5.生物与环境2025高考总复习优化设计二轮专题历史大题分析与表达练含答案

2025高考总复习优化设计二轮专题历史大题分析与表达练5.生物与环境(分值:56分)学生用书P255

1.(2024·重庆渝中模拟)(14分)我国科研人员在新疆用“人工海水”进行水产养殖容易出现N、P等无机盐含量增多,导致水体富营养化。“人工海水”生态系统中,马尾藻和萱藻是鱼和梭子蟹的主要饵料,裸甲藻可产生甲藻毒素,对水生生物产生毒害作用。图甲为水体营养化水平对藻类的影响,图乙为该生态系统的部分能量流动示意图,图中字母表示能量。甲乙(1)用渔网捕鱼时,渔网网眼的大小对种群的影响较大,进而影响来年的种群密度。

(2)请描述该生态系统中梭子蟹的生态位

(至少答出2点)。

(3)据图甲分析,“人工海水”生态系统中将营养控制在中营养化水平最佳,其意义是

。

(4)图乙中,d表示,若梭子蟹从饲料中同化的能量为m,则从生产者到梭子蟹的能量传递效率是×100%(用图中字母表示)。

(5)裸甲藻大量繁殖会导致水生生物大量死亡。科学家引入海菖蒲等海生挺水植物并定期收割,其作用是

。

答案(1)年龄结构(2)梭子蟹生活在人工海水中,以马尾藻和萱藻为食,与鱼存在种间竞争关系(3)使能量持续高效的流向对人类最有益的部分(4)梭子蟹用于自身生长、发育、繁殖的能量(储存在梭子蟹机体有机物中的能量)(c-m)/a(5)既能有效抑制裸甲藻的繁殖,又能治理水体富营养化解析(1)用渔网捕鱼时,严格控制网眼大小保护鱼苗,把老年个体捕捞后,使种群的年龄结构变成增长型,对种群的年龄结构影响较大。(2)生态位指的是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,研究某种动物的生态位,通常要研究它的栖息地、食物、天敌以及与其他物种的关系,因此对于梭子蟹生态位的描述为梭子蟹生活在人工海水中,以马尾藻和萱藻为食,与鱼存在种间竞争关系等。(3)“人工海水”生态系统中将营养控制在中营养化水平最佳,因为这样可以使能量持续高效的流向对人类最有益的部分,同时也有利于生态系统的发展。(4)生态系统的结构包括生态系统的组成成分和营养结构(食物链、食物网);图2中c是梭子蟹摄入量减去流向k后的部分,代表梭子蟹的同化量,f代表呼吸作用消耗,因此,d代表的是梭子蟹用于自身生长、发育和繁殖的能量;若梭子蟹从饲料中同化的能量为m,来自生产者的同化量是(c-m),因此从生产者到梭子蟹的能量传递效率为(c-m)/a×100%。(5)结合图示信息可知,引入海菖蒲等海生挺水植物并定期收割,既能有效抑制裸甲藻的繁殖,又能治理水体富营养化,其原理是海菖蒲等海生挺水植物在与裸甲藻的竞争中占优势,抑制了裸甲藻的繁殖,同时还能从水体中吸收N、P等化学元素,达到治理水体富营养化的目的。2.(12分)卧龙自然保护区是国家级自然保护区,以“熊猫之乡”享誉中外,有着丰富的动植物资源和矿产资源,保护区总面积约70×105hm2,主要保护西南高山林区自然生态系统及大熊猫等珍稀动物。回答下列问题。(1)有同学学习了生态系统等知识后,将生态系统有关概念之间的关系用以下概念图的形式表示出来,请你帮他填写完整。①;②。

(2)建立卧龙自然保护区,属于保护生物多样性措施中的保护,人类活动对卧龙生态系统群落演替的影响是使群落演替按照进行,比如该自然保护区建立后,该地区的生物多样性逐渐增加,生态系统的稳定性增加。

(3)碳中和是指企业、团体或个人测算在一定时间内直接或间接产生的温室气体排放总量,通过植树造林、减少化石燃料燃烧等形式,以抵消自身产生的二氧化碳排放量,实现二氧化碳“零排放”。碳中和作为一种新型环保形式,能够推动绿色的生活、生产,实现全社会绿色发展。除植树造林、减少化石燃料燃烧外,为响应碳中和的号召,我们还可以采用的措施有:(至少回答2点)。

答案(1)①生态系统的组成成分②信息传递(2)就地不同于自然演替的速度和方向抵抗力(3)绿色出行;节约用电;使用节能灯泡照明;随手关灯;休息时关闭电脑;夏天空调温度不要调太低;根据能耗标识选用能耗低的电器;纸张双面使用;少用一次性用具如塑料袋、纸杯、木筷等解析(1)生态系统的结构包括生态系统的组成成分和营养结构(食物链、食物网);生态系统的主要功能为物质循环、能量流动、信息传递。(2)就地保护是指在原地对被保护的生态系统或物种建立自然保护区以及国家公园等;建立自然保护区后该地区的生物多样性增加,生态系统中的组成成分增多,食物网更复杂,自我调节能力增强,从而使生态系统的抵抗力稳定性增加。(3)为了减少二氧化碳的排放,除植树造林、减少化石燃料的燃烧之外,我们还可以从生活中力所能及的一些小事做起,如绿色出行;节约用电;使用节能灯泡照明;随手关灯;休息时关闭电脑;夏天空调温度不要调太低;根据能耗标识选用能耗低的电器;纸张双面使用;少用一次性用具如塑料袋、纸杯、木筷等。3.(2024·河北邢台二模)(16分)2022年我国成功举办了《湿地公约》第十四届缔约方大会,向世界展示了我国生态文明建设的成果。人类的生产、生活同湿地有着密切联系,但目前一些河流、湖泊等仍然面临严峻的生态问题。回答下列问题。图1图2(1)图1表示某湖泊中部分生物的食物关系,鲢鱼、鳙鱼等滤食性鱼类与轮虫、枝角类等浮游动物之间的种间关系包括。

(2)图2表示该湖泊中部分营养关系(图中的数值表示能量的相对值),其中A表示的能量去向是,a的数值是,能量在Ⅰ、Ⅱ两个营养级间的传递效率约为(保留整数)。如果人类对该生态系统利用强度较大,应给予的投入,以保证内部结构和功能的稳定。

(3)水体富营养化会引起蓝细菌的爆发性增殖,其中微囊蓝细菌会分泌毒素引起一系列生态问题。生态学家提出“投放一定数量的肉食性鱼类”的经典治理方案,该方案可抑制蓝细菌数量增长的机理是

。

(4)为了提高经典治理蓝细菌方案的效果,科学家又提出第二种方案:“投放一定数量的滤食性鱼类”。图3表示在放养一定数量鲢鱼后的相关实验结果(用高氮、低氮模拟水体污染程度)。图3①高氮实验条件下,浮游动物优势物种发生了改变,造成该变化的原因可能是

。

②根据实验数据分析,放养一定数量的鲢鱼在条件下对经典治理方案促进作用更明显。

答案(1)捕食和种间竞争(2)流向分解者1518.83%相应的物质和能量(3)肉食性鱼类捕食滤食性鱼类,导致浮游动物数量增加,可以大量捕食藻类,从而抑制藻类数量的增加(4)(高氮条件下)鲢鱼对枝角类的捕食较多低氮解析(1)由图1可知,鲢鱼、鳙鱼等滤食性鱼类,轮虫、枝角类等浮游动物均会捕食蓝细菌、绿藻等,形成了种间竞争关系,而鲢鱼、鳙鱼等滤食性鱼类会捕食轮虫、枝角类等浮游动物,形成了捕食关系,所以滤食性鱼类和浮游动物之间的种间关系包括捕食和种间竞争。(2)由图2可知,Ⅰ同化的能量=呼吸作用消耗的能量+产品输出的能量+流入下一营养级的能量+流入分解者的能量,其中a表示的能量去向是流向分解者的能量,由公式计算出Ⅰ流向下一营养级的能量=3.6+2.3+20.8+40.1=66.8,a=Ⅰ同化的能量-呼吸作用消耗的能量-产品输出的能量-流入下一营养级的能量=(2200+44.4)-21.5-637.3-66.8=1518.8。能量在Ⅰ、Ⅱ两个营养级间的传递效率为66.8/(2200+44.4)×100%≈3%。如果人类对该生态系统利用强度较大,应给予相应的物质和能量的投入,以保证内部结构和功能的稳定。(3)生态学家提出“投放一定数量的肉食性鱼类”的经典治理方案,该方案可抑制蓝细菌数量增长的机理是肉食性鱼类捕食滤食性鱼类,导致浮游动物数量增加,可以大量捕食藻类,从而抑制藻类数量的增加。(4)由图3可知,高氮组随着培养天数的增加,桡足类的数量在增加,枝角类的数量在减少,说明优势物种由枝角类变成桡足类,可能是因为高氮条件下鲢鱼对枝角类的捕食较多。根据实验数据分析,在低氮的条件下,蓝细菌数量降得更低,所以放养一定数量的鲢鱼在低氮条件下对经典治理方案的促进作用更明显。4.(2024·河南濮阳一模)(14分)明代《沈氏农书》记载:“池畜鱼,其肥土,可上竹地,余可壅桑,鱼,岁终可以易米,畜羊五六头,以为树桑之本。”这说明我国传统的“桑基鱼塘”模式在明代已基本成型。下图为某地桑基鱼塘中的能量流动简图,其中甲、乙、丙表示能量。请回答下列问题。(1)图中甲表示,丙表示;桑树同化的能量与蚕同化的能量之间存在差值,差值能量的去向有。

