【題目】植物在遇到不良環(huán)境影響時(shí),會(huì)引起系列脅迫響應(yīng)相關(guān)基因的表達(dá)改變,這一過(guò)程稱為脅迫響應(yīng)。而脅迫相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄與其啟動(dòng)子區(qū)DNA分子的甲基化修飾(DNA分子上連入甲基基團(tuán))密切相關(guān)。為研究植物種子萌發(fā)過(guò)程中的脅迫響應(yīng)機(jī)制,科研人員進(jìn)行了相關(guān)研究。
(1)ABA是一種植物激素,作為____分子,對(duì)植物生命活動(dòng)起_____作用。當(dāng)植物處于脅迫狀態(tài)時(shí),體內(nèi)ABA含量會(huì)升高,ABA處理可模擬外界不良環(huán)境,使植物產(chǎn)生脅迫響應(yīng)。
(2)研究發(fā)現(xiàn),擬南芥R基因編碼的D酶能夠切除某些基因啟動(dòng)子區(qū)DNA分子上的甲基基團(tuán),即DNA去甲基化,從而改變?nèi)旧|(zhì)結(jié)構(gòu),使_____酶能夠與該部分啟動(dòng)子結(jié)合,從而開(kāi)啟相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄。
①科研人員以R基因突變體及野生型擬南芥種子為材料,用不同濃度ABA進(jìn)行處理,統(tǒng)計(jì)種子萌發(fā)率,所得實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖1所示。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,______,推測(cè)R基因突變體由于D酶活性喪失,種子萌發(fā)對(duì)較高濃度的ABA脅迫更加敏感,可能與脅迫響應(yīng)基因啟動(dòng)子的甲基化程度有關(guān)。甲基化程度影響了植物對(duì)ABA的響應(yīng)。
②研究發(fā)現(xiàn)NIC基因是脅迫條件下種子萌發(fā)所需的關(guān)鍵基因之一?蒲腥藛T檢測(cè)了1.2μM ABA處理后,擬南芥R基因突變體及野生型種子中NIC基因啟動(dòng)子不同區(qū)域的DNA甲基化程度,結(jié)果如圖2所示。
(注:圖中甲基化程度用數(shù)字表示,絕對(duì)值越大,表明甲基化程度越高。DNA中一條單鏈的甲基化程度用0~1表示,另一條用-1~0表示。)
圖2結(jié)果顯示,突變體NIC基因啟動(dòng)子的A、D區(qū)域___。
③結(jié)合上述研究,推測(cè)在種子萌發(fā)過(guò)程中,R基因突變體由于________,因此對(duì)ABA脅迫更加敏感。
(3)科研人員進(jìn)一步選取不同擬南芥種子為材料驗(yàn)證了上述推測(cè)。
①實(shí)驗(yàn)處理及結(jié)果如下表所示,請(qǐng)選擇a~f中的種子填入Ⅰ~Ⅲ處,在IV、V處填寫正確的ABA處理濃度,選擇檢測(cè)指標(biāo)g、h填入VI處。
組別 | 種子 | ABA濃度(μM) | 檢測(cè)指標(biāo) | 萌發(fā)率 |
1組 | I__ | IV__ | VI__ | 80% |
2組 | II__ | 1.2 | 10% | |
3組 | III__ | V__ | 65% |
種子類型:
a. 野生型
b. R基因突變體
c. NIC基因突變體
d. R基因突變體中轉(zhuǎn)入含無(wú)甲基化修飾啟動(dòng)子的NIC基因
e. 野生型中轉(zhuǎn)入含無(wú)甲基化修飾啟動(dòng)子的NIC基因
f . NIC基因突變體中轉(zhuǎn)入含無(wú)甲基化修飾啟動(dòng)子的R基因檢測(cè)指標(biāo):
g. NIC基因轉(zhuǎn)錄的mRNA
h. R基因轉(zhuǎn)錄的mRNA
②請(qǐng)解釋表中各組實(shí)驗(yàn)的萌發(fā)率結(jié)果:____。
【答案】信息 調(diào)節(jié) RNA聚合 ABA濃度為0.9、1.2μM時(shí),突變體種子萌發(fā)率較野生型明顯降低 甲基化程度顯著高于野生型 缺失R基因,D酶活性喪失,不能去除NIC基因的啟動(dòng)子區(qū)的甲基化,導(dǎo)致NIC基因不能轉(zhuǎn)錄(轉(zhuǎn)錄降低) a b d 1.2 1.2 g R基因廣泛影響脅迫相關(guān)基因的表達(dá),ABA處理下萌發(fā)率低于野生型;轉(zhuǎn)入持續(xù)表達(dá)的NIC基因,能部分回補(bǔ)ABA敏感萌發(fā)表型,由于脅迫應(yīng)答相關(guān)基因很多,但仍有許多基因功能沒(méi)有得到回補(bǔ)
【解析】
由題意可知脅迫相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄與其啟動(dòng)子區(qū)DNA分子的甲基化修飾(DNA分子上連入甲基基團(tuán))密切相關(guān),當(dāng)啟動(dòng)子DNA分子得人甲基化程度越高時(shí),基因的轉(zhuǎn)錄受到的抑制程度越大。當(dāng)植物處于脅迫狀態(tài)時(shí),體內(nèi)ABA含量會(huì)升高,ABA處理可模擬外界不良環(huán)境,使植物產(chǎn)生脅迫響應(yīng)。所以不同濃度的ABA處理可表示不同程度的不良環(huán)境,根據(jù)圖1可知,在ABA濃度較高時(shí),R基因突變體種子萌發(fā)率明顯小于野生型,且隨著ABA濃度的增加,種子萌發(fā)受抑制的程度更大。研究發(fā)現(xiàn)NIC基因是脅迫條件下種子萌發(fā)所需的關(guān)鍵基因之一,由圖2可知,突變體NIC基因啟動(dòng)子的A、D區(qū)域甲基化程度顯著高于野生型,據(jù)此推測(cè)在種子萌發(fā)過(guò)程中,R基因突變體由于缺失R基因,D酶活性喪失,不能去除NIC基因的啟動(dòng)子區(qū)的甲基化,導(dǎo)致NIC基因不能轉(zhuǎn)錄,因此對(duì)ABA脅迫更加敏感。
(1)激素作為信息分子對(duì)植物生命活動(dòng)起調(diào)節(jié)作用。
(2)啟動(dòng)子是RNA聚合酶的結(jié)合位點(diǎn),研究發(fā)現(xiàn),擬南芥R基因編碼的D酶能夠切除某些基因啟動(dòng)子區(qū)DNA分子上的甲基基團(tuán),即DNA去甲基化,從而改變?nèi)旧|(zhì)結(jié)構(gòu),使RNA聚合酶能夠與該部分啟動(dòng)子結(jié)合,從而開(kāi)啟相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄。
①根據(jù)圖示結(jié)果可知,與不施加ABA的對(duì)照組相比,ABA濃度為0.9、1.2μM時(shí),突變體種子萌發(fā)率較野生型明顯降低。推測(cè)R基因突變體由于D酶活性喪失,種子萌發(fā)對(duì)較高濃度的ABA脅迫更加敏感,可能與脅迫響應(yīng)基因啟動(dòng)子的甲基化程度有關(guān)。甲基化程度影響了植物對(duì)ABA的響應(yīng)。
②圖中甲基化程度用數(shù)字表示,絕對(duì)值越大,表明甲基化程度越高,由圖2結(jié)果顯示,突變體和野生型的NIC基因啟動(dòng)子的B、C區(qū)域圖像基本一致,而突變體和野生型NIC基因啟動(dòng)子的圖像不同,由圖中結(jié)果可知,突變體A、D區(qū)域甲基化程度顯著高于野生型。
③結(jié)合上述研究,推測(cè)在種子萌發(fā)過(guò)程中,R基因突變體由于缺失R基因,D酶活性喪失,不能去除NIC基因的啟動(dòng)子區(qū)的甲基化,導(dǎo)致NIC基因不能轉(zhuǎn)錄,因此對(duì)ABA脅迫更加敏感。
(3)①為了進(jìn)一步驗(yàn)證上述推測(cè),應(yīng)選取野生型、R基因突變體、NIC基因突變體的擬南芥種子為材料進(jìn)行實(shí)驗(yàn),故Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ處分別為野生型、R基因突變體、NIC基因突變體。ABA的濃度為無(wú)關(guān)變量,各組應(yīng)相同,故IV和V處均為1.2,由于NIC基因甲基化程度會(huì)影響基因的轉(zhuǎn)錄,所以因變量應(yīng)檢測(cè)NIC基因轉(zhuǎn)錄的mRNA,即VI處應(yīng)填g。
②綜合上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知,推測(cè)種子萌發(fā)率降低的原因?yàn)椋河捎赗基因廣泛影響脅迫相關(guān)基因的表達(dá),ABA處理下萌發(fā)率低于野生型;轉(zhuǎn)入持續(xù)表達(dá)的NIC基因,能部分回補(bǔ)ABA敏感萌發(fā)表型,由于脅迫應(yīng)答相關(guān)基因很多,但仍有許多基因功能沒(méi)有得到回補(bǔ),所以R基因突變體和NIC基因突變體組種子的萌發(fā)率均會(huì)明顯降低。
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科目:高中生物 來(lái)源: 題型:
【題目】生物制氫有良好的發(fā)展前景,[H]在產(chǎn)氫酶的作用下可以產(chǎn)生H2,產(chǎn)氫酶對(duì)O2敏感。下面是利用生物制H2的兩種方法。
(1)綠藻在光照條件下產(chǎn)生[H]的場(chǎng)所是__________________________________,有氧呼吸產(chǎn)生的[H]的功能是______________________________________。綠藻產(chǎn)H2會(huì)導(dǎo)致其生長(zhǎng)不良,請(qǐng)從光合作用物質(zhì)轉(zhuǎn)化的角度分析其原因:___________________________________________________。
(2)與綠藻在光照條件下產(chǎn)生H2相比,一些厭氧微生物在黑暗環(huán)境下,能將多種有機(jī)物發(fā)酵成各種有機(jī)酸,同時(shí)產(chǎn)生大量的H2。與綠藻制氫方法相比,這種方法制H2的優(yōu)點(diǎn)是:___________________________________(答兩點(diǎn))。厭氧微生物的無(wú)氧呼吸過(guò)程也會(huì)影響產(chǎn)氫酶的活性,使氫產(chǎn)量降低,其原因可能是:____________
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科目:高中生物 來(lái)源: 題型:
【題目】血吸蟲(chóng)病是由血吸蟲(chóng)引起的,嚴(yán)重阻礙疫區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和威脅我國(guó)人民身體健康的重大傳染病。血吸蟲(chóng)先后在釘螺和人體內(nèi)完成生長(zhǎng)發(fā)育,控制釘螺的分布、生長(zhǎng)和繁殖是防治血吸蟲(chóng)病傳播的重要方法。
(1)血吸蟲(chóng)從體表進(jìn)入毛細(xì)血管或毛細(xì)淋巴管后,從內(nèi)環(huán)境獲得營(yíng)養(yǎng)用于生長(zhǎng)和繁殖,血吸蟲(chóng)與人之間的關(guān)系是__________。
(2)由于釘螺的移動(dòng)速率很小,所以可以采用________法調(diào)查釘螺的種群密度,研究釘螺密度與血吸蟲(chóng)病之間的關(guān)系。
(3)現(xiàn)今消滅釘螺的方法適用性較廣的是化學(xué)滅螺,該方法滅螺效果好,但污染環(huán)境,有毒物質(zhì)會(huì)通過(guò)__________的富集作用使高營(yíng)養(yǎng)級(jí)的生物類群和人類受到危害。
(4)研究人員對(duì)不同土地利用類型與活螺出現(xiàn)之間的關(guān)系進(jìn)行了調(diào)查,結(jié)果如下圖。據(jù)圖可知,__________的活螺出現(xiàn)率最低,所以可以通過(guò)____________________________等具體措施達(dá)到減少釘螺的目的。
(5)林業(yè)血防工程以生態(tài)控制理論為基礎(chǔ)、以林業(yè)生態(tài)工程為手段,通過(guò)建立抑螺防病林,改變?cè)腥郝涞目臻g結(jié)構(gòu),從而改變釘螺滋生環(huán)境的光、熱、水、土等自然因素,降低血吸蟲(chóng)感染率。抑螺防病林除了抑制釘螺滋生,還具有多種生態(tài)價(jià)值,請(qǐng)說(shuō)出兩項(xiàng)其他生態(tài)價(jià)值_______________。
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科目:高中生物 來(lái)源: 題型:
【題目】有關(guān)下列四幅圖的敘述,正確的是( )
A. 組成丙物質(zhì)的單糖是脫氧核糖或核糖
B. 乙圖所示的化合物中不含糖類物質(zhì)
C. 在小鼠的體細(xì)胞內(nèi)檢測(cè)到的化合物丁很可能是蔗糖
D. 甲圖中共有8種核糖核苷酸
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科目:高中生物 來(lái)源: 題型:
【題目】科研人員測(cè)定了航天誘變番茄突變體與野生型在6:00~18:00內(nèi)的凈光合速率,結(jié)果如圖所示。研究還發(fā)現(xiàn)早晨和傍晚突變體的氣孔開(kāi)放程度明顯高于野生型。下列相關(guān)分析正確的是( )
A. 突變體和野生型均于6:00開(kāi)始進(jìn)行光合作用
B. 突變體和野生型體內(nèi)光合與呼吸相關(guān)酶的活性相同
C. 16:00~18:00突變體與野生型凈光合速率下降的主要原因是環(huán)境中CO2供應(yīng)不足
D. 6:00~18:00時(shí)間段內(nèi)突變體有機(jī)物的積累量高于野生型
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科目:高中生物 來(lái)源: 題型:
【題目】如圖中表示將某植物放在不同CO2濃度環(huán)境條件下,其光合速率受光照強(qiáng)度影響的變化曲線.a(chǎn)、b、c三點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的葉肉細(xì)胞中C3含量由高到低的順序是( 。
A. a>b>cB. a<b<cC. a>b=cD. a=b<c
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科目:高中生物 來(lái)源: 題型:
【題目】已知豌豆種子中子葉的黃色與綠色由一對(duì)遺傳因子Y、y控制,現(xiàn)用豌豆進(jìn)行下列遺傳實(shí)驗(yàn),請(qǐng)分析回答:
(1)用豌豆做遺傳實(shí)驗(yàn)容易取得成功的原因之一是____________。
(2)從實(shí)驗(yàn)________可判斷這對(duì)相對(duì)性狀中__________是顯性性狀。
(3)實(shí)驗(yàn)一子代中出現(xiàn)黃色子葉與綠色子葉的比例為1∶1,其主要原因是黃色子葉甲產(chǎn)生的配子種類及其比例為__________________________。
(4)實(shí)驗(yàn)二黃色子葉戊的遺傳因子組成為____________,其中能穩(wěn)定遺傳的占________;若黃色子葉戊植株之間隨機(jī)交配,所獲得的子代中綠色子葉占________。
(5)實(shí)驗(yàn)一中黃色子葉丙與實(shí)驗(yàn)二中黃色子葉戊雜交,所獲得的子代黃色子葉個(gè)體中不能穩(wěn)定遺傳的占________。
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科目:高中生物 來(lái)源: 題型:
【題目】從水稻的根尖細(xì)胞分離出某細(xì)胞器,進(jìn)行分析,其堿基組成如下表所示:則該細(xì)胞器中所完成的生理活動(dòng)是( )
A. mRNA→蛋白質(zhì)
B. CO2+H2O→(CH2O)+O2
C. C6H12O6+6H2O+6O2→6CO2+12H2O+能量
D. 2C3H4O3(丙酮酸)+4[H]+6H2O+6O2→6CO2+12H2O+能量
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科目:高中生物 來(lái)源: 題型:
【題目】如圖所示過(guò)程可發(fā)生在人體肌細(xì)胞內(nèi),下列相關(guān)敘述中正確的是( )
A. 人體其他細(xì)胞內(nèi)不能進(jìn)行圖中的①和②過(guò)程
B. 圖中①和②過(guò)程涉及的酶與有氧呼吸的酶均不同
C. 圖中①過(guò)程釋放的能量均用于合成ATP
D. ①和②過(guò)程發(fā)生的場(chǎng)所均為細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)
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