【題目】近年來，在處理富營(yíng)養(yǎng)化水體的污水過程中，與化學(xué)、物理除氮方法比較，目前認(rèn)為微生物反硝化去除氮素污染更為經(jīng)濟(jì)有效�？蒲泄ぷ髡卟捎没蚬こ碳夹g(shù)構(gòu)建具有定向高效降解含氮化合物能力的工程菌，進(jìn)行了相關(guān)研究。請(qǐng)回答問題。

（1）微生物的反硝化作用，是氮循環(huán)中一個(gè)重要的生物過程。亞硝酸鹽還原酶（Nir）是該過程的關(guān)鍵酶，是由野生菌株YP4的反硝化基因（nirS）轉(zhuǎn)錄后，再翻譯出具有___________作用的蛋白質(zhì)。

（2）工程菌的構(gòu)建

①研究者利用NCBI數(shù)據(jù)庫查到nirS基因的堿基序列，設(shè)計(jì)引物，利用PCR技術(shù)擴(kuò)增nirS基因。PCR技術(shù)利用了___________的原理，使用耐高溫Taq酶而未使用普通DNA聚合酶的主要原因是______________________。

②研究者用HindⅢ和BamHI兩種限制酶處理nirS基因與p質(zhì)粒，在_______________酶的作用下進(jìn)行體外連接，用連接產(chǎn)物轉(zhuǎn)化大腸桿菌DH5，在含慶大霉素的培養(yǎng)基中進(jìn)行培養(yǎng)并提取質(zhì)粒，如果用HindⅢ和BamHI雙酶切，得到兩個(gè)片斷電泳結(jié)果分別與_______________電泳結(jié)果基本一致，說明獲得重組質(zhì)粒pYP4S。

③將pYP4S轉(zhuǎn)化到野生菌株YP4中形成工程菌YP4S，培養(yǎng)后進(jìn)行PCR鑒定。為鑒定篩選出的菌落中是否含有正確插入目的基因的重組質(zhì)粒，擬設(shè)計(jì)引物進(jìn)行PCR鑒定。圖1所示為甲、乙、丙3條引物在正確重組質(zhì)粒中的相應(yīng)位置，PCR鑒定時(shí)應(yīng)選擇的最佳一對(duì)引物組合是_________。某學(xué)生錯(cuò)選了圖中的另外一對(duì)引物組合，擴(kuò)增出長(zhǎng)度為2．1kb的片段，原因是_______________。

（3）檢測(cè)工程菌YP4S除氮的效能

①工程菌株YP4S在已滅菌的模擬污水中培養(yǎng)36h后，檢測(cè)結(jié)果如圖2。結(jié)果表明___________________。

②要進(jìn)一步證明工程菌對(duì)含氮污水治理更有效，應(yīng)___________________________。

【答案】催化 DNA復(fù)制 PCR過程中DNA在高溫下解鏈，這樣的高溫下，普通的DNA聚合酶的生物活性喪失 DNA連接 p質(zhì)粒和插入片段（目的基因） 乙和丙 目的基因反向連接 工程菌株除氮效果優(yōu)于野生菌 Ⅰ．工程菌YP4S與野生菌分別處理實(shí)際污水36hⅡ．檢測(cè)除氮率

【解析】

分析題干可知：目前認(rèn)為微生物反硝化去除氮素污染更為經(jīng)濟(jì)有效，科研工作者采用基因工程技術(shù)構(gòu)建具有定向高效降解含氮化合物能力的工程菌，故需依據(jù)基因工程的相關(guān)原理進(jìn)行分析作答。

（1）亞硝酸鹽還原酶（Nir）是該過程的關(guān)鍵酶，酶是經(jīng)基因的轉(zhuǎn)錄和翻譯過程形成的有催化作用的蛋白質(zhì)。

（2）①PCR技術(shù)依據(jù)的原理是DNA分子的復(fù)制；因PCR過程中DNA解旋是在在高溫下進(jìn)行的（90-95℃），這樣的高溫下，普通的DNA聚合酶的生物活性喪失，故在PCR技術(shù)中應(yīng)采用使用耐高溫的Taq酶。

②連接兩個(gè)DNA片段所用的酶是DNA連接酶；因?qū)嶒?yàn)中nirS基因與p質(zhì)粒是分別用HindⅢ和BamHI兩種限制酶處理的，故若再用HindⅢ和BamHI雙酶切之后，得到兩個(gè)片斷電泳結(jié)果分別與p質(zhì)粒和插入片段（nirS基因）電泳結(jié)果基本一致，可說明獲得重組質(zhì)粒pYP4S。

③PCR技術(shù)要求兩種引物分別和目的基因的兩條單鏈結(jié)合，沿相反方向合成子鏈，結(jié)合目的基因的插入位置可知，PCR鑒定時(shí)應(yīng)選擇的最佳一對(duì)引物組合是乙和丙；若某學(xué)生錯(cuò)選了圖中的另外一對(duì)引物組合（甲和乙），只有反向連接后才能擴(kuò)增出長(zhǎng)度為2．1kb的片段 （2＋0.1kb）。

（3）①圖2結(jié)果表明，無論是總氮還是NH4＋、NO3—的去除率，工程菌株除氮效果優(yōu)于野生菌。

②因圖2是工程菌株YP4S在已滅菌的模擬污水中的處理結(jié)果，故要進(jìn)一步證明工程菌對(duì)含氮污水治理更有效，應(yīng)用工程菌YP4S與野生菌分別處理實(shí)際污水36h，檢測(cè)除氮率。

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中生物 來源： 題型：

【題目】下圖是種群的社群壓力對(duì)種群數(shù)量影響的調(diào)節(jié)模式圖，下列有關(guān)敘述正確的是（ ）

A.社群壓力增大會(huì)導(dǎo)致由效應(yīng)T細(xì)胞分泌的抗體數(shù)量明顯減少

B.社群壓力增大會(huì)導(dǎo)致機(jī)體胰島B細(xì)胞分泌的胰島素明顯減少

C.社群壓力僅通過體液調(diào)節(jié)和免疫調(diào)節(jié)方式對(duì)種群數(shù)量進(jìn)行調(diào)控

D.社群壓力增大引起出生率下降、死亡率上升，可降低種群密度

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科目：高中生物 來源： 題型：

【題目】[選修6：環(huán)境保護(hù)]閱讀材料，回答問題。

螢火蟲是螢科昆蟲的通稱，廣泛分布于熱帶、亞熱帶和溫帶地區(qū)。螢火蟲可分為水生類和陸生類兩種，它們對(duì)光線、土壤、水質(zhì)要求非常高，喜歡在植被茂盛、水質(zhì)干凈、空氣清新的自然環(huán)境里“居住”，也因此成為公認(rèn)的“環(huán)境指標(biāo)生物”。近年來，夏夜里我們已經(jīng)很難再看到壯觀的螢火蟲飛舞的景象了。

結(jié)合所學(xué)知識(shí)分析近年來螢火蟲種群數(shù)量銳減的原因。

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科目：高中生物 來源： 題型：

【題目】某植物花色受不連鎖的兩對(duì)基因（A、a和B、b）控制，基因與花色的關(guān)系如下圖。一紫花植株自交，后代出現(xiàn)了白花、紅花和紫花植株（不考慮變異）。下列分析正確的是（ ）

A.顯性基因A、B的表達(dá)產(chǎn)物分別為紅色和紫色

B.紫花植株的基因型有3種，為AaBb、AABb、AaBB

C.后代白花個(gè)體中純合子占1/3

D.后代中白花：紅花：紫花=4：3：9

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科目：高中生物 來源： 題型：

【題目】線粒體自噬時(shí)，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜包裹損傷的線粒體形成自噬體，此時(shí)LC3-I蛋白被修飾形成LC3-II蛋白，LC3-II蛋白促使自噬體與溶酶體融合，完成損傷的線粒體降解。研究人員選取周齡一致的大鼠隨機(jī)分為對(duì)照組、中等強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)組和大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)組。訓(xùn)練一段時(shí)間后，測(cè)量大鼠腓腸肌細(xì)胞LC3-I蛋白和LC3-II蛋白的相對(duì)含量，結(jié)果如下圖。下列敘述不正確的是（ ）

A.自噬體與溶酶體融合依賴膜的流動(dòng)性

B.LC3-II/LC3-I的比值隨運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度增大而增大

C.運(yùn)動(dòng)可以抑制大鼠細(xì)胞的線粒體自噬

D.溶酶體內(nèi)的水解酶能分解衰老、損傷的線粒體

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科目：高中生物 來源： 題型：

【題目】人體某些生命活動(dòng)可由以下模式圖表示，a代表下丘腦或生物大分子。有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是（ ）

A.若該圖表示激素的分級(jí)調(diào)節(jié)，則e產(chǎn)生的激素可以作用于幾乎全身細(xì)胞

B.若該圖表示水鹽平衡調(diào)節(jié)，則由c合成分泌的抗利尿激素作用于e

C.若該圖表示遺傳信息的傳遞過程，則某些病毒可能存在催化的酶

D.若該圖表示血糖平衡調(diào)節(jié)，c上可能有神經(jīng)遞質(zhì)和葡萄糖的受體

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科目：高中生物 來源： 題型：

【題目】某雌雄同株異花植物花的顏色上兩對(duì)等位基因（A和a，B和b）控制，其基因型與表現(xiàn)型的對(duì)應(yīng)關(guān)系見下表。為確定這兩對(duì)基因的位置，擬對(duì)AaBb個(gè)體做實(shí)驗(yàn)（不考慮交叉互換）。下列敘述正確的是（ ）

基因型

A_Bb

A_bb

A_BB或aa_

花的顏色

粉色

紅色

白色

甲 乙 丙

A.若測(cè)交后代中粉花：紅花：白花 = 1：1：1，則基因位置如甲圖所示

B.若自交后代中粉花：紅花：白花 = 6：3：7，則基因位置如甲圖所示

C.若自交后代中粉花：紅花：白花 = 2：1：1，則基因位置如乙圖所示

D.若測(cè)交后代中粉花：紅花：白花 = 1：1：2，則基因位置如丙圖所示

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科目：高中生物 來源： 題型：

【題目】將蛙離體神經(jīng)纖維置于某種培養(yǎng)液中，給予適宜刺激并記錄其膜內(nèi)鈉離子含量變化及膜電位變化，分別用下圖Ⅰ、Ⅱ所示。下列有關(guān)說法正確的是

A. 該實(shí)驗(yàn)中某溶液可以用適當(dāng)濃度的KC1溶液代替

B. ab時(shí)，膜內(nèi)鈉離子含量增加與細(xì)胞膜對(duì)鈉離子的通過性增大有關(guān)

C. 適當(dāng)提高培養(yǎng)液中鉀離子濃度可以提高曲線Ⅱ上c點(diǎn)值

D. cd時(shí)，局部電流使興奮部位的鈉離子由內(nèi)流轉(zhuǎn)變?yōu)橥饬�，再形成靜息電位

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科目：高中生物 來源： 題型：

【題目】研究人員研究漂浮植物滿江紅、浮葉植物萍蓬草、挺水植物菖蒲和沉水植物金魚藻對(duì)某富營(yíng)養(yǎng)化水生生態(tài)系統(tǒng)的凈化效果，分別種植四類植物后，測(cè)得該富營(yíng)養(yǎng)化水生生態(tài)系統(tǒng)中總氮濃度變化結(jié)果如下圖所示。請(qǐng)回答下列問題：

（1）這些水生植物的空間分布形成群落的________________結(jié)構(gòu)。

（2）滿江紅是一年生草本植物，一年內(nèi)輸入滿江紅的能量除了流向其他生物外，其他能量的去向有____________________。

（3）水體富營(yíng)養(yǎng)化造成滿江紅大量繁殖，對(duì)金魚藻生長(zhǎng)影響最大，其原因是_______________________。

（4）據(jù)圖分析，去除總氮效果最好的是____________，去除率最大達(dá)到__________________。除了種植水生植物外，請(qǐng)你根據(jù)生態(tài)學(xué)相關(guān)知識(shí)，再提出一條具體治理措施：__________________________。

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