(16分)凝乳酶是奶酪生产中的关键性酶。直接利用动、植物生产凝乳酶受多种因素限制,培育高酶活力凝乳酶微生物菌种是目前最有前途的发展方向。用紫外线照射芽孢杆菌,分离、培养,并检测各菌株所产生的凝乳酶活力。操作过程如图1所示。请分析回答:
(1)图1的a过程目的是获得 ,b的接种方法为 。
(2)在一定温度下(35℃),一定时间内( 通常为40分钟),凝固1mL10%脱脂奶粉的酶量为一个酶活力单位(U)。凝乳酶活力检测结果如图2所示。
①据图2所示,酶催化能力最强的是 组。
②A2、A5组酶活力与A0组芽孢杆菌相同,有人对此做出了推测:A2、A5组芽孢杆菌虽发生了基因突变,但凝乳酶蛋白未改变,其依据的理由是 。为了验证上述假设,可采用 技术检测凝乳酶基因是否发生了突变。
③将凝乳酶催化能力最强的菌株分离纯化后进行扩大化培养,尽管培养基成分合适、操作正确、培养温度和pH适宜,但凝乳酶的产量比预期偏低。对此,研究人员展开了讨论,认为还有其他因素,如 ,请设计一个实验方案对此因素进行探究(实验方案用表格的形式呈现)。
(16分)为研究油菜素内酯(BR)在植物向性生长中对生长素(IAA)的作用,科研人员以拟南芥为材料进行了如下实验。
(1)BR作为植物激素,与IAA共同_____ ___植物的生长发育。
(2)科研人员在黑暗条件下用野生型和BR合成缺陷突变体拟南芥幼苗进行实验,三组幼苗均水平放置,其中一组野生型幼苗施加外源BR,另外两组不施加,测定0~14 h内三组幼苗胚轴和主根的弯曲度,结果如下图所示。
①上述实验均在黑暗条件下进行,目的是________ __。
②由实验结果可知,主根和胚轴弯曲的方向______ __。施加外源BR的野生型幼苗的胚轴、主根在________h时就可达到最大弯曲度,BR合成缺陷突变体的最大弯曲度形成的时间较其他两组______ __,说明______________________________ ____。
(3)IAA可引起G酶基因表达,G酶可催化无色底物生成蓝色产物。科研人员将转入G酶基因的野生型和BR合成缺陷突变体植株主根用含有无色底物的溶液浸泡一段时间后,观察到,野生型植株主根的蓝色产物分布于分生区和伸长区,而BR合成缺陷突变体植株主根的蓝色产物仅分布于____________,说明BR影响IAA的分布,推测BR能够促进IAA的______________________。由于重力引起水平放置的幼苗主根中近地侧和远地侧IAA浓度不同,________侧细胞伸长较快,根向地生长。
(4)为验证上述推测,可进一步检测并比较野生型和BR合成缺陷突变体植株主根细胞中_________________ ___(填“IAA合成基因”或“IAA极性运输载体基因”)的表达量,若检测结果是野生型植株主根细胞中该基因表达量______ __BR合成缺陷突变体,则支持上述推测。
(16分) 生态学家在德昌县弃耕地紫茎泽兰入侵区,开展轻度、中度、重度入侵区的群落植物多样性调查(结果如图1)。 同时对轻度入侵区的能量流动进行了研究(结果如图2)。
(1)群落中物种数目随紫茎泽兰入侵程度的增加而________ _。重度入侵区植物物种数变化较小的原因是__________________ ___。调查说明外来物种的入侵能改变群落演替的___________ 。
(2)紫茎泽兰与本地植物之间构成___________关系。紫茎泽兰能分泌化学物抑制其它植物,同时能引起昆虫和动物拒食。可见,信息能够调节生物的_________ _。
(3)研究发现,经济植物黑麦草能抑制紫茎泽兰的生长。为了解其抑制机制,进行如下实验:
①用完全营养液培养黑麦草幼苗;
②取一定量培养过黑麦草的营养液加入用于培养紫茎泽兰幼苗的完全营养液中作为实验组,对照组加入等量的培养紫茎泽兰幼苗的完全营养液。
③在适宜条件下培养一段时间,观察并比较两组紫茎泽兰幼苗的长势。
该实验的目的是探究______________________________________________________。
(4)在研究能量流动时,可通过____________ __调查初级消费者田鼠种群密度。若标记个体更易于被捕食,则种群密度的估计值_______ __(填“偏高”“偏低”“不变”)。初级消费者到次级消费者的能量传递效率是_______ ___。
(16分)2012年诺贝尔化学奖授予在G蛋白偶联受体领域作出杰出贡献的科学家。下图表示位于甲状腺细胞膜内侧的G蛋白在与促甲状腺激素受体结合形成G蛋白偶联受体后被活化,进而引起细胞内一系列代谢变化的过程。请回答:
(1)促甲状腺激素是由______________分泌的,它与促甲状腺激素受体结合形成G蛋白偶联受体的过程体现了细胞膜具有________________的功能。推测“功能蛋白A”的生物效应是促进___________________的合成和分泌。上图的作用机理也说明激素调节的特点之一是作用于___________________________。
(2)人体不同组织细胞的相同DNA进行①过程时启用的起始点_______________(在“都相同” 、“都不同”、“不完全相同”中选择),其原因是___________________ ________。
(3)若该功能蛋白A起催化作用,说明功能蛋白A基因通过_________________________,进而控制生物的性状。科研人员发现有些功能蛋白A分子量变小,经测序表明这些分子前端氨基酸序列正确,但从某个谷氨酸开始以后的所有氨基酸序列丢失,则功能蛋白A基因转录的模板链上相应的位置碱基发生的变化为___________________(已知谷氨酸密码子:GAA、GAG,终止密码子: UAA、UAG、UGA)。
(16分)小鼠饲养简单、繁殖速度较快,可作为遗传学研究的实验材料。一个常规饲养的小鼠种群中个体均为黑毛。该种群中偶然发现几只小鼠出现无毛性状,无毛小鼠既有雌性也有雄性。(有毛与无毛基因用A、a表示)
(1)由上表判断,无毛基因的遗传方式为_____ ___。
(2)由表中数据可知 基因的频率将呈下降趋势。其下降的原因是
___ _ _______。
(3)进一步研究发现,无毛基因表达的蛋白质使甲状腺激素受体的功能下降。通过表中 两组数据对比,能较清晰的说明这种现象。这种蛋白质的产生使甲状腺激素的_____________________功能不能正常发挥。
(4)如果上述第2组亲本小鼠继续交配产仔,发现后代中出现一只白毛雄性个体,该雄性个体与第2组的予代有毛雌性个体交配,后代中雌性均为白毛,雄性均为黑毛。则白毛基因的遗传方式为_________ ___ 。上述交配产生的后代中,表现型及其比例为________________________,其中无毛个体的基因型为____ 。(黑毛与白毛基因用B、b表示)
(16分)科研人员向野生型拟南芥的核基因组中随机插入已知序列的Ds片段(含卡那霉素抗性基因),导致被插入基因突变,筛选得到突变体Y。因插入导致某一基因(基因A)的功能丧失,从突变体Y的表现型可以推测野生型基因A的功能。
(1)将突变体Y自交所结的种子用70%酒精_____ ___处理后,接种在含有卡那霉素的培养基中,适宜条件下光照培养。由于卡那霉素能引起野生型植物黄化,一段时间后若培养基上的幼苗颜色为绿色,则可确定植株DNA中含有______ __。
(2)统计培养基中突变体Y的自交后代,绿色幼苗3326株、黄色幼苗3544株,培养基中突变体Y的自交后代结果表明相关基因______ __(填“符合”或“不符合”)孟德尔自交实验的比例。
(3)研究人员进一步设计测交实验以检测突变体Y产生的__________ ____,实验内容及结果见下表。
测交亲本 | 实验结果 |
突变体Y(♀)×野生型(♂) | 绿色:黄色=1.03:1 |
突变体Y(♂)×野生型(♀) | 黄色 |
由实验结果可知,Ds片段插入引起的基因突变会导致____ __致死,进而推测基因A的功能与______ __有关。
(4)提取突变体Y的基因组DNA,限制酶切割后用_______ _连接,依据Ds片段的已知序列设计引物,扩增出_____ ____,进一步测定其序列。