帝王蝶是世界上唯一能进行长距离迁徙的蝴蝶。“适千里者，三月聚粮”，可帝王蝶的幼 虫竟然仅吃...

帝王蝶是世界上唯一能进行长距离迁徙的蝴蝶。“适千里者，三月聚粮”，可帝王蝶的幼 虫竟然仅吃一种叫作“乳草”的有毒植物（乳草产生的毒素“强心甾”有能够结合并破坏动物细胞钠钾泵的功能），而且帝王蝶幼虫还能将强心甾储存在体内以防御捕食者。研究人员发现帝王蝶钠钾泵的119和122位氨基酸与其他昆虫不同。利用基因编辑技术修改果蝇钠钾泵基因，发现122位氨基酸改变使果蝇获得抗强心甾能力的同时导致果蝇“瘫痪”，119位氨基酸改变无表型效应，但能消除因122位氨基酸改变导致的“瘫痪”作用。根据以上信息可做出的判断是（　　 ）

A.通过基因编辑技术研究果蝇钠钾泵基因功能时设置了两个实验组

B.帝王蝶钠钾泵突变基因的基因频率不断升高是乳草选择作用的结果

C.帝王蝶在进化历程中119、122位氨基酸的改变一定是同时发生的

D.强心甾与钠钾泵结合的普通动物细胞，一般会因渗透压失衡而破裂

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帝王蝶是世界上唯一能长距离迁徙的蝴蝶，其幼虫只摄食一种叫乳草的植物，乳草会分泌 一种名为强心甾的毒素，有资料研究显示，过量摄入强心甾对除帝王蝶幼虫以外其他的动物来说都是有 毒的，会导致死亡。

（1）钠钾泵在许多动物细胞膜上均有存在，它能通过主动转运控制细胞内外的钠、钾离子浓度， 因此从膜蛋白功能的角度看，钠钾泵还具有_____的活性。强心甾能与细胞膜表面的纳钾 泵结合，抑制其主动转运功能，从而导致细胞内外________________失衡，使细胞破裂。

（2）科学家猜测：帝王蝶的钠钾泵基因可能发生了突变，使其获得了对强心甾的抗性。为研究帝 王蝶钠钾泵基因的碱基排列顺序并获得相应的蛋白产物，科学家尝试从帝王蝶基因组中获取该基因，并 通过________ 实现了对其的扩增；科学家选用合适的__________、DNA 连接酶和载体构建重组 DNA 分子，并将其导入大肠杆菌以获得大量的目的基因，再将其导入_______________ 中（A．农杆菌 B．酵母细胞 C．昆虫细胞　 D．海拉细胞）获得相应的蛋白产物。

（3）为提高重组 DNA 分子导入的成功率，除了需要确保重组 DNA 分子有足够的物质的量外，还必 须采用各种方法提高大肠杆菌的_________。为了筛选成功导入重组 DNA　 分子的大肠杆菌，宜用__________法将转化混合物转移至含有________的平板上。通过基因测序，发现帝王蝶钠 钾泵基因中的突变会导致其蛋白产物中有 3 处氨基酸种类与其他昆虫不同，分别是第 111、119 和 122 位氨基酸，这体现了基因突变的普遍性。

（4）为了从受体细胞中分离目的基因的蛋白产物（目的蛋白），科学家在目的蛋白的肽链末端添加 一个含有 6-10 个组氨酸的“标签”，该标签在适宜条件下可以与含有金属离子的固定化介质结合。因此， 可以提取受体细胞的______中的全部蛋白质，通过_____法将其中的目的蛋白固定在层析 柱上，再洗去不需要的杂蛋白，最后将目的蛋白从层析柱上______下来，从而获得纯度较高的 目的蛋白。通过对目的蛋白的研究发现：上述 3 个位点的突变使得帝王蝶膜结构上钠钾泵的____发生了改变，强心甾无法与其结合，由此验证了之前的猜测。

（5）为进一步研究上述突变位点的作用，科学家使用 CRISPR/Cas9 技术在果蝇中开展了相关研究。

通过该技术，研究人员可以在 DNA 分子中特定的序列处剪切 DNA 分子并进行编辑。研究人员将基因 编辑所需的各种元件同时导入果蝇____细胞中，对钠钾泵基因上的相应位点进行编辑，实验 结果如下：

注：“+”表示神经系统功能正常或有强心甾抗性“-”表示神经系统功能不正常或没有强心甾抗性

根据上表分析，可以推断出：_____突变对果蝇正常生存影响最小，__________突变则可能是在帝王蝶进化过程中最后出现的，3 个位置先后出现的突变使得帝王蝶在保证神经系统正常功能的 前提下，还进一步获得了对强心甾的抗性，这体现了进化论中________的思想。

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帝王蝶的幼虫吃一种叫作“乳草”的有毒植物（乳草产生的毒素“强心甾”有能够结合并破坏动物细胞钠钾泵的功能），而且还能将强心甾储存在体内以防御捕食者。研究人员发现帝王蝶的钠钾泵的119和122位氨基酸与其他昆虫不同。利用基因编辑技术修改果蝇钠钾泵基因，发现122位氨基酸改变使果蝇获得抗强心甾能力的同时导致果蝇“瘫痪”，119位氨基酸改变无表型效应，但能消除因122位氨基酸改变导致的“瘫痪”作用。根据以上信息可做出的判断是（　　 ）

A.帝王蝶在进化历程中119、122位氨基酸的改变一定是同时发生的

B.帝王蝶钠钾泵突变基因是由于强心甾与钠钾泵结合后诱发突变形成的

C.通过基因编辑技术研究果蝇钠钾泵基因功能时设置了三个实验组

D.强心甾与钠钾泵结合的普通动物细胞，一般会因渗透压失衡而破裂

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科学家发现了一种通体绿色的海蛤蝓，这种奇怪的生物竟然一半是动物，一半是植物，这也是已知唯一能够产生植物叶绿素的动物。科学家认为，这种神秘的海洋动物可能是通过进食藻类“窃取”到这一能力的。由于具有动植物双重基因，它能够进行光合作用。下列相关叙述错误的是(　　 )

A. 海蛤蝓属于生产者 B. 构成海蛤蝓的细胞为真核细胞

C. 这种海蛤蝓具有进行光合作用的叶绿体 D. 海蛤蝓的细胞与绿藻的细胞结构不同

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阅读下面的材料，完成（1）～（4）题。

在果蝇体内重现帝王蝶毒素抗性的演化路径

帝王蝶是少数具有毒性的蝴蝶，它的毒性来自于食物马利筋。马利筋会分泌“强心甾”，专门和动物体内的钠钾泵结合，量大可致命。但是帝王蝶的钠钾泵发生了突变，所以能将马利筋的毒素储存在自己的身体里。

研究者利用基因测序技术发现能够抵抗强心甾的昆虫的钠钾泵均有突变，且为多次独立演化。所有突变中，111、119和122 这三个位点上的突变频率最高。通过 CRISPR-Cas9 基因编辑技术，研究者构建了含有这三个位点突变的转基因果蝇。检测发现，当单独引入111突变时抗性略有增加，单独引入119突变基本不变，111+119 双突变比111单突变的抗性要强，122单突变使抗毒性大幅增强，但还是111+119+122这三个突变同时存在抗毒能力最强，增加了几乎1000倍，和帝王蝶的抗毒水平持平，俨然成了“帝王蝇”。

研究者还对转基因果蝇进行了 “癫痫-瘫痪” 测试，将果蝇置于瓶内剧烈晃动，并记录其恢复站立所需时间，用以反映神经系统应对突发机械刺激的能力。野生型果蝇会在震动后立即重新站起，但122突变的果蝇90秒后才能重新站立，111突变的果蝇花费约50秒，而119突变的果蝇和野生型并无二致。111+119双突变和111+119+122三突变的果蝇组内差异较大，但平均值接近正常野生型果蝇。

研究者同时检测了纯合果蝇与杂合果蝇，结果显示在杂合果蝇中，突变钠钾泵和正常钠钾泵在表达量上并无差异；突变钠钾泵的抗性显著增加，纯合的抗性高于杂合；“癫痫-瘫痪” 测试中纯合却比杂合需要更漫长的恢复时间。

在此之前，演化学家通常将目光集中在现存的生物当中，但这项“真的重现了演化历史”的研究使人们知道可以通过基因编辑对突变之间的相互作用进行研究，一步一步复原最有可能的演化轨迹。

（1）帝王蝶通过突变产生________，从而获得抗毒性状。其他种类的昆虫也存在通过相同的突变获得抗毒能力的现象，这从_______水平揭示了趋同演化的遗传基础。

（2）基因与性状并不都是简单的一一对应的关系，请从文中选择材料填写下表。

（3）结合实验结果并联系生物的演化历程，研究者推测这三个基因突变的顺序可能是______。

A．111—119—122　　　　　　 B. 122—119—111

C.　　　　　　　　　　 D.　

（4）基因编辑可以使研究者用人工选择代替自然选择在实验室中用较短的时间重现几亿年的演化过程，但技术是把双刃剑，有人担心滥用基因编辑技术改造人类自身的遗传信息会使人类加速毁灭。请谈一下对基因编辑技术应用的看法，打消这些人的顾虑________________________。(字数在150字以内)

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苏丹IV是一种致癌的有机染料，某地区的一些养殖户用掺入苏丹IV的饲料喂养蛋鸭，结果产出了有毒的“红心”鸭蛋。由此推断，苏丹IV能进入卵黄，说明它可能是（    ）

A．脂溶性物质，进入方式是“主动运输”     B．脂溶性物质，进入方式是“被动运输”

C．水溶性物质，进入方式是“主动运输”     D．水溶性物质，进入方式是“被动运输”

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苏丹IV是一种致癌的有机染料，某地区的一些养殖户用掺入苏丹IV的饲料喂养蛋鸭，结果产出了有毒的“红心”鸭蛋。由此推断，苏丹IV能进入卵黄，说明它可能是（ ）

A. 脂溶性物质，进入方式是“主动运输”　　 B. 脂溶性物质，进入方式是“被动运输”

C. 水溶性物质，进入方式是“主动运输”　　 D. 水溶性物质，进入方式是“被动运输”

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苏丹Ⅳ是一种致癌的有机染料,其分子结构简式如图。某地区的一些养殖户用掺入苏丹Ⅳ的饲料喂养蛋鸭,结果产出了有毒的“红心”鸭蛋。由此推断,苏丹Ⅳ能进入卵黄,说明它可能是(　 )

A.脂溶性物质,进入方式是“主动运输”

B.脂溶性物质,进入方式是“被动运输”

C.水溶性物质,进入方式是“主动运输”

D.水溶性物质,进入方式是“被动运输”

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如图中a、b、c表示生物体内三种生理过程。下列叙述正确的是

A. a过程发生的唯一场所是细胞核

B. 在不同功能细胞中进行b过程的基因不完全相同

C. 转运1号氨基酸的RNA含有起始密码

D. 分生区细胞能进行b、c过程，不能进行a过程

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科学探究（10分）研究背景：青蒿素是目前世界上唯一有特效的抗虐新药，是菊科艾属植物青蒿中提取出来的一种化学物质。我国山西的青蒿资源非常丰富，本研究为开发利用青蒿资源提供实验依据。

【实验一】

研究目的：比较同一植株不同生长期叶片中青蒿素含量的差异

材料准备：5～9月期间，分别采集成苗期、生长盛期、花期和果期的青蒿叶，干燥后粉碎备用。

（1）根据研究目的，下列属于实验时需控制的因素是_____________。（多选）

A．采摘时叶片中含水量　　　　　　　 B．采集叶片时的气温

C．叶片的着生位置　　　　　　　　　　 D．叶片干燥的程度

（2）．将实验数据绘制成图。

（3）该坐标图的横坐标名称是______________，纵坐标名称是_________________________。

（4）．根据实验一的研究结果，选择　　　　　　 期的青蒿作为继续研究的实验材料。

【实验二】

材料准备：采集青蒿不同组织如根、茎、老叶（叶龄21d）、新叶（叶龄7d），共采集3次，每次在同一地方随机采样。所有样品均采用烘干和自然干燥2种方式干燥，粉碎后备用。

实验结果：青蒿素含量（mg/g）

第1次采集：

根：1.02（晒干），0.74（烘干）；

茎：0.09（晒干），0.04（烘干）；

老叶：3.91（晒干），2.66（烘干）；

新叶：4.57（晒干），3.49（烘干）。

第2次采集：

根：1.05（晒干），0.72（烘干）；

茎：0.11（晒干），0.09（烘干）；

老叶：4.02（晒干），2.71（烘干）；

新叶：4.65（晒干），3.69（烘干）。

第3次采集：

根：1.14（晒干），0.79（烘干）；

茎：0.10（晒干），0.02（烘干）；

老叶：4.05（晒干），2.95（烘干）；

新叶：4.58（晒干），3.59（烘干）。

（5）本实验的研究目的是_____________________________________________。

根据研究目的，设计一个实验数据记录表，用于记录上述数据。（不用抄录数据）

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