精品解析：北京市海淀区第五十七中学2023-2024学年高二下学期6月月考生物试题

2023-2024第二学期高二年级生物6月月考试卷 一、单项选择共15题，每题2分，共30分。 1. 用含32P的营养液培养植物，一段时间后不会检测到明显放射性的结构是（ ） A. 核糖体 B. 细胞膜 C. 染色体 D. 细胞骨架 2. 研究者改造蓝细菌和酵母菌，使蓝细菌成为酵母细胞的内共生体。改造后的酵母菌在光照条件下，能在无碳培养基中繁殖15~20代。下列叙述错误的是（ ） A. 蓝细菌的遗传信息储存在脱氧核糖核酸中 B. 蓝细菌和酵母菌都依赖线粒体进行有氧呼吸 C. 内共生的蓝细菌可以为酵母菌提供能源物质 D. 该研究为叶绿体的内共生起源提供了证据 3. 植物体内的有机酸主要通过有氧呼吸第二阶段合成，而后进入细胞质基质，再通过液泡膜上的载体蛋白进入到液泡；当液泡中有机酸浓度达到一定水平，会被运出液泡进入降解途径（如图）。下列叙述错误的是（ ） A. 液泡可以调节植物细胞内的环境 B. H+进入液泡的方式属于主动运输 C. 转运柠檬酸进出液泡的蛋白不同 D. 有机酸的产生部位是线粒体内膜 4. 下图所示生理过程中，PQ、Cytbf、PC是传递电子的蛋白质，CF0、CF1构成ATP合酶。下列说法错误的是（　　） A. PSⅡ、PSⅠ内含易溶于有机溶剂的色素 B. 小麦光合作用产生O2被呼吸作用利用至少需要经过5层生物膜 C. PQ转运H+的过程需要消耗电子中的能量 D. 图中ATP合酶合成的ATP只能为暗反应提供能量 5. 研究人员在适宜温度、水分和一定CO2浓度条件下，分别测定了甲、乙两个作物品种CO2吸收速率与光照强度的关系。下列说法正确的是（　　） A. 限制P点CO2吸收速率的因素可能是CO2浓度 B. 光照强度为a时，甲总光合作用强度与呼吸作用强度相等 C. 光照强度为b时，甲、乙总光合作用强度相等 D. 光强强度为c时，甲、乙光合作用强度的差异可能与相关酶的数量有关 6. 研究者在温度、湿度适宜，CO2气体充足供给的实验条件下，测定了杨树在不同光照强度下的净光合速率和气孔开放程度，实验结果如图所示。下列相关分析不正确的是（ ） A. 光照强度在0~500μumol·m-2·s-1，净光合速率上升最快 B. 光照强度在0~500μmol·m-2·s-1，净光合速率上升主要由光照强度增加所致 C. 气孔开放程度增大可能有助于净光合速率提高 D. 当光照强度超过2000μmol·m-2·s-1，限制净光合速率上升的主要原因是CO2吸收不足 7. 研究人员采用下图所示方法获得高耐酒精的高产醋酸菌，相关叙述错误的是（ ） A. 自然发酵的甘蔗渣需灭菌后再加入培养基中 B. 纯化培养过程可采用稀释涂布平板法接种醋酸菌 C. 高产醋酸菌可分解CaCO3形成更大的透明圈 D. 通过增加酒精浓度进一步筛选高耐酒精高产醋酸菌 8. 花粉原生质体具备单倍体的优点，可直接与体细胞原生质体融合，实现配子与体细胞杂交。下列叙述错误的是（ ） A. 用胰蛋白酶获得体细胞原生质体 B. 可利用聚乙二醇诱导原生质体融合 C. 利用植物组织培养技术将融合细胞培育成完整植株 D. 配子与体细胞杂交能缩短三倍体无子果实培育年限 9. 海芋属植物花序细胞线粒体内膜上存在酶M，其能将有氧呼吸第三阶段产生的能量更多地以热能形式散失，引发其表面温度升高，使细胞释放热挥发性物质吸引昆虫传粉。下列叙述不正确的是（ ） A. 海芋属植物的叶肉细胞中也存在酶M基因 B. 酶M参与的细胞呼吸阶段需要O2参与 C. 细胞有氧呼吸产生的ATP因酶M作用而增多 D. 海芋属植物花通过化学信息吸引昆虫为其传粉 10. 科学家将大鼠的多能干细胞经体外诱导产生的原始生殖细胞样细胞（PGCLCs）移植到无生殖细胞的大鼠体内，可使其产生精子，并得到健康的后代。下列叙述正确的是（ ） A. 多能干细胞分化程度高于PGCLCs B. 多能干细胞经诱导可发生定向分化 C. PGCLCs分化为精子体现了细胞的全能性 D. 多能干细胞内的所有基因都在活跃表达 11. 试管牛技术和核移植技术已应用于培育良种牛。相关叙述错误的是（ ） A. 需要注射促性腺激素促进供卵母牛超数排卵 B. 试管牛技术和核移植技术培育良种牛均需进行胚胎移植 C. 进行胚胎移植可以充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力 D. 试管牛技术和核移植技术均可实现良种牛的大量克隆 12. 为获取玉米编码蔗糖转运蛋白的基因，提取玉米细胞RNA，获得cDNA后导入基因工程酵母菌细胞（产生的蔗糖酶不能分泌到胞外），利用选择培养基筛选到含有目的基因的酵母菌。下列叙述错误的是（ ） A. 应选取含有蔗糖转运蛋白的组织提取RNA B. RNA通过逆转录形成cDNA C. 选择培养基应以蔗糖为唯一碳源 D. 基因工程酵母菌无水解蔗糖的能力 13. 科研人员在常规PCR基础上发展出同时检测多种病原体的多重PCR技术，检测原理（a、b）及结果（c）如下图。下列叙述错误的是（ ） A. 需要针对不同病原体设计特异性引物和荧光探针 B. 图中b是PCR反应的复性过程 C. 多重PCR同时完成对4种病原体的检测 D. 由结果推测该检测样品中有A病原体的核酸 14. 下表列出了相关实验的原理，其中错误的是（ ） 选项 实验 原理 A 制作泡菜 酵母菌在无氧情况下将葡萄糖分解成乳酸 B 提取绿叶中的色素 绿叶中的色素可溶解在有机溶剂无水乙醇中 C 检测生物组织中的蛋白质 蛋白质与双缩脲试剂发生作用，产生紫色 D DNA电泳 DNA分子在凝胶中的迁移速率与DNA分子的大小和构象等有关 A. A B. B C. C D. D 15. 同学们利用光学显微镜对4种实验材料进行观察，经表中实验处理，无法观察到相应实验现象的是（ ） 选项 实验材料及处理 实验现象 A 用苏丹Ⅲ染液染色的花生子叶 子叶细胞中有橘黄色颗粒 B 置于清水中的黑藻叶片 叶绿体随细胞质流动而移动 C 用台盼蓝染液染色的酵母菌 有部分酵母菌被染成蓝色 D 用甲紫染液染色的洋葱根尖分生区细胞 染色体细胞中向两极移动 A. A B. B C. C D. D 二、非选择题，共6题，共70分。 16. 癌细胞在发生与发展过程中存在代谢重编程而有别于正常细胞。研究者对肝癌细胞的代谢进行研究。 （1）癌细胞主要进行_____呼吸产生乳酸，呼吸过程的中间产物可转化为氨基酸、核苷酸等物质，进而合成_____等生物大分子，为癌细胞增殖提供支持。癌细胞的代谢特点使其对葡萄糖的摄取量_____，同时周围血管发育畸形，从而导致酸性、低糖、低氧肿瘤微环境的出现。 （2）乳酸等非糖物质在肝细胞中可转化为葡萄糖，PCK1是该过程的关键酶之一、研究者在低糖条件下研究PCK1对肝癌细胞增殖的影响，结果如图1。 图1中，甲、乙组的细胞分别是_____。结果表明，PCK1可_____肝癌细胞增殖。 （3）蛋白质进行糖基化修饰可减少被降解，进而增强其稳定性。研究者检测肝癌组织蛋白的糖基化修饰水平，结果如图2。 据图2可知，_____。 细胞周期检查点激酶（CHK2）作用于细胞分裂间期，其糖基化修饰水平在肝癌细胞中明显提高。研究者推测，肝癌细胞的增殖过程是PCK1依赖于CHK2，而不是CHK2依赖于PCK1。 研究者将肝癌细胞注射到小鼠肝包膜下构建原位成瘤模型，部分实验处理及结果如图3。 为证明推测，需补充的实验处理：_____。 （4）细胞毒性T细胞可浸润至肿瘤微环境中，其激活过程需要大量能量及呼吸作用的中间产物，酸性条件会抑制其细胞活性。结合本研究，提出一条靶向细胞毒性T细胞或肝癌细胞代谢的抗肿瘤治疗策略：_____。 17. 胚胎发育过程中，椎骨和长骨的纵向生长主要是由胚胎骨骼中生长板区域的饮骨细胞经历了一系列过程完成的。HK基因缺失会导致小鼠四肢、脊柱明显畸形，科研人员利用HK基因敲除小鼠（KO）进行研究。 （1）胚胎骨骼发育过程中生长板软骨细胞会经历细胞________和凋亡等过程，最终发育成骨骼。生长板属于生理性缺氧组织，软骨细胞主要进行无氧呼吸，细胞呼吸的第一阶段（糖醇解）产生的丙酮酸会转化为乳酸，糖酵解强度的变化会影响生长板正常发育。 （2）有研究表明HK是一种RNA结合蛋白，生长板软骨细胞糖酵解的触发需要依赖于缺氧诱导因子Hiflα蛋白。检测野生型小鼠（WT）和KO小鼠软骨细胞中HiflamRNA的半衰期，结果如图1.推测HK蛋白可通过________。 （3）进一步检测KO小鼠软骨细胞，发现参与糖酵解过程的L酶表达量增加，使糖酵解过度增强。科研人员提出假设“该现象是在缺氧条件下发生，且是在缺氧条件下通过Hiflα蛋白含量变化影响的”，为证明该假设，科研人员利用小鼠软骨细胞进行了实验，实验处理及结果如图2。请在图中横线位置填上相应的内容，完善该实验方案。实验结果证明假设成立，其中3组的L酶表达量_____。 （4）综合上述信息，请阐述HX基因缺失导致小鼠四肢、脊柱明显畸形的机制_________。 18. 学习以下材料，回答（1）~（4）题。 提高光合作用速率的新构想 光合作用是地球上唯一能够捕获和转化光能的生物学途径。提高光合作用速率对促进农业增产增收、实现碳中和等具有重要意义。 光合作用分为光反应和暗反应两个密切相关的阶段。人们一直致力于通过优化光能捕获系统，或增加碳固定效率等途径来提高光合速率。研究发现，光反应产生ATP与NADPH比例相对固定，但理论上要保证暗反应的充分进行，需要的ATP与NADPH比例要比实际中光反应产生的高，这可能是限制光合作用速率的因素之一。也有研究发现，通过增加光能吸收促进ATP合成，实际对提高光合速率的影响有限。因此，有研究人员提出新的构想——从细胞代谢全局出发，将光反应和暗反应视为有机整体，在细胞中导入NADPH消耗模块，以提高细胞原有的ATP与NADPH比例。 人们发现，在一些异养型微生物中存在着生成异丙醇的代谢途径。研究人员以蓝细菌为研究模型，通过导入三种外源酶（A、B、C酶）基因，在细胞原有的光合作用途径中创建了消耗NADPH的异丙醇合成途径，如图l所示，在C酶的催化反应中会消耗NADPH，相关指标的检测结果见表和图2，证明增加NADPH消耗途径可以有效提高蓝细菌的光合速率。 光合微生物通常利用低于600μmol·m-2·s-1的中、低强度光，然而自然界的光照强度往往是波动的，白天最大光强度通常可达到990μmol·m-2·s-1以上，本研究表明将额外的NADPH消耗能力引入光合生物可能是利用波动和高强度光的有用策略。 人们对光合作用等细胞代谢活动的认识在不断发展，正吸引着科学家们进一步研究。 组别 导入基因 NADPH含量（pmol） ATP含量（μmol） CO2固定速率（mg·g-1细胞干重·h-1） 一 无 193.5 39.28 86 二 A、B 190.83 35.23 85 三 A、B、C 112.83 62.53 119 注：NADPH与ATP含量在最适光照下测定。 （1）图1中①②表示的物质分别是______________；NADPH在③的进一步反应中的作用是____________。 （2）表中组别二的结果说明_____________。为验证蓝细菌有效提高光合速率是由于额外的NADPH消耗直接导致的，研究人员在组别一的蓝细菌中只导入C基因，在培养基中添加____________进行培养，实验结果应与组别____________结果相同。 （3）综合文中信息，阐述在蓝细菌中创建异丙醇合成途径能够提高光合速率的原因________。 （4）基于本文的研究结果，写出一个可进一步研究的问题________。 19. 塑料给人们的生活带来了便利，但由于它的物理化学性质很稳定，又疏水，自然降解时间需要500年以上！在过去的50年里，全球塑料产量增加了20倍，在环境中留下了70亿吨的垃圾。北京航空航天大学教授杨军团队经过13年的潜心研究，发现黄粉虫肠道内的微生物能够降解塑料的最主要成分——聚苯乙烯（[C8H8]n）。以下为他们的研究过程，请分析作答： （1）分别用等量的麦麸（把小麦种子加工成面粉过程中余下的外皮，是黄粉虫喜爱的食物）和泡沫塑料喂食黄粉虫，30天后实验结果如图1和图2所示： a、据图1、图2可以说明________。 b、在此基础上进一步探究，请利用同位素标记法证明“聚苯乙烯被黄粉虫吸收且利用了”，请写出实验设计思路并预期实验结果：_________。 （2）研究人员最终从肠道菌群中分离出两种能分解聚苯乙烯的细菌，以下是实验过程，请补充完善分离实验的操作步骤。 a、制备黄粉虫的_________； b、聚苯乙烯降解菌的富集和分离：将适量菌悬液加入含聚苯乙烯薄片的______（选择液体还是固体）无碳培养基中培养，对照组的处理是______； c、60天后，实验组的聚苯乙烯薄片明显变小变薄，将培养物用_______法接种培养并计数；培养过程中培养皿需要倒置，原因是________。 d、对上述菌落进行筛选，得到对聚苯乙烯有较强降解能力的两种细菌，经鉴定为微小杆菌和金黄杆菌。 20. 膀胱癌是泌尿系统最常见的肿瘤，传统的检测方法存在诸多不足。研究者尝试使用噬菌体展示技术（将外源基因插入到噬菌体DNA上并将表达的蛋白呈现至噬菌体表面的一种技术）获取能与膀胱癌细胞特异性结合的小分子多肽。 （1）与大肠杆菌相比，噬菌体在结构上最主要的特点是____________。噬菌体侵染大肠杆菌后，以_____的DNA为模板，利用______的物质来合成自身的物质 （2）研究者以膀胱癌细胞特异性表达的UBC蛋白作为靶蛋白，设计出多种基因，将其分别转入不同噬菌体DNA上，并在子代噬菌体表面表达出可与UBC特异性结合的多肽，再根据图1、2的操作进行筛选。根据题意将正确的选项填在下表①、②横线处。 特异性结合将UBC固定，加入①____混合温育 洗脱 第一次：非特异性洗脱液； 第二次：含UBC单抗的洗脱液。 收集 收集②____，提取DNA进行测序 A．噬菌体B. 大肠杆菌C. UBC单抗 D. 第一次洗脱完的液体E. 第二次洗脱完的液体 （3）从筛选出的噬菌体中获得了1种相应的多肽S，对多肽S和UBC的结合力做了进一步检测，结果如图3所示。据图分析，①和②处应添加的物质分别为______________、_________（无关抗体/UBC单抗），由此可知，多肽S的结合力___________________。 （4）①研究者分别将人的肺癌细胞、膀胱癌细胞、膀胱上皮细胞，置于细胞培养液中，培养在37℃、含______的培养箱中。 ②将筛选的多肽S进行荧光标记，分别与上述细胞混合温育处理1.5h，使用荧光显微镜观察细胞，预期结果是________________，依据是_______________________。 （5）噬菌体展示技术作为一种新兴的蛋白质研究技术，除了对癌细胞的诊疗，还可以应用在哪些领域？ 21. 地中海贫血症是一种在我国长江以南各省高发的单基因遗传病，发病原因是由于珠蛋白合成异常导致红细胞易破裂发生溶血。 （1）某地区的地中海贫血症患者的β珠蛋白基因出现图1所示变化，该突变将导致______，使其无法与α珠蛋白结合，导致α珠蛋白在细胞中相对过剩，沉积在红细胞中造成细胞被破坏，因而出现贫血病症。 （2）地中海贫血症患者除了需要输血缓解症状之外，常见的治疗手段是进行异体骨髓移植，它的局限性主要是_________。目前利用生物工程技术将患者的体细胞转化为多能干细胞，以获得用于自体移植的细胞。 （3）研究者利用慢病毒载体建立相应转化系统，对上述多能干细胞进行基因修复。具体操作过程如图2所示。 ①I：表达载体含HIV病毒逆转录形成的cDNA片段，该片段帮助外源基因整合到_______上，使外源基因稳定表达。为达到纠正患者α珠蛋白与β珠蛋白的比例异常的问题，需要构建两种表达载体，分别以_______和α珠蛋白干扰基因作为目的基因。 ②II：需要将________（选择下列序号填写）导入包装细胞，一段时间后可以获得能够转化患者多能干细胞的慢病毒颗粒。 a.包装载体 b.表达载体 ③III：为了便于筛选出成功转化的多能干细胞，其中________（选择下列序号填写）含有易检测的标记基因。 a.包装载体 b.表达载体 （4）理论上在获得成功转化的多能干细胞后，需要诱导其定向分化为_________，然后植入患者骨髓，检测_________以确认此技术可应用于地中海贫血症的治疗。 （5）本项研究目前仅在动物实验中完成，尚未进行人体临床实验。请分析整个研究过程，你认为进行人体临床试验可能存在的风险有哪些？请写出其中1个风险。_________ 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 2023-2024第二学期高二年级生物6月月考试卷 一、单项选择共15题，每题2分，共30分。 1. 用含32P的营养液培养植物，一段时间后不会检测到明显放射性的结构是（ ） A. 核糖体 B. 细胞膜 C. 染色体 D. 细胞骨架 【答案】D 【解析】 【分析】化合物的元素组成：（1）蛋白质的组成元素有C、H、O、N元素构成，有些还含有S等；（2）核酸的组成元素为C、H、O、N、P；（3）脂质的组成元素有C、H、O，有些还含有N、P；（4）糖类的组成元素为C、H、O。 【详解】A、核糖体主要包括RNA和蛋白质，其中RNA的元素组成有C、H、O、N、P，故能检测到放射性，A正确； B、细胞膜的基本支架是磷脂双分子层，磷脂的元素组成有C、H、O、N、P，故能检测到放射性，B正确； C、染色体的主要成分是DNA和蛋白质，其中DNA的元素组成有C、H、O、N、P，故能检测到放射性，C正确； D、细胞骨架的主要成分是蛋白质纤维，不含P元素，故一段时间后不会检测到明显放射性，D错误。 故选D。 2. 研究者改造蓝细菌和酵母菌，使蓝细菌成为酵母细胞的内共生体。改造后的酵母菌在光照条件下，能在无碳培养基中繁殖15~20代。下列叙述错误的是（ ） A. 蓝细菌的遗传信息储存在脱氧核糖核酸中 B. 蓝细菌和酵母菌都依赖线粒体进行有氧呼吸 C. 内共生的蓝细菌可以为酵母菌提供能源物质 D. 该研究为叶绿体的内共生起源提供了证据 【答案】B 【解析】 【分析】原核生物没有以核膜为界限的细胞核，只有拟核；原核生物除了支原体都具有细胞壁，成分主要是肽聚糖；原核生物具有细胞膜、细胞质和核糖体；原核生物遗传物质是DNA，DNA为环状裸露的，不构成染色体。 【详解】A、蓝细菌是原核生物，原核生物的遗传物质是DNA，蓝细菌的遗传信息储存在脱氧核糖核酸中，A正确； B、原核生物没有线粒体，蓝细菌的有氧呼吸发生在细胞质基质和细胞膜上，B错误； C、内共生蓝细菌可进行光合作用产生有机物，为酵母菌提供能源物质，C正确； D、该研究说明蓝细菌可以在酵母细胞内共生，该研究为叶绿体的内共生起源提供了证据，D正确。 故选B。 3. 植物体内的有机酸主要通过有氧呼吸第二阶段合成，而后进入细胞质基质，再通过液泡膜上的载体蛋白进入到液泡；当液泡中有机酸浓度达到一定水平，会被运出液泡进入降解途径（如图）。下列叙述错误的是（ ） A. 液泡可以调节植物细胞内的环境 B. H+进入液泡的方式属于主动运输 C. 转运柠檬酸进出液泡的蛋白不同 D. 有机酸的产生部位是线粒体内膜 【答案】D 【解析】 【分析】题图分析，H+进入液泡需要消耗能量，也需要载体蛋白，故跨膜方式为主动运输，液泡内的细胞液中H+浓度大于细胞质基质。柠檬酸2利用H+形成的浓度差与H+协同运输出液泡，属于主动运输。柠檬酸3进入液泡顺浓度梯度进行，属于协助扩散。 【详解】A、液泡中含有糖类、无机盐、色素和蛋白质等，可以调节植物细胞内的环境，A正确； B、由题图可知，H+进入液泡需要消耗ATP水解释放的能量，也需要载体蛋白，故为主动运输，B正确； C、由题图可知柠檬酸出液泡的方式为主动运输，进入液泡的方式是协助扩散，据此可推测转运柠檬酸进出液泡的蛋白不同，C正确； D、植物体内的有机酸主要通过有氧呼吸第二阶段合成，产生部位是线粒体基质，D错误。 故选D。 4. 下图所示生理过程中，PQ、Cytbf、PC是传递电子的蛋白质，CF0、CF1构成ATP合酶。下列说法错误的是（　　） A. PSⅡ、PSⅠ内含易溶于有机溶剂的色素 B. 小麦光合作用产生的O2被呼吸作用利用至少需要经过5层生物膜 C. PQ转运H+的过程需要消耗电子中的能量 D. 图中ATP合酶合成的ATP只能为暗反应提供能量 【答案】D 【解析】 【分析】分析图示可知，水光解发生在类囊体腔内，该过程产生的电子经过电子传递链的作用与NADP+、H+结合形成NADPH。ATP合酶由CF0和CF1两部分组成，在进行H+顺浓度梯度运输的同时催化ATP的合成，运输到叶绿体基质中的H+可与NADP+结合形成NADPH，H+还能通过PQ运输回到类囊体腔内。 【详解】A、PSⅡ、PSⅠ上含有吸收光能的色素，光合色素易溶于有机溶剂，A正确； B、光反应中水的光解产生的氧气是发生在叶绿体类囊体薄膜内，O2扩散到邻近的线粒体中被利用至少要经过类囊体膜、叶绿体和线粒体各两层膜，共5层膜，B正确； C、H+能通过PQ运输回到类囊体腔内，此过程为逆浓度梯度运输，需要消耗电子中的能量，C正确； D、图中ATP合酶合成的ATP并不止为暗反应提供能量，例如：当处于高光照和高氧低二氧化碳情况下，绿色植物可吸收氧气，消耗ATP，NADPH，分解部分C5并释放CO2，这个过程叫做光呼吸，此时的光呼吸可以消耗光反应阶段生成的多余的ATP和[H]又可以为暗反应阶段提供原料，D错误。 故选D。 5. 研究人员在适宜温度、水分和一定CO2浓度条件下，分别测定了甲、乙两个作物品种CO2吸收速率与光照强度的关系。下列说法正确的是（　　） A. 限制P点CO2吸收速率的因素可能是CO2浓度 B. 光照强度为a时，甲的总光合作用强度与呼吸作用强度相等 C. 光照强度为b时，甲、乙总光合作用强度相等 D. 光强强度为c时，甲、乙光合作用强度的差异可能与相关酶的数量有关 【答案】ABD 【解析】 【分析】1、分析题图：无论甲植株还是乙植株，在一定光照强度范围内，随着光照强度增加，植物的净光合速率也增加，到达一定光照强度后，净光合速率达到最大，不再增加。光补偿点：植物光合速率与呼吸速率相等时对应的光照强度；光饱和点：植物光合速率达到最大时所需的最低光照强度。 2、光合速率=呼吸速率+净光合速率，影响光合作用的因素主要有光照强度、温度、CO2的浓度。光照强度通过影响植物的光反应进而影响光合速率，光照强度增加，光反应速率加快，产生的NADPH和ATP增多，使暗反应中C3的还原加快，从而使光合作用产物增加；温度主要影响酶的活性，从而影响光合速率；CO2主要影响暗反应阶段C3的形成，从而影响光合速率。 【详解】A、在P点之后随着光照强度的增加，CO2的吸收速率不再变化，也就意味着光合速率不再变化，此时限制光合速率的因素不再是光照强度，此时的限制因素可能是CO2的浓度，A正确； B、光照强度为a时，甲的CO2的吸收速率0，表明甲的净光合速率为0，总光合作用强度与呼吸作用强度相等，B正确； C、光照强度为b时，甲乙的CO2的吸收速率相等，也就是此时甲乙的净光合速率相等，光合速率=呼吸速率+净光合速率，而题中无法得知二者的呼吸速率，故无法比较甲、乙的总光合速率，C错误； D、光照强度为c时，光照强度不再是影响光合速率的因素，造成甲、乙光合作用强度的差异可能与相关酶的数量有关，酶可以催化反应的进行，提高反应速率，D正确。 故选ABD。 6. 研究者在温度、湿度适宜，CO2气体充足供给的实验条件下，测定了杨树在不同光照强度下的净光合速率和气孔开放程度，实验结果如图所示。下列相关分析不正确的是（ ） A. 光照强度在0~500μumol·m-2·s-1，净光合速率上升最快 B. 光照强度在0~500μmol·m-2·s-1，净光合速率上升主要由光照强度增加所致 C. 气孔开放程度增大可能有助于净光合速率提高 D. 当光照强度超过2000μmol·m-2·s-1，限制净光合速率上升的主要原因是CO2吸收不足 【答案】D 【解析】 【分析】据图可知，随光照强度增大，净光合速率先增加后趋于稳定，气孔开放程度一直增加。 【详解】A、据图可知，光照强度在0~500μumol·m-2·s-1，净光合速率曲线斜率最大，上升最快，A正确； B、光照强度在0~500μmol·m-2·s-1，气孔开放程度变化不明显，净光合速率上升主要由光照强度增加所致，B正确； C、气孔开放程度增大有利于二氧化碳进入，可能有助于净光合速率提高，C正确； D、曲线在温度、湿度适宜，CO2气体充足供给的实验条件下测得，当光照强度超过2000μmol·m-2·s-1，气孔开放程度增加明显，限制净光合速率上升的主要原因不是CO2吸收不足，D错误。 故选D。 7. 研究人员采用下图所示方法获得高耐酒精的高产醋酸菌，相关叙述错误的是（ ） A. 自然发酵的甘蔗渣需灭菌后再加入培养基中 B. 纯化培养过程可采用稀释涂布平板法接种醋酸菌 C. 高产醋酸菌可分解CaCO3形成更大的透明圈 D. 通过增加酒精浓度进一步筛选高耐酒精的高产醋酸菌 【答案】A 【解析】 【分析】选择培养基是指允许特定种类的微生物生长，同时抑制或阻止其他种类微生物生长的培养基。培养基一般含有水、碳源、氮源、无机盐。获得纯净的培养物关键是防止外来杂菌的入侵。微生物接种常用的方法有平板划线法和稀释涂布平板法。 【详解】A、自然发酵的甘蔗渣不能灭菌，灭菌时甘蔗渣中的酒精就挥发了，不能将高耐酒精的高产醋酸菌筛选出来，A错误； B、纯化培养过程可采用稀释涂布平板法或平板划线法接种醋酸菌，都能使微生物纯化，B正确； C、高产醋酸菌可产醋酸，醋酸越多分解CaCO3量越大，形成更大的透明圈，C正确； D、在高浓度酒精环境中，只有高耐酒精的高产醋酸菌才能生存，通过增加酒精浓度进一步筛选高耐酒精的高产醋酸菌，D正确。 故选A。 8. 花粉原生质体具备单倍体的优点，可直接与体细胞原生质体融合，实现配子与体细胞杂交。下列叙述错误的是（ ） A. 用胰蛋白酶获得体细胞原生质体 B. 可利用聚乙二醇诱导原生质体融合 C. 利用植物组织培养技术将融合细胞培育成完整植株 D. 配子与体细胞杂交能缩短三倍体无子果实培育年限 【答案】A 【解析】 【分析】植物体细胞杂交技术： 1、植物体细胞杂交技术：就是将不同种的植物体细胞原生质体在一定条件下融合成杂种细胞，并把杂种细胞培育成完整植物体的技术。 2、过程： （1）诱导融合的方法：物理法包括离心、振动、电刺激等。化学法一般是用聚乙二醇（PEG）作为诱导剂。 （2）细胞融合完成的标志是新的细胞壁的生成。 （3）植物体细胞杂交的终点是培育成杂种植株，而不是形成杂种细胞就结束。 （4）杂种植株的特征：具备两种植物的遗传特征，原因是杂种植株中含有两种植物的遗传物质。 3、意义：克服了远缘杂交不亲和的障碍。 【详解】A、植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶，根据酶的专一性原理，需要用纤维素酶和果胶酶去除植物细胞的细胞壁，A错误； B、诱导原生质体融合的方法：物理法包括离心、振动、电刺激等；化学法一般是用聚乙二醇（PEG）作为诱导剂，B正确； C、植物体细胞杂交技术就是将不同种的植物体细胞原生质体在一定条件下融合成杂种细胞，并把杂种细胞培育成完整植物体的技术，C正确； D、体细胞是二倍体，配子是单倍体，配子与体细胞进行杂交能获得三倍体植株（即体细胞杂交技术），能缩短三倍体无子果实培育年限，D正确。 故选A。 9. 海芋属植物花序细胞线粒体内膜上存在酶M，其能将有氧呼吸第三阶段产生的能量更多地以热能形式散失，引发其表面温度升高，使细胞释放热挥发性物质吸引昆虫传粉。下列叙述不正确的是（ ） A. 海芋属植物的叶肉细胞中也存在酶M基因 B. 酶M参与的细胞呼吸阶段需要O2参与 C. 细胞有氧呼吸产生的ATP因酶M作用而增多 D. 海芋属植物花通过化学信息吸引昆虫为其传粉 【答案】C 【解析】 【分析】氧呼吸的概念：细胞在氧气的参与下，通过多种酶的催化作用，把葡萄糖等有机物彻底氧化分解，产生二氧化碳和水，释放能量，生成大量能量的过程。 【详解】A、酶M是基因指导下合成的，由于所有的植物细胞都是由同一个受精卵分裂分化而俩，而分化是基因的选择性表达，因此所有的植物细胞的基因是相同的，因此海芋属植物的叶肉细胞中也存在酶M基因，A正确； B、酶M参与有氧呼吸的第三阶段，该阶段细胞呼吸需要氧气参与，B正确； C、酶M，其能将有氧呼吸第三阶段产生的能量更多地以热能形式散失，细胞有氧呼吸产生的ATP因酶M作用而减少，C错误； D、根据题意，海芋属植物产生酶M，能将有氧呼吸第三阶段产生的能量更多地以热能形式散失，引发其表面温度升高，使细胞释放热挥发性物质吸引昆虫传粉，挥发性物质属于化学物质，D正确。 故选C。 10. 科学家将大鼠的多能干细胞经体外诱导产生的原始生殖细胞样细胞（PGCLCs）移植到无生殖细胞的大鼠体内，可使其产生精子，并得到健康的后代。下列叙述正确的是（ ） A. 多能干细胞分化程度高于PGCLCs B. 多能干细胞经诱导可发生定向分化 C. PGCLCs分化为精子体现了细胞的全能性 D. 多能干细胞内的所有基因都在活跃表达 【答案】B 【解析】 【分析】细胞分化是指在个体发育中，由一个或一种细胞增殖产生的后代，在形态，结构和生理功能上发生稳定性差异的过程。细胞分化的实质是基因的选择性表达。细胞的全能性是指已经分化的细胞仍然具有发育成完整个体的潜能。 【详解】A、多能干细胞经体外诱导可分化为PGCLCs细胞，因此多能干细胞分化程度低于PGCLCs，A错误； B、多能干细胞经体外诱导可产生原始生殖细胞样细胞（PGCLCs），说明多能干细胞经诱导可发生定向分化，B正确； C、PGCLCs分化为精子的过程没有形成个体，不能体现细胞的全能性，C错误； D、多能干细胞含有和受精卵相同的基因，但由于基因表达具有选择性，因此并非多能干细胞内的所有基因都在活跃表达，D错误。 故选B。 11. 试管牛技术和核移植技术已应用于培育良种牛。相关叙述错误的是（ ） A. 需要注射促性腺激素促进供卵母牛超数排卵 B. 试管牛技术和核移植技术培育良种牛均需进行胚胎移植 C. 进行胚胎移植可以充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力 D. 试管牛技术和核移植技术均可实现良种牛的大量克隆 【答案】D 【解析】 【分析】试管动物技术：通过人工操作使卵子和精子在体外成熟和受精，并通过培养发育为早期胚胎（桑葚胚或囊胚）后，再经移植产生后代的技术。核移植技术是：将供体体细胞核导入受体去核卵母细胞，形成重组细胞，用电脉冲刺激形成早期胚胎，导入代孕母羊的子宫，妊娠、出生后即克隆动物。 【详解】A、注射促性腺激素后，促性腺激素能促进卵巢产生更多卵细胞，A正确； B、试管牛技术是指通过人工操作使卵子和精子在体外条件下成熟和受精，并通过培养发育为早期胚胎后，再经移植产生后代的技术。核移植技术是将供体体细胞核导入受体去核卵母细胞，形成重组细胞，用电脉冲刺激形成早期胚胎，导入代孕母羊的子宫，妊娠、出生后即克隆动物。两种技术均需进行胚胎移植，B正确； C、胚胎移植时，供体主要职能只是产生优良特性的胚胎，缩短繁殖周期，进行胚胎移植可以充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力，C正确； D、试管牛技术是有性生殖，不可实现良种牛的大量克隆，D错误。 故选D。 12. 为获取玉米编码蔗糖转运蛋白的基因，提取玉米细胞RNA，获得cDNA后导入基因工程酵母菌细胞（产生的蔗糖酶不能分泌到胞外），利用选择培养基筛选到含有目的基因的酵母菌。下列叙述错误的是（ ） A. 应选取含有蔗糖转运蛋白的组织提取RNA B. RNA通过逆转录形成cDNA C. 选择培养基应以蔗糖为唯一碳源 D. 基因工程酵母菌无水解蔗糖的能力 【答案】D 【解析】 【分析】获取目的基因可通过逆转录的方法，通过该方法需要先获得目的基因的RNA，由于基因选择性表达，需要到特定的细胞中提取所需RNA。 【详解】A、基因的表达具有选择性，提取玉米编码蔗糖转运蛋白的基因的RNA，应在含有蔗糖转运蛋白的组织提取，A正确； B、RNA在逆转录酶的作用下，通过逆转录过程形成cDNA，B正确； C、获取的目的基因是编码蔗糖转运蛋白的基因，为研究目的基因是否表达后起作用，选择培养基应以蔗糖为唯一碳源，C正确； D、基因工程酵母菌产生的蔗糖酶不能分泌到胞外，因而具有水解蔗糖的能力，D错误。 故选D。 13. 科研人员在常规PCR基础上发展出同时检测多种病原体的多重PCR技术，检测原理（a、b）及结果（c）如下图。下列叙述错误的是（ ） A. 需要针对不同病原体设计特异性引物和荧光探针 B. 图中b是PCR反应的复性过程 C. 多重PCR同时完成对4种病原体的检测 D. 由结果推测该检测样品中有A病原体的核酸 【答案】B 【解析】 【分析】PCR技术： （1）概念：PCR全称为聚合酶链式反应，是一项在生物体外复制特定DNA的核酸合成技术。 （2）原理：DNA复制。 （3）前提条件：要有一段已知目的基因的核苷酸序列以便合成一对引物。 （4）条件：模板DNA、四种脱氧核苷酸、一对引物、热稳定DNA聚合酶（Taq酶）。（5）过程：①高温变性：DNA解旋过程；②低温复性：引物结合到互补链DNA上；③中温延伸：合成子链。PCR扩增中双链DNA解开不需要解旋酶，高温条件下氢键可自动解开。 【详解】A、不同的病原体的碱基序列是不同的，因此需要根据病原体的碱基序列设计不同的特异性引物和荧光探针，A正确； B、图中b是PCR反应的延伸过程，该过程中发生合成子链的过程，B错误； CD、科研人员在常规PCR基础上发展出同时检测多种病原体的多重PCR技术，由图c可知，多重PCR同时完成对（A、B、C、D）4种病原体的检测，实验组中B、C、D的剩余探针荧光强度与阴性对照组相似，说明该检测样品中没有B、C、D病原体的核酸，实验组中A的剩余探针荧光强度与阴性对照组不同，说明该检测样品中有A病原体的核酸，CD正确。 故选B。 14. 下表列出了相关实验的原理，其中错误的是（ ） 选项 实验 原理 A 制作泡菜 酵母菌在无氧情况下将葡萄糖分解成乳酸 B 提取绿叶中的色素 绿叶中的色素可溶解在有机溶剂无水乙醇中 C 检测生物组织中的蛋白质 蛋白质与双缩脲试剂发生作用，产生紫色 D DNA电泳 DNA分子在凝胶中迁移速率与DNA分子的大小和构象等有关 A. A B. B C. C D. D 【答案】A 【解析】 【分析】乳酸菌在无氧条件下产生乳酸，可利用乳酸菌制作酸奶、泡菜等。 【详解】A、制作泡菜利用的是乳酸菌，A错误； B、叶绿体中的色素是脂溶性的，可用有机溶剂无水乙醇提取色素，B正确； C、蛋白质中含有多个肽键，可与双缩脲试剂发生作用，产生紫色，C正确； D、DNA分子在凝胶中的迁移速率与DNA分子的大小和构象等有关，一般小分子移动快，D正确。 故选A。 15. 同学们利用光学显微镜对4种实验材料进行观察，经表中实验处理，无法观察到相应实验现象的是（ ） 选项 实验材料及处理 实验现象 A 用苏丹Ⅲ染液染色的花生子叶 子叶细胞中有橘黄色颗粒 B 置于清水中的黑藻叶片 叶绿体随细胞质的流动而移动 C 用台盼蓝染液染色的酵母菌 有部分酵母菌被染成蓝色 D 用甲紫染液染色的洋葱根尖分生区细胞 染色体在细胞中向两极移动 A. A B. B C. C D. D 【答案】D 【解析】 【分析】1、脂肪可用苏丹Ⅲ染液鉴定，呈橘黄色。 2、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）。 【详解】A、脂肪可与苏丹III染液反应，产生橘黄色，故用苏丹Ⅲ染液染色的花生子叶，显微镜下可观察到子叶细胞中有橘黄色颗粒，A正确； B、细胞质中的叶绿体会随着细胞质的流动而流动，且叶绿体呈绿色，可作为流动的标志，故置于清水中的黑藻叶片可观察到叶绿体随细胞质的流动而移动，B正确； C、活细胞的细胞膜对物质进出细胞具有选择透过性，其细胞膜可以阻止活细胞不需要的台盼蓝染色剂进入，因此活细胞不能被台盼蓝染成蓝色，而当细胞死亡后，细胞膜的选择透过性丧失，台盼蓝染色剂才能进入细胞，则用台盼蓝染液染色的酵母菌，会有部分酵母菌被染成蓝色，C正确； D、在观察植物细胞有丝分裂实验中，经解离后，细胞已经死亡，不能观察到染色体在细胞中向两极移动的现象，D错误。 故选D。 二、非选择题，共6题，共70分。 16. 癌细胞在发生与发展过程中存在代谢重编程而有别于正常细胞。研究者对肝癌细胞的代谢进行研究。 （1）癌细胞主要进行_____呼吸产生乳酸，呼吸过程的中间产物可转化为氨基酸、核苷酸等物质，进而合成_____等生物大分子，为癌细胞增殖提供支持。癌细胞的代谢特点使其对葡萄糖的摄取量_____，同时周围血管发育畸形，从而导致酸性、低糖、低氧肿瘤微环境的出现。 （2）乳酸等非糖物质在肝细胞中可转化为葡萄糖，PCK1是该过程的关键酶之一、研究者在低糖条件下研究PCK1对肝癌细胞增殖的影响，结果如图1。 图1中，甲、乙组的细胞分别是_____。结果表明，PCK1可_____肝癌细胞增殖。 （3）蛋白质进行糖基化修饰可减少被降解，进而增强其稳定性。研究者检测肝癌组织蛋白的糖基化修饰水平，结果如图2。 据图2可知，_____。 细胞周期检查点激酶（CHK2）作用于细胞分裂间期，其糖基化修饰水平在肝癌细胞中明显提高。研究者推测，肝癌细胞的增殖过程是PCK1依赖于CHK2，而不是CHK2依赖于PCK1。 研究者将肝癌细胞注射到小鼠肝包膜下构建原位成瘤模型，部分实验处理及结果如图3。 为证明推测，需补充的实验处理：_____。 （4）细胞毒性T细胞可浸润至肿瘤微环境中，其激活过程需要大量能量及呼吸作用的中间产物，酸性条件会抑制其细胞活性。结合本研究，提出一条靶向细胞毒性T细胞或肝癌细胞代谢的抗肿瘤治疗策略：_____。 【答案】（1） ①. 无氧 ②. 蛋白质、核酸 ③. 增加 （2） ①. 过表达PCK1的肝癌细胞、肝癌细胞 ②. 抑制 （3） ①. PCK1可降低肝癌组织蛋白的糖基化修饰水平 ②. CHK2敲除的肝癌细胞、PCK1和CHK2双敲除的肝癌细胞 （4）增强细胞毒性T细胞线粒体功能或增强肝癌细胞PCK1表达 【解析】 【分析】癌细胞的主要特征：（1）无限分裂增殖：永生不死细胞；（2）形态结构变化：扁平变为球形；（3）细胞物质改变：如癌细胞膜糖蛋白减少，细胞黏着性降低，易转移扩散。癌细胞膜表面含肿瘤抗原，肝癌细胞含甲胎蛋白等；（4）正常功能丧失；（5）新陈代谢异常：如线粒体功能障碍，无氧供能；（6）引发免疫反应：主要是细胞免疫；（7）可以种间移植。 【小问1详解】 有氧呼吸产物是二氧化碳和水还有能量，癌细胞主要进行无氧呼吸产生乳酸。氨基酸是合成蛋白质的基本单位，核苷酸是核酸的基本单位。由于无氧呼吸过程中不释放能量，而细胞代谢需要能量，所以癌细胞对葡萄糖的摄取量增大。 【小问2详解】 由图知，敲除PCK1基因后，肝癌细胞克隆较多，增殖较快，则甲克隆较少为PCK1基因过量表达的肝癌细胞，乙组克隆多于甲组，少于敲除PCK1组为肝癌细胞。说明PCK1基因会抑制肝癌细胞增殖。 【小问3详解】 由图可知，三组肝癌的糖基化修饰蛋白表达量不同，敲除PCK1组糖基化修饰蛋白表达量最多，过量表达PCK1组（甲组）糖基化修饰蛋白表达量最少，所以PCK1可降低肝癌组织蛋白的糖基化修饰水平。实验目的是证明肝癌细胞的增殖过程是PCK1依赖于CHK2，而不是CHK2依赖于PCK1，所以对照组是具有PCK1和CHK2基因，一组敲除PCK1基因只有CHK2基因肿瘤重量较对照组增加，需再加一组CHK2敲除的肝癌细胞，证明没有CHK2， PCK1作用有限，肿瘤重量较前一组增加，再加一组PCK1和CHK2双敲除的肝癌细胞作为对照，改组肿瘤重量最大。 【小问4详解】 细胞毒性T细胞可浸润至肿瘤微环境中，但是激活过程需要大量能量及呼吸作用的中间产物，而线粒体是有氧呼吸场所，可以产生大量能量，所以一条策略是增强细胞毒性T细胞线粒体功能。由题可知PCK1基因表达可以抑制肝癌细胞增殖，所以另一条途径可以增强肝癌细胞PCK1表达。 17. 胚胎发育过程中，椎骨和长骨的纵向生长主要是由胚胎骨骼中生长板区域的饮骨细胞经历了一系列过程完成的。HK基因缺失会导致小鼠四肢、脊柱明显畸形，科研人员利用HK基因敲除小鼠（KO）进行研究。 （1）胚胎骨骼发育过程中生长板软骨细胞会经历细胞________和凋亡等过程，最终发育成骨骼。生长板属于生理性缺氧组织，软骨细胞主要进行无氧呼吸，细胞呼吸的第一阶段（糖醇解）产生的丙酮酸会转化为乳酸，糖酵解强度的变化会影响生长板正常发育。 （2）有研究表明HK是一种RNA结合蛋白，生长板软骨细胞糖酵解的触发需要依赖于缺氧诱导因子Hiflα蛋白。检测野生型小鼠（WT）和KO小鼠软骨细胞中HiflamRNA的半衰期，结果如图1.推测HK蛋白可通过________。 （3）进一步检测KO小鼠软骨细胞，发现参与糖酵解过程的L酶表达量增加，使糖酵解过度增强。科研人员提出假设“该现象是在缺氧条件下发生，且是在缺氧条件下通过Hiflα蛋白含量变化影响的”，为证明该假设，科研人员利用小鼠软骨细胞进行了实验，实验处理及结果如图2。请在图中横线位置填上相应的内容，完善该实验方案。实验结果证明假设成立，其中3组的L酶表达量_____。 （4）综合上述信息，请阐述HX基因缺失导致小鼠四肢、脊柱明显畸形的机制_________。 【答案】（1）增殖、分化 （2）与Hiflα mRNA结合，促进其降解 （3） 低于4组，高于5组、1组 （4）KO小鼠中HK基因缺失，HK蛋白合成减少，HK蛋白不能与HiflαmRNA结合促进其降解，Hiflα蛋白积累，使L酶表达量增加，糖酵解过度增强，影响骨骼正常发育，造成骨骼畸形 【解析】 【分析】（1）细胞的增殖、分化、衰老和凋亡都是机体正常细胞所经历的生命历程。（2）基因表达的过程包括转录和翻译两个阶段。转录是以DNA的一条链为模板合成RNA的过程，该过程主要在细胞核中进行，需要RNA聚合酶参与；翻译是以mRNA为模板合成蛋白质的过程，该过程发生在核糖体上，需要以氨基酸为原料，还需要酶、能量和tRNA。 【小问1详解】 胚胎骨骼发育过程中生长板软骨细胞会经历细胞增殖（使细胞数目增多）、分化（使细胞种类增多）和凋亡等过程，最终发育成骨骼。 【小问2详解】 据图1分析可知，与WT组（野生型小鼠）相比，KO小鼠（HK基因敲除小鼠（KO）的Hif1α mRNA的半衰期增长，说明HK蛋白可通过与Hiflα mRNA结合，促进其降解。 【小问3详解】 分析题意，KO小鼠的软骨细胞中糖酵解过程的L酶表达量增加，使糖酵解过度增强，实验目的是验证“该现象是在缺氧条件下发生，且是在缺氧条件下通过Hiflα蛋白含量变化影响的”，则实验的自变量是氧气的有无及小鼠类型、Hif1α活性情况，因变量是L酶表达量，实验设计应遵循对照与单一变量原则，故可设计实验如下图所示： 若假设成立，由于第3组是在缺氧条件下处理的WT小鼠，且Hif1α活性正常，则L酶表达量应低于4组（与3组的差异在于小鼠的类型），高于5组（与3组的差别在于Hif1α无活性）、1组（与3组的差别在于氧气的有无）。 【小问4详解】 综合上述信息，阐述HK基因缺失导致小鼠四肢、脊柱明显畸形的机制为：KO小鼠中HK基因缺失，HK蛋白合成减少，HK蛋白不能与HiflαmRNA结合促进其降解，Hiflα蛋白积累，使L酶表达量增加，糖酵解过度增强，影响骨骼正常发育，造成骨骼畸形。 18. 学习以下材料，回答（1）~（4）题。 提高光合作用速率的新构想 光合作用是地球上唯一能够捕获和转化光能的生物学途径。提高光合作用速率对促进农业增产增收、实现碳中和等具有重要意义。 光合作用分为光反应和暗反应两个密切相关的阶段。人们一直致力于通过优化光能捕获系统，或增加碳固定效率等途径来提高光合速率。研究发现，光反应产生ATP与NADPH比例相对固定，但理论上要保证暗反应的充分进行，需要的ATP与NADPH比例要比实际中光反应产生的高，这可能是限制光合作用速率的因素之一。也有研究发现，通过增加光能吸收促进ATP合成，实际对提高光合速率的影响有限。因此，有研究人员提出新的构想——从细胞代谢全局出发，将光反应和暗反应视为有机整体，在细胞中导入NADPH消耗模块，以提高细胞原有的ATP与NADPH比例。 人们发现，在一些异养型微生物中存在着生成异丙醇的代谢途径。研究人员以蓝细菌为研究模型，通过导入三种外源酶（A、B、C酶）基因，在细胞原有的光合作用途径中创建了消耗NADPH的异丙醇合成途径，如图l所示，在C酶的催化反应中会消耗NADPH，相关指标的检测结果见表和图2，证明增加NADPH消耗途径可以有效提高蓝细菌的光合速率。 光合微生物通常利用低于600μmol·m-2·s-1的中、低强度光，然而自然界的光照强度往往是波动的，白天最大光强度通常可达到990μmol·m-2·s-1以上，本研究表明将额外的NADPH消耗能力引入光合生物可能是利用波动和高强度光的有用策略。 人们对光合作用等细胞代谢活动的认识在不断发展，正吸引着科学家们进一步研究。 组别 导入基因 NADPH含量（pmol） ATP含量（μmol） CO2固定速率（mg·g-1细胞干重·h-1） 一 无 193.5 39.28 86 二 A、B 190.83 35.23 85 三 A、B、C 112.83 62.53 119 注：NADPH与ATP含量在最适光照下测定。 （1）图1中①②表示的物质分别是______________；NADPH在③的进一步反应中的作用是____________。 （2）表中组别二的结果说明_____________。为验证蓝细菌有效提高光合速率是由于额外的NADPH消耗直接导致的，研究人员在组别一的蓝细菌中只导入C基因，在培养基中添加____________进行培养，实验结果应与组别____________结果相同。 （3）综合文中信息，阐述在蓝细菌中创建异丙醇合成途径能够提高光合速率的原因________。 （4）基于本文的研究结果，写出一个可进一步研究的问题________。 【答案】（1） ①. O2、C5 ②. 作为还原剂并供能 （2） ①. 导入A、B基因对蓝细菌光合作用效率没有显著影响 ②. 丙酮 ③. 三 （3）创建异丙醇合成途径减少了细胞内NADPH含量,使细胞中ATP与NADPH的比例显著增加；能够有效地利用高强度光,促进光反应进行；提高蓝细菌对CO2的利用效率,促进暗反应进行,提高光合速率 （4）此研究能否应用于高等植物；对蓝细菌自身其他代谢途径否产生影响 【解析】 【分析】光合作用包括光反应和暗反应两个阶段。光反应发生场所在叶绿体的类囊体薄膜上，色素吸收、传递和转换光能，并将一部分光能用于水的光解生成NADPH和氧气，另一部分光能用于合成ATP，暗反应发生场所是叶绿体基质中，首先发生二氧化碳的固定，即二氧化碳和五碳化合物结合形成两分子的三碳化合物，三碳化合物利用光反应产生的NADPH和ATP被还原。 【小问1详解】 光反应过程中，水光解的产物是H＋、e－和O2，据图可知，图中①是O2；②在暗反应过程中与二氧化碳结合，表示C5；③是C3的还原过程，NADPH在该过程的进一步反应中的作用是作为还原剂并供能。 【小问2详解】 分析表格可知，组别一没有导入基因，而组别二导入A、B基因，比较两组的结果可知，两组的NADPH、ATP和CO2固定速率均差别不大，说明导入A、B基因对蓝细菌光合作用效率没有显著影响；分析题意，本实验目的是验证蓝细菌有效提高光合速率是由于额外的NADPH消耗直接导致的，则实验的自变量是额外的NADPH的有无，结合题意可知，在C酶的催化反应中会消耗NADPH，故研究人员在组别一的蓝细菌中只导入C基因，在培养基中添加丙酮（图示过程中C酶是催化丙酮生成异丙醇的酶）进行培养；由于添加了C酶，故预期其实验结果与组别三结果相同。 【小问3详解】 综合文中信息可知，在蓝细菌中创建异丙醇合成途径能够提高光合速率的原因是：创建异丙醇合成途径减少了细胞内NADPH含量，使细胞中ATP与NADPH的比例显著增加；能够有效地利用高强度光,促进光反应进行；提高蓝细菌对CO2的利用效率，促进暗反应进行，提高光合速率。 【小问4详解】 由于本实验是以蓝细菌为材料进行的，故为提高光合作用速率对促进农业增产增收、实现碳中和等的应用，可进一步研究的问题是：此研究能否应用于高等植物；对蓝细菌自身其他代谢途径是否产生影响。 19. 塑料给人们的生活带来了便利，但由于它的物理化学性质很稳定，又疏水，自然降解时间需要500年以上！在过去的50年里，全球塑料产量增加了20倍，在环境中留下了70亿吨的垃圾。北京航空航天大学教授杨军团队经过13年的潜心研究，发现黄粉虫肠道内的微生物能够降解塑料的最主要成分——聚苯乙烯（[C8H8]n）。以下为他们的研究过程，请分析作答： （1）分别用等量的麦麸（把小麦种子加工成面粉过程中余下的外皮，是黄粉虫喜爱的食物）和泡沫塑料喂食黄粉虫，30天后实验结果如图1和图2所示： a、据图1、图2可以说明________。 b、在此基础上进一步探究，请利用同位素标记法证明“聚苯乙烯被黄粉虫吸收且利用了”，请写出实验设计思路并预期实验结果：_________。 （2）研究人员最终从肠道菌群中分离出两种能分解聚苯乙烯的细菌，以下是实验过程，请补充完善分离实验的操作步骤。 a、制备黄粉虫的_________； b、聚苯乙烯降解菌的富集和分离：将适量菌悬液加入含聚苯乙烯薄片的______（选择液体还是固体）无碳培养基中培养，对照组的处理是______； c、60天后，实验组的聚苯乙烯薄片明显变小变薄，将培养物用_______法接种培养并计数；培养过程中培养皿需要倒置，原因是________。 d、对上述菌落进行筛选，得到对聚苯乙烯有较强降解能力的两种细菌，经鉴定为微小杆菌和金黄杆菌。 【答案】（1） ①. 黄粉虫可以以泡沫塑料作为食物 ②. 用14C标记的聚苯乙烯喂食黄粉虫，一段时间后会在黄粉虫呼出的CO2和虫体内的化合物中检测到相同的同位素（14C） （2） ①. 肠道菌悬液 ②. 液体 ③. 将等量无菌水加入含聚苯乙烯薄片的无碳培养基中培养 ④. 稀释涂布平板法 ⑤. 防止冷凝水倒流，污染培养基 【解析】 【分析】黄粉虫肠道内的微生物能够降解聚苯乙烯。据图可知：图1是分别用等量的麦麸和泡沫塑料喂食黄粉虫，30天后泡沫塑料质量损失1.8克；图2说明无食物组的黄粉虫存活率最低，泡沫塑料组与麦麸组黄粉虫存活率无明显差异。 纯化微生物常用的接种方法有稀释涂布平板法、平板划线法。平板划线法能分离出单个菌落，不能计数；涂布平板法能使单菌落分离，便于计数。 【小问1详解】 a、据图1可知，30天后泡沫塑料质量损失1.8克，即饲喂30天后黄粉虫吃掉泡沫塑料1.8克。据图2可知，无食物组的黄粉虫存活率最低，泡沫塑料组与麦麸组黄粉虫存活率无明显差异，说明黄粉虫可以以泡沫塑料作为食物以维持存活。 b、为证明“聚苯乙烯是被黄粉虫吸收利用了”，需要用同位素标记聚苯乙烯，之后检测黄粉虫体内该同位素是否增加，或黄粉虫的代谢产物中是否有该同位素。具体操作如下：用14C标记的聚苯乙烯喂食黄粉虫，一段时间后会在黄粉虫呼出的CO2和虫体内的化合物中检测到相同的同位素（14C）。 【小问2详解】 分离某种微生物的原理：选择适合于待分离微生物的生长条件，如营养、酸碱度、温度和氧等要求或加入某种抑制剂，造成只利于该微生物生长，而抑制其他微生物生长的环境，从而淘汰一些不需要的微生物。据此可推知：欲从肠道菌群中分离出能分解聚苯乙烯的细菌，其实验的操作步骤如下： a、制备黄粉虫肠道菌悬液； b、聚苯乙烯降解菌的富集和分离：将适量菌悬液加入含聚苯乙烯薄片的液体无碳培养基中培养，聚苯乙烯作为唯一碳源；对照组的处理是将等量无菌水加入含聚苯乙烯薄片的无碳培养基中培养，对照组原则上不能降解聚苯乙烯； c、60天后，实验组的聚苯乙烯薄片明显变小变薄，将培养物用稀释涂布平板法接种并培养得到单个菌落，而平板划线法不可用于计数。培养皿需要倒置的原因：防止冷凝水倒流，污染培养基。 20. 膀胱癌是泌尿系统最常见的肿瘤，传统的检测方法存在诸多不足。研究者尝试使用噬菌体展示技术（将外源基因插入到噬菌体DNA上并将表达的蛋白呈现至噬菌体表面的一种技术）获取能与膀胱癌细胞特异性结合的小分子多肽。 （1）与大肠杆菌相比，噬菌体在结构上最主要的特点是____________。噬菌体侵染大肠杆菌后，以_____的DNA为模板，利用______的物质来合成自身的物质 （2）研究者以膀胱癌细胞特异性表达的UBC蛋白作为靶蛋白，设计出多种基因，将其分别转入不同噬菌体DNA上，并在子代噬菌体表面表达出可与UBC特异性结合的多肽，再根据图1、2的操作进行筛选。根据题意将正确的选项填在下表①、②横线处。 特异性结合将UBC固定，加入①____混合温育 洗脱 第一次：非特异性洗脱液； 第二次：含UBC单抗洗脱液。 收集 收集②____，提取DNA进行测序 A．噬菌体B. 大肠杆菌C. UBC单抗 D. 第一次洗脱完的液体E. 第二次洗脱完的液体 （3）从筛选出的噬菌体中获得了1种相应的多肽S，对多肽S和UBC的结合力做了进一步检测，结果如图3所示。据图分析，①和②处应添加的物质分别为______________、_________（无关抗体/UBC单抗），由此可知，多肽S的结合力___________________。 （4）①研究者分别将人的肺癌细胞、膀胱癌细胞、膀胱上皮细胞，置于细胞培养液中，培养在37℃、含______的培养箱中。 ②将筛选的多肽S进行荧光标记，分别与上述细胞混合温育处理1.5h，使用荧光显微镜观察细胞，预期结果是________________，依据是_______________________。 （5）噬菌体展示技术作为一种新兴的蛋白质研究技术，除了对癌细胞的诊疗，还可以应用在哪些领域？ 【答案】（1） ①. 没有细胞结构 ②. 噬菌体（自身） ③. 大肠杆菌 （2） ①. A ②. E （3） ①. UBC单抗 ②. 无关抗体 ③. 略低于/接近UBC单抗，远高于无关抗体和无菌水 （4） ①. 5% CO2 ②. 只有膀胱癌细胞显示了荧光，其它细胞都不显示荧光 ③. 多肽S只能和膀胱癌UBC特异性结合，不能与其他细胞特异性结合 （5）（筛选酶/底物/抑制剂等，筛选与DNA结合的蛋白质/研究信息传递过程等与蛋白质筛选有关的均可） 【解析】 【分析】噬菌体是一类病毒的统称，它们主要的寄生目标是特定的某些细菌，噬菌体的寄生可以导致细菌的破裂，因此顾名思义的被称为噬菌体。单克隆抗体是由单一B细胞克隆产生的高度均一、仅针对某一特定抗原表位的抗体。UBC单抗与UBC的亲和力高，可以作为结合力的条件对照。 【小问1详解】 噬菌体是DNA病毒，大肠杆菌是原核生物，噬菌体没有细胞结构；噬菌体的遗传物质是DNA，侵染大肠杆菌后，以噬菌体的DNA为模板合成噬菌体的DNA；原料来自大肠杆菌，合成场所也在大肠杆菌。 【小问2详解】 多种基因分别转入不同噬菌体DNA上，表达出可与UBC特异性结合的多肽，要检测哪个噬菌体能表达出与UBC特异性结合的多肽，需要将UBC与噬菌体混合，故选A；第一次洗脱掉的是不能特异性结合的，第二次是将与UBC单抗结合的洗脱下来，因此收集第二次洗脱液，提取DNA进行测序，即为与UBC特异性结合的多肽对应的基因，故选E。 【小问3详解】 判断多肽S与UBC的结合力，以UBC与UBC单抗的结合力作为条件对照，为①中UBC+UBC单抗；第二组加入的应是多肽S+UBC，第三组为UBC+无关抗体，第四组为UBC+无菌水，因此②为无关抗体；结合图示可知，多肽S的结合力略低于/接近UBC单抗，远高于无关抗体和无菌水。 【小问4详解】 5% CO2培养箱可以模拟体内环境，常用来培养动物细胞；多肽S能与肺癌细胞上的UBC蛋白结合，其它细胞表面没有UBC蛋白，因此多肽S使得膀胱癌细胞显示了荧光，其它细胞都不显示荧光。 【小问5详解】 噬菌体展示技术作为一种新兴的蛋白质研究技术，是将外源基因插入到噬菌体DNA上并将表达的蛋白呈现至噬菌体表面的一种技术，可以用于筛选酶/底物/抑制剂等，筛选与DNA结合的蛋白质/研究信息传递过程等。 【点睛】本题主要考查基因工程的相关知识，要求学生有一定的理解分析能力。 21. 地中海贫血症是一种在我国长江以南各省高发的单基因遗传病，发病原因是由于珠蛋白合成异常导致红细胞易破裂发生溶血。 （1）某地区的地中海贫血症患者的β珠蛋白基因出现图1所示变化，该突变将导致______，使其无法与α珠蛋白结合，导致α珠蛋白在细胞中相对过剩，沉积在红细胞中造成细胞被破坏，因而出现贫血病症。 （2）地中海贫血症患者除了需要输血缓解症状之外，常见的治疗手段是进行异体骨髓移植，它的局限性主要是_________。目前利用生物工程技术将患者的体细胞转化为多能干细胞，以获得用于自体移植的细胞。 （3）研究者利用慢病毒载体建立相应转化系统，对上述多能干细胞进行基因修复。具体操作过程如图2所示。 ①I：表达载体含HIV病毒逆转录形成的cDNA片段，该片段帮助外源基因整合到_______上，使外源基因稳定表达。为达到纠正患者α珠蛋白与β珠蛋白的比例异常的问题，需要构建两种表达载体，分别以_______和α珠蛋白干扰基因作为目的基因。 ②II：需要将________（选择下列序号填写）导入包装细胞，一段时间后可以获得能够转化患者多能干细胞的慢病毒颗粒。 a包装载体 b.表达载体 ③III：为了便于筛选出成功转化的多能干细胞，其中________（选择下列序号填写）含有易检测的标记基因。 a.包装载体 b.表达载体 （4）理论上在获得成功转化的多能干细胞后，需要诱导其定向分化为_________，然后植入患者骨髓，检测_________以确认此技术可应用于地中海贫血症的治疗。 （5）本项研究目前仅在动物实验中完成，尚未进行人体临床实验。请分析整个研究过程，你认为进行人体临床试验可能存在的风险有哪些？请写出其中1个风险。_________ 【答案】 ①. β珠蛋白空间结构发生变化 ②. 发生免疫排斥 ③. 宿主细胞（受体细胞、干细胞）染色体DNA ④. 正常的β珠蛋白基因 ⑤. ab ⑥. b ⑦. 造血干细胞 ⑧. α珠蛋白与β珠蛋白的比例 ⑨. 慢病毒转化细胞时可能引起影响宿主正常基因功能；经过基因修复的多能干细胞有癌变可能；病毒的部分序列表达产物或经过改造的多能干细胞都可能引发强烈的免疫反应 【解析】 【分析】本题是对基因突变、基因转录、基因工程、器官移植等知识的综合考查，回忆基因突变的概念，逆转录的过程、基因表达载体的构建以及动物细胞培养的过程，然后分析题干和题图获取有效信息，根据相关知识点和相关信息解答问题。 【详解】（1）由图1 可知，地中海贫血患者β珠蛋白基因发生了碱基对的缺失，导致β珠蛋白基因结构改变进而导致编码的β珠蛋白空间结构发生变化，使其无法与α珠蛋白结合。 （2）器官移植最大的局限是有免疫排斥现象。 （3）①cDNA片段能够帮助外源基因整合到宿主细胞染色体的DNA上，使外源基因得以稳定的表达。依据题干信息，应以正常的β珠蛋白基因和α珠蛋白干扰基因作为目的基因，以纠正患者α珠蛋白与β珠蛋白的比例异常的问题。 ②依据操作第二步慢病毒的包装显示，需将包装载体和表达载体共同导入包装细胞。 ③表达载体上还有标记基因。 （4）骨髓中的多能干细胞——造血干细胞可以不断的分裂分化出红细胞，因此需要将成功转化的多能干细胞后诱导分化为造血干细胞后植入患者骨髓，再检测α珠蛋白与β珠蛋白的比例，以确认能否应用于地中海贫血症的治疗。 （5）科研实验往往先进性动物实验，再进行临床试验，而且依然存在诸多风险，比如慢病毒转化细胞时可能引起影响宿主正常基因功能；经过基因修复的多能干细胞有癌变可能；病毒的部分序列表达产物或经过改造的多能干细胞都可能引发强烈的免疫反应等等。 【点睛】本题结合地中海贫血症，考查基因突变和细胞移植等相关知识，已在考查学生的识图能力和判断能力，运用所学知识综合分析问题和解决问题的能力。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$