【題目】地中海貧血癥是一種在我國長江以南各省高發(fā)的單基因遺傳病,發(fā)病原因是由于珠蛋白合成異常導致紅細胞易破裂發(fā)生溶血。
(1)某地區(qū)的地中海貧血癥患者的β珠蛋白基因出現(xiàn)圖1所示變化,該突變將導致______,使其無法與α珠蛋白結合,導致α珠蛋白在細胞中相對過剩,沉積在紅細胞中造成細胞被破壞,因而出現(xiàn)貧血病癥。
(2)地中海貧血癥患者除了需要輸血緩解癥狀之外,常見的治療手段是進行異體骨髓移植,它的局限性主要是_________。目前利用生物工程技術將患者的體細胞轉化為多能干細胞,以獲得用于自體移植的細胞。
(3)研究者利用慢病毒載體建立相應轉化系統(tǒng),對上述多能干細胞進行基因修復。具體操作過程如圖2所示。
①I:表達載體含HIV病毒逆轉錄形成的cDNA片段,該片段幫助外源基因整合到_______上,使外源基因穩(wěn)定表達。為達到糾正患者α珠蛋白與β珠蛋白的比例異常的問題,需要構建兩種表達載體,分別以_______和α珠蛋白干擾基因作為目的基因。
②II:需要將________(選擇下列序號填寫)導入包裝細胞,一段時間后可以獲得能夠轉化患者多能干細胞的慢病毒顆粒。
a.包裝載體 b.表達載體
③III:為了便于篩選出成功轉化的多能干細胞,其中________(選擇下列序號填寫)含有易檢測的標記基因。
a.包裝載體 b.表達載體
(4)理論上在獲得成功轉化的多能干細胞后,需要誘導其定向分化為_________,然后植入患者骨髓,檢測_________以確認此技術可應用于地中海貧血癥的治療。
(5)本項研究目前僅在動物實驗中完成,尚未進行人體臨床實驗。請分析整個研究過程,你認為進行人體臨床試驗可能存在的風險有哪些?請寫出其中1個風險。_________
【答案】β珠蛋白空間結構發(fā)生變化 發(fā)生免疫排斥 宿主細胞(受體細胞、干細胞)染色體DNA 正常的β珠蛋白基因 ab b 造血干細胞 α珠蛋白與β珠蛋白的比例 慢病毒轉化細胞時可能引起影響宿主正;蚬δ;經(jīng)過基因修復的多能干細胞有癌變可能;病毒的部分序列表達產(chǎn)物或經(jīng)過改造的多能干細胞都可能引發(fā)強烈的免疫反應
【解析】
本題是對基因突變、基因轉錄、基因工程、器官移植等知識的綜合考查,回憶基因突變的概念,逆轉錄的過程、基因表達載體的構建以及動物細胞培養(yǎng)的過程,然后分析題干和題圖獲取有效信息,根據(jù)相關知識點和相關信息解答問題。
(1)由圖1 可知,地中海貧血患者β珠蛋白基因發(fā)生了堿基對的缺失,導致β珠蛋白基因結構改變進而導致編碼的β珠蛋白空間結構發(fā)生變化,使其無法與α珠蛋白結合。
(2)器官移植最大的局限是有免疫排斥現(xiàn)象。
(3)①cDNA片段能夠幫助外源基因整合到宿主細胞染色體的DNA上,使外源基因得以穩(wěn)定的表達。依據(jù)題干信息,應以正常的β珠蛋白基因和α珠蛋白干擾基因作為目的基因,以糾正患者α珠蛋白與β珠蛋白的比例異常的問題。
②依據(jù)操作第二步慢病毒的包裝顯示,需將包裝載體和表達載體共同導入包裝細胞。
③表達載體上還有標記基因。
(4)骨髓中的多能干細胞——造血干細胞可以不斷的分裂分化出紅細胞,因此需要將成功轉化的多能干細胞后誘導分化為造血干細胞后植入患者骨髓,再檢測α珠蛋白與β珠蛋白的比例,以確認能否應用于地中海貧血癥的治療。
(5)科研實驗往往先進性動物實驗,再進行臨床試驗,而且依然存在諸多風險,比如慢病毒轉化細胞時可能引起影響宿主正常基因功能;經(jīng)過基因修復的多能干細胞有癌變可能;病毒的部分序列表達產(chǎn)物或經(jīng)過改造的多能干細胞都可能引發(fā)強烈的免疫反應等等。
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【題目】下圖為某生態(tài)系統(tǒng)中流經(jīng)第二營養(yǎng)級的能量示意圖,其中 a 表示該營養(yǎng)級食物的攝入量,f 表示流向第三營養(yǎng)級的能量。下列敘述正確的是
A.圖中 b 表示第二營養(yǎng)級的同化量
B.圖中 e 表示用于生長、發(fā)育和繁殖的能量
C.圖中 d 所表示的能量均未被第二營養(yǎng)級同化
D.f 與 a 的比值通常為 10%~20%
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【題目】正在進行復制的DNA分子上的“Y”形交叉點稱為復制叉。在每個復制起始位點處形成兩個復制叉,它們朝相反方向移動,在“復制機器”的作用下沿途打開母鏈合成新的子鏈。圖示為果蠅早期胚胎細胞正在進行DNA復制的電鏡照片。以下說法錯誤的是
A.DNA多起點雙向復制提高了合成效率
B.圖中DNA上的可見顆?赡苁堑鞍踪|
C.該圖證明DNA子鏈延伸方向是從5’到3’
D.“復制機器”含有DNA聚合酶和解旋酶等
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【題目】研究人員對珍珠貝(2n)有絲分裂和減數(shù)分裂細胞中染色體形態(tài)、數(shù)目和分布進行了觀察分析, 下圖中細胞類型是依據(jù)不同時期細胞中染色體數(shù)和核 DNA 分子數(shù)的關系而劃分的。下列有關說 法錯誤的是( )
A.類型 c 的細胞一定處于減數(shù)第二次分裂后期
B.5 種細胞類型中,一定具有同源染色體的細胞類型 a 和 b
C.若類型 b、d、e 的細胞屬于同一次減數(shù)分裂,則出現(xiàn)的先后順序是 b、d、e
D.類型 b 的細胞中可能會發(fā)生非等位基因自由組合
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【題目】閱讀下面材料,完成(1)~(4)題
厭氧膜生物反應器處理高濃度有機廢水的研究
隨著科學技術和生物工程的發(fā)展,微生物作為污水的“清道夫”應用越來越廣泛。微生物能夠快速繁殖,分解污染物并將其轉化為無害物質,實現(xiàn)對污水的高效處理。
在現(xiàn)有的各類污水處理技術中,好氧生物處理技術發(fā)展較為成熟,但存在能耗高、污泥產(chǎn)量高以及資源回收率低等缺點。厭氧生物處理是厭氧微生物利用有機廢水中的有機質作為自身營養(yǎng)物質,在適宜的條件下(如合適的溫度、pH 等)將其轉化為沼氣的過程。后者具有能耗低、污泥產(chǎn)量少及易于控制等優(yōu)點。
厭氧膜生物處理技術結合了厭氧生物處理與膜過濾系統(tǒng),成為處理高濃度有機廢水的研究熱點。厭氧膜生物反應器(AnMBR)是此項技術的實際應用,其工作過程分為厭氧消化與膜過濾兩個階段,具體裝置如圖所示。
厭氧消化過程是由厭氧微生物所進行的一系列生物化學的耦合反應。由于厭氧反應器內部各區(qū)域的差異,造成非產(chǎn)甲烷細菌、產(chǎn)甲烷細菌出現(xiàn)有規(guī)律的演替,通過各種群之間的相互利用、相互制約,
構成一個相對穩(wěn)定的微生物群落,從而保證了生物代謝過程的正常進行。厭氧反應器是AnMBR的核心裝置之一,其設計必須保證微生物停留的時間足
夠長,這樣才能減少污染物與膜的接觸,減少膜污染的發(fā)生。
選擇合適的膜材料和膜組件是反應器設計的關鍵。應用于AnMBR的膜材料可分為3種形態(tài):疏水性有機聚合膜、金屬膜和非金屬膜(陶瓷膜)。膜污染是各類膜生物反應器技術都面臨的難題之一。在污水處理過程中,反應器中的物質(水溶性有機物、細胞裂解產(chǎn)物和無機沉淀物等)會在膜孔、膜表面沉積,形成膜垢。膜結垢后使得整個操作系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性減小,從而降低了反應器的處理效能。解決這些問題的方法除了更換膜,還可以對膜進行清潔。物理法清潔主要包括反沖洗、表面沖洗和超聲波處理;化學法是指運用特定的試劑(酸、堿和氧化劑等)來去除膜的污染;生物法是指采用酶制劑來清洗膜污染物中的有機污染物。
如果能有效解決AnMBR目前存在的各種問題,此技術將在污水處理方面發(fā)揮更大的作用。
(1)根據(jù)材料信息可以看出,厭氧膜生物處理技術是利用微生物的________作用和膜的過濾功能,有效處理高濃度有機廢水。應用此技術可以__________(選擇下列序號填寫),實現(xiàn)環(huán)境與經(jīng)濟效益的雙贏。
a.促進物質循環(huán)再生 b.促進新物種的產(chǎn)生 c.提高人類對生態(tài)系統(tǒng)能量利用的效率
(2)研究發(fā)現(xiàn),用AnMBR處理海產(chǎn)品加工的高鹽度廢水時,常常出現(xiàn)處理效果差,去除速度低等現(xiàn)象,可能的原因是____________。
(3)科研人員欲利用現(xiàn)有能分解不同有機污染物的各菌種和基因工程技術,培育出一種能同時高效降解多種有機污染物的超級菌,用以提高AnMBR處理廢水的能力。請簡述培育思路。__________
(4)結合文中信息分析,與物理法和化學法清潔膜相比,生物法清潔膜的優(yōu)勢。 __________
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【題目】某人注射白喉毒素疫苗和感染白喉桿菌后,體內抗體產(chǎn)生情況如下圖所示。據(jù)圖推測合理的是( )
A.注射疫苗后效應T細胞產(chǎn)生的抗體較少
B.感染白喉桿菌后記憶細胞產(chǎn)生大量抗體
C.注射白喉毒素疫苗后人體內產(chǎn)生了漿細胞和記憶細胞
D.感染白喉桿菌后記憶細胞迅速增殖分化為產(chǎn)生抗體的B細胞
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【題目】下面是關于植物光合作用的問題。請回答:
(1)植物光合作用中水光解生成的產(chǎn)物是__________,光飽和點可通過測定不同_______下的光合速率來確定。
(2)給某植物提供 C1802和 H20, 釋放的氧氣中含有18O的原因是__________________________。
(3)圖示為光照強度對甲、乙兩種植物光合作用強度的影響曲線。當b點轉向a點時,葉綠體中C3濃度__________。(填“增大”,“減少”,“不變”)。對植物乙來說,c點后限制光合作用速率的內部因素可能是_____________________。在d點時,甲真正光合速率______乙真正光合速率(填 “>”,“<”,“=”,“不能確定”)。
(4)植物長期處于缺水狀態(tài),蒸騰作用會減弱,此時植物的光合速率會__________,其主要原因是____________________。
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【題目】下圖表示哺乳動物生命活動調節(jié)的部分示意圖,X激素是促甲狀腺激素,Z激素是性激素,請分析回答:
(1)冬天,當我們從教室走向寒冷的室外,體內________激素(用圖中字母表示)分泌增加,從而提高細胞代謝的速率,使機體產(chǎn)生更多的熱量,這是__________________________調節(jié)的結果。
(2)X激素只作用于甲狀腺,是因為______________,從圖示可以看出,X激素的受體和Z激素的受體在分布上的差異表現(xiàn)在______________________。
(3)“Graves氏病”是由于患者機體產(chǎn)生的抗體與X激素有相同的生理效應而引起的(甲圖所示)。與正常人相比,“Graves氏病”患者血液中Y激素的含量高,而引起X激素的含量_____________,該調節(jié)機制為___________調節(jié)。
(4)細胞外的Z激素進入細胞的方式是_____,Z激素能影響靶細胞遺傳信息表達的原因是___________。
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【題目】下列有關在反射活動中,興奮的傳導或傳遞過程的敘述,正確的是( )
A.大量內流導致興奮產(chǎn)生,且興奮能進行雙向傳導
B.神經(jīng)遞質與突觸后膜上的受體特異性結合
C.興奮傳導的方向與神經(jīng)纖維膜內電流的方向相反
D.傳入神經(jīng)元釋放抑制性神經(jīng)遞質,導致傳出神經(jīng)元釋放興奮性神經(jīng)遞質
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