图中多次重复选过程需用到甲培养某和乙培养基,乙培养基为固体培养基,含有凝固剂,C错误;
D、乙培养基上长出的菌落数为45个,稀释倍数为10倍,平板上涂布0.1mL稀释后的菌液,则甲1培养基中目的菌约为45×10÷0.1=4.5×103个/mL,D正确。
故选AD。
三、非选择题(本题包括5道题,共60分)
17. 早期地球大气中的O2浓度很低,到了大约3.5亿年前,大气中O2浓度显著增加,CO2浓度明显下降。现在大气中的CO2浓度约390μml·ml-1,是限制植物光合作用速率的重要因素。核酮糖二磷酸羧化酶/加氧酶(Rubisc)是一种催化CO2固定的酶,在低浓度CO2条件下,催化效率低。有些植物在进化过程中形成了CO2浓缩机制,极大地提高了Rubisc所在局部空间位置的CO2浓度,促进了CO2的固定。回答下列问题:
(1)真核细胞叶绿体中,在Rubisc的催化下,CO2被固定形成___________,进而被还原生成糖类,此过程发生在___________中。
(2)海水中的无机碳主要以CO2和HCO3-两种形式存在,水体中CO2浓度低、扩散速度慢,有些藻类具有图1所示的无机碳浓缩过程,图中HCO3-浓度最高的场所是__________(填“细胞外”或“细胞质基质”或“叶绿体”),可为图示过程提供ATP的生理过程有___________。
(3)某些植物还有另一种CO2浓缩机制,部分过程见图2。在叶肉细胞中,磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)可将HCO3-转化为有机物,该有机物经过一系列的变化,最终进入相邻的维管束鞘细胞释放CO2,提高了Rubisc附近的CO2浓度。
①由这种CO2浓缩机制可以推测,PEPC与无机碳的亲和力__________(填“高于”或“低于”或“等于”)Rubisc。
②图2所示的物质中,可由光合作用光反应提供的是__________。图中由Pyr转变为PEP的过程属于__________(填“吸能反应”或“放能反应”)。
③若要通过实验验证某植物在上述CO2浓缩机制中碳的转变过程及相应场所,可以使用__________技术。
(4)通过转基因技术或蛋白质工程技术,可能进一步提高植物光合作用的效率,以下研究思路合理的有__________。
A. 改造植物的HCO3-转运蛋白基因,增强HCO3-的运输能力
B. 改造植物的PEPC基因,抑制OAA的合成
C. 改造植物的Rubisc基因,增强CO2固定能力
D. 将CO2浓缩机制相关基因转入不具备此机制的植物
【答案】(1) ①. 三碳化合物 ②. 叶绿体基质
(2) ①. 叶绿体 ②. 呼吸作用和光合作用
(3) ①. 高于 ②. NADPH和ATP ③. 吸能 ④. 同位素示踪 (4)ACD
【解析】
【分析】光合作用过程包括光反应和暗反应:(1)光反应:场所在叶绿体类囊体薄膜,完成水的光解产生[H]和氧气,以及ATP的合成;
(2)暗反应:场所在叶绿体基质中,包括二氧化碳的固定和C3的还原两个阶段。光反应为暗反应C3的还原阶段提供[H]和ATP。
【小问1详解】
光合作用的暗反应中,CO2被固定形成三碳化合物,进而被还原生成糖类,此过程发生在叶绿体基质中。
【小问2详解】
图示可知,HCO3-运输需要消耗ATP,说明HCO3-离子是通过主动运输的,主动运输一般是逆浓度运输,由此推断图中HCO3-浓度最高的场所是叶绿体。该过程中细胞质中需要的ATP由呼吸作用提供,叶绿体中的ATP由光合作用提供。
【小问3详解】
①PEPC参与催化HCO3-+PEP过程,说明PEPC与无机碳的亲和力高于Rubisc。
