湖北省十堰市部分普通高中联盟2023-2024学年高三下学期4月调研考试生物试卷变式题20-22（含答案解析）

1.研究发现，重症新冠病毒感染者（表现为严重肺水肿和器官功能障碍）中，有相当比例的人是糖尿病患者。图1表示新冠病毒（SARS-Cov-2）侵入人体细胞的过程，其中ACE2（血管紧张素转换酶2，其相应基因在气道上皮细胞、肠道及胰腺等组织中均有表达）先期可作为新冠病毒侵入细胞的受体，S蛋白为病毒抗原。回答下列问题：（1）胰岛B细胞分泌胰岛素的过程受到____（答出2种）等物质的调节，胰岛素通过促进____（答出2点）过程从而降低血糖。（2）感染新冠病毒的糖尿病患者体内ACE2基因的表达量较高，胰岛素含量较未感染新冠病毒的糖尿病患者的低。经研究证实，感染新冠病毒的糖尿病患者体内胰岛B细胞数量减少，综合上述信息分析，原因可能是____。（3）新冠病毒侵入人体细胞后主要引起____（填“体液”或“细胞”）免疫，辅助性T细胞在其中的作用是____。（4）内皮糖萼是一种覆盖在血管内皮细胞表面的凝胶网状结构，内皮糖萼被破坏后可导致内皮细胞通透性改变，使血浆渗漏到循环系统外，引起血压下降、组织水肿。硫酸乙酰肝素（HS）是构成内皮糖萼的主要成分，其脱落量可直接反映内皮糖萼损伤程度。研究人员对野生型小鼠和糖尿病模型小鼠分别注射S蛋白后，测定不同时间下三组小鼠血浆中HS的浓度，结果如图2所示。据此分析糖尿病患者感染新冠病毒后易出现组织水肿的原因是____。【答案】（1）①.神经递质、血糖、胰高血糖素②.血糖进入组织细胞进行氧化分解，进入肝、肌肉并合成糖原，进入脂肪组织细胞转变成甘油三酯（2）感染新冠病毒的糖尿病患者体内包括胰岛B细胞在内的细胞中ACE2基因的表达量较高，细胞膜上ACE2数量多，新冠病毒的S蛋白与ACE2结合入侵胰岛B细胞，而使胰岛B细胞被细胞毒性T细胞裂解（3）①.细胞②.参与细胞毒性T细胞的活化；分泌细胞因子促进细胞毒性T细胞的增殖分化（4）新冠病毒的S蛋白会使糖尿病患者的HS脱落量更大，脱落持续的时间更长，引起的内皮损伤更严重【解析】【分析】胰岛B细胞分泌胰岛素的过程受到三条路径的调控，分别是受到交感神经支配、血糖分子直接刺激以及胰高血糖素的促进。胰岛素具有促进组织细胞加速摄取利用和储存葡萄糖，从而降低血糖的功能。【小问1详解】胰岛B细胞分泌胰岛素的过程受到交感神经支配、血糖分子直接刺激以及胰高血糖素的促进，所以受神经递质、血糖、胰高血糖素等物质的调节，胰岛素通过促进血糖进入组织细胞进行氧化分解，进入肝、肌肉并合成糖原，进入脂肪组织细胞转变成甘油三酯过程从而降低血糖。【小问2详解】感染新冠病毒的糖尿病患者体内ACE2基因的表达量较高，胰岛素含量较未感染新冠病毒的糖尿病患者的低。经研究证实，感染新冠病毒的糖尿病患者体内胰岛B细胞数量减少，综合上述信息分析，原因可能是感染新冠病毒的糖尿病患者体内包括胰岛B细胞在内的细胞中ACE2基因的表达量较高，细胞膜上ACE2数量多，新冠病毒的S蛋白与ACE2结合入侵胰岛B细胞，而使胰岛B细胞被细胞毒性T细胞裂解【小问3详解】新冠病毒营寄生生活，寄宿在活细胞内，所以新冠病毒侵入人体细胞后主要引起细胞免疫，辅助性T细胞在其中的作用是参与细胞毒性T细胞的活化；分泌细胞因子促进细胞毒性T细胞的增殖分化。【小问4详解】分析题图可知，注射S蛋白后，野生型小鼠和糖尿病模型鼠血浆中HS浓度均升高，而糖尿病模型鼠血浆中HS浓度随时间延长，下降缓慢，故推测糖尿病患者感染新冠病毒后易出现组织水肿的原因是新冠病毒的S蛋白会使糖尿病患者的HS脱落量更大，脱落持续的时间更长，引起的内皮损伤更严重。2.研究发现：糖尿病患者有清晨空腹血糖明显升高的现象，一种为夜间短暂低血糖后引起的血糖反跳性增高，称为“苏木杰反应”；另一种为夜间血糖平稳，清晨出现一段时间高血糖，称为“黎明现象”。回答下列问题。（1）正常人体的血糖浓度范围为___mmol/L。为区分糖尿病患者的清晨空腹高血糖为上述哪种情况，临床上可将尿液中酮体（脂肪分解代谢的产物）的含量作为诊断依据之一，其原因是___。（2）为探究“黎明现象”的发生机制，研究人员将2型糖尿病患者分为有“黎明现象”组（DP+）和无“黎明现象”组（DP-），测定体内相关激素的含量，结果如图1。①由图1结果显示，___节律性分泌异常可能与“黎明现象”有关。②研究发现，生长激素会影响胰岛素作用的敏感性。除此之外，影响胰岛素作用敏感性的因素可能还有___（填序号）。A．存在胰岛细胞自身抗体B．胰岛素受体表达下降C．胰岛素受体基因突变D．胰岛素分泌障碍（3）为探究降糖药物二甲双胍的最适口服用量，科研小组利用糖尿病模型大鼠进行实验，在正式实验前可先进行___，目的是___。请补充正式实验步骤：①选取糖尿病模型大鼠30只平均分为6组。②各组大鼠分别___并正常饮食。③测定各组大鼠的血糖浓度，并与健康大鼠的血糖浓度进行比较。【答案】（1）①.3.9-6.1②.若发生苏木杰现象，则在出现低血糖时，会由脂肪参与代谢供能，造成尿中酮体增加（2）①.生长激素②.B、C（3）①.预实验②.为进一步实验摸索条件，检验实验设计的科学性和可行性③.灌喂一系列浓度梯度的二甲双胍【解析】【分析】1、“苏木杰反应”在夜间出现短暂的低血糖现象，在血糖浓度较低时，脂肪会分解参与供能，“黎明现象”不会出现该情况。2、如图1所示，DP+与DP-组的胰岛素和褪黑素分泌情况相似，生长激素的分泌具有显著差别，可推测生长激素的分泌情况是造成影响的关键因素。【小问1详解】正常人体的血糖浓度范围为3.9-6.1mmol/L；将尿液中的酮体（脂肪分解代谢的产物）作为诊断依据是因为“苏木杰反应”在夜间低血糖时脂肪会分解参与供能，造成尿液中酮体含量增加。【小问2详解】①如图1所示，DP+与DP-两组的胰岛素和褪黑素分泌情况相似，生长激素的分泌有显著差别，因此推测生长激素的分泌差异是造成影响的关键因素；②A、胰岛细胞自身抗体会造成胰岛细胞损伤，减少胰岛素的分泌，影响胰岛素的分泌量，A错误；B、胰岛素受体表达下降导致其数目减少，胰岛素的敏感性降低，B正确；C、胰岛素受体基因突变导致其结构变异，与胰岛素结合受到影响，从而影响胰岛素的敏感性，C正确；D、胰岛素分泌障碍影响的是胰岛素的分泌，D错误。故选BC。【小问3详解】在进行正式实验前，需要先进行预实验，可以为进一步实验摸索条件，检验实验设计的科学性和可行性；为探究降糖药物二甲双胍的最适口服量，二甲双胍的浓度是唯一变量，各组大鼠应灌胃一系列浓度梯度的二甲双胍并正常饮食，一段时间后测定各组大鼠的血糖浓度并与正常值比较。3.糖尿病是一种常见的内分泌疾病，90％的糖尿病患者属于II型糖尿病。II型糖尿病患者体内发生了胰岛素抵抗，导致使用胰岛素治疗效果不佳，甚至增加低血糖风险。研究发现，肾小管对葡萄糖的重吸收主要依靠肾小管上皮细胞中的钠一葡萄糖协同转运蛋白（SGLT）。因此抑制SGLT的活动，加强葡萄糖经肾脏的排泄是抗糖尿病药物开发的一个新方向。回答下列问题：（1）正常情况下，人体血糖浓度升高时，______________细胞分泌的胰岛素增多，经______________运输到靶细胞，促进其________________，使血糖浓度降低。（2）目前已发现多种SGLT，其中SGLT1分布在小肠、肾脏、心脏和脑，负责约10％葡萄糖在肾脏的重吸收；SGLT2完成剩余90％葡萄糖的重吸收，且只分布在肾脏。据此推测，选择__________（填“SGLT1”或“SGLT2”）作为新的抗糖尿病药物靶点更有优势。（3）II型糖尿病患者采用SGLT抑制剂治疗后，尿量会_________，原因是______________________。（4）为探讨SGLT抑制剂治疗II型糖尿病的疗效，科研人员将II型糖尿病患者随机分为两组，分别采用SGLT抑制剂和传统降糖药物治疗，20周后结果如下表所示。其中糖化血红蛋白达标率指治疗后血糖水平达标的患者在群体中所占的比例。P值用来判断两组结果的差异程度，如果P＜0．05则两组结果有差异，具统计学意义；否则两组无差异，无统计学意义。指标组别糖化血红蛋白达标率（％）低血糖发生率（％）生殖系统感染率（％）泌尿系统感染率（％）传统降糖药物组37.2111.632.324.64SGLT抑制剂组65.124.659.306.96P0.0000.0260.0480.156与传统降糖药物相比，SGLT抑制剂治疗II型糖尿病的优点是_________________，缺点是____________。【答案】（1）①.胰岛B②.体液③.对葡萄糖的摄取、利用和储存（2）SGLT2（3）①.增加②.SGLT抑制剂作用于SGLT，抑制了肾小管上皮细胞对葡萄糖的重吸收，使原尿中葡萄糖浓度升高，从而降低了肾小管对水分的重吸收（4）①.糖化血红蛋白达标率高，低血糖发生率低②.生殖系统和泌尿系统感染率高【解析】【分析】胰岛素的作用是机体内唯一降低血糖的激素，胰岛素能促进全身组织细胞加速摄取、利用和储存葡萄糖，从而降低血糖浓度；胰高血糖素能促进糖原分解，并促进一些非糖物质转化为葡萄糖，从而使血糖水平升高。肾上腺素也能促进肝糖原的分解和非糖物质的转化，从而使血糖上升。【小问1详解】正常情况下，人体血糖浓度升高时，会直接刺激胰岛B细胞，促进该细胞合成并分泌胰岛素，使血液中胰岛素含量增多，胰岛素经体液运输到靶细胞，与靶细胞表面的受体结合后对靶细胞的代谢做出调节，进而促进其对葡萄糖的摄取、利用和储存，进而使血糖浓度降低。【小问2详解】目前已发现多种SGLT，其中SGLT1分布在小肠、肾脏、心脏和脑，负责约10％葡萄糖在肾脏的重吸收；SGLT2完成剩余90％葡萄糖的重吸收，且只分布在肾脏，可见，SGLT2在抗糖尿病方面作用更有效，因此，选择SGLT2作为新的抗糖尿病药物靶点更有优势。【小问3详解】II型糖尿病患者采用SGLT抑制剂治疗后，尿量会增多，因为SGLT转运葡萄糖的功能被抑制后，即肾小管和集合管细胞对葡萄糖的重吸收能力下降，进而会导致尿液中葡萄糖含量增多，使尿液渗透压增大进而带走大量的水分，使尿量增多。【小问4详解】结合表格信息可知，与传统降糖药物相比，SGLT抑制剂治疗II型糖尿病的优点表现在糖化血红蛋白达标率较高、低血糖发生率较低，即降糖效果较好且稳定，表现的确定是生殖系统感染率和泌尿系统的感染率上升。4.胰岛素是唯一能够降低血糖浓度的激素。当血糖浓度升高到一定程度时，胰岛素的分泌量明显增加。另外胰岛素分泌还受到有关神经的控制，胰岛B细胞是可兴奋细胞，与神经细胞一样，都存在外正内负的静息电位。回答下列问题：（1）据图1分析，葡萄糖进入胰岛B细胞后，细胞内ATP浓度升高，进而_______________，最终引起胰岛素分泌；通过图中神经末梢释放_________与胰岛B细胞膜上受体结合，引起_____内流，胰岛B细胞兴奋从而分泌胰岛素。（2）胰岛素抵抗是指各种原因使胰岛素促进葡萄糖摄取和利用的效率下降的现象。研究人员利用人参皂苷进行了改善脂肪细胞胰岛素抵抗的研究。用1μmol/L地塞米松（DEX）处理正常脂肪细胞，建立胰岛素抵抗模型。分别用25、50、100μmol/L人参皂苷处理胰岛素抵抗细胞，检测脂肪细胞对葡萄糖摄取量及葡萄糖转运蛋白基因（GLUT-4）表达水平。实验结果如图2所示。①根据上述检测结果，推测人参皂苷能降低血糖的原因是____________。②若要进一步确定人参皂苷是通过改善胰岛素抵抗，而非促进胰岛素的分泌来降低血糖，需在上述实验基础上检测________含量。（3）人参皂苷能否在生物体内发挥作用，还需要做进一步的研究。请利用以下实验材料及用具，设计实验探究人参皂苷对胰岛素抵抗引起的高血糖小鼠是否有降糖作用。实验材料及用具：胰岛素抵抗导致的糖尿病模型小鼠若干只，生理盐水，人参皂苷稀释液，血糖仪等。实验思路：__________。预期结果及结论：①若____________，则__________；②若____________，则_______________。【答案】（1）①.导致K+通道关闭，K+外流受阻，Ca2+通道打开②.神经递质③.Ca2+（2）①.增加细胞膜上GLUT-4葡萄糖转运蛋白的数量，加快脂肪细胞对葡萄糖的吸收，使血糖含量降低②.胰岛素（3）①.取模型小鼠若干只随机均分为甲、乙两组，甲组灌胃适量人参皂苷稀释液，乙组灌胃等量的生理盐水，一段时间后用血糖仪测定两组小鼠的血糖含量②.甲、乙两组小鼠血糖含量无明显差异③.人参皂苷对胰岛素抵抗引起的高血糖小鼠无降糖作用④.甲组小鼠血糖含量明显低于乙组⑤.人参皂苷对胰岛素抵抗引起的高血糖小鼠有降糖作用【解析】【分析】据图分析：图1，由图可知，葡萄糖进入胰岛B细胞后，葡萄糖氧化分解产生ATP，使细胞内ATP浓度升高，导致K+通道关闭，K+外流受阻，Ca2+通道打开。图2，随着人参皂苷溶液浓度增加，葡萄糖的摄取量相对值在增加，葡萄糖转运蛋白基因（GLUT-4）表达水平增强，因此推测人参皂苷可增加细胞膜上葡萄糖转运蛋白的数量，加快脂肪细胞对葡萄糖的吸收，使血糖含量降低。【小问1详解】由图可知，葡萄糖进入胰岛B细胞后，葡萄糖氧化分解产生ATP，使细胞内ATP浓度升高，导致K+通道关闭，K+外流受阻，Ca2+通道打开，Ca2+大量进入胰岛B细胞引起动作电位，促进了胰岛素囊泡向细胞膜移动和融合从而促进胰岛素的分泌。图中神经末梢释放神经递质与胰岛B细胞膜上的受体结合，Ca2+内流进入胰岛B细胞，胰岛B细胞兴奋从而分泌胰岛素。【小问2详解】①据图可知，随着人参皂苷溶液浓度增加，葡萄糖的摄取量相对值在增加，葡萄糖转运蛋白基因（GLUT-4）表达水平增强，因此推测人参皂苷可增加细胞膜上葡萄糖转运蛋白的数量，加快脂肪细胞对葡萄糖的吸收，使血糖含量降低。②若要进一步确定人参皂苷是通过改善胰岛素抵抗，而非促进胰岛素的分泌来降低血糖，需在上述实验基础上检测胰岛素含量。【小问3详解】为了探究人参皂苷对胰岛素抵抗引起的高血糖小鼠是否有降糖作用，可通过设计是否含有人参皂苷稀释液的对照实验，来检测模型小鼠的血糖含量，以此来确定人参皂苷是否具有降低胰岛素抵抗小鼠血糖的作用。根据实验的对照原则、等量原则、单一变量原则，设计如下实验思路：取模型小鼠若干只随机均分为甲、乙两组，甲组灌胃适量人参皂苷稀释液，乙组灌胃等量的生理盐水，一段时间后用血糖仪测定两组小鼠的血糖含量。如果甲、乙两组小鼠血糖含量无明显差异，说明人参皂苷对胰岛素抵抗引起的高血糖小鼠无降糖作用；如果甲组小鼠血糖含量明显低于乙组，说明人参皂苷对胰岛素抵抗引起的高血糖小鼠有降糖作用5.母亲孕期肥胖或高血糖会增加后代患肥胖和代谢疾病的风险。科学家用小鼠进行实验，研究孕前高脂饮食对子代代谢调节的影响。（1）从孕前4周开始，实验组雌鼠给予高脂饮食，对照组雌鼠给予正常饮食，食物不限量。测定妊娠第20天两组孕鼠相关代谢指标，结果如下表。分组体重（g）胰岛素抵抗指数脂肪含量（mg/dL）瘦素含量（ng/dL）脂联素含量（μg/dL）对照组38.83.442523.710.7实验组49.14.893446.956①正常情况下，体脂增加使脂肪细胞分泌的瘦素增多，瘦素经____________运输作用于下丘脑饱中枢，抑制食欲，减少脂肪合成，该机制为_____________调节。表中结果显示，实验组孕鼠瘦素含量________，但瘦素并没有发挥相应作用，这种现象称为“瘦素抵抗”。②脂联素是脂肪细胞分泌的一种多肽激素，能增加细胞对胰岛素的敏感性。据此推测实验组孕鼠出现胰岛素抵抗的原因是____________。（2）24周龄时，给两组子代小鼠空腹注射等量的葡萄糖或胰岛素，检测结果如图1。图1结果显示，与对照组相比，____________，推测实验组子鼠出现了“胰岛素抵抗”。（3）研究发现，幼鼠脂肪组织的瘦素和脂联素含量与各自母鼠均呈正相关。测定幼鼠脂联素基因和瘦素基因的表达量、基因启动子所在区域的组蛋白甲基化水平，结果如图2。①结果显示，实验组通过_________脂联素基因启动子所在区域的组蛋白甲基化水平，从而_________，影响脂联素的合成，使组织细胞对胰岛素的敏感性降低。②瘦素基因的表达量与其启动子所在区域的组蛋白甲基化水平呈_________相关。但由于血脂过高会抑制瘦素向脑内运输，导致瘦素抵抗，引起肥胖。（4）根据该项研究结果，对备孕或孕期女性提出合理建议：__________（写出两点）【答案】（1）①.体液（血液）②.（负）反馈③.增加④.实验组孕鼠脂联素含量低，造成机体细胞对胰岛素信号不敏感（2）实验组小鼠注射葡萄糖后血糖浓度始终较高，注射胰岛素后血糖浓度下降幅度较低（下降不明显）（3）①.提高②.抑制基因的转录（表达）③.正（4）减少脂类的摄入（合理饮食）、坚持锻炼、控制体重，维持正常血脂水平【解析】【分析】1、分析表格：实验组与对照组比较：高脂饮食的实验组体重、胰岛素抵抗指数、脂肪含量、瘦素含量都升高，只有脂联素含量下降。2、分析图1：注射葡萄糖之后实验组血糖明显高于对照组，注射胰岛素之后，实验组的血糖仍然高于对照组。3、分析图2：脂联素相关基因数据表明，实验组的组蛋白甲基化水平高于对照组，而基因表达量小于对照组；瘦素基因相关数据表明，无论是组蛋白甲基化水平还是基因表达量实验组都高。【小问1详解】①脂肪细胞产生的瘦素类似于动物激素，体液运输作用于下丘脑饱中枢，抑制食欲，减少脂肪合成，该机制为负反馈调节。由表格可知，实验组孕鼠瘦素含量比对照组增加，瘦素并没有发挥相应作用，这种现象称为“瘦素抵抗”。②脂联素能增加细胞对胰岛素的敏感性，实验组含量比对照组低，所以可以推测是由于实验组孕鼠脂联素含量低，造成机体细胞对胰岛素信号不敏感。【小问2详解】图1结果从左图显示实验组小鼠比对照组注射葡萄糖后血糖浓度始终较高，而右图显示注射胰岛素后血糖浓度下降幅度较低，推测实验组子鼠出现了“胰岛素抵抗”。【小问3详解】①从图2看出实验组提高脂联素基因启动子所在区域的组蛋白甲基化水平，而相关基因表达的水平降低，所以抑制基因的转录（表达），影响脂联素的合成。②从图2右图看出实验组提高了瘦素基因组蛋白的甲基化水平，而瘦素基因表达水平升高，说明瘦素基因的表达量与其启动子所在区域的组蛋白甲基化水平呈正相关。【小问4详解】根据该项研究结果，对备孕或孕期女性提出合理建议：减少脂类的摄入（合理饮食）、坚持锻炼、控制体重，维持正常血脂水平。6.已知干旱会使植物体内脱落酸（ABA）含量上升，科研人员推测小麦ABA受体基因过表达会增强其抗旱能力。为验证此推测，某科研小组利用ABA受体基因过表达的转基因小麦L8品系开展研究，结果如图1所示。回答下列问题：（1）在植物体中，ABA的主要作用是____（答出2点）。由图1结果可知，在干旱条件下，L8品系的____均优于野生型的。（2）科研小组对干旱环境下小麦气孔开闭的相关生理指标进行了研究，结果如图2所示，该实验的自变量是____。由图2可知，干旱环境下，ABA的合成和分泌增多，叶肉细胞的渗透压____（填“增大”或“减小”），____增大，导致气孔关闭。（3）已知保卫细胞（组成气孔的细胞）失水会导致气孔关闭。为进一步验证气孔开放度减小是由ABA引起的，该科研小组研究ABA作用的相关机制如图3所示。据图分析，ABA导致气孔开放度降低的机制是____。【答案】（1）①.抑制植物细胞的分裂和种子的萌发，促进植物进入休眠，促进叶和果实的衰老、脱落②.生长状况和籽粒重量（2）①.是否浇水（或水分条件）、时间②.增大③.气孔阻力（3）ABA与其受体结合后，通过信号分子使保卫细胞生物膜上的K+、Ca2+及Cl-等通道蛋白通透性发生改变，从而促进K+和Cl-运输出细胞，抑制K+运输进细胞，使保卫细胞渗透压降低而失水【解析】【分析】①在植物体中，ABA的主要作用有抑制细胞分裂，促进气孔关闭，促进叶和果实的衰老和脱落，维持种子休眠；②由图2可知，该实验的自变量为种植时间和是否浇水，停止浇水后，叶肉细胞渗透压相对值先升高，ABA含量上升，气孔阻力增大。【小问1详解】①在植物体中，ABA的主要作用有抑制细胞分裂，促进气孔关闭，促进叶和果实的衰老和脱落，维持种子休眠；②由图1可知，L8品系在干旱条件下生长状况和籽粒重量均明显优于野生型。【小问2详解】①由图2可知，该实验的自变量为种植时间和是否浇水；②③观察图2可得，停止浇水后，叶肉细胞渗透压相对值先升高，ABA含量上升，气孔阻力增大，导致气孔关闭。【小问3详解】据图3可知，ABA与ABA受体结合后，一方面产生细胞内信号分子，信号分子促进胞内K+从细胞质基质外流，使液泡中Ca2+流入细胞质基质，另一方面ABA会促进Ca2+内流，使细胞质基质中Ca2+浓度增加，Ca2+浓度增加一方面抑制K+内流，另一方面促进Cl-外流，使保卫细胞内液渗透压下降失水，导致气孔关闭。7.半个世纪前，科学家提出了生长素调控植物生长的“酸生长假说”，至今这一假说仍在不断发展。（1）植物激素是植物生长具有_____________作用的微量有机物，是细胞间传递____________的分子。（2）研究发现，胚芽鞘切段在无生长素的培养基中生长缓慢，加入生长素后大约10分钟，就可观察到胚芽鞘切段快速生长。科学家提出“酸生长假说”解释这一现象，即生长素诱导的H+外排促进细胞壁的伸展，生长素促进细胞膜上H+-ATP酶（质子泵）的活性。①生长素对胚芽鞘切段生长的作用主要是促进细胞的________生长。当培养基中生长素浓度高于最适浓度时，随着生长素浓度升高对胚芽鞘切段生长的作用表现为____________。②依据“酸生长假说”，人们作出以下预测，其中与假说不相符的是________。a．中性缓冲液不能抑制生长素诱导的生长b．能促进H+外排的膜蛋白复合物应该能促进生长c．若用含H+的缓冲液处理细胞壁，则可能促进细胞的短期生长③科学家用生长素诱导玉米胚芽鞘的生长，得到图1所示结果。该结果是否可作为支持“酸生长假说”的证据？请作出判断并写出论证过程。判断结果：_________（填“是”或“否”）。做出判断的依据是：___________。（3）为探究生长素激活细胞膜上H+-ATP酶的机制，研究者分别测定野生型、K蛋白基因敲除型（K-）和F蛋白基因敲除型（F-）拟南芥植株的下胚轴细胞壁pH和生长速率，结果如图2。①据图2分析，____________蛋白参与生长素激活H+-ATP酶的过程，且F蛋白与K蛋白在调控H+-ATP酶激活方面的作用关系是__________。②依据研究结果，请在答题纸上图中空白处填写恰当内容，完善生长素作用机制模型_____。【答案】（1）①.调节②.信息（2）①.纵向②.促进作用减弱甚至起抑制作用③.a④.是⑤.加入生长素后激活了细胞膜上H-ATP酶（质子泵），促进了H外排使胞外pH下降，同时胚芽鞘切段生长速度加快，说明生长素通过诱导H外排进而促进细胞的生长（3）①.K②.拮抗作用③.【解析】【分析】生长素生理作用：促进生长、促进扦插的枝条生根、促进果实的发育；特点：低浓度促进生长，高浓度抑制生长。在植物体内，合成生长素最活跃的部位是幼嫩的芽、叶和发育的种子，生长素大部分集中分布在生长旺盛的部位。生长素只能由形态学上端向形态学下端运输，此外，引起横向运输的原因是单侧光或地心引力，横向运输发生在尖端。【小问1详解】植物激素是植物生长具有调节作用的微量有机物，是细胞间传递信息的分子。【小问2详解】①由题干信息生长素能促进细胞壁的伸展可知，生长素对胚芽鞘切段的作用主要是促进细胞的纵向生长。生长素的作用特点是，低浓度促进生长，超过最适浓度以后，随生长素浓度升高，促进作用减弱，再继续升高生长素浓度，会对胚芽鞘切段生长起抑制作用。②“酸生长假说”的核心是生长素能激活细胞膜上的质子泵，将H+泵到细胞外，从而促进细胞壁的伸展，细胞伸长。a、中性缓冲液不能提供H+，故中性缓冲液能抑制生长素诱导的生长，a与假说不符；bc、根据题意直接促进细胞壁伸展的是细胞外的H+，故能促进H+外排的膜蛋白复合物应该能促进生长，b、c与假说相符。故选a。③实验结果显示，从加入生长素开始，pH在不断下降，切段长度不断上升，故可判断该结果支持“酸生长假说”。因为加入生长素后，激活H+-ATP酶（质子泵），H+外排增加，导致细胞外pH下降，从而促进胚芽鞘切段生长。【小问3详解】①分析图2，与野生型相比，缺K蛋白pH上升，生长速率下降，说明K蛋白可以促使pH下降，生长速度加快；缺F蛋白时，pH下降，同时生长速率上升，说明F促进pH上升，抑制生长，综上所述，是K蛋白参与生长素激活H+-ATP酶的过程，且F蛋白与K蛋白在调控H+-ATP酶激活方面的作用关系是拮抗作用。②根据①分析，可将生长激素作用基制模型填写如下：8.植物对病原菌的过度防御会引起植物衰老，平衡植物衰老与植物免疫对于农业生产十分重要，为研究R基因在二者平衡中的作用，科研人员利用拟南芥进行研究。（1）乙烯作为植物激素，对植物生长发育具有_______作用，为检验R基因否通过调控乙烯信号途径影响植物免疫与植物衰老，科研人员进行了如下实验。①用真菌感染三种拟南芥，一段时间后测定单位质量叶片上剩余的真菌孢子数（孢子为真菌的繁殖体），结果如图1，剩余真菌孢子数越低，说明植物抗病性越_______。根据图1结果推测R基因可以_______拟南芥抗病性。同时乙烯在R基因调控的植物抗病性中起负向作用，作出推测的理由是_______。②进一步研究R基因与植物衰老的关系，以叶片衰老比率作为植物衰老情况的指标，结果如图2，结果说明_______。（2）研究发现，R基因还可以促进W基因表达，进一步对3种拟南芥R基因的表达情况进行检测，结果如下表组别实验材料R基因的表达情况1WT++2R+++3RW++（给R转入额外的W基因）注：“+”数目越多，表示表达程度越高请推测与组2相比，组3拟南芥的抗病性和植物衰老情况为_______。综合上述研究，请用文字和箭头将答题纸上R基因对植物衰老和抗病性平衡的调控内容补充完整_____________。【答案】（1）①.调节②.强③.提高④.与植株R相比，植株Re单位质量叶片剩余真菌孢子数更低，抗病性更强⑤.R基因促进植物衰老，乙烯可以加强这一效应（2）①.抗病性弱，植物衰老程度低②.【解析】【分析】1、植物激素指的是在植物体内一定部位合成，从产生部位运输到作用部位，并且对植物体的生命活动产生显著调节作用的微量有机物。2、不同植物激素的生理作用：生长素：合成部位：幼嫩的芽、叶和发育中的种子。主要生理功能：生长素的作用表现为两重性，即：低浓度促进生长，高浓度抑制生长。赤霉素：合成部位：幼芽、幼根和未成熟的种子等幼嫩部分。主要生理功能：促进细胞的伸长；解除种子、块茎的休眠并促进萌发的作用。细胞分裂素：合成部位：正在进行细胞分裂的幼嫩根尖。主要生理功能：促进细胞分裂；诱导芽的分化；防止植物衰老。脱落酸：合成部位：根冠、萎蔫的叶片等。主要生理功能：抑制植物细胞的分裂和种子的萌发；促进植物进入休眠；促进叶和果实的衰老、脱落。乙烯：合成部位：植物体的各个部位都能产生。主要生理功能：促进果实成熟；促进器官的脱落；促进多开雌花。【小问1详解】植物激素指的是在植物体内一定部位合成，从产生部位运输到作用部位，并且对植物体的生命活动产生显著调节作用的微量有机物。乙烯作为植物激素，对植物生长发育具有调节作用。①剩余真菌孢子数越低，说明植物抗病性越强。与植株WT相比，植株R单位质量叶片剩余真菌孢子数更低，抗病性更强，由此可知，R基因可以提高拟南芥抗病性。与植株R相比，植株Re单位质量叶片剩余真菌孢子数更低，抗病性更强，由此推断乙烯在R基因调控的植物抗病性中起负向作用。②不施加乙烯组中，与植株WT相比，植株R叶片衰老比率较高，说明R基因促进植物衰老；与不施加乙烯组相比，施加乙烯组衰老比率较高，说明乙烯可以加强植物衰老，由此可知，R基因促进植物衰老，乙烯可以加强这一效应。【小问2详解】由（1）可知，R基因可以提高拟南芥抗病性，也能促进植物衰老，R基因还可以促进W基因表达，W基因会抑制R基因表达，由此可知，与组2相比，组3拟南芥抗病性弱，植物衰老程度低。R基因对植物衰老和抗病性平衡的调控内容为。9.水稻籽粒灌浆是否充实影响其产量和品质。研究发现D基因在水稻叶片、茎和颖果中都有表达，其编码的转运蛋白D可运输脱落酸(ABA)。D基因功能丧失的突变体籽粒灌浆缺陷，导致种子饱满程度降低，科研人员对其机制进行了研究。（1）ABA是在植物一定部位合成，运输到特定器官，调节植物生命活动的微量________。（2）图1为水稻植株的器官示意图，科研人员检测了野生型和突变体水稻授粉5天后不同器官中ABA的含量，结果如图2所示。据图2科研人员推测，颖果中的ABA主要是由叶片合成后通过D蛋白转运过来的，其判断依据是_______。（3）科研人员利用3H标记的ABA验证了上述推测，请写出实验设计思路：________。（4）水稻灌浆结实的最高温度为35℃。进一步研究发现高温下突变体灌浆缺陷较野生型的差距更为显著。为探究其原因，科研人员将24℃生长的野生型水稻转入35℃培养2小时，分别检测不同温度下颖果中D基因的转录量，结果如图3。据图分析，_______。（5）ABA可以激活颖果中淀粉合成关键基因的表达，从而促进水稻籽粒灌浆充实。综合上述信息，解释高温下野生型水稻确保正常灌浆的机制。【答案】（1）有机物（2）叶片中ABA的含量野生型低于突变体，颖果中ABA的含量野生型高于突变体（3）将等量3H标记的ABA涂抹在野生型、D基因突变体，一段时间后检测两组水稻颖果中的放射性强度（4）温度升高促进D基因转录（5）高温下D基因转录量增加，蛋白D合成增多，促进ABA从叶片转运到颖果。颖果中ABA含量增加，激活淀粉合成关键基因的表达，促进种子合成淀粉，从而确保水稻籽粒正常灌浆【解析】【分析】由植物体内产生，能从产生部位运送到作用部位，对植物的生长发育有显著影响的微量有机物，叫作植物激素。植物激素作为信息分子，几乎参与调节植物生长、发育过程中的所有生命活动。【小问1详解】ABA是植物激素，植物激素是在植物的一定部位合成，运输到特定器官，调节植物生命活动的有机物，具有微量高效的特点。【小问2详解】图2显示，叶片中ABA的含量野生型低于突变体，颖果中ABA的含量野生型高于突变体，而突变体是D基因突变体，D基因编码的转运蛋白D可运输脱落酸(ABA)，故可推测颖果中的ABA主要是由叶片合成后通过D蛋白转运过来的。【小问3详解】实验是为了验证颖果中的ABA主要是由叶片合成后通过D蛋白转运过来的，可利用放射性同位素标记法，将等量3H标记的ABA涂抹在野生型、D基因突变体的叶片上，一段时间后检测两组水稻颖果中的放射性强度，预期野生型的放射性强度高于突变体。【小问4详解】图3的自变量是温度，35℃条件下D基因的转录量相对值远高于24℃，说明温度升高促进D基因转录。【小问5详解】综合题目信息，高温能促进D基因转录，D基因转录量增加，蛋白D合成增多，蛋白D促进ABA从叶片转运到颖果。颖果中ABA含量增加，激活淀粉合成关键基因的表达，促进种子合成淀粉，从而确保水稻籽粒正常灌浆，高温下野生型水稻可确保正常灌浆。10.赤霉素（GA）在拟南芥下胚轴生长中起着重要作用，研究发现该过程受到水杨酸（SA）的影响。（1）GA与SA都是植物激素，它们是由植物体内产生，对植物生长发育起_______作用的有机物。（2）GA促进下胚轴生长的主要机理是：GA与GA受体结合形成复合物，促进抑制生长的D蛋白降解。为研究SA对GA作用的影响，研究者开展了一系列实验。①用GA与SA处理野生型拟南芥，一段时间后测定其下胚轴的长度（图1）。从图1可以看出，在影响下胚轴生长方面，两种激素的作用效果_______。结合前人研究，推测SA可能抑制GA介导的拟南芥下胚轴生长。②用SA处理野生型和npr1突变体拟南芥（见图2），可知突变体对SA处理_______（选填“敏感”或“不敏感”）。研究发现当SA存在时，NPR1与某物质结合，形成的复合物可促进GA受体降解。推测经SA处理后，与野生型相比，npr1突变体中的GA受体_______。③为进一步验证SA能抑制D蛋白的降解，且该过程依赖NPR1。请在图3中补充另外2个组中使用的实验材料及对应的实验处理_______。（3）结合上述研究，请写出SA抑制GA介导的拟南芥下胚轴生长的作用机制_______。【答案】（1）调节（2）①.相反②.不敏感③.不降解④.Ⅰ：+ⅰ：野生型Ⅱ：+ⅱ：npr1突变体（3）SA能促进NPR1与某物质形成复合物，促进GA受体降解，使GA无法发挥作用，D蛋白不降解，从而抑制下胚轴生长【解析】【分析】赤霉素、生长激素等植物激素，是由植物体内产生，从产生部位运输到作用部位，对植物生长发育起调节作用的有机物。【小问1详解】植物激素是由植物体内产生，从产生部位运输到作用部位，对植物生长发育起调节作用的有机物。【小问2详解】①分析图1可知：与对照组相比，GA促进下轴胚生长，SA抑制下轴胚生长，所以在影响下胚轴生长方面，两种激素的作用效果相反。②分析图2可知：npr1突变体拟南芥，用SA处理或不处理，对其生长均没有影响，说明突变体对SA处理不敏感。当SA存在时，NPR1与某物质结合，形成的复合物可促进GA受体降解。npr1突变体由于缺少npr1基因，无法形成NPR1，无法使其与某物质结合，形成复合物来促进GA受体降解，所以npr1突变体中的GA受体不降解。③实验验证SA能抑制D蛋白的降解，且该过程依赖NPR1。自变量为SA和NPR1，因变量为D蛋白含量。实验思路：实验分为三组，图3中从左到右的处理依次为：用野生型不用SA处理、野生型用SA处理、npr1突变体并用SA处理，于相同且适宜条件下培养一段时间后检测D蛋白含量。【小问3详解】分析图3可知：加入SA的野生型与野生型相比，D蛋白基本不降解，SA可以抑制D蛋白的降解，用SA处理的npr1突变体与野生型未加SA的D蛋白降解结果相似，说明SA依赖NPR1抑制D蛋白的降解。综上所述，SA抑制GA介导的拟南芥下胚轴生长的作用机制如下：SA能促进NPR1与某物质形成复合物，促进GA受体降解，使GA与GA受体无法结合形成复合物，无法使D蛋白降解，从而抑制下胚轴生长。11.热激蛋白是一种普遍具有抗逆作用的保护蛋白，在植物处于逆境下发挥其重要的调控作用。HSP70是植物中含量最多的热激蛋白，研究已经证明南瓜细胞中HSP70基因的表达与植物获得的耐热性呈显著正相关性。花楸树为蔷薇科落叶小乔木，具有很高的园林观赏价值，但花楸树引种到低海拔地区后面临着严峻的夏季高温环境胁迫，其正常生长及观赏价值会被影响。欲将南瓜细胞中的HSP70基因（结构如图1所示，其中B链是模版链）用图2所示的质粒导入花楸树细胞来研究其表达与耐热性之间的关系。回答下列问题：注：XhoI、KpnI、SacI为三种限制酶，其识别位点分别是5'CTCGA↓G、5'G↓GTACC、5'GAGCT↓C；AmpR基因为氨苄青霉素抗性基因。（1）可通过提取南瓜细胞中的____经逆转录获得HSP70基因，并用PCR对其进行扩增。在PCR扩增HSP70基因时应选择的引物组合是引物____。为使扩增后的产物按照正确方向与质粒连接，需在引物____（填“I”“Ⅱ”“Ⅲ”或“IV”）的5'端添加-CTCGAG序列。（2）通过农杆菌转化法转化花楸树细胞后，可以使用含____的选择培养基筛选出含有目的基因的花楸树细胞。将某细胞培育为植株后进行自交，收获子代植株641株，其中不耐高温的植株为42株，不考虑突变和互换，出现该结果的原因最可能是____。（3）为了检测目的基因是否成功导入，从分子水平上可用PCR技术进行检测，以花楸树细胞提取的DNA为模板，PCR扩增HSP70基因片段后进行琼脂糖凝胶电泳实验，结果如图3（M为泳带标准，1号为空白对照，2、3号为转基因植株）所示。若与1号相比，2号花楸树植株的耐热能力并没有增强，原因可能是____。若要进一步检测目的基因在转基因植物中是否成功表达，从分子水平上可通过____法进行检测。【答案】（1）①.（HSP70基因转录的）mRNA②.Ⅱ、Ⅲ③.Ⅲ（2）①.氨苄青霉素②.有且只有两个HSP70基因分别整合到了该花楸树细胞的两条非同源染色体上并成功表达（3）①.2号转基因植株中HSP70基因没有转录出mRNA或没有翻译出HSP70蛋白②.抗原—抗体杂交【解析】【分析】分子水平的检测(1)通过PCR等技术检测生物的染色体DNA上是否插入了目的基因或检测目的基因是否转录出了mRNA。(2)从转基因生物中提取蛋白质，用相应的抗体进行抗原—抗体杂交，检测目的基因是否翻译出蛋白质等。个体生物学水平的鉴定通过接种实验进行抗性特性及抗性程度的鉴定。【小问1详解】题干所示经逆转录获得HSP70基因，因此需要提取南瓜细胞中的（HSP70基因转录的）mRNA，PCR扩增的前提是依据目的基因两侧的碱基序列设计引物，因此在PCR扩增HSP70基因时应选择的引物组合是引物Ⅱ、Ⅲ；-CTCGAG序列为XhoI的的识别序列，为使扩增后的产物按照正确方向与质粒连接，需要用XhoI、KpnI两种限制酶切割质粒和目的基因，因此需在引物Ⅲ的5'端添加-CTCGAG序列。【小问2详解】AmpR基因为氨苄青霉素抗性基因，因此通过农杆菌转化法转化花楸树细胞后，可以使用含氨苄青霉素的选择培养基筛选出含有目的基因的花楸树细胞，将某细胞培育为植株后进行自交，收获子代植株641株，其中不耐高温的植株为42株，符合9：3：3：1的变式，遵循自由组合定律，因此出现该结果的原因最可能是有且只有两个HSP70基因分别整合到了该花楸树细胞的两条非同源染色体上并成功表达。【小问3详解】PCR扩增HSP70基因片段后进行琼脂糖凝胶电泳实验，电泳结果显示2号花楸树植株成功导入目的基因，但是2号花楸树植株的耐热能力并没有增强，原因可能是转录或者翻译出现问题，也就是2号转基因植株中HSP70基因没有转录出mRNA或没有翻译出HSP70蛋白，若要进一步检测目的基因在转基因植物中是否成功表达，从分子水平上可通过抗原—抗体杂交法进行检测。12.采用PCR技术可快速、特异性地检测植物病原体。甘蔗白叶病是由植原体引起的甘蔗病害之一。研究人员根据甘蔗白叶病植原体的secA基因设计特异性引物secA-F/secA-R，利用PCR技术对3份甘蔗白叶病（SCWL）植株总DNA进行检测，结果如图1所示（图中M：DNA标样；S1~S3：SCWL阳性样品；NC：阴性对照；CK：水对照）。图2为PCR检测SecA基因的敏感性实验结果[图中M：DNA标样；1~8：模板DNA量分别为5×107fg，5×106fg，5×105fg，5×104fg、5×103fg、5×102fg、50fg、5fg；NC：阴性对照；CK：水对照；fg（飞克）是一种用于衡量物质重量的单位]。回答下列问题：（1）从图1可看出，甘蔗白叶病植原体secA基因长度约为______bp；PCR扩增secA基因的过程中要加入引物的原因是________________________。若引物secA-F/secA-R过长，则会导致复性和延伸温度______。（2）若secA基因中C—G碱基对所占比例较高，则PCR扩增时变性温度应______，原因是______________________________；若PCR反应体系中1个secA基因经过5次循环，则需消耗的引物数量为______对。（3）据图2判断，在PCR过程中模板DNA量与PCR扩增结果间的关系是______。图2中结果表明PCR检测secA基因的灵敏度为______fg模板DNA量。【答案】（1）①.350②.DNA聚合酶不能从头开始合成DNA单链，只能从3′端延伸DNA单链（，因此需要加入引物）③.上升（升高）（2）①.升高②.含C—G碱基对较多的基因热稳定性较高，双链打开时需要更高的温度③.31（3）①.PCR扩增DNA的量随着模板DNA量降低而减少（PCR扩增DNA的量随着模板DNA量的增加而增加）②.5×103【解析】【分析】多聚酶链式反应扩增DNA片段：1、PCR原理：在解旋酶作用下，打开DNA双链，每条DNA单链作为母链，以4中游离脱氧核苷酸为原料，合成子链，在引物作用下，DNA聚合酶从引物3'端开始延伸DNA链，即DNA的合成方向是从子链的5'端自3'端延伸的。实际上就是在体外模拟细胞内DNA的复制过程。DNA的复制需要引物，其主要原因是DNA聚合酶只能从3′端延伸DNA链。2、PCR反应过程是：变性→复性→延伸。3、结果：上述三步反应完成后，一个DNA分子就变成了两个DNA分子，随着重复次数的增多，DNA分子就以2n的形式增加。PCR的反应过程都是在PCR扩增仪中完成的。【小问1详解】根据图1，甘蔗白叶病植原体secA基因电泳以后，停留在350bp的位置，长度约为350bp，PCR扩增中，DNA聚合酶不能从头开始合成DNA单链，只能从3′端延伸DNA单链，因此需要加入引物；若引物secA-F/secA-R过长，则引物与模板结合需要更多的能量，会导致复性和延伸温度上升（升高）。【小问2详解】若secA基因中C—G碱基对所占比例较高，形成的氢键更多，因此PCR扩增时变性温度应升高，原因是含C—G碱基对较多的基因热稳定性较高，双链打开时需要更高的温度；若PCR反应体系中1个secA基因经过5次循环，则需消耗的引物数量为25-1=31个。【小问3详解】图2中，1~8：模板DNA量分别为5×107fg，5×106fg，5×105fg，5×104fg、5×103fg、5×102fg、50fg、5fg，而电泳图中1-8的泳带宽度逐渐减小，直至模板量为5×103fg时，secA基因无泳带出现；因此，在PCR过程中模板DNA量与PCR扩增结果间的关系是PCR扩增DNA的量随着模板DNA量降低而减少（PCR扩增DNA的量随着模板DNA量的增加而增加）。图2中结果表明PCR检测secA基因的灵敏度为5×103fg模板DNA量。13.磷酸吡哆醛（PLP）是维生素B6的活性形式，是多种酶的重要辅酶。科研人员从大肠杆菌（E.coliK12）中找到了合成PLP的关键酶A，通过基因工程构建了高产PLP的工程菌，流程如下图所示。请回答下列问题：（1）①过程需要用到的基因工程的基本工具是____。利用PCR获取和扩增酶A基因过程中温度最低的一步称为____，其目的是____。（2）③过程一般先用Ca2+处理E.coliBL21细胞,使细胞处于一种____的生理状态,进而在适宜的条件下完成转化过程。（3）③过程后需将工程菌置于含____的培养基中筛选出能够生长的菌落。（4）为探究④过程得到的是否为高产PLP工程菌，请简要写出实验思路：____。【答案】（1）①.限制性内切核酸酶（限制酶）②.复性③.使两种引物（通过碱基互补配对）与两条单链DNA结合（或答“引物与模板链结合”）（2）能吸收周围环境中DNA分子（3）氨苄青霉素（4）将等量原始（E.coliBL21）菌株与重组菌株（工程菌）分别置于相同且适宜的条件下培养，一段时间后分别检测（比较单位体积的）培养液中PLP的含量【解析】【分析】基因工程技术的基本步骤：1、目的基因的获取：方法有从基因文库中获取、利用PCR技术扩增和人工合成。2、基因表达载体构建：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。3、将目的基因导入受体细胞：根据受体细胞不同，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；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：(1)分子水平上的检测：①检测转基因生物染色体的DNA是否插入目的基因--DNA分子杂交技术；②检测目的基因是否转录出了mRNA--分子杂交技术；③检测目的基因是否翻译成蛋白质--抗原-抗体杂交技术。(2)个体水平上的鉴定：抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等。【小问1详解】①过程可用PCR技术获得酶A基因，需要用到的基因工程的基本工具是限制性内切核酸酶（限制酶），PCR每次循环可以分为变性（超过90℃）、复性（50℃左右）、延伸（72℃左右）三步，其中温度最高的是变性，该步的目的是使酶A基因DNA解为单链。【小问2详解】导入目的基因时，首先用Ca2+处理E.coliBL21细胞,，使细胞处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态，进而在适宜的条件下完成转化过程。【小问3详解】③过程后将工程菌先置于含氨苄青霉素的培养基中筛选出能够生长的菌落，能够生长的菌落包括两种类型，再做进一步筛选即可得到所需菌落。【小问4详解】验证④过程得到的是否为高产PLP工程菌，可以将等量原始E.coliBL21菌株与含有重组质粒的菌株分别在含有适量IPTG的培养液中适宜条件下培养，一段时间后分别检测培养液中PLP的含量。14.为获得转G3-GFP融合基因纯合小鼠，科研人员将绿色荧光蛋白（GFP）基因和G3基因拼接到一起，然后导入小鼠受精卵。目的基因和载体所在DNA上的限制酶识别位点及相关限制酶识别序列如图1所示，A、B、C、F、R为不同引物。实验获得能正常表达两种蛋白质的杂合子雌、雄小鼠各一只，利用荧光蛋白活体成像系统进行检测，发现两者均为GFP转基因阳性小鼠。（1）为了使GFP基因能正确插入载体，在PCR扩增GFP编码序列的过程中，需要设计引物F和R,在两个引物的____（填“3′”或“5'”）端需分别插入限制酶________的识别序列。（2）在GFP基因的扩增及重组载体的构建过程中，除限制酶外，还需要的酶有________。（3）将实验获得的两只雌、雄杂合子小鼠（P）进行杂交获得F1若干，利用荧光蛋白活体成像系统检测后，研究人员从这些小鼠中提取Gata3基因相关DNA片段，设计了引物A和C用于PCR扩增，扩增产物电泳结果如图2所示，则________小鼠是Gata3-GFP基因纯合子小鼠；若用引物A和B进行PCR扩增，________（填“能”或“不能”）区分GFP转基因阳性小鼠中的杂合子和纯合子，原因是________。（4）研究人员常用DNA分子杂交技术检测目的基因是否整合到受体细胞的染色体DNA上，检测时用____标记的目的基因单链片段作为探针。不对称PCR能够大量制备单链DNA片段，其基本原理是采用不等量的一对引物，经若干次循环后，低浓度的引物（限制性引物）被消耗尽，以后的循环只产生高浓度引物（非限制性引物）的延伸产物，结果获得大量单链DNA（ss-DNA）。若反应体系中原有100个模板DNA,最初10个循环后限制性引物耗尽，再进行20个循环，理论上可制备ss-DNA________个（用科学记数法表示），在这30个循环中ss-DNA的产生量主要受________的影响。【答案】（1）①.5'②.SalⅠ、EcoRⅠ（2）TaqDNA聚合酶、DNA连接酶（3）①.乙②.不能③.两种阳性小鼠提取的相关DNA片段扩增产物的电泳结果均只有一条条带（4）①.放射性同位素（或荧光分子）②.2.048×106③.限制性引物和非限制性引物比例【解析】【分析】选择合适的限制酶对目的基因和质粒进行切割的原则：①不能破坏目的基因；②不能破坏所有的抗性基因（至少保留一个）；③最好选择两种限制酶分别切割质粒和目的基因，防止目的基因和质粒反向连接，同时要防止目的基因自身环化和质粒的自身环化。DNA重组技术的基本工具包括“分子手术刀”--限制酶、“分子缝合针”--DNA连接酶、“分子运输车”--基因进入受体细胞的载体。【小问1详解】若要对GFP基因进行扩增，需在引物的5’端添加限制酶识别序列，因为引物对应区段也属于调控序列，若在3’端添加限制酶识别序列，会导致限制酶的切割位点位于调控序列内部，进行相应酶切时，调控序列会被破坏。GFP基因的终止子在右侧（即转录方向为从左到右），故插入的调控序列应颠倒进行插入，即设计的时候：R引物末端插入对应下方载体的XhoⅠ酶切位点，F引物末端插入对应下方载体的MunⅠ酶切位点，又因为RFP基因中含有的XhoⅠ位点，因此不能用XhoⅠ酶来切，否则会破坏基因序列。结合题干当中所给的5种限制酶的识别序列，XhoⅠ和SalⅠ互为同尾酶；MunⅠ和EcoRⅠ互为同尾酶（即切割不同的DNA片段但产生相同的黏性末端的一类限制性内切酶）。因此可通过使用同尾酶进行替代，即剪切扩增产物时，F末端添加的序列所对应的限制酶应选择SalⅠ，这样可以与下方载体中XhoⅠ的酶切位点结合；同理R末端应选用与MunⅠ同尾的EcoRⅠ剪切。这样利用产生相同黏性末端的同尾酶对扩增产物和载体进行酶切，可以保证既能得到有效片段，又能使之正确转录。【小问2详解】在GFP基因的扩增及重组载体的构建过程中，需要限制酶，且载体构建过程中用到DNA扩增技术，所以还需要TaqDNA聚合酶，载体构建完成还需要DNA连接酶将DNA片段连接起来。【小问3详解】Gata3-GFP基因为大片段，故结合图2可知乙小鼠是Gata3-GFP基因纯合子小鼠。由图2可知，GFP转基因阳性小鼠中的杂合子和纯合子两种阳性小鼠提取的相关DNA片段扩增产物的电泳结果均只有一条条带，故用引物A和B进行PCR扩增，不能区分GFP转基因阳性小鼠中的杂合子和纯合子。【小问4详解】用DNA分子杂交技术检测目的基因是否整合到受体