生物（天津专用）-2025年高考终极押题猜想

2025年高考生物终极押题猜想（天津专用） （高分的秘密武器：终极密押+押题预测） 押题猜想一 细胞的结构和功能 1 押题猜想二 细胞的代谢与生产实践 3 押题猜想三 遗传规律 7 押题猜想四 稳态与调节 11 押题猜想五 生态与环境 17 押题猜想六 生物技术工程 21 押题猜想七 热点素材 27 押题猜想八 实验与探究 34 押题猜想一 细胞的结构和功能 限时：2min （原创）下列关于AI预测蛋白质结构的叙述，正确的是（ ） A. 仅需氨基酸序列即可准确预测蛋白质四级结构 B. AlphaFold3可直接解析蛋白质与配体结合的动态构象 C. AI模型通过模拟分子动力学生成蛋白质运动轨迹数据 D. 预测结果无需实验验证即可用于药物研发 押题解读 1． 科技热点与学科融合： AI在生物领域的应用是近年高考命题的趋势，如2024年天津高三生物试卷已涉及AI预测蛋白质结构的题目。AlphaFold等工具的突破（如2024年AlphaFold3发布）和天津本地企业（如丹娜生物）利用AI加速抗生素研发的案例，均体现了“科学技术与社会发展”的命题导向。 2． 核心知识与能力考查： 题目融合了蛋白质结构层次（一级到四级结构）、AI技术原理（如分子动力学模拟、深度学习）等核心考点，同时考查学生对前沿技术的理解能力，符合高考“理论联系实际”的要求。 3． 教材与考试大纲关联： 人教版教材强调蛋白质结构多样性的成因，而2025年天津高考生物考试大纲明确要求“关注对科学、技术和社会发展有重大影响的生物学新进展”，AI预测蛋白质结构正是这一要求的典型体现。 1．细胞膜上的蛋白质种类多样，参与生物体内的多种生理过程。下列叙述错误的是（　　） A．细胞膜上的受体蛋白与信号分子的结合具有特异性 B．细胞膜上的通道蛋白与运输物质结合后可完成多次运输 C．细菌细胞膜上与有氧呼吸有关的酶可行使线粒体内酶的功能 D．细胞膜上某些蛋白质与糖类结合后可参与细胞间的信息交流 2．泛素蛋白会与细胞中需降解的蛋白质结合，当需降解的蛋白质上连接4个以上泛素蛋白后会被细胞内的蛋白酶体识别并降解（如图1）。有研究表明，蛋清溶菌酶与细胞提取液混合后会逐渐通过泛素降解途径降解。为证明该结论的正确性，进行了以下实验。 实验组：放射性同位素标记的蛋清溶菌酶与细胞提取液混合。 对照组：放射性同位素标记的蛋清溶菌酶与不含细胞提取物的缓冲液混合。 在不同时间段取样，并对蛋白质进行电泳，其中某一时间点放射性自显影显示的含有放射性同位素的蛋白质条带如图2所示。下列叙述错误的是（    ） A．由图1可知，对照组和实验组均需添加蛋白酶体 B．若取样时间更靠前，可能得不到48500道尔顿的电泳条带 C．蛋白酶体和泛素连接酶在泛素降解途径中催化的反应不同 D．实验结果支持“需降解的蛋白质上连接4个以上泛素蛋白后才能被降解” 3．亨廷顿病（HD）是由基因中的CAG三核苷酸重复序列扩展引起的，CAG重复序列所编码的聚谷氨酰胺（R基中含有氨基）链会在蛋白质中形成异常的结构，逐渐引发细胞功能紊乱。研究发现，CAG重复数目为36至40之间的个体通常在40岁左右开始出现症状，而当CAG重复数目达到40次以上时，症状的出现年龄会提前，且病程更为迅速。下列叙述错误的是（　　） A．谷氨酰胺是一种人体可以合成的非必需氨基酸 B．聚谷氨酰胺链的氮元素只存在于氨基中 C．检测基因中的CAG重复数目，可作为有效的HD早期预警标志 D．开发药物抑制CAG重复序列的扩展，可能延缓HD的病程进展 4．血清铁蛋白是去铁蛋白和铁核心Fe3+形成的复合物，具有结合和贮备铁的能力。在抗原和症刺激、肿瘤等应激状态下大量表达，常作为免疫平衡和癌症早期检测的重要参考指标。下叙述正确的是（　　） A．Fe是组成血清铁蛋白的基本组成单位 B．抗原可激活浆细胞大量合成血清铁蛋白 C．血清铁蛋白空间结构的形成与氢键有关 D．Fe可组成血清铁蛋白，人体需大量补充 5．从某高等动物组织中提取的含有18种氨基酸的某种胶原蛋白，可以用来制作手术缝合线。手术后一段时间，这种缝合线可以被人体组织吸收。下列相关叙述错误的是（    ） A．高温处理过的胶原蛋白可与双缩脲试剂发生颜色反应 B．这种缝合线需要分解成氨基酸才可被人体细胞利用 C．若该胶原蛋白由p条肽链、q个氨基酸组成，则至少含p+q个氮原子 D．胶原蛋白具有一定空间结构与氨基酸之间能够形成氢键等有关 押题猜想二 细胞的代谢与生产实践 限时：10min （原创）天津滨海盐碱试验站发现，盐胁迫下对农作物的光合作用影响极大。盐碱地种植水稻是一项实现盐碱地资源高效利用的有利措施。水稻是一种盐敏感型作物，盐碱胁迫会抑制水稻的生长。科研人员探究了不同程度盐碱胁迫下水稻抽穗期光合生理的响应，结果如下表所示。 处理 叶绿素含量（mg/g） 净光合速率[μmol/（m2·s）] 气孔导度[μmol/（m2·s）] 胞间CO2浓度（μL/L） 叶绿素a 叶绿素b 对照 2.52 0.24 36.11 1495.16 303.55 轻度 2.38 0.21 26.49 1242.28 307.40 中度 1.80 0.15 24.00 1069.34 310.98 重度 1.48 0.12 18.94 1025.03 317.62 请分析相关信息，回答下列问题： (1)测定叶片叶绿素含量时，可用 提取光合色素后，在 光照射下测定吸光率，然后计算叶绿素的含量。 (2)不同程度的盐碱胁迫都使水稻净光合速率下降，可能的原因是盐碱胁迫使水稻中的Mg含量下降，导致 ，从而影响光能的 。经显微观察发现，盐碱胁迫会使叶绿体基粒形态膨胀弯曲等，该结构变化使光反应产物 减少，直接影响碳反应中的 过程。 (3)重度盐碱胁迫下净光合速率降低，引起它下降的因素为 （填“气孔”或“非气孔”）因素，理由是 。盐碱胁迫条件下，叶片等部位合成的 含量上升，该激素可能诱导气孔关闭。 (4)培育耐盐碱水稻需研究植物适应高盐环境的生理特性。下列哪几项属于水稻对高盐环境适应的特性？__________。 A．细胞膜上离子转运蛋白减少 B．能从外界环境中吸收无机盐离子至液泡中 C．细胞内大分子物质水解为可溶性小分子物质 D．细胞内产生一类具有调节渗透作用的蛋白质 押题解读 天津滨海地区属典型退化成陆型盐碱地，土壤含盐量0.6-3.0%，pH值8.5-9.5，代表中国1.15亿亩盐碱地中滨海盐渍土类型，具有样本研究价值，符合命题逻辑；从农业安全战略需求方面分析：该区域位于"环渤海现代农业走廊"核心区，承担京津冀都市圈农产品供给任务。盐分胁迫导致光能转化效率下降40-60%，直接影响区域粮食安全；从研究前沿交叉性分析：涉及植物逆境生理（盐胁迫响应机制）、土壤改良技术（暗管排盐等）、作物遗传育种（耐盐碱水稻）等多学科交叉，符合新农科建设方向。 针对细胞代谢---光合作用近5年高考热点集中在：（1）盐胁迫下PSⅡ反应中心损伤机制（2） 叶绿体超微结构变化 （3）Rubisco酶活性抑制（4）光呼吸代谢增强现象。本题以文字和图形呈现，结合实验探究考查学生的综合素养。 要求学生掌握盐碱胁迫三重伤害模型：离子毒害（Na+竞争抑制Mg2+吸收→叶绿素合成受阻） 渗透胁迫（气孔导度下降至0.1-0.2 mol·m⁻²·s⁻¹）；氧化损伤（ROS破坏类囊体膜） 1、光胁迫影响植物的生长和生存，为减轻过量光对自身造成的不利影响，植物会做出一系列保护措施，如叶绿体避光运动（强光照射时叶绿体向细胞两侧移动，使其与入射光方向平行，以避免吸收过多的光）、光呼吸加强等，回答下列问题： Ⅰ．叶片长时间暴露在强光下会“失绿”，有观点认为“失绿”是因为叶绿素发生了降解，为探究该观点的正确性，某研究小组采用拟南芥野生型（WT）和突变体（chup1，缺乏避光运动）进行实验，将二者的叶片分别放在弱光和强光下，其中强光组只对叶片中部留出的一条缝进行强光照射，其他部分遮光，叶片颜色如图1。 (1)据图1初步推断，强光下叶片“失绿”不是由 引起的，应该是由于 ，作出该判断的理由是 。 (2)欲进一步确定上述推断，可用 （填试剂）提取强光与弱光下叶片中的光合色素，通过 法分离色素，然后比较 。 Ⅱ．光照过强会导致光合速率下降，这种现象称为光抑制。一般认为在强光下由于NADP+不足，导致电子积累，损伤光合结构。光合作用中的Rubisco是一种双功能酶，它既能催化RuBP（C5）与CO2反应进行光合作用，又能在氧浓度较高时催化C5与O2反应进行光呼吸（如图2）。 (3)请从光反应和暗反应联系的角度分析强光下NADP+不足的原因： ； (4)光合作用中Rubisco在 （细胞结构）中起作用，光呼吸途径可有效减弱光抑制现象，原因是 。 2．人工光合系统在可持续能源领域具有广阔的应用前景。我国科学家利用光合作用的原理构建人工光合系统，该系统的工作流程如下图，请回答下列问题。 (1)人工光合系统利用了光合作用的原理，请写出光合作用的反应式 。 (2)过程①相当于叶肉细胞中 吸收光能的过程；过程③④⑤处于同一反应体系，反应过程需控制温度和pH，其原因是 。 (3)过程②中，与叶肉细胞中光反应的不同之处有 、 。 (4)与传统农业生产相比，人工光合系统的优势为 （答出一点即可）。 3．植物叶肉细胞中的Rubisco是一个双功能酶，CO2浓度较高时，倾向于催化五碳糖和CO2反应；O2浓度较高时，倾向于催化五碳糖和O2反应生成CO2（称为光呼吸）。科研人员根据研究成果建构了如图所示的代谢模型，请回答下列问题： (1)植物进行光呼吸需要的条件有 （答出两点）。 (2)植物进行光呼吸不利于光合作用中有机物的积累，因此为提高农作物的产量需要抑制光呼吸。研究发现，增施有机肥可以抑制光呼吸，原因是有机物被微生物分解后，使 ，CO2的固定 （填“增强”或“减弱”），从而抑制光呼吸。 (3)光既可为植物光合作用提供能量，还可作为一种 影响植物生长发育的全过程。已知光反应产物的积累会对叶绿体造成伤害，请分析高光照强度下，植物进行光呼吸的积极意义： 。 (4)研究发现，Mg2+是Rubisco的重要激活剂，据此推测植物在缺镁条件下，光合速率下降的原因：一方面缺镁会导致 ，影响光反应过程，另一方面缺镁还会导致 ，影响暗反应过程。 (5)研究表明，给作物长时间增施CO2会导致其光合速率逐渐减弱，最终影响作物产量，该现象被称为“光合适应”，根据所学知识，推测产生“光合适应”的原因： 。 4．景天科植物八宝景天存在特殊的CO2固定方式，称为景天酸代谢途径（CAM）。八宝景天在夜晚气孔开放，通过一系列反应将CO2固定于苹果酸，并储存在液泡中；白天气孔关闭，苹果酸运出液泡后放出CO2供暗反应利用，其部分代谢途径如图所示。回答下列问题： (1)绿色植物叶片中色素在滤纸上分离实验使用的试剂是 。光合作用时，叶绿体中能同时吸收红光和蓝紫光的色素是 ，光反应的产物有 （答两点）和O2。 (2)白天八宝景天叶肉细胞进行光合作用所需要的CO2由 和 释放，苹果酸的含量和生成葡萄糖的含量可能呈 （填“正相关”或“负相关”）。 (3)农业生产中，在农作物（如水稻、小麦等）结实前农民会适当多施钾肥，促进光合作用产物由叶片运至果实。请以灌浆期（籽粒形成过程中，将通过光合作用产生的淀粉等有机物储存在籽粒中的阶段）的小麦为实验材料，用14CO2为原料补充实验思路，验证钾离子具有上述作用。实验思路：将生长状态一致的灌浆期小麦均分为两组： 。 押题猜想三 遗传规律 限时：10min （原创）天津农科院选育的"津蚕3号"品种中，家蚕的体色有斑纹（A）对无斑纹（a）为显性，黄茧（B）对白茧（b）为显性，抗药（D）对不抗药（d）为显性。生产上，由于雄蚕出丝率高，因此选择性地调控家蚕性别比例有助于提高蚕丝产量。已知家蚕性别决定方式为ZW型，斑纹相关基因（A/a）只位于Z染色体上，其他基因位置未知。某研究小组进行了如下杂交实验得F1，F1雌雄交配得F2，结果如下表。回答下列问题： 杂交组合 F1 F2 组合一 正交 ♀黄茧抗药×♂白茧不抗药 黄茧抗药 黄茧抗药∶白茧不抗药=3∶1 反交 ♀白茧不抗药×♂黄茧抗药 黄茧抗药 黄茧抗药∶白茧不抗药=3∶1 组合二 正交 ♀黄茧有斑纹×♂白茧无斑纹 黄茧有斑纹 黄茧无斑纹 _____ 反交 ♀白茧无斑纹×♂黄茧有斑纹 黄茧有斑纹 黄茧有斑纹∶黄茧无斑纹∶白茧有斑纹∶白茧无斑纹=9∶3∶3∶1 (1)组合一中，控制家蚕茧色、抗药性的基因 （填“遵循”或“不遵循”）基因的自由组合定律，F2黄茧抗药家蚕中的杂合子占 。上述杂交实验的F1中，这两对基因所在染色体的类型及位置关系为 。 (2)组合二中，正交所得F2的表型及比例为 （不考虑雌雄）。正交所得F2中黄茧类型雌雄蚕交配，后代中白茧有斑纹个体所占比例为 。 (3)蚕种生产上，为了提高蚕丝产量，可通过特定性状标记性别以便在幼蚕时即可选择出雄蚕进行培养，请写出你的筛选方案： 。 (4)有研究者提出利用致死基因构建“平衡致死系”家蚕，该品系的雄家蚕与正常的雌家蚕杂交，后代只有雄蚕存活，达到筛选雄蚕的目的。为此研究者先用60Co-射线处理亲本雌性有斑纹家蚕，诱发突变，再将其与无斑纹雄性家蚕进行杂交得到F1，F1雌雄蚕交配得到F2。 ①如果没有诱发隐性致死突变，则F2性状分离比为雌性有斑纹蚕∶雄性有斑纹蚕∶雌性无斑纹蚕∶雄性无斑纹蚕=1∶1∶1∶1如果诱发相关致死突变，则F2中观察不到 个体。利用该方法获得Z染色体上隐性致死突变体甲、乙、丙（携带的致死基因分别用m1、㎡、m3表示）。 ②在研究中研究者利用某家蚕雌性个体（CIOS），其Z染色体正常，但部分正常Z染色体片段易位到W染色体上，让CIOS与突变体甲、乙、丙雄蚕进行杂交，实验结果如表所示： 杂交组合 子代雌蚕总数/只 子代雄蚕总数/只 CIOS×甲 88 176 CIOS×乙 107 217 CIOS×丙 199 201 分析杂交结果可知，致死基因 的等位基因分布于易位片段。③隐性致死基因㎡和m3一定是非等位基因，判断依据是 。 押题解读 天津农科院蚕业研究所长期从事家蚕种质创新，其"高丝量三眠蚕品种选育"获国家科技进步奖，该品种（‌津蚕3号‌）的伴性遗传特性（Z染色体隐性致死基因）成为命题素材。符合命题特色；根据《普通高中生物学课程标准》明确要求掌握"ZW型性别决定系统"（家蚕为典型ZW型，雌蚕为ZZ，雄蚕为ZW）。近些年家蚕遗传题频繁出现，涉及家蚕的颜色，雄性不育等情景。 本内容多以遗传大题出现，考查内容涉及到基因自由组合、基因连锁、致死（合子致死或配子致死）、伴性遗传及遗传图谱的综合题，也会查基因的表达（甲基化），及基因与形状的关系。一般以单选题出现。 1．miRNA是一类长度约为20~24个核苷酸的非编码RNA，与靶mRNA结合后，使其稳定性下降，从而易于被降解。下列叙述正确的是（　　） A．miRNA通过阻碍基因的转录从而调控基因的表达 B．miRNA和靶mRNA通过磷酸二酯键结合形成局部双链 C．miRNA调控和DNA甲基化都会改变基因的碱基序列 D．miRNA调控和DNA甲基化均可导致个体表型发生可遗传变化 2．杜氏肌营养不良（DMD）是一种单基因遗传病，图1为该病一个家系图，图2是对该家族成员相关基因进行PCR的结果，相关叙述错误的是（    ） A．DMD是伴X染色体隐性遗传病 B．3和6都是致病基因的携带者 C．该家系中的致病基因一定来自2 D．该基因突变是碱基对增添引起的 3．蚕（ZW型性别决定）的易感病和抗病由一对等位基因（D/d）控制，体色黑色和褐色由另一对等位基因（E/e）控制，两对基因均不位于W染色体上。研究者进行了如下实验（不考虑突变、交换及致死等情况）。 P F1 ♂ ♀ ♀ ♂ 多只易感病褐色 多只抗病 抗病褐色：易感病褐色：抗病黑色：易感病黑色=3：9：3：9 抗病褐色：易感病褐色：抗病黑色：易感病黑色=4：12：2：6 回答下列问题： (1)决定易感病和抗病的基因位于 染色体上，关于体色的显性性状为 。 (2)亲本中雌蚕产生的配子的类型及比例为 。若让F1中易感病黑色雌雄蚕随机交配，F2中雄蚕基因型及比例为 。 (3)为了进一步研究基因E、e的碱基序列差异，研究人员提取了甲、乙、丙、丁四只蚕的等位基因E/e的相关DNA片段，用限制酶F对其进行切割处理，将得到的大小不同的片段进行电泳，得到的结果如图所示。若丙的体色为褐色，则甲、乙的体色应分别为 。由图可推知，造成基因E/e碱基序列有差异的主要原因是 。在适宜的环境中培养丁，结果发现丁没有表现出与其基因型相对应的体色，可能原因是 。 4．豚鼠毛的颜色由两对等位基因（E和e，F和f）控制，其中一对等位基因控制色素的合成，另一对等位基因控制颜色的深度，豚鼠毛的颜色与基因型的对应关系见下表。 基因型 E_ff E_Ff E_FF或ee__ 豚鼠毛颜色 黑色 灰色 白色 (1)白色豚鼠的基因型有 种，黑色豚鼠的基因型是 。 (2)现有上述各种基因型的豚鼠，某课题小组用一只基因型为EeFf的雄性灰毛豚鼠探究两对等位基因（E和e，F和f）在染色体上的位置，进行了以下实验。 ①实验假设：两对等位基因（E和e，F和f）在染色体上的位置有以下三种类型。 ②实验方法： ，观察并统计其子代豚鼠毛的颜色和比例。 ③推测可能的实验结果（不考虑交叉互换） a、若两对基因位置符合图中第一种类型；则子代豚鼠表现型及比例 。 b、若两对基因位置符合图中第二种类型，则该雄性豚鼠产生的配子的基因型及比例为 ，子代豚鼠表现型及比例 。 c、若两对基因位置符合图中第三种类型，则子代豚鼠表现型及比例 ，请在C图中标出基因在染色体上的位置 。以上三种类型中图 的2对基因遵循基因自由组合定律，原因是 。 押题猜想四 稳态与调节 限时：8min （原创）2024年天津医科大学联合研究发现，脑肠轴（MGBA）是肠道与中枢神经系统之间的双向调节通路，中枢神经系统能通过信号传导影响肠道菌群的分布，肠道菌群通过菌体自身或其代谢产物对人脑产生影响，部分机制如图1。请回答下列问题： (1)大脑向肠道菌群发送信号主要通过由传出神经组成的 完成，其中 的作用使肠道蠕动加强，从而改善肠道营养供应，对肠道菌群产生影响。 (2)致病微生物及细菌代谢物能直接刺激肠道内的免疫细胞，图1中细胞Ⅰ为抗原呈递细胞，其作用是 。细胞Ⅱ接受抗原后，细胞表面的 发生变化并与细胞Ⅲ结合，同时开始增殖、分化并分泌细胞因子。 (3)当血液中的细胞因子含量增加到一定程度时，会将信息传递给大脑，使下丘脑分泌的 激素水平升高，“下丘脑—垂体—肾上腺轴”被激活，进而抑制细胞因子的分泌。该过程中存在着分级调节机制，其生理学意义是放大激素的调节效应， ，利于精细调控。由上述可知，MGBA可通过 调节网络使人体内环境处于稳态。 (4)研究表明肠道微生物可通过MGBA影响生物的个体行为表现。科研人员利用大鼠进行了如下实验： 分组 实验对象 饲养条件 检测 对照组 含有正常肠道菌群的大鼠 ② 60分钟内的运动距离和运动轨迹 实验组 ① 无菌饲料、无菌水、全新开放的盒子 ③实验结果如图2和图3所示，由图可知 ，说明实验组大鼠出现了自发活动增强的现象。 (5)已知5-羟色胺（5-HT）是MGBA的关键神经递质，其代谢终产物为5-HIAA。为探究两组大鼠行为差异的分子机理，科研人员测定了大鼠体内5-HIAA与5-HT的含量并计算出二者的比例，结果如图4所示。①分析结果说明 。    ②某兴趣小组提出假设：肠道微生物通过影响5-HT分解酶相关基因的表达影响5-HT的代谢水平。该小组进一步提出了“检测实验组大鼠的5-HT分解酶相关基因转录量”的实验方法。请评价此实验方法是否合理，并给出理由 。 押题解读 押题理由：“肠道菌群对人体的调节”。这个主题在近年来的生物研究中确实很热门，而且与健康、疾病密切相关，容易结合到新课标的要求里。比如，微生物组与免疫、代谢的关系，可能成为高考的考点。 人体稳态与调节天津会考查一道非选择题，以神经、体液、免疫调节为枢纽，通过设置多样的情景，实现跨模块综合考察。多以相关疾病结合（如阿尔兹海默症，帕金森、癫痫、抑郁症、肥胖等）。 1、帕金森病是一种常见于中老年的神经系统变性疾病，临床上以静止性震颤、运动迟缓、肌强直和姿势平衡障碍为主要特征。现认为其致病机理为多巴胺能神经元变性死亡引起，具体机理解释如图所示。回答下列问题： (1)正常人多巴胺能神经元受到刺激时，其膜内的电位变化情况为 ，其产生的多巴胺递质能作用于脊髓运动神经元，原因是 。 (2)据图分析，该过程中的乙酰胆碱是一种 (填“兴奋性”或“抑制性”) 递质。 (3)据图分析，帕金森病患者出现肌肉震颤症状的原因是 。根据分析，关于研发帕金森病的药物，其作用机理可行的有 。 A．促进多巴胺释放  B．补充拟多巴胺类递质   C．促进对乙酰胆碱降解   D．抑制乙酰胆碱释放 (4)现已知目前临床治疗帕金森病震颤最有效的药物是左旋多巴，其作用的机理是能显著改善机体脑内多巴胺含量，起到震颤麻痹作用。某研究者提出人参皂苷具有类似左旋多巴的作用，请利用以下材料和试剂设计实验思路及预测结果。 实验材料及试剂：生理状况基本相同的帕金森病模型小鼠若干只、人参皂苷溶液、左旋多巴溶液、蒸馏水(注：实验试剂采用灌胃处理)。 实验思路： ①选取生理状况基本相同的帕金森病模型小鼠若干只，随机均分为甲、乙、丙三组； ② 。 ③在相同且适宜的条件下饲养一段时间，比较模型小鼠脑内多巴胺含量及其行为能力。 预期结果及结论： 若模型小鼠的脑内多巴胺含量及其行为能力为甲>乙=丙，说明人参皂苷不具有类似左旋多巴的作用； 若 ，说明人参皂苷具有类似左旋多巴的作用。 2．肥胖相关的代谢性疾病严重危害人类健康。研究发现棕色脂肪组织（BAT）可增加耗能产热，而BAT功能障碍则减少耗能导致肥胖。解偶联蛋白1（UCP1）在BAT中特异性表达，能引起线粒体释放的能量和ATP的生成解偶联，更多的能量以热能形式散失。UCP1的表达受到多种因素调节，如，盐皮质激素受体（MR）激活可引起UCP1表达上调，BAT功能增强。寒冷刺激和高脂饮食也会影响BAT的功能，如图甲所示。 回答下列问题： (1)寒冷刺激引起去甲肾上腺素（NE）释放，激活BAT的细胞膜上的受体，信号传递后引起UCP1基因表达量 （填“上调”或“下调”），增加细胞产热。该调节过程属于 （填“神经调节”或“体液调节”或“神经—体液调节”）。 (2)高脂饮食引发肥胖的原因之一是：长期高脂饮食引起下丘脑—垂体—肾上腺皮质轴功能紊乱，下丘脑产生的 激素减少，肾上腺皮质分泌的醛固酮减少，MR的激活减少，BAT功能下调，热量消耗减少，引发肥胖。 (3)禁食会引发行为、生理和代谢反应，激活下丘脑—垂体—肾上腺皮质轴，增加了血液中糖皮质激素的水平，据图分析禁食对BAT细胞产热的影响是 。 (4)许多物质可通过作用于MR调节脂肪细胞的代谢。科研人员探究MR对小鼠原代棕色脂肪细胞功能的影响，进行了相关实验，分别给予螺内酯（MR拮抗剂）、可的松（糖皮质激素类药物）或联合处理，测定UCP1基因表达的变化。图乙示螺内酯、可的松及其联合处理时棕色脂肪组织UCP1 mRNA的相对表达水平。 据图乙分析，螺内酯、可的松可能引起BAT功能减弱引发肥胖，临床使用应避免长时间联合用药，原因是 。 3．据《2024中国居民睡眠健康白皮书》可知，我国居民整体睡眠状况不容乐观。人体的睡眠受到多方面的调节，研究发现脑中的结缔组织细胞或上皮细胞合成分泌的一类脂类激素PGD2，可通过图1中的调节过程来调节睡眠，其中“→”表示促进，“”表示抑制，“”表示物质分泌。 (1)图1中的腺苷由 （填物质）组成。神经元一般都具有A结构，这有利于神经元 。 (2)脑脊液中的PGD2水平呈昼夜节律性波动，这可能受到 （填“下丘脑”“脑干”或“大脑皮层”）的调控，根据图1可知，脑脊液中的PGD2水平升高，会促进细胞Ⅱ分泌腺苷，进而 ，使神经系统兴奋性下降，从而促使机体逐渐进入睡眠状态。 (3)GABA（γ-氨基丁酸）是一种重要的神经递质，图2表示VLPO神经元释放的GABA的部分作用过程。 据图2分析，当VLPO神经元接受到腺苷的刺激后，钙通道打开，Ca2+内流以促进 。突触间隙中的GABA与突触后膜上的GABAA受体结合，引发 ，使突触后膜上的静息电位增强。GABA还可与GABAB受体结合，其意义是 。 (4)研究发现，睡眠长期被剥夺的小鼠会发生图3中的一系列变化甚至死亡，根据图1，推断图3中方框中应为 ，这种情况导致的MODS属于 病。 (5)综上所述，人和高等动物的正常睡眠是通过 来共同维持的。 4．“肠微生物—肠—脑轴”（MGBA）是肠道与中枢神经系统之间双向调节的网络系统，肠道中微生物的代谢产物可刺激迷走神经向脑传递信息，并参与相关激素分泌的周节。5-HT是一种神经递质，由色氨酸经过一系列反应生成，能被单胺氧化酶（MAO）分解，在神经系统的信息传递和情绪调节中发挥着关键作用。肠道菌群紊乱可能引起抑郁（机理如下图），肠道菌群移植为治疗抑郁开辟了新途径。    (1)中枢神经系统包括 ，其中后者是排尿反射的初级中枢。构成神经系统的神经胶质细胞对神经元的功能体现在 （写全得分）。 (2)推测图中的ACTH由 （填器官名称）分泌。突触间隙中的5-HT可经 通过突触间隙与突触后膜上的相应受体结合形成 ，从而改变突触后膜对离子的通透性。 (3)抑郁症患者常出现免疫力下降现象，据图分析原因是 。 (4)研究发现抗生素可通过引起肠道菌群紊乱导致抑郁症的发生。为验证上述结论，现有正常小鼠及抗生素抑郁模型小鼠若干，请写出简要的实验设计思路。 实验思路： 。 押题猜想五 生态与环境 限时：8min （原创）天津渤海湾近年频现"蓝眼泪"景观，该现象由夜光藻（Noctiluca scintillans）在受到扰动时发光形成。夜光藻大量繁殖与水体富营养化密切相关，其摄食硅藻等浮游植物并分解有机碎屑。研究发现，渤海湾周边农业化肥流失及生活污水排放导致氮、磷含量升高，引发藻华，后续夜光藻暴发，这是一种海洋赤潮的主要发生藻，对渔业危害很大。回答以下问题： (1)从生态系统的功能分析，夜光藻发出的荧光属于___________信息，这些荧光能引起更强大的捕猎者的注意，从而帮助夜光藻赶走入侵者，这说明信息传递在生态系统中具有__________作用。 (2)夜光藻根据颜色不同可分为红色夜光藻和绿色夜光藻，前者只能通过摄食其他浮游植物、细菌等来获取营养，其与浮游植物的种间关系有___________；后者因体内有共生绿藻，使细胞呈现绿色，获取营养的重要途径为捕食其他浮游生物，但在食物匮乏时，绿色夜光藻也能生存。据此可知，绿色夜光藻同化的能量来源于___________。 (3)密度较高的夜光藻白天在阳光下会呈红色，高密度聚集（大于3000个/L）才会形成赤潮。如果白天海域没有明显的水色异常，说明夜光藻密度不大，“蓝眼泪”持续时间3天左右后会消失，这体现了生态系统具有一定的___________能力。一旦大面积赤潮出现后，请你提出一个可行的生物学方法进行控制：______________。 押题解读 《普通高中生物学课程标准》明确要求掌握"生态系统的结构与功能"（生产者、消费者、分解者的角色）和"人类活动对生态平衡的影响"，蓝眼泪现象完美融合‌生态组成分析‌（夜光藻定位）+ ‌物质循环失衡‌（富营养化机制）+ ‌生态治理措施‌（恢复力稳定性）三大考点。 渤海湾是京津冀生态协同发展重点区域，蓝眼泪现象频发引发公众对海洋污染的广泛关注，符合高考‌"贴近生活、服务社会"‌的命题导向。 本内容以单选题和非选择题为主要考查方式，其中非选择题必考一道生物与环境的题，且高频考查生态系统相关内容（生态位，生物多样性的价值，中间关系等）。命题素材：野生资源保护、生态修复、富营养化与藻类暴发‌、生物入侵与生态安全等。 1．某湿地曾因围垦造田导致植被退化、生物多样性锐减。近年来通过生态修复（引入芦苇、菖蒲等本地植物，投放底栖动物，控制水体富营养化），逐步恢复了其生态功能。科研团队连续5年对该湿地生态系统的物种组成、群落结构及能量流动进行了跟踪研究，部分数据如下： 年份 植物种类数 鸟类种群密度（只/Km2） 水体总氮含量（mg/L） 生态系统总初级生产量kJ/（m2·a） 第1年 8 12 2.5 8000 第5年 23 68 0.8 25000 (1)调查湿地中某濒危水鸟的种群密度时，采用 方法，理由是 。 (2)修复5年后，植物种类显著增加，从生态位角度分析，这种变化如何减弱物种间竞争 。 (3)结合表格数据分析，第5年生态系统总初级生产量大幅提升的原因 。 (4)修复过程中引入本地物种而非外来物种遵循了生态工程的 原理。 (5)若该湿地中“芦苇→蝗虫→蜘蛛→鹭鸟”构成一条食物链，测得蝗虫同化的能量为a kJ/（m2·a）。从能量流动角度分析，鹭鸟获得的能量 a（填“大于、小于、不一定”），理由是 。 2．生态农业通过减少化肥、农药的使用，增加有机肥和生物防治，实现农业的可持续发展。某农技科研团队在稻田中采用“稻—鱼—鸭”共作模式，即在稻田中同时养殖鱼和鸭，形成一个小型生态系统（如图）。他们将一块稻田分成各60m2的三块地，采用了三种农田模式，其结果如表。 生态系统类型 水稻产量（kg） 鱼产量（kg） 鸭产量（kg） 水稻单种 55.0 稻-鱼 59.0 3.0 稻-鱼-鸭 60.0 2.5 6.5 (1)据图分析，农田生态系统的基石是 ，鸭所处的营养级是 。与水稻单种相比，稻—鱼—鸭共作的生态系统通过 或 食物链，提高生态系统的稳定性。构建生态农业农田时，需要考虑生物之间的相互作用才能实现系统结构与功能的协调，这主要是遵循 原理。 (2)根据图表信息可知，流经稻—鱼—鸭共作系统的总能量来源于 。稻—鱼—鸭共作生态农业，不但提高了经济效益，也提高了生态效益，请从生态系统结构与功能角度分析，其理由是 （答1点）。 3．下图为人工构建的“稻鱼共生”生态系统各成分间的关系网，回答下列问题： (1)该人工生态系统的构建与当地自然条件、生活条件直接相关，体现生态工程的 （答两点）原理，设计人工生态系统的目的是 。 (2)该生态系统中的生产者在水中分布的位置不同，可充分利用 ，体现群落 结构的优势。研究发现，该生态系统中各营养级之间能量的传递效率不在10%~20%之间，主要原因是 。 (3)由于管理不当造成蓝细菌大量繁殖导致某些地区生态失衡，从种间关系的角度考虑，可采取如下措施：一是引入蓝细菌的捕食者，二是引入蓝细菌的竞争者，这些方法均属于 防治，在引入捕食者、竞争者时应特别注意 （答两点）。 (4)为了解该人工生态系统中水稻的生存状况，可从实际出发调查其生态位，调查的指标有 （答两点）等。稻花鱼和水稻之间的互利关系具体表现为 。 4．浅水湖泊养殖过程中，受排放的生活污水和工业污水的影响，水体中N、P等无机盐含量增加，从而导致了富营养化，这是驱动湖泊从清水态向浑水态转换的主要原因。此外，随着无机盐浓度的增加，某些浮游植物（如微囊藻等）大量繁殖，形成水华，促使水质也变得浑浊。科研人员调查了某人工浅水湖泊的水质变化，结果如图1所示。图2为开展生态修复措施中的植物床处理段的示意图。请回答下列问题：    (1)依据题干信息分析，富营养化是一些浮游植物逐渐成为水体中 的过程。水生生物死亡后被微生物分解，引起水体的溶氧量下降，造成水生生物数量进一步减少，加剧破坏了生态系统的稳态，该方式称为 调节。该湖泊从清水态向浑水态变化过程中植物的变化是 ，流经该浅水湖泊生态系统的总能量为 。 (2)生态修复初期，实行了禁渔措施，鱼类资源和水质都有了一定的改善，说明生态系统具有一定的 能力。在富营养化的人工浅水湖泊中微囊藻大量繁殖，造成鱼虾大量死亡，会造成该生态系统的 稳定性下降。而植物床中的湿地植物能够向水中分泌萜类化合物、类固醇等，从而抑制了微囊藻等浮游藻类的生长，这一现象体现了生态系统的信息传递能够 ； (3)在生态修复过程中，植物床中的植物不仅可以吸收污水中的N、P等，避免水体富营养化，还可以吸收污水中部分的重金属离子。实际操作中，常采用 措施除去该环境中富集的N、P等元素。若污水中含有重金属，则植物床处理段食物链中不同营养级生物体内重金属含量的特点是 。引入对污染物净化能力较强的芦苇等水生植物来修复该湖泊生态系统，主要遵循了生态工程的 原理。 5．加拿大一枝黄花原产于北美，因其花色艳丽，1935年作为观赏植物引入我国。它繁殖能力极强，一株植株可形成2万多粒种子，传播速度快，生长优势明显，生态适应性广阔。它的生态入侵会对当地物种造成严重威胁，被称为“生态杀手”。请回答下列问题： (1)加拿大一枝黄花的观赏性强体现了生物多样性的 价值。利用样方法调查某人行道两旁狭长绿化带中加拿大一枝黄花种群密度时，可采用 法取样。 (2)随着时间的推移，入侵地的草本植物群落逐渐被加拿大一枝黄花群落替代，群落演替的类型为 。 (3)加拿大一枝黄花用于生长、发育和繁殖的能量储存于 中；若单位体重的湖羊和野兔所含能量相等，两者摄入等量的加拿大一枝黄花，增重却有明显的不同，原因是 。 (4)为了清除加拿大一枝黄花，通常采用人工收割并使之自然腐烂的方法，收割的适宜时机应在 （填“开花前”或“开花后”）。上述处理方法改变了生态系统中生产者的组成格局，同时加快了加拿大一枝黄花积聚的能量以化学能的形式流向 。 (5)研究人员发现芦苇和加拿大一枝黄花两物种间适宜生存环境有较大重叠，且芦苇对加拿大一枝黄花的生态位重叠呈上升态势，加拿大一枝黄花对芦苇的生态位重叠呈下降趋势，因此推测芦苇能够把加拿大一枝黄花排除在其生态位范围外。选用本地物种芦苇对加拿大一枝黄花进行替代控制，体现了生态工程的 原理。 押题猜想六 生物技术工程 限时：8min （原创）番茄作为一种常见的水果蔬菜，在日常生活中的需求量日益增大，但是在较低温度下运输或储存的过程中容易出现冻伤的现象，从而影响番茄的口感和品质。天津生物所研究团队利用基因工程技术培育出抗冻的转基因番茄。下图为外源DNA和质粒上标出的酶切位点及相关基因，其中AFPs基因为抗冻基因。回答下列问题： (1)AFPs基因的基本组成单位是 。构建图中重组的基因表达载体时主要利用的工具酶有 。 (2)科学家应用图中 两种酶切割目的基因和质粒，这样做可以避免 。 (3)科研人员将重组表达载体导入农杆菌时，为提高导入成功率，常利用CaCl2处理农杆菌，其目的是 。目的基因成功导入受体细胞中并且成功表达的转基因番茄一定能在含 （填抗生素）的培养基上生长。 (4)科研人员通过对转基因抗冻番茄细胞中AFPs基因的测序中发现了一基因突变株，该突变株会降低转基因抗冻番茄抗冻性，下表表示转基因抗冻番茄和该番茄突变株的相关测序结果： 转基因抗冻番茄抗冻基因 5'—AAAGCTCCTTTCAGCTCATGGTATACAACCAGCATTTGAT—3' 番茄突变株相关基因 5'—AAAGCTCCTTTCATCATGGTATACAACCAGCATTTGAT—3' 该突变株发生的基因突变类型是 。若将一个抗冻基因导入番茄的一条染色体上获得转基因抗冻番茄，让该抗冻番茄植株连续自交两代，则F2中抗冻番茄纯合体所占比例为 。 押题解读： 天津卷命题特点：1、注重基础与能力结合：天津卷常以教材核心概念（如载体、限制酶、PCR）为切入点，结合实验设计考查综合应用能力。2、情境化命题：近年真题常以科研论文或医学应用为背景（如CRISPR治疗疾病、转基因作物安全性）。2023年：考查PCR引物设计及电泳结果分析（结合病毒检测情境）；2022年：基因编辑技术（CRISPR-Cas9）的伦理问题与操作步骤；2012年：载体构建（限制酶切割位点的的选择与重组智力的筛选），均涉及操作流程的细节（如黏性末端的匹配、标记基因的作用） 备考策略：1抓牢核心工具：限制酶、载体、连接酶的功能差异；2强化实验设计：重点训练：“目的基因的导入与检测”。近两年注重考查PCR技术以及印引物的选择和书写。同学们应该注意一下。 1．烟草环斑病毒（TRSV）可侵染多种作物，严重时可导致作物绝产。我国进口的植物种子、球茎和苗木携带该病毒的风险较大。目前对于植物病毒的检测依赖于血清检测，利用动物制备血清需要大量该病毒的外壳蛋白。科研人员利用大肠杆菌生产该病毒的外壳蛋白，图1是利用PCR扩增病毒外壳蛋白基因后进行基因测序得到的部分序列，图2为PET质粒的结构示意图和限制酶的酶切位点，LacZ基因编码的半乳糖苷酶可以分解X-gal，产生蓝色物质，使菌落周围呈蓝色，否则菌落为白色。回答下列相关问题。 (1)利用PCR扩增病毒的外壳蛋白基因时，需要添加 酶。根据图1分析，扩增病毒的外壳蛋白基因时需要的两种引物的碱基序列分别是5′– –3′、5′– –3′（写出12个碱基）。 (2)构建基因表达载体时，需用 两种酶切割含病毒外壳蛋白基因的片段和PET质粒，将基因表达载体导入大肠杆菌前，需用Ca2+处理大肠杆菌，目的是 。 (3)可通过培养基筛选出成功导入基因表达载体的大肠杆菌，请写出简单的操作方法： 。 (4)病毒外壳蛋白基因的大小为750bp，用（1）中的引物对筛选出的菌株的DNA进行扩增后电泳，结果如图3。电泳时，加样孔位于 （填“甲”或“乙”）端。某同学认为四种菌株均培育成功，你认为他的说法是否正确，并说明理由： 。 2．除草剂的有效成分草甘膦能够专一地抑制EPSP合酶的活性，从而干扰植物代谢而导致植物死亡。为自主研发抗除草剂的甘蓝，科学家从细菌中克隆EPSP合酶基因，通过农杆菌转化法将EPSP合酶基因转入甘蓝体内，使甘蓝产生草甘膦抗性。培育过程如图所示。 (1)从细菌中克隆EPSP合酶基因，可通过 技术扩增，该过程中添加引物的作用是 。 (2)步骤①构建基因表达载体时，应选择的限制酶是 ，酶切后的目的基因存在正向与反向两种连接方式，可用BamHⅠ和EcoRⅠ对两种重组质粒进行剪切，后通过琼脂糖凝胶电泳技术对产物分别进行分析，结果如图所示，图中 （填“样品1”或“样品2”）为所需基因表达载体。 限制酶 识别序列和切割位点 BamHⅠ —G↓GATCC— BglⅡ —A↓GATCT— EcoRⅠ —G↓AATTC— (3)步骤②③的目的是 ，接着若想通过标记基因筛选出含目的基因的甘蓝植株，步骤④的培养基中可以添加 。 (4)若要验证转基因甘蓝产生了草甘膦抗性，可用草甘膦同时喷洒转基因植株和对照组植株。预期结果： 。如果增加转入的外源EPSP合酶基因的数量，转基因甘蓝对草甘膦的抗性是否会增强？请你给出进一步探究的思路： 。 3．白细胞表面抗原2（SLA-2）在抗原呈递、机体器官移植以及免疫应答方面有着重要作用。为进一步研究SLA-2的结构与功能，科研人员以能稳定传代的猪肾上皮细胞为材料，构建了稳定高表达SLA-2基因的细胞株，过程如图。其中，Ampr表示氨苄青霉素抗性基因，Puror为嘌呤霉素抗性基因，BclI、NotI、XbaI、Sau3AI为限制酶酶切位点，括号内数值表示距复制原点的长度。请回答下列问题。 限制酶 BclI NotI XbaI Sau3AI 识别序列及切割位点 T↓GATCA GC↓GGCCGC T↓CTAGA ↓GATC (1)过程①需要的酶有 ；与细胞内基因相比，过程①获得的SLA-2基因在结构上不具有 。 (2)为使获得的SLA-2基因与质粒1定向连接，扩增时应选用的1对引物为 。 a.5′-GCGATCATGCGGGTCAGGGGCCCTCAAGCCATCCTC-3′ b.5′-GCTCTAGAATGCGGGTCAGGGGCCCTCAAGCCATCCTC-3′ c.5′-GTTTGATCACTCACACTCTAGGATCCTTGGTAAGGGACAC-3′ d.5′-GTTGCGGCCGCTCACACTCTAGGATCCTTGGTAAGGGACAC-3′ (3)过程②为酶切、连接后的重组质粒转化处于感受态的大肠杆菌，转化后采用含 的平板筛选。 (4)为鉴定与验证重组质粒3，研究人员用NotI和Sau3AI完全酶切质粒2和重组质粒3后电泳并比较。请在下图相应位置画出重组质粒3可能得到的电泳条带 。 (5)研究中，一般利用最小致死浓度（使某种细胞全部死亡的最小浓度）的嘌呤霉素溶液浸染细胞以筛选出转化的猪肾上皮细胞。为确定最小致死浓度，科研人员利用未转化的猪肾上皮细胞进行了相关实验，结果如下图。根据结果，应使用浓度为 μg·mL-1的嘌呤霉素溶液浸染，理由是 。 4．科学研究表明t-PA蛋白能降解血栓，是脑血栓患者的特效药，但其促进血拴溶解的特异性不高，若将t-PA蛋白第84位的半胱氨酸换成丝氨酸（密码子是UCU），获得改良的tPA蛋白，其溶解血栓的效率明显提升。图1和图2为改造t-PA蛋白基因及构建表达工体的过程。 (1)在PCR技术中高温变性的目的是 ，图1中重叠延伸时 （填“是”或“否"）需要引物。 (2)t-PA蛋白第84位的半胱氨酸对应的基因模板链碱基序列是ACA，图1中黑点表示突变位点的碱基，若要得到改良t-PA蛋白，则引物b中该位点的碱基是 。 (3)若图1得到的改良t-PA蛋白基因非模板链序列为5'-TGAACGCTA…（中间序列）…GTCGACTCG-3'。为了便于将扩增后的基因和质粒pCLY11成功构建成重组质粒，请写出用于PCR扩增的一对引物的碱基序列 （要求：至少写出10个碱基，并标注5'端），PCR的产物一般通过 来鉴定。 (4)运用乳房生物反应器可以从转基因牛的乳汁中获得t-PA改良蛋白，具体流程如图3。 过程②运用的具体方法为 ；④过程前需取 （填部位）的细胞进行性别鉴定。若改用膀胱生物反应器在尿液中获得t-PA改良蛋白，在构建基因表达载体时，需要添加 的启动子。 5．与普通玉米相比，甜玉米细胞中可溶性糖向淀粉的转化较慢，从而导致可溶性糖含量高，汁多质优。研究发现这与甜玉米G基因含量较高有关。为提高甜玉米的商品价值，科研人员培育出了超量表达G基因的转基因甜玉米新品种。在构建G基因表达载体的过程中，所用DNA片段和Ti质粒的酶切位点如图1、2所示。已知叶绿体基因遗传具有母系遗传特点，花粉中一般不含叶绿体相关基因。回答下列问题： (1)结合图1和图2，为使G基因成功插入质粒中，利用PCR技术在图1中的M、N端添加NotⅠ和SacⅠ酶所对应的识别序列，而不选择其他酶，原因是 （答出两点）。若要保证连接后获得较多的含G基因的重组Ti质粒，在将切割后的含G基因的DNA片段与切割后的Ti质粒混合时，应如何控制二者的用量关系？ （填前者用量多于或少于后者用量）。 (2)将构建好的基因表达载体导入农杆菌，再用该农杆菌侵染甜玉米细胞，选用Ti质粒作为载体的原因是 。 (3)为了检测转基因甜玉米中G蛋白的表达量是否高于普通甜玉米，可采用 方法。虽然转基因甜玉米的商品价值得到了提高，但是从生态学角度分析，该转基因甜玉米的种植可能带来的安全性问题有 （答出一点），为避免这些问题，可以采取的措施是 （答出一点）。 押题猜想七 热点素材 限时：2min （原创）在动画电影《哪吒2》里，太乙真人用莲藕重塑哪吒肉体的情节扣人心弦，现在，抛开奇幻设定，从生物学视角剖析，下列相关叙述错误的是（ ） A. 从元素组成的角度看这是可行的，因为莲藕和人体具有相似的元素组成 B. 从DNA的序列角度看难度较大，需要进行大量基因编辑 C. 从细胞结构与功能角度分析这是可行的，将莲藕细胞中细胞壁、叶绿体、液泡等结构去掉即可 D. 从遗传与进化角度分析，哪吒和莲藕可能具有共同的祖先 押题解读 热点素材的选取往往与最新科研进展、社会公共卫生事件、农业技术应用等密切相关。以下是2024年可能的热点素材推测及其与高考命题的结合点分析： 一、基因编辑（CRISPR-Cas9）相关热点 1．中国科学院覃重军团队在国际上首次构建出具有一条染色体的活酵母细胞。他们利用基因编辑工具CRISPR-Cas9切割端粒附近的基因组序列，进而利用修复DNA 切口的酶让两条染色体融合在一起。同时，还移除了两条染色体中的一条染色体上的着丝粒。下列说法错误的是（    ） A．人造酵母菌属于真核细胞，遗传信息的表达遵循中心法则 B．仅保留一个着丝粒有助于保证细胞分裂时染色体的稳定性 C．染色体的切割和拼接过程发生了染色体的结构和数目变异 D．CRISPR-Cas9可以准确的识别目标序列并进行切割和修复 2．HIV病毒是一种致病性强的逆转录病毒，其遗传物质是单链RNA。科学家利用基因编辑技术CRISPR-Cas9，精准识别并切割整合到宿主细胞基因组中的HIV病毒DNA，阻止其复制和表达。下列叙述正确的是（    ） A．HIV病毒通过DNA聚合酶将RNA转化为DNA，并整合到宿主细胞基因组中，形成潜伏感染 B．CRISPR-Cas9基因编辑技术能够精准切割宿主细胞DNA，阻止其复制和表达，可治疗艾滋病 C．利用CRISPR-Cas9治疗艾滋病应针对患者的辅助性T细胞进行基因编辑 D．与HIV感染者握手、拥抱、共用牙刷和剃须刀、纹眉器械不会使人感染HIV 3．CRISPR-Cas9基因编辑系统可以实现对相关基因的精准剪切。在该系统中，sgRNA（向导RNA）可引导Cas9蛋白到特定基因位点进行切割，原理如图1所示。我国科研人员利用该系统获得与胸腺发育有关基因FOXN1敲除的猪模型，可应用于器官移植等有关领域。该研究的技术路线如图2所示。请回答下列问题： (1)若已知FOXN1基因靶序列为5'-GCATCG…GGTCCC-3'，根据该靶序列设计的sgRNA中的相应序列是5'- -3'。 (2)图2中步骤②代表 ，该过程之所以能够成功依赖于一定的生理学基础，即 （答一点即可）。 (3)据图分析CRISPR-Cas9系统用于降低猪器官移植时免疫排斥反应的发生，推测其原理是 。 (4)基于CRISPR/Cas9系统强大的精确编辑基因组的能力，CRISPR/Cas9基因编辑技术已是农业中的一个强有力的工具，科研人员在CRISPR/Cas9的基础上进行改造，开发出了可以精准实现多种碱基替换和大片段插入和删除的基因编辑工具。请写出CRISPR/Cas9及其改造的产品在农业科学研究中的应用： （答出一点即可）。 二、miRNA调控基因的表达 1．miRNA能与靶mRNA进行碱基互补配对，破坏靶mRNA的稳定性，从而参与转录后基因表达的调控。circRNA富含miRNA的结合位点，通过与miRNA作用来调控靶基因的表达水平。下列说法正确的是（　　） A．miRNA、mRNA、circRNA三种分子均由脱氧核苷酸组成 B．miRNA通过抑制翻译过程而阻断靶基因的表达 C．circRNA与miRNA结合抑制了靶基因的表达 D．circRNA与miRNA的结合，存在碱基A与碱基T配对 2．circRNA是一种单链环状闭合RNA,在细胞中起到miRNA（一种单链小分子RNA）“海绵”的作用，可通过与miRNA 结合调控靶基因的表达。下图为circRNA 调控 P基因表达的大致机制，下列叙述正确的是（    ）    A．过程①中解旋酶与模板链结合使 DNA 双链的碱基暴露 B．图中的circRNA 与P基因mRNA 有部分碱基序列相同 C．加强过程④会抑制过程③和②进而阻止 P蛋白的合成 D．基因均需通过指导蛋白质的合成来行使其生物学功能 3．miRNA是一种单链小分子RNA，可与mRNA结合并抑制其翻译。circRNA是一种环状RNA，能够结合miRNA，阻断miRNA对mRNA的抑制作用，从而提高蛋白质的合成量。研究发现，P蛋白能延缓细胞衰老，circRNA通过调控miRNA影响P基因的表达。相关机制如下图所示。下列叙述正确的是（    ） A．circRNA和miRNA均由DNA直接转录生成，且在细胞核中加工成熟 B．若细胞内circRNA含量增加，则细胞衰老进程可能减缓 C．circRNA与miRNA的碱基互补配对形式与基因的转录过程相同 D．S基因的mRNA上结合多个核糖体可提高每条肽链的合成速率 4．2024年诺贝尔生理学或医学奖授予两位研究微小RNA（miRNA）的科学家。miRNA是一类非编码单链小分子RNA，通过与靶mRNA结合调控基因的表达。第一个miRNA（lin-4）是在线虫中发现的，其调控lin-4基因表达的具体机制如下图所示。回答下列问题： (1)过程①需要的关键酶是 ，该酶与模板链的 （填“5'端”或“3'端”）结合。 (2)与Pre-miRNA（前体miRNA）中的碱基配对的方式相比，过程①中特有的碱基配对方式是 。据图可知，Pre-miRNA得到lin-4miRNA过程中，相关核酸酶作用使 键断裂。 (3)RISC是由miRNA和蛋白质组装而成，能特异性调节lin-14基因的表达，原因是 。 (4)乳腺细胞中的Her-2/neu蛋白过度表达会导致细胞的不正常分裂从而容易引发癌症。科学家为探究miRNA能否干扰Her-2/neu基因的过度表达。实验处理如下： 甲组：乳腺细胞株系+无关miRNA；乙组：乳腺细胞株系+与Her-2/neu基因的mRNA互补的miRNA；丙组：乳腺细胞株系。 ①甲组中“无关miRNA”的序列最佳设计为：与乙组miRNA相比， 。 ②可检测和比较各组中 的含量以确定干扰是否成功。 三、mRNA疫苗与免疫治疗 1．科学家卡塔琳·考里科和德鲁·韦斯曼因核苷碱基修饰方面的发现而获得2023年诺贝尔生理学或医学奖。他们的发现使得mRNA疫苗成为可能。下图为mRNA疫苗发挥作用的过程，关于mRNA疫苗的叙述错误的是（    ） A．与接种灭活疫苗相比，接种RNA疫苗起效更快 B．制备mRNA疫苗时，用脂质分子包裹的原因之一是裸露的mRNA易被水解 C．与DNA疫苗相比，RNA疫苗不会进入细胞核内，安全性更有优势 D．相比灭活疫苗，注射mRNA疫苗产生的抗体种类较少 2．将正常mRNA 直接注射到实验动物体内可引起强烈的非特异性免疫反应，进而引起炎症。使用假尿苷（P）代替尿苷（U）后形成的修饰mRNA 可有效躲避免疫系统的识别，也不易被RNA 酶水解，可用于制作mRNA疫苗。下列说法正确的是（　　） A．接种 RNA疫苗后，机体将以RNA作为模板直接合成相应抗体 B．注射正常mRNA后，小鼠会产生针对该mRNA 的抗体和记忆细胞 C．P代替mRNA 中的U后，会导致该mRNA 无法翻译出蛋白质 D．mRNA疫苗不能整合到人体基因组中，所以与DNA疫苗相比，理论上mRNA疫苗的安全性更高 3．2023年“诺贝尔生理学或医学奖”被授予美国科学家卡塔林·卡里科和德鲁·魏斯曼，以表彰他们在核苷酸碱基修饰方面的发现。利用该成果使尿嘧啶转化为假尿嘧啶，可使合成的mRNA进入人体后引起的免疫反应强度降低，同时能增加其翻译效率，从而开发出有效的mRNA疫苗。mRNA疫苗在控制单链RNA病毒X（宿主为动物细胞）流行期间发挥了巨大的作用。下图是 mRNA疫苗工作原理。回答下列问题： (1)树突状细胞将内环境中未经碱基修饰的mRNA识别为 ，进而被激活。树突状细胞被激活后，会吞噬并处理mRNA，将其呈递给 ，上述过程涉及人体免疫系统的第 道防线，体现了免疫系统的 功能。 (2)mRNA疫苗的制备的大致过程是：①获取病毒的单链RNA；②以病毒的RNA为模板合成cDNA；③切割cDNA以获取控制S蛋白的DNA片段；④以控制S蛋白的DNA 片段为模板合成mRNA；⑤碱基修饰；⑥脂质纳米粒包装；⑦成药。②过程需要的酶是 酶。③过程切割cDNA以获取控制S蛋白的基因片段时要注意保留基因前端的 片段，理由是该片段是 酶识别和结合的位点。 (3)制备X病毒灭活疫苗时，需要将提纯的X病毒接种在VERO细胞中，获得大量活病毒后对其进行灭活处理。VERO细胞一定来自动物，理由是 。在培养 VERO细胞时，培养液中要加入一定量的牛血清，作用是 ；培养的气体环境是 。科学家普遍认为针对RNA病毒的灭活疫苗很容易失效，不能起到预防病毒感染的目的，理由是 。 四、表观遗传时钟--DNA甲基化 阅读下列材料，回答下面小题 研究发现，DNA甲基化、组蛋白修饰和非编码RNA（如miRNA）调控等过程发生异常，均可导致癌症的发生，相关机制如图所示。    1．miRNA 调控过程异常导致细胞癌变，该现象属于（　　） A．表观遗传 B．基因突变 C．基因重组 D．染色体畸变 2．下列关于图中所示机制的叙述，错误的是（　　） A．组蛋白的乙酰化会影响RNA 聚合酶与启动部位结合 B．抑癌基因的启动部位高度甲基化会促进该基因的转录 C．miRNA 与靶向 mRNA 进行碱基互补配对会抑制翻译过程 D．抑癌基因表达受抑制、原癌基因过量表达可引发癌变 3．下图为培育克隆猴的流程，图中①②表示某种处理过程。为提高胚胎的发育和妊娠率，用组蛋白去甲基化酶的mRNA和组蛋白脱乙酰酶抑制剂TSA处理重构胚。下列叙述正确的是（　　） A．胎猴的体细胞分化程度较低，因此表现全能性相对更容易 B．去核是去除减数分裂I中期卵母细胞中的纺锤体-染色体复合物 C．图中①②分别可以用火活的病毒处理和免疫抑制剂注射代孕母猴 D．该过程通过降低组蛋白的甲基化和抑制脱乙酰化水平来调控基因表达 4．研究发现，短暂地抑制果蝇幼虫中基因沉默蛋白PcG（具有组蛋白修饰功能）的合成，可导致染色质结构变化和细胞增殖失控，最终形成肿瘤，部分过程如图所示。下列叙述错误的是（    ）    A．图示染色质结构变化也是原核细胞表观遗传调控的一种机制 B．PcG使染色质凝集，可能会影响RNA聚合酶与DNA的结合 C．DNA甲基化和组蛋白发生甲基化修饰会影响核基因的表达 D．细胞增殖失控可由基因突变引起，也可由染色质结构变化引起 5．我国科学家成功地用iPS细胞克隆出了活体小鼠，部分流程如下图所示，其中Kdm4d为组蛋白去甲基化酶，TSA为组蛋白脱乙酰酶抑制剂。下列有关叙述错误的是（    ） A．步骤①使小鼠成纤维细胞中原本不能表达的部分基因表达 B．步骤②的实质是去除了卵母细胞中的纺锤体-染色体复合物 C．Kdm4d和TSA促进了重构胚中组蛋白的甲基化和乙酰化 D．体外培养小鼠成纤维细胞和卵母细胞时需无菌操作，必需时可加入适量的抗生素 6．遗传组成相似的雌性蜜蜂幼虫，若一直以蜂王浆为食将发育成蜂后（蜂王），若以花粉和花蜜为食将发育成工蜂。研究表明，蜂王浆导致幼虫DNA甲基化的减少，进而发育为蜂后。DNMT3蛋白是一种DNA甲基化转移酶，能使DNA某些区域添加甲基基团，如下图所示。请回答下列问题： (1)如果①以基因的β链为模板，则虚线框中合成的RNA的碱基序列为 （标明链的方向）。过程②发生的场所是 ，其模板是 。 (2)DNA甲基化若发生在基因的DNA序列上，则会影响 与该序列的识别与结合，进而抑制遗传信息的 过程。 (3)研究表明蜂王浆中的蛋白是决定雌性蜜蜂幼虫发育成为蜂王的关键因素，请根据文中信息推测蜂王浆中的蛋白可能 （“促进”或“抑制”）DNMT3蛋白活性。 (4)已知注射DNMT3 siRNA（小干扰RNA） 能抑制 DNMT3 基因表达， 为验证DNMT3是决定雌蜂幼虫发育成工蜂或蜂王的关键因素，科研人员取多只生理状况相同的幼虫，平均分为A、B两组，请根据提示完成表中内容。 1 处理方式 饲养方式 培养条件 预期结果 A 组 ① ② 其他条件相同且适宜 发育为③ B组 注射适量DNMT 3siRNA溶液 饲喂花粉和花蜜 发育为④ (5)综上所述，表观遗传指的是生物体基因的 ，但 发生可遗传变化的现象。 押题猜想八 实验与探究 限时：8min （原创）GLP-1是由小肠L细胞分泌的一种多肽类激素,具有葡萄糖浓度依赖性降糖作用,即只有在血糖水平升高的情况下,CLP-1才发挥降糖作用,在血糖水平正常时,GLP-1不会使血糖浓度进一步降低。肠道进食可以促进人体整个肠道内GLP-1的分泌,其作用机理如图所示,其中“+”表示促进作用,“-”表示抑制作用,FGF21 是一种激素。 (1)据图可知,CLP-1降糖机理为:一方面可以 ，另一方面可以促进肝细胞分泌FCF21,抑制非糖物质转化成葡萄糖。 (2)研究发现GLP-1可以通过FGF21促进胰岛B细胞分泌胰岛素,请你完成验证该结论的实验设计及分析(不考虑血清中原有胰岛素及其他物质对胰岛B细胞分泌胰岛素的影响)。 ①选择 (填“有”或“无”)CLP-1受体的小鼠胰岛 B细胞为实验材料。 ②将上述细胞随机平均分成5组,并进行如表所示处理。 组别 A B C D E 培养液中添加的成分 不处理 适量的GLP-1 等量的GLP-I基因缺陷小鼠注入GLP-1后的血清 请分别写出对C、E组的处理: 、 。 ③检测 。 (3) 科研人员预开发一种新的GLP-1的类似物降糖药物,该药物应制成 (填口服片剂”或“注射针剂”)。预测该药物对1型糖尿病治疗效果相对较差,推测可能的原因是 。 押题解读 天津实验探究题的命题特点：1情景真实；贴近科研（以真实科研案例或生活应用为背景（如疾病治疗、生态治理：例：2023年天津卷以“新冠病毒核酸检测”考查PCR技术。）；2分层设问，梯度明显（基础填空：变量控制→能力提升（结果分析）→开放探究（方案评估）3图表结合，信息量大（常提供实验流程图，数据表格或曲线图，要求提取相关信息）4也会以选择题的形式考查基础的实验原理。 押题预测：天津高考实验题注重“基础性+创新性”，2024年应优先准备基因编辑、光合作用、神经调节三大方向的实验设计，同时熟练图表分析和术语表述，以应对分层赋分的命题特点。 1．生物学实验对自变量的控制常用“加法原理”和“减法原理”，以下实验没有使用减法原理的是（    ） A．沃泰默将小狗小肠黏膜周围的神经剔除以排除神经调节对胰液分泌的影响 B．利用紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞证明植物细胞可以发生质壁分离和复原现象 C．在艾弗里的肺炎链球菌转化实验中实验组分别添加蛋白酶或RNA酶等进行处理 D．“验证光是光合作用的条件”实验中实验组叶片用不透光的黑卡纸做遮光处理 2．生物学实验中通常会通过一些颜色变化来判断某种物质的存在或作用，下列叙述合理的是（    ） A．用双缩脲试剂验证蛋白酶的催化作用 B．用溴麝香草酚蓝溶液检测酒精 C．用苏丹Ⅲ染液鉴定植物细胞中的脂肪 D．用2mol/LNaCl析出洋葱根尖细胞提取液中的DNA 3．下列关于科学实验或研究中采用的方法的叙述，错误的是（    ） A．细胞学说的提出使用了不完全归纳法 B．通过构建数学模型的方法来制作真核细胞的三维结构模型 C．研究分泌蛋白的合成与分泌时，利用了同位素标记法 D．研究细胞膜的流动性时，用到了荧光标记法 4．科学家常以动物为实验材料研究激素的分泌与功能。下列说法正确的是（　　） A．沃泰默将稀盐酸注入狗切除神经的小肠内，胰腺仍能分泌胰液，说明胰液分泌不受神经调节 B．斯他林和贝利斯在实验中采用剪下小肠的方法排除化学物质对胰液分泌的影响 C．班廷和贝斯特给糖尿病狗注射萎缩的胰腺提取液，体现了实验设计的“加法原理” D．研究人员将公鸡睾丸摘除后再移植睾丸以证明睾丸的作用，体现了实验设计的“减法原理” 5．在淀粉溶液和蔗糖溶液中分别加入淀粉酶，再用斐林试剂鉴定溶液中有无还原糖产生。下列叙述错误的是（    ） A．此实验不能用碘液鉴定溶液中有无还原糖 B．淀粉酶为淀粉的水解过程提供了能量 C．实验过程中的温度、pH属于无关变量 D．淀粉分解后鉴定时会出现砖红色沉淀 6．实验材料和实验方法的选择都是实验成功的关键。下列与光合作用有关实验的叙述，错误的是（    ） A．水绵的叶绿体呈带状，在恩格尔曼实验中有利于使叶绿体局部受光 B．卡尔文运用放射性同位素标记法，发现光合作用反应中CO2的固定途径 C．破坏叶绿体的外膜和内膜，光合色素的排布会变得无序，光反应将不能正常进行 D．“探究光合作用的最适温度”先要设计温度梯度较大的预处理实验来定量分析实验条件 7．在小鼠的大脑中，尿刊酸可转变成谷氨酸，谷氨酸可以作为兴奋性神经递质增强小鼠的神经活动（如学习和记忆能力）。某科研小组研究适量紫外线照射对正常小鼠体内尿刊酸含量的影响，结果如图。下列相关叙述不正确的是（　　） A．谷氨酸属于非必需氨基酸 B．120min后，紫外线照射不再对甲组小鼠产生影响 C．实验的自变量为是否用紫外线照射 D．适量紫外线照射可能会提高小鼠的记忆能力 8．光合微藻可大量积累油脂，是目前最具潜力的生物燃料来源之一。为研究盐胁迫对微藻脂质合成的影响，科研团队在实验室条件下得到了下表数据。 处理组 生物量 （g·L-1） 生物量产率 （mg·L-1d-1） 油脂含量 （%，干重） 油脂产率 （mg·L-1d-1） 对照 3.92±0.04 424.34±5.71 43.64±0.70 185.19±3.99 1.25g·L-1NaCl 4.01±0.02 430.44±2.86 46.33±0.34 199.43±1.72 2.5g·L-1NaCl 3.9±0.02 414.31±2.79 49.02±1.94* 206.61±5.41* 5g·L-1NaCl 2.73±0.06** 247.68±8.57** 50.81±0.76* 125.84±6.51** 注：*表示与对照组相比，具有显著性差异，*越多差异越大。 (1)实验中，微藻培养的条件应为 。。 ①适宜的光照②适应的温度③含有氮、磷等营养物质的培养基④通入适量的CO₂气体⑤添加血清    ⑥充入氮气作为氮源 (2)将微藻作为生物燃料，根据表2信息选择最优盐度时，应综合考虑的主要观测指标是______。 A．生物量 B．生物量产率 C．油脂含量 D．油脂产率 (3)本实验得出的最优盐度是______。 A．0g•L-1NaCl B．1.25g•L-1NaCl C．2.5g•L-1NaCl D．5g•L-1NaCl 科研团队进一步研究发现，盐胁迫会引起细胞内ROS（如H2O2和O2-等活性氧）积累，影响微藻的光合作用和油脂合成，部分机制如图1所示。 (4)图1中，淀粉合成、脂肪合成过程发生的场所分别是 、 。 ①类囊体②内质网③高尔基体④线粒体⑤叶绿体基质⑥溶酶体 (5)据图1，盐胁迫下微藻细胞的响应有______。 A．提高胞内Ca2+水平，加速Na+的外排 B．抑制脂肪合成相关基因的表达 C．抑制胞内抗氧化系统，减少ROS积累 D．形成脂滴缓解ROS积累造成的细胞损伤 植物生长调节物质GABA具有强化微藻积累油脂和抵抗胁迫的作用。为研究外施GABA对盐胁迫下微藻油脂合成的影响，研究人员进一步检测了微藻细胞中淀粉水解酶基因和过氧化氢酶基因的表达水平，结果如图2所示。 (6)据图2分析，盐胁迫下，外施GABA能 （①促进/②抑制）淀粉的降解。 (7)结合图1、图2信息，分析外施GABA强化微藻积累油脂和抵抗胁迫的可能机制 。 (8)为推动生物能源发展，本课题可进一步开展的研究有______。 A．在大规模培养下进行一系列GABA和盐胁迫共同作用下的验证研究 B．开发一种有效的光生物反应器以稳定微藻细胞生长和脂质合成 C．对利用微藻进行大规模脂质生产的经济可行性进行评估 D．研究微藻在GABA和其他胁迫条件共同作用下产油脂的情况 9．抑郁症与肠道菌群之间存在密切的联系。我国科研人员发现某些肠道微生物产生的代谢物高香草酸（HVA）与抑郁症的发生有关，并对其相关机理进行了研究。 (1)抑郁症患者血清HVA水平较低。研究人员取抑郁症患者和健康志愿者粪便样本进行肠道微生物体外培养，培养基中应含有水、 和无机盐等营养物质，结果发现患者肠道菌群中缺乏能产生HVA的B菌。 (2)检测发现抑郁症模型小鼠血清和脑组织中HVA水平均显著低于对照组健康小鼠，且肠道菌群中也缺乏B菌。研究人员对抑郁症模型小鼠进行HVA给药或肠道移植B菌，获得图1、图2所示实验结果。 ①图1结果表明移植B菌能产生HVA到达脑部，依据是 。 ②将小鼠在无法逃离的水槽中放置5min，小鼠放弃挣扎、漂浮不动的总时长是评估抑郁症状的重要指标。图2结果表明 。 (3)已有研究表明脑部海马区的突触损伤是抑郁症的主要病理基础,而细胞过度自噬参与了突触损伤。细胞自噬过程中，细胞质基质中的LC3-Ⅰ蛋白被剪切转化为LC3-Ⅱ，LC3-Ⅱ定位到自噬体膜上，位于自噬体内膜上的LC3-Ⅱ最终在溶酶体中被降解（图3），因此细胞中两种LC3蛋白含量和两种蛋白的含量比（LC3-Ⅱ/ LC3-Ⅰ）是细胞自噬水平的重要指标。研究人员以体外培养的小鼠海马神经细胞为材料，进行相关处理后检测细胞内LC3-Ⅰ、LC3-Ⅱ含量，结果如图4所示。 ①培养基中缺乏葡萄糖时，细胞自噬水平升高，从物质与能量的角度说明该现象对细胞生存的意义： 。 ②图4中自噬抑制剂能够抑制溶酶体功能，第4组与第2组的 “LC3-Ⅱ/ LC3-Ⅰ”的差异产生原因是 。 ③实验结果表明，HVA能够通过 减轻海马区突触损伤，从而改善抑郁症状。 39 / 39 学科网（北京）股份有限公司 $$ 2025年高考生物终极押题猜想（天津专用） （高分的秘密武器：终极密押+押题预测） 押题猜想一 细胞的结构和功能 1 押题猜想二 细胞的代谢与生产实践 6 押题猜想三 遗传规律 13 押题猜想四 稳态与调节 20 押题猜想五 生态与环境 29 押题猜想六 生物技术工程 37 押题猜想七 热点素材 49 押题猜想八 实验与探究 64 押题猜想一 细胞的结构和功能 限时：2min （原创）下列关于AI预测蛋白质结构的叙述，正确的是（ ） A. 仅需氨基酸序列即可准确预测蛋白质四级结构 B. AlphaFold3可直接解析蛋白质与配体结合的动态构象 C. AI模型通过模拟分子动力学生成蛋白质运动轨迹数据 D. 预测结果无需实验验证即可用于药物研发 【答案】C 【解析】A选项：蛋白质四级结构是指蛋白质分子中各亚基的空间排布及其相互作用。仅仅知道氨基酸序列是远远不够的，预测蛋白质四级结构除了氨基酸序列信息外，还需要考虑亚基之间的相互作用、二硫键等多种因素。所以仅靠氨基酸序列无法准确预测蛋白质四级结构，A选项错误。 B选项：AlphaFold3在预测蛋白质结构方面取得了重大突破，能够较为准确地预测蛋白质的三维结构以及与配体的结合结构。但是，它并不能直接解析蛋白质与配体结合的动态构象。解析动态构象需要结合分子动力学模拟等其他方法和技术，B选项错误。 C选项：在AI预测蛋白质结构的过程中，分子动力学模拟是非常重要的一环。通过构建蛋白质的原子模型，在一定的物理力场下模拟蛋白质随时间的运动过程，从而生成蛋白质运动轨迹数据。这些数据可以为AI模型提供丰富的信息，用于训练模型来预测蛋白质的结构和变化，C选项正确。 D选项：虽然AI预测在蛋白质结构解析方面有很大优势，但预测结果存在一定的局限性和不确定性。实验验证（如X射线晶体衍射、冷冻电镜等技术）是确保预测结果准确性的关键环节。只有经过实验验证后，预测结果才能更可靠地应用于药物研发等实际领域，D选项错误。 押题解读 1． 科技热点与学科融合： AI在生物领域的应用是近年高考命题的趋势，如2024年天津高三生物试卷已涉及AI预测蛋白质结构的题目。AlphaFold等工具的突破（如2024年AlphaFold3发布）和天津本地企业（如丹娜生物）利用AI加速抗生素研发的案例，均体现了“科学技术与社会发展”的命题导向。 2． 核心知识与能力考查： 题目融合了蛋白质结构层次（一级到四级结构）、AI技术原理（如分子动力学模拟、深度学习）等核心考点，同时考查学生对前沿技术的理解能力，符合高考“理论联系实际”的要求。 3． 教材与考试大纲关联： 人教版教材强调蛋白质结构多样性的成因，而2025年天津高考生物考试大纲明确要求“关注对科学、技术和社会发展有重大影响的生物学新进展”，AI预测蛋白质结构正是这一要求的典型体现。 1．细胞膜上的蛋白质种类多样，参与生物体内的多种生理过程。下列叙述错误的是（　　） A．细胞膜上的受体蛋白与信号分子的结合具有特异性 B．细胞膜上的通道蛋白与运输物质结合后可完成多次运输 C．细菌细胞膜上与有氧呼吸有关的酶可行使线粒体内酶的功能 D．细胞膜上某些蛋白质与糖类结合后可参与细胞间的信息交流 【答案】B 【分析】题意分析，细胞膜上的蛋白质种类多样，参与生物体内的多种生理过程，包括结构蛋白、酶、受体、载体蛋白和转运蛋白等。 【详解】A、细胞膜上的受体蛋白与信号分子的结合具有特异性，因而使得信号分子只能作用于靶细胞、靶器官，A正确； B、细胞膜上的载体蛋白与运输物质结合后可完成多次运输，但通道蛋白与被转运的物质不发生结合，B错误； C、细菌细胞膜上与有氧呼吸有关的酶可行使线粒体内酶的功能，因而有些细菌是好氧菌，C正确； D、细胞膜上某些蛋白质与糖类结合形成糖蛋白，可参与细胞间的信息交流，D正确。 故选B。 2．泛素蛋白会与细胞中需降解的蛋白质结合，当需降解的蛋白质上连接4个以上泛素蛋白后会被细胞内的蛋白酶体识别并降解（如图1）。有研究表明，蛋清溶菌酶与细胞提取液混合后会逐渐通过泛素降解途径降解。为证明该结论的正确性，进行了以下实验。 实验组：放射性同位素标记的蛋清溶菌酶与细胞提取液混合。 对照组：放射性同位素标记的蛋清溶菌酶与不含细胞提取物的缓冲液混合。 在不同时间段取样，并对蛋白质进行电泳，其中某一时间点放射性自显影显示的含有放射性同位素的蛋白质条带如图2所示。下列叙述错误的是（    ） A．由图1可知，对照组和实验组均需添加蛋白酶体 B．若取样时间更靠前，可能得不到48500道尔顿的电泳条带 C．蛋白酶体和泛素连接酶在泛素降解途径中催化的反应不同 D．实验结果支持“需降解的蛋白质上连接4个以上泛素蛋白后才能被降解” 【答案】A 【分析】1、蛋白质是生命活动的主要承担者，蛋白质的结构多样，在细胞中承担的功能也多样：有的蛋白质是细胞结构的重要组成成分，如肌肉蛋白；有的蛋白质具有催化功能，如大多数酶的本质是蛋白质；有的蛋白质具有运输功能，如载体蛋白和血红蛋白；有的蛋白质具有信息传递，能够调节机体的生命活动，如胰岛素；有的蛋白质具有免疫功能，如抗体。 2、氨基酸通过脱水缩合形成多肽链，而脱水缩合是指一个氨基酸分子的羧基（-COOH）和另一个氨基酸分子的氨基相连接，同时脱去一分子水的过程。 【详解】A、由题干可知，实验组是放射性同位素标记的蛋清溶菌酶与细胞提取液混合，细胞提取液中应包含蛋白酶体等相关物质，而对照组是放射性同位素标记的蛋清溶菌酶与不含细胞提取物的缓冲液混合，不添加与蛋白质降解相关的蛋白酶体，A错误； B、48500道尔顿的条带是蛋清溶菌酶连接4个泛素后得到的，若取样时间更靠前，可能得不到48500道尔顿的电泳条带，B正确； C、泛素连接酶是催化需降解的蛋白质与泛素蛋白的连接，当需降解的蛋白质上连接4个以上泛素蛋白后，会被细胞内的蛋白酶体识别并降解，故蛋白酶体和泛素连接酶在泛素降解途径中催化的反应不同，C正确； D、若支持“需降解的蛋白质上连接4个以上泛素蛋白后才能被降解”，则电泳结果的分子量会出现5种，依次为14 500+8 500=23 000、23000+8 500=31 500、31 500+8500=40000、40000+8500=48500，而该数据与图示的结果相同，因而该结果支持上述结论，D正确。 故选A。 3．亨廷顿病（HD）是由基因中的CAG三核苷酸重复序列扩展引起的，CAG重复序列所编码的聚谷氨酰胺（R基中含有氨基）链会在蛋白质中形成异常的结构，逐渐引发细胞功能紊乱。研究发现，CAG重复数目为36至40之间的个体通常在40岁左右开始出现症状，而当CAG重复数目达到40次以上时，症状的出现年龄会提前，且病程更为迅速。下列叙述错误的是（　　） A．谷氨酰胺是一种人体可以合成的非必需氨基酸 B．聚谷氨酰胺链的氮元素只存在于氨基中 C．检测基因中的CAG重复数目，可作为有效的HD早期预警标志 D．开发药物抑制CAG重复序列的扩展，可能延缓HD的病程进展 【答案】B 【分析】组成人体的氨基酸有21种，根据在人体内是否能够合成将这些氨基酸分为必需氨基酸和非必需氨基酸。 【详解】A、谷氨酰胺是一种人体可以合成的非必需氨基酸，必需氨基酸是人体不能合成的氨基酸，A正确； B、聚谷氨酰胺链的氮元素主要存在于-CO-NH-中，B错误； CD、研究发现，CAG重复数目为36至40之间的个体通常在40岁左右开始出现症状，而当CAG重复数目达到40次以上时，症状的出现年龄会提前，且病程更为迅速，据此推测检测基因中的CAG重复数目，可作为有效的HD早期预警标志，开发药物抑制CAG重复序列的扩展，可能延缓HD的病程进展，CD正确。 故选B。 4．血清铁蛋白是去铁蛋白和铁核心Fe3+形成的复合物，具有结合和贮备铁的能力。在抗原和症刺激、肿瘤等应激状态下大量表达，常作为免疫平衡和癌症早期检测的重要参考指标。下叙述正确的是（　　） A．Fe是组成血清铁蛋白的基本组成单位 B．抗原可激活浆细胞大量合成血清铁蛋白 C．血清铁蛋白空间结构的形成与氢键有关 D．Fe可组成血清铁蛋白，人体需大量补充 【答案】C 【分析】1.氨基酸的蛋白质的基本组成单位； 2．浆细胞不具有特异性识别抗原的能力，浆细胞分泌产生的抗体具有特异性识别抗原的能力。 【详解】A.血清铁蛋白的化学本质是蛋白质，其基本组成单位是氨基酸，Fe3+只是参与血清铁蛋白的形成，A 错误； B.浆细胞不能识别抗原，浆细胞分泌产生的抗体具有特异性识别抗原的能力，B错误； C.蛋白质的空间结构的形成与氢键等化学键有关，C正确。 D. Fe3+虽然可组成血清铁蛋白，但机体不需要大量补充，补充过多会出现消化功能不适等症状，D错误。 故选C。 5．从某高等动物组织中提取的含有18种氨基酸的某种胶原蛋白，可以用来制作手术缝合线。手术后一段时间，这种缝合线可以被人体组织吸收。下列相关叙述错误的是（    ） A．高温处理过的胶原蛋白可与双缩脲试剂发生颜色反应 B．这种缝合线需要分解成氨基酸才可被人体细胞利用 C．若该胶原蛋白由p条肽链、q个氨基酸组成，则至少含p+q个氮原子 D．胶原蛋白具有一定空间结构与氨基酸之间能够形成氢键等有关 【答案】C 【分析】蛋白质是由氨基酸脱水缩合形成的多聚体，氨基酸通过脱水缩合后，还需进行一定的加工折叠才能形成具有特定结构和功能的蛋白质。氨基酸都含有C、H、O、N四种元素，有的还含有其他元素，如甲硫氨酸。 【详解】A、高温处理过的胶原蛋白仍含有肽键，所以可与双缩脲试剂发生颜色反应，A正确； B、作为缝合线的胶原蛋白的化学本质是蛋白质，之所以能被人体细胞吸收利用是因为其被分解成其基本单位—小分子的氨基酸，B正确； C、氨基酸缩水缩合形成蛋白质的过程中，不会发生氮原子的丢失，所以若该胶原蛋白由p条肽链、q个氨基酸组成，则至少含q个氮原子（不考虑R基），C错误； D、胶原蛋白具有一定空间结构与氨基酸之间能够形成氢键等有关，D正确。 故选C。 押题猜想二 细胞的代谢与生产实践 限时：10min （原创）天津滨海盐碱试验站发现，盐胁迫下对农作物的光合作用影响极大。盐碱地种植水稻是一项实现盐碱地资源高效利用的有利措施。水稻是一种盐敏感型作物，盐碱胁迫会抑制水稻的生长。科研人员探究了不同程度盐碱胁迫下水稻抽穗期光合生理的响应，结果如下表所示。 处理 叶绿素含量（mg/g） 净光合速率[μmol/（m2·s）] 气孔导度[μmol/（m2·s）] 胞间CO2浓度（μL/L） 叶绿素a 叶绿素b 对照 2.52 0.24 36.11 1495.16 303.55 轻度 2.38 0.21 26.49 1242.28 307.40 中度 1.80 0.15 24.00 1069.34 310.98 重度 1.48 0.12 18.94 1025.03 317.62 请分析相关信息，回答下列问题： (1)测定叶片叶绿素含量时，可用 提取光合色素后，在 光照射下测定吸光率，然后计算叶绿素的含量。 (2)不同程度的盐碱胁迫都使水稻净光合速率下降，可能的原因是盐碱胁迫使水稻中的Mg含量下降，导致 ，从而影响光能的 。经显微观察发现，盐碱胁迫会使叶绿体基粒形态膨胀弯曲等，该结构变化使光反应产物 减少，直接影响碳反应中的 过程。 (3)重度盐碱胁迫下净光合速率降低，引起它下降的因素为 （填“气孔”或“非气孔”）因素，理由是 。盐碱胁迫条件下，叶片等部位合成的 含量上升，该激素可能诱导气孔关闭。 (4)培育耐盐碱水稻需研究植物适应高盐环境的生理特性。下列哪几项属于水稻对高盐环境适应的特性？__________。 A．细胞膜上离子转运蛋白减少 B．能从外界环境中吸收无机盐离子至液泡中 C．细胞内大分子物质水解为可溶性小分子物质 D．细胞内产生一类具有调节渗透作用的蛋白质 【答案】(1) 无水乙醇 可见 (2) Mg是叶绿素的组成元素之一，Mg含量下降，导致叶绿素合成减少 捕获和利用 NADPH和ATP C3化合物还原 (3) 非气孔 重度盐胁迫下，气孔导度虽然减小，但胞间二氧化碳浓度反而增大 脱落酸 (4)BCD 【分析】分析表格，在高盐胁迫下，细胞叶绿素含量，光合速率降低，而细胞液中的脯氨酸含量、丙二醛含量升高，提高细胞液的浓度，促进细胞吸收水分，应对高盐环境。 【详解】（1）在光合色素分离和提取时，根据色素可以溶解在有机溶剂中，可用无水乙醇提取光合色素；由于光合色素能利用的都是可见光，因此可以在可见光照射下测定吸光率，然后计算叶绿素的含量。 （2）Mg是叶绿素的组成元素之一，Mg含量下降，导致叶绿素合成减少，从而影响光能的捕获和利用。光合作用时，光反应产生的NADPH和ATP，参与暗反应中C3化合物还原，因此光反应光反应产生的NADPH和ATP减少，直接影响碳反应中的C3化合物还原过程。 （3）重度盐胁迫下，气孔导度虽然减小，但胞间二氧化碳浓度反而增大，说明净光合速率下降不是由于气孔因素导致的 。盐碱胁迫条件下，叶片等部位合成的脱落酸含量上升，该激素可能诱导气孔关闭。 （4）A、植物能适应高盐环境，说明在高盐环境下，仍能从外界吸收离子，其细胞膜上离子转运蛋白增加，A错误； B、高盐环境下的植物能从外界环境中吸收无机盐离子至液泡中，进而使其细胞液浓度增大，会增加对水分的吸收，B正确； C、植物能适应高盐环境，大分子物质水解为可溶性小分子物质，进而使其细胞液浓度增大以进一步适应高盐环境，会增加对水分的吸收，C正确； D、高盐植物能适应环境，说明其细胞内可产生一类具有调节渗透作用的蛋白，调节对外界水分的吸收，以适应高盐环境，D正确。 故选BCD。 押题解读 天津滨海地区属典型退化成陆型盐碱地，土壤含盐量0.6-3.0%，pH值8.5-9.5，代表中国1.15亿亩盐碱地中滨海盐渍土类型，具有样本研究价值，符合命题逻辑；从农业安全战略需求方面分析：该区域位于"环渤海现代农业走廊"核心区，承担京津冀都市圈农产品供给任务。盐分胁迫导致光能转化效率下降40-60%，直接影响区域粮食安全；从研究前沿交叉性分析：涉及植物逆境生理（盐胁迫响应机制）、土壤改良技术（暗管排盐等）、作物遗传育种（耐盐碱水稻）等多学科交叉，符合新农科建设方向。 针对细胞代谢---光合作用近5年高考热点集中在：（1）盐胁迫下PSⅡ反应中心损伤机制（2） 叶绿体超微结构变化 （3）Rubisco酶活性抑制（4）光呼吸代谢增强现象。本题以文字和图形呈现，结合实验探究考查学生的综合素养。 要求学生掌握盐碱胁迫三重伤害模型：离子毒害（Na+竞争抑制Mg2+吸收→叶绿素合成受阻） 渗透胁迫（气孔导度下降至0.1-0.2 mol·m⁻²·s⁻¹）；氧化损伤（ROS破坏类囊体膜） 1、光胁迫影响植物的生长和生存，为减轻过量光对自身造成的不利影响，植物会做出一系列保护措施，如叶绿体避光运动（强光照射时叶绿体向细胞两侧移动，使其与入射光方向平行，以避免吸收过多的光）、光呼吸加强等，回答下列问题： Ⅰ．叶片长时间暴露在强光下会“失绿”，有观点认为“失绿”是因为叶绿素发生了降解，为探究该观点的正确性，某研究小组采用拟南芥野生型（WT）和突变体（chup1，缺乏避光运动）进行实验，将二者的叶片分别放在弱光和强光下，其中强光组只对叶片中部留出的一条缝进行强光照射，其他部分遮光，叶片颜色如图1。 (1)据图1初步推断，强光下叶片“失绿”不是由 引起的，应该是由于 ，作出该判断的理由是 。 (2)欲进一步确定上述推断，可用 （填试剂）提取强光与弱光下叶片中的光合色素，通过 法分离色素，然后比较 。 Ⅱ．光照过强会导致光合速率下降，这种现象称为光抑制。一般认为在强光下由于NADP+不足，导致电子积累，损伤光合结构。光合作用中的Rubisco是一种双功能酶，它既能催化RuBP（C5）与CO2反应进行光合作用，又能在氧浓度较高时催化C5与O2反应进行光呼吸（如图2）。 (3)请从光反应和暗反应联系的角度分析强光下NADP+不足的原因： ； (4)光合作用中Rubisco在 （细胞结构）中起作用，光呼吸途径可有效减弱光抑制现象，原因是 。 【答案】(1) 叶绿素降解 叶绿体避光运动 缺乏避光机制的突变体在强光下没有出现叶片变浅的现象，说明该变化不是由于叶绿素降解，而是由叶绿体向细胞两侧运动引起的 (2) 无水乙醇 纸层析 滤纸条上叶绿素条带的宽窄 (3)强光下，光反应产生的NADPH多于暗反应消耗的，导致NADP+供应不足 (4) 叶绿体基质 通过光呼吸途径消耗NADPH增多，可缓解NADP+不足现象，避免电子积累引起的光合结构损伤 【分析】光合作用：（1）光反应场所在叶绿体类囊体薄膜，发生水的光解、ATP和NADPH的生成；（2）暗反应场所在叶绿体的基质，发生CO2的固定和C3的还原，消耗ATP和NADPH。 【详解】（1）实验结果表明，缺乏避光机制的突变体在强光下没有出现叶片变浅的现象，而野生型有叶片变浅现象，说明该变化不是由于叶绿素降解，而是由于叶绿体向细胞两侧运动。 （2）若要进一步确定上述推断，可以提取、分离不同光照下叶片中的光合色素，提取试剂为无水乙醇，分离方法为纸层析法，最终比较滤纸条上的叶绿素条带宽窄确认是否是由叶绿素分解导致的。 （3）在光反应阶段，光能被叶绿体内类囊体膜上的色素捕获后，将水分解，形成ATP和NADPH，ATP和NADPH驱动在叶绿体基质中进行的暗反应，将CO2转化为储存化学能的糖类。从光反应、暗反应联系的角度分析，强光条件下，光反应产生的NADPH多于暗反应消耗的，导致NADP+供应不足。 （4）由题图可知，Rubiseo参与卡尔文循环，所以作用的部位应该是叶绿体基质。光抑制是光照过强导致光合速率下降的现象，一般认为在强光下由于NADP+不足，导致电子积累，损伤光合结构，而通过光呼吸途径，使NADPH消耗增多，可缓解NADP+不足现象，从而有效减弱光抑制现象，避免电子积累引起的光合结构损伤。 2．人工光合系统在可持续能源领域具有广阔的应用前景。我国科学家利用光合作用的原理构建人工光合系统，该系统的工作流程如下图，请回答下列问题。 (1)人工光合系统利用了光合作用的原理，请写出光合作用的反应式 。 (2)过程①相当于叶肉细胞中 吸收光能的过程；过程③④⑤处于同一反应体系，反应过程需控制温度和pH，其原因是 。 (3)过程②中，与叶肉细胞中光反应的不同之处有 、 。 (4)与传统农业生产相比，人工光合系统的优势为 （答出一点即可）。 【答案】(1)CO2+H2O（CH2O）+O2 (2) 光合色素 该反应体系中的生物酶发挥作用时需要适宜的温度和pH (3) 产物：过程②产生O2和H2，光反应产生O2和H+ 条件：过程②为电能，光反应为光能 (4)不占用耕地、几乎不受季节、天气等的限制（合理即可） 【分析】光合作用是指绿色植物通过叶绿体，利用光能，将CO2和H2O转化为储存能量的有机物，同时释放出氧气的过程。 【详解】（1）光合作用是指绿色植物通过叶绿体，利用光能，将CO2和H2O转化为储存能量的有机物，同时释放出氧气的过程，其反应式为：CO2+H2O   （CH2O）+O2。 （2）过程①表示吸收光能，相当于叶肉细胞中光合色素吸收光能的过程；过程③④⑤处于同一反应体系，反应过程需控制温度和pH，其原因主要是该反应过程需要酶的催化，酶发挥作用适宜的温度和pH。 （3）过程②与光反应相比较，其区别在于：一是条件不同，过程②需要的是电能，光反应需要的是光能；二是产物不同，过程②的产物是O2和H2，光反应的产物是O2和H+。 （4）传统农业生产相比，人工光合系统的优势主要有：不占用耕地；几乎不受季节、天气的影响。 3．植物叶肉细胞中的Rubisco是一个双功能酶，CO2浓度较高时，倾向于催化五碳糖和CO2反应；O2浓度较高时，倾向于催化五碳糖和O2反应生成CO2（称为光呼吸）。科研人员根据研究成果建构了如图所示的代谢模型，请回答下列问题： (1)植物进行光呼吸需要的条件有 （答出两点）。 (2)植物进行光呼吸不利于光合作用中有机物的积累，因此为提高农作物的产量需要抑制光呼吸。研究发现，增施有机肥可以抑制光呼吸，原因是有机物被微生物分解后，使 ，CO2的固定 （填“增强”或“减弱”），从而抑制光呼吸。 (3)光既可为植物光合作用提供能量，还可作为一种 影响植物生长发育的全过程。已知光反应产物的积累会对叶绿体造成伤害，请分析高光照强度下，植物进行光呼吸的积极意义： 。 (4)研究发现，Mg2+是Rubisco的重要激活剂，据此推测植物在缺镁条件下，光合速率下降的原因：一方面缺镁会导致 ，影响光反应过程，另一方面缺镁还会导致 ，影响暗反应过程。 (5)研究表明，给作物长时间增施CO2会导致其光合速率逐渐减弱，最终影响作物产量，该现象被称为“光合适应”，根据所学知识，推测产生“光合适应”的原因： 。 【答案】(1)光照、高O2浓度、低CO2浓度 (2) CO2浓度升高 增强 (3) 信号 高光照强度下，植物光反应产生的ATP和NADPH较多，光呼吸可以消耗多余的ATP和NADPH，减弱光反应产物积累对叶绿体造成的伤害 (4) 光合色素含量降低 Rubisco活性下降 (5)淀粉积累过多，抑制了光合作用 【分析】当氧气浓度较高时，Rubisco酶倾向于催化五碳糖和氧气的反应，生成二氧化碳，即光呼吸。 【详解】（1）由题干信息“CO2浓度较高时，倾向于催化五碳糖和O2反应生成CO2（称为光呼吸）”可知，光呼吸的条件是高O2浓度、低CO2浓度，除此之外还需要光照。 （2）增施有机肥，有机物被微生物分解后，CO2浓度升高，Rubisco倾向于催化五碳糖和CO2反应，即CO2的固定增强，从而抑制光呼吸。 （3）光不仅可以作为能源参与植物的光合作用，还可作为信号来调节植物的生长和发育。已知光反应产物的积累会对叶绿体造成伤害。在高光照强度下，植物光反应产生的ATP和NADPH较多，光呼吸可以消耗多余的ATP和NADPH，从而减弱光反应产物积累对叶绿体造成的伤害。 （4）Mg2+是Rubisco的重要激活剂，Mg是叶绿素的重要组成元素，植物缺镁会导致叶绿素含量降低、Rubisco活性下降，从而导致光合速率降低。 （5）由题意可知，给作物长时间增施CO2会导致其光合速率逐渐减弱，最终影响作物产量，分析原因可能是长时间增施CO2会导致光合产物（淀粉）积累，从而抑制光合作用。 4．景天科植物八宝景天存在特殊的CO2固定方式，称为景天酸代谢途径（CAM）。八宝景天在夜晚气孔开放，通过一系列反应将CO2固定于苹果酸，并储存在液泡中；白天气孔关闭，苹果酸运出液泡后放出CO2供暗反应利用，其部分代谢途径如图所示。回答下列问题： (1)绿色植物叶片中色素在滤纸上分离实验使用的试剂是 。光合作用时，叶绿体中能同时吸收红光和蓝紫光的色素是 ，光反应的产物有 （答两点）和O2。 (2)白天八宝景天叶肉细胞进行光合作用所需要的CO2由 和 释放，苹果酸的含量和生成葡萄糖的含量可能呈 （填“正相关”或“负相关”）。 (3)农业生产中，在农作物（如水稻、小麦等）结实前农民会适当多施钾肥，促进光合作用产物由叶片运至果实。请以灌浆期（籽粒形成过程中，将通过光合作用产生的淀粉等有机物储存在籽粒中的阶段）的小麦为实验材料，用14CO2为原料补充实验思路，验证钾离子具有上述作用。实验思路：将生长状态一致的灌浆期小麦均分为两组： 。 【答案】(1) 层析液 叶绿素 NADPH、ATP (2) 线粒体 苹果酸 负相关 (3)一组施用正常量钾肥，另一组施用适当多的钾肥，其他营养条件相同，两组均在供应14CO2环境中培养一段时间后，分别检测两组植株叶片和籽粒的放射性强度并进行比较 【分析】1、光合作用包括光反应和暗反应两个阶段，光反应阶段：场所是类囊体薄膜，包括水的光解和ATP的生成；暗反应阶段：场所是叶绿体基质，包括CO2的固定和CO2的还原。2、景天科等植物夜间气孔开放，吸收的CO2生成苹果酸储存在液泡中，夜晚能吸收CO2，却不能合成C6H12O6，故其白天进行光反应及暗反应合成有机物，夜晚只进行二氧化碳固定。 【详解】（1） 分离光合色素的试剂是层析液，绿色植物叶片中色素在滤纸上分离实验使用的试剂是层析液；光合色素分为叶绿素和类胡萝卜素两大类，其中能同时吸收红光和蓝紫光的色素是叶绿素；光反应发生的场所是类囊体膜，光反应的产物是ATP、NADPH和O2。 （2） 题图可知，白天八宝景天叶肉细胞进行光合作用所需要的 CO2由苹果酸和线粒体释放； 由题图可知苹果酸产生的CO2参与卡尔文循环可以生成葡萄糖，葡萄糖形成中间产物，再变成PEP，PEP与CO2结合形成苹果酸，可见苹果酸的含量与生成葡萄糖的含量可能是负相关。 （3） 实验目的是验证钾离子可以促进光合作用产物由叶片运至果实。以灌浆期（籽粒形成过程中，将通过光合作用产生的淀粉等有机物储存在籽粒中的阶段）的小麦为实验材料，用14CO2为原料设计实验思路为：将生长状态一致的灌浆期小麦均分为两组：一组施用正常量钾肥，另一组施用适当多的钾肥，其他营养条件相同，两组均在供应14CO2环境中培养一段时间后，分别检测两组植株叶片和籽粒的放射性强度并进行比较。 押题猜想三 遗传规律 限时：10min （原创）天津农科院选育的"津蚕3号"品种中，家蚕的体色有斑纹（A）对无斑纹（a）为显性，黄茧（B）对白茧（b）为显性，抗药（D）对不抗药（d）为显性。生产上，由于雄蚕出丝率高，因此选择性地调控家蚕性别比例有助于提高蚕丝产量。已知家蚕性别决定方式为ZW型，斑纹相关基因（A/a）只位于Z染色体上，其他基因位置未知。某研究小组进行了如下杂交实验得F1，F1雌雄交配得F2，结果如下表。回答下列问题： 杂交组合 F1 F2 组合一 正交 ♀黄茧抗药×♂白茧不抗药 黄茧抗药 黄茧抗药∶白茧不抗药=3∶1 反交 ♀白茧不抗药×♂黄茧抗药 黄茧抗药 黄茧抗药∶白茧不抗药=3∶1 组合二 正交 ♀黄茧有斑纹×♂白茧无斑纹 黄茧有斑纹 黄茧无斑纹 _____ 反交 ♀白茧无斑纹×♂黄茧有斑纹 黄茧有斑纹 黄茧有斑纹∶黄茧无斑纹∶白茧有斑纹∶白茧无斑纹=9∶3∶3∶1 (1)组合一中，控制家蚕茧色、抗药性的基因 （填“遵循”或“不遵循”）基因的自由组合定律，F2黄茧抗药家蚕中的杂合子占 。上述杂交实验的F1中，这两对基因所在染色体的类型及位置关系为 。 (2)组合二中，正交所得F2的表型及比例为 （不考虑雌雄）。正交所得F2中黄茧类型雌雄蚕交配，后代中白茧有斑纹个体所占比例为 。 (3)蚕种生产上，为了提高蚕丝产量，可通过特定性状标记性别以便在幼蚕时即可选择出雄蚕进行培养，请写出你的筛选方案： 。 (4)有研究者提出利用致死基因构建“平衡致死系”家蚕，该品系的雄家蚕与正常的雌家蚕杂交，后代只有雄蚕存活，达到筛选雄蚕的目的。为此研究者先用60Co-射线处理亲本雌性有斑纹家蚕，诱发突变，再将其与无斑纹雄性家蚕进行杂交得到F1，F1雌雄蚕交配得到F2。 ①如果没有诱发隐性致死突变，则F2性状分离比为雌性有斑纹蚕∶雄性有斑纹蚕∶雌性无斑纹蚕∶雄性无斑纹蚕=1∶1∶1∶1如果诱发相关致死突变，则F2中观察不到 个体。利用该方法获得Z染色体上隐性致死突变体甲、乙、丙（携带的致死基因分别用m1、㎡、m3表示）。 ②在研究中研究者利用某家蚕雌性个体（CIOS），其Z染色体正常，但部分正常Z染色体片段易位到W染色体上，让CIOS与突变体甲、乙、丙雄蚕进行杂交，实验结果如表所示： 杂交组合 子代雌蚕总数/只 子代雄蚕总数/只 CIOS×甲 88 176 CIOS×乙 107 217 CIOS×丙 199 201 分析杂交结果可知，致死基因 的等位基因分布于易位片段。③隐性致死基因㎡和m3一定是非等位基因，判断依据是 。 【答案】(1) 不遵循 2/3 B、D位于一条染色体上，b、d位于另一条染色体上 (2) 黄茧有斑纹∶黄茧无斑纹∶白茧有斑纹∶白茧无斑纹=3::3:1:1 7/144 (3)为了提高繁殖效率，多生育后代，应该设法提高雌蚕蛾的比例。已知家蚕有斑纹对无斑纹为显性，相关基因（A/a)只位于Z染色体上。为了在幼蚕阶段依据体色进行性别的筛选，筛选出雄蚕进行培养，则可选取有斑纹雌蚕(ZAW)与无斑纹的雄蚕(ZaZa)进行杂交、在子代中选择有斑纹(ZAZa)的幼蚕维持培养即可。 (4) 有斑纹雌性个体 m3 因为由杂交子代的雌雄比例推知，m1在易位片段上无等位基因，而m3在易位片段上有等位基因，所以两者一定为非等位基因。 【详解】（1）控制茧色、抗性的基因由两对等位基因控制，根据正反交的F1黄茧抗药自交后代，黄茧抗药∶白茧不抗药=3∶1，不符合9：3：3：1的变形，说明控制控制茧色、抗性的基因不遵循基因的自由组合定律。F1黄茧抗药的基因型是BbDd，由于后代黄茧抗药占3/4则说明B、D位于一条染色体上，b、d位于另一条染色体上，F2黄茧抗药的基因型及比例是BBDD:BbDd=1:2，则杂合子占2/3。 （2）家蚕的性别决定为ZW型，雄蚕的性染色体组成为ZZ。根据正交F1的表现型可知亲代的基因型为BBZAW与bbZaZa，因此F1的基因型及比例为BbZAZa:BbZaW=1:1，正交所得F2中黄茧：白茧=3：1，有斑纹：无斑纹=1：1，所以F2的表型及比例为黄茧有斑纹∶黄茧无斑纹∶白茧有斑纹∶白茧无斑纹=3::3:1:1，正交所得F2中黄茧类型雌雌蚕为B-ZAW、B-ZAZa、B-ZaZa、B-ZaW，黄茧为B-，为1/3BB，2/3Bb，所以B占2/3，b占1/3，雄性中ZAZa：ZaZa=1:1，ZA占1/4，Za占3/4，雄蚕中ZAW：ZaW=1：1，ZA：Za：W=1:1:2，雌雄随机交配，后代中白茧有斑纹个体所占比例为1/9×7/16=7/144。 （3）为了提高繁殖效率，多生育后代，应该设法提高雌蚕蛾的比例。已知家蚕有斑纹对无斑纹为显性，相关基因（A/a)只位于Z染色体上。为了在幼蚕阶段依据体色进行性别的筛选，筛选出雄蚕进行培养，则可选取有斑纹雌蚕(ZAW)与无斑纹的雄蚕(ZaZa)进行杂交、在子代中选择有斑纹(ZAZa)的幼蚕维持培养即可。 （4）没有诱发隐性致死突变，雌性有斑纹的基因型为ZAW，与无斑纹ZaZa杂交，子一代的基因型为ZAZa、ZaW，子代再进行相互交配，F1代性状分离比为雌性有斑纹蚕∶雄性有斑纹蚕∶雌性无斑纹蚕∶雄性无斑纹蚕=1∶1∶1∶1，如果诱发相关致死突变，则F2代中观察不到有斑纹雌性个体。 由于图示的方法得到的是Z染色体上隐性致死突变体，蚕的性别决定是ZW型，雄蚕和雌蚕的性染色体组成分别是ZZ和ZW，故由于亲本雌性个体Z染色体正常，与突变体突变体甲、乙、丙杂交，由于Z染色体上隐性致死突变体，若m1、㎡、m3位于非同源区段，则后代雌性个体应有一半的雌性个体全部死亡，与表格数据相比较，说明m1、㎡位于ZW的非同源区段，且没有位于易位的片段，CIOS×丙杂交后代雌性：雄性=1：1，且CIOS个体Z染色体正常，但部分正常Z染色体片段易位到W染色体上，说明该个体Z染色体和W染色体上都有正常基因，且W染色体上的正常基因来自于易位，后代才会出现雌性：雄性=1：1。由分析可知，致死基因㎡和m3属于非等位基因，因为由杂交子代的雌雄比例推知，m1在易位片段上无等位基因，而m3在易位片段上有等位基因，所以两者一定为非等位基因。 押题解读 天津农科院蚕业研究所长期从事家蚕种质创新，其"高丝量三眠蚕品种选育"获国家科技进步奖，该品种（‌津蚕3号‌）的伴性遗传特性（Z染色体隐性致死基因）成为命题素材。符合命题特色；根据《普通高中生物学课程标准》明确要求掌握"ZW型性别决定系统"（家蚕为典型ZW型，雌蚕为ZZ，雄蚕为ZW）。近些年家蚕遗传题频繁出现，涉及家蚕的颜色，雄性不育等情景。 本内容多以遗传大题出现，考查内容涉及到基因自由组合、基因连锁、致死（合子致死或配子致死）、伴性遗传及遗传图谱的综合题，也会查基因的表达（甲基化），及基因与形状的关系。一般以单选题出现。 1．miRNA是一类长度约为20~24个核苷酸的非编码RNA，与靶mRNA结合后，使其稳定性下降，从而易于被降解。下列叙述正确的是（　　） A．miRNA通过阻碍基因的转录从而调控基因的表达 B．miRNA和靶mRNA通过磷酸二酯键结合形成局部双链 C．miRNA调控和DNA甲基化都会改变基因的碱基序列 D．miRNA调控和DNA甲基化均可导致个体表型发生可遗传变化 【答案】D 【分析】基因表达包括转录和翻译两个过程，其中转录是以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，需要解旋酶和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等。 【详解】A、据题干信息，miRNA与靶mRNA结合导致其降解，从而阻碍了基因的翻译过程，A错误； B、miRNA和靶mRNA通过氢键结合形成局部双链，B错误； CD、miRNA调控与DNA甲基化都属于表观遗传现象，表观遗传是指生物体基因的碱基序列保持不变，但基因表达和表型发生可遗传变化的现象，C错误，D正确。 故选D。 2．杜氏肌营养不良（DMD）是一种单基因遗传病，图1为该病一个家系图，图2是对该家族成员相关基因进行PCR的结果，相关叙述错误的是（    ） A．DMD是伴X染色体隐性遗传病 B．3和6都是致病基因的携带者 C．该家系中的致病基因一定来自2 D．该基因突变是碱基对增添引起的 【答案】C 【分析】遗传病是指由遗传物质发生改变而引起的或者是由致病基因所控制的疾病。遗传病是指完全或部分由遗传因素决定的疾病，常为先天性的，也可后天发病。如先天愚型、多指（趾）、先天性聋哑、血友病等，这些遗传病完全由遗传因素决定发病，并且出生一定时间后才发病，有时要经过几年、十几年甚至几十年后才能出现明显症状。 【详解】A、3号和4号均不患病，生下7号患病，该病为隐性，4号只有一条带，因此该病为伴X染色体隐性遗传病，A正确； B、3和6都是两条带，基因型为杂合子，都是致病基因的携带者，B正确； C、7号为XbY，1号为XBY，2号为XBXB，3号为XBXb，Xb为突变而来，因此7号的致病基因可能来自1的突变，也可能来自2的突变，C错误； D、7号患病，条带较大，因此该基因突变是碱基对增添引起的，D正确。 故选C。 3．蚕（ZW型性别决定）的易感病和抗病由一对等位基因（D/d）控制，体色黑色和褐色由另一对等位基因（E/e）控制，两对基因均不位于W染色体上。研究者进行了如下实验（不考虑突变、交换及致死等情况）。 P F1 ♂ ♀ ♀ ♂ 多只易感病褐色 多只抗病 抗病褐色：易感病褐色：抗病黑色：易感病黑色=3：9：3：9 抗病褐色：易感病褐色：抗病黑色：易感病黑色=4：12：2：6 回答下列问题： (1)决定易感病和抗病的基因位于 染色体上，关于体色的显性性状为 。 (2)亲本中雌蚕产生的配子的类型及比例为 。若让F1中易感病黑色雌雄蚕随机交配，F2中雄蚕基因型及比例为 。 (3)为了进一步研究基因E、e的碱基序列差异，研究人员提取了甲、乙、丙、丁四只蚕的等位基因E/e的相关DNA片段，用限制酶F对其进行切割处理，将得到的大小不同的片段进行电泳，得到的结果如图所示。若丙的体色为褐色，则甲、乙的体色应分别为 。由图可推知，造成基因E/e碱基序列有差异的主要原因是 。在适宜的环境中培养丁，结果发现丁没有表现出与其基因型相对应的体色，可能原因是 。 【答案】(1) 常 褐色 (2) dZE：dW：dZe=1：3：2 DDZeZe：DdZeZe：ddZeZe=1：2：1 (3) 褐色、黑色 碱基对的替换 基因E因甲基化而不表达，基因e表达，而使丁的体色表现为黑色 【分析】基因自由组合定律的实质是：位于非同源染色体上的非等位基因的分离或自由组合是互不干扰的；在减数分裂过程中，同源染色体上的等位基因彼此分离的同时，非同源染色体上的非等位基因自由组合。 【详解】（1）由题意和表中杂交结果可知，两对基因均不位于W染色体上，且F1雌蚕中抗病：易感病=1：3，褐色：黑色=1：1；F1雄蚕中抗病：易感病=1：3，褐色：黑色=2：1。抗病和易感病的性状比例在子代雌雄蚕中没有差别，可判断控制这对相对性状的基因位于常染色体上。体色黑色和褐色的性状比例在子代雌雄蚕中不同，可判断控制这对相对性状的基因位于Z染色体上。仅分析体色，F1雌蚕中褐色：黑色=1：1，而亲本雄蚕为褐色，则亲本雄蚕一定为杂合子（ZEZe），故褐色为显性性状。 （2）因为F1雄蚕中褐色（ZEZ－）：黑色（ZeZe）=2：1，其中基因型为ZeZe的个体占1/3，只考虑亲本雌蚕中产生的Z染色体，即亲本雌蚕产生的基因型为Ze的卵细胞的概率为1/3÷1/2=2/3，说明亲本雌蚕基因型为1/3ZEW、2/3ZeW。仅考虑抗病与易感病这对性状，F1中抗病：易感病=1：3，可推知亲本雌蚕基因型一定为dd，亲本雄蚕基因型为1/2DD、1/2Dd。故亲本雌蚕基因型为1/3ddZEW、2/3ddZeW，故其产生的配子类型与比例为dZE：dW：dZe=1：3：2。F1中易感病黑色雌蚕（DdZeW）与易感病黑色雄蚕（DdZeZe）随机交配，F2中雄蚕基因型及比例为DDZeZe：DdZeZe：ddZeZe=1：2：1。 （3）若丙的体色为褐色，结合电泳图中丙只有一个条带可知，丙为E基因纯合子，即1270kb条带表示基因E。另外两个条带1070kb、200kb是基因e经限制酶F酶切后产生的，故甲、乙分别为杂合子、e基因纯合子，因此甲、乙的体色应分别为褐色、黑色。而1070kb+200kb=1270kb，故可知基因E与e碱基序列不同的原因是发生了碱基对的替换。结合题图及上述分析可知，丁为杂合子，正常情况下体色应表现为褐色。但在适宜的环境中培养丁，发现其没有表现出与基因型相对应的体色，原因可能是丁的基因E因甲基化而不表达，基因e表达，导致体色表现为黑色。 4．豚鼠毛的颜色由两对等位基因（E和e，F和f）控制，其中一对等位基因控制色素的合成，另一对等位基因控制颜色的深度，豚鼠毛的颜色与基因型的对应关系见下表。 基因型 E_ff E_Ff E_FF或ee__ 豚鼠毛颜色 黑色 灰色 白色 (1)白色豚鼠的基因型有 种，黑色豚鼠的基因型是 。 (2)现有上述各种基因型的豚鼠，某课题小组用一只基因型为EeFf的雄性灰毛豚鼠探究两对等位基因（E和e，F和f）在染色体上的位置，进行了以下实验。 ①实验假设：两对等位基因（E和e，F和f）在染色体上的位置有以下三种类型。 ②实验方法： ，观察并统计其子代豚鼠毛的颜色和比例。 ③推测可能的实验结果（不考虑交叉互换） a、若两对基因位置符合图中第一种类型；则子代豚鼠表现型及比例 。 b、若两对基因位置符合图中第二种类型，则该雄性豚鼠产生的配子的基因型及比例为 ，子代豚鼠表现型及比例 。 c、若两对基因位置符合图中第三种类型，则子代豚鼠表现型及比例 ，请在C图中标出基因在染色体上的位置 。以上三种类型中图 的2对基因遵循基因自由组合定律，原因是 。 【答案】(1) 5/五 EEff或Eeff (2) 让该只基因型为EeFf的雄性灰毛豚鼠与多只隐性纯合雌性白毛豚鼠进行测交 灰毛∶黑毛∶白毛＝1∶1∶2 EF：ef=1:1 灰毛∶白毛＝1∶1 黑毛∶白毛＝1∶1 A 2对基因位于2对（同源）染色体上 【分析】基因自由组合定律：位于非同源染色体上的非等位基因的分离或组合是互不干扰的；在减数分裂过程中，同源染色体上的等位基因彼此分离的同时，非同源染色体上的非等位基因自由组合。 【详解】（1）据表可知，白色基因型是E_FF或ee__，共2＋3=5种；黑色豚鼠（E_ff）的基因型是EEff或Eeff。 （2）①实验假设：两对等位基因的位置可能的情况有三种。 ②实验方法：为判断基因的位置，可以让基因型为EeFf的雄鼠与多只基因型为eeff的隐性纯合白色雌鼠进行测交，观察测交后代的表现型及比例。 ③推测可能的实验结果（不考虑交叉互换） a、如果如图A所示，遵循自由组合定律，测交后代的基因型及比例是EeFf：Eeff：eeFf：eeff=1：1：1：1，灰毛：黑毛：白毛=1：1：2。 b、如果符合第二种情况，雄鼠产生的配子的类型及比例是EF：ef=1：1，测交后代的基因型及比例是EeFf：eeff=1：1，灰毛：白毛=1：1。 c、如果是符合第三种情况，雄鼠产生的配子的类型及比例是Ef：eF=1：1，测交后代的基因型及比例是Eeff：eeFf=1：1，黑毛：白毛=1：1；第三种类型E和f连锁，e和F连锁，如图所示；以上三种类型中图A的2对基因位于2对（同源）染色体上，独立遗传，故遵循基因自由组合定律。 押题猜想四 稳态与调节 限时：8min （原创）2024年天津医科大学联合研究发现，脑肠轴（MGBA）是肠道与中枢神经系统之间的双向调节通路，中枢神经系统能通过信号传导影响肠道菌群的分布，肠道菌群通过菌体自身或其代谢产物对人脑产生影响，部分机制如图1。请回答下列问题： (1)大脑向肠道菌群发送信号主要通过由传出神经组成的 完成，其中 的作用使肠道蠕动加强，从而改善肠道营养供应，对肠道菌群产生影响。 (2)致病微生物及细菌代谢物能直接刺激肠道内的免疫细胞，图1中细胞Ⅰ为抗原呈递细胞，其作用是 。细胞Ⅱ接受抗原后，细胞表面的 发生变化并与细胞Ⅲ结合，同时开始增殖、分化并分泌细胞因子。 (3)当血液中的细胞因子含量增加到一定程度时，会将信息传递给大脑，使下丘脑分泌的 激素水平升高，“下丘脑—垂体—肾上腺轴”被激活，进而抑制细胞因子的分泌。该过程中存在着分级调节机制，其生理学意义是放大激素的调节效应， ，利于精细调控。由上述可知，MGBA可通过 调节网络使人体内环境处于稳态。 (4)研究表明肠道微生物可通过MGBA影响生物的个体行为表现。科研人员利用大鼠进行了如下实验： 分组 实验对象 饲养条件 检测 对照组 含有正常肠道菌群的大鼠 ② 60分钟内的运动距离和运动轨迹 实验组 ① 无菌饲料、无菌水、全新开放的盒子 ③实验结果如图2和图3所示，由图可知 ，说明实验组大鼠出现了自发活动增强的现象。 (5)已知5-羟色胺（5-HT）是MGBA的关键神经递质，其代谢终产物为5-HIAA。为探究两组大鼠行为差异的分子机理，科研人员测定了大鼠体内5-HIAA与5-HT的含量并计算出二者的比例，结果如图4所示。①分析结果说明 。    ②某兴趣小组提出假设：肠道微生物通过影响5-HT分解酶相关基因的表达影响5-HT的代谢水平。该小组进一步提出了“检测实验组大鼠的5-HT分解酶相关基因转录量”的实验方法。请评价此实验方法是否合理，并给出理由 。 【答案】(1) 自主神经系统 副交感神经 (2) 摄取、处理、呈递抗原 特定分子 (3) 促肾上腺皮质激素释放 形成多级反馈调节 神经-体液-免疫 (4) 肠道无菌大鼠 无菌饲料、无菌水、全新开放的盒子 实验组的运动距离比对照组的长，且运动轨迹比对照组更复杂 (5) 实验组的5-HIAA/5-HT高于对照组 该实验方案不完善，应检测实验组和对照组5-HT分解酶的转录量或表达量 【分析】神经系统包括中枢神经系统和外周神经系统，中枢神经系统由脑和脊髓组成，脑分为大脑、小脑和脑干；外周神经系统包括脊神经、脑神经、自主神经，自主神经系统包括交感神经和副交感神经。交感神经和副交感神经是调节人体内脏功能的神经装置，所以也叫内脏神经系统，因为其功能不完全受人类的意识支配，所以又叫自主神经系统，也可称为植物性神经系统。 【详解】（1）大脑向肠道菌群发送信号主要通过由传出神经组成的自主神经系统完成，副交感神经活动占据优势时，心跳减慢，但胃肠的蠕动和消化液的分泌会加强，有利于食物的消化和营养物质的吸收，故副交感神经的作用使肠道转运加速，收缩加强，从而影响营养物质向肠道微生物的转移速度以及肠腔环境，对肠道菌产生影响。 （2）图中细胞Ⅰ为抗原呈递细胞，抗原呈递细胞的功能是摄取、加工处理和呈递抗原；细胞Ⅱ接受抗原后，细胞表面的特定分子发生变化并与细胞Ⅲ（B细胞）结合，同时分泌细胞因子。 （3）下丘脑—垂体—肾上腺轴属于分级调节轴线，肠道发生炎症时肠道菌群失调，下丘脑—垂体—肾上腺轴”被激活，使下丘脑分泌的促肾上腺皮质激素释放激素水平升高；分级调节的生理学意义是放大激素的调节效应，形成多级反馈调节，有利于精细调控；MGBA的调控涉及神经系统、免疫系统和内分泌系统，即通过神经-体液-免疫调节网络使人体内环境处于稳态。 （4）由题意分析可知，实验自变量是肠道微生物是否存在情况下的小鼠，故实验组①应为肠道无菌大鼠；其它影响实验结果的为无关变量，各组应该相同且适宜，所以②为无菌饲料、无菌水、全新开放的盒子；由实验结果图1和图2可知，实验组的运动距离比对照组的长，且运动轨迹比对照组更复杂，说明实验组大鼠出现了自发活动增强的现象。 （5）①据图可知，实验的自变量是不同组别，因变量是5-HIAA/5-HT，实验结果表明，实验组的5-HIAA/5-HT高于对照组。 ②分析题意，实验假设是：肠道微生物通过促进5-HT分解酶相关基因的表达影响5-HT的代谢水平，为验证该假设，研究人员提出了“检测实验组大鼠的5-HT分解酶相关基因转录量”的实验方案，该实验方案不完善，应检测实验组和对照组5-HT分解酶的转录量或表达量。 押题解读 押题理由：“肠道菌群对人体的调节”。这个主题在近年来的生物研究中确实很热门，而且与健康、疾病密切相关，容易结合到新课标的要求里。比如，微生物组与免疫、代谢的关系，可能成为高考的考点。 人体稳态与调节天津会考查一道非选择题，以神经、体液、免疫调节为枢纽，通过设置多样的情景，实现跨模块综合考察。多以相关疾病结合（如阿尔兹海默症，帕金森、癫痫、抑郁症、肥胖等）。 1、帕金森病是一种常见于中老年的神经系统变性疾病，临床上以静止性震颤、运动迟缓、肌强直和姿势平衡障碍为主要特征。现认为其致病机理为多巴胺能神经元变性死亡引起，具体机理解释如图所示。回答下列问题： (1)正常人多巴胺能神经元受到刺激时，其膜内的电位变化情况为 ，其产生的多巴胺递质能作用于脊髓运动神经元，原因是 。 (2)据图分析，该过程中的乙酰胆碱是一种 (填“兴奋性”或“抑制性”) 递质。 (3)据图分析，帕金森病患者出现肌肉震颤症状的原因是 。根据分析，关于研发帕金森病的药物，其作用机理可行的有 。 A．促进多巴胺释放  B．补充拟多巴胺类递质   C．促进对乙酰胆碱降解   D．抑制乙酰胆碱释放 (4)现已知目前临床治疗帕金森病震颤最有效的药物是左旋多巴，其作用的机理是能显著改善机体脑内多巴胺含量，起到震颤麻痹作用。某研究者提出人参皂苷具有类似左旋多巴的作用，请利用以下材料和试剂设计实验思路及预测结果。 实验材料及试剂：生理状况基本相同的帕金森病模型小鼠若干只、人参皂苷溶液、左旋多巴溶液、蒸馏水(注：实验试剂采用灌胃处理)。 实验思路： ①选取生理状况基本相同的帕金森病模型小鼠若干只，随机均分为甲、乙、丙三组； ② 。 ③在相同且适宜的条件下饲养一段时间，比较模型小鼠脑内多巴胺含量及其行为能力。 预期结果及结论： 若模型小鼠的脑内多巴胺含量及其行为能力为甲>乙=丙，说明人参皂苷不具有类似左旋多巴的作用； 若 ，说明人参皂苷具有类似左旋多巴的作用。 【答案】(1) 由负电位变为正电位 脊髓运动神经元的细胞膜上有多巴胺的受体 (2)兴奋性 (3) 多巴胺释放少，对脊髓运动神经元的抑制作用减弱，乙酰胆碱释放多，对脊髓运动神经元的兴奋作用增强 ABCD (4) 对甲、乙、丙组小鼠分别用等量左旋多巴溶液、人参皂苷溶液、蒸馏水进行灌胃处理 甲＝乙＞丙 【分析】静息时，神经细胞膜对钾离子的通透性大，钾离子大量外流，形成内负外正的静息电位；受到刺激后，神经细胞膜的通透性发生改变，对钠离子的通透性增大，钠离子内流，形成内正外负的动作电位，兴奋部位和非兴奋部位形成电位差，产生局部电流，兴奋传导的方向与膜内电流方向一致。 【详解】（1）正常人多巴胺能神经元受到刺激时，会由静息电位（外正内负）变为动作电位（外负内正），其膜内的电位变化为由负电位变为正电位。 脊髓运动神经元的细胞膜上有多巴胺的受体，所以多巴胺递质能作用于脊髓运动神经元。 （2）据图可知，乙酰胆碱能使下一个神经元兴奋，因此乙酰胆碱是一种兴奋性递质。 （3）据图分析，帕金森患者多巴胺释放少，对脊髓运动神经元的抑制作用减弱，乙酰胆碱释放多，对脊髓运动神经元的兴奋作用增强，从而使脊髓运动神经元异常兴奋，出现肌肉震颤的症状。ABCD、抗帕金森病的药物的作用机理应是促进多巴胺释放和抑制乙酰胆碱的释放，因此促进多巴胺释放；补充拟多巴胺类递质；促进对乙酰胆碱降解，抑制乙酰胆碱释放，均能治疗帕金森病，即ABCD正确。 故选ABCD。 （4）②为了排除无关变量的干扰，实验应遵循等量原则和单一变量原则，故应对甲、乙、丙组小鼠分别用等量左旋多巴溶液、人参皂苷溶液、蒸馏水进行灌胃处理。 预期结果和结论：若人参皂苷不具有类似左旋多巴的作用，则不能改善机体脑内多巴胺含量，模型小鼠的脑内多巴胺含量及其行为能力为甲>乙=丙；若人参皂苷具有类似左旋多巴的作用，则二者均能改善机体脑内多巴胺含量，模型小鼠的脑内多巴胺含量及其行为能力为甲=乙＞丙。 2．肥胖相关的代谢性疾病严重危害人类健康。研究发现棕色脂肪组织（BAT）可增加耗能产热，而BAT功能障碍则减少耗能导致肥胖。解偶联蛋白1（UCP1）在BAT中特异性表达，能引起线粒体释放的能量和ATP的生成解偶联，更多的能量以热能形式散失。UCP1的表达受到多种因素调节，如，盐皮质激素受体（MR）激活可引起UCP1表达上调，BAT功能增强。寒冷刺激和高脂饮食也会影响BAT的功能，如图甲所示。 回答下列问题： (1)寒冷刺激引起去甲肾上腺素（NE）释放，激活BAT的细胞膜上的受体，信号传递后引起UCP1基因表达量 （填“上调”或“下调”），增加细胞产热。该调节过程属于 （填“神经调节”或“体液调节”或“神经—体液调节”）。 (2)高脂饮食引发肥胖的原因之一是：长期高脂饮食引起下丘脑—垂体—肾上腺皮质轴功能紊乱，下丘脑产生的 激素减少，肾上腺皮质分泌的醛固酮减少，MR的激活减少，BAT功能下调，热量消耗减少，引发肥胖。 (3)禁食会引发行为、生理和代谢反应，激活下丘脑—垂体—肾上腺皮质轴，增加了血液中糖皮质激素的水平，据图分析禁食对BAT细胞产热的影响是 。 (4)许多物质可通过作用于MR调节脂肪细胞的代谢。科研人员探究MR对小鼠原代棕色脂肪细胞功能的影响，进行了相关实验，分别给予螺内酯（MR拮抗剂）、可的松（糖皮质激素类药物）或联合处理，测定UCP1基因表达的变化。图乙示螺内酯、可的松及其联合处理时棕色脂肪组织UCP1 mRNA的相对表达水平。 据图乙分析，螺内酯、可的松可能引起BAT功能减弱引发肥胖，临床使用应避免长时间联合用药，原因是 。 【答案】(1) 上调 神经调节 (2)促肾上腺皮质激素释放 (3)血液中糖皮质激素水平升高，抑制MR的激活，使UCP1表达下调，减少BAT细胞产热 (4)长时间联合用药引起UCP I mRNA的相对表达水平显著降低，BAT功能减弱引发肥胖 【分析】人们将下丘脑、垂体和靶腺体之间存在的这种分层调控，称为分级调节。分级调节可以放大激素的调节效应，形成多级反馈调控，有利于精细调控，从而维持机体的稳态。 【详解】（1）据图，寒冷刺激引起去甲肾上腺素（NE）释放，激活BAT的细胞膜上的受体，信号传递后引起UCP1基因表达量上调，促进线粒体的活动，增加产热。该调节过程的作用途径是反射弧，所以属于神经调节。 （2）高脂饮食引发肥胖的原因之一是：长期高脂饮食引起下丘脑—垂体—肾上腺皮质轴功能紊乱，下丘脑产生的促肾上腺皮质激素释放激素减少，垂体产生的促肾上腺皮质激素减少，肾上腺皮质分泌的醛固酮减少，MR的激活减少，BAT功能下调，热量消耗减少，引发肥胖。 （3）依据图甲可知，当血浆中糖皮质激素含量升高时，会抑制MR的激活，使UCP1表达水平下调，进而减少BAT细胞产热。 （4）依据图乙所示，螺内酯、可的松联合处理组与对照组、螺内酯组、可的松组相比较，UCP1 mRNA的相对表达水平显著降低，BAT的功能下调，热量消耗减少，引发肥胖。 3．据《2024中国居民睡眠健康白皮书》可知，我国居民整体睡眠状况不容乐观。人体的睡眠受到多方面的调节，研究发现脑中的结缔组织细胞或上皮细胞合成分泌的一类脂类激素PGD2，可通过图1中的调节过程来调节睡眠，其中“→”表示促进，“”表示抑制，“”表示物质分泌。 (1)图1中的腺苷由 （填物质）组成。神经元一般都具有A结构，这有利于神经元 。 (2)脑脊液中的PGD2水平呈昼夜节律性波动，这可能受到 （填“下丘脑”“脑干”或“大脑皮层”）的调控，根据图1可知，脑脊液中的PGD2水平升高，会促进细胞Ⅱ分泌腺苷，进而 ，使神经系统兴奋性下降，从而促使机体逐渐进入睡眠状态。 (3)GABA（γ-氨基丁酸）是一种重要的神经递质，图2表示VLPO神经元释放的GABA的部分作用过程。 据图2分析，当VLPO神经元接受到腺苷的刺激后，钙通道打开，Ca2+内流以促进 。突触间隙中的GABA与突触后膜上的GABAA受体结合，引发 ，使突触后膜上的静息电位增强。GABA还可与GABAB受体结合，其意义是 。 (4)研究发现，睡眠长期被剥夺的小鼠会发生图3中的一系列变化甚至死亡，根据图1，推断图3中方框中应为 ，这种情况导致的MODS属于 病。 (5)综上所述，人和高等动物的正常睡眠是通过 来共同维持的。 【答案】(1) 核糖和腺嘌呤 长距离传递信息给其他细胞 (2) 下丘脑 促进VLPO神经元释放GABA，同时抑制TMN神经元释放组胺 (3) GABA的释放 Cl―内流 抑制VLPO神经元上的Ca2+内流，进而抑制VLPO神经元释放GABA，防止突触间隙中GABA含量过多 (4) 脑脊液中的PGD水平过高 自身免疫 (5)神经—体液—免疫调节网络 【分析】兴奋在神经元之间需要通过突触结构进行传递，突触包括突触前膜、突触间隙、突触后膜，具体的传递过程为：兴奋以电流的形式传导到轴突末梢时，突触小泡释放递质（化学信号），递质作用于突触后膜，引起突触后膜产生膜电位（电信号），从而将兴奋传递到下一个神经元。 【详解】（1）一分子腺苷由一分子核糖和一分子腺嘌呤组成。据图1可知，A结构轴突，神经元一般都具有轴突，轴突的存在有利于神经元长距离传递信息给其他细胞。 （2）调节生物的节律性的中枢在下丘脑，脑脊液中的PGD2水平呈昼夜节律性波动可能受到下丘脑的调控。根据图1可知，脑脊液中的PGD2水平升高，会促进细胞Ⅱ分泌腺苷，进而促进VLPO神经元释放GABA，同时抑制TMN神经元释放组胺，使神经系统兴奋性下降，促使机体逐渐进入睡眠状态。 （3）由图2可知，当VLPO神经元接受到腺苷的刺激后，钙通道打开，Ca2+内流以促进含有GABA的囊泡向突触前膜方向移动，囊泡与突触前膜融合释放出GABA。突触间隙中的GABA与突触后膜上的GABA受体结合，引发突触后膜上Cl―内流，使突触后膜上的静息电位增强。GABA与VLPO神经元上的GABAB受体结合，可抑制VLPO神经元上Ca2+内流，抑制其释放GABA，防止突触间隙中GABA含量过多。 （4）睡眠长期被剥夺的小鼠，脑脊液中的PGD2水平会偏高。图3显示免疫系统被过度激活会引发MODS，这种情况导致的MODS属于自身免疫病。 （5）综合以上信息可知，人和高等动物的神经系统、免疫系统及内分泌系统都参与了正常睡眠的调节过程，故人和高等动物的正常睡眠是通过是通过神经—体液—免疫调节网络共同维持的。 4．“肠微生物—肠—脑轴”（MGBA）是肠道与中枢神经系统之间双向调节的网络系统，肠道中微生物的代谢产物可刺激迷走神经向脑传递信息，并参与相关激素分泌的周节。5-HT是一种神经递质，由色氨酸经过一系列反应生成，能被单胺氧化酶（MAO）分解，在神经系统的信息传递和情绪调节中发挥着关键作用。肠道菌群紊乱可能引起抑郁（机理如下图），肠道菌群移植为治疗抑郁开辟了新途径。    (1)中枢神经系统包括 ，其中后者是排尿反射的初级中枢。构成神经系统的神经胶质细胞对神经元的功能体现在 （写全得分）。 (2)推测图中的ACTH由 （填器官名称）分泌。突触间隙中的5-HT可经 通过突触间隙与突触后膜上的相应受体结合形成 ，从而改变突触后膜对离子的通透性。 (3)抑郁症患者常出现免疫力下降现象，据图分析原因是 。 (4)研究发现抗生素可通过引起肠道菌群紊乱导致抑郁症的发生。为验证上述结论，现有正常小鼠及抗生素抑郁模型小鼠若干，请写出简要的实验设计思路。 实验思路： 。 【答案】(1) 脑和脊髓 支持、保护、营养、修复 (2) 垂体 扩散 递质—受体复合物 (3)5-HT含量减少，（依次导致ACTH增加）GC含量上升（增加），GC为免疫抑制剂，导致免疫力下降 (4)将抗生素抑郁模型小鼠的肠道菌群移植到正常小鼠肠道内，检测正常小鼠移植前后肠道菌群的平均数量并观察是否出现抑郁症状 【分析】兴奋在神经元之间需要通过突触结构进行传递，突触包括突触前膜、突触间隙、突触后膜，其具体的传递过程为：兴奋以电流的形式传导到轴突末梢时，突触小泡释放递质（化学信号），递质作用于突触后膜，引起突触后膜产生膜电位（电信号），从而将兴奋传递到下一个神经元。 【详解】（1）中枢神经系统由脑和脊髓组成。 神经胶质细胞对神经元的功能体现在支持、保护、营养和修复等方面，这也是神经胶质细胞的重要功能。 （2）垂体分泌促XX激素，从图中信息可知，ACTH（促肾上腺皮质激素）是由垂体分泌的。 突触间隙属于组织液环境，神经递质在突触间隙中是通过扩散的方式移动，到达突触后膜与相应受体结合。 神经递质与突触后膜上的受体结合后，会形成递质—受体复合物，从而引发突触后膜的电位变化等生理反应。 （3）抑郁症患者常出现免疫力下降现象，从图中可知，ACTH增加会导致GC含量上升，而GC是免疫抑制剂，故 5 - HT含量减少会依次导致ACTH增加、GC含量上升，进而导致免疫力下降。 （4）实验目的是验证抗生素可通过引起肠道菌群紊乱导致抑郁症的发生。 实验设计需要设置对照组和实验组。 对照组为正常小鼠，不做处理，检测其肠道菌群的平均数量和是否出现抑郁症状。 实验组为抗生素模型小鼠，将其肠道菌群移植到正常小鼠肠道内，检测正常小鼠移植前后肠道菌群的平均数量并观察是否出现抑郁症状。通过对比两组结果来验证结论。 押题猜想五 生态与环境 限时：8min （原创）天津渤海湾近年频现"蓝眼泪"景观，该现象由夜光藻（Noctiluca scintillans）在受到扰动时发光形成。夜光藻大量繁殖与水体富营养化密切相关，其摄食硅藻等浮游植物并分解有机碎屑。研究发现，渤海湾周边农业化肥流失及生活污水排放导致氮、磷含量升高，引发藻华，后续夜光藻暴发，这是一种海洋赤潮的主要发生藻，对渔业危害很大。回答以下问题： (1)从生态系统的功能分析，夜光藻发出的荧光属于___________信息，这些荧光能引起更强大的捕猎者的注意，从而帮助夜光藻赶走入侵者，这说明信息传递在生态系统中具有__________作用。 (2)夜光藻根据颜色不同可分为红色夜光藻和绿色夜光藻，前者只能通过摄食其他浮游植物、细菌等来获取营养，其与浮游植物的种间关系有___________；后者因体内有共生绿藻，使细胞呈现绿色，获取营养的重要途径为捕食其他浮游生物，但在食物匮乏时，绿色夜光藻也能生存。据此可知，绿色夜光藻同化的能量来源于___________。 (3)密度较高的夜光藻白天在阳光下会呈红色，高密度聚集（大于3000个/L）才会形成赤潮。如果白天海域没有明显的水色异常，说明夜光藻密度不大，“蓝眼泪”持续时间3天左右后会消失，这体现了生态系统具有一定的___________能力。一旦大面积赤潮出现后，请你提出一个可行的生物学方法进行控制：______________。 【答案】(1) 物理 调节生物的种间关系，以维持生态系统的稳定 (2) 捕食 共生绿藻的光合作用固定的太阳能以及捕食的浮游生物中的能量 (3) 自我调节 以鱼类控制藻类的生长（或以水生高等植物控制水体富营养以及藻类的生长或以微生物（包括溶藻细菌、病毒等）来控制藻类的生长） 【分析】自然界中的光、声、温度、湿度、磁场等,通过物理过程传递的信息，称为物理信息 。在生命活动中，生物还产生一些可以传递信息的化学物质，如植物的生物碱、有机酸等代谢产物，以及动物的性外激素等，这就是化学信息。动物的特殊行为，主要指各种动作，这些动作也能够向同种或异种生物传递某种信息，即动物的行为特征可以体现为行为信息。生命活动的正常进行，离不开信息的作用；生物种群的繁衍，也离不开信息的传递。信息还能够调节生物的种间关系，以维持生态系统的平衡与稳定。 【详解】（1）生态系统中的信息包括物理信息、化学信息和行为信息。物理信息是指生态系统中的光、声、温度、湿度、磁力等，通过物理过程传递的信息。夜光藻发出的荧光属于物理信息。信息传递在生态系统中的作用有：生命活动的正常进行，离不开信息的作用；生物种群的繁衍，也离不开信息的传递；信息还能够调节生物的种间关系，以维持生态系统的稳定。夜光藻发出的荧光能引起更强大的捕猎者的注意，从而帮助夜光藻赶走入侵者，这体现了信息传递能够调节生物的种间关系，以维持生态系统的稳定； （2）红色夜光藻通过摄食其他浮游植物获取营养，其与浮游植物的种间关系为捕食；绿色夜光藻获取营养的途径为捕食其他浮游生物，同时体内有共生绿藻，在食物匮乏时也能生存，说明其同化的能量来源于共生绿藻的光合作用固定的太阳能以及捕食的浮游生物中的能量； （3）“蓝眼泪”持续时间3天左右后会消失，这体现了生态系统具有一定的自我调节能力，能够使生态系统保持相对稳定；大面积赤潮出现后，可行的生物学防治方法可利用生物的种间关系，比如某些鱼类可以以藻类为食，用鱼类控制藻类的生长；以水生高等植物控制水体富营养盐以及藻类；以微生物（包括溶藻细菌、病毒等）来控制藻类的生长等。 押题解读 《普通高中生物学课程标准》明确要求掌握"生态系统的结构与功能"（生产者、消费者、分解者的角色）和"人类活动对生态平衡的影响"，蓝眼泪现象完美融合‌生态组成分析‌（夜光藻定位）+ ‌物质循环失衡‌（富营养化机制）+ ‌生态治理措施‌（恢复力稳定性）三大考点。 渤海湾是京津冀生态协同发展重点区域，蓝眼泪现象频发引发公众对海洋污染的广泛关注，符合高考‌"贴近生活、服务社会"‌的命题导向。 本内容以单选题和非选择题为主要考查方式，其中非选择题必考一道生物与环境的题，且高频考查生态系统相关内容（生态位，生物多样性的价值，中间关系等）。命题素材：野生资源保护、生态修复、富营养化与藻类暴发‌、生物入侵与生态安全等。 1．某湿地曾因围垦造田导致植被退化、生物多样性锐减。近年来通过生态修复（引入芦苇、菖蒲等本地植物，投放底栖动物，控制水体富营养化），逐步恢复了其生态功能。科研团队连续5年对该湿地生态系统的物种组成、群落结构及能量流动进行了跟踪研究，部分数据如下： 年份 植物种类数 鸟类种群密度（只/Km2） 水体总氮含量（mg/L） 生态系统总初级生产量kJ/（m2·a） 第1年 8 12 2.5 8000 第5年 23 68 0.8 25000 (1)调查湿地中某濒危水鸟的种群密度时，采用 方法，理由是 。 (2)修复5年后，植物种类显著增加，从生态位角度分析，这种变化如何减弱物种间竞争 。 (3)结合表格数据分析，第5年生态系统总初级生产量大幅提升的原因 。 (4)修复过程中引入本地物种而非外来物种遵循了生态工程的 原理。 (5)若该湿地中“芦苇→蝗虫→蜘蛛→鹭鸟”构成一条食物链，测得蝗虫同化的能量为a kJ/（m2·a）。从能量流动角度分析，鹭鸟获得的能量 a（填“大于、小于、不一定”），理由是 。 【答案】(1) 标记重捕法 水鸟活动能力强、活动范围广 (2)物种生态位分化，不同植物在资源利用或空间分布上形成差异，降低生态位重叠，减弱竞争 (3)植物种类增加，群落垂直结构复杂化，光能利用率提高﹔水体氮含里下降，减少藻类爆发对沉水植物的遮蔽（或水质改善促进光合作用) (4)协调 (5) 不一定 鹭鸟可能处于多条食物链的高营养级，如还可捕食其他食草昆虫，其能量来源不限于蝗虫 【分析】分析题意可知，总初级生产量指生产者通过光合作用固定的能量；次级生产量是指在单位时间内由于动物和微生物的生长和繁殖而增加的生物量或所贮存的能量；次级生产量=同化量－呼吸量。 【详解】（1）调查湿地中某濒危水鸟的种群密度时，采用标记重捕法，因为水鸟活动能力强、活动范围广。 （2）修复5年后，植物种类显著增加，从生态位角度分析，这种变化使物种生态位分化，不同植物在资源利用或空间分布上形成差异，降低生态位重叠，减弱竞争。 （3）结合表格数据分析，第5年生态系统总初级生产量大幅提升的原因主要是植物种类增加，群落垂直结构复杂化，光能利用率提高﹔水体氮含里下降，减少藻类爆发对沉水植物的遮蔽（或水质改善促进光合作用)。 （4）修复过程中引入本地物种而非外来物种遵循了生态工程的协调原理，本地物种更适应当地的环境，与现有生态系统的其他成分有更好的协调性，有助于维持生态系统的稳定和健康。 （5） 若该湿地中 ““芦苇→蝗虫→蜘蛛→鹭鸟”构成一条食物链，测得蝗虫同化的能量为a kJ/（m2·a），从能量流动角度分析，鹭乌获得的能量不一定大于或小于a，因为鹭鸟可能处于多条食物链的高营养级，如还可捕食其他食草昆虫，其能量来源不限于蝗虫。 2．生态农业通过减少化肥、农药的使用，增加有机肥和生物防治，实现农业的可持续发展。某农技科研团队在稻田中采用“稻—鱼—鸭”共作模式，即在稻田中同时养殖鱼和鸭，形成一个小型生态系统（如图）。他们将一块稻田分成各60m2的三块地，采用了三种农田模式，其结果如表。 生态系统类型 水稻产量（kg） 鱼产量（kg） 鸭产量（kg） 水稻单种 55.0 稻-鱼 59.0 3.0 稻-鱼-鸭 60.0 2.5 6.5 (1)据图分析，农田生态系统的基石是 ，鸭所处的营养级是 。与水稻单种相比，稻—鱼—鸭共作的生态系统通过 或 食物链，提高生态系统的稳定性。构建生态农业农田时，需要考虑生物之间的相互作用才能实现系统结构与功能的协调，这主要是遵循 原理。 (2)根据图表信息可知，流经稻—鱼—鸭共作系统的总能量来源于 。稻—鱼—鸭共作生态农业，不但提高了经济效益，也提高了生态效益，请从生态系统结构与功能角度分析，其理由是 （答1点）。 【答案】(1) 生产者 第二、三、四 延长 增加 自生 (2) 生产者固定的太阳能和饲料中的化学能 稻—鱼—鸭共作系统营养结构更复杂，抵抗力稳定性提高，虫害减少，物质循环加快，可减少农药和化肥的使用量，降低环境污染，提高了生态效益；稻—鱼—鸭共作系统实现能量的多级利用，提高了经济效益 【分析】生态工程以生态系统的自我组织、自我调节为基础，遵循着自生、循环、协调、整体等生态学基本原理。 【详解】（1）生产者是生态系统的基石，因此农田生态系统的基石是生产者；分析题图可知，鸭所处的营养级是第二、三、四营养级；与水稻单种相比，稻—鱼—鸭共作的生态系统通过延长或增加食物链，增加生态系统物种数目，提高生态系统的稳定性。生态工程基本原理中的“自生”指的是生态系统中的生物能够进行新陈代谢、再生更新，以及这些生物之间通过相互作用进行自组织，实现系统结构与功能的协调，故构建生态农业农田时，需要考虑生物之间的相互作用才能实现系统结构与功能的协调，这主要是遵循自生原理。 （2）分析题图可知，流经稻—鱼—鸭共作系统的总能量来源于生产者固定的太阳能和饲料中的化学能；稻—鱼—鸭共作系统营养结构更复杂，抵抗力稳定性提高，虫害减少，物质循环加快，可减少农药和化肥的使用量，降低环境污染，提高了生态效益；稻—鱼—鸭共作系统实现能量的多级利用，提高了经济效益。 3．下图为人工构建的“稻鱼共生”生态系统各成分间的关系网，回答下列问题： (1)该人工生态系统的构建与当地自然条件、生活条件直接相关，体现生态工程的 （答两点）原理，设计人工生态系统的目的是 。 (2)该生态系统中的生产者在水中分布的位置不同，可充分利用 ，体现群落 结构的优势。研究发现，该生态系统中各营养级之间能量的传递效率不在10%~20%之间，主要原因是 。 (3)由于管理不当造成蓝细菌大量繁殖导致某些地区生态失衡，从种间关系的角度考虑，可采取如下措施：一是引入蓝细菌的捕食者，二是引入蓝细菌的竞争者，这些方法均属于 防治，在引入捕食者、竞争者时应特别注意 （答两点）。 (4)为了解该人工生态系统中水稻的生存状况，可从实际出发调查其生态位，调查的指标有 （答两点）等。稻花鱼和水稻之间的互利关系具体表现为 。 【答案】(1) 协调、整体 使能量得到最有效的利用 (2) 阳光、无机盐等环境资源 垂直 每个营养级都有以产品形式输出的能量 (3) 生物 引入的生物不能成为入侵物种、引入的生物是否适应当地的环境 (4) 种群密度、与其他物种的关系、植株高度、出现频率 稻花鱼的鱼粪能为水稻生长提供肥料；稻花鱼能清除某些杂草和害虫，有利于水稻的生长；水稻的稻花、稻叶等能为稻花鱼提供食物 【分析】1、生态工程以生态系统的自组织、自我调节功能为基 础，遵循着整体、协调、循环、自生等生态学基本原理。 2、关于生物多样性的价值，科学家一般概括为以下几个 方面：直接价值、间接价值以及目前人类尚不清楚的潜在 价值。 【详解】（1）该人工生态系统的构建与当地自然条件、生活条件直接相关，考虑到生物与环境的关系和经济问题，体现生态工程的协调、整体原理，由于能量流动具有逐级递减的特点，设计人工生态系统的目的是使能量得到最有效的利用。 （2）该生态系统中的生产者在水中分布的位置不同，可充分利用阳光、无机盐等环境资源，体现群落的垂直结构。由于每个营养级都有以产品形式输出的能量，故该生态系统中各营养级之间能量的传递效率不在10%~20%之间。 （3）利用生物的种间关系防治蓝藻，一是引入蓝细菌的捕食者，二是引入蓝细菌的竞争者，这些方法均属于生物防治，在引入捕食者、竞争者时应特别注意引入的生物是否适应当地的环境；引入的生物不能成为入侵物种。 （4）调查植物的生态位，调查的指标有种群密度、与其他物种的关系、植株高度、出现频率等。稻花鱼和水稻之间的互利关系具体表现为稻花鱼的鱼粪能为水稻生长提供肥料；稻花鱼能清除某些杂草和害虫，有利于水稻的生长；水稻的稻花、稻叶等能为稻花鱼提供食物。 4．浅水湖泊养殖过程中，受排放的生活污水和工业污水的影响，水体中N、P等无机盐含量增加，从而导致了富营养化，这是驱动湖泊从清水态向浑水态转换的主要原因。此外，随着无机盐浓度的增加，某些浮游植物（如微囊藻等）大量繁殖，形成水华，促使水质也变得浑浊。科研人员调查了某人工浅水湖泊的水质变化，结果如图1所示。图2为开展生态修复措施中的植物床处理段的示意图。请回答下列问题：    (1)依据题干信息分析，富营养化是一些浮游植物逐渐成为水体中 的过程。水生生物死亡后被微生物分解，引起水体的溶氧量下降，造成水生生物数量进一步减少，加剧破坏了生态系统的稳态，该方式称为 调节。该湖泊从清水态向浑水态变化过程中植物的变化是 ，流经该浅水湖泊生态系统的总能量为 。 (2)生态修复初期，实行了禁渔措施，鱼类资源和水质都有了一定的改善，说明生态系统具有一定的 能力。在富营养化的人工浅水湖泊中微囊藻大量繁殖，造成鱼虾大量死亡，会造成该生态系统的 稳定性下降。而植物床中的湿地植物能够向水中分泌萜类化合物、类固醇等，从而抑制了微囊藻等浮游藻类的生长，这一现象体现了生态系统的信息传递能够 ； (3)在生态修复过程中，植物床中的植物不仅可以吸收污水中的N、P等，避免水体富营养化，还可以吸收污水中部分的重金属离子。实际操作中，常采用 措施除去该环境中富集的N、P等元素。若污水中含有重金属，则植物床处理段食物链中不同营养级生物体内重金属含量的特点是 。引入对污染物净化能力较强的芦苇等水生植物来修复该湖泊生态系统，主要遵循了生态工程的 原理。 【答案】(1) 优势种 正反馈（反馈） 浮游植物逐渐增多，而沉水植物逐渐减少甚至消失 生产者固定的太阳能和污水有机物中的化学能 (2) 自我调节 抵抗力 调节生物的种间关系，维持生态系统的平衡与稳定 (3) 定期回收植物床并更新植物 营养级越高，重金属的含量越高 自生 【分析】生态工程所遵循的基本原理：整体，协调、循环、自生等。 1、自生：由生物组分而产生的自组织、自我优化、自我调节、自我更新和维持就是系统的自生。遵循自生原理，需要在生态工程中有效选择生物组分并合理布设。 2、循环：循环是指在生态工程中促进系统的物质迁移与转化，既保证各个环节的物质迁移顺畅，也保证主要物质或元表的转化效率较高。 3、协调：处理好生物与环境、 生物与生物的协调与平衡，需要考虑环境容纳量。 4、整体：遵循整体原理，首先要遵从自然生态系统的规律，各组分之间要有适当的比例，不同组分之间应构成有序的结构，通过改变和优化结构，达到改善系统功能的目的。 【详解】（1）富营养化是一种氮、磷等植物营养物质含量过多所引起的水质污染现象，一些浮游植物逐渐成为水体中优势种；正反馈是指受控部分发出反馈信息，其方向与控制信息一致，可以促进或加强控制部分的活动，水生生物死亡后被微生物分解，造成水生生物数量进一步减少，加剧破坏了生态系统的稳态，该方式称为正反馈调节；该湖泊从清水态向浑水态变化过程中植物的变化是浮游植物逐渐增多，而沉水植物逐渐减少甚至消失，氧气含量减少，水质恶化；该湖泊受排放的生活污水和工业污水的影响，流经该浅水湖泊生态系统的总能量为生产者固定的太阳能和污水有机物中的化学能。 （2）生态系统具有一定的自我调节能力，禁渔期间，鱼类资源和水质都有了一定的改善；鱼虾大量死亡，物种数量下降，生态系统的食物网变简单，抵抗力稳定性下降；植物床中的湿地植物能够向水中分泌萜类化合物、类固醇等，从而抑制了微囊藻等浮游藻类的生长，说明信息传递可以调节生物的种间关系，维持生态系统的平衡与稳定。 （3）植物床中的植物不仅可以吸收污水中的N、P等，还可以吸收污水中部分的重金属离子，但这些植物死亡后其中的离子会再次回到水体中引起二次污染，因此定期回收植物床并更新植物可以除去该环境中富集的N、P等元素；由于重金属沿着食物链逐级积累且难降解，一刹那植物床处理段食物链中不同营养级生物体内重金属含量营养级越高，重金属的含量越高；引入对污染物净化能力较强的芦苇等水生植物来修复该湖泊生态系统，主要遵循了生态工程的自生原理，即由生物组分而产生的自组织、自我优化、自我调节、自我更新和维持就是系统的自生。遵循自生原理，需要在生态工程中有效选择生物组分并合理布设。 5．加拿大一枝黄花原产于北美，因其花色艳丽，1935年作为观赏植物引入我国。它繁殖能力极强，一株植株可形成2万多粒种子，传播速度快，生长优势明显，生态适应性广阔。它的生态入侵会对当地物种造成严重威胁，被称为“生态杀手”。请回答下列问题： (1)加拿大一枝黄花的观赏性强体现了生物多样性的 价值。利用样方法调查某人行道两旁狭长绿化带中加拿大一枝黄花种群密度时，可采用 法取样。 (2)随着时间的推移，入侵地的草本植物群落逐渐被加拿大一枝黄花群落替代，群落演替的类型为 。 (3)加拿大一枝黄花用于生长、发育和繁殖的能量储存于 中；若单位体重的湖羊和野兔所含能量相等，两者摄入等量的加拿大一枝黄花，增重却有明显的不同，原因是 。 (4)为了清除加拿大一枝黄花，通常采用人工收割并使之自然腐烂的方法，收割的适宜时机应在 （填“开花前”或“开花后”）。上述处理方法改变了生态系统中生产者的组成格局，同时加快了加拿大一枝黄花积聚的能量以化学能的形式流向 。 (5)研究人员发现芦苇和加拿大一枝黄花两物种间适宜生存环境有较大重叠，且芦苇对加拿大一枝黄花的生态位重叠呈上升态势，加拿大一枝黄花对芦苇的生态位重叠呈下降趋势，因此推测芦苇能够把加拿大一枝黄花排除在其生态位范围外。选用本地物种芦苇对加拿大一枝黄花进行替代控制，体现了生态工程的 原理。 【答案】(1) 直接 等距取样 (2)次生演替 (3) 体内有机物 两者消化吸收的能力和呼吸消耗的能量不同 (4) 开花前 分解者 (5)协调 【分析】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。次生演替是指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）花的观赏性强体现了生物多样性的直接价值，人行道两旁狭长绿化带，调查植物种群密度采用样方法，取样方法为等距取样。 （2）加拿大一枝黄花是中途入侵来的，该地原来就有物种在此生活，群落演替的类型为次生演替。 （3）生长、发育和繁殖的能量属于生物的同化量，故加拿大一枝黄花用于生长、发育和繁殖的能量储存于体内有机物，湖羊和野兔消化吸收的能力和呼吸消耗的能量不同，导致两者摄入等量的加拿大一枝黄花，增重却有明显的不同。 （4）为了清除加拿大一枝黄花，通常采用人工收割并使之自然腐烂的方法，收割的适宜时机应在开花前，防止该种群开花后结种子，并在自然腐烂后将种子留在土壤中。收割后的加拿大一枝黄花自然腐烂是分解者的作用，加快了加拿大一枝黄花积聚的能量以化学能的形式流向分解者。 （5）芦苇和加拿大一枝黄花两物种间适宜生存环境有较大重叠，且芦苇对加拿大一枝黄花的生态位重叠呈上升态势，加拿大一枝黄花对芦苇的生态位重叠呈下降趋势，基于此考虑，选用本地物种芦苇对加拿大一枝黄花进行替代控制，体现了生态工程的协调原理。 押题猜想六 生物技术工程 限时：8min （原创）番茄作为一种常见的水果蔬菜，在日常生活中的需求量日益增大，但是在较低温度下运输或储存的过程中容易出现冻伤的现象，从而影响番茄的口感和品质。天津生物所研究团队利用基因工程技术培育出抗冻的转基因番茄。下图为外源DNA和质粒上标出的酶切位点及相关基因，其中AFPs基因为抗冻基因。回答下列问题： (1)AFPs基因的基本组成单位是 。构建图中重组的基因表达载体时主要利用的工具酶有 。 (2)科学家应用图中 两种酶切割目的基因和质粒，这样做可以避免 。 (3)科研人员将重组表达载体导入农杆菌时，为提高导入成功率，常利用CaCl2处理农杆菌，其目的是 。目的基因成功导入受体细胞中并且成功表达的转基因番茄一定能在含 （填抗生素）的培养基上生长。 (4)科研人员通过对转基因抗冻番茄细胞中AFPs基因的测序中发现了一基因突变株，该突变株会降低转基因抗冻番茄抗冻性，下表表示转基因抗冻番茄和该番茄突变株的相关测序结果： 转基因抗冻番茄抗冻基因 5'—AAAGCTCCTTTCAGCTCATGGTATACAACCAGCATTTGAT—3' 番茄突变株相关基因 5'—AAAGCTCCTTTCATCATGGTATACAACCAGCATTTGAT—3' 该突变株发生的基因突变类型是 。若将一个抗冻基因导入番茄的一条染色体上获得转基因抗冻番茄，让该抗冻番茄植株连续自交两代，则F2中抗冻番茄纯合体所占比例为 。 【答案】(1) 脱氧核糖核苷酸 限制酶和DNA连接酶 (2) BamHI和HindⅢ 酶切后的目的基因和质粒自连或反接 (3) 使细胞（大肠杆菌）处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态，便于重组的基因表达载体的导入 四环素 (4) 碱基对的缺失 3/8 【分析】基因工程：目的基因的筛选与获取、构建基因表达载体、将目的基因导入受体细胞、目的基因的检测与鉴定。 【详解】（1）AFPs基因的基本组成单位是脱氧核糖核苷酸。构建图中重组的基因表达载体时主要利用的工具酶有限制酶和DNA连接酶。 （2）科学家应用BamHI和HindⅢ两种酶切割目的基因和质粒，可以避免酶切后的目的基因和质粒自连或反接。 （3）科研人员将重组表达载体导入农杆菌时，为提高导入成功率，常利用CaCl2处理农杆菌，其目的是使细胞（大肠杆菌）处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态，便于重组的基因表达载体的导入。目的基因成功导入受体细胞中并且成功表达的转基因番茄一定能在含四环素的培养基上生长。 （4））由题表可以判断该突变株植株发生的基因突变类型是碱基对的缺失。若将一个抗冻基因导入番茄的一条染色体上获得转基因抗冻番茄，让该抗冻番茄植株连续自交两代，则F2中抗冻番茄纯合体所占比例为1/4+（1/2）×（1/4）=3/8。 押题解读： 天津卷命题特点：1、注重基础与能力结合：天津卷常以教材核心概念（如载体、限制酶、PCR）为切入点，结合实验设计考查综合应用能力。2、情境化命题：近年真题常以科研论文或医学应用为背景（如CRISPR治疗疾病、转基因作物安全性）。2023年：考查PCR引物设计及电泳结果分析（结合病毒检测情境）；2022年：基因编辑技术（CRISPR-Cas9）的伦理问题与操作步骤；2012年：载体构建（限制酶切割位点的的选择与重组智力的筛选），均涉及操作流程的细节（如黏性末端的匹配、标记基因的作用） 备考策略：1抓牢核心工具：限制酶、载体、连接酶的功能差异；2强化实验设计：重点训练：“目的基因的导入与检测”。近两年注重考查PCR技术以及印引物的选择和书写。同学们应该注意一下。 1．烟草环斑病毒（TRSV）可侵染多种作物，严重时可导致作物绝产。我国进口的植物种子、球茎和苗木携带该病毒的风险较大。目前对于植物病毒的检测依赖于血清检测，利用动物制备血清需要大量该病毒的外壳蛋白。科研人员利用大肠杆菌生产该病毒的外壳蛋白，图1是利用PCR扩增病毒外壳蛋白基因后进行基因测序得到的部分序列，图2为PET质粒的结构示意图和限制酶的酶切位点，LacZ基因编码的半乳糖苷酶可以分解X-gal，产生蓝色物质，使菌落周围呈蓝色，否则菌落为白色。回答下列相关问题。 (1)利用PCR扩增病毒的外壳蛋白基因时，需要添加 酶。根据图1分析，扩增病毒的外壳蛋白基因时需要的两种引物的碱基序列分别是5′– –3′、5′– –3′（写出12个碱基）。 (2)构建基因表达载体时，需用 两种酶切割含病毒外壳蛋白基因的片段和PET质粒，将基因表达载体导入大肠杆菌前，需用Ca2+处理大肠杆菌，目的是 。 (3)可通过培养基筛选出成功导入基因表达载体的大肠杆菌，请写出简单的操作方法： 。 (4)病毒外壳蛋白基因的大小为750bp，用（1）中的引物对筛选出的菌株的DNA进行扩增后电泳，结果如图3。电泳时，加样孔位于 （填“甲”或“乙”）端。某同学认为四种菌株均培育成功，你认为他的说法是否正确，并说明理由： 。 【答案】(1) 耐高温的DNA聚合 CGCGAATTCATG TAGGAGCTCAGG (2) EcoRⅠ、SacⅠ 使其处于易吸收周围环境中DNA分子的生理状态 (3)将大肠杆菌接种在含有氨苄青霉素和X-gal的固体培养基中，培养一段时间后，菌落呈现白色的即为导入基因表达载体的菌株 (4) 甲 不正确，1~4号均成功导入了病毒外壳蛋白基因，但转基因大肠杆菌是否表达出病毒外壳蛋白还需要进一步检测 【分析】基因工程技术的基本步骤：（1）目的基因的获取；（2）基因表达载体的构建：是基因工程的核心步骤，基因表达载体包括目的基因、启动子、终止子和标记基因等。（3）将目的基因导入受体细胞：根据受体细胞不同，导入的方法也不一样。（4）目的基因的检测与鉴定。 【详解】（1）PCR扩增时需要耐高温的DNA聚合酶。PCR扩增时子链的延伸方向为5′→3′，引物与DNA的单链碱基互补配对，根据图1中目的基因两侧的序列推出，所用引物的序列是5′–CGCGAATTCATG–3′和5′–TAGGAGCTCAGG–3′。 （2）分析图1，目的基因的左侧中含有EcoRⅠ的识别序列GAATTC，右侧中含有SacⅠ的识别序列GAGCTC，因此需选择这两种酶切割含目的基因的片段和质粒。用Ca2+处理大肠杆菌，是为了让其处于易吸收周围环境中DNA分子的生理状态，以便从溶液中吸收基因表达载体。 （3）用EcoRⅠ、SacⅠ切割质粒时，LacZ基因受到破坏，而氨苄青霉素抗性基因完整，因此将大肠杆菌接种到含有X-gal和氨苄青霉素的培养基中，能在该培养基上生存且菌落为白色的大肠杆菌即为导入基因表达载体的大肠杆菌。 （4）分析图示，电泳时相对分子质量大的DNA迁移速率较小，而相对分子质量小的DNA迁移速率较大，所以加样孔位于甲端。1~4菌株电泳结果都含有750bp的DNA片段，说明都成功导入了病毒外壳蛋白基因，但是该工程菌株是否培育成功，还需要检测该基因是否能够表达出相应蛋白质。 2．除草剂的有效成分草甘膦能够专一地抑制EPSP合酶的活性，从而干扰植物代谢而导致植物死亡。为自主研发抗除草剂的甘蓝，科学家从细菌中克隆EPSP合酶基因，通过农杆菌转化法将EPSP合酶基因转入甘蓝体内，使甘蓝产生草甘膦抗性。培育过程如图所示。 (1)从细菌中克隆EPSP合酶基因，可通过 技术扩增，该过程中添加引物的作用是 。 (2)步骤①构建基因表达载体时，应选择的限制酶是 ，酶切后的目的基因存在正向与反向两种连接方式，可用BamHⅠ和EcoRⅠ对两种重组质粒进行剪切，后通过琼脂糖凝胶电泳技术对产物分别进行分析，结果如图所示，图中 （填“样品1”或“样品2”）为所需基因表达载体。 限制酶 识别序列和切割位点 BamHⅠ —G↓GATCC— BglⅡ —A↓GATCT— EcoRⅠ —G↓AATTC— (3)步骤②③的目的是 ，接着若想通过标记基因筛选出含目的基因的甘蓝植株，步骤④的培养基中可以添加 。 (4)若要验证转基因甘蓝产生了草甘膦抗性，可用草甘膦同时喷洒转基因植株和对照组植株。预期结果： 。如果增加转入的外源EPSP合酶基因的数量，转基因甘蓝对草甘膦的抗性是否会增强？请你给出进一步探究的思路： 。 【答案】(1) PCR 使DNA聚合酶能从引物的3′端开始连接脱氧核苷酸 (2) BamHⅠ和BglⅡ 样品2 (3) 将目的基因导入受体细胞（分开作答也给分：步骤②是将重组质粒导入农杆菌，步骤③是将农杆菌与甘蓝细胞共培养） 潮霉素 (4) 对照组植株死亡，转基因植株存活，但也受到了影响 将不同拷贝数的EPSP合酶基因分别转入甘蓝细胞中，培育转基因植株，比较它们对草甘膦抗性的差异 【分析】基因工程的基本操作步骤主要包括四步：①目的基因的获取，②基因表达载体的构建，③将目的基因导入受体细胞，④目的基因的检测与鉴定。 【详解】（1）可通过PCR技术扩增目的基因，因此从细菌中克隆EPSP合酶基因，可通过PCR技术扩增，引物的作用是使DNA聚合酶能从引物的3′端开始连接脱氧核苷酸。 （2）根据目的基因的两端含有BamHⅠ和BglⅡ的酶切位点，可知步骤①构建基因表达载体时，应选择的限制酶是BamHⅠ和BglⅡ。质粒上不含BglⅡ酶切位点，但BamHⅠ和BglⅡ切割后的黏性末端是相同的，因此质粒可用BamHⅠ切割，由于目的基因的两端黏性末端相同，因此与切割后的质粒连接时可能会出现反接的情况。正向连接时，EPSP合酶基因右侧的黏性末端与质粒上的黏性末端连接后形成一个新的序列AGATCC，该序列不能再被BamHⅠ识别和切割，因此用EcoRI酶和BamHI酶会将正向连接的目的基因片段剪切去除；正向连接的重组质粒会被切去20+25=45kb长度的片段，而反向连接后，质粒靠近启动子的位置形成一个新的序列GGATCT，该序列不能被BamHⅠ识别和切割，但EPSP合酶基因的另一端与质粒拼接后形成GGATCC序列，该序列可被BamHⅠ识别和切割，故反向连接的重组质粒会被EcoRI酶和BamHI酶切去20kb长度的片段，电泳凝胶中，DNA分子量越大，在凝胶中受到的阻力越大，迁移距离越短，正向连接的重组质粒被切割后两个片段的大小介于反向连接的重组质粒被切割后两个片段的大小之间，说明样品2是所需的基因表达载体。 （3）步骤②是将重组质粒导入农杆菌，步骤③是将农杆菌与甘蓝细胞共培养，通过农杆菌能感染植物细胞的特性，将重组质粒导入受体细胞。由图可知，卡那霉素抗性基因不在T-DNA片段中，潮霉素抗性基因在T-DNA片段中，可随T-DNA转移并整合到被侵染的细胞的染色体DNA上，从而使含目的基因的甘蓝植株有抗潮霉素的抗性，所以能在含潮霉素的培养基上筛选含目的基因的甘蓝植株，故步骤④的培养基中添加潮霉素，以便筛选出含目的基因的甘蓝植株。 （4）若要验证转基因甘蓝产生了草甘膦抗性，可用草甘膦同时喷洒转基因植株和对照组植株。由于转基因甘蓝具有草甘膦抗性，而对照组没有草甘膦抗性，故预期对照组植株死亡，转基因植株存活，但也受到了影响。若要研究增加转入的外源EPSP合酶基因的数量，转基因甘蓝对草甘膦的抗性是否会增强，自变量为EPSP合酶基因的数量，因变量为转基因甘蓝对草甘膦的抗性，因此进一步探究的思路为：将不同拷贝数的EPSP合酶基因分别转入甘蓝细胞中，培育转基因植株，比较它们对草甘膦抗性的差异。 3．白细胞表面抗原2（SLA-2）在抗原呈递、机体器官移植以及免疫应答方面有着重要作用。为进一步研究SLA-2的结构与功能，科研人员以能稳定传代的猪肾上皮细胞为材料，构建了稳定高表达SLA-2基因的细胞株，过程如图。其中，Ampr表示氨苄青霉素抗性基因，Puror为嘌呤霉素抗性基因，BclI、NotI、XbaI、Sau3AI为限制酶酶切位点，括号内数值表示距复制原点的长度。请回答下列问题。 限制酶 BclI NotI XbaI Sau3AI 识别序列及切割位点 T↓GATCA GC↓GGCCGC T↓CTAGA ↓GATC (1)过程①需要的酶有 ；与细胞内基因相比，过程①获得的SLA-2基因在结构上不具有 。 (2)为使获得的SLA-2基因与质粒1定向连接，扩增时应选用的1对引物为 。 a.5′-GCGATCATGCGGGTCAGGGGCCCTCAAGCCATCCTC-3′ b.5′-GCTCTAGAATGCGGGTCAGGGGCCCTCAAGCCATCCTC-3′ c.5′-GTTTGATCACTCACACTCTAGGATCCTTGGTAAGGGACAC-3′ d.5′-GTTGCGGCCGCTCACACTCTAGGATCCTTGGTAAGGGACAC-3′ (3)过程②为酶切、连接后的重组质粒转化处于感受态的大肠杆菌，转化后采用含 的平板筛选。 (4)为鉴定与验证重组质粒3，研究人员用NotI和Sau3AI完全酶切质粒2和重组质粒3后电泳并比较。请在下图相应位置画出重组质粒3可能得到的电泳条带 。 (5)研究中，一般利用最小致死浓度（使某种细胞全部死亡的最小浓度）的嘌呤霉素溶液浸染细胞以筛选出转化的猪肾上皮细胞。为确定最小致死浓度，科研人员利用未转化的猪肾上皮细胞进行了相关实验，结果如下图。根据结果，应使用浓度为 μg·mL-1的嘌呤霉素溶液浸染，理由是 。 【答案】(1) 逆转录酶、耐高温的DNA聚合酶 启动子、终止子、内含子等 (2)b、d (3)氨苄青霉素 (4) (5) 4.0 在该浓度下未发生转化的细胞全部死亡，能存活生长的即为已转化的细胞 【分析】基因工程技术的基本步骤： （1）目的基因的获取：方法有从基因文库中获取、利用PCR技术扩增和人工合成； （2）基因表达载体的构建：是基因工程的核心步骤，基因表达载体包括目的基因、启动子、终止子和标记基因等； （3）将目的基因导入受体细胞：根据受体细胞不同，导入的方法也不一样； （4）目的基因的检测与鉴定。 【详解】（1）过程①为由mRNA获得基因，即以RNA为模板合成DNA，为逆转录过程，此过程需要用到逆转录酶、耐高温的DNA聚合酶；通过逆转录获得的基因与细胞内的基因相比，在结构上缺少启动子、终止子和内含子（非编码序列）； （2）引物之间不能进行配对，引物需与经内切酶剪切过的黏性末端互补配对，为防止基因发生自身环化和反向链接，需要双限制酶切，经分析表格中相关内切酶的切割位点和引物序列，氨苄青霉素抗性基因可被BclⅠ识别，Sau3AⅠ为BclⅠ的同尾酶，也可切割氨苄青霉素抗性基因，故选择XbaⅠ和NotⅠ两种限制酶，对应引物中的bd，故选b、d； （3）重组质粒转化处于感受态的大肠杆菌，质粒含有氨苄青霉素抗性基因，则转化后采用含氨苄青霉素的平板筛选； （4）基因位于启动子与终止子之间才能正常表达，所以过程⑤需将SLA-2基因插入启动子与终止子之间。根据酶的识别序列可知，Sau3AⅠ也能切割BclⅠ所识别的序列，则用NotⅠ和Sau3ＡⅠ完全酶切质粒2后获得的序列为177、963、3305，用NotⅠ和Sau3AⅠ完全酶切重组质粒3获得的序列应为：963，1100，3305，结果如图：； （5）最低致死浓度既可以让大部分没有抗性的细胞死亡又不会让具有抗性的细胞死亡即在该浓度下未发生转化的细胞全部死亡，能存活生长的即为已转化的细胞，因此根据实验结果分析可得，最佳的嘌呤霉素筛选浓度为4.0μg·mL-1。 4．科学研究表明t-PA蛋白能降解血栓，是脑血栓患者的特效药，但其促进血拴溶解的特异性不高，若将t-PA蛋白第84位的半胱氨酸换成丝氨酸（密码子是UCU），获得改良的tPA蛋白，其溶解血栓的效率明显提升。图1和图2为改造t-PA蛋白基因及构建表达工体的过程。 (1)在PCR技术中高温变性的目的是 ，图1中重叠延伸时 （填“是”或“否"）需要引物。 (2)t-PA蛋白第84位的半胱氨酸对应的基因模板链碱基序列是ACA，图1中黑点表示突变位点的碱基，若要得到改良t-PA蛋白，则引物b中该位点的碱基是 。 (3)若图1得到的改良t-PA蛋白基因非模板链序列为5'-TGAACGCTA…（中间序列）…GTCGACTCG-3'。为了便于将扩增后的基因和质粒pCLY11成功构建成重组质粒，请写出用于PCR扩增的一对引物的碱基序列 （要求：至少写出10个碱基，并标注5'端），PCR的产物一般通过 来鉴定。 (4)运用乳房生物反应器可以从转基因牛的乳汁中获得t-PA改良蛋白，具体流程如图3。 过程②运用的具体方法为 ；④过程前需取 （填部位）的细胞进行性别鉴定。若改用膀胱生物反应器在尿液中获得t-PA改良蛋白，在构建基因表达载体时，需要添加 的启动子。 【答案】(1) 双链DNA解聚为单链 否 (2)G (3) 5'-CCCGGGTGAA…，5'-GCTAGCCGAG… 琼脂糖凝胶电泳 (4) 显微注射 （囊胚期的）滋养层 仅在膀胱（上皮） 【分析】基因工程技术的基本步骤：目的基因的获取、基因表达载体的构建、将目的基因导入受体细胞、目的基因的检测与鉴定。 【详解】（1）在PCR技术中高温变性的目的是双链DNA解聚为单链，利用了DNA热变性原理；PCR技术开始时需要引物引导DNA聚合酶结合，图1中重叠延伸时不再需要引物； （2）已知t-PA蛋白第84位是半胱氨酸，相应的基因模板链（图中t-PA基因的上链）上的碱基序列是ACA，则半胱氨酸的密码子为UGU，而丝氨酸的密码子是UCU，由此可知，若要将t-PA蛋白第84位的半胱氨酸换成丝氨酸，则t-PA基因上链第84位发生碱基替换为ACA→AGA，图中显示引物b与t-PA基因的下链互补，故其中相应部位的碱基与上链相同，即该部位的碱基是G； （3） 由于DNA聚合酶不能从头开始合成DNA，而只能从3’端延伸DNA链，因此PCR中需要加入合适的引物来完成子链的延伸，引物需要与模板的3'端结合，故据图可知，重叠延伸时，需要的引物是引物a和引物b，而延伸后，为扩增完整的序列，需要引物a和d；DNA聚合酶不能从头合成DNA，只能从引物的3′端开始延伸DNA链，因此引物的作用是使DNA聚合酶从引物的 3 ′ 端开始连接脱氧核苷酸，结合题干所示，目的基因的两端的黏性末端碱基序列分别是CCGG、CTAG，所以应用Xmal和Nhe1两种限制酶切割，以便于把目的基因连接到质粒pCLY11上。图1得到的改良t-PA蛋白基因非模板链序列为5'-TGAACGCTA…（中间序列）…GTCGACTCG-3',，结合碱基互补原则用于PCR扩增的一对引物的碱基序列5'-CCCGGGTGAA…，5'-GCTAGCCGAG…； PCR的产物一般通过琼脂糖凝胶电泳来鉴定。 （4）过程②是将目的基因导入受精卵细胞中，常用显微注射法，取早期胚胎的细胞进行性别鉴定一般取囊胚期的滋养层细胞；若改用膀胱生物反应器在尿液中获得t-PA改良蛋白，在构建基因表达载体时，需要添加仅在膀胱（上皮）的启动子，这样可以直接进行转录和翻译表达所需蛋白质，没有额外的其他产物。 5．与普通玉米相比，甜玉米细胞中可溶性糖向淀粉的转化较慢，从而导致可溶性糖含量高，汁多质优。研究发现这与甜玉米G基因含量较高有关。为提高甜玉米的商品价值，科研人员培育出了超量表达G基因的转基因甜玉米新品种。在构建G基因表达载体的过程中，所用DNA片段和Ti质粒的酶切位点如图1、2所示。已知叶绿体基因遗传具有母系遗传特点，花粉中一般不含叶绿体相关基因。回答下列问题： (1)结合图1和图2，为使G基因成功插入质粒中，利用PCR技术在图1中的M、N端添加NotⅠ和SacⅠ酶所对应的识别序列，而不选择其他酶，原因是 （答出两点）。若要保证连接后获得较多的含G基因的重组Ti质粒，在将切割后的含G基因的DNA片段与切割后的Ti质粒混合时，应如何控制二者的用量关系？ （填前者用量多于或少于后者用量）。 (2)将构建好的基因表达载体导入农杆菌，再用该农杆菌侵染甜玉米细胞，选用Ti质粒作为载体的原因是 。 (3)为了检测转基因甜玉米中G蛋白的表达量是否高于普通甜玉米，可采用 方法。虽然转基因甜玉米的商品价值得到了提高，但是从生态学角度分析，该转基因甜玉米的种植可能带来的安全性问题有 （答出一点），为避免这些问题，可以采取的措施是 （答出一点）。 【答案】(1) 避免破坏G基因和强启动子；增加双酶切位点，防止自身环化；避免G基因与Ti质粒反向连接 含G基因的DNA片段的(前者)用量多于Ti质粒的（后者）用量 (2)Ti质粒上的T一DNA可转移至受体细胞，并整合到受体细胞染色体的DNA上 (3) 抗原一抗体杂交 可能会扩散到种植区外，造成基因污染，进而破坏生态平衡 将目的基因导入叶绿体基因组中 【分析】基因工程的关键步骤是构建基因表达载体，基因表达载体主要由启动子、目的基因、标记基因和终止子组成，其中标记基因用于筛选重组DNA分子，可以是四环素、氨苄青霉素等抗性基因，也可以是荧光蛋白基因或产物能显色的基因。 【详解】（1）结合图1和图2，为使G基因成功插入质粒中，利用PCR技术在图1中的M、N端添加 NotI和SacI酶所对应的识别序列，而不选择其他酶，原因是避免破坏G基因和强启动子；增加双酶切位点，防止自身环化；避免G基因与Ti质粒反向连接。在连接反应中，为保证获得较多含G基因的重组Ti质粒，含G基因的DNA片段的用量应多于Ti质粒的用量。 （2）Ti质粒上的T一DNA具有可转移至受体细胞，并整合到受体细胞染色体DNA上的特性，使得目的基因能够稳定存在并表达，所以选用Tⅰ质粒作为载体。 （3）检测转基因甜玉米中G蛋白的表达量，可采用抗原一抗体杂交的方法。从生态学角度看，转基因甜玉米种植可能带来如扩散到种植区外与野生玉米杂交，造成基因污染，进而破坏生态平衡等 安全性问题，为避免此类问题，可将目的基因导入叶绿体基因组中，因为叶绿体基因遗传具有母系遗传特点，且花粉中一般不含叶绿体，可避免目的基因随花粉扩散。 押题猜想七 热点素材 限时：2min （原创）在动画电影《哪吒2》里，太乙真人用莲藕重塑哪吒肉体的情节扣人心弦，现在，抛开奇幻设定，从生物学视角剖析，下列相关叙述错误的是（ ） A. 从元素组成的角度看这是可行的，因为莲藕和人体具有相似的元素组成 B. 从DNA的序列角度看难度较大，需要进行大量基因编辑 C. 从细胞结构与功能角度分析这是可行的，将莲藕细胞中细胞壁、叶绿体、液泡等结构去掉即可 D. 从遗传与进化角度分析，哪吒和莲藕可能具有共同的祖先 【解析】动物细胞和植物细胞的元素组成相似,但各种元素的相对含量有一定差异,A正确。人体与莲藕细胞的 DNA信息差别大,要让莲藕的DNA转变为编码人体结构的形式,需借助基因编辑技术进行大量基因编辑,B正确。动物细胞的功能依赖完整且特化的结构(如流动性强的细胞膜、中心体等),仅去除植物细胞的部分结构无法实现功能与动物细胞完全匹配,C错误。从生物进化历程看,地球上生物起源于共同祖先,之后沿着不同分支演化,动物和植物逐渐呈现出极大差异,但根源上保留了一些共性特征,从遗传与进化的角度看哪吒和莲藕可能有共同祖先,D正确。 押题解读 热点素材的选取往往与最新科研进展、社会公共卫生事件、农业技术应用等密切相关。以下是2024年可能的热点素材推测及其与高考命题的结合点分析： 一、基因编辑（CRISPR-Cas9）相关热点：如基因编辑治疗遗传病（如镰刀型贫血症、β-地中海贫血） 二、miRNA调控基因的表达 三、mRNA疫苗与免疫治疗 四、表观遗传时钟--DNA甲基化 一、基因编辑（CRISPR-Cas9）相关热点 1．中国科学院覃重军团队在国际上首次构建出具有一条染色体的活酵母细胞。他们利用基因编辑工具CRISPR-Cas9切割端粒附近的基因组序列，进而利用修复DNA 切口的酶让两条染色体融合在一起。同时，还移除了两条染色体中的一条染色体上的着丝粒。下列说法错误的是（    ） A．人造酵母菌属于真核细胞，遗传信息的表达遵循中心法则 B．仅保留一个着丝粒有助于保证细胞分裂时染色体的稳定性 C．染色体的切割和拼接过程发生了染色体的结构和数目变异 D．CRISPR-Cas9可以准确的识别目标序列并进行切割和修复 【答案】D 【分析】分析题干信息：他们利用基因编辑工具CRISPR-Cas9切割端粒附近的基因组序列，进而利用修复DNA 切口的酶让两条染色体融合在一起，说明该过程发生了染色体的结构变异和数目变异。 【详解】A、人造酵母菌也含有染色体，属于真核细胞，其DNA可以进行转录翻译，遗传信息的表达遵循中心法则，A正确； B、仅保留一个着丝粒可以避免染色体在细胞分裂时发生断裂，保证细胞分裂时染色体的稳定性，B正确； C、染色体的切割和拼接过程，发生了2条染色体的拼接导致数量上减少了，这属于染色体结构变异和数目变异，C正确； D、根据题干信息，CRISPR-Cas9只能识别目标序列并进行切割，进行修复的是其他的酶，D错误； 故选D。 2．HIV病毒是一种致病性强的逆转录病毒，其遗传物质是单链RNA。科学家利用基因编辑技术CRISPR-Cas9，精准识别并切割整合到宿主细胞基因组中的HIV病毒DNA，阻止其复制和表达。下列叙述正确的是（    ） A．HIV病毒通过DNA聚合酶将RNA转化为DNA，并整合到宿主细胞基因组中，形成潜伏感染 B．CRISPR-Cas9基因编辑技术能够精准切割宿主细胞DNA，阻止其复制和表达，可治疗艾滋病 C．利用CRISPR-Cas9治疗艾滋病应针对患者的辅助性T细胞进行基因编辑 D．与HIV感染者握手、拥抱、共用牙刷和剃须刀、纹眉器械不会使人感染HIV 【答案】C 【分析】病毒同所有生物一样，具有遗传、变异、进化，是一种体积非常微小，结构极其简单的生命形式。病毒没有细胞结构，主要由内部的核酸和外部的蛋白质外壳组成，不能独立生存，只有寄生在其他生物的活细胞里才能进行生命活动。一旦离开就会变成结晶体。只能利用宿主活细胞内现成代谢系统合成自身的核酸和蛋白质成分；以核酸和蛋白质等元件的装配实现其大量繁殖。 【详解】A、HIV病毒通过逆转录酶将RNA转化为DNA，而不是DNA聚合酶，DNA聚合酶是用于DNA复制过程中合成DNA子链的，A错误； B、CRISPR-Cas9基因编辑技术能够精准切割的是整合到宿主细胞基因组中的HIV病毒DNA，而不是宿主细胞DNA，B错误； C、HIV主要攻击辅助性T细胞，所以利用CRISPR-Cas9治疗艾滋病应针对患者的辅助性T细胞进行基因编辑，这样可以有效阻止HIV在辅助性T细胞内的复制和表达，C正确； D、与HIV感染者握手、拥抱一般不会使人感染HIV，但共用牙刷和剃须刀、纹眉器械可能会因接触到感染者的血液等体液而感染HIV，D错误。 故选C。 3．CRISPR-Cas9基因编辑系统可以实现对相关基因的精准剪切。在该系统中，sgRNA（向导RNA）可引导Cas9蛋白到特定基因位点进行切割，原理如图1所示。我国科研人员利用该系统获得与胸腺发育有关基因FOXN1敲除的猪模型，可应用于器官移植等有关领域。该研究的技术路线如图2所示。请回答下列问题： (1)若已知FOXN1基因靶序列为5'-GCATCG…GGTCCC-3'，根据该靶序列设计的sgRNA中的相应序列是5'- -3'。 (2)图2中步骤②代表 ，该过程之所以能够成功依赖于一定的生理学基础，即 （答一点即可）。 (3)据图分析CRISPR-Cas9系统用于降低猪器官移植时免疫排斥反应的发生，推测其原理是 。 (4)基于CRISPR/Cas9系统强大的精确编辑基因组的能力，CRISPR/Cas9基因编辑技术已是农业中的一个强有力的工具，科研人员在CRISPR/Cas9的基础上进行改造，开发出了可以精准实现多种碱基替换和大片段插入和删除的基因编辑工具。请写出CRISPR/Cas9及其改造的产品在农业科学研究中的应用： （答出一点即可）。 【答案】(1)GGGACC…CGAUGC (2) 胚胎移植 早期胚胎不与母体子宫建立组织上的联系，而是处于游离状态；受体子宫不会对来自供体的胚胎发生免疫排斥 (3)利用该系统敲除猪胸腺发育相关的FOXN1基因获得胸腺发育不良的模型猪，降低白细胞对移植过来的器官的攻击，从而降低免疫排斥反应 (4)对基因进行定点突变，抑制有害基因或致病基因的表达；利用基因编辑技术对作物的淀粉含量、香味、营养价值和贮藏品质等品质性状进行改良或精确地去除生产上无用或不理想的性状 【分析】基因工程中的操作工具及其作用： ①“分子手术刀”——限制性内切核酸酶（限制酶），能够识别双链DNA分子的某种特定的核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开，因此具有专一性。 ②“分子缝合针”——DNA连接酶，E•coliDNA连接酶，只能将双链DNA片段互补的黏性末端之间的磷酸二酯键连接起来；而T4DNA连接酶能缝合黏性末端和平末端。 ③“分子运输车”——载体。 【详解】（1）若已知FOXNI基因靶序列5'-GCATCG...GGTCCC-3'，根据该靶序列设计的SgRNA中的相应序列应与FOXNI基因靶序列碱基互补，故根据该靶序列设计的SgRNA中的相应序列是5'-GGGACC……CGAUGC-3'。 （2）据图可知，图2中步骤②的操作是将一定时期的胚胎移至受体子宫，因此，该步骤代表移植胚胎。胚胎移植入子宫，胚胎相当于一个异物，该过程之所以能够成功是因为早期胚胎不与母体子宫建立组织上的联系，而是处于游离状态，且受体子宫不会对来自供体的胚胎发生免疫排斥。 （3）抗原能够引发机体免疫反应，利用该系统敲除猪胸腺发育相关的FOXN1基因获得胸腺发育不良的模型猪，降低白细胞对移植过来的器官的攻击，从而降低免疫排斥反应。 （4）依题意，改造后的CRISPR/Cas9系统可以精准实现多种碱基替换和大片段插入和删除的基因编辑工具。据此，CRISPR/Cas9系统对基因进行定点突变，抑制有害基因或致病基因的表达；利用基因编辑技术对作物的淀粉含量、香味、营养价值和贮藏品质等品质性状进行改良或精确地去除生产上无用或不理想的性状。 二、miRNA调控基因的表达 1．miRNA能与靶mRNA进行碱基互补配对，破坏靶mRNA的稳定性，从而参与转录后基因表达的调控。circRNA富含miRNA的结合位点，通过与miRNA作用来调控靶基因的表达水平。下列说法正确的是（　　） A．miRNA、mRNA、circRNA三种分子均由脱氧核苷酸组成 B．miRNA通过抑制翻译过程而阻断靶基因的表达 C．circRNA与miRNA结合抑制了靶基因的表达 D．circRNA与miRNA的结合，存在碱基A与碱基T配对 【答案】B 【分析】基因控制蛋白质的合成包括转录和翻译两个步骤，其中转录是以DNA的一条链为模板合成RNA，而翻译是以mRNA为模板合成蛋白质。 【详解】A、miRNA、mRNA、circRNA三种RNA分子的基本组成单位均为核糖核苷酸，A错误； B、miRNA与靶mRNA结合，破坏靶mRNA的稳定性，阻断了以mRNA为模板进行翻译的过程而阻断靶基因的表达，B正确； C、circRNA与miRNA结合，阻止了miRNA与靶mRNA结合，因此能促进靶基因的表达，C错误； D、RNA含有A、U、C、G四种碱基，无碱基T，D错误。 故选B。 2．circRNA是一种单链环状闭合RNA,在细胞中起到miRNA（一种单链小分子RNA）“海绵”的作用，可通过与miRNA 结合调控靶基因的表达。下图为circRNA 调控 P基因表达的大致机制，下列叙述正确的是（    ）    A．过程①中解旋酶与模板链结合使 DNA 双链的碱基暴露 B．图中的circRNA 与P基因mRNA 有部分碱基序列相同 C．加强过程④会抑制过程③和②进而阻止 P蛋白的合成 D．基因均需通过指导蛋白质的合成来行使其生物学功能 【答案】B 【分析】结合题意分析题图可知，miRNA能与mRNA结合，使其降解，降低mRNA的翻译水平。当miRNA与circRNA结合时，就不能与mRNA结合，从而提高mRNA的翻译水平。 【详解】A、过程①是转录过程，转录过程中RNA聚合酶与模板链结合使DNA双链的碱基暴露，而不是解旋酶，A错误； B、因为circRNA能与miRNA结合，P基因mRNA也能与miRNA结合，所以图中的circRNA与P基因mRNA有部分碱基序列相同，都能与miRNA上的碱基互补配对，B正确； C、加强过程④，circRNA与miRNA结合增多，miRNA与P基因mRNA结合减少，会促进过程③（P基因mRNA的翻译）和②（P基因的转录），从而促进P蛋白的合成，C错误； D、基因可以通过指导蛋白质的合成来行使其生物学功能，如控制生物的性状等，但基因还可以通过转录形成tRNA、rRNA等非编码RNA来行使其生物学功能，并不都是通过指导蛋白质合成，D错误。 故选B。 3．miRNA是一种单链小分子RNA，可与mRNA结合并抑制其翻译。circRNA是一种环状RNA，能够结合miRNA，阻断miRNA对mRNA的抑制作用，从而提高蛋白质的合成量。研究发现，P蛋白能延缓细胞衰老，circRNA通过调控miRNA影响P基因的表达。相关机制如下图所示。下列叙述正确的是（    ） A．circRNA和miRNA均由DNA直接转录生成，且在细胞核中加工成熟 B．若细胞内circRNA含量增加，则细胞衰老进程可能减缓 C．circRNA与miRNA的碱基互补配对形式与基因的转录过程相同 D．S基因的mRNA上结合多个核糖体可提高每条肽链的合成速率 【答案】B 【分析】基因的表达是指基因指导蛋白质的合成过程，包括转录和翻译两个过程。 ①转录：以DNA为模板，通过碱基互补配对原则，在RNA聚合酶的作用下合成mRNA； ②翻译：以mRNA为模板，在核糖体的参与和酶的催化作用下，合成多肽链。 【详解】A、据图可知，DNA直接转录生成的是前体mRNA，前体mRNA经剪切后形成circRNA，A错误。 B、细胞内circRNA的含量增加，可增加miRNA与之结合，使miRNA更少的与P基因的mRNA结合，从而增加P基因的mRNA的翻译水平，则表达出的P蛋白增加，P蛋白具有抑制细胞凋亡的作用，细胞凋亡的进程可能减缓，B正确； C、circRNA与miRNA的碱基互补配对形式有A-U、U-A、C-G、G-C，基因的转录过程的碱基互补配对形式有A-U、T-A、C-G、G-C，C错误； D、S基因的mRNA上结合多个核糖体可使少量的mRNA合成大量的蛋白质，但不能提高每条肽链的合成速率，D错误。 故选B。 4．2024年诺贝尔生理学或医学奖授予两位研究微小RNA（miRNA）的科学家。miRNA是一类非编码单链小分子RNA，通过与靶mRNA结合调控基因的表达。第一个miRNA（lin-4）是在线虫中发现的，其调控lin-4基因表达的具体机制如下图所示。回答下列问题： (1)过程①需要的关键酶是 ，该酶与模板链的 （填“5'端”或“3'端”）结合。 (2)与Pre-miRNA（前体miRNA）中的碱基配对的方式相比，过程①中特有的碱基配对方式是 。据图可知，Pre-miRNA得到lin-4miRNA过程中，相关核酸酶作用使 键断裂。 (3)RISC是由miRNA和蛋白质组装而成，能特异性调节lin-14基因的表达，原因是 。 (4)乳腺细胞中的Her-2/neu蛋白过度表达会导致细胞的不正常分裂从而容易引发癌症。科学家为探究miRNA能否干扰Her-2/neu基因的过度表达。实验处理如下： 甲组：乳腺细胞株系+无关miRNA；乙组：乳腺细胞株系+与Her-2/neu基因的mRNA互补的miRNA；丙组：乳腺细胞株系。 ①甲组中“无关miRNA”的序列最佳设计为：与乙组miRNA相比， 。 ②可检测和比较各组中 的含量以确定干扰是否成功。 【答案】(1) RNA聚合酶 3′端 (2) T-A 磷酸二酯 (3)复合物中的单链RNA（lin-4mRNA）能与lin-14基因转录产生的mRNA发生碱基互补配对，从而导致翻译被抑制 (4) 碱基数目相同，顺序不同 Her-2/neu蛋白 【分析】遗传信息可以从DNA流向DNA，即DNA的复制；也可以从DNA流向RNA，进而流向蛋白质，即遗传信息的转录和翻译。 【详解】（1）由图可知，过程①为转录，转录需要的关键酶为RNA聚合酶，转录的产物为RNA，转录时需要与模板连的3'端结合。 （2）过程①为转录，Pre-miRNA（前体miRNA）中的碱基配对的方式为RNA和RNA的配对，碱基互补配对的方式为A-U、U-A、C-G、G-C，转录过程中碱基互补配对的方式为A-U、T-A、C-G、G-C，故过程①中特有的碱基配对方式是T-A；根据图示，Pre-miRNA得到lin-4miRNA过程中，发夹结构变为单链，因此相关核酸酶作用使磷酸二酯键断裂。 （3）由于RISC复合物中的单链RNA能与lin-14基因转录产生的mRNA发生碱基互补配对，从而导致翻译被抑制，故能特异性调节lin-14基因的表达。 （4）为探究miRNA能否干扰Her-2/neu基因的过度表达，实验的自变量为miRNA的种类，为了排除miRNA碱基数量的影响，故无关miRNA的序列最佳设计为：与乙组miRNA相比，碱基数目相同，顺序不同，因变量为Her-2/neu蛋白的表达量，可检测和比较各组中Her-2/neu蛋白的含量以确定干扰是否成功。 三、mRNA疫苗与免疫治疗 1．科学家卡塔琳·考里科和德鲁·韦斯曼因核苷碱基修饰方面的发现而获得2023年诺贝尔生理学或医学奖。他们的发现使得mRNA疫苗成为可能。下图为mRNA疫苗发挥作用的过程，关于mRNA疫苗的叙述错误的是（    ） A．与接种灭活疫苗相比，接种RNA疫苗起效更快 B．制备mRNA疫苗时，用脂质分子包裹的原因之一是裸露的mRNA易被水解 C．与DNA疫苗相比，RNA疫苗不会进入细胞核内，安全性更有优势 D．相比灭活疫苗，注射mRNA疫苗产生的抗体种类较少 【答案】A 【分析】疫苗通常是用灭活的或减毒的病原体制成的生物制品。其作用机理是：接种疫苗后，人体内可产生相应的抗体和记忆细胞，从而对特定的传染病具有抵抗力。 【详解】A、灭活疫苗可直接引起机体的免疫翻译，而mRNA疫苗需要经过翻译产生抗原蛋白才能引起机体的免疫反应，因此灭活疫苗起效更快，A错误； B、mRNA不稳定，容易被水解，因此制备mRNA疫苗时，用脂质分子包裹的原因之一是裸露的mRNA易被水解，B正确； C．与DNA疫苗相比，mRNA疫苗的安全性更有优势，这是因为mRNA疫苗不会进入细胞核内，减少了整合到宿主细胞基因组中的风险，C正确； D、相比灭活疫苗，注射RNA疫苗由于指导合成的抗原种类较少，因而刺激机体产生的抗体种类较少，D正确。 故选A。 2．将正常mRNA 直接注射到实验动物体内可引起强烈的非特异性免疫反应，进而引起炎症。使用假尿苷（P）代替尿苷（U）后形成的修饰mRNA 可有效躲避免疫系统的识别，也不易被RNA 酶水解，可用于制作mRNA疫苗。下列说法正确的是（　　） A．接种 RNA疫苗后，机体将以RNA作为模板直接合成相应抗体 B．注射正常mRNA后，小鼠会产生针对该mRNA 的抗体和记忆细胞 C．P代替mRNA 中的U后，会导致该mRNA 无法翻译出蛋白质 D．mRNA疫苗不能整合到人体基因组中，所以与DNA疫苗相比，理论上mRNA疫苗的安全性更高 【答案】D 【分析】疫苗通常是用灭活的或减毒的病原体制成的生物制品。接种疫苗后，人体内可产生相应的抗体，从而对特定传染病具有抵抗力。当给机体输入外源抗原时，免疫系统能够产生反应，而且这种反应具有特异性。除此之外，免疫系统还具有记忆性，免疫力能维持较长的时间。疫苗的应用是人们根据免疫反应的规律来设计的，这样可以促进对机体有利的免疫反应，从而维护人体健康。 【详解】A、抗体是由浆细胞合成的，接种RNA疫苗后，机体将以RNA作为模板直接合成抗原蛋白，引发机体产生特异性免疫，形成抗体和记忆细胞，A错误； B、mRNA疫苗需要进入细胞后经基因的表达翻译出蛋白质，蛋白质作为抗原被免疫系统识别，引发机体产生特异性免疫，形成抗体和记忆细胞，B错误； C、假尿苷（P）代替尿苷（U）后形成的修饰mRNA，能够有效避免免疫系统的识别，仍然能够翻译出蛋白质，C错误； D、与DNA疫苗相比，mRNA不需要进入细胞核，无整合到宿主细胞染色体基因组中的风险，理论上mRNA 疫苗的安全性更高，D正确。 故选D。 3．2023年“诺贝尔生理学或医学奖”被授予美国科学家卡塔林·卡里科和德鲁·魏斯曼，以表彰他们在核苷酸碱基修饰方面的发现。利用该成果使尿嘧啶转化为假尿嘧啶，可使合成的mRNA进入人体后引起的免疫反应强度降低，同时能增加其翻译效率，从而开发出有效的mRNA疫苗。mRNA疫苗在控制单链RNA病毒X（宿主为动物细胞）流行期间发挥了巨大的作用。下图是 mRNA疫苗工作原理。回答下列问题： (1)树突状细胞将内环境中未经碱基修饰的mRNA识别为 ，进而被激活。树突状细胞被激活后，会吞噬并处理mRNA，将其呈递给 ，上述过程涉及人体免疫系统的第 道防线，体现了免疫系统的 功能。 (2)mRNA疫苗的制备的大致过程是：①获取病毒的单链RNA；②以病毒的RNA为模板合成cDNA；③切割cDNA以获取控制S蛋白的DNA片段；④以控制S蛋白的DNA 片段为模板合成mRNA；⑤碱基修饰；⑥脂质纳米粒包装；⑦成药。②过程需要的酶是 酶。③过程切割cDNA以获取控制S蛋白的基因片段时要注意保留基因前端的 片段，理由是该片段是 酶识别和结合的位点。 (3)制备X病毒灭活疫苗时，需要将提纯的X病毒接种在VERO细胞中，获得大量活病毒后对其进行灭活处理。VERO细胞一定来自动物，理由是 。在培养 VERO细胞时，培养液中要加入一定量的牛血清，作用是 ；培养的气体环境是 。科学家普遍认为针对RNA病毒的灭活疫苗很容易失效，不能起到预防病毒感染的目的，理由是 。 【答案】(1) 抗原 辅助性T细胞 三 免疫防御 (2) 逆转录酶（和DNA聚合） 启动子 RNA聚合 (3) X病毒的宿主是动物细胞，所以只能用动物细胞培养X病毒 提供细胞所需的目前尚未研究清楚的营养物质 95%空气和5%CO2 RNA病毒的遗传物质一般是单链 RNA，容易发生变异，导致前期注射灭活疫苗产生的特异性抗体，不能与变异后的病毒抗原结合 【分析】疫苗通常是用灭活的或减毒的病原体制成的生物制品。接种疫苗后，人体内可产生相应的抗体，从而对特定传染病具有抵抗力。当给机体输入外源抗原时，免疫系统能够产生反应，而且这种反应具有特异性。mRNA疫苗通过疫苗中的mRNA进入人体细胞后表达出病原体的某种抗原蛋白，从而使机体产生产生强烈的免疫应答。 【详解】（1）树突状细胞会把内环境中未经碱基修饰的mRNA识别为抗原。树突状细胞吞噬抗原，并将抗原呈递给辅助性T细胞的过程，涉及第三道防线，体现了免疫系统免疫防御的功能。 （2）②过程以病毒的RNA为模板合成cDNA要用逆转录酶（和DNA聚合），扩增cDNA需要DNA聚合酶。③过程切割cDNA以获取控制S蛋白的基因片段时，要注意保留基因前端的启动子片段，理由是该片段是RNA聚合酶的结合位点，在转录时与RNA聚合酶结合。 （3）X病毒的宿主是动物细胞，所以培养X病毒所用的细胞也是动物细胞。培养动物细胞时添加牛血清的作用是提供细胞所需的目前尚未研究清楚的营养物质。培养时的气体环境是 95%空气和5%CO2的混合气体。科学家普遍认为针对RNA病毒的灭活疫苗很容易失效，不能起到预防病毒感染的目的，理由是RNA 病毒的遗传物质一般是单链RNA，容易发生变异，导致前期注射灭活疫苗产生的特异性抗体，不能与变异后的病毒抗原结合。 四、表观遗传时钟--DNA甲基化 阅读下列材料，回答下面小题 研究发现，DNA甲基化、组蛋白修饰和非编码RNA（如miRNA）调控等过程发生异常，均可导致癌症的发生，相关机制如图所示。    1．miRNA 调控过程异常导致细胞癌变，该现象属于（　　） A．表观遗传 B．基因突变 C．基因重组 D．染色体畸变 2．下列关于图中所示机制的叙述，错误的是（　　） A．组蛋白的乙酰化会影响RNA 聚合酶与启动部位结合 B．抑癌基因的启动部位高度甲基化会促进该基因的转录 C．miRNA 与靶向 mRNA 进行碱基互补配对会抑制翻译过程 D．抑癌基因表达受抑制、原癌基因过量表达可引发癌变 【答案】1．A 2．B 【分析】miRNA调控属于表观遗传机制，因其通过非编码RNA影响基因表达而不改变DNA序列。基因突变、基因重组、染色体畸变均涉及遗传物质的直接改变，与题干中表观遗传机制无关。 8．miRNA调控属于表观遗传机制，因其通过非编码RNA影响基因表达而不改变DNA序列。基因突变、基因重组、染色体畸变均涉及遗传物质的直接改变，与题干中表观遗传机制无关，BCD错误，故选A 9．A、组蛋白乙酰化通常使染色质结构松散，促进RNA聚合酶与启动子结合，增强基因表达。A正确； B、抑癌基因启动子高度甲基化会抑制转录，而非促进。B错误； C、miRNA与mRNA结合可阻断翻译或降解mRNA，C正确； D、癌变机制是原癌基因激活和抑癌基因失活，D正确。 故选B。 3．下图为培育克隆猴的流程，图中①②表示某种处理过程。为提高胚胎的发育和妊娠率，用组蛋白去甲基化酶的mRNA和组蛋白脱乙酰酶抑制剂TSA处理重构胚。下列叙述正确的是（　　） A．胎猴的体细胞分化程度较低，因此表现全能性相对更容易 B．去核是去除减数分裂I中期卵母细胞中的纺锤体-染色体复合物 C．图中①②分别可以用火活的病毒处理和免疫抑制剂注射代孕母猴 D．该过程通过降低组蛋白的甲基化和抑制脱乙酰化水平来调控基因表达 【答案】D 【分析】将动物的一个细胞的细胞核移入一个已经去掉细胞核的卵母细胞中，使其重组并发育成一个新的胚胎，这个新的胚胎最终发育成动物个体。用核移植的方法得到的动物称为克隆动物。 【详解】A、胎猴的体细胞分化程度较高，体现全能性相对较难，A错误； B、将卵母细胞培养到MII期再进行去核操作，此时细胞核退化，出现的是纺锤体一染色体复合物，故去核的实质是去除减数分裂II中期卵母细胞中的纺锤体-染色体复合物，B错误； C、①为融合，可以用灭活的仙台病毒处理，②为胚胎移植，受体子宫不会对外来胚胎产生免疫排异反应，故不需要用免疫抑制剂注射代孕母猴，C错误； D、将组蛋白去甲基化酶（Kdm4d）的mRNA注入重构胚，这样可降低组蛋白的甲基化水平，用组蛋白脱乙酰酶抑制剂（TSA）处理重构胚，可抑制组蛋白的脱乙酰化，一定程度上可提高组蛋白的乙酰化水平，以上过程均通过改变组蛋白的表观遗传修饰来调控基因表达，最终提高了胚胎的发育率和妊娠率，D正确。 故选D。 4．研究发现，短暂地抑制果蝇幼虫中基因沉默蛋白PcG（具有组蛋白修饰功能）的合成，可导致染色质结构变化和细胞增殖失控，最终形成肿瘤，部分过程如图所示。下列叙述错误的是（    ）    A．图示染色质结构变化也是原核细胞表观遗传调控的一种机制 B．PcG使染色质凝集，可能会影响RNA聚合酶与DNA的结合 C．DNA甲基化和组蛋白发生甲基化修饰会影响核基因的表达 D．细胞增殖失控可由基因突变引起，也可由染色质结构变化引起 【答案】A 【分析】表观遗传是指DNA序列不发生变化，但基因的表达却发生了可遗传的改变，即基因型未发生变化而表现型却发生了改变，如DNA的甲基化，甲基化的基因不能与RNA聚合酶结合，故无法进行转录产生mRNA，也就无法进行翻译，最终无法合成相应蛋白，从而抑制了基因的表达。 【详解】A、原核细胞没有染色质，其表观遗传调控不可能通过染色质结构变化引起，A错误； B、PcG使染色质凝集，可能会影响RNA聚合酶与DNA的结合，抑制了基因表达，B正确； C、DNA甲基化和组蛋白发生甲基化修饰属于表观遗传，都会影响核基因的表达，C正确； D、细胞增殖失控可由基因突变（如原癌基因和抑癌基因发生突变）引起，又根据题意可知，也可由染色质结构变化引起，D正确。 故选A。 5．我国科学家成功地用iPS细胞克隆出了活体小鼠，部分流程如下图所示，其中Kdm4d为组蛋白去甲基化酶，TSA为组蛋白脱乙酰酶抑制剂。下列有关叙述错误的是（    ） A．步骤①使小鼠成纤维细胞中原本不能表达的部分基因表达 B．步骤②的实质是去除了卵母细胞中的纺锤体-染色体复合物 C．Kdm4d和TSA促进了重构胚中组蛋白的甲基化和乙酰化 D．体外培养小鼠成纤维细胞和卵母细胞时需无菌操作，必需时可加入适量的抗生素 【答案】C 【分析】1、将动物的一个细胞的细胞核移入一个已经去掉细胞核的卵母细胞中，使其重组并发育成一个新的胚胎，这个新的胚胎最终发育成动物个体。用核移植的方法得到的动物称为克隆动物。原理是动物细胞的细胞核具有全能性； 2、生物体基因的碱基序列保持不变，但基因表达和表型发生可遗传变化的现象，叫作表观遗传；除了DNA甲基化，构成染色体的组蛋白发生甲基化、乙酰化等修饰也会影响基因的表达。 【详解】A、步骤①是将小鼠成纤维细胞诱导为iPS细胞，iPS细胞是一种诱导性多能干细胞，该过程使小鼠成纤维细胞中原本不能表达的部分基因表达，从而具有了多能性，A正确； B、步骤②是去核卵母细胞的过程，其实质是去除了卵母细胞中的纺锤体-染色体复合物，B正确； C、已知Kdm4d为组蛋白去甲基化酶，会促进组蛋白的去甲基化，而不是甲基化；TSA为组蛋白脱乙酰酶抑制剂，会抑制组蛋白脱乙酰酶的活性，从而抑制组蛋白的脱乙酰化，即促进了组蛋白的乙酰化，C错误； D、在体外培养小鼠成纤维细胞和卵母细胞时，严格的无菌操作是确保实验成功的关键，必需时可加入适量的抗生素，D正确。 故选C。 6．遗传组成相似的雌性蜜蜂幼虫，若一直以蜂王浆为食将发育成蜂后（蜂王），若以花粉和花蜜为食将发育成工蜂。研究表明，蜂王浆导致幼虫DNA甲基化的减少，进而发育为蜂后。DNMT3蛋白是一种DNA甲基化转移酶，能使DNA某些区域添加甲基基团，如下图所示。请回答下列问题： (1)如果①以基因的β链为模板，则虚线框中合成的RNA的碱基序列为 （标明链的方向）。过程②发生的场所是 ，其模板是 。 (2)DNA甲基化若发生在基因的DNA序列上，则会影响 与该序列的识别与结合，进而抑制遗传信息的 过程。 (3)研究表明蜂王浆中的蛋白是决定雌性蜜蜂幼虫发育成为蜂王的关键因素，请根据文中信息推测蜂王浆中的蛋白可能 （“促进”或“抑制”）DNMT3蛋白活性。 (4)已知注射DNMT3 siRNA（小干扰RNA） 能抑制 DNMT3 基因表达， 为验证DNMT3是决定雌蜂幼虫发育成工蜂或蜂王的关键因素，科研人员取多只生理状况相同的幼虫，平均分为A、B两组，请根据提示完成表中内容。 1 处理方式 饲养方式 培养条件 预期结果 A 组 ① ② 其他条件相同且适宜 发育为③ B组 注射适量DNMT 3siRNA溶液 饲喂花粉和花蜜 发育为④ (5)综上所述，表观遗传指的是生物体基因的 ，但 发生可遗传变化的现象。 【答案】(1) 5'-CUUGCCAGC-3' 核糖体 mRNA (2) RNA聚合酶 转录 (3)抑制 (4) 注射等量不含DNMT3 siRNA溶液（注射等量无关siRNA溶液） 饲喂花粉和花蜜 工蜂 蜂后/蜂王 (5) 碱基序列保持不变 基因表达和表型 【分析】DNA甲基化是指DNA序列上特定的碱基在DNA甲基转移酶的催化作用下添加.上甲基，虽然不改变DNA序列，但是导致相关基因转录沉默。DNA甲基化在细胞中普遍存在，对维持细胞的生长及代谢等是必需的。如果某DNA片段被甲基化，那么包含该片段的基因功能就会被抑制。DNA的甲基化是由DNA甲基化转移酶来控制的，如果让蜜蜂幼虫细胞中的这种酶失去作用，蜜蜂幼虫就会发育成蜂王，和喂它蜂王浆的效果是一样的。 【详解】（1）过程①表示转录，若①以基因的β链为模板，根据碱基互补配对原则，以及RNA聚合酶的移动方向（沿着DNA链3'→5'方向移动），则虚线框中合成的RNA的碱基序列为5'-CUUGCCAGC-3'。过程②是以RNA为模板合成蛋白质的过程，表示翻译，翻译的场所是细胞质中的核糖体；翻译的模板是mRNA。 （2）启动子是RNA聚合酶识别与结合的位点，用于驱动基因的转录，若DNA甲基化若发生在基因的启动子序列上，则会影响RNA聚合酶与该序列的识别与结合，进而抑制遗传信息的转录过程。 （3）蜂王浆导致幼虫DNA甲基化的减少，进而发育为蜂后。DNMT3蛋白是一种DNA甲基化转移酶，能使DNA某些区域添加甲基基团，由此可推测，蜂王浆中的蛋白可能抑制DNMT蛋白活性，幼虫DNA甲基化的减少，进而发育为蜂后。 （4）已知DNMT3siRNA（小干扰RNA）能使DNMT3基因表达沉默，即抑制DNMT3基因表达。本实验的目的是验证DNMT3是决定雌蜂幼虫发育成工蜂或蜂王的关键因素，因此实验的自变量为是否注射适量的DNMT3siRNA抑制DNMT3基因表达DNMT3，因变量是雌蜂幼虫发育的结果，据此设计实验如下：取多只生理状况相同的雌蜂幼虫，均分为A、B两组；A组不作处理作为对照组，B组注射适量的DNMT3siRNA，其他条件相同且适宜；用花粉和花蜜饲喂一段时间后，观察并记录幼蜂发育情况。如果A组发育成工蜂，B组发育成蜂王，则能验证DNMT3是决定雌蜂幼虫发育成工蜂或蜂王的关键因素。 （5）表观遗传指的是生物体基因的碱基序列保持不变，但基因表达和表型发生可遗传变化的现象。 押题猜想八 实验与探究 限时：8min （原创）GLP-1是由小肠L细胞分泌的一种多肽类激素,具有葡萄糖浓度依赖性降糖作用,即只有在血糖水平升高的情况下,CLP-1才发挥降糖作用,在血糖水平正常时,GLP-1不会使血糖浓度进一步降低。肠道进食可以促进人体整个肠道内GLP-1的分泌,其作用机理如图所示,其中“+”表示促进作用,“-”表示抑制作用,FGF21 是一种激素。 (1)据图可知,CLP-1降糖机理为:一方面可以 ，另一方面可以促进肝细胞分泌FCF21,抑制非糖物质转化成葡萄糖。 (2)研究发现GLP-1可以通过FGF21促进胰岛B细胞分泌胰岛素,请你完成验证该结论的实验设计及分析(不考虑血清中原有胰岛素及其他物质对胰岛B细胞分泌胰岛素的影响)。 ①选择 (填“有”或“无”)CLP-1受体的小鼠胰岛 B细胞为实验材料。 ②将上述细胞随机平均分成5组,并进行如表所示处理。 组别 A B C D E 培养液中添加的成分 不处理 适量的GLP-1 等量的GLP-I基因缺陷小鼠注入GLP-1后的血清 请分别写出对C、E组的处理: 、 。 ③检测 。 (3) 科研人员预开发一种新的GLP-1的类似物降糖药物,该药物应制成 (填口服片剂”或“注射针剂”)。预测该药物对1型糖尿病治疗效果相对较差,推测可能的原因是 。 【解析】（1）分析图解并简化为概念图： 根据上述分析,结合设问可得出答案:GLP-1一方面促进胰岛素的分泌,抑制胰高血糖素的分泌,另一方面促进肝细胞分泌FGF21,抑制非糖物质转化成葡萄糖。 (2) 根据(1)中的分析可知，GLP-1促进胰岛B细胞分泌胰岛素的途径有两个:一是GIP-1通过促进肝细胞分泌FGF21,促进胰岛B细胞分泌胰岛素;二是 GLP-1 直接与胰岛B细胞结合,促进胰岛B细胞分泌胰岛素。而实验目的是验证GLP-1 可以通过 FGF21 促进胰岛B细胞分泌胰岛素,故应以无 GLP-1受体的小鼠胰岛B细胞为实验材料,以避免CLP-1直接作用于胰岛B细胞对实验结果的千扰。 (3) 根据题关信息“GLP-1是由小肠L细胞分泌的一种多肽类激素”，如果将药物口服，则会被消化道中的酶分解而失活，所以要将药物制成注射剂。根据教材知识可知，I型糖尿病由胰岛B细胞功能减退，胰岛素分泌不足所致，据图可知胰岛B细胞是GLP-1作用的靶细胞之一，因此治疗效果较差。 押题解读 天津实验探究题的命题特点：1情景真实；贴近科研（以真实科研案例或生活应用为背景（如疾病治疗、生态治理：例：2023年天津卷以“新冠病毒核酸检测”考查PCR技术。）；2分层设问，梯度明显（基础填空：变量控制→能力提升（结果分析）→开放探究（方案评估）3图表结合，信息量大（常提供实验流程图，数据表格或曲线图，要求提取相关信息）4也会以选择题的形式考查基础的实验原理。 押题预测：天津高考实验题注重“基础性+创新性”，2024年应优先准备基因编辑、光合作用、神经调节三大方向的实验设计，同时熟练图表分析和术语表述，以应对分层赋分的命题特点。 1．生物学实验对自变量的控制常用“加法原理”和“减法原理”，以下实验没有使用减法原理的是（    ） A．沃泰默将小狗小肠黏膜周围的神经剔除以排除神经调节对胰液分泌的影响 B．利用紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞证明植物细胞可以发生质壁分离和复原现象 C．在艾弗里的肺炎链球菌转化实验中实验组分别添加蛋白酶或RNA酶等进行处理 D．“验证光是光合作用的条件”实验中实验组叶片用不透光的黑卡纸做遮光处理 【答案】B 【分析】1、加法原理是绐研究对象施加自变量进行干预，也就是说，实验的目的是为了探求某一变量会产生什么结果 ，即知道自变量，不知道因变量。 2、减法原理是排除自变量对研究对象的干扰，同时尽量保持被研究对象的稳定，具体而言，结果已知，但不知道此结果是由什么原因导致的，实验的目的是为了探求确切的原因变量。 【详解】A、与常态比较，人为去除某种影响因素的称为“减法原理”，沃泰默切除通向狗小肠的神经，以排除神经调节对胰液分泌的影响，再用稀盐酸刺激小肠探究胰液分泌的实验，利用了“减法原理”，A正确 B、人为增加某种影响因素的称为“加法原理”，利用紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞观察植物细胞质壁分离和复原现象，分别添加了蔗糖溶液和清水，利用了“加法原理”，B错误； C、艾弗里在肺炎链球菌转化实验中对细胞提取物分别用蛋白酶、DNA酶、RNA酶等处理，去掉相应的物质，利用了“减法原理”，C正确； D、“验证光是光合作用的条件”实验中实验组叶片用不透光的黑卡纸做遮光处理，去除了光照，利用了“减法原理”，D正确。 故选B。 2．生物学实验中通常会通过一些颜色变化来判断某种物质的存在或作用，下列叙述合理的是（    ） A．用双缩脲试剂验证蛋白酶的催化作用 B．用溴麝香草酚蓝溶液检测酒精 C．用苏丹Ⅲ染液鉴定植物细胞中的脂肪 D．用2mol/LNaCl析出洋葱根尖细胞提取液中的DNA 【答案】C 【分析】某些化学试剂能够使生物组织中的相关化合物产生特定的颜色反应。糖类中的还原糖，如葡萄糖，与斐林试剂发生作用，生成砖红色沉淀；脂肪可以被苏丹Ⅲ染液染成橘黄色；蛋白质与双缩脲试剂发生作用，产生紫色反应。 【详解】A、双缩脲试剂是用来检验物质是否为蛋白质，不能验证蛋白酶有催化作用，A错误； B、用溴麝香草酚蓝溶液检测二氧化碳，颜色变化为由蓝变绿再变黄，B错误； C、用苏丹Ⅲ和苏丹Ⅳ染液可以鉴定植物细胞中的脂肪，脂肪会被苏丹Ⅲ染为橘黄色，C正确。 D、DNA粗提取过程中，在溶解DNA的2mol/L的NaCl溶液中加入水，以析出DNA，因为DNA在0.14mol/L的NaCl溶液溶解度最低，D错误。 故选C。 3．下列关于科学实验或研究中采用的方法的叙述，错误的是（    ） A．细胞学说的提出使用了不完全归纳法 B．通过构建数学模型的方法来制作真核细胞的三维结构模型 C．研究分泌蛋白的合成与分泌时，利用了同位素标记法 D．研究细胞膜的流动性时，用到了荧光标记法 【答案】B 【分析】归纳法是指由一系列具体事实推出一般结论的方法，分为完全归纳法和不完全归纳法，由不完全归纳法得出的结论也是很可信的，因此可以用来预测和判断，不过也需要注意存在例外的情况。 【详解】A、施莱登和施旺只观察了部分动、植物细胞即提出了细胞学说，运用的是不完全归纳法，A正确； B、真核细胞的三维结构模型属于物理模型，B错误； C、研究分泌蛋白的合成和分泌利用的是放射性同位素标记法（同位素示踪法），C正确； D、细胞膜上的蛋白质是可以运动的，实验中用荧光染料标记小鼠细胞表面的蛋白质研究细胞膜的流动性，D正确。 故选B。 4．科学家常以动物为实验材料研究激素的分泌与功能。下列说法正确的是（　　） A．沃泰默将稀盐酸注入狗切除神经的小肠内，胰腺仍能分泌胰液，说明胰液分泌不受神经调节 B．斯他林和贝利斯在实验中采用剪下小肠的方法排除化学物质对胰液分泌的影响 C．班廷和贝斯特给糖尿病狗注射萎缩的胰腺提取液，体现了实验设计的“加法原理” D．研究人员将公鸡睾丸摘除后再移植睾丸以证明睾丸的作用，体现了实验设计的“减法原理” 【答案】C 【分析】1、促胰液素是人们发现的第一种激素，由小肠黏膜分泌，可以通过血液运输作用于胰腺，促进胰腺分泌胰液。 2、与常态相比，人为增加某种影响因素的称为“加法原理”，与常态相比，人为减少某种影响因素的称为“减法原理”。 【详解】A、沃泰默将稀盐酸注入狗切除神经的小肠内，胰腺仍能分泌胰液，说明存在神经调节以外的调节方式，不能排除胰液分泌受神经调节，A错误； B、斯他林和贝利斯剪下小肠刮下黏膜的操作，是为了排除神经调节对胰液分泌的影响，B错误； C、与常态相比，人为增加某种影响因素的称为“加法原理”，班廷和贝斯特给糖尿病狗注射萎缩的胰腺提取液，体现了实验设计的“加法原理”，C正确； D、与常态相比，人为增加某种影响因素的称为“加法原理”，与常态相比，人为减少某种影响因素的称为“减法原理”；给公鸡摘除睾丸应用的是“减法原理”；移植睾丸以证明睾丸分泌雄激素，应用的是“加法原理”，D错误。 故选C。 5．在淀粉溶液和蔗糖溶液中分别加入淀粉酶，再用斐林试剂鉴定溶液中有无还原糖产生。下列叙述错误的是（    ） A．此实验不能用碘液鉴定溶液中有无还原糖 B．淀粉酶为淀粉的水解过程提供了能量 C．实验过程中的温度、pH属于无关变量 D．淀粉分解后鉴定时会出现砖红色沉淀 【答案】B 【分析】1、生物组织中化合物的鉴定：斐林试剂可用于鉴定还原糖，在水浴加热的条件下，还原糖溶液中产生砖红色沉淀；碘液可用于鉴定淀粉，淀粉溶液产生蓝色。 2、一种酶只能催化一种或一类化学反应，说明酶具有专一性。 【详解】A、碘液可以鉴定淀粉是否水解，但不能检测有无还原糖，A正确； B、淀粉酶降低淀粉的水解过程所需的活化能，不能为淀粉的水解过程提供能量，B错误； C、依题意，在淀粉溶液和蔗糖溶液中分别加入淀粉酶，再用斐林试剂鉴定溶液中有无还原糖产生，该实验的目的是探究淀粉酶是否有专一性，则底物为自变量，温度、pH等属于无关变量，C正确； D、淀粉分解后产生还原糖，还原糖与斐林试剂在水浴加热的条件下，产生砖红色沉淀，D正确。 故选B。 6．实验材料和实验方法的选择都是实验成功的关键。下列与光合作用有关实验的叙述，错误的是（    ） A．水绵的叶绿体呈带状，在恩格尔曼实验中有利于使叶绿体局部受光 B．卡尔文运用放射性同位素标记法，发现光合作用反应中CO2的固定途径 C．破坏叶绿体的外膜和内膜，光合色素的排布会变得无序，光反应将不能正常进行 D．“探究光合作用的最适温度”先要设计温度梯度较大的预处理实验来定量分析实验条件 【答案】C 【分析】同位素标记法可用于示踪物质的运行和变化规律。 【详解】A、带状叶绿体在极细光束照射下，一些区域接受光照，一些区域不接受光照，A正确； B、卡尔文等用14C标记CO2，探明了碳在光合作用中经C3转化为糖类和再生为C5，B正确； C、光合色素排布在类囊体薄膜上，破坏叶绿体的外膜和内膜，光合色素的排布不受影响，光反应仍能正常进行，C错误； D、探究光合作用的最适温度，需要先做预实验，也就是先设计一组梯度比较大的温度梯度进行实验，D正确。 故选C。 7．在小鼠的大脑中，尿刊酸可转变成谷氨酸，谷氨酸可以作为兴奋性神经递质增强小鼠的神经活动（如学习和记忆能力）。某科研小组研究适量紫外线照射对正常小鼠体内尿刊酸含量的影响，结果如图。下列相关叙述不正确的是（　　） A．谷氨酸属于非必需氨基酸 B．120min后，紫外线照射不再对甲组小鼠产生影响 C．实验的自变量为是否用紫外线照射 D．适量紫外线照射可能会提高小鼠的记忆能力 【答案】B 【解析】1、氨基酸的种类：氨基酸分为必需氨基酸和非必需氨基酸。必需氨基酸：指人体（或其它脊椎动物）不能合成或合成速度远不适应机体的需要，必需由食物蛋白供给，这些氨基酸称为必需氨基酸。成人必需氨基酸的需要量约为蛋白质需要量的20%～37%。2、由题图信息分析可知，小鼠的大脑中，尿刊酸可转变成谷氨酸，谷氨酸可以作为兴奋性神经递质增强小鼠的神经活动，而适量的紫外线照射能够显著提高尿刊酸的含量，这说明适量紫外线照射可能会提高小鼠的记忆能力。 【详解】A、由题干信息分析可知，谷氨酸是体内合成的氨基酸属于非必需氨基酸，A正确； B、由曲线图分析可知，120min后，甲组紫外线照射的尿刊酸的相对含量明显高于乙组未用紫外线照射的尿刊酸相对含量，这说明120min后，紫外线照射仍然再对甲组小鼠产生影响，B错误； C、本实验的实验目的是研究适量紫外线照射对正常小鼠体内尿刊酸含量的影响，故自变量为是否用紫外线照射，C正确； D、尿刊酸可转变成谷氨酸，而谷氨酸可以作为兴奋性神经递质增强小鼠的神经活动，结合实验结果可以推知适量紫外线照射可能会提高小鼠的记忆能力，D正确。 故选B。 8．光合微藻可大量积累油脂，是目前最具潜力的生物燃料来源之一。为研究盐胁迫对微藻脂质合成的影响，科研团队在实验室条件下得到了下表数据。 处理组 生物量 （g·L-1） 生物量产率 （mg·L-1d-1） 油脂含量 （%，干重） 油脂产率 （mg·L-1d-1） 对照 3.92±0.04 424.34±5.71 43.64±0.70 185.19±3.99 1.25g·L-1NaCl 4.01±0.02 430.44±2.86 46.33±0.34 199.43±1.72 2.5g·L-1NaCl 3.9±0.02 414.31±2.79 49.02±1.94* 206.61±5.41* 5g·L-1NaCl 2.73±0.06** 247.68±8.57** 50.81±0.76* 125.84±6.51** 注：*表示与对照组相比，具有显著性差异，*越多差异越大。 (1)实验中，微藻培养的条件应为 。。 ①适宜的光照②适应的温度③含有氮、磷等营养物质的培养基④通入适量的CO₂气体⑤添加血清    ⑥充入氮气作为氮源 (2)将微藻作为生物燃料，根据表2信息选择最优盐度时，应综合考虑的主要观测指标是______。 A．生物量 B．生物量产率 C．油脂含量 D．油脂产率 (3)本实验得出的最优盐度是______。 A．0g•L-1NaCl B．1.25g•L-1NaCl C．2.5g•L-1NaCl D．5g•L-1NaCl 科研团队进一步研究发现，盐胁迫会引起细胞内ROS（如H2O2和O2-等活性氧）积累，影响微藻的光合作用和油脂合成，部分机制如图1所示。 (4)图1中，淀粉合成、脂肪合成过程发生的场所分别是 、 。 ①类囊体②内质网③高尔基体④线粒体⑤叶绿体基质⑥溶酶体 (5)据图1，盐胁迫下微藻细胞的响应有______。 A．提高胞内Ca2+水平，加速Na+的外排 B．抑制脂肪合成相关基因的表达 C．抑制胞内抗氧化系统，减少ROS积累 D．形成脂滴缓解ROS积累造成的细胞损伤 植物生长调节物质GABA具有强化微藻积累油脂和抵抗胁迫的作用。为研究外施GABA对盐胁迫下微藻油脂合成的影响，研究人员进一步检测了微藻细胞中淀粉水解酶基因和过氧化氢酶基因的表达水平，结果如图2所示。 (6)据图2分析，盐胁迫下，外施GABA能 （①促进/②抑制）淀粉的降解。 (7)结合图1、图2信息，分析外施GABA强化微藻积累油脂和抵抗胁迫的可能机制 。 (8)为推动生物能源发展，本课题可进一步开展的研究有______。 A．在大规模培养下进行一系列GABA和盐胁迫共同作用下的验证研究 B．开发一种有效的光生物反应器以稳定微藻细胞生长和脂质合成 C．对利用微藻进行大规模脂质生产的经济可行性进行评估 D．研究微藻在GABA和其他胁迫条件共同作用下产油脂的情况 【答案】(1)①②③④ (2)D (3)C (4) ⑤ ② (5)AD (6)① (7)GABA 作用下，由于淀粉水解酶表达量高，加速淀粉的分解，为油脂合成提供更多的（能量和）原料；同时，过氧化氢酶的表达量也提高，有利于激活抗氧化系统，保证 ROS维持在适量水平，减缓了ROS造成的细胞损伤，同时脂质合成相关基因的表达，促进了微藻细胞脂质的合成，也减缓了细胞损伤 (8)ABCD 【分析】1.淀粉的合成车间是叶绿体基质，脂质的合成车间是内质网。 2．实验目的是研究盐胁迫对微藻脂质合成的影响，自变量为不同浓度的NaCl溶液，因变量为生物量、生物量产率、油脂含量和优质产率等。 【详解】（1）微藻是植物，需要进行光合作用，需要光照、CO2等条件，同时光合作用过程中需要酶的催化，所以需要适宜的温度条件，还需要N、P等矿质营养，动物细胞培养才需要添加血清，微藻的培养不需要充入氮气，①②③④正确，⑤⑥错误。 故选①②③④。 （2）实验目的是研究盐胁迫对微藻脂质合成的影响，所以将微藻作为生物燃料，根据表2信息选择最优盐度时，应综合考虑的是油脂产率，D正确，ABC错误。 故选D。 （3）结合小问2可知，选择最优盐度时，应综合考虑的是幼稚产率，盐浓度为2.5g·L-1时，优质产率最高，所以左右盐度为2.5g·L-1NaCl，C正确，ABD错误。 故选C。 （4）图1中，淀粉合成的车间在叶绿体基质，脂肪的合成车间在内质网，所以淀粉合成、脂肪合成过程发生的场所分别是⑤、②。 （5）A、据图可知，处于盐胁迫条件下，Ca2+内流，提高了胞内Ca2+水平，并促进Na+的外排，A正确； B、依据图示，盐胁迫条件下，适量的ROS会促进脂肪合成相关基因的表达，促进甘油二酯合成脂肪，进而转化为脂滴，缓解ROS积累造成的细胞损伤，B错误，D正确； C、盐胁迫下，Ca2+内流，并激活细胞内的抗氧化系统，C错误。 故选AD。 （6）与NaCl组相比较，NaCl+GABA组的淀粉水解酶的基因表达水平提高，说明淀粉水解酶的含量升高，进而说明了外施GABA能促进淀粉的降解，①正确，②错误。 故选①。 （7）结合图1和图2可知，GABA 作用下，①由于淀粉水解酶表达量提高高，从而加速了淀粉的分解，为油脂的合成提供更多的原料；②过氧化氢酶的表达量也提高，抗氧化系统由过氧化氢酶等组成，所以有利于激活抗氧化系统，使ROS维持在适量水平，减缓了ROS造成的细胞损伤，同时促进脂质合成相关基因的表达，促进微藻细胞脂质的合成，也减缓了细胞损伤。 （8）结合小问7和题干信息可知，为了推动生物能源的发展，还可以开展如下研究：在大规模培养下进行一系列GABA和盐胁迫共同作用下的验证研究  ；开发一种有效的光生物反应器以稳定微藻细胞生长和脂质合成 ；对利用微藻进行大规模脂质生产的经济可行性进行评估；研究微藻在GABA和其他胁迫条件共同作用下产油脂的情况等，ABCD正确。 故选ABCD。 9．抑郁症与肠道菌群之间存在密切的联系。我国科研人员发现某些肠道微生物产生的代谢物高香草酸（HVA）与抑郁症的发生有关，并对其相关机理进行了研究。 (1)抑郁症患者血清HVA水平较低。研究人员取抑郁症患者和健康志愿者粪便样本进行肠道微生物体外培养，培养基中应含有水、 和无机盐等营养物质，结果发现患者肠道菌群中缺乏能产生HVA的B菌。 (2)检测发现抑郁症模型小鼠血清和脑组织中HVA水平均显著低于对照组健康小鼠，且肠道菌群中也缺乏B菌。研究人员对抑郁症模型小鼠进行HVA给药或肠道移植B菌，获得图1、图2所示实验结果。 ①图1结果表明移植B菌能产生HVA到达脑部，依据是 。 ②将小鼠在无法逃离的水槽中放置5min，小鼠放弃挣扎、漂浮不动的总时长是评估抑郁症状的重要指标。图2结果表明 。 (3)已有研究表明脑部海马区的突触损伤是抑郁症的主要病理基础,而细胞过度自噬参与了突触损伤。细胞自噬过程中，细胞质基质中的LC3-Ⅰ蛋白被剪切转化为LC3-Ⅱ，LC3-Ⅱ定位到自噬体膜上，位于自噬体内膜上的LC3-Ⅱ最终在溶酶体中被降解（图3），因此细胞中两种LC3蛋白含量和两种蛋白的含量比（LC3-Ⅱ/ LC3-Ⅰ）是细胞自噬水平的重要指标。研究人员以体外培养的小鼠海马神经细胞为材料，进行相关处理后检测细胞内LC3-Ⅰ、LC3-Ⅱ含量，结果如图4所示。 ①培养基中缺乏葡萄糖时，细胞自噬水平升高，从物质与能量的角度说明该现象对细胞生存的意义： 。 ②图4中自噬抑制剂能够抑制溶酶体功能，第4组与第2组的 “LC3-Ⅱ/ LC3-Ⅰ”的差异产生原因是 。 ③实验结果表明，HVA能够通过 减轻海马区突触损伤，从而改善抑郁症状。 【答案】(1)碳源、氮源 (2) 移植B菌的抑郁症模型小鼠脑组织中HVA水平显著高于抑郁症模型小鼠 移植B菌或HVA给药都能促进抑郁症状改善 (3) 为细胞生存提供氨基酸、葡萄糖等必需原料物质和能源物质 第4组自噬抑制剂使自噬小体上LC3-Ⅱ降解速率下降，“ LC3-Ⅱ/ LC3-Ⅰ”增加 抑制海马神经细胞自噬 【分析】细胞自噬(autophagy)就是细胞吃掉自身的结构和物质。在一定条件下，细胞会将受损或功能退化的细胞结构等，通过溶酶体降解后再利用，这就是细胞自噬。处于营养缺乏条件下的细胞，通过细胞自噬可以获得维持生存所需的物质和能量;在细胞受到损伤、微生物入侵或细胞衰老时，通过细胞自噬，可以清除受损或衰老的细胞器，以及感染的微生物和毒素，从而维持细胞内部环境的稳定。有些激烈的细胞自噬，可能诱导细胞凋亡。研究表明，人类许多疾病的发生，可能与细胞自噬发生障碍有关，因此，细胞自噬机制的研究对许多疾病的防治有重要意义。 【详解】（1）微生物体外培养，培养基中应含有水、碳源、氮源和无机盐等营养物质。 （2）①图1中的抑郁症模型组+B菌的而小鼠脑组织中HVA水平与抑郁症模型组小鼠相比明显要高，所以可以表明移植B菌产生的HVA到达脑部，使抑郁症模型组+B菌的而小鼠脑组织中HVA水平升高。 ②图2中的抑郁症模型组+B菌的小鼠漂浮不动时长与抑郁症模型组小鼠相比明显要低很多，抑郁症模型组+HVA的小鼠漂浮不动时长与抑郁症模型组小鼠相比明显也低很多，这说明移植B菌或HVA给药都能促进抑郁症状改善。 （3）①处于营养缺乏条件下的细胞，通过细胞自噬可以获取维持生存所需的物质和能量，所以培养基中缺乏葡萄糖时，细胞自噬水平升高，从物质与能量的角度说明该现象对细胞生存的意义是为细胞生存提供氨基酸、葡萄糖等必需原料物质和能源物质 ②图4中第2组为培养基中缺乏葡萄糖，细胞自噬水平会升高，细胞LC3-Ⅰ含量和LC3-Ⅱ含量都较低，且LC3-Ⅱ含量比LC3-Ⅰ含量还要少。另由题干信息知，细胞自噬过程中，细胞质基质中的LC3-Ⅰ蛋白被剪切转化为LC3-Ⅱ，LC3-Ⅱ定位到自噬体膜上，位于自噬体内膜上的LC3-Ⅱ最终在溶酶体中被降解，图4中第4组为培养基中缺乏葡萄糖且加入自噬抑制剂，题干知自噬抑制剂能够抑制溶酶体功能，从而使自噬体内的物质以及自噬体内膜上的LC3-Ⅱ降解速率减慢，而LC3-Ⅰ蛋白仍可转化为LC3-Ⅱ，从而使LC3-Ⅱ/ LC3-Ⅰ比值增加，并且高于第2组。 ③图4中第1组为培养基中添加有葡萄糖，图中细胞只含有LC3-Ⅰ，说明细胞基本上不发生自噬； 图4中第2组为培养基中缺乏葡萄糖，细胞自噬水平会升高，细胞LC3-Ⅰ含量和LC3-Ⅱ含量都较低，且LC3-Ⅱ含量比LC3-Ⅰ含量还要少； 图4中第4组为培养基中缺乏葡萄糖且加入自噬抑制剂，题干知自噬抑制剂能够抑制溶酶体功能，从而使自噬体内的物质以及自噬体内膜上的LC3-Ⅱ降解速率减慢，而LC3-Ⅰ蛋白仍可转化为LC3-Ⅱ，从而使LC3-Ⅱ/ LC3-Ⅰ比值增加，并且高于第2组细胞自噬组； 图4中第3组为培养基中缺乏葡萄糖且加入HVA，LC3-Ⅱ/ LC3-Ⅰ比值增加，并且高于第2组细胞自噬组，和第4组一样使LC3-Ⅱ/ LC3-Ⅰ比值增加，并且高于第2组细胞自噬组，说明HVA和自噬抑制剂作用一样，能够抑制神经细胞自噬，从而减轻海马区突触损伤，从而改善抑郁症状。 4 / 76 学科网（北京）股份有限公司 $$