河南省八市重点高中2023-2024学年高三下学期4月第一次模拟考试理综试卷
一、选择题
1.(2024高三下·河南模拟)近期,多地出现了混合感染新冠病毒、肺炎支原体的病例。新冠病毒外包膜上的 S蛋白可以与宿主细胞表面的 ACE2蛋白结合,进而使其包膜与宿主细胞膜发生融合,病毒侵入宿主细胞。下列叙述正确的是( )
A.新冠病毒的包膜可能起源于宿主细胞膜,主要成分是胆固醇和蛋白质
B.新冠病毒不能轻易进入宿主细胞,这与膜上的 ACE2等通道蛋白有关
C.可利用含14NH4Cl 的大肠杆菌培养液培养新冠病毒,使其具有放射性
D.新冠病毒侵入宿主细胞的过程体现了细胞膜具有一定流动性的特点
【答案】D
【知识点】细胞膜的成分;细胞膜的功能;人类对遗传物质的探究历程
【解析】【解答】A、新冠病毒的主要成分是磷脂和蛋白质,它的包膜起源于宿主细胞膜,A错误;
B、细胞膜上的ACE2不是通道蛋白,是受体蛋白,而B错误;
C、不可利用含14NH4Cl 的大肠杆菌培养液培养新冠病毒,使其具有放射性,因为14N不具有放射性,C错误;
D、新冠病毒包膜与宿主细胞膜发生融合,之后进入宿主细胞,该过程体现了细胞膜具有一定流动性的特点,D正确。
故答案为:D。
【分析】细胞膜的构成主要由多种生物分子组成,其主要成分包括磷脂类物质、蛋白质、糖脂以及少量的胆固醇和糖类。以下是对这些成分的详细解释:
1.磷脂类物质:磷脂类物质是细胞膜最主要的组成成分之一,由疏水性的脂肪酸和疏水性的磷酸组成。磷脂分子在水中自组装形成双层膜结构,这种双层膜结构是细胞膜最基本的结构单位。磷脂双分子层构成了细胞膜的基本支架,为细胞膜提供了稳定性和流动性。
2.蛋白质:蛋白质是细胞膜的另一个主要成分,负责多种细胞功能,包括传递信号、运输物质、识别分子、保护细胞等。这些蛋白质以不同的方式镶嵌在磷脂双分子层中,形成生物膜的流动镶嵌模型。蛋白质在细胞膜中的分布和种类对于细胞的功能具有重要影响。
3.糖脂:糖脂是糖和脂质结合的复合物,存在于细胞膜的外侧。糖脂对于细胞识别和黏附非常重要,是细胞在组织形成和细胞间通讯中不可或缺的一部分。
4.胆固醇:胆固醇是一种脂类物质,是细胞膜的另一个主要成分之一。胆固醇分子插入磷脂双层中,可以调节细胞膜的流动性和稳定性。尽管胆固醇在细胞膜中的含量相对较少(通常不超过30%的脂质成分),但它对细胞膜的功能具有重要影响。
5.糖类:细胞膜中还含有少量的糖类物质,这些糖类物质与脂质或蛋白质结合形成糖脂或糖蛋白。糖类和糖蛋白在细胞膜上作为分子标记,发挥受体或抗原功能,参与细胞识别和信号传递等过程。
病毒是一类非细胞型微生物,具有结构简单、体积微小、寄生于宿主细胞内等特点。以下是关于病毒的详细解释:
病毒的基本特性
1.非细胞生物:病毒是由遗传物质(DNA或RNA)和蛋白质外壳组成,没有细胞结构,不能独立进行生命活动。
2.寄生性:病毒必须寄生在宿主细胞内才能进行复制和繁殖。
3.微小性:病毒的大小一般在20到300纳米之间,需要电子显微镜才能观察到其形态和结构。
病毒的结构:
病毒的基本结构包括蛋白质外壳和内部的遗传物质(DNA或RNA)。这种结构使得病毒能够寄生在宿主细胞内,并利用宿主细胞的代谢系统进行复制和繁殖。
病毒的分类:
根据病毒的遗传物质和外壳结构的不同,病毒可以被分为多种分类。例如,疱疹病毒科包括单纯疱疹病毒、水痘带状疱疹病毒等;人乳头瘤病毒科则包括引起尖锐湿疣的HPV病毒等。
病毒的传播途径:
病毒的传播途径多种多样,主要包括呼吸道传播、粪口途径的消化道传播、直接接触传播、血液传播、破损的皮肤黏膜传播、母婴传播以及虫媒传播等。不同病毒的传播途径可能有所不同,因此预防病毒感染需要采取不同的措施。
病毒的防治:
为了预防病毒感染,人们可以采取一系列措施,如佩戴口罩、勤洗手、保持社交距离、定期通风、接种疫苗等。这些措施可以有效降低病毒感染的风险,保护人们的健康。
2.(2024高三下·河南模拟)当细胞内Ca2+浓度升高时,细胞内的Ca2+可与一种称为钙调素(CaM)的钙结合蛋白结合,生成Ca2+/CaM复合物。CaM本身无活性,其与Ca2+结合后,因构象发生改变而被活化,活化的 CaM可激活蛋白磷酸酶,使底物蛋白发生磷酸化。当Ca2+浓度降低时,Ca2+/CaM复合物解离。细胞膜和内质网膜上的Ca2+泵可分别将细胞质中的Ca2+逆浓度梯度运至细胞外或内质网腔中。下列叙述错误的是( )
A.细胞内的Ca2+可能作为一种信号分子参与某些生命活动的调节
B.Ca2+泵将细胞质中的Ca2+运至细胞外或内质网腔属于主动运输
C.ATP 可为Ca2+/CaM复合物催化底物蛋白磷酸化的过程直接供能
D.Ca2+/CaM复合物可能通过促进Ca2+泵的磷酸化以维持胞内Ca2+水平
【答案】C
【知识点】主动运输
【解析】【解答】A、据题,细胞内的Ca2+可能作为一种信号分子参与某些生命活动的调节,因为细胞内Ca2+浓度升高,此时细胞内的Ca2+可与钙调素(CaM)结合,会生成Ca2+/CaM复合物,激活蛋白磷酸酶,从而使底物蛋白发生磷酸化,A正确;
B、Ca2+泵可将细胞质中的Ca2+运至细胞外或内质网腔中,该运输过程是逆浓度梯度进行,这是主动运输,B正确;
C、据题,ATP是生命活动的直接能源物质,所以ATP可为蛋白磷酸酶催化底物蛋白磷酸化的过程提供能量,活化的CaM可激活蛋白磷酸酶,使底物蛋白发生磷酸化,所以并不是为Ca2+/CaM复合物催化底物蛋白磷酸化的过程直接供能,C错误;
D、据题,当Ca2+浓度降低时,细胞膜和内质网膜上的Ca2+泵可分别将细胞质中的Ca2+逆浓度梯度运至细胞外或内质网腔中,因此Ca2+/CaM复合物可能通过促进Ca2+泵的磷酸化以维持胞内Ca2+水平,D正确。
故答案为:C。
【分析】生物体内的物质运输方式
在生物体内,物质运输的方式主要分为两大类:被动运输和主动运输。此外,还有膜泡运输这一特殊方式。
1.被动运输:
自由扩散:物质通过简单的扩散作用进出细胞,由高浓度区域向低浓度区域移动,不需要载体蛋白的协助,也不消耗细胞内的能量。例如,水、氧气、二氧化碳等的运输。
协助扩散:物质在进出细胞时,需要借助载体蛋白的帮助,但同样不需要消耗细胞内的能量。例如,葡萄糖进入红细胞的过程。
2.主动运输:
物质从低浓度区域通过细胞膜向高浓度区域转运,这种运输方式需要载体蛋白的协助,并消耗细胞内化学反应所释放的能量。例如,各种离子、氨基酸、葡萄糖等物质的跨膜运输。
3.膜泡运输:
生物大分子和颗粒物质通过细胞膜以及在细胞内的转运过程,是由膜包围形成小泡来进行的,因此称为膜泡运输。膜泡的形成、位移、融合和重组是真核细胞的基本特征。
3.(2024高三下·河南模拟)机体初次感染某种病毒时,相关指标的变化如图所示。下列叙述正确的是( )
A.病毒感染可能引起局部炎症反应,此时毛细血管壁的通透性减小导致局部肿胀
B.机体发生特异性免疫反应时,干扰素等细胞因子可促进B淋巴细胞的增殖分化
C.据图可知抗体的产生晚于细胞毒性T细胞,原因是前者的产生需要后者的协助
D.在某人患病第3天时,宜通过检测体内抗体水平来确定其是否感染了该种病毒
【答案】B
【知识点】内环境的组成;内环境的理化特性;细胞免疫;体液免疫
【解析】【解答】A、局部炎症反应时损伤细胞会释放组胺等物质,引发毛细血管的通透性增大,蛋白质和液体逸出,形成局部肿胀,A错误;
B、干扰素等细胞因子可促进B淋巴细胞的增殖分化,B正确;
C、据图可知抗体的产生晚于细胞毒性T细胞,但是抗体的产生不需要细胞毒性T细胞参与,C错误;
D、要确定患者第三天是否受到病毒的感染,宜检测抗原的水平,因为第3天时病毒数量较多,但还没有产生特异性抗体,D错误。
故答案为:B。
【分析】B细胞活化:
B细胞的活化需要两个信号:抗原信号和活化的T细胞信号(并非直接呈递抗原,而是通过T细胞上的其他分子信号提供)。
增殖与分化:
活化后的B细胞开始增殖,形成大量的B细胞克隆。这些B细胞进一步分化为浆细胞(效应细胞)和记忆B细胞。浆细胞是B细胞的终末成熟形式,主要负责合成和分泌抗体。记忆B细胞则能够在再次遇到相同抗原时迅速活化,产生增强的免疫反应。
抗体产生:浆细胞产生与抗原结合的抗体,这些抗体在体液中循环,帮助清除抗原和病原体。
浆细胞产生抗体的能力特别强,在高峰期一个浆细胞每分钟可分泌数千个抗体分子。
免疫记忆:记忆B细胞能够长期存在于体内,当再次遇到相同抗原时,它们能够迅速活化并分化为浆细胞,产生大量的抗体,从而迅速清除病原体。
局部肿胀的形成可以由多种原因引起,主要包括以下几个方面:
1.外伤:
外伤可能导致软组织损伤、出血和炎症反应,进而引起局部血管扩张和液体积聚,导致肿胀。
对于外伤导致的肿胀,首先需要冷敷以减少肿胀,然后进行适当的固定和休息,必要时可服用非甾体抗炎药如布洛芬等缓解疼痛和肿胀。
2.感染:
感染会引起局部炎症反应,包括白细胞浸润和组织水肿,进而导致肿胀。
抗生素治疗是解决感染所致肿胀的关键,例如青霉素、头孢菌素等药物可以杀灭致病微生物并控制感染进程。
3.过敏反应:
过敏反应由机体对特定物质产生过度免疫应答引起,导致毛细血管扩张、组织液渗出和水肿。
抗组胺药物如西替利嗪可阻断组胺受体,减轻过敏反应的症状,但需遵医嘱使用。
4.血管问题:
静脉曲张是由于下肢表浅静脉瓣膜功能不全导致血液回流障碍,使静脉壁承受过大的压力而发生扩张,导致下肢静脉压升高,促进液体从血管壁渗入周围组织,引起局部肿胀。
深静脉血栓形成通常发生在深部深层静脉中,由于血液凝固因子异常或血流缓慢而导致血液凝结成块,进而引起局部肿胀。
5.炎症:
炎症是机体对损伤或刺激的一种防御性反应,会导致局部组织充血、水肿和细胞浸润,进而引发肿胀。
针对炎症引起的肿胀,常需使用非甾体类抗炎药进行治疗,如布洛芬、萘普生等,以减轻炎症反应和疼痛。
4.(2024高三下·河南模拟)广东省澄海区政府高度重视湿地保护,力求筑牢以红树林为主体的滨海湿地绿色屏障,构建候鸟栖息繁衍的理想乐园。澄海区海岸线生态修复项目已被列为“绿美广东”生态建设示范点。下列相关叙述错误的是( )
A.澄海区海岸线的生态修复过程中,需充分考虑不同物种的生态位
B.澄海区海岸线的生态修复过程应遵循自生、整体等生态学基本原理
C.以红树林为主体的滨海湿地中,生物多样性的直接价值大于间接价值
D.坚持保护与发展协同并进、绿色低碳发展是生态文明建设的重要措施
【答案】C
【知识点】当地自然群落中若干种生物的生态位;生态工程依据的生态学原理;生物多样性的价值;生物多样性的保护措施
【解析】【解答】A、一个种群在生态系统中,在时间和空间上所占据的位置及其与相关种群之间的功能关系与作用叫做生态位,根据题意,可知澄海区海岸线的生态修复过程中,需充分考虑不同物种的生态位,A正确;
B、澄海区海岸线的生态修复过程需要遵循自生,整体等生态学基本原理,生态工程是生态学、工程学、系统学、经济学等学科交叉而产生的应用学科,B正确;
C、生态系统起重要调节作用的价值(生态功能)叫做间接价值,在以红树林为主体的漠海湿地中,生物多样性的间接价值大于直接价值,而不是直接价值大于间接价值,C错误;
D、坚持保护与发展协同并进,绿色低碳发展都是生态文明建设的重要措施,D正确。
故答案为:C。
【分析】生物多样性的价值可以从多个维度来理解和阐述,主要包括以下几个方面:
1. 直接价值
直接价值是指对人类的社会生活有直接影响和作用的价值。这些价值可以直接被人类利用和享受,包括:
药用价值:许多植物和动物具有药用价值,被广泛用于医疗和保健领域。
观赏价值:生物多样性的丰富性为人类提供了美丽的自然景观和观赏对象,丰富了人类的精神生活。
