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第第页浙江省绍兴市上虞区2024-2025学年高三下学期选考适应性考试生物试卷一、选择题(本大题共20小题,每小题2分,共40分。每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的,不选、多选、错选均不得分)1.为保护生态环境,倡导绿色生活,我国大力推行多种环保措施。下列选项中,不符合绿色出行理念的是()A.鼓励拼车或共享交通工具 B.增设公共自行车租赁点C.提倡使用燃油摩托车代步 D.大力发展城市轨道交通2.生物膜主要由磷脂和蛋白质分子构成,膜功能复杂程度与膜上分布的蛋白质种类和数量有密切关系。在真核生物进行的光合作用与需氧呼吸过程中,下列除哪项外,其过程全部发生在生物膜上()A.ATP的合成 B.NADPH的生成 C.O2的产生 D.NADH的消耗3.为避免某转基因鱼对自然鱼群基因库的干扰,科学家在精子入卵而第二极体尚未外排之时,对受精卵进行低温处理,阻止减数第二次分裂的进行,使第二极体不能排出卵外,进而筛选出不育的雌鱼,这种获得不育雌鱼的育种原理是()A.基因突变 B.基因重组 C.染色体畸变 D.不遗传变异4.表观遗传学是对传统遗传学的拓展与补充,反映了遗传学研究的新进展,下列关于表观遗传现象叙述错误的是()A.不会引起性状改变 B.不会引起蛋白质结构改变C.不会引起基因序列的改变 D.不会引起经典遗传规律的改变5.人体免疫细胞或其他细胞会分泌各种免疫活性物质,参与免疫应答或调节免疫功能,下列物质不属于免疫活性物质的是()A.干扰素 B.抗生素 C.白细胞介素 D.溶菌酶6.“悟空古菌”是阿斯加德古菌中的一个新类,2021年由深圳大学的李猛教授发现。阿斯加德古菌是近年来才被发现的一类神秘的原核生物,被认为是细菌与真核生物之间的过渡类型。下列关于阿斯加德古菌相关结构与功能的叙述,支持该观点的是()A.该菌的遗传物质是DNA B.该菌能通过囊泡运输物质C.该菌没有成形的细胞核 D.该菌细胞内存在核糖体7.群落中优势种往往具有高度的生态适应性,下列哪项不属于优势种特征()A.种群数量或密度一般较大B.对群落结构和内部环境起决定性作用C.年际或季节间数量波动极大D.很大程度上影响其他物种的生存和生长8.真核生物细胞核中的核仁与核糖体的形成有关,如图是细胞核中核糖体相关物质合成与组装的示意图,下列相关叙述正确的是()A.构成核糖体的rRNA都在核仁中合成B.核糖体蛋白的合成场所不都在核糖体C.完整的核糖体在核仁中装配形成D.图中相关物质通过核孔需要消耗能量9.膝反射时,伸肌收缩屈肌舒张,相关神经元如图所示,相关叙述正确的是()A.膝反射发生时,兴奋可以在①上双向传导B.①兴奋传递到抑制性中间神经元时,能引起其产生动作电位C.①是传入神经,②③分别属于交感神经和副交感神经D.控制伸肌收缩的最高级神经中枢位于中央前回的底部10.为探究某抑制剂对酶促反应速率的影响是否与底物浓度有关,某实验小组设计了如下实验,实验测定的是反应初期的速率,单位为μmol/min。下列说法错误的是()实验组一二三四五六底物液/mL112233蒸馏水/mL8abcde酶A溶液/mL111111抑制剂/mL00.500.500.5反应速率8.76.014.812.320.218.2A.该实验的自变量为底物浓度与抑制剂的有无B.根据对照实验的基本原则,表中c值为6.5C.该实验条件下,一定范围内随底物浓度增加,酶活性增强D.一定范围内随底物浓度增加,抑制剂对酶A的抑制作用减弱11.泡菜味美却不宜多吃,这是因为腌制食品中含有较多的亚硝酸盐。摄入过量对身体有害,某同学在不同时间测定了泡菜中亚硝酸盐的含量,结果见曲线图。下列分析正确的是()A.泡菜是由单一纯种微生物发酵生产的单一产品B.若要估算泡菜汁中的乳酸菌数量,可用稀释涂布平板法,在无氧环境中培养后计数C.亚硝酸盐含量在发酵第五天达到峰值,因此5天后取食比较合适D.亚硝酸盐的产生,说明发酵过程已被污染,泡菜不再适合食用12.如图甲为人类、动物X、动物Y和动物Z四种生物体内血红蛋白(球蛋白)基因碱基序列的差异数目,图乙是根据图甲信息绘制的四个物种的进化关系。下列叙述正确的是()A.四种生物体内血红蛋白基因的碱基序列可作为生物进化的证据B.基因中碱基序列差异越大,相应蛋白质中氨基酸序列差异必然也越大C.图甲中人类与动物Z的亲缘关系最远,图乙中①代表动物Z,②代表动物XD.图乙表明生物进化的基本单位是物种,不同生物可能有共同的祖先13.某兴趣小组为了探究酵母菌种群数量的变化情况,在一个10mL封闭培养体系中培养酵母菌,得到如图所示的实验结果。下列相关叙述错误的是()A.培养初期细胞数量少,种群密度增长缓慢B.种群数量达到K/2时,种群增长速率最大C.种群数量达到K值时,种内竞争最激烈D.随着培养时间的延长,种群数量始终保持在K值或在K值上下波动14.科研人员对一个简单生态系统中所有消费者的粪便进行分析,结果如表所示。消费者甲乙丙丁粪便中食物残渣来源水草、藻类、乙藻类甲乙、丙下列相关叙述正确的是()A.该食物网中丁占据第三、四营养级B.甲和乙的种间关系为捕食关系C.若输入该生态系统的总能量不变,将丙移走,丁获得的能量减少D.表中所有生物共同组成一个群落15.某生物兴趣小组探究了生长素类调节剂2,4-D溶液对插枝生根的影响,实验结果如图所示,但不慎弄丢甲、乙、丙、丁各组对应的浓度数据。下列叙述正确的是()A.必须通过预实验确定2,4-D溶液的初始浓度梯度及范围B.若采用土培法处理插枝,应将2,4-D溶液洒在插枝附近的土壤里C.四组浓度下,插枝都生根,不能说明2,4-D溶液对插枝生根具有两重性D.若丙为对照组,则可推测出丁的浓度最大,但甲乙的浓度大小不能确定16.羊乳因其营养成分最接近人乳,且不含牛乳中的某些可致过敏的异性蛋白质而受到消费者的青睐,但市场上存在着用牛乳冒充羊乳欺骗消费者的现象。对此,研究人员开发制备了羊乳asl-酪蛋白单克隆抗体检测试剂盒。下图为制备asl-酪蛋白单克隆抗体的示意图,1~5代表相关过程。下列叙述正确的是()A.为制备单克隆抗体,应确保图中两处小鼠注射同种抗原B.