内容正文:
生物卷
一、选择题
1. 细胞核骨架蛋白 LMNA 的基因单一碱基点突变可引发心肌疾病。某研究团队利用CRISPR/dCas9 系统的单碱基编辑技术(不断裂DNA 双链,只改变单个碱基),通过胞嘧啶碱基编辑器 (C编辑)和腺嘌呤碱基编辑器 (A编辑)分别纠正L35P、R249Q点突变,在对患者心肌细胞及模型小鼠的实验中均获成功。下列叙述错误的是( )
注: gRNA 为向导 RNA
L35P 点突变修复:LMNA 的35号位由脯氨酸替换亮氨酸的突变
R249Q 点突变修复:LMNA 的249号位由谷氨酰胺替换精氨酸的突变
A. 图示中的 dCas9 蛋白不催化磷酸二酯键的断裂
B. 经过A 编辑后,LMNA 基因表达的肽链长度发生改变
C. CRISPR/dCas9单碱基编辑技术可应用于治疗基因异常引起的遗传病
D. 通过C 编辑修复L35P 点突变,由 G/C 替换成A/T 至少需经过两次 DNA复制
【答案】B
【解析】
【详解】A、dCas9是失去切割DNA的能力,不催化磷酸二酯键断裂。这是单碱基编辑技术的关键前提——不造成DNA双链断裂,只改变单个碱基,A正确;
B、A编辑器作用于腺嘌呤(A→G),R249Q点突变修复是第249位谷氨酰胺(Gln)替换为精氨酸(Arg),并未提前出现终止密码子,因此肽链长度不变,B错误;
C、CRISPR/dCas9 系统的单碱基编辑技术(不断裂DNA 双链,只改变单个碱基),题干已明确说明该技术在患者心肌细胞和小鼠模型中成功修复突变,具有治疗潜力,C正确;
D、C编辑器将胞嘧啶(C)脱氨成尿嘧啶(U),U在DNA复制时被识别为T,因此第一次复制后形成U-A配对,第二次复制后才稳定为T-A(即A-T配对),D正确。
故选B。
2. 某研究小组利用转基因技术,将绿色荧光蛋白基因(GFP)整合到野生型小鼠Gata3基因一端,如图甲所示。实验得到能正常表达两种蛋白质的杂合子雌雄小鼠各1只,交配以期获得Gata3-GFP基因纯合子小鼠。为了鉴定交配获得的4只新生小鼠的基因型,设计了引物1和引物2用于PCR扩增,PCR产物电泳结果如图乙所示。下列叙述正确的是( )
A. Gata3基因的启动子无法控制GFP基因的表达
B. 翻译时先合成Gata3蛋白,再合成GFP蛋白
C. 2号条带的小鼠为Gata3-GFP基因纯合子,4号条带的小鼠是野生型
D. 若用引物1和引物3进行PCR,能更好地区分杂合子和纯合子
【答案】BC
【解析】
【详解】A、分析图中可知,启动子在左侧,GFP基因整合于Gata3基因的右侧,启动子启动转录后,可以使GFP基因转录,Gata3基因的启动子能控制GFP基因的表达,A错误;
B、因启动子在左侧,转录的方向向右,合成的mRNA从左向右为5′→3′,刚好是翻译的方向,所以翻译时先合成Gata3蛋白,再合成GFP蛋白,B正确;
C、整合GFP基因后,核酸片段变长,2号个体只有大片段,所以是Gata3-GFP基因纯合子,4号个体只有小片段,是野生型,C正确;
D、用引物1和引物3进行PCR扩增,杂合子和Gata3—GFP基因纯合子都能扩增出相应片段,因此无法区分杂合子和纯合子,D错误。
3. 2018年3月,最后一头雄性北方白犀牛去世,至此世界上仅剩两头雌性个体。科研团队拟采用提前保存的北方白犀牛冷冻精子借助核移植、体外受精等技术,以南方白犀牛作为代孕母畜人工繁育北方白犀牛。下列相关叙述正确的是( )
A. 需注射免疫抑制剂以减弱代孕母牛对植入胚胎的免疫排斥反应
B. 冷冻保存的精子需在体外进行成熟培养才能用于体外受精
C. 用物理或化学方法(如电刺激、Ca2+载体、乙醇等)激活重构胚
D. 重构胚激活后可在体外培养至囊胚或原肠胚阶段再进行移植
【答案】C
【解析】
【详解】A、受体子宫对移入的外来胚胎几乎不发生免疫排斥反应,这是胚胎移植的生理学基础之一,无需注射免疫抑制剂,A错误;
B、精子的成熟过程在附睾内已经完成,冷冻保存的精子体外受精前仅需进行获能处理,不需要再进行成熟培养,B错误;
C、核移植获得的重构胚无自主发育活性,需要用电刺激、Ca2+载体、乙醇等物理或化学方法激活,才能启动其分裂、发育进程,C正确;
D、胚胎移植的适宜阶段为桑葚胚或囊胚阶段,原肠胚细胞分化程度高,移植后难以正常发育,不适宜进行移植,D错误。
故选C。
4. 科技社同学为证明细菌耐药性突变是产生在接触抗生素之前而非抗生素诱导产生的,设计如图的实验技术路线并得到下表结果。下列叙述正确的是( )
大试管结果(I)
小试管结果(II)
抑菌圈直径方差
c
d
注:方差可反映数据的波动程度。方差越大,数据波动越大。
A. 本实验可以采用平板划线法将细菌接种到培养基上
B. a中细菌较早产生耐药性变异造成抑菌圈的直径a>b
C. 耐药性突变同步发生造成I中的抑菌圈直径几乎相同
D. c<d可说明细菌耐药性突变是在接触抗生素前产生的
【答案】D
【解析】
【详解】A、平板划线法的特点是菌液稀释不均,无法保证接种等量菌到培养基,本实验需要定量分析抑菌圈直径,应保证接种菌量一致,采用稀释涂布平板法,A 错误;
B、抑菌圈直径越小,说明培养基中耐药菌数量越多,若 a 中细菌较早产生耐药性突变,耐药菌比例更高,抑菌圈直径应a < b,B错误;
C、I 组抑菌圈直径几乎相同的原因是大试管中细菌混合培养,耐药突变在接触抗生素前已发生,且在种群中随机混合,导致接种到各平板的耐药菌比例基本一致,C错误;
D、大试管中细菌为混合种群,耐药突变提前发生并均匀分布,各平板抑菌圈直径差异小,方差小,小试管分装后独立培养,耐药突变随机发生在不同试管中,有的试管早突变、耐药菌多,有的晚突变、耐药菌少,导致各平板抑菌圈直径差异大,方差大,c < d说明耐药突变在细菌接触抗生素之前就已自发产生,D正确。
故选D。
5. 瘤胃是牛、羊等反刍动物的特殊器官,生活着多种厌氧微生物(含能分解尿素的菌株),研究人员从瘤胃中分离、鉴定尿素分解菌(如下图),以期进一步应用。家庭传统发酵、食品工业发酵等也依赖特定微生物的代谢活动。下列叙述正确的是( )
A. 家庭制作酸奶时,常加入少量抗生素以避免杂菌污染
B. 腐乳制作过程中,豆腐中的蛋白质全部被分解为氨基酸
C. 啤酒的工业化生产过程中,酒精的产生和积累主要在后发酵阶段完成
D. 在甲、乙、丙、丁的培养基表面加入一层无菌石蜡有利于获得目的菌
【答案】D
【解析】
【详解】A、家庭制作酸奶时,加入抗生素会杀死发酵所需的乳酸菌,导致发酵失败,所以不能加抗生素,A错误;
B、腐乳制作过程中,蛋白酶会将蛋白质分解为小分子肽和氨基酸,而不是全部分解为氨基酸,B错误;
C、啤酒工业化生产时,酒精的产生和积累主要在主发酵阶段完成,后发酵阶段主要是风味物质的形成,C错误;
D、在甲、乙、丙、丁的培养基表面加入一层无菌石蜡,可以营造无氧环境,有利于获得目的菌,D正确。
故选D。
6. B基因存在于水稻基因组中,仅在体细胞和精子中正常表达,在卵细胞中不转录。为研究B基因表达对卵细胞的影响,设计了如下实验来获取能够在卵细胞中表达B基因的转基因植株。
注:启动子*指可在水稻卵细胞中启动转录的启动子;Luc基因表达的荧光素酶能催化荧光素产生荧光
下列关于该实验的叙述,不正确的是( )
A. B基因在水稻卵细胞中不转录,可能是B基因的启动子在卵细胞中无法启动转录
B. 过程②在培养基中应加入卡那霉素以检测T-DNA是否整合到水稻细胞染色体DNA上
C. 可从水稻体细胞和精子中提取RNA构建的cDNA文库中获得B基因中编码蛋白的序列
D. 在鉴定和筛选转基因植株时,可以检测加入荧光素的该植株卵细胞中是否发出荧光
【答案】B
【解析】
【详解】A、启动子是与RNA聚合酶结合并能起始mRNA合成的序列,所以B基因在水稻卵细胞中不能转录,可能是B基因的启动子在卵细胞中无法启动转录,A正确;
B、检测T-DNA是否整合到水稻细胞染色体DNA上,应该用DNA分子杂交法,B错误;
C、 目的基因获取途径之一就是从cDNA文库中获得,C正确;
D、由于基因表达载体上有Luc基因,其表达的荧光素酶能催化荧光素产生荧光,所以在鉴定和筛选转基因植株时,可以检测加入荧光素的该植株卵细胞中是否发出荧光,D正确。
故选B。
7. 研究员通过昆虫的行为实验发现了可能导致蝗虫能够聚集的最关键因素:4VA(4-乙烯基苯甲醚)。这种群聚信息素随着种群密度的增加而增加,且4VA可与飞蝗锥形感受器中的嗅觉受体OR35结合发挥作用,若敲除OR35基因后,飞蝗突变体的触角与锥形感受器神经电生理反应显著降低,突变体对4VA的响应行为也会丧失。下列说法正确的是( )
A. 能够阻断4VA接收的化学物质属于化学信息
B. 种群密度是飞蝗种群的最基本数量特征,飞蝗种群密度越大代表种群数量越多
C. 自然状态下,蝗虫的种群数量可处于不规则的波动也可在特定条件下出现种群爆发
D. 影响蝗虫种群密度的有密度制约因素,也有天敌、传染病、气候等非密度制约因素
【答案】C
【解析】
【详解】A、化学信息是生物生命活动中产生的、用于传递信息的化学物质,阻断4VA接收的化学物质不承担传递信息的功能,不属于化学信息,A错误;
B、种群密度是种群最基本的数量特征,但种群总数量为种群密度与种群分布范围的乘积,未限定分布范围的情况下,种群密度大不代表种群总数量多,B错误;
C、自然状态下蝗虫种群数量受气候、食物等多种因素影响,通常呈不规则波动,当环境条件适宜(如干旱少雨)时会出现种群爆发,C正确;
D、天敌、传染病的作用强度随种群密度升高而增大,属于密度制约因素,仅气候属于非密度制约因素,D错误。
8. 高强度的森林大火能破坏土壤的化学、物理性质,降低土壤的保水性和渗透性,使林地和低洼地的地下水位上升,从而使其沼泽化。另外,土壤表面炭化(具有黑色物质)后吸收的光能增多,使土壤温度升高,还会使火烧迹地干燥的速度加快,从而导致阳性杂草丛生。某地发生高强度火灾后,植物甲的种群密度、优势物种高度、物种丰富度随时间的变化情况如图所示。据图分析,下列叙述错误的是( )
A. 火灾后,植物甲等生物的存在可以加快群落演替的速度,使物种丰富度不断提高
B. 图中优势物种高度的变化说明优势物种会随环境的改变而不断长高
C. 火灾后100年,火灾地可能会演替到森林阶段,大大提高了生态系统的抵抗力稳定性
D. 高强度的森林火灾后,虽然土壤中保留着某些生物的宿根、种子等,但是群落演替的方向可能会改变
【答案】B
【解析】
【分析】据图可知,某地发生高强度火灾后,随着时间的延长,植物甲的种群密度先增加后减少,然后稳定在较低水平,而物种丰富度则随着时间延长表现为逐渐增加并稳定,优势物种的高度也随着时间延长表现为逐渐增加并稳定。
【详解】A、火灾后,植物甲的种群密度增加,能为更多的生物提供了食物和栖息场所,因此可以加快群落演替的速度,使物种丰富度不断提高,A正确;
B、题图中优势物种高度的变化说明优势物种会随时间的改变而改变,而不是原有的优势种不断长高,B错误;
C、火灾后100年,优势物种高度和物种丰富度都稳定在了较高的水平,说明火灾地可能演替到了森林阶段,大大提高了生态系统的抵抗力稳定性,C正确;
D、高强度的森林火灾后,虽然土壤中保留着某些生物的宿根、种子等,但由于环境变化会与火灾前不同,因此群落演替的方向可能会改变,D正确。
故选B。
9. 双碳,即碳达峰(CO2排放量达到峰值)与碳中和(CO2排放量与吸收量相等)的简称。中国的双碳目标,即力争2030年前二氧化碳排放达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和目标。下列有关叙述错误的是( )
A. 碳达峰和碳中和与生物圈的物质循环和能量流动有关
B. 碳足迹是指扣除海洋对碳的吸收量后,吸收化石燃料燃烧排放的CO2等所需的森林面积
C. 碳循环具有全球性,碳元素在大气碳库和植物碳库之间循环的形式主要是CO2
D. “碳中和”时,生产者所固定的CO2量等于所有生物呼吸作用释放的CO2量之和
【答案】D
【解析】
【详解】A、碳达峰和碳中和本质是对生物圈碳循环过程的调控,碳循环属于生态系统的物质循环,能量流动是物质循环的动力,因此二者与生物圈的物质循环和能量流动均有关,A正确;
B、碳足迹可表述为扣除海洋等自然过程的碳吸收量后,吸收化石燃料燃烧排放的CO₂等温室气体所需的森林面积,B正确;
C、碳循环具有全球性的特点,植物通过光合作用吸收大气中的CO₂,又通过呼吸作用将CO₂释放到大气中,因此碳元素在大气碳库和植物碳库之间循环的主要形式是CO₂,C正确;
D、碳中和是指CO₂总排放量和总吸收量相等,总排放量除所有生物呼吸释放的CO₂外,还包含化石燃料燃烧等人类活动排放的CO₂;总吸收量除生产者固定的CO₂外,还包含人工固碳等途径,因此碳中和时生产者固定的CO₂量并不等于所有生物呼吸释放的CO₂量之和,D错误。
10. 大鼠实验发现,给成年雌性大鼠饲喂的吡虫啉(一种新烟碱农药)90d后,大鼠血清促性腺激素(黄体生成素LH)和卵泡刺激素(FSH,一种性激素,可促进排卵)水平显著下降,卵巢严重受损,但是血清促性腺激素释放激素水平明显升高。下列相关分析错误的是( )
A. 吡虫啉可能直接影响了实验大鼠垂体的生理功能
B. 吡虫啉处理后,给实验大鼠注射LH和FSH后排卵量明显增多
C. 血清促性腺激素释放激素水平升高是反馈抑制作用减弱的结果
D. 正常情况下大鼠雌激素的分泌存在分级调节和反馈调节
【答案】B
【解析】
【分析】当机体感受到寒冷等刺激时,相应的神经冲动传到下丘脑,下丘脑分泌TRH;TRH运输到并作用于垂体,促使垂体分泌TSH;TSH随血液循环到达甲状腺,促使甲状腺增加甲状腺激素的合成和分泌。当血液中的甲状腺激素含量增加到一定程度时,又会抑制下丘脑和垂体分泌相关激素,进而使甲状腺激素的分泌减少而不至于浓度过高。也就是说,在甲状腺激素分泌的过程中,既存在分级调节,也存在反馈调节。
【详解】A、给成年雌性大鼠饲喂20mg·kg-1·d-1的吡虫啉,大鼠血清促性腺激素水平显著下降,但是血清促性腺激素释放激素水平明显升高,说明吡虫啉可能直接影响了垂体的功能,而下丘脑的功能正常,A正确;
B、由于饲喂实验大鼠吡虫啉后,卵巢严重受损,所以再给实验大鼠注射LH和FSH,排卵量不会增多,B错误;
C、由于卵巢严重受损,所以实验大鼠雌激素水平降低,负反馈抑制作用减弱,导致下丘脑分泌的促性腺激素释放激素水平升高,C正确;
D、性激素的分泌受“下丘脑—垂体—性腺轴”控制,属于分级调节,且存在反馈调节机制,D正确。
故选B。
【点睛】本题以内分泌系统相关实验结果为情境,考查激素分泌的分级调节及反馈调节的知识,旨在考查考生的理解能力、获取信息的能力和实验与探究能力,以及生命观念、科学探究的核心素养。
11. 阿莫西林能抑制细菌细胞壁的合成,是临床上常用的抗生素。阿莫西林可通过口服、静脉滴注或肌肉注射给药。静脉滴注或肌肉注射时,通常使用质量分数为%的氯化钠溶液来溶解药物。下列叙述正确的是( )
A. 阿莫西林对病原体的杀伤不具有特异性,使用阿莫西林治疗属于非特异性免疫
B. 肌肉注射和静脉滴注方式均能使阿莫西林直接进入内环境,因此起效快于口服
C. 阿莫西林也可以治疗支原体或衣原体引起的感染,但不能治疗病毒引起的感染
D. 换用等质量分数的葡萄糖溶液作为溶剂,有助于缓解患者能量不足引起的症状
【答案】B
【解析】
【详解】A、阿莫西林通过抑制细菌细胞壁合成杀灭病原体,但该过程不依赖人体免疫系统,属于药物作用而非免疫反应。非特异性免疫指人体先天具有的屏障、吞噬等防御机制,抗生素治疗不属于免疫范畴,A错误;
B、肌肉注射(药物进入组织液)和静脉滴注(直接进入血浆)均使药物直接进入内环境(细胞外液),避免了口服给药的胃肠吸收过程,因此起效更快,B正确;
C、支原体和衣原体均为原核生物,但支原体无细胞壁结构,阿莫西林无法作用于其合成过程,因此对支原体感染无效;病毒无细胞结构,抗生素对其无效,C错误;
D、0.9%氯化钠溶液为生理盐水,其渗透压与人体血浆渗透压相等,可维持细胞正常形态。葡萄糖溶液虽能供能,但会改变渗透压,导致细胞脱水或吸水涨破,故不可替代生理盐水作溶剂,D错误。
故选B。
12. “酸生长假说”(生长素调控植物生长)认为:生长素与受体结合后会激活细胞膜上的H+-ATP酶,H+-ATP酶将H+排到细胞壁区域,使pH降低,从而激活相关酶类使细胞壁变得可塑,进而促进细胞伸长。结合“酸生长假说”分析,下列推断不合理的是( )
A. 使用碱性缓冲液处理细胞,会抑制生长素所诱导的细胞伸长
B. 能够促进H+外排的膜蛋白复合物,应能模拟生长素的作用而促进细胞伸长
C. 若用酸性缓冲液处理细胞壁,即使在无生长素条件下也可能引起细胞的短期伸长
D. 在单侧光照射下,胚芽鞘向光侧细胞膜上的H+-ATP酶活性比背光侧高
【答案】D
【解析】
【详解】A、碱性缓冲液会中和细胞壁区域的H⁺,使pH升高,导致细胞壁松弛相关酶无法激活,从而抑制生长素诱导的细胞伸长,A正确;
B、直接促进H⁺外排的膜蛋白复合物可模拟生长素激活H⁺-ATP酶的作用,降低细胞壁pH,激活细胞壁松弛,促进细胞伸长,B正确;
C、酸性缓冲液直接降低细胞壁pH,可激活细胞壁松弛相关酶,即使无生长素,也可能引起细胞短期伸长,C正确;
D、单侧光照射下,生长素向胚芽鞘背光侧运输,背光侧生长素浓度更高,因此背光侧H⁺-ATP酶活性应高于向光侧,D错误。
故选D。
13. 黏菌是一群类似霉菌的生物,在分类学上介于动物和真菌之间,形态各异,多营腐生生活,少数寄生在经济作物上,危害寄主,与颤藻一样没有叶绿体。下列有关黏菌和颤藻的说法正确的是( )
A. 黏菌和颤藻完成生命活动所需的能量主要由线粒体提供
B. 营寄生生活的黏菌合成蛋白质需要借助宿主细胞的核糖体来完成
C. 黏菌和颤藻在结构上最大的区别是有无以核膜为界限的细胞核
D. 黏菌和颤藻都没有叶绿体,只能利用现成的有机物来满足自身需要
【答案】C
【解析】
【分析】黏菌是一群类似霉菌的生物,属于真核生物,多营腐生生活,少数寄生在经济作物上,为异氧生物。颤藻属于蓝藻,为原核生物,虽然没有叶绿体,但含有光合色素,能进行光合作用,是自养生物。
【详解】A、颤藻属于原核生物,没有线粒体,A错误;
B、黏菌合成蛋白质的场所为自身的核糖体,所需的原料由宿主细胞提供,B错误;
C、黏菌为真核生物,颤藻为原核生物,真核生物和原核生物相比,在结构上最大的区别是有无以核膜为界限的细胞核,C正确;
D、颤藻虽然没有叶绿体,但含有叶绿素和藻蓝素,是能进行光合作用的自养生物,D错误。
故选C。
14. 霉酚酸(MPA)是一种免疫抑制剂,用于防治肾移植后的排斥反应,合适的MPA剂量是保证药效的关键。次黄嘌呤单核苷酸脱氢酶Ⅱ(MPDH Ⅱ)催化NAD+被还原为NADH,当血清或血浆样本中存在MPA时,MPDH Ⅱ酶活性受到抑制。通过检测NADH的生成量可以反映MPA浓度。下列相关叙述错误的是( )
A. MPDH Ⅱ具有专一性,其空间结构适合与NAD+结合
B. 检测时需维持适宜的温度和pH以保证结果的准确性
C. 检测时pH过低或过高会使MPA浓度的测量结果偏低
D. MPA可能通过抑制T淋巴细胞的增殖来减少免疫排斥
【答案】C
【解析】
【分析】酶具有高效性、专一性和需要温和的条件。
【详解】A、依据题干信息,次黄嘌呤单核苷酸脱氢酶Ⅱ(MPDH Ⅱ)催化NAD+被还原为NADH,可知MPDH Ⅱ具有专一性,其空间结构适合与NAD+结合,A正确;
B、酶需要温和的条件,检测NADH的生成量,需要以确保MPDH Ⅱ活性的发挥为前提,所以检测时需维持适宜的温度和pH以保证结果的准确性,B正确;
C、pH过低或过高时,酶的活性处于抑制状态,依据题干信息,当血清或血浆样本中存在MPA时,MPDH Ⅱ酶活性受到抑制,故课推知,pH过低或过高会使MPA浓度的测量结果偏高,C错误;
D、霉酚酸(MPA)是一种免疫抑制剂,用于防治肾移植后的排斥反应,该过程属于细胞免疫,T细胞参与细胞免疫过程,故可知,MPA可能通过抑制T淋巴细胞的增殖来减少免疫排斥,D正确。
故选C。
15. 动物细胞分裂时,粘连蛋白将两条姐妹染色单体粘连在一起,水解酶可水解粘连蛋白,该酶在间期DNA复制完成后就存在,分裂中期开始大量起作用,姐妹染色单体间的着丝粒位置存有一种SGO蛋白,保护粘连蛋白不被水解,从而保证细胞分裂过程中染色体的正确排列与分离。下列叙述错误的是( )
A. SGO蛋白在细胞分裂间期通过核糖体合成并由核孔进入细胞核
B. SGO蛋白作用机理与秋水仙素诱导染色体加倍相同
C. SGO蛋白失活及粘连蛋白水解可发生在有丝分裂后期和减数分裂Ⅱ后期
D. 在减数分裂过程中,粘连蛋白水解后可能会发生等位基因的分离
【答案】B
【解析】
【分析】1、有丝分裂不同时期的特点:(1)间期:进行DNA的复制和有关蛋白质的合成;(2)前期:核膜、核仁逐渐解体消失,出现纺锤体和染色体;(3)中期:染色体形态固定、数目清晰;(4)后期:着丝粒分裂,姐妹染色单体分开成为染色体,并均匀地移向两极;(5)末期:核膜、核仁重建、纺锤体和染色体消失。
2、减数分裂过程:(1)减数分裂前的间期:染色体的复制;(2)减数第一次分裂:①前期:联会,同源染色体上的非姐妹染色单体互换;②中期:同源染色体成对的排列在赤道板上;③后期:同源染色体分离,非同源染色体自由组合;④末期:细胞质分裂。(3)减数第二次分裂:①前期:核膜、核仁逐渐解体消失,出现纺锤体和染色体;②中期:染色体形态固定、数目清晰;③后期:着丝粒分裂,姐妹染色单体分开成为染色体,并均匀地移向两极;④末期:核膜、核仁重建、纺锤体和染色体消失。
【详解】A、分裂间期细胞中主要进行DNA的复制和有关蛋白质的合成,染色体复制形成染色单体,因此在细胞分裂间期,SGO蛋白由核糖体合成并经核孔进入细胞核,A正确;
B、SGO蛋白作用机理是保护粘连蛋白不被水解,从而保证细胞分裂过程中染色体的正确排列与分离,秋水仙素的作用机理是抑制纺锤体形成,从而使染色体数目加倍,二者的作用机理不同,B错误;
C、SGO蛋白失活、粘连蛋白水解可发生在有丝分裂后期或减数分裂Ⅱ后期,导致姐妹染色单体分开成为染色体,C正确;
D、粘连蛋白被完全水解的同时,姐妹染色单体分开成为染色体,正常情况下,是相同基因分离,若发生基因突变或互换等变异,姐妹染色单体上可能存在等位基因,因此可能发生等位基因的分离,D正确。
故选B。
16. 某同学以洋葱为材料,完成“观察细胞有丝分裂”(实验①)和“低温诱导细胞染色体数目变化”(实验②)两实验。下列关于实验操作和实验结果的叙述,正确的是( )
A. 两实验均以根尖分生区为材料,实验②中,应在制片后再进行低温诱导
B. 两实验中,使用解离液处理后,组织细胞便可分散为单层细胞
C. 两实验中,处于分裂后期细胞的染色体的位置和数目均相同
D. 两实验均不能观察到染色体从赤道板移动到细胞两极的过程
【答案】D
【解析】
【详解】A、两实验均以分裂旺盛的根尖分生区为材料,但低温诱导染色体数目变化实验需先对活体根尖进行低温处理,再完成制片流程,制片后细胞已死亡,无法再通过低温诱导染色体数目变化,A错误;
B、解离液的作用是使组织中的细胞相互分离开,仅解离无法让细胞分散为单层细胞,还需要后续压片操作才能实现,B错误;
C、实验①后期:染色体正常被拉向两极,数目为2n(如洋葱为16条),实验②中若诱导成功,部分细胞在后期因无纺锤体,染色体不移向两极,仍聚集在赤道板附近,数目可能为4n(加倍后),所以位置和数目都不一定相同,C错误;
D、两实验的解离步骤都会杀死细胞,细胞分裂被固定在某一时期,无法观察到染色体从赤道板移动到细胞两极的动态过程,D正确。
17. “喝酒脸红”在东亚人群中较为常见。研究发现,乙醛脱氢酶基因(G)发生碱基对替换使G基因突变为g基因,使控制合成的乙醛脱氢酶活性降低,乙醇代谢产生的乙醛无法继续分解,进而导致面部绯红,纯合个体(gg)症状更明显。在某地区东亚人群中,基因型Gg和gg的频率分别为28%、66%。下列叙述正确的是( )
A. 该地区东亚人群中G基因的基因频率为20%,这是自然选择的结果
B. 东亚人群中所有的G基因和g基因共同构成了东亚人群的基因库
C. 乙醛脱氢酶基因序列差异为研究东亚人的进化提供了最直接证据
D. G基因突变为g基因,体现了基因突变的随机性
【答案】A
【解析】
【详解】A、先计算G基因频率:GG基因型频率=1-28%-66%=6%,根据等位基因频率计算公式,G基因频率=GG频率+1/2×Gg频率=6%+14%=20%;种群基因频率的定向改变是自然选择的结果,A正确;
B、基因库是指一个种群中全部个体所含有的全部基因,仅G和g这一对等位基因不能构成东亚人群的基因库,B错误;
C、化石是研究生物进化最直接的证据,乙醛脱氢酶基因序列差异属于分子水平的进化证据,并非最直接证据,C错误;
D、基因突变的随机性指基因突变可发生在生物个体发育的任何时期、细胞内不同DNA分子上或同一DNA分子的不同部位,G突变为g的过程未体现该特点,D错误。
18. 2024年诺贝尔生理学或医学奖获得者发现了微小RNA。微小RNA虽然不能编码蛋白质,但是在基因调控中发挥关键作用,若其调节功能异常可导致癌症等重大疾病。下列有关说法正确的是( )
A. 微小RNA不能编码蛋白质,很可能是因为它缺乏起始密码子
B. 微小RNA可通过与mRNA的结合,从而影响基因的转录
C. 微小RNA可来自转录或RNA的剪切,分别有磷酸二酯键的形成和催化分解
D. 癌症患者体内微小RNA含量异常,可开发微小RNA药物以修复患者的DNA
【答案】A
【解析】
【分析】基因表达包括转录和翻译两个过程,其中转录是以DNA的一条链为模板合成RNA的过程,该过程主要在细胞核中进行,需要解旋酶和RNA聚合酶参与;翻译是以mRNA为模板合成蛋白质的过程,该过程发生在核糖体上,需要以氨基酸为原料,还需要酶、能量和tRNA等。
【详解】A、起始密码子位于mRNA上,是翻译的起始位点,微小RNA不能编码蛋白质,很可能是因为它缺乏起始密码子,A正确;
B、mRNA是翻译的模板,微小RNA参与形成的物质与mRNA结合,影响翻译过程,B错误;
C、RNA剪切涉及磷酸二酯键的水解,而非氧化分解,C错误;
D、微小RNA参与基因的调控,不能修复患者的遗传物质,D错误。
故选A。
二、非选择题
19. 马铃薯植株下侧叶片合成的有机物通过筛管主要运向块茎贮藏。图1是马铃薯光合作用产物的形成及运输示意图,图2是蔗糖进入筛分子-伴胞复合体的一种模型。请回答下列问题:
(1)图1所示的代谢过程中,过程②需要光反应为其提供___________(物质)。为马铃薯叶片提供C18O2,块茎中会出现18O的淀粉,请写出18O转移的路径:C18O2→________________→淀粉。
(2)研究发现,叶绿体中淀粉的大量积累会导致__________膜结构被破坏,进而直接影响光反应。晴朗的夏季中午,马铃薯叶片的光合速率下降,称为“光合午休”,此时引起叶绿体中光合速率下降的直接原因是_______________。与此现象相关的植物激素及其含量变化是________________。
(3)图2中甲的功能有____________________。乙(SUT1)是一种蔗糖转运蛋白,成功导入蔗糖转运蛋白反义基因的马铃薯植株,其块茎产量会__________。
(4)科研人员以Q9、NB1、G2三个品种的马铃薯为材料,研究不同光周期处理对马铃薯块茎产量的影响,在24 h昼夜周期中对马铃薯幼苗分别进行16 h(长日照)、12 h(中日照)、8 h(短日照)三种光照时间处理,保持其他条件相同且适宜,培养一段时间后,发现长日照组叶绿素含量最高,但只有中日照和短日照组有块茎生成,结果如图。
分析上述信息可知,光影响马铃薯幼苗的生理过程可能有____________(写出三点)。
【答案】(1) ①. ATP、NADPH ②. C3→磷酸丙糖→蔗糖
(2) ①. 类囊体 ②. 叶绿体中CO2浓度下降 ③. 脱落酸含量增加
(3) ①. 运输H+和催化ATP水解 ②. 降低
(4)叶绿素的合成、光合作用(光反应)、有机物的运输和储存
【解析】
【小问1详解】
图1所示的代谢过程中,在叶绿体中C3的还原反应即②过程需要光反应产物ATP和NADPH供能以及需要NADPH提供还原剂;为马铃薯叶片提供C18O2,会进行光合作用,最后块茎中的淀粉会含18O,结合图示可知,元素18O转移的路径应该为C18O2→C3→磷酸丙糖→蔗糖→淀粉。
【小问2详解】
研究发现, 光反应的场所是类囊体膜,因此叶绿体中淀粉的积累会导致类囊体膜结构被破坏,进而直接影响光反应。晴朗的夏季中午,马铃薯叶片出现 “光合午休” 时,引起叶绿体中光合速率下降的直接原因是部分气孔关闭,CO2供应不足,暗反应减弱,进而抑制光反应,最终导致光合速率降低。脱落酸(ABA)能够诱导气孔关闭,在 “光合午休” 现象中,植物体内脱落酸的含量会上升,以此减少水分散失,适应高温环境。
【小问3详解】
图2显示:在结构甲的作用下,ATP水解,H+逆浓度梯度运输,说明结构甲具有运输H+和催化ATP水解的功能。乙(SUT1)是一种蔗糖转运蛋白,成功导入蔗糖转运蛋白反义基因的马铃薯植株中蔗糖转运蛋白含量减少,则蔗糖的转运效率下降,因而其块茎产量会降低。
【小问4详解】
本实验研究不同光周期处理对马铃薯产量的影响,最终发现长日照组叶绿素含量最高,但只有中日照和短日照组有块茎生成(有机物运输的结果),由此推断光影响的马铃薯幼苗的代谢过程可能有叶绿素的合成、光合作用、有机物的运输和储存等。
20. 为响应国家“乡村振兴战略”,某地区以“稻鱼共作”、“稻虾共作”等措施打造集现代农业、休闲垂钓、田园社区为一体的“田园综合体”生态农业,开创了乡村可持续性综合发展的新模式。为研究“稻虾共作”生态模式对水稻产量及农田生态系统的影响,科研人员进行了“水稻单作”模式和“稻虾共作”模式的比较实验,结果如下表。请回答下列问题:
模式
杂草存量(kg/亩)
化肥使用量(kg/亩)
水稻产量(kg/亩)
利润(元/亩)
水稻单作
226
55.9
446.8
1386.2
稻虾共作
6
28.3
553.8
5858.3
(1)克氏原螯虾(俗称小龙虾)是入侵物种,入侵我国后的最初一段时间种群数量会迅速上升。从种群特征角度分析,导致克氏原螯虾数量上升的直接原因是__________;从克氏原螯虾生存环境条件分析,导致其数量上升的原因是__________(答出2点)。
(2)克氏原螯虾以藻类、稻田杂草、昆虫、某些小鱼、动物尸体等为食,其粪便可作水稻肥料,请从种间关系的角度分析稻田引入克氏原螯虾后,水稻产量增加的可能原因是__________(答出2点)。与单独种植水稻的稻田生态系统相比,稻虾共作生态系统的抵抗力稳定性更高,原因是__________。两种生产模式均需适量施加氮肥,从物质循环的角度分析,其主要原因是__________。
(3)捕捉的克氏原螯虾成为餐桌上的美味佳肴,体现了生物多样性的__________价值。该生态农业中一方面小龙虾的粪便可作为水稻的肥料,促进了物质的循环利用,体现了生态工程的__________原理,另一方面减少了化肥农药的使用,保护了生态环境,提高了农民的经济收入,兼顾了生态效益与社会、经济效益,体现了生态工程的__________原理。
【答案】(1) ①. 出生率大于死亡率 ②. 食物空间充足、气候适宜、缺少敌害
(2) ①. 克氏原螯虾食用藻类、稻田杂草,减少其与水稻的种间竞争;捕食昆虫,减少其与水稻的捕食、寄生 ②. 稻虾共作生态系统组分多,食物网复杂,自我调节能力更强 ③. 稻田中的氮元素含量往往不足以使农作物高产,另外氮元素随农产品的输出而流失,需不断补充适量氮源
(3) ①. 直接 ②. 循环 ③. 整体
【解析】
【小问1详解】
种群数量变化的直接决定因素是出生率、死亡率、迁入率、迁出率,据此可知,导致克氏原螯虾数量上升的直接原因是出生率大于死亡率、迁入率大于迁出率。影响种群数量变化的环境因素包括食物和空间、环境因素和生物因素等,据此可知,导致克氏原螯虾种群数量上升的环境条件是食物空间充足、气候适宜、缺少敌害等。
【小问2详解】
从种间关系角度分析,杂草和水稻是竞争关系,克氏原螯虾捕食杂草可减弱杂草与水稻的竞争,让水稻获得更多光照、无机盐等资源;害虫和水稻是捕食关系,克氏原螯虾捕食害虫可减少水稻的损失,使更多的能量流向水稻,因此水稻产量上升。抵抗力稳定性和生态系统营养结构复杂程度正相关,稻虾共作系统物种丰富度更高,食物链/网更复杂,自我调节能力更强,因此抵抗力稳定性更高。稻田中的氮元素随农产品的输出而流失,因而使土壤中氮元素含量不足以使农作物高产,因此需要额外施加氮肥。
【小问3详解】
食用价值属于生物多样性的直接价值。即克氏原螯虾成为餐桌上的美味佳肴,体现了生物多样性的直接价值;粪便作为肥料实现废弃物资源化、促进物质循环利用,符合生态工程的循环原理,另一方面减少了化肥农药的使用,保护了生态环境,提高了农民的经济收入,即兼顾生态、社会、经济三方面效益,符合生态工程的整体原理。
21. 为探究下丘脑AgRP神经元是否通过中脑导水管周围灰质(PAG)调控摄食行为,科研人员利用光遗传学技术(通过基因工程使特定神经元表达光敏感通道蛋白,从而能用特定波长光照精准激活或抑制该神经元活动)进行实验。实验分组及结果如下:
组别
实验动物处理
实验操作
实验结果(摄食量)
A
正常小鼠
蓝光激活AgRP神经元
显著增加
B
PAG区神经元可被抑制的小鼠
蓝光激活AgRP神经元+黄光抑制PAG区神经元
轻微增加
C
PAG区神经元可被抑制的小鼠
仅黄光抑制PAG区神经元(不激活AgRP)
基本不变
(1)蓝光引起AgRP神经元膜上光敏感通道蛋白开放,________内流,导致神经元兴奋。兴奋传导至轴突末梢,引起________释放,进而将兴奋传递至下一神经元。
(2)据表分析:①A组实验结果表明,蓝光激活正常小鼠AgRP神经元可________摄食行为。
②与A组结果相比,B组摄食量变化的原因是________。
③设置C组实验的目的是________。
(3)实验结果表明AgRP神经元对摄食行为的调控依赖于PAG。若想进一步为“AgRP神经元与PAG区神经元之间存在功能联系”提供更直接的证据,可在激活AgRP神经元时,检测PAG区神经元的________。
【答案】(1) ①. 钠离子(或Na+) ②. 神经递质
(2) ①. 促进 ②. 黄光抑制了 PAG 区神经元的活动,阻断了 AgRP 神经元通过 PAG 促进摄食的信号通路 ③. 作为对照,排除单独抑制 PAG区神经元对摄食行为产生直接影响的可能(保证B组实验结果是由 AgRP 神经元的激活通路被干扰所致) (3)膜电位变化
【解析】
【分析】静息时,神经细胞膜对钾离子的通透性大,钾离子大量外流,形成内负外正的静息电位;受到刺激后,神经细胞膜的通透性发生改变,对钠离子的通透性增大,因此形成内正外负的动作电位。兴奋部位和非兴奋部位形成电位差,产生局部电流,兴奋就以电信号的形式传递下去,但在神经元之间以神经递质的形式传递。
【小问1详解】
兴奋的产生,主要由钠离子内流引起,兴奋在神经元之间通过突触传递,此过程依赖于突触前膜释放神经递质作用于突触后膜。
【小问2详解】
①A组唯一操作是“激活AgRP神经元”,结果是摄食量“显著增加”,直接说明此操作可促进摄食行为。 ②B组与A组相比,唯一不同是增加了“抑制PAG 区神经元”的操作,结果由“显著增加”变为“轻微增加”。这说明PAG 区神经元的功能被抑制后,AgRP神经元的促摄食作用被大幅削弱。因此,原因是AgRP神经元的作用需要PAG区神经元的参与(或依赖于PAG区神经元)。 ③C组的操作是“仅抑制 PAG 区神经元”,结果是“基本不变”。该组设置了“抑制 PAG”这一变量,但未激活 AgRP,其目的是证明摄食量的变化确实是由激活 AgRP神经元引起的,而非抑制 PAG 操作本身所致,从而增强了实验结论的可靠性。
【小问3详解】
题目结论是基于“摄食行为”这一最终表现(间接证据)得出的。要提供“更直接”的证据,应检测在激活上游(AgRP)神经元时,下游(PAG)神经元是否立即产生应答。神经元功能活动最直接的体现是膜电位的变化(或产生神经冲动/兴奋)。若能检测到PAG区神经元产生兴奋,则直接证明了两个脑区之间存在功能上的兴奋传递。
22. 水稻是我国重要的粮食作物,其经常受到稻瘟病的威胁,严重时会导致巨大的经济损失;挖掘和利用水稻稻瘟病抗性基因,培育具有广谱抗性的优良品种是目前防治稻瘟病最经济有效的方法。科研人员发现了一株野生抗稻瘟病水稻,将该水稻与易感稻瘟病水稻杂交,F₁全为抗稻瘟病水稻,F₁自交,F₂中抗稻瘟病植株与易感稻瘟病植株的比例为15:1,但在抗稻瘟病植株中有2/5表现为弱抗性。与此相关基因用N1/n1、N2/n2表示,其中N1、N2基因的大小相同,可简写为抗病基因N。回答下列问题:
(1)控制水稻对稻瘟病抗性与易感性的基因的遗传遵循_______定律,F₂抗稻瘟病植株中有2/5表现为弱抗性的原因可能是_______。
(2)图1表示抗性基因N突变形成易感性基因n的过程。n1基因是由于N1基因中插入一段DNA序列,导致_______,使其编码的蛋白质与原蛋白质相比少了一段氨基酸序列,失去了对稻瘟病的抗性;n2基因对稻瘟病没有抗性的原因是_______。
(3)用图1中引物P1和P2对F₂中部分个体的基因组进行PCR扩增,扩增产物电泳结果如图2所示(上方含有加样孔)。1~5号个体中属于易感病个体的是_______。根据图2结果_______(填“能”或“不能”)将抗病个体中的弱抗病植株筛选出来,判断理由是_______。
【答案】(1) ①. 自由组合 ②. 这部分植株同时具有N1和N2中的一个(或这部分植株的基因型为N1nn或nnN2),只有一个抗性基因,表现为弱抗性
(2) ①. 终止密码子提前出现 ②. n2基因启动子发生突变,无法启动转录,不能合成相应的蛋白质,所以没有抗性
(3) ①. 1号 ②. 不能 ③. 弱抗病植株(含 1 个抗病基因)与强抗病植株(含 2 个抗病基因)的 PCR 扩增产物条带类型可能相同(均含抗病基因的扩增条带),无法区分
【解析】
【分析】基因自由组合定律的实质是: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】
由“野生抗稻瘟病水稻与易感稻瘟病水稻杂交,F1全为抗稻瘟病水稻,F1自交, F2中抗稻瘟病植株与易感稻瘟病植株的比例为15:1”,可知这是9:3:3:1的变式,说明控制水稻对稻瘟病抗性与易感性的基因的遗传遵循自由组合定律。F2中抗稻瘟病植株中有2/5表现为弱抗性,原因可能是这部分植株同时具有N1和N2中的一个(即 N1nn或nnN2),只有一个抗性基因,所以表现为弱抗性。
【小问2详解】
n1基因是由于N1基因中插入一段DNA序列,导致基因结构改变,终止密码子提前出现,转录提前终止,使得mRNA缩短,其编码的蛋白质与原蛋白质相比少了一段氨基酸序列,失去了对稻瘟病的抗性。n2基因对稻瘟病没有抗性的原因是n2基因启动子发生突变,无法启动转录,不能合成相应的蛋白质,所以没有抗性。
【小问3详解】
PCR 扩增时,n1(含插入片段)的扩增产物更长、n2(启动子缺失)的扩增产物更短。结合电泳结果(上方为加样孔,电泳带越靠下片段越短),1 号个体的条带对应 n1 和 n2 的扩增产物,属于易感病个体。弱抗病植株(含 1 个抗病基因)与强抗病植株(含 2 个抗病基因)的 PCR 扩增产物条带类型相同(均含抗病基因的扩增条带),无法区分。
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生物卷
一、选择题
1. 细胞核骨架蛋白 LMNA 的基因单一碱基点突变可引发心肌疾病。某研究团队利用CRISPR/dCas9 系统的单碱基编辑技术(不断裂DNA 双链,只改变单个碱基),通过胞嘧啶碱基编辑器 (C编辑)和腺嘌呤碱基编辑器 (A编辑)分别纠正L35P、R249Q点突变,在对患者心肌细胞及模型小鼠的实验中均获成功。下列叙述错误的是( )
注: gRNA 为向导 RNA
L35P 点突变修复:LMNA 的35号位由脯氨酸替换亮氨酸的突变
R249Q 点突变修复:LMNA 的249号位由谷氨酰胺替换精氨酸的突变
A. 图示中的 dCas9 蛋白不催化磷酸二酯键的断裂
B. 经过A 编辑后,LMNA 基因表达的肽链长度发生改变
C. CRISPR/dCas9单碱基编辑技术可应用于治疗基因异常引起的遗传病
D. 通过C 编辑修复L35P 点突变,由 G/C 替换成A/T 至少需经过两次 DNA复制
2. 某研究小组利用转基因技术,将绿色荧光蛋白基因(GFP)整合到野生型小鼠Gata3基因一端,如图甲所示。实验得到能正常表达两种蛋白质的杂合子雌雄小鼠各1只,交配以期获得Gata3-GFP基因纯合子小鼠。为了鉴定交配获得的4只新生小鼠的基因型,设计了引物1和引物2用于PCR扩增,PCR产物电泳结果如图乙所示。下列叙述正确的是( )
A. Gata3基因的启动子无法控制GFP基因的表达
B. 翻译时先合成Gata3蛋白,再合成GFP蛋白
C. 2号条带的小鼠为Gata3-GFP基因纯合子,4号条带的小鼠是野生型
D. 若用引物1和引物3进行PCR,能更好地区分杂合子和纯合子
3. 2018年3月,最后一头雄性北方白犀牛去世,至此世界上仅剩两头雌性个体。科研团队拟采用提前保存的北方白犀牛冷冻精子借助核移植、体外受精等技术,以南方白犀牛作为代孕母畜人工繁育北方白犀牛。下列相关叙述正确的是( )
A. 需注射免疫抑制剂以减弱代孕母牛对植入胚胎的免疫排斥反应
B. 冷冻保存的精子需在体外进行成熟培养才能用于体外受精
C. 用物理或化学方法(如电刺激、Ca2+载体、乙醇等)激活重构胚
D. 重构胚激活后可在体外培养至囊胚或原肠胚阶段再进行移植
4. 科技社同学为证明细菌耐药性突变是产生在接触抗生素之前而非抗生素诱导产生的,设计如图的实验技术路线并得到下表结果。下列叙述正确的是( )
大试管结果(I)
小试管结果(II)
抑菌圈直径方差
c
d
注:方差可反映数据的波动程度。方差越大,数据波动越大。
A. 本实验可以采用平板划线法将细菌接种到培养基上
B. a中细菌较早产生耐药性变异造成抑菌圈的直径a>b
C. 耐药性突变同步发生造成I中的抑菌圈直径几乎相同
D. c<d可说明细菌耐药性突变是在接触抗生素前产生的
5. 瘤胃是牛、羊等反刍动物的特殊器官,生活着多种厌氧微生物(含能分解尿素的菌株),研究人员从瘤胃中分离、鉴定尿素分解菌(如下图),以期进一步应用。家庭传统发酵、食品工业发酵等也依赖特定微生物的代谢活动。下列叙述正确的是( )
A. 家庭制作酸奶时,常加入少量抗生素以避免杂菌污染
B. 腐乳制作过程中,豆腐中的蛋白质全部被分解为氨基酸
C. 啤酒的工业化生产过程中,酒精的产生和积累主要在后发酵阶段完成
D. 在甲、乙、丙、丁的培养基表面加入一层无菌石蜡有利于获得目的菌
6. B基因存在于水稻基因组中,仅在体细胞和精子中正常表达,在卵细胞中不转录。为研究B基因表达对卵细胞的影响,设计了如下实验来获取能够在卵细胞中表达B基因的转基因植株。
注:启动子*指可在水稻卵细胞中启动转录的启动子;Luc基因表达的荧光素酶能催化荧光素产生荧光
下列关于该实验的叙述,不正确的是( )
A. B基因在水稻卵细胞中不转录,可能是B基因的启动子在卵细胞中无法启动转录
B. 过程②在培养基中应加入卡那霉素以检测T-DNA是否整合到水稻细胞染色体DNA上
C. 可从水稻体细胞和精子中提取RNA构建的cDNA文库中获得B基因中编码蛋白的序列
D. 在鉴定和筛选转基因植株时,可以检测加入荧光素的该植株卵细胞中是否发出荧光
7. 研究员通过昆虫的行为实验发现了可能导致蝗虫能够聚集的最关键因素:4VA(4-乙烯基苯甲醚)。这种群聚信息素随着种群密度的增加而增加,且4VA可与飞蝗锥形感受器中的嗅觉受体OR35结合发挥作用,若敲除OR35基因后,飞蝗突变体的触角与锥形感受器神经电生理反应显著降低,突变体对4VA的响应行为也会丧失。下列说法正确的是( )
A. 能够阻断4VA接收的化学物质属于化学信息
B. 种群密度是飞蝗种群的最基本数量特征,飞蝗种群密度越大代表种群数量越多
C. 自然状态下,蝗虫的种群数量可处于不规则的波动也可在特定条件下出现种群爆发
D. 影响蝗虫种群密度的有密度制约因素,也有天敌、传染病、气候等非密度制约因素
8. 高强度的森林大火能破坏土壤的化学、物理性质,降低土壤的保水性和渗透性,使林地和低洼地的地下水位上升,从而使其沼泽化。另外,土壤表面炭化(具有黑色物质)后吸收的光能增多,使土壤温度升高,还会使火烧迹地干燥的速度加快,从而导致阳性杂草丛生。某地发生高强度火灾后,植物甲的种群密度、优势物种高度、物种丰富度随时间的变化情况如图所示。据图分析,下列叙述错误的是( )
A. 火灾后,植物甲等生物的存在可以加快群落演替的速度,使物种丰富度不断提高
B. 图中优势物种高度的变化说明优势物种会随环境的改变而不断长高
C. 火灾后100年,火灾地可能会演替到森林阶段,大大提高了生态系统的抵抗力稳定性
D. 高强度的森林火灾后,虽然土壤中保留着某些生物的宿根、种子等,但是群落演替的方向可能会改变
9. 双碳,即碳达峰(CO2排放量达到峰值)与碳中和(CO2排放量与吸收量相等)的简称。中国的双碳目标,即力争2030年前二氧化碳排放达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和目标。下列有关叙述错误的是( )
A. 碳达峰和碳中和与生物圈的物质循环和能量流动有关
B. 碳足迹是指扣除海洋对碳的吸收量后,吸收化石燃料燃烧排放的CO2等所需的森林面积
C. 碳循环具有全球性,碳元素在大气碳库和植物碳库之间循环的形式主要是CO2
D. “碳中和”时,生产者所固定的CO2量等于所有生物呼吸作用释放的CO2量之和
10. 大鼠实验发现,给成年雌性大鼠饲喂的吡虫啉(一种新烟碱农药)90d后,大鼠血清促性腺激素(黄体生成素LH)和卵泡刺激素(FSH,一种性激素,可促进排卵)水平显著下降,卵巢严重受损,但是血清促性腺激素释放激素水平明显升高。下列相关分析错误的是( )
A. 吡虫啉可能直接影响了实验大鼠垂体的生理功能
B. 吡虫啉处理后,给实验大鼠注射LH和FSH后排卵量明显增多
C. 血清促性腺激素释放激素水平升高是反馈抑制作用减弱的结果
D. 正常情况下大鼠雌激素的分泌存在分级调节和反馈调节
11. 阿莫西林能抑制细菌细胞壁的合成,是临床上常用的抗生素。阿莫西林可通过口服、静脉滴注或肌肉注射给药。静脉滴注或肌肉注射时,通常使用质量分数为%的氯化钠溶液来溶解药物。下列叙述正确的是( )
A. 阿莫西林对病原体的杀伤不具有特异性,使用阿莫西林治疗属于非特异性免疫
B. 肌肉注射和静脉滴注方式均能使阿莫西林直接进入内环境,因此起效快于口服
C. 阿莫西林也可以治疗支原体或衣原体引起的感染,但不能治疗病毒引起的感染
D. 换用等质量分数的葡萄糖溶液作为溶剂,有助于缓解患者能量不足引起的症状
12. “酸生长假说”(生长素调控植物生长)认为:生长素与受体结合后会激活细胞膜上的H+-ATP酶,H+-ATP酶将H+排到细胞壁区域,使pH降低,从而激活相关酶类使细胞壁变得可塑,进而促进细胞伸长。结合“酸生长假说”分析,下列推断不合理的是( )
A. 使用碱性缓冲液处理细胞,会抑制生长素所诱导的细胞伸长
B. 能够促进H+外排的膜蛋白复合物,应能模拟生长素的作用而促进细胞伸长
C. 若用酸性缓冲液处理细胞壁,即使在无生长素条件下也可能引起细胞的短期伸长
D. 在单侧光照射下,胚芽鞘向光侧细胞膜上的H+-ATP酶活性比背光侧高
13. 黏菌是一群类似霉菌的生物,在分类学上介于动物和真菌之间,形态各异,多营腐生生活,少数寄生在经济作物上,危害寄主,与颤藻一样没有叶绿体。下列有关黏菌和颤藻的说法正确的是( )
A. 黏菌和颤藻完成生命活动所需的能量主要由线粒体提供
B. 营寄生生活的黏菌合成蛋白质需要借助宿主细胞的核糖体来完成
C. 黏菌和颤藻在结构上最大的区别是有无以核膜为界限的细胞核
D. 黏菌和颤藻都没有叶绿体,只能利用现成的有机物来满足自身需要
14. 霉酚酸(MPA)是一种免疫抑制剂,用于防治肾移植后的排斥反应,合适的MPA剂量是保证药效的关键。次黄嘌呤单核苷酸脱氢酶Ⅱ(MPDH Ⅱ)催化NAD+被还原为NADH,当血清或血浆样本中存在MPA时,MPDH Ⅱ酶活性受到抑制。通过检测NADH的生成量可以反映MPA浓度。下列相关叙述错误的是( )
A. MPDH Ⅱ具有专一性,其空间结构适合与NAD+结合
B. 检测时需维持适宜的温度和pH以保证结果的准确性
C. 检测时pH过低或过高会使MPA浓度的测量结果偏低
D. MPA可能通过抑制T淋巴细胞的增殖来减少免疫排斥
15. 动物细胞分裂时,粘连蛋白将两条姐妹染色单体粘连在一起,水解酶可水解粘连蛋白,该酶在间期DNA复制完成后就存在,分裂中期开始大量起作用,姐妹染色单体间的着丝粒位置存有一种SGO蛋白,保护粘连蛋白不被水解,从而保证细胞分裂过程中染色体的正确排列与分离。下列叙述错误的是( )
A. SGO蛋白在细胞分裂间期通过核糖体合成并由核孔进入细胞核
B. SGO蛋白作用机理与秋水仙素诱导染色体加倍相同
C. SGO蛋白失活及粘连蛋白水解可发生在有丝分裂后期和减数分裂Ⅱ后期
D. 在减数分裂过程中,粘连蛋白水解后可能会发生等位基因的分离
16. 某同学以洋葱为材料,完成“观察细胞有丝分裂”(实验①)和“低温诱导细胞染色体数目变化”(实验②)两实验。下列关于实验操作和实验结果的叙述,正确的是( )
A. 两实验均以根尖分生区为材料,实验②中,应在制片后再进行低温诱导
B. 两实验中,使用解离液处理后,组织细胞便可分散为单层细胞
C. 两实验中,处于分裂后期细胞的染色体的位置和数目均相同
D. 两实验均不能观察到染色体从赤道板移动到细胞两极的过程
17. “喝酒脸红”在东亚人群中较为常见。研究发现,乙醛脱氢酶基因(G)发生碱基对替换使G基因突变为g基因,使控制合成的乙醛脱氢酶活性降低,乙醇代谢产生的乙醛无法继续分解,进而导致面部绯红,纯合个体(gg)症状更明显。在某地区东亚人群中,基因型Gg和gg的频率分别为28%、66%。下列叙述正确的是( )
A. 该地区东亚人群中G基因的基因频率为20%,这是自然选择的结果
B. 东亚人群中所有的G基因和g基因共同构成了东亚人群的基因库
C. 乙醛脱氢酶基因序列差异为研究东亚人的进化提供了最直接证据
D. G基因突变为g基因,体现了基因突变的随机性
18. 2024年诺贝尔生理学或医学奖获得者发现了微小RNA。微小RNA虽然不能编码蛋白质,但是在基因调控中发挥关键作用,若其调节功能异常可导致癌症等重大疾病。下列有关说法正确的是( )
A. 微小RNA不能编码蛋白质,很可能是因为它缺乏起始密码子
B. 微小RNA可通过与mRNA的结合,从而影响基因的转录
C. 微小RNA可来自转录或RNA的剪切,分别有磷酸二酯键的形成和催化分解
D. 癌症患者体内微小RNA含量异常,可开发微小RNA药物以修复患者的DNA
二、非选择题
19. 马铃薯植株下侧叶片合成的有机物通过筛管主要运向块茎贮藏。图1是马铃薯光合作用产物的形成及运输示意图,图2是蔗糖进入筛分子-伴胞复合体的一种模型。请回答下列问题:
(1)图1所示的代谢过程中,过程②需要光反应为其提供___________(物质)。为马铃薯叶片提供C18O2,块茎中会出现18O的淀粉,请写出18O转移的路径:C18O2→________________→淀粉。
(2)研究发现,叶绿体中淀粉的大量积累会导致__________膜结构被破坏,进而直接影响光反应。晴朗的夏季中午,马铃薯叶片的光合速率下降,称为“光合午休”,此时引起叶绿体中光合速率下降的直接原因是_______________。与此现象相关的植物激素及其含量变化是________________。
(3)图2中甲的功能有____________________。乙(SUT1)是一种蔗糖转运蛋白,成功导入蔗糖转运蛋白反义基因的马铃薯植株,其块茎产量会__________。
(4)科研人员以Q9、NB1、G2三个品种的马铃薯为材料,研究不同光周期处理对马铃薯块茎产量的影响,在24 h昼夜周期中对马铃薯幼苗分别进行16 h(长日照)、12 h(中日照)、8 h(短日照)三种光照时间处理,保持其他条件相同且适宜,培养一段时间后,发现长日照组叶绿素含量最高,但只有中日照和短日照组有块茎生成,结果如图。
分析上述信息可知,光影响马铃薯幼苗的生理过程可能有____________(写出三点)。
20. 为响应国家“乡村振兴战略”,某地区以“稻鱼共作”、“稻虾共作”等措施打造集现代农业、休闲垂钓、田园社区为一体的“田园综合体”生态农业,开创了乡村可持续性综合发展的新模式。为研究“稻虾共作”生态模式对水稻产量及农田生态系统的影响,科研人员进行了“水稻单作”模式和“稻虾共作”模式的比较实验,结果如下表。请回答下列问题:
模式
杂草存量(kg/亩)
化肥使用量(kg/亩)
水稻产量(kg/亩)
利润(元/亩)
水稻单作
226
55.9
446.8
1386.2
稻虾共作
6
28.3
553.8
5858.3
(1)克氏原螯虾(俗称小龙虾)是入侵物种,入侵我国后的最初一段时间种群数量会迅速上升。从种群特征角度分析,导致克氏原螯虾数量上升的直接原因是__________;从克氏原螯虾生存环境条件分析,导致其数量上升的原因是__________(答出2点)。
(2)克氏原螯虾以藻类、稻田杂草、昆虫、某些小鱼、动物尸体等为食,其粪便可作水稻肥料,请从种间关系的角度分析稻田引入克氏原螯虾后,水稻产量增加的可能原因是__________(答出2点)。与单独种植水稻的稻田生态系统相比,稻虾共作生态系统的抵抗力稳定性更高,原因是__________。两种生产模式均需适量施加氮肥,从物质循环的角度分析,其主要原因是__________。
(3)捕捉的克氏原螯虾成为餐桌上的美味佳肴,体现了生物多样性的__________价值。该生态农业中一方面小龙虾的粪便可作为水稻的肥料,促进了物质的循环利用,体现了生态工程的__________原理,另一方面减少了化肥农药的使用,保护了生态环境,提高了农民的经济收入,兼顾了生态效益与社会、经济效益,体现了生态工程的__________原理。
21. 为探究下丘脑AgRP神经元是否通过中脑导水管周围灰质(PAG)调控摄食行为,科研人员利用光遗传学技术(通过基因工程使特定神经元表达光敏感通道蛋白,从而能用特定波长光照精准激活或抑制该神经元活动)进行实验。实验分组及结果如下:
组别
实验动物处理
实验操作
实验结果(摄食量)
A
正常小鼠
蓝光激活AgRP神经元
显著增加
B
PAG区神经元可被抑制的小鼠
蓝光激活AgRP神经元+黄光抑制PAG区神经元
轻微增加
C
PAG区神经元可被抑制的小鼠
仅黄光抑制PAG区神经元(不激活AgRP)
基本不变
(1)蓝光引起AgRP神经元膜上光敏感通道蛋白开放,________内流,导致神经元兴奋。兴奋传导至轴突末梢,引起________释放,进而将兴奋传递至下一神经元。
(2)据表分析:①A组实验结果表明,蓝光激活正常小鼠AgRP神经元可________摄食行为。
②与A组结果相比,B组摄食量变化的原因是________。
③设置C组实验的目的是________。
(3)实验结果表明AgRP神经元对摄食行为的调控依赖于PAG。若想进一步为“AgRP神经元与PAG区神经元之间存在功能联系”提供更直接的证据,可在激活AgRP神经元时,检测PAG区神经元的________。
22. 水稻是我国重要的粮食作物,其经常受到稻瘟病的威胁,严重时会导致巨大的经济损失;挖掘和利用水稻稻瘟病抗性基因,培育具有广谱抗性的优良品种是目前防治稻瘟病最经济有效的方法。科研人员发现了一株野生抗稻瘟病水稻,将该水稻与易感稻瘟病水稻杂交,F₁全为抗稻瘟病水稻,F₁自交,F₂中抗稻瘟病植株与易感稻瘟病植株的比例为15:1,但在抗稻瘟病植株中有2/5表现为弱抗性。与此相关基因用N1/n1、N2/n2表示,其中N1、N2基因的大小相同,可简写为抗病基因N。回答下列问题:
(1)控制水稻对稻瘟病抗性与易感性的基因的遗传遵循_______定律,F₂抗稻瘟病植株中有2/5表现为弱抗性的原因可能是_______。
(2)图1表示抗性基因N突变形成易感性基因n的过程。n1基因是由于N1基因中插入一段DNA序列,导致_______,使其编码的蛋白质与原蛋白质相比少了一段氨基酸序列,失去了对稻瘟病的抗性;n2基因对稻瘟病没有抗性的原因是_______。
(3)用图1中引物P1和P2对F₂中部分个体的基因组进行PCR扩增,扩增产物电泳结果如图2所示(上方含有加样孔)。1~5号个体中属于易感病个体的是_______。根据图2结果_______(填“能”或“不能”)将抗病个体中的弱抗病植株筛选出来,判断理由是_______。
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