食用价值:人类从自然界中获取大量的食物资源,包括植物、动物和微生物等。
生产使用价值:从野外获得且拿到市场上销售的产品的价值,如木材、药材、纤维等。
2. 间接价值
间接价值则更多地体现在对生态系统的支持和维护上,这些价值虽然不直接为人类所利用,但对人类的生存和发展具有深远的影响。包括:
生态服务功能:如涵养水源、净化水质、巩固堤岸、防止土壤侵蚀、降低洪峰、改善地方气候、吸收污染物、调节碳氧平衡等。
维持生态平衡:生物多样性是生态系统的重要组成部分,对于维持生态系统的稳定性和平衡具有至关重要的作用。
3. 潜在价值
潜在价值是指那些尚未被人类发现和利用的价值。由于人类对生物多样性的了解有限,许多生物的使用价值尚待发掘。这些潜在价值可能包括新的药物资源、工业原料、能源来源等。
4. 伦理价值
生物多样性的伦理价值体现在所有物种都具有生存的权利,不论其经济价值如何。从生物学和伦理学的角度出发,保护生物多样性是维护自然平衡和人类福祉的重要任务。
5. 科学研究价值
生物多样性为科学研究提供了丰富的材料和对象。通过对生物多样性的研究,人类可以更加深入地了解自然界的奥秘,推动科学技术的进步和发展。
5.(2024高三下·河南模拟)黑缘型和均色型异色瓢虫鞘翅的底色均为黄色,但黑缘型只在鞘翅前缘有黑色斑,受SAU基因控制;均色型只在鞘翅后缘有黑色斑,受SE基因控制。纯种黑缘型与纯种均色型异色瓢虫杂交,F1的鞘翅前缘和后缘均有黑色斑,F1出现新表型是镶嵌显性的结果。F1随机交配得到F2。下列相关判断不合理的是( )
A.镶嵌显性现象中,双亲的性状可在同一子代个体中同时表现出来
B.F1的基因型为 SAUSE,该基因型的出现不是基因自由组合的结果
C.F2中共有三种表型,其中黑缘型和均色型个体所占的比例相同
D.让F2随机交配,F3中鞘翅前缘和后缘均有黑色斑的个体占 1/3
【答案】D
【知识点】基因的分离规律的实质及应用
【解析】【解答】A、由题,镶嵌型前缘和后缘均有黑色斑,并且同时具有双亲性状,A正确;
B、F1的基因型为 SAUSE,只有一对等位基因,是等位基因分离的结果,不是基因自由组合的结果,B正确;
C、F1随机交配得到F2,F1的基因型为 SAUSE,故F2的基因型及比例为 SAUSE: SAUSAU: SESE=2:1:1,所以F2中共有三种表型,其中黑缘型(SAUSAU)和均色型( SESE)个体所占的比例相同,C正确;
D,根据C选项,让F2随机交配,利用配子法之后可知F2的配子情况为:1/2 SAU、1/2SE,由此可得,F3中鞘翅前缘和后缘均有黑色斑( SAUSE)的个体占1/2,D错误。
故答案为:D。
【分析】基因的分离定律,也称为孟德尔第一定律或等位基因分离定律,是遗传学中的基本原理之一。其主要内容可以概括如下:
定义:
在杂合子细胞中,位于一对同源染色体上的等位基因,在遗传给后代时,会随着同源染色体的分开而分离,分别进入两个配子中,独立地随配子遗传给后代。
细胞学基础:
等位基因:位于同源染色体相同位置上的,控制同一性状的不同表现类型的一对基因。
同源染色体:在二倍体生物细胞中,形态、结构基本相同的染色体,并在减数第一次分裂(参考四分体时期)中彼此联会配对,最后分开到不同的生殖细胞(即精子、卵细胞)的一对染色体。
减数分裂:生物细胞中染色体数目减半的分裂方式。在减数分裂过程中,同源染色体发生分离,等位基因也随之分离。
实验验证:
孟德尔通过豌豆杂交实验验证了分离定律。他发现,在F1代中,等位基因(如高茎D和矮茎d)以杂合状态存在,但在F2代中,等位基因发生分离,产生高茎(DD和Dd)和矮茎(dd)的性状分离比为3:1。
适用范围和限制因素:
适用范围:适用于有性生殖生物的核基因遗传。
限制因素:
1. 所研究的每一对相对性状只受一对等位基因控制,且等位基因要完全显性。
2. 不同类型的雌、雄配子都能发育良好,且受精的机会均等。
3. 所有后代都应处于比较一致的环境中,且存活率相同。
4. 供实验的群体要大、个体数量要足够多。
遗传学意义:
基因的分离定律揭示了有性生殖过程中基因传递和表达的基本规律,对于理解生物进化和物种多样性具有重要意义。它是遗传学三大定律(分离定律、自由组合定律和连锁互换定律)之一,为遗传学的发展奠定了基础。
6.(2024高三下·河南模拟)苗家玉米白酒又称“苞谷烧”,其传统酿制方法如下:①原料处理:玉米洗净后置于锅中水煮;②初蒸冷却:煮熟的玉米冷却后用水清洗,置于木甑中蒸透,倒入簸箕中待其冷却;③拌曲发酵:冷却后的玉米拌以酒曲,置于晒簟(竹编的晒席)内堆成堆,盖上簟盖,进行发酵;④复蒸取酒:约一周后发酵的玉米散发出香气,此时将玉米再次置于木甑中蒸,可制得高度“苞谷烧”。下列叙述错误的是( )
A.酿制“苞谷烧”时,酒曲中的微生物可将糖彻底氧化分解成酒精
B.将玉米适当粉碎,不但可便于蒸煮,还可使淀粉被更充分地利用
C.待玉米冷却后再拌以酒曲,是为了防止高温杀死酒曲中的微生物
D.复蒸使蒸汽中的酒精含量增加,有利于提高“苞谷烧”的酒精度
【答案】A
【知识点】果酒果醋的制作
【解析】【解答】A、酒曲中富含酵母菌等多种微生物,所以糖氧化分解成酒精的·过程不是彻底的氧化分解,这个过程的氧化分解是不彻底的,A错误;
B、玉米有种皮,将玉米适当粉碎,使玉米种子中的淀粉暴露出来,这个操作不但可便于蒸煮,还可使淀粉被更充分地利用,B正确;
C、待玉米冷却后再拌以酒曲,是因为酒曲中含有酵母菌等多种微生物,这操作是为了防止高温杀死酒曲中的微生物,C正确;
D、酒精易挥发,复蒸使蒸汽中的酒精含量增加,有利于提高“苞谷烧”的酒精度,D正确。
故答案为:A。
【分析】果酒和果醋的制作过程涉及多个步骤,包括材料准备、发酵、过滤和瓶装等。以下是根据搜索结果整理的详细制作过程:果酒的制作
1.材料准备:
选择新鲜成熟的水果,如葡萄、苹果、山楂等,洗净并去皮去核,将水果切成小块备用。
准备好烧瓶、密封瓶、容器、砂糖和酵母等工具和材料。
2.浸泡:
将水果块放入烧瓶或容器中,加入适量的砂糖搅拌均匀,让水果充分浸泡在砂糖中。这个过程有助于水果释放出部分汁液。
3.发酵:
在水果块上加入酵母,然后将烧瓶或容器盖好放置于阴凉通风处进行发酵。发酵时间一般在5-7天左右,期间需每天轻轻摇晃烧瓶或容器,以促进发酵。
发酵过程中,酵母菌在无氧条件下通过无氧呼吸产生酒精和二氧化碳。
4.过滤:
发酵完毕后,将果汁通过滤网过滤,去除果渣并将液体分离出来。
5.瓶装:
将过滤后的果汁倒到密封瓶中,密封好并放置于阴凉处进行二次发酵,发酵时间一般在1-2个星期。
二次发酵完成后,将果酒倒入干净的玻璃瓶中,此时果酒已经可以饮用,但存放时间越久,口感和香气会更好。
果醋的制作
1.材料准备:
选择新鲜的水果或已发酵的果酒作为原料。
准备好瓶子、白醋和糖等工具和材料。
2.浸泡:
将水果块或果酒放入瓶子中,加入适量的白醋搅拌均匀,让水果或果酒充分浸泡在白醋中。这个过程有助于将水果的香味和营养成分溶解到白醋中。
3.发酵:
将搅拌均匀的水果和白醋混合物密封好,并放置于阴凉通风处进行发酵。发酵时间一般在2-3周左右,期间需每天轻轻摇晃瓶子,以促进发酵。
发酵过程中,醋酸菌在有氧条件下通过有氧呼吸将酒精转化为醋酸。
4.过滤:
发酵完毕后,将果醋液通过滤网过滤,去除果渣并将液体分离出来。
5.糖化(可选):
将过滤后的果醋液倒入锅中,加入适量的糖,然后在小火上加热慢慢糖化,直到糖完全溶解。
6.冷却和瓶装:
将糖化后的果醋液倒入容器中冷却。
冷却后,将果醋倒入干净的玻璃瓶中,密封好并放置于阴凉处保存。此时果醋已经可以使用,但存放时间越久,味道会更加醇厚。
二、非选择题
7.(2024高三下·河南模拟)5-氨基乙酰丙酸(ALA)是包括叶绿素在内的多种卟啉化合物进行生物合成的关键前体物质。研究人员欲探究外施 ALA 对萝卜叶片光合作用的影响,将长势相同的萝卜幼苗均分为三组,分别用不同浓度的 ALA 处理,一段时间后测定光合作用指标,部分结果如图1、2所示。回答下列问题:
(1)萝卜幼苗施用 ALA一段时间后,可用 提取基部叶片中的光合色素。通过测量色素提取液对 (填“红光”或“蓝紫光”)的吸收百分比,计算出叶绿素的含量,不选用上述另一种颜色光的理由是 。
(2)本实验中,萝卜叶片净光合速率的检测指标是 ,施用 ALA 对萝卜 (填“基部”“中部”或“顶部”)叶片的净光合速率影响最不显著。施用 ALA会提高萝卜基部叶片的光合速率,根据图1分析,判断依据是 。
(3)研究表明,在弱光条件下,用10mg/L ALA 浇灌萝卜幼苗根系,萝卜幼苗的抗寒性增强。有人认为,萝卜幼苗抗寒性的增强不是由弱光条件培养引起的,而是由 ALA 浇灌根系引起的。某兴趣小组欲验证上述结论,请以萝卜幼苗叶片中可溶性蛋白的含量为检测指标(可溶性蛋白的含量越高,则抗寒性越强),设计实验加以验证,简要写出实验思路及预期结果: 。
【答案】(1)无水乙醇;红光;叶绿素和类胡萝卜素都吸收蓝紫光
(2)光照条件下单位时间内CO2的吸收量;顶部;图1中,与对照组相比,施用 ALA提高了萝卜基部叶片总叶绿素a、b含量
(3)实验思路:将长势相同的萝卜幼苗随机均分为三组,A组在弱光条件下培养,并用适量的10mg/L ALA 浇灌萝卜幼苗根系;B组在弱光条件下培养,用等量的蒸馏水浇灌萝卜幼苗根系;C组在无弱光条件下培养,并用适量的10mg/L ALA 浇灌萝卜幼苗根系;其他条件相同适宜,一段时间后,萝卜幼苗叶片中可溶性蛋白的含量。预期结果:A组与C组萝卜幼苗叶片中可溶性蛋白的含量大致相等,且含量显著高于B组。
【知识点】叶绿体结构及色素的分布和作用;叶绿体色素的提取和分离实验;光合作用和呼吸作用的区别与联系
【解析】【解答】(1)绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中,所以,可以用无水乙醇提取绿叶中的色素。叶绿素主要吸收红光和蓝紫光,类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。所以可以通过测量色素提取液对红光的吸收百分比,计算出叶绿素的含量。不选用蓝紫光的原因是:叶绿素和类胡萝卜素都吸收蓝紫光。
(2)净光合速率表示方法:光照条件下,单位时间内,O2释放量、CO2吸收量、有机物的积累量。本实验图2纵坐标净光合速率表示方法是光照条件下单位时间内CO2的吸收量。图2中,与空白对照组相比,顶部施用 ALA 对萝卜顶部叶片净光合速率影响最不显著。根据图1分析,与对照组相比,施用 ALA提高了萝卜基部叶片总叶绿素a、b含量,从而可以提高萝卜基部叶片的光合速率。
(3) 该实验设计为验证性实验,自变量为有无弱光处理和是否用适量的10mg/L ALA 浇灌,因变量为萝卜幼苗的抗寒性,检测指标为萝卜幼苗叶片中可溶性蛋白的含量(可溶性蛋白的含量越高,则抗寒性越强),实验设计思路为:将长势相同的萝卜幼苗随机均分为三组,A组在弱光条件下培养,并用适量的10mg/L ALA 浇灌萝卜幼苗根系;B组在弱光条件下培养,用等量的蒸馏水浇灌萝卜幼苗根系;C组在无弱光条件下培养,并用适量的10mg/L ALA 浇灌萝卜幼苗根系;其他条件相同适宜,一段时间后,萝卜幼苗叶片中可溶性蛋白的含量。若萝卜幼苗抗寒性的增强不是由弱光条件培养引起的,而是由 ALA 浇灌根系引起的。则预期结果应为:A组与C组萝卜幼苗叶片中可溶性蛋白的含量大致相等,且含量显著高于B组。
【分析】叶绿体色素的提取和分离实验主要证明了叶绿体中色素的种类和各种色素的颜色。以下是根据搜索结果整理的实验步骤:
1.提取色素:
将新鲜的绿叶剪碎,放入研钵中,加入少许二氧化硅和碳酸钙,然后加入10毫升无水乙醇,用研杵充分研磨,形成匀浆。
