内容正文:
2025学年第一学期金山区质量监控
高三生物学试题
一、滨海湿地(15分)
1. 上海周边有许多滨海湿地,生长着芦苇、海三棱藨草等耐盐植物,栖息着弹涂鱼、震旦鸦雀等生物。
(1)滨海湿地是一类重要的生态系统,从分类上属于______。(编号选填)
①自然生态系统 ②人工生态系统 ③水域生态系统 ④陆地生态系统
(2)震旦鸦雀是上海滨海湿地的代表性鸟类之一,以芦苇等湿地植物茎秆内的螟虫幼虫为主要食物,辅以少量植物种子。由此可见,震旦鸦雀在滨海湿地生态系统中属于______。(编号选填)
①第一营养级 ②第二营养级 ③第三营养级 ④第四营养级
(3)震旦鸦雀生性敏感,对高频、近距离的人类活动噪音或动静极为警惕,持续干扰下,震旦鸦雀的逃离会使芦苇种群生物量______。
A 增多 B. 减少
C. 基本不变 D. 先减少后增多
上海周边滨海湿地面临着比较严重的互花米草入侵,比如杭州湾北岸边滩互花米草约100.2hm2,集中分布在海堤与保滩坝之间滩涂(高滩区)。为了治理滨海湿地高滩区互花米草,研究人员在2021年5月开始开展了相关治理实验,对比分析不同措施的治理效果和对生境的影响。部分实验结果如下:图1为互花米草密度变化;图2为底栖生物生物量和密度变化;表为底栖生物种类组成。
种
对照
刈割+翻耕
刈割+遮荫
多齿围沙蚕
+
+
圆锯齿吻沙蚕
+ +
+ +
背蚓虫
+ + +
+ +
绯拟沼螺
+ + +
尖锥拟蟹守螺
+ + +
+
中国绿螂
+ +
+
+ + +
彩虹明樱蛤
+
+ + +
粗腿厚纹蟹
+
红螯螳臂相手蟹
+
+
天津厚蟹
+
+
弹涂鱼
+
+ +
注:+++表示该物种的数量占所在群落大型底栖动物数量的20%以上(+++>20%),为优势种,+ <10%。
(4)据实验结果分析,控制互花米草更有效的治理方式是______。
(5)实验采取的两种治理方式都能改善滨海湿地的生态,原因是______。
A 底栖生物生物量增加
B. 底栖生物密度增加
C. 底栖生物种类增加
D. 底栖生物优势种改变
(6)通过两种方式治理1年半后,请预测滨海湿地鸟类等更高营养级生物的生物量变化趋势是______。与底栖生物相比,更高营养级生物的生物量______(“更多”“更少”或“差不多”)。
二、莴苣(20分)
2. 生菜、油麦菜、莴笋(图1)是日常生活中的常见蔬菜,从分类学上看都属于菊科莴苣属莴苣种。
(1)图1所示,生菜叶片多呈倒卵形,油麦菜叶片呈长披针形,莴笋叶片为披针形;生菜叶片质地柔软,油麦菜叶片质地脆嫩,莴笋叶片质地相对较硬。这些区别体现了不同莴苣的______。
①遗传多样性 ②物种多样性 ③个体多样性 ④种群多样性
(2)不同莴苣叶片质地的“软/硬”与细胞结构密切相关。根据所学知识推断,与此相关的结构和物质分别主要是______。(编号选填)
①细胞质 ②细胞质膜 ③细胞壁 ④磷脂 ⑤蛋白质 ⑥纤维素
(3)图2为莴笋叶片叶绿体色素的聚酰胺薄膜分离结果(数字代表不同色素)。莴笋叶片一般为深绿色,且颜色相对油麦菜更深、更浓郁,原因主要在于莴笋叶片中______的含量和比例更高。(编号选填)
(4)上海地区露地种植的莴苣主要分为冬春茬(10-11月播种,次年4月开花)、春季茬(2-3月播种,当年5-6月开花)。由此推测,莴苣开花需要具备的条件是______。
A. 低温诱导+长日照 B. 低温诱导+短日照
C. 温和温度+长日照 D. 温和温度+短日照
研究发现,红光、远红光能调控种子的萌发,具体机理如图3所示。
(5)红光照射下,光敏色素在细胞中的定位变化是______。
A. 细胞质→细胞核 B. 细胞核→细胞质
C. 一直在细胞质中 D. 一直在细胞核中
(6)图3中能促进种子萌发的植物激素是______。
A. GA3 B. GA4 C. GA34 D. GA3、GA4
(7)种子的萌发是多种激素共同调节的结果。根据所学知识推测,细胞分裂素、脱落酸与赤霉素的关系分别是______作用。
A. 协同、协同 B. 拮抗、拮抗
C. 协同、拮抗 D. 拮抗、
(8)据图3分析,促进种子萌发的是______照射,作用机理是______。
三、卷发综合征(21分)
3. 卷发综合征(Menkes病)是一种罕见的先天性铜代谢异常疾病,由ATP7A 基因突变导致。调查发现10~25万个活胎中有1例患儿,且统计结果表明大多数确诊的婴儿是男性,女性极少
(1)根据题干信息可知, Menkes病的遗传方式是______。
A. 常染色体显性遗传 B. 伴X染色体显性遗传
C 常染色体隐性遗传 D. 伴X染色体隐性遗传
ATP7A 基因突变位点众多。表为 ATP7A基因转录出的 mRNA 部分序列。
表1
个体
mRNA 序列
正常
5’-AUG-(2100个碱基)-GAGCGCCAG-(2388个碱基)-UAA-3’
Menkes病患者
5'-AUG-(2100个碱基)-GAGCGCUAG-(2388个碱基)-UAA-3'
注: AUG起始密码子, CAG谷氨酰胺,CGC精氨酸, GAG谷氨酸, UAA、UAG 终止密码子
(2)表1中 Menkes病患者发生的突变类型为______。(编号选填)
①插入 ②缺失 ③替换 ④倒位
(3)Menkes病患者的ATP7A蛋白结构和功能都发生了改变,据表1分析可知,其直接原因是______。
(4)小肠黏膜细胞从肠道中吸收Cu2+后,ATP7A蛋白介导其运出供组织利用。由此可知,Menkes病患者内环境中 Cu2+浓度______。
A. 偏高 B. 偏低 C. 正常 D. 不能确定
Menkes病患者常表现为运动异常。运动的控制依赖“大脑皮层→脊髓→肌肉”的完整神经通路,而Cu2+是维持这条通路中神经递质合成、髓鞘形成等的关键元素。大脑皮层中的运动神经元负责抑制脊髓中的运动神经元过度兴奋,从而维持肌张力(肌肉在静息状态下保持的一种轻微、持续的收缩状态)的平衡。
(5)Cu2+由小肠黏膜细胞吸收到运输至神经细胞的过程中,Cu2+在内环境中的转移途径正确的是______。
A. 细胞内液→组织液→血浆→组织液→细胞内液
B. 细胞内液→血浆→细胞内液
C. 组织液→血浆→组织液
D. 组织液→血浆→淋巴
(6)据题干信息分析可知, Menkes病患者运动异常的原因可能是“大脑皮层→脊髓→肌肉”神经通路中______传递异常导致。(编号选填)
①电信号 ②化学信号 ③光信号
(7)Menkes病患者早期损伤主要集中在脊髓的运动神经元。随着病情进展,损伤蔓延至大脑皮层的运动神经元。因此, Menkes病患者常表现出肌张力的______。
A. 早期低下、后期增高 B. 早期增高、后期低下
C. 早后期一直低下 D. 早后期一直增高
我国科学家通过极体基因测序筛选无致病基因的卵细胞受精,从而生育健康婴儿。表2为某致病基因携带者的4个卵原细胞分别产生的极体进行基因测序的结果(不考虑交叉互换)
表2
序号
①
②
③
④
ATP7A 基因部分序列
-ACACAAGAA-
-TGTGTTCTT-
-ACATAAGAA-
-TGTATTCTT-
-ACACAAGAA-
-TGTGTTCTT-
-ACATAATGAA-
-TGTATTCTT-
来源
第一极体
第一极体
第二极体(次级卵母细胞分裂)
第二极体(次级卵母细胞分裂)
(8)根据表2的测序结果,医生选择了②号卵原细胞分裂产生的卵细胞进行人工受精。由此判断,表2中序号②的ATP7A基因部分序列为______(“正常”或“突变”)序列。此外,医生还可选择______号卵原细胞分裂产生的卵细胞进行人工受精,获得健康婴儿。
(9)若选择表2中④号卵原细胞产生的卵细胞与正常精子进行人工受精,婴儿患 Menkes病的概率为______。
A. 若婴儿为男孩,患病概率为 100%
B. 若婴儿为女孩,患病概率为 100%
C. 若婴儿为男孩,患病概率为0
D. 若婴儿为女孩,患病概率为0
四、核盘菌及其防治(20分)
4. 核盘菌是一种全球性的破坏性植物病原真菌,其引起的菌核病造成了油菜等作物严重减产。
(1)核盘菌与动物细胞在细胞结构上的区别是______。(编号选填)
①细胞核 ②细胞壁 ③中心体 ④线粒体
(2)核盘菌与油菜间的种间关系是______。(编号选填)
①捕食 ②种间竞争 ③寄生 ④共生
分离核盘菌常用PDA 培养基,其成分如表所示。
成分名称
常用用量
马铃薯(去皮)
200g
葡萄糖
20g
琼脂
15-20g
蒸馏水
1000mL
(可选)pH调节剂
少量
(3)马铃薯(去皮)在PDA 培养基中可提供______(编号选填)
①碳源 ②氮源 ③生长因子 ④无机盐
(4)据表分析,PDA 培养基属于______。(编号选填)
①固体培养基 ②液体培养基 ③通用培养基 ④选择培养基 ⑤鉴别培养基
菌核病防治目前仍是一项艰巨的任务,主要依赖化学杀菌剂,易造成污染。宿主诱导基因沉默(HIGS)技术提供了一种新型有效且环境友好的菌核病防治方法。图为HIGS控制植物病原体的一般机制。
注:DCL 是一种核酸酶;RISC 是 RNA 诱导沉默复合体。
(5)长期使用化学杀菌剂来防治菌核病,会导致核盘菌______,从而削弱化学杀菌剂的效能。(编号选填)
①定向突变产生抗药性基因 ②抗药性基因频率增加 ③随机突变产生抗药性基因 ④抗药性基因频率降低
(6)dsRNA 或hpRNA是由特定的外源基因形成。这些外源基因可通过PCR 获取,该过程需要的条件是______。(编号选填)
①DNA 引物 ②DNA 模板 ③95℃恒定温度 ④琼脂糖 ⑤耐热DNA 聚合酶(Taq酶) ⑥脱氧核苷三磷酸混合物(dNTPmix)
(7)外源基因表达产生dsRNA 或hpRNA 的过程,一般包含了______。(编号选填)
①转录 ②转录后加工 ③翻译 ④翻译后加工
(8)据图分析,HIGS从本质上说属于______技术。
A. DNA 甲基化 B. 组蛋白修饰
C. DNA 干扰 D. RNA干扰
(9)HIGS 防治菌核病的过程中,dsRNA 或hpRNA针对的是_______,从而导致______。(编号选填)
①植物细胞关键基因 ②核盘菌关键基因③植物细胞基因数量减少 ④核盘菌基因数量减少⑤植物细胞基因表达降低 ⑥核盘菌基因表达降低
五、CAR-T 细胞疗法 (24分)
5. 常规CAR-T细胞疗法是通过给患者自身T细胞装上嵌合抗原受体(CAR),使其能精准识别并杀死肿瘤细胞。但患者往往自身T细胞数量较少,因此自体CAR-T细胞生产周期较长且成本高昂。为解决该问题,某科研团队研发了通用型CAR-T细胞疗法,原理如图1所示,图中A-F表示相应过程。
(1)图1CAR-T细胞制作时,需利用病毒载体递送外源基因。外源基因在该病毒载体中的存在形式是______。
A. 一段双链DNA片段 B. 一段双链 RNA 片段
C. 一段单链DNA片段 D. 一段单链RNA 片段
(2)图1的病毒载体中,可能含有______。
①衣壳蛋白基因 ②CAR 基因 ③RNA 聚合酶 ④逆转录酶
A. ①②③ B. ①②④ C. ①③④ D. ②③④
(3)过程B 获取的自体CAR-T细胞需在体外培养增殖。把该过程中的培养条件/成分与其主要功能用直线连接______。
培养条件/成分
主要功能
葡萄糖
··
避免细菌等微生物污染
适宜的CO2浓度
··
提供细胞呼吸的主要的能源物质
抗生素
··
促进细胞分裂
生长因子
··
促进细胞分化
无机盐
··
维持培养基pH值稳定
·
维持培养基渗透压稳定
(4)据图1及所学知识分析,过程D 获取的异体CAR-T细胞注射入肿瘤患者体内,可能出现的现象是______。
A. 识别裂解患者的肿瘤细胞
B 被患者NK细胞识别裂解
C. 被患者 B淋巴细胞识别裂解
D. 被患者T淋巴细胞识别裂解
(5)过程E改造的通用型CAR-T细胞表面存在糖盾(致密糖基化修饰层),使其在患者体内安全发挥功能,原因可能是______。
A. 通用型CAR-T细胞的关键表面抗原被掩盖
B. 通用型 CAR-T细胞的嵌合抗原受体被掩盖
C. 肿瘤细胞的关键表面抗原被掩盖
D. 肿瘤细胞的嵌合抗原受体被掩盖
通用型CAR-T细胞“糖盾”的形成需敲除异体CAR-T细胞的S基因,S基因的作用机理(过程Ⅰ-Ⅳ)及敲除过程(过程V-Ⅶ)如图2所示。
注:sgRNA 是一种可折叠形成特定茎环结构的单链RNA,Cas9核酸酶会与sgRNA的茎环结构通过空间适配结合。
(6)S 基因的敲除过程需 Cas9 核酸酶,它需在 sgRNA 引导下发挥功能,Cas9核酸酶可以______。
A. 间接识别特定 DNA 序列 B. 打开磷酸二酯键
C. 直接识别特定sgRNA 序列 D. 打开肽键
(7)S基因被敲除后,通用型CAR-T细胞中可能增强的过程是______。
A. Ⅰ、Ⅲ B. Ⅰ、Ⅳ C. Ⅱ、Ⅲ D. Ⅲ、Ⅳ
(8)据题干信息和图1、2分析,检测S基因是否被成功敲除,可检测细胞是否______。
A. 存在正常S基因 B. 存在正常S蛋白
C. 出现“糖盾” D. 出现嵌合抗原受体
(9)研究发现,通用型CAR-T细胞在一定程度上仍会引起免疫排斥。为进一步提升研究人员提出可通过蛋白质工程定向改造提升通用型CAR-T细胞内的糖基转移酶活性。据学知识分析,这种思路是否合理?为什么?_______。
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2025学年第一学期金山区质量监控
高三生物学试题
一、滨海湿地(15分)
1. 上海周边有许多滨海湿地,生长着芦苇、海三棱藨草等耐盐植物,栖息着弹涂鱼、震旦鸦雀等生物。
(1)滨海湿地是一类重要的生态系统,从分类上属于______。(编号选填)
①自然生态系统 ②人工生态系统 ③水域生态系统 ④陆地生态系统
(2)震旦鸦雀是上海滨海湿地的代表性鸟类之一,以芦苇等湿地植物茎秆内的螟虫幼虫为主要食物,辅以少量植物种子。由此可见,震旦鸦雀在滨海湿地生态系统中属于______。(编号选填)
①第一营养级 ②第二营养级 ③第三营养级 ④第四营养级
(3)震旦鸦雀生性敏感,对高频、近距离人类活动噪音或动静极为警惕,持续干扰下,震旦鸦雀的逃离会使芦苇种群生物量______。
A. 增多 B. 减少
C. 基本不变 D. 先减少后增多
上海周边滨海湿地面临着比较严重的互花米草入侵,比如杭州湾北岸边滩互花米草约100.2hm2,集中分布在海堤与保滩坝之间滩涂(高滩区)。为了治理滨海湿地高滩区互花米草,研究人员在2021年5月开始开展了相关治理实验,对比分析不同措施的治理效果和对生境的影响。部分实验结果如下:图1为互花米草密度变化;图2为底栖生物生物量和密度变化;表为底栖生物种类组成。
种
对照
刈割+翻耕
刈割+遮荫
多齿围沙蚕
+
+
圆锯齿吻沙蚕
+ +
+ +
背蚓虫
+ + +
+ +
绯拟沼螺
+ + +
尖锥拟蟹守螺
+ + +
+
中国绿螂
+ +
+
+ + +
彩虹明樱蛤
+
+ + +
粗腿厚纹蟹
+
红螯螳臂相手蟹
+
+
天津厚蟹
+
+
弹涂鱼
+
+ +
注:+++表示该物种的数量占所在群落大型底栖动物数量的20%以上(+++>20%),为优势种,+ <10%。
(4)据实验结果分析,控制互花米草更有效的治理方式是______。
(5)实验采取的两种治理方式都能改善滨海湿地的生态,原因是______。
A. 底栖生物生物量增加
B. 底栖生物密度增加
C. 底栖生物种类增加
D. 底栖生物优势种改变
(6)通过两种方式治理1年半后,请预测滨海湿地鸟类等更高营养级生物的生物量变化趋势是______。与底栖生物相比,更高营养级生物的生物量______(“更多”“更少”或“差不多”)。
【答案】(1)①③ (2)②③ (3)B
(4)刈割+遮荫 (5)ABCD
(6) ①. 增加 ②. 更少
【解析】
【分析】营养级是指生态系统中,生物在食物链或食物网中所处的位置。
【小问1详解】
自然生态系统是指在一定时间和空间范围内,依靠自然调节能力维持的相对稳定的生态系统。滨海湿地是在自然条件下形成的,没有经过大规模的人工干预,所以它属于自然生态系统,①正确;人工生态系统是指经过人类干预和改造后形成的生态系统,如农田生态系统、城市生态系统等。滨海湿地并非主要由人类建造和控制,所以不属于人工生态系统,②错误;水域生态系统是指在水域中由生物群落及其环境相互作用所构成的自然系统。滨海湿地位于沿海地区,有大量的水域环境,生物群落也适应了这种水域环境,因此属于水域生态系统,③正确;陆地生态系统是指地球陆地表面由陆生生物与其所处环境相互作用构成的统一体。滨海湿地虽然有部分陆地部分,但它的主要特征是与水域密切相关,其生态系统的结构和功能更偏向于水域生态系统,所以不属于陆地生态系统,④错误。综上所述,滨海湿地从分类上属于自然生态系统和水域生态系统。
故选①③。
【小问2详解】
震旦鸦雀的主要食物是芦苇等湿地植物茎秆内的螟虫幼虫,因此属于第三营养级,辅以少量植物种子,因此也属于第二营养级,②③正确,①④错误。
故选②③。
【小问3详解】
震旦鸦雀逃离后,其捕食的螟虫幼虫因缺少天敌,种群数量会增加。螟虫幼虫以芦苇茎秆为食,幼虫数量增多会加重对芦苇的取食危害,导致芦苇的生长受到抑制,最终使芦苇种群的生物量减少,B正确,ACD错误。
故选B。
【小问4详解】
据图1分析,刈割+遮荫处理后互花米草密度的降低幅度最大,因此刈割+遮荫处理是最有效的治理方式。
【小问5详解】
据图2分析可知,两种治理方式后底栖生物生物量和密度均增加。据表分析可知,对照组底栖生物只有4种,两种治理方式后底栖生物种类均增加,对照组优势种为背蚓虫和尖锥拟蟹守螺,刈割+翻耕处理的优势种为绯拟沼螺,刈割+遮荫处理的优势种为中国绿螂和彩虹明樱蛤,ABCD正确。
故选ABCD。
【小问6详解】
鸟类等生物多以底栖生物为食,治理后底栖生物种类增加、生物量提升,为更高营养级生物提供了更丰富的食物资源和更适宜的栖息环境,因此其生物量会逐渐增加。 根据生态系统能量流动的特点 —— 逐级递减,能量在相邻两个营养级间的传递效率仅为 10%~20%。更高营养级生物获取的能量来自底栖生物,但能量传递过程中会有大量损耗,因此更高营养级生物的生物量更少。
二、莴苣(20分)
2. 生菜、油麦菜、莴笋(图1)是日常生活中的常见蔬菜,从分类学上看都属于菊科莴苣属莴苣种。
(1)图1所示,生菜叶片多呈倒卵形,油麦菜叶片呈长披针形,莴笋叶片为披针形;生菜叶片质地柔软,油麦菜叶片质地脆嫩,莴笋叶片质地相对较硬。这些区别体现了不同莴苣的______。
①遗传多样性 ②物种多样性 ③个体多样性 ④种群多样性
(2)不同莴苣叶片质地的“软/硬”与细胞结构密切相关。根据所学知识推断,与此相关的结构和物质分别主要是______。(编号选填)
①细胞质 ②细胞质膜 ③细胞壁 ④磷脂 ⑤蛋白质 ⑥纤维素
(3)图2为莴笋叶片叶绿体色素的聚酰胺薄膜分离结果(数字代表不同色素)。莴笋叶片一般为深绿色,且颜色相对油麦菜更深、更浓郁,原因主要在于莴笋叶片中______的含量和比例更高。(编号选填)
(4)上海地区露地种植的莴苣主要分为冬春茬(10-11月播种,次年4月开花)、春季茬(2-3月播种,当年5-6月开花)。由此推测,莴苣开花需要具备的条件是______。
A. 低温诱导+长日照 B. 低温诱导+短日照
C. 温和温度+长日照 D. 温和温度+短日照
研究发现,红光、远红光能调控种子的萌发,具体机理如图3所示。
(5)红光照射下,光敏色素在细胞中的定位变化是______。
A. 细胞质→细胞核 B. 细胞核→细胞质
C. 一直在细胞质中 D. 一直在细胞核中
(6)图3中能促进种子萌发的植物激素是______。
A. GA3 B. GA4 C. GA34 D. GA3、GA4
(7)种子的萌发是多种激素共同调节的结果。根据所学知识推测,细胞分裂素、脱落酸与赤霉素的关系分别是______作用。
A. 协同、协同 B. 拮抗、拮抗
C. 协同、拮抗 D. 拮抗、
(8)据图3分析,促进种子萌发的是______照射,作用机理是______。
【答案】(1)① (2)③⑥
(3)③ (4)A (5)A (6)B (7)C
(8) ①. 红光 ②. 红光使光敏色素Pr转化为Pfr,Pfr进入细胞核与PIF1蛋白结合并促进其降解,解除PIF1对赤霉素合成基因的抑制,促进GA3转化为生理激活型GA4;同时减弱PIF1对赤霉素代谢基因的促进作用,抑制GA4转为生理失活型GA34,GA4最终促进种子萌发
【解析】
【分析】植物激素亦称植物天然激素或植物内源激素,是指植物体内产生的一些微量而能调节(促进、抑制)自身生理过程的有机化合物。已知植物体内产生的激素有五大类,即生长素、赤霉素、细胞分裂素、脱落酸、乙烯。它们都是些简单的小分子有机化合物,但它们的生理效应却非常复杂、多样。从影响细胞的分裂、伸长、分化到影响植物发芽、生根、开花、结实、性别决定、休眠和脱落等。所以,植物激素对植物的生长发育有重要的调控作用。生长素、赤霉素、细胞分裂素能促进植物生长和发育过程,而脱落酸和乙烯的作用则是抑制植物生长,促进成熟和衰老。
【小问1详解】
生菜、油麦菜、莴笋都属于菊科莴苣属莴苣种,属于同一物种,叶片形态和质地的差异是由基因差异导致的,因此体现的是遗传多样性(基因多样性),而非物种、个体或种群多样性。
【小问2详解】
植物细胞的细胞壁具有支持和保护作用,其主要成分是纤维素和果胶,细胞壁的厚度、纤维素的含量会影响叶片的质地“软硬”;而细胞质、细胞膜(主要成分为磷脂和蛋白质)与叶片质地的软硬关联较小
【小问3详解】
纸层析法分离叶绿体色素的结果:①胡萝卜素②叶黄素③叶绿素a④叶绿素b。莴苣叶片呈深绿色且颜色比油麦菜更深、更浓,原因是叶绿素(③叶绿素a、④叶绿素b)的含量和比例更高。
【小问4详解】
冬春茬10 - 11月播种,经历冬季低温,次年4月(长日照)开花;春季茬2 - 3月播种,也会经历早春低温,当年5 - 6月(长日照)开花。由此推测莴苣开花需要低温诱导和长日照条件。
【小问5详解】
从图3中能看到,红光照射下,光敏色素会从细胞质转移到细胞核中,进而调控相关基因的表达。
【小问6详解】
图3里显示GA3和GA4都能促进种子萌发,因此这两种赤霉素均是促进种子萌发的植物激素。
【小问7详解】
细胞分裂素和赤霉素都能促进种子萌发,二者为协同作用;脱落酸抑制种子萌发,赤霉素促进种子萌发,二者为拮抗作用
【小问8详解】
红光照射使光敏色素从细胞质转移到细胞核,调控相关基因表达,促进赤霉素(GA3、GA4)的合成(或激活赤霉素的生理活性),进而促进种子萌发;同时红光会抑制赤霉素失活相关过程,进一步增强赤霉素对种子萌发的促进作用。
三、卷发综合征(21分)
3. 卷发综合征(Menkes病)是一种罕见的先天性铜代谢异常疾病,由ATP7A 基因突变导致。调查发现10~25万个活胎中有1例患儿,且统计结果表明大多数确诊的婴儿是男性,女性极少
(1)根据题干信息可知, Menkes病的遗传方式是______。
A. 常染色体显性遗传 B. 伴X染色体显性遗传
C. 常染色体隐性遗传 D. 伴X染色体隐性遗传
ATP7A 基因突变位点众多。表为 ATP7A基因转录出的 mRNA 部分序列。
表1
个体
mRNA 序列
正常
5’-AUG-(2100个碱基)-GAGCGCCAG-(2388个碱基)-UAA-3’
Menkes病患者
5'-AUG-(2100个碱基)-GAGCGCUAG-(2388个碱基)-UAA-3'
注: AUG起始密码子, CAG谷氨酰胺,CGC精氨酸, GAG谷氨酸, UAA、UAG 终止密码子
(2)表1中 Menkes病患者发生的突变类型为______。(编号选填)
①插入 ②缺失 ③替换 ④倒位
(3)Menkes病患者的ATP7A蛋白结构和功能都发生了改变,据表1分析可知,其直接原因是______。
(4)小肠黏膜细胞从肠道中吸收Cu2+后,ATP7A蛋白介导其运出供组织利用。由此可知,Menkes病患者内环境中 Cu2+浓度______。
A. 偏高 B. 偏低 C. 正常 D. 不能确定
Menkes病患者常表现为运动异常。运动的控制依赖“大脑皮层→脊髓→肌肉”的完整神经通路,而Cu2+是维持这条通路中神经递质合成、髓鞘形成等的关键元素。大脑皮层中的运动神经元负责抑制脊髓中的运动神经元过度兴奋,从而维持肌张力(肌肉在静息状态下保持的一种轻微、持续的收缩状态)的平衡。
(5)Cu2+由小肠黏膜细胞吸收到运输至神经细胞的过程中,Cu2+在内环境中的转移途径正确的是______。
A. 细胞内液→组织液→血浆→组织液→细胞内液
B. 细胞内液→血浆→细胞内液
C. 组织液→血浆→组织液
D. 组织液→血浆→淋巴
(6)据题干信息分析可知, Menkes病患者运动异常的原因可能是“大脑皮层→脊髓→肌肉”神经通路中______传递异常导致。(编号选填)
①电信号 ②化学信号 ③光信号
(7)Menkes病患者早期损伤主要集中在脊髓的运动神经元。随着病情进展,损伤蔓延至大脑皮层的运动神经元。因此, Menkes病患者常表现出肌张力的______。
A. 早期低下、后期增高 B. 早期增高、后期低下
C. 早后期一直低下 D. 早后期一直增高
我国科学家通过极体基因测序筛选无致病基因的卵细胞受精,从而生育健康婴儿。表2为某致病基因携带者的4个卵原细胞分别产生的极体进行基因测序的结果(不考虑交叉互换)
表2
序号
①
②
③
④
ATP7A 基因部分序列
-ACACAAGAA-
-TGTGTTCTT-
-ACATAAGAA-
-TGTATTCTT-
-ACACAAGAA-
-TGTGTTCTT-
-ACATAATGAA-
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来源
第一极体
第一极体
第二极体(次级卵母细胞分裂)
第二极体(次级卵母细胞分裂)
(8)根据表2的测序结果,医生选择了②号卵原细胞分裂产生的卵细胞进行人工受精。由此判断,表2中序号②的ATP7A基因部分序列为______(“正常”或“突变”)序列。此外,医生还可选择______号卵原细胞分裂产生的卵细胞进行人工受精,获得健康婴儿。
(9)若选择表2中④号卵原细胞产生的卵细胞与正常精子进行人工受精,婴儿患 Menkes病的概率为______。
A. 若婴儿为男孩,患病概率为 100%
B. 若婴儿为女孩,患病概率为 100%
C. 若婴儿为男孩,患病概率为0
D. 若婴儿为女孩,患病概率为0
【答案】(1)D (2)③
(3)终止密码子提前出现,导致肽链变短(肽链中氨基酸数目减少) (4)B (5)C
(6)①② (7)A
(8) ①. 突变 ②. ③ (9)AD
【解析】
【分析】该组图及表格围绕Menkes病展开,表格1显示患者ATP7A基因mRNA的碱基替换C→U,使密码子变为终止密码子,导致蛋白翻译提前终止,功能异常,进而使内环境Cu²⁺偏低;表格2通过极体基因测序,筛选含正常ATP7A基因的卵细胞,体现减数分裂中基因的分离规律在优生中的应用,整体呈现了Menkes病从分子突变到病理表型、再到临床干预的完整逻辑链。
【小问1详解】
患者多为男性、女性极少,符合伴X隐性遗传的“男性患者多于女性”特点,ABC不符合题意,D符合题意。
故选D。
【小问2详解】
患者mRNA中CAG变为UAG,是单个碱基的替换C→U,③符合题意。
【小问3详解】
突变使密码子由CAG(谷氨酰胺)变为UAG(终止密码子),导致翻译提前终止,ATP7A蛋白的肽链缩短,蛋白结构异常。
【小问4详解】
ATP7A蛋白介导小肠黏膜细胞排出Cu²⁺,患者该蛋白功能异常,Cu²⁺无法正常运出,内环境中Cu²⁺浓度偏低,ACD不符合题意,B符合题意。
故选B。
【小问5详解】
Cu²⁺从肠黏膜细胞(细胞内液)释放到组织液,经血浆运输,再通过组织液进入神经细胞的细胞内液,故Cu²⁺在内环境中的转移途径为:组织液→血浆→组织液,ABD不符合题意,C符合题意。
故选C。
【小问6详解】
“大脑皮层→脊髓→肌肉” 的神经通路中,神经纤维上以电信号传导,突触处以化学信号传递,故①②符合题意。
【小问7详解】
该病早期主要累及脊髓运动神经元,导致下运动神经元受损,表现为肌张力低下,随着病情进展,大脑皮层运动神经元也受累,出现上运动神经元损害的表现,如肌张力增高、痉挛等。故患者肌张力的变化趋势是“早期低下、后期增高”,BCD不符合题意,A符合题意。
故选A。
【小问8详解】
根据表2的测序结果,医生选择了②号卵原细胞分裂产生的卵细胞进行人工受精。由此判断,产生卵细胞的次级卵母细胞含有正常序列,则②第一极体的ATP7A基因部分序列为突变序列,将其它序列与②对照,可知③号第二极体为正常序列,同时产生的卵细胞也为正常序列。
【小问9详解】
④号卵原细胞的第二极体为突变序列,卵细胞为突变序列(用Xa表示),与正常精子(含XA 或Y)结合,若婴儿为男孩(XaY),患病概率为100%;若婴儿为女孩(XAXa ),患病概率为0,BC不符合题意,AD符合题意。
故选AD。
四、核盘菌及其防治(20分)
4. 核盘菌是一种全球性的破坏性植物病原真菌,其引起的菌核病造成了油菜等作物严重减产。
(1)核盘菌与动物细胞在细胞结构上的区别是______。(编号选填)
①细胞核 ②细胞壁 ③中心体 ④线粒体
(2)核盘菌与油菜间的种间关系是______。(编号选填)
①捕食 ②种间竞争 ③寄生 ④共生
分离核盘菌常用PDA 培养基,其成分如表所示。
成分名称
常用用量
马铃薯(去皮)
200g
葡萄糖
20g
琼脂
15-20g
蒸馏水
1000mL
(可选)pH调节剂
少量
(3)马铃薯(去皮)在PDA 培养基中可提供______(编号选填)
①碳源 ②氮源 ③生长因子 ④无机盐
(4)据表分析,PDA 培养基属于______。(编号选填)
①固体培养基 ②液体培养基 ③通用培养基 ④选择培养基 ⑤鉴别培养基
菌核病防治目前仍是一项艰巨的任务,主要依赖化学杀菌剂,易造成污染。宿主诱导基因沉默(HIGS)技术提供了一种新型有效且环境友好的菌核病防治方法。图为HIGS控制植物病原体的一般机制。
注:DCL 是一种核酸酶;RISC 是 RNA 诱导沉默复合体。
(5)长期使用化学杀菌剂来防治菌核病,会导致核盘菌______,从而削弱化学杀菌剂的效能。(编号选填)
①定向突变产生抗药性基因 ②抗药性基因频率增加 ③随机突变产生抗药性基因 ④抗药性基因频率降低
(6)dsRNA 或hpRNA是由特定的外源基因形成。这些外源基因可通过PCR 获取,该过程需要的条件是______。(编号选填)
①DNA 引物 ②DNA 模板 ③95℃恒定温度 ④琼脂糖 ⑤耐热DNA 聚合酶(Taq酶) ⑥脱氧核苷三磷酸混合物(dNTPmix)
(7)外源基因表达产生dsRNA 或hpRNA 的过程,一般包含了______。(编号选填)
①转录 ②转录后加工 ③翻译 ④翻译后加工
(8)据图分析,HIGS从本质上说属于______技术。
A. DNA 甲基化 B. 组蛋白修饰
C. DNA 干扰 D. RNA干扰
(9)HIGS 防治菌核病的过程中,dsRNA 或hpRNA针对的是_______,从而导致______。(编号选填)
①植物细胞关键基因 ②核盘菌关键基因③植物细胞基因数量减少 ④核盘菌基因数量减少⑤植物细胞基因表达降低 ⑥核盘菌基因表达降低
【答案】(1)②③ (2)③
(3)①②③④ (4)①③
(5)② (6)①②⑤⑥
(7)①② (8)D
(9) ①. ② ②. ⑥
【解析】
【分析】培养基是人工配制的、供微生物生长繁殖或产生代谢产物的营养基质,是微生物实验和发酵生产的基础。培养基的成分及作用:碳源 :提供微生物所需的碳元素,作为能源和构建细胞物质的原料;氮源:提供微生物所需的氮元素,用于合成蛋白质、核酸等 ; 生长因子:微生物生长必需但自身不能合成的微量有机物;水 :微生物细胞的主要组成成分,是代谢反应的介质;培养基的分类:液体培养基、固体培养基、半固体培养基、基础培养基、选择培养基、鉴别培养基、通用培养基、富集培养基。PCR技术的必备条件包括:DNA引物、DNA模板、耐热DNA聚合酶(Taq酶)、脱氧核苷三磷酸混合物;PCR技术的核心原理是通过体外反复的变性-复性-延伸循环,实现目的DNA片段的快速扩增,本质是DNA的半保留复制。
【小问1详解】
核盘菌是真菌,真菌细胞有细胞壁,动物细胞没有细胞壁;二者都有细胞核、线粒体,低等植物和动物细胞有中心体,真菌细胞一般没有中心体,因此核盘菌与动物细胞在细胞结构上的区别是②细胞壁、③中心体。
【小问2详解】
核盘菌作为植物病原真菌,从油菜体内获取营养并对油菜造成损害,这种生物间的关系属于寄生。
【小问3详解】
马铃薯(去皮)中含有糖类、蛋白质、维生素、无机盐等物质,因此能为核盘菌提供碳源、氮源、生长因子和无机盐。
【小问4详解】
PDA培养基中添加了琼脂,琼脂是凝固剂,因此属于固体培养基;该培养基没有针对特定微生物设计筛选或鉴别条件,能满足多种真菌的生长需求,因此也属于通用培养基。
【小问5详解】
突变是随机的,并非定向产生抗药性基因,因此①③错误;长期使用化学杀菌剂会对核盘菌进行选择,抗药性个体存活并繁殖,导致抗药性基因频率增加,从而削弱杀菌剂效能,④错误,②正确。
故选②。
小问6详解】
PCR技术的必备条件包括:DNA引物(①)、DNA模板(②)、耐热DNA聚合酶(Taq酶)(⑤)、脱氧核苷三磷酸混合物(dNTPmix)(⑥);PCR需要变温(95℃变性、55℃左右复性、72℃延伸),并非95℃恒定温度(③错误);琼脂糖用于电泳,不是PCR的条件(④错误)。
故选①②⑤⑥。
【小问7详解】
dsRNA或hpRNA属于RNA类物质,外源基因表达产生这类RNA的过程主要包括转录(①)和转录后加工(②);翻译(③)和翻译后加工(④)是合成蛋白质的过程,与RNA生成无关。
故选①②。
【小问8详解】
图中出现了RNA诱导沉默复合体(RISC),且涉及dsRNA、hpRNA介导的基因沉默过程,这是RNA干扰技术的核心特征,而非DNA甲基化、DNA干扰或组蛋白修饰,ABC错误,D正确。
故选D。
【小问9详解】
HIGS用于防治菌核病,目标是抑制核盘菌生长繁殖,因此dsRNA或hpRNA针对的是核盘菌关键基因(②);RNA干扰的作用是抑制基因表达,而非减少基因数量,因此会导致核盘菌基因表达降低(⑥)。
五、CAR-T 细胞疗法 (24分)
5. 常规的CAR-T细胞疗法是通过给患者自身T细胞装上嵌合抗原受体(CAR),使其能精准识别并杀死肿瘤细胞。但患者往往自身T细胞数量较少,因此自体CAR-T细胞生产周期较长且成本高昂。为解决该问题,某科研团队研发了通用型CAR-T细胞疗法,原理如图1所示,图中A-F表示相应过程。
(1)图1CAR-T细胞制作时,需利用病毒载体递送外源基因。外源基因在该病毒载体中的存在形式是______。
A. 一段双链DNA片段 B. 一段双链 RNA 片段
C. 一段单链DNA片段 D. 一段单链RNA 片段
(2)图1的病毒载体中,可能含有______。
①衣壳蛋白基因 ②CAR 基因 ③RNA 聚合酶 ④逆转录酶
A. ①②③ B. ①②④ C. ①③④ D. ②③④
(3)过程B 获取的自体CAR-T细胞需在体外培养增殖。把该过程中的培养条件/成分与其主要功能用直线连接______。
培养条件/成分
主要功能
葡萄糖
··
避免细菌等微生物污染
适宜的CO2浓度
··
提供细胞呼吸的主要的能源物质
抗生素
··
促进细胞分裂
生长因子
··
促进细胞分化
无机盐
··
维持培养基pH值稳定
·
维持培养基渗透压稳定
(4)据图1及所学知识分析,过程D 获取的异体CAR-T细胞注射入肿瘤患者体内,可能出现的现象是______。
A. 识别裂解患者的肿瘤细胞
B. 被患者NK细胞识别裂解
C. 被患者 B淋巴细胞识别裂解
D. 被患者T淋巴细胞识别裂解
(5)过程E改造的通用型CAR-T细胞表面存在糖盾(致密糖基化修饰层),使其在患者体内安全发挥功能,原因可能是______。
A. 通用型CAR-T细胞的关键表面抗原被掩盖
B. 通用型 CAR-T细胞的嵌合抗原受体被掩盖
C. 肿瘤细胞的关键表面抗原被掩盖
D. 肿瘤细胞的嵌合抗原受体被掩盖
通用型CAR-T细胞“糖盾”的形成需敲除异体CAR-T细胞的S基因,S基因的作用机理(过程Ⅰ-Ⅳ)及敲除过程(过程V-Ⅶ)如图2所示。
注:sgRNA 是一种可折叠形成特定茎环结构的单链RNA,Cas9核酸酶会与sgRNA的茎环结构通过空间适配结合。
(6)S 基因的敲除过程需 Cas9 核酸酶,它需在 sgRNA 引导下发挥功能,Cas9核酸酶可以______。
A. 间接识别特定 DNA 序列 B. 打开磷酸二酯键
C. 直接识别特定sgRNA 序列 D. 打开肽键
(7)S基因被敲除后,通用型CAR-T细胞中可能增强的过程是______。
A. Ⅰ、Ⅲ B. Ⅰ、Ⅳ C. Ⅱ、Ⅲ D. Ⅲ、Ⅳ
(8)据题干信息和图1、2分析,检测S基因是否被成功敲除,可检测细胞是否______。
A. 存在正常S基因 B. 存在正常S蛋白
C. 出现“糖盾” D. 出现嵌合抗原受体
(9)研究发现,通用型CAR-T细胞在一定程度上仍会引起免疫排斥。为进一步提升研究人员提出可通过蛋白质工程定向改造提升通用型CAR-T细胞内的糖基转移酶活性。据学知识分析,这种思路是否合理?为什么?_______。
【答案】(1)D (2)B
(3) (4)ABD (5)A (6)AB (7)D (8)ABC
(9)合理,理由是改造糖基转移酶活性可减少 “糖盾⁺”,降低 CAR-T 细胞的免疫原性,减轻免疫排斥。
【解析】
【分析】基因工程的步骤:获取目的基因、构建基因表达载体、导入受体细胞、目的基因的检测与鉴定。
【小问1详解】
由图可知,病毒载体中含有RNA,所以该病毒为RNA病毒。对于RNA病毒,其遗传物质是RNA,外源基因要通过该病毒载体递送,在病毒载体中存在形式为一段单链RNA片段。D正确,ABC错误。
故选D。
【小问2详解】
病毒载体需包含:①衣壳蛋白基因(编码病毒衣壳,保证载体结构完整);②CAR 基因(外源目的基因,需导入细胞);④逆转录酶(逆转录病毒的酶,用于将 RNA 逆转录为 DNA)。RNA 聚合酶(③)并非病毒载体必需成分。B正确,ACD错误。
故选B。
【小问3详解】
过程B 获取的自体CAR-T细胞需在体外培养增殖,该过程需要葡萄糖提供细胞呼吸的主要能源物质,适宜的CO2浓度能维持pH值稳定,抗生素能避免细菌等微生物污染,生长因子能促进细胞分裂,无机盐能维持培养基渗透压稳定,因此连线为:。
【小问4详解】
A、CAR-T细胞能识别肿瘤细胞表面的特定抗原,从而识别裂解患者的肿瘤细胞,A正确;
B、异体CAR-T细胞对于肿瘤患者来说属于外来异物,患者体内的NK细胞可以识别并裂解外来异物,所以异体CAR-T细胞可能被患者NK细胞识别裂解,B正确;
C、B淋巴细胞主要参与体液免疫,不具有识别裂解异体CAR-T细胞的功能,C错误;
D、T淋巴细胞主要参与细胞免疫,这种经过改造的异体CAR-T细胞也能够被T淋巴细胞识别裂解,D正确。
故选ABD。
【小问5详解】
免疫细胞识别外来细胞的关键是识别细胞表面的 “关键表面抗原”,糖鞘覆盖在通用型CAR-T 细胞表面,会掩盖其自身的关键表面抗原,使患者免疫系统无法识别该细胞为 “外来物”,从而让其安全发挥功能。A正确,BCD错误。
故选A。
【小问6详解】
A、由题意可知,“sgRNA是一种可折叠形成特定茎环结构的单链RNA,Cas9核酸酶会与sgRNA的茎环结构通过空间适配结合”可知,Cas9核酸酶间接识别特定DNA序列,A正确;
B、Cas9核酸酶的作用是打开磷酸二酯键,从而实现对DNA的切割,B正确;
C、Cas9核酸酶是间接通过sgRNA识别特定DNA序列,并非直接识别特定sgRNA序列,C错误;
D、Cas9核酸酶打开的是磷酸二酯键,不是肽键,D错误。
故选AB。
【小问7详解】
S基因表达出S蛋白对过程Ⅱ(糖基转移酶合成)有抑制作用,糖基转移酶对过程Ⅲ(嵌合抗原受体合成)有抑制作用。当S基因被敲除后,S蛋白不存在,那么对过程Ⅱ的抑制作用解除,会合成糖基转移酶;糖基转移酶会促进过程Ⅲ的发生,过程Ⅲ会增强,进而促进过程Ⅳ。所以S基因被敲除后,通用型CAR - T细胞中可能增强的过程是Ⅲ、Ⅳ,D正确,ABC错误。
故选D。
【小问8详解】
A、检测细胞是否存在正常S基因可以判断S基因是否被成功敲除,A正确;
B、S基因控制S蛋白的合成,所以检测细胞是否存在S蛋白可以判断S基因是否被成功敲除,B正确;
C 、由题意可知,S基因的作用是促进 “糖盾⁺” 形成,若S基因被敲除→S蛋白减少→糖基转移酶减少→“糖盾⁺” 减少 / 消失。因此检测 “是否出现糖盾⁺” 可判断S基因是否被敲除(若未敲除,会有糖盾⁺;若敲除,糖盾⁺减少/消失),C正确;
D、嵌合抗原受体的形成与 S 基因无关,不能判断判断S基因是否被成功敲除,D错误。
故选ABC。
【小问9详解】
新增小题免疫排斥的原因是 “糖盾⁺”(通用型 CAR-T 的糖链)被宿主免疫系统识别;若通过蛋白质工程降低糖基转移酶活性,可减少 “糖盾⁺” 的形成,使 CAR-T 细胞的表面抗原更接近宿主细胞,从而减轻免疫排斥。因此思路合理,理由:改造糖基转移酶活性可减少 “糖盾⁺”,降低 CAR-T 细胞的免疫原性,减轻免疫排斥。
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