广西壮族自治区玉林市2023-2024学年高二下学期7月期末教学质量检测生物试题
一、选择题:本题共16小题,共40分。第1~12小题,每小题2分;第13~16小题,每小题4分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。
1.(2024高二下·玉林期末)在草原上,具有“清道夫”之称的蜣螂能以牛羊粪便为食,能将粪球掩埋在土中,对草原生态环境具有保护作用。下列叙述正确的是( )
A.蜣螂以牛羊粪便为食,则蜣螂最多能获取牛羊所同化能量的20%
B.当牛羊吃草并同化为自身的有机物时,能量就从第一营养级流入第二营养级
C.生产者接受的太阳能是流经此生态系统的总能量
D.草原上的植物、动物、微生物共同构成了生态系统
2.(2024高二下·玉林期末)如图是生态系统中碳循环示意图,“→”表示碳的流动方向,下列说法正确的是( )
A.图中A是生产者,能加快生态系统的物质循环
B.在生物群落中碳流动以的形式进行
C.该生态系统的成分包括A、B、C、D及非生物的物质和能量
D.在A→D→E各营养级中,E含能量最少,生物富集的元素含量最多
3.(2024高二下·玉林期末)下列关于生态系统信息传递的叙述,正确的是( )
A.萤火虫利用特有的闪光信号来定位和吸引异性,这是一种行为信息
B.完整的信息传递过程包括信息源、信道和信息受体
C.生态系统中的信息都由生物发出并相互传递而发挥其作用
D.物质循环、能量流动和信息传递都依赖于食物链(网)进行
4.(2024高二下·玉林期末)地球上的自然资源、人类的生存空间都是有限的,世界人口的急剧增长、经济的迅速发展,给人类的生存和发展带来了一系列压力,并引发了诸多全球性生态环境问题。下列相关叙述错误的是( )
A.人口增长对生态环境造成的压力可能会影响碳足迹的大小
B.实行垃圾分类和再生资源回收可以减小生态足迹
C.汽车尾气会减小生态足迹,建议人们绿色出行
D.人类活动并非一定会破坏自然环境,也能改善环境
5.(2024高二下·玉林期末)2024年环境日主题确定为“全面推进美丽中国建设”,旨在深入学习宣传贯彻习近平生态文明思想,引导全社会牢固树立和践行绿水青山就是金山银山的理念,动员社会各界积极投身建设美丽中国、实现人与自然和谐共生的现代化的伟大实践。下列有关生态环境保护的叙述,正确的是( )
A.生物多样性是指所有生物所拥有的全部基因
B.为了保护生物多样性,必须禁止一切森林砍伐和野生动物捕获的活动
C.栖息地总量减少及多样性降低是生物多样性下降的重要原因
D.生物多样性在调节生态系统功能方面体现了其直接价值
6.(2024高二下·玉林期末)下列关于微生物纯培养的相关叙述中,正确的是( )
A.微生物纯培养物就是不含有代谢废物的微生物培养物
B.将接种后的培养皿立即倒置培养
C.用稀释涂布平板法能在固体培养基的表面形成单菌落,菌落的形状、颜色、数目都可作为菌种鉴定的依据
D.欲将样品稀释100倍,可取1mL样品加入99mL无菌水中
7.(2024高二下·玉林期末)发酵工程与农业、食品工业、医药工业及其他工业生产有着密切的联系。下列对发酵工程及其应用的叙述,正确的是( )
A.许多食品添加剂可以通过发酵工程生产,如柠檬酸可以通过乳酸菌的发酵制得
B.用纤维废料发酵得到酒精,可减少环境污染、减缓能源短缺问题
C.利用酵母菌发酵产生的单细胞蛋白属于分泌蛋白,可制成微生物饲料
D.谷氨酸发酵过程中,在酸性条件下会积累谷氨酸
8.(2024高二下·玉林期末)植物组织培养是依据细胞的全能性,在体外将植物组织细胞培养成一个完整植株的过程,如下图所示。下列相关叙述错误的是( )
A.利用该过程来产生新的植株属于有性生殖
B.甲和丙两个阶段对光照条件的需求不同
C.由甲培养过渡到丙培养通常需要更换培养基
D.对外植体进行表面消毒时,既要考虑药剂的消毒效果,又要考虑植物的耐受能力
9.(2024高二下·玉林期末)试管动物技术正广泛应用于畜牧业生产。试管牛的培育过程如图所示,下列叙述错误的是( )
A.受精过程结束的标志是雌、雄原核融合形成受精卵
B.孵化非常重要,如果不能正常孵化,胚胎就无法继续发育
C.常通过采取早期胚胎内细胞团细胞来鉴定小牛的性别
D.移植后的胚胎能在受体子宫中存活的生理基础是受体子宫对外来胚胎几乎不发生免疫排斥反应
10.(2024高二下·玉林期末)运用现代生物技术的育种方法,将抗菜青虫的Bt抗虫蛋白基因转移到优质油菜里,培育出抗虫的转基因油菜品种。根据以上信息,下列叙述错误的是( )
A.构建Bt抗虫蛋白基因表达载体时,需要使用限制性内切核酸酶和DNA聚合酶
B.用PCR技术扩增Bt抗虫蛋白基因时,每次循环包括变性、复性、延伸三步
C.转基因抗虫油菜是否具有抗虫性,可通过用菜青虫食用油菜进行检测
D.在培育转基因抗虫油菜时,可采用花粉管通道法将目的基因导入受体细胞
11.(2024高二下·玉林期末)下列关于转基因生物和转基因食品的认识中,不合理的是( )
A.社会公众在购买转基因产品及其加工品时应享有知情和自主选择权
B.转基因食品对人体有害,应全面禁止生产
C.转基因产品需要经过一系列的安全性评价,符合相应标准后才能上市
D.转基因植物中的外源基因有可能通过传粉造成基因污染
12.(2024高二下·玉林期末)2020年新冠肺炎在全世界的大流行,使我们对病毒的威力有深刻感受,所以生物武器更是人类要严格禁止的。下列关于生物武器的说法,错误的是( )
A.我国不发展、不生产、不储存生物武器,并反对其扩散
B.生物武器具有传染性强、污染面积广、难以防治等特点
C.有些经过转基因技术重组的致病菌也可以作为生物武器
D.世界各国达成协议仅允许少数国家保存和使用生物武器
13.(2024高二下·玉林期末)下列关于生态系统的结构、功能及稳定性的叙述,正确的是( )
A.一般情况下,生态系统的抵抗力稳定性与物种的复杂程度呈正相关
B.“猪—沼—果”农业生态系统可实现对能量的多级利用,提高了能量传递效率
C.不同类型的生态系统中,流入生态系统的总能量都是生产者固定的太阳能
D.生态系统的物质循环和能量流动是相互独立、互不影响的过程
14.(2024高二下·玉林期末)秸秆还田可增加土壤肥力,缓解环境污染。为分离分解纤维素的微生物菌种,实现废物的资源化利用,以纤维素为唯一碳源并加入刚果红的培养基经接种后,若微生物菌种能分解纤维素,则会出现以菌落为中心的透明圈。科研人员从土壤中分离了五种能分解纤维素的细菌菌株,培养基中出现了因分解纤维素而产生的透明圈,操作过程如下图所示。下列叙述错误的是( )
A.分解纤维素能力最强的是E菌株,应对其扩大培养
B.配制培养基时,一般需要将培养基调至中性或弱碱性
C.实验操作时应避免已经灭菌处理的材料用具与周围物品相接触
D.若平板中平均菌落数为120个,则1g土壤中含有能分解纤维素的细菌个
15.(2024高二下·玉林期末)下列关于重组DNA技术的基本工具的叙述,错误的是( )
A.限制酶能在特定部位的两个核苷酸之间切断磷酸二酯键
B.载体必须具有一个或多个限制酶切点,以便于目的基因的插入
C.限制酶主要从原核生物中分离纯化而来,但不能剪切自身的DNA
D.DNA连接酶能将单个核苷酸加到已有的核苷酸片段上形成磷酸二酯键
16.(2024高二下·玉林期末)蛋白质工程开创了按照人类意愿改造、创造符合人类需要的蛋白质的新时代。萤火虫的荧光素酶能催化ATP激活荧光素氧化发光,这一现象在生物检测和成像方面有重要的应用价值。为解决天然荧光素酶不能高效催化人工合成的荧光素DTZ发光的问题,研究人员采用蛋白质工程对其进行了改造。下列相关叙述错误的是( )
A.与基因工程相比,蛋白质工程的实现也需要构建基因表达载体
B.根据荧光素酶与DTZ的结合位点推测合适的酶空间结构
C.蛋白质工程需要改变蛋白质分子的所有氨基酸序列
D.蛋白质工程的操作流程与中心法则的方向相反
二、非选择题:本题共5小题,共60分。
(2024高二下·玉林期末)图1为某地自然生态系统中碳循环示意图,甲~丙为生态系统的组成成分,①~⑧代表生理过程;图2为该生态系统的部分能量流动示意图(不考虑未利用的能量)。据图分析回答:
17.图1中,丙属于生态系统中的 (填组成成分);丙在生态系统中的作用是 。
18.碳在生物群落和非生物环境之间主要以 形式进行循环;图1中的①过程除绿色植物通过光合作用来实现外,还有部分微生物的 参与其中。
19.图2中A表示鼠同化的能量,B表示鼠用于生长、发育、繁殖的能量,B比A少的原因是 。
20.下表是食物链“草→鼠→狼”中各种群一年间的能量流动情况(单位:)
种群 同化的总能量 用于生长、发育和繁殖的能量 呼吸消耗 传递给分解者 传递给下一营养级 未被利用的能量
草
69.5 7.0 19.0 45.5
鼠 19.0 9.0
1.0
4.5
狼 3.5 1.0 2.5 微量不计 无
据表分析,草用于生长发育和繁殖的能量是 。能量从草到鼠的传递效率为 %(小数点后保留一位)。
21.(2024高二下·玉林期末)稻鸭共作是将雏鸭放入稻田后,直到水稻抽穗为止,鸭子一直生活在稻田里,稻和鸭构成一个相互依赖、共同生长的复合生态农业体系。下图是我国南方稻鸭共作的农业生态系统结构模式图,它利用雏鸭旺盛的食欲,吃掉稻田里的杂草和害虫,利用鸭不间断地活动产生中耕浑水效果,刺激水稻生长,用作物养猪、养鸭,用稻秆培育蘑菇、生产沼气,猪粪、鸭粪、沼渣肥田。请据图思考回答下列问题。
(1)该生态系统的基石是 ,以鸭粪作为有机肥的优点是(答出1点即可) 。
(2)从生态系统的主要功能的角度分析,该生态农业模式较好地实现了 。该系统将作物秸秆、动物粪便等废弃物合理地进行了应用,体现了生态工程的 原理。
(3)使用农药能有效控制农业害虫,但也会造成土壤、水体的污染,可能使生态系统的 减少。
(4)将蘑菇房与蔬菜大棚相通,可提高蔬菜产量,试分析其增产的原因: 。
(2024高二下·玉林期末)酸汤鱼是贵州菜和黔菜系中非常著名的火锅菜品。最初的酸汤是用酿酒后的尾酒调制的,凯里是红酸汤的发源地,凯里红酸汤用小番茄、鲜辣椒、野生木姜子为主要原料,清洗、粉碎后加入食盐、白酒等配料封入坛中,自然发酵而成,属纯天然健康食品,制作过程如下图所示。请据图回答下列问题:
22.“酸汤”是通过天然发酵而成的,参与该发酵过程的主要微生物是 ;代谢类型为 。
23.密封发酵时,常在坛中加入成品红酸汤,其目的是 。
24.红酸汤腌制发酵的初期会有气泡冒出,但气泡的产生逐渐停止,试分析原因: 。
25.出坛后的酸汤,若不及时食用,一段时间后会在其表面出现一层白膜,这是 (填微生物名称)繁殖引起的,与进行酸汤发酵的主要微生物相比,该微生物在结构上的最主要区别是 。
26.红酸汤在制作过程中会有亚硝酸盐的产生,亚硝酸盐含量会影响红酸汤的品质。同时,如果人体摄入过量,会发生中毒,甚至死亡。在发酵过程中影响亚硝酸盐含量的因素有 (答出2点即可)。
(2024高二下·玉林期末)埃博拉病毒(EBOV)是一种RNA病毒,主要通过患者的血液和排泄物传播,临床主要表现为急性起病,发热、肌痛、出血、皮疹和肝肾功能损害。埃博拉病毒衣壳外有包膜,包膜上的GP蛋白最为关键,能被宿主细胞强烈识别,治疗该病的有效方法是注射疫苗或者抗体。下图为制备埃博拉病毒的单克隆抗体的过程,据图回答问题:
27.图中涉及的生物工程技术有 和动物细胞培养,在体外进行动物细胞培养时需要在合成培养基的基础上添加 等天然成分。同时为了维持培养液的pH,需要提供的气体环境是 。
28.埃博拉病毒侵入人体时,在细胞中以RNA为模板,在 酶的作用下,合成相应的DNA并指导蛋白质合成,进行增殖。以GP蛋白作为疫苗比较安全,其原因是GP蛋白自身没有感染能力,但保留有 。
29.单克隆抗体的制备过程有两次筛选,第1次筛选是用HAT选择培养基筛选,在该培养基上, 都会死亡,只有融合的杂交瘤细胞才能生长。在体外融合时需要诱导,与诱导植物原生质体融合不同的是图中还可用 诱导融合。
30.图中选取所需细胞群进行体外或体内培养。其中,体内培养是将细胞群注射到 内。
31.单克隆抗体被广泛用作诊断试剂,其原因是 。
32.(2024高二下·玉林期末)人血清白蛋白(HSA)是血浆中含量最丰富的蛋白质,在维持血浆渗透压、抗凝血等方面起着重要作用,具有重要的医用价值。如图是用基因工程技术获取重组HSA(rHSA)的两条途径。请据图分析并回答下列问题。
(1)获取的HSA基因可以利用 技术进行快速扩增,这项技术需要用到 酶,该酶能够使脱氧核苷酸从引物的 端开始连接。
(2)构建基因表达载体时,需要用到的工具酶是 ,启动子在基因表达载体中的作用是 ,选择水稻胚乳细胞蛋白基因的启动子,而不用HSA基因的启动子,目的是 。
(3)为了提高Ⅰ过程的导入成功率,通常用 处理农杆菌,使其细胞处于的 生理状态。
(4)为了鉴定宿主细胞中是否产生rHSA,可以用 方法来进行检验。
答案解析部分
1.【答案】B
【知识点】生态系统的结构;生态系统的能量流动
【解析】【解答】A.牛羊消化后没有吸收的食物残渣变成了粪便,粪便不属于牛羊同化的能量,是它们上一营养级同化的能量,所以蜣螂从牛羊粪便中获取的能量应该属于牛羊的上一营养级同化的能量,A错误;
B.食物链是从生产者开始的,故第一营养级的生物一定是生产者,但是牛羊应该属于第二营养级,所以当牛羊吃草并同化为自身的有机物时,能量就从第一营养级流入第二营养级,B正确;
C.生产者固定的太阳能是流经此生态系统的总能量,C错误;
D.同一时间内聚集在一定区域中各种生物种群的集合,叫作群落,所以草原上的植物、动物、微生物共同构成了群落,生态系统是由生物群落与它的非生物环境相互作用而形成的统一整体,D错误。
故答案为:B。
【分析】群落是指在一定时间内聚集在一定空间内的各种生物种群的集合,包括动物、植物、微生物等。这些生物种群之间以及它们与环境之间,通过能量流动、物质循环和信息传递,彼此间互相作用,相互依存,各按其一定地位或角色进行着有规律的活动,并保持相对的稳定。群落中的各种生物种群不是孤立地存在的,而是通过营养关系等形成错综复杂的联系,它们之间相互影响、相互作用、相互依存,构成一个完整的生物群落。
食物链是生态系统中生物之间由于食物关系而形成的一种联系序列。在这个序列中,一种生物以另一种生物为食,后者再被第三种生物所食,各生物按食物关系依次排列,就像一条链子一样。这种关系通常被描述为“吃”与“被吃”的关系,但实际上它涵盖了更广泛的生物相互作用,包括捕食、寄生、竞争等。