将匀浆用脱脂棉过滤到10毫升容量的小试管中,滤液即为色素的乙醇溶液。
2.制备滤纸条:
将干燥的定性滤纸剪成长约1.5厘米,宽约0.5厘米的小条,用于点样。
3.点样:
将滤纸条点样的一端剪成斜口,用毛细吸管吸取色素溶液,在斜口处轻轻点样,使色素溶液均匀分布在斜面上。
将点好样的滤纸条插入层析液中,注意滤液细线不能触及层析液。
4.层析分离:
将插入层析液的滤纸条放入培养皿中,用培养皿盖盖上,避免灰尘和细菌污染。
将培养皿放入暗处,避免光线对色素的影响。
等待一段时间后,观察滤纸条上色素的分离情况。
5.观察结果:
色素分离后,可以看到滤纸条上出现了几条颜色不同的色带,从上到下依次为:胡萝卜素(橙黄色)、叶黄素(黄色)、叶绿素a(蓝绿色)和叶绿素b(黄绿色)。
光合作用和呼吸作用是植物体内两个重要的生理过程,它们之间既有区别又有联系。
区别:
1. 发生的部位不同:光合作用主要发生在植物的叶绿体中,而呼吸作用发生在植物的所有活细胞中。
2. 产物不同:光合作用的产物是有机物(如葡萄糖)和氧气,而呼吸作用的产物是二氧化碳和水。
3. 能量转换不同:光合作用是将光能转化为化学能并储存起来,而呼吸作用则是将储存的化学能释放出来,用于植物的生命活动。
联系:
1. 相互依存:光合作用和呼吸作用是相互依存的。光合作用为植物提供能量和有机物,而呼吸作用则是将光合作用产生的有机物分解,为植物提供能量。
2. 相互影响:光合作用和呼吸作用的过程会相互影响。例如,光合作用产生的氧气会影响呼吸作用中氧气的浓度,而呼吸作用产生的二氧化碳也会影响光合作用中二氧化碳的浓度。
(1)绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中,所以,可以用无水乙醇提取绿叶中的色素。叶绿素主要吸收红光和蓝紫光,类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。所以可以通过测量色素提取液对红光的吸收百分比,计算出叶绿素的含量。不选用蓝紫光的原因是:叶绿素和类胡萝卜素都吸收蓝紫光。
(2)净光合速率表示方法:光照条件下,单位时间内,O2释放量、CO2吸收量、有机物的积累量。本实验图2纵坐标净光合速率表示方法是光照条件下单位时间内CO2的吸收量。图2中,与空白对照组相比,顶部施用 ALA 对萝卜顶部叶片净光合速率影响最不显著。根据图1分析,与对照组相比,施用 ALA提高了萝卜基部叶片总叶绿素a、b含量,从而可以提高萝卜基部叶片的光合速率。
(3)该实验设计为验证性实验,自变量为有无弱光处理和是否用适量的10mg/L ALA 浇灌,因变量为萝卜幼苗的抗寒性,检测指标为萝卜幼苗叶片中可溶性蛋白的含量(可溶性蛋白的含量越高,则抗寒性越强),实验设计思路为:将长势相同的萝卜幼苗随机均分为三组,A组在弱光条件下培养,并用适量的10mg/L ALA 浇灌萝卜幼苗根系;B组在弱光条件下培养,用等量的蒸馏水浇灌萝卜幼苗根系;C组在无弱光条件下培养,并用适量的10mg/L ALA 浇灌萝卜幼苗根系;其他条件相同适宜,一段时间后,萝卜幼苗叶片中可溶性蛋白的含量。若萝卜幼苗抗寒性的增强不是由弱光条件培养引起的,而是由 ALA 浇灌根系引起的。则预期结果应为:A组与C组萝卜幼苗叶片中可溶性蛋白的含量大致相等,且含量显著高于B组。
8.(2024高三下·河南模拟)甲状腺激素可参与调节人体的多种生命活动,如图是人体内甲状腺激素的分泌调节示意图。回答下列问题:
(1)图中激素 A 是 。激素 B可作用于甲状腺上的受体,该受体的化学本质是 。图示体现了甲状腺激素分泌的 调节机制。
(2)寒冷刺激下,神经细胞兴奋,其膜电位变为 ,进而引起甲状腺激素分泌增加,该过程中涉及的信息分子有 。
(3)手术创伤刺激下,甲状腺激素分泌减少,有利于降低能量消耗以促进术后恢复。上述过程初期,可检测到血液中激素B的含量 (填“上升”或“下降”)。临床上常通过抽血检查来辅助确诊内分泌系统疾病,这主要是利用了激素调节具有 的特点。
(4)研究发现,激素B分泌增加时,会使激素 A的分泌减少。对该现象有两种解释,一:这是激素 B直接对下丘脑进行反馈调节的结果;二:这是激素 B通过促进甲状腺分泌甲状腺激素,进而对下丘脑进行反馈调节的结果。某同学切除了 10只生理状态相同的小鼠的甲状腺,设为实验组,同时取 设为对照组,检测小鼠体内激素 A 的含量,然后给两组小鼠分别注射等量一定浓度的激素 B,并检测小鼠体内激素 A 的含量。若 ,则解释一正确;若 ,则解释二正确。
【答案】(1)促甲状腺激素释放激素;蛋白质;分级
(2)由内负外正变为内正外负;激素、神经递质
(3)下降;通过体液运输
(4)做手术但不切除甲状腺的10只生理状态相同的小鼠;实验组和对照组激素 A的分泌减少量相等;实验组激素A分泌量几乎无变化,对照组激素A分泌量减少
【知识点】动物激素的调节;激素调节的特点;激素分泌的分级调节
【解析】【解答】(1)下丘脑分泌的促甲状腺激素释放激素能促进垂体分泌促甲状腺激素,垂体分泌促甲状腺激素能促进甲状腺分泌甲状腺激素,体现了甲状腺激素分泌的分级调节,激素 A 是促甲状腺激素释放激素,激素 B为促甲状腺激素,受体的本质为蛋白质。
(2)寒冷刺激下,神经细胞兴奋,神经纤维膜电位变化为由内负外正变为内正外负进而引起甲状腺激素分泌增加,该过程中既有神经调节又有体液调节,涉及的信息分子有激素和神经递质。
(3)激素B为促甲状腺激素,垂体分泌促甲状腺激素能促进甲状腺分泌甲状腺激素,手术创伤刺激下,甲状腺激素分泌减少,有利于降低能量消耗以促进术后恢复,上述过程初期,可检测到血液中激素B的含量下降。由于激素调节需要通过体液运输,临床上常通过抽血检查来辅助确诊内分泌系统疾病。
(4) 为验证激素B分泌增加时,会使激素 A的分泌减少的原因,某同学切除了 10只生理状态相同的小鼠的甲状腺,设为实验组,同时取做手术但不切除甲状腺的10只生理状态相同的小鼠,设为对照组,检测小鼠体内激素 A 的含量,然后给两组小鼠分别注射等量一定浓度的激素 B,并检测小鼠体内激素 A 的含量。若实验组和对照组激素 A的分泌减少量相等,则解释一正确;若实验组激素A分泌量几乎无变化,对照组激素A分泌量减少,则解释二正确。
【分析】激素的调节过程是一个复杂的生物化学过程,涉及到多个步骤和机制。以下是激素调节过程的一般步骤:
1.激素合成:激素通常由内分泌腺合成,例如垂体腺、甲状腺、肾上腺等。在合成过程中,激素的前体物质会被转化为活性的激素分子。
2.激素释放:合成后的激素会被储存于分泌细胞的囊泡中,当需要时,囊泡会与细胞膜融合,将激素释放到血液中。
3.激素运输:激素通过血液运输到目标细胞,在运输过程中,激素会与血液中的蛋白质结合,形成激素-蛋白质复合物,以便于运输和调节激素的稳定性。
4.激素识别:当激素到达目标细胞时,它会与细胞膜上的特异性受体结合,形成激素-受体复合物。这种结合是高度特异性的,只有特定的激素才能与特定的受体结合。
5.信号转导:激素-受体复合物会引发一系列的信号转导过程,包括激活酶、调节基因表达等,从而影响目标细胞的功能和代谢。
6.激素失活:激素在发挥作用后,会被降解或失活,以便于维持激素水平的稳定。
(1)下丘脑分泌的促甲状腺激素释放激素能促进垂体分泌促甲状腺激素,垂体分泌促甲状腺激素能促进甲状腺分泌甲状腺激素,体现了甲状腺激素分泌的分级调节,激素 A 是促甲状腺激素释放激素,激素 B为促甲状腺激素,受体的本质为蛋白质。
(2)寒冷刺激下,神经细胞兴奋,神经纤维膜电位变化为由内负外正变为内正外负进而引起甲状腺激素分泌增加,该过程中既有神经调节又有体液调节,涉及的信息分子有激素和神经递质。
(3)激素B为促甲状腺激素,垂体分泌促甲状腺激素能促进甲状腺分泌甲状腺激素,手术创伤刺激下,甲状腺激素分泌减少,有利于降低能量消耗以促进术后恢复,上述过程初期,可检测到血液中激素B的含量下降。由于激素调节需要通过体液运输,临床上常通过抽血检查来辅助确诊内分泌系统疾病。
(4)为验证激素B分泌增加时,会使激素 A的分泌减少的原因,某同学切除了 10只生理状态相同的小鼠的甲状腺,设为实验组,同时取做手术但不切除甲状腺的10只生理状态相同的小鼠,设为对照组,检测小鼠体内激素 A 的含量,然后给两组小鼠分别注射等量一定浓度的激素 B,并检测小鼠体内激素 A 的含量。若实验组和对照组激素 A的分泌减少量相等,则解释一正确;若实验组激素A分泌量几乎无变化,对照组激素A分泌量减少,则解释二正确。
9.(2024高三下·河南模拟)位于河南省西部的伏牛山是本省平均海拔最高、分布面积最大的山脉,其森林面积大、覆盖率高,植物种类丰富。研究人员对伏牛山区的植物群落进行了调查,并绘制出乔木层、灌木层和草本层物种多样性指数随海拔的变化情况,如图所示。回答下列问题:
注:物种多样性指数越大,物种数越多。
(1)群落多样性最基础、最重要的研究内容是研究群落的 ,其也是区别不同群落的重要特征。本次调查中,研究人员在每个样点处均_设置了3个重复样地,设置重复样地的目的是 ;按乔木、灌木、草本分层进行调查并记录,上述分层现象出现的意义是 。
(2)据图可知, 层的物种多样性指数较为稳定。在 1000m 处,乔木层和草本层的物种多样性指数较低,这可能是由于该处 ,导致群落受干扰较严重。
(3)全球气候变暖正在驱使低海拔地区的动植物向高海拔地区迁移,发生群落的 演替;同时,全球气候变暖还引起了土壤中有机碳的分解加剧,这主要是因为 。“碳中和”是我国应对全球变暖的国家战略,实现“碳中和”需要全球所有国家的共同努力,这是因为 。
【答案】(1)物种组成;减少实验误差;显著提高群落利用阳光等环境资源的能力
(2)灌木;人类活动较为频繁
(3)次生;环境温度升高,分解者的分解作用增强;碳循环具有全球性
【知识点】群落的结构;群落的演替;生态系统的物质循环
【解析】【解答】(1)群落多样性最基础、最重要的研究内容是研究群落的物种组成,也是决定群落性质最重要的因素;本次调查中,研究人员在每个样点处均设置了3个重复样地,设置重复样地的目的是为了减小实验误差,使实验结果更准确;乔木、灌木、草本分层体现了垂直结构植物分层现象的意义显著提高了群落利用阳光等环境资源的能力。
(2)据图分析,灌木层的物种多样性指数较为稳定,在1000m 处,乔木层和草本层的物种多样性指数较低,这可能是由于该处人类活动较为频繁导致群落受干扰较严重。
(3) 气候变暖正在驱使低海拔地区的动植物向高海拔地区迁移,发生群落的次生演替,因为之前有生物存在,全球气候变暖还引起了土壤中有机碳的分解加剧,这主要是因为,温度会影响酶的活性,环境温度升高,分解者的分解作用增强。大气中的CO2能随大气环流在全球范围内流动,因此需要全球所有国家共同努力,体现了碳循环的全球性。
【分析】群落的结构和演替是生态学中的重要概念,它们描述了生物群落中物种之间的关系和群落随时间的变化过程。
群落的结构:群落的结构包括垂直结构和水平结构。
1. 垂直结构:指群落在垂直方向上的分层现象,通常由光照、温度、湿度等因素决定。例如,森林中的树木、灌木和草本植物分别占据不同的高度,形成垂直分层。
2. 水平结构:指群落在水平方向上的分布和排列。它通常由土壤条件、地形、生物之间的相互作用等因素决定。例如,不同植物在土壤中的分布和排列,以及不同动物在栖息地的分布和活动范围。
群落的演替:群落的演替是指随着时间的推移,一个群落被另一个群落代替的过程。演替通常分为原生演替和次生演替两种类型。
1. 原生演替:指在一个从未有过生物群落的地方,逐渐建立起生物群落的过程。例如,在火山喷发后的岩石上,逐渐建立起植物群落的过程。
2. 次生演替:指在一个已经存在过生物群落的地方,由于某些原因(如火灾、洪水等)导致原有群落被破坏,然后逐渐建立起新的生物群落的过程。例如,在森林火灾后,逐渐建立起新的森林群落的过程。
(1)群落多样性最基础、最重要的研究内容是研究群落的物种组成,也是决定群落性质最重要的因素;本次调查中,研究人员在每个样点处均设置了3个重复样地,设置重复样地的目的是为了减小实验误差,使实验结果更准确;乔木、灌木、草本分层体现了垂直结构植物分层现象的意义显著提高了群落利用阳光等环境资源的能力。
(2)据图分析,灌木层的物种多样性指数较为稳定,在1000m 处,乔木层和草本层的物种多样性指数较低,这可能是由于该处人类活动较为频繁导致群落受干扰较严重。
(3)气候变暖正在驱使低海拔地区的动植物向高海拔地区迁移,发生群落的次生演替,因为之前有生物存在,全球气候变暖还引起了土壤中有机碳的分解加剧,这主要是因为,温度会影响酶的活性,环境温度升高,分解者的分解作用增强。大气中的CO2能随大气环流在全球范围内流动,因此需要全球所有国家共同努力,体现了碳循环的全球性。
10.(2024高三下·河南模拟)野生型果蝇表现为红眼灰身长翅。红眼基因D突变后可出现白眼表型,灰身基因 A突变后可出现黑身表型,长翅基因 B突变后可出现残翅表型。已知基因D/d位于X染色体上,基因A/a和B/b均位于常染色体上。用多只灰身长翅果蝇(P1)与黑身残翅果蝇(P2)进行杂交实验,结果如图1所示。X-Y视为纯合子,回答下列问题:
(1)杂交实验一和二互为 交实验。果蝇群体中,灰身长翅果蝇的基因型共有 种(不考虑性别)。推测杂交实验二中,子代出现 4 种表型的具体原因是 。若上述推测成立,则亲本灰身长翅雌雄果蝇杂交,子代的表型及比例为 。
(2)对杂交实验一中亲本及子代的相关基因进行 PCR扩增,扩增产物的电泳结果如图2所示。推测果蝇中基因A突变为a,B突变为b的具体原因分别是 、 。
(3)研究人员用大剂量射线照射一管野生型果蝇,发现该管果蝇中出现了一个隐性纯合致死基因n。红眼雌果蝇(XnDXNd)与白眼雄果蝇(XNdY)杂交,F1中雄果蝇占 ;F1雌雄果蝇随机交配,F2中 Xd的基因频率为 。
【答案】(1)正反;1;两对等位基因位于一对同源染色体上,减数分裂形成配子时发生了同源染色体的非姐妹染色单体间的交叉互换;灰身长翅:灰身残翅:黑身长翅:黑身残翅=66:9:9:16
(2)碱基对的缺失;碱基对的增添
(3)1/3;10/11
【知识点】基因的自由组合规律的实质及应用;伴性遗传;基因突变的特点及意义;基因连锁和互换定律
【解析】【解答】(1)依据题干信息,杂交实验一和实验二互为正反交实验。在杂交实验一中,依据题干中的显隐性关系可知,在不考虑性别的情况下,灰身长翅的基因型为AaBb,两对等位基因位于一对同源染色体上,且AB子一条染色体上,ab在另一条染色体上;在杂交实验二中,根据F1中的表型比例可以推知:AB:ab:Ab:aB=4:4:1:1,说明其亲本中母本的基因也为AaBb,所以灰身长翅果蝇的基因型只有一种。之所以出现上述的配子比例,可能是由于减数分裂形成配子时发生了同源染色体的非姐妹染色单体间的交叉互换。若上述推测成立,则亲本灰身长翅雌雄果蝇杂交,则可根据配子比例,构建棋盘,可得灰身长翅:灰身残翅:黑身长翅:黑身残翅=66:9:9:16。
(2)根据A、a,B、b的碱基对的数目可得,基因A突变为a的原因是碱基对的缺失,基因B突变为b的原因是碱基对增添。
(3)依据题干信息,红眼雌果蝇(XnDXNd)与白眼雄果蝇(XNdY)F1:XNdXnD、XNdXNd、XnDY(致死)、XNdY,所以雄果蝇占1/3,F1雌雄果蝇随机交配用配子法:雌配子有:3/4XNd、1/4XnD;雄配子有:1/2XNd、1/2Y,然后构建棋盘,
3/4XNd 1/4XnD
1/2XNd 3/8XNdXNd 1/8XNdXnD
1/2Y 3/8XNdY 致死
故F2中 Xd的基因频率为10/11。
【分析】基因突变是指基因在结构上发生了碱基对组成以及排列顺序的变化,可以理解为在一定的条件下,基因从原来存在形式突然之间变成了一个新的存在形式,即在一个位点上突然出现了一个新的基因,替代了原来的基因,这个新的基因就被称为突变基因,这种现象就被称为基因突变。
基因突变可以发生在任何的生物和时期,但通常容易发生在DNA复制的时期,也就是细胞分裂的间期。基因突变是生物进化过程当中的一个重要的组成部分,有的基因突变是往好的方向突变,而有的基因突变可能是往坏的方向突变。因此,基因突变在人体生长发育过程中也是一个重要的组成部分。
基因突变的原因有多种,包括物理因素(如辐射)、化学因素(如化学物质)、生物因素(如病毒和细菌)以及DNA在自我复制过程中发生的错误等。基因突变可以是自发的,也可以是诱发的,诱发突变可以通过特定的诱变剂来实现。
基因突变可能导致多种后果,包括遗传疾病、异常表型、癌症等。例如,一些单基因遗传病(如囊性纤维化、血友病等)和复杂遗传病(如糖尿病、心血管疾病等)都与基因突变有关。此外,基因突变还可能影响个体的药物反应性,因为某些基因突变可以导致药物代谢酶的活性改变,从而影响药物的代谢速度和血药浓度。
(1)依据题干信息,杂交实验一和实验二互为正反交实验。在杂交实验一中,依据题干中的显隐性关系可知,在不考虑性别的情况下,灰身长翅的基因型为AaBb,两对等位基因位于一对同源染色体上,且AB子一条染色体上,ab在另一条染色体上;在杂交实验二中,根据F1中的表型比例可以推知:AB:ab:Ab:aB=4:4:1:1,说明其亲本中母本的基因也为AaBb,所以灰身长翅果蝇的基因型只有一种。之所以出现上述的配子比例,可能是由于减数分裂形成配子时发生了同源染色体的非姐妹染色单体间的交叉互换。若上述推测成立,则亲本灰身长翅雌雄果蝇杂交,则可根据配子比例,构建棋盘,可得灰身长翅:灰身残翅:黑身长翅:黑身残翅=66:9:9:16。
(2)根据A、a,B、b的碱基对的数目可得,基因A突变为a的原因是碱基对的缺失,基因B突变为b的原因是碱基对增添。
(3)依据题干信息,红眼雌果蝇(XnDXNd)与白眼雄果蝇(XNdY)F1:XNdXnD、XNdXNd、XnDY(致死)、XNdY,所以雄果蝇占1/3,F1雌雄果蝇随机交配用配子法:雌配子有:3/4XNd、1/4XnD;雄配子有:1/2XNd、1/2Y,然后构建棋盘,
3/4XNd 1/4XnD
1/2XNd 3/8XNdXNd 1/8XNdXnD
1/2Y 3/8XNdY 致死
故F2中 Xd的基因频率为10/11。
11.(2024高三下·河南模拟)人乳铁蛋白被认为是一种极具开发潜力的食品添加剂,某食品公司欲按照如图所示流程实现人乳铁蛋白的批量生产。图中Tetr为四环素抗性基因,Ampr为氨苄青霉素抗性基因,三种限制酶BamHⅠ、HindⅢ、SmaⅠ的酶切位点已在图中标注。回答下列问题:
(1)启动子是 识别和结合的部位。除启动子外,图中未标出的、载体上一般还具有的元件有 。PCR技术可特异性地对人乳铁蛋白基因进行快速扩增,PCR扩增时需要 种引物,一般还需要往PCR反应缓冲液中加入Mg2+,其原因是 。
(2)限制酶主要是从 生物中分离纯化出来的。图中构建重组载体时,应选用的限制酶是 。
(3)图中①过程可通过 的方法将重组载体导入供体牛受精卵中。进行②过程前需要对代孕牛进行的操作是 。
(4)雌性转基因牛进入 期后,即可在其乳汁中提取出人乳铁蛋白。该雌性转基因牛与普通雄性个体交配后,所产生的雌性后代不一定能分泌含人乳铁蛋白的乳汁,原因是 。
【答案】(1)RNA聚合酶;终止子;2;(耐高温的)DNA聚合酶需要Mg2+激活
(2)原核;BamHI和HindⅢ
(3)显微注射;同期发情处理
(4)泌乳;该雌性转基因牛为杂合子,产生的卵细胞中可能不含人乳铁蛋白基因
【知识点】PCR技术的基本操作和应用;胚胎移植;基因工程的操作程序(详细)
【解析】【解答】(1)启动子是RNA聚合酶识别和结合的部位。图中标出了启动子、酶切位点、复制原点和标记基因,载体上一般还具有终止子。PCR扩增目的基因时需要2种引物,一般需要往PCR反应缓冲液中加入Mg2+,Mg2+可激活(耐高温的)DNA聚合酶。
(2)限制酶主要是从原核生物中分离纯化出来的。据图可知,构建重组载体时,应选用的限制酶是BamHI和HindⅢ,其原因是质粒上没有SmaI酶切位点,目的基因上有,但是会破坏目的基因。
(3)过程①表示将构建的基因表达载体导入受体细胞,该过程的受体细胞是动物的受精卵,通常采用显微注射法进行。进行胚胎移植前需要对代孕牛进行同期发情处理。
(4) 雌性转基因牛进入泌乳期,即可在其乳汁中提取出人乳铁蛋白。由于该雌性转基因牛通过减数分裂产生的卵细胞中可能含有人乳铁蛋白基因,也可能不含,故该雌性转基因牛与普通雄性个体交配后,所产生的雌性后代不一定能分泌含人乳铁蛋白的乳汁。
【分析】基因工程的操作程序主要包括以下四个步骤:
1.目的基因的获取:
这一步是基因工程的前提,目的是从生物体中分离出需要操作或研究的特定基因。获取方法有多种,包括从基因文库中获取、利用PCR(聚合酶链式反应)技术扩增目的基因,以及通过化学方法直接人工合成。
基因文库是将含有某种生物不同基因的许多DNA片段导入受体菌的群体中储存,每个受体菌分别含有这种生物的不同基因。
PCR技术是一项在生物体外复制特定DNA片段的技术,通过多次循环扩增目的基因。
2.基因表达载体的构建:
这一步是基因工程的核心,目的是将目的基因与适当的载体(如质粒、病毒等)结合,形成能够在受体细胞中稳定存在并表达的重组DNA分子。构建过程包括用限制性核酸内切酶切割载体和目的基因,产生相同的黏性末端,然后将目的基因插入载体中,并加入启动子、终止子和标记基因等元件。
3.将目的基因导入受体细胞:
这一步是将构建好的重组DNA分子导入到适当的受体细胞中,使目的基因在受体细胞中稳定存在并表达。导入方法因受体细胞类型而异,如微生物常用感受态细胞法,植物细胞可用农杆菌转化法、基因枪法等,动物细胞则常用显微注射法。
4.目的基因的检测与鉴定:
这一步是验证目的基因是否已成功导入受体细胞并稳定表达。检测方法包括在分子水平上检测受体细胞染色体DNA是否插入目的基因(DNA分子杂交法),检测目的基因是否转录出mRNA(分子杂交法),以及检测目的基因是否翻译成蛋白质(抗原-抗体杂交法)。
此外,还可以在个体水平上进行鉴定,如通过抗虫、抗病、活性等试验来评估目的基因的表达效果。
(1)启动子是RNA聚合酶识别和结合的部位。图中标出了启动子、酶切位点、复制原点和标记基因,载体上一般还具有终止子。PCR扩增目的基因时需要2种引物,一般需要往PCR反应缓冲液中加入Mg2+,Mg2+可激活(耐高温的)DNA聚合酶。
(2)限制酶主要是从原核生物中分离纯化出来的。据图可知,构建重组载体时,应选用的限制酶是BamHI和HindⅢ,其原因是质粒上没有SmaI酶切位点,目的基因上有,但是会破坏目的基因。
(3)过程①表示将构建的基因表达载体导入受体细胞,该过程的受体细胞是动物的受精卵,通常采用显微注射法进行。进行胚胎移植前需要对代孕牛进行同期发情处理。
(4)雌性转基因牛进入泌乳期,即可在其乳汁中提取出人乳铁蛋白。由于该雌性转基因牛通过减数分裂产生的卵细胞中可能含有人乳铁蛋白基因,也可能不含,故该雌性转基因牛与普通雄性个体交配后,所产生的雌性后代不一定能分泌含人乳铁蛋白的乳汁。
1 / 1河南省八市重点高中2023-2024学年高三下学期4月第一次模拟考试理综试卷
一、选择题
1.(2024高三下·河南模拟)近期,多地出现了混合感染新冠病毒、肺炎支原体的病例。新冠病毒外包膜上的 S蛋白可以与宿主细胞表面的 ACE2蛋白结合,进而使其包膜与宿主细胞膜发生融合,病毒侵入宿主细胞。下列叙述正确的是( )
A.新冠病毒的包膜可能起源于宿主细胞膜,主要成分是胆固醇和蛋白质
B.新冠病毒不能轻易进入宿主细胞,这与膜上的 ACE2等通道蛋白有关
C.可利用含14NH4Cl 的大肠杆菌培养液培养新冠病毒,使其具有放射性
D.新冠病毒侵入宿主细胞的过程体现了细胞膜具有一定流动性的特点
2.(2024高三下·河南模拟)当细胞内Ca2+浓度升高时,细胞内的Ca2+可与一种称为钙调素(CaM)的钙结合蛋白结合,生成Ca2+/CaM复合物。CaM本身无活性,其与Ca2+结合后,因构象发生改变而被活化,活化的 CaM可激活蛋白磷酸酶,使底物蛋白发生磷酸化。当Ca2+浓度降低时,Ca2+/CaM复合物解离。细胞膜和内质网膜上的Ca2+泵可分别将细胞质中的Ca2+逆浓度梯度运至细胞外或内质网腔中。下列叙述错误的是( )
A.细胞内的Ca2+可能作为一种信号分子参与某些生命活动的调节
B.Ca2+泵将细胞质中的Ca2+运至细胞外或内质网腔属于主动运输
C.ATP 可为Ca2+/CaM复合物催化底物蛋白磷酸化的过程直接供能
D.Ca2+/CaM复合物可能通过促进Ca2+泵的磷酸化以维持胞内Ca2+水平
3.(2024高三下·河南模拟)机体初次感染某种病毒时,相关指标的变化如图所示。下列叙述正确的是( )
A.病毒感染可能引起局部炎症反应,此时毛细血管壁的通透性减小导致局部肿胀
B.机体发生特异性免疫反应时,干扰素等细胞因子可促进B淋巴细胞的增殖分化
C.据图可知抗体的产生晚于细胞毒性T细胞,原因是前者的产生需要后者的协助
D.在某人患病第3天时,宜通过检测体内抗体水平来确定其是否感染了该种病毒
4.(2024高三下·河南模拟)广东省澄海区政府高度重视湿地保护,力求筑牢以红树林为主体的滨海湿地绿色屏障,构建候鸟栖息繁衍的理想乐园。澄海区海岸线生态修复项目已被列为“绿美广东”生态建设示范点。下列相关叙述错误的是( )
A.澄海区海岸线的生态修复过程中,需充分考虑不同物种的生态位
B.澄海区海岸线的生态修复过程应遵循自生、整体等生态学基本原理
C.以红树林为主体的滨海湿地中,生物多样性的直接价值大于间接价值
D.坚持保护与发展协同并进、绿色低碳发展是生态文明建设的重要措施
5.(2024高三下·河南模拟)黑缘型和均色型异色瓢虫鞘翅的底色均为黄色,但黑缘型只在鞘翅前缘有黑色斑,受SAU基因控制;均色型只在鞘翅后缘有黑色斑,受SE基因控制。纯种黑缘型与纯种均色型异色瓢虫杂交,F1的鞘翅前缘和后缘均有黑色斑,F1出现新表型是镶嵌显性的结果。F1随机交配得到F2。下列相关判断不合理的是( )
A.镶嵌显性现象中,双亲的性状可在同一子代个体中同时表现出来
B.F1的基因型为 SAUSE,该基因型的出现不是基因自由组合的结果
C.F2中共有三种表型,其中黑缘型和均色型个体所占的比例相同
D.让F2随机交配,F3中鞘翅前缘和后缘均有黑色斑的个体占 1/3
6.(2024高三下·河南模拟)苗家玉米白酒又称“苞谷烧”,其传统酿制方法如下:①原料处理:玉米洗净后置于锅中水煮;②初蒸冷却:煮熟的玉米冷却后用水清洗,置于木甑中蒸透,倒入簸箕中待其冷却;③拌曲发酵:冷却后的玉米拌以酒曲,置于晒簟(竹编的晒席)内堆成堆,盖上簟盖,进行发酵;④复蒸取酒:约一周后发酵的玉米散发出香气,此时将玉米再次置于木甑中蒸,可制得高度“苞谷烧”。下列叙述错误的是( )
A.酿制“苞谷烧”时,酒曲中的微生物可将糖彻底氧化分解成酒精
B.将玉米适当粉碎,不但可便于蒸煮,还可使淀粉被更充分地利用
C.待玉米冷却后再拌以酒曲,是为了防止高温杀死酒曲中的微生物
D.复蒸使蒸汽中的酒精含量增加,有利于提高“苞谷烧”的酒精度
二、非选择题
7.(2024高三下·河南模拟)5-氨基乙酰丙酸(ALA)是包括叶绿素在内的多种卟啉化合物进行生物合成的关键前体物质。研究人员欲探究外施 ALA 对萝卜叶片光合作用的影响,将长势相同的萝卜幼苗均分为三组,分别用不同浓度的 ALA 处理,一段时间后测定光合作用指标,部分结果如图1、2所示。回答下列问题:
(1)萝卜幼苗施用 ALA一段时间后,可用 提取基部叶片中的光合色素。通过测量色素提取液对 (填“红光”或“蓝紫光”)的吸收百分比,计算出叶绿素的含量,不选用上述另一种颜色光的理由是 。
(2)本实验中,萝卜叶片净光合速率的检测指标是 ,施用 ALA 对萝卜 (填“基部”“中部”或“顶部”)叶片的净光合速率影响最不显著。施用 ALA会提高萝卜基部叶片的光合速率,根据图1分析,判断依据是 。
(3)研究表明,在弱光条件下,用10mg/L ALA 浇灌萝卜幼苗根系,萝卜幼苗的抗寒性增强。有人认为,萝卜幼苗抗寒性的增强不是由弱光条件培养引起的,而是由 ALA 浇灌根系引起的。某兴趣小组欲验证上述结论,请以萝卜幼苗叶片中可溶性蛋白的含量为检测指标(可溶性蛋白的含量越高,则抗寒性越强),设计实验加以验证,简要写出实验思路及预期结果: 。
8.(2024高三下·河南模拟)甲状腺激素可参与调节人体的多种生命活动,如图是人体内甲状腺激素的分泌调节示意图。回答下列问题:
(1)图中激素 A 是 。激素 B可作用于甲状腺上的受体,该受体的化学本质是 。图示体现了甲状腺激素分泌的 调节机制。
(2)寒冷刺激下,神经细胞兴奋,其膜电位变为 ,进而引起甲状腺激素分泌增加,该过程中涉及的信息分子有 。
(3)手术创伤刺激下,甲状腺激素分泌减少,有利于降低能量消耗以促进术后恢复。上述过程初期,可检测到血液中激素B的含量 (填“上升”或“下降”)。临床上常通过抽血检查来辅助确诊内分泌系统疾病,这主要是利用了激素调节具有 的特点。
(4)研究发现,激素B分泌增加时,会使激素 A的分泌减少。对该现象有两种解释,一:这是激素 B直接对下丘脑进行反馈调节的结果;二:这是激素 B通过促进甲状腺分泌甲状腺激素,进而对下丘脑进行反馈调节的结果。某同学切除了 10只生理状态相同的小鼠的甲状腺,设为实验组,同时取 设为对照组,检测小鼠体内激素 A 的含量,然后给两组小鼠分别注射等量一定浓度的激素 B,并检测小鼠体内激素 A 的含量。若 ,则解释一正确;若 ,则解释二正确。
9.(2024高三下·河南模拟)位于河南省西部的伏牛山是本省平均海拔最高、分布面积最大的山脉,其森林面积大、覆盖率高,植物种类丰富。研究人员对伏牛山区的植物群落进行了调查,并绘制出乔木层、灌木层和草本层物种多样性指数随海拔的变化情况,如图所示。回答下列问题:
注:物种多样性指数越大,物种数越多。
(1)群落多样性最基础、最重要的研究内容是研究群落的 ,其也是区别不同群落的重要特征。本次调查中,研究人员在每个样点处均_设置了3个重复样地,设置重复样地的目的是 ;按乔木、灌木、草本分层进行调查并记录,上述分层现象出现的意义是 。
(2)据图可知, 层的物种多样性指数较为稳定。在 1000m 处,乔木层和草本层的物种多样性指数较低,这可能是由于该处 ,导致群落受干扰较严重。
(3)全球气候变暖正在驱使低海拔地区的动植物向高海拔地区迁移,发生群落的 演替;同时,全球气候变暖还引起了土壤中有机碳的分解加剧,这主要是因为 。“碳中和”是我国应对全球变暖的国家战略,实现“碳中和”需要全球所有国家的共同努力,这是因为 。
10.(2024高三下·河南模拟)野生型果蝇表现为红眼灰身长翅。红眼基因D突变后可出现白眼表型,灰身基因 A突变后可出现黑身表型,长翅基因 B突变后可出现残翅表型。已知基因D/d位于X染色体上,基因A/a和B/b均位于常染色体上。用多只灰身长翅果蝇(P1)与黑身残翅果蝇(P2)进行杂交实验,结果如图1所示。X-Y视为纯合子,回答下列问题:
(1)杂交实验一和二互为 交实验。果蝇群体中,灰身长翅果蝇的基因型共有 种(不考虑性别)。推测杂交实验二中,子代出现 4 种表型的具体原因是 。若上述推测成立,则亲本灰身长翅雌雄果蝇杂交,子代的表型及比例为 。
(2)对杂交实验一中亲本及子代的相关基因进行 PCR扩增,扩增产物的电泳结果如图2所示。推测果蝇中基因A突变为a,B突变为b的具体原因分别是 、 。
(3)研究人员用大剂量射线照射一管野生型果蝇,发现该管果蝇中出现了一个隐性纯合致死基因n。红眼雌果蝇(XnDXNd)与白眼雄果蝇(XNdY)杂交,F1中雄果蝇占 ;F1雌雄果蝇随机交配,F2中 Xd的基因频率为 。
11.(2024高三下·河南模拟)人乳铁蛋白被认为是一种极具开发潜力的食品添加剂,某食品公司欲按照如图所示流程实现人乳铁蛋白的批量生产。图中Tetr为四环素抗性基因,Ampr为氨苄青霉素抗性基因,三种限制酶BamHⅠ、HindⅢ、SmaⅠ的酶切位点已在图中标注。回答下列问题:
(1)启动子是 识别和结合的部位。除启动子外,图中未标出的、载体上一般还具有的元件有 。PCR技术可特异性地对人乳铁蛋白基因进行快速扩增,PCR扩增时需要 种引物,一般还需要往PCR反应缓冲液中加入Mg2+,其原因是 。
(2)限制酶主要是从 生物中分离纯化出来的。图中构建重组载体时,应选用的限制酶是 。
(3)图中①过程可通过 的方法将重组载体导入供体牛受精卵中。进行②过程前需要对代孕牛进行的操作是 。
(4)雌性转基因牛进入 期后,即可在其乳汁中提取出人乳铁蛋白。该雌性转基因牛与普通雄性个体交配后,所产生的雌性后代不一定能分泌含人乳铁蛋白的乳汁,原因是 。
答案解析部分
1.【答案】D
【知识点】细胞膜的成分;细胞膜的功能;人类对遗传物质的探究历程
【解析】【解答】A、新冠病毒的主要成分是磷脂和蛋白质,它的包膜起源于宿主细胞膜,A错误;
B、细胞膜上的ACE2不是通道蛋白,是受体蛋白,而B错误;
C、不可利用含14NH4Cl 的大肠杆菌培养液培养新冠病毒,使其具有放射性,因为14N不具有放射性,C错误;
D、新冠病毒包膜与宿主细胞膜发生融合,之后进入宿主细胞,该过程体现了细胞膜具有一定流动性的特点,D正确。
故答案为:D。
【分析】细胞膜的构成主要由多种生物分子组成,其主要成分包括磷脂类物质、蛋白质、糖脂以及少量的胆固醇和糖类。以下是对这些成分的详细解释:
1.磷脂类物质:磷脂类物质是细胞膜最主要的组成成分之一,由疏水性的脂肪酸和疏水性的磷酸组成。磷脂分子在水中自组装形成双层膜结构,这种双层膜结构是细胞膜最基本的结构单位。磷脂双分子层构成了细胞膜的基本支架,为细胞膜提供了稳定性和流动性。
2.蛋白质:蛋白质是细胞膜的另一个主要成分,负责多种细胞功能,包括传递信号、运输物质、识别分子、保护细胞等。这些蛋白质以不同的方式镶嵌在磷脂双分子层中,形成生物膜的流动镶嵌模型。蛋白质在细胞膜中的分布和种类对于细胞的功能具有重要影响。
3.糖脂:糖脂是糖和脂质结合的复合物,存在于细胞膜的外侧。糖脂对于细胞识别和黏附非常重要,是细胞在组织形成和细胞间通讯中不可或缺的一部分。
4.胆固醇:胆固醇是一种脂类物质,是细胞膜的另一个主要成分之一。胆固醇分子插入磷脂双层中,可以调节细胞膜的流动性和稳定性。尽管胆固醇在细胞膜中的含量相对较少(通常不超过30%的脂质成分),但它对细胞膜的功能具有重要影响。
5.糖类:细胞膜中还含有少量的糖类物质,这些糖类物质与脂质或蛋白质结合形成糖脂或糖蛋白。糖类和糖蛋白在细胞膜上作为分子标记,发挥受体或抗原功能,参与细胞识别和信号传递等过程。
病毒是一类非细胞型微生物,具有结构简单、体积微小、寄生于宿主细胞内等特点。以下是关于病毒的详细解释:
病毒的基本特性
1.非细胞生物:病毒是由遗传物质(DNA或RNA)和蛋白质外壳组成,没有细胞结构,不能独立进行生命活动。
2.寄生性:病毒必须寄生在宿主细胞内才能进行复制和繁殖。
3.微小性:病毒的大小一般在20到300纳米之间,需要电子显微镜才能观察到其形态和结构。
病毒的结构:
病毒的基本结构包括蛋白质外壳和内部的遗传物质(DNA或RNA)。这种结构使得病毒能够寄生在宿主细胞内,并利用宿主细胞的代谢系统进行复制和繁殖。
病毒的分类:
根据病毒的遗传物质和外壳结构的不同,病毒可以被分为多种分类。例如,疱疹病毒科包括单纯疱疹病毒、水痘带状疱疹病毒等;人乳头瘤病毒科则包括引起尖锐湿疣的HPV病毒等。
病毒的传播途径:
病毒的传播途径多种多样,主要包括呼吸道传播、粪口途径的消化道传播、直接接触传播、血液传播、破损的皮肤黏膜传播、母婴传播以及虫媒传播等。不同病毒的传播途径可能有所不同,因此预防病毒感染需要采取不同的措施。
病毒的防治:
为了预防病毒感染,人们可以采取一系列措施,如佩戴口罩、勤洗手、保持社交距离、定期通风、接种疫苗等。这些措施可以有效降低病毒感染的风险,保护人们的健康。
2.【答案】C
【知识点】主动运输
【解析】【解答】A、据题,细胞内的Ca2+可能作为一种信号分子参与某些生命活动的调节,因为细胞内Ca2+浓度升高,此时细胞内的Ca2+可与钙调素(CaM)结合,会生成Ca2+/CaM复合物,激活蛋白磷酸酶,从而使底物蛋白发生磷酸化,A正确;
B、Ca2+泵可将细胞质中的Ca2+运至细胞外或内质网腔中,该运输过程是逆浓度梯度进行,这是主动运输,B正确;
C、据题,ATP是生命活动的直接能源物质,所以ATP可为蛋白磷酸酶催化底物蛋白磷酸化的过程提供能量,活化的CaM可激活蛋白磷酸酶,使底物蛋白发生磷酸化,所以并不是为Ca2+/CaM复合物催化底物蛋白磷酸化的过程直接供能,C错误;
D、据题,当Ca2+浓度降低时,细胞膜和内质网膜上的Ca2+泵可分别将细胞质中的Ca2+逆浓度梯度运至细胞外或内质网腔中,因此Ca2+/CaM复合物可能通过促进Ca2+泵的磷酸化以维持胞内Ca2+水平,D正确。
故答案为:C。
【分析】生物体内的物质运输方式
在生物体内,物质运输的方式主要分为两大类:被动运输和主动运输。此外,还有膜泡运输这一特殊方式。
1.被动运输:
自由扩散:物质通过简单的扩散作用进出细胞,由高浓度区域向低浓度区域移动,不需要载体蛋白的协助,也不消耗细胞内的能量。例如,水、氧气、二氧化碳等的运输。
协助扩散:物质在进出细胞时,需要借助载体蛋白的帮助,但同样不需要消耗细胞内的能量。例如,葡萄糖进入红细胞的过程。
2.主动运输:
物质从低浓度区域通过细胞膜向高浓度区域转运,这种运输方式需要载体蛋白的协助,并消耗细胞内化学反应所释放的能量。例如,各种离子、氨基酸、葡萄糖等物质的跨膜运输。
3.膜泡运输:
生物大分子和颗粒物质通过细胞膜以及在细胞内的转运过程,是由膜包围形成小泡来进行的,因此称为膜泡运输。膜泡的形成、位移、融合和重组是真核细胞的基本特征。
3.【答案】B
【知识点】内环境的组成;内环境的理化特性;细胞免疫;体液免疫
【解析】【解答】A、局部炎症反应时损伤细胞会释放组胺等物质,引发毛细血管的通透性增大,蛋白质和液体逸出,形成局部肿胀,A错误;
B、干扰素等细胞因子可促进B淋巴细胞的增殖分化,B正确;
C、据图可知抗体的产生晚于细胞毒性T细胞,但是抗体的产生不需要细胞毒性T细胞参与,C错误;
D、要确定患者第三天是否受到病毒的感染,宜检测抗原的水平,因为第3天时病毒数量较多,但还没有产生特异性抗体,D错误。
故答案为:B。
【分析】B细胞活化:
B细胞的活化需要两个信号:抗原信号和活化的T细胞信号(并非直接呈递抗原,而是通过T细胞上的其他分子信号提供)。
增殖与分化:
活化后的B细胞开始增殖,形成大量的B细胞克隆。这些B细胞进一步分化为浆细胞(效应细胞)和记忆B细胞。浆细胞是B细胞的终末成熟形式,主要负责合成和分泌抗体。记忆B细胞则能够在再次遇到相同抗原时迅速活化,产生增强的免疫反应。
抗体产生:浆细胞产生与抗原结合的抗体,这些抗体在体液中循环,帮助清除抗原和病原体。
浆细胞产生抗体的能力特别强,在高峰期一个浆细胞每分钟可分泌数千个抗体分子。
免疫记忆:记忆B细胞能够长期存在于体内,当再次遇到相同抗原时,它们能够迅速活化并分化为浆细胞,产生大量的抗体,从而迅速清除病原体。
局部肿胀的形成可以由多种原因引起,主要包括以下几个方面:
1.外伤:
外伤可能导致软组织损伤、出血和炎症反应,进而引起局部血管扩张和液体积聚,导致肿胀。
对于外伤导致的肿胀,首先需要冷敷以减少肿胀,然后进行适当的固定和休息,必要时可服用非甾体抗炎药如布洛芬等缓解疼痛和肿胀。
2.感染:
感染会引起局部炎症反应,包括白细胞浸润和组织水肿,进而导致肿胀。
抗生素治疗是解决感染所致肿胀的关键,例如青霉素、头孢菌素等药物可以杀灭致病微生物并控制感染进程。
3.过敏反应:
过敏反应由机体对特定物质产生过度免疫应答引起,导致毛细血管扩张、组织液渗出和水肿。
抗组胺药物如西替利嗪可阻断组胺受体,减轻过敏反应的症状,但需遵医嘱使用。
4.血管问题:
静脉曲张是由于下肢表浅静脉瓣膜功能不全导致血液回流障碍,使静脉壁承受过大的压力而发生扩张,导致下肢静脉压升高,促进液体从血管壁渗入周围组织,引起局部肿胀。
深静脉血栓形成通常发生在深部深层静脉中,由于血液凝固因子异常或血流缓慢而导致血液凝结成块,进而引起局部肿胀。
5.炎症:
炎症是机体对损伤或刺激的一种防御性反应,会导致局部组织充血、水肿和细胞浸润,进而引发肿胀。
针对炎症引起的肿胀,常需使用非甾体类抗炎药进行治疗,如布洛芬、萘普生等,以减轻炎症反应和疼痛。
4.【答案】C
【知识点】当地自然群落中若干种生物的生态位;生态工程依据的生态学原理;生物多样性的价值;生物多样性的保护措施
【解析】【解答】A、一个种群在生态系统中,在时间和空间上所占据的位置及其与相关种群之间的功能关系与作用叫做生态位,根据题意,可知澄海区海岸线的生态修复过程中,需充分考虑不同物种的生态位,A正确;
B、澄海区海岸线的生态修复过程需要遵循自生,整体等生态学基本原理,生态工程是生态学、工程学、系统学、经济学等学科交叉而产生的应用学科,B正确;
C、生态系统起重要调节作用的价值(生态功能)叫做间接价值,在以红树林为主体的漠海湿地中,生物多样性的间接价值大于直接价值,而不是直接价值大于间接价值,C错误;
D、坚持保护与发展协同并进,绿色低碳发展都是生态文明建设的重要措施,D正确。
故答案为:C。
【分析】生物多样性的价值可以从多个维度来理解和阐述,主要包括以下几个方面:
1. 直接价值
直接价值是指对人类的社会生活有直接影响和作用的价值。这些价值可以直接被人类利用和享受,包括:
药用价值:许多植物和动物具有药用价值,被广泛用于医疗和保健领域。
观赏价值:生物多样性的丰富性为人类提供了美丽的自然景观和观赏对象,丰富了人类的精神生活。
食用价值:人类从自然界中获取大量的食物资源,包括植物、动物和微生物等。
生产使用价值:从野外获得且拿到市场上销售的产品的价值,如木材、药材、纤维等。
2. 间接价值
间接价值则更多地体现在对生态系统的支持和维护上,这些价值虽然不直接为人类所利用,但对人类的生存和发展具有深远的影响。包括:
生态服务功能:如涵养水源、净化水质、巩固堤岸、防止土壤侵蚀、降低洪峰、改善地方气候、吸收污染物、调节碳氧平衡等。
维持生态平衡:生物多样性是生态系统的重要组成部分,对于维持生态系统的稳定性和平衡具有至关重要的作用。
3. 潜在价值
潜在价值是指那些尚未被人类发现和利用的价值。由于人类对生物多样性的了解有限,许多生物的使用价值尚待发掘。这些潜在价值可能包括新的药物资源、工业原料、能源来源等。
4. 伦理价值
生物多样性的伦理价值体现在所有物种都具有生存的权利,不论其经济价值如何。从生物学和伦理学的角度出发,保护生物多样性是维护自然平衡和人类福祉的重要任务。
5. 科学研究价值
生物多样性为科学研究提供了丰富的材料和对象。通过对生物多样性的研究,人类可以更加深入地了解自然界的奥秘,推动科学技术的进步和发展。
5.【答案】D
【知识点】基因的分离规律的实质及应用
【解析】【解答】A、由题,镶嵌型前缘和后缘均有黑色斑,并且同时具有双亲性状,A正确;
B、F1的基因型为 SAUSE,只有一对等位基因,是等位基因分离的结果,不是基因自由组合的结果,B正确;
C、F1随机交配得到F2,F1的基因型为 SAUSE,故F2的基因型及比例为 SAUSE: SAUSAU: SESE=2:1:1,所以F2中共有三种表型,其中黑缘型(SAUSAU)和均色型( SESE)个体所占的比例相同,C正确;
D,根据C选项,让F2随机交配,利用配子法之后可知F2的配子情况为:1/2 SAU、1/2SE,由此可得,F3中鞘翅前缘和后缘均有黑色斑( SAUSE)的个体占1/2,D错误。
故答案为:D。
【分析】基因的分离定律,也称为孟德尔第一定律或等位基因分离定律,是遗传学中的基本原理之一。其主要内容可以概括如下:
定义:
在杂合子细胞中,位于一对同源染色体上的等位基因,在遗传给后代时,会随着同源染色体的分开而分离,分别进入两个配子中,独立地随配子遗传给后代。
细胞学基础:
等位基因:位于同源染色体相同位置上的,控制同一性状的不同表现类型的一对基因。
同源染色体:在二倍体生物细胞中,形态、结构基本相同的染色体,并在减数第一次分裂(参考四分体时期)中彼此联会配对,最后分开到不同的生殖细胞(即精子、卵细胞)的一对染色体。
减数分裂:生物细胞中染色体数目减半的分裂方式。在减数分裂过程中,同源染色体发生分离,等位基因也随之分离。
实验验证:
孟德尔通过豌豆杂交实验验证了分离定律。他发现,在F1代中,等位基因(如高茎D和矮茎d)以杂合状态存在,但在F2代中,等位基因发生分离,产生高茎(DD和Dd)和矮茎(dd)的性状分离比为3:1。
适用范围和限制因素:
适用范围:适用于有性生殖生物的核基因遗传。
限制因素:
1. 所研究的每一对相对性状只受一对等位基因控制,且等位基因要完全显性。
2. 不同类型的雌、雄配子都能发育良好,且受精的机会均等。
3. 所有后代都应处于比较一致的环境中,且存活率相同。
4. 供实验的群体要大、个体数量要足够多。
遗传学意义:
基因的分离定律揭示了有性生殖过程中基因传递和表达的基本规律,对于理解生物进化和物种多样性具有重要意义。它是遗传学三大定律(分离定律、自由组合定律和连锁互换定律)之一,为遗传学的发展奠定了基础。
6.【答案】A
【知识点】果酒果醋的制作
【解析】【解答】A、酒曲中富含酵母菌等多种微生物,所以糖氧化分解成酒精的·过程不是彻底的氧化分解,这个过程的氧化分解是不彻底的,A错误;
B、玉米有种皮,将玉米适当粉碎,使玉米种子中的淀粉暴露出来,这个操作不但可便于蒸煮,还可使淀粉被更充分地利用,B正确;
C、待玉米冷却后再拌以酒曲,是因为酒曲中含有酵母菌等多种微生物,这操作是为了防止高温杀死酒曲中的微生物,C正确;
D、酒精易挥发,复蒸使蒸汽中的酒精含量增加,有利于提高“苞谷烧”的酒精度,D正确。
故答案为:A。
【分析】果酒和果醋的制作过程涉及多个步骤,包括材料准备、发酵、过滤和瓶装等。以下是根据搜索结果整理的详细制作过程:果酒的制作
1.材料准备:
选择新鲜成熟的水果,如葡萄、苹果、山楂等,洗净并去皮去核,将水果切成小块备用。
准备好烧瓶、密封瓶、容器、砂糖和酵母等工具和材料。
2.浸泡:
将水果块放入烧瓶或容器中,加入适量的砂糖搅拌均匀,让水果充分浸泡在砂糖中。这个过程有助于水果释放出部分汁液。
3.发酵:
在水果块上加入酵母,然后将烧瓶或容器盖好放置于阴凉通风处进行发酵。发酵时间一般在5-7天左右,期间需每天轻轻摇晃烧瓶或容器,以促进发酵。
发酵过程中,酵母菌在无氧条件下通过无氧呼吸产生酒精和二氧化碳。
4.过滤:
发酵完毕后,将果汁通过滤网过滤,去除果渣并将液体分离出来。
5.瓶装:
将过滤后的果汁倒到密封瓶中,密封好并放置于阴凉处进行二次发酵,发酵时间一般在1-2个星期。
二次发酵完成后,将果酒倒入干净的玻璃瓶中,此时果酒已经可以饮用,但存放时间越久,口感和香气会更好。
果醋的制作
1.材料准备:
选择新鲜的水果或已发酵的果酒作为原料。
准备好瓶子、白醋和糖等工具和材料。
2.浸泡:
将水果块或果酒放入瓶子中,加入适量的白醋搅拌均匀,让水果或果酒充分浸泡在白醋中。这个过程有助于将水果的香味和营养成分溶解到白醋中。
3.发酵:
将搅拌均匀的水果和白醋混合物密封好,并放置于阴凉通风处进行发酵。发酵时间一般在2-3周左右,期间需每天轻轻摇晃瓶子,以促进发酵。
发酵过程中,醋酸菌在有氧条件下通过有氧呼吸将酒精转化为醋酸。
4.过滤:
发酵完毕后,将果醋液通过滤网过滤,去除果渣并将液体分离出来。
5.糖化(可选):
将过滤后的果醋液倒入锅中,加入适量的糖,然后在小火上加热慢慢糖化,直到糖完全溶解。
6.冷却和瓶装:
将糖化后的果醋液倒入容器中冷却。
冷却后,将果醋倒入干净的玻璃瓶中,密封好并放置于阴凉处保存。此时果醋已经可以使用,但存放时间越久,味道会更加醇厚。
7.【答案】(1)无水乙醇;红光;叶绿素和类胡萝卜素都吸收蓝紫光
(2)光照条件下单位时间内CO2的吸收量;顶部;图1中,与对照组相比,施用 ALA提高了萝卜基部叶片总叶绿素a、b含量
(3)实验思路:将长势相同的萝卜幼苗随机均分为三组,A组在弱光条件下培养,并用适量的10mg/L ALA 浇灌萝卜幼苗根系;B组在弱光条件下培养,用等量的蒸馏水浇灌萝卜幼苗根系;C组在无弱光条件下培养,并用适量的10mg/L ALA 浇灌萝卜幼苗根系;其他条件相同适宜,一段时间后,萝卜幼苗叶片中可溶性蛋白的含量。预期结果:A组与C组萝卜幼苗叶片中可溶性蛋白的含量大致相等,且含量显著高于B组。
【知识点】叶绿体结构及色素的分布和作用;叶绿体色素的提取和分离实验;光合作用和呼吸作用的区别与联系
【解析】【解答】(1)绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中,所以,可以用无水乙醇提取绿叶中的色素。叶绿素主要吸收红光和蓝紫光,类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。所以可以通过测量色素提取液对红光的吸收百分比,计算出叶绿素的含量。不选用蓝紫光的原因是:叶绿素和类胡萝卜素都吸收蓝紫光。
(2)净光合速率表示方法:光照条件下,单位时间内,O2释放量、CO2吸收量、有机物的积累量。本实验图2纵坐标净光合速率表示方法是光照条件下单位时间内CO2的吸收量。图2中,与空白对照组相比,顶部施用 ALA 对萝卜顶部叶片净光合速率影响最不显著。根据图1分析,与对照组相比,施用 ALA提高了萝卜基部叶片总叶绿素a、b含量,从而可以提高萝卜基部叶片的光合速率。
(3) 该实验设计为验证性实验,自变量为有无弱光处理和是否用适量的10mg/L ALA 浇灌,因变量为萝卜幼苗的抗寒性,检测指标为萝卜幼苗叶片中可溶性蛋白的含量(可溶性蛋白的含量越高,则抗寒性越强),实验设计思路为:将长势相同的萝卜幼苗随机均分为三组,A组在弱光条件下培养,并用适量的10mg/L ALA 浇灌萝卜幼苗根系;B组在弱光条件下培养,用等量的蒸馏水浇灌萝卜幼苗根系;C组在无弱光条件下培养,并用适量的10mg/L ALA 浇灌萝卜幼苗根系;其他条件相同适宜,一段时间后,萝卜幼苗叶片中可溶性蛋白的含量。若萝卜幼苗抗寒性的增强不是由弱光条件培养引起的,而是由 ALA 浇灌根系引起的。则预期结果应为:A组与C组萝卜幼苗叶片中可溶性蛋白的含量大致相等,且含量显著高于B组。
【分析】叶绿体色素的提取和分离实验主要证明了叶绿体中色素的种类和各种色素的颜色。以下是根据搜索结果整理的实验步骤:
1.提取色素:
将新鲜的绿叶剪碎,放入研钵中,加入少许二氧化硅和碳酸钙,然后加入10毫升无水乙醇,用研杵充分研磨,形成匀浆。
将匀浆用脱脂棉过滤到10毫升容量的小试管中,滤液即为色素的乙醇溶液。
2.制备滤纸条:
将干燥的定性滤纸剪成长约1.5厘米,宽约0.5厘米的小条,用于点样。
3.点样:
将滤纸条点样的一端剪成斜口,用毛细吸管吸取色素溶液,在斜口处轻轻点样,使色素溶液均匀分布在斜面上。
将点好样的滤纸条插入层析液中,注意滤液细线不能触及层析液。
4.层析分离:
将插入层析液的滤纸条放入培养皿中,用培养皿盖盖上,避免灰尘和细菌污染。
将培养皿放入暗处,避免光线对色素的影响。
等待一段时间后,观察滤纸条上色素的分离情况。
5.观察结果:
色素分离后,可以看到滤纸条上出现了几条颜色不同的色带,从上到下依次为:胡萝卜素(橙黄色)、叶黄素(黄色)、叶绿素a(蓝绿色)和叶绿素b(黄绿色)。
光合作用和呼吸作用是植物体内两个重要的生理过程,它们之间既有区别又有联系。
区别:
1. 发生的部位不同:光合作用主要发生在植物的叶绿体中,而呼吸作用发生在植物的所有活细胞中。
2. 产物不同:光合作用的产物是有机物(如葡萄糖)和氧气,而呼吸作用的产物是二氧化碳和水。
3. 能量转换不同:光合作用是将光能转化为化学能并储存起来,而呼吸作用则是将储存的化学能释放出来,用于植物的生命活动。
联系:
1. 相互依存:光合作用和呼吸作用是相互依存的。光合作用为植物提供能量和有机物,而呼吸作用则是将光合作用产生的有机物分解,为植物提供能量。
2. 相互影响:光合作用和呼吸作用的过程会相互影响。例如,光合作用产生的氧气会影响呼吸作用中氧气的浓度,而呼吸作用产生的二氧化碳也会影响光合作用中二氧化碳的浓度。
(1)绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中,所以,可以用无水乙醇提取绿叶中的色素。叶绿素主要吸收红光和蓝紫光,类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。所以可以通过测量色素提取液对红光的吸收百分比,计算出叶绿素的含量。不选用蓝紫光的原因是:叶绿素和类胡萝卜素都吸收蓝紫光。
(2)净光合速率表示方法:光照条件下,单位时间内,O2释放量、CO2吸收量、有机物的积累量。本实验图2纵坐标净光合速率表示方法是光照条件下单位时间内CO2的吸收量。图2中,与空白对照组相比,顶部施用 ALA 对萝卜顶部叶片净光合速率影响最不显著。根据图1分析,与对照组相比,施用 ALA提高了萝卜基部叶片总叶绿素a、b含量,从而可以提高萝卜基部叶片的光合速率。
(3)该实验设计为验证性实验,自变量为有无弱光处理和是否用适量的10mg/L ALA 浇灌,因变量为萝卜幼苗的抗寒性,检测指标为萝卜幼苗叶片中可溶性蛋白的含量(可溶性蛋白的含量越高,则抗寒性越强),实验设计思路为:将长势相同的萝卜幼苗随机均分为三组,A组在弱光条件下培养,并用适量的10mg/L ALA 浇灌萝卜幼苗根系;B组在弱光条件下培养,用等量的蒸馏水浇灌萝卜幼苗根系;C组在无弱光条件下培养,并用适量的10mg/L ALA 浇灌萝卜幼苗根系;其他条件相同适宜,一段时间后,萝卜幼苗叶片中可溶性蛋白的含量。若萝卜幼苗抗寒性的增强不是由弱光条件培养引起的,而是由 ALA 浇灌根系引起的。则预期结果应为:A组与C组萝卜幼苗叶片中可溶性蛋白的含量大致相等,且含量显著高于B组。
8.【答案】(1)促甲状腺激素释放激素;蛋白质;分级
(2)由内负外正变为内正外负;激素、神经递质
(3)下降;通过体液运输
(4)做手术但不切除甲状腺的10只生理状态相同的小鼠;实验组和对照组激素 A的分泌减少量相等;实验组激素A分泌量几乎无变化,对照组激素A分泌量减少
【知识点】动物激素的调节;激素调节的特点;激素分泌的分级调节
【解析】【解答】(1)下丘脑分泌的促甲状腺激素释放激素能促进垂体分泌促甲状腺激素,垂体分泌促甲状腺激素能促进甲状腺分泌甲状腺激素,体现了甲状腺激素分泌的分级调节,激素 A 是促甲状腺激素释放激素,激素 B为促甲状腺激素,受体的本质为蛋白质。
(2)寒冷刺激下,神经细胞兴奋,神经纤维膜电位变化为由内负外正变为内正外负进而引起甲状腺激素分泌增加,该过程中既有神经调节又有体液调节,涉及的信息分子有激素和神经递质。
(3)激素B为促甲状腺激素,垂体分泌促甲状腺激素能促进甲状腺分泌甲状腺激素,手术创伤刺激下,甲状腺激素分泌减少,有利于降低能量消耗以促进术后恢复,上述过程初期,可检测到血液中激素B的含量下降。由于激素调节需要通过体液运输,临床上常通过抽血检查来辅助确诊内分泌系统疾病。
(4) 为验证激素B分泌增加时,会使激素 A的分泌减少的原因,某同学切除了 10只生理状态相同的小鼠的甲状腺,设为实验组,同时取做手术但不切除甲状腺的10只生理状态相同的小鼠,设为对照组,检测小鼠体内激素 A 的含量,然后给两组小鼠分别注射等量一定浓度的激素 B,并检测小鼠体内激素 A 的含量。若实验组和对照组激素 A的分泌减少量相等,则解释一正确;若实验组激素A分泌量几乎无变化,对照组激素A分泌量减少,则解释二正确。
【分析】激素的调节过程是一个复杂的生物化学过程,涉及到多个步骤和机制。以下是激素调节过程的一般步骤:
1.激素合成:激素通常由内分泌腺合成,例如垂体腺、甲状腺、肾上腺等。在合成过程中,激素的前体物质会被转化为活性的激素分子。
2.激素释放:合成后的激素会被储存于分泌细胞的囊泡中,当需要时,囊泡会与细胞膜融合,将激素释放到血液中。
3.激素运输:激素通过血液运输到目标细胞,在运输过程中,激素会与血液中的蛋白质结合,形成激素-蛋白质复合物,以便于运输和调节激素的稳定性。
4.激素识别:当激素到达目标细胞时,它会与细胞膜上的特异性受体结合,形成激素-受体复合物。这种结合是高度特异性的,只有特定的激素才能与特定的受体结合。
5.信号转导:激素-受体复合物会引发一系列的信号转导过程,包括激活酶、调节基因表达等,从而影响目标细胞的功能和代谢。
6.激素失活:激素在发挥作用后,会被降解或失活,以便于维持激素水平的稳定。
(1)下丘脑分泌的促甲状腺激素释放激素能促进垂体分泌促甲状腺激素,垂体分泌促甲状腺激素能促进甲状腺分泌甲状腺激素,体现了甲状腺激素分泌的分级调节,激素 A 是促甲状腺激素释放激素,激素 B为促甲状腺激素,受体的本质为蛋白质。
(2)寒冷刺激下,神经细胞兴奋,神经纤维膜电位变化为由内负外正变为内正外负进而引起甲状腺激素分泌增加,该过程中既有神经调节又有体液调节,涉及的信息分子有激素和神经递质。
(3)激素B为促甲状腺激素,垂体分泌促甲状腺激素能促进甲状腺分泌甲状腺激素,手术创伤刺激下,甲状腺激素分泌减少,有利于降低能量消耗以促进术后恢复,上述过程初期,可检测到血液中激素B的含量下降。由于激素调节需要通过体液运输,临床上常通过抽血检查来辅助确诊内分泌系统疾病。
(4)为验证激素B分泌增加时,会使激素 A的分泌减少的原因,某同学切除了 10只生理状态相同的小鼠的甲状腺,设为实验组,同时取做手术但不切除甲状腺的10只生理状态相同的小鼠,设为对照组,检测小鼠体内激素 A 的含量,然后给两组小鼠分别注射等量一定浓度的激素 B,并检测小鼠体内激素 A 的含量。若实验组和对照组激素 A的分泌减少量相等,则解释一正确;若实验组激素A分泌量几乎无变化,对照组激素A分泌量减少,则解释二正确。
9.【答案】(1)物种组成;减少实验误差;显著提高群落利用阳光等环境资源的能力
(2)灌木;人类活动较为频繁
(3)次生;环境温度升高,分解者的分解作用增强;碳循环具有全球性
【知识点】群落的结构;群落的演替;生态系统的物质循环
【解析】【解答】(1)群落多样性最基础、最重要的研究内容是研究群落的物种组成,也是决定群落性质最重要的因素;本次调查中,研究人员在每个样点处均设置了3个重复样地,设置重复样地的目的是为了减小实验误差,使实验结果更准确;乔木、灌木、草本分层体现了垂直结构植物分层现象的意义显著提高了群落利用阳光等环境资源的能力。
(2)据图分析,灌木层的物种多样性指数较为稳定,在1000m 处,乔木层和草本层的物种多样性指数较低,这可能是由于该处人类活动较为频繁导致群落受干扰较严重。
(3) 气候变暖正在驱使低海拔地区的动植物向高海拔地区迁移,发生群落的次生演替,因为之前有生物存在,全球气候变暖还引起了土壤中有机碳的分解加剧,这主要是因为,温度会影响酶的活性,环境温度升高,分解者的分解作用增强。大气中的CO2能随大气环流在全球范围内流动,因此需要全球所有国家共同努力,体现了碳循环的全球性。
【分析】群落的结构和演替是生态学中的重要概念,它们描述了生物群落中物种之间的关系和群落随时间的变化过程。
群落的结构:群落的结构包括垂直结构和水平结构。
1. 垂直结构:指群落在垂直方向上的分层现象,通常由光照、温度、湿度等因素决定。例如,森林中的树木、灌木和草本植物分别占据不同的高度,形成垂直分层。
2. 水平结构:指群落在水平方向上的分布和排列。它通常由土壤条件、地形、生物之间的相互作用等因素决定。例如,不同植物在土壤中的分布和排列,以及不同动物在栖息地的分布和活动范围。
群落的演替:群落的演替是指随着时间的推移,一个群落被另一个群落代替的过程。演替通常分为原生演替和次生演替两种类型。
1. 原生演替:指在一个从未有过生物群落的地方,逐渐建立起生物群落的过程。例如,在火山喷发后的岩石上,逐渐建立起植物群落的过程。
2. 次生演替:指在一个已经存在过生物群落的地方,由于某些原因(如火灾、洪水等)导致原有群落被破坏,然后逐渐建立起新的生物群落的过程。例如,在森林火灾后,逐渐建立起新的森林群落的过程。
(1)群落多样性最基础、最重要的研究内容是研究群落的物种组成,也是决定群落性质最重要的因素;本次调查中,研究人员在每个样点处均设置了3个重复样地,设置重复样地的目的是为了减小实验误差,使实验结果更准确;乔木、灌木、草本分层体现了垂直结构植物分层现象的意义显著提高了群落利用阳光等环境资源的能力。
(2)据图分析,灌木层的物种多样性指数较为稳定,在1000m 处,乔木层和草本层的物种多样性指数较低,这可能是由于该处人类活动较为频繁导致群落受干扰较严重。
(3)气候变暖正在驱使低海拔地区的动植物向高海拔地区迁移,发生群落的次生演替,因为之前有生物存在,全球气候变暖还引起了土壤中有机碳的分解加剧,这主要是因为,温度会影响酶的活性,环境温度升高,分解者的分解作用增强。大气中的CO2能随大气环流在全球范围内流动,因此需要全球所有国家共同努力,体现了碳循环的全球性。
10.【答案】(1)正反;1;两对等位基因位于一对同源染色体上,减数分裂形成配子时发生了同源染色体的非姐妹染色单体间的交叉互换;灰身长翅:灰身残翅:黑身长翅:黑身残翅=66:9:9:16
(2)碱基对的缺失;碱基对的增添
(3)1/3;10/11
【知识点】基因的自由组合规律的实质及应用;伴性遗传;基因突变的特点及意义;基因连锁和互换定律
【解析】【解答】(1)依据题干信息,杂交实验一和实验二互为正反交实验。在杂交实验一中,依据题干中的显隐性关系可知,在不考虑性别的情况下,灰身长翅的基因型为AaBb,两对等位基因位于一对同源染色体上,且AB子一条染色体上,ab在另一条染色体上;在杂交实验二中,根据F1中的表型比例可以推知:AB:ab:Ab:aB=4:4:1:1,说明其亲本中母本的基因也为AaBb,所以灰身长翅果蝇的基因型只有一种。之所以出现上述的配子比例,可能是由于减数分裂形成配子时发生了同源染色体的非姐妹染色单体间的交叉互换。若上述推测成立,则亲本灰身长翅雌雄果蝇杂交,则可根据配子比例,构建棋盘,可得灰身长翅:灰身残翅:黑身长翅:黑身残翅=66:9:9:16。
(2)根据A、a,B、b的碱基对的数目可得,基因A突变为a的原因是碱基对的缺失,基因B突变为b的原因是碱基对增添。
(3)依据题干信息,红眼雌果蝇(XnDXNd)与白眼雄果蝇(XNdY)F1:XNdXnD、XNdXNd、XnDY(致死)、XNdY,所以雄果蝇占1/3,F1雌雄果蝇随机交配用配子法:雌配子有:3/4XNd、1/4XnD;雄配子有:1/2XNd、1/2Y,然后构建棋盘,
3/4XNd 1/4XnD
1/2XNd 3/8XNdXNd 1/8XNdXnD
1/2Y 3/8XNdY 致死
故F2中 Xd的基因频率为10/11。
【分析】基因突变是指基因在结构上发生了碱基对组成以及排列顺序的变化,可以理解为在一定的条件下,基因从原来存在形式突然之间变成了一个新的存在形式,即在一个位点上突然出现了一个新的基因,替代了原来的基因,这个新的基因就被称为突变基因,这种现象就被称为基因突变。
基因突变可以发生在任何的生物和时期,但通常容易发生在DNA复制的时期,也就是细胞分裂的间期。基因突变是生物进化过程当中的一个重要的组成部分,有的基因突变是往好的方向突变,而有的基因突变可能是往坏的方向突变。因此,基因突变在人体生长发育过程中也是一个重要的组成部分。
基因突变的原因有多种,包括物理因素(如辐射)、化学因素(如化学物质)、生物因素(如病毒和细菌)以及DNA在自我复制过程中发生的错误等。基因突变可以是自发的,也可以是诱发的,诱发突变可以通过特定的诱变剂来实现。
基因突变可能导致多种后果,包括遗传疾病、异常表型、癌症等。例如,一些单基因遗传病(如囊性纤维化、血友病等)和复杂遗传病(如糖尿病、心血管疾病等)都与基因突变有关。此外,基因突变还可能影响个体的药物反应性,因为某些基因突变可以导致药物代谢酶的活性改变,从而影响药物的代谢速度和血药浓度。
(1)依据题干信息,杂交实验一和实验二互为正反交实验。在杂交实验一中,依据题干中的显隐性关系可知,在不考虑性别的情况下,灰身长翅的基因型为AaBb,两对等位基因位于一对同源染色体上,且AB子一条染色体上,ab在另一条染色体上;在杂交实验二中,根据F1中的表型比例可以推知:AB:ab:Ab:aB=4:4:1:1,说明其亲本中母本的基因也为AaBb,所以灰身长翅果蝇的基因型只有一种。之所以出现上述的配子比例,可能是由于减数分裂形成配子时发生了同源染色体的非姐妹染色单体间的交叉互换。若上述推测成立,则亲本灰身长翅雌雄果蝇杂交,则可根据配子比例,构建棋盘,可得灰身长翅:灰身残翅:黑身长翅:黑身残翅=66:9:9:16。
(2)根据A、a,B、b的碱基对的数目可得,基因A突变为a的原因是碱基对的缺失,基因B突变为b的原因是碱基对增添。
(3)依据题干信息,红眼雌果蝇(XnDXNd)与白眼雄果蝇(XNdY)F1:XNdXnD、XNdXNd、XnDY(致死)、XNdY,所以雄果蝇占1/3,F1雌雄果蝇随机交配用配子法:雌配子有:3/4XNd、1/4XnD;雄配子有:1/2XNd、1/2Y,然后构建棋盘,
3/4XNd 1/4XnD
1/2XNd 3/8XNdXNd 1/8XNdXnD
1/2Y 3/8XNdY 致死
故F2中 Xd的基因频率为10/11。
11.【答案】(1)RNA聚合酶;终止子;2;(耐高温的)DNA聚合酶需要Mg2+激活
(2)原核;BamHI和HindⅢ
(3)显微注射;同期发情处理
(4)泌乳;该雌性转基因牛为杂合子,产生的卵细胞中可能不含人乳铁蛋白基因
【知识点】PCR技术的基本操作和应用;胚胎移植;基因工程的操作程序(详细)
【解析】【解答】(1)启动子是RNA聚合酶识别和结合的部位。图中标出了启动子、酶切位点、复制原点和标记基因,载体上一般还具有终止子。PCR扩增目的基因时需要2种引物,一般需要往PCR反应缓冲液中加入Mg2+,Mg2+可激活(耐高温的)DNA聚合酶。
(2)限制酶主要是从原核生物中分离纯化出来的。据图可知,构建重组载体时,应选用的限制酶是BamHI和HindⅢ,其原因是质粒上没有SmaI酶切位点,目的基因上有,但是会破坏目的基因。
(3)过程①表示将构建的基因表达载体导入受体细胞,该过程的受体细胞是动物的受精卵,通常采用显微注射法进行。进行胚胎移植前需要对代孕牛进行同期发情处理。
(4) 雌性转基因牛进入泌乳期,即可在其乳汁中提取出人乳铁蛋白。由于该雌性转基因牛通过减数分裂产生的卵细胞中可能含有人乳铁蛋白基因,也可能不含,故该雌性转基因牛与普通雄性个体交配后,所产生的雌性后代不一定能分泌含人乳铁蛋白的乳汁。
【分析】基因工程的操作程序主要包括以下四个步骤:
1.目的基因的获取:
这一步是基因工程的前提,目的是从生物体中分离出需要操作或研究的特定基因。获取方法有多种,包括从基因文库中获取、利用PCR(聚合酶链式反应)技术扩增目的基因,以及通过化学方法直接人工合成。
基因文库是将含有某种生物不同基因的许多DNA片段导入受体菌的群体中储存,每个受体菌分别含有这种生物的不同基因。
PCR技术是一项在生物体外复制特定DNA片段的技术,通过多次循环扩增目的基因。
2.基因表达载体的构建:
这一步是基因工程的核心,目的是将目的基因与适当的载体(如质粒、病毒等)结合,形成能够在受体细胞中稳定存在并表达的重组DNA分子。构建过程包括用限制性核酸内切酶切割载体和目的基因,产生相同的黏性末端,然后将目的基因插入载体中,并加入启动子、终止子和标记基因等元件。
3.将目的基因导入受体细胞:
这一步是将构建好的重组DNA分子导入到适当的受体细胞中,使目的基因在受体细胞中稳定存在并表达。导入方法因受体细胞类型而异,如微生物常用感受态细胞法,植物细胞可用农杆菌转化法、基因枪法等,动物细胞则常用显微注射法。
4.目的基因的检测与鉴定:
这一步是验证目的基因是否已成功导入受体细胞并稳定表达。检测方法包括在分子水平上检测受体细胞染色体DNA是否插入目的基因(DNA分子杂交法),检测目的基因是否转录出mRNA(分子杂交法),以及检测目的基因是否翻译成蛋白质(抗原-抗体杂交法)。
此外,还可以在个体水平上进行鉴定,如通过抗虫、抗病、活性等试验来评估目的基因的表达效果。
(1)启动子是RNA聚合酶识别和结合的部位。图中标出了启动子、酶切位点、复制原点和标记基因,载体上一般还具有终止子。PCR扩增目的基因时需要2种引物,一般需要往PCR反应缓冲液中加入Mg2+,Mg2+可激活(耐高温的)DNA聚合酶。
(2)限制酶主要是从原核生物中分离纯化出来的。据图可知,构建重组载体时,应选用的限制酶是BamHI和HindⅢ,其原因是质粒上没有SmaI酶切位点,目的基因上有,但是会破坏目的基因。
(3)过程①表示将构建的基因表达载体导入受体细胞,该过程的受体细胞是动物的受精卵,通常采用显微注射法进行。进行胚胎移植前需要对代孕牛进行同期发情处理。
(4)雌性转基因牛进入泌乳期,即可在其乳汁中提取出人乳铁蛋白。由于该雌性转基因牛通过减数分裂产生的卵细胞中可能含有人乳铁蛋白基因,也可能不含,故该雌性转基因牛与普通雄性个体交配后,所产生的雌性后代不一定能分泌含人乳铁蛋白的乳汁。
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