2015年诺贝尔生理医学奖（屠呦呦）相关高考生物试题
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到了新方法，从而提升疾病手段、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，力求从中寻疟疾的新方法，她受到中国古代医书关于青蒿疟疾的记载启发，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，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。
屠呦呦获2015年诺贝尔生理医学奖，这是国人的骄傲，我们第一时间采编了抗疟药青蒿素相关高中生物试题。
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A
2.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C
3.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：
（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 ATP tRNA 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体数为________。
(3)从青蒿中分离了cyp基因(如图为基因结构示意图)，其编码的CYP酶参与青蒿素合成。①若该基因一条单链中(G＋T)/(A＋C)＝2/3，则其互补链中(G＋T)/(A＋C)＝________。②若该基因经改造能在大肠杆菌中表达CYP酶，则改造后的cyp基因编码区无________ (填字母)
。③若cyp基因的一个碱基对被替换，使CYP酶的第50位氨基酸由谷氨酸变为缬氨酸，则该基因突变发生的区段是_________(填字母)。
答案(1)9 AaBb×aaBb、AaBb×Aabb 1/8 (2)低温抑制纺锤体形成 27(3)①3/2 ②K和M ③L
解析:（1）在野生型青蒿的秆和叶型这两对性状中，控制各自性状的基因型各有3种（AA、Aa和aa，及BB、Bb和bb），由于控制这两对性状的基因是独立遗传的，基因间可自由组合，故基因型共有3×3＝9种。F1中白青秆、稀裂叶植株占3/8，即P(A_B_)＝3/8，由于两对基因自由组合，可分解成1/2×3/4或3/4×1/2，即亲本可能是AaBb×aaBb，或AaBb×Aabb。当亲本为AaBb×aaBb时，F1中红秆、分裂叶植株所占比例为P(aabb）＝1/2×1/4＝1/8；当亲本为AaBb×Aabb时，F1中红秆、分裂叶植株所占比例为P(aabb）＝1/4×1/2＝1/8。即无论亲本组合是上述哪一种，F1中此红秆、分裂叶植株所占比例都为1/8。
（2）低温可以抑制纺锤体的形成，使细胞内的染体经过复制但不发生分离，从而使染体数目加倍。若四倍体青蒿（细胞内的染体是二倍体青蒿的2倍，有18×2＝36条染体）与野生型的二倍体青蒿杂交，前者产生的生殖细胞中有18条染体，后者产生的生殖细胞中有9条染体，两者受精发育而成的后代体细胞中有27条染体。
(3)依据碱基互补配对原则，两条链上的(G＋T)/(A＋C)互为倒数，因此若一条链上该值为2/3，则其互补链上该比值为3/2。原核生物的基因的编码区是连续的，真核生物的基因编码区是不连续的，含有不编码蛋白质的内含子(如图中的K和M)，若要使真核细胞的基因能在大肠杆菌中表达，应将内含子去掉。cyp基因的编码区中只有外显子能编码蛋白质，若疟疾的青蒿素是用什么提炼的CYP酶的第50位氨基酸发生替换，则mRNA上第50个密码子被替换，也就是第148 149 150三个碱基中发生改变，由此推知该基因外显子的第148 149 150对脱氧核苷酸中发生替换，又由于J区段是81个碱基对，L区段是78个碱基对，因此该基因突变发生在L区段内。
5.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）9 AaBb×aaBb或AaBb×Aabb 1/8
6.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。
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