【题目】Ⅰ.水稻是我国最重要的粮食作物。稻瘟病是由稻瘟病菌(Mp)侵染水稻引起的病害,严重危害我国粮食生产安全。与使用农药相比,抗稻瘟病基因的利用是控制稻瘟病更加有效、安全和经济的措施。(1)水稻对Mp表现出的抗病与感病为一对相对_________。为判断某抗病水稻是否为纯合子,可通过观察自交子代_________来确定。
(2)现有甲(R1R1r2r2r3r3)、乙(rlrlR2R2r3r3)、丙(r1rlr2r2R3R3)三个水稻抗病品种,抗病(R)对感病(r)为显性,三对抗病基因位于不同染色体上。根据基因的DNA序列设计特异性引物,用PCR方法可将样本中的R1、r1、R2、r2、R3、r3区分开。这种方法可用于抗病品种选育中基因型的鉴定。
①甲品种与感病品种杂交后,对F2不同植株的R1、r1进行PCR扩增。已知R1比r1片段短。从扩增结果(下图)推测可抗病的植株有_________。
②为了在较短时间内将甲、乙、丙三个品种中的抗病基因整合,选育新的纯合抗病植株,下列育种步骤的正确排序是_________。
a.甲×乙,得到F1
b.用PCR方法选出R1R1R2R2R3R3植株
c.R1r1R2r2r3r3植株×丙,得到不同基因型的子代
d.用PCR方法选出R1r1R2r2R3r3植株,然后自交得到不同基因型的子代
(3)研究发现,水稻的抗病表现不仅需要自身抗病基因(R1、R2、R3等)编码的蛋白,也需要Mp基因(A1、A2、A3等)编码的蛋白。只有R蛋白与相应的A蛋白结合,抗病反应才能被激活。若基因型为R1R1r2r2R3R3和r1r1R2R2R3R3的水稻,被基因型为a1a1A2A2a3a3的Mp侵染,推测这两种水稻的抗病性表现依次为_________。
(4)研究人员每年用Mp(A1A1a2a2a3a3)人工接种水稻品种甲(R1R1r2r2r3r3),几年后甲品种丧失了抗病性,检测水稻的基因未发现变异。推测甲品种抗病性丧失的原因是__________________。
(5)水稻种植区的Mp是由不同基因型组成的群体。大面积连续种植某个含单一抗病基因的水稻品种,将会引起Mp种群__________________,使该品种抗病性逐渐减弱直至丧失,无法在生产中继续使用。
(6)根据本题所述水稻与Mp的关系,为避免水稻品种抗病性丧失过快,请从种植和育种两个方面给出建议__________________。
Ⅱ.人参是一种名费药材,具有良好的滋补作用。口服。干扰素在慢性乙肝、丙肝及部分肿瘤的治疗中有一定疗效。下图为科研人员制备能合成干扰素的人参愈伤组织细胞的流程,①~③表示相关的操作,EcoRI、BamHI为限制酶,它们的识别序列及切割位点如表所示。请回答下列问题:
限制酶 | 识别序列和切割位点 |
EcoRⅠ | G↓AATTC |
BamHⅠ | G↓GATTC |
(1)步骤①中,利用PCR技术扩增干扰素基因时,设计引物序列的主要依据是_________。科研人员还在两种引物的一端分别加上了_________和_________序列,以便于后续的剪切和连接。
(2)过程②所构建的基因表达载体中未标注出的必需元件还有_________,过程③中需先用_________ 处理农杆菌以便将基因表达载体导入细胞。
(3)科研人员认为,将转干扰素基因的人参愈伤组织加工成的药物比单纯干扰素的疗效要好,其依据是_________
(4)孕妇即使食用人参滋补,但随着其妊娠年龄的增加,21三体综合征的发病风险在不断增加,孕妇需要进行产前诊断来预防患病孩子的产生。无创基因检测是产前诊断的常用方法之一。在孕妇的血液中存在胎儿游离的DNA片段,可以对21号染色体上的特有基因DSCR3和非21号染色体上的基因GAPDH(作为参照)进行实时荧光定量PCR扩增,以测定DSCR基因和GAPDH基因的含量,计算两种基因剂量的比值如下表。
样品数 | DSCR3/GAPDH | |
正常人 | 80 | 0.884±0.420 |
21三体胎儿 | 5 | 1.867±0.054 |
21三体患者 | 7 | 1.810±0.169 |
①要利用胎儿游离的DNA片段扩增出相应的基因,关键是_________的设计。
②从上述表格看,正常人与21三体患者的比值有差异,其主要原因是__________________
③产前诊断的方法还有羊水检查,下列有关叙述正确的是_________。
A.21三体综合征是由基因突变引起的
B.21三体综合征是由减数分裂发生异常引起的
C.通过动物细胞培养技术对脱落在羊水中的胎儿的某些细胞进行培养,以扩大这些细胞的数量
D.选择有丝分裂中期的细胞进行染色体核型分析,判断胎儿细胞的染色体数目是否正常
【答案】性状 性状是否分离 1和3 a、c、d、b 感病、抗病 Mp的A1基因发生了突变 (A类)基因(型)频率改变 将含有不同抗病基因的品种轮换/间隔种植;将多个不同抗病基因通过杂交整合到一个品种中 干扰素基因两端的部分核苛酸序列 GAATTC GGATCC 复制原点 Ca2+ 将干扰素的治疗作用与人参的滋补作用相结合,能在抗病毒、抗肿瘤和免疫调节等方面发挥协同作用 引物 正常人的DSCR3基因数量比三体患者少 BCD
【解析】
基因工程是狭义的遗传工程,基因工程的基本原理是让人们感兴趣的基因(即目的基因)在宿主细胞中稳定高效地表达。为了实现基因工程的目标,通常要有多种工具酶、目的基因、载体和宿主细胞等基本要素,并按照一定的程序进行操作,它包括目的基因的获得、重组DNA的形成,重组DNA导入受体细胞也称(宿主)细胞、筛选含有目的基因的受体细胞和目的基因的表达等几个方面。
Ⅰ.(1)水稻对Mp表现出的抗病与感病为一对相对性状。为判断某抗病水稻是否为纯合子,可通过观察自交子代性状是否分离来确定,若发生性状分离,则是杂合子。
(2)①已知R1比r1片段短,从图中可知1和3植株含有R1基因,推测可抗病的植株有1和3。
②甲(R1R1r2r2r3r3)、乙(r1r1R2R2r3r3)、丙(r1r1r2r2R3R3)三个水稻抗病品种,为了在较短时间内将甲、乙、丙三个品种中的抗病基因整合,选育新的纯合抗病植株,应先让甲乙杂交,再将得到的植株与丙杂交,且用PCR选出R1r1R2r2R3r3植株,然后自交得到不同基因型的子代,用PCR方法选出R1R1R2R2R3R3植株,因此正确排序是a、c、d、b。
(3)只有R蛋白与相应的A蛋白结合,抗病反应才能被激活。若基因型为R1R1r2r2R3R3和r1r1R2R2R3R3的水稻,被基因型为a1a1A2A2a3a3的Mp侵染,前者R基因没有与对应的A结合,故表现感病,后者R2与A2对应,故表现为抗病。
(4)Mp的A1基因发生了突变,无法与R1基因结合,导致甲品种抗病性丧失。
(5)大面积连续种植某个含单一抗病基因的水稻品种,将会引起Mp种群(A类)基因(型)频率改变,使该品种抗病性逐渐减弱直至丧失,无法在生产中继续使用。
(6)根据本题所述水稻与Mp的关系,为避免水稻品种抗病性丧失过快,可将含有不同抗病基因的品种轮换/间隔种植;也可将多个不同抗病基因通过杂交整合到一个品种中。
Ⅱ.(1)步骤①中,利用PCR技术扩增干扰素基因时,DNA子链的合成需先有一小段DNA与模板链结合,因此需设计引物,设计引物序列的主要依据是干扰素基因两端的部分核苛酸序列。EcoRI、BamHI为限制酶,用来切割目的基因和质粒载体,因此需在PCR扩增时在引物的两端加上酶切位点,故在两种引物的一端分别加上了GAATTC和GGATCC序列,以便于后续的剪切和连接。
(2)过程②所构建的基因表达载体中未标注出的必需元件还有复制原点,过程③中需先用Ca2+处理农杆菌以便将基因表达载体导入细胞。
(3)将干扰素的治疗作用与人参的滋补作用相结合,能在抗病毒、抗肿瘤和免疫调节等方面发挥协同作用,因此将转干扰素基因的人参愈伤组织加工成的药物比单纯干扰素的疗效要好。
(4)①要利用胎儿游离的DNA片段扩增出相应的基因,关键是引物的设计。
②从上述表格看,正常人与21三体患者的比值有差异,其主要原因是正常人的DSCR3基因数量比三体患者少。
③A、21三体综合征是由染色体数目变异引起的,A错误;
B、21三体综合征(21号染色体有3条)是由减数分裂发生异常引起的,B正确;
C、通过动物细胞培养技术对脱落在羊水中的胎儿的某些细胞进行培养,以扩大这些细胞的数量,C正确;
D、选择有丝分裂中期的细胞进行染色体核型分析,判断胎儿细胞的染色体数目是否正常,D正确。
故选BCD。
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【题目】某课题组研究了激素类似物甲和乙对某种月季插条生根的影响,实验结果如下图所示。下列叙述正确的是
A. 该实验能证明激素类似物甲的生理作用具有两重性
B. 激素类似物甲和乙是由植物体一定部位产生的微量高效的有机物
C. 在0-5μmolL-1浓度区间进行实验,可探究激素类似物乙是否能促进月季插条生根
D. 若探究10 umol L-1激素类似物甲和乙对月季插条生根的复合影响,应设计3组实验
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【题目】人体内下丘脑和垂体的关系如图,其中 a、b 表示结构。下列叙述正确的是( )
A.结构 a 为神经分泌细胞,能分泌多种促激素,调节、控制 b的激素分泌
B.结构 b 为垂体后叶,能分泌多种调节激素,刺激靶腺体激素 的形成与分泌
C.结构 b 分泌的激素能通过垂体门脉定向运输到靶细胞
D.结构 a 虽然具有内分泌功能,但不属于内分泌腺
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【题目】图为人体膝反射结构示意图,下列叙述正确的是( )
A.剪断 1,刺激 2 仍能引起膝反射
B.abc 共同组成了膝反射的反射中枢
C.分别刺激 1 和 3 处,图中灵敏电流计均会发生两次方 向相反的偏转
D.膝反射的感受器位于伸肌中,感觉神经元的胞体位于 脊髓外
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【题目】图甲表示O2浓度对某种蔬菜产生CO2的影响,图乙表示当其他条件均适宜时,该种蔬菜在不同温度和不同光强度条件下的光合速率变化情况。下列叙述正确的是
A.图甲中影响A点位置高低的主要环境因素是温度
B.图乙中若降低CO2浓度,则P点向下移动
C.图甲中B点所代表的含义与图乙中曲线与横坐标相交点的含义相同
D.图乙中与15℃相比,25℃条件下该植物的光照强度较高,导致光合速率较大
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【题目】春天日照逐渐延长时,鸟类大多进入繁殖季节。光调节鸟类繁殖活动的图解如下。下列相关分析不正确的是 ( )
A. 鸟类的繁殖活动通过机体的神经-体液调节完成
B. A、B分别代表促性腺激素释放激素和促性腺激素
C. B作用的靶细胞只有性腺
D. C可通过反馈作用调节激素A和B的分泌
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【题目】多种多样的植物在生态系统中发挥的功能各不相同,构成不同的功能群。同一功能群中的植物则具有相似的结构或功能。为研究生态系统的植物功能群对空心莲子草入侵的影响,科研人员进行了生态学实验。
(1)空心莲子草是外来物种,引入后由于在本地物种中缺乏_______的制约,因而得以迅速繁殖。空心莲子草与本地植物之间为________关系,导致本地植物的生存受到影响,生物多样性降低,导致生态系统的________稳定性下降,威胁生态安全。
(2)科研人员将一个圆形样地划分为A区、B区和C1~C5区,除A区外,其余区域大小相同。各区种植情况如图1所示,其中C3~C5区中植物功能群数目相同但物种数目分别为4、8、16种。第3、7和13天测定B、C区空心莲子草入侵状况,得到图2所示结果。
①科研人员种植顺序应为______。
a.A区和C区同时种植
b.先种植A区,一段时间后再种植C区
c.先种植C区,一段时间后再种植A区
②据图2分析,C区空心莲子草入侵程度均低于B区,说明_________________。
③分析C1~C5区的数据,可得出的结论是__________________________。
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【题目】欲探究五种不同的抗生素(甲、乙、丙、丁、戊)对金黄色葡萄球菌的作用效果,某兴趣小组在均匀接种了金黄色葡萄球菌的固体培养基上,将2mg不同的抗生素加入培养基的不同位置,实验结果如图1所示,五种抗生素对成人的毒副作用如图2所示。回答下列问题。
表示几种抗生素的添加点
(1)如果给予2mg剂量,乙种抗生素对成人使用是最适宜的,理由是__________。
(2)已知丁种抗生素作用的原理是抑制葡萄球菌细胞壁的形成,由此推测该种抗生素对成人的毒副作用剂量小的可能原因之一是__________。
(3)为保证培养基上能均匀地生长出一层金黄色葡萄球菌,将菌液接种到固体培养基上使用采用__________(填“涂布平板”或“平板划线”)法。接种操作前后需要对接种工具进行__________灭菌。配置培养金黄色葡萄球菌的固体培养基中,除了水、碳源、氮源和无机盐等基本配方以外,培养基中通常还需加入__________。金黄色葡萄球菌吸收无机盐后的作用是__________(答出两点即可)。
(4)如果在培养基上出现金黄色葡萄球菌以外的杂菌,原因可能是__________。
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【题目】对下列生物学实验进行分析与讨论或结果顶测。
(1)为探究胰岛素对提高不同细胞克隆形成率的作用,研究者展开下列研究。
实验材料:卡氏瓶、肝细胞、肝癌细胞、含葡萄糖的细胞培养液、胰岛素、生理盐水、葡萄糖测定仪、血细胞计数板、显微镜等
(说明:肝细胞在体外培养时可以增殖)
①实验分组:
A组:肝细胞+含葡萄糖的细胞培养液+生理盐水: ____________________________________。
②在你的实验思路中,用血细胞计数板计数肝细胞和肝癌细胞前,先要用__________处理细胞培养产物,为什么?________________________________________。
③预测实验结果可推测添加胰岛素能提高细胞克隆形成率的原因是________________________。
(2)研究发现肝细胞对胰岛素的敏感性降低可引发高血糖,二甲双胍可以提高机体对胰岛素的敏感性,改善高血糖症状。
①欲以小鼠为材料研究二甲双胍的作用及作用效果,应选择若干只健康小鼠和_________的小鼠进行分组实验。
②预测实验结果(以坐标曲线图形式表示实验结果):_________
③若某患者的肝细胞对胰岛素的敏感性降低,则其血浆中胰岛素的含量将_________正常人,原因可能是_______________。
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