内容正文:
高三生物学试题
考试时间:75分钟;试卷满分:100分
一、选择题:本题共13小题,每小题2分,共26分。在每小题给出的四个选项中,只有一项符合题目要求。
1. NK细胞(自然杀伤细胞)接近癌细胞后,与癌细胞之间形成特定连接结构,释放储存在囊泡中的细胞毒性蛋白,诱导癌细胞凋亡。下列相关叙述正确的是( )
A. NK细胞转运细胞毒性蛋白的过程与细胞骨架密切相关
B. 癌细胞凋亡过程中,破碎的细胞器和染色质片段释放,引起炎症
C. 癌细胞凋亡过程中,细胞核的体积增大,核膜内折,染色质染色加深
D. NK细胞识别癌细胞并形成特定连接结构仅依赖于磷脂的互溶和流动
2. 电压依赖性阴离子通道蛋白1(VDAC1)位于线粒体外膜,它的主要功能是从线粒体中往外转运ATP等代谢产物。研究发现高血糖水平损害胰岛B细胞的部分机制如图所示,其中琥珀酸为有氧呼吸的中间代谢产物。下列叙述错误的是( )
A. 高血糖水平可使胰岛B细胞VDAC1的表达量上调
B. 胰岛B细胞损伤可能与其能量供应不足有关
C. 线粒体外膜上的VDAC1运输ATP需要消耗能量
D. 抑制VDAC1蛋白活性的药物可缓解对胰岛B细胞的损害
3. 三磷酸胞苷(CTP)的结构和功能与ATP相似,可参与磷脂和核酸的合成,CTPS是合成CTP的关键酶。CTPS基因启动子上具有原癌基因Myc表达产物的结合位点,CTPS含量升高时会聚合成一种丝状结构——细胞蛇,该结构可减少酶活性位点的暴露。下列说法错误的是( )
A. Myc的表达产物影响CTPS基因的复制
B. CTP的水解反应属于放能反应
C. CTP脱去2个磷酸基团后可作为合成RNA的原料
D. Myc可通过调控CTPS基因的表达影响细胞增殖
4. 为解决器官移植供体短缺问题,研究人员尝试培育含有人源化肾脏组织的人—猪嵌合胚胎。研究中构建了肾脏发育缺陷的猪胚胎,将过量表达 MYCN 和BCL2 基因的人诱导多能干细胞(iPSCs)注入桑葚胚或囊胚后进行移植。实验流程如图所示。下列叙述正确的是( )
注:SIXI和SALLI基因缺失导致肾脏发育异常;MYCN基因具有促进细胞增殖等功能;BCL2基因能够抑制细胞凋亡。
A. 对卵母细胞去核时,除显微操作外还可采用紫外线长时间照射等方法
B. 将猪胎儿成纤维细胞注入去核猪卵母细胞的过程直接体现了动物细胞核的全能性
C. 与①相比,向桑葚胚中注入 iPSCs后进行移植,利用了实验设计的加法原则
D. 嵌合胚胎肾脏组织的形成完全依赖于注入的iPSCs,与猪胚胎自身细胞无关
5. 人脐带间充质干细胞产生的“小细胞外囊泡”(hucMSC-sEVs)内含多种活性物质,能减轻糖尿病肾病(DKD)大鼠肾脏的损伤。给DKD大鼠注射hucMSC-sEVs,24周后测定三组大鼠肾脏组织的抗凋亡蛋白Bcl-2和促凋亡蛋白Bax的相对表达量如下表。下列叙述正确的是( )
组别
Bcl-2相对表达量
Bax相对表达量
对照组
1.0
1.0
DKD组
0.25
1.3
hucMSC-sEVs组
0.8
0.6
A. hucMSC-sEVs降低了肾脏组织的细胞凋亡水平
B. DKD大鼠体内的Bcl-2和Bax表达量呈正相关
C. 某些被病原体感染的细胞的清除,是通过细胞坏死完成的
D. Bcl-2和Bax基因中核苷酸的排列顺序是多种多样的
6. 果蝇长翅(A)与残翅(a)、黑身(B)与黄身(b)是两对相对性状,相关基因位于同一对常染色体上。基因型AaBb的雌果蝇减数分裂时有40%的初级卵母细胞发生下图所示的变异。雄果蝇不发生此类变异,基因型ab的雄配子半数致死。下列叙述错误的是( )
A. 该变异可发生在减数分裂Ⅰ前期
B. 基因A和a分离发生在减数分裂Ⅰ后期
C. 该雌果蝇与基因型相同的雄果蝇杂交后代中残翅黄身的比例为16%
D. 该雌果蝇产生基因型AB配子的比例为40%
7. 某生态学家研究某种植物和其传粉昆虫的协同进化,将植物种群分为两组,甲组引入其专属传粉昆虫并持续观察,乙组去除传粉昆虫。多代后发现,甲组植物的花结构与昆虫口器的契合度基因频率从10%升至85%;乙组保持10%不变。下列叙述正确的是( )
A. 协同进化直接作用于植物和昆虫的基因
B. 昆虫的取食诱导植物产生花结构突变,导致契合度基因频率升高
C. 甲组契合度提高的前提是处理前种群中已存在相关变异个体
D. 乙组基因频率不变说明植物和昆虫未发生协同进化
8. 图甲表示轴突A、B、C与神经元D形成突触联系。图乙表示不同时间刺激突触A、B、C,神经元D膜电位变化(其中,阈值为引发动作电位的临界值)。下列叙述错误的是( )
A. 对突触A或B进行单次刺激,均不足以引发神经元D产生动作电位
B. 刺激突触C,若突触后膜Cl-大量外流可导致如图乙所示电位变化
C. 若神经元D胞外K+浓度降低,则静息电位绝对值大于70mV
D. 缩短刺激间隔时间并进行多点刺激使神经元D更易产生动作电位
9. 植物细胞内高K+/Na+值被视为植物耐盐的核心机制。研究人员对发芽后培养了3个月的某荒漠植物进行如下处理:设置浓度为16g·L-1的NaCl溶液作为中度盐胁迫环境,分别添加CaCl2和Ca(NO3)2两种钙源,每种钙源设置浓度为0、5、10、20mmol·L-1的4个组别。3个月后,与对照组相比,5mmol·L-1和10mmol·L-1钙处理组的株高增大,而20mmol·L-1钙处理组无显著差异;各组绿色嫩枝中Na+、K+的含量如图所示。下列叙述错误的是( )
A. 超过一定浓度的钙不能有效缓解中度盐胁迫对植物株高的影响
B. 相同Ca2+浓度下,Ca(NO3)2处理组绿色嫩枝中K+/Na+的值较低
C. 该植物的株高变化是其响应环境变化,调控基因表达等的结果
D. 荒漠降水稀少,荒漠植物的耐盐机制利于其适应所处的环境
10. 苦草是鄱阳湖湖区分布面积最大的沉水植物群落(沉水植物:是指植物体全部位于水层下面生存的大型水生植物)是白鹤最爱吃的食物之一。每年夏季进入繁殖旺盛时期及秋冬枯水期时会暴露时易被水鸟食用。下列有关叙述错误的是( )
A. 苦草种群在鄱阳湖的分布包括垂直结构和水平结构
B. 生物生态位重叠分析可反映物种对资源利用的程度
C. 苦草等沉水植物从夏季的繁殖到冬季暴露未发生演替
D. 鄱阳湖湿地生物群落丰富度大于荒漠生物群落丰富度
11. 全球森林信息平台报导:2023年全球共发生重大森林火灾3000余起,烧毁4亿公顷森林,造成250人死亡,排放了65亿吨CO2,对生态环境及人类健康产生了严重影响。下列有关叙述错误的是( )
A. 森林群落在遭受大火严重烧毁后进行的演替与弃耕农田相同
B. 森林火灾排放了大量的CO2,可加快全球碳循环和碳平衡
C. 气候变化导致的干燥与高温天气可能是引发森林火灾的主要原因
D. 频繁的森林火灾说明生态系统的自我调节能力是有一定限度的
12. 泡菜中含有大量乳酸菌,某同学欲利用新鲜的泡菜滤液为材料分离纯化乳酸菌。分离纯化所用的固体培养基中因含有碳酸钙而不透明,乳酸菌产生的乳酸能溶解培养基中的碳酸钙。下列相关叙述正确的是( )
A. 取少许泡菜滤液均匀涂布于固体培养基表面,培养一段时间后即可获得单菌落
B. 固体培养基中的碳酸钙既可以鉴别乳酸菌又可以中和乳酸菌代谢产生的乳酸
C. 对配制的培养基进行巴氏消毒处理能在达到实验目的的同时减少营养物质损失
D. 配制培养基时可加入少量链霉素以抑制杂菌的生长,进而提高分离纯化的效率
13. 研究表明,一般能增加免疫器官重量的物质也具有一定增强免疫力的作用。为判断融合体对动物免疫力的影响,科研人员取同种小鼠30只,雌雄各半,随机均分为三组;实验处理如下表。下列有关叙述正确的是( )
组别
甲组
乙组
丙组(空白对照组)
实验处理
三白草细胞和鱼腥草细胞杂种愈伤组织的蒸馏水提取物
三白草细胞和鱼腥草细胞直接混合后的蒸馏水提取物
每天一次等量灌胃;连续一周,检测各组小鼠的胸腺重量
A. 三白草和鱼腥草细胞杂交前需先用酶解法处理获得原生质层
B. 诱导三白草和鱼腥草的细胞融合可以使用PEG或灭活的病毒
C. 丙组处理为加入等量蒸馏水,甲组愈伤组织形成过程中不发生基因的选择性表达
D. 若甲、乙组结果相同且大于丙组,说明杂交愈伤组织能产生两种植物的细胞产物
二、多项选择题:本题共5小题,每小题3分,共15分。在每小题给出的四个选项中,有两个或两个以上选项符合题目要求,全部选对得3分,选对但不全的得1分,有选错的得0分。
14. 间充质干细胞(MSCs)属于成体干细胞,具有较强的自我更新和多向分化能力,存在于许多不同的组织和器官中,如脂肪组织、骨髓、皮肤、脐血等。MSCs具有良好的免疫调节和免疫抑制作用,还参与组织的发育和修复。下列关于MSCs的叙述正确的是( )
A. MSCs的自我更新是通过细胞有丝分裂实现的,前期会发生中心粒的倍增
B. MSCs在体外培养过程中会发生接触抑制,需用胰蛋白酶处理将细胞分散
C. MSCs在体外培养时所用培养液需要添加糖类、氨基酸和激素等营养物质
D. MSCs在皮肤组织修复过程中分化成皮肤细胞,核内遗传物质未发生改变
15. 如图为某哺乳动物有丝分裂过程中某结构的数量变化曲线图。下列相关分析错误的是( )
A. 该图可以表示有丝分裂过程中核糖体和内质网的数量变化
B. 若该图表示染色体数目的变化,则ab段细胞核中进行了有关蛋白质的合成
C. 若该图表示染色体组数的变化,则cd段细胞中含有4条性染色体
D. 若该图表示同源染色体的对数,则de段可表示同源染色体分离
16. 普通小麦为六倍体(6n=42),记作42W,长穗偃麦草为二倍体(2n=14),记作14E。育种工作者利用如图所示的育种过程,将长穗偃麦草的抗病等基因转移到小麦中,成功培育出“二体异附加系”小麦。下列有关分析错误的是( )
A. ①过程的原理是秋水仙素抑制着丝粒分裂从而使染色体数目加倍
B. 乙植株可以产生含有7种不同染色体数目的花粉或卵细胞
C. 利用光学显微镜观察染色体的数目和形态可以从丙中选择出丁
D. 培育“二体异附加系”小麦的育种原理是基因重组和染色体变异
17. 对于抗原和抗体的关系,克隆选择学说认为:在抗原进入机体之前,具有不同类型特异性受体的B细胞就已经存在,而不是在抗原进入机体后以抗原为模板设计出来的。为验证克隆选择学说的观点,研究人员以小鼠为材料进行实验,实验过程如下表所示。下列有关叙述正确的是( )
实验过程
预期实验结果
初次注射
再次注射
对照组
高剂量的抗原X
适宜剂量的抗原Y
产生X抗体和Y抗体
实验组1
高剂量的具有放射性同位素标记的抗原X
①
③
实验组2
②
适宜剂量的抗原X
④
注:高剂量的具有放射性同位素标记的抗原能够杀死全部具有与其互补受体的B细胞。
A. 抗体是由浆细胞产生的蛋白类免疫活性物质
B. 每组实验都需要选择生理状态相似的多只健康小鼠进行实验
C. ①为适宜剂量的抗原Y,②为高剂量的抗原X
D. 若③为只产生Y抗体、④为不产生抗体,则可证明克隆选择学说成立
18. 生物技术是把双刃剑,给人类带来“福音”的同时也带来了一些争议。下列观点正确的是( )
A. 利用核移植技术获得胚胎,分离出ES细胞治疗疾病会涉及伦理问题
B. 人类存在多种遗传疾病,而治疗性克隆是治疗人类遗传病的根本措施
C. 干细胞的研究具有广阔的应用前景,应大力支持和发展,但需要监管
D. 制备的单克隆抗体在临床应用中可能产生免疫反应,如引发过敏反应
二、非选择题
19. 水稻中存在由OsaCA1基因编码的碳酸酐酶,该酶在细胞质中,催化进入细胞的CO2迅速转化为HCO3-,于向叶绿体转运;在叶绿体中又能催化HCO3-快速转化为CO2。科研人员发现了某种因OsaCA1基因突变导致该酶合成受阻的水稻,然后检测野生型和该突变型水稻在不同光照强度下的光合作用速率,如图所示。回答下列问题:
(1)OsaCA1基因编码碳酸酐酶(化学本质为蛋白质)时,需经过遗传信息的______和______过程,该酶的合成场所是______。
(2)水稻叶肉细胞吸收的CO2被叶绿体中的______(填物质名称)固定。图中______曲线代表OsaCA1基因突变型水稻,理由是______。
(3)水通道蛋白有多种类型,植物细胞的部分水通道蛋白也能顺浓度梯度运输CO2,该过程中CO2进入叶肉细胞的方式为______。研究发现,OsaCA1基因突变型水稻叶绿体膜上的部分水通道蛋白明显多于野生型,其生物学意义是______。
20. 糖尿病是一种以高血糖为主要特征的代谢性疾病。研究发现,长期慢性高血糖会引起人的认知障碍及大脑神经生理和结构的改变,引发糖尿病脑病(DE)。糖尿病患者往往出现肠道交感神经异常兴奋的现象,科研人员据此构建了一种糖尿病脑病机理的模型,如下图。回答下列问题:
(1)胰岛B细胞分泌胰岛素时跨膜运输的方式为______,该过程消耗的能量来自______(填具体结构)。体内需要源源不断地产生胰岛素以维持胰岛素含量的动态平衡,原因是______。
(2)当肠道交感神经异常兴奋时其神经末梢的NE释放量增加,NE作为______(填“激素”或“神经递质”)与L细胞表面的NE受体结合,使L细胞______(填“增加”或“减少”)分泌GLP-1,进而使胰岛素释放量______(填“加快”或“减慢”)。
(3)在正常生理条件下,脑神经细胞内PGC-1α的表达受GLP-1信号的______(填“正向”或“负向”)调控;据图分析,DE患者脑神经细胞损伤的直接原因是______。
(4)研究发现,NE还能作用于脑神经细胞,但引发的效应不同于L细胞,这与不同细胞的质膜上NE的______不同有关。
21. 大黄蜂主要以花粉、花蜜为食,是常见的传粉昆虫。大黄蜂在早春花卉资源较少时,会在尚未开花的植物叶片上啃咬切割出孔洞,研究人员对这一行为进行了研究。
(1)大黄蜂种群的种群密度由____等特征直接决定。
(2)要研究大黄蜂的生态位,除了研究它的食物外,还应研究它的____等。
(3)研究人员发现大黄蜂啃咬植物叶片后,并未以叶片为食或将叶片运回蜂巢,猜测大黄蜂对叶片的损害会影响植株开花时间。为检验猜测,将若干尚未开花的番茄植株平均分成 3 组,分别进行不同处理,观察 3 组植株的开花时间,得到图 1 所示结果,结果表明____。植物被伤害后花期改变,从种群延续的角度看其适应性意义是____。
(4)研究人员推测大黄蜂伤害无花植物叶片的原因是食物短缺,进行了如下实验:将两组大黄蜂与未开花植物分别封闭在两个围栏内,A 组先向蜂巢内放入足量花粉,7 天后再移走蜂巢内花粉,B 组的处理顺序相反,统计实验的 14 天中围栏内植物叶片受损比例,结果如图 2 所示。
本研究说明食物短缺是大黄蜂伤害叶片的原因,依据是____。
有人认为本实验只需做 A 组即可,没有必要同时做 A、B 两组。请对此观点进行评价。____
22. 荧光素酶(Luc蛋白)由550个氨基酸组成,分为N端和C端2个功能片段,即NLuc蛋白 (2-416氨基酸) 和CLuc蛋白 (398—550氨基酸),两部分不能自动重组并发挥作用;将目标蛋白OsBIK1蛋白和OsXLG2蛋白分别与NLuc蛋白和CLuc蛋白融合,若2个目标蛋白相互作用,则NLuc蛋白和CLuc蛋白能成功组装为荧光素酶并分解荧光素发出荧光。科研人员构建了可表达OsBIK1-HA-NLuc融合蛋白的表达载体1和可表达CLuc-OsXLG2融合蛋白的表达载体2并进行了检测,如图1所示,图中HA为标签蛋白(用于目的蛋白的检测、示踪等)的编码序列。
(1)构建重组质粒1时,需要把OsBIK1基因的对应终止密码子的3个碱基去除,原因是___________;图中HA编码序列插入OsBIK1基因编码链的___________(填“5'端”或“3'端”),编码链为转录时所用模板链的互补链。
(2)如果用抗Luc蛋白抗体分别检测表达载体1和2融合蛋白表达情况,结果如图2,可优先选用抗___________蛋白抗体进一步区分条带1为___________融合蛋白。
(3)为了满足应用常需要在载体中构建诱导型启动子,当诱导物存在时可以激活或抑制目的基因的表达。双向启动子可同时结合两个RNA聚合酶来驱动下游基因的表达,研究人员已经构建了下图所示的基因表达载体,以检测双向启动子作用效果。试分析:为连入GUS基因,需用___________酶切已整合了双向启动子及LUC基因的质粒,若观察到___________则可确认双向启动子起作用。
23. 玉米常用作遗传学的实验材料,现有两个纯合的玉米品系,一个是短穗品系(穗长5~8cm),另一个是长穗品系(穗长13~21cm),为研究这种性状的遗传规律,以提高玉米产量,需要设计杂交实验并预测实验结果,请回答下列问题:
(1)玉米可作为遗传学实验材料的原因是____________________(答出两点即可)。
(2)杂交育种前需要正确预测实验结果,按孟德尔遗传规律来预测:若该对性状由一对基因控制,且长穗为显性,请预测F2实验结果________________________________________;若该对性状由两对基因控制,且长穗为显性,每一对基因的遗传都符合分离定律,请补充还需要满足的条件:__________________________________________________。
(3)能观察但不能量测的性状,是指同一种性状的不同表现型之间不存在连续性的数量变化,而呈现质的中断性变化的那些性状叫作质量性状;个体间表现的差异只能用数量来区别,变异呈连续性的性状,界限不清楚,不宜分类,这类性状叫作数量性状。两品系杂交实验结果如下表所示(表中数字为玉米稳数目),分析玉米穗长性状是__________(填“质量性状”或“数量性状”);假设该性状是由两对基因控制,基因A(长度增加)对a,基因B(长度增加)对b均为不完全显性,且基因A/B的作用程度一样,则F1的基因型为__________,数据表现型的差异是由__________影响的;推测F2表现型的比例为__________。若该性状由多对独立遗传的基因控制,则F2表现型中间多,两头少的变异范围要__________(填“大”或“小”),但总的平均数是在中间,与F1的平均数相等。
玉米穗长度/cm
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
短穗品系
4
21
24
8
长穗品系
3
11
12
15
26
15
10
7
2
F1
1
12
12
14
17
9
4
F2
1
10
19
26
47
73
68
68
39
25
15
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高三生物学试题
考试时间:75分钟;试卷满分:100分
一、选择题:本题共13小题,每小题2分,共26分。在每小题给出的四个选项中,只有一项符合题目要求。
1. NK细胞(自然杀伤细胞)接近癌细胞后,与癌细胞之间形成特定连接结构,释放储存在囊泡中的细胞毒性蛋白,诱导癌细胞凋亡。下列相关叙述正确的是( )
A. NK细胞转运细胞毒性蛋白的过程与细胞骨架密切相关
B. 癌细胞凋亡过程中,破碎的细胞器和染色质片段释放,引起炎症
C. 癌细胞凋亡过程中,细胞核的体积增大,核膜内折,染色质染色加深
D. NK细胞识别癌细胞并形成特定连接结构仅依赖于磷脂的互溶和流动
【答案】A
【解析】
【详解】A、NK细胞转运细胞毒性蛋白的过程与细胞骨架密切相关,因为细胞骨架与物质运输、能量转化和信息传递有关,A正确;
B、细胞凋亡是基因决定的细胞自动结束生命的过程,即癌细胞凋亡过程中,破碎的细胞器和染色质片段释放不会引起炎症,B错误;
C、细胞衰老过程中细胞核的体积增大,核膜内折,染色质染色加深,癌细胞凋亡过程中不会发生上述现象,C错误;
D、NK细胞识别癌细胞并形成特定连接结构依赖细胞间的信息交流,不只依赖于磷脂的互溶和流动,D错误。
2. 电压依赖性阴离子通道蛋白1(VDAC1)位于线粒体外膜,它的主要功能是从线粒体中往外转运ATP等代谢产物。研究发现高血糖水平损害胰岛B细胞的部分机制如图所示,其中琥珀酸为有氧呼吸的中间代谢产物。下列叙述错误的是( )
A. 高血糖水平可使胰岛B细胞VDAC1的表达量上调
B. 胰岛B细胞损伤可能与其能量供应不足有关
C. 线粒体外膜上的VDAC1运输ATP需要消耗能量
D. 抑制VDAC1蛋白活性的药物可缓解对胰岛B细胞的损害
【答案】C
【解析】
【详解】A、对比健康胰岛B细胞和高血糖处理后的胰岛B细胞:高血糖状态下,线粒体外膜上的VDAC1数量明显增多,说明高血糖可使胰岛B细胞VDAC1的表达量上调,A正确;
B、VDAC1的功能是从线粒体向外转运ATP等代谢产物。高血糖时VDAC1上调,会导致线粒体合成的ATP大量外流,线粒体内部ATP不足,胰岛B细胞能量供应不足,最终引发细胞凋亡。因此胰岛B细胞损伤与能量供应不足有关,B正确;
C、VDAC1是电压依赖性阴离子通道蛋白,属于通道蛋白。通道蛋白介导的物质跨膜运输是协助扩散,顺浓度梯度,不需要消耗能量,C错误;
D、抑制VDAC1的活性,会减少线粒体ATP的外流,改善胰岛B细胞的能量供应,从而缓解高血糖对胰岛B细胞的损伤,D正确。
3. 三磷酸胞苷(CTP)的结构和功能与ATP相似,可参与磷脂和核酸的合成,CTPS是合成CTP的关键酶。CTPS基因启动子上具有原癌基因Myc表达产物的结合位点,CTPS含量升高时会聚合成一种丝状结构——细胞蛇,该结构可减少酶活性位点的暴露。下列说法错误的是( )
A. Myc的表达产物影响CTPS基因的复制
B. CTP的水解反应属于放能反应
C. CTP脱去2个磷酸基团后可作为合成RNA的原料
D. Myc可通过调控CTPS基因的表达影响细胞增殖
【答案】A
【解析】
【详解】A、Myc的表达产物结合在CTPS基因的启动子上,影响的是CTPS基因的转录,A错误;
B、CTP水解时高能磷酸键断裂,释放能量,属于放能反应(类似ATP水解),B正确;
C、CTP脱去2个磷酸基团后为胞嘧啶核糖核苷酸(CMP),是RNA的基本组成单位之一,C正确;
D、原癌基因Myc的产物结合CTPS基因启动子,促进CTPS表达,CTP参与核酸和磷脂合成(细胞增殖所需),D正确。
