内容正文:
生物学
时间75分钟,满分100分
一、选择题:本题共16小题,每小题3分,共48分。每小题只有一个选项符合题目要求。
1. 关于原核细胞(以大肠杆菌为例)与真核细胞(以酵母菌为例)的相关分析,下列叙述正确的是( )
A. 原核细胞的转录仅发生在拟核区,真核细胞的转录仅发生在细胞核内
B. 两种细胞中核糖体RNA的合成均需核仁参与
C. 两种生物的生物膜系统均比较发达,且生物膜的成分与结构相似
D. 两种生物均可发生基因突变,但只有真核生物能发生染色体变异
2. 微卫星DNA是广泛分布于真核生物基因组中的简单重复序列,这些DNA核心序列差异很大,但两端的侧翼序列极具保守性,在同一物种中高度相似。科研人员通过对8个马群体的微卫星DNA进行对比分析,绘制出如图所示的进化树。每一个分支的长度代表微卫星DNA序列中碱基的替换频率,分支越短代表差异越小,亲缘关系越近。下列分析错误的是( )
A. 可利用微卫星DNA分子核心序列进行个体识别
B. 与晋江马亲缘关系最近的是蒙古马
C. 与晋江马亲缘关系最远的两种马分别是阿拉伯马、贝尔修伦马
D. 在进化过程中,图示8个马群体各自的种群基因库均不断发生变化
3. 下列有关生物学实验中方法和思想的叙述,正确的是( )
A. 科学家通过同位素标记法研究小鼠细胞和人细胞的融合,表明细胞膜具有流动性
B. 丹尼利和戴维森通过研究细胞膜的张力推测细胞膜除含脂质分子外,还附有蛋白质
C. 观察植物细胞质壁分离及复原时,不可选用黑藻作为实验材料
D. 纸层析法提取绿叶中色素的原理是不同色素在层析液中的溶解度不同
4. 衰老细胞的SASP因子可诱导周边细胞发生癌变,衰老细胞通过高表达Bcl-2基因抑制凋亡相关蛋白的激活。下列叙述正确的是( )
A. 衰老细胞的细胞及其细胞核体积均变小,染色质收缩
B. 细胞正常代谢活动受损或中断引起的细胞死亡属于细胞凋亡
C. Bcl-2蛋白抑制剂可以促进衰老细胞的程序性死亡
D. 衰老细胞中多种酶的活性降低,不再有蛋白质的合成
5. 保卫细胞的细胞膜上存在质子泵(具有ATP水解酶活性),可逆浓度梯度向胞外运输H+,其活性受蓝光信号调控。下列分析正确的是( )
A. 质子泵逆浓度运输H+过程中,蓝光直接提供了能量
B. 质子泵运输H+时不需要与H+结合,且其构象不发生改变
C. 质子泵具有运输H+和催化ATP水解的功能
D. 推测在正常情况下,蓝光照射后保卫细胞外的溶液pH会升高
6. 生物进行无氧呼吸的类型主要受其细胞中无氧呼吸相关酶的种类和活性影响,如图为细胞中两种无氧呼吸途径的示意图,图中字母表示物质,①~④表示过程。下列相关叙述正确的是( )
A. 图中A是丙酮酸,B是还原型辅酶Ⅱ
B. 在有氧条件下,人成熟红细胞中B被消耗的场所在线粒体和细胞质基质
C. 运动员进行马拉松比赛时,骨骼肌细胞CO2释放量大于O2消耗量
D. 两种无氧呼吸途径消耗等量葡萄糖产生的ATP量相等
7. 在植物应对低温胁迫的研究中,科学家发现一种转录因子CBF的表达量显著升高,从而激活下游抗冻基因的表达。进一步研究表明,在低温条件下,CBF基因所在染色质区域的组蛋白H3第4位赖氨酸的三甲基化水平显著上升,而组蛋白H3第27位赖氨酸的三甲基化水平下降。然而,当温度恢复至常温后,这种染色质状态及CBF的表达水平又逐渐恢复到基础状态。下列相关叙述正确的是( )
A. 组蛋白的合成场所是游离的核糖体,其进入细胞核需要穿过两层膜
B. 表观遗传修饰具有可逆性,并受环境信号的影响
C. 组蛋白甲基化是唯一决定基因表达状态的表观遗传方式
D. 在低温条件下,组蛋白H3甲基化水平的改变抑制了CBF基因的表达
8. 关于“DNA片段的扩增及电泳鉴定”实验,下列叙述正确的是( )
A. 在电场作用下,DNA可向与它所带电荷相同的电极移动
B. 琼脂糖凝胶电泳中的缓冲液中含指示剂,其可以在紫外灯下被检测出来
C. 根据待分离DNA片段的大小,用琼脂糖溶液配制电泳缓冲液
D. 电泳缓冲液在电泳过程中能维持合适的pH,并具有一定的导电性
9. 在某蓝莓园中,甜菜夜蛾是蓝莓生长期间的常见害虫之一,可用农药或释放甜菜夜蛾的天敌进行防治。下列有关该蓝莓园的相关叙述错误的是( )
A. 释放天敌进行防治属于生物防治,不会造成农药污染
B. 滥用农药可能导致生物富集,引发食品安全问题
C. 第一、二营养级的数量金字塔可呈现倒置
D. 蓝莓和甜菜夜蛾之间的能量传递效率为10%~20%
10. 我国东北长白山区森林生态系统复杂,群落植被垂直分层显著,科研人员对该区域某海拔段昆虫的分层分布、食性及种间相互作用开展调查,结果如表。下列关于该区域生物种间关系的叙述,错误的是( )
植被分层
主要生物类群
核心活动习性与种间相互作用
乔木层
天牛、吉丁虫、乔木
天牛、吉丁虫均取食树木木质部,栖息空间高度重叠
灌木层
蚜虫、叶蝉、蚂蚁、灌木
蚜虫、叶蝉吸食灌木汁液;蚜虫分泌蜜露,蚂蚁取食蜜露并为蚜虫驱避天敌
草本层
瓢虫、步甲、蜘蛛、蝗虫、草本
瓢虫、步甲捕食蚜虫、叶蝉;蜘蛛捕食瓢虫、步甲等小型昆虫;蝗虫取食杂草
A. 蝗虫与杂草、天牛与乔木的关系为捕食
B. 蚂蚁与蚜虫为原始合作,蚂蚁与瓢虫因争夺相关资源存在种间竞争
C. 吉丁虫与天牛生态位高度重叠,种间竞争必然导致其中一个物种被淘汰
D. 蜘蛛与瓢虫的捕食关系,瓢虫与蚜虫的捕食关系都有利于维持群落稳定性
11. 茄子是一种喜温蔬菜,生长期间遭遇的低温胁迫会使之减产,科学家研究了茄子中油菜素内酯(BR)和脱落酸(ABA)在茄子低温抗性中的作用,发现其机制如图所示,BIN2是一种酶、BZR1是与转录起始激活有关的蛋白质,NCED1是ABA合成过程中的关键基因,下列叙述错误的是( )
A. 植物受到低温胁迫时,特定器官合成BR的量增加
B. 低温胁迫下ABA的含量增加,茄子低温抗性升高
C. ABA还可促进叶和果实的衰老和脱落,抑制细胞分裂
D. 除图中作用外,BR跟赤霉素类似,也能促进种子的萌发
12. 正常人血钾的含量在3.5~5.5mmol/L之间,80%的钾通过尿液排出。当血钾含量低于3.5mmol/L或高于5.5mmol/L时,分别会出现低钾血症和高钾血症。下列叙述错误的是( )
A. 钾离子有利于维持心肌舒张,保持心肌正常兴奋等活动
B. 分泌过多的醛固酮会引发低钾血症,从而引起神经细胞的兴奋性升高
C. 尿毒症患者患高钾血症的主要原因是肾脏排钾功能障碍,导致钾排出减少
D. 人体剧烈运动大量出汗时,可能会引发水盐失衡而导致血钾降低
13. 为探究某药用植物活性成分X对血糖稳态的调节机制,我国科研人员以生理状况一致的健康小鼠和2型糖尿病模型小鼠为实验材料开展系列实验,结果显示:X可显著促进糖尿病模型小鼠胰岛B细胞的增殖与胰岛素的合成释放,同时可促进葡萄糖转运蛋白4(GLUT4)囊泡从细胞内储存库向细胞膜转运,上调骨骼肌细胞膜上GLUT4的数量,还能抑制脂肪细胞内甘油三酯的水解。下列相关叙述正确的是( )
A. X可通过增加血糖的去路、减少血糖的来源发挥降血糖作用
B. 给健康小鼠注射过量的X后,其下丘脑血糖调节中枢的活动会被显著抑制
C. 胰岛素通过促进骨骼肌细胞中GLUT4基因的表达,进而加快葡萄糖进入细胞的速率
D. 糖尿病模型小鼠注射X后,血浆中胰岛素含量升高,胰高血糖素含量会同步上升
14. 某研究所选用一种鹦鹉(性染色体组成为ZW型)为实验材料,对其羽色的遗传机制进行了研究。已知该鹦鹉的羽色受G/g、I/i两对等位基因控制,其中G对g、I对i均为完全显性,且G/g控制红色与绿色这对相对性状,i基因会抑制G/g基因的表达,而使羽色呈现白色。下面列举了研究团队的一组杂交实验及其结果,不考虑ZW染色体同源区段和变异,下列叙述正确的是( )
P
绿色雄性×红色雌性
F1
绿色雌性:红色雄性:白色雌性:白色雄性=61:60:19:18
A. 与羽色相关的两对等位基因的遗传不符合自由组合定律
B. I/i位于常染色体上,G/g位于Z染色体上
C. 基因G、g分别控制羽毛的绿色、红色性状
D. 亲代绿色雄性、红色雌性鹦鹉的基因型分别为IiZᴳZG、IiZgW
15. 全色盲是典型的视网膜疾病,为常染色体隐性遗传。某夫妻均为全色盲患者,医生对他们进行了相关遗传分析和检查,结果显示丈夫是H基因突变所致。已知丈夫的父母表型正常,但携带了由H基因突变形成的①②基因,其DNA序列如图1所示。妻子患病是G基因突变引起G蛋白不能表达所导致,相关蛋白结构如图2所示,数字代表氨基酸的位置。下列分析错误的是( )
A. 由图1可知,导致丈夫患病的是①基因
B. 由图1可知,H基因的某些突变对视网膜的正常功能无影响
C. 由图2可知,G基因突变为g基因发生的变化是碱基的缺失
D. 不考虑基因的新突变,若该夫妻有1/4的概率生育健康的孩子,则该夫妻的基因型分别是Gghh、ggHh
16. 2025年诺贝尔生理学或医学奖授予玛丽·布伦科等三位科学家,他们的研究证实了调节性T细胞(Treg细胞)通过分泌抑制性细胞因子、直接接触调控等方式,抑制“异常”免疫细胞攻击自身,维持免疫稳态。如图为Treg发挥免疫调节作用的部分机理。其中,效应T细胞是执行免疫效应的细胞,如辅助性T细胞与细胞毒性T细胞;APC为抗原呈递细胞;CTLA-4为T细胞表面的免疫检查点受体;CD39/CD73/CD80/CD86为白细胞分化抗原;TGF-β、IL-10、IL-35为细胞因子。下列叙述错误的是( )
A. Treg通过CTLA-4和TCR分别结合APC表面的特定分子,促进了APC对T细胞的活化
B. Treg通过释放穿孔素抑制效应T细胞,释放颗粒酶抑制APC
C. Treg分泌的IL-10、TGF-β等抑制性细胞因子会抑制细胞免疫
D. Treg和效应T细胞主要来自于造血干细胞,在胸腺中发育成熟后形成不同亚群
二、非选择题:本题共5小题,共52分。
17. 水稻是我国核心粮食作物,田间自然环境中光照强度波动极大,水稻可通过调控类囊体膜相关蛋白的表达,实现光合效率的动态调节与光损伤防护。科研人员围绕水稻叶肉细胞中类囊体及其膜上N蛋白展开了相关研究,请回答下列问题:
(1)水稻光反应的场所是类囊体膜,膜上的_______与相关蛋白质组装形成捕光复合体,该复合体捕获的光能经传递至光系统Ⅱ后,驱动水的光解,产物中_______在类囊体腔内大量积累,形成跨膜质子梯度,为ATP的合成提供势能。
(2)类囊体浓度用单位体积类囊体悬液中叶绿素的含量表示。吸取10μL类囊体悬液溶于990μL的______溶液中,混匀后,测定出叶绿素浓度为2μg/mL,则类囊体的浓度为_______μg/mL。
(3)科研人员将生理状态一致的水稻幼苗分别置于低光、正常光、强光条件下培养,检测类囊体膜上N蛋白的相对表达量,结果如下:正常光组为5.0,低光组为13.2,强光组为11.7,据此可得出的实验结论是_____________________________________________。经基因测序与酶活验证,N蛋白是一种特异性定位在类囊体膜上的磷脂合成酶。结合光反应的场所特征分析,低光下N蛋白通过_________________来扩大光反应的场所面积,提升光能捕获与转化效率,进而提高水稻的光合速率。
(4)当水稻吸收的光能超过光合作用利用上限时,会导致光系统Ⅱ结构受损,同时产生活性氧氧化分解磷脂,破坏类囊体膜完整性;水稻可通过叶黄素循环启动光保护,该循环的关键限速酶(脱环氧化酶)的最适pH<6.5.研究发现强光条件下,N蛋白可通过维持类囊体膜的完整性,保证类囊体腔内pH_______,进而_______脱环氧化酶的活性,启动叶黄素循环,将过剩的光能以热形式散失,避免光合结构受损,增强水稻的强光耐受性。
18. 人体遭遇急性应激(如突发低温、惊吓、高强度运动)时,会通过交感神经-肾上腺髓质系统(SAM)和下丘脑-垂体-肾上腺皮质轴(HPA轴)协同调控维持内环境稳态;长期慢性应激会导致调节通路紊乱,引发原发性高血压、睡眠障碍等疾病。某科研团队围绕应激状态下的神经—体液调节机制开展系列研究,请回答下列问题:
(1)交感神经属于人体_______神经系统中的自主神经系统,其传出神经末梢与肾上腺髓质的靶细胞之间通过_______结构完成信号传递。
(2)急性应激时,下丘脑分泌的促肾上腺皮质激素释放激素(CRH)通过_______运输至垂体,促进垂体分泌促肾上腺皮质激素(ACTH),进而调控肾上腺皮质分泌糖皮质激素;当血液中糖皮质激素浓度升高到一定水平时,会通过_______调节抑制下丘脑和垂体的分泌活动,维持激素水平的相对稳定。
(3)与HPA轴的分级调节相比,SAM通过交感神经调控肾上腺素分泌的过程反应速度更快,原因是_________________________________。
(4)科研人员为验证“慢性应激导致的高血压与交感神经过度兴奋直接相关”,进行了如下实验:将生理状态一致的健康大鼠随机均分为甲、乙两组,甲组置于慢性应激环境中培养4周,乙组置于正常环境中培养相同时间,检测发现甲组大鼠的血压和交感神经兴奋性均显著高于乙组。
①若要进一步验证上述结论,可对甲组大鼠进行_______(填“促进”或“抑制”)交感神经活性的处理,若大鼠血压_______,则可初步验证实验结论。
②上述实验中设置乙组的目的是______________________________________________________________。
19. 衡水湖是华北平原保持最完整的内陆淡水湿地生态系统,也是河北重要的生态屏障。此前受围网养殖、外来入侵物种(喜旱莲子草)扩散影响,湿地水质恶化、生物多样性下降;近年来当地通过退渔还湿、本土水生植被恢复、入侵物种生物防控等措施,显著提升了湿地生态系统的稳定性与生态服务功能。科研人员围绕修复后的衡水湖湿地开展了系统研究,请回答下列问题:
(1)衡水湖湿地生态系统中,_______是实现能量在生物群落中单向流动、逐级递减的结构基础;湿地底泥中能将动植物遗体残骸中的有机物分解为无机物的厌氧微生物,属于生态系统组成成分中的_______。
(2)科研人员调查发现,衡水湖中的鲫鱼为杂食性,既取食沉水植物(生产者),也捕食枝角类浮游动物,而枝角类浮游动物以浮游植物为食。若鲫鱼取食沉水植物与枝角类浮游动物的比例为3:1,则鲫鱼同化1kJ的能量,至少需要生产者提供_______kJ的能量;鲫鱼粪便中的能量,属于_______(填序号:①沉水植物同化量;②枝角类浮游动物同化量;③鲫鱼同化量)中的能量。
(3)碳在衡水湖湿地生物群落内部,主要以_______的形式沿食物链(网)传递;与陆地农田生态系统相比,衡水湖湿地的长期碳封存能力_______(填“更强”或“更弱”)。
(4)衡水湖修复后成为京津冀热门观鸟旅游地,同时能净化水质、调蓄区域洪水,这些体现了生物多样性的_______价值;与单一人工芦苇湿地相比,修复后的天然杂合湿地对喜旱莲子草的入侵抵抗力显著更强,请从生态位的角度分析其原因:___________________。
20. 果蝇的翅型由一对等位基因N/n控制,正常翅对卷翅为显性。研究人员在辐射诱变群体中发现一种卷翅突变体,细胞学检测表明其X染色体上包含N基因的区段发生了缺失(记为XN-),且该缺失纯合(XN-XN-、XN-Y)无法存活。正常雌蝇性染色体组成为XX,雄蝇为XY。回答下列问题:
(1)该卷翅突变体发生的变异属于_______,该变异可能改变染色体上基因的_______。
(2)将N缺失卷翅雌蝇(XN-Xn)与正常翅雄蝇(XNY)杂交,F1中雌雄个体的表型分别为_______。F1雌雄个体随机交配,F2中卷翅个体的比例为_______。
(3)研究人员设计了一对引物,能扩增N基因所在区域的DNA片段。正常染色体(包括XN和Xn)扩增产物均为300kb,缺失染色体(XN-)由于片段缺失,扩增产物为200kb。将第(2)问F2中随机选取的4只雌蝇编号1、2、3、4进行检测,电泳结果如图所示。其中可以确定基因型的是个体___________(填序号),其基因型为___________。若从F2雌蝇中随机抽取一只,其为卷翅且只出现300kb条带的概率为___________。
(4)研究发现,另一常染色体上的基因E对翅型有修饰作用:E存在时,翅型表现由N/n决定;e纯合时,翅型均表现为小翅,与N/n无关。现将一只N基因缺失的卷翅雌蝇(EeXN-Xn)与一只正常翅雄蝇(EEXNY)杂交得到F1,再让F1雌雄个体随机交配,则F2中能存活个体的表型共有___________种(分雌雄个体),其中小翅个体所占的比例为___________(不考虑互换)。
21. 新疆省是我国核心棉花种植区,转Bt基因抗虫棉的推广大幅降低了棉铃虫危害与化学农药使用量,但棉铃虫对Bt蛋白的抗性进化是制约抗虫棉长效应用的关键问题。科研团队以新疆主栽棉花品种为材料,结合组织特异性启动子实现Bt毒蛋白基因(抗虫基因)的精准表达,相关操作如图,请回答下列问题:
(1)构建重组Ti质粒时,为保证目的基因完整且定向插入T-DNA区域,应选用的限制酶是_________。
(2)目的基因表达过程中,棉铃组织特异性启动子的作用是___________;Ti质粒中能介导目的基因整合到棉花细胞染色体DNA上的核心序列是_________________。
(3)将含目的基因的棉花愈伤组织培育为完整抗虫棉植株,利用的核心生物技术是___________,该技术的理论基础是________________。
(4)为筛选转化成功的棉花细胞,进行愈伤组织培养的培养基中需加入___________进行初步筛选。为延缓棉铃虫对Bt蛋白的抗性进化,可在行间种植一些___________棉花等其他农作物,供棉铃虫取食。
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生物学
时间75分钟,满分100分
一、选择题:本题共16小题,每小题3分,共48分。每小题只有一个选项符合题目要求。
1. 关于原核细胞(以大肠杆菌为例)与真核细胞(以酵母菌为例)的相关分析,下列叙述正确的是( )
A. 原核细胞的转录仅发生在拟核区,真核细胞的转录仅发生在细胞核内
B. 两种细胞中核糖体RNA的合成均需核仁参与
C. 两种生物的生物膜系统均比较发达,且生物膜的成分与结构相似
D. 两种生物均可发生基因突变,但只有真核生物能发生染色体变异
【答案】D
【解析】
【详解】A、原核细胞的拟核区DNA和细胞质中的质粒DNA均可发生转录,因此转录并非仅发生在拟核区;真核细胞中转录主要发生在细胞核,线粒体、叶绿体中的DNA也可发生转录,A错误;
B、核仁是真核细胞特有的结构,功能是与核糖体RNA的合成及核糖体的形成有关,原核细胞无核仁,其核糖体RNA的合成不需要核仁参与,B错误;
C、生物膜系统由细胞膜、细胞器膜和核膜共同构成,原核细胞无核膜和具膜细胞器,不具有发达的生物膜系统,C错误;
D、基因突变具有普遍性,原核生物和真核生物均可发生;染色体变异的发生需要以染色体为结构基础,原核细胞无染色体,仅真核生物能发生染色体变异,D正确。
2. 微卫星DNA是广泛分布于真核生物基因组中的简单重复序列,这些DNA核心序列差异很大,但两端的侧翼序列极具保守性,在同一物种中高度相似。科研人员通过对8个马群体的微卫星DNA进行对比分析,绘制出如图所示的进化树。每一个分支的长度代表微卫星DNA序列中碱基的替换频率,分支越短代表差异越小,亲缘关系越近。下列分析错误的是( )
A. 可利用微卫星DNA分子核心序列进行个体识别
B. 与晋江马亲缘关系最近的是蒙古马
C. 与晋江马亲缘关系最远的两种马分别是阿拉伯马、贝尔修伦马
D. 在进化过程中,图示8个马群体各自的种群基因库均不断发生变化
【答案】B
【解析】
【详解】A、微卫星DNA是广泛分布于真核生物基因组中的简单重复序列,这些DNA核心序列差异很大,据此可知微卫星DNA分子核心序列进行个体识别,A正确;
B、分支越短代表差异越小,亲缘关系越近。根据图中分支的长度可知,与晋江马亲缘关系最近的是百色马,B错误;
C、图中阿拉伯马、贝尔修伦马和晋江马分支长度差异最大,因而可知,与晋江马亲缘关系最远的两种马分别是阿拉伯马、贝尔修伦马,C正确;
D、生物进化的实质是种群基因频率的变化,据此可知,图示8个马群体各自的种群基因库均不断发生变化,D正确。
3. 下列有关生物学实验中方法和思想的叙述,正确的是( )
A. 科学家通过同位素标记法研究小鼠细胞和人细胞的融合,表明细胞膜具有流动性
B. 丹尼利和戴维森通过研究细胞膜的张力推测细胞膜除含脂质分子外,还附有蛋白质
C. 观察植物细胞质壁分离及复原时,不可选用黑藻作为实验材料
D. 纸层析法提取绿叶中色素的原理是不同色素在层析液中的溶解度不同
【答案】B
【解析】
【详解】A、小鼠细胞和人细胞融合实验采用的是荧光标记法而非同位素标记法,该实验可证明细胞膜具有流动性,A错误;
B、丹尼利和戴维森测得细胞膜的表面张力低于油-水界面的张力,由此推测细胞膜除含脂质分子外,还附有蛋白质,B正确;
C、黑藻叶肉细胞含有中央大液泡,且细胞质中的叶绿体可作为观测标志,可用于观察植物细胞质壁分离及复原实验,C错误;
D、纸层析法是绿叶中色素的分离方法,是依据不同色素在层析液中的溶解度不同设计的;而提取绿叶中色素依据的原理是色素可溶于无水乙醇等有机溶剂,D错误。
4. 衰老细胞的SASP因子可诱导周边细胞发生癌变,衰老细胞通过高表达Bcl-2基因抑制凋亡相关蛋白的激活。下列叙述正确的是( )
A. 衰老细胞的细胞及其细胞核体积均变小,染色质收缩
B. 细胞正常代谢活动受损或中断引起的细胞死亡属于细胞凋亡
C. Bcl-2蛋白抑制剂可以促进衰老细胞的程序性死亡
D. 衰老细胞中多种酶的活性降低,不再有蛋白质的合成
【答案】C
【解析】
【详解】A、衰老细胞的体积变小,但细胞核体积增大,染色质收缩、染色加深,A错误;
B、细胞正常代谢活动受损或中断是由不利外界因素引发的,该类细胞死亡属于细胞坏死,而细胞凋亡是基因决定的细胞自动结束生命的程序性死亡过程,B错误;
C、由题意可知,Bcl-2基因表达的Bcl-2蛋白会抑制凋亡相关蛋白的激活,抑制细胞凋亡,因此Bcl-2蛋白抑制剂可抑制Bcl-2蛋白的作用,促进衰老细胞的程序性死亡,C正确;
D、衰老细胞中多种酶的活性降低,但仍会进行基因的表达和合成相关蛋白质,如Bcl-2蛋白就是衰老细胞合成的,D错误。
5. 保卫细胞的细胞膜上存在质子泵(具有ATP水解酶活性),可逆浓度梯度向胞外运输H+,其活性受蓝光信号调控。下列分析正确的是( )
A. 质子泵逆浓度运输H+过程中,蓝光直接提供了能量
B. 质子泵运输H+时不需要与H+结合,且其构象不发生改变
C. 质子泵具有运输H+和催化ATP水解的功能
D. 推测在正常情况下,蓝光照射后保卫细胞外的溶液pH会升高
【答案】C
【解析】
【详解】A、质子泵逆浓度梯度运输H⁺属于主动运输,能量由ATP水解直接提供,蓝光仅作为信号调控质子泵的活性,并不直接提供能量,A错误;
B、质子泵是运输H⁺的载体蛋白,运输过程中需要与H⁺结合,且构象会发生改变,B错误;
C、题意显示,质子泵可逆浓度梯度运输H⁺,说明具有运输功能,同时其具有ATP水解酶活性,可催化ATP水解,因此具备两种功能,C正确;
D、正常情况下蓝光照射会激活质子泵活性,向胞外运输更多H⁺,胞外溶液H⁺浓度升高,pH会降低,D错误。
6. 生物进行无氧呼吸的类型主要受其细胞中无氧呼吸相关酶的种类和活性影响,如图为细胞中两种无氧呼吸途径的示意图,图中字母表示物质,①~④表示过程。下列相关叙述正确的是( )
A. 图中A是丙酮酸,B是还原型辅酶Ⅱ
B. 在有氧条件下,人成熟红细胞中B被消耗的场所在线粒体和细胞质基质
C. 运动员进行马拉松比赛时,骨骼肌细胞CO2释放量大于O2消耗量
D. 两种无氧呼吸途径消耗等量葡萄糖产生的ATP量相等
【答案】D
【解析】
【详解】A、B是呼吸作用过程产生的还原型辅酶Ⅰ(NADH),还原型辅酶Ⅱ(NADPH)是光合作用的产物,A错误;
B、人成熟红细胞没有线粒体,即使在有氧条件下也只能进行无氧呼吸,B错误;
C、人体骨骼肌细胞无氧呼吸产物为乳酸,不产生CO2,只有有氧呼吸产生CO2,因此CO2释放量始终等于O2消耗量,C错误;
D、两种无氧呼吸都只在第一阶段产生少量ATP,第二阶段不生成ATP,消耗等量葡萄糖时,产生的ATP量相等,D正确。
7. 在植物应对低温胁迫的研究中,科学家发现一种转录因子CBF的表达量显著升高,从而激活下游抗冻基因的表达。进一步研究表明,在低温条件下,CBF基因所在染色质区域的组蛋白H3第4位赖氨酸的三甲基化水平显著上升,而组蛋白H3第27位赖氨酸的三甲基化水平下降。然而,当温度恢复至常温后,这种染色质状态及CBF的表达水平又逐渐恢复到基础状态。下列相关叙述正确的是( )
A. 组蛋白的合成场所是游离的核糖体,其进入细胞核需要穿过两层膜
B. 表观遗传修饰具有可逆性,并受环境信号的影响
C. 组蛋白甲基化是唯一决定基因表达状态的表观遗传方式
D. 在低温条件下,组蛋白H3甲基化水平的改变抑制了CBF基因的表达
【答案】B
【解析】
【详解】A、组蛋白的合成场所是游离的核糖体,但组蛋白作为生物大分子通过核孔进入细胞核,不需要穿过生物膜,A错误;
B、由题干可知,低温条件下组蛋白甲基化水平发生改变,温度恢复常温后染色质状态和CBF表达水平也恢复,说明表观遗传修饰具有可逆性,且受低温这一环境信号的影响,B正确;
C、表观遗传的方式包括DNA甲基化、组蛋白甲基化、组蛋白乙酰化等,组蛋白甲基化不是决定基因表达状态的唯一表观遗传方式,C错误;
D、低温条件下CBF基因的表达量显著升高,说明该条件下组蛋白H3甲基化水平的改变是促进而非抑制CBF基因的表达,D错误。
8. 关于“DNA片段的扩增及电泳鉴定”实验,下列叙述正确的是( )
A. 在电场作用下,DNA可向与它所带电荷相同的电极移动
B. 琼脂糖凝胶电泳中的缓冲液中含指示剂,其可以在紫外灯下被检测出来
C. 根据待分离DNA片段的大小,用琼脂糖溶液配制电泳缓冲液
D. 电泳缓冲液在电泳过程中能维持合适的pH,并具有一定的导电性
【答案】D
【解析】
【详解】A、DNA分子在电泳中会带负电荷,在电场作用下向正极(与自身电荷相反的电极)移动,A错误;
B、琼脂糖凝胶电泳中,能在紫外灯下被检测的是与DNA结合的荧光染料,缓冲液中的指示剂仅用于指示电泳进展,无法在紫外灯下被检测,B错误;
C、根据待分离DNA片段的大小,用电 泳缓冲液配制琼脂糖溶液,C错误;
D、电泳缓冲液含有缓冲对和电解质,在电泳过程中可维持体系合适的pH,同时具备导电性以保证电场正常形成,D正确。
9. 在某蓝莓园中,甜菜夜蛾是蓝莓生长期间的常见害虫之一,可用农药或释放甜菜夜蛾的天敌进行防治。下列有关该蓝莓园的相关叙述错误的是( )
A. 释放天敌进行防治属于生物防治,不会造成农药污染
B. 滥用农药可能导致生物富集,引发食品安全问题
C. 第一、二营养级的数量金字塔可呈现倒置
D. 蓝莓和甜菜夜蛾之间的能量传递效率为10%~20%
【答案】D
【解析】
【详解】A、释放天敌利用生物种间捕食关系防治害虫,属于生物防治,不需要使用农药,不会造成农药污染,A正确;
B、滥用农药时,难降解的农药会沿食物链发生生物富集,营养级越高的生物体内农药积累量越高,最终可能进入人体,引发食品安全问题,B正确;
C、数量金字塔反映各营养级的个体数量关系,第一营养级蓝莓为木本植物,单株蓝莓可以为多只第二营养级的甜菜夜蛾提供食物,因此第一、二营养级的数量金字塔可呈现倒置,C正确;
D、10%~20%的能量传递效率是生态系统中相邻两个营养级整体的同化量比值,不是蓝莓和甜菜夜蛾两种生物之间的能量传递效率,D错误。
10. 我国东北长白山区森林生态系统复杂,群落植被垂直分层显著,科研人员对该区域某海拔段昆虫的分层分布、食性及种间相互作用开展调查,结果如表。下列关于该区域生物种间关系的叙述,错误的是( )
植被分层
主要生物类群
核心活动习性与种间相互作用
乔木层
天牛、吉丁虫、乔木
天牛、吉丁虫均取食树木木质部,栖息空间高度重叠
灌木层
蚜虫、叶蝉、蚂蚁、灌木
蚜虫、叶蝉吸食灌木汁液;蚜虫分泌蜜露,蚂蚁取食蜜露并为蚜虫驱避天敌
草本层
瓢虫、步甲、蜘蛛、蝗虫、草本
瓢虫、步甲捕食蚜虫、叶蝉;蜘蛛捕食瓢虫、步甲等小型昆虫;蝗虫取食杂草
A. 蝗虫与杂草、天牛与乔木的关系为捕食
B. 蚂蚁与蚜虫为原始合作,蚂蚁与瓢虫因争夺相关资源存在种间竞争
C. 吉丁虫与天牛生态位高度重叠,种间竞争必然导致其中一个物种被淘汰
D. 蜘蛛与瓢虫的捕食关系,瓢虫与蚜虫的捕食关系都有利于维持群落稳定性
【答案】C
【解析】
【详解】A、蝗虫取食杂草、天牛取食乔木木质部,均为捕食关系,A正确;
B、蚂蚁取食蚜虫分泌的蜜露,同时为蚜虫驱避天敌,二者共同生活时双方受益,分开后也可独立存活,属于原始合作;瓢虫捕食蚜虫,蚂蚁依赖蚜虫获取蜜露,二者因争夺蚜虫相关资源存在种间竞争,B正确;
C、吉丁虫与天牛生态位高度重叠时,种间竞争的结果既可能是一方占优、另一方被淘汰,也可能是二者发生生态位分化实现共存,并非必然导致其中一个物种被淘汰,C错误;
D、捕食关系可调节种群数量,避免单一物种过度繁殖占据绝对优势,有利于维持群落结构和功能的稳定。瓢虫捕食蚜虫,蜘蛛捕食瓢虫,蜘蛛与瓢虫、瓢虫与蚜虫的捕食关系都有利于维持群落稳定性,D正确。
11. 茄子是一种喜温蔬菜,生长期间遭遇的低温胁迫会使之减产,科学家研究了茄子中油菜素内酯(BR)和脱落酸(ABA)在茄子低温抗性中的作用,发现其机制如图所示,BIN2是一种酶、BZR1是与转录起始激活有关的蛋白质,NCED1是ABA合成过程中的关键基因,下列叙述错误的是( )
A. 植物受到低温胁迫时,特定器官合成BR的量增加
B. 低温胁迫下ABA的含量增加,茄子低温抗性升高
C. ABA还可促进叶和果实的衰老和脱落,抑制细胞分裂
D. 除图中作用外,BR跟赤霉素类似,也能促进种子的萌发
【答案】A
【解析】
【详解】A、植物激素由植物体特定部位产生,不是由特定器官产生的,A错误;
B、据图可知,低温胁迫时BR含量升高,通过一系列的途径促进了NCED1的表达,最终促进ABA的含量增加,茄子低温抗性升高,B正确;
C、脱落酸(ABA)的主要作用有抑制细胞分裂,促进气孔关闭,促进叶和果实的衰老和脱落,维持种子休眠等,C正确;
D、赤霉素可促进细胞伸长,促进植株增高,促进种子萌发、开花和果实发育,油菜素内酯(BR)能促进茎、叶细胞的扩展和分裂,促进花粉管生长、种子萌发等,因此BR跟赤霉素类似,也能促进种子的萌发,D正确。
12. 正常人血钾的含量在3.5~5.5mmol/L之间,80%的钾通过尿液排出。当血钾含量低于3.5mmol/L或高于5.5mmol/L时,分别会出现低钾血症和高钾血症。下列叙述错误的是( )
A. 钾离子有利于维持心肌舒张,保持心肌正常兴奋等活动
B. 分泌过多的醛固酮会引发低钾血症,从而引起神经细胞的兴奋性升高
C. 尿毒症患者患高钾血症的主要原因是肾脏排钾功能障碍,导致钾排出减少
D. 人体剧烈运动大量出汗时,可能会引发水盐失衡而导致血钾降低
【答案】B
【解析】
【详解】A、钾离子是维持内环境稳态的重要无机盐,有利于维持心肌舒张,保持心肌正常兴奋等活动,A正确;
B、醛固酮的功能是促进肾小管和集合管对钠离子的重吸收和钾离子的排出,分泌过多时钾排出量增加,会引发低钾血症;低钾血症时细胞外钾离子浓度降低,神经细胞钾离子外流增加,静息电位绝对值增大,与阈电位的距离变大,神经细胞兴奋性降低,B错误;
C、尿毒症患者肾脏功能严重受损,肾脏排钾功能障碍,钾不能正常随尿液排出,因此易患高钾血症,C正确;
D、人体剧烈运动大量出汗时,会随汗液排出部分钾离子和水分,若未及时补充水和无机盐,可能引发水盐失衡而导致血钾降低,D正确。
13. 为探究某药用植物活性成分X对血糖稳态的调节机制,我国科研人员以生理状况一致的健康小鼠和2型糖尿病模型小鼠为实验材料开展系列实验,结果显示:X可显著促进糖尿病模型小鼠胰岛B细胞的增殖与胰岛素的合成释放,同时可促进葡萄糖转运蛋白4(GLUT4)囊泡从细胞内储存库向细胞膜转运,上调骨骼肌细胞膜上GLUT4的数量,还能抑制脂肪细胞内甘油三酯的水解。下列相关叙述正确的是( )
A. X可通过增加血糖的去路、减少血糖的来源发挥降血糖作用
B. 给健康小鼠注射过量的X后,其下丘脑血糖调节中枢的活动会被显著抑制
C. 胰岛素通过促进骨骼肌细胞中GLUT4基因的表达,进而加快葡萄糖进入细胞的速率
D. 糖尿病模型小鼠注射X后,血浆中胰岛素含量升高,胰高血糖素含量会同步上升
【答案】A
【解析】
【详解】A、X可促进胰岛素合成分泌、上调骨骼肌细胞膜上GLUT4数量,能促进组织细胞摄取、利用和储存葡萄糖,增加血糖的去路;还可抑制脂肪细胞甘油三酯水解,减少非糖物质转化为葡萄糖,减少血糖的来源,因此可发挥降血糖作用,A正确;
B、给健康小鼠注射过量X后,血糖浓度会显著降低,低血糖会刺激下丘脑血糖调节中枢使其兴奋,启动升血糖调节过程,其活动不会被抑制,B错误;
C、题意显示,X是通过促进GLUT4囊泡向细胞膜转运来增加膜上GLUT4数量,未体现胰岛素促进GLUT4基因表达的作用,C错误;
D、胰岛素分泌增加会抑制胰高血糖素的分泌,且胰岛素降低血糖后,胰高血糖素才会代偿性分泌增加,二者不会同步上升,D错误。
14. 某研究所选用一种鹦鹉(性染色体组成为ZW型)为实验材料,对其羽色的遗传机制进行了研究。已知该鹦鹉的羽色受G/g、I/i两对等位基因控制,其中G对g、I对i均为完全显性,且G/g控制红色与绿色这对相对性状,i基因会抑制G/g基因的表达,而使羽色呈现白色。下面列举了研究团队的一组杂交实验及其结果,不考虑ZW染色体同源区段和变异,下列叙述正确的是( )
P
绿色雄性×红色雌性
F1
绿色雌性:红色雄性:白色雌性:白色雄性=61:60:19:18
A. 与羽色相关的两对等位基因的遗传不符合自由组合定律
B. I/i位于常染色体上,G/g位于Z染色体上
C. 基因G、g分别控制羽毛的绿色、红色性状
D. 亲代绿色雄性、红色雌性鹦鹉的基因型分别为IiZᴳZG、IiZgW
【答案】B
【解析】
【详解】AB、子代白色个体(ii)在雌雄中占比相近,说明I/i位于常染色体;子代有色个体的表型与性别明显关联,雌性全为绿色、雄性全为红色,说明G/g位于Z染色体上,这两对基因分别位于两对同源染色体上,属于非同源染色体上的非等位基因,遗传时符合基因自由组合定律,A错误、B正确;
C、绿色雄性×红色雌性杂交产生的后代中有白色,说明亲本关于I/i这对基因的表现均为Ii,子代中出现绿色雌性和红色雄性,表现为性状交叉遗传,说明亲本的基因型为IiZgZg,IiZGW,F1中有红色雄性出现,说明红色对绿色为显性,即G控制红色、g控制绿色,C错误;
D、若亲本为IiZGZG、IiZgW,子代I_雌性的基因型为ZGW,表型应为红色,与题干F1绿色雌性不符,因而亲本实际基因型为IiZgZg、IiZGW,D错误。
15. 全色盲是典型的视网膜疾病,为常染色体隐性遗传。某夫妻均为全色盲患者,医生对他们进行了相关遗传分析和检查,结果显示丈夫是H基因突变所致。已知丈夫的父母表型正常,但携带了由H基因突变形成的①②基因,其DNA序列如图1所示。妻子患病是G基因突变引起G蛋白不能表达所导致,相关蛋白结构如图2所示,数字代表氨基酸的位置。下列分析错误的是( )
A. 由图1可知,导致丈夫患病的是①基因
B. 由图1可知,H基因的某些突变对视网膜的正常功能无影响
C. 由图2可知,G基因突变为g基因发生的变化是碱基的缺失
D. 不考虑基因的新突变,若该夫妻有1/4的概率生育健康的孩子,则该夫妻的基因型分别是Gghh、ggHh
【答案】C
【解析】
【详解】A、丈夫的父母表型正常,但携带了由H基因突变形成的①②基因,其父母都含有①基因,导致丈夫患病的是①基因,A正确;
B、由图1可知,H基因的某些突变,如②突变对视网膜的正常功能无影响,因为丈夫的父亲表现正常,B正确;
C、由图2可知,G基因突变为g基因发生的变化是相关基因指导合成的多肽链变短,但未必是基因中碱基的缺失导致,C错误;
D、不考虑基因的新突变,结合题干和图可知,丈夫的基因型为G-hh,妻子的基因型为ggH-,若该夫妻有1/4的概率生育健康的孩子(GgHh),则该夫妻的基因型分别是Gghh、ggHh,D正确。
16. 2025年诺贝尔生理学或医学奖授予玛丽·布伦科等三位科学家,他们的研究证实了调节性T细胞(Treg细胞)通过分泌抑制性细胞因子、直接接触调控等方式,抑制“异常”免疫细胞攻击自身,维持免疫稳态。如图为Treg发挥免疫调节作用的部分机理。其中,效应T细胞是执行免疫效应的细胞,如辅助性T细胞与细胞毒性T细胞;APC为抗原呈递细胞;CTLA-4为T细胞表面的免疫检查点受体;CD39/CD73/CD80/CD86为白细胞分化抗原;TGF-β、IL-10、IL-35为细胞因子。下列叙述错误的是( )
A. Treg通过CTLA-4和TCR分别结合APC表面的特定分子,促进了APC对T细胞的活化
B. Treg通过释放穿孔素抑制效应T细胞,释放颗粒酶抑制APC
C. Treg分泌的IL-10、TGF-β等抑制性细胞因子会抑制细胞免疫
D. Treg和效应T细胞主要来自于造血干细胞,在胸腺中发育成熟后形成不同亚群
【答案】A
【解析】
【详解】A、由图可知,Treg通过其表面的CTLA-4和TCR分别结合APC表面的特定分子,从而抑制APC对T细胞的活化,A错误;
B、结合图示可以看出,Treg通过释放穿孔素抑制效应T细胞,通过释放颗粒酶抑制APC,进而起到抑制免疫功能的作用,B正确;
C、Treg分泌的IL-10、TGF-β等抑制性细胞因子会通过抑制效应T细胞和APC细胞,进而抑制细胞免疫,C正确;
D、Treg和效应T细胞主要来自于造血干细胞,在胸腺中发育成熟后形成不同亚群,进而发挥不同的作用,D正确。
二、非选择题:本题共5小题,共52分。
17. 水稻是我国核心粮食作物,田间自然环境中光照强度波动极大,水稻可通过调控类囊体膜相关蛋白的表达,实现光合效率的动态调节与光损伤防护。科研人员围绕水稻叶肉细胞中类囊体及其膜上N蛋白展开了相关研究,请回答下列问题:
(1)水稻光反应的场所是类囊体膜,膜上的_______与相关蛋白质组装形成捕光复合体,该复合体捕获的光能经传递至光系统Ⅱ后,驱动水的光解,产物中_______在类囊体腔内大量积累,形成跨膜质子梯度,为ATP的合成提供势能。
(2)类囊体浓度用单位体积类囊体悬液中叶绿素的含量表示。吸取10μL类囊体悬液溶于990μL的______溶液中,混匀后,测定出叶绿素浓度为2μg/mL,则类囊体的浓度为_______μg/mL。
(3)科研人员将生理状态一致的水稻幼苗分别置于低光、正常光、强光条件下培养,检测类囊体膜上N蛋白的相对表达量,结果如下:正常光组为5.0,低光组为13.2,强光组为11.7,据此可得出的实验结论是_____________________________________________。经基因测序与酶活验证,N蛋白是一种特异性定位在类囊体膜上的磷脂合成酶。结合光反应的场所特征分析,低光下N蛋白通过_________________来扩大光反应的场所面积,提升光能捕获与转化效率,进而提高水稻的光合速率。
(4)当水稻吸收的光能超过光合作用利用上限时,会导致光系统Ⅱ结构受损,同时产生活性氧氧化分解磷脂,破坏类囊体膜完整性;水稻可通过叶黄素循环启动光保护,该循环的关键限速酶(脱环氧化酶)的最适pH<6.5.研究发现强光条件下,N蛋白可通过维持类囊体膜的完整性,保证类囊体腔内pH_______,进而_______脱环氧化酶的活性,启动叶黄素循环,将过剩的光能以热形式散失,避免光合结构受损,增强水稻的强光耐受性。
【答案】(1) ①. 光合色素(或叶绿素和类胡萝卜素) ②. H+
(2) ①. 有机溶剂(或无水乙醇) ②. 200
(3) ①. 与正常光相比,低光和强光均能显著促进N蛋白的表达(或低光、强光下N蛋白的表达量显著高于正常光组) ②. 催化磷脂合成,增加类囊体膜面积
(4) ①. 维持在6.5以下(或下降至6.5以下) ②. 激活(或提高/促进)
【解析】
【小问1详解】
水稻光反应的场所是类囊体膜,膜上的光合色素与相关蛋白质组装形成捕光复合体,该复合体捕获的光能经传递至光系统Ⅱ后,驱动水的光解,产物中H+在类囊体腔内大量积累,形成跨膜质子梯度,为ATP的合成提供势能,进而驱动了ATP的产生。
【小问2详解】
类囊体浓度用单位体积类囊体悬液中叶绿素的含量表示。吸取10μL类囊体悬液溶于990μL的有机溶剂(或无水乙醇)溶液中,稀释后总体积1000μL也就是1mL,浓度是2μg/mL,所以总叶绿素是2μg/mL ×1mL=2μg,这2μg来自10μL也就是0.01mL原悬液,所以原浓度是2μg / 0.01mL=200μg/mL,即类囊体的浓度为200μg/mL。
【小问3详解】
科研人员将生理状态一致的水稻幼苗分别置于低光、正常光、强光条件下培养,检测类囊体膜上N蛋白的相对表达量,结果如下:正常光组为5.0,低光组为13.2,强光组为11.7,可见光照强度影响了N蛋白的表达量,且表现为低光和强光组N蛋白的表达量均大于正常光组,即得出的实验结论是与正常光相比,低光和强光均能显著促进N蛋白的表达。经基因测序与酶活验证,N蛋白是一种特异性定位在类囊体膜上的磷脂合成酶。结合光反应的场所特征分析,低光下N蛋白通过催化磷脂合成,增加类囊体膜面积来扩大光反应的场所面积,提升光能捕获与转化效率,进一步提高暗反应速率,因而能提高水稻的光合速率。
【小问4详解】
当水稻吸收的光能超过光合作用利用上限时,会导致光系统Ⅱ结构受损,同时产生活性氧氧化分解磷脂,破坏类囊体膜完整性;水稻可通过叶黄素循环启动光保护,该循环的关键限速酶(脱环氧化酶)的最适pH<6.5,研究发现强光条件下,N蛋白可通过维持类囊体膜的完整性,保证类囊体腔内pH维持在6.5以下(或下降至6.5以下),进而激活(或提高/促进)脱环氧化酶的活性,启动叶黄素循环,实现强光下的自我保护,将过剩的光能以热形式散失,避免光合结构受损,增强水稻的强光耐受性。
18. 人体遭遇急性应激(如突发低温、惊吓、高强度运动)时,会通过交感神经-肾上腺髓质系统(SAM)和下丘脑-垂体-肾上腺皮质轴(HPA轴)协同调控维持内环境稳态;长期慢性应激会导致调节通路紊乱,引发原发性高血压、睡眠障碍等疾病。某科研团队围绕应激状态下的神经—体液调节机制开展系列研究,请回答下列问题:
(1)交感神经属于人体_______神经系统中的自主神经系统,其传出神经末梢与肾上腺髓质的靶细胞之间通过_______结构完成信号传递。
(2)急性应激时,下丘脑分泌的促肾上腺皮质激素释放激素(CRH)通过_______运输至垂体,促进垂体分泌促肾上腺皮质激素(ACTH),进而调控肾上腺皮质分泌糖皮质激素;当血液中糖皮质激素浓度升高到一定水平时,会通过_______调节抑制下丘脑和垂体的分泌活动,维持激素水平的相对稳定。
(3)与HPA轴的分级调节相比,SAM通过交感神经调控肾上腺素分泌的过程反应速度更快,原因是_________________________________。
(4)科研人员为验证“慢性应激导致的高血压与交感神经过度兴奋直接相关”,进行了如下实验:将生理状态一致的健康大鼠随机均分为甲、乙两组,甲组置于慢性应激环境中培养4周,乙组置于正常环境中培养相同时间,检测发现甲组大鼠的血压和交感神经兴奋性均显著高于乙组。
①若要进一步验证上述结论,可对甲组大鼠进行_______(填“促进”或“抑制”)交感神经活性的处理,若大鼠血压_______,则可初步验证实验结论。
②上述实验中设置乙组的目的是______________________________________________________________。
【答案】(1) ①. 外周 ②. 突触
(2) ①. 体液##血液 ②. (负)反馈
(3)SAM以神经调节为主,通过反射弧传导电信号和化学信号完成调节(或HPA轴以体液调节为主,激素通过体液运输需要较长时间)
(4) ①. 抑制 ②. 显著下降##恢复至正常水平 ③. 作为空白对照,排除除慢性应激外的其他无关变量对实验结果的干扰
【解析】
【小问1详解】
交感神经属于人体外周神经系统中的自主神经系统,即交感神经和副交感神经均为支配内脏、血管和腺体运动的自主神经细胞,其是外周神经系统的一部分,其传出神经末梢与肾上腺髓质的靶细胞之间通过突触结构完成信号传递,该结构中会发生电信号→化学信号→电信号的转变。
【小问2详解】
急性应激时,下丘脑分泌的促肾上腺皮质激素释放激素(CRH)通过体液(或血液)运输至垂体,促进垂体分泌促肾上腺皮质激素(ACTH),进而调控肾上腺皮质分泌糖皮质激素;当血液中糖皮质激素浓度升高到一定水平时,会通过负反馈调节抑制下丘脑和垂体的分泌活动,维持激素水平的相对稳定,即糖皮质激素的分泌过程存在分级调节和负反馈调节机制。
【小问3详解】
与HPA轴的分级调节相比,SAM通过交感神经调控肾上腺素分泌的过程反应速度更快,该调节过程只受神经调节的支配,因而反应速度快,即SAM以神经调节为主,通过反射弧传导电信号和化学信号完成调节,而HPA轴以体液调节为主,激素通过体液运输需要较长时间。
【小问4详解】
本实验的目的是验证“慢性应激导致的高血压与交感神经过度兴奋直接相关”,据此可知本实验的自变量为是否存在慢性应激,因变量是交感神经的状态和血压的变化,则相应的实验为:将生理状态一致的健康大鼠随机均分为甲、乙两组,甲组置于慢性应激环境中培养4周,乙组置于正常环境中培养相同时间,检测发现甲组大鼠的血压和交感神经兴奋性均显著高于乙组,据此可以验证上述结论。
①若要进一步验证上述结论,可对甲组大鼠进行“抑制”交感神经活性的处理,若大鼠血压显著下降,则可逆向推测使上述结论得到初步验证。
②上述实验中设置乙组的目的是作为空白对照,排除除慢性应激外的其他无关变量对实验结果的干扰,增强实验结果的说服力。
19. 衡水湖是华北平原保持最完整的内陆淡水湿地生态系统,也是河北重要的生态屏障。此前受围网养殖、外来入侵物种(喜旱莲子草)扩散影响,湿地水质恶化、生物多样性下降;近年来当地通过退渔还湿、本土水生植被恢复、入侵物种生物防控等措施,显著提升了湿地生态系统的稳定性与生态服务功能。科研人员围绕修复后的衡水湖湿地开展了系统研究,请回答下列问题:
(1)衡水湖湿地生态系统中,_______是实现能量在生物群落中单向流动、逐级递减的结构基础;湿地底泥中能将动植物遗体残骸中的有机物分解为无机物的厌氧微生物,属于生态系统组成成分中的_______。
(2)科研人员调查发现,衡水湖中的鲫鱼为杂食性,既取食沉水植物(生产者),也捕食枝角类浮游动物,而枝角类浮游动物以浮游植物为食。若鲫鱼取食沉水植物与枝角类浮游动物的比例为3:1,则鲫鱼同化1kJ的能量,至少需要生产者提供_______kJ的能量;鲫鱼粪便中的能量,属于_______(填序号:①沉水植物同化量;②枝角类浮游动物同化量;③鲫鱼同化量)中的能量。
(3)碳在衡水湖湿地生物群落内部,主要以_______的形式沿食物链(网)传递;与陆地农田生态系统相比,衡水湖湿地的长期碳封存能力_______(填“更强”或“更弱”)。
(4)衡水湖修复后成为京津冀热门观鸟旅游地,同时能净化水质、调蓄区域洪水,这些体现了生物多样性的_______价值;与单一人工芦苇湿地相比,修复后的天然杂合湿地对喜旱莲子草的入侵抵抗力显著更强,请从生态位的角度分析其原因:___________________。
【答案】(1) ①. 食物链和食物网(或营养结构) ②. 分解者
(2) ①. 10 ②. ①②
(3) ①. 含碳有机物 ②. 更强
(4) ①. 直接、间接 ②. 修复后的天然杂合湿地生物种类更丰富,群落的生态位分化更充分,光照、无机盐、生存空间等资源大多被本地物种占据,喜旱莲子草难以获得充足的生态位完成繁殖和扩散(合理即可)
【解析】
【小问1详解】
衡水湖湿地生态系统中,食物链和食物网是实现能量在生物群落中单向流动、逐级递减的结构基础,因为食物链和食物网是能量流动的渠道,且不可逆转;湿地底泥中能将动植物遗体残骸中的有机物分解为无机物的厌氧微生物,属于生态系统组成成分中的分解者,分解者在物质循环过程中担负重要的作用。
【小问2详解】
科研人员调查发现,衡水湖中的鲫鱼为杂食性,既取食沉水植物(生产者),也捕食枝角类浮游动物,而枝角类浮游动物以浮游植物为食。若鲫鱼取食沉水植物与枝角类浮游动物的比例为3:1,则鲫鱼同化1kJ的能量,要求的至少需要生产者的能量,则需要用最大的传递效率20%计算,因而至少需要生产者提供3/4÷20%+1/4÷20%÷20%=10kJ的能量;鲫鱼粪便中的能量属于上一营养级的能量,根据鲫鱼的摄食情况推测,其粪便中的能量属于①沉水植物同化量和②枝角类浮游动物同化量中的能量。
【小问3详解】
碳在衡水湖湿地生物群落内部,主要以含碳有机物的形式沿食物链(网)传递;与陆地农田生态系统相比,衡水湖湿地的长期碳封存能力更强,即其中未被分解的有机碳更多。
【小问4详解】
衡水湖修复后成为京津冀热门观鸟旅游地,同时能净化水质、调蓄区域洪水,这些说明衡水湖修复后既提升了生态价值,也提升了旅游观光价值,即体现了生物多样性的直接和间接价值;与单一人工芦苇湿地相比,修复后的天然杂合湿地对喜旱莲子草的入侵抵抗力显著更强,这是因为修复后的天然杂合湿地生物种类更丰富,群落的生态位分化更充分,对光照、无机盐、生存空间等资源的利用率提高,实现了本地资源被本地物种的充分利用,因而喜旱莲子草难以获得充足的生态位完成繁殖和扩散,因而体现了更强的抵抗力。
20. 果蝇的翅型由一对等位基因N/n控制,正常翅对卷翅为显性。研究人员在辐射诱变群体中发现一种卷翅突变体,细胞学检测表明其X染色体上包含N基因的区段发生了缺失(记为XN-),且该缺失纯合(XN-XN-、XN-Y)无法存活。正常雌蝇性染色体组成为XX,雄蝇为XY。回答下列问题:
(1)该卷翅突变体发生的变异属于_______,该变异可能改变染色体上基因的_______。
(2)将N缺失卷翅雌蝇(XN-Xn)与正常翅雄蝇(XNY)杂交,F1中雌雄个体的表型分别为_______。F1雌雄个体随机交配,F2中卷翅个体的比例为_______。
(3)研究人员设计了一对引物,能扩增N基因所在区域的DNA片段。正常染色体(包括XN和Xn)扩增产物均为300kb,缺失染色体(XN-)由于片段缺失,扩增产物为200kb。将第(2)问F2中随机选取的4只雌蝇编号1、2、3、4进行检测,电泳结果如图所示。其中可以确定基因型的是个体___________(填序号),其基因型为___________。若从F2雌蝇中随机抽取一只,其为卷翅且只出现300kb条带的概率为___________。
(4)研究发现,另一常染色体上的基因E对翅型有修饰作用:E存在时,翅型表现由N/n决定;e纯合时,翅型均表现为小翅,与N/n无关。现将一只N基因缺失的卷翅雌蝇(EeXN-Xn)与一只正常翅雄蝇(EEXNY)杂交得到F1,再让F1雌雄个体随机交配,则F2中能存活个体的表型共有___________种(分雌雄个体),其中小翅个体所占的比例为___________(不考虑互换)。
【答案】(1) ①. 染色体(结构)变异 ②. 数目和排列顺序
(2) ①. 雌蝇全为正常翅,雄蝇全为卷翅 ②. 3/7
(3) ①. 2、4 ②. XN-Xn ③. 1/4
(4) ①. 6 ②. 1/16
【解析】
【小问1详解】
研究人员在辐射诱变群体中发现一种卷翅突变体,细胞学检测表明其X染色体上包含N基因的区段发生了缺失(记为XN-),即该卷翅突变体发生的变异属于染色体结构变异中的染色体片段缺失,因为染色体片段缺失,因而该变异可能改变染色体上基因的数目和排列顺序。
【小问2详解】
将N缺失卷翅雌蝇(XN-Xn)与正常翅雄蝇(XNY)杂交,F1中雌雄个体的基因型为XN-XN、XN-Y(致死)、XNXn、XnY,即雌蝇全为正常翅,雄蝇全为卷翅,该群体中卵细胞的比例为XN-∶XN∶Xn=1∶2∶1,精子的类型和比例为:Y∶Xn=1∶1。因此,F1雌雄个体随机交配,其中缺失纯合(XN-XN-、XN-Y)无法存活,则F2中卷翅个体的基因型和数目为1XN-Xn、1XnY、1XnXn,共3份,总份数2×4=8份中致死个体为XN-Y占1份,可见F2中卷翅个体的比例为3/7。
【小问3详解】
研究人员设计了一对引物,能扩增N基因所在区域的DNA片段。正常染色体(包括XN和Xn)扩增产物均为300kb,缺失染色体(XN-)由于片段缺失,扩增产物为200kb。将第(2)问F2中随机选取的4只雌蝇编号1、2、3、4进行检测,电泳结果如图所示。其中可以确定基因型的是个体2、4,它们的基因型均为XN-XN。若从F2雌蝇(1XN-Xn、2XNXn、1XnXn)中随机抽取一只,其为卷翅(XnXn)且只出现300kb条带的概率为1/4。
【小问4详解】
研究发现,另一常染色体上的基因E对翅型有修饰作用:E存在时,翅型表现由N/n决定;e纯合时,翅型均表现为小翅,与N/n无关。现将一只N基因缺失的卷翅雌蝇(EeXN-Xn)与一只正常翅雄蝇(EEXNY)杂交得到F1,则F1雌雄个体的基因型为E_XN-XN、E_XNXn、E_XnY,若F1随机交配,只考虑E/e,F1自由交配(E∶e=3∶1)得到的F2中E_∶ee=15∶1,F1自由交配得到的F2中关于N/n的基因型为1XN-Xn、1XnXn、2XNXn、1XnY、2XNY,综合分析,能存活个体的表型有雌性卷翅、雌性正常翅、雄性卷翅、雄性正常翅、雌性小翅和雄性小翅,共6种,其中小翅个体所占的比例为1/16。
21. 新疆省是我国核心棉花种植区,转Bt基因抗虫棉的推广大幅降低了棉铃虫危害与化学农药使用量,但棉铃虫对Bt蛋白的抗性进化是制约抗虫棉长效应用的关键问题。科研团队以新疆主栽棉花品种为材料,结合组织特异性启动子实现Bt毒蛋白基因(抗虫基因)的精准表达,相关操作如图,请回答下列问题:
(1)构建重组Ti质粒时,为保证目的基因完整且定向插入T-DNA区域,应选用的限制酶是_________。
(2)目的基因表达过程中,棉铃组织特异性启动子的作用是___________;Ti质粒中能介导目的基因整合到棉花细胞染色体DNA上的核心序列是_________________。
(3)将含目的基因的棉花愈伤组织培育为完整抗虫棉植株,利用的核心生物技术是___________,该技术的理论基础是________________。
(4)为筛选转化成功的棉花细胞,进行愈伤组织培养的培养基中需加入___________进行初步筛选。为延缓棉铃虫对Bt蛋白的抗性进化,可在行间种植一些___________棉花等其他农作物,供棉铃虫取食。
【答案】(1)BamHI、SacI
(2) ①. (作为RNA聚合酶识别和结合的位点,)驱动Bt毒蛋白基因仅在棉花棉铃组织中特异性转录(表达) ②. T-DNA(或可转移DNA)
(3) ①. 植物组织培养技术 ②. 植物细胞的全能性
(4) ①. 氨苄青霉素 ②. 非转基因(或普通)
【解析】
【小问1详解】
构建重组表达载体,结合组织特异性启动子实现Bt毒蛋白基因(抗虫基因)的精准表达,因此构建重组Ti质粒时,为获得携带棉铃组织特异性启动子的Bt毒蛋白基因,并使其添加到T-DNA的区间中,应选择BamHI和SacI两种限制酶处理含Bt毒蛋白基因的DNA片段和Ti质粒,因为这两种酶分别位于目的基因的两端,且包含相应的启动子,同时质粒的T-DNA区域有这两种酶的识别序列,然后通过DNA连接酶实现目的基因和Ti质粒的重组。
【小问2详解】
目的基因表达过程中,棉铃组织特异性启动子的作用是驱动Bt毒蛋白基因仅在棉花棉铃组织中特异性转录(表达),避免在非靶标组织中表达造成资源浪费或生态风险。Ti质粒中能介导目的基因整合到棉花细胞染色体DNA上的核心序列是T-DNA(或可转移DNA),因而需要将目的基因插入其中。
【小问3详解】
将含目的基因的棉花愈伤组织培育为完整抗虫棉植株,是将已经分化的棉花细胞培育成完整个体的过程,利用了植物细胞的全能性,所依赖的技术为植物组织培养技术。
【小问4详解】
由于T-DNA上具有氨苄青霉素抗性基因,因此转化成功后的棉花细胞的染色体上应具有氨苄青霉素抗性基因,因此为筛选转化成功的棉花细胞,培养基中需加入氨苄青霉素进行筛选。为延缓棉铃虫对Bt抗虫棉的抗性进化,还可采取的措施有:①种植非转基因(或普通)棉花等其他农作物,让棉铃虫更多的取食非转基因(或普通)棉花等其他植物,降低抗性基因频率;或②轮换种植含不同抗虫基因的转基因棉,也可起到延缓抗性增强的作用。
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