生物终极押题猜想(北京专用)2026年高考生物终极冲刺讲练测
2026-05-07
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3份
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129页
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资源信息
| 学段 | 高中 |
| 学科 | 生物学 |
| 教材版本 | - |
| 年级 | 高三 |
| 章节 | - |
| 类型 | 题集-专项训练 |
| 知识点 | - |
| 使用场景 | 高考复习-三轮冲刺 |
| 学年 | 2026-2027 |
| 地区(省份) | 北京市 |
| 地区(市) | - |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 19.41 MB |
| 发布时间 | 2026-05-07 |
| 更新时间 | 2026-05-13 |
| 作者 | 至善教育教学 |
| 品牌系列 | 上好课·冲刺讲练测 |
| 审核时间 | 2026-05-07 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/57730623.html |
| 价格 | 8.80储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
|---|
摘要:
**基本信息**
以北京高考生物命题趋势为核心,构建“考情分析-方法提炼-情境应用”三维训练体系,强化生命观念与科学思维的融合应用。
**专项设计**
|模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑|
|----|-----------|----------|----------|
|核心概念|5题|深挖概念本质,图表逻辑分析|从分子机制到系统调节的层级关联|
|生活情境|7题|健康问题建模,遗传咨询实践|稳态调节与遗传规律的生活化应用|
|科研技术|4题|基因编辑流程,微生物培养操作|技术原理与实验设计的步骤推导|
|本土情境|8题|生态修复案例,生物多样性分析|种群群落与生态系统的治理关联|
|遗传综合|4题|遗传定律应用,育种方案设计|基因传递与性状调控的规律整合|
|实验探究|5题|变量控制,结果反思|假设-设计-结论的科学探究链条|
|科技文阅读|8题|信息提取,逻辑推断|文本信息与教材知识的迁移融合|
内容正文:
2026年高考生物学终极押题猜想(北京专用)
答案版
猜押01核心概念“深挖细考”
(重点光合与呼吸、神经-体液-免疫调节、遗传规律的应用、生态系统)
试题前瞻·能力先查
限时:5min
【答案】(1) CO2的固定 NADPH
(2) B A D C 运至叶绿体才能被同化
(3)能,因为该支路使光呼吸生成的C2在叶绿体中转化成糖,不产生CO2,减少碳流失;同时在叶绿体中产生NH3可迅速被同化,减少氮流失。
密押预测·精练通关
1.【答案】(1)基因表达调控
(2)花发育早期ARF3在雌花中表达量高,雄花中几乎不表达,且这种差异在阶段1更明显
(3)
(4) 雌 协同作用
(5)
2.(1) 父亲、母亲 1/2
(2) RNA聚合 母源SNHG14基因启动子区域高甲基化,SNHG14不转录,不干扰UBE3A转录 ,UBE3A可正常表达。 ab
(3)该患者两条15号染色体均来自父亲(父源单亲二倍体)。在减数分裂或受精后早期发育过程中,因染色体不分离或丢失等原因,导致胚胎仅保留父源15号染色体且复制形成二倍体。由于在成熟神经元中父源UBE3A基因被表观遗传沉默,无任何功能性蛋白表达,从而引发安格曼综合征。
3.(1) 胚胎发育早期 大脑白质的细胞红、绿荧光重合,其他脑区的小胶质细胞显红色标记
(2)不再表达C基因,失去吞噬功能,部分转移到各脑区
(3)ACD
(4)选材不合理,应选取出生后7天的小胶质细胞开展实验;缺乏对照,应补充未敲除A基因组,检测C基因表达量和吞噬能力;检测指标不完整,应补充检测C基因的转录量
4.(1)细胞质基质
(2)L酶基因和P酶基因的mRNA含量
(3)L酶能抑制H蛋白的降解
(4)L酶抑制H蛋白降解并促进其入核,H蛋白含量升高使L酶、P酶更快合成。Wnt/β 连环蛋白信号通路通过正反馈机制,迅速提高有氧糖酵解速率,进而快速激活HSC
(5)β连环蛋白抑制剂/L酶抑制剂/H蛋白抑制剂
5.(1) 生产者 将无机物合成有机物,为自身和其他生物的生命活动提供物质和能量
(2) 化学 调节生物种间关系,维持生态系统的稳定
(3) 21 能量沿食物链流动时逐级递减,传递效率仅为10%~20%,营养级越高获得的能量越少,不足以维持一个营养级的生存
(4)趋磁细菌是兼性厌氧菌,过渡带的氧气条件更适宜其生存(或过渡带硫化物浓度适宜,可满足趋磁细菌化能合成的需求)
猜押02 “常态化”生活情境
(青少年健康管理、食品安全、城市生活健康、遗传病预防)
试题前瞻·能力先查
限时:5min
【答案】(1) 2 常染色体隐性 2/3
(2)和
(3)红色荧光强度基本不变,绿色荧光强度显著增加
(4)α型USH的致病基因有多个,只要夫妻双方不携带相同致病基因(夫妻任意一方不携带致病基因或双方携带不同致病基因),后代就不会患病,不需要考虑试管婴儿途径;如果二人携带相同致病基因,后代患病概率是1/4,应考虑通过试管婴儿技术进行胚胎遗传学筛查,选择不含致病基因的胚胎进行移植
密押预测·精练通关
1.C
2.C
3.C
4.C
5.(1)碱基对替换
(2) β1-AR水平显著降低,而mRNA水平保持不变 蛋白质水平的降低是由转录后过程引起的(蛋白质合成减少或降解引起的) 与野生型小鼠相比,Adrb1+/m小鼠活动时间更长,睡眠时间显著缩短
(3)受抑制的神经元所占比例比野生型小得多,无变化和激活的神经元所占百分比在两组之间无显著差异
(4)DP中表达β1-AR受体神经元活性增加可能有助于产生短睡眠表型,β1-AR在睡眠或觉醒调节中的具有重要作用
6.(1) 交感-肾上腺髓质 感神经-肾上腺髓质轴通过神经直接作用于肾上腺髓质,而下丘脑-垂体-肾上腺皮质轴通过激素的逐级释放来调控,其运输和作用过程较慢 通过负反馈调节使糖皮质激素释放减少;糖皮质激素起作用后被灭活
(2)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) 未剥夺睡眠的SDS小鼠肾上腺皮质激素水平下降速度快,最终接近对照组 改善睡眠质量、获得充足的睡眠能够帮助我们应对压力产生的负面影响
7.(1)有核膜包被的细胞核(有成形的细胞核)
(2) 核糖体 内质网 高尔基体
(3) pH=5(pH5) 温度为37℃
(4)减少一次性塑料袋的使用,减少塑料餐盒的应用等
猜押03科研技术应用
(最新科研成果、PCR、基因编辑、微生物培养)
试题前瞻·能力先查
限时:5min
【答案】(1)生物群落
(2) 固体 VB1
(3)B4分泌的VB1被SC吸收利用
(4)无菌水、SC分泌物(未培养过SC的培养液、培养过SC的培养液)
密押预测·精练通关
1.B
2.(1)酵母菌繁殖速度快、易培养,遗传背景清晰(三选一)
(2)FCDBAE
(3) 随时间延长,D-乳酸相对产量逐渐下降 敲除酵母菌自身的消耗D-乳酸相关酶基因
(4) S 为酵母菌生长和D-乳酸生产提供足够的碳源 保证连续发酵去除发酵液中的乳酸(补充葡萄糖)
3.(1) 限制 磷酸二酯
(2)CRISPR-Cas9依赖靶点附近存在特定的PAM序列才能进行基因编辑,而TIGR-Tas系统不受PAM序列限制,且TIGR阵列转录加工成的tigRNA可通过两个短间隔区与目标DNA两条链配对,极大拓展了可编辑的基因组位点
(3)AD
(4)利用TIGR-Tas技术敲除细胞中的B2M基因,降低免疫细胞对移植细胞的识别;同时在移植器官或细胞中插入CD47基因或增强CD47基因的表达,增加细胞表面的CD47蛋白,抑制巨噬细胞活性,从而降低免疫排斥反应。
4.(1) 碳源、氮源 无菌
(2)启动子 Ⅰ:③(木糖诱导型启动子),基因Ⅱ:C(T7RNA 聚合酶基因);启动子Ⅲ:②(T7启动子),基因Ⅳ:B(脂肪酶基因+分泌信号肽基因)
(3)CaCl2(或Ca²⁺)
(4)添加木糖;提供适宜环境条件
(5)ABD
猜押04 本土情境
(北京生态治理、生物多样性保护、矿山修复)
试题前瞻·能力先查
限时:5min
【答案】(1) 人为操作(或“捕捉、标记、放归等人为干预”) 物理信息和行为信息
(2) 野猪集群规模增大 节省个体用于警戒的能量消耗,使更多能量用于生长、繁殖等生命活动 资源(食物、空间)有限;种内竞争加剧;疾病传播风险上升;或天敌更容易定位大集群等(任答1-2点,合理即可)
(3)生态位(或“活动空间、觅食范围、栖息地、食物资源、生存空间”等)
(4)栖息地质量、食物资源、种间关系、人为干扰等(任答1-2点,合理即可)
密押预测·精练通关
1.A
2.D
3.A
4.C
5.C
6.C
8.(1) 第一营养级 种间竞争
(2) 随机 去除样方内的螃蟹 用隔离网排除水鸟干扰 海三棱藨草 螃蟹抑制海三棱藨草的生长,螃蟹的天敌水鸟能够缓解螃蟹的抑制作用
(3)暂时去除植食性动物和吸引更多的肉食动物
猜押05 遗传综合与实践运用
(遗传规律重难训练、作物育种、遗传改良)
试题前瞻·能力先查
限时:5min
【答案】(1) B AA:AB:BB=1:2:1
(2) 在32℃时恢复含B染色体的花粉育性 在23℃和32°C时恢复含A染色体的花粉育性
(3) 来自籼稻的MA、NA基因使含B染色体的花粉在23℃下不育,来自粳稻的MB、NB基因对花粉育性无影响 敲除F1中LA,23 ℃和32 ℃时,F1花粉均全可育
(4)将LA基因导入粳稻中,抑制籼、粳稻杂种产生的花粉中MA与NA蛋白的结合或敲除籼稻中MA或NA基因,从而实现杂种花粉全可育,利于杂种优势应用
密押预测·精练通关
1.(1) 不同品种中控制光籽的基因可能不完全相同 两对等位基因的显性基因同时存在
(2)控制短绒发育的基因可能同时调控叶茸毛发育
(3)在短绒发育关键期和叶组织中,GA0149的GaFZ基因表达量显著高于GA0146,在其他器官中的表达量无明显差异
(4)larINDELFZGaFZ基因表达→抑制短绒发育→光籽表型
(5)可通过调控GaFZ基因的表达培育“光籽但长绒高产”的棉花品种,降低种子脱绒成本
2.(1) CMS 雄性可育/育性恢复
(2)雌性可育:雌性不育= 1:1
(3)仅Bol基因序列存在差异
(4)
3.(1) 染色体数目变异 MMNN 种子高蛋白、低油脂 除高蛋白、低油脂等有利基因外其他遗传背景与栽培大豆相同,并减少野生大豆基因组比例
(2) 对种子重量的增加起抑制作用(抑制种子生长或生长发育) 100粒大豆重量中位数比其他组合高 SNP(遗传标记) GS61GS6GZ1CGZ1
(3)ABC
4.(1)去雄
(2)1/2
(3) 减数分裂过程中,8号染色体的非姐妹染色单体间发生互换,导致A与不育型亲本的分子标记M3重新组合,进入配子中 M2
(4) 形成配子后(减数分裂Ⅰ结束后) 花粉染色率100%、75%、50%的植株比例约为7:3:2
(5)雄性不育基因的存在使植物进行异花传粉,育性恢复基因的存在保留自花传粉的能力。二者的存在增加遗传多样性,保障种群繁衍,为选择提供原材料
猜押06 实验探究
(像科学家一样思考,假设一设计一结果一结论一反思)
试题前瞻·能力先查
限时:5min
【答案】(1)研究不同贮存条件下β-D-葡萄糖苷酶含量(β-D-葡萄糖苷酶活性)的变化规律或探究不同贮存条件对β-D-葡萄糖苷酶含量(β-D-葡萄糖苷酶活性)的影响
(2) 结合态的呈香物质 β-D-葡萄糖苷酶的含量 颜色(或吸光值) 对硝基苯酚 β-D-葡萄糖苷酶的含量(β-D-葡萄糖苷酶的活性)
(3) 保持β-D-葡萄糖苷酶含量(抑制β-D-葡萄糖苷酶失活、排除温度对酶活性的影响 此条件下酶的活性最高(pH 6.0是β-D-葡萄糖苷酶的最适pH,37℃是β-D-葡萄糖苷酶的最适温度)
(4) 40 1%涂膜
密押预测·精练通关
1.(1)优势
(2) 草地已退化 围封 羊草数量增加导致种间竞争加剧
(3)施用农家肥可增加土壤中有机氮含量,机械打孔促进有机氮向土壤深层渗入,且改善土壤通气性,有利于微生物将有机氮分解为无机氮
(4)方向和速度
2.(1) 体液(血液) 自由扩散 结构
(2)与第 0 天相比,去势组第 30 天鸣曲频率波动更大,稳定性明显降低;对照组(未去势)第 30 天鸣曲稳定性与第 0 天相比无明显差异
(3) ④鸣曲稳定性与①相近 损毁L脑区 补充适量雄激素
(4)雄激素是通过直接作用于通路甲的 L 脑区神经元来调节鸣曲稳定性吗
3.(1) Z AaZbW、AAZBZB
(2) 灰喙雌性:白喙雌性:灰喙雄性:白喙雄性=1:1:1:1 1/3
(3) 3/16 雌性亲本减数第一次分裂时W和ZB同源染色体未分离,产生了ZBW的卵细胞,与正常含ZB的精子结合,形成ZBZBW个体(或雄性亲本减数分裂产生ZBZB的精子,与正常含W的卵细胞结合)
(4) 让该黑喙雌性与多只白喙雄性(aaZbZb)交配,观察后代的表现型及比例 若后代全为黑喙,则该黑喙雌性基因型为AAZbW;若后代出现白喙(或黑喙:白喙=1:1),则该黑喙雌性基因型为AaZbW
4.(1) 环境 受体
(2) 叶片变窄
(3)MR3与MB1竞争性结合MX2基因(启动子)
(4)冷盐胁迫诱导ABA合成,ABA促进MB1表达;冷盐胁迫同时使MR3表达降低,减弱了MR3对MX2启动子的竞争性占位,MB1对MX2的转录激活增强,促进AsA合成,清除过量活性氧,减轻细胞损伤。
5.(1)细胞凋亡
(2)实验组Ⅰ:毛囊K细胞大量死亡、脱毛显著,与对照组无显著差异;实验组Ⅱ:毛囊K细胞正常不脱毛,与对照组形成显著差异
(3) d a 小鼠再次受到压力时,已被激活的T细胞会增殖分化产生大量的T细胞,对毛囊K细胞的攻击更强,脱毛更严重
猜押07科技文阅读
(信息提取与逻辑分析)
试题前瞻·能力先查
限时:5min
【答案】(1)限制酶和DNA连接酶
(2)更加灵敏,分级调节,放大调节效应
(3) 保持EL2的低表达,使细胞始终含有少量EL2,能够快速响应蓝光 b b a B A C
(4) 黑暗 不添加 蓝光 添加
密押预测·精练通关
1.(1) 流动 1
(2)从神经元兴奋到固定的时间间隔
(3)半融合小SV、锚定小SV/Ω型SV
(4)BCD
(5)甲减患者海马区神经元S蛋白减少,锚定大SV转化为半融合大SV的量减少,释放神经递质受阻。兴奋在神经元之间的传递受阻导致情绪低落
2.(1) 加工 核糖体
(2) 激活的PERK 磷酸化eIF2α
(3)ABC
(4)转录上调,促进新合成蛋白质以及错误折叠蛋白质的正确折叠;大部分蛋白质翻译被抑制,降低进入内质网的蛋白质量,有利于内质网恢复正常功能;选择性保护线粒体蛋白酶译,有利于保障细胞的能量供应。几方面共同提高了细胞在有害环境下的生存能力
3.(1)无机物(CO2)转化为有机物
(2)低CO2条件下红色荧光和绿色荧光在蛋白核外周共定位(或重叠),高CO2条件下两种荧光分散于整个叶绿体基质中
(3)
(4)在蛋白核外周富集BCC1以增强凝聚物的致密性,加速泄漏的CO2转化为HCO3-,形成局部高浓度区域使其被ACC高效利用,减少向叶绿体基质的扩散
(5)提高藻类的光合效率和脂肪酸产量,开发高产油微藻,促进生物燃料生产;增强碳捕获与利用,缓解温室效应,在生物能源和碳中和领域具有应用潜力
4.【答案】(1) 转录 四种游离的核糖核苷酸
(2) d a c b
(3)逐渐降低
(4)
5.(1) 表观 碱基对的替换
(2)BA蛋白与Nkx6.1结合,胰岛素分泌相关基因的染色质可接近性升高,利于转录
(3)
(4)ABCD
6.(1) 合成糖原、转变为非糖物质 肾上腺素(或甲状腺激素、糖皮质激素)
(2)正常人:既能向胰岛B细胞分化,又能向胰岛A细胞分化;T2D患者:仅向胰岛A细胞分化
(3)②→①→⑤
(4)胰岛B细胞中S基因高表达,通过减少胰岛素合成、抑制胰岛素成熟、抑制胞外Ca2+内流,从而导致胰岛素分泌减少
7.(1)抵抗力稳定性
(2) 探究地下生产力氮限制强度随降水量变化的空间规律(得出普遍规律); 青藏高原长达6年的野外控制实验
(3) 与对照组相比,氮添加处理的地下净初级生产力提升不显著(差异不显著) 氮和水分
(4)水分升高到中等水平时,水分条件改善促进植物地下部分生长,对氮的需求大幅增加;虽然水分增加促进微生物代谢,提升了土壤供氮量,但供氮量的增长无法满足需求的增长,氮的供需缺口达到最大,因此氮限制强度最大
8.(1)基因表达载体
(2)可通过诱导物精准控制内含肽组装和外显肽形成,实现人为控制,进行时空调控
(3) Ⅰ~Ⅳ依次为b、c、a、d(或“b、d、a、c”)
会影响。互换位置后,生成的IL-1β的N段和C段之间含有C1和C2,影响IL-1β的结构与功能
(4)
融合蛋白1:H2N-抗H抗体-S蛋白N段-IN-C1-COOH
融合蛋白2:HOOC-抗E抗体-S蛋白C段-IC-C2-NH2
(融合蛋白1和2的抗H抗体、抗E抗体可互换)
融合蛋白3:HOOC-抗G抗体-失活的S蛋白C段-IC-C2-NH2
(或“H2N-抗G抗体-失活的S蛋白N段-IC-C1-COOH”)
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2026年高考生物学终极押题猜想(北京专用)
考情为骨·密押为翼
目 录
猜押01核心概念“深挖细考” 1
(重点光合与呼吸、神经-体液-免疫调节、遗传规律的应用、生态系统)
猜押02“常态化”生活情境 11
(青少年健康管理、食品安全、城市生活健康、遗传病预防)
猜押03科研技术应用 20
(最新科研成果、PCR、基因编辑、微生物培养)
猜押04 本土情境 28
(北京生态治理、生物多样性保护、矿山修复)
猜押05 遗传综合与实践运用 35
(遗传规律重难训练、作物育种、遗传改良)
猜押06 实验探究 45
(像科学家一样思考,假设一设计一结果一结论一反思)
猜押07科技文阅读 55
(信息提取与逻辑分析)
猜押01核心概念“深挖细考”
(重点光合与呼吸、神经-体液-免疫调节、遗传规律的应用、生态系统)
试题前瞻·能力先查
限时:5min
【改编题】强光会导致光合速率降低影响水稻产量,我国科学家利用基因工程在叶绿体中表达特定酶,优化代谢途径,成功实现增产。
(1)光合作用暗反应中,CO2在R酶的作用下与C5结合,该过程称作_____。生成的C3接受ATP和NADPH释放的能量,并被______还原,随后,一部分C3经一系列反应转化为糖类。
(2)R酶对CO2和O2均具有亲和力,R酶催化的反应方向取决于细胞中CO2/O2比值。如图1所示,当比值高时,主要进行暗反应;比值降低时,R酶催化C5与O2结合加强,在叶绿体、过氧化物酶体、线粒体中发生一系列反应,即光呼吸。
①请分析图1,选填以下字母,解释夏季强光导致水稻减产的原因________;________;________;________。
A.CO2/O2比值下降 B.暗反应减弱 C.碳原子流失 D.光呼吸加剧
②此外,氮原子流失也是造成水稻减产的原因之一。图1中的S酶位于叶绿体基质。光呼吸途径产生的NH3可能经气孔散失,或________,导致氮同化效率低。
(3)科学家将编码G酶、C酶、B酶、T酶的外源基因转入水稻叶绿体基因组,构建了光呼吸支路,如图2。请结合图1、图2,判断光呼吸支路能否减少碳、氮的流失,说明理由________________________。
分析有理·押题有据
预测2026年高考将结合核心概念“深挖细考”,将重点围绕光合与呼吸、神经-体液-免疫调节、遗传规律的应用、生态系统四大主干模块命题,命题坚持立足教材核心概念、深挖知识本质,弱化机械记忆,强化情境化、图表化、逻辑化考查;其中光合与呼吸侧重逆境胁迫、多因子影响及速率换算与实验探究,神经-体液-免疫调节侧重三大调节网络综合联动、稳态机理与健康生活情境结合,遗传规律聚焦遗传定律实质、伴性遗传、特殊遗传比例及遗传实验设计与概率计算,生态系统则紧扣种群群落演替、能量物质循环、生态稳态及碳中和、生态保护等热点应用,整体突出知识内在关联、跨模块融合、机理分析与高阶思维能力的深度考查。
密押预测·精练通关
1.(2026·北京石景山·一模)野生型黄瓜为雌雄同株异花植物,植株上存在单性雄花(只有雄蕊)和单性雌花(只有雌蕊),雌花直接影响果实产量。乙烯和生长素在调控雄花和雌花发育中起重要作用,某科研团队对此开展了系列实验。
(1)黄瓜开花是由激素调节、_______和环境因素调节共同构成的网络调控的。黄瓜花芽最初都存在雌蕊原基和雄蕊原基。在发育特定阶段,雌蕊或雄蕊原基选择性败育分别产生雄花或雌花。
(2)施加适宜浓度的外源生长素,可诱导野生型黄瓜开雌花 检测生长素响应因子ARF3在雌、雄花中的表达量,结果如图1.图1结果显示_______。
(3)已知STM与WIP1是影响雌蕊发育的关键因子。在研究中,有以下相关发现:第一,花发育早期,雌蕊原基中特异性表达的STM基因缺失会导致雌蕊原基完全败育。研究显示ARF3能直接结合STM基因启动子中的P4元件,调控基因表达。为验证这种相互作用,将不同组分混合保温后,电泳检测荧光素标记条带,结果见图2,请补充3~5组的电泳条带结果_______。
第二,ARF3还可结合WIP1基因启动子元件。wip1突变体的表型与arf3突变体不同。
(4)在花发育极早期,雌蕊原基中的S1酶(一种乙烯合成酶)催化乙烯大量合成,乙烯通过生长素调控雌蕊发育。研究揭示,雌蕊发育时,生长素调控S2酶(另一种乙烯合成酶)合成,该酶还可激活雄蕊抑制因子。请推测,施加生长素可诱导S1酶合成缺失突变体开_______花。可见,乙烯与生长素在调控黄瓜雌花发育中存在_______关系。
(5)请根据上述研究,完善黄瓜雌花发育的调控模型_______。
2.(2026·北京石景山·一模)安格曼综合征(AS)是一种罕见的神经发育疾病,病症包括严重的智力、运动、语言障碍以及癫痫发作等,大多数患者婴儿期即出现明显症状。
(1)15号染色体上的母源UBE3A基因缺失或突变是AS常见致病原因。该基因在大脑成熟神经元中仅母源基因表达,父源基因沉默,其编码的酶对神经元功能非常重要。下图是一个AS家族系谱图,Ⅱ~IV代基因测序显示Ⅱ-1、Ⅱ-3、Ⅲ-2及4位患者均为携带突变基因的杂合子。
Ⅱ-1和IV-1均携带致病基因但表型不同,是由于其致病基因分别来自_______。Ⅲ-1和Ⅲ-2再生育一个孩子,子代患病概率为_______。
(2)研究者对父源UBE3A基因在成熟神经元中特异性沉默的机制进行探索。
①研究发现,UBE3A基因的表达受其上游区域调控,原理见图2.在成熟神经元中,SNHG14基因转录产物延伸覆盖UBE3A基因,与UBE3A基因的转录发生碰撞,使_______酶均从模板上停滞并解离,导致父源UBE3A基因无法产生全长成熟mRNA进而沉默。而母源的UBE3A基因能够正常表达的原因是_______。
②下列相关说法正确的是_______。
a.父源UBE3A基因特异性沉默属于表观遗传现象
b.构建含正常UBE3A基因的表达载体可用于治疗AS
c.UBE3A基因通过控制酶的合成直接控制性状
d.控制AS的基因遗传时不遵循基因分离定律
(3)约3~5%的AS是由两条15号染色体来自于同一亲本所致(单亲源二倍体)。现有一名上述类型的患者,其双亲均不携带致病基因,请从细胞学水平解释该患者患AS的原因_______。
3.(2026·北京顺义·一模)小胶质细胞与脑发育和神经退行性疾病有重要关联,科研人员对小胶质细胞的起源和功能转化机制展开研究。
(1)新生小鼠大脑白质中存在的小胶质细胞(P细胞)通过高表达C基因实现吞噬功能,维持神经系统稳态。为证明P细胞与其他脑区的小胶质细胞均来源于早期胚胎的Y细胞,科研人员利用基因工程改造小鼠并进行杂交,其体细胞内相关基因及调控元件如下图。
注:①R基因在Y细胞中特异性高表达
②I序列:使相邻基因表达的蛋白不融合
③Cre-Er:Cre酶进入细胞核后切除X之间的DNA序列;Er蛋白位于细胞质中
④Stop:阻止下游基因转录
药物T可诱导Er入核,据图可知,药物T可使子代小鼠的小胶质细胞表达红色荧光蛋白。应在______(胚胎发育早期/胚胎发育晚期)施加药物T,标记小鼠脑区的小胶质细胞。出生后7天,用绿色荧光蛋白标记的C蛋白抗体处理小鼠脑区,支持P细胞起源于Y细胞的检测结果是________。
(2)通过设计只让P细胞表达红色荧光蛋白,小鼠出生后30天,用绿色荧光蛋白标记的C蛋白抗体处理小鼠脑区并检测,结果显示红色荧光分布于各脑区,但未检测到绿色荧光,说明P细胞_______,称为稳态小胶质细胞(eP细胞)。
(3)组蛋白乙酰化使染色质结构变得松散,为相关蛋白与基因调控序列结合并调控基因的转录提供空间。衰老或患神经退行性疾病时,eP细胞恢复至出生后7天的状态。推测P细胞功能状态的转变与组蛋白乙酰化和基因差异化表达有关。支持的证据有_______(多选)
A.小鼠出生7-30天内P细胞的C基因转录量和组蛋白乙酰化水平逐渐降低
B.小鼠出生30天后eP细胞所有基因的组蛋白乙酰化水平均升高
C.衰老小鼠eP细胞C基因转录量和组蛋白乙酰化水平与P细胞相似
D.与正常鼠相比,阿尔茨海默病模型鼠eP细胞C基因转录量和组蛋白乙酰化水平高
(4)A蛋白能特异性结合C基因的调控序列。为验证A蛋白参与调控C基因的转录,在出生后30天的脑组织中分离eP细胞,特异性敲除A基因,检测敲除后eP细胞的吞噬能力。请评价实验设计并完善_________________________。
4.(2026·北京西城·一模)肝脏中的肝星状细胞(HSC)被激活会引起肝纤维化,甚至发展为肝硬化、肝细胞癌。研究HSC的激活机制有助于防治相关疾病。
(1)HSC的激活和增殖依赖于有氧糖酵解代谢(图1)。在有氧条件下,葡萄糖在HSC的_____中被P酶等分解为丙酮酸,继而在L酶作用下被还原成乳酸。有氧糖酵解能更快产生中间代谢产物和ATP,以满足细胞快速增殖的需求。
(2)已有研究发现,Wnt蛋白与细胞膜上受体结合后,促进β连环蛋白进入细胞核,进而激活靶基因转录,该信号通路参与调节HSC有氧糖酵解。用Wnt蛋白处理HSC后,检测HSC中_____,结果如图2。研究者由此推测,Wnt/β连环蛋白信号通路对L酶基因表达进行直接调节,进而间接调节P酶基因表达。对L酶基因的进一步研究证实,L酶基因是β连环蛋白的直接靶基因。
(3)H蛋白是一种转录因子。用Wnt蛋白处理HSC,细胞中H蛋白总量及细胞核中H蛋白含量均提高。用蛋白质合成阻断剂环己亚胺处理HSC,检测细胞中H蛋白含量,结果如图3。该结果表明_____。
(4)L酶能与H蛋白结合并促进其进入细胞核,激活P酶基因和L酶基因转录。请综合以上信息,说明HSC能够被快速激活的主要原因_____。
(5)依据该研究结果推测,可利用_____来抑制HSC激活进而防治肝纤维化。
5.(2026·北京·二模)科研团队对某海湾水体有氧—无氧界面(OAI)的硫循环进行研究,OAI上部为有氧区,下部为无氧区,中间为过渡带。趋磁细菌为兼性厌氧菌,其在过渡带通过化能合成作用合成有机物,并利用地磁场进行定向运动,在OAI上下穿梭驱动硫循环。下表为不同深度水体的生态参数,回答下列问题:
深度(m)
环境类型
硫化物浓度(μmol/L)
趋磁细菌数量(个/mL)
主要生物类型
0~5
有氧区
0.1
1200
浮游植物
10~15
过渡带
5.8
9800
趋磁细菌
20~25
无氧区
28.5
6500
硫酸盐还原菌
(1)趋磁细菌属于生态系统成分中的_________________,其作用是____________________。
(2)藻类分泌的萜类化合物会抑制趋磁细菌增殖,此类信息属于_______________信息。趋磁细菌的垂直穿梭行为可以传递环境信号,提高底栖生物的存活率,并为硫酸盐还原菌等提供了适宜的生态环境,这体现了信息传递具有___________的功能。
(3)趋磁细菌可被原生动物捕食,若趋磁细菌同化量为1500kJ/(m2·a),原生动物同化量为320kJ/(m2·a),则能量从趋磁细菌到原生动物的传递效率约为________________%(保留整数)。生态系统中的能量流动一般不超过5个营养级,原因是_____________________。
(4)趋磁细菌在过渡带数量最多,请结合题干和表格推测原因是_______________(答出一点)。
猜押02 “常态化”生活情境
(青少年健康管理、食品安全、城市生活健康、遗传病预防)
试题前瞻·能力先查
限时:5min
【改编题】Usher综合征(USH)是一种听力和视力受损的遗传病,分为α型、β型和γ型,遗传方式相同。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由家系______可判断USH的遗传方式为__________。
②家系1的Ⅱ-2是携带者的概率为______。
(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γ型,而双突变体小鼠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。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)家系1的Ⅱ-2和家系2的Ⅱ-1婚配,为避免患儿出生,计划通过试管婴儿技术进行胚胎遗传学筛查。医生建议二人先做基因检测,根据结果再做决定。请根据可能的检测结果给出进一步建议。
分析有理·押题有据
预测2026 年高考将结合生活情境命题,将紧扣青少年健康管理、食品安全、城市生活健康、遗传病预防四大生活化主题常态化设题,以真实日常场景为载体,融合神经—体液—免疫调节、细胞代谢、微生物代谢、遗传变异与优生优育等核心知识,侧重从健康行为习惯、食品微生物污染与保鲜原理、城市环境与人体稳态适应、遗传病遗传方式判断及筛查预防等角度深挖考点,弱化纯理论记忆,强化运用生物知识解释生活现象、分析健康问题、提出科学防控与预防措施,突出学以致用、贴近生活、素养立意的常态化考向。
密押预测·精练通关
1.(2026·北京通州·一模)适度运动、体重管理是健康的生活方式之一,下列叙述正确的是( )
A.运动时由脂肪直接供能
B.运动时大量出汗只需补充水分
C.有氧运动有利于体重管理
D.运动强度越大越利于健康
2.(2026·北京东城·一模)我国科学家使用AI工具预测并证实:在不改变终止密码子UGA上游7个密码子所编码氨基酸的前提下,将它们的第三位碱基统一替换为A或U,UGA的终止功能会被抑制,可继续参与翻译。下列叙述错误的是( )
A.密码子是指mRNA上决定1个氨基酸的3个相邻碱基
B.密码子改变但编码氨基酸不变,体现了密码子的简并
C.UGA功能被抑制,核糖体可继续沿mRNA的3′端向5′端移动
D.该AI工具有助于加快遗传病相关基因治疗方案的设计
3.(2026·北京西城·一模)Fabry病是伴X染色体隐性遗传病。患者编码α-半乳糖苷酶A的基因GLA发生突变,导致Gb3等在全身多个脏器积累,引起临床症状。相关叙述正确的是( )
A.Fabry病患者中女性远多于男性
B.所有患者GLA的碱基序列均相同
C.基因测序、Gb3含量测定可辅助诊断
D.可通过口服α-半乳糖苷酶进行治疗
4.(2026·北京东城·一模)北京某处矿山生态修复过程中,将黏土、花生壳和保水剂等组成的喷播基质铺设在样地表面构建人工土壤层,并在土壤层中喷播种子层。以下说法错误的是( )
A.建立人工土壤层有利于矿区植被恢复
B.用花生壳做喷播基质遵循了循环原理
C.喷播单一品种种子能提高生态系统稳定性
D.选择植物类型时要注意与生存环境的协调
5.(2025·北京大兴·模拟预测)了解睡眠的调节机制可为健康生活和衰老方面的研究奠定基础。“自然短睡眠”(NSS)指的是那些终身倾向于每晚只睡4-6小时且感觉休息良好的人。
(1)研究人员找到一个 “自然短睡眠”的家族(FNSS)。经DNA测序分析发现,FNSS的ADRB1基因发生了_______,导致其编码的去甲肾上腺素β受体(β1-AR)的一个丙氨酸被缬氨酸替代。
(2)研究人员利用CRISPR/Cas9创建了Adrb敲入小鼠模型(Adrb1+/m)。检测了该小鼠体内β1-AR及其mRNA水平,结果如图1所示。
①结果显示,该小鼠的________,说明_______。
②利用红外摄像头监测小鼠在迷宫的活动情况,发现________,证明Adrb1+/m小鼠具有短睡眠表型。
(3)科研人员用多巴酚丁胺(可选择性地兴奋β1-AR受体)处理Adrb1+/+ 和Adrb1+/m小鼠后,快速从小鼠体内分离出脑桥背侧(DP)并对处于抑制、无变化和激活状态的神经元分别进行统计,结果如图2所示。
Adrb1+/+
Adrb1+/m
inhibition
119
70
unchanged
269
313
activation
90
113
结果显示,突变小鼠的DP中_______。
(4)综合上述实验结果,可得出结论:_______。
6.(24-25高三下·山东德州·阶段练习)应激反应是刺激因子对动物体的有害作用所引起的一种紧张状态,如心率加快、血压升高、焦虑、恐惧等,是机体对伤害性刺激所产生的非特异性防御反应。
(1)图1所示为人应激反应时相关激素分泌调控过程。应激反应能激活交感神经 - 肾上腺髓质轴和下丘脑 - 垂体 - 肾上腺皮质轴,其中______(轴)能够更快地应对紧急情况,理由是______。糖皮质激素能不断合成,但正常机体内环境中糖皮质激素的含量却能保持相对稳定,原因是______。(答出两点)
(2)应激反应主要由有害刺激通过下丘脑 - 垂体 - 肾上腺皮质系统引起。糖皮质激素的分泌存在分级调节,其生物学意义是______。
(3)为研究睡眠在应对社交压力中的作用,研究人员把实验小鼠放入其他攻击性极强的小鼠的领地,实验小鼠体内肾上腺皮质激素水平升高,出现“社交挫败应激”(SDS),然后以SDS小鼠开展相关实验,结果如图2、图3。
①研究结果表明,SDS小鼠睡眠时间的提高能够帮助其缓解社交压力。判断依据是SDS小鼠睡眠时间显著长于对照组,且与睡眠剥夺的SDS小鼠相比,__________。
②该研究对我们健康生活的启示是:__________。
7.请阅读科普短文,并回答问题。
“吃塑料”的“大胃王”。2020年 5月1日,新版《北京市生活垃圾管理条例》正式实施。“垃圾围城”导致地表、地下水和土壤被污染,破坏大气环境,危害居民健康。进行垃圾分类有利于根据垃圾种类加以回收利用及分解处理。因此垃圾分类工作迫在眉睫,刻不容缓。难以降解的工业合成塑料已经对环境产生严重的危害,被称为“白色污染”。聚氨基甲酸酯( PU)是一种有机高分子材料,广泛应用于工业、医疗、建筑和汽车等,被称为第五大类塑料。全球PU 年产量估计约为 800 万吨,并且逐年增加。这些不可降解的PU 垃圾加剧了土壤和水体的污染。中国科学院昆明植物研究所许建初研究组于 2017 年发现了塔宾曲霉菌对PU 的生物降解作用。研究人员认为,真菌的生物降解是治理合成聚合物污染的重要途径。研究表明,塔宾曲霉菌降解 PU 的第一步是真菌孢子粘附到PU 表面,第二步是菌丝在 PU 表面的生长,第三步是降解酶的分泌。最终通过酶的分解作用以及菌丝的机械力导致PU 的生物降解。为了进一步提高PU 的降解速度,研究小组探究了不同酸碱度、温度条件下降解酶的活性,结果如图所示。
注:酶的相对活性指每分种降解PU 的量塔宾曲霉菌的发现无疑是解决“白色污染”的一个有效出路。首先,塔宾曲霉菌的降解速度快,一个星期就可以看到明显的降解作用,两个月后其培养基上的塑料聚合物基本消失。西班牙科学家也发现了“吃塑料”的细菌,但细菌降解的效率比不上真菌。科研人员认为,今后生物降解还是要靠真菌,但可能要将多种真菌混合起来才能发挥更大的作用。
(1)塔宾曲霉菌是一种真菌,与“吃塑料”的细菌相比,结构上最主要的区别是________。
(2)塔宾曲霉菌细胞内降解酶的合成起始于细胞的________,后转移至________上盘曲折叠成为有一定空间结构的蛋白质,再由囊泡包裹转移至________ ,在这里完成对蛋白质的进一步修饰加工,再运至细胞膜将酶分泌出细胞。
(3)据以上资料分析,塔宾曲霉菌在________、________条件下降解 PU 的速度更快。
(4)尽管一些微生物可降解塑料,但这些“白色污染”仍旧对环境造成了严重危害,请写出两条减少塑料垃圾产生的措施________。
猜押03科研技术应用
(最新科研成果、PCR、基因编辑、微生物培养)
试题前瞻·能力先查
限时:5min
【改编题】克林顿乳牛肝菌(SC)是一种大型真菌,其菌丝与植物根部缠绕,帮助植物有效吸收水分和无机盐,研究者对它们之间的关系展开了研究。
(1)SC等微生物与该区域的植物、动物,共同构成_______。SC可以从植物中获得糖类、氨基酸等营养物质,但生长所需要的维生素无法从植物中获得。
(2)为研究SC生长对不同维生素的需求,将等量的SC菌种转移至新的_______(填“固体”或“液体”)培养基中,使其形成菌落,一段时间后测量菌丝密度,结果如图1,表明对SC生长最为关键的维生素是_______(以下简称关键维生素)。进一步研究显示,SC缺乏关键维生素合成基因,但存在相关转运蛋白基因。
(3)SC周围常分布许多B4细菌,二者共存时SC能够正常生长。为研究B4对SC生长的作用,对B4进行单独培养,或将B4与SC共培养,检测培养基中关键维生素浓度,结果如图2。共培养时关键维生素浓度呈现先上升再下降的趋势,原因是_______。
(4)研究者推测SC分泌的化学物质能够吸引B4,若要证明以上推测,可分别用含等量_______的滤纸等距离置于B4菌落两侧,观察菌落的移动方向,最终证实真菌—细菌—植物三方共生体系的存在。
分析有理·押题有据
预测2026年高考将结合科研技术应用考向,将聚焦最新科研成果、PCR技术、基因编辑、微生物培养四大高频考点常态化命题,紧扣生命科学前沿科研热点,把PCR扩增原理与过程、基因编辑技术原理及应用利弊、微生物分离培养与发酵工程流程融入真实科研情境,侧重考查技术原理、操作流程、实验逻辑、实际应用及社会责任辨析,突出科技与教材知识结合、原理深挖、情境迁移与综合探究能力的考查趋势。
密押预测·精练通关
1.(2026·北京东城·一模)从红豆杉树皮中提取出的紫杉醇是治疗某些癌症的特效药。研究人员构建了转紫杉醇合成关键酶(Bapt)基因的红豆杉细胞,通过悬浮培养获得了高纯度的紫杉醇,主要流程如下图。下列叙述错误的是( )
注:Apr表示氨苄青霉素抗性基因;GFP表示绿色荧光蛋白基因
A.利用PCR技术获取Bapt基因时,应选用引物2和引物3
B.构建基因表达载体时,宜选用EcoRⅠ和SacⅠ酶切
C.需先用Ca2+处理农杆菌细胞,再将基因表达载体导入
D.利用添加氨苄青霉素的培养基可初步筛选导入质粒的农杆菌
2.(25-26高三上·北京海淀·月考)D-乳酸是生产生物可降解塑料——聚乳酸的重要原料,因天然乳酸菌菌株的生产能力无法满足工业化生产需求,科研人员利用基因工程技术对酵母菌进行了改造。
(1)酵母菌常被改造为基因工程菌,是因其具有______等优点。
(2)D-乳酸是丙酮酸经D-乳酸脱氢酶(DH酶)催化转化而来的,酵母菌本身不具有此酶,故需从其他菌种中筛选合适的DH基因作为目的基因,从而获得转基因酵母。此项转基因技术的操作流程为:______。(请将下列字母进行排序)
A.通过PCR等技术检测各DH基因是否导入
B.将各表达载体分别导入酵母菌细胞
C.人工合成各DH基因,再PCR扩增
D.构建各DH基因的表达载体
E.通过实验测定各受体细胞的D-乳酸产量
F.通过序列比对等方法在基因数据库中筛选得到多个DH基因
(3)培养获得的酵母菌进行发酵,结果见图1,结果显示:______。科研人员推测,D-乳酸可能被细胞中原有的其他代谢途径所消耗。为获得更多的D-乳酸,还需从分子水平上改造酵母菌,思路为:______。
(4)科研人员用获得的目标菌株进行发酵实验,发酵过程应严格控制发酵条件,检测微生物数量和产物浓度等,结果如图2所示。估测酵母菌种群数量时,使用分光光度计测定溶液的OD值(与酵母菌密度正相关),种群呈现______增长。由图可知,在24小时补料的目的是______。50小时后,若想获得更多产物,可考虑采取的措施是______。
3.(25-26高三上·北京房山·期末)学习以下材料,回答(1)~(4)题。
新型基因编辑系统—TIGR-Tas
基因编辑是一种能够直接对生物体的DNA序列进行精确修改的技术,它可以在特定位置切割DNA,从而实现基因的敲除、修复或替换。
CRISPR-Cas9技术是一种广为人知的基因组编辑系统,由sgRNA和Cas9核酸酶组成(左图)。研究人员依据需求设计sgRNA的碱基序列,使其能够特异性识别DNA.Cas9对sgRNA识别的DNA位点进行精准切割,敲除基因中部分碱基序列。然而,Cas9蛋白的切割活性依赖于靶点附近存在特定的PAM序列,这一特点使得它无法在基因组任意位点进行编辑,在一定程度上限制了其应用。
TIGR-Tas是一种RNA引导的新基因编辑系统,极大地拓展了可编辑的基因组位点。TIGR-Tas主要由TIGR阵列和TasR蛋白组成。TIGR阵列具有独特序列结构,可转录加工为36个核苷酸序列组成的向导RNA(tigRNA),tigRNA的两个短间隔区(spacer A/B)分别与目标DNA的两条链配对(下图)。在tigRNA引导下,两个TasR蛋白形成对称的TasR二聚体,通过“楔形环”插入将靶DNA弯曲,使目标DNA暴露在外部后精确切割DNA双链,实现目的基因的精准插入。TIGR阵列具有短重复序列,极大降低了它与细胞内其他DNA发生错误片段交换的概率,从而保证了其结构的稳定性。
将TIGR-Tas导入人类细胞后,成功地对多个位点实现DNA切割。目前tigRNA作用机制尚未完全明确。研究者下一步计划通过蛋白质工程优化活性,并探索其与CRISPR的协同应用。
(1)CRISPR-Cas9的功能类似于基因工程中常用的_____酶,能够切割DNA相邻核苷酸间的_____键。
(2)据图可知,与CRISPR-Cas9系统相比,TIGR-Tas系统使目的基因的插入更广泛的主要原因是_____。
(3)比较分析CRISPR-Cas9系统与TIGR-Tas系统,下列说法错误的有_____(多选)。
A.均需在PAM序列附近进行基因编辑
B.均由向导RNA和效应蛋白共同发挥作用
C.向导RNA均通过碱基互补配对识别DNA
D.二者的效应蛋白均需形成蛋白二聚体才能切割DNA
(4)有研究表明,B2M基因编码的蛋白与免疫细胞识别相关;CD47蛋白是位于细胞表面的跨膜蛋白,能与巨噬细胞表面的受体结合,抑制巨噬细胞活性。基于此,请写出利用TIGR-Tas等生物技术改造细胞,降低器官或细胞移植后出现“免疫排斥反应”的方法。_____
4.(2026·北京门头沟·一模)枯草芽孢杆菌在营养不足、环境恶劣等条件下会形成抗逆性强的芽孢,环境适宜时,芽孢恢复活性。我国科学家通过将芽孢包埋在可降解塑料PCL中,制备出能在特定条件下加速降解的“活塑料”(制备原理如图1),以期用于食品、日用品等包装。
(1)为获得用于制备“活塑料”的芽孢,需先在培养基中培养枯草芽孢杆菌。培养基中应提供____________(答出两种)以及水和无机盐等营养物质,全程保证____________操作。
(2)研究者构建图2所示的基因表达载体转入枯草芽孢杆菌,获得只有在木糖存在时才能大量表达并分泌脂肪酶(塑料降解酶)的工程菌。请从以下选项中选择合适的启动子和基因,将所选序号填入相应位置____________。
启动子:①芽孢杆菌内源启动子②T7启动子(只被T7RNA聚合酶识别)③木糖诱导型启动子
基因:
A.脂肪酶基因 B.脂肪酶基因+分泌信号肽基因
C.T7RNA聚合酶基因 D.木糖合成酶基因
(注:分泌信号肽能引导蛋白质分泌到细胞外)
(3)研究者将上述表达载体转入用____________处理过的枯草芽孢杆菌中,筛选得到转化成功的工程菌。再利用重金属刺激工程菌形成工程芽孢,进一步制备出活塑料。
(4)活塑料能实现“在日常使用时不降解、需要回收时启动降解”的目标。活塑料使用完回收后快速降解所需的条件是____________。
(5)为保证该技术在实际应用中的安全性,在选取工程菌株时,还需要考虑的是____________。
A.对人体和动植物无致病性
B.在完成降解任务后种群会自然衰退
C.在自然环境中具备较强的生存和扩散能力
D.所携带的外源基因不易转移至自然环境
D、所携带的外源基因不易转移至自然环境,可防止基因污染等安全隐患,D正确。
猜押04 本土情境
(北京生态治理、生物多样性保护、矿山修复)
试题前瞻·能力先查
限时:5min
【改编题】华北豹是太行山区的顶级捕食者,主要猎物为野猪。捕食者通过捕食行为和恐惧效应对猎物生存产生的直接或间接作用,被称为捕食压力。为研究野猪响应华北豹捕食压力的行为与策略,研究者开展了相关研究。
(1)研究者利用红外相机调查太行山区华北豹与野猪的种群密度及行为,与标记重捕法相比,该方法调查可避免因_______对调查对象产生的干扰或伤害。当野猪发现华北豹时,有的会鬃毛竖立、獠牙外露,并伴随呼吸粗重发出警告声,此过程涉及的信息类型有_______。
(2)集群行为是野猪降低华北豹捕食压力的重要策略。研究者对野猪集群规模进行了调查,结果见图1。
①据图1可知,华北豹捕食压力可引起_______。
②进一步研究发现,野猪个体平均警戒时长及频率随集群规模增大而降低。从物质与能量的角度分析,有豹区野猪集群规模变化的生物学意义是_______。
③调查显示野猪集群规模存在上限,从影响种群数量变化的角度分析,可能的原因是_______。
(3)猎物通过多种策略调整提升生存概率的同时,也会对捕食者产生一定影响。研究野猪对华北豹出现概率的影响,得到如图2所示结果。据图2分析,区域内野猪以集群形式出现比例过高时,不仅增强自身防御能力,还可能压缩华北豹其他猎物的_______,导致华北豹捕食成功率下降,从而出现频率降低。
(4)顶级食肉动物的数量是衡量一个生态系统健康水平的重要标准。北京正在推动吸引太行山区华北豹主动迁移回北京西部山区的“迎豹回家”计划。请结合所学推测,在制定该计划具体措施前,研究者还会对_______等方面开展调查研究。
分析有理·押题有据
预测2026 年高考将结合本土情境考向,以北京生态治理为核心载体,延伸拓展京津冀生态协同修复、城市园林绿化植被配置、河湖湿地生态修复、城市生物多样性保护、乡土物种保育、人居环境与微生态稳态等本土特色素材命题,立足本地生态现状、环境治理举措与城市发展实际,融合种群群落演替、生态系统结构功能、能量物质循环、生态稳定性及人与自然和谐共生等核心知识,侧重依托本土真实案例考查生态问题成因、治理原理、修复机制与保护措施,凸显地域特色、情境真实、学以致用和生态文明素养的考查导向。
密押预测·精练通关
1.(2026·北京房山·一模)北京近年将零散空地改造为“口袋公园”等小型绿地。下列关于此类绿地生态功能的叙述,正确的是( )
A.增加植被种类和数量,可为城市动物提供栖息场所
B.可作为独立生态系统,实现物质和能量的自给自足
C.其物种丰富度可与大型自然保护区相当
D.其环境容纳量固定不变,取决于绿地初始面积
2.(25-26高三上·北京东城·期末)丁香叶忍冬属于国家二级保护植物,分布范围极其狭小。在2025年“国际生物多样性日”,北京市建立了分布有167株丁香叶忍冬的野生植物保护小区。相关叙述错误的是( )
A.对丁香叶忍冬的保护有利于保护生物多样性
B.保护丁香叶忍冬需要保护其生存环境不被破坏
C.建立野生植物保护小区是一种就地保护措施
D.对该植物的科学研究体现了生物多样性的间接价值
3.(25-26高三上·北京房山·期末)房山区在长沟、牛口峪等地建有湿地公园,其生态功能不包括( )
A.改变北京气候类型 B.调蓄洪水
C.净化水质 D.提供栖息地
4.(2026·北京东城·一模)北京某处矿山生态修复过程中,将黏土、花生壳和保水剂等组成的喷播基质铺设在样地表面构建人工土壤层,并在土壤层中喷播种子层。以下说法错误的是( )
A.建立人工土壤层有利于矿区植被恢复
B.用花生壳做喷播基质遵循了循环原理
C.喷播单一品种种子能提高生态系统稳定性
D.选择植物类型时要注意与生存环境的协调
5.(2026·北京房山·一模)考古发现,“北京人”能使用和制造石器,并有用火遗迹。据文献与头骨化石分析得出下表,最能从形态特征上支持“北京人处于从古猿向现代人中间进化过程中”的证据是( )
项目
古猿
北京人
现代人
五趾型四肢
+
+
+
脑容量/mL
380-540
915-1225
1300-1400
下颌与牙齿
粗壮
特化粗壮
纤细轻巧
A.三者均有五趾型四肢
B.能使用和制造石器,掌握用火技术
C.脑容量介于古猿与现代人类之间
D.下颌骨呈现异常粗壮,具有特化特征
6.(2026·北京通州·一模)2025年11月2日,北京国际马拉松赛鸣枪起跑。运动员在长跑过程中,机体通过神经—体液调节维持内环境稳态。下列相关叙述正确的是( )
A.兴奋时神经纤维膜内的电位由正变负
B.自主神经系统不参与跑步的调节过程
C.跑步中大量出汗,抗利尿激素释放增多
D.胰高血糖素促进肌糖原分解以补充血糖
7.(2026·北京丰台·一模)某高三学生发现新物种括苍山脊蛇。将括苍山脊蛇与北京地区最常见的白条锦蛇对比,下列叙述正确的是( )
A.含量最多的化合物都是蛋白质
B.生命活动的基本单位都是细胞
C.两种生物的细胞,基本结构不同
D.细胞衰老后代谢速率都会加快
8.(24-25高三上·北京丰台·期末)科研人员用人工种植的本土植被海三棱藨草,治理外来植物互花米草入侵的滨海滩涂,但海三棱藨草种群数量未达预期。为探究该滩涂植被恢复的策略,进行如下实验。
(1)海三棱藨草和互花米草在滩涂生态系统的营养结构中属于______。研究人员利用两种植物之间的_______关系,进行生态系统的恢复治理。
(2)科研人员利用红外相机观察发现,滩涂中有大量螃蟹在夜间觅食,啃食海三棱藨草幼苗。为明确植被恢复的有利条件,科研人员在滨海滩涂_______选取若干样方,利用海三棱藨草、螃蟹、螃蟹的天敌水鸟,设计了4组实验。结果如下图,请在表格中完善实验方案。
分组
处理
定期调查
第1组
不进行任何处理
③_______的种群密度
第2组
种植海三棱藨草
第3组
种植海三棱藨草,①___
第4组
种植海三棱藨草,②____
实验结果说明________。
(3)生态系统修复的主要方式通常是修复植被,结合上述研究,为高效推进植被修复提出合理建议_______。
猜押05 遗传综合与实践运用
(遗传规律重难训练、作物育种、遗传改良)
试题前瞻·能力先查
限时:5min
【改编题】籼、粳稻亚种间的杂种优势能大幅提升水稻产量,但杂种部分花粉不育现象严重限制了其应用。研究者发现了控制籼、粳稻杂种雄性部分不育的染色体区域Sa,并开展相关研究。
(1)将籼、粳稻含Sa区的染色体组成分别表示为AA、BB,常温下(23°C)籼、粳稻杂交子一代F1表现为雄性半不育(50%花粉可育)。F1自交,F2染色体组成及比例为AA∶AB=1∶1,说明F1含有染色体组成为________的花粉不育。高温下(32°C)F1花粉育性恢复,则F2的染色体组成为________。
(2)Sa区的L基因与育性恢复有关。籼、粳稻的L基因序列存在差异,分别命名为LA、LB。为研究L基因的功能,开展表1中实验。
表1
实验组别
F1花粉育性
F2染色体组成及比例
23°C
32°C
23°C
32°C
实验组1:敲除F1中LB基因
半不育
半不育
AA∶AB=1∶1
AA∶AB=1∶1
实验组2:敲除F1中LA基因
全不育
半不育
无
AB∶BB=1∶1
与(1)中的F1相比,实验组1的结果说明LB基因的功能为________;实验组2的结果说明LA基因的功能为________,且与温度无关。
(3)基因L、M、N紧密连锁如图1。分别敲除(1)中F1的M、N基因,花粉育性见表2,据此分析来自籼、粳稻的M、N基因对花粉育性的影响:________。进一步发现M、N基因在减数第一次分裂结束前表达,欲验证LA基因通过抑制MA与NA蛋白的结合影响花粉育性,需补充的实验组及结果是:________。
表2
实验操作
F1花粉育性
23°C
32°C
敲除F1中MA
全可育
全可育
敲除F1中NA
全可育
全可育
敲除F1中MB
同未敲除组
同未敲除组
敲除F1中NB
同未敲除组
同未敲除组
(4)综上研究,从种植或育种角度提出可以利用籼、粳稻杂种优势的策略________________________________。
分析有理·押题有据
预测2026年高考将结合遗传综合与实践运用考向,聚焦遗传规律重难训练、作物育种、遗传改良三大核心内容命题,深度深挖孟德尔遗传定律、伴性遗传、特殊遗传比例等重难点知识,结合杂交育种、诱变育种、基因工程育种等常见育种方式,对接农作物品种选育、种质资源优化、生物遗传改良等实际生产情境,侧重考查基因型推导、概率计算、遗传实验设计、育种方案选择与原理分析,强化遗传知识与农业生产实践的深度融合,突出逻辑推导、综合应用与解决真实遗传育种问题的高阶能力考查。
密押预测·精练通关
1.(2026·北京昌平·一模)棉花是我国重要的经济作物,其种皮表面的棉花纤维分为长绒和短绒,长绒具经济价值,短绒无纺织价值且增加种子处理成本。依据种皮表面是否具有短绒可将棉花种子分为毛籽和光籽。科研人员以亚洲棉为材料,探究光籽性状的遗传规律和分子机制。
(1)下表为不同品种亚洲棉的杂交实验及结果
组别
P父本 × 母本
F2光籽:毛籽
1
GA0149(光籽) × GA0146(毛籽)
918:318
2
常紫1号(光籽) × 石系亚1号(毛籽)
64:176
3
江苏红茎鸡脚(光籽) × 石系亚1号(毛籽)
136:100
①推测第1组与第2组F2分离比不同的原因是_________。
②第3组F2分离比符合9:7,表型为光籽的基因型需满足_________。
(2)为揭示GA0149品种光籽的分子成因,科研人员以GA0149和GA0146为材料开展研究。统计两种材料的叶茸毛数目,发现GA0149的叶茸毛数量明显少于野生型GA0146,由此可推测_____________,为后续基因筛选提供了表型关联依据。
(3)科研人员筛选出与光籽性状相关的8个候选基因,与GA0146相比仅GaFZ基因在GA0149中出现特异高表达。检测GA0149和GA0146的短绒发育关键期及花、叶和根等组织中的GaFZ基因表达量。结果显示,_________,表明GaFZ基因是控制光籽性状的关键基因,同时验证了(2)的推测。
(4)科研人员扩大研究样本,进一步验证了GaFZ基因的表达调控元件(larINDELFZ)和GaFZ基因表达与光籽表型的关系,结果如下图。请构建GA0149光籽表型产生的分子机制:_________。
(5)已知棉花长绒的发育依赖于经典的MBW-GL2通路,研究发现GaFZ基因独立于该通路,这一研究成果在育种中的价值是 _______。
2.(2026·北京丰台·一模)在作物育种中,培育不育系可简化制种流程、节约人工时间。
(1)科研人员培育出了具备优良性状的甘蓝油菜雄性不育系CMS,为获得雄性育性恢复的该品系,计划引入油菜R中的育性恢复基因,部分流程如图1,其中①是________。以________性状作为筛选依据,从而获得BC1到BC5。
(2)在上述BC5中发现一株雌性不育突变体(G)。为判断雌性不育性状的遗传方式,应从BC5中选择正常植株(H)与G杂交,结果发现子代性状及比例为________,推测雌性不育性状由显性单基因控制。
(3)检测发现G中Bol基因的转录量显著低于H.对两者进行基因组测序,若结果为________,则支持假说“Bol基因是导致雌性不育的基因”。后续实验证明了该假说。
(4)进一步研究发现在20±2℃稳定低温或32±2℃稳定高温时,G可恢复育性。且G中突变的Bol基因可使叶片呈锯齿状。基于以上信息,请利用G植株、CMS植株、N品系(可育、具备优良性状),在图2中完善育种流程,构建田间收获均为目标杂交种的育种体系。
3.(2026·北京房山·一模)野生大豆具有高蛋白、低油脂等性状,但产量低,为获得综合性状优良的大豆品种,研究人员开展系列研究。
(1)以栽培大豆D(2n=40)与野生大豆G(2n=78)杂交,培育高蛋白、低油脂大豆品系甲(图1),秋水仙素处理主要引起的可遗传变异类型为_______。异源多倍体植株的染色体组可表示为_______(用M表示栽培大豆染色体组,N表示野生大豆染色体组)。BC1/2/3…继续作为亲本的筛选依据是________,研究者采用与D连续多代杂交的目的是_________。
(2)影响种子重量的主要基因是GS6,为探究其作用机制,构建图2的突变品系。
①据图2分析GS6基因的作用是_______。
②进一步研究发现,GS6蛋白通过与GZ1蛋白互作,影响种子重量。研究者对GS6和GZ1基因测序发现,GS6基因共有28种单倍型(用1、2、3……表示,其中1和2为主要类型),GZ1共有3种单倍型(用A、B和C表示),据图3分析可知GS61/GZ1C组合种子重量最重,依据是_________。
单倍型是指一条染色体上紧密连锁的遗传标记(如SNP),在减数分裂时几乎不发生交换重组,以一个整体在亲代和子代间稳定遗传;
单核苷酸多态性(SNP)是基因组中特定位置上的稳定差异,可作为遗传标记辅助基因定位。
③已知GS6和GZ1基因位于不同染色体上,为了获得上述组合的目标品系,选育新的纯合植株,育种步骤如下。
a.亲本1:利用与GS6基因紧密连锁的_________筛选纯合携带GS6目标单倍型的大豆植株。
b.亲本2:利用与GZ1基因紧密连锁的SNP(遗传标记)筛选纯合携带GZ1目标单倍型的大豆植株。
c.亲本1、2杂交得F1,F1的基因型为____________。
d.F1自交获得F2代。
e.用遗传标记和PCR技术筛选符合育种要求的纯合单株(品系乙),以用于后续大规模种植。
(3)相比于品系甲,获取品系乙的方式的优势为__________(多选)。
A.可在幼苗期鉴定,无需等到种子成熟
B.直接针对基因型,结果准确且不受环境影响
C.快速筛选纯合子,提高选择效率
D.获取目标基因型个体的比例更高,所需种植规模更小
4.(25-26高三上·北京东城·期末)水稻雄性不育及其育性恢复机制的研究,不仅是杂交水稻制种的基础,也为揭示植物生殖调控机制提供了重要线索。
(1)在杂交育种时,雄性不育系的优势是不必进行___________操作。
(2)品系甲花粉中无淀粉积累,花粉败育。将甲与育性恢复系乙杂交,获得F1.用碘化钾溶液对花粉染色,甲、乙、F1的花粉染色率分别为0、100%、50%。若该性状由一对等位基因控制,F1自交,F2中花粉染色率为100%的植株比例应为___________。
(3)将上述育性恢复基因命名为A,为确定其在染色体上的位置,对F2群体进行检测,发现大多数植株8号染色体的分子标记类型均与花粉育性表现一致,但其中有极少数花粉染色率为100%的植株检测到不育型亲本的分子标记,结果如下表。
植株编号
植株染色体的分子标记
花粉育性(染色率)
M1
M2
M3
1
+
+
−
100%
2
+
+
−
100%
3
−
+
+
100%
注:“+”表示来自恢复型亲本;“−”表示来自不育型亲本
①植株1、2的M3类型和花粉育性不一致的根本原因是___________。
②综合分析植株1~3的结果,A最可能位于分子标记___________附近。
(4)研究者在乙基础上获得了同时含有A、B育性恢复基因的品系丙。将丙与品系甲杂交,测得F1花粉染色率约为75%。推测丙的育性恢复基因起作用的时期是___________。若F1自交,F2植株花粉染色率的类型及比例为___________,则支持上述推测。
(5)上述雄性不育基因与育性恢复基因均源于水稻群体中的变异,请从进化的角度概括雄性不育基因与育性恢复基因存在的生物学意义_________。
猜押06 实验探究
(像科学家一样思考,假设一设计一结果一结论一反思)
试题前瞻·能力先查
限时:5min
【改编题】库尔勒香梨果实中存在游离态和结合态两大类呈香物质。结合态呈香物质大部分以糖苷形式存在,本身没有香气,但在β-D-葡萄糖苷酶的作用下能分解释放出具有挥发性的游离态呈香物质。若香梨在贮藏期间上述转变过程迅速,会导致部分香气成分丧失,影响果实的风味和品质。科研人员进行了相关实验(实验结果如下图所示),请分析回答:
(1)本实验的目的是______。
(2)本实验中,检测的原理如下:
①对硝基苯-β-D-葡萄糖苷(pNPG)与香梨中的______分子结构相似,能在β-D-葡萄糖苷酶作用下生成对硝基苯酚,对硝基苯酚在碱性条件下显黄色。
②由于不同香梨中的______不同,以上反应完成后,在碱性条件下呈现的黄色深浅不同,在对硝基苯酚的最佳吸收波长处测定的吸光值也不同。与事先配制好的对硝基苯酚标准溶液的______进行比较,确定______含量,然后推算出______。
(3)实验步骤
提取样液:定期称取不同贮藏条件下的香梨10.0 g,立即在液氮下研磨成粉末,加入经适量预冷的pH6.0缓冲液,在冰浴下研磨成匀浆,于4℃条件下离心获得的上清液即为β-D-葡萄糖苷酶粗提取液,用pH6.0缓冲液定容至10mL,置于4℃条件下保存备用。
检测样液:在10mL试管中依次加入0.6mL缓冲液,1.0mL酶粗提取液和0.2mL10mmol/L pNPG混合均匀,迅速盖上试管塞后立即放到37℃条件下反应60min后,加入Na2CO3终止反应,然后在对硝基苯酚的最佳吸收波长处测定其吸光值。
①提取样液过程必须在低温条件下进行的原因是______。
②检测样液时,酶促反应需控制在pH 6.0,37℃条件下完成,其最可能的原因是______。
(4)实验结论:
在四种不同条件下贮藏的香梨中游离态呈香物质均在贮藏______天时相对较多,在______贮藏时,香梨的风味和品质最佳。
分析有理·押题有据
预测2026年高考将结合实验探究考向,秉持像科学家一样思考的命题理念,严格围绕假设提出—实验设计—结果分析—结论推导—评价反思完整科学探究链条设题,立足光合呼吸、稳态调节、遗传变异、微生物及生态等教材经典实验变式改编,侧重考查实验变量控制、实验思路构建、方案完善、现象结果预判、数据图表分析、结论归纳以及实验误差分析、漏洞评价与优化改进,全程强化科学思维、探究逻辑与规范表达,突出全过程探究能力与批判性反思素养的深度考查。
密押预测·精练通关
1.(2026·北京昌平·一模)为改善过度放牧导致的草地退化问题,科研人员以内蒙古呼伦贝尔退化草原为研究对象,探究不同修复方式对草地植被群落特征及土壤养分的影响。
(1)羊草是该草原群落中的优质牧草,其生活力强、个体数量多且生物量大,对群落中其他物种影响也很大,据此判断羊草是该群落中的_____种。
(2)科研人员对同一样地的不同区域分别利用围封(WF)、施用农家肥(NJF)和机械打孔+施用农家肥(DNJF)措施进行处理,一段时间后检测群落的物种丰富度及羊草生物量,结果如图1。
①该研究应选择_______的样地进行实验。
②结果表明_________处理对草地植被群落物种多样性恢复影响最显著。推测农家肥处理对群落物种多样性恢复无明显影响的原因是___________。
(3)已知机械打孔促进物质向土壤深层渗入,土壤含氮量是衡量土壤肥力的核心指标,对生态系统的可持续发展具有重要作用。科研人员进一步探究不同修复处理对土壤氮含量的影响,结果如图2。
实验结果表明DNJF修复处理方式对土壤氮含量提升效果最明显,推测原因是_______。
(4)不同修复措施对退化草原恢复的效果不同,说明人类活动会使群落演替按照不同于自然演替的_________进行。
2.(2026·北京门头沟·一模)鸣禽的鸣唱是一种习得性行为,斑胸草雀雄鸟善于鸣唱,雌鸟很少鸣唱,鸟类学家研究了雄激素对斑胸草雀鸣唱的影响。
(1)鸣禽睾丸产生的雄激素经____________运输,通过____________方式进入细胞,与细胞内的雄激素受体结合,进而调控基因表达。目前已发现鸣禽脑内鸣唱控制系统相关的神经元存在雄激素受体,这为“雄激素能够调节鸣唱行为”的假说提供了____________(填“结构”或“功能”)层面的证据。
(2)研究者将成年雄性斑胸草雀摘除双侧睾丸(去势),于第0天、30天记录鸣曲频率(如图)。研究者认为雄激素可提高雄性斑胸草雀的鸣曲稳定性,依据是____________。
(3)研究发现,鸣禽脑内存在多条与鸣唱相关的神经通路。其中,去势后通路甲的L脑区神经元的动作电位发放频率显著增加,兴奋性增强。研究者通过实验证明“雄激素能通过通路甲的L脑区神经元调节鸣曲稳定性”,请在下表中补充实验设计和支持结论的实验结果。
组别
实验处理
实验结果
①
健康成年雄性斑胸草雀
②鸣曲稳定性基本与①相同,③鸣曲稳定性比①低,B___
②
健康成年雄性斑胸草雀, A___
③
健康成年雄性斑胸草雀,摘除双侧睾丸
④
健康成年雄性斑胸草雀,摘除双侧睾丸, A___
(4)在上述研究的基础上,提出一个可进一步探究的科学问题__________。
3.(2026·北京·二模)某种鸟的性别决定方式为ZW型,其喙的颜色由A/a和B/b两对等位基因决定,其中A基因的表达产物可使白色前体物转化为黑色素,B基因的表达产物可使白色前体物转化为灰色素,且B基因会抑制A基因的表达。某小组进行了如下实验并得出相应结果,回答下列问题:
P
F1
F2
甲组
灰喙雌性×纯合白喙雄性
灰喙雄性:白喙雌性=1:1
?
乙组
黑喙雌性×纯合灰喙雄性
均为灰喙
雄性:均为灰喙
雌性:灰喙:黑喙:白喙=16:15:1
(1)基因B/b位于___________(填“常”“Z”或“W”)染色体上,乙组雌雄亲本的基因型分别为___________。
(2)让甲组F1相互杂交,F2的“?”中表型及比例为___________(区分性别),F2中B基因的基因频率为___________。
(3)若将甲组F1中的灰喙个体与乙组F1中的灰喙个体自由交配,子代中黑喙个体的比例为___________。若乙组F2中发现一只性染色体组成为ZZW的纯合灰喙鸟,该个体出现的具体原因是___________(答出一点)。
(4)现有乙组F2雌性中的一黑喙个体,欲判断其基因型,请设计实验并预期结果。
①实验思路:___________;
②预期结果:___________。
4.(2026·北京房山·一模)紫花苜蓿是广泛栽培的多年生豆科牧草。在寒冷与盐碱双重胁迫(冷盐胁迫)下,苜蓿体内活性氧大量积累,导致细胞损伤、生长受阻。科研人员对冷盐胁迫下关键转录因子MB1的调控作用展开研究。
(1)温度、光照、重力等___________因素可参与调节植物的生长发育。冷盐胁迫可诱导苜蓿大量合成脱落酸(ABA),ABA与___________结合后启动胞内信号转导,调控MB1和MX2相关基因表达应对冷盐胁迫。
(2)抗坏血酸(AsA)是植物重要的抗氧化物质,可清除活性氧以减轻氧化损伤。
①图1结果显示:冷盐胁迫下,与野生型相比,MB1过表达株___________,减少蒸腾作用和防止冻害,增强苜蓿对冷盐胁迫的耐受性。
②研究表明苜蓿对冷盐胁迫的耐受性依赖转录因子MX2的量,请完善图2___________。
(3)研究发现,冷盐胁迫下苜蓿体内MR3蛋白的表达量显著降低,研究人员进行了凝胶阻滞实验(EMSA),结果如图3。
EMSA:将标记的DNA探针与待测蛋白共孵育后进行电泳。若蛋白与探针结合,形成蛋白-探针复合物,迁移减慢,出现阻滞带;未结合时探针快速迁移,出现游离带。
据图3阐述MB1蛋白、MX2基因、MR3蛋白的关系,___________。
(4)综合上述研究,阐述冷盐胁迫下苜蓿的应对策略______。
5.(25-26高三上·北京丰台·期末)压力易导致毛囊中的K细胞死亡,引起脱发。研究者对其机制展开探究。
(1)K细胞死亡的类型包括由基因所决定的细胞自动结束生命的________和由不利因素引起的细胞坏死两种方式。
(2)压力能激活交感神经元大量释放神经递质——去甲肾上腺素(NE)。研究者推测:交感神经元通过释放NE触发毛囊K细胞死亡引起脱发。为验证该推测,研究者设计了多组实验,以注射树脂毒素RTX模拟压力大的状态,激活交感神经元,其中实验组的操作如下表所示。
实验组
实验对象
实验操作
Ⅰ
阻断交感神经鼠
局部注射NE
Ⅱ
NE受体缺陷鼠
注射RTX激活交感神经元
当实验结果为________时,可证实上述推测。
(3)已有实验证据表明毛囊K细胞的细胞碎片会间接激活T细胞。小鼠毛发恢复生长后,若再受到较大压力时,脱毛会复发且加剧。研究者推测:激活的T细胞会攻击毛囊K细胞;反复受到压力会使T细胞对毛囊K细胞的攻击更强烈。为验证该推测,研究者进一步开展实验。
①实验准备:对正常鼠分别注射生理盐水、RTX,从两组小鼠体内分离T细胞;
②实验操作:对照组和实验组选取相同数量的细胞免疫缺陷鼠,依次完成操作,一段时间后检测相应指标。请选择合适的选项填入横线。
实验组Ⅰ处和Ⅱ处的操作分别为:________(填写字母)
a.注射RTX b.注射生理盐水组T细胞
c.注射NE d.注射RTX组T细胞
③结果显示:压力测试后实验组各项指标均高于对照组。请分析该结果产生的原因。________________________。
猜押07科技文阅读
(信息提取与逻辑分析)
试题前瞻·能力先查
限时:5min
【改编题】学习以下材料,回答问题。
基于操纵子设计遗传逆变器
操纵子是原核生物中的一种基因表达调控单位,在诱导物的作用下,通过调控蛋白与操纵序列的结合或解离,影响下游基因的表达。常见的操纵子有四环素操纵子、乳糖操纵子和色氨酸操纵子。近年来,研究者将1个或多个操纵子应用于发酵工程,设计可以精确调控基因表达的遗传元件,称之为遗传逆变器。
以具有抗病毒活性的紫色杆菌素合成为例,科研人员设置了图1中的两种遗传逆变器。方案一:将四环素操纵子与紫色杆菌素导入大肠杆菌,R1会持续表达并结合O1序列,抑制下游基因的表达;当诱导物四环素存在时,其可以结合R1,导致其与O1分离并促进基因表达。方案二:在上述基础上,还导入了色氨酸操纵子,在诱导物色氨酸存在的情况下,R2与之结合形成复合物后,结合O2序列,并抑制下游基因RT的表达,减轻了R1与O1序列的结合,导致遗传逆变器的激活输出。在无色氨酸的情况下,由于R2无法实现抑制功能,R1会持续表达并结合O1序列,遗传逆变器没有激活输出。
目前,这种基于操纵子的遗传逆变器已经广泛应用于工程菌的培养,通过与其他技术结合,也可以逐步实现对哺乳动物基因表达的时空精准调控。
(1)培育转基因工程菌的过程中,构建含有操纵子或紫色杆菌素的表达载体需要使用的工具酶有________。
(2)文中提及的两种遗传逆变器,与方案一相比,方案二的主要优势是________。
(3)为了实现大肠杆菌的可控凝集与产物分离,研究者将启动子CYC与絮凝蛋白基因Flo构建表达载体并导入工程菌,但是发现在非蓝光条件下,仍存在Flo基因的表达。请你结合文中的遗传逆变器技术,帮助研究者在图2中构建蓝光触发的大肠杆菌调控系统。
该系统中,质粒2中EL2基因的作用是________。结合上述目标,在①、②、③处应选用的启动子分别是_________、_________、_________。
启动子:a.ACT b.CYC
质粒上的序列Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分别是_________、_________、_________。
序列:A.R1 B.R2 C.O1 D.O2
(4)综合上述研究,请完善下表中利用该工程菌产生紫色杆菌素的环境条件。
培养阶段
光照条件
色氨酸添加情况
生产紫色杆菌素阶段
_______
_______
分离紫色杆菌素阶段
_______
_______
分析有理·押题有据
预测2026年高考将结合科技文阅读考向,聚焦信息提取与逻辑分析两大核心能力,以生命科学前沿科普、科研综述、技术应用类科技文本为载体,侧重考查从陌生材料中快速筛选关键信息、梳理文本逻辑脉络、辨析观点与论据关系、提炼核心原理、推断隐含信息、归纳概括与正误判断,弱化死记硬背,强化现场读文、就地析理、迁移应用、规范思辨的综合素养考查。
密押预测·精练通关
1.(2026·北京顺义·一模)学习以下材料,回答(1)-(5)题。
神经元胞吐的新机制
海马区是脑中与认知、情感等功能密切相关的区域。科学家改造海马区神经元,使其在蓝光激发下产生动作电位。在图1中的载网上培养上述神经元,载网可在控制器的作用下从固定高度坠入冷冻剂,使其上的神经元瞬间被固定。蓝光发射器可发射蓝光激活载网上的神经元。科研人员采集冷冻后的神经元,借助电子显微镜获取了神经元兴奋后0-300ms不同时间点超过1000张突触电镜图像,揭示了突触小泡的动态转变过程。
在突触前膜附近观察到两类突触小泡(SV),直径分别约29nm(小)和41nm(大)。这些SV分为七种结构状态:锚定(大/小)、半融合(大/小)、孔开放(大/小)和Ω型。在兴奋后70ms的图像中,观察到大量小SV从突触前膜脱离。
进一步分析不同时间点的图像,科研人员构建了图2所示的神经元胞吐模型。静息状态下,大SV对接突触前膜形成锚定大SV,兴奋后4ms锚定大SV转变为半融合大SV,8ms形成具有4nm脂质融合孔的开放大SV,并迅速收缩为孔开放小SV。随后,一部分小SV关闭融合孔,70ms时,锚定小SV脱离突触前膜形成空SV(方式1),空SV无法再次与突触前膜融合;另一部分孔开放小SV完全塌陷(方式2)。
上述研究揭示了神经元胞吐的新机制,有助于深入理解其生理学意义及其在不同神经元类型间通讯中的作用。
(1)图2所示过程依赖细胞膜的_______性,方式________有助于SV的快速回收。
(2)图1中调整蓝光发射器的高度,目的是改变__________。
(3)为证明方式1是海马区神经元胞吐的主要途径,需检测兴奋后特定时间点突触小体中__________的比例。
(4)分析文中信息,下列推测正确的是_______(多选)
A.文中的研究方法可追踪同一突触小泡的动态变化
B.孔开放大SV体积快速收缩,进而释放神经递质
C.空SV无法再次和突触前膜融合,防止其占据有限对接位点
D.神经元通过方式2可使突触前膜成分得到更新
(5)神经毒素可通过破坏S蛋白阻断SV外排,科研人员用该毒素处理神经元,半融合大SV含量显著减少,且静息和蓝光刺激的突触中锚定大SV的含量无显著差异。研究发现甲减大队海马区神经元S蛋白合成减少。综合以上信息,分析S蛋白的功能,推测甲减患者情绪低落的可能原因________________________________________________。
2.(25-26高三上·北京海淀·月考)学习以下材料,回答(1)~(4)题。
内质网应激期间线粒体区域翻译受保护
内质网对蛋白质的正确折叠有重要作用。内质网中有一种结合蛋白(BiP),能防止多肽链错误折叠,并促进错误折叠的蛋白质重新折叠,以形成正确构象。不能正确折叠的蛋白质可转移到细胞质中降解。
当细胞受到某些有害因素刺激,未折叠或错误折叠蛋白质在内质网腔超量积累时,会引发内质网应激反应。位于内质网膜上的蛋白质PERK感受到应激信号后通过二聚化和磷酸化被激活,继而通过一系列信号转导诱导基因转录上调。活化的PERK可与翻译起始因子结合,使磷酸化,进而抑制细胞整体的翻译活性。
在使用毒性物质Tg处理细胞引发内质网应激反应后,科研人员检测了细胞不同区域的翻译活性,发现内质网区域的翻译活性下降了73%,而线粒体区域仅下降了27%。
为揭示内质网应激时线粒体区域翻译受保护的原因,科研人员进行了实验,发现线粒体蛋白A是PERK最丰富的相互作用蛋白之一。蛋白A位于线粒体膜上,能与激活的PERK的特定位点(第680~880位氨基酸)结合,而该位点也是与PERK结合的位点(如图)。内质网和线粒体之间存在接触区域(M区),PERK和蛋白A共定位于该区域。内质网应激期间,PERK和蛋白A的相互作用使M区面积显著增加。M区可作为内质网应激期间受保护的线粒体蛋白翻译平台。
(1)内质网是蛋白质的合成、______场所和运输通道。有些内质网上有______附着,称为粗面内质网。
(2)研究者推测,内质网应激发生时,蛋白A与竞争性结合______,使M区的______含量降低,进而使线粒体区域翻译受到保护。
(3)根据文中信息,对实验结果的预期正确的有______。
A.使PERK第680~880位氨基酸缺失后,蛋白A不能与其结合
B.与对照组相比,Tg处理组与蛋白A结合的PERK更多
C.内质网应激条件下,过表达蛋白A细胞中线粒体区域翻译活性高于对照组
D.内质网应激条件下,敲低蛋白A的细胞中M区面积比对照组显著增加
(4)阐述内质网应激期间细胞的系列反应对细胞生存的意义______(答出两点即可)。
3.(25-26高三上·北京昌平·期末)学习以下材料,回答(1)~(5)题。
藻类“碳工厂”的隐藏技能
藻类贡献了地球近一半的光合固碳,但水生环境中溶解态CO₂供应稀少且不稳定,严重限制了光合作用效率。藻类演化出独特的CO₂浓缩机制(CCM),其核心是叶绿体中的“蛋白核”——这个微区室能富集CO₂,为光合作用关键酶Rubisco提供充足底物;不过,受蛋白核基质特性影响,被浓缩的CO₂会不可避免地发生泄漏。
脂肪酸的合成同样涉及无机碳的“固定”:乙酰辅酶A羧化酶(ACC)催化HCO₃⁻与乙酰辅酶A生成丙二酰辅酶A,从而启动脂肪酸合成。在藻类细胞中,这两条关键的碳代谢途径共享叶绿体场所。
研究团队选用莱茵衣藻探索ACC与蛋白核之间的潜在联系。团队聚焦于可催化CO₂转化为HCO₃⁻的碳酸酐酶(LCIB)及ACC的关键亚基BCC1,分别利用控制红色荧光蛋白合成的Cherry和控制绿色荧光蛋白合成的mVenus作为报告基因,构建LCIB-Cherry融合基因及BCC1-mVenus融合基因,导入莱茵衣藻。显微镜下观察两种荧光分布,结果表明在低CO₂条件下,BCC1特异性汇聚于蛋白核外周LCIB富集的区域,来自蛋白核基质的泄漏CO₂在此处被重新转化为HCO₃⁻。而当外界CO₂浓度升高时,蛋白核消散,BCC1及LCIB也随之分散于整个叶绿体基质中。
进一步的研究表明,蛋白核功能缺陷突变体在脂肪酸合成上表现出明显缺陷,且海洋硅藻中也呈现类似的ACC空间分布特征。基于这些线索,团队提出了一个“ACC-CCM协同作用模型”,首次揭示了光合作用与脂肪酸合成这两条途径之间紧密的协同机制,阐释了藻类在贫碳环境中高效利用无机碳的新模式。
(1)藻类通过光合作用途径将____________,以维持地球的碳循环。
(2)显微镜下观察两种荧光分布结果为__________,支持相关结论。
(3)请根据文中信息在答题卡上完善“ACC-CCM协同作用模型”图__________。
(4)研究发现,在低CO₂条件下,BCC1可在蛋白核周围形成凝聚物。为防止HCO₃⁻从蛋白核区域泄漏到叶绿体基质中,写出一种藻类可能的应对策略:__________。
(5)藻类“ACC-CCM协同作用模型”的应用价值是__________
4.(2026·北京丰台·一模)学习下列材料,回答(1)~(4)题。
大肠杆菌转录调控机制的新认识
转录因子(TF)是一类可促进或抑制转录的蛋白质。过去认为强度有差异的启动子受同一TF调控时,转录量差异会更大。最近科学家发现某些TF不符合这一规律,在这些TF调控下,强度不同的组成型启动子(持续表达启动子)的最终转录量却无显著差异,科学家对此展开研究。LacI与CpxR是这类TF的代表,二者调控结果如图1。
图1:
注:不同虚线代表强度不同的组成型启动子,转录量频率为某转录水平的细胞所占比例
科学家建立数学模型解释上述现象:最终转录量由TF对启动子的调控能力(FC)与组成型启动子强度(C)共同决定,最终转录量=FC×C。图1结果显示,在CpxR或LacI的调节下,FC×C=常数,说明这类TF的调控能力FC与启动子强度C呈反比。以CpxR调控为例,强启动子基础转录水平高,在极少量CpxR促进下仅增长几倍就达到饱和转录水平,因此FC较小,而弱启动子相反。细胞内正常浓度的TF对强启动子已过饱和,而对弱启动子不饱和,弱启动子能更充分地利用TF的调控效果,使得不同启动子在TF调控下的转录量差异被“抹平”。
为将结果推向一般化,科学家进一步提出了适用于所有TF类型的FC定量计算公式:
其中[TF]是TF饱和程度(最小为0,最大为1),在同一个TF调节过程中,α和β是不变的。β是大于0的数,用来衡量TF调控RNA聚合酶与启动子结合的稳定性参数:当β>1时,TF会增强RNA聚合酶与启动子结合的稳定性,上文中LacI与CpxR均属此类;β<1时反之。因此可以计算出某一TF浓度下具体的FC,也可以推知随着TF浓度变化,FC的变化趋势。
该项研究拓展了人们对基因转录水平调控的认识。
(1)RNA聚合酶能识别并结合启动子、驱动基因________。该过程所需的原料是________。
(2)根据图1分析LacI和CpxR的作用效果,将选项填入表格中。
TF类型
启动子类型
LacI
CpxR
弱启动子
①________
②________
强启动子
③________
④________
a.激活作用强 b.激活作用弱
c.抑制作用强 d.抑制作用弱
(3)由FC计算公式推知,当β>1时,随TF浓度增加FC的变化趋势是________,可能与RNA聚合酶和启动子的结合情况有关。
(4)另发现一种促进型转录因子D,其β<1。现有两种不同强度的组成型启动子(X和Y)控制同一基因表达,无D时表达量如图所示。请运用文中信息与模型,预测并绘制D调控下的转录量结果(不考虑转录量频率)。
5.(2026·北京昌平·一模)学习以下材料,回答(1)~(4)题。
BA蛋白:调控B细胞功能的“分子指挥官”
2型糖尿病是一种高发的慢性病,患者胰岛微环境伴随慢性炎症,胰岛B细胞的葡萄糖刺激胰岛素分泌功能(GSIS)受损。临床上多用胰高血糖素样肽-1受体(GLP-1R)激动剂等进行治疗,但患者对药物反应存在显著个体差异,疗效不理想。
染色质重塑可改变染色质可接近性,可接近性是指DNA与组蛋白结合的松紧程度,不改变基因碱基序列,结合紧密时可接近性低,不利于转录。BA蛋白作为染色质重塑复合体的核心亚基,已被证实是维持B细胞功能的关键因子,其功能异常与2型糖尿病密切相关。特异性敲除B细胞的BA蛋白会直接导致GSIS障碍和高血糖,并且胰岛素分泌相关基因的染色质可接近性显著降低。
BirA是可使其10nm左右范围内的蛋白标记上生物素的酶,链霉亲和素偶联琼脂糖微球可特异性结合带有生物素标记的蛋白,Flag标签为一段能被专门的Flag抗体精准识别并结合的蛋白序列,Flag抗体偶联琼脂糖微球可特异性结合带Flag标签的蛋白。为筛选BA蛋白调控胰岛素分泌相关基因染色质可接近性的关键因子(X),科研人员将BA-BirA融合蛋白表达载体导入胰岛B细胞并分成两组,其中一组加入生物素,一组不加生物素。分别培养一段时间后裂解细胞获得总蛋白,每组平均分成两份,一份直接电泳,另一份用链霉亲和素偶联琼脂糖微球提取后电泳,结果如图1-a。用Flag-BA融合蛋白表达载体重复上述实验,不加入生物素,改用Flag抗体偶联琼脂糖微球调取后电泳,结果如图1-b。
炎症等应激环境可使BA蛋白功能受损。此外,东亚人群中存在罕见的BA蛋白结构,其第278位缬氨酸被甲硫氨酸替换,该变化显著降低胰岛素分泌能力。BA蛋白缺失不仅损害内源性胰岛素分泌,还显著削弱了GLP-1R激动剂的促胰岛素分泌效应。该发现为深入理解2型糖尿病的遗传调控机制提供了新视角,也为未来治疗2型糖尿病新策略奠定了理论基础。
(1)BA蛋白对胰岛B细胞功能调控的过程中,染色质可接近性改变属于________遗传。东亚人群中BA蛋白结构改变的根本原因是BA基因发生了_______。
(2)推测BA蛋白调控胰岛B细胞功能的作用机制为_________,维持胰岛B细胞正常功能。
(3)请在图2中补充实验处理及结果,验证炎症等应激环境可使BA蛋白功能受损___________。
(4)结合材料,下列2型糖尿病治疗改进思路中可行的是________。
A.基因编辑技术对东亚人群中BA基因突变位点进行定点修复
B.恢复BA蛋白功能与使用GLP-1R激动剂的联合治疗方案
C.研发可增强内源性BA蛋白活性的小分子药物
D.研发可促进BA蛋白调控的胰岛素分泌相关基因转录的药物
6.(2026·北京石景山·一模)学习以下材料,回答(1)~(4)题
胰岛B细胞的转分化
2型糖尿病(T2D)患病率日益升高。研究表明,有些T2D患者胰岛素分泌不足的因素是部分胰岛B细胞转分化为其他类型的内分泌细胞。
为研究胰岛B细胞转分化的机制,科研人员结合AI算法,对收集到的胰岛细胞相关数据分析后,将胰岛A细胞分为A1~A4及AB(同时具有分泌胰岛素和胰高血糖素的能力)亚群、胰岛B细胞分为B1~B3亚群,再经分析得出如图1的胰岛细胞分化轨迹图。
研究者在上述研究的基础上,筛选出驱动胰岛B细胞向胰岛A细胞转分化的关键基因S,该基因表达产物为一种分泌型Ca2+结合蛋白(S),合成后分泌至胞外。已知在正常胰岛B细胞中,胰岛素的分泌依赖Ca2+内流,胞内高浓度Ca2+激活系列信号传导,最终促进胰岛素释放。研究者还检测了外源添加S的正常胰岛B细胞中未成熟与成熟胰岛素的数量,结果见图2.进一步研究发现,外源添加S的正常胰岛B细胞中胰岛A细胞多种身份基因(如胰高血糖素基因)表达上调、胰岛素合成基因表达下调。
恢复功能性胰岛B细胞数量是治疗糖尿病的重要策略,以上研究对于逆转T2D患者胰岛B细胞功能障碍有着积极意义,有望为T2D的精准治疗开辟新路径。
(1)胰岛素一方面能促进组织细胞对葡萄糖的摄取并利用,另一方面能促进葡萄糖_______,从而降低血糖浓度,与其作用相反的激素有胰高血糖素、_______等。
(2)请据图1概述正常人和T2D患者胰岛AB细胞的分化轨迹特征_______。
(3)请从①~⑤挑选并排序,以呈现研究者“在上述研究的基础上,筛选出驱动胰岛B细胞向胰岛A细胞转分化的关键基因”的合理研究思路。正确排序为:找出指向A细胞的多条分化轨迹→_______→研究相关基因的功能。
①检测胰岛A、胰岛B、T2D胰岛B细胞中基因的表达情况
②确定多条分化轨迹中共同表达的基因
③确定多条分化轨迹中非共同表达的基因
④选出胰岛A细胞低表达、胰岛B细胞高表达、T2D胰岛B细胞高表达的基因
⑤选出胰岛A细胞高表达、胰岛B细胞低表达、T2D胰岛B细胞高表达的基因
(4)根据上述研究,解释T2D患者S基因异常表达导致胰岛素分泌减少的机制_______。
7.(2026·北京朝阳·一模)学习以下材料,回答(1)~(4)题。
草原地下生产力的资源限制规律
草原生态系统主要分布在干旱地区,覆盖约40%的地球陆地面积,具有重要的生态功能。传统观点多基于地上部分的观测,认为随着降水增加,养分对生态系统的限制会加剧。但根系作为获取水分和养分的主要器官,对资源限制的响应可能更加敏感。因此,明确地下生产力养分限制的空间和时间规律,对于理解草原生态系统至关重要。
研究者收集全球干旱区草地387个氮添加实验数据,分析年平均降水量对生产力氮限制强度的影响。其中,氮添加后净生产力与无氮添加净生产力的自然对数值(lnRR)代表氮限制强度,其值越大,说明添加氮对生产力的提升效果越显著。结果表明,地上生产力的氮限制强度随降水量增加而呈线性增强趋势;而地下生产力的氮限制强度随着年平均降水量增加,呈现先增强后减弱的趋势(图1)。在青藏高原长达6年的野外控制实验数据也高度吻合这一规律。
为进一步验证上述规律,研究者在青藏高原高寒草地设置4组处理:空白对照(C)、氮添加(N)、干旱处理(D),截留50%自然降水)、氮添加+干旱处理(ND),并测定了不同降水年份的地下净初级生产力(BNPP),部分结果如图2。
注:同一年份内处理间小写字母完全不同代表差异显著,其余表示差异不显著
研究认为,地下生产力在中间水分条件下出现的氮限制峰值,反映了植物对氮和水分资源的“最大协同限制”机制。这一发现提示,仅从地上部分推断整个生态系统的资源限制可能会导致严重偏差。
(1)干旱属于对草原生态系统的外界干扰,生态系统抵抗该干扰并使自身的结构与功能保持原状的能力称为________。
(2)收集全球数据的目的是________,而_________实验数据说明了草原生态系统地下生产力氮限制的时间规律。
(3)据图2分析,年降水量低时,地下生产力受氮限制的强度较弱,依据是_______。年降水量中等时,地下生产力受__________限制;年降水量高时,地下生产力主要受水分限制。
(4)水分增加可促进微生物代谢,土壤含氮量升高。请结合氮的供应与需求关系,解释图1中等水分条件下,地下生产力的氮限制最大的原因________________________________。
8.(25-26高三上·北京海淀·期末)学习以下材料,回答(1)~(4)题。
内含肽的工程学应用
内含肽是一些蛋白质中具有的特殊多肽序列。内含肽可催化其两端自剪切反应,并将内含肽上游和下游两段多肽切口处的氨基和羧基连接,形成新的蛋白质,即外显肽。
自然状态下内含肽催化的反应是自发的。为实现对该过程的控制,研究者提出了两种改造方案,如下图。方案一将内含肽和外显肽分别拆分为两段多肽,将内含肽和外显肽的N段(含原蛋白质末端氨基的肽段)连接,将内含肽和外显肽的C段(含原蛋白质末端羧基的肽段)连接,分别构建两种融合蛋白。IN与IC距离足够近时,可结合形成完整内含肽,催化EN和EC连接成外显肽。方案二的IN和IC分别连接C1和C2肽段,C1和C2“屏蔽”IN和IC的结合,在特殊诱导物的作用下可解除屏蔽。研究者基于方案二设计了蛋白编辑系统。
肿瘤细胞表面具有某些特异性蛋白质,可作为肿瘤细胞的标志。某肿瘤细胞表面含有丰富的标志蛋白——H和E。细胞膜具有流动性,使H和E存在相互靠近的可能。研究者利用肿瘤细胞的标志蛋白以及IL-1β(一种激活免疫细胞的细胞因子)构建蛋白编辑系统,以靶向治疗该肿瘤。
该系统应用前景广阔,可根据实际需求,通过选用不同的肽段,实现不同的作用效果。
(1)为获得融合蛋白,需先合成融合基因,再构建______,导入大肠杆菌,培养并分离纯化。
(2)与方案一相比,方案二的优势是__________________。
(3)综合材料信息,研究人员设计了利用蛋白编辑系统靶向治疗该肿瘤的方案。
①在下列a~d中选择适当的元件,填入Ⅰ~Ⅳ中,完善设计方案。
a.IL-1β的C段 b.IL-1β的N段 c.抗H抗体 d.抗E抗体
②在上述设计方案中,交换IN和C1、IC和C2的位置是否会影响治疗效果?请说明理由。
(4)为了将含有H、E蛋白但不含G蛋白的肿瘤细胞与同时含有H、E和G蛋白的肿瘤细胞区分开,研究者利用荧光蛋白S标记肿瘤细胞,请参考(3)①中的格式写出所需融合蛋白的类型,以根据荧光强度差异区分两种肿瘤细胞____________。
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2026年高考生物学终极押题猜想(北京专用)
考情为骨·密押为翼
目 录
猜押01核心概念“深挖细考” 1
(重点光合与呼吸、神经-体液-免疫调节、遗传规律的应用、生态系统)
猜押02“常态化”生活情境 11
(青少年健康管理、食品安全、城市生活健康、遗传病预防)
猜押03科研技术应用 20
(最新科研成果、PCR、基因编辑、微生物培养)
猜押04 本土情境 28
(北京生态治理、生物多样性保护、矿山修复)
猜押05 遗传综合与实践运用 35
(遗传规律重难训练、作物育种、遗传改良)
猜押06 实验探究 45
(像科学家一样思考,假设一设计一结果一结论一反思)
猜押07科技文阅读 55
(信息提取与逻辑分析)
猜押01核心概念“深挖细考”
(重点光合与呼吸、神经-体液-免疫调节、遗传规律的应用、生态系统)
试题前瞻·能力先查
限时:5min
【改编题】强光会导致光合速率降低影响水稻产量,我国科学家利用基因工程在叶绿体中表达特定酶,优化代谢途径,成功实现增产。
(1)光合作用暗反应中,CO2在R酶的作用下与C5结合,该过程称作_____。生成的C3接受ATP和NADPH释放的能量,并被______还原,随后,一部分C3经一系列反应转化为糖类。
(2)R酶对CO2和O2均具有亲和力,R酶催化的反应方向取决于细胞中CO2/O2比值。如图1所示,当比值高时,主要进行暗反应;比值降低时,R酶催化C5与O2结合加强,在叶绿体、过氧化物酶体、线粒体中发生一系列反应,即光呼吸。
①请分析图1,选填以下字母,解释夏季强光导致水稻减产的原因________;________;________;________。
A.CO2/O2比值下降 B.暗反应减弱 C.碳原子流失 D.光呼吸加剧
②此外,氮原子流失也是造成水稻减产的原因之一。图1中的S酶位于叶绿体基质。光呼吸途径产生的NH3可能经气孔散失,或________,导致氮同化效率低。
(3)科学家将编码G酶、C酶、B酶、T酶的外源基因转入水稻叶绿体基因组,构建了光呼吸支路,如图2。请结合图1、图2,判断光呼吸支路能否减少碳、氮的流失,说明理由________________________。
【答案】(1) CO2的固定 NADPH
(2) B A D C 运至叶绿体才能被同化
(3)能,因为该支路使光呼吸生成的C2在叶绿体中转化成糖,不产生CO2,减少碳流失;同时在叶绿体中产生NH3可迅速被同化,减少氮流失。
【详解】(1)光合作用暗反应过程:CO2与C5结合生成C3的过程称为CO2的固定;固定生成的C3接受ATP和NADPH的能量后,被NADPH还原,再进一步转化为糖类和再生C5。
(2)①夏季强光高温下,为降低蒸腾作用,水稻部分气孔关闭,两条路径导致减产:路径1:气孔关闭→CO2供应不足→暗反应减弱(Ⅰ对应B)→光合速率下降→减产;路径2:气孔关闭→细胞内CO2减少、O2积累→CO2/O2比值下降(Ⅱ对应A)→R酶催化光呼吸加剧(Ⅲ对应D)→光呼吸导致碳原子以CO2形式流失(Ⅳ对应C)→光合原料减少,减产。
②根据“图1中的S酶位于叶绿体基质”可知,光呼吸产生的NH3除了经气孔散失,或者运至叶绿体才能被S酶同化,导致氮同化效率降低。
(3)对比原光呼吸(碳、氮最终排出细胞散失),人工构建的光呼吸支路全程在叶绿体内完成:使光呼吸生成的C2转化为C3,进而转化为糖,减少碳流失;产生的NH3留在叶绿体内,可被S酶迅速同化利用,减少氮流失,因此可以减少碳、氮的流失。
分析有理·押题有据
预测2026年高考将结合核心概念“深挖细考”,将重点围绕光合与呼吸、神经-体液-免疫调节、遗传规律的应用、生态系统四大主干模块命题,命题坚持立足教材核心概念、深挖知识本质,弱化机械记忆,强化情境化、图表化、逻辑化考查;其中光合与呼吸侧重逆境胁迫、多因子影响及速率换算与实验探究,神经-体液-免疫调节侧重三大调节网络综合联动、稳态机理与健康生活情境结合,遗传规律聚焦遗传定律实质、伴性遗传、特殊遗传比例及遗传实验设计与概率计算,生态系统则紧扣种群群落演替、能量物质循环、生态稳态及碳中和、生态保护等热点应用,整体突出知识内在关联、跨模块融合、机理分析与高阶思维能力的深度考查。
密押预测·精练通关
1.(2026·北京石景山·一模)野生型黄瓜为雌雄同株异花植物,植株上存在单性雄花(只有雄蕊)和单性雌花(只有雌蕊),雌花直接影响果实产量。乙烯和生长素在调控雄花和雌花发育中起重要作用,某科研团队对此开展了系列实验。
(1)黄瓜开花是由激素调节、_______和环境因素调节共同构成的网络调控的。黄瓜花芽最初都存在雌蕊原基和雄蕊原基。在发育特定阶段,雌蕊或雄蕊原基选择性败育分别产生雄花或雌花。
(2)施加适宜浓度的外源生长素,可诱导野生型黄瓜开雌花 检测生长素响应因子ARF3在雌、雄花中的表达量,结果如图1.图1结果显示_______。
(3)已知STM与WIP1是影响雌蕊发育的关键因子。在研究中,有以下相关发现:第一,花发育早期,雌蕊原基中特异性表达的STM基因缺失会导致雌蕊原基完全败育。研究显示ARF3能直接结合STM基因启动子中的P4元件,调控基因表达。为验证这种相互作用,将不同组分混合保温后,电泳检测荧光素标记条带,结果见图2,请补充3~5组的电泳条带结果_______。
第二,ARF3还可结合WIP1基因启动子元件。wip1突变体的表型与arf3突变体不同。
(4)在花发育极早期,雌蕊原基中的S1酶(一种乙烯合成酶)催化乙烯大量合成,乙烯通过生长素调控雌蕊发育。研究揭示,雌蕊发育时,生长素调控S2酶(另一种乙烯合成酶)合成,该酶还可激活雄蕊抑制因子。请推测,施加生长素可诱导S1酶合成缺失突变体开_______花。可见,乙烯与生长素在调控黄瓜雌花发育中存在_______关系。
(5)请根据上述研究,完善黄瓜雌花发育的调控模型_______。
【答案】(1)基因表达调控
(2)花发育早期ARF3在雌花中表达量高,雄花中几乎不表达,且这种差异在阶段1更明显
(3)
(4) 雌 协同作用
(5)
【详解】(1)植物的生长发育是由激素调节、基因表达调控和环境因素调节共同构成的网络调控的,黄瓜花芽的性别分化也遵循这一规律。
(2)由图1可知,阶段1(花早期发育关键阶段)雌花的ARF3相对表达量远高于雄花,雄花中几乎不表达;阶段2(花发育后期阶段)雌花中ARF3表达量也高于雄花,但差异不显著,因此核心结论为花发育早期ARF3在雌花中表达量高,雄花中几乎不表达,且这种差异在阶段1更明显。
(3)该实验原理是ARF3与荧光标记P4结合后,电泳迁移速率减慢,出现滞后条带;加入未标记P4会竞争性结合ARF3,导致标记P4的结合量减少,滞后条带亮度降低,游离P4条带亮度升高。1组仅加标记P4,仅出现游离P4条带;2组加标记P4+ARF3,出现滞后条带;3~5组加入不同浓度未标记P4,竞争性抑制作用随浓度升高增强,因此滞后条带逐渐变暗,游离条带逐渐变亮。
(4)S1酶是乙烯合成酶,其合成缺失突变体无法合成大量乙烯,但施加生长素可诱导开雌花,说明生长素可独立于S1酶调控雌花发育;乙烯通过生长素调控雌蕊发育,生长素又调控S2酶合成,二者共同促进雌花发育,因此乙烯与生长素在调控黄瓜雌花发育中存在协同作用关系,施加生长素可诱导S1酶缺失突变体开雌花。
(5)花发育极早期,雌蕊原基中的S1 酶催化乙烯大量合成使乙烯含量增多,乙烯激活生长素信号通路,生长素一方面促进ARF3 基因表达,ARF3通过直接结合STM基因启动子激活STM 基因表达以启动和促进雌蕊发育,同时抑制WIP1基因表达以解除其对雌蕊发育的抑制,另一方面调控S2酶合成增多,S2酶激活雄蕊抑制因子以抑制雄蕊发育,最终通过促进雌蕊发育、抑制雄蕊发育的双重调控,使花芽选择性败育雄蕊原基,形成雌花,具体调控模型见答案。
2.(2026·北京石景山·一模)安格曼综合征(AS)是一种罕见的神经发育疾病,病症包括严重的智力、运动、语言障碍以及癫痫发作等,大多数患者婴儿期即出现明显症状。
(1)15号染色体上的母源UBE3A基因缺失或突变是AS常见致病原因。该基因在大脑成熟神经元中仅母源基因表达,父源基因沉默,其编码的酶对神经元功能非常重要。下图是一个AS家族系谱图,Ⅱ~IV代基因测序显示Ⅱ-1、Ⅱ-3、Ⅲ-2及4位患者均为携带突变基因的杂合子。
Ⅱ-1和IV-1均携带致病基因但表型不同,是由于其致病基因分别来自_______。Ⅲ-1和Ⅲ-2再生育一个孩子,子代患病概率为_______。
(2)研究者对父源UBE3A基因在成熟神经元中特异性沉默的机制进行探索。
①研究发现,UBE3A基因的表达受其上游区域调控,原理见图2.在成熟神经元中,SNHG14基因转录产物延伸覆盖UBE3A基因,与UBE3A基因的转录发生碰撞,使_______酶均从模板上停滞并解离,导致父源UBE3A基因无法产生全长成熟mRNA进而沉默。而母源的UBE3A基因能够正常表达的原因是_______。
②下列相关说法正确的是_______。
a.父源UBE3A基因特异性沉默属于表观遗传现象
b.构建含正常UBE3A基因的表达载体可用于治疗AS
c.UBE3A基因通过控制酶的合成直接控制性状
d.控制AS的基因遗传时不遵循基因分离定律
(3)约3~5%的AS是由两条15号染色体来自于同一亲本所致(单亲源二倍体)。现有一名上述类型的患者,其双亲均不携带致病基因,请从细胞学水平解释该患者患AS的原因_______。
【答案】(1) 父亲、母亲 1/2
(2) RNA聚合 母源SNHG14基因启动子区域高甲基化,SNHG14不转录,不干扰UBE3A转录 ,UBE3A可正常表达。 ab
(3)该患者两条15号染色体均来自父亲(父源单亲二倍体)。在减数分裂或受精后早期发育过程中,因染色体不分离或丢失等原因,导致胚胎仅保留父源15号染色体且复制形成二倍体。由于在成熟神经元中父源UBE3A基因被表观遗传沉默,无任何功能性蛋白表达,从而引发安格曼综合征。
【详解】(1)II-1为杂合子但表型正常,其致病基因来自父亲,父源基因本身沉默,因此不发病;IV-1为杂合子且患病,其致病基因来自母亲,母源基因缺失或突变导致发病。III-1和III-2再生育一个孩子,III-1为正常男性,因父源沉默不表达,对后代患病无影响,III-2为杂合子携带者,产生含致病基因的卵细胞概率为1/2,子代若继承母亲的致病基因,母源 UBE3A基因不能正常表达,会发病,则后代患病概率为1/2。
(2)①转录过程由RNA聚合酶催化,SNHG14转录产物延伸与UBE3A转录碰撞,导致RNA聚合酶从模板上解离,父源UBE3A无法完成转录。由图2可知,母源SNHG14基因启动子区域高甲基化,SNHG14不转录,不干扰UBE3A转录 ,UBE3A可正常表达。
②a、表观遗传是DNA序列不变,仅基因表达发生可遗传的改变,基因印记(父源沉默)属于典型的表观遗传,a正确;
b、AS的病因是母源UBE3A功能缺失,向神经元导入可表达的正常UBE3A,可恢复酶的功能,缓解病症,b正确;
c、题干说“其编码的酶对神经元功能非常重要”,说明是间接控制(酶参与代谢/信号通路→影响性状),不是“直接控制蛋白质结构”,c错误;
d、UBE3A为核基因,位于15号染色体上,减数分裂时遵循基因分离定律,仅存在表达的印记调控,遗传规律仍符合分离定律,d错误。
(3)其双亲均不携带致病基因,是因为该变异源于减数分裂异常,父亲减数分裂时15号染色体未正常分离,产生了含两条15号染色体的精子,与正常卵细胞结合后,卵细胞的15号染色体丢失,最终子代两条15号染色体均来自父亲。
3.(2026·北京顺义·一模)小胶质细胞与脑发育和神经退行性疾病有重要关联,科研人员对小胶质细胞的起源和功能转化机制展开研究。
(1)新生小鼠大脑白质中存在的小胶质细胞(P细胞)通过高表达C基因实现吞噬功能,维持神经系统稳态。为证明P细胞与其他脑区的小胶质细胞均来源于早期胚胎的Y细胞,科研人员利用基因工程改造小鼠并进行杂交,其体细胞内相关基因及调控元件如下图。
注:①R基因在Y细胞中特异性高表达
②I序列:使相邻基因表达的蛋白不融合
③Cre-Er:Cre酶进入细胞核后切除X之间的DNA序列;Er蛋白位于细胞质中
④Stop:阻止下游基因转录
药物T可诱导Er入核,据图可知,药物T可使子代小鼠的小胶质细胞表达红色荧光蛋白。应在______(胚胎发育早期/胚胎发育晚期)施加药物T,标记小鼠脑区的小胶质细胞。出生后7天,用绿色荧光蛋白标记的C蛋白抗体处理小鼠脑区,支持P细胞起源于Y细胞的检测结果是________。
(2)通过设计只让P细胞表达红色荧光蛋白,小鼠出生后30天,用绿色荧光蛋白标记的C蛋白抗体处理小鼠脑区并检测,结果显示红色荧光分布于各脑区,但未检测到绿色荧光,说明P细胞_______,称为稳态小胶质细胞(eP细胞)。
(3)组蛋白乙酰化使染色质结构变得松散,为相关蛋白与基因调控序列结合并调控基因的转录提供空间。衰老或患神经退行性疾病时,eP细胞恢复至出生后7天的状态。推测P细胞功能状态的转变与组蛋白乙酰化和基因差异化表达有关。支持的证据有_______(多选)
A.小鼠出生7-30天内P细胞的C基因转录量和组蛋白乙酰化水平逐渐降低
B.小鼠出生30天后eP细胞所有基因的组蛋白乙酰化水平均升高
C.衰老小鼠eP细胞C基因转录量和组蛋白乙酰化水平与P细胞相似
D.与正常鼠相比,阿尔茨海默病模型鼠eP细胞C基因转录量和组蛋白乙酰化水平高
(4)A蛋白能特异性结合C基因的调控序列。为验证A蛋白参与调控C基因的转录,在出生后30天的脑组织中分离eP细胞,特异性敲除A基因,检测敲除后eP细胞的吞噬能力。请评价实验设计并完善_________________________。
【答案】(1) 胚胎发育早期 大脑白质的细胞红、绿荧光重合,其他脑区的小胶质细胞显红色标记
(2)不再表达C基因,失去吞噬功能,部分转移到各脑区
(3)ACD
(4)选材不合理,应选取出生后7天的小胶质细胞开展实验;缺乏对照,应补充未敲除A基因组,检测C基因表达量和吞噬能力;检测指标不完整,应补充检测C基因的转录量
【分析】表观遗传学则研究不涉及 DNA 序列改变的基因表达变化,主要通过 DNA 甲基化、组蛋白修饰等机制实现。这些表观遗传修饰可以稳定地遗传给后代,影响基因的表达和功能,从而导致生物体的表型变化。
【详解】(1)小鼠脑区小胶质细胞来源于胚胎发育早期的Y细胞,即由Y细胞分化而来,所以要标记小鼠脑区的小胶质细胞,所以应在胚胎发育早期对Y细胞施加药物T,使子代小鼠的小胶质细胞表达红色荧光蛋白,从而得到被标记的小胶质细胞。所有小胶质细胞(包括P细胞)均表达红色荧光,表明来源于Y细胞;出生后7天,用绿色荧光蛋白标记的C蛋白抗体处理小鼠脑区,由于P细胞高度表达C基因,P细胞含有大量C蛋白, P细胞同时被绿色荧光标记,所以支持P细胞起源于Y细胞的检测结果是大脑白质的细胞红、绿荧光重合,其他脑区的小胶质细胞显红色标记。
(2)出生30天时,P细胞已迁移至各脑区并表达红色荧光,但未法检测到绿色荧光,说明P细胞不再高表达C基因; 功能上从“稳态前体”(P细胞)转变为“稳态”(eP细胞),失去吞噬功能,部分转移到各脑区。
(3)A、出生7–30天内,P细胞逐渐转变为eP细胞,吞噬功能消失,C基因转录量降低,而组蛋白乙酰化促进转录,因此组蛋白乙酰化水平也逐渐降低,支持功能转变与表观遗传调控相关,A正确;
B、“所有基因组蛋白乙酰化水平均升高”不符合“基因差异化表达”的题干前提,只有相关功能基因的乙酰化水平变化,并非全部,B错误;
C、衰老小鼠eP细胞中C基因转录量和组蛋白乙酰化水平与P细胞相似 ,可以表明衰老时eP细胞“去分化”回P细胞状态,C正确;
D、阿尔茨海默病模型鼠eP细胞中C基因转录量和组蛋白乙酰化水平升高,表明疾病状态下eP细胞也恢复P细胞特征,D正确。
故选ACD。
(4)选材不合理,应选取出生后7天的小胶质细胞开展实验;缺乏对照,应补充未敲除A基因组,检测C基因表达量和吞噬能力;检测指标不完整,应补充检测C基因的转录量。
4.(2026·北京西城·一模)肝脏中的肝星状细胞(HSC)被激活会引起肝纤维化,甚至发展为肝硬化、肝细胞癌。研究HSC的激活机制有助于防治相关疾病。
(1)HSC的激活和增殖依赖于有氧糖酵解代谢(图1)。在有氧条件下,葡萄糖在HSC的_____中被P酶等分解为丙酮酸,继而在L酶作用下被还原成乳酸。有氧糖酵解能更快产生中间代谢产物和ATP,以满足细胞快速增殖的需求。
(2)已有研究发现,Wnt蛋白与细胞膜上受体结合后,促进β连环蛋白进入细胞核,进而激活靶基因转录,该信号通路参与调节HSC有氧糖酵解。用Wnt蛋白处理HSC后,检测HSC中_____,结果如图2。研究者由此推测,Wnt/β连环蛋白信号通路对L酶基因表达进行直接调节,进而间接调节P酶基因表达。对L酶基因的进一步研究证实,L酶基因是β连环蛋白的直接靶基因。
(3)H蛋白是一种转录因子。用Wnt蛋白处理HSC,细胞中H蛋白总量及细胞核中H蛋白含量均提高。用蛋白质合成阻断剂环己亚胺处理HSC,检测细胞中H蛋白含量,结果如图3。该结果表明_____。
(4)L酶能与H蛋白结合并促进其进入细胞核,激活P酶基因和L酶基因转录。请综合以上信息,说明HSC能够被快速激活的主要原因_____。
(5)依据该研究结果推测,可利用_____来抑制HSC激活进而防治肝纤维化。
【答案】(1)细胞质基质
(2)L酶基因和P酶基因的mRNA含量
(3)L酶能抑制H蛋白的降解
(4)L酶抑制H蛋白降解并促进其入核,H蛋白含量升高使L酶、P酶更快合成。Wnt/β 连环蛋白信号通路通过正反馈机制,迅速提高有氧糖酵解速率,进而快速激活HSC
(5)β连环蛋白抑制剂/L酶抑制剂/H蛋白抑制剂
【详解】(1)葡萄糖分解为丙酮酸是细胞呼吸的第一阶段,该过程无论有氧无氧都发生在细胞质基质中。
(2)本实验探究Wnt信号通路对P酶、L酶基因表达的调节作用,因此用Wnt蛋白处理后,需要检测L酶基因和P酶基因的mRNA含量,实验结果符合“Wnt直接调节L酶基因、间接调节P酶基因表达”的推测。
(3)环己亚胺阻断了新蛋白质的合成,因此H蛋白含量的降低仅由降解导致;图3结果显示:L酶表达量越高,处理后剩余H蛋白含量越高,说明L酶可抑制H蛋白的降解,从而提高细胞内H蛋白含量。
(4)Wnt通路激活后,β连环蛋白直接促进L酶基因表达,L酶抑制H蛋白降解并促进其入核,H蛋白含量升高使L酶、P酶更快合成。Wnt/β 连环蛋白信号通路通过正反馈机制,迅速提高有氧糖酵解速率,进而快速激活HSC。
(5)该通路持续激活会促进HSC激活进而引发肝纤维化,因此可通过β连环蛋白抑制剂或L酶抑制剂或H蛋白抑制剂,抑制通路激活,从而抑制HSC激活,防治肝纤维化。
5.(2026·北京·二模)科研团队对某海湾水体有氧—无氧界面(OAI)的硫循环进行研究,OAI上部为有氧区,下部为无氧区,中间为过渡带。趋磁细菌为兼性厌氧菌,其在过渡带通过化能合成作用合成有机物,并利用地磁场进行定向运动,在OAI上下穿梭驱动硫循环。下表为不同深度水体的生态参数,回答下列问题:
深度(m)
环境类型
硫化物浓度(μmol/L)
趋磁细菌数量(个/mL)
主要生物类型
0~5
有氧区
0.1
1200
浮游植物
10~15
过渡带
5.8
9800
趋磁细菌
20~25
无氧区
28.5
6500
硫酸盐还原菌
(1)趋磁细菌属于生态系统成分中的_________________,其作用是____________________。
(2)藻类分泌的萜类化合物会抑制趋磁细菌增殖,此类信息属于_______________信息。趋磁细菌的垂直穿梭行为可以传递环境信号,提高底栖生物的存活率,并为硫酸盐还原菌等提供了适宜的生态环境,这体现了信息传递具有___________的功能。
(3)趋磁细菌可被原生动物捕食,若趋磁细菌同化量为1500kJ/(m2·a),原生动物同化量为320kJ/(m2·a),则能量从趋磁细菌到原生动物的传递效率约为________________%(保留整数)。生态系统中的能量流动一般不超过5个营养级,原因是_____________________。
(4)趋磁细菌在过渡带数量最多,请结合题干和表格推测原因是_______________(答出一点)。
【答案】(1) 生产者 将无机物合成有机物,为自身和其他生物的生命活动提供物质和能量
(2) 化学 调节生物种间关系,维持生态系统的稳定
(3) 21 能量沿食物链流动时逐级递减,传递效率仅为10%~20%,营养级越高获得的能量越少,不足以维持一个营养级的生存
(4)趋磁细菌是兼性厌氧菌,过渡带的氧气条件更适宜其生存(或过渡带硫化物浓度适宜,可满足趋磁细菌化能合成的需求)
【详解】(1)能进行化能合成作用的自养生物属于生产者,生产者的功能是将无机环境的无机物转化为有机物,固定能量,为其他生物提供物质和能量。
(2)生物分泌的化学物质传递的信息属于化学信息;题干中趋磁细菌的活动影响其他物种生存、维持群落稳定,体现了信息传递调节种间关系、维持生态系统稳定的功能。
(3)能量传递效率=下一营养级同化量÷上一营养级同化量×100%,计算得320÷1500×100%≈21%;能量流动逐级递减,传递效率只有10%~20%,营养级越高可利用的能量越少,当营养级超过5个时,剩余能量不足以支撑一个营养级的生存,因此能量流动一般不超过5个营养级。
(4)结合题干信息,趋磁细菌是兼性厌氧菌,过渡带的氧气条件更符合它的生存需求;同时趋磁细菌利用硫化物进行化能合成,过渡带的硫化物浓度远高于有氧区,更满足其需求,因此过渡带数量最多,答出任意一点即可。
猜押02 “常态化”生活情境
(青少年健康管理、食品安全、城市生活健康、遗传病预防)
试题前瞻·能力先查
限时:5min
【改编题】Usher综合征(USH)是一种听力和视力受损的遗传病,分为α型、β型和γ型,遗传方式相同。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由家系______可判断USH的遗传方式为__________。
②家系1的Ⅱ-2是携带者的概率为______。
(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γ型,而双突变体小鼠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。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)家系1的Ⅱ-2和家系2的Ⅱ-1婚配,为避免患儿出生,计划通过试管婴儿技术进行胚胎遗传学筛查。医生建议二人先做基因检测,根据结果再做决定。请根据可能的检测结果给出进一步建议。
【答案】(1) 2 常染色体隐性 2/3
(2)和
(3)红色荧光强度基本不变,绿色荧光强度显著增加
(4)α型USH的致病基因有多个,只要夫妻双方不携带相同致病基因(夫妻任意一方不携带致病基因或双方携带不同致病基因),后代就不会患病,不需要考虑试管婴儿途径;如果二人携带相同致病基因,后代患病概率是1/4,应考虑通过试管婴儿技术进行胚胎遗传学筛查,选择不含致病基因的胚胎进行移植
【分析】家系2中双亲(Ⅰ-1、Ⅰ-2)均正常,却生出了患病的女儿(Ⅱ-2、Ⅱ-3),排除伴X染色体隐性遗传,确定为常染色体隐性遗传。题干中“遗传方式相同”,设致病基因为a,正常基因为A,家系1中双亲(Ⅰ-1、Ⅰ-2)基因型均为Aa,子代基因型及比例为AA:Aa:aa=1:2:1,Ⅱ-2表现正常,排除aa,因此其为携带者(Aa)的概率为2/3。
【详解】(1)家系2中双亲(Ⅰ-1、Ⅰ-2)均正常,却生出了患病的女儿(Ⅱ-2、Ⅱ-3),排除伴X染色体隐性遗传,确定为常染色体隐性遗传。题干中“遗传方式相同”,设致病基因为a,正常基因为A,家系1中双亲(Ⅰ-1、Ⅰ-2)基因型均为Aa,子代基因型及比例为AA:Aa:aa=1:2:1,Ⅱ-2表现正常,排除aa,因此其为携带者(Aa)的概率为2/3。
(2)题干中的信息为,gg(α型)、rr(γ型)、ggrr(α型)。表型正常的GgRr小鼠杂交,F1表型及占比:正常9/16、α型3/8、γ型1/16。由此推测,正常基因型:G_R_(9/16),γ型:G_rr(3/16),但题目中γ型为1/16,结合双突变ggrr为α型,推导基因型GGrr为γ型,α型:1ggRR(纯合)、2ggRr(杂合)、1ggrr(纯合)、2Ggrr(杂合)。 因此F1的α型个体中杂合子基因型有ggRr和Ggrr。
(3)根据题干意思,要求增强Rᴺ稳定性的同时,不抑制蛋白酶体功能。检测结果:绿色荧光强度显著升高,红色荧光强度基本不变。 理由:绿色荧光蛋白与Rᴺ融合,药物增强Rᴺ稳定性,其降解减少,绿色荧光变强;红色荧光蛋白融合的蛋白降解不受药物影响,荧光强度基本不变,即蛋白酶体功能未被抑制,符合药物要求。
(4)已经发现至少有10个不同基因的突变都可分别导致USH,只要夫妻双方不携带相同致病基因(夫妻任意一方不携带致病基因或双方携带不同致病基因),后代就不会患病,不需要考虑试管婴儿途径;如果二人携带相同致病基因,后代患病概率是1/4,应考虑通过试管婴儿技术进行胚胎遗传学筛查,选择不含致病基因的胚胎进行移植。
分析有理·押题有据
预测2026 年高考将结合生活情境命题,将紧扣青少年健康管理、食品安全、城市生活健康、遗传病预防四大生活化主题常态化设题,以真实日常场景为载体,融合神经—体液—免疫调节、细胞代谢、微生物代谢、遗传变异与优生优育等核心知识,侧重从健康行为习惯、食品微生物污染与保鲜原理、城市环境与人体稳态适应、遗传病遗传方式判断及筛查预防等角度深挖考点,弱化纯理论记忆,强化运用生物知识解释生活现象、分析健康问题、提出科学防控与预防措施,突出学以致用、贴近生活、素养立意的常态化考向。
密押预测·精练通关
1.(2026·北京通州·一模)适度运动、体重管理是健康的生活方式之一,下列叙述正确的是( )
A.运动时由脂肪直接供能
B.运动时大量出汗只需补充水分
C.有氧运动有利于体重管理
D.运动强度越大越利于健康
【答案】C
【详解】A、细胞的直接能源物质是ATP,脂肪是生物体内良好的储能物质,不能直接为生命活动供能,A错误;
B、运动时大量出汗的同时会排出大量无机盐,因此不仅需要补充水分,还需要补充无机盐,B错误;
C、有氧运动可促进脂肪的氧化分解,减少脂肪堆积,有利于体重管理,C正确;
D、运动强度过大时,肌细胞会因缺氧进行无氧呼吸产生大量乳酸,引发肌肉酸痛,还可能对关节、循环系统等造成损伤,不利于健康,D错误。
2.(2026·北京东城·一模)我国科学家使用AI工具预测并证实:在不改变终止密码子UGA上游7个密码子所编码氨基酸的前提下,将它们的第三位碱基统一替换为A或U,UGA的终止功能会被抑制,可继续参与翻译。下列叙述错误的是( )
A.密码子是指mRNA上决定1个氨基酸的3个相邻碱基
B.密码子改变但编码氨基酸不变,体现了密码子的简并
C.UGA功能被抑制,核糖体可继续沿mRNA的3′端向5′端移动
D.该AI工具有助于加快遗传病相关基因治疗方案的设计
【答案】C
【详解】A、密码子是指mRNA上决定1个氨基酸的3个相邻碱基,A正确;
B、密码子的简并性是指一种氨基酸可对应多种密码子,因此密码子碱基改变但编码的氨基酸不变,体现了密码子的简并性,B正确;
C、翻译过程中,核糖体沿mRNA的5′端向3′端移动,即便UGA的终止功能被抑制,核糖体的移动方向也不会发生改变,C错误;
D、部分遗传病是由基因突变导致mRNA上提前出现终止密码子,翻译提前终止、合成的蛋白质结构异常引发的,该AI工具可抑制终止密码子的终止功能,使翻译正常进行完成完整蛋白质的合成,有助于加快此类遗传病相关基因治疗方案的设计,D正确。
3.(2026·北京西城·一模)Fabry病是伴X染色体隐性遗传病。患者编码α-半乳糖苷酶A的基因GLA发生突变,导致Gb3等在全身多个脏器积累,引起临床症状。相关叙述正确的是( )
A.Fabry病患者中女性远多于男性
B.所有患者GLA的碱基序列均相同
C.基因测序、Gb3含量测定可辅助诊断
D.可通过口服α-半乳糖苷酶进行治疗
【答案】C
【详解】A、伴X染色体隐性遗传病的遗传特点为男性患者远多于女性患者,男性仅含1条X染色体,只要携带致病基因就会发病,女性需要2条X染色体均携带致病基因才会发病,A错误;
B、基因突变具有不定向性,GLA基因可发生多种不同类型的突变导致患病,因此不同患者的GLA基因碱基序列不一定相同,B错误;
C、该病的病因是GLA基因突变,且病理特征为Gb3异常积累,因此通过基因测序检测是否存在致病突变、测定Gb3含量是否异常,都可以辅助诊断该病,C正确;
D、α-半乳糖苷酶的化学本质是蛋白质,口服后会被消化道中的蛋白酶分解失活,无法发挥生理作用,因此不能通过口服的方式治疗,D错误。
4.(2026·北京东城·一模)北京某处矿山生态修复过程中,将黏土、花生壳和保水剂等组成的喷播基质铺设在样地表面构建人工土壤层,并在土壤层中喷播种子层。以下说法错误的是( )
A.建立人工土壤层有利于矿区植被恢复
B.用花生壳做喷播基质遵循了循环原理
C.喷播单一品种种子能提高生态系统稳定性
D.选择植物类型时要注意与生存环境的协调
【答案】C
【详解】A、矿区原有土壤结构被破坏、肥力不足,建立人工土壤层可以为植被生长提供适宜的养分、水分等生长条件,有利于矿区植被恢复,A正确;
B、花生壳属于农业废弃物,将其作为喷播基质实现了废弃物的资源化利用,遵循了生态工程的循环原理,B正确;
C、生态系统的稳定性与物种丰富度呈正相关,物种越丰富、营养结构越复杂,生态系统稳定性越高。喷播单一品种种子会导致物种丰富度低、营养结构简单,会降低生态系统稳定性,C错误;
D、生态工程遵循协调原理,选择的植物需要适应当地的气候、土壤等生存环境,才能保证成活率,因此选择植物类型时要注意与生存环境的协调,D正确。
5.(2025·北京大兴·模拟预测)了解睡眠的调节机制可为健康生活和衰老方面的研究奠定基础。“自然短睡眠”(NSS)指的是那些终身倾向于每晚只睡4-6小时且感觉休息良好的人。
(1)研究人员找到一个 “自然短睡眠”的家族(FNSS)。经DNA测序分析发现,FNSS的ADRB1基因发生了_______,导致其编码的去甲肾上腺素β受体(β1-AR)的一个丙氨酸被缬氨酸替代。
(2)研究人员利用CRISPR/Cas9创建了Adrb敲入小鼠模型(Adrb1+/m)。检测了该小鼠体内β1-AR及其mRNA水平,结果如图1所示。
①结果显示,该小鼠的________,说明_______。
②利用红外摄像头监测小鼠在迷宫的活动情况,发现________,证明Adrb1+/m小鼠具有短睡眠表型。
(3)科研人员用多巴酚丁胺(可选择性地兴奋β1-AR受体)处理Adrb1+/+ 和Adrb1+/m小鼠后,快速从小鼠体内分离出脑桥背侧(DP)并对处于抑制、无变化和激活状态的神经元分别进行统计,结果如图2所示。
Adrb1+/+
Adrb1+/m
inhibition
119
70
unchanged
269
313
activation
90
113
结果显示,突变小鼠的DP中_______。
(4)综合上述实验结果,可得出结论:_______。
【答案】(1)碱基对替换
(2) β1-AR水平显著降低,而mRNA水平保持不变 蛋白质水平的降低是由转录后过程引起的(蛋白质合成减少或降解引起的) 与野生型小鼠相比,Adrb1+/m小鼠活动时间更长,睡眠时间显著缩短
(3)受抑制的神经元所占比例比野生型小得多,无变化和激活的神经元所占百分比在两组之间无显著差异
(4)DP中表达β1-AR受体神经元活性增加可能有助于产生短睡眠表型,β1-AR在睡眠或觉醒调节中的具有重要作用
【分析】1、DNA分子中发生碱基的替换、增添或缺失,而引起的基因碱基序列的改变,叫作基因突变。
2、游离在细胞质中的各种氨基酸,就以mRNA为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质,这一过程叫作翻译。
【详解】(1)基因中一个氨基酸被另一个氨基酸替代,这是由于基因发生了碱基对替换,导致密码子改变,从而使编码的氨基酸发生变化。
(2)①观察可知,与野生型(Adrb1+/+)相比,Adrb1+/m小鼠体内β1-AR蛋白质相对含量降低,而β1-AR的mRNA相对含量基本不变 ,因为mRNA含量基本不变,蛋白质含量降低,所以说明蛋白质水平的降低是由转录后过程引起的(蛋白质合成减少或降解引起的)。
②要证明Adrb1+/m小鼠具有短睡眠表型,利用红外摄像头监测小鼠在迷宫的活动情况,应该发现与野生型小鼠相比,Adrb1+/m小鼠活动时间更长,睡眠时间显著缩短,因为睡眠短才会有更多时间在迷宫活动。
(3)从图中数据及统计结果可知,在inhibition(抑制)状态下,Adrb1+/+小鼠神经元百分比高于Adrb1+/m突变小鼠,且有极显著差异,在 activation(激活)状态下,Adrb1+/m突变小鼠神经元百分比高于Adrb1+/+小鼠,但差异不显著,在 unchanged(无变化)状态下,两者神经元百分比也无显著差异,结合数据和统计学分析得出结论:受抑制的神经元所占比例比野生型小得多,无变化和激活的神经元所占百分比在两组之间无显著差异。
(4)综合上述实验结果,Adrb1基因发生突变(碱基对替换),导致β1-AR蛋白改变,使小鼠体内β1-AR蛋白水平降低,出现短睡眠表型,且用多巴酚丁胺处理后DP中神经元状态发生改变,可得出结论:DP中表达β1-AR受体神经元活性增加可能有助于产生短睡眠表型,β1-AR在睡眠或觉醒调节中的具有重要作用。
6.(24-25高三下·山东德州·阶段练习)应激反应是刺激因子对动物体的有害作用所引起的一种紧张状态,如心率加快、血压升高、焦虑、恐惧等,是机体对伤害性刺激所产生的非特异性防御反应。
(1)图1所示为人应激反应时相关激素分泌调控过程。应激反应能激活交感神经 - 肾上腺髓质轴和下丘脑 - 垂体 - 肾上腺皮质轴,其中______(轴)能够更快地应对紧急情况,理由是______。糖皮质激素能不断合成,但正常机体内环境中糖皮质激素的含量却能保持相对稳定,原因是______。(答出两点)
(2)应激反应主要由有害刺激通过下丘脑 - 垂体 - 肾上腺皮质系统引起。糖皮质激素的分泌存在分级调节,其生物学意义是______。
(3)为研究睡眠在应对社交压力中的作用,研究人员把实验小鼠放入其他攻击性极强的小鼠的领地,实验小鼠体内肾上腺皮质激素水平升高,出现“社交挫败应激”(SDS),然后以SDS小鼠开展相关实验,结果如图2、图3。
①研究结果表明,SDS小鼠睡眠时间的提高能够帮助其缓解社交压力。判断依据是SDS小鼠睡眠时间显著长于对照组,且与睡眠剥夺的SDS小鼠相比,__________。
②该研究对我们健康生活的启示是:__________。
【答案】(1) 交感-肾上腺髓质 感神经-肾上腺髓质轴通过神经直接作用于肾上腺髓质,而下丘脑-垂体-肾上腺皮质轴通过激素的逐级释放来调控,其运输和作用过程较慢 通过负反馈调节使糖皮质激素释放减少;糖皮质激素起作用后被灭活
(2)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) 未剥夺睡眠的SDS小鼠肾上腺皮质激素水平下降速度快,最终接近对照组 改善睡眠质量、获得充足的睡眠能够帮助我们应对压力产生的负面影响
【分析】糖皮质激素的调节过程:下丘脑→促糖皮质激素释放激素→垂体→促糖皮质激素→肾上腺皮质→糖皮质激素,同时糖皮质激素还能对下丘脑和垂体进行负反馈调节。
【详解】(1)应激反应能激活交感神经-肾上腺髓质轴和下丘脑-垂体-肾上腺皮质轴,其中交感-肾上腺髓质(轴)能够更快地应对紧急情况,理由是交感神经-肾上腺髓质轴通过神经直接作用于肾上腺髓质,而下丘脑-垂体-肾上腺皮质轴通过激素的逐级释放来调控,其运输和作用过程较慢。糖皮质激素能不断合成,但正常机体内环境中糖皮质激素的含量却能保持相对稳定,原因是糖皮质激素通过负反馈调节使其释放减少;糖皮质激素起作用后被灭活。
(2)激素的分级调节是指下丘脑-腺垂体-靶腺体形成的多层级调控系统,通过释放激素→促激素→靶激素的逐级作用,实现对生理功能的精确控制,并依赖反馈调节维持激素水平稳定。糖皮质激素的分泌存在分级调节,其生物学意义是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)①据图可知,SDS小鼠睡眠时间大约为4小时,显著长于对照组(2.5小时左右);与睡眠剥夺的SDS小鼠相比,未剥夺睡眠的 SDS小鼠肾上腺皮质激素水平下降速度快,最终接近对照组,说明SDS小鼠睡眠时间的提高能够帮助其缓解社交压力。
②研究结果表明,SDS小鼠睡眠时间的提高能够帮助其缓解社交压力,则该研究对我们健康生活的启示是:改善睡眠质量、获得充足的睡眠能够帮助我们应对压力产生的负面影响。
7.请阅读科普短文,并回答问题。
“吃塑料”的“大胃王”。2020年 5月1日,新版《北京市生活垃圾管理条例》正式实施。“垃圾围城”导致地表、地下水和土壤被污染,破坏大气环境,危害居民健康。进行垃圾分类有利于根据垃圾种类加以回收利用及分解处理。因此垃圾分类工作迫在眉睫,刻不容缓。难以降解的工业合成塑料已经对环境产生严重的危害,被称为“白色污染”。聚氨基甲酸酯( PU)是一种有机高分子材料,广泛应用于工业、医疗、建筑和汽车等,被称为第五大类塑料。全球PU 年产量估计约为 800 万吨,并且逐年增加。这些不可降解的PU 垃圾加剧了土壤和水体的污染。中国科学院昆明植物研究所许建初研究组于 2017 年发现了塔宾曲霉菌对PU 的生物降解作用。研究人员认为,真菌的生物降解是治理合成聚合物污染的重要途径。研究表明,塔宾曲霉菌降解 PU 的第一步是真菌孢子粘附到PU 表面,第二步是菌丝在 PU 表面的生长,第三步是降解酶的分泌。最终通过酶的分解作用以及菌丝的机械力导致PU 的生物降解。为了进一步提高PU 的降解速度,研究小组探究了不同酸碱度、温度条件下降解酶的活性,结果如图所示。
注:酶的相对活性指每分种降解PU 的量塔宾曲霉菌的发现无疑是解决“白色污染”的一个有效出路。首先,塔宾曲霉菌的降解速度快,一个星期就可以看到明显的降解作用,两个月后其培养基上的塑料聚合物基本消失。西班牙科学家也发现了“吃塑料”的细菌,但细菌降解的效率比不上真菌。科研人员认为,今后生物降解还是要靠真菌,但可能要将多种真菌混合起来才能发挥更大的作用。
(1)塔宾曲霉菌是一种真菌,与“吃塑料”的细菌相比,结构上最主要的区别是________。
(2)塔宾曲霉菌细胞内降解酶的合成起始于细胞的________,后转移至________上盘曲折叠成为有一定空间结构的蛋白质,再由囊泡包裹转移至________ ,在这里完成对蛋白质的进一步修饰加工,再运至细胞膜将酶分泌出细胞。
(3)据以上资料分析,塔宾曲霉菌在________、________条件下降解 PU 的速度更快。
(4)尽管一些微生物可降解塑料,但这些“白色污染”仍旧对环境造成了严重危害,请写出两条减少塑料垃圾产生的措施________。
【答案】(1)有核膜包被的细胞核(有成形的细胞核)
(2) 核糖体 内质网 高尔基体
(3) pH=5(pH5) 温度为37℃
(4)减少一次性塑料袋的使用,减少塑料餐盒的应用等
【分析】1、分泌蛋白的合成、加工和运输过程:最初在核糖体中由氨基酸形成肽链,肽链进入内质网进行加工,形成有一定空间结构的蛋白质由囊泡包裹着到达高尔基体,高尔基体对其进行进一步加工,然后形成囊泡经细胞膜分泌到细胞外,该过程消耗的能量由线粒体提供。
2、题图分析:图1中随着时间延长,降解酶的活性在pH=5时最强。图2中,随着时间延长,降解酶的活性在37℃时最强。
【详解】(1)塔宾曲霉菌是一种真菌,与“吃塑料”的细菌相比,结构上最主要的区别是有核膜包被的细胞核(有成形的细胞核)。因为塔宾曲霉菌细胞是真核细胞,而细菌细胞是原核细胞。
(2)塔宾曲霉菌细胞内降解酶的合成起始于细胞的核糖体,后转移至内质网上盘曲折叠成为有一定空间结构的蛋白质,再由囊泡包裹转移至高尔基体,在这里完成对蛋白质的进一步修饰加工,再运至细胞膜,通过胞吐的方式将酶分泌出细胞。整个过程所需能量主要由线粒体提供。
(3)根据题图数据对应曲线分析可得,塔宾曲霉菌在pH=5、温度为37℃条件下,酶的活性较高,降解PU的速度更快。
(4)尽管一些微生物可降解塑料,但这些“白色污染”仍旧对环境造成了严重危害,因此减少塑料垃圾产生的措施有减少一次性塑料袋的使用,减少塑料餐盒等塑料制品的应用。
猜押03科研技术应用
(最新科研成果、PCR、基因编辑、微生物培养)
试题前瞻·能力先查
限时:5min
【改编题】克林顿乳牛肝菌(SC)是一种大型真菌,其菌丝与植物根部缠绕,帮助植物有效吸收水分和无机盐,研究者对它们之间的关系展开了研究。
(1)SC等微生物与该区域的植物、动物,共同构成_______。SC可以从植物中获得糖类、氨基酸等营养物质,但生长所需要的维生素无法从植物中获得。
(2)为研究SC生长对不同维生素的需求,将等量的SC菌种转移至新的_______(填“固体”或“液体”)培养基中,使其形成菌落,一段时间后测量菌丝密度,结果如图1,表明对SC生长最为关键的维生素是_______(以下简称关键维生素)。进一步研究显示,SC缺乏关键维生素合成基因,但存在相关转运蛋白基因。
(3)SC周围常分布许多B4细菌,二者共存时SC能够正常生长。为研究B4对SC生长的作用,对B4进行单独培养,或将B4与SC共培养,检测培养基中关键维生素浓度,结果如图2。共培养时关键维生素浓度呈现先上升再下降的趋势,原因是_______。
(4)研究者推测SC分泌的化学物质能够吸引B4,若要证明以上推测,可分别用含等量_______的滤纸等距离置于B4菌落两侧,观察菌落的移动方向,最终证实真菌—细菌—植物三方共生体系的存在。
【答案】(1)生物群落
(2) 固体 VB1
(3)B4分泌的VB1被SC吸收利用
(4)无菌水、SC分泌物(未培养过SC的培养液、培养过SC的培养液)
【详解】(1)SC等微生物与该区域的植物、动物,共同构成生物群落,即包括了该区域内所有的生物。
(2)为研究SC生长对不同维生素的需求,将等量的SC菌种转移至新的“固体”培养基中,使其形成菌落,菌落只能在固体培养基上产生,因而选择固体培养基,一段时间后测量菌丝密度,结果如图1,图中缺少VB1与缺少全部维生素效果相同,其他维生素的缺乏均有一定的生长,因而表明对SC生长最为关键的维生素是VB1。进一步研究显示,SC缺乏关键维生素合成基因,但存在相关转运蛋白基因。
(3)SC周围常分布许多B4细菌,二者共存时SC能够正常生长。为研究B4对SC生长的作用,对B4进行单独培养,或将B4与SC共培养,检测培养基中关键维生素浓度,结果如图2。B4单独培养时关键维生素浓度表现为逐渐上升而后达到稳定的状态,说明B4能产生关键维生素,二者共培养时关键维生素浓度呈现先上升再下降的趋势,说明B4分泌的VB1被SC吸收利用。
(4)研究者推测SC分泌的化学物质能够吸引B4,则实验设计中的自变量为是否有SC的分泌物,若要证明以上推测,可分别用含等量无菌水、SC分泌物(未培养过SC的培养液、培养过SC的培养液)的滤纸等距离置于B4菌落两侧,观察菌落的移动方向,若含有SC分泌物的滤纸上分布的B4更多,则可最终证实真菌—细菌—植物三方共生体系的存在。
分析有理·押题有据
预测2026年高考将结合科研技术应用考向,将聚焦最新科研成果、PCR技术、基因编辑、微生物培养四大高频考点常态化命题,紧扣生命科学前沿科研热点,把PCR扩增原理与过程、基因编辑技术原理及应用利弊、微生物分离培养与发酵工程流程融入真实科研情境,侧重考查技术原理、操作流程、实验逻辑、实际应用及社会责任辨析,突出科技与教材知识结合、原理深挖、情境迁移与综合探究能力的考查趋势。
密押预测·精练通关
1.(2026·北京东城·一模)从红豆杉树皮中提取出的紫杉醇是治疗某些癌症的特效药。研究人员构建了转紫杉醇合成关键酶(Bapt)基因的红豆杉细胞,通过悬浮培养获得了高纯度的紫杉醇,主要流程如下图。下列叙述错误的是( )
注:Apr表示氨苄青霉素抗性基因;GFP表示绿色荧光蛋白基因
A.利用PCR技术获取Bapt基因时,应选用引物2和引物3
B.构建基因表达载体时,宜选用EcoRⅠ和SacⅠ酶切
C.需先用Ca2+处理农杆菌细胞,再将基因表达载体导入
D.利用添加氨苄青霉素的培养基可初步筛选导入质粒的农杆菌
【答案】B
【详解】A、PCR扩增目的基因时,DNA聚合酶只能从引物的3' 端延伸子链,故利用PCR技术获取Bapt基因时,应选用引物2和引物3,A正确;
B、构建基因表达载体时,若选用EcoRI和SacI酶切,会导致GFP基因被切除,无法作为后续筛选标记,因此不宜选用这两种酶,B错误;
C、将重组质粒导入农杆菌时,需先用Ca2+处理农杆菌使其处于感受态,再将基因表达载体导入,C正确;
D、Ti质粒上含氨苄青霉素抗性基因,该基因可作为标记基因,能初步筛选出导入了质粒(含重组质粒与空质粒)的农杆菌,未导入质粒的农杆菌无法存活,因此可完成初步筛选,D正确。
2.(25-26高三上·北京海淀·月考)D-乳酸是生产生物可降解塑料——聚乳酸的重要原料,因天然乳酸菌菌株的生产能力无法满足工业化生产需求,科研人员利用基因工程技术对酵母菌进行了改造。
(1)酵母菌常被改造为基因工程菌,是因其具有______等优点。
(2)D-乳酸是丙酮酸经D-乳酸脱氢酶(DH酶)催化转化而来的,酵母菌本身不具有此酶,故需从其他菌种中筛选合适的DH基因作为目的基因,从而获得转基因酵母。此项转基因技术的操作流程为:______。(请将下列字母进行排序)
A.通过PCR等技术检测各DH基因是否导入
B.将各表达载体分别导入酵母菌细胞
C.人工合成各DH基因,再PCR扩增
D.构建各DH基因的表达载体
E.通过实验测定各受体细胞的D-乳酸产量
F.通过序列比对等方法在基因数据库中筛选得到多个DH基因
(3)培养获得的酵母菌进行发酵,结果见图1,结果显示:______。科研人员推测,D-乳酸可能被细胞中原有的其他代谢途径所消耗。为获得更多的D-乳酸,还需从分子水平上改造酵母菌,思路为:______。
(4)科研人员用获得的目标菌株进行发酵实验,发酵过程应严格控制发酵条件,检测微生物数量和产物浓度等,结果如图2所示。估测酵母菌种群数量时,使用分光光度计测定溶液的OD值(与酵母菌密度正相关),种群呈现______增长。由图可知,在24小时补料的目的是______。50小时后,若想获得更多产物,可考虑采取的措施是______。
【答案】(1)酵母菌繁殖速度快、易培养,遗传背景清晰(三选一)
(2)FCDBAE
(3) 随时间延长,D-乳酸相对产量逐渐下降 敲除酵母菌自身的消耗D-乳酸相关酶基因
(4) S 为酵母菌生长和D-乳酸生产提供足够的碳源 保证连续发酵去除发酵液中的乳酸(补充葡萄糖)
【分析】基因工程技术的基本步骤(1)目的基因的获取:方法有从基因文库中获取、利用PCR技术扩增和人工合成。(2)基因表达载体的构建:是基因工程的核心步骤,基因表达载体包括目的基因、启动子、终止子和标记基因等。(3)将目的基因导入受体细胞:根据受体细胞不同,导入的方法也不一样。将目的基因导入植物细胞的方法有农杆菌转化法、基因枪法和花粉管通道法;将目的基因导入动物细胞最有效的方法是显微注射法;将目的基因导入微生物细胞的方法是感受态细胞法。(4)目的基因的检测与鉴定:分子水平上的检测,个体水平上的鉴定。
【详解】(1)酵母菌常被改造为基因工程菌,其具有繁殖速度较快、遗传背景清晰、基因工程操作技术成熟等优点。
(2)基因工程的基本操作步骤为:目的基因的获取、表达载体的构建、将目的基因导入受体细胞、目的基因的检测与鉴定。
故将DH基因导入酵母菌过程为:通过序列比对等方法在基因数据库中筛选得到多个DH基因、通过PCR等方法获取各DH基因(目的基因的获取及扩增)、构建各DH基因的表达载体(表达载体的构建)、将各表达载体分别导入酵母菌细胞(将目的基因导入受体细胞)、通过PCR等技术检测各DH基因是否导入(检测目的基因是否导入受体细胞)、通过实验测定各受体细胞的D-乳酸产量(检测目的基因是否正常表达)。则此项转基因技术的操作流程为FCDBAE。
(3)图1显示随时间延长,D-乳酸相对产量逐渐下降。由图2可知,D-乳酸在D1酶和A酶的催化下被转化为乙醇。故敲除酵母菌自身的消耗D-乳酸相关酶基因,使其不能分解D-乳酸,且在无氧条件下使其进行无氧呼吸即可获得D-乳酸。
(4)图2中种群数量先增加,最后趋于稳定,这种增长方式属于S型增长。据图可知,24h时葡萄糖几乎被消耗完,此时进行补料操作可为酵母菌生长和D-乳酸生产提供足够的碳源,保证连续发酵。还可以保证连续发酵去除发酵液中的乳酸(补充葡萄糖)。
3.(25-26高三上·北京房山·期末)学习以下材料,回答(1)~(4)题。
新型基因编辑系统—TIGR-Tas
基因编辑是一种能够直接对生物体的DNA序列进行精确修改的技术,它可以在特定位置切割DNA,从而实现基因的敲除、修复或替换。
CRISPR-Cas9技术是一种广为人知的基因组编辑系统,由sgRNA和Cas9核酸酶组成(左图)。研究人员依据需求设计sgRNA的碱基序列,使其能够特异性识别DNA.Cas9对sgRNA识别的DNA位点进行精准切割,敲除基因中部分碱基序列。然而,Cas9蛋白的切割活性依赖于靶点附近存在特定的PAM序列,这一特点使得它无法在基因组任意位点进行编辑,在一定程度上限制了其应用。
TIGR-Tas是一种RNA引导的新基因编辑系统,极大地拓展了可编辑的基因组位点。TIGR-Tas主要由TIGR阵列和TasR蛋白组成。TIGR阵列具有独特序列结构,可转录加工为36个核苷酸序列组成的向导RNA(tigRNA),tigRNA的两个短间隔区(spacer A/B)分别与目标DNA的两条链配对(下图)。在tigRNA引导下,两个TasR蛋白形成对称的TasR二聚体,通过“楔形环”插入将靶DNA弯曲,使目标DNA暴露在外部后精确切割DNA双链,实现目的基因的精准插入。TIGR阵列具有短重复序列,极大降低了它与细胞内其他DNA发生错误片段交换的概率,从而保证了其结构的稳定性。
将TIGR-Tas导入人类细胞后,成功地对多个位点实现DNA切割。目前tigRNA作用机制尚未完全明确。研究者下一步计划通过蛋白质工程优化活性,并探索其与CRISPR的协同应用。
(1)CRISPR-Cas9的功能类似于基因工程中常用的_____酶,能够切割DNA相邻核苷酸间的_____键。
(2)据图可知,与CRISPR-Cas9系统相比,TIGR-Tas系统使目的基因的插入更广泛的主要原因是_____。
(3)比较分析CRISPR-Cas9系统与TIGR-Tas系统,下列说法错误的有_____(多选)。
A.均需在PAM序列附近进行基因编辑
B.均由向导RNA和效应蛋白共同发挥作用
C.向导RNA均通过碱基互补配对识别DNA
D.二者的效应蛋白均需形成蛋白二聚体才能切割DNA
(4)有研究表明,B2M基因编码的蛋白与免疫细胞识别相关;CD47蛋白是位于细胞表面的跨膜蛋白,能与巨噬细胞表面的受体结合,抑制巨噬细胞活性。基于此,请写出利用TIGR-Tas等生物技术改造细胞,降低器官或细胞移植后出现“免疫排斥反应”的方法。_____
【答案】(1) 限制 磷酸二酯
(2)CRISPR-Cas9依赖靶点附近存在特定的PAM序列才能进行基因编辑,而TIGR-Tas系统不受PAM序列限制,且TIGR阵列转录加工成的tigRNA可通过两个短间隔区与目标DNA两条链配对,极大拓展了可编辑的基因组位点
(3)AD
(4)利用TIGR-Tas技术敲除细胞中的B2M基因,降低免疫细胞对移植细胞的识别;同时在移植器官或细胞中插入CD47基因或增强CD47基因的表达,增加细胞表面的CD47蛋白,抑制巨噬细胞活性,从而降低免疫排斥反应。
【分析】基因工程技术的基本步骤包括目的基因的获取;基因表达载体的构建;将目的基因导入受体细胞;目的基因的检测与鉴定。
【详解】(1)基因工程中常用限制酶来切割DNA,限制酶能够切割DNA相邻核苷酸间的磷酸二酯键,CRISPR-Cas9的功能与限制酶类似。
(2)CRISPR-Cas9系统中Cas9蛋白的切割活性依赖于靶点附近存在特定的PAM序列,这限制了其编辑位点;而TIGR-Tas系统不依赖PAM序列,且TIGR阵列能转录加工成的tigRNA可通过两个短间隔区与目标DNA两条链配对,极大拓展了可编辑的基因组位点,所以使目的基因的插入更广泛。
(3)A、CRISPR-Cas9系统需在PAM序列附近进行基因编辑,而TIGR-Tas系统无此要求,A错误;
B、CRISPR-Cas9由sgRNA和Cas9核酸酶组成,TIGR-Tas由TIGR阵列和TasR蛋白组成,TIGR阵列具有独特序列结构,可转录加工为36个核苷酸序列组成的向导RNA(tigRNA),二者均由向导RNA和效应蛋白共同发挥作用,B正确;
C、CRISPR-Cas9系统中sgRNA、TIGR-Tas系统中tigRNA均通过碱基互补配对识别DNA,C正确;
D、Cas9是单个蛋白发挥作用,TasR蛋白需形成二聚体,并非二者的效应蛋白均需形成蛋白二聚体才能切割DNA,D错误。
故选AD。
(4)由于B2M基因编码的蛋白与免疫细胞识别相关;CD47蛋白是位于细胞表面的跨膜蛋白,能与巨噬细胞表面的受体结合,抑制巨噬细胞活性。所以为了降低器官或细胞移植后出现“免疫排斥反应”,可以利用TIGR-Tas技术敲除细胞中的B2M基因,降低免疫细胞对移植细胞的识别;同时在移植器官或细胞中插入CD47基因或增强CD47基因的表达,增加细胞表面的CD47蛋白,抑制巨噬细胞活性,从而降低免疫排斥反应。
4.(2026·北京门头沟·一模)枯草芽孢杆菌在营养不足、环境恶劣等条件下会形成抗逆性强的芽孢,环境适宜时,芽孢恢复活性。我国科学家通过将芽孢包埋在可降解塑料PCL中,制备出能在特定条件下加速降解的“活塑料”(制备原理如图1),以期用于食品、日用品等包装。
(1)为获得用于制备“活塑料”的芽孢,需先在培养基中培养枯草芽孢杆菌。培养基中应提供____________(答出两种)以及水和无机盐等营养物质,全程保证____________操作。
(2)研究者构建图2所示的基因表达载体转入枯草芽孢杆菌,获得只有在木糖存在时才能大量表达并分泌脂肪酶(塑料降解酶)的工程菌。请从以下选项中选择合适的启动子和基因,将所选序号填入相应位置____________。
启动子:①芽孢杆菌内源启动子②T7启动子(只被T7RNA聚合酶识别)③木糖诱导型启动子
基因:
A.脂肪酶基因 B.脂肪酶基因+分泌信号肽基因
C.T7RNA聚合酶基因 D.木糖合成酶基因
(注:分泌信号肽能引导蛋白质分泌到细胞外)
(3)研究者将上述表达载体转入用____________处理过的枯草芽孢杆菌中,筛选得到转化成功的工程菌。再利用重金属刺激工程菌形成工程芽孢,进一步制备出活塑料。
(4)活塑料能实现“在日常使用时不降解、需要回收时启动降解”的目标。活塑料使用完回收后快速降解所需的条件是____________。
(5)为保证该技术在实际应用中的安全性,在选取工程菌株时,还需要考虑的是____________。
A.对人体和动植物无致病性
B.在完成降解任务后种群会自然衰退
C.在自然环境中具备较强的生存和扩散能力
D.所携带的外源基因不易转移至自然环境
【答案】(1) 碳源、氮源 无菌
(2)启动子 Ⅰ:③(木糖诱导型启动子),基因Ⅱ:C(T7RNA 聚合酶基因);启动子Ⅲ:②(T7启动子),基因Ⅳ:B(脂肪酶基因+分泌信号肽基因)
(3)CaCl2(或Ca²⁺)
(4)添加木糖;提供适宜环境条件
(5)ABD
【详解】(1)微生物的培养基一般都含有水、碳源、氮源和无机盐。为获得用于制备“活塑料”的芽孢,需先在培养基中培养枯草芽孢杆菌,所以培养基中应提供碳源、氮源以及水和无机盐等营养物质。在微生物培养过程中,为防止杂菌污染,全程要保证无菌操作。
(2)要实现 “木糖存在才大量表达”,必须用木糖诱导型启动子(③) 来控制脂肪酶的表达。同时,脂肪酶需要分泌到胞外,因此对应的基因必须是脂肪酶基因+分泌信号肽基因(B)。T7启动子(②)只能被 T7 RNA 聚合酶识别,因此需要一个 “开关” 来控制 T7 RNA 聚合酶的表达。用木糖诱导型启动子(③)控制T7 RNA 聚合酶基因(C):木糖存在时,启动子③激活,表达 T7 RNA 聚合酶;用T7启动子(②)控制脂肪酶 + 分泌信号肽基因(B):T7RNA聚合酶大量表达后,会特异性识别T7启动子,启动下游脂肪酶基因的高强度转录,实现 “大量表达” 的效果。因此启动子Ⅰ(③木糖诱导型启动子)→基因Ⅱ(C T7 RNA聚合酶基因)、启动子Ⅲ(②T7启动子)→基因Ⅳ(B脂肪酶基因+分泌信号肽基因)。
(3)将基因表达载体导入微生物细胞时,常用CaCl2(Ca²⁺)处理枯草芽孢杆菌,使其成为感受态细胞,便于吸收外源DNA。
(4)由于该“活塑料”是将芽孢包埋在可降解塑料PCL中,制备出能在特定条件下加速降解的塑料,所以该塑料使用后回收后快速降解所需的条件是:添加木糖(作为诱导剂,激活木糖诱导型启动子,启动脂肪酶基因表达);提供适宜环境条件(包括水分、温度、pH、营养物质等,促使芽孢萌发为活性工程菌,进而分泌脂肪酶降解PCL)。
(5)A、为保证技术在实际应用中的安全性,工程菌株需对人体和动植物无致病性,这样可以避免对生物造成危害,A正确;
B、工程菌株在完成降解任务后种群会自然衰退,能防止其在环境中过度繁殖带来不良影响,保障安全性,B正确;
C、工程菌株在自然环境中不应具备较强的生存和扩散能力,否则可能会扩散到不该去的环境中造成生态问题,C错误;
D、所携带的外源基因不易转移至自然环境,可防止基因污染等安全隐患,D正确。
猜押04 本土情境
(北京生态治理、生物多样性保护、矿山修复)
试题前瞻·能力先查
限时:5min
【改编题】华北豹是太行山区的顶级捕食者,主要猎物为野猪。捕食者通过捕食行为和恐惧效应对猎物生存产生的直接或间接作用,被称为捕食压力。为研究野猪响应华北豹捕食压力的行为与策略,研究者开展了相关研究。
(1)研究者利用红外相机调查太行山区华北豹与野猪的种群密度及行为,与标记重捕法相比,该方法调查可避免因_______对调查对象产生的干扰或伤害。当野猪发现华北豹时,有的会鬃毛竖立、獠牙外露,并伴随呼吸粗重发出警告声,此过程涉及的信息类型有_______。
(2)集群行为是野猪降低华北豹捕食压力的重要策略。研究者对野猪集群规模进行了调查,结果见图1。
①据图1可知,华北豹捕食压力可引起_______。
②进一步研究发现,野猪个体平均警戒时长及频率随集群规模增大而降低。从物质与能量的角度分析,有豹区野猪集群规模变化的生物学意义是_______。
③调查显示野猪集群规模存在上限,从影响种群数量变化的角度分析,可能的原因是_______。
(3)猎物通过多种策略调整提升生存概率的同时,也会对捕食者产生一定影响。研究野猪对华北豹出现概率的影响,得到如图2所示结果。据图2分析,区域内野猪以集群形式出现比例过高时,不仅增强自身防御能力,还可能压缩华北豹其他猎物的_______,导致华北豹捕食成功率下降,从而出现频率降低。
(4)顶级食肉动物的数量是衡量一个生态系统健康水平的重要标准。北京正在推动吸引太行山区华北豹主动迁移回北京西部山区的“迎豹回家”计划。请结合所学推测,在制定该计划具体措施前,研究者还会对_______等方面开展调查研究。
【答案】(1) 人为操作(或“捕捉、标记、放归等人为干预”) 物理信息和行为信息
(2) 野猪集群规模增大 节省个体用于警戒的能量消耗,使更多能量用于生长、繁殖等生命活动 资源(食物、空间)有限;种内竞争加剧;疾病传播风险上升;或天敌更容易定位大集群等(任答1-2点,合理即可)
(3)生态位(或“活动空间、觅食范围、栖息地、食物资源、生存空间”等)
(4)栖息地质量、食物资源、种间关系、人为干扰等(任答1-2点,合理即可)
【详解】(1)对比两种调查方法的优劣,红外相机属于非侵入式监测,可避免人为捕捉、标记等操作对动物造成的应激、伤害或行为干扰。“鬃毛竖立、獠牙外露”属于行为信息;“呼吸粗重发出警告声”属于通过声音传递的物理信息(声波属于物理信号)。
(2)①从柱状图对比得出结论,“有豹区”的野猪集群规模明显高于“无豹区”,说明捕食压力促使野猪形成更大集群。
②集群越大,个体平均警戒时间越少,每个个体可将原本用于警戒的能量转移到觅食、生长、繁殖上,提高种群整体适应性和生存效率。
③集群虽有利防御,但过大则导致资源竞争加剧、传染病易传播、隐蔽性下降等,最终受环境容纳量(K值)制约。
(3)野猪集群增强了防御能力,同时可能占据更多空间/资源,挤压了华北豹捕食其他猎物的生态位或生存空间,从而迫使豹减少出现,捕食成功率下降。
(4)为确保华北豹成功迁入并维持种群,需评估北京西部山区的生态系统承载力,重点包括: 栖息地质量(森林覆盖率、地形连通性、隐蔽性等)、食物资源(主要猎物(如野猪)的种群密度与稳定性)、种间关系(是否存在竞争者或天敌威胁)、人为干扰(道路密度、农田扩张、人类活动强度)等。
分析有理·押题有据
预测2026 年高考将结合本土情境考向,以北京生态治理为核心载体,延伸拓展京津冀生态协同修复、城市园林绿化植被配置、河湖湿地生态修复、城市生物多样性保护、乡土物种保育、人居环境与微生态稳态等本土特色素材命题,立足本地生态现状、环境治理举措与城市发展实际,融合种群群落演替、生态系统结构功能、能量物质循环、生态稳定性及人与自然和谐共生等核心知识,侧重依托本土真实案例考查生态问题成因、治理原理、修复机制与保护措施,凸显地域特色、情境真实、学以致用和生态文明素养的考查导向。
密押预测·精练通关
1.(2026·北京房山·一模)北京近年将零散空地改造为“口袋公园”等小型绿地。下列关于此类绿地生态功能的叙述,正确的是( )
A.增加植被种类和数量,可为城市动物提供栖息场所
B.可作为独立生态系统,实现物质和能量的自给自足
C.其物种丰富度可与大型自然保护区相当
D.其环境容纳量固定不变,取决于绿地初始面积
【答案】A
【详解】A、绿地改造增加了植被的种类和数量,能够为城市动物提供食物与栖息场所,A正确;
B、该小型绿地属于人工生态系统,营养结构简单,且生态系统的能量流动具有单向流动、逐级递减的特点,需要人为输入物质和能量,无法实现物质和能量的自给自足,B错误;
C、物种丰富度是指群落中物种数目的多少,口袋公园是小型人工绿地,物种数量远少于大型自然保护区,物种丰富度更低,C错误;
D、环境容纳量(K值)会随环境条件的变化而改变,并非固定不变,除绿地面积外,食物、天敌、气候等因素也会影响环境容纳量,D错误。
故选A。
2.(25-26高三上·北京东城·期末)丁香叶忍冬属于国家二级保护植物,分布范围极其狭小。在2025年“国际生物多样性日”,北京市建立了分布有167株丁香叶忍冬的野生植物保护小区。相关叙述错误的是( )
A.对丁香叶忍冬的保护有利于保护生物多样性
B.保护丁香叶忍冬需要保护其生存环境不被破坏
C.建立野生植物保护小区是一种就地保护措施
D.对该植物的科学研究体现了生物多样性的间接价值
【答案】D
【详解】A、丁香叶忍冬作为濒危物种,其保护有助于维持物种多样性和生态系统稳定性,符合生物多样性保护目标,A正确;
B、物种生存依赖特定生态环境,栖息地破坏是物种濒危主因,故保护必须包含其生境维护,B正确;
C、就地保护指在原生境建立自然保护区或保护小区,题干措施符合此定义,C正确;
D、生物多样性的间接价值主要指生态系统的调节功能(如水土保持、气候调节),而科学研究属于直接价值中的科研价值,D错误。
故选D。
3.(25-26高三上·北京房山·期末)房山区在长沟、牛口峪等地建有湿地公园,其生态功能不包括( )
A.改变北京气候类型 B.调蓄洪水
C.净化水质 D.提供栖息地
【答案】A
【详解】A、湿地可通过蒸腾作用增加空气湿度,调节局部小气候,但无法改变一个地区的气候类型(如北京属于温带季风气候),A符合题意;
B、湿地能蓄积雨水,削减洪峰,具有调蓄洪水的功能,B不符合题意;
C、湿地中的植物、微生物可吸附和降解污染物,起到净化水质的作用,C不符合题意;
D、湿地为水生生物、鸟类等提供生存和繁殖场所,是重要的生物栖息地,D不符合题意。
故选A。
4.(2026·北京东城·一模)北京某处矿山生态修复过程中,将黏土、花生壳和保水剂等组成的喷播基质铺设在样地表面构建人工土壤层,并在土壤层中喷播种子层。以下说法错误的是( )
A.建立人工土壤层有利于矿区植被恢复
B.用花生壳做喷播基质遵循了循环原理
C.喷播单一品种种子能提高生态系统稳定性
D.选择植物类型时要注意与生存环境的协调
【答案】C
【详解】A、矿区原有土壤结构被破坏、肥力不足,建立人工土壤层可以为植被生长提供适宜的养分、水分等生长条件,有利于矿区植被恢复,A正确;
B、花生壳属于农业废弃物,将其作为喷播基质实现了废弃物的资源化利用,遵循了生态工程的循环原理,B正确;
C、生态系统的稳定性与物种丰富度呈正相关,物种越丰富、营养结构越复杂,生态系统稳定性越高。喷播单一品种种子会导致物种丰富度低、营养结构简单,会降低生态系统稳定性,C错误;
D、生态工程遵循协调原理,选择的植物需要适应当地的气候、土壤等生存环境,才能保证成活率,因此选择植物类型时要注意与生存环境的协调,D正确。
5.(2026·北京房山·一模)考古发现,“北京人”能使用和制造石器,并有用火遗迹。据文献与头骨化石分析得出下表,最能从形态特征上支持“北京人处于从古猿向现代人中间进化过程中”的证据是( )
项目
古猿
北京人
现代人
五趾型四肢
+
+
+
脑容量/mL
380-540
915-1225
1300-1400
下颌与牙齿
粗壮
特化粗壮
纤细轻巧
A.三者均有五趾型四肢
B.能使用和制造石器,掌握用火技术
C.脑容量介于古猿与现代人类之间
D.下颌骨呈现异常粗壮,具有特化特征
【答案】C
【详解】A、三者均有五趾型四肢只能说明三者具有较近的亲缘关系,有共同祖先,无法体现北京人处于古猿到现代人的中间进化阶段,A错误;
B、使用和制造石器、掌握用火技术属于行为和技能特征,不属于题干要求的形态特征,不符合题意,B错误;
C、脑容量属于形态特征,北京人的脑容量数值介于古猿和现代人之间,可直接证明其处于两者的中间进化阶段,C正确;
D、北京人下颌特化粗壮,更接近古猿的粗壮特征,未体现介于古猿和现代人之间的过渡性,无法证明其为中间进化阶段的物种,D错误。
6.(2026·北京通州·一模)2025年11月2日,北京国际马拉松赛鸣枪起跑。运动员在长跑过程中,机体通过神经—体液调节维持内环境稳态。下列相关叙述正确的是( )
A.兴奋时神经纤维膜内的电位由正变负
B.自主神经系统不参与跑步的调节过程
C.跑步中大量出汗,抗利尿激素释放增多
D.胰高血糖素促进肌糖原分解以补充血糖
【答案】C
【详解】A、神经纤维静息状态下膜内电位为负,兴奋时Na⁺内流,膜内电位由负变正,A错误;
B、自主神经系统可支配心跳、呼吸、血管收缩等生理活动,跑步时心跳加快、呼吸加速等过程都有自主神经系统参与,B错误;
C、跑步中大量出汗会导致细胞外液渗透压升高,下丘脑渗透压感受器兴奋,促使垂体释放的抗利尿激素增多,促进肾小管和集合管重吸收水,维持水盐平衡,C正确;
D、胰高血糖素可促进肝糖原分解补充血糖,肌糖原不能直接分解为葡萄糖补充血糖,仅能为肌肉细胞供能,D错误。
7.(2026·北京丰台·一模)某高三学生发现新物种括苍山脊蛇。将括苍山脊蛇与北京地区最常见的白条锦蛇对比,下列叙述正确的是( )
A.含量最多的化合物都是蛋白质
B.生命活动的基本单位都是细胞
C.两种生物的细胞,基本结构不同
D.细胞衰老后代谢速率都会加快
【答案】B
【详解】A、细胞中含量最多的化合物是水,A错误;
B、除病毒外,所有生物生命活动的基本单位都是细胞,两种蛇均为多细胞真核生物,生命活动的基本单位都是细胞,B正确;
C、两种蛇都属于爬行动物,细胞均为动物细胞,基本结构都是细胞膜、细胞质、细胞核,基本结构相同,C错误;
D、细胞衰老后,细胞内水分减少,多种酶活性降低,代谢速率减慢,D错误。
8.(24-25高三上·北京丰台·期末)科研人员用人工种植的本土植被海三棱藨草,治理外来植物互花米草入侵的滨海滩涂,但海三棱藨草种群数量未达预期。为探究该滩涂植被恢复的策略,进行如下实验。
(1)海三棱藨草和互花米草在滩涂生态系统的营养结构中属于______。研究人员利用两种植物之间的_______关系,进行生态系统的恢复治理。
(2)科研人员利用红外相机观察发现,滩涂中有大量螃蟹在夜间觅食,啃食海三棱藨草幼苗。为明确植被恢复的有利条件,科研人员在滨海滩涂_______选取若干样方,利用海三棱藨草、螃蟹、螃蟹的天敌水鸟,设计了4组实验。结果如下图,请在表格中完善实验方案。
分组
处理
定期调查
第1组
不进行任何处理
③_______的种群密度
第2组
种植海三棱藨草
第3组
种植海三棱藨草,①___
第4组
种植海三棱藨草,②____
实验结果说明________。
(3)生态系统修复的主要方式通常是修复植被,结合上述研究,为高效推进植被修复提出合理建议_______。
【答案】(1) 第一营养级 种间竞争
(2) 随机 去除样方内的螃蟹 用隔离网排除水鸟干扰 海三棱藨草 螃蟹抑制海三棱藨草的生长,螃蟹的天敌水鸟能够缓解螃蟹的抑制作用
(3)暂时去除植食性动物和吸引更多的肉食动物
【分析】生态工程是指人类应用生态学和系统学等学科的基本原理和方法,对人工生态系统进行分析、设计和调控,或对已被破坏的生态环境进行修复、重建,从而提高生态系统的生产力或改善生态环境,促进人类社会与自然环境和谐发展的系统工程技术或综合工艺过程生态工程以生态系统的自组织、自我调节功能为基础,遵循着整体、协调、循环、自生等生态学基本原理。
【详解】(1)海三棱藨草和互花米草在滩涂生态系统的营养结构中属于生产者,在营养结构中属于第一营养级,因为它们均能进行光合作用,把无机物变成有机物。研究人员利用两种植物之间的种间竞争关系实现相互制约,进行生态系统的恢复治理。
(2)科研人员利用红外相机观察发现,滩涂中有大量螃蟹在夜间觅食,啃食海三棱藨草幼苗。为明确植被恢复的有利条件,科研人员在滨海滩涂随机选取若干样方,利用海三棱藨草、螃蟹、螃蟹的天敌设计了如下实验:第一组的处理是不进行任何处理,即对照组,此时海三棱藨草的种群密度处于较低状态,第2组,种植海三棱藨草,不改善环境条件,最终海三棱藨草的种群密度下降,而后表现为正常状态;第3组种植海三棱藨草,用隔离网排除水鸟干扰,水鸟作为螃蟹的天敌,水鸟被隔离导致螃蟹增多,因而时海三棱藨草的种群密度较快降低到其最初的最大容纳量;第4组的处理是,种植海三棱藨草,而后去除蟹类,此时由于去除了海三棱藨草的捕食者,因而其种群密度逐渐上升。该实验结果说明螃蟹抑制海三棱藨草的生长,螃蟹的天敌水鸟能够缓解螃蟹的抑制作用。
(3)高效推进植被修复需要借鉴自然生态系统的演替规律,通过植被恢复、土壤改良、引种适应、防治生物入侵等措施,重建、重构受损生态系统的结构和功能,尽可能使其回到原始状态,结合上述研究,需要在种植海三棱藨草的同时,注意减少螃蟹的数量(增加水鸟的数量)做好植被保护,快速成为优势种,达到治理入侵植物互花米草的目的,具体的操作措施为暂时去除植食性动物(螃蟹)和吸引更多的肉食动物(水鸟)来达到生态修复的目的。
猜押05 遗传综合与实践运用
(遗传规律重难训练、作物育种、遗传改良)
试题前瞻·能力先查
限时:5min
【改编题】籼、粳稻亚种间的杂种优势能大幅提升水稻产量,但杂种部分花粉不育现象严重限制了其应用。研究者发现了控制籼、粳稻杂种雄性部分不育的染色体区域Sa,并开展相关研究。
(1)将籼、粳稻含Sa区的染色体组成分别表示为AA、BB,常温下(23°C)籼、粳稻杂交子一代F1表现为雄性半不育(50%花粉可育)。F1自交,F2染色体组成及比例为AA∶AB=1∶1,说明F1含有染色体组成为________的花粉不育。高温下(32°C)F1花粉育性恢复,则F2的染色体组成为________。
(2)Sa区的L基因与育性恢复有关。籼、粳稻的L基因序列存在差异,分别命名为LA、LB。为研究L基因的功能,开展表1中实验。
表1
实验组别
F1花粉育性
F2染色体组成及比例
23°C
32°C
23°C
32°C
实验组1:敲除F1中LB基因
半不育
半不育
AA∶AB=1∶1
AA∶AB=1∶1
实验组2:敲除F1中LA基因
全不育
半不育
无
AB∶BB=1∶1
与(1)中的F1相比,实验组1的结果说明LB基因的功能为________;实验组2的结果说明LA基因的功能为________,且与温度无关。
(3)基因L、M、N紧密连锁如图1。分别敲除(1)中F1的M、N基因,花粉育性见表2,据此分析来自籼、粳稻的M、N基因对花粉育性的影响:________。进一步发现M、N基因在减数第一次分裂结束前表达,欲验证LA基因通过抑制MA与NA蛋白的结合影响花粉育性,需补充的实验组及结果是:________。
表2
实验操作
F1花粉育性
23°C
32°C
敲除F1中MA
全可育
全可育
敲除F1中NA
全可育
全可育
敲除F1中MB
同未敲除组
同未敲除组
敲除F1中NB
同未敲除组
同未敲除组
(4)综上研究,从种植或育种角度提出可以利用籼、粳稻杂种优势的策略________________________________。
【答案】(1) B AA:AB:BB=1:2:1
(2) 在32℃时恢复含B染色体的花粉育性 在23℃和32°C时恢复含A染色体的花粉育性
(3) 来自籼稻的MA、NA基因使含B染色体的花粉在23℃下不育,来自粳稻的MB、NB基因对花粉育性无影响 敲除F1中LA,23 ℃和32 ℃时,F1花粉均全可育
(4)将LA基因导入粳稻中,抑制籼、粳稻杂种产生的花粉中MA与NA蛋白的结合或敲除籼稻中MA或NA基因,从而实现杂种花粉全可育,利于杂种优势应用
【详解】(1)常温下(23℃),F1表现为雄性半不育(50%花粉可育),F1自交,F2染色体组成及比例为AA:AB=1:1,无BB个体,表明F1产生的含B染色体的花粉不育。高温下(32℃)F1花粉育性恢复,F1(AB)产生A和B两种可育配子,雌雄配子随机结合,F2的染色体组成为AA:AB:BB=1:2:1。
(2)与(1)中的F1相比,实验组1中敲除F1中LB基因后,23℃和32℃下F1花粉育性都为半不育,F2染色体组成及比例都为AA:AB=1:1,可见高温下(32℃)F1含B染色体的花粉育性未恢复,说明LB基因的功能为在32℃时恢复含B染色体的花粉育性。实验组2中敲除F1中LA基因后,23℃时全不育,32℃时半不育,F2中AB:BB=1:1且无AA,即敲除该基因后,无论高温还是常温,含A染色体的花粉育性都不能保持在正常可育状态,说明LA基因的功能为在23℃和32°C时恢复含A染色体的花粉育性,与温度无关。
(3)从表2可知,敲除F1中MA和NA基因后,F1花粉在23℃和32℃下都全可育,而敲除MB和NB同未敲除组,而(1)中没有敲除MA和NA基因时,23℃F1产生的含B染色体的花粉不育,说明来自籼稻的MA、NA基因使含B染色体的花粉在23℃下不育,来自粳稻的MB、NB基因对花粉育性无影响。由于M、N基因在减数第一次分裂结束前表达,所以在F1产生的A和B两种花粉中都有MA与NA蛋白的结合物,而A花粉中LA基因通过抑制MA与NA蛋白的结合恢复A花粉育性,所以如果敲除F1中LA,23 ℃和32 ℃时,F1花粉均全可育,可以验证LA基因通过抑制MA与NA蛋白的结合恢复花粉育性。
(4)综上研究,通过基因工程手段,将LA基因导入粳稻中,抑制籼、粳稻杂种产生的花粉中MA与NA蛋白的结合或敲除籼稻中MA或NA基因,从而实现杂种花粉全可育,提高结实率,且不受温度影响,利于杂种优势应用,大幅提升水稻产量。
分析有理·押题有据
预测2026年高考将结合遗传综合与实践运用考向,聚焦遗传规律重难训练、作物育种、遗传改良三大核心内容命题,深度深挖孟德尔遗传定律、伴性遗传、特殊遗传比例等重难点知识,结合杂交育种、诱变育种、基因工程育种等常见育种方式,对接农作物品种选育、种质资源优化、生物遗传改良等实际生产情境,侧重考查基因型推导、概率计算、遗传实验设计、育种方案选择与原理分析,强化遗传知识与农业生产实践的深度融合,突出逻辑推导、综合应用与解决真实遗传育种问题的高阶能力考查。
密押预测·精练通关
1.(2026·北京昌平·一模)棉花是我国重要的经济作物,其种皮表面的棉花纤维分为长绒和短绒,长绒具经济价值,短绒无纺织价值且增加种子处理成本。依据种皮表面是否具有短绒可将棉花种子分为毛籽和光籽。科研人员以亚洲棉为材料,探究光籽性状的遗传规律和分子机制。
(1)下表为不同品种亚洲棉的杂交实验及结果
组别
P父本 × 母本
F2光籽:毛籽
1
GA0149(光籽) × GA0146(毛籽)
918:318
2
常紫1号(光籽) × 石系亚1号(毛籽)
64:176
3
江苏红茎鸡脚(光籽) × 石系亚1号(毛籽)
136:100
①推测第1组与第2组F2分离比不同的原因是_________。
②第3组F2分离比符合9:7,表型为光籽的基因型需满足_________。
(2)为揭示GA0149品种光籽的分子成因,科研人员以GA0149和GA0146为材料开展研究。统计两种材料的叶茸毛数目,发现GA0149的叶茸毛数量明显少于野生型GA0146,由此可推测_____________,为后续基因筛选提供了表型关联依据。
(3)科研人员筛选出与光籽性状相关的8个候选基因,与GA0146相比仅GaFZ基因在GA0149中出现特异高表达。检测GA0149和GA0146的短绒发育关键期及花、叶和根等组织中的GaFZ基因表达量。结果显示,_________,表明GaFZ基因是控制光籽性状的关键基因,同时验证了(2)的推测。
(4)科研人员扩大研究样本,进一步验证了GaFZ基因的表达调控元件(larINDELFZ)和GaFZ基因表达与光籽表型的关系,结果如下图。请构建GA0149光籽表型产生的分子机制:_________。
(5)已知棉花长绒的发育依赖于经典的MBW-GL2通路,研究发现GaFZ基因独立于该通路,这一研究成果在育种中的价值是 _______。
【答案】(1) 不同品种中控制光籽的基因可能不完全相同 两对等位基因的显性基因同时存在
(2)控制短绒发育的基因可能同时调控叶茸毛发育
(3)在短绒发育关键期和叶组织中,GA0149的GaFZ基因表达量显著高于GA0146,在其他器官中的表达量无明显差异
(4)larINDELFZGaFZ基因表达→抑制短绒发育→光籽表型
(5)可通过调控GaFZ基因的表达培育“光籽但长绒高产”的棉花品种,降低种子脱绒成本
【详解】(1)①第1组F₂光籽:毛籽≈3:1,说明光籽/毛籽由1对等位基因控制,光籽为显性性状; 第2组F₂光籽:毛籽≈1:3,说明光籽/毛籽由2对等位基因控制,且只有双隐性个体表现为光籽(或显性纯合/双显性为毛籽),即符合9:3:3:1的变式(1:3=3:9)。 因此原因是:不同品种中控制光籽的基因可能不完全相同。
②9:7是9:3:3:1的变式,说明由2对等位基因(设为A/a、B/b)控制,只有同时含有2个显性基因(即双显性A_B_)时表现为光籽。
(2)GA0149为光籽、GA0146为毛籽,且GA0149叶茸毛数量明显少于GA0146,说明控制短绒发育的基因可能同时调控叶茸毛发育。
(3)要证明GaFZ是控制光籽的关键基因,需满足:在短绒发育关键期和叶组织中,GA0149的GaFZ基因表达量显著高于GA0146,在其他器官中的表达量无明显差异。
(4)结合表达调控元件(larINDELFZ)和GaFZ基因表达与光籽表型的关系,机制为:GA0149中存在larINDELFZ调控元件,该元件增强了GaFZ基因的表达,GaFZ高表达抑制了短绒的发育,最终表现为光籽性状。
(5)已知棉花长绒的发育依赖于经典的MBW-GL2通路,研究发现GaFZ基因独立于该通路,这一研究成果在育种中的价值是可通过调控GaFZ基因的表达培育“光籽但长绒高产”的棉花品种,降低种子脱绒成本。
2.(2026·北京丰台·一模)在作物育种中,培育不育系可简化制种流程、节约人工时间。
(1)科研人员培育出了具备优良性状的甘蓝油菜雄性不育系CMS,为获得雄性育性恢复的该品系,计划引入油菜R中的育性恢复基因,部分流程如图1,其中①是________。以________性状作为筛选依据,从而获得BC1到BC5。
(2)在上述BC5中发现一株雌性不育突变体(G)。为判断雌性不育性状的遗传方式,应从BC5中选择正常植株(H)与G杂交,结果发现子代性状及比例为________,推测雌性不育性状由显性单基因控制。
(3)检测发现G中Bol基因的转录量显著低于H.对两者进行基因组测序,若结果为________,则支持假说“Bol基因是导致雌性不育的基因”。后续实验证明了该假说。
(4)进一步研究发现在20±2℃稳定低温或32±2℃稳定高温时,G可恢复育性。且G中突变的Bol基因可使叶片呈锯齿状。基于以上信息,请利用G植株、CMS植株、N品系(可育、具备优良性状),在图2中完善育种流程,构建田间收获均为目标杂交种的育种体系。
【答案】(1) CMS 雄性可育/育性恢复
(2)雌性可育:雌性不育= 1:1
(3)仅Bol基因序列存在差异
(4)
【详解】(1)CMS(♀,雄性不育) × 油菜R(♂,可育),核基因杂合,细胞质来自CMS,表型可育。作为母本,提供细胞质和部分核基因,F₁作为父本,提供含育性恢复基因的花粉。回交后代BC₁至BC₅中,核基因组逐步向CMS背景趋近,同时保留育性恢复基因。在每代回交后代中,仅选择雄性可育个体进行后续回交,淘汰雄性不育个体。该表型直接反映育性恢复基因的存在。
(2)若雌性不育性状由显性单基因控制,设该显性基因为A,隐性正常基因为a。突变体G为雌性不育,其基因型应为AA或Aa,正常植株H基因型为aa。当G与H杂交时:若G为AA,子代全为Aa,全部表现为雌性不育;若G为Aa,子代中Aa(雌性不育):aa(正常)=1:1。突变体为杂合子,因此子代性状及比例应为雌性不育:雌性可育 = 1:1。
(3)要支持“Bol基因是导致雌性不育的基因”这一假说,基因组测序结果应显示G与H仅Bol基因序列存在差异,具体表现可能为:G中Bol基因存在功能丧失性突变,而H中该基因序列完整且保守。G中Bol基因的启动子或增强子区域发生插入/缺失等结构变异,导致转录量显著降低,而H中相应区域正常。G中Bol基因拷贝数减少或完全缺失,而H中为正常拷贝数。若测序结果显示上述任一情况,即可从遗传层面支持假说“Bol基因是导致雌性不育的基因”。后续实验证明了该假说。
(4)根据题意,构建田间收获均为目标杂交种的育种体系需遵循以下步骤:将G植株(基因型为Bb,锯齿叶、温度敏感型雌性不育)与N品系(基因型为bb,正常叶、可育)杂交,获得F₁代(Bb,锯齿叶、雌性不育)。F₁与N品系回交,在田间早期选择锯齿叶性状个体与连续多代与N品系回交,获得与N品系相似的雌性不育系,在20±2℃稳定低温或32±2℃稳定高温条件下,使Bb植株恢复育性,通过自交大量繁殖该纯合雌性不育植株。与CMS在23-29℃低温条件下杂交,获得大量目标杂交种。
3.(2026·北京房山·一模)野生大豆具有高蛋白、低油脂等性状,但产量低,为获得综合性状优良的大豆品种,研究人员开展系列研究。
(1)以栽培大豆D(2n=40)与野生大豆G(2n=78)杂交,培育高蛋白、低油脂大豆品系甲(图1),秋水仙素处理主要引起的可遗传变异类型为_______。异源多倍体植株的染色体组可表示为_______(用M表示栽培大豆染色体组,N表示野生大豆染色体组)。BC1/2/3…继续作为亲本的筛选依据是________,研究者采用与D连续多代杂交的目的是_________。
(2)影响种子重量的主要基因是GS6,为探究其作用机制,构建图2的突变品系。
①据图2分析GS6基因的作用是_______。
②进一步研究发现,GS6蛋白通过与GZ1蛋白互作,影响种子重量。研究者对GS6和GZ1基因测序发现,GS6基因共有28种单倍型(用1、2、3……表示,其中1和2为主要类型),GZ1共有3种单倍型(用A、B和C表示),据图3分析可知GS61/GZ1C组合种子重量最重,依据是_________。
单倍型是指一条染色体上紧密连锁的遗传标记(如SNP),在减数分裂时几乎不发生交换重组,以一个整体在亲代和子代间稳定遗传;
单核苷酸多态性(SNP)是基因组中特定位置上的稳定差异,可作为遗传标记辅助基因定位。
③已知GS6和GZ1基因位于不同染色体上,为了获得上述组合的目标品系,选育新的纯合植株,育种步骤如下。
a.亲本1:利用与GS6基因紧密连锁的_________筛选纯合携带GS6目标单倍型的大豆植株。
b.亲本2:利用与GZ1基因紧密连锁的SNP(遗传标记)筛选纯合携带GZ1目标单倍型的大豆植株。
c.亲本1、2杂交得F1,F1的基因型为____________。
d.F1自交获得F2代。
e.用遗传标记和PCR技术筛选符合育种要求的纯合单株(品系乙),以用于后续大规模种植。
(3)相比于品系甲,获取品系乙的方式的优势为__________(多选)。
A.可在幼苗期鉴定,无需等到种子成熟
B.直接针对基因型,结果准确且不受环境影响
C.快速筛选纯合子,提高选择效率
D.获取目标基因型个体的比例更高,所需种植规模更小
【答案】(1) 染色体数目变异 MMNN 种子高蛋白、低油脂 除高蛋白、低油脂等有利基因外其他遗传背景与栽培大豆相同,并减少野生大豆基因组比例
(2) 对种子重量的增加起抑制作用(抑制种子生长或生长发育) 100粒大豆重量中位数比其他组合高 SNP(遗传标记) GS61GS6GZ1CGZ1
(3)ABC
【详解】(1)秋水仙素能抑制纺锤体的形成,使染色体数目加倍,所以用秋水仙素处理主要引起染色体数目变异,栽培大豆染色体组为 M,野生大豆染色体组为 N,栽培大豆与野生大豆杂交,F1染色体组为 MN,秋水仙素使染色体数目加倍,则异源多倍体植株染色体组表示为 MMNN。因为要培育高蛋白、低油脂的大豆品种,所以筛选依据是种子高蛋白、低油脂。连续多代与栽培大豆 D 杂交,目的是除了保留高蛋白、低油脂等有利基因外,让其他遗传背景与栽培大豆相同,并且减少野生大豆基因组比例,使培育出的品种更接近栽培大豆的优良特性。
(2)从图2可以看出,与栽培大豆D相比,敲除GS6基因后100粒大豆的重量增加,过表达 GS6 基因后100粒大豆的重量降低,所以GS6基因对种子重量的增加起抑制作用。观察图 3,由于GS61/GZ1C组合下 100 粒大豆重量中位数比其他组合高,所以GS61/GZ1C组合种子重量最重。由于亲本2是利用与GZ1基因紧密连锁的SNP(遗传标记)筛选纯合携带GZ1目标单倍型的大豆植株,所以亲本1是利用与 GS6 基因紧密连锁的 SNP(遗传标记)筛选纯合携带 GS6 目标单倍型的大豆植株。由于GS61/GZ1C组合种子重量最重,所以筛选出纯合携带 GS6 目标单倍型的亲本 1 基因型为GS61GS61GZ1GZ1,筛选出纯合携带 GZ1目标单倍型的亲本 2基因型为GS6GS6GZ1CGZ1C,那么亲本 1、2 杂交得 F₁,F₁基因型为 GS61GS6GZ1CGZ1。
(3)A、获取品系乙利用遗传标记和 PCR 技术,可在幼苗期通过检测相关基因型进行鉴定,无需等到种子成熟,A正确;
B、利用遗传标记和 PCR 技术,直接针对基因型进行筛选,结果准确,而且不受环境因素的影响,B正确;
C、通过检测相关基因型进行鉴定,能够快速筛选出纯合子,提高了选择效率,C正确;
D、F₁基因型为GS61GS6GZ1CGZ1,F1自交获得F2代,目标纯合个体GS61GS61GZ1CGZ1C仅占1/16,而品系甲经过多代回交与自交选择,目标个体比例远高于 1/16,因此要获得相同数量的目标株,品系乙需要种植的总植株数是品系甲的数倍,另一方面,获取品系乙利用遗传标记和PCR技术筛选纯合株,需种植较多植株提供足够样本进行基因型检测筛选,因此品系乙需要更大的种植规模,D错误。
4.(25-26高三上·北京东城·期末)水稻雄性不育及其育性恢复机制的研究,不仅是杂交水稻制种的基础,也为揭示植物生殖调控机制提供了重要线索。
(1)在杂交育种时,雄性不育系的优势是不必进行___________操作。
(2)品系甲花粉中无淀粉积累,花粉败育。将甲与育性恢复系乙杂交,获得F1.用碘化钾溶液对花粉染色,甲、乙、F1的花粉染色率分别为0、100%、50%。若该性状由一对等位基因控制,F1自交,F2中花粉染色率为100%的植株比例应为___________。
(3)将上述育性恢复基因命名为A,为确定其在染色体上的位置,对F2群体进行检测,发现大多数植株8号染色体的分子标记类型均与花粉育性表现一致,但其中有极少数花粉染色率为100%的植株检测到不育型亲本的分子标记,结果如下表。
植株编号
植株染色体的分子标记
花粉育性(染色率)
M1
M2
M3
1
+
+
−
100%
2
+
+
−
100%
3
−
+
+
100%
注:“+”表示来自恢复型亲本;“−”表示来自不育型亲本
①植株1、2的M3类型和花粉育性不一致的根本原因是___________。
②综合分析植株1~3的结果,A最可能位于分子标记___________附近。
(4)研究者在乙基础上获得了同时含有A、B育性恢复基因的品系丙。将丙与品系甲杂交,测得F1花粉染色率约为75%。推测丙的育性恢复基因起作用的时期是___________。若F1自交,F2植株花粉染色率的类型及比例为___________,则支持上述推测。
(5)上述雄性不育基因与育性恢复基因均源于水稻群体中的变异,请从进化的角度概括雄性不育基因与育性恢复基因存在的生物学意义_________。
【答案】(1)去雄
(2)1/2
(3) 减数分裂过程中,8号染色体的非姐妹染色单体间发生互换,导致A与不育型亲本的分子标记M3重新组合,进入配子中 M2
(4) 形成配子后(减数分裂Ⅰ结束后) 花粉染色率100%、75%、50%的植株比例约为7:3:2
(5)雄性不育基因的存在使植物进行异花传粉,育性恢复基因的存在保留自花传粉的能力。二者的存在增加遗传多样性,保障种群繁衍,为选择提供原材料
【分析】1、基因分离定律的实质:进行有性生殖的生物在进行减数分裂产生配子时,位于同源染色体的等位基因随同源染色体分离而分离,分别进入不 同的配子中,随配子独立遗传给后代。
2、基因自由组合定律的实质是进行有性生殖的生物在产生配子时,位于同源染色体上的等位基因分离的同时,位于非同源染色体上的非等位基因进行自由组合,基因自由组合定律同时也遵循基因的分离定律。
3、在杂交育种中,人们有目的地将具有不同优良性状的两个亲本杂交,使两个亲本的优良性状组合在一起,再筛选出所需要的优良品种。
【详解】(1)在杂交育种时,雄性不育系的花粉不育,可以直接作为母本,免去了对母本进行去雄的操作。
(2)甲的花粉用碘液染色率为0,说明花粉中无淀粉积累,花粉败育,乙的花粉染色率为100%,说明所有的花粉都有淀粉积累,花粉可育,甲与乙杂交得到F1,F1的花粉染色率为50%,一半花粉可育,一半花粉败育。设育性恢复基因为A,败育基因为a,则甲的基因型是aa,乙的基因型是AA,F1的基因型是Aa,若F1自交,则母本能产生含A和a两种卵子,父本产生可育的A花粉和败育的a花粉,所以F2的基因型为AA和Aa,各占1/2,F2中花粉染色率为100%的植株(AA)比例应为1/2。
(3)①育性恢复基因命名为A,对F2群体进行检测,发现大多数植株8号染色体的分子标记类型均与花粉育性表现一致,说明A位于8号染色体上,表格显示,1、2号植株的M1和M2来自恢复型亲本,M3来自不育型亲本;3号M1来自不育型亲本,M2、M3来自恢复型亲本。对于花粉染色率为100%的植株1、2中检测到不育型亲本的分子标记M3,根本原因是F1减数分裂过程中,8号染色体的非姐妹染色单体间发生互换,导致A与不育型亲本的分子标记M3重新组合,进入配子中,所以植株1、2的M3类型和花粉育性不一致。
②在植株3中,A与不育型亲本的分子标记M1重新组合,进入配子中,在植株1、2中,A与不育型亲本的分子标记M3重新组合,进入配子中,二者结合说明A最可能位于分子标记M2附近。
(4)减数分裂Ⅰ结束后,配子的核基因型已经确定,育性恢复基因此时表达,能根据配子的基因型决定花粉的染色率,推测丙的育性恢复基因起作用的时期是形成配子后或减数分裂Ⅰ之后。丙是在乙的基础上同时含有A、B育性恢复基因,所以基因型为AABB,甲的基因型为aabb,将丙与品系甲杂交,F1的基因型为AaBb,F1作为父本,则产生可育的花粉有AB、Ab、aB,各占1/3,母本产生AB、Ab、aB、ab4种卵细胞,各占1/4,利用配子法计算F2,其中基因型AaBb染色率为75%,占3/12,基因型aaBb(ab败育,无淀粉积累不能染色,染色率为0,而aB,有淀粉积累,100%的染色率)和Aabb(ab败育,无淀粉积累不能染色,染色率为0,而Ab,有淀粉积累,100%的染色率)的染色率为50%,各占1/12,共占2/12,其余基因型AABB占1/12、AABb占2/12、AaBB占2/12、AAbb占1/12、和aaBB占1/12,染色率为100%,共计7/12,所以花粉染色率100%、75%、50%的植株比例约为7:3:2。
(5)从进化的角度概括雄性不育基因与育性恢复基因存在的生物学意义是雄性不育基因的存在使植物进行异花传粉,育性恢复基因的存在保留自花传粉的能力。二者的存在增加遗传多样性,保障种群繁衍,为选择提供原材料。
猜押06 实验探究
(像科学家一样思考,假设一设计一结果一结论一反思)
试题前瞻·能力先查
限时:5min
【改编题】库尔勒香梨果实中存在游离态和结合态两大类呈香物质。结合态呈香物质大部分以糖苷形式存在,本身没有香气,但在β-D-葡萄糖苷酶的作用下能分解释放出具有挥发性的游离态呈香物质。若香梨在贮藏期间上述转变过程迅速,会导致部分香气成分丧失,影响果实的风味和品质。科研人员进行了相关实验(实验结果如下图所示),请分析回答:
(1)本实验的目的是______。
(2)本实验中,检测的原理如下:
①对硝基苯-β-D-葡萄糖苷(pNPG)与香梨中的______分子结构相似,能在β-D-葡萄糖苷酶作用下生成对硝基苯酚,对硝基苯酚在碱性条件下显黄色。
②由于不同香梨中的______不同,以上反应完成后,在碱性条件下呈现的黄色深浅不同,在对硝基苯酚的最佳吸收波长处测定的吸光值也不同。与事先配制好的对硝基苯酚标准溶液的______进行比较,确定______含量,然后推算出______。
(3)实验步骤
提取样液:定期称取不同贮藏条件下的香梨10.0 g,立即在液氮下研磨成粉末,加入经适量预冷的pH6.0缓冲液,在冰浴下研磨成匀浆,于4℃条件下离心获得的上清液即为β-D-葡萄糖苷酶粗提取液,用pH6.0缓冲液定容至10mL,置于4℃条件下保存备用。
检测样液:在10mL试管中依次加入0.6mL缓冲液,1.0mL酶粗提取液和0.2mL10mmol/L pNPG混合均匀,迅速盖上试管塞后立即放到37℃条件下反应60min后,加入Na2CO3终止反应,然后在对硝基苯酚的最佳吸收波长处测定其吸光值。
①提取样液过程必须在低温条件下进行的原因是______。
②检测样液时,酶促反应需控制在pH 6.0,37℃条件下完成,其最可能的原因是______。
(4)实验结论:
在四种不同条件下贮藏的香梨中游离态呈香物质均在贮藏______天时相对较多,在______贮藏时,香梨的风味和品质最佳。
【答案】(1)研究不同贮存条件下β-D-葡萄糖苷酶含量(β-D-葡萄糖苷酶活性)的变化规律或探究不同贮存条件对β-D-葡萄糖苷酶含量(β-D-葡萄糖苷酶活性)的影响
(2) 结合态的呈香物质 β-D-葡萄糖苷酶的含量 颜色(或吸光值) 对硝基苯酚 β-D-葡萄糖苷酶的含量(β-D-葡萄糖苷酶的活性)
(3) 保持β-D-葡萄糖苷酶含量(抑制β-D-葡萄糖苷酶失活、排除温度对酶活性的影响 此条件下酶的活性最高(pH 6.0是β-D-葡萄糖苷酶的最适pH,37℃是β-D-葡萄糖苷酶的最适温度)
(4) 40 1%涂膜
【分析】分析曲线图:图示表示不同储藏条件下,在对硝基苯酚的最佳吸收波长处测定的吸光值。在四种不同条件下储藏的香梨中,游离态呈香物质均约在储藏40天时相对较多。在1%涂膜储藏时,在对硝基苯酚的最佳吸收波长处测定的吸光值最小,因此该条件下香梨的风味和品质最佳。
【详解】(1)该实验的自变量是库尔勒香梨果实的储存条件,因变量是β﹣D﹣葡萄糖苷酶含量变化(β﹣D﹣葡萄糖苷酶活性),因此,此实验的目的是研究不同储存条件下β﹣D﹣葡萄糖苷酶含量(β﹣D﹣葡萄糖苷酶活性)的变化规律或探究不同储存条件对β﹣D﹣葡萄糖苷酶含量(β﹣D﹣葡萄糖苷酶活性)的影响。
(2)①对硝基苯﹣β﹣D﹣葡萄糖苷(pNPG)与香梨中的结合态呈香物质的分子结构相似。
②根据实验步骤三,由于不同香梨中的β﹣D﹣葡萄糖苷酶的含量不同,以上反应完成后,在碱性条件下呈现的黄色深浅不同,在对硝基苯酚的最佳吸收波长处测定的吸光值也不同。与事先配制好的对硝基苯酚标准溶液的颜色(或吸光值)进行比较,确定对硝基苯酚含量,然后推算出β﹣D﹣葡萄糖苷酶的含量(β﹣D﹣葡萄糖苷酶的活性)。
(3)①提取样液过程必须在低温条件下进行的原因是保持β﹣D﹣葡萄糖苷酶含量或抑制β﹣D﹣葡萄糖苷酶失活,排除温度对酶活性的影响,以提高实验的精确度。
②为保证酶的活性,检测样液时,酶促反应需控制在最适条件下(pH 6.0是β-D-葡萄糖苷酶的最适pH,37℃是β-D-葡萄糖苷酶的最适温度)。
(4)根据曲线变化规律可知,在四种不同条件下储藏的香梨中,游离态呈香物质均约在储藏40天时相对较多,在1%涂膜储藏时,香梨的风味和品质最佳。
分析有理·押题有据
预测2026年高考将结合实验探究考向,秉持像科学家一样思考的命题理念,严格围绕假设提出—实验设计—结果分析—结论推导—评价反思完整科学探究链条设题,立足光合呼吸、稳态调节、遗传变异、微生物及生态等教材经典实验变式改编,侧重考查实验变量控制、实验思路构建、方案完善、现象结果预判、数据图表分析、结论归纳以及实验误差分析、漏洞评价与优化改进,全程强化科学思维、探究逻辑与规范表达,突出全过程探究能力与批判性反思素养的深度考查。
密押预测·精练通关
1.(2026·北京昌平·一模)为改善过度放牧导致的草地退化问题,科研人员以内蒙古呼伦贝尔退化草原为研究对象,探究不同修复方式对草地植被群落特征及土壤养分的影响。
(1)羊草是该草原群落中的优质牧草,其生活力强、个体数量多且生物量大,对群落中其他物种影响也很大,据此判断羊草是该群落中的_____种。
(2)科研人员对同一样地的不同区域分别利用围封(WF)、施用农家肥(NJF)和机械打孔+施用农家肥(DNJF)措施进行处理,一段时间后检测群落的物种丰富度及羊草生物量,结果如图1。
①该研究应选择_______的样地进行实验。
②结果表明_________处理对草地植被群落物种多样性恢复影响最显著。推测农家肥处理对群落物种多样性恢复无明显影响的原因是___________。
(3)已知机械打孔促进物质向土壤深层渗入,土壤含氮量是衡量土壤肥力的核心指标,对生态系统的可持续发展具有重要作用。科研人员进一步探究不同修复处理对土壤氮含量的影响,结果如图2。
实验结果表明DNJF修复处理方式对土壤氮含量提升效果最明显,推测原因是_______。
(4)不同修复措施对退化草原恢复的效果不同,说明人类活动会使群落演替按照不同于自然演替的_________进行。
【答案】(1)优势
(2) 草地已退化 围封 羊草数量增加导致种间竞争加剧
(3)施用农家肥可增加土壤中有机氮含量,机械打孔促进有机氮向土壤深层渗入,且改善土壤通气性,有利于微生物将有机氮分解为无机氮
(4)方向和速度
【详解】(1)群落中优势种的核心特征是生活力强、个体数量多、生物量大,对群落的结构和群落环境的形成有明显控制作用,对群落中其他物种影响也很大,题干中羊草完全符合这一特征,因此羊草是该群落中的优势种;
(2)①本实验的自变量是不同的修复方式(围封、施用农家肥等),为了遵循单一变量原则,排除无关变量的干扰,需要选择初始状态一致、均已退化的草地样地进行实验,保证除修复方式外,其他环境条件(如土壤、地形、初始植被状态等)完全相同,确保实验结果是由不同修复方式引起的;
②从图1左图(物种丰富度指数)可以直接看出,围封(WF)组的物种丰富度远高于对照组、NJF组、DNJF组,因此围封(WF)处理对草地植被群落物种多样性恢复影响最显著;农家肥(NJF)处理会为植物提供充足的营养,促进羊草等优势牧草的生长,使羊草生物量大幅提升(图1右图),羊草作为优势种,竞争能力大幅增强,与其他物种的种间竞争加剧,抑制了其他物种的生存和繁殖,因此对群落物种多样性恢复无明显影响;
(3)DNJF修复处理方式对土壤氮含量提升效果最明显的原因是施用农家肥直接为土壤补充了大量有机氮,从源头上提升了土壤的氮素总量,机械打孔一方面促进有机氮向土壤深层(15~30cm)渗入,提升了深层土壤的氮含量,另一方面改善了土壤的通气性,为好氧微生物提供了充足的氧气,促进微生物的繁殖与代谢,加速微生物将有机氮分解为植物可利用的无机氮,最终显著提升了土壤全氮含量;
(4)自然状态下,群落演替有其自身的方向和速度,而人类活动(如本题中不同的修复措施)会改变群落演替的环境条件,使群落演替按照不同于自然演替的方向和速度进行。
2.(2026·北京门头沟·一模)鸣禽的鸣唱是一种习得性行为,斑胸草雀雄鸟善于鸣唱,雌鸟很少鸣唱,鸟类学家研究了雄激素对斑胸草雀鸣唱的影响。
(1)鸣禽睾丸产生的雄激素经____________运输,通过____________方式进入细胞,与细胞内的雄激素受体结合,进而调控基因表达。目前已发现鸣禽脑内鸣唱控制系统相关的神经元存在雄激素受体,这为“雄激素能够调节鸣唱行为”的假说提供了____________(填“结构”或“功能”)层面的证据。
(2)研究者将成年雄性斑胸草雀摘除双侧睾丸(去势),于第0天、30天记录鸣曲频率(如图)。研究者认为雄激素可提高雄性斑胸草雀的鸣曲稳定性,依据是____________。
(3)研究发现,鸣禽脑内存在多条与鸣唱相关的神经通路。其中,去势后通路甲的L脑区神经元的动作电位发放频率显著增加,兴奋性增强。研究者通过实验证明“雄激素能通过通路甲的L脑区神经元调节鸣曲稳定性”,请在下表中补充实验设计和支持结论的实验结果。
组别
实验处理
实验结果
①
健康成年雄性斑胸草雀
②鸣曲稳定性基本与①相同,③鸣曲稳定性比①低,B___
②
健康成年雄性斑胸草雀, A___
③
健康成年雄性斑胸草雀,摘除双侧睾丸
④
健康成年雄性斑胸草雀,摘除双侧睾丸, A___
(4)在上述研究的基础上,提出一个可进一步探究的科学问题__________。
【答案】(1) 体液(血液) 自由扩散 结构
(2)与第 0 天相比,去势组第 30 天鸣曲频率波动更大,稳定性明显降低;对照组(未去势)第 30 天鸣曲稳定性与第 0 天相比无明显差异
(3) ④鸣曲稳定性与①相近 损毁L脑区 补充适量雄激素
(4)雄激素是通过直接作用于通路甲的 L 脑区神经元来调节鸣曲稳定性吗
【详解】(1)激素分泌后通过体液(血液循环)运输全身;雄激素属于固醇类脂质,可通过自由扩散穿过细胞膜进入细胞。鸣唱控制相关神经元存在雄激素受体,这是雄激素发挥作用的结构基础,因此属于结构层面的证据。
(2)从题图可知:未去势(雄激素正常)的对照组,第30天的鸣曲频率模式和第0天基本一致,稳定性无明显变化;而去势(雄激素缺失)组,第30天的鸣曲频率相比第0天波动显著变大,稳定性明显降低,该结果支持“雄激素可提高雄性斑胸草雀的鸣曲稳定性”的结论。
(3)探究雄激素是通过影响L脑区神经元来影响鸣曲稳定性的,因此自变量应该是L脑区神经元。因此A处应该是损毁L脑区,①②对比,①为健康成年雄性,有雄激素,不会使L脑区兴奋性增强,鸣曲稳定性稳定,②中L脑区被损毁,不管有无雄激素,该脑区兴奋性都不会增强,鸣曲稳定性还是不变。③④对比,③组没有雄激素,L脑区兴奋,鸣曲稳定性变差;④组虽然没有雄激素,但L脑区被损毁,稳定性基本保持不变,因此④稳定性会高于③,与①接近。
(4)可在现有研究基础上,从作用机制、性别差异、剂量效应等角度提出合理的探究问题,例如雄激素是通过直接作用于通路甲的 L 脑区神经元来调节鸣曲稳定性吗。
3.(2026·北京·二模)某种鸟的性别决定方式为ZW型,其喙的颜色由A/a和B/b两对等位基因决定,其中A基因的表达产物可使白色前体物转化为黑色素,B基因的表达产物可使白色前体物转化为灰色素,且B基因会抑制A基因的表达。某小组进行了如下实验并得出相应结果,回答下列问题:
P
F1
F2
甲组
灰喙雌性×纯合白喙雄性
灰喙雄性:白喙雌性=1:1
?
乙组
黑喙雌性×纯合灰喙雄性
均为灰喙
雄性:均为灰喙
雌性:灰喙:黑喙:白喙=16:15:1
(1)基因B/b位于___________(填“常”“Z”或“W”)染色体上,乙组雌雄亲本的基因型分别为___________。
(2)让甲组F1相互杂交,F2的“?”中表型及比例为___________(区分性别),F2中B基因的基因频率为___________。
(3)若将甲组F1中的灰喙个体与乙组F1中的灰喙个体自由交配,子代中黑喙个体的比例为___________。若乙组F2中发现一只性染色体组成为ZZW的纯合灰喙鸟,该个体出现的具体原因是___________(答出一点)。
(4)现有乙组F2雌性中的一黑喙个体,欲判断其基因型,请设计实验并预期结果。
①实验思路:___________;
②预期结果:___________。
【答案】(1) Z AaZbW、AAZBZB
(2) 灰喙雌性:白喙雌性:灰喙雄性:白喙雄性=1:1:1:1 1/3
(3) 3/16 雌性亲本减数第一次分裂时W和ZB同源染色体未分离,产生了ZBW的卵细胞,与正常含ZB的精子结合,形成ZBZBW个体(或雄性亲本减数分裂产生ZBZB的精子,与正常含W的卵细胞结合)
(4) 让该黑喙雌性与多只白喙雄性(aaZbZb)交配,观察后代的表现型及比例 若后代全为黑喙,则该黑喙雌性基因型为AAZbW;若后代出现白喙(或黑喙:白喙=1:1),则该黑喙雌性基因型为AaZbW
【详解】(1)根据甲组F1灰喙全为雄性、白喙全为雌性,表现为交叉遗传,说明B/b位于Z染色体。乙组亲本黑喙雌性(A_ZbW)×纯合灰喙雄性(__ZBZB),F1全灰,F2雄性全灰,雌性中灰:黑:白=16:15:1,推导得雌性亲本为杂合AaZbW,纯合雄性亲本为AAZBZB,F1随机交配后,A基因频率3/4、a基因频率1/4,aa概率为1/16,正好符合雌性中16:15:1的比例。
(2)甲组亲本为aaZBW(灰雌)×aaZbZb(纯合白雄),F1为aaZBZb(灰雄)×aaZbW(白雌),F1相互杂交,后代雌雄个体中性染色体类型及比例为ZBZb:ZbZb=1:1,ZBW:ZbW=1:1;常染色体为aa,可得雌雄表型比例均为灰:白=1:1,即灰喙雌性:白喙雌性:灰喙雄性:白喙雄性=1:1:1:1。B只在Z染色体,W不算。雌雄各占1/2: 雄性(ZZ)中ZBZb : ZbZb =1:1→B占1/4;雌性(ZW)中ZBW : ZbW =1:1→B占1/4;总B:1/4+1/4=1/2;总Z染色体数:雄性2条×1/2+雌性1条 ×1/2=3/2,B 频率=1/2÷3/2=1/3。
(3)甲组F1灰喙个体为aaZBZb(均为雄性),乙组F1灰喙雌性为1/2AAZBW+1/2AaZBW;子代雄性均获得母本的ZB,全为灰,只有雌性可能出现黑喙(A_ZbW),概率为:A_(3/4)×ZbW(父本给Zb概率1/2,母本给W概率1/2)=3/4×1/4=3/16。性染色体为ZZW的灰喙纯合子,说明两条Z都带B,多余的Z来自亲本减数分裂异常,即雌性亲本减数第一次分裂时W染色体和ZB所在的染色体未分离,产生了ZBW的卵细胞,与正常含ZB的精子结合,形成ZBZBW个体(或雄性亲本减数分裂产生ZBZB的精子,与正常含W的卵细胞结合)。
(4)让该黑喙雌性与多只白喙雄性(aaZbZb)交配,观察后代的表现型及比例。若后代全为黑喙,则该黑喙雌性基因型为AAZbW;若后代出现白喙(或黑喙:白喙=1:1),则该黑喙雌性基因型为AaZbW 。
4.(2026·北京房山·一模)紫花苜蓿是广泛栽培的多年生豆科牧草。在寒冷与盐碱双重胁迫(冷盐胁迫)下,苜蓿体内活性氧大量积累,导致细胞损伤、生长受阻。科研人员对冷盐胁迫下关键转录因子MB1的调控作用展开研究。
(1)温度、光照、重力等___________因素可参与调节植物的生长发育。冷盐胁迫可诱导苜蓿大量合成脱落酸(ABA),ABA与___________结合后启动胞内信号转导,调控MB1和MX2相关基因表达应对冷盐胁迫。
(2)抗坏血酸(AsA)是植物重要的抗氧化物质,可清除活性氧以减轻氧化损伤。
①图1结果显示:冷盐胁迫下,与野生型相比,MB1过表达株___________,减少蒸腾作用和防止冻害,增强苜蓿对冷盐胁迫的耐受性。
②研究表明苜蓿对冷盐胁迫的耐受性依赖转录因子MX2的量,请完善图2___________。
(3)研究发现,冷盐胁迫下苜蓿体内MR3蛋白的表达量显著降低,研究人员进行了凝胶阻滞实验(EMSA),结果如图3。
EMSA:将标记的DNA探针与待测蛋白共孵育后进行电泳。若蛋白与探针结合,形成蛋白-探针复合物,迁移减慢,出现阻滞带;未结合时探针快速迁移,出现游离带。
据图3阐述MB1蛋白、MX2基因、MR3蛋白的关系,___________。
(4)综合上述研究,阐述冷盐胁迫下苜蓿的应对策略______。
【答案】(1) 环境 受体
(2) 叶片变窄
(3)MR3与MB1竞争性结合MX2基因(启动子)
(4)冷盐胁迫诱导ABA合成,ABA促进MB1表达;冷盐胁迫同时使MR3表达降低,减弱了MR3对MX2启动子的竞争性占位,MB1对MX2的转录激活增强,促进AsA合成,清除过量活性氧,减轻细胞损伤。
【详解】(1)温度、光照、重力等属于环境因素,可参与调节植物的生长发育。ABA作为一种植物激素,需与受体结合后才能启动胞内信号转导,调控相关基因表达。
(2)
从图1可知,冷盐胁迫下,与野生型相比,MB1过表达株叶片变窄,这样的形态变化可减少蒸腾作用和防止冻害,增强苜蓿对冷盐胁迫的耐受性。苜蓿对冷盐胁迫的耐受性依赖转录因子MX2的量,图2是野生型和MX2过表达株在对照组和冷盐胁迫下AsA含量的情况,AsA可清除活性氧以减轻氧化损伤,所以冷盐胁迫下,MX2过表达株的AsA含量应高于冷盐胁迫下野生型AsA含量和对照组MX2过表达株AsA含量,此处应补充如图所示:。
(3)从图3的凝胶阻滞实验结果来看,MB1蛋白和MR3蛋白都能与MX2启动子探针结合形成复合物,但当MB1蛋白和MR3蛋白同时存在时,MB1蛋白-探针复合物的量更多,说明MR3与MB1竞争性结合MX2基因。
(4)综合上述研究,冷盐胁迫诱导苜蓿体内ABA合成,ABA促进MB1表达;同时冷盐胁迫使MR3表达降低,减弱了MR3对MX2启动子的竞争性占位,这样MB1对MX2的转录激活增强,进而促进AsA合成,AsA是植物重要的抗氧化物质,可清除过量活性氧,减轻细胞损伤,这就是冷盐胁迫下苜蓿的应对策略。
5.(25-26高三上·北京丰台·期末)压力易导致毛囊中的K细胞死亡,引起脱发。研究者对其机制展开探究。
(1)K细胞死亡的类型包括由基因所决定的细胞自动结束生命的________和由不利因素引起的细胞坏死两种方式。
(2)压力能激活交感神经元大量释放神经递质——去甲肾上腺素(NE)。研究者推测:交感神经元通过释放NE触发毛囊K细胞死亡引起脱发。为验证该推测,研究者设计了多组实验,以注射树脂毒素RTX模拟压力大的状态,激活交感神经元,其中实验组的操作如下表所示。
实验组
实验对象
实验操作
Ⅰ
阻断交感神经鼠
局部注射NE
Ⅱ
NE受体缺陷鼠
注射RTX激活交感神经元
当实验结果为________时,可证实上述推测。
(3)已有实验证据表明毛囊K细胞的细胞碎片会间接激活T细胞。小鼠毛发恢复生长后,若再受到较大压力时,脱毛会复发且加剧。研究者推测:激活的T细胞会攻击毛囊K细胞;反复受到压力会使T细胞对毛囊K细胞的攻击更强烈。为验证该推测,研究者进一步开展实验。
①实验准备:对正常鼠分别注射生理盐水、RTX,从两组小鼠体内分离T细胞;
②实验操作:对照组和实验组选取相同数量的细胞免疫缺陷鼠,依次完成操作,一段时间后检测相应指标。请选择合适的选项填入横线。
实验组Ⅰ处和Ⅱ处的操作分别为:________(填写字母)
a.注射RTX b.注射生理盐水组T细胞
c.注射NE d.注射RTX组T细胞
③结果显示:压力测试后实验组各项指标均高于对照组。请分析该结果产生的原因。________________________。
【答案】(1)细胞凋亡
(2)实验组Ⅰ:毛囊K细胞大量死亡、脱毛显著,与对照组无显著差异;实验组Ⅱ:毛囊K细胞正常不脱毛,与对照组形成显著差异
(3) d a 小鼠再次受到压力时,已被激活的T细胞会增殖分化产生大量的T细胞,对毛囊K细胞的攻击更强,脱毛更严重
【分析】当神经冲动传到突触前膜时,突触小泡释放神经递质,神经递质经扩散通过突触间隙,与突触后膜上的特异性受体结合,引发突触后膜电位变化,从而将信号传递给下一个神经元或靶细胞。神经递质发挥作用后会被迅速降解或回收,以避免持续作用。
【详解】(1)细胞死亡分为两种类型:细胞凋亡是由基因决定的细胞自动结束生命的编程性死亡,属于主动的、生理性的死亡。细胞坏死是由外界不利因素(如损伤、缺氧)引起的病理性死亡,属于被动的、病理性的死亡。
(2)实验目的是验证“交感神经元通过释放NE触发毛囊K细胞死亡”,设计了两组对照来验证NE的作用:实验组I(阻断交感神经 + 注射NE):阻断交感神经后,小鼠自身无法释放NE,但注射NE补充了信号分子,若推测正确,NE会直接触发K细胞死亡,因此脱毛效果与“激活交感神经的对照组”无显著差异。实验组II(NE受体缺陷鼠 + 激活交感神经):即使激活交感神经元释放NE,小鼠因缺乏NE受体无法接收信号,所以K细胞不会死亡、不脱毛,与对照组形成显著差异。两组结果结合,证明了“交感神经元释放的NE是触发K细胞死亡的关键信号”。
(3)实验目的是验证“激活的T细胞会攻击毛囊K细胞,且反复压力会增强攻击”,实验对象为细胞免疫缺陷鼠(自身无功能性T细胞,可排除自身免疫干扰):Ⅰ处(毛发恢复前):需要注入“经RTX处理(压力激活)的T细胞”(选d),让这些已激活的T细胞识别毛囊K细胞为靶细胞。Ⅱ处(毛发恢复后):需要注射RTX(选a)模拟再次压力,观察T细胞在压力下的攻击效果。实验组注入的是“经RTX处理过的T细胞”,这些T细胞已被毛囊K细胞碎片激活,能特异性识别K细胞。当再次注射RTX(模拟压力)时,已激活的T细胞会快速增殖分化为效应T细胞,同时记忆T细胞也会被激活,显著增强对毛囊K细胞的免疫攻击,导致K细胞死亡更多、脱毛更严重,因此实验组各项指标(如脱毛程度、K细胞死亡率)均高于对照组(注入的是未激活的生理盐水组T细胞)。
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(信息提取与逻辑分析)
试题前瞻·能力先查
限时:5min
【改编题】学习以下材料,回答问题。
基于操纵子设计遗传逆变器
操纵子是原核生物中的一种基因表达调控单位,在诱导物的作用下,通过调控蛋白与操纵序列的结合或解离,影响下游基因的表达。常见的操纵子有四环素操纵子、乳糖操纵子和色氨酸操纵子。近年来,研究者将1个或多个操纵子应用于发酵工程,设计可以精确调控基因表达的遗传元件,称之为遗传逆变器。
以具有抗病毒活性的紫色杆菌素合成为例,科研人员设置了图1中的两种遗传逆变器。方案一:将四环素操纵子与紫色杆菌素导入大肠杆菌,R1会持续表达并结合O1序列,抑制下游基因的表达;当诱导物四环素存在时,其可以结合R1,导致其与O1分离并促进基因表达。方案二:在上述基础上,还导入了色氨酸操纵子,在诱导物色氨酸存在的情况下,R2与之结合形成复合物后,结合O2序列,并抑制下游基因RT的表达,减轻了R1与O1序列的结合,导致遗传逆变器的激活输出。在无色氨酸的情况下,由于R2无法实现抑制功能,R1会持续表达并结合O1序列,遗传逆变器没有激活输出。
目前,这种基于操纵子的遗传逆变器已经广泛应用于工程菌的培养,通过与其他技术结合,也可以逐步实现对哺乳动物基因表达的时空精准调控。
(1)培育转基因工程菌的过程中,构建含有操纵子或紫色杆菌素的表达载体需要使用的工具酶有________。
(2)文中提及的两种遗传逆变器,与方案一相比,方案二的主要优势是________。
(3)为了实现大肠杆菌的可控凝集与产物分离,研究者将启动子CYC与絮凝蛋白基因Flo构建表达载体并导入工程菌,但是发现在非蓝光条件下,仍存在Flo基因的表达。请你结合文中的遗传逆变器技术,帮助研究者在图2中构建蓝光触发的大肠杆菌调控系统。
该系统中,质粒2中EL2基因的作用是________。结合上述目标,在①、②、③处应选用的启动子分别是_________、_________、_________。
启动子:a.ACT b.CYC
质粒上的序列Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分别是_________、_________、_________。
序列:A.R1 B.R2 C.O1 D.O2
(4)综合上述研究,请完善下表中利用该工程菌产生紫色杆菌素的环境条件。
培养阶段
光照条件
色氨酸添加情况
生产紫色杆菌素阶段
_______
_______
分离紫色杆菌素阶段
_______
_______
【答案】(1)限制酶和DNA连接酶
(2)更加灵敏,分级调节,放大调节效应
(3) 保持EL2的低表达,使细胞始终含有少量EL2,能够快速响应蓝光 b b a B A C
(4) 黑暗 不添加 蓝光 添加
【详解】(1)构建基因表达载体时,需要先用限制酶切割目的基因和载体,再用DNA连接酶连接目的基因与载体,因此需要这两种工具酶。
(2)方案一仅依赖四环素单一诱导物调控基因表达,仅能实现 “四环素存在 / 不存在” 的二元调控。方案二引入了色氨酸操纵子,增加了色氨酸这一调控变量:只有同时存在四环素和色氨酸时,才能激活遗传逆变器,使紫色杆菌素基因表达;缺少任意一种诱导物,基因都无法有效表达。这种双诱导物的调控方式,实现了更复杂、更精准的逻辑控制,通过分级调节,放大调节效应,提升了调控的特异性和可控性。
(3)质粒2中ACT为组成型弱启动子,可以使EL2基因处于低表达状态,使细胞始终产生少量EL2蛋白,这样就能够快速响应蓝光,从而激活CYC启动子。EL2需要持续表达,才能在蓝光出现后激活CYC,因此①处驱动EL2的启动子选用组成型CYC启动子;R2需要仅在蓝光条件下表达,因此②处驱动R2的启动子选用蓝光可激活的CYC(b); R1需要在非蓝光条件下持续表达,结合Flo上游的O1抑制Flo,避免泄漏表达,因此③驱动R1的启动子选用组成型ACT(a); 序列上,O2上游是调控蛋白R2,O2下游是R1,Flo上游需要放置O1(被R1结合抑制Flo),因此Ⅰ为R2(B)、Ⅱ为R1 (A)、Ⅲ为O1(C)。
(4)光照条件(黑暗):此时启动子 CYC 不被激活,Flo(絮凝蛋白)基因不表达,工程菌不会发生凝集,保持悬浮状态,利于菌体生长和产物合成;色氨酸的情况下,会减轻了R1与O1序列的结合,导致生产紫色杆菌素生成减少,所以应该不添加色氨酸,从而解除抑制;分离阶段需要触发细菌凝集(蓝光触发Flo表达),不需要继续生产紫色杆菌素,因此条件为蓝光、添加色氨酸。
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1.(2026·北京顺义·一模)学习以下材料,回答(1)-(5)题。
神经元胞吐的新机制
海马区是脑中与认知、情感等功能密切相关的区域。科学家改造海马区神经元,使其在蓝光激发下产生动作电位。在图1中的载网上培养上述神经元,载网可在控制器的作用下从固定高度坠入冷冻剂,使其上的神经元瞬间被固定。蓝光发射器可发射蓝光激活载网上的神经元。科研人员采集冷冻后的神经元,借助电子显微镜获取了神经元兴奋后0-300ms不同时间点超过1000张突触电镜图像,揭示了突触小泡的动态转变过程。
在突触前膜附近观察到两类突触小泡(SV),直径分别约29nm(小)和41nm(大)。这些SV分为七种结构状态:锚定(大/小)、半融合(大/小)、孔开放(大/小)和Ω型。在兴奋后70ms的图像中,观察到大量小SV从突触前膜脱离。
进一步分析不同时间点的图像,科研人员构建了图2所示的神经元胞吐模型。静息状态下,大SV对接突触前膜形成锚定大SV,兴奋后4ms锚定大SV转变为半融合大SV,8ms形成具有4nm脂质融合孔的开放大SV,并迅速收缩为孔开放小SV。随后,一部分小SV关闭融合孔,70ms时,锚定小SV脱离突触前膜形成空SV(方式1),空SV无法再次与突触前膜融合;另一部分孔开放小SV完全塌陷(方式2)。
上述研究揭示了神经元胞吐的新机制,有助于深入理解其生理学意义及其在不同神经元类型间通讯中的作用。
(1)图2所示过程依赖细胞膜的_______性,方式________有助于SV的快速回收。
(2)图1中调整蓝光发射器的高度,目的是改变__________。
(3)为证明方式1是海马区神经元胞吐的主要途径,需检测兴奋后特定时间点突触小体中__________的比例。
(4)分析文中信息,下列推测正确的是_______(多选)
A.文中的研究方法可追踪同一突触小泡的动态变化
B.孔开放大SV体积快速收缩,进而释放神经递质
C.空SV无法再次和突触前膜融合,防止其占据有限对接位点
D.神经元通过方式2可使突触前膜成分得到更新
(5)神经毒素可通过破坏S蛋白阻断SV外排,科研人员用该毒素处理神经元,半融合大SV含量显著减少,且静息和蓝光刺激的突触中锚定大SV的含量无显著差异。研究发现甲减大队海马区神经元S蛋白合成减少。综合以上信息,分析S蛋白的功能,推测甲减患者情绪低落的可能原因________________________________________________。
【答案】(1) 流动 1
(2)从神经元兴奋到固定的时间间隔
(3)半融合小SV、锚定小SV/Ω型SV
(4)BCD
(5)甲减患者海马区神经元S蛋白减少,锚定大SV转化为半融合大SV的量减少,释放神经递质受阻。兴奋在神经元之间的传递受阻导致情绪低落
【详解】(1)图2所示过程涉及膜的融合等,依赖细胞膜的流动性。从文中可知,方式1中锚定小SV脱离突触前膜形成空SV,空SV无法再次与突触前膜融合,这种方式有助于SV的快速回收,所以方式1有助于SV的快速回收。
(2)题干说明:“蓝光发射器可发射蓝光激活载网上的神经元”,调整高度可改变蓝光照射的位置/范围/强度,从而精准激活不同位置的神经元,或控制激活的神经元数量,目的是改变从神经元兴奋到固定的时间间隔。
(3)为证明方式1是海马区神经元胞吐的主要途径,需要检测兴奋后特定时间点突触小体中与方式1相关的物质比例,即半融合小SV、锚定小SV/Ω型SV的比例。
(4)A、实验是对不同时间点的样本进行冷冻固定、电镜成像,属于静态快照,无法追踪同一个突触小泡的连续动态,只能统计群体的变化规律,A错误;
B、题干明确:“8ms 形成具有4nm脂质融合孔的开放大SV,并迅速收缩为孔开放小SV”,融合孔开放+收缩的过程,就是神经递质释放的过程,B正确;
C、题干说明:“空SV无法再次与突触前膜融合”,避免无效囊泡占用对接位点,保证后续胞吐的正常进行,C正确;
D、方式2中囊泡完全塌陷,囊泡膜整合到突触前膜,实现膜成分的更新与循环,D正确。
(5)毒素破坏 S 蛋白后半融合大 SV 显著减少,但锚定大 SV 无变化。锚定大SV→半融合大 SV 是胞吐的关键步骤(图 2),说明S蛋白不影响SV的锚定,而是促进锚定大SV向半融合大SV的转化(促进 SV 的融合 / 外排 / 胞吐过程)。因此甲减患者情绪低落的可能原因甲减患者海马区神经元S蛋白减少,锚定大SV转化为半融合大SV的量减少,释放神经递质受阻,兴奋在神经元之间的传递受阻导致情绪低落。
2.(25-26高三上·北京海淀·月考)学习以下材料,回答(1)~(4)题。
内质网应激期间线粒体区域翻译受保护
内质网对蛋白质的正确折叠有重要作用。内质网中有一种结合蛋白(BiP),能防止多肽链错误折叠,并促进错误折叠的蛋白质重新折叠,以形成正确构象。不能正确折叠的蛋白质可转移到细胞质中降解。
当细胞受到某些有害因素刺激,未折叠或错误折叠蛋白质在内质网腔超量积累时,会引发内质网应激反应。位于内质网膜上的蛋白质PERK感受到应激信号后通过二聚化和磷酸化被激活,继而通过一系列信号转导诱导基因转录上调。活化的PERK可与翻译起始因子结合,使磷酸化,进而抑制细胞整体的翻译活性。
在使用毒性物质Tg处理细胞引发内质网应激反应后,科研人员检测了细胞不同区域的翻译活性,发现内质网区域的翻译活性下降了73%,而线粒体区域仅下降了27%。
为揭示内质网应激时线粒体区域翻译受保护的原因,科研人员进行了实验,发现线粒体蛋白A是PERK最丰富的相互作用蛋白之一。蛋白A位于线粒体膜上,能与激活的PERK的特定位点(第680~880位氨基酸)结合,而该位点也是与PERK结合的位点(如图)。内质网和线粒体之间存在接触区域(M区),PERK和蛋白A共定位于该区域。内质网应激期间,PERK和蛋白A的相互作用使M区面积显著增加。M区可作为内质网应激期间受保护的线粒体蛋白翻译平台。
(1)内质网是蛋白质的合成、______场所和运输通道。有些内质网上有______附着,称为粗面内质网。
(2)研究者推测,内质网应激发生时,蛋白A与竞争性结合______,使M区的______含量降低,进而使线粒体区域翻译受到保护。
(3)根据文中信息,对实验结果的预期正确的有______。
A.使PERK第680~880位氨基酸缺失后,蛋白A不能与其结合
B.与对照组相比,Tg处理组与蛋白A结合的PERK更多
C.内质网应激条件下,过表达蛋白A细胞中线粒体区域翻译活性高于对照组
D.内质网应激条件下,敲低蛋白A的细胞中M区面积比对照组显著增加
(4)阐述内质网应激期间细胞的系列反应对细胞生存的意义______(答出两点即可)。
【答案】(1) 加工 核糖体
(2) 激活的PERK 磷酸化eIF2α
(3)ABC
(4)转录上调,促进新合成蛋白质以及错误折叠蛋白质的正确折叠;大部分蛋白质翻译被抑制,降低进入内质网的蛋白质量,有利于内质网恢复正常功能;选择性保护线粒体蛋白酶译,有利于保障细胞的能量供应。几方面共同提高了细胞在有害环境下的生存能力
【分析】分析题图:内质网应激蛋白(BiP)与折叠错误的蛋白结合,使PERK发生磷酸化被激活,p-PERK(磷酸化PERK)促进eIF2α的磷酸化,进而阻止新生蛋白质的合成,这是反馈调节机制。在持续而严重的ERS条件下,p-eIF2α(磷酸化eIF2α)还促进有关转录因子的合成,通过调节相关基因的表达,降低抗凋亡蛋白BCL-2的含量,提高促凋亡蛋白Bax的含量,诱导受损细胞凋亡。
【详解】(1)内质网上附着核糖体,而核糖体是蛋白质合成场所,内质网可以对蛋白质进行加工,内质网可以出芽形成囊泡,可见内质网是蛋白质的合成、加工场所和运输通道。有些内质网上有核糖体附着,称为粗面内质网。
(2)由文中“位于内质网膜上的蛋白质PERK感受到应激信号后通过二聚化和磷酸化被激活,继而通过一系列信号转导诱导BiP基因转录上调。活化的PERK可与翻译起始因子eIF2α结合,使eIF2α磷酸化”以及“线粒体蛋白A是PERK最丰富的相互作用蛋白之一。蛋白A位于线粒体膜上,能与激活的PERK的特定位点(第680~880位氨基酸)结合”可知,内质网应激发生时,蛋白A与eIF2α竞争结合激活的PERK,使M区的磷酸化eIF2α含量降低,进而使线粒体区域翻译受到保护。
(3)A、文中提到蛋白A能与激活的PERK的第680~880位氨基酸结合,若使PERK第680~880位氨基酸缺失,蛋白A不能与其结合,A正确;
B、Tg处理引发内质网应激反应,根据“内质网应激期间,PERK和蛋白A的相互作用使M区面积显著增加”,可知与对照组相比,Tg处理组与蛋白A结合的PERK更多,B正确;
C、内质网应激条件下,过表达蛋白A,会使更多PERK与蛋白A结合,减少PERK与eIF2α结合,使线粒体区域翻译受保护,其翻译活性高于对照组,C正确;
D、内质网应激条件下,敲低蛋白A,PERK和蛋白A相互作用减弱,M区面积与对照组会有显著差异,D错误。
故选ABC。
(4)内质网应激期间细胞的系列反应对细胞生存的意义是:内质网应激期间细胞通过BiP转录上调,促进新合成蛋白质以及错误折叠蛋白质的正确折叠;大部分蛋白质翻译被抑制,降低进入内质网的蛋白质量,有利于内质网恢复正常功能;选择性保护线粒体蛋白翻译,有利于保障细胞的能量供应,几方面共同提高了细胞在有害环境下的生存能力。
3.(25-26高三上·北京昌平·期末)学习以下材料,回答(1)~(5)题。
藻类“碳工厂”的隐藏技能
藻类贡献了地球近一半的光合固碳,但水生环境中溶解态CO₂供应稀少且不稳定,严重限制了光合作用效率。藻类演化出独特的CO₂浓缩机制(CCM),其核心是叶绿体中的“蛋白核”——这个微区室能富集CO₂,为光合作用关键酶Rubisco提供充足底物;不过,受蛋白核基质特性影响,被浓缩的CO₂会不可避免地发生泄漏。
脂肪酸的合成同样涉及无机碳的“固定”:乙酰辅酶A羧化酶(ACC)催化HCO₃⁻与乙酰辅酶A生成丙二酰辅酶A,从而启动脂肪酸合成。在藻类细胞中,这两条关键的碳代谢途径共享叶绿体场所。
研究团队选用莱茵衣藻探索ACC与蛋白核之间的潜在联系。团队聚焦于可催化CO₂转化为HCO₃⁻的碳酸酐酶(LCIB)及ACC的关键亚基BCC1,分别利用控制红色荧光蛋白合成的Cherry和控制绿色荧光蛋白合成的mVenus作为报告基因,构建LCIB-Cherry融合基因及BCC1-mVenus融合基因,导入莱茵衣藻。显微镜下观察两种荧光分布,结果表明在低CO₂条件下,BCC1特异性汇聚于蛋白核外周LCIB富集的区域,来自蛋白核基质的泄漏CO₂在此处被重新转化为HCO₃⁻。而当外界CO₂浓度升高时,蛋白核消散,BCC1及LCIB也随之分散于整个叶绿体基质中。
进一步的研究表明,蛋白核功能缺陷突变体在脂肪酸合成上表现出明显缺陷,且海洋硅藻中也呈现类似的ACC空间分布特征。基于这些线索,团队提出了一个“ACC-CCM协同作用模型”,首次揭示了光合作用与脂肪酸合成这两条途径之间紧密的协同机制,阐释了藻类在贫碳环境中高效利用无机碳的新模式。
(1)藻类通过光合作用途径将____________,以维持地球的碳循环。
(2)显微镜下观察两种荧光分布结果为__________,支持相关结论。
(3)请根据文中信息在答题卡上完善“ACC-CCM协同作用模型”图__________。
(4)研究发现,在低CO₂条件下,BCC1可在蛋白核周围形成凝聚物。为防止HCO₃⁻从蛋白核区域泄漏到叶绿体基质中,写出一种藻类可能的应对策略:__________。
(5)藻类“ACC-CCM协同作用模型”的应用价值是__________
【答案】(1)无机物(CO2)转化为有机物
(2)低CO2条件下红色荧光和绿色荧光在蛋白核外周共定位(或重叠),高CO2条件下两种荧光分散于整个叶绿体基质中
(3)
(4)在蛋白核外周富集BCC1以增强凝聚物的致密性,加速泄漏的CO2转化为HCO3-,形成局部高浓度区域使其被ACC高效利用,减少向叶绿体基质的扩散
(5)提高藻类的光合效率和脂肪酸产量,开发高产油微藻,促进生物燃料生产;增强碳捕获与利用,缓解温室效应,在生物能源和碳中和领域具有应用潜力
【分析】光合作用包括光反应和暗反应两个阶段,光反应的场所为类囊体薄膜,产物为ATP、NADPH和氧气,暗反应的场所为叶绿体基质,包括二氧化碳的固定和C3的还原,其中C3的还原需要光反应产物ATP和NADPH参与。
【详解】(1)材料明确藻类通过光合作用进行“光合固碳”,且脂肪酸合成也涉及无机碳“固定”,故藻类通过光合作用途径将无机物(CO2)转化为有机物,以维持地球的碳循环。
(2)研究中用红色荧光标记LCIB、绿色荧光标记BCC1,显微镜观察结果是核心证据。根据题干信息可知,显微镜下观察两种荧光分布结果为低CO2条件下红色荧光和绿色荧光在蛋白核外周共定位(或重叠),高CO2条件下两种荧光分散于整个叶绿体基质中,支持相关结论。
(3)据题干信息分析可知,在低CO2条件下,从叶绿体基质中向蛋白核外周标注箭头表示CO2泄漏方向,在蛋白核外周,碳酸酐酶将泄漏的CO2转化为HCO3⁻,HCO3⁻再进入蛋白核为Rubisco提供原料;同时,脂肪酸合成相关的ACC在蛋白核周围利用HCO3⁻进行脂肪酸合成。在高CO2条件下,蛋白核消散,BCC1和LCIB分散于叶绿体基质中,此时脂肪酸合成相关的ACC也分散在叶绿体基质中。“ACC-CCM协同作用模型”图为。
(4)从结构上:增强BCC1凝聚物的密封性,阻挡HCO₃⁻扩散;从代谢上:促进ACC对HCO₃⁻的催化利用,减少其积累泄漏;从上游转化:增加LCIB表达量,加速CO₂转化为HCO₃⁻,维持局部HCO₃⁻浓度梯度,减少泄漏,即在蛋白核外周富集BCC1以增强凝聚物的致密性,加速泄漏的CO2转化为HCO3-,形成局部高浓度区域使其被ACC高效利用,减少向叶绿体基质的扩散。
(5)模型揭示了藻类“高效利用无机碳”的机制,且涉及固碳(光合作用)和脂肪酸合成(油脂生产)。故可提高藻类的光合效率和脂肪酸产量,开发高产油微藻,促进生物燃料生产;增强碳捕获与利用,缓解温室效应,在生物能源和碳中和领域具有应用潜力。
4.(2026·北京丰台·一模)学习下列材料,回答(1)~(4)题。
大肠杆菌转录调控机制的新认识
转录因子(TF)是一类可促进或抑制转录的蛋白质。过去认为强度有差异的启动子受同一TF调控时,转录量差异会更大。最近科学家发现某些TF不符合这一规律,在这些TF调控下,强度不同的组成型启动子(持续表达启动子)的最终转录量却无显著差异,科学家对此展开研究。LacI与CpxR是这类TF的代表,二者调控结果如图1。
图1:
注:不同虚线代表强度不同的组成型启动子,转录量频率为某转录水平的细胞所占比例
科学家建立数学模型解释上述现象:最终转录量由TF对启动子的调控能力(FC)与组成型启动子强度(C)共同决定,最终转录量=FC×C。图1结果显示,在CpxR或LacI的调节下,FC×C=常数,说明这类TF的调控能力FC与启动子强度C呈反比。以CpxR调控为例,强启动子基础转录水平高,在极少量CpxR促进下仅增长几倍就达到饱和转录水平,因此FC较小,而弱启动子相反。细胞内正常浓度的TF对强启动子已过饱和,而对弱启动子不饱和,弱启动子能更充分地利用TF的调控效果,使得不同启动子在TF调控下的转录量差异被“抹平”。
为将结果推向一般化,科学家进一步提出了适用于所有TF类型的FC定量计算公式:
其中[TF]是TF饱和程度(最小为0,最大为1),在同一个TF调节过程中,α和β是不变的。β是大于0的数,用来衡量TF调控RNA聚合酶与启动子结合的稳定性参数:当β>1时,TF会增强RNA聚合酶与启动子结合的稳定性,上文中LacI与CpxR均属此类;β<1时反之。因此可以计算出某一TF浓度下具体的FC,也可以推知随着TF浓度变化,FC的变化趋势。
该项研究拓展了人们对基因转录水平调控的认识。
(1)RNA聚合酶能识别并结合启动子、驱动基因________。该过程所需的原料是________。
(2)根据图1分析LacI和CpxR的作用效果,将选项填入表格中。
TF类型
启动子类型
LacI
CpxR
弱启动子
①________
②________
强启动子
③________
④________
a.激活作用强 b.激活作用弱
c.抑制作用强 d.抑制作用弱
(3)由FC计算公式推知,当β>1时,随TF浓度增加FC的变化趋势是________,可能与RNA聚合酶和启动子的结合情况有关。
(4)另发现一种促进型转录因子D,其β<1。现有两种不同强度的组成型启动子(X和Y)控制同一基因表达,无D时表达量如图所示。请运用文中信息与模型,预测并绘制D调控下的转录量结果(不考虑转录量频率)。
【答案】(1) 转录 四种游离的核糖核苷酸
(2) d a c b
(3)逐渐降低
(4)
【详解】(1)RNA聚合酶识别并结合启动子后,驱动基因进行转录,该过程以DNA为模板合成RNA,所需原料为四种核糖核苷酸(ATP、UTP、GTP、CTP)。
(2)LacI是乳糖操纵子的阻遏蛋白,通常对启动子起抑制作用。对于弱启动子,其抑制效果可能相对不明显,抑制作用弱;而对于强启动子,由于启动子活性高,LacI的抑制作用会更显著,抑制作用强。CpxR是一种应激反应调控蛋白,通常作为激活因子发挥作用。对于弱启动子,CpxR的激活作用可能较弱;而对于强启动子,其激活作用会更强。因此①d抑制作用弱;②a激活作用强;③c抑制作用强;④b激活作用弱。
(3)β是大于0的数,用来衡量TF调控RNA聚合酶与启动子结合的稳定性参数:当β>1时,TF会增强RNA聚合酶与启动子结合的稳定性参数,则随TF浓度增加FC逐渐降低。
(4)转录因子 D 是促进型转录因子,且其β<1(β 通常代表转录调控的放大系数 / 效率系数,β<1 说明促进作用有限,无法无限放大转录量,且对不同强度启动子的调控效果存在差异)。启动子 X、Y 为组成型启动子,无 D 时:X 的峰值转录量更低(约 4),Y 的峰值转录量更高(约 6),说明Y 的本底启动强度显著高于 X。促进型转录因子的核心作用:提升启动子的转录效率,使转录量整体上调,最终导致启动子 X、Y 的转录量分布曲线整体向右平移(转录量上调),峰值位置右移。但促进程度不一样。对强启动子促进强,对弱启动子促进弱,所以两条曲线间距增大。
5.(2026·北京昌平·一模)学习以下材料,回答(1)~(4)题。
BA蛋白:调控B细胞功能的“分子指挥官”
2型糖尿病是一种高发的慢性病,患者胰岛微环境伴随慢性炎症,胰岛B细胞的葡萄糖刺激胰岛素分泌功能(GSIS)受损。临床上多用胰高血糖素样肽-1受体(GLP-1R)激动剂等进行治疗,但患者对药物反应存在显著个体差异,疗效不理想。
染色质重塑可改变染色质可接近性,可接近性是指DNA与组蛋白结合的松紧程度,不改变基因碱基序列,结合紧密时可接近性低,不利于转录。BA蛋白作为染色质重塑复合体的核心亚基,已被证实是维持B细胞功能的关键因子,其功能异常与2型糖尿病密切相关。特异性敲除B细胞的BA蛋白会直接导致GSIS障碍和高血糖,并且胰岛素分泌相关基因的染色质可接近性显著降低。
BirA是可使其10nm左右范围内的蛋白标记上生物素的酶,链霉亲和素偶联琼脂糖微球可特异性结合带有生物素标记的蛋白,Flag标签为一段能被专门的Flag抗体精准识别并结合的蛋白序列,Flag抗体偶联琼脂糖微球可特异性结合带Flag标签的蛋白。为筛选BA蛋白调控胰岛素分泌相关基因染色质可接近性的关键因子(X),科研人员将BA-BirA融合蛋白表达载体导入胰岛B细胞并分成两组,其中一组加入生物素,一组不加生物素。分别培养一段时间后裂解细胞获得总蛋白,每组平均分成两份,一份直接电泳,另一份用链霉亲和素偶联琼脂糖微球提取后电泳,结果如图1-a。用Flag-BA融合蛋白表达载体重复上述实验,不加入生物素,改用Flag抗体偶联琼脂糖微球调取后电泳,结果如图1-b。
炎症等应激环境可使BA蛋白功能受损。此外,东亚人群中存在罕见的BA蛋白结构,其第278位缬氨酸被甲硫氨酸替换,该变化显著降低胰岛素分泌能力。BA蛋白缺失不仅损害内源性胰岛素分泌,还显著削弱了GLP-1R激动剂的促胰岛素分泌效应。该发现为深入理解2型糖尿病的遗传调控机制提供了新视角,也为未来治疗2型糖尿病新策略奠定了理论基础。
(1)BA蛋白对胰岛B细胞功能调控的过程中,染色质可接近性改变属于________遗传。东亚人群中BA蛋白结构改变的根本原因是BA基因发生了_______。
(2)推测BA蛋白调控胰岛B细胞功能的作用机制为_________,维持胰岛B细胞正常功能。
(3)请在图2中补充实验处理及结果,验证炎症等应激环境可使BA蛋白功能受损___________。
(4)结合材料,下列2型糖尿病治疗改进思路中可行的是________。
A.基因编辑技术对东亚人群中BA基因突变位点进行定点修复
B.恢复BA蛋白功能与使用GLP-1R激动剂的联合治疗方案
C.研发可增强内源性BA蛋白活性的小分子药物
D.研发可促进BA蛋白调控的胰岛素分泌相关基因转录的药物
【答案】(1) 表观 碱基对的替换
(2)BA蛋白与Nkx6.1结合,胰岛素分泌相关基因的染色质可接近性升高,利于转录
(3)
(4)ABCD
【详解】(1)染色质重塑可改变染色质可接近性,不改变基因碱基序列,这种不改变DNA序列、仅影响基因表达的遗传属于表观遗传。东亚人群中BA蛋白的第278位缬氨酸被甲硫氨酸替换,属于蛋白质中氨基酸的改变,其根本原因是BA基因发生了基因突变(碱基对的替换),即基因中碱基对的替换导致密码子改变,最终氨基酸改变。
(2)BA蛋白是染色质重塑复合体的核心亚基,维持B细胞功能;特异性敲除B细胞的BA蛋白,会导致胰岛素分泌相关基因的染色质可接近性显著降低;BA蛋白与Nkx6.1结合,胰岛素分泌相关基因的染色质可接近性升高,利于转录,进而维持胰岛B细胞正常功能。
(3)生物素为 “-” 的 1、2 组:无论是否有炎症环境,关键因子 X 均无条带(验证实验体系的特异性)。生物素为 “+”、无炎症的第 3 组:关键因子 X 条带清晰且较粗(BA 蛋白功能正常,可结合关键因子 X)。生物素为 “+”、有炎症的第 4 组:关键因子 X 条带显著变细(炎症环境使 BA 蛋白功能受损,与关键因子 X 的结合能力下降)。
(4)A、东亚人群中BA蛋白第278位氨基酸突变,用基因编辑技术定点修复突变位点,可恢复BA蛋白正常功能,改善胰岛素分泌,A符合题意;
B、BA蛋白缺失不仅损害内源性胰岛素分泌,还显著削弱了GLP-1R激动剂的促胰岛素分泌效应,因此恢复BA蛋白功能+GLP-1R激动剂联合治疗,可恢复药物效应、提升疗效,B符合题意;
C、BA蛋白功能异常与2型糖尿病密切相关,研发增强内源性BA蛋白活性的小分子药物,可改善BA蛋白功能,维持胰岛B细胞正常功能,C符合题意;
D、BA蛋白通过提高胰岛素分泌相关基因的染色质可接近性、促进其转录来维持B细胞功能,研发促进该类基因转录的药物,可直接提升胰岛素分泌能力,D符合题意。
6.(2026·北京石景山·一模)学习以下材料,回答(1)~(4)题
胰岛B细胞的转分化
2型糖尿病(T2D)患病率日益升高。研究表明,有些T2D患者胰岛素分泌不足的因素是部分胰岛B细胞转分化为其他类型的内分泌细胞。
为研究胰岛B细胞转分化的机制,科研人员结合AI算法,对收集到的胰岛细胞相关数据分析后,将胰岛A细胞分为A1~A4及AB(同时具有分泌胰岛素和胰高血糖素的能力)亚群、胰岛B细胞分为B1~B3亚群,再经分析得出如图1的胰岛细胞分化轨迹图。
研究者在上述研究的基础上,筛选出驱动胰岛B细胞向胰岛A细胞转分化的关键基因S,该基因表达产物为一种分泌型Ca2+结合蛋白(S),合成后分泌至胞外。已知在正常胰岛B细胞中,胰岛素的分泌依赖Ca2+内流,胞内高浓度Ca2+激活系列信号传导,最终促进胰岛素释放。研究者还检测了外源添加S的正常胰岛B细胞中未成熟与成熟胰岛素的数量,结果见图2.进一步研究发现,外源添加S的正常胰岛B细胞中胰岛A细胞多种身份基因(如胰高血糖素基因)表达上调、胰岛素合成基因表达下调。
恢复功能性胰岛B细胞数量是治疗糖尿病的重要策略,以上研究对于逆转T2D患者胰岛B细胞功能障碍有着积极意义,有望为T2D的精准治疗开辟新路径。
(1)胰岛素一方面能促进组织细胞对葡萄糖的摄取并利用,另一方面能促进葡萄糖_______,从而降低血糖浓度,与其作用相反的激素有胰高血糖素、_______等。
(2)请据图1概述正常人和T2D患者胰岛AB细胞的分化轨迹特征_______。
(3)请从①~⑤挑选并排序,以呈现研究者“在上述研究的基础上,筛选出驱动胰岛B细胞向胰岛A细胞转分化的关键基因”的合理研究思路。正确排序为:找出指向A细胞的多条分化轨迹→_______→研究相关基因的功能。
①检测胰岛A、胰岛B、T2D胰岛B细胞中基因的表达情况
②确定多条分化轨迹中共同表达的基因
③确定多条分化轨迹中非共同表达的基因
④选出胰岛A细胞低表达、胰岛B细胞高表达、T2D胰岛B细胞高表达的基因
⑤选出胰岛A细胞高表达、胰岛B细胞低表达、T2D胰岛B细胞高表达的基因
(4)根据上述研究,解释T2D患者S基因异常表达导致胰岛素分泌减少的机制_______。
【答案】(1) 合成糖原、转变为非糖物质 肾上腺素(或甲状腺激素、糖皮质激素)
(2)正常人:既能向胰岛B细胞分化,又能向胰岛A细胞分化;T2D患者:仅向胰岛A细胞分化
(3)②→①→⑤
(4)胰岛B细胞中S基因高表达,通过减少胰岛素合成、抑制胰岛素成熟、抑制胞外Ca2+内流,从而导致胰岛素分泌减少
【详解】(1)胰岛素的降血糖作用包括两方面:一方面促进组织细胞摄取、利用葡萄糖,另一方面促进葡萄糖合成糖原、转变为非糖物质(如脂肪、某些氨基酸等),从而降低血糖浓度。与胰岛素作用相反的升血糖激素有胰高血糖素、肾上腺素、甲状腺激素、糖皮质激素等。
(2)结合题干和图1可知,正常人的胰岛细胞分化轨迹中,胰岛B细胞亚群既能向胰岛B细胞方向分化,维持自身功能,又能向胰岛A细胞方向分化,分化方向具有双向性;而T2D患者的胰岛B细胞亚群仅向胰岛A细胞方向分化,无法维持胰岛B细胞的正常分化,导致胰岛素分泌不足。
(3)筛选驱动胰岛B细胞向胰岛A细胞转化的关键基因,合理研究思路为:先找出指向A细胞的多条分化轨迹,再确定多条分化轨迹中共同表达的基因(②),缩小候选基因范围;接着检测胰岛A、胰岛B、T2D胰岛B细胞中基因的表达情况(①),对比不同细胞的基因表达差异;最后选出胰岛A细胞高表达、胰岛B细胞低表达、T2D胰岛B细胞高表达的基因(⑤),这类基因符合驱动B细胞向A细胞转化的特征,再研究相关基因的功能,因此正确排序为②→①→⑤。
(4)T2D患者S基因异常高表达时,S基因表达的分泌型Ca2+结合蛋白S分泌至胞外,一方面会抑制胞外Ca2+内流,阻断胰岛素分泌依赖的Ca2+内流激活的信号传导,抑制胰岛素释放;另一方面会使胰岛A细胞多种身份基因(如胰高血糖素基因)表达上调、胰岛素合成基因表达下调,减少胰岛素的合成;同时结合图2可知,外源添加S会降低成熟胰岛素的数量,抑制胰岛素的成熟,最终导致胰岛素分泌减少。
7.(2026·北京朝阳·一模)学习以下材料,回答(1)~(4)题。
草原地下生产力的资源限制规律
草原生态系统主要分布在干旱地区,覆盖约40%的地球陆地面积,具有重要的生态功能。传统观点多基于地上部分的观测,认为随着降水增加,养分对生态系统的限制会加剧。但根系作为获取水分和养分的主要器官,对资源限制的响应可能更加敏感。因此,明确地下生产力养分限制的空间和时间规律,对于理解草原生态系统至关重要。
研究者收集全球干旱区草地387个氮添加实验数据,分析年平均降水量对生产力氮限制强度的影响。其中,氮添加后净生产力与无氮添加净生产力的自然对数值(lnRR)代表氮限制强度,其值越大,说明添加氮对生产力的提升效果越显著。结果表明,地上生产力的氮限制强度随降水量增加而呈线性增强趋势;而地下生产力的氮限制强度随着年平均降水量增加,呈现先增强后减弱的趋势(图1)。在青藏高原长达6年的野外控制实验数据也高度吻合这一规律。
为进一步验证上述规律,研究者在青藏高原高寒草地设置4组处理:空白对照(C)、氮添加(N)、干旱处理(D),截留50%自然降水)、氮添加+干旱处理(ND),并测定了不同降水年份的地下净初级生产力(BNPP),部分结果如图2。
注:同一年份内处理间小写字母完全不同代表差异显著,其余表示差异不显著
研究认为,地下生产力在中间水分条件下出现的氮限制峰值,反映了植物对氮和水分资源的“最大协同限制”机制。这一发现提示,仅从地上部分推断整个生态系统的资源限制可能会导致严重偏差。
(1)干旱属于对草原生态系统的外界干扰,生态系统抵抗该干扰并使自身的结构与功能保持原状的能力称为________。
(2)收集全球数据的目的是________,而_________实验数据说明了草原生态系统地下生产力氮限制的时间规律。
(3)据图2分析,年降水量低时,地下生产力受氮限制的强度较弱,依据是_______。年降水量中等时,地下生产力受__________限制;年降水量高时,地下生产力主要受水分限制。
(4)水分增加可促进微生物代谢,土壤含氮量升高。请结合氮的供应与需求关系,解释图1中等水分条件下,地下生产力的氮限制最大的原因________________________________。
【答案】(1)抵抗力稳定性
(2) 探究地下生产力氮限制强度随降水量变化的空间规律(得出普遍规律); 青藏高原长达6年的野外控制实验
(3) 与对照组相比,氮添加处理的地下净初级生产力提升不显著(差异不显著) 氮和水分
(4)水分升高到中等水平时,水分条件改善促进植物地下部分生长,对氮的需求大幅增加;虽然水分增加促进微生物代谢,提升了土壤供氮量,但供氮量的增长无法满足需求的增长,氮的供需缺口达到最大,因此氮限制强度最大
【详解】(1)生态系统抵抗外界干扰、保持自身结构和功能原状的能力为抵抗力稳定性。这里干旱属于对草原生态系统的外界干扰,因此,生态系统抵抗该干扰并使自身的结构与功能保持原状的能力称为抵抗力稳定性。
(2)收集全球多地点的实验数据,可扩大样本范围,得到普适性规律,避免偶然性,提升结论可靠性;而青藏高原长达6年的长期野外实验,能够反映地下生产力氮限制的时间变化规律。
(3)图2结果显示,同一年份处理间小写字母有重叠则差异不显著:低降水量下对照组(C,ab)和氮添加组(N,a)差异不显著,说明加氮未显著提升地下生产力,因此氮限制强度弱。根据题干所述"最大协同限制"机制,中等降水量下氮限制强度最高,同时受到水分和氮的共同限制。
(4)低水分条件下,植物生长受水分限制,对氮的需求量小,氮限制弱;水分增加到中等程度时,水分条件改善促进植物生长,植物对氮的需求量大幅提升;虽然水分增加促进微生物代谢,提高了土壤供氮量,但供氮量的增加幅度小于植物对氮需求量的增加幅度,氮的供需缺口最大,因此氮限制强度最大;高水分条件下,土壤供氮量随微生物代谢进一步提升,供需缺口逐渐缓解,氮限制减弱,因此中等水分条件下地下生产力的氮限制最大。
8.(25-26高三上·北京海淀·期末)学习以下材料,回答(1)~(4)题。
内含肽的工程学应用
内含肽是一些蛋白质中具有的特殊多肽序列。内含肽可催化其两端自剪切反应,并将内含肽上游和下游两段多肽切口处的氨基和羧基连接,形成新的蛋白质,即外显肽。
自然状态下内含肽催化的反应是自发的。为实现对该过程的控制,研究者提出了两种改造方案,如下图。方案一将内含肽和外显肽分别拆分为两段多肽,将内含肽和外显肽的N段(含原蛋白质末端氨基的肽段)连接,将内含肽和外显肽的C段(含原蛋白质末端羧基的肽段)连接,分别构建两种融合蛋白。IN与IC距离足够近时,可结合形成完整内含肽,催化EN和EC连接成外显肽。方案二的IN和IC分别连接C1和C2肽段,C1和C2“屏蔽”IN和IC的结合,在特殊诱导物的作用下可解除屏蔽。研究者基于方案二设计了蛋白编辑系统。
肿瘤细胞表面具有某些特异性蛋白质,可作为肿瘤细胞的标志。某肿瘤细胞表面含有丰富的标志蛋白——H和E。细胞膜具有流动性,使H和E存在相互靠近的可能。研究者利用肿瘤细胞的标志蛋白以及IL-1β(一种激活免疫细胞的细胞因子)构建蛋白编辑系统,以靶向治疗该肿瘤。
该系统应用前景广阔,可根据实际需求,通过选用不同的肽段,实现不同的作用效果。
(1)为获得融合蛋白,需先合成融合基因,再构建______,导入大肠杆菌,培养并分离纯化。
(2)与方案一相比,方案二的优势是__________________。
(3)综合材料信息,研究人员设计了利用蛋白编辑系统靶向治疗该肿瘤的方案。
①在下列a~d中选择适当的元件,填入Ⅰ~Ⅳ中,完善设计方案。
a.IL-1β的C段 b.IL-1β的N段 c.抗H抗体 d.抗E抗体
②在上述设计方案中,交换IN和C1、IC和C2的位置是否会影响治疗效果?请说明理由。
(4)为了将含有H、E蛋白但不含G蛋白的肿瘤细胞与同时含有H、E和G蛋白的肿瘤细胞区分开,研究者利用荧光蛋白S标记肿瘤细胞,请参考(3)①中的格式写出所需融合蛋白的类型,以根据荧光强度差异区分两种肿瘤细胞____________。
【答案】(1)基因表达载体
(2)可通过诱导物精准控制内含肽组装和外显肽形成,实现人为控制,进行时空调控
(3) Ⅰ~Ⅳ依次为b、c、a、d(或“b、d、a、c”)
会影响。互换位置后,生成的IL-1β的N段和C段之间含有C1和C2,影响IL-1β的结构与功能
(4)
融合蛋白1:H2N-抗H抗体-S蛋白N段-IN-C1-COOH
融合蛋白2:HOOC-抗E抗体-S蛋白C段-IC-C2-NH2
(融合蛋白1和2的抗H抗体、抗E抗体可互换)
融合蛋白3:HOOC-抗G抗体-失活的S蛋白C段-IC-C2-NH2
(或“H2N-抗G抗体-失活的S蛋白N段-IC-C1-COOH”)
【分析】本题围绕 “内含肽的自剪切特性 + 蛋白质工程改造” 展开,核心是利用内含肽(IN-IC)的自催化剪切功能,结合 “屏蔽 - 解屏蔽” 机制实现对蛋白质拼接的时空调控,最终构建靶向肿瘤的蛋白编辑系统(利用肿瘤细胞表面特异性蛋白 H/E,触发内含肽组装与 IL-1β 的拼接,激活免疫细胞)。
【详解】(1)在基因工程中,获得目的基因(融合基因)后,需要将其与载体结合,构建基因表达载体,才能将目的基因导入大肠杆菌等受体细胞,保证目的基因在受体细胞中稳定存在、复制和表达。
(2)方案一的内含肽(IN-IC)是自发催化反应,无法控制过程;方案二通过 C₁、C₂“屏蔽” IN 与 IC 的结合,只有在特殊诱导物作用下才能 “解屏蔽”,从而精准调控内含肽组装和外显肽形成的时间、空间,避免自发反应的不可控性。
(3)融合蛋白 1 需提供 IL-1β 的 N 段(对应元件 b),同时要靶向肿瘤表面的H 蛋白(需连接抗 H 抗体,元件 c)或E 蛋白(需连接抗 E 抗体,元件 d),故 Ⅰ 填 b,Ⅱ 填 c(或 d);
融合蛋白 2 需提供 IL-1β 的 C 段(对应元件 a),同时要靶向肿瘤表面的另一蛋白(若融合蛋白 1 靶向 H,则融合蛋白 2 靶向 E,元件 d;若融合蛋白 1 靶向 E,则融合蛋白 2 靶向 H,元件 c),故 Ⅲ 填 a,Ⅳ 填 d(或 c)。
当融合蛋白 1 和 2 分别结合肿瘤表面的 H、E 蛋白后,C₁与 C₂解屏蔽,IN 与 IC 组装为完整内含肽,催化 IL-1β 的 N 段(b)和 C 段(a)拼接,形成有功能的 IL-1β,激活免疫细胞。
IN(内含肽 N 段)需与 IC(内含肽 C 段)直接拼接才能形成有催化功能的内含肽,若交换 IN 和 C₁、IC 和 C₂的位置,拼接后的 IL-1β 的 N 段与 C 段之间会含有 C₁和 C₂的氨基酸序列,导致 IL-1β 的结构改变,进而失去激活免疫细胞的功能,影响治疗效果。
(4)对于含 H、E 但不含 G 的肿瘤细胞:融合蛋白 1(抗 H)和融合蛋白 2(抗 E)结合其表面的 H、E 蛋白,C₁与 C₂解屏蔽,IN 与 IC 组装,催化 S 蛋白 N 段和 C 段拼接,形成完整荧光蛋白 S,产生强荧光;
对于含 H、E、G 的肿瘤细胞:融合蛋白 3(抗 G)会结合 G 蛋白,其携带的 “失活 S 蛋白片段” 会与融合蛋白 1、2 竞争 IN/IC 的结合,干扰完整 S 蛋白的形成,仅产生弱荧光;通过荧光强度差异(强荧光对应 “含 H、E 不含 G”,弱荧光对应 “含 H、E、G”),可区分两种肿瘤细胞。
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