2026届河南高三生物模拟试题
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2026届河南高三生物模拟试题(人教版)
一、选择题:本题共16小题,每小题3分,共48分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。
1.(原创)芝麻叶杂面条是河南驻马店、南阳一带的一种家常面食,以晒干芝麻叶和小麦粉混合豆粉制成手擀面。下列叙述正确的是( )
A. 芝麻叶中的纤维素和小麦粉中的淀粉均是由许多葡萄糖连接成的多糖
B. 若大量食用面条,在人体内糖类不会大量转化为脂肪
C. 同质量的淀粉和脂肪为人体提供的能量相同
D. 芝麻叶杂面条中的蛋白质、脂肪、纤维素、淀粉都是以碳链为基本骨架的生物大分子
2.(原创)溶酶体是富含水解酶的一种单层膜细胞器,溶酶体膜上的H+载体蛋白消耗ATP逆浓度将H+运入溶酶体,Cl-/H+反向载体蛋白则利用H+浓度梯度驱动Cl-运入溶酶体。下列叙述正确的是( )
A. 溶酶体内的水解酶是在溶酶体内经脱水缩合反应形成的
B. 溶酶体膜主要由磷脂、脂肪和蛋白质组成
C. H+载体蛋白和Cl-/H+反向载体蛋白运输H+的方向相反
D. Cl-/H+反向载体蛋白运输的H+、Cl-不与该反向载体蛋白结合
3. 细胞在胁迫条件下,一方面部分核蛋白发生错误折叠并进入核仁与NPM1蛋白结合,促使错误折叠蛋白移动速度降低;另一方面在Hsp70蛋白的帮助下,错误折叠蛋白将被重新折叠以避免凝聚,在胁迫消失后回到核基质发挥功能。下列关于细胞核和核仁的叙述,错误的是( )
A. 细胞核外膜上可附着核糖体并与内质网膜直接相连
B. 蛋白质重新折叠后离开细胞核,不需要经过核孔复合体的识别
C. 胁迫过度或蛋白质已经凝聚,核仁可能无法修复错误折叠蛋白
D. 错误折叠蛋白进入核仁后移动速度变慢,可避免不可逆的凝聚
4.(改编)某作物根细胞的呼吸作用与甲、乙两种酶相关,图示为该作物水淹过程中两种酶的活性变化(不考虑乳酸发酵),下列叙述错误的是( )
A. 据图推测可知,甲酶参与无氧呼吸过程,乙酶参与有氧呼吸过程
B. 水淹0~3d阶段,检测到根细胞有CO2的产生即可判断有酒精生成
C. 水淹第3d时,根细胞以无氧呼吸为主,释放能量较少的原因是大部分能量储存在酒精中
D. 水淹第4d时,甲酶活性下降可能与根细胞无氧呼吸产生的酒精积累有关
5. 人体内每天都有大量细胞死亡,以维持机体稳态。下列叙述正确的是( )
A. 被病原体感染的细胞在细胞毒性T细胞作用下的死亡属于细胞坏死
B. 细胞凋亡过程中既有蛋白质的合成又有蛋白质的水解
C. 细胞凋亡和细胞坏死对生物体生长发育都具有积极意义
D. 细胞自噬可以维持细胞内部环境的稳定,不会引起细胞死亡
6. 如图为以红薯粉为原料经黑曲霉发酵生产柠檬酸的流程图。下列叙述正确的是( )
A. 将菌种接种至A培养基时使用的是稀释涂布平板法
B. 提供中性或弱碱性的培养环境更利于提高柠檬酸的产量
C. 将菌种转接至B培养基的目的是筛选产酸量高的黑曲霉菌种
D. 若发酵罐C中的原料更换为大豆粉,可利用黑曲霉制造酱油
7. 被昆虫取食时,一些植物能够产生有毒的次生代谢物(如酚糖)。烟粉虱通过水平基因转移途径(遗传物质在细胞间进行的直接传递)从植物中获得酚糖丙二酰基转移酶基因BtPMaT1,从而获得了代谢酚糖的能力。下列叙述错误的是( )
A. 植物产生有毒的次生代谢物有利于抵御昆虫取食
B. 植物和烟粉虱等昆虫之间存在着协同进化的现象
C. 水平基因转移的前提是烟粉虱和植物的遗传物质结构相同
D. 水平基因转移使烟粉虱定向产生适应性变异,增强其生存能力
8.研究发现,肠道在空腹状态下会分泌一种名为肠促生存素的激素。该激素可与胰岛A细胞膜上的特异性受体(OR10P1)结合,激活细胞内信号通路,促进胰高血糖素的分泌,进而维持血糖稳态。下列叙述正确的是( )
A. 胰岛A细胞分泌的肠促生存素经体液运输作用于肝脏,促进肝糖原分解
B. 肠促生存素只能与OR10P1结合,体现了激素在体内运输具有定向性
C. 胰高血糖素分泌增多,可促进葡萄糖进入组织细胞而升高血糖
D. 若合成OR10P1的基因发生突变,可能会导致机体的血糖调节能力下降
9. 大西洋鲑鱼产卵时需从海水环境中洄游到淡水环境,产卵后再次回到海里。下列叙述正确的是( )
A. 由海水进入淡水,鲑鱼细胞外液渗透压会升高
B. 由海水进入淡水,肾小管对水的重吸收会增强
C. 由淡水回到海水,下丘脑分泌抗利尿激素增加
D. 由淡水回到海水,肾上腺皮质分泌醛固酮增加
10.为探讨乙烯和赤霉素对根生长的影响,科研人员用乙烯和赤霉素处理棉花幼苗,结果如图1。D蛋白可以抑制赤霉素的作用途径,从而抑制植物生长,进一步分析D蛋白缺失突变体对乙烯的反应,结果如图2。下列叙述正确的是( )
A. 植物体内的乙烯、赤霉素都是由特定的器官合成的有机物
B. D蛋白缺失突变体比野生型更能抵抗乙烯的作用
C. 乙烯可能通过抑制D蛋白的合成抑制赤霉素途径
D. 乙烯完全依赖D蛋白调控主根的生长
11.东海原甲藻与中肋骨条藻是我国近海主要的两个赤潮种,几乎每年都会引发大规模赤潮,对海洋养殖业构成极大威胁。为了解浮游植物种间竞争在赤潮发生中的作用,研究者设计了东海原甲藻与中肋骨条藻共培养实验,结果如下图所示。下列关于该实验的分析,错误的是( )
A. 单独培养时,中肋骨条藻的种群增长更接近“S”型曲线
B. 混合培养下,第5天后东海原甲藻的细胞密度显著低于其单独培养组
C. 混合培养时,两种藻类生态位一旦重叠,种间竞争就会加剧
D. 两种藻混合培养时,中肋骨条藻的竞争优势更明显
12. 海南热带雨林是我国重要的生态宝库,具有丰富的生物多样性和独特的生态系统功能。近年来,海南通过实施一系列生态工程,对热带雨林进行了保护和修复。下列关于海南热带雨林生态工程的叙述,正确的是( )
A. 海南热带雨林群落有明显的季节性,其中植物多为风媒花
