精品解析:河南省商丘市睢县高级中学2022-2023学年高二下学期第二次月考(清北班)生物试题(解析版)
展开睢县高级中学2022—2023学年下学期高二清北班月考
生物试卷
一、选择题:本题共25小题,每小题2分,共50分。在每题给出的四个选项中,只有项是符合题目要求的。
1. 发酵制氢技术是我国为早日实现“碳中和”开发的新能源技术之。传统农业中,水稻、小麦的秸秆常被焚烧,既产生浓烟污染环境,又增加了CO2排放,研究团队将秸秆制成发酵液培养某种细菌,进行发酵制氢。下列说法错误的是( )
A. 水稻、小麦的秸秆中富含纤维素,可为产氢细菌提供碳源和氮源
B. 鉴定该细菌是否为纤维素分解菌,可在培养基中加入刚果红试剂
C. 底物浓度、温度、pH 等是影响发酵产氢量的重要因素
D. 与传统农业相比,发酵制氢技术既能减少CO2的排放量又能获得新能源
【答案】A
【解析】
【分析】在用纤维素作为唯一碳源的培养基中,纤维素分解菌能够很好地生长,其他微生物则不能生长。在培养基中加入刚果红,可与培养基中的纤维素形成红色复合物,当纤维素被分解后,红色复合物不能形成,培养基中会出现以纤维素分解菌为中心的透明圈,从而可筛选纤维素分解菌。
【详解】A、纤维素的组成元素为C、H、O,可以为产氢细菌提供碳源,无法提供氮源,A错误;
B、刚果红可以与纤维素形成红色复合物,当纤维素被纤维素分解菌降解后,红色复合物无法形成,出现以纤维素分解菌为中心的透明圈,因此鉴定该细菌是否为纤维素分解菌,可在培养基中加入刚果红试剂,B正确;
C、温度、pH会影响酶活性,底物作为发酵的原料,因此底物浓度、温度、pH等是影响发酵产氢量的重要因素,C正确;
D、与传统农业相比,发酵制氢技术通过将秸秆中的含碳有机物转换成有机酸等工业原料,减少了CO2的排放量,又获得了H2新能源,D正确。
故选A。
2. 人参皂甙是人参的主要成分,可延缓神经细胞衰老和降低老年发生的记忆损伤。科研人员利用人参的根细胞接种到MS液体培养基中悬浮培养,利用酶技术缩短细胞培养周期来生产人参皂甙,下列相关叙述错误的是( )
A. MS培养基中的蔗糖能为植物细胞生长提供能源物质及维持植物细胞渗透压
B. 利用纤维素酶和果胶酶将人参根组织分散成单个细胞,有利于细包吸收营养物质
C. 人参根细胞脱分化和再分化的过程主要与培养基中生长素和赤霉素的浓度、比例有关
D. 人参皂甙的工厂化生产具有不占耕地、几乎不受季节和天气等限制的优点
【答案】C
【解析】
【分析】植物细胞培养需要在在无菌条件下进行人工操作:保证水、无机盐、碳源(常用蔗糖)、氮源(含氮有机物)、生长因子(维生素)等营养物质的供应;需要添加一些植物生长调节物质,主要是生长素和细胞分裂素;愈伤组织再分化到一定阶段,形成叶绿体,能进行光合作用,故需光照。
【详解】A、MS培养基中添加的是蔗糖,既为植物细胞生长提供能源物质,同时也维持细胞的渗透压,A正确;
B、利用纤维素酶和果胶酶将人参根组织分散成单个细胞,有利于细胞吸收营养物质,从而缩短细胞培养周期,B正确;
C、植物组织培养过程中,植物细胞的脱分化和再分化过程主要与培养基中生长素和细胞分裂素的浓度、比例相关,C错误;
D、利用植物组织培养技术生产人参皂甙的工厂化生产具有不占耕地、几乎不受季节和天气等限制的优点,D正确。
故选C。
3. 科学家用小鼠胎儿成纤维细胞为供体,移到去核卵母细胞中,通过灭活的病毒介导融合,激活培养9~12h后把形成的原核再移入一个去核的受精卵中获得克隆小鼠,该过程运用了连续核移植法,下列相关叙述错误的是( )
A. 对卵母细胞去核处理一般选择在减数第二次分裂中期进行
B. 培养细胞时通常需要在培养液中添加血清等一些天然成分
C. 采用成纤维细胞核移植方法成活率低于采用胚胎细胞核移植
D. 克隆小鼠的性状由成纤维细胞核的基因与去核卵母细胞细胞质的基因决定
【答案】D
【解析】
【分析】动物细胞培养的过程: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、对卵母细胞去核处理一般选择在减数第二次分裂中期进行,A正确;
B、培育细胞时通常需要在培养液中添加血清等一些天然成分,B正确;
C、胚胎细胞分化程度低,全能性容易体现,胚胎细胞核移植的成活率高于体细胞核移植,C正确;
D、据题干信息分析,成纤维细胞是整个导入去核的卵母细胞,然后再移入去核的另一个受精卵中,因此其性状受成纤维细胞的细胞核基因和细胞质基因、去核卵母细胞的细胞质基因、去核的受精卵细胞质基因共同控制,同时还受外界环境的影响,D错误。
【点睛】故选D。
4. 近年来发酵酸豆奶的营养价值和独特风味已得到消费者的认可。下图是酸豆奶的生产工艺流程,利用大豆与奶粉混合,经乳酸菌发酵制成的酸豆奶,不但具有动、植物蛋白的双重营养,还能有效缓解牛奶资源的匮乏。下列相关分析不合理的是( )
A. 在两者混合液中加入适量的葡萄糖有利于发酵的进行
B. 巴氏消毒在杀死大部分微生物的同时不破坏营养成分
C. 发酵过程早期需密封,后期需不断地通入无菌空气
D. 一定范围内,随着发酵时间的增加,酸度会逐渐增加
【答案】C
【解析】
【分析】巴氏消毒法:不耐高温的液体,如牛奶,在62~65℃消毒30min或80~90℃处理30s~1min,可以杀死牛奶中的绝大多数微生物,并且不破坏牛奶的营养成分。
乳酸菌进行乳酸发酵利用的是乳酸菌的无氧呼吸,其产物是乳酸。
【详解】A、乳酸菌可以利用葡萄糖进行乳酸发酵,因此在两者混合液中加入适量的葡萄糖有利于发酵的进行,A正确;
B、巴氏消毒消毒温度较低,时间较短,能在杀死大部分微生物的同时不破坏营养成分,B正确;
D、乳酸菌为厌氧菌,发酵过程中需密封,不需要通入无菌空气,C错误;
D、一定范围内,随着发酵时间的增加,乳酸含量增加,因此酸度会逐渐增加,D正确。
故选C。
5. 药物敏感试验旨在了解某病原微生物对各种抗生素的敏感程度,以指导临床合理选用抗生素。纸片扩散法是试验的常用方法,在纸片周围会形成透明的抑菌圈。下列叙述正确的是( )
A. 抑菌圈越大,说明该病原微生物对该种抗生素敏感性越大
B. 图1中IV的抑菌圈中出现了部分菌落可能是该病原微生物发生了基因重组
C. 进行药敏试验,需使用接种环将平板上布满测试菌
D. 接种后的平板在培养时的放置应如图2中②所示,可以防止污染
【答案】A
【解析】
【分析】据图分析:抑菌圈有大有小,抑菌圈越大,说明说明该病原微生物对该种抗生素敏感性越大。
