期末压轴题攻破练（8大压轴考点）（期末复习专项训练）高二生物下学期人教版

高一下学期生物期末 压轴题提升攻破练（8大压轴考点） 12大压轴题提升概览 压轴题提升01 微生物筛选和计数综合 压轴题提升02 植物细胞工程综合应用 压轴题提升03 单克隆抗体制备综合 压轴题提升04 基因工程综合应用 压轴题提升05 细胞器的综合 压轴题提升06 跨膜运输 压轴题提升07 酶相关实验探究 压轴题提升08 光合作用和呼吸作用综合大题 压轴题提升01 微生物筛选和计数综合 1．安莎霉素由深海中某种赖氨酸缺陷型放线菌产生，可治疗结核分枝杆菌肺部感染。科研人员利用紫外线诱变放线菌选育高产菌株，实验流程如图。下列叙述正确的是（　　） 注：原位影印可确保在一系列平板培养基的相同位置上接种并培养出相同菌落。 A．②③④为含有琼脂的培养基，只有培养基④含赖氨酸 B．用涂布器蘸取菌液在②培养基表面均匀涂布，待菌液吸收后倒置 C．由培养结果推断，乙菌落不能产生安莎霉素 D．观察③④中的菌落，比较仅出现在④中的菌落的大小即可判断安莎霉素产量高低 2．如图所示，在U形管两侧分别培养野生型菌及苯丙氨酸营养缺陷型菌株（phe-，无法合成苯丙氨酸）。在培养液中加入了充足的DNA酶。经抽吸后，将右侧的菌液涂布在无苯丙氨酸的培养基上，结果长出了野生型菌落，同时在右侧检测到噬菌体P，P侵染细菌后可合成子代噬菌体并裂解细菌。下列说法正确的是（　　） A．右侧菌的转化现象证明DNA是该菌的遗传物质 B．噬菌体P可能参与了两种细菌之间遗传物质的传递 C．培养基上出现野生型菌的根本原因是发生了基因突变 D．进一步探究，需要在无DNA酶的条件下重复该实验 3．细菌X合成的tcel蛋白和tcil蛋白使其在与其他细菌的竞争中占优势，其中tcel蛋白是一种有毒性的分泌蛋白。研究人员利用野生型细菌X及其不同缺失突变体进行如下实验：在固体培养基表面放置一张能隔离细菌的滤膜（可允许物质通过），将一种菌（下层菌）滴加在滤膜上后再放置第二张滤膜，滴加等量的另一种菌（上层菌）。共同培养后，对上、下层菌计数得到的结果如图所示。下列叙述正确的是（    ） A．用稀释涂布平板法对上、下层菌计数时为保证涂布均匀不能转动培养皿 B．野生型细菌X在与tcel—tcil双突变体和tcel突变体的竞争中均占优势 C．由甲、乙、丙三组结果可推测tcil蛋白能够中和tcel蛋白的毒性 D．若上层为野生菌，下层为tcil突变体，则竞争指数低于乙组 4．科研人员将等量对T1噬菌体敏感的大肠杆菌接种到12个相同固体培养基上，培养后各平板均长出大量微菌落，接着进行如下表所示实验。下列说法正确的是（    ） 分组 实验处理 培养后统计抗T1噬菌体的菌落数 A组（6个平板） 直接喷T1噬菌体 28个 B组（6个平板） 先把平板上的微菌落重新均匀 涂布一遍，再喷等量T1噬菌体 353个 A．该实验用于培养大肠杆菌的培养基属于选择培养基 B．若两组在喷噬菌体前都用适宜紫外线诱变，A、B两组的抗性菌落数差异会消失 C．B组的涂布使发生抗T1噬菌体自发突变的单个大肠杆菌形成一个菌落的概率增加 D．该实验证明重新涂布后再喷T1噬菌体导致了抗性突变的大量发生 5．胞苷(胞嘧啶核苷)是某些抗肿瘤药物的原料，大肠杆菌组氨酸合成途径会与胞苷合成途径竞争相同前体物质，为得到胞苷高产菌种，可用紫外线诱变后进行筛选，过程如图所示。下列说法正确的是（　　） A．紫外线可造成K-12发生基因突变或染色体变异影响组氨酸合成 B．筛选培养平板2与平板3相比需要在培养基中添加组氨酸 C．经图示筛选培养后可确定A、C、D为诱变成功的K-12菌株 D．图示筛选得到的菌株可直接用培养液培养后进行工业化生产 6．某谷氨酸发酵工厂遭遇专性噬菌体污染，技术人员采用双层平板法测定该噬菌体浓度：先在无菌培养皿中倒入含2%琼脂的培养基凝固成底层平板，再将含1%琼脂的培养基与敏感指示菌、待测噬菌体稀释悬液混匀后铺成上层平板（见下图）。恒温培养后，可根据噬菌斑数目计算原液中噬菌体数量。下列叙述正确的是（　　） A．该实验中选用的敏感指示菌为大肠杆菌 B．上下层培养基营养成分应保持一致 C．上层培养基琼脂浓度越低越利于计数 D．对生产空间的灭菌即可彻底杜绝噬菌体污染 7．为处理一种富含淀粉及少量抗生素A（不耐高温）的废水，某研究小组从曝气池污泥中筛选既能分解淀粉又耐受抗生素A的目标菌株，流程如下： ①取污泥加入富集液体培养基（无机盐＋淀粉为唯一碳源＋抗生素A），30℃振荡培养24h； ②将富集液做10倍系列稀释，分别取0.1mL涂布于两种固体培养基： 培养基Ⅰ：无机盐＋淀粉＋琼脂＋抗生素A；培养基Ⅱ：无机盐＋淀粉＋琼脂。 ③30℃培养24h后计数，并向平板滴加碘液显色（淀粉被分解处出现透明圈）。 记录结果如下，其中透明圈菌落数指滴加碘液后出现透明圈的菌落。 稀释度 培养基Ⅰ总菌落数平均值 培养基Ⅰ透明圈菌落数平均值 培养基Ⅱ总菌落数平均值 10-4 32 5 不可计数（菌落过密） 10-5 3 0 150 下列叙述错误的是（     ） A．富集培养时培养基以淀粉为唯一碳源并加入抗生素A有利于提高目标菌的比例 B．为实现无菌操作，应对加入淀粉和抗生素A的培养基Ⅰ进行高压蒸汽灭菌 C．据表中数据，可估算富集液中目标菌的数量约为：3.2×105个/mL D．为获得目标菌的纯培养物，可挑取透明圈明显的单个菌落进一步划线分离并复筛 8．环氧联苯是一类难降解的有机污染物，菌种A、B、C中只有1种菌可降解环氧联苯，另外2种菌可利用降解的中间产物生长，且这2种菌对环氧联苯降解菌的生长有不同的影响。为研究菌种A、B、C间的代谢关系，将等量菌种A、B、C接种在以环氧联苯为唯一碳源的培养基的相应位置，适宜条件下培养一段时间，结果如图（黑色区域表示细菌数量多少）。下列说法正确的是（　　） A．菌A、B、C均能在该培养基中生长，说明该培养基不具有选择性 B．菌A可降解环氧联苯，菌B和菌C均可利用菌A降解生成的中间产物生长 C．混合培养菌A和菌C比单一培养菌A降解环氧联苯的速率慢 D．用混合菌A和B处理环氧联苯污染时既能有效降解污染物又能避免菌A过度增殖 9．生物技术在迅猛发展，它与人类的生活关系越来越密切，请回答下列有关生物技术与工程的问题。 I．如图1是谷氨酸发酵装置示意图，工业上常用谷氨酸棒状杆菌在30℃下发酵获得谷氨酸；如图2是谷氨酸生产的机理，谷氨酸棒状杆菌以葡萄糖为底物进行了如下过程： (1)图1中1、2处是发酵罐夹层中冷凝水的进出口，水在发酵罐夹层流动的作用是_____。图1中3为搅拌器，可以加快谷氨酸形成的速率，其原理是_____。 (2)改变菌体细胞膜的通透性，及时排出谷氨酸是提升产量的关键措施之一，原因是_____。 (3)对谷氨酸棒状杆菌进行硫酸二乙酯和紫外线相结合的复合诱变，经选育得到高产突变株LG-01。将其接种在含葡萄糖的液体培养基中，于30℃下培养48h。摇匀并取培养液稀释107倍后，向四个培养基中分别涂布0.1mL，四个培养皿中生长的菌落数依次为31个、33个、35个、33个，则稀释前菌液的菌体密度为_____个/mL，计算得到的值比实际值偏小。 Ⅱ．利用纤维素酶降解秸秆生产燃料乙醇，对缓解全球能源危机有重大意义。科研人员开展选育高产纤维素酶菌株的相关研究，过程如图3。 (4)从物理状态来看CMC平板属于固体培养基。富集培养后的菌种常采用稀释涂布平板法或_____法接种于CMC平板，培养一段时间后，可根据菌落的_____（写出一项）等特征，初步鉴定并挑取产纤维素酶菌株XZ-33。 (5)鉴定高产纤维素酶菌株是否产生，可使用刚果红平板法。其原理是纤维素被分解，刚果红无法与纤维素的分解产物结合，培养基中的菌落周围会形成透明圈，如图4。下列叙述错误的是_____（多选）。 A．采集的黑土壤需经过高压蒸汽灭菌再进行富集培养 B．配制CMC平板培养基需加入纤维素为唯一碳源 C．紫外线和γ射线处理可使产纤维素酶菌株发生基因突变和染色体畸变 D．图2中两个透明圈内的微生物均能将分解纤维素的酶分泌到细胞外 10．阿卡波糖是治疗Ⅱ型糖尿病的药物，部分患者长期使用后出现耐药现象，推测与肠道微生物有关。 (1)阿卡波糖是绝大多数生物不能利用的低聚糖，但能抑制淀粉酶等的活性，通过______来降低糖尿病患者的血糖浓度。 (2)为寻找影响阿卡波糖疗效的肠道微生物，研究者收集耐药患者的粪便样本，进行图1实验。经过图中①～⑤的步骤实现目的菌______，⑥采用______法接种以分离单个菌落，筛选后鉴定出能降解阿卡波糖的菌种TD1。 (3)为研究TD1对阿卡波糖治疗Ⅱ型糖尿病疗效的影响，研究者将Ⅱ型糖尿病模型小鼠分为4组，用如图2所示的溶液进行灌胃15天，每天1次。第15天同时还用______溶液对4组小鼠灌胃，检测结果表明TD1能够降低阿卡波糖的疗效，依据是________________________。 (4)进一步从TD1中筛选到编码阿卡波糖降解酶的apg基因。基于以上信息，请提出一种解决使用阿卡波糖后出现耐药问题的思路________________________。 压轴题提升02 植物细胞工程综合应用 1．甘蓝型油菜是全球第二大油料作物，科研人员以四倍体甘蓝型油菜和菘蓝（俗称板蓝根）为材料，采用多种途径尝试培育不同品种，培育途径如图所示，其中①～⑥表示过程。下列有关叙述错误的是（    ） A．方法甲利用了基因重组的原理，可以集中双亲的优良性状 B．方法乙是单倍体育种，该过程中植株B是单倍体，且可育 C．上述植株中，属于四倍体的只有植株A、C D．方法丙和丁均利用了植物细胞的全能性和染色体数目变异的原理 2．油菜是由白菜（2N=20）与甘蓝（2N=18）杂交再低温诱导加倍形成的异源四倍体。油菜容易被线虫侵染造成减产，而萝卜（2N=18）具有抗线虫病基因。科学家通过下图所示途径获得了抗线虫病油菜。下面说法错误的是（    ） A．白菜与甘蓝杂交产生的F1不可育，说明它们之间有生殖隔离 B．可运用植物体细胞杂交技术获得油菜，体现了植物细胞的全能性 C．选出的抗病植株R2，其体细胞有丝分裂中期的染色体数可能是38~47条 D．若抗线虫病油菜Rn的染色体数是38条，可能是发生了基因重组 3．科研人员利用植物体细胞杂交技术获得了新型甘蓝型油菜，又结合其他技术进一步培育出DH系甘蓝型油菜，如图所示，A和C表示不同物种的染色体组。下列说法错误的是（    ） A．培育新型甘蓝型油菜时，可用高Ca2+-高pH融合法诱导原生质体融合 B．杂种植株培育和花粉离体培养均需调整植物激素比例调控脱分化与再分化 C．图中“幼苗”体细胞中含2个染色体组，但不含等位基因 D．两种甘蓝型油菜的培育都涉及染色体数目变异，均为四倍体纯合植株 4．研究者利用柑橘愈伤组织进行离体培养，发现碳源由蔗糖替换为甘油后，可诱导体细胞胚胎发生（SE），机制如下图所示。下列叙述正确的是（    ） A．愈伤组织通过脱分化、再分化形成体细胞胚胎 B．CsIAA4结合CsARFs，会激活生长素合成基因 C．CsTCP14促进CsIAA4的转录，最终抑制生长素合成 D．外源添加生长素类调节剂可抵消甘油的作用，促进SE发生 5．水母雪莲是我国的一种名贵药材，主要活性成分为次生代谢产物黄酮。水母雪莲生长缓慢，长期的掠夺性采挖导致该药材资源严重匮乏。研究人员开展了悬浮培养水母雪莲细胞合成黄酮的工程技术研究，结果如表所示。下列叙述正确的是（    ） 转速（r/min） 55 65 75 85 相对生长速率 0.21 0.25 0.26 0.25 细胞干重（g/L） 7.5 9.7 11.4 9.5 黄酮产量（g/L） 0.2 0.27 0.32 0.25 A．悬浮培养目的是提高单个水母雪莲细胞中黄酮含量 B．黄酮是水母雪莲细胞生长和生存所必需的 C．氧气供给对于水母雪莲细胞生长、分裂和代谢是必需的 D．转速为85r/min时不利于细胞分裂，有利于黄酮的积累 6．将能杀灭玉米螟的苏云金杆菌（甲）和能杀灭蚊子的灭蚊球孢菌（乙）作为亲本菌株，进行原生质体融合育种，以得到既能杀蚊又能杀螟的融合菌株。下图为部分育种过程，下列叙述错误的有（　　） A．育种过程中加入的酶可能是纤维素酶和果胶酶 B．为维持原生质体稳定性，整个融合过程需使用等渗或略高渗溶液 C．原生质体融合过程依赖于生物膜的流动性，常用灭活的仙台病毒诱导 D．融合菌株的遗传物质是甲、乙菌株遗传物质的简单相加，属于多倍体 7．大丽花作为世界名花，在园林景观中具有重要地位，但大丽花在杂交育种及繁殖效率方面存在困难，原生质体融合拓宽了其杂交的范围。PEG处理时间和原生质体密度是影响原生质体融合效果的重要因素，表1和表2为不同条件下PEG融合液对两个品种大丽花原生质体融合影响的结果。下列叙述错误的是（　　） 表1  不同原生质体密度对原生质体融合的影响 原生质体密度/（×105个/mL） 融合率/% 原生质体状态 1.0 3.20 原生质体破裂较少 3.0 15.57 原生质体破裂较少 8.0 10.67 原生质体破裂较多 表2  不同PEG处理时间对原生质体融合的影响 处理时间/min 叶片融合率/% 花瓣融合率/% 原生质体状态 15 1.83 2.63 原生质体破裂较少 20 6.42 8.54 原生质体破裂较少 25 13.12 14.58 原生质体破裂较少 30 10.83 11.60 原生质体破裂较多 A．本实验中通过原生质体融合克服了大丽花远缘杂交不亲和的障碍 B．原生质体密度越高，其融合率越高 C．本实验中对不同器官来源的原生质体处理的适宜时间相同 D．本实验的原理是植物细胞的全能性 8．不对称体细胞杂交技术是指用射线处理供体细胞，使其部分染色体断裂、丢失后再与正常受体细胞融合，从而获得具有优良性状、同时避免较严重的异源染色体排斥的杂种植株。研究人员利用普通花椰菜（2n=18）与抗黑腐病黑芥（2n=16）进行不对称体细胞杂交，培育出抗病性增强的花椰菜。下列叙述错误的有（    ） A．用一定剂量的射线照射花椰菜的原生质体，再与未经射线照射的黑芥原生质体融合 B．在抗病性增强的杂交细胞中，应选择黑芥核基因含量较低的细胞进行植物组织培养 C．染色体数量为19~34的杂种细胞经植物组织培养均可获得抗病性增强的花椰菜 D．该技术在减少非目标性状的引入及打破生殖隔离的限制上具有一定的优势 9．银杏黄酮可用于心脑血管疾病的治疗。利用银杏愈伤组织生产该物质的过程中，添加茉莉酸甲酯（MeJA）对相关指标的影响，如图所示。下列叙述错误的是（　　） A．黄酮合成相关基因只在银杏特定组织中存在并表达 B．培养基中激素的浓度及比例会影响愈伤组织的形成和生长 C．MeJA对愈伤组织生长的抑制作用强度与其浓度呈负相关 D．浓度为100mol/L的MeJA会抑制黄酮的产生 10．目前，全世界20%可耕地受到盐渍化的影响，传统农业不合理灌溉及水质劣化所带来的土壤盐渍化正以前所未有的速度发展，这使得人们致力于植物耐盐性及改进植物耐盐性研究。回答下列问题 (1)因植物的耐盐性状是______（填“单”、“多”）基因控制的，故难以了解哪些基因参与抗盐性状调控。传统的诱变育种因基因突变具有______的特点，较难获得理想的耐盐突变体植株，现运用植物细胞培养技术结合诱变技术已培育出一批耐盐碱的植物新品种。 (2)利用植物细胞进行耐盐突变体筛选的常用材料为悬浮细胞系。悬浮细胞系可通过对愈伤组织进行悬浮振荡培养获得，若愈伤组织属于紧密型的（细胞不易分散），可用适当的______酶处理。采用愈伤组织作为试验材料时，因选择剂不易到达位于愈伤组织内部的细胞，导致形成的再生植株容易出现嵌合体现象，而以悬浮细胞作为材料时，由于再生植株起源于______，故可避免此现象的产生。与愈伤组织相比，选用悬浮细胞作为试验材料的优点，除了避免产生嵌合体外，还有______（答1点即可）。 (3)筛选抗盐突变体时，常以NaCl作为选择剂。将经诱变处理的细胞悬液直接置于含______的培养基中培养一段时间后，存活的细胞即为突变体。 (4)为鉴定筛选出的细胞是否为稳定遗传的耐盐突变体。常用的鉴定方法是让筛选出的细胞在______的培养基上继代几次，再转入______中培养，若仍表现为耐盐性，则可认为是突变细胞或组织。确定为稳定遗传的耐盐突变体后，还需进行DNA水平的鉴定。基本方法是利用PCR技术扩增DNA，再经______后电泳，也可以利用多对引物对基因组DNA扩增后电泳鉴定，根据耐盐个体和野生型个体电泳条带的比较判断是否发生了基因突变。更精确的方法是对突变个体进行DNA______，并将结果与基因数据库中该物种的基因组序列进行______，判断是否发生突变。 压轴题提升03 单克隆抗体制备综合 1．人类免疫缺陷病毒（HIV）的包膜蛋白gp120包含CD4结合位点（CD4bs）和V3环两个独立抗原位点，不同位点间互不干扰。实验室获得针对该蛋白的两种单克隆抗体：单抗α的结合位点是CD4bs，单抗β的结合位点未知（可能为CD4bs或V3环），研究者利用荧光标记技术开展竞争结合实验，“*”代表荧光标记，单个标记抗体的荧光强度相同，实验分组及结果如下表（“+”表示加入，“-”表示不加入）。下列分析正确的是（　　） 组别 未标记单抗α 标记单抗α* 未标记单抗β 标记单抗β* 荧光强度（au/mL） 1 - + - - m 2 - - - + n 3 + + - - p 4 - + + - q A．若m＝n，则单抗β的结合位点为V3环 B．若p＜n，则说明单抗β的结合位点与α相同 C．若q＝n，则说明单抗β的结合位点为V3环 D．若p＝q，则说明单抗β的结合位点为V3环 2．为制备针对抗原 A 的单克隆抗体，用抗原 A 分别免疫 3 只同种小鼠（X、Y 和 Z）， 每只小鼠免疫 5 次，每次免疫一周后测定各小鼠血清抗体的效价，选取合适的小鼠 B 细胞与体外培养的小鼠骨髓瘤细胞融合、筛选并进行抗体检测。下列说法正确的是（    ） 注：效价——能检测出抗原抗体反应的血清最大稀释倍数，超 16000 时方可用于细胞融合。 A．灭活病毒的抗原结构被破坏，失去感染能力，方可用于诱导细胞融合 B．利用抗体一药物偶联物对肿瘤细胞进行精确化疗时，抗体可被吞噬到细胞内 C．经过五次免疫才会出现符合要求的小鼠 B 细胞 D．经过两次筛选后的杂交瘤细胞能够特异性识别抗原并与之结合 3．某些种类癌细胞表面的高表达膜蛋白PD-L1能与T细胞表面的PD-1结合，抑制T细胞的活化，使癌细胞实现免疫逃逸。临床上可利用小鼠制备抗PD-1的单克隆抗体进行癌症治疗。单克隆抗体的制备需要进行两次筛选，第一次用选择培养基进行筛选得到杂交瘤细胞。第二次克隆化培养后进行抗体阳性检测，检测原理如图所示，下列说法正确的是（    ） A．抗PD-1的单克隆抗体抑制癌症的原理与PD-L1相同，因为二者均能与T细胞表面的PD-1特异性结合 B．在检测时加入的待测样本中必须有活的杂交瘤细胞，待充分反应后洗脱 C．加入相应酶促反应底物显色后，颜色的深浅可代表抗PD-1抗体的量，颜色越深说明待测样液中抗PD-1抗体含量越高 D．图中酶标抗体的“抗体”部分，通过用PD-1抗体作为抗原免疫小鼠得到抗单克隆抗体来制备 4．为解决杂交瘤细胞在传代培养中出现来自B淋巴细胞的染色体丢失的问题，研究者除了用抗原刺激之外，还用EBV（一种病毒颗粒）感染动物B淋巴细胞，使其成为“染色体核型稳定”的细胞株，该细胞株能在HAT选择培养基中短期存活，但对乌本苷（Oua）敏感；骨髓瘤细胞不能在HAT选择培养基中存活，但对Oua不敏感。下列说法正确的是（　　） A．杂交瘤细胞染色体丢失不会导致抗体产生能力下降 B．灭活病毒会诱导不同细胞膜上的蛋白质分子和糖类分子重新排布 C．杂交瘤细胞具有持续产生抗EBV抗体的能力 D．导致EBV感染后的B细胞和骨髓瘤细胞死亡的筛选机制不同 5．已知人绒毛膜促性腺激素（HCG）不同位点可分别与抗体1和抗体2发生特异性结合。利用抗HCG单克隆抗体1和抗体2（制备过程如图1）做成的“早早孕诊断试剂盒”，可更早做出诊断。试纸如图2，甲处为滴加待测液体样本垫，乙处含有过量游离的结合胶体金的抗体1（胶体金与抗体1结合后可显红色，胶体金和抗原与抗体1的结合位点不同，且不固定在垫子上），T处的垫子上固定有抗体2，C处垫子上固定有与抗体1特异性结合的抗体。下列叙述错误的是（　　） A．将加入了血清的液体培养基置于CO2培养箱中培养图1中Y细胞 B．图1中②的操作包括抗体检测和克隆化培养以及进一步扩大培养 C．在检测时图2中的C、T和乙处都会发生HCG与抗体的特异性结合 D．若某次检测后呈现的结果为T处红色而C处无色说明该结果无效 6．抗原表位是位于抗原表面决定抗原特异性的特殊化学基团，一种抗原表位只能与T细胞或B细胞表面一种受体结合，刺激机体产生一种抗体。如图为利用具有三种抗原表位的抗原制备单抗的过程，下列说法正确的是（　　） A．用胰蛋白酶或胃蛋白酶处理脾脏获得B细胞悬液 B．培养杂交瘤细胞需定期更换培养液以保证无菌环境 C．经选择培养基筛选所得的杂交瘤细胞群至少产生3种抗体 D．该抗原制备的单克隆抗体的特异性与传统方式制备的一样高 7．H1N1病毒表面同一抗原的不同位点可分别与抗体1和抗体2发生特异性结合。下图表示双抗夹心胶体金法检测试剂盒内部的构造。其中抗体1与胶体金颗粒偶联（聚集后呈红色可移动）、抗体2是以H1N1抗原制备的单克隆抗体，抗体3是针对抗体1的抗体，若抗体1在T或C线大量聚集，将使该处显红色。下列说法正确的是（　　） A．若C线不显色，即使T线显色，检测结果也不可信 B．利用细胞工程制备抗体2，需要克隆化培养和抗体检测 C．H1N1病毒与抗体1和抗体2结合能使T线呈现红色 D．无论检测条件如何，C线都会呈现红色 8．CD47是一种细胞膜表面的糖蛋白，可与巨噬细胞结合，从而抑制巨噬细胞的功能。为验证抗CD47的单克隆抗体能减弱CD47对巨噬细胞的抑制作用，某科研小组进行了实验，实验过程如图所示，实验中所用的脾脏细胞和骨髓瘤细胞来自同种小鼠。下列叙述错误的是（　　） A．CD47与巨噬细胞结合后会抑制后者的抗原处理、呈递等功能 B．第一次筛选时可根据细胞中染色体的数目筛选杂交瘤细胞 C．对照组应设置为巨噬细胞+正常细胞共培养体系+单克隆抗体 D．在动物细胞培养过程中需定期对培养液进行更换，只为保证环境是无菌、无毒的 9．猴痘是由猴痘病毒（MPXV）引发的传染性疾病。E8L蛋白是MPXV的核心结构蛋白，获得针对E8L蛋白的抗体对于猴痘的诊断和治疗十分重要。为快速获得抗E8L蛋白的单克隆抗体，研究人员利用以下创新技术路线进行制备。 回答下列问题： (1)将E8LmRNA疫苗导入小鼠细胞，经合成、加工后得到的E8L蛋白呈递到细胞表面或释放到细胞外，引发特异性免疫反应，该方法激发免疫应答的强度________（填“高于”或“低于”）传统的抗原注射，理由是________________________。 (2)经②检测小鼠血清___________水平后，从小鼠脾脏获取B细胞，用APC/FITC荧光分选技术对活化的B细胞进行筛选。该技术用偶联APC荧光的抗体（IgG）去识别即将分泌抗体的B细胞，并呈现出APC+信号；用生物素先标记E8L蛋白，使其与B细胞表面的受体（BCR）特异性结合，同时使生物素与FITC标记的链霉亲和素结合，使其呈现FITC+信号。下图是用流式细胞仪的检测结果，则___________（填图中的字母）区域的细胞为目标细胞，理由是______________________。 (3)步骤⑤将基因表达载体导入受体细胞的方法是___________。对该受体细胞进行培养时，所用培养液成分除水、无机盐、糖类和血清外，还含有的营养成分有__________（回答2点）。 (4)与杂交瘤细胞生产抗体相比，该创新技术路线操作简单且明显缩短了生产时间，原因是__________________（回答2点）。 10．已知小鼠（2n=40）。图1是单克隆抗体制备过程示意图，1～6代表相关过程，a～e代表相关细胞，其中c是两两融合的细胞。回答下列问题： (1)在单克隆抗体制备过程中，过程2是将已经免疫的B淋巴细胞与骨髓瘤细胞进行融合，常用的促融方法包括电融合法、PEG融合法和_______________等。 (2)在单克隆抗体制备的细胞融合阶段，融合后的c细胞中，无论哪种类型的细胞，其染色体组数都是_____个，原因是_________________。 (3)过程3的主要目的是进行抗体检测，之后大量克隆______的细胞。单克隆抗体的优点有________________。 (4)研究人员筛选相关杂交瘤细胞，制备了该单克隆抗体（Q1），相关检测结果如图2、3所示。 由上图可以得到的结论是__________。该抗体能特异性与抗原结合，在稀释度为______时可显著抑制抗原与DNA的结合。 (5)已知骨髓瘤细胞能无限增殖的原因是其含有S基因，据此提出一种不使用动物细胞融合技术生产单克隆抗体的思路：__________。 压轴题提升04 基因工程综合应用 1．利用转基因技术将绿色荧光蛋白基因（GFP）编码区整合到野生型小鼠Gata3基因一端，如图甲所示。实验得到表达Gata3-GFP融合蛋白的杂合子小鼠，交配获得Gata3-GFP基因纯合子小鼠。为鉴定交配获得的4只新生小鼠的基因型，设计引物1、2、3，并利用其中的两种进行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基因表达 B．翻译时先合成GFP蛋白，再合成Gata3蛋白 C．2号小鼠是Gata3-GFP基因的纯合子，4号小鼠是野生型 D．用引物1和引物3进行PCR，能更好区分杂合子和纯合子 2．在基因工程中，标记基因有助于重组DNA的筛选，但可能存在安全性问题。某研究小组将抗虫基因与有两个T-DNA的Ti质粒连接后，导入小麦细胞以获得不含标记基因的转基因抗虫小麦（不考虑减数分裂时发生互换），实验过程如图所示。下列叙述正确的是（    ） A．质粒上常用抗生素合成基因作为标记基因以便筛选重组DNA分子 B．P中T-DNA1和T-DNA2在一对同源染色体上所对应的是类型甲 C．P中T-DNA1和T-DNA2在同一条染色体上的植株所对应的是类型丙 D．P中T-DNA1和T-DNA2在两对非同源染色体上所对应的是类型乙 3．荧光定量PCR可以对特定基因进行检测。某兴趣小组利用该方法检测市面上的牛肉制品中是否含其他肉类（如鸡肉、鸭肉），设计了不同探针分别与牛肉、鸡肉、鸭肉特定基因片段互补配对，将不同探针与待测牛肉制品中的DNA混合后进行PCR（如下图）。探针同时含荧光基团与淬灭基团时不发荧光，当探针被水解，荧光基团脱离后发出荧光。荧光强度达设定阈值所需的循环数为Ct值。下表是等量牛肉制品的检测结果。下列叙述正确的是（　　） A．过程3中，DNA聚合酶可催化子链延伸和探针水解 B．在设计探针时，荧光基团应该连接在探针的3'端 C．待测牛肉制品中能与探针结合的特定基因越多，荧光亮度越低 D．由表中数据可知，上述牛肉制品中红柳牛肉串的牛肉含量最高 4．染色体的某一片段位置颠倒称为倒位。某男性患者X染色体的S片段（远大于3000碱基对）发生了倒位，为检测其父母和姐姐的S片段是否发生了倒位，在图1的F1、F2、R1、R2中选择引物对X染色体DNA进行PCR扩增（只能扩增小于3000碱基对的片段），经电泳后，结果如图2所示。下列叙述错误的是（　　） A．患者父亲性染色体组成为X+Y，母亲性染色体组成为X+X- B．患者F1、F2扩增后的电泳结果无条带是因为S片段太长 C．患者姐姐的X染色体DNA以F1、R1进行PCR可能无产物 D．正常X染色体DNA以F1、R2进行PCR也能得到产物 5．光敏色素在调节作物生长发育中具有重要作用。为研究拟南芥中光敏色素基因A（含大约256个碱基对）在小麦种质资源创制中的利用价值，科研人员将A基因转入到小麦中，对小麦受体细胞进行检测，并通过电泳技术分析结果。该过程所用质粒与含光敏色素基因的DNA上相关限制酶的酶切位点分别如图甲、乙所示，电泳检测结果如图丙。下列说法错误的是（    ） A．构建基因表达载体时应选用BamHⅠ和HindⅢ这两种限制酶 B．PCR反应过程中每次循环都要经历目的各不相同的两次升温和一次降温 C．表达载体导入受体细胞后，可用含卡那霉素的培养基进行初步筛选 D．