②图2所示的物质中,可由光合作用光反应提供的是ATP和NADPH,图中由Pyr转变为PEP的过程需要消耗ATP,说明图中由Pyr转变为PEP的过程属于吸能反应。
③若要通过实验验证某植物在上述CO2浓缩机制中碳的转变过程及相应场所,可以使用同位素示踪技术。
【小问4详解】
A、改造植物的HCO3-转运蛋白基因,增强HCO3-的运输能力,可以提高植物光合作用的效率,A符合题意;
B、改造植物的PEPC基因,抑制OAA的合成,不利于最终二氧化碳的生成,不能提高植物光合作用的效率,B不符合题意;
C、改造植物的Rubisc基因,增强CO2固定能力,可以提高植物光合作用的效率,C符合题意;
D、将CO2浓缩机制相关基因转入不具备此机制的植物,可能进一步提高植物光合作用的效率,D符合题意。
故选ACD。
【点睛】本题的知识点是光合作用的过程,旨在考查学生理解所学知识的要点,把握知识的内在联系戎知识网络,并学会根据题干和题图获取信息,利用相关信息结合所学知识进行推理、解答问题。
18. 糖尿病性外周神经病变(DPN)是临床上糖尿病较为常见的一种严重慢性并发症,主要表现为肢体乏力、运动异常、对物理刺激反应迟钝,常累及坐骨神经、尺神经、股神经等,严重影响患者下肢功能。回答下列问题:
(1)外周神经系统分布在全身各处,包括分别与脑和脊髓相连的______
(2)运动神经传导速度(MNCV)的测定是外周神经病变诊断过程中一种有效指标。科研人员分别对DPN模型鼠(模型组)和健康鼠(空白对照组)的MNCV进行在体(非离体)测定(图1),测定原理为刺激电极(S1)置于左侧坐骨切迹处的坐骨神经传出部位,记录电极(S2)置于同侧踝关节坐骨神经经过部位,运动神经传导速度(MNCV)=刺激电极与记录电极间的距离/传导时间。可推断模型组的MNCV______(填“高于”或“低于”)空白对照组的MNCV。据图所示,若刺激电极位置不变,将记录电极放至R处,测得的MNCV______(填“增大”、“减小”或“不变”),原因是______。
(3)临床上,常用甲钴胺治疗DPN。科研人员研发的新型药物G也能用于治疗DPN,且效果优于甲钴胺。下表是科研人员的验证实验,请补充完整。
(4)神经生长因子(NGF)是由细胞分泌的一种生长因子,具有神经营养和促进轴突生长的生理作用,研究表明DPN的发生、发展和NGF有一定的相关性。NGF的靶细胞膜上存在两种受体,一种是受体TrkA,另一种是受体p75NTR。科研人员就新型药物G对细胞膜上TrkA和p75NTR的含量(蛋白质含量
组别
实验处理
检测指标
预期实验结果
1
空白对照组+生理盐水
实验疗程为4周,4周后检测各组MNCV
MNCV大小:1>4>3>2
2
__________
3
__________
4
__________
/β-Actin蛋白)的影响进行实验,结果如图2。从图2中可推测出,药物G作用机理是通过______(填“提高”或“降低”)TrkA含量,______(填“提高”或“降低”)p75NTR含量,来对抗神经细胞凋亡,进而促进外周神经再生。
(5)对于该新型药物的研发到上市,在本实验的基础上后续还要对药物G进行进一步研究:______(写出一点即可)
【答案】(1)脑神经和脊神经
(2) ①. 低于 ②. 减小 ③. 电位从S1传递到R,需要经过突触,突触处的兴奋传递需要通过化学信号的转换,(并且还需经过肌纤维的传递)(电位从S1传递到R过程,需要经过突触,在突触处发生突触延搁,消耗更多的时间)
(3) ①. 组别2.DPN模型组+生理盐水 ②. 组别3.DPN模型组+甲钴胺 ③. 组别4.DPN模型组+药物G
(4) ①. 提高 ②. 降低
(5)不同浓度的药物G的药效(给药剂量),用药疗程,毒副作用等进行研究(写出一点给分)
