5.生物與環(huán)境2025年高考總復習優(yōu)化設計二輪專題生物L課后習題大題分析與表達練含答案

2025年高考總復習優(yōu)化設計二輪專題生物L課后習題大題分析與表達練含答案5.生物與環(huán)境(分值:56分)學生用書P255

1.(2024·山東臨沂二模)(16分)稻田養(yǎng)蟹是我國稻作區(qū)重要的生態(tài)農業(yè)模式,操作簡單易行、經濟效益顯著,符合人與自然和諧共生的發(fā)展要求。圖1是稻蟹共生稻田生態(tài)系統的部分結構,圖2是能量流經該稻田生態(tài)系統第二營養(yǎng)級的示意圖,圖中數值表示能量[單位:×10kJ/(m2·a)]。圖1圖2(1)連續(xù)高溫的氣候使稻田中某種雜草種群數量明顯下降,這種調節(jié)種群數量的因素屬于制約因素。該稻田生態(tài)系統的是沿著食物鏈和食物網進行的。

(2)據圖1可知,輸入該生態(tài)系統的能量形式有。在“藻類→浮游生物→河蟹”這條食物鏈中,浮游生物同化的能量可以通過自身的遺體殘骸和的糞便流向分解者。

(3)圖2中,C代表;第二營養(yǎng)級到第三營養(yǎng)級的能量傳遞效率是%(保留小數點后一位)。

(4)與傳統的稻田生態(tài)系統相比,該農業(yè)模式明顯提高了水稻產量,從種間關系的角度分析,可能的原因是(答出兩點即可)。運用稻蟹綜合種養(yǎng)的生態(tài)農業(yè)模式,體現了研究能量流動的意義是

。

答案(1)非密度物質循環(huán)和能量流動(2)太陽能和餌料中的化學能河蟹(3)初級消費者用于自身生長、發(fā)育和繁殖等生命活動的能量17.6(4)雜草種群密度降低,減少了與水稻的種間競爭,水稻因而得到更多的陽光、二氧化碳和無機鹽用于生長;河蟹捕食稻田昆蟲,減少昆蟲對水稻的取食和危害,增加了水稻產量可以幫助人們將生物在時間、空間上進行合理配置,增大流入某個生態(tài)系統的總能量解析(1)連續(xù)高溫的氣候對稻田中某種雜草種群的作用強度與該種群的密度無關,這種調節(jié)種群數量的因素屬于非密度制約因素。食物鏈和食物網是生態(tài)系統的營養(yǎng)結構,生態(tài)系統的物質循環(huán)和能量流動就是沿著食物鏈和食物網進行的。(2)據圖1可知,稻田養(yǎng)蟹,需要人工為蟹提供餌料,因此輸入該生態(tài)系統的能量,除了生產者固定的太陽能外,還有餌料中的化學能。動物糞便中的能量屬于上一營養(yǎng)級的同化量,在“藻類→浮游生物→河蟹”這條食物鏈中,浮游生物同化的能量可以通過自身的遺體殘骸和河蟹的糞便流向分解者。(3)圖2是能量流經該稻田生態(tài)系統第二營養(yǎng)級的示意圖,C代表初級消費者用于自身生長、發(fā)育和繁殖等生命活動的能量。第二營養(yǎng)級的同化量=呼吸散失的能量+用于生長、發(fā)育、繁殖的能量=(1220+1280)×10=25000[kJ/(m2·a)],第三營養(yǎng)級的同化量=攝入量-糞便量=(500-60)×10=4400[kJ/(m2·a)],因此第二營養(yǎng)級到第三營養(yǎng)級的能量傳遞效率是(4400÷25000)×100%=17.6%。(4)稻田引入河蟹后,水稻產量得到提高的可能原因是河蟹以雜草和水稻的老黃葉為食,使雜草種群密度降低,減少了與水稻的種間競爭,水稻因而得到更多的陽光、二氧化碳和無機鹽用于生長;河蟹捕食稻田昆蟲,減少昆蟲對水稻的取食和危害,增加了水稻產量。運用稻蟹綜合種養(yǎng)的生態(tài)農業(yè)模式,充分地利用了空間和資源,體現了研究能量流動的意義是可以幫助人們將生物在時間、空間上進行合理配置,增大流入某個生態(tài)系統的總能量。2.(12分)臥龍自然保護區(qū)是國家級自然保護區(qū),以“熊貓之鄉(xiāng)”享譽中外,有著豐富的動植物資源和礦產資源,保護區(qū)總面積約70×105hm2,主要保護西南高山林區(qū)自然生態(tài)系統及大熊貓等珍稀動物?；卮鹣铝袉栴}。(1)有同學學習了生態(tài)系統等知識后,將生態(tài)系統有關概念之間的關系用以下概念圖的形式表示出來,請你幫他填寫完整。①;②。

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

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

答案(1)①生態(tài)系統的組成成分②信息傳遞(2)就地不同于自然演替的速度和方向抵抗力(3)綠色出行;節(jié)約用電;使用節(jié)能燈泡照明;隨手關燈;休息時關閉電腦;夏天空調溫度不要調太低;根據能耗標識選用能耗低的電器;紙張雙面使用;少用一次性用具如塑料袋、紙杯、木筷等解析(1)生態(tài)系統的結構包括生態(tài)系統的組成成分和營養(yǎng)結構(食物鏈、食物網);生態(tài)系統的主要功能為物質循環(huán)、能量流動、信息傳遞。(2)就地保護是指在原地對被保護的生態(tài)系統或物種建立自然保護區(qū)以及國家公園等;建立自然保護區(qū)后該地區(qū)的生物多樣性增加,生態(tài)系統中的組成成分增多,食物網更復雜,自我調節(jié)能力增強,從而使生態(tài)系統的抵抗力穩(wěn)定性增加。(3)為了減少二氧化碳的排放,除植樹造林、減少化石燃料的燃燒之外,我們還可以從生活中力所能及的一些小事做起,如綠色出行;節(jié)約用電;使用節(jié)能燈泡照明;隨手關燈;休息時關閉電腦;夏天空調溫度不要調太低;根據能耗標識選用能耗低的電器;紙張雙面使用;少用一次性用具如塑料袋、紙杯、木筷等。3.(2024·山東濟南模擬)(14分)全球氣候變暖對生物捕食會產生影響,研究人員利用人工溫室模擬地球氣候變暖,以大、小兩種蜘蛛作為研究對象,發(fā)現捕食者的捕食發(fā)生了相關變化。(1)蜘蛛是一種肉食性節(jié)肢動物,它與雜食性、植食性昆蟲以及植物通過形成食物鏈(網),成為生態(tài)系統行使主要功能的途徑。調查某些種類蜘蛛的種群密度時不宜采用樣方法,原因是。

(2)實驗在兩個溫室中進行,其中一個溫度適宜且恒定,另一個溫度較高以模擬氣候變暖,每個溫室中有大、小兩個不同物種的蜘蛛及其獵物。其中,大型昆蟲多為肉食性,小型昆蟲多取食禾本科植物,中型昆蟲多為雜食性。研究人員統計了不同年份相關數據,結果如圖1及圖2所示。圖1圖2①據圖1可知,變暖導致大、小蜘蛛所結蛛網網孔尺寸的變化分別為。

②結合圖2結果,推測高溫環(huán)境下,,因而大蜘蛛蛛網網孔大小發(fā)生相應變化,以獲得足夠的獵物。

(3)蛛網網孔越大,結網吐絲量越低。小蜘蛛的蛛網網孔大小隨環(huán)境變暖所發(fā)生的變化,與高溫下溫室內生物群落的多種因素有關。綜合上述信息,結合獵物的變化,對此進行合理解釋:環(huán)境溫度變暖,禾本科植物占優(yōu)勢,,減少結網捕食的能量代價,利于生存;另一方面,中型昆蟲營養(yǎng)豐富,口感更佳,也獲得了小蜘蛛的偏愛。

(4)推測全球氣候變暖對生物造成的影響可能有(填字母)。

a.植食性昆蟲數量改變b.大型昆蟲具有生存優(yōu)勢c.昆蟲等節(jié)肢動物種類、數量及分布均不變化d.捕食者食物的種類及比例發(fā)生變化e.大、小蜘蛛的生態(tài)位重疊加劇答案(1)捕食關系這些種類的蜘蛛活動能力強,活動范圍大(2)變小、變大中型昆蟲增加,大型昆蟲減少(3)取食禾本科植物的小型昆蟲增加,中型昆蟲也增加,蛛網網孔變大、結網吐絲量減小的情況下,小蜘蛛獵物依舊充足(4)a、d、e解析(1)蜘蛛與雜食性、植食性昆蟲以及植物通過捕食關系形成食物鏈(網),成為生態(tài)系統行使主要功能的途徑;樣方法適用于植物和活動能力弱的動物,由于這些種類的蜘蛛活動能力強,活動范圍大,故不宜采用樣方法。(2)①據圖1可知,與恒溫組比較,變暖導致大蜘蛛所結蛛網網孔尺寸變小,變暖導致小蜘蛛所結蛛網網孔尺寸變大。②結合圖2結果,高溫環(huán)境下,中型昆蟲增加,大型昆蟲減少,因而大蜘蛛蛛網網孔大小發(fā)生相應變化,以獲得足夠的獵物。(3)環(huán)境溫度變暖,禾本科植物占優(yōu)勢,取食禾本科植物的小型昆蟲增加,中型昆蟲也增加,蛛網網孔變大、結網吐絲量減小的情況下,小蜘蛛獵物依舊充足,減少結網捕食的能量代價,利于生存;另一方面,中型昆蟲營養(yǎng)豐富,口感更佳,也獲得了小蜘蛛的偏愛,小蜘蛛的蛛網網孔大小隨環(huán)境變暖而增大。(4)生態(tài)位是指一個物種在群落中的地位和作用,包括所處的空間位置,占用資源的情況,以及與其他物種的關系等。推測全球氣候變暖對生物造成的影響可能有植食性昆蟲數量改變,捕食者食物的種類及比例發(fā)生變化,大、小蜘蛛的生態(tài)位重疊加劇。4.(2024·河南濮陽一模)(14分)明代《沈氏農書》記載:“池畜魚,其肥土,可上竹地,余可壅桑,魚,歲終可以易米,畜羊五六頭,以為樹桑之本?！边@說明我國傳統的“?；~塘”模式在明代已基本成型。下圖為某地桑基魚塘中的能量流動簡圖,其中甲、乙、丙表示能量。請回答下列問題。(1)圖中甲表示,丙表示;桑樹同化的能量與蠶同化的能量之間存在差值,差值能量的去向有。

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

(3)流經此生態(tài)系統的總能量為。從能量流動的角度考慮,要保證生態(tài)系統可持續(xù)發(fā)展,需要(答出兩點),以提高?；~塘生態(tài)系統的穩(wěn)定性。

(4)?；~塘提高了能量利用率的原因是

。

答案(1)呼吸作用浮游植物用于生長、發(fā)育、繁殖的能量流向分解者、呼吸散失、暫未利用(2)水平生態(tài)位(3)人工輸入的有機物的能量以及生產者固定的太陽能及時輸入能量,避免過多輸出能量等(4)實現了對能量的多級利用解析(1)甲表示呼吸作用;同化量減去呼吸量等于用于生長、發(fā)育、繁殖的能量,因此丙表示浮游植物用于生長、發(fā)育、繁殖的能量;桑樹同化的能量有流向蠶的能量、流向分解者的能量、呼吸散失的能量及暫未利用的能量。(2)桑樹和浮游植物分布在不同的區(qū)域,是從水平方向上看群落,屬于群落的水平結構;生態(tài)位是指一個種群在生態(tài)系統中,在時間、空間上所占據的位置及其與相關種群之間的功能關系與作用,這樣的分布使群落中各種群的生態(tài)位重疊較少。(3)流經此生態(tài)系統的總能量為人工輸入的有機物的能量以及生產者固定的太陽能;增大生態(tài)系統的物種數目(如增加植物種類),形成更加復雜的營養(yǎng)結構,以提高生態(tài)系統的穩(wěn)定性,及時輸入能量,同時避免過度破壞生態(tài)系統,避免能量輸出過多,保證生態(tài)系統可持續(xù)發(fā)展。(4)桑基魚塘利用桑葉養(yǎng)蠶、蠶糞喂魚、塘泥肥桑,從而實現了對能量的多級利用,提高了能量的利用率。6.生物技術與工程(分值:79分)學生用書P257

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

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

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

②本實驗的自變量是,平板上出現透明圈的原因是。

③本實驗可以得出的結論是

。

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

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

。

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

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

。

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

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

。

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

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

(答兩點)。

答案(1)3'5'甲內部沒有E1、E2的識別序列;E1、E2酶切后形成的黏性末端不同復制原點和標記基因(2)5'-TTCGCTTCT-3'、5'-TCCTTCCTG-3'(3)乳腺細胞細胞核MⅡ中去核卵母細胞桑葚胚或囊胚95%的空氣和5%的CO2形成的混合氣體(4)山羊的染色體DNA上是否插入了甲;甲是否轉錄出了相應的mRNA解析(1)構建融合基因甲時需要將β-酪蛋白基因編碼鏈的3'端與GFP基因編碼鏈的5'端相連,以保證融合基因甲的核苷酸序列不發(fā)生改變,從而保證融合基因能夠正確表達。為保證甲的完整性,在基因甲中應沒有E1、E2的識別序列,同時要使基因甲與質粒PO正確連接,應該確保E1、E2酶切后形成的黏性末端不同,這樣可以防止基因甲及質粒PO的自身環(huán)化和反向連接。完整基因表達載體應具有啟動子、終止子、復制原點、標記基因、目的基因。(2)在進行PCR擴增β-酪蛋白的DNA片段時,應先合成2種不同的引物,在PCR擴增時不同的引物與模板DNA發(fā)生堿基互補配對,在引物作用下,DNA聚合酶從引物3'端開始延伸DNA鏈,即DNA的合成方向是從子鏈的5'端向3'端延伸的。所以在PCR儀中加入的引物的堿基序列為5'-TTCGCTTCT-3'、5'-TCCTTCCTG-3'。(3)若要獲得能生產β-酪蛋白的山羊,可采用核移植技術,即將能夠產生綠色熒光乳腺細胞的細胞核移入山羊的MⅡ中去核卵母細胞中獲得重組細胞,并將該重組細胞在體外培養(yǎng)到桑葚胚或囊胚,再經過胚胎移植等獲得能生產β-酪蛋白的山羊。在進行體外胚胎培養(yǎng)時所需的氣體環(huán)境是95%的空氣和5%的CO2形成的混合氣體。(4)檢測目的基因甲是否導入成功,利用PCR技術可以檢測山羊的染色體DNA上是否插入了甲;甲是否轉錄出了相應的mRNA。4.(2024·山東聊城三模)(16分)研究人員利用一種從某生物體內分離出的抗鹽堿基因,通過基因工程、植物細胞工程等現代生物技術,培育出了抗鹽堿大豆,使大豆能在鹽堿地中正常生長,提高了大豆的產量。下圖為培育流程,其中①~⑥為不同過程,其中AmpR為氨芐青霉素抗性基因,AluⅠ、SmaⅠ、HindⅢ和PstⅠ為限制酶。根據所學知識,回答下列問題。(1)利用PCR技術可獲取大量目的基因,PCR反應體系中有兩種引物,在復性時引物會結合到互補DNA鏈上,設計兩種引物的堿基序列時,要避免;擴增時,需先加熱至90~95℃,再冷卻至55~60℃,再加熱至70~75℃,進行系列溫度調整的目的分別是。

