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研究人员用粗糙脉孢菌对有性生殖过程中同种基因之间的关系进行研究。粗糙脉孢菌的菌丝...

研究人员用粗糙脉孢菌对有性生殖过程中同种基因之间的关系进行研究。粗糙脉孢菌的菌丝体每个细胞核中具有1个染色体组(n)。有性生殖时,菌丝体产生分生孢子(n)后,两个分生孢子融合成为合子(2n),合子减数分裂产生4个单倍体核(n),之后经过一系列过程发育为新的子代菌丝体(n)。

1)若某菌丝体的基因型是A,另一菌丝体的基因型是a,在不考虑变异的情况下,二者杂交产生的后代菌丝体的基因型为_________种,比例为_________

2)将2A基因(存在于一个DNA分子上)同时转入A基因缺失的菌株中,将转基因菌株与A基因缺失菌株进行杂交。杂交后代均未出现A基因所决定的表现型。对亲本菌体及减数分裂产生的4个单倍体核对应的后代进行A基因及表现型检测,结果如下所示。

根据图1结果可以看出,后代12 各自的左右两条带的电泳结果不同,表明_________;右侧的条带中,后代12与转A基因亲本不同,表明后代中A基因_________

②后代34均未出现A基因决定的表现型的最可能原因是_________

3)亲本1与亲本2杂交,对亲本菌体及某一合子产生的4个单倍体核对应的后代进行A基因及表现型检测(处理和检测方法与(2)相同)。亲本菌体中的基因分布及检测结果如下图2所示(亲本1与亲本2所示两条染色体相同)。

减数分裂过程中,染色体的行为包括_________之间交叉互换,同源染色体分离和非同源染色体自由组合等。若仅考虑染色体的上述行为,不考虑其他变异情况,同时所有基因均可正常表达,理论上二者后代会出现_________基因型,均__________(填能或不能)出现A基因决定的性状。

②据图2可知,实际二者杂交时,在后代中来自亲本_________A基因没有发生改变。杂交后每个合子产生的后代为有A基因表现型∶无A基因表现型为11的现象,出现这一现象的原因是,_________

4)综合上述可以推测,在_________情况下后代中会出现基因发生改变的现象。

 

2 1∶1 其DNA片段的核苷酸被某种基团修饰 出现突变 在减数分裂时A基因未被分配到后代3、4对应的单倍体核中,所以后代3、4未出现A基因决定的表现型 四分体的非姐妹染色单体 4种 能 2 亲本1的A基因出现了突变和被某种基团修饰的现象,改变后的基因不能控制A基因的相应表型。而亲本2的A基因没有发生变化且经减数分裂分配给了四个单倍体核中的两个,这样的两个单倍体核发育而成的后代出现A基因决定的表现型 2个(多个)相同的A基因同时出现在分生孢子中 【解析】 该题主要结合了减数分裂和粗糙脉孢菌特殊的增殖方式来考察学生对减数分裂过程中同源染色体的分离、非同源染色体的自由组合以及配子的生成情况的熟练程度,同时结合电泳的方式来考察学生能对比电泳结果来分析亲子代之间基因的遗传和变异情况的能力。 (1)菌丝体的基因型是A,另一菌丝体的基因型是a,因此两者产生的孢子分别为A和a,合子的基因型为Aa,其进行减数分裂可以产生四个单倍体核,分别为A、A、a、a,所以在不考虑变异的情况下,二者杂交产生的后代菌丝体的基因型有2种,比例为1:1; (2)①根据图示结果可以看出,后代1、2 各自的左右两条带的电泳结果不同,左侧均未被切割成小的DNA片段,表明未被Sau3A识别,证明其DNA片段的核苷酸被某种基团修饰,不能被Sau3A识别;右侧的条带中,后代1、2与转A基因亲本不同,说明该基因的序列发生了改变,部分序列不能被MboⅠ识别和切割,所以产生的DNA片段不同,证明A基因发生了突变; ②该实验让转基因菌株A与A基因缺失突变体杂交,电泳结果表明3、4个体不含有A基因,所以可能是在减数分裂时A基因未被分配到后代3、4对应的单倍体核中,所以后代3、4未出现A基因决定的表现型; (3)①在细胞进行减数分裂时,可以发生四分体的非姐妹染色单体的交叉互换;根据图可知亲本1的基因型为A1A1,亲本2的基因型为A2O,根据同源染色体的位置可知杂交后产生的合子基因型为A1A2A1O,在减数分裂后产生的4个单倍体核的基因型分别为A1A1、A1O、A1A2、A2O,共四种基因型;均能表现出A基因的性状; ②对比子代与亲本的电泳结果可知,三个合子产生的后代中凡是表现A基因性状的个体均含有与亲本2的电泳结果相同的两条带,所以来自亲本2的基因没有发生改变;在上一空中已经知道来自亲本2的A基因没有发生改变,即其提供的A2基因是正常的,而杂交后每个合子产生的后代为有A基因表现型∶无A基因表现型为1∶1的现象,所以两亲本杂交产生的合子减数分裂形成的4个单倍体核中只有2个是正常的,结合上一小题可推测含有A1但不含有A2的个体均为正常表现A基因的性状,可能是亲本1的A基因出现了突变和被某种基团修饰的现象,改变后的基因不能控制A基因的相应表型。而亲本2的A基因没有发生变化且经减数分裂分配给了四个单倍体核中的两个,这样的两个单倍体核发育而成的后代出现A基因决定的表现型; (4)根据上述结果可以分析A基因发生改变更多的是发生在2个(多个)相同的A基因同时出现在分生孢子中。
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考点分析:
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阅读下面的材料,完成(1)~(4)题。

达农病患者的新希望——基因治疗

达农病是一种极其罕见的伴X显性遗传病,1981年国际上首次报道该病,2012年我国发现首个病例。达农病因是由于溶酶体相关膜蛋白2(LAMP2)的基因突变,使细胞中负责清除与回收蛋白质的系统丧失功能,进一步导致心脏、骨骼肌、神经系统等功能障碍,最终因心力衰竭而死亡。

达农病至今尚无有效治疗方法,国外有报道通过心脏移植维持生命的治疗手段。20203月发表于《Science Translational Medicine》杂志上的一项新研究中,加利福尼亚大学的研究人员尝试用基因疗法治疗达农病。

基因治疗利用腺相关病毒(DNA病毒)做为基因载体。重组腺相关病毒载体源于非致病的野生型腺相关病毒,具有安全性好、宿主细胞范围广和在体内表达时间长等特点。

基因治疗通过腺相关病毒将治疗性基因输送到特定的组织和器官中,这些治疗性基因在相应的非分裂细胞中以游离体形式稳定存在并表达,从而有效治疗单基因遗传病。携带人LAMP2基因的重组腺相关病毒在达农病模型小鼠的心脏、肝脏和骨骼肌组织均表现出人类LAMP2蛋白表达,改善代谢异常和心脏功能,并提高存活率,在接受基因治疗的小鼠中未检测到抗LAMP2抗体。

该研究团队已开始进行针对达农病的人类临床试验,这也是首次使用基因疗法来治疗遗传性心脏疾病的试验,这项研究对于达农病患者而言是重要的一项进步。

1)达农病属于显性遗传病,但群体发病率极低,请解释可能的原因_________

2)自噬小体是包裹了蛋白或细胞器的囊泡,该囊泡与溶酶体融合过程依赖于生物膜的_________性。

3)请结合上述的报道,谈一谈基因疗法可能成为治疗达农病方法的原因________

4)请结合已有知识,评价基因治疗与心脏移植相比的优势及可能的风险:_________

 

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番茄植株不耐高温,其生长发育适宜温度及光照分别为1532℃500800μmol·m-2s-1。我国北方日光温室夏季栽培生产过程中常遭遇35℃亚高温并伴有强光辐射的环境,会造成作物减产。

1PSⅡPSⅠ是由蛋白质和光合色素组成的复合物,具有吸收、传递、转化光能的作用。

                     1

如图1所示PSII中的色素吸收光能后,一方面将H2O分解为_________H+,同时产生的电子传递给PSⅠ用于将NADP+H+结合形成NADPH。另一方面,在ATP合成酶的作用下,H+_________(填写顺或逆)浓度梯度转运提供能量,促进ADPPi合成ATP。光反应过程实现了能量由光能转换为活跃化学能的过程。

2)为研究亚高温高光对番茄光合作用的影响,研究者将番茄植株在不同培养环境下培养5天后测定相关指标如下表。


组别

温度()

光照强度(μmol·m-2s-1)

净光合速率(μmol·m-2s-1)

气孔导度(mmol·m-2s-1)

胞间CO2浓度(ppm

Rubisco活性(U·ml-1)

对照组(CK

25

500

121

1142

308

189

亚高温高光组(HH

35

1000

18

312

448

61

 

 

从表中数据可见亚高温高光条件下净光合速率的下降并不是气孔因素引起的,请说出理由_________Rubisco是催化图1中过程②_________的关键酶,该酶活性的下降导致②速率下降,光反应产物NADPH([H])ATP在细胞中的含量__________(填写增加、降低或不变),进而引起光能的转化效率降低,而此时强光下植物吸收的光能已经是过剩光能了,从而对植物产生危害。

3)植物通常会有一定的应对机制来适应逆境。D1蛋白是PSII复合物的组成部分,对维持PSII的结构和功能起重要作用,已有研究表明,在高温高光下,过剩的光能可使D1蛋白失活。研究者对D1蛋白与植物应对亚高温高光逆境的关系进行了研究。

①利用番茄植株进行了三组实验,①组的处理同(2)中的CK,③组用适量的SMSM可抑制D1蛋白的合成)处理番茄植株并在亚高温高光(HH)下培养。定期测定各组植株的净光合速率(Pn)。实验结果如下图:     

                    2

请写出②组的处理:_________。根据实验结果分析植物如何缓解亚高温高光对光合作用的抑制的。__________

Deg蛋白酶位于类囊体腔侧,主要负责受损D1蛋白的降解,如果抑制Deg蛋白酶的活性,请你预测在亚高温高光下番茄光合作用受抑制程度并说明理由:____________

 

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王安石曾赋诗咏梅“遥知不是雪,为有暗香来”,当白梅和落雪引起人们视觉上的混淆时,发挥重要辨别作用的就是嗅觉。人类能够识别和记忆大约1万种不同的气味(某种气味由多种气体分子构成),其生理机制却一直是个谜,为此,许多科学家孜孜不倦地进行研究。下图为嗅觉产生的机理图。

1)气体分子与嗅觉受体细胞表面的受体结合后,产生_________沿神经纤维传至嗅小球,通过________ (填写结构名称)将信号传递给僧帽细胞,最终在_________形成嗅觉。

2)科学家从若干嗅觉受体细胞中提取出_________(填写DNARNA),最终确定了在嗅觉受体细胞中特异性表达的1000个嗅觉相关基因。如果每个嗅觉受体细胞都表达这1000个基因,那么人体就很难区分不同的气味。

3)受体具有特异性,科学家们发现每个单独的嗅觉受体细胞只表达一种气体分子的受体。请结合图1推测人体利用400种嗅觉受体细胞能分辨1万种气味的嗅觉产生机理。_________

4)长期以来,对嗅觉功能的评价及其相关疾病的诊断,一直依赖患者的主诉和一些主观的检查方法, 可靠性和定量性很差。科研人员应用醋酸异戊酯作刺激气,对20名志愿者测定了嗅觉相关电位,其波形归类为以下四种:

20例受试者嗅觉相关电位波形的异同点是_________。不同学者进行了类似的实验,得到的嗅觉相关电位波形基本相似,但各波的潜伏期和振幅值存在差别,可能与_________等因素有关。

 

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免疫脂质体是将抗体通过聚合物结合在脂质体(双层磷脂分子构成)上构建而成的,它利用抗体特异性靶向作用,与肿瘤细胞表面的抗原结合,将脂质体包裹的药物送达病灶部位,这为乳腺癌的治疗提供了一种新途径。

1)人类表皮生长因子受体-2HER2)基因在乳腺癌发生早期具有高表达现象,提高了乳腺癌细胞的转移潜能。研究人员将HER2作为_________刺激小鼠产生免疫反应。获取免疫细胞后,利用_________技术制备单克隆抗体TMAB,其通过阻断_________HER2上的附着,产生抗肿瘤的效应。

2)阿霉素是一种脂溶性小分子,可通过_________方式进入细胞,抑制细胞增殖,但其毒副作用较大,利用脂质体将其包裹,通过缓释可以降低药物对机体的毒副作用。

3)研究者将TMAB与包含阿霉素的脂质体融合,制备出新型的抗乳腺癌药物阿霉素免疫脂质体。为确认阿霉素免疫脂质体的靶向性,研究者设计以下实验,并测定了各组阿霉素进入细胞的量。

组别

阿霉素脂质体

阿霉素免疫脂质体

HER2基因高表达的乳腺癌细胞

a细胞

 

注:+表示添加;-表示不添加

实验中利用的a是_________细胞,若_________,说明阿霉素免疫脂质体具有靶向性。

 

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海藻糖是由两个葡萄糖结合而成的二糖,其结构稳定,能帮助酵母菌度过不良环境。在无生存压力的状态下,葡萄糖的代谢产物G6P等可抑制海藻糖的合成,同时细胞会降解已经存在的海藻糖。有生存压力状态下,转运蛋白将细胞内合成的海藻糖运至膜外,结合在磷脂上形成隔离保护。下列分析正确的是(   

A.可以用二苯胺试剂来检测海藻糖是否有还原性

B.无压力状态下细胞中海藻糖含量增加有利于能源的储备

C.干酵母在温水中活化的过程细胞的海藻糖含量可能逐渐降低

D.无生存压力时,G6P抑制海藻糖的合成不利于细胞适应外部环境

 

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