精品解析：广东省汕头市金中海湾学校2026届高三第二学期校模生物科试卷

2023级高三第二学期校模生物科试卷 一、选择题：本大题共16小题，共40分。第1～12小题，每小题2分；第13～16小题，每小题4分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。 1. 《中华人民共和国生态环境法典》于2026年3月12日表决通过，在生态系统保护章节中明确加强对海洋生物多样性的保护。下列做法不恰当的是（　　） A. 因地制宜采取投放人工鱼礁和种植海藻场、海草床、珊瑚等措施 B. 开发利用海洋和海岸带资源时应当对重要海洋生态系统实施保护 C. 引进海洋动植物物种，应当进行科学论证，避免对海洋生态系统造成危害 D. 不参与国家管辖范围以外区域的海洋生物多样性养护和可持续利用 2. ATP合酶既可以催化ATP合成，也可以催化ATP水解。ATP合酶抑制因子IF1可以单向抑制ATP水解。真核细胞中IF1主要作用的场所是（　　） A. 细胞质基质 B. 线粒体外膜 C. 线粒体内膜 D. 线粒体基质 3. 2025年3月，国际顶尖学术期刊《Cell》重磅发布了我国科学家主导的深渊生命科研成果，研究聚焦深渊中的原核微生物、无脊椎动物（钩虾）和脊椎动物（鱼类），检出amoA、nxr等硝化作用核心基因。该成果是人类首次系统性地研究深渊生命，揭示了深渊生态系统的生命适应策略与资源潜能，拓展了人类对极端环境下生命过程的认知。下列关于深渊生命的推测，错误的是（　　） A. 深渊中的原核微生物、无脊椎动物和脊椎动物的细胞膜的主要成分是脂质和蛋白质 B. 深渊生物生活在黑暗环境中不能进行光合作用，因此细胞内不能合成有机物 C. 深渊生物细胞内不饱和脂肪酸的积累有利于在低温环境中维持细胞膜的结构特点 D. 深渊生物中的蛋白质可通过增加分子结构的稳定性以适应高压环境 4. 被病原体感染的细胞能够引发K+通过K+通道从胞内流至胞外，进而激活NLRP3炎症小体，诱发细胞凋亡，以减少被病原体感染的细胞发生癌变的风险。下列相关叙述正确的是（　　） A. 细胞内K+与K+通道结合后流至细胞外 B. NLRP3炎症小体诱发的细胞凋亡不受基因调控 C. 细胞凋亡和细胞癌变过程中，基因不发生改变 D. 用含高浓度的K+的培养基培养被病原体感染的细胞，癌变风险增大 5. 下列实验操作中进行的替代，对实验结果影响较小的是（ ） A. 用秋水仙素溶液替代低温处理，诱导洋葱根尖细胞染色体数目变化 B. 用二苯胺试剂替代甲紫溶液，观察洋葱根尖分生区细胞的有丝分裂 C. 用小鼠卵巢切片替代精巢切片，观察哺乳动物细胞的减数分裂过程 D. 用0.3 g/mL蔗糖溶液替代梨的组织样液，检测生物组织中的还原糖 6. 从微观的DNA复制到宏观的生态演替，从瞬息之间的生化反应到亿万年的进化历程，生命活动普遍遵循着特定的“方向性”法则。下列叙述正确的是（　　） A. 在生物进化过程中，自然选择决定了生物种群可遗传变异和进化的方向 B. 在核酸合成过程中，DNA聚合酶和RNA聚合酶均沿模板链3′→5′方向移动 C. 在中心法则中，DNA与RNA之间、RNA与蛋白质之间的信息流动是双向的 D. 在群落演替过程中，初生演替和次生演替均是朝着环境适应群落的方向进行 7. 生命科学的发展离不开实验的支持，生物科学史也是生物学实验发展史，这其中蕴含很多精妙的科学方法，下列叙述错误的是（ ） A. 丹尼利和戴维森通过膜的通透性实验推测膜的成分可能有蛋白质 B. 梅塞尔森和斯塔尔运用同位素标记技术证明了DNA的半保留复制 C. 林德曼通过对赛达伯格湖的能量流动分析揭示了能量流动的特点 D. 米尔斯坦和科勒等人利用小鼠进行实验后创立了单克隆抗体技术 8. 褪黑素与机体的神经调节、清除自由基等密切相关。科研人员欲制备褪黑素单克隆抗体用于褪黑素检测，但由于褪黑素无法直接刺激免疫应答的产生，故将其与卵清蛋白偶联，多轮免疫后成功获得免疫小鼠。下列叙述错误的是（ ） A. 多轮免疫的目的是获得更多的免疫细胞 B. 获得的杂交瘤细胞需在抗原刺激下分泌褪黑素抗体 C. 可用凝胶电泳对获得的褪黑素单克隆抗体进行鉴定 D. 褪黑素与卵清蛋白偶联后形成的空间构象能被免疫系统识别 9. 稻-蟹共作是以水稻为主体，适量放养蟹的生态种养模式，常使用灯光诱虫杀虫。水稻为蟹提供遮蔽场所和氧气，蟹能摄食害虫、虫卵和杂草，其粪便可作为水稻的肥料。下列叙述正确的是（ ） A. 蟹粪便中的能量流向水稻，提高能量利用率 B. 采用灯光诱虫杀虫改变了害虫的性别比例 C. 稻田昆虫吃水稻，水稻同化量的10～20%流入稻田昆虫体内 D. 该种养模式的生态系统仍需外界能量的输入 10. 近年来，人工智能（AI）技术在蛋白质工程领域的应用极大地推动了相关研究进程。AlphaFold作为典型的AI计算工具，可根据氨基酸序列精准预测蛋白质的三维结构；ProteinMPNN是一种基于深度学习的蛋白质序列设计模型，能依据给定的蛋白质三维结构，设计出可折叠形成该结构的氨基酸序列。下列相关叙述错误的是（ ） A. 蛋白质能够折叠形成特定的原始结构，其所需的关键信息已编码在氨基酸序列中 B. 用ProteinMPNN设计的跨膜蛋白的氨基酸序列，必然同时含有疏水氨基酸和亲水氨基酸 C. 对于AlphaFold设计的氨基酸序列，可利用ProteinMPNN进行蛋白质结构预测与筛选 D. 在蛋白质工程中改造原有基因或合成新基因以获得目标蛋白质，需借助基因工程技术 11. 研究表明，种子萌发过程中赤霉素（GA）受体GID1s与脱落酸（ABA）受体PYLs可竞争性结合核心抑制蛋白RGL2，形成精密分子开关。GA富集时GID1s结合RGL2，介导RGL2降解，从而解除萌发抑制；ABA富集时PYLs结合RGL2，阻遏种子萌发。下列叙述错误的是（ ） A. GA与ABA通过调控基因表达对种子萌发起作用 B. 核心抑制蛋白RGL2具有抑制种子萌发的作用 C. GA解除种子萌发抑制的过程中涉及肽键断裂 D. 干旱环境下受体PYLs与RGL2的结合能力减弱 12. 海洋细菌是新型抗菌物质的重要来源。某研究小组采集海水并分离纯化出多种细菌，为筛选对李斯特氏菌（动物致病菌）有较强抑制作用的菌株，在均匀分布李斯特氏菌的固体培养基上打孔，孔内接种分离后的海洋细菌，培养观察抑菌圈大小。下列叙述错误的是（ ） A. 采集的海水样品可通过稀释涂布平板法进行菌种的分离纯化 B. 培养海洋细菌的培养基中应添加适量NaCl模拟海水环境，防止细胞吸水涨破 C. 抑菌圈越大，抑制李斯特氏菌效果越好 D. 实验结束后，培养基需严格灭菌后妥善处理 13. 降低瘤胃脲酶活性以延长尿素水解时间，可提高家畜瘤胃中的氮利用率从而利于家畜生长。研究者利用AI工具筛选到一种脲酶抑制剂（表小檗碱）并进行相关研究，结果如图，已知AHA为阳性对照。下列叙述正确的是（　　） A. AI工具筛选出能与脲酶活性中心结合的物质即为脲酶抑制剂 B. 据图可知AHA是脲酶抑制剂，对脲酶抑制作用比表小檗碱强 C. 实际应用中不宜选择2μM的表小檗碱来抑制瘤胃脲酶活性 D. 若规模化应用表小檗碱，相关气体产量升高会加剧温室效应 14. 为开发具有知识产权的降血糖新药，科研人员对植物来源的生物碱NB降血糖效果进行了研究，设计方案如下图所示。其中药物E是治疗糖尿病常用的降血糖药，STZ是一种可以特异性破坏胰岛B细胞的药物。下列分析正确的是（ ） A. 该研究方案中注射STZ构建模型的目的是方便研究过程中进行分组实验 B. 为判断模型是否构建成功最好在第②组小鼠空腹状态下测血液胰岛素含量 C. 若第④组的血糖浓度在第4次检测时比前3次都低，说明NB能降血糖 D. 本实验以①②③组做对照，以确认实验材料和方法能有效检测药物疗效 15. 相同环境中某草本植物在不同初始密度下，甲、乙、丙三个种群的种群密度和平均单株生物量相对值随时间的变化情况如图。下列说法错误的是（ ） A. 测量时间内植物生物量变化主要受密度制约因素影响 B. 与甲、乙相比，丙的种群密度随时间下降最快 C. 图中变化是正反馈调节的结果，会提高植物适应能力 D. 随着时间的发展，三个种群的种群密度最终会相近 16. 人类15号染色体某区段内的基因表达受亲本来源影响。其中S基因仅父源表达，母源S基因由于甲基化而无法表达。缺失父源S基因可导致Prader-Willi综合征。研究者对两名女性待测个体进行分子检测：先用特定试剂处理DNA，使无甲基化的胞嘧啶（C）转化为胸腺嘧啶（T），然后用2组引物（M1/M2和U1/U2）分别扩增S基因，将扩增产物混合后电泳（图）。下列分析正确的是（　　） 注：图中只给出S基因一条链的部分碱基序列；□表示甲基化位点；引物标注部位就是其结合部位。 A. M1/M2可扩增有转录活性的S基因 B. U2的序列为5′-TCGCG-3′ C. 个体1与正常男性婚配，子代患Prader-Willi综合征概率为1/2 D. 个体2为Prader-Willi综合征患者 二、非选择题：本大题共5小题，共60分。考试根据要求作答。 17. 玉米是一种重要的粮食作物。高密度种植时，玉米全株叶夹角（叶片与茎干之间的夹角）会变小、叶片直立程度增大。我国研究人员筛选到一个株高和茎秆直径不变，但具有“上紧下松”株型的玉米突变体，将其命名为“智慧型玉米”，如图所示。 回答下列问题： （1）与低密度种植相比，高密度种植时，限制玉米产量的主要环境因素是_____________________。 （2）油菜素内酯（BR）可促进叶片与茎秆连接处的组织宽度增加，从而增大叶夹角。BR的含量与基因lac1表达相关，且受红光/远红光比例间接调控。低密度种植时lac1调节玉米叶夹角的机制如图所示。 PhyA的化学本质是______________。低密度种植时，玉米叶夹角的增大可提高______________，进而提高光合作用效率。高密度种植时，______________（填“红光”或“远红光”）激活玉米中PhyA，与RAVL1结合后，______________，进而引起BR含量下降，叶夹角减小。 （3）玉米中存在多个基因分别调控玉米不同部位（上部、中部、下部）的叶夹角。研究表明，“智慧型玉米”的表型是lac1基因突变导致的。为探究lac1基因作用的部位，研究人员测量了高密度种植时“智慧型玉米”和野生型玉米的叶夹角，如图a所示。在不同种植密度下对两种玉米植株透光率进行检测，结果见图b。 由图可知，lac1主要对玉米______________部叶片的叶夹角发挥调控作用，高密度种植更适宜选用“智慧型玉米”的原因是______________。 18. 低温暴露能诱导白色脂肪组织褐变为米色脂肪组织，显著提升线粒体产热能力与全身能量消耗。为研究低温暴露引发白色脂肪组织褐变的相关机制，研究人员利用c-Fos免疫染色（一种精准检测神经元激活状态的技术）对低温暴露处理小鼠的下丘脑不同脑区进行了检测，结果如图。 回答下列问题： （1）寒冷刺激时，小鼠________产生兴奋并传递到下丘脑体温调节中枢，相关神经兴奋后可以促进________等激素的释放，使肝及其他组织细胞的代谢活动增强，增加产热。 （2）研究人员推测对寒冷刺激作出响应的区域为下丘脑的________区，图中支持该推测的实验结果是________________________________________________________________。 （3）下丘脑DMH区有GABA能和谷氨酸能神经元。为明确低温暴露激活的神经元类型，研究人员利用基因工程技术构建了工具鼠：甲鼠仅GABA能神经元表达Cre重组酶，乙鼠仅谷氨酸能神经元表达Cre重组酶。将含有图所示元件的腺病毒分别注射到低温暴露小鼠甲和乙的DMH区，检测注射前后米色脂肪体积变化。 ①在注射腺病毒的实验中，需要补充的对照实验设计为________________________________。 ②检测发现与正常小鼠相比甲鼠米色脂肪体积变小；乙鼠无显著变化，说明寒冷暴露激活的是DMH区域的________神经元。 （4）研究发现，下丘脑DMH区功能复杂，具有调控体温、应激、睡眠等多种生理功能。有人提出，通过干预下丘脑DMH区中相应神经元的活动，能为肥胖的治疗提供新策略。你是否支持这一观点并说明理由：________________________________。 19. 为探究退化荒山的生态修复策略，科研人员在某地区选取了4块立地条件相似的退化样地，分别采取不同的修复措施：自然恢复（CK）、种植乔木（T1）、种植灌木（T2）、乔灌混交（T3）。修复5年后，科研人员调查了各群落的物种组成及土壤改良效果，结果如表所示。回答下列问题： 修复措施 物种丰富度 优势种 群落垂直结构 土壤有机质含量/（g·kg-1） CK 8 一年蓬、狗尾草 草本层为主 8.2 T1 15 马尾松、一年蓬 乔木层+草本层 12.5 T2 22 胡枝子、狗尾草 灌木层+草本层 14.3 T3 28 马尾松、胡枝子、苔草 乔木层+灌木层+草本层 18.6 （1）据表分析，不同的人工修复措施均能_____（填“提高”或“降低”）该地区的生物多样性。 （2）据表分析，T3处理组形成了明显的_____结构，这种结构的意义是_____（答出1点）。T3处理组的土壤有机质含量最高，从生态系统物质循环的角度分析，原因是_____。 （3）T2处理组中，胡枝子与狗尾草的种间关系是_____。调查发现，该区域自然入侵了一种与胡枝子生态位高度重叠的外来灌木。入侵后，胡枝子与该种外来灌木的种群数量变化情况如图所示。据图分析，胡枝子种群数量发生图中变化的原因是_____。 （4）综合表中数据，对退化荒山进行生态修复时，最适宜的修复措施是_____。若要在更大范围内推广该修复措施，还需要从哪些方面进行进一步研究？请提出一个合理的研究方向：_____。 20. 水稻是我国重要的粮食作物，低温冷害是限制水稻产量和品质的重要因素之一、研究水稻耐寒遗传机制对水稻遗传改良具有重要意义。我国科学家在哈尔滨自然条件下对KD8-N（冷敏感型）水稻进行人工低温处理（15°C，7天），通过种子结实率评估耐寒性，筛选出具有稳定遗传耐寒性的株系KD8-C（耐寒型）。 （1）科研工作者进行了KD8-N和KD8-C正反交实验，得到的F1代在冷胁迫下均表现出高结实率，表明耐寒性是_____性状，将F1代自交，子二代中耐寒个体的理论比例为_____。但实验发现F2群体在冷胁迫下的结实率呈连续分布，不符合上面典型孟德尔遗传分离比，表明耐寒性受_____（选填“多”或“单”）基因调控。 （2）实验者通过比较KD8-N和KD8-C相关基因的表达水平，锁定了耐寒关键基因ACT1，在KD8-C中其表达显著上调。图1揭示了ACT1基因表达水平变化的调控机制，ACT1启动子区的甲基化丢失，ACT1的表达受到的抑制越弱，其高表达赋予水稻耐寒性，这种遗传现象属于_____。低温能促进Dof1基因的表达，而ACT1启动子区的去甲基化有利于Dof1的结合，从而帮助_____与启动子结合激活基因的表达。为验证存在Dof1蛋白的结合才能激活ACT1的表达并赋予耐寒性，以KD8-C为材料设计实验，简要写出设计思路：_____。 （3）进一步研究发现：低温胁迫导致DNA甲基转移酶基因MET1b发生突变（等位基因M、m），导致特定序列甲基化维持失败。为确定M/m基因在染色体上的位置（4号和6号染色体），对KD8-N（N）、KD8-C（C）植株及F2耐寒植株4号和6号染色体的SSR扩增产物进行检测，电泳结果如图2所示。请在图3中标出F1中耐寒基因（M、m）与SSR分子标记（S1-S4）的相对位置关系_____。若M/m基因不在6号染色体上，则F2耐寒个体中的4号和6号染色体SSR扩增结果均出现2种电泳带的比例约为_____。 注：SSR是染色体上的一段特异性短核苷酸序列，不同染色体具有各自特异的SSR，可用于基因定位的遗传标记。 （4）以上研究在水稻中证实：_____，为拉马克的获得性遗传理论提供了分子证据。 21. 插入突变是基于农杆菌Ti质粒的遗传学技术，通过将农杆菌Ti质粒上的T-DNA片段随机插入受体生物，破坏基因结构或影响其表达，是研究植物基因功能的重要手段。土壤镉（Cd）污染严重危害植物的生长发育。研究人员通过构建Cd敏感的T-DNA插入突变体拟南芥（S）进行植物耐Cd分子机制的研究。回答下列问题： （1）构建拟南芥突变体S过程中，Ti质粒的T-DNA可随机整合至拟南芥的______________中，筛选后的细胞需经植物组织培养成为突变体植株。 （2）提取突变体S的DNA，测序可确定发生突变的基因为SCL14基因。研究人员欲构建突变体S的回补株系进一步验证： ①利用Ti质粒和SCL14基因（如图）构建基因表达载体时，需用PCR技术对SCL14基因进行扩增，为保证该基因能以正确方向连入T-DNA，根据图中信息写出SCL14基因上游引物的碱基序列______________（从5′端到3′端，只写出前8个碱基即可）。 ②将重组质粒成功导入农杆菌后配成细菌悬液，突变体S的花序直接浸入细菌悬液一段时间，继续培养植株获得T0种子。将T0种子平铺至含______________（填抗生素）固体培养基上培养，筛选后移栽至营养土生长，自交得T1种子。 ③将若干单株收获的T1种子平铺至含相同抗生素的培养基中，选择分离比为3（有抗性）:1（无抗性）的植株继续种植、自交以最后获得纯合株系。优先选择分离比为3:1而非15:1或其他比例的植株的目的是______________。 （3）实验证明，SCL14基因的缺失是突变体S对Cd胁迫敏感的原因。另有研究表明TGA3基因缺失导致突变体T对Cd胁迫敏感。若正常和Cd胁迫条件下，突变体S中TGA3表达量无明显差异，且______________，则表明SCL14蛋白与TGA3蛋白可能独立调控拟南芥对Cd的耐受性。 （4）为进一步探究SCL14调控拟南芥耐Cd的分子机制，研究人员对Cd胁迫下WT和突变体S特定细胞的总mRNA进行提取和测序分析，目的是______________。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 2023级高三第二学期校模生物科试卷 一、选择题：本大题共16小题，共40分。第1～12小题，每小题2分；第13～16小题，每小题4分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。 1. 《中华人民共和国生态环境法典》于2026年3月12日表决通过，在生态系统保护章节中明确加强对海洋生物多样性的保护。下列做法不恰当的是（　　） A. 因地制宜采取投放人工鱼礁和种植海藻场、海草床、珊瑚等措施 B. 开发利用海洋和海岸带资源时应当对重要海洋生态系统实施保护 C. 引进海洋动植物物种，应当进行科学论证，避免对海洋生态系统造成危害 D. 不参与国家管辖范围以外区域的海洋生物多样性养护和可持续利用 【答案】D 【解析】 【详解】A、投放人工鱼礁、种植海藻场、海草床等措施能够为海洋生物提供栖息场所，修复海洋生态环境，有利于保护海洋生物多样性，做法恰当，A不符合题意； B、开发利用海洋和海岸带资源时对重要海洋生态系统实施保护，符合“合理利用与保护并重”的可持续发展原则，做法恰当，B不符合题意； C、未经论证的外来物种引进可能造成生物入侵，破坏本地海洋生态系统的稳定性，引进前科学论证可有效避免生态危害，做法恰当，C不符合题意； D、海洋生态系统具有全球性，国家管辖范围以外区域的海洋生物多样性养护是全球各国的共同责任，需要各国共同参与，该做法不恰当，D符合题意。 2. ATP合酶既可以催化ATP合成，也可以催化ATP水解。ATP合酶抑制因子IF1可以单向抑制ATP水解。真核细胞中IF1主要作用的场所是（　　） A. 细胞质基质 B. 线粒体外膜 C. 线粒体内膜 D. 线粒体基质 【答案】C 【解析】 【详解】线粒体内膜是有氧呼吸第三阶段的场所，分布有ATP合酶，正常情况下催化ATP合成，当质子梯度无法维持时ATP合酶会反向催化ATP水解，是IF1的主要作用场所。ABD不符合题意，C符合题意。 3. 2025年3月，国际顶尖学术期刊《Cell》重磅发布了我国科学家主导的深渊生命科研成果，研究聚焦深渊中的原核微生物、无脊椎动物（钩虾）和脊椎动物（鱼类），检出amoA、nxr等硝化作用核心基因。该成果是人类首次系统性地研究深渊生命，揭示了深渊生态系统的生命适应策略与资源潜能，拓展了人类对极端环境下生命过程的认知。下列关于深渊生命的推测，错误的是（　　） A. 深渊中的原核微生物、无脊椎动物和脊椎动物的细胞膜的主要成分是脂质和蛋白质 B. 深渊生物生活在黑暗环境中不能进行光合作用，因此细胞内不能合成有机物 C. 深渊生物细胞内不饱和脂肪酸的积累有利于在低温环境中维持细胞膜的结构特点 D. 深渊生物中的蛋白质可通过增加分子结构的稳定性以适应高压环境 【答案】B 【解析】 【详解】A、所有具有细胞结构的生物，细胞膜的主要成分均为脂质和蛋白质，A正确； B、深渊生物无法进行光合作用，但部分原核微生物可通过化能合成作用合成有机物，异养型的深渊生物也可利用从外界摄取的小分子物质合成自身所需的有机物，并非细胞内不能合成有机物，B错误； C、细胞膜的结构特点是具有一定的流动性，低温会降低细胞膜的流动性，不饱和脂肪酸熔点较低，其积累可让细胞膜在低温环境下仍维持合适的流动性，保障细胞膜结构功能稳定，C正确； D、高压环境易破坏蛋白质的空间结构使其失活，深渊生物的蛋白质可通过提升分子结构的稳定性，适应高压的极端环境，D正确。 4. 被病原体感染的细胞能够引发K+通过K+通道从胞内流至胞外，进而激活NLRP3炎症小体，诱发细胞凋亡，以减少被病原体感染的细胞发生癌变的风险。下列相关叙述正确的是（　　） A. 细胞内K+与K+通道结合后流至细胞外 B. NLRP3炎症小体诱发的细胞凋亡不受基因调控 C. 细胞凋亡和细胞癌变过程中，基因不发生改变 D. 用含高浓度的K+的培养基培养被病原体感染的细胞，癌变风险增大 【答案】D 【解析】 【详解】A、K+通道属于通道蛋白，转运K+时无需与K+结合，仅容许大小、电荷等与通道适配的K+通过，A错误； B、细胞凋亡是由基因决定的细胞程序性死亡，受基因调控，NLRP3炎症小体诱发的细胞凋亡同样受基因调控，B错误； C、细胞癌变的根本原因是原癌基因和抑癌基因发生基因突变，基因序列发生改变，C错误； D、高浓度K+的培养基会减小细胞内外K+的浓度差，抑制K+外流，无法有效激活NLRP3炎症小体诱发细胞凋亡，被病原体感染的细胞无法及时被清除，癌变风险增大，D正确。 5. 下列实验操作中进行的替代，对实验结果影响较小的是（ ） A. 用秋水仙素溶液替代低温处理，诱导洋葱根尖细胞染色体数目变化 B. 用二苯胺试剂替代甲紫溶液，观察洋葱根尖分生区细胞的有丝分裂 C. 用小鼠卵巢切片替代精巢切片，观察哺乳动物细胞的减数分裂过程 D. 用0.3 g/mL蔗糖溶液替代梨的组织样液，检测生物组织中的还原糖 【答案】A 【解析】 【详解】A、低温诱导染色体数目加倍的原理是抑制纺锤体形成，秋水仙素的作用机理同样是抑制纺锤体形成，二者作用效果一致，替代后对实验结果影响较小，A符合题意； B、观察有丝分裂时，甲紫属于碱性染料，可将染色体染成深色便于观察；二苯胺试剂是鉴定DNA的试剂，需沸水浴加热才会与DNA显蓝色，无法对染色体进行染色观察，替代后无法完成实验，B不符合题意； C、哺乳动物卵巢内进行减数分裂的细胞数量少，且减数分裂过程不连续，很难观察到减数分裂各时期的细胞；精巢内减数分裂的细胞数量多，易观察到各时期，替代后实验结果受影响大，C不符合题意； D、还原糖与斐林试剂水浴加热会产生砖红色沉淀，蔗糖属于非还原糖，无法与斐林试剂发生显色反应，替代后无法检测还原糖，D不符合题意。 6. 从微观的DNA复制到宏观的生态演替，从瞬息之间的生化反应到亿万年的进化历程，生命活动普遍遵循着特定的“方向性”法则。下列叙述正确的是（　　） A. 在生物进化过程中，自然选择决定了生物种群可遗传变异和进化的方向 B. 在核酸合成过程中，DNA聚合酶和RNA聚合酶均沿模板链3′→5′方向移动 C. 在中心法则中，DNA与RNA之间、RNA与蛋白质之间的信息流动是双向的 D. 在群落演替过程中，初生演替和次生演替均是朝着环境适应群落的方向进行 【答案】B 【解析】 【详解】A、可遗传变异是不定向的，自然选择仅能决定生物进化的方向，无法决定可遗传变异的方向，A错误； B、DNA聚合酶参与DNA复制时沿模板链3′→5′方向移动，RNA聚合酶参与转录时沿DNA模板链3′→5′方向移动，二者沿模板链的移动方向一致，B正确； C、中心法则中，DNA与RNA之间可通过转录、逆转录实现双向信息流动，但RNA与蛋白质之间仅能通过翻译实现RNA到蛋白质的单向信息流动，不存在蛋白质到RNA的信息传递路径，C错误； D、群落演替的本质是群落不断适应环境的过程，方向为群落适应环境，而非环境适应群落，D错误。 7. 生命科学的发展离不开实验的支持，生物科学史也是生物学实验发展史，这其中蕴含很多精妙的科学方法，下列叙述错误的是（ ） A. 丹尼利和戴维森通过膜的通透性实验推测膜的成分可能有蛋白质 B. 梅塞尔森和斯塔尔运用同位素标记技术证明了DNA的半保留复制 C. 林德曼通过对赛达伯格湖的能量流动分析揭示了能量流动的特点 D. 米尔斯坦和科勒等人利用小鼠进行实验后创立了单克隆抗体技术 【答案】A 【解析】 【分析】放射性同位素标记法在生物学中具有广泛的应用，如：（1）用35S标记噬菌体的蛋白质外壳，用32P标记噬菌体的DNA，分别侵染细菌，最终证明DNA是遗传物质；（2）用3H标记氨基酸，探明分泌蛋白的合成与分泌过程。 【详解】A、欧文顿通过膜的通透性实验证明了膜的成分含有脂质，丹尼利和戴维森是通过研究膜的张 力，推测细胞膜除含有脂质分子外，可能还有蛋白质。A错误； B、1958年，梅赛尔森和斯塔尔利用同位素标记和密度梯度离心法，验证了沃森和克里克提出的DNA半保留复制假说，B正确； C、美国生态学家林德曼对赛达伯格湖的能量流动进行定量分析后发现能量传递效率为10%～20%，得出了赛达伯格湖的能量流动模型，C正确； D、1975年，米尔斯坦和科勒等创立了单克隆抗体技术。制备单克隆抗体的过程中，将鼠的骨髓瘤细胞与脾细胞中产生的B淋巴细胞融合后，用特定的选择性培养基进行筛选，目的是筛选出 杂交瘤细胞，D正确。 故选A。 8. 褪黑素与机体的神经调节、清除自由基等密切相关。科研人员欲制备褪黑素单克隆抗体用于褪黑素检测，但由于褪黑素无法直接刺激免疫应答的产生，故将其与卵清蛋白偶联，多轮免疫后成功获得免疫小鼠。下列叙述错误的是（ ） A. 多轮免疫的目的是获得更多的免疫细胞 B. 获得的杂交瘤细胞需在抗原刺激下分泌褪黑素抗体 C. 可用凝胶电泳对获得的褪黑素单克隆抗体进行鉴定 D. 褪黑素与卵清蛋白偶联后形成的空间构象能被免疫系统识别 【答案】B 【解析】 【分析】单克隆抗体的制备： （1）制备产生特异性抗体的B淋巴细胞：向免疫小鼠体内注射特定的抗原，然后从小鼠脾内获得相应的B淋巴细胞； （2）获得杂交瘤细胞：①将鼠的骨髓瘤细胞与脾细胞中形成的B淋巴细胞融合；②用特定的选择培养基筛选出杂交瘤细胞，该杂种细胞既能够增殖又能产生抗体； （3）克隆化培养和抗体检测； （4）将杂交瘤细胞在体外培养或注射到小鼠腹腔内增殖； （5）提取单克隆抗体：从细胞培养液或小鼠的腹水中提取。 【详解】A、由题干信息可知，经过多轮免疫的可以获得更多的免疫细胞，A正确； B、杂交瘤细胞是将鼠的骨髓瘤细胞与脾细胞中形成的已免疫的B淋巴细胞融合，用特定的选择培养基筛选，杂种细胞既能够增殖又能产生抗体，所以不需要抗原刺激，B错误； C、褪黑素单克隆抗体的本质是蛋白质，可以根据蛋白质的相对分子质量大小，使用凝胶电泳进行分离鉴定，C正确； D、根据题意可知，褪黑素不具有抗原性，无法直接刺激免疫应答的产生，与卵清蛋白偶联后才能起到抗原作用，因此褪黑素与卵清蛋白偶联后形成的空间构象能被免疫系统识别，D正确。 故选B。 9. 稻-蟹共作是以水稻为主体，适量放养蟹的生态种养模式，常使用灯光诱虫杀虫。水稻为蟹提供遮蔽场所和氧气，蟹能摄食害虫、虫卵和杂草，其粪便可作为水稻的肥料。下列叙述正确的是（ ） A. 蟹粪便中的能量流向水稻，提高能量利用率 B. 采用灯光诱虫杀虫改变了害虫的性别比例 C. 稻田昆虫吃水稻，水稻同化量的10～20%流入稻田昆虫体内 D. 该种养模式的生态系统仍需外界能量的输入 【答案】D 【解析】 【详解】A、蟹粪便中的能量属于蟹上一营养级的同化能量，只能流向分解者，水稻是生产者，仅能利用太阳能，无法利用粪便中的化学能，仅能利用粪便分解后产生的无机物，能量并未流向水稻，A错误； B、灯光诱虫是利用昆虫的趋光性（物理信息）诱杀害虫，对雌雄害虫无选择性，不会改变害虫的性别比例，仅直接降低害虫种群密度，B错误； C、能量传递效率10～20%是相邻两个营养级之间的同化量比值，稻田第二营养级包含所有取食生产者的生物，并非只有稻田昆虫，C错误； D、能量流动具有单向流动、逐级递减的特点，任何生态系统都需要外界能量输入维持正常功能，且该人工生态系统会持续输出水稻、蟹等产品，带走系统内的能量，因此仍需外界能量输入维持稳定，D正确。 10. 近年来，人工智能（AI）技术在蛋白质工程领域的应用极大地推动了相关研究进程。AlphaFold作为典型的AI计算工具，可根据氨基酸序列精准预测蛋白质的三维结构；ProteinMPNN是一种基于深度学习的蛋白质序列设计模型，能依据给定的蛋白质三维结构，设计出可折叠形成该结构的氨基酸序列。下列相关叙述错误的是（ ） A. 蛋白质能够折叠形成特定的原始结构，其所需的关键信息已编码在氨基酸序列中 B. 用ProteinMPNN设计的跨膜蛋白的氨基酸序列，必然同时含有疏水氨基酸和亲水氨基酸 C. 对于AlphaFold设计的氨基酸序列，可利用ProteinMPNN进行蛋白质结构预测与筛选 D. 在蛋白质工程中改造原有基因或合成新基因以获得目标蛋白质，需借助基因工程技术 【答案】C 【解析】 【详解】A、蛋白质的氨基酸序列是其一级结构，一级结构决定蛋白质的空间结构，蛋白质折叠形成特定结构所需的关键信息确实编码在氨基酸序列中，A正确； B、跨膜蛋白的跨膜区域位于磷脂双分子层的疏水区，该部分由疏水氨基酸组成，暴露在细胞膜内外两侧的区域需要接触水溶性环境，由亲水氨基酸组成，因此其氨基酸序列必然同时含有疏水和亲水氨基酸，B正确； C、根据题干信息，AlphaFold的功能是根据氨基酸序列预测蛋白质三维结构，ProteinMPNN的功能是依据给定三维结构设计对应氨基酸序列，蛋白质结构预测是AlphaFold的功能，不是ProteinMPNN的功能，C错误； D、蛋白质工程本质是第二代基因工程，改造或合成新的目的基因后，都需要借助基因工程技术将目的基因导入受体细胞，才能表达获得目标蛋白质，D正确。 11. 研究表明，种子萌发过程中赤霉素（GA）受体GID1s与脱落酸（ABA）受体PYLs可竞争性结合核心抑制蛋白RGL2，形成精密分子开关。GA富集时GID1s结合RGL2，介导RGL2降解，从而解除萌发抑制；ABA富集时PYLs结合RGL2，阻遏种子萌发。下列叙述错误的是（ ） A. GA与ABA通过调控基因表达对种子萌发起作用 B. 核心抑制蛋白RGL2具有抑制种子萌发的作用 C. GA解除种子萌发抑制的过程中涉及肽键断裂 D. 干旱环境下受体PYLs与RGL2的结合能力减弱 【答案】D 【解析】 【详解】A、植物激素属于信息分子，不直接参与细胞代谢，通过调控基因表达来发挥生理作用，GA和ABA对种子萌发的调控也符合该特点，A正确； B、根据题干信息，GA富集时介导RGL2降解即可解除萌发抑制，说明RGL2的存在会抑制种子萌发，即RGL2具有抑制种子萌发的作用，B正确； C、RGL2是蛋白质，其降解过程需要水解肽键，因此GA解除萌发抑制的过程涉及肽键断裂，C正确； D、干旱环境下，植物为避免种子萌发后缺水死亡，会抑制种子萌发，此时ABA含量升高，根据题干信息ABA富集时PYLs结合RGL2阻遏萌发，因此PYLs与RGL2的结合能力增强，D错误。 12. 海洋细菌是新型抗菌物质的重要来源。某研究小组采集海水并分离纯化出多种细菌，为筛选对李斯特氏菌（动物致病菌）有较强抑制作用的菌株，在均匀分布李斯特氏菌的固体培养基上打孔，孔内接种分离后的海洋细菌，培养观察抑菌圈大小。下列叙述错误的是（ ） A. 采集的海水样品可通过稀释涂布平板法进行菌种的分离纯化 B. 培养海洋细菌的培养基中应添加适量NaCl模拟海水环境，防止细胞吸水涨破 C. 抑菌圈越大，抑制李斯特氏菌效果越好 D. 实验结束后，培养基需严格灭菌后妥善处理 【答案】B 【解析】 【详解】A、稀释涂布平板法可通过对海水样品梯度稀释后涂布培养，获得由单个细菌繁殖形成的单菌落，实现菌种的分离纯化，A正确； B、细菌具有细胞壁，细胞壁有支持和保护作用，低渗环境下不会发生吸水涨破，培养基添加NaCl是为了模拟海水的高渗环境，适配海洋细菌的渗透压需求以保证其正常生长，而非防止细胞吸水涨破，B错误； C、抑菌圈是海洋细菌分泌的抑菌物质扩散后，抑制周围李斯特氏菌生长形成的透明区域，抑菌圈越大说明该菌株对李斯特氏菌的抑制效果越强，C正确； D、实验所用培养基含有致病菌李斯特氏菌，若直接丢弃会造成环境污染或生物安全风险，需严格灭菌后再妥善处理，D正确。 13. 降低瘤胃脲酶活性以延长尿素水解时间，可提高家畜瘤胃中的氮利用率从而利于家畜生长。研究者利用AI工具筛选到一种脲酶抑制剂（表小檗碱）并进行相关研究，结果如图，已知AHA为阳性对照。下列叙述正确的是（　　） A. AI工具筛选出能与脲酶活性中心结合的物质即为脲酶抑制剂 B. 据图可知AHA是脲酶抑制剂，对脲酶抑制作用比表小檗碱强 C. 实际应用中不宜选择2μM的表小檗碱来抑制瘤胃脲酶活性 D. 若规模化应用表小檗碱，相关气体产量升高会加剧温室效应 【答案】C 【解析】 【详解】A、能与脲酶活性中心结合的物质，不一定是脲酶抑制剂，也可能催化脲酶水解，A错误； B、相同浓度下，表小檗碱组的脲酶剩余活性远低于AHA组（例如1μM时，表小檗碱剩余活性≈20%，AHA≈95%），说明表小檗碱的抑制作用远强于AHA，B错误； C、从图中可见，表小檗碱在1μM左右时，脲酶剩余活性已经接近0%，抑制效果已经达到极致，2μM的表小檗碱，脲酶剩余活性和1μM时几乎无差异（都接近0），说明继续提高浓度不会增强抑制效果，只会造成药物浪费、增加成本，甚至可能产生副作用，因此实际应用中，无需选择2μM的高浓度，选择1μM左右的浓度即可达到最佳抑制效果，C正确； D、脲酶的作用是催化尿素水解，表小檗碱是脲酶抑制剂，会降低脲酶活性，减少尿素水解，从而减少NH3和CO2的释放，不会升高气体产量，更不会加剧温室效应，D错误。 14. 为开发具有知识产权的降血糖新药，科研人员对植物来源的生物碱NB降血糖效果进行了研究，设计方案如下图所示。其中药物E是治疗糖尿病常用的降血糖药，STZ是一种可以特异性破坏胰岛B细胞的药物。下列分析正确的是（ ） A. 该研究方案中注射STZ构建模型的目的是方便研究过程中进行分组实验 B. 为判断模型是否构建成功最好在第②组小鼠空腹状态下测血液胰岛素含量 C. 若第④组的血糖浓度在第4次检测时比前3次都低，说明NB能降血糖 D. 本实验以①②③组做对照，以确认实验材料和方法能有效检测药物疗效 【答案】D 【解析】 【详解】A、注射STZ的目的是特异性破坏胰岛B细胞，构建糖尿病小鼠模型，以检测药物的降血糖效果，A错误； B、本实验研究的是降血糖效果，判断糖尿病模型是否构建成功，应在空腹状态下检测血糖含量及血液胰岛素含量，B错误； C、若第④组的血糖浓度在第4次检测时比前3次都低，且与第③组血糖浓度相近并且略高于第①组，但都低于第②组，则说明NB能降血糖，C错误； D、①②③组均为对照组，其中①验证正常生理状态、②验证模型的基础血糖、③验证已知药物在本实验体系中可发挥降血糖效果，三组对照共同确认实验材料和方法能有效检测药物疗效，D正确。 15. 相同环境中某草本植物在不同初始密度下，甲、乙、丙三个种群的种群密度和平均单株生物量相对值随时间的变化情况如图。下列说法错误的是（ ） A. 测量时间内植物生物量变化主要受密度制约因素影响 B. 与甲、乙相比，丙的种群密度随时间下降最快 C. 图中变化是正反馈调节的结果，会提高植物适应能力 D. 随着时间的发展，三个种群的种群密度最终会相近 【答案】C 【解析】 【详解】A、从图中能看到：种群密度越高，平均单株生物量越低，这是典型的种内竞争（密度制约因素）导致的结果。因此生物量变化主要受密度制约因素影响，A正确； B、丙的初始种群密度最高（最靠右），种内竞争最激烈，个体间争夺光照、水分、养分的压力最大，因此死亡率更高，种群密度下降的速度也最快，B正确； C、图中表现的是：种群密度过高 → 种内竞争加剧 → 死亡率上升 → 种群密度下降，最终趋于稳定，这是典型的负反馈调节，C错误； D、从图中t3点可见，三条曲线具有汇聚于同一点的趋势，在相同环境中，环境容纳量（K值）相同 无论初始密度高低，最终都会趋于K值，所以三个种群的种群密度最终会相近，D正确。 16. 人类15号染色体某区段内的基因表达受亲本来源影响。其中S基因仅父源表达，母源S基因由于甲基化而无法表达。缺失父源S基因可导致Prader-Willi综合征。研究者对两名女性待测个体进行分子检测：先用特定试剂处理DNA，使无甲基化的胞嘧啶（C）转化为胸腺嘧啶（T），然后用2组引物（M1/M2和U1/U2）分别扩增S基因，将扩增产物混合后电泳（图）。下列分析正确的是（　　） 注：图中只给出S基因一条链的部分碱基序列；□表示甲基化位点；引物标注部位就是其结合部位。 A. M1/M2可扩增有转录活性的S基因 B. U2的序列为5′-TCGCG-3′ C. 个体1与正常男性婚配，子代患Prader-Willi综合征概率为1/2 D. 个体2为Prader-Willi综合征患者 【答案】D 【解析】 【详解】A、有转录活性的是父源S基因，它的左侧区域转化后是5'-GGTGT-3' ，和M1（ 5'-GGCGC-3' ）不互补，无法结合，无转录活性的是母源S基因，左侧区域保持5'-GGCGC-3' ，和M1完全互补，可结合， M1/M2扩增的是无转录活性的母源S基因，A错误； B、父源S基因左侧区域转化后是5'-GGTGT-3' ，和U1互补，可知U1/U2是扩增父源链的，不是母源链，父源链的右侧序列转化后是5'-TGTGA-3' ，因此U2的5'→3'序列应为5'-TCACA-3' ，B错误； C、引物M1/M2扩增母源S基因，片段短，电泳条带在下方，引物U1/U2扩增父源S基因，片段长，电泳条带在上方，个体1有上方U1/U2条带（含父源S基因），无下方M1/M2条带（无母源S基因），由此可推出个体1含正常父源S基因，母源S基因缺失，个体1与正常男性婚配，子代一定正常，不会患Prader‑Willi综合征，患病概率为0，C错误； D、个体2有下方M1/M2条带（含母源S基因），无上方U1/U2条带（无父源S基因），由此可推出个体2仅含母源S基因（甲基化不表达），父源S基因缺失，无功能性S基因，符合Prader‑Willi综合征的患病条件，D正确。 二、非选择题：本大题共5小题，共60分。考试根据要求作答。 17. 玉米是一种重要的粮食作物。高密度种植时，玉米全株叶夹角（叶片与茎干之间的夹角）会变小、叶片直立程度增大。我国研究人员筛选到一个株高和茎秆直径不变，但具有“上紧下松”株型的玉米突变体，将其命名为“智慧型玉米”，如图所示。 回答下列问题： （1）与低密度种植相比，高密度种植时，限制玉米产量的主要环境因素是_____________________。 （2）油菜素内酯（BR）可促进叶片与茎秆连接处的组织宽度增加，从而增大叶夹角。BR的含量与基因lac1表达相关，且受红光/远红光比例间接调控。低密度种植时lac1调节玉米叶夹角的机制如图所示。 PhyA的化学本质是______________。低密度种植时，玉米叶夹角的增大可提高______________，进而提高光合作用效率。高密度种植时，______________（填“红光”或“远红光”）激活玉米中PhyA，与RAVL1结合后，______________，进而引起BR含量下降，叶夹角减小。 （3）玉米中存在多个基因分别调控玉米不同部位（上部、中部、下部）的叶夹角。研究表明，“智慧型玉米”的表型是lac1基因突变导致的。为探究lac1基因作用的部位，研究人员测量了高密度种植时“智慧型玉米”和野生型玉米的叶夹角，如图a所示。在不同种植密度下对两种玉米植株透光率进行检测，结果见图b。 由图可知，lac1主要对玉米______________部叶片的叶夹角发挥调控作用，高密度种植更适宜选用“智慧型玉米”的原因是______________。 【答案】（1）光照强度 （2） ①. 蛋白质（色素-蛋白复合体） ②. 叶片的受光面积 ③. 远红光 ④. 促进RAVL1降解，lac1表达量下降 （3） ①. 上（和中） ②. 上部叶片更直立，植株透光率高；下部叶片相对舒展，受光面积较大 【解析】 【小问1详解】 高密度种植时，玉米植株数量多，植株间相互遮挡严重，光照强度不足成为限制玉米光合作用、进而限制产量的主要环境因素，低密度种植时植株间距大，光照充足，因此光照强度是高密度下的主要限制因素； 【小问2详解】 光敏色素（PhyA）化学本质是色素-蛋白复合体（蛋白质）；低密度种植时，玉米叶夹角增大，叶片更舒展，可增大叶片的受光面积，提升对光能的捕获效率，进而提高光合作用效率，增加有机物积累；高密度种植时，上层叶片会优先吸收红光，穿透到下层的光中远红光比例大幅上升，因此远红光激活PhyA，启动后续调控通路；根据题干调控机制，PhyA可与RAVL1结合并促进其降解，RAVL1能激活lac1的表达，lac1可促进BR合成，因此PhyA被远红光激活后，促进RAVL1降解，导致lac1基因表达量下降，BR合成减少，叶夹角减小； 【小问3详解】 从图a可知，与野生型相比，“智慧型玉米”上部叶片的叶夹角显著减小，中部叶夹角也有一定程度下降，下部叶夹角无明显差异，说明lac1主要对玉米上（和中）部叶片的叶夹角发挥调控作用；结合图a、b分析，“智慧型玉米”上部叶片叶夹角小、更直立，减少了对中下部叶片的遮挡，显著提高了群体透光率（图b显示相同密度下智慧型玉米透光率远高于野生型，同时下部叶片相对舒展，保证了自身的受光面积，使群体中上部、下部叶片都能充分利用光能，提升了整体光合作用效率，因此高密度种植更适宜选用“智慧型玉米”。 18. 低温暴露能诱导白色脂肪组织褐变为米色脂肪组织，显著提升线粒体产热能力与全身能量消耗。为研究低温暴露引发白色脂肪组织褐变的相关机制，研究人员利用c-Fos免疫染色（一种精准检测神经元激活状态的技术）对低温暴露处理小鼠的下丘脑不同脑区进行了检测，结果如图。 回答下列问题： （1）寒冷刺激时，小鼠________产生兴奋并传递到下丘脑体温调节中枢，相关神经兴奋后可以促进________等激素的释放，使肝及其他组织细胞的代谢活动增强，增加产热。 （2）研究人员推测对寒冷刺激作出响应的区域为下丘脑的________区，图中支持该推测的实验结果是________________________________________________________________。 （3）下丘脑DMH区有GABA能和谷氨酸能神经元。为明确低温暴露激活的神经元类型，研究人员利用基因工程技术构建了工具鼠：甲鼠仅GABA能神经元表达Cre重组酶，乙鼠仅谷氨酸能神经元表达Cre重组酶。将含有图所示元件的腺病毒分别注射到低温暴露小鼠甲和乙的DMH区，检测注射前后米色脂肪体积变化。 ①在注射腺病毒的实验中，需要补充的对照实验设计为________________________________。 ②检测发现与正常小鼠相比甲鼠米色脂肪体积变小；乙鼠无显著变化，说明寒冷暴露激活的是DMH区域的________神经元。 （4）研究发现，下丘脑DMH区功能复杂，具有调控体温、应激、睡眠等多种生理功能。有人提出，通过干预下丘脑DMH区中相应神经元的活动，能为肥胖的治疗提供新策略。你是否支持这一观点并说明理由：________________________________。 【答案】（1） ①. 冷觉感受器 ②. 甲状腺激素、肾上腺素 （2） ①. DMH ②. 寒冷刺激时，DMH区域的c-Fos阳性神经元相对数量增加比例最高，表明该区域被激活的神经元最多 （3） ①. 将含DIO启动子和TetTox的腺病毒注射到不表达Cre重组酶的正常小鼠的DMH区，并在相同条件下进行低温暴露处理 ②. GABA能 （4）支持。下丘脑DMH区GABA能神经元可显著提升线粒体产热能力与全身能量消耗，证明干预相关神经元能有效治疗肥胖 不支持。下丘脑DMH区功能复杂，直接干预该区神经元可能引发体温失调等副作用 【解析】 【小问1详解】 寒冷刺激首先被皮肤的冷觉感受器感知，产生兴奋并通过传入神经传递到下丘脑体温调节中枢。 体温调节中，促进产热的核心激素是甲状腺激素和肾上腺素。这两种激素能促进肝及其他组织细胞代谢增强，使产热增加。 【小问2详解】 c-Fos 是精准检测神经元激活状态的技术，其阳性数量越多，代表该区域神经元越活跃。 从图中可见，在低温条件下，DMH 区域的柱状图最高，说明该区域被激活的神经元数量最多，因此是DMH区作出了响应。 【小问3详解】 为了排除实验本身（如注射操作、病毒载体）对米色脂肪体积的影响，必须增设空白对照组。对照组应选择正常小鼠（不缺乏 T/B 细胞），注射相同的腺病毒，并进行低温处理，观察脂肪体积变化，即对照组的处理为：将含DIO启动子和TetTox的腺病毒注射到不表达Cre重组酶的正常小鼠的DMH区，并在相同条件下进行低温暴露处理。甲组（仅 GABA 能神经元表达 Cre）：注射后神经元失活，米色脂肪体积变小（说明该神经元被激活才能维持米脂肪形态，破坏后则变小）。 乙组（仅谷氨酸能神经元表达 Cre）：无显著变化。 结论：寒冷暴露激活的是 DMH 区域的GABA 能神经元。 【小问4详解】 这是一个开放性问题，支持理由：下丘脑DMH区GABA能神经元可显著提升线粒体产热能力与全身能量消耗，干预该神经元活动能加速能量消耗，减少脂肪积累，故可作为肥胖治疗新策略；不支持理由：下丘脑DMH区功能复杂，直接干预该区神经元可能引发体温调控、应激反应、睡眠节律紊乱等副作用，对机体造成不良影响。 19. 为探究退化荒山的生态修复策略，科研人员在某地区选取了4块立地条件相似的退化样地，分别采取不同的修复措施：自然恢复（CK）、种植乔木（T1）、种植灌木（T2）、乔灌混交（T3）。修复5年后，科研人员调查了各群落的物种组成及土壤改良效果，结果如表所示。回答下列问题： 修复措施 物种丰富度 优势种 群落垂直结构 土壤有机质含量/（g·kg-1） CK 8 一年蓬、狗尾草 草本层为主 8.2 T1 15 马尾松、一年蓬 乔木层+草本层 12.5 T2 22 胡枝子、狗尾草 灌木层+草本层 14.3 T3 28 马尾松、胡枝子、苔草 乔木层+灌木层+草本层 18.6 （1）据表分析，不同的人工修复措施均能_____（填“提高”或“降低”）该地区的生物多样性。 （2）据表分析，T3处理组形成了明显的_____结构，这种结构的意义是_____（答出1点）。T3处理组的土壤有机质含量最高，从生态系统物质循环的角度分析，原因是_____。 （3）T2处理组中，胡枝子与狗尾草的种间关系是_____。调查发现，该区域自然入侵了一种与胡枝子生态位高度重叠的外来灌木。入侵后，胡枝子与该种外来灌木的种群数量变化情况如图所示。据图分析，胡枝子种群数量发生图中变化的原因是_____。 （4）综合表中数据，对退化荒山进行生态修复时，最适宜的修复措施是_____。若要在更大范围内推广该修复措施，还需要从哪些方面进行进一步研究？请提出一个合理的研究方向：_____。 【答案】（1）提高 （2） ①. 垂直分层 ②. 提高群落利用阳光等环境资源的能力（或为动物创造多样的栖息空间和食物条件） ③. T3 组群落垂直结构复杂，物种丰富度高，枯枝落叶多；分解者种类和数量多，分解作用强，产生的有机质多（或消费者的代谢活动等也增加了有机质的输入） （3） ①. 种间竞争 ②. 外来灌木与胡枝子生态位高度重叠，二者竞争相同的资源（如阳光、水分、土壤养分等）；外来灌木在竞争中占优势，导致胡枝子种群数量下降，最终二者达到新的竞争平衡 （4） ①. 乔灌混交（T3） ②. 研究不同立地条件下乔灌混交修复措施的适用性（或研究乔灌混交的最佳物种搭配比例、长期生态效益等） 【解析】 【小问1详解】 表格中，自然恢复组（CK）的物种丰富度为8，而人工修复组（T1、T2、T3）的物种丰富度分别为 15、22、28，均高于 CK 组。因此，不同的人工修复措施均能提高该地区的生物多样性。 【小问2详解】 T3 处理组的群落垂直结构为 “乔木层 + 灌木层 + 草本层”，形成了明显的垂直分层（或群落垂直）结构。垂直分层的意义在于提高了群落利用阳光等环境资源的能力； 为动物创造了多种多样的栖息空间和食物条件，增加了物种丰富度。T3 组群落垂直结构复杂，物种丰富度高，枯枝落叶多；分解者种类和数量多，分解作用强，产生的有机质多（或消费者的代谢活动等也增加了有机质的输入），因此土壤有机质含量最高。 【小问3详解】 T2 处理组中，胡枝子与狗尾草都生活在同一群落中，会竞争阳光、水分、无机盐等资源，因此二者的种间关系是种间竞争。外来灌木与胡枝子生态位高度重叠，二者竞争相同的资源（如阳光、水分、土壤养分等）；外来灌木在竞争中占优势，导致胡枝子种群数量下降，最终二者达到新的竞争平衡。 【小问4详解】 综合表中数据：T3 组（乔灌混交）的物种丰富度最高（28）、群落垂直结构最复杂、土壤有机质含量最高（18.6 g・kg⁻¹），改良效果最好。因此最适宜的修复措施是乔灌混交（T3）。推广该措施的合理研究方向： 研究不同气候 / 土壤条件下，乔灌混交修复措施的适用性； 研究乔灌混交的最佳物种搭配比例与种植密度； 研究该措施对当地生物（尤其是珍稀物种）和生态系统稳定性的长期影响； 研究乔灌混交模式下的病虫害防治方法； 研究该措施的成本效益，评估推广的经济可行性。 20. 水稻是我国重要的粮食作物，低温冷害是限制水稻产量和品质的重要因素之一、研究水稻耐寒遗传机制对水稻遗传改良具有重要意义。我国科学家在哈尔滨自然条件下对KD8-N（冷敏感型）水稻进行人工低温处理（15°C，7天），通过种子结实率评估耐寒性，筛选出具有稳定遗传耐寒性的株系KD8-C（耐寒型）。 （1）科研工作者进行了KD8-N和KD8-C正反交实验，得到的F1代在冷胁迫下均表现出高结实率，表明耐寒性是_____性状，将F1代自交，子二代中耐寒个体的理论比例为_____。但实验发现F2群体在冷胁迫下的结实率呈连续分布，不符合上面典型孟德尔遗传分离比，表明耐寒性受_____（选填“多”或“单”）基因调控。 （2）实验者通过比较KD8-N和KD8-C相关基因的表达水平，锁定了耐寒关键基因ACT1，在KD8-C中其表达显著上调。图1揭示了ACT1基因表达水平变化的调控机制，ACT1启动子区的甲基化丢失，ACT1的表达受到的抑制越弱，其高表达赋予水稻耐寒性，这种遗传现象属于_____。低温能促进Dof1基因的表达，而ACT1启动子区的去甲基化有利于Dof1的结合，从而帮助_____与启动子结合激活基因的表达。为验证存在Dof1蛋白的结合才能激活ACT1的表达并赋予耐寒性，以KD8-C为材料设计实验，简要写出设计思路：_____。 （3）进一步研究发现：低温胁迫导致DNA甲基转移酶基因MET1b发生突变（等位基因M、m），导致特定序列甲基化维持失败。为确定M/m基因在染色体上的位置（4号和6号染色体），对KD8-N（N）、KD8-C（C）植株及F2耐寒植株4号和6号染色体的SSR扩增产物进行检测，电泳结果如图2所示。请在图3中标出F1中耐寒基因（M、m）与SSR分子标记（S1-S4）的相对位置关系_____。若M/m基因不在6号染色体上，则F2耐寒个体中的4号和6号染色体SSR扩增结果均出现2种电泳带的比例约为_____。 注：SSR是染色体上的一段特异性短核苷酸序列，不同染色体具有各自特异的SSR，可用于基因定位的遗传标记。 （4）以上研究在水稻中证实：_____，为拉马克的获得性遗传理论提供了分子证据。 【答案】（1） ①. 显性 ②. 3/4 ③. 多 （2） ①. 表观遗传 ②. RNA聚合酶 ③. 通过基因组编辑抑制KD8-C中Dof1基因的表达（敲除Dof1基因），然后检测其耐寒性的变化（2分）（“抑制或敲除KD8-C中Dof1基因”1分，“检测耐寒性”1分） （3） ①. ②. 1/3 （4）环境诱导的变异可遗传给后代（1分） 【解析】 【小问1详解】 KD8-N（冷敏感型）和 KD8-C（耐寒型）正反交，F₁在冷胁迫下都表现出高结实率（耐寒）。正反交结果一致，且 F₁表现为耐寒，说明耐寒性为显性性状（显性性状在杂合子中能表现出来）。如果耐寒性由一对等位基因控制，F₁为杂合子（设为 Aa），自交后代的基因型及表现型比例为： AA（耐寒）: Aa（耐寒）: aa（冷敏感） = 1:2:1。所以子二代中耐寒个体的理论比例为3/4。F₂群体在冷胁迫下的结实率呈连续分布，不符合单基因孟德尔分离定律的离散比例，说明耐寒性不是由单基因控制，而是受多基因调控（多基因控制的性状常表现为连续变异，如数量性状）。 【小问2详解】 ACT1 启动子区的甲基化水平变化（高甲基化抑制表达，低甲基化促进表达），但DNA 序列本身未改变，仅通过甲基化修饰调控基因表达，这种遗传现象属于表观遗传。Dof1 是转录因子，低温促进 Dof1 表达，ACT1 启动子区去甲基化后，Dof1 与启动子结合，帮助RNA 聚合酶与启动子结合，激活基因转录（基因表达的第一步是转录，需要 RNA 聚合酶结合启动子启动过程）。核心思路：通过抑制 / 敲除 KD8-C 中 Dof1 基因，破坏其与 ACT1 启动子的结合，观察耐寒性是否消失。设计思路：通过基因组编辑技术（如 CRISPR/Cas9）敲除或抑制 KD8-C 中 Dof1 基因的表达，构建 Dof1 功能缺失的突变体；然后在冷胁迫条件下，检测突变体与野生型 KD8-C 的结实率（耐寒性）变化，若突变体结实率显著下降（冷敏感），则证明 Dof1 的结合是 ACT1 表达和耐寒性的必要条件。SSR 是染色体上的特异性短核苷酸序列，可作为遗传标记定位基因。从图 2 电泳结果分析： 4 号染色体 SSR 序列 S₁、S₃：KD8-N（N）只有 S₁条带，KD8-C（C）只有 S₃条带；F₂耐寒植株中同时出现S₃，说明 4 号染色体与耐寒性连锁。 6 号染色体F₂的个体也都同时与S₂、S₄没有必然联系，说明 6 号染色体与耐寒性不连锁。因此，M/m 基因位于 4 号染色体上，与 S₁、S₃连锁，位置关系如下图两种：。 因为Mm基因不在6号染色体上，F₂耐寒个体中，基因型为MM的占1/3，Mm占2/3。只有MM自交，4号和6号染色体SSR扩增结果才会均出现2种电泳带，所以比例是1/3。 【小问3详解】 本研究中，低温环境诱导 ACT1 启动子去甲基化（表观遗传修饰），使水稻获得耐寒性，且该性状能稳定遗传给后代，证实了环境诱导的表观遗传变异可遗传给后代，为拉马克的获得性遗传理论提供了分子证据。 21. 插入突变是基于农杆菌Ti质粒的遗传学技术，通过将农杆菌Ti质粒上的T-DNA片段随机插入受体生物，破坏基因结构或影响其表达，是研究植物基因功能的重要手段。土壤镉（Cd）污染严重危害植物的生长发育。研究人员通过构建Cd敏感的T-DNA插入突变体拟南芥（S）进行植物耐Cd分子机制的研究。回答下列问题： （1）构建拟南芥突变体S过程中，Ti质粒的T-DNA可随机整合至拟南芥的______________中，筛选后的细胞需经植物组织培养成为突变体植株。 （2）提取突变体S的DNA，测序可确定发生突变的基因为SCL14基因。研究人员欲构建突变体S的回补株系进一步验证： ①利用Ti质粒和SCL14基因（如图）构建基因表达载体时，需用PCR技术对SCL14基因进行扩增，为保证该基因能以正确方向连入T-DNA，根据图中信息写出SCL14基因上游引物的碱基序列______________（从5′端到3′端，只写出前8个碱基即可）。 ②将重组质粒成功导入农杆菌后配成细菌悬液，突变体S的花序直接浸入细菌悬液一段时间，继续培养植株获得T0种子。将T0种子平铺至含______________（填抗生素）固体培养基上培养，筛选后移栽至营养土生长，自交得T1种子。 ③将若干单株收获的T1种子平铺至含相同抗生素的培养基中，选择分离比为3（有抗性）:1（无抗性）的植株继续种植、自交以最后获得纯合株系。优先选择分离比为3:1而非15:1或其他比例的植株的目的是______________。 （3）实验证明，SCL14基因的缺失是突变体S对Cd胁迫敏感的原因。另有研究表明TGA3基因缺失导致突变体T对Cd胁迫敏感。若正常和Cd胁迫条件下，突变体S中TGA3表达量无明显差异，且______________，则表明SCL14蛋白与TGA3蛋白可能独立调控拟南芥对Cd的耐受性。 （4）为进一步探究SCL14调控拟南芥耐Cd的分子机制，研究人员对Cd胁迫下WT和突变体S特定细胞的总mRNA进行提取和测序分析，目的是______________。 【答案】（1）染色体的DNA （2） ①. 5'-AAGCTTTC-3' ②. 潮霉素 ③. 确保只有1个SCLI4基因整合至细胞染色体DNA （3）突变体T中SCL14基因表达量无明显差异 （4）比较两种转录组的差异性/寻找Cd胁迫下受到SCL14蛋白特异性调控的基因 【解析】 【小问1详解】 农杆菌转化法中，Ti 质粒的 T-DNA 片段可以随机整合到植物细胞的染色体DNA（核基因） 中，从而稳定遗传给后代。 【小问2详解】 ①为保证基因定向连接，Ti质粒启动子后酶切位点顺序为BamH Ⅰ→Hind Ⅲ，选择BamH Ⅰ和Hind Ⅲ双酶切载体，而SCL14的下游（转录终止端）本身自带BamH Ⅰ位点，仅需在上游引物5'端加入Hind Ⅲ的识别序列（5′−AAGCTT−3′，共6个碱基），SCL14基因开头序列为TCGCAACGTG，后续两个碱基为TC，因此上游引物5'端前8个碱基为5'-AAGCTTTC-3'。 ②潮霉素抗性基因位于T-DNA区域，随T-DNA整合到植物基因组中，卡那霉素抗性基因位于T-DNA外，因此用含潮霉素的培养基筛选成功转入重组T-DNA的植株。 ③3:1是一对等位基因的性状分离比，说明目的基因仅插入一个染色体位点，为单拷贝，后续自交筛选纯合株系更简便；若为15:1说明目的基因插入两个非同源染色体，后续筛选纯合难度大，故优先选择分离比为3:1而非15:1或其他比例的植株的目的是确保只有1个SCLI4基因整合至细胞染色体DNA。 【小问3详解】 若SCL14与 TGA3 蛋白独立调控拟南芥对 Cd 的耐受性，则突变体 S（SCL14 缺失）中 TGA3 表达量无明显差异；同时，突变体 T（TGA3 缺失）中 SCL14的表达量也无明显差异，说明两者的表达互不影响，功能上独立调控。 【小问4详解】 提取总mRNA测序属于转录组分析，目的是比较两种转录组的差异性，寻找Cd胁迫下受到SCL14蛋白特异性调控的基因，明确其调控耐镉性的机制。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $