2015年诺贝奖生物试题

背景资料一:10月5日，瑞典卡罗琳医学院在斯德哥尔摩宣布，将2015年诺贝尔生理学或医学奖授予中国女药学家屠呦呦，以及另外两名科学家威廉·坎贝尔和大村智，分别发现了青蒿素和阿维菌素，可以有效治疗疟原虫和线虫两大类寄生虫引发的疾病，为人类对抗寄生虫疾病的斗争找到了新方法，从而提升疾病治疗手段、改善人类健康。疟疾是威胁人类生命的一大顽敌，它是一种由蚊子传播的、因单细胞寄生虫——疟原虫入侵红细胞引起发热并在严重情况下造成脑损伤和死亡的疾病。目前，每年还有45万人被疟疾夺去生命，其中大多数是儿童。疟疾的传统疗法是使用氯喹或奎宁，但在上世纪60年代后期，这种方法成功率不断降低，疟疾感染率呈上升趋势。屠呦呦当时在中国转向中草药，力求从中找寻治疗疟疾的新方法，她受到中国古代医书关于青蒿治疗疟疾的记载启发，提炼出具有全新化学结构和显著抗疟功效的新药——青蒿素，再将其应用于临床，成为一种能够在疟疾早期阶段扼杀疟原虫的有效药物，这一研究成果具有重要意义。医学上很重要的另一类寄生虫——线虫也正在折磨世界上1／3的人类，主要分布于撒哈拉以南的非洲地区、南亚、中美洲和南美洲，而河盲症（盘尾丝虫病）和淋巴丝虫病是两种最常见的由线虫引发的疾病。河盲症患者会因眼睛角膜发炎而致盲，淋巴丝虫病则会诱发淋巴水肿等终身感染的症状，近百万人因此备受折磨。日本微生物学家大村智专注于研究链霉菌，这一菌群生活在土壤中，能够产生很多活性化合物。他用独特的方式大批培养菌株并保持其特征，然后从土壤中成功分离出新菌株并成功移植到实验室中，再选出其中最具活性的50株作为新的生物活性化合物来源，这些菌株中的一个，后来被证明是阿维菌素的来源。威廉·坎贝尔出生在爱尔兰，现在美国任教，他是寄生虫领域的生物学家。坎贝尔从大村智手中收购了大批链霉菌菌株以探求其功效，并证明其中一个菌株对牲畜寄生虫非常有效。这种活性物质提纯后命名为阿维菌素，此后又改进为伊维菌素。伊维菌素最初作为兽药，但后来发现它能够治疗人类的河盲症和淋巴丝虫病，由此在非洲、拉美地区广泛分发使用，有效抗击了线虫类寄生虫引发的疾病。阿维菌素的衍生物伊维菌素目前被运用于全球线虫类寄生虫病的治疗，其给人类带来的福祉也不可估量。这一研究成果使得相关疾病濒临消灭，也是人类医学史上的一大壮举。1.中国女科学家屠呦呦获2015年诺贝尔生理医学奖，她研制的抗疟药青蒿素挽救了数百万人的生命。在野生植物中提取青蒿素治疗疟疾，这体现了野生生物的()A.直接使用价值B.间接使用价值C.潜在使用价值D.A与B的总和【答案】A2.中国女科学家屠呦呦获2015年诺贝尔生理医学奖，她研制的抗疟药青蒿素挽救了数百万人的生命。青蒿素是从植物黄花蒿的组织细胞中所提取的一种代谢产物，其作用方式目前尚不明确，推测可能是作用于疟原虫的食物泡膜，从而阻断了营养摄取的最早阶段，使疟原虫较快出现氨基酸饥饿，迅速形成自噬泡，并不断排出虫体外，使疟原虫损失大量胞浆而死亡。从上述的论述中，不能得出的是()A．疟原虫对外界食物的获取方式主要是胞吞，体现了细胞膜的流动性特点B．细胞质是细胞代谢的主要场所，如果大量流失，甚至会威胁到细胞生存C．疟原虫寄生在寄主体内，从生态系统的成分上来看，可以视为分解者D．利用植物组织培养的方式，可以实现青蒿素的大规模生产【答案】C3.中国女科学家屠呦呦获2015年诺贝尔生理医学奖，她研制的抗疟药青蒿素挽救了数百万人的生命。但是青蒿中青蒿素的含量很低，且受地域性种植影响较大。研究人员已经弄清了青蒿细胞中青蒿素的合成途径（如图实线框内所示），并且发现酵母细胞也能够产生青蒿素合成的中间产物FPP（如图虚线框内所示）。请回答问题：(1）在FPP合成酶基因表达过程中，完成过程①需要酶催化，完成过程②需要的物质有、、等，结构有。（2）根据图示代谢过程，科学家在设计培育能生产青蒿素的酵母细胞过程中，需要向酵母细胞中导入、等基因。（3）实验发现，酵母细胞导入相关基因后，这些基因能正常表达，但酵母合成的青蒿素仍很少，根据图解分析原因可能是，为提高酵母菌合成的青蒿素的产量，请提出一个合理的思路。（4）利用酵母细胞生产青蒿素与从植物体内直接提取相比较，明显的优势有、、等。【答案】（1）RNA聚合氨基酸ATPtRNA核糖体（2）ADS酶基因CYP71AV1酶基因（3）FPP合成固醇通过基因改造降低FRG9酶活性（4）青蒿素产量高成本低适合各地生产4.中国女科学家屠呦呦获2015年诺贝尔生理医学奖，她研制的抗疟药青蒿素挽救了数百万人的生命。利用雌雄同株的野生型青蒿(二倍体，体细胞染色体数为18)，通过传统育种和现代生物技术可培育高青蒿素含量的植株。请回答以下相关问题：(1)假设野生型青蒿白青秆(A)对紫红秆(a)为显性，稀裂叶(B)对分裂叶(b)为显性，两对性状独立遗传，则野生型青蒿最多有________种基因型；若F1代中白青秆、稀裂叶植株所占比例为3/8，则其杂交亲本的基因型组合为________________，该F1代中紫红秆、分裂叶植株所占比例为________。(2)四倍体青蒿中青蒿素含量通常高于野生型青蒿，低温处理野生型青蒿正在有丝分裂的细胞会导致染色体不分离，从而获得四倍体细胞并发育成植株。推测低温处理导致细胞染色体不分离的原因是________。四倍体青蒿与野生型青蒿杂交后代体细胞的染色体数为________。【答案】(1)9AaBb×aaBb、AaBb×Aabb1/8(2)低温抑制纺锤体形成275.中国女科学家屠呦呦获2015年诺贝尔生理医学奖，她研制的抗疟药青蒿素挽救了数百万人的生命。研究人员已经弄清了青蒿细胞中青蒿素的合成途径（如图中实线方框内所示），并且发现酵母细胞也能够产生合成青蒿酸的中间产物FPP（如图中虚线方框内所示）。（1）在FPP合成酶基因表达过程中，mRNA通过进入细胞质，该分子的作用是作为的模板。（2）根据图示代谢过程，科学家在培育能产生青蒿素的酵母细胞过程中，需要向酵母细胞中导入什么基因？。此过程构建的基因表达载体应该含有RNA聚合酶识别和结合的部位，以驱动目的基因的，该部位称为启动子。（3）实验发现，酵母细胞导入相关基因后，这些基因能正常表达，但酵母菌合成的青蒿素仍很少，根据图解分析原因可能是。（4）野生型青蒿白青秆（A）对紫红秆（a）为显性，稀裂叶（B）对分裂叶（ｂ）为显性，两对性状独立遗传，则野生型青蒿最多有种基因型；若F１代中白青秆、稀裂叶植株所占比例为3/8，则其杂交亲本的基因型组合为，该F１代中紫红秆、分裂叶植株占所比例为。【答案】（1）核孔合成FPP合成酶（2）ADS酶基因、CYP71AV1酶基因转录（3）酵母细胞中部分FPP用于合成固醇（4）9AaBb×aaBb或AaBb×Aabb1/86.中国女科学家屠呦呦获2015年诺贝尔生理医学奖，她研制的抗疟药青蒿素挽救了数百万人的生命。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。该坐标图的横坐标名称是__________，纵坐标名称是__________。（3）．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）。（4）本实验的研究目的是_____________________________。（5）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）【答案】（1）．CD（2）．生长期青蒿素含量（mg/g）（3）．生长盛期（4）．不同组织中青蒿素含量的比较以及不同干燥方法对青蒿素含量的影响（2分）（5）．青蒿素含量实验数据记录表（mg/g）背景资料二：2015年诺贝尔化学奖揭晓，瑞典、美国、土耳其三位科学家TomasLindahl、PaulModrich和AzizSancar获奖。获奖理由是“DNA修复的机制研究”。AzizSancar绘制出了核苷酸切除修复机制，细胞利用切除修复机制来修复UV造成的DNA损伤。天生缺失这种机制的人暴露在太阳光下，可导致皮肤癌的发生。细胞还可利用此机制修复致突变物或其他物质引起的DNA损伤。PaulModrich证明了细胞在有丝分裂时如何去修复错误的DNA，这种机制就是错配修复。错配修复机制使DNA复制出错几率下降了一千倍。如果先天缺失错配修复机制可导致癌症的发生，例如遗传性结肠癌的发生。1．2015年诺贝尔化学奖颁给了研究DNA修复细胞机制的三位科学家，细胞通过DNA损伤修复可使DNA在复制过程中受到损伤的结构大部分得以恢复。下图为其中的一种方式——切除修复过程示意图。下列有关叙述不正确的是（）A．图示过程的完成需要限制酶、解旋酶、DNA聚合酶、DNA连接酶等的共同作用B．图中二聚体的形成可能受物理、化学等因素的作用所致C．图示过程涉及到碱基互补配对原则D．DNA损伤修复降低了突变率，保持了DNA分子的相对稳定性【答案】A【解析】A错，不需要解旋酶。2．2015年诺贝尔化学奖颁给了研究DNA修复细胞机制的三位科学家，下图是受损的DNA分子在人体内的自动切除、修复示意图，以下说法错误的是（）A．酶1作用的化学键是磷酸二酯键B．该修复过程遵循碱基互补配对原则C．图中的结构缺陷可能是多种原因引起的碱基错配或修饰D．酶4应该是DNA聚合酶【答案】D【解析】酶4应该是DNA连接酶吧！3．2015年诺贝尔化学奖颁给了研究DNA修复细胞机制的三位科学家。纳米科技是跨世纪新科技，将激光束的宽度聚焦到纳米范围内，可对人体细胞内的DNA分子进行超微型基因修复，把尚令人类无奈的癌症、遗传疾病彻底根除，这种对DNA进行修复属于（）A．基因突变B．基因重组C．基因互换D．染色体变异【答案】A4．2015年诺贝尔化学奖颁给了研究DNA修复细胞机制的三位科学家。基因治疗的基本原理是用转基因技术将目的基因导人患者受体细胞，对DNA分子进行纠正或修复，从而达到治疗疾病的目的，这种对DNA的修复属于（）A．基因转换B．基因突变C．基因重组D．基因遗传【答案】C5．2015年诺贝尔化学奖颁给了研究DNA修复细胞机制的三位科学家。P53基因能编码一个由393个氨基酸组成的蛋白质，该蛋白质可与DNA发生特异性结合以阻止损伤的DNA复制，促使DNA自我修复；如修复失败则引起细胞出现“自杀”现象。下列有关叙述错误的是（）A、与P53蛋白质的合成有关的细胞器是核糖体、内质网、高尔基体、线粒体B、细胞分裂过程中若DNA受损，P53蛋白质可使间期时间延长C、癌细胞的形成可能与P53基因突变有关D、细胞出现“自杀”现象属于细胞凋亡【答案】A6．2015年诺贝尔化学奖颁给了研究DNA修复细胞机制的三位科学家。着色性干皮症是一种常染色体隐性遗传病，起因为DNA损伤，患者体内缺乏DNA修复酶，DNA损伤后不能修补从而引起突变。这说明一些基因（）A．通过控制酶的合成，从而直接控制生物性状B．