精品解析：上海市浦东新区进才中学2025-2026学年高三上学期期中考试生物试卷

上海市进才中学2025学年第一学期期中考试 高三生物学试卷 （时间60分钟，满分100分） 一、滨蟹和玉黍螺（18分） 1. 滨蟹在海岸潮间带中是玉黍螺的捕食者，玉黍螺取食墨角藻（一种海藻）。 （1）滨蟹和玉黍螺均为生态系统成分中的______（编号选填），他们构成的食物链是生态系统______（编号选填）功能实现的渠道。 ①生产者②消费者③物质循环④能量流动 （2）自然种群的数量往往是变动的。四位同学尝试对海岸潮间带滨蟹、玉黍螺两种生物种群的数量变化进行数学建模，得出以下四个模型，其中正确的有______（多选）。 A. B. C. D. （3）若上述水域生态系统被某种不易降解的污染物污染，则分别测定三种生物体内该污染物的积累量，最可能的结果是______（单选）。 A. 墨角藻>玉黍螺>滨蟹 B. 墨角藻>滨蟹>玉黍螺 C. 滨蟹>玉黍螺>墨角藻 D. 滨蟹>墨角藻>玉黍螺 为研究捕食者对被捕食者的影响，科研人员制作了四个培养箱（水流可通过），每个培养箱内放置两块平板，平板上长有墨角藻供玉黍螺取食。四个培养箱分别如图1进行处理，若干天后计数并统计平板上墨角藻的存留率。 （4）图1中设置d组作为对照的作用是______。 （5）图2所示为上述实验的结果，据图分析正确的有______（多选）。 A. 滨蟹的存在促进玉黍螺对墨角藻的取食 B. 滨蟹的存在抑制玉黍螺对墨角藻的取食 C. 越小的玉黍螺，其摄食行为受滨蟹的影响越大 D. 越大的玉黍螺，其摄食行为受滨蟹的影响越大 （6）本实验用带孔不透明的隔板隔开滨蟹和玉黍螺，但滨蟹仍能影响玉黍螺的摄食，说明二者之间存在信息传递。此处体现了信息传递的何种作用______（单选）。 A. 有利于个体生命活动的正常进行 B. 有利于种群的繁衍 C. 调节生物的种间关系 D. 增加群落的物种多样性 （7）在图1各组实验的基础上，有同学建议再增加一个e组：装置同a组，但先只放滨蟹、不放玉黍螺；一段时间后，移除滨蟹、再放入玉黍螺。若实验结果仍与图2相同，则可推断滨蟹向玉黍螺传递的信息属于______（编号选填）。 ①物理信息②化学信息③行为信息 二、“卵子死亡”（20分） 2. “卵子死亡”是我国科学家新发现的一种人类单基因遗传病。该病致病基因是人体正常PANX1基因中一个碱基对的替换而形成的，其表达产物会引起PANX1通道异常激活，加速卵子内部ATP的释放，使卵子出现萎缩、退化等现象，最终导致不孕。图1是一个“卵子死亡”患者的家系图，图1中所示成员中存在患者；图2显示的是正常PANX1基因和异常PANX1基因区域中某限制酶的酶切位点；分别提取家系中部分成员的DNA进行酶切，然后对产物进行电泳，结果见图3。 （1）导致“卵子死亡”的根本原因是______（单选）。 A. 基因突变 B. 基因重组 C. 染色体变异 D. 表观遗传 （2）研究表明异常PANX1基因与正常PANX1基因表达产物所含的氨基酸数目相同。据此可知，发生碱基对替换的位点所在的密码子可能______（编号选填）。 ①替换前后编码同种氨基酸 ②替换前后编码不同氨基酸 ③由普通密码子变为终止密码子 ④由终止密码子变为起始密码子 （3）据图2、3可判断家族成员中杂合子个体是______（多选）。 A. I-1 B. I-2 C. Ⅱ-4 D. Ⅱ-5 （4）家族中不具备生育能力的个体是______（编号选填）。 ①I-1②Ⅱ-4③Ⅱ-5 （5）综合图1、2、3，推测“卵子死亡”的遗传方式为______（单选）。 A. 常染色体显性遗传 B. 常染色体隐性遗传 C. 伴X染色体显性遗传 D. 伴X染色体隐性遗传 （6）结合题干信息，下列说法正确的是______（编号选填）。 ①携带PANX1突变基因的男性具有生育能力 ②携带PANX1突变基因的女性具有生育能力 ③子代皆从父亲那里继承得到PANX1突变基因 （7）如下所示为人类细胞分裂的不同时期（仅绘出部分染色体）。可出现于Ⅱ-4体内，且可能含有2个异常PANX1基因的有______（多选）。 A. B. C. D. （8）图1中，Ⅱ-3和Ⅱ-4个体婚配，生出“卵子死亡”患者的概率为______（单选）。 A. 0 B. 1/2 C. 2/5 D. 1 三、“减肥神药”的作用机理研究（20分） 3. 司美格鲁肽被誉为高血糖肥胖症的“减肥神药”，其有效成分为胰高血糖素样肽1（GLP-1）类似物，使用后可长效降低血糖，延迟胃排空，并通过中枢性食欲抑制减少进食量。人体内GLP-1的部分作用机制如图1所示；静脉注射或口服等量葡萄糖后血浆胰岛素浓度的变化如图2所示。请回答下列问题： （1）肠道L细胞产生的GLP-1到达并作用于胰岛B细胞依次经过的内环境是______（编号选填并排序）。 ①组织液②血浆③细胞内液④消化道 （2）胰岛素调节血糖浓度变化的过程是______（多选）。 A. 与肌细胞受体结合 B. 与肝细胞受体结合 C. 葡萄糖氧化分解增多 D. 促进肝糖原的水解 E. 促进脂肪的水解 F 胰岛素进入肝细胞 （3）对上述材料进行分析，下列相关叙述错误的是______（多选）。 A. 司美格鲁肽可用于由于胰岛素受体缺乏引起的糖尿病 B. 口服葡萄糖更有利于胰岛素含量增加与L细胞分泌的GLP-1有关 C. PPC神经元释放的GLP-1作用于下丘脑，进而使副交感神经兴奋，抑制胃肠蠕动 D. 使用司美格鲁肽后产生饱腹感属于非条件反射 （4）结合图1中信息和所学知识分析，在空腹时胰岛B细胞会发生的过程有______（编号选填）。 ①钾离子外流②钙离子内流 （5）与注射胰岛素相比，糖尿病患者注射司美格鲁肽能够避免因药量过多引发的低血糖症状，据图2和所学知识解释可能的原因：______。 为进一步探究GLP-1类似物的降血糖机制，现将生长状态相似的小鼠平均分成4组，分别在A、B时间点之后开始给4组注射适量且等量的以下实验试剂之一：STZ（能特异性诱导胰岛B细胞凋亡）、exendin-4（某种其他类型的降血糖药物）、GLP-1类似物、生理盐水（如表），在相同条件下培养小鼠，期间持续检测小鼠空腹血糖浓度，结果如图3，全部注射流程结束后检测4组小鼠的胰岛B细胞数量和胰岛素表达量，结果如图4所示。 组别 一组① 二组② 三组③ 四组④ A时间点 生理盐水 STZ STZ STZ B时间点 生理盐水 GLP-1类似物 甲 乙 （6）根据题目信息分析，表中甲处注射的物质是______，乙处注射的物质是______（编号选填）。 ①exendin-4②GLP-1类似物③生理盐水 （7）综合分析上述材料，GLP-1类似物除了通过减少进食量改善血糖，其降血糖的机制还可能有______（编号选填）。 ①增加胰岛B细胞的数目 ②促进胰岛素基因的表达 ③增加胰岛素基因的数量 四、月季（20分） 4. 月季性喜温暖、日照充足、空气流通的环境，因其丰富的色彩及多样的花型，具有较高的观赏价值，在我国作为绿化和园艺植物广泛栽培。 （1）月季性喜日照充足，其光合色素主要吸收______光（①红光②蓝光③远红外光）（编号选填）。 （2）夏季中午阳光直射条件下，月季叶片会关闭气孔以减少蒸腾，会因______导致光反应速率降低（选填编号并正确排序）。 ①吸收转化光能减少 ②CO2吸收和固定减少 ③O2释放减少 ④供给光反应的ADP、NADP不足 ⑤C3还原速率降低 ⑥ATP、NADPH消耗减少 “光谱”是变色月季中具有代表性的品种，开花过程中花冠颜色变化较为明显，随着花青素的积累，花冠由淡黄逐渐变深红，花冠细胞中与此有关的过程如图1。 （3）图1①过程中，若有一个tRNA的反密码子为5’-GAA-3’，则其携带的氨基酸为______（密码子：①5’-CUU-3’亮氨酸②5’-UUC-3’苯丙氨酸③5’-GAA-3’谷氨酸④5’-AAG-3’赖氨酸）。此时进行的是______（①转录②翻译③复制）。 （4）关于该月季开花过程花冠由黄变红的机理，下列说法正确的是______（多选）。 A. 光是诱发月季花冠变色的信号分子 B. 光改变了月季花冠的基因的序列 C. 月季花花冠变红过程中，花青素的数量减少 D. 月季花变色可能涉及表观遗传调控 （5）综合相关信息可知光在月季的生长发育过程中可作为______参与其生命活动（编号选填）。 ①能量来源②物质来源③环境信号 （6）月季切花花枝越长等级越高。不同浓度赤霉素处理后的花枝长度如图2所示，若要进一步探究促进花枝生长的最适浓度，则应该在______浓度范围内配制系列浓度梯度的赤霉素溶液重复实验（单选）。 A. 100-300mg/L B. 200-400mg/L C. 100-400mg/L D. 200-500mg/L （7）月季中有很多矮化品种，有的是激素合成缺陷型，有的是激素受体缺陷型，现对一矮化月季品种进行检验，结果如图3，则该矮化品种是______型（①激素合成缺陷型②激素受体缺陷型）（编号选填）。由结果可知赤霉素和生长素在促进茎生长方面有______关系。 五、PET解聚酶与塑料降解（22分） 5. PET（组成元素：CHO）是一种聚酯类塑料，全球每分钟生产约100万个PET塑料瓶。科学家从能够利用PET作为碳源的细菌中分离出了一种能降解PET的解聚酶。PET在70℃时才能完全变为液态，便于降解。但PET解聚酶不耐高温。为此，科研人员借助定向进化策略，提高PET解聚酶耐受高温的能力。该策略经历多轮定向进化（每一轮均在上一轮筛选出的目标菌株上开展），其涉及的信息如表所示。 每一轮的基本流程 定向进化（轮次） 第一轮 第二轮 第三轮 第四轮 第五轮 第六轮 ①基因突变和转化 将突变后的PET解聚酶基因导入大肠杆菌 ②分离纯化和鉴定的菌株 5种 13种 4种 3种 5种 9种 ③提取出的PET解聚酶预保温和酶活测定条件 1h/55℃ 1h/60℃ 1h/65℃ 1h/70℃ 1h/80℃ 7h/70℃ ④选出的PET解聚酶中变化的位点数 2个 2个 3个 3个 5个 1个 （1）研究人员从土壤样品中分离能产生PET解聚酶的细菌时，所使用的培养基成分应包括______（编号选填）。 ①（NH4）2SO4②淀粉③PET④无机盐 （2）据所学知识判断，分离PET解聚酶细菌所使用的培养基类型属于______（编号选填）。 ①天然培养基②合成培养基③液体培养基④通用培养基⑤固体培养基⑥选择培养基 （3）表2中流程②宜选用的接种方法为______（①平板划线/②稀释涂布）（编号选填）；其目的是______（单选）。 A．对大肠杆菌进行计数 B．扩大大肠杆菌种群数量 C．便于分离提取PET解聚酶 D．将导入不同突变基因的大肠杆菌分离开 （4）本研究采用的定向进化策略，相比自然界的进化过程，区别是______（单选）。 A. 发生基因突变 B. 实现个体进化 C. 加快进化速度 D. 模拟自然选择 （5）据题干及所学知识分析，研究人员在第6轮中设置70℃且长时间保温（7小时），下列说法正确是______（多选）。 A. 蛋白质工程中对于不同酶，筛选标准应保持一致 B. 筛选中诱导PET解聚酶发生基因突变 C. 筛选中淘汰不耐高温的PET解聚酶，提高酶的耐高温稳定性 D. 延长保温时间，便于酶与底物充分接触使PET完全变为液态 （6）据题干信息判断，获取耐高温PET解聚酶的过程涉及______（多选）。 A 基因工程 B. 细胞工程 C. 发酵工程 D. 蛋白质工程 天然PET解聚酶基因（792bp）部分编码链序列以及用于表达载体构建的质粒结构如图1所示: （7）已知天然PET解聚酶基因不含合适的酶切位点，但可借助PCR解决该问题。据图1信息判断，为了便于表达载体的构建，在设计PET解聚酶基因PCR反应体系时，应选择引物______（编号选填）。 ①5’ CATATGCAGACTAACCCCTATGCTCG 3’ ②5’ CTCGAGATGCAGACTAACCCCTATGC 3’ ③5’ CATATGGCTGCAGTTAGCAGTG 3’ ④5’CTCGAGGCTGCAGTTAGCAGTG 3’ （8）为鉴定表达载体构建是否正确，研究人员从目标菌株中提取质粒，并经Xho 和Nde I充分处理后进行凝胶电泳。根据图2结果判断，含重组pBbE8K质粒的菌落是______（编号选填）。 ①菌落1②菌落2③菌落3④菌落4 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 上海市进才中学2025学年第一学期期中考试 高三生物学试卷 （时间60分钟，满分100分） 一、滨蟹和玉黍螺（18分） 1. 滨蟹在海岸潮间带中是玉黍螺的捕食者，玉黍螺取食墨角藻（一种海藻）。 （1）滨蟹和玉黍螺均为生态系统成分中的______（编号选填），他们构成的食物链是生态系统______（编号选填）功能实现的渠道。 ①生产者②消费者③物质循环④能量流动 （2）自然种群的数量往往是变动的。四位同学尝试对海岸潮间带滨蟹、玉黍螺两种生物种群的数量变化进行数学建模，得出以下四个模型，其中正确的有______（多选）。 A. B. C. D. （3）若上述水域生态系统被某种不易降解的污染物污染，则分别测定三种生物体内该污染物的积累量，最可能的结果是______（单选）。 A. 墨角藻>玉黍螺>滨蟹 B. 墨角藻>滨蟹>玉黍螺 C. 滨蟹>玉黍螺>墨角藻 D. 滨蟹>墨角藻>玉黍螺 为研究捕食者对被捕食者的影响，科研人员制作了四个培养箱（水流可通过），每个培养箱内放置两块平板，平板上长有墨角藻供玉黍螺取食。四个培养箱分别如图1进行处理，若干天后计数并统计平板上墨角藻的存留率。 （4）图1中设置d组作为对照的作用是______。 （5）图2所示为上述实验的结果，据图分析正确的有______（多选）。 A. 滨蟹的存在促进玉黍螺对墨角藻的取食 B. 滨蟹的存在抑制玉黍螺对墨角藻的取食 C. 越小的玉黍螺，其摄食行为受滨蟹的影响越大 D. 越大的玉黍螺，其摄食行为受滨蟹的影响越大 （6）本实验用带孔不透明的隔板隔开滨蟹和玉黍螺，但滨蟹仍能影响玉黍螺的摄食，说明二者之间存在信息传递。此处体现了信息传递的何种作用______（单选）。 A. 有利于个体生命活动的正常进行 B. 有利于种群的繁衍 C. 调节生物的种间关系 D. 增加群落的物种多样性 （7）在图1各组实验的基础上，有同学建议再增加一个e组：装置同a组，但先只放滨蟹、不放玉黍螺；一段时间后，移除滨蟹、再放入玉黍螺。若实验结果仍与图2相同，则可推断滨蟹向玉黍螺传递的信息属于______（编号选填）。 ①物理信息②化学信息③行为信息 【答案】（1） ①. ② ②. ③④ （2）BC （3）C （4）排除环境因素引起的墨角藻生长或死亡对实验结果产生的影响，从而确定捕食者的存在对墨角藻的影响效果 （5）BC （6）C （7）② 【解析】 【分析】生态系统的组成包括非生物部分和生物部分，非生物部分有阳光、空气、水、温度、土壤等；生物部分包括生产者、消费者、分解者。生产者主要指绿色植物，能够通过光合作用制造有机物，为自身和生物圈中的其他生物提供物质和能量；消费者主要指各种动物，促进生物圈中的物质循环；分解者是指细菌和真菌等营腐生生活的微生物，它们能将动植物残体中的有机物分解成无机物归还无机环境。 【小问1详解】 生态系统成分中： 生产者是自养生物（如墨角藻）；消费者是异养、以其他生物为食的生物，滨蟹捕食玉黍螺、玉黍螺取食墨角藻，二者均为消费者（②）。 食物链是生态系统能量流动（④）的主要渠道（同时也参与物质循环）。 【小问2详解】 AB、曲线中玉黍螺（被捕食者）先波动，滨蟹（捕食者）后波动，符合 “被捕食者先增先减、捕食者后增后减” 的捕食关系，A错误，B正确； C、这是捕食关系的 “Lotka-Volterra 相图”，被捕食者（玉黍螺，N）数量变化在前，捕食者（滨蟹，P）数量变化在后，符合捕食逻辑，C正确； D、此图中种群数量变化关系不符合滨蟹和玉黍螺作为捕食关系的数量变化规律（箭头方向、稳定点对应错误），D错误。 故选BC。 【小问3详解】 不易降解的污染物会沿食物链逐级富集（营养级越高，体内污染物积累量越多）。题干中食物链为：墨角藻（第一营养级）→玉黍螺（第二营养级）→滨蟹（第三营养级） ，因此污染物积累量： 滨蟹>玉黍螺>墨角藻 ，C 正确，ABD错误。 故选C。 【小问4详解】 本实验中d组的作用是作为对照，目的是排除环境因素引起的墨角藻生长或死亡对实验结果产生的影响，从而确定捕食者的存在对墨角藻的影响效果。 【小问5详解】 AB、有滨蟹时，墨角藻存留率显著高于无滨蟹组，说明滨蟹的存在抑制玉黍螺对墨角藻的取食，A错误，B正确； CD、有滨蟹时，“有玉黍螺（小螺）” 组的墨角藻存留率与 “有玉黍螺（大螺）” 组相差不明显；无滨蟹时，“有玉黍螺（小螺）” 组的墨角藻存留率明显低于 “有玉黍螺（大螺）” 组，说明明越小的玉黍螺，其摄食行为受滨蟹的影响越大，C正确，D错误。 故选BC。 【小问6详解】 本实验用带孔不透明的隔板隔开滨蟹和玉黍螺，防止滨蟹直接捕食玉黍螺，但滨蟹传递的信息能对玉黍螺造成影响，进而影响玉黍螺对墨角藻的取食，说明信息传递可以调节种间关系，维持生态系统的稳定性，C正确，ABD错误。 故选C。 【小问7详解】 由题意可知，先放滨蟹（移走后）再放玉黍螺，结果仍与图 2 一致，说明滨蟹传递的信息可残留，属于化学信息（物理信息、行为信息无法长期残留），②正确，①③错误。 故选②。 二、“卵子死亡”（20分） 2. “卵子死亡”是我国科学家新发现的一种人类单基因遗传病。该病致病基因是人体正常PANX1基因中一个碱基对的替换而形成的，其表达产物会引起PANX1通道异常激活，加速卵子内部ATP的释放，使卵子出现萎缩、退化等现象，最终导致不孕。图1是一个“卵子死亡”患者的家系图，图1中所示成员中存在患者；图2显示的是正常PANX1基因和异常PANX1基因区域中某限制酶的酶切位点；分别提取家系中部分成员的DNA进行酶切，然后对产物进行电泳，结果见图3。 （1）导致“卵子死亡”的根本原因是______（单选）。 A. 基因突变 B. 基因重组 C. 染色体变异 D. 表观遗传 （2）研究表明异常PANX1基因与正常PANX1基因表达产物所含的氨基酸数目相同。据此可知，发生碱基对替换的位点所在的密码子可能______（编号选填）。 ①替换前后编码同种氨基酸 ②替换前后编码不同氨基酸 ③由普通密码子变为终止密码子 ④由终止密码子变为起始密码子 （3）据图2、3可判断家族成员中杂合子个体是______（多选）。 A. I-1 B. I-2 C. Ⅱ-4 D. Ⅱ-5 （4）家族中不具备生育能力的个体是______（编号选填）。 ①I-1②Ⅱ-4③Ⅱ-5 （5）综合图1、2、3，推测“卵子死亡”的遗传方式为______（单选）。 A. 常染色体显性遗传 B. 常染色体隐性遗传 C. 伴X染色体显性遗传 D. 伴X染色体隐性遗传 （6）结合题干信息，下列说法正确的是______（编号选填）。 ①携带PANX1突变基因的男性具有生育能力 ②携带PANX1突变基因的女性具有生育能力 ③子代皆从父亲那里继承得到PANX1突变基因 （7）如下所示为人类细胞分裂的不同时期（仅绘出部分染色体）。可出现于Ⅱ-4体内，且可能含有2个异常PANX1基因的有______（多选）。 A. B. C. D. （8）图1中，Ⅱ-3和Ⅱ-4个体婚配，生出“卵子死亡”患者的概率为______（单选）。 A. 0 B. 1/2 C. 2/5 D. 1 【答案】（1）A （2）①② （3）AC （4）② （5）A （6）①③ （7）ABD （8）A 【解析】 【分析】1、单基因遗传病的遗传方式判断，通过家系图的“无中生有”（正常亲本生育患病子代）等特征，判断遗传病的显隐性及染色体位置（常染色体/性染色体）； 2、基因突变与限制酶酶切位点的关系：分析碱基对替换导致的基因突变；改变限制酶的酶切位点（如正常基因有酶切位点，突变基因因碱基替换丢失位点），进而影响酶切后DNA片段的长度； 3、电泳结果与基因型的关联利用琼脂糖凝胶电泳中“DNA片段越小，迁移速度越快，条带越靠下”的规律，结合酶切后片段的长度差异，判断个体的基因型：纯合子（如正常纯合 / 患病纯合）仅出现对应基因的酶切片段条带，杂合子同时出现正常基因和突变基因的酶切片段条带； 4、基因型与表型的对应关系，结合系谱图中的表型（患病 / 正常）与通过电泳结果推导得到的基因型，先推导家族成员的具体基因型，再判断该遗传病遗传方式。 【小问1详解】 致病基因由正常基因一个碱基对替换形成，碱基对替换属于基因突变，A正确。 故选A。 【小问2详解】 ①替换前后密码子编码同种氨基酸（密码子简并性），不改变氨基酸数目，①正确； ②替换后编码不同氨基酸，但未改变翻译终止位置，氨基酸数目不变，②正确； ③替换为终止密码子会使翻译提前终止，氨基酸数目减少，③错误； ④由终止密码子变为起始密码子，氨基酸数目增多，④错误。 故选①②。 【小问3详解】 正常基因酶切后产生1.2kb 片段，异常基因酶切后产生1.4kb 片段；杂合子同时含1.2kb和1.4kb 片段。图3中，Ⅰ-1、Ⅱ-4同时出现两个条带，为杂合子；Ⅰ-2、Ⅱ-5仅含1.2kb 片段（纯合正常），AC符合题意。 故选AC。 【小问4详解】 “卵子死亡”影响卵子发育，且“图1中所示成员中存在患者”，而图1中携带致病基因的女性只有Ⅱ-4。 故选②。 小问5详解】 根据男性出现两个等位基因，且Ⅱ-4杂合子患病可知，该病的遗传方式为常染色体显性遗传，A正确。 故选A。 【小问6详解】 ①携带 PANX1突变基因的男性：该病影响卵子发育，男性生殖细胞为精子，不受突变基因影响，具有生育能力，①正确； ②携带PANX1突变基因的女性：突变基因表达产物影响卵子发育，杂合女性（如 Ⅱ-4）不具备生育能力，②错误； ③由于携带PANX1突变基因的女性无生育能力，因此子代只能从父亲得到PANX1突变基因，③正确。 故选①③。 【小问7详解】 A、减数第一次分裂后期的初级卵母细胞，含a的同源染色体已复制，细胞内有2个a，A正确； B、有丝分裂后期的细胞，含a的姐妹染色单体分离后，细胞内暂时存在2个 a，B正确； C、减数第一次分裂后期的初级精母细胞，该细胞不可能是4号体内的减数分裂细胞，C错误； D、减数第二次分裂后期的极体，a的姐妹染色单体分离后，细胞内可能存在2个a，D正确。 故选ABD。 【小问8详解】 “卵子死亡”患者的卵子无法存活，无法完成受精作用发育为个体，因此Ⅱ-3和Ⅱ-4婚配，无法生出“卵子死亡”患者，A正确。 故选A。 三、“减肥神药”的作用机理研究（20分） 3. 司美格鲁肽被誉为高血糖肥胖症的“减肥神药”，其有效成分为胰高血糖素样肽1（GLP-1）类似物，使用后可长效降低血糖，延迟胃排空，并通过中枢性食欲抑制减少进食量。人体内GLP-1的部分作用机制如图1所示；静脉注射或口服等量葡萄糖后血浆胰岛素浓度的变化如图2所示。请回答下列问题： （1）肠道L细胞产生的GLP-1到达并作用于胰岛B细胞依次经过的内环境是______（编号选填并排序）。 ①组织液②血浆③细胞内液④消化道 （2）胰岛素调节血糖浓度变化的过程是______（多选）。 A. 与肌细胞受体结合 B. 与肝细胞受体结合 C. 葡萄糖氧化分解增多 D. 促进肝糖原的水解 E. 促进脂肪的水解 F 胰岛素进入肝细胞 （3）对上述材料进行分析，下列相关叙述错误的是______（多选）。 A. 司美格鲁肽可用于由于胰岛素受体缺乏引起的糖尿病 B. 口服葡萄糖更有利于胰岛素含量增加与L细胞分泌的GLP-1有关 C. PPC神经元释放的GLP-1作用于下丘脑，进而使副交感神经兴奋，抑制胃肠蠕动 D. 使用司美格鲁肽后产生饱腹感属于非条件反射 （4）结合图1中信息和所学知识分析，在空腹时胰岛B细胞会发生的过程有______（编号选填）。 ①钾离子外流②钙离子内流 （5）与注射胰岛素相比，糖尿病患者注射司美格鲁肽能够避免因药量过多引发的低血糖症状，据图2和所学知识解释可能的原因：______。 为进一步探究GLP-1类似物的降血糖机制，现将生长状态相似的小鼠平均分成4组，分别在A、B时间点之后开始给4组注射适量且等量的以下实验试剂之一：STZ（能特异性诱导胰岛B细胞凋亡）、exendin-4（某种其他类型的降血糖药物）、GLP-1类似物、生理盐水（如表），在相同条件下培养小鼠，期间持续检测小鼠空腹血糖浓度，结果如图3，全部注射流程结束后检测4组小鼠的胰岛B细胞数量和胰岛素表达量，结果如图4所示。 组别 一组① 二组② 三组③ 四组④ A时间点 生理盐水 STZ STZ STZ B时间点 生理盐水 GLP-1类似物 甲 乙 （6）根据题目信息分析，表中的甲处注射的物质是______，乙处注射的物质是______（编号选填）。 ①exendin-4②GLP-1类似物③生理盐水 （7）综合分析上述材料，GLP-1类似物除了通过减少进食量改善血糖，其降血糖的机制还可能有______（编号选填）。 ①增加胰岛B细胞的数目 ②促进胰岛素基因的表达 ③增加胰岛素基因的数量 【答案】（1）①→②→① （2）ABC （3）CD （4）① （5）当药量过多导致血糖降低时，胰岛B细胞摄入葡萄糖减少，细胞呼吸减慢导致ATP浓度降低，使得GLP-1的胞内信号转导的促进作用减弱，进而对胰岛素分泌的促进效果也减弱，避免了低血糖症状 （6） ①. exendin-4 ②. 生理盐水 （7）①② 【解析】 【分析】血糖平衡的调节，也就是调节血糖的来源和去向，使其处于平衡状态。研究发现，机体是通过一些特定的激素来调节血糖的代谢速率的，其中最主要的是胰岛分泌的胰高血糖素和胰岛素。 【小问1详解】 GLP-1 由肠道L细胞分泌后，先进入组织液①，进入血浆②随血液运输，到达胰岛B细胞周围后，从血浆再次进入组织液① 【小问2详解】 胰岛素可以促进组织细胞吸收、摄取和利用葡萄糖，包括促进血糖进入组织细胞氧化功能、促进血糖合成为糖原和非糖物质，又可以抑制肝糖原分解和非糖物质转化为葡萄糖。 故选ABC。 【小问3详解】 A、司美格鲁肽有效成分为胰高血糖素样肽1（GLP-1）类似物，不是作用于胰岛素受体，使用后可延迟胃排空，并通过中枢性食欲抑制减少进食量，可用于由于胰岛素受体缺乏引起的糖尿病，A正确； B、口服葡萄糖，除了胰岛B细胞能感知血糖浓度上升增加分泌胰岛素，下丘脑间接调控胰岛B细胞分泌更多的胰岛素，以及还存在食物刺激肠道细胞分泌GLP-1，作用于胰岛B细胞促进胰岛素的分泌，B正确； C、PPC神经元释放的GLP-1作用于下丘脑，进而使交感神经兴奋延缓消化道蠕动，C错误； D、使用司美格鲁肽后产生饱腹感在大脑皮层产生，没有经过完整的反射弧，不属于反射，D错误。 故选CD。 【小问4详解】 （4） 空腹时血糖浓度低，胰岛B细胞处于静息，钾离子外流①，维持细胞膜的静息电位 - 钙离子内流②是血糖升高时，空腹时不会发生。 故选①。 【小问5详解】 胰岛素直接作用于组织细胞降低血糖，当胰岛素注射过多时，可能出现低血糖。而GLP-1发挥作用依赖葡萄糖产生的ATP转化为cAMP，当GLP-1注射过多导致血糖降低时，胰岛B细胞摄入葡萄糖减少，细胞呼吸减慢导致ATP浓度降低，使得GLP-1的胞内信号转导的促进作用减弱，进而对胰岛素分泌的促进效果也减弱，避免了低血糖症状。 【小问6详解】 探究GLP-1类似物的降血糖机制，实验的自变量是高血糖小鼠注射的药物种类，因变量是血糖浓度变化、胰岛B细胞数目及胰岛素基因的表达量。一组是健康的对照组，其他组是模型鼠组，故二组、三组、四组都要注射STZ，以构建模型鼠。二组已经给出治疗，三组、四组分别给与exendin-4和生理盐水处理。从结果可知三组血糖下降，四组持续高血糖，故4组是糖尿病对照组，三组是阳性对照组。 【小问7详解】 从各组胰岛细胞数量可知，二组、三组胰岛细胞数量明显多于四组，说明GLP-1、Exendin-4能够促进胰岛B细胞的增殖（或者抑制胰岛B细胞凋亡）；二组、三组胰岛素表达量多于四组，说明GLP-1、Exendin-4能够促进胰岛素基因的表达；三组的胰岛素表达量高于二组，说明GLP-1降低血糖效果比exendin-4更好。 四、月季（20分） 4. 月季性喜温暖、日照充足、空气流通的环境，因其丰富的色彩及多样的花型，具有较高的观赏价值，在我国作为绿化和园艺植物广泛栽培。 （1）月季性喜日照充足，其光合色素主要吸收______光（①红光②蓝光③远红外光）（编号选填）。 （2）夏季中午阳光直射条件下，月季叶片会关闭气孔以减少蒸腾，会因______导致光反应速率降低（选填编号并正确排序）。 ①吸收转化光能减少 ②CO2吸收和固定减少 ③O2释放减少 ④供给光反应的ADP、NADP不足 ⑤C3还原速率降低 ⑥ATP、NADPH消耗减少 “光谱”是变色月季中具有代表性的品种，开花过程中花冠颜色变化较为明显，随着花青素的积累，花冠由淡黄逐渐变深红，花冠细胞中与此有关的过程如图1。 （3）图1①过程中，若有一个tRNA的反密码子为5’-GAA-3’，则其携带的氨基酸为______（密码子：①5’-CUU-3’亮氨酸②5’-UUC-3’苯丙氨酸③5’-GAA-3’谷氨酸④5’-AAG-3’赖氨酸）。此时进行的是______（①转录②翻译③复制）。 （4）关于该月季开花过程花冠由黄变红的机理，下列说法正确的是______（多选）。 A. 光是诱发月季花冠变色的信号分子 B. 光改变了月季花冠的基因的序列 C. 月季花花冠变红过程中，花青素的数量减少 D. 月季花变色可能涉及表观遗传调控 （5）综合相关信息可知光在月季的生长发育过程中可作为______参与其生命活动（编号选填）。 ①能量来源②物质来源③环境信号 （6）月季切花花枝越长等级越高。不同浓度赤霉素处理后的花枝长度如图2所示，若要进一步探究促进花枝生长的最适浓度，则应该在______浓度范围内配制系列浓度梯度的赤霉素溶液重复实验（单选）。 A. 100-300mg/L B. 200-400mg/L C. 100-400mg/L D. 200-500mg/L （7）月季中有很多矮化品种，有的是激素合成缺陷型，有的是激素受体缺陷型，现对一矮化月季品种进行检验，结果如图3，则该矮化品种是______型（①激素合成缺陷型②激素受体缺陷型）（编号选填）。由结果可知赤霉素和生长素在促进茎生长方面有______关系。 【答案】（1）①② （2）②⑥④ （3） ①. ② ②. ② （4）AD （5）①③ （6）B （7） ①. ① ②. 协同 【解析】 【分析】光合作用包括光反应和暗反应两个阶段。光反应发生场所在叶绿体的类囊体薄膜上，色素吸收、传递和转换光能，并将一部分光能用于水的光解生成NADPH和氧气，另一部分光能用于合成ATP，暗反应发生场所是叶绿体基质中，首先发生二氧化碳的固定，即二氧化碳和五碳化合物结合形成两分子的三碳化合物，三碳化合物利用光反应产生的NADPH和ATP被还原。 【小问1详解】 月季能进行光合作用，其中含有的光合色素包括叶绿素和类胡萝卜素，主要吸收红光和蓝光。 【小问2详解】 夏季中午阳光直射条件下，月季叶片会关闭气孔，该过程主要影响暗反应中二氧化碳的吸收，即影响②CO2吸收和固定过程，C3含量减少，⑥ATP、NADPH消耗减少，则暗反应产生、提供给光反应的物质④ADP、NADP+不足，进而影响光反应速率。 【小问3详解】 翻译时以mRNA为模板，以tRNA充当搬运工，tRNA携带氨基酸通过反密码子与mRNA的密码子配对，若有一个tRNA的反密码子为5’-GAA-3’，则对应的mRNA上密码子应为3’-CUU- 5’，即5’-UUC-3’，对应氨基酸是苯丙氨酸 。 【小问4详解】 分析可知，光作为一种信息分子，经过信号传导过程调控基因的转录，进而翻译出DFR酶和CHS酶，前体物质A、B分别在两种酶的作用下转变为花青素，随着花青素的积累，花冠由淡黄逐渐变深红，花青素含量的变化，可能与表观遗传有关系。故选AD。 【小问5详解】 ①结合图及相关信息可知，光作为一种信息分子，经过信号传导过程调控基因的转录，进而翻译出DFR酶和CHS酶，前体物质A、B分别在两种酶的作用下转变为花青素，随着花青素的积累，花冠由淡黄逐渐变深红。 ②综合上述信息可知，光既可以参与月季光合作用的过程，也可以参与其颜色的转变，在两个过程中光分别作为能量来源和环境信号起作用，故选①③。 【小问6详解】 据图分析，在实验范围内，赤霉素浓度是300mg/L时，花枝长度最大，故为进一步确定促进花枝生长的最适浓度，应在该浓度两侧缩小浓度范围进一步进行实验，即在200-400mg/L浓度范围内配制一系列浓度梯度的赤霉素溶液重复实验。 【小问7详解】 据图分析，与不加激素相比，添加生长素及生长素和赤霉素之后，茎伸长量均有所增加，说明该矮化品种是激素合成缺陷型（即添加激素后，激素能与靶细胞表面的特异性受体结合发挥作用）；图示结果显示生长素和赤霉素共同作用的效果优于生长素单独作用时，说明两者之间是协同作用。 五、PET解聚酶与塑料降解（22分） 5. PET（组成元素：CHO）是一种聚酯类塑料，全球每分钟生产约100万个PET塑料瓶。科学家从能够利用PET作为碳源的细菌中分离出了一种能降解PET的解聚酶。PET在70℃时才能完全变为液态，便于降解。但PET解聚酶不耐高温。为此，科研人员借助定向进化策略，提高PET解聚酶耐受高温的能力。该策略经历多轮定向进化（每一轮均在上一轮筛选出的目标菌株上开展），其涉及的信息如表所示。 每一轮的基本流程 定向进化（轮次） 第一轮 第二轮 第三轮 第四轮 第五轮 第六轮 ①基因突变和转化 将突变后的PET解聚酶基因导入大肠杆菌 ②分离纯化和鉴定的菌株 5种 13种 4种 3种 5种 9种 ③提取出的PET解聚酶预保温和酶活测定条件 1h/55℃ 1h/60℃ 1h/65℃ 1h/70℃ 1h/80℃ 7h/70℃ ④选出的PET解聚酶中变化的位点数 2个 2个 3个 3个 5个 1个 （1）研究人员从土壤样品中分离能产生PET解聚酶的细菌时，所使用的培养基成分应包括______（编号选填）。 ①（NH4）2SO4②淀粉③PET④无机盐 （2）据所学知识判断，分离PET解聚酶细菌所使用的培养基类型属于______（编号选填）。 ①天然培养基②合成培养基③液体培养基④通用培养基⑤固体培养基⑥选择培养基 （3）表2中流程②宜选用的接种方法为______（①平板划线/②稀释涂布）（编号选填）；其目的是______（单选）。 A．对大肠杆菌进行计数 B．扩大大肠杆菌种群数量 C．便于分离提取PET解聚酶 D．将导入不同突变基因的大肠杆菌分离开 （4）本研究采用的定向进化策略，相比自然界的进化过程，区别是______（单选）。 A. 发生基因突变 B. 实现个体进化 C. 加快进化速度 D. 模拟自然选择 （5）据题干及所学知识分析，研究人员在第6轮中设置70℃且长时间保温（7小时），下列说法正确的是______（多选）。 A. 蛋白质工程中对于不同酶，筛选标准应保持一致 B. 筛选中诱导PET解聚酶发生基因突变 C. 筛选中淘汰不耐高温的PET解聚酶，提高酶的耐高温稳定性 D. 延长保温时间，便于酶与底物充分接触使PET完全变为液态 （6）据题干信息判断，获取耐高温PET解聚酶的过程涉及______（多选）。 A. 基因工程 B. 细胞工程 C. 发酵工程 D. 蛋白质工程 天然PET解聚酶基因（792bp）部分编码链序列以及用于表达载体构建的质粒结构如图1所示: （7）已知天然PET解聚酶基因不含合适的酶切位点，但可借助PCR解决该问题。据图1信息判断，为了便于表达载体的构建，在设计PET解聚酶基因PCR反应体系时，应选择引物______（编号选填）。 ①5’ CATATGCAGACTAACCCCTATGCTCG 3’ ②5’ CTCGAGATGCAGACTAACCCCTATGC 3’ ③5’ CATATGGCTGCAGTTAGCAGTG 3’ ④5’CTCGAGGCTGCAGTTAGCAGTG 3’ （8）为鉴定表达载体构建是否正确，研究人员从目标菌株中提取质粒，并经Xho 和Nde I充分处理后进行凝胶电泳。根据图2结果判断，含重组pBbE8K质粒的菌落是______（编号选填）。 ①菌落1②菌落2③菌落3④菌落4 【答案】（1）①③④ （2）②⑤⑥ （3） ①. 稀释涂布 ②. D （4）C （5）CD （6）AD （7）①④ （8）② 【解析】 【分析】PCR技术的原理是模拟生物体内DNA分子复制的过程，利用DNA分子热变性原理，通过控制温度来控制DNA分子的解聚和结合，过程：①高温变性: DNA解旋过程；②低温复性：引物结合到互补链DNA上；③中温延伸：合成子链。PCR扩增中双链DNA解开不需要解旋酶，高温条件下氢键可自动解开。 【小问1详解】 微生物的培养基需要碳源、氮源、无机盐、水等各种营养成分，需要调节适宜的pH，研究人员欲分离能产生PET解聚酶的细菌时，因此应以PET为唯一碳源，所以选择①（NH4）2SO4  ，提供氮源，③PET，唯一碳源，④无机盐。 【小问2详解】 从土壤样品中分离能产生PET解聚酶的细菌时，利用以PETT为唯一碳源的固体培养基进行选择培养，采用了稀释涂布的方法进行分离，因此所使用的培养基类型为②合成培养基、 ⑤固体培养基 、  ⑥选择培养基。 【小问3详解】 表中流程②需要分离纯化和鉴定的菌株，因此涉及菌种的计数，所以采用稀释涂布的方法。表中流程的第一步是将突变后的PET解聚酶基因导入大肠杆菌，因此流程②的目的就是将导入不同突变基因的大肠杆菌分离开，故选D。 【小问4详解】 A、自然界中基因会发生自发突变，定向进化策略基因是人为诱发突变，均发生基因突变，A错误； B、进化的单位是种群，不是个体，B错误； C、诱发突变增加了突变的概率，且通过该流程可以加快选择，从而加快基因频率的改变，即加快了进化速度，C正确； D、自然界的进化过程存在自然选择，定向进化策略也存在选择，D错误。 故选C。 【小问5详解】 据题干可知，70℃是PET完全液化最低温度，因此实际降解PET的温度至少为70℃，以便在酶催化下发生反应而降解。故在用于生产时需进一步了解该酶在实际应用温度下（至少70℃）足够长时间后活性保持的程度，同时考虑到酶促化学反应需要一定的时间，需长时间保温处理（处理7小时），A、B错误；C、D正确。 故选CD。 【小问6详解】 本研究采用的定向进化策略中流程①将突变后的PET解聚酶基因导入大肠杆菌，涉及了基因工程；通过改变基因，最终获得耐受高温的PET解聚酶，即通过改变的基因结构对蛋白质进行改造，故涉及蛋白质工程，故选AD。 【小问7详解】 构建表达载体时需要目的基因和质粒具有相同的黏性末端，据图分析，质粒上含有Nde1和Xho1两种限制酶识别序列，故目的基因在进行PCR扩增时，应添加与两种限制酶识别序列对应的核苷酸序列。图中给出了天然PET解聚酶基因（792bp）部分编码链序列，转录时应从该基因的5’开始，因此目的基因的5’应与Nde1一侧相连，目的基因的3’应与Xho1一侧相连，再结合目的基因编码链的已知序列可以选择出引物①和④。 【小问8详解】 据图中的质粒以及题干信息可知，该质粒的长度为3959bp，天然PET解聚酶基因长度792bp，XhoI 和Nde I序列之间的长度是690bp，目的基因是插入在Xho I和Nde I序列之间的，故经Xho I和Nde I充分处理后应该会出现两种长度的DNA片段，分别是792bp和3269bp（3959bp-690bp=3269bp），与此吻合的菌落是菌落2。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $