5.生物与环境2025年高考总复习优化设计二轮专题生物L课后习题大题分析与表达练含答案

2025年高考总复习优化设计二轮专题生物L课后习题大题分析与表达练含答案5.生物与环境(分值:56分)学生用书P255

1.(2024·山东临沂二模)(16分)稻田养蟹是我国稻作区重要的生态农业模式,操作简单易行、经济效益显著,符合人与自然和谐共生的发展要求。图1是稻蟹共生稻田生态系统的部分结构,图2是能量流经该稻田生态系统第二营养级的示意图,图中数值表示能量[单位:×10kJ/(m2·a)]。图1图2(1)连续高温的气候使稻田中某种杂草种群数量明显下降,这种调节种群数量的因素属于制约因素。该稻田生态系统的是沿着食物链和食物网进行的。

(2)据图1可知,输入该生态系统的能量形式有。在“藻类→浮游生物→河蟹”这条食物链中,浮游生物同化的能量可以通过自身的遗体残骸和的粪便流向分解者。

(3)图2中,C代表;第二营养级到第三营养级的能量传递效率是%(保留小数点后一位)。

(4)与传统的稻田生态系统相比,该农业模式明显提高了水稻产量,从种间关系的角度分析,可能的原因是(答出两点即可)。运用稻蟹综合种养的生态农业模式,体现了研究能量流动的意义是

。

答案(1)非密度物质循环和能量流动(2)太阳能和饵料中的化学能河蟹(3)初级消费者用于自身生长、发育和繁殖等生命活动的能量17.6(4)杂草种群密度降低,减少了与水稻的种间竞争,水稻因而得到更多的阳光、二氧化碳和无机盐用于生长;河蟹捕食稻田昆虫,减少昆虫对水稻的取食和危害,增加了水稻产量可以帮助人们将生物在时间、空间上进行合理配置,增大流入某个生态系统的总能量解析(1)连续高温的气候对稻田中某种杂草种群的作用强度与该种群的密度无关,这种调节种群数量的因素属于非密度制约因素。食物链和食物网是生态系统的营养结构,生态系统的物质循环和能量流动就是沿着食物链和食物网进行的。(2)据图1可知,稻田养蟹,需要人工为蟹提供饵料,因此输入该生态系统的能量,除了生产者固定的太阳能外,还有饵料中的化学能。动物粪便中的能量属于上一营养级的同化量,在“藻类→浮游生物→河蟹”这条食物链中,浮游生物同化的能量可以通过自身的遗体残骸和河蟹的粪便流向分解者。(3)图2是能量流经该稻田生态系统第二营养级的示意图,C代表初级消费者用于自身生长、发育和繁殖等生命活动的能量。第二营养级的同化量=呼吸散失的能量+用于生长、发育、繁殖的能量=(1220+1280)×10=25000[kJ/(m2·a)],第三营养级的同化量=摄入量-粪便量=(500-60)×10=4400[kJ/(m2·a)],因此第二营养级到第三营养级的能量传递效率是(4400÷25000)×100%=17.6%。(4)稻田引入河蟹后,水稻产量得到提高的可能原因是河蟹以杂草和水稻的老黄叶为食,使杂草种群密度降低,减少了与水稻的种间竞争,水稻因而得到更多的阳光、二氧化碳和无机盐用于生长;河蟹捕食稻田昆虫,减少昆虫对水稻的取食和危害,增加了水稻产量。运用稻蟹综合种养的生态农业模式,充分地利用了空间和资源,体现了研究能量流动的意义是可以帮助人们将生物在时间、空间上进行合理配置,增大流入某个生态系统的总能量。2.(12分)卧龙自然保护区是国家级自然保护区,以“熊猫之乡”享誉中外,有着丰富的动植物资源和矿产资源,保护区总面积约70×105hm2,主要保护西南高山林区自然生态系统及大熊猫等珍稀动物。回答下列问题。(1)有同学学习了生态系统等知识后,将生态系统有关概念之间的关系用以下概念图的形式表示出来,请你帮他填写完整。①;②。

(2)建立卧龙自然保护区,属于保护生物多样性措施中的保护,人类活动对卧龙生态系统群落演替的影响是使群落演替按照进行,比如该自然保护区建立后,该地区的生物多样性逐渐增加,生态系统的稳定性增加。

(3)碳中和是指企业、团体或个人测算在一定时间内直接或间接产生的温室气体排放总量,通过植树造林、减少化石燃料燃烧等形式,以抵消自身产生的二氧化碳排放量,实现二氧化碳“零排放”。碳中和作为一种新型环保形式,能够推动绿色的生活、生产,实现全社会绿色发展。除植树造林、减少化石燃料燃烧外,为响应碳中和的号召,我们还可以采用的措施有:(至少回答2点)。

答案(1)①生态系统的组成成分②信息传递(2)就地不同于自然演替的速度和方向抵抗力(3)绿色出行;节约用电;使用节能灯泡照明;随手关灯;休息时关闭电脑;夏天空调温度不要调太低;根据能耗标识选用能耗低的电器;纸张双面使用;少用一次性用具如塑料袋、纸杯、木筷等解析(1)生态系统的结构包括生态系统的组成成分和营养结构(食物链、食物网);生态系统的主要功能为物质循环、能量流动、信息传递。(2)就地保护是指在原地对被保护的生态系统或物种建立自然保护区以及国家公园等;建立自然保护区后该地区的生物多样性增加,生态系统中的组成成分增多,食物网更复杂,自我调节能力增强,从而使生态系统的抵抗力稳定性增加。(3)为了减少二氧化碳的排放,除植树造林、减少化石燃料的燃烧之外,我们还可以从生活中力所能及的一些小事做起,如绿色出行;节约用电;使用节能灯泡照明;随手关灯;休息时关闭电脑;夏天空调温度不要调太低;根据能耗标识选用能耗低的电器;纸张双面使用;少用一次性用具如塑料袋、纸杯、木筷等。3.(2024·山东济南模拟)(14分)全球气候变暖对生物捕食会产生影响,研究人员利用人工温室模拟地球气候变暖,以大、小两种蜘蛛作为研究对象,发现捕食者的捕食发生了相关变化。(1)蜘蛛是一种肉食性节肢动物,它与杂食性、植食性昆虫以及植物通过形成食物链(网),成为生态系统行使主要功能的途径。调查某些种类蜘蛛的种群密度时不宜采用样方法,原因是。

(2)实验在两个温室中进行,其中一个温度适宜且恒定,另一个温度较高以模拟气候变暖,每个温室中有大、小两个不同物种的蜘蛛及其猎物。其中,大型昆虫多为肉食性,小型昆虫多取食禾本科植物,中型昆虫多为杂食性。研究人员统计了不同年份相关数据,结果如图1及图2所示。图1图2①据图1可知,变暖导致大、小蜘蛛所结蛛网网孔尺寸的变化分别为。

②结合图2结果,推测高温环境下,,因而大蜘蛛蛛网网孔大小发生相应变化,以获得足够的猎物。

(3)蛛网网孔越大,结网吐丝量越低。小蜘蛛的蛛网网孔大小随环境变暖所发生的变化,与高温下温室内生物群落的多种因素有关。综合上述信息,结合猎物的变化,对此进行合理解释:环境温度变暖,禾本科植物占优势,,减少结网捕食的能量代价,利于生存;另一方面,中型昆虫营养丰富,口感更佳,也获得了小蜘蛛的偏爱。

(4)推测全球气候变暖对生物造成的影响可能有(填字母)。

a.植食性昆虫数量改变b.大型昆虫具有生存优势c.昆虫等节肢动物种类、数量及分布均不变化d.捕食者食物的种类及比例发生变化e.大、小蜘蛛的生态位重叠加剧答案(1)捕食关系这些种类的蜘蛛活动能力强,活动范围大(2)变小、变大中型昆虫增加,大型昆虫减少(3)取食禾本科植物的小型昆虫增加,中型昆虫也增加,蛛网网孔变大、结网吐丝量减小的情况下,小蜘蛛猎物依旧充足(4)a、d、e解析(1)蜘蛛与杂食性、植食性昆虫以及植物通过捕食关系形成食物链(网),成为生态系统行使主要功能的途径;样方法适用于植物和活动能力弱的动物,由于这些种类的蜘蛛活动能力强,活动范围大,故不宜采用样方法。(2)①据图1可知,与恒温组比较,变暖导致大蜘蛛所结蛛网网孔尺寸变小,变暖导致小蜘蛛所结蛛网网孔尺寸变大。②结合图2结果,高温环境下,中型昆虫增加,大型昆虫减少,因而大蜘蛛蛛网网孔大小发生相应变化,以获得足够的猎物。(3)环境温度变暖,禾本科植物占优势,取食禾本科植物的小型昆虫增加,中型昆虫也增加,蛛网网孔变大、结网吐丝量减小的情况下,小蜘蛛猎物依旧充足,减少结网捕食的能量代价,利于生存;另一方面,中型昆虫营养丰富,口感更佳,也获得了小蜘蛛的偏爱,小蜘蛛的蛛网网孔大小随环境变暖而增大。(4)生态位是指一个物种在群落中的地位和作用,包括所处的空间位置,占用资源的情况,以及与其他物种的关系等。推测全球气候变暖对生物造成的影响可能有植食性昆虫数量改变,捕食者食物的种类及比例发生变化,大、小蜘蛛的生态位重叠加剧。4.(2024·河南濮阳一模)(14分)明代《沈氏农书》记载:“池畜鱼,其肥土,可上竹地,余可壅桑,鱼,岁终可以易米,畜羊五六头,以为树桑之本。”这说明我国传统的“桑基鱼塘”模式在明代已基本成型。下图为某地桑基鱼塘中的能量流动简图,其中甲、乙、丙表示能量。请回答下列问题。(1)图中甲表示,丙表示;桑树同化的能量与蚕同化的能量之间存在差值,差值能量的去向有。

(2)桑树和浮游植物分布在不同的区域体现了群落的结构,这样的分布使群落中各种群的重叠较少,有利于充分利用光照、营养物质等资源。

(3)流经此生态系统的总能量为。从能量流动的角度考虑,要保证生态系统可持续发展,需要(答出两点),以提高桑基鱼塘生态系统的稳定性。

(4)桑基鱼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长、发育、繁殖的能量流向分解者、呼吸散失、暂未利用(2)水平生态位(3)人工输入的有机物的能量以及生产者固定的太阳能及时输入能量,避免过多输出能量等(4)实现了对能量的多级利用解析(1)甲表示呼吸作用;同化量减去呼吸量等于用于生长、发育、繁殖的能量,因此丙表示浮游植物用于生长、发育、繁殖的能量;桑树同化的能量有流向蚕的能量、流向分解者的能量、呼吸散失的能量及暂未利用的能量。(2)桑树和浮游植物分布在不同的区域,是从水平方向上看群落,属于群落的水平结构;生态位是指一个种群在生态系统中,在时间、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,这样的分布使群落中各种群的生态位重叠较少。(3)流经此生态系统的总能量为人工输入的有机物的能量以及生产者固定的太阳能;增大生态系统的物种数目(如增加植物种类),形成更加复杂的营养结构,以提高生态系统的稳定性,及时输入能量,同时避免过度破坏生态系统,避免能量输出过多,保证生态系统可持续发展。(4)桑基鱼塘利用桑叶养蚕、蚕粪喂鱼、塘泥肥桑,从而实现了对能量的多级利用,提高了能量的利用率。6.生物技术与工程(分值:79分)学生用书P257

1.(2024·内蒙古包头三模)(13分)海洋石油污染正引起广泛关注,利用基因工程菌进行生物降解具有巨大的应用潜力。P450是石油降解的关键酶,科研人员将获得的P450基因与质粒重组,构建基因表达载体,导入土著菌种Y9,获得了基因工程菌P450/Y9。回答下列问题。(1)实验室培养微生物离不开培养基,而培养基中主要的四大类营养物质是,常用的接种方法有(答出两种即可)。

(2)微生物培养最基本的要求是无菌操作,下列对培养基、接种环、双手、牛奶所采用的灭菌消毒方法的正确顺序依次是(填序号:①化学消毒、②高压蒸汽灭菌、③灼烧灭菌、④巴氏消毒法)。

(3)为进一步探究并比较P450/Y9和Y9两个菌株在不同条件下降解石油的能力,研究人员选用两种培养基(成分如下表)进行了如下实验:培养基类型成分培养基ⅠK2HPO4、MgSO4、NH4NO3、石油培养基ⅡK2HPO4、MgSO4、石油步骤一,将P450/Y9、Y9两个菌株分别接种在两液体培养基Ⅰ中,得到P450/Y9、Y9菌液。步骤二,另取培养基Ⅰ、Ⅱ,添加琼脂分别制成平板Ⅰ、Ⅱ。在平板Ⅰ上制作两个直径相等的孔,标号ⅠA、ⅠB,平板Ⅱ也进行同样的操作,两个孔分别标号ⅡA、ⅡB。步骤三,将等量等浓度的P450/Y9菌液、Y9菌液分别接种到平板Ⅰ的ⅠA、ⅠB,平板Ⅱ也进行同样的操作。步骤四,相同且适宜条件下培养一段时间,记录平板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,“-”表示无透明圈。①培养基Ⅰ和培养基Ⅱ中提供碳源的都是。

②本实验的自变量是,平板上出现透明圈的原因是。

③本实验可以得出的结论是

。

答案(1)碳源、氮源、无机盐和水平板划线法和稀释涂布平板法(2)②③①④(3)①石油②培养基的成分和菌株的类型细菌将平板中的石油分解③在有氮源的培养基上,P450/Y9菌株降解石油的能力高于Y9菌株;在无氮源的培养基上,Y9菌株无降解石油的能力,P450/Y9菌株降解石油的能力减弱解析(1)培养基中主要的四大类营养物质是碳源、氮源、无机盐和水,常用的接种方法有平板划线法和稀释涂布平板法。(2)培养基要进行②高压蒸汽灭菌;接种环进行③灼烧灭菌;双手进行①化学消毒;牛奶采用④巴氏消毒法进行消毒。(3)实验目的为探究并比较P450/Y9和Y9两个菌株在不同条件下降解石油的能力。①培养基Ⅰ和培养基Ⅱ中提供碳源的都是石油。②本实验中人为改变的变量是培养基的成分和菌株的类型,所以培养基的成分和菌株的类型是本实验的自变量。由于细菌将平板中的石油分解,则在平板上出现透明圈。③培养基Ⅰ和培养基Ⅱ的区别就是培养基Ⅰ有氮源,培养基Ⅱ没有氮源,所以根据本实验中透明圈的大小可以判断在有氮源的培养基上,P450/Y9菌株降解石油的能力高于Y9菌株;在无氮源的培养基上,Y9菌株无降解石油的能力,但P450/Y9菌株降解石油的能力减弱。2.(2024·广东广州二模)(10分)癌症的免疫疗法通过重新激活抗肿瘤的免疫细胞,克服肿瘤的免疫逃逸,科研人员在不断研究中发现多种免疫治疗方法的结合是提高治疗效果的途径之一。请回答下列问题。图1图2(1)免疫系统能够识别和清除突变的细胞,这体现了免疫系统的功能。

(2)由于基因突变,癌细胞表面物质发生改变,如某些种类癌细胞表面高表达膜蛋白PSMA和PD-L1。图1中PD-L1能抑制T细胞的活化,使癌细胞发生免疫逃逸。临床上可利用PD-1的单克隆抗体进行癌症治疗,据图1推测,其原因是

。

(3)CD28是T细胞表面受体,T细胞的有效激活依赖于CD28在癌细胞与T细胞结合部位的聚集。因此,科研人员尝试构建既能结合PSMA又能结合CD28的双特异性抗体PSMA×CD28,诱导T细胞定向杀伤癌细胞,如图2所示。制备过程:先将分别注射到小鼠体内,分离出B淋巴细胞,诱导其与小鼠的骨髓瘤细胞融合,筛选得到,再诱导两种细胞融合。成功融合的细胞会表达两种L链和两种H链,由于会产生多种抗体,因此还需进行筛选,才能获得所需的双特异性抗体PSMA×CD28。

(4)科研人员将癌细胞和T细胞共同培养,加入不同抗体,比较不同抗体对T细胞活化的作用。实验各组由活化T细胞产生的细胞因子IL-2含量如图3所示,实验结果说明

。

图3答案(1)免疫监视(2)PD-1的单克隆抗体与PD-1结合,阻断了PD-1和PD-L1的结合,避免PD-L1抑制T细胞的活化(3)PSMA、CD28两种杂交瘤细胞L链和H链随机组合(4)PSMA×CD28和PD-1单抗联合使用能够显著激活T细胞,且在一定范围内激活作用随PSMA×CD28浓度的增加而增强;单独使用PSMA×CD28或PD-1单抗都不能显著激活T细胞(合理即可)解析(1)免疫系统能够识别和清除突变的细胞,这体现了免疫系统的免疫监视功能。(2)图1中癌细胞表面的PD-L1和T细胞表面的PD-1结合,抑制T细胞的活化。PD-1的单克隆抗体与PD-1特异性结合,阻断了PD-L1和PD-1的结合,避免PD-L1抑制T细胞的活化。(3)制备双特异性抗体PSMA×CD28,则抗原是CD28和PSMA,将两种物质分别注射到小鼠体内,分离出两类B淋巴细胞,将这两类B淋巴细胞分别和小鼠的骨髓瘤细胞融合,形成杂交瘤细胞,再诱导杂交瘤细胞融合。成功融合的细胞会表达两种L链和两种H链,所需的双特异性抗体PSMA×CD28是特定的L链和H链结合形成的,由于L链和H链随机组合,因此还需要进行筛选,才能获得所需的抗体。(4)分析图3可知,自变量是抗体种类,PSMA×CD28+PD-1单抗联合使用能够显著激活T细胞,且在一定范围内激活作用随PSMA×CD28浓度的增加而增强;单独使用PSMA×CD28或PD-1单抗都不能显著激活T细胞。3.(2024·江西二模)(14分)荧光蛋白GFP在紫外线或蓝光激发下会发出绿色荧光,这一特性可以用于检测细胞中目的基因的表达。科研团队将人β-酪蛋白基因与GFP基因连接,获得了β-酪蛋白—GFP融合基因(简称甲),将其插入质粒P0,构建了基因表达载体P1,其部分结构如图所示,图中E1、E2为两种限制酶酶切位点。回答下列问题。(1)构建融合基因甲时需要将β-酪蛋白基因编码链(转录时与模板链互补的DNA单链)的端与GFP基因编码链的端相连。为保证甲的完整性及其与质粒PO正确连接,实验中选择的限制酶E1和E2必须满足的条件是(答两点)。基因表达载体P1除了具有图示结构外,还应具备的结构有。

(2)若编码β-酪蛋白的DNA片段序列是:5'-TTCGCTTCT……CAGGAAGGA-3',扩增该基因时,在PCR仪中加入的引物的碱基序列为

。

(3)科研团队将P1转入山羊乳腺细胞后,在该细胞中观察到了绿色荧光。为获得能生产β-酪蛋白的山羊,还应该完成的主要工作包括:将能够产生绿色荧光的移入中,体外培养至时期,再进行胚胎移植等。其中,进行体外胚胎培养时所需的气体环境是。

(4)检查生产人β-酪蛋白的转基因山羊是否培育成功,还需要进行分子水平的检测,利用PCR技术可以检测

(答两点)。

答案(1)3'5'甲内部没有E1、E2的识别序列;E1、E2酶切后形成的黏性末端不同复制原点和标记基因(2)5'-TTCGCTTCT-3'、5'-TCCTTCCTG-3'(3)乳腺细胞细胞核MⅡ中去核卵母细胞桑葚胚或囊胚95%的空气和5%的CO2形成的混合气体(4)山羊的染色体DNA上是否插入了甲;甲是否转录出了相应的mRNA解析(1)构建融合基因甲时需要将β-酪蛋白基因编码链的3'端与GFP基因编码链的5'端相连,以保证融合基因甲的核苷酸序列不发生改变,从而保证融合基因能够正确表达。为保证甲的完整性,在基因甲中应没有E1、E2的识别序列,同时要使基因甲与质粒PO正确连接,应该确保E1、E2酶切后形成的黏性末端不同,这样可以防止基因甲及质粒PO的自身环化和反向连接。完整基因表达载体应具有启动子、终止子、复制原点、标记基因、目的基因。(2)在进行PCR扩增β-酪蛋白的DNA片段时,应先合成2种不同的引物,在PCR扩增时不同的引物与模板DNA发生碱基互补配对,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'端向3'端延伸的。所以在PCR仪中加入的引物的碱基序列为5'-TTCGCTTCT-3'、5'-TCCTTCCTG-3'。(3)若要获得能生产β-酪蛋白的山羊,可采用核移植技术,即将能够产生绿色荧光乳腺细胞的细胞核移入山羊的MⅡ中去核卵母细胞中获得重组细胞,并将该重组细胞在体外培养到桑葚胚或囊胚,再经过胚胎移植等获得能生产β-酪蛋白的山羊。在进行体外胚胎培养时所需的气体环境是95%的空气和5%的CO2形成的混合气体。(4)检测目的基因甲是否导入成功,利用PCR技术可以检测山羊的染色体DNA上是否插入了甲;甲是否转录出了相应的mRNA。4.(2024·山东聊城三模)(16分)研究人员利用一种从某生物体内分离出的抗盐碱基因,通过基因工程、植物细胞工程等现代生物技术,培育出了抗盐碱大豆,使大豆能在盐碱地中正常生长,提高了大豆的产量。下图为培育流程,其中①~⑥为不同过程,其中AmpR为氨苄青霉素抗性基因,AluⅠ、SmaⅠ、HindⅢ和PstⅠ为限制酶。根据所学知识,回答下列问题。(1)利用PCR技术可获取大量目的基因,PCR反应体系中有两种引物,在复性时引物会结合到互补DNA链上,设计两种引物的碱基序列时,要避免;扩增时,需先加热至90~95℃,再冷却至55~60℃,再加热至70~75℃,进行系列温度调整的目的分别是。

(2)不用限制酶AluⅠ切割抗盐碱基因的原因是。用限制酶切割抗盐碱基因和质粒时,选择SmaⅠ和PstⅠ比只选择PstⅠ的优点是。

(3)图中②表示。诱导组织细胞脱分化的是号培养基。若要利用AmpR筛选出含重组质粒的农杆菌,需要的操作是。利用Ti质粒,通过农杆菌转化法可将抗盐碱基因导入大豆愈伤组织细胞的理论依据是

。

答案(1)两种引物的碱基序列互补配对加热使DNA变性后解旋为单链;冷却复性使引物结合到模板DNA链上;再加热促进耐高温的DNA聚合酶发挥作用,开始子链的延伸(2)AluⅠ切割会破坏抗盐碱基因防止目的基因和质粒反向连接(或防止目的基因、质粒自身环化)(3)将目的基因导入农杆菌细胞3在培养农杆菌的培养基内添加氨苄青霉素农杆菌中Ti质粒上的T-DNA能转移并整合至植物细胞的染色体DNA上解析(1)DNA分子由两条反向平行的链构成,且都作模板,其上碱基序列互补,因此要避免两种引物的碱基序列互补配对;扩增时,需先加热至90~95℃,再冷却至55~60℃,再加热至70~75℃,进行系列温度调整的目的分别是加热使DNA变性后解旋为单链;冷却复性使引物结合到模板DNA链上;再加热促进耐高温的DNA聚合酶发挥作用,开始子链的延伸。(2)据图可知,抗盐碱基因中包含了AluⅠ限制酶识别序列,若用限制酶AluⅠ切割则会破坏抗盐碱基因;选择SmaⅠ和PstⅠ两种限制酶分别切割抗盐碱基因和质粒,抗盐碱基因与质粒各自能形成不能互补配对的两个黏性末端,同时抗盐碱基因与质粒之间的黏性末端又能互补配对,相比只选择PstⅠ一种酶进行切割的优点是可防止目的基因和质粒反向连接。(3)图中②表示将目的基因导入农杆菌细胞;据图分析,3号培养基可诱导组织细胞脱分化形成愈伤组织;质粒中含有氨苄青霉素抗性基因,故含重组质粒的农杆菌具有抗氨苄青霉素的特性,所以为了筛检成功导入重组质粒的农杆菌,1号培养基需要加入氨苄青霉素;Ti质粒上的T-DNA具有可转移的特性,当农杆菌侵染大豆愈伤组织细胞时,农杆菌中Ti质粒上的T-DNA包括插入其中的目的基因可转移并整合至受体细胞的染色体DNA上。5.(2024·山东济宁二模)(10分)某种小麦的雄性不育由核基因M控制,其整个花药在发育早期停止发育进程,因此其雄性不育比较彻底。研究发现所有的雄性不育植株都特异性地携带了TRIM序列,且M及其等位基因的编码区相同;为研究该序列与雄性不育之间的关系,科研人员在野生型小麦中获得了M等位基因的启动子并利用Ti质粒构建表达载体,表达载体T-DNA部分结构如图1所示,GFP表达后会发出绿色荧光。将不同表达载体转入幼胚获得转基因小麦,分别对核不育小麦、野生型小麦及转基因小麦的表型和M基因表达情况进行检测,部分结果如表。图1组别实验材料载体组成Ⅰ、Ⅱ植株表型M基因表达情况第一组核不育小麦无雄性不育eg第二组野生型小麦无可育fg第三组野生型小麦ad死亡第四组野生型小麦①

②

eg注:a.通用的强启动子;b.M等位基因启动子;c.插入TRIM序列的M等位基因启动子;d.M编码区;e.仅在花药发育早期表达;f.在花药发育各时期均不表达;g.在根、茎、叶、雌蕊中均不表达。(1)表中①处应分别选择(填表注中字母序号),②处植株表型是,结果发现在存活的转基因小麦花药中均能检测到绿色荧光。根据实验结果推测,导致雄性不育的原因是

。

(2)实验过程中(填“需要”或“不需要”)设置将bd导入野生型小麦的实验组,理由是

。

(3)科研人员为检测(1)中T-DNA插入受体细胞染色体中的位置,利用反向PCR技术对插入位点两侧序列进行了分析,过程如图2。已知T-DNA的一条单链序列为:5'-GCAATGCGTAGCCTCT……AACTATGCGCTCATGA-3'(虚线处省略了部分核苷酸序列)。应选下列引物中的(填序号)用于步骤Ⅲ,引物的作用是

。

A.5'-CGCGAGTACT-3'B.5'-GCGCTCATGA-3'C.5'-CGTAGCCTCT-3'D.5'-TACGCATTGC-3'图2答案(1)c、d雄性不育TRIM序列的插入引起启动子序列改变,导致M基因在花药发育早期表达(2)不需要野生型小麦本身具有bd,不需要另外导入(3)BD使DNA聚合酶能够从引物的3'端开始连接脱氧核苷酸解析(1)本实验的目的是研究TRIM序列与雄性不育之间的关系,因此野生型小麦需要选择插入TRIM序列的M等位基因启动子,即c,TRIM序列的M等位基因启动子的作用是启动M基因的表达,因此在构建载体组成Ⅰ、Ⅱ时需要在插入TRIM序列的M等位基因启动子之后加入M编码区,故表中①处应分别选择c、d。已知所有的雄性不育植株都特异性地携带了TRIM序列,且第一组实验结果和第四组的实验结果中M基因表达情况是相同的,因此②处植株表型是雄性不育。第二组实验野生型小麦M基因在花药发育各时期均不表达,在根、茎、叶、雌蕊中均不表达,而第四组和第一组雄性不育植株中M基因仅在花药发育早期表达,在根、茎、叶、雌蕊中均不表达,综上推测导致雄性不育的原因是TRIM序列的插入引起启动子序列改变,导致M基因在花药发育早期表达。(2)由于野生型小麦本身具有bd,不需要另外导入b和d。(3)反向PCR技术指的是扩增T-DNA的两侧序列,以T-DNA的一条单链序列5'-GCAATGCGTAGCCTCT……AACTATGCGCTCATGA-3'为模板,扩增其5'一侧序列,因此对应的引物是5'-TACGCATTGC-3',以T-DNA的另一条单链序列3'-CGTTACGCATCGGAGA……TTGATACGCGAGTACT-5'为模板,扩增其5'一侧序列,因此对应的引物是5'-GCGCTCATGA-3',故选BD。引物的作用是使DNA聚合酶能够从引物的3'-端开始连接脱氧核苷酸。6.(2024·山东威海二模)(16分)营养期杀虫蛋白(Vip3Aa)是苏云金杆菌在营养生长阶段产生的一种新型杀虫蛋白,对许多鳞翅目害虫具有较强的杀虫活性。研究人员以鳞翅目害虫草地贪夜蛾为模型,筛选获得了与Vip3Aa抗性相关的基因(Sfmyb基因)。(1)研究人员首先采用RNA干扰(RNAi)技术使草地贪夜蛾体内部分Sfmyb基因沉默,发现幼虫对Vip3Aa的敏感性显著降低,由此说明Sfmyb基因与Vip3Aa抗性的关系是。

(2)研究人员通过启动子活性实验发现草地贪夜蛾抗性品系中Sfmyb基因启动子的活性低于敏感品系。由此推测,Vip3Aa抗性的产生可能是由于Sfmyb基因启动子活性下调后影响,从而改变了Sfmyb基因的转录水平。进一步研究发现,抗性品系中Sfmyb基因启动子发生了多个位点的突变和缺失。与敏感品系相比,抗性品系中Sfmyb基因控制合成的蛋白质的氨基酸序列(填“发生”或“不发生”)改变,原因是。

(3)进一步研究发现,Sfmyb基因的表达产物转录因子myb(能识别特定DNA序列并与之结合)可调控下游靶标基因的表达水平从而导致抗性性状的出现。研究人员采用反向酵母单杂交技术对某待测基因是不是myb的靶标基因进行鉴定,具体操作步骤如下:①采用PCR技术扩增待测基因,再将待测基因插入下图结构N所示的启动子上游,构建基因表达载体Ⅰ,将Ⅰ导入营养缺陷型酵母菌中。②将Sfmyb基因和AD基因(能表达出转录激活蛋白AD)融合后构建基因表达载体Ⅱ,将其转入上述转基因酵母菌中,融合基因表达出的转录因子myb和AD组合成复合蛋白,当myb能识别待测基因并与之结合时,AD便发挥转录激活活性,诱导下游组氨酸合成基因和色氨酸合成基因表达。③将上述转基因酵母菌接种到特定的固体培养基上培养,观察是否有菌落产生。步骤①中,PCR扩增待测基因时加入的引物需满足的条件是;为确定结构N中待测基因插入方向正确,采用PCR技术检测时,应选择上图中的引物。步骤③中,特定的固体培养基是指;若观察到培养基中有酵母菌菌落分布,则说明,得出上述结论的依据是。

答案(1)Sfmyb基因表达产物减少可增强草地贪夜蛾对Vip3Aa的抗性(2)RNA聚合酶与启动子的识别和结合不发生Sfmyb基因编码蛋白质的碱基序列中不包含启动子序列(3)能与待测基因母链的一段碱基序列互补配对的短单链核酸F1和R1(或F2和R2)不含组氨酸和色氨酸的固体培养基待测基因是myb(Sfmyb基因表达产物)的靶标基因只有待测基因是myb的靶标基因,myb才能与之结合,AD才能发挥转录激活活性,诱导下游的组氨酸合成基因和色氨酸合成基因表达合成组氨酸和色氨酸,营养缺陷型酵母菌才能在缺少组氨酸和色氨酸的培养基上生长形成菌落解析(1)RNA干扰技术使草地贪夜蛾体内部分Sfmyb基因沉默,即Sfmyb基因表达产物减少,结果发现幼虫对Vip3Aa的敏感性显著降低,说明Sfmyb增强了草地贪夜蛾对Vip3Aa的抗性。(2)实验发现草地贪夜蛾抗性品系中Sfmyb基因启动子的活性低于敏感品系。由此推测,Vip3Aa抗性的产生可能是由于Sfmyb基因启动子活性下调后影响RNA聚合酶与启动子的识别和结合,从而改变了Sfmyb基因的转录水平。进一步研究发现,抗性品系中Sfmyb基因启动子发生了多个位点的突变和缺失。与敏感品系相比,抗性品系中Sfmyb基因控制合成的蛋白质的氨基酸序列不发生改变,原因是Sfmyb基因编码蛋白质的碱基序列中不包含启动子序列。(3)PCR扩增中的引物需满足的条件是能与待测基因母链的一段碱基序列互补配对的短单链核酸;为将待测基因插入结构N所示的启动子上游,根据结构N中启动子的位置和引物的箭头指示,采用PCR技术检测时,应选择图中的引物F1和R1或F2和R2。因结构N中有组氨酸合成基因和色氨酸合成基因,所以可将转基因酵母菌接种到不含组氨酸和色氨酸的固体培养基上进行筛选,若观察到培养基中有酵母菌菌落分布,则说明待测基因是myb(Sfmyb基因表达产物)的靶标基因,因为只有待测基因是myb的靶标基因,myb才能与之结合,AD才能发挥转录激活活性,诱导下游的组氨酸合成基因和色氨酸合成基因表达合成组氨酸和色氨酸,营养缺陷型酵母菌才能在缺少组氨酸和色氨酸的培养基上生长形成菌落。7.实验设计与分析(分值:33分)学生用书P261

1.(2024·湖南长沙二模)(9分)黄粉虫,俗称面包虫,原是粮仓中常见的害虫,其幼虫含粗蛋白51%、脂肪28.5%,营养价值较高,常有人工饲养。中学生物实验中可用黄粉虫探究非生物因素的影响,生态学家常常用黄粉虫进行各种种群生态学实验。回答下列问题。(1)如果往饲养黄粉虫的容器里放一片面包,它们会聚集在面包片下面吃面包;如果把面包片翻过来,暴露在明处的黄粉虫会很快爬到面包片的下面。该实验控制的自变量是,可以初步得出的实验结论是。

(2)生态学家将黄粉虫置于装有面粉的容器中进行实验,如图是两种具有捕食习性的黄粉虫在不同环境下的生长情况(图1表示甲、乙黄粉虫生活在装有面粉的容器内;图2表示在甲、乙黄粉虫生活的面粉中加入一些细玻璃管)。图1图2①上述实验中,黄粉虫的卵、幼虫、蛹和成虫都生活在面粉里,由上图可知两种黄粉虫之间的关系是。已知乙黄粉虫比甲黄粉虫小,在加入细玻璃管的情况下,甲、乙的种间关系的结果发生了变化,两种黄粉虫可以共存,请从生态位的角度予以解释:

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②甲黄粉虫和乙黄粉虫放一起在装有面粉的容器内的时候,不论异种还是同种产下的卵,都会遭到成虫的捕食。斜吻棘头虫是一种寄生在这两种黄粉虫上的原生生物。图3是在没有寄生虫与有寄生虫的状况下,两种黄粉虫在共同饲养一段时间后的数量相对值。图3由图3可知,斜吻棘头虫对(填“甲”或“乙”)黄粉虫的抑制作用更强,斜吻棘头虫在生态系统中的成分是。综合图1、2、3可知,环境条件改变对生物种群数量变化有很大的影响,寄生对宿主种群数量变化的作用属于(填“密度制约”或“非密度制约”)因素。

答案(1)光黄粉虫喜欢生活在阴暗的环境(2)①种间竞争玻璃管为乙面包虫提供了隐蔽场所,甲、乙的生态位发生分化(重叠程度变小)②甲消费者密度制约解析(1)根据题干信息:如果往饲养黄粉虫的容器里放一片面包,它们会聚集在面包片下面吃面包;如果把面包片翻过来,暴露在明处的黄粉虫会很快爬到面包片的下面,可知该实验控制的自变量是光,可得到初步的实验结论是黄粉虫喜欢生活在阴暗的环境。(2)①图1表示甲、乙面包虫生活在装有面粉的容器内,甲面包虫的数量明显增多,而乙面包虫的数量没有增加,说明两种面包虫之间的关系是种间竞争关系;在不改变外界环境的情况下甲面包虫占优势。由于乙面包虫比甲面包虫小,在加入细玻璃管的情况下,乙面包虫可以爬进细玻璃管中,两种面包虫可以共存,说明玻璃管为乙面包虫提供了隐蔽场所,使得甲、乙的生态位发生了分化。②根据题意和图示分析可知:在有寄生生物的状况下,乙面包虫的数量多,处于优势地位,甲黄粉虫的数量少,斜吻棘头虫对甲黄粉虫的抑制作用更强。由于斜吻棘头虫是一种寄生在这两种黄粉虫上的原生生物,所以在生态系统中属于消费者。寄主等天敌属于生物因素对种群数量的作用强度,与该种群的密度是相关的,所以寄生对宿主种群数量变化的作用属于密度制约因素。2.(2024·辽宁沈阳三模)(10分)人乳头瘤病毒(HPV)是环状双链DNA病毒,其具有嗜上皮性,主要引起人类皮肤、黏膜的增生性病变,目前已分离出100多种亚型,不同的亚型引起不同的临床表现。宫颈癌主要由高危型HPV持续感染所致,下图为HPV入侵机体后,机体作出的部分免疫应答示意图。回答下列问题。(1)图中的穿孔素和颗粒酶属于免疫系统组成成分中的。图示过程为特异性免疫的过程。

(2)细胞甲是,其功能是。

(3)HPV2价疫苗能预防2种高危型HPV(16、18)的感染,为检测其能否预防低危型HPV(6、11)的感染,以大鼠为实验材料,请完善下列实验步骤:①将健康大鼠平均分为4组,分别标记A、B、C、D。②A、B组接种不含疫苗的生理盐水,其他各组分别接种等量的。

③分别在各组中接种HPV病毒,各组操作是A组接种低危型HPV(6),,D组接种低危型HPV(11)。

④一段时间后统计各组的发病率。(4)预期的结果和结论:若实验结果为A、C两组发病率相同,B、D两组发病率相同,则说明

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答案(1)免疫活性物质细胞免疫(2)细胞毒性T细胞识别并与靶细胞接触,使其裂解死亡(3)HPV2价疫苗B组接种低危型HPV(11),C组接种低危型HPV(6)(4)HPV2价疫苗不能预防低危型HPV(6、11)的感染解析(1)图中的穿孔素和颗粒酶属于免疫系统组成成分中的免疫活性物质,甲细胞是细胞毒性T细胞,图示过程为特异性免疫的细胞免疫过程。(2)题图是HPV入侵机体后,机体作出的部分免疫应答示意图,甲细胞是细胞毒性T细胞,其功能是识别并与靶细胞接触,使其裂解死亡。(3)本实验的目的是检测HPV2价疫苗能否预防低危型HPV(6、11)的感染,①将健康大鼠平均分为4组,分别标记A、B、C、D。②A、B组接种不含疫苗的生理盐水,其他各组分别接种等量HPV2价疫苗。③分别在各组中接种HPV病毒,各组操作是A组接种低危型HPV(6),B组接种低危型HPV(11),C组接种低危型HPV(6),D组接种低危型HPV(11)。④一段时间后统计各组的发病率。(4)预期的结果和结论:若实验结果为A、C两组发病率相同,B、D两组发病率相同,则说明HPV2价疫苗不能