由图丙电泳结果可知，1、2、3、4号转基因小麦均培育成功 6．华中农业大学培育的“华恢1号”是我国首个获批农业部颁发生产应用安全证书的转基因水稻品种。该品种携带来自苏云金芽孢杆菌的Bt基因（编码杀虫蛋白）。 (1)可利用________方法获取Bt基因。利用________法将该基因导入到水稻细胞时，需将Bt基因和标记基因（潮霉素抗性基因）插入到T-DNA中。 (2)利用PCR技术快速判断获得的转基因抗虫水稻是抗虫纯合子还是抗虫杂合子，原理如下图1。取a、b、c三株水稻叶片DNA，同时加入引物1、引物2和引物3分别进行PCR扩增并进行电泳，得到的结果如图2。因T-DNA序列过长，插入T-DNA后引物1+引物3没有扩增产物。三株水稻中，抗虫纯合子是________，野生型是________。 (3)为降低转基因水稻的安全风险，科研团队做出以下研究： ①害虫主要通过啃咬水稻的绿色组织如叶片、茎秆，而人类主要食用水稻种子的胚乳部分。利用Cre/loxP系统可精准敲除胚乳细胞中的Bt基因，降低“华恢1号”的安全隐患。已知Cre酶能切除两同向loxP之间的序列，则图3中启动子1的特点是____________。 ②若两个Bt基因插入到某水稻的一对同源染色体中，将该个体自交，获得含抗性基因的水稻植株的比例为________。 ③大面积种植抗虫水稻品种时，间行种植少量非抗虫水稻，目的是________。 7．香菇是具有丰富营养价值和药用价值的食用真菌，被称作“山珍之王”。研究人员发现香菇体内的Lp-11蛋白具有抑制肿瘤细胞生长并诱导细胞凋亡的作用。为了获得大量纯净的Lp-11蛋白，研究人员操作流程如图1，序号①-④表示各个环节。 注：pET32a质粒上的KanR中沿转录方向标注的5个限制酶的酶切位点之间的距离依次为40bp、30bp、90bp、50bp，bp表示碱基对。 (1)图1过程①需要在________酶的作用下进行。 (2)为使目的基因与pET32a质粒（长度为5900bp）正确连接，在设计PCR引物时可将引物的5′端添加限制酶的识别序列，与a链和b链相结合的引物上添加的分别是限制酶________和________的识别序列。若计划用1个Lp-11基因为模板获得n个Lp-11基因，则PCR过程中消耗的引物总量是________个。 (3)图1的④过程，通常先用________将受体细胞进行处理，使细胞处于一种___________的生理状态。最终筛选出的受体菌________（填“具有”或“不具有”）卡那霉素抗性。 (4)为了检测目的基因是否插入到pET32a质粒中，利用目的基因两端添加的限制酶切割质粒，然后对产物进行电泳，结果如图2。样品________最可能是插入了目的基因的重组质粒。 8．同源重组基因敲除技术是将同源DNA片段导入受体细胞，利用同源DNA片段的互换，用其他DNA片段在原有位置替代靶基因，从而实现基因的敲除。米曲霉产生的曲酸具有抗菌性、抗氧化性等抗逆能力，具有重要的应用价值。为提高米曲霉产曲酸能力，科研人员利用同源重组基因敲除技术成功获得高产的g-5菌株，其部分机理如图所示。 (1)进行有性生殖的生物在减数分裂Ⅰ形成________时，若________之间发生片段交换，会导致染色单体上的基因重组。 (2)据上图分析，米曲霉3.042基因组中的________基因被替代形成了g-5基因组，该过程需要的工具酶有________。 (3)为了鉴定是否成功获得高产的g-5菌株，科研人员选取进行基因敲除操作后的2个菌落，分别提取其DNA，选择图中引物________进行PCR扩增。扩增产物电泳结果如下图。 据图初步判断________号菌落为目的菌落，依据是________。 (4)米曲霉的曲酸产量与其对逆境的敏感性有关，tpsl基因表达产物可以降低米曲霉对逆境的敏感性。研究发现g-5菌落tpsl基因表达量明显降低。据此推测敲除msn2基因能使米曲霉产曲酸增多的机理是________。         9．科研人员构建了整合酶（phiC31）基因表达载体和含有2个相向排列的attB位点和attP位点的红色荧光蛋白（DsRed）报告基因表达载体，分别如图1和图2所示。phiC31能特异识别attP位点和attB位点，并从两位点各自的中心位置碱基处切割双链DNA再重组，形成attL位点和attR位点，如图2所示。phiC31不能识别attL位点和attR位点。已知相关基因和载体中只含图1所示的限制酶识别序列。回答下列问题。 (1)可从________中查询phiC31基因的编码序列，再利用PCR获取phiC31基因。在PCR反应缓冲液中一般要添加Mg2+，其作用是_________。 (2)为构建如图1载体所示的phiC31基因表达载体，可在R1引物中引入_________酶切位点；将PCR产物进行双酶切后，可对限制酶Kpn Ⅰ切开的黏性末端中的单链进行________处理后才能在DNA连接酶的作用下与EcoR Ⅴ切开形成的平末端相连接。 (3)据图1分析，重组载体1中________酶（填“BamH Ⅰ”或“Sau3A Ⅰ”或“EcoR Ⅴ”）的识别位点最多，其数量至少为________个。 (4)已知家蚕细胞中不存在phiC31基因和attP、attB位点，将报告基因表达载体单独成功转入家蚕细胞未观察到红色荧光信号，而phiC31基因表达载体和报告基因表达载体共同成功转入后则可观察到红色荧光信号。说明在家蚕细胞中，phiC31催化2个相向排列的attB位点和attP位点之间的DNA序列发生了________，该过程不可逆的原因是________。 10．M蛋白与“记忆”的形成密切相关，为研究相关机理科研人员制备了M基因表达可控的实验模型小鼠，部分制作流程如图1。实验模型小鼠通过特异性表达Cre重组酶来敲除两个LoxP位点间的序列，同时利用体内表达的外源蛋白A激活诱导型T启动子。利用融合绿色荧光蛋白基因的M基因（M-GFP）的表达，恢复小鼠自身被敲除的M基因功能，同时便于示踪。 (1)利用同源重组将外源基因插入染色体的特定位点，在PCR扩增片段①时，通常会在所用引物F1、R1的_____________（填“3′端”或“5′端”）添加同源序列。为了敲除小鼠的M基因，在构建载体1时，还应向M基因两端引入loxP位点，以图2中方式_____________排列才能通过同源重组达到上述目的。 (2)研究者利用_________法将重组载体导入小鼠的________（填细胞）中，对代孕母鼠进行_________处理，再通过胚胎移植获得基因型floxM/floxM的小鼠。 (3)采用同样的方法，获得含Cre基因与A基因的小鼠，经多次杂交筛选后最终获得含Cre基因、A基因、M-GFP基因的floxM/floxM实验模型小鼠。研究发现，四环素可竞争结合A蛋白，在饲喂实验模型小鼠时，在饲料中添加四环素的目的是_____________。 压轴题提升05 细胞器的综合 1．科研团队在富营养化水体中分离到真核单细胞生物赭苔虫，其细胞内存在具单层膜的“储能泡”，可储存脂质并转化为葡萄糖。下列叙述正确的是（　　） A．推测“储能泡”将脂质转化为葡萄糖的过程会消耗水 B．储能泡内的转化酶是由储能泡内的游离核糖体合成的 C．赭苔虫遗传物质上含有起始密码子，储能泡膜的主要成分是多糖和蛋白质 D．tRNA、囊泡、细胞骨架均具备运输功能，其中tRNA的5′端结合并转运氨基酸 2．高尔基体接受内质网囊泡的一侧称为顺面，出芽生成囊泡的一侧为反面，两者中间部分为潴泡。病毒VSV感染细胞后，VSV的G蛋白会被N酶添加N-乙酰葡萄糖胺修饰，N酶位于潴泡中。研究人员进行了三个实验，实验①：用VSV感染野生型细胞，结果到达细胞表面的G蛋白发生N-乙酰葡萄糖胺修饰；实验②：用VSV感染突变体细胞（缺乏N酶），结果到达细胞表面的G蛋白未发生N-乙酰葡萄糖胺修饰；实验③：从实验②分离潴泡并与未感染VSV的野生型细胞的潴泡共培养，结果分离出发生N-乙酰葡萄糖胺修饰的G蛋白。下列分析错误的是（　　） A．G蛋白在高尔基体的运输依次经过顺面、潴泡和反面 B．实验③排除了其他细胞结构对G蛋白化学修饰的影响 C．野生型细胞的潴泡提供了N酶对G蛋白进行化学修饰 D．实验证明G蛋白在到达潴泡之前不能被释放到细胞外 3．恶性肿瘤细胞增殖失控，内部常处于缺氧、营养匮乏及低pH的微环境中，导致错误折叠的蛋白质在内质网中大量积累，进而诱发内质网应激（ERS）。ERS可诱导细胞合成CRT蛋白，相关作用机制如下图所示。下列说法正确的是（　　） A．只有正确折叠的蛋白质才能进入囊泡，运往高尔基体 B．内质网加工蛋白质的速率过快是导致蛋白质错误折叠的直接原因 C．CRT蛋白可能提高了高尔基体对蛋白质的加工与修饰能力 D．ERS诱导CRT蛋白合成以修复内质网的过程属于正反馈调节 4．线粒体的嵴氧化受损后会释放活性氧，将线粒体DNA氧化的同时促进溶酶体内的Ca2+外流，进而激活线粒体外膜上的某一通道，形成“孔”。受损嵴包裹被氧化的DNA形成囊泡后，通过“孔”运出，最终被溶酶体吞噬并降解。下列说法正确的是（    ） A．溶酶体合成的多种水解酶可降解被氧化的DNA，水解产物可重复利用 B．受损嵴的清除表明Ca2+可作为信号分子，调控细胞间的信息交流 C．抑制溶酶体膜上的Ca2+外流将不利于线粒体修复和维持细胞稳态 D．囊泡通过“孔”运出线粒体，表明线粒体膜丧失了选择透过性 5．螺原体是一种兼性厌氧支原体类微生物，营寄生生活，其典型菌落呈“油煎蛋”状。某些螺原体能感染动植物并引发相应疾病。下列叙述正确的是（　　） A．螺原体属于原核生物，因没有染色体，能通过无丝分裂快速繁殖 B．螺原体内核糖体的形成与核仁无关，只能利用宿主细胞中的成分合成蛋白质 C．螺原体DNA分子中不含游离的磷酸基团，其中的嘌呤和嘧啶数量相等 D．螺原体细胞壁的主要成分是肽聚糖，青霉素可通过影响其合成而杀死螺原体 6．DNA甲基化和组蛋白修饰是常见的表观修饰现象，组蛋白修饰基团中最重要的是乙酰基，调节机制如图。相关推论错误的是（　　） A．与间期相比，有丝分裂前期的HDAC活性较高 B．组蛋白乙酰化可能发生在细胞分化过程中 C．组蛋白乙酰化是真、原核细胞常见的表观遗传调控机制 D．DNA甲基化和组蛋白乙酰化对基因表达的作用通常相反 7．某研究小组利用电子显微镜观察多种细胞样本，获得以下四组图像特征：①无细胞核，胞质中充满血红蛋白及少量核糖体。②无核膜包被的拟核区域；胞质中仅见游离核糖体，未观察到线粒体、内质网等膜性细胞器，但观察到由单层膜的扁平囊泡状结构排列形成的光合片层（功能与类囊体相似）。③观察到双层膜包被的细胞核，核仁明显；胞质中可见发达的粗面内质网、高尔基体及大量线粒体。④细胞核结构同③；胞质中溶酶体数量极多；线粒体嵴结构异常。根据上述观察结果，下列分析与推断正确的是（　　） A．样本①状态下的细胞丢失了所有核酸，其较短的寿命与缺乏细胞核有关 B．样本②中观察到的光合片层的功能等同于真核细胞中的叶绿体 C．样本③可代表典型的胰腺腺泡细胞，其粗面内质网和高尔基体与消化酶合成分泌直接相关 D．样本④的异常线粒体嵴结构降低了ATP合成效率，溶酶体增多表明细胞可能处于衰老甚至凋亡阶段 8．相关研究证实，在健康人血浆内存在游离且具备功能的完整线粒体。细胞间线粒体转移机制目前认为主要有三类：线粒体在细胞间形成的纳米管隧道穿梭；释放含有线粒体的胞外囊泡；直接释放游离形态的线粒体。这种线粒体转移现象对人体的影响及生理意义尚不确定。进一步有研究显示，脂肪细胞和巨噬细胞间存在的线粒体转移过程会受到食物中的长链脂肪酸（LCFA）影响，如下图所示。已知长链脂肪酸是心脏细胞能量代谢的主要底物，但若过度积累可导致心肌功能受损。下列相关叙述错误的是（　　） A．线粒体能离开细胞自由转移，说明其发挥生理功能可以不受细胞核的控制 B．纳米管隧道属于胞间连丝，线粒体在其中穿梭，有可能是作为关键信使在机体内发挥信号转导功能 C．由图可知，LCFA的功能为抑制脂肪细胞释放的线粒体进入巨噬细胞，从而使线粒体更多地转移向心脏 D．在心脏脂肪氧化能力正常情况下，增加食物中脂肪供应可能有利于心脏的能量支持 9．非酒精性脂肪性肝病（NAFLD）是一种慢性肝病，其特点是过多的脂质以脂滴（一种细胞器）的形式存在于肝细胞中。脂滴可以与细胞中的多种细胞器相互作用，部分关系如下图。下列说法正确的是（ ） A．脂滴的膜最可能是由一层磷脂分子层构成 B．脂滴形成过程所需ATP均来自线粒体 C．脂滴形成后，要完成移动离不开细胞骨架 D．脂滴和溶酶体膜的相互融合体现了生物膜具有选择透过性的特点 10．人体具有自我防御能力，能抵御病原体的侵袭。干扰素基因刺激因子（STING）是人体免疫功能的关键参与者，细胞中STING转运到高尔基体后，可激活STING信号通路，即STING与蛋白激酶TBK1结合形成蛋白复合物，进而激活干扰素调控因子IRF3和转录因子NFκB，促进免疫相关基因的表达，如图所示。下列选项正确的是（　　） A．有病毒入侵时，囊泡将STING转运进入高尔基体，可以体现囊泡和高尔基体的膜具有流动性 B．到达高尔基体的STING与蛋白激酶TBK1结合形成蛋白复合物，水解ATP直接提供能量，并通过磷酸化激活干扰素调控因子IRF3和转录因子NFκB C．激活的IRF3进入细胞核，促进细胞表达干扰素，抑制病毒增殖，这种免疫为特异性免疫 D．经研究可知激活转录因子NFκB，促进细胞表达抗原呈递相关蛋白，将病毒的抗原呈递在细胞表面，有利于T细胞识别并裂解被病毒感染的靶细胞，因此这种免疫方式为细胞免疫 压轴题提升06 跨膜运输 1．植物受逆境胁迫时胞质（细胞质基质）Ca2+快速升高，随后主要通过两条途径回收：①内质网膜上Ca2+/ATP酶（ECA）主动将Ca2+运入内质网；②液泡膜上Ca2+/H+反向转运体（CAX）借助H+梯度将Ca2+运入液泡。研究者用冷激诱导胞质Ca2+迅速升高，测定胞质Ca2+恢复至基础水平的时间：野生型120 s，突变体甲（ECA基因敲除）240 s，突变体乙（CAX基因敲除）200 s，双突变体350 s。下列说法正确的是（　　） A．逆境胁迫下，胞质Ca2+浓度高于内质网和液泡 B．内质网和液泡均参与胞质Ca2+回收，且液泡回收速度更快、作用更显著 C．抑制内质网膜和液泡膜Ca2+通道，冷激后胞质Ca2+峰值降低 D．液泡膜ATP酶活性被抑制后，突变体甲的恢复时间不变 2．绿色植物叶肉细胞合成的蔗糖主要通过图中①②途径转移，最终进入筛管进行长距离运输。下列叙述错误的是（　　） A．蔗糖适合长距离运输可能与其水溶性好有关 B．蔗糖借助胞间连丝转移至维管束鞘细胞的过程依赖于蔗糖的浓度差 C．H+运出伴胞细胞的过程中转运蛋白会发生磷酸化导致空间结构改变 D．适度升高薄壁细胞与伴胞细胞间隙的pH会使蔗糖转运速率加快 3．甲氨蝶呤是一种抗肿瘤药物。图1表示该药物在肿瘤细胞膜上的转运过程。为研究肿瘤细胞对该药物产生耐药性的机制，研究者检测了不同类型肿瘤细胞中RFC1和P-gp的含量，结果如图2所示。下列相关叙述错误的是（    ） A．抑制细胞呼吸会对甲氨蝶呤的排出产生影响 B．图2中的蛋白Ⅰ和Ⅱ分别代表P-gp和RFC1蛋白 C．联合使用P-gp抑制剂可提高甲氨蝶呤的效果 D．需增设“正常细胞组”以比较两种蛋白的含量变化 4．细胞外空间的蔗糖分子能够通过筛管—伴胞复合体（SE-CC），逐步汇入主叶脉并运输到植物体其他部位。SE-CC的质膜上有“蔗糖-H+共运输载体”（SU载体），SU载体与泵相伴存在，如图所示。下列分析正确的是（    ） A．SE-CC会将营养物质从叶肉细胞运走，而抑制光合作用 B．细胞外空间的蔗糖浓度一般比SE-CC蔗糖浓度高 C．通过载体和泵进出SE-CC的方式不同 D．SE-CC中ATP水解酶的活性强弱与蔗糖分子进入SE-CC效率无关 5．植物体内蔗糖的运输对光合产物的分配和植物生长发育具有重要作用。如图为某植物细胞对蔗糖的运输过程示意图，据图分析，下列叙述错误的是（　　） A．蔗糖以主动运输的方式由细胞质基质进入液泡 B．该细胞的细胞外pH高于细胞质基质，液泡内的pH低于细胞质基质 C．液泡膜上的ATP酶和焦磷酸化酶均具有运输和催化功能 D．图中各转运蛋白均是载体蛋白，对于维持细胞质基质中H+浓度的相对稳定起重要作用 ++++++++++ 6．盐胁迫下，大量Na⁺进入植物根部细胞会抑制K⁺吸收，导致Na+/K+比例异常，使细胞内酶失活。碱蓬等耐盐植物能在盐胁迫下正常生长，其根细胞生物膜借助H⁺-ATP 泵维持H⁺在膜两侧的浓度差，并借助Ca²⁺调节 HKT1、AKT1转运蛋白的功能，机制如图。下列分析错误的是（    ） A．细胞膜和液泡膜上的H⁺-ATP泵通过主动运输维持膜外和液泡内的酸性环境 B．为调节细胞中Na⁺/K⁺比例，推测Ca²⁺对HKT1、AKT1的作用依次是促进、抑制 C．NHX 可提高液泡中Na⁺浓度，提高细胞液渗透压，增强盐胁迫能力 D．耐盐植物根细胞中，质子泵、SOS1和NHX 的结构分化与功能区隔，是自然选择的结果 7．胃壁泌酸细胞分泌胃酸辅助消化，胃酸分泌过多会伤害胃黏膜，严重时会导致胃溃疡。胃壁非泌酸细胞顺浓度吸收Cl−的同时，将HCO3-排入黏液层，过程如图所示。下列叙述错误的是（　　） A．Cl−通过Cl−通道排出泌酸细胞时，需要与Cl−通道结合但不消耗ATP B．非泌酸细胞排出HCO3-的过程，是借助载体蛋白的顺浓度梯度的协助扩散 C．若用药物抑制泌酸细胞中H+−K+−ATP酶的活性，可减轻胃溃疡患者的症状 D．胃蛋白酶原在H+的作用下被激活为胃蛋白酶，体现了H+作为信息分子调节酶的活性 8．镉（Cd）污染会严重危害水稻生长，研究发现外源施加茉莉酸甲酯（MeJA）能显著提高水稻对Cd的耐受性，其部分机理如图所示，下列叙述错误的是（　　） 注：HMA3是一种定位于特定细胞器上的ATP酶；PCs是植物体内用于螯合、钝化重金属离子的一类特殊小分子肽。 A．外源MeJA进入细胞核直接促进相关基因的表达 B．携带HMA3的囊泡沿着细胞骨架向液泡移动的过程需要能量驱动 C．HMA3将Cd2+转运至液泡内时不会发生空间结构的改变 D．若HMA3功能完全丧失，则外源MeJA将无法缓解Cd2+毒害 9．细胞呼吸过程中的电子传递链是存在于线粒体内膜上的一系列蛋白复合物和电子载体组成的连续反应系统，能将来自NADH的高能电子逐步传递给氧气，最终生成水，并在此过程中释放能量用于合成ATP。丙酮酸是糖代谢过程的重要中间物质，丙酮酸转运蛋白（MPC）运输丙酮酸通过线粒体内膜的过程如下图。下列相关叙述错误的是（    ） A．MPC功能增强的动物细胞中乳酸积累将会增多 B．H+通过主动运输维持了线粒体内膜两侧pH C．若电子传递链受阻可能通过抑制丙酮酸的运输而影响其他过程 D．丙酮酸转移的速率与线粒体内膜两侧的H+梯度无关 10．TPC家族蛋白是溶酶体膜上对ATP敏感的Na+通道，其在维持溶酶体较低pH的过程中发挥重要作用。下图为TPC受细胞营养状态调控的示意图，箭头粗细代表离子运输量的多少，虚线表示运输受阻。下列叙述正确的是（　　） A．图示ATP既能提供能量，也有调控TPC蛋白的功能 B．细胞能量供应不足时，Na+顺浓度梯度运至细胞质基质 C．细胞内ATP主要来自葡萄糖在线粒体内分解产生 D．该调节机制有利于动物在营养缺乏时发生细胞自噬 压轴题提升07 酶相关实验探究 1．变构调节是酶活性调节的重要方式，小分子与酶的调节位点结合会引起酶空间结构改变，进而改变酶与底物的亲和力。大肠杆菌嘧啶核苷酸合成的限速酶ATCase的变构调节如图所示（R态：底物亲和力高；T态：底物亲和力低），下列关于ATCase变构调节的叙述，正确的是（    ） A．ATP与CTP均可与ATCase的底物结合位点结合，引发酶的空间结构改变 B．CTP与ATCase结合后构象改变，该变构使酶与底物结合受阻且构象无法复原 C．R态的ATCase与T态相比，在相同条件下，达到相同反应速率所需底物浓度更低 D．ATP和CTP对ATCase的变构调节，属于生物代谢中的正反馈调节 2．在农业生产中，常用脲酶抑制剂来减缓尿素分解，提高肥效。某研究团队从植物中提取了两种候选抑制剂——类黄酮和Urease-IN-2。为探究二者对脲酶活性的抑制原理进行了实验，实验结果如图所示。下列说法正确的是（　　） A．脲酶能够高效催化尿素分解，是因为其为反应提供大量的活化能 B．由曲线②可知，类黄酮通过与脲酶可逆结合，抑制尿素分解 C．由曲线③可知，Urease-IN-2与尿素竞争脲酶同一结合位点 D．将类黄酮与Urease-IN-2混合使用，可完全抑制脲酶活性 3．科研人员从鲫鱼体内提取到一种叫酸性磷酸酶（简称ACP）的化学物质，它是生物体内控制磷代谢的重要酶类。为研究不同金属离子对该酶活性的影响，科研人员进行了一系列实验，检测出在最适温度下不同环境中ACP的活力如下图所示。下列有关说法正确的是（　　） A．该实验的自变量是金属离子浓度，因变量是ACP的相对活力 B．若升高温度，每个小组中ACP的相对活力会提高 C．ACP的相对活力受Ca2+和Mg2+的浓度变化的影响更大 D．Pb2+和Cd2+处理后，ACP为代谢提供活化能的能力降低 4．为验证Ca2+泵是一种具有ATP水解酶活性的载体蛋白，研究人员设计了实验如表所示。已知Ca2+泵的活性依赖脂质膜环境，且ATP水解酶抑制剂、囊泡都需预保温才能完全起效。下列叙述错误的是（　　） 组别 实验体系组成 甲组 缓冲液+含Ca2+泵的细胞膜囊泡+Ca2++ATP溶液 乙组 缓冲液+去除Ca2+泵的细胞膜囊泡+Ca2++ATP溶液 丙组 缓冲液+去Ca2+泵的细胞膜囊泡+ATP溶液 丁组 缓冲液+含Ca2+泵的细胞膜囊泡+Ca2++ATP溶液（ATP水解酶抑制剂与囊泡预保温30min） A．ATP水解释放的磷酸基团能使Ca2+泵分子磷酸化 B．该实验需要检测各组体系中ADP和Ca2+浓度的变化 C．甲组为对照组，乙、丙、丁组为实验组，运用了“减法原理” D．预测乙、丙、丁组的检测结果基本相同，缓冲液中Ca2+浓度均显著低于甲组 5．已知α-淀粉酶的最适温度为（60℃，某同学为了探究pH对α-淀粉酶活性的影响，在35℃和45℃两个温度条件下设置一系列pH梯度，反应进行3min时迅速在每支试管中同时加入足量的NaOH溶液，测定每支试管中的淀粉的剩余量，得到如图所示的曲线。下列说法错误的是（　　） A．该探究实验的自变量是pH和温度，因变量是淀粉酶的活性 B．反应3min后迅速加入足量NaOH溶液，目的是使酶失去活性 C．图中实线为45℃的实验结果，α-淀粉酶发挥催化的pH值范围1~13 D．A点限制反应速率的因素主要是温度，酶促反应速率为 6．图甲为酶催化反应过程模式图，图乙表示在最适温度下，酶的催化反应速率与反应物浓度之间的关系。下列说法正确的是（    ） A．图甲为概念模型，可以解释酶具有专一性 B．若在A点提高反应温度，反应速率会升高 C．若在B点增加②的浓度，反应速率升高 D．若在C点增加①的浓度，反应速率升高 7．还原糖能与黄色的二硝基水杨酸（DNS）反应生成棕红色物质。为研究植物提取液甲对α-淀粉酶活力的抑制效果，某小组设计了四组实验（见表）。下列有关分析正确的是（　　） 组别 酶液 植物提取液甲 PBS缓冲液 淀粉溶液 DNS 去离子水 ① 0.25 — 0.5 0.5 1 5 ② — — 0.5 0.5 1 5 ③ 0.25 0.25 0.5 0.5 1 5 ④ — 0.25 0.5 0.5 1 5 A．PBS缓冲液能维持pH，确保酶的活性稳定 B．①组和④组经充分反应后棕红色深浅程度接近 C．设置②组和④组可排除淀粉的非酶促反应的影响 D．③组棕红色越深说明植物提取液甲的抑制效果越弱 8．裂解性多糖单加氧酶（LPMO）通过氧化裂解反应破坏纤维素等多糖表面的结晶，为纤维素酶提供更多的结合位点，从而提高纤维素的降解效率。图1表示Cu2+对该酶活性的影响，图2、图3分别表示pH和温度对该酶活性的影响。下列叙述错误的是（    ） A．据图1可知，Cu2+对该酶的活性具有低浓度促进、高浓度抑制的特点 B．探究pH和温度对该酶活性影响时，先将酶与底物混合再在预设条件下进行测定 C．据实验结果可知，该酶在pH为7、温度为50℃时为化学反应提供的活化能最多 D．据实验结果可知，该酶在pH为7、温度为50℃时稳定性最高，应在此条件下保存 9．荧光素在接受ATP的能量后被激活，并在荧光素酶的催化作用下发出荧光。兴趣小组根据该原理研发了一款重金属毒性检测试剂盒，通过实验探究试剂盒使用的最适温度，并检测了部分重金属毒性，实验结果分别如下表和图所示。Ar为相对发光值，EC50值为发光反应的抑制率为50%时所对应的重金属浓度。下列说法错误的是（    ） 组别 1 2 3 4 5 6 无菌水（μL） 100 100 100 100 100 100 A溶液（μL） 300 300 300 300 300 300 ATP溶液（μL） 100 100 100 100 100 100 温度（℃） 5 15 20 25 30 60 Ar（103·min—1） ？ 150 180 50 8 0.01 A．A溶液应含有荧光素和荧光素酶等物质 B．1组和6组的Ar值可能相似，影响酶活性的原理相同 C．温度在20℃左右时，最适合试剂盒的使用和保存 D．可推测同等浓度下，氯化锰的毒性作用最强 10．利用淀粉——琼脂培养基进行探究酶特性的相关实验：5个圆点位置（如图所示）贴上含不同试剂的滤纸片→37℃恒温箱中保温→2h后除去滤纸片→加入某试剂处理1min后洗脱→观察圆点的颜色变化。实验结果如表所示。下列叙述错误的是（　　） 编号 所加试剂 某试剂处理后的颜色 ① 清水 蓝黑色 ② 新鲜唾液 棕色 ③ 10%盐酸+新鲜唾液 蓝黑色 ④ 煮沸的唾液 蓝黑色 ⑤ 2%的蔗糖酶溶液 蓝黑色 A．若将恒温箱温度从37 ℃调高到60℃，所有实验组的反应时间都会缩短 B．除去滤纸片后加入的某试剂是斐林试剂，处理时需要水浴加热 C．②与⑤的实验结果对比，可说明唾液淀粉酶分解淀粉具有高效性 D．②与④的实验结果对比，说明高温使唾液淀粉酶失去催化活性 压轴题提升08 光合作用和呼吸作用综合大题 1．叶绿体膜上存在着同时转运ATP、ADP和Pi的载体蛋白NTT，三者的浓度梯度均是驱动NTT转运物质的必要条件。在黑暗条件下，NTT可以将ATP从细胞质基质转运到叶绿体基质，同时将ADP和Pi进行反向转运。下列叙述正确的是（　　） A．NTT转运ATP时，无需与ATP结合 B．光照充足的条件下，NTT转运物质的效率可能会下降 C．黑暗条件下，细胞质基质中供给叶绿体的ATP仅来自线粒体的有氧呼吸 D．黑暗条件下，NTT转运ATP的方式为协助扩散，转运ADP和Pi的方式为主动运输 2．为探究果实中光合产物的来源，研究人员取三组番茄植株，每组选择不同位置的叶层分别置于含14CO2的透明密闭小室中进行标记（已知底层叶的光合能力仅次于第二层叶）。一段时间后，检测各组植株不同器官中含碳有机物的放射性强度，结果如图。下列叙述正确的是（　　） A．果实中的光合产物主要来源于下一层叶 B．光合产物只能从上层器官向下层器官运输 C．随着植株的成熟，底层叶的光合作用强度逐渐增大 D．在果实收获期适量去除底层叶有利于提高番茄产量 3．光质和土壤中的盐含量是影响作物生理状态的重要因素。为探究不同光质对高盐含量（盐胁迫）下某作物生长的影响，将作物分组处理一段时间后，结果如图所示（光补偿点指当总光合速率等于呼吸速率时的光照强度）。下列叙述不正确的是（　　） A．仅选用上述①③④组进行对比分析，还不足以探究实验光处理是否完全抵消了盐胁迫对该作物生长的影响 B．温度和二氧化碳浓度是该实验的无关变量 C．在光照强度达到光补偿点时（CO2消耗量与光照强度视为正比关系），④组的总光合速率大于③组的总光合速率 D．光对植物生长的作用有为光合作用提供能量和作为信号调节植物生长发育两个方面 4．为探究光照强度和CO2浓度对某植物光合速率的影响，科研人员在不同光照强度（高/低）和不同CO2浓度（高/低）组合条件下，测定该植物叶片的净光合速率，结果如图所示。同时，为进一步探究限制因素，科研人员测定了高CO2浓度条件下，高光照组和低光照组叶片的RuBP羧化酶活性和气孔导度，结果如表格所示。 测定指标 高光照组 低光照组 RuBP羧化酶活性（） 18.5 6.2 气孔导度（） 215 208 下列相关叙述错误的是（　　） A．若在低CO2浓度条件下测定两组的气孔导度，预计高光照组与低光照组的气孔导度差异将显著增大 B．表中气孔导度数据显示两组差异很小，说明高CO2浓度下低光照组的光合速率限制因素不是气孔因素 C．高CO2浓度条件下，低光照组光合速率显著低于高光照组，主要原因是RuBP羧化酶活性较低 D．低CO2浓度条件下，限制光合速率的主要因素是CO2供应不足，此时增加光照强度对光合速率的提升效果有限 5．图1为某种绿色植物叶片的气孔结构示意图、所示箭头为水分流动的总方向，中间两个呈肾形的细胞称为保卫细胞，其细胞壁近气孔侧更厚是调节气孔开闭的结构基础。研究人员将该叶片放在内部温度为15℃的密闭容器中，研究光照强度与光合作用速率的关系，下列有关叙述错误的是（    ） A．图1水分开始向箭头方向流动时，叶肉细胞C5含量将减少 B．图1所示过程中保卫细胞的吸水能力逐渐减弱 C．据图2分析，在1klx光照条件下，该叶片8小时光合作用产生O2量为179．2mL D．图1水分流动箭头方向发生改变时，图2中B点向右移动 6．拟南芥叶肉细胞的叶绿体与线粒体间的A酸—B酸循环途径参与了叶绿体、线粒体中[H]的氧化还原调节。M基因编码叶绿体脂肪酸合成的关键酶，A酸、B酸会通过载体蛋白双向转运。过量的NADH被复合物Ⅰ氧化后产生活性氧，最终引发活性氧爆发导致细胞凋亡。下列说法正确的是（    ） A．长时间光照，M基因突变株可能会因细胞凋亡出现叶片黄化 B．脂肪酸也是光合产物之一，可以作为脂肪合成的单体 C．过多的NADPH中的能量，最终可能用于细胞内的多种吸能反应 D．A酸—B酸循环途径维持了细胞间[H]的稳态与平衡 7．为探究干旱胁迫对植物生命活动的影响，研究人员敲除野生型番茄的slosca基因获得slosca突变体并进行相关实验，结果发现，slosca基因的功能缺失会影响脱落酸（ABA）的合成及相关信号通路的调控。研究人员以清水处理为对照组（CK），用250mmol·L-1的山梨醇溶液对番茄叶片进行高渗胁迫处理，测量气孔孔径，结果如图1所示；用40%PEG溶液对番茄植株地下部分进行渗透胁迫处理，测量主茎干偏离重力方向的倾斜角度，结果如表所示。已知气孔孔径与气孔开度呈正相关，主茎干偏离重力方向的倾斜角度与植物萎蔫程度呈正相关。请回答下列问题： 组别 植物种类 叶面积/cm2 倾斜角度/度 CK 野生型 4.8 8 突变体 4.8 8 PEG 野生型 3.8 14 突变体 2.5 36 (1)干旱条件下，slosca突变体ABA的合成较野生型________（填“多”或“少”）；高渗胁迫下，与野生型番茄相比，slosca突变体的耐旱能力较______（填“强”或“弱”），判断依据是________________。 (2)PEG胁迫使番茄叶面积变小，进而导致光合速率降低，从光合作用的内因分析，原因可能是____________。 (3)水分影响番茄的两个通路如图2所示，其中SLOSCA蛋白是渗透压感受器和Ca2+通道蛋白，a～d、①～④均表示过程。过程①～④中，可以发生在生物膜上的是______________。欲在通路1中用“+”“-”标注相关过程，其中“+”表示促进，“-”表示抑制，推测a、b、c分别为______________。 8．拟南芥中核糖-5-磷酸异构酶（RPI2）参与植物光合作用，RPI2缺失会导致光合速率降低。为研究拟南芥中RPI2的作用，科研人员利用基因工程技术构建了拟南芥RPI2基因过表达株系（OE）和基因缺失株系（KO），并测得相关数据如图1所示。回答下列问题： 注：WT表示对照组；气孔导度表示气孔的开放程度。 (1)根据实验结果可知，RPI2基因______（填“是”或“不是”）主要通过气孔导度影响拟南芥光合作用，判断依据是______________。 (2)为进一步研究RPI2基因的作用，科研人员测定了拟南芥叶片中叶绿素含量、编码蔗糖转运蛋白基因的相对表达量以及蔗糖含量，结果如表： 株系 叶绿素含量/（mg/g） 编码蔗糖转运蛋白基因的相对表达量 叶片蔗糖含量/（mg/g） WT 2.06±0.03 1.01 12.5±0.6 OE 3.12±0.01 4.23 15.0±0.4 KO 1.35±0.03 0.82 11.1±0.3 结合表格数据，写出RPI2基因导致大豆净光合速率发生相应变化的两个机理：_____________。 (3)蓝细菌中的R酶是蓝细菌光合作用过程中的关键酶，高浓度O2可导致其催化效率下降。如图2所示，该酶通常存在于蓝细菌的羧酶体中，羧酶体是由蛋白质形成的多角形结构。图2中O2和CO2遇到羧酶体反弹的箭头表示羧酶体可限制气体扩散。 蓝细菌和拟南芥都具有的能吸收光能的色素是________。蓝细菌暗反应阶段的_______过程发生在羧酶体中，而拟南芥的该过程发生在_______。蓝细菌具有较高的光合效率，结合以上信息分析，可能的原因是____________________。 9．植物对弱光的适应能力是保证其正常生长的关键。研究番茄的科研人员发现某品种的番茄（品种1）对弱光的适应能力明显高于另外一个品种（品种2），为了探究品种1对弱光适应能力更强的机制，科研人员进行了一系列探索。请回答下列问题： (1)在番茄叶肉细胞内，暗反应生成的三碳化合物，会被用于重新生成________，进而保证暗反应中________的速率，同时，一部分C3会在________（填写具体反应场所）中最终转化为淀粉储存。 (2)淀粉颗粒的大小和数量是判断叶绿体结构正常与否的重要依据。据图1观察表明，在弱光条件下，和品种1相比，品种2的叶绿体中的淀粉粒体积________，据此推测，弱光对于品种2番茄叶绿体运出光合产物的能力具有________作用。 (3)研究人员同时对两个品种番茄的光合相关参数进行了测定（见下表），结果表明，弱光条件下，两个品种光合速率均下降，但是和品种1相比，品种2的净光合速率________，造成这一结果的因素中存在气孔因素，原因是________。 品种 处理 净光合速率 μmol•m-2s-1 气孔导度 mol•m-2s-1 细胞间CO2浓度 μmol•mol-1 叶绿素a mg•g-1 叶绿素b mg•g-1 叶绿素a/b 品种1 对照 18.16 0.41 333.00 2.01 0.62 3.25 弱光 12.05 0.35 359.44 1.25 0.66 1.99 品种2 对照 17.09 0.4 346.35 1.88 0.63 2.30 弱光 6.68 0.24 316.84 1.28 0.48 2.67 (4)细胞内的氧自由基会导致膜脂发生过氧化反应，并最终生成丙二醛（MDA），而SOD（超氧化物歧化酶）能够参与清除细胞内的氧自由基。科研人员对两个品种番茄的SOD活性和MDA含量进行测定（图2），结果表明________。 (5)已知弱光成分中的蓝紫光比例更大，综合表1和图2结果分析，品种1番茄能更好适应弱光的原因有 ________。 10．强光照射下，拟南芥叶肉细胞内因NADP+不足，O2浓度过高，会生成大量光有毒产物，这些物质会攻击叶绿素和光系统Ⅱ，导致光合作用下降，出现光抑制现象，拟南芥细胞内的交替呼吸途径可帮助其抵抗强光等逆境。eATP与呼吸链对光合作用的影响如图1所示，其中iATP为细胞内ATP，eATP为细胞外ATP。请回答下列问题。 (1)图1中的光系统I和光系统Ⅱ是由蛋白质和________组成，对后者进行提取及分离实验时，距离滤液细线最近的色度带颜色为________，据题干及已学知识推测，NADPH直接促进的反应过程是________。强光下NADP+不足的原因可能是________。 (2)交替呼吸途径由交替氧化酶（AOX）主导，营养缺乏、呼吸抑制剂等都可能抑制该途径。交替呼吸途径不发生H+跨膜运输过程，故不能形成驱动ATP合成的膜质子（H+）势差。AOX主要分布于________，可催化水的生成，交替呼吸途径产生的ATP较少。 (3)研究人员继续对拟南芥的光合特性展开研究，结果如图2。 ①种植拟南芥的光照强度宜控制在________。 ②光照强度超过1000μmol/（m2·s），拟南芥光合作用出现光抑制现象，此时其胞间CO2浓度增加的主要原因是________。 (4)为探究eATP对植物光系统反应效率的影响及其作用机制，研究者以野生型拟南芥（WT）和eATP受体缺失突变体拟南芥（Dorn-1）为实验材料，利用交替呼吸抑制剂（SHAM）进行实验，结果如图3。 ①结合图1、图2中的相关信息，下列分析正确的是________。 A．SHAM会影响叶肉细胞产生iATP B．交替呼吸对光系统反应效率的保护依赖细胞内的物质和能量转移 C．DORN1受体缺失降低了光系统反应效率对SHAM的敏感性 D．SHAM对光系统反应效率的影响与eATP的含量变化有关 ②结合题干信息，阐述强光照射下植物防御光损伤，避免光抑制发生的机制：强光环境下，叶绿体产生大量的________，该物质过多通过“苹果酸-草酰乙酸穿梭”途径合成________并转移到线粒体，在AOX的作用下，将其中大部分能量以________形式散失，减少光有毒产物的产生及对光系统的损伤，同时，________通过DORN1受体可缓解因交替呼吸抑制引起的光系统反应效率下降，进一步避免光抑制现象产生。 11．自然环境中光照强度的频繁波动，会影响植物叶绿体光反应的稳态，位于类囊体膜的KEA3蛋白可通过调控膜两侧H+浓度差（ΔpH）参与植物的光适应调节。图1为叶绿体光反应系统结构示意图，图2为弱光—强光—弱光交替处理下，类囊体膜两侧ΔpH与KEA3蛋白活性的变化曲线。回答下列问题： (1)图1中光反应产生的NADPH和ATP，能为暗反应提供能量的是________，PSⅡ接受光能激发释放的e-最初的供体是________，e-经过一系列的传递体形成电子流，e-的最终受体是________。 (2)据图1分析，类囊体膜两侧的ΔpH，是指类囊体腔与________之间的H+浓度差；持续光照条件下，类囊体腔的pH会________（填“升高”、“降低”或“不变”）。 (3)光照过强时，水稻通过非光化学猝灭（NPQ）耗散多余光能，避免光损伤，其发挥作用的核心组分必须依赖高才能启动。据图2分析，KEA3蛋白跨膜转运H+的方向是________（填“类囊体腔→叶绿体基质”或“叶绿体基质→类囊体腔”）。弱光转强光时，KEA3蛋白活性先降低，其对于水稻应对高强度光照的意义是________。 (4)农学家发现KEA3基因缺失突变株在适宜光照下长势与野生型相似，但在人工控制的弱光强光交替条件下长势矮小。结合光适应调节机制分析，突变株在弱光强光交替条件下长势矮小的原因是________。 12．光合作用不仅是水稻生长发育的基础，也是产量的决定因素。光照、无机盐等影响光合作用强度，进而影响作物产量。研究发现水稻磷酸转运蛋白SPDT和OsPH01；2通过茎节将Pi分配的偏向性不同（用箭头粗细表示），从而影响其籽粒灌浆，其主要影响机制如图1所示。图中TP代表磷酸丙糖，磷酸丙糖转运体TPT反向交换转运Pi和TP。 (1)图中TPT所在的膜是_____（填“叶绿体膜”或“类囊体膜”），蛋白质磷酸化后应是作为_____（填“酶”或“反应物”）。参与乙过程。水稻在适宜反应条件下，用白光照射一段时间后，突然改用光照强度与白光相同的红光照射，短时间内化合物含量将_____（填“增加”“减少”或“不变”）。 (2)据图分析，若叶肉细胞质基质中Pi不足将直接导致叶绿体中_____含量下降，进而使暗反应减弱，从而影响作物籽粒灌浆。若要通过提高叶肉细胞的Pi含量使水稻增产，可提高_____基因的表达量。 (3)科研人员利用激光照射水稻种子，获得了水稻突变体。将野生型水稻和突变体水稻种植在同样干旱、温度相同且适宜的条件下，检测二者叶肉细胞的各项指标，所得结果如图2、图3、图4所示。 图2中，当光照强度为时，野生型水稻植株的干重变化是_____（填“增加”或“减小”）。根据图3、图4分析，在干旱条件下，突变型叶肉细胞的光合作用速率_____（填“大于”或“小于”）野生型叶肉细胞的光合作用速率，判断理由是_____________（答出两点）。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 高一下学期生物期末 压轴题提升攻破练（8大压轴考点） 12大压轴题提升概览 压轴题提升01 微生物筛选和计数综合 压轴题提升02 植物细胞工程综合应用 压轴题提升03 单克隆抗体制备综合 压轴题提升04 基因工程综合应用 压轴题提升05 细胞器的综合 压轴题提升06 跨膜运输 压轴题提升07 酶相关实验探究 压轴题提升08 光合作用和呼吸作用综合大题 压轴题提升01 微生物筛选和计数综合 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 答案 C B C C B B BC BC 9．(1) 使温度控制在30℃（利于谷氨酸棒状杆菌发酵） 谷氨酸棒状杆菌为需氧型微生物（或搅拌能增加发酵液中的溶解氧，可使其与营养物质充分接触利于该菌发酵） (2)若谷氨酸积累过量，会抑制谷氨酸脱氢酶的活性（从而导致该合成途径中断） (3)3.3×109 (4) 平板划线 颜色（或形状、隆起程度） (5)AC 10．(1)抑制淀粉的消化 (2) 浓度增加 稀释涂布平板 (3) 淀粉 血糖增量相对水平组2显著低于组1，组4显著高于组2 (4)抑制apg基因的表达；抑制阿卡波糖降解酶的活性 压轴题提升02 植物细胞工程综合应用 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 答案 C D D C C ACD BD AC ACD 10．(1) 多 不定向性（或低频性或多数有害性或随机性） (2) 果胶 单个细胞 变异频率大；获得较多的变异细胞 (3)高浓度NaCl (4) 无NaCl（或低浓度NaCl） 高浓度NaCl的培养基（或选择培养基） 限制酶切割 测序 比对 压轴题提升03 单克隆抗体制备综合 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 答案 C B C D C C ABC BCD 9．(1) 高于 E8LmRNA在细胞内可持续翻译合成E8L蛋白，多次对免疫系统进行刺激 (2) E8L蛋白的抗体 B B区域的细胞同时呈现APC+信号和FITC+信号 (3) 显微注射技术 氨基酸、维生素 (4)该技术路线无需进行细胞融合，无需对B细胞进行克隆化培养 10．(1)灭活病毒诱导法 (2) 4 骨髓瘤细胞和B细胞在融合前各自都含有两个染色体组 (3) 抗体检测呈阳性 能准确地识别抗原的细微差异，与特定抗原发生特异性结合，并且可以大量制备 (4) 杂交瘤细胞在融合的过程中可能会发生染色体数目的丢失 1/400～1/800 (5)通过基因工程将S基因导入已免疫的B淋巴细胞（从骨髓瘤细胞中获得S基因，并通过基因工程向过程1得到的B细胞中导入S基因） 压轴题提升04 基因工程综合应用 题号 1 2 3 4 5 答案 C D A BD ACD 6．(1) PCR 农杆菌转化 (2) a b (3) 只在胚乳细胞中启动Cre酶基因特异性表达 1或3/4 减缓水稻害虫抗性基因频率上升，延缓水稻害虫对Bt抗虫蛋白产生抗性 7．(1)逆转录/反转录    (2) Xho I BamH I 2n-2 (3) Ca2+ 处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态 不具有 (4)2 8．(1) 四分体 同源染色体的非姐妹染色单体 (2) msn2 限制酶、DNA连接酶 (3) A和B 2 2号菌落电泳结果显示的碱基对数量符合利用引物A和B进行PCR扩增的碱基对数量 (4)msn2基因表达产物的缺乏，抑制了tpsⅠ基因的表达，提高了米曲霉对逆境的敏感性，从而导致米曲霉产生更多的曲酸 9．(1) 序列数据库（或“GenBank”） 激活DNA聚合酶 (2) EcoR Ⅴ 切除（切割/切掉/去除） (3) Sau3A Ⅰ 3/三 (4) 倒位/翻转/颠倒/反向 attL位点和attR位点不会被phiC31识别 10．(1) 5′端 ② (2) 显微注射 受精卵 同期发情 (3)竞争性结合A蛋白，抑制诱导型T启动子的激活，从而抑制M-GFP（M基因）的表达，实现M基因表达的可控调控 压轴题提升05 细胞器的综合 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 A D A C C C CD AB AC ABD 压轴题提升06 跨膜运输 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 C D D C B B ABD ACD AD ABD 压轴题提升07 酶相关实验探究 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 C B C D D D AD BCD BCD ABC 压轴题提升08 光合作用和呼吸作用综合大题 题号 1 2 3 4 5 6 答案 B D A A ABD AC 7．(1) 少 弱 高渗胁迫下，slosca突变体的气孔孔径比野生型大，蒸腾作用较强，水分散失更多 (2)由于失水导致叶肉细胞中光合色素含量减少，叶绿体数量减少，以及与光合作用有关的酶含量减少或活性降低，最终导致光合速率降低 (3) ①④ +、+、- 8．(1) 不是 KO组气孔导度低，但胞间CO2浓度高/OE组气孔导度高，但胞间CO2浓度低 (2)RPI2基因可使叶绿素含量增多，增强光反应；同时通过提高编码蔗糖转运蛋白基因的表达量，促进蔗糖的运输 (3) 叶绿素 CO2的固定 叶绿体基质 羧酶体限制气体扩散，一方面可提高CO2浓度，促进暗反应，另一方面可防止O2浓度过高导致R酶活性（或催化效率）下降 9．(1) C5 CO2固定 叶绿体基质 (2) 更大 抑制 (3) 下降幅度更大 弱光条件下，品种2的气孔导度下降，胞间CO2浓度降低 (4)弱光条件均能降低品种1和品种2的SOD活性，导致膜脂过氧化程度加剧，但是对品种1的影响程度明显较低 (5)提高叶绿素b的比例，促进对弱光中蓝紫光的吸收利用；减缓SOD下降幅度，减轻膜脂过氧化程度 10．(1) 光合色素 黄绿色 C3的还原 强光下，光反应产生的NADPH量大于暗反应的消耗量 (2)线粒体内膜 (3) 500-700μmol/（m-2·s-1）（或500μmol/（m-2·s-1） 光合作用强度降低，叶肉细胞消耗的二氧化碳减少，且气孔导度增加，从外界吸收的二氧化碳增加，导致胞间二氧化碳增加 (4) ABCD NADPH NADH 热能 eATP 11．(1) ATP和NADPH H2O NADP+ (2) 叶绿体基质 降低 (3) 类囊体腔→叶绿体基质 减少H+向基质运输（有利于H+在类囊体腔内积累），建立高ΔpH，迅速启动NPQ避免光损伤 (4)KEA3蛋白缺失，强光时NPQ启动过快，弱光时ΔpH回落缓慢，NPQ持续时间长，耗散较多能量，光合速率降低 12．(1) 叶绿体膜 酶 减少 (2) ATP、NADPH OsPH01;2 (3) 减少 大于 与野生型叶肉细胞相比，突变型叶肉细胞的叶绿素含量高，光反应速率快；RuBP羧化酶含量高，气孔导度大，胞间CO2浓度低，说明CO2固定的多，暗反应速率快 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 高一下学期生物期末 压轴题提升攻破练（8大压轴考点） 12大压轴题提升概览 压轴题提升01 微生物筛选和计数综合 压轴题提升02 植物细胞工程综合应用 压轴题提升03 单克隆抗体制备综合 压轴题提升04 基因工程综合应用 压轴题提升05 细胞器的综合 压轴题提升06 跨膜运输 压轴题提升07 酶相关实验探究 压轴题提升08 光合作用和呼吸作用综合大题 压轴题提升01 微生物筛选和计数综合 1．安莎霉素由深海中某种赖氨酸缺陷型放线菌产生，可治疗结核分枝杆菌肺部感染。科研人员利用紫外线诱变放线菌选育高产菌株，实验流程如图。下列叙述正确的是（　　） 注：原位影印可确保在一系列平板培养基的相同位置上接种并培养出相同菌落。 A．②③④为含有琼脂的培养基，只有培养基④含赖氨酸 B．用涂布器蘸取菌液在②培养基表面均匀涂布，待菌液吸收后倒置 C．由培养结果推断，乙菌落不能产生安莎霉素 D．观察③④中的菌落，比较仅出现在④中的菌落的大小即可判断安莎霉素产量高低 【答案】C 【详解】A、②③④为固体培养基，固体培养基需要加入琼脂作为凝固剂，该放线菌是赖氨酸缺陷型，自身不能合成赖氨酸，要筛选高产安莎霉素的菌株，需在培养基中添加赖氨酸，这样缺陷型放线菌才能生长，所以含有赖氨酸的培养基为①②④，A错误； B、用涂布器涂布菌液时，应先将菌液滴加到培养基表面，再用涂布器将菌液均匀涂布，而不是直接用涂布器蘸取菌液涂布，B错误； C、甲菌落在③中不能生存，在④中可以生存，说明甲菌落只能生活在含有赖氨酸的培养基中，不能生活在缺赖氨酸的培养基中，即甲菌落是赖氨酸缺陷型放线菌菌落，可以产生安莎霉素，而乙菌落在③④中均能生存，即这种微生物在有无赖氨酸条件下均可生存，所以乙菌落不是赖氨酸缺陷型放线菌菌落，不能产生安莎霉素，C正确； D、仅出现在④中的菌落，说明其无法在无赖氨酸的③平板上生长，也就是无法合成赖氨酸，无法正常产生安莎霉素，安莎霉素产量的高低，应通过抑菌圈实验等方式检测，而非仅通过菌落大小判断，D错误。 2．如图所示，在U形管两侧分别培养野生型菌及苯丙氨酸营养缺陷型菌株（phe-，无法合成苯丙氨酸）。在培养液中加入了充足的DNA酶。经抽吸后，将右侧的菌液涂布在无苯丙氨酸的培养基上，结果长出了野生型菌落，同时在右侧检测到噬菌体P，P侵染细菌后可合成子代噬菌体并裂解细菌。下列说法正确的是（　　） A．右侧菌的转化现象证明DNA是该菌的遗传物质 B．噬菌体P可能参与了两种细菌之间遗传物质的传递 C．培养基上出现野生型菌的根本原因是发生了基因突变 D．进一步探究，需要在无DNA酶的条件下重复该实验 【答案】B 【详解】A、U形管中加入了充足的DNA酶，DNA会被降解，所以右侧的转化现象不是由DNA直接转化引起的，无法证明DNA是该菌的遗传物质，A错误； B、U型管的滤膜允许噬菌体通过，但不允许细菌通过。野生型菌的遗传物质通过噬菌体P的转导作用，传递到了phe⁻突变菌中，使其恢复为野生型，说明噬菌体P参与了两细菌间遗传物质的传递，B正确； C、phe⁻突变菌获得了野生型菌的DNA片段，通过基因重组恢复了合成苯丙氨酸的能力，因此能在无苯丙氨酸的培养基上生长，即培养基上出现野生型菌的根本原因是发生了基因重组，C错误； D、本实验已经加入了DNA酶排除了转化的可能，若要进一步探究，不需要在无DNA酶的条件下重复，可以通过检测噬菌体是否携带相关基因来验证，D错误。 3．细菌X合成的tcel蛋白和tcil蛋白使其在与其他细菌的竞争中占优势，其中tcel蛋白是一种有毒性的分泌蛋白。研究人员利用野生型细菌X及其不同缺失突变体进行如下实验：在固体培养基表面放置一张能隔离细菌的滤膜（可允许物质通过），将一种菌（下层菌）滴加在滤膜上后再放置第二张滤膜，滴加等量的另一种菌（上层菌）。共同培养后，对上、下层菌计数得到的结果如图所示。下列叙述正确的是（    ） A．用稀释涂布平板法对上、下层菌计数时为保证涂布均匀不能转动培养皿 B．野生型细菌X在与tcel—tcil双突变体和tcel突变体的竞争中均占优势 C．由甲、乙、丙三组结果可推测tcil蛋白能够中和tcel蛋白的毒性 D．若上层为野生菌，下层为tcil突变体，则竞争指数低于乙组 【答案】C 【详解】A、用稀释涂布平板法计数时，需要转动培养皿，目的是让菌液均匀分布在培养基表面，这样才能保证计数结果准确，A错误； B、由甲组、乙组可知，野生型细菌X在与tcel-tcil双突变体的竞争中均占优势，由甲组、丙组可知，野生型细菌X在与tcel突变体的竞争中不占优势，B错误； C、tcel蛋白是一种有毒性的分泌蛋白，乙组中野生型可产生tcel蛋白作用于tcel-tcil双突变体，后者无法产生tci1蛋白中和tcel蛋白的毒性，使野生菌在竞争中占据优势；而在丙组中，野生型可产生tcel蛋白作用于tcel突变体，后者可以产生tci1蛋白中和tcel蛋白的毒性，使野生型的生长受到抑制，由此推测， tcil蛋白能够中和tcel蛋白的毒性，C正确； D、乙组是上层野生型、下层双突变体，竞争指数高；如果上层为野生菌，下层为tcil突变体，结合题干“tceI蛋白和tcil蛋白使其在与其他细菌的竞争中占优势”，tcil突变体缺少毒性分泌蛋白，竞争能力弱，野生型的竞争指数会比乙组更高，而不是低于乙组，D错误。 4．科研人员将等量对T1噬菌体敏感的大肠杆菌接种到12个相同固体培养基上，培养后各平板均长出大量微菌落，接着进行如下表所示实验。下列说法正确的是（    ） 分组 实验处理 培养后统计抗T1噬菌体的菌落数 A组（6个平板） 直接喷T1噬菌体 28个 B组（6个平板） 先把平板上的微菌落重新均匀 涂布一遍，再喷等量T1噬菌体 353个 A．该实验用于培养大肠杆菌的培养基属于选择培养基 B．若两组在喷噬菌体前都用适宜紫外线诱变，A、B两组的抗性菌落数差异会消失 C．B组的涂布使发生抗T1噬菌体自发突变的单个大肠杆菌形成一个菌落的概率增加 D．该实验证明重新涂布后再喷T1噬菌体导致了抗性突变的大量发生 【答案】C 【详解】A、初始培养大肠杆菌的培养基未添加选择抑制物质，属于通用的基础培养基，不属于选择培养基（选择培养基需添加特定物质筛选目标微生物），A错误； B、紫外线仅能提高突变频率，不会改变两组的处理差异：A组未涂布，同一微菌落内的多个突变菌仍聚集，最终仅形成1个抗性菌落；B组涂布后突变菌分散可形成多个独立菌落，两组抗性菌落数差异不会消失，B错误； C、抗T1噬菌体的自发突变在喷噬菌体前已经发生，B组重新涂布可将同一微菌落中多个突变的大肠杆菌分散开，每个突变菌都能独立形成一个抗性菌落，使单个突变菌形成单菌落的概率增加，因此统计的菌落数远高于A组，C正确； D、抗性突变是自发产生的，T1噬菌体仅起选择作用，并未诱导抗性突变发生，D错误。 5．胞苷(胞嘧啶核苷)是某些抗肿瘤药物的原料，大肠杆菌组氨酸合成途径会与胞苷合成途径竞争相同前体物质，为得到胞苷高产菌种，可用紫外线诱变后进行筛选，过程如图所示。下列说法正确的是（　　） A．紫外线可造成K-12发生基因突变或染色体变异影响组氨酸合成 B．筛选培养平板2与平板3相比需要在培养基中添加组氨酸 C．经图示筛选培养后可确定A、C、D为诱变成功的K-12菌株 D．图示筛选得到的菌株可直接用培养液培养后进行工业化生产 【答案】B 【详解】A、大肠杆菌是原核生物，没有染色体，紫外线诱变只能引发基因突变，不能发生染色体变异，A错误； B、我们需要筛选的是组氨酸合成缺陷型突变株（该突变株无法自身合成组氨酸，因此必须在添加组氨酸的培养基中才能生长；未突变的野生型可以自身合成组氨酸，在无组氨酸的培养基中也能生长）。图中平板2所有菌株都能生长，平板3仅部分菌株能生长，说明平板2添加了组氨酸，平板3未添加，因此平板2相比平板3需要添加组氨酸，B正确； C、诱变成功的菌株是组氨酸合成缺陷型，无法在不含组氨酸的平板3生长，因此图中不能生长的B、E才是诱变成功的菌株；A、C、D能在平板3生长，属于未发生所需突变的菌株，C错误； D、图示仅筛选得到组氨酸缺陷型菌株，还需要进一步检测菌株的胞苷产量、发酵特性等，不能直接用于工业化生产，D错误。 6．某谷氨酸发酵工厂遭遇专性噬菌体污染，技术人员采用双层平板法测定该噬菌体浓度：先在无菌培养皿中倒入含2%琼脂的培养基凝固成底层平板，再将含1%琼脂的培养基与敏感指示菌、待测噬菌体稀释悬液混匀后铺成上层平板（见下图）。恒温培养后，可根据噬菌斑数目计算原液中噬菌体数量。下列叙述正确的是（　　） A．该实验中选用的敏感指示菌为大肠杆菌 B．上下层培养基营养成分应保持一致 C．上层培养基琼脂浓度越低越利于计数 D．对生产空间的灭菌即可彻底杜绝噬菌体污染 【答案】B 【详解】A、该实验中选用的敏感指示菌为谷氨酸棒状杆菌，A错误； B、上层培养基需要支持指示菌生长，同时让噬菌体侵染、裂解细菌形成噬菌斑；底层培养基作为支撑层，也需要提供相同的营养，保证指示菌在整个平板上正常生长，才能形成清晰的噬菌斑。因此上下层营养成分必须一致，这样才能保证敏感指示菌在上下层培养基中都能正常生长，B正确； C、上层培养基琼脂浓度过低会导致上层平板不能凝固，无法形成稳定的平板用于计数，并非浓度越低越利于计数，C错误； D、对生产空间灭菌不能彻底杜绝噬菌体污染，因为噬菌体分布广泛，且可能存在于空气、设备等多种环境中，灭菌后仍可能有噬菌体残留，D错误。 7．为处理一种富含淀粉及少量抗生素A（不耐高温）的废水，某研究小组从曝气池污泥中筛选既能分解淀粉又耐受抗生素A的目标菌株，流程如下： ①取污泥加入富集液体培养基（无机盐＋淀粉为唯一碳源＋抗生素A），30℃振荡培养24h； ②将富集液做10倍系列稀释，分别取0.1mL涂布于两种固体培养基： 培养基Ⅰ：无机盐＋淀粉＋琼脂＋抗生素A；培养基Ⅱ：无机盐＋淀粉＋琼脂。 ③30℃培养24h后计数，并向平板滴加碘液显色（淀粉被分解处出现透明圈）。 记录结果如下，其中透明圈菌落数指滴加碘液后出现透明圈的菌落。 稀释度 培养基Ⅰ总菌落数平均值 培养基Ⅰ透明圈菌落数平均值 培养基Ⅱ总菌落数平均值 10-4 32 5 不可计数（菌落过密） 10-5 3 0 150 下列叙述错误的是（     ） A．富集培养时培养基以淀粉为唯一碳源并加入抗生素A有利于提高目标菌的比例 B．为实现无菌操作，应对加入淀粉和抗生素A的培养基Ⅰ进行高压蒸汽灭菌 C．据表中数据，可估算富集液中目标菌的数量约为：3.2×105个/mL D．为获得目标菌的纯培养物，可挑取透明圈明显的单个菌落进一步划线分离并复筛 【答案】BC 【详解】A、富集培养属于选择培养，以淀粉为唯一碳源时，只有能分解淀粉的菌株可以生长；加入抗生素A时，只有耐受A的菌株可以生长，因此以淀粉为唯一碳源并加入抗生素A可以提高目标菌（既能分解淀粉又耐受抗生素A）的比例，A正确； B、抗生素A不耐高温，若将抗生素A加入培养基后一同进行高压蒸汽灭菌，高温会导致抗生素A失活，无法起到筛选作用，B错误； C、目标菌需要同时满足耐受抗生素A、分解淀粉两个条件，可利用稀释度10−4的培养基Ⅰ时，富集液中目标菌的数量约为：32÷0.1×104=3.2×106个/mL，C错误； D、涂布平板得到的单菌落，可通过平板划线法进一步分离纯化，再进行复筛，即可获得目标菌的纯培养物，D正确。 8．环氧联苯是一类难降解的有机污染物，菌种A、B、C中只有1种菌可降解环氧联苯，另外2种菌可利用降解的中间产物生长，且这2种菌对环氧联苯降解菌的生长有不同的影响。为研究菌种A、B、C间的代谢关系，将等量菌种A、B、C接种在以环氧联苯为唯一碳源的培养基的相应位置，适宜条件下培养一段时间，结果如图（黑色区域表示细菌数量多少）。下列说法正确的是（　　） A．菌A、B、C均能在该培养基中生长，说明该培养基不具有选择性 B．菌A可降解环氧联苯，菌B和菌C均可利用菌A降解生成的中间产物生长 C．混合培养菌A和菌C比单一培养菌A降解环氧联苯的速率慢 D．用混合菌A和B处理环氧联苯污染时既能有效降解污染物又能避免菌A过度增殖 【答案】BC 【详解】A、该培养基以环氧联苯为唯一碳源，只有能利用环氧联苯或其降解产物的菌种才能生长，不能利用的微生物无法生长，因此该培养基具有选择作用，A错误； B、只有降解环氧联苯的菌种能在该培养基上独立生长，培养结果显示，A可大范围生长，而B、C仅在靠近A的一侧生长，远离A的区域不能生长，说明A可降解环氧联苯，B、C都可利用A降解生成的中间产物生长，B正确； C、依据培养后的图像可知，菌C对菌A生长具有抑制作用，所以与单一培养菌A相比较，混合培养菌A和菌C降解环氧联苯的速率慢，C正确； D、从结果可知，菌A和菌B、菌C共同培养时，A仍然大量增殖，无法说明混合菌A和B处理能避免A过度增殖，D错误。 9．生物技术在迅猛发展，它与人类的生活关系越来越密切，请回答下列有关生物技术与工程的问题。 I．如图1是谷氨酸发酵装置示意图，工业上常用谷氨酸棒状杆菌在30℃下发酵获得谷氨酸；如图2是谷氨酸生产的机理，谷氨酸棒状杆菌以葡萄糖为底物进行了如下过程： (1)图1中1、2处是发酵罐夹层中冷凝水的进出口，水在发酵罐夹层流动的作用是_____。图1中3为搅拌器，可以加快谷氨酸形成的速率，其原理是_____。 (2)改变菌体细胞膜的通透性，及时排出谷氨酸是提升产量的关键措施之一，原因是_____。 (3)对谷氨酸棒状杆菌进行硫酸二乙酯和紫外线相结合的复合诱变，经选育得到高产突变株LG-01。将其接种在含葡萄糖的液体培养基中，于30℃下培养48h。摇匀并取培养液稀释107倍后，向四个培养基中分别涂布0.1mL，四个培养皿中生长的菌落数依次为31个、33个、35个、33个，则稀释前菌液的菌体密度为_____个/mL，计算得到的值比实际值偏小。 Ⅱ．利用纤维素酶降解秸秆生产燃料乙醇，对缓解全球能源危机有重大意义。科研人员开展选育高产纤维素酶菌株的相关研究，过程如图3。 (4)从物理状态来看CMC平板属于固体培养基。富集培养后的菌种常采用稀释涂布平板法或_____法接种于CMC平板，培养一段时间后，可根据菌落的_____（写出一项）等特征，初步鉴定并挑取产纤维素酶菌株XZ-33。 (5)鉴定高产纤维素酶菌株是否产生，可使用刚果红平板法。其原理是纤维素被分解，刚果红无法与纤维素的分解产物结合，培养基中的菌落周围会形成透明圈，如图4。下列叙述错误的是_____（多选）。 A．采集的黑土壤需经过高压蒸汽灭菌再进行富集培养 B．配制CMC平板培养基需加入纤维素为唯一碳源 C．紫外线和γ射线处理可使产纤维素酶菌株发生基因突变和染色体畸变 D．图2中两个透明圈内的微生物均能将分解纤维素的酶分泌到细胞外 【答案】(1) 使温度控制在30℃（利于谷氨酸棒状杆菌发酵） 谷氨酸棒状杆菌为需氧型微生物（或搅拌能增加发酵液中的溶解氧，可使其与营养物质充分接触利于该菌发酵） (2)若谷氨酸积累过量，会抑制谷氨酸脱氢酶的活性（从而导致该合成途径中断） (3)3.3×109 (4) 平板划线 颜色（或形状、隆起程度） (5)AC 【详解】（1）图1中1、2处是发酵罐夹层中冷凝水的进出口，这样可以降低发酵罐内的温度，因为微生物发酵过程中会产生热量，导致温度上升，即水在发酵罐夹层流动的作用是降温至30℃利于谷氨酸棒状杆菌发酵。图1中3为搅拌器，谷氨酸棒状杆菌为需氧型微生物，搅拌能增加发酵液中的溶解氧，可使其与营养物质充分接触利于该菌发酵，可以加快谷氨酸形成的速率。 （2）发酵过程中，若谷氨酸积累过量，会抑制谷氨酸脱氢酶的活性，从而导致该合成途径中断，因此提高产物产量的关键是改变菌体细胞膜的通透性，使谷氨酸释放出来，提高产量。 （3）对谷氨酸棒状杆菌进行硫酸二乙酯和紫外线相结合的复合诱变，经选育得到高产突变株LG-01。将其接种在含葡萄糖的液体培养基中，于30℃下培养48h。摇匀并取培养液稀释107倍后，向四个培养皿中分别涂布0.1mL，四个培养皿中生长的菌落数依次为31个、33个、35个、33个，则稀释前菌液的菌体密度为（31+33+35+33）÷4÷0.1×107=3.3×109个/mL， （4）从物理状态来看CMC平板属于固体培养基。富集培养后的菌种常采用稀释涂布平板法或平板划线接种于CMC平板，实现菌种的筛选和分离，培养一段时间后，可根据菌落的特征（颜色、形状、隆起程度）初步鉴定并挑取产纤维素酶菌株XZ-33。 （5）A、采集的黑土壤中含有目标菌株，若经过高压蒸汽灭菌，会杀死土壤中的所有微生物，后续无法进行富集培养来筛选产纤维素酶的菌株。因此不能灭菌，A错误。 B、CMC（羧甲基纤维素钠）是纤维素的衍生物，配制以 CMC 为唯一碳源的平板培养基，只有能分解利用 CMC（纤维素类碳源）的菌株才能生长，可起到选择作用，B正确。 C、产纤维素酶的菌株多为细菌（原核生物），原核生物没有染色体，因此紫外线和 γ 射线处理只能诱发基因突变，无法发生染色体畸变，C错误。 D、刚果红染色法中，透明圈的形成是因为菌株分泌到细胞外的纤维素酶将菌落周围的纤维素分解，刚果红无法与分解产物结合，从而形成透明圈。因此透明圈内的微生物均能分泌胞外纤维素酶，D正确。 10．阿卡波糖是治疗Ⅱ型糖尿病的药物，部分患者长期使用后出现耐药现象，推测与肠道微生物有关。 (1)阿卡波糖是绝大多数生物不能利用的低聚糖，但能抑制淀粉酶等的活性，通过______来降低糖尿病患者的血糖浓度。 (2)为寻找影响阿卡波糖疗效的肠道微生物，研究者收集耐药患者的粪便样本，进行图1实验。经过图中①～⑤的步骤实现目的菌______，⑥采用______法接种以分离单个菌落，筛选后鉴定出能降解阿卡波糖的菌种TD1。 (3)为研究TD1对阿卡波糖治疗Ⅱ型糖尿病疗效的影响，研究者将Ⅱ型糖尿病模型小鼠分为4组，用如图2所示的溶液进行灌胃15天，每天1次。第15天同时还用______溶液对4组小鼠灌胃，检测结果表明TD1能够降低阿卡波糖的疗效，依据是________________________。 (4)进一步从TD1中筛选到编码阿卡波糖降解酶的apg基因。基于以上信息，请提出一种解决使用阿卡波糖后出现耐药问题的思路________________________。 【答案】(1)抑制淀粉的消化 (2) 浓度增加 稀释涂布平板 (3) 淀粉 血糖增量相对水平组2显著低于组1，组4显著高于组2 (4)抑制apg基因的表达；抑制阿卡波糖降解酶的活性 【详解】（1）阿卡波糖抑制淀粉酶等糖类消化酶的活性，可抑制淀粉的消化，减少葡萄糖的生成和肠道吸收，从而降低糖尿病患者的血糖。 （2）图1逐步提高阿卡波糖浓度，可筛选出能降解阿卡波糖的目的菌，同时让目的菌数量增加，该过程实现目的菌的浓度增加；由图示可知分离获得单个菌落，采用的接种方法为稀释涂布平板法。 （3）阿卡波糖作用是降低餐后血糖，因此第15天需要给各组灌胃等量的淀粉，再检测血糖增量；根据图2结果，血糖增量相对水平组2显著低于组1，组4显著高于组2，证明阿卡波糖降血糖效果下降，即TD1会降低阿卡波糖的疗效。 （4）耐药的原因是TD1产生降解阿卡波糖的酶，因此可从抑制apg基因的表达；抑制阿卡波糖降解酶的活性等角度提出思路。 压轴题提升02 植物细胞工程综合应用 1．甘蓝型油菜是全球第二大油料作物，科研人员以四倍体甘蓝型油菜和菘蓝（俗称板蓝根）为材料，采用多种途径尝试培育不同品种，培育途径如图所示，其中①～⑥表示过程。下列有关叙述错误的是（    ） A．方法甲利用了基因重组的原理，可以集中双亲的优良性状 B．方法乙是单倍体育种，该过程中植株B是单倍体，且可育 C．上述植株中，属于四倍体的只有植株A、C D．方法丙和丁均利用了植物细胞的全能性和染色体数目变异的原理 【答案】C 【详解】A、方法甲是杂交育种过程，利用了基因重组的原理，可以集中双亲的优良性状，A正确； B、方法乙是单倍体育种，包括花药离体培养和人工诱导染色体加倍的过程。花药离体培养获得的植株B含两个染色体组，是可育的单倍体，B正确； C、植株A是有性生殖产生的四倍体，植株B是单倍体，植株C是单倍体育种获得的四倍体，植株D是植物组织培养技术获得的四倍体，植株E是多倍体育种获得的八倍体，植株G是植物体细胞杂交技术获得的异源六倍体，因此属于四倍体植物的有植株A、C、D，C错误； D、植物组织培养的原理是植物细胞的全能性，过程3和6利用了植物组织培养技术，方法丙获得的植株E是八倍体，方法丁获得的植株G是六倍体。所以方法丙和丁均利用了植物细胞的全能性和染色体数目变异的原理，D正确。 2．油菜是由白菜（2N=20）与甘蓝（2N=18）杂交再低温诱导加倍形成的异源四倍体。油菜容易被线虫侵染造成减产，而萝卜（2N=18）具有抗线虫病基因。科学家通过下图所示途径获得了抗线虫病油菜。下面说法错误的是（    ） A．白菜与甘蓝杂交产生的F1不可育，说明它们之间有生殖隔离 B．可运用植物体细胞杂交技术获得油菜，体现了植物细胞的全能性 C．选出的抗病植株R2，其体细胞有丝分裂中期的染色体数可能是38~47条 D．若抗线虫病油菜Rn的染色体数是38条，可能是发生了基因重组 【答案】D 【详解】A、白菜和甘蓝杂交得到的F1染色体组成为AB，没有同源染色体，减数分裂无法正常联会，不能产生可育配子，因此F1不可育，说明白菜和甘蓝之间存在生殖隔离，A正确； B、运用植物体细胞杂交技术获得油菜，该过程将白菜和甘蓝的体细胞融合形成杂种细胞，然后将杂种细胞培育成完整的植株，体现了植物细胞的全能性，B正确； C、R1​(AABBC)与油菜(AABB)回交得到R2​，R1​染色体组成为AABBC，减数分裂时，C组的9条染色体无同源染色体，会随机分配到配子中，因此R1​的配子包括AB+0∼9条C组染色体，配子染色体数为19∼28；结合油菜提供的配子（19条染色体），R2​体细胞染色体数为19+(19∼28)=38∼47，有丝分裂中期染色体数与体细胞一致，因此染色体数为38∼47条，C正确； D、若Rn染色体数为38条（和正常油菜染色体数一致），说明额外的萝卜染色体全部丢失，抗线虫病基因只能通过萝卜染色体片段易位到油菜染色体上得以保留，该变异属于染色体结构变异，不是基因重组，D错误。 3．科研人员利用植物体细胞杂交技术获得了新型甘蓝型油菜，又结合其他技术进一步培育出DH系甘蓝型油菜，如图所示，A和C表示不同物种的染色体组。下列说法错误的是（    ） A．培育新型甘蓝型油菜时，可用高Ca2+-高pH融合法诱导原生质体融合 B．杂种植株培育和花粉离体培养均需调整植物激素比例调控脱分化与再分化 C．图中“幼苗”体细胞中含2个染色体组，但不含等位基因 D．两种甘蓝型油菜的培育都涉及染色体数目变异，均为四倍体纯合植株 【答案】D 【详解】A、高Ca2+-高pH融合法是诱导植物原生质体融合的常用化学方法，适用于白菜型油菜（AA）与甘蓝（CC）的体细胞杂交，A正确； B、无论是杂种植株培育还是花粉离体培养，均需通过调节生长素与细胞分裂素的比例，控制脱分化（形成愈伤组织）和再分化（形成根或芽）过程，B正确； C、“幼苗”由新型甘蓝型油菜（AACC）的花粉发育而来，为单倍体，染色体组成为AC（n=19），含2个非同源染色体组（A和C），因无同源染色体，故不含等位基因，C正确； D、新型甘蓝型油菜（AACC）为异源四倍体（4n=38），不一定是纯合子（取决于亲本是不是纯合子，如果亲本是纯合子，后代就是纯合子）； DH系甘蓝型油菜由单倍体幼苗（AC）经秋水仙素加倍获得，染色体组成为AACC，属于异源四倍体且为纯合子，D错误。 4．研究者利用柑橘愈伤组织进行离体培养，发现碳源由蔗糖替换为甘油后，可诱导体细胞胚胎发生（SE），机制如下图所示。下列叙述正确的是（    ） A．愈伤组织通过脱分化、再分化形成体细胞胚胎 B．CsIAA4结合CsARFs，会激活生长素合成基因 C．CsTCP14促进CsIAA4的转录，最终抑制生长素合成 D．外源添加生长素类调节剂可抵消甘油的作用，促进SE发生 【答案】C 【详解】A、愈伤组织本身就是脱分化的产物，体细胞胚胎发生是愈伤组织再分化的过程，不需要再经过脱分化，A错误； B、从图中可以看到，CsIAA4 与 CsARFs 结合后，对生长素合成基因的箭头是 “抑制（┴）”，说明是抑制生长素合成基因的表达，而非激活，B错误； C、甘油诱导 CsTCP14 转录；CsTCP14促进CsIAA4的表达（箭头CsTCP14→CsIAA4）；CsIAA4抑制生长素合成基因的表达，导致生长素合成减少。因此CsTCP14最终抑制了生长素合成，C正确； D、甘油的作用是通过抑制生长素合成，来促进SE发生；若外源添加生长素类调节剂，会提高生长素水平，抵消甘油的抑制作用，抑制SE发生，而非促进，D错误。 5．水母雪莲是我国的一种名贵药材，主要活性成分为次生代谢产物黄酮。水母雪莲生长缓慢，长期的掠夺性采挖导致该药材资源严重匮乏。研究人员开展了悬浮培养水母雪莲细胞合成黄酮的工程技术研究，结果如表所示。下列叙述正确的是（    ） 转速（r/min） 55 65 75 85 相对生长速率 0.21 0.25 0.26 0.25 细胞干重（g/L） 7.5 9.7 11.4 9.5 黄酮产量（g/L） 0.2 0.27 0.32 0.25 A．悬浮培养目的是提高单个水母雪莲细胞中黄酮含量 B．黄酮是水母雪莲细胞生长和生存所必需的 C．氧气供给对于水母雪莲细胞生长、分裂和代谢是必需的 D．转速为85r/min时不利于细胞分裂，有利于黄酮的积累 【答案】C 【详解】A、悬浮培养的目的是通过扩增水母雪莲的细胞数量，提高黄酮的总产量，而非提高单个细胞内的黄酮含量，A错误； B、题干明确说明黄酮是次生代谢产物，次生代谢产物不是植物细胞生长和生存所必需的物质，B错误； C、转速会影响培养液的溶氧量，由表格可知，在一定范围内随转速升高（溶氧量升高），细胞相对生长速率、干重、黄酮产量均上升，说明氧气供给是细胞有氧呼吸的原料，为细胞生长、分裂和代谢提供能量，是必需的，C正确； D、转速为85r/min时，细胞相对生长速率和黄酮产量均低于75r/min的组别，说明既不利于细胞分裂，也不利于黄酮积累，D错误。 故选C。 6．将能杀灭玉米螟的苏云金杆菌（甲）和能杀灭蚊子的灭蚊球孢菌（乙）作为亲本菌株，进行原生质体融合育种，以得到既能杀蚊又能杀螟的融合菌株。下图为部分育种过程，下列叙述错误的有（　　） A．育种过程中加入的酶可能是纤维素酶和果胶酶 B．为维持原生质体稳定性，整个融合过程需使用等渗或略高渗溶液 C．原生质体融合过程依赖于生物膜的流动性，常用灭活的仙台病毒诱导 D．融合菌株的遗传物质是甲、乙菌株遗传物质的简单相加，属于多倍体 【答案】ACD 【详解】A、苏云金杆菌和灭蚊球孢菌均为原核生物（细菌），其细胞壁的主要成分是肽聚糖，而非植物细胞的纤维素和果胶。因此，去除细菌细胞壁制备原生质体应使用溶菌酶，而非纤维素酶和果胶酶，A错误； B、原生质体无细胞壁保护，在低渗溶液中会因吸水而涨破。为维持其形态和稳定性，原生质体的制备、融合及培养全过程均需在等渗或略高渗溶液中进行，B正确； C、原生质体融合依赖于生物膜的流动性，但灭活的仙台病毒是诱导动物细胞融合的特有方法，微生物（细菌）原生质体融合常用的诱导剂是聚乙二醇（PEG），也可采用电融合法，一般不使用灭活病毒，C错误； D、细菌是原核生物，无染色体，因此不存在“多倍体”的说法，D错误。 7．大丽花作为世界名花，在园林景观中具有重要地位，但大丽花在杂交育种及繁殖效率方面存在困难，原生质体融合拓宽了其杂交的范围。PEG处理时间和原生质体密度是影响原生质体融合效果的重要因素，表1和表2为不同条件下PEG融合液对两个品种大丽花原生质体融合影响的结果。下列叙述错误的是（　　） 表1  不同原生质体密度对原生质体融合的影响 原生质体密度/（×105个/mL） 融合率/% 原生质体状态 1.0 3.20 原生质体破裂较少 3.0 15.57 原生质体破裂较少 8.0 10.67 原生质体破裂较多 表2  不同PEG处理时间对原生质体融合的影响 处理时间/min 叶片融合率/% 花瓣融合率/% 原生质体状态 15 1.83 2.63 原生质体破裂较少 20 6.42 8.54 原生质体破裂较少 25 13.12 14.58 原生质体破裂较少 30 10.83 11.60 原生质体破裂较多 A．本实验中通过原生质体融合克服了大丽花远缘杂交不亲和的障碍 B．原生质体密度越高，其融合率越高 C．本实验中对不同器官来源的原生质体处理的适宜时间相同 D．本实验的原理是植物细胞的全能性 【答案】BD 【详解】A、原生质体融合的优势就是可以克服远缘杂交不亲和的障碍，原生质体融合拓宽了大丽花的杂交范围，A正确； B、由表格数据可知，并不是原生质体密度越高，其融合率越高，表格中原生质体密度为8.0×105个/mL小于密度为3.0×105个/mL的融合率，B错误； C、根据表2数据，叶片和花瓣不同来源的原生质体，都是PEG处理25min时融合率最高，因此对不同器官来源的原生质体，适宜处理时间相同，C正确； D、本实验探究的是影响原生质体融合的因素，融合的原理是细胞膜具有一定的流动性，D错误。 8．不对称体细胞杂交技术是指用射线处理供体细胞，使其部分染色体断裂、丢失后再与正常受体细胞融合，从而获得具有优良性状、同时避免较严重的异源染色体排斥的杂种植株。研究人员利用普通花椰菜（2n=18）与抗黑腐病黑芥（2n=16）进行不对称体细胞杂交，培育出抗病性增强的花椰菜。下列叙述错误的有（    ） A．用一定剂量的射线照射花椰菜的原生质体，再与未经射线照射的黑芥原生质体融合 B．在抗病性增强的杂交细胞中，应选择黑芥核基因含量较低的细胞进行植物组织培养 C．染色体数量为19~34的杂种细胞经植物组织培养均可获得抗病性增强的花椰菜 D．该技术在减少非目标性状的引入及打破生殖隔离的限制上具有一定的优势 【答案】AC 【详解】A、据题意可知，射线应处理供体细胞，在本实验中，为了保留花椰菜的优良性状并引入黑芥的抗病基因，应该用射线照射黑芥的原生质体（供体），使其部分染色体断裂丢失，然后再与正常的花椰菜原生质体（受体）融合，A错误； B、为了尽量减少非目标性状（黑芥的不良性状）的引入并降低异源染色体的排斥，应该筛选出那些只含有少量黑芥染色体（即黑芥核基因含量较低）的杂交细胞进行培养，B正确； C、融合的细胞染色体数最多为18 + 16 = 34 条， 由于黑芥经过射线处理，部分染色体会丢失，所以杂种细胞的染色体数会少于34 条，同时，因为引入了抗病基因（至少包含一条黑芥染色体片段），杂种细胞的染色体数至少为19，但是，染色体数量在 19∼34 之间的杂种细胞，并不一定都含有抗黑腐病的基因片段，C错误； D、植物体细胞杂交技术本身就可以克服远缘杂交不亲和的障碍，打破生殖隔离。 不对称体细胞杂交通过射线处理供体细胞使其部分染色体丢失，可以只保留供体的优良性状（如抗病基因），减少其他非目标性状（如黑芥的不良性状）的引入，D正确。 9．银杏黄酮可用于心脑血管疾病的治疗。利用银杏愈伤组织生产该物质的过程中，添加茉莉酸甲酯（MeJA）对相关指标的影响，如图所示。下列叙述错误的是（　　） A．黄酮合成相关基因只在银杏特定组织中存在并表达 B．培养基中激素的浓度及比例会影响愈伤组织的形成和生长 C．MeJA对愈伤组织生长的抑制作用强度与其浓度呈负相关 D．浓度为100mol/L的MeJA会抑制黄酮的产生 【答案】ACD 【详解】A、黄酮合成相关基因在银杏的所有细胞中都存在，只是在特定组织中选择性表达，并非“只在银杏特定组织中存在”，A错误； B、植物组织培养中，培养基中激素的浓度及比例会影响愈伤组织的形成和生长，这是植物组织培养的基本原理，B正确； C、从愈伤组织生长相对值曲线看，MeJA浓度从0到200mol/L时，生长相对值先降后升再降，并非“抑制作用强度与浓度呈负相关”，C错误； D、若浓度为100mol/L的MeJA处理后黄酮含量高于对照组（0mol/L），则说明该浓度的MeJA促进黄酮产生，而非抑制，D错误。 10．目前，全世界20%可耕地受到盐渍化的影响，传统农业不合理灌溉及水质劣化所带来的土壤盐渍化正以前所未有的速度发展，这使得人们致力于植物耐盐性及改进植物耐盐性研究。回答下列问题 (1)因植物的耐盐性状是______（填“单”、“多”）基因控制的，故难以了解哪些基因参与抗盐性状调控。传统的诱变育种因基因突变具有______的特点，较难获得理想的耐盐突变体植株，现运用植物细胞培养技术结合诱变技术已培育出一批耐盐碱的植物新品种。 (2)利用植物细胞进行耐盐突变体筛选的常用材料为悬浮细胞系。悬浮细胞系可通过对愈伤组织进行悬浮振荡培养获得，若愈伤组织属于紧密型的（细胞不易分散），可用适当的______酶处理。采用愈伤组织作为试验材料时，因选择剂不易到达位于愈伤组织内部的细胞，导致形成的再生植株容易出现嵌合体现象，而以悬浮细胞作为材料时，由于再生植株起源于______，故可避免此现象的产生。与愈伤组织相比，选用悬浮细胞作为试验材料的优点，除了避免产生嵌合体外，还有______（答1点即可）。 (3)筛选抗盐突变体时，常以NaCl作为选择剂。将经诱变处理的细胞悬液直接置于含______的培养基中培养一段时间后，存活的细胞即为突变体。 (4)为鉴定筛选出的细胞是否为稳定遗传的耐盐突变体。常用的鉴定方法是让筛选出的细胞在______的培养基上继代几次，再转入______中培养，若仍表现为耐盐性，则可认为是突变细胞或组织。确定为稳定遗传的耐盐突变体后，还需进行DNA水平的鉴定。基本方法是利用PCR技术扩增DNA，再经______后电泳，也可以利用多对引物对基因组DNA扩增后电泳鉴定，根据耐盐个体和野生型个体电泳条带的比较判断是否发生了基因突变。更精确的方法是对突变个体进行DNA______，并将结果与基因数据库中该物种的基因组序列进行______，判断是否发生突变。 【答案】(1) 多 不定向性（或低频性或多数有害性或随机性） (2) 果胶 单个细胞 变异频率大；获得较多的变异细胞 (3)高浓度NaCl (4) 无NaCl（或低浓度NaCl） 高浓度NaCl的培养基（或选择培养基） 限制酶切割 测序 比对 【详解】（1）植物的耐盐性状受多基因控制（多基因调控，遗传机制复杂）。传统诱变育种的基因突变具有不定向性、低频性、随机性的特点，较难直接获得理想的耐盐突变体。 （2）对于紧密型愈伤组织，可用适当的果胶酶（或纤维素酶和果胶酶）处理，分解细胞间的果胶，使细胞分散，便于获得悬浮细胞系。悬浮细胞作为材料时，再生植株起源于单个细胞，因此不会出现嵌合体现象（愈伤组织由多个细胞组成，易出现嵌合体）。与愈伤组织相比，选用悬浮细胞作为试验材料的优点，除了避免产生嵌合体外，还有变异频率大；获得较多的变异细胞等。 （3）筛选抗盐突变体时，将诱变处理的细胞悬液直接置于含高浓度NaCl的培养基中培养，存活的细胞即为耐盐突变体。 （4）为鉴定筛选出的细胞是否为稳定遗传的耐盐突变体，常用方法是让筛选出的细胞在无NaCl（或低浓度NaCl）的培养基上继代几次，再转入含高浓度NaCl的培养基（或选择培养基）中培养，若仍表现耐盐性，则为突变细胞或组织。在DNA水平鉴定时，PCR扩增后需经限制酶酶切后电泳，也可利用多对引物对基因组DNA扩增后电泳鉴定，更精确的方法是对突变个体进行DNA测序，并与基因数据库中该物种的基因组序列进行比对来判断是否突变。 压轴题提升03 单克隆抗体制备综合 1．人类免疫缺陷病毒（HIV）的包膜蛋白gp120包含CD4结合位点（CD4bs）和V3环两个独立抗原位点，不同位点间互不干扰。实验室获得针对该蛋白的两种单克隆抗体：单抗α的结合位点是CD4bs，单抗β的结合位点未知（可能为CD4bs或V3环），研究者利用荧光标记技术开展竞争结合实验，“*”代表荧光标记，单个标记抗体的荧光强度相同，实验分组及结果如下表（“+”表示加入，“-”表示不加入）。下列分析正确的是（　　） 组别 未标记单抗α 标记单抗α* 未标记单抗β 标记单抗β* 荧光强度（au/mL） 1 - + - - m 2 - - - + n 3 + + - - p 4 - + + - q A．若m＝n，则单抗β的结合位点为V3环 B．若p＜n，则说明单抗β的结合位点与α相同 C．若q＝n，则说明单抗β的结合位点为V3环 D．若p＝q，则说明单抗β的结合位点为V3环 【答案】C 【详解】A、m是标记单抗α单独结合的荧光强度，n是标记单抗β单独结合的荧光强度，m=n仅说明两种标记抗体的总结合荧光强度相同，与结合位点无关，无论单抗β结合CD4bs还是V3环都可能出现m=n，A错误； B、p是未标记单抗α和标记单抗α竞争结合的荧光强度，组3实验未加入单抗β，p的大小与单抗β的结合位点没有关联，B错误； C、若单抗β的结合位点为V3环，和单抗α的CD4bs位点不同，未标记单抗β不会竞争标记单抗α的结合，因此q等于标记单抗α单独结合的荧光强度m；由于单个标记抗体荧光强度相同，gp120上两种抗原位点数量相等，因此m=n，即q=n。