4. 为解决器官移植供体短缺问题,研究人员尝试培育含有人源化肾脏组织的人—猪嵌合胚胎。研究中构建了肾脏发育缺陷的猪胚胎,将过量表达 MYCN 和BCL2 基因的人诱导多能干细胞(iPSCs)注入桑葚胚或囊胚后进行移植。实验流程如图所示。下列叙述正确的是( )
注:SIXI和SALLI基因缺失导致肾脏发育异常;MYCN基因具有促进细胞增殖等功能;BCL2基因能够抑制细胞凋亡。
A. 对卵母细胞去核时,除显微操作外还可采用紫外线长时间照射等方法
B. 将猪胎儿成纤维细胞注入去核猪卵母细胞的过程直接体现了动物细胞核的全能性
C. 与①相比,向桑葚胚中注入 iPSCs后进行移植,利用了实验设计的加法原则
D. 嵌合胚胎肾脏组织的形成完全依赖于注入的iPSCs,与猪胚胎自身细胞无关
【答案】C
【解析】
【详解】A、对卵母细胞去核时,除显微操作外还可采用紫外线短时间照射等方法,A错误;
B、体细胞核移植过程中,将猪胎儿成纤维细胞注入去核猪卵母细胞只是完成了重组胚胎的构建,该过程并不能直接体现动物细胞核的全能性,B错误;
C、①是SIXI和SALLI双基因敲除的桑葚胚,向桑葚胚中注入iPSCs后进行移植,这是利用了实验设计的加法原则,C正确;
D、嵌合胚胎的发育依赖猪胚胎提供的微环境,例如营养供应、发育信号调控等,人源化肾脏组织的形成虽然以注入的iPSCs为核心,但与猪胚胎自身细胞也存在密切关联,D错误。
5. 人脐带间充质干细胞产生的“小细胞外囊泡”(hucMSC-sEVs)内含多种活性物质,能减轻糖尿病肾病(DKD)大鼠肾脏的损伤。给DKD大鼠注射hucMSC-sEVs,24周后测定三组大鼠肾脏组织的抗凋亡蛋白Bcl-2和促凋亡蛋白Bax的相对表达量如下表。下列叙述正确的是( )
组别
Bcl-2相对表达量
Bax相对表达量
对照组
1.0
1.0
DKD组
0.25
1.3
hucMSC-sEVs组
0.8
0.6
A. hucMSC-sEVs降低了肾脏组织的细胞凋亡水平
B. DKD大鼠体内的Bcl-2和Bax表达量呈正相关
C. 某些被病原体感染的细胞的清除,是通过细胞坏死完成的
D. Bcl-2和Bax基因中核苷酸的排列顺序是多种多样的
【答案】A
【解析】
【详解】A、与DKD组相比,hucMSC-sEVs组抗凋亡蛋白Bcl-2相对表达量升高,促凋亡蛋白Bax相对表达量降低,说明hucMSC-sEVs可以降低肾脏组织的细胞凋亡水平,A正确;
B、对比对照组和DKD组数据可知,DKD大鼠体内Bcl-2表达量下降,Bax表达量上升,二者表达量呈负相关,B错误;
C、某些被病原体感染的细胞的清除,是由基因决定的细胞自动结束生命的过程,属于细胞凋亡,C错误;
D、Bcl-2和Bax是特定基因,特定基因的核苷酸排列顺序是特定的,核苷酸排列顺序多种多样是DNA分子多样性的特点,D错误。
6. 果蝇长翅(A)与残翅(a)、黑身(B)与黄身(b)是两对相对性状,相关基因位于同一对常染色体上。基因型AaBb的雌果蝇减数分裂时有40%的初级卵母细胞发生下图所示的变异。雄果蝇不发生此类变异,基因型ab的雄配子半数致死。下列叙述错误的是( )
A. 该变异可发生在减数分裂Ⅰ前期
B. 基因A和a分离发生在减数分裂Ⅰ后期
C. 该雌果蝇与基因型相同的雄果蝇杂交后代中残翅黄身的比例为16%
D. 该雌果蝇产生基因型AB配子的比例为40%
【答案】C
【解析】
【详解】A、图示发生的是同源染色体的非姐妹染色单体之间的交叉互换,发生在减数分裂Ⅰ前期,A正确;
B、分析题图可知,基因A和a位于同源染色体上,且未发生互换,故等位基因A和a在减数分裂Ⅰ后期随同源染色体的分离而分离,B正确;
C、该雌果蝇的基因型为AaBb,已知有40%的初级卵母细胞发生交叉互换,假设共有100个初级卵母细胞,其中40个发生交叉互换,这40个初级卵母细胞产生的配子中,ab型配子占40×1/4=10个;未发生交叉互换的初级卵母细胞有100−40=60个,产生的ab型配子有60×1/2=30个。总共产生的配子数为100个(一个初级卵母细胞产生一个卵细胞),所以ab型配子的比例为(10+30)/100=40%;雄果蝇不发生交叉互换,产生AB和ab两种配子,且ab型雄配子有半数致死,即雄果蝇产生AB和ab配子的比例为2∶1,后代中残翅黄身(aabb)的占比为40%×1/3=4/30≠16%,C错误;
D、结合C选项可知,该雌果蝇产生基因型AB配子的比例为40%,D正确。
7. 某生态学家研究某种植物和其传粉昆虫的协同进化,将植物种群分为两组,甲组引入其专属传粉昆虫并持续观察,乙组去除传粉昆虫。多代后发现,甲组植物的花结构与昆虫口器的契合度基因频率从10%升至85%;乙组保持10%不变。下列叙述正确的是( )
A. 协同进化直接作用于植物和昆虫的基因
B. 昆虫的取食诱导植物产生花结构突变,导致契合度基因频率升高
C. 甲组契合度提高的前提是处理前种群中已存在相关变异个体
D. 乙组基因频率不变说明植物和昆虫未发生协同进化
【答案】C
【解析】
【详解】A、协同进化过程中的相互选择属于自然选择范畴,自然选择直接作用于生物个体的表现型,而非基因,A错误;
B、变异是不定向的,花结构与昆虫口器契合度的相关突变在昆虫取食前就已经存在,昆虫仅起到定向选择的作用,并非诱导突变产生,B错误;
C、可遗传变异是生物进化的原材料,自然选择只能对种群中已存在的变异进行定向选择,因此甲组契合度提高的前提是处理前种群中已存在相关变异个体,C正确;
D、乙组基因频率不变仅能说明该植物种群未发生相关进化,无法推导二者是否发生协同进化,D错误。
8. 图甲表示轴突A、B、C与神经元D形成突触联系。图乙表示不同时间刺激突触A、B、C,神经元D膜电位变化(其中,阈值为引发动作电位的临界值)。下列叙述错误的是( )
A. 对突触A或B进行单次刺激,均不足以引发神经元D产生动作电位
B. 刺激突触C,若突触后膜Cl-大量外流可导致如图乙所示电位变化
C. 若神经元D胞外K+浓度降低,则静息电位绝对值大于70mV
D. 缩短刺激间隔时间并进行多点刺激使神经元D更易产生动作电位
【答案】B
【解析】
【详解】A、从图乙可以看到:单独刺激轴突A或轴突B,神经元D的膜电位变化幅度很小,远未达到阈值,因此不足以引发动作电位,A正确;
B、若突触后膜Cl-大量外流,会使膜内正电荷增多、膜电位升高,产生兴奋性电位变化;但从图乙可以看到,刺激C后,神经元D的膜电位进一步降低,说明突触C是抑制性突触,其作用是让Cl-内流,使膜电位更负,更难产生动作电位,B错误;
C、静息电位的形成依赖于K+外流。若神经元D胞外K+浓度降低,则K+外流的浓度差增大,外流的K+更多,膜内负电位更强,因此静息电位绝对值大于70mV,C正确;
D、从图乙可以看到:缩短刺激间隔、同时多点刺激A和B时,膜电位迅速累积并超过阈值,从而引发动作电位,说明神经元D更易产生动作电位,D正确。
9. 植物细胞内高K+/Na+值被视为植物耐盐的核心机制。研究人员对发芽后培养了3个月的某荒漠植物进行如下处理:设置浓度为16g·L-1的NaCl溶液作为中度盐胁迫环境,分别添加CaCl2和Ca(NO3)2两种钙源,每种钙源设置浓度为0、5、10、20mmol·L-1的4个组别。3个月后,与对照组相比,5mmol·L-1和10mmol·L-1钙处理组的株高增大,而20mmol·L-1钙处理组无显著差异;各组绿色嫩枝中Na+、K+的含量如图所示。下列叙述错误的是( )
A. 超过一定浓度的钙不能有效缓解中度盐胁迫对植物株高的影响
B. 相同Ca2+浓度下,Ca(NO3)2处理组绿色嫩枝中K+/Na+的值较低
C. 该植物的株高变化是其响应环境变化,调控基因表达等的结果
D. 荒漠降水稀少,荒漠植物的耐盐机制利于其适应所处的环境
【答案】B
【解析】
【详解】A、与对照组相比,5mmol·L⁻¹和10mmol·L⁻¹钙处理组的株高增大,而20mmol·L⁻¹钙处理组无显著差异,这表明超过一定浓度(20mmol·L⁻¹)的钙不能有效缓解中度盐胁迫对植物株高的影响,A正确;
B、分析柱形图,在相同Ca²⁺浓度下,Ca(NO₃)₂处理组绿色嫩枝中Na⁺浓度相对较低,K⁺浓度相对较高,所以K⁺/Na⁺的值应该较高,B错误;
C、植物的生长发育过程从根本上说是基因在一定时间和空间上程序性表达的结果,该植物在盐胁迫环境和不同浓度钙处理条件下株高发生变化,是其响应环境变化,调控基因表达的结果,C正确;
D、荒漠地区降水稀少,土壤盐分相对较高,荒漠植物具有耐盐机制有利于其在高盐环境中生存,适应所处的环境,D正确。
10. 苦草是鄱阳湖湖区分布面积最大的沉水植物群落(沉水植物:是指植物体全部位于水层下面生存的大型水生植物)是白鹤最爱吃的食物之一。每年夏季进入繁殖旺盛时期及秋冬枯水期时会暴露时易被水鸟食用。下列有关叙述错误的是( )
A. 苦草种群在鄱阳湖的分布包括垂直结构和水平结构
B. 生物生态位重叠分析可反映物种对资源利用的程度
C. 苦草等沉水植物从夏季的繁殖到冬季暴露未发生演替
D. 鄱阳湖湿地生物群落丰富度大于荒漠生物群落丰富度
【答案】A
【解析】
【详解】A、垂直结构和水平结构是群落的空间特征,而非种群的特征。苦草作为单一物种的种群,其分布不涉及群落的垂直或水平结构,A错误;
B、生态位重叠程度高说明物种间资源利用相似度高,分析生态位重叠可反映物种对资源的利用情况,B正确;
C、群落演替是群落类型发生根本性变化的过程,苦草的季节性变化属于同一群落内部的周期性波动,未发生演替,C正确;
D、鄱阳湖湿地水分充足、营养物质丰富,适合多种生物生存,而荒漠地区缺水、环境恶劣,生物种类少。因此,鄱阳湖湿地生物群落丰富度(物种数目的多少)大于荒漠生物群落丰富度,D正确。
故选A。
11. 全球森林信息平台报导:2023年全球共发生重大森林火灾3000余起,烧毁4亿公顷森林,造成250人死亡,排放了65亿吨CO2,对生态环境及人类健康产生了严重影响。下列有关叙述错误的是( )
A. 森林群落在遭受大火严重烧毁后进行的演替与弃耕农田相同
B. 森林火灾排放了大量的CO2,可加快全球碳循环和碳平衡
C. 气候变化导致的干燥与高温天气可能是引发森林火灾的主要原因
D. 频繁的森林火灾说明生态系统的自我调节能力是有一定限度的
【答案】B
【解析】
【详解】A、森林被大火烧毁后,原有土壤条件及繁殖体可能保留,属于次生演替;弃耕农田的演替同样为次生演替,两者类型相同,A正确;
B、森林火灾排放了大量的CO2,会打破碳平衡(碳吸收与释放的动态平衡),导致碳失衡,而非“加快碳平衡”,B错误;
C、干燥与高温天气会加剧可燃物燃烧,是火灾发生的主要诱因,C正确;
D、频繁的火灾使森林在大火中遭到严重的破坏,这反映了生态系统的自我调节能力是有一定限度的,D正确。
故选B。
12. 泡菜中含有大量乳酸菌,某同学欲利用新鲜的泡菜滤液为材料分离纯化乳酸菌。分离纯化所用的固体培养基中因含有碳酸钙而不透明,乳酸菌产生的乳酸能溶解培养基中的碳酸钙。下列相关叙述正确的是( )
A. 取少许泡菜滤液均匀涂布于固体培养基表面,培养一段时间后即可获得单菌落
B. 固体培养基中的碳酸钙既可以鉴别乳酸菌又可以中和乳酸菌代谢产生的乳酸
C. 对配制的培养基进行巴氏消毒处理能在达到实验目的的同时减少营养物质损失
D. 配制培养基时可加入少量链霉素以抑制杂菌的生长,进而提高分离纯化的效率
【答案】B
【解析】
【分析】稀释涂布平板法:将待分离的菌液经过大量稀释后,均匀涂布在培养皿表面,经培养后可形成单个菌落。
【详解】A、泡菜滤液中乳酸菌的浓度过高,需要用无菌水稀释后再涂布,这样才容易获得单菌落,A错误;
B、根据题干信息可知,固体培养基中的碳酸钙既可以鉴别乳酸菌又可以中和乳酸菌代谢产生的乳酸,B正确;
C、对配制的培养基需要采用高压蒸汽灭菌法进行灭菌,C错误;
D、链霉素是一种抗生素,会对乳酸菌等细菌的生存产生抑制作用,培养基中加入链霉素会降低分离纯化的效率,D错误。
故选B。
13. 研究表明,一般能增加免疫器官重量的物质也具有一定增强免疫力的作用。为判断融合体对动物免疫力的影响,科研人员取同种小鼠30只,雌雄各半,随机均分为三组;实验处理如下表。下列有关叙述正确的是( )
组别
甲组
乙组
丙组(空白对照组)
实验处理
三白草细胞和鱼腥草细胞杂种愈伤组织的蒸馏水提取物
三白草细胞和鱼腥草细胞直接混合后的蒸馏水提取物
每天一次等量灌胃;连续一周,检测各组小鼠的胸腺重量
A. 三白草和鱼腥草细胞杂交前需先用酶解法处理获得原生质层
B. 诱导三白草和鱼腥草的细胞融合可以使用PEG或灭活的病毒
C. 丙组处理为加入等量蒸馏水,甲组愈伤组织形成过程中不发生基因的选择性表达
D. 若甲、乙组结果相同且大于丙组,说明杂交愈伤组织能产生两种植物的细胞产物
【答案】D
【解析】
【分析】植物体细胞杂交是指将植物不同种、属,甚至科间的原生质体通过人工方法诱导融合,然后进行离体培养,使其再生杂种植株的技术
【详解】A、三白草和鱼腥草细胞杂交前需先用酶解法处理获得原生质体,而不是原生质层,常使用纤维素酶、果胶酶,A错误;
B、诱导三白草和鱼腥草的细胞融合可以使用PEG,不使用灭活的病毒,B错误;
C、甲组愈伤组织形成过程中存在基因的选择性表达过程,C错误;
D、甲组处理是三白草细胞和鱼腥草细胞杂种愈伤组织的蒸馏水提取物,乙组处理是三白草细胞和鱼腥草细胞直接混合后的蒸馏水提取物,丙组是空白对照组,若甲、乙组结果相同且大于丙组,说明杂交愈伤组织能同时产生两种植物的细胞产物,D正确。
故选D。
二、多项选择题:本题共5小题,每小题3分,共15分。在每小题给出的四个选项中,有两个或两个以上选项符合题目要求,全部选对得3分,选对但不全的得1分,有选错的得0分。
14. 间充质干细胞(MSCs)属于成体干细胞,具有较强的自我更新和多向分化能力,存在于许多不同的组织和器官中,如脂肪组织、骨髓、皮肤、脐血等。MSCs具有良好的免疫调节和免疫抑制作用,还参与组织的发育和修复。下列关于MSCs的叙述正确的是( )
A. MSCs的自我更新是通过细胞有丝分裂实现的,前期会发生中心粒的倍增
B. MSCs在体外培养过程中会发生接触抑制,需用胰蛋白酶处理将细胞分散
C. MSCs在体外培养时所用培养液需要添加糖类、氨基酸和激素等营养物质
D. MSCs在皮肤组织修复过程中分化成皮肤细胞,核内遗传物质未发生改变
【答案】BD
【解析】
【详解】A、MSCs 的自我更新是通过有丝分裂实现的,真核细胞有丝分裂过程中,中心粒的倍增发生在间期,而非前期,A错误;
B、动物细胞培养时,细胞会贴壁生长,当贴壁细胞分裂生长到相互接触时,细胞通常会停止分裂增殖(接触抑制)。此时需要用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理,使细胞分散开,便于后续培养,B正确;
C、细胞体外培养时,培养液需要添加的营养物质包括糖(提供能量)、氨基酸(合成蛋白质等),但一般不需要添加激素(激素主要参与体内的调节过程,体外培养细胞可通过其他方式调控)C错误;
D、间充质干细胞(MSCs)分化成成纤维细胞的过程属于细胞分化,细胞分化的实质是基因的选择性表达,细胞内的遗传物质并没有发生改变,D正确。
故选BD。
15. 如图为某哺乳动物有丝分裂过程中某结构的数量变化曲线图。下列相关分析错误的是( )
A. 该图可以表示有丝分裂过程中核糖体和内质网的数量变化
B. 若该图表示染色体数目的变化,则ab段细胞核中进行了有关蛋白质的合成
C. 若该图表示染色体组数的变化,则cd段细胞中含有4条性染色体
D. 若该图表示同源染色体的对数,则de段可表示同源染色体分离
【答案】BD
【解析】
【详解】A、在有丝分裂过程中,核糖体主要参与蛋白质合成,内质网参与蛋白质加工和脂质合成等,核糖体和内质网的数量变化先增加后减少,与图示数量变化基本相符,A正确;
B、蛋白质合成发生在细胞质中核糖体上,不能发生在细胞核中,B错误;
C、若该图表示染色体组数的变化,cd段染色体组数加倍,处于有丝分裂后期,染色体数目加倍,性染色体也加倍为4条,C正确;
D、该图为某哺乳动物有丝分裂过程中某结构的数量变化,不会发生同源染色体分离,D错误。
故选BD。
16. 普通小麦为六倍体(6n=42),记作42W,长穗偃麦草为二倍体(2n=14),记作14E。育种工作者利用如图所示的育种过程,将长穗偃麦草的抗病等基因转移到小麦中,成功培育出“二体异附加系”小麦。下列有关分析错误的是( )
A. ①过程的原理是秋水仙素抑制着丝粒分裂从而使染色体数目加倍
B. 乙植株可以产生含有7种不同染色体数目的花粉或卵细胞
C. 利用光学显微镜观察染色体的数目和形态可以从丙中选择出丁
D. 培育“二体异附加系”小麦的育种原理是基因重组和染色体变异
【答案】AB
【解析】
【详解】A、①过程可用秋水仙素抑制纺锤体的形成,从而使染色体数目加倍,A错误;
B、42W和甲(42W+14E)杂交产生乙,乙植株的体细胞染色体组成为42W+7E,共有49条染色体,其中来自于普通小麦的42条染色体为21对同源染色体,其余的7条为非同源染色体,乙中来自长穗偃麦草的染色体组仅有一个,因此乙减数分裂时来自长穗偃麦草的7条染色体不能联会,可随机进入不同的配子中,乙产生的配子的染色体数目是21W+0~7E,因此可以产生含有8种不同染色体数目的花粉或卵细胞,B错误;
C、染色体在光学显微镜下可见,因此利用光学显微镜观察染色体数目和形态可以从丙中选择出丁,C正确;
D、“二体异附加系”小麦染色体组成为42W+2E,染色体数目发生了变异,整个培育过程进行有性生殖,存在基因重组,因此“二体异附加系”小麦的育种原理是基因重组和染色体变异,D正确。
故选AB。
17. 对于抗原和抗体的关系,克隆选择学说认为:在抗原进入机体之前,具有不同类型特异性受体的B细胞就已经存在,而不是在抗原进入机体后以抗原为模板设计出来的。为验证克隆选择学说的观点,研究人员以小鼠为材料进行实验,实验过程如下表所示。下列有关叙述正确的是( )
实验过程
预期实验结果
初次注射
再次注射
对照组
高剂量的抗原X
适宜剂量的抗原Y
产生X抗体和Y抗体
实验组1
高剂量的具有放射性同位素标记的抗原X
①
③
实验组2
②
适宜剂量的抗原X
④
注:高剂量的具有放射性同位素标记的抗原能够杀死全部具有与其互补受体的B细胞。
A. 抗体是由浆细胞产生的蛋白类免疫活性物质
B. 每组实验都需要选择生理状态相似的多只健康小鼠进行实验
C. ①为适宜剂量的抗原Y,②为高剂量的抗原X
D. 若③为只产生Y抗体、④为不产生抗体,则可证明克隆选择学说成立
【答案】ABD
【解析】
【详解】A、抗体是由浆细胞产生的蛋白质类免疫活性物质,这是抗体的基本特性,A正确;
B、每组实验都选择生理状态相似的多只健康小鼠进行实验,可减少实验误差,保证实验结果的可靠性,B正确;
C、根据实验设计的对照原则,①应为适宜剂量的抗原Y,②应为高剂量的具有放射性同位素标记的抗原X,这样才能与对照组和其他实验组形成有效对照,C错误;
D、若③为只产生 Y 抗体(因为能与抗原 X 互补受体的B细胞已被杀死,无法产生抗X抗体,只能产生抗Y抗体)、④为不产生抗体(因为能与抗原 X 互补受体的B细胞已被杀死,再次注射抗原X,没有相应B细胞增殖分化产生抗体),则可证明克隆选择学说成立,即抗原进入机体之前,具有不同类型特异性受体的 B 细胞就已经存在,D正确。
故选ABD。
18. 生物技术是把双刃剑,给人类带来“福音”的同时也带来了一些争议。下列观点正确的是( )
A. 利用核移植技术获得胚胎,分离出ES细胞治疗疾病会涉及伦理问题
B. 人类存在多种遗传疾病,而治疗性克隆是治疗人类遗传病的根本措施
C. 干细胞的研究具有广阔的应用前景,应大力支持和发展,但需要监管
D. 制备的单克隆抗体在临床应用中可能产生免疫反应,如引发过敏反应
【答案】ACD
【解析】
【详解】A、利用核移植技术获得胚胎,分离出胚胎干细胞(ES细胞)治疗疾病会涉及伦理问题。 因为核移植技术涉及到对早期胚胎的操作,而胚胎在很多人观念中具有人格地位,这种对胚胎的操作可能会引发关于生命尊严、人权等方面的伦理争议,A正确;
B、基因治疗是治疗遗传病的根本措施,B错误;
C、干细胞具有自我更新和分化的能力,在组织修复、再生医学等方面具有广阔的应用前景,然而,干细胞研究也存在一些潜在风险,如可能导致肿瘤形成等,所以需要监管,C正确;
D、单克隆抗体是一种人工制备的抗体,在临床应用中,由于个体差异等原因,可能会产生免疫反应,如引发过敏反应,D正确。
故选ACD。
二、非选择题
19. 水稻中存在由OsaCA1基因编码的碳酸酐酶,该酶在细胞质中,催化进入细胞的CO2迅速转化为HCO3-,于向叶绿体转运;在叶绿体中又能催化HCO3-快速转化为CO2。科研人员发现了某种因OsaCA1基因突变导致该酶合成受阻的水稻,然后检测野生型和该突变型水稻在不同光照强度下的光合作用速率,如图所示。回答下列问题:
(1)OsaCA1基因编码碳酸酐酶(化学本质为蛋白质)时,需经过遗传信息的______和______过程,该酶的合成场所是______。
(2)水稻叶肉细胞吸收的CO2被叶绿体中的______(填物质名称)固定。图中______曲线代表OsaCA1基因突变型水稻,理由是______。
(3)水通道蛋白有多种类型,植物细胞的部分水通道蛋白也能顺浓度梯度运输CO2,该过程中CO2进入叶肉细胞的方式为______。研究发现,OsaCA1基因突变型水稻叶绿体膜上的部分水通道蛋白明显多于野生型,其生物学意义是______。
【答案】(1) ①. 转录 ②. 翻译 ③. 核糖体
(2) ①. C5(或五碳化合物) ②. 乙 ③. OsaCA1基因突变型水稻中碳酸酐酶减少(或不能合成),不能催化HCO3-快速转化为CO2,光照强度较大时,吸收的CO2量比野生型少,从而光合速率低于甲
(3) ①. 协助扩散 ②. OsaCA1基因突变型水稻中碳酸酐酶缺失导致其叶绿体内CO2供应不足,其水通道蛋白增多提高了其运输CO2的运输效率,缓解CO2的不足
【解析】
【小问1详解】
基因编码蛋白质(基因表达)需要经过转录(DNA遗传信息传递给mRNA)和翻译(mRNA指导蛋白质合成)两个过程,蛋白质的合成场所是核糖体。
【小问2详解】
光合作用暗反应中,进入叶绿体的CO₂会被五碳化合物(C₅)固定生成三碳化合物。根据题干,OsaCA1基因突变型水稻中碳酸酐酶减少(或不能合成),不能催化HCO3-快速转化为CO2,光照强度较大时,吸收的CO2量比野生型少,从而光合速率低于甲,所以乙曲线代表OsaCA1基因突变型水稻。
【小问3详解】
该运输顺浓度梯度进行,需要通道蛋白协助、不消耗能量,符合协助扩散的特点。OsaCA1基因突变型水稻中碳酸酐酶缺失导致其叶绿体内CO2供应不足,其水通道蛋白增多提高了其运输CO2的效率,弥补碳酸酐酶功能缺陷带来的CO₂供应不足,提高光合速率,是对突变性状的适应性补偿。
20. 糖尿病是一种以高血糖为主要特征的代谢性疾病。研究发现,长期慢性高血糖会引起人的认知障碍及大脑神经生理和结构的改变,引发糖尿病脑病(DE)。糖尿病患者往往出现肠道交感神经异常兴奋的现象,科研人员据此构建了一种糖尿病脑病机理的模型,如下图。回答下列问题:
(1)胰岛B细胞分泌胰岛素时跨膜运输的方式为______,该过程消耗的能量来自______(填具体结构)。体内需要源源不断地产生胰岛素以维持胰岛素含量的动态平衡,原因是______。
(2)当肠道交感神经异常兴奋时其神经末梢的NE释放量增加,NE作为______(填“激素”或“神经递质”)与L细胞表面的NE受体结合,使L细胞______(填“增加”或“减少”)分泌GLP-1,进而使胰岛素释放量______(填“加快”或“减慢”)。
(3)在正常生理条件下,脑神经细胞内PGC-1α的表达受GLP-1信号的______(填“正向”或“负向”)调控;据图分析,DE患者脑神经细胞损伤的直接原因是______。
(4)研究发现,NE还能作用于脑神经细胞,但引发的效应不同于L细胞,这与不同细胞的质膜上NE的______不同有关。
【答案】(1) ①. 胞吐 ②. 细胞质基质、线粒体 ③. 胰岛素一经靶细胞接受并起作用后就会失活,所以体内需要源源不断地产生激素,以维持激素含量的动态平衡(或胰岛素是蛋白质,发挥作用后易被降解,需不断合成)
(2) ①. 神经递质 ②. 减少 ③. 减慢
(3) ①. 正向 ②. 由于胰岛素分泌不足,导致脑神经细胞膜上葡萄糖转运蛋白数量减少,抑制线粒体增殖和正常功能,因此抑制了脑神经细胞的正常能量供应
(4)受体
【解析】
【小问1详解】
胰岛素属于分泌蛋白,是大分子物质,胰岛B细胞通过胞吐方式分泌胰岛素,胞吐过程需要消耗细胞呼吸产生的能量;细胞呼吸的场所是细胞质基质和线粒体;胰岛素一经靶细胞接受并起作用后就会失活,所以体内需要源源不断地产生激素,以维持激素含量的动态平衡(或胰岛素是蛋白质,发挥作用后易被降解,需不断合成),因此机体需要源源不断产生胰岛素,才能维持其含量的动态平衡。
【小问2详解】
NE是神经末梢释放的、传递信号的物质,属于神经递质;从图中可知NE对L细胞分泌GLP-1起抑制作用,因此NE释放增加会使L细胞分泌GLP-1减少;GLP-1可促进胰岛B细胞释放胰岛素,因此GLP-1减少后,胰岛素释放量减慢。
【小问3详解】
正常条件下,GLP-1信号可促进PGC-1α发挥功能,因此属于正向调控;糖尿病脑病患者,由于胰岛素分泌不足,导致脑神经细胞膜上葡萄糖转运蛋白数量减少,抑制线粒体增殖和正常功能,因此抑制了脑神经细胞的正常能量供应。
【小问4详解】
同一种信号物质作用于不同细胞产生不同效应,根本原因是不同细胞膜上NE结合的受体不同,信号传递效应不同。
21. 大黄蜂主要以花粉、花蜜为食,是常见的传粉昆虫。大黄蜂在早春花卉资源较少时,会在尚未开花的植物叶片上啃咬切割出孔洞,研究人员对这一行为进行了研究。
(1)大黄蜂种群的种群密度由____等特征直接决定。
(2)要研究大黄蜂的生态位,除了研究它的食物外,还应研究它的____等。
(3)研究人员发现大黄蜂啃咬植物叶片后,并未以叶片为食或将叶片运回蜂巢,猜测大黄蜂对叶片的损害会影响植株开花时间。为检验猜测,将若干尚未开花的番茄植株平均分成 3 组,分别进行不同处理,观察 3 组植株的开花时间,得到图 1 所示结果,结果表明____。植物被伤害后花期改变,从种群延续的角度看其适应性意义是____。
(4)研究人员推测大黄蜂伤害无花植物叶片的原因是食物短缺,进行了如下实验:将两组大黄蜂与未开花植物分别封闭在两个围栏内,A 组先向蜂巢内放入足量花粉,7 天后再移走蜂巢内花粉,B 组的处理顺序相反,统计实验的 14 天中围栏内植物叶片受损比例,结果如图 2 所示。
本研究说明食物短缺是大黄蜂伤害叶片的原因,依据是____。
有人认为本实验只需做 A 组即可,没有必要同时做 A、B 两组。请对此观点进行评价。____
【答案】(1)出生率、死亡率、迁入率和迁出率
(2)栖息地、天敌与其他物种的关系
(3) ①. 大黄蜂伤害和机械伤害都能使未开花植物提前开花,大黄蜂伤害的作用效果更显著 ②. 将更多物质和能量提前分配给生殖器官,避免因受损严重无法产生子代
(4) ①. 无论处理顺序如何,花粉移除期叶片损伤比例显著高于提供花粉期 ②. 该观点不正确,A、B组都做能排除气候、时令等因素对大黄蜂行为的影响
【解析】
【分析】在一定的空间范 围内,同种生物所有个体形成的集合就是种群。种群在单位面积或单位体积中的个体数就是种群密度。种群密度是种群最基本的数量特征,除了种群密度外,出生率和死亡率、迁入率和迁出率、年龄结构和性别比例也会影响种群的数量变化。
一个物种在群落中的地位或作用,包括所处的空间位置,占用资源的情况,以及与其他物种的关系等,称为这个物种的生态位。因此,研究某种动物的生态位,通常要研究它的栖息地、食物、天敌以及与其他物种的关系等。研究某种植物的生态位,通常要研究它在研究区域内的出现频率、种群密度、植株高度等特征,以及它与其他物种的关系等。
【小问1详解】
种群密度是种群最基本的数量特征,直接决定种群密度的因素有出生率和死亡率、迁入率和迁出率。
【小问2详解】
大黄蜂是动物,研究动物的生态位,除了研究它的食物外,还应该研究它的栖息地、天敌以及与其他物种的关系。
【小问3详解】
由图1可以看出,实验分为三个组,分别是未伤害(对照组)、机械伤害(实验组1)、大黄蜂伤害(实验组2)。对照组开花时间平均时间为68天,机械伤害组,从伤害到开花平均时间为63天,大黄蜂上海组,从伤害到开花平均时间为38天。由此可以说明,与对照组相比,大黄蜂伤害和机械伤害都能使未开花植物提前开花,大黄蜂伤害的作用效果更显著。植物被伤害后花期改变,导致植物提前开花,这样可以将更多物质和能量提前分配给生殖器官,避免因受损严重无法产生子代。
【小问4详解】
由图2可以看出,A组处理后,提供花粉叶片受损比例明显低于花粉移除期,B组处理后,花粉移除期叶片受损比例明显高于提供花粉期,从而可以说明食物短缺是大黄蜂伤害叶片的原因。有人认为本实验只需做 A 组即可,没有必要同时做 A、B 两组,该观点不正确,A、B组都做能排除气候、时令等无关因素对大黄蜂行为的影响,使实验结果更具说服力。
22. 荧光素酶(Luc蛋白)由550个氨基酸组成,分为N端和C端2个功能片段,即NLuc蛋白 (2-416氨基酸) 和CLuc蛋白 (398—550氨基酸),两部分不能自动重组并发挥作用;将目标蛋白OsBIK1蛋白和OsXLG2蛋白分别与NLuc蛋白和CLuc蛋白融合,若2个目标蛋白相互作用,则NLuc蛋白和CLuc蛋白能成功组装为荧光素酶并分解荧光素发出荧光。科研人员构建了可表达OsBIK1-HA-NLuc融合蛋白的表达载体1和可表达CLuc-OsXLG2融合蛋白的表达载体2并进行了检测,如图1所示,图中HA为标签蛋白(用于目的蛋白的检测、示踪等)的编码序列。
(1)构建重组质粒1时,需要把OsBIK1基因的对应终止密码子的3个碱基去除,原因是___________;图中HA编码序列插入OsBIK1基因编码链的___________(填“5'端”或“3'端”),编码链为转录时所用模板链的互补链。
(2)如果用抗Luc蛋白抗体分别检测表达载体1和2融合蛋白表达情况,结果如图2,可优先选用抗___________蛋白抗体进一步区分条带1为___________融合蛋白。
(3)为了满足应用常需要在载体中构建诱导型启动子,当诱导物存在时可以激活或抑制目的基因的表达。双向启动子可同时结合两个RNA聚合酶来驱动下游基因的表达,研究人员已经构建了下图所示的基因表达载体,以检测双向启动子作用效果。试分析:为连入GUS基因,需用___________酶切已整合了双向启动子及LUC基因的质粒,若观察到___________则可确认双向启动子起作用。
【答案】(1) ①. 保证OsBIK1基因编码的蛋白和NLuc基因片段编码的蛋白形成融合蛋白 ②. 3'
(2) ①. HA ②. OsBIK1-HA-NLuc
(3) ①. AgeⅠ和SalⅠ ②. 蓝色物质且有荧光
【解析】
【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。
(4)目的基因的检测与鉴定。
【小问1详解】
终止密码子可控制翻译的结束,如果保留OsBIK1基因的对应终止密码子,则在翻译完OsBIK1基因对应的mRNA序列后就会终止翻译,不能形成OsBIK1基因编码的蛋白和NLuc基因片段编码的蛋白构成的融合蛋白,故保证OsBIK1基因编码的蛋白和NLuc基因片段编码的蛋白形成融合蛋白,需要把OsBIK1基因的对应终止密码子的3个碱基去除;已知编码链为转录时所用模板链的互补链,编码链和模板链反向螺旋在一起,而转录时RNA聚合酶是从DNA模板链的3'端向5'端移动,因此图中HA编码序列插入到OsBIK1基因编码链的3'端,才能使转录时OsBIK1-HA两个基因同时转录。
【小问2详解】
HA为标签蛋白(用于目的蛋白的检测、示踪等)的编码序列,插入HA序列后会有HA标签蛋白产生,用于目的蛋白的检测、示踪等,故优先选用抗HA蛋白抗体,根据图2可知,用抗Luc蛋白抗体分别检测表达载体1和2融合蛋白表达情况,会出现条带1和条带2,图2中最后一幅图出现的是条带1,且已知图中HA为标签蛋白的编码序列,可用于目的蛋白的检测、示踪等,因此可优先选用抗HA蛋白抗体进一步区分条带1为OsBIK1-HA-NLuc融合蛋白。
【小问3详解】
观察可知,要连入GUS基因,需要在不破坏其他关键基因(如LUC基因)的前提下进行酶切。分析质粒上的酶切位点,发现GUS基因的两侧含有AgeⅠ、SphⅠ和SalⅠ酶切位点,而如果用SphⅠ酶切已整合了双向启动子及LUC基因的质粒时就会破坏LUC基因,所以应该用AgeⅠ和SalⅠ酶切已整合了双向启动子及LUC基因的质粒,才能在合适的位置连入GUS基因,双向启动子如果正常表达,就会合成荧光素酶和β-葡萄糖苷酶,那么就会既观察到蓝色物质,又观察到荧光,从而确定双向启动子的作用。
23. 玉米常用作遗传学的实验材料,现有两个纯合的玉米品系,一个是短穗品系(穗长5~8cm),另一个是长穗品系(穗长13~21cm),为研究这种性状的遗传规律,以提高玉米产量,需要设计杂交实验并预测实验结果,请回答下列问题:
(1)玉米可作为遗传学实验材料的原因是____________________(答出两点即可)。
(2)杂交育种前需要正确预测实验结果,按孟德尔遗传规律来预测:若该对性状由一对基因控制,且长穗为显性,请预测F2实验结果________________________________________;若该对性状由两对基因控制,且长穗为显性,每一对基因的遗传都符合分离定律,请补充还需要满足的条件:__________________________________________________。
(3)能观察但不能量测的性状,是指同一种性状的不同表现型之间不存在连续性的数量变化,而呈现质的中断性变化的那些性状叫作质量性状;个体间表现的差异只能用数量来区别,变异呈连续性的性状,界限不清楚,不宜分类,这类性状叫作数量性状。两品系杂交实验结果如下表所示(表中数字为玉米稳数目),分析玉米穗长性状是__________(填“质量性状”或“数量性状”);假设该性状是由两对基因控制,基因A(长度增加)对a,基因B(长度增加)对b均为不完全显性,且基因A/B的作用程度一样,则F1的基因型为__________,数据表现型的差异是由__________影响的;推测F2表现型的比例为__________。若该性状由多对独立遗传的基因控制,则F2表现型中间多,两头少的变异范围要__________(填“大”或“小”),但总的平均数是在中间,与F1的平均数相等。
玉米穗长度/cm
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
短穗品系
4
21
24
8
长穗品系
3
11
12
15
26
15
10
7
2
F1
1
12
12
14
17
9
4
F2
1
10
19
26
47
73
68
68
39
25
15
9
1
【答案】(1)易培养、后代籽粒多便于统计分析;相对性状易于区分;易于自交、杂交
(2) ①. 长穗:短穗=3:1 ②. 两对基因独立遗传或控制该对性状的两对基因位于两对同源染色体上
(3) ①. 数量性状 ②. AaBb ③. 环境 ④. 1:4:6:4:1 ⑤. 大
【解析】
【分析】1、基因分离定律的实质:在杂合子的细胞中,位于一对同源染色体上的等位基因,具有一定的独立性;生物体在进行减数分裂形成配子时,等位基因会随着同源染色体的分开而分离,分别进入到两个配子中,独立地随配子遗传给后代。2、基因自由组合定律的实质:位于非同源染色体上的非等位基因的分离或自由组合是互不干扰的;在减数分裂过程中,同源染色体上的等位基因彼此分离的同时,非同源染色体上的非等位基因自由组合。
【小问1详解】
玉米作为遗传学实验材料的原因是易培养、后代籽粒多便于统计分析;相对性状易于区分;易于自交、杂交。
【小问2详解】
按孟德尔遗传规律来预测,若该对性状由一对基因控制,且长穗为显性,F1都为长穗,F2长穗:短穗=3:1;若该对性状由两对基因控制,且长穗为显性,每一对基因的遗传都符合分离定律,两对基因独立遗传,符合自由组合定律。
【小问3详解】
分析实验结果可知,穗长的性状变异呈连续状态,界限不清楚,因此为数量性状;该性状是由两对基因控制,A(长度增加)对a,B(长度增加)对b均为不完全显性,且A、B的作用程度一样,则F1的基因型为AaBb,表现型的差异是由环境引起的,F2有9种基因型,其中AABB:(AABb、AaBB):(AaBb、aaBB、AAbb):(Aabb、aaBb):aabb=1:4:6:4:1,依此推测,若该性状由多对独立遗传的基因控制,则F2表现型中间多,两头少的变异范围要大但总的平均数是在中间,与F1的平均数相等。
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