【題目】合成生物學(xué)是指利用多種生物技術(shù)，讓細(xì)胞來(lái)完成預(yù)先設(shè)想的各種任務(wù)。研究人員依據(jù)合成生物學(xué)原理創(chuàng)造出一種全新的大腸桿菌菌株。

（1）大腸桿菌（工程菌）可利用現(xiàn)成的有機(jī)物，通過(guò)______呼吸生產(chǎn)乙醇等作為生物燃料。

（2）為降低成本，研究人員重新設(shè)計(jì)了工程菌：將某微生物的固碳基因?qū)牍こ叹幕蚪M，使之能產(chǎn)生用于CO2固定和還原的酶，同時(shí)還“關(guān)閉”了三個(gè)參與異養(yǎng)代謝相關(guān)酶的基因；將能利用甲酸鹽（可再生的儲(chǔ)氫物質(zhì)，具備廉價(jià)、易得、無(wú)毒、可降解等特性）合成ATP的非天然酶基因?qū)牍こ叹�，使其能利用甲酸鹽合成生命活動(dòng)所需的ATP，如下圖所示。

根據(jù)圖1推測(cè)改造后的工程菌合成有機(jī)物的碳來(lái)自______，除了調(diào)整大腸桿菌碳源的來(lái)源，還對(duì)其_______來(lái)源進(jìn)行了改造。請(qǐng)寫(xiě)出題目中涉及到的兩種技術(shù)或工程的名稱。____________。

（3）改造后的工程菌并沒(méi)有按最初設(shè)想的代謝方式生活，研究人員還要對(duì)其進(jìn)行______以獲得目的菌。將改造后的工程菌放在一定容積的培養(yǎng)基中，除水、無(wú)機(jī)鹽、氮源外，還加入數(shù)量有限的糖類、一定濃度的______，同時(shí)通入CO2濃度為10%的無(wú)菌空氣；每天取2mL的培養(yǎng)基檢測(cè)成分變化及工程菌的數(shù)量等，當(dāng)菌體數(shù)量達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定值后，更換培養(yǎng)基，結(jié)果如圖2。

在對(duì)培養(yǎng)基成分分析時(shí)發(fā)現(xiàn)，第47、166、214和343天，培養(yǎng)基中的糖含量______，在第______天左右得到較多符合要求的工程菌。

（4）請(qǐng)?jiān)u價(jià)最終獲得的大腸桿菌用于生物燃料生產(chǎn)的可行性，并說(shuō)明理由。____________。

【答案】無(wú)氧 二氧化碳（CO2） 能量 蛋白質(zhì)工程、基因工程、基因編輯、DNA 檢測(cè)、PCR、微生物培養(yǎng)、酶工程（合理即得分） 篩選 甲酸鹽 下降直至為零 343 不可以。雖然獲得的大腸桿菌能利用甲酸鹽和二氧化碳獲得有機(jī)物，但實(shí)驗(yàn)中二氧化碳濃度達(dá)到 10%，而在自然條件下難以達(dá)到，不能存活；大腸桿菌固定二氧化碳的量少于甲酸鹽分解產(chǎn)生二氧化碳的量，可能對(duì)環(huán)境造成影響。

可以。獲得的大腸桿菌可以將甲酸鹽和二氧化碳轉(zhuǎn)化為乙醇等生物燃料，成本較低。

【解析】

“合成生物學(xué)是指利用多種生物技術(shù)，讓細(xì)胞來(lái)完成預(yù)先設(shè)想的各種任務(wù)”，本題中利用的細(xì)胞為大腸桿菌細(xì)胞，解答此題需依據(jù)題圖信息結(jié)合基因工程等知識(shí)分析作答。

（1）依據(jù)細(xì)胞呼吸的類型與產(chǎn)物可推知，乙醇是大腸桿菌無(wú)氧呼吸的產(chǎn)物。

（2）據(jù)圖1可知，有CO2指向大腸桿菌內(nèi)部，故可推測(cè)改造后的工程菌合成有機(jī)物的碳來(lái)自CO2；對(duì)比改造前后的圖并結(jié)合題干信息可知，除調(diào)整大腸桿菌碳源的來(lái)源，還對(duì)其能量來(lái)源進(jìn)行了改造；由題干信息“將某微生物的固碳基因?qū)牍こ叹幕蚪M，使之能產(chǎn)生用于CO2固定和還原的酶，同時(shí)還“關(guān)閉”了三個(gè)參與異養(yǎng)代謝相關(guān)酶的基因”可知，該過(guò)程涉及到的技術(shù)有基因工程、基因編輯等。

（3）為獲得目的菌，研究人員需對(duì)改造后的工程菌進(jìn)行篩選；因目的菌應(yīng)能利用甲酸鹽，故篩選時(shí)培養(yǎng)基中除有必須的碳源、氮源、水和無(wú)機(jī)鹽之外，還應(yīng)加入甲酸鹽；通過(guò)圖2的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，在第47、166、214和343天，培養(yǎng)基中的糖含量一直在下降直至為零；在343天天左右生物量較多且對(duì)外源糖碳的依賴量很低，故此時(shí)能得到較多符合要求的工程菌。

（4）解答此題可從實(shí)驗(yàn)結(jié)果及實(shí)驗(yàn)條件等方面進(jìn)行正反兩方面的分析作答：不可以。雖然獲得的大腸桿菌能利用甲酸鹽和二氧化碳獲得有機(jī)物，但實(shí)驗(yàn)中二氧化碳濃度達(dá)到 10%，而在自然條件下難以達(dá)到，不能存活；大腸桿菌固定二氧化碳的量少于甲酸鹽分解產(chǎn)生二氧化碳的量，可能對(duì)環(huán)境造成影響。（可以。獲得的大腸桿菌可以將甲酸鹽和二氧化碳轉(zhuǎn)化為乙醇等生物燃料，成本較低。）

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中生物 來(lái)源： 題型：

【題目】某科研小組對(duì)某林場(chǎng)內(nèi)的一種森林害鼠進(jìn)行了調(diào)查研究，以便更好地進(jìn)行防治。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

（1）對(duì)害鼠的種群密度進(jìn)行調(diào)查常采用的方法是____________。

（2）在所源不受限制的理想條件下，害鼠種群的增長(zhǎng)曲線呈______型，其數(shù)學(xué)模型為______。

（3）利用人工合成的性引誘劑誘殺害鼠的雄性個(gè)體，破壞了害蟲(chóng)種群正常的______，進(jìn)而影響其出生率并降低該種群的密度。

（4）該林場(chǎng)中植物有明顯的分層現(xiàn)象，形成群落的______。林場(chǎng)中的動(dòng)物也有類似的分層現(xiàn)象，原因是群落中植物為動(dòng)物創(chuàng)造了多種多樣的食物和______。

（5）近5萬(wàn)年來(lái)，某地區(qū)由于氣候越來(lái)越干燥，森林逐漸被灌木叢取代。近50年來(lái)，由于人類過(guò)度開(kāi)墾，導(dǎo)致局部灌木叢出現(xiàn)了荒漠化。該現(xiàn)象表明，與該地區(qū)具有的自然演替相比，人類的開(kāi)墾活動(dòng)使得該地區(qū)群落的演替速度______，演替的方向______。

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科目：高中生物 來(lái)源： 題型：

【題目】近日，袁隆平團(tuán)隊(duì)培育的“超級(jí)稻”畝產(chǎn)1365公斤，創(chuàng)下了我國(guó)雙季稻產(chǎn)量新高。研究發(fā)現(xiàn)水稻的 7 號(hào)染色體上的一對(duì)等位基因 Dd 與水稻的產(chǎn)量相關(guān)，D 基因控制高產(chǎn)性狀，d 基因控制低產(chǎn)性狀。水稻至少有一條 7 號(hào)染色體正常才能存活。研究人員發(fā)現(xiàn)兩株染色體異常稻（體細(xì)胞染色體如下圖所示），請(qǐng)據(jù)圖分析回答：

（1）植株甲的可遺傳變異類型為________，請(qǐng)簡(jiǎn)要寫(xiě)出區(qū)分該變異類型與基因突變最簡(jiǎn)單的鑒別方法________。

（2）已知植株甲的基因型為Dd，若要確定D基因位于正常還是異常的7號(hào)染色體上，請(qǐng)?jiān)囉米詈?jiǎn)單的方法設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明D基因的位置（請(qǐng)寫(xiě)出雜交組合預(yù)期結(jié)果及結(jié)論）________。

（3）經(jīng)實(shí)驗(yàn)確定基因D位于異常染色體上，以植株甲為父本，正常的低產(chǎn)植株為母本進(jìn)行雜交，子代中發(fā)現(xiàn)了一株植株乙。若植株乙的出現(xiàn)是精子異常所致，則具體原因是________。

（4）若D位于異常染色體上，若讓植株甲、乙進(jìn)行雜交，則子代表現(xiàn)型及比例為________。（注：產(chǎn)生配子時(shí)，假設(shè)三條互為同源的染色體其中任意兩條隨機(jī)聯(lián)會(huì)，然后分離，多出的一條隨機(jī)分配到細(xì)胞的一極。）

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科目：高中生物 來(lái)源： 題型：

【題目】如圖為突觸傳遞示意圖，其中②為抑制類遞質(zhì)，下列敘述錯(cuò)誤的是（ ）

A.①和③都是神經(jīng)元細(xì)胞膜的一部分

B.②經(jīng)胞吐進(jìn)入突觸間隙的過(guò)程需耗能

C.②發(fā)揮作用后會(huì)被快速清除或回收

D.②與④結(jié)合使Na＋通道打開(kāi)，Na＋內(nèi)流

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科目：高中生物 來(lái)源： 題型：

【題目】蜂毒肽可以提高機(jī)體免疫功能。明代方以智所著《物理小識(shí)》中，“取黃蜂之尾針合硫煉，加水麝為藥。置瘡湯頭，以火點(diǎn)而灸之”，詳細(xì)記錄了蜂毒療法的配方及用法。

（1）蜂毒肽是一種具有特定_______序列的兩親性多肽，既能溶于水又能溶于甲醇等有機(jī)試劑。用蜂毒肽作用于三種免疫細(xì)胞BMDC、BMDM及LSEC，一段時(shí)間后，細(xì)胞內(nèi)容物流出，導(dǎo)致細(xì)胞死亡。請(qǐng)根據(jù)蜂毒肽的分子特性推測(cè)蜂毒肽造成細(xì)胞死亡的原因______。

（2）納米載體可以增強(qiáng)腫瘤免疫治療效果�？蒲腥藛T構(gòu)建了蜂毒納米運(yùn)載顆粒ɑ-m-NP，并進(jìn)行以下實(shí)驗(yàn)。

①蜂毒納米運(yùn)載顆粒對(duì)上述三種免疫細(xì)胞毒性體外研究，結(jié)果如下圖：

實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知：______。ff

②雙邊腫瘤模型建立及治療效果評(píng)估

蜂毒肽

ɑ-m-NP

注射藥劑

左側(cè)（原位）

右側(cè)（遠(yuǎn)位）

左側(cè)（原位）

右側(cè)（遠(yuǎn)位）

20天腫瘤抑制率

37%

66%

95%

92%

60天腫瘤消退率

0

0

70%

50%

腫瘤細(xì)胞的抑制及消退主要依賴于特異性免疫的______免疫。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果推測(cè)，ɑ-m-NP不僅對(duì)原位腫瘤起到很好的治療效果，還可以起到類似于腫瘤疫苗的作用，做出此判斷的依據(jù)及可能的原因是_______。

（3）若將ɑ-m-NP用于臨床治療腫瘤，還需要進(jìn)一步做的實(shí)驗(yàn)是_______。

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科目：高中生物 來(lái)源： 題型：

【題目】2017年11月8日我國(guó)南極科考隊(duì)從上海搭乘“雪龍”號(hào)第34次前往南極，啟動(dòng)了第5個(gè)南極考察站建設(shè)前期工作。下圖為南極科考人員在“饑寒交迫”時(shí)體內(nèi)的一些生理變化過(guò)程示意圖（A~D為器官或細(xì)胞，①~④為激素），請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

（1）產(chǎn)生冷覺(jué)的A是_____；興奮在神經(jīng)元之間傳遞時(shí)會(huì)有一個(gè)短暫的延遲，原因是___________________需要一段時(shí)間。

（2）從圖中看，當(dāng)身體在“饑寒交迫”中受到寒冷等刺激時(shí)，相應(yīng)沖動(dòng)會(huì)傳到下丘腦。下丘腦會(huì)分泌①_____激素作用于圖中B即________，②的分泌受______和_______（填圖中物質(zhì)的標(biāo)號(hào)）的直接調(diào)節(jié)，④作用的主要靶器官（細(xì)胞）D是________。

（3）相同飲水量的情況下，寒冷環(huán)境比炎熱環(huán)境尿液量多的主要原因是__________________。

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科目：高中生物 來(lái)源： 題型：

【題目】沙棘耐干旱、耐鹽堿、抗風(fēng)沙能力強(qiáng)，被廣泛用于水土保持�？蒲腥藛T利用“間隙光”（光照20秒、黑暗20秒交替進(jìn)行）處理沙棘葉肉細(xì)胞一段時(shí)間，部分實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖所示。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

（1）沙棘葉肉細(xì)胞中可將其他形式的能量轉(zhuǎn)化為ATP中活躍的化學(xué)能的場(chǎng)所有_____________，可消耗[H]的過(guò)程有__________________________________。

（2）據(jù)圖可知，黑暗開(kāi)始后DE段保持穩(wěn)定的主要原因是______________________________。

（3）與連續(xù)光照6小時(shí)，再連續(xù)暗處理6小時(shí)相比，“間隙光”處理12小時(shí)的光合產(chǎn)物______（填“較多”“相等”或“較少”）。

（4）研究發(fā)現(xiàn)，沙棘細(xì)胞內(nèi)可溶性蛋白、可溶性糖等物質(zhì)的含量較多，其意義是___________。

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科目：高中生物 來(lái)源： 題型：

【題目】關(guān)于DNA的復(fù)制方式，早期的推測(cè)有全保留復(fù)制、半保留復(fù)制、分散復(fù)制三種（如下圖）。究竟哪種復(fù)制方式正確呢？下面設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來(lái)證明DNA的復(fù)制方式。

實(shí)驗(yàn)步驟：

a．在氮源為14N的培養(yǎng)基中生長(zhǎng)的大腸桿菌，其DNA分子均為輕密度帶14N -DNA（對(duì)照）。

b．在氮源為15N的培養(yǎng)基中生長(zhǎng)的大腸桿菌，其DNA分子 均為重密度帶15N -DNA（親代）。

c．將親代15N大腸桿菌轉(zhuǎn)移到氮源為14N的培養(yǎng)基中，再連續(xù)繁殖兩代（Ⅰ和Ⅱ）。

實(shí)驗(yàn)預(yù)測(cè)：

（1）如果子Ⅰ代DNA能分辯出一條輕密度（14N/14N）帶和一條重密度（15N/15N）兩條帶，則可以肯定是______復(fù)制。

（2）如果子Ⅰ代DNA分辨出只有一條中密度帶（14N/15N），則可以排除____________復(fù)制；接著做子Ⅱ代DNA密度鑒定時(shí)，若分出一條中密度（15N/14N）帶和一條輕密度（14N/14N）帶兩條帶，則又可以排除______復(fù)制，且這兩條密度帶的DNA分子數(shù)的比為____________。

實(shí)驗(yàn)

（3）此實(shí)驗(yàn)中用到的生物學(xué)技術(shù)主要有____________和密度梯度離心法，使用的酶主要有____________和____________等。

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科目：高中生物 來(lái)源： 題型：

【題目】下圖1是一個(gè)大型凈水塘，塘的前部有吸附大顆粒的吸附基質(zhì)，中部水面有固定化小球藻的圓柱浮床，小球藻可以吸收重金屬離子。塘的后部生存著藻類、荷、蘆葦、魚(yú)、蝦、蚌、水絲蚓（一種水中生活的蚯蚓），塘的底部為厚厚的河泥，回答下列問(wèn)題。

（1）河泥中主要分布的生態(tài)系統(tǒng)成分是____________，凈水塘在由圖3組成的食物網(wǎng)中，蝦與鯽魚(yú)屬于____________的關(guān)系。

（2）池塘后部生物的差異分布體現(xiàn)了群落具有____________結(jié)構(gòu)。

（3）春末夏初，蘆葦叢中飛來(lái)了許多東亞飛蝗，其幼蟲(chóng)稱為跳蝻，現(xiàn)欲測(cè)量跳蝻的種群密度，應(yīng)采用____________法。下列屬于東亞飛蝗種群特征的有____________（填序號(hào)）。

①豐富度 ②出生率 ③集群分布 ④互利共生 ⑤演替

（4）圖2是該生態(tài)系統(tǒng)相鄰的兩個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量流動(dòng)示意圖，字母代表能量，請(qǐng)用圖中的字母和計(jì)算符號(hào)表示：甲的同化量為____________，乙用于生長(zhǎng)、發(fā)育、繁殖的能量值為____________。

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