【详解】A、抑菌圈越大,说明该种抗生素对该种病原微生物抑制作用越强,说明该病原微生物对该种抗生素敏感性越大,A正确;
B、图1中IV的抑菌圈中出现了部分菌落可能是该病原微生物发生了基因突变,产生了耐药性,B错误;
C、进行药敏试验,需使用稀释涂布平板法将平板上布满测试菌,使用的工具是涂布器,C错误;
D、接种后的平板在培养时的放置应倒置,即如图2中①所示,倒置培养能防止冷凝形成的水珠滴入培养基造成污染,D错误。
故选A。
6. 棉花愈伤组织的细胞增殖和细胞分化与调控因子Gh1-GhE1有关(如图)。下列相关叙述错误的是( )
A. Gh1与GhE1相互作用可以调控GhPs的表达
B. 抑制Gh1表达可促进愈伤组织分化成根、芽等器官
C. 愈伤组织再分化成根、芽等器官后,细胞会失去全能性
D. 棉花愈伤细胞的分化是基因选择性表达的结果
【答案】C
【解析】
【分析】细胞的全能性是指细胞经分裂和分化后,仍具有产生完整有机体或分化成其他各种细胞的潜能和特性。高度分化的植物细胞仍然具有发育成完整植株的能力。
【详解】A、Gh1与GhE1表达后形成的蛋白质相互结合可调控GhPs的表达,A正确;
B、抑制Gh1表达,不能与GhE1的表达产物形成复合物,GhPs不能表达,解除了对愈伤组织分化成根、芽等器官的抑制作用,B正确;
C、高度分化的植物细胞仍然具有全能性,C错误;
D、细胞分化是基因的执行情况不同,即基因选择性表达的结果,D正确;
故选C。
7. 花椰菜(2n=18)易患黑腐病导致减产,黑芥(2n=16)则有较好的黑腐病抗性。科研人员基于下图所示过程,培育出抗性花椰菜植株m、n和s,它们均含有花椰菜的全部染色体。
下列叙述正确的是( )
A. 获得原生质体时需用纤维素酶和胶原蛋白酶处理
B. 融合的原生质体中来自黑芥的染色体介于0~8之间
C. 植株m、n、s中的抗性基因来自黑芥的染色体
D. 植株s中来自黑芥的染色体一定构成一个染色体组
【答案】C
【解析】
【分析】植物细胞壁的主要成分为纤维素和果胶酶,根据酶的专一性,为获得原生质体时需用纤维素酶和果胶酶处理。
【详解】A、植物细胞壁的主要成分为纤维素和果胶酶,根据酶的专一性,为获得原生质体时需用纤维素酶和果胶酶处理,A错误;
B、“融合的原生质体”可能是两个黑芥原生质体融合形成的,也可能是两个花椰菜原生质体形成的,故“融合的原生质体中”来自黑芥的染色体介于为0-32,B错误;
C、结合题干“黑芥(2n=16)则有较好的黑腐病抗性”可知植株m、n、s中的抗性基因来自黑芥的染色体,C正确;
D、一个染色体组指细胞中的一组非同源染色体,结合B选项的分析,融合的原生质体中来自黑芥的染色体为2或7或8,可知植株s中来自黑芥的染色体不一定构成一个染色体组,D错误。
故选C。
8. 为利用链霉菌生产药物A,研究者构建重组DNA并导入链霉菌。重组DNA含启动子P、药物A基因和Neo基因(卡那霉素抗性基因)。培养和筛选过程如下图所示。
下列叙述不正确的是( )
A. 导入成功的链霉菌细胞内可能发生基因重组
B. 诱变处理使培养液中的链霉菌产生不同突变
C. 卡那霉素抗性强弱可反映药物A基因的表达量
D. 生产药物A最适合选用培养基b上的菌株
【答案】D
【解析】
【分析】基因工程的原理是基因重组,基因工程的基本操作程序为:目的基因的筛选与获取、基因表达载体的构建、将目的基因导入受体细胞,目的基因的检测与鉴定。
【详解】A、重组DNA含启动子P、药物A基因和Neo基因(卡那霉素抗性基因),导入受体细胞中,目的基因会插入到受体细胞的基因组中,发生的可遗传变异类型为基因重组,A正确;
B、诱变处理所依据的原理是基因突变,基因突变是不定向的,所以诱变处理使培养液中的链霉菌产生不同突变,B正确;
C、药物A基因和Neo基因(卡那霉素抗性基因)共用一个启动子,二者共表达,所以卡那霉素抗性强弱可反映药物A基因的表达量,C正确;
D、诱变处理后将菌液稀释后涂布,在含不同浓度卡那霉素培养基上各接种等量同一稀释度的培养液,应该选择含卡那霉素浓度最高的培养基上所长出的菌落,其生产药物A的能力也较强,D错误。
故选D。
9. 克里斯蒂安森综合征(CS)是一种单基因控制的遗传病,患者发育迟缓、智力障碍。正常基因突变成CS基因后会产生一个限制酶切位点,科研工作者在调查中获得一个如图1所示的家系,并提取家系成员6、8、9控制CS的相关基因,用限制酶处理后进行电泳,结果如图2,以下叙述正确的是( )
A. 该病可能为常染色体隐性遗传
B. 若用限制酶处理2号的相关基因,经电泳可得到4条带
C. 成员4号与5号基因型相同
D. 成员7患病概率为1/8,且患者一定为男性
【答案】D
【解析】
【分析】据图分析,图中的5和6正常,但有患病的子代,根据“无中生有为隐性”判断为隐性遗传病。设相关基因是B/b,据此分析作答。
【详解】A、结合图1可知,图中的5号和6号正常,但子代有患病个体,说明该病是隐性遗传病,再结合图2可知,8号和9号患病,而6号正常,且6号只有一条条带,说明致病基因位于X染色体上,A错误;
B、据图可知,6号正常,其对应的1200bp是正常基因B所在条带,则b基因是700bp和500bp,由于8号患病,其致病基因是Xb来自5号,5号的致病基因来自2号,则2号的 基因型是XBXb,若用限制酶切割,能得到3条带,B错误;
C、5号基因型是XBXb,4号基因型可能是XBXB或XBXb,两者基因型不一定相同,C错误;
D、3号基因型是XBY,4号基因型是1/2XBXB、1/2XBXb,子代只有男性XbY会患病,致病几率=1/4Xb×1/2Y=1/8,D正确。
故选D。
10. 下图为利用玉米(2n=20)的幼苗芽尖细胞(基因型AaBb,两对基因独立遗传)进行实验的流程示意图。下列叙述错误的是( )
A. 经①过程培育的植株A一般能保持原来玉米幼芽的基因型
B. 秋水仙素通过抑制着丝粒分裂使得植株B含4个染色体组
C. 植株C是由花粉离体培育而来的单倍体且基因型有4种
D. 获得幼苗1和2的过程可体现体细胞和生殖细胞具有全能性
【答案】B
【解析】
【分析】根据题意和图示分析可知:图示为利用玉米(2N=20)的幼苗芽尖细胞(基因型AaBb)进行实验的流程示意图,其中①表示芽尖细胞组织培养,所得植株A的基因型与亲本相同;②表示减数分裂过程。幼苗2为花药离体培养形成的单倍体,其经过秋水仙素处理可以得到纯合体植株B,若直接培育可得到单倍体植株C。
【详解】A、由于幼苗芽尖细胞的基因型为AaBb,所以通常情况下,通过组织培养形成的植株A的基因型仍是AaBb,A正确;
B、幼苗2为单倍体,只含有一个染色体组,秋水仙素可抑制纺锤体的形成,使染色体数加倍,因此植株B含两个染色体组,B错误;
C、植株C发育起点为花药中的配子,属于单倍体,其基因型共有4种,分别为AB、Ab、aB、ab,C正确;
D、①表示芽尖细胞组织培养,②过程是花药离体培养,分别体现了体细胞和生殖细胞具有全能性,D正确。
故选B。
11. 人造皮肤的构建、干细胞的获取与培养等都离不开动物细胞工程,目前动物细胞工程在医学、药学等各大领域被广泛应用。下列关于动物细胞工程及相关技术说法正确的是( )
A. 体外培养各种类型的动物细胞时,要求培养瓶或培养皿的内表面光滑、无毒、易于贴附
B. 单克隆抗体可与药物偶联形成抗体ˉ药物偶联物(ADC),当ADC中药物为细胞毒素类药物时可以诱导肿瘤细胞凋亡
C. 常用灭活的病毒激活重构胚,使其完成细胞分裂和发育进程
D. 利用体细胞核移植技术产生后代属于无性繁殖,将供体细胞注入去核卵母细胞后不需要再诱导融合
【答案】B
【解析】
【分析】体外培养的动物细胞可以分为两大类:一类细胞能够悬浮在培养液中生长增殖;另一类则需要贴附于某些基质表面才能生长增殖,大多数细胞属于这种类型,这类细胞往往贴附在培养瓶的瓶壁上,这种现象称为细胞贴壁。悬浮培养的细胞会因细胞密度过大、有害代谢物积累和培养液中营养物质缺乏等因素而分裂受阻。
【详解】A、体外培养动物细胞时,有的细胞可以悬浮在培养液中生长增殖,因此不一定要求培养瓶或培养皿的内表面光滑、无毒、易于贴附,A错误;
B、ADC中细胞毒素与特异性识别肿瘤抗原的单克隆抗体结合后可选择性杀伤肿瘤细胞,从而诱导细胞凋亡,B正确;
C、可用物理法或化学法激活重构胚,如电刺激、Ca2+离子载体、乙醇、蛋白酶合成抑制剂等,C错误;
D、利用体细胞核移植技术产生后代属于无性繁殖,将体细胞注入去核卵母细胞后仍需要进行诱导融合,D错误。
故选B。
12. 泡菜是我国的传统食品之一,图1是泡菜的制作及测定亚硝酸盐含量的实验流程示意图,并在不同的腌制时间测定酸菜中亚硝酸盐的含量如图2所示。下列说法中正确的是( )
A. 利用乳酸菌制作泡菜过程中,先通气培养,后密封发酵
B. 泡菜坛内有时会长一层白膜,是大量乳酸菌聚集在发酵液表面形成的
C. 不同的腌制时间,酸菜中亚硝酸盐的含量可能相同
D. 图中第3天pH开始下降,原因是乳酸菌发酵过程中会产生乳酸和CO2
【答案】C
【解析】
【分析】泡菜的制作原理:泡菜的制作离不开乳酸菌,在无氧条件下,乳酸菌将葡萄糖分解成乳酸。
【详解】A、乳酸菌是严格厌氧的,所以应用乳酸菌制造泡菜时,开始就应密封,不能先通气,A错误;
B、泡菜坛内有时会长一层白膜是大量酵母菌聚集在发酵液表面形成的,B错误;
C、由图2可知,亚硝酸盐的含量是先增加后降低,因此在不同的腌制时间,酸菜中亚硝酸盐的含量可能相同,C正确;
D、pH下降是因为乳酸菌产生的乳酸积累的结果,D错误。
故选C。
13. 我国大陆首例由试管婴儿分娩的“试管婴儿二代宝宝”在北京大学第三医院诞生,他的母亲是我国大陆首例试管婴儿。试管婴儿技术的不断进步,为许多不孕不育患者实现了做父母的心愿。下列相关叙述错误的是( )
A. 试管婴儿技术所获得的胚胎必须通过胚胎移植给受体才能获得后代
B. 胚胎移植实质上是早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移
C. 采集的卵母细胞和精子都要进行相应的处理才能完成体外受精过程
D. 精子接触透明带时,卵细胞会发生阻止多精子入卵的透明带反应
【答案】D
【解析】
【分析】胚胎工程是指对生殖细胞、受精卵或早期胚胎细胞进行多种显微操作和处理,然后将获得的胚胎移植到雌性动物体内生产后代,以满足人类的各种需求。胚胎工程技术包括体外受精、胚胎移植和胚胎分割等。
【详解】A、通过任何一项技术如转基因、核移植和体外受精等获得的胚胎,都必须移植给受体才能获得后代,所以试管婴儿技术所获得的胚胎必须通过胚胎移植给受体才能获得后代,A正确;
B、胚胎移植是指将通过体外受精及其他方式得到的胚胎,移植到同种的、生理状态相同的雌性动物体内,使之继续发育为新个体的技术,胚胎移植实质上是早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移,B正确;
C、采集到的卵母细胞和精子,要分别在体外进行成熟培养和获能处理,然后才能用于体外受精,C正确;
D、在精子触及卵细胞膜的瞬间,卵细胞膜外的透明带会迅速发生生理反应,阻止后来的精子进入透明带,D错误。
故选D。
14. 如图所示,图甲中①②表示目镜,③④表示物镜,⑤⑥表示物镜与载玻片之间的距离,乙和丙分别表示在不同物镜下观察到的图像。下列相关描述正确的是( )
A. ①比②地放大倍数小,③比④地放大倍数小
B. 把视野里的标本从图中的乙转为丙时,应选用②,同时提升镜筒
C. 若使视野中细胞数目最少,图甲中的组合应是②④⑤
D. 从图乙转为丙,正确调节顺序:移动标本→转动转换器→调节光圈→转动细准焦螺旋
【答案】D
【解析】
【分析】显微镜的放大倍数=物镜放大倍数×目镜放大倍数。物镜越长,放大倍数越大,物镜与载玻片的距离越近,即③⑤为高倍镜,④⑥为低倍镜;目镜的放大倍数与镜筒长度成反比,即①的放大倍数小于②的放大倍数。
【详解】A、目镜镜头长度与放大倍数成反比,物镜镜头长度与放大倍数成正比,故①比②的放大倍数小,③比④的放大倍数大,A错误;
B、把视野里的标本从图中的乙转为丙时,即由低倍镜换成高倍镜,目镜应选用②,镜筒高度应该降低,B错误;
C、若使视野中细胞数目最少,放大倍数应该最大,甲图中的组合一般是②③⑤,C错误;
D、从乙转为丙,即由低倍镜换成高倍镜,正确调节顺序:移动标本→转动转换器→调节光圈→转动细准焦螺旋,D正确。
故选D。
15. 土壤中的某些细菌可将尿素分解成CO2和NH3,NH3再转化为NO3-、NH4+等供植物吸收和利用。下列关于“土壤中分解尿素的细菌的分离”的叙述,正确的是( )
A. 分解尿素的细菌是以尿素的分解产物CO2为碳源的
B. 倒平板时应将打开的培养皿皿盖放到一边,以免培养基溅到皿盖上
C. 培养基中KH2PO4的作用之一是作为缓冲剂保持pH稳定
D. 以尿素为唯一氮源的培养基上长出的一定是能分解尿素的微生物
【答案】C
【解析】
【分析】在微生物学中,将允许特定种类的微生物生长,同时抑制或阻止其他种类微生物生长的培养基,称为选择培养基。本实验以尿素为唯一氮源,原则上,只有能分解尿素的细菌才能在该培养基上生存和繁殖。
【详解】A、分解尿素的细菌是异养型细菌,不能以CO2为碳源,A错误;
B、倒平板时,正确的做法是用左手拇指和食指将培养皿打开一条稍大于瓶口的缝隙,右手将锥形瓶中的培养基(10~20mL)倒入培养皿,左手立即盖上培养皿的皿盖,B错误;
C、无机盐可以作为缓冲剂保持细胞生长过程中pH稳定,所以培养基中KH2PO4可以作为缓冲剂保持pH稳定,C正确;
D、以尿素为唯一氮源的培养基上长出的不一定都是能分解尿素的微生物,也可能是固氮菌利用空气中的N2获得氮源,D错误。
故选C。
16. 澳大利亚布里斯班一对小姐弟被确认为全球第二对半同卵双胞胎,发育成该对半同卵双胞胎的受精卵形成过程如图所示,图3中染色单体分离后分别移向细胞的三个不同方向,从而分裂成A、B、C三个细胞,其中两个细胞发育成姐弟二人。下列说法,正确的是( )
A. 图1表示卵子的异常受精过程,此时卵子发育到减数第一次分裂的中期
B. 该卵子与2个精子受精,表明透明带反应和卵细胞膜反应未能阻止多精入卵
C. 若图4细胞A包含父系和母系染色体组各1个,则细胞C含2个母系染色体组
D. 这对小姐弟来源于父亲和母亲的染色体都相同
【答案】B
【解析】
【分析】根据图示,半同卵双胞胎的形成过程有两个精子同时进入到一个卵细胞,受精卵中有三个染色体组;有丝分裂过程中,染色体复制,有丝分裂后期形成6个染色体组,通过三极纺锤体将六个染色体组拉开,每一极2个染色体组,其中有两极的染色体各有一组来自双亲,有一极染色体均来自于父亲。细胞分裂后,其中两个细胞发育成个体。
【详解】A、图1两个精子进入一个卵细胞,是异常受精过程,发生在卵细胞的减数第二次分裂中期,A错误;
B、阻止多精入卵的两道屏障是透明带反应和卵细胞膜反应,该卵子与2个精子受精,表明透明带反应和卵细胞膜反应未能阻止多精入卵,B正确;
C、若图4细胞A包含父系和母系染色体组各1个,C应该包含父系和母系染色体组各1个或包含两个父系染色体组,C错误;
D、该姐弟来源于母亲的染色体是复制而来是相同的,来自于父亲的染色体由两个不同的精子提供,可能不同,D错误。
故选B。
17. 甲型流感病毒的抗原性与感染性与其表面的R蛋白(血凝素蛋白)密切相关,现利用基因工程的方法生产相关疫苗。图甲为构建R蛋白基因表达载体的过程,图乙为重组质粒被相关酶切后的电泳结果。下列相关叙述错误的是( )
A. 电泳技术可以用于人类亲子鉴定、生物间亲缘关系的鉴定
B. 图甲过程中至少需要应用到逆转录酶、限制酶、DNA连接酶
C. 通过PCR技术从1个cDNA分子中特异性扩增出R蛋白基因时,在第四轮循环产物中开始出现两条脱氧核苷酸链等长的R蛋白基因
D. 构建好的重组质粒长度共2000bp,据图乙可推测BamHⅠ在重组质粒上有3个酶切位点
【答案】C
【解析】
【分析】1、图甲中①是逆转录过程,②是经过复制形成双链cDNA,③是将R蛋白基因和质粒结合形成基因表达载体,图乙是用限制酶切割后形成的电泳图。2、PCR原理:在高温作用下,打开DNA双链,每条DNA单链作为母链,以4种游离脱氧核苷酸为原料,合成子链,在引物作用下,DNA聚合酶从引物3'端开始延伸DNA链,即DNA的合成方向是从子链的5'端自3端延伸的。实际上就是在体外模拟细胞内DNA的复制过程。DNA的复制需要引物,其主要原因是DNA聚合酶只能从3'端延伸DNA链。3、PCR反应过程是:变性→复性→延伸。
【详解】A、不同生物的DNA切割后长度不同,切割后再进行电泳,可以用于人类亲子鉴定、生物间亲缘关系的鉴定,A正确;
B、图甲获得重组质粒过程,需要逆转录、形成双链cDNA分子以及R蛋白基因与质粒的重组,所以至少需要应用到逆转录酶、DNA聚合酶、限制酶、DNA连接酶,B正确;
C、通过PCR技术将cDNA分子扩增成双链DNA后,若要从中特异性扩增出完整的R蛋白基因,循环3次可获得2个不含黏性未端的R蛋白基因,循环4次可获得8个不含黏性未端的R蛋白基因,循环5次可获得22个不含黏性末端的R蛋白基因,C错误;
D、用Hind III将质粒2000bp切割后形成了200bp、400bp和1400bp共3个片段,说明Hind III在重组质粒上有2个酶切位点,而用Hind III和BamHl将质粒切割后形成了200bp、420bp、560bp的片段,2000=420×2+560+200×3,所以一共形成了6个片段,因此共有5个酶切位点,因此BamHI在重组质粒上有5-2=3个酶切位点,D正确。
故选C。
18. 水生动物的细胞经由皮肤、尿液等释放到环境中裂解后,会在水中残留有DNA(eDNA)片段。科学家在10个监测点观测江豚,并提取水中DNA扩增后进行检测,检测结果如下表。下列有关分析正确的是( )
检测点
S1
S2
S3
S4
S5
S6
S7
S8
S9
S10
观测到的江豚数量(头)
0
0
0
2
0
0
8
3
2
0
eDNA平均浓度(拷贝数/升)
-
14996
5194
2820
-
-
35588
3027
1105
-
注:“-”表示未检出
A. 在检测点水域所采的水样中只含有江豚的eDNA
B. eDNA检测技术还可能用于评估目标生物数量的多少
C. 综合两组数据可肯定仅有4个检测点所在水域分布有长江江豚
D. 应选用结构和功能较保守的基因,如tRNA基因序列来设计PCR引物
【答案】B
【解析】
【分析】eDNA是指环境中的DNA分子,生物多样性中有基因多样性,所以可以根据基因的特异性进行检测生物的种类及判断生物的数量。
【详解】A、由于环境中存在多种生物,故水样中包含多种生物的eDNA,不只含有江豚的eDNA,A错误;
B、eDNA是从环境样品中提取的DNA由于DNA分子具有特异性,因此可以结合PCR技术和DNA测序技术检测生物种类,此外,也可以根据提取的同一物种的DNA数量推测生物数量的多少,B正确;
C、综合两组数据可肯定S4、S7、S8、S9,这4个检测点所在水域有长江江豚,但其余监测点如S2、S3、虽然未观测到江豚,但其eDNA平均浓度高,含有江豚,C错误;
D、tRNA的基因在结构和功能上比较保守,因为生物共用同一套密码子,tRNA比较稳定,基本不发生变化,用tRNA基因区别不出不同的物种,或很难区别出不同的物种。利用该技术监测目标物种,需要根据该物种特有的基因序列设计引物,D错误。
故选B。
19. 如图所示,下列有关生命系统的说法错误的是( )
A. 与细菌相比,绿色植物特有的生命系统结构层次是组织、器官
B. 光能、CO2、H2O、N2也是图中生命系统重要的组成部分
C. 图中所示的生物都具有细胞膜和细胞质,体现了细胞的统一性
D. 图中所有细菌组成一个种群
【答案】D
【解析】
【分析】种群指同一时间生活在一定自然区域内,同种生物的所有个体。种群中的个体并不是机械地集合在一起,而是彼此可以交配,并通过繁殖将各自的基因传给可育后代。种群是进化的基本单位,同一种群的所有生物共用一个基因库。
【详解】A、细菌是单细胞生物,一个细胞即为一个个体,其结构层次中没有组织、器官和系统层次,而绿色植物没有系统层次,因此,与细菌相比,绿色植物特有的生命系统结构层次是组织、器官,A正确;
B、生态系统指生活在同一地域的所有生物及其生活的无机环境,图中光能、CO2、H2O、N2等属于生态系统的组成成分,B正确;
C、图中所示的生物,如细菌、绿色植物、蝉、螳螂、黄雀和蛇都具有细胞膜和细胞质,这是细胞具有统一性的表现,C正确;
D、图中的所有细菌有多种,因而不能构成种群,因为种群是一定空间范围内,同种生物所有个体的总和,D错误。
故选D。
20. 下列关于“NDM-1超级细菌”的叙述错误的是( )
A. “NDM-1超级细菌”具有与真核细胞相似的细胞膜、核糖体
B. 为获得大量的“NDM-1超级细菌”,可在体外用培养基培养
C. 与人体细胞相比,“NDM-1超级细菌”在结构上的最主要区别是有细胞壁
D. 从生命系统的结构层次来看,“NDM-1超级细菌”既是细胞层次也是个体层次
【答案】C
【解析】
【分析】超级细菌可归类为原核生物中的细菌。原核生物没有核膜包被的典型的细胞核,但是具有细胞壁、细胞膜、细胞质、核糖体以及遗传物质DNA等。
【详解】A、超级细菌属于原核生物,原核细胞和真核细胞都具有细胞膜、细胞质、核糖体和遗传物质DNA,A正确;
B、为获得大量的“NDM1超级细菌”,可在体外用培养基培养,B正确;
C、与人体细胞相比,“NDM1超级细菌”在结构上的最主要区别是没有核膜包被的成形的细胞核,C错误;
D、从生命系统的结构层次来看,“NDM1超级细菌”既是细胞层次也是个体层次,D正确。
故选C。
【点睛】
21. 品种青花菜具有由核基因控制的多种优良性状,另一远缘植物乙的细胞质中存在抗除草剂基因,欲将乙细胞质中的抗性基因引入甲中。相关叙述错误的是( )
A. 过程A中取顶芽细胞进行体细胞杂交有利于获得脱毒苗
B. 过程B中常用PEG诱导原生质体融合
C. 过程C中只有融合细胞具有完整的细胞结构,可以正常生长
D. 杂种植株的抗除草剂基因遵循孟德尔遗传定律
【答案】D
【解析】
【分析】题图分析:该图为体细胞杂交过程,其中A为去除细胞壁,制备原生质体,可以酶解法,B为诱导原生质体融合,可以用聚乙二醇处理,融合的杂种细胞应该具备乙品种细胞质中的抗性基因和甲品种的控制多种优良性状的核基因。
【详解】A、顶端分生组织几乎不带毒,因此,过程A中取顶芽细胞进行体细胞杂交有利于获得脱毒苗,A正确;
B、流程中A处理可使用纤维素酶和果胶酶处理植物细胞获得原生质体,B处理可使用聚乙二醇促融,B正确;
C、过程C中只有融合细胞活性部位互补,具有完整的细胞结构,才正常生长,然后将获得的杂种细胞进行组织培养获得杂种植株,C正确;
D、抗除草剂基因不一定插入到细胞核内的染色体上,所以杂种植株的抗除草剂基因不一定遵循孟德尔遗传定律,D错误。
故选D。
22. 我国小麦育种专家李振声将长穗偃麦草的抗病、高产等基因转移到普通小麦中,培育成了小麦二体异附加系(流程如下图所示)。普通小麦6n=42,记为42W;长穗偃麦草2n=14,记为14E。根据流程示意图判断,下列叙述错误的是( )
A. ①过程可用秋水仙素处理,得到纯合二倍体
B. 丙染色体组成具有多样性与乙形成配子时7E随机分配有关
C. 丁自交产生的子代中,含有2E的植株戊约占1/4
D. 该育种过程依据的原理是基因重组和染色体变异
【答案】A
【解析】
【分析】本题主要考察了基因重组和染色体数目变异培育新物种的过程,由于同源染色体在减数第一次分裂前期可以进行联会,才能使得最后染色体数目减半,因此个别染色体数目的增加可能在遗传中随机分配,根据减数分裂过程和基因重组的相关知识分析育种过程是本题的突破点。
【详解】A、普通小麦共有六个染色体组,长穗偃麦草中含有两个染色体组,因此F1中共含有4个染色体组,①过程可用秋水仙素处理导致纺锤体无法合成,从而使得染色体数目加倍,甲中含有8个染色体组,因此是获得纯种的异源八倍体,A错误;
B、丙是由普通小麦和乙杂交而来,普通小麦所产生的配子,含有21W三个染色体组,而乙在产生配子时,42W可以正常联会并减半,但7E会联会紊乱,在减数第一次分裂时随机分配,B正确;
C、丁产生的配子有两种,分别是21W+1E或21W,因此自交后会产生42W、42W+1E、42W+1E、42W+2E,其中含有2E的占1/4,C正确;
D、过程①为染色体数目变异,其余为基因重组,D正确;
故选A。
23. 动物体细胞融合后染色体核型不稳定,来自某一方的染色体往往随机丢失一至多条,这种现象常应用于基因的定位。在甲型流感单克隆抗体的制备过程中,杂交瘤细胞在克隆化培养过程中来自B淋巴细胞的染色体往往出现随机丢失现象。不考虑基因互作和其他变异,下列叙述错误的是( )
A. B淋巴细胞可从多次间歇注射甲型流感疫苗的动物脾脏中筛选获得
B. 在筛选杂交瘤细胞的选择培养基上,B淋巴细胞和骨髓瘤细胞均死亡
C. 与亲代杂交瘤细胞相比较,若减少某条染色体后分泌单克隆抗体的功能缺失,则该抗体的基因就位于这条染色体上
D. 利用抗体检测筛选的杂交瘤细胞克隆化培养将具有持续产生甲型流感抗体的能力
【答案】D
【解析】
【分析】在制备单克隆抗体时,首先要给小鼠免疫,产生相应的B细胞,然后将B细胞与骨髓瘤细胞融合,经过选择培养基两次筛选,最后获得能产生所需抗体的杂交瘤细胞。在单克隆抗体的制备过程中,使用了动物细胞培养和动物细胞融合等动物细胞工程技术。
【详解】A、对动物进行间歇注射抗原处理,以刺激动物机体产生相应的B淋巴细胞,A正确;
B、B淋巴细胞和骨髓瘤细胞进行融合,再用特定的选择培养基进行筛选。在该培养基上,未融合的亲本细胞和融合的具有同种核的细胞都会死亡,只有融合的杂交瘤细胞才能生长,B正确;
C、与亲代杂交瘤细胞相比较,若减少某条染色体后分泌单克隆抗体的功能缺失,说明该抗体的基因位于这条染色体上,C正确;
D、杂交瘤细胞在克隆化培养过程中来自B淋巴细胞的染色体往往出现随机丢失现象,若丢失的染色体含有产生甲型流感抗体的基因,则利用抗体检测筛选的杂交瘤细胞不一定具有持续产生甲型流感抗体的能力,D错误。
故选D。
24. 如图,核苷酸合成有两个途径,物质A可以阻断其中的全合成途径。正常细胞内含有补救合成途径所必需的转化酶和激酶。制备单克隆抗体时选用的骨髓瘤细胞缺乏转化酶。现用加入H、A、T三种物质的“HAT培养基”筛选出杂交瘤细胞。下列有关叙述错误的是( )
A. 免疫的B淋巴细胞虽然可进行补救合成途径,但由于高度分化,不能在HAT培养基上增殖
B. 骨髓瘤细胞及其相互融合细胞在HAT培养基上无法进行上述途径,因而不能增殖
C. 杂交瘤细胞在HAT培养基上可同时进行上述两个途径,因此能大量增殖
D. HAT培养基上筛选出的杂交瘤细胞,不一定都能产生所需的抗体
【答案】C
【解析】
【分析】1、单克隆抗体制备的原理:B淋巴细胞能产生特异性抗体,在体外不能无限繁殖;骨髓瘤细胞不产生专一性抗体,体外能无限繁殖。
2、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;进行抗体检测,筛选出能产生特定抗体的杂交瘤细胞;进行克隆化培养,即用培养基培养或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。
3、分析题图:核苷酸合成有两个途径,物质A可以阻断其中的全合成途径,正常细胞含有补救合成途径所必需得转化酶和激酶,骨髓瘤细胞中缺乏转化酶。因此,加入H、A、T三种物质后,骨髓瘤细胞及其自身融合的细胞中缺乏转化酶,无法进行上述两个途径而在HAT培养基上不能增殖;已经免疫的B淋巴细胞和自身融合的细胞也因高度分化而不能增殖,因此在该培养基上能增殖的只有杂交瘤细胞(杂交瘤细胞中全合成途径被物质A阻断,但其可借助正常细胞的补救合成途径来合成核苷酸,进而大量繁殖)。
【详解】A、免疫的B细胞是正常细胞,细胞内含有补救合成途径所必需的转化酶和激酶,但因高度分化而不能增殖,A正确;
B、由于骨髓瘤细胞及其相互融合细胞缺乏转化酶,所以在HAT培养基上无法进行上述途径,因而不能增殖,B正确;
C、杂交瘤细胞因为可以进行补救合成途径,能够在 HAT 培养基上大量增殖,C错误;
D、HAT 培养基上筛选出的杂交瘤细胞能大量增殖,但并不都能产生高纯度的目标抗体,需要进行抗体检测,筛选出能产生特定抗体的杂交瘤细胞,才可产生高纯度的目标抗体, D正确。
故选C。
25. 抗体—药物偶联物(ADC)通过将细胞毒素与能特异性识别肿瘤抗原的单克隆抗体结合,实现了对肿瘤细胞的选择性杀伤。ADC通常由抗体、接头和药物(如细胞毒素)三部分组成,它的作用机制如图所示。下列相关叙述正确的是( )
A. ADC中的抗体主要是发挥治疗效应,杀伤靶细胞
B. 制备ADC中的抗体应用了体细胞核移植、动物细胞培养等技术
C. ADC通过胞吞作用进入肿瘤细胞体现了细胞膜的选择透过性
D. 可以将ADC中的药物换成放射性同位素,标记单克隆抗体进行靶向放疗
【答案】D
【解析】
【分析】据图分析,抗体与靶细胞膜上特异性受体结合通过胞吞的方式把药物(细胞毒素)一并带进靶细胞,引起靶细胞溶酶体膜的破裂,最后导致细胞凋亡,实现了对肿瘤细胞的选择性杀伤。
【详解】A、由题干信息可知,抗体药物偶联物(ADC)通过将细胞毒素与能特异性识别肿瘤抗原的单克隆抗体结合,ADC中的抗体在选择性杀伤肿瘤细胞中起识别作用,A错误;
B、制备单克隆抗体用到的动物细胞工程技术有:动物细胞融合、动物细胞培养,B错误;
C、ADC通过胞吞作用进入肿瘤细胞体现了细胞膜的流动性,C错误;
D、特异性抗体能特异性识别肿瘤抗原,所以利用同位素标记的单克隆抗体,可用于定位诊断肿瘤,进行靶向放疗,D正确。
故选D。
二、非选择题:本题共4小题,共40分。
26. 人类γ基因启动子上游的调控序列中含有BCL11A蛋白结合位点,该位点结合BCL11A蛋白后,γ基因的表达被抑制。通过改变该结合位点的序列,解除对γ基因表达的抑制,可对某种地中海贫血症进行基因治疗。科研人员扩增了γ基因上游不同长度的片段,将这些片段分别插入表达载体中进行转化和荧光检测,以确定BCL11A蛋白结合位点的具体位置。相关信息如图所示。
(1)图中启动子是____________识别和结合位点,且启动子是具有方向性的,目的基因只有正确插入启动子和终止子之间才能正确表达。在表达载体中绿色荧光蛋白基因作为___________,要使其成功表达,图b中还缺启动子,请判断即将插入的启动子方向__________(填“向左”或“向右”)。
(2)利用PCR技术扩增γ基因上游不同DNA片段的原理是___________,为使PCR反应体系中的模板解链为单链,需要满足的条件是__________。
(3)将扩增后的产物定向插入载体指导绿色荧光蛋白基因表达,需要在引物末端添加限制酶识别序列。据图可知,在R末端添加的序列所对应的限制酶应为___________,在F1~F7末端添加的序列所对应的限制酶是__________。
(4)从产物扩增到载体构建完成的整个过程中,除限制酶外,还必须用到的工具酶有DNA连接酶和__________。
(5)将构建的载体导入除去BCL11A基因的受体细胞,成功转化后,含F1~F6与R扩增产物的载体表达荧光蛋白,受体细胞有荧光,含F7与R扩增产物的受体细胞无荧光。含F7与R扩增产物的受体细胞无荧光的原因是__________。
(6)向培养液中添加适量的雌激素,含F1~F4与R扩增产物的受体细胞不再有荧光,而含F5~F6与R扩增产物的受体细胞仍有荧光。若γ基因上游调控序列上与引物序列所对应的位置不含有BCL11A蛋白的结合位点序列,据此结果可推测,BCL11A蛋白结合位点位于__________。
【答案】(1) ①. RNA聚合酶 ②. 标记基因 ③. 向左
(2) ①. DNA双链复制 ②. 加热(至90-95℃)
(3) ①. EcoRI ②. Sall
(4)耐高温的DNA聚合酶
(5)F7与R扩增产物不含完整的启动子,荧光蛋白基因不表达
(6)引物F4与F5在调控序列上所对应序列之间的区段上
【解析】
【分析】据题意可知,科研人员扩增了γ基因上游不同长度的片段,据图中注释可知,F1~F7 以及R位置均为引物,故扩 增的序列分别是引物F1和引物R之间的序列,引物F2和引物R之间的序列,引物F3和引物R之间的序列,引物F4和引物R之间的序列,引物F5和引物R之间的序列,引物F6和引物R之间的序列,引物F7和引物R之间的序列。
【小问1详解】
启动子是RNA聚合酶识别和结合的位点,用于基因的转录。绿色荧光蛋白基因作为表达载体中的标记基因。要使绿色荧光蛋白基因表达出来,图b中还缺启动子,即将插入的启动子方向向左。
【小问2详解】
PCR扩增的原理是DNA的半保留复制。在体外利用PCR技术扩增目的基因时,利用DNA的高温变性加热至90-95℃,破坏双链之间的氢键,使DNA解链变为单链。
【小问3详解】
据图中对限制酶的注释可知,限制酶Mun I识别并切割后的黏性末端与限制酶EcoR I识别并切割后的黏性末端相同,故R末端添加的序列所对应的限制酶是EcoR I。在F1~F7末端添加的序列所对应的限制酶是SalI。
【小问4详解】
D从产物扩增到载体构建完成的整个过程中,除限制酶外,还必须用到的工具酶有DNA连接酶和耐高温的DNA聚合酶,DNA连接酶作用的对象是磷酸二酯键。
【小问5详解】
只有扩增产物中含有完整启动子,荧光蛋白基因才能表达,含F7与R扩增产物的受体细胞无荧光的原因是F7与R扩增产物不含完整的启动子,荧光蛋白基因不表达。
【小问6详解】
向培养液中添加适量的雌激素,此时重组载体上的BCL11A基因表达,产生BCL11A 蛋白,BCL11A 蛋白与BCL11A蛋白结合位点结合后,导致荧光蛋白基因被抑制;含F1~F4与R扩增产物的受体细胞不再有荧光,则说明BCL11A蛋白结合位点结合后在引物F4与引物R之间的序列上,含F5~F6与R扩增产物的受体细胞仍有荧光,则说明BCL11A蛋白结合位点结合后在引物F5的上游序列,故据此结果可推测,BCL11A 蛋白结合位点位于引物F4与F5在调控序列上所对应序列之间的区段上。
27. 由陈薇院士主导研制的缺陷型腺病毒重组新冠疫苗已在多个国家开展三期临床实验。请据此回答相关问题:
(1)新冠病毒是RNA病毒,陈薇院士团队提取新冠病毒的RNA后,可在_______酶的作用下,合成一段DNA分子。
(2)科学家采用了缺陷型腺病毒作为合成新冠病毒表面刺突蛋白的基因的载体,你认为科学家选它的理由有____________等(写出2点)。
(3)疫苗制备中选取复制缺陷型腺病毒作为载体可以防止________,进而提高疫苗的安全性。
(4)2022年3月份新冠抗原检测试剂盒获准在内地上市,该检测试剂盒适合大规模感染疑似病例的快速排查,且操作简单、快速。新冠病毒抗原检测的免疫学原理是_____________。
(5)人感染该病毒后会出现发热症状,原因之一是:病毒的刺激,引起下丘脑中体温调节中枢活动增强,使有关腺体分泌的甲状腺激素和肾上腺素增加,从而使产热增加,其中甲状腺激素的靶细胞是___________。
(6)现在,世界上已经开发出多款针对新冠的疫苗,但效果不是很好,原因是______。
(7)研究发现,如果甲S蛋白上的某个氨基酸改变为半胱氨酸,免疫效果更好。请补充此技术的基本流程:从预期的蛋白质功能出发→设计预期蛋白质结构→_____________找到相对应的脱氧核苷酸序列。
【答案】(1)逆转录##反转录
(2)能自主复制、有多个限制酶切位点、有标记基因、对宿主细胞无害 (3)病毒在人体内增殖
(4)抗原与抗体特异性结合 (5)几乎全身的细胞
(6)新冠病毒是单链的RNA病毒,结构不稳定,容易发生变异
(7)推测应有的氨基酸序列
【解析】
【分析】1、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。(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。(4)目的基因的检测与鉴定。
2、疫苗相当于抗原,可激发机体的特异性免疫过程。
【小问1详解】
分析题意可知,新冠病毒是RNA病毒,提取新冠病毒的RNA后,可在逆转录酶的催化作用下合成一段DNA分子。
【小问2详解】
基因工程的运载体应具有能自主复制(这样可使目的基因在受体细胞中复制)、有多个限制酶切位点(便于与目的基因的结合)、有标记基因(便于检测目的基因是否进去受体细胞)、对宿主细胞无害等特点,缺陷型腺病毒作为合成新冠病毒表面棘突蛋白的基因的载体具有这样的特点。
【小问3详解】
缺陷型病毒可以作为目的基因(或刺突蛋白基因)的载体,可以防止病毒在人体内增殖,提高疫苗的有效性。
【小问4详解】
抗原与抗体的结合具有特异性,利用抗原与抗体特异性结合的原理,可进行新冠病毒抗原检测。
【小问5详解】
甲状腺激素作用于几乎全身细胞,说明几乎全身细胞含有甲状腺激素的受体,故甲状腺激素的靶细胞是几乎全身的细胞。
【小问6详解】
由于新冠病毒是单链的RNA病毒,结构不稳定,容易发生变异,故出多款针对新冠的疫苗效果不是很好。
【小问7详解】
将S蛋白上某个氨基酸改变为半胱氨酸,属于蛋白质工程的范畴,相应的蛋白质工程的过程为从预期蛋白质功能出发→设计预期的蛋白质结构→推测应有的氨基酸序列→找到相对应的脱氧核苷酸序列。
28. 对生活垃圾进行分类处理,是提高垃圾的资源价值和改善生活环境的重要措施。垃圾主要分为可回收物、厨余垃圾、有害垃圾和其他垃圾四类。厨余垃圾中淀粉、脂肪、纤维素、蛋白质含量较高,利用微生物发酵技术将厨余垃圾变成绿色有机肥,可有效实现厨余垃圾无害化和资源化处理。研究人员拟筛选出能高效降解这些有机物的菌株,用以处理厨余垃圾,部分流程如下图:
(1)从常年堆放厨余垃圾的场所取样,溶解在适量无菌水中,振荡摇匀使菌体分散开后,将菌液进行梯度稀释,接种。根据X培养基上菌落的生长情况,推测该接种方法是________________________。
(2)在筛选产淀粉酶的菌株时首先将稀释的微生物样品接种在以淀粉为唯一碳源的培养基上,目的是________________________。
(3)培养、加入碘液后,部分菌落周围出现透明圈,图中能最高效降解淀粉的细菌是______(填编号)。经检测③菌落为硝化细菌,③菌落能在此培养基上生长但没有形成透明圈的原因是________________________。
(4)为进一步从常年堆放厨余垃圾的场所取样获得的菌液中,筛选出能同时降解脂肪、纤维素两种成分的微生物,某同学进行了相关实验,请简要写出实验思路:________________________。
【答案】(1)稀释涂布平板法
(2)允许能降解淀粉的微生物生长,而抑制或阻止其他微生物生长(或筛选得到能高效降解淀粉的微生物)
(3) ①. ② ②. 硝化细菌为自养细菌能够利用空气中的二氧化碳合成有机物(或硝化细菌能通过化能合成作用合成有机物),但硝化细菌不能产生淀粉酶分解淀粉,所以无透明圈
(4)首先取菌液进行梯度稀释,之后接种在以脂肪为唯一碳源的培养基上,筛选出脂肪分解菌;再将筛选出的脂肪分解菌接种到以纤维素为唯一碳源的培养基上,筛选出能同时降解脂肪和纤维素的菌种
【解析】
【分析】稀释涂布平板法:将菌液进行一系列的梯度稀释,然后将不同稀释度的菌液分别涂布到琼脂固体培养基的表面,进行培养。通过统计平板上的菌落数,就能推测出样品中大约含有多少活菌。培养基:人们按照微生物对营养物质的不同需求,配制出供其生长繁殖的营养基质,是进行微生物培养的物质基础。微生物培养基需要为微生物繁殖提供碳源、氮源、水、无机盐等营养物质,此外还要满足微生物对特殊营养物质,pH和O2的需求。选择培养基是指在培养基中加入某种化学物质,以抑制不需要的微生物生长,促进所需要的微生物的生长。
【小问1详解】
由题干可知,进行接种前对菌液进行了梯度稀释操作,并且由图中X培养基上生长的单菌落布满培养基的分布状态,可以推知,该接种方法是稀释涂布平板法。
【小问2详解】
由题干可知,X培养基含有淀粉作为唯一碳源,在该培养基上,能分解淀粉的微生物可以生长繁殖形成菌落,不能分解淀粉的微生物因缺乏碳源而无法生长,达到筛选淀粉分解菌的目的。
小问3详解】
由于淀粉遇碘变蓝,因此在X培养基上,能分解淀粉的微生物形成的菌落周围因淀粉被分解而产生透明圈,透明圈直径越大,说明该菌降解淀粉的能力越强,由图可知,菌落②周围的透明圈直径最大,引起能最高效降解淀粉的细菌是②。
硝化细菌是自养型生物,虽然其不能分解淀粉作为碳源(因此无法产生透明圈),但是可以利用空气中CO2作为碳源来合成有机物进行生长繁殖,因此仍然能在该培养基上生长。
【小问4详解】
由于该实验需要筛选能同时降解脂肪、纤维素两种成分的微生物,但是不能在培养基中同时加入脂肪和纤维素进行筛选,否则无法区分在这样的培养基上生长的是能利用脂肪的微生物还是能利用纤维素的微生物,因此达不到实验目的。要想达到实验目的,需要先将适量菌液进行梯度稀释后首先接种在以脂肪为唯一碳源的培养基上,筛选出脂肪分解菌,然后将在该培养基上获得的脂肪分解菌再接种到以纤维素为唯一碳源的培养基上,在该培养基上能生长的微生物就能同时降解脂肪和纤维素。
29. 2018年1月25日,中科院神经科学研究所团队利用类似克隆羊多莉的体细胞克隆技术克隆的猕猴“中中”和“华华”,登上了全球顶尖学术期刊《细胞》的封面,该成果标志着中国率先开启了以体细胞克隆猴作为实验动物模型的新时代。下图是体细胞克隆猴的技术流程图,请据图回答下列问题:
(1)图中使用的一般都是体外培养10代以内的成纤维细胞,其原因是_______________,刚放入培养瓶中的细胞沉降到瓶底部后首先会出现______________现象。
(2)图中步骤①是克隆猴技术难点之一,需要将卵母细胞培养到_______________(时期)进行去核操作,步骤①中使用了特殊的显微镜对卵母细胞内的纺锤体以及透明带结构进行非侵入性观察和分析,去核事实上是去除卵母细胞的纺锤体和________________结构。目前最常用的去核方法是____________________。
(3)过程②是通过电刺激使成纤维细胞与卵母细胞发生_______________,同时还需通过物理或化学方法,激活受体细胞,目的是____________________________________。
(4)理论上通过上述方法可获得无限个克隆猕猴,这是因为当培养的成纤维细胞达到一定密度后,可以进行________________以得到更多数量的细胞。
(5)体细胞克隆猴的另外一个难点是猴的体细胞克隆胚胎发育差,科学家发现胚胎发育障碍与克隆胚胎基因组上大量组蛋白的甲基化密切相关。由此推测,图中KDM4d mRNA翻译产生的酶的作用是________________________。
【答案】 ①. 10代以内的细胞能保持正常的二倍体核型 ②. 细胞贴壁 ③. MⅡ中期 ④. 染色体 ⑤. 显微操作去核法 ⑥. 融合 ⑦. 使其完成细胞细胞分裂和发育进程 ⑧. 传代培养 ⑨. 催化组蛋白的去甲基化
【解析】
【分析】1、图示为体细胞克隆猴的技术流程图,利用去核卵母细胞和胚胎成纤维细胞的核组成重组细胞,经过激活,注入KDM4d mRNA,移植到代孕母后体内,最终获得体细胞克隆的猕猴。2、胚胎工程指对动物早期胚胎或配子所进行的多种显微操作和处理技术,如体外受精、胚胎移植、胚胎分割、胚胎干细胞及早期胚胎培养等技术。经过处理后获得的胚胎,还需移植到雌性动物体内产生后代,以满足人类的各种需求。3、胚胎工程的理论基础:哺乳动物的体内受精和早期胚胎发育规律。
【详解】(1)由于10代以内的细胞能保持正常的二倍体核型,所以图中使用的一般都是体外培养10代以内的成纤维细胞;刚放入培养瓶中的细胞沉降到瓶底部后,首先会出现细胞贴壁现象,才能生长增殖。
(2)图中获取的卵母细胞培养到减Ⅱ中期后进行去核操作;步骤①中使用了特殊的显微镜对卵母细胞内的纺锤体以及透明带结构进行非侵入性观察和分析,去核事实上是去除卵母细胞的纺锤体和染色体结构;目前最常用的去核方法是显微操作去核法。
(3)过程②是通过电刺激使成纤维细胞与卵母细胞发生融合,为了使其完成细胞细胞分裂和发育进程,同时还需通过物理或化学方法,激活受体细胞。
(4)理论上通过上述方法可获得无限个克隆猕猴,这是因为当培养的成纤维细胞达到一定密度后,可以重新用胰蛋白酶处理后分瓶继续培养,即进行传代培养以得到更多数量的细胞。
(5)体细胞克隆猴的另外一个难点是猴的体细胞克隆胚胎发育差,科学家发现胚胎发育障碍与克隆胚胎基因组上大量组蛋白的甲基化密切相关。由此推测,图中KDM4d mRNA翻译产生的酶的作用是催化组蛋白的去甲基化。
【点睛】本题考查动物胚胎工程的相关知识,涉及到体外受精、早期胚胎培养等内容。解答本题需要学生识记体外受精的具体过程及早期胚胎发育过程,能结合所学的知识准确答题。
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