5.生物与环境大题分析与表达练2025年高考总复习优化设计二轮专题生物H课后习题含答案

大题分析与表达练2025年高考总复习优化设计二轮专题生物H课后习题含答案5.生物与环境(分值:46分)学生用书P255

1.(2024·辽宁大连二模)(11分)位于辽宁西部的北票天鹅湖湿地公园是典型的沼泽湿地,是东亚—澳大利亚之间候鸟迁徙通道上的重要迁徙停歇地和觅食地,每年大量候鸟迁徙至此,因天鹅居多而得名。回答下列问题。(1)北票天鹅湖湿地公园水体中央区有沉水植物、浮游植物和挺水植物等,堤岸边有杨树、柳树、榆树等高大乔木及小灌木丛,这是群落的结构的体现。

(2)调查天鹅的种群密度可采用固定宽度样线法,即在调查区域内设计固定的观察样线,拍照并记录样线两侧规定宽度范围内的天鹅个数,进而计算样线调查覆盖面积中天鹅的种群密度。该方法比标记重捕法更具优势,具体体现在(答出1点)。

(3)直接决定该湿地内天鹅种群密度变化的主要因素是(填种群数量特征)。据统计该湿地公园的天鹅逐年增多,试分析其原因是

(答出2点)。

(4)研究天鹅的生态位,可调查天鹅的(答出3点)。群落中每种生物都占据着相对稳定的生态位,这有利于不同生物,是群落中物种之间及生物与无机环境之间的结果。

答案(1)垂直和水平(空间)(2)对天鹅种群的干扰小;调查周期短、效率高(3)迁入率和迁出率食物充足、栖息地环境适宜、人类干扰少(4)栖息地、食物、天敌、与其他物种的关系充分利用环境资源协同进化解析(1)北票天鹅湖湿地公园水体中央区有沉水植物、浮游植物和挺水植物等,堤岸边有杨树、柳树、榆树等高大乔木及小灌木丛,上述特征既有水平结构,也有垂直结构,是群落的空间结构的体现。(2)与标记重捕法相比,拍照并记录样线两侧规定宽度范围内的天鹅个数更具优势,具体体现在对天鹅种群的干扰小;调查周期短、效率高。(3)种群密度是最基本的数量特征,该湿地是东亚—澳大利亚之间候鸟迁徙通道上的重要迁徙停歇地和觅食地,则直接决定该湿地内天鹅种群密度变化的主要因素是迁入率和迁出率。种群数量受到自身因素和人类活动等干扰,由于食物充足、栖息地环境适宜、人类干扰少等原因,该湿地公园的天鹅逐年增多。(4)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,称为这个物种的生态位,研究天鹅的生态位,可调查天鹅的栖息地、食物、天敌、与其他物种的关系。群落中每种生物都占据着相对稳定的生态位,这有利于不同生物充分利用环境资源,是群落中物种之间及生物与无机环境之间协同进化的结果。2.(2024·湖南长沙模拟)(9分)219国道是贯通中国南北的交通大命脉,沿途分布着中国所有的陆地群落类型,包括喀纳斯的泰加林、柴达木盆地的荒漠、西双版纳的热带雨林等,以及群落之间的交错区。雨林内分布有种类众多的榕树,榕树通过分泌化学物质吸引小体积的传粉榕小蜂完成授粉,同时榕树的花为传粉榕小蜂提供产卵场所以及幼虫营养。根据资料分析回答以下问题。(1)榕树与传粉榕小蜂的种间关系是,榕树通过分泌化学物质吸引传粉榕小蜂进行传粉,说明信息传递具有作用。

(2)热带雨林物种极其丰富,群落结构非常复杂。从能量流动的角度分析,西双版纳雨林中动物的物种多样性极高的原因是;从群落垂直结构的角度分析,雨林结构复杂表现在。

(3)两个群落过渡的狭窄区域称为群落交错区,在这里,群落中种的数目及一些种群密度比相邻群落大,原因是。为了保护环境和野生动植物,同时支持人类的发展,我们对人为形成的群落交错区的态度应为。

答案(1)原始合作调节种间关系,维持生态系统的稳定(2)雨林中水热条件优越,生产者数量众多,能固定大量的太阳能,可以供众多种类的动物利用复杂的分层现象(3)群落交错区,群落的空间结构和资源分布往往更复杂避免/减少对野生环境的非必要开发解析(1)榕树通过分泌化学物质吸引小体积的传粉榕小蜂完成授粉,同时榕树的花为传粉榕小蜂提供产卵场所以及幼虫营养,榕树与传粉榕小蜂分开后也可独立生存,所以榕树与传粉榕小蜂的种间关系是原始合作。榕树通过分泌化学物质吸引传粉榕小蜂进行传粉,说明信息传递可调节种间关系,维持生态系统的稳定。(2)西双版纳雨林中水热条件优越,生产者数量众多,能固定大量的太阳能,可以供众多种类的动物利用,所以西双版纳雨林中动物的物种多样性极高。雨林具有复杂的分层现象,所以雨林的群落结构复杂。(3)群落交错区,群落的空间结构和资源分布往往更复杂,所以群落交错区中种的数目及一些种群密度比相邻群落大。避免/减少对野生环境的非必要开发,有利于保护环境和野生动植物,同时支持人类的发展。3.(2024·湖南衡阳模拟)(14分)稻田杂草是影响水稻产量的重要因素。农业技术人员尝试通过稻虾共作综合种养模式改善水稻种植。(1)克氏原螯虾是入侵物种,入侵我国后的最初一段时间种群数量会迅速上升。从种群特征角度分析,导致克氏原螯虾数量上升的直接原因是;从克氏原螯虾生存环境条件分析,导致克氏原螯虾数量上升的原因是(答出2点)。

(2)克氏原螯虾在含有高污染性毒素的水质中依然可以存活,利用该特点可用来净化水质,克氏原螯虾肉质鲜美让其成为餐桌上的美味佳肴,分别体现了生物多样性的价值,但克氏原螯虾不可多食,有害物质通过食物链对人类会造成危害。

(3)克氏原螯虾有挖洞筑巢的习性,且在稻田中会将土壤里的种子翻出、破坏幼芽生长。农业技术人员建立稻虾共作的田间工程(如下图),通过挖掘环形沟环绕稻田,为克氏原螯虾提供繁殖和栖息环境。根据以上信息,下列稻虾共作策略合理的有。

A.稻田中直接播种种子而非插秧种植水稻B.依据生态工程的协调原理,应选择茎秆粗壮、抗倒伏的水稻品种C.依据生态工程的循环原理,稻虾共作中克氏原螯虾的粪便可减少化肥的使用D.水泥层涂抹在田埂近环形沟侧,防止克氏原螯虾逃逸(4)下表为水稻单作模式和稻虾共作模式的比较试验统计结果,尝试分析稻虾共作模式对水稻产量和农田生态系统的影响(1亩≈666.67m2)。项目物种丰富度杂草存量/(kg·亩-1)化肥使用量/(kg·亩-1)水稻产量/(kg·亩-1)利润/(元·亩-1)水稻单作模式3525062.9477.81386.2稻虾共作模式22532.4540.86058.3根据表中数据分析,稻虾共作模式中,克氏原螯虾的引入会物种丰富度,其主要食用稻田中的杂草,因此有利于能量;但是克氏原螯虾也食用幼苗期的水稻,所以在投放克氏原螯虾时应尤其注意

。

(5)虾塘中常采用南美白对虾与罗氏沼虾混养的模式,罗氏沼虾可以清除养殖残饵、吞食病死的南美白对虾,罗氏沼虾属于生态系统成分中的,这种混养模式的优点是

。

答案(1)出生率大于死亡率食物空间充足、气候适宜、缺少敌害(2)间接和直接富集(3)BCD(4)降低(持续高效地)流向对人类最有益的部分克氏原螯虾的投放时机(或应在水稻过了幼苗期后再行投放克氏原螯虾)(5)消费者和分解者既能净化水体,又能控制南美白对虾病害的发生和传播解析(1)由于迁入地食物空间充足、气候适宜、缺少敌害等条件,可以为克氏原螯虾提供更好的生存环境,从种群特征角度分析,导致克氏原螯虾数量上升的直接原因是出生率大于死亡率。(2)克氏原螯虾在含有高污染性毒素的水质中依然可以存活,可用来净化水质,体现了生物多样性的间接价值,克氏原螯虾可作为餐桌上的美味佳肴,体现了生物多样性的直接价值。克氏原螯虾食物复杂可能含有害物质,故不可多食,有害物质通过食物链富集对人类会造成危害。(3)由题意可知,克氏原螯虾有挖洞筑巢的习性,且在稻田中会将土壤里的种子翻出、破坏幼芽生长,故稻田中不能直接播种种子而应该插秧种植水稻,A项不符合题意;协调是指在进行生态工程建设时,要考虑生物与环境、生物与生物的协调与适应,故为了防止克氏原螯虾的破坏,应选择茎秆粗壮、抗倒伏的水稻品种,B项符合题意;循环是指在生态工程中促进系统的物质迁移与转化,既保证各个环节的物质迁移顺畅,也保证主要物质或元素的转化率较高,依据该原理,稻虾共作中克氏原螯虾的粪便可减少化肥的使用,C项符合题意;克氏原螯虾会挖洞筑巢,水泥层涂抹在田埂近环形沟侧,可防止克氏原螯虾逃逸,D项符合题意。(4)克氏原螯虾有挖洞筑巢的习性,在稻田中会将土壤里的种子翻出、破坏幼芽生长,对当地自然生态造成较大影响,故克氏原螯虾的引入会降低物种丰富度。由表可知,克氏原螯虾的引入,减少了杂草的存量,这样调整了生态系统中的能量流动关系,使能量持续高效地流向对人类最有益的部分。克氏原螯虾也食用幼苗期的水稻,为了保护水稻幼苗,要注意克氏原螯虾的投放时机(或应在水稻过了幼苗期后再行投放克氏原螯虾)。(5)南美白对虾与罗氏沼虾都是池塘中的消费者,但罗氏沼虾可以清除养殖残饵、吞食病死的南美白对虾,也起到了分解者的作用,因此,罗氏沼虾属于生态系统成分中的消费者和分解者。这种混养模式既能净化水体,又能有效控制南美白对虾病害的发生和传播概率。4.(2024·湖南模拟)(12分)黄河是中华民族的“母亲河”,请回答下列有关黄河保护的问题。(1)下图是黄河流域某河流生态系统受到生活污水轻度污染后净化作用的示意图。在该河流的AB段,溶解氧减少的主要原因是,BC段藻类大量繁殖的原因是

。

(2)黄河流域也曾被重工业中的有毒物质重度污染,且自身的净化作用已不足以消除,生物多样性降低。这时黄河的就被破坏了,移除这些有毒物质遵循生态工程的原理。

(3)为充分利用黄河流域的盐碱地,科学家在盐碱地地区开创了“上粮下藕、藕鱼套养”的农业生态系统模式。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。“上粮下藕”利用了群落的结构实现立体复合种养。在粮食区还可设置一些鸟巢,招引更多的鸟类防治害虫,从能量流动的角度分析,这样做的目的是。调查台田中小动物类群的丰富度,适宜采用的方法是。

(4)在黄河湿地大量植树造林可以缓解温室效应,请从物质循环的角度分析其原因是

。

答案(1)藻类减少,需氧型细菌大量繁殖有机物分解后形成的大量的NH4(2)恢复力稳定性自生(3)水平调整能量流动方向,使能量流动持续高效地流向对人类最有益的部分取样器取样法(4)大量植树造林可以增加CO2从大气中的CO2库到生物群落的吸收速率解析(1)AB段藻类减少,释放的O2减少,(需氧型)细菌大量繁殖,消耗了更多的O2,因此水体中溶解氧减少。由于AB段细菌将有机物分解形成了较多的NH4+等无机盐离子,为藻类生长繁殖提供的无机盐增加,因此(2)“不足以消除”表明生态系统的恢复力稳定性被破坏,移除有毒物质,创造有益于生物组分生长繁殖的条件,遵循自生原理。(3)“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。在粮食区还可设置一些鸟巢,招引更多的鸟类防治害虫,从能量流动的角度分析,这样做的目的是调整能量流动方向,使能量流动持续高效地流向对人类最有益的部分。调查台田中小动物类群的丰富度,适宜采用的方法是取样器取样法。(4)温室效应主要是大气中CO2浓度升高导致。从物质循环角度分析,大量植树造林可以增加CO2从大气中的CO2库到生物群落的吸收速率。6.生物技术与工程(分值:65分)学生用书P257

1.(2024·湖南衡阳模拟)(10分)为调查某地人工湖的水质状况,科研小组进行了该湖水样中的细菌培养、分离及计数等工作。回答下列问题。(1)在细菌培养时,培养基中能同时提供碳源、氮源的成分是(填“蛋白胨”“葡萄糖”或“NaNO3”)。通常,制备培养基时要根据所培养细菌的不同来调节培养基的pH,其原因是

。

(2)通常采用法检测水样中细菌含量。在接种前应随机取若干灭菌后的空白平板先行培养一段时间,这样做的目的是。

(3)在进行样品稀释时,取10g水样,加稀释得到101倍稀释液,再从中吸取(操作过程)得到102倍稀释液,依次类推获得105倍稀释液,在该稀释液倍数下,取3个平板分别接种样品溶液0.1mL,培养一段时间后,平板上长出的菌落数分别是156、178、191,则每克样品中的细菌数量为个。

(4)科研人员将得到的菌株接种到液体培养基中并混匀,一部分进行静置培养,另一部分进行振荡培养。结果发现,振荡培养的细菌比静置培养的细菌生长速度快。主要原因可能是

(写出2点即可)。

答案(1)蛋白胨不同细菌生长繁殖所需的最适pH不同(2)稀释涂布平板检查培养基平板灭菌是否合格(3)90mL无菌水1mL注入9mL无菌水中1.75×108(4)振荡培养能提高培养液的溶解氧含量;振荡培养可使菌体与培养液充分接触,提高培养液中营养成分的利用率解析(1)葡萄糖只能为细菌提供碳源,NaNO3为细菌提供无机盐,而蛋白胨既可以为细菌提供碳源,也可以为细菌提供氮源。不同的细菌生长繁殖的最适宜pH是不同的,因此制备培养基时要根据所培养的细菌的不同来调节培养基的pH。(2)检测水样中细菌含量通常采用稀释涂布平板法。在接种前应随机取若干灭菌后的未接种平板先行培养一段时间,以检查平板灭菌是否合格。(3)在进行样品稀释时,取10g水样,加90mL无菌水稀释得到101倍稀释液,再从中吸取1mL注入9mL无菌水中得到102倍稀释液。在105倍的稀释倍数下,取3个平板分别接种样品溶液0.1mL,培养一段时间后,平板上长出的菌落数分别是156、178、191,每个平板中的平均菌落数为175个,则每克样品中的细菌数量为175×10×105=1.75×108(个)。(4)振荡培养的细菌比静置培养的细菌生长速度快,主要原因可能是振荡培养能提高培养液的溶解氧含量;振荡培养可使菌体与培养液充分接触,提高培养液中营养成分的利用率。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·湖南卷)(13分)百合具有观赏、食用和药用等多种价值,科研人员对其进行了多种育种技术研究。回答下列问题。图a图b图c(1)体细胞杂交育种。进行不同种百合体细胞杂交前,先用去除细胞壁获得原生质体,使原生质体融合,得到杂种细胞后,继续培养,常用(填植物激素名称)诱导愈伤组织形成和分化,获得完整的杂种植株。

(2)单倍体育种。常用的方法来获得单倍体植株,鉴定百合单倍体植株的方法是。

(3)基因工程育种。研究人员从野生百合中获得一个抵抗尖孢镰刀菌侵染的基因L,该基因及其上游的启动子pL和下游的终止子结构如图a。图b是一种Ti质粒的结构示意图,其中基因gus编码GUS酶,GUS酶活性可反映启动子活性。①研究病原微生物对L的启动子pL活性的影响。从图a所示结构中获取pL,首先选用酶切,将其与相同限制酶酶切的Ti质粒连接,再导入烟草。随机选取3组转基因成功的烟草(P1、P2和P3)进行病原微生物胁迫,结果如图c。由此可知,三种病原微生物都能诱导pL的活性增强,其中的诱导作用最强。

②现发现栽培种百合B中也有L,但其上游的启动子与野生百合不同,且抗病性弱。若要提高该百合中L的表达量,培育具有高抗病原微生物能力的百合新品种,简要写出实验思路:

。

答案(1)纤维素酶和果胶酶生长素和细胞分裂素(2)花药离体培养利用显微镜观察根尖有丝分裂中期细胞中染色体的数目(3)①HindⅢ、BamHⅠ交链格孢②利用转基因技术将百合B中L基因的启动子替换为野生百合中L基因的启动子pL解析(1)因植物细胞细胞壁的成分主要是纤维素和果胶,而酶具有专一性,因此获得原生质体的方法是用纤维素酶和果胶酶对植物细胞进行处理,得到原生质体后使原生质体融合,形成杂种细胞,再用生长素和细胞分裂素诱导愈伤组织形成和分化,从而获得完整的杂种植株。(2)获得单倍体植株常用花药(花粉)离体培养法。细胞有丝分裂中期,染色体形态稳定,数目清晰,便于观察,故鉴定百合单倍体植株的方法是利用显微镜观察根尖有丝分裂中期细胞中染色体的数目,如果染色体数目减少一半,则获得的植株为单倍体植株。(3)根据目的片段以及质粒上限制酶的识别位点可知,若要获得pL并连接到质粒上,可选用限制酶HindⅢ、BamHⅠ进行酶切,以替换Ti质粒中的启动子,从而达到根据GUS酶活性反映启动子活性的目的。根据图c的结果可知,交链格孢处理的每一组转基因烟草中的GUS酶活性都最高,可确定其诱导作用最强。欲培育具有高抗病原微生物能力的百合新品种,可利用转基因技术将百合B中L基因的启动子替换为野生百合中L基因的启动子pL。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·湖南衡阳三模)(10分)真核生物转录起始过程十分复杂,RNA聚合酶往往需要与一类特定的蛋白质结合,并在其引导下与启动子结合起始转录,我们将这类蛋白称作转录因子。某科研团队在对山葡萄的研究过程中发现其Va基因具有编码转录因子作用,并对此展开研究。(1)研究人员欲利用PCR技术从山葡萄基因组DNA中提取并扩增Va基因,除基因组DNA和引物外还需向PCR仪中加入

。

(2)研究人员设计并合成如图所示4种可与Va基因结合的引物,结果无论是哪对引物均扩增出了除Va基因外的其他DNA片段,原因可能是。在利用现有引物的前提下,为尽可能减少非目的片段的产生,可先加入引物进行初次扩增,再以初次扩增产物为模板,并加入引物进行第二次扩增。

(3)为进一步验证Va基因的转录激活功能,科研人员利用pG载体首先构建了重组质粒,导入敲除GAL4基因的酵母AH109菌株中,如下图所示。GAL4基因可编码酵母中具有转录激活功能的蛋白,AH109菌株为色氨酸、组氨酸缺陷型菌株,只有在添加相应氨基酸的培养基中才能生长。为了能够筛选得到重组酵母,培养基的配方为下列选项中的组,此外还需额外添加,通过显色反应做进一步验证。

A组:加色氨酸和组氨酸B组:不加色氨酸和组氨酸C组:加组氨酸,不加色氨酸D组:加色氨酸,不加组氨酸答案(1)四种脱氧核苷酸(dNTP)、耐高温的DNA聚合酶、(含Mg2+的)缓冲液(2)引物特异性较低或混入其他模板DNA1和引物42和引物3(3)B组X-α-gal解析(1)PCR反应体系中应包含模板、引物、四种脱氧核苷酸(dNTP)、耐高温的DNA聚合酶、(含Mg2+的)缓冲液,除基因组DNA和引物外还需向PCR仪中加入四种脱氧核苷酸(dNTP)、耐高温的DNA聚合酶、(含Mg2+的)缓冲液。(2)根据题意可知,利用4种可与Va基因结合的引物扩增,结果无论是哪对引物均扩增出了除Va基因外的其他DNA片段,原因可能是引物特异性较低或混入其他模板DNA,导致扩增出了非目的DNA片段。在利用现有引物的前提下,为尽可能减少非目的片段的产生,可以先使用引物1和引物4进行初次扩增,若扩增出的DNA片段是目的片段,则再次以初次扩增产物为模板,并加入引物2和引物3进行第二次扩增,将成功进行第二次扩增;若初次扩增的DNA片段是非目的片段,则加入引物2和引物3进行第二次扩增时将可能不能成功扩增出DNA片段。(3)依据题干信息,AH109菌株为色氨酸、组氨酸缺陷型菌株,为了能够筛选得到重组酵母,重组载体中含有编码色氨酸合成酶的基因和具有转录激活功能的Va基因,AH109菌株的基因中含有HIS3基因,可以编码组氨酸合成酶,所以若重组成功,就可以合成色氨酸和组氨酸,所以培养基配方中无需添加色氨酸和组氨酸,故选B组;若用显色反应进行验证,依据题干信息,MEL1基因可以编码α-半乳糖苷酶,可分解X-α-gal产生蓝色物质,所以培养基中需额外添加X-α-gal。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:

。

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

。

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)的感染。3.(2024·安徽合肥三模)(14分)垂体和下丘脑发生病变都可引起甲状腺功能异常。现有甲、乙两人都表现为甲状腺激素