2025高考總復習優化設計二輪專題歷史大題分析與表達練5.生物與環境(分值:56分)學生用書P255

1.(2024·重慶渝中模擬)(14分)我國科研人員在新疆用“人工海水”進行水產養殖容易出現N、P等無機鹽含量增多,導致水體富營養化。“人工海水”生態系統中,馬尾藻和萱藻是魚和梭子蟹的主要餌料,裸甲藻可產生甲藻毒素,對水生生物產生毒害作用。圖甲為水體營養化水平對藻類的影響,圖乙為該生態系統的部分能量流動示意圖,圖中字母表示能量。甲乙(1)用漁網捕魚時,漁網網眼的大小對種群的影響較大,進而影響來年的種群密度。

(2)請描述該生態系統中梭子蟹的生態位

(至少答出2點)。

(3)據圖甲分析,“人工海水”生態系統中將營養控制在中營養化水平最佳,其意義是

。

(4)圖乙中,d表示,若梭子蟹從飼料中同化的能量為m,則從生產者到梭子蟹的能量傳遞效率是×100%(用圖中字母表示)。

(5)裸甲藻大量繁殖會導致水生生物大量死亡。科學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)年齡結構(2)梭子蟹生活在人工海水中,以馬尾藻和萱藻為食,與魚存在種間競爭關系(3)使能量持續高效的流向對人類最有益的部分(4)梭子蟹用于自身生長、發育、繁殖的能量(儲存在梭子蟹機體有機物中的能量)(c-m)/a(5)既能有效抑制裸甲藻的繁殖,又能治理水體富營養化解析(1)用漁網捕魚時,嚴格控制網眼大小保護魚苗,把老年個體捕撈后,使種群的年齡結構變成增長型,對種群的年齡結構影響較大。(2)生態位指的是一個物種在群落中的地位和作用,包括所處的空間位置、占用資源的情況以及與其他物種的關系等,研究某種動物的生態位,通常要研究它的棲息地、食物、天敵以及與其他物種的關系,因此對于梭子蟹生態位的描述為梭子蟹生活在人工海水中,以馬尾藻和萱藻為食,與魚存在種間競爭關系等。(3)“人工海水”生態系統中將營養控制在中營養化水平最佳,因為這樣可以使能量持續高效的流向對人類最有益的部分,同時也有利于生態系統的發展。(4)生態系統的結構包括生態系統的組成成分和營養結構(食物鏈、食物網);圖2中c是梭子蟹攝入量減去流向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長、發育和繁殖的能量;若梭子蟹從飼料中同化的能量為m,來自生產者的同化量是(c-m),因此從生產者到梭子蟹的能量傳遞效率為(c-m)/a×100%。(5)結合圖示信息可知,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,又能治理水體富營養化,其原理是海菖蒲等海生挺水植物在與裸甲藻的競爭中占優勢,抑制了裸甲藻的繁殖,同時還能從水體中吸收N、P等化學元素,達到治理水體富營養化的目的。2.(12分)臥龍自然保護區是國家級自然保護區,以“熊貓之鄉”享譽中外,有著豐富的動植物資源和礦產資源,保護區總面積約70×105hm2,主要保護西南高山林區自然生態系統及大熊貓等珍稀動物。回答下列問題。(1)有同學學習了生態系統等知識后,將生態系統有關概念之間的關系用以下概念圖的形式表示出來,請你幫他填寫完整。①;②。

(2)建立臥龍自然保護區,屬于保護生物多樣性措施中的保護,人類活動對臥龍生態系統群落演替的影響是使群落演替按照進行,比如該自然保護區建立后,該地區的生物多樣性逐漸增加,生態系統的穩定性增加。

(3)碳中和是指企業、團體或個人測算在一定時間內直接或間接產生的溫室氣體排放總量,通過植樹造林、減少化石燃料燃燒等形式,以抵消自身產生的二氧化碳排放量,實現二氧化碳“零排放”。碳中和作為一種新型環保形式,能夠推動綠色的生活、生產,實現全社會綠色發展。除植樹造林、減少化石燃料燃燒外,為響應碳中和的號召,我們還可以采用的措施有:(至少回答2點)。

答案(1)①生態系統的組成成分②信息傳遞(2)就地不同于自然演替的速度和方向抵抗力(3)綠色出行;節約用電;使用節能燈泡照明;隨手關燈;休息時關閉電腦;夏天空調溫度不要調太低;根據能耗標識選用能耗低的電器;紙張雙面使用;少用一次性用具如塑料袋、紙杯、木筷等解析(1)生態系統的結構包括生態系統的組成成分和營養結構(食物鏈、食物網);生態系統的主要功能為物質循環、能量流動、信息傳遞。(2)就地保護是指在原地對被保護的生態系統或物種建立自然保護區以及國家公園等;建立自然保護區后該地區的生物多樣性增加,生態系統中的組成成分增多,食物網更復雜,自我調節能力增強,從而使生態系統的抵抗力穩定性增加。(3)為了減少二氧化碳的排放,除植樹造林、減少化石燃料的燃燒之外,我們還可以從生活中力所能及的一些小事做起,如綠色出行;節約用電;使用節能燈泡照明;隨手關燈;休息時關閉電腦;夏天空調溫度不要調太低;根據能耗標識選用能耗低的電器;紙張雙面使用;少用一次性用具如塑料袋、紙杯、木筷等。3.(2024·河北邢臺二模)(16分)2022年我國成功舉辦了《濕地公約》第十四屆締約方大會,向世界展示了我國生態文明建設的成果。人類的生產、生活同濕地有著密切聯系,但目前一些河流、湖泊等仍然面臨嚴峻的生態問題。回答下列問題。圖1圖2(1)圖1表示某湖泊中部分生物的食物關系,鰱魚、鳙魚等濾食性魚類與輪蟲、枝角類等浮游動物之間的種間關系包括。

(2)圖2表示該湖泊中部分營養關系(圖中的數值表示能量的相對值),其中A表示的能量去向是,a的數值是,能量在Ⅰ、Ⅱ兩個營養級間的傳遞效率約為(保留整數)。如果人類對該生態系統利用強度較大,應給予的投入,以保證內部結構和功能的穩定。

(3)水體富營養化會引起藍細菌的爆發性增殖,其中微囊藍細菌會分泌毒素引起一系列生態問題。生態學家提出“投放一定數量的肉食性魚類”的經典治理方案,該方案可抑制藍細菌數量增長的機理是

。

(4)為了提高經典治理藍細菌方案的效果,科學家又提出第二種方案:“投放一定數量的濾食性魚類”。圖3表示在放養一定數量鰱魚后的相關實驗結果(用高氮、低氮模擬水體污染程度)。圖3①高氮實驗條件下,浮游動物優勢物種發生了改變,造成該變化的原因可能是

。

②根據實驗數據分析,放養一定數量的鰱魚在條件下對經典治理方案促進作用更明顯。

答案(1)捕食和種間競爭(2)流向分解者1518.83%相應的物質和能量(3)肉食性魚類捕食濾食性魚類,導致浮游動物數量增加,可以大量捕食藻類,從而抑制藻類數量的增加(4)(高氮條件下)鰱魚對枝角類的捕食較多低氮解析(1)由圖1可知,鰱魚、鳙魚等濾食性魚類,輪蟲、枝角類等浮游動物均會捕食藍細菌、綠藻等,形成了種間競爭關系,而鰱魚、鳙魚等濾食性魚類會捕食輪蟲、枝角類等浮游動物,形成了捕食關系,所以濾食性魚類和浮游動物之間的種間關系包括捕食和種間競爭。(2)由圖2可知,Ⅰ同化的能量=呼吸作用消耗的能量+產品輸出的能量+流入下一營養級的能量+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,由公式計算出Ⅰ流向下一營養級的能量=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-產品輸出的能量-流入下一營養級的能量=(2200+44.4)-21.5-637.3-66.8=1518.8。能量在Ⅰ、Ⅱ兩個營養級間的傳遞效率為66.8/(2200+44.4)×100%≈3%。如果人類對該生態系統利用強度較大,應給予相應的物質和能量的投入,以保證內部結構和功能的穩定。(3)生態學家提出“投放一定數量的肉食性魚類”的經典治理方案,該方案可抑制藍細菌數量增長的機理是肉食性魚類捕食濾食性魚類,導致浮游動物數量增加,可以大量捕食藻類,從而抑制藻類數量的增加。(4)由圖3可知,高氮組隨著培養天數的增加,橈足類的數量在增加,枝角類的數量在減少,說明優勢物種由枝角類變成橈足類,可能是因為高氮條件下鰱魚對枝角類的捕食較多。根據實驗數據分析,在低氮的條件下,藍細菌數量降得更低,所以放養一定數量的鰱魚在低氮條件下對經典治理方案的促進作用更明顯。4.(2024·河南濮陽一模)(14分)明代《沈氏農書》記載:“池畜魚,其肥土,可上竹地,余可壅桑,魚,歲終可以易米,畜羊五六頭,以為樹桑之本。”這說明我國傳統的“桑基魚塘”模式在明代已基本成型。下圖為某地桑基魚塘中的能量流動簡圖,其中甲、乙、丙表示能量。請回答下列問題。(1)圖中甲表示,丙表示;桑樹同化的能量與蠶同化的能量之間存在差值,差值能量的去向有。

(2)桑樹和浮游植物分布在不同的區域體現了群落的結構,這樣的分布使群落中各種群的重疊較少,有利于充分利用光照、營養物質等資源。

(3)流經此生態系統的總能量為。從能量流動的角度考慮,要保證生態系統可持續發展,需要(答出兩點),以提高桑基魚塘生態系統的穩定性。

(4)桑基魚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長、發育、繁殖的能量流向分解者、呼吸散失、暫未利用(2)水平生態位(3)人工輸入的有機物的能量以及生產者固定的太陽能及時輸入能量,避免過多輸出能量等(4)實現了對能量的多級利用解析(1)甲表示呼吸作用;同化量減去呼吸量等于用于生長、發育、繁殖的能量,因此丙表示浮游植物用于生長、發育、繁殖的能量;桑樹同化的能量有流向蠶的能量、流向分解者的能量、呼吸散失的能量及暫未利用的能量。(2)桑樹和浮游植物分布在不同的區域,是從水平方向上看群落,屬于群落的水平結構;生態位是指一個種群在生態系統中,在時間、空間上所占據的位置及其與相關種群之間的功能關系與作用,這樣的分布使群落中各種群的生態位重疊較少。(3)流經此生態系統的總能量為人工輸入的有機物的能量以及生產者固定的太陽能;增大生態系統的物種數目(如增加植物種類),形成更加復雜的營養結構,以提高生態系統的穩定性,及時輸入能量,同時避免過度破壞生態系統,避免能量輸出過多,保證生態系統可持續發展。(4)桑基魚塘利用桑葉養蠶、蠶糞喂魚、塘泥肥桑,從而實現了對能量的多級利用,提高了能量的利用率。6.生物技術與工程(分值:69分)學生用書P257

1.(2024·內蒙古包頭三模)(13分)海洋石油污染正引起廣泛關注,利用基因工程菌進行生物降解具有巨大的應用潛力。P450是石油降解的關鍵酶,科研人員將獲得的P450基因與質粒重組,構建基因表達載體,導入土著菌種Y9,獲得了基因工程菌P450/Y9。回答下列問題。(1)實驗室培養微生物離不開培養基,而培養基中主要的四大類營養物質是,常用的接種方法有(答出兩種即可)。

(2)微生物培養最基本的要求是無菌操作,下列對培養基、接種環、雙手、牛奶所采用的滅菌消毒方法的正確順序依次是(填序號:①化學消毒、②高壓蒸汽滅菌、③灼燒滅菌、④巴氏消毒法)。

(3)為進一步探究并比較P450/Y9和Y9兩個菌株在不同條件下降解石油的能力,研究人員選用兩種培養基(成分如下表)進行了如下實驗:培養基類型成分培養基ⅠK2HPO4、MgSO4、NH4NO3、石油培養基ⅡK2HPO4、MgSO4、石油步驟一,將P450/Y9、Y9兩個菌株分別接種在兩液體培養基Ⅰ中,得到P450/Y9、Y9菌液。步驟二,另取培養基Ⅰ、Ⅱ,添加瓊脂分別制成平板Ⅰ、Ⅱ。在平板Ⅰ上制作兩個直徑相等的孔,標號ⅠA、ⅠB,平板Ⅱ也進行同樣的操作,兩個孔分別標號ⅡA、ⅡB。步驟三,將等量等濃度的P450/Y9菌液、Y9菌液分別接種到平板Ⅰ的ⅠA、ⅠB,平板Ⅱ也進行同樣的操作。步驟四,相同且適宜條件下培養一段時間,記錄平板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,“-”表示無透明圈。①培養基Ⅰ和培養基Ⅱ中提供碳源的都是。

②本實驗的自變量是,平板上出現透明圈的原因是。

③本實驗可以得出的結論是

。

答案(1)碳源、氮源、無機鹽和水平板劃線法和稀釋涂布平板法(2)②③①④(3)①石油②培養基的成分和菌株的類型細菌將平板中的石油分解③在有氮源的培養基上,P450/Y9菌株降解石油的能力高于Y9菌株;在無氮源的培養基上,Y9菌株無降解石油的能力,P450/Y9菌株降解石油的能力減弱解析(1)培養基中主要的四大類營養物質是碳源、氮源、無機鹽和水,常用的接種方法有平板劃線法和稀釋涂布平板法。(2)培養基要進行②高壓蒸汽滅菌;接種環進行③灼燒滅菌;雙手進行①化學消毒;牛奶采用④巴氏消毒法進行消毒。(3)實驗目的為探究并比較P450/Y9和Y9兩個菌株在不同條件下降解石油的能力。①培養基Ⅰ和培養基Ⅱ中提供碳源的都是石油。②本實驗中人為改變的變量是培養基的成分和菌株的類型,所以培養基的成分和菌株的類型是本實驗的自變量。由于細菌將平板中的石油分解,則在平板上出現透明圈。③培養基Ⅰ和培養基Ⅱ的區別就是培養基Ⅰ有氮源,培養基Ⅱ沒有氮源,所以根據本實驗中透明圈的大小可以判斷在有氮源的培養基上,P450/Y9菌株降解石油的能力高于Y9菌株;在無氮源的培養基上,Y9菌株無降解石油的能力,但P450/Y9菌株降解石油的能力減弱。2.(2024·廣東廣州二模)(10分)癌癥的免疫療法通過重新激活抗腫瘤的免疫細胞,克服腫瘤的免疫逃逸,科研人員在不斷研究中發現多種免疫治療方法的結合是提高治療效果的途徑之一。請回答下列問題。圖1圖2(1)免疫系統能夠識別和清除突變的細胞,這體現了免疫系統的功能。

(2)由于基因突變,癌細胞表面物質發生改變,如某些種類癌細胞表面高表達膜蛋白PSMA和PD-L1。圖1中PD-L1能抑制T細胞的活化,使癌細胞發生免疫逃逸。臨床上可利用PD-1的單克隆抗體進行癌癥治療,據圖1推測,其原因是

。

(3)CD28是T細胞表面受體,T細胞的有效激活依賴于CD28在癌細胞與T細胞結合部位的聚集。因此,科研人員嘗試構建既能結合PSMA又能結合CD28的雙特異性抗體PSMA×CD28,誘導T細胞定向殺傷癌細胞,如圖2所示。制備過程:先將分別注射到小鼠體內,分離出B淋巴細胞,誘導其與小鼠的骨髓瘤細胞融合,篩選得到,再誘導兩種細胞融合。成功融合的細胞會表達兩種L鏈和兩種H鏈,由于會產生多種抗體,因此還需進行篩選,才能獲得所需的雙特異性抗體PSMA×CD28。

(4)科研人員將癌細胞和T細胞共同培養,加入不同抗體,比較不同抗體對T細胞活化的作用。實驗各組由活化T細胞產生的細胞因子IL-2含量如圖3所示,實驗結果說明

。

圖3答案(1)免疫監視(2)PD-1的單克隆抗體與PD-1結合,阻斷了PD-1和PD-L1的結合,避免PD-L1抑制T細胞的活化(3)PSMA、CD28兩種雜交瘤細胞L鏈和H鏈隨機組合(4)PSMA×CD28和PD-1單抗聯合使用能夠顯著激活T細胞,且在一定范圍內激活作用隨PSMA×CD28濃度的增加而增強;單獨使用PSMA×CD28或PD-1單抗都不能顯著激活T細胞(合理即可)解析(1)免疫系統能夠識別和清除突變的細胞,這體現了免疫系統的免疫監視功能。(2)圖1中癌細胞表面的PD-L1和T細胞表面的PD-1結合,抑制T細胞的活化。PD-1的單克隆抗體與PD-1特異性結合,阻斷了PD-L1和PD-1的結合,避免PD-L1抑制T細胞的活化。(3)制備雙特異性抗體PSMA×CD28,則抗原是CD28和PSMA,將兩種物質分別注射到小鼠體內,分離出兩類B淋巴細胞,將這兩類B淋巴細胞分別和小鼠的骨髓瘤細胞融合,形成雜交瘤細胞,再誘導雜交瘤細胞融合。成功融合的細胞會表達兩種L鏈和兩種H鏈,所需的雙特異性抗體PSMA×CD28是特定的L鏈和H鏈結合形成的,由于L鏈和H鏈隨機組合,因此還需要進行篩選,才能獲得所需的抗體。(4)分析圖3可知,自變量是抗體種類,PSMA×CD28+PD-1單抗聯合使用能夠顯著激活T細胞,且在一定范圍內激活作用隨PSMA×CD28濃度的增加而增強;單獨使用PSMA×CD28或PD-1單抗都不能顯著激活T細胞。3.(2024·江西二模)(14分)熒光蛋白GFP在紫外線或藍光激發下會發出綠色熒光,這一特性可以用于檢測細胞中目的基因的表達。科研團隊將人β-酪蛋白基因與GFP基因連接,獲得了β-酪蛋白—GFP融合基因(簡稱甲),將其插入質粒P0,構建了基因表達載體P1,其部分結構如圖所示,圖中E1、E2為兩種限制酶酶切位點。回答下列問題。(1)構建融合基因甲時需要將β-酪蛋白基因編碼鏈(轉錄時與模板鏈互補的DNA單鏈)的端與GFP基因編碼鏈的端相連。為保證甲的完整性及其與質粒PO正確連接,實驗中選擇的限制酶E1和E2必須滿足的條件是(答兩點)。基因表達載體P1除了具有圖示結構外,還應具備的結構有。

(2)若編碼β-酪蛋白的DNA片段序列是:5'-TTCGCTTCT……CAGGAAGGA-3',擴增該基因時,在PCR儀中加入的引物的堿基序列為

。

(3)科研團隊將P1轉入山羊乳腺細胞后,在該細胞中觀察到了綠色熒光。為獲得能生產β-酪蛋白的山羊,還應該完成的主要工作包括:將能夠產生綠色熒光的移入中,體外培養至時期,再進行胚胎移植等。其中,進行體外胚胎培養時所需的氣體環境是。

(4)檢查生產人β-酪蛋白的轉基因山羊是否培育成功,還需要進行分子水平的檢測,利用PCR技術可以檢測

(答兩點)。

答案(1)3'5'甲內部沒有E1、E2的識別序列;E1、E2酶切后形成的黏性末端不同復制原點和標記基因(2)5'-TTCGCTTCT-3'、5'-TCCTTCCTG-3'(3)乳腺細胞細胞核MⅡ中去核卵母細胞桑葚胚或囊胚95%的空氣和5%的CO2形成的混合氣體(4)山羊的染色體DNA上是否插入了甲;甲是否轉錄出了相應的mRNA解析(1)構建融合基因甲時需要將β-酪蛋白基因編碼鏈的3'端與GFP基因編碼鏈的5'端相連,以保證融合基因甲的核苷酸序列不發生改變,從而保證融合基因能夠正確表達。為保證甲的完整性,在基因甲中應沒有E1、E2的識別序列,同時要使基因甲與質粒PO正確連接,應該確保E1、E2酶切后形成的黏性末端不同,這樣可以防止基因甲及質粒PO的自身環化和反向連接。完整基因表達載體應具有啟動子、終止子、復制原點、標記基因、目的基因。(2)在進行PCR擴增β-酪蛋白的DNA片段時,應先合成2種不同的引物,在PCR擴增時不同的引物與模板DNA發生堿基互補配對,在引物作用下,DNA聚合酶從引物3'端開始延伸DNA鏈,即DNA的合成方向是從子鏈的5'端向3'端延伸的。所以在PCR儀中加入的引物的堿基序列為5'-TTCGCTTCT-3'、5'-TCCTTCCTG-3'。(3)若要獲得能生產β-酪蛋白的山羊,可采用核移植技術,即將能夠產生綠色熒光乳腺細胞的細胞核移入山羊的MⅡ中去核卵母細胞中獲得重組細胞,并將該重組細胞在體外培養到桑葚胚或囊胚,再經過胚胎移植等獲得能生產β-酪蛋白的山羊。在進行體外胚胎培養時所需的氣體環境是95%的空氣和5%的CO2形成的混合氣體。(4)檢測目的基因甲是否導入成功,利用PCR技術可以檢測山羊的染色體DNA上是否插入了甲;甲是否轉錄出了相應的mRNA。4.(2024·湖南懷化二模)(12分)抗菌肽是一類具有廣譜抗菌、抗病毒等功能的小分子多肽,細菌不易對其產生耐藥性且無殘留等,被認為是理想的抗生素替代品。為了突破抗菌肽在畜禽養殖業廣泛應用的瓶頸,我國研究人員運用小分子泛素蛋白(SUMO)融合技術將含有重組抗菌肽LLv基因的質粒導入大腸桿菌,表達融合蛋白SUMO-LLv,并優化了表達條件,從而能高效獲得重組抗菌肽LLv。所用質粒含有卡那霉素抗性基因(KanR)、LacZ基因及SacⅠ、XhoⅠ酶切位點等,其結構和構建重組質粒的過程如圖1所示。據此分析回答以下問題。圖1圖2注:LacZ基因編碼產生的β-半乳糖苷酶可以分解X-gal產生藍色物質,使菌落呈現藍色;否則菌落為白色。(1)擴增LLv基因時,PCR反應體系中含有的酶有;已知該基因序列不含圖1中限制酶的識別序列,為了使其能與已被酶切的質粒連接,需根據設計引物。

(2)LLv基因以a鏈為轉錄模板鏈,轉錄時mRNA自身的延伸方向為5'→3'。該基因內部沒有SacⅠ、XhoⅠ這兩種酶切位點。圖1中酶切位點1和2所對應的酶分別是。

(3)將重組質粒導入大腸桿菌時,需用CaCl2處理大腸桿菌,其目的是

。

(4)為了將成功導入重組質粒的大腸桿菌篩選出來,甲同學在添加了卡那霉素、X-gal等成分的培養基中進行接種,結果如圖2,該同學采用的接種方法是。圖2中出現的菌落即成功導入重組質粒的大腸桿菌菌落,判斷的理由是

。

答案(1)耐高溫的DNA聚合酶LLv基因兩端的部分核苷酸序列和SacⅠ、XhoⅠ的識別序列(2)XhoⅠ、SacⅠ(二者順序不可調換)(3)使大腸桿菌變為感受態細胞,便于從周圍環境吸收DNA分子(4)稀釋涂布平板法白色目的基因(或LLv基因)的插入破壞了LacZ基因的結構,使其不能正常表達形成β-半乳糖苷酶,不能分解底物X-gal產生藍色物質解析(1)PCR技術的基本原理是在模板DNA、引物和四種脫氧核糖核苷酸存在下,依賴于TaqDNA聚合酶的酶促合成反應,即擴增LLv基因時,PCR反應體系中含有的酶有耐高溫的DNA聚合酶。PCR過程需要兩種引物,能分別與目的基因兩條鏈的3'-端通過堿基互補配對結合。目的基因需要與質粒進行連接,但已知LLv基因序列不含圖1中限制酶(SacⅠ、XhoⅠ)的識別序列,為了使LLv基因能與被酶切的質粒連接,需要根據LLv基因兩端的部分核苷酸序列和SacⅠ、XhoⅠ的識別序列設計引物。(2)LLv基因以a鏈為轉錄模板鏈,轉錄時mRNA自身的延伸方向為5'→3',DNA模板被轉錄方向是從3'→5',即圖1中酶切位點1對應的酶為XhoⅠ,酶切位點2對應的酶為SacⅠ。(3)將目的基因導入微生物細胞,常用Ca2+處理微生物,使微生物細胞處于感受態,便于從外界環境吸收DNA分子。(4)分析菌落分布可知,采用的接種方法是稀釋涂布平板法。為了將成功導入重組質粒的大腸桿菌篩選出來,甲同學在添加了卡那霉素、X-gal等成分的培養基中進行接種,目的基因(LLv基因)的插入破壞了LacZ基因的結構,使其不能正常表達形成β-半乳糖苷酶,底物X-gal不會被分解,不能產生藍色物質使菌落為白色,因此圖2中出現的白色菌落即成功導入重組質粒的大腸桿菌菌落。5.(2024·山東濟寧二模)(10分)某種小麥的雄性不育由核基因M控制,其整個花藥在發育早期停止發育進程,因此其雄性不育比較徹底。研究發現所有的雄性不育植株都特異性地攜帶了TRIM序列,且M及其等位基因的編碼區相同;為研究該序列與雄性不育之間的關系,科研人員在野生型小麥中獲得了M等位基因的啟動子并利用Ti質粒構建表達載體,表達載體T-DNA部分結構如圖1所示,GFP表達后會發出綠色熒光。將不同表達載體轉入幼胚獲得轉基因小麥,分別對核不育小麥、野生型小麥及轉基因小麥的表型和M基因表達情況進行檢測,部分結果如表。圖1組別實驗材料載體組成Ⅰ、Ⅱ植株表型M基因表達情況第一組核不育小麥無雄性不育eg第二組野生型小麥無可育fg第三組野生型小麥ad死亡第四組野生型小麥①

②

eg注:a.通用的強啟動子;b.M等位基因啟動子;c.插入TRIM序列的M等位基因啟動子;d.M編碼區;e.僅在花藥發育早期表達;f.在花藥發育各時期均不表達;g.在根、莖、葉、雌蕊中均不表達。(1)表中①處應分別選擇(填表注中字母序號),②處植株表型是,結果發現在存活的轉基因小麥花藥中均能檢測到綠色熒光。根據實驗結果推測,導致雄性不育的原因是

。

(2)實驗過程中(填“需要”或“不需要”)設置將bd導入野生型小麥的實驗組,理由是

。

(3)科研人員為檢測(1)中T-DNA插入受體細胞染色體中的位置,利用反向PCR技術對插入位點兩側序列進行了分析,過程如圖2。已知T-DNA的一條單鏈序列為:5'-GCAATGCGTAGCCTCT……AACTATGCGCTCATGA-3'(虛線處省略了部分核苷酸序列)。應選下列引物中的(填序號)用于步驟Ⅲ,引物的作用是

。

A.5'-CGCGAGTACT-3'B.5'-GCGCTCATGA-3'C.5'-CGTAGCCTCT-3'D.5'-TACGCATTGC-3'圖2答案(1)c、d雄性不育TRIM序列的插入引起啟動子序列改變,導致M基因在花藥發育早期表達(2)不需要野生型小麥本身具有bd,不需要另外導入(3)BD使DNA聚合酶能夠從引物的3'端開始連接脫氧核苷酸解析(1)本實驗的目的是研究TRIM序列與雄性不育之間的關系,因此野生型小麥需要選擇插入TRIM序列的M等位基因啟動子,即c,TRIM序列的M等位基因啟動子的作用是啟動M基因的表達,因此在構建載體組成Ⅰ、Ⅱ時需要在插入TRIM序列的M等位基因啟動子之后加入M編碼區,故表中①處應分別選擇c、d。已知所有的雄性不育植株都特異性地攜帶了TRIM序列,且第一組實驗結果和第四組的實驗結果中M基因表達情況是相同的,因此②處植株表型是雄性不育。第二組實驗野生型小麥M基因在花藥發育各時期均不表達,在根、莖、葉、雌蕊中均不表達,而第四組和第一組雄性不育植株中M基因僅在花藥發育早期表達,在根、莖、葉、雌蕊中均不表達,綜上推測導致雄性不育的原因是TRIM序列的插入引起啟動子序列改變,導致M基因在花藥發育早期表達。(2)由于野生型小麥本身具有bd,不需要另外導入b和d。(3)反向PCR技術指的是擴增T-DNA的兩側序列,以T-DNA的一條單鏈序列5'-GCAATGCGTAGCCTCT……AACTATGCGCTCATGA-3'為模板,擴增其5'一側序列,因此對應的引物是5'-TACGCATTGC-3',以T-DNA的另一條單鏈序列3'-CGTTACGCATCGGAGA……TTGATACGCGAGTACT-5'為模板,擴增其5'一側序列,因此對應的引物是5'-GCGCTCATGA-3',故選BD。引物的作用是使DNA聚合酶能夠從引物的3'-端開始連接脫氧核苷酸。6.(2024·福建三明一模)(10分)表觀遺傳調節異常是腫瘤發生發展的重要因素之一,N6-甲基腺苷(m6A)是真核生物mRNA上最常見的一種修飾。研究發現,胃癌細胞中存在m6A去甲基化酶(ALKBH5)過表達和STC2(癌癥相關基因)mRNA的m6A修飾水平降低的異常現象。科研人員利用基因工程技術實現ALKBH5基因沉默和STC2基因的過表達,以研究ALKBH5介導的m6A甲基化修飾對胃癌細胞遷移的影響(其中STC2基因的α鏈為轉錄的模板鏈)。研究人員分別用不同方式處理胃癌細胞,并測得胃癌細胞遷移標志蛋白含量如圖3所示。圖1圖2圖3注:A、B、C、D為四種引物序列;BamHⅠ、HindⅢ、SacⅠ為限制酶。(1)圖1PCR反應體系中需加入4種dNTP、耐高溫的DNA聚合酶、模板和,還需加入引物(選“A、B、C、D”)等。

(2)為達到圖1目的需要對上述引物進行設計,你的設計思路是

。

(3)為確保擴增的準確性,設計的引物不能太短,太短會導致。

(4)據圖2可知,應在培養基中添加來初步篩選含重組DNA分子的癌細胞。

(5)據圖3可知,ALKBH5基因過表達導致。

答案(1)擴增緩沖液(或含Mg2+緩沖液)B、C(2)需要在引物C的5'端添加BamHⅠ識別序列和強啟動子序列,在引物B的5'端添加SacⅠ識別序列(3)非特異性擴增(4)卡那霉素(5)STC2基因表達(轉錄)的mRNA去甲基化解析(1)圖1PCR反應體系中需加入4種dNTP作為原料,還需要加入耐高溫的DNA聚合酶(TaqDNA聚合酶)、模板和擴增緩沖液(或含Mg2+緩沖液),由于子鏈延伸時是從引物的3'端開始連接脫氧核苷酸,因此引物需要連接在模板鏈的3'端,這樣才能保證擴增的片段含有目的基因,據圖1可知,還需加入引物B和C。(2)利用PCR擴增目的基因STC2時,引物使DNA聚合酶能夠從引物的3'端開始連接脫氧核苷酸,且STC2基因的α鏈為轉錄的模板鏈,由于形成的mRNA與模板鏈互補,且方向相反,并且形成mRNA時mRNA鏈的延伸是從5'→3',即圖1中基因轉錄時由右向左進行,因此啟動子應在引物C的5'端,即需要在引物C的5'端添加BamHⅠ識別序列和強啟動子序列,在引物B的5'端添加SacⅠ識別序列。保證擴增的DNA片段用BamHⅠ和SacⅠ切割后形成的目的基因含有強啟動子。(3)為確保擴增的準確性,設計的引物不能太短,因為太短會與多個位點結合,會導致非特異性擴增。(4)由圖可知,由于潮霉素抗性基因被破壞,因此重組質粒的抗性基因是卡那霉素抗性基因,應在培養基中添加卡那霉素來初步篩選含重組DNA分子的癌細胞。(5)根據題意“胃癌細胞中存在m6A去甲基化酶(ALKBH5)過表達和STC2(癌癥相關基因)mRNA的m6A修飾水平降低的異常現象”,并結合圖示可知ALKBH5基因過表達導致STC2基因表達的mRNA去甲基化,進而導致STC2基因過表達而引起癌細胞遷移。7.實驗設計與分析(分值:33分)學生用書P261

1.(2024·湖南長沙二模)(9分)黃粉蟲,俗稱面包蟲,原是糧倉中常見的害蟲,其幼蟲含粗蛋白51%、脂肪28.5%,營養價值較高,常有人工飼養。中學生物實驗中可用黃粉蟲探究非生物因素的影響,生態學家常常用黃粉蟲進行各種種群生態學實驗。回答下列問題。(1)如果往飼養黃粉蟲的容器里放一片面包,它們會聚集在面包片下面吃面包;如果把面包片翻過來,暴露在明處的黃粉蟲會很快爬到面包片的下面。該實驗控制的自變量是,可以初步得出的實驗結論是

。

(2)生態學家將黃粉蟲置于裝有面粉的容器中進行實驗,如圖是兩種具有捕食習性的黃粉蟲在不同環境下的生長情況(圖1表示甲、乙黃粉蟲生活在裝有面粉的容器內;圖2表示在甲、乙黃粉蟲生活的面粉中加入一些細玻璃管)。圖1圖2①上述實驗中,黃粉蟲的卵、幼蟲、蛹和成蟲都生活在面粉里,由上圖可知兩種黃粉蟲之間的關系是。已知乙黃粉蟲比甲黃粉蟲小,在加入細玻璃管的情況下,甲、乙的種間關系的結果發生了變化,兩種黃粉蟲可以共存,請從生態位的角度予以解釋:

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②甲黃粉蟲和乙黃粉蟲放一起在裝有面粉的容器內的時候,不論異種還是同種產下的卵,都會遭到成蟲的捕食。斜吻棘頭蟲是一種寄生在這兩種黃粉蟲上的原生生物。圖3是在沒有寄生蟲與有寄生蟲的狀況下,兩種黃粉蟲在共同飼養一段時間后的數量相對值。圖3由圖3可知,斜吻棘頭蟲對(填“甲”或“乙”)黃粉蟲的抑制作用更強,斜吻棘頭蟲在生態系統中的成分是。綜合圖1、2、3可知,環境條件改變對生物種群數量變化有很大的影響,寄生對宿主種群數量變化的作用屬于(填“密度制約”或“非密度制約”)因素。

答案(1)光黃粉蟲喜歡生活在陰暗的環境(2)①種間競爭玻璃管為乙面包蟲提供了隱蔽場所,甲、乙的生態位發生分化(重疊程度變小)②甲消費者密度制約解析(1)根據題干信息:如果往飼養黃粉蟲的容器里放一片面包,它們會聚集在面包片下面吃面包;如果把面包片翻過來,暴露在明處的黃粉蟲會很快爬到面包片的下面,可知該實驗控制的自變量是光,可得到初步的實驗結論是黃粉蟲喜歡生活在陰暗的環境。(2)①圖1表示甲、乙面包蟲生活在裝有面粉的容器內,甲面包蟲的數量明顯增多,而乙面包蟲的數量沒有增加,說明兩種面包蟲之間的關系是種間競爭關系;在不改變外界環境的情況下甲面包蟲占優勢。由于乙面包蟲比甲面包蟲小,在加入細玻璃管的情況下,乙面包蟲可以爬進細玻璃管中,兩種面包蟲可以共存,說明玻璃管為乙面包蟲提供了隱蔽場所,使得甲、乙的生態位發生了分化。②根據題意和圖示分析可知:在有寄生生物的狀況下,乙面包蟲的數量多,處于優勢地位,甲黃粉蟲的數量少,斜吻棘頭蟲對甲黃粉蟲的抑制作用更強。由于斜吻棘頭蟲是一種寄生在這兩種黃粉蟲上的原生生物,所以在生態系統中屬于消費者。寄主等天敵屬于生物因素對種群數量的作用強度,與該種群的密度是相關的,所以寄生對宿主種群數量變化的作用屬于密度制約因素。2.(2024·遼寧沈陽三模)(10分)人乳頭瘤病毒(HPV)是環狀雙鏈DNA病毒,其具有嗜上皮性,主要引起人類皮膚、黏膜的增生性病變,目前已分離出100多種亞型,不同的亞型引起不同的臨床表現。宮頸癌主要由高危型HPV持續感染所致,下圖為HPV入侵機體后,機體作出的部分免疫應答示意圖。回答下列問題。(1)圖中的穿孔素和顆粒酶屬于免疫系統組成成分中的。圖示過程為特異性免疫的過程。

(2)細胞甲是,其功能是。

(3)HPV2價疫苗能預防2種高危型HPV(16、18)的感染,為檢測其能否預防低危型HPV(6、11)的感染,以大鼠為實驗材料,請完善下列實驗步驟:①將健康大鼠平均分為4組,分別標記A、B、C、D。②A、B組接種不含疫苗的生理鹽水,其他各組分別接種等量的。

③分別在各組中接種HPV病毒,各組操作是A組接種低危型HPV(6),,D組接種低危型HPV(11)。

④一段時間后統計各組的發病率。(4)預期的結果和結論:若實驗結果為A、C兩組發病率相同,B、D兩組發病率相同,則說明

。

答案(1)免疫活性物質細胞免疫(2)細胞毒性T細胞識別并與靶細胞接觸,使其裂解死亡(3)HPV2價疫苗B組接種低危型HPV(11),C組接種低危型HPV(6)(4)HPV2價疫苗不能預防低危型HPV(6、11)的感染解析(1)圖中的穿孔素和顆粒酶屬于免疫系統組成成分中的免疫活性物質,甲細胞是細胞毒性T細胞,圖示過程為特異性免疫的細胞免疫過程。(2)題圖是HPV入侵機體后,機體作出的部分免疫應答示意圖,甲細胞是細胞毒性T細胞,其功能是識別并與靶細胞接觸,使其裂解死亡。(3)本實驗的目的是檢測HPV2價疫苗能否預防低危型HPV(6、11)的感染,①將健康大鼠平均分為4組,分別標記A、B、C、D。②A、B組接種不含疫苗的生理鹽水,其他各組分別接種等量HPV2價疫苗。③分別在各組中接種HPV病毒,各組操作是A組接種低危型HPV(6),B組接種低危型HPV(11),C組接種低危型HPV(6),D組接種低危型HPV(11)。④一段時間后統計各組的發病率。(4)預期的結果和結論:若實驗結果為A、C兩組發病率相同,B、D兩組發病率相同,則說明HPV2價疫苗不能預防低危型HPV(6、11