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中东呼吸综合征冠状病毒(MERS-CoV)可引起人体严重的呼吸系统症状,甚至造成...

中东呼吸综合征冠状病毒(MERS-CoV)可引起人体严重的呼吸系统症状,甚至造成死亡。科研人员为研制针对MERS-CoV的特异性治疗药物进行了系列研究。

(1)MERS-CoV主要通过其表面囊膜的S蛋白与宿主细胞膜受体DPP4结合来感染宿主细胞。如图1所示, S1与DPP4结合后导致S1和S2分离,S2的顶端插入到宿主细胞膜上,通过S2蛋白的__________改变从而将两个膜拉近,发生膜融合过程。MERS-CoV进入宿主细胞后,利用宿主细胞内的_________等为原料合成大分子物质组装成新的病毒,扩散并侵染健康细胞。

(2)RBD是MERS-CoV的 S1上与DPP4结合的部分。科研人员用从康复者体内筛选出的三种抗体甲、乙、丙进行实验,研究它们与RBD的特异性结合能力。另用抗体丁作为对照抗体。实验流程如图2所示,结果如图3。在实验过程中将________作为抗原固定,分别将___________________加入反应体系,然后加入酶标记的抗体(能与待检抗体结合,携带的酶可使底物反应显色),其后加入底物显色,检测相应的吸光值(颜色越深吸光值越高)。该实验中抗体丁可以作为对照抗体的理由是___________。实验结果表明_________________

(3)研究发现MERS-CoV在感染宿主细胞后,有一种更快速的病毒传播方式。当被感染细胞表面的MERS-CoV囊膜蛋白与健康细胞表面的DPP4结合后,膜发生融合实现MERS-CoV的转移。为了探究三种抗体能否抑制MERS-CoV在被感染细胞和健康细胞之间的传播,科研人员展开研究。请在下表中的空白处填写相应处理内容,完成实验方案。(注:鼠DPP4与人DPP4存在结构和序列上的差异)

组别

实验处理

实验结果

 

实验组

抗体甲

表达病毒囊膜蛋白的细胞

   ①____________    

无细胞融合

抗体乙

部分细胞融合

抗体丙

部分细胞融合

对照组1

不加抗体

  ②____________ 

表达鼠DPP4的细胞

无细胞融合

对照组2

抗体丁

表达病毒囊膜蛋白的细胞

   ③____________

部分细胞融合

对照组3

_________          

表达病毒囊膜蛋白的细胞

表达人DPP4的细胞

部分细胞融合

 

实验结果说明,三种抗体中,甲可以阻断病毒通过细胞融合的途径进行传播,乙和丙效果不明显。

(4)科研人员进一步利用多种方法深入研究了三种抗体与RBD结合的区域,实验结果表明,甲与乙结合 RBD 上不同的区域,甲与丙结合RBD的区域部分重叠。综合以上系列研究结果,研究人员推测将__________两种抗体联合使用会具有更强的抗病毒能力。如果希望用联合抗体治疗中东呼吸综合征患者,还需要进行哪些方面的研究?___________________(写出一个方面即可)。

 

空间结构 核苷酸、氨基酸 RBD 不同浓度甲、乙、丙和丁 抗体丁不与RBD结合 不同浓度下甲、乙和丙均与RBD特异性结合,甲和乙的结合能力强于丙 表达人DPP4的细胞 表达病毒囊膜蛋白的细胞 表达人DPP4的细胞 不加抗体 甲与乙 制备甲与乙联合抗体的方法;比较单一抗体与甲乙联合抗体的抗MERS-CoV效果;对感染MERS-CoV的动物使用甲乙联合抗体治疗,检测治疗效果;评估甲乙联合抗体对动物体主要组织器官和正常细胞是否具有副作用 【解析】 1. MERS-CoV主要通过其表面囊膜的S蛋白与宿主细胞膜受体DPP4结合来感染宿主细胞。病毒的复制过程包括:吸附、浸入、脱壳、生物合成、装配和成熟、裂解、释放。 2. 酶联免疫吸附法的原理是结合在固相载体表面的抗原或抗体仍保持其免疫学活性,酶标记的抗原或抗体既保留其免疫学活性,又保留酶的活性。在测定时,受检标本(测定其中的抗体或抗原)与固相载体表面的抗原或抗体起反应。用洗涤的方法使固相载体上形成的抗原抗体复合物与液体中的其他物质分开。再加入酶标记的抗原或抗体,也通过反应而结合在固相载体上。此时固相上的酶量与标本中受检物质的量呈一定的比例。加入酶反应的底物后,底物被酶催化成为有色产物,产物的量与标本中受检物质的量直接相关,故可根据呈色的深浅进行定性或定量分析。由于酶的催化效率很高,间接地放大了免疫反应的结果,使测定方法达到很高的敏感度。 (1)图1所示为第一步吸附: S1与DPP4结合后导致S1和S2分离,S2的顶端插入到宿主细胞膜上,通过S2蛋白的空间结构改变从而将两个膜拉近,发生膜融合过程。由于病毒是由蛋白质外壳和DNA分子构成的,因此MERS-CoV进入宿主细胞后会利用宿主细胞内的原料合成自身所需的物质,利用宿主细胞内的核苷酸、氨基酸等为原料合成大分子物质组装成新的病毒,扩散并侵染健康细胞。 (2)将RBD作为抗原固定,分别将不同浓度甲、乙、丙可以与抗原结合,但抗体丁抗体丁不与RBD结合,因此可以作为对照抗体。加入反应体系后,然后加入酶标记的抗体,其后加入底物显色,检测相应的吸光值,由于颜色越深表示吸光值越高。实验结果表明甲、乙的吸光度较高,丙的吸光度较低,不同浓度下甲、乙和丙均与RBD特异性结合,甲和乙的结合能力强于丙。 (3)该题是探究三种抗体能否抑制MERS-CoV在被感染细胞和健康细胞之间的传播,因此设置了三组对照组,根据实验设计的单一变量原则进行填表。 实验组:分别准备抗体甲、乙、丙,表达病毒囊膜蛋白的细胞和①表达人DPP4的细胞 ,检测是否出现细胞融合。 对照组1 :不加抗体,根据单一变量原则,需要②表达病毒囊膜蛋白的细胞 ,本对照组表达鼠DPP4的细胞,可以检测病毒MERS-CoV蛋白是否可以感染鼠细胞受体。 对照组2 :加入抗体丁,同时表达病毒囊膜蛋白的细胞和③表达人DPP4的细胞,检测结果显示有部分细胞融合,可以检测抗体丁对实验结果的影响。 对照组3 :④不加抗体,同时表达病毒囊膜蛋白的细胞和表达人DPP4的细胞 ,结果显示有部分细胞融合,可以排除无关抗体对实验结果的影响。 (4)甲与乙结合 RBD 上不同的区域,甲与丙结合RBD的区域部分重叠,因此甲与乙两种抗体联合使用会引起更强的免疫反应,具有更强的抗病毒能力。如果希望用联合抗体治疗中东呼吸综合征患者,还需要进行的研究方法有:比较单一抗体与甲乙联合抗体的抗MERS-CoV效果;对感染MERS-CoV的动物使用甲乙联合抗体治疗,检测治疗效果;评估甲乙联合抗体对动物体主要组织器官和正常细胞是否具有副作用。
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考点分析:
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在栽培某种农作物(2n=42)的过程中,有时会发现单体植株(2n1),例如有一种单体植株比正常植株缺少一条6号染色体,称为6号单体植株。

16号单体植株的变异类型为____________________,该植株的形成是因为亲代中的一方在减数分裂过程中________________________未分离。

26号单体植株在减数第一次分裂时能形成_________个四分体。如果该植株能够产生数目相等的n型和n1型配子,则其自交后代(受精卵)的染色体组成类型及比例为_________________

3)科研人员利用6号单体植株进行杂交实验,结果如下表所示。

杂交亲本

实验结果

6号单体()×正常二倍体(

子代中单体占75%,正常二倍体占25%

6号单体()×正常二倍体(

子代中单体占4%,正常二倍体占96%

 

 

①单体在减数分裂时,形成的n1型配子__________(多于、等于、少于)n型配子,这是因为6号染色体往往在减数第一次分裂过程中因无法__________而丢失。

②但因n1型配子对外界环境敏感,尤其是其中的____________(雌、雄)配子育性很低,所以杂交一与杂交二的结果不一致。

4)现有该作物的两个品种,甲品种抗病但其他性状较差(抗病基因R位于6号染色体上),乙品种不抗病但其他性状优良,为获得抗病且其他性状优良的品种,理想的育种方案是:以乙品种的6号单体植株为______________(父本、母本)与甲品种杂交,在其后代中选出单体,再连续多代与___________杂交,每次均选择抗病且其他性状优良的单体植株,最后使该单体_____________,在后代中即可挑选出RR型且其他性状优良的新品种。

 

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苏云金芽孢杆菌的CryIAC基因编码一种蛋白质,该蛋白可杀死鳞翅目昆虫。研究者将CryIAC基因转入玉米中,并对玉米抗性进行鉴定和遗传分析。

(1)将从苏云金芽孢杆菌细胞内获取的CrylAC基因与质粒结合构建________,然后用________法导入普通玉米中,获得T0代植株。

(2)对不同株系植株进行PCR检测,结果如下图。1号为________检测结果。将______接种(施放)于不同株系植株,以________占叶片总面积的百分率作为抗虫能力参数,筛选抗虫的阳性植株。

(3)T0代4号植株表现为非抗虫,但PCR检测结果为________,可能的原因是________(选填选项前的符号)。

a.CrylAC基因突变           

b.CrylAC基因所在染色体片段缺失

c.CrylAC基因表达效率太低   

d.CrylAC基因未导入

(4)将T0代2号植株与普通玉米杂交获得T1代,对T1代进行抗虫鉴定,结果发现抗虫玉米与非抗虫玉米的比值约为3:1。推测导入的CrylAC基因位于____________上,其遗传遵循___________定律。T0代2号玉米自交,子代的性状及分离比为___________

 

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光合作用是地球上最重要的化学反应,发生在高等植物、藻类和光合细菌中。

(1)地球上生命活动所需的能量主要来源于光反应吸收的____________,在碳(暗)反应中,RuBP羧化酶(R酶)催化CO2与RuBP(C5)结合,生成2分子C3,影响该反应的外部因素,除光照条件外还包括_________________________(写出两个);内部因素包括_____________(写出两个)。

(2)R酶由8个大亚基蛋白(L)和8个小亚基蛋白(S)组成。高等植物细胞中L由叶绿体基因编码并在叶绿体中合成,S由细胞核基因编码并在___________中由核糖体合成后进入叶绿体,在叶绿体的___________中与L组装成有功能的酶。

(3)研究发现,原核生物蓝藻(蓝细菌)R酶的活性高于高等植物,有人设想通过基因工程技术将蓝藻R酶的S、L基因转入高等植物,以提高后者的光合作用效率。研究人员将蓝藻S、L基因转入某高等植物(甲)的叶绿体DNA中,同时去除甲的L基因。转基因植株能够存活并生长。检测结果表明,转基因植株中的R酶活性高于未转基因的正常植株。

①由上述实验能否得出“转基因植株中有活性的R酶是由蓝藻的S、L组装而成”的推测________?请说明理由。______

②基于上述实验,下列叙述中能够体现生物统一性的选项包括______

a.蓝藻与甲都以DNA作为遗传物质

b.蓝藻与甲都以R酶催化CO2的固定

c.蓝藻R酶大亚基蛋白可在甲的叶绿体中合成

d.在蓝藻与甲的叶肉细胞中R酶组装的位置不同

 

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细胞自噬是指细胞通过降解自身结构或物质使细胞存活的自我保护机制。细胞面临代谢压力时,细胞可降解自身大分子或细胞器为生存提供能量。下图1、图2为酵母细胞自噬的信号调控过程,AKT和mTor是抑制酵母菌凋亡和自噬的两种关键蛋白激酶。

(1)酵母菌的同化作用类型是________

(2)据图1所示,营养物质充足时,胰岛素与受体结合,激活________来抑制凋亡,激活的该酶一方面可促进葡萄糖进入细胞,另一方面可以促进葡萄糖分解为________(中间产物)进入线粒体产生大量ATP。在ATP充足时激活的mTor抑制自噬的发生。

(3)据图2所示,当环境中营养物质或胰岛素缺乏时,mTor失活,酵母细胞通过启动________过程为细胞提供ATP;如果上述过程无法满足代谢需要,酵母细胞则启动 ________程序。

(4)酵母菌在饥饿状态下,内质网或高尔基体会产生膜泡包围细胞内容物形成自噬体。酵母菌液泡内富含水解酶,科学家在研究液泡与自噬的关系时,以野生型酵母菌为对照组,液泡水解酶缺陷型酵母菌突变体为实验组,在饥饿状态下,得到图3所示结果。此结果证明________。自噬发生过程中,液泡在酵母细胞中的地位和人体细胞中________的地位类似。

 

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以下关于微生物发酵的说法正确的是

A. 利用乳酸菌制作泡菜需经常开盖放气

B. 利用酵母菌无氧呼吸产生酒精制作果酒

C. 醋酸杆菌利用线粒体供能进行果醋发酵

D. 腐乳发酵后期密封处理利于毛霉繁殖

 

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