【解析】
【分析】1、分析题意可知:糖尿病性外周神经病变(DPN)是临床上糖尿病较为常见的一种严重慢性并发症,主要表现为肢体乏力、运动异常、对物理刺激反应迟钝,临床上,常用甲钴胺治疗DPN。科研人员研发的新型药物G也能用于治疗DPN,且效果优于甲钴胺。要验证上述结论,本实验的自变量为小鼠的类型(健康鼠、DPN模型鼠)和小鼠的处理方式,因变量是MNCV大小,根据表格数据可知,MNCV大小:1>4>3>2,则第4组的处理为DPN模型组+药物G,第三组的处理为DPN模型组+甲钴胺,第二组的处理为DPN模型组+生理盐水。2、从图2中可以看出,与模型组相比,药物G提高了TrkA含量,降低了p75NTR含量,故可以推测:药物G作用机理是通过提高TrkA含量,降低p75NTR含量,来对抗神经细胞凋亡,进而促进外周神经再生。
【小问1详解】
外周神经系统分布在全身各处,包括分别与脑和脊髓相连的脑神经和脊神经。
【小问2详解】
DPN对物理刺激反应迟钝,分别对DPN模型鼠(模型组)和健康鼠(空白对照组)的MNCV进行在体(非离体)测定,测定原理为刺激电极(S1)置于左侧坐骨切迹处的坐骨神经传出部位,记录电极(S2)置于同侧踝关节坐骨神经经过部位,运动神经传导速度(MNCV)=刺激电极与记录电极间的距离/传导时间。可推断模型组的MNCV低于空白对照组的MNCV。若刺激电极位置不变,将记录电极放至R处,测得的MNCV减小,原因是电位从S1传递到R,需要经过突触,突触处的兴奋传递需要通过化学信号的转换,(并且还需经过肌纤维的传递)(电位从S1传递到R过程,需要经过突触,在突触处发生突触延搁,消耗更多的时间)
【小问3详解】
临床上,常用甲钴胺治疗DPN。科研人员研发的新型药物G也能用于治疗DPN,且效果优于甲钴胺。要验证上述结论,本实验的自变量为小鼠的类型(健康鼠、DPN模型鼠)和小鼠的处理方式,因变量是MNCV大小,根据表格数据可知,MNCV大小:1>4>3>2,则第4组的处理为DPN模型组+药物G,第三组的处理为DPN模型组+甲钴胺,第二组的处理为DPN模型组+生理盐水。
【小问4详解】
从图2中可以看出,与模型组相比,药物G提高了TrkA含量,降低了p75NTR含量,故可以推测:药物G作用机理是通过提高TrkA含量,降低p75NTR含量,来对抗神经细胞凋亡,进而促进外周神经再生。
【小问5详解】
对于该新型药物的研发到上市,在本实验的基础上后续还要对药物G进行进一步研究:如不同浓度的药物G的药效(给药剂量),用药疗程,毒副作用等进行研究。
19. 菠菜雌性个体的性染色体组成为XX,雄性为XY。菠菜的叶有戟形和卵形,由等位基因A、a控制:菠菜的种子形态可分为有刺种与无刺种,由等位基因B、b控制。现有菠菜杂交实验及结果如下表,分析回答下列问题:
(1)上述性状中显性性状是__________,这两种性状的遗传__________(填“遵循”或“不遵循”)基因自由组合定律,判断的理由是__________。
亲本表型
F1表型及比例
戟形无刺种(雌)
戟形有刺种(雄)
卵形有刺种(雌)1/8
戟形有刺种(雌)3/8
卵形无刺种(雄)1/8
戟形无刺种(雄)3/8
(2)F1雌雄个体随机交配,后代出现卵形叶的概率为___________。
(3)菠菜的根的颜色由一对等位基因控制,表现为红色和白色。利用该性状的纯合个体,设计实验确定控制该性状的基因位于常染色体上还是染色体上,写出实验思路,并预期结果及结论___________。
【答案】(1) ①. 戟形和有刺种 ②. 遵循 ③. 控制叶形的基因位于常染色体,而控制种子形态的基因位于性染色体上
(2)1/4 (3)实验思路:
选择具有相对性状的纯合雌雄个体进行正交和反交,观察并统计后代的性状表现。
预期结果和结论:
若正交和反交结果不一致,则基因位于X染色体上;若结果一致,则基因位于常染色体上
【解析】
【分析】基因自由组合定律的实质是:位于非同源染色体上的非等位基因的分离或自由组合是互不干扰的;在减数分裂过程中,同源染色体上的等位基因彼此分离的同时,非同源染色体上的非等位基因自由组合。
【小问1详解】
亲本表现型为戟形的雌雄个体杂交,后代无论雌雄均表现为戟形∶卵形=3∶1,说明戟形对卵形为显性,且相关基因位于常染色体上,无刺种(雌)和有刺种(雄)杂交,后代中雄性均表现为无刺种,雌性均表现为有刺种,说明性状表现与性别有关,相关基因位于X染色体上,且有刺种对无刺种为显性。即显性性状为戟形和有刺种;综合分析可知,基因A/a、B/b为非同源染色体上的非等位基因,它们的遗传遵循基因自由组合定律。
【小问2详解】
结合题(1)分析可知,亲本的基因型分别为AaXbXb、AaXBY,若只考虑控制叶形的基因,则F1个体的基因型为1AA、2Aa、1aa,该群体中雌雄个体随机交配,由于群体中配子的种类和比例为A∶a=1∶1,则后代出现卵形叶的概率为1/2×1/2=1/4。
【小问3详解】
菠菜的根的颜色由一对等位基因控制,表现为红色和白色。利用该性状的纯合个体,设计实验确定控制该性状的基因位于常染色体上还是染色体上,由于不知道相对性状的显隐关系,因此可根据常染色体和伴性遗传的特点设计实验,即选择相对性状的雌雄个体进行正、反交,产生足够多的后代,观察并统计后代的性状表现。设相关基因用D/d表示,若正交和反交结果不一致,即性状表现性别有关,则基因位于X染色体上(亲本的基因型为XDXD和 XdY、XdXd和 XDY);若结果一致,即性状表现与性别无关,则基因位于
常染色体上(亲本的基因型为DD和dd)。
20. 某稻田生态系统部分碳循环过程如图1所示,a~e代表过程。图2是能量流经卷叶螟的示意图。青蛙的能量流动情况如下表所示(单位:kJ)。请回答下列问题:
表:青蛙的能量流动情况
(1)图1中缺少的过程是_______(用图中文字和箭头表示)。
(2)若要研究水稻的生态位,通常要研究它在研究区域内的______________等特征,以及它与其他物种的关系等。
(3)卷叶螟与青蛙之间的能量传递效率为_______,该计算结果不在10%~20%范围内的可能原因是____________________________。
(4)该农田生态系统需要人类的精心管理才能保持稳定,原因是____________________________。
(5)水稻秸秆加工成易消化的精饲料喂牛,可提高_______与摄入饲料中所含能量的比值,从而提高产肉量。牛排出的粪便作为沼气池发酵的原料,沼渣再作为肥料还田,从生态系统功能角度分析这样做的意义是____________________________。
(6)我国南方地区水稻收割后的秸秆处理方式主要有焚烧和就地粉碎后直接还田两种,研究表明与粉碎后直接还田处理相比,焚烧处理后第二年的虫害较少,原因可能是____________________________。
【答案】(1)大气CO2库→水稻
(2)出现频率、种群密度、植株高度等
(3) ①. 2% ②. 卷叶螟和青蛙对应的营养级还有其他生物
(4)农田生态系统生物组分少,营养结构简单,抵抗力稳定性低
(5) ①. 同化量 ②. 实现了对能量的多级利用,提高能量的利用率
摄入的能量
同化的能量
粪便中的能量
Y
呼吸作用散失的能量
38.05
11.36
m
3.81
7.55
(6)焚烧可杀死大量虫卵
【解析】
【分析】1、生态位是指一个物种在群落中的地位和作用,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。
2、研究内容:①植物:在研究领域内的出现频率、种群密度、植株高度以及与其他物种的关系等。②动物:栖息地、食物、天敌以及与其他物种的关系等。
【小问1详解】
图1中缺少大气中的CO2库流向生产者的环节,即大气 CO2 库→水稻。
【小问2详解】
生态位是指一个物种在群落中的地位和作用,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。要研究植物的生态位,通常要研究它在研究区域内的出现频率、种群密度、植株高度等特征,以及它与其他物种的关系等。
【小问3详解】
卷叶螟同化的能量为1970-1402=568kJ,青蛙同化的能量为11.36kJ,卷叶螟与青蛙之间的能量传递效率为11.36÷568×100%=2%;该计算结果不在10%-20%范围内的原因可能是卷叶螟和青蛙各自所对应的营养级中还有其他生物。
【小问4详解】
农田生态系统生物组分少,营养结构简单,自我调节能力若,故其抵抗力稳定性低,需要人类的精心管理才能保持稳定。
【小问5详解】
水稻秸秆加工成易消化的精饲料喂牛,可提高同化量与摄入饲料中所含能量的比值。牛粪作为沼气池发酵的原料,沼渣再作为肥料还田实现了对能量的多级利用,提高能量的利用率。
【小问6详解】
焚烧处理可烧死大量虫卵,故与粉碎后直接还田处理相比,焚烧处理后第二年的虫害较少。
21. 大肠杆菌能进入实体瘤核心并保持较强活性,科研人员期望利用大肠杆菌构建一种基因表达可控的工程菌,用于人体特定部位实体瘤的免疫治疗。科研人员利用温度敏感型转录调控蛋白构建温控表达的质粒系统,部分结构如下图。在人体特定部位进行42℃处理后,p7可在重组酶Bxb1作用下翻转,免疫元件中的GFP和aPD-L1两种基因可以成功表达。据此回答下列问题:
(1)推测p7应为____(填“启动子”或“终止子”),其功能是____。
(2)Tcl42为来自λ噬菌体的温度敏感型转录抑制因子,在大肠杆菌中具强活性的启动子pLac可以使Tcl42持续性表达,当温度____(填“低于”、“等于”或“大于”)42℃时,Tcl42蛋白会抑制启动子pRL。
(3)质粒系统就像“基因电路”,其中的Tcl42基因就像“开关”,能在加热时瞬时激活特定基因。其核心基因包括重组酶Bxb1基因、分泌型aPD-L1蛋白基因(该蛋白可用于免疫治疗)等。请选择相关选项完善该“基因电路”的技术路线:用不同的限制酶、DNA连接酶分别处理温控抑制元件、重组元件、免疫元件及质粒,构建“基因电路”→ ____→重组酶Bxb1基因不表达→免疫元件无功能(不表达aPD-L1)→____→解除Tcl42蛋白对启动子pRL的抑制→____→____→细菌合成GFP,并分泌大量aPD-L1。将下列选项代号填入上述横线,将“基因电路”补充完整。
A.受体菌37℃时
B.菌体升温至42℃时,蛋白Tcl42失去活性
C.荧光蛋白GFP基因、aPD-L1基因的转录
D.重组酶Bxb1基因表达,进而引起p7两侧发生重组
(4)将“基因电路”质粒导入菌体前,科研人员用Ca2+处理大肠杆菌的作用是____。导入后的菌体用____方法接种于含四环素的培养基上,由此成功构建用于免疫治疗的温控工程菌。
(5)使用聚焦超声(FUS)装置,可以使动物特定范围的组织快速升温至42℃,从而实现体内微生物治疗的温度控制。为验证上述温控工程菌可被FUS处理激活,并具有肿瘤免疫治疗效果。请以成瘤建模后的小鼠为材料,设计一个实验方案____。
【答案】(1) ①. 启动子 ②. RNA聚合酶识别和结合位点,驱动基因的转录
(2)低于 (3) ①. A ②. B ③. D ④. C
(4) ①. 使细胞处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态 ②. 稀释涂布平板
(5)将成瘤建模后的小鼠随机均分为三组,甲组注射生理盐水,乙组、丙组注射温控工程菌。一段时间后甲、乙两组用FUS处理,丙组不做FUS处理,检测小鼠体内(肿瘤组织是否发出绿色荥光),并记录肿瘤体积变化
【解析】
【分析】基因工程技术的基本步骤:(1)目的基因的获取: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,标记基因可便于目的基因的鉴定和筛选。(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钙离子处理法;(4)目的基因的检测与鉴定。
小问1详解】
根据题意“p7可在重组酶Bxb1作用下翻转,免疫元件中的GFP和aPD-L1两种基因可以成功表达”,说明p7为启动子,启动子是RNA聚合酶识别和结合位点,驱动基因的转录。
【小问2详解】
已知在人体特定部位进行42℃处理后,p7可在重组酶Bxb1作用下翻转,免疫元件中的GFP和aPD-L1两种基因可以成功表达,因此当温度低于42℃时,Tcl42蛋白会抑制启动子pRL。
【小问3详解】
“基因电路”的技术路线要起作用,第一步要构建“基因电路”,因此要先用不同的限制酶、DNA连接酶分别处理温控抑制元件、重组元件、免疫元件及质粒,使这些元件能够连接成“基因电路”;依题意,当温度不到42℃时具强活性的启动子pLac可以使Tcl42持续性表达,抑制启动子pRL,则与其构成一个表达单位的重组酶Bxb1基因不表达 。重组酶的作用位点在免疫元件中,重组酶Bxb1基因不表达,则αPD-L1不表达,免疫元件无功能;当控温至42℃时解除蛋白Tcl42对启动子pRL的抑制,重组酶Bxb1基因表达,进而引起启动子p7两侧发生重组,启动子p7启动荧光蛋白GFP基因、αPD-L1基因的转录。从而使细菌合成GFP,并分泌大量αPD-L1。综合以上分析,“基因电路”的技术路线是:用不同的限制酶、DNA连接酶分别处理温控抑制元件、重组元件、免疫元件及质粒,构建“基因电路” → A、受体菌37℃时,蛋白Tcl42抑制启动子pRL →重组酶Bxb1基因不表达→ 免疫元件无功能(不表达αPD-L1) →B、菌体升温至42℃时,蛋白Tcl42失去活性→ 解除蛋白Tcl42对启动子pRL的抑制→D、重组酶Bxb1基因表达,进而引起启动子p7两侧发生重组→C、启动子p7启动荧光蛋白GFP基因、αPD-L1基因的转录→细菌合成GFP,并分泌大量αPD-L1。
【小问4详解】
科研人员用Ca2+处理大肠杆菌是使细胞处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态,然后将“基因电路”质粒导入菌体内。依题意,重组的质粒中带有抗四环素的抗性基因,因此,可用稀释涂布平板法将导入后的菌体接种在含有四环素的培养基来筛选含重组质粒的受体细胞,能在该培养基上形成的菌落就是成功构建用于免疫治疗的温控工程菌菌落。
小问5详解】
依题意,该实验的目的是验证上述温控工程菌可被FUS处理激活,并具有肿瘤免疫治疗效果。因此可将成瘤建模后的小鼠随机均分为三组,甲组注射生理盐水,乙组、丙组注射温控工程菌。一段时间后甲、乙两组用FUS处理,丙组不做FUS处理,检测小鼠体内(肿瘤组织是否发出绿色荥光),并记录肿瘤体积变化。
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