内容正文:
2024年高考生物临考满分卷01(江西卷)
生物
一、选择题:本题共12小题,每小题2分,共24分。在每小题给出的4个选项中,只有1项符合题目要求,答对得2分,答错得0分。
1.细胞和生物体的各种生命活动都有其物质基础和结构基础,下列叙述正确的是( )
A.核孔有利于实现细胞间的物质交换和信息交流,代谢旺盛的细胞中核孔数量多
B.糖脂由糖和脂肪组成,又称糖被,位于细胞膜的外表面
C.水比热容高,可以缓解温度的变化,降低生物体受外界温度变化的影响
D.囊泡运输中物质能准确运输到目的地需要细胞骨架的协助,该骨架由磷脂双分子层组成
2.图1表示小肠上皮细胞吸收葡萄糖的过程,肠腔侧的载体为SGLT,它只需与葡萄糖和Na+结合就会形变完成转运。基底侧的载体分别为葡萄糖转运体(GLUT2)和Na+-K+泵(逆浓度转运Na+和K+,消耗ATP)。图2表示H+穿过线粒体内膜进入线粒体基质的过程,H+穿过时通过ATP合成酶产生ATP。下列叙述错误的是( )
A.肠腔侧葡萄糖转运进入小肠上皮细胞需要ATP直接供能
B.基底侧葡萄糖转运出细胞不需要消耗细胞的能量
C.线粒体内膜上的某些蛋白质既有催化又有运输的功能
D.细胞膜上运输同一物质的载体可能不同,同一载体运输的物质也可能不同
3.某同学欲通过下图所示的装置探究影响酶促反应速率的因素, 下列分析错误的是( )
A.滤纸片上需附有过氧化氢酶
B.酶促反应时间可用 t3-t2来表示
C.可通过设置不同 pH 的过氧化氢溶液来探究 pH 对酶活性的影响
D.为了提高实验的准确性,每个烧杯中需放等量相同滤纸片
4.线粒体是细胞凋亡的调控中心,细胞接受凋亡刺激(如DNA的损伤、生长因子缺乏等)后,引起线粒体渗透压改变,细胞色素C从线粒体释放到细胞质,并与细胞凋亡激活因子结合形成ATP依赖的凋亡复合体,通过一系列反应诱发细胞凋亡。下列相关叙述正确的( )
A.细胞凋亡是基因决定的细胞死亡,与外界环境以及胞内物质的变化无关
B.细胞凋亡需要消耗ATP,细胞呼吸速率越快,产生的ATP越多,细胞凋亡越快
C.线粒体渗透压改变导致细胞色素C释放到细胞质,这是细胞凋亡的直接原因
D.生物体内被病原体感染细胞以及衰老、损伤细胞的清除都与细胞凋亡相关
5.单分子荧光测序技术的原理是某种脱氧核糖核苷酸(dNTP)提供一个相应的脱氧核苷酸连接到DNA子链上的同时,会产生一分子的焦磷酸(PPi),一分子PPi可以通过一系列反应使荧光素发出一次荧光,通过检测荧光的有无推测模板链上相应位点的碱基种类。下列说法错误的是( )
A.测序过程中dNTP可以为反应提供能量
B.DNA复制过程中的DNA聚合酶可以沿模板链的3'→5'方向移动
C.测序时需要在反应体系中同时加入4种dNTP
D.利用该技术测序时可能会出现连续多次荧光
6.我国科学家通过显微CT和三维复原技术对琥珀样品进行高精度扫描,成功重建恐龙时代古蚂蚁的内部结构,这对研究远古动物的结构特点有重要意义。下列叙述错误的是( )
A.研究古生物最直接的材料是化石
B.古生物的研究离不开先进的技术手段
C.古蚂蚁和现代蚂蚁结构不同的根本原因是遗传物质有差异
D.突变和基因重组等所有变异均能为蚂蚁的进化提供原材料
7.科学家研制出一种能够响应压力刺激的人工反射弧(如图所示),当压力高于刺激阈值时控制单元被激活,触发电化学制动器完成运动。该反射弧可被应用到机器人触觉研究中,对人工智能的发展有重要意义。下列叙述错误的是( )
A.反射是在中枢神经系统的参与下,机体对内外刺激所产生的规律性应答反应
B.该人工反射弧中,控制单元相当于神经中枢,电化学制动器相当于效应器
C.与人体反射弧一样,该人工反射弧中信号只以电信号的形式进行单向传导
D.该人工反射弧只能简单模拟非条件反射,并不能模拟人脑高级中枢控制的反射
8.现有某种禾本科作物野生型“260”(高秆)和突变体“87”(矮秆),为了研究突变体“87”矮化的原因,研究人员进行了相关研究。分别测定野生型“260”植株和突变体“87”植株不同时期赤霉素的含量,得到结果如图所示。下列说法不正确的是( )
内源GA3和内源GA4测定时期为抽穗期,内源GA1+GA3测定时期为成熟期。
注:赤霉素用GA1到GA126的方式命名,数字依照发现的先后顺序。
A.内源性GA由植物的特定内分泌细胞分泌,对植物的生长发育有调节作用
B.两种植株抽穗期的GA含量均高于成熟期,说明植株的增高主要发生在抽穗期
C.给突变体“87”幼苗施加一定浓度的外源GA不能使突变体恢复正常
D.突变体“87”矮化的原因可能是赤霉素受体减少或受体敏感性降低
9.研究表明,森林和草原火灾是引起全球大气CO2浓度升高的关键因素之一。精细量化森林和草原火灾碳排放,对减排降碳等环境政策的实施具有指导作用,有助于我国更好地实现“碳达峰”和“碳中和”目标。下列分析错误的是( )
A.森林和草原火灾降低了碳存储,增大了碳排放
B.火灾过后,森林生态系统的恢复速度比草原生态系统的更快
C.森林火灾后,林下苗木的生长速度加快
D.火灾过后,森林、草原的恢复属于次生演替
10.某城市的河流受到了一定程度的污染,当地政府在河流旁边建立了城市湿地景观公园(如图所示),该公园不仅可以治理被污染的水体,还能为居民提供休闲娱乐的场所。图中,A区域种植的主要是挺水植物芦苇,B、C区域种植的主要是沉水植物伊乐藻、苦草等,箭头代表水流方向。芦苇对一些重金属元素及其他有害物质具有较强的富集能力,并且生长比较快。下列相关叙述错误的是( )
A.该公园的A区域和C区域的植被不同,体现了群落的垂直结构
B.该公园的建立可体现出生物多样性的直接价值和间接价值
C.种植多种净化污染能力较强的当地植物,可体现生态工程的自生原理
D.将公园内成熟的芦苇收割并运出公园,可以提高公园除污能力
11.“煪(qiu)糜、糖化、发酵、压榨、陈储”是即墨老酒生产的五个环节。“煪糜”,将泡好的大黄米放入锅中不断添浆加温熬煮、搅拌而制成红棕色、铮亮、黏稠的粥;“糖化”,将赠好的糜降温到适当的温度后加入陈伏麦曲并不断搅拌,使其均匀的混合在一起;“发酵”,将糖化好的糜放上酵母发酵。下列说法错误的是( )
A.煪糜的主要目的是除去发酵产品中的杂菌,利于酵母菌繁殖
B.糖化阶段降温的目的是防止杀死陈伏麦曲中的微生物
C.发酵初期要适当提供O₂,发酵过程中需调节pH并保持适宜的温度
D.陈储有利于老酒中醇与酸发生反应,使酒更加芳香
12.为了培育菊花新品种,科学家利用二倍体野生夏菊和六倍体栽培秋菊进行细胞杂交,培育过程如图所示。下列有关叙述正确的是( )
A.过程①常用酶解法去除细胞壁,一般在低渗溶液中进行
B.过程②再生细胞壁,需要高尔基体和线粒体参与
C.已知d植株可育,则说明野生夏菊和栽培秋菊属于同一物种
D.过程④再分化的培养基中不需要添加蔗糖等有机营养
二、选择题:本题共4小题,每小题4分,共16分。在每小题给出的4个选项中,有2项或2项以上符合题目要求,全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分。
13.细胞色素C氧化酶(CytC)是位于线粒体内膜上参与细胞呼吸的电子传递体终末复合物。正常情况下,外源性CytC不能通过细胞膜进入细胞,但在缺氧时,细胞膜的通透性增加,外源性CytC便能进入细胞及线粒体内,参与[H]和氧气的结合,增加ATP的合成,提高氧气的利用率。若给相对缺氧条件下培养的人体肌细胞补充外源性CytC,下列叙述错误的是( )
A.在人体内葡萄糖可以转化成脂肪和各种氨基酸
B.线粒体内膜上与氧气结合的[H]都来自葡萄糖
C.在相对缺氧条件下,肌细胞CO2释放量与O2吸收量相等
D.在相对缺氧条件下,外源性CytC进入线粒体可促进肌细胞产生更多的热能
14.四倍体小麦(AABB)和六倍体普通小麦(AABBDD)通过远缘杂交,可获得F1,F1自花传粉可得到少量F2.已知四倍体小麦和六倍体普通小麦的A、B、D分别表示一个染色体组,每个染色体组内有7条染色体。由六倍体普通小麦的花药可培育出单倍体小麦(M),下列相关叙述错误的是( )
A.六倍体普通小麦的根尖细胞内最多含有42条染色体
B.与单倍体小麦(M)相比,六倍体普通小麦的茎秆比较粗壮
C.上述远缘杂交所得的F1为五倍体,不能产生可育配子
D.四倍体小麦在产生配子过程中可形成28个四分体
15.科研人员以小鼠为实验对象,分别用普通饲料和高脂肪低糖类(KD)饲料对小鼠进行饲喂,以研究KD饮食的小鼠抵御甲型流感病毒(IAV)感染的效果。饲喂小鼠7天后再用一定浓度的IAV感染小鼠,统计小鼠的生存率,以及细胞毒性T细胞和γT细胞(一种新型T细胞)的相对数量,结果如图所示。下列说法正确的是( )
A.用普通饲料饲喂的小鼠对IAV的抵抗体现了免疫系统具有防御功能
B.感染约3天后的结果说明KD饮食可以增强小鼠抵御IAV感染的能力
C.两组细胞毒性T细胞的数量差异不显著,说明其在针对IAV的免疫中没有发挥作用
D.γT细胞在KD饮食增强小鼠抵御IAV感染的能力方面发挥主要作用
16.下列哪一项试剂在两个实验中作用不相同( )
A.酒精在“观察植物细胞有丝分裂”和“检测生物组织的脂肪”中的作用
B.硫酸铜在“检测生物组织中的还原糖”和“检测生物组织的蛋白质”中的作用
C.盐酸在“观察植物细胞有丝分裂”和“低温诱导植物染色体数目的变化”中的作用
D.蒸馏水在“提取纯净的动物细胞膜”和“探究生长素类似物促进插条生根的最适浓度”
三、非选择题:本题共5小题,共60分。
17.光呼吸是进行光合作用的细胞中,由叶绿体、线粒体等多种细胞器共同完成的生理过程,在光照过强或O2与CO2浓度的比值过高时,该过程加强以消耗过剩的NADPH和ATP,起到保护叶绿体的作用。平流层的臭氧(O3)可以吸收紫外线,使地球上的生物免遭紫外线的伤害,而对流层中O3的作用却截然相反,对作物生长是有害的。研究者以一年生“赤霞珠”葡萄盆栽苗为材料,在一定浓度的O3胁迫下,研究了外源褪黑素(MT)对葡萄叶片生理过程的影响,相关指标的检测结果如下表:
指标及单位
光呼吸速率/(μmol·m-2·s-1)
光合速率/(μmol·m-2·s-1)
Rubisco活性/(U·L-1)
叶绿素a/(mg·g-1)
叶绿素b/(mg·g-1)
类胡萝卜素/(mg·g-1)
对照组
5.5
16.03
160
1.56
0.60
0.36
O3胁迫组
1.2
4.37
130
1.18
0.47
0.29
MT+O3胁迫组
2.2
9.00
150
1.35
0.52
0.35
注:O3胁迫采用O3熏蒸的方式处理,MT处理为MT溶液浇灌的方式处理。
回答下列相关问题:
(1)存在光呼吸的原因在于核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶(Rubisco),该酶具有双重作用,在光合作用中能催化CO2的固定,在光呼吸中能催化C5与O2结合并释放CO2.从物质变化的角度分析,光呼吸与光合作用过程都能利用 作为原料,但光合作用能实现该物质的再生,而光呼吸是将该物质氧化分解并最终产生CO2;光呼吸与细胞有氧呼吸生理过程的相同点是 (答出2点)。
(2)光合作用光反应阶段中,叶绿体色素吸收的光能转化成活跃的化学能,且储存在 中,供暗反应阶段利用,其中 还能作为活跃的还原剂。
(3)实验结果表明,外源MT能显著提高O3胁迫下葡萄叶片的光合速率,根据表中数据,从光反应和暗反应的角度分析,其原因是 。
(4)由表可知,相比于O3胁迫组,MT+O3胁迫组的光呼吸速率更高,据题分析,光呼吸增强的积极意义是 (答出1点)。
18.糖尿病是一种危害健康的常见病,可导致多种器官功能损害。Ⅰ型糖尿病主要表现为胰岛素分泌量不足,Ⅱ型糖尿病主要表现为体细胞对胰岛素敏感程度下降。研究表明,用杂粮进行饮食干预具有较好降糖效果。某研究团队利用大鼠探究了荞麦的降糖效果,结果如表所示(注:胰岛素抵抗指数越高,对胰岛素越不敏感;STZ为链脲佐菌素,常用于糖尿病模型鼠的构建;二甲双胍是治疗糖尿病的有效药物)。回答下列问题:
组别
A组
B组
C组
D组
处理方式
正常饲料
高脂饲料+小剂量STZ
高脂饲料+小剂量STZ+二甲双胍
高脂饲料+小剂量STZ+荞麦粉
空腹血糖(mmol/L)
5.2
17.3
10.2
12.4
血清胰岛素浓度(mIU/L)
48.2
57.5
33.1
30.8
胰岛素抵抗指数
7.9
52.3
16.1
8.1
(1)细胞内胰岛素的合成场所是 。胰岛素通过与靶细胞上的 相互识别并结合,促进靶细胞对葡萄糖的摄取和利用,使血糖浓度降低。
(2)实验中小剂量STZ用于建立 型糖尿病的动物模型,由表可以推测临床上用二甲双胍治疗该类糖尿病的机制可能是 。
(3)为了比较单一杂粮和复合杂粮的降糖效果,该研究团队拟增加两组实验,处理方式分别为“高脂饲料+小剂量STZ+燕麦粉”(E组)、“ ”(F组)。实验结果显示,D、E、F组大鼠的空腹血糖和胰岛素抵抗指数均低于B组,但是D、E、F3组间没有明显差异。该结果对治疗糖尿病的启示是 。基于上述所有实验结果,你认为该团队可以进一步探究“ ”的处理方式。
(4)除本题使用的方法外,利用免疫学的知识也可以建立该种糖尿病的动物模型,比如 (提出一种方案即可)。
19.林窗是指森林群落中老龄树死亡或偶然因素导致成熟阶段的优势物种死亡,从而在林冠层形成空隙的现象。科研人员对多年生马尾松人工林进行团状采伐,形成小型林窗(100~225m2)、中型林窗(625~900m2)和大型林窗(1225~1600m2),每个类型林窗9个,以未采伐的马尾松人工纯林作为对照,测定了不同林窗中不同土层的土壤动物类群数目,结果如下图。请回答:
(1)马尾松不仅可以缓解木材供需矛盾,而且能够充分发挥保持水土、净化空气的作用,体现了生物多样性的 价值。
(2)林窗内物种的发展变化过程属于群落的 演替,不同土层土壤动物的种类有显著的差异,体现了群落的 结构。林窗和林下的动物种类不尽相同,这是由于植被不同,为动物创造的 条件不同。
(3)长期过度的纯林化经营,致使马尾松人工林病虫害频发,原因是 。为促进马尾松人工林稳定持续发展,根据本实验结果可采取的措施是 。
(4)科研人员为研究封山育林条件下树种变化的原因,用马尾松和2种阔叶树树苗进行实验,结果如下:
不同土壤含水量下的
净光合速率相对值
不同光照条件下
光合产物输出到顶芽的比例(%)
8.6%
11.3%
18.6%
全日照
林窗环境
室内弱光
马尾松
1.6
3.1
3.9
17
5.8
7.5
荷木
1.1
3.1
3.6
9
7.8
18.5
黄果厚壳桂
0.4
1.9
1.8
8.0
9.7
据结果分析,马尾松能够在荒山的强光、干旱条件下快速生长的原因是 。
20.PHB2蛋白具有抑制细胞增殖的作用。为初步探究某动物PHB2蛋白抑制人宫颈癌细胞增殖的原因, 研究者从基因数据库中获取了该蛋白的基因编码序列(简称phb2基因),利用大肠杆菌表达该蛋白。回答下列问题:
(1)为获取phb2基因,提取该动物肝脏组织的RNA,再经逆转录过程得到cDNA,将其作为PCR反应的模板, 并设计一对特异性引物来扩增目的基因。图为所用载体图谱示意图,质粒DNA含有启动子,启动子作用是 。
名称
识别序列及切割位点
名称
识别序列及切割位点
HindⅢ
A↓AGCTT
EcoRI
G↓AATTC
PvitⅡ
CAG↓CTG
PstI
CTGC↓AG
KpnI
G↓GTACC
BamHI
G↓GATCC
注:箭头表示切割位点
(2)构建基因表达载体需要用到限制酶和DNA连接酶,其中,DNA连接酶催化目的基因片段与质粒载体片段之间形成的化学键是 。图1中限制酶的识别序列及切割位点见表,为使phb2基因(该基因序列不含图中限制酶的识别序列)与载体正确连接,在扩增的phb2基因两端分别引入 和 两种不同限制酶的识别序列。经过这两种酶酶切的phb2基因和载体进行连接时,可选用 (填“E·coliDNA连接酶”或“T4DNA连接酶”)。
(3)转化前需用 处理大肠杆菌细胞,使其处于 ,以提高转化效率。将转化后的大肠杆菌接种在含 的培养基上进行培养。
21.大蜡螟是一种鳞翅目的昆虫,其幼虫的体色由位于常染色体上的四个复等位基因(同源染色体的相同位点上存在两种以上的等位基因)控制,分别用A₁、A₂、A₃、A₄表示,其基因型与表型的关系如表一所示。为了探究大蜡螟幼虫体色的遗传规律,某科研小组做了杂交实验,其中F₁随机交配得F₂,如表二所示。回答下列问题:
表一
表型
深黄色
灰黑色
灰色
白黄色
黄色
基因型
A1A1、A1A2、A1A4、A2A4
A2A2
A4A4
A3A3
A1A3、A2A3、A3A4
表二
杂交组合
亲本杂交组合
F1表型及比例
F2表型及比例
一
深黄色×灰黑色
全为深黄色
深黄色:灰黑色=3:1
二
灰黑色×灰色
全为深黄色
灰黑色:深黄色:灰色=1:2:1
(1)复等位基因的出现是基因突变的结果,这体现了基因突变的 (填“不定向性”或“随机性”)。
(2)杂交组合一、组合二的F₁的基因型分别为 ;若将杂交组合一的F₂中所有深黄色雄性个体和杂交组合二的F₂中深黄色雌性个体随机交配,则子代的表型及比例为 。
(3)现有一未知基因型的深黄色雄性个体,已知其基因型不是A₁A4,现有灰黑色、灰色、白黄色大蜡螟若干,该科研小组欲设计一次杂交实验探究该个体是否为杂合子。请写出实验设计思路和预期实验结果及结论。
实验设计思路: 。
预期实验结果及结论: 。
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2024年高考生物临考满分卷01(江西卷)
生物
一、选择题:本题共12小题,每小题2分,共24分。在每小题给出的4个选项中,只有1项符合题目要求,答对得2分,答错得0分。
1.细胞和生物体的各种生命活动都有其物质基础和结构基础,下列叙述正确的是( )
A.核孔有利于实现细胞间的物质交换和信息交流,代谢旺盛的细胞中核孔数量多
B.糖脂由糖和脂肪组成,又称糖被,位于细胞膜的外表面
C.水比热容高,可以缓解温度的变化,降低生物体受外界温度变化的影响
D.囊泡运输中物质能准确运输到目的地需要细胞骨架的协助,该骨架由磷脂双分子层组成
【答案】C
【详解】A、核孔是核质之间频繁进行物质交换和信息交流的通道,在代谢旺盛的细胞中,核孔的数目较多,A错误;
B、糖脂是糖类与脂质结合形成,这种糖类分子叫作糖被,B错误;
C、由于水的比热容较大,相同质量的水和其它物质比较,吸收或放出相同的热量,水的温度升高或降低的少,可以缓解温度的变化,降低生物体受外界温度变化的影响,C正确;
D、囊泡运输中物质准确运输到目的地需要生物膜的协助,磷脂双分子层构成生物膜的基本骨架,而细胞骨架是由蛋白质纤维组成的网架结构,D错误。
2.图1表示小肠上皮细胞吸收葡萄糖的过程,肠腔侧的载体为SGLT,它只需与葡萄糖和Na+结合就会形变完成转运。基底侧的载体分别为葡萄糖转运体(GLUT2)和Na+-K+泵(逆浓度转运Na+和K+,消耗ATP)。图2表示H+穿过线粒体内膜进入线粒体基质的过程,H+穿过时通过ATP合成酶产生ATP。下列叙述错误的是( )
A.肠腔侧葡萄糖转运进入小肠上皮细胞需要ATP直接供能
B.基底侧葡萄糖转运出细胞不需要消耗细胞的能量
C.线粒体内膜上的某些蛋白质既有催化又有运输的功能
D.细胞膜上运输同一物质的载体可能不同,同一载体运输的物质也可能不同
【答案】A
【分析】图1中,肠腔侧的葡萄糖与Na+借助共同的转运载体SGLT进入小肠上皮细胞,在此过程中,葡萄糖是由低浓度向高浓度一侧运输,属于主动运输,但并没有直接消耗ATP;葡萄糖在葡萄糖转运体(GLUT2)的协助下运出细胞时,是从高浓度向低浓度一侧运输,属于易化扩散。钾离子运入细胞与钠离子运出细胞都是通过Na+—K+泵的逆浓度转运,需要消耗ATP,均属于主动运输。
图2中,H+穿过线粒体内膜进入线粒体基质时通过ATP合成酶产生ATP。
【详解】A、肠腔侧葡萄糖转运进入小肠上皮细胞是从低浓度向高浓度运输,借助转运载体 SGLT 完成的,所需的能量来自于 Na+顺浓度梯度运输所形成的化学势能,不由ATP 直接供能,A错误;
B、基底侧葡萄糖运出细胞是顺浓度梯度进行的,借助转运载体GLUT2完成,是协助扩散,不需要消耗细胞的能量,B正确;
C、据图可知,H+穿过线粒体内膜进入线粒体基质时需要载体蛋白协助,且该载体蛋白能催化 ATP的合成,故线粒体内膜上某些蛋白质既有催化又有运输的功能,C正确;
D、该细胞膜上运输葡萄糖的载体有 SGLT 和GLUT2, SGLT 既可以运输葡萄糖,也可以运输 Na+。故细胞膜上运输同一物质的载体可能不同,同一载体运输的物质也可能不同,D正确。
故选A。
3.某同学欲通过下图所示的装置探究影响酶促反应速率的因素, 下列分析错误的是( )
A.滤纸片上需附有过氧化氢酶
B.酶促反应时间可用 t3-t2来表示
C.可通过设置不同 pH 的过氧化氢溶液来探究 pH 对酶活性的影响
D.为了提高实验的准确性,每个烧杯中需放等量相同滤纸片
【答案】B
【分析】分析题图:图示实验装置用于探究影响酶促反应速率因素,过氧化氢酶能催化过氧化氢水解,酶促反应速率可以用滤纸片从进入液面之时到浮出液面的时间(即t3-t1)来表示,为了避免实验的偶然性,提高实验的准确性,应遵循平行重复原则,每个烧杯中需放多个滤纸片,再计算平均值。
【详解】A、过氧化氢酶能催化过氧化氢水解,滤纸上需附有过氧化氢酶,催化过氧化氢水解,A正确;
B、过氧化氢酶能催化过氧化氢水解,产生氧气,酶促反应时间可用滤纸片从进入液面之时到浮出液面的时间(即t3-t1)来表示,B错误;
C、探究pH对酶活性的影响时,可设置不同pH的过氧化氢溶液,C正确;
D、为了避免实验的偶然性,提高实验的准确性,每个烧杯中需放多个滤纸片,计算平均值,D正确。
故选B。
4.线粒体是细胞凋亡的调控中心,细胞接受凋亡刺激(如DNA的损伤、生长因子缺乏等)后,引起线粒体渗透压改变,细胞色素C从线粒体释放到细胞质,并与细胞凋亡激活因子结合形成ATP依赖的凋亡复合体,通过一系列反应诱发细胞凋亡。下列相关叙述正确的( )
A.细胞凋亡是基因决定的细胞死亡,与外界环境以及胞内物质的变化无关
B.细胞凋亡需要消耗ATP,细胞呼吸速率越快,产生的ATP越多,细胞凋亡越快
C.线粒体渗透压改变导致细胞色素C释放到细胞质,这是细胞凋亡的直接原因
D.生物体内被病原体感染细胞以及衰老、损伤细胞的清除都与细胞凋亡相关
【答案】D
【分析】细胞凋亡是由基因决定的细胞编程序死亡的过程。细胞凋亡是生物体正常的生命历程,对生物体是有利的,而且细胞凋亡贯穿于整个生命历程。细胞凋亡是生物体正常发育的基础、能维持组织细胞数目的相对稳定、是机体的一种自我保护机制。在成熟的生物体内,细胞的自然更新、被病原体感染的细胞的清除,是通过细胞凋亡完成的。
【详解】A、细胞凋亡是基因决定的细胞死亡,与外界环境以及胞内物质的变化有关,如DNA损伤,A错误;
B、细胞凋亡需要消耗ATP,细胞呼吸速率越快,产生的ATP越多,细胞凋亡的速度不一定越快,因为凋亡是基因控制的过程,B错误;
C、线粒体渗透压改变导致细胞色素C释放到细胞质,这是细胞凋亡的间接原因,直接原因是细胞色素C与细胞凋亡激活因子结合,诱发细胞凋亡,C错误;
D、生物体内被病原体感染细胞以及衰老、损伤细胞的清除都与细胞凋亡相关,以保证机体内环境的稳定,D正确。
故选D。
5.单分子荧光测序技术的原理是某种脱氧核糖核苷酸(dNTP)提供一个相应的脱氧核苷酸连接到DNA子链上的同时,会产生一分子的焦磷酸(PPi),一分子PPi可以通过一系列反应使荧光素发出一次荧光,通过检测荧光的有无推测模板链上相应位点的碱基种类。下列说法错误的是( )
A.测序过程中dNTP可以为反应提供能量
B.DNA复制过程中的DNA聚合酶可以沿模板链的3'→5'方向移动
C.测序时需要在反应体系中同时加入4种dNTP
D.利用该技术测序时可能会出现连续多次荧光
【答案】C
【分析】DNA复制:
1、概念:以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程。
2、时期:间期。
3、场所:主要是细胞核。
4、过程:(1)解旋;(2)子链合成;(3)子代DNA分子的形成两条母链分别与各自决定的子链组成两个完全相同的DNA分子。
5、特点:(1)边解旋边复制。(2)复制方式:半保留复制。
6、条件:模板(亲代DNA分子的两条链)、原料(4种游离的脱氧核苷酸)、能量(ATP)、酶(解旋酶、DNA聚合酶)。
【详解】A、测序过程反应中的能量来自dNTP水解放出的能量,A正确;
B、DNA复制过程中的DNA聚合酶可以沿模板链的3'→5'方向移动,子链合成的方向则为5'→3',B正确;
C、单分子荧光测序技术的原理是某种脱氧核糖核苷酸(dNTP)提供一个相应的脱氧核苷酸连接到DNA子链上,通过检测荧光的有无推测模板链上相应位点的碱基种类,故每一轮测序中只加入1种dNTP ,C错误;
D、在连续的位置可能出现相同碱基,则会连续多次出现荧光现象,D正确。
故选C。
6.我国科学家通过显微CT和三维复原技术对琥珀样品进行高精度扫描,成功重建恐龙时代古蚂蚁的内部结构,这对研究远古动物的结构特点有重要意义。下列叙述错误的是( )
A.研究古生物最直接的材料是化石
B.古生物的研究离不开先进的技术手段
C.古蚂蚁和现代蚂蚁结构不同的根本原因是遗传物质有差异
D.突变和基因重组等所有变异均能为蚂蚁的进化提供原材料
【答案】D
【分析】现代进化理论的基本内容是:①进化是以种群为基本单位,进化的实质是种群的基因频率的改变。②突变和基因重组产生进化的原材料。③自然选择决定生物进化的方向。④隔离导致物种形成。
【详解】A、研究生物进化的过程中,化石是最重要的、比较全面的证据,A正确;
B、古生物的研究离不开先进的技术手段,如目前分子生物学水平的研究也可为生物进化提供支持,B正确;
C、基因决定性状,古蚂蚁和现代蚂蚁结构不同的根本原因是遗传物质有差异,C正确;
D、变异包括可遗传变异和不可遗传变异,其中不可遗传变异不能为生物进化提供原材料,而可遗传变异包括突变和基因重组,其中基因突变能为蚂蚁的进化提供原材料,D错误。
故选D。
7.科学家研制出一种能够响应压力刺激的人工反射弧(如图所示),当压力高于刺激阈值时控制单元被激活,触发电化学制动器完成运动。该反射弧可被应用到机器人触觉研究中,对人工智能的发展有重要意义。下列叙述错误的是( )
A.反射是在中枢神经系统的参与下,机体对内外刺激所产生的规律性应答反应
B.该人工反射弧中,控制单元相当于神经中枢,电化学制动器相当于效应器
C.与人体反射弧一样,该人工反射弧中信号只以电信号的形式进行单向传导
D.该人工反射弧只能简单模拟非条件反射,并不能模拟人脑高级中枢控制的反射
【答案】C
【分析】由图可知,人工反射弧由三个主要组件组成:压力传感器模拟触觉感受器;阈值控制单元模拟神经中枢;电化学制动器能够响应压力的刺激,模拟效应器。
【详解】A、反射是在中枢神经系统的参与下,机体对内外刺激所产生的规律性应答反应,分为条件反射和非条件反射,A正确;
B、反射弧包括感受器(感受刺激,产生兴奋)、传入神经、神经中抠(做出分析判断)、传出神经、效应器(做出反应)五部分,根据题意可知,当压力高于刺激阈值时控制单元被激活,触发电化学制动器完成运动。因此该人工反射弧中,控制单元相当于神经中枢,电化学制动器相当于效应器,B正确;
C、人体反射弧中,突触间可进行电信号-化学信号-电信号的转化,即有电信号和化学信号两种信号形式,C错误;
D、人脑高级中枢控制的反射为条件反射,存在神经调节的分级调节,图示人工反射弧只有压力传感器、阈值控制单元和电化学制动器三部分,不能体现大脑皮层对低等中枢的控制过程,因此该人工反射弧只能简单模拟非条件反射,并不能模拟人脑高级中枢控制的反射,D正确。
故选C。
8.现有某种禾本科作物野生型“260”(高秆)和突变体“87”(矮秆),为了研究突变体“87”矮化的原因,研究人员进行了相关研究。分别测定野生型“260”植株和突变体“87”植株不同时期赤霉素的含量,得到结果如图所示。下列说法不正确的是( )
内源GA3和内源GA4测定时期为抽穗期,内源GA1+GA3测定时期为成熟期。
注:赤霉素用GA1到GA126的方式命名,数字依照发现的先后顺序。
A.内源性GA由植物的特定内分泌细胞分泌,对植物的生长发育有调节作用
B.两种植株抽穗期的GA含量均高于成熟期,说明植株的增高主要发生在抽穗期
C.给突变体“87”幼苗施加一定浓度的外源GA不能使突变体恢复正常
D.突变体“87”矮化的原因可能是赤霉素受体减少或受体敏感性降低
【答案】A
【分析】分析题图可知,矮秆突变体的内源GA含量高于野生型,因而推测其矮化原因是缺少GA受体或对GA敏感性降低。
【详解】A、植物没有特定的内分泌细胞,A错误;
B、赤霉素可以促进植物生长,由题图可知,两株植物抽穗期的GA含量均高于成熟期,说明植株的增高主要发生在抽穗期,B正确;
C、由题图可知,矮秆突变体内的GA含量高于野生型,说明其体内不缺少GA,因而施加外源GA不能使突变体恢复正常,C正确;
D、分析题图可知,突变体“87”体内GA含量较高,其矮化原因可能是赤霉素受体减少或受体敏感性降低,D正确。
故选A。
9.研究表明,森林和草原火灾是引起全球大气CO2浓度升高的关键因素之一。精细量化森林和草原火灾碳排放,对减排降碳等环境政策的实施具有指导作用,有助于我国更好地实现“碳达峰”和“碳中和”目标。下列分析错误的是( )
A.森林和草原火灾降低了碳存储,增大了碳排放
B.火灾过后,森林生态系统的恢复速度比草原生态系统的更快
C.森林火灾后,林下苗木的生长速度加快
D.火灾过后,森林、草原的恢复属于次生演替
【答案】B
【分析】二氧化碳对环境的影响主要是造成温室效应,二氧化碳是导致温室效应的主要气体,我们可以通过减少化石燃料的使用、更多地利用太阳能等清洁能源、大力植树造林、严禁乱砍滥伐森林、从身边的小事做起,如节约纸张,不使用一次性木筷等,来减缓温室效应。
【详解】A、碳存储是一种减少大气中二氧化碳的技术,涉及捕获二氧化碳并将其储存在地下或其他构造中,从而减少了二氧化碳排放对气候变化的影响,森林和草原火灾增大了碳排放,降低了碳存储,A正确;
B、火灾过后,森林生态系统营养结构复杂,所以其恢复速度比草原生态系统的更慢,B错误;
C、森林火灾后,林下苗木可以接受到更多的光照,生长速度加快,C正确;
D、火灾过后,森林、草原的恢复具有土壤和植被条件,属于次生演替,D正确。
故选B。
10.某城市的河流受到了一定程度的污染,当地政府在河流旁边建立了城市湿地景观公园(如图所示),该公园不仅可以治理被污染的水体,还能为居民提供休闲娱乐的场所。图中,A区域种植的主要是挺水植物芦苇,B、C区域种植的主要是沉水植物伊乐藻、苦草等,箭头代表水流方向。芦苇对一些重金属元素及其他有害物质具有较强的富集能力,并且生长比较快。下列相关叙述错误的是( )
A.该公园的A区域和C区域的植被不同,体现了群落的垂直结构
B.该公园的建立可体现出生物多样性的直接价值和间接价值
C.种植多种净化污染能力较强的当地植物,可体现生态工程的自生原理
D.将公园内成熟的芦苇收割并运出公园,可以提高公园除污能力
【答案】A
【分析】 生物多样性的价值:(1)直接价值:对人类有食用、药用和工业原料等使用意义以及有旅游观赏、科学研究和文学艺术创作等非实用意义的。(2)间接价值:对生态系统起重要调节作用的价值(生态功能)。(3)潜在价值:目前人类不清楚的价值。
【详解】A、由题干信息可知,A区域为挺水植物芦苇,,B C区域为沉水植物伊乐藻、苦草,因此伊乐藻、苦草和芦苇的分布体现了群落的水平结构,A错误;
B、该公园的建立,既可体现生物多样性的直接价值(休闲娱乐),又可体现生物多样性的间接价值(生态价值),B正确;
C、种植多种净化污染能力较强的当地植物,有利于对污染水体的净化,体现了生态工程的自生原理,C正确;
D、公园内成熟的芦苇不收割,一些重金属元素会聚集在湿地公园,不利于芦苇的生长,因此对成熟的芦苇收割并运出公园,有利于提高公园除污能力,D正确。
故选A。
11.“煪(qiu)糜、糖化、发酵、压榨、陈储”是即墨老酒生产的五个环节。“煪糜”,将泡好的大黄米放入锅中不断添浆加温熬煮、搅拌而制成红棕色、铮亮、黏稠的粥;“糖化”,将赠好的糜降温到适当的温度后加入陈伏麦曲并不断搅拌,使其均匀的混合在一起;“发酵”,将糖化好的糜放上酵母发酵。下列说法错误的是( )
A.煪糜的主要目的是除去发酵产品中的杂菌,利于酵母菌繁殖
B.糖化阶段降温的目的是防止杀死陈伏麦曲中的微生物
C.发酵初期要适当提供O₂,发酵过程中需调节pH并保持适宜的温度
D.陈储有利于老酒中醇与酸发生反应,使酒更加芳香
【答案】A
【分析】酵母菌是一类单细胞真菌,能以多种糖类作为营养物质和能量的来源,因此在一些含糖量较高的水果、蔬菜表面经常可以发现酵母菌的存在。酵母菌是兼性厌氧微生物,在无氧条件下能进行酒精发酵,可用于酿酒、制作馒头和面包等。温度是影响酵母菌生长的重要因素,酿酒酵母的最适生长温度约为28 ℃。
【详解】A、“煪糜”,将泡好的大黄米放入锅中不断添浆加温熬煮、搅拌而制成红棕色、铮亮、黏稠的粥,其目的是进行消毒,除去发酵产品中的酵母菌等微生物,利于酒的储藏,A错误;
B、“煪糜”后,温度较高,通常需要进行冷却,再加入陈伏麦曲,其目的是防止温度过高杀死酒曲中的微生物,B正确;
C、发酵初期要适当提供O₂,让酵母菌进行有氧呼吸,增加酵母菌的数量,有利于活化酵母,发酵过程中需调节pH并保持适宜的温度,以免影响发酵,C正确;
D、陈储”是将榨出的酒放入罐内存放,有利于黄酒中醇与酸发生酯化反应,使酒更加芳香,D正确。
故选A。
12.为了培育菊花新品种,科学家利用二倍体野生夏菊和六倍体栽培秋菊进行细胞杂交,培育过程如图所示。下列有关叙述正确的是( )
A.过程①常用酶解法去除细胞壁,一般在低渗溶液中进行
B.过程②再生细胞壁,需要高尔基体和线粒体参与
C.已知d植株可育,则说明野生夏菊和栽培秋菊属于同一物种
D.过程④再分化的培养基中不需要添加蔗糖等有机营养
【答案】B
【分析】分析题图:图示是利用植物体细胞杂交技术培育杂种植株的过程,具体过程包括诱导植物细胞融合成杂种细胞和植物组织培养技术培育成杂种植株两过程。过程①是通过酶解法去除细胞壁获得原生质体a和b,过程②通过物理或化学方法(如聚乙二醇试剂)诱导原生质体融合成c,过程③是脱分化过程形成愈伤组织,过程④是再分化生成完整植株d。
【详解】A、①为去除细胞壁的过程,该过程常选择酶解法(纤维素酶和果胶酶),此操作一般在等渗溶液中进行,如在低渗溶液中进行,则去掉细胞壁的原生质体会因吸水而膨胀甚至涨破,A错误;
B、②是杂种细胞形成细胞壁的过程,与该过程有关的细胞器有高尔基体、线粒体等,B正确;
C、野生夏菊和栽培秋菊自然条件下不能杂交成功,属于不同物种,C错误;
D、过程④再分化的培养基中需要添加蔗糖等有机营养,D错误。
故选B。
二、选择题:本题共4小题,每小题4分,共16分。在每小题给出的4个选项中,有2项或2项以上符合题目要求,全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分。
13.细胞色素C氧化酶(CytC)是位于线粒体内膜上参与细胞呼吸的电子传递体终末复合物。正常情况下,外源性CytC不能通过细胞膜进入细胞,但在缺氧时,细胞膜的通透性增加,外源性CytC便能进入细胞及线粒体内,参与[H]和氧气的结合,增加ATP的合成,提高氧气的利用率。若给相对缺氧条件下培养的人体肌细胞补充外源性CytC,下列叙述错误的是( )
A.在人体内葡萄糖可以转化成脂肪和各种氨基酸
B.线粒体内膜上与氧气结合的[H]都来自葡萄糖
C.在相对缺氧条件下,肌细胞CO2释放量与O2吸收量相等
D.在相对缺氧条件下,外源性CytC进入线粒体可促进肌细胞产生更多的热能
【答案】ABD
【分析】1、有8种氨基酸是人体细胞不能合成的,必须从外界环境中直接获取,这些氨基酸叫做必需氨基酸,如赖氨酸、苯丙氨酸等。其他的氨基酸是人体细胞能够合成的,叫做非必需氨基酸。
2、有氧呼吸的第一、二、三阶段的场所依次是细胞质基质、线粒体基质和线粒体内膜,有氧呼吸第一阶段是葡萄糖分解成丙酮酸和[H],合成少量ATP;第二阶段是丙酮酸和水反应生成二氧化碳和[H],合成少量ATP;第三阶段是氧气和[H]反应生成水,合成大量ATP。
【详解】A、人体内有8种必需氨基酸,只能从食物中获取,所以葡萄糖只能转化为各种非必需氨基酸,A错误;
B、线粒体内膜上与氧气结合的[H]但大部分来自有氧呼吸第二阶段产生,有氧呼吸第二阶段是丙酮酸与水结合形成[H]和CO2,丙酮酸来自葡萄糖的分解,因此[H]来自葡萄糖和水,B错误;
C、在相对缺氧条件下,肌细胞可以进行有氧呼吸和无氧呼吸,有氧呼吸中氧气的消耗量和二氧化碳的释放量相等,无氧呼吸不消耗氧气,也不释放二氧化碳(肌细胞无氧呼吸产物是乳酸),因此CO2释放量与O2吸收量相等,C正确;
D、有氧呼吸释放的能量有两个去路,一是形成ATP,一是以热能形式释放。在相对缺氧条件下,外源性CytC进入线粒体,参与[H]和氧气的结合,增加ATP的合成,提高氧气的利用率,不是产生更多的热能,D错误。
故选ABD。
14.四倍体小麦(AABB)和六倍体普通小麦(AABBDD)通过远缘杂交,可获得F1,F1自花传粉可得到少量F2.已知四倍体小麦和六倍体普通小麦的A、B、D分别表示一个染色体组,每个染色体组内有7条染色体。由六倍体普通小麦的花药可培育出单倍体小麦(M),下列相关叙述错误的是( )
A.六倍体普通小麦的根尖细胞内最多含有42条染色体
B.与单倍体小麦(M)相比,六倍体普通小麦的茎秆比较粗壮
C.上述远缘杂交所得的F1为五倍体,不能产生可育配子
D.四倍体小麦在产生配子过程中可形成28个四分体
【答案】ACD
【分析】1、染色体组:细胞中的一组非同源染色体,它们在形态和功能上各不相同,但是携带着控制一种生物生长发育、遗传和变异的全部信息,这样的一组染色体,叫做一个染色体组;每个染色体组含有控制该生物性状的全套基因;
2、由配子直接发育成的个体,体细胞中不管有几个染色体组,都叫单倍体;由受精卵发育成的个体,体细胞中有几个染色体组就叫几倍体。
【详解】A、六倍体普通小麦的体细胞中含有6×7=42条染色体,在有丝分裂后期的细胞中染色体数目加倍,因此,根尖细胞内最多含有84条染色体,A错误;
B、多倍体通常表现为茎秆粗壮、花大、色浓、有机物含量高,据此可推测与单倍体小麦(M)相比,六倍体普通小麦的茎秆比较粗壮,B正确;
C、四倍体小麦(AABB)和六倍体普通小麦(AABBDD)通过远缘杂交,可获得F1,上述远缘杂交所得的F1为五倍体,F1自花传粉可得到少量F2,说明能产生少量可育配子,C错误;
D、四倍体小麦由4×7=28条染色体,在产生配子过程中可形成14个四分体,D错误。
故选ACD。
15.科研人员以小鼠为实验对象,分别用普通饲料和高脂肪低糖类(KD)饲料对小鼠进行饲喂,以研究KD饮食的小鼠抵御甲型流感病毒(IAV)感染的效果。饲喂小鼠7天后再用一定浓度的IAV感染小鼠,统计小鼠的生存率,以及细胞毒性T细胞和γT细胞(一种新型T细胞)的相对数量,结果如图所示。下列说法正确的是( )
A.用普通饲料饲喂的小鼠对IAV的抵抗体现了免疫系统具有防御功能
B.感染约3天后的结果说明KD饮食可以增强小鼠抵御IAV感染的能力
C.两组细胞毒性T细胞的数量差异不显著,说明其在针对IAV的免疫中没有发挥作用
D.γT细胞在KD饮食增强小鼠抵御IAV感染的能力方面发挥主要作用
【答案】ABD
【分析】分析题图可知,该实验是研究高脂肪低糖类(KD)的饮食对抵御IAV感染的效果,实验的自变量是否用高脂肪低糖类(KD)饲料饲喂,因变量是小鼠的生存率。分析图1结果可知,IAV感染3天后,实验组的生存率显著高于对照组,说明实验组饮食方案可以增强小鼠抵御IAV感染的能力。
分析图2结果可知,与对照组相比,实验组的细胞毒性T细胞的数量无明显变化,而γT细胞的数量显著增加。
【详解】A、根据题意,该实验是研究高脂肪低糖类(KD)的饮食对抵御IAV感染的效果,饲喂小鼠7天后再用一定浓度的IAV感染小鼠,用普通饲料饲喂的小鼠(对照组)被IAV感染后具有一定的存活率,说明用普通饲料饲喂的小鼠对IAV的抵抗体现了免疫系统具有防御功能,A正确;
B、分析图1结果可知,IAV感染3天后,实验组(饲喂高脂肪低糖类饲料的小鼠)的生存率显著高于对照组(普通饲料饲喂),说明实验组饮食方案可以增强小鼠抵御IAV感染的能力,B正确;
C、分析图2结果可知,与对照组相比,实验组的细胞毒性T细胞的数量无明显变化,但是细胞毒性T细胞在细胞免疫中发挥重要作用,甲型流感病毒(IAV)感染会引起机体发生细胞免疫,故细胞毒性T细胞在针对IAV的免疫中发挥作用,C错误;
D、分析图2结果可知,与对照组相比,实验组的细胞毒性T细胞的数量无明显变化,而γT细胞的数量显著增加,说明γT细胞在KD饮食增强小鼠抵御IAV感染的能力方面发挥主要作用,D正确。
故选ABD。
16.下列哪一项试剂在两个实验中作用不相同( )
A.酒精在“观察植物细胞有丝分裂”和“检测生物组织的脂肪”中的作用
B.硫酸铜在“检测生物组织中的还原糖”和“检测生物组织的蛋白质”中的作用
C.盐酸在“观察植物细胞有丝分裂”和“低温诱导植物染色体数目的变化”中的作用
D.蒸馏水在“提取纯净的动物细胞膜”和“探究生长素类似物促进插条生根的最适浓度”
【答案】ABD
【分析】1、观察细胞有丝分裂实验的步骤:解离(解离液由盐酸和酒精组成,目的是使细胞分散开来)、漂洗(洗去解离液,便于染色)、染色(用龙胆紫、醋酸洋红等碱性染料)、制片(该过程中压片是为了将根尖细胞压成薄层,使之不相互重叠影响观察)和观察(先低倍镜观察,后高倍镜观察)。
2、低温诱导染色体数目加倍实验(1)低温诱导染色体数目加倍实验的原理:低温能抑制纺锤体的形成,使子染色体不能移向细胞两极,从而引起细胞内染色体数目加倍.(2)该实验的步骤为选材→固定→解离→漂洗→染色→制片.(3)该实验采用的试剂有卡诺氏液(固定)、改良苯酚品红染液(染色),体积分数为15%的盐酸溶液和体积分数为95%的酒精溶液(解离)。
【详解】A、检测脂肪实验中酒精的作用是洗去浮色,观察根尖分生组织细胞的有丝分裂,酒精的作用是与盐酸一起配制成解离液,所以两个实验中酒精的作用不同,A正确;
B、在“检测生物组织中的还原糖”的实验中,硫酸铜与氢氧化钠反应生成具有氧化性的氢氧化铜与醛基发生氧化还原反应,生成氧化亚铜砖红色沉淀;在“检测生物组织中的蛋白质”实验中,在碱性环境下,铜离子与蛋白质的肽键反应,生成紫色络合物,所以硫酸铜在两个实验中作用不同,B正确;
C、盐酸在“观察植物细胞有丝分裂”和“低温诱导植物染色体数目的变化”中的作用相同,都是对组织进行解离,使组织中的细胞相互分离开,C错误;
D、水在“提取纯净的动物细胞膜”中的作用是使细胞吸水涨破,而在“探索生长素类似物促进插条生根的最适浓度”中作用是作为对照组,蒸馏水在两个实验中的作用不同,D正确。
故选ABD。
三、非选择题:本题共5小题,共60分。
17.光呼吸是进行光合作用的细胞中,由叶绿体、线粒体等多种细胞器共同完成的生理过程,在光照过强或O2与CO2浓度的比值过高时,该过程加强以消耗过剩的NADPH和ATP,起到保护叶绿体的作用。平流层的臭氧(O3)可以吸收紫外线,使地球上的生物免遭紫外线的伤害,而对流层中O3的作用却截然相反,对作物生长是有害的。研究者以一年生“赤霞珠”葡萄盆栽苗为材料,在一定浓度的O3胁迫下,研究了外源褪黑素(MT)对葡萄叶片生理过程的影响,相关指标的检测结果如下表:
指标及单位
光呼吸速率/(μmol·m-2·s-1)
光合速率/(μmol·m-2·s-1)
Rubisco活性/(U·L-1)
叶绿素a/(mg·g-1)
叶绿素b/(mg·g-1)
类胡萝卜素/(mg·g-1)
对照组
5.5
16.03
160
1.56
0.60
0.36
O3胁迫组
1.2
4.37
130
1.18
0.47
0.29
MT+O3胁迫组
2.2
9.00
150
1.35
0.52
0.35
注:O3胁迫采用O3熏蒸的方式处理,MT处理为MT溶液浇灌的方式处理。
回答下列相关问题:
(1)存在光呼吸的原因在于核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶(Rubisco),该酶具有双重作用,在光合作用中能催化CO2的固定,在光呼吸中能催化C5与O2结合并释放CO2.从物质变化的角度分析,光呼吸与光合作用过程都能利用 作为原料,但光合作用能实现该物质的再生,而光呼吸是将该物质氧化分解并最终产生CO2;光呼吸与细胞有氧呼吸生理过程的相同点是 (答出2点)。
(2)光合作用光反应阶段中,叶绿体色素吸收的光能转化成活跃的化学能,且储存在 中,供暗反应阶段利用,其中 还能作为活跃的还原剂。
(3)实验结果表明,外源MT能显著提高O3胁迫下葡萄叶片的光合速率,根据表中数据,从光反应和暗反应的角度分析,其原因是 。
(4)由表可知,相比于O3胁迫组,MT+O3胁迫组的光呼吸速率更高,据题分析,光呼吸增强的积极意义是 (答出1点)。
【答案】(1) C5 消耗O2,释放CO2
(2) NADPH、ATP NADPH
(3)叶绿体中的光合色素含量增加,有利于提高光反应速率;Rubisco活性升高,有利于提高暗反应速率
(4)消耗过剩的NADPH和ATP,起到保护作用
【分析】分析题意,本实验的自变量是O3及MT的有无,因变量是光呼吸速率、光合速率和Rubisco活性等,实验设计应遵循对照原则,据此分析作答。
【详解】(1)光呼吸过程中,Rubisco催化C5与O2结合并释放CO2;光合作用过程中,Rubisco催化C5与CO2反应产生C3,实现CO2的固定,即二者都利用C5作为原料。光呼吸过程中Rubisco催化C5与O2结合并释放CO2,有氧呼吸也消耗O2,释放CO2。
(2)光合作用光反应阶段中,叶绿体中色素吸收的光能转化成NADPH、ATP中活跃的化学能,供暗反应阶段利用,其中NADPH还能作为活跃的还原剂。
(3) 相比于O3胁迫组,MT+O3胁迫组的叶绿体中的光合色素含量增加,有利于提高光反应速率,同时Rubisco活性升高,有利于提高暗反应速率,从而提高了光合速率。
(4)据题分析,光呼吸增强的积极意义是消耗过剩的NADPH和ATP,起到保护作用;同时释放的CO2可用于暗反应,促进光合作用的进行。
18.糖尿病是一种危害健康的常见病,可导致多种器官功能损害。Ⅰ型糖尿病主要表现为胰岛素分泌量不足,Ⅱ型糖尿病主要表现为体细胞对胰岛素敏感程度下降。研究表明,用杂粮进行饮食干预具有较好降糖效果。某研究团队利用大鼠探究了荞麦的降糖效果,结果如表所示(注:胰岛素抵抗指数越高,对胰岛素越不敏感;STZ为链脲佐菌素,常用于糖尿病模型鼠的构建;二甲双胍是治疗糖尿病的有效药物)。回答下列问题:
组别
A组
B组
C组
D组
处理方式
正常饲料
高脂饲料+小剂量STZ
高脂饲料+小剂量STZ+二甲双胍
高脂饲料+小剂量STZ+荞麦粉
空腹血糖(mmol/L)
5.2
17.3
10.2
12.4
血清胰岛素浓度(mIU/L)
48.2
57.5
33.1
30.8
胰岛素抵抗指数
7.9
52.3
16.1
8.1
(1)细胞内胰岛素的合成场所是 。胰岛素通过与靶细胞上的 相互识别并结合,促进靶细胞对葡萄糖的摄取和利用,使血糖浓度降低。
(2)实验中小剂量STZ用于建立 型糖尿病的动物模型,由表可以推测临床上用二甲双胍治疗该类糖尿病的机制可能是 。
(3)为了比较单一杂粮和复合杂粮的降糖效果,该研究团队拟增加两组实验,处理方式分别为“高脂饲料+小剂量STZ+燕麦粉”(E组)、“ ”(F组)。实验结果显示,D、E、F组大鼠的空腹血糖和胰岛素抵抗指数均低于B组,但是D、E、F3组间没有明显差异。该结果对治疗糖尿病的启示是 。基于上述所有实验结果,你认为该团队可以进一步探究“ ”的处理方式。
(4)除本题使用的方法外,利用免疫学的知识也可以建立该种糖尿病的动物模型,比如 (提出一种方案即可)。
【答案】(1) 核糖体 特异性受体
(2) Ⅱ 通过降低胰岛素抵抗指数,提高胰岛素受体对胰岛素的敏感性,从而降低血糖
(3) 高脂饲料+小剂量STZ十荞麦粉十燕麦粉 杂粮饮食有助于提高Ⅱ型糖尿病病人对胰岛素的敏感程度,减轻症状,且单一杂粮和复合杂粮减轻Ⅱ型糖尿病症状的作用效果相似 高脂饲料+小剂量STZ十二甲双胍十荞麦粉
(4)利用基因工程大量生产针对胰岛素受体的抗体药物,注射给实验动物,从而阻止胰岛素与受体结合,使得实验动物对胰岛素不敏感,出现Ⅱ型糖尿病的症状
【分析】1、胰岛A细胞分泌胰高血糖素,能升高血糖,只有促进效果没有抑制作用,即促进肝糖原的分解和非糖类物质转化;胰岛B细胞分泌胰岛素是唯一能降低血糖的激素,其作用分为两个方面:促进血糖氧化分解、合成糖原、转化成非糖类物质;抑制肝糖原的分解和非糖类物质转化。
2、生物实验要遵循的一般原则主要有对照原则、等量原则、单一变量原则和控制无关变量原则;设计实验的一般步骤主要有:确定实验原理,选择材料用具,确定方法步骤(预处理→分组→处理→观察记录现象,收集数据→预测结果→得出结论 ),观察记录,分析结果,得出结论。
【详解】(1)胰岛素的本质是蛋白质,蛋白质的合成场所是核糖体;胰岛素属于激素,需要与靶细胞上的受体相互识别并结合后起作用。
(2)Ⅰ型糖尿病主要表现为胰岛素分泌量不足,Ⅱ型糖尿病主要表现为体细胞对胰岛素敏感程度下降,据表可知,各组小鼠的空腹胰岛素含量均较高,据此推测实验中小剂量STZ用于建立II型糖尿病的动物模型;由表可知,与B组相比,C组和D组的血糖含量降低,胰岛素抵抗指数下降,可以推测临床上用二甲双胍治疗该类糖尿病的机制可能是通过降低胰岛素抵抗指数,提高胰岛素受体对胰岛素的敏感性,从而降低血糖。
(3)分析题意,本实验目的是比较单一杂粮和复合杂粮的降糖效果,实验的自变量是杂粮的类型,因变量是降糖效果,实验设计应遵循对照与单一变量原则,故处理方式分别为“高脂饲料+小剂量STZ+燕麦粉”(E组)、高脂饲料+小剂量STZ十荞麦粉十燕麦粉;实验结果显示,D、E、F组大鼠的空腹血糖和胰岛素抵抗指数均低于B组,但是D、E、F3组间没有明显差异,据此推测该结果对治疗糖尿病的启示是杂粮饮食有助于提高Ⅱ型糖尿病病人对胰岛素的敏感程度,减轻症状,且单一杂粮和复合杂粮减轻Ⅱ型糖尿病症状的作用效果相似;基于上述所有实验结果,可进一步探究高脂饲料+小剂量STZ十二甲双胍十荞麦粉的不同处理方式,观测其降糖效果。
(4)除本题使用的方法外,也可利用基因工程等技术进行改造,如:利用基因工程大量生产针对胰岛素受体的抗体药物,注射给实验动物,从而阻止胰岛素与受体结合,使得实验动物对胰岛素不敏感,出现Ⅱ型糖尿病的症状。
19.林窗是指森林群落中老龄树死亡或偶然因素导致成熟阶段的优势物种死亡,从而在林冠层形成空隙的现象。科研人员对多年生马尾松人工林进行团状采伐,形成小型林窗(100~225m2)、中型林窗(625~900m2)和大型林窗(1225~1600m2),每个类型林窗9个,以未采伐的马尾松人工纯林作为对照,测定了不同林窗中不同土层的土壤动物类群数目,结果如下图。请回答:
(1)马尾松不仅可以缓解木材供需矛盾,而且能够充分发挥保持水土、净化空气的作用,体现了生物多样性的 价值。
(2)林窗内物种的发展变化过程属于群落的 演替,不同土层土壤动物的种类有显著的差异,体现了群落的 结构。林窗和林下的动物种类不尽相同,这是由于植被不同,为动物创造的 条件不同。
(3)长期过度的纯林化经营,致使马尾松人工林病虫害频发,原因是 。为促进马尾松人工林稳定持续发展,根据本实验结果可采取的措施是 。
(4)科研人员为研究封山育林条件下树种变化的原因,用马尾松和2种阔叶树树苗进行实验,结果如下:
不同土壤含水量下的
净光合速率相对值
不同光照条件下
光合产物输出到顶芽的比例(%)
8.6%
11.3%
18.6%
全日照
林窗环境
室内弱光
马尾松
1.6
3.1
3.9
17
5.8
7.5
荷木
1.1
3.1
3.6
9
7.8
18.5
黄果厚壳桂
0.4
1.9
1.8
8.0
9.7
据结果分析,马尾松能够在荒山的强光、干旱条件下快速生长的原因是 。
【答案】(1)直接和间接
(2) 次生 垂直 栖息空间和食物
(3) 马尾松人工林物种单一,生态系统的抵抗力稳定性弱 形成中型(625~900m2)林窗
(4)在土壤含水量低的环境条件下净光合速率较高,在全日照条件下输出到顶芽的光合产物比例最高
【分析】1、生物多样性的价值:直接价值:是指能为人类提供形式多样的食物、纤维、燃料和建材等。间接价值:是指对生态平衡、生物圈稳态的调节功能。潜在价值:指目前人类尚不清楚的价值。2、初生演替:是指一个从来没有被植物覆盖的地面,或者是原来存在过植被,但是被彻底消灭了的地方发生的演替;3、次生演替:原来有的植被虽然已经不存在,但是原来有的土壤基本保留,甚至还保留有植物的种子和其他繁殖体的地方发生的演替。
【详解】(1)直接价值是指能为人类提供形式多样的食物、纤维、燃料和建材等,间接价值是指对生态平衡、生物圈稳态的调节功能。马尾松不仅可以缓解木材供需矛盾,而且能够充分发挥保持水土、净化空气的作用,这不仅体现了马尾松作为木材的使用价值,还有维持生态平衡方面的作用,因而体现了生物多样性的直接和间接价值。
(2)林窗中群落演替过程的起点是有土壤条件的,因而属于次生演替。不同土层土壤动物的种类在垂直方向上有显著的差异,体现了群落的垂直结构。林窗和林下植被不同,为动物创造的栖息空间和食物不同,故动物的种类有所区别。
(3)长期过度的纯林化经营,使得群落中物种丰富度下降,营养结构简单,自我调节能力下降,致使马尾松人工林病虫害频发。本实验中中型林窗(625~900m2)不同土层的土壤动物类群数均较多,故适当面积的开窗可促进马尾松人工林稳定持续发展。
(4)根据表格分析可知,马尾松在土壤含水量低的环境条件下净光合速率较高,在全日照条件下输出到顶芽的光合产物比例最高,所以马尾松能够在荒山的强光、干旱条件下快速生长。
20.PHB2蛋白具有抑制细胞增殖的作用。为初步探究某动物PHB2蛋白抑制人宫颈癌细胞增殖的原因, 研究者从基因数据库中获取了该蛋白的基因编码序列(简称phb2基因),利用大肠杆菌表达该蛋白。回答下列问题:
(1)为获取phb2基因,提取该动物肝脏组织的RNA,再经逆转录过程得到cDNA,将其作为PCR反应的模板, 并设计一对特异性引物来扩增目的基因。图为所用载体图谱示意图,质粒DNA含有启动子,启动子作用是 。
名称
识别序列及切割位点
名称
识别序列及切割位点
HindⅢ
A↓AGCTT
EcoRI
G↓AATTC
PvitⅡ
CAG↓CTG
PstI
CTGC↓AG
KpnI
G↓GTACC
BamHI
G↓GATCC
注:箭头表示切割位点
(2)构建基因表达载体需要用到限制酶和DNA连接酶,其中,DNA连接酶催化目的基因片段与质粒载体片段之间形成的化学键是 。图1中限制酶的识别序列及切割位点见表,为使phb2基因(该基因序列不含图中限制酶的识别序列)与载体正确连接,在扩增的phb2基因两端分别引入 和 两种不同限制酶的识别序列。经过这两种酶酶切的phb2基因和载体进行连接时,可选用 (填“E·coliDNA连接酶”或“T4DNA连接酶”)。
(3)转化前需用 处理大肠杆菌细胞,使其处于 ,以提高转化效率。将转化后的大肠杆菌接种在含 的培养基上进行培养。
【答案】(1)RNA聚合酶识别结合的位点,驱动目的基因转录出mRNA
(2) 磷酸二酯键 PvitⅡ EcoRI T4 DNA连接酶
(3) CaCl2 感受态/一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态 氨苄青霉素
【分析】分析图形:质粒含有多个限制酶切位点,在启动子和终止子之间有三个酶切位点,Kpn I在质粒上有两个酶切位点,结合表中酶切位点可知, PvitⅡ酶切后获得平末端。
【详解】(1)启动子是RNA聚合酶识别、结合和开始转录的一段DNA序列,它含有RNA聚合酶特异性结合和转录起始所需的保守序列,多数位于结构基因转录起始点的上游,能驱动目的基因转录出mRNA。
(2)DNA是双螺旋结构,每条链是相邻脱氧核苷酸之间通过磷酸二酯键连接形成的,DNA连接酶催化目的基因片段与质粒载体片段之间形成的化学键是磷酸二酯键。目的基因应导入启动子和终止子之间,分析题图可知,启动子和终止子之间存在于三种限制酶切点,但是由于Kpn I在质粒上不止一个酶切位点,所以应该选择EcoR I和Pvit Ⅱ两种不同限制酶的识别序列。根据PvitⅡ的酶切序列,切出了平末端,所以构建基因表达载体时,应该用T4 DNA连接酶连接质粒和目的基因,而E·coliDNA连接酶只能连接黏性末端。
(3)自然条件下,细菌的转化效率很低,通过化学和物理方法的处理可以增强细菌捕获外源DNA的能力,成为感受态(一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态)细胞,科学家常使用CaCl2溶液制备感受态细胞,使目的基因进入受体细胞,提高转化效率。重组质粒中存在氨苄青霉素抗性基因,所以可将转化后的大肠杆菌接种在含氨苄青霉素的培养基上进行培养,以筛选出转化成功的质粒。
21.大蜡螟是一种鳞翅目的昆虫,其幼虫的体色由位于常染色体上的四个复等位基因(同源染色体的相同位点上存在两种以上的等位基因)控制,分别用A₁、A₂、A₃、A₄表示,其基因型与表型的关系如表一所示。为了探究大蜡螟幼虫体色的遗传规律,某科研小组做了杂交实验,其中F₁随机交配得F₂,如表二所示。回答下列问题:
表一
表型
深黄色
灰黑色
灰色
白黄色
黄色
基因型
A1A1、A1A2、A1A4、A2A4
A2A2
A4A4
A3A3
A1A3、A2A3、A3A4
表二
杂交组合
亲本杂交组合
F1表型及比例
F2表型及比例
一
深黄色×灰黑色
全为深黄色
深黄色:灰黑色=3:1
二
灰黑色×灰色
全为深黄色
灰黑色:深黄色:灰色=1:2:1
(1)复等位基因的出现是基因突变的结果,这体现了基因突变的 (填“不定向性”或“随机性”)。
(2)杂交组合一、组合二的F₁的基因型分别为 ;若将杂交组合一的F₂中所有深黄色雄性个体和杂交组合二的F₂中深黄色雌性个体随机交配,则子代的表型及比例为 。
(3)现有一未知基因型的深黄色雄性个体,已知其基因型不是A₁A4,现有灰黑色、灰色、白黄色大蜡螟若干,该科研小组欲设计一次杂交实验探究该个体是否为杂合子。请写出实验设计思路和预期实验结果及结论。
实验设计思路: 。
预期实验结果及结论: 。
【答案】(1)不定向性
(2) A₁A₂、A₂A₄ 深黄色:灰黑色=5:1
(3) 实验设计思路:将该个体与灰黑色雌性个体杂交,观察并统计后代的表型及比例 预期实验结果及结论:若子代中有深黄色和灰黑色个体且比例接近1:1,则该个体为杂合子(或若子代全为深黄色个体,则该个体为纯合子)
【分析】1、根据表一深黄色基因型为A1A1、A1A2、A1A4、A2A4,灰黑色基因型为A2A2,表二杂交组合一:深黄色×灰黑色(A2A2),后代F1全为深黄色,F2深黄色:灰黑色(A2A2)=3;1,由F2灰黑色基因型,推出F1一定含有A2基因,则F1基因型为A1A2,亲本基因型深黄色为A1A1。
2、根据表一灰色基因型为A4A4,灰黑色基因型为A2A2,则表二杂交组合二,F1基因型为A2A4,F1随机交配,F2基因型为A2A2:A2A4:A4A4=1:2:1。
【详解】(1)DNA分子中基因内部发生碱基的替换、增添或缺失,而引起的基因碱基序列的改变,叫作基因突变;基因突变具有随机性、不定向性、低频性等。复等位基因的出现是基因突变的结果,这体现了基因突变的不定向性。
(2)由表一可知灰黑色基因型为A2A2,表二杂交组合一F2深黄色:灰黑色(A2A2)=3;1,推出F1一定含有A2基因,而表一深黄色基因型为A1A1、A1A2、A1A4、A2A4,则F1基因型为A1A2;根据表一灰色基因型为A4A4,灰黑色基因型为A2A2,则表二杂交组合二,F1基因型为A2A4,故杂交组合一、组合二的F₁的基因型分别为A1A2、A2A4。杂交组合一F1基因型为A1A2,可知F2基因型及比例为A1A1:A1A2:A3A3=1:2:1,深黄色个体基因型是A1A1(1/3)、A1A2(2/3),杂交组合二F1基因型为A2A4,可知F2基因型及比例为A2A2:A2A4:A4A4=1:2:1,F2的深黄色个体基因型是A2A4;两组F₂中的深黄色雌雄个体随机交配,杂交组合一F2产生的配子为A1:A2=2:1,杂交组合二F2产生的配子为A2:A4=1:1,子代基因型及比例为A1A2(深黄色):A1A4(深黄色):A2A4(深黄色):A2A2(灰黑色)=2:2:1:1,子代表型及比例为深黄色:灰黑色=5:1。
(3)实验目的为设计一次杂交实验探究该个体是否为杂合子,则需要看杂交后代会不会出现性状分离,出现性状分离则为杂合子,不出现则为纯合子;实验设计思路:将该个体与灰黑色雌性个体多次杂交,观察并统计后代的表型及比例。预期实验结果及结论:若后代中有深黄色和灰黑色个体且比例接近1:1,则该个体为杂合子(或若子代全为深黄色个体,则该个体为纯合子)。
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