简答题规范练（综合训练）（浙江专用）2026高考生物一轮复习讲练测

简答题规范练 专练1光合作用（一） 聚焦光合作用的基本过程，梳理光反应与暗反应的场所、物质转化和能量变化，掌握两者的联系与区别，明确光合色素的种类、分布及功能，理解影响光合作用的环境因素（光照强度、温度、CO₂浓度）的作用机制。 1．玉米是喜温植物，温度对其生长发育以及生理起着重要的作用。某科研人员选取生长健壮、植株高度一致、无病虫害的玉米幼苗，移栽于10cm×10cm的盆内，进行正常的水肥管理。一段时间后，设计温度以5℃为梯度，共4种温度处理：25、30、35、40℃。放在不同温度的人工气候箱里，每个温度处理20株幼苗，进行3次重复。每种温度处理分别进行12、24、36、48、60、72h的处理。随后测定不同温度、不同时间处理下叶绿素和类胡萝卜素含量，并绘制成曲线图，如下图所示。请回答下列有关问题： (1)该实验的自变量是 ，无关变量有 （至少答两个）。 (2)若该科研人员提取过程未添加碳酸钙，则提取得到的色素滤液呈 色，若分离得到的色素带上没有滤液细线，原因最可能是 。 (3)图示结果说明随温度逐渐升高，叶绿素和类胡萝卜素总量均下降，原因可能是 ，该科研人员进一步研究发现，与25℃相比，35℃时玉米积累的有机物量增加，原因可能是 。 (4)该科研人员欲探究高温条件下叶绿素和类胡萝卜素总量下降是否与脱落酸有关，写出相应的设计思路（有脱落酸缺失突变体供选择） 。 2．下图中的A图表示温度对植物吸收K＋和NH4＋的影响；B图表示氧分压对大麦根吸收K＋和NH4＋的影响。请据图回答： (1)A图表明，温度超过35 ℃时，随着温度的升高，植物吸收两种离子的量都 ，其主要原因是 ，从而导致细胞呼吸下降，为主动运输提供的能量减少，从而使离子的吸收量减少。 (2)B图表明，当氧分压增高时，大麦根吸收离子的量 ，同时，细胞中的糖浓度 ，此时糖的主要作用 。 (3)植物吸收K＋和NH4＋与温度、氧分压有关，从本质上看，是矿质元素离子的吸收与植物的 密切相关。 (4)即便是温度和氧分压等条件相同时，根细胞对K＋和NH4＋的吸收量还是不同，这种吸收量上的差异与细胞膜上 有关。 3．大气中的二氧化碳浓度一般不能满足植物光合作用的需求，故在温度适宜、无风、光照较强的晴朗天气里，植物往往处于“饥饿”状态。核酮糖二磷酸羧化酶（Rubisco）是一种催化二氧化碳固定的酶，在低浓度二氧化碳条件下，催化效率低。回答下列问题。 (1)真核细胞叶绿体中，在Rubisco的催化下，二氧化碳被固定形成C3，进而被还原生成糖类，上述过程为光合作用的光反应提供了 。 (2)某些植物在进化过程中形成了二氧化碳浓缩机制，部分过程见图1。由这种机制可以推测，磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶（PEPC）与无机碳的亲和力 （填“高于”“低于”或“等于”）Rubisco。有人把该过程形象的比喻成“二氧化碳泵”，推测其理由是 。 (3)2021年，中国科学家设计出11步反应的人工合成淀粉的新途径，在国际上首次实现了无细胞条件下二氧化碳到淀粉的人工合成。光合作用(A)和人工合成淀粉过程(B)的简单表述如图2。若在与植物光合作用固定的二氧化碳量相等的情况下，人工合成淀粉的积累量 (填“高于”“低于”或“等于”)植物，原因是 。 4．“中国茶”名扬四海，但茶树喜酸性土壤，生长易受诸多因素影响。为研究遮光对茶树品质的影响，科研人员分别用黑色遮阳网（AN）、蓝色遮阳网（BN）和红色遮阳网（RN）遮盖茶树，并于第20天采集茶树叶片，测定其相关蛋白质的含量。（如图1所示，CK表示不遮光处理。）    (1)据图4和所学知识判断，结构I产生的物质有______________。 A．水、ATP B．NADPH、O2和ATP C．NADH、ATP D．ADP和Pi (2)下列①~⑥表示茶树叶肉细胞内的部分物质变化。据图4判断，蓝光对吲哚乙酸生物合成的影响主要表现在光合作用的 反应阶段，该阶段主要的物质变化有 （编号选填）。 ① ADP+Pi→ATP ② NAD++H+e-→NADH ③ ATP→ADP+Pi ④ H2O→O2+H++e- ⑤ 二氧化碳+五碳糖→三碳化合物→三碳糖 (3)根据图4对不同遮阳网及其影响的相关分析合理的是____。 A．红色遮阳网能促进光反应光能的捕获与转化 B．蓝色遮阳网可能导致顶端优势现象 C．选择蓝色遮阳网不利于茶树生长 D．与对照组相比较，使用黑色遮阳网易引起植株矮小 《北苑别录》记载：“茶园内为桐木则留焉。桐木之性与茶相宜，茶至夏而畏日，桐木至春而渐茂……”。间作（相间种植2种或以上植物）也是提高茶树品质的一种方法，其有利于提高茶树净光合速率（Pn），还有利于改善土壤环境。    (4)图2中的a曲线是植桐木前茶树Pn的曲线，在10:00-12:00时间段，茶树净光合作用下降的可能原因 。 (5)种植桐木后茶树Pn的曲线是 （选填：a/b/c），此种植模式下，茶树一天内有机物含量最多的时刻为 。 (6)土壤中的氮是保障茶树生长的重要元素，缺N可能影响体内重要化合物和结构的形成，以下可能会在缺N时受到影响的有________。 A．捕光复合物 B．细胞膜 C．葡萄糖 D．ATP (7)有机质包括土壤微生物、土壤动物及其分泌物，以及植物残体和植物分泌物，其含量与土壤pH值呈负相关：茶叶中茶多酚在茶汤中主要呈现苦味，而氨基酸影响茶汤的鲜味，茶叶“酚氨比”与茶汤鲜爽度呈负相关。在不影响茶叶鲜爽度的前提下，选出表中生态茶园的最佳种植方案编号 。 方案编号 种植植 物类型 茶多酚(mg/g) 氨基酸(mg/g) 酚氨比 土壤含氮量(mg/g) 有机质含量(mg/g) A 仅种茶 树(对照) 284.50a 26.60a 10.10a 0.40a 20a B 茶树与金 盖菊间作 254.00b 26.30a 9.66a 0.38a 32b C 茶树与白 三叶间作 280.02b 32.35b 8.66b 0.35b 32b D 茶树与金 花菜间作 223.50b 27.25b 8.20b 0.31b 25b 数据均为多次实验的平均值；数字后小写字母与对照组不同表示与对照组相比差异显著(P<0.05) 5．陆生植物的碳流动过程如图1所示。植物叶绿体中的淀粉含量在白天和黑夜间的变化很大，被称为过渡性淀粉。这种淀粉作为储存能源，可在夜间光合作用不能进行时，为植物提供充足的碳水化合物。请回答下列问题：    (1)图中卡尔文循环的具体场所是 ，该过程需要光反应提供 。 (2)在白天光合产物磷酸丙糖可用于制造淀粉，也可用于合成蔗糖，若用于这两条去路的磷酸丙糖比例为1：2，每合成1mol蔗糖，相当于固定了 mol·CO2。合成的蔗糖除输出至其他部位外，还可暂存于 （填细胞器）中参与细胞渗透压的调节。 (3)为了验证光合产物以蔗糖的形式运输，研究人员将酵母菌蔗糖酶基因转入植物，该基因表达的蔗糖酶定位在叶肉细胞的细胞壁上。结果发现转基因植物出现严重的短根、短茎现象，其原因是叶肉细胞壁上的蔗糖酶水解蔗糖，导致 ，根和茎得到的糖不足，生长缓慢。 (4)碳在蔗糖和淀粉间的分配受内外因素影响： ①叶绿体内膜上的Pi转运蛋白（TPT）是磷酸丙糖与无机磷酸（Pi）的反向转运蛋白，在将磷酸丙糖运出叶绿体的同时能将无机磷酸（Pi）等量运入叶绿体。研究发现：抑制小麦的TPT使其失去运输能力，可使叶绿体内淀粉合成量增加14倍，但同时会使光合作用整体速率降低。据图分析，叶绿体内淀粉合成量增加的原因是 ，光合作用整体速率降低的原因是 。 ②环境因子（尤其是白天长短）也可以影响叶片对固定的碳在蔗糖和淀粉之间的分配。 （填“长日照”或“短日照”）下的植物更多地将光合产物转化为淀粉，从而保障夜间充足糖供给。 (5)近年有研究表明，海藻糖（T-6-P）在调节拟南芥叶肉细胞中淀粉和蔗糖的合成过程中起到信息分子的作用，其调节机理大致如图2所示。据图分析，当叶肉细胞中蔗糖大量积累时，T-6-P合成基因的表达量将会 （填“增加”或“减少”），进而 （填“激活”或“抑制”）AGPase，使淀粉合成增加，储藏在叶绿体中。 专练2光合作用（二） 掌握光合作用的原理应用，重点分析光合作用与细胞呼吸的内在联系，掌握净光合速率、总光合速率与呼吸速率的计算方法，能结合曲线、表格数据解读光合速率的变化规律，理解光合作用在生产实践中的优化策略（如大棚种植、合理密植等）。 1．下图为菠菜叶肉细胞光合作用和呼吸作用示意图，甲~丙表示生理过程，①~⑤表示物质。请回答下列问题： (1)甲过程吸收光能的光合色素分布在 上，③表示 。 (2)乙过程发生的场所是 ，丙过程⑤表示 。 (3)若要提高大棚中菠菜产量，可采取的措施有 。 2．番茄在夏季栽培过程中常受到高温和强光的双重胁迫，导致产量和品质下降。为研究亚高温强光（HH）对番茄光合作用的影响，研究人员对番茄进行不同条件处理，实验结果如图所示。已知RuBP羧化酶能催化二氧化碳的固定。请分析回答下列问题：    (1)番茄叶肉细胞的叶绿体中位于 上的光合色素能吸收、传递并转化光能，并通过光反应将光能转化为化学能储存在 中。 (2)气孔的开闭会影响植物叶片的蒸腾作用、 （答出2点）等生理过程。通过实验可知，HH组过剩光能产生的原因不是气孔因素引起的，判断的依据是 。 (3)据图分析，与对照组相比，HH组番茄净光合速率下降的原因可能是① ；② 。 (4)位于叶绿体上的PSII是一种光合作用单位，由光合色素和相关蛋白质构成。D1蛋白是PSⅡ的核心蛋白，在HH条件下，过剩的光能会损伤D1蛋白。植物可利用一系列的光保护和光防御机制来维持PSⅡ的生理功能。研究发现，亚高温强光下同时施加适量硫酸链霉素（可抑制D1蛋白合成）的植株光合速率比HH组低。据此推测，科研人员可通过 的方法，提高番茄在高温和强光双重胁迫条件下的光合作用速率。 3．室内栽培吸毒草能够有效清除甲醛污染。为研究其作用机制，科学家首先研究在密闭环境下吸毒草植株正常的呼吸作用和光合作用，测定环境中的浓度变化，结果如图1所示；而后将用特殊方法处理的甲醛通入密闭环境，研究吸毒草处理甲醛的途径。科学家发现外源甲醛可以作为碳源参与吸毒草的光合作用，具体过程如图2所示（其中为甲醛，和是中间产物）。回答下列问题： (1)黑暗组吸毒草的叶肉细胞内能产生的场所是 。弱光照组叶肉细胞的光合速率 （填“大于”“小于”或“等于”）它的呼吸速率，d时间内完全光照组植株的平均实际光合速率是 。 (2)图2中产生的场所是 ，为追踪循环②中甲醛的碳同化路径，可采用的特殊处理方法是 。推测细胞同化甲醛（）的场所应是 。 (3)甲醛在被吸毒草利用的同时，也会对其生长产生一定的影响，为此科学家设计了甲醛胁迫下吸毒草生长情况的实验。甲醛脱氢酶（）是②过程中的关键酶，图3表示不同甲醛浓度下，该酶的活性相对值，图4是不同甲醛浓度下气孔导度（气孔的开放程度）的相对值。 根据实验结果推测甲醛胁迫下，吸毒草的抗逆途径为 （答出两点即可）。 4．I．图1表示某植物固定和还原二氧化碳的过程，图2是外界环境因素对光合作用速率的影响。请据图回答：    (1)图1中a过程叫 ，发生的场所 。 (2)如果将某植物在缺乏镁元素的土壤中栽种，会直接影响图1中的物质 （填“A”、“B”或“C”）的生成。当图2中d点对应的光照强度突然降至c点对应的光照强度，则图1中的物质A在短时间会 （填“增加”或“减少”）。 (3)从图2中可以看出，限制N点光合速率的主要外界因素是 。 II．光补偿点是指植物在一定光强范围内，光合速率与呼吸速率相等时的光照强度。光饱和点是指植物在一定光强范围内，光合速率达到最大时所需要的最小光照强度。已知植物体光合作用和呼吸作用的最适温度分别为25℃和35℃。如表为25℃和一定二氧化碳浓度等条件下测得的三种植物幼苗的生理指标。请分析回答下列问题： 物种/指标 物种甲 物种乙 物种丙 光补偿点（μmol•m-2•s-1） 140 66 37 光饱和点（μmol•m-2•s-1） 1425 1255 976 (4)该实验的自变量为 。在光照强度为140 μmol•m-2•s-1时，物种甲幼苗叶肉细胞中产生的O2的去路为 。若把温度升高到35℃，物种乙幼苗的光补偿点会变 （填“大”或“小”）。 (5)三种植物中最适合间行种植的是哪两种，请作出判断，并说明理由： 。 专练3遗传和变异（一） 围绕基因的分离定律与自由组合定律，理解孟德尔遗传实验的科学方法（假说-演绎法），掌握基因型与表现型的推导、遗传图解的规范绘制，能分析显隐性判断、纯合子与杂合子鉴别等经典题型，理解基因分离与自由组合的实质。 1．已知果蝇中，灰身与黑身为一对相对性状（由等位基因A、a控制）、直毛与分叉毛为一对相对性状（由等位基因B、b控制）。如图表示两只亲代果蝇杂交得到F1的类型和比例。请回答： (1)由图可判断这两对相对性状中的显性性状分别为 和 。控制直毛与分叉毛的基因位于 染色体上，控制灰身与黑身的基因位于 染色体上。 (2)若图中F1中的灰身雄蝇与黑身雌蝇杂交，后代中黑身果蝇所占比例为 。 (3)请写出亲代到F1的有关直毛与分叉毛的遗传图解 （要求写出配子）。 2．果蝇翅型有正常翅和截翅，由等位基因T、t控制；眼色有红眼和紫眼，由等位基因R、r控制。两对基因一对位于常染色体，一对位于X染色体。现有4只果蝇分别进行两组杂交实验，杂交组合及结果如下表。 杂交组合 P F1表型及比例 ① 正常翅红眼♀×截翅紫眼♂ 正常翅红眼♀：正常翅红眼♂=1：1 ② 正常翅红眼♂×截翅紫眼♀ 正常翅红眼♀：截翅红眼♂=1：1 回答下列问题： (1)根据杂交结果可以判断，眼色的显性性状是 ，作出此判断的杂交组合是 （填“只有①”、“只有②”或“①或②”）。 (2)根据杂交结果可以判断，属于伴性遗传的性状是 。杂交组合①的亲本基因型是 。 (3)已知两组杂交组合F1的雌、雄果蝇个体数均相等，现将杂交组合①和②的F1混合，让其随机交配产生F2，则F2中翅型的表型及其比例为 。 3．某种果蝇翅形有正常翅和小翅，眼色有红色和白色，各由一对等位基因控制。这两对等位基因均不位于Y染色体上。现有一对正常翅红眼果蝇杂交，F1结果如下表。 正常翅红眼 正常翅白眼 小翅红眼 小翅白眼 雌蝇（只） 124 0 38 0 雄蝇（只） 64 59 20 22 回答下列问题： (1)果蝇具有多对容易区分的 性状，是其成为遗传学实验理想材料的原因之一。 (2)果蝇的正常翅和小翅中属于隐性性状的是 。根据杂交结果，可以判断眼色基因位于 染色体上，控制翅形和眼色的两对等位基因的遗传遵循 定律。 (3)F1中正常翅红眼雌果蝇的基因型共 种，若要鉴定某正常翅红眼雌果蝇的基因型，可选表型为 的雄果蝇与其测交。 (4)若取F1中的全部正常翅红眼雌果蝇和全部小翅白眼雄果蝇，通过自由交配获得F2，则理论上F2的雄果蝇中正常翅白眼个体占 。 4．果蝇的红眼（W）对白眼（w）为显性，直刚毛（B）对焦刚毛（b）为显性，长翅（V）对残翅（v）为显性，取一只残翅焦刚毛白眼雄蝇与一只长翅直刚毛红眼雌蝇M杂交，不考虑交叉互换的情况下，F1表型及比例为长翅直刚毛红眼：长翅焦刚毛白眼=1：1，取F₁中长翅直刚毛红眼果蝇相互交配，得F2，回答下列问题： (1)果蝇的眼色基因与刚毛性状基因 （填“符合”或“不符合”）孟德尔自由组合定律。请用“1”表示染色体，简单画出这两对基因在M染色体上的位置关系 。 (2)F2表型及比例为长翅直刚毛红眼雌蝇：残翅直刚毛红眼雌蝇：长翅直刚毛红眼雄蝇：残翅直刚毛红眼雄蝇：长翅焦刚毛白眼雄蝇：残翅焦刚毛白眼雄蝇=6：2：3：1：3：1，则可确定刚毛性状基因位于 染色体上，F2中长翅直刚毛红眼果蝇相互交配，得F3，其中残翅焦刚毛雄蝇的比例为 。 (3)欲测定一只长翅直刚毛雌蝇的基因型，可选择残翅焦刚毛的雄蝇与其杂交，已知V/v基因和B/b基因只有一对位于X染色体上，若子代表型为长翅直刚毛雌蝇：残翅直刚毛雄蝇=1：1，则亲本雌蝇的基因型为 ；若B/b基因位于X染色体上，且子代雌雄果蝇均出现45．某种鸟类的羽毛颜色由两对等位基因（A、a和B、b）控制，色素的代谢过程如下图1所示，当蓝色素与红色素同时存在时为紫色，决定两种色素合成的基因独立遗传，基因均不在Y上。现有两红色羽毛亲本杂交得到F1，F1的表型及比例如下图2所示。 图1 羽毛颜色遗传规律 图2F1的表型及比例 (1)两红色羽毛亲本的基因型为 ，按照遗传规律，正常情况下，F1代的表型及比例为 ，但实际产生的后代情况如图2，推测可能是 。 (2)请设计实验，检验推测是否合理： ①选用基因型纯合的白色雌性个体与亲本中的雄性个体杂交，若后代 ，则说明含 基因的雄配子致死。 ②选用表型为白色的雄性个体与亲本中的雌性个体杂交，若后代 ，则说明 。 专练4遗传和变异（二） 拓展遗传规律的延伸应用，聚焦伴性遗传（伴X、伴Y染色体遗传）的特点与相关计算，分析基因突变、基因重组、染色体变异的类型、实质及对性状的影响，掌握人类遗传病的类型判断与概率计算，理解生物变异在进化中的意义。 1．某昆虫的性别决定方式为 XY 型，该昆虫眼色的白眼和红眼由等位基因A/a 控制，翅型的长翅和残翅由等位基因 B/b 控制。研究人员利用纯合白眼长翅和纯合红眼残翅为亲本进行杂交实验，结果如图。 F₂ 中每种表型都有雌、雄个体。    回答下列问题： (1)控制眼色的基因位于 染色体上， F₂ 中白眼长翅有 种基因型。 (2)某岛上该昆虫每100 只中有16 只为残翅，其余为长翅。现取该岛上一只白眼长翅 雄昆虫，与上述杂交实验 F2中的红眼长翅雌昆虫杂交，获得 F3，F3中红眼残翅雌 昆虫所占的比例为 。 (3)该昆虫野生型均为 Sd+基因纯合子，研究人员发现极少数雄性的一个 Sd+基因突变 为 Sd 基因。 Sd 基因编码的蛋白质作用于R 基因，使含有R 基因的精细胞发育异常 并死亡，对r 基因不起作用。如图为某突变体雄性 T， 其翅形为长翅，进一步用射 线照射雄性T， 得到一只染色体片段移接到了Y 染色体上的变异雄性B。    ① 突变基因 Sd 对 Sd+基因为 (填“显性”或“隐性”)。若不考虑突变和交叉 互换，雄性T 能产生的精子的基因型总共有 种。 ② 研究人员将雄性 T  与自然界中的残翅雌性杂交，后代全为残翅。若不考虑突变， 后代全为残翅的原因可能为 。 ③ 为进一步验证“含Sd 基因的个体不会产生含R 基因的精子”，将雄性B 与自然界中  的残翅雌性杂交，若子代表型为 ，则支持假设。(移接的片段只考虑 R 基因) 2．果蝇繁殖能力强、易饲养，是一种很好的遗传学研究材料。某实验室对从野外采 集的果蝇进行了多年的纯化培养，已连续多代全为灰体长翅，因此确认此果蝇为纯种。两 个小组用此果蝇继续扩大培养时， 一个小组发现了1只灰体残翅(未交配过的雌果蝇)，另 一小组发现了1 只黑体长翅雄果蝇。两个小组欲利用这2只特殊果蝇研究相关性状变化 的性质及其遗传方式。已知体色和翅型都确定分别受一对等位基因控制，且都不在Y 染色体上。回答下列问题： (1)把灰体残翅雌果蝇和黑体长翅雄果蝇放入同一容器中培养，使其交配并产生后代。 F1全是灰体长翅。这说明： 一、残翅或黑体的出现可能是 (填“显性”或“隐 性”)突变，且残翅基因位于 染色体上，否则 F1 的 表 型 和 比 例 为 ；二、残翅或黑体的出现也可能是 变异。 (2)F₁雌雄果蝇相互交配得到F2，若 F2 没有黑体和残翅个体，则该现象说明黑体和残体  的出现都符合(1)中第 种推论；若F2 出现灰体:黑体=3:1，长翅:残翅=  3:1，则支持了(1)中第 种推论，且若 均为 ，则说明 控制该性状的基因位于X 染色体上，若雌、雄皆有，则位于常染色体上。 (3)最终的实验结论是残翅和黑体的基因都位于常染色体上。若将两个变异亲本分别与 野生型杂交，再分别将其F₁  雌雄个体相互交配产生 F2， 通过观察这两组实验的F1和 F2 的性别和性状， (填“能”或“不能”)得到该结论。 (4)若(2)中F2的表型及比例为灰体长翅:灰体残翅:黑体长翅:黑体残翅为9:3:3:1，则 说明 ;若F2的表型及比例为灰体长翅:灰体残翅:黑体长翅为2:1:1，则 说明 。 (5)请分析(1)中将灰体残翅雌果蝇和黑体长翅雄果蝇杂交的目的 。 3．下图是一个涉及甲、乙两种单基因遗传病的家系。甲病由等位基因（A、a）控制，乙病由另一对等位基因（B、b）控制，其中Ⅱ-4不携带甲病致病基因。回答下列问题： (1)研究发现，怀孕母体的血液中有少量来自胎儿的游离DNA，提取母亲血液中的DNA，采用PCR方法可以检测胎儿的基因状况，进行遗传病诊断。该技术的优点是 （答出2点即可）。 (2)据图可知，两种遗传病的遗传方式为：甲病 ，乙病 。若Ⅲ-1和Ⅲ-3婚配，生育患病孩子的概率是 ，因此，为有效降低遗传病的发病风险要避免 。 (3)经诊断乙病为苯丙酮尿症（PKU），患者一般是由于正常的苯丙氨酸羟化酶基因（PAH）突变导致酶活性降低，苯丙氨酸及其代谢产物在体内积累导致发病。人群中PAH基因两侧MspI限制酶切位点的分布存在如下两种形式。分别提取上述家系中的Ⅱ-3、Ⅱ-4、Ⅲ-4和Ⅲ-5号个体的DNA，经MspI酶切后进行电泳分离，结果如图所示。 ①Ⅱ-4号个体分离出的19kbDNA片段上含有 （填“正常”或“异常”）的PAH基因，理由是 。根据电泳结果推测Ⅲ-5个体携带异常PAH基因的概率为 。 ②对大量苯丙酮尿症患者进行基因检测，共发现175种突变分布于PAH基因中，该检测结果体现了基因突变的特点是 。为减轻PKU症状，PKU患者的饮食上应注意 。 4．玉米（2n=20）是我国栽培面积最大的作物，在玉米籽粒颜色的遗传机制中，存在多个相关基因。请回答下列问题： (1)飞花玉米是指一个花序所结果实中，不同籽粒具有白、黄、红、紫等不同颜色，农业生产上常通过将不同籽粒颜色的玉米混合种植，控制日照促进花色索的合成等措施获得，可见玉米籽粒颜色这一性状除受 控制外，还受 因素的影响。 (2)A、a与R、r两对独立遗传的基因与玉米籽粒颜色有关，A和R同时存在时籽粒为紫色，缺少A或R时籽粒为白色。紫粒玉米与白粒玉米杂交，结出的籽粒中紫：白=3：5，出现性状分离的原因是 ，推测白粒亲本的基因型是 。白色籽粒中纯合子的比例为 。 (3)研究者发现一种玉米突变体S，用S的花粉给普通玉米授粉，会结出一定比例的单倍体籽粒。以普通玉米（aarr，白粒）为母本，突变体S（AARR，紫粒）为父本杂交，发现杂交后代中单倍体籽粒全为白色，二倍体籽粒全为紫色。推测单倍体是由 发育而来的，基因型为 。 (4)现有高产抗病白粒玉米纯合子G（aarr）、抗旱抗倒伏白粒玉米纯合子H（aarr），欲培育出高产抗病抗旱抗倒伏的品种，结合（3）中的育种材料与方法，育种流程为① ，② ，③根据 挑选出单倍体。将得到的单倍体进行 以获得纯合子，选出具有优良性状的个体。该育种方法的遗传学原理是 。 专练5稳态与调节（一） 整合神经调节与体液调节，梳理反射弧的结构与功能、兴奋在神经纤维上的传导及神经元之间的传递机制，掌握下丘脑-垂体-靶腺轴的分级调节与反馈调节，明确主要激素的作用、分泌部位及异常症状，理解体温、水盐、血糖平衡的调节过程。 1．高山姬鼠是栖息于横断山区的重要小型哺乳动物，为了解高山姬鼠在横断山区的低温胁迫下的适应性生存策略，科研人员开展相关研究。 (1)科研人员选取12只非繁殖期的成年个体，随机分为两组，分别处于25℃和5℃环境下正常饲喂28天，进行相关指标检测，结果如下。 平均体重/g 平均体脂/g 平均摄食量/g 0天 28天 28天 0天 28天 对照组 36.0 36.1 5.9 6.1 6.0 实验组 37.0 30.2 3.1 5.8 8.1 ①根据实验结果分析，高山姬鼠通过增加摄食量和 来适应低温环境。 ②高山姬鼠在低温胁迫下，下丘脑分泌的 增多，通过垂体促进甲状腺的分泌活动，导致 增强，弥补了低温条件下因散热 而导致的机体能量消耗的增加。 (2)科研人员继续检测了实验鼠体内瘦素含量和下丘脑神经肽基因的表达量，结果如图。 ①下丘脑的某些神经元合成的瘦素受体依次由 （填细胞器）加工、分类和包装并运送到相应部位，与瘦素结合后导致相关基因表达发生变化。 ②瘦素是一类激素，有两方面作用：一方面抑制下丘脑某些神经元合成促进食欲的神经肽NPY、AgRP；另一方面促进下丘脑另一些神经元合成抑制食欲的神经肽POMC、CART，从而调节动物的食欲。在低温胁迫下，高山姬鼠体内瘦素的含量 （填“增加”“不变”或“减少”），而摄食量增加，原因是 。 (3)综上分析，高山姬鼠通过 调节方式，实现体重、摄食量等指标的生理变化，维持了内环境的 ，最终适应了低温环境。 2．研究发现，高浓度葡萄糖可引起胰岛A细胞合成并分泌谷氨酸，谷氨酸与胰岛B细胞表面的受体结合，并促进胰岛素的分泌，为验证谷氨酸对胰岛素的释放的作用机理，请设计实验。（胰岛素具体测量方法不作要求） 材料用具：小鼠离体胰岛，培养液，谷氨酸，谷氨酸受体阻断剂，高浓度葡萄糖。 (1)实验思路 ①小鼠离体胰岛均分为甲、乙、丙三组，加入适量且等量的培养液， 。 ②甲组中加入适量的高浓度葡萄糖和谷氨酸，乙组中加入 ，丙组中加入 。 ③ ，每隔一定时间测定三组培养液中的检测指标。 ④分析、统计实验数据。 (2)预测实验结果 （以坐标曲线图形式呈现） (3)分析与讨论 血糖浓度升高除直接作用于 （具体细胞名称）外，也作用于胰岛组织中的神经末梢或血管内感受器，反射性地引起胰岛素的分泌。根据题意，补充完成胰岛素分泌的神经调节的反射弧：胰岛组织中的神经末梢或血管内感受器→传入神经→ 血糖调节中枢→ 神经（传出神经）→胰岛细胞分泌胰岛素（效应器） 3．神经冲动能在神经纤维上传导和在神经肌肉突触间传递，图1为研究者将蛙的脑和脊髓捣毁后剥制的坐骨神经·腓肠肌标本。图2为图1中①处测动作电位的装置示意图。 (1)图1所示标本中，属于剥离前反射弧组成部分且仍能发挥功能的是 。神经冲动在①处传导速率比②处更 ，传播的共同点是都有细胞膜上离子（通道） 的变化和膜电位的改变。 (2)刺激肌肉，肌肉收缩，此时①处电流计指针 （填“能”或“不能”）发生偏转。 (3)用一定强度的电流刺激坐骨神经的a点，请画出测到的动作电位变化曲线。 (4)若增强刺激强度，所画曲线的幅度也随之增加，说明组成坐骨神经不同神经纤维的 不同。 (5)为探究兴奋在不同神经纤维上传导速度是否相同，某同学将图1中电刺激点尽量远离两电极，然后测定并分析曲线峰值的电位变化情况。若 则说明兴奋在不同神经纤维上传导速度不相同，请说明理由 。 4．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，具体机理如图所示。 (1)胆碱能神经元产生的乙酰胆碱通过 方式释放到突触间隙。通过该方式释放乙酰胆碱的意义是 。 (2)据图分析，该过程中的多巴胺是一种抑制性神经递质，它可以打开突触后膜的Cl-通道，使本处于静息电位的部位发生Cl-内流，Cl-内流引起神经元被抑制的原因是 。 (3)通过图示可知，帕金森病的病因是 。已知L-DOPA是治疗帕金森震颤的药物，为探究人参皂苷是否具有与L-DOPA相似的作用，现提供帕金森病模型小鼠、人参皂苷溶液、L-DOPA溶液、生理盐水等材料（人参皂苷和L-DOPA均可口服且都溶于生理盐水），请写出实验思路： 。 (4)若要开发治疗帕金森病的药物，下列关于药物作用机理的叙述，正确的是__________（多选）。 A．促进多巴胺释放 B．增加脊髓运动神经元乙酰胆碱受体数量 C．抑制多巴胺能神经元的活动 D．抑制胆碱能神经元的兴奋 5．甲状腺是人体重要的内分泌腺，血清中甲状腺激素含量是甲状腺疾病的主要诊断标准，某医院对两位患者进行了相关测试及诊断。请回答下列问题： （一）现有甲、乙两名患者，经临床初步诊断发现两者血清甲状腺激素水平明显升高。为进一步查明病因，医生对这两名患者进行了131I摄入率检查，即让患者摄入131I，24h后，测量其体内的相关物质含量，结果如下表： 受检对象 血清中的131I 甲状腺内贮存的131I-甲状腺激素 甲状腺内贮存的无放射性甲状腺激素 血清131I-甲状腺激素 正常人 低 中等 中等 中等 甲 低 高 高 高 乙 高 低 低 低 据上表分析： (1)患者甲的甲状腺细胞对131I的摄入率 ，进一步检测发现其促甲状腺激素受体抗体（TRAb）水平明显升高，推测该抗体对甲状腺功能具有 作用。 (2)患者乙的甲状腺激素合成功能减退，推测其血清中总甲状腺激素水平升高的最可能原因是 。 （二）长期高脂肪膳食会使甲状腺激素分泌减少，使学习能力下降。研究发现，蔬菜水果中富含槲皮素，槲皮素能缓解高脂膳食的危害。现利用下列材料，设计实验验证上述发现。 实验主要材料：生理状况相同的健康小鼠若干、高脂膳食、正常膳食、水溶性槲皮素、生理盐水、注射器、相应的检测仪等 (3)实验思路：取生理状况相同的健康小鼠若干，随机分成三组，完善实验分组，并将预期实验结果填入表格： 槲皮素能缓解高脂膳食危害的实验分组及预期结果记录表 组别 食物 饲喂物质 实验预期结果 甲组 正常膳食 甲状腺激素含量正常 乙组 生理盐水 丙组 (4)实验结果分析与讨论： 研究发现：人体大脑中的海马区主要负责学习和记忆，日常生活中的短期记忆都储存在海马体中。海马区神经营养因子BDNF可以选择性的促进神经元Na＋通道 ，也可以促进突触前膜释放 ，增强兴奋的传递，从而促进学习记忆。据此推测：甲状腺激素分泌减少导致学习能力下降的机理可能是 。 专练6稳态与调节（二） 聚焦免疫调节及稳态的综合维持，区分非特异性免疫与特异性免疫（体液免疫、细胞免疫）的过程与联系，掌握免疫细胞的功能、抗体与抗原的相互作用，理解免疫失调病（过敏反应、自身免疫病、免疫缺陷病）的成因与特点，结合神经-体液-免疫调节网络分析稳态维持的机制。 1．某男子在野外活动时，左脚不慎踩到一尖锐的腐烂骨头，痛疼难当。后又因伤口处理不当，周围皮肤出现了红肿、化脓，并伴随全身发热等症状。就医后，血检结果表明其血液中白细胞总数、中性粒细胞数、巨噬细胞数、淋巴细胞数均明显上升。回答下列问题： (1)当人左脚踩到骨渣时，左腿会迅速发生屈反射而抬起，稍后右腿发生伸肌反射而蹬直以维持身体平衡，右腿蹬直比左腿抬起要慢的主要原因是 。除以上2个反射外，人体能维持平衡而不跌倒还与 的调节功能密切相关。该男子之后感到痛疼难当是由于伤口处细胞持续释放组织胺等化学物质，使 产生兴奋并传到 。 (2)根据红肿、化脓等症状基本可判断伤口处理不当引起了炎症反应，其中伤口处皮肤发红的原因是 ，而肿是由于 使血浆物质进入组织液引起。 (3)血检结果表明该男子的第 道防线正在发挥作用清除病原体，其中增多的巨噬细胞的作用包括 。 (4)由于伤口较深，医生建议治疗的同时也注射破伤风疫苗，据此可推测破伤风杆菌是一种 微生物。 2．肌萎缩侧索硬化症，又称渐冻症，是一种运动神经元疾病，其发病机制的假说有兴奋性氨基酸毒性学说、自身免疫学说、神经营养因子学说及基因突变等。回答下列相关问题。 (1)支配人体四肢随意运动的神经中枢位于 和 中，而渐冻人逐渐丧失支配四肢随意运动这一功能。 (2)兴奋性氨基酸属于兴奋性 ，其在兴奋的 （填“传导”或“传递”）过程中发挥重要作用。兴奋性氨基酸从存储部位到发挥作用需经历的生理过程有 。 (3)自身免疫学说认为患者脑脊液和血清中抗神经元抗体的增加与其发病有关。人体内能产生抗体的细胞是 ，该细胞不能识别任何抗原的根本原因是 。 (4)神经营养因子是一类由神经所支配的组织（如肌肉）和星形胶质细胞产生的，对神经元的发育、存活和凋亡起重要作用的蛋白质。请分析神经营养因子学说的核心内容可能是 。 (5)基因突变学说认为运动神经元中D丝氨酸分解酶基因发生变异，导致D丝氨酸分解酶功能降低，进而使激活神经元的D丝氨酸增加并蓄积，破坏了运动神经元的正常功能，引起肌肉萎缩。请根据该学说提供一种治疗该病的设想： 。 3．过敏性鼻炎是特定人群接触过敏原后引起的，以鼻痒、打喷嚏和鼻黏膜肿胀等症状为主。从蜂毒中提取的蜂毒肽具有较好的抗过敏作用。下图中实线箭头表示过敏原引起过敏反应的相关机制，虚线箭头表示蜂毒肽治疗过敏的部分机制。回答下列问题： (1)过敏反应是指已免疫的机体，在 时所发生的组织损伤或功能紊乱。上图中细胞①的功能是 ，辅助性T细胞与调节性T细胞的生理功能存在差异，其根本原因是 。发生过敏反应时，肥大细胞释放的组织胺可引起 ，导致人体出现皮肤红肿。抗组织胺类药物可减轻过敏症状，药物作用机理可能是 。临床上可用 激素抗过敏。 (2)外界花粉可作用于鼻黏膜的感受器，进而引起打喷嚏。感受器属于神经元的 （填“轴突”、“树突”或“胞体”）部分，该部分一般具有大量分支的意义是 。 (3)发生过敏反应时，肥大细胞释放的前列腺素D2与受体DP1结合，进而激活蛋白激酶A，最终使组织胺诱导的过敏反应增强。研究者以豚鼠为模型，研究了不同处理对组织胺诱导的过敏反应中鼻黏膜感觉神经元的影响，统计相同时间内引发的动作电位的数量，实验处理及结果如下图所示。    注：箭头表示灌注药剂的时间；强效DP1拮抗剂使DP1完全失效；动作电位大小与时间的比例尺   图中①处添加的药剂为 （A．前列腺素D2    B．组织胺）；药剂BW245C最可能是一种 （A．DP1激动剂    B．蛋白激酶A激动剂）。 4．为探究外施激素对杜仲幼苗生长发育的影响，某兴趣小组用一定浓度的2，4-D（生长素类似物）、GA3（赤霉素类似物）对杜仲幼苗进行喷施处理，测定激素处理30天后杜仲幼苗的表观光合速率，结果如图所示（CK组为空白对照组），回答下列问题： (1)杜仲幼苗中，氮与 （填特征元素）参与组成的环式结构使叶绿素能够吸收光能，用于驱动 两种物质的合成。叶片光合作用产物常以 的形式运输到根、茎等其他部位。 (2)根据结果分析，外施2，4-D可明显提高杜仲幼苗的表观光合速率。实验中常用 提取叶片中的光合色素并分析和测定光合色素的 ，通过与CK组相关数据比较，从而可以判断2，4-D对光能的利用率是否有影响。 (3)12：00时，外施2，4-D的杜仲幼苗气孔导度减小，此时调节该过程的主要激素是 ，但杜仲幼苗没有出现“光合午休”现象，推测可能的原因是 。测定三组植株的株高，发现外施2，4-D的杜仲幼苗与外施GA3的杜仲幼苗相比植株较矮，推测可能的原因是外施激素的种类对有机物在根、茎等不同部位 的影响不同。 5．甜叶菊的叶片甜度高、热量低，具备降血糖、降血压等作用，已引起了人们关注和重视。为了研究红蓝光间断暗期处理（LED红蓝混合光在暗期每天打断1h）对幼苗期甜叶菊生长和光合作用的影响，某小组进行了相关实验，结果如下表。 组别 净光合速率 气孔导度 胞间浓度 叶绿素含量 对照组（CK） 9.25 0.21 610.45 1.74 暗期间断处理组（L） 12.38 0.48 708.47 1.62 分析并回答下列问题： (1)实验中若要定性分析不同组叶绿素含量高低可通过 方法分离色素，然后比较各组滤纸条从上至下的第三、四条带的 ；定量分析则常根据叶绿体色素提取液对可见光的吸收，利用分光光度计在某一特定波长测定其吸光度，即可用公式计算出提取液中各色素的含量，推测选择红光区域吸收峰波长检测叶绿素含量的原因是 。 (2)表格中L组叶绿素含量低于CK组，可能的原因是 。L组净光合速率增大的同时气孔导度也明显提高，推断该实验中影响甜叶菊幼苗光合速率的主要因素是 ，说明气孔导度的增大一定程度上可以弥补叶绿素不足对光合作用的影响。 (3)科研人员还对甜叶菊幼苗的茎秆长势及干物质的分配进行了研究，结果如下图所示。 由图1可知，红蓝光间断暗期处理对甜叶菊茎秆长势及花芽形成分别具有 作用，推测甜叶菊属于 （长日照、短日照）植物。光合产物在叶绿体中合成后，常以 的形式运至植物各器官并用于细胞呼吸和生长，由图2结果推测，红蓝光间断暗期处理导致L组植株矮小可能的原因是 。 专练7生物与环境（一） 理解种群与群落的核心概念，掌握种群的数量特征（出生率、死亡率、种群密度等）与数量变化曲线（J型、S型），理解群落的物种组成、种间关系及空间结构（垂直结构、水平结构），梳理群落演替的类型、过程及影响因素。 1．加拿大一枝黄花是原产北美的多年生草本植物，1935年作为观赏植物引入中国，因其繁殖力极强，传播速度快，生长优势明显，而对本地的生物多样性构成严重威胁，故被称为生态杀手。某杂草丛生的荒废区域经过三五年时间整片的生长着加拿大一枝黄花，原有杂草已所剩无几，生态学家认为可能是人们倾倒垃圾带入了加拿大一枝黄花的根状茎导致的。回答下列问题： (1)人们倾倒了含加拿大一枝黄花根状茎的垃圾，导致加拿大一枝黄花的入侵，说明加拿大一枝黄花的根状茎属于 。 (2)该荒废区域近三五年时间发生的变化属于 演替，做出此判断的依据是 。造成该区域原杂草种群数量大幅减少的主要原因，是加拿大一枝黄花数量的快速增长，这种影响因素属于种群数量调节的 调节因素，即随着加拿大一枝黄花数量的增加使原杂草种群的 下降。 (3)加拿大一枝黄花入侵该区域后，原地杂草与加拿大一枝黄花的生态位具有很大的重叠度，而引发两者的 （填种间关系）。在入侵后的三五年时间内，加拿大一枝黄花的生态位幅度变化情况为 ，原地杂草各种群的生态位变化为 。 2．在草原退耕还草生态修复工程中，调查统计时常将植物分为两类：一二年生植物、多年生植物。研究发现弃耕5年时，一二年生植物所占比例较大；15年时，多年生植物开始增多；20年时，多年生植物比例显著增加。其中一二年生植物生物量与丰富度指数如下表所示。回答下列问题： 样地 样地1 （5年） 样地2 （15年） 样地3 （20年） 样地4 （CK） 植物生物量（g/m2） 28 58 19 10 植物丰富度指数 3.75 2.6 1.5 2.5 （注：CK为天然草场） (1)某科研团队采用“空间代替时间”的调查方法，选取3个弃耕时间不同的样地，该方法的优势是 。采用样方法调查样地植被时，取样的关键是 和样方大小要合适。 (2)植被的修复是恢复被破坏生态系统的关键环节，该团队着重调查样地植被的情况，从植物在生态系统中的功能分析，其原因是 。 (3)据表分析，四个样地中，样地 最可能是顶极群落，其特征是与 处于平衡状态。样地1中一二年生植物由于具有 特点，在弃耕初期占据优势。与样地1相比，样地2一二年生植物丰富度指数下降，生物量有所上升，这两项指标变化的原因是 。 (4)弃耕20年后，植物在垂直方向上的分层现象逐渐复杂，这将显著提高 。不同生物种群分别占据了草原的不同空间，形成了草原群落的 。 3．围封是修复治理退化草原的有效措施之一，研究人员进行了围封对内蒙古不同退化程度的荒漠草原植物群落影响的相关研究。 (1)荒漠草原上 组成了群落，其中短花针茅和无芒隐子草数量较多，对维持群落的结构与功能具有重要作用，因此是群落中的 。 (2)研究人员在地形植被条件一致的地带， 设置9个面积相同的区域，分为 组进行不同强度的放牧，导致群落不同程度退化。12年后，在各区中心取相同面积的地块进行围封处理，围封区域无外来动物干扰。6年后，对各放牧区和围封区进行群落特征调查，结果如图1。结果表明，围封可以 。 (3)研究人员调查了各区无芒隐子草的种群密度，结果如图2，请从不同物种间的相互作用的角度推测放牧和围封造成其变化的可能原因 。 (4)研究发现围封6年后轻中度退化荒漠草原群落物种丰富度整体升高；重度退化荒漠草原群落相反，且围封前存在的刺藜、猪毛菜等大量一年生植物逐步消退。关于此现象的分析正确的是___（填字母）。 A．轻中度退化群落围封后进行了初生演替，提高了植物多样性 B．围封改变了重度退化群落植物之间的竞争关系，引起群落物种丰富度降低 C．重度退化群落围封后植物多样性的降低可能是群落处于恢复的早期阶段 D．围封措施不适合用于重度退化草原植被恢复 E．围封消除了放牧等人为干扰，改变了群落演替的方向和速度 (5)无芒隐子草节间种子存在休眠现象，休眠主要是由 激素引起的。20/30℃变温可有效破除种子休眠，这体现了生态系统中 信息的传递对生命活动的调节作用。 4．叶用桑树是重要的经济树种，苜蓿是重要的豆科牧草。间作是在同一土地上按一定比例分行或分带种植两种或多种作物的种植模式。有学者研究桑树和苜蓿间作对生长和产量的影响，部分指标如表所示。 处理 最大净光合速率 光补偿点 光饱和点 叶绿素a/b 土壤脲 酶活性 粗蛋白 含量 总产量 单作苜蓿 19.0 36.5 1493 1.8/0.7 10.0 17.7 8031 间作苜蓿 15.6 24.1 1260 2.1/0.9 13.2 21.5 9914 单作桑树 24.9 78.7 1529 2.4/1.3 10.8 23.3 676 间作桑树 30.0 109.6 1758 3.2/1.3 14.4 26.3 923 注：光补偿点指当光合速率等于呼吸速率时的光强度。光饱和点指光合速率达到最大值时的光强度。表中测定指标的单位省略。 回答下列问题： (1)与单作相比，间作苜蓿的 更低，表明间作苜蓿在较低的光照强度下就开始积累光合产物，同时叶绿素a和叶绿素b含量的提高有利于 ，但叶绿素a/b下降，说明间作苜蓿吸收的可见光中，不同 发生改变。该研究中，若用定性滤纸通过纸层析   (填“能”或“不能”)测定叶绿素a和叶绿素b的含量。间作桑树的光饱和点高于单作，表明间作环境下的桑树在 条件下光合速率更高。桑树和苜蓿的高矮搭配，可促进单位土地面积的 效率增加，提高产量和土地资源的利用。 (2)间作模式下，苜蓿根瘤菌的 作用可为桑树提供氮素营养。同时，间作系统中桑树和苜蓿根际土壤中 产生的脲酶活性提高，从而为植物提供了更多的 。因此，除了总产量提高外， 含量也有所增加，从而进一步提升了牧草和桑叶的品质。 专练8生物与环境（二） 理解生态系统的结构与功能，明确生态系统的组成成分（生产者、消费者、分解者、非生物的物质和能量）及营养结构（食物链、食物网），掌握生态系统的物质循环（碳循环、氮循环）、能量流动（单向流动、逐级递减）及信息传递的类型与意义，理解生态系统的稳定性（抵抗力稳定性、恢复力稳定性）及保护措施。 1．某农科院在生态水稻项目上采用“生态浸种”“生态治虫”等多种技术，不 仅取得了生态修复效果，同时还提高了经济效益。回答下列问题： (1)生态浸种是指用石灰水代替有机化学药剂浸种。有机化学药剂可能通过 渠道 对人类健康造成影响，而石灰水也能发挥 作用，杀死种子表面绝大多数的微 生物。 (2)二化螟是水稻常见害虫，水稻田边的香根草可以吸引二化螟，说明香根草和二化螟 间存在着 传递。在水稻田边种植芝麻等开花植物，可以吸引二化螟的天敌寄 生蜂，寄生蜂的引入 (填“能”或“不能”)消灭二化螟种群。 (3)与普通水稻相比，生态水稻产量变化不大，但可协调经济发展与 的关系，实 现可持续发展。 2．长江口是我国最大的河口生态系统，安氏白虾、葛氏长臂虾和脊尾白虾是长江口虾类资源中的优势种类，也是肉食性鱼类的天然饵料生物。回答下列问题： (1)调查安氏白虾、葛氏长臂虾和脊尾白虾在群落中的生态位，有利于了解这三种生物种间竞争和共存关系。下列项目哪些会影响它们的生态位? ( A．栖息场所；B．食物；C．活动时间；D．天敌以及与其他生物的种间关系)。 (2)营养生态位反映物种在食物网中占据的位置和功能，稳定同位素技术是调查营养生态位的常用方法。生物体内的碳同位素与其食源相近，而氮同位素在生态系统能量流动过程中不断富集，故生物组织的碳、氮同位素比值(13C、15N)常分别用于揭示摄食来源和 。某研究团队采用该技术调查这三种虾的碳、氮同位素比值，结果如下。 已知浮游动物食物源的13C值要小于底栖食物源，分析调查结果可知，随着水深增加，这三种生物的分布依次为 ，这体现了群落的 结构。在长江口水域中安氏白虾的种群数量最大，结合调查结果推测可能的原因是 。基于生态系统的能量流动具有 的特点，可推测 的总生物量相对较少。 (3)人类通过捕捞可以收获鱼虾等食物资源，这体现了生物多样性的 价值。但过度捕捞虾类资源会导致长江中的肉食性鱼类的环境容纳量 。因此人类的活动在注重经济效应和社会效应的同时，还必须注意生态效益。 3．图1是某生态系统的部分生物关系示意图。图2是图1生态系统中某两个营养级（甲、乙）的能量流动示意图。请回答下列问题 (1)图1的食物网中含有 和 两种食物链。大型真菌属于生态系统成分中的 。杂食性鸟从蝗虫获得的能量一般比从蜘蛛获得的 。 (2)由于乔木的遮挡程度不同，导致了不同区域地表的草本植物、真菌等生物种类和数量有一定差异，地表生物的这种区域差异分布体现了群落具有 结构。该群落从苔藓阶段演替到草本阶段时，乔木不能生长的原因是 ，而顶极群落为草原的群落中，乔木不能生长的主要原因是 。 (3)图2中a~f表示能量值，其中f、a分别是甲、乙同化的能量。乙粪便中的残渣被分解者分解的能量包含在 （填图2中字母）中，乙用于自身生长和繁殖的能量可表示为 （用图2中字母和计算符号表示）。为了恢复乙的种群，在a同化量的基础上通过人工投放饲料，乙又多同化了部分能量g，则甲营养级到乙营养级的能量传递效率为 （用图2中字母和计算符号表示）。 4．地球上的水通过蒸发、冷凝等过程进行不断的循环。湿地具有调节水循环和作为栖息地养育丰富生物多样性的基本生态功能，我国沿海存在多个前期严重破坏的红树林修复和保护区，回答下列相关问题： (1)水循环是太阳能推动的，地球表面的蒸发量和降水量基本持平，但陆地的降水量 蒸发量，且在水循环中，各种营养物质会随水的流动而发生变化，往往低处土壤更 ，如沼泽地等。 (2)我国对于严重破坏的红树林湿地的修复过程中，该区域的物种丰富度发生了变化，该过程是否发生了群落演替? 为什么? (3)在某地红树林生态修复区鱼类、甲壳类及多种底栖动物的多样性及其丰富度均增加，该地的鹭科鸟类调查结果如下表，低潮位时鹭科鸟类主要在滩涂湿地上觅食，高潮位时 是鹭科鸟类的重要栖息地，可见，动物种群的分布随 而发生变化。红树林的生物群落结构随潮位发生变化，属于群落的 结构。红树林生态修复利于多样性的保护。 (4)该地红树林修复先后5年时间修复区内白鹭种群数量大幅度增加，这主要是因为修复区内的红树林为白鹭种群提供了繁殖期的营巢地，使其 增加，数量呈现较大幅度增加。综合来看，红树林生态修复为白鹭种群数量恢复提供的有利条件为： 。 红树林修复区不同潮位的鹭鸟生境分布 物种名 低潮位/只次 高潮位/只次 潮滩 塘区 红树林 高潮裸地 栈道堤岸 塘区 红树林 白鹭 1320 9 6 187 113 8 576 苍鹭 12 6 1 50 大白鹭 192 19 5 18 3 318 中白鹭 8 13 牛背鹭 6 1 11 池鹭 5 2 1 6 夜鹭 4 2 黄苇鳽 1 1 5．土壤中存在细菌、真菌和线虫等生物，它们的关系十分复杂。 (1)细菌、真菌和线虫等生活环境中的全部生物共同构成了 。生态小组调查了不同放牧程度下，土壤食物网中所包含的生物类群数量和食物链的数量，结果如下表所示： 放牧程度 细菌 真菌 植物寄生线虫 食细菌线虫 食真菌线虫 杂食—捕食性线虫 食物链数量 禁牧 25 1 10 2 3 8 704 轻度放牧 33 1 8 4 5 3 625 中度放牧 36 1 8 5 3 4 605 重度放牧 380 1 7 6 2 5 604 放牧会增加土壤中食细菌线虫的数量，其原因是 。试结合调查结果分析，放牧对草原生态系统抵抗力稳定性的影响： 。 (2)线虫可以细菌为食，真菌可产生菌丝陷阱包裹并杀死线虫。富含尿素的土壤中能检测出较多的菌丝陷阱，研究者推测尿素可诱导菌丝陷阱的形成。为研究尿素诱导菌丝陷阱形成的机制，研究者利用尿素及其分解产物氨分别处理野生型真菌和尿素分解酶基因功能丧失的真菌突变体，检测菌丝陷阱的数量，结果如图所示。结合上述信息，推测 ，从而诱导菌丝陷阱的产生。 (3)线虫产生蛔甙作为 信号以调节自身生长发育和行为。尿素氨真菌可感应该信号，从而形成菌丝陷阱，由此可见，信息可以 ，进而维持生态系统的平衡与稳定。 (4)土壤中细菌的精氨酸酶（可催化尿素产生的酶）表达量与线虫取食频率成正比。综合上述信息，通过分析细菌、真菌和线虫之间的关系，解释线虫数量相对稳定的机制： 。 (5)自然界中不乏类似于上述土壤微生物与线虫间的关系。下列事例与上述机制最相似的是 。 a．食草昆虫啃食植物叶片后，植物产生挥发性物质吸引肉食性昆虫 b．白蚁在巢穴中通过排出粪便供养细菌，从而抑制寄生真菌的生存和传播 c．虫媒传粉的植物，花朵中蜜腺分泌含糖量较高的蜜露吸引昆虫来进行传粉 专练9生物技术与工程（一） 了解传统发酵技术与微生物应用，掌握果酒、果醋、腐乳、泡菜的制作原理（菌种、条件）、工艺流程及注意事项，理解微生物的培养（培养基配制、无菌操作、接种方法）与分离纯化技术，明确微生物在食品加工、环境治理中的应用，了解细胞工程（植物组织培养、动物细胞培养）、胚胎工程的关键技术与应用前景。 1．回答下列（一）、（二）小题： （一）苹果醋是一种酸性发酵健身饮料，含有丰富的维生素、无机盐、氨基酸和有机酸类，风味独特，深受广大消费者欢迎。在苹果醋生产中，醋酸菌的性能对产品质量、发酵效率有很大影响。研究者为了从醋酸菌中选出优势高产的菌种，做了相关实验，部分实验结果如下所示。醋酸菌因产生醋酸溶解了培养基中的碳酸钙，而使菌落周围产生透明圈。回答下列问题： 菌株编号 透明圈直径（mm） 菌落直径（mm） A1 3.5 1.5 A2 1.5 0.9 A3 7.2 1.8 A4 6.5 3.2 (1)菌株培养过程中需要对各种用具进行灭菌，置于超净台上的用具可利用 灭菌30分钟。 (2)依据菌落的 （答出2点）等特征筛选出四株可能是优势高产的菌株（A1、A2、A3和A4），并采用 法来进一步纯化这些菌株。筛选的菌株接种于斜面培养基后，置于 中临时保存。根据表中实验结果，可以选取 菌株用于生产。 (3)用筛选出的高产醋酸菌制作苹果醋，当苹果酸和醋酸等总酸浓度不再增加时，其原因可能是 。（答出2点） (4)在苹果醋工业生产过程中，除考虑上述条件外，还需温度、pH和 等外界因素。 （二）如图为利用转基因小鼠获得人源性抗体的两种途径。回答下列问题： (5)人体内抗体种类繁多，且抗体基因在细胞内一般成簇存在。获取人抗体基因可从 细胞中提取出相应mRNA为模板，利用 酶合成；或通过设计引物，利用 技术获得。 (6)途径一利用胚胎干细胞作为受体细胞，原因是胚胎干细胞具有 特点。为让抗体基因只在嵌合鼠乳汁中表达，可将抗体基因与小鼠乳清酸性蛋白基因的 部位结合，构建出乳腺特异性表达载体。 (7)途径二将小鼠抗体基因剔除的目的是 ，获得的抗体比途径一的抗体具有 优点。 2．回答下列（一）、（二）小题： （一）回答与酿酒和制醋有关的问题： (1)对野生酵母菌进行诱变后，用 的培养基培养，可筛选得到具有耐高糖和耐酸特性的酵母菌，为了保证发酵的正常进行，需要严格控制发酵条件，如 等（答出2点即可）。 (2)为了监控酒精发酵的情况，需要测定酵母菌数量、发酵液密度、酒精度等。发酵初期可采用 法测定酵母菌的活菌数量；发酵中期，发酵液密度会降低，原因是 。为鉴定果酒的品质，可对葡萄酒进行过滤、去杂质和脱色处理，再通过 法测定果酒的含糖量和酒精度。 (3)与酿造果醋相比，利用大米、高粱等原料制醋，需增加 的过程。选择高产醋杆菌时，可将醋杆菌接种在以乙醇为 的培养基上，此外培养基中需添加 以筛选目的菌种。 （二）基因敲除主要是应用基因工程的原理，将同源DNA片段导入受体细胞，使同源DNA片段在原有位置替代了靶基因片段，达到基因敲除的目的。ApoE是一种载脂蛋白，Neo基因是新霉素抗性基因，科研人员将Neo基因插入ApoE基因内部，利用同源重组技术制备了ApoE基因敲除小鼠。 (4)将ApoE基因和质粒载体连接形成 ，再在ApoE基因内部插入Neo基因构建打靶载体，将其导入到小鼠正常胚胎干细胞中，经同源重组和筛选培养得到ApoE基因敲除细胞。插入Neo基因的作用可能是 。 (5)胚胎干细胞是一种未分化细胞，在适当条件下可被诱导分化为 ，培养小鼠胚胎干细胞时需要制备 ，并将干细胞接种在该层细胞上。 (6)将ApoE基因敲除细胞经克隆培养后，采用 法将其导入正常小鼠的早期胚胎中，再移植到 的代孕小鼠体内可获得嵌合体ApoE基因敲除小鼠。将嵌合体小鼠与野生型小鼠杂交后（假设子代足够多）不一定能获得基因敲除小鼠，原因是 。 3．回答下列（一）、（二）小题： （一）原产于亚洲西部的葡萄含有丰富的矿物质、多种维生素和人体所需的氨基酸，具有生津消食、缓解疲劳、补血益气的功效。利用葡萄生产的葡萄果汁、葡萄酒、葡萄醋等因具有独特的口感和丰富的营养而备受人们喜爱。请回答下列问题。 (1)在自然界中可以从某些微生物如 等中获得果胶酶。在葡萄果汁生产中，用果胶酶处理显著增加了产量，其主要原因是果胶酶水解果胶使 (2)用如图装置制作葡萄酒，在酒精发酵的过程中，需对气阀 进行关闭。比色法测定葡萄酒中的酒精含量：首先用 和显色剂制成颜色深浅不同的系列标准管，用比色计测定后，绘制出标准曲线，再分别吸取等量经脱色处理的葡萄酒，加入 ，得到样品管，用比色计测得 ，最后计算得到酒精含量。 (3)在生产葡萄酒时由于操作不当，发现葡萄酒变酸。在变酸的酒的表面可以观察到一层白色菌膜，其形成原因是 (4)为了降低葡萄醋的生产成本，可对发酵菌进行 处理。 （二）脓毒症的发病与肝素结合蛋白（HBP）的水平相关性显著，研制抗HBP单克隆抗体用于临床HBP定量测定，具有重要的临床应用价值。有关抗HBP单克隆抗体的研发流程如下。 (5)用 对小鼠进行皮下注射可诱导小鼠发生相应的特异性免疫反应。 (6)无菌取小鼠脾脏，提取脾细胞后可使用效率很高的 技术使其与骨髓瘤细胞融合。 (7)利用 筛选出杂交瘤细胞并进行培养。通过抗体检验筛选阳性细胞系，经过多次 ，获得可稳定分泌抗HBP单克隆抗体的杂交瘤 。 (8)若要使能产生抗HBP单克隆抗体的杂交瘤细胞大量增殖，通常采用的方法是 。单克隆抗体的研发成功解决了普通抗血清的 问题。 专练10生物技术与工程（二） 拓展现代生物技术的核心内容，梳理基因工程的工具（限制酶、DNA连接酶、载体）、操作步骤（目的基因获取、构建表达载体、导入受体细胞、筛选与鉴定），理解PCR技术、基因编辑技术的原理与应用。 1．甲植物细胞核基因具有耐盐碱效应，乙植物细胞质基因具有高产效应。某研究小组用甲、乙两种植物细胞进行体细胞杂交相关研究，基本过程包括获取原生质体、诱导原生质体融合、筛选融合细胞、杂种植株再生和鉴定，最终获得高产耐盐碱再生植株。回答下列问题： (1)根据研究目标，在甲、乙两种植物细胞进行体细胞杂交前，应检验两种植物的原生质体是否具备 的能力。为了便于观察细胞融合的状况，通常用不同颜色的原生质体进行融合，若甲植物原生质体采用幼苗的根为外植体，则乙植物可用幼苗的 为外植体。 (2)植物细胞壁的主要成分为 和果胶，在获取原生质体时，常采用相应的酶进行去壁处理。在原生质体融合前，需对原生质体进行处理，分别使甲原生质体和乙原生质体的 失活。对处理后的原生质体在显微镜下用 计数，确定原生质体密度。两种原生质体1∶1混合后，通过添加适宜浓度的PEG进行融合；一定时间后，加入过量的培养基进行稀释，稀释的目的是 。 (3)将融合原生质体悬浮液和液态的琼脂糖混合，在凝固前倒入培养皿，融合原生质体分散固定在平板中，并独立生长、分裂形成愈伤组织。同一块愈伤组织所有细胞源于 。下列各项中能说明这些愈伤组织只能来自于杂种细胞的理由是哪几项？ A ．甲、乙原生质体经处理后失活，无法正常生长、分裂 B．同种融合的原生质体因甲或乙原生质体失活而不能生长、分裂 C．培养基含有抑制物质，只有杂种细胞才能正常生长、分裂 D．杂种细胞由于结构和功能完整可以生长、分裂 (4)愈伤组织经 可形成胚状体或芽。胚状体能长出 ，直接发育形成再生植株。 (5)用PCR技术鉴定再生植株。已知甲植物细胞核具有特异性DNA序列a，乙植物细胞质具有特异性DNA序列b；M1、M2为序列a的特异性引物，N1、N2为序列b的特异性引物。完善实验思路： Ⅰ．提取纯化再生植株的总DNA，作为PCR扩增的 。 Ⅱ．将DNA提取物加入PCR反应体系， 为特异性引物，扩增序列a；用同样的方法扩增序列b。 Ⅲ．得到的2个PCR扩增产物经 后，若每个PCR扩增产物在凝胶中均出现了预期的 个条带，则可初步确定再生植株来自于杂种细胞。 2．水蛭素是一种小分子蛋白质，对凝血酶有极强的抑制作用，是迄今为止所发现的最强凝血酶天然特异抑制剂，在心脑血栓疾病治疗中均有显著作用。天然水蛭素主要从医用水蛭的唾液腺中分离出来，产量有限，因此利用基因工程制备重组水蛭素成为抗血栓治疗的研究热点之一。基因工程中所用的质粒图谱如下图。Sac Ⅰ、Hind Ⅲ和BamH I为三种限制性内切核酸酶，（图中限制酶的识别序列和切割后的黏性末端均不同）回答下列问题： (1)获取目的基因：从 细胞中获取mRNA。已知水蛭素基因的α链为转录的模板链，在设计用于cDNA扩增的特异性引物时，需要在引物 （A/B/C/D）的 端添加BamH I识别序列和强启动子序列。 (2)构建重组质粒：对质粒选择用BamH I、Hind Ⅲ 限制酶进行酶切，与目的基因构建重组DNA分子，目的基因和质粒可以“拼接”成功的原因是 。用Sac Ⅰ酶切构建后的重组DNA,经凝胶电泳确定重组DNA 的片段长度，电泳过程中观察到 ，关闭电泳仪电源。 (3)导入大肠杆菌；为提高大肠杆菌的转化效率，可将大肠杆菌放于低温、 （“高”或“低”）浓度的CaCl2溶液中，可使细胞膨胀通透性增加，制备成 ，促进重组质粒的转入。 (4)筛选与检测：将大肠杆菌培养在添加 的LB固体培养基上，可筛选得到转入重组质粒的大肠杆菌。还可以用 技术更加精准地鉴定大肠杆菌细胞中是否转入了水蛭素基因。 (5)生产：在规模化的发酵生产中，需监控发酵过程的营养供给、 (写2点)等变化。采用低温（4℃）离心、萃取方法分离和提纯水蛭素，低温处理的目的是 ，其理由是 (6)通过上述方法生产的水蛭素的抗凝血活性低于天然野生型水蛭素，可通过大引物PCR定点诱变改良基因。需要进行两轮PCR（PCR1和PCR2）见下图。在PCR1中，至少需要经过 个循环才能获得图中所示大引物。在PCR2中，若要获得带有突变位点的改良基因，则应选择的引物是 （填“①”或“②”）。 3．山梨醇是蔷薇科木本植物主要的光合产物和转运物质，6-磷酸山梨醇脱氢酶（S6PDH）是其合成的关键酶，现将S6PDH基因的启动子（S6PDHp）与GUS基因融合构建植物表达载体，检测转基因番茄各组织中的GUS蛋白含量，来研究S6PDHp的组织表达特点。 (1)目的基因的获取。S6PDH基因启动子是 识别并结合的位点。欲获得该启动子，可根据 设计引物，以苹果叶片细胞提取的DNA为 进行PCR扩增。 (2)构建表达载体。将S6PDHp插入质粒的GUS基因上游，构建了S6PDHp—GUS融合表达载体。用表达载体转化处于 的大肠杆菌，转化后将大肠杆菌涂布在含有卡那霉素抗生素的固体培养基上进行培养，目的是完成初步 和 。挑选单菌落采用 方法鉴定，获得阳性菌落，扩大培养阳性菌落并提取表达载体。 (3)农杆菌转化番茄及转基因植株的PCR检测。番茄种子经 处理后在无菌条件下播种于MS培养基上，发芽长出子叶，番茄子叶与重组农杆菌共培养3d，再在相应的诱导培养基上进行筛选培养，2~3周后发生脱分化形成了 ，培养后转到分化培养基上，发现有少数逐渐分化出 ，当抗性植株生长至3~4片真叶时转入生根培养基进行诱导生根，然后将生根的转基因番茄苗移栽到士里，获得转基因番茄抗性苗，用特定引物对获得的转基因番茄植株进行PCR检测，PCR产物通过琼脂糖凝胶电泳来鉴定，在凝胶中DNA分子的迁移速率与 有关。 (4)S6PDHp转化番茄植株各组织GUS表达的检测。GUS基因在组织细胞表达后，特定条件下可表现蓝色，若转基因番茄幼苗呈现蓝色，说明 。GUS染色试验发现，转基因番茄叶片在生长过程中新叶的GUS活性最高，成熟叶次之，老叶中GUS活性最低，几乎为零，说明S6PDHp的组织表达特点为 。 4．A型塞内卡病毒(SVA)会导致猪患水疱传染病，症状与猪口蹄疫等传染病非常相似，增加了临床鉴别诊断的难度。VP1蛋白是SVA核衣壳的主要成分，可作为SVA诊断的靶蛋白。研究人员尝试制备抗VP1蛋白单克隆抗体，以便快速、准确检测SVA病毒。回答下列问题： (一)基因工程抗原的制备 (1)提取病毒RNA，经 形成cDNA，根据GenBank上发表的VP1蛋白基因序列，设计一对特异性引物，在引物的 (5’或3’)端引入限制酶BamHⅠ和XhoI的识别序列，并进行PCR扩增。考虑一个模板DNA分子的扩增，PCR第四次循环时，需要消耗 对引物。扩增产物经琼脂糖凝胶电泳，分析正确后，通常还需进行序列测定，原因是 。 (2)将回收后的VP1基因片段及pET-28a载体经酶切和连接后转化大肠杆菌DH5a菌株，接种至LB固体培养基。37℃恒温箱培养，挑取 至LB液体培养基，置于37℃摇床震荡培养12h，提取重组质粒，经鉴定正确后，转化至大肠杆菌BL21菌株。扩增成功转化的菌株，最后经 后收集菌体沉淀，并 细菌，纯化得到VP1蛋白。 (二)抗VP1蛋白单克隆抗体的制备 (3)用纯化的VPl蛋白多次免疫小鼠，然后诱导小鼠的脾细胞和SP2/0细胞融合，推测SP2/0细胞的生长特点是 。常用方法有PEG融合法、电融合法和 。通过选择培养的方法筛选出杂交瘤细胞，再经过96孔板 培养和抗体检测筛选出能够产生特异性抗体的杂交瘤细胞。将筛选到的2个杂交瘤细胞株分别注射到小鼠腹腔中，从腹水中成功提取得到了2种鼠源单克隆抗体—2E10和3E4。 (4)为进一步确定2E10和3E4在VP1蛋白上的结合位点，将VP1蛋白截为4段(VP1-1~VP1-4)，电泳后分别用2E10和3E4为探针进行杂交，结果如图所示。根据实验结果，可判断2E10和3E4与VP1的结合位点是 (填“相同”或“不同”)的，依据是 。 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 简答题规范练 专练1光合作用（一） 聚焦光合作用的基本过程，梳理光反应与暗反应的场所、物质转化和能量变化，掌握两者的联系与区别，明确光合色素的种类、分布及功能，理解影响光合作用的环境因素（光照强度、温度、CO₂浓度）的作用机制。 1．玉米是喜温植物，温度对其生长发育以及生理起着重要的作用。某科研人员选取生长健壮、植株高度一致、无病虫害的玉米幼苗，移栽于10cm×10cm的盆内，进行正常的水肥管理。一段时间后，设计温度以5℃为梯度，共4种温度处理：25、30、35、40℃。放在不同温度的人工气候箱里，每个温度处理20株幼苗，进行3次重复。每种温度处理分别进行12、24、36、48、60、72h的处理。随后测定不同温度、不同时间处理下叶绿素和类胡萝卜素含量，并绘制成曲线图，如下图所示。请回答下列有关问题： (1)该实验的自变量是 ，无关变量有 （至少答两个）。 (2)若该科研人员提取过程未添加碳酸钙，则提取得到的色素滤液呈 色，若分离得到的色素带上没有滤液细线，原因最可能是 。 (3)图示结果说明随温度逐渐升高，叶绿素和类胡萝卜素总量均下降，原因可能是 ，该科研人员进一步研究发现，与25℃相比，35℃时玉米积累的有机物量增加，原因可能是 。 (4)该科研人员欲探究高温条件下叶绿素和类胡萝卜素总量下降是否与脱落酸有关，写出相应的设计思路（有脱落酸缺失突变体供选择） 。 【答案】(1) 温度和处理时间 玉米的长势、每组玉米的数量、不同组别的二氧化碳浓度 (2) 黄绿 滤液细线触及层析液，色素溶解到层析液中 (3) 温度会破坏合成光合色素酶的活性 植物的呼吸作用在35°C时小于25°C时，消耗有机物少，故积累量增加 (4)取20株生长状况、植物高度一致的玉米植株，编号为A组，另取20株生长状况、植物高度与正常植株完全一致的脱落酸缺失突变体玉米，编号为B组；将两组玉米都置于40°C下，放于人工气温箱中培养，每隔相同的一段时间测定两组植株的叶绿素和类胡萝上素总量 【分析】分析题意，本实验目的是探究温度对玉米光合作用的影响，实验的自变量是不同的温度和处理时间，因变量是光合速率，可通过叶绿素和类胡萝卜素含量进行分析。 【详解】（1）分析题意可知，该实验的自变量是不同的温度和处理时间；无关变量有玉米的长势、每组玉米的数量、不同组别的二氧化碳浓度等。 （2）碳酸钙可防止研磨中色素（主要是叶绿素）被破坏，若提取过程未添加碳酸钙，则提取得到的色素滤液呈黄绿色；若分离得到的色素带上没有滤液细线，原因最可能是滤液细线触及层析液，色素溶解到层析液中。 （3）据图可知，对与对照相比，随温度逐渐升高，叶绿素和类胡萝卜素总量均下降，原因可能是温度会破坏合成光合色素酶的活性；玉米积累的有机物量是净光合速率=总光合速率-呼吸速率，与25℃相比，35℃时玉米积累的有机物量增加，原因可能是植物的呼吸作用在35°C时小于25°C时，消耗有机物少，故积累量增加。 （4）分析题意，本实验目的是探究高温条件下叶绿素和类胡萝卜素总量下降是否与脱落酸有关，则实验的自变量是脱落酸的有无，因变量是叶绿素和类胡萝卜素的含量，实验设计应遵循对照与单一变量原则，故设计思路为：取20株生长状况、植物高度一致的玉米植株，编号为A组，另取20株生长状况、植物高度与正常植株完全一致的脱落酸缺失突变体玉米，编号为B组；将两组玉米都置于40°C下，放于人工气温箱中培养，每隔相同的一段时间测定两组植株的叶绿素和类胡萝上素总量。 【点睛】本题考查影响光合作用和呼吸作用的环境因素，要求考生能够准确分析曲线各转折点的生理意义，掌握外界因素对光合作用的影响，再结合所学知识准确答题。 2．下图中的A图表示温度对植物吸收K＋和NH4＋的影响；B图表示氧分压对大麦根吸收K＋和NH4＋的影响。请据图回答： (1)A图表明，温度超过35 ℃时，随着温度的升高，植物吸收两种离子的量都 ，其主要原因是 ，从而导致细胞呼吸下降，为主动运输提供的能量减少，从而使离子的吸收量减少。 (2)B图表明，当氧分压增高时，大麦根吸收离子的量 ，同时，细胞中的糖浓度 ，此时糖的主要作用 。 (3)植物吸收K＋和NH4＋与温度、氧分压有关，从本质上看，是矿质元素离子的吸收与植物的 密切相关。 (4)即便是温度和氧分压等条件相同时，根细胞对K＋和NH4＋的吸收量还是不同，这种吸收量上的差异与细胞膜上 有关。 【答案】(1) 减少 高温条件下呼吸酶的空间结构被破坏，呼吸酶活性下降 (2) 增加 下降 作为细胞呼吸的底物被氧化分解，为离子的主动运输提供能量 (3)细胞呼吸 (4)载体蛋白的种类和数量 【分析】1、图A表示温度对植物根吸收K＋和NH4＋的影响，随着温度升高，植物根吸收K＋和NH4＋先逐渐增大，温度超过35℃时，随着温度的升高，植物吸收两种离子的量都逐渐减弱。 2、图B表示氧分压对植物根吸收K＋和NH4＋的影响，随着氧分压的升高，K＋和NH4＋的吸收量逐渐增大，然后趋于稳定，糖的含量逐渐减少，最后无限趋于零。 3、细胞吸收矿质元素离子主要是主动运输，离子逆浓度梯度进行跨膜运输，需要载体蛋白的协助，同时还需要消耗细胞内化学反应所释放的能量。 【详解】（1）A图表明，温度超过35℃时，随着温度的升高，植物吸收两种离子的量都减少，其原因是：矿质元素离子的吸收是主动运输过程，需要细胞呼吸提供能量，当温度超过了35℃时，高温就破坏呼吸酶的空间结构，使呼吸酶的活性降低，导致能量供应降低，主动运输过程减弱。 （2）因为根吸收矿质元素离子的运输主要是主动运输，由B图可知，当氧分压增高时，有氧呼吸增强，为主动运输提供的能量增加，根吸收矿质元素离子的量增加；同时，细胞中的糖浓度逐渐下降；此时糖的主要作用是作为细胞呼吸的底物氧化分解，为主动运输提供能量。 （3）植物吸收K＋和NH4＋与温度、氧分压有关，温度通过影响呼吸酶的活性进而影响细胞呼吸，氧分压通过影响细胞呼吸的氧气供应进而影响有氧呼吸；细胞呼吸受影响，则矿质元素离子吸收的主动运输过程中能量供应就受影响，即植物的呼吸作用为矿质元素离子的吸收提供能量，从本质上看，矿质元素离子的吸收与植物的细胞呼吸密切相关。 （4）主动运输除了需要能量，还与细胞膜上载体的种类和数量有关，不同的载体蛋白运输的物质不同，不同的载体蛋白的数量会造成离子的吸收量上的差异。 3．大气中的二氧化碳浓度一般不能满足植物光合作用的需求，故在温度适宜、无风、光照较强的晴朗天气里，植物往往处于“饥饿”状态。核酮糖二磷酸羧化酶（Rubisco）是一种催化二氧化碳固定的酶，在低浓度二氧化碳条件下，催化效率低。回答下列问题。 (1)真核细胞叶绿体中，在Rubisco的催化下，二氧化碳被固定形成C3，进而被还原生成糖类，上述过程为光合作用的光反应提供了 。 (2)某些植物在进化过程中形成了二氧化碳浓缩机制，部分过程见图1。由这种机制可以推测，磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶（PEPC）与无机碳的亲和力 （填“高于”“低于”或“等于”）Rubisco。有人把该过程形象的比喻成“二氧化碳泵”，推测其理由是 。 (3)2021年，中国科学家设计出11步反应的人工合成淀粉的新途径，在国际上首次实现了无细胞条件下二氧化碳到淀粉的人工合成。光合作用(A)和人工合成淀粉过程(B)的简单表述如图2。若在与植物光合作用固定的二氧化碳量相等的情况下，人工合成淀粉的积累量 (填“高于”“低于”或“等于”)植物，原因是 。 【答案】(1)ADP、Pi和NADP+ (2) 高于 在叶肉细胞中，磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)可将HCO3-转化为有机物，该有机物经过一系列的变化，最终进入相邻的维管束鞘细胞释放二氧化碳，提高了Rubisco 附近的二氧化碳浓度。 (3) 高于 两种途径合成淀粉的量相同，而人工合成淀粉过程中没有呼吸作用的消耗 【分析】光合作用过程包括光反应和暗反应： （1）光反应：场所在叶绿体类囊体薄膜，完成水的光解产生NADPH和氧气以及ATP的合成； （2）暗反应场所在叶绿体基质中，包括二氧化碳的固定和C3的还原两个阶段。光反应为暗反应C3的还原阶段提供NADPH和ATP。 【详解】（1）真核细胞叶绿体中，在Rubisco的催化下，二氧化碳被固定形成C3，进而被还原生成糖类，该过程为光合作用暗反应过程，该过程为光合作用的光反应提供了ADP和NADP+。 （2）据图1可知，某些植物可利用PEPC催化PEP与无机碳反应，使维管束鞘细胞中的二氧化碳浓缩，据此可推测磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶（PEPC）与无机碳的亲和力高于Rubisco。在叶肉细胞中，磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)可将HCO3-转化为有机物，该有机物经过一系列的变化，最终进入相邻的维管束鞘细胞释放二氧化碳，提高了Rubisco 附近的二氧化碳浓度，故有人把该过程形象的比喻成“二氧化碳泵”。 （3）依题意，人工合成淀粉途径与植物光合作用固定的二氧化碳量相等，则两种途径合成淀粉的量相同。但人工合成淀粉过程中没有呼吸作用消耗淀粉，故若在与植物光合作用固定的二氧化碳量相等的情况下，人工合成淀粉的积累量高于植物。 4．“中国茶”名扬四海，但茶树喜酸性土壤，生长易受诸多因素影响。为研究遮光对茶树品质的影响，科研人员分别用黑色遮阳网（AN）、蓝色遮阳网（BN）和红色遮阳网（RN）遮盖茶树，并于第20天采集茶树叶片，测定其相关蛋白质的含量。（如图1所示，CK表示不遮光处理。）    (1)据图4和所学知识判断，结构I产生的物质有______________。 A．水、ATP B．NADPH、O2和ATP C．NADH、ATP D．ADP和Pi (2)下列①~⑥表示茶树叶肉细胞内的部分物质变化。据图4判断，蓝光对吲哚乙酸生物合成的影响主要表现在光合作用的 反应阶段，该阶段主要的物质变化有 （编号选填）。 ① ADP+Pi→ATP ② NAD++H+e-→NADH ③ ATP→ADP+Pi ④ H2O→O2+H++e- ⑤ 二氧化碳+五碳糖→三碳化合物→三碳糖 (3)根据图4对不同遮阳网及其影响的相关分析合理的是____。 A．红色遮阳网能促进光反应光能的捕获与转化 B．蓝色遮阳网可能导致顶端优势现象 C．选择蓝色遮阳网不利于茶树生长 D．与对照组相比较，使用黑色遮阳网易引起植株矮小 《北苑别录》记载：“茶园内为桐木则留焉。桐木之性与茶相宜，茶至夏而畏日，桐木至春而渐茂……”。间作（相间种植2种或以上植物）也是提高茶树品质的一种方法，其有利于提高茶树净光合速率（Pn），还有利于改善土壤环境。    (4)图2中的a曲线是植桐木前茶树Pn的曲线，在10:00-12:00时间段，茶树净光合作用下降的可能原因 。 (5)种植桐木后茶树Pn的曲线是 （选填：a/b/c），此种植模式下，茶树一天内有机物含量最多的时刻为 。 (6)土壤中的氮是保障茶树生长的重要元素，缺N可能影响体内重要化合物和结构的形成，以下可能会在缺N时受到影响的有________。 A．捕光复合物 B．细胞膜 C．葡萄糖 D．ATP (7)有机质包括土壤微生物、土壤动物及其分泌物，以及植物残体和植物分泌物，其含量与土壤pH值呈负相关：茶叶中茶多酚在茶汤中主要呈现苦味，而氨基酸影响茶汤的鲜味，茶叶“酚氨比”与茶汤鲜爽度呈负相关。在不影响茶叶鲜爽度的前提下，选出表中生态茶园的最佳种植方案编号 。 方案编号 种植植 物类型 茶多酚(mg/g) 氨基酸(mg/g) 酚氨比 土壤含氮量(mg/g) 有机质含量(mg/g) A 仅种茶 树(对照) 284.50a 26.60a 10.10a 0.40a 20a B 茶树与金 盖菊间作 254.00b 26.30a 9.66a 0.38a 32b C 茶树与白 三叶间作 280.02b 32.35b 8.66b 0.35b 32b D 茶树与金 花菜间作 223.50b 27.25b 8.20b 0.31b 25b 数据均为多次实验的平均值；数字后小写字母与对照组不同表示与对照组相比差异显著(P<0.05) 【答案】(1)B (2) 碳反应阶段 ③⑤ (3)ABD (4)外界光照强度过强，光合色素被破坏，光反应速率减弱，净光合速率降低；温度过高，气孔关闭，二氧化碳供应减少，碳反应减弱，净光合速率降低；蒸腾作用过强，导致植物内部水分供应不足；温度升高，呼吸作用增强，净光合速率降低 (5) c 16:30 (6)ABCD (7)C 【分析】光合作用，通常是指绿色植物（包括藻类）吸收光能，把二氧化碳和水合成富能有机物，同时释放氢气的过程。光合作用分为光反应阶段和暗反应阶段。光反应阶段的特征是在光驱动下生成氧气、ATP和NADPH的过程，暗反应阶段是利用光反应生成NADFH和ATP进行碳的同化作用，使气体二氧化碳还原为糖。由于这阶段基本上不直接依赖于光，而只是依赖于NADPH和ATP地提供，故称为暗反应阶段。 【详解】（1）结构I是叶绿体的类囊体薄膜，其上分布着光合色素和与光反应有关的酶，光反应能产生水（光反应消耗水，但同时也有水的生成，如在光合磷酸化过程中）、NADPH、O2 ​ 和ATP 。而NADH是呼吸作用产生的；ADP和Pi是光反应消耗的物质，不是产生的。所以结构I产生的物质有NADPH、O2 和ATP。 故选B。 （2）下列①~⑥表示茶树叶肉细胞内的部分物质变化。据图4判断，蓝光对吲哚乙酸生物合成的影响主要表现在光合作用的碳反应阶段（暗反应阶段),因为场所在叶绿体基质，暗反应需要消耗ATP即反应③ ATP→ADP+Pi，以及进行二氧化碳的固定即反应⑤ 二氧化碳+五碳糖→三碳化合物→三碳糖。 （3）A、红色遮阳网处理后，叶绿素a/b连接蛋白含量明显增加，能促进光反应光能的捕获与转化，A正确； B、蓝色遮阳网处理后，生长素合成相关基因表达量上升，可能会使顶芽生长素浓度过高，抑制侧芽生长，导致顶端优势现象，B正确； C、蓝光能促进吲哚乙酸生物合成，有利于茶树生长，C错误； D、黑色遮阳网处理后，叶绿素含量下降，光合作用受影响，易引起植株矮小，D正确。 故选ABD。 （4）在10:00-12:00时间段，外界光照强度过强，光合色素被破坏，光反应速率减弱，净光合速率降低；温度过高，气孔关闭，二氧化碳供应减少，碳反应减弱，净光合速率降低；蒸腾作用过强，导致植物内部水分供应不足；温度升高，呼吸作用增强，净光合速率降低。 （5）种植桐木后茶树Pn的曲线是c。 ​依据：文中提到间作有利于提高茶树净光合速率（Pn）。对比三条曲线，a曲线是植桐木前茶树的Pn曲线，种植桐木后，由于桐木具有遮光作用，使其温度降低，蒸腾作用不会过高，因此气孔不会发生关闭，光合作用不会出现光合午休现象。 c曲线在16:30分后Pn小于0，干重降低，所以在16点30分植物干重最大。 （6）A、捕光复合物含有蛋白质和色素，蛋白质合成需要氮元素，所以缺N会影响捕光复合物的形成，A正确； B、细胞膜的主要成分是磷脂和蛋白质，蛋白质合成需要氮元素，所以缺N会影响细胞膜的形成，B正确； C、葡萄糖属于糖类，不含氮元素，缺N一般不会影响葡萄糖的形成，C错误； D、ATP由腺嘌呤、核糖和磷酸组成，腺嘌呤含有氮元素，所以缺N会影响ATP的形成，D正确。 故选ABD。 （7）要在不影响茶叶鲜爽度的前提下，即酚氨比与对照组差异不显著（P>0.05），同时有机质含量较高。方案B和C的酚氨比与对照组相比差异不显著，且B、C方案有机质含量高于对照组，比较B、C方案，C方案氨基酸含量更高，所以生态茶园的最佳种植方案编号为C。 5．陆生植物的碳流动过程如图1所示。植物叶绿体中的淀粉含量在白天和黑夜间的变化很大，被称为过渡性淀粉。这种淀粉作为储存能源，可在夜间光合作用不能进行时，为植物提供充足的碳水化合物。请回答下列问题：    (1)图中卡尔文循环的具体场所是 ，该过程需要光反应提供 。 (2)在白天光合产物磷酸丙糖可用于制造淀粉，也可用于合成蔗糖，若用于这两条去路的磷酸丙糖比例为1：2，每合成1mol蔗糖，相当于固定了 mol·CO2。合成的蔗糖除输出至其他部位外，还可暂存于 （填细胞器）中参与细胞渗透压的调节。 (3)为了验证光合产物以蔗糖的形式运输，研究人员将酵母菌蔗糖酶基因转入植物，该基因表达的蔗糖酶定位在叶肉细胞的细胞壁上。结果发现转基因植物出现严重的短根、短茎现象，其原因是叶肉细胞壁上的蔗糖酶水解蔗糖，导致 ，根和茎得到的糖不足，生长缓慢。 (4)碳在蔗糖和淀粉间的分配受内外因素影响： ①叶绿体内膜上的Pi转运蛋白（TPT）是磷酸丙糖与无机磷酸（Pi）的反向转运蛋白，在将磷酸丙糖运出叶绿体的同时能将无机磷酸（Pi）等量运入叶绿体。研究发现：抑制小麦的TPT使其失去运输能力，可使叶绿体内淀粉合成量增加14倍，但同时会使光合作用整体速率降低。据图分析，叶绿体内淀粉合成量增加的原因是 ，光合作用整体速率降低的原因是 。 ②环境因子（尤其是白天长短）也可以影响叶片对固定的碳在蔗糖和淀粉之间的分配。 （填“长日照”或“短日照”）下的植物更多地将光合产物转化为淀粉，从而保障夜间充足糖供给。 (5)近年有研究表明，海藻糖（T-6-P）在调节拟南芥叶肉细胞中淀粉和蔗糖的合成过程中起到信息分子的作用，其调节机理大致如图2所示。据图分析，当叶肉细胞中蔗糖大量积累时，T-6-P合成基因的表达量将会 （填“增加”或“减少”），进而 （填“激活”或“抑制”）AGPase，使淀粉合成增加，储藏在叶绿体中。    【答案】(1) 叶绿体基质 ATP和NADPH (2) 18 液泡 (3)进入筛管（或维管组织）的蔗糖减少 (4) 磷酸丙糖从叶绿体输出减少，更多的留在叶绿体中作为原料合成淀粉 （叶绿体中的淀粉作为）光合作用的产物大量积累抑制光合作用的进行 短日照 (5) 增加 激活 【分析】光合作用：（1）光反应阶段：水光解产生[H]和氧气，ADP和Pi 结合形成ATP。（2）暗反应阶段：二氧化碳和五碳化合物结合形成三碳化合物，三碳化合物在ATP和[H]的作用下，还原成五碳化合物，同时ATP水解成ADP和Pi。 【详解】（1）卡尔文循环是暗反应其场所是叶绿体基质，该过程需要光反应提供ATP和NADPH。 （2）在白天光合产物磷酸丙糖可用于制造淀粉，也可用于合成蔗糖，若用于这两条去路的磷酸丙糖比例为1：2，蔗糖含有12个碳原子，每合成1mol蔗糖，相当于固定了18mol·CO2。 液泡占成熟细胞体积的90%左右，是植物细胞最主要的液体环境，所以合成的蔗糖除输出至其他部位外，还可暂存于液泡中参与细胞渗透压的调节。 （3）转基因植物出现严重的短根、短茎现象，其原因是叶肉细胞壁上的蔗糖酶水解蔗糖，导致进入筛管（或维管组织）的蔗糖减少，根和茎得到的糖不足，生长缓慢。 （4）①据图分析，磷酸丙糖从叶绿体输出减少，更多的留在叶绿体中作为原料合成淀粉，所以叶绿体内淀粉合成量增加，（叶绿体中的淀粉作为）光合作用的产物大量积累抑制光合作用的进行，所以光合作用整体速率降低。 ②环境因子（尤其是白天长短）也可以影响叶片对固定的碳在蔗糖和淀粉之间的分配。短日照植物的光合作用时间短，所以短日照下的植物更多地将光合产物转化为淀粉，从而保障夜间充足糖供给。 （5）据图分析，当叶肉细胞中蔗糖大量积累时，将促进淀粉的合成，所以当叶肉细胞中蔗糖大量积累时，T-6-P合成基因的表达量将会增加，进而激活AGPase，使淀粉合成增加，储藏在叶绿体中。 专练2光合作用（二） 掌握光合作用的原理应用，重点分析光合作用与细胞呼吸的内在联系，掌握净光合速率、总光合速率与呼吸速率的计算方法，能结合曲线、表格数据解读光合速率的变化规律，理解光合作用在生产实践中的优化策略（如大棚种植、合理密植等）。 1．下图为菠菜叶肉细胞光合作用和呼吸作用示意图，甲~丙表示生理过程，①~⑤表示物质。请回答下列问题： (1)甲过程吸收光能的光合色素分布在 上，③表示 。 (2)乙过程发生的场所是 ，丙过程⑤表示 。 (3)若要提高大棚中菠菜产量，可采取的措施有 。 【答案】(1) 叶绿体类囊体膜 五碳糖 (2) 细胞质基质 CO2 (3)适当增加CO2浓度（白天适当提高温度，夜晚适当降低温度） 【分析】据图分析，甲表示光合作用过程，乙表示呼吸作用第一阶段，丙表示有氧呼吸第二和第三阶段。 【详解】（1）甲表示光合作用过程，该过程中光合色素分布在叶绿体的类囊体薄膜上；③可以与二氧化碳反应生成C3，表示C5。 （2）乙表示呼吸作用第一阶段，乙过程发生的场所是细胞质基质；丙过程⑤是有氧呼吸第二阶段，在水的参与下生成[H]和⑤，故⑤表示二氧化碳。 （3）二氧化碳是暗反应的原料，若要提高大棚中菠菜产量，可采取的措施有适当增加CO2浓度（白天适当提高温度，夜晚适当降低温度）。 2．番茄在夏季栽培过程中常受到高温和强光的双重胁迫，导致产量和品质下降。为研究亚高温强光（HH）对番茄光合作用的影响，研究人员对番茄进行不同条件处理，实验结果如图所示。已知RuBP羧化酶能催化二氧化碳的固定。请分析回答下列问题：    (1)番茄叶肉细胞的叶绿体中位于 上的光合色素能吸收、传递并转化光能，并通过光反应将光能转化为化学能储存在 中。 (2)气孔的开闭会影响植物叶片的蒸腾作用、 （答出2点）等生理过程。通过实验可知，HH组过剩光能产生的原因不是气孔因素引起的，判断的依据是 。 (3)据图分析，与对照组相比，HH组番茄净光合速率下降的原因可能是① ；② 。 (4)位于叶绿体上的PSII是一种光合作用单位，由光合色素和相关蛋白质构成。D1蛋白是PSⅡ的核心蛋白，在HH条件下，过剩的光能会损伤D1蛋白。植物可利用一系列的光保护和光防御机制来维持PSⅡ的生理功能。研究发现，亚高温强光下同时施加适量硫酸链霉素（可抑制D1蛋白合成）的植株光合速率比HH组低。据此推测，科研人员可通过 的方法，提高番茄在高温和强光双重胁迫条件下的光合作用速率。 【答案】(1) 类囊体薄膜 ATP和NADPH (2) 光合作用、呼吸作用 亚高温高光组与对照组相比，气孔导度下降，但胞间二氧化碳浓度却上升，说明过剩光能产生的原因不是气孔因素引起的，而是RuBP羧化酶活性下降，使C3的合成速率下降，导致光反应产物积累，进而使光能转化效率降低，造成光能过剩，对植物造成危害 (3) RuBP羧化酶活性降低，暗反应速率下降，光合作用速率降低 温度升高，与呼吸作用有关酶活性增强，呼吸作用速率升高 (4)提高亚高温强光条件下D1蛋白表达量 【分析】光合作用过程： （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，发生二氧化碳的固定和C3的还原，消耗ATP和NADPH。 【详解】（1）吸收光能的色素位于叶绿体的类囊体薄膜上；光合色素吸收的光能通过光反应转化为活跃的化学能储存在ATP和NADPH中。 （2）气孔是植物蒸腾作用的“门户”，气孔的关闭会影响水分的散失，影响蒸腾作用；蒸腾作用会促进水分和无机盐的运输，进而影响呼吸作用；气孔也是气体交换的“窗口”，气孔张开，空气（如二氧化碳）进入气孔，有光的条件下进行光合作用，气孔关闭，二氧化碳无法进入植物体，影响光合作用。题图中数据显示亚高温高光组与对照组相比，气孔导度下降，但胞间二氧化碳浓度却上升，说明过剩光能产生的原因不是气孔因素引起的，而是RuBP羧化酶活性下降，使C3的合成速率下降，导致光反应产物积累，进而使光能转化效率降低，造成光能过剩，对植物造成危害。 （3）HH组为亚高温强光组，由图可知，高温会导致RuBP羧化酶活性降低，暗反应速率下降，光合作用速率降低；另外温度升高，与呼吸作用有关酶活性增强，呼吸作用速率升高，因此，与对照组相比，HH组番茄净光合速率下降。 （4）叶绿体中的色素位于类囊体薄膜上，PSII是一种光合色素和蛋白质的复合体，PSII吸收的光能通过光反应储存在ATP和NADPH中，然后在暗反应中用于C3的还原。亚高温强光下同时施加适量硫酸链霉素（可抑制D1蛋白合成）的植株光合速率比HH组低，说明D1蛋白能够提高植株光合速率，因此可以通过提高亚高温强光条件下D1蛋白表达量的方法，提高番茄在高温和强光双重胁迫条件下的光合作用速率。 3．室内栽培吸毒草能够有效清除甲醛污染。为研究其作用机制，科学家首先研究在密闭环境下吸毒草植株正常的呼吸作用和光合作用，测定环境中的浓度变化，结果如图1所示；而后将用特殊方法处理的甲醛通入密闭环境，研究吸毒草处理甲醛的途径。科学家发现外源甲醛可以作为碳源参与吸毒草的光合作用，具体过程如图2所示（其中为甲醛，和是中间产物）。回答下列问题： (1)黑暗组吸毒草的叶肉细胞内能产生的场所是 。弱光照组叶肉细胞的光合速率 （填“大于”“小于”或“等于”）它的呼吸速率，d时间内完全光照组植株的平均实际光合速率是 。 (2)图2中产生的场所是 ，为追踪循环②中甲醛的碳同化路径，可采用的特殊处理方法是 。推测细胞同化甲醛（）的场所应是 。 (3)甲醛在被吸毒草利用的同时，也会对其生长产生一定的影响，为此科学家设计了甲醛胁迫下吸毒草生长情况的实验。甲醛脱氢酶（）是②过程中的关键酶，图3表示不同甲醛浓度下，该酶的活性相对值，图4是不同甲醛浓度下气孔导度（气孔的开放程度）的相对值。 根据实验结果推测甲醛胁迫下，吸毒草的抗逆途径为 （答出两点即可）。 【答案】(1) 细胞质基质和线粒体 大于 （a-c）/d (2) 类囊体薄膜/基粒 （放射性）同位素标记法 叶绿体基质 (3)吸毒草通过降低气孔的开放程度，减少甲醛的吸收；同时提高FALDH酶的活性，增强对甲醛的代谢能力。 【分析】在黑暗中叶肉细胞只能进行呼吸作用。当植株的光合作用速率=呼吸作用速率时，叶肉细胞的光合作用速率大于呼吸作用速率。 由图3和图4可知，不含甲醛浓度甲醛脱氢酶（ FALDH ）的相对活性最低，但气孔导度最高，2个单位的甲醛浓度甲醛脱氢酶（ FALDH ）的相对活性最高，但气孔导度最低。 【详解】（1）黑暗组吸毒草的叶肉细胞只能进行细胞呼吸，所以能产生 ATP 的场所是细胞质基质和线粒体。根据图1可知，弱光组光合作用速率等于呼吸作用速率，由于植株存在不能进行光合作用的细胞，所以弱光照组叶肉细胞的光合速率大于它的呼吸速率，d时间内呼吸作用速率为a，净光合作用速率为c，d时间内完全光照组植株的平均实际光合速率是（a-c）/d。 （2）光反应阶段能产生NADPH，图2中产生 NADPH 的场所是类囊体薄膜（或基粒），同位素标记法可以示踪物质变化规律和运行轨迹，为追踪循环②中甲醛的碳同化路径，可采用的特殊处理方法是同位素标记法，由图可知，同化甲醛（ HCHO ）的场所应是叶绿体基质。 （3）2个单位的甲醛浓度甲醛脱氢酶（ FALDH ）的相对活性最高，但气孔导度最低，根据实验结果推测甲醛胁迫下，吸毒草的抗逆途径为吸毒草通过降低气孔的开放程度，减少甲醛的吸收；同时提高FALDH酶的活性，增强对甲醛的代谢能力。 4．I．图1表示某植物固定和还原二氧化碳的过程，图2是外界环境因素对光合作用速率的影响。请据图回答：    (1)图1中a过程叫 ，发生的场所 。 (2)如果将某植物在缺乏镁元素的土壤中栽种，会直接影响图1中的物质 （填“A”、“B”或“C”）的生成。当图2中d点对应的光照强度突然降至c点对应的光照强度，则图1中的物质A在短时间会 （填“增加”或“减少”）。 (3)从图2中可以看出，限制N点光合速率的主要外界因素是 。 II．光补偿点是指植物在一定光强范围内，光合速率与呼吸速率相等时的光照强度。光饱和点是指植物在一定光强范围内，光合速率达到最大时所需要的最小光照强度。已知植物体光合作用和呼吸作用的最适温度分别为25℃和35℃。如表为25℃和一定二氧化碳浓度等条件下测得的三种植物幼苗的生理指标。请分析回答下列问题： 物种/指标 物种甲 物种乙 物种丙 光补偿点（μmol•m-2•s-1） 140 66 37 光饱和点（μmol•m-2•s-1） 1425 1255 976 (4)该实验的自变量为 。在光照强度为140 μmol•m-2•s-1时，物种甲幼苗叶肉细胞中产生的O2的去路为 。若把温度升高到35℃，物种乙幼苗的光补偿点会变 （填“大”或“小”）。 (5)三种植物中最适合间行种植的是哪两种，请作出判断，并说明理由： 。 【答案】(1) 二氧化碳的固定 叶绿体基质 (2) C 减少 (3)光照强度 (4) 光照强度和植物种类 被线粒体利用和释放到细胞外 大 (5)甲和丙。因为甲的光饱和点和补偿点都较大，是典型的阳生植物，丙的光饱和点和补偿点都较小，是典型的阴生植物，将两物种间种能提高对光的利用率 【分析】1、据图分析：图1表示某植物固定和还原二氧化碳的过程，其中a为二氧化碳固定过程，物质A为五碳化合物，B为三碳化合物；b为C3的还原过程，物质C为[H]（或NADPH）；从图2中横坐标中可以看出，光照强度影响光合速率，从图2中的两条曲线的差异可以看出，温度也是影响光合速率的因素。由图可知，限制光合作用的外界因素主要有温度、光照强度。 2、植物体光合作用和呼吸作用的最适温度分别为25℃和35℃，温度由25℃升高为35℃，温度升高，呼吸酶的活性升高而光合作用酶活性降低，从而使细胞呼吸加快、光合作用减慢。 【详解】（1）据图1分析可知，A为五碳化合物，B为三碳化合物；a是二氧化碳的固定过程，反应的场所在叶绿体基质。 （2）叶绿素合成需要镁元素，所以缺乏了镁元素会影响叶绿素的合成，叶绿素在光反应过程中能吸收并转换光能，直接影响图1中ATP和物质C（[H]或NADPH）的生成；当光照强度突然由d降低至c时，则ATP、[H]（或NADPH）供应减少，进而C3的还原减慢，但二氧化碳会继续和C5（A）反应生成C3，所以C5的量会减少。 （3）从图2中可以看出，在N点之后光照强度增大，光合速率增大，故乙图中限制N点光合速率的因素是光照强度。 （4）该实验的自变量是光照强度和不同种植物幼苗，140μmol•m-2•s-1为物种甲（整个植株）的光补偿点，此时，物种甲叶肉细胞的光合速率大于呼吸速率，故叶肉细胞中产生的O2除进入线粒体外，还扩散至细胞外；由于“植物体光合作用和呼吸作用的最适温度分别为25℃和35℃”，当温度升高到35℃，呼吸作用增强，光合作用减慢，要想使光合作用=呼吸作用，必须增大光照强度，故物种乙幼苗的光补偿点会变大。 （5）三种植物中最适合间行种植的是甲和丙；因为甲的光饱和点和补偿点都较大，是典型的阳生植物，丙的光饱和点和补偿点都较小，是典型的阴生植物，将两物种间种能提高对光的利用率。 专练3遗传和变异（一） 围绕基因的分离定律与自由组合定律，理解孟德尔遗传实验的科学方法（假说-演绎法），掌握基因型与表现型的推导、遗传图解的规范绘制，能分析显隐性判断、纯合子与杂合子鉴别等经典题型，理解基因分离与自由组合的实质。 1．已知果蝇中，灰身与黑身为一对相对性状（由等位基因A、a控制）、直毛与分叉毛为一对相对性状（由等位基因B、b控制）。如图表示两只亲代果蝇杂交得到F1的类型和比例。请回答： (1)由图可判断这两对相对性状中的显性性状分别为 和 。控制直毛与分叉毛的基因位于 染色体上，控制灰身与黑身的基因位于 染色体上。 (2)若图中F1中的灰身雄蝇与黑身雌蝇杂交，后代中黑身果蝇所占比例为 。 (3)请写出亲代到F1的有关直毛与分叉毛的遗传图解 （要求写出配子）。 【答案】(1) 灰身 直毛 X 常 (2)1/3 (3) 【分析】由图可知，灰身∶黑身=3∶1，所以灰身是显性性状，灰身和黑身中雌雄相当，位于常染色体上，直毛雌雄都有，而分叉毛只有雄性，可知直毛与分叉毛是伴X遗传，子代直毛：分叉毛=3:1，雌性全是直毛，直毛是显性。 【详解】（1）由图可知，灰身∶黑身=3∶1，所以灰身是显性性状，灰身和黑身中雌雄相当，位于常染色体上，直毛雌雄都有，而分叉毛只有雄性，可知直毛与分叉毛是伴X遗传，子代子代直毛：分叉毛=3:1，雌性全是直毛，所以直毛是显性。 （2）由（1）题判断可推知亲本的基因型为AaXBXb×AaXBY，所以F1中灰身雄蝇为1/3AA，2/3Aa，黑身雌蝇为aa，其杂交后代黑身果蝇概率为2/3×1/2=1/3。 （3）遗传图解注意要写出基因型、表现型、配子及表现型比例。 2．果蝇翅型有正常翅和截翅，由等位基因T、t控制；眼色有红眼和紫眼，由等位基因R、r控制。两对基因一对位于常染色体，一对位于X染色体。现有4只果蝇分别进行两组杂交实验，杂交组合及结果如下表。 杂交组合 P F1表型及比例 ① 正常翅红眼♀×截翅紫眼♂ 正常翅红眼♀：正常翅红眼♂=1：1 ② 正常翅红眼♂×截翅紫眼♀ 正常翅红眼♀：截翅红眼♂=1：1 回答下列问题： (1)根据杂交结果可以判断，眼色的显性性状是 ，作出此判断的杂交组合是 （填“只有①”、“只有②”或“①或②”）。 (2)根据杂交结果可以判断，属于伴性遗传的性状是 。杂交组合①的亲本基因型是 。 (3)已知两组杂交组合F1的雌、雄果蝇个体数均相等，现将杂交组合①和②的F1混合，让其随机交配产生F2，则F2中翅型的表型及其比例为 。 【答案】(1) 红眼 ①或② (2) 翅型 RRXTXT×rrXtY (3)正常翅：截翅=5：3。 【分析】伴性遗传是指在遗传过程中的子代部分性状由性染色体上的基因控制，这种由性染色体上的基因所控制性状的遗传上总是和性别相关，这种与性别相关联的性状遗传方式就称为伴性遗传。 【详解】（1）杂交①中，红眼雌性与紫眼雄性杂交，子代全为红眼，说明红眼是显性性状。杂交②中，红眼雄性与紫眼雌性杂交，子代全为红眼，也能说明红眼是显性性状。 （2）分析杂交①和杂交②可知，两组实验是正反交实验，翅型在正反交实验中比例不一致，说明翅型为伴性遗传，据①可知，亲本为正常翅×解翅，子代全为正常翅，说明正常翅为显性，则组合①亲本为RRXTXT×rrXtY。 （3）现将杂交组合①和②的F1（①中子代为1/2RrXTXt、1/2RrXTY，②中亲本为RRXTY×rrXtXt，子代为1/2RrXTXt、1/2RrXtY，就翅型而言，上述子代可产生雄配子1/4XT、1/4Xt、1/2Y，雌配子1/2XT、1/2Xt）混合，让其随机交配产生F2，则F2中翅型的表型及其比例为正常翅XT_：截翅（XtXt+XtY）=（1-1/2×1/4-1/2×1/2）：（1/2×1/4+1/2×1/2）=5：3。 3．某种果蝇翅形有正常翅和小翅，眼色有红色和白色，各由一对等位基因控制。这两对等位基因均不位于Y染色体上。现有一对正常翅红眼果蝇杂交，F1结果如下表。 正常翅红眼 正常翅白眼 小翅红眼 小翅白眼 雌蝇（只） 124 0 38 0 雄蝇（只） 64 59 20 22 回答下列问题： (1)果蝇具有多对容易区分的 性状，是其成为遗传学实验理想材料的原因之一。 (2)果蝇的正常翅和小翅中属于隐性性状的是 。根据杂交结果，可以判断眼色基因位于 染色体上，控制翅形和眼色的两对等位基因的遗传遵循 定律。 (3)F1中正常翅红眼雌果蝇的基因型共 种，若要鉴定某正常翅红眼雌果蝇的基因型，可选表型为 的雄果蝇与其测交。 (4)若取F1中的全部正常翅红眼雌果蝇和全部小翅白眼雄果蝇，通过自由交配获得F2，则理论上F2的雄果蝇中正常翅白眼个体占 。 【答案】(1)相对 (2) 小翅 X 自由组合 (3) 4 小翅白眼 (4)1/6 【分析】伴性遗传指基因位于性染色体上，在遗传上总是表现出跟性别相关联。 【详解】（1）果蝇具有多对容易区分的相对性状（同种生物同一性状的不同表现形式，如红眼 / 白眼、正常翅 / 小翅等），这是其成为遗传实验理想材料的原因之一。 （2）亲本均为正常翅，F1出现 “小翅”，根据 “无中生有是隐性”，可知小翅为隐性性状。 F1中雌蝇全为红眼，雄蝇既有红眼又有白眼，表现出与性别相关的遗传模式；结合题干 “两对基因均不位于 Y 染色体上”，可判断眼色基因位于 X 染色体上。 控制翅型的基因位于常染色体，控制眼色的基因位于 X 染色体，二者属于非同源染色体上的非等位基因，因此遵循自由组合定律。 （3）设翅型基因为A/a（正常翅A对小翅a显性），眼色基因为XB/Xb（红眼B对白眼b显性）。由亲本 “正常翅红眼雌雄蝇” 杂交后代出现小翅、白眼，可推出亲本基因型：翅型均为Aa，眼色雌蝇为XBXb、雄蝇为XBY。翅型AA或Aa（正常翅为显性，A_）；眼色XBXB或XBXb（雌蝇红眼基因型）。因此基因型共有2（翅型）×2（眼色）=4种，分别为AAXBXB、AAXBXb、AaXBXB、AaXBXb。鉴定基因型用测交的方式：需选择隐性纯合的雄果蝇，即小翅白眼（aaXbY）的雄蝇与之杂交，根据后代性状表现可推断雌果蝇的基因型。 （4）F₁代正常翅红眼雌果蝇与小翅白眼雄果蝇（aaXbY）自由交配：  翅形遗传（常染色体）， 雌配子类型及比例：A(2/3)、a(1/3)；雄配子：a(1) 后代基因型比例：Aa(2/3) : aa(1/3) → 正常翅:小翅=2:1  眼色遗传（X染色体）： 雌配子类型及比例：XB(3/4)、Xb(1/4)；雄配子：Xb(1/2)、Y(1/2) 后代眼色表现：雌蝇：全为红眼（XBXb） 雄蝇：红眼（XBY）:白眼（XbY）=3:1，自由交配后代性状组合比例：正常翅红眼 : 正常翅白眼 : 小翅红眼 : 小翅白眼 = 6:2:3:1，则F2的雄果蝇中正常翅白眼个体占2/12=1/6。 4．果蝇的红眼（W）对白眼（w）为显性，直刚毛（B）对焦刚毛（b）为显性，长翅（V）对残翅（v）为显性，取一只残翅焦刚毛白眼雄蝇与一只长翅直刚毛红眼雌蝇M杂交，不考虑交叉互换的情况下，F1表型及比例为长翅直刚毛红眼：长翅焦刚毛白眼=1：1，取F₁中长翅直刚毛红眼果蝇相互交配，得F2，回答下列问题： (1)果蝇的眼色基因与刚毛性状基因 （填“符合”或“不符合”）孟德尔自由组合定律。请用“1”表示染色体，简单画出这两对基因在M染色体上的位置关系 。 (2)F2表型及比例为长翅直刚毛红眼雌蝇：残翅直刚毛红眼雌蝇：长翅直刚毛红眼雄蝇：残翅直刚毛红眼雄蝇：长翅焦刚毛白眼雄蝇：残翅焦刚毛白眼雄蝇=6：2：3：1：3：1，则可确定刚毛性状基因位于 染色体上，F2中长翅直刚毛红眼果蝇相互交配，得F3，其中残翅焦刚毛雄蝇的比例为 。 (3)欲测定一只长翅直刚毛雌蝇的基因型，可选择残翅焦刚毛的雄蝇与其杂交，已知V/v基因和B/b基因只有一对位于X染色体上，若子代表型为长翅直刚毛雌蝇：残翅直刚毛雄蝇=1：1，则亲本雌蝇的基因型为 ；若B/b基因位于X染色体上，且子代雌雄果蝇均出现4种表型，请书写相关的遗传图解 。 【答案】(1) 不符合 (2) X (3) BBXVXv F2 长翅直刚毛雌蝇:长翅焦刚毛雌蝇:残翅直刚毛雌蝇:残翅焦刚毛雌蝇:长翅直刚毛雄蝇:长翅焦刚毛雄蝇:残翅直刚毛雄蝇:残翅焦刚毛雄蝇=1:1:1:1:1:1:1:1 【分析】位于非同源染色体上的非等位基因，随非同源染色体的自由组合而自由组合；一只残翅焦刚毛白眼雄蝇（即三对性状都为隐性）与一只长翅直刚毛红眼雌蝇（即三对性状都为显性）M杂交，相当于考虑3对等位基因的测交实验，而F1表型及比例为长翅直刚毛红眼：长翅焦刚毛白眼=1：1，则可推出基因B与基因W连锁，位于同一条染色体上；基因b与基因w连锁，位于另外一条同源染色体上，不符合自由组合定律。 【详解】（1）结合题干提供的信息，在不考虑交叉互换的情况下，一只残翅焦刚毛白眼雄蝇与一只长翅直刚毛红眼雌蝇M杂交，相当于考虑3对等位基因的测交实验，而F1表型及比例为长翅直刚毛红眼：长翅焦刚毛白眼=1：1，则可推出基因B与基因W连锁，位于同一条染色体上；基因b与基因w连锁，位于另外一条同源染色体上，故果蝇的眼色基因（W/w）与刚毛性状基因（B/b）不符合孟德尔自由组合定律，位置如图： 。 （2）分析题意可知，F2雌果蝇均为直刚毛红眼，雄果蝇中直刚毛红眼：焦刚毛白眼=1：1，所以可确定刚毛性状基因（B/b）和眼色基因（W/w）位于X染色体上；F2雌、雄果蝇中长翅：残翅均等于3：1，所以可确定翅形基因（V/v）位于常染色体上，且可推出F1雌果蝇的基因型为VvXBWXbw，雄果蝇的基因型为VvXBWY；故F2中长翅直刚毛红眼雌雄果蝇中VV均占1/4 ，Vv均占1/2 ，F2直刚毛红眼雌果蝇中XBWXBW占1/2 ，XBWXbw占1/2 ，因此F2中长翅直刚毛红眼果蝇V_XBWX--和V_XBWY相互交配，得到的F3中残翅焦刚毛雄蝇vvXbwY的比例为 2/3×2/3×1/4×1/4×1/2=1/72。 （3）长翅直刚毛雌蝇与残翅焦刚毛的雄蝇杂交，若子代表型为长翅直刚毛雌蝇：残翅直刚毛雄蝇=1：1，可知翅形的遗传与性别有关，即V/v基因位于X染色体上，则亲本雌蝇的基因型为BBXVXv；若B/b基因位于X染色体上，且子代雌雄果蝇均出现4种表型，则亲本基因型为VvXBXb、vvXbY，遗传图解如图： F2 长翅直刚毛雌蝇:长翅焦刚毛雌蝇:残翅直刚毛雌蝇:残翅焦刚毛雌蝇:长翅直刚毛雄蝇:长翅焦刚毛雄蝇:残翅直刚毛雄蝇:残翅焦刚毛雄蝇=1:1:1:1:1:1:1:1 5．某种鸟类的羽毛颜色由两对等位基因（A、a和B、b）控制，色素的代谢过程如下图1所示，当蓝色素与红色素同时存在时为紫色，决定两种色素合成的基因独立遗传，基因均不在Y上。现有两红色羽毛亲本杂交得到F1，F1的表型及比例如下图2所示。 图1 羽毛颜色遗传规律 图2F1的表型及比例 (1)两红色羽毛亲本的基因型为 ，按照遗传规律，正常情况下，F1代的表型及比例为 ，但实际产生的后代情况如图2，推测可能是 。 (2)请设计实验，检验推测是否合理： ①选用基因型纯合的白色雌性个体与亲本中的雄性个体杂交，若后代 ，则说明含 基因的雄配子致死。 ②选用表型为白色的雄性个体与亲本中的雌性个体杂交，若后代 ，则说明 。 【答案】(1) BbXAXa与BbXAY 红毛♀：白毛♀：红毛♂：紫毛♂：蓝毛♂：白毛♂=6：2：3：3：1：1 含B基因的雌配子或者雄配子致死 (2) 白色：白色=1：1（全为白色） B基因 白色：白色：蓝色=2：1：1 含B基因的雌配子致死 【分析】根据题意可知，紫色个体基因型为aaB_，蓝色个体基因型为aabb，红色个体基因型为A_B_，白色个体基因型为A_bb。 【详解】（1）分析图2可知，两红色羽毛亲本杂交得到F1，白色、红色仅在雄性中出现，故推测有一对基因在X染色体上。 又根据紫色个体基因型为aaB_，蓝色个体基因型为aabb，红色个体基因型为A_B_，白色个体基因型为A_bb，所以两红色羽毛亲本的基因型为BbXAXa与BbXAY，按照遗传规律，正常情况下，F1代的表型及比例为红毛（B_XAX-）：白毛（bbXAX-）：红毛（B_XAY）：紫毛（B_XaY）：蓝毛（bbXaY）：白毛（bbXAY）=6：2：3：3：1：1，但实际产生的后代情况如图2，推测可能是含B基因的雌配子或者雄配子致死。 （2）为检验推测是否合理，①选用基因型纯合的白色雌性个体（bbXAXA）与亲本中的雄性个体（BbXAY）杂交，若后代白色：白色=1：1（全为白色），则说明含B基因的雄配子致死。②选用表型为白色的雄性个体（bbXAY）与亲本中的雌性个体（BbXAXa）杂交，若后代白色（bbXAX-）：白色（bbXAY）：蓝色（bbXaY）=2：1：1，则说明含B基因的雌配子致死。 专练4遗传和变异（二） 拓展遗传规律的延伸应用，聚焦伴性遗传（伴X、伴Y染色体遗传）的特点与相关计算，分析基因突变、基因重组、染色体变异的类型、实质及对性状的影响，掌握人类遗传病的类型判断与概率计算，理解生物变异在进化中的意义。 1．某昆虫的性别决定方式为 XY 型，该昆虫眼色的白眼和红眼由等位基因A/a 控制，翅型的长翅和残翅由等位基因 B/b 控制。研究人员利用纯合白眼长翅和纯合红眼残翅为亲本进行杂交实验，结果如图。 F₂ 中每种表型都有雌、雄个体。    回答下列问题： (1)控制眼色的基因位于 染色体上， F₂ 中白眼长翅有 种基因型。 (2)某岛上该昆虫每100 只中有16 只为残翅，其余为长翅。现取该岛上一只白眼长翅 雄昆虫，与上述杂交实验 F2中的红眼长翅雌昆虫杂交，获得 F3，F3中红眼残翅雌 昆虫所占的比例为 。 (3)该昆虫野生型均为 Sd+基因纯合子，研究人员发现极少数雄性的一个 Sd+基因突变 为 Sd 基因。 Sd 基因编码的蛋白质作用于R 基因，使含有R 基因的精细胞发育异常 并死亡，对r 基因不起作用。如图为某突变体雄性 T， 其翅形为长翅，进一步用射 线照射雄性T， 得到一只染色体片段移接到了Y 染色体上的变异雄性B。    ① 突变基因 Sd 对 Sd+基因为 (填“显性”或“隐性”)。若不考虑突变和交叉 互换，雄性T 能产生的精子的基因型总共有 种。 ② 研究人员将雄性 T  与自然界中的残翅雌性杂交，后代全为残翅。若不考虑突变， 后代全为残翅的原因可能为 。 ③ 为进一步验证“含Sd 基因的个体不会产生含R 基因的精子”，将雄性B 与自然界中  的残翅雌性杂交，若子代表型为 ，则支持假设。(移接的片段只考虑 R 基因) 【答案】(1) X 4/四 (2)1/42 (3) 显性 2/二/两 雄性T 的基因型为Bb，且 B 与 R 基因在同一条染色体上 长翅雌性：残翅雌性=1:1 【分析】由题意及图示分析，亲本纯合白眼长翅和纯合红眼残翅，F1代出现了红眼和白眼，说明控制眼色的基因位于X染色体上，且白眼为隐性，均为长翅，说明长翅为显性，F1杂交后，F2表型为长翅：残翅=3:1，且均有雌雄，由此可推知，亲本基因型为BBXaXa，bbXAY。 【详解】（1）由题意及图示分析，亲本纯合白眼长翅和纯合红眼残翅，F1代雌性全为红眼，雄性全为白眼，说明控制眼色的基因位于X染色体上，且白眼为隐性，均为长翅，说明长翅为显性，F1杂交后，F2表型为长翅：残翅=3:1，且均有雌雄，由此可推知，亲本基因型为BBXaXa，bbXAY。F1分别为BbXAXa，BbXaY，由此可知， F2中白眼长翅B_Xa_有2×2=4种基因型。 （2）由题意可知，某岛上该昆虫每100 只中有16 只为残翅，共余为长翅，说明bb=16%，b=40%，B=60%，现取该岛上一只白眼长翅雄B_XaY（BB为36%，Bb为48%，BB：Bb=3：4）昆虫，与上述杂交实验 F2中的红眼长翅雌（1/3BBXAXa，2/3BbXAXa）昆虫杂交，获得 F3，F3中红眼残翅雌bbXAXa昆虫所占的比例为4/7×1/2×2/3×1/2bb×1/2×1/2XAXa=1/42。 （3）①由题意可知，Sd 基因编码的蛋白质作用于R 基因，说明 Sd 对 Sd+基因为显性，由于Sd 基因编码的蛋白质作用于R 基因，使含有R 基因的精细胞发育异常并死亡，对r 基因不起作用，雄性T 能产生的精子的基因型总共有2种，包括SdrX，SdrY。 ②若雄性T 的基因型为Bb，且 B 与 R 基因在同一条染色体上，则B与R基因所在染色体所在的精细胞死亡，只能产生b精子，导致其与自然界中的残翅雌性bb杂交，后代全为残翅。 ③由②可知，雄性T 的基因型为Bb，B 与 R 基因在同一条染色体上，若含Sd 基因的个体不会产生含R基因的精子，则将雄性B （基因型为Bb，均为长翅，只能产生X配子）与自然界中的残翅雌性杂交，子代表型为长翅雌性：残翅雌性=1：1。 2．果蝇繁殖能力强、易饲养，是一种很好的遗传学研究材料。某实验室对从野外采 集的果蝇进行了多年的纯化培养，已连续多代全为灰体长翅，因此确认此果蝇为纯种。两 个小组用此果蝇继续扩大培养时， 一个小组发现了1只灰体残翅(未交配过的雌果蝇)，另 一小组发现了1 只黑体长翅雄果蝇。两个小组欲利用这2只特殊果蝇研究相关性状变化 的性质及其遗传方式。已知体色和翅型都确定分别受一对等位基因控制，且都不在Y 染色体上。回答下列问题： (1)把灰体残翅雌果蝇和黑体长翅雄果蝇放入同一容器中培养，使其交配并产生后代。 F1全是灰体长翅。这说明： 一、残翅或黑体的出现可能是 (填“显性”或“隐 性”)突变，且残翅基因位于 染色体上，否则 F1 的 表 型 和 比 例 为 ；二、残翅或黑体的出现也可能是 变异。 (2)F₁雌雄果蝇相互交配得到F2，若 F2 没有黑体和残翅个体，则该现象说明黑体和残体  的出现都符合(1)中第 种推论；若F2 出现灰体:黑体=3:1，长翅:残翅=  3:1，则支持了(1)中第 种推论，且若 均为 ，则说明 控制该性状的基因位于X 染色体上，若雌、雄皆有，则位于常染色体上。 (3)最终的实验结论是残翅和黑体的基因都位于常染色体上。若将两个变异亲本分别与 野生型杂交，再分别将其F₁  雌雄个体相互交配产生 F2， 通过观察这两组实验的F1和 F2 的性别和性状， (填“能”或“不能”)得到该结论。 (4)若(2)中F2的表型及比例为灰体长翅:灰体残翅:黑体长翅:黑体残翅为9:3:3:1，则 说明 ;若F2的表型及比例为灰体长翅:灰体残翅:黑体长翅为2:1:1，则 说明 。 (5)请分析(1)中将灰体残翅雌果蝇和黑体长翅雄果蝇杂交的目的 。 【答案】(1) 隐性 常 残翅雄性：长翅雌性=1:1 不可遗传 (2) 二 一 黑体 雄性 (3)能 (4) 两对基因自由组合（两对基因位于两对同源染色体上） 两对基因位于一对同源染色体上，且不发生互换（交叉互换） (5)使残翅和黑体集中到一个个体上，从而探究两对基因的遗传是否遵循自由组合定律（或探究两对基因在染色体上的相对位置） 【分析】基因分离定律的实质：在杂合的细胞中，位于一对同源染色体上的等位基因，具有一定的独立性；减数分裂形成配子的过程中，等位基因会随同源染色体的分开而分离，分别进入两个配子中，独立地随配子遗传给子代。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）具有相对性状的双亲进行杂交，子一代未表现出来的性状为隐性性状，故灰体残翅雌果蝇和黑体长翅雄果蝇杂交， F1 全是灰体长翅，说明残翅或黑体可能是隐性突变；若残翅基因位于X染色体上，F1的表型和比例为残翅雄性:长翅雌性=1:1，故残翅基因位于常染色体上；若残翅或黑体是环境因素导致的，不可遗传给后代，故残翅或黑体的出现也可能是不可遗传变异。 （2）F1雌雄果蝇相互交配得到F2，若F2没有黑体和残翅个体，说明黑体和残翅不可遗传，符合(1)中第二种推论。若F2 出现灰体:黑体=3:1，长翅:残翅= 3:1，说明这两对性状均符合分离定律，则支持了(1)中第 一种推论；若黑体均为雄性，说明灰体和黑体这对性状的遗传与性别相关，则说明 控制该性状的基因位于X 染色体上；若雌、雄皆有，则位于常染色体上。 （3）若将两个变异亲本分别与 野生型杂交，得到的子一代这对基因均为杂合的，再分别将其F1 雌雄个体相互交配产生 F2，若F2的性别与性状无关则位于常染色体上，若F2的性别与性状有关，则位于性染色体上，故能得到该结论。 （4）由于灰体/黑体与残翅/长翅受两对基因的控制，若(2)中F2的表型及比例为灰体长翅:灰体残翅:黑体长翅:黑体残翅为9:3:3:1，则 说明两对基因位于两对同源染色体上，遵循自由组合定律，若F2 的表型及比例为灰体长翅:灰体残翅:黑体长翅为2:1:1，两对性状都符合分离定律，但是灰体基因与残翅基因连锁，黑体与长翅基因连锁，则说明两对基因位于一对同源染色体上，且不发生互换（交叉互换）， （5）通过杂交可将不同个体的性状集中到同一个个体中，将灰体残翅雌果蝇和黑体长翅雄果蝇杂交，是为了使残翅和黑体集中到一个个体上，从而探究两对基因的遗传是否遵循自由组合定律（或探究两对基因在染色体上的相对位置）。 3．下图是一个涉及甲、乙两种单基因遗传病的家系。甲病由等位基因（A、a）控制，乙病由另一对等位基因（B、b）控制，其中Ⅱ-4不携带甲病致病基因。回答下列问题： (1)研究发现，怀孕母体的血液中有少量来自胎儿的游离DNA，提取母亲血液中的DNA，采用PCR方法可以检测胎儿的基因状况，进行遗传病诊断。该技术的优点是 （答出2点即可）。 (2)据图可知，两种遗传病的遗传方式为：甲病 ，乙病 。若Ⅲ-1和Ⅲ-3婚配，生育患病孩子的概率是 ，因此，为有效降低遗传病的发病风险要避免 。 (3)经诊断乙病为苯丙酮尿症（PKU），患者一般是由于正常的苯丙氨酸羟化酶基因（PAH）突变导致酶活性降低，苯丙氨酸及其代谢产物在体内积累导致发病。人群中PAH基因两侧MspI限制酶切位点的分布存在如下两种形式。分别提取上述家系中的Ⅱ-3、Ⅱ-4、Ⅲ-4和Ⅲ-5号个体的DNA，经MspI酶切后进行电泳分离，结果如图所示。 ①Ⅱ-4号个体分离出的19kbDNA片段上含有 （填“正常”或“异常”）的PAH基因，理由是 。根据电泳结果推测Ⅲ-5个体携带异常PAH基因的概率为 。 ②对大量苯丙酮尿症患者进行基因检测，共发现175种突变分布于PAH基因中，该检测结果体现了基因突变的特点是 。为减轻PKU症状，PKU患者的饮食上应注意 。 【答案】(1)操作简便、准确安全、快速等 (2) 伴X隐性遗传 常染色体隐性 1/3 近亲结婚 (3) 正常 Ⅲ-4号个体患PKU，含两个异常的PAH基因，这两个基因分别来自于Ⅱ-3、Ⅱ-4个体的23kb的片段 1/2 不定向 减少苯丙氨酸的摄入 【分析】题图分析，根据无中生有女必为常隐判断，乙病为常染色体隐性，因为Ⅱ-3和Ⅱ-4表现正常，却生出了患乙病的女儿，同时二人还生出了患甲病的儿子，因此可判断，甲病为隐性遗传病，又知Ⅱ-4不携带甲病致病基因，因而判断甲病为伴X隐性遗传病。 【详解】（1）研究发现，怀孕母体的血液中有少量来自胎儿的游离DNA，提取母亲血液中的DNA，采用PCR方法可以检测胎儿的基因状况，进行遗传病诊断。该技术的原理是根据基因的特异性设计的，其优点是操作简便、准确安全、快速等 （2）Ⅱ-3和Ⅱ-4表现正常，却生出了患乙病的女儿和患甲病的儿子，因而可以做出判断乙病为常染色体隐性遗传病，甲病也为隐性遗传病，结合相关信息Ⅱ-4不携带甲病致病基因，可推测甲病为伴X隐性遗传病。据此做出判断，Ⅲ-1的基因型为1/3BBXAXa或2/3BbXAXa，Ⅲ-3的基因型为1/3BBXAY或2/3BbXAY，二者婚配，生育正常孩子的概率为（1-2/3×2/3×1/4）×（1-1/4）=2/3，则二人婚配生出患病孩子的概率是1-2/3=1/3，因此，为有效降低遗传病的发病风险要避免近亲结婚，因为近亲结婚会增加相同的隐性致病基因纯合的机会，导致患病率提高。 （3）①Ⅱ-3和Ⅱ-4表现正常生出患有乙病的女儿，因此二者的基因型均为Bb，即均带有PKU基因，同时Ⅲ-4患有乙病，即其基因型为bb，因而可推测，PKU基因均位于23kb片段上，且分别来自双亲，据此做出判断，Ⅱ-4号个体分离出的19kbDNA片段上含有“正常”的PAH基因。根据电泳结果推测Ⅲ-5个体的19kb一定来自Ⅱ-4，则其含有的23kb一定来自Ⅱ-3，而Ⅱ-3的两个23kb片段一个带有正常基因，一个带有异常基因，因此Ⅲ-5携带异常PAH基因的概率为1/2。 ②对大量苯丙酮尿症患者进行基因检测，共发现175种突变分布于PAH基因中，该检测结果体现了基因突变的特点是不定向性，这为生物进化提供了根本来源。为减轻PKU症状，PKU患者的饮食上应注意减少苯丙氨酸的摄入，避免体内产生更多的本丙酮酸。 4．玉米（2n=20）是我国栽培面积最大的作物，在玉米籽粒颜色的遗传机制中，存在多个相关基因。请回答下列问题： (1)飞花玉米是指一个花序所结果实中，不同籽粒具有白、黄、红、紫等不同颜色，农业生产上常通过将不同籽粒颜色的玉米混合种植，控制日照促进花色索的合成等措施获得，可见玉米籽粒颜色这一性状除受 控制外，还受 因素的影响。 (2)A、a与R、r两对独立遗传的基因与玉米籽粒颜色有关，A和R同时存在时籽粒为紫色，缺少A或R时籽粒为白色。紫粒玉米与白粒玉米杂交，结出的籽粒中紫：白=3：5，出现性状分离的原因是 ，推测白粒亲本的基因型是 。白色籽粒中纯合子的比例为 。 (3)研究者发现一种玉米突变体S，用S的花粉给普通玉米授粉，会结出一定比例的单倍体籽粒。以普通玉米（aarr，白粒）为母本，突变体S（AARR，紫粒）为父本杂交，发现杂交后代中单倍体籽粒全为白色，二倍体籽粒全为紫色。推测单倍体是由 发育而来的，基因型为 。 (4)现有高产抗病白粒玉米纯合子G（aarr）、抗旱抗倒伏白粒玉米纯合子H（aarr），欲培育出高产抗病抗旱抗倒伏的品种，结合（3）中的育种材料与方法，育种流程为① ，② ，③根据 挑选出单倍体。将得到的单倍体进行 以获得纯合子，选出具有优良性状的个体。该育种方法的遗传学原理是 。 【答案】(1) 基因 环境 (2) 紫粒玉米为杂合子 Aarr 或aaRr 2/5 (3) 卵细胞 ar (4) G与H杂交得到F1 以F1为母本与S杂交得到F2 籽粒颜色 染色体加倍 基因重组和染色体畸变 【分析】基因控制生物性状的情况是复杂的，一方面，多对基因共同控制生物的某个性状，基因之间存在复杂的相互关系；另一方面，基因的表达受到环境的影响，所以生物的性状（或表型）是基因（或基因型）与环境共同作用的结果。 【详解】（1）由题目中信息“在玉米籽粒颜色的遗传机制中，存在多个相关基因”可知，玉米籽粒颜色这一性状受基因控制； 由信息“农业生产上常通过将不同籽粒颜色的玉米混合种植，控制日照促进花色索的合成等措施获得”可知，玉米籽粒颜色还受环境因素的影响。 （2）由题意可知，紫色籽粒的基因型可表示为A_R_，其余基因型均为白色籽粒，紫粒玉米（A_R_）与白粒玉米杂交，结出的籽粒中紫：白=3：5，即F1中紫色籽粒（A_R_）=3/8=3/4×1/2，可推知亲本中紫粒玉米和白粒玉米的基因型分别为AaRr和Aarr或aaRr，出现3：5的性状分离是因为紫粒玉米为杂合子。白色籽粒中纯合子的比例=（1/2×1/2）/（1-1/2×3/4）=2/5。 （3）以普通玉米（aarr，白粒）为母本、突变体S（AARR，紫粒）为父本杂交后代中单倍体籽粒全为白色（隐性性状），可推测单倍体是由卵细胞发育而来的，基因型为ar。 （4）欲培育出高产抗病抗旱抗倒伏的品种，G与H杂交得到F1，则F1中集中了高产抗病抗旱抗倒伏的基因，结合（3）的条件，以F1为母本与S杂交得到F2，可以得到白色单倍体籽粒和紫色二倍体籽粒，选出白色籽粒即为单倍体种子。将得到的单倍体进行染色体（数目）加倍以获得纯合子，选出具有优良性状的个体。该育种方法的遗传学原理是基因重组和染色体畸变（或染色体变异或染色体数目变异）。 专练5稳态与调节（一） 整合神经调节与体液调节，梳理反射弧的结构与功能、兴奋在神经纤维上的传导及神经元之间的传递机制，掌握下丘脑-垂体-靶腺轴的分级调节与反馈调节，明确主要激素的作用、分泌部位及异常症状，理解体温、水盐、血糖平衡的调节过程。 1．高山姬鼠是栖息于横断山区的重要小型哺乳动物，为了解高山姬鼠在横断山区的低温胁迫下的适应性生存策略，科研人员开展相关研究。 (1)科研人员选取12只非繁殖期的成年个体，随机分为两组，分别处于25℃和5℃环境下正常饲喂28天，进行相关指标检测，结果如下。 平均体重/g 平均体脂/g 平均摄食量/g 0天 28天 28天 0天 28天 对照组 36.0 36.1 5.9 6.1 6.0 实验组 37.0 30.2 3.1 5.8 8.1 ①根据实验结果分析，高山姬鼠通过增加摄食量和 来适应低温环境。 ②高山姬鼠在低温胁迫下，下丘脑分泌的 增多，通过垂体促进甲状腺的分泌活动，导致 增强，弥补了低温条件下因散热 而导致的机体能量消耗的增加。 (2)科研人员继续检测了实验鼠体内瘦素含量和下丘脑神经肽基因的表达量，结果如图。 ①下丘脑的某些神经元合成的瘦素受体依次由 （填细胞器）加工、分类和包装并运送到相应部位，与瘦素结合后导致相关基因表达发生变化。 ②瘦素是一类激素，有两方面作用：一方面抑制下丘脑某些神经元合成促进食欲的神经肽NPY、AgRP；另一方面促进下丘脑另一些神经元合成抑制食欲的神经肽POMC、CART，从而调节动物的食欲。在低温胁迫下，高山姬鼠体内瘦素的含量 （填“增加”“不变”或“减少”），而摄食量增加，原因是 。 (3)综上分析，高山姬鼠通过 调节方式，实现体重、摄食量等指标的生理变化，维持了内环境的 ，最终适应了低温环境。 【答案】(1) 降低体重和降低体脂 促甲状腺激素释放激素 细胞代谢 增加 (2) 内质网和高尔基体 减少 瘦素减少，对下丘脑中合成POMC、CART的基因表达量影响不显著；对合成NPY、AgRP的抑制作用减弱，导致体内合成NPY、AgRP的基因表达量增加，增加摄食量 (3) 神经—体液 稳态 【分析】根据表格数据分析可知，低温下，高山姬鼠的体重减轻、体脂含量低、摄食量增加，说明在低温胁迫下，脂肪的氧化分解加快，以增加产热量适应低温环境；据图分析，瘦素含量与体脂呈正相关，图中的NPY和AgRP是促食类神经肽，POMC和CART是抑食类神经肽，据图分析，体温条件下瘦素与下丘脑细胞的特异性受体结合，NPY和AgRP基因的表达量显著增加，促进食物摄取，增加产热。 【详解】（1）①根据表格数据分析可知，低温下，高山姬鼠的体重减轻、体脂含量低、摄食量增加，说明在低温胁迫下，脂肪的氧化分解加快，以增加产热量适应低温环境。 ②高山姬鼠在低温胁迫下，下丘脑分泌的促甲状腺激素释放激素增多，刺激垂体分泌促甲状腺激素进而促进甲状腺分泌甲状腺激素，导致细胞代谢增强，使机体抵御寒冷的环境，弥补了低温条件下因散热增加而导致的机体能量消耗的增加。 （2）①瘦素受体是位于细胞膜上的蛋白质，其形成过程类似于分泌蛋白的形成过程，其依次是由内质网、高尔基体加工、分类和包装并运送到相应部位，与瘦素结合后导致相关基因表达发生变化。 ②据图可知，低温胁迫下，高山姬鼠的体内瘦素的含量随着体脂的减少而减少，而摄食量增加，其原因是瘦素对下丘脑中合成POMC、CART的基因表达量影响不显著，而对合成NPY、AgRP的神经元抑制作用减弱，导致体内NPY、AgRP基因的表达量增加。 （3）综上分析，高山姬鼠通过神经-体液调节，实现体重、摄食量等指标的生理变化，维持了内环境的稳态，最终适应了低温环境。 2．研究发现，高浓度葡萄糖可引起胰岛A细胞合成并分泌谷氨酸，谷氨酸与胰岛B细胞表面的受体结合，并促进胰岛素的分泌，为验证谷氨酸对胰岛素的释放的作用机理，请设计实验。（胰岛素具体测量方法不作要求） 材料用具：小鼠离体胰岛，培养液，谷氨酸，谷氨酸受体阻断剂，高浓度葡萄糖。 (1)实验思路 ①小鼠离体胰岛均分为甲、乙、丙三组，加入适量且等量的培养液， 。 ②甲组中加入适量的高浓度葡萄糖和谷氨酸，乙组中加入 ，丙组中加入 。 ③ ，每隔一定时间测定三组培养液中的检测指标。 ④分析、统计实验数据。 (2)预测实验结果 （以坐标曲线图形式呈现） (3)分析与讨论 血糖浓度升高除直接作用于 （具体细胞名称）外，也作用于胰岛组织中的神经末梢或血管内感受器，反射性地引起胰岛素的分泌。根据题意，补充完成胰岛素分泌的神经调节的反射弧：胰岛组织中的神经末梢或血管内感受器→传入神经→ 血糖调节中枢→ 神经（传出神经）→胰岛细胞分泌胰岛素（效应器） 【答案】(1) 测量培养液胰岛素浓度 等量的高浓度葡萄糖 等量高浓度葡萄糖和适量的谷氨酸受体阻断剂 在相同且适宜环境中培养一段时间后 (2) (3) 胰岛B细胞 下丘脑 副交感 【分析】1、与血糖调节相关的激素主要是胰岛素和胰高血糖素，其中胰岛素的作用是机体内唯一降低血糖的激素，胰岛素能促进全身组织细胞加速摄取、利用和储存葡萄糖，从而降低血糖浓度。胰高血糖素能促进肝糖原分解，并促进一些非糖物质转化为葡萄糖，从而使血糖水平升高。 2、人和动物体的生命活动除了受神经系统的调节外，还存在着另一种调节方式——由内分泌器官（或细胞）分泌的化学物质进行调节，这就是激素调节。 【详解】（1）实验思路： ①小鼠离体胰岛均分为甲、乙、丙三组，加入适量且等量的培养液，因为实验的因变量是胰岛素浓度，测量类的实验要进行实验前测，所以答案为测量培养液胰岛素浓度。 ②实验分甲、乙．丙三组：甲组加入的物质已知，根据实验目的可知另两组分别是加入等量高浓度葡萄糖、等量高浓度葡萄糖+谷氨酸受体阻断剂。 ③自变量处理后，实验中要控制其他无关变量相等，且要培养一段时间后再观测因变量。在相同且适宜环境中培养一段时间后，每隔一定时间测定三组培养液中的检测指标。 （2）由题可知，甲组的胰岛素释放量应是最高的，加入了谷氨酸受体阻断剂的一组胰岛素释放量则是最低的，实验结果曲线图如下： 。 （3）血糖浓度升高除直接作用于胰岛B细胞外，也作用于胰岛组织中的神经末梢或血管内感受器，反射性地引起胰岛素的分泌。根据题意，胰岛素分泌的神经调节的反射弧为胰岛组织中的神经末梢或血管内感受器→传入神经→下丘脑血糖调节中枢→副交感神经（传出神经）→胰岛细胞分泌胰岛素（效应器）。 3．神经冲动能在神经纤维上传导和在神经肌肉突触间传递，图1为研究者将蛙的脑和脊髓捣毁后剥制的坐骨神经·腓肠肌标本。图2为图1中①处测动作电位的装置示意图。 (1)图1所示标本中，属于剥离前反射弧组成部分且仍能发挥功能的是 。神经冲动在①处传导速率比②处更 ，传播的共同点是都有细胞膜上离子（通道） 的变化和膜电位的改变。 (2)刺激肌肉，肌肉收缩，此时①处电流计指针 （填“能”或“不能”）发生偏转。 (3)用一定强度的电流刺激坐骨神经的a点，请画出测到的动作电位变化曲线。 (4)若增强刺激强度，所画曲线的幅度也随之增加，说明组成坐骨神经不同神经纤维的 不同。 (5)为探究兴奋在不同神经纤维上传导速度是否相同，某同学将图1中电刺激点尽量远离两电极，然后测定并分析曲线峰值的电位变化情况。若 则说明兴奋在不同神经纤维上传导速度不相同，请说明理由 。 【答案】(1) 传出神经和腓肠肌 快 通透性 (2)不能 (3) 或者 (4)兴奋的阈值 (5) 峰出现了分离形成两个或多个峰 由于（坐骨神经上测到的）峰值是由多根神经纤维的动作电位的峰值组成的，因传播速度不同，一定距离后不同神经纤维的峰值会发生分离 【分析】1、神经调节的基本方式是反射，反射的结构基础是反射弧，反射弧包括感受器、传入神经、神经中枢、传出神经和效应器，反射弧只有保持结构和功能的完整性，才能完成反射活动。 2、兴奋在突触处的传导过程：轴突末端兴奋，突触小泡释放神经递质到突触间隙，作用于突触后膜上的受体，引起突触后膜对离子的透性发生改变，突触后膜电位发生变化，突触后神经元兴奋或抑制。 【详解】（1）图1所示标本中，蛙的脑和脊髓被捣毀，神经中枢受到破坏，所剥制的坐骨神经-腓肠肌标本中属于剥离前反射弧组成部分且仍能发挥功能的是传出神经和腓肠肌；神经冲动在①处传导速率（电信号）比②处（化学信号）更快，传播的共同点是都有细胞膜上离子通道的通透性变化和膜电位的改变。 （2）刺激肌肉，肌肉收缩，由于信号不能从肌肉传递到传出神经，所以此时①处电流计指针不能发生偏转。 （3）用一定强度的电流刺激坐骨神经的a点，兴奋先传递至左侧电极，膜电位变为外负内正，然后回复静息电位，然后右侧兴奋，所以测到的两个检测点的动作电位变化曲线为： （4）若增强刺激强度，所画曲线的幅度也随之增加，说明组成坐骨神经不同神经纤维的兴奋的阈值不同。 （5）为探究兴奋在不同神经纤维上传导速度是否相同，某同学将图1中电刺激点尽量远离两电极，然后测定并分析曲线峰值的电位变化情况。由于峰值是由多根神经纤维的动作电位的峰值组成的，因传播速度不同，一定距离后不同纤维的峰值会发生分离。因此，若峰出现了分离形成两个或多个峰则说明兴奋在不同神经纤维上传导速度不相同。 4．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，具体机理如图所示。 (1)胆碱能神经元产生的乙酰胆碱通过 方式释放到突触间隙。通过该方式释放乙酰胆碱的意义是 。 (2)据图分析，该过程中的多巴胺是一种抑制性神经递质，它可以打开突触后膜的Cl-通道，使本处于静息电位的部位发生Cl-内流，Cl-内流引起神经元被抑制的原因是 。 (3)通过图示可知，帕金森病的病因是 。已知L-DOPA是治疗帕金森震颤的药物，为探究人参皂苷是否具有与L-DOPA相似的作用，现提供帕金森病模型小鼠、人参皂苷溶液、L-DOPA溶液、生理盐水等材料（人参皂苷和L-DOPA均可口服且都溶于生理盐水），请写出实验思路： 。 (4)若要开发治疗帕金森病的药物，下列关于药物作用机理的叙述，正确的是__________（多选）。 A．促进多巴胺释放 B．增加脊髓运动神经元乙酰胆碱受体数量 C．抑制多巴胺能神经元的活动 D．抑制胆碱能神经元的兴奋 【答案】(1) 胞吐 可以极短时间内释放足够的乙酰胆碱到突触间隙，提高兴奋传递的速率 (2)静息电位为内负外正，Cl-内流加大了本处于静息电位的细胞膜内外电位差，导致更多的内流才会产生动作电位 (3) 多巴胺能神经元分泌的多巴胺过少，导致对脊髓运动神经元的抑制不足，胆碱能神经元分泌的乙酰胆碱过多，导致脊髓运动神经元过于兴奋 选生理状态相同的若干只帕金森病模型小鼠，将小鼠随机均分为A、B、C三组，A组灌胃生理盐水，B组灌胃L-DOPA溶液，C组灌胃人参皂苷溶液，在相同且适宜的环境中饲养一段时间后，观察小鼠肌肉震颤情况 (4)AD 【分析】1、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。 2、由于神经递质只存在于突触前膜的突触小泡中，只能由突触前膜释放，然后作用于突触后膜上，因此神经元之间兴奋的传递只能是单方向的。 【详解】（1）胆碱能神经元产生的乙酰胆碱通过胞吐方式释放到突触间隙，胞吐不需要载体蛋白的协助，可以极短时间内释放足够的乙酰胆碱到突触间隙，提高兴奋传递的速率。 （2）静息电位为内负外正，Cl-内流加大了本处于静息电位的细胞膜内外电位差，导致更多的Na+内流才会产生动作电位，因此Cl-内流起到了抑制神经元兴奋的作用。 （3）分析题图，帕金森病的病因是多巴胺能神经元分泌的多巴胺过少导致对脊髓运动神经元的抑制不足，胆碱能神经元分泌的乙酰胆碱过多导致脊髓运动神经元过于兴奋。 第一步：确定实验目的  探究人参皂苷是否具有与L-DOPA相似的作用。 第二步：梳理实验步骤  选生理状态相同的若干只帕金森病模型小鼠，将小鼠随机均分为A、B、C三组，A组灌胃生理盐水，B组灌胃L-DOPA溶液，C组灌胃人参皂苷溶液，在相同且适宜的环境中饲养一段时间后，观察小鼠肌肉震颤情况。 （4）帕金森病主要与多巴胺分泌减少、乙酰胆碱分泌增多有关，可通过促进多巴胺释放、抑制胆碱能神经元的兴奋等对帕金森病进行治疗。 AD、帕金森病主要与多巴胺分泌减少、乙酰胆碱分泌增多有关，可通过促进多巴胺释放、抑制胆碱能神经元的兴奋等对帕金森病进行治疗，AD正确； B、金森病主要是多巴胺能神经元受损，导致多巴胺分泌减少，使得胆碱能神经功能相对亢进。增加脊髓运动神经元乙酰胆碱受体数量会使胆碱能神经的作用进一步增强，加重帕金森病的症状，而不是治疗该疾病，B错误； C、帕金森病患者的多巴胺能神经元已经出现了变性死亡，其功能本身就减弱。此时若再抑制多巴胺能神经元的活动，会使多巴胺的分泌进一步减少，加重病情，C错误； 故选AD。 5．甲状腺是人体重要的内分泌腺，血清中甲状腺激素含量是甲状腺疾病的主要诊断标准，某医院对两位患者进行了相关测试及诊断。请回答下列问题： （一）现有甲、乙两名患者，经临床初步诊断发现两者血清甲状腺激素水平明显升高。为进一步查明病因，医生对这两名患者进行了131I摄入率检查，即让患者摄入131I，24h后，测量其体内的相关物质含量，结果如下表： 受检对象 血清中的131I 甲状腺内贮存的131I-甲状腺激素 甲状腺内贮存的无放射性甲状腺激素 血清131I-甲状腺激素 正常人 低 中等 中等 中等 甲 低 高 高 高 乙 高 低 低 低 据上表分析： (1)患者甲的甲状腺细胞对131I的摄入率 ，进一步检测发现其促甲状腺激素受体抗体（TRAb）水平明显升高，推测该抗体对甲状腺功能具有 作用。 (2)患者乙的甲状腺激素合成功能减退，推测其血清中总甲状腺激素水平升高的最可能原因是 。 （二）长期高脂肪膳食会使甲状腺激素分泌减少，使学习能力下降。研究发现，蔬菜水果中富含槲皮素，槲皮素能缓解高脂膳食的危害。现利用下列材料，设计实验验证上述发现。 实验主要材料：生理状况相同的健康小鼠若干、高脂膳食、正常膳食、水溶性槲皮素、生理盐水、注射器、相应的检测仪等 (3)实验思路：取生理状况相同的健康小鼠若干，随机分成三组，完善实验分组，并将预期实验结果填入表格： 槲皮素能缓解高脂膳食危害的实验分组及预期结果记录表 组别 食物 饲喂物质 实验预期结果 甲组 正常膳食 甲状腺激素含量正常 乙组 生理盐水 丙组 (4)实验结果分析与讨论： 研究发现：人体大脑中的海马区主要负责学习和记忆，日常生活中的短期记忆都储存在海马体中。海马区神经营养因子BDNF可以选择性的促进神经元Na＋通道 ，也可以促进突触前膜释放 ，增强兴奋的传递，从而促进学习记忆。据此推测：甲状腺激素分泌减少导致学习能力下降的机理可能是 。 【答案】(1) 高 促进 (2)甲状腺细胞受到炎症破坏，甲状腺内贮存的甲状腺激素释放 (3) 生理盐水 高脂膳食 甲状腺激素含量降低 高脂膳食 水溶性槲皮素（生理盐水溶解的槲皮素溶液） 甲状腺激素含量正常 (4) 开放 神经递质 甲状腺激素分泌减少导致海马区的BDNF合成减少，神经兴奋传递减弱，学习记忆下降 【分析】甲状腺激素是甲状腺所分泌的激素，作用于人体几乎全部细胞。甲状腺激素能促进生长发育、维持神经系统的兴奋性、促进代谢等等。甲状腺激素的分泌存在分级调节和反馈调节，当甲状腺激素减少时，甲状腺激素对下丘脑和垂体的反馈抑制作用减弱，使促甲状腺激素释放激素和促甲状腺激素分泌增多，从而使甲状腺激素分泌增多。 【详解】（1）据表可知，患者甲血清中放射性碘的含量低，而血清和甲状腺中131I-甲状腺激素的含量均高，因此患者甲的甲状腺细胞对131I的摄入率高；甲状腺的功能受促甲状腺激素的调节，而促甲状腺激素受体抗体也可以和促甲状腺激素受体结合，结合题意可知，该结合导致甲状腺功能亢进，因此是促进作用。 （2）据表可知，患者乙血清中的131I含量高，而甲状腺内贮存的131I-甲状腺激素、血清131I-甲状腺激素含量低，说明患者乙的甲状腺细胞对131I利用较少，说明患者乙的甲状腺激素合成功能减退，但是其血清中总甲状腺激素水平升高，推出其原因最可能是甲状腺细胞受到炎症破坏，原来贮存在甲状腺内的甲状腺激素进入血液。 （3）实验目的是研究榭皮素对高脂膳食危害的影响，为了说明结果，需要有正常膳食的组作为对照，故表中①横线处的处理为生理盐水；据题干信息“长期高脂肪膳食会使甲状腺激素分泌减少，使学习能力下降”，则②处为高脂膳食，③处甲状腺激素含量减少；还需要有高脂膳食并饲喂槲皮素的组，则④处为高脂膳食，⑤处槲皮素，预测结果该组⑥甲状腺激素含量正常。 （4）动作电位形成时，钠离子内流，形成外负内正的动作电位，则BDNF可促进神经元Na＋通道开放。也可以促进突触前膜释放神经递质，增强兴奋的传递过程，从而促进学习记忆。据此推测，甲状腺激素可能是通过促进海马区的BDNF合成增强神经系统的兴奋性，因此，甲状腺激素分泌减少，海马区的BDNF合成减弱，减弱兴奋的传递，继而学习记忆能力下降。 专练6稳态与调节（二） 聚焦免疫调节及稳态的综合维持，区分非特异性免疫与特异性免疫（体液免疫、细胞免疫）的过程与联系，掌握免疫细胞的功能、抗体与抗原的相互作用，理解免疫失调病（过敏反应、自身免疫病、免疫缺陷病）的成因与特点，结合神经-体液-免疫调节网络分析稳态维持的机制。 1．某男子在野外活动时，左脚不慎踩到一尖锐的腐烂骨头，痛疼难当。后又因伤口处理不当，周围皮肤出现了红肿、化脓，并伴随全身发热等症状。就医后，血检结果表明其血液中白细胞总数、中性粒细胞数、巨噬细胞数、淋巴细胞数均明显上升。回答下列问题： (1)当人左脚踩到骨渣时，左腿会迅速发生屈反射而抬起，稍后右腿发生伸肌反射而蹬直以维持身体平衡，右腿蹬直比左腿抬起要慢的主要原因是 。除以上2个反射外，人体能维持平衡而不跌倒还与 的调节功能密切相关。该男子之后感到痛疼难当是由于伤口处细胞持续释放组织胺等化学物质，使 产生兴奋并传到 。 (2)根据红肿、化脓等症状基本可判断伤口处理不当引起了炎症反应，其中伤口处皮肤发红的原因是 ，而肿是由于 使血浆物质进入组织液引起。 (3)血检结果表明该男子的第 道防线正在发挥作用清除病原体，其中增多的巨噬细胞的作用包括 。 (4)由于伤口较深，医生建议治疗的同时也注射破伤风疫苗，据此可推测破伤风杆菌是一种 微生物。 【答案】(1) 参与屈反射的神经元级数比对侧伸肌反射的少 小脑 （痛觉）感觉神经末梢（或感受器） 大脑皮层 (2) 毛细血管扩张 毛细血管壁通透性增大 (3) 二和三 吞噬清除病原体，为T细胞呈递抗原 (4)厌氧 【分析】1、神经调节的基本方式是反射，其结构基础是反射弧，由感受器、传入神经、神经中枢、传出神经、效应器五部分构成。 2、人体有三道防线来抵御病原体的攻击。皮肤、黏膜是保卫人体的第一道防线;体液中的杀菌物质(如溶菌酶 )和吞噬细胞(如巨噬细胞和树突状细胞)是保卫人体的第二道防线。第三道防线是机体在个体发育过程中与病原体接触后获得的，主要针对特定的抗原起作用，因而具有特异性，叫作特异性免疫。 【详解】（1）因为突触间存在突触延搁，突触数目越多，传递时间越长，参与屈反射的神经元级数比对侧伸肌反射的少，所以右腿蹬直比左腿抬起要慢。 小脑能够协调运动，维持身体平衡。 机体产生痛疼感觉是从（痛觉）感觉神经末梢产生兴奋，并传到大脑皮层产生疼痛的感觉。 （2）组织细胞释放组织胺，组织胺和血管舒缓激肤作用于毛细血管等部位，使毛细血管舒张、血流缓慢，从而导致伤口处局部发红。 皮肤肿是由于毛细血管壁通透性增大，使血浆物质进入组织液引起。 （3）血检中的白细胞、中性粒细胞、巨噬细胞、淋巴细胞参与第二、三到防线。 巨噬细胞的作用是吞噬清除病原体，为T细胞呈递抗原。 （4）伤口较深时破伤风杆菌可能会繁殖，推测是一种厌氧微生物。 【点睛】本题考查神经系统、免疫系统等知识点，考查学生综合运用所学知识、解释现象、解决实际问题的能力。 2．肌萎缩侧索硬化症，又称渐冻症，是一种运动神经元疾病，其发病机制的假说有兴奋性氨基酸毒性学说、自身免疫学说、神经营养因子学说及基因突变等。回答下列相关问题。 (1)支配人体四肢随意运动的神经中枢位于 和 中，而渐冻人逐渐丧失支配四肢随意运动这一功能。 (2)兴奋性氨基酸属于兴奋性 ，其在兴奋的 （填“传导”或“传递”）过程中发挥重要作用。兴奋性氨基酸从存储部位到发挥作用需经历的生理过程有 。 (3)自身免疫学说认为患者脑脊液和血清中抗神经元抗体的增加与其发病有关。人体内能产生抗体的细胞是 ，该细胞不能识别任何抗原的根本原因是 。 (4)神经营养因子是一类由神经所支配的组织（如肌肉）和星形胶质细胞产生的，对神经元的发育、存活和凋亡起重要作用的蛋白质。请分析神经营养因子学说的核心内容可能是 。 (5)基因突变学说认为运动神经元中D丝氨酸分解酶基因发生变异，导致D丝氨酸分解酶功能降低，进而使激活神经元的D丝氨酸增加并蓄积，破坏了运动神经元的正常功能，引起肌肉萎缩。请根据该学说提供一种治疗该病的设想： 。 【答案】(1) 大脑皮层 脊髓 (2) 神经递质 传递 突触小泡与突触前膜融合并释放神经递质，神经递质扩散至突触后膜并与相应受体结合 (3) 浆细胞（效应B细胞） 控制相关受体的基因不表达（基因的选择性表达） (4)运动神经元获取神经营养因子的能力减弱，从而影响运动神经元的发育、存活和凋亡 (5)植入正常的神经干细胞或将变异的D丝氨酸分解酶基因替换或注射能够提高D丝氨酸分解酶活性的药物 【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）调节躯体运动的低级中枢在脊髓，而脊髓受到大脑皮层中相应高级中枢的控制，因此支配人体四肢随意运动的神经中枢位于大脑皮层和脊髓中，而渐冻人逐渐丧失支配四肢随意运动这一功能。 （2）兴奋性氨基酸属于兴奋性神经递质；神经递质可在神经元之间传递兴奋；突触包括突触前膜、突触间隙和突触后膜，因此兴奋性氨基酸从存储部位到发挥作用需经历的生理过程有突触小泡与突触前膜融合并释放神经递质，神经递质扩散至突触后膜并与相应受体结合。 （3）人体内能产生抗体的细胞是浆细胞（效应B细胞），该细胞不能识别任何抗原的根本原因是控制相关受体的基因不表达。 （4）由神经营养因子的概念可知，神经营养因子学说的核心内容可能是运动神经元获取神经营养因子的能力减弱，从而影响运动神经元的发育、存活和凋亡。 （5）基因突变学说认为D-丝氨酸分解酶功能降低，使激活神经元的D-丝氨酸增加并蓄积，破坏了运动神经元的正常功能，起到治疗作用应该从改变该基因或该酶考虑。故可以给病人植入正常的神经干细胞或将变异的D-丝氨酸分解酶基因替换，或注射能够提高D-丝氨酸分解酶活性的药物。 3．过敏性鼻炎是特定人群接触过敏原后引起的，以鼻痒、打喷嚏和鼻黏膜肿胀等症状为主。从蜂毒中提取的蜂毒肽具有较好的抗过敏作用。下图中实线箭头表示过敏原引起过敏反应的相关机制，虚线箭头表示蜂毒肽治疗过敏的部分机制。回答下列问题： (1)过敏反应是指已免疫的机体，在 时所发生的组织损伤或功能紊乱。上图中细胞①的功能是 ，辅助性T细胞与调节性T细胞的生理功能存在差异，其根本原因是 。发生过敏反应时，肥大细胞释放的组织胺可引起 ，导致人体出现皮肤红肿。抗组织胺类药物可减轻过敏症状，药物作用机理可能是 。临床上可用 激素抗过敏。 (2)外界花粉可作用于鼻黏膜的感受器，进而引起打喷嚏。感受器属于神经元的 （填“轴突”、“树突”或“胞体”）部分，该部分一般具有大量分支的意义是 。 (3)发生过敏反应时，肥大细胞释放的前列腺素D2与受体DP1结合，进而激活蛋白激酶A，最终使组织胺诱导的过敏反应增强。研究者以豚鼠为模型，研究了不同处理对组织胺诱导的过敏反应中鼻黏膜感觉神经元的影响，统计相同时间内引发的动作电位的数量，实验处理及结果如下图所示。    注：箭头表示灌注药剂的时间；强效DP1拮抗剂使DP1完全失效；动作电位大小与时间的比例尺   图中①处添加的药剂为 （A．前列腺素D2    B．组织胺）；药剂BW245C最可能是一种 （A．DP1激动剂    B．蛋白激酶A激动剂）。 【答案】(1) 再次接受相同的抗原/过敏原/致敏原 摄取、加工处理、呈递抗原 基因选择性表达 毛细血管舒张，血管壁通透性增加，蛋白质和液体逸出 与组织胺竞争受体结合位点 糖皮质 (2) 树突 便于接受信息 (3) B B 【分析】1、神经元是神经系统结构与功能的基本单位，它由细胞体、树突和轴突等部分构成。细胞体是神经元的膨大部分，里面含有细胞核。树突是细胞体向外伸出的树枝状的突起，通常短而粗，用来接受信息并将其传导到细胞体。轴突是神经元的长而较细的突起，它将信息从细胞体传向其他神经元、肌肉或腺体。轴突呈纤维状，外表大都套有一层髓鞘，构成神经纤维。许多神经纤维集结成束、外面包有一层包膜，构成一条神经。树突和轴突末端的细小分支叫作神经末梢，它们分布在全身各处。 2、过敏反应的原理：机体第一次接触过敏原时，机体会产生抗体，吸附在某些细胞的表面；当机体再次接触相同过敏原时，被抗体吸附的细胞会释放组织胺等物质，导致毛细血管扩张、血管通透增强、平滑肌收缩、腺体分泌增加等，进而引起过敏反应。 【详解】（1）过敏反应是指已免疫的机体，在再次接受相同的抗原（过敏原/致敏原）时所发生的组织损伤或功能紊乱。据图可知，图中细胞①是抗原呈递细胞，其功能是摄取、处理、呈递抗原。辅助性T细胞与调节性T细胞的生理功能存在差异，这是细胞分化的结果，细胞分化的根本原因是基因的选择性表达。发生过敏反应时，肥大细胞释放的组织胺可引起毛细血管舒张，血管壁通透性增加，蛋白质和液体逸出，导致人体出现皮肤红肿。根据过敏反应的机理可知，组织胺是导致出现过敏症状的物质，所以抗组织胺类药物可减轻过敏症状，药物作用机理可能是与组织胺竞争受体结合位点。糖皮质激素具有抗炎、抗过敏等药理作用，所以临床上可用糖皮质激素抗过敏。 （2）外界花粉可作用于鼻黏膜的感受器，进而引起打喷嚏。感受器属于神经元的树突部分，树突是细胞体向外伸出的树枝状的突起，通常短而粗，用来接受信息并将其传导到细胞体，所以树突一般具有大量分支的意义是便于接受信息。 （3）由题中“发生过敏反应时，肥大细胞释放的前列腺素D2与受体DP1结合，进而激活蛋白激酶A，最终使组织胺诱导的过敏反应增强”可知，前列腺素D2并不是直接引发过敏症状加重，而是通过增强组织胺的效应来加重过敏症，且实验是为了研究不同处理对组织胺诱导的过敏反应中鼻黏膜感觉神经元的影响，所以图中①处添加的药剂为组织胺，故选B。由A、B两组结果比较可知，BW245C可以明显加剧由组织胺引发的感觉神经纤维发生动作电位的频率，应该是过敏反应相关途径中的激动剂。由C、D两组结果发现DP1阻断剂和蛋白激酶A激动剂预处理都可以对BW245C的效应起到明显抑制，而且加入蛋白激酶A激动剂的一组更明显，则BW245C很可能是蛋白激酶A激动剂，故选B。 4．为探究外施激素对杜仲幼苗生长发育的影响，某兴趣小组用一定浓度的2，4-D（生长素类似物）、GA3（赤霉素类似物）对杜仲幼苗进行喷施处理，测定激素处理30天后杜仲幼苗的表观光合速率，结果如图所示（CK组为空白对照组），回答下列问题： (1)杜仲幼苗中，氮与 （填特征元素）参与组成的环式结构使叶绿素能够吸收光能，用于驱动 两种物质的合成。叶片光合作用产物常以 的形式运输到根、茎等其他部位。 (2)根据结果分析，外施2，4-D可明显提高杜仲幼苗的表观光合速率。实验中常用 提取叶片中的光合色素并分析和测定光合色素的 ，通过与CK组相关数据比较，从而可以判断2，4-D对光能的利用率是否有影响。 (3)12：00时，外施2，4-D的杜仲幼苗气孔导度减小，此时调节该过程的主要激素是 ，但杜仲幼苗没有出现“光合午休”现象，推测可能的原因是 。测定三组植株的株高，发现外施2，4-D的杜仲幼苗与外施GA3的杜仲幼苗相比植株较矮，推测可能的原因是外施激素的种类对有机物在根、茎等不同部位 的影响不同。 【答案】(1) 镁元素 ATP和NADPH 蔗糖 (2) 95%的酒精 种类和含量 (3) 脱落酸 幼苗已具有充足的CO2来维持最大的光合速率 分配 【分析】分析题干可知，该实验的自变量是外施激素的种类，因变量是植物净光合速率，同时，植物的光合作用还受到一天内光照强度、温度变化等影响。 【详解】（1）叶绿素是含氮和镁的有机物，叶绿素吸收光能后，将光能转化为ATP、NADPH中的化学能。光合产物是三碳糖，离开卡尔文循环的三碳糖大部分转移到叶绿体外合成蔗糖，蔗糖是非还原糖，理化性质稳定，因此常以蔗糖的形式运输到根、茎等其他部位。 （2）光合色素易溶于乙醇、丙酮等有机溶剂，实验中常用95%的酒精提取光合色素。据题干描述，判断2，4-D是否影响光能的利用率，不同的光合色素对光的吸收能力不同，叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，推知需要测定光合色素的种类和含量。 （3）脱落酸可以调节气孔，削弱植物的蒸腾作用，减少水分的散失（关键点）。尽管气孔导度减小，从环境中吸收的CO2减少，但是表观光合速率没有下降，可推测细胞间的CO2浓度足够其维持最大的光合速率。外施2，4-D的杜仲幼苗组与外施GA3的杜仲幼苗组的表观光合速率都比对照组高，积累的有机物多，但是测定三组植株的株高各不同，推测可能的原因是外施激素的种类对有机物在根、茎等不同部位分配的影响不同。 5．甜叶菊的叶片甜度高、热量低，具备降血糖、降血压等作用，已引起了人们关注和重视。为了研究红蓝光间断暗期处理（LED红蓝混合光在暗期每天打断1h）对幼苗期甜叶菊生长和光合作用的影响，某小组进行了相关实验，结果如下表。 组别 净光合速率 气孔导度 胞间浓度 叶绿素含量 对照组（CK） 9.25 0.21 610.45 1.74 暗期间断处理组（L） 12.38 0.48 708.47 1.62 分析并回答下列问题： (1)实验中若要定性分析不同组叶绿素含量高低可通过 方法分离色素，然后比较各组滤纸条从上至下的第三、四条带的 ；定量分析则常根据叶绿体色素提取液对可见光的吸收，利用分光光度计在某一特定波长测定其吸光度，即可用公式计算出提取液中各色素的含量，推测选择红光区域吸收峰波长检测叶绿素含量的原因是 。 (2)表格中L组叶绿素含量低于CK组，可能的原因是 。L组净光合速率增大的同时气孔导度也明显提高，推断该实验中影响甜叶菊幼苗光合速率的主要因素是 ，说明气孔导度的增大一定程度上可以弥补叶绿素不足对光合作用的影响。 (3)科研人员还对甜叶菊幼苗的茎秆长势及干物质的分配进行了研究，结果如下图所示。 由图1可知，红蓝光间断暗期处理对甜叶菊茎秆长势及花芽形成分别具有 作用，推测甜叶菊属于 （长日照、短日照）植物。光合产物在叶绿体中合成后，常以 的形式运至植物各器官并用于细胞呼吸和生长，由图2结果推测，红蓝光间断暗期处理导致L组植株矮小可能的原因是 。 【答案】(1) 纸层析 宽度及颜色深浅 排除类胡萝卜素在蓝紫光区域的干扰 (2) 红蓝光间断暗期降低了叶绿素合成相关酶的活性（或抑制了叶绿素合成过程相关酶基因的表达，或提高了叶绿素分解相关酶的活性） 二氧化碳浓度 (3) 抑制、抑制 短日照 蔗糖 增加光合产物在叶片分配率，减少了有机物向茎秆中的运输，（或提高叶分配率，降低茎分配率） 【分析】叶绿体中的色素主要有叶绿素和类胡萝卜素，叶绿体有分为叶绿素a和叶绿素b，类胡萝卜素有分为胡萝卜素和叶黄素。光合作用中叶绿素主要吸收红光和蓝紫光；类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。光合作用可以分为光反应和暗反应两个阶段，光反应主要发生水的光解，其产物是氧气、[H]，同时合成ATP，其中[H]和ATP 可以参与暗反应中的三碳化合物的还原过程。 【详解】（1）可通过纸层析法分离色素，然后分析不同组叶绿素含量高低，叶绿素在滤纸条从上至下的第三、四条带分别是叶绿体a和叶绿素b，根据第三、四条带的宽度及颜色深浅可分析含量的多少。定性分析时，为了排除类胡萝卜素在蓝紫光区域的干扰，应该选择红光区域吸收峰波长检测叶绿素含量。 （2）红蓝光间断暗期降低了叶绿素合成相关酶的活性，或抑制了叶绿素合成过程相关酶基因的表达，或提高了叶绿素分解相关酶的活性，所以L组叶绿素含量低于CK组。L组收到二氧化碳浓度的影响，净光合速率增大的同时气孔导度也明显提高。 （3）由图1可知，红蓝光间断暗期处理对甜叶菊茎秆长势具有抑制作用，对花芽的形成也具有抑制作用，推测甜叶菊属于短日照植物。蔗糖是非还原糖，性质稳定，则光合产物在叶绿体中合成后，常以蔗糖的形式运至植物各器官并用于细胞呼吸和生长。由图2结果推测，增加光合产物在叶片分配率，减少了有机物向茎秆中的运输，或提高叶分配率，降低茎分配率，则红蓝光间断暗期处理导致L组植株矮小。 专练7生物与环境（一） 理解种群与群落的核心概念，掌握种群的数量特征（出生率、死亡率、种群密度等）与数量变化曲线（J型、S型），理解群落的物种组成、种间关系及空间结构（垂直结构、水平结构），梳理群落演替的类型、过程及影响因素。 1．加拿大一枝黄花是原产北美的多年生草本植物，1935年作为观赏植物引入中国，因其繁殖力极强，传播速度快，生长优势明显，而对本地的生物多样性构成严重威胁，故被称为生态杀手。某杂草丛生的荒废区域经过三五年时间整片的生长着加拿大一枝黄花，原有杂草已所剩无几，生态学家认为可能是人们倾倒垃圾带入了加拿大一枝黄花的根状茎导致的。回答下列问题： (1)人们倾倒了含加拿大一枝黄花根状茎的垃圾，导致加拿大一枝黄花的入侵，说明加拿大一枝黄花的根状茎属于 。 (2)该荒废区域近三五年时间发生的变化属于 演替，做出此判断的依据是 。造成该区域原杂草种群数量大幅减少的主要原因，是加拿大一枝黄花数量的快速增长，这种影响因素属于种群数量调节的 调节因素，即随着加拿大一枝黄花数量的增加使原杂草种群的 下降。 (3)加拿大一枝黄花入侵该区域后，原地杂草与加拿大一枝黄花的生态位具有很大的重叠度，而引发两者的 （填种间关系）。在入侵后的三五年时间内，加拿大一枝黄花的生态位幅度变化情况为 ，原地杂草各种群的生态位变化为 。 【答案】(1)繁殖体（或繁殖器官） (2) 次生 三五年前该地区本来就生长着大量的杂草 外源性 环境容纳量 (3) 竞争 变宽 变窄 【分析】一个物种在群落中的地位或作用，包括所处的空间位置，占用资源的情况，以及与其他物种的关系等，称为这个物种的生态位。 【详解】（1）加拿大一枝黄花根状茎最终形成了加拿大一枝黄花，说明加拿大一枝黄花的根状茎属于繁殖体（或繁殖器官）。 （2）次生演替是指在原有植被虽已不存在，但原有土壤条件基本保留，甚至还保留了植物的种子或其他繁殖体的地方发生的演替，该荒废区域三五年前该地区本来就生长着大量的杂草，所以发生的变化属于次生演替。加拿大一枝黄花是入侵物种，其数量的增加会降低原杂草种群的环境容纳量，使其种群密度下降，这属于外源性调节因素。 （3）原地杂草与加拿大一枝黄花的生态位具有很大的重叠度，会引发两者的（种间）竞争。因为在入侵地，原地杂草与加拿大一枝黄花相比，后者具有竞争优势，故在入侵后的三五年时间内，加拿大一枝黄花的生态位幅度变化情况为变宽，原地杂草各种群的生态位变化为变窄。 2．在草原退耕还草生态修复工程中，调查统计时常将植物分为两类：一二年生植物、多年生植物。研究发现弃耕5年时，一二年生植物所占比例较大；15年时，多年生植物开始增多；20年时，多年生植物比例显著增加。其中一二年生植物生物量与丰富度指数如下表所示。回答下列问题： 样地 样地1 （5年） 样地2 （15年） 样地3 （20年） 样地4 （CK） 植物生物量（g/m2） 28 58 19 10 植物丰富度指数 3.75 2.6 1.5 2.5 （注：CK为天然草场） (1)某科研团队采用“空间代替时间”的调查方法，选取3个弃耕时间不同的样地，该方法的优势是 。采用样方法调查样地植被时，取样的关键是 和样方大小要合适。 (2)植被的修复是恢复被破坏生态系统的关键环节，该团队着重调查样地植被的情况，从植物在生态系统中的功能分析，其原因是 。 (3)据表分析，四个样地中，样地 最可能是顶极群落，其特征是与 处于平衡状态。样地1中一二年生植物由于具有 特点，在弃耕初期占据优势。与样地1相比，样地2一二年生植物丰富度指数下降，生物量有所上升，这两项指标变化的原因是 。 (4)弃耕20年后，植物在垂直方向上的分层现象逐渐复杂，这将显著提高 。不同生物种群分别占据了草原的不同空间，形成了草原群落的 。 【答案】(1) 缩短调查时间 随机取样 (2)固定太阳能，将无机物合成有机物；为其他生物提供营养物质 (3) 4 当地的气候、土壤条件 生长周期短，生长迅速 ①样地2中一二年生植物间竞争加剧，多年生植物开始增多；②样地2中占据优势的一二年生植物大量繁殖，因此生物量呈上升趋势 (4) 植物群落利用阳光等环境资源的能力（环境资源的利用率） 空间结构（水平结构和垂直结构） 【分析】1、丰富度是指群落中物种数目的多少。 2、群落的垂直结构的意义是显著提高群落利用阳光等环境资源的能力；为动物创造了多种多样的栖息条件和生存空间。 3、群落演替的类型有：初生演替和次生演替。 【详解】（1）在草原退耕还草生态修复工程中，可通过采用“空间代替时间”的调查方法研究群落演替的过程，从而缩短调查时间。采用样方法调查样地植被时，取样的关键是做到随机取样和样方大小要合适。 （2）植物可以固定太阳能，将无机物合成有机物；为其他生物提供营养物质，所以植被的修复是恢复被破坏生态系统的关键环节，着重调查样地植被的情况。 （3）表中样地4是天然草场，则有可能是顶极群落，顶极群落中的当地的气候、土壤条件处于平衡状态。 样地1中一二年生植物由于具有生长周期短，生长迅速的特点，在弃耕初期占据优势。 与样地1相比，样地2一二年生植物丰富度指数下降，生物量有所上升，发生这些变化的原因是①样地2中一二年生植物间竞争加剧，多年生植物开始增多；②样地2中占据优势的一二年生植物大量繁殖，因此生物量呈上升趋势。 （4）弃耕20年后，植物在垂直方向上的分层现象逐渐复杂，可有利于提高植物群落利用阳光等环境资源的能力（环境资源的利用率）。不同生物种群分别占据了草原的不同空间，形成了草原群落的空间结构（水平结构和垂直结构）。 3．围封是修复治理退化草原的有效措施之一，研究人员进行了围封对内蒙古不同退化程度的荒漠草原植物群落影响的相关研究。 (1)荒漠草原上 组成了群落，其中短花针茅和无芒隐子草数量较多，对维持群落的结构与功能具有重要作用，因此是群落中的 。 (2)研究人员在地形植被条件一致的地带， 设置9个面积相同的区域，分为 组进行不同强度的放牧，导致群落不同程度退化。12年后，在各区中心取相同面积的地块进行围封处理，围封区域无外来动物干扰。6年后，对各放牧区和围封区进行群落特征调查，结果如图1。结果表明，围封可以 。 (3)研究人员调查了各区无芒隐子草的种群密度，结果如图2，请从不同物种间的相互作用的角度推测放牧和围封造成其变化的可能原因 。 (4)研究发现围封6年后轻中度退化荒漠草原群落物种丰富度整体升高；重度退化荒漠草原群落相反，且围封前存在的刺藜、猪毛菜等大量一年生植物逐步消退。关于此现象的分析正确的是___（填字母）。 A．轻中度退化群落围封后进行了初生演替，提高了植物多样性 B．围封改变了重度退化群落植物之间的竞争关系，引起群落物种丰富度降低 C．重度退化群落围封后植物多样性的降低可能是群落处于恢复的早期阶段 D．围封措施不适合用于重度退化草原植被恢复 E．围封消除了放牧等人为干扰，改变了群落演替的方向和速度 (5)无芒隐子草节间种子存在休眠现象，休眠主要是由 激素引起的。20/30℃变温可有效破除种子休眠，这体现了生态系统中 信息的传递对生命活动的调节作用。 【答案】(1) 所有生物 优势种 (2) 随机 3 提高退化草原群落盖度和地上生物量，且退化程度越严重的地区，效果越明显 (3)放牧的牲畜不喜食无芒隐子草，当放牧强度增加时，其他优质牧草被大量啃食，种间竞争减弱导致其种群密度增加；而围封后，失去了牲畜的啃食，无芒隐子草在竞争中不占优势，种群密度降低 (4)BCE (5) 脱落酸 物理 【分析】演替类型： （1）初生演替：发生于以前没有植被覆盖过的原生裸地上的群落演替叫做初生演替，如光裸岩石上进行的演替； （2）次生演替：在次生裸地（原群落被破坏、有植物繁殖体）上发生的演替，如火灾过后的草原发生的演替。 【详解】（1）群落是一定区域内所有生物的集合，故荒漠草原上所有生物组成了群落； 优势种一般指适应性强、长势旺盛、盖度（指植物地上部分垂直投影的面​积占地面积的比率）大、根系发达的植物，短花针茅和无芒隐子草数量较多，对维持群落的结构与功能具有重要作用，因此在群落中占优势，属于优势种。 （2）对于植物或丰富度进行调查时，应随机取样，故在地形植被条件一致的地带，随机设置9个面积相同的区域； 分析图1，随机将这9个面积相同的区域分为轻度、中度、重度三组不同强度的放牧，导致群落不同程度退化； 分析图1，实验的自变量是不同处理方式，因变量是群落盖度和群落地上生物量，结果表明围封可以提高退化草原群落盖度和地上生物量，且退化程度越严重的地区，效果越明显。 （3）结合题意推测，放牧的牲畜不喜食无芒隐子草，当放牧强度增加时，其他优质牧草被大量啃食，种间竞争减弱导致其种群密度增加；而围封后，失去了牲畜的啃食，无芒隐子草在竞争中不占优势，种群密度降低，故出现上述变化。 （4）A、轻中度退化群落围封发生演替的过程中具有土壤和一定的植被条件，属于次生演替，A错误； B、重度退化群落围封后植物多样性的降低可能是群落处于恢复的早期阶段，该阶段草本植物和乔灌木均较少，B正确； C、围封改变了重度退化群落植物之间的竞争关系，一些竞争力弱的类型被淘汰，引起群落物种丰富度降低，C正确； D、重度退化草原植被恢复也可借助围封措施进行一定程度的恢复，D错误； E、围封消除了放牧等人为干扰，改变了群落演替的方向和速度，物种丰富度整体升高，E正确； 故选BCE。 （5）脱落酸（ABA）是诱发种子休眠的主要激素； 生态系统中的信息有物理信息、化学信息、行为信息，其中温度属于物理信息。 4．叶用桑树是重要的经济树种，苜蓿是重要的豆科牧草。间作是在同一土地上按一定比例分行或分带种植两种或多种作物的种植模式。有学者研究桑树和苜蓿间作对生长和产量的影响，部分指标如表所示。 处理 最大净光合速率 光补偿点 光饱和点 叶绿素a/b 土壤脲 酶活性 粗蛋白 含量 总产量 单作苜蓿 19.0 36.5 1493 1.8/0.7 10.0 17.7 8031 间作苜蓿 15.6 24.1 1260 2.1/0.9 13.2 21.5 9914 单作桑树 24.9 78.7 1529 2.4/1.3 10.8 23.3 676 间作桑树 30.0 109.6 1758 3.2/1.3 14.4 26.3 923 注：光补偿点指当光合速率等于呼吸速率时的光强度。光饱和点指光合速率达到最大值时的光强度。表中测定指标的单位省略。 回答下列问题： (1)与单作相比，间作苜蓿的 更低，表明间作苜蓿在较低的光照强度下就开始积累光合产物，同时叶绿素a和叶绿素b含量的提高有利于 ，但叶绿素a/b下降，说明间作苜蓿吸收的可见光中，不同 发生改变。该研究中，若用定性滤纸通过纸层析   (填“能”或“不能”)测定叶绿素a和叶绿素b的含量。间作桑树的光饱和点高于单作，表明间作环境下的桑树在 条件下光合速率更高。桑树和苜蓿的高矮搭配，可促进单位土地面积的 效率增加，提高产量和土地资源的利用。 (2)间作模式下，苜蓿根瘤菌的 作用可为桑树提供氮素营养。同时，间作系统中桑树和苜蓿根际土壤中 产生的脲酶活性提高，从而为植物提供了更多的 。因此，除了总产量提高外， 含量也有所增加，从而进一步提升了牧草和桑叶的品质。 【答案】(1) 光补偿点 光的吸收 波长比例 不能 强光 光的利用 (2) 固氮 微生物 氨 粗蛋白 【分析】光补偿点：光补偿点是光合速率等于呼吸速率时的光强度。间作苜蓿光补偿点更低，说明其在较低光照下就能让光合速率大于呼吸速率，开始积累有机物。 叶绿素的作用：叶绿素 a 和叶绿素 b 能吸收、传递和转化光能，它们含量提高，有助于吸收、传递和转化更多光能，为光合作用提供更多能量。 【详解】（1）光补偿点指光合速率等于呼吸速率时的光强度，间作苜蓿的光补偿点更低，意味着在较低光照强度下光合速率就能大于呼吸速率，开始积累光合产物。叶绿素a和叶绿素b的作用是吸收、传递和转化光能，其含量提高有利于光的吸收。 叶绿素a和叶绿素b对不同波长的光吸收有差异，叶绿素a/b下降说明间作苜蓿吸收的可见光中，不同波长光的比例发生改变。纸层析法只能将叶绿体中的色素进行分离，不能测定叶绿素a和叶绿素b的含量，所以不能。 光饱和点指光合速率达到最大值时的光强度，间作桑树的光饱和点高于单作，表明间作环境下的桑树在较强光照条件下光合速率更高。桑树和苜蓿高矮搭配，能充分利用不同层次的光照，可促进单位土地面积的光的利用效率。 （2）苜蓿根瘤菌具有固氮作用，能将空气中的氮气转化为含氮化合物，可为桑树提供氮素营养。 土壤中的微生物可以产生脲酶，间作系统中桑树和苜蓿根际土壤中微生物产生的脲酶活性提高。 脲酶能催化尿素分解产生氨，从而为植物提供了更多氨。 由于氮素营养增加，除了总产量提高外，粗蛋白含量也有所增加，提升了牧草和桑叶的品质。 专练8生物与环境（二） 理解生态系统的结构与功能，明确生态系统的组成成分（生产者、消费者、分解者、非生物的物质和能量）及营养结构（食物链、食物网），掌握生态系统的物质循环（碳循环、氮循环）、能量流动（单向流动、逐级递减）及信息传递的类型与意义，理解生态系统的稳定性（抵抗力稳定性、恢复力稳定性）及保护措施。 1．某农科院在生态水稻项目上采用“生态浸种”“生态治虫”等多种技术，不 仅取得了生态修复效果，同时还提高了经济效益。回答下列问题： (1)生态浸种是指用石灰水代替有机化学药剂浸种。有机化学药剂可能通过 渠道 对人类健康造成影响，而石灰水也能发挥 作用，杀死种子表面绝大多数的微 生物。 (2)二化螟是水稻常见害虫，水稻田边的香根草可以吸引二化螟，说明香根草和二化螟 间存在着 传递。在水稻田边种植芝麻等开花植物，可以吸引二化螟的天敌寄 生蜂，寄生蜂的引入 (填“能”或“不能”)消灭二化螟种群。 (3)与普通水稻相比，生态水稻产量变化不大，但可协调经济发展与 的关系，实 现可持续发展。 【答案】(1) 食物链 消毒 (2) 信息 不能 (3)环境保护 【分析】全面协调可持续发展是我国的基本国策，倡导生态文明建设，注重经济发展与环境保护的协调发展，走可持续发展道路。 【详解】（1）有机化学药剂难以降解，会沿着食物链在更高的营养级生物体内富集，即有机化学药剂可能通过食物链这一渠道 对人类健康造成影响，而石灰水是碱，碱可以使蛋白质变性，从而杀死病菌和病毒，起到消毒作用，杀死种子表面绝大多数的微 生物。 （2）水稻田边的香根草可以吸引二化螟，说明香根草和二化螟 间存在着信息传递；在水稻田边种植芝麻等开花植物，可以吸引二化螟的天敌寄 生蜂，属于生物防治，生物防治是将害虫维持在一个较低种群数量的状态，且寄生蜂是二化螟的天敌，自然情况下天敌不会将其食物全部捕食干净，故寄生蜂的引入 不能消灭二化螟种群。 （3）全面协调可持续发展是我国的基本国策，倡导生态文明建设，注重经济发展与环境保护的协调发展，走可持续发展道路。 2．长江口是我国最大的河口生态系统，安氏白虾、葛氏长臂虾和脊尾白虾是长江口虾类资源中的优势种类，也是肉食性鱼类的天然饵料生物。回答下列问题： (1)调查安氏白虾、葛氏长臂虾和脊尾白虾在群落中的生态位，有利于了解这三种生物种间竞争和共存关系。下列项目哪些会影响它们的生态位? ( A．栖息场所；B．食物；C．活动时间；D．天敌以及与其他生物的种间关系)。 (2)营养生态位反映物种在食物网中占据的位置和功能，稳定同位素技术是调查营养生态位的常用方法。生物体内的碳同位素与其食源相近，而氮同位素在生态系统能量流动过程中不断富集，故生物组织的碳、氮同位素比值(13C、15N)常分别用于揭示摄食来源和 。某研究团队采用该技术调查这三种虾的碳、氮同位素比值，结果如下。 已知浮游动物食物源的13C值要小于底栖食物源，分析调查结果可知，随着水深增加，这三种生物的分布依次为 ，这体现了群落的 结构。在长江口水域中安氏白虾的种群数量最大，结合调查结果推测可能的原因是 。基于生态系统的能量流动具有 的特点，可推测 的总生物量相对较少。 (3)人类通过捕捞可以收获鱼虾等食物资源，这体现了生物多样性的 价值。但过度捕捞虾类资源会导致长江中的肉食性鱼类的环境容纳量 。因此人类的活动在注重经济效应和社会效应的同时，还必须注意生态效益。 【答案】(1)ABCD (2) 营养级位置 安氏白虾、脊尾白虾、葛氏长臂虾 垂直 安氏白虾具有更宽的♂13C、♂15N值范围，说明其具有更广泛的食物来源、更多元的营养关系以及更强的资源利用能力 逐级递减 脊尾白虾 (3) 直接 降低 【分析】一个物种在群落中的地位或作用，包括所处的空间位置，占用资源的情况，以及与其他物种的关系等，称为这个物种的生态位。 【详解】（1）动物研究其生态位，需要研究的方面有：它的栖息地、食物、天敌以及与其它物种的关系等，故栖息场所、食物、活动时间、天敌以及与其他生物的种间关系都会影响其生态位。 故选ABCD。 （2）分析题意，营养生态位反映物种在食物网中占据的位置和功能，且生物体内的碳同位素与其食源相近，而氮同位素在生态系统能量流动过程中不断富集，故生物组织的碳、氮同位素比值(13C、15N)常分别用于揭示摄食来源和营养级位置（通过富集情况推断其位置）；图示纵坐标是15N比值，横坐标是13C比值，又因为浮游动物食物源的13C值要小于底栖食物源，结合图示可知，随着水深增加，这三种生物的分布依次为安氏白虾、脊尾白虾、葛氏长臂虾（随横坐标数值变化推知）；群落内不同生物垂直方向上的分布是垂直结构；结合图示可知，安氏白虾具有更宽的♂13C、♂15N值范围，说明其具有更广泛的食物来源、更多元的营养关系以及更强的资源利用能力，故在长江口水域中安氏白虾的种群数量最大；由于生态系统的能量流动特点之一是逐级递减，故脊尾白虾（氮同位素在生态系统能量流动过程中不断富集，其含量最高）处于较高营养级，总生物量相对较少。 （3）直接价值是对人类有食用、药用和工业原料等使用意义以及有旅游观赏、科学研究和文学艺术创作等非实用意义的价值，人类通过捕捞可以收获鱼虾等食物资源，这体现了生物多样性的直接价值；环境容纳量是一定的环境条件下所能维持的种群最大数量，过度捕捞虾类资源会导致长江中的肉食性鱼类的环境容纳量降低。 3．图1是某生态系统的部分生物关系示意图。图2是图1生态系统中某两个营养级（甲、乙）的能量流动示意图。请回答下列问题 (1)图1的食物网中含有 和 两种食物链。大型真菌属于生态系统成分中的 。杂食性鸟从蝗虫获得的能量一般比从蜘蛛获得的 。 (2)由于乔木的遮挡程度不同，导致了不同区域地表的草本植物、真菌等生物种类和数量有一定差异，地表生物的这种区域差异分布体现了群落具有 结构。该群落从苔藓阶段演替到草本阶段时，乔木不能生长的原因是 ，而顶极群落为草原的群落中，乔木不能生长的主要原因是 。 (3)图2中a~f表示能量值，其中f、a分别是甲、乙同化的能量。乙粪便中的残渣被分解者分解的能量包含在 （填图2中字母）中，乙用于自身生长和繁殖的能量可表示为 （用图2中字母和计算符号表示）。为了恢复乙的种群，在a同化量的基础上通过人工投放饲料，乙又多同化了部分能量g，则甲营养级到乙营养级的能量传递效率为 （用图2中字母和计算符号表示）。 【答案】(1) 捕食食物链 腐食食物链 分解者 多 (2) 水平 土壤还不够厚，不适合乔木生长 草原主要分布在半干旱地区，而乔木生长需要大量水分 (3) c a-b a/f 【分析】群落的结构特征不仅表现在垂直方向上，也表现在水平方向上。例如，某草地在水平方向上，由于地形的变化、土壤湿度和盐碱度的差异、光照强度的不同、生物自身生长特点的不同，以及人与动物的影响等因素，不同地段往往分布着不同的种群，同一地段上种群密度也有差别，它们常呈镶嵌分布 【详解】（1）图1中包含从生产者起始的捕食食物链，也包含有机物为起点的腐生食物链；大型真菌从有机碎屑中获得能量，属于生态系统成分中的分解者；杂食性鸟从蝗虫获取能量时属于第三营养级，从蜘蛛获取能量属于第四营养级，故从蝗虫获取的能量一般比从蜘蛛获得的多。 （2）由于环境因素不同、生物自身生长特点的不同，以及人与动物的影响等因素影响，导致地表生物的区域差异分布体现了群落的水平结构。乔木的生长需要一定的土壤条件，群落从苔藓阶段演替到草本阶段时，土壤还不够厚，不适合乔木生长；极群落为草原的群落，主要分布在半干旱地区，降雨量少，水分不足，而乔木生长需要大量水分。 （3）乙粪便中的残渣被分解者分解的能量不属于乙的同化量，属于乙上一个营养级即甲的同化量，即属于c甲传递给分解者的能量。生物用于自身生长发育繁殖的能量等于同化量减去呼吸量，即乙用于自身生长和繁殖的能量可表示为a-b；甲营养级到乙营养级的能量传递效率等于乙同化甲的能量a÷甲的同化量f，不包括乙获得的人工投放饲料的能量，即为a/f。 4．地球上的水通过蒸发、冷凝等过程进行不断的循环。湿地具有调节水循环和作为栖息地养育丰富生物多样性的基本生态功能，我国沿海存在多个前期严重破坏的红树林修复和保护区，回答下列相关问题： (1)水循环是太阳能推动的，地球表面的蒸发量和降水量基本持平，但陆地的降水量 蒸发量，且在水循环中，各种营养物质会随水的流动而发生变化，往往低处土壤更 ，如沼泽地等。 (2)我国对于严重破坏的红树林湿地的修复过程中，该区域的物种丰富度发生了变化，该过程是否发生了群落演替? 为什么? (3)在某地红树林生态修复区鱼类、甲壳类及多种底栖动物的多样性及其丰富度均增加，该地的鹭科鸟类调查结果如下表，低潮位时鹭科鸟类主要在滩涂湿地上觅食，高潮位时 是鹭科鸟类的重要栖息地，可见，动物种群的分布随 而发生变化。红树林的生物群落结构随潮位发生变化，属于群落的 结构。红树林生态修复利于多样性的保护。 (4)该地红树林修复先后5年时间修复区内白鹭种群数量大幅度增加，这主要是因为修复区内的红树林为白鹭种群提供了繁殖期的营巢地，使其 增加，数量呈现较大幅度增加。综合来看，红树林生态修复为白鹭种群数量恢复提供的有利条件为： 。 红树林修复区不同潮位的鹭鸟生境分布 物种名 低潮位/只次 高潮位/只次 潮滩 塘区 红树林 高潮裸地 栈道堤岸 塘区 红树林 白鹭 1320 9 6 187 113 8 576 苍鹭 12 6 1 50 大白鹭 192 19 5 18 3 318 中白鹭 8 13 牛背鹭 6 1 11 池鹭 5 2 1 6 夜鹭 4 2 黄苇鳽 1 1 【答案】(1) 大于 肥沃 (2) 不一定 判断群落演替的发生需要调查优势种是否发生变化，丰富度变化不能作为群落演替的依据 (3) 红树林 食物和空间 时间 (4) 出生率 红树林生态修复为鹭科鸟类提供食物丰富的觅食地；同时，又提供了鹭科鸟类的停歇地，促进了鹭科鸟类数量的增加 【分析】1、区别不同群落的重要特征是群落的物种组成。 2、群落的季节性：由于阳光、温度和水分等随季节而变化，群落的外貌和结构也会随之发生有规律的变化。有些种类的植物在早春来临时开始萌发，并迅速开花和结实，到了夏季其生活周期结束;另一些种类的植物则在夏季到达生命活动的高峰，从而导致群落在春季和夏季的物种组成和空间结构发生改变。 【详解】（1）地面的湖泊海洋等蓄积的较多的水分说明陆地的降水量大于蒸发量，各种营养物质会随水的流动而发生变化，营养物质容易发生沉积，故往往低处土壤更肥沃，如沼泽地等。 （2）物种丰富度发生了变化不能说明群落发生了演替，判断群落演替的发生需要调查优势种是否发生变化，丰富度变化不能作为群落演替的依据。 （3）由表可知，低潮位时鹭科鸟类分布的主要生境是潮滩，高潮位时鹭科鸟类分布的主要生境是红树林。动物种群的分布随食物和栖息空间而发生变化。红树林的生物群落结构随潮位发生变化，属于群落的时间结构。 （4）修复区内的红树林为白鹭种群提供了繁殖期的营巢地，使其出生率增加，可以使其遗传多样性增加，红树林生态修复为鹭科鸟类提供食物丰富的觅食地；同时，又提供了鹭科鸟类的停歇地，促进了鹭科鸟类数量的增加，故红树林生态修复可以为白鹭种群数量恢复提供有利条件。 5．土壤中存在细菌、真菌和线虫等生物，它们的关系十分复杂。 (1)细菌、真菌和线虫等生活环境中的全部生物共同构成了 。生态小组调查了不同放牧程度下，土壤食物网中所包含的生物类群数量和食物链的数量，结果如下表所示： 放牧程度 细菌 真菌 植物寄生线虫 食细菌线虫 食真菌线虫 杂食—捕食性线虫 食物链数量 禁牧 25 1 10 2 3 8 704 轻度放牧 33 1 8 4 5 3 625 中度放牧 36 1 8 5 3 4 605 重度放牧 380 1 7 6 2 5 604 放牧会增加土壤中食细菌线虫的数量，其原因是 。试结合调查结果分析，放牧对草原生态系统抵抗力稳定性的影响： 。 (2)线虫可以细菌为食，真菌可产生菌丝陷阱包裹并杀死线虫。富含尿素的土壤中能检测出较多的菌丝陷阱，研究者推测尿素可诱导菌丝陷阱的形成。为研究尿素诱导菌丝陷阱形成的机制，研究者利用尿素及其分解产物氨分别处理野生型真菌和尿素分解酶基因功能丧失的真菌突变体，检测菌丝陷阱的数量，结果如图所示。结合上述信息，推测 ，从而诱导菌丝陷阱的产生。 (3)线虫产生蛔甙作为 信号以调节自身生长发育和行为。尿素氨真菌可感应该信号，从而形成菌丝陷阱，由此可见，信息可以 ，进而维持生态系统的平衡与稳定。 (4)土壤中细菌的精氨酸酶（可催化尿素产生的酶）表达量与线虫取食频率成正比。综合上述信息，通过分析细菌、真菌和线虫之间的关系，解释线虫数量相对稳定的机制： 。 (5)自然界中不乏类似于上述土壤微生物与线虫间的关系。下列事例与上述机制最相似的是 。 a．食草昆虫啃食植物叶片后，植物产生挥发性物质吸引肉食性昆虫 b．白蚁在巢穴中通过排出粪便供养细菌，从而抑制寄生真菌的生存和传播 c．虫媒传粉的植物，花朵中蜜腺分泌含糖量较高的蜜露吸引昆虫来进行传粉 【答案】(1) 生物群落 放牧会导致更多的残枝败叶和粪便进入土壤被微生物利用，细菌数目增多，从而使食细菌线虫数目增多 放牧会导致食物链的数量减少，从而使生态系统营养结构的复杂程度降低，导致生态系统的抵抗力稳定性下降 (2)真菌利用尿素分解酶将尿素分解为氨 (3) 化学 调节种间关系 (4)线虫对细菌的捕食增加时，细菌表达的精氨酸酶量增加，催化合成更多的尿素，真菌利用尿素分解酶将尿素分解为氨；且线虫分泌蛔甙增加，两者共同诱导真菌形成更多菌丝陷阱，包裹并杀死线虫，反馈调节线虫数量，故线虫数量能维持相对稳定 (5)a 【分析】1、生态系统的结构包括组成成分和营养结构，组成成分包括生产者、消费者、分解者和非生物的物质和能量；营养结构包括食物链和食物网。 2、生态系统的信息传递：（1）生态系统中信息的种类：物理信息、行为信息、化学信息；（2）信息传递在生态系统中的作用：①个体方面：生命活动的正常进行离不开信息的作用。②种群方面：生物种群的繁衍离不开信息的传递。③群落与生态系统方面：信息传递能够调节生物的种间关系，进而维持生态系统的平衡与稳定。 3、群落是同一时间内聚集在一定区域中各种生物种群的集合，其研究内容包括群落的边界和范围、群落的物种组成、种间关系、群落演替、生态位、空间结构、群落演替等。 【详解】（1）群落是同一时间内聚集在一定区域中各种生物种群的集合，细菌、真菌和线虫等生活环境中的全部生物共同构成了生物群落。 由于放牧会导致更多的残枝败叶和粪便进入土壤被微生物利用，细菌数目增多，从而使食细菌线虫数目增多，因此放牧会增加土壤中食细菌线虫的数量。 生物种类越少，营养结构越简单，生态系统的自我调节能力就越弱，抵抗力稳定性就越低。分析表格数据可知，随着放牧程度的加大，会使食物链的数量减少，从而导致生态系统营养结构的复杂程度降低，导致生态系统的抵抗力稳定性下降。 （2）分析题图可知，利用尿素处理尿素分解酶基因功能丧失的真菌突变体，无菌丝陷阱的产生，用氨处理尿素分解酶基因功能丧失的真菌突变体，有菌丝陷阱产生，说明真菌利用尿素分解酶将尿素分解为氨，从而诱导菌丝陷阱的产生。 （3）化学信息是指生物在生命活动中，产生了一些可以传递信息的化学物质，如植物的生物碱、有机酸，动物的性外激素等。线虫产生的蛔甙是化学信号，真菌可感应该信号，从而形成菌丝陷阱，由此可见，信息可以调节种间关系，进而维持生态系统的平衡与稳定。 （4）土壤中细菌的精氨酸酶（可催化尿素产生的酶）表达量与线虫取食频率成正比，线虫对细菌的捕食增加时，细菌表达的精氨酸酶量增加，催化合成更多的尿素，真菌利用尿素分解酶将尿素分解为氨；且线虫分泌蛔甙增加，两者共同诱导真菌形成更多菌丝陷阱，包裹并杀死线虫，反馈调节线虫数量，故线虫数量能维持相对稳定。 （5）线虫对土壤中细菌的捕食增加时，细菌合成更多的尿素，被真菌分解为氨，线虫分泌蛔甙增加，诱导真菌形成更多菌丝陷阱，反馈调节线虫数量。而自然界中食草昆虫啃食植物叶片后，植物产生挥发性物质吸引肉食性昆虫，从而调节食草昆虫的数量，二者机制最为相似，a符合题意，bc不符合题意，故选a。 专练9生物技术与工程（一） 了解传统发酵技术与微生物应用，掌握果酒、果醋、腐乳、泡菜的制作原理（菌种、条件）、工艺流程及注意事项，理解微生物的培养（培养基配制、无菌操作、接种方法）与分离纯化技术，明确微生物在食品加工、环境治理中的应用，了解细胞工程（植物组织培养、动物细胞培养）、胚胎工程的关键技术与应用前景。 1．回答下列（一）、（二）小题： （一）苹果醋是一种酸性发酵健身饮料，含有丰富的维生素、无机盐、氨基酸和有机酸类，风味独特，深受广大消费者欢迎。在苹果醋生产中，醋酸菌的性能对产品质量、发酵效率有很大影响。研究者为了从醋酸菌中选出优势高产的菌种，做了相关实验，部分实验结果如下所示。醋酸菌因产生醋酸溶解了培养基中的碳酸钙，而使菌落周围产生透明圈。回答下列问题： 菌株编号 透明圈直径（mm） 菌落直径（mm） A1 3.5 1.5 A2 1.5 0.9 A3 7.2 1.8 A4 6.5 3.2 (1)菌株培养过程中需要对各种用具进行灭菌，置于超净台上的用具可利用 灭菌30分钟。 (2)依据菌落的 （答出2点）等特征筛选出四株可能是优势高产的菌株（A1、A2、A3和A4），并采用 法来进一步纯化这些菌株。筛选的菌株接种于斜面培养基后，置于 中临时保存。根据表中实验结果，可以选取 菌株用于生产。 (3)用筛选出的高产醋酸菌制作苹果醋，当苹果酸和醋酸等总酸浓度不再增加时，其原因可能是 。（答出2点） (4)在苹果醋工业生产过程中，除考虑上述条件外，还需温度、pH和 等外界因素。 （二）如图为利用转基因小鼠获得人源性抗体的两种途径。回答下列问题： (5)人体内抗体种类繁多，且抗体基因在细胞内一般成簇存在。获取人抗体基因可从 细胞中提取出相应mRNA为模板，利用 酶合成；或通过设计引物，利用 技术获得。 (6)途径一利用胚胎干细胞作为受体细胞，原因是胚胎干细胞具有 特点。为让抗体基因只在嵌合鼠乳汁中表达，可将抗体基因与小鼠乳清酸性蛋白基因的 部位结合，构建出乳腺特异性表达载体。 (7)途径二将小鼠抗体基因剔除的目的是 ，获得的抗体比途径一的抗体具有 优点。 【答案】(1)紫外灯（和过滤风） (2) 菌落的大小、形状、颜色和隆起程度等 平板划线法或稀释涂布平板法 4℃的冰箱 A3 (3)①乙醇消耗完毕②酸度过高抑制醋杆菌的代谢活动 (4)溶解氧 (5) 浆细胞（或B细胞） 逆转录 PCR (6) 发育的全能性 启动（子） (7) 使小鼠自身抗体基因不表达，只表达人的抗体，（或排除小鼠自身抗体的影响）单抗可以识别抗原分子的特殊部位 特异性强、灵敏度高 【分析】1.参与果醋制作的微生物是醋酸菌，其新陈代谢类型是异养需氧型。 2.果醋制作的原理：当氧气、糖源都充足时，醋酸菌将葡萄汁中的果糖分解成醋酸。当缺少糖源时，醋酸菌将乙醇变为乙醛，再将乙醛变为醋酸。 3.单克隆抗体的制备过程：对小动物注射抗原，从该动物的脾脏中获取相应的B细胞，将B细胞与骨髓瘤细胞融合，筛选出能产生单一抗体的杂交瘤细胞，克隆化培养杂交瘤细胞（体内培养和体外培养），最后获取单克隆抗体。 4.单克隆抗体最主要的优点在于它的特异性强、灵敏度高，可大量制备。 【详解】（1）菌株培养过程中需要对各种用具进行灭菌，置于超净台上的用具可利用紫外灯（和过滤风）灭菌30分钟。 （2）依据菌落的大小、形状、颜色和隆起程度等特征筛选出可能的优势高产菌株，进一步纯化这些菌株可以使用平板划线法或稀释涂布平板法。筛选的菌株接种于培养基后，置于4℃的冰箱中临时保存。根据表中实验结果，A3菌株的透明圈直径最大，说明其醋酸产量最高，因此可以选取A3菌株用于生产。 （3）用筛选出的高产醋酸菌制作苹果醋，最终苹果酸和醋酸等总酸浓度不再增加，其原因可能是乙醇消耗完毕或酸度过高抑制醋杆菌的代谢活动。 （4）在苹果醋工业生产过程中，除考虑上述条件外，还需考虑温度、pH和溶解氧等外界因素。 （5）在人体的浆细胞（或B细胞）中抗体基因会表达，因此能从这些细胞中获得相应的mRNA，获得的mRNA可以通过逆转录方式获得DNA，这个过程需要逆转录酶催化；或通过设计引物，利用PCR技术获得人抗体基因。 （6）途径一利用胚胎干细胞作为受体细胞，原因是胚胎干细胞具有发育的全能性，能发育成各种组织和细胞，为让抗体基因只在嵌合鼠乳汁中表达，可将抗体基因与小鼠乳清酸性蛋白基因的启动子部位结合，构建出乳腺特异性表达载体。 （7）途径二将小鼠抗体基因剔除的目的是使小鼠自身抗体基因不表达，只表达人的抗体，（或排除小鼠自身抗体的影响）单抗可以识别抗原分子的特殊部位，获得的抗体是单克隆抗体，这种抗体比途径一的抗体具有特异性强、灵敏度高的优点。　 【点睛】本题主要考查果醋制作过程和注意事项、基因工程和单克隆抗体的制备等知识，学生需要掌握相关知识，解决实际问题。 2．回答下列（一）、（二）小题： （一）回答与酿酒和制醋有关的问题： (1)对野生酵母菌进行诱变后，用 的培养基培养，可筛选得到具有耐高糖和耐酸特性的酵母菌，为了保证发酵的正常进行，需要严格控制发酵条件，如 等（答出2点即可）。 (2)为了监控酒精发酵的情况，需要测定酵母菌数量、发酵液密度、酒精度等。发酵初期可采用 法测定酵母菌的活菌数量；发酵中期，发酵液密度会降低，原因是 。为鉴定果酒的品质，可对葡萄酒进行过滤、去杂质和脱色处理，再通过 法测定果酒的含糖量和酒精度。 (3)与酿造果醋相比，利用大米、高粱等原料制醋，需增加 的过程。选择高产醋杆菌时，可将醋杆菌接种在以乙醇为 的培养基上，此外培养基中需添加 以筛选目的菌种。 （二）基因敲除主要是应用基因工程的原理，将同源DNA片段导入受体细胞，使同源DNA片段在原有位置替代了靶基因片段，达到基因敲除的目的。ApoE是一种载脂蛋白，Neo基因是新霉素抗性基因，科研人员将Neo基因插入ApoE基因内部，利用同源重组技术制备了ApoE基因敲除小鼠。 (4)将ApoE基因和质粒载体连接形成 ，再在ApoE基因内部插入Neo基因构建打靶载体，将其导入到小鼠正常胚胎干细胞中，经同源重组和筛选培养得到ApoE基因敲除细胞。插入Neo基因的作用可能是 。 (5)胚胎干细胞是一种未分化细胞，在适当条件下可被诱导分化为 ，培养小鼠胚胎干细胞时需要制备 ，并将干细胞接种在该层细胞上。 (6)将ApoE基因敲除细胞经克隆培养后，采用 法将其导入正常小鼠的早期胚胎中，再移植到 的代孕小鼠体内可获得嵌合体ApoE基因敲除小鼠。将嵌合体小鼠与野生型小鼠杂交后（假设子代足够多）不一定能获得基因敲除小鼠，原因是 。 【答案】(1) 含高浓度的蔗糖（或葡萄糖）且加酸（或调低pH） 温度、pH、溶氧控制 (2) 涂布分离/稀释涂布平板法 发酵过程中糖被消耗，产生的酒精密度比糖低 光电比色 (3) 将淀粉分解成小分子的糖 碳源 酸碱指示剂 (4) 重组DNA分子 破坏ApoE基因；作为标记基因，便于筛选 (5) 多种组织、细胞/成体动物的所有组织和器官 饲养层 (6) 显微注射法 同期发情且未配种 嵌合体小鼠的生殖器官中不一定含有基因敲除细胞 【分析】1、果醋制作中起到主要作用的微生物是醋酸菌，醋酸菌是一种好氧细菌。当氧气、糖源都充足时，醋酸菌将葡萄汁中的糖分解为醋酸；当缺少糖源时，醋酸菌将乙醇转变为乙醛，再将乙醛转变为醋酸。醋酸菌的最适生长温度为30-35℃。 2、果酒的制作离不开酵母菌，酵母菌是兼性厌氧微生物，在有氧条件下，酵母菌进行有氧呼吸，大量繁殖，把糖分解成二氧化碳和水；在无氧条件下，酵母菌能进行酒精发酵。故果酒的制作原理是酵母菌无氧呼吸产生酒精。 3、统计微生物数量的方法有涂布分离法和显微镜直接计数法等。涂布分离法可统计活菌数量，而显微镜直接计数法不能区分活菌和死菌。 【详解】（1）对野生酵母菌进行诱变后，应该用选择培养基筛选获得具有耐高糖和耐酸特性的酵母菌，可以用高浓度的蔗糖（葡萄糖）和加酸（调低pH）的培养基。酿酒利用了酵母菌的无氧呼吸，为了保证发酵的正常进行，需要严格控制发酵条件，如温度、pH、溶氧控制等。 （2）发酵初期，可采用涂布分离法测定酵母菌的活菌数量。发酵中期，由于糖被消耗，产生的酒精密度比糖低，故发酵液密度会降低。为鉴定果酒的品质，对葡萄酒进行过滤、去杂质和脱色处理，再使用不同的显色剂经光电比色法分别测定果酒的含糖量和酒精度。 （3）与酿造果醋相比，利用大米、高粱等富含淀粉的原料制醋，需增加将淀粉分解成小分子糖的过程。选择高产醋杆菌时，可将醋杆菌接种在以乙醇为唯一碳源培养基上，在发酵过程中醋杆菌能够产生醋酸，使培养基中的pH值改变，此时在培养基中需添加酸碱指示剂以筛选目的菌种。 （4）ApoE基因为靶基因，将ApoE基因和质粒载体连接形成重组DNA分子，再在ApoE基因内部插入Neo基因构建打靶载体，将其导入到小鼠正常胚胎干细胞中，经同源重组和筛选培养得到ApoE基因敲除细胞。根据题意，在ApoE基因内部插入Neo基因，可破坏ApoE基因。此外，Neo基因是新霉素抗性基因，可作为标记基因，便于筛选。 （5）胚胎干细胞是一种未分化细胞，具有发育的全能性，在适当条件下可被诱导分化为多种组织、细胞。培养小鼠胚胎干细胞时需要制备饲养层，并将干细胞接种在该层细胞上，有助于胚胎干细胞的分化。 （6）将ApoE基因敲除细胞经克隆培养后，采用显微注射法将其导入正常小鼠的早期胚胎中，再移植到同期发情且未配种的代孕小鼠体内可获得嵌合体ApoE基因敲除小鼠。由于嵌合体小鼠的生殖器官中不一定含有基因敲除细胞，所以将嵌合体小鼠与野生型小鼠杂交后（假设子代足够多）不一定能获得基因敲除小鼠。 【点睛】本题考查发酵工程、基因工程的相关知识，识记果酒和果醋的制作、微生物的培养与计数、识记胚胎干细胞的来源和特点，能结合图中信息准确答题。 3．回答下列（一）、（二）小题： （一）原产于亚洲西部的葡萄含有丰富的矿物质、多种维生素和人体所需的氨基酸，具有生津消食、缓解疲劳、补血益气的功效。利用葡萄生产的葡萄果汁、葡萄酒、葡萄醋等因具有独特的口感和丰富的营养而备受人们喜爱。请回答下列问题。 (1)在自然界中可以从某些微生物如 等中获得果胶酶。在葡萄果汁生产中，用果胶酶处理显著增加了产量，其主要原因是果胶酶水解果胶使 (2)用如图装置制作葡萄酒，在酒精发酵的过程中，需对气阀 进行关闭。比色法测定葡萄酒中的酒精含量：首先用 和显色剂制成颜色深浅不同的系列标准管，用比色计测定后，绘制出标准曲线，再分别吸取等量经脱色处理的葡萄酒，加入 ，得到样品管，用比色计测得 ，最后计算得到酒精含量。 (3)在生产葡萄酒时由于操作不当，发现葡萄酒变酸。在变酸的酒的表面可以观察到一层白色菌膜，其形成原因是 (4)为了降低葡萄醋的生产成本，可对发酵菌进行 处理。 （二）脓毒症的发病与肝素结合蛋白（HBP）的水平相关性显著，研制抗HBP单克隆抗体用于临床HBP定量测定，具有重要的临床应用价值。有关抗HBP单克隆抗体的研发流程如下。 (5)用 对小鼠进行皮下注射可诱导小鼠发生相应的特异性免疫反应。 (6)无菌取小鼠脾脏，提取脾细胞后可使用效率很高的 技术使其与骨髓瘤细胞融合。 (7)利用 筛选出杂交瘤细胞并进行培养。通过抗体检验筛选阳性细胞系，经过多次 ，获得可稳定分泌抗HBP单克隆抗体的杂交瘤 。 (8)若要使能产生抗HBP单克隆抗体的杂交瘤细胞大量增殖，通常采用的方法是 。单克隆抗体的研发成功解决了普通抗血清的 问题。 【答案】(1) 黑曲霉（或苹果青霉） 水果组织软化疏松及细胞受损 (2) a 酒精标准溶液（或一系列浓度梯度的酒精溶液） 等量显色剂 光密度值 (3)酒表面氧气浓度较大，醋化醋杆菌会大量繁殖形成菌膜 (4)固定化 (5)肝素结合蛋白（或HBP） (6)电融合 (7) 选择培养基 克隆培养 细胞株 (8) 注射到小鼠腹腔内：体外培养 异质性 【分析】1、果胶物质主要存在于植物初生壁和细胞中间，果胶物质是细胞壁的基质多糖。 2、参与果酒制作的微生物是酵母菌，其新陈代谢类型为异养兼性厌氧型；参与果醋制作的微生物是醋酸菌，其新陈代谢类型是异养需氧型。果醋制作的原理：当氧气、糖源都充足时，醋酸菌将葡萄汁中的糖分解成醋酸。当缺少糖源时，醋酸菌将乙醇变为乙醛，再将乙醛变为醋酸。 3、在制备单克隆抗体时，首先要给小鼠免疫，产生相应的浆细胞，然后将浆细胞与骨髓瘤细胞融合，经过选择培养基两次筛选，最后获得能产生所需抗体的杂交瘤细胞。在单克隆抗体的制备过程中，使用了动物细胞培养和动物细胞融合等动物细胞工程技术。 【详解】（1）果胶酶可以从一些微生物如黑曲霉（或苹果青霉）中获得；酶具有专一性，果胶酶水解果胶使水果组织软化疏松及细胞受损，故在葡萄果汁生产中，用果胶酶处理显著增加了产量。　 （2）酒精发酵需要营造无氧条件，故在发酵过程中需要对气阀a进行关闭；用比色法测定酒精的含量，首先用酒精标准溶液和显色剂制成颜色深浅不同的系列标准管，用比色计测定后，绘制出标准曲线，再分别吸取一定量的不同发酵时间的葡萄酒，加入等量的显色剂，得到样品管，用比色计测得光密度值，最后计算得到酒精含量。 （3）在变酸的酒的表面可以观察到一层白色菌膜，其形成原因是醋化醋杆菌是好氧菌，在酒的表层氧气浓度较大，醋化醋杆菌会大量繁殖形成菌膜，从而在变酸的酒的表面会形成一层白色菌膜。 （4）为了降低葡萄醋的生产成本，可对发酵菌进行固定化处理。 （5）分析题意可知，本过程目的是制备抗HBP单克隆抗体，故需要先用肝素结合蛋白（或HBP）对小鼠进行皮下注射可诱导小鼠发生相应的特异性免疫反应。 （6）促使脾细胞与骨髓瘤细胞融合可用电融合技术。 （7）利用选择培养基可筛选出杂交瘤细胞：在该培养基上未融合的细胞和同种融合的细胞都不能存活；通过抗体检验筛选阳性细胞系，经过多次克隆培养，获得可稳定分泌抗HBP单克隆抗体的杂交瘤细胞株。 （8）若要使能产生抗HBP单克隆抗体的杂交瘤细胞大量增殖，通常采用的方法是注射到小鼠腹腔内进行体内培养或在培养液中进行体外培养；单克隆抗体具有特异性强、灵敏度高等优点，其研发成功解决了普通抗血清的异质性问题。 【点睛】本题考查果胶酶和单克隆抗体制备的相关知识，对于此类试题，需要考生注意的细节较多，如实验的原理、实验采用的方法、实验现象等，需要考生在平时的学习过程中注意积累。 专练10生物技术与工程（二） 拓展现代生物技术的核心内容，梳理基因工程的工具（限制酶、DNA连接酶、载体）、操作步骤（目的基因获取、构建表达载体、导入受体细胞、筛选与鉴定），理解PCR技术、基因编辑技术的原理与应用。 1．甲植物细胞核基因具有耐盐碱效应，乙植物细胞质基因具有高产效应。某研究小组用甲、乙两种植物细胞进行体细胞杂交相关研究，基本过程包括获取原生质体、诱导原生质体融合、筛选融合细胞、杂种植株再生和鉴定，最终获得高产耐盐碱再生植株。回答下列问题： (1)根据研究目标，在甲、乙两种植物细胞进行体细胞杂交前，应检验两种植物的原生质体是否具备 的能力。为了便于观察细胞融合的状况，通常用不同颜色的原生质体进行融合，若甲植物原生质体采用幼苗的根为外植体，则乙植物可用幼苗的 为外植体。 (2)植物细胞壁的主要成分为 和果胶，在获取原生质体时，常采用相应的酶进行去壁处理。在原生质体融合前，需对原生质体进行处理，分别使甲原生质体和乙原生质体的 失活。对处理后的原生质体在显微镜下用 计数，确定原生质体密度。两种原生质体1∶1混合后，通过添加适宜浓度的PEG进行融合；一定时间后，加入过量的培养基进行稀释，稀释的目的是 。 (3)将融合原生质体悬浮液和液态的琼脂糖混合，在凝固前倒入培养皿，融合原生质体分散固定在平板中，并独立生长、分裂形成愈伤组织。同一块愈伤组织所有细胞源于 。下列各项中能说明这些愈伤组织只能来自于杂种细胞的理由是哪几项？ A ．甲、乙原生质体经处理后失活，无法正常生长、分裂 B．同种融合的原生质体因甲或乙原生质体失活而不能生长、分裂 C．培养基含有抑制物质，只有杂种细胞才能正常生长、分裂 D．杂种细胞由于结构和功能完整可以生长、分裂 (4)愈伤组织经 可形成胚状体或芽。胚状体能长出 ，直接发育形成再生植株。 (5)用PCR技术鉴定再生植株。已知甲植物细胞核具有特异性DNA序列a，乙植物细胞质具有特异性DNA序列b；M1、M2为序列a的特异性引物，N1、N2为序列b的特异性引物。完善实验思路： Ⅰ．提取纯化再生植株的总DNA，作为PCR扩增的 。 Ⅱ．将DNA提取物加入PCR反应体系， 为特异性引物，扩增序列a；用同样的方法扩增序列b。 Ⅲ．得到的2个PCR扩增产物经 后，若每个PCR扩增产物在凝胶中均出现了预期的 个条带，则可初步确定再生植株来自于杂种细胞。 【答案】(1) 再生 叶 (2) 纤维素 细胞质基因和细胞核基因 血细胞计数板 降低PEG浓度，使其失去融合作用 (3) 同一个杂种融合原生质体 ABD (4) 再分化 根和芽 (5) 模板 M1、M2 凝胶电泳 1 【分析】1、植物组织培养过程：离体的植物组织经过脱分化形成愈伤组织，经过再分化愈伤组织又能重新分化为有结构的组织和器官，最终形成完整的植株。 2、植物体细胞杂交可以克服植物有性杂交不亲和性、打破物种之间的生殖隔离，操作过程包括:原生质体制备、原生质体融合、杂种细胞筛选、杂种细胞培养、杂种植株再生以及杂种植株鉴定等步骤。 【详解】（1）在甲、乙两种植物细胞进行体细胞杂交前，应检验两种植物的原生质体是否具备再生的能力。为了便于观察细胞融合的状况，通常用不同颜色的原生质体进行融合，若甲植物原生质体采用幼苗的根为外植体，则乙植物可用幼苗的叶为外植体。 （2）植物细胞壁的主要成分为纤维素和果胶，在获取原生质体时，常采用相应的酶进行去壁处理。甲植物细胞核基因具有耐盐碱效应，乙植物细胞质基因具有高产效应，在原生质体融合前，需对原生质体进行处理，分别使甲原生质体和乙原生质体的细胞质基因和细胞核基因失活，融合后具有甲植物的细胞核基因和乙植物的细胞质基因。对处理后的原生质体在显微镜下用血细胞计数板计数，确定原生质体密度。两种原生质体1∶1混合后，通过添加适宜浓度的PEG进行融合；一定时间后，加入过量的培养基进行稀释，稀释的目的是降低PEG浓度,使其失去融合作用。 （3）将融合原生质体悬浮液和液态的琼脂糖混合，在凝固前倒入培养皿，融合原生质体分散固定在平板中，并独立生长、分裂形成愈伤组织。同一块愈伤组织所有细胞源于同一个杂种融合的原生质体。未融合的原生质体因为细胞质或细胞核的失活，无法正常生长、分裂；同种融合的原生质体也因为甲原生质体细胞质或乙原生质体细胞核失活而不能生长、分裂；只有杂种细胞才具备有活性的细胞质和细胞核，可以生长、分裂，因此这些愈伤组织只能来自于杂种细胞。故选ABD。 （4）愈伤组织经再分化可形成胚状体或芽。胚状体能长出根和芽，直接发育形成再生植株。 （5）Ⅰ．提取纯化再生植株的总DNA，作为PCR扩增的模板。 Ⅱ．将DNA提取物加入PCR反应体系，M1、M2为特异性引物，扩增序列a；用同样的方法扩增序列b。 Ⅲ．得到的2个PCR扩增产物经凝胶电泳后，若每个PCR扩增产物在凝胶中均出现了预期的1个条带，则可初步确定再生植株来自于杂种细胞。 2．水蛭素是一种小分子蛋白质，对凝血酶有极强的抑制作用，是迄今为止所发现的最强凝血酶天然特异抑制剂，在心脑血栓疾病治疗中均有显著作用。天然水蛭素主要从医用水蛭的唾液腺中分离出来，产量有限，因此利用基因工程制备重组水蛭素成为抗血栓治疗的研究热点之一。基因工程中所用的质粒图谱如下图。Sac Ⅰ、Hind Ⅲ和BamH I为三种限制性内切核酸酶，（图中限制酶的识别序列和切割后的黏性末端均不同）回答下列问题： (1)获取目的基因：从 细胞中获取mRNA。已知水蛭素基因的α链为转录的模板链，在设计用于cDNA扩增的特异性引物时，需要在引物 （A/B/C/D）的 端添加BamH I识别序列和强启动子序列。 (2)构建重组质粒：对质粒选择用BamH I、Hind Ⅲ 限制酶进行酶切，与目的基因构建重组DNA分子，目的基因和质粒可以“拼接”成功的原因是 。用Sac Ⅰ酶切构建后的重组DNA,经凝胶电泳确定重组DNA 的片段长度，电泳过程中观察到 ，关闭电泳仪电源。 (3)导入大肠杆菌；为提高大肠杆菌的转化效率，可将大肠杆菌放于低温、 （“高”或“低”）浓度的CaCl2溶液中，可使细胞膨胀通透性增加，制备成 ，促进重组质粒的转入。 (4)筛选与检测：将大肠杆菌培养在添加 的LB固体培养基上，可筛选得到转入重组质粒的大肠杆菌。还可以用 技术更加精准地鉴定大肠杆菌细胞中是否转入了水蛭素基因。 (5)生产：在规模化的发酵生产中，需监控发酵过程的营养供给、 (写2点)等变化。采用低温（4℃）离心、萃取方法分离和提纯水蛭素，低温处理的目的是 ，其理由是 (6)通过上述方法生产的水蛭素的抗凝血活性低于天然野生型水蛭素，可通过大引物PCR定点诱变改良基因。需要进行两轮PCR（PCR1和PCR2）见下图。在PCR1中，至少需要经过 个循环才能获得图中所示大引物。在PCR2中，若要获得带有突变位点的改良基因，则应选择的引物是 （填“①”或“②”）。 【答案】(1) 水蛭唾液腺 C 5’ (2) 两者都是双螺旋结构的DNA分子，经酶切后有互补的黏性末端 溴酚蓝跑到凝胶的末端 (3) 低 感受态细胞 (4) 卡那霉素 PCR（或核酸分子检测） (5) 溶解氧、温度和pH 保护水蛭素的活性 可防止发酵过程产生的蛋白酶的作用 (6) 2 ② 【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）需要生产水蛭素，而天然水蛭素主要从医用水蛭的唾液腺中分离出来，产量有限，因此利用基因工程制备重组水蛭素，获取目的基因时从水蛭唾液腺细胞中获取mRNA。 利用PCR扩增水蛭素基因时，引物与模板链的3'端结合，故应选择引物B、C，图中水蛭素基因的α链为转录的模板链，转录沿模板链的3' 端向5'端延伸，故模板链的3'端对应基因的上游，故需在引物C的5'端添加BamH I识别序列，以便该侧与强启动子相连。 （2）对质粒选择用BamH I、Hind Ⅲ 限制酶进行酶切，与目的基因构建重组DNA分子，目的基因和质粒可以“拼接”成功的原因是两者都是双螺旋结构的DNA分子，经酶切后有互补的黏性末端。用Sac Ⅰ酶切构建后的重组DNA，经凝胶电泳确定重组DNA 的片段长度，电泳过程中观察到溴酚蓝跑到凝胶的末端，代表电泳结束，关闭电泳仪电源。 （3）为提高大肠杆菌的转化效率，可将大肠杆菌放于低温、低浓度的CaCl2溶液中，可使细胞吸水膨胀通透性增加，制备成感受态细胞，促进重组质粒的转入。 （4）构建表达载体时，潮霉素抗性基因被破坏，保留了卡那霉素抗性基因，所以筛选与检测时将大肠杆菌培养在添加卡那霉素的LB固体培养基上，可筛选得到转入重组质粒的大肠杆菌。还可以用PCR（或核酸分子检测）技术更加精准地鉴定大肠杆菌细胞中是否转入了水蛭素基因。 （5）在规模化的发酵生产中，需监控发酵过程的营养供给、溶解氧、温度和pH等变化。采用低温（4℃）离心、萃取方法分离和提纯水蛭素，水蛭素是一种小分子蛋白质，低温处理的目的是保护水蛭素的活性，其理由是可防止发酵过程产生的蛋白酶的作用。 （6）由图可知，大引物的两条链均带有突变位点，进行第一轮循环，得到一个不含突变位点的DNA，一个有一条链含有突变位点的DNA，进行第二轮循环，即可得到三个不含突变位点的DNA和一个两条链均含突变位点的DNA，即大引物。从大引物和目的基因的结合位点分析，要获得带有诱变点的改良基 因，引物应选用大引物两条链中的②链。 3．山梨醇是蔷薇科木本植物主要的光合产物和转运物质，6-磷酸山梨醇脱氢酶（S6PDH）是其合成的关键酶，现将S6PDH基因的启动子（S6PDHp）与GUS基因融合构建植物表达载体，检测转基因番茄各组织中的GUS蛋白含量，来研究S6PDHp的组织表达特点。 (1)目的基因的获取。S6PDH基因启动子是 识别并结合的位点。欲获得该启动子，可根据 设计引物，以苹果叶片细胞提取的DNA为 进行PCR扩增。 (2)构建表达载体。将S6PDHp插入质粒的GUS基因上游，构建了S6PDHp—GUS融合表达载体。用表达载体转化处于 的大肠杆菌，转化后将大肠杆菌涂布在含有卡那霉素抗生素的固体培养基上进行培养，目的是完成初步 和 。挑选单菌落采用 方法鉴定，获得阳性菌落，扩大培养阳性菌落并提取表达载体。 (3)农杆菌转化番茄及转基因植株的PCR检测。番茄种子经 处理后在无菌条件下播种于MS培养基上，发芽长出子叶，番茄子叶与重组农杆菌共培养3d，再在相应的诱导培养基上进行筛选培养，2~3周后发生脱分化形成了 ，培养后转到分化培养基上，发现有少数逐渐分化出 ，当抗性植株生长至3~4片真叶时转入生根培养基进行诱导生根，然后将生根的转基因番茄苗移栽到士里，获得转基因番茄抗性苗，用特定引物对获得的转基因番茄植株进行PCR检测，PCR产物通过琼脂糖凝胶电泳来鉴定，在凝胶中DNA分子的迁移速率与 有关。 (4)S6PDHp转化番茄植株各组织GUS表达的检测。GUS基因在组织细胞表达后，特定条件下可表现蓝色，若转基因番茄幼苗呈现蓝色，说明 。GUS染色试验发现，转基因番茄叶片在生长过程中新叶的GUS活性最高，成熟叶次之，老叶中GUS活性最低，几乎为零，说明S6PDHp的组织表达特点为 。 【答案】(1) RNA聚合酶 S6PDHp（两端/3'）的核苷酸序列 模板 (2) 感受态（易于接受DNA的状态） 筛选 分离 PCR/DNA测序/核酸分子杂交 (3) 消毒 愈伤组织 芽 DNA分子的大小和构象/凝胶的浓度 (4) 目的基因已成功导入番茄细胞并表达 S6PDHp的表达活性随叶片衰老而较弱/S6PDHp的表达活性与叶龄呈负相关 【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。将目的基因导入植物细胞的方法有农杆菌转化法、基因枪法和花粉管通道法；将目的基因导入动物细胞最有效的方法是显微注射法；将目的基因导入微生物细胞的方法是感受态细胞法。 （4）目的基因的检测与鉴定：分子水平上的检测、个体水平上的鉴定。 【详解】（1）启动子是一段有特殊序列结构的DNA片段，位于基因的上游，紧挨转录的起始位点，它是RNA聚合酶识别和结合的部位，有了它才能驱动基因转录出mRNA，最终表达出人类需要的蛋白质。引物是一小段能与DNA 母链的一段碱基序列互补配对的短单链核酸，因此，欲获得S6PDH基因启动子要根据S6PDHp（两端/3'）的核苷酸序列设计引物，以苹果叶片细胞提取的DNA为模板进行PCR扩增。 （2）自然条件下，细菌的转化效率很低，通过化学和物理方法的处理可以增强细菌捕获外源 DNA的能力，成为感受态细胞。因钙离子能促进细菌摄取外源的DNA，科学家常使用CaCl2溶液制备感受态细胞，进而转入外源DNA。因此，构建的S6PDHp—GUS融合表达载体要转化处于感受态的大肠杆菌，可以提高转化效率，获得含S6PDHp—GUS融合表达载体的大肠杆菌。含重组的基因表达载体的菌体含有卡那霉素抗性基因，转化后将大肠杆菌涂布在含有卡那霉素抗生素的固体培养基上进行培养，可初步筛选和分离出含S6PDHp—GUS融合表达载体的大肠杆菌。所筛选的菌体是否含有S6PDHp—GUS融合表达载体，可通过PCR/DNA测序/核酸分子杂交检测。 （3）体外进行培养的种子要经消毒处理，再置于无菌条件下播种于MS培养基上培养，培养过程中细胞经脱分化培养形成愈伤组织，经再分化培养形成芽。当抗性植株生长至3~4片真叶时转入生根培养基进行诱导生根，然后将生根的转基因番茄苗移栽到士里，获得转基因番茄抗性苗。PCR的产物一般通过琼脂糖凝胶电泳来鉴定。在凝胶中DNA分子的迁移速率与凝胶的浓度、DNA分子的大小和构象等有关。凝胶中的DNA分子通过染色，可以在波长为300 nm的紫外灯下被检测出来。 （4）依题意，GUS基因在组织细胞表达后，特定条件下可表现蓝色，若转基因番茄幼苗呈现蓝色，说明细胞中含有GUS基因，表明含目的基因的基因表达载体成功导入番茄细胞并表达。依题意，转基因番茄叶片在生长过程中新叶的GUS活性最高，成熟叶次之，老叶中GUS活性最低，几乎为零，说明S6PDHp的表达活性随叶片衰老而较弱/S6PDHp的表达活性与叶龄呈负相关。 4．A型塞内卡病毒(SVA)会导致猪患水疱传染病，症状与猪口蹄疫等传染病非常相似，增加了临床鉴别诊断的难度。VP1蛋白是SVA核衣壳的主要成分，可作为SVA诊断的靶蛋白。研究人员尝试制备抗VP1蛋白单克隆抗体，以便快速、准确检测SVA病毒。回答下列问题： (一)基因工程抗原的制备 (1)提取病毒RNA，经 形成cDNA，根据GenBank上发表的VP1蛋白基因序列，设计一对特异性引物，在引物的 (5’或3’)端引入限制酶BamHⅠ和XhoI的识别序列，并进行PCR扩增。考虑一个模板DNA分子的扩增，PCR第四次循环时，需要消耗 对引物。扩增产物经琼脂糖凝胶电泳，分析正确后，通常还需进行序列测定，原因是 。 (2)将回收后的VP1基因片段及pET-28a载体经酶切和连接后转化大肠杆菌DH5a菌株，接种至LB固体培养基。37℃恒温箱培养，挑取 至LB液体培养基，置于37℃摇床震荡培养12h，提取重组质粒，经鉴定正确后，转化至大肠杆菌BL21菌株。扩增成功转化的菌株，最后经 后收集菌体沉淀，并 细菌，纯化得到VP1蛋白。 (二)抗VP1蛋白单克隆抗体的制备 (3)用纯化的VPl蛋白多次免疫小鼠，然后诱导小鼠的脾细胞和SP2/0细胞融合，推测SP2/0细胞的生长特点是 。常用方法有PEG融合法、电融合法和 。通过选择培养的方法筛选出杂交瘤细胞，再经过96孔板 培养和抗体检测筛选出能够产生特异性抗体的杂交瘤细胞。将筛选到的2个杂交瘤细胞株分别注射到小鼠腹腔中，从腹水中成功提取得到了2种鼠源单克隆抗体—2E10和3E4。 (4)为进一步确定2E10和3E4在VP1蛋白上的结合位点，将VP1蛋白截为4段(VP1-1~VP1-4)，电泳后分别用2E10和3E4为探针进行杂交，结果如图所示。根据实验结果，可判断2E10和3E4与VP1的结合位点是 (填“相同”或“不同”)的，依据是 。 【答案】(1) 逆转录 5’ 8 琼脂糖凝胶电泳技术仅能用于分析待检测 DNA分子的大小，无法确定待检测DNA分子的碱基序列 (2) 单菌落 离心 破碎 (3) 体外无限增殖 灭活病毒诱导法 克隆 (4) 不同 2E10仅与 VP1-1结合，而3E4仅与VP1-3结合 【分析】1、基因工程是指按照人们的愿望，通过转基因等技术，赋予生物新的遗传特性，创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。从技术操作层面看，由于基因工程是在DNA分子水平上进行设计和施工的，因此又叫作重组DNA技术。 2、动物细胞工程常用的技术有动物细胞培养、动物细胞融合和动物细胞核移植等。动物细胞培养是动物细胞工程的基础；动物细胞融合技术是单克隆抗体制备的重要技术 【详解】（1）以RNA为模板合成DNA的过程叫逆转录，产物为DNA。因此，提取病毒RNA，经逆转录形成cDNA。PCR过程中，子链的延伸方向是5’端向3’端，因此，限制酶BamHⅠ和XhoI的识别序列应设计在5’端。PCR第四次循环时以第三次循环的产物为模板，第三次循环结束后得到个DNA分子，每个模板DNA消耗一对引物。因此，PCR第四次循环时，需要消耗8对引物。经扩增得到的DNA分子经电泳后，可以区分不同产物的大小但无法经电泳结果知道碱基序列。因此，扩增产物经琼脂糖凝胶电泳，分析正确后，通常还需进行序列测定。 （2）将单个微生物分散在固体培养基上，之后经培养得到的子细胞群体称为单菌落。要分离获得含基因表达载体的菌株，要在固体培养基上挑取单菌落进行培养。VP1基因在大肠杆菌中表达出VP1蛋白，要提取VP1蛋白，先要经离心获得菌体，菌体再经破碎处理后纯化得到VP1蛋白。 （3）脾细胞和SP2/0细胞融合后要用于制备单克隆抗体，融合细胞要即能产生抗体，又能在体外无限增殖。脾细胞可以产生抗体，由此推测SP2/0细胞的生长特点是能在体外无限增殖。诱导动物细胞融合的常用方法有PEG融合法、电融合法和灭活病毒诱导法等。经选择培养的杂交瘤细胞进行克隆化培养和抗体检测，经多次筛选，就可获 得足够数量的能分泌所需抗体的细胞，克隆化培养过程通常用96孔板。 （4）抗原与抗体发生特异性结合，结合电泳结果图，2E10仅与VP1-1结合，而3E4仅与VP1-3结合，可判断2E10和3E4与VP1的结合位点是不同的。 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $