2023届高考生物二轮复习考前热点主题融会贯通训练(二)生物界的“老前辈”——细菌作业含答案

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考前热点主题融会贯通训练(二)　生物界的“老前辈”——细菌　　　　　 考什么——关联知识·一网尽览　 怎么考——考点考法·权威预测　 一、选择题1．结核杆菌是能在人体细胞内增殖的寄生菌，下列说法正确的是(　 )A．结核杆菌细胞和人体细胞(除成熟的红细胞)都有细胞膜、细胞质和细胞核等结构B．结核杆菌和人体细胞主要的遗传物都是DNA，体现了生物的统一性C．结核杆菌利用人体细胞的核糖体合成蛋白质D．结核杆菌和人体细胞都可以通过基因突变为进化提供原材料解析：选D　结核杆菌属于原核生物，其细胞中无细胞核，A错误；结核杆菌和人体细胞的遗传物都是DNA，体现了生物的统一性，B错误；结核杆菌含有核糖体，因此其利用自身的核糖体合成蛋白质，C错误；结核杆菌和人体细胞都可以通过基因突变为生物的进化提供原材料，D正确。2．下列有关大肠杆菌的叙述，正确的是(　 )A．大肠杆菌拟核的DNA中有控制性状的基因B．大肠杆菌中DNA分子数目与基因数目相同C．在普通光学显微镜下能观察到大肠杆菌的核糖体D．大肠杆菌分泌的蛋白，需要经过内质网加工解析：选A　大肠杆菌拟核的DNA中有控制性状的基因，可以控制相关蛋白质的合成，A正确；每个DNA中含有多个基因，故大肠杆菌中DNA分子数目小于基因数目，B错误；核糖体属于亚显微结构，在普通光学显微镜下不能观察到大肠杆菌的核糖体，C错误；大肠杆菌属于原核生物，无内质网，D错误。3．关于酵母菌和乳酸菌的叙述，错误的是(　 )A．酵母菌和乳酸菌都能进行无氧呼吸B．酵母菌有线粒体，而乳酸菌无线粒体C．酵母菌具有细胞核，而乳酸菌具有拟核D．溶菌酶能破坏酵母菌和乳酸菌的细胞壁解析：选D　酵母菌既能进行有氧呼吸，也能进行无氧呼吸，乳酸菌只能进行无氧呼吸，A正确；酵母菌属于真核生物，其细胞中含有线粒体，而乳酸菌属于原核生物，其细胞中不含线粒体，B正确；酵母菌属于真核生物，其细胞中具有细胞核，而乳酸菌属于原核生物，其细胞中具有拟核，C正确；溶菌酶能破坏乳酸菌的细胞壁，但不能破坏酵母菌的细胞壁，D错误。4．下列关于黑藻、蓝藻、根尖分生区细胞以及叶肉细胞基本共性的描述中，正确的是(　 )A．均具有将CO2转变成为有机物的能力B．均存在ATP与ADP相互转化的能量供应机制C．遗传信息均储存在脱氧核糖核苷酸分子中D．均有以磷脂双分子层作为基本支架的生物膜系统解析：选B　根尖分生区细胞不能进行光合作用，不具有将CO2转变成为有机物的能力，A错误；ATP与ADP相互转化的能量供应机制存在于所有细胞中，B正确；细胞类生物的遗传物质都是DNA，因此遗传信息均储存在脱氧核糖核酸分子中，C错误；蓝藻属于原核生物，其细胞中只有细胞膜一种生物膜，因此其不含生物膜系统，D错误。5．下列有关生物的结构和功能的叙述，正确的是(　 )A．大肠杆菌、青霉菌的遗传物质主要存在于细胞的拟核中B．蓝藻中的核糖体一部分游离于细胞质基质中，一部分附着在内质网上C．小麦细胞的边界是细胞壁，放在清水中不易涨破D．乳酸菌和果蝇均以DNA为遗传物质解析：选D　青霉菌属于真核生物，其遗传物质主要存在于细胞核中，A错误；蓝藻属于原核生物，其细胞中不含内质网，B错误；细胞壁具有全透性，不能成为细胞的边界，细胞的边界是细胞膜，C错误；乳酸菌属于原核生物，果蝇属于真核生物，原核细胞和真核细胞的遗传物质都是DNA，D正确。6．科学家从矿区硫化矿酸性坑水中分离出一种嗜酸细菌，该菌在有机物充足时，可利用现成的有机物生长，在缺乏有机物时，可利用单质硫氧化产生的能量将CO2固定成自身的有机物，下列说法正确的是(　 )A．该细菌吸收现成有机物的过程需要线粒体提供能量B．在富含有机物的酸性废水中该菌属于生态系统中的分解者C．该细菌能将CO2转化为有机物是由于细胞中含有某些光合色素D．矿区中的化学诱变因子可导致该菌发生基因突变或染色体变异解析：选B　细菌属于原核生物，没有线粒体；该菌在有机物充足时，可利用现成的有机物生长，属于生态系统中的分解者；该细菌利用单质硫氧化产生的能量将CO2固定成自身的有机物，其体内没有光合色素；细菌没有染色体，其细胞中不会发生染色体变异。7．下列关于大肠杆菌和酵母菌的叙述，正确的是(　 )A．大肠杆菌属于单细胞生物，酵母菌属于多细胞生物B．大肠杆菌细胞和酵母菌细胞中的遗传物质都主要分布于染色体上C．两者的细胞都有细胞壁，细胞壁是控制物质进出的边界D．将两者置于含3H标记的氨基酸培养基中进行培养，在它们的核糖体上都可以检测到3H解析：选D　酵母菌属于单细胞真菌，A错误；大肠杆菌属于原核细胞，原核细胞无染色体，B错误；细胞的边界是细胞膜，可以控制物质进出，细胞壁具有全透性，C错误；氨基酸(元素组成是C、H、O、N等)是蛋白质的基本组成单位，核糖体是蛋白质的合成场所，故将两者置于含3H标记的氨基酸培养基中进行培养，在它们的核糖体上都可以检测到3H，D正确。8．在没有光线和氧气、水温高达60 ℃的废水沟中发现了渣腐稀有杆菌，这种细菌能够直接吸收酿造厂周围污水中放射性物质的能量，所需C均来自水中CO2。下列关于渣腐稀有杆菌的叙述，正确的是(　 )A．渣腐稀有杆菌没有中心体，有丝分裂时不会形成星射线B．渣腐稀有杆菌与硝化细菌的代谢类型均为化能自养厌氧型C．与常温环境中的细菌相比，其DNA中鸟嘌呤和胞嘧啶的含量更高D．渣腐稀有杆菌的生命活动所需能量均由无氧呼吸提供解析：选C　渣腐稀有杆菌属于细菌，为原核生物，没有中心体，其细胞分裂方式是二分裂而非有丝分裂，A错误；渣腐稀有杆菌是在没有氧气的条件下发现的，且所需C均来自水中CO2，故渣腐稀有杆菌属于自养厌氧型，而硝化细菌的代谢类型是自养需氧型，B错误；由于G(鸟嘌呤)和C(胞嘧啶)之间有3个氢键，而A和T之间有2个氢键，氢键数目越多，稳定性越强，渣腐稀有杆菌可在水温高达60 ℃的废水沟中生存，因此其鸟嘌呤和胞嘧啶的含量更高，C正确；渣腐稀有杆菌能够直接吸收酿造厂周围污水中放射性物质的能量，故其生命活动所需能量不只是由无氧呼吸提供，D错误。9．琥珀酸脱氢酶(SDH)是一种分布在线粒体内膜上的呼吸酶。啶酰菌胺是一种常用的琥珀酸脱氢酶抑制剂(SDHIs)，能抑制SDH的活性，干扰呼吸作用。下列叙述正确的是(　 )A．啶酰菌胺能抑制真菌的无氧呼吸B．啶酰菌胺会破坏SDH的空间结构C．细胞外的SDHIs需穿过6层磷脂分子才能到达作用部位D．使用SDHIs后，细菌细胞的生长繁殖受抑制解析：选C　啶酰菌胺是一种SDHIs，能抑制SDH的活性，SDH分布在线粒体内膜上，可知其在有氧呼吸第三阶段发挥作用，故啶酰菌胺不会影响无氧呼吸，也不会影响无线粒体的细菌细胞的生长繁殖，A、D错误；啶酰菌胺的作用机制是抑制SDH的活性，而不是使其丧失活性，因此不会破坏SDH的空间结构，B错误；SDHIs的作用部位是线粒体内膜，细胞外的SDHIs要穿过细胞膜、线粒体外膜、线粒体内膜才能到达作用部位，共6层磷脂分子，C正确。10．每个细菌内的ATP含量基本相同。可利用如图原理来检测样品中细菌数量。下列相关叙述错误的是(　 )荧光素＋ATP＋O2氧化荧光素＋AMP＋PPi＋H2O＋荧光A．检测前需要破坏细胞膜以释放ATPB．ATP水解释放的能量部分转化成光能C．检测试剂中应含有荧光素酶和ATPD．荧光强度与样品中细菌数量呈正相关解析：选C　由于需要将细菌中的ATP释放到体外，以便发生题中所述的反应，故检测前需要破坏细菌的细胞膜以释放ATP，A正确；由题中所示原理可知，该反应中ATP水解释放的能量部分转化为了荧光的光能，B正确；该原理就是根据荧光的强弱来判断ATP的多少，从而判断细菌数量，故检测试剂中不能含有ATP，否则影响对细菌数量的测定，C错误；荧光越强，说明ATP含量越高，从而说明细菌数量越高，故荧光强度与细菌数量呈正相关，D正确。11．ABC超家族是一类广泛分布于从细菌到人类各种生物中的ATP驱动型转运蛋白，他们能将天然毒物和代谢废物排出胞外。癌症患者在治疗一段时间后，ABC超家族中的ABC转运蛋白可在多种肿瘤细胞中出现过高表达，抗癌药物被其泵出胞外，从而使患者出现耐药的状况。下列说法正确的是(　 )A．ABC超家族合成和发挥作用时不一定需要线粒体的参与B．ABC超家族将抗癌药物运出细胞的运输方式为胞吐C．ABC转运蛋白在肿瘤细胞中过高表达的原因是抗癌药诱发ABC转运蛋白基因突变D．患者肿瘤细胞中的ABC转运蛋白基因可以边转录边翻译来实现高效表达解析：选A　ABC转运蛋白是一类消耗ATP的运输蛋白，可以在原核细胞中合成和发挥作用，因此其合成和发挥作用不一定需要线粒体的参与，A正确；ABC转运蛋白是一类消耗ATP的转运蛋白，因此将抗癌药物运出细胞的运输方式为主动运输，B错误；ABC转运蛋白在肿瘤细胞中过高表达的原因是抗癌药可促进ABC基因的表达，C错误；肿瘤细胞是真核细胞，ABC转运蛋白基因在肿瘤细胞中的转录和翻译不是同时进行的，D错误。12．实验甲：绿色叶片放在暗处几小时，然后将叶片一半遮光，一半曝光，一段时间后，用碘蒸气处理叶片，结果观察到遮光处也呈蓝色。实验乙：用32P标记的T2噬菌体侵染未标记的大肠杆菌，经保温后，再搅拌、离心，结果发现上清液中也有少量的放射性。下列对这两个实验结果的有关分析，错误的是(　 )A．实验甲中叶片可能在暗处放置时间过短，淀粉未耗尽B．实验甲中叶片可能光照时间过长，淀粉发生了转移C．实验乙中可能搅拌不充分，部分噬菌体进入上清液中D．实验乙中可能保温时间过短，部分噬菌体尚未侵染细菌解析：选C　实验甲中，遮光和曝光侧均出现蓝色，说明叶片两侧都有淀粉，可能是叶片在暗处放置时间过短，淀粉未耗尽，也可能是光照时间过长，淀粉从曝光一侧转移到遮光一侧，A、B正确。实验乙中上清液中也有少量的放射性，可能是因为保温时间过短，一部分噬菌体尚未侵染大肠杆菌，也可能是保温时间过长，大肠杆菌被裂解，子代噬菌体从大肠杆菌中释放出来，出现在上清液中；若搅拌不充分，则会导致吸附在大肠杆菌表面的蛋白质外壳(不含32P)不能脱离下来，出现在沉淀物中，与结果无关，C错误，D正确。13．细菌细胞中一个基因发生突变后，使mRNA中段增加了连续的三个碱基AAG(终止密码子有UGA、UAG、UAA)。据此推测，下列叙述正确的是(　 )A．突变后的基因在复制时参与复制的嘧啶脱氧核苷酸的比例减小B．突变后的基因编码的多肽链最多只有两个氨基酸与原多肽链不同C．突变后的基因表达时可能会在mRNA上增加AAG的位置停止翻译D．突变后的基因表达时与密码子UAA对应的tRNA无法携带氨基酸，故而终止翻译解析：选C　基因是DNA分子的一个片段，根据碱基互补配对原则，双链DNA中嘧啶碱基和嘌呤碱基的比例各占1/2，因此突变后的基因在复制时参与复制的嘧啶脱氧核苷酸的比例不改变，A错误；突变后的基因编码的多肽链，与原多肽链相比，有可能刚好只多出一个氨基酸，也可能该位置的两个氨基酸与原多肽链不同，其余氨基酸都相同，但是还有可能出现插入点以后的氨基酸序列完全发生改变甚至提前终止肽链合成等情况，B错误；若AAG刚好插入在原mRNA的碱基U后面，使UAA刚好形成一个终止密码子，就可能使突变后的基因翻译在该位置终止，C正确；细胞中没有与密码子UAA对应的tRNA，D错误。14．滥用抗生素会使人体内细菌形成抗药性。若被细菌感染，则会由于体内细菌能够抵抗各种抗生素而无药可施，下列有关叙述正确的是(　 )A．细菌的变异类型主要是基因突变，变异对细菌都是有害的B．抗生素诱发细菌基因突变，导致产生抗药性基因C．抗生素的选择作用导致细菌抗药性增强D．抗药性基因频率的改变使细菌产生了新的物种解析：选C　细菌为原核生物，可发生的变异主要是基因突变，细菌的变异中存在抗药性强的个体，抗药性强的变异对细菌本身是有利的，A错误；抗药性变异是使用抗生素之前就存在的，基因突变是不定向的，抗生素不能诱发细菌产生抗药性突变，B错误；抗生素的选择作用导致细菌抗药性增强，C正确；基因频率改变意味着生物发生了进化，并不意味着新物种诞生，生殖隔离是新物种形成的标志，D错误。15．研究者利用沙门氏菌感染人体的非免疫细胞，发现在干扰素-γ存在的情况下这些细胞会产生载脂蛋白L3，L3可溶解细菌的细胞膜。下列叙述不正确的是(　 )A．干扰素-γ与L3均属于免疫活性物质B．L3能够识别沙门氏菌细胞表面的某种成分C．在抵御感染的过程中，L3发挥着与抗体相同的作用D．实验表明人体的非免疫细胞也可发挥免疫功能解析：选C　干扰素是由T细胞产生的淋巴因子，属于免疫活性物质；L3可溶解细菌的细胞膜，发挥免疫作用，也属于免疫活性物质，A正确；L3可溶解细菌的细胞膜，说明其能够识别沙门氏菌细胞表面的某种成分，B正确；抗体与抗原特异性结合并使抗原沉降，L3是破坏细菌细胞结构，两者发挥的作用不同，C错误；上述实验说明非免疫细胞产生的L3溶解细菌的细胞膜，发挥了免疫功能，D正确。16．圆褐固氮菌是一种生活在土壤中的自生固氮菌，利用土壤中腐殖质来合成自身的物质。这类细菌能够将空气中的N2转化为NH3。土壤中的硝化细菌可以将NH3转化成HNO3，进而形成硝酸盐。植物利用硝酸盐同化为有机氮，动物以植物为食，同化植物体内的有机氮。根据上述资料分析，判断下列说法正确的是(　 )A．圆褐固氮菌能够固定大气中的氮气，因此是生态系统中的生产者B．硝化细菌利用土壤腐殖质中的有机物来合成自身的有机物C．氮以含氮有机物的形式在食物网中进行传递D．植物利用硝酸盐可以合成自身的蛋白质和淀粉解析：选C　圆褐固氮菌利用的是土壤腐殖质中的有机物，在生态系统中属于分解者，A错误；硝化细菌在生态系统中属于生产者，通过化能合成作用利用无机物合成自身有机物，B错误；氮是以含氮有机物的形式在食物链和食物网中进行传递的，例如捕食者通过捕食获得被捕食者的含氮有机物，C正确；淀粉中只含C、H、O，硝酸盐进入植物体内可用于合成蛋白质等含氮有机物，D错误。17．细菌抵御噬菌体的机理如图所示：当某些细菌第一次被特定的噬菌体感染后，细菌Cas2基因开始表达出Cas2(一种限制酶)，Cas2会随机低效切断入侵的噬菌体DNA，并将切下的DNA片段插入CRISPR位点。当再次遭到同种噬菌体入侵时，细菌转录产生的crRNA便会将另一种限制酶(如Cas9)准确带到入侵者DNA处，并将之切断。下列叙述错误的是(　 )A．Cas2切下1个DNA片段的过程中，可能需破坏4个磷酸二酯键B．Cas9借助crRNA识别外来噬菌体身份最可能是依靠碱基互补配对来实现C．切下的DNA片段插入CRISPR位点后，会随着细菌DNA的复制而复制D．上图中crRNA的模板链最初来源于噬菌体DNA，其翻译的产物是Cas9解析：选D　Cas2切下1个DNA片段的过程中，可能需要切割DNA片段的两侧，而DNA是双链结构，共破坏4个磷酸二酯键，A正确；由图可知：当细菌再次遭到同种噬菌体入侵时，由CRISPR位点转录产生的crRNA便会将另一种限制酶准确带到入侵者DNA处，该过程涉及RNA与DNA的结合，与mRNA与DNA模板链的结合机理类似，遵循碱基互补配对原则，B正确；切下的DNA片段插入CRISPR位点，相当于基因重组，会随着细菌DNA的复制而复制，C正确；对比两图可知，crRNA是由切下的噬菌体DNA片段插入CRISPR位点后转录形成的，其模板链最初来源于噬菌体DNA，但其翻译产物不是Cas9，Cas9是由细菌基因组中Cas9基因转录翻译形成的，D错误。18．下图表示大肠杆菌色氨酸合成过程中基因的转录调节机制，其中阻遏蛋白是由远离色氨酸操纵子的调节基因(trpR)编码的一种蛋白质。下列叙述正确的是(　 )A．trpR与色氨酸操纵子可能位于同一条染色体上B．RNA聚合酶与色氨酸操纵子识别结合的过程遵循碱基互补配对原则C．图中调节机制体现了微生物在利用环境资源和对生存环境适应的灵活性D．色氨酸是色氨酸操纵子经过转录、翻译后的直接产物解析：选C　大肠杆菌是原核生物，其DNA没有和蛋白质形成染色体，A错误；色氨酸操纵子的本质是DNA，RNA聚合酶的本质是蛋白质，没有碱基序列，二者结合不遵循碱基互补配对原则，B错误；色氨酸操纵子的激活与否根据有无色氨酸而定，当有足够的色氨酸时，该操纵子自动关闭；缺乏色氨酸时，操纵子被打开，该负反馈调节机制体现了微生物在利用环境资源和对生存环境适应的灵活性，C正确；色氨酸操纵子负责调控色氨酸的生物合成，色氨酸是由色氨酸基因经过转录、翻译后的产物，D错误。19．科学家提取光合细菌细胞膜上的蛋白质复合物M和真核细胞线粒体内膜上的蛋白质复合物N，与人工脂双层膜构建重组囊泡，进行实验并得出如下表所示结果。下列叙述正确的是(　 )  组别囊泡类型囊泡内溶液pH囊泡外溶液pH囊泡外溶液ATP黑暗光照黑暗光照黑暗光照甲M＋人工脂双层膜不变↓↓↓不变↑↑↑无无乙N＋人工脂双层膜不变不变不变不变无无丙M＋N＋人工脂双层膜不变↓不变↑无有丁人工脂双层膜不变不变不变不变无无注：4组囊泡均置于富含ADP和Pi的溶液中，囊泡内外溶液pH均为7，“↓”和“↑”表示下降和上升，数量表示变化幅度。A．M为H＋载体，运输H＋的能量来自ATPB．M能接受光能，且具有ATP合成酶的功能C．乙组和丙组对比，说明N不能接受光能D．丙组中ATP合成需要的能量最终来自囊泡内H＋的内流解析：选C　只有在光照的条件下，M才能运输H＋，说明运输H＋需要能量，且所需能量来自光能，A错误；M能接受光能，但不具有ATP合成酶的功能，B错误；乙组无论在光照还是黑暗条件下均无ATP的产生，也没有H＋的运输，而丙组在乙组的基础上加入了M，光照条件下就有ATP的产生，说明N不能接受光能，C正确；M能吸收光能并产生H＋的浓度差，提供动力势能，N具有ATP合成酶的作用，在两者的共同作用下，最终产生了ATP，故能量最终来自光能，D错误。20．细菌紫膜质是一种膜蛋白，ATP合成酶能将H＋势能转化为ATP中的化学能。科学家分别将细菌紫膜质和ATP合成酶重组到脂质体(一种由磷脂双分子层组成的人工膜)上，在光照条件下，观察到如图所示的结果。下列叙述不正确的是(　 )A．甲图中H＋跨膜运输的方式是主动运输B．ATP合成酶不能将光能直接转化为ATP中的化学能C．ATP合成酶既具有催化作用也具有运输作用D．破坏跨膜H＋浓度梯度对ATP的合成无影响解析：选D　甲图中在光照条件下，H＋能通过细菌紫膜质逆浓度跨膜运输，则跨膜运输的方式是主动运输，A正确；由题图可知，ATP合成酶能将H＋势能转化为ATP中的化学能，ATP合成酶不能将光能直接转化为ATP中的化学能，B正确；由丙图可知，ATP合成酶既具有催化ATP合成的功能，也具有运输H＋的作用，C正确；由丙图可知，破坏跨膜H＋浓度梯度会抑制ATP的合成，D错误。二、非选择题21．科学家发现牙龈卟啉单胞菌不仅是引起牙周炎的主要病原体，还会侵入大脑，分泌牙龈蛋白酶等有害蛋白，可能诱发阿尔茨海默病。回答下列问题：(1)与牙龈蛋白酶合成有关的细胞器是________。牙龈蛋白酶基本组成单位的结构通式是______________。(2)有研究显示β-淀粉样蛋白在大脑中沉积是阿尔茨海默病的典型特征之一。研究人员将牙龈卟啉单胞菌的牙龈蛋白酶基因敲除，利用健康小鼠进行实验，验证牙龈蛋白酶是引起阿尔茨海默病的主要有害蛋白，其实验思路是________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)广谱抗生素无法根除牙龈卟啉单胞菌，并且可能使该菌产生抗性，结合上述材料分析，治疗阿尔茨海默病的新思路是_________________________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)蛋白酶的化学本质是蛋白质，蛋白质的合成场所是核糖体。蛋白质的基本组成单位是氨基酸，其结构通式见答案。(2)①确定自变量。本题所述实验的目的为验证牙龈蛋白酶是引起阿尔茨海默病的主要有害蛋白，由此可确定该实验的自变量为牙龈蛋白酶的有无，可通过牙龈卟啉单胞菌中牙龈蛋白酶基因是否被敲除来体现。②控制无关变量。题中要求用健康小鼠为材料进行实验，则小鼠的生长状况属于无关变量，应控制其相同，且应选取多只均分为两组。③确定因变量和观测指标。由题干信息“β-淀粉样蛋白在大脑中沉积是阿尔茨海默病的典型特征之一”可知，该实验的观测指标应为大脑中β-淀粉样蛋白的含量。故实验思路为将多只生长状况相同的健康小鼠均分成两组，让一组小鼠大脑感染敲除牙龈蛋白酶基因的牙龈卟啉单胞菌，另一组小鼠大脑感染正常的牙龈卟啉单胞菌。一段时间后，检测两组小鼠大脑中β-淀粉样蛋白的含量。(3)依据题中信息可知，牙龈蛋白酶等有害蛋白能诱发阿尔茨海默病，由此可推测治疗阿尔茨海默病的新思路是研制抑制牙龈蛋白酶等有害蛋白活性的药物。答案：(1)核糖体　CRHH2NCOOH　(2)将多只生长状况相同的健康小鼠平均分成两组，让一组小鼠大脑感染敲除牙龈蛋白酶基因的牙龈卟啉单胞菌，另一组小鼠大脑感染正常的牙龈卟啉单胞菌。一段时间后，检测两组小鼠大脑中β-淀粉样蛋白的含量　(3)研制抑制牙龈蛋白酶等有害蛋白活性的药物(合理即可)22．大肠杆菌是人和动物肠道中的正常寄居菌，可在有氧环境下进行实验室培养。研究人员将某微生物的固碳基因导入大肠杆菌细胞内，使之能产生用于CO2固定和还原的酶；同时将能利用甲酸盐(可再生的储氢物质，具备廉价、易得、无毒、可降解等特性)的非天然酶基因导入大肠杆菌，如图1所示。请回答下列问题：(1)改造后的大肠杆菌可利用培养基中的________来合成直接的能源物质，进而驱动大肠杆菌利用__________为原料合成有机物。(2)由题意可知，改造前的大肠杆菌的呼吸方式为______________________________，可利用如图2所示的实验装置进行验证，操作如下：①设置实验装置甲、乙两套，向甲装置的气球中注入10 mL含大肠杆菌的培养液，扎紧气球；向乙装置的气球中加入等量的含大肠杆菌的培养液，再向气球中充入一定量的__________，扎紧气球。②将两套装置始终置于37 ℃的恒温水浴中，一段时间后记录烧杯中液面变化量。预期结果：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)结合题图信息分析可知，改造后的大肠杆菌可利用甲酸盐合成ATP，进而驱动生物量的合成，故改造后的大肠杆菌可利用培养基中的甲酸盐来合成直接的能源物质。改造后的大肠杆菌合成有机物的碳来自CO2，除了调整大肠杆菌碳源的来源，还对其能量来源进行了改造。(2)由题干“大肠杆菌是人和动物肠道中的正常寄居菌，可在有氧环境下进行实验室培养”结合题图可知，改造前的大肠杆菌的呼吸方式为既能进行有氧呼吸又能进行无氧呼吸。①设置实验装置甲、乙两套，向甲装置的气球中注入10 mL含大肠杆菌的培养液，扎紧气球；向乙装置的气球中加入等量的含大肠杆菌的培养液，再向气球中充入一定量的无菌空气(O2)，扎紧气球；②由于甲组无氧呼吸不吸收O2，但是放出CO2，使气球体积增大，因此液面应该上升，而乙组的大肠杆菌吸收O2同时释放CO2，气球体积应无明显变化，故预期实验结果：将两套装置始终置于37 ℃的恒温水浴中，一段时间后甲装置烧杯内液面上升，乙装置烧杯内液面没有明显变化。答案：(1)甲酸盐　CO2　(2)既能进行有氧呼吸又能进行无氧呼吸　①无菌空气(O2)　②甲装置烧杯内液面上升，乙装置烧杯内液面没有明显变化23．肌萎缩性脊髓侧索硬化症(即渐冻症，ALS)是一种在人类中年时期发病的麻痹性致命遗传病，其病因和发病机制极为复杂，至今未完全阐明。资料显示有5%到10%的患者是因为存在基因突变。图1为某渐冻症家系图，图2为家系图中四个个体的致病基因和正常基因的电泳结果。请回答下列问题：(1)肌萎缩性脊髓侧索硬化症为______遗传病，判断理由是____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)若不考虑突变及其他因素的影响，Ⅰ-1和Ⅰ-2再生出一个“渐冻症”孩子的概率为____。(3)若Ⅰ-2再次怀孕，能检测出胎儿是否携带致病基因的检查手段是进行__________。(4)某科研团队研究发现，ALS的疾病发展与肠道微生物AM菌的数量密切相关。研究人员观察和比较了37名ALS患者及29名健康亲属的肠道菌群和血液、脑脊液样本。他们发现肠道细菌菌株有差异，其中有一种菌株与烟酰胺的产生有关。此外，在这些ALS患者的血液和脑脊液中，烟酰胺水平有所下降。以上论据并不能准确论证实验结论，为此还需要进行的实验是：首先确定________是肠道微生物AM菌的代谢产物；其次，给患ALS的实验动物补充该物质，若__________________则进一步证明实验结论。解析：(1)题干显示，渐冻症病因和发病机制极为复杂，至今未完全阐明。资料显示有5%到10%的患者是因为存在基因突变。且图2电泳图显示Ⅱ-1有两种基因，表现为患病，其余个体皆为一种基因，表现为不患病，说明发生了显性突变，患病基因为显性。(2)不考虑突变及其他因素的影响，Ⅰ-1和Ⅰ-2由于没有致病基因，再生出一个“渐冻症”孩子的概率为0。(3)要检测出是否携带致病基因需要进行基因诊断(DNA分子杂交)。(4)要严谨表明ALS的疾病发展与肠道微生物AM菌的数量密切相关，首先要确定烟酰胺是肠道微生物AM菌的代谢产物，同时确定给患ALS的实验动物补充烟酸胺后，渐冻症症状得到了减轻。答案：(1)显性　电泳图显示Ⅱ-1有两种基因，表现为患病；其余个体皆为一种基因，表现为不患病，说明患病基因为显性　(2)0　(3)基因诊断　(4)烟酰胺　渐冻症症状得到了减轻