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目前在经济作物栽培中使用的赤霉素(GA3)大多是来自于发酵工业的产品。为提高发酵...

目前在经济作物栽培中使用的赤霉素(GA3)大多是来自于发酵工业的产品。为提高发酵过程中赤霉素的产量,有关人员对发酵工艺开展了优化研究。请回答:

1)下表是在不同发酵温度下,经过190小时(h)发酵后测得的赤霉菌菌丝得率(每消耗1 g还原糖所产菌丝干重)。

温度(℃)

25

28

30

32

35

菌丝得率(g/g

0.32

0.36

0.42

0.43

0.38

 

上表中数据显示,发酵温度为_________时赤霉菌菌丝得率最高。

2)下面图1为不同发酵温度条件下赤霉菌产赤霉素的速率(每小时、每升菌液中的合成产物量)。

综合上表中数据和图1所示结果可知,菌丝得率和GA3合成速率的________温度不同。

3)依据上述实验结果,采用分阶段变温调控的发酵工艺后,与恒温发酵相比,GA3的产量明显提高。发酵过程中菌丝干重、残糖浓度及GA3浓度的变化如图2。发酵过程中残糖浓度下降的原因是________

4)鉴于菌丝产量、GA3合成速率以及维持高水平GA3产率的时间共同决定了GA3的最终产量,请综合图表中的信息,简述图2所示发酵过程前、中、后期采用3种不同温度的设计思路:______

 

32℃ 最适 糖类被用于菌丝生长和各种代谢产物合成的碳源及能量供给 由于菌丝得率和GA3合成速率的最适温度不同,而菌丝总量和GA3合成速率共同影响GA3的最终产量。所以,在发酵过程的前期,采用32℃适合菌丝快速生长,以便产生更多的菌丝,在中期采用30℃有利于快速提高GA3的合成速率,而采用28℃则有利于延长赤霉菌高水平合成GA3的时间 【解析】 综合表格和图1结果可知,菌丝得丝率在32℃最高,GA3合成速率在30℃下发酵70h条件下相对较高的合成速率。  根据图2所示,发酵过程前、中、后期采用的温度不同。前期采用32℃较高温度,适合菌丝快速生长,以便产生更多的菌丝,中期采用30℃,有利于快速提高GA3合成速率;而在后期则采用28℃维持较长时间,有利于延长赤霉菌高水平合成GA3的时间。 (1)由表格中数据可知,32℃时赤霉菌菌丝得率最高。 (2)由图1可知,温度为30℃、发酵时间为70h的时候赤霉菌产赤霉素的速率最高,而赤霉菌菌丝得率最高时的温度是32℃,所以菌丝得率和GA3合成速率的最适温度不同。 (3)由于菌丝生长、各种代谢产物(或赤霉素合成)所需的碳源及能量都主要由糖类提供,所以发酵过程中残糖浓度会下降。 (4)菌丝产量、GA3合成速率以及维持高水平GA3产出率的时间共同决定了GA3的最终产量。所以,在发酵过程的前期,采用32℃适合菌丝快速生长,以便产生更多的菌丝,在中期采用30℃有利于快速提高GA3的合成速率,而采用28℃则有利于延长赤霉菌高水平合成GA3的时间
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考点分析:
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阅读下面的材料,完成(1~5)题。

芽殖酵母和裂殖酵母被广泛地应用于细胞周期研究中。这些单细胞生物能够表现出细胞周期的所有基本步骤。在实验室条件下,它们生长迅速,完成一个分裂周期只需14h。在分裂过程中酵母的核被膜并不解体,与细胞核分裂直接相关的纺锤体位于细胞核内(见图1)。

顾名思义,芽殖酵母是通过“出芽”进行繁殖的。一个“芽”经过生长及有丝分裂后从已存在的“母”细胞上脱落下来,从而形成新的子细胞。因此,芽的大小就成为细胞处于细胞周期某一阶段的指标。裂殖酵母细胞是圆柱状的,靠顶端延长进行生长,并通过一个中间隔膜的形成来完成细胞分裂。野生型裂殖酵母种群中的细胞在分裂时长度相当稳定。因此,裂殖酵母的细胞长度是细胞所处细胞周期阶段的很好指标。

Hartwell 和同事筛选到细胞周期相关基因(cdc)的温度敏感型突变体。野生型芽殖酵母在25℃和37℃下都可以正常分裂繁殖,细胞群体中每个细胞芽体的有无及大小与其所处细胞周期的阶段相关。温度敏感型突变体在25℃可以正常分裂繁殖,在37℃则失去正常分裂繁殖的能力,一段时间后,它们会以芽大小相同的形态死亡(图2)。

其他研究人员在裂殖酵母中发现的cdc2温度敏感型突变体,在37℃时的表型如图3

酵母在遗传上的突出特点为细胞周期进程中关键调控因子的鉴定奠定了基础,也为研究细胞周期的调控机理提供了丰富信息。细胞周期调控的分子机制在进化过程中非常保守,在酵母中鉴别出的调控因子,一般可以在其他高等真核生物中找到其同源蛋白(氨基酸序列相似性较高)。

请回答问题:

1)细胞周期是指________

2)由图2可知,在37℃下芽殖酵母突变体的变异性状是________

3)请解释图3所示2-种裂殖酵母细胞长度不同的原因________

4)要找出芽殖酵母芽体的大小与细胞所处细胞周期阶段的对应关系,应采取的具体做法是________

5)根据本题信息,请推测Hartwell是如何通过实验操作获得该温度敏感型突变体的? ____________________

 

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下图示甲、乙两生态系统中的食物网。

请回答问题:

(1)食物网由______交织而成,它反映了___________________关系。

(2)在食物网甲中,A鱼体内的能量直接来自于______

(3)甲、乙两食物网的营养级最多均有______级,导致这一现象出现的原因是______

(4)基于对上述两食物网的观察,借鉴教材中赛达伯格湖的研究案例,请提出一个可用数据证实(或证伪)的、能进一步深入研究的问题_______

 

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离子的跨膜运输是神经兴奋传导与传递的基础。突触传递过程中,前、后膜内外离子的移动如下图所示。

请回答问题:

(1)当兴奋传导到突触前膜时,引起突触前膜对Na+通透性的变化趋势为______。在此过程中Na+离子的过膜方式是______

(2)引起突触前膜上Ca2+ 通道打开的原因是______

(3)图中①至④表示兴奋引发的突触传递过程。图中过程②表示______

(4)为研究细胞外Na+浓度对突触传递的影响,向细胞外液适度滴加含Na+溶液,当神经冲动再次传来时,膜电位变化幅度增大,原因是______

(5)在突触部位胞内的钙离子主要来自于胞外。为证明细胞内钙离子浓度可影响神经递质的释放量,提出可供实验的两套备选方案。

方案一:施加钙离子通道阻断剂,然后刺激突触前神经细胞,检测神经递质的释放量。再在该实验体系中适度增加细胞外液中的钙离子浓度,然后刺激突触前神经细胞,检测神经递质的释放量。

方案二:适度增加细胞外液中的钙离子浓度,然后刺激突触前神经细胞,检测神经递质的释放量。另取一组实验材料施加钙离子通道阻断剂,然后刺激突触前神经细胞,检测神经递质的释放量。

比较上述两个方案的优劣,并陈述理由 __________

 

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研究发现,正在生长的植物细胞具有“酸生长”特性,即pH4~5的溶液促进细胞伸长生长。为了研究这一现象的内在原因,研究者用黄瓜幼苗快速生长的下胚轴切段进行实验。实验操作及结果如下图。

请回答问题:

1)多细胞植物体的伸长生长是细胞数量和/________增加的结果。

2)如图1所示,研究者通过冰冻融化去除下胚轴切段中的原生质体,仅剩________,经这种处理后的下胚轴切段称为Y

3)由图可知,对Y进行的实验处理为:________

4)图2结果表明,Y的特性是①________;决定这种特性的物质最可能是②________(选填:纤维素/果胶/蛋白质)。

5)研究者发现生长素可通过诱导细胞膜外环境的pH值降低,促进细胞生长。已知植物细胞膜上有H+泵、水通道、生长素受体、钾通道、蔗糖运载体等。在上述实验结果的基础上,请选用已知信息,提出生长素促进细胞生长的一种可能机制。_________________________

 

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在自然环境中,一个种群能长期以“J”型曲线方式增长的原因是

A.处在生育期的个体足够多 B.存在天敌或竞争者

C.每个季节都有充足的食物 D.栖息地面积足够大

 

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