B. 台风对海南热带雨林生态系统的影响较小,说明该生态系统的恢复力稳定性高
C. 热带雨林独特的群落结构特征有垂直分层多且复杂
D. 引入外来速生树种可快速提高森林覆盖率,是修复该生态系统的最佳方案
13. 减数分裂的细胞,四分体时期非姐妹染色单体间经常发生缠绕,并在两条或三条染色单体之间交换相应的片段。下图表示某基因组成为AaBbCc的精原细胞分裂过程中发生的交换。不考虑其它变异,下列说法正确的是( )
A. 图中变异过程属于染色体结构变异,会引起染色体上的基因位置发生改变
B. 该精原细胞分裂产生的含重组型染色体的次级精母细胞所占比例为1/2
C. 该精原细胞经减数分裂产生四种配子的基因组成为abc、aBC、AbC、ABc
D. 若有丝分裂中发生该交换,则产生的子细胞基因组成相同
14.研究人员检测了某基因在不同细胞中启动子区域的甲基化程度及mRNA相对含量,结果如表所示(“+”越多表示甲基化程度越高,“—”表示未检测到甲基化)。下列叙述正确的是( )
细胞类型
启动子甲基化程度
mRNA 相对含量
甲
++++
0.1
乙
++
0.6
丙
—
1.0
A. 该基因甲基化程度越高,转录越活跃,mRNA含量越高
B. 该基因甲基化不会改变其碱基序列,但能遗传给子代细胞
C. 细胞丙中该基因未甲基化,有利于DNA聚合酶结合启动子启动转录过程
D. 该基因甲基化后,其指导合成的蛋白质氨基酸序列发生改变
15.某两栖动物的性别决定方式为ZW型,常染色体上有一对等位基因A/a,其中a基因纯合会导致ZZ个体发育为可育雌性,而对ZW个体无影响。现进行以下杂交实验:实验一:一只纯合正常雌性(aaZW)与一只纯合正常雄性杂交,F1全为正常个体,雌性∶雄性;实验二:用实验一中的F1雌性个体与一只未知基因型的雄性个体杂交,F2中雌性∶雄性,已知所有雌性均能正常繁殖,且ZW视为纯合子。下列叙述错误的是( )
A. 实验一中F1雌性个体的基因型为AaZW
B. 实验二中与F1雌性杂交的未知雄性个体的基因型为AaZZ
C. 实验二中F2雌性个体中纯合子所占比例为3/5
D. 若将实验二F2中的所有雌雄个体随机交配,则子代中雌性个体所占比例为3/5
16.为制备抗甲型流感病毒的单克隆抗体,科研人员将灭活的甲型流感病毒注射到小鼠体内,取免疫后的小鼠B淋巴细胞与骨髓瘤细胞进行融合,经筛选获得杂交瘤细胞,再通过动物细胞培养大量制备单克隆抗体。下列叙述正确的是( )
A. B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合时,只能用灭活的病毒诱导
B. 筛选杂交瘤细胞时,需先用选择培养基筛选出能无限增殖的杂交瘤细胞
C. 杂交瘤细胞传代培养时,细胞会发生接触抑制现象,需定期用胰蛋白酶处理
D. 单克隆抗体制备过程中,动物细胞培养是为了获得大量能产生特定抗体的浆细胞
二、非选择题:本题共5小题,共52分。
17.(10分)
端稳中国“碗”,盛满中国“粮”,提高农作物光合作用的速率是解决粮食问题的途径之一。如图是某植物叶肉细胞光合作用的示意图,PS Ⅱ和PS Ⅰ是由蛋白质和叶绿素等组成的复合体,是吸收、传递、转化光能的光系统,回答下列问题。
(1)PS Ⅱ和PS Ⅰ所在的膜结构的名称是_______,叶绿体中的色素主要吸收_______光。要提取叶绿体中的色素需要研磨破坏______层膜结构,PS Ⅱ上发生的物质变化过程用化学反应式表示为_______。
(2)据图提出两条提高大棚蔬菜产量的措施_______。
(3)为研究叶绿体的完整性与光合作用的关系,有人设计如下实验方案,补充实验并分析:
实验步骤:
①用_______法从细胞中获得叶绿体,随机均分A、B两组;
②A组叶绿体加入一定量的等渗溶液,使叶绿体保持完整,B组加入______,使叶绿体双层膜破裂;
③给予相同且适宜的光照下培养一段时间,测定其相对放氧量。
实验结果:发现B组叶绿体放氧速率明显大于A组叶绿体,利用结构与功能观推测其原因:______。
18.(原创)(10分)
人体血压既受神经调节,又受激素调节。在情绪激动、剧烈运动时血压较高,人体会发生减压反射以维持血压的相对稳定,如图所示。回答下列问题:
(1)压力感受器产生的兴奋沿着 向神经中枢传导,神经中枢随之产生兴奋并对传入的信息进行分析和综合,神经中枢的兴奋经过传出神经到达 ,其作出应答从而降低血压。
(2)在心血管中枢的突触部位,兴奋只能单向传递,原因是 。
(3)心跳的变化是由内脏运动神经控制的,在减压反射中活动占据优势的是 。
(4)肾上腺素通过收缩外周血管、增加心脏收缩力和加快心率来升高血压。请以大鼠为实验材料,写出验证肾上腺素能升高血压的实验思路: 。
19.(9分)
洞庭湖由于承纳了大量工农业和生活废水,形成了以氮、磷为主要污染物的现状,近年来洞庭湖开始逐渐增大投放鲢鱼鳙鱼等滤食性鱼类的比例。
(1)洞庭湖存在两个主要的食物链如图,一条是以碎屑为起点的碎屑食物链,另一条是以 为起点的捕食食物链。
(2)①洞庭湖生态系统有6个整合营养级,能量流动过程主要集中在Ⅰ-Ⅳ营养级,原因是 。
②分析下表中数据可知,洞庭湖生态系统在该时间段内生产者制造的有机物 (填“多于”、“少于”或“等于”)所有生物呼吸作用消耗的有机物,其中X为 ,第Ⅲ营养级用于生长发育繁殖的能量是 t/(km2•a)。
洞庭湖生态系统能量流的分布(单位:t/(km2•a))
营养级
流入下一营养级的能量
X
流入分解者的能量
呼吸量
同化量
Ⅵ
0.000
0.001
0.001
0.003
0.005
Ⅴ
0.000
0.109
0.841
1.189
2.139
Ⅳ
2.139
3.187
15.16
19.72
40.21
Ⅲ
40.2
38.6
388.0
300.9
767.7
Ⅱ
767.7
48.81
9890
4324
15030
Ⅰ
15030
8843
8818
5000
37691
③20世纪90年代,洞庭湖开始逐渐增大滤食性鱼类——鲢鱼鳙鱼的比例,除了考虑到鲢鱼鳙鱼的经济价值,还有什么考虑?为什么?
20.(11分)
果蝇的有翅与无翅由一对等位基因A/a控制,有翅个体的长翅与小翅由另一对等位基因B/b控制。两只纯合果蝇杂交及产生的子代表型如图1所示,杂交过程中无突变发生。
(1)果蝇翅形中的显性性状分别是____;控制翅形的两对等位基因____(填“是”或“否”)遵循基因的自由组合定律。根据杂交实验____(填“能”或“不能”)确定Y染色体上有没有相关基因。
(2)中与亲本基因型不同的个体所占比例为____。
(3)研究人员将上述实验果蝇每种表型选择1只,对其体细胞中有关基因进行PCR后电泳分离,结果如图2所示,据图推断①~③代表的基因依次是____。
(4)进一步研究发现无翅果蝇体内缺乏甲蛋白,科研人员对甲蛋白基因及其等位基因进行测序,结果如图3所示。据图推断无翅果蝇甲蛋白缺失的根本原因是____(填“A”或“a”或“B”或“b”)基因中碱基的____发生改变。综合图2和图3判断,B突变为b的原因是基因中发生了碱基的____(填“增添”或“缺失”或“替换”)。
21.(12分)
某儿童医院的医生为一名患有CPS1缺乏症的婴儿实施了全球首例个性化碱基编辑治疗。该患儿的CPS1基因中有一个单碱基突变导致体内氨无法转化为尿素排出,造成高氨血症严重威胁其生命。研究团队针对该突变设计了一种个性化的腺嘌呤碱基编辑器(ABE),并将其封装在脂质纳米颗粒中,通过静脉输注患者体内。治疗后患儿血氨的水平得到控制,发育正常。ABE工作原理如图1所示,用于递送碱基编辑器的质粒载体图谱与切割位点如图2所示。回答下列问题:
限制酶
识别序列及切割位点(5'→3')
EcoRⅠ
G↓AATTC
BamHⅠ
G↓GATCC
Sau3AⅠ
↓GATC
BclⅠ
T↓GATCA
(1)碱基编辑技术不同于传统的CRISPR/Cas9切割技术。据图1可知,向导RNA(sgRNA)将ABE带到目标DNA位置,HNH(核酸酶)在发挥作用时______(填“需要”或“不需要”)切断DNA的一条链刺激细胞修复机制,从而促进碱基编辑。腺嘌呤脱氨酶(TadA)会先将目标链上的A(腺嘌呤)化学修饰为______,最终将突变的______碱基对精确修复为正常的______碱基对。
(2)科研人员在构建碱基编辑器表达载体时,需要将编码基因编辑工具的目的基因插入质粒的______。将ABE封装在脂质纳米颗粒中进入细胞,利用的是细胞膜具有______的结构特点。已知目的基因内部含有BamHⅠ的识别序列,切割质粒和目的基因时应选用的两种限制酶是______,选用两种酶且不选其他酶的原因是______。
(3)传统疗法通常利用病毒为载体将外源基因导入到患者体内从而进行基因增补,或通过反复给药补充缺陷蛋白,与传统疗法相比,利用ABE疗法的优势是________(答出2点)。
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2026届河南高三生物模拟试题(人教版)
一、选择题:本题共16小题,每小题3分,共48分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。
1.(原创)芝麻叶杂面条是河南驻马店、南阳一带的一种家常面食,以晒干芝麻叶和小麦粉混合豆粉制成手擀面。下列叙述正确的是( )
A. 芝麻叶中的纤维素和小麦粉中的淀粉均是由许多葡萄糖连接成的多糖
B. 若大量食用面条,在人体内糖类不会大量转化为脂肪
C. 同质量的淀粉和脂肪为人体提供的能量相同
D. 芝麻叶杂面条中的蛋白质、脂肪、纤维素、淀粉都是以碳链为基本骨架的生物大分子
【答案】A
【解析】纤维素、淀粉都是多糖,单体都是葡萄糖,A正确;若糖类供应充足,会大量转化为脂肪,B错误;同质量的淀粉和脂肪为人体提供的能量不相同,脂肪提供的能量多,C错误;生物大分子包括多糖、蛋白质、核酸三类,脂肪相对分子质量较小,不属于生物大分子,D错误。
2.(原创)溶酶体是富含水解酶的一种单层膜细胞器,溶酶体膜上的H+载体蛋白消耗ATP逆浓度将H+运入溶酶体,Cl-/H+反向载体蛋白则利用H+浓度梯度驱动Cl-运入溶酶体。下列叙述正确的是( )
A. 溶酶体内的水解酶是在溶酶体内经脱水缩合反应形成的
B. 溶酶体膜主要由磷脂、脂肪和蛋白质组成
C. H+载体蛋白和Cl-/H+反向载体蛋白运输H+的方向相反
D. Cl-/H+反向载体蛋白运输的H+、Cl-不与该反向载体蛋白结合
【答案】C
【解析】溶酶体内的水解酶属于蛋白质,是在核糖体上经脱水缩合反应形成的,A错误;
溶酶体膜属于生物膜,主要由磷脂、蛋白质组成,没有脂肪,B错误;H+载体蛋白将H+运入溶酶体,Cl-/H+反向载体蛋白将H+运出溶酶体,方向相反,C正确;载体蛋白运输的离子与其结合,D错误。
3. 细胞在胁迫条件下,一方面部分核蛋白发生错误折叠并进入核仁与NPM1蛋白结合,促使错误折叠蛋白移动速度降低;另一方面在Hsp70蛋白的帮助下,错误折叠蛋白将被重新折叠以避免凝聚,在胁迫消失后回到核基质发挥功能。下列关于细胞核和核仁的叙述,错误的是( )
A. 细胞核外膜上可附着核糖体并与内质网膜直接相连
B. 蛋白质重新折叠后离开细胞核,不需要经过核孔复合体的识别
C. 胁迫过度或蛋白质已经凝聚,核仁可能无法修复错误折叠蛋白
D. 错误折叠蛋白进入核仁后移动速度变慢,可避免不可逆的凝聚
【答案】B
【解析】细胞核外膜上可附着核糖体,并与内质网膜直接相连,A正确;核孔具有选择透过性,蛋白质重新折叠后离开细胞核,需经过核孔复合体的识别,B错误;若胁迫过度或蛋白质已经发生了凝聚,核仁可能无法修复错误折叠的蛋白,C正确;错误折叠蛋白一定程度的凝聚也可被核仁修复,错误折叠蛋白进入核仁后移动速度变慢,可避免不可逆的凝聚,D正确。
4.(改编)某作物根细胞的呼吸作用与甲、乙两种酶相关,图示为该作物水淹过程中两种酶的活性变化(不考虑乳酸发酵),下列叙述错误的是( )
A. 据图推测可知,甲酶参与无氧呼吸过程,乙酶参与有氧呼吸过程
B. 水淹0~3d阶段,检测到根细胞有CO2的产生即可判断有酒精生成
C. 水淹第3d时,根细胞以无氧呼吸为主,释放能量较少的原因是大部分能量储存在酒精中
D. 水淹第4d时,甲酶活性下降可能与根细胞无氧呼吸产生的酒精积累有关
【答案】B
【解析】水淹时氧气减少,有氧呼吸减弱,无氧呼吸增强,乙酶活性随水淹天数增加而降低,说明它与有氧呼吸相关,甲酶活性随水淹天数增加而升高,说明它与无氧呼吸相关,A正确;0~3d 内,根细胞既进行有氧呼吸,也进行无氧呼吸,有氧呼吸的产物是 CO₂和 H₂O,无氧呼吸的产物是酒精和 CO₂,因此,检测到 CO₂,无法区分是有氧呼吸还是无氧呼吸产生的,不能直接判断有酒精生成,B错误;无氧呼吸释放能量较少,大部分能量储存在酒精中,C正确;水淹后期,无氧呼吸产生的酒精会在根细胞中大量积累,酒精对细胞有毒害作用,会影响酶的结构和活性,导致甲酶活性下降,D正确。
5. 人体内每天都有大量细胞死亡,以维持机体稳态。下列叙述正确的是( )
A. 被病原体感染的细胞在细胞毒性T细胞作用下的死亡属于细胞坏死
B. 细胞凋亡过程中既有蛋白质的合成又有蛋白质的水解
C. 细胞凋亡和细胞坏死对生物体生长发育都具有积极意义
D. 细胞自噬可以维持细胞内部环境的稳定,不会引起细胞死亡
【答案】B
【解析】被病原体感染的细胞在细胞毒性T细胞作用下的死亡是由基因决定的细胞自动结束生命的过程,属于细胞凋亡,不是细胞坏死,A错误;细胞凋亡是基因程序性表达的结果,过程中需要合成与凋亡相关的蛋白质,同时会通过蛋白酶水解部分细胞结构蛋白以完成凋亡过程,因此既有蛋白质的合成又有蛋白质的水解,B正确;细胞凋亡是正常的生理过程,对生物体生长发育具有积极意义,细胞坏死是在不利因素影响下的细胞被动死亡,对机体有害,C错误;细胞自噬可以清除细胞内受损的细胞器、病原体等,维持细胞内部环境稳定,但剧烈的细胞自噬会诱导细胞凋亡,会引起细胞死亡,D错误。
6. 如图为以红薯粉为原料经黑曲霉发酵生产柠檬酸的流程图。下列叙述正确的是( )
A. 将菌种接种至A培养基时使用的是稀释涂布平板法
B. 提供中性或弱碱性的培养环境更利于提高柠檬酸的产量
C. 将菌种转接至B培养基的目的是筛选产酸量高的黑曲霉菌种
D. 若发酵罐C中的原料更换为大豆粉,可利用黑曲霉制造酱油
【答案】D
【解析】图中A培养基上的接种方式呈现划线痕迹,这是平板划线法的特征,A错误;黑曲霉产生柠檬酸,偏酸性的培养环境更利于黑曲霉生长和柠檬酸的合成;中性或弱碱性更适合多数细菌生长,B错误;将菌种转接至B培养基是将菌种转接至新的培养基,目的是为了进行扩大培养,从而增加菌种的数量,C错误;以大豆为主要原料,利用黑曲霉,将原料中的蛋白质水解成小分子的肽和氨基酸,然后经淋洗、调制可以制成酱油产品,D正确。
7. 被昆虫取食时,一些植物能够产生有毒的次生代谢物(如酚糖)。烟粉虱通过水平基因转移途径(遗传物质在细胞间进行的直接传递)从植物中获得酚糖丙二酰基转移酶基因BtPMaT1,从而获得了代谢酚糖的能力。下列叙述错误的是( )
A. 植物产生有毒的次生代谢物有利于抵御昆虫取食
B. 植物和烟粉虱等昆虫之间存在着协同进化的现象
C. 水平基因转移的前提是烟粉虱和植物的遗传物质结构相同
D. 水平基因转移使烟粉虱定向产生适应性变异,增强其生存能力
【答案】D
【解析】植物产生有毒的次生代谢物有利于抵御昆虫取食,A正确;植物和烟粉虱等昆虫在相互影响中发生进化,二者之间存在着协同进化的现象,B正确;烟粉虱和植物的遗传物质都是DNA,且都是双螺旋结构,这是水平基因转移的前提,C正确;水平基因转移属于基因重组,是变异的来源之一,但变异是不定向的,烟粉虱不会定向产生适应性变异,D错误。
8.研究发现,肠道在空腹状态下会分泌一种名为肠促生存素的激素。该激素可与胰岛A细胞膜上的特异性受体(OR10P1)结合,激活细胞内信号通路,促进胰高血糖素的分泌,进而维持血糖稳态。下列叙述正确的是( )
A. 胰岛A细胞分泌的肠促生存素经体液运输作用于肝脏,促进肝糖原分解
B. 肠促生存素只能与OR10P1结合,体现了激素在体内运输具有定向性
C. 胰高血糖素分泌增多,可促进葡萄糖进入组织细胞而升高血糖
D. 若合成OR10P1的基因发生突变,可能会导致机体的血糖调节能力下降
【答案】D
【解析】肠促生存素是肠道分泌的激素,并非胰岛A细胞分泌,且肠促生存素的作用靶细胞是胰岛A细胞,不是直接作用于肝脏,A错误;激素通过体液运输到全身各处,不具有定向运输的特点,肠促生存素只能与OR10P1结合体现的是激素作用具有特异性(只能作用于有特异性受体的靶细胞),B错误;胰高血糖素通过促进肝糖原分解、非糖物质转化为葡萄糖升高血糖,促进葡萄糖进入组织细胞是胰岛素的作用,C错误;OR10P1是肠促生存素的特异性受体,若合成该受体的基因发生突变,可能导致受体结构异常、无法正常结合肠促生存素,进而影响胰高血糖素的分泌,导致机体血糖调节能力下降,D正确。
9. 大西洋鲑鱼产卵时需从海水环境中洄游到淡水环境,产卵后再次回到海里。下列叙述正确的是( )
A. 由海水进入淡水,鲑鱼细胞外液渗透压会升高
B. 由海水进入淡水,肾小管对水的重吸收会增强
C. 由淡水回到海水,下丘脑分泌抗利尿激素增加
D. 由淡水回到海水,肾上腺皮质分泌醛固酮增加
【答案】C
【解析】淡水渗透压远低于鲑鱼细胞外液渗透压,鲑鱼由海水进入淡水后,外界水分大量进入体内,细胞外液渗透压会降低,A错误;由海水进入淡水后细胞外液渗透压降低,下丘脑分泌抗利尿激素减少,肾小管对水的重吸收减弱,通过增加排尿量排出多余水分,B错误;
由淡水回到海水时,海水渗透压高,鲑鱼失水增加导致细胞外液渗透压升高,下丘脑分泌抗利尿激素增加,促进肾小管和集合管重吸收水,减少排尿以维持渗透压稳定,C正确;醛固酮的作用是保钠排钾,由淡水回到海水时鲑鱼摄入的钠离子增多,血钠升高,肾上腺皮质分泌醛固酮减少,减少钠离子的重吸收以维持血钠平衡,D错误。
10.为探讨乙烯和赤霉素对根生长的影响,科研人员用乙烯和赤霉素处理棉花幼苗,结果如图1。D蛋白可以抑制赤霉素的作用途径,从而抑制植物生长,进一步分析D蛋白缺失突变体对乙烯的反应,结果如图2。下列叙述正确的是( )
A. 植物体内的乙烯、赤霉素都是由特定的器官合成的有机物
B. D蛋白缺失突变体比野生型更能抵抗乙烯的作用
C. 乙烯可能通过抑制D蛋白的合成抑制赤霉素途径
D. 乙烯完全依赖D蛋白调控主根的生长
【答案】B
【解析】植物激素如乙烯、赤霉素无特定合成器官,乙烯可在多种组织中合成,赤霉素主要在幼嫩组织合成,A错误;由图2可知,在添加乙烯的条件下,D蛋白缺失突变体主根长度大于野生型,说明D蛋白缺失突变体更能抵抗乙烯的作用,B正确;分析图1可知,乙烯具有抑制主根生长的作用,而赤霉素具有促进主根生长的作用,D蛋白可以抑制赤霉素的作用途径,从而抑制植物生长,且D蛋白缺失突变体更能抵抗乙烯的作用,推测乙烯可能通过促进D蛋白的合成抑制赤霉素作用途径,C错误;D蛋白缺失突变体在乙烯处理下主根仍缩短,与不添加乙烯相比,说明乙烯仍有部分作用 , 并非“完全依赖”D蛋白,D错误。
11.东海原甲藻与中肋骨条藻是我国近海主要的两个赤潮种,几乎每年都会引发大规模赤潮,对海洋养殖业构成极大威胁。为了解浮游植物种间竞争在赤潮发生中的作用,研究者设计了东海原甲藻与中肋骨条藻共培养实验,结果如下图所示。下列关于该实验的分析,错误的是( )
A. 单独培养时,中肋骨条藻的种群增长更接近“S”型曲线
B. 混合培养下,第5天后东海原甲藻的细胞密度显著低于其单独培养组
C. 混合培养时,两种藻类生态位一旦重叠,种间竞争就会加剧
D. 两种藻混合培养时,中肋骨条藻的竞争优势更明显
【答案】C
【解析】从图中看出,单独培养中肋骨条藻时,种群数量先增加后保持相对稳定,种群增长更接近S型曲线,A正确;从图中看出,混合培养下,第5天后东海原甲藻的细胞密度降低,显著低于其单独培养组,B正确;混合培养时,两种藻类生态位有部分重叠,但从图中看出,第5天后,东海原甲藻数量降低,所以二者种间竞争减弱,C错误;两种藻混合培养时,中肋骨条藻数量明显多于东海原甲藻,说明中肋骨条藻的竞争优势更明显,D正确。
12. 海南热带雨林是我国重要的生态宝库,具有丰富的生物多样性和独特的生态系统功能。近年来,海南通过实施一系列生态工程,对热带雨林进行了保护和修复。下列关于海南热带雨林生态工程的叙述,正确的是( )
A. 海南热带雨林群落有明显的季节性,其中植物多为风媒花
B. 台风对海南热带雨林生态系统的影响较小,说明该生态系统的恢复力稳定性高
C. 热带雨林独特的群落结构特征有垂直分层多且复杂
D. 引入外来速生树种可快速提高森林覆盖率,是修复该生态系统的最佳方案
【答案】C
【解析】海南热带雨林地处热带,全年高温多雨,群落无明显季节性,且区域内动物种类丰富,植物多依靠昆虫等动物传粉,以虫媒花为主,A错误;台风对海南热带雨林生态系统影响较小,说明该生态系统抵抗外界干扰、保持自身结构和功能稳定的能力强,体现的是抵抗力稳定性高,B错误;热带雨林物种丰富度高,对光照等环境资源的利用更充分,群落垂直结构复杂,存在多层明显的垂直分层,C正确;引入外来速生树种可能引发外来物种入侵,挤占本地物种生存空间,破坏当地生物多样性,不是生态修复的最佳方案,D错误。
13. 减数分裂的细胞,四分体时期非姐妹染色单体间经常发生缠绕,并在两条或三条染色单体之间交换相应的片段。下图表示某基因组成为AaBbCc的精原细胞分裂过程中发生的交换。不考虑其它变异,下列说法正确的是( )
A. 图中变异过程属于染色体结构变异,会引起染色体上的基因位置发生改变
B. 该精原细胞分裂产生的含重组型染色体的次级精母细胞所占比例为1/2
C. 该精原细胞经减数分裂产生四种配子的基因组成为abc、aBC、AbC、ABc
D. 若有丝分裂中发生该交换,则产生的子细胞基因组成相同
【答案】C
【解析】图中变异过程属于基因重组,会引起染色体上的基因位置发生改变,A错误;一个精原细胞经过减数第一次分裂,同源染色体分离,产生2个次级精母细胞。由于每个同源染色体的两条姐妹染色单体中,至少有一条是重组型染色体,因此两个次级精母细胞都含有重组型染色体,比例为1,B错误;该交换涉及三条染色单体,交换后4个染色单体的基因型分别为、、、,因此最终产生的4个精细胞(配子)的基因型就是这四种,C正确;有丝分裂发生该交换后,姐妹染色单体的基因组成已经不同,分裂后期姐妹染色单体分开,随机进入不同子细胞,因此产生的子细胞基因组成不同,D错误。
14.研究人员检测了某基因在不同细胞中启动子区域的甲基化程度及mRNA相对含量,结果如表所示(“+”越多表示甲基化程度越高,“—”表示未检测到甲基化)。下列叙述正确的是( )
细胞类型
启动子甲基化程度
mRNA 相对含量
甲
++++
0.1
乙
++
0.6
丙
—
1.0
A. 该基因甲基化程度越高,转录越活跃,mRNA含量越高
B. 该基因甲基化不会改变其碱基序列,但能遗传给子代细胞
C. 细胞丙中该基因未甲基化,有利于DNA聚合酶结合启动子启动转录过程
D. 该基因甲基化后,其指导合成的蛋白质氨基酸序列发生改变
【答案】B
【解析】由表格可知,该基因启动子甲基化程度越高,mRNA相对含量越低,说明甲基化抑制转录过程,mRNA含量越低,A错误;DNA甲基化属于表观遗传修饰,不会改变基因的碱基序列,且该修饰可以随细胞分裂遗传给子代细胞,B正确;启动子是RNA聚合酶识别结合的位点,启动转录过程,DNA聚合酶参与DNA复制过程,不参与转录,C错误;甲基化不改变基因的碱基序列,因此其指导合成的蛋白质的氨基酸序列不会发生改变,D错误。
15.某两栖动物的性别决定方式为ZW型,常染色体上有一对等位基因A/a,其中a基因纯合会导致ZZ个体发育为可育雌性,而对ZW个体无影响。现进行以下杂交实验:实验一:一只纯合正常雌性(aaZW)与一只纯合正常雄性杂交,F1全为正常个体,雌性∶雄性;实验二:用实验一中的F1雌性个体与一只未知基因型的雄性个体杂交,F2中雌性∶雄性,已知所有雌性均能正常繁殖,且ZW视为纯合子。下列叙述错误的是( )
A. 实验一中F1雌性个体的基因型为AaZW
B. 实验二中与F1雌性杂交的未知雄性个体的基因型为AaZZ
C. 实验二中F2雌性个体中纯合子所占比例为3/5
D. 若将实验二F2中的所有雌雄个体随机交配,则子代中雌性个体所占比例为3/5
【答案】D
【解析】纯合正常雄性的基因型只能为AAZZ(aaZZ会发育为雌性),与aaZW杂交,后代常染色体均为Aa,性染色体为ZW的个体表现为雌性,故F₁雌性基因型为AaZW,A正确;若没有性反转,AaZW与ZZ杂交后代雌雄比例应为1:1,现雌雄为5:3,说明有1份aaZZ发生性反转,即aaZZ占1/8,而ZZ占1/2,所以后代aa比例为1/4,可推知雄性亲本常染色体基因型为Aa,故该雄性基因型为AaZZ,B正确;实验二AaZW与AaZZ杂交,F₂雌性包括AAZW(1份)、AaZW(2份)、aaZW(1份)、aaZZ(1份),共5份,其中纯合子为AAZW、aaZW、aaZZ,共3份,占比为3/5,C正确;F₂雌性中,AAZW:AaZW:aaZW:aaZZ=1:2:1:1,则雌配子类型及比例为AZ:AW:aZ:aW=(1/5×1/2+2/5×1/4):(1/5×1/2+2/5×1/4):(2/5×1/4+1/5×1/2+1/5×1):(2/5×1/4+1/5×1/2)=2:2:4:2,雄性中,AAZZ:AaZZ=1:2,则雄配子类型及比例为AZ:aZ=2:1,雌配子中Z:W=6:4=3:2,所以随机交配后子代ZW个体占2/5,而aaZZ占4/10×1/3=2/15,总雌性比例为2/5+2/15=8/15,D错误。
16.为制备抗甲型流感病毒的单克隆抗体,科研人员将灭活的甲型流感病毒注射到小鼠体内,取免疫后的小鼠B淋巴细胞与骨髓瘤细胞进行融合,经筛选获得杂交瘤细胞,再通过动物细胞培养大量制备单克隆抗体。下列叙述正确的是( )
A. B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合时,只能用灭活的病毒诱导
B. 筛选杂交瘤细胞时,需先用选择培养基筛选出能无限增殖的杂交瘤细胞
C. 杂交瘤细胞传代培养时,细胞会发生接触抑制现象,需定期用胰蛋白酶处理
D. 单克隆抗体制备过程中,动物细胞培养是为了获得大量能产生特定抗体的浆细胞
【答案】B
【解析】诱导动物细胞融合的方法有灭活病毒诱导法、聚乙二醇(PEG)融合法、电融合法等,并非只能用灭活的病毒诱导,A错误;筛选杂交瘤细胞时,首先用选择培养基筛选,可淘汰未融合的亲本细胞、同种细胞融合的细胞,得到能无限增殖的杂交瘤细胞,B正确;
C、杂交瘤细胞具备骨髓瘤细胞的特性,失去了正常动物细胞的接触抑制特点,传代培养时不会发生接触抑制,C错误;单克隆抗体制备过程中,动物细胞培养的对象是杂交瘤细胞,浆细胞高度分化不具备增殖能力,不是培养对象,培养的目的是获得大量能分泌特定抗体的杂交瘤细胞,进而得到单克隆抗体,D错误。
二、非选择题:本题共5小题,共52分。
17.(10分)
端稳中国“碗”,盛满中国“粮”,提高农作物光合作用的速率是解决粮食问题的途径之一。如图是某植物叶肉细胞光合作用的示意图,PS Ⅱ和PS Ⅰ是由蛋白质和叶绿素等组成的复合体,是吸收、传递、转化光能的光系统,回答下列问题。
(1)PS Ⅱ和PS Ⅰ所在的膜结构的名称是_______,叶绿体中的色素主要吸收_______光。要提取叶绿体中的色素需要研磨破坏______层膜结构,PS Ⅱ上发生的物质变化过程用化学反应式表示为_______。
(2)据图提出两条提高大棚蔬菜产量的措施_______。
(3)为研究叶绿体的完整性与光合作用的关系,有人设计如下实验方案,补充实验并分析:
实验步骤:
①用_______法从细胞中获得叶绿体,随机均分A、B两组;
②A组叶绿体加入一定量的等渗溶液,使叶绿体保持完整,B组加入______,使叶绿体双层膜破裂;
③给予相同且适宜的光照下培养一段时间,测定其相对放氧量。
实验结果:发现B组叶绿体放氧速率明显大于A组叶绿体,利用结构与功能观推测其原因:______。
答案(除标注外,每空2分,共10分):
(1)类囊体薄膜(1分) 红光和蓝紫(1分) 3(1分) 2H2O4H++O2+4e(1分)
(2)适当提高光照强度、适当提高大棚内CO₂浓度
(3)差速离心(1分) 等量低渗溶液(或等量蒸馏水)(1分) 叶绿体双层膜破裂后,类囊体膜上的光系统可直接吸收光能,对光能的吸收转化效率更高,光反应速率更快,因此放氧速率更高
【解析】(1)光反应的场所是叶绿体类囊体薄膜,光系统PSⅡ、PSⅠ参与光反应,因此位于类囊体薄膜;叶绿体中的色素(叶绿素为主)主要吸收红光和蓝紫光;提取叶绿体色素时,需要破坏叶肉细胞的细胞膜(1层)+叶绿体的双层膜(2层),共3层膜;PSⅡ上发生水的光解,反应式为2H2O4H++O2+4e。
(2)由图可知,光照是光反应的能量来源,CO₂是暗反应的原料,因此可通过适当提高光照强度、适当提高CO₂浓度增强光合作用,提高大棚蔬菜产量。
(3)①分离细胞器获得纯净叶绿体的方法是差速离心法;
②低渗溶液中,渗透吸水会使叶绿体双层膜涨破,因此B组加等量低渗溶液(蒸馏水)即可;
完整叶绿体的双层膜会阻挡部分光能到达类囊体,破裂后类囊体上的光系统直接接受光照,光反应效率更高,因此放氧速率更大。
18.(原创)(10分)
人体血压既受神经调节,又受激素调节。在情绪激动、剧烈运动时血压较高,人体会发生减压反射以维持血压的相对稳定,如图所示。回答下列问题:
(1)压力感受器产生的兴奋沿着 向神经中枢传导,神经中枢随之产生兴奋并对传入的信息进行分析和综合,神经中枢的兴奋经过传出神经到达 ,其作出应答从而降低血压。
(2)在心血管中枢的突触部位,兴奋只能单向传递,原因是 。
(3)心跳的变化是由内脏运动神经控制的,在减压反射中活动占据优势的是 。
(4)肾上腺素通过收缩外周血管、增加心脏收缩力和加快心率来升高血压。请以大鼠为实验材料,写出验证肾上腺素能升高血压的实验思路: 。
答案(除标注外,每空2分,共10分):
(1)传入神经(1分) 效应器(或心脏)(1分)
(2)神经递质只存在于突触小泡中,只能由突触前膜释放,然后作用于突触后膜上
(3)副交感神经
(4)将多只大鼠平均分为两组,先测量每只大鼠的血压,然后一组静脉注射适量肾上腺素,另一组静脉注射等量生理盐水,一段时间后测量每只大鼠的血压,与实验前比较血压变化(4分)
【解析】(1)减压反射的反射弧为:压力感受器→传入神经→神经中枢(心血管中枢、脊髓中的神经中枢)→传出神经(副交感神经和交感神经)→效应器(心脏)。
(2)突触前膜释放神经递质,然后作用于突触后膜上,因此突触只能单向传递兴奋。
(3)交感神经活动占优势使心跳加快,副交感神经活动占优势使心跳减慢。
(4)根据对照原则,应分为对照组和实验组,自变量为是否注射肾上腺素。分组后应先测大鼠血压,再给实验组静脉注射适量肾上腺素,对照组静脉注射等量生理盐水,分别检测血压变化。
19.(9分)
洞庭湖由于承纳了大量工农业和生活废水,形成了以氮、磷为主要污染物的现状,近年来洞庭湖开始逐渐增大投放鲢鱼鳙鱼等滤食性鱼类的比例。
(1)洞庭湖存在两个主要的食物链如图,一条是以碎屑为起点的碎屑食物链,另一条是以 为起点的捕食食物链。
(2)①洞庭湖生态系统有6个整合营养级,能量流动过程主要集中在Ⅰ-Ⅳ营养级,原因是 。
②分析下表中数据可知,洞庭湖生态系统在该时间段内生产者制造的有机物 (填“多于”、“少于”或“等于”)所有生物呼吸作用消耗的有机物,其中X为 ,第Ⅲ营养级用于生长发育繁殖的能量是 t/(km2•a)。
洞庭湖生态系统能量流的分布(单位:t/(km2•a))
营养级
流入下一营养级的能量
X
流入分解者的能量
呼吸量
同化量
Ⅵ
0.000
0.001
0.001
0.003
0.005
Ⅴ
0.000
0.109
0.841
1.189
2.139
Ⅳ
2.139
3.187
15.16
19.72
40.21
Ⅲ
40.2
38.6
388.0
300.9
767.7
Ⅱ
767.7
48.81
9890
4324
15030
Ⅰ
15030
8843
8818
5000
37691
③20世纪90年代,洞庭湖开始逐渐增大滤食性鱼类——鲢鱼鳙鱼的比例,除了考虑到鲢鱼鳙鱼的经济价值,还有什么考虑?为什么?
答案(除标注外,每空2分,共9分):
(1) 大、小型浮游植物(1分)
(2) 能量流动逐级递减,营养级越高获取能量越少;传到第6个营养级的能量不足以维持一个种群的生存 多于(1分) 未利用的能量(1分) 466.8
还考虑到可以减轻水体富营养化,因为鲢鱼鳙鱼等滤食性鱼类摄食各种浮游动植物;将氮磷等营养物质富集到体内,转换成蛋白质;最后通过捕捞将氮磷带出湖体,以减轻水体富营养化
【解析】(1)据图可知,图中含有两条食物链,一条是以碎屑为起点的碎屑食物链,另一条是以大、小型浮游植物为起点的捕食食物链。生态系统的结构是由生态系统的营养结构和组成成分构成的。
(2)①洞庭湖生态系统有6个整合营养级,能量流动过程主要集中在Ⅰ-Ⅳ营养级,原因是能量流动逐级递减,营养级越高获取能量越少,而营养级越高需要的能量就越多,并且传到第6个营养级的能量不足以维持一个种群的生存。
②根据表格数据,生产者Ⅰ制造的有机物总量为37691,所有生物呼吸作用消耗的有机物总量为5000+4324+300.9+19.72+1.189+0.003=9645.812,生产者制造的有机物多于所有生物呼吸作用消耗的有机物。除最高营养级外,每一营养级生物所同化的能量其去向有:①通过呼吸作用以热能形式散失;②被下一营养级生物同化;③被分解者分解,④部分未被利用,故X为未利用的能量。第Ⅲ营养级用于生长发育繁殖的能量包括未利用的能量+流入下一营养级的能量+流入分解者的能量=38.6+40.2+388.0=466.8t/(km2•a)。
③洞庭湖开始逐渐增大鲢鱼的数量比例,除了考虑到鲢鱼的经济价值,还考虑到鲢鱼可以减轻水体富营养化,因为鲢鱼鳙鱼等滤食性鱼类摄食各种浮游动植物;将氮磷等营养物质富集到体内,转换成蛋白质;最后通过捕捞将氮磷带出湖体,以减轻水体富营养化。
20.(11分)
果蝇的有翅与无翅由一对等位基因A/a控制,有翅个体的长翅与小翅由另一对等位基因B/b控制。两只纯合果蝇杂交及产生的子代表型如图1所示,杂交过程中无突变发生。
(1)果蝇翅形中的显性性状分别是____;控制翅形的两对等位基因____(填“是”或“否”)遵循基因的自由组合定律。根据杂交实验____(填“能”或“不能”)确定Y染色体上有没有相关基因。
(2)中与亲本基因型不同的个体所占比例为____。
(3)研究人员将上述实验果蝇每种表型选择1只,对其体细胞中有关基因进行PCR后电泳分离,结果如图2所示,据图推断①~③代表的基因依次是____。
(4)进一步研究发现无翅果蝇体内缺乏甲蛋白,科研人员对甲蛋白基因及其等位基因进行测序,结果如图3所示。据图推断无翅果蝇甲蛋白缺失的根本原因是____(填“A”或“a”或“B”或“b”)基因中碱基的____发生改变。综合图2和图3判断,B突变为b的原因是基因中发生了碱基的____(填“增添”或“缺失”或“替换”)。
答案(除标注外,每空2分,共11分):
(1)有翅、长翅 是(1分) 能(1分)
(2)7/8
(3)B、A、b
(4)A(1分) 数目(数目和排列顺序)(1分) 增添(1分)
【解析】(1)亲本纯合小翅雌蝇(有翅)和无翅雄蝇杂交,F1全部为长翅(有翅),说明有翅为显性性状,F1长翅随机交配后代出现小翅果蝇,说明长翅为显性性状。F1相互交配得F2,F2中有翅和无翅雌雄比例均为1:1,说明控制有翅和无翅的等位基因A/a位于常染色体上,有翅个体中雄性全为长翅,且小翅只出现在雌性中,说明控制长翅和小翅的等位基因B/b位于X染色体上,所以控制翅形的两对等位基因遵循基因的自由组合定律。由于F1全部为长翅,所以亲本小翅雌蝇基因型为AAXbXb,无翅雄蝇为aaXBY-,若Y染色体上没有相关基因,亲本雄蝇基因型为aaXBY,则F1基因型为AaXBXb和AaXbY,F2中就会出现小翅雄蝇,与杂交实验结果不符,所以能确定Y染色体上有相关基因。
(2)亲本小翅雌蝇基因型为AAXbXb,无翅雄蝇基因型为aaXBYB,F1基因型为AaXBXb和AaXbYB,所以F2中和亲本基因型相同的个体所占比例为1/4×1/4+1/4×1/4=1/8,F2中与亲本基因型不同的个体所占比例为1-1/8=7/8。
(3)F2果蝇每种表型选择1只,对其体细胞中有关基因进行PCR后电泳分离,结果如图2所示,F2中雌蝇有长翅(AAXBXb和AaXBXb)、小翅(AAXbXb和AaXbXb)、无翅(aaXbXb和aaXBXb),雄性有长翅(A_XBYB和A_XbYB)、无翅(aaXBYB和aaXbYB),图2雌果蝇中,表型1有四种基因说明是长翅雌蝇(AaXBXb),表型2和表型3分别为小翅和无翅且都有三种基因,所以是小翅(AaXbXb)或者无翅(aaXBXb),他们共有a和b基因,可知条带③为b基因;图2雄果蝇中,表型1有四种基因说明是长翅雄蝇(AaXbYB),表型2是无翅雄蝇且有三种基因(aaXbYB),所以条带①为B基因,那么②为A。
(4)A决定有翅,a决定无翅,根据图3可知无翅果蝇甲蛋白缺失的根本原因是A基因中碱基的数目发生缺失引起的,电泳过程中分子量越小移动速度越快形成的条带距离加样孔越远,结合图2中A和a的条带位置可以得出B基因分子量要小于b,所以B突变为b的原因是基因中发生了碱基的增添。
21.(12分)
某儿童医院的医生为一名患有CPS1缺乏症的婴儿实施了全球首例个性化碱基编辑治疗。该患儿的CPS1基因中有一个单碱基突变导致体内氨无法转化为尿素排出,造成高氨血症严重威胁其生命。研究团队针对该突变设计了一种个性化的腺嘌呤碱基编辑器(ABE),并将其封装在脂质纳米颗粒中,通过静脉输注患者体内。治疗后患儿血氨的水平得到控制,发育正常。ABE工作原理如图1所示,用于递送碱基编辑器的质粒载体图谱与切割位点如图2所示。回答下列问题:
限制酶
识别序列及切割位点(5'→3')
EcoRⅠ
G↓AATTC
BamHⅠ
G↓GATCC
Sau3AⅠ
↓GATC
BclⅠ
T↓GATCA
(1)碱基编辑技术不同于传统的CRISPR/Cas9切割技术。据图1可知,向导RNA(sgRNA)将ABE带到目标DNA位置,HNH(核酸酶)在发挥作用时______(填“需要”或“不需要”)切断DNA的一条链刺激细胞修复机制,从而促进碱基编辑。腺嘌呤脱氨酶(TadA)会先将目标链上的A(腺嘌呤)化学修饰为______,最终将突变的______碱基对精确修复为正常的______碱基对。
(2)科研人员在构建碱基编辑器表达载体时,需要将编码基因编辑工具的目的基因插入质粒的______。将ABE封装在脂质纳米颗粒中进入细胞,利用的是细胞膜具有______的结构特点。已知目的基因内部含有BamHⅠ的识别序列,切割质粒和目的基因时应选用的两种限制酶是______,选用两种酶且不选其他酶的原因是______。
(3)传统疗法通常利用病毒为载体将外源基因导入到患者体内从而进行基因增补,或通过反复给药补充缺陷蛋白,与传统疗法相比,利用ABE疗法的优势是________(答出2点)。
答案(除标注外,每空2分,共12分)
(1)需要(1分) I(1分) A-T (1分) G-C (1分)
(2)启动子和终止子之间(1分) 流动性(1分) EcoRⅠ和BclⅠ 避免目的基因和质粒自身环化以及反向连接
(3)ABE是针对错误碱基直接进行根源修复,精准修正突变基因(靶向性高);安全性高;从根源治疗,一次治疗即可达到长期效果
【解析】(1)由图1过程可知,ABE的工作原理是当向导RNA(sgRNA)将ABE带到目标DNA位置时,腺嘌呤脱氨酶会将目标链上的A化学修饰为I,而I在DNA复制和修复时会被细胞识别为G(鸟嘌呤),最终原来突变的A-T碱基对就被永久修复为G-C碱基对。该过程中,HNH发挥作用时需要切断DNA的一条链来激活修复机制。
(2)构建用于递送碱基编辑器的质粒载体,目的基因需插入质粒的启动子和终止子之间。将ABE封装在脂质纳米颗粒中进入细胞,利用的是细胞膜具有流动性的结构特点。由题干可知,目的基因内部有BamHⅠ的识别序列,而Sau3AI也可以识别BamHⅠ的识别序列,所以不能选择BamHⅠ和Sau3AI,因此应选择EcoRⅠ和BclⅠ双酶切,可避免目的基因和质粒自身环化以及反向连接。
(3)传统疗法通常利用病毒为载体将外源基因导入到患者体内从而进行基因增补,或通过反复给药补充缺陷蛋白,而ABE是针对错误碱基直接进行根源修复,精准修正突变基因(靶向性高);安全性高;从根源治疗,一次治疗即可达到长期效果。
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题号
考查知识点
题型
分值
难度系数
1
细胞的化合物
单选题
3
0.6
2
跨膜运输
单选题
3
0.4
3
细胞核
单选题
3
0.5
4
细胞呼吸
单选题
3
0.5
5
细胞凋亡
单选题
3
0.5
6
微生物培养
单选题
3
0.4
7
进化理论
单选题
3
0.6
8
血糖平衡
单选题
3
0.5
9
神经、体液调节
单选题
3
0.5
10
植物激素调节
单选题
3
0.5
11
种群增长
单选题
3
0.5
12
群落
单选题
3
0.5
13
减数分裂
单选题
3
0.4
14
基因表达
单选题
3
0.5
15
遗传定律
单选题
3
0.4
16
单克隆抗体
单选题
3
0.5
17
光合作用
非选择题
10
0.5
18
神经调节
非选择题
10
0.5
19
遗传定律
非选择题
10
0.4
20
生态系统
非选择题
10
0.5
21
基因工程
非选择题
12
0.4
总分
100
0.5
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