(2)桑树和浮游植物分布在不同的区域体现了群落的结构,这样的分布使群落中各种群的重叠较少,有利于充分利用光照、营养物质等资源。

(3)流经此生态系统的总能量为。从能量流动的角度考虑,要保证生态系统可持续发展,需要(答出两点),以提高桑基鱼塘生态系统的稳定性。

(4)桑基鱼塘提高了能量利用率的原因是

。

答案(1)呼吸作用浮游植物用于生长、发育、繁殖的能量流向分解者、呼吸散失、暂未利用(2)水平生态位(3)人工输入的有机物的能量以及生产者固定的太阳能及时输入能量,避免过多输出能量等(4)实现了对能量的多级利用解析(1)甲表示呼吸作用;同化量减去呼吸量等于用于生长、发育、繁殖的能量,因此丙表示浮游植物用于生长、发育、繁殖的能量;桑树同化的能量有流向蚕的能量、流向分解者的能量、呼吸散失的能量及暂未利用的能量。(2)桑树和浮游植物分布在不同的区域,是从水平方向上看群落,属于群落的水平结构;生态位是指一个种群在生态系统中,在时间、空间上所占据的位置及其与相关种群之间的功能关系与作用,这样的分布使群落中各种群的生态位重叠较少。(3)流经此生态系统的总能量为人工输入的有机物的能量以及生产者固定的太阳能;增大生态系统的物种数目(如增加植物种类),形成更加复杂的营养结构,以提高生态系统的稳定性,及时输入能量,同时避免过度破坏生态系统,避免能量输出过多,保证生态系统可持续发展。(4)桑基鱼塘利用桑叶养蚕、蚕粪喂鱼、塘泥肥桑,从而实现了对能量的多级利用,提高了能量的利用率。6.生物技术与工程(分值:69分)学生用书P257

1.(2024·内蒙古包头三模)(13分)海洋石油污染正引起广泛关注,利用基因工程菌进行生物降解具有巨大的应用潜力。P450是石油降解的关键酶,科研人员将获得的P450基因与质粒重组,构建基因表达载体,导入土著菌种Y9,获得了基因工程菌P450/Y9。回答下列问题。(1)实验室培养微生物离不开培养基,而培养基中主要的四大类营养物质是,常用的接种方法有(答出两种即可)。

(2)微生物培养最基本的要求是无菌操作,下列对培养基、接种环、双手、牛奶所采用的灭菌消毒方法的正确顺序依次是(填序号:①化学消毒、②高压蒸汽灭菌、③灼烧灭菌、④巴氏消毒法)。

(3)为进一步探究并比较P450/Y9和Y9两个菌株在不同条件下降解石油的能力,研究人员选用两种培养基(成分如下表)进行了如下实验:培养基类型成分培养基ⅠK2HPO4、MgSO4、NH4NO3、石油培养基ⅡK2HPO4、MgSO4、石油步骤一,将P450/Y9、Y9两个菌株分别接种在两液体培养基Ⅰ中,得到P450/Y9、Y9菌液。步骤二,另取培养基Ⅰ、Ⅱ,添加琼脂分别制成平板Ⅰ、Ⅱ。在平板Ⅰ上制作两个直径相等的孔,标号ⅠA、ⅠB,平板Ⅱ也进行同样的操作,两个孔分别标号ⅡA、ⅡB。步骤三,将等量等浓度的P450/Y9菌液、Y9菌液分别接种到平板Ⅰ的ⅠA、ⅠB,平板Ⅱ也进行同样的操作。步骤四,相同且适宜条件下培养一段时间,记录平板Ⅰ、Ⅱ的透明圈大小如下表:平板平板Ⅰ平板Ⅱ菌株ⅠAⅠBⅡAⅡB透明圈大小+++++++-注:“+”表示有透明圈,“+”越多表示透明圈越大,“-”表示无透明圈。①培养基Ⅰ和培养基Ⅱ中提供碳源的都是。

②本实验的自变量是,平板上出现透明圈的原因是。

③本实验可以得出的结论是

。

答案(1)碳源、氮源、无机盐和水平板划线法和稀释涂布平板法(2)②③①④(3)①石油②培养基的成分和菌株的类型细菌将平板中的石油分解③在有氮源的培养基上,P450/Y9菌株降解石油的能力高于Y9菌株;在无氮源的培养基上,Y9菌株无降解石油的能力,P450/Y9菌株降解石油的能力减弱解析(1)培养基中主要的四大类营养物质是碳源、氮源、无机盐和水,常用的接种方法有平板划线法和稀释涂布平板法。(2)培养基要进行②高压蒸汽灭菌;接种环进行③灼烧灭菌;双手进行①化学消毒;牛奶采用④巴氏消毒法进行消毒。(3)实验目的为探究并比较P450/Y9和Y9两个菌株在不同条件下降解石油的能力。①培养基Ⅰ和培养基Ⅱ中提供碳源的都是石油。②本实验中人为改变的变量是培养基的成分和菌株的类型,所以培养基的成分和菌株的类型是本实验的自变量。由于细菌将平板中的石油分解,则在平板上出现透明圈。③培养基Ⅰ和培养基Ⅱ的区别就是培养基Ⅰ有氮源,培养基Ⅱ没有氮源,所以根据本实验中透明圈的大小可以判断在有氮源的培养基上,P450/Y9菌株降解石油的能力高于Y9菌株;在无氮源的培养基上,Y9菌株无降解石油的能力,但P450/Y9菌株降解石油的能力减弱。2.(2024·广东广州二模)(10分)癌症的免疫疗法通过重新激活抗肿瘤的免疫细胞,克服肿瘤的免疫逃逸,科研人员在不断研究中发现多种免疫治疗方法的结合是提高治疗效果的途径之一。请回答下列问题。图1图2(1)免疫系统能够识别和清除突变的细胞,这体现了免疫系统的功能。

(2)由于基因突变,癌细胞表面物质发生改变,如某些种类癌细胞表面高表达膜蛋白PSMA和PD-L1。图1中PD-L1能抑制T细胞的活化,使癌细胞发生免疫逃逸。临床上可利用PD-1的单克隆抗体进行癌症治疗,据图1推测,其原因是

。

(3)CD28是T细胞表面受体,T细胞的有效激活依赖于CD28在癌细胞与T细胞结合部位的聚集。因此,科研人员尝试构建既能结合PSMA又能结合CD28的双特异性抗体PSMA×CD28,诱导T细胞定向杀伤癌细胞,如图2所示。制备过程:先将分别注射到小鼠体内,分离出B淋巴细胞,诱导其与小鼠的骨髓瘤细胞融合,筛选得到,再诱导两种细胞融合。成功融合的细胞会表达两种L链和两种H链,由于会产生多种抗体,因此还需进行筛选,才能获得所需的双特异性抗体PSMA×CD28。

(4)科研人员将癌细胞和T细胞共同培养,加入不同抗体,比较不同抗体对T细胞活化的作用。实验各组由活化T细胞产生的细胞因子IL-2含量如图3所示,实验结果说明

。

图3答案(1)免疫监视(2)PD-1的单克隆抗体与PD-1结合,阻断了PD-1和PD-L1的结合,避免PD-L1抑制T细胞的活化(3)PSMA、CD28两种杂交瘤细胞L链和H链随机组合(4)PSMA×CD28和PD-1单抗联合使用能够显著激活T细胞,且在一定范围内激活作用随PSMA×CD28浓度的增加而增强;单独使用PSMA×CD28或PD-1单抗都不能显著激活T细胞(合理即可)解析(1)免疫系统能够识别和清除突变的细胞,这体现了免疫系统的免疫监视功能。(2)图1中癌细胞表面的PD-L1和T细胞表面的PD-1结合,抑制T细胞的活化。PD-1的单克隆抗体与PD-1特异性结合,阻断了PD-L1和PD-1的结合,避免PD-L1抑制T细胞的活化。(3)制备双特异性抗体PSMA×CD28,则抗原是CD28和PSMA,将两种物质分别注射到小鼠体内,分离出两类B淋巴细胞,将这两类B淋巴细胞分别和小鼠的骨髓瘤细胞融合,形成杂交瘤细胞,再诱导杂交瘤细胞融合。成功融合的细胞会表达两种L链和两种H链,所需的双特异性抗体PSMA×CD28是特定的L链和H链结合形成的,由于L链和H链随机组合,因此还需要进行筛选,才能获得所需的抗体。(4)分析图3可知,自变量是抗体种类,PSMA×CD28+PD-1单抗联合使用能够显著激活T细胞,且在一定范围内激活作用随PSMA×CD28浓度的增加而增强;单独使用PSMA×CD28或PD-1单抗都不能显著激活T细胞。3.(2024·江西二模)(14分)荧光蛋白GFP在紫外线或蓝光激发下会发出绿色荧光,这一特性可以用于检测细胞中目的基因的表达。科研团队将人β-酪蛋白基因与GFP基因连接,获得了β-酪蛋白—GFP融合基因(简称甲),将其插入质粒P0,构建了基因表达载体P1,其部分结构如图所示,图中E1、E2为两种限制酶酶切位点。回答下列问题。(1)构建融合基因甲时需要将β-酪蛋白基因编码链(转录时与模板链互补的DNA单链)的端与GFP基因编码链的端相连。为保证甲的完整性及其与质粒PO正确连接,实验中选择的限制酶E1和E2必须满足的条件是(答两点)。基因表达载体P1除了具有图示结构外,还应具备的结构有。

(2)若编码β-酪蛋白的DNA片段序列是:5'-TTCGCTTCT……CAGGAAGGA-3',扩增该基因时,在PCR仪中加入的引物的碱基序列为

。

(3)科研团队将P1转入山羊乳腺细胞后,在该细胞中观察到了绿色荧光。为获得能生产β-酪蛋白的山羊,还应该完成的主要工作包括:将能够产生绿色荧光的移入中,体外培养至时期,再进行胚胎移植等。其中,进行体外胚胎培养时所需的气体环境是。

(4)检查生产人β-酪蛋白的转基因山羊是否培育成功,还需要进行分子水平的检测,利用PCR技术可以检测

(答两点)。

答案(1)3'5'甲内部没有E1、E2的识别序列;E1、E2酶切后形成的黏性末端不同复制原点和标记基因(2)5'-TTCGCTTCT-3'、5'-TCCTTCCTG-3'(3)乳腺细胞细胞核MⅡ中去核卵母细胞桑葚胚或囊胚95%的空气和5%的CO2形成的混合气体(4)山羊的染色体DNA上是否插入了甲;甲是否转录出了相应的mRNA解析(1)构建融合基因甲时需要将β-酪蛋白基因编码链的3'端与GFP基因编码链的5'端相连,以保证融合基因甲的核苷酸序列不发生改变,从而保证融合基因能够正确表达。为保证甲的完整性,在基因甲中应没有E1、E2的识别序列,同时要使基因甲与质粒PO正确连接,应该确保E1、E2酶切后形成的黏性末端不同,这样可以防止基因甲及质粒PO的自身环化和反向连接。完整基因表达载体应具有启动子、终止子、复制原点、标记基因、目的基因。(2)在进行PCR扩增β-酪蛋白的DNA片段时,应先合成2种不同的引物,在PCR扩增时不同的引物与模板DNA发生碱基互补配对,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'端向3'端延伸的。所以在PCR仪中加入的引物的碱基序列为5'-TTCGCTTCT-3'、5'-TCCTTCCTG-3'。(3)若要获得能生产β-酪蛋白的山羊,可采用核移植技术,即将能够产生绿色荧光乳腺细胞的细胞核移入山羊的MⅡ中去核卵母细胞中获得重组细胞,并将该重组细胞在体外培养到桑葚胚或囊胚,再经过胚胎移植等获得能生产β-酪蛋白的山羊。在进行体外胚胎培养时所需的气体环境是95%的空气和5%的CO2形成的混合气体。(4)检测目的基因甲是否导入成功,利用PCR技术可以检测山羊的染色体DNA上是否插入了甲;甲是否转录出了相应的mRNA。4.(2024·湖南怀化二模)(12分)抗菌肽是一类具有广谱抗菌、抗病毒等功能的小分子多肽,细菌不易对其产生耐药性且无残留等,被认为是理想的抗生素替代品。为了突破抗菌肽在畜禽养殖业广泛应用的瓶颈,我国研究人员运用小分子泛素蛋白(SUMO)融合技术将含有重组抗菌肽LLv基因的质粒导入大肠杆菌,表达融合蛋白SUMO-LLv,并优化了表达条件,从而能高效获得重组抗菌肽LLv。所用质粒含有卡那霉素抗性基因(KanR)、LacZ基因及SacⅠ、XhoⅠ酶切位点等,其结构和构建重组质粒的过程如图1所示。据此分析回答以下问题。图1图2注:LacZ基因编码产生的β-半乳糖苷酶可以分解X-gal产生蓝色物质,使菌落呈现蓝色;否则菌落为白色。(1)扩增LLv基因时,PCR反应体系中含有的酶有;已知该基因序列不含图1中限制酶的识别序列,为了使其能与已被酶切的质粒连接,需根据设计引物。

(2)LLv基因以a链为转录模板链,转录时mRNA自身的延伸方向为5'→3'。该基因内部没有SacⅠ、XhoⅠ这两种酶切位点。图1中酶切位点1和2所对应的酶分别是。

(3)将重组质粒导入大肠杆菌时,需用CaCl2处理大肠杆菌,其目的是

。

(4)为了将成功导入重组质粒的大肠杆菌筛选出来,甲同学在添加了卡那霉素、X-gal等成分的培养基中进行接种,结果如图2,该同学采用的接种方法是。图2中出现的菌落即成功导入重组质粒的大肠杆菌菌落,判断的理由是

。

答案(1)耐高温的DNA聚合酶LLv基因两端的部分核苷酸序列和SacⅠ、XhoⅠ的识别序列(2)XhoⅠ、SacⅠ(二者顺序不可调换)(3)使大肠杆菌变为感受态细胞,便于从周围环境吸收DNA分子(4)稀释涂布平板法白色目的基因(或LLv基因)的插入破坏了LacZ基因的结构,使其不能正常表达形成β-半乳糖苷酶,不能分解底物X-gal产生蓝色物质解析(1)PCR技术的基本原理是在模板DNA、引物和四种脱氧核糖核苷酸存在下,依赖于TaqDNA聚合酶的酶促合成反应,即扩增LLv基因时,PCR反应体系中含有的酶有耐高温的DNA聚合酶。PCR过程需要两种引物,能分别与目的基因两条链的3'-端通过碱基互补配对结合。目的基因需要与质粒进行连接,但已知LLv基因序列不含图1中限制酶(SacⅠ、XhoⅠ)的识别序列,为了使LLv基因能与被酶切的质粒连接,需要根据LLv基因两端的部分核苷酸序列和SacⅠ、XhoⅠ的识别序列设计引物。(2)LLv基因以a链为转录模板链,转录时mRNA自身的延伸方向为5'→3',DNA模板被转录方向是从3'→5',即图1中酶切位点1对应的酶为XhoⅠ,酶切位点2对应的酶为SacⅠ。(3)将目的基因导入微生物细胞,常用Ca2+处理微生物,使微生物细胞处于感受态,便于从外界环境吸收DNA分子。(4)分析菌落分布可知,采用的接种方法是稀释涂布平板法。为了将成功导入重组质粒的大肠杆菌筛选出来,甲同学在添加了卡那霉素、X-gal等成分的培养基中进行接种,目的基因(LLv基因)的插入破坏了LacZ基因的结构,使其不能正常表达形成β-半乳糖苷酶,底物X-gal不会被分解,不能产生蓝色物质使菌落为白色,因此图2中出现的白色菌落即成功导入重组质粒的大肠杆菌菌落。5.(2024·山东济宁二模)(10分)某种小麦的雄性不育由核基因M控制,其整个花药在发育早期停止发育进程,因此其雄性不育比较彻底。研究发现所有的雄性不育植株都特异性地携带了TRIM序列,且M及其等位基因的编码区相同;为研究该序列与雄性不育之间的关系,科研人员在野生型小麦中获得了M等位基因的启动子并利用Ti质粒构建表达载体,表达载体T-DNA部分结构如图1所示,GFP表达后会发出绿色荧光。将不同表达载体转入幼胚获得转基因小麦,分别对核不育小麦、野生型小麦及转基因小麦的表型和M基因表达情况进行检测,部分结果如表。图1组别实验材料载体组成Ⅰ、Ⅱ植株表型M基因表达情况第一组核不育小麦无雄性不育eg第二组野生型小麦无可育fg第三组野生型小麦ad死亡第四组野生型小麦①

②

eg注:a.通用的强启动子;b.M等位基因启动子;c.插入TRIM序列的M等位基因启动子;d.M编码区;e.仅在花药发育早期表达;f.在花药发育各时期均不表达;g.在根、茎、叶、雌蕊中均不表达。(1)表中①处应分别选择(填表注中字母序号),②处植株表型是,结果发现在存活的转基因小麦花药中均能检测到绿色荧光。根据实验结果推测,导致雄性不育的原因是

。

(2)实验过程中(填“需要”或“不需要”)设置将bd导入野生型小麦的实验组,理由是

。

(3)科研人员为检测(1)中T-DNA插入受体细胞染色体中的位置,利用反向PCR技术对插入位点两侧序列进行了分析,过程如图2。已知T-DNA的一条单链序列为:5'-GCAATGCGTAGCCTCT……AACTATGCGCTCATGA-3'(虚线处省略了部分核苷酸序列)。应选下列引物中的(填序号)用于步骤Ⅲ,引物的作用是

。

A.5'-CGCGAGTACT-3'B.5'-GCGCTCATGA-3'C.5'-CGTAGCCTCT-3'D.5'-TACGCATTGC-3'图2答案(1)c、d雄性不育TRIM序列的插入引起启动子序列改变,导致M基因在花药发育早期表达(2)不需要野生型小麦本身具有bd,不需要另外导入(3)BD使DNA聚合酶能够从引物的3'端开始连接脱氧核苷酸解析(1)本实验的目的是研究TRIM序列与雄性不育之间的关系,因此野生型小麦需要选择插入TRIM序列的M等位基因启动子,即c,TRIM序列的M等位基因启动子的作用是启动M基因的表达,因此在构建载体组成Ⅰ、Ⅱ时需要在插入TRIM序列的M等位基因启动子之后加入M编码区,故表中①处应分别选择c、d。已知所有的雄性不育植株都特异性地携带了TRIM序列,且第一组实验结果和第四组的实验结果中M基因表达情况是相同的,因此②处植株表型是雄性不育。第二组实验野生型小麦M基因在花药发育各时期均不表达,在根、茎、叶、雌蕊中均不表达,而第四组和第一组雄性不育植株中M基因仅在花药发育早期表达,在根、茎、叶、雌蕊中均不表达,综上推测导致雄性不育的原因是TRIM序列的插入引起启动子序列改变,导致M基因在花药发育早期表达。(2)由于野生型小麦本身具有bd,不需要另外导入b和d。(3)反向PCR技术指的是扩增T-DNA的两侧序列,以T-DNA的一条单链序列5'-GCAATGCGTAGCCTCT……AACTATGCGCTCATGA-3'为模板,扩增其5'一侧序列,因此对应的引物是5'-TACGCATTGC-3',以T-DNA的另一条单链序列3'-CGTTACGCATCGGAGA……TTGATACGCGAGTACT-5'为模板,扩增其5'一侧序列,因此对应的引物是5'-GCGCTCATGA-3',故选BD。引物的作用是使DNA聚合酶能够从引物的3'-端开始连接脱氧核苷酸。6.(2024·福建三明一模)(10分)表观遗传调节异常是肿瘤发生发展的重要因素之一,N6-甲基腺苷(m6A)是真核生物mRNA上最常见的一种修饰。研究发现,胃癌细胞中存在m6A去甲基化酶(ALKBH5)过表达和STC2(癌症相关基因)mRNA的m6A修饰水平降低的异常现象。科研人员利用基因工程技术实现ALKBH5基因沉默和STC2基因的过表达,以研究ALKBH5介导的m6A甲基化修饰对胃癌细胞迁移的影响(其中STC2基因的α链为转录的模板链)。研究人员分别用不同方式处理胃癌细胞,并测得胃癌细胞迁移标志蛋白含量如图3所示。图1图2图3注:A、B、C、D为四种引物序列;BamHⅠ、HindⅢ、SacⅠ为限制酶。(1)图1PCR反应体系中需加入4种dNTP、耐高温的DNA聚合酶、模板和,还需加入引物(选“A、B、C、D”)等。

(2)为达到图1目的需要对上述引物进行设计,你的设计思路是

。

(3)为确保扩增的准确性,设计的引物不能太短,太短会导致。

(4)据图2可知,应在培养基中添加来初步筛选含重组DNA分子的癌细胞。

(5)据图3可知,ALKBH5基因过表达导致。

答案(1)扩增缓冲液(或含Mg2+缓冲液)B、C(2)需要在引物C的5'端添加BamHⅠ识别序列和强启动子序列,在引物B的5'端添加SacⅠ识别序列(3)非特异性扩增(4)卡那霉素(5)STC2基因表达(转录)的mRNA去甲基化解析(1)图1PCR反应体系中需加入4种dNTP作为原料,还需要加入耐高温的DNA聚合酶(TaqDNA聚合酶)、模板和扩增缓冲液(或含Mg2+缓冲液),由于子链延伸时是从引物的3'端开始连接脱氧核苷酸,因此引物需要连接在模板链的3'端,这样才能保证扩增的片段含有目的基因,据图1可知,还需加入引物B和C。(2)利用PCR扩增目的基因STC2时,引物使DNA聚合酶能够从引物的3'端开始连接脱氧核苷酸,且STC2基因的α链为转录的模板链,由于形成的mRNA与模板链互补,且方向相反,并且形成mRNA时mRNA链的延伸是从5'→3',即图1中基因转录时由右向左进行,因此启动子应在引物C的5'端,即需要在引物C的5'端添加BamHⅠ识别序列和强启动子序列,在引物B的5'端添加SacⅠ识别序列。保证扩增的DNA片段用BamHⅠ和SacⅠ切割后形成的目的基因含有强启动子。(3)为确保扩增的准确性,设计的引物不能太短,因为太短会与多个位点结合,会导致非特异性扩增。(4)由图可知,由于潮霉素抗性基因被破坏,因此重组质粒的抗性基因是卡那霉素抗性基因,应在培养基中添加卡那霉素来初步筛选含重组DNA分子的癌细胞。(5)根据题意“胃癌细胞中存在m6A去甲基化酶(ALKBH5)过表达和STC2(癌症相关基因)mRNA的m6A修饰水平降低的异常现象”,并结合图示可知ALKBH5基因过表达导致STC2基因表达的mRNA去甲基化,进而导致STC2基因过表达而引起癌细胞迁移。7.实验设计与分析(分值:33分)学生用书P261

1.(2024·湖南长沙二模)(9分)黄粉虫,俗称面包虫,原是粮仓中常见的害虫,其幼虫含粗蛋白51%、脂肪28.5%,营养价值较高,常有人工饲养。中学生物实验中可用黄粉虫探究非生物因素的影响,生态学家常常用黄粉虫进行各种种群生态学实验。回答下列问题。(1)如果往饲养黄粉虫的容器里放一片面包,它们会聚集在面包片下面吃面包;如果把面包片翻过来,暴露在明处的黄粉虫会很快爬到面包片的下面。该实验控制的自变量是,可以初步得出的实验结论是

。

(2)生态学家将黄粉虫置于装有面粉的容器中进行实验,如图是两种具有捕食习性的黄粉虫在不同环境下的生长情况(图1表示甲、乙黄粉虫生活在装有面粉的容器内;图2表示在甲、乙黄粉虫生活的面粉中加入一些细玻璃管)。图1图2①上述实验中,黄粉虫的卵、幼虫、蛹和成虫都生活在面粉里,由上图可知两种黄粉虫之间的关系是。已知乙黄粉虫比甲黄粉虫小,在加入细玻璃管的情况下,甲、乙的种间关系的结果发生了变化,两种黄粉虫可以共存,请从生态位的角度予以解释:

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②甲黄粉虫和乙黄粉虫放一起在装有面粉的容器内的时候,不论异种还是同种产下的卵,都会遭到成虫的捕食。斜吻棘头虫是一种寄生在这两种黄粉虫上的原生生物。图3是在没有寄生虫与有寄生虫的状况下,两种黄粉虫在共同饲养一段时间后的数量相对值。图3由图3可知,斜吻棘头虫对(填“甲”或“乙”)黄粉虫的抑制作用更强,斜吻棘头虫在生态系统中的成分是。综合图1、2、3可知,环境条件改变对生物种群数量变化有很大的影响,寄生对宿主种群数量变化的作用属于(填“密度制约”或“非密度制约”)因素。

答案(1)光黄粉虫喜欢生活在阴暗的环境(2)①种间竞争玻璃管为乙面包虫提供了隐蔽场所,甲、乙的生态位发生分化(重叠程度变小)②甲消费者密度制约解析(1)根据题干信息:如果往饲养黄粉虫的容器里放一片面包,它们会聚集在面包片下面吃面包;如果把面包片翻过来,暴露在明处的黄粉虫会很快爬到面包片的下面,可知该实验控制的自变量是光,可得到初步的实验结论是黄粉虫喜欢生活在阴暗的环境。(2)①图1表示甲、乙面包虫生活在装有面粉的容器内,甲面包虫的数量明显增多,而乙面包虫的数量没有增加,说明两种面包虫之间的关系是种间竞争关系;在不改变外界环境的情况下甲面包虫占优势。由于乙面包虫比甲面包虫小,在加入细玻璃管的情况下,乙面包虫可以爬进细玻璃管中,两种面包虫可以共存,说明玻璃管为乙面包虫提供了隐蔽场所,使得甲、乙的生态位发生了分化。②根据题意和图示分析可知:在有寄生生物的状况下,乙面包虫的数量多,处于优势地位,甲黄粉虫的数量少,斜吻棘头虫对甲黄粉虫的抑制作用更强。由于斜吻棘头虫是一种寄生在这两种黄粉虫上的原生生物,所以在生态系统中属于消费者。寄主等天敌属于生物因素对种群数量的作用强度,与该种群的密度是相关的,所以寄生对宿主种群数量变化的作用属于密度制约因素。2.(2024·辽宁沈阳三模)(10分)人乳头瘤病毒(HPV)是环状双链DNA病毒,其具有嗜上皮性,主要引起人类皮肤、黏膜的增生性病变,目前已分离出100多种亚型,不同的亚型引起不同的临床表现。宫颈癌主要由高危型HPV持续感染所致,下图为HPV入侵机体后,机体作出的部分免疫应答示意图。回答下列问题。(1)图中的穿孔素和颗粒酶属于免疫系统组成成分中的。图示过程为特异性免疫的过程。

(2)细胞甲是,其功能是。

(3)HPV2价疫苗能预防2种高危型HPV(16、18)的感染,为检测其能否预防低危型HPV(6、11)的感染,以大鼠为实验材料,请完善下列实验步骤:①将健康大鼠平均分为4组,分别标记A、B、C、D。②A、B组接种不含疫苗的生理盐水,其他各组分别接种等量的。

③分别在各组中接种HPV病毒,各组操作是A组接种低危型HPV(6),,D组接种低危型HPV(11)。

④一段时间后统计各组的发病率。(4)预期的结果和结论:若实验结果为A、C两组发病率相同,B、D两组发病率相同,则说明

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答案(1)免疫活性物质细胞免疫(2)细胞毒性T细胞识别并与靶细胞接触,使其裂解死亡(3)HPV2价疫苗B组接种低危型HPV(11),C组接种低危型HPV(6)(4)HPV2价疫苗不能预防低危型HPV(6、11)的感染解析(1)图中的穿孔素和颗粒酶属于免疫系统组成成分中的免疫活性物质,甲细胞是细胞毒性T细胞,图示过程为特异性免疫的细胞免疫过程。(2)题图是HPV入侵机体后,机体作出的部分免疫应答示意图,甲细胞是细胞毒性T细胞,其功能是识别并与靶细胞接触,使其裂解死亡。(3)本实验的目的是检测HPV2价疫苗能否预防低危型HPV(6、11)的感染,①将健康大鼠平均分为4组,分别标记A、B、C、D。②A、B组接种不含疫苗的生理盐水,其他各组分别接种等量HPV2价疫苗。③分别在各组中接种HPV病毒,各组操作是A组接种低危型HPV(6),B组接种低危型HPV(11),C组接种低危型HPV(6),D组接种低危型HPV(11)。④一段时间后统计各组的发病率。(4)预期的结果和结论:若实验结果为A、C两组发病率相同,B、D两组发病率相同,则说明HPV2价疫苗不能预防低危型HPV(6、11