食物链通常从绿色植物(生产者)开始,它们通过光合作用将太阳能转化为化学能,生产出有机物。然后,这些有机物被草食性动物(初级消费者)所食,草食性动物再被肉食性动物(次级消费者)所捕食,肉食性动物又可能被更高级的捕食者(三级消费者)所捕食。在某些情况下,食物链还可以包括分解者,它们将动植物的遗体和排泄物分解为无机物,重新进入环境供生产者再利用。
食物链是生态系统中物质循环和能量流动的重要渠道。通过食物链,生态系统中的物质得以循环利用,能量得以逐级传递。同时,食物链也揭示了生态系统中生物之间的相互依存和制约关系,以及生态系统的稳定性和复杂性。
生态系统的能量流动是指生态系统中能量的输入、传递、转化和散失过程。
2.【答案】D
【知识点】生态系统的结构;生态系统的物质循环
【解析】【解答】A.图中生产者为A,但是只有消费者能加快生态系统的物质循环,A错误;
B.在生物群落中碳流动以有机物的形式而非二氧化碳进行,B错误;
C.生态系统的成分是所有生物和非生物的物质和能量,所以需要包括E次级消费者,C错误;
D.由于能量流动过程中逐级递减,因此在A→D→E各营养级中,E含能量最少,而发生生物富集的元素是沿着食物链逐级积累的,故E生物富集的元素含量最多,D正确。
故答案为:D。
【分析】生态系统中碳循环中的“循环”主要指的是元素在生物群落和无机环境间的循环。分析题图:A表示生产者,D表示初级消费者,E表示次级消费者,B表示分解者,C表示大气中的CO2。
生态系统的物质循环是指无机化合物和单质通过生态系统的循环运动,是生态系统中各种化学元素或物质在生物体与环境之间循环的过程。物质循环的特点包括全球性、往复循环和反复利用等。
生态系统的物质循环可以分为三大类型:水循环、气体型循环和沉积型循环。
1.水循环:水在生态系统的表面和大气之间通过蒸发、降水、流入水体等环节进行的循环。它是所有物质循环的基础,因为没有水的循环,生态系统的功能将难以维持。
2.气体型循环:指大气圈或水圈等储藏库的营养元素或化合物可以转化为气体形式,并通过大气进行扩散,被植物重新利用的物质循环类型。这类循环具有快速循环和全球性循环的特点,例如二氧化碳、氮、氧等的循环。
3.沉积型循环:指岩石圈和土壤圈等贮藏库中保存在沉积岩里的许多矿质元素,通过风化、侵蚀、开采冶炼等过程释放出来,为植物所吸收,参与生命物质的形成,并沿食物链转移。这些元素最终通过微生物的分解作用返回环境,一部分保留在土壤中,另一部分进入水体,最终可能再次形成沉积岩。
在生态系统中,物质循环与能量流动是紧密相关的。能量流动推动着各种物质在生物群落与无机环境间循环,而物质循环则是能量流动的载体和物质基础。二者共同维持着生态系统的稳定和功能。
人类活动对生态系统的物质循环有着重要影响。例如,燃烧矿物燃料会增加大气中二氧化碳的浓度,破坏自然界的平衡,可能导致气候异常。因此,在保护和管理自然资源时,需要充分考虑人类活动对物质循环的影响,以实现生态系统的可持续发展。
3.【答案】B
【知识点】生态系统中的信息传递
【解析】【解答】A、萤火虫利用特有的闪光信号来定位和吸引异性是一种物理信息,而不是行为信息,A错误;
B、完整的信息传递由信息来源、信息传递途径(信道)和信息受体三部分组成,B正确;
C、生态系统中的信息未必是由生物发出的,比如物理信息可以来自无机环境,C错误;
D、能量流动和物质循环的渠道是食物链和食物网,但是信息传递不一定是按食物链(网)来传递的,可以发生在生物与无机环境之间,D错误。
故答案为:B。
【分析】生态系统的信息传递是生态系统中一个至关重要的过程,它对于维持生态系统的稳定、促进生物种群的繁衍以及调节生物的种间关系都起着重要的作用。生态系统的信息传递主要包括以下几种类型:
1.物理信息:这是通过物理过程传递的信息,包括自然界中的光、声、温度、湿度、磁场等。这些物理信息可以被生物体通过视觉、听觉、触觉等感官接收并作出相应的反应。例如,海豚的“回声定位”就是依靠声波传递和接收信息来实现定位和捕食的。
2.化学信息:生物在生命活动过程中会产生一些可以传递信息的化学物质,这些物质被称为化学信息。例如,植物的生物碱、有机酸等代谢产物,以及动物的性外激素等,都是化学信息的传递者。这些化学物质可以在生物体之间传递各种信息,如求偶、警告、防御等。
3.行为信息:这是指动物的特殊行为在同种或异种生物之间传递的信息。例如,蜜蜂通过跳舞来告诉其他蜜蜂蜜源的方向和距离;雄鸟在求偶时会进行复杂的“求偶炫耀”,以吸引雌鸟的注意。
4.【答案】C
【知识点】人口增长对生态环境的影响;全球性生态环境问题
【解析】【解答】A、人口增长会增加二氧化碳的排放,对生态环境造成的压力也许会影响碳足迹的大小,A正确;
B、能量的多级利用可以通过垃圾的分类、回收和再利用来实现,并且有利于减少维持某一人口单位生存所需的生产资源,也有利于减小生态足迹,B正确;
C、汽车排出尾气,吸收尾气需要增大林地面积等,这样会增大生态足迹,所以建议人们绿色出行,C错误;
D、人类活动不一定会破坏自然环境,也许会改善环境,如植树造林等,D正确。
故答案为:C。
【分析】人口增长对环境的影响主要体现在以下几个方面:
1.资源消耗增加:随着人口的增长,人类对物资的需求量增大,对资源的需求也相应增加。这导致从环境中获取的资源量大幅度增加,如果超过环境更新资源的速度,就可能导致生态破坏。
2.废弃物排放增加:无论是人类的生活活动还是生产活动,都会向环境中排放废弃物。随着人口的增长,这些废弃物的排放量也会增加。一旦超过环境的自净能力,就可能出现环境污染。
3.生物多样性下降:人口增长带来的农业扩张和城市化进程,往往会导致栖息地的破坏和生物多样性的下降。例如,森林的砍伐、湿地的排干等,都会对当地的生态系统造成破坏。
4.气候变化:人口增长带来的能源需求增加,会促使更多的化石燃料的燃烧,从而增加温室气体的排放,加剧全球气候变化。
5.水资源短缺:随着人口的增加,对水资源的需求也在增加。如果不合理利用和保护水资源,就可能导致水资源的短缺和污染。
6.土地退化:人口增长带来的农业扩张和城市化,往往会导致土地退化,如土地荒漠化、土壤侵蚀等。
5.【答案】C
【知识点】生物多样性的价值;生物多样性的保护措施
【解析】【解答】A、基因多样性是指所有生物所拥有的全部基因,生物多样性不仅包括基因多样性,还包括物种多样性和生态系统多样性,A错误;
B、合理的开发和利用生物可以保护生物多样性,并不是禁止一切森林砍伐和野生动物捕获活动,B错误;
C、生物多样性的丧失已经是全球生态环境问题之一,并且栖息地总量减少及多样性降低是生物多样性下降的重要原因,C正确;
D、直接价值是对人类有实用意义或非实用意义的价值,生物多样性在调节生态系统功能方面体现的是它的间接价值,D错误。
故答案为:C。
【分析】生态文明是人类遵循人与自然和谐发展规律,推进社会、经济和文化发展所取得的物质与精神成果的总和。它是以人与自然、人与人、人与社会和谐共生、全面发展、持续繁荣为基本宗旨的文化伦理形态。生态文明是对人类长期以来主导人类社会的物质文明的反思,是对人与自然关系历史的总结和升华。
生态文明建设的重要性体现在多个方面:
1. 良好生态环境是最普惠的民生福祉。改善生态环境就是改善民生,破坏生态环境就是破坏民生。
2. 良好生态环境是人类生存与健康的基础。人因自然而生,人与自然是生命共同体,人类对大自然的伤害最终会伤及人类自身。
3. 良好生态环境是展现我国良好形象的发力点。坚持人与自然和谐共生,建设美丽中国,既能为人民创造良好生产生活环境,也能为全球生态安全作出贡献。
4. 良好生态环境是“生产力”和“金山银山”。保护生态环境就是保护生产力,改善生态环境就是发展生产力。只要保护好了生态环境,就可以发展生态产业、绿色产业,实现经济价值。
实现社会主义生态文明建设的方法包括:
1. 优化国土空间开发格局。
2. 全面促进资源节约,推动资源利用方式根本转变,提高利用效率和效益。
3. 加大自然生态系统和环境保护力度。
4. 加强生态文明制度建设。
6.【答案】D
【知识点】微生物的分离和培养
【解析】【解答】A.微生物的纯培养物是指不含杂菌的微生物培养物,A错误;
B.如果接种后立即将培养皿倒置,也许会造成培养液滴落,为防止培养液滴落,接种后的培养皿不可以立即倒置培养,B错误;
C.菌种鉴定的依据可以是形状、颜色、大小、隆起程度等,菌落数目多少跟接种的菌液浓度有关,所以不能作为菌种鉴定的依据,C错误;
D.对微生物计数时欲将样品稀释100倍,故可以取1mL样品加入99mL无菌水中,D正确。
故答案为:D。
【分析】微生物常见的接种方法有多种,每种方法适用于不同的实验目的和样品类型。以下是一些常见的微生物接种方法:
1.涂抹法:
适用于液体或固体样品的接种。
将含菌材料用接种环或接种棒均匀涂抹在固体培养基表面,然后将培养基倒置或置于培养箱中培养。
操作简单,但接种量不易控制,且容易造成菌落分布不均匀。
2.点刺法:
适用于液体样品的接种。
用接种针蘸取少量含菌液体,在固体培养基表面刺入多个点,然后将培养基倒置或置于培养箱中培养。
接种量可控,菌落分布均匀,但操作相对繁琐。
3.划线法:
适用于液体或固体样品的接种。
用接种针或接种棒在固体培养基表面划线,然后将培养基倒置或置于培养箱中培养。
接种量可控,菌落分布均匀,操作简便,但容易造成菌落融合。
平板划线接种法是微生物分离培养的常用技术,主要用于单个菌落的纯培养、保存菌种或观察细菌的某些特性。
4.倾注法:
适用于液体样品的接种。
将含菌液体直接倒入无菌的液体培养基中,然后将培养基置于培养箱中培养。
接种量可控,菌落分布均匀,操作简便,但容易造成培养基污染。
5.分块法:
适用于固体样品的接种。
将固体样品切割成小块,然后将小块样品接种到固体培养基表面,再将培养基倒置或置于培养箱中培养。
可用于接种难生长的微生物,但操作繁琐,容易造成培养基污染。
6.滴管法:
适用于液体样品的接种。
用吸管吸取少量含菌液体,然后逐滴接种到固体培养基表面,再将培养基倒置或置于培养箱中培养。
接种量可控,菌落分布均匀,操作简便,但容易造成培养基污染。
7.穿刺法:
适用于固体样品的接种。
用接种针将固体样品刺穿,然后将接种针插入固体培养基中,再将培养基倒置或置于培养箱中培养。
可用于接种难生长的微生物,但操作繁琐,容易造成培养基污染。
穿刺接种在保藏厌氧菌种或研究微生物的动力时常采用此法。
8.斜面接种法:
从已生长好的菌种斜面上挑取少量菌苔转接至另一新鲜斜面培养基上,目的是扩大纯种细菌及实验室保存菌种。
9.液体接种法:
把微生物移植于液体培养基的接种方法。
在进行微生物生理生化测定和微生物发酵实验研究时,常使用液体接种法。
7.【答案】B
【知识点】发酵工程的应用
【解析】【解答】A、黑曲霉发酵可以制得柠檬酸,A错误;
B、纤维废料分解可以得到葡萄糖,再经过发酵得到酒精,这样既减少了环境污染,又减缓了能源短缺问题,B正确;
C、单细胞蛋白是微生物菌体,并不是微生物的分泌蛋白,C错误;
D、谷氨酸棒状杆菌在发酵过程中必须要控制好发酵液的pH,在酸性条件下则容易形成谷氨酰胺和N-乙酰谷氨酰胺,D错误。
故答案为:B。
【分析】单细胞蛋白,也被称为微生物蛋白,是一类通过人工培养微生物菌体而得到的蛋白质产品。它不是一种纯蛋白质,而是由蛋白质、脂肪、碳水化合物、核酸、维生素、无机化合物等多种成分组成的混合物。
分类:按生产原料不同,单细胞蛋白可以分为石油蛋白、甲醇蛋白、甲烷蛋白等;按产生菌的种类不同,又可以分为细菌蛋白、真菌蛋白等。
特性:
1.营养特性:单细胞蛋白含有粗蛋白50%~85%,其中氨基酸组分齐全,可利用率高,还富含维生素、无机盐、脂肪和糖类等,其营养价值优于鱼粉和大豆粉。
2.生产特性:单细胞生物繁殖特别快,生长繁殖速度远超过大豆等传统作物,且原料来源广泛,可充分利用工农业的废物。
应用:
1.食品:单细胞蛋白不仅能制成“人造肉”供人们直接食用,还常作为食品添加剂,用以补充蛋白质、维生素或矿物质等。此外,某些单细胞蛋白具有抗氧化能力,可用于延长食品的保质期。
2.饲料:单细胞蛋白作为饲料蛋白,在世界范围内得到了广泛应用。它可以提高动物的生长速度和产奶量等。
3.其他:从单细胞蛋白质中还可以提取许多有用之物,如辅酶A、细胞色素C和辅酶I等医药产品,以及酵母浸出汁等生物试剂。
8.【答案】A
【知识点】植物组织培养的过程
【解析】【解答】A、利用该过程来产生的新植株没有经过两性生殖细胞的结合,所以这种方式属于无性生殖,A错误;
B、植物组织培养过程的时候诱导形成愈伤组织期间一般不需要光照,但在以后的培养过程中,每日需要给予适当时间和强度的光照,所以甲和丙两个阶段对光照条件的需求不同,B正确;
C、植物组织培养过程中不同阶段对培养基中各种植物激素的比例需求不同,故由甲培养过渡到丙培养通常需要更换培养基,C正确;
D、植物组织培养时常用体积分数为70%的酒精、质量分数为5%左右的次氯酸钠溶液对外植体进行消毒,实际使用时需要考虑药剂的消毒效果和植物的耐受能力,防止杀死植物细胞,D正确。
故答案为:A。
【分析】植物组织培养技术是一项基于植物细胞具有全能性理论的无性繁殖新技术。它主要通过无菌操作,从植物体中分离出符合需要的组织、器官或细胞等,然后在含有各种营养物质及植物激素的培养基上进行培养,以获得再生的完整植株或生产具有经济价值的其他产品。
技术特点:
1.无菌条件:整个培养过程需要在无菌条件下进行,以防止微生物的污染。
2.培养基:使用含有各种营养物质和植物激素的培养基来支持植物细胞或组织的生长和分化。
3.细胞全能性:利用植物细胞的全能性,即每个细胞都携带着一套完整的基因组,具有发育成为完整植株的潜在能力。
基本过程:
1.材料采集:从植物体中采集需要的组织、器官或细胞等。
2.消毒处理:对采集的材料进行严格的消毒处理,以去除表面的微生物。
3.接种培养:将消毒后的材料接种到含有营养物质和植物激素的培养基上,进行培养。
4.愈伤组织形成:在适当的条件下,接种的材料会经过脱分化(去分化)形成愈伤组织。
5.再分化:愈伤组织在适合的光照、温度和营养物质等条件下,会进行再分化,形成新的组织或器官。
6.植株形成:经过一系列的生长和分化过程,最终形成完整的植株。
应用领域:
植物组织培养技术在农业、园艺、林业等领域具有广泛的应用。它可以用于快速繁殖优良品种、生产脱毒种苗、保存种质资源、进行遗传转化等。此外,该技术还可以用于研究植物的生长发育规律、细胞分化机制等基础科学问题。
注意事项:
1.操作规范:在进行植物组织培养时,需要严格遵守无菌操作规范,以防止微生物的污染。
2.培养基配方:培养基的配方需要根据不同的植物种类和培养目的进行调整,以确保培养效果。
3.环境条件:培养过程中的光照、温度、湿度等环境条件需要严格控制,以满足植物细胞或组织的生长需求。
9.【答案】C
【知识点】胚胎移植;体外受精;胚胎的体外培养
【解析】【解答】A、受精过程结束的标志是雌、雄原核融合形成受精卵,A正确;
B、孵化是指透明带破裂并且胚胎从其中伸展出来的过程,孵化是胚胎发育过程中非常重要的一个步骤,如果不能正常孵化,胚胎就无法继续发育,B正确;
C、可以采取早期胚胎的滋养层细胞,进行DNA分析可以鉴定小牛的性别,C错误;
D、受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应,这可以为胚胎在受体内的存活提供了可能,D正确。
故答案为:C。
【分析】动物胚胎移植的过程通常包括以下几个主要步骤,以奶牛为例进行说明:
1. 供体牛的超数排卵:
在奶牛发情周期的适当时间,通过注射外源性促性腺激素(如促卵泡素、氯前列烯醇、孕马血清、前列腺素和绒毛膜促性腺激素等),使卵巢中比自然情况下有较多的卵泡发育并排卵。这个过程称为超数排卵(超排)。
激素的剂量和种类会影响超排的效果,需要仔细控制以确保排卵数量适中,避免对卵巢功能造成损害。
2. 胚胎的采集与保存:
在超排处理后的适当时间(通常是发情后的3~7天),通过手术法或非外科手术法采集胚胎。
采集的胚胎需要进行质量评定,只有质量过关的胚胎才可用于移植。
胚胎可以在适当的培养液中保存,并在必要时进行冷冻保存,以便后续使用。
3. 受体牛的准备:
选择具有良好繁殖性能和健康状态的受体牛,首选是初配牛,移植前具有2个正常的发情周期较好。
在移植前6~8周,对受体牛进行科学补饲,使其肌体达到最佳繁殖状态。
确保受体牛的发情周期与供体牛同步,以便在合适的时间进行胚胎移植。
4. 胚胎移植:
在受体牛发情后的适当时间(如发情后第七天),通过直肠把握子宫颈输精法将胚胎注入到子宫角的深处。
移植前需要对受体牛进行麻醉,以减轻移植过程中的应激反应。
移植过程中需要严格遵守无菌操作原则,确保胚胎和受体牛的安全。
5. 移植后的管理和观察:
移植后需要对受体牛进行密切的观察和管理,包括监测其发情表现、妊娠情况等。
在必要时进行妊娠诊断,以确定胚胎是否成功着床。
注意事项:
胚胎移植的成功率受多种因素影响,包括胚胎质量、受体牛的状态、移植技术等。
在进行胚胎移植前,需要对供体牛和受体牛进行严格的筛选和准备。
胚胎移植是一项精细的操作,需要经验丰富的技术人员进行。
10.【答案】A
【知识点】PCR技术的基本操作和应用;基因工程的基本工具简介;基因工程的操作程序(详细)
11.【答案】B
【知识点】转基因生物的安全性问题
【解析】【解答】A、我国《农业转基因生物标识管理办法》里要求对转基因产品及其加工品加贴标注,保证社会公众在购买相关产品时应享有知情权和自主选择权,A正确;
B、转基因食品对人体健康未必有害,不需要全面禁止生产,B错误;
C、转基因本身是一项中性的技术,但是这项技术研发出来的产品需要经过一系列的安全性评价,符合相应标准后才能上市,C正确;
D、种植转基因植物时外源基因有可能通过转基因作物的花粉传播到其他栽培作物或自然野生物种并成为其他栽培作物或自然野生物种的基因的一部分,这样会造成基因污染,D正确。
故答案为:B。
【分析】转基因生物的安全问题是一个复杂而多维度的议题,它涵盖了多个方面,包括但不限于食物安全、生物安全和环境安全。以下是对这些方面的详细探讨:
1.食物安全:
转基因生物在食品生产中的应用引发了对其安全性的广泛关注。人们担心转基因食品可能对人体健康产生不利影响,如引起过敏反应、毒性反应或影响营养成分等。
转基因食品的安全性评估需要考虑其对人类健康的潜在风险,包括长期食用可能带来的后果。
2.生物安全:
转基因生物可能通过基因流动影响其他生物,包括非目标生物,从而破坏生物多样性或生态平衡。
转基因生物还可能成为新的病原体或增加现有病原体的致病性,对生物安全构成威胁。
3.环境安全:
转基因生物在自然环境中的释放可能引发基因污染,即转基因生物的基因通过花粉传播、水流等方式扩散到非转基因生物中,从而改变整个生态系统的基因组成。
这种基因污染可能对生态系统的稳定性和可持续性产生长期影响。
此外,转基因生物的安全问题还涉及到社会伦理、经济风险等多个方面。例如,转基因作物的商业化可能引发农民对农药和化肥的依赖增加,进而对农业生态环境造成负面影响。同时,转基因生物的安全性问题也引发了公众对科学伦理和道德责任的讨论。
12.【答案】D
【知识点】生物武器
【解析】【解答】A、我国在任何情况下不发展、不生产、不储存生物武器并反对生物武器及其技术和设备的扩散,A正确;
B、传染性强、致死率高、污染面广、难以防治是生物武器具的普遍特点,B正确;
C、生物武器包括致病菌类、病毒类、生化毒剂类以及经过基因重组的致病菌等,C正确;
D、世界各国达成协议,即不允许任何国家保存和使用生物武器,D错误。
故答案为:D。
【分析】生物武器的种类和特点如下:
1.种类:
细菌类生物武器:如鼠疫耶尔森菌、天花病毒、Q热立克次体等。
病毒类生物武器:如天花病毒、马尔堡病毒、埃博拉病毒等。
真菌类生物武器:如粗球孢子菌、荚膜组织胞浆菌等。
寄生虫类生物武器:如疟原虫、利什曼原虫等。
生物毒素类生物武器:如肉毒杆菌毒素、沙林毒素等。
2.特点:
致病性强:生物武器的致病性强,可以引起严重的疾病甚至死亡。
传染性强:生物武器可以通过空气、水、食物等多种途径传播,具有很高的传染性。
难以防治:生物武器的病原体变异快,难以预测和预防,且治疗困难,容易引发恐慌和混乱。
隐蔽性强:生物武器的施放装臵可以伪装成普通物品,难以被发现和防范。
破坏性强:生物武器可以大规模杀伤人员、牲畜和毁坏农作物,具有很大的破坏性。
13.【答案】A
【知识点】生态系统的功能;生态系统的稳定性;研究能量流动的实践意义;生态系统的能量流动
【解析】【解答】A、生态系统的抵抗力稳定性在一般情况下与营养结构的复杂程度呈正相关,因为物种越复杂,所以营养结构也越复杂,该生态系统的抵抗力稳定性也越高,A正确;
B、“猪—沼—果”农业人工生态系统能够实现对能量的多级利用,这种生态系统大大提高了能量利用率,但不是能量传递效率,B错误;
C、在不同类型的生态系统中,流入生态系统的总能量主要是生产者固定的太阳能,可能还有其他形式的能量输入,如人为投放饵料中的能量,C错误;
D、能量流动和物质循环是同时进行的,他们相互依存、不可分割,D错误。
故答案为:A。
【分析】生态系统的稳定性是指生态系统在一定程度上能够维持其组成部分与环境之间相对稳定的关系,即使在受到某些内部或外部压力的情况下,也能够自我调节、自我纠正和自我适应,从而保持内部稳定和动态平衡。具体来说,生态系统的稳定性包括以下几个方面的含义:1.恢复能力:生态系统在受到干扰后能够恢复到原始状态的能力。这种恢复能力取决于生态系统的复杂性和多样性,包括物种多样性、营养结构的复杂性以及生物群落之间的相互作用等。
2.自我调节:生态系统具有自我调节的机制,能够在一定程度上抵御外部干扰,保持其结构和功能的稳定。例如,当某种生物数量过多时,其天敌数量可能会增加,从而控制该生物的数量,保持生态系统的平衡。
3.动态平衡:生态系统是一个动态的系统,其各个组成部分都处于不断的变化之中。然而,这种变化是在一定范围内进行的,不会破坏生态系统的整体稳定性。生态系统通过自我调节和适应,能够在变化中保持动态平衡。
为了提高生态系统的稳定性,可以采取以下措施:
1.控制干扰程度:对生态系统的利用应该适度,不应超过其自我调节能力。过度开发和利用会破坏生态系统的稳定性。
2.实施物质和能量投入:对于人类利用强度较大的生态系统,应实施相应的物质和能量投入,以保证其内部结构和功能的协调。这有助于增强生态系统的恢复能力和抵抗力。
14.【答案】D
【知识点】纤维素分解菌的分离;灭菌技术
【解析】【解答】A、分解纤维素能力最强的是E菌株,原因是E菌落外围的透明圈和E菌落直径的比例最大,所以应对E扩大培养,A正确;
B、纤维素分解菌是细菌,一般在培养细菌时需要将培养基调至中性或弱碱性,B正确;
C、周围物品可能会含有杂菌,实验操作时应避免已经灭菌处理的材料用具与周围物品相接触,防止杂菌污染,C正确;
D、如果平板中平均菌落数为120个,图示实验所用的涂布菌液稀释了105倍,所以1g土壤中含有细菌120÷0.1×105=1.2×108个,D错误。
故选D。
【分析】筛选纤维素分解菌应用以纤维素为唯一碳源的选择培养基,刚果红可以与纤维素形成红色复合物,纤维素分解菌产生的纤维素酶可以水解纤维素而使菌落周围出现透明圈,所以可以用刚果红染液鉴别纤维素分解菌。
选择培养基是一类根据特定微生物的特殊营养要求或其对某理化因素抗性的原理而设计的培养基。这种培养基具有只允许特定的微生物生长,而同时抑制或阻止其他微生物生长的功能。具体来说,选择培养基可以通过以下两种方式实现其选择性:
1.投毒法:在培养基中加入非目的菌生长的抑制剂,而待选细菌对抑制剂有抗性,因此能够正常生长。常用的抑制剂包括染料、胆汁酸盐、金属盐类、酸、碱和抗生素等。
2.投其所好法:提供待选细菌专门需要的某种碳源或氮源等营养源,或特殊的温度、氧气、pH、盐度等环境条件,从而将这些目的细菌富集筛选出来。
从功能上来看,选择培养基主要用于分离出特定种类的细菌,并帮助研究人员研究这些细菌的生长条件和适应性。与富集培养基不同,富集培养基虽然提供一个适合目的微生物生长的环境,使之成为优势菌,但并不阻止杂菌的生长。
此外,培养基的主要成分包括氮源、碳源、无机盐、水分及一些生长因子,它们共同为细菌的生长繁殖提供营养和生长环境。制备和使用培养基时,需要严格控制操作流程和卫生条件,以确保培养基的纯度和质量,以及实验结果的准确性和可靠性。
15.【答案】D
【知识点】基因工程的基本工具(详细)
【解析】【解答】A、限制酶的作用是能够识别双链DNA分子的特定核苷酸序列,并且能在特定部位的两个核苷酸之间切断磷酸二酯键,A正确;
B、作为载体的条件之一是必须具有一个或多个限制酶切点,这样以便于目的基因的插入,B正确;
C、酶的主要来源是从原核生物中分离纯化而来,但由于原核生物DNA分子中不存在该酶的识别序列或识别序列已经被修饰,故其不能剪切自身的DNA,C正确;
D、DNA连接酶连接的是两个DNA片段,他不能将单个核苷酸加到已有的核苷酸片段上形成磷酸二酯键,D错误。
故答案为:D。
【分析】基因工程的基本工具主要包括以下三种:
1.限制性核酸内切酶(限制酶):这种酶主要来源于原核生物,具有识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列的能力,并且能够使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开,因此被称为“分子手术刀”。
2.DNA连接酶:DNA连接酶的主要功能是连接两个DNA片段的末端,形成磷酸二酯键。在基因工程中,它起到“分子缝合针”的作用。有两种主要的DNA连接酶:E·coli DNA连接酶和T4 DNA连接酶。前者只能连接双链DNA片段互补的黏性末端,而后者能够连接两种末端,但连接平末端的效率较低。
3.载体:载体在基因工程中扮演着“分子运输车”的角色。它必须能在受体细胞中复制并稳定保存,具有一至多个限制酶切割位点,供外源DNA片段插入,以及具有标记基因,供重组DNA的鉴定和选择。最常用的载体是质粒,它是一种裸露的、结构简单的、独立于细菌拟核之外,并具有自我复制能力的双链环状DNA分子。
16.【答案】C
【知识点】蛋白质工程
【解析】【解答】A、基因表达载体可以将改造的基因导入受体细胞并表达相关产物,所以蛋白质工程和基因工程一样,它的实现也需要构建基因表达载体,A正确;
B、酶分子与底物的结合与其空间结构有关,因此根据荧光素酶与DTZ的结合位点推测合适的酶空间结构,B正确;
C、蛋白质工程只需要改变蛋白质分子的部分氨基酸序列,而非全部,C错误;
D、蛋白质工程的操作流程与中心法则的方向相反,D正确。
故答案为:C。
【分析】蛋白质工程是一种通过改造或创造蛋白质,以满足人类生产和生活需求的技术。它基于蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系,通过化学、物理和分子生物学的手段进行基因修饰或基因合成,对现有蛋白质进行改造,或制造一种新的蛋白质。
蛋白质工程的具体过程可以包括以下几个方面:
1.结构分析:通过蛋白质化学、蛋白质晶体学和蛋白质动力学的研究,获得有关蛋白质理化特性和分子特性的信息。
2.创造改造:根据蛋白质的结构和功能关系,设计预期的蛋白质结构,并推测出相应的氨基酸序列。然后,找到对应的核糖核苷酸序列(RNA)和脱氧核糖核苷酸序列(DNA),通过基因工程技术获得可以表达该蛋白质的转基因生物系统,如转基因微生物、转基因植物、转基因动物等。
3.基因定点突变技术:通过改变构成遗传密码的一个或两个碱基,达到改造蛋白质的目的。这种技术可以实现对蛋白质的精确修饰。
4.计算机辅助设计:随着计算机技术和生物信息学技术的发展,计算机模拟被越来越多地应用到蛋白质工程中,通过半合理化设计和合理化设计等多种手段,提高蛋白质工程的效率和准确性。
蛋白质工程的应用场景非常广泛,例如:
仿生蛋白质工程可以用于制备新型药物,如抗癌药物、抗病毒药物、抗炎药物等。
用于制备新型生物材料,如生物发光材料、生物传感器、生物纳米材料等。
还可以用于制备新型生物分析仪器和生物技术等。
【答案】17.分解者;将动植物遗体和动物的排遗物分解成无机物
18.CO2;化能合成作用
19.鼠同化的能量中有一部分用于呼吸作用散失
20.7.15×108;13.5
【知识点】生态系统的结构;生态系统的能量流动;生态系统的物质循环
【解析】【解答】(1)图1中,因为甲与非生物环境双向箭头可知甲是生产者,又因为甲与乙都有箭头指向丙,则丙为分解者,故乙代表消费者,在生态系统中分解者的作用是将动植物遗体和动物的排遗物分解成无机物。
(2)CO2是碳在生物群落和非生物环境之间主要循环方式。非生物环境中的碳进入生物群落的途径不仅有绿色植物通过光合作用实现,还有部分微生物的化能合成作用参与其中,例如硝化细菌。
(3)在图2中,根据能量流动方向,A表示鼠同化的能量,B表示鼠用于生长、发育、繁殖的能量,这是鼠呼吸作用散失部分能量后剩余的能量,这些能量储存在生物体内,故B比A少。
(4)草用于生长、发育和繁殖的能量等于同化量减去呼吸消耗,草用于自身生长、发育和繁殖的能量包括传递给下一营养级,传递给分解者和未被利用的能量三部分,计算是(7+19+45.5)×107kJ a-1=7.15×108kJ a-1,所以能量从草到兔的传递效率为19÷(69.5+71.5)×100%≈13.5%。
【分析】生态系统的能量流动是指生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程。这是一个复杂而精细的过程,它确保了生态系统中生物的正常生存和繁衍。
首先,生态系统中几乎所有的能量都来源于太阳。太阳能通过光合作用被生产者(如绿色植物)转化为化学能,并储存在它们所制造的有机物中。这是生态系统中能量的初始输入过程。
然后,这些能量通过食物链和食物网进行传递。生产者被初级消费者(如植食性动物)摄食,能量就从生产者流入初级消费者体内。接着,初级消费者又被次级消费者(如肉食性动物)摄食,能量再次传递。这个过程会一直持续下去,直到能量被最高营养级的生物所利用。
然而,在能量传递的过程中,能量并不是完全被下一个营养级所利用的。实际上,每一个营养级都会通过呼吸作用散失掉一部分能量,而且生物体的生长、发育和繁殖等生命活动也会消耗掉一部分能量。因此,能量在流动过程中是逐级递减的。
此外,能量流动还具有单向性的特点。它只能从上一营养级流向下一营养级,而不能逆向流动。这是因为生物体无法将已经消耗掉的能量重新转化为可供其他生物利用的能量。
最后,当能量流动到生态系统的末端时,它会被分解者(如细菌和真菌)所利用。分解者通过分解作用将有机物分解为无机物,并释放出能量。这些能量最终会以热能的形式散失到环境中。
17.图1中,因为甲与非生物环境双向箭头可知甲是生产者,又因为甲与乙都有箭头指向丙,则丙为分解者,故乙代表消费者,在生态系统中分解者的作用是将动植物遗体和动物的排遗物分解成无机物。
18.CO2是碳在生物群落和非生物环境之间主要循环方式。非生物环境中的碳进入生物群落的途径不仅有绿色植物通过光合作用实现,还有部分微生物的化能合成作用参与其中,例如硝化细菌。
19.在图2中,根据能量流动方向,A表示鼠同化的能量,B表示鼠用于生长、发育、繁殖的能量,这是鼠呼吸作用散失部分能量后剩余的能量,这些能量储存在生物体内,故B比A少。
20.草用于生长、发育和繁殖的能量等于同化量减去呼吸消耗,草用于自身生长、发育和繁殖的能量包括传递给下一营养级,传递给分解者和未被利用的能量三部分,计算是(7+19+45.5)×107kJ a-1=7.15×108kJ a-1,所以能量从草到兔的传递效率为19÷(69.5+71.5)×100%≈13.5%。
21.【答案】(1)水稻、杂草、蔬菜等生产者;减少化肥使用;培育了土壤微生物;实现了土壤养分的循环利用。(答出1点即可)
(2)物质循环再生和能量多级利用;循环
(3)生物多样性
(4)蘑菇进行呼吸作用产生二氧化碳,可供蔬菜进行光合作用。
【知识点】生态系统的结构;生态工程依据的生态学原理;生态农业工程
【答案】22.乳酸菌;异养厌氧型
23.增加乳酸菌含量,以缩短制作时间
24.刚入坛时,番茄表面的杂菌呼吸产生CO2,之后随着乳酸菌发酵的进行,乳酸积累,抑制了杂菌的生长,乳酸菌产生乳酸的过程不产生CO2
25.酵母菌;具有以核膜为界限的细胞核
26.温度、食盐用量、腌制时间、腌制方法等
【知识点】原核细胞和真核细胞的形态和结构的异同;泡菜的制作
【解析】【解答】(1)乳酸菌的无氧呼吸(发酵)可以制成酸汤,并且乳酸菌的代谢类型为异养厌氧型。
(2)密封发酵时常在坛中加入成品红酸汤,是为了增加乳酸菌含量从而缩短制作时间。
(3)红酸汤腌制发酵的初期会有气泡冒出,后期气泡的产生逐渐停止是因为刚入坛时,番茄表面的杂菌呼吸产生CO2,之后随着乳酸菌发酵的进行,乳酸积累,这时乳酸菌的发酵抑制了杂菌的生长,乳酸菌产生乳酸的过程不产生CO2。
(4)酸汤表面氧气含量高,所以其表面出现的一层白膜是酵母菌;酵母菌与原核生物乳酸菌相比是真核生物,具有以核膜为界限的细胞核。
(5)温度、食盐用量、腌制时间、腌制方法等因素会影响亚硝酸盐含量。
【分析】泡菜的制作过程可以根据不同的地区、食材和口味有所不同,但一般包括以下基本步骤:
准备工作:
1.清洗与准备食材:选择新鲜、无损伤的蔬菜(如大白菜、黄瓜、胡萝卜、白萝卜等),彻底清洗干净并切成适当的形状(如切片、切段或切块)。
2.准备容器:选择一个干净、无油、无水的泡菜坛子或密封罐。
3.配置泡菜水:泡菜水的配方可以根据个人口味调整,但一般包含水、盐、糖、白醋(或米醋)、香料(如花椒、八角、桂皮等)以及可能的其他调味料(如辣椒、蒜、姜等)。
制作过程:
1.腌制蔬菜:将切好的蔬菜用盐腌制一段时间(如10分钟至几小时),以去除多余的水分并增加脆度。
2.清洗与沥干:腌制后,用清水洗净蔬菜上的盐分,并尽量沥干水分。
3.调制泡菜水:将准备好的调味料和水混合,煮沸后放凉(或直接使用凉开水加入调味料)。
4.装坛:将腌制并沥干水分的蔬菜装入泡菜坛子或密封罐中,倒入放凉的泡菜水。
5.密封与发酵:将泡菜坛子或密封罐密封好,放置在阴凉通风处进行发酵。发酵时间根据温度和泡菜种类而异,一般几天到几周不等。
注意事项:
1.卫生:整个制作过程要保持清洁卫生,避免油渍和生水进入泡菜坛子,以免污染泡菜。
2.温度:发酵过程中要控制适宜的温度,过高或过低的温度都会影响泡菜的品质。
3.观察:定期观察泡菜的状态,如有异常(如发霉、变色等)应及时处理。
22.乳酸菌的无氧呼吸(发酵)可以制成酸汤,并且乳酸菌的代谢类型为异养厌氧型。
23.密封发酵时常在坛中加入成品红酸汤,是为了增加乳酸菌含量从而缩短制作时间。
24.红酸汤腌制发酵的初期会有气泡冒出,后期气泡的产生逐渐停止是因为刚入坛时,番茄表面的杂菌呼吸产生CO2,之后随着乳酸菌发酵的进行,乳酸积累,这时乳酸菌的发酵抑制了杂菌的生长,乳酸菌产生乳酸的过程不产生CO2。
25.酸汤表面氧气含量高,所以其表面出现的一层白膜是酵母菌;酵母菌与原核生物乳酸菌相比是真核生物,具有以核膜为界限的细胞核。
26.温度、食盐用量、腌制时间、腌制方法等因素会影响亚硝酸盐含量。
【答案】27.动物细胞融合、动物细胞培养;血清;95%的空气和5%的CO2
28.逆转录酶;抗原性
29.未融合的亲本细胞和融合的具有同种核的细胞;灭活的病毒
30.小鼠腹腔
31.单克隆抗体能准确地识别抗原的细微差异,与特定抗原发生特异性结合,并且可以大量制备
【知识点】动物细胞培养技术;单克隆抗体的制备过程;单克隆抗体的优点及应用
【解析】【解答】(1)动在物细胞融合技术和动物细胞培养在单克隆抗体的制备过程中有所涉及。在体外进行动物细胞培养时,血清等天然成分需要添加在合成培养基。同时要提供相应的气体环境,即95%空气和5%CO2,并且O2用于细胞代谢,CO2的作用是维持培养液的pH。
(2)埃博拉病毒(EBOV)在侵入人体时,在细胞中以RNA为模板并且在逆转录酶的作用下,合成相应的DNA并指导蛋白质合成,再进行增殖。GP蛋白作为疫苗比较安全,是由于GP蛋白自身没有感染能力,但GP蛋白保留有抗原性,所以可以刺激机体产生特异性免疫反应。
(3)在HAT选择培养基上,未融合的亲本细胞和融合的具有同种核的细胞都会死亡,只有融合的杂交瘤细胞才能生长。在体外融合时需要诱导,动物细胞融合可以用电融合法、聚乙二醇融合法、灭活病毒诱导法;植物原生质体融合可以用电融合法、聚乙二醇融合法,不能用灭活的病毒诱导融合。
(4)杂交瘤细胞可以既在细胞培养液中培养,又可以在小鼠的腹腔中培养。
(5)单克隆抗体被广泛用作诊断试剂,是由于单克隆抗体能准确地识别抗原的细微差异,与特定抗原发生特异性结合,并且单克隆抗体可以大量制备。
【分析】单克隆抗体的制备流程是一个复杂且精细的过程,主要包括以下几个步骤:
1.抗原制备:要制备特定抗原的单克隆抗体,首先需要制备用于免疫的适当抗原。
2.免疫动物:
一般采用与骨髓瘤供体同一品系的动物进行免疫,常用6-8周龄雌性Balb/c小鼠。
按照预先制定的免疫方案,给小鼠进行注射抗原物质,抗原通过血液循环或淋巴循环进入外周免疫器官,刺激相应B淋巴细胞克隆,使其活化、增殖,并分化成为致敏B淋巴细胞。
初次免疫后,根据需要进行多次加强免疫,以提高免疫效果。
3.脾细胞和骨髓瘤细胞的制备:
免疫完成后,处死小鼠,无菌操作取出脾脏,在平皿内挤压研磨,制备脾细胞悬液。
同时,准备同系的骨髓瘤细胞,用于后续的细胞融合。
4.细胞融合:
将准备好的脾细胞与骨髓瘤细胞按一定比例混合,并加入促融合剂(如聚乙二醇),在一定条件下诱导它们融合,形成杂交瘤细胞。
5.杂交瘤细胞的选择性培养:
将融合后的细胞置于选择性培养基(如HAT培养基)中,筛选出融合的杂交瘤细胞。
未融合的骨髓瘤细胞和淋巴细胞因无法适应选择性培养基的条件而逐渐死亡,只有融合的杂交瘤细胞能够存活并增殖。
6.杂交瘤细胞的筛选与克隆化:
采用灵敏、快速、特异的免疫学方法,筛选出能产生所需单克隆抗体的阳性杂交瘤细胞。
对筛选出的阳性杂交瘤细胞进行克隆化培养,以确保其稳定性和单克隆性。
7.单克隆抗体的检定:
对筛选出的杂交瘤细胞进行系统的鉴定和检测,包括其分泌的单克隆抗体的免疫球蛋白类型、亚类、特异性、亲和力等。
8.单克隆抗体的大量制备:
常用的制备方法包括体内诱生法和体外培养法。
体内诱生法是将杂交瘤细胞注射到小鼠腹腔内,使其在小鼠体内增殖并产生单克隆抗体,然后从小鼠腹水中提取单克隆抗体。
体外培养法是将杂交瘤细胞置于培养瓶中进行培养,收集培养上清液中的单克隆抗体。
27.单克隆抗体的制备过程涉及的生物工程技术有动物细胞融合技术和动物细胞培养。在体外进行动物细胞培养时需要在合成培养基的基础上添加血清等天然成分。同时要提供相应的气体环境即95%空气和5%CO2,其中O2用于细胞代谢,CO2可以维持培养液的pH。
28.埃博拉病毒(EBOV)侵入人体时,在细胞中以RNA为模板,在逆转录酶的作用下,合成相应的DNA并指导蛋白质合成,进行增殖。GP蛋白作为疫苗比较安全,是因为GP蛋白自身没有感染能力,但保留有抗原性,可以刺激机体产生特异性免疫反应。
29.在HAT选择培养基上,未融合的亲本细胞和融合的具有同种核的细胞都会死亡,只有融合的杂交瘤细胞才能生长。在体外融合时需要诱导,动物细胞融合可以用电融合法、聚乙二醇融合法、灭活病毒诱导法;植物原生质体融合可以用电融合法、聚乙二醇融合法,不能用灭活的病毒诱导融合。
30.杂交瘤细胞可以在细胞培养液中培养,也可以在小鼠的腹腔中培养。
31.单克隆抗体被广泛用作诊断试剂,其原因是单克隆抗体能准确地识别抗原的细微差异,与特定抗原发生特异性结合,并且可以大量制备。
32.【答案】(1)PCR;Taq(或耐高温的DNA聚合酶);3'
(2)限制酶、DNA连接酶;RNA聚合酶识别和结合的部位,驱动基因转录出mRNA;使HSA基因只能在水稻胚乳细胞中特异性表达出rHSA
(3)Ca2+;易于吸收周围环境中DNA分子的
(4)抗原—抗体杂交
【知识点】PCR技术的基本操作和应用;基因工程的操作程序(详细)
【解析】【解答】(1)PCR技术可以实现体外扩增目的基因,PCR需要耐高温的DNA聚合酶(Taq酶),这种酶能够使脱氧核苷酸从引物的3'端开始连接,使子代DNA从5'向3'延伸。
(2)基因表达载体的构建需要用同种限制酶切割目的基因和运载体,使它们产生相同的黏性末端,再用DNA连接酶将它们连接起来,形成基因的表达载体,所以在构建基因表达载体时,用到的工具酶是限制酶和DNA连接酶。启动子是RNA聚合酶的识别和结合位点,它的作用是驱动目的基因转录出mRNA。选择水稻胚乳细胞蛋白基因的启动子,而不用HSA基因的启动子,目的是为了使HSA基因只能在水稻胚乳细胞中特异性表达rHSA。
(3)将目的基因导入农杆菌细胞时常用感受态细胞法,即用Ca2+处理微生物细胞,使之处于易于吸收周围环境中DNA分子的生理状态。
(4)抗原—抗体杂交法可以检测目的基因是否表达形成蛋白质,所以为了鉴定宿主细胞中是否产生rHSA,可以用抗原—抗体杂交法来进行检验。
【分析】基因工程技术的步骤主要包括以下几个方面:
1.目的基因的获取:
这是实施基因工程的第一步。目的基因可以通过从基因文库中获取、利用PCR技术扩增、人工合成等方法获得。此外,也可以用组织分离纯化或人工的方法合成目的基因。提取目的基因时,可能需要通过细胞破碎和离心等方法将目标DNA从细胞中分离出来。
2.基因表达载体的构建:
这是基因工程的核心步骤。基因表达载体包括目的基因、启动子、终止子和标记基因等。将目的基因与载体DNA分子连接起来,组成重组DNA分子。如果以质粒作为运载体,首先要用一定的限制酶切割质粒,使其出现一个缺口,露出黏性末端。然后用同一种限制酶切断目的基因,使其产生相同的黏性末端。
3.将目的基因导入受体细胞:
根据受体细胞的不同,导入的方法也不一样。将目的基因导入植物细胞的方法有农杆菌转化法、基因枪法和花粉管通道法等;将目的基因导入动物细胞最有效的方法是显微注射法;将目的基因导入微生物细胞的方法是感受态细胞法。
4.目的基因的检测与鉴定:
在分子水平上,可以通过DNA分子杂交技术检测转基因生物染色体的DNA是否插入目的基因,通过分子杂交技术检测目的基因是否转录出了mRNA,以及通过抗原-抗体杂交技术检测目的基因是否翻译成蛋白质。在个体水平上,可以进行抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等。
5.目的基因的表达:
使目的基因在表达载体中大量表达蛋白质,从而获得需要的蛋白质。这是基因工程的最终目的,也是评估基因工程技术成功与否的关键步骤。
1 / 1广西壮族自治区玉林市2023-2024学年高二下学期7月期末教学质量检测生物试题
一、选择题:本题共16小题,共40分。第1~12小题,每小题2分;第13~16小题,每小题4分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。
1.(2024高二下·玉林期末)在草原上,具有“清道夫”之称的蜣螂能以牛羊粪便为食,能将粪球掩埋在土中,对草原生态环境具有保护作用。下列叙述正确的是( )
A.蜣螂以牛羊粪便为食,则蜣螂最多能获取牛羊所同化能量的20%
B.当牛羊吃草并同化为自身的有机物时,能量就从第一营养级流入第二营养级
C.生产者接受的太阳能是流经此生态系统的总能量
D.草原上的植物、动物、微生物共同构成了生态系统
【答案】B
【知识点】生态系统的结构;生态系统的能量流动
【解析】【解答】A.牛羊消化后没有吸收的食物残渣变成了粪便,粪便不属于牛羊同化的能量,是它们上一营养级同化的能量,所以蜣螂从牛羊粪便中获取的能量应该属于牛羊的上一营养级同化的能量,A错误;
B.食物链是从生产者开始的,故第一营养级的生物一定是生产者,但是牛羊应该属于第二营养级,所以当牛羊吃草并同化为自身的有机物时,能量就从第一营养级流入第二营养级,B正确;
C.生产者固定的太阳能是流经此生态系统的总能量,C错误;
D.同一时间内聚集在一定区域中各种生物种群的集合,叫作群落,所以草原上的植物、动物、微生物共同构成了群落,生态系统是由生物群落与它的非生物环境相互作用而形成的统一整体,D错误。
故答案为:B。
【分析】群落是指在一定时间内聚集在一定空间内的各种生物种群的集合,包括动物、植物、微生物等。这些生物种群之间以及它们与环境之间,通过能量流动、物质循环和信息传递,彼此间互相作用,相互依存,各按其一定地位或角色进行着有规律的活动,并保持相对的稳定。群落中的各种生物种群不是孤立地存在的,而是通过营养关系等形成错综复杂的联系,它们之间相互影响、相互作用、相互依存,构成一个完整的生物群落。
食物链是生态系统中生物之间由于食物关系而形成的一种联系序列。在这个序列中,一种生物以另一种生物为食,后者再被第三种生物所食,各生物按食物关系依次排列,就像一条链子一样。这种关系通常被描述为“吃”与“被吃”的关系,但实际上它涵盖了更广泛的生物相互作用,包括捕食、寄生、竞争等。
食物链通常从绿色植物(生产者)开始,它们通过光合作用将太阳能转化为化学能,生产出有机物。然后,这些有机物被草食性动物(初级消费者)所食,草食性动物再被肉食性动物(次级消费者)所捕食,肉食性动物又可能被更高级的捕食者(三级消费者)所捕食。在某些情况下,食物链还可以包括分解者,它们将动植物的遗体和排泄物分解为无机物,重新进入环境供生产者再利用。
食物链是生态系统中物质循环和能量流动的重要渠道。通过食物链,生态系统中的物质得以循环利用,能量得以逐级传递。同时,食物链也揭示了生态系统中生物之间的相互依存和制约关系,以及生态系统的稳定性和复杂性。
生态系统的能量流动是指生态系统中能量的输入、传递、转化和散失过程。
2.(2024高二下·玉林期末)如图是生态系统中碳循环示意图,“→”表示碳的流动方向,下列说法正确的是( )
A.图中A是生产者,能加快生态系统的物质循环
B.在生物群落中碳流动以的形式进行
C.该生态系统的成分包括A、B、C、D及非生物的物质和能量
D.在A→D→E各营养级中,E含能量最少,生物富集的元素含量最多
【答案】D
【知识点】生态系统的结构;生态系统的物质循环
【解析】【解答】A.图中生产者为A,但是只有消费者能加快生态系统的物质循环,A错误;
B.在生物群落中碳流动以有机物的形式而非二氧化碳进行,B错误;
C.生态系统的成分是所有生物和非生物的物质和能量,所以需要包括E次级消费者,C错误;
D.由于能量流动过程中逐级递减,因此在A→D→E各营养级中,E含能量最少,而发生生物富集的元素是沿着食物链逐级积累的,故E生物富集的元素含量最多,D正确。
故答案为:D。
【分析】生态系统中碳循环中的“循环”主要指的是元素在生物群落和无机环境间的循环。分析题图:A表示生产者,D表示初级消费者,E表示次级消费者,B表示分解者,C表示大气中的CO2。
生态系统的物质循环是指无机化合物和单质通过生态系统的循环运动,是生态系统中各种化学元素或物质在生物体与环境之间循环的过程。物质循环的特点包括全球性、往复循环和反复利用等。
生态系统的物质循环可以分为三大类型:水循环、气体型循环和沉积型循环。
1.水循环:水在生态系统的表面和大气之间通过蒸发、降水、流入水体等环节进行的循环。它是所有物质循环的基础,因为没有水的循环,生态系统的功能将难以维持。
2.气体型循环:指大气圈或水圈等储藏库的营养元素或化合物可以转化为气体形式,并通过大气进行扩散,被植物重新利用的物质循环类型。这类循环具有快速循环和全球性循环的特点,例如二氧化碳、氮、氧等的循环。
3.沉积型循环:指岩石圈和土壤圈等贮藏库中保存在沉积岩里的许多矿质元素,通过风化、侵蚀、开采冶炼等过程释放出来,为植物所吸收,参与生命物质的形成,并沿食物链转移。这些元素最终通过微生物的分解作用返回环境,一部分保留在土壤中,另一部分进入水体,最终可能再次形成沉积岩。
在生态系统中,物质循环与能量流动是紧密相关的。能量流动推动着各种物质在生物群落与无机环境间循环,而物质循环则是能量流动的载体和物质基础。二者共同维持着生态系统的稳定和功能。
人类活动对生态系统的物质循环有着重要影响。例如,燃烧矿物燃料会增加大气中二氧化碳的浓度,破坏自然界的平衡,可能导致气候异常。因此,在保护和管理自然资源时,需要充分考虑人类活动对物质循环的影响,以实现生态系统的可持续发展。
3.(2024高二下·玉林期末)下列关于生态系统信息传递的叙述,正确的是( )
A.萤火虫利用特有的闪光信号来定位和吸引异性,这是一种行为信息
B.完整的信息传递过程包括信息源、信道和信息受体
C.生态系统中的信息都由生物发出并相互传递而发挥其作用
D.物质循环、能量流动和信息传递都依赖于食物链(网)进行
【答案】B
【知识点】生态系统中的信息传递
【解析】【解答】A、萤火虫利用特有的闪光信号来定位和吸引异性是一种物理信息,而不是行为信息,A错误;
B、完整的信息传递由信息来源、信息传递途径(信道)和信息受体三部分组成,B正确;
C、生态系统中的信息未必是由生物发出的,比如物理信息可以来自无机环境,C错误;
D、能量流动和物质循环的渠道是食物链和食物网,但是信息传递不一定是按食物链(网)来传递的,可以发生在生物与无机环境之间,D错误。
故答案为:B。
【分析】生态系统的信息传递是生态系统中一个至关重要的过程,它对于维持生态系统的稳定、促进生物种群的繁衍以及调节生物的种间关系都起着重要的作用。生态系统的信息传递主要包括以下几种类型:
1.物理信息:这是通过物理过程传递的信息,包括自然界中的光、声、温度、湿度、磁场等。这些物理信息可以被生物体通过视觉、听觉、触觉等感官接收并作出相应的反应。例如,海豚的“回声定位”就是依靠声波传递和接收信息来实现定位和捕食的。
2.化学信息:生物在生命活动过程中会产生一些可以传递信息的化学物质,这些物质被称为化学信息。例如,植物的生物碱、有机酸等代谢产物,以及动物的性外激素等,都是化学信息的传递者。这些化学物质可以在生物体之间传递各种信息,如求偶、警告、防御等。
3.行为信息:这是指动物的特殊行为在同种或异种生物之间传递的信息。例如,蜜蜂通过跳舞来告诉其他蜜蜂蜜源的方向和距离;雄鸟在求偶时会进行复杂的“求偶炫耀”,以吸引雌鸟的注意。
4.(2024高二下·玉林期末)地球上的自然资源、人类的生存空间都是有限的,世界人口的急剧增长、经济的迅速发展,给人类的生存和发展带来了一系列压力,并引发了诸多全球性生态环境问题。下列相关叙述错误的是( )
A.人口增长对生态环境造成的压力可能会影响碳足迹的大小
B.实行垃圾分类和再生资源回收可以减小生态足迹
C.汽车尾气会减小生态足迹,建议人们绿色出行
D.人类活动并非一定会破坏自然环境,也能改善环境
【答案】C
【知识点】人口增长对生态环境的影响;全球性生态环境问题
【解析】【解答】A、人口增长会增加二氧化碳的排放,对生态环境造成的压力也许会影响碳足迹的大小,A正确;
B、能量的多级利用可以通过垃圾的分类、回收和再利用来实现,并且有利于减少维持某一人口单位生存所需的生产资源,也有利于减小生态足迹,B正确;
C、汽车排出尾气,吸收尾气需要增大林地面积等,这样会增大生态足迹,所以建议人们绿色出行,C错误;
D、人类活动不一定会破坏自然环境,也许会改善环境,如植树造林等,D正确。
故答案为:C。
【分析】人口增长对环境的影响主要体现在以下几个方面:
1.资源消耗增加:随着人口的增长,人类对物资的需求量增大,对资源的需求也相应增加。这导致从环境中获取的资源量大幅度增加,如果超过环境更新资源的速度,就可能导致生态破坏。
2.废弃物排放增加:无论是人类的生活活动还是生产活动,都会向环境中排放废弃物。随着人口的增长,这些废弃物的排放量也会增加。一旦超过环境的自净能力,就可能出现环境污染。
3.生物多样性下降:人口增长带来的农业扩张和城市化进程,往往会导致栖息地的破坏和生物多样性的下降。例如,森林的砍伐、湿地的排干等,都会对当地的生态系统造成破坏。
4.气候变化:人口增长带来的能源需求增加,会促使更多的化石燃料的燃烧,从而增加温室气体的排放,加剧全球气候变化。
5.水资源短缺:随着人口的增加,对水资源的需求也在增加。如果不合理利用和保护水资源,就可能导致水资源的短缺和污染。
6.土地退化:人口增长带来的农业扩张和城市化,往往会导致土地退化,如土地荒漠化、土壤侵蚀等。
5.(2024高二下·玉林期末)2024年环境日主题确定为“全面推进美丽中国建设”,旨在深入学习宣传贯彻习近平生态文明思想,引导全社会牢固树立和践行绿水青山就是金山银山的理念,动员社会各界积极投身建设美丽中国、实现人与自然和谐共生的现代化的伟大实践。下列有关生态环境保护的叙述,正确的是( )
A.生物多样性是指所有生物所拥有的全部基因
B.为了保护生物多样性,必须禁止一切森林砍伐和野生动物捕获的活动
C.栖息地总量减少及多样性降低是生物多样性下降的重要原因
D.生物多样性在调节生态系统功能方面体现了其直接价值
【答案】C
【知识点】生物多样性的价值;生物多样性的保护措施
【解析】【解答】A、基因多样性是指所有生物所拥有的全部基因,生物多样性不仅包括基因多样性,还包括物种多样性和生态系统多样性,A错误;
B、合理的开发和利用生物可以保护生物多样性,并不是禁止一切森林砍伐和野生动物捕获活动,B错误;
C、生物多样性的丧失已经是全球生态环境问题之一,并且栖息地总量减少及多样性降低是生物多样性下降的重要原因,C正确;
D、直接价值是对人类有实用意义或非实用意义的价值,生物多样性在调节生态系统功能方面体现的是它的间接价值,D错误。
故答案为:C。
【分析】生态文明是人类遵循人与自然和谐发展规律,推进社会、经济和文化发展所取得的物质与精神成果的总和。它是以人与自然、人与人、人与社会和谐共生、全面发展、持续繁荣为基本宗旨的文化伦理形态。生态文明是对人类长期以来主导人类社会的物质文明的反思,是对人与自然关系历史的总结和升华。
生态文明建设的重要性体现在多个方面:
1. 良好生态环境是最普惠的民生福祉。改善生态环境就是改善民生,破坏生态环境就是破坏民生。
2. 良好生态环境是人类生存与健康的基础。人因自然而生,人与自然是生命共同体,人类对大自然的伤害最终会伤及人类自身。
3. 良好生态环境是展现我国良好形象的发力点。坚持人与自然和谐共生,建设美丽中国,既能为人民创造良好生产生活环境,也能为全球生态安全作出贡献。
4. 良好生态环境是“生产力”和“金山银山”。保护生态环境就是保护生产力,改善生态环境就是发展生产力。只要保护好了生态环境,就可以发展生态产业、绿色产业,实现经济价值。
实现社会主义生态文明建设的方法包括:
1. 优化国土空间开发格局。
2. 全面促进资源节约,推动资源利用方式根本转变,提高利用效率和效益。
3. 加大自然生态系统和环境保护力度。
4. 加强生态文明制度建设。
6.(2024高二下·玉林期末)下列关于微生物纯培养的相关叙述中,正确的是( )
A.微生物纯培养物就是不含有代谢废物的微生物培养物
B.将接种后的培养皿立即倒置培养
C.用稀释涂布平板法能在固体培养基的表面形成单菌落,菌落的形状、颜色、数目都可作为菌种鉴定的依据
D.欲将样品稀释100倍,可取1mL样品加入99mL无菌水中
【答案】D
【知识点】微生物的分离和培养
【解析】【解答】A.微生物的纯培养物是指不含杂菌的微生物培养物,A错误;
B.如果接种后立即将培养皿倒置,也许会造成培养液滴落,为防止培养液滴落,接种后的培养皿不可以立即倒置培养,B错误;
C.菌种鉴定的依据可以是形状、颜色、大小、隆起程度等,菌落数目多少跟接种的菌液浓度有关,所以不能作为菌种鉴定的依据,C错误;
D.对微生物计数时欲将样品稀释100倍,故可以取1mL样品加入99mL无菌水中,D正确。
故答案为:D。
【分析】微生物常见的接种方法有多种,每种方法适用于不同的实验目的和样品类型。以下是一些常见的微生物接种方法:
1.涂抹法:
适用于液体或固体样品的接种。
将含菌材料用接种环或接种棒均匀涂抹在固体培养基表面,然后将培养基倒置或置于培养箱中培养。
操作简单,但接种量不易控制,且容易造成菌落分布不均匀。
2.点刺法:
适用于液体样品的接种。
用接种针蘸取少量含菌液体,在固体培养基表面刺入多个点,然后将培养基倒置或置于培养箱中培养。
接种量可控,菌落分布均匀,但操作相对繁琐。
3.划线法:
适用于液体或固体样品的接种。
用接种针或接种棒在固体培养基表面划线,然后将培养基倒置或置于培养箱中培养。
接种量可控,菌落分布均匀,操作简便,但容易造成菌落融合。
平板划线接种法是微生物分离培养的常用技术,主要用于单个菌落的纯培养、保存菌种或观察细菌的某些特性。
4.倾注法:
适用于液体样品的接种。
将含菌液体直接倒入无菌的液体培养基中,然后将培养基置于培养箱中培养。
接种量可控,菌落分布均匀,操作简便,但容易造成培养基污染。
5.分块法:
适用于固体样品的接种。
将固体样品切割成小块,然后将小块样品接种到固体培养基表面,再将培养基倒置或置于培养箱中培养。
