内容正文:
2026年4月高三生物月考试试题
一、单选题(每题2分,共24分)
1. 小粒咖啡是云南省重要的经济作物,咖啡豆中含有绿原酸、咖啡因、多糖、蛋白质等多种成分。绿原酸作为抗氧化剂,能清除细胞产生的自由基,咖啡因能与腺苷竞争性结合细胞膜上的腺苷受体来减少疲劳信号的传递,从而提神醒脑。下列叙述正确的是( )
A. 人体适量摄取绿原酸有助于延缓细胞衰老
B. 咖啡因和腺苷的空间结构及作用效果相似
C. 咖啡豆中的多糖可与斐林试剂发生显色反应
D. 咖啡豆中的蛋白质变性会导致营养价值丧失
2. 尼氏体和神经原纤维是神经元的特征性结构,尼氏体由粗面内质网和游离核糖体构成,神经原纤维由微管蛋白、神经丝蛋白等蛋白质纤维构成。当神经元损伤时能引起尼氏体减少乃至消失,在损伤得到恢复后,尼氏体的数量可以恢复。下列说法错误的是( )
A. 尼氏体的主要功能是合成蛋白质,神经递质均在尼氏体合成后储存在突触小泡中
B. 尼氏体数量与神经元的功能有关,可通过尼氏体数量来判断神经元的功能状态
C. 推测神经原纤维能构成神经元的细胞骨架,具有参与细胞内物质运输的功能
D. 经高温处理的神经丝蛋白空间结构发生改变后,仍能与双缩脲试剂产生紫色反应
3. 有氧呼吸过程中丙酮酸脱氢酶是催化丙酮酸分解产生的关键酶,/NADH的值高时促进此酶活性,/NADH的值低时抑制此酶活性;ATP浓度高时此酶被磷酸化而失活,丙酮酸浓度高时会降低此酶的磷酸化程度。下列叙述正确的是( )
A. 人体细胞内丙酮酸脱氢酶催化丙酮酸分解只发生在细胞质基质中
B. 有氧呼吸过程中,丙酮酸被NADH还原后产生,释放出少量能量
C. 有氧呼吸过程中,ATP浓度对丙酮酸脱氢酶活性的调控属于负反馈调节
D. 若有氧呼吸第三阶段速率降低,则/NADH的值降低,丙酮酸分解速率加快
4. 青花椒采摘初期水分含量高、酶活性强,放置在空气中极易氧化褐变和组织软烂。下列有关青花椒储藏技术的说法,错误的是( )
A. 高温瞬时处理可以有效降低青花椒中氧化酶活性,防止褐变
B. 低温处理可改变氧化酶的空间结构延长青花椒的贮藏时间
C. 调节密闭贮藏环境中的气体成分比例对贮藏效果有重要影响
D. 干燥处理可以降低青花椒细胞中自由水比例,防止组织软烂
5. 某同学利用玉米根尖组织(2N)制作临时装片,在显微镜下记录得到细胞分裂图像。下列相关叙述错误的是( )
A. 实验过程中需要经历解离—漂洗—染色—制片过程
B. 甲细胞中每条染色体的着丝粒由两极发出的纺锤丝相连
C. 丁细胞中着丝粒分裂导致染色体加倍,细胞中含有4个染色体组
D. 根尖细胞经历了乙→丙→甲→戊→丁的分裂过程
6. 端粒是染色体两端一段特殊序列的DNA—蛋白质复合体,端粒DNA序列随细胞分裂次数增加而缩短,当短到一定程度时,端粒内侧的正常基因会受到损伤。端粒酶以其携带的RNA为模板(含短重复序列5'—UAACCC—3')使端粒DNA序列延伸,作用机理如图所示。下列说法正确的是( )
A. 端粒酶向左移动完成G链的延伸为逆转录过程
B. 端粒酶延伸端粒DNA的短重复序列为5'—GGGTTA—3'
C. 以延伸的G链为模板形成C链需要端粒酶的催化
D. 支原体的端粒DNA序列会随复制次数增加逐渐缩短
7. 野生大豆与种植大豆只存在地理隔离。野生大豆的豆荚有毛(D)对无毛(d)为显性,有毛有利于种子的传播。调查发现某区域一个野生大豆的小种群豆荚无毛的基因型频率为5%,有毛基因频率为70%。下列叙述错误的是( )
A. 可遗传的有利变异和环境的定向选择是野生大豆生存下来的必要条件
B. 野生大豆与种植大豆之间有许多表型差距,体现了生物的物种多样性
C. 对大豆诱变育种时,不能根据是否出现新性状,判断是否产生新基因
D. 该区域一个野生大豆的小种群豆荚有毛杂合子的基因型频率为50%
8. S菌可由皮肤侵入机体并激活免疫防御功能,但不会引起皮肤受损和炎症反应,因此可以用S菌携带抗原进行免疫学研究。黑色素瘤是皮肤黑色素细胞癌变形成的肿瘤,研究人员将S菌和黑色素瘤抗原OVA进行改造,并将不同种类的改造S菌分别涂抹到小鼠皮肤上,一段时间后检测针对OVA的辅助性T细胞增殖情况,结果如图所示。下列相关叙述错误的是( )
A. 由图可知,S菌对人体而言属于抗原
B. 抗原在S菌外部引起的免疫反应强于S菌内部
C. OVA仅有肽段1能刺激机体使辅助性T细胞增殖
D. 阳性对照组可能是直接注射抗原OVA进入小鼠体内
9. 20世纪70年代,有人重复了温特的实验,发现接触了尖端背光侧的琼脂块,确实比接触了尖端向光侧的琼脂块具有更明显的促进生长的作用,但用物理化学法测定的结果显示两种琼脂块内的生长素含量并无明显差别。有关温特的实验和重复实验的分析正确的是( )
A. 温特的实验没有排除琼脂块本身对胚芽鞘生长的影响
B. 重复实验表明胚芽鞘弯曲生长的原因是生长素分布不均
C. 推测尖端背光侧产生了抑制生长的物质且多于向光侧
D. 需进一步测定琼脂块中是否含有尖端产生的其他物质
10. 新型生态循环种养模式可以增加经济收益,减少环境污染,促进农业可持续化发展。图是“草-羊-蚓-鱼-禽-菌”新型生态循环种养模式图。下列叙述正确的是( )
A. 与传统种养模式相比,流入该生态系统的总能量未显著增加
B. 有机物在牧草、动物和食用菌之间的循环可减少代谢废物的产生
C. 层叠式堆肥的目的是利用好氧细菌将有机物彻底分解为无机物
D. 能量沿食物链“草→羊→蚯蚓→鱼”传递过程中逐级递减
11. 兴趣小组为探究某细菌在不同条件下的种群数量变化,共设置了四组实验,a、b、c三组分别每3h、12h和24h更新培养液,d为对照组,其他培养条件相同,结果如图所示。下列叙述正确的是( )
A. 用细菌计数板进行计数时,先在计数室滴加培养液再盖上盖玻片
B. 随时间推移,a组细菌将持续呈“J”形增长
C. 若增大细菌初始接种量,d组的环境容纳量会增大
D. 营养物质和有害代谢产物是影响细菌种群数量变化的密度制约因素
12. 基因工程在农牧业、医药卫生和食品工业等多方面的应用发展迅速。下图表示利用基因工程技术生产人血清白蛋白的两条途径。下列叙述错误的是( )
A. 扩增目的基因时,利用耐高温的DNA聚合酶从引物a、b的3端进行子链合成
B. 目的基因要与能在绵羊乳腺细胞中特异性表达的基因的启动子等调控元件重组在一起
C. 若目的基因是从人的细胞内提取mRNA经逆转录形成的,则该目的基因中不含启动子序列
D. 可以利用农杆菌转化法将含有目的基因的重组质粒直接整合到受体植物细胞的染色体DNA上
二、多选题(每题5分,共20分)
13. X染色体上存在部分基因能够在失活X染色体(Xi)上逃避失活,可以正常表达。失活X染色体基因逃逸的分子机制如图所示,逃避失活过程涉及DNA甲基化、组蛋白修饰、多种非编码RNA调控等。下列叙述错误的有( )
A. RNA聚合酶识别和结合的DNA片段中GC含量偏高,有利于相应基因转录的发生
B. X染色体失活可能与CpG甲基化、组蛋白的甲基化和Xi失活基因的RNA包裹有关
C. 组蛋白H3、H4乙酰化诱使DNA携带更多正电荷,导致Xi解螺旋和相应基因逃避失活
D. CTCF能够与特定基因结合,参与染色质结构的隔离,将失活基因与活性基因分离开
14. 图1为某单基因遗传病和ABO血型的家系图。图2为与该病相关的等位基因分别用同种限制酶切割后的电泳结果,经测定Ⅰ1的电泳条带为2条。不考虑突变。下列叙述正确的是( )
A. 该病为伴X染色体隐性遗传病
B. Ⅱ3致病基因来源于Ⅰ1、Ⅰ2的概率均是1/2
C. Ⅲ1的血型不可能为O型
D. 若Ⅲ1为A型血正常女孩,则其为杂合子的概率是1/2
15. 如图表示某河流生态系统的能量金字塔及相关食物网,下列叙述错误的是( )
A. 河流中挺水植物和浮游藻类的分布体现了群落的垂直结构,从夏天到冬天水中的生物种类和数量发生明显变化属于次生演替
B. 甲、乙、丙、丁有利于促进生态系统的物质循环和能量流动
C. 处于第三、四营养级的丁属于同一种群,丁与丙之间为种间竞争关系
D. 人类增加对丁的捕捞和食用可以降低生态足迹
16. 一次性口罩产生的废弃物会引发环境问题。口罩过滤层的主体材料聚丙烯易降解为微塑料。微塑料在自然条件下很难降解,会对环境中的生物造成一定的毒害。下表为某时期微塑料在不同水生生物体内的富集情况。下列叙述正确的是( )
生物类群
浮游生物
腹足纲生物
贻贝
牡蛎
鱼类
富集系数
2.84
0.54
1.71
1.52
26.95
注:富集系数=生物体内微塑料浓度/水体中微塑料浓度
A. 微塑料沿食物链传递,导致贻贝等5类水生生物均出现了生物富集
B. 实行垃圾分类后选择合适的微生物分解微塑料能有效缓解其危害
C. 5类水生生物中,贻贝、牡蛎属于第二营养级,鱼类属于第五营养级
D. 微塑料可能改变水生生物群落的物种组成,甚至群落演替的方向
三、实验题(共24分)
17. 苹果种植园土壤盐碱化会造成植物根系对水分和营养的吸收能力减弱,影响其光合特性,严重抑制苹果生长。回答下列问题:
(1)苹果叶片中的光合色素吸收光能将水分解为______。土壤盐碱化使苹果苗叶片失绿、萎蔫,苹果叶片可能发生的生理变化是_____。
①类囊体膜脂氧化受损 ②气孔开放度明显增大 ③细胞液渗透压升高 ④干物质积累速率增加
(2)植物响应盐碱胁迫的核心机制是Na+、K+的转运。图1是盐碱胁迫下植物细胞SOS、HKT1和SKOR等转运蛋白跨膜运输离子的示意图。研究人员对苹果苗施加油菜素内酯类似物EBL,检测并比较盐碱胁迫和EBL处理后苹果苗植株内离子含量的变化,结果见图2。
据图分析,盐碱胁迫条件下,土壤的Na+通过________的方式进入细胞,造成Na+和K+运输失衡。细胞内Na+/K+比例________(填“增大”或“减小”)。
(3)推测施加EBL能调控Na+、K+离子转运蛋白基因的表达缓解Na+/K+比例失衡现象。请在图3相应位置绘出能支持该推测的实验结果________。
18. CAR-T疗法是通过基因工程将CAR蛋白基因导入T细胞,经体外培养筛选后回输患者体内,利用CAR蛋白特异性识别肿瘤抗原,实现靶向杀伤的免疫治疗技术。多发性骨髓瘤(MM)是浆细胞异常增殖引起的恶性肿瘤,异常浆细胞分泌大量免疫球蛋白,导致器官或组织受损。B细胞成熟抗原(BCMA)特异性高表达于MM细胞和成熟B细胞表面。研究者开发了针对BCMA的CAR-T细胞,观察其对MM细胞的杀伤效果。回答下列问题:
(1)当人体B细胞接受抗原并与______细胞表面的特定分子结合后,B细胞被激活,开始分裂、分化,大部分分化为______细胞。
(2)CAR-T疗法中如果采用其他健康人的T细胞则需要敲除一些编码T细胞表面特异性蛋白的基因,再导入CAR蛋白基因,原因是______。
(3)临床研究发现,正常组织细胞表面也有低表达的BCMA蛋白,导致治疗时会杀伤自身正常组织细胞。已知L蛋白对BCMA亲和力低,需较高浓度的BCMA蛋白与L蛋白结合才能引起相应变化,CAR蛋白对BCMA亲和力高。受此启发,科研人员为CAR蛋白安装一个分子开关,如下图所示。
由图可推测,当CAR基因表达,CAR蛋白定位到细胞膜上后,改造后的CAR-T细胞______能力增强。
(4)为验证改造后的CAR-T细胞对肿瘤抗原的作用,研究人员以在小鼠尾部注射未改造的T细胞为对照组进行实验,实验组结果如下图,请依此完善实验组的有关处理。
实验步骤:
步骤①:第0天,实验组1和实验组2分别向小鼠臀部左右两侧分别注______、______;(选填“生理盐水”“BCMA低表达肿瘤细胞”“BCMA高表达肿瘤细胞”)
步骤②:第7天,向实验组1小鼠尾部注射______,向实验组2小鼠尾部注射______;(选填“改造后的CAR-T细胞”“传统CAR-T细胞”)
步骤③:从第10天开始每隔一段时间检测肿瘤细胞体积变化。
实验组结果如下图:
(5)多发性骨髓瘤患者的异常浆细胞会分泌大量的免疫球蛋白攻击自身的组织器官,造成骨痛、肾损伤等症状,有人认为该病不属于“自身免疫病”,你赞同吗?请说出观点及判断理由:______。
四、解答题(共32分)
19. 应急和应激反应都是机体对伤害性刺激所产生的非特异性防御反应。应急反应速度较快,有利于机体保持觉醒和警觉状态;应激反应速度反应较缓慢,引发代谢改变和其他全身反应。长时间焦虑还会导致肠道等器官发生炎症反应。下图为应急和应激反应的部分调节机制,回答下列问题:
(1)应急反应主要是通过图示的途径______过程。糖皮质激素的分泌受“下丘脑—垂体—肾上腺皮质”轴的分级调节,其分级调节的意义是______。途径②中支配肾上腺髓质的自主神经中占据优势的是______(填“交感神经”或“副交感神经”)。
(2)精神压力所致的炎症反应发生过程中,CD4T细胞应该是______T细胞。途径②过程中,T细胞释放的乙酰胆碱的作用是______
(3)为了证明在精神紧张时,导致心率加快、血压上升的调节途径不仅仅通过途径②,设计了如下实验,请完善实验方案:取生理状态相同的健康小鼠若干只,随机均分为两组,将其中一组______处理作为实验组,另一组作为对照组;一段时间后,检测两组小鼠______。
20. 图1是我国科学家利用胚胎干细胞建立体外胚胎和胚胎发育潜能研究的流程。人胚胎干细胞存在两种不同状态,即原始态(naive)和始发态(primed).naive干细胞具有最高的发育潜能,primed干细胞全能性相对较低。图2是OGT、OGA以及细胞骨架蛋白在胚胎干细胞中表达情况的电泳图谱,OGT是负责在蛋白质上加糖基的酶,OGA是负责将糖基从蛋白质上去除的酶。
(1)猴子芽体相当于_______期的胚胎,过程③的起点细胞应取自芽体的_______部位。
(2)过程④⑤形成的胚胎是_______。过程⑥需对受体母猴进行的处理是_______。
(3)据图2推测,naive干细胞发育潜能更高的原因可能是_______;该实验设置细胞骨架蛋白表达量组别作为对照的作用是_______。
(4)过程①需在图2中的诱导培养基中完成,目的是_______。与过程①相比,过程②培养液中还应添加_______。
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2026年4月高三生物月考试试题
一、单选题(每题2分,共24分)
1. 小粒咖啡是云南省重要的经济作物,咖啡豆中含有绿原酸、咖啡因、多糖、蛋白质等多种成分。绿原酸作为抗氧化剂,能清除细胞产生的自由基,咖啡因能与腺苷竞争性结合细胞膜上的腺苷受体来减少疲劳信号的传递,从而提神醒脑。下列叙述正确的是( )
A. 人体适量摄取绿原酸有助于延缓细胞衰老
B. 咖啡因和腺苷的空间结构及作用效果相似
C. 咖啡豆中的多糖可与斐林试剂发生显色反应
D. 咖啡豆中的蛋白质变性会导致营养价值丧失
【答案】A
【解析】
【分析】1、细胞衰老的原因:
(1)炎症反应:慢性炎症状态会产生大量炎症因子,这些因子会对细胞结构和功能产生负面影响,如破坏细胞膜、影响细胞内信号传导等,进而引起细胞衰老。长期的炎症反应还可能导致组织器官的损伤和功能下降;
(2)氧化应激:氧化应激是指细胞内氧化反应产生的活性氧物质(如自由基)对细胞结构和功能的破坏。长期暴露在高氧含量的环境中,或者身体内氧化物质的产生和清除失衡,都会使细胞受到氧化损伤,进而加速细胞衰老1。此外,外界的环境污染、紫外线辐射等因素也会加剧氧化应激,导致细胞老化加速;
(3)遗传因素:细胞衰老可能受到遗传因素的影响。某些基因的突变或变异可能导致细胞衰老过程的加速。例如,LMNA基因突变会导致核纤层蛋白A生成异常,破坏细胞核的稳定性,从而引发全身性加速衰老;
(4)环境因素:细胞所处的环境也可能对细胞衰老产生影响。例如,化学物质、有害物质以及暴晒等环境因素都可能导致细胞损伤和衰老。这些因素会直接或间接地破坏细胞结构,影响细胞功能,进而促进细胞衰老。
2、斐林试剂可用于鉴定还原糖,在水浴加热的条件下,溶液的颜色变化为砖红色沉淀,斐林试剂只能检验生物组织中还原糖(如葡萄糖、麦芽糖、果糖)存在。
【详解】A、自由基会攻击和破坏细胞内各种执行正常功能的生物分子,导致细胞衰老。绿原酸能清除细胞产生的自由基,所以人体适量摄取绿原酸有助于延缓细胞衰老,A正确;
B、咖啡因能与腺苷竞争性结合细胞膜上的腺苷受体,说明咖啡因和腺苷在结构上有相似之处,这样才能竞争结合同一受体,但它们的作用效果不同,咖啡因是减少疲劳信号传递来提神醒脑,而腺苷传递的是疲劳信号,B错误;
C、斐林试剂用于检测还原糖,多糖一般不是还原糖,不能与斐林试剂发生显色反应,C错误;
D、蛋白质变性是其空间结构被破坏,但肽键等结构一般未被破坏,其营养价值不一定丧失,如煮熟的鸡蛋,蛋白质变性但仍有营养价值,D错误。
故选A。
2. 尼氏体和神经原纤维是神经元的特征性结构,尼氏体由粗面内质网和游离核糖体构成,神经原纤维由微管蛋白、神经丝蛋白等蛋白质纤维构成。当神经元损伤时能引起尼氏体减少乃至消失,在损伤得到恢复后,尼氏体的数量可以恢复。下列说法错误的是( )
A. 尼氏体的主要功能是合成蛋白质,神经递质均在尼氏体合成后储存在突触小泡中
B. 尼氏体数量与神经元的功能有关,可通过尼氏体数量来判断神经元的功能状态
C. 推测神经原纤维能构成神经元的细胞骨架,具有参与细胞内物质运输的功能
D. 经高温处理的神经丝蛋白空间结构发生改变后,仍能与双缩脲试剂产生紫色反应
【答案】A
【解析】
【详解】A、尼氏体由粗面内质网和游离核糖体构成,主要功能是合成蛋白质。但并非所有神经递质均在尼氏体合成,如乙酰胆碱等小分子神经递质在细胞质基质中合成。此外,神经递质合成后需经高尔基体加工才储存于突触小泡,并非直接由尼氏体储存,A错误;
B、题干指出神经元损伤时尼氏体减少,恢复后数量可复原,说明尼氏体数量与神经元功能状态直接相关,可通过其数量变化判断神经元功能状态,B正确;
C、神经原纤维由微管蛋白、神经丝蛋白等纤维构成,微管是细胞骨架的主要成分,具有支撑细胞和参与细胞内物质运输的功能(如轴浆运输)。据此推测神经原纤维构成神经元骨架并参与物质运输合理,C正确;
D、双缩脲试剂检测的是蛋白质中的肽键结构。高温处理使神经丝蛋白空间结构改变(变性),但肽键未被破坏,故仍能与双缩脲试剂发生紫色反应,D正确。
故选A。
3. 有氧呼吸过程中丙酮酸脱氢酶是催化丙酮酸分解产生的关键酶,/NADH的值高时促进此酶活性,/NADH的值低时抑制此酶活性;ATP浓度高时此酶被磷酸化而失活,丙酮酸浓度高时会降低此酶的磷酸化程度。下列叙述正确的是( )
A. 人体细胞内丙酮酸脱氢酶催化丙酮酸分解只发生在细胞质基质中
B. 有氧呼吸过程中,丙酮酸被NADH还原后产生,释放出少量能量
C. 有氧呼吸过程中,ATP浓度对丙酮酸脱氢酶活性的调控属于负反馈调节
D. 若有氧呼吸第三阶段速率降低,则/NADH的值降低,丙酮酸分解速率加快
【答案】C
【解析】
【分析】有氧呼吸分为三个阶段:第一阶段在细胞质基质中进行,葡萄糖经酶催化生成丙酮酸、[H],释放少量能量;第二阶段在线粒体基质中进行,丙酮酸和水经酶催化生成二氧化碳、[H],释放少量能量;第三阶段在线粒体内膜上进行,[H]和氧气经酶催化生成水,释放大量能量。
【详解】A、在人体细胞有氧呼吸第二阶段,丙酮酸脱氢酶可以催化丙酮酸分解产生CO2,该阶段发生在线粒体基质中,A错误;
B、有氧呼吸过程中,丙酮酸和水彻底分解生成CO2和NADH,并释放出少量能量,B错误;
C、有氧呼吸过程中,丙酮酸脱氢酶可以催化丙酮酸分解产生ATP,ATP浓度高时此酶被磷酸化而失活,进而使产生的ATP减少,这属于负反馈调节,C正确;
D、若有氧呼吸第三阶段速率降低,NADH被消耗速率减慢,则NAD+/NADH的值降低,会抑制丙酮酸脱氢酶活性,从而降低丙酮酸的分解速率,D错误。
故选C。
4. 青花椒采摘初期水分含量高、酶活性强,放置在空气中极易氧化褐变和组织软烂。下列有关青花椒储藏技术的说法,错误的是( )
A. 高温瞬时处理可以有效降低青花椒中氧化酶活性,防止褐变
B. 低温处理可改变氧化酶的空间结构延长青花椒的贮藏时间
C. 调节密闭贮藏环境中的气体成分比例对贮藏效果有重要影响
D. 干燥处理可以降低青花椒细胞中自由水比例,防止组织软烂
【答案】B
【解析】
【分析】自由水与结合水的比值越高,新陈代谢越旺盛,抗逆性越差;水果、蔬菜的储藏应选择零上低温、低氧等环境条件。
【详解】A、青花椒采摘初期水分含量高、酶活性强,放置在空气中极易氧化褐变和组织软烂。高温瞬时处理可以使青花椒中氧化酶的空间结构改变,有效降低青花椒中氧化酶活性,防止褐变,A正确;
B、低温条件下酶的活性较低,但低温不会改变酶的空间结构,B错误;
C、低温、低氧可降低细胞的有氧呼吸,延长储藏时间,因此调节密闭贮藏环境中的气体成分比例对贮藏效果有重要影响,C正确;
D、干燥处理通过去除青花椒中的水分,降低了细胞中自由水的比例,这不仅有助于阻止微生物的生长和酶促反应的发生,还减少了组织软烂的可能性。此外,干燥处理还能减缓青花椒的新陈代谢,从而延长其保质期,D正确。
故选B。
5. 某同学利用玉米根尖组织(2N)制作临时装片,在显微镜下记录得到细胞分裂图像。下列相关叙述错误的是( )
A. 实验过程中需要经历解离—漂洗—染色—制片过程
B. 甲细胞中每条染色体的着丝粒由两极发出的纺锤丝相连
C. 丁细胞中着丝粒分裂导致染色体加倍,细胞中含有4个染色体组
D. 根尖细胞经历了乙→丙→甲→戊→丁的分裂过程
【答案】D
【解析】
【分析】据图分析,甲细胞处于有丝分裂中期,乙细胞处于间期,丙处于前期,丁处于后期,戊处于末期。
【详解】A、制作植物细胞有丝分裂临时装片的步骤为解离—漂洗—染色—制片。解离的目的是使组织细胞相互分离开来;漂洗是为了洗去解离液,防止解离过度,同时便于染色;染色是用碱性染料使染色体着色;制片是将细胞压成单层,便于在显微镜下观察,A正确;
B、玉米是高等植物,在有丝分裂过程中,纺锤丝由细胞两极发出,甲细胞处于有丝分裂中期,每条染色体的着丝粒两侧都有纺锤丝相连,这些纺锤丝牵引着染色体排列在赤道板上,B正确;
C、丁细胞处于有丝分裂后期,着丝粒分裂,姐妹染色单体分开成为两条子染色体,导致染色体数目加倍。玉米体细胞中含有2个染色体组,有丝分裂后期染色体组数目也加倍,所以细胞中含有4个染色体组,C正确;
D、根据细胞有丝分裂各时期的特点,甲细胞处于有丝分裂中期,乙细胞处于间期,丙处于前期,丁处于后期,戊处于末期,根尖细胞有丝分裂过程应该是乙→丙→甲→丁→戊,D错误。
故选D。
6. 端粒是染色体两端一段特殊序列的DNA—蛋白质复合体,端粒DNA序列随细胞分裂次数增加而缩短,当短到一定程度时,端粒内侧的正常基因会受到损伤。端粒酶以其携带的RNA为模板(含短重复序列5'—UAACCC—3')使端粒DNA序列延伸,作用机理如图所示。下列说法正确的是( )
A. 端粒酶向左移动完成G链的延伸为逆转录过程
B. 端粒酶延伸端粒DNA的短重复序列为5'—GGGTTA—3'
C. 以延伸的G链为模板形成C链需要端粒酶的催化
D. 支原体的端粒DNA序列会随复制次数增加逐渐缩短
【答案】B
【解析】
【分析】分析题干信息:“端粒是染色体两端特殊的DNA序列,其长度随细胞分裂次数增加而缩短,当短到一定程度时,端粒内侧的正常基因会受到损伤,导致细胞衰老。端粒酶以其携带的RNA为模板(含短重复序列5'-UAACCC-3')使端粒DNA序列延伸”,说明细胞能够保持分裂的原因是端粒酶保持活性。
【详解】A、由图可知,为了修补端粒内侧的受到损伤的DNA,端粒酶向右移动以自身所含短重复序列5'-UAACCC-3'为模板,完成G链的延伸为逆转录过程,A错误;
B、 DNA分子中特有的碱基是T,RNA中特有碱基是U,由于模板含短重复序列5'-UAACCC-3',根据碱基互补配对原则,端粒酶延伸端粒DNA的短重复序列为5'-GGGTTA-3',B正确;
C、在DNA复制过程中,新的DNA链是以已有的DNA链为模板,在DNA聚合酶的催化下合成的。根据图示,当G链延伸完成后,它就可以作为模板来合成C链。这个过程需要DNA聚合酶的催化,C错误;
D、支原体是原核生物,没有染色体,没有端粒结构,D错误。
故选B。
7. 野生大豆与种植大豆只存在地理隔离。野生大豆的豆荚有毛(D)对无毛(d)为显性,有毛有利于种子的传播。调查发现某区域一个野生大豆的小种群豆荚无毛的基因型频率为5%,有毛基因频率为70%。下列叙述错误的是( )
A. 可遗传的有利变异和环境的定向选择是野生大豆生存下来的必要条件
B. 野生大豆与种植大豆之间有许多表型差距,体现了生物的物种多样性
C. 对大豆诱变育种时,不能根据是否出现新性状,判断是否产生新基因
D. 该区域一个野生大豆的小种群豆荚有毛杂合子的基因型频率为50%
【答案】B
【解析】
【分析】现代生物进化理论的基本观点:①种群是生物进化的基本单位,②生物进化的实质在于种群基因频率的改变。③突变和基因重组、自然选择及隔离是物种形成过程的三个基本环节,通过它们的综合作用,种群产生分化,最终导致新物种的形成。③其中突变和基因重组产生生物进化的原材料,自然选择使种群的基因频率发生定向的改变并决定生物进化的方向,隔离是新物种形成的必要条件。
【详解】A、达尔文的自然选择学说认为群体中出现可遗传的有利变异,再通过环境的定向选择,才导致生物适应性的形成,故可遗传的有利变异和环境的定向选择是野生大豆生存下来的必要条件,A正确;
B、野生大豆与种植大豆之间由于长期地理隔离,不能进行基因交流,从而有许多表型差距,但还没有形成新的物种,故体现的是生物的遗传多样性,B错误;
C、生物的性状由基因和环境共同决定的,对种植大豆进行诱变育种时,不能根据是否出现新性状,判断是否产生新基因,C正确;
D、野生大豆的小种群豆荚无毛的基因型频率为5%,设该区域的有毛杂合子Dd的基因型频率为x,则无毛基因d的基因频率=5%+1/2x=1-70%,可得出有毛杂合子Dd基因型频率x=50%,D正确。
故选B。
8. S菌可由皮肤侵入机体并激活免疫防御功能,但不会引起皮肤受损和炎症反应,因此可以用S菌携带抗原进行免疫学研究。黑色素瘤是皮肤黑色素细胞癌变形成的肿瘤,研究人员将S菌和黑色素瘤抗原OVA进行改造,并将不同种类的改造S菌分别涂抹到小鼠皮肤上,一段时间后检测针对OVA的辅助性T细胞增殖情况,结果如图所示。下列相关叙述错误的是( )
A. 由图可知,S菌对人体而言属于抗原
B. 抗原在S菌外部引起的免疫反应强于S菌内部
C. OVA仅有肽段1能刺激机体使辅助性T细胞增殖
D. 阳性对照组可能是直接注射抗原OVA进入小鼠体内
【答案】C
【解析】
【分析】免疫系统有三大功能:免疫防御、免疫自稳和免疫监视。免疫防御是机体排除外来抗原性异物的一种免疫防护作用;免疫自稳是指机体清除衰老或损伤的细胞,进行自身调节,维持内环境稳态的功能;免疫监视是指机体识别和清除突变的细胞,防止肿瘤发生的功能。
【详解】A、由图可知,和生理盐水组比,S菌对人体而言也属于抗原,A正确;
B、据图可知,有完整OVA的辅助性T细胞的增殖比例低于c组仅有部分肽段1的,该实验可得出的结论为抗原在S菌外部引起的免疫反应强于S菌内部,B正确;
C、由实验结果可知,OVA肽段1能刺激机体使辅助性T细胞增殖,但OVA还有其他肽段的作用,故不能说明OVA仅有肽段1能刺激机体使辅助性T细胞增殖,C错误;
D、抗原OVA会引起机体辅助性T细胞增殖,所以直接注射抗原OVA进入小鼠体内的一组为阳性对照组,D正确。
故选C。
9. 20世纪70年代,有人重复了温特的实验,发现接触了尖端背光侧的琼脂块,确实比接触了尖端向光侧的琼脂块具有更明显的促进生长的作用,但用物理化学法测定的结果显示两种琼脂块内的生长素含量并无明显差别。有关温特的实验和重复实验的分析正确的是( )
A. 温特的实验没有排除琼脂块本身对胚芽鞘生长的影响
B. 重复实验表明胚芽鞘弯曲生长的原因是生长素分布不均
C. 推测尖端背光侧产生了抑制生长的物质且多于向光侧
D. 需进一步测定琼脂块中是否含有尖端产生的其他物质
【答案】D
【解析】
【分析】植物向光弯曲生长的原理:(1)均匀光照或无光:尖端产生生长素→尖端以下部位生长素分布均匀→生长均匀→直立生长。(2)单侧光→尖端→影响生长素运输→尖端以下部位生长素分布不均匀→生长不均匀(背光侧快)→向光弯曲。
【详解】A、温特实验设置了空白琼脂块(未接触尖端)作为对照,排除了琼脂块本身对胚芽鞘生长的影响,A错误;
B、重复实验中两种琼脂块生长素含量无明显差别,但背光侧琼脂块促进生长作用更明显,这说明胚芽鞘弯曲生长不只是因为生长素分布不均,B错误;
C、若背光侧产生了抑制生长的物质且多于向光侧,则向光侧促进生长的效果比背光侧更明显,而重复实验表明背光侧促进生长作用更明显,故该推测错误,C错误;
D、由于出现了两种琼脂块生长素含量无明显差别但促进生长效果不同的情况,所以需要进一步测定琼脂块中是否含有尖端产生的其他物质,D正确。
故选D。
10. 新型生态循环种养模式可以增加经济收益,减少环境污染,促进农业可持续化发展。图是“草-羊-蚓-鱼-禽-菌”新型生态循环种养模式图。下列叙述正确的是( )
A. 与传统种养模式相比,流入该生态系统的总能量未显著增加
B. 有机物在牧草、动物和食用菌之间的循环可减少代谢废物的产生
C. 层叠式堆肥的目的是利用好氧细菌将有机物彻底分解为无机物
D. 能量沿食物链“草→羊→蚯蚓→鱼”传递过程中逐级递减
【答案】A
【解析】
【详解】A、在新型生态循环种养模式中,虽然对废弃物等进行了循环利用,但并没有显著增加生产者固定的太阳能(流入生态系统的总能量主要是生产者固定的太阳能),与传统种养模式相比,流入该生态系统的总能量未显著增加,A正确;
B、食用菌属于分解者,能将有机物分解为无机物,有机物不能在牧草、动物和食用菌之间循环,B错误;
C、层叠式堆肥的目的主要是利用分解者(包括好氧细菌等)将有机物不彻底分解,具题图可知,层叠式堆肥的产物是有机肥,C错误;
D、蚯蚓属于分解者,不参与食物链的构成,食物链是由生产者和消费者构成的,根据题图,蚯蚓利用的是羊粪的能量,而羊粪中的能量不属于羊的同化量,属于牧草的同化量,D错误。
故选A。
11. 兴趣小组为探究某细菌在不同条件下的种群数量变化,共设置了四组实验,a、b、c三组分别每3h、12h和24h更新培养液,d为对照组,其他培养条件相同,结果如图所示。下列叙述正确的是( )
A. 用细菌计数板进行计数时,先在计数室滴加培养液再盖上盖玻片
B. 随时间推移,a组细菌将持续呈“J”形增长
C. 若增大细菌初始接种量,d组的环境容纳量会增大
D. 营养物质和有害代谢产物是影响细菌种群数量变化的密度制约因素
【答案】D
【解析】
【分析】分析题意,本实验目的是探究某细菌在不同条件下的种群数量变化,实验的自变量是培养时间和培养液的更新时间,因变量是种群数量,据此分析作答。
【详解】A、细菌计数板的使用方法是先盖上盖玻片,然后在盖玻片边缘滴加培养液,利用毛细作用使培养液进入计数室,A错误;
B、a组每3小时更新培养液,意味着营养物质供应充足,细菌在初期可能会呈“J”形增长。但随着时间推移,即使营养物质充足,细菌的种群数量也会受到空间、代谢产物积累等因素的限制,最终会趋于稳定,不会持续呈“J”形增长,B错误;
C、环境容纳量(K值)是由环境资源(如营养物质、空间等)决定的,与初始接种量无关。增大初始接种量可能会加快种群达到环境容纳量的速度,但不会改变环境容纳量本身,C错误;
D、密度制约因素是影响程度与种群密度有密切关系的因素,营养物质是细菌生长所必需的,随着种群密度的增加,营养物质会逐渐耗尽,限制种群增长。有害代谢产物会随着种群密度的增加而积累,抑制细菌生长。因此,营养物质和有害代谢产物都是密度制约因素,D正确。
故选D。
12. 基因工程在农牧业、医药卫生和食品工业等多方面的应用发展迅速。下图表示利用基因工程技术生产人血清白蛋白的两条途径。下列叙述错误的是( )
A. 扩增目的基因时,利用耐高温的DNA聚合酶从引物a、b的3端进行子链合成
B. 目的基因要与能在绵羊乳腺细胞中特异性表达的基因的启动子等调控元件重组在一起
C. 若目的基因是从人的细胞内提取mRNA经逆转录形成的,则该目的基因中不含启动子序列
D. 可以利用农杆菌转化法将含有目的基因的重组质粒直接整合到受体植物细胞的染色体DNA上
【答案】D
【解析】
【分析】将目的基因导入植物细胞常用农杆菌转化法,农杆菌中的Ti质粒上的T-DNA可整合到受体细胞的染色体DNA上。基因表达载体常包括目的基因、启动子、终止子、标记基因。标记基因是为了鉴别受体细胞中是否含有目的基因,从而将含有目的基因的细胞筛选出来。
【详解】A、扩增目的基因时,利用耐高温的DNA聚合酶从引物a、b的3'-端进行子链合成,A错误;
B、为了让目的基因在乳腺细胞中特异性表达,目的基因要与能在绵羊乳腺细胞中特异性表达的基因的启动子等调控元件重组在一起,B正确;
C、mRNA是由基因启动子后面的序列编码而来的,若某基因是从人的细胞内提取 mRNA 经逆转录形成的,则该基因中不含启动子序列,C正确;
D、农杆菌中的Ti质粒上的T-DNA可转移至受体细胞,并且整合到受体细胞染色体的DNA上,根据农杆菌的这一特点,将目的基因插入到Ti质粒的T-DNA上,通过农杆菌的转化作用,就可以把目的基因整合到植物细胞中染色体的DNA上,D错误。
故选D。
二、多选题(每题5分,共20分)
13. X染色体上存在部分基因能够在失活X染色体(Xi)上逃避失活,可以正常表达。失活X染色体基因逃逸的分子机制如图所示,逃避失活过程涉及DNA甲基化、组蛋白修饰、多种非编码RNA调控等。下列叙述错误的有( )
A. RNA聚合酶识别和结合的DNA片段中GC含量偏高,有利于相应基因转录的发生
B. X染色体失活可能与CpG甲基化、组蛋白的甲基化和Xi失活基因的RNA包裹有关
C. 组蛋白H3、H4乙酰化诱使DNA携带更多正电荷,导致Xi解螺旋和相应基因逃避失活
D. CTCF能够与特定基因结合,参与染色质结构的隔离,将失活基因与活性基因分离开
【答案】AC
【解析】
【分析】表观遗传:生物体基因的碱基序列保持不变,但基因表达和表型发生可遗传变化的现象,DNA甲基化是一种常见的表观遗传的类型。
【详解】A、G-C之间为三个氢键,A-T之间为两个氢键,氢键数量越多,越不容易解旋,因此RNA聚合酶识别和结合的DNA片段中GC含量偏低,有利于相应基因转录的发生,A错误;
B、根据题图左侧基因沉默区域结构中存在组蛋白甲基化、CpG甲基化以及Xi失活基因的RNA包裹,而右侧基因表达区域中组蛋白发生乙酰化、CpG去甲基化、以及Xi失活基因的RNA丢失,因此可知X染色体失活可能与CpG甲基化、组蛋白的甲基化和Xi失活基因的RNA包裹有关,B正确;
C、组蛋白在未乙酰化时,由于赖氨酸等氨基酸残基带有正电荷,使得组蛋白整体带正电。而乙酰化过程中,乙酰基的添加中和了赖氨酸残基上的正电荷,导致组蛋白所带正电荷减少。这种电荷变化会使组蛋白与带负电的DNA之间的静电引力减弱,使染色质结构变得松散,有利于转录因子等与DNA的结合,从而促进基因的表达,C错误;
D、CTCF是一种在哺乳动物中高度保守的DNA结合蛋白,能够与特定DNA序列结合,参与染色质环的形成和基因表达的调控。它可以隔离失活基因与活性基因,维持染色质结构的稳定性,D正确。
故选AC。
14. 图1为某单基因遗传病和ABO血型的家系图。图2为与该病相关的等位基因分别用同种限制酶切割后的电泳结果,经测定Ⅰ1的电泳条带为2条。不考虑突变。下列叙述正确的是( )
A. 该病为伴X染色体隐性遗传病
B. Ⅱ3致病基因来源于Ⅰ1、Ⅰ2的概率均是1/2
C. Ⅲ1的血型不可能为O型
D. 若Ⅲ1为A型血正常女孩,则其为杂合子的概率是1/2
【答案】ACD
【解析】
【分析】几种常见的单基因遗传病及其特点:(1)伴X染色体隐性遗传病:如红绿色盲、血友病等,其发病特点:男患者多于女患者;隔代交叉遗传,即男患者将致病基因通过女儿传给他的外孙。(2)伴X染色体显性遗传病:如抗维生素D性佝偻病,其发病特点:女患者多于男患者;世代相传。(3)常染色体显性遗传病:如多指、并指、软骨发育不全等,其发病特点:患者多,多代连续得病。(4)常染色体隐性遗传病:如白化病、先天聋哑、苯丙酮尿症等,其发病特点:患者少,个别代有患者,一般不连续。(5)伴Y染色体遗传:如人类外耳道多毛症,其特点是:传男不传女。
【详解】A、据图分析,图中的I1和I2正常, 但生有患病的儿子II3,说明该病是隐性遗传病,图2中正常基因有两条条带,而致病基因只有1个条带,且已知Ⅰ1的电泳条带为2条,说明Ⅰ1不携带致病基因,故该病是伴X染色体隐性遗传病,A正确;
B、该病是X染色体隐性遗传病,设相关致病基因是B/b,Ⅱ3基因型是XbY,其致病基因Xb来源于Ⅰ2的概率是1,B错误;
C、II1基因型是IAIB,II2基因型是IAIA或IAi,Ⅲ1的血型不可能为O型(ii),C正确;
D、仅考虑血型,II1基因型是IAIB(配子及比例是1/2IA、1/2IB),II2基因型是1/3IAIA、2/3IAi(配子及比例是2/3IA、1/3i),Ⅲ1为A型血(2/3IAIA、1/3IAi);仅考虑遗传病,II1基因型是XBY(配子及比例是1/2XB、1/2Y),II2基因型是1/2XBXB、1/2XBXb(配子及比例是)正常(3/4XB、1/4Xb)女孩,子代是女孩正常的概率是1(3/4XBXB、1/4XBXb),若Ⅲ1为A型血正常女孩,则其为纯合子的概率=2/3×3/4=1/2,是杂合子的概率是1-1/2=1/2,D正确。
故选ACD。
15. 如图表示某河流生态系统的能量金字塔及相关食物网,下列叙述错误的是( )
A. 河流中挺水植物和浮游藻类的分布体现了群落的垂直结构,从夏天到冬天水中的生物种类和数量发生明显变化属于次生演替
B. 甲、乙、丙、丁有利于促进生态系统的物质循环和能量流动
C. 处于第三、四营养级的丁属于同一种群,丁与丙之间为种间竞争关系
D. 人类增加对丁的捕捞和食用可以降低生态足迹
【答案】ACD
【解析】
【分析】1、一个完整的生态系统包括生物部分和非生物部分,非生物部分包括阳光、空气、水、温度等,生物部分由生产者(、消费者和分解者组成。
2、食物链反映的是生产者与消费者之间吃与被吃的关系,所以食物链中不应该出现分解者和非生物部分。食物链的正确写法是:生产者→初级消费者→次级消费者…注意起始点是生产者。
3、在生态系统中能量沿着食物链流动逐级递减,即能量往下一级传递只是传递上一级能量的10%~20%。
【详解】A、从夏天到冬天水中的生物种类和数量发生明显变化属于群落的季节性,A错误;
B、甲、乙、丙、丁属于消费者,消费者在生态系 统中能够促进物质循环和能量流动,B正确;
C、由图可知,丙与丁竞争相同的食物乙,同时丁以丙为食,因此丁与丙之间的种间关系表现为竞争和捕食,C错误;
D、从能量传递效率和生态足迹角度看,人类捕食高营养级生物往往会加大对初级生产的占用,会增大生态足迹,D错误。
故选ACD。
16. 一次性口罩产生的废弃物会引发环境问题。口罩过滤层的主体材料聚丙烯易降解为微塑料。微塑料在自然条件下很难降解,会对环境中的生物造成一定的毒害。下表为某时期微塑料在不同水生生物体内的富集情况。下列叙述正确的是( )
生物类群
浮游生物
腹足纲生物
贻贝
牡蛎
鱼类
富集系数
2.84
0.54
1.71
1.52
26.95
注:富集系数=生物体内微塑料浓度/水体中微塑料浓度
A. 微塑料沿食物链传递,导致贻贝等5类水生生物均出现了生物富集
B. 实行垃圾分类后选择合适的微生物分解微塑料能有效缓解其危害
C. 5类水生生物中,贻贝、牡蛎属于第二营养级,鱼类属于第五营养级
D. 微塑料可能改变水生生物群落的物种组成,甚至群落演替的方向
【答案】BD
【解析】
【分析】在生态系统中,某些重金属盐类和难于分解的有机物等有害物质可以通过食物链在生物体内不断积累,其浓度随着消费者级别的升高而逐步增加,这种现象叫生物富集。
【详解】A、生物富集是指生物体从周围环境吸收、积蓄某种元素或者难以降解的化合物,使其在体内浓度超过周围环境浓度的现象,由于腹足纲生物富集系数小于1,不能称为生物富集现象,A错误;
B、微塑料在自然条件下很难降解,会对环境中的生物造成一定的毒害,实行垃圾分类后选择合适的微生物分解微塑料能有效缓解其危害,B正确;
C、从表格中无法推断食物链,无法判断贻贝和牡蛎属于第二营养级,鱼类也包含多个物种,不是都属于同一营养级,无法确定鱼类的营养级,C错误;
D、有毒的微塑料进入水生生态系统,会改变水生生物群落的物种组成,甚至群落演替的方向,D正确。
故选BD。
三、实验题(共24分)
17. 苹果种植园土壤盐碱化会造成植物根系对水分和营养的吸收能力减弱,影响其光合特性,严重抑制苹果生长。回答下列问题:
(1)苹果叶片中的光合色素吸收光能将水分解为______。土壤盐碱化使苹果苗叶片失绿、萎蔫,苹果叶片可能发生的生理变化是_____。
①类囊体膜脂氧化受损 ②气孔开放度明显增大 ③细胞液渗透压升高 ④干物质积累速率增加
(2)植物响应盐碱胁迫的核心机制是Na+、K+的转运。图1是盐碱胁迫下植物细胞SOS、HKT1和SKOR等转运蛋白跨膜运输离子的示意图。研究人员对苹果苗施加油菜素内酯类似物EBL,检测并比较盐碱胁迫和EBL处理后苹果苗植株内离子含量的变化,结果见图2。
据图分析,盐碱胁迫条件下,土壤的Na+通过________的方式进入细胞,造成Na+和K+运输失衡。细胞内Na+/K+比例________(填“增大”或“减小”)。
(3)推测施加EBL能调控Na+、K+离子转运蛋白基因的表达缓解Na+/K+比例失衡现象。请在图3相应位置绘出能支持该推测的实验结果________。
【答案】(1) ①. 氧和H+ ②. ①③
(2) ①. 协助扩散 ②. 增大
(3)
【解析】
【分析】1、光合作用包括光反应和暗反应两个阶段,其中光反应包括水的光解和ATP的生成,暗反应包括二氧化碳的固定和三碳化合物的还原等。
2、小分子物质跨膜运输的方式包括:自由扩散、协助扩散、主动运输。自由扩散高浓度到低浓度,不需要载体,不需要能量;协助扩散是从高浓度到低浓度,不需要能量,需要载体;主动运输从低浓度到高浓度,需要载体,需要能量。大分子或颗粒物质进出细胞的方式是胞吞和胞吐,不需要载体,消耗能量。
【小问1详解】
光反应过程中可以发生水的光解,苹果叶片中的光合色素吸收光能将水分解为氧和H+;土壤盐碱化会导致植物细胞内的离子平衡失调,尤其是Na⁺和K⁺的比例失衡。这会导致以下生理变化:盐碱化会导致细胞膜脂质过氧化,影响类囊体膜的结构和功能,进而影响光合作用,①正确;苹果苗叶片失绿、萎蔫会导致气孔导度减小,②错误;盐碱化会导致细胞内Na⁺浓度升高,细胞液渗透压增加,影响细胞的水分平衡,导致叶片失绿和萎蔫,③正确。
故选①③。
【小问2详解】
据图分析,钠离子运出细胞的方式是借助H+势能的主动运输,说明细胞外钠离子浓度高于细胞内,则盐碱胁迫条件下,土壤的Na+通过协助扩散的方式进入细胞;盐碱胁迫下,Na⁺进入细胞增多,而K⁺的运输受到抑制,导致细胞内Na⁺/K⁺比例增大。
【小问3详解】
推测施加EBL能调控Na+、K+离子转运蛋白基因的表达,缓解Na+/K+比例失衡现象,则施加EBL后,与胁迫相比,Na⁺转运蛋白(如SOS)的表达量应升高,而K⁺转运蛋白(如SKOR)的表达量应降低,故可绘图如下:
18. CAR-T疗法是通过基因工程将CAR蛋白基因导入T细胞,经体外培养筛选后回输患者体内,利用CAR蛋白特异性识别肿瘤抗原,实现靶向杀伤的免疫治疗技术。多发性骨髓瘤(MM)是浆细胞异常增殖引起的恶性肿瘤,异常浆细胞分泌大量免疫球蛋白,导致器官或组织受损。B细胞成熟抗原(BCMA)特异性高表达于MM细胞和成熟B细胞表面。研究者开发了针对BCMA的CAR-T细胞,观察其对MM细胞的杀伤效果。回答下列问题:
(1)当人体B细胞接受抗原并与______细胞表面的特定分子结合后,B细胞被激活,开始分裂、分化,大部分分化为______细胞。
(2)CAR-T疗法中如果采用其他健康人的T细胞则需要敲除一些编码T细胞表面特异性蛋白的基因,再导入CAR蛋白基因,原因是______。
(3)临床研究发现,正常组织细胞表面也有低表达的BCMA蛋白,导致治疗时会杀伤自身正常组织细胞。已知L蛋白对BCMA亲和力低,需较高浓度的BCMA蛋白与L蛋白结合才能引起相应变化,CAR蛋白对BCMA亲和力高。受此启发,科研人员为CAR蛋白安装一个分子开关,如下图所示。
由图可推测,当CAR基因表达,CAR蛋白定位到细胞膜上后,改造后的CAR-T细胞______能力增强。
(4)为验证改造后的CAR-T细胞对肿瘤抗原的作用,研究人员以在小鼠尾部注射未改造的T细胞为对照组进行实验,实验组结果如下图,请依此完善实验组的有关处理。
实验步骤:
步骤①:第0天,实验组1和实验组2分别向小鼠臀部左右两侧分别注______、______;(选填“生理盐水”“BCMA低表达肿瘤细胞”“BCMA高表达肿瘤细胞”)
步骤②:第7天,向实验组1小鼠尾部注射______,向实验组2小鼠尾部注射______;(选填“改造后的CAR-T细胞”“传统CAR-T细胞”)
步骤③:从第10天开始每隔一段时间检测肿瘤细胞体积变化。
实验组结果如下图:
(5)多发性骨髓瘤患者的异常浆细胞会分泌大量的免疫球蛋白攻击自身的组织器官,造成骨痛、肾损伤等症状,有人认为该病不属于“自身免疫病”,你赞同吗?请说出观点及判断理由:______。
【答案】(1) ①. 辅助性T ②. 浆
(2)异体T细胞表面的特异性蛋白作为抗原将引起受体(患者)发生免疫排斥反应
(3)特异性攻击(或特异性杀伤)
(4) ①. BCMA低表达肿瘤细胞 ②. BCMA高表达肿瘤细胞 ③. 改造后的CAR-T细胞 ④. 传统CAR-T细胞
(5)开放性问题,观点与理由对应且理由科学合理即可。如:
①赞同,因为自身免疫病是自身免疫反应对组织器官造成的损伤,是由抗原刺激引起的免疫应答反应
②赞同,因为多发性骨髓瘤是由于异常浆细胞分泌大量的抗体造成的组织器官损伤,并没有发生完整的免疫反应
③不赞同,因为异常浆细胞分泌的抗体属于免疫活性物质,需通过免疫反应产生
【解析】
【分析】根据图示,BCMA与L蛋白结合后会激活TF,后者进入细胞核激活CAR(蛋白)基因的表达,进而定位到细胞膜上结合BCMA,使T细胞对肿瘤的杀伤能力增强。
【小问1详解】
当人体B细胞接受抗原并与辅助性T细胞表面的特定分子结合后,B细胞被激活,这是激活B细胞的第二个信号,随后B细胞开始分裂、分化,大部分分化为浆细胞,少部分分化为记忆B细胞。
【小问2详解】
编码T细胞表面特异性蛋白的基因会通过基因的表达合成具有特异性识别功能的蛋白质,参与细胞免疫,将该基因敲除后,就可以防止T细胞表面的特异性蛋白作为抗原引起免疫排斥反应。
【小问3详解】
依据题干信息,L蛋白对BCMA亲和力低,CAR蛋白对BCMA亲和力高,根据图示,BCMA与L蛋白结合后会激活TF,后者进入细胞核激活CAR(蛋白)基因的表达,进而定位到细胞膜上结合BCMA,使T细胞对肿瘤的杀伤能力增强,即改造后的CAR-T细胞特异性杀伤能力增强。
【小问4详解】
①已知L蛋白对BCMA亲和力低,需较高浓度的BCMA蛋白与L蛋白结合才能引起相应变化,CAR蛋白对BCMA亲和力高。为了进行实验对比,结合实验结果,实验开始时,应向小鼠臀部左右两侧分别注射BCMA低表达肿瘤细胞和BCMA高表达肿瘤细胞,以判断后续CAR-T的杀伤能力。
②以是否经过改造的CAR-T细胞作为自变量,依据实验结果,实验组1,7天后注射改造后的CAR-T细胞;实验组2,7天后注射传统的CAR-T细胞。
③从第10天开始每隔一段时间检测肿瘤细胞体积变化。
根据实验结果,可推测改造后的CAR-T细胞对BCMA低表达肿瘤细胞也具有较强的杀伤能力。
【小问5详解】
由于多发性骨髓瘤是由于异常浆细胞分泌大量的抗体造成的组织器官损伤,而自身免疫病是自身免疫反应对组织器官造成的损伤,所以该过程属于自身免疫病。也可认为异常浆细胞分泌的抗体属于免疫活性物质,需通过免疫反应产生,该过程是正常的免疫反应,不属于自身免疫反应。
四、解答题(共32分)
19. 应急和应激反应都是机体对伤害性刺激所产生的非特异性防御反应。应急反应速度较快,有利于机体保持觉醒和警觉状态;应激反应速度反应较缓慢,引发代谢改变和其他全身反应。长时间焦虑还会导致肠道等器官发生炎症反应。下图为应急和应激反应的部分调节机制,回答下列问题:
(1)应急反应主要是通过图示的途径______过程。糖皮质激素的分泌受“下丘脑—垂体—肾上腺皮质”轴的分级调节,其分级调节的意义是______。途径②中支配肾上腺髓质的自主神经中占据优势的是______(填“交感神经”或“副交感神经”)。
(2)精神压力所致的炎症反应发生过程中,CD4T细胞应该是______T细胞。途径②过程中,T细胞释放的乙酰胆碱的作用是______
(3)为了证明在精神紧张时,导致心率加快、血压上升的调节途径不仅仅通过途径②,设计了如下实验,请完善实验方案:取生理状态相同的健康小鼠若干只,随机均分为两组,将其中一组______处理作为实验组,另一组作为对照组;一段时间后,检测两组小鼠______。
【答案】(1) ①. ③ ②. 分级调节可以放大激素的调节效应,形成多级反馈调节,有利于精细调控,从而维持机体的稳态 ③. 交感神经
(2) ①. 辅助性 ②. 促进B细胞增殖分化为浆细胞
(3) ①. 切断支配肾上腺髓质的自主神经 ②. 心率和血压
【解析】
【分析】自主神经系统由交感神经和副交感神经两部分组成,它们的作用通常是相反的。当人体处于兴奋状态时,交感神经活动占据优势,心跳加快,支气管扩张,但胃肠的蠕动和消化腺的分泌活动减弱;而当人处于安静状态时,副交感神经活动则占据优势,此时,心跳减慢,但胃肠的蠕动和消化液的分泌会加强,有利于食物的消化和营养物质的吸收。交感神经和副交感神经对同一器官的作用,犹如汽车的油门和刹车,可以使机体对外界刺激作出更精确的反应,使机体更好地适应环境的变化。
【小问1详解】
由图可知,途径①为体液调节,途径②为神经-体液调节,途径③为神经调节,应急反应速度较快,有利于机体保持觉醒和警觉状态,主要通过途径③过程。分级调节可以放大激素的调节效应,形成多级反馈调节,有利于精细调控,从而维持机体的稳态。应急状态下,交感神经占据优势,因此途径②中支配肾上腺髓质的自主神经中占据优势的是交感神经。
【小问2详解】
由图可知,CD4T细胞可接受APC细胞的作用,因此CD4T细胞是辅助性T细胞。途径②过程中,T细胞释放的乙酰胆碱作用B细胞,使B细胞增殖分化为浆细胞。
【小问3详解】
为了证明在精神紧张时,导致心率加快、血压上升的调节途径不仅仅通过途径②,因此自变量为途径②的有无,因变量为心率血压变化。故试验方案为取生理状态相同的健康小鼠若干只,随机均分为两组,将其中一组切断支配肾上腺髓质的自主神经处理作为实验组,另一组作为对照组;一段时间后,检测两组小鼠心率和血压变化。若实验组仍出现心率增快、血压升高,说明尚有其他调节途径。
20. 图1是我国科学家利用胚胎干细胞建立体外胚胎和胚胎发育潜能研究的流程。人胚胎干细胞存在两种不同状态,即原始态(naive)和始发态(primed).naive干细胞具有最高的发育潜能,primed干细胞全能性相对较低。图2是OGT、OGA以及细胞骨架蛋白在胚胎干细胞中表达情况的电泳图谱,OGT是负责在蛋白质上加糖基的酶,OGA是负责将糖基从蛋白质上去除的酶。
(1)猴子芽体相当于_______期的胚胎,过程③的起点细胞应取自芽体的_______部位。
(2)过程④⑤形成的胚胎是_______。过程⑥需对受体母猴进行的处理是_______。
(3)据图2推测,naive干细胞发育潜能更高的原因可能是_______;该实验设置细胞骨架蛋白表达量组别作为对照的作用是_______。
(4)过程①需在图2中的诱导培养基中完成,目的是_______。与过程①相比,过程②培养液中还应添加_______。
【答案】(1) ①. 囊胚 ②. 内细胞团
(2) ①. 原肠胚 ②. 同期发情
(3) ①. 细胞中的蛋白质糖基化程度低 ②. 排除细胞本身蛋白表达受阻的情况##保证细胞都具有正常表达蛋白质的功能
(4) ①. primed干细胞中表达更多的OGA,从而转化为 naive干细胞 ②. 促进胚胎发育的物质
【解析】
【分析】胚胎移植的基本程序主要包括:①对供、受体的选择和处理(选择遗传特性和生产性能优秀的供体,有健康的体质和正常繁殖能力的受体.用激素进行同期发情处理,用促性腺激素对供体母牛做超数排卵处理);②配种或人工授精;③对胚胎的收集、检查、培养或保存(对胚胎进行质量检查,此时的胚胎应发育到桑葚胚或囊胚阶段);④对胚胎进行移植;⑤移植后的检查。
【小问1详解】
分析图1,猴子芽体后续能进一步发育形成胚胎,在胚胎发育过程中,囊胚期的胚胎开始出现细胞分化,具有内细胞团等结构,可进一步发育成个体,,故猴子芽体相当于囊胚期的胚胎;囊胚期的内细胞团将来发育成胎儿的各种组织,过程③的起点细胞应取自芽体的内细胞团部位。
【小问2详解】
过程④⑤是从囊胚进一步发育,形成的胚胎是原肠胚;过程⑥是胚胎移植,需对受体母猴进行同期发情处理,使供受体生殖器官的生理变化相同,为供体的胚胎移入受体提供相同的生理环境。
【小问3详解】
据题干信息和图2分析可知,naive干细胞中OGT相对含量高,OGA相对含量低,OGT是负责在蛋白质上加糖基的酶,OGA是负责将糖基从蛋白质上去除的酶,naive干细胞发育潜能更高的原因可能是naive干细胞中的蛋白质糖基化程度低;该实验设置细胞骨架蛋白表达量组别作为对照,是因为其表达量相对稳定,不受实验处理的影响,可以作为内参基因用于校正其他蛋白的表达水平,排除细胞本身蛋白表达受阻的情况(或保证细胞都具有正常表达蛋白质的功能)。
【小问4详解】
过程①是将primed干细胞诱导形成naive干细胞,需在图2中的诱导培养基中完成,目的是primed干细胞中表达更多的OGA,从而转化为naive干细胞;与过程①相比,过程②是naive干细胞的培养,naive干细胞具有较高的发育潜能,故培养液中还应添加能促进胚胎发育的物质。
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