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驹形杆菌可合成细菌纤维素(BC)并将其分泌到胞外组装成膜。作为一种性能优异的生物材料,BC膜应用广泛。研究者设计了酪氨酸酶(可催化酪氨酸形成黑色素)的光控表达载体,将其转入驹形杆菌后构建出一株能合成BC膜并可实现光控染色的工程菌株,为新型纺织原料的绿色制造及印染工艺升级提供了新思路(图一)。

回答下列问题:

1)研究者优化了培养基的_______(答两点)等营养条件,并控制环境条件,大规模培养工程菌株后可在气液界面处获得BC菌膜(菌体和 BC膜的复合物)。

2)研究者利用T7 噬菌体来源的RNA聚合酶(T7RNAP)及蓝光光敏蛋白标签,构建了一种可被蓝光调控的基因表达载体(光控原理见图二a,载体的部分结构见图二b)。构建载体时,选用了通用型启动子 PBAD(被工程菌 RNA 聚合酶识别)和特异型启动子PT7(仅被T7RNAP识别)。为实现蓝光控制染色,启动子①②依次为________,理由是___________

3)光控表达载体携带大观霉素(抗生素)抗性基因。长时间培养时在培养液中加入大观霉素,其作用为________________________(答两点)。

4)根据预设的图案用蓝光照射已长出的BC菌膜并继续培养一段时间,随后将其转至染色池处理,发现只有经蓝光照射的区域被染成黑色,其原因是_____

5)有企业希望生产其他颜色图案的BC膜。按照上述菌株的构建模式提出一个简单思路______

科目 生物   题型 实验题   难度 较难
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辣椒的生长会受到低温弱光等逆境的影响。为比较不同辣椒品种的抗逆性,研究人员将辣椒1号和辣椒2号幼苗在人工低温弱光条件下处理6天后,转入正常光照的温室中培养4天,这期间定时检测辣椒叶片的气孔导度和总叶绿素含量等指标(如图)。

回答下列问题:

1)在低温弱光处理的6天内,辣椒1号和辣椒2号的光合速率变化趋势均为___________,据图甲分析其原因是___________

2)检测发现,长时间的低温弱光处理对辣椒幼苗的叶绿体结构造成了损伤,结合图乙,推测第6天时,辣椒2号的叶绿体比辣椒1号的受损程度更高。为验证上述推测,研究人员以叶绿体的光反应功能为衡量指标,利用试剂D在捕获叶绿体光反应中生成的电子后,会从蓝色氧化态变为无色还原态这一原理开展实验。完善下列实验过程:

①分别取___________叶片;

②分别制作等体积的___________悬浮液;

③向各悬浮液中分别滴加___________D溶液;

④将悬浮液置于适宜光照条件下反应一段时间;

⑤定量测定并计算各悬浮液中生成的还原态D的含量。预测实验结果为___________

3)综合上述信息,初步判断辣椒___________号的抗逆性更强。

流行病学调查在传染病防治中具有重要意义。AB基因编码的AB蛋白是致病菌W的一种特异性分泌蛋白。为构建快速检测致病菌W感染的血清学诊断技术(一种抗原抗体特异性反应技术),研究人员从致病菌W中克隆AB基因,构建表达载体,导入原核宿主E,诱导后,分析表达情况(如表)。

回答下列问题:

1)根据中心法则,结合表中数据判断,AB基因在工程菌中能进行___________,但不能进行有效的___________

2)分析发现,致病菌W合成AB蛋白时,某些氨基酸使用的部分密码子在宿主E中的使用频率低(称为该物种的稀有密码子,如表中密码子CGG在宿主E中为稀有密码子)。从蛋白质合成条件的角度分析,形成这一现象的原因是宿主E中缺乏___________

3)进一步分析发现,宿主E缺乏高效表达GC含量过高的外源基因所需要的机制。已知AB基因的GC含量较高,为在宿主E中实现AB蛋白的高效表达,可将精氨酸密码子CGG的使用进行优化,从第(2)题表中选择最佳密码子为___________

4)现有一位体内未检测到致病菌W的人。为了解此人是否有致病菌W感染史,设计一个直接利用AB蛋白的血清学诊断实验。①简要写出实验思路:___________;②预测实验结果:___________;③分析实验结果:___________

机体受到压力时,会通过促进下丘脑—垂体—肾上腺皮质轴(HPA轴)分泌糖皮质激素(GC)进行调节(图甲)。调查发现,压力刺激下,男性和女性的血清GC含量存在差异。为探究压力刺激下性激素对GC分泌的影响,研究人员以小鼠为实验对象,检测了某种压力(M)刺激下的血清GC含量(图乙)。

回答下列问题:

1GC的分泌受HPA轴的___________调节,GC含量达到一定程度时可通过___________机制调节CRHACTH分泌。

2)据图乙推测,M刺激下雄激素对GC的分泌具有___________作用。为验证上述推测,研究人员检测了M刺激下正常雄性、摘除睾丸和摘除睾丸后补充雄激素的小鼠血清GC含量,分别为ABC,其中最低的为___________AC的关系为___________(选填序号,①A=C;②A>C;③A;④无法确定)。

3)已知小鼠下丘脑中CRH神经元上存在雄激素受体(AR)。为进一步探究M刺激下雄激素影响GC分泌的机制,研究人员选择正常雄性小鼠,随机分为四组,分别注射等量vehicle(对照)、ENZAAR拮抗剂)、DHT(雄激素)和DHTENZA后,检测M刺激下各组小鼠CRH神经元的兴奋性(图丙)。结合图甲分析,M刺激下雄激素影响GC分泌的机制是___________

4)已知较高含量的GC会促进免疫细胞凋亡。综合以上信息推测,人在长期压力下,免疫力会___________,分析其可能原因是___________

[选修1:生物技术实践]中国科学家运用合成生物学方法构建了一株嗜盐单胞菌H,以糖蜜(甘蔗榨糖后的废弃液,含较多蔗糖)为原料,在实验室发酵生产PHA等新型高附加值可降解材料,期望提高甘蔗的整体利用价值。工艺流程如图。

回答下列问题:

1)为提高菌株H对蔗糖的耐受能力和利用效率,可在液体培养基中将蔗糖作为___________,并不断提高其浓度,经多次传代培养(指培养一段时间后,将部分培养物转入新配的培养基中继续培养)以获得目标菌株。培养过程中定期取样并用___________的方法进行菌落计数,评估菌株增殖状况。此外,选育优良菌株的方法还有___________等。(答出两种方法即可)

2)基于菌株H嗜盐、酸碱耐受能力强等特性,研究人员设计了一种不需要灭菌的发酵系统,其培养基盐浓度设为60g/LpH10,菌株H可正常持续发酵60d以上。该系统不需要灭菌的原因是___________。(答出两点即可)

3)研究人员在工厂进行扩大培养,在适宜的营养物浓度、温度、pH条件下发酵,结果发现发酵液中菌株H细胞增殖和PHA产量均未达到预期,并产生了少量乙醇等物质,说明发酵条件中___________可能是高密度培养的限制因素。

4)菌株H还能通过分解餐厨垃圾(主要含蛋白质、淀粉、油脂等)来生产PHA,说明其能分泌___________。

人体缺乏尿酸氧化酶,导致体内嘌呤分解代谢的终产物是尿酸(存在形式为尿酸盐)。尿酸盐经肾小球滤过后,部分被肾小管细胞膜上具有尿酸盐转运功能的蛋白URAT1GLUT9重吸收,最终回到血液。尿酸盐重吸收过量会导致高尿酸血症或痛风。目前,E是针对上述蛋白治疗高尿酸血症或痛风的常用临床药物。为研发新的药物,研究人员对天然化合物F的降尿酸作用进行了研究。给正常实验大鼠(有尿酸氧化酶)灌服尿酸氧化酶抑制剂,获得了若干只高尿酸血症大鼠,并将其随机分成数量相等的两组,一组设为模型组,另一组灌服F设为治疗组,一段时间后检测相关指标,结果见图。

回答下列问题:

1)与分泌蛋白相似,URAT1GLUT9在细胞内的合成、加工和转运过程需要___________及线粒体等细胞器(答出两种即可)共同参与。肾小管细胞通过上述蛋白重吸收——尿酸盐,体现了细胞膜具有___________的边能特性。原尿中还有许多物质也需借助载体蛋白通过肾小管的细胞膜,这类跨膜运输的具体方式有___________

2URAT1分布于肾小管细胞刷状缘(下图示意图),该结构有利于尿酸盐的重吸收,原因是___________

3)与空白对照组(灌服生理盐水的正常实验大鼠)相比,模型组的自变量是___________。与其它两组比较,设置模型组的目的是___________

4)根据尿酸盐转运蛋白检测结果,推测F降低治疗组大鼠血清尿酸盐含量的原因可能是___________,减少尿酸盐重吸收,为进一步评价F的作用效果,本实验需要增设对照组,具体为___________

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