若单抗β结合CD4bs，会与标记单抗α竞争，q<m=n，因此q=n可说明单抗β结合V3环，C正确； D、p是未标记单抗α竞争标记单抗α后的荧光强度，因此p<m。若p=q，说明q<m，即未标记单抗β竞争了标记单抗α的结合，说明二者结合位点相同（均为CD4bs），不是V3环，D错误。 2．为制备针对抗原 A 的单克隆抗体，用抗原 A 分别免疫 3 只同种小鼠（X、Y 和 Z）， 每只小鼠免疫 5 次，每次免疫一周后测定各小鼠血清抗体的效价，选取合适的小鼠 B 细胞与体外培养的小鼠骨髓瘤细胞融合、筛选并进行抗体检测。下列说法正确的是（    ） 注：效价——能检测出抗原抗体反应的血清最大稀释倍数，超 16000 时方可用于细胞融合。 A．灭活病毒的抗原结构被破坏，失去感染能力，方可用于诱导细胞融合 B．利用抗体一药物偶联物对肿瘤细胞进行精确化疗时，抗体可被吞噬到细胞内 C．经过五次免疫才会出现符合要求的小鼠 B 细胞 D．经过两次筛选后的杂交瘤细胞能够特异性识别抗原并与之结合 【答案】B 【详解】A、灭活病毒诱导细胞融合的原理是：灭活仅使病毒失去感染宿主细胞的能力，其能诱导细胞膜融合的相关结构（糖蛋白等）并未被破坏，仍保留融合活性，A错误； B、抗体-药物偶联物中，抗体可特异性结合肿瘤细胞表面的抗原，之后整个偶联物会被肿瘤细胞内吞（吞噬）进入细胞内，药物释放后杀死肿瘤细胞，实现精确化疗，B正确； C、题目要求血清抗体效价超过16000即可用于细胞融合，从柱形图可知，第四次免疫时，小鼠Y的抗体效价已经超过16000，已经出现符合要求的B细胞，C错误； D、能分泌特异性抗体的是筛选后的杂交瘤细胞，是抗体能特异性识别抗原并结合，杂交瘤细胞不能特异性识别抗原，D错误。 3．某些种类癌细胞表面的高表达膜蛋白PD-L1能与T细胞表面的PD-1结合，抑制T细胞的活化，使癌细胞实现免疫逃逸。临床上可利用小鼠制备抗PD-1的单克隆抗体进行癌症治疗。单克隆抗体的制备需要进行两次筛选，第一次用选择培养基进行筛选得到杂交瘤细胞。第二次克隆化培养后进行抗体阳性检测，检测原理如图所示，下列说法正确的是（    ） A．抗PD-1的单克隆抗体抑制癌症的原理与PD-L1相同，因为二者均能与T细胞表面的PD-1特异性结合 B．在检测时加入的待测样本中必须有活的杂交瘤细胞，待充分反应后洗脱 C．加入相应酶促反应底物显色后，颜色的深浅可代表抗PD-1抗体的量，颜色越深说明待测样液中抗PD-1抗体含量越高 D．图中酶标抗体的“抗体”部分，通过用PD-1抗体作为抗原免疫小鼠得到抗单克隆抗体来制备 【答案】C 【详解】A、PD-L1与T细胞表面PD-1结合的作用是抑制T细胞活化，帮助癌细胞免疫逃逸；而抗PD-1单克隆抗体是通过竞争性结合PD-1，阻断PD-L1与PD-1的结合，解除T细胞的活化抑制，恢复T细胞对癌细胞的杀伤作用，二者原理完全不同，A错误； B、抗体阳性检测的目的是检测杂交瘤细胞是否分泌了所需抗体，待测样本是杂交瘤细胞的培养上清液，只需含抗体即可，不需要活的杂交瘤细胞，B错误； C、该检测原理为抗原-抗体杂交：固相抗原PD-1的量固定，待测样本中抗PD-1抗体含量越高，结合到固相上的抗体越多，后续结合的酶标抗体也越多，催化底物产生的蓝色产物越多，颜色越深，因此颜色深浅可代表待测样液中抗PD-1抗体的含量，C正确； D、酶标抗体中的“抗体”部分是识别待测样本中的抗PD-1的抗体，即PD-1抗体，根据题意可知PD-1抗体是利用小鼠制备的抗PD-1的单克隆抗体，其本身就是小鼠产生的，用其作为抗原免疫小鼠，小鼠不会对自身产生的抗体产生有效免疫应答，即不会形成能产生PD-1抗体的抗体的B淋巴细胞，无法获得酶标抗体中的“抗体”部分，D错误。 4．为解决杂交瘤细胞在传代培养中出现来自B淋巴细胞的染色体丢失的问题，研究者除了用抗原刺激之外，还用EBV（一种病毒颗粒）感染动物B淋巴细胞，使其成为“染色体核型稳定”的细胞株，该细胞株能在HAT选择培养基中短期存活，但对乌本苷（Oua）敏感；骨髓瘤细胞不能在HAT选择培养基中存活，但对Oua不敏感。下列说法正确的是（　　） A．杂交瘤细胞染色体丢失不会导致抗体产生能力下降 B．灭活病毒会诱导不同细胞膜上的蛋白质分子和糖类分子重新排布 C．杂交瘤细胞具有持续产生抗EBV抗体的能力 D．导致EBV感染后的B细胞和骨髓瘤细胞死亡的筛选机制不同 【答案】D 【详解】A、杂交瘤细胞由B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合形成，抗体基因位于B淋巴细胞的染色体上。若B淋巴细胞来源的染色体丢失，将导致抗体基因缺失，使抗体产生能力下降，A错误； B、灭活病毒可用于诱导细胞融合（如促进B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合），其原理是改变细胞膜流动性，使膜蛋白/磷脂分子重新排布，但糖类分子不直接参与膜融合过程，B错误； C、EBV感染B淋巴细胞是为了稳定其染色体，但杂交瘤细胞产生的抗体是针对最初抗原刺激的抗原（如题干中“用抗原刺激”），而非抗EBV抗体，C错误； D、EBV感染的B细胞在HAT培养基中“短期存活”，骨髓瘤细胞在HAT中不能存活，但对乌本苷不敏感。两者死亡机制不同（HAT筛选与乌本苷敏感度），D正确。 5．已知人绒毛膜促性腺激素（HCG）不同位点可分别与抗体1和抗体2发生特异性结合。利用抗HCG单克隆抗体1和抗体2（制备过程如图1）做成的“早早孕诊断试剂盒”，可更早做出诊断。试纸如图2，甲处为滴加待测液体样本垫，乙处含有过量游离的结合胶体金的抗体1（胶体金与抗体1结合后可显红色，胶体金和抗原与抗体1的结合位点不同，且不固定在垫子上），T处的垫子上固定有抗体2，C处垫子上固定有与抗体1特异性结合的抗体。下列叙述错误的是（　　） A．将加入了血清的液体培养基置于CO2培养箱中培养图1中Y细胞 B．图1中②的操作包括抗体检测和克隆化培养以及进一步扩大培养 C．在检测时图2中的C、T和乙处都会发生HCG与抗体的特异性结合 D．若某次检测后呈现的结果为T处红色而C处无色说明该结果无效 【答案】C 【详解】A、Y细胞是骨髓瘤细胞，培养Y细胞时要在液体培养基中加入血清，补充培养基中不存在的营养物质，并将其置于CO2培养箱中培养，A正确； B、图1中②的操作包括两次筛选（第一次筛选是用特定的选择培养基，第二次筛选是用克隆化培养和抗体检测）以及进一步扩大培养，B正确； C、乙处含有过量游离的结合胶体金的抗体1，T处的垫子上固定有抗体2，C处垫子上固定有与抗体1特异性结合的抗体，在检测时图2中的T和乙处会发生HCG与抗体的特异性结合，C 处固定的抗体是抗抗体 1 的抗体，它与游离的抗体 1结合，不与 HCG 结合。，C错误； D、正常情况下，无论样本中是否含 HCG，游离的抗体 1 都会随液体流到 C 处，与 C 线的抗抗体 1 的抗体结合，使 C 线变红。若 C 处无色，说明试纸的液体流动或抗体结合系统失效，结果无效，D正确。 6．抗原表位是位于抗原表面决定抗原特异性的特殊化学基团，一种抗原表位只能与T细胞或B细胞表面一种受体结合，刺激机体产生一种抗体。如图为利用具有三种抗原表位的抗原制备单抗的过程，下列说法正确的是（　　） A．用胰蛋白酶或胃蛋白酶处理脾脏获得B细胞悬液 B．培养杂交瘤细胞需定期更换培养液以保证无菌环境 C．经选择培养基筛选所得的杂交瘤细胞群至少产生3种抗体 D．该抗原制备的单克隆抗体的特异性与传统方式制备的一样高 【答案】C 【详解】A、脾脏中的组织块需要分散成单个细胞，通常使用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理。 胃蛋白酶的最适pH为酸性（约1.5~2.2），而细胞培养液的pH为中性（约7.2~7.4），胃蛋白酶在中性环境下会失活，无法发挥作用，A错误； B、培养分离出的B细胞时，由于培养过程中代谢废物的积累以及营养物质的消耗，因此需要定期更换培养液，即培养分离出的B细胞时，需定期更换培养液以保证无毒环境，B错误； C、第一步选择培养基筛选的是杂交瘤细胞（排除未融合的细胞、自身融合的细胞），但此时筛选出的杂交瘤细胞是 “混合群”： 由于该抗原有3种抗原表位，小鼠体内会产生3种不同的B淋巴细胞，分别针对表位1、表位2、表位3； 这些B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合后，形成的杂交瘤细胞也对应3种，分别产生针对不同表位的抗体。   因此，此时的杂交瘤细胞群至少能产生3种不同的抗体，后续还需进行抗体特异性检测，筛选出能产生单一目标抗体的杂交瘤细胞，C正确； D、传统方式制备的是多克隆抗体：血清中包含多种针对不同表位的抗体，特异性较差，易出现交叉反应； 单克隆抗体是由单一杂交瘤细胞克隆产生的，只针对抗原的一种特定表位，特异性远高于多克隆抗体，D错误。 7．H1N1病毒表面同一抗原的不同位点可分别与抗体1和抗体2发生特异性结合。下图表示双抗夹心胶体金法检测试剂盒内部的构造。其中抗体1与胶体金颗粒偶联（聚集后呈红色可移动）、抗体2是以H1N1抗原制备的单克隆抗体，抗体3是针对抗体1的抗体，若抗体1在T或C线大量聚集，将使该处显红色。下列说法正确的是（　　） A．若C线不显色，即使T线显色，检测结果也不可信 B．利用细胞工程制备抗体2，需要克隆化培养和抗体检测 C．H1N1病毒与抗体1和抗体2结合能使T线呈现红色 D．无论检测条件如何，C线都会呈现红色 【答案】ABC 【详解】A、C线是质控线，固定有抗体3，它可以结合抗体1，如果C线不显色，说明试剂本身可能失效，或者检测操作存在问题，即使T线显色，检测结果也不可信，A正确； B、抗体2是针对H1N1抗原的单克隆抗体，利用细胞工程制备单克隆抗体2，需要筛选出能产生特异性抗体的杂交瘤细胞，需要进行克隆化培养和抗体检测，B正确； C、 H1N1病毒与抗体1和抗体2结合，形成病毒-抗体1-胶体金-抗体2复合物，使抗体1在T线大量聚集，从而使T线呈现红色，C正确； D、C线显色需要抗体1能正常移动并与抗体3结合，如果检测条件异常（如试剂失效、操作错误），C线也可能不显色，D错误。 8．CD47是一种细胞膜表面的糖蛋白，可与巨噬细胞结合，从而抑制巨噬细胞的功能。为验证抗CD47的单克隆抗体能减弱CD47对巨噬细胞的抑制作用，某科研小组进行了实验，实验过程如图所示，实验中所用的脾脏细胞和骨髓瘤细胞来自同种小鼠。下列叙述错误的是（　　） A．CD47与巨噬细胞结合后会抑制后者的抗原处理、呈递等功能 B．第一次筛选时可根据细胞中染色体的数目筛选杂交瘤细胞 C．对照组应设置为巨噬细胞+正常细胞共培养体系+单克隆抗体 D．在动物细胞培养过程中需定期对培养液进行更换，只为保证环境是无菌、无毒的 【答案】BCD 【详解】A、CD47与巨噬细胞结合后会抑制巨噬细胞的功能，巨噬细胞具有吞噬消化、 抗原处理和呈递功能，A正确； B、第一次筛选是要选出杂交瘤细胞，脾脏细胞和骨髓瘤细胞 融合或自身融合的细胞染色体数目均相同，不能根据细胞中染色体的数目筛选，B错误； C、据单一变量原则，应设置不加单克隆抗体的巨噬细胞和肿瘤细胞共培养体系为对照，C错误； D、定期更换培养液是为了清除代谢废物和补充营养物质，不是保证无菌环境，D错误。 9．猴痘是由猴痘病毒（MPXV）引发的传染性疾病。E8L蛋白是MPXV的核心结构蛋白，获得针对E8L蛋白的抗体对于猴痘的诊断和治疗十分重要。为快速获得抗E8L蛋白的单克隆抗体，研究人员利用以下创新技术路线进行制备。 回答下列问题： (1)将E8LmRNA疫苗导入小鼠细胞，经合成、加工后得到的E8L蛋白呈递到细胞表面或释放到细胞外，引发特异性免疫反应，该方法激发免疫应答的强度________（填“高于”或“低于”）传统的抗原注射，理由是________________________。 (2)经②检测小鼠血清___________水平后，从小鼠脾脏获取B细胞，用APC/FITC荧光分选技术对活化的B细胞进行筛选。该技术用偶联APC荧光的抗体（IgG）去识别即将分泌抗体的B细胞，并呈现出APC+信号；用生物素先标记E8L蛋白，使其与B细胞表面的受体（BCR）特异性结合，同时使生物素与FITC标记的链霉亲和素结合，使其呈现FITC+信号。下图是用流式细胞仪的检测结果，则___________（填图中的字母）区域的细胞为目标细胞，理由是______________________。 (3)步骤⑤将基因表达载体导入受体细胞的方法是___________。对该受体细胞进行培养时，所用培养液成分除水、无机盐、糖类和血清外，还含有的营养成分有__________（回答2点）。 (4)与杂交瘤细胞生产抗体相比，该创新技术路线操作简单且明显缩短了生产时间，原因是__________________（回答2点）。 【答案】(1) 高于 E8LmRNA在细胞内可持续翻译合成E8L蛋白，多次对免疫系统进行刺激 (2) E8L蛋白的抗体 B B区域的细胞同时呈现APC+信号和FITC+信号 (3) 显微注射技术 氨基酸、维生素 (4)该技术路线无需进行细胞融合，无需对B细胞进行克隆化培养 【详解】（1）E8LmRNA在细胞内可持续翻译合成E8L蛋白，持续刺激机体产生免疫，而传统直接注射抗原会逐渐被机体代谢降解，刺激时间短，因此免疫应答强度高于传统方法。 （2）免疫后检测免疫效果，需要检测血清中对应抗体（E8L蛋白的抗体）的水平；根据题干信息，目标B细胞需要同时满足：是活化的可分泌抗体的B细胞（带APC+信号）、表面有能识别E8L的特异性受体BCR（带FITC+信号），结合流式结果图，B区域同时满足双阳性，是目标细胞。 （3）该技术中将基因表达载体导入动物受体细胞，常用方法是显微注射法；动物细胞培养的培养液，除水、无机盐、糖类、血清外，还需要氨基酸、维生素、生长因子、微量元素等营养物质。 （4）传统单克隆抗体制备（杂交瘤技术）需要经过细胞融合、多次筛选杂交瘤细胞、克隆化培养等复杂步骤，该技术直接从筛选得到的B细胞获取抗体基因，通过基因工程直接表达抗体，省去了细胞融合和杂交瘤筛选培养的步骤，因此操作更简单，明显缩短了生产时间。 10．已知小鼠（2n=40）。图1是单克隆抗体制备过程示意图，1～6代表相关过程，a～e代表相关细胞，其中c是两两融合的细胞。回答下列问题： (1)在单克隆抗体制备过程中，过程2是将已经免疫的B淋巴细胞与骨髓瘤细胞进行融合，常用的促融方法包括电融合法、PEG融合法和_______________等。 (2)在单克隆抗体制备的细胞融合阶段，融合后的c细胞中，无论哪种类型的细胞，其染色体组数都是_____个，原因是_________________。 (3)过程3的主要目的是进行抗体检测，之后大量克隆______的细胞。单克隆抗体的优点有________________。 (4)研究人员筛选相关杂交瘤细胞，制备了该单克隆抗体（Q1），相关检测结果如图2、3所示。 由上图可以得到的结论是__________。该抗体能特异性与抗原结合，在稀释度为______时可显著抑制抗原与DNA的结合。 (5)已知骨髓瘤细胞能无限增殖的原因是其含有S基因，据此提出一种不使用动物细胞融合技术生产单克隆抗体的思路：__________。 【答案】(1)灭活病毒诱导法 (2) 4 骨髓瘤细胞和B细胞在融合前各自都含有两个染色体组 (3) 抗体检测呈阳性 能准确地识别抗原的细微差异，与特定抗原发生特异性结合，并且可以大量制备 (4) 杂交瘤细胞在融合的过程中可能会发生染色体数目的丢失 1/400～1/800 (5)通过基因工程将S基因导入已免疫的B淋巴细胞（从骨髓瘤细胞中获得S基因，并通过基因工程向过程1得到的B细胞中导入S基因） 【详解】（1）动物细胞融合是制备杂交瘤细胞的关键步骤。除了题目中提到的物理方法（电融合法）和化学方法（PEG融合法，即聚乙二醇诱导法）之外，生物学方法也是一种经典且常用的促融手段，即使用灭活的病毒（如灭活的仙台病毒）作为诱导剂来促使细胞融合。 （2）小鼠是二倍体（2n=40），因此骨髓瘤细胞（来自小鼠）和已免疫的B淋巴细胞（来自小鼠），正常情况下都属于体细胞，含2个染色体组。 细胞融合时，两两融合的细胞（无论B-B融合、瘤-瘤融合、B-瘤融合），都是两个二倍体细胞的细胞核融合，因此染色体组总数=2+2=4个。 （3）过程3的HAT筛选，先淘汰未融合的细胞和同种融合的细胞，获得杂交瘤细胞；之后需要进行抗体阳性检测，筛选出能产生目标抗体的杂交瘤细胞，再对这些细胞进行克隆化培养。单克隆抗体的优点：特异性强（精准识别抗原细微差异）、灵敏度高，且能通过杂交瘤细胞无限增殖实现大量制备。 （4）图2是杂交瘤细胞的染色体数目分布：小鼠体细胞染色体数为40条，正常杂交瘤细胞理论上应为80条，但图中细胞染色体数集中在80~108条，也有80-93、104-108的分布，说明融合后的杂交瘤细胞在传代培养中可能发生染色体丢失或变异，导致染色体数目偏离理论值。图3是不同稀释度的抗体对抗原结合DNA活性的影响；曲线显示，随着抗体稀释度降低（浓度升高），抗原结合DNA的活性先下降后上升，在稀释度为1/400~1/800时，活性降到最低，说明此时抗体可显著抑制抗原与DNA的结合。 （5）骨髓瘤细胞能无限增殖的关键是含有S基因，因此可以利用基因工程技术： 从骨髓瘤细胞中克隆获得S基因；将S基因导入已免疫的B淋巴细胞（浆细胞）；筛选成功导入并表达S基因的B淋巴细胞，这类细胞既能像浆细胞一样产生特异性抗体，又能像骨髓瘤细胞一样无限增殖，无需细胞融合即可直接制备单克隆抗体。 压轴题提升04 基因工程综合应用 1．利用转基因技术将绿色荧光蛋白基因（GFP）编码区整合到野生型小鼠Gata3基因一端，如图甲所示。实验得到表达Gata3-GFP融合蛋白的杂合子小鼠，交配获得Gata3-GFP基因纯合子小鼠。为鉴定交配获得的4只新生小鼠的基因型，设计引物1、2、3，并利用其中的两种进行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基因表达 B．翻译时先合成GFP蛋白，再合成Gata3蛋白 C．2号小鼠是Gata3-GFP基因的纯合子，4号小鼠是野生型 D．用引物1和引物3进行PCR，能更好区分杂合子和纯合子 【答案】C 【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错误； 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。 2．在基因工程中，标记基因有助于重组DNA的筛选，但可能存在安全性问题。某研究小组将抗虫基因与有两个T-DNA的Ti质粒连接后，导入小麦细胞以获得不含标记基因的转基因抗虫小麦（不考虑减数分裂时发生互换），实验过程如图所示。下列叙述正确的是（    ） A．质粒上常用抗生素合成基因作为标记基因以便筛选重组DNA分子 B．P中T-DNA1和T-DNA2在一对同源染色体上所对应的是类型甲 C．P中T-DNA1和T-DNA2在同一条染色体上的植株所对应的是类型丙 D．P中T-DNA1和T-DNA2在两对非同源染色体上所对应的是类型乙 【答案】D 【详解】A、基因工程中，质粒的标记基因一般是抗生素抗性基因，通过含抗生素的培养基筛选出含重组质粒的受体细胞，A错误； B、若T−DNA1和T−DNA2分别位于一对同源染色体的两条染色体上，亲本产生配子只有2种：仅含T−DNA1、仅含T−DNA2，自交后代共3种类型：仅含抗虫基因、同时含抗虫和标记基因、仅含标记基因，对应图中的类型丙，B错误； C、若T−DNA1和T−DNA2位于同一条染色体上，亲本产生配子只有2种：同时含T−DNA1和T−DNA2、不含两种T−DNA，自交后代仅2种类型：同时含两个基因、不含两个基因，对应图中的类型甲，C错误； D、若T−DNA1和T−DNA2位于两对非同源染色体上，遵循基因自由组合定律，自交后代共4种类型：仅含抗虫基因、同时含两个基因、仅含标记基因、不含两个基因，对应图中的类型乙，D正确。 3．荧光定量PCR可以对特定基因进行检测。某兴趣小组利用该方法检测市面上的牛肉制品中是否含其他肉类（如鸡肉、鸭肉），设计了不同探针分别与牛肉、鸡肉、鸭肉特定基因片段互补配对，将不同探针与待测牛肉制品中的DNA混合后进行PCR（如下图）。探针同时含荧光基团与淬灭基团时不发荧光，当探针被水解，荧光基团脱离后发出荧光。荧光强度达设定阈值所需的循环数为Ct值。下表是等量牛肉制品的检测结果。下列叙述正确的是（　　） A．过程3中，DNA聚合酶可催化子链延伸和探针水解 B．在设计探针时，荧光基团应该连接在探针的3'端 C．待测牛肉制品中能与探针结合的特定基因越多，荧光亮度越低 D．由表中数据可知，上述牛肉制品中红柳牛肉串的牛肉含量最高 【答案】A 【详解】A、过程3是PCR的子链延伸阶段，荧光定量PCR使用的热稳定DNA聚合酶（Taq酶）同时具有5′→3′的聚合活性（催化子链延伸）和5′→3′外切酶活性（水解结合在模板上的探针），A正确； B、据图可知，探针设计中，荧光基团一般连接在探针的5′端，淬灭基团连接在3′端；若荧光基团连接在3′端，DNA聚合酶从5′端开始水解探针时，荧光基团仍会留在探针片段上，无法发出荧光，B错误； C、能与探针结合的特定基因越多，PCR过程中被水解的探针越多，释放的荧光基团越多，荧光亮度越高，C错误； D、牛肉含量越高，牛特定基因数量越多，牛特定基因探针的Ct值越小。表格中牛特定基因Ct值：鲜嫩牛肉串（15.35）<卤牛肉（17.65）<红柳牛肉串（30.86），因此牛肉含量最高的是鲜嫩牛肉串，不是红柳牛肉串，D错误。 4．染色体的某一片段位置颠倒称为倒位。某男性患者X染色体的S片段（远大于3000碱基对）发生了倒位，为检测其父母和姐姐的S片段是否发生了倒位，在图1的F1、F2、R1、R2中选择引物对X染色体DNA进行PCR扩增（只能扩增小于3000碱基对的片段），经电泳后，结果如图2所示。下列叙述错误的是（　　） A．患者父亲性染色体组成为X+Y，母亲性染色体组成为X+X- B．患者F1、F2扩增后的电泳结果无条带是因为S片段太长 C．患者姐姐的X染色体DNA以F1、R1进行PCR可能无产物 D．正常X染色体DNA以F1、R2进行PCR也能得到产物 【答案】BD 【详解】A、父亲是男性，Y 染色体无 X 同源序列，因此X染色体只能是X+（正常）。 验证：F1+F2、R1+R2 扩增均有条带，符合X+的扩增特征；F1+R1、F2+R2 无条带，也符合X+的特征。母亲： 母亲是女性，电泳结果中 F1+R1、F2+R2、F1+F2、R1+R2 均有条带，说明她同时含有X+和X−，即基因型为X+X−。患者的 X 染色体来自母亲（X−），Y 来自父亲，因此父亲X+Y、母亲X+X−，A正确； B、患者的 X 染色体是倒位的X−，我们来分析F1和F2的位置与扩增方向： 在倒位的X−上，F1在片段最左侧（向右延伸），F2 在S片段内部（向左延伸）。 两个引物的延伸方向是相向而行的，但它们之间的模板序列被倒位打断，无法形成连续的扩增产物。即F1 和 F2 在倒位染色体上，引物方向和模板位置不匹配，根本无法形成扩增所需的 “两端引物相向” 的结构，而不是因为片段太长，B错误； C、患者姐姐的 X 染色体一条来自父亲（X+），一条来自母亲（X+或X−），因此基因型有两种可能： X+X+：两条都是正常 X 染色体，F1+R1 同向，则无扩增条带， X+X−：一条正常、一条倒位，和母亲一样，F1+R1 扩增会有条带，C正确； D、F1在最左侧，延伸方向向右；R2在最右侧，延伸方向向左， 两个引物分别位于整个S片段的两端，中间包含了整个S片段（远大于 3000bp），PCR 只能扩增小于3000bp的片段，因此无法得到产物，D错误。 5．光敏色素在调节作物生长发育中具有重要作用。为研究拟南芥中光敏色素基因A（含大约256个碱基对）在小麦种质资源创制中的利用价值，科研人员将A基因转入到小麦中，对小麦受体细胞进行检测，并通过电泳技术分析结果。该过程所用质粒与含光敏色素基因的DNA上相关限制酶的酶切位点分别如图甲、乙所示，电泳检测结果如图丙。下列说法错误的是（    ） A．构建基因表达载体时应选用BamHⅠ和HindⅢ这两种限制酶 B．PCR反应过程中每次循环都要经历目的各不相同的两次升温和一次降温 C．表达载体导入受体细胞后，可用含卡那霉素的培养基进行初步筛选 D．由图丙电泳结果可知，1、2、3、4号转基因小麦均培育成功 【答案】ACD 【详解】A、限制酶的选择要确保目的基因和质粒相应结构的完整性，BamHⅠ会将质粒的四环素抗性基因和卡那霉素抗性基因全部破坏，基因表达载体将没有标记基因，后续无法进行筛选，A错误； B、PCR的过程包括（90°C~95°C）变性、（50°C~65°C）退火、（72°C）延伸等三个过程，B正确； C、目的基因正确插入会导致卡那霉素抗性基因被破坏，而四环素抗性基因完整，所以初步筛选使用含四环素的培养基，C错误； D、如图丙所示结果只能说明转基因小麦中含有光敏色素基因A，但不能说明基因A是否表达，无法确定转基因小麦是否培育成功，D错误。 6．华中农业大学培育的“华恢1号”是我国首个获批农业部颁发生产应用安全证书的转基因水稻品种。该品种携带来自苏云金芽孢杆菌的Bt基因（编码杀虫蛋白）。 (1)可利用________方法获取Bt基因。利用________法将该基因导入到水稻细胞时，需将Bt基因和标记基因（潮霉素抗性基因）插入到T-DNA中。 (2)利用PCR技术快速判断获得的转基因抗虫水稻是抗虫纯合子还是抗虫杂合子，原理如下图1。取a、b、c三株水稻叶片DNA，同时加入引物1、引物2和引物3分别进行PCR扩增并进行电泳，得到的结果如图2。因T-DNA序列过长，插入T-DNA后引物1+引物3没有扩增产物。三株水稻中，抗虫纯合子是________，野生型是________。 (3)为降低转基因水稻的安全风险，科研团队做出以下研究： ①害虫主要通过啃咬水稻的绿色组织如叶片、茎秆，而人类主要食用水稻种子的胚乳部分。利用Cre/loxP系统可精准敲除胚乳细胞中的Bt基因，降低“华恢1号”的安全隐患。已知Cre酶能切除两同向loxP之间的序列，则图3中启动子1的特点是____________。 ②若两个Bt基因插入到某水稻的一对同源染色体中，将该个体自交，获得含抗性基因的水稻植株的比例为________。 ③大面积种植抗虫水稻品种时，间行种植少量非抗虫水稻，目的是________。 【答案】(1) PCR 农杆菌转化 (2) a b (3) 只在胚乳细胞中启动Cre酶基因特异性表达 1或3/4 减缓水稻害虫抗性基因频率上升，延缓水稻害虫对Bt抗虫蛋白产生抗性 【详解】（1）Bt基因来自苏云金芽孢杆菌，属于原核生物基因，通常通过PCR扩增或人工合成获得。利用农杆菌转化法（将目的基因导入植物细胞常用的方法），需将Bt基因和潮霉素抗性标记基因插入Ti质粒的T-DNA区域，以便整合至水稻基因组。 （2）分析可知，引物1+引物3扩增787 bp片段，表示未插入T-DNA（野生型）； 引物2+引物3扩增298 bp片段，表示插入T-DNA（抗虫型）。说明抗虫纯合子是a，只有298bp的条带；b是只有787bp条带，说明是野生型，c含有787bp和298两条带，说明是抗虫杂合子。 （3）①为实现仅在胚乳细胞中敲除Bt基因，Cre酶必须在胚乳细胞中特异性表达。因此，启动子1应具备在胚乳细胞中特异性启动转录，在其他组织中不表达的特性。 ②若两个Bt基因插入某水稻的一对同源染色体中，如果每条染色体分别插入一个Bt基因，自交后代都是纯合子；如果两个Bt基因插入同一条染色体上，该植株基因型可视为 Aa （A 为含Bt基因，a 为不含Bt基因），则后代自交的比例为AA：Aa：aa=1：2：1，获得含抗性基因的水稻植株比例为3/4。 ③使敏感型害虫得以存活并繁殖，减缓水稻害虫抗性基因频率上升，延缓水稻害虫对Bt抗虫蛋白产生抗性。 7．香菇是具有丰富营养价值和药用价值的食用真菌，被称作“山珍之王”。研究人员发现香菇体内的Lp-11蛋白具有抑制肿瘤细胞生长并诱导细胞凋亡的作用。为了获得大量纯净的Lp-11蛋白，研究人员操作流程如图1，序号①-④表示各个环节。 注：pET32a质粒上的KanR中沿转录方向标注的5个限制酶的酶切位点之间的距离依次为40bp、30bp、90bp、50bp，bp表示碱基对。 (1)图1过程①需要在________酶的作用下进行。 (2)为使目的基因与pET32a质粒（长度为5900bp）正确连接，在设计PCR引物时可将引物的5′端添加限制酶的识别序列，与a链和b链相结合的引物上添加的分别是限制酶________和________的识别序列。若计划用1个Lp-11基因为模板获得n个Lp-11基因，则PCR过程中消耗的引物总量是________个。 (3)图1的④过程，通常先用________将受体细胞进行处理，使细胞处于一种___________的生理状态。最终筛选出的受体菌________（填“具有”或“不具有”）卡那霉素抗性。 (4)为了检测目的基因是否插入到pET32a质粒中，利用目的基因两端添加的限制酶切割质粒，然后对产物进行电泳，结果如图2。样品________最可能是插入了目的基因的重组质粒。 【答案】(1)逆转录/反转录    (2) Xho I BamH I 2n-2 (3) Ca2+ 处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态 不具有 (4)2 【详解】（1）①过程是以RNA为模板合成cDNA的过程，被称为逆转录，需要逆转录酶催化。 （2）在设计PCR引物时可将引物的5'端添加限制酶的识别序列，扩增后的产物两端会包含该序列，从而被相应的限制酶切割。目的基因上有Sal Ⅰ和Mun Ⅰ两个限制酶的酶切位点，若选用它们，目的基因因切割破坏基因的结构而失去活性，pET32a质粒上也有多个酶切位点，但两个标记基因中有EcoR Ⅰ的酶切位点，若选用它，会破坏两个标记基因，因此不能选，由于Lp-11基因的b链为转录的模板链，结合质粒上PO(启动子)所在位置，可推知与a链和b链相结合的引物上添加的分别是限制酶Xho Ⅰ和BamH Ⅰ；当DNA在进行PCR扩增时，每个子链的延伸都需要引物，1个Lp-11基因为模板获得n个Lp-11基因，共有2n条链，两条母链不需要引物，所以PCR过程中消耗的引物总量是2n-2。 （3）④过程是将目的基因导入受体细胞中，通常先用Ca2+将受体细胞处理成感受态，此时细胞的特点是处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态；限制酶Xho Ⅰ和BamH Ⅰ切割质粒而插入目的基因，会导致卡那霉素抗性基因失活，而氨苄青霉素抗性基因保持活性，作为标记基因在筛选中起作用。因此，最终筛选出的受体菌不具有卡那霉素抗性。 （4）pET32a质粒长度为5900bp，用限制酶Xho Ⅰ和BamH Ⅰ进行切割，会切割掉长度为120bp（30bp+90bp）的片段，剩余的质粒的长度为5780bp，然后再与长度为357bp的目的基因连接。这样插入了目的基因的重组质粒用两端添加的限制酶切割，会出现长度为5780bp、357bp的片段，故样品2最可能是插入了目的基因的重组质粒。 8．同源重组基因敲除技术是将同源DNA片段导入受体细胞，利用同源DNA片段的互换，用其他DNA片段在原有位置替代靶基因，从而实现基因的敲除。米曲霉产生的曲酸具有抗菌性、抗氧化性等抗逆能力，具有重要的应用价值。为提高米曲霉产曲酸能力，科研人员利用同源重组基因敲除技术成功获得高产的g-5菌株，其部分机理如图所示。 (1)进行有性生殖的生物在减数分裂Ⅰ形成________时，若________之间发生片段交换，会导致染色单体上的基因重组。 (2)据上图分析，米曲霉3.042基因组中的________基因被替代形成了g-5基因组，该过程需要的工具酶有________。 (3)为了鉴定是否成功获得高产的g-5菌株，科研人员选取进行基因敲除操作后的2个菌落，分别提取其DNA，选择图中引物________进行PCR扩增。扩增产物电泳结果如下图。 据图初步判断________号菌落为目的菌落，依据是________。 (4)米曲霉的曲酸产量与其对逆境的敏感性有关，tpsl基因表达产物可以降低米曲霉对逆境的敏感性。研究发现g-5菌落tpsl基因表达量明显降低。据此推测敲除msn2基因能使米曲霉产曲酸增多的机理是________。 【答案】(1) 四分体 同源染色体的非姐妹染色单体 (2) msn2 限制酶、DNA连接酶 (3) A和B 2 2号菌落电泳结果显示的碱基对数量符合利用引物A和B进行PCR扩增的碱基对数量 (4)msn2基因表达产物的缺乏，抑制了tpsⅠ基因的表达，提高了米曲霉对逆境的敏感性，从而导致米曲霉产生更多的曲酸 【详解】（1）减数第一次分裂前期同源染色体联会形成四分体，一个四分体包含一对同源染色体、四条染色单体；减数分裂交叉互换型基因重组发生在同源染色体的非姐妹染色单体之间，片段互换造成染色单体上基因重组。 （2）由题图可知，野生型3.042菌株的msn2基因经同源重组被pyrG片段替换，得到g-5菌株。构建基因敲除载体、实现DNA片段切割与拼接：限制酶切割目的DNA和载体获取片段，DNA连接酶催化磷酸二酯键，连接不同 DNA片段，因此需要两种工具酶。 （3）引物A、B分别位于替换区域两侧，野生株msn2片段长3706bp，敲除成功的g-5替换为pyrG，扩增产物 2602bp，故选用引物A、B鉴定。电泳条带，标准参考3700bp（野生型），2号条带片段更小，长度和g-5基因组PCR产物大小一致，为成功敲除的目的菌落；1号条带接近3706bp，仍是野生菌株。 （4）tpsⅠ产物降低菌体逆境抗性、提升耐受度；g-5敲除msn2后tps1表达显著减少。故msn2基因被敲除，无法合成 MSN2蛋白→tps1基因表达受抑制、产物减少→米曲霉抵御逆境能力下降、对逆境更敏感→曲酸作为抗逆物质大量合成，最终曲酸产量上升。         9．科研人员构建了整合酶（phiC31）基因表达载体和含有2个相向排列的attB位点和attP位点的红色荧光蛋白（DsRed）报告基因表达载体，分别如图1和图2所示。phiC31能特异识别attP位点和attB位点，并从两位点各自的中心位置碱基处切割双链DNA再重组，形成attL位点和attR位点，如图2所示。phiC31不能识别attL位点和attR位点。已知相关基因和载体中只含图1所示的限制酶识别序列。回答下列问题。 (1)可从________中查询phiC31基因的编码序列，再利用PCR获取phiC31基因。在PCR反应缓冲液中一般要添加Mg2+，其作用是_________。 (2)为构建如图1载体所示的phiC31基因表达载体，可在R1引物中引入_________酶切位点；将PCR产物进行双酶切后，可对限制酶Kpn Ⅰ切开的黏性末端中的单链进行________处理后才能在DNA连接酶的作用下与EcoR Ⅴ切开形成的平末端相连接。 (3)据图1分析，重组载体1中________酶（填“BamH Ⅰ”或“Sau3A Ⅰ”或“EcoR Ⅴ”）的识别位点最多，其数量至少为________个。 (4)已知家蚕细胞中不存在phiC31基因和attP、attB位点，将报告基因表达载体单独成功转入家蚕细胞未观察到红色荧光信号，而phiC31基因表达载体和报告基因表达载体共同成功转入后则可观察到红色荧光信号。说明在家蚕细胞中，phiC31催化2个相向排列的attB位点和attP位点之间的DNA序列发生了________，该过程不可逆的原因是________。 【答案】(1) 序列数据库（或“GenBank”） 激活DNA聚合酶 (2) EcoR Ⅴ 切除（切割/切掉/去除） (3) Sau3A Ⅰ 3/三 (4) 倒位/翻转/颠倒/反向 attL位点和attR位点不会被phiC31识别 【详解】（1）可从序列数据库中查询phiC31基因的编码序列，再利用PCR获取phiC31基因。在PCR反应缓冲液中一般要添加Mg2+，其作用是激活DNA聚合酶。 （2）要将PCR产物克隆到载体目的基因插入位点，限制酶不能选择BamHI，因为融合基因中含有BamHI酶切位点，只能选择EcoR V，R1引物需引入EcoR V酶切位点，F1中含有KpnI识别切割位点，将PCR产物进行双酶切后，Kpn I酶切后产生黏性末端，EcoR V切开产生平末端，需对Kpn I的黏性末端单链进行切除处理，使其变为平末端。EcoR V切开形成的平末端，与处理后的平末端在连接酶作用下连接。 （3）图1中可以看出含有两个BamHⅠ酶切位点，则就含有两个Sau3AⅠ 的酶切位点，Eco RV切割后形成的平末端是5＇-GAT-3＇与Kpn Ⅰ切开的黏性末端切除后形成的平末端是5＇-C-3＇，用连接酶连接后形成一个Sau3AⅠ的识别位点5＇-GATC-3＇，重组载体1中Sau 3A Ⅰ的识别位点最多，其数量至少为3个。 （4）单独转染报告基因载体无荧光，共转染phiC31后有荧光，说明phiC31催化attB和attP位点间DNA序列反向旋转（倒位，使启动子正确驱动DsRed表达。phiC31不能识别重组产生的attL和attR位点，无法催化其再次重组。综上所述，phiC31可催化图2中attB位点和attP位点之间DNA序列发生了位点特异性重组（倒位/翻转/断裂和翻转），该过程不可逆的原因是attL位点和attR位点不会被phiC31识别。 10．M蛋白与“记忆”的形成密切相关，为研究相关机理科研人员制备了M基因表达可控的实验模型小鼠，部分制作流程如图1。实验模型小鼠通过特异性表达Cre重组酶来敲除两个LoxP位点间的序列，同时利用体内表达的外源蛋白A激活诱导型T启动子。利用融合绿色荧光蛋白基因的M基因（M-GFP）的表达，恢复小鼠自身被敲除的M基因功能，同时便于示踪。 (1)利用同源重组将外源基因插入染色体的特定位点，在PCR扩增片段①时，通常会在所用引物F1、R1的_____________（填“3′端”或“5′端”）添加同源序列。为了敲除小鼠的M基因，在构建载体1时，还应向M基因两端引入loxP位点，以图2中方式_____________排列才能通过同源重组达到上述目的。 (2)研究者利用_________法将重组载体导入小鼠的________（填细胞）中，对代孕母鼠进行_________处理，再通过胚胎移植获得基因型floxM/floxM的小鼠。 (3)采用同样的方法，获得含Cre基因与A基因的小鼠，经多次杂交筛选后最终获得含Cre基因、A基因、M-GFP基因的floxM/floxM实验模型小鼠。研究发现，四环素可竞争结合A蛋白，在饲喂实验模型小鼠时，在饲料中添加四环素的目的是_____________。 【答案】(1) 5′端 ② (2) 显微注射 受精卵 同期发情 (3)竞争性结合A蛋白，抑制诱导型T启动子的激活，从而抑制M-GFP（M基因）的表达，实现M基因表达的可控调控 【详解】（1）在 PCR 扩增片段①时，需在引物5' 端添加同源序列。DNA 聚合酶只能从引物的 3' 端延伸 DNA 链，因此引物的 5' 端可以添加不影响延伸的同源序列，用于后续的同源重组。题目要“敲除小鼠的M基因”，即需要切除M基因。因此需要loxP位点 同向排列，对应方式②（从图上看，方式②是同向排列的）。 （2）动物基因工程中，将外源重组载体导入动物细胞最常用、最有效的方法是显微注射法，受体细胞通常选择受精卵（因为受精卵的全能性高，能发育为完整个体）。胚胎移植时，需要对供体和受体母鼠进行同期发情处理，使它们的生理状态（子宫内膜环境）保持一致，这样移入的胚胎才能在受体子宫内正常着床和发育。 （3）题干说明 “四环素可竞争结合A蛋白”，而A蛋白是诱导型T启动子的激活因子，只有 A 蛋白与 T 启动子结合，才能启动 M-GFP 的表达。 因此，在饲料中添加四环素的目的是： 竞争性结合 A 蛋白，阻止 A 蛋白与诱导型 T 启动子结合，从而抑制 M-GFP 基因的表达，实现 M 基因表达的可控调控（或 “关闭 M 基因的表达，构建条件性敲除模型”）。 压轴题提升05 细胞器的综合 1．科研团队在富营养化水体中分离到真核单细胞生物赭苔虫，其细胞内存在具单层膜的“储能泡”，可储存脂质并转化为葡萄糖。下列叙述正确的是（　　） A．推测“储能泡”将脂质转化为葡萄糖的过程会消耗水 B．储能泡内的转化酶是由储能泡内的游离核糖体合成的 C．赭苔虫遗传物质上含有起始密码子，储能泡膜的主要成分是多糖和蛋白质 D．tRNA、囊泡、细胞骨架均具备运输功能，其中tRNA的5′端结合并转运氨基酸 【答案】A 【详解】A、脂质转化为葡萄糖的过程需要先经过水解反应将脂质分解为小分子物质，水解反应的进行需要消耗水，因此该过程会消耗水，A正确； B、储能泡是单层膜细胞器，自身不含核糖体，其内部的转化酶本质为蛋白质，由细胞质中的核糖体合成后转运进入储能泡，并非储能泡内的核糖体合成，B错误； C、起始密码子位于mRNA上，赭苔虫的遗传物质是DNA，不存在起始密码子；生物膜的主要成分为脂质和蛋白质，储能泡膜作为生物膜，主要成分不是多糖和蛋白质，C错误； D、tRNA结合并转运氨基酸的位点是3′端，不是5′端，D错误。 2．高尔基体接受内质网囊泡的一侧称为顺面，出芽生成囊泡的一侧为反面，两者中间部分为潴泡。病毒VSV感染细胞后，VSV的G蛋白会被N酶添加N-乙酰葡萄糖胺修饰，N酶位于潴泡中。研究人员进行了三个实验，实验①：用VSV感染野生型细胞，结果到达细胞表面的G蛋白发生N-乙酰葡萄糖胺修饰；实验②：用VSV感染突变体细胞（缺乏N酶），结果到达细胞表面的G蛋白未发生N-乙酰葡萄糖胺修饰；实验③：从实验②分离潴泡并与未感染VSV的野生型细胞的潴泡共培养，结果分离出发生N-乙酰葡萄糖胺修饰的G蛋白。下列分析错误的是（　　） A．G蛋白在高尔基体的运输依次经过顺面、潴泡和反面 B．实验③排除了其他细胞结构对G蛋白化学修饰的影响 C．野生型细胞的潴泡提供了N酶对G蛋白进行化学修饰 D．实验证明G蛋白在到达潴泡之前不能被释放到细胞外 【答案】D 【详解】A、高尔基体接受内质网囊泡的一侧称为顺面，出芽生成囊泡的一侧为反面，两者中间部分为潴泡，分泌蛋白合成和运输时，G蛋白在高尔基体的运输依次经过顺面、潴泡和反面，A正确； B、实验③用两种离体潴泡进行共培养，可排除其他细胞结构对G蛋白化学修饰的影响，B正确； C、依据三个实验的结果，可推出野生型细胞的潴泡提供了N酶并对G蛋白进行化学修饰，C正确； D、实验不能证明G蛋白在到达潴泡之前不能被释放到细胞外，只能证明潴泡中的N酶能对G蛋白进行修饰，D错误。 3．恶性肿瘤细胞增殖失控，内部常处于缺氧、营养匮乏及低pH的微环境中，导致错误折叠的蛋白质在内质网中大量积累，进而诱发内质网应激（ERS）。ERS可诱导细胞合成CRT蛋白，相关作用机制如下图所示。下列说法正确的是（　　） A．只有正确折叠的蛋白质才能进入囊泡，运往高尔基体 B．内质网加工蛋白质的速率过快是导致蛋白质错误折叠的直接原因 C．CRT蛋白可能提高了高尔基体对蛋白质的加工与修饰能力 D．ERS诱导CRT蛋白合成以修复内质网的过程属于正反馈调节 【答案】A 【详解】A、从图中可以看到，只有正确折叠的蛋白质才能被囊泡包裹，运往高尔基体，错误折叠的蛋白质会留在内质网中，直到被CRT蛋白修复为正确折叠的状态，A正确； B、题干说明，错误折叠的蛋白质大量积累是因为肿瘤细胞内部缺氧、营养匮乏及低pH的微环境，B错误； C、CRT蛋白的作用是修复内质网中错误折叠的蛋白质，使内质网功能恢复正常，C错误； D、ERS诱导CRT蛋白合成，修复内质网、减少错误折叠蛋白的积累，从而减弱内质网应激反应，这属于负反馈调节，D错误。 4．线粒体的嵴氧化受损后会释放活性氧，将线粒体DNA氧化的同时促进溶酶体内的Ca2+外流，进而激活线粒体外膜上的某一通道，形成“孔”。受损嵴包裹被氧化的DNA形成囊泡后，通过“孔”运出，最终被溶酶体吞噬并降解。下列说法正确的是（    ） A．溶酶体合成的多种水解酶可降解被氧化的DNA，水解产物可重复利用 B．受损嵴的清除表明Ca2+可作为信号分子，调控细胞间的信息交流 C．抑制溶酶体膜上的Ca2+外流将不利于线粒体修复和维持细胞稳态 D．囊泡通过“孔”运出线粒体，表明线粒体膜丧失了选择透过性 【答案】C 【详解】A、水解酶的化学本质为蛋白质，合成场所是核糖体，溶酶体仅负责储存、释放水解酶，无法合成水解酶，A错误； B、题干中Ca2+是在同一个细胞内部的溶酶体和线粒体之间发挥作用，属于细胞内的信息传递，不涉及细胞间的信息交流，B错误； C、抑制溶酶体膜上的Ca2+外流，将无法激活线粒体外膜的通道形成“孔”，受损嵴和被氧化的DNA无法运出线粒体被溶酶体降解，不利于线粒体修复和维持细胞稳态，C正确； D、该“孔”是受Ca2+调控、特定条件下形成的特异性运输通道，仅允许包裹受损成分的囊泡通过，并非线粒体膜整体丧失选择透过性，D错误。 5．螺原体是一种兼性厌氧支原体类微生物，营寄生生活，其典型菌落呈“油煎蛋”状。某些螺原体能感染动植物并引发相应疾病。下列叙述正确的是（　　） A．螺原体属于原核生物，因没有染色体，能通过无丝分裂快速繁殖 B．螺原体内核糖体的形成与核仁无关，只能利用宿主细胞中的成分合成蛋白质 C．螺原体DNA分子中不含游离的磷酸基团，其中的嘌呤和嘧啶数量相等 D．螺原体细胞壁的主要成分是肽聚糖，青霉素可通过影响其合成而杀死螺原体 【答案】C 【详解】A、螺原体属于原核生物，通过二分裂的方式繁殖，A错误； B、螺原体属于原核生物，细胞内没有核仁，核糖体的形成与核仁无关，螺原体可利用培养基中的成分合成蛋白质，B错误； C、螺原体DNA分子是环状结构，其中不含游离的磷酸基团，由于DNA是双链结构，嘌呤和嘧啶数量相等，C正确； D、螺原体属于支原体，没有细胞壁，D错误。 6．DNA甲基化和组蛋白修饰是常见的表观修饰现象，组蛋白修饰基团中最重要的是乙酰基，调节机制如图。相关推论错误的是（　　） A．与间期相比，有丝分裂前期的HDAC活性较高 B．组蛋白乙酰化可能发生在细胞分化过程中 C．组蛋白乙酰化是真、原核细胞常见的表观遗传调控机制 D．DNA甲基化和组蛋白乙酰化对基因表达的作用通常相反 【答案】C 【详解】A、分析题意，HDAC（组蛋白去乙酰化酶）可去除乙酰基，使染色质凝集，关闭基因表达；HAT（组蛋白乙酰转移酶）可添加乙酰基，使染色质松散，允许RNA聚合酶结合，开启基因表达，分裂间期染色质松散，基因活跃转录；有丝分裂前期染色质高度螺旋凝集为染色体，基因表达关闭，因此HDAC（促进染色质凝集）活性比间期更高，A正确； B、细胞分化的本质是基因选择性表达，组蛋白乙酰化可以开启特定基因的表达，因此分化过程中会发生组蛋白乙酰化，B正确； C、组蛋白是真核细胞染色体的特有组成成分，原核细胞没有染色体，DNA裸露无组蛋白结合，不存在组蛋白乙酰化调控，C错误； D、表观遗传中，DNA甲基化通常抑制基因表达，组蛋白乙酰化通常激活基因表达，二者对基因表达的作用通常相反，D正确。 7．某研究小组利用电子显微镜观察多种细胞样本，获得以下四组图像特征：①无细胞核，胞质中充满血红蛋白及少量核糖体。②无核膜包被的拟核区域；胞质中仅见游离核糖体，未观察到线粒体、内质网等膜性细胞器，但观察到由单层膜的扁平囊泡状结构排列形成的光合片层（功能与类囊体相似）。③观察到双层膜包被的细胞核，核仁明显；胞质中可见发达的粗面内质网、高尔基体及大量线粒体。④细胞核结构同③；胞质中溶酶体数量极多；线粒体嵴结构异常。根据上述观察结果，下列分析与推断正确的是（　　） A．样本①状态下的细胞丢失了所有核酸，其较短的寿命与缺乏细胞核有关 B．样本②中观察到的光合片层的功能等同于真核细胞中的叶绿体 C．样本③可代表典型的胰腺腺泡细胞，其粗面内质网和高尔基体与消化酶合成分泌直接相关 D．样本④的异常线粒体嵴结构降低了ATP合成效率，溶酶体增多表明细胞可能处于衰老甚至凋亡阶段 【答案】CD 【详解】A、样本①无细胞核、胞质充满血红蛋白、少量核糖体 → 哺乳动物成熟红细胞（成熟红细胞无细胞核、无众多细胞器，富含血红蛋白运输氧气），哺乳动物成熟红细胞没有细胞核，但细胞质中仍存在线粒体 DNA、核糖体 RNA（rRNA），并没有丢失所有核酸，A错误； B、样本②无核膜、拟核、仅有游离核糖体、无具膜细胞器、有光合片层（功能类似类囊体）→ 蓝细菌（蓝藻，原核光合生物），蓝细菌的光合片层只完成光反应，暗反应在细胞质基质中进行，结构和功能都不等同于完整叶绿体，B错误； C、样本③有细胞核、核仁发达、粗面内质网 + 高尔基体 + 线粒体非常发达 → 合成分泌蛋白功能旺盛的真核细胞（如胰腺腺泡细胞，分泌消化酶），胰腺腺泡细胞能合成分泌消化酶（分泌蛋白）； 分泌蛋白合成路径：核糖体（附着粗面内质网）→粗面内质网加工→高尔基体进一步加工、分类包装→细胞膜分泌； 因此胰腺腺泡细胞粗面内质网、高尔基体、线粒体（供能）高度发达，完全匹配样本③特征，C正确； D、样本④细胞核正常、溶酶体极多、线粒体嵴结构异常 → 细胞代谢异常、趋向衰老凋亡的细胞，线粒体内膜向内折叠形成嵴，是有氧呼吸第三阶段、合成 ATP 的主要场所；嵴结构异常 → 有氧呼吸第三阶段受阻 → ATP 合成效率下降。 细胞衰老、凋亡过程中，溶酶体数量会大量增加，分解衰老损伤细胞器、清除细胞成分，是细胞衰老凋亡的典型特征，D正确。 8．相关研究证实，在健康人血浆内存在游离且具备功能的完整线粒体。细胞间线粒体转移机制目前认为主要有三类：线粒体在细胞间形成的纳米管隧道穿梭；释放含有线粒体的胞外囊泡；直接释放游离形态的线粒体。这种线粒体转移现象对人体的影响及生理意义尚不确定。进一步有研究显示，脂肪细胞和巨噬细胞间存在的线粒体转移过程会受到食物中的长链脂肪酸（LCFA）影响，如下图所示。已知长链脂肪酸是心脏细胞能量代谢的主要底物，但若过度积累可导致心肌功能受损。下列相关叙述错误的是（　　） A．线粒体能离开细胞自由转移，说明其发挥生理功能可以不受细胞核的控制 B．纳米管隧道属于胞间连丝，线粒体在其中穿梭，有可能是作为关键信使在机体内发挥信号转导功能 C．由图可知，LCFA的功能为抑制脂肪细胞释放的线粒体进入巨噬细胞，从而使线粒体更多地转移向心脏 D．在心脏脂肪氧化能力正常情况下，增加食物中脂肪供应可能有利于心脏的能量支持 【答案】AB 【详解】A、线粒体是半自主性细胞器，其发挥生理功能需要细胞核基因和自身基因共同调控，即使能离开细胞自由转移，也不能说明其功能不受细胞核控制，A错误； B、纳米管隧道是细胞间形成的结构，而胞间连丝是植物细胞特有的结构，动物细胞不存在胞间连丝，B错误； C、从图中可以看出，LCFA 抑制脂肪细胞释放的线粒体进入巨噬细胞，从而使线粒体更多地转移向心脏，C正确； D、长链脂肪酸（LCFA）是心脏细胞能量代谢的主要底物，在心脏脂肪氧化能力正常的情况下，增加食物中脂肪供应，LCFA 增多，能为心脏提供更多能量支持，D正确。 9．非酒精性脂肪性肝病（NAFLD）是一种慢性肝病，其特点是过多的脂质以脂滴（一种细胞器）的形式存在于肝细胞中。脂滴可以与细胞中的多种细胞器相互作用，部分关系如下图。下列说法正确的是（ ） A．脂滴的膜最可能是由一层磷脂分子层构成 B．脂滴形成过程所需ATP均来自线粒体 C．脂滴形成后，要完成移动离不开细胞骨架 D．脂滴和溶酶体膜的相互融合体现了生物膜具有选择透过性的特点 【答案】AC 【详解】A、由于磷脂分子具有亲水性的头部和疏水性的尾部，细胞中的磷脂双分子层是由于两层磷脂分子的亲水头部向外，疏水尾部向内排列形成的。而脂滴内部为疏水性的脂质，所以脂滴的膜由磷脂单分子层组成(磷脂分子的疏水尾部朝向脂滴内部，亲水头部朝向细胞质基质),A正确； B、细胞内的ATP主要来自线粒体，但细胞质基质进行的细胞呼吸第一阶段也能产生少量ATP。因此脂滴形成所需的ATP不仅来自线粒体，还来自细胞质基质,B错误； C、细胞骨架(由蛋白质纤维组成)的功能之一是维持细胞形态，支撑细胞器，并参与细胞器的移动。因此脂滴形成后，其移动依赖细胞骨架的牵引，C正确； D、脂滴膜与溶酶体膜的相互融合，体现的是生物膜具有一定的流动性(膜的融合依赖磷脂分子和蛋白质的运动)，D错误。 故选AC。 10．人体具有自我防御能力，能抵御病原体的侵袭。干扰素基因刺激因子（STING）是人体免疫功能的关键参与者，细胞中STING转运到高尔基体后，可激活STING信号通路，即STING与蛋白激酶TBK1结合形成蛋白复合物，进而激活干扰素调控因子IRF3和转录因子NFκB，促进免疫相关基因的表达，如图所示。下列选项正确的是（　　） A．有病毒入侵时，囊泡将STING转运进入高尔基体，可以体现囊泡和高尔基体的膜具有流动性 B．到达高尔基体的STING与蛋白激酶TBK1结合形成蛋白复合物，水解ATP直接提供能量，并通过磷酸化激活干扰素调控因子IRF3和转录因子NFκB C．激活的IRF3进入细胞核，促进细胞表达干扰素，抑制病毒增殖，这种免疫为特异性免疫 D．经研究可知激活转录因子NFκB，促进细胞表达抗原呈递相关蛋白，将病毒的抗原呈递在细胞表面，有利于T细胞识别并裂解被病毒感染的靶细胞，因此这种免疫方式为细胞免疫 【答案】ABD 【详解】A、有病毒入侵时，囊泡将STING转运进入高尔基体，需要囊泡膜和高尔基体的膜融合，体现了囊泡和高尔基体的膜具有一定的流动性，A正确； B、ATP是直接能源物质，故到达高尔基体的STING与蛋白激酶TBK1结合形成蛋白复合物，水解ATP直接提供能量，磷酸化激活干扰素调控因子IRF3，B正确； C、干扰素抗病毒机制属于非特异性免疫。干扰素由宿主细胞分泌后，刺激邻近细胞产生抗病毒蛋白，抑制病毒复制。其作用不针对特定病毒，属于非特异性免疫，C错误； D、STING蛋白复合物还可以激活转录因子NFκB，促进细胞表达抗原呈递相关蛋白，进而可将入侵病毒的抗原呈递在细胞表面，有利于T细胞通过特异性受体识别到病毒抗原后活化，裂解被病毒感染的靶细胞，这种免疫方式为细胞免疫，D正确。 故选ABD。 压轴题提升06 跨膜运输 1．植物受逆境胁迫时胞质（细胞质基质）Ca2+快速升高，随后主要通过两条途径回收：①内质网膜上Ca2+/ATP酶（ECA）主动将Ca2+运入内质网；②液泡膜上Ca2+/H+反向转运体（CAX）借助H+梯度将Ca2+运入液泡。研究者用冷激诱导胞质Ca2+迅速升高，测定胞质Ca2+恢复至基础水平的时间：野生型120 s，突变体甲（ECA基因敲除）240 s，突变体乙（CAX基因敲除）200 s，双突变体350 s。下列说法正确的是（　　） A．逆境胁迫下，胞质Ca2+浓度高于内质网和液泡 B．内质网和液泡均参与胞质Ca2+回收，且液泡回收速度更快、作用更显著 C．抑制内质网膜和液泡膜Ca2+通道，冷激后胞质Ca2+峰值降低 D．液泡膜ATP酶活性被抑制后，突变体甲的恢复时间不变 【答案】C 【详解】A、Ca2+通过ECA主动运入内质网、通过CAX逆浓度梯度运入液泡，主动运输是逆浓度梯度运输，说明内质网和液泡内的Ca2+浓度高于胞质，A错误； B、敲除ECA（仅存液泡回收途径）的突变体甲恢复时间为240s，敲除CAX（仅存内质网回收途径）的突变体乙恢复时间为200s，说明缺失内质网途径对Ca2+回收的影响更大，内质网的作用更显著，B错误； C、冷激时胞质Ca2+快速升高，是内质网、液泡中高浓度的Ca2+通过膜上Ca2+通道顺浓度梯度释放到胞质导致的，抑制Ca2+通道会减少Ca2+的释放量，冷激后胞质Ca2+峰值降低，C正确； D、突变体甲ECA基因敲除，只能依靠CAX途径回收Ca2+，CAX依赖液泡膜两侧的H+梯度工作，而H+梯度由液泡膜ATP酶主动运输H+进入液泡建立，抑制液泡膜ATP酶活性会导致H+梯度消失，CAX无法正常转运Ca2+，恢复时间会延长，D错误。 2．绿色植物叶肉细胞合成的蔗糖主要通过图中①②途径转移，最终进入筛管进行长距离运输。下列叙述错误的是（　　） A．蔗糖适合长距离运输可能与其水溶性好有关 B．蔗糖借助胞间连丝转移至维管束鞘细胞的过程依赖于蔗糖的浓度差 C．H+运出伴胞细胞的过程中转运蛋白会发生磷酸化导致空间结构改变 D．适度升高薄壁细胞与伴胞细胞间隙的pH会使蔗糖转运速率加快 【答案】D 【详解】A、蔗糖是水溶性二糖，性质稳定，适合在植物汁液中长距离运输，A正确； B、蔗糖通过胞间连丝在细胞间转移是顺浓度梯度的扩散，依赖蔗糖的浓度差，B正确； C、H+运出伴胞为主动运输，H+−ATP酶（转运蛋白）催化ATP水解时，自身会发生磷酸化，空间结构改变从而完成H+转运，C正确； D、分析题图可知，H+−ATP酶消耗ATP，将伴胞细胞内的H+主动运输到细胞间隙，使细胞间隙H+浓度高于伴胞细胞内，蔗糖-H+同向转运体依靠H+的浓度梯度势能，将蔗糖和H+一同转运进入伴胞，适度升高细胞间隙pH，会使细胞间隙H+浓度降低，H+的浓度差减小，蔗糖转运的动力下降，蔗糖转运速率会减慢，D错误。 3．甲氨蝶呤是一种抗肿瘤药物。图1表示该药物在肿瘤细胞膜上的转运过程。为研究肿瘤细胞对该药物产生耐药性的机制，研究者检测了不同类型肿瘤细胞中RFC1和P-gp的含量，结果如图2所示。下列相关叙述错误的是（    ） A．抑制细胞呼吸会对甲氨蝶呤的排出产生影响 B．图2中的蛋白Ⅰ和Ⅱ分别代表P-gp和RFC1蛋白 C．联合使用P-gp抑制剂可提高甲氨蝶呤的效果 D．需增设“正常细胞组”以比较两种蛋白的含量变化 【答案】D 【详解】A、甲氨蝶呤通过P-gp排出细胞的过程，是逆浓度梯度的主动运输（从细胞质到细胞外，细胞外药物浓度更高），主动运输需要消耗细胞呼吸提供的能量。所以抑制细胞呼吸会减少能量供应，影响甲氨蝶呤的排出，A正确； B、耐药型肿瘤细胞能排出更多甲氨蝶呤，所以需要更多的P-gp蛋白；而RFC1是负责摄入药物的，耐药细胞会减少药物摄入，所以RFC1含量不会升高甚至降低。从图2看，蛋白Ⅰ在耐药细胞中含量更高，蛋白Ⅱ无明显变化，符合P-gp和RFC1的特征，B正确； C、P-gp的作用是排出细胞内的甲氨蝶呤，使用P-gp抑制剂后，药物难以被排出，会在肿瘤细胞内积累，从而增强药物的抗肿瘤效果，C正确； D、图2中已经设置了“正常肿瘤细胞组”和“耐药型肿瘤细胞组”，通过对比这两组，就能看出两种蛋白的含量变化，不需要额外增设正常细胞组，D错误。 4．细胞外空间的蔗糖分子能够通过筛管—伴胞复合体（SE-CC），逐步汇入主叶脉并运输到植物体其他部位。SE-CC的质膜上有“蔗糖-H+共运输载体”（SU载体），SU载体与泵相伴存在，如图所示。下列分析正确的是（    ） A．SE-CC会将营养物质从叶肉细胞运走，而抑制光合作用 B．细胞外空间的蔗糖浓度一般比SE-CC蔗糖浓度高 C．通过载体和泵进出SE-CC的方式不同 D．SE-CC中ATP水解酶的活性强弱与蔗糖分子进入SE-CC效率无关 【答案】C 【详解】A、把蔗糖运走，会让叶肉细胞里的蔗糖浓度降低，反而会促进光合作用（减少产物积累对光合的抑制），A错误； B、蔗糖是靠协同运输 “主动” 运进SE-CC的，所以SE-CC里的蔗糖浓度会比细胞外更高，细胞外的蔗糖浓度更低，B错误； C、H+通过H+泵：消耗 ATP，是主动运输（逆浓度梯度）， H+通过SU载体：顺浓度梯度，是协助扩散，同时带动蔗糖进入。 两者进出方式不同，C正确； D、 ATP 水解酶活性越强，H+泵把 H+泵到细胞外的能力就越强，H+浓度差越大，蔗糖的协同运输效率就越高，所以两者有关，D错误。 5．植物体内蔗糖的运输对光合产物的分配和植物生长发育具有重要作用。如图为某植物细胞对蔗糖的运输过程示意图，据图分析，下列叙述错误的是（　　） A．蔗糖以主动运输的方式由细胞质基质进入液泡 B．该细胞的细胞外pH高于细胞质基质，液泡内的pH低于细胞质基质 C．液泡膜上的ATP酶和焦磷酸化酶均具有运输和催化功能 D．图中各转运蛋白均是载体蛋白，对于维持细胞质基质中H+浓度的相对稳定起重要作用 【答案】B 【详解】A、蔗糖从细胞质基质进入液泡，依赖液泡内高浓度H+顺浓度梯度流出产生的势能，属于逆浓度梯度的主动运输，A正确； B、质膜ATP酶会将细胞质基质的H+逆浓度泵到细胞外，因此细胞外H+浓度高于细胞质基质；H+浓度越高pH越低，因此细胞外pH低于细胞质基质。液泡膜ATP酶会将H+逆浓度泵入液泡，液泡H+浓度更高，pH低于细胞质基质。B错误； C、液泡膜ATP酶可催化ATP水解，同时转运H+；液泡膜焦磷酸化酶可催化PPi水解为2Pi，同时转运H+，二者都兼具催化和运输功能，C正确； D、图中所有参与物质转运的蛋白都是载体蛋白，不同载体分别调节细胞质基质H+的进出，共同维持细胞质基质H+浓度的相对稳定，D正确。 6．盐胁迫下，大量Na⁺进入植物根部细胞会抑制K⁺吸收，导致Na+/K+比例异常，使细胞内酶失活。碱蓬等耐盐植物能在盐胁迫下正常生长，其根细胞生物膜借助H⁺-ATP 泵维持H⁺在膜两侧的浓度差，并借助Ca²⁺调节 HKT1、AKT1转运蛋白的功能，机制如图。下列分析错误的是（    ） A．细胞膜和液泡膜上的H⁺-ATP泵通过主动运输维持膜外和液泡内的酸性环境 B．为调节细胞中Na⁺/K⁺比例，推测Ca²⁺对HKT1、AKT1的作用依次是促进、抑制 C．NHX 可提高液泡中Na⁺浓度，提高细胞液渗透压，增强盐胁迫能力 D．耐盐植物根细胞中，质子泵、SOS1和NHX 的结构分化与功能区隔，是自然选择的结果 【答案】B 【详解】A、细胞膜和液泡膜上的H+−ATP泵在转运H+时会消耗ATP，因此是主动运输，A正确； B、根据题干，盐胁迫是因为Na+/K+比例升高，碱蓬等耐盐植物借助Ca2+抑制HKT1、促进AKT1转运蛋白的功能，B错误； C、据图可知，NHX可以把细胞质中的Na+逆浓度转运到细胞液中，增加细胞液渗透压，增强盐胁迫能力，C正确； D、耐盐植物根细胞中，质子泵、SOS1和NHX的结构分化与功能区隔是为了适应盐胁迫，在自然选择的作用下形成的适应性特征，是自然选择的结果，D正确。 7．胃壁泌酸细胞分泌胃酸辅助消化，胃酸分泌过多会伤害胃黏膜，严重时会导致胃溃疡。胃壁非泌酸细胞顺浓度吸收Cl−的同时，将HCO3-排入黏液层，过程如图所示。下列叙述错误的是（　　） A．Cl−通过Cl−通道排出泌酸细胞时，需要与Cl−通道结合但不消耗ATP B．非泌酸细胞排出HCO3-的过程，是借助载体蛋白的顺浓度梯度的协助扩散 C．若用药物抑制泌酸细胞中H+−K+−ATP酶的活性，可减轻胃溃疡患者的症状 D．胃蛋白酶原在H+的作用下被激活为胃蛋白酶，体现了H+作为信息分子调节酶的活性 【答案】ABD 【详解】A、Cl-通过通道蛋白时，不需要与通道蛋白结合，也不需要消耗ATP，A错误； B、非泌酸细胞顺浓度吸收Cl-，同时借助载体蛋白逆浓度排出HCO3-，该过程中HCO3-通过主动运输机制实现逆浓度梯度的跨膜转运，其能量来源于Cl-的电化学梯度，B错误； C、H+-K+-ATP酶是泌酸细胞分泌H+（胃酸）的关键转运蛋白，抑制其活性可减少胃酸分泌，降低胃酸对胃黏膜的损伤，从而减轻胃溃疡患者的症状，C正确； D、H+只是提供酸性环境，激活胃蛋白酶，不是信息分子，信息分子的调节通常需要与受体结合、启动信号转导过程，H+不具备这一特征，D错误。 8．镉（Cd）污染会严重危害水稻生长，研究发现外源施加茉莉酸甲酯（MeJA）能显著提高水稻对Cd的耐受性，其部分机理如图所示，下列叙述错误的是（　　） 注：HMA3是一种定位于特定细胞器上的ATP酶；PCs是植物体内用于螯合、钝化重金属离子的一类特殊小分子肽。 A．外源MeJA进入细胞核直接促进相关基因的表达 B．携带HMA3的囊泡沿着细胞骨架向液泡移动的过程需要能量驱动 C．HMA3将Cd2+转运至液泡内时不会发生空间结构的改变 D．若HMA3功能完全丧失，则外源MeJA将无法缓解Cd2+毒害 【答案】ACD 【详解】A、据题图可知，MeJA需要与受体结合后，通过受体（信号通路）促进相关基因表达，并非MeJA自身直接进入细胞核直接促进基因表达，A错误； B、携带 HMA3 的囊泡沿着细胞骨架向液泡移动的过程，属于细胞内的物质运输，需要消耗ATP供能，B正确； C、据题干信息和题图可知，HMA3是一种ATP酶（载体蛋白），在转运 Cd2+的过程中，会与 Cd2+结合，其空间结构会发生改变，以完成物质的转运，C错误； D、从图中可以看出，外源MeJA缓解Cd2+毒害有两条途径：一方面促进PCs合成，形成Cd-PC 复合物，降低游离Cd2+的毒性；另一方面促进HMA3的表达，将Cd2+转运至液泡中隔离。因此，即使HMA3功能完全丧失，MeJA仍可通过PCs途径缓解Cd2+毒害，D错误。 9．细胞呼吸过程中的电子传递链是存在于线粒体内膜上的一系列蛋白复合物和电子载体组成的连续反应系统，能将来自NADH的高能电子逐步传递给氧气，最终生成水，并在此过程中释放能量用于合成ATP。丙酮酸是糖代谢过程的重要中间物质，丙酮酸转运蛋白（MPC）运输丙酮酸通过线粒体内膜的过程如下图。下列相关叙述错误的是（    ） A．MPC功能增强的动物细胞中乳酸积累将会增多 B．H+通过主动运输维持了线粒体内膜两侧pH C．若电子传递链受阻可能通过抑制丙酮酸的运输而影响其他过程 D．丙酮酸转移的速率与线粒体内膜两侧的H+梯度无关 【答案】AD 【详解】A 、MPC 功能增强时，丙酮酸更易通过线粒体内膜进入线粒体进行有氧呼吸。无氧呼吸的底物减少，乳酸积累会减少，A错误； B 、线粒体内膜两侧的 pH 梯度由电子传递链建立，H⁺从线粒体基质泵到膜间隙的过程需消耗能量，为主动运输过程，B正确； C 、电子传递链受阻会导致 H⁺无法正常泵到膜间隙，线粒体内膜两侧 H⁺梯度消失。若 MPC 运输丙酮酸与 H⁺顺浓度梯度回流偶联（H⁺回流为丙酮酸运输供能），则电子传递链受阻会抑制丙酮酸运输，进而影响有氧呼吸后续过程，C正确； D 、丙酮酸转移速率受多种因素影响，与丙酮酸浓度差，MPC 的数量、线粒体内膜两侧的 H⁺梯度等有关，D错误。 10．TPC家族蛋白是溶酶体膜上对ATP敏感的Na+通道，其在维持溶酶体较低pH的过程中发挥重要作用。下图为TPC受细胞营养状态调控的示意图，箭头粗细代表离子运输量的多少，虚线表示运输受阻。下列叙述正确的是（　　） A．图示ATP既能提供能量，也有调控TPC蛋白的功能 B．细胞能量供应不足时，Na+顺浓度梯度运至细胞质基质 C．细胞内ATP主要来自葡萄糖在线粒体内分解产生 D．该调节机制有利于动物在营养缺乏时发生细胞自噬 【答案】ABD 【详解】A、题图显示，细胞在营养充足时，ATP为溶酶体吸收氢离子提供能量，同时可以阻止溶酶体膜上TPC1和TPC2发挥作用，而在营养缺乏初期和后期，ATP不足，此时溶酶体膜上的TPC1和TPC2均打开，将钠离子转运出溶酶体，说明ATP既能提供能量，又能调控TPC蛋白，A正确； B、结合题图分析，细胞营养缺乏时能量供应也会不足，溶酶体膜上的TPC1和TPC2均打开，将钠离子转运到细胞质基质，由于该过程不消耗能量，所以是顺浓度梯度的，B正确； C、葡萄糖在细胞质基质中被分解，细胞内ATP主要来自线粒体内分解丙酮酸的过程，C错误； D、细胞自噬过程需要溶酶体的参与，而题图所示的调节机制显示，当动物细胞缺乏营养的后期，ATP可以促进氢离子转运至溶酶体，溶酶体中氢离子浓度升高，从而有利于细胞自噬的发生，D正确。 压轴题提升07 酶相关实验探究 1．变构调节是酶活性调节的重要方式，小分子与酶的调节位点结合会引起酶空间结构改变，进而改变酶与底物的亲和力。大肠杆菌嘧啶核苷酸合成的限速酶ATCase的变构调节如图所示（R态：底物亲和力高；T态：底物亲和力低），下列关于ATCase变构调节的叙述，正确的是（    ） A．ATP与CTP均可与ATCase的底物结合位点结合，引发酶的空间结构改变 B．CTP与ATCase结合后构象改变，该变构使酶与底物结合受阻且构象无法复原 C．R态的ATCase与T态相比，在相同条件下，达到相同反应速率所需底物浓度更低 D．ATP和CTP对ATCase的变构调节，属于生物代谢中的正反馈调节 【答案】C 【详解】A、结合题意及题图可知，ATP、CTP与ATCase的调节位点结合引发酶的空间结构改变，A错误； B、CTP与ATCase调节位点结合后构象改变，该变构使酶与底物结合受阻，ATCase仅转变为低活性的T态，该转变是可逆的，B错误； C、ATP处理后ATCase为R态，对底物亲和力更高，因此达到相同反应速率时，ATP处理组所需的底物浓度比CTP处理组更低，C正确； D、ATP和CTP对ATCase的变构调节，属于生物代谢中的负反馈调节，如CTP是嘧啶核苷酸合成的产物，产物CTP积累后会抑制ATCase活性，减慢合成过程，该调节属于负反馈调节，D错误。 2．在农业生产中，常用脲酶抑制剂来减缓尿素分解，提高肥效。某研究团队从植物中提取了两种候选抑制剂——类黄酮和Urease-IN-2。为探究二者对脲酶活性的抑制原理进行了实验，实验结果如图所示。下列说法正确的是（　　） A．脲酶能够高效催化尿素分解，是因为其为反应提供大量的活化能 B．由曲线②可知，类黄酮通过与脲酶可逆结合，抑制尿素分解 C．由曲线③可知，Urease-IN-2与尿素竞争脲酶同一结合位点 D．将类黄酮与Urease-IN-2混合使用，可完全抑制脲酶活性 【答案】B 【详解】A、酶的作用机理是降低化学反应的活化能，不能为反应提供活化能，A错误； B、曲线②（类黄酮处理）中，随着尿素浓度升高，尿素分解的最大速率最终可以接近无抑制剂的对照组（曲线①），符合竞争性可逆抑制的特点：类黄酮与脲酶可逆结合，当尿素浓度足够高时，尿素可以竞争取代类黄酮结合脲酶，最终最大分解速率恢复到接近正常水平，B正确； C、如果Urease-IN-2和尿素竞争脲酶的同一结合位点，那么高尿素浓度下，最大分解速率应该可以恢复到对照组水平；但曲线③中最大分解速率远低于对照组，说明它属于非竞争性抑制，不与尿素竞争同一结合位点，C错误； D、没有实验证据支持二者混合可以完全抑制脲酶活性，且两种抑制剂单独使用时都没有完全抑制脲酶，混合后也无法完全抑制，D错误。 3．科研人员从鲫鱼体内提取到一种叫酸性磷酸酶（简称ACP）的化学物质，它是生物体内控制磷代谢的重要酶类。为研究不同金属离子对该酶活性的影响，科研人员进行了一系列实验，检测出在最适温度下不同环境中ACP的活力如下图所示。下列有关说法正确的是（　　） A．该实验的自变量是金属离子浓度，因变量是ACP的相对活力 B．若升高温度，每个小组中ACP的相对活力会提高 C．ACP的相对活力受Ca2+和Mg2+的浓度变化的影响更大 D．Pb2+和Cd2+处理后，ACP为代谢提供活化能的能力降低 【答案】C 【详解】A、图 1 和图 2 中，金属离子的种类（Ca²⁺、Mg²⁺、Pb²⁺、Cd²⁺）不同，浓度也在变化，所以自变量不只是浓度，A错误； B、酶在最适温度时活性最高，若升高温度，酶活性会下降，ACP 的相对活力会降低，B错误； C、从图中可以看出，Ca²⁺和 Mg²⁺使酶活力提升的幅度，大于 Pb²⁺和 Cd²⁺使其降低的幅度，说明其对酶活力的影响更显著，C正确； D、Pb²⁺和 Cd²⁺处理后，ACP 的相对活力降低，说明其降低活化能的能力下降，而非提供活化能的能力降低，D错误。 故选C。 4．为验证Ca2+泵是一种具有ATP水解酶活性的载体蛋白，研究人员设计了实验如表所示。已知Ca2+泵的活性依赖脂质膜环境，且ATP水解酶抑制剂、囊泡都需预保温才能完全起效。下列叙述错误的是（　　） 组别 实验体系组成 甲组 缓冲液+含Ca2+泵的细胞膜囊泡+Ca2++ATP溶液 乙组 缓冲液+去除Ca2+泵的细胞膜囊泡+Ca2++ATP溶液 丙组 缓冲液+去Ca2+泵的细胞膜囊泡+ATP溶液 丁组 缓冲液+含Ca2+泵的细胞膜囊泡+Ca2++ATP溶液（ATP水解酶抑制剂与囊泡预保温30min） A．ATP水解释放的磷酸基团能使Ca2+泵分子磷酸化 B．该实验需要检测各组体系中ADP和Ca2+浓度的变化 C．甲组为对照组，乙、丙、丁组为实验组，运用了“减法原理” D．预测乙、丙、丁组的检测结果基本相同，缓冲液中Ca2+浓度均显著低于甲组 【答案】D 【详解】A、Ca²⁺泵是参与Ca²⁺主动运输的载体蛋白，ATP水解释放的磷酸基团可使Ca²⁺泵分子磷酸化，使其空间结构改变，完成Ca²⁺的跨膜运输，A正确； B、验证Ca²⁺泵的ATP水解酶活性，需要检测ATP水解产物ADP的含量变化；验证其运输Ca²⁺的载体功能，需要检测缓冲液中Ca²⁺的浓度变化，因此需检测两组指标，B正确； C、甲组为未做处理的对照组，乙组去除Ca²⁺泵、丙组不添加Ca²⁺、丁组通过抑制剂抑制ATP水解酶活性，均是通过去除某种影响因素设置实验组，运用了实验设计的“减法原理”，C正确； D、甲组Ca²⁺泵可正常发挥功能，将缓冲液中的Ca²⁺运入囊泡，因此甲组缓冲液Ca²⁺浓度显著降低；乙组无Ca²⁺泵、丁组Ca²⁺泵活性被抑制剂抑制，均无法转运Ca²⁺，缓冲液Ca²⁺浓度显著高于甲组，丙组未添加Ca²⁺，不能得出其Ca²⁺浓度低于甲组的结论，D错误。 故选D。 5．已知α-淀粉酶的最适温度为（60℃，某同学为了探究pH对α-淀粉酶活性的影响，在35℃和45℃两个温度条件下设置一系列pH梯度，反应进行3min时迅速在每支试管中同时加入足量的NaOH溶液，测定每支试管中的淀粉的剩余量，得到如图所示的曲线。下列说法错误的是（　　） A．该探究实验的自变量是pH和温度，因变量是淀粉酶的活性 B．反应3min后迅速加入足量NaOH溶液，目的是使酶失去活性 C．图中实线为45℃的实验结果，α-淀粉酶发挥催化的pH值范围1~13 D．A点限制反应速率的因素主要是温度，酶促反应速率为 【答案】D 【详解】A、自变量：本实验探究的是pH 和温度对 α- 淀粉酶活性的影响，因此这两个都是自变量。 因变量：实验通过测定淀粉的剩余量来反映酶活性，A正确； B、酶的催化需要适宜的条件，反应进行 3 分钟后，迅速加入足量 NaOH 溶液，会使溶液 pH 急剧升高，导致 α- 淀粉酶变性失活，从而终止反应，以便准确测定此时的淀粉剩余量，B正确； C、温度影响：α- 淀粉酶的最适温度为 60℃，45℃比 35℃更接近最适温度，因此在 45℃时酶的活性更高，催化效率更强，淀粉剩余量会更少。图中实线在大部分 pH 值下的淀粉剩余量都低于虚线，因此实线代表的是 45℃的实验结果。 pH 范围：在 pH 为 1 和 13 时，淀粉剩余量与初始量（y₀）相同，说明酶已经失活，无法催化反应。因此，α- 淀粉酶发挥催化作用的 pH 值范围是在 1 到 13 之间（不包括 1 和 13），C正确； D、限制因素：A 点对应的 pH 为 7，是该酶的最适 pH，此时酶活性在该 pH 下达到最高。但实验温度为 35℃或 45℃，均低于最适温度 60℃，因此限制 A 点反应速率的主要因素是温度。 酶促反应速率：反应速率 = 底物消耗量 / 时间。底物消耗量为 (y₀ - y₁) g，时间为 3 min，因此酶促反应速率为 (y₀ - y₁)/3 g・min⁻¹，D错误。 故选D。 6．图甲为酶催化反应过程模式图，图乙表示在最适温度下，酶的催化反应速率与反应物浓度之间的关系。下列说法正确的是（    ） A．图甲为概念模型，可以解释酶具有专一性 B．若在A点提高反应温度，反应速率会升高 C．若在B点增加②的浓度，反应速率升高 D．若在C点增加①的浓度，反应速率升高 【答案】D 【详解】A、图甲是图片，是物理模型，图中酶与底物的缺口互补，酶与特定底物结合体现专一性，A错误； B、本实验是在最适温度条件下进行的，若再提高温度，酶活性会下降，则反应速率降低，B错误； C、曲线BC段随反应物浓度的增加，催化速率不变，所以在B点增加反应物浓度，反应速率不变，C错误； D、曲线BC段随着反应物浓度的增加，催化速率不变，说明此时限制催化速率的因素最有可能是酶的数量，所以C点时，往反应物中加入少量同样的酶即①，反应速率会加快，D正确。 故选D。 7．还原糖能与黄色的二硝基水杨酸（DNS）反应生成棕红色物质。为研究植物提取液甲对α-淀粉酶活力的抑制效果，某小组设计了四组实验（见表）。下列有关分析正确的是（　　） 组别 酶液 植物提取液甲 PBS缓冲液 淀粉溶液 DNS 去离子水 ① 0.25 — 0.5 0.5 1 5 ② — — 0.5 0.5 1 5 ③ 0.25 0.25 0.5 0.5 1 5 ④ — 0.25 0.5 0.5 1 5 A．PBS缓冲液能维持pH，确保酶的活性稳定 B．①组和④组经充分反应后棕红色深浅程度接近 C．设置②组和④组可排除淀粉的非酶促反应的影响 D．③组棕红色越深说明植物提取液甲的抑制效果越弱 【答案】AD 【详解】A、PBS缓冲液（磷酸盐缓冲液）的作用就是维持反应体系的pH稳定，避免pH变化影响酶的活性，确保酶的活性稳定，A正确； B、①组有α-淀粉酶，淀粉会被水解产生较多还原糖，与DNS反应后棕红色深。 ④组没有酶，植物提取液甲不会直接产生大量还原糖，棕红色浅。 两者反应后棕红色深浅差异明显，B错误； C、②组（无酶、无提取液）：可检测淀粉自身是否会发生非酶促水解，排除淀粉本身分解产生还原糖的干扰。 ④组（无酶、有提取液）：可检测植物提取液甲本身是否含有还原糖，或是否会与淀粉反应产生还原糖，排除提取液本身的干扰，C错误； D、③组同时加入酶和提取液甲，若棕红色越深，说明生成的还原糖越多，证明 α−淀粉酶活性越高，即植物提取液甲对淀粉酶活力的抑制效果越弱，D正确。 8．裂解性多糖单加氧酶（LPMO）通过氧化裂解反应破坏纤维素等多糖表面的结晶，为纤维素酶提供更多的结合位点，从而提高纤维素的降解效率。图1表示Cu2+对该酶活性的影响，图2、图3分别表示pH和温度对该酶活性的影响。下列叙述错误的是（    ） A．据图1可知，Cu2+对该酶的活性具有低浓度促进、高浓度抑制的特点 B．探究pH和温度对该酶活性影响时，先将酶与底物混合再在预设条件下进行测定 C．据实验结果可知，该酶在pH为7、温度为50℃时为化学反应提供的活化能最多 D．据实验结果可知，该酶在pH为7、温度为50℃时稳定性最高，应在此条件下保存 【答案】BCD 【详解】A、图1中，Cu2+浓度为0的组别为对照组，与对照组相比，Cu2+浓度小于1mmol/L时，促进该酶活性，Cu2+浓度大于或等于1mmol/L时，抑制该酶活性，A正确； B、探究pH和温度对该酶活性影响时，先让酶与底物达到预设条件再混合，B错误； C、据实验结果可知，该酶在pH为7、温度为50℃时酶的活性最高，即降低化学反应的活化能最多，但不能为化学反应提供活化能，C错误； D、酶的活性在最适pH和低温条件下稳定性最高，故应在此条件下保存，D错误。 9．荧光素在接受ATP的能量后被激活，并在荧光素酶的催化作用下发出荧光。兴趣小组根据该原理研发了一款重金属毒性检测试剂盒，通过实验探究试剂盒使用的最适温度，并检测了部分重金属毒性，实验结果分别如下表和图所示。Ar为相对发光值，EC50值为发光反应的抑制率为50%时所对应的重金属浓度。下列说法错误的是（    ） 组别 1 2 3 4 5 6 无菌水（μL） 100 100 100 100 100 100 A溶液（μL） 300 300 300 300 300 300 ATP溶液（μL） 100 100 100 100 100 100 温度（℃） 5 15 20 25 30 60 Ar（103·min—1） ？ 150 180 50 8 0.01 A．A溶液应含有荧光素和荧光素酶等物质 B．1组和6组的Ar值可能相似，影响酶活性的原理相同 C．温度在20℃左右时，最适合试剂盒的使用和保存 D．可推测同等浓度下，氯化锰的毒性作用最强 【答案】BCD 【详解】A、荧光素在接受ATP的能量后被激活，并在荧光素酶的催化作用下发出荧光。表格中已经单独添加了ATP溶液，因此A溶液需要包含荧光素和荧光素酶，A正确； B、1组5℃条件下，酶的活性降低，但是空间结构没有破坏。6组60℃温度过高，酶的空间结构被破坏，失活，二者原理不同，B错误； C、从表格可知，时相对发光值Ar最大，说明酶活性最高，最适合试剂盒使用；但酶制剂适合在低温条件下保存，不能在保存，C错误； D、EC50是抑制率达到50%时对应的重金属浓度，越小说明越低浓度就能达到50%抑制，毒性越强。曲线中氯化汞对应的最小，因此其毒性最强，D错误。 故选BCD。 10．利用淀粉——琼脂培养基进行探究酶特性的相关实验：5个圆点位置（如图所示）贴上含不同试剂的滤纸片→37℃恒温箱中保温→2h后除去滤纸片→加入某试剂处理1min后洗脱→观察圆点的颜色变化。实验结果如表所示。下列叙述错误的是（　　） 编号 所加试剂 某试剂处理后的颜色 ① 清水 蓝黑色 ② 新鲜唾液 棕色 ③ 10%盐酸+新鲜唾液 蓝黑色 ④ 煮沸的唾液 蓝黑色 ⑤ 2%的蔗糖酶溶液 蓝黑色 A．若将恒温箱温度从37 ℃调高到60℃，所有实验组的反应时间都会缩短 B．除去滤纸片后加入的某试剂是斐林试剂，处理时需要水浴加热 C．②与⑤的实验结果对比，可说明唾液淀粉酶分解淀粉具有高效性 D．②与④的实验结果对比，说明高温使唾液淀粉酶失去催化活性 【答案】ABC 【详解】A、高温会使酶失去活性，且该过程是不可逆的，唾液淀粉酶在60℃活性减弱，故不可能加快反应缩短时间，A错误； B、该实验是利用淀粉遇碘液变蓝的原理来检测淀粉是否被分解，所以加入的试剂常用碘液，B错误； C、②与⑤组成的对照，自变量是酶的种类，但都为生物催化剂，只能说明酶具有专一性，而酶的高效性是指酶作为生物催化剂，能够显著提高化学反应速率，其催化效率远超无机催化剂，C错误； D、④的颜色为蓝黑色，是因为高温使淀粉酶失活，故②与④的实验结果对比，说明高温使唾液淀粉酶失去催化活性，D正确。 故选ABC。 压轴题提升08 光合作用和呼吸作用综合大题 1．叶绿体膜上存在着同时转运ATP、ADP和Pi的载体蛋白NTT，三者的浓度梯度均是驱动NTT转运物质的必要条件。在黑暗条件下，NTT可以将ATP从细胞质基质转运到叶绿体基质，同时将ADP和Pi进行反向转运。下列叙述正确的是（　　） A．NTT转运ATP时，无需与ATP结合 B．光照充足的条件下，NTT转运物质的效率可能会下降 C．黑暗条件下，细胞质基质中供给叶绿体的ATP仅来自线粒体的有氧呼吸 D．黑暗条件下，NTT转运ATP的方式为协助扩散，转运ADP和Pi的方式为主动运输 【答案】B 【详解】A、NTT为载体蛋白，其转运ATP时，需与ATP结合，A错误； B、在光照充足的条件下，叶绿体通过光反应合成ATP，导致叶绿体基质内ATP浓度升高，ADP和Pi浓度降低，从而减少了细胞质基质与叶绿体之间ATP、ADP和Pi的浓度梯度，由于浓度梯度是驱动NTT转运的必要条件，梯度减小可能导致转运效率下降，B正确； C、黑暗条件下，细胞质基质中的ATP可来自线粒体的有氧呼吸，还可来自细胞质基质中的糖酵解等过程，C错误； D、根据题干，三者的浓度梯度均是驱动转运的必要条件，说明转运是顺浓度梯度进行的，黑暗条件下，ATP从细胞质基质进入叶绿体基质，ADP和Pi从叶绿体基质运出，均属于协助扩散，D错误。 2．为探究果实中光合产物的来源，研究人员取三组番茄植株，每组选择不同位置的叶层分别置于含14CO2的透明密闭小室中进行标记（已知底层叶的光合能力仅次于第二层叶）。一段时间后，检测各组植株不同器官中含碳有机物的放射性强度，结果如图。下列叙述正确的是（　　） A．果实中的光合产物主要来源于下一层叶 B．光合产物只能从上层器官向下层器官运输 C．随着植株的成熟，底层叶的光合作用强度逐渐增大 D．在果实收获期适量去除底层叶有利于提高番茄产量 【答案】D 【详解】A、从 2、3 组数据看，第一层叶主要供应第一层果，第二层叶主要供应第二层果，果实的光合产物主要来源于同层或相邻上层叶，而非下一层叶，A错误； B、1组底层叶标记后，上层的第一层果也出现了放射性，说明光合产物可以从下层向上层运输，并非只能单向运输，B错误； C、题干明确说明 “底层叶的光合能力仅次于第二层叶”，且底层叶标记后，自身叶片的放射性高但向果实运输的少，说明底层叶光合效率低，且随着植株成熟，底层叶通常会老化，光合作用强度会逐渐降低，C错误； D、底层叶的光合产物向果实运输的效率很低，且底层叶会消耗养分。去除底层叶后，植株可以将更多的养分和光合产物分配给上层的功能叶和果实，从而提高番茄产量，D正确。 3．光质和土壤中的盐含量是影响作物生理状态的重要因素。为探究不同光质对高盐含量（盐胁迫）下某作物生长的影响，将作物分组处理一段时间后，结果如图所示（光补偿点指当总光合速率等于呼吸速率时的光照强度）。下列叙述不正确的是（　　） A．仅选用上述①③④组进行对比分析，还不足以探究实验光处理是否完全抵消了盐胁迫对该作物生长的影响 B．温度和二氧化碳浓度是该实验的无关变量 C．在光照强度达到光补偿点时（CO2消耗量与光照强度视为正比关系），④组的总光合速率大于③组的总光合速率 D．光对植物生长的作用有为光合作用提供能量和作为信号调节植物生长发育两个方面 【答案】A 【详解】A、为探究实验光处理是否完全抵消了盐胁迫对该作物生长的影响， 应选择①③④组，①组和③组对照可说明盐胁迫对植物生长具有一定的影响， ①组、③组和④组对照可说明实验光是否完全抵消了盐胁迫对作物生长的影响，A错误； B、实验中除了自变量和因变量，其余变量称为无关变量，该实验中的无关变量有温度和二氧化碳浓度等，B正确； C、④组呼吸作用强于③组，但是两组光补偿点相同也就是呼吸速率等于总光合速率时的光照强度相等，所以④组达到光补偿点时的总光合速率大于③组，C正确； D、光可以为植物光合作用提供光能；同时光可以作为一种光信号调节植物生长发育，故光对植物生长发育的作用有为光合作用提供能量和作为一种信号调节植物生长发育两个方面，D正确。 4．为探究光照强度和CO2浓度对某植物光合速率的影响，科研人员在不同光照强度（高/低）和不同CO2浓度（高/低）组合条件下，测定该植物叶片的净光合速率，结果如图所示。同时，为进一步探究限制因素，科研人员测定了高CO2浓度条件下，高光照组和低光照组叶片的RuBP羧化酶活性和气孔导度，结果如表格所示。 测定指标 高光照组 低光照组 RuBP羧化酶活性（） 18.5 6.2 气孔导度（） 215 208 下列相关叙述错误的是（　　） A．若在低CO2浓度条件下测定两组的气孔导度，预计高光照组与低光照组的气孔导度差异将显著增大 B．表中气孔导度数据显示两组差异很小，说明高CO2浓度下低光照组的光合速率限制因素不是气孔因素 C．高CO2浓度条件下，低光照组光合速率显著低于高光照组，主要原因是RuBP羧化酶活性较低 D．低CO2浓度条件下，限制光合速率的主要因素是CO2供应不足，此时增加光照强度对光合速率的提升效果有限 【答案】A 【详解】A、分析图形，在低CO2浓度条件下，高光照和低光照净光合作用速率基本相同，所以如果在低CO2浓度条件下测定两组的气孔导度，预计二者气孔导度基本相同，A错误； BC、高CO2浓度条件下，高光照组和低光照组气孔导度基本相同，但净光合作用速率差距较大，说明高CO2浓度下低光照组的光合速率限制因素不是气孔因素，但RuBP羧化酶活性差距较大，低光照组固定CO2的能力较差，因此低光照组光合速率显著低于高光照组，主要原因是RuBP羧化酶活性较低，BC正确； D、从图中看出，低CO2浓度条件下，限制光合速率的主要因素是CO2供应不足，高光照和低光照净光合作用速率基本相同，所以此时增加光照强度对光合速率的提升效果有限，D正确。 5．图1为某种绿色植物叶片的气孔结构示意图、所示箭头为水分流动的总方向，中间两个呈肾形的细胞称为保卫细胞，其细胞壁近气孔侧更厚是调节气孔开闭的结构基础。研究人员将该叶片放在内部温度为15℃的密闭容器中，研究光照强度与光合作用速率的关系，下列有关叙述错误的是（    ） A．图1水分开始向箭头方向流动时，叶肉细胞C5含量将减少 B．图1所示过程中保卫细胞的吸水能力逐渐减弱 C．据图2分析，在1klx光照条件下，该叶片8小时光合作用产生O2量为179．2mL D．图1水分流动箭头方向发生改变时，图2中B点向右移动 【答案】ABD 【详解】A、图1中水分箭头方向是保卫细胞失水，导致气孔关闭。气孔关闭会使CO2供应减少，暗反应中CO2与RuBP（核酮糖二磷酸）的固定速率下降，而RuBP的再生速率暂时不变，因此叶肉细胞中RuBP含量会增加，A错误； B、图1中水分箭头方向是保卫细胞失水，随着水分流失，保卫细胞的细胞液渗透压升高，吸水能力会逐渐增强，B错误； C、据图2分析：1klx光照下，净光合速率（O2吸收量）为11.2mL/h。呼吸速率（黑暗中O2吸收量）为11.2mL/h；总光合产O2量=净光合+呼吸消耗=11.2+11.2=22.4mL/h。8小时总产O2量=22.4×8=179.2mL，C正确； D、图1水分流动箭头方向改变，即保卫细胞吸水、气孔开放，CO2供应增加，光合速率提升，光补偿点（B点）会向左移动，D错误。 6．拟南芥叶肉细胞的叶绿体与线粒体间的A酸—B酸循环途径参与了叶绿体、线粒体中[H]的氧化还原调节。M基因编码叶绿体脂肪酸合成的关键酶，A酸、B酸会通过载体蛋白双向转运。过量的NADH被复合物Ⅰ氧化后产生活性氧，最终引发活性氧爆发导致细胞凋亡。下列说法正确的是（    ） A．长时间光照，M基因突变株可能会因细胞凋亡出现叶片黄化 B．脂肪酸也是光合产物之一，可以作为脂肪合成的单体 C．过多的NADPH中的能量，最终可能用于细胞内的多种吸能反应 D．A酸—B酸循环途径维持了细胞间[H]的稳态与平衡 【答案】AC 【详解】A、 长时间光照会促进叶绿体产生大量NADPH，M基因编码叶绿体合成脂肪酸的关键酶，该过程会消耗NADPH。若M基因突变，脂肪酸合成受阻，NADPH无法被消耗而大量积累，多余的还原力通过A酸-B酸循环转运到线粒体，产生过量NADH，最终引发活性氧爆发导致叶肉细胞凋亡，叶绿素减少，叶片出现黄化，A正确； B、单体是用来描述多聚体（多糖、蛋白质、核酸等生物大分子）的组成单位，脂肪不属于多聚体，且脂肪由甘油和脂肪酸共同组成，B错误； C、过多NADPH中的化学能（还原力）通过A-B循环转移到线粒体生成NADH，NADH参与有氧呼吸第三阶段，通过氧化磷酸化将能量转移到ATP中；ATP是细胞的直接能源物质，水解释放的能量可以供给细胞内所有需要能量的吸能反应，因此过多NADPH的能量，最终会用于细胞内的多种吸能反应，C正确； D、结合题意和图文，叶绿体内氧化还原稳态的维持对叶绿体行使正常功能非常重要，叶绿体和线体协调配合，维持细胞的稳态与平衡：线粒体与叶绿体之间通过A酸-B酸循环协同合作，将叶绿体中的[H]运输到线粒体氧化，以维持叶绿体内氧化还原稳态，不是细胞间的稳态平衡，D错误。 7．为探究干旱胁迫对植物生命活动的影响，研究人员敲除野生型番茄的slosca基因获得slosca突变体并进行相关实验，结果发现，slosca基因的功能缺失会影响脱落酸（ABA）的合成及相关信号通路的调控。研究人员以清水处理为对照组（CK），用250mmol·L-1的山梨醇溶液对番茄叶片进行高渗胁迫处理，测量气孔孔径，结果如图1所示；用40%PEG溶液对番茄植株地下部分进行渗透胁迫处理，测量主茎干偏离重力方向的倾斜角度，结果如表所示。已知气孔孔径与气孔开度呈正相关，主茎干偏离重力方向的倾斜角度与植物萎蔫程度呈正相关。请回答下列问题： 组别 植物种类 叶面积/cm2 倾斜角度/度 CK 野生型 4.8 8 突变体 4.8 8 PEG 野生型 3.8 14 突变体 2.5 36 (1)干旱条件下，slosca突变体ABA的合成较野生型________（填“多”或“少”）；高渗胁迫下，与野生型番茄相比，slosca突变体的耐旱能力较______（填“强”或“弱”），判断依据是________________。 (2)PEG胁迫使番茄叶面积变小，进而导致光合速率降低，从光合作用的内因分析，原因可能是____________。 (3)水分影响番茄的两个通路如图2所示，其中SLOSCA蛋白是渗透压感受器和Ca2+通道蛋白，a～d、①～④均表示过程。过程①～④中，可以发生在生物膜上的是______________。欲在通路1中用“+”“-”标注相关过程，其中“+”表示促进，“-”表示抑制，推测a、b、c分别为______________。 【答案】(1) 少 弱 高渗胁迫下，slosca突变体的气孔孔径比野生型大，蒸腾作用较强，水分散失更多 (2)由于失水导致叶肉细胞中光合色素含量减少，叶绿体数量减少，以及与光合作用有关的酶含量减少或活性降低，最终导致光合速率降低 (3) ①④ +、+、- 【详解】（1）已知slosca基因的功能缺失会影响脱落酸(ABA)的合成，脱落酸可促进气孔关闭，由图1可知，相比于野生型，slosca突变体在高渗胁迫下气孔孔径更大，说明其ABA的合成较野生型少。从图1可知，高渗胁迫下，slosca突变体的气孔孔径比野生型大，蒸腾作用较强，水分散失更多，所以其耐旱能力较弱。 （2）PEG胁迫使番茄叶面积变小，可能是因失水影响叶绿体的形成和叶绿素的合成，所以从光合作用的内因分析，可能是叶肉细胞中光合色素含量减少，叶绿体数量减少或者与光合作用有关的酶含量减少或活性降低，从而导致光合速率降低。 （3）过程①需要水并产生氧气，说明是光反应阶段，场所在类囊体薄膜，过程②是二氧化碳进入叶绿体参与暗反应，发生在叶绿体基质中；过程③是有氧呼吸第一阶段，场所在细胞质基质；过程④需要消耗水，也产生水，是有氧呼吸第二、三阶段，场所在线粒体基质和线粒体内膜，所以①④可以发生在生物膜上。由于slosca突变体在高渗胁迫下气孔孔径更大，说明其ABA的合成较野生型少，slosca突变体的耐旱能力较弱，所以从图中分析，通路1中，水分减少时，SLOSCA蛋白激活，Ca2+内流增加，Ca2+与钙调素结合，促进slosca基因表达，而slosca基因表达产物促进ABA信号，ABA信号起作用抑制气孔开放，所以a、b均为+；c为-。 8．拟南芥中核糖-5-磷酸异构酶（RPI2）参与植物光合作用，RPI2缺失会导致光合速率降低。为研究拟南芥中RPI2的作用，科研人员利用基因工程技术构建了拟南芥RPI2基因过表达株系（OE）和基因缺失株系（KO），并测得相关数据如图1所示。回答下列问题： 注：WT表示对照组；气孔导度表示气孔的开放程度。 (1)根据实验结果可知，RPI2基因______（填“是”或“不是”）主要通过气孔导度影响拟南芥光合作用，判断依据是______________。 (2)为进一步研究RPI2基因的作用，科研人员测定了拟南芥叶片中叶绿素含量、编码蔗糖转运蛋白基因的相对表达量以及蔗糖含量，结果如表： 株系 叶绿素含量/（mg/g） 编码蔗糖转运蛋白基因的相对表达量 叶片蔗糖含量/（mg/g） WT 2.06±0.03 1.01 12.5±0.6 OE 3.12±0.01 4.23 15.0±0.4 KO 1.35±0.03 0.82 11.1±0.3 结合表格数据，写出RPI2基因导致大豆净光合速率发生相应变化的两个机理：_____________。 (3)蓝细菌中的R酶是蓝细菌光合作用过程中的关键酶，高浓度O2可导致其催化效率下降。如图2所示，该酶通常存在于蓝细菌的羧酶体中，羧酶体是由蛋白质形成的多角形结构。图2中O2和CO2遇到羧酶体反弹的箭头表示羧酶体可限制气体扩散。 蓝细菌和拟南芥都具有的能吸收光能的色素是________。蓝细菌暗反应阶段的_______过程发生在羧酶体中，而拟南芥的该过程发生在_______。蓝细菌具有较高的光合效率，结合以上信息分析，可能的原因是____________________。 【答案】(1) 不是 KO组气孔导度低，但胞间CO2浓度高/OE组气孔导度高，但胞间CO2浓度低 (2)RPI2基因可使叶绿素含量增多，增强光反应；同时通过提高编码蔗糖转运蛋白基因的表达量，促进蔗糖的运输 (3) 叶绿素 CO2的固定 叶绿体基质 羧酶体限制气体扩散，一方面可提高CO2浓度，促进暗反应，另一方面可防止O2浓度过高导致R酶活性（或催化效率）下降 【详解】（1）通过柱形图可知，KO组气孔导度低，但胞间CO2浓度高（OE组气孔导度高，但胞间CO2浓度低），所以RPI2基因不是主要通过气孔导度影响拟南芥光合作用。 （2）表中数据显示，KO组叶绿素含量降低，叶片蔗糖含量低，蔗糖转运蛋白表达量下降，据此推测，RPI2基因可使叶绿素含量增多，增强光反应；同时通过提高编码蔗糖转运蛋白基因的表达量，促进蔗糖的运输，所以RPI2基因导致大豆净光合速率发生相应变化。 （3） 蓝细菌是能进行光合作用的原核生物，含叶绿素和藻蓝素，拟南芥含有的光合色素是叶绿素和类胡萝卜素，因此蓝细菌和拟南芥都具有的能吸收光能的色素是叶绿素。据图可知，在羧酶体内，CO2与C5在R酶的作用下转化为C3，这个过程称作CO2的固定，即蓝细菌暗反应阶段的二氧化碳固定过程发生在羧酶体中，而拟南芥的该过程发生在叶绿体基质中。蓝细菌具有较高的光合效率，据图可知，羧酶体能够使HCO3-进入，并使其在羧酶体内转化为CO2，根据题目信息可知，羧酶体能够限制气体扩散，进而能够提高羧酶体内CO2浓度，促进暗反应发生，另一方面羧酶体不允许O2进入，从而避免羧酶体内O2浓度过高导致R酶催化效率下降，综上所述，蓝细菌具有较高的光合效率，可能的原因是羧酶体限制气体扩散，一方面可提高CO2浓度，促进暗反应，另一方面可防止O2浓度过高导致R酶活性（或催化效率）下降。 9．植物对弱光的适应能力是保证其正常生长的关键。研究番茄的科研人员发现某品种的番茄（品种1）对弱光的适应能力明显高于另外一个品种（品种2），为了探究品种1对弱光适应能力更强的机制，科研人员进行了一系列探索。请回答下列问题： (1)在番茄叶肉细胞内，暗反应生成的三碳化合物，会被用于重新生成________，进而保证暗反应中________的速率，同时，一部分C3会在________（填写具体反应场所）中最终转化为淀粉储存。 (2)淀粉颗粒的大小和数量是判断叶绿体结构正常与否的重要依据。据图1观察表明，在弱光条件下，和品种1相比，品种2的叶绿体中的淀粉粒体积________，据此推测，弱光对于品种2番茄叶绿体运出光合产物的能力具有________作用。 (3)研究人员同时对两个品种番茄的光合相关参数进行了测定（见下表），结果表明，弱光条件下，两个品种光合速率均下降，但是和品种1相比，品种2的净光合速率________，造成这一结果的因素中存在气孔因素，原因是________。 品种 处理 净光合速率 μmol•m-2s-1 气孔导度 mol•m-2s-1 细胞间CO2浓度 μmol•mol-1 叶绿素a mg•g-1 叶绿素b mg•g-1 叶绿素a/b 品种1 对照 18.16 0.41 333.00 2.01 0.62 3.25 弱光 12.05 0.35 359.44 1.25 0.66 1.99 品种2 对照 17.09 0.4 346.35 1.88 0.63 2.30 弱光 6.68 0.24 316.84 1.28 0.48 2.67 (4)细胞内的氧自由基会导致膜脂发生过氧化反应，并最终生成丙二醛（MDA），而SOD（超氧化物歧化酶）能够参与清除细胞内的氧自由基。科研人员对两个品种番茄的SOD活性和MDA含量进行测定（图2），结果表明________。 (5)已知弱光成分中的蓝紫光比例更大，综合表1和图2结果分析，品种1番茄能更好适应弱光的原因有 ________。 【答案】(1) C5 CO2固定 叶绿体基质 (2) 更大 抑制 (3) 下降幅度更大 弱光条件下，品种2的气孔导度下降，胞间CO2浓度降低 (4)弱光条件均能降低品种1和品种2的SOD活性，导致膜脂过氧化程度加剧，但是对品种1的影响程度明显较低 (5)提高叶绿素b的比例，促进对弱光中蓝紫光的吸收利用；减缓SOD下降幅度，减轻膜脂过氧化程度 【详解】（1）暗反应中，CO2与C5结合生成C3，C3被还原后，一部分重新生成C5（五碳化合物），保证暗反应中CO2固定的速率，维持暗反应循环；另一部分C3在叶绿体基质（暗反应场所）中合成淀粉储存，符合光合作用暗反应的过程规律。 （2）对比图1可知，弱光下品种2叶绿体中淀粉粒体积远大于品种1，说明淀粉大量积累在叶绿体中，推测弱光抑制了品种2叶绿体运出光合产物（淀粉）的能力，导致淀粉积累。 （3）从表格数据可知，弱光下品种2净光合速率（6.68）远低于品种1（12.05），下降幅度更大；从气孔因素分析：弱光下品种2的气孔导度下降，胞间CO2浓度降低，CO2供应不足，因此净光合速率下降存在气孔因素。 （4）总结图2结果：和对照相比，弱光条件均能降低品种1和品种2的SOD活性，导致膜脂过氧化程度加剧，但是对品种1的影响程度明显较低。 （5）结合题干和所有结果整合分析：已知弱光中蓝紫光比例更高，表格显示品种1弱光下叶绿素b含量更高、叶绿素a/b更低，叶绿素b更利于吸收蓝紫光；同时品种1气孔导度更高，CO₂供应充足，净光合更高；从叶绿体结构看，品种1淀粉粒更小，说明光合产物运出顺畅，积累少对光合抑制小；从抗氧化能力看，品种1减缓SOD下降幅度，减轻膜脂过氧化程度，膜结构损伤更小，因此更适应弱光。 10．强光照射下，拟南芥叶肉细胞内因NADP+不足，O2浓度过高，会生成大量光有毒产物，这些物质会攻击叶绿素和光系统Ⅱ，导致光合作用下降，出现光抑制现象，拟南芥细胞内的交替呼吸途径可帮助其抵抗强光等逆境。eATP与呼吸链对光合作用的影响如图1所示，其中iATP为细胞内ATP，eATP为细胞外ATP。请回答下列问题。 (1)图1中的光系统I和光系统Ⅱ是由蛋白质和________组成，对后者进行提取及分离实验时，距离滤液细线最近的色度带颜色为________，据题干及已学知识推测，NADPH直接促进的反应过程是________。强光下NADP+不足的原因可能是________。 (2)交替呼吸途径由交替氧化酶（AOX）主导，营养缺乏、呼吸抑制剂等都可能抑制该途径。交替呼吸途径不发生H+跨膜运输过程，故不能形成驱动ATP合成的膜质子（H+）势差。AOX主要分布于________，可催化水的生成，交替呼吸途径产生的ATP较少。 (3)研究人员继续对拟南芥的光合特性展开研究，结果如图2。 ①种植拟南芥的光照强度宜控制在________。 ②光照强度超过1000μmol/（m2·s），拟南芥光合作用出现光抑制现象，此时其胞间CO2浓度增加的主要原因是________。 (4)为探究eATP对植物光系统反应效率的影响及其作用机制，研究者以野生型拟南芥（WT）和eATP受体缺失突变体拟南芥（Dorn-1）为实验材料，利用交替呼吸抑制剂（SHAM）进行实验，结果如图3。 ①结合图1、图2中的相关信息，下列分析正确的是________。 A．SHAM会影响叶肉细胞产生iATP B．交替呼吸对光系统反应效率的保护依赖细胞内的物质和能量转移 C．DORN1受体缺失降低了光系统反应效率对SHAM的敏感性 D．SHAM对光系统反应效率的影响与eATP的含量变化有关 ②结合题干信息，阐述强光照射下植物防御光损伤，避免光抑制发生的机制：强光环境下，叶绿体产生大量的________，该物质过多通过“苹果酸-草酰乙酸穿梭”途径合成________并转移到线粒体，在AOX的作用下，将其中大部分能量以________形式散失，减少光有毒产物的产生及对光系统的损伤，同时，________通过DORN1受体可缓解因交替呼吸抑制引起的光系统反应效率下降，进一步避免光抑制现象产生。 【答案】(1) 光合色素 黄绿色 C3的还原 强光下，光反应产生的NADPH量大于暗反应的消耗量 (2)线粒体内膜 (3) 500-700μmol/（m-2·s-1）（或500μmol/（m-2·s-1） 光合作用强度降低，叶肉细胞消耗的二氧化碳减少，且气孔导度增加，从外界吸收的二氧化碳增加，导致胞间二氧化碳增加 (4) ABCD NADPH NADH 热能 eATP 【详解】（1）光系统是叶绿体类囊体上由蛋白质和光合色素组成的复合体；叶绿体色素纸层析实验中，溶解度越小的色素距离滤液细线越近，叶绿素b溶解度最小，颜色为黄绿色；光反应产生的NADPH直接为暗反应中C3的还原提供还原剂和能量；强光下光反应速率远大于暗反应，NADP+被大量还原为NADPH后不能及时再生，因此NADP+不足。 （2）交替呼吸途径中，[H]和O2结合生成水的过程发生在线粒体内膜，因此催化该过程的AOX（交替氧化酶）主要分布于线粒体内膜。 （3）①据图2可知，光照强度宜控制在500-700μmol/m-2⋅s-1，因为在该光照强度下，拟南芥的净光合速率达到最大值，植物有机物积累量将最大，利于生长； ②光照强度超过1000μmol/m-2⋅s-1，拟南芥光合作用出现光抑制现象，此时其胞间CO2浓度增加的主要原因是光合作用强度降低，叶肉细胞消耗的二氧化碳减少，且气孔导度增加，从外界吸收的二氧化碳增加，导致胞间二氧化碳增加； （4）①A、在WT叶片中，与对照组相比，SHAM处理能够引起实际光系统反应效率降低，说明SHAM会影响叶肉细胞产生iATP，A正确； B、由图1可知，交替呼吸通过穿梭途径转移叶绿体中过多的还原力，依赖细胞内的物质和能量转移，起到保护光系统的作用，B正确； C、对比图3两组结果，受体缺失突变体组中SHAM处理无显著差异，野生型SHAM处理后光系统效率显著下降，说明DORN1缺失降低了光系统对SHAM的敏感性，C正确； D、野生型中SHAM处理后效率下降，添加外源ATP后效率恢复，说明SHAM的影响与eATP含量变化有关，D正确。 ②结合题干和图示过程可推知：强光下叶绿体积累大量NADPH，经穿梭途径生成NADH转移到线粒体，AOX将NADH中大部分能量以热能形式散失，减少光有毒产物；同时细胞内ATP释放到细胞外成为eATP，通过DORN1受体缓解交替呼吸抑制导致的光系统效率下降。 11．自然环境中光照强度的频繁波动，会影响植物叶绿体光反应的稳态，位于类囊体膜的KEA3蛋白可通过调控膜两侧H+浓度差（ΔpH）参与植物的光适应调节。图1为叶绿体光反应系统结构示意图，图2为弱光—强光—弱光交替处理下，类囊体膜两侧ΔpH与KEA3蛋白活性的变化曲线。回答下列问题： (1)图1中光反应产生的NADPH和ATP，能为暗反应提供能量的是________，PSⅡ接受光能激发释放的e-最初的供体是________，e-经过一系列的传递体形成电子流，e-的最终受体是________。 (2)据图1分析，类囊体膜两侧的ΔpH，是指类囊体腔与________之间的H+浓度差；持续光照条件下，类囊体腔的pH会________（填“升高”、“降低”或“不变”）。 (3)光照过强时，水稻通过非光化学猝灭（NPQ）耗散多余光能，避免光损伤，其发挥作用的核心组分必须依赖高才能启动。据图2分析，KEA3蛋白跨膜转运H+的方向是________（填“类囊体腔→叶绿体基质”或“叶绿体基质→类囊体腔”）。弱光转强光时，KEA3蛋白活性先降低，其对于水稻应对高强度光照的意义是________。 (4)农学家发现KEA3基因缺失突变株在适宜光照下长势与野生型相似，但在人工控制的弱光强光交替条件下长势矮小。结合光适应调节机制分析，突变株在弱光强光交替条件下长势矮小的原因是________。 【答案】(1) ATP和NADPH H2O NADP+ (2) 叶绿体基质 降低 (3) 类囊体腔→叶绿体基质 减少H+向基质运输（有利于H+在类囊体腔内积累），建立高ΔpH，迅速启动NPQ避免光损伤 (4)KEA3蛋白缺失，强光时NPQ启动过快，弱光时ΔpH回落缓慢，NPQ持续时间长，耗散较多能量，光合速率降低 【详解】（1）暗反应中，ATP为C₃的还原供能，NADPH既作为还原剂，也为暗反应供能，因此二者都提供能量；光反应中水在PSⅡ处光解释放电子，因此电子最初供体是水；电子经传递后最终用于还原NADP+生成NADPH，因此电子最终受体是NADP+。 （2）类囊体膜内侧为类囊体腔，外侧为叶绿体基质，因此ΔpH是类囊体腔与叶绿体基质的H⁺浓度差；持续光照下，水不断光解产生H⁺，H⁺不断积累在类囊体腔，腔内H⁺浓度升高，pH降低。 （3）根据图2，弱光转强光后ΔpH升高，KEA3活性降低；结合题干“NPQ需要高ΔpH才能启动”可推知：KEA3的功能是将H⁺从类囊体腔转运到叶绿体基质，其活性降低时H⁺运出减少，维持类囊体腔高H⁺浓度，保证NPQ启动，避免强光损伤。 （4）弱光-强光交替条件下，强光转为弱光时，野生型KEA3活性升高，运出类囊体腔多余H⁺，降低ΔpH，使NPQ停止耗散能量，光能用于合成有机物；而突变株缺失KEA3，转弱光后ΔpH仍维持较高水平，NPQ持续耗散光能，用于光合作用的光能减少，有机物合成不足，因此长势矮小。 12．光合作用不仅是水稻生长发育的基础，也是产量的决定因素。光照、无机盐等影响光合作用强度，进而影响作物产量。研究发现水稻磷酸转运蛋白SPDT和OsPH01；2通过茎节将Pi分配的偏向性不同（用箭头粗细表示），从而影响其籽粒灌浆，其主要影响机制如图1所示。图中TP代表磷酸丙糖，磷酸丙糖转运体TPT反向交换转运Pi和TP。 (1)图中TPT所在的膜是_____（填“叶绿体膜”或“类囊体膜”），蛋白质磷酸化后应是作为_____（填“酶”或“反应物”）。参与乙过程。水稻在适宜反应条件下，用白光照射一段时间后，突然改用光照强度与白光相同的红光照射，短时间内化合物含量将_____（填“增加”“减少”或“不变”）。 (2)据图分析，若叶肉细胞质基质中Pi不足将直接导致叶绿体中_____含量下降，进而使暗反应减弱，从而影响作物籽粒灌浆。若要通过提高叶肉细胞的Pi含量使水稻增产，可提高_____基因的表达量。 (3)科研人员利用激光照射水稻种子，获得了水稻突变体。将野生型水稻和突变体水稻种植在同样干旱、温度相同且适宜的条件下，检测二者叶肉细胞的各项指标，所得结果如图2、图3、图4所示。 图2中，当光照强度为时，野生型水稻植株的干重变化是_____（填“增加”或“减小”）。根据图3、图4分析，在干旱条件下，突变型叶肉细胞的光合作用速率_____（填“大于”或“小于”）野生型叶肉细胞的光合作用速率，判断理由是_____________（答出两点）。 【答案】(1) 叶绿体膜 酶 减少 (2) ATP、NADPH OsPH01;2 (3) 减少 大于 与野生型叶肉细胞相比，突变型叶肉细胞的叶绿素含量高，光反应速率快；RuBP羧化酶含量高，气孔导度大，胞间CO2浓度低，说明CO2固定的多，暗反应速率快 【详解】（1）图中TPT所在的膜与细胞质直接接触，叶绿体存在于细胞质中，而类囊体膜存在于叶绿体基质中，故TPT所在的膜为叶绿体膜；乙过程为卡尔文循环，二氧化碳还原为糖的过程需要ATP、NADPH、酶的参与，结合图示分析磷酸化的蛋白质作为酶在发挥作用；叶绿体中的色素主要吸收利用红光和蓝紫光，若由白光突然改用光照强度与白光相同的红光，可导致光反应速率加快，形成的ATP和NADPH增加，C3的还原速率加快，但短时间内CO2固定速率不变，故C3化合物含量将减少。 （2）结合图示可知，若叶肉细胞中Pi不足，光反应受抑制，产生的ATP、NADPH减少，从而抑制暗反应的进行，暗反应产生的TP减少，由于TP转运到细胞质中转变为蔗糖，蔗糖运往籽粒，因此导致运往籽粒的蔗糖减少，即影响作物籽粒灌浆；结合图示和题干信息可知，提高OsPH01;2基因的表达量，可以使得茎节将Pi偏向于分配给叶片，叶片的叶肉细胞中Pi多，光合作用速率快，产生的蔗糖多，蔗糖转移到籽粒，从而使水稻增产。 （3）分析题图，图2中，当光照强度为100μmol·m-2·s-1时，野生型水稻叶肉细胞的CO2吸收速率=0，说明此时叶肉细胞的净光合速率为0，但由于植物细胞有不能进行光合作用的细胞，故整株植物的净光合＜0，干重减小；叶绿素是光合色素，能够影响光反应过程，二氧化碳是暗反应的原料，根据图3、图4分析，在干旱条件下，与野生型叶肉细胞相比，突变型叶肉细胞的叶绿素含量高，光反应速率快；RuBP羧化酶含量高，气孔导度大，胞间CO2浓度低，说明CO2固定的多，暗反应速率快，故在干旱条件下，突变型叶肉细胞的光合作用速率大于野生型叶肉细胞的光合作用速率。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $