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蔗糖是植物光合作用中最先形成的游离糖,蔗糖转运蛋白在蔗糖的跨膜转运等过程中起重要...

蔗糖是植物光合作用中最先形成的游离糖,蔗糖转运蛋白在蔗糖的跨膜转运等过程中起重要作用。目前,在拟南芥中已经鉴定出9个蔗糖转运蛋白基因。以AtSUC3AtSUC5 纯合单突变体为亲本,采用传统杂交法并结合PCR技术获得AtSUC 3AtSUC5纯合双突体。

1)科研人员构建含已知序列 T-DNA 片段的_____,转化野生型拟南芥,导致被插入 基因发生_____,筛选和自交得到了 2 种纯合突体 AtSUC 3 AtSUC5

2)为研究 AtSUC3 AtSUC5 基因的传递规律,上述 2 种纯合突变体杂交得 F1F1 自交获得 F2。依据 AtSUC3AtSUC5T-DNA片段(完整的T-DNA 过大,不能完成 PCR)序列设计引物分别为 I~VII(如下图所示)。

PCR1 利用引物_____(填写引物代号)可克隆 AtSUC5,标记为APCR2 利用引物_____(填写引物代号)可克隆被 T-DNA 插入的 AtSUC5,标记为 aPCR3 克隆 AtSUC3,标记为BPCR4 克隆被 T-DNA 插入的 AtSUC3,标记为 b

②部分F2 植株的PCR情况见下表

基因型

i

ii

iii

iv

v

PCR1

+

_

+

?

PCR2

+

+

-

?

PCR3

+

+

-

?

PCR4

+

_

+

?

 

 

“+”有PCR 产物    “-”无 PCR 产物

表中i植株的基因型为_____(用AaBb表示)。若表中 v植株为AtSUC3/AtSUC5 双突变纯合子,其对应的 PCR1~ PCR4 结果依次为_____(用“+”或“-”表示)。若 AtSUC3/AtSUC5 双突变纯合子在 F2 所占比例为 n2n2 远远小于 1/16),则亲本型配子的比例为_____,说明AtSUC3 AtSUC5 的位置关系为_____

3)拟南芥的果实为角果,成熟后可自然开裂传播种子。进一步研究发现,AtSUC3纯合突变体的角果开裂率较野生型明显降低,AtSUC3/AtSUC5双突变纯合子角果开裂率介于两者之间,说明 AtSUC3AtSUC5基因功能关系为_____(选择填写“协同”或“拮抗”),共同控制拟南芥种子的传播。

 

重组DNA分子(重组质粒、重组载体) (基因)突变 I、IV I、V AaBb -+-+ 1-2n 位于(一对)同源染色体上 拮抗 【解析】 PCR是一种用于放大扩增特定的DNA片段的分子生物学技术,利用DNA在体外95℃高温时变性会变成单链,低温(60℃左右)时引物与单链按碱基互补配对的原则结合,再调温度至DNA聚合酶最适反应温度(72℃左右),DNA聚合酶沿着磷酸到五碳糖(5'-3')的方向合成互补链。 (1)由题意可知,使用T-DNA转基因技术中的农杆菌转化法,需要构建含已知序列T-DNA的重组DNA分子(重组质粒、重组载体);拟南芥被插入基因会发生基因突变; (2)①根据引物的5’与3’末端与延伸方向可知,PCR1需要利用引物Ⅰ、Ⅳ扩增AtSUC5;克隆被 T-DNA 插入的 AtSUC5,在PCR2中,T-DNA片段的引物只有Ⅴ,扩增方向为5’到3’方向向左,另一条链为AtSUC5的一条链,引物方向只能向右,只有引物I,因此被T-DNA插入的AtSUC5扩增时需使用引物I、V; ②由①可知,i个体基因型为AaBb;v植株表示为AtSUC3/AtSUC5 双突变纯合子,其基因型为aabb,对应的PCR1~4结果依次为-+-+;若 AtSUC3/AtSUC5 双突变纯合子(即aabb)在 F2 所占比例为 n2,则可知F1的AaBb产生ab配子的比例为n,则AB配子的比例也为n,故产生aB、Ab配子的比例为1-2n,由于F1亲本为AAbb和aaBB,故亲本型配子的比例为1-2n; (3)由题意可知,AtSUC3纯合突变体aaBB可使角果开裂率比野生型AABB高,而双突变纯合子aabb角果裂开率介于二者之间,故可知a基因提升开裂率,b基因降低开裂率,故AtSUC3、AtSUC5基因功能为拮抗关系。
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考点分析:
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辣椒具有明显的杂种优势(两个品种的杂交后代产量等性状优于双亲)。在辣椒育种过程中,研究人员发现了辣椒雄性不育系植株。利用雄性不育系与可育植株杂交,生产杂种种子是降低制种成本和提高纯度的有效途径。

1)辣椒具有两性花,人工杂交获得的杂交一代(F1)会出现杂种优势,但F1不能留种推广种植的原因是_____,因此在生产上需年年制种。辣椒雄性不育系植株的培育 成功解决了制种的难题。

2)雄性不育系植株的花药瘦小、干瘪,无花粉粒或仅极少花粉粒,用碘液染色后显示不着色或着色极浅。而可育株系的花粉粒饱满,碘液染色后着色深。由此可推测不育花粉败育的重要原因是储存营养的能力_____

3)研究人员为了进一步揭示花粉败育机制,进行了如下研究。在盛花期分别取雄性不育系和可育系发育不同阶段(依次为阶段 1~5)的花蕾,测定内源吲哚乙酸(IAA)、赤霉素(GA 3)、脱落酸(ABA)含量并绘制相对含量变化趋势如图 1、图 2 所示。

①综合图 1 和图 2 结果可育系花蕾发育过程中激素的变化规律是,发育前期_________,发育后期_________是育性得以维持的保证。而不育系花蕾发育前 _____过高和后期_____下降过快对败育起了重要的作用。

 

②以上结果说明,花粉的可育或败育是受到_____的结果。

4)研究人员在花蕾发育后期还检测到花蕾的乙烯释放量和 IAA 氧化酶活性,不育系均显著高于可育系。结合(2)、(3)的研究推测,在花蕾发育后期,乙烯通过_____,使花粉败育。

 

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阅读短文完成下列问题:

阿米巴细菌互作

阿米巴又被称作变形虫,是一类可通过伸缩伪足来改变自身形状的单细胞真核原生生物。

在陆地和水生生态系统中,细菌是阿米巴的主要食物。阿米巴能够在一定距离内发现并吞噬细菌,吞噬体与溶酶体融合,细菌被消化,营养物质输送到细胞质中被阿米巴利用。土壤中的阿米巴能通过捕食作用提高微生物群落的稳定性,还能提高营养物的矿化程度, 促进植物的生长。水体中的阿米巴通过体表渗透吸收水中的可溶性有机质,捕食水中的颗粒物和细菌,不仅能降低水体有机物的负荷,增加水体透明度,还能减弱水中病原菌的毒害作用。

阿米巴致病菌是能感染甚至杀死阿米巴的一类细菌。因为阿米巴细胞和动物免疫细胞在进化上高度同源,这些阿米巴致病菌往往也是动物甚至人类的致病菌。嗜肺军团菌是目前研究最多的阿米巴致病菌,它是一种胞内寄生菌,广泛存在于水体和土壤中。在阿米巴体内,它能破坏小泡传输,阻止吞噬体与溶酶体融合,在细胞内增殖后逸出,并导致宿主细胞死亡。嗜肺军团菌也能入侵人类肺泡巨噬细胞,导致人类军团病,这种病通常是由人体吸入空调或淋浴装置产生的污染气溶胶引起的。

现已从阿米巴中分离出了大量病原体,如嗜肺军团菌、霍乱弧菌、幽门螺杆菌等。这些病原体以阿米巴为载体传播,耐受恶劣环境并能在其中增殖。因此,阐明阿米巴与阿米巴致病菌之间的互作,对维护公共卫生与健康有着重大价值。由于阿米巴具有易培养,方便用于药物测试,对于研究宿主与致病菌互作是一个潜在的优良模型。

1)阿米巴伸缩伪足,吞噬细菌,都体现了细胞膜具有_____的特点,根据文中信息, 阿米巴和细菌可以形成的种间关系有_____

2)根据文本信息,下列关于阿米巴对生态环境作用的相关叙述中,正确的是______(选 择选项前字母填写)。

A.提高生态系统稳定性    B.利于生产者同化能量

C.净化水体减轻水污染    D.减弱微生物分解作用

3)根据文本信息推测,嗜肺军团菌被阿米巴吞噬后,能够_____,从而得以继续生存 和繁殖。

4)在维护公共卫生与健康方面,请举例说明阿米巴与细菌互作模型可用于研究的问题_________________

 

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神经元之间的信息传递不仅可以通过化学突触进行,也可通过电突触进行。科研工作者在螯虾躲避反射的反射弧中发现了电突触的存在。电突触是两个神经元细胞膜上由跨膜连接蛋白形成的通道,允许细胞内溶液从一个细胞流到另一个细胞。兴奋通过化学突触从突触前膜传递到突触后膜时,有接近 1ms 的延迟(突触延迟),而电突触没有延迟。

1)反射弧由_____、传入神经、神经中枢、传出神经和_____5 部分组成。

2)神经元在未受刺激时,膜电位状态是_____,受到刺激后_____内流,导致膜电 位发生逆转,电突触允许_____从已兴奋神经元传导到未兴奋神经元,导致后者产 生兴奋。

3)研究人员用细胞内微电极研究鸡睫状神经节中兴奋在神经元间的传递方式,方法如图1所示。电刺激节前神经,神经节细胞电位变化如图 2 A 所示。先用细胞内微电极给神经节细胞通一定强度的电流使其膜内外电位差增大,再电刺激节前神经,神经节细胞电位变化如图 2 B 所示。

①研究人员推断节前神经元与神经节细胞之间既存在电突触,又存在化学突触。请根据这一推断,续写以下对曲线(B)的解释。节前神经受到刺激产生兴奋,通过电突触迅速传递给神经节细胞,因为膜内外电位差较大,神经节细胞未能产生兴奋;一段时间延迟后,_____

②利用荧光黄染料和图 1 中实验装置设计实验可以进一步证实节前神经元与神经节细胞之间存在电突触,实验方法和预期结果是_____

4)神经调节中电突触的存在,对于生物适应环境有何积极意义________________________?(写出一项)

 

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恶性肿瘤严重危害人类健康,在机体对抗肿瘤细胞的过程中,DC 细胞(具有抗原呈递功能的树突状细胞)和 NK 细胞(自然杀伤细胞)发挥了重要的作用。研究人员针对这两类细胞在杀伤肿瘤细胞中的作用机制开展了相关研究。

1)正常情况下人体内绝大多数的巨噬细胞仅具有较强的吞噬、处理抗原的能力。在受到抗原或特定信号刺激时,部分巨噬细胞可_____ DC 细胞,将抗原呈递给 T 细胞,从而激活机体的_____免疫功能。

2)正常机体中的NK 细胞能够杀伤肿瘤细胞,使其破裂,释放其内部抗原物质。这种杀伤作用是天然的,无需特定抗原预先加以致敏。因此,NK 细胞的功能属于免疫系统的第_____道防线。

3)为研究 DC 细胞与 NK 细胞在杀伤肿瘤细胞过程中的关系,研究人员利用体外培养的DC 细胞、NK 细胞、多种肿瘤细胞等进行相关实验。

①研究者先用 51Cr标记肿瘤细胞,然后与不同处理下的NK 细胞共培养,通过检测________(选择填写“上清液”或“沉淀”)中的放射性强弱来确定 NK 细胞对肿瘤细胞的裂解能力。

②下图所示实验结果说明_____

4)肿瘤组织中会有大量 NK 细胞、DC 细胞和效应 T 细胞聚集,若清除实验动物体内的NK 细胞可导致肿瘤组织中 DC 细胞数量和效应 T 细胞数量大幅下降。请综合(1~3)信息对此实验现象进行解释 ______________________

 

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我国有 2 亿亩供水和温度条件适宜种植水稻的盐碱地,培育耐盐水稻新品种对扩大水稻种植面积和提高产量非常重要。

1)脯氨酸是植物细胞内凝固点低、水溶性最大的氨基酸,是研究植物逆境胁迫的重要指示物。下列关于脯氨酸性质和功能的说法正确的是_____(选择选项前字母填写)。

A.脯氨酸可能是合成植物蛋白的原料之一

B.细胞内脯氨酸含量升高,可以提高渗透压应对盐碱胁迫

C.细胞内脯氨酸含量升高,有利于应对低温胁迫

2)脯氨酸与茚三酮反应,生成稳定的红色化合物,再用甲苯处理,使色素全部转移至甲苯中。用分光光度计测定溶液在 520nm 波长光下的吸光值,获得待测样液数据。以_____为空白对照,在 520nm 波长光下测定吸光值。以在同样波长光下测定的_________吸光值绘制标准曲线构建数学模型,对照标准曲线查出待测植物组织细胞中 脯氨酸的含量。

3)水稻是一种对盐碱中度敏感的作物。研究人员选择 ABC 三个新品种水稻同时栽培于含 0.15mol/L NaCl pH 不同的溶液中, 以分别培养在蒸馏水(pH6.5)中的三个品种水稻作为对照,检测水稻体内脯氨酸量的变化。

①该实验的自变量是_____

②由此可以初步筛选出适合在盐碱地生长的水稻品种是_____,做出判断的依据是________________

4)对于脯氨酸提高植物细胞渗透压从而应对盐碱胁迫的机理,有的学者提出新的推测: 脯氨酸通过提高液泡内Na+浓度增强植物吸水能力。研究者对这一推测进行了实验探究,其中实验组的材料选择、处理及检测指标应包括 ______(选择选项前的字母填写)。

a.脯氨酸基因敲除突变体
b.液泡Na+通道基因敲除突变体
c.野
d
e.模拟盐碱胁迫环境
f.测定液泡内Na+浓度
g.植株吸水能力

 

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