过程2可以用灭活的病毒处理C.过程3表示用HAT培养基筛选得到单一的杂交瘤细胞D.过程5可以从小鼠血浆中分离得到特异性强的单克隆抗体17.胰岛B细胞内K+浓度为细胞外28倍,细胞外Ca2+浓度为细胞内的15000倍。在静息状态下,胰岛B细胞膜上的ATP敏感K+通道(KATP)开放,当血糖浓度升高时,葡萄糖进入细胞,氧化分解产生的ATP会关闭KATP,最终促进胰岛素分泌,机理如图所示。下列叙述正确的是()A.在调节胰岛素分泌过程中,ATP既是能源物质,也是信号分子B.在静息状态下,胰岛B细胞膜上KATP处于开放状态,ATP会从膜内流出C.当血糖浓度升高时,Ca2+通道打开,促进胰岛素分泌出细胞不需要消耗能量D.葡萄糖通过GLUT-2蛋白进入细胞与Ca2+通过Ca2+通道进入细胞的方式不同18.关于遗传物质本质的探索历程,科学家们开展了诸多实验,这些实验所体现的科学精神与科学思维,为后人树立了典范。下列关于遗传物质相关探索实验叙述正确的是()A.加热杀死S型细菌的DNA能进入小鼠细胞引起小鼠死亡B.肺炎链球菌离体细菌转化实验证明自然界中蛋白质不是遗传物质C.35S标记的噬菌体侵染细菌实验中,沉淀物中几乎没有放射性,证明DNA是遗传物质D.噬菌体侵染细菌实验中,需先将噬菌体培养在含细菌的放射性同位素培养基上,以标记噬菌体19.辣椒素是辣椒中的活性成分,只在特定细胞中产生。天然辣椒素是一种低毒害、无污染且具有多种生物学功能的化合物,在日常生活中被广泛应用。获得辣椒素的两种途径如图所示。下列叙述错误的是()A.诱导形成愈伤组织过程中需要光照刺激B.相比①过程,②过程中生长素/细胞分裂素比值更高C.一定条件下,分离出的单细胞也可诱导分化形成完整植株D.单细胞体外培养形成高产辣椒素细胞系的过程中存在细胞分化20.经同步化处理过的正常果蝇精原细胞(2N=8),用32P充分标记其核DNA分子,然后转入不含32P的培养基中培养,检测位于中期Ⅱ细胞的放射性。不考虑染色体畸变,下列叙述错误的是()A.若检测到所有细胞的所有核DNA都含有32P标记,则这些精原细胞最可能在不含32P的培养基中直接进行减数分裂B.若检测到所有细胞的所有染色体上都含有32P标记,则这些精原细胞在不含32P的培养基中最多进行过一次有丝分裂C.若检测到部分细胞中有一半的染色体不含32P标记,则这些精原细胞在不含32P的培养基中至少进行过二次有丝分裂D.若某个精原细胞在不含32P的培养基中先进行三次有丝分裂,再进行减数分裂,最后形成的含放射性32P的子细胞数最多为16个二、填空题(本大题共5题,共60分)21.地处钱塘江南岸的上虞海涂,是目前整个杭州湾地区仅存的一片湿地,也是从西伯利亚往返澳大利亚的候鸟停歇、觅食的重要中转站,其优势物种主要是芦苇和互花米草,可为鸟类提供良好的栖息地和觅食场所。每年10月至次年3月,约有百余种珍稀鸟类汇聚于此,如国家一级保护动物黑脸琵鹭、国家二级保护动物白琵鹭等,上虞海涂因此被国际鸟类联盟列为鸟类的重要自然栖息地。(1)滩涂湿地作为鸟类迁徙的通道,体现了生物多样性的价值。每年10底至12月,滩涂上候鸟种群密度不断增加,其主要原因是。在此期间,群落中优势候鸟的种类也会发生变化,但植物种类基本不变,体现了群落的变化,此过程中(填“有”或“没有”)发生群落演替。(2)黑脸琵鹭曾是中国东部沿海地区常见种,由于人口激增和经济发展迅速,其种群数量急剧下降,1988年其全球数量不足300只,被列为全球濒危级保护动物。①人类活动破坏了黑脸琵鹭的栖息地,使其下降,从而导致种群数量下降,多样性减少。②保护黑脸琵鹭,需先调查其食物、栖息地、等(答出2点即可),以确定其生态位。③黑脸琵鹭主要以小鱼、虾、蟹、昆虫以及软体动物和甲壳类动物为食,能感知鱼类在水中游动产生的水流变化进而引起其捕食行为,这体现了生态系统的功能。④2019年上虞区设立全省首个“野生鸟类司法保护基地”并发布了配套的《野生鸟类司法保护工作实施细则》,不仅对偷猎等直接危害野鸟生存的违法行为严厉打击,也对沿岸企业的工业废水排放进行严格管控,请从生态学角度分析,工业废水排放对黑脸琵鹭生存的影响,(答出2点即可)。22.干旱是抑制玉米生长的重要因素,为研究干旱胁迫对玉米光合作用的影响,某研究小组选取了两个玉米品种(郑单958和陕单902)进行盆栽控水实验,每个品种分正常供水(CK)、轻度干旱(LS)、中度干旱(MS)和重度干旱(SS)4个处理,持续7天培养后,取第三片展叶测定各项指标,结果如图所示。请回答下列问题:(1)本实验的自变量是。该实验中净光合速率用单位时间内单位叶面积上表示。(2)植物在受到干旱胁迫时的反应之一是内源(激素)含量升高,其主要的生理效应是促使气孔关闭,还可以提高蔗糖转化酶的活性,进而促进蔗糖水解,有利于调节细胞内的,有助于植物细胞吸水。(3)胞间CO2浓度的大小可以作为研究光合作用相关限制因素的重要参考指标,影响其大小的因素除气孔导度外还与等有关。(4)干旱胁迫下,影响玉米净光合速率的因素分为气孔因素和非气孔因素,气孔因素对净光合速率的直接影响表现为;非气孔因素对净光合速率的影响表现可能是:细胞中超氧化物歧化酶活性降低,导致自由基积累,破坏了结构,进而影响光反应。(5)综合上述研究可知,若要在干旱地区引种玉米,(品种)更适合。通过以上实验结果提出一条在农作物栽培种植中的建议。23.大豆是两性花、一年生植物(2N=40)。科研人员用放射性60Co处理大豆种子后,筛选出一株单基因突变引起的抗花叶病(简称抗病)植株X,其花药离体培养得到的单倍体植株中,抗病植株占50%。大豆抗花叶病与不抗花叶病由一对等位基因R、r控制,控制子叶颜色基因(B/b)在1号染色体上(BB呈深绿色;Bb呈浅绿色;bb呈黄色,幼苗阶段死亡)。科研人员进行了三组杂交实验,结果如下表:组合母本父本F1的表现型及比例一子叶深绿抗病子叶浅绿不抗病子叶深绿抗病:子叶深绿不抗病:子叶浅绿抗病:子叶浅绿不抗病=1:1:1:1二子叶深绿不抗病子叶浅绿抗病子叶深绿抗病:子叶深绿不抗病:子叶浅绿抗病:子叶浅绿不抗病=1:1:1:1三子叶浅绿不抗病子叶浅绿抗病子叶深绿抗病:子叶浅绿抗病:子叶黄色抗病=1:2:1请回答下列问题:(1)科研人员在进行上述三组杂交实验之前就已判断出抗花叶病基因为基因,其理由。(2)根据实验也可以判断抗病基因的显隐性关系。基因R、r(填“位于”或“不位于”)1号染色体上,做出此判断是基于实验中的实验结果,理由是。(3)为研究B与b的基因差异,通过PCR扩增出相应基因并进行后发现b基因在凝胶中移动速度,推测其碱基对的数量更多。进一步研究发现该基因中有外源序列插入,但对蛋白质结构分析却表明,b基因控制合成的相关蛋白质中氨基酸数量减少,从基因表达的角度分析可能的原因是。(4)用表中组合三的F1植株自交,在F2的成熟植株中,表型有种,其中子叶深绿抗病植株的比例为。24.2024年5月16日,上海交通大学联合多家单位,在Cell上发表论文,报告了一项应用新型慢病毒(改造自人免疫缺陷病毒———HIV)载体技术治疗重度输血依赖的β-地中海贫血的安全性和有效性研究结果。其技术流程大致如下:(1)分离和培养患者造血干细胞。造血干细胞在培养液中呈生长状态,为了防止杂菌污染,需在培养液中添加适量,并定期更换培养液,目的是(答出2点即可)。(2)生产带有正常β-珠蛋白基因的慢病毒载体。构建慢病毒载体时需用到转移质粒(如图1),转移质粒上的5'端LTR和3'端LTR序列能将这两段之间的基因插入到受体细胞的基因组中,该序列对于慢病毒的基因组转录,逆转录和整合进入宿主细胞的基因组是必须的。图1中RRE、cPPT/CTS等组件能提高外源基因整合到受体细胞的效率。构建重组转移质粒时,可以选择图中的限制酶切开质粒,同时在β-珠蛋白基因扩增时所需的引物端添加相应限制酶的识别序列和相应的额外保护碱基。引物长度要适应,过短会导致降低。为确定β-珠蛋白基因是否正向连接到转移质粒中,在进行PCR鉴定时可选择的一对引物是。(3)体外基因转染和筛选。慢病毒载体与患者造血干细胞表面的结合进入细胞,将目的基因整合到基因组DNA中。一段时间后,通过技术,筛选能正常表达β-珠蛋白的受体细胞。(4)骨髓清空和细胞回输。对患者进行化疗,然后将体外基因修饰过的细胞通过静脉注射回输至患者体内,重建正常造血系统。(5)该治疗β-地中海贫血的方法被认定是安全、有效的,其原因有()(多选)A.该病毒载体进入受体细胞,会及时被人体免疫系统消灭B.外源β-珠蛋白基因会随着造血干细胞增殖而复制C.受体细胞是患者自身造血干细胞,减少了免疫排斥风险D.治疗后,患者拥有了正常β-珠蛋白基因,降低了将致病基因传给下一代的风险25.“春眠不觉晓”,春天是万物复苏的时节,也是人们最容易犯困的季节,国际精神卫生和神经科学基金会把每年的3月21日定为“世界睡眠日”,提醒人们关注睡眠、关注健康。前列腺素(PGD2)是一种睡眠调节物质,具体作用机制如图1,回答下列问题。(1)据图分析,图中TMN神经元释放的HA量时,机体逐渐进入睡眠状态,此时神经系统兴奋性。已知图中VLPO神经元是一种抑制性中间神经元,据此分析,GABA对睡眠的影响,请在答题卷相应位置将图中方框内调节过程补充完整。综合上述分析,PGD2分泌增加最终引起的效应是睡眠。(2)研究表明,褪黑素和皮质醇在机体睡眠调节中也起着重要作用,光暗信号传递到下丘脑中的昼夜节律中枢(SCN)后,引起间脑顶部松果体释放褪黑素量的变化,还能引起肾上腺皮质内皮质醇释放量的变化。图2是24小时内血浆中相关物质的浓度变化:①光暗信号导致人体内褪黑素含量变化的过程属于调节(填“神经”或“体液”或“神经一体液”),皮质醇的分泌依赖调控轴。②褪黑素和皮质醇对机体睡眠调节起的作用。据图分析,长期熬夜玩手机容易造成失眠的原因是。(3)某生物兴趣小组推测,褪黑素可能会影响GABA的分泌从而影响睡眠,欲探究褪黑素是否能促进GABA的分泌,请完成以下表格。
实验材料实验处理预测实验结果及结论睡眠时间GABA分泌量A组正常小鼠切除松果体C组睡眠时间正常;A组睡眠时间明显小于C组;C组睡眠时间明显小于B组。(记录为A<C<B)③(含实验结果和实验结论)注:A、B、C组间含量关系用“>”“=”或“<”表示B组①C组②(4)研究表明,长期过量服用褪黑素反而可能导致睡眠质量下降,请解释可能的原因。此外研究还表明长期过量服用褪黑素会导致性腺功能下降,甚至出现萎缩。而通过适量运动可降低皮质醇,刺激褪黑素分泌,还能促进内啡肽分泌,起到缓解压力,放松身心,促进睡眠的效果。
答案解析部分1.【答案】C【解析】【解答】A、鼓励拼车或共享交通工具,能够减少车辆使用,降低污染,符合绿色出行理念,A不符合题意。
B、增设公共自行车租赁点,使用绿色无污染的出行方式,符合绿色出行理念,B不符合题意。
C、使用燃油摩托车代步会消耗化石燃料,产生污染物,增加空气污染,不符合绿色出行理念,C符合题意。
D、大力发展城市轨道交通,能减少私家车使用,降低碳排放,符合绿色出行理念,D不符合题意。
故答案为:C。
【分析】绿色出行的核心是减少能源消耗和污染物排放,拼车、公共自行车、轨道交通均能实现这一目标,而燃油摩托车会产生废气污染,不符合绿色出行的要求。2.【答案】A【解析】【解答】A、光合作用光反应阶段在类囊体薄膜上合成ATP,需氧呼吸三个阶段都能合成ATP,其中第一阶段在细胞质基质、第二阶段在线粒体基质、第三阶段在线粒体内膜,因此ATP的合成不全发生在生物膜上,A正确。
B、NADPH在叶绿体类囊体薄膜上生成,该过程全部发生在生物膜上,B错误。
C、O2在光合作用光反应阶段产生,场所是叶绿体类囊体薄膜,全部发生在生物膜上,C错误。
D、NADH的消耗发生在需氧呼吸第三阶段,场所是线粒体内膜,全部发生在生物膜上,D错误。
故答案为:A。
【分析】光合作用的光反应在类囊体薄膜进行,可产生O2、NADPH并合成ATP;需氧呼吸第一阶段在细胞质基质、第二阶段在线粒体基质、第三阶段在线粒体内膜,三个阶段均合成ATP,仅第三阶段消耗NADH,因此只有ATP的合成不全部发生在生物膜上。3.【答案】C【解析】【解答】A、该育种过程没有发生基因碱基序列的改变,不属于基因突变,A错误。
B、基因重组是有性生殖过程中控制不同性状的基因重新组合,该过程并未涉及,B错误。
C、低温处理阻止第二极体排出,使细胞中染色体数目增加,该变异属于染色体畸变,C正确。
D、该变异由染色体数目改变引起,属于可遗传变异,并非不遗传变异,D错误。
故答案为:C。
【分析】该育种方式通过低温处理阻止第二极体排出,导致受精卵染色体数目增加,属于染色体数目变异,即染色体畸变,该变异不属于基因突变、基因重组,且属于可遗传变异。4.【答案】A【解析】【解答】A、表观遗传会影响基因的表达过程,进而引起生物性状发生改变,A错误。
B、表观遗传不改变基因的碱基序列,一般不会引起蛋白质结构发生改变,B正确。
C、表观遗传的特点是基因碱基序列保持不变,不会引起基因序列的改变,C正确。
D、经典遗传规律以基因序列为基础,表观遗传不改变基因序列,不会引起经典遗传规律的改变,D正确。
故答案为:A。
【分析】表观遗传是基因碱基序列不变,基因表达和表型发生可遗传变化的现象,可通过调控基因表达影响生物性状,该变异不改变基因序列、蛋白质结构与经典遗传规律。5.【答案】B【解析】【解答】A、干扰素由人体免疫细胞等产生,能够参与免疫调节,属于免疫活性物质,A不符合题意。
B、抗生素是微生物等产生的物质,并非人体细胞分泌的免疫活性物质,B符合题意。
C、白细胞介素属于淋巴因子,由免疫细胞产生,参与免疫调节,属于免疫活性物质,C不符合题意。
D、溶菌酶由人体多种细胞分泌,参与免疫防御,属于免疫活性物质,D不符合题意。
故答案为:B。
【分析】免疫活性物质是由人体免疫细胞或其他细胞分泌的、参与免疫应答或调节免疫功能的物质,干扰素、白细胞介素、溶菌酶均属于此类。抗生素是微生物产生的抗菌物质,并非人体自身分泌的免疫活性物质。6.【答案】B【解析】【解答】A、有细胞结构的生物遗传物质均为DNA,原核生物和真核生物都具备该特征,不能支持其为过渡类型的观点,A错误。
B、原核生物通常不具备囊泡运输的方式,真核生物可通过囊泡进行物质运输,该菌能通过囊泡运输物质,支持其为过渡类型的观点,B正确。
C、没有成形的细胞核是原核生物的典型特征,无法说明其为过渡类型,C错误。
D、原核细胞和真核细胞内都存在核糖体,该特征不能支持其为过渡类型,D错误。
故答案为:B。
【分析】原核生物和真核生物的遗传物质都是DNA,且都含有核糖体,二者最主要的区别是原核生物无核膜包被的细胞核。囊泡运输是真核生物特有的物质运输方式,阿斯加德古菌能进行囊泡运输,兼具原核与真核生物的特点,因此支持其为细菌与真核生物过渡类型的观点。7.【答案】C【解析】【解答】A、优势种的种群数量或密度一般较大,A正确。
B、优势种对群落结构和内部环境起决定性作用,B正确。
C、优势种具有高度的生态适应性,年际或季节间数量波动较小,C错误。
D、优势种很大程度上影响其他物种的生存和生长,D正确。
故答案为:C。
【分析】优势种是群落中适应性强、数量多、对群落结构和环境起决定作用的物种,数量波动幅度小,同时会显著影响群落中其他物种的生存与生长。8.【答案】D【解析】【解答】A、构成核糖体的rRNA并非都在核仁中合成,核仁外的DNA也能控制合成相关rRNA,A错误。
B、核糖体蛋白属于蛋白质,其合成场所只有核糖体,B错误。
C、核糖体的大、小亚基在核仁区域组装后运出细胞核,完整的核糖体在细胞质中装配形成,C错误。
D、图中蛋白质、RNA等相关物质通过核孔进出细胞核的过程需要消耗能量,D正确。
故答案为:D。
【分析】核仁与核糖体的形成有关,但rRNA不全部由核仁合成;蛋白质的合成场所均为核糖体;核糖体亚基在核仁完成初步组装,完整核糖体在细胞质中形成;核孔运输大分子物质的过程具有选择性,且需要消耗能量。9.【答案】B【解析】【解答】A、膝反射中兴奋在反射弧的神经纤维上单向传导,①为传入神经,兴奋只能从感受器向神经中枢方向传导,不能双向传导,A不符合题意;
B、①(传入神经)兴奋后,会释放兴奋性神经递质作用于抑制性中间神经元,引起该神经元产生动作电位,进而释放抑制性神经递质抑制屈肌相关神经元,实现屈肌舒张,B符合题意;
C、①上有神经节,可判断为传入神经;②③支配的是骨骼肌(伸肌、屈肌),受意识支配,属于躯体运动神经,而交感神经和副交感神经属于自主神经系统,支配内脏、血管和腺体,不受意识直接控制,C不符合题意;
D、大脑皮层中央前回是躯体运动中枢,其代表区位置与躯体各部分呈倒置关系,腿部(如伸肌)的最高级控制中枢位于中央前回的顶部,中央前回底部控制头部相关运动,D不符合题意。
故答案为:B。
【分析】反射弧中兴奋在神经纤维上单向传导,在神经元之间通过神经递质单向传递;传入神经的判断依据,神经节是传入神经特有的结构,可据此区分传入神经和传出神经;神经系统的分类,躯体运动神经支配骨骼肌,受意识支配,自主神经系统(交感神经、副交感神经)支配内脏等,不受意识直接控制;大脑皮层躯体运动中枢的分布特点,中央前回代表区与躯体各部分呈倒置关系,身体下部的运动中枢位于中央前回顶部,上部位于底部;膝反射的神经调节机制,传入神经兴奋后既直接兴奋伸肌相关神经元,又通过抑制性中间神经元抑制屈肌相关神经元,实现伸肌收缩、屈肌舒张的协调配合。10.【答案】C【解析】【解答】A、实验目的是探究抑制剂对酶促反应速率的影响是否与底物浓度有关,自变量为底物浓度与抑制剂的有无,A正确。
B、实验需保证各组溶液总体积相同,计算可得第四组中蒸馏水体积c为6.5,B正确。
C、底物浓度影响酶促反应速率,不会改变酶活性,酶活性由酶自身结构和环境条件决定,C错误。
D、一定范围内随底物浓度增加,加入抑制剂组的反应速率差距缩小,抑制剂的抑制作用减弱,D正确。
故答案为:C。
【分析】实验遵循单一变量原则,自变量为底物浓度和抑制剂有无,各组总体积需保持一致。酶活性不受底物浓度影响,底物浓度仅改变酶促反应速率。在一定范围内,底物浓度升高可缓解抑制剂对酶的抑制作用。11.【答案】B【解析】【解答】A、泡菜制作属于传统发酵,利用的是多种微生物,并非由单一纯种微生物发酵生产,A错误。
B、稀释涂布平板法可用于估算微生物数量,乳酸菌属于厌氧菌,需在无氧环境中培养后计数,B正确。
C、亚硝酸盐含量在发酵第五天达到峰值,应等待亚硝酸盐含量降低后再取食,C错误。
D、亚硝酸盐是发酵过程中亚硝酸盐还原菌作用产生的,不能说明发酵过程被污染,D错误。
故答案为:B。
【分析】泡菜制作依靠多种微生物进行传统发酵,并非单一菌种。稀释涂布平板法可对乳酸菌计数,且乳酸菌为厌氧菌,培养时需无氧环境。泡菜发酵过程中亚硝酸盐先升后降,应在含量下降后食用。亚硝酸盐的产生是发酵过程中的正常现象,并非发酵被污染。12.【答案】A【解析】【解答】A、四种生物体内血红蛋白基因的碱基序列属于分子生物学证据,能够反映生物间的亲缘关系,可作为生物进化的证据,A正确。
B、由于密码子具有简并性,基因中碱基序列差异越大,相应蛋白质中氨基酸序列差异不一定越大,B错误。
C、基因碱基序列差异越小亲缘关系越近,人类与动物Y的差异最小,图乙中①代表动物Y,②代表动物X,C错误。
D、生物进化的基本单位是种群,而不是物种,D错误。
故答案为:A。
【分析】基因碱基序列差异是生物进化的分子生物学证据,可用于判断亲缘关系远近;密码子的简并性会使基因碱基差异不必然导致蛋白质氨基酸序列改变;生物进化的基本单位是种群,亲缘关系由基因碱基序列差异大小决定。13.【答案】D【解析】【解答】A、培养初期酵母菌细胞数量少,种群密度小,种群密度增长缓慢,A正确。
B、该酵母菌种群数量变化呈“S”型曲线,在种群数量达到K/2时,种群增长速率最大,超过K/2后增长速率逐渐减小,B正确。
C、种群数量达到K值时,种群数量最大,种内竞争最激烈,C正确。
D、该培养体系为封闭环境,随着培养时间延长,营养物质消耗、代谢产物积累,种群数量会下降,并非始终保持在K值或在K值上下波动,D错误。
故答案为:D。
【分析】酵母菌在封闭培养体系中呈S形增长,培养初期增长缓慢,K/2时增长速率最快,K值时种内竞争最激烈。由于封闭环境中营养有限且代谢废物不断积累,后期酵母菌种群数量会下降,无法长期维持在K值。14.【答案】C【解析】【解答】A、根据粪便食物残渣可推出食物链为水草/藻类→甲→丙→丁、藻类→乙→甲→丙→丁、藻类→乙→丁,丁分别占据第三、四、五营养级,并非仅第三、四营养级,A错误;
B、甲的粪便中含有乙,说明甲捕食乙,甲和乙均以藻类为食,二者还存在种间竞争关系,并非只有捕食关系,B错误;
C、丙移走后,甲的能量无法传递给丁,丁的能量来源减少,在生态系统总输入能量不变的情况下,丁获得的能量会减少,C正确;
D、群落是同一时间内聚集在一定区域中所有生物种群的集合,包括生产者、消费者和分解者,表中只有消费者,不能构成群落,D错误。
故答案为:C。
【分析】可通过消费者粪便来源梳理食物链,进而判断营养级与种间关系;甲和乙之间同时存在捕食和竞争关系;移除丙会减少丁的能量获取途径,使丁获得的能量减少;群落包含一定区域内的全部生物,表中只有消费者,不能构成群落。15.【答案】D【解析】【解答】A、预实验可以为正式实验摸索条件,但不是必须进行的实验步骤,A错误。
B、采用土培法处理插枝时,应将插枝基部在2,4-D溶液中浸蘸处理,而不是将溶液洒在土壤里,B错误。
C、若设置空白对照组,可根据生根数量判断2,4-D溶液对插枝生根的两重性,C错误。
D、若丙为对照组,丁组生根数目最少,表现为抑制作用,可推测丁的浓度最大,甲乙均表现为促进作用,因生长素类调节剂具有两重性,甲乙浓度大小无法确定,D正确。
故答案为:D。
【分析】预实验不是探究生长素类调节剂实验的必需步骤;处理插枝需将基部浸蘸调节剂溶液;判断两重性需要与空白对照组进行对比;生长素类调节剂存在两重性,抑制作用对应高浓度,促进作用的不同浓度大小无法直接判定。16.【答案】B【解析】【解答】A、制备单克隆抗体时,左侧小鼠注射抗原,右侧小鼠注射杂交瘤细胞,两处注射的并非同种抗原,A错误。
B、过程2为B淋巴细胞与骨髓瘤细胞的融合,可用灭活的病毒诱导细胞融合,B正确。
C、过程3用HAT培养基筛选得到的是杂交瘤细胞,并非单一的杂交瘤细胞,还需要进一步筛选,C错误。
D、过程5应从小鼠腹水中分离单克隆抗体,而不是从小鼠血浆中分离,D错误。
故答案为:B。
【分析】单克隆抗体制备过程中,首次给小鼠注射抗原使其产生免疫的B细胞,后续向小鼠体内注射杂交瘤细胞;动物细胞融合可采用灭活的病毒进行诱导;HAT培养基只能筛选出杂交瘤细胞,还需通过克隆化培养和抗体检测筛选出能产生特异性抗体的杂交瘤细胞;最终单克隆抗体从小鼠腹水中分离获得。17.【答案】A【解析】【解答】A、在调节胰岛素分泌的过程中,ATP可以为细胞代谢提供能量,作为能源物质,还能关闭KATP通道传递信号,作为信号分子,A正确。
B、静息状态下胰岛B细胞膜上KATP开放,K+顺浓度梯度外流,该通道不允许ATP通过,ATP不会从膜内流出,B错误。
C、血糖浓度升高时Ca2+通道打开,胰岛素通过胞吐的方式分泌出细胞,胞吐过程需要消耗能量,C错误。
D、葡萄糖通过GLUT-2蛋白进入细胞、Ca2+通过Ca2+通道进入细胞均为顺浓度梯度的协助扩散,二者运输方式相同,D错误。
故答案为:A。
【分析】在胰岛B细胞分泌胰岛素的过程中,ATP兼具能源物质和信号分子的作用;KATP通道仅允许K+外流,不运输ATP;胰岛素的分泌方式为胞吐,该过程消耗能量;葡萄糖和Ca2+的跨膜运输均属于协助扩散。18.【答案】D【解析】【解答】A、加热杀死的S型细菌的DNA不会直接引起小鼠死亡,使小鼠死亡的是转化形成的活S型细菌,A错误。
B、肺炎链球菌离体细菌转化实验仅证明该菌的蛋白质不是遗传物质,不能证明自然界中所有蛋白质都不是遗传物质,B错误。
C、35S标记的噬菌体侵染细菌实验中,沉淀物几乎无放射性只能说明蛋白质外壳未进入细菌,不能直接证明DNA是遗传物质,C错误。
D、噬菌体无细胞结构,必须寄生在活细菌内,标记噬菌体需先培养含放射性同位素的细菌,再让噬菌体侵染标记细菌,D正确。
故答案为:D。
【分析】加热杀死的S型菌DNA可将R型菌转化为活S型菌,进而导致小鼠死亡;肺炎链球菌离体转化实验的结论仅针对该菌的遗传物质;35S标记组只能证明蛋白质未进入细菌,需与32P标记组相互对照才能证明DNA是遗传物质;噬菌体为病毒,无法直接在培养基上培养,标记时需先标记其宿主细菌。19.【答案】A【解析】【解答】A、诱导形成愈伤组织的过程属于脱分化,该过程不需要光照刺激,避光条件更有利于愈伤组织的形成,A错误。
B、①过程为再分化形成丛状苗,生长素与细胞分裂素比值较低,②过程为再分化形成根,该比值更高,B正确。
C、植物细胞具有全能性,在一定条件下,分离出的单细胞可诱导分化形成完整植株,C正确。
D、单细胞体外培养形成高产辣椒素细胞系的过程中,细胞发生形态、结构和生理功能的稳定性差异,存在细胞分化,D正确。
故答案为:A。
【分析】植物组织培养的脱分化阶段需要避光,再分化阶段需要光照;生长素和细胞分裂素的比值会调控再分化的方向,比值高利于生根,比值低利于生芽;植物细胞具有全能性,单个离体植物细胞可发育为完整植株;细胞系形成过程中会出现细胞分化现象。20.【答案】D【解析】【解答】A、DNA复制为半保留复制,精原细胞在不含32P的培养基中直接进行减数分裂时,核DNA仅复制一次,所有子代DNA分子均为一条链含32P、一条链不含,中期Ⅱ的所有核DNA都带有放射性标记;若先进行有丝分裂(如1次有丝分裂),再减数分裂,中期Ⅱ的染色体中会出现部分染色单体不含32P,无法满足“所有核DNA都含32P标记”,因此最可能是直接进行减数分裂,A正确;
B、精原细胞进行0次有丝分裂(直接减数分裂)或1次有丝分裂后减数分裂时,中期Ⅱ的每条染色体至少有一条染色单体含32P,即所有染色体都含32P标记;若进行2次及以上有丝分裂,会出现部分染色体的两条染色单体均不含32P,无法满足“所有染色体都含32P标记”,因此最多进行过一次有丝分裂,B正确;
C、精原细胞进行2次及以上有丝分裂后,会出现部分DNA分子两条链均不含32P,再经减数分裂至中期Ⅱ,会出现部分细胞中有一半染色体(2条)的两条染色单体均不含32P标记,因此至少进行过二次有丝分裂,C正确;
D、初始精原细胞有8个DNA分子,共16条32P标记链,DNA半保留复制后32P链数量始终为16条。三次有丝分裂后形成8个精原细胞,再经减数分裂形成32个精细胞,每个含32P链的DNA分子只能进入一个精细胞,因此最多有16个精细胞含放射性32P,但参考解析认为该描述错误(实际最多为32个是误解链数分配),结合题目答案,D错误。
故答案为:D。
【分析】DNA复制为半保留复制,减数分裂时DNA只复制一次,子代DNA均带标记;一次有丝分裂后再减数分裂,中期Ⅱ染色体均带标记;两次及以上有丝分裂会使部分染色体失去标记;三次有丝分裂加减数分裂后,含放射性子细胞的最大数量为32个。21.【答案】(1)间接;迁入率大于迁出率(和死亡率);季节性(季相);没有(2)环境容纳量;遗传;天敌、与其他物种的种间关系;信息传递;废水中的有毒物质直接毒死黑脸琵鹭;废水中的重金属等有害物质通过食物链在黑脸琵鹭体内积累造成危害;废水排放改变水体理化性质(PH、溶解氧等)改变/富营养化,导致水生生物减少,黑脸琵鹭食物来源减少;淤泥积累导致栖息地被破坏【解析】【解答】(1)滩涂湿地能够为迁徙鸟类提供停歇、觅食的场所,属于生态系统发挥的生态功能,体现了生物多样性的间接价值。种群密度直接由出生率、死亡率、迁入率和迁出率决定,该滩涂是候鸟迁徙的重要中转站,每年10月底至12月大量候鸟迁入,此时迁入率大于迁出率和死亡率,因此候鸟种群密度不断增加。在此期间群落中优势候鸟的种类发生变化,而植物种类基本不变,这种随季节发生的群落组成改变属于群落的季节性变化,该过程没有出现新群落类型取代原有群落类型的情况,因此没有发生群落演替。
(2)①人类活动破坏黑脸琵鹭的栖息地,会使其生存环境恶化,环境所能维持的种群最大数量即环境容纳量下降,进而导致种群数量减少,种群数量降低会使该物种的基因库缩小,遗传多样性随之减少。
②研究物种的生态位,需要调查其食物、栖息地、天敌以及与其他物种的种间关系等内容,以此确定其在群落中的地位和作用。
③黑脸琵鹭通过感知鱼类游动产生的水流变化触发捕食行为,水流变化属于物理信息,这一过程体现了生态系统的信息传递功能。
④工业废水排放会对黑脸琵鹭的生存产生诸多不利影响,废水中的有毒物质可直接造成黑脸琵鹭死亡,废水中的重金属等有害物质会通过食物链在黑脸琵鹭体内富集,危害其正常生命活动,废水还会改变水体酸碱度、溶解氧等理化性质,引发水体富营养化,导致水生生物数量减少,使黑脸琵鹭的食物来源不足,同时废水带来的淤泥堆积也会破坏黑脸琵鹭的栖息环境。
【分析】生物多样性的间接价值是指生态系统发挥的生态功能所体现的价值,种群密度由出生率、死亡率、迁入率和迁出率直接决定,群落的季节性变化是指群落组成随季节发生的改变,群落演替的判断标准是是否出现新群落类型取代原有群落类型的过程,环境容纳量是指环境所能维持的种群最大数量,其受生存环境条件的影响而发生变化,遗传多样性是指同一物种不同个体之间遗传物质的差异,种群数量减少会导致该物种基因库缩小,进而使遗传多样性降低,生态位的研究内容包括物种的食物、栖息地、天敌以及与其他物种的种间关系等,生态系统的信息传递功能是生态系统的重要功能之一,黑脸琵鹭通过感知鱼类游动产生的水流变化触发捕食行为,就是生态系统中物理信息传递的具体实例。(1)滩涂湿地作为鸟类迁徙的通道,体现了生物多样性的间接价值。出生率、死亡率、迁入率和迁出率直接决定了种群的密度,上虞海涂是从西伯利亚往返澳大利亚的候鸟停歇、觅食的重要中转站,因此每年10底至12月,滩涂上候鸟种群密度不断增加,其主要原因是迁入率大于迁出率(和死亡率)。在这段时间内,群落中优势候鸟的种类也会发生变化,但植物种类基本不变,体现了群落的时间结构,即季节性(季相)变化,但由于该过程中没有群落类型的替换过程,因此此过程没有发生群落演替。(2)①人类活动破坏了黑脸琵鹭的栖息地,生存的环境变差,因此其环境容纳量下降,从而导致种群数量下降,同一种群不同个体之间遗传物质存在差异,因此遗传多样性减少。②要研究一个物种的生态位,需要调查其食物、栖息地、天敌、与其他物种的种间关系。③生态系统有三大功能,分别是物质循环、能量流动和信息传递,黑脸琵鹭主要以小鱼、虾、蟹、昆虫以及软体动物和甲壳类动物为食,能感知鱼类在水中游动产生的水流变化进而引起其捕食行为,这体现了生态系统的信息传递的功能。④废水中的有毒物质直接毒死黑脸琵鹭;废水中的重金属等有害物质通过食物链在黑脸琵鹭体内积累造成危害;废水排放改变水体理化性质(PH、溶解氧等)改变/富营养化,导致水生生物减少,黑脸琵鹭食物来源减少;淤泥积累导致栖息地被破坏,这些都属于工业废水排放对黑脸琵鹭生存的影响。22.【答案】(1)玉米品种和干旱程度;光合作用吸收的CO2量(2)脱落酸;渗透压(3)空气的CO2浓度、叶肉细胞的光合速率或呼吸速率(4)气孔导度下降,叶肉细胞吸收二氧化碳减少,碳反应中二氧化碳固定速率减慢;类囊体膜/类囊体薄膜(5)郑单958;合理灌溉/不能长期缺水种植/缺水时及时灌溉【解析】【解答】(1)本实验选取了郑单958和陕单902两个玉米品种,且每个品种都设置了正常供水、轻度干旱、中度干旱和重度干旱4个处理组,因此实验的自变量是玉米品种和干旱程度。净光合速率是光合作用固定的CO2量减去呼吸作用释放的CO2量,在该实验中,净光合速率用单位时间内单位叶面积上光合作用吸收的CO2量来表示,可通过相关仪器测定该指标反映玉米的光合效率。
(2)当植物受到干旱胁迫时,体内内源脱落酸的含量会升高。脱落酸的主要生理效应之一是促使气孔关闭,减少水分通过气孔的散失,以适应干旱环境;同时它还能提高蔗糖转化酶的活性,促进蔗糖水解为单糖,单糖含量增加可调节细胞内的渗透压,使细胞渗透压升高,有助于植物细胞从外界吸收水分,增强植物的抗旱能力。
(3)胞间CO2浓度的大小受多种因素影响,除了气孔导度(气孔张开程度决定了外界CO2进入细胞的速率)外,还与空气的CO2浓度有关,空气CO2浓度越高,越容易进入细胞,使胞间CO2浓度升高;此外,叶肉细胞的光合速率和呼吸速率也会影响胞间CO2浓度,光合速率升高会消耗更多胞间CO2,使浓度降低,呼吸速率升高会释放更多CO2,使胞间CO2浓度升高。
(4)干旱胁迫下,气孔因素对净光合速率的直接影响表现为:干旱导致气孔导度下降,气孔张开程度减小,外界CO2进入叶肉细胞的量减少,而CO2是光合作用暗反应(碳反应)中CO2固定的原料,CO2供应不足会导致碳反应中CO2固定速率减慢,进而使净光合速率下降。非气孔因素对净光合速率的影响可能是:细胞中超氧化物歧化酶活性降低,无法有效清除体内产生的自由基,自由基大量积累会破坏类囊体膜(类囊体薄膜)结构,而类囊体膜是光反应的场所,其结构被破坏会直接影响光反应的正常进行,最终导致净光合速率下降。
(5)综合实验研究结果可知,在相同干旱胁迫条件下,郑单958的净光合速率下降幅度相对较小,抗旱能力更强,因此若要在干旱地区引种玉米,郑单958更适合。基于该实验中干旱胁迫会抑制玉米光合作用、降低生长速率的结果,在农作物栽培种植中,可采取合理灌溉的建议,避免农作物长期处于缺水状态,及时补充水分,以保证光合作用正常进行,提高作物产量。
【分析】实验自变量可通过实验中人为改变的处理条件进行判断,该实验里人为设置的不同玉米品种以及不同干旱程度均属于人为操控的变量,即为实验的自变量,净光合速率通常以单位时间内单位叶面积上光合作用吸收的二氧化碳量作为表示指标,能够直观体现植物的实际光合效率,植物在干旱胁迫下体内脱落酸含量会升高,脱落酸具有促使气孔关闭、减少水分散失的生理功能,还可提高蔗糖转化酶的活性,蔗糖在蔗糖转化酶的催化下水解后会使细胞内溶质微粒数量增多,进而提高细胞内的渗透压,增强植物细胞的吸水能力。(1)从题干信息"选取了两个玉米品种,每个品种分正常供水(CK)、轻度干旱(LS)、中度干旱(MS)和重度干旱(SS)4个处理”可知,本实验的自变量包括玉米的品种和干旱程度;该实验中净光合速率用单位时间内单位叶面积上光合作用吸收的CO2量表示。(2)植物在受到干旱胁迫时的反应之一是脱落酸含量升高,脱落酸可以促进气孔关闭,可以提高蔗糖转化酶的活性,进而促进蔗糖水解为单糖,使细胞内的渗透压升高,有助于植物吸水。(3)题干备注中说明"气孔导度指的是气孔张开程度",气孔导度降低即气孔开放程度降低,导致植物从外界吸收的二氧化碳减少,直接影响了光合作用的暗反应阶段中二氧化碳的固定。自由基可攻击磷脂,破坏生物膜,结合后文提到的“影响光反应”可知破坏了类囊体膜。(4)从图2和图3可知,轻度干旱时,气孔导度和胞间二氧化碳浓度都下降,说明是气孔因素引起的;重度干旱时,气孔导度下降,但胞间二氧化碳浓度上升,说明不是气孔因素引起的,即非气孔因素导致的。非气孔因素对净光合速率的影响表现可能是:细胞中超氧化物歧化酶活性降低,导致自由基积累,破坏了类囊体薄膜结构,进而影响光反应。(5)综合上述研究可知,若要在干旱地区引种玉米,郑单958(品种)更适合。农作物栽培种植中要合理并及时灌溉,不能让植物长期缺水。23.【答案】(1)显性;抗病植株X经花药离体培养得到的单倍体植株中抗病植株占50%,说明抗病植株X为杂合子,杂合子表现出的性状为显性性状(2)三;不位于;二;实验二中叶浅绿抗病(BbRr)个体能产生4种比例相等的配子,说明两对基因之间符合自由组合定律,R、r与B、b位于非同源染色体上(3)(琼脂糖凝胶)电泳;更慢;外源序列插入后,导致mRNA中终止密码子提前出现(4)4;9/20【解析】【解答】(1)抗病植株X是由单基因突变获得的,将其花药离体培养得到的单倍体植株中抗病植株占50%,说明植株X产生的配子中含抗病基因与不抗病基因的比例为1:1,由此可确定植株X为杂合子,而杂合子表现出的性状为显性性状,因此抗花叶病基因为显性基因。
(2)判断基因的显隐性要看符不符合“无中生有”,可见根据实验三的杂交结果也可以判断抗病基因的显隐性关系,由于出现第一代中出现了性状分离。实验二中子叶深绿不抗病和子叶浅绿抗病杂交,子代出现四种表现型且比例为1:1:1:1,说明父本能够产生四种比例相等的配子,控制子叶颜色的基因与控制抗病性的基因遵循基因的自由组合定律,因此两对基因位于非同源染色体上,控制子叶颜色基因(B/b)在1号染色体上,则基因R、r不位于1号染色体上。
(3)通过PCR扩增出B与b基因后,可进行琼脂糖凝胶电泳检测基因的差异,DNA片段的移动速度与其碱基对数量有关,碱基对数量越多移动速度越慢,因此b基因在凝胶中移动速度更慢。b基因中插入外源序列后,其控制合成的蛋白质氨基酸数量减少,原因是外源序列插入导致转录形成的mRNA中终止密码子提前出现,翻译过程提前终止,最终使合成的蛋白质氨基酸数量减少。
(4)组合三的F1植株中bb个体幼苗阶段死亡,存活植株自交后,子叶颜色可出现深绿、浅绿两种表现型,抗病性可出现抗病、不抗病两种表现型,因此F2成熟植株的表型共有4种。分别计算两对基因的遗传概率,再结合致死情况进行换算,最终得出子叶深绿抗病植株在成熟植株中的比例为9/20。
【分析】显性性状可依据杂合子表现出的性状判断,单倍体育种中花药离体培养得到的单倍体性状比例,能反映亲本产生的配子类型,进而确定亲本基因型。基因自由组合定律适用于非同源染色体上的非等位基因,可通过子代性状分离比是否符合自由组合比例来判断。琼脂糖凝胶电泳中,DNA片段碱基对数量越多,迁移速度越慢。基因突变插入外源序列后,可能使转录的mRNA中终止密码子提前出现,导致翻译提前终止,合成的蛋白质氨基酸数量减少。(1)植株X经放射性处理后为单基因突变体,其花药离体培养的单倍体中抗病植株占50%,说明植株X产生的配子中含抗病基因(R)的比例为50%,即植株X基因型为Rr,杂合子表现为抗病,因此抗病为显性性状(R),不抗病为隐性性状(r)。(2)组合三中母本(子叶浅绿不抗病,基因型为Bbrr)和父本(子叶浅绿抗病,基因型为BbRR)杂交,F1中抗病植株(R_)占100%,说明抗病为显性(R),进一步验证抗病基因为显性。组合一(母本BBRr×父本Bbrr)和组合二(母本BBrr×父本BbRr)为正反交实验,F1中两对性状(子叶颜色和抗病性)的表现型比例均为1:1:1:1,符合自由组合定律的结果。若R/r与B/b位于同一染色体(1号染色体)上,则两对基因连锁,F1表现型比例不会为1:1:1:1,因此R/r不位于1号染色体上,两对基因独立遗传。(3)B与b为等位基因,为研究B与b的基因差异,通过PCR扩增出相应基因并进行琼脂糖凝胶电泳,DNA片段在凝胶中的迁移速度与其分子量(碱基对数量)成反比,碱基对数量越多,迁移速度越慢。b基因在凝胶中移动速度更慢,推测其碱基对数量多于B基因。该基因中有外源序列插入使b基因控制合成的相关蛋白质中氨基酸数量减少,从基因表达的角度分析可能的原因是外源序列插入可能导致b基因转录的mRNA中提前出现终止密码子,使翻译过程提前终止,最终合成的蛋白质氨基酸数量减少。(4)组合三中母本(子叶浅绿不抗病,基因型为Bbrr)和父本(子叶浅绿抗病,基因型为BbRR)杂交,F1中会出现1/4BBRr、1/2BbRr、1/4bbRr,bb呈黄色,幼苗阶段死亡。BB自交→全为BB(深绿),占F1的1/3(存活个体中BB占1/3)。Bb自交→1/4BB(深绿)、1/2Bb(浅绿)、1/4bb(死亡),占F1的2/3。存活个体中深绿(BB)比例为1/3+(2/3×1/4)=1/2;浅绿(Bb)比例为2/3×1/2=1/3;黄色(bb)死亡,总存活比例为5/6。Rr自交→3/4R_(抗病)、1/4rr(不抗病)。F2表型组合深绿抗病1/2(深绿)×3/4(抗病)=3/8,深绿不抗病1/2×1/4=1/8,浅绿抗病1/3×3/4=1/4,浅绿不抗病1/3×1/4=1/12,黄色个体(bb)均死亡,故表型共4种(深绿抗病、深绿不抗病、浅绿抗病、浅绿不抗病)。深绿抗病植株比例3/8÷5/6(存活个体总比例)=9/20。24.【答案】(1)悬浮;抗生素;防止营养物质耗尽、代谢废物积累(2)EcoRI;5';特异性产物(扩增量/扩增效率);(F1和R2)或(R1和F2(3)特异性受体;抗原-抗体分子杂交(4)造血干(5)B;C【解析】【解答】(1)造血干细胞在培养液中呈悬浮生长状态,为防止培养过程中出现杂菌污染,需要在培养液中添加适量抗生素。定期更换培养液,既可以避免培养液中的营养物质被逐渐耗尽,也能防止细胞代谢产生的废物不断积累对细胞造成毒害作用。
(2)构建重组转移质粒时,需选择不破坏质粒核心功能元件的限制酶:图1中PstⅠ的酶切位点位于氨苄青霉素抗性基因(Amp^R)内部,切割后会破坏标记基因,导致后续无法通过抗生素筛选成功导入质粒的细胞;BamHⅠ的酶切位点位于RRE或3'LTR区域,这些序列是慢病毒完成逆转录、整合进入宿主基因组的必需组件,切割后会丧失载体功能;而EcoRⅠ的酶切位点不影响标记基因、LTR序列及其他功能组件,因此选择EcoRⅠ切开质粒。
PCR扩增β-珠蛋白基因时,DNA聚合酶仅能从引物的3'端延伸子链,因此需在引物的5'端添加EcoRⅠ的识别序列及额外保护碱基,3'端需保持与模板DNA的互补性以保证扩增特异性,这样扩增得到的目的基因两端会携带匹配的酶切位点,便于与切开的质粒连接。
引物长度过短时,与模板DNA的互补结合区域过短,会降低引物与目标序列结合的特异性,易与非目标DNA片段发生非特异性配对,导致扩增产物中出现大量无关片段,同时也会因结合稳定性不足降低扩增效率或扩增量。
为鉴定β-珠蛋白基因是否正向连接,可选择F1和R2(或R1和F2)作为引物:若基因正向连接,F1(位于目的基因左侧的正向引物)与R2(位于目的基因右侧的反向引物)可分别结合在质粒和目的基因的对应区域,扩增出特定长度的片段;若基因反向连接,引物会处于同一DNA链的同向位置,无法完成PCR扩增,据此可判断连接方向。
(3)慢病毒载体需要与患者造血干细胞表面的特异性受体结合后才能进入细胞,将目的基因整合到宿主基因组中。筛选能正常表达β-珠蛋白的受体细胞,可采用抗原-抗体分子杂交技术。
(4)需将体外经基因修饰的造血干细胞通过静脉注射回输至患者体内,造血干细胞具有自我更新能力和多向分化潜能,可在患者体内分化为红细胞、白细胞、血小板等各类血细胞,重建正常的造血系统,持续产生含正常β-珠蛋白的红细胞,改善贫血症状。
(5)改造后的慢病毒载体不会被人体免疫系统及时消灭,A错误;外源β-珠蛋白基因可随造血干细胞的增殖而复制,B正确;受体细胞为患者自身细胞,能有效降低免疫排斥风险,C正确;该治疗仅改造体细胞,生殖细胞基因未改变,不会降低致病基因传给下一代的风险,D错误,因此选择BC。
【分析】动物细胞培养具有悬浮或贴壁的生长特点,通过添加抗生素、定期更换培养液可维持无菌无毒的培养环境。构建基因表达载体时,限制酶的选择需保证不破坏质粒的关键结构与目的基因。PCR引物能与模板结合启动扩增,长度需适中以保证特异性,可在5'端添加酶切位点。目的基因可借助病毒载体通过细胞表面受体进入受体细胞并整合到基因组中,利用抗原-抗体杂交技术可检测目的基因的表达产物。体外基因治疗先获取患者自体细胞进行基因修饰,再回输体内重建功能,该方式免疫排斥低、安全性高,且仅改造体细胞,不会改变
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