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神经细胞的活动有两个重要的指标:第一个是细胞膜电位的变化,第二个是细胞内钙离子浓...

神经细胞的活动有两个重要的指标:第一个是细胞膜电位的变化,第二个是细胞内钙离子浓度变化。科研人员希望通过光来检测和控制神经细胞的活动。

(1)膜电位变化是神经细胞活动最基本的信号,当膜电位变化时,细胞膜上镶嵌的许多蛋白质分子都会改变形状,这类随膜电位改变形状的蛋白分子叫电压敏感蛋白。科研人员将电压敏感蛋白A的基因与绿色荧光蛋白(GFP)基因连接,构建融合基因。将融合基因用以构建基因表达载体。通过________法导入小鼠受精卵细胞中,培养可得转基因小鼠。转入融合基因的小鼠神经细胞受到刺激时发生兴奋,此时膜电位发生的变化是________。膜电位的变化会引起蛋白A的形状改变,从而引起GFP的________改变,发光特性也随之改变(如上图),从而可以观察到膜电位变化。

(2)膜电位为静息电位时,神经细胞膜上的Ca2+通道处于关闭状态,当兴奋沿轴突传递到末梢的________时,细胞膜上的Ca2+通道打开,Ca2+进入细胞与钙调蛋白结合,使钙调蛋白结构发生改,进而引起________向突触前膜的定向移动,释放________

(3)若希望通过绿色荧光来观察神经细胞内Ca2+含量的变化,可通过构建________的融合基因,转入小鼠的________细胞,观察并比较小鼠神经细胞兴奋前后细胞内荧光强度的变化。

 

显微注射 由外正内负变为外负内正 空间结构 突触小体 突触小泡 神经递质 钙调蛋白基因与荧光蛋白基因 受精卵 【解析】 本题考查的是兴奋在神经纤维上的传导过程以及神经元之间的传递过程,当神经纤维兴奋时,钠离子通道开放,钠离子内流,膜电位由外正内负变为外负内正,而后,钠离子通道关闭,钾离子外流恢复到静息电位。兴奋在神经元之间传递时,突触前膜释放神经递质,经过突触间隙作用于突触后膜,与突触后膜上的受体结合,引起突出后膜的兴奋或抑制。 (1)常用显微注射法将目的基因导入小鼠受精卵细胞中。神经细胞受到刺激发生兴奋时,膜电位由外正内负变为外负内正。据图可知,膜电位变化引起蛋白A的形状改变,进而引起CFP的空间结构改变,导致其发光特性也随之改变,从而可以观察到膜电位变化。 (2)当兴奋沿轴突传递到轴突末端的突触小体时,细胞膜上的Ca2+通道打开,Ca2+进入细胞与钙调蛋白结合,使钙调蛋白结构发生改变,进而引起突触小泡向突触前膜的定向移动,释放神经递质。 (3)根据题意分析,通过绿色荧光来观察神经细胞内Ca2+含量的变化,可借鉴(1)中的方法,构建钙调蛋白基因与荧光蛋白基因的融合基因,转入小鼠受精卵细胞,观察并比较小鼠神经细胞兴奋前后细胞内荧光强度的变化。
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考点分析:
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白细胞介素4(IL-4)是具有多种免疫学调节功能的细胞因子,临床及研究中需要大量高纯度的IL-4,以及其高效检测试剂。下图是利用单克隆抗体技术制备抗IL-4特异性抗体的过程。回答相关问题。

(1)在免疫系统组成中,IL-4属于免疫活性物质。研究人员从外周血中提取到IL-4蛋白分子的mRNA。将其反转录成________,其中________(填“有”或“无”)启动子和终止子。并构建特定表达载体,利用工程菌获得用于临床及研究需要的高纯度的IL-4蛋白。

(2)图中所示的a培养瓶中培养的是________细胞,其与M细胞融合产生双核或多核细胞。再经________才能形成两个新的单核杂交细胞。

(3)b培养瓶所示过程中,常用________诱导细胞融合,再用特定的方法对其中细胞进行筛选。c中培养的细胞应具有________特点。经d培养的细胞,其培养液中除了加基本的营养物以外,还需要加抗生素、动物血清等,其中加动物血清的目的是____________________

(4)从d或小鼠体内抽取的抗IL-4抗体的特点是__________

 

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近年来,纪录片《舌尖上的中国》引发全民关注美食的热潮,其中讲述了利用不同微生物发酵来制作的美味食品。江苏镇江陈醋历史悠久、独具风味,其生产工艺流程如下图。

(1)在糖化阶段添加酶制剂需要控制反应温度,这是因为________________

(2)在酒精发酵阶段,需添加酵母菌。在操作过程中,发酵罐先通气,后密闭。先通气的目的是____________________________,有利于密闭时获得更多的酒精产物。

(3)在果醋制作时,醋酸菌在________和糖源都充足时,将糖分解成醋酸;在糖源不充足时,也可以利用酒精生成醋酸,请写出该过程的化学反应式:___________________

(4)在醋酸发酵阶段,镇江陈醋采用独特的分层固体发酵法,发酵30天。工艺如下。

①发酵过程中,定期取样测定醋酸杆菌密度变化,趋势必如右图所示。据图分析,与颠倒前相比,B层醋酸杆菌在颠倒后密度变化的特点是______________________,由此推测,影响醋酸杆菌密度变化的主要环境因素是__________________________(至少写两种)。

②乳酸含量高是镇江陈醋风味独特的重要成因。发酵过程中,发酵缸中__________________层醋醅有利于乳酸菌繁殖,积累乳酸。

③成熟醋醅中乳酸菌的种类明显减少,主要原因是发酵后期营养物质消耗等环境因素的变化,加剧了不同种乳酸菌之间的____________,淘汰了部分乳酸菌种类。

 

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池塘水中生活着多种浮游动植物,其中大型溞是常见杂食浮游动物,具有较强的摄食能力,可用于控制水体中藻类的过度增长。为探究大型溞对藻类的影响,某实验室进行了以下相关实验。

(1)多次采集池塘水,混匀后分别装入透明塑料桶中,将塑料桶随机分成5组(C0-C4组)。向桶中加入大型溞,使其密度依次为0只/L、5只/L、15只/L、25只/L、50只/L。将水桶置于适宜光照下,每三天计数一次,统计每组水样中藻类植物细胞密度,实验结果如下图1。

①实验水样中的所有生物可看作微型_________,输入其中的总能量是_________

②将透明桶置于适宜光照下的目的是_________

③第4天到第7天期间,CO、Cl、C2组藻类植物细胞数量下降的原因可能有_______(选填选项前的符号)。

a.水体无机盐得不到及时补充        

b.有害代谢产物积累

c.浮游动物摄食量大于藻类增殖量

(2)研究者还统计了各组水体中小型浮游动物的密度变化,结果如下图2所示。大型溞与小型浮游动物的种间关系是__________________。据此分析C4组对藻类抑制效果反而不如C3组的原因是____________

(3)由上述实验可知,饲养大型溞可用于_________,但需考虑大型溞的投放_________等问题。

 

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水杨酸(SA)在植物体许多代谢途径中发挥重要作用。研究者以黄瓜幼苗为材料进行了如下表所示的实验。

第1~3天

第4~9天

第10天

叶面喷洒

日温/夜温

光照

日温/夜温

光照

分组

检测

A

H2O

25℃/18℃

适宜

25℃/18℃

适宜

A1

光合速率

A2

G基因表达量

B

25℃/18℃

适宜

18℃/12℃

弱光

B1

光合速率

B2

G基因表达量

C

SA

25℃/18℃

适宜

18℃/12℃

弱光

C1

光合速率

C2

G基因表达量

 

(1)设计实验时,应该遵循的是________

①所选幼苗长势相同②细苗进行随机分组③每组均用一株幼苗作为材料④重复进行实验

(2)实验中A组为________组,B组叶面应喷洒________。检测光合速率之前,应________(填“诱导气孔开放”“诱导气孔关闭”或“不做处理”),以使结果更科学准确。

(3)G基因的表达产物是光合作用中需要的一种酶,它依赖于[H]发挥催化作用,推测这种酶参与了暗反应中________过程。

(4)实验检测结果如图所示。

①检测结果表明,在低温、弱光条件下黄瓜幼苗的净光合速率________,但提前外施SA可明显减轻________的影响。

②G基因表达量检测结果表明,SA的上述作用机理之一可能是________光合作用相关的酶的合成以达到适应不良条件胁迫的能力。

(5)该实验的目的是___________________

 

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植物的自交不亲和性是指当花粉落在自身柱头上时,花粉不能够正常萌发或穿过柱头,无法完成受精作用,表现为自交不能结实的现象。为了将白菜中的自交不亲和基因转入甘蓝型油菜,科研人员进行了图1所示的杂交实验过程,从而培育出自交不亲和的油菜。

(1)据图分析,F1的染色体组成为________,其中C组染色体有________条。由于C组染色体在减数分裂时会随机移向某一极,F1形成的配子中染色体组成为AC的配子占________,因而F1与亲代母本杂交可获得染色体组成为AACC的BC1植株,选育得到自交不亲和的纯系植株M。植株M自交不亲和的原因是F1________________

(2)科研人员以得到的纯系植株M与纯系甘蓝型油菜杂交,得到子一代,子一代植株自交获得的510株植株中,369株为自交亲和植株,其余为自交不亲和植株,初步判断自交不亲和性状是________性状。对子一代植株进行测交,调查测交后代植株群体的亲和性分离情况,可验证该假设。符合预期的结果是________

(3)研究发现,油菜自交不亲和性与S位点的基因型有关,机理如图2所示。

①据图分析,落在柱头上的油菜花粉是否能萌发决定于________________

②自交不亲和现象有利于防止自交退化,自交导致退化的原因是________________

 

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