(2)不用限制酶AluⅠ切割抗鹽堿基因的原因是。用限制酶切割抗鹽堿基因和質粒時,選擇SmaⅠ和PstⅠ比只選擇PstⅠ的優(yōu)點是。

(3)圖中②表示。誘導組織細胞脫分化的是號培養(yǎng)基。若要利用AmpR篩選出含重組質粒的農桿菌,需要的操作是。利用Ti質粒,通過農桿菌轉化法可將抗鹽堿基因導入大豆愈傷組織細胞的理論依據是

。

答案(1)兩種引物的堿基序列互補配對加熱使DNA變性后解旋為單鏈;冷卻復性使引物結合到模板DNA鏈上;再加熱促進耐高溫的DNA聚合酶發(fā)揮作用,開始子鏈的延伸(2)AluⅠ切割會破壞抗鹽堿基因防止目的基因和質粒反向連接(或防止目的基因、質粒自身環(huán)化)(3)將目的基因導入農桿菌細胞3在培養(yǎng)農桿菌的培養(yǎng)基內添加氨芐青霉素農桿菌中Ti質粒上的T-DNA能轉移并整合至植物細胞的染色體DNA上解析(1)DNA分子由兩條反向平行的鏈構成,且都作模板,其上堿基序列互補,因此要避免兩種引物的堿基序列互補配對;擴增時,需先加熱至90~95℃,再冷卻至55~60℃,再加熱至70~75℃,進行系列溫度調整的目的分別是加熱使DNA變性后解旋為單鏈;冷卻復性使引物結合到模板DNA鏈上;再加熱促進耐高溫的DNA聚合酶發(fā)揮作用,開始子鏈的延伸。(2)據圖可知,抗鹽堿基因中包含了AluⅠ限制酶識別序列,若用限制酶AluⅠ切割則會破壞抗鹽堿基因;選擇SmaⅠ和PstⅠ兩種限制酶分別切割抗鹽堿基因和質粒,抗鹽堿基因與質粒各自能形成不能互補配對的兩個黏性末端,同時抗鹽堿基因與質粒之間的黏性末端又能互補配對,相比只選擇PstⅠ一種酶進行切割的優(yōu)點是可防止目的基因和質粒反向連接。(3)圖中②表示將目的基因導入農桿菌細胞;據圖分析,3號培養(yǎng)基可誘導組織細胞脫分化形成愈傷組織;質粒中含有氨芐青霉素抗性基因,故含重組質粒的農桿菌具有抗氨芐青霉素的特性,所以為了篩檢成功導入重組質粒的農桿菌,1號培養(yǎng)基需要加入氨芐青霉素;Ti質粒上的T-DNA具有可轉移的特性,當農桿菌侵染大豆愈傷組織細胞時,農桿菌中Ti質粒上的T-DNA包括插入其中的目的基因可轉移并整合至受體細胞的染色體DNA上。5.(2024·山東濟寧二模)(10分)某種小麥的雄性不育由核基因M控制,其整個花藥在發(fā)育早期停止發(fā)育進程,因此其雄性不育比較徹底。研究發(fā)現所有的雄性不育植株都特異性地攜帶了TRIM序列,且M及其等位基因的編碼區(qū)相同;為研究該序列與雄性不育之間的關系,科研人員在野生型小麥中獲得了M等位基因的啟動子并利用Ti質粒構建表達載體,表達載體T-DNA部分結構如圖1所示,GFP表達后會發(fā)出綠色熒光。將不同表達載體轉入幼胚獲得轉基因小麥,分別對核不育小麥、野生型小麥及轉基因小麥的表型和M基因表達情況進行檢測,部分結果如表。圖1組別實驗材料載體組成Ⅰ、Ⅱ植株表型M基因表達情況第一組核不育小麥無雄性不育eg第二組野生型小麥無可育fg第三組野生型小麥ad死亡第四組野生型小麥①

②

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

。

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

。

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

。

A.5'-CGCGAGTACT-3'B.5'-GCGCTCATGA-3'C.5'-CGTAGCCTCT-3'D.5'-TACGCATTGC-3'圖2答案(1)c、d雄性不育TRIM序列的插入引起啟動子序列改變,導致M基因在花藥發(fā)育早期表達(2)不需要野生型小麥本身具有bd,不需要另外導入(3)BD使DNA聚合酶能夠從引物的3'端開始連接脫氧核苷酸解析(1)本實驗的目的是研究TRIM序列與雄性不育之間的關系,因此野生型小麥需要選擇插入TRIM序列的M等位基因啟動子,即c,TRIM序列的M等位基因啟動子的作用是啟動M基因的表達,因此在構建載體組成Ⅰ、Ⅱ時需要在插入TRIM序列的M等位基因啟動子之后加入M編碼區(qū),故表中①處應分別選擇c、d。已知所有的雄性不育植株都特異性地攜帶了TRIM序列,且第一組實驗結果和第四組的實驗結果中M基因表達情況是相同的,因此②處植株表型是雄性不育。第二組實驗野生型小麥M基因在花藥發(fā)育各時期均不表達,在根、莖、葉、雌蕊中均不表達,而第四組和第一組雄性不育植株中M基因僅在花藥發(fā)育早期表達,在根、莖、葉、雌蕊中均不表達,綜上推測導致雄性不育的原因是TRIM序列的插入引起啟動子序列改變,導致M基因在花藥發(fā)育早期表達。(2)由于野生型小麥本身具有bd,不需要另外導入b和d。(3)反向PCR技術指的是擴增T-DNA的兩側序列,以T-DNA的一條單鏈序列5'-GCAATGCGTAGCCTCT……AACTATGCGCTCATGA-3'為模板,擴增其5'一側序列,因此對應的引物是5'-TACGCATTGC-3',以T-DNA的另一條單鏈序列3'-CGTTACGCATCGGAGA……TTGATACGCGAGTACT-5'為模板,擴增其5'一側序列,因此對應的引物是5'-GCGCTCATGA-3',故選BD。引物的作用是使DNA聚合酶能夠從引物的3'-端開始連接脫氧核苷酸。6.(2024·山東威海二模)(16分)營養(yǎng)期殺蟲蛋白(Vip3Aa)是蘇云金桿菌在營養(yǎng)生長階段產生的一種新型殺蟲蛋白,對許多鱗翅目害蟲具有較強的殺蟲活性。研究人員以鱗翅目害蟲草地貪夜蛾為模型,篩選獲得了與Vip3Aa抗性相關的基因(Sfmyb基因)。(1)研究人員首先采用RNA干擾(RNAi)技術使草地貪夜蛾體內部分Sfmyb基因沉默,發(fā)現幼蟲對Vip3Aa的敏感性顯著降低,由此說明Sfmyb基因與Vip3Aa抗性的關系是。

(2)研究人員通過啟動子活性實驗發(fā)現草地貪夜蛾抗性品系中Sfmyb基因啟動子的活性低于敏感品系。由此推測,Vip3Aa抗性的產生可能是由于Sfmyb基因啟動子活性下調后影響,從而改變了Sfmyb基因的轉錄水平。進一步研究發(fā)現,抗性品系中Sfmyb基因啟動子發(fā)生了多個位點的突變和缺失。與敏感品系相比,抗性品系中Sfmyb基因控制合成的蛋白質的氨基酸序列(填“發(fā)生”或“不發(fā)生”)改變,原因是。

(3)進一步研究發(fā)現,Sfmyb基因的表達產物轉錄因子myb(能識別特定DNA序列并與之結合)可調控下游靶標基因的表達水平從而導致抗性性狀的出現。研究人員采用反向酵母單雜交技術對某待測基因是不是myb的靶標基因進行鑒定,具體操作步驟如下:①采用PCR技術擴增待測基因,再將待測基因插入下圖結構N所示的啟動子上游,構建基因表達載體Ⅰ,將Ⅰ導入營養(yǎng)缺陷型酵母菌中。②將Sfmyb基因和AD基因(能表達出轉錄激活蛋白AD)融合后構建基因表達載體Ⅱ,將其轉入上述轉基因酵母菌中,融合基因表達出的轉錄因子myb和AD組合成復合蛋白,當myb能識別待測基因并與之結合時,AD便發(fā)揮轉錄激活活性,誘導下游組氨酸合成基因和色氨酸合成基因表達。③將上述轉基因酵母菌接種到特定的固體培養(yǎng)基上培養(yǎng),觀察是否有菌落產生。步驟①中,PCR擴增待測基因時加入的引物需滿足的條件是;為確定結構N中待測基因插入方向正確,采用PCR技術檢測時,應選擇上圖中的引物。步驟③中,特定的固體培養(yǎng)基是指;若觀察到培養(yǎng)基中有酵母菌菌落分布,則說明,得出上述結論的依據是。

答案(1)Sfmyb基因表達產物減少可增強草地貪夜蛾對Vip3Aa的抗性(2)RNA聚合酶與啟動子的識別和結合不發(fā)生Sfmyb基因編碼蛋白質的堿基序列中不包含啟動子序列(3)能與待測基因母鏈的一段堿基序列互補配對的短單鏈核酸F1和R1(或F2和R2)不含組氨酸和色氨酸的固體培養(yǎng)基待測基因是myb(Sfmyb基因表達產物)的靶標基因只有待測基因是myb的靶標基因,myb才能與之結合,AD才能發(fā)揮轉錄激活活性,誘導下游的組氨酸合成基因和色氨酸合成基因表達合成組氨酸和色氨酸,營養(yǎng)缺陷型酵母菌才能在缺少組氨酸和色氨酸的培養(yǎng)基上生長形成菌落解析(1)RNA干擾技術使草地貪夜蛾體內部分Sfmyb基因沉默,即Sfmyb基因表達產物減少,結果發(fā)現幼蟲對Vip3Aa的敏感性顯著降低,說明Sfmyb增強了草地貪夜蛾對Vip3Aa的抗性。(2)實驗發(fā)現草地貪夜蛾抗性品系中Sfmyb基因啟動子的活性低于敏感品系。由此推測,Vip3Aa抗性的產生可能是由于Sfmyb基因啟動子活性下調后影響RNA聚合酶與啟動子的識別和結合,從而改變了Sfmyb基因的轉錄水平。進一步研究發(fā)現,抗性品系中Sfmyb基因啟動子發(fā)生了多個位點的突變和缺失。與敏感品系相比,抗性品系中Sfmyb基因控制合成的蛋白質的氨基酸序列不發(fā)生改變,原因是Sfmyb基因編碼蛋白質的堿基序列中不包含啟動子序列。(3)PCR擴增中的引物需滿足的條件是能與待測基因母鏈的一段堿基序列互補配對的短單鏈核酸;為將待測基因插入結構N所示的啟動子上游,根據結構N中啟動子的位置和引物的箭頭指示,采用PCR技術檢測時,應選擇圖中的引物F1和R1或F2和R2。因結構N中有組氨酸合成基因和色氨酸合成基因,所以可將轉基因酵母菌接種到不含組氨酸和色氨酸的固體培養(yǎng)基上進行篩選,若觀察到培養(yǎng)基中有酵母菌菌落分布,則說明待測基因是myb(Sfmyb基因表達產物)的靶標基因,因為只有待測基因是myb的靶標基因,myb才能與之結合,AD才能發(fā)揮轉錄激活活性,誘導下游的組氨酸合成基因和色氨酸合成基因表達合成組氨酸和色氨酸,營養(yǎng)缺陷型酵母菌才能在缺少組氨酸和色氨酸的培養(yǎng)基上生長形成菌落。7.實驗設計與分析(分值:33分)學生用書P261

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

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

。

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

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

(2)細胞甲是,其功能是。

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

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

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

。

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