可用于接种难生长的微生物,但操作繁琐,容易造成培养基污染。
6.滴管法:
适用于液体样品的接种。
用吸管吸取少量含菌液体,然后逐滴接种到固体培养基表面,再将培养基倒置或置于培养箱中培养。
接种量可控,菌落分布均匀,操作简便,但容易造成培养基污染。
7.穿刺法:
适用于固体样品的接种。
用接种针将固体样品刺穿,然后将接种针插入固体培养基中,再将培养基倒置或置于培养箱中培养。
可用于接种难生长的微生物,但操作繁琐,容易造成培养基污染。
穿刺接种在保藏厌氧菌种或研究微生物的动力时常采用此法。
8.斜面接种法:
从已生长好的菌种斜面上挑取少量菌苔转接至另一新鲜斜面培养基上,目的是扩大纯种细菌及实验室保存菌种。
9.液体接种法:
把微生物移植于液体培养基的接种方法。
在进行微生物生理生化测定和微生物发酵实验研究时,常使用液体接种法。
7.(2024高二下·玉林期末)发酵工程与农业、食品工业、医药工业及其他工业生产有着密切的联系。下列对发酵工程及其应用的叙述,正确的是( )
A.许多食品添加剂可以通过发酵工程生产,如柠檬酸可以通过乳酸菌的发酵制得
B.用纤维废料发酵得到酒精,可减少环境污染、减缓能源短缺问题
C.利用酵母菌发酵产生的单细胞蛋白属于分泌蛋白,可制成微生物饲料
D.谷氨酸发酵过程中,在酸性条件下会积累谷氨酸
【答案】B
【知识点】发酵工程的应用
【解析】【解答】A、黑曲霉发酵可以制得柠檬酸,A错误;
B、纤维废料分解可以得到葡萄糖,再经过发酵得到酒精,这样既减少了环境污染,又减缓了能源短缺问题,B正确;
C、单细胞蛋白是微生物菌体,并不是微生物的分泌蛋白,C错误;
D、谷氨酸棒状杆菌在发酵过程中必须要控制好发酵液的pH,在酸性条件下则容易形成谷氨酰胺和N-乙酰谷氨酰胺,D错误。
故答案为:B。
【分析】单细胞蛋白,也被称为微生物蛋白,是一类通过人工培养微生物菌体而得到的蛋白质产品。它不是一种纯蛋白质,而是由蛋白质、脂肪、碳水化合物、核酸、维生素、无机化合物等多种成分组成的混合物。
分类:按生产原料不同,单细胞蛋白可以分为石油蛋白、甲醇蛋白、甲烷蛋白等;按产生菌的种类不同,又可以分为细菌蛋白、真菌蛋白等。
特性:
1.营养特性:单细胞蛋白含有粗蛋白50%~85%,其中氨基酸组分齐全,可利用率高,还富含维生素、无机盐、脂肪和糖类等,其营养价值优于鱼粉和大豆粉。
2.生产特性:单细胞生物繁殖特别快,生长繁殖速度远超过大豆等传统作物,且原料来源广泛,可充分利用工农业的废物。
应用:
1.食品:单细胞蛋白不仅能制成“人造肉”供人们直接食用,还常作为食品添加剂,用以补充蛋白质、维生素或矿物质等。此外,某些单细胞蛋白具有抗氧化能力,可用于延长食品的保质期。
2.饲料:单细胞蛋白作为饲料蛋白,在世界范围内得到了广泛应用。它可以提高动物的生长速度和产奶量等。
3.其他:从单细胞蛋白质中还可以提取许多有用之物,如辅酶A、细胞色素C和辅酶I等医药产品,以及酵母浸出汁等生物试剂。
8.(2024高二下·玉林期末)植物组织培养是依据细胞的全能性,在体外将植物组织细胞培养成一个完整植株的过程,如下图所示。下列相关叙述错误的是( )
A.利用该过程来产生新的植株属于有性生殖
B.甲和丙两个阶段对光照条件的需求不同
C.由甲培养过渡到丙培养通常需要更换培养基
D.对外植体进行表面消毒时,既要考虑药剂的消毒效果,又要考虑植物的耐受能力
【答案】A
【知识点】植物组织培养的过程
【解析】【解答】A、利用该过程来产生的新植株没有经过两性生殖细胞的结合,所以这种方式属于无性生殖,A错误;
B、植物组织培养过程的时候诱导形成愈伤组织期间一般不需要光照,但在以后的培养过程中,每日需要给予适当时间和强度的光照,所以甲和丙两个阶段对光照条件的需求不同,B正确;
C、植物组织培养过程中不同阶段对培养基中各种植物激素的比例需求不同,故由甲培养过渡到丙培养通常需要更换培养基,C正确;
D、植物组织培养时常用体积分数为70%的酒精、质量分数为5%左右的次氯酸钠溶液对外植体进行消毒,实际使用时需要考虑药剂的消毒效果和植物的耐受能力,防止杀死植物细胞,D正确。
故答案为:A。
【分析】植物组织培养技术是一项基于植物细胞具有全能性理论的无性繁殖新技术。它主要通过无菌操作,从植物体中分离出符合需要的组织、器官或细胞等,然后在含有各种营养物质及植物激素的培养基上进行培养,以获得再生的完整植株或生产具有经济价值的其他产品。
技术特点:
1.无菌条件:整个培养过程需要在无菌条件下进行,以防止微生物的污染。
2.培养基:使用含有各种营养物质和植物激素的培养基来支持植物细胞或组织的生长和分化。
3.细胞全能性:利用植物细胞的全能性,即每个细胞都携带着一套完整的基因组,具有发育成为完整植株的潜在能力。
基本过程:
1.材料采集:从植物体中采集需要的组织、器官或细胞等。
2.消毒处理:对采集的材料进行严格的消毒处理,以去除表面的微生物。
3.接种培养:将消毒后的材料接种到含有营养物质和植物激素的培养基上,进行培养。
4.愈伤组织形成:在适当的条件下,接种的材料会经过脱分化(去分化)形成愈伤组织。
5.再分化:愈伤组织在适合的光照、温度和营养物质等条件下,会进行再分化,形成新的组织或器官。
6.植株形成:经过一系列的生长和分化过程,最终形成完整的植株。
应用领域:
植物组织培养技术在农业、园艺、林业等领域具有广泛的应用。它可以用于快速繁殖优良品种、生产脱毒种苗、保存种质资源、进行遗传转化等。此外,该技术还可以用于研究植物的生长发育规律、细胞分化机制等基础科学问题。
注意事项:
1.操作规范:在进行植物组织培养时,需要严格遵守无菌操作规范,以防止微生物的污染。
2.培养基配方:培养基的配方需要根据不同的植物种类和培养目的进行调整,以确保培养效果。
3.环境条件:培养过程中的光照、温度、湿度等环境条件需要严格控制,以满足植物细胞或组织的生长需求。
9.(2024高二下·玉林期末)试管动物技术正广泛应用于畜牧业生产。试管牛的培育过程如图所示,下列叙述错误的是( )
A.受精过程结束的标志是雌、雄原核融合形成受精卵
B.孵化非常重要,如果不能正常孵化,胚胎就无法继续发育
C.常通过采取早期胚胎内细胞团细胞来鉴定小牛的性别
D.移植后的胚胎能在受体子宫中存活的生理基础是受体子宫对外来胚胎几乎不发生免疫排斥反应
【答案】C
【知识点】胚胎移植;体外受精;胚胎的体外培养
【解析】【解答】A、受精过程结束的标志是雌、雄原核融合形成受精卵,A正确;
B、孵化是指透明带破裂并且胚胎从其中伸展出来的过程,孵化是胚胎发育过程中非常重要的一个步骤,如果不能正常孵化,胚胎就无法继续发育,B正确;
C、可以采取早期胚胎的滋养层细胞,进行DNA分析可以鉴定小牛的性别,C错误;
D、受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应,这可以为胚胎在受体内的存活提供了可能,D正确。
故答案为:C。
【分析】动物胚胎移植的过程通常包括以下几个主要步骤,以奶牛为例进行说明:
1. 供体牛的超数排卵:
在奶牛发情周期的适当时间,通过注射外源性促性腺激素(如促卵泡素、氯前列烯醇、孕马血清、前列腺素和绒毛膜促性腺激素等),使卵巢中比自然情况下有较多的卵泡发育并排卵。这个过程称为超数排卵(超排)。
激素的剂量和种类会影响超排的效果,需要仔细控制以确保排卵数量适中,避免对卵巢功能造成损害。
2. 胚胎的采集与保存:
在超排处理后的适当时间(通常是发情后的3~7天),通过手术法或非外科手术法采集胚胎。
采集的胚胎需要进行质量评定,只有质量过关的胚胎才可用于移植。
胚胎可以在适当的培养液中保存,并在必要时进行冷冻保存,以便后续使用。
3. 受体牛的准备:
选择具有良好繁殖性能和健康状态的受体牛,首选是初配牛,移植前具有2个正常的发情周期较好。
在移植前6~8周,对受体牛进行科学补饲,使其肌体达到最佳繁殖状态。
确保受体牛的发情周期与供体牛同步,以便在合适的时间进行胚胎移植。
4. 胚胎移植:
在受体牛发情后的适当时间(如发情后第七天),通过直肠把握子宫颈输精法将胚胎注入到子宫角的深处。
移植前需要对受体牛进行麻醉,以减轻移植过程中的应激反应。
移植过程中需要严格遵守无菌操作原则,确保胚胎和受体牛的安全。
5. 移植后的管理和观察:
移植后需要对受体牛进行密切的观察和管理,包括监测其发情表现、妊娠情况等。
在必要时进行妊娠诊断,以确定胚胎是否成功着床。
注意事项:
胚胎移植的成功率受多种因素影响,包括胚胎质量、受体牛的状态、移植技术等。
在进行胚胎移植前,需要对供体牛和受体牛进行严格的筛选和准备。
胚胎移植是一项精细的操作,需要经验丰富的技术人员进行。
10.(2024高二下·玉林期末)运用现代生物技术的育种方法,将抗菜青虫的Bt抗虫蛋白基因转移到优质油菜里,培育出抗虫的转基因油菜品种。根据以上信息,下列叙述错误的是( )
A.构建Bt抗虫蛋白基因表达载体时,需要使用限制性内切核酸酶和DNA聚合酶
B.用PCR技术扩增Bt抗虫蛋白基因时,每次循环包括变性、复性、延伸三步
C.转基因抗虫油菜是否具有抗虫性,可通过用菜青虫食用油菜进行检测
D.在培育转基因抗虫油菜时,可采用花粉管通道法将目的基因导入受体细胞
【答案】A
【知识点】PCR技术的基本操作和应用;基因工程的基本工具简介;基因工程的操作程序(详细)
11.(2024高二下·玉林期末)下列关于转基因生物和转基因食品的认识中,不合理的是( )
A.社会公众在购买转基因产品及其加工品时应享有知情和自主选择权
B.转基因食品对人体有害,应全面禁止生产
C.转基因产品需要经过一系列的安全性评价,符合相应标准后才能上市
D.转基因植物中的外源基因有可能通过传粉造成基因污染
【答案】B
【知识点】转基因生物的安全性问题
【解析】【解答】A、我国《农业转基因生物标识管理办法》里要求对转基因产品及其加工品加贴标注,保证社会公众在购买相关产品时应享有知情权和自主选择权,A正确;
B、转基因食品对人体健康未必有害,不需要全面禁止生产,B错误;
C、转基因本身是一项中性的技术,但是这项技术研发出来的产品需要经过一系列的安全性评价,符合相应标准后才能上市,C正确;
D、种植转基因植物时外源基因有可能通过转基因作物的花粉传播到其他栽培作物或自然野生物种并成为其他栽培作物或自然野生物种的基因的一部分,这样会造成基因污染,D正确。
故答案为:B。
【分析】转基因生物的安全问题是一个复杂而多维度的议题,它涵盖了多个方面,包括但不限于食物安全、生物安全和环境安全。以下是对这些方面的详细探讨:
1.食物安全:
转基因生物在食品生产中的应用引发了对其安全性的广泛关注。人们担心转基因食品可能对人体健康产生不利影响,如引起过敏反应、毒性反应或影响营养成分等。
转基因食品的安全性评估需要考虑其对人类健康的潜在风险,包括长期食用可能带来的后果。
2.生物安全:
转基因生物可能通过基因流动影响其他生物,包括非目标生物,从而破坏生物多样性或生态平衡。
转基因生物还可能成为新的病原体或增加现有病原体的致病性,对生物安全构成威胁。
3.环境安全:
转基因生物在自然环境中的释放可能引发基因污染,即转基因生物的基因通过花粉传播、水流等方式扩散到非转基因生物中,从而改变整个生态系统的基因组成。
这种基因污染可能对生态系统的稳定性和可持续性产生长期影响。
此外,转基因生物的安全问题还涉及到社会伦理、经济风险等多个方面。例如,转基因作物的商业化可能引发农民对农药和化肥的依赖增加,进而对农业生态环境造成负面影响。同时,转基因生物的安全性问题也引发了公众对科学伦理和道德责任的讨论。
12.(2024高二下·玉林期末)2020年新冠肺炎在全世界的大流行,使我们对病毒的威力有深刻感受,所以生物武器更是人类要严格禁止的。下列关于生物武器的说法,错误的是( )
A.我国不发展、不生产、不储存生物武器,并反对其扩散
B.生物武器具有传染性强、污染面积广、难以防治等特点
C.有些经过转基因技术重组的致病菌也可以作为生物武器
D.世界各国达成协议仅允许少数国家保存和使用生物武器
【答案】D
【知识点】生物武器
【解析】【解答】A、我国在任何情况下不发展、不生产、不储存生物武器并反对生物武器及其技术和设备的扩散,A正确;
B、传染性强、致死率高、污染面广、难以防治是生物武器具的普遍特点,B正确;
C、生物武器包括致病菌类、病毒类、生化毒剂类以及经过基因重组的致病菌等,C正确;
D、世界各国达成协议,即不允许任何国家保存和使用生物武器,D错误。
故答案为:D。
【分析】生物武器的种类和特点如下:
1.种类:
细菌类生物武器:如鼠疫耶尔森菌、天花病毒、Q热立克次体等。
病毒类生物武器:如天花病毒、马尔堡病毒、埃博拉病毒等。
真菌类生物武器:如粗球孢子菌、荚膜组织胞浆菌等。
寄生虫类生物武器:如疟原虫、利什曼原虫等。
生物毒素类生物武器:如肉毒杆菌毒素、沙林毒素等。
2.特点:
致病性强:生物武器的致病性强,可以引起严重的疾病甚至死亡。
传染性强:生物武器可以通过空气、水、食物等多种途径传播,具有很高的传染性。
难以防治:生物武器的病原体变异快,难以预测和预防,且治疗困难,容易引发恐慌和混乱。
隐蔽性强:生物武器的施放装臵可以伪装成普通物品,难以被发现和防范。
破坏性强:生物武器可以大规模杀伤人员、牲畜和毁坏农作物,具有很大的破坏性。
13.(2024高二下·玉林期末)下列关于生态系统的结构、功能及稳定性的叙述,正确的是( )
A.一般情况下,生态系统的抵抗力稳定性与物种的复杂程度呈正相关
B.“猪—沼—果”农业生态系统可实现对能量的多级利用,提高了能量传递效率
C.不同类型的生态系统中,流入生态系统的总能量都是生产者固定的太阳能
D.生态系统的物质循环和能量流动是相互独立、互不影响的过程
【答案】A
【知识点】生态系统的功能;生态系统的稳定性;研究能量流动的实践意义;生态系统的能量流动
【解析】【解答】A、生态系统的抵抗力稳定性在一般情况下与营养结构的复杂程度呈正相关,因为物种越复杂,所以营养结构也越复杂,该生态系统的抵抗力稳定性也越高,A正确;
B、“猪—沼—果”农业人工生态系统能够实现对能量的多级利用,这种生态系统大大提高了能量利用率,但不是能量传递效率,B错误;
C、在不同类型的生态系统中,流入生态系统的总能量主要是生产者固定的太阳能,可能还有其他形式的能量输入,如人为投放饵料中的能量,C错误;
D、能量流动和物质循环是同时进行的,他们相互依存、不可分割,D错误。
故答案为:A。
【分析】生态系统的稳定性是指生态系统在一定程度上能够维持其组成部分与环境之间相对稳定的关系,即使在受到某些内部或外部压力的情况下,也能够自我调节、自我纠正和自我适应,从而保持内部稳定和动态平衡。具体来说,生态系统的稳定性包括以下几个方面的含义:1.恢复能力:生态系统在受到干扰后能够恢复到原始状态的能力。这种恢复能力取决于生态系统的复杂性和多样性,包括物种多样性、营养结构的复杂性以及生物群落之间的相互作用等。
2.自我调节:生态系统具有自我调节的机制,能够在一定程度上抵御外部干扰,保持其结构和功能的稳定。例如,当某种生物数量过多时,其天敌数量可能会增加,从而控制该生物的数量,保持生态系统的平衡。
3.动态平衡:生态系统是一个动态的系统,其各个组成部分都处于不断的变化之中。然而,这种变化是在一定范围内进行的,不会破坏生态系统的整体稳定性。生态系统通过自我调节和适应,能够在变化中保持动态平衡。
为了提高生态系统的稳定性,可以采取以下措施:
1.控制干扰程度:对生态系统的利用应该适度,不应超过其自我调节能力。过度开发和利用会破坏生态系统的稳定性。
2.实施物质和能量投入:对于人类利用强度较大的生态系统,应实施相应的物质和能量投入,以保证其内部结构和功能的协调。这有助于增强生态系统的恢复能力和抵抗力。
14.(2024高二下·玉林期末)秸秆还田可增加土壤肥力,缓解环境污染。为分离分解纤维素的微生物菌种,实现废物的资源化利用,以纤维素为唯一碳源并加入刚果红的培养基经接种后,若微生物菌种能分解纤维素,则会出现以菌落为中心的透明圈。科研人员从土壤中分离了五种能分解纤维素的细菌菌株,培养基中出现了因分解纤维素而产生的透明圈,操作过程如下图所示。下列叙述错误的是( )
A.分解纤维素能力最强的是E菌株,应对其扩大培养
B.配制培养基时,一般需要将培养基调至中性或弱碱性
C.实验操作时应避免已经灭菌处理的材料用具与周围物品相接触
D.若平板中平均菌落数为120个,则1g土壤中含有能分解纤维素的细菌个
【答案】D
【知识点】纤维素分解菌的分离;灭菌技术
【解析】【解答】A、分解纤维素能力最强的是E菌株,原因是E菌落外围的透明圈和E菌落直径的比例最大,所以应对E扩大培养,A正确;
B、纤维素分解菌是细菌,一般在培养细菌时需要将培养基调至中性或弱碱性,B正确;
C、周围物品可能会含有杂菌,实验操作时应避免已经灭菌处理的材料用具与周围物品相接触,防止杂菌污染,C正确;
D、如果平板中平均菌落数为120个,图示实验所用的涂布菌液稀释了105倍,所以1g土壤中含有细菌120÷0.1×105=1.2×108个,D错误。
故选D。
【分析】筛选纤维素分解菌应用以纤维素为唯一碳源的选择培养基,刚果红可以与纤维素形成红色复合物,纤维素分解菌产生的纤维素酶可以水解纤维素而使菌落周围出现透明圈,所以可以用刚果红染液鉴别纤维素分解菌。
选择培养基是一类根据特定微生物的特殊营养要求或其对某理化因素抗性的原理而设计的培养基。这种培养基具有只允许特定的微生物生长,而同时抑制或阻止其他微生物生长的功能。具体来说,选择培养基可以通过以下两种方式实现其选择性:
1.投毒法:在培养基中加入非目的菌生长的抑制剂,而待选细菌对抑制剂有抗性,因此能够正常生长。常用的抑制剂包括染料、胆汁酸盐、金属盐类、酸、碱和抗生素等。
2.投其所好法:提供待选细菌专门需要的某种碳源或氮源等营养源,或特殊的温度、氧气、pH、盐度等环境条件,从而将这些目的细菌富集筛选出来。
从功能上来看,选择培养基主要用于分离出特定种类的细菌,并帮助研究人员研究这些细菌的生长条件和适应性。与富集培养基不同,富集培养基虽然提供一个适合目的微生物生长的环境,使之成为优势菌,但并不阻止杂菌的生长。
此外,培养基的主要成分包括氮源、碳源、无机盐、水分及一些生长因子,它们共同为细菌的生长繁殖提供营养和生长环境。制备和使用培养基时,需要严格控制操作流程和卫生条件,以确保培养基的纯度和质量,以及实验结果的准确性和可靠性。
15.(2024高二下·玉林期末)下列关于重组DNA技术的基本工具的叙述,错误的是( )
A.限制酶能在特定部位的两个核苷酸之间切断磷酸二酯键
B.载体必须具有一个或多个限制酶切点,以便于目的基因的插入
C.限制酶主要从原核生物中分离纯化而来,但不能剪切自身的DNA
D.DNA连接酶能将单个核苷酸加到已有的核苷酸片段上形成磷酸二酯键
【答案】D
【知识点】基因工程的基本工具(详细)
【解析】【解答】A、限制酶的作用是能够识别双链DNA分子的特定核苷酸序列,并且能在特定部位的两个核苷酸之间切断磷酸二酯键,A正确;
B、作为载体的条件之一是必须具有一个或多个限制酶切点,这样以便于目的基因的插入,B正确;
C、酶的主要来源是从原核生物中分离纯化而来,但由于原核生物DNA分子中不存在该酶的识别序列或识别序列已经被修饰,故其不能剪切自身的DNA,C正确;
D、DNA连接酶连接的是两个DNA片段,他不能将单个核苷酸加到已有的核苷酸片段上形成磷酸二酯键,D错误。
故答案为:D。
【分析】基因工程的基本工具主要包括以下三种:
1.限制性核酸内切酶(限制酶):这种酶主要来源于原核生物,具有识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列的能力,并且能够使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开,因此被称为“分子手术刀”。
2.DNA连接酶:DNA连接酶的主要功能是连接两个DNA片段的末端,形成磷酸二酯键。在基因工程中,它起到“分子缝合针”的作用。有两种主要的DNA连接酶:E·coli DNA连接酶和T4 DNA连接酶。前者只能连接双链DNA片段互补的黏性末端,而后者能够连接两种末端,但连接平末端的效率较低。
3.载体:载体在基因工程中扮演着“分子运输车”的角色。它必须能在受体细胞中复制并稳定保存,具有一至多个限制酶切割位点,供外源DNA片段插入,以及具有标记基因,供重组DNA的鉴定和选择。最常用的载体是质粒,它是一种裸露的、结构简单的、独立于细菌拟核之外,并具有自我复制能力的双链环状DNA分子。
16.(2024高二下·玉林期末)蛋白质工程开创了按照人类意愿改造、创造符合人类需要的蛋白质的新时代。萤火虫的荧光素酶能催化ATP激活荧光素氧化发光,这一现象在生物检测和成像方面有重要的应用价值。为解决天然荧光素酶不能高效催化人工合成的荧光素DTZ发光的问题,研究人员采用蛋白质工程对其进行了改造。下列相关叙述错误的是( )
A.与基因工程相比,蛋白质工程的实现也需要构建基因表达载体
B.根据荧光素酶与DTZ的结合位点推测合适的酶空间结构
C.蛋白质工程需要改变蛋白质分子的所有氨基酸序列
D.蛋白质工程的操作流程与中心法则的方向相反
【答案】C
【知识点】蛋白质工程
【解析】【解答】A、基因表达载体可以将改造的基因导入受体细胞并表达相关产物,所以蛋白质工程和基因工程一样,它的实现也需要构建基因表达载体,A正确;
B、酶分子与底物的结合与其空间结构有关,因此根据荧光素酶与DTZ的结合位点推测合适的酶空间结构,B正确;
C、蛋白质工程只需要改变蛋白质分子的部分氨基酸序列,而非全部,C错误;
D、蛋白质工程的操作流程与中心法则的方向相反,D正确。
故答案为:C。
【分析】蛋白质工程是一种通过改造或创造蛋白质,以满足人类生产和生活需求的技术。它基于蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系,通过化学、物理和分子生物学的手段进行基因修饰或基因合成,对现有蛋白质进行改造,或制造一种新的蛋白质。
蛋白质工程的具体过程可以包括以下几个方面:
1.结构分析:通过蛋白质化学、蛋白质晶体学和蛋白质动力学的研究,获得有关蛋白质理化特性和分子特性的信息。
2.创造改造:根据蛋白质的结构和功能关系,设计预期的蛋白质结构,并推测出相应的氨基酸序列。然后,找到对应的核糖核苷酸序列(RNA)和脱氧核糖核苷酸序列(DNA),通过基因工程技术获得可以表达该蛋白质的转基因生物系统,如转基因微生物、转基因植物、转基因动物等。
3.基因定点突变技术:通过改变构成遗传密码的一个或两个碱基,达到改造蛋白质的目的。这种技术可以实现对蛋白质的精确修饰。
4.计算机辅助设计:随着计算机技术和生物信息学技术的发展,计算机模拟被越来越多地应用到蛋白质工程中,通过半合理化设计和合理化设计等多种手段,提高蛋白质工程的效率和准确性。
蛋白质工程的应用场景非常广泛,例如:
仿生蛋白质工程可以用于制备新型药物,如抗癌药物、抗病毒药物、抗炎药物等。
用于制备新型生物材料,如生物发光材料、生物传感器、生物纳米材料等。
还可以用于制备新型生物分析仪器和生物技术等。
二、非选择题:本题共5小题,共60分。
(2024高二下·玉林期末)图1为某地自然生态系统中碳循环示意图,甲~丙为生态系统的组成成分,①~⑧代表生理过程;图2为该生态系统的部分能量流动示意图(不考虑未利用的能量)。据图分析回答:
17.图1中,丙属于生态系统中的 (填组成成分);丙在生态系统中的作用是 。
18.碳在生物群落和非生物环境之间主要以 形式进行循环;图1中的①过程除绿色植物通过光合作用来实现外,还有部分微生物的 参与其中。
19.图2中A表示鼠同化的能量,B表示鼠用于生长、发育、繁殖的能量,B比A少的原因是 。
20.下表是食物链“草→鼠→狼”中各种群一年间的能量流动情况(单位:)
种群 同化的总能量 用于生长、发育和繁殖的能量 呼吸消耗 传递给分解者 传递给下一营养级 未被利用的能量
草
69.5 7.0 19.0 45.5
鼠 19.0 9.0
1.0
4.5
狼 3.5 1.0 2.5 微量不计 无
据表分析,草用于生长发育和繁殖的能量是 。能量从草到鼠的传递效率为 %(小数点后保留一位)。
【答案】17.分解者;将动植物遗体和动物的排遗物分解成无机物
18.CO2;化能合成作用
19.鼠同化的能量中有一部分用于呼吸作用散失
20.7.15×108;13.5
【知识点】生态系统的结构;生态系统的能量流动;生态系统的物质循环
【解析】【解答】(1)图1中,因为甲与非生物环境双向箭头可知甲是生产者,又因为甲与乙都有箭头指向丙,则丙为分解者,故乙代表消费者,在生态系统中分解者的作用是将动植物遗体和动物的排遗物分解成无机物。
(2)CO2是碳在生物群落和非生物环境之间主要循环方式。非生物环境中的碳进入生物群落的途径不仅有绿色植物通过光合作用实现,还有部分微生物的化能合成作用参与其中,例如硝化细菌。
(3)在图2中,根据能量流动方向,A表示鼠同化的能量,B表示鼠用于生长、发育、繁殖的能量,这是鼠呼吸作用散失部分能量后剩余的能量,这些能量储存在生物体内,故B比A少。
(4)草用于生长、发育和繁殖的能量等于同化量减去呼吸消耗,草用于自身生长、发育和繁殖的能量包括传递给下一营养级,传递给分解者和未被利用的能量三部分,计算是(7+19+45.5)×107kJ a-1=7.15×108kJ a-1,所以能量从草到兔的传递效率为19÷(69.5+71.5)×100%≈13.5%。
【分析】生态系统的能量流动是指生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程。这是一个复杂而精细的过程,它确保了生态系统中生物的正常生存和繁衍。
首先,生态系统中几乎所有的能量都来源于太阳。太阳能通过光合作用被生产者(如绿色植物)转化为化学能,并储存在它们所制造的有机物中。这是生态系统中能量的初始输入过程。
然后,这些能量通过食物链和食物网进行传递。生产者被初级消费者(如植食性动物)摄食,能量就从生产者流入初级消费者体内。接着,初级消费者又被次级消费者(如肉食性动物)摄食,能量再次传递。这个过程会一直持续下去,直到能量被最高营养级的生物所利用。
然而,在能量传递的过程中,能量并不是完全被下一个营养级所利用的。实际上,每一个营养级都会通过呼吸作用散失掉一部分能量,而且生物体的生长、发育和繁殖等生命活动也会消耗掉一部分能量。因此,能量在流动过程中是逐级递减的。
此外,能量流动还具有单向性的特点。它只能从上一营养级流向下一营养级,而不能逆向流动。这是因为生物体无法将已经消耗掉的能量重新转化为可供其他生物利用的能量。
最后,当能量流动到生态系统的末端时,它会被分解者(如细菌和真菌)所利用。分解者通过分解作用将有机物分解为无机物,并释放出能量。这些能量最终会以热能的形式散失到环境中。
17.图1中,因为甲与非生物环境双向箭头可知甲是生产者,又因为甲与乙都有箭头指向丙,则丙为分解者,故乙代表消费者,在生态系统中分解者的作用是将动植物遗体和动物的排遗物分解成无机物。
18.CO2是碳在生物群落和非生物环境之间主要循环方式。非生物环境中的碳进入生物群落的途径不仅有绿色植物通过光合作用实现,还有部分微生物的化能合成作用参与其中,例如硝化细菌。
19.在图2中,根据能量流动方向,A表示鼠同化的能量,B表示鼠用于生长、发育、繁殖的能量,这是鼠呼吸作用散失部分能量后剩余的能量,这些能量储存在生物体内,故B比A少。
20.草用于生长、发育和繁殖的能量等于同化量减去呼吸消耗,草用于自身生长、发育和繁殖的能量包括传递给下一营养级,传递给分解者和未被利用的能量三部分,计算是(7+19+45.5)×107kJ a-1=7.15×108kJ a-1,所以能量从草到兔的传递效率为19÷(69.5+71.5)×100%≈13.5%。
21.(2024高二下·玉林期末)稻鸭共作是将雏鸭放入稻田后,直到水稻抽穗为止,鸭子一直生活在稻田里,稻和鸭构成一个相互依赖、共同生长的复合生态农业体系。下图是我国南方稻鸭共作的农业生态系统结构模式图,它利用雏鸭旺盛的食欲,吃掉稻田里的杂草和害虫,利用鸭不间断地活动产生中耕浑水效果,刺激水稻生长,用作物养猪、养鸭,用稻秆培育蘑菇、生产沼气,猪粪、鸭粪、沼渣肥田。请据图思考回答下列问题。
(1)该生态系统的基石是 ,以鸭粪作为有机肥的优点是(答出1点即可) 。
(2)从生态系统的主要功能的角度分析,该生态农业模式较好地实现了 。该系统将作物秸秆、动物粪便等废弃物合理地进行了应用,体现了生态工程的 原理。
(3)使用农药能有效控制农业害虫,但也会造成土壤、水体的污染,可能使生态系统的 减少。
(4)将蘑菇房与蔬菜大棚相通,可提高蔬菜产量,试分析其增产的原因: 。
【答案】(1)水稻、杂草、蔬菜等生产者;减少化肥使用;培育了土壤微生物;实现了土壤养分的循环利用。(答出1点即可)
(2)物质循环再生和能量多级利用;循环
(3)生物多样性
(4)蘑菇进行呼吸作用产生二氧化碳,可供蔬菜进行光合作用。
【知识点】生态系统的结构;生态工程依据的生态学原理;生态农业工程
(2024高二下·玉林期末)酸汤鱼是贵州菜和黔菜系中非常著名的火锅菜品。最初的酸汤是用酿酒后的尾酒调制的,凯里是红酸汤的发源地,凯里红酸汤用小番茄、鲜辣椒、野生木姜子为主要原料,清洗、粉碎后加入食盐、白酒等配料封入坛中,自然发酵而成,属纯天然健康食品,制作过程如下图所示。请据图回答下列问题:
22.“酸汤”是通过天然发酵而成的,参与该发酵过程的主要微生物是 ;代谢类型为 。
23.密封发酵时,常在坛中加入成品红酸汤,其目的是 。
24.红酸汤腌制发酵的初期会有气泡冒出,但气泡的产生逐渐停止,试分析原因: 。
25.出坛后的酸汤,若不及时食用,一段时间后会在其表面出现一层白膜,这是 (填微生物名称)繁殖引起的,与进行酸汤发酵的主要微生物相比,该微生物在结构上的最主要区别是 。
26.红酸汤在制作过程中会有亚硝酸盐的产生,亚硝酸盐含量会影响红酸汤的品质。同时,如果人体摄入过量,会发生中毒,甚至死亡。在发酵过程中影响亚硝酸盐含量的因素有 (答出2点即可)。
【答案】22.乳酸菌;异养厌氧型
23.增加乳酸菌含量,以缩短制作时间
24.刚入坛时,番茄表面的杂菌呼吸产生CO2,之后随着乳酸菌发酵的进行,乳酸积累,抑制了杂菌的生长,乳酸菌产生乳酸的过程不产生CO2
25.酵母菌;具有以核膜为界限的细胞核
26.温度、食盐用量、腌制时间、腌制方法等
【知识点】原核细胞和真核细胞的形态和结构的异同;泡菜的制作
【解析】【解答】(1)乳酸菌的无氧呼吸(发酵)可以制成酸汤,并且乳酸菌的代谢类型为异养厌氧型。
(2)密封发酵时常在坛中加入成品红酸汤,是为了增加乳酸菌含量从而缩短制作时间。
(3)红酸汤腌制发酵的初期会有气泡冒出,后期气泡的产生逐渐停止是因为刚入坛时,番茄表面的杂菌呼吸产生CO2,之后随着乳酸菌发酵的进行,乳酸积累,这时乳酸菌的发酵抑制了杂菌的生长,乳酸菌产生乳酸的过程不产生CO2。
(4)酸汤表面氧气含量高,所以其表面出现的一层白膜是酵母菌;酵母菌与原核生物乳酸菌相比是真核生物,具有以核膜为界限的细胞核。
(5)温度、食盐用量、腌制时间、腌制方法等因素会影响亚硝酸盐含量。
【分析】泡菜的制作过程可以根据不同的地区、食材和口味有所不同,但一般包括以下基本步骤:
准备工作:
1.清洗与准备食材:选择新鲜、无损伤的蔬菜(如大白菜、黄瓜、胡萝卜、白萝卜等),彻底清洗干净并切成适当的形状(如切片、切段或切块)。
2.准备容器:选择一个干净、无油、无水的泡菜坛子或密封罐。
3.配置泡菜水:泡菜水的配方可以根据个人口味调整,但一般包含水、盐、糖、白醋(或米醋)、香料(如花椒、八角、桂皮等)以及可能的其他调味料(如辣椒、蒜、姜等)。
制作过程:
1.腌制蔬菜:将切好的蔬菜用盐腌制一段时间(如10分钟至几小时),以去除多余的水分并增加脆度。
2.清洗与沥干:腌制后,用清水洗净蔬菜上的盐分,并尽量沥干水分。
3.调制泡菜水:将准备好的调味料和水混合,煮沸后放凉(或直接使用凉开水加入调味料)。
4.装坛:将腌制并沥干水分的蔬菜装入泡菜坛子或密封罐中,倒入放凉的泡菜水。
5.密封与发酵:将泡菜坛子或密封罐密封好,放置在阴凉通风处进行发酵。发酵时间根据温度和泡菜种类而异,一般几天到几周不等。
注意事项:
1.卫生:整个制作过程要保持清洁卫生,避免油渍和生水进入泡菜坛子,以免污染泡菜。
2.温度:发酵过程中要控制适宜的温度,过高或过低的温度都会影响泡菜的品质。
3.观察:定期观察泡菜的状态,如有异常(如发霉、变色等)应及时处理。
22.乳酸菌的无氧呼吸(发酵)可以制成酸汤,并且乳酸菌的代谢类型为异养厌氧型。
23.密封发酵时常在坛中加入成品红酸汤,是为了增加乳酸菌含量从而缩短制作时间。
24.红酸汤腌制发酵的初期会有气泡冒出,后期气泡的产生逐渐停止是因为刚入坛时,番茄表面的杂菌呼吸产生CO2,之后随着乳酸菌发酵的进行,乳酸积累,这时乳酸菌的发酵抑制了杂菌的生长,乳酸菌产生乳酸的过程不产生CO2。
25.酸汤表面氧气含量高,所以其表面出现的一层白膜是酵母菌;酵母菌与原核生物乳酸菌相比是真核生物,具有以核膜为界限的细胞核。
26.温度、食盐用量、腌制时间、腌制方法等因素会影响亚硝酸盐含量。
(2024高二下·玉林期末)埃博拉病毒(EBOV)是一种RNA病毒,主要通过患者的血液和排泄物传播,临床主要表现为急性起病,发热、肌痛、出血、皮疹和肝肾功能损害。埃博拉病毒衣壳外有包膜,包膜上的GP蛋白最为关键,能被宿主细胞强烈识别,治疗该病的有效方法是注射疫苗或者抗体。下图为制备埃博拉病毒的单克隆抗体的过程,据图回答问题:
27.图中涉及的生物工程技术有 和动物细胞培养,在体外进行动物细胞培养时需要在合成培养基的基础上添加 等天然成分。同时为了维持培养液的pH,需要提供的气体环境是 。
28.埃博拉病毒侵入人体时,在细胞中以RNA为模板,在 酶的作用下,合成相应的DNA并指导蛋白质合成,进行增殖。以GP蛋白作为疫苗比较安全,其原因是GP蛋白自身没有感染能力,但保留有 。
29.单克隆抗体的制备过程有两次筛选,第1次筛选是用HAT选择培养基筛选,在该培养基上, 都会死亡,只有融合的杂交瘤细胞才能生长。在体外融合时需要诱导,与诱导植物原生质体融合不同的是图中还可用 诱导融合。
30.图中选取所需细胞群进行体外或体内培养。其中,体内培养是将细胞群注射到 内。
31.单克隆抗体被广泛用作诊断试剂,其原因是 。
【答案】27.动物细胞融合、动物细胞培养;血清;95%的空气和5%的CO2
28.逆转录酶;抗原性
29.未融合的亲本细胞和融合的具有同种核的细胞;灭活的病毒
30.小鼠腹腔
31.单克隆抗体能准确地识别抗原的细微差异,与特定抗原发生特异性结合,并且可以大量制备
【知识点】动物细胞培养技术;单克隆抗体的制备过程;单克隆抗体的优点及应用
【解析】【解答】(1)动在物细胞融合技术和动物细胞培养在单克隆抗体的制备过程中有所涉及。在体外进行动物细胞培养时,血清等天然成分需要添加在合成培养基。同时要提供相应的气体环境,即95%空气和5%CO2,并且O2用于细胞代谢,CO2的作用是维持培养液的pH。
(2)埃博拉病毒(EBOV)在侵入人体时,在细胞中以RNA为模板并且在逆转录酶的作用下,合成相应的DNA并指导蛋白质合成,再进行增殖。GP蛋白作为疫苗比较安全,是由于GP蛋白自身没有感染能力,但GP蛋白保留有抗原性,所以可以刺激机体产生特异性免疫反应。
(3)在HAT选择培养基上,未融合的亲本细胞和融合的具有同种核的细胞都会死亡,只有融合的杂交瘤细胞才能生长。在体外融合时需要诱导,动物细胞融合可以用电融合法、聚乙二醇融合法、灭活病毒诱导法;植物原生质体融合可以用电融合法、聚乙二醇融合法,不能用灭活的病毒诱导融合。
(4)杂交瘤细胞可以既在细胞培养液中培养,又可以在小鼠的腹腔中培养。
(5)单克隆抗体被广泛用作诊断试剂,是由于单克隆抗体能准确地识别抗原的细微差异,与特定抗原发生特异性结合,并且单克隆抗体可以大量制备。
【分析】单克隆抗体的制备流程是一个复杂且精细的过程,主要包括以下几个步骤:
1.抗原制备:要制备特定抗原的单克隆抗体,首先需要制备用于免疫的适当抗原。
2.免疫动物:
一般采用与骨髓瘤供体同一品系的动物进行免疫,常用6-8周龄雌性Balb/c小鼠。
按照预先制定的免疫方案,给小鼠进行注射抗原物质,抗原通过血液循环或淋巴循环进入外周免疫器官,刺激相应B淋巴细胞克隆,使其活化、增殖,并分化成为致敏B淋巴细胞。
初次免疫后,根据需要进行多次加强免疫,以提高免疫效果。
3.脾细胞和骨髓瘤细胞的制备:
免疫完成后,处死小鼠,无菌操作取出脾脏,在平皿内挤压研磨,制备脾细胞悬液。
同时,准备同系的骨髓瘤细胞,用于后续的细胞融合。
4.细胞融合:
将准备好的脾细胞与骨髓瘤细胞按一定比例混合,并加入促融合剂(如聚乙二醇),在一定条件下诱导它们融合,形成杂交瘤细胞。
5.杂交瘤细胞的选择性培养:
将融合后的细胞置于选择性培养基(如HAT培养基)中,筛选出融合的杂交瘤细胞。
未融合的骨髓瘤细胞和淋巴细胞因无法适应选择性培养基的条件而逐渐死亡,只有融合的杂交瘤细胞能够存活并增殖。
6.杂交瘤细胞的筛选与克隆化:
采用灵敏、快速、特异的免疫学方法,筛选出能产生所需单克隆抗体的阳性杂交瘤细胞。
对筛选出的阳性杂交瘤细胞进行克隆化培养,以确保其稳定性和单克隆性。
7.单克隆抗体的检定:
对筛选出的杂交瘤细胞进行系统的鉴定和检测,包括其分泌的单克隆抗体的免疫球蛋白类型、亚类、特异性、亲和力等。
8.单克隆抗体的大量制备:
常用的制备方法包括体内诱生法和体外培养法。
体内诱生法是将杂交瘤细胞注射到小鼠腹腔内,使其在小鼠体内增殖并产生单克隆抗体,然后从小鼠腹水中提取单克隆抗体。
体外培养法是将杂交瘤细胞置于培养瓶中进行培养,收集培养上清液中的单克隆抗体。
27.单克隆抗体的制备过程涉及的生物工程技术有动物细胞融合技术和动物细胞培养。在体外进行动物细胞培养时需要在合成培养基的基础上添加血清等天然成分。同时要提供相应的气体环境即95%空气和5%CO2,其中O2用于细胞代谢,CO2可以维持培养液的pH。
28.埃博拉病毒(EBOV)侵入人体时,在细胞中以RNA为模板,在逆转录酶的作用下,合成相应的DNA并指导蛋白质合成,进行增殖。GP蛋白作为疫苗比较安全,是因为GP蛋白自身没有感染能力,但保留有抗原性,可以刺激机体产生特异性免疫反应。
29.在HAT选择培养基上,未融合的亲本细胞和融合的具有同种核的细胞都会死亡,只有融合的杂交瘤细胞才能生长。在体外融合时需要诱导,动物细胞融合可以用电融合法、聚乙二醇融合法、灭活病毒诱导法;植物原生质体融合可以用电融合法、聚乙二醇融合法,不能用灭活的病毒诱导融合。
30.杂交瘤细胞可以在细胞培养液中培养,也可以在小鼠的腹腔中培养。
31.单克隆抗体被广泛用作诊断试剂,其原因是单克隆抗体能准确地识别抗原的细微差异,与特定抗原发生特异性结合,并且可以大量制备。
32.(2024高二下·玉林期末)人血清白蛋白(HSA)是血浆中含量最丰富的蛋白质,在维持血浆渗透压、抗凝血等方面起着重要作用,具有重要的医用价值。如图是用基因工程技术获取重组HSA(rHSA)的两条途径。请据图分析并回答下列问题。
(1)获取的HSA基因可以利用 技术进行快速扩增,这项技术需要用到 酶,该酶能够使脱氧核苷酸从引物的 端开始连接。
(2)构建基因表达载体时,需要用到的工具酶是 ,启动子在基因表达载体中的作用是 ,选择水稻胚乳细胞蛋白基因的启动子,而不用HSA基因的启动子,目的是 。
(3)为了提高Ⅰ过程的导入成功率,通常用 处理农杆菌,使其细胞处于的 生理状态。
(4)为了鉴定宿主细胞中是否产生rHSA,可以用 方法来进行检验。
【答案】(1)PCR;Taq(或耐高温的DNA聚合酶);3'
(2)限制酶、DNA连接酶;RNA聚合酶识别和结合的部位,驱动基因转录出mRNA;使HSA基因只能在水稻胚乳细胞中特异性表达出rHSA
(3)Ca2+;易于吸收周围环境中DNA分子的
(4)抗原—抗体杂交
【知识点】PCR技术的基本操作和应用;基因工程的操作程序(详细)
【解析】【解答】(1)PCR技术可以实现体外扩增目的基因,PCR需要耐高温的DNA聚合酶(Taq酶),这种酶能够使脱氧核苷酸从引物的3'端开始连接,使子代DNA从5'向3'延伸。
(2)基因表达载体的构建需要用同种限制酶切割目的基因和运载体,使它们产生相同的黏性末端,再用DNA连接酶将它们连接起来,形成基因的表达载体,所以在构建基因表达载体时,用到的工具酶是限制酶和DNA连接酶。启动子是RNA聚合酶的识别和结合位点,它的作用是驱动目的基因转录出mRNA。选择水稻胚乳细胞蛋白基因的启动子,而不用HSA基因的启动子,目的是为了使HSA基因只能在水稻胚乳细胞中特异性表达rHSA。
(3)将目的基因导入农杆菌细胞时常用感受态细胞法,即用Ca2+处理微生物细胞,使之处于易于吸收周围环境中DNA分子的生理状态。
(4)抗原—抗体杂交法可以检测目的基因是否表达形成蛋白质,所以为了鉴定宿主细胞中是否产生rHSA,可以用抗原—抗体杂交法来进行检验。
【分析】基因工程技术的步骤主要包括以下几个方面:
1.目的基因的获取:
这是实施基因工程的第一步。目的基因可以通过从基因文库中获取、利用PCR技术扩增、人工合成等方法获得。此外,也可以用组织分离纯化或人工的方法合成目的基因。提取目的基因时,可能需要通过细胞破碎和离心等方法将目标DNA从细胞中分离出来。
2.基因表达载体的构建:
这是基因工程的核心步骤。基因表达载体包括目的基因、启动子、终止子和标记基因等。将目的基因与载体DNA分子连接起来,组成重组DNA分子。如果以质粒作为运载体,首先要用一定的限制酶切割质粒,使其出现一个缺口,露出黏性末端。然后用同一种限制酶切断目的基因,使其产生相同的黏性末端。
3.将目的基因导入受体细胞:
根据受体细胞的不同,导入的方法也不一样。将目的基因导入植物细胞的方法有农杆菌转化法、基因枪法和花粉管通道法等;将目的基因导入动物细胞最有效的方法是显微注射法;将目的基因导入微生物细胞的方法是感受态细胞法。
4.目的基因的检测与鉴定:
在分子水平上,可以通过DNA分子杂交技术检测转基因生物染色体的DNA是否插入目的基因,通过分子杂交技术检测目的基因是否转录出了mRNA,以及通过抗原-抗体杂交技术检测目的基因是否翻译成蛋白质。在个体水平上,可以进行抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等。
5.目的基因的表达:
使目的基因在表达载体中大量表达蛋白质,从而获得需要的蛋白质。这是基因工程的最终目的,也是评估基因工程技术成功与否的关键步骤。
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