文档介绍：例析以航天技术为背景的生物学试题
张永春
1、有关作物空间技术育种
自从1957年前苏联发射了世界上第一颗人造地球卫星以来,科学家们就开始利用太空环境中一些显著特点进行了许多有价值的实验,有的已将成果产业化,如作物空间技术育种就是农业和航天业在科技上结合的产物。我国科学工作者曾多次利用返回式卫星和高空气球搭载作物种子,使种子在空间条件下发生变异,从而进行作物性状的改良,获得优良品种。
例1 现有纯种黄色玉米种子,经搭载“神舟”系列航天飞船进行处理。将从太空返回的种子种植,长成高大植株,经自花传粉后所结的果穗上出现从未有过的“红粒”性状,那么这一性状的出现是结构改变引起的。
解析作物空间技术育种是充分利用了宇宙空间环境所具有的强宇宙射线辐射、高真空、地心引力弱等多种空间环境因素的有利条件,当这些因素共同作用于DNA分子时,可使DNA分子外围的电子激活,结果造成DNA分子碱基的突变,使基因内的碱基排列顺序发生改变,或者引起染色体的缺失、倒位、易位、重复等畸变,从而对种子产生诱变作用,再经选育获得优良品种。
答案 DNA(基因、遗传物质)
2 有关航天器内的生物实验
事实上,科学家除了利用宇宙空间独特的物理环境进行作物空间技术育种以外,还利用太空环境中微重力这一因素进行了一系列的生物学实验,如细胞融合实验。
例2 2003年1月5日18时28分,已在太空游92圈的“神舟四号”运行到主着落场,随后成功回收。“神舟四号”飞船上曾进行了B淋巴细胞和骨髓瘤细胞的融合、黄花烟草原生质体和“革新”一号烟草原生质体的融合两个科学实验,在电融合仪中经过了160min后终于获得成功。
(1)细胞融合技术与传统的有性杂交相比,其优越性在于,在太空进行细胞融合与地面进行细胞融合相比,其优越性在于。
(2)动物细胞融合技术最重要的用途是。
(3)人工诱导动物细胞融合的技术除物理法、化学法以外,还可用作为诱导剂。根据上述材料,你认为在“神舟四号”飞船上所用的诱导方法是。
(4)将一棵幼苗水平放置在正在太空邀游的“神舟四号”飞船舱内,并给予竖直方向的单侧光照射,培养若干天后,根的生长方向是,茎的生长方向是
解析(1)由于不同种生物之间存在生殖隔离,因此传统的有性杂交只能进行同种生物内部的基因交流,而细胞融合能在一定程度上克服远缘杂交不亲和的障碍,培育出有性杂交不亲和的种间或属间杂种,大大扩展了可用于杂交的亲本组合范围;由于细胞的密度不同,在地面上受重力影响,细胞的融合就非常困难,融合率大约在万分之一至十万分之一之间,而利用神舟飞船在轨道飞行时处于微重力的条件下进行细胞融合,其融合率则大大提高。
(2)通过动物细胞融合技术获得的杂交瘤细胞一方面可分泌抗体,另一方面能通过无性生殖而无限增殖,从而产生大量的化学性质单一、特异性强的抗体——单克隆抗体。
(3)病毒表面的糖蛋白能与细胞膜上的糖蛋白发生作用,使细胞膜上的蛋白质和脂质分子重新排布,细胞膜打开,细胞发生融合;灭活的病毒体内有用的抗原并没被破坏,因此既保留了诱导融合的能力,又不会感染细胞。利用离心、振动、电刺激等物理方法能促使原生质体融合,太空的微重力环境引起的融合现象当属物理方法。
(4)在太空微重力状态下,根内生长素不受单侧光的影响而分布均匀,表现为水平方向生长,但茎却受单侧光的影响,引起背光侧生