精品解析：北京市顺义区2024—2025学年高二下学期期末考试生物试题

北京市顺义区2024~2025学年第二学期期末质量监测 高二生物试卷 本试卷共10页，100分。考试时长90分钟。考生务必将答案答在答题卡上，在试卷上作答无效。 第一部分（选择题 共30分） 本部分共15题，每题2分，共30分。在每题列出的四个选项中，选出最符合题目要求的一项。 1. 尾孢菌素可破坏蓝细菌的细胞结构，投放尾孢菌可有效治理太湖水华。推测此过程中发生的变化不包括（ ） A. 降低蓝细菌种群密度 B. 调整生态系统能量流动关系 C. 增加沉水植物的生物量 D. 提高营养级间的能量传递效率 2. 塞罕坝林场选用多种耐寒、耐旱的乡土树种进行混交造林，显著降低了松毛虫的发生率，同时在林下种植草本植物，构建乔-灌-草多层次植被结构。以上做法未体现的生态工程原理是（ ） A. 整体 B. 循环 C. 自生 D. 协调 3. 兴趣小组的同学用稀释涂布平板法分离、纯化金黄色葡萄球菌。下列实验结果及其可能的原因对应有误的是（ ） 选项 实验结果 可能的原因 A 菌落连接成片 稀释倍数不够 B 长出霉菌菌落 培养基灭菌不彻底 C 未长出菌落 涂布器未灼烧 D 菌落形成缓慢 培养温度过低 A. A B. B C. C D. D 4. 在传统泡菜制作过程中，下列叙述正确的是（ ） A. 过高浓度的食盐会抑制乳酸菌的发酵活动 B. 泡菜坛需严格密封目的是为了保证无菌环境 C. 腌制初期坛内出现的气泡主要由乳酸菌产生 D. 发酵过程中亚硝酸盐含量始终呈下降趋势 5. 通过种植多种植物建设城市公园和绿地，这一举措可能引起城市生态系统的（ ） A. 营养结构复杂化 B. 抵抗力稳定性降低 C. 生物多样性降低 D. 自我调节能力减弱 6. 天牛是森林生态系统常见的林木害虫。为调查和控制天牛数量，在北京某景区放置多个如图所示装置。下列相关描述错误的是（ ） A. 天牛性引诱剂属于化学信息 B. 诱杀雄虫可降低天牛出生率 C. 该调查方法属于抽样调查 D. 图示防治方法属于化学防治 7. 从土壤中分离能降解微塑料的微生物，兴趣小组配制以微塑料为唯一碳源的培养基A和牛肉膏蛋白胨培养基B。下列相关叙述错误的是（ ） A. 先将培养基高压蒸汽灭菌，再制成固体平板培养基 B. 将土壤浸出液梯度稀释后，分别涂布到两种培养基上 C. 接种等量菌液，若B中菌落数显著多于A，说明A具有选择作用 D. 培养基A上形成的菌落均由能降解微塑料的菌繁殖而来 8. 小麦抗盐能力较弱，高冰草具有耐盐特征。科研人员通过图示方法培育高产、耐盐小麦新品系。下列分析不正确的是（ ） A. ①过程需使用纤维素酶和果胶酶 B. 实现过程②不依赖膜的流动性 C. ③过程需要借助组织培养技术 D. 耐盐小麦可能获得多个耐盐基因 9. 我国科学家利用小麦（6n=42）花药离体培养获得单倍体植株，再经秋水仙素处理培育出抗病高产新品种。下列叙述错误的是（ ） A. 单倍体植株的细胞中仅含1个染色体组 B. 获得单倍体植株过程需脱分化和再分化 C. 秋水仙素抑制纺锤体形成，使染色体数目加倍 D. 与杂交育种相比，该方法可明显缩短育种年限 10. 科研人员模拟胚胎发育过程中的信号通路和微环境，成功诱导iPSC（诱导多能干细胞）成为功能性心肌细胞，用于心肌细胞的修复和再生。下列叙述正确的是（ ） A 此过程需借助动物细胞融合技术 B. iPSC与心肌细胞的基因组成不同 C. 此过程中发生了细胞分裂和分化 D. 胚胎发育的微环境不影响基因表达 11. CAR基因能表达特异性识别肿瘤细胞表面抗原的受体。CAR-T疗法是一种治疗癌症的免疫疗法，技术流程如图。以下说法不正确的是（ ） A. CAR基因需导入到患者细胞毒性T细胞中 B. CAR-T细胞特异性识别肿瘤细胞表面抗原 C CAR-T细胞通过裂解肿瘤细胞而发挥作用 D. 该过程使用了动物细胞培养与核移植技术 12. 小分子化合物丁香酚对鲜活水产品有麻醉效果，可提高运输存活率。科研人员制备抗丁香酚单克隆抗体，用于检测水产品中残存的丁香酚，流程如图。下列描述错误的是（ ） A. ①过程抗原被小鼠抗原呈递细胞摄取 B. ②过程需要使用特定的选择培养基 C. 甲既能产生抗丁香酚抗体又能无限增殖 D. ③目的是为杂交瘤细胞提供营养和环境 13. PCR扩增目的基因时，可通过设计引物在目的基因两侧引入限制酶识别与酶切位点。应将限制酶识别与酶切位点添加在（ ） A. 引物中间 B. 引物3'端 C. 引物5'端 D. 目的基因内部 14. 我国科研团队通过转基因牛乳腺生物反应器生产人乳铁蛋白。下列叙述正确的是（ ） A. 只能从人的乳腺细胞中获取目的基因 B. 将目的基因与牛乳腺特异性启动子相连 C. 将表达载体显微注射导入牛乳腺细胞 D. 生产的人乳铁蛋白无需进行安全性评估 15. 伊蚊可传播登革热，通过转入特定基因使伊蚊后代在成年前死亡。若定期向野外释放转基因伊蚊，与野生种群竞争来防控登革热，下列关于该方法引发的后果可能性最小的是（ ） A. 叮咬过程中将特定基因转移给人体 B. 转基因伊蚊大量投放引发公众恐慌 C. 极少数存活的转基因成年伊蚊引发基因扩散 D. 释放的转基因伊蚊数量不足导致防治效果有限 第二部分（非选择题 共70分） 本部分共6题，共70分。 16. 深海中很多动物可以发出蓝光（波长范围400nm~500nm）。我国科考队在南海采集深层海水，通过如图所示过程分离纯化微生物，以揭示深海微生物特殊的代谢方式。 （1）图中寡营养培养基模拟了深海养分匮乏的条件，培养基中添加了极微量的乳酸钠（C3H5O3Na），可为微生物生长提供________和无机盐。蓝光照射下，平板1上出现了几个白色菌落，继而挑取单菌落利用________法获得该菌的纯培养物，鉴定后命名为菌株C。 （2）将菌株C分别在黑暗和蓝光下培养，不同时间测定两组细菌的OD值（一定范围内，OD值与被测物浓度呈正相关）。结果显示_________，支持蓝光促进菌株C的增殖。 （3）科研人员推测BULF蛋白是菌株C感受蓝光的关键蛋白，并开展系列实验。下列事实能为上述推测提供证据的有______。 A. 野生型菌株OD蓝光与OD黑暗的差值大于BULF基因缺失株 B. 纯化的BULF蛋白在450nm波长处存在吸收峰 C. 深海中绝大多数非光合微生物均有BULF蛋白 （4）进一步检测发现在蓝光刺激下，细胞内丙酮酸代谢产生乙酰辅酶A的相关酶表达量均显著上调，代谢途径如图。请结合有氧呼吸的过程，从能量供应的角度阐明菌株C适应深海低氧环境的策略______。 17. 丹参常以根入药，主要活性成分是丹参酮。由于长期采用根段无性繁殖，感染的病毒很容易传给后代，导致丹参种质逐渐退化。 （1）取丹参的________作为外植体，在适宜条件下经组织培养技术培育脱毒苗，利用了植物细胞具有_________的原理。 （2）将培育脱毒苗种植5个月后，分别用适宜浓度的酵母提取物（YE）、芸苔素内酯（BR）两种诱导物质进行每周一次的灌根处理，8周后观察丹参生长状态，结果如图。 据图推测，YE处理组丹参酮积累效果最佳，依据是_________。为进一步证实此推测，还需检测根部生物量以及_________。 （3）为揭示YE的作用机制，科研人员检测了丹参根部相关激素及丹参酮合成途径中关键酶基因的表达量，结果如图。 ①据图推测：YE通过促进IAA、GA合成和抑制ABA合成，进而促进丹参酮合成。请判断该实验及结果能否完全证实上述推测，并说明理由______。 ②可溶性糖是生物体生长发育过程中能量的主要来源，也为丹参酮的合成提供前体物质。研究表明，YE处理后，根部可溶性糖含量显著增加。综合以上信息，完善YE促进丹参酮积累的可能机制。请在方框中填写“IAA”“GA”“ABA”“可溶性糖”，在（ ）中填写“+”“-”（+表示促进，-表示抑制）______。 18. 赤泥是氧化铝生产过程中排放的强碱性污染物，被污染的土壤难以支持植物生长，通常添加2%的石膏进行碱中和，并加入有机质改善土壤条件，但修复效果不持久。在此基础上，科研人员进一步探索生态修复的有效途径。 （1）本土先锋植物狗牙根和高羊茅作为______固定太阳能；土著微生物耐盐碱芽孢杆菌既能分解有机物促进______，又能代谢产酸降低赤泥pH。 （2）为探究植物-微生物联合修复效果，研究者在盛有等量赤泥的培养箱中放入相应的实验材料，一段时间后检测各组pH，结果如图。 ①该实验的对照组处理是______。 ②本实验说明植物-微生物联合修复效果优于植物单独修复效果，依据是______。 （3）研究表明在赤泥盐碱胁迫环境中，植物会合成过量的H2O2对细胞造成损伤。进一步检测植物的相关指标，结果如下表。 检测指标 狗牙根 高羊茅 狗牙根+菌 高羊茅+菌 过氧化氢酶活性（U/g） 202.94 227.49 261.69 296.32 平均株高（cm） 5.1 8.78 6.72 11.2 综合上述信息及系列实验结果，请在方框中完善植物-微生物联合修复的机制______。 19. 学习以下材料，回答（1）~（4）题。 蛋白质工程——从“海选”到“设计” 从生物体内分离得到的天然酶，在工业生产中催化效率较低。为提高酶功能，科学家通过一定程度上模拟自然选择过程，经多次循环筛选实现对蛋白质功能的改进。第一次循环的操作流程如图1。 随着蛋白质工程的发展，目前可依据蛋白质作用机制与结构信息，改变一种或多种氨基酸，对蛋白质进行“设计”。据此，为增强P酶催化活性，我国科学家将P酶与PY（无催化活性的P祖先蛋白）进行序列比较，发现P酶与底物结合及反应区域的48个氨基酸中有16个是不同的。将PY的16个氨基酸替换，使之与P酶一致，获得的PY突变体（PY-16）具有与P酶相同的催化活性。为确定决定P酶催化活性的关键氨基酸，通过回复突变实验（将PY-16催化结构域中的16个氨基酸分别恢复到与PY相同）评估其突变效应，结果如图2。 科学家进一步根据突变效应的顺序，逐步向PY中添加单个突变，直至累积5个突变的PY-5才检测出与P酶相同的催化活性。通过分析PY-5与底物的结构，提出图3所示的“三点固定”模型解释催化机制。基于该模型利用AI设计出6万多种全新的P酶序列，经筛选发现其中有6种活性比天然P酶高1.3~3.5倍。 （1）基因工程原则上只能生产______的蛋白质，而蛋白质工程通过______基因，来改造现有蛋白质，或制造一种新的蛋白质，以满足人类生产和生活的需求。 （2）关于通过“定向进化”改进酶活性的过程，理解有误的是______。 A. ①过程可使用低保真DNA聚合酶 B. ①过程产生的基因突变是定向的 C. ④过程筛选突变酶依赖于抗生素 D. 经①②③④过程即可获得目的基因 （3）请将下列各项排序，以呈现文中科学家通过“理性设计”改造P酶的研究思路。 ①比对PY-16和PY-12回复突变效应，确定核心催化位点 ②排除G111、N119、F251和V307对P酶活性的关键作用 ③基于模型设计新序列，筛选高催化活性的酶突变体 ④结构解析T114、F123与M248决定P酶活性的催化机制 对比PY-16与其回复突变结果→______→______→______→______。 （4）天冬氨酸激酶是工业生产赖氨酸的关键酶，但其活性受到赖氨酸抑制。研究表明天冬氨酸激酶存在与赖氨酸结合的调节结构域，基于“理性设计”原则提出改造天冬氨酸激酶以提高赖氨酸产量的思路______。 20. 细胞在衰老过程中会逐渐退出细胞周期。科学家以小鼠为材料，研究胚胎干细胞产生的外泌体（HE）对细胞衰老的影响，为缓解与衰老相关的疾病提供了新的治疗策略。 （1）体外培养小鼠细胞时，需用胰蛋白酶处理组织块，目的是获得______。处理后的初次培养称为______，分瓶后的细胞逐渐丧失分裂能力，走向衰老。 （2）科研人员用胚胎干细胞分泌的HE处理培养至50代的细胞，检测细胞衰老标志物SA-β和S期（DNA复制）细胞的比例，结果如图。 实验结果表明______。 （3）进一步研究发现HE中富含miR-302b（一种miRNA）。为确定其主要作用靶点，科研人员开展以下研究。 ①用HE处理小鼠细胞，发现三个细胞周期抑制基因C1、C2、C3的表达发生显著变化。 ②借助生物信息学工具测算miR-302b与Cl、C2、C3的mRNA相互作用的最小自由能ΔG（kcal/mol）分别为-12.84、-6.1、-6.2。（形成氢键越多，ΔG越低，无关序列ΔG约-4~-7） 请基于上述结果，提出假说解释miR-302b调控细胞周期的机理______。 （4）为验证上述假设，科研人员将荧光素酶基因与miR-302b基因连接，转染野生型和靶基因突变体细胞，裂解细胞后加入底物，检测荧光强度。当miR-302b与靶基因mRNA结合后，荧光素酶mRNA被降解，导致荧光值下降。若实验结果为______，则支持上述假设。 受体细胞 荧光强度相对值 对照组（仅导入荧光素酶基因） 实验组 野生型 1.5 A 靶基因突变体 B （5）基于上述研究成果，研究人员设计了一款含miR-302b的保健品，请评估其安全风险______。 21. miRNA是一类小型非编码RNA，在免疫调节中扮演着重要角色。科研人员筛选出与果蝇免疫相关的miR-190，科学家构建miR-190高表达果蝇株系揭示其在免疫调控中的作用。 （1）miRNA是以DNA一条链为模板，在______酶的催化下合成，通过与靶mRNA结合调控基因表达。 （2）在果蝇幼虫期高表达miRNA会有致死性。Gal80是一种热敏感蛋白，在18℃时抑制Gal4基因的表达；当温度达到29℃时，Gal80蛋白失活。 ①请从以下选项中选择启动子和基因，完善图1所示实验组果蝇的构建流程： 启动子：a. P（所有组织中持续表达） b. UAS（与GaLA蛋白结合启动下游基因表达） 基因：A.miR-190基因 B.Gal80基因 C.GaL4基因 Ⅰ______Ⅱ______Ⅲ______Ⅳ______ ②为避免F1幼虫高表达miRNA而死亡，先将子一代果蝇幼虫置于______℃培养，实验前转移至______℃培养箱诱导miRNA高表达。 ③与同时导入以上三个基因相比，该方案的优势在于______。 A.品系1、品系2的保存不受温度限制 B.避免miR-190高表达株系幼虫期致死 C.品系l可广泛用于构建其它高表达株系 （3）给实验组和对照组果蝇注射大肠杆菌引发其免疫反应，不同时间提取果蝇RNA，检测抗菌肽的表达量（反映体液免疫激活程度），结果如图。请从稳态的角度概括miR-190在免疫调控中的作用______。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 北京市顺义区2024~2025学年第二学期期末质量监测 高二生物试卷 本试卷共10页，100分。考试时长90分钟。考生务必将答案答在答题卡上，在试卷上作答无效。 第一部分（选择题 共30分） 本部分共15题，每题2分，共30分。在每题列出的四个选项中，选出最符合题目要求的一项。 1. 尾孢菌素可破坏蓝细菌的细胞结构，投放尾孢菌可有效治理太湖水华。推测此过程中发生的变化不包括（ ） A. 降低蓝细菌的种群密度 B. 调整生态系统的能量流动关系 C. 增加沉水植物的生物量 D. 提高营养级间能量传递效率 【答案】D 【解析】 【详解】A、尾孢菌素破坏蓝细菌的细胞结构，导致其死亡，直接降低蓝细菌的种群密度，A正确； B、蓝细菌减少后，其固定的太阳能减少，其他生产者（如沉水植物）获得的资源增加，能量流动方向发生调整，B正确； C、蓝细菌被抑制后，水体透光性提高，沉水植物因光照和营养条件改善，生物量可能增加，C正确； D、能量传递效率指相邻营养级间同化量的比值（通常为10%~20%），由生态系统规律决定，尾孢菌素仅改变能量流动方向，不会提高传递效率，D错误。 故选D。 2. 塞罕坝林场选用多种耐寒、耐旱的乡土树种进行混交造林，显著降低了松毛虫的发生率，同时在林下种植草本植物，构建乔-灌-草多层次植被结构。以上做法未体现的生态工程原理是（ ） A. 整体 B. 循环 C. 自生 D. 协调 【答案】B 【解析】 【详解】A、整体原理强调系统各组分协调及社会、经济、自然效益的统一。乔-灌-草结构增强了水源涵养、水土保持等生态服务功能，病虫害减少降低了管护成本体现了间接经济价值，因此该做法体现整体原理，A不符合题意； B、循环原理指物质循环利用和资源多级利用。题干中未提到物质循环或废弃物资源化，仅涉及生物防治和结构优化，因此循环原理未被体现，B符合题意； C、自生原理强调系统自我调节和结构优化。混交造林增强抵抗力稳定性，乔-灌-草结构分层利用资源，均属于自生原理的应用，C不符合题意； D、协调原理指生物与环境的适应，选用耐寒、耐旱的乡土树种体现了生物与环境的协调，D不符合题意； 故选B。 3. 兴趣小组的同学用稀释涂布平板法分离、纯化金黄色葡萄球菌。下列实验结果及其可能的原因对应有误的是（ ） 选项 实验结果 可能的原因 A 菌落连接成片 稀释倍数不够 B 长出霉菌菌落 培养基灭菌不彻底 C 未长出菌落 涂布器未灼烧 D 菌落形成缓慢 培养温度过低 A. A B. B C. C D. D 【答案】C 【解析】 【分析】稀释涂布平板法：将待分离的菌液经过大量稀释后，均匀涂布在培养基表面，经培养后可形成单个菌落。操作步骤主要包括：梯度稀释、涂布平板、培养与计数、计算浓度。 【详解】A、菌落连接成片是因稀释倍数不够，导致菌液浓度过高，多个细胞聚集形成菌膜，A正确； B、培养基灭菌不彻底可能残留霉菌孢子，导致长出霉菌菌落，B正确； C、未长出菌落可能是涂布器灼烧后未冷却，高温杀死菌种，或稀释度过高，而非“未灼烧涂布器”（未灼烧会导致杂菌污染，而非无菌落），C错误； D、培养温度过低会抑制微生物代谢，导致菌落形成缓慢，D正确。 故选C。 4. 在传统泡菜制作过程中，下列叙述正确的是（ ） A. 过高浓度的食盐会抑制乳酸菌的发酵活动 B. 泡菜坛需严格密封目的是为了保证无菌环境 C. 腌制初期坛内出现的气泡主要由乳酸菌产生 D. 发酵过程中亚硝酸盐含量始终呈下降趋势 【答案】A 【解析】 【分析】泡菜制作的原理是利用乳酸菌无氧呼吸产生乳酸。 【详解】A、乳酸菌的发酵活动需要适宜的渗透压，过高浓度的食盐会导致细胞渗透失水，抑制乳酸菌的生长繁殖，A正确； B、泡菜坛严格密封的主要目的是创造无氧环境，以利于乳酸菌的无氧呼吸，而非保证无菌环境（泡菜制作本身依赖天然存在的乳酸菌），B错误； C、乳酸菌的无氧呼吸不产生气体，腌制初期坛内气泡可能来自其他微生物（如酵母菌）的初期有氧呼吸或硝酸盐还原菌的活动，C错误； D、亚硝酸盐含量在发酵初期会因硝酸盐还原菌的活动而增加，后期随乳酸积累和pH下降逐渐减少，并非始终下降，D错误。 故选A。 5. 通过种植多种植物建设城市公园和绿地，这一举措可能引起城市生态系统的（ ） A. 营养结构复杂化 B. 抵抗力稳定性降低 C. 生物多样性降低 D. 自我调节能力减弱 【答案】A 【解析】 【分析】种植多种植物会增加物种多样性，进而影响生态系统的结构和功能。 【详解】A、种植多种植物会增加生态系统中生产者的种类，形成更复杂的食物链和食物网，使营养结构复杂化，A正确； B、抵抗力稳定性与生态系统的自我调节能力相关，物种多样性提高会增强抵抗力稳定性，B错误； C、增加植物种类会提高生物多样性，而非降低，C错误； D、自我调节能力与物种多样性呈正相关，物种增加会增强自我调节能力，D错误； 故选A。 6. 天牛是森林生态系统常见的林木害虫。为调查和控制天牛数量，在北京某景区放置多个如图所示装置。下列相关描述错误的是（ ） A. 天牛性引诱剂属于化学信息 B. 诱杀雄虫可降低天牛出生率 C. 该调查方法属于抽样调查 D. 图示防治方法属于化学防治 【答案】D 【解析】 【分析】控制动物危害技术大致有化学防治、生物防治、机械防治。在生物防治中，有些就是利用信息来发挥作用。性引诱剂属于化学信息，能够引诱同种的异性个体前来交尾，因此利用性引诱剂来诱杀某种害虫的雄性个体的防治方法属于生物防治，这是利用信息传递对有害动物进行控制的具体应用的实例。 【详解】AB、性引诱剂能够吸引同种异性个体前来交尾，因此天牛性引诱剂属于化学信息，通过诱杀雄虫个体来改变天牛种群正常的性别比例，进而降低天牛出生率，AB正确； C、图示装置借助天牛性引诱剂来诱捕天牛的雄虫个体，该调查方法属于抽样调查，C正确； D、图示防治方法是利用化学信息来发挥作用，属于生物防治，D错误。 故选D。 7. 从土壤中分离能降解微塑料的微生物，兴趣小组配制以微塑料为唯一碳源的培养基A和牛肉膏蛋白胨培养基B。下列相关叙述错误的是（ ） A. 先将培养基高压蒸汽灭菌，再制成固体平板培养基 B. 将土壤浸出液梯度稀释后，分别涂布到两种培养基上 C. 接种等量菌液，若B中菌落数显著多于A，说明A具有选择作用 D. 培养基A上形成的菌落均由能降解微塑料的菌繁殖而来 【答案】D 【解析】 【分析】微生物常见的接种的方法：（1）平板划线法：把混杂在一起的微生物或同一微生物群体中的不同细胞用接种环在平板培养基，通过分区划线稀释而得到较多独立分布的单个细胞，经培养后生长繁殖成单菌落，通常把这种单菌落当作待分离微生物的纯种。（2）稀释涂布平板法：将菌液进行一系列的梯度稀释，然后将不同稀释度的菌液分别涂布到琼脂固体培养基的表面，进行培养。在稀释度足够高的菌液里，聚集在一起的微生物将被分散成单个细胞，从而能在培养基表面形成单个的菌落。 【详解】A、培养基灭菌需在分装后高压蒸汽灭菌，灭菌后趁热倒平板，步骤正确，A正确； B、梯度稀释后涂布于不同培养基，符合稀释涂布平板法的操作要求，B正确； C、若B菌落数显著多于A，说明A抑制了多数微生物生长，体现其选择作用，C正确； D、培养基A以微塑料为唯一碳源，但自养型微生物可利用CO₂作为碳源，无需分解微塑料，因此菌落可能包含自养菌，D错误。 故选D。 8. 小麦抗盐能力较弱，高冰草具有耐盐特征。科研人员通过图示方法培育高产、耐盐小麦新品系。下列分析不正确的是（ ） A. ①过程需使用纤维素酶和果胶酶 B. 实现过程②不依赖膜的流动性 C. ③过程需要借助组织培养技术 D. 耐盐小麦可能获得多个耐盐基因 【答案】B 【解析】 【分析】题图表示的是植物体细胞杂交的过程，①表示用纤维素酶和果胶酶处理形成原生质体，②表示经过诱导融合后形成的原生质体，③表示再生出细胞壁的杂种细胞，然后通过植物组织培养将其培养形成植株，并在高盐环境下筛选耐盐的植株。 【详解】A、①表示用纤维素酶和果胶酶处理形成原生质体，A正确； B、②为经过诱导融合后形成的原生质体，原生质体融合的原理是细胞膜的流动性（依赖膜的流动性实现两个细胞的融合），B错误； C、过程③涉及 “杂种细胞培育为杂种植株”，植物体细胞杂交中，融合后的杂种细胞需通过植物组织培养技术（脱分化形成愈伤组织，再分化形成植株）培育为完整植株，C正确； D、高冰草具有耐盐特征，其基因组中可能含有多个耐盐基因。通过体细胞杂交，高冰草的全部遗传物质（包括多个耐盐基因）可转移到杂种细胞中，因此培育出的耐盐小麦可能获得多个耐盐基因，D正确。 故选B。 9. 我国科学家利用小麦（6n=42）花药离体培养获得单倍体植株，再经秋水仙素处理培育出抗病高产新品种。下列叙述错误的是（ ） A. 单倍体植株的细胞中仅含1个染色体组 B. 获得单倍体植株过程需脱分化和再分化 C. 秋水仙素抑制纺锤体形成，使染色体数目加倍 D. 与杂交育种相比，该方法可明显缩短育种年限 【答案】A 【解析】 【分析】单倍体育种是植物育种手段之一。即利用植物组织培养技术（如花药离体培养等）诱导产生单倍体植株，再通过某种手段使染色体组加倍（如用秋水仙素处理），从而使植物恢复正常染色体数。 【详解】A、小麦为六倍体（6n=42），其单倍体由配子发育而来，含3个染色体组（3n=21），A错误； B、花药离体培养需通过脱分化形成愈伤组织，再分化成完整植株，符合植物组织培养流程，B正确； C、秋水仙素通过抑制有丝分裂中纺锤体形成，使染色体复制后无法分离，导致染色体数目加倍，C正确； D、单倍体育种直接获得纯合体，而杂交育种需多代筛选，前者显著缩短育种年限，D正确。 故选A。 10. 科研人员模拟胚胎发育过程中的信号通路和微环境，成功诱导iPSC（诱导多能干细胞）成为功能性心肌细胞，用于心肌细胞的修复和再生。下列叙述正确的是（ ） A. 此过程需借助动物细胞融合技术 B. iPSC与心肌细胞基因组成不同 C. 此过程中发生了细胞分裂和分化 D. 胚胎发育的微环境不影响基因表达 【答案】C 【解析】 【详解】细胞分化的实质是基因的选择性表达，细胞分化的过程中DNA不变，RNA和蛋白质会发生改变。 【分析】A、动物细胞融合技术用于将不同细胞融合，而iPSC分化为心肌细胞属于细胞分化，无需细胞融合，A错误； B、iPSC与心肌细胞由同一来源细胞重编程或分化而来，基因组成相同，但基因表达情况不同，B错误； C、iPSC诱导为心肌细胞需通过细胞分裂增加数量，并通过分化形成特定功能细胞，C正确； D、胚胎微环境中的信号通路可调控基因选择性表达，直接影响细胞分化方向，D错误。 故选C。 11. CAR基因能表达特异性识别肿瘤细胞表面抗原的受体。CAR-T疗法是一种治疗癌症的免疫疗法，技术流程如图。以下说法不正确的是（ ） A. CAR基因需导入到患者细胞毒性T细胞中 B. CAR-T细胞特异性识别肿瘤细胞表面抗原 C. CAR-T细胞通过裂解肿瘤细胞而发挥作用 D. 该过程使用了动物细胞培养与核移植技术 【答案】D 【解析】 【分析】细胞免疫过程为：（1）感应阶段：抗原呈递细胞摄取和处理抗原，并暴露出其抗原决定簇，然后将抗原呈递给辅助性T细胞；（2）反应阶段：细胞毒性T细胞接受抗原刺激后增殖、分化形成记忆细胞和新的细胞毒性T细胞，同时辅助性T细胞能合成并分泌细胞因子，增强免疫功能。（3）效应阶段：细胞毒性T细胞发挥效应。 【详解】A、CAR-T 疗法的核心是改造患者自身的免疫细胞，使其能特异性识别肿瘤细胞。由于细胞毒性 T 细胞是直接杀伤肿瘤细胞的免疫细胞，因此需将 CAR 基因导入患者自身的细胞毒性 T 细胞中，使其表达 CAR 受体，A正确； B、CAR 基因表达的受体具有 “特异性识别肿瘤细胞表面抗原” 的功能，这是 CAR-T 细胞能够精准靶向肿瘤细胞的基础。因此，CAR-T 细胞可特异性识别肿瘤细胞表面抗原，B正确； C、CAR-T 细胞本质上是经过基因改造的细胞毒性 T 细胞，其作用机制与天然细胞毒性 T 细胞一致：通过识别肿瘤细胞表面抗原，裂解肿瘤细胞，从而发挥抗癌作用，C正确； D、CAR-T 疗法的主要流程为：从患者体内获取 T 细胞；通过基因工程技术将 CAR 基因导入 T 细胞；对改造后的 CAR-T 细胞进行动物细胞培养，使其大量增殖；将 CAR-T 细胞回输到患者体内。整个过程未涉及核移植技术，D错误。 故选D。 12. 小分子化合物丁香酚对鲜活水产品有麻醉效果，可提高运输存活率。科研人员制备抗丁香酚单克隆抗体，用于检测水产品中残存的丁香酚，流程如图。下列描述错误的是（ ） A. ①过程抗原被小鼠抗原呈递细胞摄取 B. ②过程需要使用特定的选择培养基 C. 甲既能产生抗丁香酚抗体又能无限增殖 D. ③目的是为杂交瘤细胞提供营养和环境 【答案】B 【解析】 【分析】单克隆抗体制备过程中有两次筛选，第一次筛选出杂交瘤细胞，使用特定的选择培养基（如 HAT 培养基）进行筛选；第二次采用抗原 - 抗体特异性结合的原理，筛选出能产生与丁香酚特异性结合抗体的杂交瘤细胞。 【详解】A、①过程抗原被小鼠抗原呈递细胞摄取，随后激活B细胞，A正确； B、②过程属于第二次筛选，采用抗原 - 抗体特异性结合的原理，筛选出能产生与丁香酚特异性结合抗体的杂交瘤细胞，B错误； C、甲是经筛选的杂交瘤细胞，继承了 B 细胞 “分泌抗丁香酚抗体” 和骨髓瘤细胞 “无限增殖” 的特性，C正确； D、③是将杂交瘤细胞注入小鼠腹腔，利用小鼠腹腔的营养和环境 ，让细胞增殖并分泌抗体，最终从腹水中获取高浓度单克隆抗体，D正确。 故选B。 13. PCR扩增目的基因时，可通过设计引物在目的基因两侧引入限制酶识别与酶切位点。应将限制酶识别与酶切位点添加在（ ） A. 引物中间 B. 引物3'端 C. 引物5'端 D. 目的基因内部 【答案】C 【解析】 【详解】A、引物中间需要与模板DNA互补配对，若在此处添加限制酶位点，可能导致引物无法正常结合模板，影响扩增，A错误； B、引物的3'端是DNA聚合酶延伸的起点，必须严格与模板配对，若在此处添加额外序列，会阻碍酶的结合与延伸，B错误； C、引物的5'端不参与与模板的互补配对，添加限制酶位点后，该序列会被整合到扩增产物的两端，确保目的基因两侧含有酶切位点，C正确； D、目的基因内部添加位点会改变基因本身的序列，与题干“两侧引入”的要求矛盾，D错误。 故选C。 14. 我国科研团队通过转基因牛乳腺生物反应器生产人乳铁蛋白。下列叙述正确的是（ ） A. 只能从人的乳腺细胞中获取目的基因 B. 将目的基因与牛乳腺特异性启动子相连 C. 将表达载体显微注射导入牛乳腺细胞 D. 生产的人乳铁蛋白无需进行安全性评估 【答案】B 【解析】 【详解】A、体细胞中含有的基因相同，故目的基因可以从多种细胞中获取，A错误； B、乳腺生物反应器需使目的基因在乳腺细胞中特异性表达，因此需将目的基因与牛乳腺特异性启动子连接，B正确； C、显微注射法通常用于将表达载体导入受精卵而非体细胞（如乳腺细胞），C错误； D、转基因产品需通过毒理学、致敏性等安全性评估，以确保安全，D错误； 故选B。 15. 伊蚊可传播登革热，通过转入特定基因使伊蚊后代在成年前死亡。若定期向野外释放转基因伊蚊，与野生种群竞争来防控登革热，下列关于该方法引发的后果可能性最小的是（ ） A. 叮咬过程中将特定基因转移给人体 B. 转基因伊蚊大量投放引发公众恐慌 C. 极少数存活的转基因成年伊蚊引发基因扩散 D. 释放的转基因伊蚊数量不足导致防治效果有限 【答案】A 【解析】 【分析】转基因伊蚊的特定基因通过基因工程插入其基因组，而蚊子叮咬人类时仅注入唾液，无法将基因转移至人体细胞，且跨物种基因转移在自然条件下极罕见 【详解】A、转基因伊蚊的特定基因通过基因工程插入其基因组，而蚊子叮咬人类时仅注入唾液，无法将基因转移至人体细胞，且跨物种基因转移在自然条件下极罕见，A符合题意； B、公众对转基因生物的担忧可能引发恐慌，属于社会心理影响，可能性较大，B不符合题意； C、若少数转基因伊蚊存活至成年并与野生种群交配，可能导致基因扩散，存在生态风险，C不符合题意； D、释放数量不足可能导致无法有效替代野生种群，防治效果差，属于技术实施问题，D不符合题意。 故选A。 第二部分（非选择题 共70分） 本部分共6题，共70分。 16. 深海中很多动物可以发出蓝光（波长范围400nm~500nm）。我国科考队在南海采集深层海水，通过如图所示过程分离纯化微生物，以揭示深海微生物特殊的代谢方式。 （1）图中寡营养培养基模拟了深海养分匮乏的条件，培养基中添加了极微量的乳酸钠（C3H5O3Na），可为微生物生长提供________和无机盐。蓝光照射下，平板1上出现了几个白色菌落，继而挑取单菌落利用________法获得该菌的纯培养物，鉴定后命名为菌株C。 （2）将菌株C分别在黑暗和蓝光下培养，不同时间测定两组细菌的OD值（一定范围内，OD值与被测物浓度呈正相关）。结果显示_________，支持蓝光促进菌株C的增殖。 （3）科研人员推测BULF蛋白是菌株C感受蓝光的关键蛋白，并开展系列实验。下列事实能为上述推测提供证据的有______。 A. 野生型菌株OD蓝光与OD黑暗的差值大于BULF基因缺失株 B. 纯化的BULF蛋白在450nm波长处存在吸收峰 C. 深海中绝大多数非光合微生物均有BULF蛋白 （4）进一步检测发现在蓝光刺激下，细胞内丙酮酸代谢产生乙酰辅酶A的相关酶表达量均显著上调，代谢途径如图。请结合有氧呼吸的过程，从能量供应的角度阐明菌株C适应深海低氧环境的策略______。 【答案】（1） ①. 碳源 ②. 平板划线 （2）OD蓝光＞OD黑暗 （3）AB （4）菌株C感受蓝光刺激，提高呼吸相关酶的表达量促进丙酮酸分解，弥补低氧导致的呼吸供能不足，为细菌生命活动提供能量 【解析】 【分析】有氧呼吸过程：第一个阶段是，1分子的葡萄糖分解成2分子的丙酮酸，产生少量的[H]，并且释放出少量的能量,这一阶段不需要氧的参与，是在细胞质基质中进行的; 第二个阶段是，丙酮酸和水彻底分解成二氧化碳和[H]，并释放出少量的能量,这一阶段不需要氧直接参与，是在线粒体基质中进行的。;第三个阶段是，上述两个阶段产生的[H]，经过一系列的化学反应，与氧结合形成水，同时释放出大量的能量,这一阶段需要氧的参与，是在线粒体内膜上进行的。 【小问1详解】 培养基一般含有碳源、氮源、水和无机盐。图中寡营养培养基模拟了深海养分匮乏的条件，培养基中添加了极微量的乳酸钠（C3H5O3Na），可为微生物生长提供碳源和无机盐。蓝光照射下，平板1上出现了几个白色菌落，继而挑取单菌落利用平板划线法或稀释涂布平板法法获得该菌的纯培养物，鉴定后命名为菌株C。 【小问2详解】 一定范围内，OD值与被测物浓度呈正相关，若蓝光促进菌株C的增殖，则结果为OD蓝光＞OD黑暗。 【小问3详解】 A、BULF蛋白是菌株C感受蓝光的关键蛋白，野生型菌株可以感受蓝光，而BULF基因缺失株不能感受蓝光，因此，野生型菌株OD蓝光与OD黑暗的差值大于BULF基因缺失株，A正确； B、深海中很多动物可以发出蓝光（波长范围400nm~500nm） ，BULF蛋白是菌株C感受蓝光的关键蛋白，纯化的BULF蛋白在450nm波长处存在吸收峰，B正确； C、深海中绝大多数非光合微生物无需感受蓝光，不一定含有BULF蛋白，C错误。 故选AB。 【小问4详解】 进一步检测发现在蓝光刺激下，细胞内丙酮酸代谢产生乙酰辅酶A的相关酶表达量均显著上调，可推测菌株C适应深海低氧环境的策略为：菌株C感受蓝光刺激，提高呼吸相关酶的表达量促进丙酮酸分解，弥补低氧导致的呼吸供能不足，为细菌生命活动提供能量。 17. 丹参常以根入药，主要活性成分是丹参酮。由于长期采用根段无性繁殖，感染的病毒很容易传给后代，导致丹参种质逐渐退化。 （1）取丹参的________作为外植体，在适宜条件下经组织培养技术培育脱毒苗，利用了植物细胞具有_________的原理。 （2）将培育的脱毒苗种植5个月后，分别用适宜浓度的酵母提取物（YE）、芸苔素内酯（BR）两种诱导物质进行每周一次的灌根处理，8周后观察丹参生长状态，结果如图。 据图推测，YE处理组丹参酮积累效果最佳，依据是_________。为进一步证实此推测，还需检测根部生物量以及_________。 （3）为揭示YE的作用机制，科研人员检测了丹参根部相关激素及丹参酮合成途径中关键酶基因的表达量，结果如图。 ①据图推测：YE通过促进IAA、GA合成和抑制ABA合成，进而促进丹参酮合成。请判断该实验及结果能否完全证实上述推测，并说明理由______。 ②可溶性糖是生物体生长发育过程中能量的主要来源，也为丹参酮的合成提供前体物质。研究表明，YE处理后，根部可溶性糖含量显著增加。综合以上信息，完善YE促进丹参酮积累的可能机制。请在方框中填写“IAA”“GA”“ABA”“可溶性糖”，在（ ）中填写“+”“-”（+表示促进，-表示抑制）______。 【答案】（1） ①. 茎尖（顶端分生区） ②. 全能性 （2） ①. 与a、c组相比，b组根最粗壮 ②. 丹参酮含量 （3） ①. 不能，缺少三种激素与丹参酮合成之间因果关系的证据 ②. 【解析】 【分析】马铃薯、草莓和香蕉等通常是用无性繁殖的方式进行繁殖的，它们感染的病毒很容易传给后代。病毒在作物体内逐年积累，就会导致作物产量降低，品质变差。科学家就发现植物顶端分生区附近（如茎尖）的 病毒极少，甚至无病毒。因此，切取一定大小的茎尖进行组 织培养，再生的植株就有可能不带病毒，从而获得脱毒苗。 【小问1详解】 丹参常以根入药，但长期采用根段无性繁殖容易导致病毒积累，使丹参种质逐渐退化。为了解决这个问题，可以利用植物组织培养技术培育脱毒苗。在这个过程中，通常选择丹参的茎尖（或顶芽）作为外植体，因为茎尖（顶端分生区）部位的病毒极少，甚至无病毒。在适宜的条件下，通过植物组织培养技术可以培育出脱毒苗，这利用了植物细胞具有全能性的原理，即已经分化的植物细胞仍然具有发育成完整植株的潜能。 【小问2详解】 由图可知，与a、c组相比，b组根最粗壮，故YE处理组丹参酮积累效果最佳。为了进一步证实此推测，还需要检测根部生物量以及丹参酮含量。 【小问3详解】 从图中虽然可以观察到YE组的IAA、GA和丹参酮合成途径中关键酶基因的表达量高于对照组，而ABA合成途径中关键酶基因的表达量低于对照组，但缺少三种激素与丹参酮合成之间因果关系的证据，故不能完全证实YE通过促进IAA、GA合成和抑制ABA合成，进而促进丹参酮合成的推测。 可溶性糖是生物体生长发育过程中能量的主要来源，也为丹参酮的合成提供前体物质，研究表明，YE处理后，根部可溶性糖含量显著增加，说明YE能促进可溶性糖含量增加。结合图片，YE促进丹参酮积累的可能机制如下图所示： 18. 赤泥是氧化铝生产过程中排放的强碱性污染物，被污染的土壤难以支持植物生长，通常添加2%的石膏进行碱中和，并加入有机质改善土壤条件，但修复效果不持久。在此基础上，科研人员进一步探索生态修复的有效途径。 （1）本土先锋植物狗牙根和高羊茅作为______固定太阳能；土著微生物耐盐碱芽孢杆菌既能分解有机物促进______，又能代谢产酸降低赤泥pH。 （2）为探究植物-微生物联合修复效果，研究者在盛有等量赤泥的培养箱中放入相应的实验材料，一段时间后检测各组pH，结果如图。 ①该实验的对照组处理是______。 ②本实验说明植物-微生物联合修复效果优于植物单独修复效果，依据是______。 （3）研究表明在赤泥盐碱胁迫环境中，植物会合成过量的H2O2对细胞造成损伤。进一步检测植物的相关指标，结果如下表。 检测指标 狗牙根 高羊茅 狗牙根+菌 高羊茅+菌 过氧化氢酶活性（U/g） 202.94 227.49 261.69 296.32 平均株高（cm） 5.1 8.78 6.72 11.2 综合上述信息及系列实验结果，请在方框中完善植物-微生物联合修复的机制______。 【答案】（1） ①. 生产者 ②. 物质循环 （2） ①. 等量2%的石膏和有机质 ②. 与A组相比，D（E）组pH降低的幅度大于与B（C）组 （3） 【解析】 【分析】生态系统的组成成分包括生产者、消费者、分解者和非生物物质和能量；生产者将无机物转化为有机物，为生态系统提供能量和物质基础，分解者能分解动植物遗体和动物的排遗物。 【小问1详解】 狗牙根和高羊茅是植物，能进行光合作用固定太阳能，属于生产者；微生物分解有机物促进生态系统的物质循环，又能代谢产酸降低赤泥pH。 【小问2详解】 ①为探究植物-微生物联合修复效果，实验的自变量是有机质处理的方式，因变量是修复效果。对照组是不进行植物 - 微生物联合修复处理，只有等量2%的石膏和有机质，即A组； ②进行植物 - 微生物联合修复是D、E组，植物单独修复是B、C组，与A组相比，D（E）组pH降低的幅度大于与B（C）组，说明植物-微生物联合修复效果优于植物单独修复效果，。 【小问3详解】 赤泥盐碱胁迫环境中，植物会合成过量的H2O2对细胞造成伤害，植物—微生物联合修复，一方面微生物（芽孢杆菌）代谢产生的有机酸中和土壤的碱，土壤pH降低，土壤得以恢复，也减少了H2O2的合成，另一方芽孢杆菌能提高植物体内过氧化氢酶的活性，加速过氧化氢的分解，进一步使得H2O2分解，减轻了H2O2对细胞的伤害，加快植物生长，其修复的机制如下： 19. 学习以下材料，回答（1）~（4）题。 蛋白质工程——从“海选”到“设计” 从生物体内分离得到的天然酶，在工业生产中催化效率较低。为提高酶功能，科学家通过一定程度上模拟自然选择过程，经多次循环筛选实现对蛋白质功能的改进。第一次循环的操作流程如图1。 随着蛋白质工程发展，目前可依据蛋白质作用机制与结构信息，改变一种或多种氨基酸，对蛋白质进行“设计”。据此，为增强P酶催化活性，我国科学家将P酶与PY（无催化活性的P祖先蛋白）进行序列比较，发现P酶与底物结合及反应区域的48个氨基酸中有16个是不同的。将PY的16个氨基酸替换，使之与P酶一致，获得的PY突变体（PY-16）具有与P酶相同的催化活性。为确定决定P酶催化活性的关键氨基酸，通过回复突变实验（将PY-16催化结构域中的16个氨基酸分别恢复到与PY相同）评估其突变效应，结果如图2。 科学家进一步根据突变效应的顺序，逐步向PY中添加单个突变，直至累积5个突变的PY-5才检测出与P酶相同的催化活性。通过分析PY-5与底物的结构，提出图3所示的“三点固定”模型解释催化机制。基于该模型利用AI设计出6万多种全新的P酶序列，经筛选发现其中有6种活性比天然P酶高1.3~3.5倍。 （1）基因工程原则上只能生产______的蛋白质，而蛋白质工程通过______基因，来改造现有蛋白质，或制造一种新的蛋白质，以满足人类生产和生活的需求。 （2）关于通过“定向进化”改进酶活性的过程，理解有误的是______。 A ①过程可使用低保真DNA聚合酶 B. ①过程产生的基因突变是定向的 C. ④过程筛选突变酶依赖于抗生素 D. 经①②③④过程即可获得目的基因 （3）请将下列各项排序，以呈现文中科学家通过“理性设计”改造P酶的研究思路。 ①比对PY-16和PY-12回复突变效应，确定核心催化位点 ②排除G111、N119、F251和V307对P酶活性的关键作用 ③基于模型设计新序列，筛选高催化活性的酶突变体 ④结构解析T114、F123与M248决定P酶活性的催化机制 对比PY-16与其回复突变结果→______→______→______→______。 （4）天冬氨酸激酶是工业生产赖氨酸的关键酶，但其活性受到赖氨酸抑制。研究表明天冬氨酸激酶存在与赖氨酸结合的调节结构域，基于“理性设计”原则提出改造天冬氨酸激酶以提高赖氨酸产量的思路______。 【答案】（1） ①. 自然界中已存在的 ②. 改造或合成 （2）BCD （3） ①. ② ②. ① ③. ④ ④. ③ （4）研究赖氨酸与天冬氨酸激酶调节结构域的关键氨基酸，设计天冬氨酸激酶调节结构域的氨基酸序列，改变相对应的核苷酸序列，从而改变该酶的空间结构，使其不再与赖氨酸结合；同时不影响催化结构域的结构和活性 【解析】 【分析】1、基因工程是将一种生物的基因转移到另一种生物体内，产生它本不能产生的蛋白质，进而表现出新的性状，但只能生产自然界已存在的蛋白质；蛋白质工程是通过修改基因或创造合成新基因来改变生物的遗传和表达形状，合成新的蛋白质，蛋白质工程从属于基因工程，蛋白质工程是第二代基因工程。 2、蛋白质工程的过程为：预期蛋白质功能→设计预期的蛋白质结构→推测应有氨基酸序列→找到对应的脱氧核苷酸序列（基因）。 【小问1详解】 基因工程原则上只能生产自然界已存在的蛋白质，而蛋白质工程通过改造或合成基因，来改造现有蛋白质，或制造一种新的蛋白质，以满足人类生产和生活的需求。 【小问2详解】 A、①过程是利用易错PCR，可使用低保真DNA聚合酶，提高扩增体系碱基发生错配的概率，A正确； B、①过程产生的基因突变是不定向的，B错误； C、④过程是酶活性的鉴定与筛选，可利用酶对底物的分解能力进行筛选，不必使用抗生素，C错误； D、经①②③④过程只能获得催化效率较高的酶，不能获得目的基因，D错误。 故选BCD。 【小问3详解】 文中科学家通过“理性设计”改造P酶的研究思路为：对比PY-16与其回复突变结果；排除G111、N119、F251和V307对P酶活性的关键作用；比对PY-16和PY-12回复突变效应，确定核心催化位点；结构解析T114、F123与M248决定P酶活性的催化机制；基于模型设计新序列，筛选高催化活性的酶突变体，因此，排序为：对比PY-16与其回复突变结果→②→①→④→③。 【小问4详解】 基于“理性设计”原则提出改造天冬氨酸激酶以提高赖氨酸产量的思路为：研究赖氨酸与天冬氨酸激酶调节结构域的关键氨基酸，设计天冬氨酸激酶调节结构域的氨基酸序列，改变相对应的核苷酸序列，从而改变该酶的空间结构，使其不再与赖氨酸结合；同时不影响催化结构域的结构和活性。 20. 细胞在衰老过程中会逐渐退出细胞周期。科学家以小鼠为材料，研究胚胎干细胞产生的外泌体（HE）对细胞衰老的影响，为缓解与衰老相关的疾病提供了新的治疗策略。 （1）体外培养小鼠细胞时，需用胰蛋白酶处理组织块，目的是获得______。处理后的初次培养称为______，分瓶后的细胞逐渐丧失分裂能力，走向衰老。 （2）科研人员用胚胎干细胞分泌的HE处理培养至50代的细胞，检测细胞衰老标志物SA-β和S期（DNA复制）细胞的比例，结果如图。 实验结果表明______。 （3）进一步研究发现HE中富含miR-302b（一种miRNA）。为确定其主要作用靶点，科研人员开展以下研究。 ①用HE处理小鼠细胞，发现三个细胞周期抑制基因C1、C2、C3的表达发生显著变化。 ②借助生物信息学工具测算miR-302b与Cl、C2、C3的mRNA相互作用的最小自由能ΔG（kcal/mol）分别为-12.84、-6.1、-6.2。（形成氢键越多，ΔG越低，无关序列ΔG约-4~-7） 请基于上述结果，提出假说解释miR-302b调控细胞周期的机理______。 （4）为验证上述假设，科研人员将荧光素酶基因与miR-302b基因连接，转染野生型和靶基因突变体细胞，裂解细胞后加入底物，检测荧光强度。当miR-302b与靶基因mRNA结合后，荧光素酶mRNA被降解，导致荧光值下降。若实验结果为______，则支持上述假设。 受体细胞 荧光强度相对值 对照组（仅导入荧光素酶基因） 实验组 野生型 1.5 A 靶基因突变体 B （5）基于上述研究成果，研究人员设计了一款含miR-302b的保健品，请评估其安全风险______。 【答案】（1） ①. 单个细胞 ②. 原代培养 （2）HE能改善细胞衰老，促进细胞有丝分裂 （3）miR-302b通过与C1 mRNA结合抑制C1基因的表达，解除对细胞周期的抑制 （4）A＜1.5、B≈1.5 （5）可能增加患癌风险 【解析】 【分析】动物细胞培养是从动物机体中取出相关的组织，将它分散成单个细胞，然后放在适宜的培养基中，让这些细胞生长和增殖。 【小问1详解】 体外培养小鼠细胞时，组织块由多个细胞紧密连接而成。用胰蛋白酶处理组织块，可分解细胞间的蛋白质（如胶原蛋白 ），使细胞分散，获得单个细胞 ，便于后续培养。处理后的细胞初次进行的培养称为原代培养 。 【小问2详解】 左图（SA - β - gal 阳性率 ）：第 50 代细胞（衰老细胞 ）的 SA - β - gal 阳性率显著高于第 30 代细胞（年轻细胞 ）；而 “第 50 代细胞 + HE” 组的 SA - β - gal 阳性率明显低于 “第 50 代细胞” 组 。右图（S 期细胞比例 ）：第 50 代细胞的 S 期（DNA 复制期 ）细胞比例显著低于第 30 代细胞；而 “第 50 代细胞 + HE” 组的 S 期细胞比例明显高于 “第 50 代细胞” 组 。 综合两图可知：HE 能降低细胞衰老标志 SA - β - gal 的阳性率，提高 S 期细胞比例，说明 HE 可延缓细胞衰老。 【小问3详解】 已知 “形成氢键越多，ΔG 越低；无关序列 ΔG 约 - 4~ - 7” ，而 miR - 302b 与 C1 的 mRNA 相互作用的 ΔG（ - 12.84 ）远低于与 C2、C3 的 ΔG（ - 6.1、 - 6.2 ），且低于无关序列的 ΔG 。这说明 miR - 302b 与 C1 的 mRNA 结合形成的氢键更多，结合更紧密、特异性更强 。细胞周期抑制基因 C1 的表达变化显著，且 miR - 302b 与 C1 的 mRNA 作用最强，因此假说为：miR - 302b 主要通过与细胞周期抑制基因 C1 的 mRNA 结合，抑制其表达，从而调控细胞周期，延缓细胞衰老 （注：若结合 C2 或 C3 也可，但 C1 的 ΔG 最低，是最可能的主要靶点 ）。 【小问4详解】 实验原理：若 miR - 302b 与靶基因 mRNA 结合，荧光素酶 mRNA 会被降解，荧光值下降；若靶基因突变，miR - 302b 无法结合，荧光素酶 mRNA 不被降解，荧光值高 。 野生型细胞（靶基因正常）中，miR-302b 与靶基因 mRNA 结合，荧光素酶 mRNA 被降解，实验组荧光强度（A ）低于对照组 。 靶基因突变体细胞（靶基因异常）中，miR-302b 无法与靶基因 mRNA 结合，荧光素酶 mRNA 不被降解 ，实验组荧光强度（B ）接近对照组，且高于野生型实验组 。 【小问5详解】 miR - 302b 可调控细胞周期，若过量摄入，可能会干扰正常细胞的周期调控 ，导致细胞异常增殖（如诱发肿瘤 ）。 人体与小鼠的生理机制存在差异，miR - 302b 在人体中的作用效果、代谢途径尚不明确，可能引发未知的副作用 。 21. miRNA是一类小型非编码RNA，在免疫调节中扮演着重要角色。科研人员筛选出与果蝇免疫相关的miR-190，科学家构建miR-190高表达果蝇株系揭示其在免疫调控中的作用。 （1）miRNA是以DNA一条链为模板，在______酶的催化下合成，通过与靶mRNA结合调控基因表达。 （2）在果蝇幼虫期高表达miRNA会有致死性。Gal80是一种热敏感蛋白，在18℃时抑制Gal4基因的表达；当温度达到29℃时，Gal80蛋白失活。 ①请从以下选项中选择启动子和基因，完善图1所示实验组果蝇的构建流程： 启动子：a. P（所有组织中持续表达） b. UAS（与GaLA蛋白结合启动下游基因表达） 基因：A.miR-190基因 B.Gal80基因 C.GaL4基因 Ⅰ______Ⅱ______Ⅲ______Ⅳ______ ②为避免F1幼虫高表达miRNA而死亡，先将子一代果蝇幼虫置于______℃培养，实验前转移至______℃培养箱诱导miRNA高表达。 ③与同时导入以上三个基因相比，该方案的优势在于______。 A.品系1、品系2的保存不受温度限制 B.避免miR-190高表达株系幼虫期致死 C.品系l可广泛用于构建其它高表达株系 （3）给实验组和对照组果蝇注射大肠杆菌引发其免疫反应，不同时间提取果蝇RNA，检测抗菌肽的表达量（反映体液免疫激活程度），结果如图。请从稳态的角度概括miR-190在免疫调控中的作用______。 【答案】（1）RNA聚合 （2） ①. P ②. Gal80基因 ③. UAS ④. miR-190基因 ⑤. 18℃ ⑥. 29℃ ⑦. AC （3）miR-190参与免疫激活相关基因的负调控，防止免疫系统过激，维持免疫稳态 【解析】 【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。 【小问1详解】 RNA聚合酶与DNA上的启动子结合使DNA解旋，并以DNA的一条链为模板合成miRNA，miRNA与靶mRNA结合后，可能会阻止核糖体与靶mRNA的结合，从而抑制其翻译过程。 【小问2详解】 ①图1将品系1含有Gal80-Gal4转基因个体与品系2含有UAS-miR-190转基因个体杂交获得的miR-190高表达株系，同时含有Gal80-Gal4基因和 UAS-miR-190基因，Gal80基因表达产物调控Gal4基因表达，Gal4基因产生的Gal4蛋白与UAS结合激活miR-190 基因的表达。故图1中Ⅰ对应P（所有组织中持续表达）、Ⅱ对应Gal80基因（表达产物调节Gal4基因的表达）、Ⅲ对应UAS（与GaLA蛋白结合启动下游基因表达）、Ⅳ对应miR-190基因（构建miR-190表达株系）。 ②根据题干信息，Gal80是一种热敏感蛋白，在18℃时抑制Gal4基因的表达，导致GaLA蛋白结合启动下游基因miR-190表达受阻，子一代果蝇幼虫置于18℃培养避免了F1幼虫高表达miRNA而死亡；当温度达到29℃时，Gal80蛋白失活不能对Gal4基因的表达起抑制作用，Gal4基因表达的Gal4蛋白结合启动下游miR-190基因高表达，获得miR-190高表达株系实验前需将幼虫置于29℃培养箱中诱导培养。 ③与同时导入以上三个基因的个体相比，品系1、品系2分别导入不同的相关基因，基因表达产物不会相互作用，品系的保存不会受温度的限制；由于品系1中导入的P基因可在所有组织中持续表达，所以品系l还可广泛用于构建其它高表达株系，AC正确。 故选AC。 【小问3详解】 从柱形图中可以看出，随着培养时间的增加，实验组和对照组抗菌肽的相对表达量都是先增加再降低，在同一培养时间，实验组抗菌肽的相对表达量均低于对照组，说明导入miR-190基因的实验组，表达的产物对体液免疫激活程度减弱，miR-190参与免疫激活相关基因的负调控，可以防止免疫系统过激，维持免疫稳态。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$