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近年来,在处理富营养化水体的污水过程中,与化学、物理除氮方法比较,目前认为微生物反硝化去除氮素污染更为经济有效。科研工作者采用基因工程技术构建具有定向高效降解含氮化合物能力的工程菌,进行了相关研究。请回答问题。

1)微生物的反硝化作用,是氮循环中一个重要的生物过程。亚硝酸盐还原酶(Nir)是该过程的关键酶,是由野生菌株YP4的反硝化基因(nirS)转录后,再翻译出具有___________作用的蛋白质。

2)工程菌的构建

研究者利用NCBI数据库查到nirS基因的碱基序列,设计引物,利用PCR技术扩增nirS基因。PCR技术利用了___________的原理,使用耐高温Taq酶而未使用普通DNA聚合酶的主要原因是______________________

研究者用HindⅢBamHI两种限制酶处理nirS基因与p质粒,在_______________酶的作用下进行体外连接,用连接产物转化大肠杆菌DH5,在含庆大霉素的培养基中进行培养并提取质粒,如果用HindⅢBamHI双酶切,得到两个片断电泳结果分别与_______________电泳结果基本一致,说明获得重组质粒pYP4S

pYP4S转化到野生菌株YP4中形成工程菌YP4S,培养后进行PCR鉴定。为鉴定筛选出的菌落中是否含有正确插入目的基因的重组质粒,拟设计引物进行PCR鉴定。图1所示为甲、乙、丙3条引物在正确重组质粒中的相应位置,PCR鉴定时应选择的最佳一对引物组合是_________。某学生错选了图中的另外一对引物组合,扩增出长度为21kb的片段,原因是_______________

3)检测工程菌YP4S除氮的效能

工程菌株YP4S在已灭菌的模拟污水中培养36h后,检测结果如图2。结果表明___________________

要进一步证明工程菌对含氮污水治理更有效,应___________________________

 

催化 DNA复制 PCR过程中DNA在高温下解链,这样的高温下,普通的DNA聚合酶的生物活性丧失 DNA连接 p质粒和插入片段(目的基因) 乙和丙 目的基因反向连接 工程菌株除氮效果优于野生菌 Ⅰ.工程菌YP4S与野生菌分别处理实际污水36hⅡ.检测除氮率 【解析】 分析题干可知:目前认为微生物反硝化去除氮素污染更为经济有效,科研工作者采用基因工程技术构建具有定向高效降解含氮化合物能力的工程菌,故需依据基因工程的相关原理进行分析作答。 (1)亚硝酸盐还原酶(Nir)是该过程的关键酶,酶是经基因的转录和翻译过程形成的有催化作用的蛋白质。 (2)①PCR技术依据的原理是DNA分子的复制;因PCR过程中DNA解旋是在在高温下进行的(90-95℃),这样的高温下,普通的DNA聚合酶的生物活性丧失,故在PCR技术中应采用使用耐高温的Taq酶。 ②连接两个DNA片段所用的酶是DNA连接酶;因实验中nirS基因与p质粒是分别用HindⅢ和BamHI两种限制酶处理的,故若再用HindⅢ和BamHI双酶切之后,得到两个片断电泳结果分别与p质粒和插入片段(nirS基因)电泳结果基本一致,可说明获得重组质粒pYP4S。 ③PCR技术要求两种引物分别和目的基因的两条单链结合,沿相反方向合成子链,结合目的基因的插入位置可知,PCR鉴定时应选择的最佳一对引物组合是乙和丙;若某学生错选了图中的另外一对引物组合(甲和乙),只有反向连接后才能扩增出长度为2.1kb的片段 (2+0.1kb)。 (3)①图2结果表明,无论是总氮还是NH4+、NO3—的去除率,工程菌株除氮效果优于野生菌。 ②因图2是工程菌株YP4S在已灭菌的模拟污水中的处理结果,故要进一步证明工程菌对含氮污水治理更有效,应用工程菌YP4S与野生菌分别处理实际污水36h,检测除氮率。
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啮齿动物是草地上主要野生消费者,为了合理利用草原,科研人员对呼伦贝尔草原的放牧方式进行研究,结果如下图。请回答问题:

1)调查啮齿动物的密度应该采用__________法。据图可知,三种放牧方式中啮齿动物总捕获率最高的是___________,其原因是____________________

2)下表为不同放牧方式下啮齿动物群落多样性特征。

放牧方式

连续放牧

林牧

季节轮牧

丰富度指数

 

丰富度指数计算公式:S为物种数,N为群落中所有物种个体数

禁牧区啮齿动物的数量最低,且___________也最低,推测禁牧可能会降低种间___________的激烈程度,使鼠害发生的可能性___________

3)综上所述,本研究结果表明,三种放牧方式中____________更利于合理利用草地资源并且能够抑制鼠害发生。

 

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猪丹毒是丹毒杆菌引起的危害养殖业的烈性传染病之一。SpaA蛋白是近年研制出的猪丹毒重组亚单位疫苗,免疫原性较低。为研究转移因子(TF)能否特异性对SpaA蛋白的免疫起增强作用,科学工作者进行了一系列实验。请回答问题。

1)机体免疫系统结构和功能的基本单位是___________TF属于免疫系统组成中的___________

2)科研人员制备了SpaA疫苗和经SpaA疫苗免疫的小鼠特异性TF,并对小鼠TF进行无菌检测和安全性检测。

请简要写出对小鼠TF进行无菌检测的实验思路:______________________________________

小鼠TF的安全性检测

100μL小鼠特异性TF和普通TF分别腹腔接种2组小鼠,对照组的处理是___________________。接种后48h内观察并记录小鼠的各项生理活动,48h后剖杀小鼠,检查其腹腔及各脏器有无异常病理变化。

3)选取20只体质量为2022g的小鼠,将其随机均分成4组,进行以下实验:

分组

实验处理

实验结果

1

曲线1

2

曲线2

3

曲线3

4

曲线4

 

注:吸光值(OD)越大表明抗体的含量越多

表中AB的处理分别是:A___________B__________。该实验结果说明:____________________

 

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迟发性脊椎骨骺发育不良(SEDL)是一种遗传性软骨发育不良疾病,患者软骨组织中型胶原蛋白减少。型胶原蛋白存在于细胞间,与相关蛋白相互交织形成网状结构,提高软骨组织的机械强度。请回答问题:

1)研究SEDL遗传方式的调查方法是___________。根据图1可以初步判断此病最可能的遗传方式是___________。请说明判断理由:____________________________________________

2)已知SEDL基因编码Sedlin蛋白,该基因中有6个可表达的片段(外显子)。科研人员对上述家庭成员Ⅲ-5SEDL基因的外显子进行测序,部分结果如图2所示。

由图2可知,患者SEDL基因的外显子碱基序列异常是由于碱基对_______________而发生突变,最终导致Sedlin蛋白的_______________发生改变,影响内质网至高尔基体间的囊泡运输。

3)科研人员体外培养人软骨细胞,探讨SEDL基因对人软骨细胞生理活性的影响。

实验分组

A组:______________________________(请写出处理方案)

B组:将不能干扰SEDL基因表达的病毒转染人软骨细胞

C组:将能干扰SEDL基因表达的病毒转染人软骨细胞

培养一段时间后,收集人软骨细胞,检测结果如图3所示。

3电镜观察各组人软骨细胞,箭头指示为内质网

实验结果为___________________。推测Sedlin蛋白缺乏导致___________,引起软骨发育不良。

 

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果蝇是遗传学研究中重要的模式生物。科研人员利用果蝇的紫眼卷翅品系和红眼直翅品系做了以下实验,请回答问题:

1)红眼为___________性状。卷翅基因位于___________染色体上。

2)亲代中的卷翅个体是杂合子,判断依据是___________。卷翅基因纯合会导致果蝇死亡,上述实验结果与之___________(相符/不相符)。

3)科研人员又让亲代的紫眼卷翅果蝇品系连续自交多代,发现其后代始终保持卷翅,没有直翅个体出现。有人提出2种假设:

假设一:直翅基因纯合致死。

假设二:在同源染色体中,紫眼卷翅果蝇品系中卷翅基因(Cy)所在染色体对应的另一条染色体上也存在1个隐性致死基因(lethal),它的纯合子不能存活(如下图)。

你支持哪种假设?理由是____________________________________________

依据上述你支持的假设,如果红眼卷翅果蝇自交后代的表现型及比例为___________,说明控制翅型的基因和控制眼色的基因位于非同源染色体上。

 

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吴茱萸是一种中药,其主要成分为吴茱萸碱(EVO)。为研究EVO对人胃癌细胞增殖的影响及作用机制,科研人员做了以下实验。请回答问题:

1)检测EVO对胃癌细胞BGC-823增殖的影响。

用含动物血清的DME/F-12培养基置于恒温培养箱中培养BGC-823,动物血清的作用是___________

取出上述培养的细胞,加入胰蛋白酶制成________细胞悬液,置于加入不同浓度EVO的多孔板中进行培养。

③EVOBGC-823细胞增殖影响的实验结果如图1

实验结果表明____________________

2)检测EVOBGC-823细胞周期的影响,结果如下表。

细胞周期中各期的细胞比例

组别

G0/G1期(%

S期(%

G2/M期(%

对照组

4262

1765

2337

EVO

857

1930

5413

 

 

据表可知,EVO能诱导细胞周期阻滞于__________期。

3)检测EVOBGC-823细胞周期和细胞凋亡相关蛋白表达的影响,结果如图2

根据上述实验,可判断__________是细胞周期抑制蛋白,该蛋白能与细胞周期蛋白基因的启动子结合,抑制其__________,从而抑制BGC-823细胞周期的运行。

细胞凋亡蛋白Caspase-3表达量__________,该蛋白参与细胞的__________死亡过程。

4)综上所述,推测EVO对人胃癌细胞的作用机制是____________________

 

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