河北衡水中学2025-2026学年高二年级下学期期中综合素质评价生物学科试题(含解析)
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这是一份河北衡水中学2025-2026学年高二年级下学期期中综合素质评价生物学科试题(含解析),共8页。试卷主要包含了单项选择题,多项选择题,非选择题等内容,欢迎下载使用。
本试卷共100分,考试时间75分钟。
一、单项选择题:本题共25小题,1-20每题1分,21-25每题2分,共30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. 下列关于泡菜制作的叙述中,正确的是( )
A. 主要菌种是真菌B. 制作过程不必严格执行无菌操作
C. 所用装置不需要密封D. 所用菌种需要人工接种
【答案】B
【解析】
【分析】泡菜发酵的实验原理:
(1)乳酸菌在无氧条件下,将糖分解为乳酸。
(2)利用乳酸菌制作泡菜的过程中会引起亚硝酸盐的含量的变化。温度过高,食盐用量不足10%、腌制时间过短,容易造成细菌大量繁殖,亚硝酸盐含量增加。一般在腌制10天后,亚硝酸盐的含量开始下降。
(3)测定亚硝酸盐含量的原理:在盐酸酸化条件下,亚硝酸盐与对氨基苯磺酸发生重氮化反应后,与N-1-萘基乙二胺盐酸盐结合形成玫瑰红色染料,与已知浓度的标准显色液目测比较,估算泡菜中亚硝酸盐含量。
【详解】A、制作泡菜主要菌种是乳酸菌,不是真菌,A错误;
B、乳酸菌耐酸性环境,其产生的乳酸可以抑制其他微生物的生长,泡菜制作过程不必严格执行无菌操作,B正确;
C、乳酸菌是厌氧细菌,泡菜制作的过程需要密封,C错误;
D、泡菜制作过程所用的菌种来源于蔬菜表面,D错误。
故选B。
2. 苹果常用来酿造果酒和果醋,其传统生产工艺的简要流程如图所示。下列叙述正确的是( )
A. 流程中“调整”主要指添加抗生素,以抑制杂菌生长,保证纯种发酵
B. 与乙酸发酵相比,酒精发酵阶段所需的氧气含量较低,但温度较高
C. 适当加大酵母菌的接种量可以提高果酒发酵速率、抑制杂菌生长繁殖
D. 果酒制作过程中发酵液pH逐渐升高,果醋制作过程中发酵液pH逐渐降低
【答案】C
【解析】
【详解】A、流程中 “调整” 主要是为了调节糖浓度、pH 等,以利于酵母菌发酵,而不是添加抗生素。抗生素会杀死发酵所需的菌种,A错误;
B、酒精发酵需要无氧环境,温度为18~25℃;乙酸发酵需要有氧环境,温度为30~35℃。因此,酒精发酵所需的氧气含量较低,温度也较低,B错误;
C、适当加大酵母菌的接种量,能使酵母菌数量增多,从而提高果酒发酵速率,并且酵母菌产生的酒精能抑制杂菌生长繁殖,C正确;
D、果酒制作过程中,酵母菌呼吸作用产生二氧化碳,二氧化碳溶于水使发酵液pH逐渐降低;果醋制作过程中,醋酸菌产生醋酸,也会使发酵液pH逐渐降低,D错误。
故选C。
3. 为加速我国北方冬春季秸秆原位还田的腐化过程,研究人员以冻牛粪为材料筛选出耐低温(10°C)的纤维素降解菌。下列相关叙述正确的是( )
A. 应选择菌落直径与周围透明圈直径比值大的菌落进行纯化
B. 选用冻牛粪为材料与其富含纤维素及含耐低温微生物有关
C. 用于筛选的培养基是加入刚果红染料的牛肉膏蛋白胨培养基
D. 初筛菌种前,要利用固体培养基在37°C条件下扩大培养目标菌种
【答案】B
【解析】
【详解】A、由于刚果红染料与纤维素形成红色复合物,因此出现以纤维素降解菌为中心的透明圈,菌落直径与透明圈直径比值越小,分解纤维素的能力越强。A错误;
B、筛选耐低温的纤维素降解菌需要到其所生活的环境中寻找,冻牛粪中富含纤维素,有很多微生物,冻牛粪因温度低,故其内的微生物是耐低温微生物。B正确;
C、用于筛选的培养基以纤维素为唯一的碳源的固体培养基,加入刚果红染料是鉴别作用。C错误;
D、初筛菌种前,要利用液体培养基在10℃条件下扩大培养目标菌种。D错误。
故选B。
4. 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。
5. 与传统发酵技术相比,发酵工程的产品种类更加丰富,产量和质量均明显提高。下列相关叙述正确的是( )
A. 发酵工业体系形成得益于原料丰富价廉、产物种类多、生产条件严苛
B. 发酵条件变化会影响微生物的生长繁殖,但不影响微生物的代谢途径
C. 啤酒的工业化生产主发酵阶段完成酵母菌繁殖、大部分糖的分解及代谢物生成
D. 啤酒的工业化生产过程中,蒸煮的目的是使淀粉分解,形成糖浆
【答案】C
【解析】
【详解】A、发酵工业体系形成的优势包括原料丰富价廉、产物种类多,但发酵工程的生产条件通常是温和的(如常温常压、适宜pH等),而非“严苛”,A错误;
B、发酵条件(如温度、pH、溶氧量等)的变化不仅会影响微生物的生长繁殖速率,还会通过调控酶的活性或基因表达,影响微生物的代谢途径(如产物种类的改变),B错误;
C、啤酒工业化生产中,主发酵阶段的主要任务是:酵母菌在适宜条件下大量繁殖,同时分解大部分糖类(如葡萄糖),产生乙醇、CO2及风味物质等代谢产物,C正确;
D、啤酒生产中蒸煮的目的是杀死原料中的杂菌,避免杂菌污染影响发酵;同时使原料中的蛋白质变性,便于后续糖化过程中酶的作用。淀粉分解形成糖浆是糖化阶段的作用,而非蒸煮的目的,D错误。
故选:C
6. 樱桃中的槲皮素等酚类化合物具有抗氧化活性。我国已经利用组织培养技术繁育樱桃优良品种,以满足人们的食用和药用需要。下列叙述正确的是( )
A. 用外植体诱导形成愈伤组织期间一般需要光照处理
B. 诱导生根和生芽所用的培养基中,植物激素的含量不同
C. 选用茎尖组织培养获得抗病毒樱桃苗,可提高樱桃产量和品质
D. 应用樱桃细胞培养可工厂化生产初生代谢物槲皮素
【答案】B
【解析】
【详解】A、外植体诱导形成愈伤组织属于脱分化过程,此过程通常需要在避光条件下进行,光照可能干扰脱分化,A错误;
B、在植物组织培养中,细胞分裂素与生长素的比值高低会调控器官分化,比值高时利于生芽,比值低时利于生根,因此诱导生根和生芽的培养基中激素含量不同,B正确;
C、茎尖分生组织细胞分裂旺盛,病毒含量极少甚至无病毒,通过茎尖组织培养可获得脱毒苗,但脱毒苗并非抗病毒苗,不能直接提高抗病毒能力,C错误;
D、槲皮素为酚类化合物,属于次生代谢产物,利用植物细胞培养技术可大规模生产这类物质,D错误。
故选B。
7. 紫杉醇是一种高效抗癌药物。某科研团队利用红豆杉外植体制备了愈伤组织,研究光照对红豆杉愈伤组织生长和紫杉醇含量的影响,实验结果如表所示。下列相关叙述错误的是( )
A. 同一植株外植体经诱导获得的愈伤组织基因型一定相同
B. 从外植体开始实验研究过程中需多次调整植物激素比例
C. 光照会抑制愈伤组织中有机物的积累并降低紫杉醇含量
D. 培养基中的有机物具有为愈伤组织提供能量等多种功能
【答案】A
【解析】
【详解】A、同一植株外植体经诱导获得的愈伤组织基因型不一定相同。愈伤组织由体细胞脱分化形成,理论上应保留原植株遗传物质,但外植体来源细胞可能存在遗传差异(如不同部位细胞基因表达差异),且培养过程中可能发生突变,A错误;
B、从外植体到愈伤组织培养需经历脱分化、愈伤组织增殖等阶段,不同阶段需调整生长素和细胞分裂素比例以调控细胞分裂与分化,B正确;
C、实验数据表明:黑暗条件下收获干重(12.10 g·L⁻¹)显著高于光照组(9.13 g·L⁻¹),且紫杉醇含量(0.0164%)高于光照组(0.0070%),说明光照抑制愈伤组织生物量积累及紫杉醇合成,C正确;
D、培养基中的有机物(如蔗糖)作为碳源和能源物质,为愈伤组织细胞提供能量、参与代谢产物合成,同时维持渗透压,D正确。
故选A。
8. 2025年2月,由华中农业大学国家油菜工程技术中心历时16年研发的“板蓝根青菜”已经走上市民餐桌。“板蓝根青菜”是板蓝根(学名:菘蓝)和油菜通过植物体细胞杂交等生物技术手段培育出来的新品种,具有抗病毒、消炎降火、产量高等优点。下列叙述正确的是( )
A. 原生质体融合的方法有电融合法、高Ca2+-高pH融合法、灭活病毒诱导法等
B. 植物体细胞杂交可以打破生殖隔离,克服远缘杂交不亲和的障碍,培育作物新品种
C. 融合完成的标志是细胞核融合,进一步形成愈伤组织
D. 实验前需要在低渗溶液中制备油菜和菘蓝的原生质体
【答案】B
【解析】
【详解】A、灭活病毒诱导法是动物细胞融合特有的诱导方法,植物原生质体融合仅可用物理法(如电融合法)、化学法(如高Ca2+-高pH融合法),A错误;
B、植物体细胞杂交可将不同物种的体细胞融合后培育为完整植株,无需经过有性生殖的配子结合过程,能够打破生殖隔离,克服远缘杂交不亲和的障碍,用于培育作物新品种,B正确;
C、植物原生质体融合完成的标志是杂种细胞再生出细胞壁,而非细胞核融合,杂种细胞经脱分化后可形成愈伤组织,C错误;
D、原生质体无细胞壁保护,若在低渗溶液中制备会吸水涨破,因此需在等渗或略高渗溶液中制备原生质体,D错误。
9. 植物细胞工程在很多方面有着广泛的应用。下列相关叙述错误的是( )
A. 微型繁殖技术能高效繁殖种苗,但不利于保持优良品种的遗传特性
B. 作物脱毒一般选择植物顶端分生区进行组织培养
C. 植物细胞培养不占用耕地,几乎不受季节、天气等的限制
D. 单倍体植株可以作为体细胞诱变育种和研究遗传突变的理想材料
【答案】A
【解析】
【详解】A、微型繁殖技术的本质是植物无性繁殖,遗传物质与亲本完全一致,可稳定保持优良品种的遗传特性,A错误;
B、植物顶端分生区细胞分裂旺盛,病毒极少甚至无病毒,因此作物脱毒一般选择该区域进行组织培养,B正确;
C、植物细胞培养是在实验室无菌人工环境中利用培养基完成,不需要占用耕地,几乎不受季节、天气等自然条件限制,C正确;
D、单倍体植株的细胞中仅含一套染色体组,一旦发生基因突变(包括隐性突变)可直接在性状上表现出来,因此是体细胞诱变育种和研究遗传突变的理想材料,D正确。
10. 科研人员通过基因编辑技术敲除动物细胞的贴壁相关基因,构建完全悬浮生长的细胞株,在5000L生物反应器中,细胞密度可达2×107个/mL,比传统贴壁培养提升5~10倍。下列叙述正确的是( )
A. 动物细胞悬浮培养的原理是动物细胞全能性
B. 悬浮培养细胞在传代培养前要用胰蛋白酶处理组织细胞
C. 为使悬浮细胞正常生长与分裂,培养基中应含有细胞所需的各种营养物质
D. 应将动物细胞置于95%的O2和5%的CO2气体环境中培养
【答案】C
【解析】
【详解】A、动物细胞悬浮培养的目的是实现细胞增殖,原理是细胞增殖;细胞全能性指已分化的细胞发育为完整个体的潜能,该培养过程仅获得大量细胞,未体现全能性,且高度分化的动物体细胞仅细胞核具有全能性,A错误;
B、胰蛋白酶的作用是分解细胞间的蛋白质,使贴壁细胞脱离培养容器并分散为单个细胞,题干中悬浮培养细胞本身无贴壁特性,传代时无需用胰蛋白酶处理,B错误;
C、无论悬浮培养还是贴壁培养,动物细胞培养基都需要含有细胞生长、分裂所需的各类营养物质(如糖类、氨基酸、无机盐、维生素、动物血清等),才能维持细胞正常代谢,C正确;
D、动物细胞培养的合适气体环境是95%的空气(提供细胞呼吸所需的O2)和5%的CO2(维持培养液pH稳定),95%的纯O2会对细胞产生氧化损伤,D错误。
11. 生物反应器是一种对生物有机体进行可控培养,以生产某种产品或进行特定反应的装置,其工作流程如图所示。也可向其中添加直径60~250μm的微载体以优化培养效果。下列叙述错误的是( )
A. 生物反应器可用于培养动物细胞,培养前需用胰蛋白酶处理动物组织
B. ③控制的环境条件包括温度、营养物质浓度、pH等
C. 动物细胞贴壁培养时通常需要进行传代培养,悬浮培养时不需要
D. 若培养的动物细胞为贴壁生长型,添加微载体可为细胞提供附着位点
【答案】C
【解析】
【详解】A、据题干信息可知,生物反应器可用于培养动物细胞,为了将组织分散成单个细胞以便在反应器中培养,通常需要使用胰蛋白酶或胶原蛋白酶来处理组织,A正确;
B、环境条件会影响生物有机体生长,③控制的环境条件包括温度、营养物质浓度、pH、溶氧量等,B正确;
C、无论细胞贴壁培养还是悬浮培养当细胞增殖到一定密度后,都会出现营养不足、代谢废物积累等问题,因而均需要进行传代培养,C错误;
D、微载体体积小,具有很大的表面积与体积比,悬浮在培养液中,可为贴壁细胞提供了大量的附着位点,从而在生物反应器中实现高密度培养,D正确。
12. 下列关于动物细胞融合与植物体细胞杂交比较的叙述,错误的是( )
A. 它们的原理都涉及细胞膜的流动性
B. 新产生的细胞中染色体数目增加
C. 均需要使用胰蛋白酶处理组织细胞
D. 均可用PEG融合法诱导细胞融合
【答案】C
【解析】
【分析】1、植物体细胞杂交是指将不同来源的植物体细胞,在一定条件下融合成杂种细胞,并把杂种细胞培育成新植物体的技术。
2、动物细胞融合技术就是使两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的技术。
【详解】A、动物细胞融合和植物体细胞杂交过程中,细胞的融合都依赖细胞膜的流动性,所以它们的原理都涉及细胞膜的流动性,A正确;
B、动物细胞融合后形成的杂种细胞染色体数是两个细胞染色体数之和,植物体细胞杂交形成的杂种细胞染色体数也是两个细胞染色体数之和,新产生的细胞中染色体数目增加,B正确;
C、动物细胞融合需要使用胰蛋白酶处理组织细胞,将组织分散成单个细胞;而植物体细胞杂交不需要胰蛋白酶处理,植物体细胞杂交需先用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁,C错误;
D、动物细胞融合和植物体细胞杂交均可用PEG融合法诱导细胞融合,PEG能促进细胞间的融合,D正确。
故选C。
13. 多种肿瘤细胞表面的CD47含量比正常细胞高1.6~5倍,导致巨噬细胞对肿瘤细胞的清除效果减弱。为解除CD47对巨噬细胞的抑制作用,研究人员按如下流程制备了抗CD47的单克隆抗体。相关叙述正确的是( )
A. 过程①可一次性注射较大剂量的CD47,以提高小鼠的免疫效果
B. 灭活病毒表面的糖蛋白和一些酶能与细胞膜上的糖蛋白发生作用,诱导细胞融合
C. 过程②和过程③筛选出的杂交瘤细胞,染色体数目和产生的抗体一定相同
D. 将单克隆抗体加入巨噬细胞的培养液中,能解除CD47对巨噬细胞的抑制作用
【答案】B
【解析】
【详解】A、过程①为给小鼠注射抗原CD47,不能一次性注射较大剂量,通常需多次、小剂量注射以增强免疫效果,诱导产生更多能分泌抗CD47抗体的B淋巴细胞,A错误;
B、灭活病毒表面的糖蛋白和一些酶能与细胞膜上的糖蛋白发生作用,使细胞互相凝聚,细胞膜上的蛋白质分子和脂质分子重新排布,细胞膜打开,细胞发生融合,B正确;
C、过程②是筛选杂交瘤细胞,过程③是筛选能产生特异性抗体(抗CD47抗体)的杂交瘤细胞。杂交瘤细胞是脾细胞与骨髓瘤细胞融合形成的,可能处于细胞分裂的不同时期,染色体数目可能不同;由于取自脾脏的B细胞不止一种,③筛选出的杂交瘤细胞产生的抗体可能不同,C错误;
D、抗CD47的单克隆抗体可与肿瘤细胞表面的CD47特异性结合,阻断CD47对巨噬细胞的抑制信号,从而解除其抑制作用,将单克隆抗体加入巨噬细胞的培养液中,不能解除CD47对巨噬细胞的抑制作用,D错误。
14. 类风湿关节炎致病的直接机理是机体蛋白发生瓜氨酸化后,部分B细胞将其识别为抗原并产生特异性抗体,进而攻击自身细胞。为治疗该病,科研人员通过基因工程给患者的部分T细胞装上具有特异性识别功能的CAR结构,制备出CAR-T细胞;同时合成含异硫氰酸荧光素(FITC)和瓜氨酸化蛋白的连接臂分子,其作用如图所示。下列说法正确的是( )
A. 类风湿关节炎属于免疫缺陷病,是免疫系统将自身物质当作外来异物攻击导致的
B. B细胞增殖分化产生特异性抗体的过程需要抗原呈递细胞、细胞毒性T细胞参与
C. 该疗法可在精准治疗类风湿关节炎的同时,避免损伤机体正常的特异性免疫功能
D. 将连接臂分子的FITC替换成肿瘤特异性抗原,则该CAR-T细胞可用于治疗癌症
【答案】C
【解析】
【详解】A、类风湿关节炎是自身免疫病,是免疫系统攻击自身正常物质导致的;免疫缺陷病是免疫功能不足/缺失导致的疾病,与自身免疫病概念不同,A错误;
B、B细胞增殖分化为浆细胞,浆细胞才能产生抗体,这个过程属于体液免疫,主要依赖辅助性T细胞产生的细胞因子促进B细胞的增殖、分化,B错误;
C、该疗法中CAR-T细胞通过连接臂分子特异性识别瓜氨酸化蛋白,仅针对病变细胞发挥作用,不会破坏正常细胞,C正确;
D、CAR-T细胞的CAR结构具有特异性识别功能,含异硫氰酸荧光素(FITC)和瓜氨酸化蛋白的连接臂分子仅起到连接作用,若将FITC替换成能够特异性结合肿瘤细胞表面的特定抗原的结构,不可用于治疗癌症,D错误。
15. 猫是人类的好朋友,但一些人对猫过敏。目前研究发现,在猫体内存在的过敏原约有10种,其中最主要的是猫唾液中的蛋白质Feld1。某研究机构运用相关生物技术培育了低过敏宠物猫,其培育过程如图所示,下列有关叙述错误的是( )
A. 过程①可以用紫外线短时间照射处理
B. 过程②③可分别采用电融合和电刺激法达成目的
C. 重构胚被激活后发育成个体,此过程体现了动物细胞核的全能性
D. 重构胚细胞分裂、分化形成克隆胚胎的过程中发生了基因重组
【答案】D
【解析】
【详解】A、过程①是去除卵母细胞的细胞核,可通过紫外线短时间照射处理完成去核操作,A正确;
B、过程②是将供体细胞与去核卵母细胞融合,可采用电融合法;过程③是激活重构胚使其分裂发育,可采用电刺激法激活重构胚,B正确;
C、已分化的动物体细胞核,在去核卵母细胞的细胞质中可以发育为完整个体,该过程体现了动物细胞核的全能性,C正确;
D、重构胚分裂分化形成克隆胚胎的过程,只进行有丝分裂和基因的选择性表达;基因重组发生在减数分裂产生配子的过程中,该过程不发生基因重组,D错误。
16. 下列有关动物细胞核移植技术应用的叙述,错误的是( )
A. 转基因克隆动物的细胞、组织或器官可以作为移植治疗的供体
B. 利用动物细胞核移植技术获得的动物不会存在健康问题
C. 转基因克隆动物可以作为生物反应器,生产珍贵的医用蛋白
D. 在保护濒危物种方面,利用体细胞核移植技术可增加动物数量
【答案】B
【解析】
【详解】A、对转基因克隆动物进行基因修饰后,其细胞、组织或器官能降低移植时的免疫排斥反应,可作为移植治疗的供体,A正确;
B、当前动物细胞核移植技术尚不成熟,核移植获得的克隆动物普遍存在成活率低、生理缺陷、早衰等健康问题,B错误;
C、可将药用蛋白基因转入克隆动物的基因组中,让转基因克隆动物作为生物反应器,生产珍贵的医用蛋白,C正确;
D、体细胞核移植技术可通过克隆濒危物种的个体,增加濒危动物的种群数量,可用于濒危物种的保护,D正确。
17. 了解哺乳动物受精的规律对于胚胎工程十分重要,下列叙述错误的是( )
A. 刚排出的精子需要经过获能处理才能获得受精能力
B. 排出的卵子都要进一步成熟,才具备受精能力
C. 受精作用主要发生在雌性动物的卵巢内,形成受精卵后再向子宫移动
D. 卵裂期细胞进行有丝分裂,数量不断增加,但胚胎总体积并不增加
【答案】C
【解析】
【详解】A、刚排出的精子不具备受精能力,需要在雌性动物生殖道内完成获能过程后才能进行受精,A正确;
B、哺乳动物排出的卵子成熟程度不同,可能为初级卵母细胞或次级卵母细胞,都需要在输卵管中发育至减数第二次分裂中期,才具备受精能力,B正确;
C、受精作用的发生场所是雌性动物的输卵管,受精卵形成后会沿输卵管向子宫移动准备着床,C错误;
D、卵裂期细胞进行有丝分裂使细胞数量不断增加,但该阶段胚胎仍被透明带包裹,总体积并不增加,甚至略有缩小,D正确。
18. 下图为哺乳动物受精过程示意图,下列叙述正确的是( )
A. 在显微镜下观察到透明带和卵细胞膜之间有两个极体,标志着受精结束
B. 精子入卵后,卵细胞膜会立即发生生理反应,拒绝其他精子再进入卵内
C. 精子入卵后形成雄原核,同时卵子中的染色体—纺锤体复合物形成雌原核
D. 卵子需要先完成减数分裂排出第二极体后才能与精子结合形成受精卵
【答案】B
【解析】
【详解】A、显微镜下观察到透明带和卵细胞膜之间出现两个极体,是卵子受精的标志,受精作用完成的标志是雌雄原核融合形成合子(受精卵),A错误;
B、防止多精入卵有两道屏障,精子入卵后,卵细胞膜会立即发生卵细胞膜反应,阻止其他精子再进入卵内,B正确;
C、精子入卵后,尾部脱离,原有的核膜破裂并形成一个新的核膜,最后形成一个比原来精子的核还大的核,叫作雄原核;与此同时,精子入卵后被激活的卵子完成减数分裂Ⅱ,排出第二极体后,才形成雌原核,C错误;
D、卵子的减数第二次分裂是在精子入卵之后才完成的,并不是先完成减数分裂排出第二极体,再与精子结合,D错误。
19. 下图为哺乳动物受精作用及胚胎发育示意图a、b代表两个发育时期。下列叙述正确的是( )
A. ①过程可将获能的精子与MⅡ期卵子置于生理盐水中,促使完成受精
B. 受精卵形成③过程中细胞没有分化,没有发生基因的选择性表达
C. 桑葚胚经过③过程获得的a时期胚胎中开始出现了胎膜和胎盘
D. 若④过程为胚胎孵化,则b时期的胚胎表面已丧失完整的透明带
【答案】D
【解析】
【详解】A、体外受精时,需要将获能精子与MⅡ期卵子置于适当的培养液中完成受精,不是生理盐水,A错误;
B、②过程中细胞没有分化,但细胞有丝分裂过程中的基因仍然发生了选择性表达,B错误;
C、桑葚胚的下一时期为囊胚期,此时胚胎由内细胞团和滋养层细胞两部分组成,后者将来才能发育成胎膜和胎盘,C错误;
D、若④过程为胚胎孵化,则通过该过程会导致透明带破裂,胚胎从其中伸展出来,后续形成的b时期胚胎表面已丧失完整的透明带,D正确。
20. 多种方法获得的早期胚胎,均需移植给受体才能获得后代。下图列举了几项技术成果,下列叙述正确的是( )
A. 受体须是健康的、同品种的、生理状况相同的雌性动物
B. ①②技术中均可用Ca2+载体处理,但作用对象不同
C. ①③技术中需取内细胞团进行性别鉴定,方可获得相应的奶牛或山羊
D. ③可通过①②技术实现扩大化生产,①②可通过③技术实现性状改良
【答案】B
【解析】
【详解】A、胚胎移植中受体须是健康的、同种的、生理状况相同的雌性动物,这有利于移入胚胎的存活,A错误;
B、①试管动物技术:Ca2+载体处理的是精子,使其获能。②克隆动物技术:使用Ca2+载体激活重构胚,两者作用对象不同,B正确;
C、①③技术中需取滋养层细胞进行性别鉴定,方可获得相应的奶牛或山羊,因为滋养层细胞将来发育成胎盘和胎膜,不会影响胚胎发育,内细胞团将来发育成胎儿本身,取内细胞团会损伤胚胎,C错误;
D、②克隆技术可得到大量同种个体,所以③转基因动物可通过②克隆动物技术实现扩大化生产,转基因技术可导入外源优良基因,所以①②可通过③转基因技术实现性状改良,但①试管动物技术主要用于培育有性生殖的后代,而非实现③的扩大化生产,D错误。
21. 某野生型细菌能通过图1途径合成色氨酸,从而在不含色氨酸的培养基上正常生长繁殖,而其突变株则不能。已知图1色氨酸合成途径中涉及的酶均不能进出细胞,而中间产物积累到一定程度可分泌到细胞外。将突变株TrpB-、TrpC-、TrpE-(仅图1中的某一步受阻)分别划线接种在图2培养基的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ区域,培养短时间内三个区域均有少量细菌生长增殖,继续培养后发现Ⅰ区域的两端和Ⅱ区域的一端的菌株继续生长增殖,而Ⅲ区域菌株不再生长。下列叙述错误的是( )
A. 该培养基中含有少量色氨酸,酸碱度为中性或弱碱性
B. 完成划线接种后,需等菌液被培养基吸收后再放入恒温培养箱中倒置培养
C. Ⅱ区域的一端菌株继续生长是由于TrpC-利用TrpB-提供的吲哚合成了色氨酸
D. TrpE-菌株不再生长是由于缺乏催化吲哚合成色氨酸的酶
【答案】C
【解析】
【详解】A、依据题干信息“培养短时间内三个区域均有少量细菌生长增殖”,推断培养基中存在少量色氨酸,培养细菌一般将pH调至中性或弱碱性,A正确;
B、在恒温箱培养需要将平板倒置培养,故完成划线接种后,需等菌液被培养基吸收后再放入恒温培养箱,B正确;
CD、依据题图及题干信息“突变株TrpB-、TrpC-、TrpE-分别划线接种在图2培养基的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ区域,培养短时间内三个区域均有少量细菌生长增殖”,“继续培养一段时间后发现Ⅰ区域的两端和Ⅱ区域的一端的细菌继续生长增殖”;分析得知:突变株TrpB-,将分支酸转化为邻氨基苯甲酸受阻,但可将邻氨基苯甲酸转化为吲哚,并进一步转化为色氨酸;突变株TrpC-对应Ⅱ区域,将邻氨基苯甲酸转化为吲哚受阻,但可以将分支酸转化为邻氨基苯甲酸,也可以将吲哚转化为色氨酸;突变株TrpE-对应Ⅲ区域,将吲哚转化为色氨酸受阻,但可以将分支酸转化为邻氨基苯甲酸,并进一步转化为吲哚;综上分析可知,Ⅱ区域的一端菌株继续生长是由于TrpC-利用TrpE-提供的吲哚合成了色氨酸;TrpE-菌株不再生长是由于缺乏催化吲哚合成色氨酸的酶,导致不能合成吲哚,因此缺乏色氨酸,C错误,D正确。
22. 紫杉醇是全球最重要的抗癌药物之一,某研究机构设计了如下两个路径来提取。据此分析正确的是( )
A. M表示愈伤组织,两条路线均证明高度分化的植物细胞具有全能性
B. 过程①是再分化,需用生长素和细胞分裂素来诱导发芽和诱导生根
C. 过程②产生的脱毒苗是单倍体,高度不育但能有效抵抗病毒的侵染
D. 路径二中的酶是为去除细胞壁,单一果胶酶或纤维素酶可达成目的
【答案】B
【解析】
【详解】A、路径二是愈伤组织细胞培养,然后从细胞中提取紫杉醇,不能证明高度分化的植物细胞具有全能性,A错误;
B、M愈伤组织经过程①形成芽根,过程①是再分化,需用生长素和细胞分裂素来诱导发芽和诱导生根,B正确;
C、利用茎尖等病毒含量极低的植物部位经植物组织培养形成的脱毒苗,病毒含量极低或无病毒但是没有抗病毒能力,并且不是单倍体,C错误;
D、植物细胞壁的组成成分是纤维素和果胶,去除细胞壁应该用果胶酶和纤维素酶,D错误。
故选B。
23. 细胞划痕实验(WHA)可用于研究癌细胞的迁移能力。在癌细胞长成单层状态时,人为制造一个空白区域(划痕),然后观察、测量划痕边缘的细胞进入空白区域的速率,以此评估细胞的迁移能力。为探究姜黄素对癌细胞迁移的影响,研究人员进行了划痕实验,结果如图。下列叙述错误的是( )
A. 体外培养细胞时,必须保证环境是无菌、无毒的
B. 细胞贴壁生长时发生的接触抑制现象体现了细胞膜进行细胞间信息交流的功能
C. 姜黄素可通过降低癌细胞之间的黏着性来提高其迁移能力
D. 通过观察基因敲除或过表达癌细胞的迁移能力,可研究特定基因在细胞迁移中的作用
【答案】C
【解析】
【详解】A、体外培养细胞时,无菌、无毒的环境是细胞存活增殖的必要条件,A正确;
B、接触抑制是细胞相互接触时停止增殖的现象,体现了细胞膜 “进行细胞间信息交流” 的功能(细胞通过细胞膜传递信号),B正确;
C、从题图曲线可知,姜黄素处理组的细胞迁移速率低于对照组,说明姜黄素降低了细胞的迁移能力,而非提高;且细胞迁移能力与细胞间黏着性负相关,若黏着性提高,迁移能力会下降,C错误;
D、通过基因敲除(抑制基因表达)或过表达特定基因,观察细胞迁移能力的变化,是研究基因在细胞迁移中作用的常用方法,D正确。
24. 图中a、b、c、d表示生物工程的相关技术,①②③分别表示应用a、b、c技术获得的生物个体。下列推测错误的是( )
A. 若a是核移植技术,则①的产生体现动物细胞核具有全能性
B. 若b是体外受精技术,则②的发育都在体外进行
C. 若c是胚胎分割技术,则③的产生方式属于无性繁殖
D. d技术实质是早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移
【答案】B
【解析】
【分析】1、胚胎移植是指将雌性动物的早期胚胎,或者通过体外受精及其它方式得到的胚胎,移植到同种的、生理状态相同的其它雌性动物的体内,使之继续发育为新个体的技术。
2、胚胎分割:是指采用机械方法将早期胚胎切割2等份、4等份等,经移植获得同卵双胎或多胎的技术。
【详解】A、动物细胞通过核移植技术获得动物个体能证明动物细胞的细胞核具有全能性,A正确;
B、体外受精是将体外获得的胚胎移植到同种的、生理状态相同的其他雌性动物的体内,使之继续发育为新个体,所以不全是在体外进行,B错误;
C、胚胎分割技术是将一个囊胚或者桑椹胚分割成多分获得多个后代个体,属于无性繁殖系,C正确;
D、d是胚胎移植技术,实质是早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移,D正确。
故选B。
25. 研究人员选择分别在 20℃、-20℃条件下保存的花菜、辣椒和蒜黄作为实验材料,进行“DNA的粗提取与鉴定”实验,部分实验步骤和DNA 鉴定结果如图1、图2所示。下列说法正确的是( )
A. 该实验常利用DNA在酒精中溶解度较大的特性来提取DNA
B. “DNA的粗提取与鉴定”实验需要在无菌条件下进行
C. 图1中,过滤后DNA主要存在于沉淀中,需用高浓度 NaCl溶液重新溶解
D. 图2中,低温时蓝色深度更高,原因可能是低温抑制了酶的活性,DNA降解速率更慢
【答案】D
【解析】
【详解】A、该实验提取DNA的原理是DNA不溶于酒精,而蛋白质等杂质可溶于酒精,利用该特性使DNA析出,A错误;
B、“DNA的粗提取与鉴定”实验不需要无菌条件,B错误;
C、研磨破碎细胞后,DNA释放后溶解在研磨液中,过滤后DNA主要存在于滤液中,C错误;
D、二苯胺鉴定DNA时,蓝色深浅与DNA含量正相关;低温会抑制降解DNA的酶的活性,DNA降解速率更慢,最终提取得到的DNA更多,因此蓝色深度更高,D正确。
二、多项选择题:本题共5小题,每小题3分,共15分。在每小题给出的四个选项中,有两个或两个以上选项符合题目要求,全部选对得3分,选对但不全的得1分,有选错的得0分。
26. 野生型大肠杆菌菌株能在基本培养基上生长,氨基酸营养缺陷型突变株无法合成某种氨基酸,只能在完全培养基上生长,下图为纯化某氨基酸营养缺陷型突变株的部分流程图,①②③④代表培养基,A、B、C表示操作步骤,D、E为菌落。下列叙述正确的是( )
A. 图中①②④为基本培养基,③为完全培养基
B. A操作的目的是提高突变频率,增加突变株的数量
C. B的正确操作是用涂布器把菌液均匀地涂布在②表面
D. 经C过程原位影印及培养后,可从④中挑取D进行纯化培养
【答案】BCD
【解析】
【详解】A、野生型大肠杆菌菌株能在基本培养基上生长,氨基酸营养缺陷型突变株无法合成某种氨基酸,只能在完全培养基上生长,因此图中①②④为完全培养基,③为基本培养基,A错误;
B、紫外线可以提高突变的频率,A操作的目的是提高突变菌株的浓度,B正确;
C、B操作是将菌液滴加到培养基表面,再用涂布器将菌液均匀的涂布在②表面,C正确;
D、从图中可看出,D在基本培养基中无法生长,在完全培养基中可生长,说明D是氨基酸缺陷型菌落,故经C过程影印及培养后,可从④培养基中挑取D菌落进行纯化培养,D正确。
27. 传统发酵技术是人类利用微生物的智慧结晶,不仅丰富了饮食文化,也为现代发酵工业奠定了基础。相关叙述错误的是( )
A. 酒精发酵一段时间后,打开瓶盖放出CO2,再拧紧瓶盖
B. 制作酸奶时,可将牛奶巴氏消毒后再接种乳酸菌在恒温箱中进行发酵
C. 泡菜制作过程中,常向水槽中补充水,目的是防止杂菌污染
D. 醋酸菌可在有氧条件下将糖或酒精转化为醋酸和CO2
【答案】ACD
【解析】
【详解】A、酒精发酵依赖酵母菌的无氧呼吸,若打开瓶盖释放CO₂,会使杂菌和氧气进入发酵瓶,杂菌会污染发酵液,氧气会抑制酵母菌的无氧呼吸,正确操作应为拧松瓶盖放气,A错误;
B、制作酸奶时,对牛奶进行巴氏消毒可杀死杂菌且不会破坏牛奶的营养成分,之后接种乳酸菌,在恒温箱中进行厌氧发酵即可产生乳酸制成酸奶,B正确;
C、泡菜制作时向水槽补水的主要目的是营造坛内的无氧环境,满足乳酸菌厌氧代谢的需求,不是主要为了防止杂菌污染,C错误;
D、醋酸菌是严格好氧菌,其代谢分两种情况: 氧气、糖源充足时:可将糖分解为醋酸、CO2和水,有CO2生成;氧气充足、缺少糖源时:可将酒精转化为醋酸和水,此过程无CO2生成,D错误。
28. 科研人员研究某种红豆杉的细胞悬浮培养和原生质体培养方式对合成紫杉醇的影响,甲组为细胞悬浮培养,乙组为原生质体的液体静置培养,丙组为琼脂糖包埋后的原生质体悬浮培养。三组的培养基相同,其中乙、丙两组另加细胞壁合成抑制剂等,结果如图所示。下列叙述错误的是( )
A. 比较甲和丙,丙组的培养方式有利于原生质体的增殖,从而提高紫杉醇总产量
B. 比较乙和丙,丙组的培养方式有利于应用到发酵罐进行紫杉醇的生产
C. 丙组中琼脂糖凝胶的作用是持续为原生质体供应碳源
D. 上述实验表明细胞壁完整有助于紫杉醇的合成与积累
【答案】ACD
【解析】
【详解】A、题干体现的是对紫杉醇含量的影响,没有体现对细胞增殖的影响,A错误;
B、丙组的胞外紫杉醇浓度比乙组高,这意味着丙组的培养方式能更多地产生可提取的紫杉醇,有利于用发酵罐进行紫杉醇的生产,B正确;
C、琼脂糖的作用是为细胞提供支撑和固定,它不能为细胞提供碳源,C错误;
D、甲组细胞有细胞壁,不过从紫杉醇合成量来看,甲组低于乙组和丙组,D错误。
29. 近年来,亚洲黑熊数量骤减,为此科研人员期望通过如图所示方法拯救亚洲黑熊,据此分析,以下说法错误的是( )
A. 野生亚洲黑熊C的精子获能是指获得能量
B. 目前过程②普遍使用的去除细胞核的方法是梯度离心法
C. D受体雌性必须和亚洲黑熊A进行同期发情处理
D. 上述保护过程是拯救亚洲黑熊最有效的措施和方法
【答案】ABD
【解析】
【详解】A、精子获能是获得受精能力,不是获得能量,A错误;
B、目前过程②普遍使用的去除细胞核的方法是显微操作法,B错误;
C、D受体雌性必须和亚洲黑熊A进行同期发情处理,目的是使体内的生理环境保持一致,提高胚胎的存活率,C正确;
D、拯救亚洲黑最有效的措施是就地保护,D错误。
30. 微生物DNA分子中腺嘌呤会被甲基化酶修饰,腺嘌呤的甲基化会影响不同限制酶的切割情况,下表是腺嘌呤甲基化前后某些限制酶切割的情况。下列叙述错误的是( )
A. DNA腺嘌呤甲基化可能导致限制酶切割的特异性降低
B. 限制酶Cla Ⅰ所识别的酶切位点,也能被限制酶Taq Ⅰ识别并切割
C. 用表格中四种限制酶分别处理同一DNA片段,甲基化后可被切割的位点总数,不一定比甲基化前少
D. 限制酶切割的特异性由其识别的碱基序列决定,与碱基修饰无关
【答案】BD
【解析】
【详解】A、DNA腺嘌呤的甲基化属于表观遗传修饰,腺嘌呤甲基化会改变限制酶的切割结果,因而可能导致限制酶切割的特异性降低,A正确;
B、限制酶ClaⅠ的识别序列为5'-ATCGAT-3',该序列中包含TaqⅠ的识别序列5'-TCGA-3',因此,正常情况下,限制酶Cla Ⅰ所识别的酶切位点,也能被限制酶Taq Ⅰ识别并切割,但甲基化之后可能不会被Taq Ⅰ切割,B错误;
C、若处理的DNA片段仅含DpnⅠ的识别位点,甲基化前DpnⅠ无法切割,甲基化后可正常切割,此时甲基化后可被切割的位点总数多于甲基化前,因此总数不一定比甲基化前少,C正确;
D、由表格可知,TaqⅠ、DpnⅠ、ClaⅠ对相同碱基序列的切割情况随腺嘌呤甲基化发生改变,说明限制酶切割的特异性不仅和识别的碱基序列有关,也与碱基修饰有关,D错误。
三、非选择题:本题共5题,共55分。
31. ε-聚赖氨酸(ε-PL)对细菌、酵母菌和霉菌等微生物具有广谱抗菌能力,是一种优良的天然食品防腐剂。为从土壤中筛选出高产ε-PL的菌株(好氧菌),科研人员进行了如图所示的实验,ε-PL可使培养基中的亚甲蓝褪色,形成透明圈。请回答下列问题:
(1)甲培养基的配方为:甘油10g、酵母膏(富含氨基酸、核苷酸等)0.1g、MgSO4·7H2O0.25g、(NH4)2SO40.66g、H2O1000mL,其中可作为微生物碳源的物质包括___________,与甲培养基相比,乙培养基需添加的物质有_________________________________(任答一点)
(2)过程Ⅰ使用的接种工具为_________________,使用前该工具的灭菌方法为________________。
(3)过程Ⅲ接种时,应挑选______________号菌落。实验发现,用丁培养基振荡培养比静置培养微生物的生长速度快,其原因可能是_____________________________________________________________。
(4)为检测上述收集到的ε-PL对不同种类微生物的抑制能力,研究人员将不同菌种分别涂布于某培养基表面,再将浸有不同浓度ε-PL的圆形滤纸片置于平板培养基表面,培养后测量清晰区的宽度(单位:mm),得到如下表所示结果。
注:“+”表示无清晰区,“-”表示未进行实验。
①结果显示ε-PL对__________的抑制作用最强,且ε-PL对四种微生物的抑制效果与浓度成_____________(正相关/负相关)。
②为使结果更具说服力,还应增加一组对照实验:培养基上放置________________________。
【答案】(1) ①. 甘油和酵母膏 ②. 琼脂、亚甲蓝
(2) ①. 涂布器 ②. 灼烧灭菌法
(3) ①. ① ②. 振荡培养可以增加培养液的溶解氧,使菌体与营养物质充分接触
(4) ①. 酿酒酵母 ②. 正相关 ③. 未浸有ε-PL的圆纸片,以检验是否有杂菌污染或培养基是否灭菌彻底
【解析】
【小问1详解】
根据甲培养基的配方可知,其中可作为微生物碳源的有甘油和酵母膏,二者均可提供碳源。甲培养基为液体培养基,与甲培养基相比,乙培养基为固体培养基,可筛选高产ε-PL的菌株,需添加的物质有琼脂、亚甲蓝。
【小问2详解】
根据乙培养基中的培养结果可知,过程I采用的接种方法是稀释涂布平板法,因而使用的接种工具为涂布器,即图中的B,该接种工具的灭菌方法为灼烧灭菌法。
【小问3详解】
过程Ⅲ接种时,应挑选①号菌落,因为该菌落周围有透明圈出现,且透明圈与菌落的直径比值大。过程Ⅲ、Ⅳ接种培养的目的是分离、纯化目的菌。实验发现,用丁培养基振荡培养比静置培养微生物的生长速度快,振荡培养可以增加培养液的溶解氧,使菌体与营养物质充分接触。
【小问4详解】
①表中结果显示,不同浓度的ɛ-PL处理下,酿酒酵母清晰区的宽度最大,说明ɛ-PL对酿酒酵母的抑制作用最强,表中数据显示ɛ-PL对四种微生物的抑制效果均是随浓度增加,抑制作用增强,因此抑制效果与浓度呈正相关。
②为使结果更具说服力,还应增加空白对照组,培养基上放置未浸有ε-PL的圆纸片,以检验是否有杂菌污染或培养基是否灭菌彻底。
32. Ⅰ.狼爪瓦松是一种具有观赏价值的野生花卉,其生产的黄酮类化合物可入药。狼爪瓦松野生资源有限,难以满足市场化需求。因此,目前一般通过植物细胞工程手段进行培养,具体过程如图所示,其中的数字序号代表处理或生理过程,请回答下列问题:
(1)启动②③的关键激素是_____________________。经过⑥生产黄酮类化合物利用了____________技术。
(2)①选择幼嫩的叶用于接种的原因是_______________________________________________。
Ⅱ.青蒿素是从青蒿中提取分离得到的一种化合物,青蒿素及其衍生物是新型抗疟药,具有高效、快速、低毒、安全的特点。下图是与合成青蒿素有关的生理过程,实线方框内的生理过程发生于青蒿细胞内,虚线方框内的生理过程发生于酵母细胞内。请回答下列问题:
(3)青蒿素是植物的_________________代谢产物(填“初生”或“次生”)。
(4)利用植物细胞工程快速大量生产青蒿素,可将外植体培养至愈伤组织阶段,原因是_________。若此时用射线或化学物质进行诱变,___________(填“不一定”或“一定”)会得到青蒿素高产突变体。
(5)根据图示代谢过程,科学家培育能产生青蒿素的酵母细胞过程中,需要向酵母细胞中导入________________________。实验发现,导入酵母细胞的基因可以正常表达,但青蒿素合成的量很少,据图分析,原因可能是_____________________________________________________________。
【答案】(1) ①. 生长素和细胞分裂素 ②. 植物细胞培养
(2)分裂能力强,分化程度低(或更易诱导形成愈伤组织)
(3)次生 (4) ①. 愈伤组织的细胞分裂快,代谢旺盛 ②. 不一定
(5) ①. ADS酶基因 ②. 酵母细胞中多数FPP用于合成固醇
【解析】
【小问1详解】
在植物组织培养中,生长素用于诱导细胞的分裂和根的分化,细胞分裂素的主要作用是促进组织细胞的分裂或从愈伤组织和器官上分化出不定芽,所以启动②脱分化和③再分化的关键激素是生长素和细胞分裂素。经过⑥生产黄酮类化合物利用了植物细胞培养技术,利用了愈伤组织细胞代谢快的特点。
【小问2详解】
幼嫩的叶有丝分裂旺盛,细胞分裂能力强,分化程度低,有利于植物组织培养,因此①选择幼嫩的叶用于接种。
【小问3详解】
青蒿素是植物生长到一定阶段之后才产生的,不是植物的必需物质,为次生代谢产物。
【小问4详解】
利用植物细胞工程快速大量生产青蒿素,可将外植体脱分化后形成愈伤组织,利用愈伤组织的细胞分裂快,代谢旺盛的特点可在液体培养基中大量增殖,可获得大量细胞代谢产物;若此时使用射线或化学物质进行诱变,会提高突变的频率,但由于基因突变具有不定向性,因而不一定会得到青蒿素高产突变体。
【小问5详解】
由图可知,酵母细胞能合成FPP合成酶,但不能合成ADS酶,即酵母细胞缺乏ADS酶基因,因此培育能产生青蒿素的酵母细胞过程中需要向酵母细胞中导入图中的ADS酶基因。实验发现将ADS酶基因导入酵母细胞后可以正常表达,但青蒿素合成的量很少,据图分析可推测,酵母细胞中多数FPP用于合成固醇,因而导致青蒿素合成量减少,因而可设法降低固醇的合成来提高青蒿素的产量。
33. 紫杉醇是一种从红豆杉树皮中分离提纯的天然抗癌药物。为了快速检测紫杉醇,研究人员利用细胞工程技术制备了抗紫杉醇单克隆抗体,制备过程如图所示。回答下列问题:
(1)抗紫杉醇单克隆抗体的获得涉及到动物细胞培养与动物细胞融合,这两项技术的原理是________。
(2)过程①除了用PEG融合法或电融合法,还可用______诱导细胞融合。若不存在三个或以上细胞融合的情况,在诱导融合完成后,培养液中应存在______种不同类型的细胞。
(3)过程②为了筛选杂交瘤细胞,需要用到HAT培养基,其中含有次黄嘌呤(H)、氨基蝶呤(A)和胸腺嘧啶核苷(T)3种关键成分。已知正常细胞可通过从头合成途径(D途径)合成核苷酸,但这条途径会被A阻断,而另一条补救合成途径(S途径)不会被A阻断,但需要HGPRT基因编码的酶。为了保证只有杂交瘤细胞能在HAT培养基中增殖,若用HGPRT+表示有HGPRT基因,HGPRT﹣表示缺少HGPRT基因,应选用基因型为______的骨髓瘤细胞,杂交瘤细胞能在HAT培养基中增殖的原因是_________。
(4)某公司开发出如图1所示的紫杉醇快速检测试纸,将待测样品滴在左侧的样品垫上,经过胶体金标记的抗体1(大量聚集会显示红色)随着溶液向右移动。检测线(T线)和质控线(C线)分别有固定在试纸上的抗体2和抗体3,T线判断是否存在紫杉醇,C线判断抗体是否失效,据此推断试纸中识别相同抗原的抗体为__________,图2的_______结果能较准确地判断样品中存在紫杉醇。
【答案】(1)细胞增殖、细胞膜具有(一定的)流动性
(2) ①. 灭活病毒 ②. 5##五
(3) ①. HGPRT-(或HGPRT-HGPRT-) ②. 选用基因型为HGPRT+的小鼠提取B淋巴细胞,杂交瘤细胞拥有HGPRT+基因,利用补救合成(S)途径合成核苷酸用于DNA复制
(4) ①. 抗体1和抗体2 ②. 甲
【解析】
【分析】单克隆抗体制备流程:先给小鼠注射特定抗原使之发生免疫反应,之后从小鼠脾脏中获取已经免疫的B淋巴细胞;诱导B细胞和骨髓瘤细胞融合,利用选择培养基筛选出杂交瘤细胞;进行克隆化培养和抗体检测,筛选出能产生特定抗体的杂交瘤细胞;用培养基培养和注入小鼠腹腔中培养;最后从培养液或小鼠腹水中获取单克隆抗体。
【小问1详解】
动物细胞培养的原理是细胞增殖,动物细胞融合的原理是细胞膜具有(一定的)流动性。
【小问2详解】
诱导动物细胞融合的方法有PEG融合法、电融合法和灭活病毒。若不存在三个或以上细胞融合的情况,即仅考虑细胞两两融合的情况,则存在没有融合的B细胞、骨髓瘤细胞、B细胞两两融合,骨髓瘤细胞两两融合,B细胞和骨髓瘤细胞融合,共5种细胞。
【小问3详解】
B细胞不能无限增殖,骨髓瘤细胞可以无限增殖,根据题干信息“正常细胞可通过从头合成途径(D途径)合成核苷酸,但这条途径会被A阻断,而另一条补救合成途径(S途径)不会被A阻断,但需要HGPRT基因编码的酶”,所以为选择处杂交瘤细胞,需要选择基因型为HGPRT-的骨髓瘤细胞,该细胞在有A的条件下,D途径被阻断,由于缺乏HGPRT基因编码的酶,所以不能通过S途径增殖,杂交瘤细胞选用基因型为HGPRT+的小鼠提取B淋巴细胞,杂交瘤细胞拥有HGPRT+基因,利用补救合成(S)途径合成核苷酸用于DNA复制,所以可以增殖。
【小问4详解】
紫杉醇快速检测试纸中抗体1和抗体2都是特异性和紫杉醇结合,抗体3是可以和抗体1特异性结合的抗体,所以试纸中识别相同抗原的抗体为抗体1和抗体2,如果含有紫杉醇,抗体1和紫杉醇结合移动至T线,T线中的抗体2会结合紫杉醇,会出现红色,所以在T线会出现红色,剩余的抗体移动至C线,抗体3和抗体1结合,出现红色,所以C线和T线都会出现红色。
图2的甲结果能较准确地判断样品中存在紫杉醇。
34. 我国全面二孩政策已于2016年1月1日起正式实施。十二年前,产妇朱女士利用试管婴儿技术,成功生下一个男孩。2016年3月,朱女士决定生育第二个孩子,医院找到当年为她冷冻的“胚胎”,经过检胎等程序,朱女士已成功怀孕。冷冻12年后复苏、植入,该“冻龄”宝宝将有望成为国内最“老”的宝宝。请回答以下相关问题:
(1)由于女性的自然周期产生的卵子太少,在取卵前通常需要注射____________。在体外受精前,医生借助工具用吸卵针从朱女士卵巢中吸取卵母细胞;随后将取出的卵母细胞置于与___________中相似的环境,让它进一步发育成熟。卵母细胞必须培养到__________期才能与精子结合。
(2)受精卵形成早期胚胎的主要历程为:受精卵→桑葚胚→囊胚→____________,囊胚进一步扩大,透明带破裂,胚胎从中伸展出来,这一过程叫作____________。
(3)妊娠期糖尿病会引起母亲胎盘屏障增大,胎儿多出现巨大儿。为探究发病机理,某科研小组以人绒毛膜癌细胞(BeW细胞)为材料进行实验。胎盘屏障由细胞滋养层细胞及融合后形成的合体滋养层细胞共同构成,合体滋养层细胞不再具有细胞增殖活力,因此可用细胞增殖活力表示细胞融合程度的高低。为构建滋养层细胞融合模型,使用不同浓度的福斯高林(F)处理,实验结果如下图。
据图可知,F浓度为___________μM时细胞融合率最高,依据是_________________________________。
【答案】(1) ①. 促性腺激素 ②. 输卵管 ③. 减数第二次分裂中(MⅡ中)
(2) ①. 原肠胚 ②. 孵化
(3) ①. 200 ②. 合体滋养层细胞不再具有细胞增殖活力,因此细胞增殖活力越低,说明细胞融合程度越高;图中200μM 组的细胞增殖活力最低,说明细胞融合率最高
【解析】
【小问1详解】
为了促进超数排卵,通常在取卵前注射促性腺激素。在体外受精前,可借助超声波探测仪等工具用吸卵针从朱女士卵巢中吸取卵母细胞;卵子形成的减数第二次分裂过程是在输卵管中进行的,因此要将取出的卵母细胞置于与输卵管中相似的环境,让它进一步发育成熟。用于体外受精所采集的卵母细胞必须培养到减数第二次分裂中(MⅡ中)期才能与精子进行受精。
【小问2详解】
受精卵形成早期胚胎的主要历程为:受精卵→桑葚胚→囊胚→原肠胚。 囊胚进一步扩大,透明带破裂,胚胎从中伸展出来,这一过程叫作孵化。
【小问3详解】
由图可知,F浓度为200μM时细胞融合率最高,依据是合体滋养层细胞不再具有细胞增殖活力,因此细胞增殖活力越低,说明细胞融合程度越高;图中 200 μM 组的细胞增殖活力最低,说明细胞融合率最高。
35. 2018年《细胞》期刊报道,中国科学家率先成功地应用体细胞对非人灵长类动物进行克隆,获得两只克隆猴——“中中”和“华华”。克隆猴的成功培育标志着我国非人灵长类疾病动物模型的研究处于国际领先水平。请回答下列有关问题。
(1)成纤维细胞培养一般使用___________(填“固体”或“液体”)培养基,除了细胞所需要的营养物质外通常还需要添加____________等一些天然成分。动物细胞培养所需气体主要是O2和CO2,CO2的作用是_________________________________。
(2)在培养过程中发现贴壁细胞有接触抑制现象,这时需要对细胞进行分瓶培养,请简要写出分瓶培养的操作过程:_________________________________。
(3)卵母细胞去核是指去除____________复合物。研究人员在将成纤维细胞注入去核的卵母细胞后,用灭活的仙台病毒进行了短暂的处理。在此过程中,灭活的仙台病毒所起的作用是_________________________________。
(4)科研人员发现对于灵长类动物的体细胞来说,单靠核移植本身并不足以使重构胚顺利发育成存活个体,还需要对供体细胞核进行表观遗传修饰才能开启细胞核的全能性。研究表明染色体组蛋白动态可逆地被修饰酶所改变,控制着基因的表达(如图所示)。
注:H3K9代表染色体组蛋白H3第9位氨基酸赖氨酸残基,ac代表乙酰化,me3代表甲基化。
①据图分析,H3K9_____________有利于细胞核全能性表达性基因恢复表达,从而显著提高重构胚的发育率。
A.乙酰化和甲基化 B.乙酰化和去甲基化
C.去乙酰化和甲基化 D.去乙酰化和去甲基化
②科研人员通过设计实验验证以上观点。请根据实验结果填写出表格中各组的实验处理方法。
(注:在图表相应横线填写所选试剂的选项)
可供选择的注入重构胚的试剂:a.组蛋白去甲基化酶的mRNA b.组蛋白甲基化酶的mRNA c.组蛋白去乙酰化酶抑制剂 d.生理盐水
实验结果:分别检测各组的胚胎发育率,结果为:丙组>甲组=乙组>丁组
【答案】(1) ①. 液体 ②. 血清 ③. 维持培养液的pH
(2)贴壁细胞重新用胰蛋白酶等处理,使之分散成单个细胞,然后再用离心法收集。之后将收集的细胞制成细胞悬液,分瓶培养
(3) ①. 纺锤体-染色体 ②. 诱导细胞融合
(4) ①. B ②. 组蛋白去甲基化酶的mRNA ③. 组蛋白去乙酰化酶抑制剂和组蛋白去甲基化酶的mRNA
【解析】
【小问1详解】
动物细胞一般用液体培养基进行培养;为了更好地促进动物细胞的生长,一般需要加入血清等天然成分;CO2的作用是维持培养液的pH(通常培养箱中CO2浓度为5%,可与培养基中的缓冲体系共同维持pH 稳定。
【小问2详解】
贴壁细胞有接触抑制现象,重新用胰蛋白酶等处理,使之分散成单个细胞,然后再用离心法收集。之后将收集的细胞制成细胞悬液,分瓶培养。
【小问3详解】
卵母细胞去核是指去除减数第二次分裂中期的纺锤体-染色体复合物(去核时去除的是卵母细胞的核,即纺锤体-染色体复合物,保留细胞质)。灭活的仙台病毒可以诱导细胞融合,促进核移植的成功。
【小问4详解】
①组蛋白乙酰化可以使得染色体中的DNA和蛋白质分开,有利于基因表达,甲基化使得启动部位无法与RNA聚合酶结合,因此去甲基化有利于基因表达,H3K9乙酰化和去甲基化有利于细胞核全能性基因恢复表达,B正确,ACD错误。
②根据各组结果,胚胎发育率:丙组>甲组=乙组>丁组,因此乙组应该加的是组蛋白去甲基化酶的mRNA,与甲组相同;而丙组胚胎发育最好,应该是加的是组蛋白去乙酰化酶抑制剂和组蛋白去甲基化酶的mRNA,最有利于基因表达。培养条件
接种干重/(g·L-1)
收获干重/(g·L-1)
紫杉醇含量/%
光照
4.33
9.13
0.0070
黑暗
4.38
12.10
0.0164
限制酶
识别序列
甲基化前
甲基化后
Taq Ⅰ
5′-T↓CGA-3′
切割
不切割
Dpn Ⅰ
5′-GA↓TC-3′
不切割
切割
Cla Ⅰ
5′-AT↓CGAT-3′
切割
不切割
BamH I
5′-G↓GATCC-3′
切割
切割
ε-PL浓度/mg·L-1
20
30
40
50
60
70
大肠杆菌
+
+
7.2
10.8
11.6
13.3
沙门氏菌
+
+
6.5
9.2
10.9
13.0
酿酒酵母
7.2
9.1
12.6
13.4
14.8
-
红曲霉
+
+
+
+
5.1
6.3
分组
注入重构胚的试剂
甲
组蛋白去乙酰化酶抑制剂
乙
_________________________________
丙
_________________________________
丁
生理盐水
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