专题14 实验设计与探究能力突破（7大串讲+6大题型）（复习讲义）（北京专用）2026年高考生物二轮复习讲练测

专题14 实验设计与能力突破 ( 目录 第一部分 知识网络构建 思维导航，融会贯通 第二部分 高考风向解读 洞察考向，感知前沿 第三部分 核心知识串讲 核心串讲 核心串讲1 实验设计与分析 核心串讲2 图表解读与数据推理题 核心串讲3 遗传推理与计算题 核心串讲4 分子机制与模型构建题 核心串讲5 生态与行为分析题 核心串讲6 技术流程与应用题 核心串讲7 开放创新与评价题 能力进阶 能力1 科学探究与假说演绎能力 能力2 复杂系统分析与模型构建能力 能力3 数据深度处理与统计推断能力 能力4 技术整合与方案优化能力 能力5 生态与进化视角的整合能力 能力6 创新思维与批判性评价能力 第四部分 分层精准突破 固本培优，精准提分 A组·保分基础练 B组· 增分能力练 第五部分 真题实战进阶 对标高考，感悟考法 ) 考情解读 核心要点 高考考情 高考新风向 2023年：强调基础知识的系统性与综合性，如光合作用与呼吸作用的综合分析、遗传图谱推理、生态系统功能等。 题型与结构：三年均保持“选择题+非选择题”模式，但非选择题中实验设计与分析题的比重逐年上升。 1. 情境化命题：试题多以现实生活、科研背景或生产实践引入问题情境，加强学科与生活联系。 2. 素养导向：命题强调科学探究能力、逻辑推理与科学方法，而非纯记忆。 3. 责任意识与伦理思考：部分题目融入健康观念、生态文明、科技安全等现代价值理念。 2024年：知识面更广，涉及原核与真核细胞比较、基因表达调控、免疫应答机制等，注重知识间的联系。 难度与区分度：2023年较为平稳，2024年情境题增多，2025年更强调逻辑推理与科研思维，难度有所提升。 2025年：进一步深化对生命过程的理解，如细胞凋亡调控、协同进化、生态修复等，体现“生命观念”与“科学思维”的融合。 命题风格：由“知识记忆”向“能力考查”转变，尤其是科学探究、信息处理与批判性思维的考查。 新风向演练 1．【新考法·绘制曲线】（2025·北京朝阳·二模）哺乳动物的脂肪组织包含白色脂肪组织（WAT）和棕色脂肪组织（BAT）。研究者研究了BAT对癌细胞的影响。 （1）糖酵解是癌细胞获得能量的重要途径。糖酵解是有氧呼吸的第一阶段，该途径将葡萄糖分解为________，同时产生H+，H+被转运到胞外，引起细胞外酸化。 （2）细胞外酸化速率（ECAR）反映细胞糖酵解能力。检测体外培养的乳腺癌细胞的ECAR，结果如图1。 ①加入寡霉素后，ECAR继续上升的原因是细胞有氧呼吸受抑制，________，糖酵解加快。 ②加入葡萄糖和寡霉素后，ECAR值的变化均来源于糖酵解的速率变化而非其它产H+途径的变化，证据是________。 （3）BAT在成年动物体内量很少。研究者向WAT中导入特定基因表达载体，使其转化为BAT，利用图2所示装置共培养BAT和乳腺癌细胞3天后，分离癌细胞，测定其数量和糖酵解能力。 ①与直接将两种细胞混合培养相比，图2装置可排除BAT细胞通过________影响癌细胞的可能。 ②该实验设两组对照，对照组1为癌细胞单独培养，对照组2为________。 （4）实验结果显示，两个对照组间无显著差异，而实验组与对照组差异显著，表明BAT对癌细胞的增殖和糖酵解能力有抑制作用。请在ECAR检测结果图中补充绘制实验组曲线。 【答案】（1）丙酮酸、[H] （2）细胞依赖无氧呼吸产生ATP以保证能量供应 加入2-脱氧葡萄糖后，ECAR值降至初始水平 （3）直接接触 癌细胞与导入空载体的WAT用图2装置共培养 （4） 【解析】（1）有氧呼吸的第一阶段是将葡萄糖分解为丙酮酸、[H]，同时产生H+，H+被转运到胞外，引起细胞外酸化。 （2）①分析题意可知，寡霉素可抑制线粒体中ATP中合成酶的功能，而线粒体是有氧呼吸的主要场所内，故加入寡霉素后，能够抑制有氧呼吸，ECAR继续上升的原因是细胞有氧呼吸受抑制，细胞依赖无氧呼吸产生ATP以保证能量供应，糖酵解加快。 ②葡萄糖是糖酵解的直接底物，寡霉素抑制有氧呼吸后，细胞只能依赖糖酵解产生能量，因此，ECAR的变化直接反映了糖酵解速率的变化，排除了其他产H+途径的干扰，即加入2-脱氧葡萄糖后，ECAR值降至初始水平，说明ECAR值的变化均来源于糖酵解的速率变化而非其它产H+途径的变化。 （3）①图2所示的装置通过物理隔离的方式，使得BAT细胞和乳腺癌细胞无法直接接触，从而排除了BAT细胞通过直接接触影响癌细胞的可能性。 ②对照组1是癌细胞单独培养，用于观察癌细胞在无其他细胞影响下的生长和代谢情况，对照组2是癌细胞与导入空载体的WAT用图2装置共培养，用于观察WAT细胞对癌细胞的影响，从而与BAT细胞的影响进行对比。 （4）根据实验结果，BAT对癌细胞的增殖和糖酵解能力有抑制作用，因此在ECAR检测结果图中，实验组的曲线应低于对照组1和对照组2的曲线，表明BAT的存在降低了癌细胞的糖酵解速率，可绘制图形如下： 2．【新工具·转座酶】（2025·北京朝阳·二模）我国科研工作者对胚胎干细胞分化为血管平滑肌细胞的机制进行了研究。 （1）T基因是血管平滑肌细胞的标志基因。细胞分化过程中，由于基因的________，导致细胞的形态、结构和生理功能发生稳定性变化。 （2）B蛋白是一种转录因子，促进血管平滑肌细胞的分化形成。为检测B蛋白在DNA上的结合位点，先对正在向血管平滑肌细胞分化的胚胎干细胞进行处理，使抗体能够进入，之后依次加入抗体M和偶联两组转座酶的抗M抗体。转座酶上携带了接头DNA序列，该酶可以切开它所靠近的染色体DNA，并将接头DNA序列添加在切开的DNA片段上（图1）。 ①抗体M的作用是与________结合，使转座酶到达目标位点。 ②检测B蛋白结合位点的步骤为：“提取细胞基因组DNA→用与________特异性结合的引物进行PCR扩增→回收扩增产物→测序。”结果表明B蛋白的结合位点是T基因的启动子区域。 （3）血管平滑肌细胞分化形成过程中，T基因启动子附近的组蛋白甲基化水平升高。R酶是一种组蛋白甲基化酶。B蛋白可与R酶结合。制备B基因敲除的胚胎干细胞（BKO），检测其与正常胚胎干细胞（WT）中R酶表达量（图2）和第6天T基因启动子结合的R酶量（图3）。 ①图2所示实验的实验目的是________。 ②综合以上信息及图2、3结果推测，B蛋白通过________影响T基因启动子附近的组蛋白甲基化水平。 （4）推测R酶催化T基因启动子附近的组蛋白甲基化，从而促进T基因的转录。欲为此推测提供证据，合理的方案包括________，并检测T基因启动子附近的组蛋白甲基化水平和T基因mRNA水平。 A．制备WT细胞、B基因过表达细胞和BKO细胞 B．使用组蛋白甲基化抑制剂处理B基因过表达细胞 C．在BKO细胞中过表达T基因 D．使用干扰R酶基因表达的siRNA处理B基因过表达细胞 【答案】（1）选择性表达 （2）B蛋白和偶联转座酶的抗M抗体 接头DNA （3）探究血管平滑肌细胞分化形成过程中不同时间B蛋白对R酶表达的影响 将R酶招募至T基因启动子区域 （4）ABD 【解析】（1）细胞分化的实质是基因的选择性表达，细胞分化导致细胞的形态、结构和生理功能发生稳定性变化。 （2）①结合题干信息可知，为检测B蛋白在DNA上的结合位点，依次向处理后的胚胎干细胞中加入抗体M和偶联两组转座酶的抗M抗体，由此推测抗体M的作用是与B蛋白和偶联转座酶的抗M抗体结合，使转座酶到达目标位点。 ②结合题干信息可知，转座酶上携带了接头DNA序列，该酶可以切开它所靠近的染色体DNA，并将接头DNA序列添加在切开的DNA片段上，因此要用与接头DNA特异性结合的引物进行PCR扩增。 （3）①结合题干信息和题图2可知，实验的自变量为诱导分化的天数和是否敲除B基因，因变量为R酶相对表达量，因此该实验是为了探究血管平滑肌细胞分化形成过程中不同时间B蛋白对R酶表达的影响。 ②分析题图2可知，正常胚胎干细胞（WT）组与B基因敲除的胚胎干细胞（BKO）组R酶相对表达量几乎无差异，说明B蛋白的由于几乎不影响R酶的相对表达量；分析题图3可知，BKO组T基因启动子结合的R酶量明显低于WT组，由此推测，B蛋白通过将R酶招募至T基因启动子区域影响T基因启动子附近的组蛋白甲基化水平。 （4）为证明R酶催化T基因启动子附近的组蛋白甲基化，从而促进T基因的转录，设计实验方案。 A、制备WT细胞、B基因过表达细胞和BKO细胞，通过比较WT细胞、B基因过表达细胞和BKO细胞中T基因启动子附近的组蛋白甲基化水平和T基因mRNA水平，能证明R酶催化T基因启动子附近的组蛋白甲基化，从而促进T基因的转录，A正确； B、使用组蛋白甲基化抑制剂处理B基因过表达细胞，通过抑制组蛋白甲基化，观察T基因mRNA水平的变化，能证明R酶催化T基因启动子附近的组蛋白甲基化，从而促进T基因的转录，B正确； C、在BKO细胞中过表达T基因，并不能证明R酶催化T基因启动子附近的组蛋白甲基化，从而促进T基因的转录，C错误； D、通过干扰R酶的表达，观察T基因启动子附近的组蛋白甲基化水平和T基因mRNA水平的变化，可以验证R酶在T基因转录中的作用，D正确。 故选ABD。 3．【新情境·细菌的基因重组】（2024·北京海淀·模拟）学习以下材料，回答（1）～（3）题。 细菌之间的基因重组 细菌之间能够通过多种方式实现基因的交流，从而增大对环境的适应。 第一种细菌的基因重组现象发现于1946年。微生物学家Lederberg筛选出两种突变细菌，A缺乏合成甲硫氨酸的能力，B缺乏合成苏氨酸的能力。A、B菌均有链霉素抗性和敏感性两种亚型。链霉素敏感细菌在含有链霉素的培养基中不会死亡，但是没有增殖能力。Lederberg发现只有链霉素敏感A菌与链霉素抗性B菌混合后的产物，在不含甲硫氨酸和苏氨酸的选择培养基上长出菌落。经研究发现，这种称为接合的现象需要细菌之间的直接接触，经由一种特殊通道将供体菌的遗传物质转入受体菌中实现基因重组（图1）。 第二种细菌的基因重组也是Lederberg发现的。他在装有DNA酶的培养液的U型管两侧分别培养合成代谢突变菌Ⅰ及合成代谢突变菌Ⅱ，二者之间用只允许病毒和大分子物质透过的滤膜隔开（图2），经过抽吸后，将培养Ⅱ一侧的菌液涂布在无添加的基本培养基上，长出了野生型菌。这种现象显然不是接合的结果，在Ⅱ侧的菌液中发现的噬菌体P揭晓了答案。P能侵染细菌并将其DNA整合到细菌拟核DNA中，一定条件下合成子代噬菌体并裂解细菌。偶然情况下，P外壳错误包装宿主细菌的部分DNA片段，释放后再侵染其他细菌时，所携带的原细菌DNA片段与后者发生基因重组。这种借由病毒的细菌基因重组称为转导。 此外，Avery的肺炎链球菌转化实验证明细菌还能够通过直接吸收外界游离DNA片段来实现基因重组。多种基因重组方式令细菌具有更强的基因交流能力，滥用抗生素引发的超级细菌感染事件频频发生，对人类医疗、畜牧养殖等产业提出了严峻挑战。 （1）图1实验中，Lederberg在筛选发生基因重组的细菌时，使用的选择培养基除了基本营养物外，还需要添加________。两种突变细菌中，供体菌是________（填“A”或“B”），在选择培养基中长出菌落的原因是________。 （2）①图2实验中，Lederberg能排除野生型菌的出现来源于接合或转化的原因是________。 ②研究者利用野生菌（T+L+C+）作为供体菌，合成代谢突变菌做受体菌（T-L-C-）。使用________法在选择培养基上对受体菌转导情况进行计数，发现T+的菌落中，有47%同时也是L+，但只有2%同时也是C+。结合实验结果，针对野生菌中3个基因在DNA上的排列顺序，提出合理假设________。 ③为进一步验证假设，请设计实验并预期实验结果________。 （3）利用本文信息，从进化与适应的角度阐明滥用抗生素引发超级细菌感染致病的原因：________。 【答案】（1）链霉素 A 抗性菌B作为受体菌含有甲硫氨酸合成基因，同时接受来自A的苏氨酸合成基因，能够在不含两种氨基酸的链霉素培养基中长出菌落 （2）滤膜无法令细菌之间直接接触，DNA酶能水解游离的DNA分子 稀释涂布平板 T-L-C或C-T-L 利用相同的野生菌与突变菌进行实验，以L+为观测指标，如果同时出现C+的概率大于同时出现T+的概率，则T-L-C为正确的排序；反之C-T-L为正确的排序 （3）带有不同抗生素抗性基因的细菌通过接合、转导、转化方式，将多种抗生素抗性基因重组整合到一起，在抗生素的选择作用下引发，具有多种抗生素抗性能力的超级细菌比例增加引发疾病 【解析】（1）由题意可知，链霉素敏感细菌在含有链霉素的培养基中不会死亡，但是没有增殖能力，图1实验中，Lederberg在筛选发生基因重组的细菌时，使用的选择培养基除了基本营养物外，还需要添加链霉素，以筛选出链霉素敏感细菌。两种突变细菌中，供体菌是A，在选择培养基中长出菌落的原因是抗性菌B作为受体菌含有甲硫氨酸合成基因，同时接受来自A的苏氨酸合成基因，能够在不含两种氨基酸的链霉素培养基中长出菌落； （2）①图2实验中，Lederberg能排除野生型菌的出现来源于接合或转化的原因是滤膜无法令细菌之间直接接触，DNA酶能水解游离的DNA分子； ②研究者利用野生菌（T+L+C+）作为供体菌，合成代谢突变菌做受体菌（T-L-C-）。使用稀释涂布平板法在选择培养基上对受体菌转导情况进行计数，发现T+的菌落中，有47%同时也是L+，但只有2%同时也是C+，两个基因距离越近，共同转导的概率越大，因此T和L距离应该比T和C更近。 ③为进一步验证假设，利用相同的野生菌与突变菌进行实验，以L+为观测指标，如果同时出现C+的概率大于同时出现T+的概率，则T-C-L为正确的排序；反之C-T-L为正确的排序； （3）从进化与适应的角度滥用抗生素引发超级细菌感染致病的原因是带有不同抗生素抗性基因的细菌通过接合、转导、转化方式，将多种抗生素抗性基因重组整合到一起，在抗生素的选择作用下引发，具有多种抗生素抗性能力的超级细菌比例增加引发疾病。 核心串讲1 实验设计与分析 一、高频考点： 1. 设计对照实验 2. 预测实验结果 3. 评价实验方案 4. 说明判断依据 二、解题步骤 1. 明确实验目的：抓题干关键词，确定研究问题。 2. 识别变量： （1）自变量（改变的因素） （2）因变量（观测指标） （3）无关变量（控制相同） 3. 设置对照： （1）空白对照（不加处理） （2）自身对照（前后对比） （3）条件对照（改变条件） 4. 预测结果与结论： （1）结合原理逻辑推导 （2）注意“如果……，则……”句式 5. 评价与改进： （1）看是否控制变量 （2）样本量是否足够 （3）操作是否可行 【典例1】靶向抗癌药物EGFR抑制剂的早期治疗是有效的，但后期癌细胞产生耐药性，使癌症无法根治。科学家通过基因工程开发出基因驱动癌细胞联合靶向抗癌药物来根治癌症。 （1）对癌细胞进行转基因操作时，常用的“分子运输车”是质粒，此外还可以是________。 （2）已知细胞膜上存在表皮生长因子受体EGFR，接受生长因子刺激后发生磷酸化，进而激活下游激酶，完成细胞增殖。肺癌细胞内EGFR含量远高于正常细胞。EGFR抑制剂是治疗癌症的靶向药物。科学家向肺癌细胞内导入SvEGFR融合基因表达载体获得转基因癌细胞，表达出融合蛋白，如图1所示。测定转基因癌细胞（S）内相关蛋白含量，如图2所示。 由图1可知，vEGFR________是活化下游激酶的必要条件。 图2中第2、4组结果显示________，说明在二聚化诱导剂作用下，靶向药物EGFR抑制剂失去了抑癌效果，S产生了耐药性。进一步研究发现，转SvEGFR的S癌细胞在特定条件下增殖能力强于普通癌细胞。 （3）科学家向上述S内进一步转入CyD基因表达载体构建基因驱动癌细胞（SC），CyD编码胞嘧啶脱氨酶，能将无细胞毒性的5-氟胞嘧啶（5-FC）转化为强效细胞毒素5-氟尿嘧啶（5-FU），5-FU能杀死癌细胞。基于上述研究，科学家开展体外实验验证基因驱动癌细胞是否具有治疗效果。 上图中i、ii、iii处分别应加入________。 A．EGFR抑制剂 B．二聚化诱导剂 C．5-FC D．癌细胞 E．耐药癌细胞 F．SC癌细胞 （4）该研究为不同类型癌症的治疗奠定了基础，若对基因驱动癌细胞进行改造以实现精准个性化医疗，请提出改造思路________。 【答案】（1）噬菌体的衍生物、动植物病毒 （2）磷酸化 酸化的EGFAH和下游被活化的激酶含量在第D组高于第B组 （3）CEB （4）可以针对不同癌症特有的标志物基因，将其调控序列与CyD基因连接，构建特定的表达载体转入癌细胞，使改造后的基因驱动癌细胞只在特定癌症类型中发挥作用 【解析】（1）在基因工程中，常用的“分子运输车”（载体）除了质粒外，还可以是噬菌体的衍生物、动植物病毒。 （2）由图1可知，v的磷酸化是活化下游激酶的必要条件。因为从图1的作用机制可以看到，EGFR接受生长因子刺激后发生磷酸化，才进而激活下游激酶。图2中第2组是没有二聚化诱导剂时加入EGFR抑制剂，第4组是有二聚化诱导剂时加入EGFR抑制剂。第2、4组结果显示磷酸化的EGFR和下游被活化的激酶含量在第4组高于第2组，说明在二聚化诱导剂作用下，靶向药物EGFR抑制剂失去了抑制效果，S产生了耐药性。 （3）首先分析实验目的是验证基因驱动癌细胞（SC）是否具有治疗效果。已知SC细胞中的CyD编码胞嘧啶脱氨酶能将5-FC转化为5-FU来杀死癌细胞，且存在耐药癌细胞（抗EGFR抑制剂）。在第一步培养中，要让三种细胞（癌细胞、耐药癌细胞、SC癌细胞）在培养液中混合培养，之后加入能被SC细胞中酶转化的物质5-FC，即i处应加入C；经过一段时间培养后，能被5-FU杀死的癌细胞会被杀死，这里主要是普通癌细胞，即ii处应是E普通癌细胞；然后加入EGFR抑制剂，由于耐药癌细胞抗EGFR抑制剂，而SC癌细胞在有5-FC转化出5-FU的情况下能发挥作用，所以还需要加入二聚化诱导剂（题干虽未详细提及二聚化诱导剂作用，但从选项和实验逻辑推测，此处需要一种能辅助体现SC细胞治疗效果的物质），即iii处应加入B。所以i、ii、iii处分别应加入C、E、B。 （4）可以针对不同癌症特有的标志物基因，将其调控序列与CyD基因连接，构建特定的表达载体转入癌细胞，使改造后的基因驱动癌细胞只在特定癌症类型中发挥作用。例如，若某种癌症有独特的细胞表面抗原基因的调控序列，将其与CyD基因连接，那么改造后的癌细胞就会在该种癌症细胞环境中因特异性表达而发挥治疗效果。对CyD基因进行修饰，改变其编码的胞嘧啶脱氨酶的活性、底物特异性等特性，使其能更精准地响应不同癌症微环境中的信号，实现对不同类型癌症的个性化治疗。比如通过基因编辑技术改变酶的关键氨基酸位点，调整其活性强弱，以适应不同癌症治疗需求。 核心串讲2 图表解读与数据推理题 一、高频考点：曲线图趋势分析、柱状图比较、表格数据处理、电泳图解读等。 二、解题步骤： 1. 看标题与坐标轴：明确变量与单位。 2. 找趋势与异常点： （1）上升/下降/平台期 （2）最高点/最低点/拐点 3. 比较组间差异： （1）与对照组比 （2）不同浓度/时间点比 4. 结合原理解释： （1）为什么出现该趋势？ （2）差异的生物学意义？ 5. 得出结论： （1）用数据支持结论 （2）避免过度推断 三、常见句式：由图可知，随着A增加，B先上升后下降，说明A在低浓度促进B，高浓度抑制B。 【典例1】科学家在小鼠体内发现肠道干细胞和分化细胞表现出互动关系，由此推测肠道肿瘤中，癌干细胞（CSC）和癌分化细胞（CDC）之间可能也存在类似情况。 （1）癌细胞主要进行无氧呼吸产生乳酸，糖酵解过程的中间产物可转化为________等非糖物质，进而合成蛋白质、核酸，以满足细胞增殖需要。 （2）科学家对癌干细胞和癌分化细胞的胞内乳酸生成量和细胞乳酸摄取量进行检测，图1、图2的结果显示，癌干细胞的无氧呼吸强度________于癌分化细胞，癌干细胞的乳酸摄取量________于癌分化细胞。 （3）科学家研究了癌分化细胞产生的乳酸对癌细胞的影响，并对肿瘤类器官发育过程进行了成像分析。 科研人员认为高浓度乳酸会增加癌干细胞的数量，理由是：________。 （4）从物质和能量角度，解释癌干细胞产生更少乳酸的原因：________。 （5）乳酸会增强组蛋白的乙酰化，导致MYC基因所在染色质的可塑性增大。BRD4可以识别乙酰化赖氨酸残基并且招募转录因子。综上所述，下列推测正确的是________。 A．MYC基因是一种原癌基因 B．乳酸作为一种信息分子在癌干细胞和癌分化细胞之间互动 C．无论是BRD4抑制剂，还是MYC抑制剂，都可以抑制CSC数量的增加 【答案】（1）氨基酸、核苷酸 （2）低 高 （3）实验组癌干细胞分化比例显著低于对照组，说明乳酸可以抑制癌干细胞的分化；实验组癌分化细胞去分化比例显著高于对照组，说明乳酸可以促进癌分化细胞的去分化；所以癌干细胞数量增多 （4）糖酵解中间产物更多用于合成氨基酸、核苷酸等物质，通过有氧呼吸产生更多ATP，以满足增殖需求 （5）ABC 【解析】（1）细胞呼吸除了能为生物体提供能量，还是生物体代谢的枢纽例如，在细胞呼吸过程中产生的中间产物，可转化为甘油、氨基酸等非糖物质。因此癌细胞糖酵解过程的中间产物可转化为氨基酸、核苷酸等非糖物质，进而合成蛋白质、核酸，以满足细胞增殖需要。 （2）分析图1可知，癌干细胞的无氧呼吸产生的乳酸少于癌分化细胞，因此癌干细胞的无氧呼吸强度低于癌分化细胞，分析图2可知，癌干细胞的乳酸摄取量高于癌分化细胞。 （3）根据题意，科学家研究了癌分化细胞产生的乳酸对癌细胞的影响，那么对照组癌细胞未作处理，实验组用乳酸处理癌细胞，根据肿瘤类器官发育过程成像分析可知，实验组癌干细胞分化比例显著低于对照组，说明乳酸可以抑制癌干细胞的分化；实验组癌分化细胞去分化比例显著高于对照组，说明乳酸可以促进癌分化细胞的去分化；所以癌干细胞数量增多。 （4）细胞呼吸除了能为生物体提供能量，还是生物体代谢的枢纽例如，在细胞呼吸过程中产生的中间产物，可转化为甘油、氨基酸等非糖物质。从物质和能量角度分析，癌干细胞糖酵解中间产物更多用于合成氨基酸、核苷酸等物质，通过有氧呼吸产生更多ATP，以满足增殖需求，因此癌干细胞产生更少的乳酸。 （5）结合第（5）问题意，乳酸会增强组蛋白的乙酰化，导致MYC基因所在染色质的可塑性增大，使得MYC基因的表达增强，根据（3）小问的分析可知，高浓度乳酸会增加癌干细胞的数量，推测MYC基因可能是原癌基因；BRD4可以识别乙酰化赖氨酸残基并且招募转录因子，进而促进MYC基因的表达，增加癌干细胞的数量；则无论是BRD4抑制剂，还是MYC抑制剂，都可以抑制CSC数量的增加；根据（3）小问的分析可知，乳酸可以抑制癌干细胞的分化，并促进癌分化细胞的去分化，可以看出乳酸作为一种信息分子在癌干细胞和癌分化细胞之间互动。综上所述，ABC正确。故选ABC。 核心串讲3 遗传推理与计算题 一、高频考点：遗传方式判断、基因定位、杂交设计、概率计算等。 二、解题步骤： 1. 判断遗传方式： （1）系谱图分析：常显/常隐/性连锁 （2）杂交结果反推：比例法（3:1、9:3:3:1变式） 2. 写出基因型： （1）从已知个体入手 （2）用“_”表示未知位点 3. 计算概率： （1）分步计算，用乘法原理 （2）注意“男孩患病”与“患病男孩”区别 4. 设计杂交方案： （1）测交验证基因型 （2）自交或杂交验证定律 5. 关键技巧： （1）熟记常见比例对应关系 （2）注意基因互作、致死效应 （3）染色体变异题结合细胞分裂图分析 【典例1】太谷核不育小麦是完全的雄性不育突变体，是国宝级的种质资源。它的花药的退化在减数分裂早期阶段开始，导致所有花药败育。 （1）小麦的太谷核不育和矮变一号均为单基因突变体，太谷核不育为高秆核不育，矮变一号为矮秆可育，株高基因用A、a表示，育性基因用R、r表示。为了获得矮秆核不育重组类型，进行以下实验： i．太谷核不育为母本与矮变一号杂交，得到F1一半为矮秆核不育，一半为矮秆可育； ⅱ．F1矮秆核不育为母本与野生型测交，得到矮秆可育152株和高秆核不育169株。 根据以上结果可知，太谷核不育和矮变一号的基因型分别为________，两对等位基因的遗传________（符合/不符合）自由组合定律。 （2）重复上述实验并扩大数量，在得到的8374株测交子代中分离出14株矮秆不育株。进行细胞学检查发现，仅有1株为正常二倍体。请设计杂交实验验证该正常二倍体的矮秆不育株为所需类型，并预期子代的表现型及比例________。 （3）推测P基因就是使太谷核不育小麦败育的基因。以下事实支持该推测的是________。 A．显性的P基因一直处于杂合状态 B．P基因缺失或突变后小麦育性恢复 C．P基因的表达会引起转基因细胞的死亡 D．与核不育基因紧密连锁的分子标记与P基因也紧密连锁 E．P基因只在不育植株的花中表达，在可育植株中不表达 （4）为验证上述推测，研究人员在野生型小麦中获得了P等位基因的启动子，并发现所有的雄性不育植株都特异性地携带了TRIM序列。然后利用Ti质粒构建表达载体，部分结构如下图所示，GFP表达后会发出绿色荧光。 将载体转入小麦幼胚，获得转基因植株，对植株表型和P基因表达情况进行鉴定。从a～i中选择填表。 a．Ubi（通用的强启动子） b．P等位基因启动子 c．插入TRIM序列的P等位基因启动子 d．P编码区 e．P基因 f．无关基因 g．仅在花药发育S2期表达 h．在花药发育各时期均不表达 i．在根、茎、叶、雌蕊中均不表达 实验材料 转入载体组成Ⅰ Ⅱ 植株表型 P基因表达情况 核不育小麦 雄性不育 g i 野生型小麦 可育 h i 野生型小麦 ad 死亡 野生型小麦 ①________ ②________ g i 在存活的转基因小麦花药中特异性检测到绿色荧光。以上实验结果显示________，导致雄性不育。 （5）矮秆核不育小麦是便利的遗传改良工具，请说明雄性不育在育种中优势________。 【答案】（1）aaRr、AArr 不符合 （2）用矮秆核不育（作为母本）与野生型杂交，子代矮秆核不育：高秆可育=1：1 （3）ABCDE （4）cd 雄性不育 TRIM插入引起启动子序列改变，导致P基因在花药发育的S2期表达 （5）杂交作母本省去人工去雄的麻烦；保留子代的杂种优势 【解析】（1）太谷核不育为母本与矮变一号杂交，得到F1一半为矮秆核不育，一半为矮秆可育，说明在株高方面，高秆为隐性，矮秆为显性，则关于株高性状，太谷核不育基因型为aa，矮变一号基因型为AA；核不育：可育=1:1，说明亲本太谷核不育基因型为Rr，矮变一号rr，综上所述，太谷核不育的基因型是aaRr，矮变一号的基因型AArr。F1矮秆核不育基因型为AaRr，其为母本与野生型测交，得到矮秆可育：高秆核不育≈1:1，不符个1:1:1:1的变式，因此两对等位基因的遗传不符合自由组合定律。 （2）该正常二倍体的矮秆不育株为所需类型则其基因型为AaRr，且两对基因不遵循基因的自由组合定律，因此该矮秆核不育作为母本与野生型杂交，子代矮秆核不育：高秆可育=1：1。 （3）A、P基因就是使太谷核不育小麦败育的基因，不育形状为显性性状，存在P基因使小麦不育只能作母本，不含有P基因时小麦可育，可作父本，因此显性的P基因一直处于杂合状态，A正确； B、P基因存在时小麦败育，P基因缺失或突变后小麦育性恢复，B正确； C、P基因的表达会引起转基因细胞的死亡，进而导致小麦败育，C正确； D、若P基因就是使太谷核不育小麦败育的基因，则与核不育基因紧密连锁的分子标记与P基因也紧密连锁，都在同一条染色体上，D正确； E、可育植株中不存在P基因，因此P基因只在不育植株的花中表达，在可育植株中不表达，D正确。 故选ABCDE。 （4）由表中数据可知，核不育小麦中，P基因的表达情况为g仅在花药发育S2期表达，i在根、茎、叶、雌蕊中均不表达；野生型小麦中，P基因表达情况为h在花药发育各时期均不表达，i在根、茎、叶、雌蕊中均不表达。野生型小麦中，转入载体中存在Ubi和P编码区，小麦死亡；由题干信息可知，所有的雄性不育植株都特异性地携带了TRIM序列，因此若想是野生型小麦中，P基因的表达情况与核不育小麦相同，则应选择的启动子为c即插入TRIM序列的P等位基因启动子，且需要与荧光蛋白基因连接，Ⅱ处应为P编码区，综上所述，野生型小麦转入载体组成Ⅰ为c，Ⅱ为d；植株表现为雄性不育。在存活的转基因小麦花药中特异性检测到绿色荧光，说明TRIM插入引起启动子序列改变，导致P基因在花药发育的S2期表达，导致雄性不育。 （5）雄性不育在育种中优势为杂交作母本省去人工去雄的麻烦；保留子代的杂种优势。 核心串讲4 分子机制与模型构建题 一、高频考点：完善信号通路图、解释机制过程、提出假说、构建概念模型 二、解题步骤： 1. 提取信息： （1）文字描述中的“激活/抑制”“促进/抑制” （2）图中箭头方向与“+/-”符号 2. 逻辑推导： （1）正向推导：从因到果 （2）反向推导：从果推因 3. 构建模型： （1）用“→”表示促进，“⊣”表示抑制 （2）注意反馈调节环路 4. 提出假说： （1）基于已知原理提出合理推测 （2）假说要可验证 5. 示例模型片段：信号分子→受体→蛋白A→蛋白B→基因表达↑ 【典例1】植物激素独脚金内酯（SL）的信号感知通路涉及蛋白质之间的相互作用，科研人员为研究其具体机制开展研究。 （1）基因表达调控、激素调节和________调节共同完成对植物生长发育的调控。 （2）水稻中，D14蛋白是SL的受体，D3蛋白可诱导与之结合的靶蛋白降解。科研人员发现突变型D14（D14M）中有3个氨基酸被替换，将D14基因表达载体和D14M基因表达载体分别转入D14基因缺失突变体（d14）水稻，测定不同条件下水稻中D14-D3复合物或D14M-D3复合物的含量，结果如图1。 已知D14M仍能与SL结合，据图1推测，被替换的3个氨基酸是________的关键位点。 （3）D53蛋白可抑制SL相关基因的表达，是D3的靶蛋白之一。检测外施SL时，不同水稻中D53的含量，结果如图2。 据图2分析，外施SL时，D3发挥功能依赖于________。 （4）外施SL一段时间后，胞内D14含量逐渐下降。科研人员推测D3可降解D14-D3复合物中的D14。为验证上述推测，向________（填“WT”或“d14”）水稻中分别转入D14-荧光蛋白融合基因表达载体（甲）和D14M-荧光蛋白融合基因表达载体（乙）。已知融合蛋白可被共同降解，预期实验结果为________。 （5）综上所述，科研人员提出SL的信号感知机制存在“油门”和“刹车”，以精细调控植物生命活动。请完善SL的信号感知机制模型，在答题卡方框中以文字和箭头的形式作答________。 【答案】（1）环境因素 （2）识别SL后结构发生变化的D14与D3结合 （3）与D14结合形成D14-D3复合物 （4）WT 未施加SL时，甲和乙的胞内荧光强度相似，外施SL一段时间后，甲的荧光强度逐渐下降，乙的荧光强度不变 （5） 【解析】（1）植物的生长发育是由基因表达调控、激素调节和环境因素调节构成的网络共同调控的。 （2）根据图1可知，导入D14表达载体和水稻和导入D14M表达载体的水稻在外施SL的条件下，前者可检测到大量的D14-D3复合物，而后者检测到D14M-D3复合物的含量与导入两种不同表达载体的、没有外施SL的组相同，说明D14基因突变后不能再与D3形成复合物，又知D14和D14M都能与SL结合，说明基因突变后不改变与SL的识别和结合，因此可推测被替换的3个氨基酸是识别SL后结构发生变化的D14与D3结合的关键位点。 （3）根据图2可知，外施SL时，WT组D53蛋白相对含量明显降低，转入D14基因的d14植株的D53蛋白的相对含量也明显降低，而导入d14的组和导入D14M基因的d14组在外施SL时D53蛋白的相对含量与无SL时相同，即外施SL时，D3发挥降解D53蛋白功能时需要依赖与D14结合形成D14-D3复合物。 （4）为验证D3可降解D14-D3复合物中的D14，则实验自变量为是否含有D14-D3复合物，因此可向WT水稻中分别转入D14-荧光蛋白融合基因表达载体（甲）和D14M-荧光蛋白融合基因表达载体（乙），未施加SL时，由于没有SL与D14结合，因此不能形成D14-D3复合物，D14不会被降解，因此甲和乙的胞内荧光强度相似，但外施SL一段时间后，SL与D14、D14M结合，进而使其形成D14-D3、D14M-D3复合物，因D3可降解D14-D3复合物中的D14，融合蛋白可被共同降解，因此外施SL一段时间后，甲的荧光强度逐渐下降，乙的荧光强度不变， （5）D14蛋白是SL的受体，当SL与D14蛋白结合后，D3蛋白可与D14蛋白形成复合物，并降解D14，而D53蛋白可抑制SL相关基因的表达，因此SL的信号感知机制模型如图： 核心串讲5 生态与行为分析题 一、高频考点： 种间关系判断 信息传递类型与作用 适应性意义分析 生态位与竞争排斥 二、解题步骤： 1. 关系判断： （1）捕食、竞争、寄生、互利共生 （2）根据数量变化趋势判断 2. 信息类型识别： （1）物理信息（光、声、温度等） （2）化学信息（激素、信息素等） （3）行为信息（动作、姿态等） 3. 意义分析： （1）对个体：生存与繁殖 （2）对种群：调节密度 （3）对群落：维持稳定 4. 进化视角： （1）适应性特征如何形成 （2）自然选择的作用 【典例1】蜘蛛通过结网捕获萤火虫等猎物，对蜘蛛的捕猎策略进行了研究。 （1）蜘蛛和萤火虫之间的种间关系是________。雌性萤火虫通常静止不动而雄性萤火虫在空中飞舞，因此蛛网上捕获的萤火虫通常为________性。 （2）萤火虫通过腹部发光器发光进行交流。雌萤发出频率为“•—•—•”的单脉冲荧光吸引雄萤，雄萤通过发出频率为“…—…—…”的多脉冲荧光回应雌萤。雄萤触网引发振动，蜘蛛接近缠绕萤火虫，并对其注射微量毒素。检测不同萤火虫发出的荧光情况，结果如图1。结果说明触网后雄萤产生的荧光发生了雌性化改变，作出判断的依据是________。 （3）为进一步研究蜘蛛的捕猎策略，进行图2实验。实验过程中，将组a和组c萤火虫的胸部也涂抹了相同面积的墨汁，目的是________。综合上述实验结果可知，蜘蛛对萤火虫的捕猎策略为________。 （4）从本题涉及内容中任选一个信息传递的实例，并以此说明信息传递在生态系统中的作用________。 【答案】（1）捕食 雄 （2）组3的发光频率发生了相似于组2的改变 （3）排除墨汁气味等因素对实验结果的干扰 蜘蛛通过缠绕萤火虫和注射毒素，使雄萤产生的荧光发生了雌性化改变，进而吸引并捕获更多的雄萤 （4）雌萤发出荧光吸引雄萤，有利于种群的繁衍；萤火虫触网引起蛛网振动，作为信息吸引蜘蛛，可以调节生物的种间关系，维持生态系统的平衡与稳定 【解析】（1）蜘蛛通过结网捕获萤火虫等猎物，所以蜘蛛和萤火虫之间是捕食关。 雌性萤火虫通常静止不动闪烁发光，雄性萤火虫飞行中发光，所以蜘蛛网上捕获的萤火虫通常为雄性。 （2）判断依据是 组 3（被网住有蜘蛛的雄萤）的发光频率发生了相似于组 2（未被捕获的雌萤）的改变，说明雄萤被蜘蛛接触后发光特征向雌萤靠拢，即发生了雌性交变。 （3）在实验中，组a和组c萤火虫胸部被墨汁涂黑的目的是排除墨汁气味等因素对实验结果的干扰，确保变量仅为发光器是否发光。综合实验结果，蜘蛛通过缠绕萤火虫并注射毒素，使其发光频率雌性化，从而吸引更多雄性萤火虫，这种策略称为通过诱导猎物发出吸引同类的信号来增加捕获量。 （4）信息传递实例：雌萤发出荧光吸引雄萤，促进种群繁衍；萤火虫触网引发蜘蛛振动，作为信息提示蜘蛛捕食，调节种间关系，维持生态平衡。这表明信息传递在生态系统中具有调节生物行为、促进种群繁衍和维持生态稳定的作用。 核心串讲6 技术流程与应用题 一、高频考点： PCR、电泳、转基因 基因编辑（如：CRISPR-Cas9） 微生物培养与筛选 蛋白检测（如：免疫共沉淀） 二、解题步骤： 1. 技术原理理解： （1）每一步的目的是什么 （2）关键酶或试剂的作用 2. 流程排序： （1）按操作先后排序 （2）注意前后依赖关系 3. 结果预测： （1）成功/失败的标志是什么 （2）可能出现哪些异常条带 4. 应用设计： （1）根据目的选择合适技术 （2）设计对照组排除假阳性 【典例1】高粱是重要的粮食和经济作物。为加速其遗传改良进程，科研人员对载体系统的构建进行了系列研究。 （1）目的基因进入受体细胞，并在受体细胞内维持稳定和________的过程称为转化。已有研究发现，过表达植物发育调节因子（WUS、BBM、GRF、GIF等）可有效提高转化效率。 （2）科研人员欲利用上述四种调节因子加速高粱的遗传改良，构建了图1所示的三种载体，其中LB和RB分别是T-DNA的左右边界，DsRed和NPTⅡ作为________用于筛选转化成功的受体细胞，每个插入单位均需含有________。GIF是GRF的辅助因子，从蛋白质结构和功能角度推测GRF-GIF以融合基因的形式插入的原因是________。 将三种载体分别导入高粱胚中，统计结果如下表。 组别 载体 胚 愈伤组织 存活率（%） 带芽的愈伤组织 再生率（%） 转化效率（%） 1 对照载体 121 56 46.28 8 14.29 6.61 2 WUS+BBM 98 55 56.12 21 38.18 21.43 3 GRF-GIF 96 46 47.92 25 54.35 26.04 ①转化效率的计算公式为________。 ②结果显示WUS+BBM的存活率高而转化效率低，GRF-GIF则相反。对此合理的解释是________。 ③观察3月龄植物生长状况，发现WUS+BBM会造成叶片扭曲、生育能力降低等生长缺陷，而GRF-GIF与对照组相比没有明显差异，说明________。 （3）科研人员欲将CRISPR-Cas9引入上述载体系统，建立一个高效的基因编辑工具。请在图2中补充相关元件________。（CRISPR-Cas9基因编辑技术是通过人工设计的sgRNA来识别目的基因序列，并引导Cas9蛋白有效切割DNA双链，切割后DNA修复会造成基因敲除或敲入等，实现对目标基因的编辑。） 【答案】（1）表达 （2）标记基因 启动子、终止子 GIF表达产物能改变GRF蛋白的空间结构，增强其提高转化效率的作用 转化效率=（带芽的愈伤组织数量/胚的数量）×100 外源基因的转化和表达可能会对原有基因的功能造成不同程度的影响 GRF-GIF嵌合蛋白在提高转化效率的同时，不会对植株的正常生长和发育产生明显的负面影响，而WUS+BBM的表达则可能导致植株生长异常 （3） 【解析】（1）目的基因进入受体细胞，并在受体细胞内维持稳定和表达的过程称为转化，转化不仅仅是目的基因的进入和稳定存在，还包括其在受体细胞内的表达，这样才能实现预期的生物学功能。 （2）据题干信息“DsRed是红色荧光基因，NPTⅡ是新霉素抗性基因”可知，DsRed和NPTⅡ作为标记基因用于筛选转化成功的受体细胞；插入单位需要包含启动子、目的基因（如WUS、BBM、GRF-GIF等）和终止子，以确保基因在受体细胞中的正确表达；已知GIF是GRF的辅助因子，GRF-GIF以融合基因形式插入可以确保GIF表达产物能作用于GRF的表达产物（GRF蛋白），改变GRF蛋白的空间结构，从而提高转化效率； ①据表中数据可知，转化效率的计算公式为（带芽的愈伤组织数量/胚的数量）×100%； ②结果显示WUS+BBM的存活率高而转化效率低，GRF-GIF则相反，说明外源基因的转化和表达可能会对原有基因的功能造成不同程度的影响； ③观察3月龄植物生长状况，发现WUS+BBM会造成叶片扭曲、生育能力降低等生长缺陷，而GRF-GIF与对照组相比没有明显差异，说明GRF-GIF嵌合蛋白在提高转化效率的同时，不会对植株的正常生长和发育产生明显的负面影响，而WUS+BBM的表达则可能导致植株生长异常。 （3）据题干信息可知，基因编辑工具需要特异性的sgRNA序列，Cas9蛋白质基因组成，由（2）中可知，GRF-GIF融合基因能提高转化率，且对植物的生长状况无影响，故可选择该载体系统进行构建CRISPR-Cas9基因编辑工具，相关元件如图所示： 核心串讲7 开放创新与评价题 一、高频考点： 提出新思路或方案 评价已有方案优缺点 辩证讨论科技利弊 设计应用型解决方案 二、解题步骤： 1. 明确问题：题目要求你做什么？ 2. 知识迁移：联想相似情境或技术。 3. 多角度思考： （1）科学性（是否可行） （2）伦理性（是否合理） （3）实用性（是否高效） 三、结构化表达： （1）先观点，后理由 （2）分点陈述，逻辑清晰 四、辩证表述： （1）既说优点，也说局限 （2）提出改进建议 【典例1】动物体内的白色脂肪细胞（WAT）转化为棕色脂肪细胞（BAT）即白脂棕色化，可促进脂肪消耗，增加产热，提高瘦肉率。 （1）图1所示为有氧呼吸第________阶段，H+通过复合体Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ转运至线粒体膜间隙，并顺浓度梯度通过________（细胞结构）上的ATP合酶，生成大量ATP。 （2）图2是小鼠WAT和BAT细胞结构模式图，请分析图1、图2回答问题。 ①从结构和功能相适应的角度分析，白脂棕色化之后产热效率提高的原因________。 ②N9是复合体Ⅰ上的亚基，通过调节NAD+/NADH平衡提高白脂棕色化相关基因UCP的表达，促进白脂棕色化，进而________使机体产热增加，加速脂肪消耗补充能量。 （3）线粒体的脱氢酶DLD可促进白脂棕色化，为探究DLD与N9的关系，进行相关实验。 ①将含DLD基因或含N9基因的过表达载体按不同组合转入细胞中，图3结果说明________。 ②利用免疫共沉淀技术研究DLD与N9的互作情况，构建两种重组质粒分别表达Flag-DLD融合蛋白、His-N9融合蛋白，并获得转入不同质粒组合的细胞。先利用抗体甲偶联磁珠对各组总蛋白进行收集，将收集的蛋白电泳，再分别用抗体乙与抗体丙进行检测，结果如图4．实验结果表明DLD与N9存在互作，请根据实验步骤及结果选择对应位置的抗体。 甲：________ 乙：________ 丙：________ A．抗Flag抗体 B．抗His抗体 C．抗UCP抗体 D．无关抗体 （4）DLD基因在哺乳动物中具有保守性，有人提出可通过研发药物提高DLD基因表达，达到减肥效果。请从稳态与平衡的角度辩证评价该方案并说明理由________。 【答案】（1）三 线粒体内膜 （2）巨大脂肪滴变为许多小脂肪滴，相对表面积增大易于氧化分解产热；线粒体数量增多，产热增加________使H+通过UCP转运至线粒体基质（减小了H+跨膜浓度梯度），减少ATP合成占比 （3）DLD增强了N9对UCP表达的促进作用 A B A （4）合理：提高DLD含量可与N9结合共同促进白脂棕色化相关基因UCP基因表达，促进白脂棕色化，消耗更多脂肪，达到减肥效果。不合理：UCP基因表达水平提高后会增加产热，可能会破坏机体体温平衡的稳态。 【解析】（1）有氧呼吸分为三个阶段，第三阶段产生大量ATP，且图中显示H⁺通过复合体Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ转运至线粒体膜间隙，并能形成浓度梯度通过一定结构上的ATP合酶生成大量ATP，这个结构是线粒体内膜。 （2）①从结构和功能相适应角度看，白色脂肪细胞转化为棕色脂肪细胞后产热效率提高，原因是白色脂肪细胞中脂肪滴大，相对表面积小，氧化分解产热少；而棕色脂肪细胞中脂肪滴小而多，相对表面积大，线粒体数量多，产热增加。 ②N型复合体Ⅰ上的亚基，通过调节NAD⁺-NADH平衡来调控白色脂肪相关基因UCP的表达，促进白色脂肪棕色化，使H+通过UCP转运至线粒体基质（减小了H+跨膜浓度梯度），减少ATP合成占比，进而会使机体产热增加，加速脂肪消耗补充能量。 （3）①将含DDX基因或含N基因的过表达载体分别导入细胞中，从图中结果可知，DDX基因过表达会促进N基因表达，因为含DDX基因过表达载体的组中N蛋白含量明显高于对照组和含N基因过表达载体组。 ②利用免疫共沉淀技术研究DDX与N的相互作用，构建两种重组质粒分别表达Flag-DDX融合蛋白、His-N融合蛋白，并获得转入不同质粒组合的细胞。在免疫共沉淀实验中，构建了表达Flag-DLD融合蛋白和His-N9融合蛋白的重组质粒。利用抗体甲偶联磁珠收集各组总蛋白，这里抗体甲要能特异性结合Flag-DLD融合蛋白，所以抗体甲应该是抗Flag抗体，因为抗Flag抗体可以识别并结合带有Flag标签的蛋白。收集蛋白后进行电泳，再用抗体乙检测。由于要检测His-N9融合蛋白，所以需要能与His标签结合的抗体，即抗His抗体，它可以识别并检测出带有His标签的N9蛋白。用抗体丙检测，从实验目的是验证DLD与N9存在互作，前面已经用抗His抗体检测到了N9蛋白，如果DLD与N9有互作，那么与抗Flag抗体结合的DLD-Flag融合蛋白会“拉”着His-N9融合蛋白一起被检测到，所以抗体丙也应该是抗Flag抗体，再次检测DLD-Flag融合蛋白，进一步验证互作关系。 （4）从稳态与平衡角度辩证评价通过研发药物提高DLD基因表达以达到减肥效果的方案。合理方面，根据前面实验可知DLD可与N9结合共同促进白脂棕色化相关基因UCP基因表达，白脂棕色化能消耗更多脂肪，所以从这个角度可以达到减肥效果。不合理方面，UCP基因表达水平提高后会增加产热，如果产热过多，可能会破坏机体体温平衡的稳态。 能力1 科学探究与假说演绎能力 表现： 能根据现象提出可检验的科学假说 能设计多步骤、多变量的复杂实验方案 能预测试验的多种可能结果，并给出对应解释 【典例1】增加种植密度是提高玉米产量的关键策略。 （1）光是植物光合作用的________来源，密植导致植株的中下部冠层光合作用强度降低的原因是________。 （2）品系甲的上中下部叶片角度较野生型有不同程度减小，根据图1实验结果，甲更适宜密植体现在________。经鉴定品系甲的Lac1基因发生突变，Lac1是激素BRs合成的关键酶。 （3）已知RAVL1是调控叶角度的关键因子，为检测其是否能结合Lac1基因的启动子序列，构建含有下列基因组件的重组质粒： 酵母菌E自身不能合成色氨酸和亮氨酸这两种必需氨基酸。将重组质粒c和d共同导入E作为实验组，以分别导入a和b，a和d、b和c的E作为对照组。在进行转化操作时，酵母菌应接种于________的培养基中进行筛选与鉴定。培养后，实验组和对照组的菌落颜色分别为________。经过后续实验，最终证明RAVL1可结合Lac1启动子并激活基因转录。 （4）密植导致玉米植株叶片角度减小。当密植时红光和远红光比率（R/FR）降低，诱导R/FR感受器PhyA含量升高。实验发现PhyA可与RAVL1结合，为探究二者之间的调控关系，将等量标记的RAVL1蛋白与不同处理的植株叶片提取液混合，24分钟后检测标记的RAVL1蛋白含量，结果如图2。 请综合上述结果，完善玉米通过叶片角度动态响应植株密度变化的机制图________（任选一个过程，以未选择的条件为对照，在方框中以文字和箭头的形式作答）。 【答案】（1）能量 中下部冠层光照强度弱，光反应弱；中下部通风不畅，CO2浓度低，暗反应弱 （2）随种植密度增加，甲的光穿透率和净光合速率始终高于野生型，甲净光合速率未发生显著降低 （3）缺乏亮氨酸和色氨酸、含X-gal 实验组为蓝色，对照组均为白色 （4） 【解析】（1）光合作用的本质是将光能转化为化学能，因此光是植物光合作用的能量来源。中下部冠层光照强度弱，光反应弱（光反应依赖光照，弱光导致ATP和NADPH生成不足）。中下部通风不畅，CO₂浓度低，暗反应弱（暗反应依赖CO₂固定，低CO₂抑制卡尔文循环）。 （2）根据图1实验结果分析，品系甲叶角度减小，相较于乙，中下部叶片能接收更多光照（光穿透率高），维持较高的光合速率。因此甲更适宜密植原因是随种植密度增加，甲的光穿透率和净光合速率始终高于野生型，甲净光合速率未发生显著降低。 （3）酵母菌E自身不能合成色氨酸和亮氨酸这两种必需氨基酸，重组质粒c和d分别携带亮氨酸（Leu）和色氨酸（Trp）合成基因及完整的lacZ基因，因此在进行转化操作时，酵母菌应接种于缺乏亮氨酸和色氨酸的培养基中进行筛选。根据题意，鉴定lacZ基因是否表达则需在培养基添加X-gal，观察菌落颜色。实验组（c+d）中RAVL1结合Lac1启动子激活lacZ表达，分解X-gal生成蓝色产物。对照组中无法激活lacZ，菌落为白色。因此培养后，实验组和对照组的菌落颜色分别为实验组为蓝色，对照组均为白色。 （4）密植时R/FR降低（红光减少，远红光增加），PhyA作为光受体被激活，含量升高。PhyA结合RAVL1蛋白（图2显示PhyA存在时RAVL1蛋白含量下降），RAVL1降解增加，减少其对Lac1基因的激活。Lac1表达下降导致BRs合成减少，叶角度减小，适应密植环境。因此总结答案为： 能力2 复杂系统分析与模型构建能力 表现： 能从分子、细胞、个体、种群等多层次分析问题 能构建动态、网络化的生理或生态模型 能识别系统中的正/负反馈、冗余与代偿机制 【典例1】在自然界中，快速的能量供应对个体在应激反应中的生存至关重要，研究者对其机制开展如下研究。 （1）人体内参与升血糖的激素有________和糖皮质激素4种。但当面临威胁时，机体主要通过后两种肾上腺分泌的激素来升高血糖，进而做出战斗或逃跑反应。 （2）研究者对小鼠的下丘脑和肾上腺进行相应处理后，检测在模拟威胁刺激后30分钟内的血糖变化，如图1。图1表明，下丘脑是应激后血糖升高的必要条件；________。 （3）在下丘脑中，P区的CRH神经元通过神经纤维连接V区的S神经元，形成下丘脑“P—V神经环路”。 ①抑制小鼠的上述神经纤维功能，检测模拟威胁刺激后的血糖变化，结果如图2。研究者推测P—V神经环路仅可以提升应激早期血糖水平，对应激后期无显著作用。据图2作出该推测的依据是：________。 ②在________（填“有”或“无”）模拟威胁刺激条件下，激活小鼠的上述神经纤维，检测其5 min内的血糖水平、肾上腺分泌的激素含量。与对照组相比，实验组小鼠________，则进一步支持①推测的结论。 （4）已知脑干的R神经元可以通过交感神经调节肝脏中非糖物质转化为葡萄糖的过程，且P—V神经环路通过R神经元及控制的交感神经控制肝脏的这一功能，以在应激早期升高血糖，称为“下丘脑—交感神经—肝轴”（即HSL轴）。下丘脑通过肾上腺分泌激素调节应激后的血糖变化，可以分为“SAM轴”（由髓质分泌的激素介导）、“HPA轴”（由皮质分泌的激素介导）。为了区分上述3个调控机制在应激血糖中的调控时间关系，科研人员利用小鼠进行相关操作后，模拟威胁刺激，并检测血糖变化，如图3。据图3结果推测，HSL轴、SAM轴和HPA轴调控血糖变化的时期依次为________。 （5）面临威胁时的机体高血糖由神经调节主要控制，体液参与调节，从两种调节方式的特点角度，简述该机制对动物生产的适应性意义________。 【答案】（1）胰高血糖素、甲状腺激素、肾上腺素 （2）肾上腺是应激后期血糖升高的必要条件，但并不影响应激早期 （3）相对于刺激前，5 min时（应激早期）血糖水平无显著变化，30 min时（应激后期）显著升高 无 血糖显著升高，肾上腺分泌的激素含量无显著变化 （4）应激前期（或“3分钟内”）、3-15 min和应激后期（或“15 min后”）的 （5）体液调节缓慢而持久，在长时间范围内有助于维持血糖的相对稳定；神经调节快速而灵敏，面临威胁时可以快速启动，以提高机体血糖水平，这有利于为细胞代谢供能，有助于动物尽快逃离或躲避危险，提高生存机会。 【解析】（1）人体中能升高血糖的激素有胰高血糖素、甲状腺激素、肾上腺素和糖皮质激素等。 （2）从图1可知，切除下丘脑后，在模拟威胁刺激后血糖升高情况与正常时不同，说明下丘脑是应激后血糖升高的必要条件。切除肾上腺后，在应激后期（30 min时）血糖升高受到影响，说明肾上腺是应激后期血糖升高的必要条件，但切除肾上腺对应激早期血糖升高无影响。 （3）①从图2看，在应激早期（5 min时），切断神经纤维组与正常组血糖水平无明显差异，应激后期（30 min时）也无明显差异，所以推测P-V神经环路仅可提升应激早期血糖水平，对应激后期无显著作用。 ②在无模拟威胁刺激条件下，激活小鼠上述神经纤维，检测5 min内的血糖水平、肾上腺分泌的激素含量，与对照组相比，实验组血糖显著升高，肾上腺分泌的激素含量无显著变化，进一步支持上述推测。 （4）图3中，HSL轴（神经调节，最快，对应应激前期/5分钟内）、SAM轴（髓质激素，中等速度，对应3-15 min）、HPA轴（皮质激素，最慢，对应15 min后）。神经调节（HSL）启动最快，体液调节中髓质激素（SAM）次之，皮质激素（HPA）最慢。 （5）神经调节快速灵活，应激时迅速启动升高血糖，为细胞供能，助动物快速逃离危险；体液调节缓慢持久，维持血糖长期稳定，确保能量供应持续。两者结合，既快速响应威胁，又长期维持内环境稳定，提升生存适应性。体液调节缓慢持久，能在长时间范围内维持血糖相对稳定。神经调节快速灵敏，在面临威胁时可快速启动，提高机体血糖水平，利于细胞代谢供能，帮助动物尽快逃离或躲避危险，提高生存几率。 能力3 数据深度处理与统计推断能力 表现： 能处理非线性、多因素交互的数据 能进行简单的统计检验与显著性判断 能从复杂图表中提取隐藏信息，识别异常值或趋势转折 练习解读科研级图表（如热图、生存曲线、主成分分析图） 【典例1】阐明早期触觉感受调控动物行为的机制，可为孤独症的治疗提供新思路。 （1）爱抚和拥抱是亲子沟通的重要方式。研究者通过给予幼鼠轻柔温和的抚触刺激，刺激前后感觉神经元膜电位变化是________，通过神经传导至________产生愉悦感，以模拟母鼠对幼崽的爱抚行为。 （2）选择发育早期的小鼠随机分组，开展为期3天、每天4次、每次5分钟的实验。将小鼠放置在棉絮上，爱抚组使用棉球以3 cm/s的速度来回抚摸小鼠背部，对照组则不给予爱抚。跟踪小鼠成年后图1所示的社会交往行为。图2实验结果是________，表明早期接受过爱抚的小鼠，成年后会表现出更多的社会交往行为。在此基础上同时开展一组用棉球以10 cm/s的速度来回抚摸实验，其他操作与上述两组相同，若实验结果与未爱抚组无显著性差异，则该组实验进行的意义是________。 （3）催产素被称为“爱的荷尔蒙”，由位于下丘脑的催产素神经元合成，随后运输至垂体释放。研究者进行了多项实验，结果如图3所示。希望验证的假说是________。 （4）转H基因小鼠可在催产素神经元特异性表达受体H，接受药物C刺激后，催产素神经元即被激活。请补充实验方案为（3）中的假说提供一个新证据，从下列选项中选择合适字母填入下表完成实验设计。 实验动物 操作 预期实验结果 实验组 ________ ________ 实验组小鼠成年后的社交接近和社交探究时长均大于对照组 对照组 a ________ a．转空质粒小鼠 b．转H基因小鼠 c．敲除催产素基因的小鼠 d．注射药物C e．注射药物C的溶剂 f．幼年期给予爱抚 g．幼年期不给予爱抚 【答案】（1）内负外正变为内正外负 大脑皮层 （2）爱抚组小鼠社交接近和社交探究时长均大于未爱抚组 确定3 cm/s的来回抚摸属于激发小鼠社会交往行为变化的爱抚 （3）早期爱抚通过提高催产素神经元的兴奋程度，促进催产素合成，进而促进小鼠成年后的社会交往 （4）b dg dg 【解析】（1）刺激之前处于内负外正的静息电位，刺激之后会变为内正外负的动作电位。兴奋通过传入神经传导至中枢神经系统，而产生愉悦感等感觉的部位是大脑皮层（躯体感觉中枢所在）。 （2）图2实验结果通过对比爱抚组和未爱抚组的“社交接近”“社交探究”时长，直接得出“爱抚组小鼠社交接近和社交探究时长大于未爱抚组”的结论，表明早期爱抚促进成年后的社交行为。新增的10 cm/s速度组作为对照实验，若结果与未爱抚组无差异，说明只有特定速度（3 cm/s）的抚摸有效，而更快的速度无效，从而验证了“3 cm/s是触发行为变化的关键速度”，排除速度无关的干扰，明确有效刺激的条件；或确定3 cm/s的来回抚摸属于激发小鼠社会交往行为变化的爱抚。 （3）图3中，野生型鼠（有催产素基因）在爱抚后，催产素神经元放电率（兴奋程度）和催产素mRNA（合成水平）均升高，且社交行为时长增加；而催产素基因敲除鼠（无法合成催产素）在爱抚后无上述变化。由此可推断，研究者希望验证的假说是：早期爱抚通过提高催产素神经元的兴奋程度，促进催产素合成，进而促进小鼠成年后的社会交往。 （4）实验组要验证假说，选择转H基因小鼠（b），操作上幼年不给于爱抚（g），注射药物C（d），这样能激活催产素神经元，若实验组小鼠成年后的社交接近和社交探究时长均大于对照组，就为假说提供了新证据。对照组选择转空质粒小鼠（a），同样幼年不给予爱抚（g），注射药物C（d），以排除其他因素干扰。 能力4 技术整合与方案优化能力 表现： 能组合多种实验技术解决复杂问题 能评估并优化实验方案的可行性、效率与伦理 能设计阴性/阳性对照、内参、重复组等严谨设置 【典例1】阅读下面的材料，回答问题。 新的基因编辑工具——接桥接RNA 基因组编辑技术是指对生物体基因组特定位点进行定点“修改”的操作，从而精准地改变生物体的遗传信息。科研人员新近发现一种更加精准有效的用于基因组编辑的工具——桥接RNA。 S基因能编码重组酶，但其发挥作用的过程中，需要一段特殊的RNA参与，这一段特殊的RNA由S基因上游的非编码区转录而来。这段RNA发生折叠，在空间上形成三个茎环，其中第二、三茎环中间各自形成一个大的泡状结构，如图1。第二茎环与可插入目标片段的靶标序列结合，其中上半链和下半链分别有一部分与靶标序列的左侧和右侧序列结合。第三茎环与含有目标片段的供体序列结合，其中上半链和下半链分别有一部分与供体序列的左侧和右侧序列结合。第二、三茎环将靶标序列和供体序列结合在一起，使其在空间上相互靠近，所以称其为桥接RNA，再与重组酶结合形成图2所示的复合物。重组酶可以识别并切割靶标序列和供体序列的特定部位，将供体序列中的目标片段插入到靶标序列中，实现基因重组，如图3。 此外，可以对桥接RNA的第二、三茎环进行人工设计，用以结合和重组不同的DNA片段，突破了以往基因编辑中目标片段大小的限制，为基因组设计敞开新的大门。 （1）设计桥接RNA茎环中的结合序列需要明确靶标序列和供体序列的碱基排序，然后通过人工合成的方式获取与桥接RNA对应的特定DNA序列，并利用________技术大量扩增。 （2）根据已学和文中信息推测，下列关于桥接RNA的叙述，错误的是________（多选）。 a．控制重组酶和桥接RNA合成的DNA上有RNA聚合酶结合位点 b．桥接RNA的第二、三茎环用于识别并切割靶标序列和供体序列 c．重组酶切割桥接RNA拉近的靶标序列和供体序列，实现DNA重组 d．重组酶-桥接RNA复合物不能实现基因突变或染色体变异 （3）科研人员发现大肠杆菌中质粒B上的卡那霉素抗性基因不能表达，若用本文中的工具向质粒B中插入启动子，实验流程为：向大肠杆菌中转入另一质粒，包含________→将该质粒________→使用含有卡那霉素的培养基筛选→获取基因编辑成功的菌株。 （4）请设计绿色荧光蛋白（GFP）报告系统，在答题纸上用图例示意GFP基因和终止子位置，经重组酶-桥接RNA复合物处理可使其从无荧光变为能发出绿色荧光________。 该报告系统可证明，重组酶-桥接RNA复合物除能实现DNA片段插入外，还能实现DNA片段________。 【答案】（1）PCR（聚合酶链式反应） （2）b、d （3）待插入的启动子、编码重组酶的S基因序列和转录桥接RNA的序列 转入大肠杆菌 （4） 删除 【解析】（1）PCR是体外进行DNA复制，可以大量扩增DNA。 （2）a．DNA上有启动部位，可以与RNA聚合酶结合，a正确； b．桥接RNA的第二、三茎环将靶标序列和供体序列结合在一起，重组酶可以识别并切割靶标序列和供体序列的特定部位，b错误； c．重组酶可以识别并切割靶标序列和供体序列的特定部位，实现DNA重组，c正确； d．重组酶—桥接RNA复合物可以改变DNA的排列顺序，能实现基因突变或染色体变异，d错误。 故选bd。 （3）向大肠杆菌中转入另一质粒，质粒包含待插入的启动子（启动转录）、编码重组酶的S基因序列和转录桥接RNA的序列；将该质粒转入大肠杆菌，使其在大肠杆菌中表达。 （4）绿色荧光蛋白（GFP）报告系统如下图所示，GFP基因无独立启动子，经重组酶—桥接RNA复合物处理，可切除终止子，使GFP基因得以表达，使其从无荧光变为能发出绿色荧光。该报告系统可证明，重组酶-桥接RNA复合物除能实现DNA片段插入外，还能实现DNA片段删除。 能力5 生态与进化视角的整合能力 表现： 能从自然选择、适应性进化角度解释性状 能分析生物与环境、生物与生物的协同进化 能评估人类干预（如基因驱动、抗生素滥用）的生态风险 【典例1】为研究某地潮间带两种藤壶空间分布差异的成因，科研人员开展野外实验。 （1）附有两种藤壶的岩石块预先培养一段时间，将玻璃片放在上面，精确描记出每一藤壶的种类和原始生存位置，如图1。将岩石块分别移植到潮间带的不同深度，如图2。 实验一：每一深度的移植岩石块随机分为两组。Ⅰ组不做任何处理，Ⅱ组移除全部藤壶乙。一段时间后，重新放置玻片并描记每一藤壶的位置，进而统计藤壶甲的死亡率。 ①移植到不同深度前，岩石块预先培养一段时间的目的是________。 ②实验结果为________，说明两种藤壶之间存在种间竞争。 （2）科研人员推测，该群落中的荔枝螺对藤壶的捕食会缓解两种藤壶之间的种间竞争。 实验二：在某一深度选取一组移植岩石块用铁笼罩住，可有效防止荔枝螺的捕食。一段时间后，统计藤壶甲的死亡率，结果如图3。 图3结果________（填“支持”或“不支持”）上述推测，依据是________。 （3）综上所述，藤壶甲和藤壶乙在该群落中各自占据特定的生态位，是________的结果。 【答案】（1）使移植的每一岩石块上藤壶的数量和生长情况等相近，各组的死亡率具有可比性 Ⅱ组的藤壶甲死亡率明显低于Ⅰ组 （2）支持 无铁笼保护的第1、2组死亡率差值远小于有铁笼保护的第3、4组死亡率差值 （3）群落中藤壶甲、乙之间及藤壶甲、乙与环境间协同进化 【解析】（1）①根据题干信息及实验步骤分析，实验一研究的是藤壶乙对藤壶甲的影响，检测指标是藤壶甲的死亡率，移植到不同深度前，岩石块预先培养一段时间的目的是使移植的每一岩石块上藤壶的数量和生长情况等相近，各组的死亡率具有可比性。 ②Ⅰ组不做任何处理，Ⅱ组移除全部藤壶乙，若Ⅱ组的藤壶甲死亡率明显低于Ⅰ组，说明两种藤壶之间存在种间竞争。 （2）根据图3数据分析，在有铁笼保护的情况下，即不存在荔枝螺对藤壶的捕食的情况下，未移除藤壶乙组比移除藤壶乙组，藤壶甲的死亡率大很多，而在无铁笼保护下，即存在荔枝螺对藤壶的捕食的情况下，未移除藤壶乙组和移除藤壶乙组，藤壶甲死亡率的差异较小，说明该群落中的荔枝螺对藤壶的捕食会缓解两种藤壶之间的种间竞争，即该结果支持上述推测。 （3）藤壶甲和藤壶乙在该群落中各自占据特定的生态位，是群落中藤壶甲、乙之间及藤壶甲、乙与环境间协同进化的结果。 能力6 创新思维与批判性评价能力 表现： 能提出新颖且合理的解决方案 能辩证评价科技应用的利弊与风险 能识别研究中的局限性，并提出改进方向 【典例1】桑的次生代谢物D（一种葡萄糖类似物）可毒害啃食桑叶的鳞翅目昆虫，如棉铃虫，但对喜食桑叶的家蚕无作用。为探究其原因，研究者开展下列实验。 （1）从生态系统的营养结构分析，以桑叶为食的昆虫属于________消费者，位于________营养级。 （2）研究者从家蚕肠道中分离出三种细菌，分别为Pf，Ss和Sp，在含有次生代谢物D的培养基中培养一段时间，检测菌群密度，结果如图1。 ①为保证研究结果可靠，次生代谢物D必须是培养基成分中的________。 ②研究者认为，细菌Pf参与家蚕对次生代谢物D的解毒过程，图1支持该结论的依据是________。 ③为验证上述结论，研究者提取培养液中Pf的RNA，进行基因表达水平的测定，结果如图2。据此推测基因________（填字母）的表达产物最可能参与降解次生代谢物D的过程。 （3）已知桑叶中分离的某些假单胞杆菌菌株也可以降解次生代谢物D．为进一步证实家蚕肠道菌Pf的B基因与抵御物质D毒害有关，研究者设计下表实验方案。 组别 抗生素处理桑叶 菌种与前列所述桑叶混合 饲喂 检测指标 甲组 无 野生型Pf 棉铃虫幼虫若干天 棉铃虫体内次生代谢物D的含量 乙组 有 敲除B基因的Pf ①请评价该方案的不足并修改________。 ②请依据上述信息，解释家蚕喜食桑叶却不中毒的另一种可能原因________。 （4）从进化观和生态观的角度，评述自然界中多种生物间存在复杂关系的意义________。 【答案】（1）初级 第二 （2）唯一碳源 8h后，Pf菌群密度显著高于Ss和Sp B （3）该实验有2点不足，一是甲、乙组未控制单一变量，应改为实验均使用抗生素处理；二是检测指标不全面，应补充检测棉铃虫幼虫的体重（和存活率） 摄入次生代谢物D的同时，获得可降解次生代谢物D的假单胞杆菌菌株，且这些菌株也能在肠道中共生 （4）棉铃虫等害虫啃食桑叶会被毒死，桑得以保护自身，通过捕食关系动态调控初级消费者的种群数量，有助于维持食物网的抵抗力稳定性；而家蚕摄食桑叶时，同时摄入有毒次生代谢物D和解毒微生物Pf、假单胞杆菌，从而幸存下来；伴随人工选择的过程，桑与家蚕协同进化，该机制在两个物种中得以长期共存，Pf、假单胞杆菌也获得更多的生存机会。 【解析】（1）因桑叶为生产者，直接以植物为食的昆虫属于初级消费者，生产者是第一营养级，初级消费者是第二营养级。 （2）①次生代谢物D作为实验变量，需设置为唯一碳源（确保细菌生长仅依赖降解D的能力，排除其他碳源干扰）。 ②图1显示，在含D培养基中培养8小时后，Pf菌群密度显著高于Ss和Sp（Pf密度增长迅速，而Ss和Sp增长缓慢或停滞），表明Pf能高效利用D生长，间接证明其参与解毒过程。 ③研究者提取培养液中Pf的RNA，进行基因表达水平的测定，结果如图2，在图2中，基因B的表达产物变化幅度上升，故基因B最可能参与降解过程 （3）①该实验有2点不足，一是甲、乙组未控制单一变量（抗生素使用不一致），应改为两组均使用抗生素处理桑叶；二是检测指标不全面，应补充检测棉铃虫幼虫的体重（和存活率）。 ②家蚕在摄食桑叶时，同时摄入桑叶表面或环境中的假单胞杆菌菌株（已知某些假单胞杆菌可降解D），这些菌株在家蚕肠道内定植共生，协助降解D，从而避免中毒。 （4）进化观：桑树通过自然选择进化出次生代谢物D以防御害虫（如棉铃虫），而家蚕则与肠道细菌（Pf）或共生菌（假单胞杆菌）协同进化，形成解毒机制，体现了物种间的适应性共进化。生态观：桑树的D毒害棉铃虫等初级消费者，调控其种群数量，维持桑树群落的稳定性。家蚕与细菌的共生关系使其能专一利用桑叶资源，促进能量流动（桑叶→家蚕→天敌），增强食物网的抵抗力稳定性。微生物（如Pf和假单胞杆菌）的参与丰富了生物多样性，强化了生态系统的物质循环（如D的降解）。因此答案总结为棉铃虫等害虫啃食桑叶会被毒死，桑得以保护自身，通过捕食关系动态调控初级消费者的种群数量，有助于维持食物网的抵抗力稳定性；而家蚕摄食桑叶时，同时摄入有毒次生代谢物D和解毒微生物Pf、假单胞杆菌，从而幸存下来；伴随人工选择的过程，桑与家蚕协同进化，该机制在两个物种中得以长期共存，Pf、假单胞杆菌也获得更多的生存机会。 1．（2025·北京朝阳·二模）传统观点认为果蝇的性选择行为属于性间选择，即雌蝇通过比较雄蝇求偶信息的质量来主动选择交配对象，研究者对此进行了研究。 （1）果蝇种群的性别比例会影响种群的________，进而影响种群密度。雄蝇求偶时，在雌蝇近距离处振动单侧翅膀，发出“求偶歌声”，继而雌蝇发生阴道板开放等性接受行为，这体现了生态系统中信息传递具有调节________的作用。 （2）取多只有翅雄蝇和切除翅的雄蝇，分别与雌蝇进行一雄一雌配对实验（MF），观察交配情况（图1）。结果说明雄蝇必须有________才能获得交配。 （3）为探究雌蝇是否根据歌声选择雄蝇，研究者进行了多组三蝇实验（图2），各组雌蝇均交配后，结束实验，结果如图3。雌蝇在与竞争雄蝇距离均较近时，能否区分求偶歌声的来源？请进行判断并说明依据________。 （4）雄蝇竞争求偶过程中，会在求偶歌声间隙突然快速扇动双翅，发出高频的“攻击歌声”。研究者推测竞争诱发雄蝇发出攻击歌声，从而提高自身求偶成功率。进一步研究获得以下事实，其中支持此推测的有________。 A．MF实验中人工播放求偶歌声会引发雄蝇发出攻击歌声，白噪声无此效应 B．MMF实验中雄蝇快速扇动双翅，会推开竞争对手，使其与雌蝇距离增大 C．攻击歌声可削弱雌蝇对人工播放的求偶歌声的响应，阴道板开放率下降 D．降低雄蝇R85神经元活性，会抑制其发出攻击歌声，不影响其发出求偶歌声 E．降低雄蝇攻击歌声的发生能力会显著降低其在求偶竞争中的成功率 （5）综合以上研究结果，对果蝇性选择行为的传统观点进行修正________。 【答案】（1）出生率 种群繁衍 （2）求偶歌声 （3）不能，此情况下两种雄蝇交配成功占比相近。 （4）ABCE （5）果蝇种群中雄蝇之间进行同性竞争，获胜的雄蝇获得交配权 【解析】（1）种群的数量特征包括种群密度、出生率和死亡率、迁入率和迁出率、年龄组成和性别比例。其中性别比例会影响种群的出生率，进而影响种群密度。雄蝇求偶时，在雌蝇近距离处振动单侧翅膀，发出“求偶歌声”，继而雌蝇发生阴道板开放等性接受行为，这体现了生态系统中信息传递具有调节生物种群繁衍的作用。 （2）取多只有翅雄蝇和切除翅的雄蝇，分别与雌蝇进行一雄一雌配对实验（MMF），观察交配情况（图1）。由图1可知，雄蝇必须有求偶歌声才能获得交配。 （3）由图3可以看出，雌蝇在与竞争雄蝇距离均较近时，两种雄蝇交配成功占比相近，因此不能区分求偶歌声的来源。 （4）A、MF实验中人工播放求偶歌声会引发雄蝇发出攻击歌声，白噪声无此效应，说明竞争（有求偶歌声刺激）会诱发雄蝇发出攻击歌声，支持推测，A正确； B、MMF实验中雄蝇快速扇动双翅，会推开竞争对手，使其与雌蝇距离增大，使自身在竞争中更具优势，从而提高求偶成功率，支持推测，B正确； C、攻击歌声可削弱雌蝇对人工播放的求偶歌声的响应，会影响雌蝇接收信号。阴道板开放率下降，支持推测，C正确； D、降低雄蝇R85神经元活性，会抑制其发出攻击歌声，不影响其发出求偶歌声，只能说明求偶歌声和攻击歌声由两种通路控制，不能证明题干结论，D错误； E、降低雄蝇攻击歌声的发生能力，会减少求偶歌声，会显著降低其在求偶竞争中的成功率，E正确。 故选ABCE。 （5）综合以上研究结果可知，雄蝇的攻击歌声在性选择中也起到重要作用，因此对果蝇性选择行为的传统观点进行修正为：果蝇的性选择行为不仅存在性间选择，果蝇种群中雄蝇之间进行同性竞争，获胜的雄蝇获得交配权。 2．（2024·北京东城·一模）遗传性视网膜变性患者成年期会出现严重视力下降，对其遗传机制进行研究。 （1）根据图1所示2个患者家系判断，该病的遗传方式最可能为________遗传。 （2）研究发现该病与多种基因相关。 ①为筛查出各种致病基因，选择________（填“有”或“无”）亲缘关系的331位患者进行检测。 ②发现该病与8号染色体上的R基因有关。由于人体中常发生由Alu序列插入基因引发的突变，研究者扩增患者R基因，电泳筛选分子量________的产物进行测序，确认R基因存在插入突变（记为R1基因）。图1中甲家系的Ⅰ代均为R1杂合子，Ⅱ代均为R1纯合子，乙家系的Ⅰ1与Ⅱ1均为R1的杂合子，由此可初步确定由R1引起患病的是图1中的________家系。 ③R基因存在另一突变（记为R2基因）。发现乙家系Ⅰ2和Ⅱ1均为R2的杂合子，推测R2不具有单独致病性但与发病相关。以下调查结果可作为该推测成立证据的是________（多选）。 a.健康组存在R2纯合子和杂合子 b.老年期R2纯合子未发现潜在病变 c.患者组部分个体的基因型是RR2 d.患者组R2基因频率明显高于健康组 （3）R蛋白功能异常将导致视网膜感光细胞凋亡。R蛋白的氨基末端结合细胞中聚合的微管蛋白，羧基末端与稳定细胞结构有关。为进一步确定R蛋白中与聚合微管蛋白的结合区域，扩增得到3种不同长度的R基因片段，分别导入受体细胞，按照图2-a步骤进行实验，结果如图2-b所示。 实验结果说明________。 （4）R蛋白由2156个氨基酸组成，R1、R2蛋白分别缺失羧基端的796、224个氨基酸。检测发现乙家系Ⅱ1的感光细胞中同时存在R1蛋白和R2蛋白。综合以上信息，从分子与细胞水平推测乙家系Ⅱ1患病原因________。 【答案】（1）常染色体隐性 （2）无 （比正常R基因）大 甲 abd （3）R蛋白与聚合微管蛋白结合的区域位于氨基末端1-237位氨基酸序列中 （4）乙家系Ⅱ1感光细胞中的R1蛋白羧基端缺失，不能稳定细胞结构，R2蛋白仅具有部分活性。当细胞中只有R1、R2蛋白时，不足以完成正常功能，引起感光细胞凋亡 【解析】（1）据图可知，图中甲家系中双亲正常，但生有患病的孩子，说明该病是隐性遗传病，又因为患病女性的父亲正常，说明致病基因位于常染色体，是常染色体隐性遗传病。 （2）①由于有亲缘关系可能导致发病率更高，故为筛查出各种致病基因，选择无亲缘关系的331位患者进行检测。 ②分析题意，人体中常发生由Alu序列插入基因引发的突变，插入会导致基因的碱基对增多，分子量变大，故扩增患者R基因，电泳筛选分子量（比正常R基因）大的产物进行测序；由（1）常染色体隐性遗传病的结论可知，图中的I代均应是杂合子，子代患病个体应为纯合子，结果表明图1中甲家系的Ⅰ代均为R1杂合子，Ⅱ代均为R1纯合子，乙家系的Ⅰ1与Ⅱ1均为R1的杂合，说明R1引起患病的是图1中的甲家系。 ③分析题意，所选依据应能证明R2不具有单独致病性但与发病相关，结合图示结果可知，健康组存在R2纯合子和杂合子、老年期R2纯合子未发现潜在病变（说明存在该基因并不单独致病）、患者组R2基因频率明显高于健康组（说明与发病相关），但患者组部分个体的基因型是RR2，则说明R2可能与患病有关。 故选abd。 （3）分析题意，实验过程进一步确定R蛋白中与聚合微管蛋白的结合区域，扩增得到3种不同长度的R基因片段，分别导入受体细胞，据图可知，全长R蛋白的受体蛋白和N1的实验结果相同，而N2与两者不同，又因为N1表示R蛋白的1-682位氨基酸，而N2表示238-682位氨基酸，据此推测，说明含有R蛋白与聚合微管蛋白结合的区域位于N1与N2不同的区域，即氨基末端1-237位氨基酸序列中。 （4）R蛋白由2156个氨基酸组成，R1、R2蛋白分别缺失羧基端的796、224个氨基酸，现乙家系Ⅱ1的感光细胞中同时存在R1蛋白和R2蛋白，从分子与细胞水平推测乙家系Ⅱ1患病原因是：乙家系Ⅱ1感光细胞中的R1蛋白羧基端缺失，不能稳定细胞结构，R2蛋白仅具有部分活性。当细胞中只有R1、R2蛋白时，不足以完成正常功能，引起感光细胞凋亡。 3．（2024·北京昌平·二模）光照强度是影响水稻产量的主要因素之一，研究者对水稻适应弱光的调控机制进行了系列研究。 （1）弱光条件下，光反应产生的________减少导致水稻减产。 （2）研究者推测RGA1基因与水稻对光的耐受性有关，用野生型（WT）、RGA1功能缺失突变体（d1）和RGA1过表达（OE）株系进行实验，每天光照和黑暗各12 h，第3d测量结果如图1和图2。 ①图1实验结果表明，在正常光照下RGA1基因________，在弱光条件下RGA1基因________。 ②WT和d1对弱光耐受性的差异可能与能源物质消耗引起“碳饥饿”有关，据图2分析，请判断WT和dl“碳饥饿”程度的高低并说明理由：________。 （3）图3表示线粒体内膜上的电子传递链，电子经一系列蛋白-色素复合体传递，同时H+从线粒体基质运输到内外膜间隙，最后H+通过复合体Ⅴ向内运输驱动ATP合成。在弱光条件下检测 线粒体内膜上的AOX蛋白含量，发现d1高于WT。请分析RGA1基因对呼吸作用的影响机制：________（用关键词和箭头表示）。 【答案】（1）ATP和NADPH （2）对水稻存活率无显著影响________可显著提高水稻的存活率________d1“碳饥饿”程度更高，原因是弱光条件下WT和d1净光合速率降幅无显著差异，d1的呼吸速率降低更小 （3） 【来源】2024届北京市昌平区高三下学期二模生物试卷 【分析】光合作用是在叶绿体上进行的，分为光反应和暗反应。光反应的场所是类囊体薄膜，光反应中吸收光能的是4种色素，可以采用无水乙醇提取，利用纸层析法可以将它们分离；暗反应的场所是叶绿体基质，暗反应需要光反应提供的ATP和NADPH，暗反应分为CO2的固定和C3的还原。 【解析】（1）光反应的产物是氧气、ATP和NADPH，而ATP和NADPH用于碳反应的三碳化物的还原，弱光条件下，光反应产生的ATP和NADPH减少导致水稻减产。 （2）图1可知，正常光照强度下，野生型、RGA1功能缺失突变体和RGA1过表达三种株系存活率一样，而弱光照强度下，野生型和RGA1过表达株系存活率一致，RGA1功能缺失突变体植株存活率最低；可见在正常光照下RGA1基因对水稻存活率无显著影响，在弱光条件下RGA1基因可显著提高水稻的存活率。 图2可知，正常光照下，野生型净光合速率和RGA1功能缺失突变体植株差不多一致，RGA1功能缺失突变体的呼吸速率略高于野生型植株，可见正常光照下，RGA1功能缺失突变体总光合速率高于野生型植株；弱光照强度下，WT和d1净光合速率降幅无显著差异，d1的呼吸速率降低更小；可见RGA1功能缺失突变体（d1）植株“碳饥饿”程度高。 （3）题图可知，AOX蛋白存在，导致e-绕过Ⅲ、Ⅳ，直接传递给O2，将减少一条电子传递路径与O2结合，H+外流降低，H+通过复合体Ⅴ内流降低，导致ATP含量减少，则呼吸作用增强，能源物质消耗增多；题干信息d1植株中AOX蛋白含量高于WT植株，d1植株缺少RGA1基因表达的产物，AOX正常发挥作用，而野生型植株（WT）含有RGA1基因，该基因正常表达抑制AOX蛋白的作用，导致野生型植株呼吸作用低于d1，可见RGA1基因表达的产物可以通过抑制AOX蛋白发挥作用，从而影响呼吸作用（如图所示）。 4．（2025·北京海淀·一模）蛋白质是生命活动的主要承担者。科研人员利用细胞内已有蛋白质L创建出一种能被更精准调控的蛋白模块，为疾病治疗提供新的方向。 （1）正常细胞内，L蛋白的功能在不同条件下会发生动态的变化。L蛋白与连接的X（可变蛋白质组分）构成蛋白模块。在25℃下，L蛋白的________发生改变，定位到细胞膜上，进而活化Ⅹ蛋白，激活下游信号通路，如图1。 （2）科研人员构建编码L-X蛋白模块的基因表达载体，导入到动物细胞中。利用PCR技术筛选成功构建的基因表达载体，最佳引物组合是图2中的________。 （3）诱导上述细胞表达L-X蛋白模块，进行25℃/37℃温度转换，检测蛋白模块与细胞膜的结合情况。结果显示，经过多次温度转换，L-X蛋白模块响应模式始终相似，表明该蛋白模块的优点是具有________。 （4）活化的C蛋白可启动细胞凋亡通路，诱导细胞凋亡。X选用C蛋白，组成L-C蛋白模块。向小鼠左侧后腿注射肿瘤细胞，右侧注射表达L-C蛋白模块的同种肿瘤细胞，并对右侧后腿进行局部冷却处理。与对照组相比，一周后左侧肿瘤体积显著减小。请结合免疫学原理，补充左侧肿瘤被抑制的途径：________右侧后腿局部冷却处理→①→释放肿瘤抗原→②→左侧后腿肿瘤被抑制。 （5）目前，主要采用光激活蛋白G组成G-C蛋白模块治疗癌症，但是治疗深层组织癌症的 效果不佳。L-C蛋白模块比G-C蛋白模块更具有临床应用优势，利用下列材料和设备验 证该推测，请写出实验设计思路________。 主要实验材料和设备：琼脂（模拟人体组织）、L细胞（表达L-TEV蛋白模块和荧光蛋白的细胞）、G细胞（表达G-TEV蛋白模块和荧光蛋白的细胞）、光源、冷却装置、荧光检测系统。 注：活化的TEV蛋白可诱导荧光蛋白发出荧光，荧光不会激活L或G蛋白。 【答案】（1）空间结构（或构象） （2）引物2和引物4 （3）可逆性/稳定性 （4）①L-C蛋白模块定位到细胞膜上→启动细胞凋亡通路，诱导肿瘤细胞凋亡；②：APC摄取、加工和呈递肿瘤抗原→活化的细胞毒性T细胞识别并裂解肿瘤细胞 （5）①将L细胞和G细胞包埋于不同厚度的琼脂块中，用以模拟人体不同组织深度 ②利用冷却装置控制温度在25°C/37°C之间转换处理L细胞，利用光源控制光照处G细胞 ③利用荧光检测系统，分别检测L细胞和G细胞的荧光强度 【解析】（1）L蛋白在25℃下通过空间结构改变（如暴露疏水区域或膜定位信号），使其锚定到细胞膜，进而活化X蛋白。温度变化诱导的构象变化是蛋白质定位调控的常见机制。 （2）基因表达载体的筛选需扩增完整的L-X融合基因。引物2位于启动子下游，引物4位于X基因下游（图2），两者组合可扩增包含L基因和X基因的连接区域，验证载体是否成功构建。因此最佳引物组合是图2中的引物2和引物4。 （3）多次温度转换后响应模式相似，表明L-X蛋白模块在温度变化中能稳定结合细胞膜并恢复初始状态，具一定的稳定性。 （4）局部冷却激活L-C模块，导致右侧肿瘤凋亡并释放抗原，激活系统性免疫应答，T细胞对左侧肿瘤产生特异性杀伤。分析题意：整个途径应该为右侧后腿局部冷却处理→L-C蛋白模块定位到细胞膜上→启动细胞凋亡通路，诱导肿瘤细胞凋亡诱→释放肿瘤抗原→APC摄取、加工和呈递肿瘤抗原→活化的细胞毒性T细胞识别并裂解肿瘤细胞→左侧后腿肿瘤被抑制。 （5）L-C优势：冷却可通过热传导作用于深层组织，而光在深层组织衰减严重，L-C模块激活效率更高。实验思路： ①将L细胞和G细胞包埋于不同厚度的琼脂块中，用以模拟人体不同组织深度。 ②利用冷却装置控制温度在25°C/37°C之间转换处理L细胞，利用光源控制光照处G细胞。 ③利用荧光检测系统，分别检测L细胞和G细胞的荧光强度。 5．（2024·北京东城·二模）铝毒害会限制植物生长，对农业和生态安全造成威胁。对植物如何感知铝进而启动抗铝响应开展研究。 （1）无机盐在细胞中大多数以________形式存在，对细胞和生物体的生命活动有重要作用。有些无机盐对细胞有毒害，具有抗性的植物有更多的机会产生后代，经过长期的________，后代抗性不断增强。 （2）为研究ALR1与植物抗铝性的关系，研究者利用拟南芥进行实验，测量根长并计算相对值，根长相对值=有金属离子处理的根长/无金属离子处理的根长×100%，结果如图1、图2。 综合图1、图2结果，推测________。 （3）植物根分泌的有机酸阴离子能结合并限制铝离子进入根，这是植物抗铝性的核心作用。ALMT1和MATE为有机酸盐外排转运蛋白，在________条件下分别检测野生型、ALR1缺失突变体和ALR1过表达突变体植株根部细胞中相应基因的表达情况，结果表明这两种蛋白参与ALR1介导的抗铝性。 （4）ALMT1和MATE的表达由转录调控因子STOP1控制。检测各组植株中STOP1的mRNA和蛋白含量，由此推测ALR1仅通过抑制STOP1蛋白水解调控植物的抗铝性。请在图3中画出有铝条件下各组的实验结果________。 （5）最终确定ALR1是铝离子受体。除本题中提到的ALR1调控植物抗铝性的信号通路外，还需证明ALR1能________，才能得出此结论。 【答案】（1）离子 自然选择 （2）ALR1可特异性提高植物的抗铝性 （3）有铝、无铝 （4） （5）与铝离子特异性结合 【解析】（1）无机盐在细胞中大多数以离子形式存在。在长期的自然选择过程中，生物与环境协同进化，不断发展，所以植物对无机盐的毒害作用抗性会不断增强。 （2）由图1可知，较无铝处理而言，在有铝处理情况下，ALR1过表达突变体的根长相对值降低最小，其次是野生型，最次是ALR1缺失突变体，由图2可知，较无金属离子处理而言，铜等金属离子处理导致野生型和ALR1缺失突变体根长相对值减小相差不大，结合上述结果可得，ALR1可特异性提高植物的抗铝性，对其他金属离子的抗性不强。 （3）据题意可知，可在无铝和有铝条件下分别检测野生型、ALR1缺失突变体和ALR1过表达突变体植株根部细胞中ALMT1和MATE对应基因的表达情况，可推知这两种蛋白参与ALR1介导的抗铝性。 （4）ALR1仅通过抑制STOP1蛋白水解调控植物的抗铝性，说明STOP1基因可以正常表达，三者STOP1mRNA相对含量几乎不变，ALR1缺失突变体因ALR1的抑制作用减弱，STOP1蛋白水解较多，其相对含量较低，ALR1过表达突变体的STOP1蛋白水解明显受到抑制，其相对含量较高。其结果如下图所示： （5）若ALR1是铝离子受体，则其发挥作用的前提是二者特异性结合。 6．（2024·北京丰台·二模）研究者在秦岭地区发现了棕色大熊猫。 （1）研究者研究了三个大熊猫家系，如图1所示（Qizai和Dandan为棕色），据此推测大熊猫棕色的遗传方式最可能是由________（常/X）染色体上的________基因控制。 （2）为进一步研究熊猫毛色的差异，对黑色和棕色毛发进行了显微观察，结果如图2。据图分析，大熊猫毛色差异的原因是________。 （3）研究者发现B基因的外显子1发生的25个碱基对的缺失可能与毛色变异有关。B基因相应的mRNA序列见图3。 据图分析，25个碱基对的缺失导致毛色变异的可能原因是________。 （4）黑色素主要沉积在淀粉样蛋白上，B蛋白的作用可能与PMEL水解生成淀粉样蛋白有关，图4显示淀粉样蛋白的生成过程。为进一步研究B基因影响熊猫毛色的机理，研究者设计了下列实验： ①向黑色素瘤细胞中导入一小段RNA，干扰B基因的________过程导致细胞内B蛋白含量仅为正常细胞的25%。 ②通过蛋白质电泳与抗原—抗体杂交技术检测PMEL切割后的片段，部分结果如图5。B蛋白在PMEL上的作用位点是________（a/b/c/d），做出此判断的依据是________。 （5）综合以上研究概述B基因突变影响熊猫毛色的机理________。 【答案】（1）常 隐性 （2）细胞中黑色素体的数量和大小不同 （3）终止密码子提前出现，无法合成具有特定空间结构的蛋白质，无法执行相应功能 （4）翻译 d B基因表达下降导致Mβ含量明显上升，而CTF含量明显下降 （5）B基因突变无法合成具有活性的B蛋白，无法对PMEL进行剪切，使得淀粉样蛋白含量下降，影响黑色素的沉积减少了黑色素体的形成，进而影响了毛色 【解析】（1）研究者研究了三个大熊猫家系，图中Qizai和Dandan为棕色，根据相对性状的个体杂交后代没有出现棕色，因此可判断棕色为隐性，棕色Dandan生出的雄性个体表现为黑色，因而可判断大熊猫棕色的遗传方式最可能是由常染色体上的隐性基因控制。 （2）为进一步研究熊猫毛色的差异，对黑色和棕色毛发进行了显微观察，结合图2结果可以看出，大熊猫毛色差异的原因是细胞中黑色素体的数量和大小不同，之所以表现为棕色是由于其细胞中黑色素体的大小和数量偏小导致的。 （3）由于B基因的外显子1发生了25个碱基对的缺失因而导致B基因相应的mRNA序列发生改变，由于缺失的25个碱基对不是3的整数倍，因而对B基因控制合成的蛋白质影响较大，进而表现为mRNA中终止密码子提前出现，无法合成具有特定空间结构的蛋白质，进而无法执行相应功能。 （4）①向黑色素瘤细胞中导入一小段RNA，会由于碱基互补配对干扰B基因的翻译过程，进而使得细胞内B蛋白含量仅为正常细胞的25%。 ②通过蛋白质电泳与抗原—抗体杂交技术检测PMEL切割后的片段，部分结果如图5，结果显示，B基因表达下降导致Mβ含量明显上升，而CTF含量明显下降，据此结果可说明B蛋白在PMEL上的作用位点是d。 （5）题中显示，黑色素主要沉积在淀粉样蛋白上，B蛋白的作用可能与PMEL水解生成淀粉样蛋白有关，而B基因突变无法合成具有活性的B蛋白，无法对PMEL进行剪切，使得淀粉样蛋白含量下降，影响黑色素的沉积减少了黑色素体的形成，进而影响了毛色，因而表现为黑色素体变小，且数量变少，因而表现为棕色。 7．（2024·北京东城·二模）学习以下材料，回答（1）～（5）题。 黑色素干细胞的动态变化 毛发的生长周期包括生长期、退化期和休止期（毛发脱落），毛发的生长和更新由毛囊的变化所驱动，毛囊的结构如图。毛发呈现出黑色是由于黑色素干细胞（McSC）分化的成熟黑色素细胞产生真黑色素将毛发“染”成了黑色。在人类和大多数动物毛囊中，McSC的耗尽会导致毛发变白。 研究人员构建McSC带有红色荧光标记的模型小鼠，对毛囊持续观察，研究McSC的生命历程。发现在毛发的生长期初期，McSC在毛囊的毛基质区增殖后全部分化为TA细胞（一种中间状态的细胞，可快速增殖，然后分化为成熟的黑色素细胞）；生长期中后期，在毛基质区全部为成熟黑色素细胞，这些细胞会在生长期结束时死亡；在生长期中后期，隆起区出现McSC，并表现出增殖能力；退化期后期，McSC出现在隆起区下部，到休止期大多数McSC则定位到毛基质区并保持未分化状态。研究人员据此提出大胆假设，毛基质区的大部分TA细胞会随着毛囊的生长而分化，McSC数量的维持依赖于TA细胞的分化、这有别于以往对成体干细胞的认知。 进一步研究发现，WNT蛋白是McSC分化不可或缺的信号分子，缺乏WNT蛋白将使得成熟黑色素细胞生成不足。McSC和TA细胞在隆起区和毛基质区的移动，使它们能够处于不同的WNT信号水平，从而可逆地走向分化或去分化。 对黑毛小鼠进行反复拔毛以加速毛囊老化的实验中，检测到在第七个休止期的毛基质区有显著的McSC丢失，这些小鼠表现出毛发变灰。值得注意的是，老化的毛囊中许多McSC已经改变了位置，分散到隆起区，而不在毛基质区紧密聚集。隆起区的McSC数量从拔毛前的10%增加到了50%。 小鼠毛发变白机制可能同样存在于人类，对此进行深入研究有望为实现白发变青丝提供依据。 （1）干细胞是动物或人体内保留的少数具有________能力的细胞。成熟黑色素细胞由McSC转变而来，请从分子或细胞水平提出可以区分这两种细胞的检测思路________（答出2条）。 （2）文中提到对McSC的认知“有别于以往对成体干细胞的认知”，是指McSC可来源于________。 （3）综合文中内容，完善McSC在毛发生长周期中的生命历程________。（在答题纸实线框中以文字和箭头的形式做答） （4）根据文中信息，下列与WNT有关的推测合理的是________（多选）。 A．毛基质区WNT基因表达量在生长期高于休止期 B．隆起区WNT基因表达在生长期中后期被上调 C．持续激活隆起区WNT信号，会促进McSC分化 （5）根据文中研究成果提出有望使反复拔毛小鼠毛色扭转的思路 。 【答案】（1）分裂和分化 观察细胞的形态结构；检测某些特定基因表达的情况；检测细胞中黑色素的含量等 （2）TA细胞的去分化 （3） （4）AC （5）促使隆起区的McSC重新恢复移动能力，回到毛基质区，分化为成熟的黑色素细胞 【解析】（1）干细胞是动物或人体内保留的少数具有分裂和分化能力的细胞。题干信息：成熟黑色素细胞由McSC转变而来，可见这两种细胞形态、结构功能不同，存在基因的选择性表达，故可以通过观察细胞的形态结构；检测某些特定基因表达的情况；检测细胞中黑色素的含量等区分成熟黑色素细胞核McSC细胞。 （2）成体干细胞是成体组织或器官内的干细胞，包括骨髓中的造血干细胞、神经系统中的神经干细胞和睾丸中的精原干细胞等。文中提到对MeSC的认知“有别于以往对成体干细胞的认知”，是指MeSC可来源于TA细胞的去分化。 （3）McSC的生命历程：在毛发的生长期初期，McSC在毛囊的毛基质区增殖后全部分化为TA细胞（一种中间状态的细胞，可快速增殖，然后分化为成熟的黑色素细胞）；生长期中后期，在毛基质区全部为成熟黑色素细胞，这些细胞会在生长期结束时死亡；在生长期中后期，隆起区出现McSC，并表现出增殖能力；退化期后期，McSC出现在隆起区下部，到休止期大多数McSC则定位到毛基质区并保持未分化状态。如图： （4）A、生长期中后期，在毛基质区全部为成熟黑色素细胞，又缺乏WNT蛋白将使得成熟黑色素细胞生成不足，可见毛基质区WNT基因表达量在生长期高于休止期，A正确； B、隆起区生长期中后期，TA细胞去分化为McSC，可见隆起区WNT基因表达在生长期中后期被下调，B错误； C、WNT蛋白是McSC分化不可或缺的信号分子，可见持续激活隆起区WNT信号，会促进McSC分化，C正确。 故选AC。 （5）根据文中研究成果：对黑毛小鼠进行反复拔毛以加速毛囊老化的实验中，老化的毛囊中许多McSC已经改变了位置，分散到隆起区，而不在毛基质区紧密聚集。隆起区的MeSC数量从拔毛前的10%增加到了50%；可知使反复拔毛小鼠毛色扭转的思路为促使隆起区的McSC重新恢复移动能力，回到毛基质区，分化为成熟的黑色素细胞。 8．（2025·北京朝阳·一模）苏氨酸是常用工业原料，目前主要通过大肠杆菌发酵生产。我国研究者尝试利用基因工程技术提高菌株生产能力。 （1）大肠杆菌苏氨酸合成酶基因的启动子是RNA聚合酶________的部位，驱动基因转录出mRNA。细胞中氨基酸以该mRNA为________合成苏氨酸合成酶。 （2）当细胞中苏氨酸含量较高时，会抑制苏氨酸合成酶基因的转录。A基因编码的A蛋白位于大肠杆菌细胞膜上，可将苏氨酸运出细胞。分别利用三种具有持续表达活性的启动子和A基因、红色荧光蛋白（RFP）基因构建表达载体并导入大肠杆菌菌株W中，获得三种工程菌，相关处理及结果如图。 ①该实验的目的是________。 ②工程菌W-01苏氨酸产量显著高于W的原因是________。 （3）W-01菌株具有更高的苏氨酸产量，但其生长明显弱于菌株W和其他工程菌，从物质与能量的角度，推测原因是________。 （4）大肠杆菌拟核中有一个环状DNA分子，其上的F基因是调控细胞分裂的主要基因，当其表达水平较低时.可产生含有多个拟核DNA的多倍体菌株，这种菌株细胞体积和细胞内基因表达产物增加。综合利用上述信息，设计一个插入W-01菌株F基因启动子与编码区之间的表达元件（如图），制备高产苏氨酸的多倍体工程菌，且该工程菌能够在含氯霉素的培养基中生长________。 【答案】（1）识别和结合 模板 （2）探究外源A基因表达水平对工程菌苏氨酸产量的影响 A蛋白表达量高，苏氨酸运出速率高，菌体中苏氨酸浓度低，对苏氨酸合成酶基因转录的抑制弱 （3）外源基因表达及苏氨酸大量合成消耗菌体中的物质和能量 （4）①氯霉素抗性基因 ②终止子 ③活性低的启动子 【解析】（1）RNA聚合酶可以识别并结合大肠杆菌苏氨酸合成酶基因的启动子，驱动基因转录出mRNA。翻译的模板是mRNA，原料是氨基酸，因此细胞中氨基酸以该mRNA为模板合成苏氨酸合成酶。 （2）①图示的处理是构建了三种不同的A基因表达载体，实验结果显示不同的A基因表达载体会影响大肠杆菌菌株苏氨酸的产量，因此分析可知，该实验的目的是探究外源A基因表达水平对工程菌苏氨酸产量的影响。 ②与菌株W相比，工程菌W-01的不同点是导入了A基因，且已知A基因编码的A蛋白位于大肠杆菌细胞膜上，可将苏氨酸运出细胞，因此推测工程菌W-01苏氨酸产量显著高于W的原因是A蛋白表达量高，苏氨酸运出速率高，菌体中苏氨酸浓度低，对苏氨酸合成酶基因转录的抑制弱。 （3）各种菌株细胞代谢产生的总能量基本相同，但W-01菌株中更多的能量用于外源基因表达及苏氨酸大量合成，而用于生长的能量较少，因此W-01菌株生长明显弱于菌株W和其他工程菌。 （4）实验目的是通过基因工程的手段制备高产苏氨酸的多倍体工程菌，只有当F基因表达水平较低时可产生含有多个拟核DNA的多倍体菌株，因此在F基因编码区前面插入活性低的启动子，减少F基因的表达。本实验要求工程菌能够在含氯霉素的培养基中生长，因此表达元件中需要插入氯霉素抗性基因，此外基因的转录需要启动子和终止子，综合分析，①②③分别是氯霉素抗性基因、终止子、活性低的启动子。 9．（2024·北京西城·二模）科研人员对生长素（IAA）参与莲藕不定根（Ar）形成的调控机制进行了一系列研究。 （1）研究发现，10μmol·L-1的IAA能显著促进莲藕Ar的形成，而150μmol·L-1的IAA则起到抑制作用，这体现了IAA的作用具有________的特点。后续研究中IAA处理组均选用10μmol·L-1作为处理浓度。 （2）植物下胚轴分生组织的细胞经________发育成根原基（Rp），继续发育并突破表皮形成Ar，研究者通过显微结构观察莲藕Ar的发育过程，结果如图1。 结果表明，IAA通过________从而促进了Ar的生长。 （3）IAA氧化酶（IAAO）能氧化分解IAA。研究者进一步检测了实验组和对照组IAAO活性和内源IAA含量，结果如图2。 据图2推测，施加IAA后促进Ar生长的原因是________。 （4）在生长素介导的信号转导机制中，ARF和AUX起到重要作用（图3）。研究者进一步检测了ARF基因的相对表达量（图4）。结合图3和图4阐释施加IAA促进莲藕Ar形成的分子机制________。 【答案】（1）浓度较低时促进生长，在浓度过高时抑制生长 （2）增殖、分化 促进Rp更早、更多的形成 （3）外源IAA通过提高IAAO的活性，降低内源IAA含量，达到适宜Ar生长的IAA浓度 （4）施加IAA一方面能促进合成ARF；另一方面，IAA与AUX结合使其降解，解除了对ARF的抑制。ARF能够促进IAA响应基因进行表达，促进细胞增殖、分化，从而促进Ar的形成。 【解析】（1）10 μmol·L-1的IAA能显著促进莲藕Ar的形成，而150 μmol·L-1的IAA则起到抑制作用，这体现了生长素浓度较低时促进生长，在浓度过高时抑制生长。 （2）下胚轴分生组织的细胞通过增殖、分化发育成根原基。由图示结果对比实验组和对照组可得IAA通过促进Rp更早、更多的形成促进了Ar的生长。 （3）据图2可知，与对照组相比，IAA处理组中的内源IAA含量更低，IAAO的活性更高，故施加IAA后促进Ar生长的原因是外源IAA通过提高IAAO的活性，降低内源IAA含量，达到适宜Ar生长的IAA浓度。 （4）据图4可知，与对照组相比，IAA处理组中的ARF表达量增多，据图2可知，IAA能与AUX结合使其降解，解除了对ARF的抑制，故施加IAA促进莲藕Ar形成的分子机制为：施加IAA一方面能促进合成ARF；另一方面，IAA与AUX结合使其降解，解除了对ARF的抑制。ARF能够促进IAA响应基因进行表达，促进细胞增殖、分化，从而促进Ar的形成。 10．（2024·北京房山·一模）在非人类灵长类、啮齿类等动物中，个体之间的互相梳理行为对于加强和维持社会联系、减少社交孤立至关重要。为研究该现象的产生机制做了相关实验。 （1）愉悦的触摸引起感觉神经元产生________，通过传入神经在________产生舒适感。当小鼠总在特定环境位置被抚摸时，小鼠会对该位置形成位置偏好，该应答反应被称为________反射。 （2）有研究表明，感觉神经元K可能与此应答反应有关。荧光标记K神经元，显微镜下观察野生型和K神经元缺失模型小鼠（ABL）神经元，结果如图1所示。 ABL模型鼠构建成功的依据是________。 （3）为研究K神经元的作用，研究人员通过检测野生型小鼠和ABL的行动轨迹来反映位置偏好，实验过程如图2。 ①Ⅰ、Ⅱ处所需的实验处理分别是________。（填图下的字母） ②Ⅲ、Ⅳ处支持感觉神经元K参与位置偏好应答反应的运动轨迹分别是________。（填图下的字母） （4）请基于上述研究，提出一个可进一步研究的问题________。 【答案】（1）兴奋（神经冲动） 大脑皮层 条件 （2）与野生型小鼠相比，ABL中的K神经元显著减少 （3）C、D B、A （4）合理得分（如：验证K神经元是否是传入神经元；如何使ABL恢复具有位置偏好功能） 【解析】（1）触摸作为适宜的刺激，使感觉神经元末梢产生动作电位，产生兴奋，兴奋通过传入神经传至大脑皮层，产生舒适感。当小鼠总在特定环境位置被抚摸时，小鼠会对该位置形成位置偏好，反射弧的建立需要经过后天的学习训练，神经中枢位于大脑皮层，属于条件反射。 （2）模型小鼠的特点为K神经缺失，通过荧光标记K神经元后，模型小鼠与野生型小鼠相比，显微镜下模型小鼠的被荧光标记的K神经元明显减少。 （3）①该实验思路为：选择野生型小鼠和ABL小鼠，分别置于两个箱子中，经常在小鼠生活区域的左侧进行愉悦的触摸处理，再将小鼠置于两个箱子之间，观察小鼠的活动轨迹是向左还是向右（C图）；再选择生理状态相同的野生型小鼠随机均分为两组，一组在箱子标记侧（左侧）进行愉悦的触摸处理，另一组不进行处理；同时选择多只ABL小鼠，重复上述实验（D图）。观察各组小鼠的活动轨迹；多次处理之后，将各组小鼠置于两个箱子之间，观察小鼠的活动轨迹是向左还是向右。 ②若支持感觉神经元K参与位置偏好应答反应，则野生型小鼠K神经元含量及功能均正常，位置偏好应答反应能正常完成，活动轨迹更偏好与箱子左侧，图B与此结果相符；ABL小鼠因缺失K神经元，无法完成位置偏好应答反应，其活动轨迹没有明显偏好性，图A与此结果相符。 （4）上述研究核心为K神经元是否参与K参与位置偏好应答反应，若与题（3）结果结论相符，则可进一步研究K神经元是如何参与该应答反应的，在完成该反射的反射弧中充当什么结构；或进一步探究如何使ABL恢复具有位置偏好功能等。 1．（2025·北京朝阳·二模）学习以下材料，回答（1）～（5）题。 小环大威力：ecDNA在癌症发生和进展中的作用 细胞中可能由于染色体断裂和重新连接，形成游离于染色体外的环状DNA分子，称为ecDNA。细胞周期中，ecDNA复制后随机分配给两个子细胞。 含原癌基因的ecDNA的产生概率极低，但临床调查发现约17.1%的癌症患者癌细胞中存在携带原癌基因的ecDNA。为构建与癌细胞中类似的ecDNA，研究者将两段含loxP位点和标记基因的外源DNA插入12号染色体，再用Cre酶处理．使染色体中的一个片段脱落并环化，形成含原癌基因MDM2的ecDNA（图1）。 处理后同时发出绿色和红色荧光的细胞即为含有ecDNA的细胞，称为ec细胞。研究者对ec细胞进行传代培养，发现其后代中丢失绿色荧光的细胞比例逐渐增加。推测由于细胞分裂中ecDNA随机分配，产生不含ecDNA的子细胞，且这些子细胞在适宜环境中继续增殖；如果培养环境改变为ecDNA能为细胞带来更强适应能力的环境，则子代中ec细胞比例会增加，ec细胞中ecDNA的拷贝数也会增加。为检验假设，研究者将上述ec细胞分别放在含不同浓度潮霉素的培养基中培养，结果表明，潮霉素处理能够增加子代中ec细胞占比和ec细胞中ecDNA拷贝数。 为进一步研究ecDNA在体内的作用，研究者在小鼠肝细胞中诱导生成含有MDM2基因的ecDNA。小鼠肝脏中迅速出现癌细胞，形成肿瘤。 ecDNA的工程化构建为研究其致癌机制提供了新工具，未来有可能成为癌症精准治疗的靶点。 （1）eeDNA缺少着丝粒，因此复制后的ecDNA不能在________的作用下均分给两个子细胞。 （2）ecDNA的染色质状态更开放，其上的MDM2基因表达量________，能促进细胞癌变和已癌变细胞的增殖。 （3）研究者进行外源DNA插入操作后，用含________的培养液筛选出成功插入的细胞。 （4）Cre酶可以将DNA上两个相同loxP位点之间的片段切割后环化（图2）。用Cre酶处理已插入片段1和片段2的12号染色体（图3），产生图1所示ecDNA。请写出片段2上各字母代表的表达元件。 （5）请根据潮霉素培养实验和小鼠肝细胞诱导实验推测携带原癌基因的ecDNA在癌细胞中广泛存在的原因________。 【答案】（1）纺锤体 （2）较高 （3）潮霉素和嘌呤霉素 （4）a．潮霉素抗性基因 b．GFP基因上游序列 c．红色荧光蛋白基因 （5）若含原癌基因的ecDNA产生于正常细胞中，会促进细胞癌变，是部分癌症的发生原因；若含原癌基因的ecDNA产生于已癌变细胞中，会促进细胞增殖，使这些细胞占据竞争优势。 【解析】（1）染色体的着丝粒两侧都有纺锤丝附着在上面，纺锤丝牵引着染色体的运动，eeDNA缺少着丝粒，因此复制后的ecDNA不能在纺锤体的作用下均分给两个子细胞。 （2）ecDNA的染色质状态更开放，有利于基因的表达，其上的MDM2基因表达量较高，能促进细胞癌变和已癌变细胞的增殖。 （3）分析题图1可知，插入外源DNA片段后，12号染色体上含有嘌呤霉素抗性基因和潮霉素抗性基因，可以用含有嘌呤霉素和潮霉素的培养液筛选出成功插入的细胞。 （4）结合题图1、2、3可知，图3的位点1已含有嘌呤霉素抗性基因和GFP基因下游序列，则位点2的a应为潮霉素抗性基因，b为GFP基因上游序列，c为红色荧光蛋白基因。 （5）结合题干信息可知：潮霉素处理能够增加子代中ec细胞占比和ec细胞中ecDNA拷贝数；研究者在小鼠肝细胞中诱导生成含有MDM2基因的ecDNA。小鼠肝脏中迅速出现癌细胞，形成肿瘤，由此推测：若含原癌基因的ecDNA产生于正常细胞中，会促进细胞癌变，是部分癌症的发生原因；若含原癌基因的ecDNA产生于已癌变细胞中，会促进细胞增殖，使这些细胞占据竞争优势。 2．（2025·北京海淀·一模）赤霉病严重影响小麦的品质和产量，为培育抗赤霉病品种，科研人员利用小麦的近缘种长穗偃麦草开展下列研究。 （1）长穗偃麦草（2n=14，EE）的7号染色体（7E）上带有显性赤霉病抗性基因A。从小麦（2n=6x=42，AABBDD）与长穗偃麦草的杂交后代中选育获得纯合品系甲（2n=42），其D组7号染色体（7D）被长穗偃麦草的7E代替。小麦与品系甲的杂交子代中，由于7D与7E在减数分裂形成配子时不能________ ，而无法发生染色体片段的互换。 （2）小麦的5B染色体上显性基因H失活后得到品系乙，可诱导7D与7E在减数分裂时发生交换。进行图1所示杂交实验。 ①植株X的基因型为Aahh，筛选该种基因型植株的目的是________ 。 ②简单重复序列（SSR）一般为几十个核苷酸组成的串联重复序列，同一SSR位点在不同个体间存在差异。利用SSR检测BC2植株7号染色体上的DNA组成，结果如下表。 植株 SSR1 SSR2 SSR3 SSR4 SSR5 SSR6 SSR7 抗性 1 W T T T W W W 无 2 W T W T T T W 有 3 W W W W T T W 有 4 W W W T W W W 无 5 W W T T T T W 有 6 W T W W W W W 无 注：w表示不含来自长穗偃麦草的SSR；T表示含有来自长穗偃麦草的SSRO 据以上信息，可选择植株________进行自交并筛选获得纯合抗性品系丙，最有利于对基因A进行快速、精细定位。 （3）对基因A测序结果进行分析，推测该基因来自真菌M，跨物种转移至长穗偃麦草中。支持这一推测的证据有________（多选）。 a.真菌M和长穗偃麦草均为真核生物 b.长穗偃麦草的祖先与真菌M的祖先存在共生关系 c.真菌M中存在基因A的同源基因，而其他植物中暂未发现其同源基因 d.真菌M的基因组中还存在其他与7E染色体同源的序列 （4）纯合品系丁的3D染色体上带有显性赤霉病抗性基因B。利用SSR-A和SSR-B对品系丁与品系丙杂交所得F2的部分子代进行检测，结果如图2。其中类型________（填数字）的植株能将赤霉病抗性性状稳定遗传给后代，这样的个体在F2中的占比为________。 【答案】（1）联会 （2）使BC2中7D上带有基因A的植株比例提高 3 （3）b、c、d （4）1、2、4、7、9 7/16 【解析】（1）小麦（2n=6x=42，AABBDD）的7号染色体为7D，品系甲的7号染色体为长穗偃麦草的7E（含显性抗赤霉病基因A）。小麦与品系甲杂交后，子代的7号染色体为7D和7E。由于7D和7E来自不同物种，属于非同源染色体，在减数分裂时无法正常联会，因此不能发生染色体片段的互换。 （2）①品系乙的5B染色体上显性基因H失活（基因型为hh），可诱导7D与7E在减数分裂时发生交换。植株X的基因型为Aahh，其中Aa表示携带长穗偃麦草的7E（含A）和小麦的7D（无A），hh可诱导7D与7E配对并交换。筛选Aahh植株的目的是通过诱导交换，使7D染色体上获得抗赤霉病基因A，从而提高后代中7D携带A的概率，为后续筛选纯合抗性品系奠定基础。 ②SSR标记中，T表示含有长穗偃麦草的7E片段（含A基因），W表示不含。抗性植株需携带A基因（位于7E）。分析表格：植株3：SSR5、6为T，其余为W，说明7E片段在SSR5和6位点存在。选择植株3自交，并筛选获得纯合抗性品系丙，最有利于对基因A进行快速、精细定位。 （3）支持基因A来自真菌M的证据需体现跨物种转移的可能性： a、（均为真核生物）仅说明分类关系，无法直接证明基因转移，a错误； b、祖先共生关系可能促进基因水平转移（如共生生物间的基因交流），b正确； c、真菌M中存在A的同源基因，而其他植物中无，说明A可能从真菌转移至长穗偃麦草，而非植物共同祖先遗传，c正确； d、真菌M基因组含7E染色体的同源序列，暗示染色体片段或基因转移的可能，d正确。 故选bcd。 （4）品系丙（纯合，含A基因，7号染色体）与品系丁（纯合，含B基因，3D染色体）杂交，F1为双杂合（AaBb），SSR-A与A基因紧密连锁，SSR-B与B基因紧密连锁，则SSR-A的上面的条带可表示A基因，SSR-B的下面的条带可表示B基因，F2中需稳定遗传的植株，则含有AA_ _或_ _BB，均可稳定遗传，不发生性状分离，则子代符合条件的是，1、2、4、7、9。则F2符合条件的个体为，1/16AABB、2/16AABb、1/16AAbb、2/16AaBB、1/16aaBB，共7/16。 3．科研人员对肿瘤细胞逃避免疫细胞杀伤的机制进行了相关研究。 （1）在特异性免疫中，肿瘤细胞主要被________细胞识别并裂解，体现了免疫监视功能。免疫细胞之间可以通过释放信号分子与受体结合、________等方式进行信息交流，从而调控免疫过程。 （2）科研人员推测免疫细胞杀伤肿瘤细胞时，肿瘤细胞中的物质会进入免疫细胞。为验证该推测，开展如下实验。 步骤一：将荧光蛋白基因转入肿瘤细胞，获得转基因肿瘤细胞S。 步骤二：将S注射到小鼠体内形成肿瘤。 步骤三：一段时间后，从小鼠肿瘤浸润部位提取免疫细胞。 步骤四：检测各类免疫细胞携带荧光的情况，结果如图1。 ①图1结果显示，大部分巨噬细胞和树突状细胞都携带荧光，________，支持推测。 ②巨噬细胞和树突状细胞内的荧光分布情况应该如图2中________（选填“A”或“B”）所示，理由是________。 （3）为探究肿瘤细胞中的物质进入免疫细胞的方式，请基于图3所示装置和以下主要材料，提出一个合理假设：________。 主要实验材料：细胞毒性T细胞、小鼠黑色素瘤细胞、孔径为12 μm和0.4 μm的滤膜、培养基。 【答案】（1）细胞毒性T 相邻两个细胞的细胞膜接触 （2）少量B淋巴细胞和T淋巴细胞也带有荧光 A 巨噬细胞和树突状细胞可以通过胞吞方式摄取肿瘤细胞，将其细胞质中的荧光蛋白储存在巨噬细胞和树突状细胞内的囊泡内，再经过与溶酶体融合处理加工，最终分解 （3）肿瘤细胞通过囊泡将荧光传递给T细胞；/肿瘤细胞通过细胞膜直接接触将荧光传递给T细胞；/肿瘤细胞通过囊泡和细胞膜直接接触将荧光传递给T细胞 【解析】（1）免疫监视是指机体识别和清除突变的细胞，防止肿瘤的发生。在特异性免疫中，肿瘤细胞主要被细胞毒性T细胞识别并裂解，体现了免疫监视功能。免疫细胞之间可以通过释放信号分子与受体结合、相邻两个细胞的细胞膜接触（如辅助性T细胞表面的特定分子发生变化并与B细胞结合）等方式进行信息交流，从而调控免疫过程。 （2）①由图1可知，若推测正确，即免疫细胞杀伤肿瘤细胞时，肿瘤细胞中的物质会进入免疫细胞，则大部分巨噬细胞和树突状细胞都携带荧光，少量B淋巴细胞和T淋巴细胞也带有荧光。 ②巨噬细胞和树突状细胞可以通过胞吞方式摄取肿瘤细胞，将其细胞质中的荧光蛋白储存在巨噬细胞和树突状细胞内的囊泡内，再经过与溶酶体融合处理加工，最终分解，因此巨噬细胞和树突状细胞内的荧光分布情况应该如图2中A所示。 （3）由图3可知，该实验的自变量为滤膜的孔径大小（孔径为12μm和0.4μm的滤膜，肿瘤细胞可以穿过12 μm孔径滤膜，肿瘤细胞分泌泡可以穿透0.4 μm孔径滤膜），由此可以提出假设肿瘤细胞通过囊泡将荧光传递给T细胞；肿瘤细胞通过细胞膜直接接触将荧光传递给T细胞；肿瘤细胞通过囊泡和细胞膜直接接触将荧光传递给T细胞。 4．（2025·北京丰台·期末）学习以下材料，回答（1）～（4）题。 蜘蛛的捕食策略 传统认为结网蜘蛛的捕食策略仅仅是“守网待虫”。深入研究发现结网蜘蛛不仅可以利用身体和蛛丝的颜色吸引猎物，还会在蛛网上做各种装饰物吸引猎物，更有一些结网蜘蛛能利用生活在其网上的体色鲜艳的“盗寄生”蜘蛛来吸引猎物。 我国科学家发现大腹圆蛛的蛛网上的边褐端黑萤多是雄性。边褐端黑萤是一种萤火虫，雄虫有两节发光器，雌虫只有一节。进一步观察发现，大腹圆蛛在捕到猎物后通常会用丝将猎物整个裹住，直接取食。但捕到边褐端黑萤后，并不急于享用美食，而是裹住此萤大部分身体，仅露出腹部的发光器。大腹圆蛛通过多种操控策略，使雄萤只有一节发光器能发光。检测三种情况萤火虫的闪光信号，结果如下图。 分析3种闪光信号，研究者认为这可能是一种新的捕食策略：蜘蛛通过操控触网的雄萤，使其闪光信号改变，从而获得更多猎物。 （1）结网蜘蛛和“盗寄生”蜘蛛的种间关系是________。这是利用物理信息调节生物的种间关系，进而维持________的平衡与稳定。 （2）研究者认为大腹圆蛛能捕获更多雄萤的策略是用萤火虫“钓”萤火虫，依据是________。 （3）为验证这种新的捕食策略，请完善下表中的实验设计（填写字母）。 组别 实验材料 预期结果 对照组 a、e g、i 实验组1 ①________ ②________ 实验组2 ③________ ④________ a．正常发光的雄性边褐端黑萤 b．正常发光的雌性边褐端黑萤 c．发光器涂黑的雄性边褐端黑萤 d．发光器涂黑的雌性边褐端黑萤 e．有大腹圆蛛的蜘蛛网 f．无大腹圆蛛的蜘蛛网 g．不直接取食，出现操控行为 h．直接取食，不出现操控行为 i．更多雄萤触网 j．很少或者几乎没有吸引到雄萤触网 为进一步确定影响雄萤闪光信号的是大腹圆蛛的毒液还是其咬击行为，实验组的操作是________，检测闪光信号并与对照组对比。 （4）从物质与能量或进化与适应的角度，分析大腹圆蛛新捕食策略的优势________。 【答案】（1）原始合作 生态系统 （2）雄萤被捕获操控后的闪光信号比飞翔时减弱，接近雌萤的信号 （3）ce hj af j 将大腹圆蛛的毒液注射到雄萤体内/模拟大腹圆蛛咬击雄萤 （4）物质与能量：该捕食策略使大腹圆蛛消耗更少能量，获得更多的食物（物质与能量）。进化与适应：该捕食策略是大腹圆蛛进化的结果，利于提高其生存和繁殖能力，更好地适应环境。 【解析】（1）原始合作是指两种生物共同生活在一起时.双方都受益，但分开后，各自也能独立生活。结网蜘蛛利用“盗寄生”蜘蛛体色鲜艳来吸引猎物，“盗寄生”蜘蛛在结网蜘蛛的蛛网上生活，二者的种间关系是原始合作。物理信息（如颜色等）调节生物种间关系，进而维持生态系统的平衡与稳定。 （2）从图中可以看出，触网并被操控的雄萤的闪光信号比飞翔时减弱，接近雌萤的信号，这就使得雄萤有可能被这种信号吸引而触网，因此研究者认为大腹圆蛛能捕获更多雄萤的策略是用萤火虫“钓”萤火虫。 （3）对照组是正常发光的雄性边褐端黑萤（a）和有大腹圆蛛的蜘蛛网（e），预期结果是不直接取食，出现操控行为（g）且更多雄萤触网（i）。 实验组1要探究发光对吸引雄萤的影响，所以实验材料应是发光器涂黑的雄性边褐端黑萤（c）和有大腹圆蛛的蜘蛛网（e），预期结果是直接取食，不出现操控行为很少（h）且几乎没有吸引到雄萤触网（j）。 实验组2要排除大腹圆蛛的影响，实验材料是正常发光的雄性边褐端黑萤（a）和无大腹圆蛛的蜘蛛网（f），预期结果是很少或者几乎没有吸引到雄萤触网（j）。 为进一步确定影响雄萤闪光信号的是大腹圆蛛的毒液还是其咬击行为，实验组的操作是将大腹圆蛛的毒液注射到雄萤体内或模拟大腹圆蛛咬击雄萤，检测闪光信号并与对照组对比。 （4）从物质与能量角度：大腹圆蛛通过这种新捕食策略，利用雄萤的闪光信号吸引更多雄萤，增加了获取食物（物质和能量）的机会，该捕食策略使大腹圆蛛消耗更少能量，获得更多的食物。从进化与适应角度：这种新策略是大腹圆蛛在长期进化过程中形成的对环境的一种适应，利于提高其生存和繁殖能力，更好地适应环境。 5．（2024·北京东城·期末）为监测与记录体内细胞间通讯，我国科研人员建立了一种新的系统，利用转基因技术经筛选获得转基因小鼠（gL），以揭示正在进行的细胞与细胞之间的接触情况。 （1）gL小鼠中细胞—细胞接触的信号通路如图。将绿色荧光蛋白（GFP）设计为信号分子，αGFP-N-tTA融合蛋白为________，完成细胞间的信息交流。利用转基因技术获得以心肌细胞作为信号发送细胞的转基因小鼠，为保证在心肌细胞中特异性表达GFP，表达载体中应含有________。将构建好的表达载体导入小鼠的________中，同理获得内皮细胞特异性表达αGFP-N-tTA的转基因小鼠，将上述两种转基因小鼠杂交，经筛选获得gL小鼠。 （2）如图，在gL小鼠中，科研人员使用LacZ基因作为报告基因。当内皮细胞与心肌细胞接触时，由于GFP和aGFP-N-tTA结合，引起________，进入细胞核与tetO结合，启动LacZ基因表达，使正在与心肌细胞接触的内皮细胞呈蓝色。 （3）研究人员进一步构建gT小鼠，以实现体内所有与心肌细胞有过接触的内皮细胞都持续发出红色荧光。请利用以下实验材料，完善制备gT小鼠的技术路线。 DNA序列 loxP：该序列中有Cre酶的识别位点，loxP本身不影响附近的DNA序列的功能 Cre：编码的酶进入细胞核后作用于loxP，导致两个loxP中间的DNA片段丢失 STOP：转录终止序列 Pc：持续表达强启动子 tetO：tTA识别和结合序列，结合后启动下游基因的表达 RFP：红色荧光蛋白基因 小鼠品系 a．内皮细胞特异性表达aGFP-N-tTA的转基因小鼠 b．野生型小鼠 （4）在gT小鼠胚胎发育早期，观察到部分内皮细胞发出红色荧光。随着胚胎发育的进行，观察到肝脏中很大一部分血管也呈现红色，这表明________。 【答案】（1）受体 心肌细胞中特异表达基因的启动子 受精卵 （2）受体被切断，tTA被释放 （3） （4）胚胎发育早期接触过心肌的内皮细胞会迁移到肝脏，参与形成肝脏的血管 【解析】（1）依题意，GFP与αGFP-N-tTA融合蛋白结合，完成细胞间的信息交流，GFP为信息分子，则αGFP-N-tTA融合蛋白为受体。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。因此，为保证在心肌细胞中特异性表达GFP，表达载体中应含有心肌细胞中特异表达基因的启动子。动物细胞不能体现细胞的全能性，要获得小鼠个体，只能由受精卵发育而成。因此，基因表达载体应导入小鼠的受精卵中。 （2）据图可知，GFP和aGFP-N-tTA结合后，αGFP-N-tTA融合蛋白位于的信号接收细胞获得信息，细胞作出反应把受体切断，使tTA被释放，进入细胞核与tetO结合，启动LacZ基因表达，使正在与心肌细胞接触的内皮细胞呈蓝色。 （3）实验目的是构建gT小鼠，以实现体内所有与心肌细胞有过接触的内皮细胞都持续发出红色荧光。gT小鼠要发出红色荧光，则应向受体细胞内导入RFP，且RFP要在内皮细胞内特异性表达，还要有控制其特异性的表达的启动子。依题意可知，题目只提供了Pc持续表达强启动子，没有控制其特异性的表达的启动子，因此还要构建一个能控制RFP在内皮细胞特异性表达的机制。由图示可知GFP和αGFP-N-tTA结合后，αGFP-N-tTA融合蛋白位于的信号接收细胞获得信息，使tTA被释放，进入细胞核与tetO结合，启动下游基因表达。可以利用这个细胞与细胞之间的通信来控制RFP的表达。根据以上分析要选择a内皮细胞特异性表达αGFP-N-tTA的转基因小鼠作为受体鼠。把Pc、loxP、STOP序列按流程图中顺序连接，再连接上RFP，构成成一个表达载体；另把Cre连接在tetO之后，构建另一个表达载体，同时导入a内皮细胞特异性表达αGFP-N-tTA的转基因小鼠。整个流程如图所示： 最后获得的gT小鼠内皮细胞膜上表达出的αGFP-N-tTA融合蛋白，心肌细胞膜上表达出的绿色荧光蛋白，两细胞相接，GFP和αGFP-N-tTA结合后，αGFP-N-tTA融合蛋白位于的信号接收细胞获得信息，使tTA被释放，进入细胞核与tetO结合，激活连接其后的Cre表达出相应酶，该酶进入细胞核后作用于loxP，导致两个loxP中间的STOP片段丢失，Pc控制连接其后的RFP持续表达，使与心肌细胞相接触的内皮细胞持续表达出红色荧光蛋白，达到实验目的。 （4）在gT小鼠胚胎发育早期，观察到部分内皮细胞发出红色荧光。随着胚胎发育的进行，观察到肝脏中很大一部分血管也呈现红色，这表明胚胎发育早期接触过心肌的内皮细胞会迁移到肝脏，参与形成肝脏的血管。 1．（2025·北京·高考真题）学习以下材料，回答（1）～（4）题。 野生动物个体识别的新方法 识别野生动物个体有助于野外生态学的研究。近年，人们发现可以从动物粪便中提取该动物的DNA，PCR扩增特定的DNA片段，测定产物的长度或序列，据此可识别个体，在此基础上可以获得野生动物的多种生态学信息。 微卫星DNA是一种常用于个体识别的DNA片段，广泛分布于核基因组中。每个微卫星DNA是一段串联重复序列，每个重复单位长度为2～6 bp（碱基对），重复数可以达到几十个（图1）。基因组中有很多个微卫星DNA，分布在不同位置。每个位置的微卫星DNA可视为一个“基因”，由于重复单位的数目不同，同一位置的微卫星“基因”可以有多个“等位基因”，能组成多种“基因型”。分析多个微卫星“基因”，可得到个体特异的“基因型”组合，由此区分开不同的个体。 依据微卫星“基因”两侧的旁邻序列（图1），设计并合成特异性引物，PCR扩增后，检测扩增片段长度，即可得知所测个体的“等位基因”（以片段长度命名），进而获得该个体的“基因型”。例如，图2是对某种哺乳动物个体A和B的一个微卫星“基因”进行扩增后电泳分析的结果示意图，个体A的“基因型”为177/183。 有一个远离大陆的孤岛，陆生哺乳动物几乎无法到达，人类活动将食肉动物貉带到该岛上。科学家在岛上采集貉的新鲜粪便，提取DNA，扩增并分析了10个微卫星“基因”，结果在30份样品中成功鉴定出个体（如表）。几个月后再次采集貉的新鲜粪便，进行同样的分析，在40份样品中成功鉴定出个体（如表）。据此，科学家估算出该岛上貉的种群数量。 两次采样所鉴定出的貉的个体编号 第一次采集的30份粪便样品所对应的个体编号 N01 N02 N03 N04 N05 N06 N07 N08 N08 N09 N10 N11 N12 N12 N13 N14 N14 N15 N16 N17 N18 N18 N19 N20 N21 N22 N22 N23 N24 N24 第二次采集的40份粪便样品所对应的个体编号 N03 N04 N05 N08 N09 N09 N12 N14 N18 N23 N24 N25 N26 N26 N26 N27 N28 N29 N30 N30 N31 N32 N32 N33 N33 N33 N34 N35 N36 N37 N38 N39 N40 N41 N42 N43 N44 N44 N45 N46 （1）图2中个体B的“基因型”为________。 （2）使用微卫星DNA鉴定个体时，能区分的个体数是由微卫星“基因”的数目和________的数目决定的。 （3）科学家根据表1信息，使用了________法的原理来估算这个岛上貉的种群数量，计算过程及结果为________。 （4）在上述研究基础上，利用现有DNA样品，设计一个实验方案，了解该岛貉种群的性别比例________。 【答案】（1）174/174 （2）每个微卫星“基因”的“等位基因” （3）标记重捕 根据标记重捕法的计算公式N=（M×n）/m，则该岛上豹的种群数量N=（24×32）/10≈77（只）。 （4）选取X和Y染色体上长度不同的DNA片段，设计貉的特异性引物，对现有DNA样品进行扩增。产物中只有X片段为雌性，同时有X和Y片段的为雄性。计数46个个体中的雌雄数目，可得性别比例 【解析】（1）从图2中可知，个体B扩增后的电泳条带对应的片段只有长度为174，根据“以片段长度命名”等位基因进而确定基因型的规则，个体B的“基因型”为174/174。 （2）根据题干信息“每个位置的微卫星DNA可视为一个‘基因’，由于重复单位的数目不同，同一位置的微卫星‘基因’可以有多个‘等位基因’，能组成多种‘基因型’，分析多个微卫星‘基因’，可得到个体特异的‘基因型’组合，由此区分开不同的个体”可知，使用微卫星DNA鉴定个体时，能区分的个体数是由微卫星“基因”的数目和重复单位的数目决定的。 （3）科学家采用了标记重捕法的原理来估算种群数量。第一次采集30份粪便样品鉴定出24个不同个体（相当于标记数M=24），第二次采集40份粪便样品鉴定出32个不同个体（相当于重捕数n=32），其中两次都有的个体数为10个（相当于重捕中被标记的个体数m=10）。根据标记重捕法的计算公式N=（M×n）/m，则该岛上貉的种群数量N=（24×32）/10≈77（只）。 （4）选取X和Y染色体上长度不同的DNA片段，设计貉的特异性引物，对现有DNA样品进行扩增。产物中只有X片段为雌性，同时有X和Y片段的为雄性。计数46个个体中的雌雄数目，可得性别比例。 2．（2025·北京·高考真题）Usher综合征（USH）是一种听力和视力受损的常染色体隐性遗传病，分为α型、β型和γ型。已经发现至少有10个不同基因的突变都可分别导致USH。在小鼠中也存在相同情况。 （1）两个由单基因突变引起的α型USH的家系如图。 ①家系1的Ⅱ-2是携带者的概率为________。 ②家系1的Ⅱ-1与家系2的Ⅱ-2之间婚配，所生子女均正常，原因是________。 （2）基因间的相互作用会使表型复杂化。例如，小鼠在单基因G或R突变的情况下，gg表现为α型，rr表现为α型，而双突变体小鼠ggrr表现为γ型。表型正常的GgRr小鼠间杂交，F1表型及占比为：正常9/16、α型3/8、γ型1/16。F1的α型个体中杂合子的基因型有________。 （3）r基因编码的RN蛋白比野生型R蛋白易于降解，导致USH。因此，抑制RN降解是治疗USH的一种思路。已知RN通过蛋白酶体降解，但抑制蛋白酶体的功能会导致细胞凋亡，因而用于治疗的药物需在增强RN稳定性的同时，不抑制蛋白酶体功能。红色荧光蛋白与某蛋白的融合蛋白以及绿色荧光蛋白与RN的融合蛋白都通过蛋白酶体降解，研究者制备了同时表达这两种融合蛋白的细胞，在不加入和加入某种药物时均分别测定两种荧光强度。如果该药物符合要求，则加药后的检测结果是________。 （4）将野生型R基因连接到病毒载体上，再导入患者内耳或视网膜细胞，是治疗USH的另一种思路。为避免对患者的潜在伤害，保证治疗的安全性，用作载体的病毒必须满足一些条件。请写出其中两个条件并分别加以解释________。 【答案】（1）2/3 家系1和家系2的USH是由不同基因突变引起的 （2）ggRr、Ggrr （3）红色荧光强度基本不变，绿色荧光强度显著增加 （4）a.不能表达病毒基因，避免触发免疫反应 b．不能整合到染色体中，避免潜在的突变风险 c.不能在细胞内增殖，避免伤害细胞 d.不能严重影响细胞的基因表达，避免影响细胞正常功能（合理即可） 【解析】（1）①已知USH是常染色体隐性遗传病，设控制该病的基因为a。家系1中Ⅰ-1和Ⅰ-2表现正常，生了一个患病的儿子Ⅱ-1（基因型为aa），根据基因的分离定律，可知Ⅰ-1和Ⅰ-2的基因型均为Aa。Ⅱ-2表现正常，其基因型可能为AA或Aa，AA的概率为1/3，Aa的概率为2/3，即家系1的Ⅱ-2是携带者（Aa）的概率为2/3。 ②因为已经发现至少有10个不同基因的突变都可分别导致USH，家系1和家系2的USH是由不同基因突变引起的。假设家系1是A基因发生突变导致的，家系2是B基因发生突变导致的（A、B为不同基因位点），家系1的Ⅱ-1基因型可能为aaBB，家系2的Ⅱ-2基因型可能为AAbb，他们之间婚配，后代基因型为AaBb，均表现正常。 （2）已知小鼠单基因G或R突变的情况下，gg表现为α型，rr表现为γ型，双突变体小鼠ggrr表现为α型，表型正常的GgRr小鼠间杂交，F1表型及占比为：正常9/16、α型3/8、γ型1/16，说明F1中α型个体的基因型有ggRR、ggRr、GGrr、Ggrr。其中杂合子的基因型有ggRr、Ggrr。 （3）因为红色荧光蛋白与某蛋白的融合蛋白以及绿色荧光蛋白与RN的融合蛋白都通过蛋白酶体降解，药物要求在增强RN稳定性的同时，不抑制蛋白酶体功能。那么加入药物后，与不加入药物对比，绿色荧光蛋白与RN的融合蛋白降解减少，绿色荧光强度较强，而红色荧光蛋白与某蛋白的融合蛋白仍正常通过蛋白酶体降解，红色荧光强度不变。 （4）用作载体的病毒满足的条件有：a.病毒不能具有致病性，如果病毒具有致病性，会对患者的健康造成额外的伤害，无法保证治疗的安全性；b．不能整合到染色体中，避免潜在的突变风险；c.病毒不能在宿主细胞内自主复制，若病毒能自主复制，可能会在患者体内大量增殖，引发不可控的反应，对患者造成潜在伤害；d.不能严重影响细胞的基因表达，避免影响细胞正常功能。 3．（2025·北京·高考真题）植物的光合作用效率与叶绿体的发育（形态结构建成）密切相关。叶绿体发育受基因的精细调控，以适应环境。科学家对光响应基因BG在此过程中的作用进行了研究。 （1）实验中发现一株叶绿素含量升高的拟南芥突变体。经鉴定，其BG基因功能缺失，命名为bg。图1是使用________观察到的叶绿体亚显微结构。与野生型相比，可见突变体基粒（“[”所示）中的________增多。 （2）已知GK蛋白促进叶绿体发育相关基因的转录，BG蛋白可以与GK蛋白结合。研究者构建了GK功能缺失突变体gk（叶绿素含量降低）及双突变体bggk。对三种突变体进行观察，发现双突变体的表型与突变体________相同，由此推测BG通过抑制GK的功能影响叶绿体发育。 （3）为进一步证明BG对GK的抑制作用并探索其作用机制，将一定浓度的GK蛋白与系列浓度BG蛋白混合后，再加入GK蛋白靶基因CAO的启动子DNA片段，反应一段时间后，经电泳检测DNA所在位置，结果如图2。分析实验结果可得出BG抑制GK功能的机制是________。 （4）基于突变体bg的表型，从进化与适应的角度推测光响应基因BG存在的意义________。 【答案】（1）电子显微镜 类囊体 （2）gk （3）BG通过与CAO启动子DNA片段竞争结合GK蛋白，从而抑制GK与CAO启动子DNA片段的结合 （4）BG响应光照强度变化，调控植物叶绿体发育（叶绿素含量），以实现不同光照条件下光合效率最大化 【解析】（1）观察叶绿体亚显微结构需要使用电子显微镜。因为光学显微镜的分辨率有限，无法观察到叶绿体内部的精细结构，而电子显微镜能够提供更高的分辨率，从而清晰地看到叶绿体的亚显微结构。基粒是由类囊体堆叠而成的结构。与野生型相比，突变体叶绿素含量升高，且BG基因功能缺失，观察可知突变体基粒中的类囊体（片层）增多。因为叶绿素主要分布在类囊体薄膜上，类囊体增多可能是导致叶绿素含量升高的原因之一。 （2）已知GK蛋白促进叶绿体发育相关基因的转录，BG蛋白可以与GK蛋白结合。GK功能缺失突变体gk叶绿素含量降低，若BG通过抑制GK的功能影响叶绿体发育，那么双突变体bggk中，由于GK本身功能缺失，BG也无法发挥抑制GK的作用，此时双突变体的表型应该与gk突变体相同。 （3）观察图2可知，随着BG蛋白与GK蛋白浓度比的增大，与GK蛋白结合的DNA片段逐渐减少，游离DNA片段逐渐增多。这表明BG蛋白的存在阻碍了GK蛋白与CAO启动子DNA片段的结合。因为GK蛋白要发挥功能，需要与靶基因CAO的启动子DNA片段结合来调控基因表达，而BG蛋白浓度越高，这种结合就越少。所以，BG抑制GK功能的机制是BG通过与CAO启动子DNA片段竞争结合GK蛋白，从而抑制GK与CAO启动子DNA片段的结合。 （4）从进化与适应的角度来看，生物体内的基因存在必然是对生物的生存和繁衍有积极意义的。突变体bg由于缺乏光响应基因BG，其表型可能在某些环境条件下不利于生存。而正常存在光响应基因BG时，植物可以通过BG对光信号做出响应，从而更好地调节自身的生理过程，例如，在光照过强时，BG基因表达产物可能通过抑制GK功能，调节相关基因表达，避免植物因光照过强而受到伤害；在光照较弱时，可能通过调节使植物更好地利用有限的光能进行光合作用等。这使得植物在不同的光照环境中能够更有效地进行光合作用，获取能量，提高自身的生存和繁殖能力，以适应复杂多变的环境。 4．（2025·北京·高考真题）链霉菌A能产生一种抗生素M，可用于防治植物病害，但产量很低。为提高M的产量，科研人员用紫外线和亚硝酸对野生型链霉菌A的孢子悬液进行诱变处理，筛选M产量提高的突变体（M+株），以应用于农业生产。 （1）紫外线和亚硝酸均通过改变DNA的________，诱发基因突变。 （2）因基因突变频率低，孢子悬液中突变体占比很低；又因基因突变的________性，M+株在全部突变体中的占比低。要获得M+株，需进行筛选。 （3）链霉菌A主要进行孢子繁殖。研究者对链霉菌A发酵液进行了粗提浓缩，得到粗提液，测定粗提液对野生型链霉菌A孢子萌发的影响，结果如图。 由图可知，粗提液对野生型孢子萌发有________作用。 （4）随后研究者进行筛选实验。诱变处理后，将适量孢子悬液涂布在含有不同浓度粗提液的筛选平板上，每个浓度的筛选平板设若干个重复，28℃培养7天。从每个浓度的筛选平板上挑取100个单菌落，再次分别培养后逐一测定M产量，统计结果如下表。 组别 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ 筛选平板中粗提液浓度（mL/100 mL） 2 5 8 10 12 15 所取菌落中M+株占比（%） 0 13 25 65 20 3 ①用图中信息，解释表中Ⅳ组M+株占比明显高于Ⅲ组的原因________。 ②表中Ⅲ组和Ⅴ组中M+株占比接近，但在筛选平板上形成的菌落有差异。下列叙述正确的有________（多选）。 A．Ⅲ组中有野生型菌落，而Ⅴ组中没有野生型菌落 B．Ⅴ组中有M产量未提高的突变体菌落，而Ⅲ组中没有 C．与Ⅲ组相比，诱变处理后的孢子悬液中更多的突变体在Ⅴ组中被抑制 D．与Ⅲ组相比，诱变处理后的孢子悬液中更多的M+株在Ⅴ组中被抑制 综上所述，用粗提液筛选是获得M+株的有效方法。 【答案】（1）碱基序列（或脱氧核苷酸序列） （2）随机性、不定向 （3）抑制 （4）Ⅳ组无野生型菌落，Ⅲ组仍有野生型菌落 ACD 【解析】（1）紫外线和亚硝酸均通过改变DNA的碱基序列（或脱氧核苷酸序列），诱发基因突变。因为基因突变是指DNA分子中发生碱基对的替换、增添和缺失，而这些处理会影响DNA的碱基组成和排列顺序。 （2）因基因突变频率低，孢子悬液中突变体占比很低；又因基因突变的随机性、不定向性，M+株在全部突变体中的占比低。要获得M+株，需进行筛选。基因突变具有不定向性，即一个基因可以向不同的方向发生突变，产生一个以上的等位基因，所以即使发生了基因突变，也不一定是我们想要的M+株。 （3）由图可知，随着培养基中粗提液浓度的升高，野生型孢子萌发率下降，所以粗提液对野生型孢子萌发有抑制作用。 （4）①Ⅳ组粗提液浓度高于Ⅲ组，结合前面得出的粗提液对孢子萌发有抑制作用，且M+株可能对粗提液有更强的耐受性，所以在较高浓度的粗提液下，更多的野生型孢子萌发受抑制，而M+株相对更容易存活，导致Ⅳ组M＋株占比明显高于Ⅲ组。 ②A、Ⅲ组粗提液浓度较低，与对野生型孢子抑制作用较弱，筛选平板上有野生型菌落，据（3）表可知，Ⅴ组粗提液浓度较高，对野生型孢子抑制作用较强，筛选平板上没有野生型菌落，A正确； B、Ⅲ组和Ⅴ组中都可能有M产量未提高的突变体菌落，B错误； CD、与Ⅲ组相比，Ⅳ、Ⅴ组粗提液浓度较高，筛选平板上的菌落可能均为突变体，但Ⅵ组M+株显著少于Ⅳ组，说明诱变处理后的孢子悬液中更多的突变体株在Ⅴ组中被抑制，CD正确。 故选ACD。 据表可知，用10 mL/100 mL粗提液筛选是获得M+株的有效方法。 5．（2025·北京·高考真题）Usher综合征（USH）是一种听力和视力受损的常染色体隐性遗传病，分为α型、β型和γ型。已经发现至少有10个不同基因的突变都可分别导致USH。在小鼠中也存在相同情况。 （1）两个由单基因突变引起的α型USH的家系如图。 ①家系1的Ⅱ-2是携带者的概率为________。 ②家系1的Ⅱ-1与家系2的Ⅱ-2之间婚配，所生子女均正常，原因是________。 （2）基因间的相互作用会使表型复杂化。例如，小鼠在单基因G或R突变的情况下，gg表现为α型，rr表现为α型，而双突变体小鼠ggrr表现为γ型。表型正常的GgRr小鼠间杂交，F1表型及占比为：正常9/16、α型3/8、γ型1/16。F1的α型个体中杂合子的基因型有________。 （3）r基因编码的RN蛋白比野生型R蛋白易于降解，导致USH。因此，抑制RN降解是治疗USH的一种思路。已知RN通过蛋白酶体降解，但抑制蛋白酶体的功能会导致细胞凋亡，因而用于治疗的药物需在增强RN稳定性的同时，不抑制蛋白酶体功能。红色荧光蛋白与某蛋白的融合蛋白以及绿色荧光蛋白与RN的融合蛋白都通过蛋白酶体降解，研究者制备了同时表达这两种融合蛋白的细胞，在不加入和加入某种药物时均分别测定两种荧光强度。如果该药物符合要求，则加药后的检测结果是________。 （4）将野生型R基因连接到病毒载体上，再导入患者内耳或视网膜细胞，是治疗USH的另一种思路。为避免对患者的潜在伤害，保证治疗的安全性，用作载体的病毒必须满足一些条件。请写出其中两个条件并分别加以解释________。 【答案】（1）2/3 家系1和家系2的USH是由不同基因突变引起的 （2）ggRr、Ggrr （3）红色荧光强度基本不变，绿色荧光强度显著增加 （4）a.不能表达病毒基因，避免触发免疫反应 b．不能整合到染色体中，避免潜在的突变风险 c.不能在细胞内增殖，避免伤害细胞 d.不能严重影响细胞的基因表达，避免影响细胞正常功能（合理即可） 【解析】（1）①已知USH是常染色体隐性遗传病，设控制该病的基因为a。家系1中Ⅰ-1和Ⅰ-2表现正常，生了一个患病的儿子Ⅱ-1（基因型为aa），根据基因的分离定律，可知Ⅰ-1和Ⅰ-2的基因型均为Aa。Ⅱ-2表现正常，其基因型可能为AA或Aa，AA的概率为1/3，Aa的概率为2/3，即家系1的Ⅱ-2是携带者（Aa）的概率为2/3。 ②因为已经发现至少有10个不同基因的突变都可分别导致USH，家系1和家系2的USH是由不同基因突变引起的。假设家系1是A基因发生突变导致的，家系2是B基因发生突变导致的（A、B为不同基因位点），家系1的Ⅱ-1基因型可能为aaBB，家系2的Ⅱ-2基因型可能为AAbb，他们之间婚配，后代基因型为AaBb，均表现正常。 （2）已知小鼠单基因G或R突变的情况下，gg表现为α型，rr表现为γ型，双突变体小鼠ggrr表现为α型，表型正常的GgRr小鼠间杂交，F1表型及占比为：正常9/16、α型3/8、γ型1/16，说明F1中α型个体的基因型有ggRR、ggRr、GGrr、Ggrr。其中杂合子的基因型有ggRr、Ggrr。 （3）因为红色荧光蛋白与某蛋白的融合蛋白以及绿色荧光蛋白与RN的融合蛋白都通过蛋白酶体降解，药物要求在增强RN稳定性的同时，不抑制蛋白酶体功能。那么加入药物后，与不加入药物对比，绿色荧光蛋白与RN的融合蛋白降解减少，绿色荧光强度较强，而红色荧光蛋白与某蛋白的融合蛋白仍正常通过蛋白酶体降解，红色荧光强度不变。 （4）用作载体的病毒满足的条件有：a.病毒不能具有致病性，如果病毒具有致病性，会对患者的健康造成额外的伤害，无法保证治疗的安全性；b．不能整合到染色体中，避免潜在的突变风险；c.病毒不能在宿主细胞内自主复制，若病毒能自主复制，可能会在患者体内大量增殖，引发不可控的反应，对患者造成潜在伤害；d.不能严重影响细胞的基因表达，避免影响细胞正常功能。 6．（2025·北京·高考真题）植物的光合作用效率与叶绿体的发育（形态结构建成）密切相关。叶绿体发育受基因的精细调控，以适应环境。科学家对光响应基因BG在此过程中的作用进行了研究。 （1）实验中发现一株叶绿素含量升高的拟南芥突变体。经鉴定，其BG基因功能缺失，命名为bg。图1是使用________观察到的叶绿体亚显微结构。与野生型相比，可见突变体基粒（“[”所示）中的________增多。 （2）已知GK蛋白促进叶绿体发育相关基因的转录，BG蛋白可以与GK蛋白结合。研究者构建了GK功能缺失突变体gk（叶绿素含量降低）及双突变体bggk。对三种突变体进行观察，发现双突变体的表型与突变体________相同，由此推测BG通过抑制GK的功能影响叶绿体发育。 （3）为进一步证明BG对GK的抑制作用并探索其作用机制，将一定浓度的GK蛋白与系列浓度BG蛋白混合后，再加入GK蛋白靶基因CAO的启动子DNA片段，反应一段时间后，经电泳检测DNA所在位置，结果如图2。分析实验结果可得出BG抑制GK功能的机制是________。 （4）基于突变体bg的表型，从进化与适应的角度推测光响应基因BG存在的意义________。 【答案】（1）电子显微镜 类囊体 （2）gk （3）BG通过与CAO启动子DNA片段竞争结合GK蛋白，从而抑制GK与CAO启动子DNA片段的结合 （4）BG响应光照强度变化，调控植物叶绿体发育（叶绿素含量），以实现不同光照条件下光合效率最大化 【解析】（1）观察叶绿体亚显微结构需要使用电子显微镜。因为光学显微镜的分辨率有限，无法观察到叶绿体内部的精细结构，而电子显微镜能够提供更高的分辨率，从而清晰地看到叶绿体的亚显微结构。基粒是由类囊体堆叠而成的结构。与野生型相比，突变体叶绿素含量升高，且BG基因功能缺失，观察可知突变体基粒中的类囊体（片层）增多。因为叶绿素主要分布在类囊体薄膜上，类囊体增多可能是导致叶绿素含量升高的原因之一。 （2）已知GK蛋白促进叶绿体发育相关基因的转录，BG蛋白可以与GK蛋白结合。GK功能缺失突变体gk叶绿素含量降低，若BG通过抑制GK的功能影响叶绿体发育，那么双突变体bggk中，由于GK本身功能缺失，BG也无法发挥抑制GK的作用，此时双突变体的表型应该与gk突变体相同。 （3）观察图2可知，随着BG蛋白与GK蛋白浓度比的增大，与GK蛋白结合的DNA片段逐渐减少，游离DNA片段逐渐增多。这表明BG蛋白的存在阻碍了GK蛋白与CAO启动子DNA片段的结合。因为GK蛋白要发挥功能，需要与靶基因CAO的启动子DNA片段结合来调控基因表达，而BG蛋白浓度越高，这种结合就越少。所以，BG抑制GK功能的机制是BG通过与CAO启动子DNA片段竞争结合GK蛋白，从而抑制GK与CAO启动子DNA片段的结合。 （4）从进化与适应的角度来看，生物体内的基因存在必然是对生物的生存和繁衍有积极意义的。突变体bg由于缺乏光响应基因BG，其表型可能在某些环境条件下不利于生存。而正常存在光响应基因BG时，植物可以通过BG对光信号做出响应，从而更好地调节自身的生理过程，例如，在光照过强时，BG基因表达产物可能通过抑制GK功能，调节相关基因表达，避免植物因光照过强而受到伤害；在光照较弱时，可能通过调节使植物更好地利用有限的光能进行光合作用等。这使得植物在不同的光照环境中能够更有效地进行光合作用，获取能量，提高自身的生存和繁殖能力，以适应复杂多变的环境。 7．（2025·北京·高考真题）链霉菌A能产生一种抗生素M，可用于防治植物病害，但产量很低。为提高M的产量，科研人员用紫外线和亚硝酸对野生型链霉菌A的孢子悬液进行诱变处理，筛选M产量提高的突变体（M+株），以应用于农业生产。 （1）紫外线和亚硝酸均通过改变DNA的________，诱发基因突变。 （2）因基因突变频率低，孢子悬液中突变体占比很低；又因基因突变的________性，M+株在全部突变体中的占比低。要获得M+株，需进行筛选。 （3）链霉菌A主要进行孢子繁殖。研究者对链霉菌A发酵液进行了粗提浓缩，得到粗提液，测定粗提液对野生型链霉菌A孢子萌发的影响，结果如图。 由图可知，粗提液对野生型孢子萌发有________作用。 （4）随后研究者进行筛选实验。诱变处理后，将适量孢子悬液涂布在含有不同浓度粗提液的筛选平板上，每个浓度的筛选平板设若干个重复，28℃培养7天。从每个浓度的筛选平板上挑取100个单菌落，再次分别培养后逐一测定M产量，统计结果如下表。 组别 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ 筛选平板中粗提液浓度（mL/100 mL） 2 5 8 10 12 15 所取菌落中M+株占比（%） 0 13 25 65 20 3 ①用图中信息，解释表中Ⅳ组M+株占比明显高于Ⅲ组的原因________。 ②表中Ⅲ组和Ⅴ组中M+株占比接近，但在筛选平板上形成的菌落有差异。下列叙述正确的有________（多选）。 A．Ⅲ组中有野生型菌落，而Ⅴ组中没有野生型菌落 B．Ⅴ组中有M产量未提高的突变体菌落，而Ⅲ组中没有 C．与Ⅲ组相比，诱变处理后的孢子悬液中更多的突变体在Ⅴ组中被抑制 D．与Ⅲ组相比，诱变处理后的孢子悬液中更多的M+株在Ⅴ组中被抑制 综上所述，用粗提液筛选是获得M+株的有效方法。 【答案】（1）碱基序列（或脱氧核苷酸序列） （2）随机性、不定向 （3）抑制 （4）Ⅳ组无野生型菌落，Ⅲ组仍有野生型菌落 ACD 【解析】（1）紫外线和亚硝酸均通过改变DNA的碱基序列（或脱氧核苷酸序列），诱发基因突变。因为基因突变是指DNA分子中发生碱基对的替换、增添和缺失，而这些处理会影响DNA的碱基组成和排列顺序。 （2）因基因突变频率低，孢子悬液中突变体占比很低；又因基因突变的随机性、不定向性，M+株在全部突变体中的占比低。要获得M+株，需进行筛选。基因突变具有不定向性，即一个基因可以向不同的方向发生突变，产生一个以上的等位基因，所以即使发生了基因突变，也不一定是我们想要的M+株。 （3）由图可知，随着培养基中粗提液浓度的升高，野生型孢子萌发率下降，所以粗提液对野生型孢子萌发有抑制作用。 （4）①Ⅳ组粗提液浓度高于Ⅲ组，结合前面得出的粗提液对孢子萌发有抑制作用，且M+株可能对粗提液有更强的耐受性，所以在较高浓度的粗提液下，更多的野生型孢子萌发受抑制，而M+株相对更容易存活，导致Ⅳ组M＋株占比明显高于Ⅲ组。 ②A、Ⅲ组粗提液浓度较低，与对野生型孢子抑制作用较弱，筛选平板上有野生型菌落，据（3）表可知，Ⅴ组粗提液浓度较高，对野生型孢子抑制作用较强，筛选平板上没有野生型菌落，A正确； B、Ⅲ组和Ⅴ组中都可能有M产量未提高的突变体菌落，B错误； CD、与Ⅲ组相比，Ⅳ、Ⅴ组粗提液浓度较高，筛选平板上的菌落可能均为突变体，但Ⅵ组M+株显著少于Ⅳ组，说明诱变处理后的孢子悬液中更多的突变体株在Ⅴ组中被抑制，CD正确。 故选ACD。 据表可知，用10 mL/100 mL粗提液筛选是获得M+株的有效方法。 8．（2025·北京·高考真题）食物过敏在人群中常见、多发，会反复发生，且可能逐渐加重。卵清蛋白（OVA）作为过敏原可激发机体产生特异性抗体（OVA-Ab），引发过敏反应。研究者将野生型小鼠（供体）的脾细胞转移给缺失T、B淋巴细胞的免疫缺陷小鼠（受体），通过系列实验，探究OVA引起过敏反应的机制。 （1）脾脏是________细胞集中分布和特异性免疫发生的场所。 （2）用混有免疫增强剂的OVA给供体鼠灌胃，B细胞受刺激后活化、分裂并________。3个月后，通过静脉注射将供体鼠的脾细胞转移给受体鼠，然后仅用OVA对受体鼠进行灌胃，数天后，检测受体鼠血清中的OVA-Ab水平（图中Ⅰ组）。IV组供体鼠不经灌胃处理，其他处理同Ⅰ组。比较Ⅰ、Ⅳ组结果可知，只用OVA不能引起初次免疫，Ⅰ组受体鼠产生的OVA-Ab是________免疫的结果。 （3）如图所示，脾细胞转移后，II组受体鼠未进行OVA灌胃，III组供体鼠在脾细胞转移前已清除了辅助性T细胞，其他处理同1组。在脾细胞转移前，各组供体鼠均检测不到OVA特异的浆细胞和OVA-Ab。分析各组结果，在Ⅰ组受体鼠快速产生大量OVA-Ab的过程中，三种免疫细胞的关系是________。 （4）某些个体发生食物过敏后，即使很多年没有接触过敏原，再次接触时仍会很快发生过敏。结合文中信息可知，导致长时间后过敏反应复发的关键细胞及其特点是________。 【答案】（1）免疫 （2）分化 OVA再次激发 （3）在辅助性T细胞辅助下，记忆B细胞迅速增殖分化为浆细胞 （4）记忆B细胞寿命长 【解析】（1）脾脏属于免疫器官，呈椭圆形，在胃的左侧，内含大量免疫细胞，即脾脏是免疫细胞集中分布和特异性免疫发生的场所。 （2）体液免疫过程，B细胞受刺激后活化、分裂并分化为浆细胞和记忆B细胞，其中浆细胞可产生抗体；分析题图可知，Ⅰ组受体鼠的OVA-Ab水平高，且比较Ⅰ、Ⅳ组结果可知，只用OVA不能引起初次免疫，故Ⅰ组受体鼠产生的OVA-Ab是由于体内已存在针对OVA的记忆B细胞（由供体鼠转移而来），再次接触OVA时发生快速二次免疫应答。 （3）分析题意，脾细胞转移后，Ⅱ组受体鼠未进行OVA灌胃，Ⅲ组供体鼠在脾细胞转移前已清除了辅助性T细胞，其他处理同1组，据图可知，清除辅助性T细胞的Ⅲ组OVA-Ab水平极低（对比Ⅰ组），说明辅助性T细胞对B细胞活化不可或缺，而抗体是由浆细胞分泌的，故据此推测，三种免疫细胞的关系是：辅助性T细胞识别抗原并分泌细胞因子，B细胞增殖分化为浆细胞，浆细胞分泌OVA-Ab。 （4）过敏反应是指已免疫的机体在再次接受相同物质的刺激时所发生的反应，某些个体发生食物过敏后，即使很多年没有接触过敏原，再次接触时仍会很快发生过敏，导致长时间后过敏反应复发的关键细胞是记忆B细胞，其特点是记忆细胞可以在抗原消失后 存活几年甚至几十年，当再接触这种抗原时，能迅速增殖分化分新的记忆B细胞和浆细胞，浆细胞能快速产生大量抗体，这些抗体吸附在皮肤等位置，当相同过敏原再次进入机体后，就会与吸附在细胞表面的抗体结合，使这些细胞释放出组胺等物质，引发过敏反应。 9．（2025·广东·高考真题）为探索神经活动调节体液免疫反应机理，我国科学家以实验小鼠为对象，对实验组小鼠进行手术并用药物处理以去除脾神经（交感神经纤维进入脾脏的分支），对照组小鼠进行同样手术但不去除脾神经。术后恢复6周，腹腔注射抗原NP-KLH免疫小鼠。回答下列问题： （1）对小鼠注射NP-KLH后，通过抗原呈递，激活________细胞为B细胞增殖分化提供第二个信号。 （2）免疫后第7、13天，采用荧光标记的特定抗体与细胞膜上相应________结合进行识别的方法，对B细胞和浆细胞分类计数，计算浆细胞占总B细胞的百分比（如图）。由第13天的数据可得出的结论是________。在免疫后第7天，实验组脾脏浆细胞数量平均值低于对照组平均值，但研究者并不能依据该数据得出上述结论，原因是________。 注：图中圆圈表示小鼠不同个体的数据：黑色短横线表示平均值：上方值为统计分析所得概率值，p<0.05时表示两组数据有显著差异。 （3）研究发现，脾神经末梢与脾脏T细胞形成突触样结构，释放去甲肾上腺素促进T细胞合成并释放乙酰胆碱（ACh），基于ACh可与ACh受体（AChR）结合的事实，结合上述研究，研究者推测：ACh通过直接________以实现脾神经兴奋对体液免疫反应的调节作用。 为证实该推测，首先需要确认脾脏B细胞是否存在AChR。由于小鼠体内存在多种类型的AChR，研究者采用PCR检测各类型AChR的mRNA，结果见表。根据该结果，首选AChR-α9进行研究，理由是________。 细胞样本 AChR类型 AChR-β1 AChR-β4 AChR-α9 总B细胞 +++ - + 生发中心B细胞 ++ - +++ 浆细胞 +++ ++ ++ 注：生发中心是B细胞活化后增殖分化为浆细胞的场所，+表示有检出，+越多表示检出量越多；-表示未检出。 研究者将小鼠AChR-α9基因敲除，然后对________进行处理并免疫小鼠，再检测各实验组与对照组小鼠脾脏浆细胞和抗体生成量，从而验证以上推测是否合理。 【答案】（1）辅助性T细胞 （2）抗原 脾神经缺失会降低体液免疫反应 第7天时两组数据差异不显著（p>0.05），无法排除随机误差的影响 （3）与B细胞的AChR结合 AChR-α9在生发中心B细胞中表达量最高（+++），且与体液免疫直接相关 脾神经 【分析】体液免疫：病原体可以直接和B细胞接触，树突状细胞作为抗原呈递细胞，可对抗原进行加工、处理后呈递至辅助性T淋巴细胞，随后在抗原、激活的辅助性T细胞表面的特定分子双信号刺激下，B淋巴细胞活化，再接受细胞因子刺激后增殖分化成记忆细胞和浆细胞，浆细胞产生抗体，和病原体结合。 【解析】（1）B细胞的增殖分化需要两个信号，其中第一信号是抗原直接刺激B细胞，第二个信号是激活的辅助性T细胞与B细胞结合。 （2）抗原与抗体的结合具有特异性，分析题意可知，荧光标记的抗体需与B细胞/浆细胞表面的抗原结合；据图可知，第13天实验组肝脏浆细胞比例显著低于对照组（p<0.05），说明脾神经缺失会降低体液免疫反应；实验数据的得出需要建立在大量数据之上，第7天时两组数据差异不显著（p>0.05），可能是由于个体差异或时间不足导致，不能作为结论依据。 （3）ACh乙酰胆碱是神经递质，是信息分子，信息分子需要与受体结合后发挥作用，故ACh需与B细胞的AChR结合才能调节体液免疫；分析表格数据，AChR-α9在生发中心B细胞（浆细胞前体）中表达量最高（+++），与免疫反应直接相关，故首选AChR-α9进行研究；分析题意，本实验目的是验证ACh通过直接与B细胞的AChR结合以实现脾神经兴奋对体液免疫反应的调节作用，则实验的自变量是AChR的有无，实验设计应遵循对照与单一变量原则，故验证推测需对实验组（AChR-α9敲除）和对照组（正常小鼠）的脾神经进行处理，比较浆细胞和抗体量。 10．（2025·福建·高考真题）Ⅰ型单纯疱疹病毒（HSV-1）感染会导致体内五羟色胺（5-HT）含量明显升高。为探究5-HT的作用机制，科研人员开展了相关研究。回答下列问题： （1）HSV-1侵染细胞后，机体需通过________免疫将靶细胞裂解，暴露的病原体与抗体结合，或被巨噬细胞等免疫细胞吞噬。 （2）体外实验研究5-HT对被HSV-1侵染的小鼠巨噬细胞的影响，实验分组和结果如图1，说明5-HT能________（填“促进”或“抑制”）巨噬细胞分泌干扰素β（IFN-β），并________（填“增强”或“减弱”）HSV-1的增殖。 （3）5-HT对靶细胞的作用方式是：①直接被转运至胞内发挥作用；②与膜受体结合后，将信号传递至胞内发挥作用。分别用5-HT膜转运蛋白抑制剂（F）和5-HT膜受体抑制剂（N）处理巨噬细胞，实验分组和结果如图2，说明5-HT对巨噬细胞的作用方式是第________（填“①”或“②”）种，判断依据是________。 （4）体内实验进一步证实了5-HT对小鼠抗HSV-1的免疫调控效应，实验方案如下： 将实验方案补充完整：①________；②________。 （5）根据上述实验结果，提出一种增强机体抗HSV-1感染的设想：________。 【答案】（1）细胞 （2）抑制 增强 （3）① 与对照组相比，5-HT膜转运蛋白抑制剂处理能够促进IFN-β表达，抑制病毒增殖；而5-HT膜受体抑制剂处理不影响IFN-β表达和病毒增殖。 （4）腹腔注射等量5-HT溶剂+自由饮水 干扰素β（IFN-β）等与抗病毒免疫相关的细胞因子水平 （5）使用5-HT抑制剂、5-HT膜转运蛋白抑制剂 【解析】（1）在细胞免疫过程中，细胞毒性T细胞可以识别并接触、裂解被病原体感染的靶细胞。Ⅰ型单纯疱疹病毒（HSV-1）营寄生生活，其侵染宿主细胞后，机体需通过细胞免疫将靶细胞裂解，暴露的病原体与抗体结合，或被巨噬细胞等免疫细胞吞噬。 （2）由图1可知：HSV-1和5-HT都不存在组没有HSV-1增殖。当HSV-1和5-HT同时存在时，IFN-β相对表达水平低于仅存在HSV-1组、高于HSV-1和5-HT都不存在组，但HSV-1相对增殖水平却明显高于仅存在HSV-1组，由此可说明5-HT能抑制巨噬细胞分泌干扰素β（IFN-β），并增强HSV-1的增殖。 （3）由图2可知：①与对照组（没有使用任何抑制剂处理）相比，5-HT膜转运蛋白抑制剂（F）处理组的IFN-β相对表达水平高、HSV-1相对增殖水平低，说明5-HT膜转运蛋白抑制剂处理能够促进IFN-β表达，抑制病毒增殖；而5-HT膜受体抑制剂（N）处理组的IFN-β相对表达水平和HSV-1相对增殖水平与对照组无差异，说明5-HT膜受体抑制剂处理不影响IFN-β表达和病毒增殖。综上分析可判断5-HT对靶细胞的作用方式是第①种（直接被转运至胞内发挥作用），而不是第②种（与膜受体结合后，将信号传递至胞内发挥作用）。 （4）分析“证实5-HT对小鼠抗HSV-1的免疫调控效应的实验方案”可知：为了排除配制5-HT溶液时使用的溶剂对实验结果的影响，对照组即①的处理为：腹腔注射等量5-HT溶剂+自由饮水。HSV-1感染6h后采集血清样本，检测指标即②为与抗病毒免疫相关的细胞因子水平，如干扰素β（IFN-β）等。 （5）上述实验结果表明：5-HT能抑制巨噬细胞分泌干扰素β（IFN-β），并增强HSV-1的增殖；5-HT膜转运蛋白抑制剂处理能够促进IFN-β表达，抑制病毒增殖。由此可见，使用5-HT抑制剂、5-HT膜转运蛋白抑制剂可增强机体抗HSV-1感染的能力。 11．（2025·江西·高考真题）天然色素可赋予稻米多样化颜色。为解析红色稻米品种ka的遗传机制，研究人员以连续自交表型均稳定遗传的纯合品种ka（红色）、Dr（白色）和Pu（白色）开展实验（本题涉及的基因名称依次定义为A/a、B/b……）。回答下列问题： （1）ka和Dr正反交，获得籽粒（F1），种植后自交获得籽粒（F2），F2自交获得F3，表型如下表，表明其遗传方式为母性影响（子代表型由母本的核基因控制）。完善表中表型数据。 亲本组合 F1颜色 F2颜色 F3颜色 ♀ka（红）×♂Dr（白） 全红 全红 ♀Dr（白）×♂Ka（红） 全白 红：白=3:1 （2）ka和Pu杂交，后代连续自交获得F3的表型比例为9红：3棕：4白，表明ka中籽粒颜色由两对基因控制，结出棕色籽粒的F2植株基因型为________或________。 （3）在定位好的A/a、B/b基因两侧设计PCR引物，引物对1和引物对2分别可扩增A/a、B/b全部序列。下图是对亲本ka、Dr、Pu和第（2）题中F2某个体PCR后电泳的结果。已知图中①为ka，②为Dr，可判断a基因由A基因发生________突变形成；③结出的籽粒颜色是________或________。 （4）回收第（3）题图中条带Ⅰ和Ⅱ中的DNA，以spe Ⅰ（一种限制性内切核酸酶）处理，Ⅰ中的DNA不能被切割，Ⅱ中的DNA被切割成4个片段，据此推测B基因突变为b基因的过程中至少有________个碱基发生了突变。 【答案】（1）红：白=3：1 全红 （2）AAbb Aabb （3）增添/插入 红 棕 （4）3/三 【解析】（1）分析题意可知，该性状的遗传方式为母性影响（子代表型由母本的核基因控制），分析表格数据，组合1ka（红，设基因型为AA）×Dr（白，设基因型是aa），F₁基因型为Aa（由母本ka控制，籽粒全红），但F₂籽粒表型由F₁母本（Aa）决定，故全红，F₂植株基因型为1AA：2Aa：1aa，但F₃籽粒表型由F₂母本决定：AA和Aa母本→籽粒红色（3/4），aa母本→籽粒白色（1/4），故最终表现为红：白=3：1；组合2Dr（aa）×ka（AA），F₁基因型：Aa（由母本Dr控制，籽粒全白，因母本为aa），F₁植株基因型为Aa，但F₂籽粒表型由F₁母本（Aa）决定，故全红。 （2）ka和Pu杂交，后代连续自交获得F3的表型比例为9红：3棕：4白，是9：3：3：1的变式，表明ka中籽粒颜色由两对基因控制，相关基因型是A/a、B/b，亲代ka（红）基因型是AABB，Dr（白）应为AAbb或aaBB，ka（AABB）和Pu（aabb）杂交，子一代基因型是AaBb，则F2个体中应为A_B_：A_bb∶aaB_∶aabb=9∶3∶3∶1，且白色是隐性上位性状（此时纯合）对应基因型aa_，A和B同时存在时籽粒红色，A存在B不存在时为棕色，可推测Ka（红色）、Dr（白色）和Pu（白色）基因型分别为AABB、aaBB和aabb，据此可知结出棕色籽粒的F2植株基因型为AAbb或Aabb。 （3）结合（2）可知，亲代ka（红）基因型是AABB，Dr（白）为aaBB，Pu（aabb）杂交，已知引物对1和引物对2分别可扩增A/a、B/b全部序列，分析电泳图，①为ka，②为Dr，其中ka（①）引物对1长度为1320 bp，而②Dr引物对1是1920 bp，说明a基因由A基因发生增添/插入所致；③的基因型由电泳图分析为Aa_，显然不是Pu，④才是Pu，其基因型为aabb，表明B/b基因长度一致，无法用电泳检测，则么③的基因型可能为AaB_或Aabb，它所结出籽粒的颜色由这两种基因型决定，为红色或棕色。 （4）根据ka和Pu的基因型，条带Ⅰ和Ⅱ对应的基因分别为B和b，B基因对应的DNA序列不能被切割，b基因对应的DNA序列可被切割为4个片段，表明B突变到b过程中出现了3个新的酶切位点，产生一个新酶切位点至少要1个碱基发生突变，所以B基因突变为b基因的过程中至少有3个碱基发生了突变。 12．（2025·浙江·高考真题）玉米（2n=20）雌雄同株异花。从玉米某自交系（甲）中选育出2个雄性不育突变体（乙和丙）。已知雄性不育基因E1、E2由雄性可育基因E突变所致；如图1所示。甲×乙的F2中雄性可育285株、雄性不育94株，甲×丙的F2中雄性可育139株、雄性不育45株。利用引物P1和P2，对甲、乙、丙以及它们之间杂交的后代（丁和戊）基因组DNA进行PCR扩增，扩增产物经SnaB Ⅰ完全酶切后电泳，结果如图2所示。 回答下列问题： （1）E1基因与E基因相比，由于________，导致编码的蛋白质中1个氨基酸发生改变。E2基因与E基因相比，由于编码区增加了插入序列，导致________，使编码的蛋白质中氨基酸数目减少。 （2）雄性不育对雄性可育是________性状，乙的基因型是________。甲×丙产生的F1其雌配子有________种，F2可育植株中纯合子占________。若甲×戊的F1随机交配，则F2中E1的基因频率是________。 （3）写出丁×戊获得F1的遗传图解。 （4）雄性不育突变体不能自交繁殖。为了保存雄性不育突变体，需长期保留含不育基因的杂合子。该杂合子可采用上述“PCR结合限制性内切核酸酶酶切后分析条带”进行鉴定，还可采用的方法有________（答出2点即可）。 （5）利用引物P1、P2对甲的基因组DNA进行PCR扩增和电泳，下列叙述错误的是________。 A．PCR反应中TaqDNA聚合酶是沿着模板链的3'端向5'端聚合核苷酸 B．图2中胶板的上端是电泳时的负极，且电泳时DNA片段由负极向正极泳动 C．若用32P标记引物P1，每个DNA分子经4轮PCR循环后，可获得16条含32P标记的DNA单链 D．若用32P标记引物P1，每个DNA分子经4轮PCR循环后，可获得8个含32P标记且长度为b的DNA分子 【答案】（1）碱基对替换 终止密码子提前 （2）隐性 E2E2 2/两/二 1/3 1/4 （3） （4）测交，自交，核酸分子杂交，基因测序 （5）C 【解析】（1）由图1可知，E1基因与E基因相比，由于碱基对替换，导致编码的蛋白质中1个氨基酸发生改变。由图1可知，E2基因与E基因相比，编码区增加了插入序列，结果编码的蛋白质中氨基酸数目减少，说明翻译提前终止，故反推出编码区增加了插入序列，导致mRNA上终止密码子提前。 （2）由题意可知，甲×乙的F2中雄性可育285株、雄性不育94株，即F2中雄性可育：雄性不育=285：94≈3：1，可知雄性不育为隐性性状，雄性可育为显性性状。甲基因型为EE，故图2中b片段对应E基因，E2基因长度大于E1，故a片段为E2，E1内部存在限制酶SnaB Ⅰ的识别序列，可被切割为c和d，据此可知乙的基因型为E2E2，丙的基因型为E1E1。甲×丙产生的F1的基因型为EE1，故其可产生2种类型的雌配子，分别是E、E1，F1自交，F2中的基因型及比例为EE：EE1：E1E1=1：2：1，其中EE、EE1雄性可育，因此F2可育植株中纯合子占1/3。由图2可知戊的基因型为E1E2，甲×戊的F1的基因型及比例为EE1：EE2=1：1，F1均可育，随机交配，基因频率不变，因此F2中E1的基因频率与F1中的相同，为1/2×1/2=1/4。 （3）由图2可知戊的基因型为E1E2，雄性不育，可作母本，产生两种类型的雌配子，分别是E1：E2=1：1；丁基因型为EE1，雄性可育，可作父本，产生两种类型雄配子，分别是E：E1=1：1，雌雄配子随机结合，F1的基因型为EE1：EE2：E1E1：E1E2=1：1：1：1，其中EE1和EE2为雄性可育，E1E1和E2E2为雄性不可育，因此丁×戊获得F1的遗传图解为： （4）鉴定基因有无常用的方法有PCR技术、核酸分子杂交、基因测序等，同时也可采用自交和杂交的方法进行鉴定，如含不育基因的杂合子EE1或EE2，测交后代雄性可育：雄性不育=1：1；自交后代雄性可育：雄性不育=3：1。 （5）A、PCR反应中的引物能使DNA聚合酶能够从引物的3'端开始连接脱氧核苷酸，故Taq DNA聚合酶是沿着模板链的3'端向5'端聚合核苷酸，A正确； B、DNA分子具有可解离的基团，在一定的pH下，这些基团可以带上正电荷或负电荷。在电场的作用下，这些带电分子会向着与它所带电荷相反的电极移动，因此若图2中胶板的上端是电泳时的负极，电泳时DNA片段由负极向正极泳动，B正确； CD、在PCR扩增中，1对引物中的每个引物P1和P2分别结合互补的链后进行延伸。每个DNA分子经4轮PCR循环后，可获得24=16个双链DNA分子，其中的15个双链DNA分子都有1条链结合P1引物。若用32P标记引物P1，可获得15条含32P标记的DNA单链，其中第1次扩增时，与P2引物结合的链最终形成的双链DNA分子没有被32P标记。同时获得长度为b，即目的基因片段长度的双链DNA分子为24-2×4=8个。C错误，D正确。 故选C。 13．（2025·广东·高考真题）我国科学家以不同植物为材料，在不同光质条件下探究光对植物的影响。测定了番茄的光合作用相关指标并拟合CO2响应曲线（图a）；比较了突变体与野生型水稻水分消耗的差异（图b），鉴定到突变体发生了PILI5基因的功能缺失，并确定该基因参与脱落酸信号通路的调控。 回答下列问题： （1）图a中，当胞间CO2浓度在900～1200 μmol·mol-1范围时，红光下光合速率的限制因子是________，推测此时蓝光下净光合速率更高的原因是________。 （2）图b中，突变体水稻在远红光与红光条件下蒸腾速率接近，推测其原因是________。 （3）归纳上述两个研究内容，总结出光影响植物的两条通路（图c）。通路1中，①吸收的光在叶绿体中最终被转化为________。通路2中吸收光的物质②为________。用箭头完成图c中②所介导的通路，并在箭头旁用“（+）”或“（-）”标注前后两者间的作用，（+）表示正相关，（-）表示负相关________。 （4）根据图c中相关信息，概括出植物利用光的方式：________。 【答案】（1）光质 蓝光能促进光合作用相关酶的活性（或蓝光被光合色素吸收的效率更高等合理答案） （2）突变体中 PILI5 基因功能缺失，阻断了光信号对气孔开放程度的调控，使得气孔开放程度在远红光和红光条件下无明显差异 （3）有机物中的化学能 光敏色素 光敏色素→（-）PILI5基因→（+）脱落酸信号通路→（-）气孔开放程度 （4）通过叶绿体中的光合色素吸收光能用于光合作用合成有机物；通过光敏色素吸收光信号调控基因表达，影响植物生理过程 【解析】（1）当胞间CO2浓度在900～1200 μmol⋅mol−1范围时，从图a中红光曲线来看，随着CO2浓度增加，光合速率不再上升，说明此时CO2浓度不是限制因子，而可能是光质因素限制了光合速率。对于蓝光下净光合速率更高的原因，可能是蓝光能够促进光合作用中某些关键酶的活性，或者蓝光被光合色素吸收后转化为化学能的效率更高等。 （2）已知红光下植物的相关反应与白天相似，远红光下植物的相关反应与夜间相似，突变体发生了PILI5基因的功能缺失，且该基因参与脱落酸信号通路的调控。在远红光与红光条件下蒸腾速率接近，推测原因可能是突变体中PILI5基因功能缺失，使得脱落酸信号通路对气孔的调控作用减弱，导致在不同光质（远红光和红光）下气孔开放程度变化不大，从而蒸腾速率接近。 （3）通路1中，①为光合色素，吸收的光在叶绿体中最终被转化为化学能（储存在ATP和NADPH中，最终储存在有机物中）。通路2中吸收光的物质②为光敏色素。由于突变体发生PILI5基因功能缺失后，在远红光与红光条件下蒸腾速率接近，可推测光敏色素吸收光信号后，通过影响PILI5基因的表达，进而影响脱落酸信号通路，对气孔开放程度进行调控。且从图b中突变体在远红光和红光下蒸腾速率变化不大，野生型在红光条件下蒸腾速率较大，可推断白天红光情况下，PILI5基因表达是被抑制的，PILI5基因对脱落酸信号通路是正相关，脱落酸信号通路对气孔开放程度是负相关，即光敏色素→（-）PILI5基因→（+）脱落酸信号通路→（-）气孔开放程度。 （4）根据图c中相关信息，植物利用光的方式有：一方面，通过叶绿体中的光合色素吸收光能，将其转化为化学能用于光合作用合成有机物；另一方面，通过光敏色素吸收光信号，调控基因（如PILI5基因）表达，进而影响植物的生理过程（如通过脱落酸信号通路调控气孔开放程度）。 14．（2025·河北·高考真题）T-DNA插入失活是研究植物基因功能的常用方法，研究者将带有卡那霉素抗性基因的T-DNA插入拟南芥2号染色体的A基因内，使其突变为丧失功能的a基因，花粉中A基因功能的缺失会造成其不育。回答下列问题： （1）基因内碱基的增添、缺失或________都可导致基因突变。 （2）以Aa植株为________（填“父本”或“母本”）与野生型拟南芥杂交，F1中卡那霉素抗性植株的占比为0，其反交的F1中卡那霉素抗性植株的占比为________。 （3）为进一步验证基因A的功能，将另一个A基因插入Aa植株的3号染色体。仅考虑基因A和a，该植株会产生________种基因型的可育花粉，其中具有a基因的花粉占比为________。该植株自交得到F1。利用图1所示引物P1和P2、P1和P3分别对F1进行PCR检测，电泳结果如图2所示。根据电泳结果F1植株分为Ⅰ型和Ⅱ型，其中Ⅰ型植株占比为________。F1中没有检测到仅扩增出600 bp条带的植株，其原因为________。 （4）实验中还获得了一个E基因被T-DNA插入突变为e基因的植株，e基因纯合的种子不能正常发育而退化。为分析基因E/e和A/a在染色体上的位置关系，进行下列实验： ①利用基因型为AaEE和AAEe的植株进行杂交，筛选出基因型为________的F1植株。 ②选出的F1植株自交获得F2。不考虑其他突变，若F2植株中花粉和自交所结种子均发育正常的植株占比为0，E/e和A/a在染色体上的位置关系及染色体交换情况为________；若两对基因位于非同源染色体，该类植株的占比为________。除了上述两种占比，分析该类植株还可能的其他占比和原因：________。 【答案】（1）替换 （2）父本 1/2 （3）3 1/3 2/3 a花粉不育，无法形成纯合aa植株 （4）AaEe E/e和A/a连锁且无交换，F₂中无同时含A和E的配子 1/6 若基因连锁但发生交换，正常植株占比介于0～1/6 【解析】（1）基因突变是指DNA分子上碱基对增添、缺失或替换引起基因结构的改变。基因内碱基的增添、缺失或替换都可导致基因突变。 （2）据题分析可知，带有卡那霉素抗性基因的T-DNA插入拟南芥2号染色体的A基因内，使其突变为丧失功能的a基因，花粉中A基因功能缺失（a基因）会导致不育，因此Aa植株作为父本时，其含a基因花粉不育，无法参与受精，仅产生含A基因的花粉，故以Aa植株为父本与野生型（AA）拟南芥杂交，F1（AA）中卡那霉素抗性植株的占比为0；若Aa植株作为母本，其卵细胞可育（含a基因），而野生型父本花粉（含A基因）可育，F1基因型为Aa（抗性）和AA（非抗性），比例为1：1，因此卡那霉素抗性植株占比为1/2。 （3）为进一步验证基因A的功能，将另一个A基因插入Aa植株的3号染色体。仅考虑基因A和a，插入A基因后，植株基因型为Aa（2号染色体为Aa，3号染色体为A0）。该植株会产生4种基因型的花粉，即AA、A0、Aa、a0，其中a不育，即产生3种可育基因型的花粉，而具有a基因的花粉占比为1/3。该植株雌配子即AA、A0、Aa、a0，均可育，其自交得到F1，利用棋盘法可知，F1的基因型为AAAA：AAA0：AA00：AAAa：AAa0：AAaa：Aa00：Aaa0=1∶2∶1∶2∶3∶1∶1∶1。利用图1所示引物P1和P2、P1和P3分别对F1进行PCR检测，电泳结果如图2所示。根据电泳结果F1植株分为Ⅰ型和Ⅱ型，Ⅰ型（含A、a）：PCR扩增出900 bp（A）和600 bp（a）条带。Ⅱ型（仅含A）：仅扩增出900 bp条带。其中Ⅰ型植株占比为（2+3+1+1+1）/（1+2+1+2+3+1+1+1）=2/3。F1中没有检测到仅扩增出600 bp条带的植株，其原因为a花粉不育，无法形成纯合aa植株。 （4）①利用基因型为AaEE和AAEe的植株进行杂交，筛选出F1中AaEe植株（双杂合）。若E/e和A/a连锁且无交换，F2中无同时含A和E的配子（花粉或种子致死），正常植株占比为0。若两基因独立遗传（非同源染色体），F1植株（AaEe）产生雌配子为AE：Ae：aE：ae=1：1：1：1，均可育，而雄配子AE：Ae=1；1，aE和ae不可育，利用棋盘法可知，F2为AAEE：AAEe：AaEE：AaEe=1：2：1：2，其中只有AAEE的花粉和自交所结种子均发育正常，即正常植株（AAEE）占比为1/6。其他可能：若基因连锁但发生交换，正常植株占比介于0～1/6。 15．（2025·河北·高考真题）为治理水体中对生物有毒害的镉污染，研究者构建了分泌信号肽SP7、镉离子结合蛋白CADR、定位于细胞壁的蛋白GP1和黄色荧光蛋白YFP编码序列融合表达的载体，转入单细胞衣藻，实现CADR大量合成、分泌并定位于细胞壁，以吸附水体中的镉离子。回答下列问题： （1）在DNA聚合酶、引物、模板DNA和脱氧核苷酸中，随着PCR反应进行，分子数量逐渐减少的是________和________。模板与引物在PCR反应的________阶段开始结合。PCR中使用的DNA聚合酶需耐高温，其原因为________。 （2）载体中可用的酶切位点信息和拟构建载体的部分结构如图1所示。在将CADR、GP1和YFP基因逐个构建到载体时，为避免错误连接，需向以上三个基因的两端分别添加限制酶识别序列，其中GPl两端应添加________（填两种限制酶）的识别序列。用DNA连接酶连接时，可催化载体和目的基因之间形成________键。 （3）若在荧光显微镜下观察到转基因衣藻表现为________，初步表明融合蛋白表达成功。将转基因衣藻和野生型衣藻置于含镉离子的培养液中培养一段时间后，若转基因衣藻细胞壁比野生型衣藻细胞壁的镉离子含量________，则表明融合蛋白能结合镉离子。 （4）将转基因衣藻和野生型衣藻在不同镉离子浓度的培养液中培养6天后，检测细胞密度，结果见图2。转基因衣藻在含有不同浓度镉离子的培养液中生长均优于野生型衣藻的原因可能是________。240μmol·L-1镉离子浓度下，转基因衣藻和野生型衣藻生长均被明显抑制的原因可能是________。 （5）转基因衣藻可用于水体镉污染治理，与施加化学药物法相比，能体现出其环境治理优势的两个特性是________和________。（填标号） ①衣藻作为生物材料在水体中可自我繁殖②衣藻生长速率受镉离子浓度影响③衣藻可吸收水体中能引起富营养化的物质④衣藻吸附的镉可沿食物链传递 【答案】（1）脱氧核苷酸 引物 复性 PCR反应需要在高温条件下进行变性步骤（90-95℃使双链DNA解旋为单链），普通的DNA聚合酶在高温下会变性失活，而耐高温的DNA聚合酶能在高温环境中保持活性，保证PCR反应的正常进行。 （2）Sma Ⅰ和EcoR Ⅰ 磷酸二酯键 （3）细胞表面发出黄色荧光 高 （4）转基因衣藻表达的融合蛋白能结合镉离子，降低了镉离子对衣藻的毒害作用 镉离子浓度过高，超出了融合蛋白的吸附能力，对衣藻产生了严重的毒害作用 （5）① ③ 【解析】（1）在PCR反应中，原料是脱氧核苷酸，随着反应进行不断被消耗，分子数量逐渐减少；引物在PCR过程中会结合到模板DNA上参与子链合成，也会逐渐减少，所以分子数量逐渐减少的是引物和脱氧核苷酸。模板与引物在PCR的复性阶段开始结合。在复性过程中，温度降低，引物与模板DNA单链的互补序列配对结合。PCR中使用的DNA聚合酶需耐高温，是因为PCR反应需要在高温条件下进行变性步骤（90-95℃使双链DNA解旋为单链），普通的DNA聚合酶在高温下会变性失活，而耐高温的DNA聚合酶能在高温环境中保持活性，保证PCR反应的正常进行。 （2）观察图1，要避免错误连接，GPI两端应添加Sma Ⅰ和EcoR Ⅰ的识别序列。因为将CADR、GP1和YFP基因逐个构建到载体时，使用这两种限制酶切割可以产生不同的黏性末端，能保证目的基因准确插入载体。又因为Nbe Ⅰ和Xba Ⅰ限制酶切割后产生的黏性末端相同，所以这两种限制酶只能选一个，按照连接的顺序在将GPl连接到载体时应该用Sma Ⅰ和EcoR Ⅰ。DNA连接酶连接时，可催化载体和目的基因之间形成磷酸二酯键，从而将载体和目的基因连接起来。 （3）若在荧光显微镜下观察到细胞表面发出黄色荧光，初步表明融合蛋白表达成功，因为融合蛋白中有黄色荧光蛋白YFP，其表达后会发出黄色荧光。将转基因衣藻和野生型衣藻置于含镉离子的培养液中培养一段时间后，若转基因衣藻细胞壁比野生型衣藻细胞壁的镉离子含量高，则表明融合蛋白能结合镉离子。因为融合蛋白中的CADR可吸附水体中的镉离子，若融合蛋白发挥作用，会使细胞壁镉离子含量升高。 （4）转基因衣藻在含有不同浓度镉离子的培养液中生长均优于野生型衣藻的原因可能是转基因衣藻表达的融合蛋白能结合镉离子，降低了镉离子对衣藻的毒害作用。240 μmol・L-1镉离子浓度下，转基因衣藻和野生型衣藻生长均被明显抑制的原因可能是镉离子浓度过高，超出了融合蛋白的吸附能力，对衣藻产生了严重的毒害作用。 （5）转基因衣藻可用于水体镉污染治理，与施加化学药物相比，能体现出其环境治理优势的两个特性是①和③。①衣藻作为生物材料在水体中可自我繁殖，能够持续发挥作用；③衣藻可吸收水体中能引起富营养化的物质，便于后续处理，而化学药物可能存在二次污染等问题。 16．（2025·江苏·高考真题）人体具有自我防御能力，能抵御病原体的侵袭。干扰素基因刺激因子（STING）是人体免疫功能的关键参与者，细胞中STING转运到高尔基体后，可激活STING信号通路，促进免疫相关基因的表达，如图1所示。请回答下列问题： （1）有病毒入侵时，囊泡将STING转运进入高尔基体，体现囊泡和高尔基体的膜具有________性。到达高尔基体的STING与蛋白激酶TBK1结合形成蛋白复合物，水解________直接提供能量，磷酸化激活干扰素调控因子IRF3。 （2）激活的IRF3进入细胞核，促进细胞表达干扰素，抑制病毒增殖，这种免疫类型为________。 （3）STING蛋白复合物还可以激活转录因子NFκB，促进细胞表达抗原呈递相关蛋白，进而可将入侵病毒的抗原呈递在细胞表面，有利于T细胞通过________识别到病毒抗原后活化，裂解被病毒感染的靶细胞，这种免疫方式为________。 （4）我国科学家研究发现，有些2型糖尿病患者的胰岛B细胞中STING信号通路异常。 ①健康状态下，胰岛B细胞分泌的胰岛素作用于靶细胞，促进血糖进入细胞进行氧化分解，促进________，与胰岛A细胞分泌的________共同维持血糖稳态。 ②为探究胰岛B细胞中STING缺失与胰岛B细胞功能异常的关系，研究人员以正常小鼠和胰岛B细胞中STING基因敲除的小鼠为研究对象，分别分离了胰岛B细胞，开展两组实验：一组检测细胞中胰岛素基因的表达量，结果见图2；另一组用高糖溶液刺激，检测培养液中胰岛素的含量，结果见图3。根据图2、图3可得出结论：________。 ③依据上述研究，研发治疗血糖异常相关的新药物，还需探明胰岛B细胞中STING信号通路作用的分子机制。为筛选出STING基因敲除小鼠胰岛B细胞中表达量显著变化的基因，研究人员用小鼠开展了实验研究。请选出3个关键步骤，并按照实验流程排序：________（填字母）。 a．提取正常组和STING基因敲除组小鼠胰岛B细胞的DNA b．提取正常组和STING基因敲除组小鼠胰岛B细胞的RNA c．逆转录成cDNA后，扩增、测序分析 d．PCR扩增，测序分析 e．确定差异表达基因，进行实验验证 【答案】（1）一定的流动性（和选择透过性）ATP （2）非特异性免疫 （3）特异性受体/受体 细胞免疫 （4）促进血糖进入肝、肌肉并合成糖原，进入脂肪细胞和肝细胞转变为甘油三酯等 胰高血糖素 STING基因调节胰岛素的分泌而非胰岛素的合成（或STING基因缺失不影响胰岛素基因的转录，但影响胰岛素的分泌（或释放））bce 【解析】（1）有病毒入侵时，囊泡将STING转运进入高尔基体，需要囊泡膜和高尔基体的膜融合，体现囊泡和高尔基体的膜具有一定的流动性。ATP是直接能源物质。故到达高尔基体的STING与蛋白激酶TBK1结合形成蛋白复合物，水解ATP直接提供能量，磷酸化激活干扰素调控因子IRF3。 （2）干扰素抗病毒机制属于非特异性免疫。干扰素由宿主细胞分泌后，刺激邻近细胞产生抗病毒蛋白，抑制病毒复制。其作用不针对特定病毒，属于先天性的非特异性免疫。 （3）STING蛋白复合物还可以激活转录因子NFκB，促进细胞表达抗原呈递相关蛋白，进而可将入侵病毒的抗原呈递在细胞表面，有利于T细胞通过特异性受体识别到病毒抗原后活化，裂解被病毒感染的靶细胞，这种免疫方式为细胞免疫。 （4）①健康状态下，胰岛B细胞分泌的胰岛素作用于靶细胞，促进血糖进入细胞进行氧化分解，促进血糖进入肝、肌肉并合成糖原，进入脂肪细胞和肝细胞转变为甘油三酯等，抑制肝糖原分解和非糖物质转化为糖，与胰岛A细胞分泌的胰高血糖素共同维持血糖稳态。 ②为探究胰岛B细胞中STING缺失与胰岛B细胞功能异常的关系，研究人员以正常小鼠和胰岛B细胞中STING基因敲除的小鼠为研究对象，分别分离了胰岛B细胞，开展两组实验：一组检测细胞中胰岛素基因的表达量，结果见图2；另一组用高糖溶液刺激，检测培养液中胰岛素的含量，结果见图3。根据图2、图3可知，图2两组的胰岛素基因的mRNA含量无变化，图3中高糖处理时正常组胰岛素的相对含量明显高于基因敲除组，可得出结论：STING基因调节胰岛素的分泌而非胰岛素的合成（或 STING基因缺失不影响胰岛素基因的转录，但影响胰岛素的分泌（或释放））。 ③依据上述研究，研发治疗血糖异常相关的新药物，还需探明胰岛B细胞中STING信号通路作用的分子机制。为筛选出STING基因敲除小鼠胰岛B细胞中表达量显著变化的基因，研究人员用小鼠开展了实验研究。分析实验流程，可知，选出3个关键步骤如下：b．提取正常组和STING基因敲除组小鼠胰岛B细胞的RNA，c．逆转录成cDNA后，扩增、测序分析，e．确定差异表达基因，进行实验验证。 17．（2024·北京·高考真题）灵敏的嗅觉对多数哺乳动物的生存非常重要，能识别多种气味分子的嗅觉神经元位于哺乳动物的鼻腔上皮。科学家以大鼠为材料，对气味分子的识别机制进行了研究。 （1）嗅觉神经元的树突末梢作为感受器，在气味分子的刺激下产生________，经嗅觉神经元轴突末端与下一个神经元形成的________将信息传递到嗅觉中枢，产生嗅觉。 （2）初步研究表明，气味受体基因属于一个大的基因家族。大鼠中该家族的各个基因含有一些共同序列（保守序列），也含有一些有差异的序列（非保守序列）。不同气味受体能特异识别相应气味分子的关键在于________序列所编码的蛋白区段。 （3）为了分离鉴定嗅觉神经元中的气味受体基因，科学家依据上述保守序列设计了若干对引物（图甲），利用PCR技术从大鼠鼻腔上皮组织mRNA的逆转录产物中分别扩增基因片段，再用限制酶Hinf Ⅰ对扩增产物进行充分酶切。图乙显示用某对引物扩增得到的PCR产物（A）及其酶切片段（B）的电泳结果。结果表明酶切片段长度之和大于PCR产物长度，推断PCR产物由________组成。 （4）在上述实验基础上，科学家们鉴定出多种气味受体，并解析了嗅觉神经元细胞膜上信号转导的部分过程（图丙）。 如果钠离子通道由气味分子直接开启，会使嗅觉敏感度大大降低。根据图丙所示机制，解释少量的气味分子即可被动物感知的原因________。 【答案】（1）兴奋/动作电位/神经冲动 突触 （2）非保守 （3）长度相同但非保守序列不同的DNA片段 （4）少量的气体分子通过活化的G蛋白、活化的C酶，在C酶的催化下合成大量的cAMP使Na+通道打开，Na+内流，神经元细胞膜上产生动作电位，气味分子被动物感知 【解析】（1）气味分子刺激感受器产生兴奋。嗅觉神经元轴突末端、神经元间隙与下一个神经元组成突触，包括突触前膜、突触间隙和突触后膜。 （2）不同气味受体能特异性识别相应气味分子的关键在于蛋白质中结构不同的部分，由非保守序列编码。 （3）由图可知，PCR产物含保守序列和非保守序列，若非保守序列不同，酶切产物的长度可能不同，导致酶切片段长度之和大于PCR产物长度，因此PCR产物由长度相同但非保守序列不同的DNA片段组成。 （4）由图丙可知，少量的气体分子通过活化G蛋白使得C酶活化，在C酶的催化下，由ATP合成大量的cAMP，促使Na+通道打开，Na+内流，导致神经元细胞膜上产生动作电位，气味分子被动物感知。 18．（2023·北京·高考真题）变胖过程中，胰岛B细胞会增加。增加的B细胞可能源于自身分裂（途径Ⅰ），也可能来自胰岛中干细胞的增殖、分化（途径Ⅱ）。科学家采用胸腺嘧啶类似物标记的方法，研究了L基因缺失导致肥胖的模型小鼠IK中新增B细胞的来源。 （1）EdU和BrdU都是胸腺嘧啶类似物，能很快进入细胞并掺入正在复制的DNA中，掺入DNA的EdU和BrdU均能与________互补配对，并可以被分别检测。未掺入的EdU和BrdU短时间内即被降解。 （2）将处于细胞周期不同阶段的细胞混合培养于多孔培养板中，各孔同时加入EdU，随后每隔一定时间向一组培养孔加入BrdU，再培养十几分钟后收集该组孔内全部细胞，检测双标记细胞占EdU标记细胞的百分比（如图）。图中反映DNA复制所需时长的是从________点到________点。 （3）为研究变胖过程中B细胞的增殖，需使用一批同时变胖的小鼠。为此，本实验使用诱导型基因敲除小鼠，即饲喂诱导物后小鼠的L基因才会被敲除，形成小鼠IK。科学家利用以下实验材料制备小鼠IK： ①纯合小鼠Lx：小鼠L基因两侧已插入特异DNA序列（x），但L的功能正常；②Ce酶基因：源自噬菌体，其编码的酶进入细胞核后作用于x，导致两个x间的DNA片段丢失；③Er基因：编码的Er蛋白位于细胞质，与Er蛋白相连的物质的定位由Er蛋白决定；④口服药T：小分子化合物，可诱导Er蛋白进入细胞核。请完善制备小鼠IK的技术路线：________→连接到表达载体→转入小鼠Lx→筛选目标小鼠→________→获得小鼠IK。 （4）各种细胞DNA复制所需时间基本相同，但途径Ⅰ的细胞周期时长（t1）是途径Ⅱ细胞周期时长（t2）的三倍以上。据此，科学家先用EdU饲喂小鼠IK，t2时间后换用BrdU饲喂，再过t2时间后检测B细胞被标记的情况。研究表明，变胖过程中增加的B细胞大多数来源于自身分裂，与之相应的检测结果应是________。 【答案】（1）A/腺嘌呤 （2）Q R （3）将Ce酶基因和Er基因连接 饲喂口服药T （4）大多数B细胞没有被BrdU标记 【解析】（1）分析题意可知，EdU和BrdU都是胸腺嘧啶（T）类似物，根据碱基互补配对的原则可知，掺入DNA的EdU和BrdU均能与A（腺嘌呤）互补配对，并可以被分别检测。 （2）DNA分子复制时会发生模板链与子链的碱基互补配对，据题可知，将处于细胞周期不同阶段的细胞混合培养于多孔培养板中，各孔同时加入EdU，则EdU会与A结合，导致子链出现放射性，随后每隔一定时间向一组培养孔加入BrdU，则BrdU也会与A结合，使放射性增强，最终实现双标记，随复制完成达到峰值，故结合题图可知，图中反映DNA复制所需时长的是从Q点到R点。 （3）分析题意，要制备IK小鼠，需要用诱导型基因敲除小鼠，而饲喂诱导物后小鼠的L基因才会被敲除，结合所给实验材料及药物可知，制备小鼠IK的技术路线为：将Ce酶基因和Er基因连接（Ce酶可作用于x，导致两个x间的DNA片段丢失）→连接到表达载体→转入小鼠Lx→筛选目标小鼠→饲喂口服药T（诱导Er蛋白进入细胞核）→获得小鼠IK。 （4）据题可知，变胖过程中增加的B细胞可能源于自身分裂（途径Ⅰ），也可能来自胰岛中干细胞的增殖、分化（途径Ⅱ），由于但途径Ⅰ的细胞周期时长（t1）是途径Ⅱ细胞周期时长（t2）的三倍以上，若先用EdU饲喂小鼠IK，各种细胞DNA复制所需时间基本相同，t2时间已经经过一个细胞周期，所有的细胞应都含有EdU标记，实验假设是变胖过程中增加的B细胞大多数来源于自身分裂，即来源于途径Ⅰ，该过程已经复制的B细胞直接分裂，不会再有DNA复制过程，故t2时间后用BrdU饲喂则不起作用，即大多数B细胞没有被BrdU标记。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题14 实验设计与能力突破 ( 目录 第一部分 知识网络构建 思维导航，融会贯通 第二部分 高考风向解读 洞察考向，感知前沿 第三部分 核心知识串讲 核心串讲 核心串讲1 实验设计与分析 核心串讲2 图表解读与数据推理题 核心串讲3 遗传推理与计算题 核心串讲4 分子机制与模型构建题 核心串讲5 生态与行为分析题 核心串讲6 技术流程与应用题 核心串讲7 开放创新与评价题 能力进阶 能力1 科学探究与假说演绎能力 能力2 复杂系统分析与模型构建能力 能力3 数据深度处理与统计推断能力 能力4 技术整合与方案优化能力 能力5 生态与进化视角的整合能力 能力6 创新思维与批判性评价能力 第四部分 分层精准突破 固本培优，精准提分 A组·保分基础练 B组· 增分能力练 第五部分 真题实战进阶 对标高考，感悟考法 ) 考情解读 核心要点 高考考情 高考新风向 2023年：强调基础知识的系统性与综合性，如光合作用与呼吸作用的综合分析、遗传图谱推理、生态系统功能等。 题型与结构：三年均保持“选择题+非选择题”模式，但非选择题中实验设计与分析题的比重逐年上升。 1. 情境化命题：试题多以现实生活、科研背景或生产实践引入问题情境，加强学科与生活联系。 2. 素养导向：命题强调科学探究能力、逻辑推理与科学方法，而非纯记忆。 3. 责任意识与伦理思考：部分题目融入健康观念、生态文明、科技安全等现代价值理念。 2024年：知识面更广，涉及原核与真核细胞比较、基因表达调控、免疫应答机制等，注重知识间的联系。 难度与区分度：2023年较为平稳，2024年情境题增多，2025年更强调逻辑推理与科研思维，难度有所提升。 2025年：进一步深化对生命过程的理解，如细胞凋亡调控、协同进化、生态修复等，体现“生命观念”与“科学思维”的融合。 命题风格：由“知识记忆”向“能力考查”转变，尤其是科学探究、信息处理与批判性思维的考查。 新风向演练 1．【新考法·绘制曲线】（2025·北京朝阳·二模）哺乳动物的脂肪组织包含白色脂肪组织（WAT）和棕色脂肪组织（BAT）。研究者研究了BAT对癌细胞的影响。 （1）糖酵解是癌细胞获得能量的重要途径。糖酵解是有氧呼吸的第一阶段，该途径将葡萄糖分解为________，同时产生H+，H+被转运到胞外，引起细胞外酸化。 （2）细胞外酸化速率（ECAR）反映细胞糖酵解能力。检测体外培养的乳腺癌细胞的ECAR，结果如图1。 ①加入寡霉素后，ECAR继续上升的原因是细胞有氧呼吸受抑制，________，糖酵解加快。 ②加入葡萄糖和寡霉素后，ECAR值的变化均来源于糖酵解的速率变化而非其它产H+途径的变化，证据是________。 （3）BAT在成年动物体内量很少。研究者向WAT中导入特定基因表达载体，使其转化为BAT，利用图2所示装置共培养BAT和乳腺癌细胞3天后，分离癌细胞，测定其数量和糖酵解能力。 ①与直接将两种细胞混合培养相比，图2装置可排除BAT细胞通过________影响癌细胞的可能。 ②该实验设两组对照，对照组1为癌细胞单独培养，对照组2为________。 （4）实验结果显示，两个对照组间无显著差异，而实验组与对照组差异显著，表明BAT对癌细胞的增殖和糖酵解能力有抑制作用。请在ECAR检测结果图中补充绘制实验组曲线。 2．【新工具·转座酶】（2025·北京朝阳·二模）我国科研工作者对胚胎干细胞分化为血管平滑肌细胞的机制进行了研究。 （1）T基因是血管平滑肌细胞的标志基因。细胞分化过程中，由于基因的________，导致细胞的形态、结构和生理功能发生稳定性变化。 （2）B蛋白是一种转录因子，促进血管平滑肌细胞的分化形成。为检测B蛋白在DNA上的结合位点，先对正在向血管平滑肌细胞分化的胚胎干细胞进行处理，使抗体能够进入，之后依次加入抗体M和偶联两组转座酶的抗M抗体。转座酶上携带了接头DNA序列，该酶可以切开它所靠近的染色体DNA，并将接头DNA序列添加在切开的DNA片段上（图1）。 ①抗体M的作用是与________结合，使转座酶到达目标位点。 ②检测B蛋白结合位点的步骤为：“提取细胞基因组DNA→用与________特异性结合的引物进行PCR扩增→回收扩增产物→测序。”结果表明B蛋白的结合位点是T基因的启动子区域。 （3）血管平滑肌细胞分化形成过程中，T基因启动子附近的组蛋白甲基化水平升高。R酶是一种组蛋白甲基化酶。B蛋白可与R酶结合。制备B基因敲除的胚胎干细胞（BKO），检测其与正常胚胎干细胞（WT）中R酶表达量（图2）和第6天T基因启动子结合的R酶量（图3）。 ①图2所示实验的实验目的是________。 ②综合以上信息及图2、3结果推测，B蛋白通过________影响T基因启动子附近的组蛋白甲基化水平。 （4）推测R酶催化T基因启动子附近的组蛋白甲基化，从而促进T基因的转录。欲为此推测提供证据，合理的方案包括________，并检测T基因启动子附近的组蛋白甲基化水平和T基因mRNA水平。 A．制备WT细胞、B基因过表达细胞和BKO细胞 B．使用组蛋白甲基化抑制剂处理B基因过表达细胞 C．在BKO细胞中过表达T基因 D．使用干扰R酶基因表达的siRNA处理B基因过表达细胞 3．【新情境·细菌的基因重组】（2024·北京海淀·模拟）学习以下材料，回答（1）～（3）题。 细菌之间的基因重组 细菌之间能够通过多种方式实现基因的交流，从而增大对环境的适应。 第一种细菌的基因重组现象发现于1946年。微生物学家Lederberg筛选出两种突变细菌，A缺乏合成甲硫氨酸的能力，B缺乏合成苏氨酸的能力。A、B菌均有链霉素抗性和敏感性两种亚型。链霉素敏感细菌在含有链霉素的培养基中不会死亡，但是没有增殖能力。Lederberg发现只有链霉素敏感A菌与链霉素抗性B菌混合后的产物，在不含甲硫氨酸和苏氨酸的选择培养基上长出菌落。经研究发现，这种称为接合的现象需要细菌之间的直接接触，经由一种特殊通道将供体菌的遗传物质转入受体菌中实现基因重组（图1）。 第二种细菌的基因重组也是Lederberg发现的。他在装有DNA酶的培养液的U型管两侧分别培养合成代谢突变菌Ⅰ及合成代谢突变菌Ⅱ，二者之间用只允许病毒和大分子物质透过的滤膜隔开（图2），经过抽吸后，将培养Ⅱ一侧的菌液涂布在无添加的基本培养基上，长出了野生型菌。这种现象显然不是接合的结果，在Ⅱ侧的菌液中发现的噬菌体P揭晓了答案。P能侵染细菌并将其DNA整合到细菌拟核DNA中，一定条件下合成子代噬菌体并裂解细菌。偶然情况下，P外壳错误包装宿主细菌的部分DNA片段，释放后再侵染其他细菌时，所携带的原细菌DNA片段与后者发生基因重组。这种借由病毒的细菌基因重组称为转导。 此外，Avery的肺炎链球菌转化实验证明细菌还能够通过直接吸收外界游离DNA片段来实现基因重组。多种基因重组方式令细菌具有更强的基因交流能力，滥用抗生素引发的超级细菌感染事件频频发生，对人类医疗、畜牧养殖等产业提出了严峻挑战。 （1）图1实验中，Lederberg在筛选发生基因重组的细菌时，使用的选择培养基除了基本营养物外，还需要添加________。两种突变细菌中，供体菌是________（填“A”或“B”），在选择培养基中长出菌落的原因是________。 （2）①图2实验中，Lederberg能排除野生型菌的出现来源于接合或转化的原因是________。 ②研究者利用野生菌（T+L+C+）作为供体菌，合成代谢突变菌做受体菌（T-L-C-）。使用________法在选择培养基上对受体菌转导情况进行计数，发现T+的菌落中，有47%同时也是L+，但只有2%同时也是C+。结合实验结果，针对野生菌中3个基因在DNA上的排列顺序，提出合理假设________。 ③为进一步验证假设，请设计实验并预期实验结果________。 （3）利用本文信息，从进化与适应的角度阐明滥用抗生素引发超级细菌感染致病的原因：________。 核心串讲1 实验设计与分析 一、高频考点： 1. 设计对照实验 2. 预测实验结果 3. 评价实验方案 4. 说明判断依据 二、解题步骤 1. 明确实验目的：抓题干关键词，确定研究问题。 2. 识别变量： （1）自变量（改变的因素） （2）因变量（观测指标） （3）无关变量（控制相同） 3. 设置对照： （1）空白对照（不加处理） （2）自身对照（前后对比） （3）条件对照（改变条件） 4. 预测结果与结论： （1）结合原理逻辑推导 （2）注意“如果……，则……”句式 5. 评价与改进： （1）看是否控制变量 （2）样本量是否足够 （3）操作是否可行 【典例1】靶向抗癌药物EGFR抑制剂的早期治疗是有效的，但后期癌细胞产生耐药性，使癌症无法根治。科学家通过基因工程开发出基因驱动癌细胞联合靶向抗癌药物来根治癌症。 （1）对癌细胞进行转基因操作时，常用的“分子运输车”是质粒，此外还可以是________。 （2）已知细胞膜上存在表皮生长因子受体EGFR，接受生长因子刺激后发生磷酸化，进而激活下游激酶，完成细胞增殖。肺癌细胞内EGFR含量远高于正常细胞。EGFR抑制剂是治疗癌症的靶向药物。科学家向肺癌细胞内导入SvEGFR融合基因表达载体获得转基因癌细胞，表达出融合蛋白，如图1所示。测定转基因癌细胞（S）内相关蛋白含量，如图2所示。 由图1可知，vEGFR________是活化下游激酶的必要条件。 图2中第2、4组结果显示________，说明在二聚化诱导剂作用下，靶向药物EGFR抑制剂失去了抑癌效果，S产生了耐药性。进一步研究发现，转SvEGFR的S癌细胞在特定条件下增殖能力强于普通癌细胞。 （3）科学家向上述S内进一步转入CyD基因表达载体构建基因驱动癌细胞（SC），CyD编码胞嘧啶脱氨酶，能将无细胞毒性的5-氟胞嘧啶（5-FC）转化为强效细胞毒素5-氟尿嘧啶（5-FU），5-FU能杀死癌细胞。基于上述研究，科学家开展体外实验验证基因驱动癌细胞是否具有治疗效果。 上图中i、ii、iii处分别应加入________。 A．EGFR抑制剂 B．二聚化诱导剂 C．5-FC D．癌细胞 E．耐药癌细胞 F．SC癌细胞 （4）该研究为不同类型癌症的治疗奠定了基础，若对基因驱动癌细胞进行改造以实现精准个性化医疗，请提出改造思路________。 核心串讲2 图表解读与数据推理题 一、高频考点：曲线图趋势分析、柱状图比较、表格数据处理、电泳图解读等。 二、解题步骤： 1. 看标题与坐标轴：明确变量与单位。 2. 找趋势与异常点： （1）上升/下降/平台期 （2）最高点/最低点/拐点 3. 比较组间差异： （1）与对照组比 （2）不同浓度/时间点比 4. 结合原理解释： （1）为什么出现该趋势？ （2）差异的生物学意义？ 5. 得出结论： （1）用数据支持结论 （2）避免过度推断 三、常见句式：由图可知，随着A增加，B先上升后下降，说明A在低浓度促进B，高浓度抑制B。 【典例1】科学家在小鼠体内发现肠道干细胞和分化细胞表现出互动关系，由此推测肠道肿瘤中，癌干细胞（CSC）和癌分化细胞（CDC）之间可能也存在类似情况。 （1）癌细胞主要进行无氧呼吸产生乳酸，糖酵解过程的中间产物可转化为________等非糖物质，进而合成蛋白质、核酸，以满足细胞增殖需要。 （2）科学家对癌干细胞和癌分化细胞的胞内乳酸生成量和细胞乳酸摄取量进行检测，图1、图2的结果显示，癌干细胞的无氧呼吸强度________于癌分化细胞，癌干细胞的乳酸摄取量________于癌分化细胞。 （3）科学家研究了癌分化细胞产生的乳酸对癌细胞的影响，并对肿瘤类器官发育过程进行了成像分析。 科研人员认为高浓度乳酸会增加癌干细胞的数量，理由是：________。 （4）从物质和能量角度，解释癌干细胞产生更少乳酸的原因：________。 （5）乳酸会增强组蛋白的乙酰化，导致MYC基因所在染色质的可塑性增大。BRD4可以识别乙酰化赖氨酸残基并且招募转录因子。综上所述，下列推测正确的是________。 A．MYC基因是一种原癌基因 B．乳酸作为一种信息分子在癌干细胞和癌分化细胞之间互动 C．无论是BRD4抑制剂，还是MYC抑制剂，都可以抑制CSC数量的增加 核心串讲3 遗传推理与计算题 一、高频考点：遗传方式判断、基因定位、杂交设计、概率计算等。 二、解题步骤： 1. 判断遗传方式： （1）系谱图分析：常显/常隐/性连锁 （2）杂交结果反推：比例法（3:1、9:3:3:1变式） 2. 写出基因型： （1）从已知个体入手 （2）用“_”表示未知位点 3. 计算概率： （1）分步计算，用乘法原理 （2）注意“男孩患病”与“患病男孩”区别 4. 设计杂交方案： （1）测交验证基因型 （2）自交或杂交验证定律 5. 关键技巧： （1）熟记常见比例对应关系 （2）注意基因互作、致死效应 （3）染色体变异题结合细胞分裂图分析 【典例1】太谷核不育小麦是完全的雄性不育突变体，是国宝级的种质资源。它的花药的退化在减数分裂早期阶段开始，导致所有花药败育。 （1）小麦的太谷核不育和矮变一号均为单基因突变体，太谷核不育为高秆核不育，矮变一号为矮秆可育，株高基因用A、a表示，育性基因用R、r表示。为了获得矮秆核不育重组类型，进行以下实验： i．太谷核不育为母本与矮变一号杂交，得到F1一半为矮秆核不育，一半为矮秆可育； ⅱ．F1矮秆核不育为母本与野生型测交，得到矮秆可育152株和高秆核不育169株。 根据以上结果可知，太谷核不育和矮变一号的基因型分别为________，两对等位基因的遗传________（符合/不符合）自由组合定律。 （2）重复上述实验并扩大数量，在得到的8374株测交子代中分离出14株矮秆不育株。进行细胞学检查发现，仅有1株为正常二倍体。请设计杂交实验验证该正常二倍体的矮秆不育株为所需类型，并预期子代的表现型及比例________。 （3）推测P基因就是使太谷核不育小麦败育的基因。以下事实支持该推测的是________。 A．显性的P基因一直处于杂合状态 B．P基因缺失或突变后小麦育性恢复 C．P基因的表达会引起转基因细胞的死亡 D．与核不育基因紧密连锁的分子标记与P基因也紧密连锁 E．P基因只在不育植株的花中表达，在可育植株中不表达 （4）为验证上述推测，研究人员在野生型小麦中获得了P等位基因的启动子，并发现所有的雄性不育植株都特异性地携带了TRIM序列。然后利用Ti质粒构建表达载体，部分结构如下图所示，GFP表达后会发出绿色荧光。 将载体转入小麦幼胚，获得转基因植株，对植株表型和P基因表达情况进行鉴定。从a～i中选择填表。 a．Ubi（通用的强启动子） b．P等位基因启动子 c．插入TRIM序列的P等位基因启动子 d．P编码区 e．P基因 f．无关基因 g．仅在花药发育S2期表达 h．在花药发育各时期均不表达 i．在根、茎、叶、雌蕊中均不表达 实验材料 转入载体组成Ⅰ Ⅱ 植株表型 P基因表达情况 核不育小麦 雄性不育 g i 野生型小麦 可育 h i 野生型小麦 ad 死亡 野生型小麦 ①________ ②________ g i 在存活的转基因小麦花药中特异性检测到绿色荧光。以上实验结果显示________，导致雄性不育。 （5）矮秆核不育小麦是便利的遗传改良工具，请说明雄性不育在育种中优势________。 核心串讲4 分子机制与模型构建题 一、高频考点：完善信号通路图、解释机制过程、提出假说、构建概念模型 二、解题步骤： 1. 提取信息： （1）文字描述中的“激活/抑制”“促进/抑制” （2）图中箭头方向与“+/-”符号 2. 逻辑推导： （1）正向推导：从因到果 （2）反向推导：从果推因 3. 构建模型： （1）用“→”表示促进，“⊣”表示抑制 （2）注意反馈调节环路 4. 提出假说： （1）基于已知原理提出合理推测 （2）假说要可验证 5. 示例模型片段：信号分子→受体→蛋白A→蛋白B→基因表达↑ 【典例1】植物激素独脚金内酯（SL）的信号感知通路涉及蛋白质之间的相互作用，科研人员为研究其具体机制开展研究。 （1）基因表达调控、激素调节和________调节共同完成对植物生长发育的调控。 （2）水稻中，D14蛋白是SL的受体，D3蛋白可诱导与之结合的靶蛋白降解。科研人员发现突变型D14（D14M）中有3个氨基酸被替换，将D14基因表达载体和D14M基因表达载体分别转入D14基因缺失突变体（d14）水稻，测定不同条件下水稻中D14-D3复合物或D14M-D3复合物的含量，结果如图1。 已知D14M仍能与SL结合，据图1推测，被替换的3个氨基酸是________的关键位点。 （3）D53蛋白可抑制SL相关基因的表达，是D3的靶蛋白之一。检测外施SL时，不同水稻中D53的含量，结果如图2。 据图2分析，外施SL时，D3发挥功能依赖于________。 （4）外施SL一段时间后，胞内D14含量逐渐下降。科研人员推测D3可降解D14-D3复合物中的D14。为验证上述推测，向________（填“WT”或“d14”）水稻中分别转入D14-荧光蛋白融合基因表达载体（甲）和D14M-荧光蛋白融合基因表达载体（乙）。已知融合蛋白可被共同降解，预期实验结果为________。 （5）综上所述，科研人员提出SL的信号感知机制存在“油门”和“刹车”，以精细调控植物生命活动。请完善SL的信号感知机制模型，在答题卡方框中以文字和箭头的形式作答________。 核心串讲5 生态与行为分析题 一、高频考点： 种间关系判断 信息传递类型与作用 适应性意义分析 生态位与竞争排斥 二、解题步骤： 1. 关系判断： （1）捕食、竞争、寄生、互利共生 （2）根据数量变化趋势判断 2. 信息类型识别： （1）物理信息（光、声、温度等） （2）化学信息（激素、信息素等） （3）行为信息（动作、姿态等） 3. 意义分析： （1）对个体：生存与繁殖 （2）对种群：调节密度 （3）对群落：维持稳定 4. 进化视角： （1）适应性特征如何形成 （2）自然选择的作用 【典例1】蜘蛛通过结网捕获萤火虫等猎物，对蜘蛛的捕猎策略进行了研究。 （1）蜘蛛和萤火虫之间的种间关系是________。雌性萤火虫通常静止不动而雄性萤火虫在空中飞舞，因此蛛网上捕获的萤火虫通常为________性。 （2）萤火虫通过腹部发光器发光进行交流。雌萤发出频率为“•—•—•”的单脉冲荧光吸引雄萤，雄萤通过发出频率为“…—…—…”的多脉冲荧光回应雌萤。雄萤触网引发振动，蜘蛛接近缠绕萤火虫，并对其注射微量毒素。检测不同萤火虫发出的荧光情况，结果如图1。结果说明触网后雄萤产生的荧光发生了雌性化改变，作出判断的依据是________。 （3）为进一步研究蜘蛛的捕猎策略，进行图2实验。实验过程中，将组a和组c萤火虫的胸部也涂抹了相同面积的墨汁，目的是________。综合上述实验结果可知，蜘蛛对萤火虫的捕猎策略为________。 （4）从本题涉及内容中任选一个信息传递的实例，并以此说明信息传递在生态系统中的作用________。 核心串讲6 技术流程与应用题 一、高频考点： PCR、电泳、转基因 基因编辑（如：CRISPR-Cas9） 微生物培养与筛选 蛋白检测（如：免疫共沉淀） 二、解题步骤： 1. 技术原理理解： （1）每一步的目的是什么 （2）关键酶或试剂的作用 2. 流程排序： （1）按操作先后排序 （2）注意前后依赖关系 3. 结果预测： （1）成功/失败的标志是什么 （2）可能出现哪些异常条带 4. 应用设计： （1）根据目的选择合适技术 （2）设计对照组排除假阳性 【典例1】高粱是重要的粮食和经济作物。为加速其遗传改良进程，科研人员对载体系统的构建进行了系列研究。 （1）目的基因进入受体细胞，并在受体细胞内维持稳定和________的过程称为转化。已有研究发现，过表达植物发育调节因子（WUS、BBM、GRF、GIF等）可有效提高转化效率。 （2）科研人员欲利用上述四种调节因子加速高粱的遗传改良，构建了图1所示的三种载体，其中LB和RB分别是T-DNA的左右边界，DsRed和NPTⅡ作为________用于筛选转化成功的受体细胞，每个插入单位均需含有________。GIF是GRF的辅助因子，从蛋白质结构和功能角度推测GRF-GIF以融合基因的形式插入的原因是________。 将三种载体分别导入高粱胚中，统计结果如下表。 组别 载体 胚 愈伤组织 存活率（%） 带芽的愈伤组织 再生率（%） 转化效率（%） 1 对照载体 121 56 46.28 8 14.29 6.61 2 WUS+BBM 98 55 56.12 21 38.18 21.43 3 GRF-GIF 96 46 47.92 25 54.35 26.04 ①转化效率的计算公式为________。 ②结果显示WUS+BBM的存活率高而转化效率低，GRF-GIF则相反。对此合理的解释是________。 ③观察3月龄植物生长状况，发现WUS+BBM会造成叶片扭曲、生育能力降低等生长缺陷，而GRF-GIF与对照组相比没有明显差异，说明________。 （3）科研人员欲将CRISPR-Cas9引入上述载体系统，建立一个高效的基因编辑工具。请在图2中补充相关元件________。（CRISPR-Cas9基因编辑技术是通过人工设计的sgRNA来识别目的基因序列，并引导Cas9蛋白有效切割DNA双链，切割后DNA修复会造成基因敲除或敲入等，实现对目标基因的编辑。） 核心串讲7 开放创新与评价题 一、高频考点： 提出新思路或方案 评价已有方案优缺点 辩证讨论科技利弊 设计应用型解决方案 二、解题步骤： 1. 明确问题：题目要求你做什么？ 2. 知识迁移：联想相似情境或技术。 3. 多角度思考： （1）科学性（是否可行） （2）伦理性（是否合理） （3）实用性（是否高效） 三、结构化表达： （1）先观点，后理由 （2）分点陈述，逻辑清晰 四、辩证表述： （1）既说优点，也说局限 （2）提出改进建议 【典例1】动物体内的白色脂肪细胞（WAT）转化为棕色脂肪细胞（BAT）即白脂棕色化，可促进脂肪消耗，增加产热，提高瘦肉率。 （1）图1所示为有氧呼吸第________阶段，H+通过复合体Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ转运至线粒体膜间隙，并顺浓度梯度通过________（细胞结构）上的ATP合酶，生成大量ATP。 （2）图2是小鼠WAT和BAT细胞结构模式图，请分析图1、图2回答问题。 ①从结构和功能相适应的角度分析，白脂棕色化之后产热效率提高的原因________。 ②N9是复合体Ⅰ上的亚基，通过调节NAD+/NADH平衡提高白脂棕色化相关基因UCP的表达，促进白脂棕色化，进而________使机体产热增加，加速脂肪消耗补充能量。 （3）线粒体的脱氢酶DLD可促进白脂棕色化，为探究DLD与N9的关系，进行相关实验。 ①将含DLD基因或含N9基因的过表达载体按不同组合转入细胞中，图3结果说明________。 ②利用免疫共沉淀技术研究DLD与N9的互作情况，构建两种重组质粒分别表达Flag-DLD融合蛋白、His-N9融合蛋白，并获得转入不同质粒组合的细胞。先利用抗体甲偶联磁珠对各组总蛋白进行收集，将收集的蛋白电泳，再分别用抗体乙与抗体丙进行检测，结果如图4．实验结果表明DLD与N9存在互作，请根据实验步骤及结果选择对应位置的抗体。 甲：________ 乙：________ 丙：________ A．抗Flag抗体 B．抗His抗体 C．抗UCP抗体 D．无关抗体 （4）DLD基因在哺乳动物中具有保守性，有人提出可通过研发药物提高DLD基因表达，达到减肥效果。请从稳态与平衡的角度辩证评价该方案并说明理由________。 能力1 科学探究与假说演绎能力 表现： 能根据现象提出可检验的科学假说 能设计多步骤、多变量的复杂实验方案 能预测试验的多种可能结果，并给出对应解释 【典例1】增加种植密度是提高玉米产量的关键策略。 （1）光是植物光合作用的________来源，密植导致植株的中下部冠层光合作用强度降低的原因是________。 （2）品系甲的上中下部叶片角度较野生型有不同程度减小，根据图1实验结果，甲更适宜密植体现在________。经鉴定品系甲的Lac1基因发生突变，Lac1是激素BRs合成的关键酶。 （3）已知RAVL1是调控叶角度的关键因子，为检测其是否能结合Lac1基因的启动子序列，构建含有下列基因组件的重组质粒： 酵母菌E自身不能合成色氨酸和亮氨酸这两种必需氨基酸。将重组质粒c和d共同导入E作为实验组，以分别导入a和b，a和d、b和c的E作为对照组。在进行转化操作时，酵母菌应接种于________的培养基中进行筛选与鉴定。培养后，实验组和对照组的菌落颜色分别为________。经过后续实验，最终证明RAVL1可结合Lac1启动子并激活基因转录。 （4）密植导致玉米植株叶片角度减小。当密植时红光和远红光比率（R/FR）降低，诱导R/FR感受器PhyA含量升高。实验发现PhyA可与RAVL1结合，为探究二者之间的调控关系，将等量标记的RAVL1蛋白与不同处理的植株叶片提取液混合，24分钟后检测标记的RAVL1蛋白含量，结果如图2。 请综合上述结果，完善玉米通过叶片角度动态响应植株密度变化的机制图________（任选一个过程，以未选择的条件为对照，在方框中以文字和箭头的形式作答）。 能力2 复杂系统分析与模型构建能力 表现： 能从分子、细胞、个体、种群等多层次分析问题 能构建动态、网络化的生理或生态模型 能识别系统中的正/负反馈、冗余与代偿机制 【典例1】在自然界中，快速的能量供应对个体在应激反应中的生存至关重要，研究者对其机制开展如下研究。 （1）人体内参与升血糖的激素有________和糖皮质激素4种。但当面临威胁时，机体主要通过后两种肾上腺分泌的激素来升高血糖，进而做出战斗或逃跑反应。 （2）研究者对小鼠的下丘脑和肾上腺进行相应处理后，检测在模拟威胁刺激后30分钟内的血糖变化，如图1。图1表明，下丘脑是应激后血糖升高的必要条件；________。 （3）在下丘脑中，P区的CRH神经元通过神经纤维连接V区的S神经元，形成下丘脑“P—V神经环路”。 ①抑制小鼠的上述神经纤维功能，检测模拟威胁刺激后的血糖变化，结果如图2。研究者推测P—V神经环路仅可以提升应激早期血糖水平，对应激后期无显著作用。据图2作出该推测的依据是：________。 ②在________（填“有”或“无”）模拟威胁刺激条件下，激活小鼠的上述神经纤维，检测其5 min内的血糖水平、肾上腺分泌的激素含量。与对照组相比，实验组小鼠________，则进一步支持①推测的结论。 （4）已知脑干的R神经元可以通过交感神经调节肝脏中非糖物质转化为葡萄糖的过程，且P—V神经环路通过R神经元及控制的交感神经控制肝脏的这一功能，以在应激早期升高血糖，称为“下丘脑—交感神经—肝轴”（即HSL轴）。下丘脑通过肾上腺分泌激素调节应激后的血糖变化，可以分为“SAM轴”（由髓质分泌的激素介导）、“HPA轴”（由皮质分泌的激素介导）。为了区分上述3个调控机制在应激血糖中的调控时间关系，科研人员利用小鼠进行相关操作后，模拟威胁刺激，并检测血糖变化，如图3。据图3结果推测，HSL轴、SAM轴和HPA轴调控血糖变化的时期依次为________。 （5）面临威胁时的机体高血糖由神经调节主要控制，体液参与调节，从两种调节方式的特点角度，简述该机制对动物生产的适应性意义________。 能力3 数据深度处理与统计推断能力 表现： 能处理非线性、多因素交互的数据 能进行简单的统计检验与显著性判断 能从复杂图表中提取隐藏信息，识别异常值或趋势转折 练习解读科研级图表（如热图、生存曲线、主成分分析图） 【典例1】阐明早期触觉感受调控动物行为的机制，可为孤独症的治疗提供新思路。 （1）爱抚和拥抱是亲子沟通的重要方式。研究者通过给予幼鼠轻柔温和的抚触刺激，刺激前后感觉神经元膜电位变化是________，通过神经传导至________产生愉悦感，以模拟母鼠对幼崽的爱抚行为。 （2）选择发育早期的小鼠随机分组，开展为期3天、每天4次、每次5分钟的实验。将小鼠放置在棉絮上，爱抚组使用棉球以3 cm/s的速度来回抚摸小鼠背部，对照组则不给予爱抚。跟踪小鼠成年后图1所示的社会交往行为。图2实验结果是________，表明早期接受过爱抚的小鼠，成年后会表现出更多的社会交往行为。在此基础上同时开展一组用棉球以10 cm/s的速度来回抚摸实验，其他操作与上述两组相同，若实验结果与未爱抚组无显著性差异，则该组实验进行的意义是________。 （3）催产素被称为“爱的荷尔蒙”，由位于下丘脑的催产素神经元合成，随后运输至垂体释放。研究者进行了多项实验，结果如图3所示。希望验证的假说是________。 （4）转H基因小鼠可在催产素神经元特异性表达受体H，接受药物C刺激后，催产素神经元即被激活。请补充实验方案为（3）中的假说提供一个新证据，从下列选项中选择合适字母填入下表完成实验设计。 实验动物 操作 预期实验结果 实验组 ________ ________ 实验组小鼠成年后的社交接近和社交探究时长均大于对照组 对照组 a ________ a．转空质粒小鼠 b．转H基因小鼠 c．敲除催产素基因的小鼠 d．注射药物C e．注射药物C的溶剂 f．幼年期给予爱抚 g．幼年期不给予爱抚 能力4 技术整合与方案优化能力 表现： 能组合多种实验技术解决复杂问题 能评估并优化实验方案的可行性、效率与伦理 能设计阴性/阳性对照、内参、重复组等严谨设置 【典例1】阅读下面的材料，回答问题。 新的基因编辑工具——接桥接RNA 基因组编辑技术是指对生物体基因组特定位点进行定点“修改”的操作，从而精准地改变生物体的遗传信息。科研人员新近发现一种更加精准有效的用于基因组编辑的工具——桥接RNA。 S基因能编码重组酶，但其发挥作用的过程中，需要一段特殊的RNA参与，这一段特殊的RNA由S基因上游的非编码区转录而来。这段RNA发生折叠，在空间上形成三个茎环，其中第二、三茎环中间各自形成一个大的泡状结构，如图1。第二茎环与可插入目标片段的靶标序列结合，其中上半链和下半链分别有一部分与靶标序列的左侧和右侧序列结合。第三茎环与含有目标片段的供体序列结合，其中上半链和下半链分别有一部分与供体序列的左侧和右侧序列结合。第二、三茎环将靶标序列和供体序列结合在一起，使其在空间上相互靠近，所以称其为桥接RNA，再与重组酶结合形成图2所示的复合物。重组酶可以识别并切割靶标序列和供体序列的特定部位，将供体序列中的目标片段插入到靶标序列中，实现基因重组，如图3。 此外，可以对桥接RNA的第二、三茎环进行人工设计，用以结合和重组不同的DNA片段，突破了以往基因编辑中目标片段大小的限制，为基因组设计敞开新的大门。 （1）设计桥接RNA茎环中的结合序列需要明确靶标序列和供体序列的碱基排序，然后通过人工合成的方式获取与桥接RNA对应的特定DNA序列，并利用________技术大量扩增。 （2）根据已学和文中信息推测，下列关于桥接RNA的叙述，错误的是________（多选）。 a．控制重组酶和桥接RNA合成的DNA上有RNA聚合酶结合位点 b．桥接RNA的第二、三茎环用于识别并切割靶标序列和供体序列 c．重组酶切割桥接RNA拉近的靶标序列和供体序列，实现DNA重组 d．重组酶-桥接RNA复合物不能实现基因突变或染色体变异 （3）科研人员发现大肠杆菌中质粒B上的卡那霉素抗性基因不能表达，若用本文中的工具向质粒B中插入启动子，实验流程为：向大肠杆菌中转入另一质粒，包含________→将该质粒________→使用含有卡那霉素的培养基筛选→获取基因编辑成功的菌株。 （4）请设计绿色荧光蛋白（GFP）报告系统，在答题纸上用图例示意GFP基因和终止子位置，经重组酶-桥接RNA复合物处理可使其从无荧光变为能发出绿色荧光________。 该报告系统可证明，重组酶-桥接RNA复合物除能实现DNA片段插入外，还能实现DNA片段________。 能力5 生态与进化视角的整合能力 表现： 能从自然选择、适应性进化角度解释性状 能分析生物与环境、生物与生物的协同进化 能评估人类干预（如基因驱动、抗生素滥用）的生态风险 【典例1】为研究某地潮间带两种藤壶空间分布差异的成因，科研人员开展野外实验。 （1）附有两种藤壶的岩石块预先培养一段时间，将玻璃片放在上面，精确描记出每一藤壶的种类和原始生存位置，如图1。将岩石块分别移植到潮间带的不同深度，如图2。 实验一：每一深度的移植岩石块随机分为两组。Ⅰ组不做任何处理，Ⅱ组移除全部藤壶乙。一段时间后，重新放置玻片并描记每一藤壶的位置，进而统计藤壶甲的死亡率。 ①移植到不同深度前，岩石块预先培养一段时间的目的是________。 ②实验结果为________，说明两种藤壶之间存在种间竞争。 （2）科研人员推测，该群落中的荔枝螺对藤壶的捕食会缓解两种藤壶之间的种间竞争。 实验二：在某一深度选取一组移植岩石块用铁笼罩住，可有效防止荔枝螺的捕食。一段时间后，统计藤壶甲的死亡率，结果如图3。 图3结果________（填“支持”或“不支持”）上述推测，依据是________。 （3）综上所述，藤壶甲和藤壶乙在该群落中各自占据特定的生态位，是________的结果。 能力6 创新思维与批判性评价能力 表现： 能提出新颖且合理的解决方案 能辩证评价科技应用的利弊与风险 能识别研究中的局限性，并提出改进方向 【典例1】桑的次生代谢物D（一种葡萄糖类似物）可毒害啃食桑叶的鳞翅目昆虫，如棉铃虫，但对喜食桑叶的家蚕无作用。为探究其原因，研究者开展下列实验。 （1）从生态系统的营养结构分析，以桑叶为食的昆虫属于________消费者，位于________营养级。 （2）研究者从家蚕肠道中分离出三种细菌，分别为Pf，Ss和Sp，在含有次生代谢物D的培养基中培养一段时间，检测菌群密度，结果如图1。 ①为保证研究结果可靠，次生代谢物D必须是培养基成分中的________。 ②研究者认为，细菌Pf参与家蚕对次生代谢物D的解毒过程，图1支持该结论的依据是________。 ③为验证上述结论，研究者提取培养液中Pf的RNA，进行基因表达水平的测定，结果如图2。据此推测基因________（填字母）的表达产物最可能参与降解次生代谢物D的过程。 （3）已知桑叶中分离的某些假单胞杆菌菌株也可以降解次生代谢物D．为进一步证实家蚕肠道菌Pf的B基因与抵御物质D毒害有关，研究者设计下表实验方案。 组别 抗生素处理桑叶 菌种与前列所述桑叶混合 饲喂 检测指标 甲组 无 野生型Pf 棉铃虫幼虫若干天 棉铃虫体内次生代谢物D的含量 乙组 有 敲除B基因的Pf ①请评价该方案的不足并修改________。 ②请依据上述信息，解释家蚕喜食桑叶却不中毒的另一种可能原因________。 （4）从进化观和生态观的角度，评述自然界中多种生物间存在复杂关系的意义________。 1．（2025·北京朝阳·二模）传统观点认为果蝇的性选择行为属于性间选择，即雌蝇通过比较雄蝇求偶信息的质量来主动选择交配对象，研究者对此进行了研究。 （1）果蝇种群的性别比例会影响种群的________，进而影响种群密度。雄蝇求偶时，在雌蝇近距离处振动单侧翅膀，发出“求偶歌声”，继而雌蝇发生阴道板开放等性接受行为，这体现了生态系统中信息传递具有调节________的作用。 （2）取多只有翅雄蝇和切除翅的雄蝇，分别与雌蝇进行一雄一雌配对实验（MF），观察交配情况（图1）。结果说明雄蝇必须有________才能获得交配。 （3）为探究雌蝇是否根据歌声选择雄蝇，研究者进行了多组三蝇实验（图2），各组雌蝇均交配后，结束实验，结果如图3。雌蝇在与竞争雄蝇距离均较近时，能否区分求偶歌声的来源？请进行判断并说明依据________。 （4）雄蝇竞争求偶过程中，会在求偶歌声间隙突然快速扇动双翅，发出高频的“攻击歌声”。研究者推测竞争诱发雄蝇发出攻击歌声，从而提高自身求偶成功率。进一步研究获得以下事实，其中支持此推测的有________。 A．MF实验中人工播放求偶歌声会引发雄蝇发出攻击歌声，白噪声无此效应 B．MMF实验中雄蝇快速扇动双翅，会推开竞争对手，使其与雌蝇距离增大 C．攻击歌声可削弱雌蝇对人工播放的求偶歌声的响应，阴道板开放率下降 D．降低雄蝇R85神经元活性，会抑制其发出攻击歌声，不影响其发出求偶歌声 E．降低雄蝇攻击歌声的发生能力会显著降低其在求偶竞争中的成功率 （5）综合以上研究结果，对果蝇性选择行为的传统观点进行修正________。 2．（2024·北京东城·一模）遗传性视网膜变性患者成年期会出现严重视力下降，对其遗传机制进行研究。 （1）根据图1所示2个患者家系判断，该病的遗传方式最可能为________遗传。 （2）研究发现该病与多种基因相关。 ①为筛查出各种致病基因，选择________（填“有”或“无”）亲缘关系的331位患者进行检测。 ②发现该病与8号染色体上的R基因有关。由于人体中常发生由Alu序列插入基因引发的突变，研究者扩增患者R基因，电泳筛选分子量________的产物进行测序，确认R基因存在插入突变（记为R1基因）。图1中甲家系的Ⅰ代均为R1杂合子，Ⅱ代均为R1纯合子，乙家系的Ⅰ1与Ⅱ1均为R1的杂合子，由此可初步确定由R1引起患病的是图1中的________家系。 ③R基因存在另一突变（记为R2基因）。发现乙家系Ⅰ2和Ⅱ1均为R2的杂合子，推测R2不具有单独致病性但与发病相关。以下调查结果可作为该推测成立证据的是________（多选）。 a.健康组存在R2纯合子和杂合子 b.老年期R2纯合子未发现潜在病变 c.患者组部分个体的基因型是RR2 d.患者组R2基因频率明显高于健康组 （3）R蛋白功能异常将导致视网膜感光细胞凋亡。R蛋白的氨基末端结合细胞中聚合的微管蛋白，羧基末端与稳定细胞结构有关。为进一步确定R蛋白中与聚合微管蛋白的结合区域，扩增得到3种不同长度的R基因片段，分别导入受体细胞，按照图2-a步骤进行实验，结果如图2-b所示。 实验结果说明________。 （4）R蛋白由2156个氨基酸组成，R1、R2蛋白分别缺失羧基端的796、224个氨基酸。检测发现乙家系Ⅱ1的感光细胞中同时存在R1蛋白和R2蛋白。综合以上信息，从分子与细胞水平推测乙家系Ⅱ1患病原因________。 3．（2024·北京昌平·二模）光照强度是影响水稻产量的主要因素之一，研究者对水稻适应弱光的调控机制进行了系列研究。 （1）弱光条件下，光反应产生的________减少导致水稻减产。 （2）研究者推测RGA1基因与水稻对光的耐受性有关，用野生型（WT）、RGA1功能缺失突变体（d1）和RGA1过表达（OE）株系进行实验，每天光照和黑暗各12 h，第3d测量结果如图1和图2。 ①图1实验结果表明，在正常光照下RGA1基因________，在弱光条件下RGA1基因________。 ②WT和d1对弱光耐受性的差异可能与能源物质消耗引起“碳饥饿”有关，据图2分析，请判断WT和dl“碳饥饿”程度的高低并说明理由：________。 （3）图3表示线粒体内膜上的电子传递链，电子经一系列蛋白-色素复合体传递，同时H+从线粒体基质运输到内外膜间隙，最后H+通过复合体Ⅴ向内运输驱动ATP合成。在弱光条件下检测 线粒体内膜上的AOX蛋白含量，发现d1高于WT。请分析RGA1基因对呼吸作用的影响机制：________（用关键词和箭头表示）。 6．（2024·北京丰台·二模）研究者在秦岭地区发现了棕色大熊猫。 （1）研究者研究了三个大熊猫家系，如图1所示（Qizai和Dandan为棕色），据此推测大熊猫棕色的遗传方式最可能是由________（常/X）染色体上的________基因控制。 （2）为进一步研究熊猫毛色的差异，对黑色和棕色毛发进行了显微观察，结果如图2。据图分析，大熊猫毛色差异的原因是________。 （3）研究者发现B基因的外显子1发生的25个碱基对的缺失可能与毛色变异有关。B基因相应的mRNA序列见图3。 据图分析，25个碱基对的缺失导致毛色变异的可能原因是________。 （4）黑色素主要沉积在淀粉样蛋白上，B蛋白的作用可能与PMEL水解生成淀粉样蛋白有关，图4显示淀粉样蛋白的生成过程。为进一步研究B基因影响熊猫毛色的机理，研究者设计了下列实验： ①向黑色素瘤细胞中导入一小段RNA，干扰B基因的________过程导致细胞内B蛋白含量仅为正常细胞的25%。 ②通过蛋白质电泳与抗原—抗体杂交技术检测PMEL切割后的片段，部分结果如图5。B蛋白在PMEL上的作用位点是________（a/b/c/d），做出此判断的依据是________。 （5）综合以上研究概述B基因突变影响熊猫毛色的机理________。 7．（2024·北京东城·二模）学习以下材料，回答（1）～（5）题。 黑色素干细胞的动态变化 毛发的生长周期包括生长期、退化期和休止期（毛发脱落），毛发的生长和更新由毛囊的变化所驱动，毛囊的结构如图。毛发呈现出黑色是由于黑色素干细胞（McSC）分化的成熟黑色素细胞产生真黑色素将毛发“染”成了黑色。在人类和大多数动物毛囊中，McSC的耗尽会导致毛发变白。 研究人员构建McSC带有红色荧光标记的模型小鼠，对毛囊持续观察，研究McSC的生命历程。发现在毛发的生长期初期，McSC在毛囊的毛基质区增殖后全部分化为TA细胞（一种中间状态的细胞，可快速增殖，然后分化为成熟的黑色素细胞）；生长期中后期，在毛基质区全部为成熟黑色素细胞，这些细胞会在生长期结束时死亡；在生长期中后期，隆起区出现McSC，并表现出增殖能力；退化期后期，McSC出现在隆起区下部，到休止期大多数McSC则定位到毛基质区并保持未分化状态。研究人员据此提出大胆假设，毛基质区的大部分TA细胞会随着毛囊的生长而分化，McSC数量的维持依赖于TA细胞的分化、这有别于以往对成体干细胞的认知。 进一步研究发现，WNT蛋白是McSC分化不可或缺的信号分子，缺乏WNT蛋白将使得成熟黑色素细胞生成不足。McSC和TA细胞在隆起区和毛基质区的移动，使它们能够处于不同的WNT信号水平，从而可逆地走向分化或去分化。 对黑毛小鼠进行反复拔毛以加速毛囊老化的实验中，检测到在第七个休止期的毛基质区有显著的McSC丢失，这些小鼠表现出毛发变灰。值得注意的是，老化的毛囊中许多McSC已经改变了位置，分散到隆起区，而不在毛基质区紧密聚集。隆起区的McSC数量从拔毛前的10%增加到了50%。 小鼠毛发变白机制可能同样存在于人类，对此进行深入研究有望为实现白发变青丝提供依据。 （1）干细胞是动物或人体内保留的少数具有________能力的细胞。成熟黑色素细胞由McSC转变而来，请从分子或细胞水平提出可以区分这两种细胞的检测思路________（答出2条）。 （2）文中提到对McSC的认知“有别于以往对成体干细胞的认知”，是指McSC可来源于________。 （3）综合文中内容，完善McSC在毛发生长周期中的生命历程________。（在答题纸实线框中以文字和箭头的形式做答） （4）根据文中信息，下列与WNT有关的推测合理的是________（多选）。 A．毛基质区WNT基因表达量在生长期高于休止期 B．隆起区WNT基因表达在生长期中后期被上调 C．持续激活隆起区WNT信号，会促进McSC分化 （5）根据文中研究成果提出有望使反复拔毛小鼠毛色扭转的思路 。 8．（2025·北京朝阳·一模）苏氨酸是常用工业原料，目前主要通过大肠杆菌发酵生产。我国研究者尝试利用基因工程技术提高菌株生产能力。 （1）大肠杆菌苏氨酸合成酶基因的启动子是RNA聚合酶________的部位，驱动基因转录出mRNA。细胞中氨基酸以该mRNA为________合成苏氨酸合成酶。 （2）当细胞中苏氨酸含量较高时，会抑制苏氨酸合成酶基因的转录。A基因编码的A蛋白位于大肠杆菌细胞膜上，可将苏氨酸运出细胞。分别利用三种具有持续表达活性的启动子和A基因、红色荧光蛋白（RFP）基因构建表达载体并导入大肠杆菌菌株W中，获得三种工程菌，相关处理及结果如图。 ①该实验的目的是________。 ②工程菌W-01苏氨酸产量显著高于W的原因是________。 （3）W-01菌株具有更高的苏氨酸产量，但其生长明显弱于菌株W和其他工程菌，从物质与能量的角度，推测原因是________。 （4）大肠杆菌拟核中有一个环状DNA分子，其上的F基因是调控细胞分裂的主要基因，当其表达水平较低时.可产生含有多个拟核DNA的多倍体菌株，这种菌株细胞体积和细胞内基因表达产物增加。综合利用上述信息，设计一个插入W-01菌株F基因启动子与编码区之间的表达元件（如图），制备高产苏氨酸的多倍体工程菌，且该工程菌能够在含氯霉素的培养基中生长________。 9．（2024·北京西城·二模）科研人员对生长素（IAA）参与莲藕不定根（Ar）形成的调控机制进行了一系列研究。 （1）研究发现，10μmol·L-1的IAA能显著促进莲藕Ar的形成，而150μmol·L-1的IAA则起到抑制作用，这体现了IAA的作用具有________的特点。后续研究中IAA处理组均选用10μmol·L-1作为处理浓度。 （2）植物下胚轴分生组织的细胞经________发育成根原基（Rp），继续发育并突破表皮形成Ar，研究者通过显微结构观察莲藕Ar的发育过程，结果如图1。 结果表明，IAA通过________从而促进了Ar的生长。 （3）IAA氧化酶（IAAO）能氧化分解IAA。研究者进一步检测了实验组和对照组IAAO活性和内源IAA含量，结果如图2。 据图2推测，施加IAA后促进Ar生长的原因是________。 （4）在生长素介导的信号转导机制中，ARF和AUX起到重要作用（图3）。研究者进一步检测了ARF基因的相对表达量（图4）。结合图3和图4阐释施加IAA促进莲藕Ar形成的分子机制________。 10．（2024·北京房山·一模）在非人类灵长类、啮齿类等动物中，个体之间的互相梳理行为对于加强和维持社会联系、减少社交孤立至关重要。为研究该现象的产生机制做了相关实验。 （1）愉悦的触摸引起感觉神经元产生________，通过传入神经在________产生舒适感。当小鼠总在特定环境位置被抚摸时，小鼠会对该位置形成位置偏好，该应答反应被称为________反射。 （2）有研究表明，感觉神经元K可能与此应答反应有关。荧光标记K神经元，显微镜下观察野生型和K神经元缺失模型小鼠（ABL）神经元，结果如图1所示。 ABL模型鼠构建成功的依据是________。 （3）为研究K神经元的作用，研究人员通过检测野生型小鼠和ABL的行动轨迹来反映位置偏好，实验过程如图2。 ①Ⅰ、Ⅱ处所需的实验处理分别是________。（填图下的字母） ②Ⅲ、Ⅳ处支持感觉神经元K参与位置偏好应答反应的运动轨迹分别是________。（填图下的字母） （4）请基于上述研究，提出一个可进一步研究的问题________。 1．（2025·北京朝阳·二模）学习以下材料，回答（1）～（5）题。 小环大威力：ecDNA在癌症发生和进展中的作用 细胞中可能由于染色体断裂和重新连接，形成游离于染色体外的环状DNA分子，称为ecDNA。细胞周期中，ecDNA复制后随机分配给两个子细胞。 含原癌基因的ecDNA的产生概率极低，但临床调查发现约17.1%的癌症患者癌细胞中存在携带原癌基因的ecDNA。为构建与癌细胞中类似的ecDNA，研究者将两段含loxP位点和标记基因的外源DNA插入12号染色体，再用Cre酶处理．使染色体中的一个片段脱落并环化，形成含原癌基因MDM2的ecDNA（图1）。 处理后同时发出绿色和红色荧光的细胞即为含有ecDNA的细胞，称为ec细胞。研究者对ec细胞进行传代培养，发现其后代中丢失绿色荧光的细胞比例逐渐增加。推测由于细胞分裂中ecDNA随机分配，产生不含ecDNA的子细胞，且这些子细胞在适宜环境中继续增殖；如果培养环境改变为ecDNA能为细胞带来更强适应能力的环境，则子代中ec细胞比例会增加，ec细胞中ecDNA的拷贝数也会增加。为检验假设，研究者将上述ec细胞分别放在含不同浓度潮霉素的培养基中培养，结果表明，潮霉素处理能够增加子代中ec细胞占比和ec细胞中ecDNA拷贝数。 为进一步研究ecDNA在体内的作用，研究者在小鼠肝细胞中诱导生成含有MDM2基因的ecDNA。小鼠肝脏中迅速出现癌细胞，形成肿瘤。 ecDNA的工程化构建为研究其致癌机制提供了新工具，未来有可能成为癌症精准治疗的靶点。 （1）eeDNA缺少着丝粒，因此复制后的ecDNA不能在________的作用下均分给两个子细胞。 （2）ecDNA的染色质状态更开放，其上的MDM2基因表达量________，能促进细胞癌变和已癌变细胞的增殖。 （3）研究者进行外源DNA插入操作后，用含________的培养液筛选出成功插入的细胞。 （4）Cre酶可以将DNA上两个相同loxP位点之间的片段切割后环化（图2）。用Cre酶处理已插入片段1和片段2的12号染色体（图3），产生图1所示ecDNA。请写出片段2上各字母代表的表达元件。 （5）请根据潮霉素培养实验和小鼠肝细胞诱导实验推测携带原癌基因的ecDNA在癌细胞中广泛存在的原因________。 2．（2025·北京海淀·一模）赤霉病严重影响小麦的品质和产量，为培育抗赤霉病品种，科研人员利用小麦的近缘种长穗偃麦草开展下列研究。 （1）长穗偃麦草（2n=14，EE）的7号染色体（7E）上带有显性赤霉病抗性基因A。从小麦（2n=6x=42，AABBDD）与长穗偃麦草的杂交后代中选育获得纯合品系甲（2n=42），其D组7号染色体（7D）被长穗偃麦草的7E代替。小麦与品系甲的杂交子代中，由于7D与7E在减数分裂形成配子时不能________ ，而无法发生染色体片段的互换。 （2）小麦的5B染色体上显性基因H失活后得到品系乙，可诱导7D与7E在减数分裂时发生交换。进行图1所示杂交实验。 ①植株X的基因型为Aahh，筛选该种基因型植株的目的是________ 。 ②简单重复序列（SSR）一般为几十个核苷酸组成的串联重复序列，同一SSR位点在不同个体间存在差异。利用SSR检测BC2植株7号染色体上的DNA组成，结果如下表。 植株 SSR1 SSR2 SSR3 SSR4 SSR5 SSR6 SSR7 抗性 1 W T T T W W W 无 2 W T W T T T W 有 3 W W W W T T W 有 4 W W W T W W W 无 5 W W T T T T W 有 6 W T W W W W W 无 注：w表示不含来自长穗偃麦草的SSR；T表示含有来自长穗偃麦草的SSRO 据以上信息，可选择植株________进行自交并筛选获得纯合抗性品系丙，最有利于对基因A进行快速、精细定位。 （3）对基因A测序结果进行分析，推测该基因来自真菌M，跨物种转移至长穗偃麦草中。支持这一推测的证据有________（多选）。 a.真菌M和长穗偃麦草均为真核生物 b.长穗偃麦草的祖先与真菌M的祖先存在共生关系 c.真菌M中存在基因A的同源基因，而其他植物中暂未发现其同源基因 d.真菌M的基因组中还存在其他与7E染色体同源的序列 （4）纯合品系丁的3D染色体上带有显性赤霉病抗性基因B。利用SSR-A和SSR-B对品系丁与品系丙杂交所得F2的部分子代进行检测，结果如图2。其中类型________（填数字）的植株能将赤霉病抗性性状稳定遗传给后代，这样的个体在F2中的占比为________。 3．科研人员对肿瘤细胞逃避免疫细胞杀伤的机制进行了相关研究。 （1）在特异性免疫中，肿瘤细胞主要被________细胞识别并裂解，体现了免疫监视功能。免疫细胞之间可以通过释放信号分子与受体结合、________等方式进行信息交流，从而调控免疫过程。 （2）科研人员推测免疫细胞杀伤肿瘤细胞时，肿瘤细胞中的物质会进入免疫细胞。为验证该推测，开展如下实验。 步骤一：将荧光蛋白基因转入肿瘤细胞，获得转基因肿瘤细胞S。 步骤二：将S注射到小鼠体内形成肿瘤。 步骤三：一段时间后，从小鼠肿瘤浸润部位提取免疫细胞。 步骤四：检测各类免疫细胞携带荧光的情况，结果如图1。 ①图1结果显示，大部分巨噬细胞和树突状细胞都携带荧光，________，支持推测。 ②巨噬细胞和树突状细胞内的荧光分布情况应该如图2中________（选填“A”或“B”）所示，理由是________。 （3）为探究肿瘤细胞中的物质进入免疫细胞的方式，请基于图3所示装置和以下主要材料，提出一个合理假设：________。 主要实验材料：细胞毒性T细胞、小鼠黑色素瘤细胞、孔径为12 μm和0.4 μm的滤膜、培养基。 4．（2025·北京丰台·期末）学习以下材料，回答（1）～（4）题。 蜘蛛的捕食策略 传统认为结网蜘蛛的捕食策略仅仅是“守网待虫”。深入研究发现结网蜘蛛不仅可以利用身体和蛛丝的颜色吸引猎物，还会在蛛网上做各种装饰物吸引猎物，更有一些结网蜘蛛能利用生活在其网上的体色鲜艳的“盗寄生”蜘蛛来吸引猎物。 我国科学家发现大腹圆蛛的蛛网上的边褐端黑萤多是雄性。边褐端黑萤是一种萤火虫，雄虫有两节发光器，雌虫只有一节。进一步观察发现，大腹圆蛛在捕到猎物后通常会用丝将猎物整个裹住，直接取食。但捕到边褐端黑萤后，并不急于享用美食，而是裹住此萤大部分身体，仅露出腹部的发光器。大腹圆蛛通过多种操控策略，使雄萤只有一节发光器能发光。检测三种情况萤火虫的闪光信号，结果如下图。 分析3种闪光信号，研究者认为这可能是一种新的捕食策略：蜘蛛通过操控触网的雄萤，使其闪光信号改变，从而获得更多猎物。 （1）结网蜘蛛和“盗寄生”蜘蛛的种间关系是________。这是利用物理信息调节生物的种间关系，进而维持________的平衡与稳定。 （2）研究者认为大腹圆蛛能捕获更多雄萤的策略是用萤火虫“钓”萤火虫，依据是________。 （3）为验证这种新的捕食策略，请完善下表中的实验设计（填写字母）。 组别 实验材料 预期结果 对照组 a、e g、i 实验组1 ①________ ②________ 实验组2 ③________ ④________ a．正常发光的雄性边褐端黑萤 b．正常发光的雌性边褐端黑萤 c．发光器涂黑的雄性边褐端黑萤 d．发光器涂黑的雌性边褐端黑萤 e．有大腹圆蛛的蜘蛛网 f．无大腹圆蛛的蜘蛛网 g．不直接取食，出现操控行为 h．直接取食，不出现操控行为 i．更多雄萤触网 j．很少或者几乎没有吸引到雄萤触网 为进一步确定影响雄萤闪光信号的是大腹圆蛛的毒液还是其咬击行为，实验组的操作是________，检测闪光信号并与对照组对比。 （4）从物质与能量或进化与适应的角度，分析大腹圆蛛新捕食策略的优势________。 5．（2024·北京东城·期末）为监测与记录体内细胞间通讯，我国科研人员建立了一种新的系统，利用转基因技术经筛选获得转基因小鼠（gL），以揭示正在进行的细胞与细胞之间的接触情况。 （1）gL小鼠中细胞—细胞接触的信号通路如图。将绿色荧光蛋白（GFP）设计为信号分子，αGFP-N-tTA融合蛋白为________，完成细胞间的信息交流。利用转基因技术获得以心肌细胞作为信号发送细胞的转基因小鼠，为保证在心肌细胞中特异性表达GFP，表达载体中应含有________。将构建好的表达载体导入小鼠的________中，同理获得内皮细胞特异性表达αGFP-N-tTA的转基因小鼠，将上述两种转基因小鼠杂交，经筛选获得gL小鼠。 （2）如图，在gL小鼠中，科研人员使用LacZ基因作为报告基因。当内皮细胞与心肌细胞接触时，由于GFP和aGFP-N-tTA结合，引起________，进入细胞核与tetO结合，启动LacZ基因表达，使正在与心肌细胞接触的内皮细胞呈蓝色。 （3）研究人员进一步构建gT小鼠，以实现体内所有与心肌细胞有过接触的内皮细胞都持续发出红色荧光。请利用以下实验材料，完善制备gT小鼠的技术路线。 DNA序列 loxP：该序列中有Cre酶的识别位点，loxP本身不影响附近的DNA序列的功能 Cre：编码的酶进入细胞核后作用于loxP，导致两个loxP中间的DNA片段丢失 STOP：转录终止序列 Pc：持续表达强启动子 tetO：tTA识别和结合序列，结合后启动下游基因的表达 RFP：红色荧光蛋白基因 小鼠品系 a．内皮细胞特异性表达aGFP-N-tTA的转基因小鼠 b．野生型小鼠 （4）在gT小鼠胚胎发育早期，观察到部分内皮细胞发出红色荧光。随着胚胎发育的进行，观察到肝脏中很大一部分血管也呈现红色，这表明________。 1．（2025·北京·高考真题）学习以下材料，回答（1）～（4）题。 野生动物个体识别的新方法 识别野生动物个体有助于野外生态学的研究。近年，人们发现可以从动物粪便中提取该动物的DNA，PCR扩增特定的DNA片段，测定产物的长度或序列，据此可识别个体，在此基础上可以获得野生动物的多种生态学信息。 微卫星DNA是一种常用于个体识别的DNA片段，广泛分布于核基因组中。每个微卫星DNA是一段串联重复序列，每个重复单位长度为2～6 bp（碱基对），重复数可以达到几十个（图1）。基因组中有很多个微卫星DNA，分布在不同位置。每个位置的微卫星DNA可视为一个“基因”，由于重复单位的数目不同，同一位置的微卫星“基因”可以有多个“等位基因”，能组成多种“基因型”。分析多个微卫星“基因”，可得到个体特异的“基因型”组合，由此区分开不同的个体。 依据微卫星“基因”两侧的旁邻序列（图1），设计并合成特异性引物，PCR扩增后，检测扩增片段长度，即可得知所测个体的“等位基因”（以片段长度命名），进而获得该个体的“基因型”。例如，图2是对某种哺乳动物个体A和B的一个微卫星“基因”进行扩增后电泳分析的结果示意图，个体A的“基因型”为177/183。 有一个远离大陆的孤岛，陆生哺乳动物几乎无法到达，人类活动将食肉动物貉带到该岛上。科学家在岛上采集貉的新鲜粪便，提取DNA，扩增并分析了10个微卫星“基因”，结果在30份样品中成功鉴定出个体（如表）。几个月后再次采集貉的新鲜粪便，进行同样的分析，在40份样品中成功鉴定出个体（如表）。据此，科学家估算出该岛上貉的种群数量。 两次采样所鉴定出的貉的个体编号 第一次采集的30份粪便样品所对应的个体编号 N01 N02 N03 N04 N05 N06 N07 N08 N08 N09 N10 N11 N12 N12 N13 N14 N14 N15 N16 N17 N18 N18 N19 N20 N21 N22 N22 N23 N24 N24 第二次采集的40份粪便样品所对应的个体编号 N03 N04 N05 N08 N09 N09 N12 N14 N18 N23 N24 N25 N26 N26 N26 N27 N28 N29 N30 N30 N31 N32 N32 N33 N33 N33 N34 N35 N36 N37 N38 N39 N40 N41 N42 N43 N44 N44 N45 N46 （1）图2中个体B的“基因型”为________。 （2）使用微卫星DNA鉴定个体时，能区分的个体数是由微卫星“基因”的数目和________的数目决定的。 （3）科学家根据表1信息，使用了________法的原理来估算这个岛上貉的种群数量，计算过程及结果为________。 （4）在上述研究基础上，利用现有DNA样品，设计一个实验方案，了解该岛貉种群的性别比例________。 2．（2025·北京·高考真题）Usher综合征（USH）是一种听力和视力受损的常染色体隐性遗传病，分为α型、β型和γ型。已经发现至少有10个不同基因的突变都可分别导致USH。在小鼠中也存在相同情况。 （1）两个由单基因突变引起的α型USH的家系如图。 ①家系1的Ⅱ-2是携带者的概率为________。 ②家系1的Ⅱ-1与家系2的Ⅱ-2之间婚配，所生子女均正常，原因是________。 （2）基因间的相互作用会使表型复杂化。例如，小鼠在单基因G或R突变的情况下，gg表现为α型，rr表现为α型，而双突变体小鼠ggrr表现为γ型。表型正常的GgRr小鼠间杂交，F1表型及占比为：正常9/16、α型3/8、γ型1/16。F1的α型个体中杂合子的基因型有________。 （3）r基因编码的RN蛋白比野生型R蛋白易于降解，导致USH。因此，抑制RN降解是治疗USH的一种思路。已知RN通过蛋白酶体降解，但抑制蛋白酶体的功能会导致细胞凋亡，因而用于治疗的药物需在增强RN稳定性的同时，不抑制蛋白酶体功能。红色荧光蛋白与某蛋白的融合蛋白以及绿色荧光蛋白与RN的融合蛋白都通过蛋白酶体降解，研究者制备了同时表达这两种融合蛋白的细胞，在不加入和加入某种药物时均分别测定两种荧光强度。如果该药物符合要求，则加药后的检测结果是________。 （4）将野生型R基因连接到病毒载体上，再导入患者内耳或视网膜细胞，是治疗USH的另一种思路。为避免对患者的潜在伤害，保证治疗的安全性，用作载体的病毒必须满足一些条件。请写出其中两个条件并分别加以解释________。 3．（2025·北京·高考真题）植物的光合作用效率与叶绿体的发育（形态结构建成）密切相关。叶绿体发育受基因的精细调控，以适应环境。科学家对光响应基因BG在此过程中的作用进行了研究。 （1）实验中发现一株叶绿素含量升高的拟南芥突变体。经鉴定，其BG基因功能缺失，命名为bg。图1是使用________观察到的叶绿体亚显微结构。与野生型相比，可见突变体基粒（“[”所示）中的________增多。 （2）已知GK蛋白促进叶绿体发育相关基因的转录，BG蛋白可以与GK蛋白结合。研究者构建了GK功能缺失突变体gk（叶绿素含量降低）及双突变体bggk。对三种突变体进行观察，发现双突变体的表型与突变体________相同，由此推测BG通过抑制GK的功能影响叶绿体发育。 （3）为进一步证明BG对GK的抑制作用并探索其作用机制，将一定浓度的GK蛋白与系列浓度BG蛋白混合后，再加入GK蛋白靶基因CAO的启动子DNA片段，反应一段时间后，经电泳检测DNA所在位置，结果如图2。分析实验结果可得出BG抑制GK功能的机制是________。 （4）基于突变体bg的表型，从进化与适应的角度推测光响应基因BG存在的意义________。 4．（2025·北京·高考真题）链霉菌A能产生一种抗生素M，可用于防治植物病害，但产量很低。为提高M的产量，科研人员用紫外线和亚硝酸对野生型链霉菌A的孢子悬液进行诱变处理，筛选M产量提高的突变体（M+株），以应用于农业生产。 （1）紫外线和亚硝酸均通过改变DNA的________，诱发基因突变。 （2）因基因突变频率低，孢子悬液中突变体占比很低；又因基因突变的________性，M+株在全部突变体中的占比低。要获得M+株，需进行筛选。 （3）链霉菌A主要进行孢子繁殖。研究者对链霉菌A发酵液进行了粗提浓缩，得到粗提液，测定粗提液对野生型链霉菌A孢子萌发的影响，结果如图。 由图可知，粗提液对野生型孢子萌发有________作用。 （4）随后研究者进行筛选实验。诱变处理后，将适量孢子悬液涂布在含有不同浓度粗提液的筛选平板上，每个浓度的筛选平板设若干个重复，28℃培养7天。从每个浓度的筛选平板上挑取100个单菌落，再次分别培养后逐一测定M产量，统计结果如下表。 组别 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ 筛选平板中粗提液浓度（mL/100 mL） 2 5 8 10 12 15 所取菌落中M+株占比（%） 0 13 25 65 20 3 ①用图中信息，解释表中Ⅳ组M+株占比明显高于Ⅲ组的原因________。 ②表中Ⅲ组和Ⅴ组中M+株占比接近，但在筛选平板上形成的菌落有差异。下列叙述正确的有________（多选）。 A．Ⅲ组中有野生型菌落，而Ⅴ组中没有野生型菌落 B．Ⅴ组中有M产量未提高的突变体菌落，而Ⅲ组中没有 C．与Ⅲ组相比，诱变处理后的孢子悬液中更多的突变体在Ⅴ组中被抑制 D．与Ⅲ组相比，诱变处理后的孢子悬液中更多的M+株在Ⅴ组中被抑制 综上所述，用粗提液筛选是获得M+株的有效方法。 5．（2025·北京·高考真题）Usher综合征（USH）是一种听力和视力受损的常染色体隐性遗传病，分为α型、β型和γ型。已经发现至少有10个不同基因的突变都可分别导致USH。在小鼠中也存在相同情况。 （1）两个由单基因突变引起的α型USH的家系如图。 ①家系1的Ⅱ-2是携带者的概率为________。 ②家系1的Ⅱ-1与家系2的Ⅱ-2之间婚配，所生子女均正常，原因是________。 （2）基因间的相互作用会使表型复杂化。例如，小鼠在单基因G或R突变的情况下，gg表现为α型，rr表现为α型，而双突变体小鼠ggrr表现为γ型。表型正常的GgRr小鼠间杂交，F1表型及占比为：正常9/16、α型3/8、γ型1/16。F1的α型个体中杂合子的基因型有________。 （3）r基因编码的RN蛋白比野生型R蛋白易于降解，导致USH。因此，抑制RN降解是治疗USH的一种思路。已知RN通过蛋白酶体降解，但抑制蛋白酶体的功能会导致细胞凋亡，因而用于治疗的药物需在增强RN稳定性的同时，不抑制蛋白酶体功能。红色荧光蛋白与某蛋白的融合蛋白以及绿色荧光蛋白与RN的融合蛋白都通过蛋白酶体降解，研究者制备了同时表达这两种融合蛋白的细胞，在不加入和加入某种药物时均分别测定两种荧光强度。如果该药物符合要求，则加药后的检测结果是________。 （4）将野生型R基因连接到病毒载体上，再导入患者内耳或视网膜细胞，是治疗USH的另一种思路。为避免对患者的潜在伤害，保证治疗的安全性，用作载体的病毒必须满足一些条件。请写出其中两个条件并分别加以解释________。 6．（2025·北京·高考真题）植物的光合作用效率与叶绿体的发育（形态结构建成）密切相关。叶绿体发育受基因的精细调控，以适应环境。科学家对光响应基因BG在此过程中的作用进行了研究。 （1）实验中发现一株叶绿素含量升高的拟南芥突变体。经鉴定，其BG基因功能缺失，命名为bg。图1是使用________观察到的叶绿体亚显微结构。与野生型相比，可见突变体基粒（“[”所示）中的________增多。 （2）已知GK蛋白促进叶绿体发育相关基因的转录，BG蛋白可以与GK蛋白结合。研究者构建了GK功能缺失突变体gk（叶绿素含量降低）及双突变体bggk。对三种突变体进行观察，发现双突变体的表型与突变体________相同，由此推测BG通过抑制GK的功能影响叶绿体发育。 （3）为进一步证明BG对GK的抑制作用并探索其作用机制，将一定浓度的GK蛋白与系列浓度BG蛋白混合后，再加入GK蛋白靶基因CAO的启动子DNA片段，反应一段时间后，经电泳检测DNA所在位置，结果如图2。分析实验结果可得出BG抑制GK功能的机制是________。 （4）基于突变体bg的表型，从进化与适应的角度推测光响应基因BG存在的意义________。 7．（2025·北京·高考真题）链霉菌A能产生一种抗生素M，可用于防治植物病害，但产量很低。为提高M的产量，科研人员用紫外线和亚硝酸对野生型链霉菌A的孢子悬液进行诱变处理，筛选M产量提高的突变体（M+株），以应用于农业生产。 （1）紫外线和亚硝酸均通过改变DNA的________，诱发基因突变。 （2）因基因突变频率低，孢子悬液中突变体占比很低；又因基因突变的________性，M+株在全部突变体中的占比低。要获得M+株，需进行筛选。 （3）链霉菌A主要进行孢子繁殖。研究者对链霉菌A发酵液进行了粗提浓缩，得到粗提液，测定粗提液对野生型链霉菌A孢子萌发的影响，结果如图。 由图可知，粗提液对野生型孢子萌发有________作用。 （4）随后研究者进行筛选实验。诱变处理后，将适量孢子悬液涂布在含有不同浓度粗提液的筛选平板上，每个浓度的筛选平板设若干个重复，28℃培养7天。从每个浓度的筛选平板上挑取100个单菌落，再次分别培养后逐一测定M产量，统计结果如下表。 组别 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ 筛选平板中粗提液浓度（mL/100 mL） 2 5 8 10 12 15 所取菌落中M+株占比（%） 0 13 25 65 20 3 ①用图中信息，解释表中Ⅳ组M+株占比明显高于Ⅲ组的原因________。 ②表中Ⅲ组和Ⅴ组中M+株占比接近，但在筛选平板上形成的菌落有差异。下列叙述正确的有________（多选）。 A．Ⅲ组中有野生型菌落，而Ⅴ组中没有野生型菌落 B．Ⅴ组中有M产量未提高的突变体菌落，而Ⅲ组中没有 C．与Ⅲ组相比，诱变处理后的孢子悬液中更多的突变体在Ⅴ组中被抑制 D．与Ⅲ组相比，诱变处理后的孢子悬液中更多的M+株在Ⅴ组中被抑制 综上所述，用粗提液筛选是获得M+株的有效方法。 8．（2025·北京·高考真题）食物过敏在人群中常见、多发，会反复发生，且可能逐渐加重。卵清蛋白（OVA）作为过敏原可激发机体产生特异性抗体（OVA-Ab），引发过敏反应。研究者将野生型小鼠（供体）的脾细胞转移给缺失T、B淋巴细胞的免疫缺陷小鼠（受体），通过系列实验，探究OVA引起过敏反应的机制。 （1）脾脏是________细胞集中分布和特异性免疫发生的场所。 （2）用混有免疫增强剂的OVA给供体鼠灌胃，B细胞受刺激后活化、分裂并________。3个月后，通过静脉注射将供体鼠的脾细胞转移给受体鼠，然后仅用OVA对受体鼠进行灌胃，数天后，检测受体鼠血清中的OVA-Ab水平（图中Ⅰ组）。IV组供体鼠不经灌胃处理，其他处理同Ⅰ组。比较Ⅰ、Ⅳ组结果可知，只用OVA不能引起初次免疫，Ⅰ组受体鼠产生的OVA-Ab是________免疫的结果。 （3）如图所示，脾细胞转移后，II组受体鼠未进行OVA灌胃，III组供体鼠在脾细胞转移前已清除了辅助性T细胞，其他处理同1组。在脾细胞转移前，各组供体鼠均检测不到OVA特异的浆细胞和OVA-Ab。分析各组结果，在Ⅰ组受体鼠快速产生大量OVA-Ab的过程中，三种免疫细胞的关系是________。 （4）某些个体发生食物过敏后，即使很多年没有接触过敏原，再次接触时仍会很快发生过敏。结合文中信息可知，导致长时间后过敏反应复发的关键细胞及其特点是________。 9．（2025·广东·高考真题）为探索神经活动调节体液免疫反应机理，我国科学家以实验小鼠为对象，对实验组小鼠进行手术并用药物处理以去除脾神经（交感神经纤维进入脾脏的分支），对照组小鼠进行同样手术但不去除脾神经。术后恢复6周，腹腔注射抗原NP-KLH免疫小鼠。回答下列问题： （1）对小鼠注射NP-KLH后，通过抗原呈递，激活________细胞为B细胞增殖分化提供第二个信号。 （2）免疫后第7、13天，采用荧光标记的特定抗体与细胞膜上相应________结合进行识别的方法，对B细胞和浆细胞分类计数，计算浆细胞占总B细胞的百分比（如图）。由第13天的数据可得出的结论是________。在免疫后第7天，实验组脾脏浆细胞数量平均值低于对照组平均值，但研究者并不能依据该数据得出上述结论，原因是________。 注：图中圆圈表示小鼠不同个体的数据：黑色短横线表示平均值：上方值为统计分析所得概率值，p<0.05时表示两组数据有显著差异。 （3）研究发现，脾神经末梢与脾脏T细胞形成突触样结构，释放去甲肾上腺素促进T细胞合成并释放乙酰胆碱（ACh），基于ACh可与ACh受体（AChR）结合的事实，结合上述研究，研究者推测：ACh通过直接________以实现脾神经兴奋对体液免疫反应的调节作用。 为证实该推测，首先需要确认脾脏B细胞是否存在AChR。由于小鼠体内存在多种类型的AChR，研究者采用PCR检测各类型AChR的mRNA，结果见表。根据该结果，首选AChR-α9进行研究，理由是________。 细胞样本 AChR类型 AChR-β1 AChR-β4 AChR-α9 总B细胞 +++ - + 生发中心B细胞 ++ - +++ 浆细胞 +++ ++ ++ 注：生发中心是B细胞活化后增殖分化为浆细胞的场所，+表示有检出，+越多表示检出量越多；-表示未检出。 研究者将小鼠AChR-α9基因敲除，然后对________进行处理并免疫小鼠，再检测各实验组与对照组小鼠脾脏浆细胞和抗体生成量，从而验证以上推测是否合理。 10．（2025·福建·高考真题）Ⅰ型单纯疱疹病毒（HSV-1）感染会导致体内五羟色胺（5-HT）含量明显升高。为探究5-HT的作用机制，科研人员开展了相关研究。回答下列问题： （1）HSV-1侵染细胞后，机体需通过________免疫将靶细胞裂解，暴露的病原体与抗体结合，或被巨噬细胞等免疫细胞吞噬。 （2）体外实验研究5-HT对被HSV-1侵染的小鼠巨噬细胞的影响，实验分组和结果如图1，说明5-HT能________（填“促进”或“抑制”）巨噬细胞分泌干扰素β（IFN-β），并________（填“增强”或“减弱”）HSV-1的增殖。 （3）5-HT对靶细胞的作用方式是：①直接被转运至胞内发挥作用；②与膜受体结合后，将信号传递至胞内发挥作用。分别用5-HT膜转运蛋白抑制剂（F）和5-HT膜受体抑制剂（N）处理巨噬细胞，实验分组和结果如图2，说明5-HT对巨噬细胞的作用方式是第________（填“①”或“②”）种，判断依据是________。 （4）体内实验进一步证实了5-HT对小鼠抗HSV-1的免疫调控效应，实验方案如下： 将实验方案补充完整：①________；②________。 （5）根据上述实验结果，提出一种增强机体抗HSV-1感染的设想：________。 11．（2025·江西·高考真题）天然色素可赋予稻米多样化颜色。为解析红色稻米品种ka的遗传机制，研究人员以连续自交表型均稳定遗传的纯合品种ka（红色）、Dr（白色）和Pu（白色）开展实验（本题涉及的基因名称依次定义为A/a、B/b……）。回答下列问题： （1）ka和Dr正反交，获得籽粒（F1），种植后自交获得籽粒（F2），F2自交获得F3，表型如下表，表明其遗传方式为母性影响（子代表型由母本的核基因控制）。完善表中表型数据。 亲本组合 F1颜色 F2颜色 F3颜色 ♀ka（红）×♂Dr（白） 全红 全红 ♀Dr（白）×♂Ka（红） 全白 红：白=3:1 （2）ka和Pu杂交，后代连续自交获得F3的表型比例为9红：3棕：4白，表明ka中籽粒颜色由两对基因控制，结出棕色籽粒的F2植株基因型为________或________。 （3）在定位好的A/a、B/b基因两侧设计PCR引物，引物对1和引物对2分别可扩增A/a、B/b全部序列。下图是对亲本ka、Dr、Pu和第（2）题中F2某个体PCR后电泳的结果。已知图中①为ka，②为Dr，可判断a基因由A基因发生________突变形成；③结出的籽粒颜色是________或________。 （4）回收第（3）题图中条带Ⅰ和Ⅱ中的DNA，以spe Ⅰ（一种限制性内切核酸酶）处理，Ⅰ中的DNA不能被切割，Ⅱ中的DNA被切割成4个片段，据此推测B基因突变为b基因的过程中至少有________个碱基发生了突变。 12．（2025·浙江·高考真题）玉米（2n=20）雌雄同株异花。从玉米某自交系（甲）中选育出2个雄性不育突变体（乙和丙）。已知雄性不育基因E1、E2由雄性可育基因E突变所致；如图1所示。甲×乙的F2中雄性可育285株、雄性不育94株，甲×丙的F2中雄性可育139株、雄性不育45株。利用引物P1和P2，对甲、乙、丙以及它们之间杂交的后代（丁和戊）基因组DNA进行PCR扩增，扩增产物经SnaB Ⅰ完全酶切后电泳，结果如图2所示。 回答下列问题： （1）E1基因与E基因相比，由于________，导致编码的蛋白质中1个氨基酸发生改变。E2基因与E基因相比，由于编码区增加了插入序列，导致________，使编码的蛋白质中氨基酸数目减少。 （2）雄性不育对雄性可育是________性状，乙的基因型是________。甲×丙产生的F1其雌配子有________种，F2可育植株中纯合子占________。若甲×戊的F1随机交配，则F2中E1的基因频率是________。 （3）写出丁×戊获得F1的遗传图解。 （4）雄性不育突变体不能自交繁殖。为了保存雄性不育突变体，需长期保留含不育基因的杂合子。该杂合子可采用上述“PCR结合限制性内切核酸酶酶切后分析条带”进行鉴定，还可采用的方法有________（答出2点即可）。 （5）利用引物P1、P2对甲的基因组DNA进行PCR扩增和电泳，下列叙述错误的是________。 A．PCR反应中TaqDNA聚合酶是沿着模板链的3'端向5'端聚合核苷酸 B．图2中胶板的上端是电泳时的负极，且电泳时DNA片段由负极向正极泳动 C．若用32P标记引物P1，每个DNA分子经4轮PCR循环后，可获得16条含32P标记的DNA单链 D．若用32P标记引物P1，每个DNA分子经4轮PCR循环后，可获得8个含32P标记且长度为b的DNA分子 13．（2025·广东·高考真题）我国科学家以不同植物为材料，在不同光质条件下探究光对植物的影响。测定了番茄的光合作用相关指标并拟合CO2响应曲线（图a）；比较了突变体与野生型水稻水分消耗的差异（图b），鉴定到突变体发生了PILI5基因的功能缺失，并确定该基因参与脱落酸信号通路的调控。 回答下列问题： （1）图a中，当胞间CO2浓度在900～1200 μmol·mol-1范围时，红光下光合速率的限制因子是________，推测此时蓝光下净光合速率更高的原因是________。 （2）图b中，突变体水稻在远红光与红光条件下蒸腾速率接近，推测其原因是________。 （3）归纳上述两个研究内容，总结出光影响植物的两条通路（图c）。通路1中，①吸收的光在叶绿体中最终被转化为________。通路2中吸收光的物质②为________。用箭头完成图c中②所介导的通路，并在箭头旁用“（+）”或“（-）”标注前后两者间的作用，（+）表示正相关，（-）表示负相关________。 （4）根据图c中相关信息，概括出植物利用光的方式：________。 14．（2025·河北·高考真题）T-DNA插入失活是研究植物基因功能的常用方法，研究者将带有卡那霉素抗性基因的T-DNA插入拟南芥2号染色体的A基因内，使其突变为丧失功能的a基因，花粉中A基因功能的缺失会造成其不育。回答下列问题： （1）基因内碱基的增添、缺失或________都可导致基因突变。 （2）以Aa植株为________（填“父本”或“母本”）与野生型拟南芥杂交，F1中卡那霉素抗性植株的占比为0，其反交的F1中卡那霉素抗性植株的占比为________。 （3）为进一步验证基因A的功能，将另一个A基因插入Aa植株的3号染色体。仅考虑基因A和a，该植株会产生________种基因型的可育花粉，其中具有a基因的花粉占比为________。该植株自交得到F1。利用图1所示引物P1和P2、P1和P3分别对F1进行PCR检测，电泳结果如图2所示。根据电泳结果F1植株分为Ⅰ型和Ⅱ型，其中Ⅰ型植株占比为________。F1中没有检测到仅扩增出600 bp条带的植株，其原因为________。 （4）实验中还获得了一个E基因被T-DNA插入突变为e基因的植株，e基因纯合的种子不能正常发育而退化。为分析基因E/e和A/a在染色体上的位置关系，进行下列实验： ①利用基因型为AaEE和AAEe的植株进行杂交，筛选出基因型为________的F1植株。 ②选出的F1植株自交获得F2。不考虑其他突变，若F2植株中花粉和自交所结种子均发育正常的植株占比为0，E/e和A/a在染色体上的位置关系及染色体交换情况为________；若两对基因位于非同源染色体，该类植株的占比为________。除了上述两种占比，分析该类植株还可能的其他占比和原因：________。 15．（2025·河北·高考真题）为治理水体中对生物有毒害的镉污染，研究者构建了分泌信号肽SP7、镉离子结合蛋白CADR、定位于细胞壁的蛋白GP1和黄色荧光蛋白YFP编码序列融合表达的载体，转入单细胞衣藻，实现CADR大量合成、分泌并定位于细胞壁，以吸附水体中的镉离子。回答下列问题： （1）在DNA聚合酶、引物、模板DNA和脱氧核苷酸中，随着PCR反应进行，分子数量逐渐减少的是________和________。模板与引物在PCR反应的________阶段开始结合。PCR中使用的DNA聚合酶需耐高温，其原因为________。 （2）载体中可用的酶切位点信息和拟构建载体的部分结构如图1所示。在将CADR、GP1和YFP基因逐个构建到载体时，为避免错误连接，需向以上三个基因的两端分别添加限制酶识别序列，其中GPl两端应添加________（填两种限制酶）的识别序列。用DNA连接酶连接时，可催化载体和目的基因之间形成________键。 （3）若在荧光显微镜下观察到转基因衣藻表现为________，初步表明融合蛋白表达成功。将转基因衣藻和野生型衣藻置于含镉离子的培养液中培养一段时间后，若转基因衣藻细胞壁比野生型衣藻细胞壁的镉离子含量________，则表明融合蛋白能结合镉离子。 （4）将转基因衣藻和野生型衣藻在不同镉离子浓度的培养液中培养6天后，检测细胞密度，结果见图2。转基因衣藻在含有不同浓度镉离子的培养液中生长均优于野生型衣藻的原因可能是________。240μmol·L-1镉离子浓度下，转基因衣藻和野生型衣藻生长均被明显抑制的原因可能是________。 （5）转基因衣藻可用于水体镉污染治理，与施加化学药物法相比，能体现出其环境治理优势的两个特性是________和________。（填标号） ①衣藻作为生物材料在水体中可自我繁殖②衣藻生长速率受镉离子浓度影响③衣藻可吸收水体中能引起富营养化的物质④衣藻吸附的镉可沿食物链传递 16．（2025·江苏·高考真题）人体具有自我防御能力，能抵御病原体的侵袭。干扰素基因刺激因子（STING）是人体免疫功能的关键参与者，细胞中STING转运到高尔基体后，可激活STING信号通路，促进免疫相关基因的表达，如图1所示。请回答下列问题： （1）有病毒入侵时，囊泡将STING转运进入高尔基体，体现囊泡和高尔基体的膜具有________性。到达高尔基体的STING与蛋白激酶TBK1结合形成蛋白复合物，水解________直接提供能量，磷酸化激活干扰素调控因子IRF3。 （2）激活的IRF3进入细胞核，促进细胞表达干扰素，抑制病毒增殖，这种免疫类型为________。 （3）STING蛋白复合物还可以激活转录因子NFκB，促进细胞表达抗原呈递相关蛋白，进而可将入侵病毒的抗原呈递在细胞表面，有利于T细胞通过________识别到病毒抗原后活化，裂解被病毒感染的靶细胞，这种免疫方式为________。 （4）我国科学家研究发现，有些2型糖尿病患者的胰岛B细胞中STING信号通路异常。 ①健康状态下，胰岛B细胞分泌的胰岛素作用于靶细胞，促进血糖进入细胞进行氧化分解，促进________，与胰岛A细胞分泌的________共同维持血糖稳态。 ②为探究胰岛B细胞中STING缺失与胰岛B细胞功能异常的关系，研究人员以正常小鼠和胰岛B细胞中STING基因敲除的小鼠为研究对象，分别分离了胰岛B细胞，开展两组实验：一组检测细胞中胰岛素基因的表达量，结果见图2；另一组用高糖溶液刺激，检测培养液中胰岛素的含量，结果见图3。根据图2、图3可得出结论：________。 ③依据上述研究，研发治疗血糖异常相关的新药物，还需探明胰岛B细胞中STING信号通路作用的分子机制。为筛选出STING基因敲除小鼠胰岛B细胞中表达量显著变化的基因，研究人员用小鼠开展了实验研究。请选出3个关键步骤，并按照实验流程排序：________（填字母）。 a．提取正常组和STING基因敲除组小鼠胰岛B细胞的DNA b．提取正常组和STING基因敲除组小鼠胰岛B细胞的RNA c．逆转录成cDNA后，扩增、测序分析 d．PCR扩增，测序分析 e．确定差异表达基因，进行实验验证 17．（2024·北京·高考真题）灵敏的嗅觉对多数哺乳动物的生存非常重要，能识别多种气味分子的嗅觉神经元位于哺乳动物的鼻腔上皮。科学家以大鼠为材料，对气味分子的识别机制进行了研究。 （1）嗅觉神经元的树突末梢作为感受器，在气味分子的刺激下产生________，经嗅觉神经元轴突末端与下一个神经元形成的________将信息传递到嗅觉中枢，产生嗅觉。 （2）初步研究表明，气味受体基因属于一个大的基因家族。大鼠中该家族的各个基因含有一些共同序列（保守序列），也含有一些有差异的序列（非保守序列）。不同气味受体能特异识别相应气味分子的关键在于________序列所编码的蛋白区段。 （3）为了分离鉴定嗅觉神经元中的气味受体基因，科学家依据上述保守序列设计了若干对引物（图甲），利用PCR技术从大鼠鼻腔上皮组织mRNA的逆转录产物中分别扩增基因片段，再用限制酶Hinf Ⅰ对扩增产物进行充分酶切。图乙显示用某对引物扩增得到的PCR产物（A）及其酶切片段（B）的电泳结果。结果表明酶切片段长度之和大于PCR产物长度，推断PCR产物由________组成。 （4）在上述实验基础上，科学家们鉴定出多种气味受体，并解析了嗅觉神经元细胞膜上信号转导的部分过程（图丙）。 如果钠离子通道由气味分子直接开启，会使嗅觉敏感度大大降低。根据图丙所示机制，解释少量的气味分子即可被动物感知的原因________。 18．（2023·北京·高考真题）变胖过程中，胰岛B细胞会增加。增加的B细胞可能源于自身分裂（途径Ⅰ），也可能来自胰岛中干细胞的增殖、分化（途径Ⅱ）。科学家采用胸腺嘧啶类似物标记的方法，研究了L基因缺失导致肥胖的模型小鼠IK中新增B细胞的来源。 （1）EdU和BrdU都是胸腺嘧啶类似物，能很快进入细胞并掺入正在复制的DNA中，掺入DNA的EdU和BrdU均能与________互补配对，并可以被分别检测。未掺入的EdU和BrdU短时间内即被降解。 （2）将处于细胞周期不同阶段的细胞混合培养于多孔培养板中，各孔同时加入EdU，随后每隔一定时间向一组培养孔加入BrdU，再培养十几分钟后收集该组孔内全部细胞，检测双标记细胞占EdU标记细胞的百分比（如图）。图中反映DNA复制所需时长的是从________点到________点。 （3）为研究变胖过程中B细胞的增殖，需使用一批同时变胖的小鼠。为此，本实验使用诱导型基因敲除小鼠，即饲喂诱导物后小鼠的L基因才会被敲除，形成小鼠IK。科学家利用以下实验材料制备小鼠IK： ①纯合小鼠Lx：小鼠L基因两侧已插入特异DNA序列（x），但L的功能正常；②Ce酶基因：源自噬菌体，其编码的酶进入细胞核后作用于x，导致两个x间的DNA片段丢失；③Er基因：编码的Er蛋白位于细胞质，与Er蛋白相连的物质的定位由Er蛋白决定；④口服药T：小分子化合物，可诱导Er蛋白进入细胞核。请完善制备小鼠IK的技术路线：________→连接到表达载体→转入小鼠Lx→筛选目标小鼠→________→获得小鼠IK。 （4）各种细胞DNA复制所需时间基本相同，但途径Ⅰ的细胞周期时长（t1）是途径Ⅱ细胞周期时长（t2）的三倍以上。据此，科学家先用EdU饲喂小鼠IK，t2时间后换用BrdU饲喂，再过t2时间后检测B细胞被标记的情况。研究表明，变胖过程中增加的B细胞大多数来源于自身分裂，与之相应的检测结果应是________。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $