第一单元 细胞的概述及其分子组成（综合训练）（北京专用）2027年高考生物一轮复习讲练测

**基本信息** 以“细胞的概述及其分子组成”为核心，通过基础概念辨析、实验技能应用及综合机制探究，构建从结构到功能、从基础到应用的知识网络，渗透生命观念与科学思维。 **综合设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |基础概念辨析|1-15题|选择题为主，考查细胞学说、化合物功能等|从元素→化合物→细胞结构，形成物质基础认知链| |实验技能应用|7、16题|实验操作分析与结果解读|依托还原糖鉴定等实验，建立实验变量控制与结论推导逻辑| |综合机制探究|16-21题|非选择题，涉及镁对光合影响等|整合物质运输、酶活性等知识，构建“结构-功能-调控”的生命活动分析框架|

第一单元 细胞的概述及其分子组成 参考答案 第一部分（本部分共15题，每题2分，共30分。在每题列出的四个选项中，选出最符合题目要求的一项。） 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 B C D B D D B D C B 题号 11 12 13 14 15 答案 B D A D D 第二部分（本部分共6题，共70分。） 16．（12分，除标记外，每空2分） （1）（每空1分）叶绿素 类胡萝卜素 （2）（每空1分）植物可以利用体内原有的Mg2+，维持光合作用的正常进行 缺镁导致暗反应的碳固定速率下降 （3）Mg2+主要促进白天的碳固定，对夜间的碳固定无明显影响 ATP、NADPH、光反应速率、电子传递速率、氧气含量等光反应阶段指标 （4）（每空1分）MGT3基因的相对表达量 （5）缺Mg2+抑制MGT3基因的表达，MGT3蛋白含量降低使叶绿体中Mg2+含量下降，导致RUBP羧化酶的活性降低，从而抑制光合作用暗反应，降低水稻光合作用。 17．（12分，除标记外，每空2分） （1）（每空1分）离子 自然选择 （2）ALR1可特异性提高植物的抗铝性 （3）有铝、无铝 （4） （5）与铝离子特异性结合 18．（12分，除标记外，每空2分） （1）能源（1分） （2） （3）蛋白H与植物耐盐性的关系 （4）完善实验：补充野生型、过表达己糖激酶K的苹果愈伤组织两组对照，将各组置于高盐培养基中培养。预期结果：实验组愈伤组织MDA含量显著高于过表己糖激酶达K的愈伤组织，但低于野生型。（4分） （5）转运进液泡（1分） 提高苹果己糖激酶K的表达量、促进蛋白质H的磷酸化等 19．（10分，除标记外，每空2分） （1）脂质（1分） （2）内质网管状结构被破坏，且内质网内包裹有脂滴 （3）C蛋白不影响T蛋白的聚合状态，T蛋白可形成六聚体促进C蛋白形成寡聚体 （4）T蛋白不能形成六聚体→无法正常促进C蛋白寡聚化→磷脂分子转运受阻→内质网膜结构稳定性被破坏→脂肪不能运出内质网→导致脂肪在肝细胞内过度沉积，从而引发脂肪肝（3分） （5）通过L蛋白与T蛋白结合的强弱变化实现对磷脂转运的负反馈调节，能够维持内质网膜结构的稳态，同时防止脂肪在肝细胞内异常沉积，从而实现了精确的细胞自平衡调节 20．（12分，除标记外，每空2分） （1）（1分） （2）BCD （3）（每空1分）含有小的侧链或亲水性的残基 目的基因 将基因表达载体导入酿酒酵母 （4）F447A和F447E取代F447后芳樟醇产量明显提高 F447A的替换使得空间位阻减小；F447E疏水性降低 （5）研究突变体对芳樟醇的耐受性 21．（12分，每空2分） （1）蛋白质和核酸 （2）BD （3）阻碍O2进入；游离的O2与Lb结合形成LbO2储存；O2被呼吸作用消耗 （4）光合产物为固氮菌提供能量与碳源；光信号促进根瘤的发育 （5）当能量较高时，两者形成同源二聚体使转录因子Y不能进入细胞核，不能结合 PK 酶基因的启动子，不促进PK基因转录，进而减少了PEP向丙酮酸的转化 （6）筛选、培育、施用与禾本科植物共生的固氮菌/改进禾本科植物与固氮菌之间的相互识别（合理即可） 1 / 17 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 第一单元 细胞的概述及其分子组成 （考试时间：90分钟 试卷满分：100分） 注意事项： 1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号等填写在答题卡和试卷指定位置上。 2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。 3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。 第一部分 本部分共15题，每题2分，共30分。在每题列出的四个选项中，选出最符合题目要求的一项。 1．在下列生物学研究中使用的方法和技术，对应错误的是（　　） A．细胞学说建立——不完全归纳法 B．萨顿提出“基因在染色体上”——假说-演绎法 C．噬菌体侵染细菌实验——同位素标记技术 D．构建种群数量变化曲线——数学模型法 【答案】B 【解析】A、细胞学说建立时，施莱登和施旺仅观察了部分动植物的细胞结构，就归纳出一切动植物都由细胞发育而来的结论，采用的是不完全归纳法，A正确； B、萨顿通过观察发现基因和染色体的行为存在明显平行关系，通过类比推理法提出“基因在染色体上”的假说，并未使用假说-演绎法，假说-演绎法是摩尔根证明基因在染色体上时使用的方法，B错误； C、噬菌体侵染细菌实验中，分别用35S标记噬菌体的蛋白质外壳、32P标记噬菌体的DNA，追踪两类物质在侵染过程中的去向，使用了同位素标记技术，C正确； D、构建种群数量变化的“J”型、“S”型曲线，是用曲线图的数学形式反映种群数量的变化规律，属于数学模型法，D正确。 2．尼帕病毒的结构如图所示。关于该病毒的说法正确的是（　　） A．无以核膜为界的细胞核，属于原核生物 B．遗传物质是由脱氧核苷酸组成的RNA C．附着蛋白可能识别宿主细胞表面受体 D．脂双层中的磷脂含C、H、O、N、P、S元素 【答案】C 【解析】A、病毒没有细胞结构，既不是原核生物，更谈不上是真核生物，A错误； B、该病毒的遗传物质是RNA，RNA是由四种核糖核苷酸构成的，B错误； C、附着蛋白可能识别宿主细胞表面受体，进而实现对宿主细胞的侵染，C正确； D、脂双层中的磷脂含C、H、O、N、P元素，不含S元素，D错误。 3．组成植物细胞的各种化合物对植物体的生长发育有重要作用，下列相关叙述错误的是（　　） A．自由水是植物细胞内良好的溶剂 B．在叶绿素的合成中镁离子必不可少 C．磷脂是构成植物细胞膜的主要成分 D．糖原是植物细胞内重要的贮能物质 【答案】D 【解析】A、自由水能溶解多种物质，是植物细胞内良好的溶剂，A正确； B、叶绿素分子含有Mg2+，在叶绿素的合成中镁离子必不可少，B正确； C、细胞膜的主要成分是磷脂和蛋白质，磷脂是构成植物细胞膜的主要成分之一，C正确； D、糖原是动物细胞内重要的贮能物质，淀粉是植物细胞内重要的贮能物质，D错误。 4．某高三学生发现新物种括苍山脊蛇。将括苍山脊蛇与北京地区最常见的白条锦蛇对比，下列叙述正确的是（　　） A．含量最多的化合物都是蛋白质 B．生命活动的基本单位都是细胞 C．两种生物的细胞，基本结构不同 D．细胞衰老后代谢速率都会加快 【答案】B 【解析】A、细胞中含量最多的化合物是水，A错误； B、除病毒外，所有生物生命活动的基本单位都是细胞，两种蛇均为多细胞真核生物，生命活动的基本单位都是细胞，B正确； C、两种蛇都属于爬行动物，细胞均为动物细胞，基本结构都是细胞膜、细胞质、细胞核，基本结构相同，C错误； D、细胞衰老后，细胞内水分减少，多种酶活性降低，代谢速率减慢，D错误。 5．种子萌发受多种内外因素影响。相关叙述错误的是（　　） A．与休眠种子相比，萌发种子细胞内自由水比例升高，代谢增强 B．种子萌发初期，呼吸作用增强，有机物总量减少，但种类增多 C．根冠细胞感受重力信号，生长素分布不均，引起根的向地生长 D．在红光促进莴苣种子萌发的过程中，红光为种子萌发提供能量 【答案】D 【解析】A、自由水参与细胞内代谢反应，休眠种子自由水占比低、代谢弱，萌发种子吸水后自由水比例升高，代谢活动增强，A正确； B、种子萌发初期未长出光合结构，无法合成有机物，仅通过呼吸作用消耗储存的有机物，因此有机物总量减少；呼吸作用会生成多种中间代谢产物，因此有机物种类增多，B正确； C、根冠是感受重力信号的部位，重力作用会使生长素在近地侧积累，根对生长素敏感度高，近地侧生长受抑制、远地侧生长更快，最终引起根的向地生长，C正确； D、红光属于物理信号，仅通过光敏色素等受体传递调节信息促进种子萌发，无法为生命活动提供能量，种子萌发的能量来自细胞呼吸分解有机物释放的能量，D错误。 6．下列关于细胞中化合物的叙述，正确的是（　　） A．自由水是很多生化反应的介质，不能直接参与生化反应 B．无机盐参与维持细胞的酸碱平衡，不参与有机物的合成 C．乳糖存在于动物细胞中，不能进一步水解为更简单的化合物 D．脂肪是细胞中良好的储能物质，不是细胞膜的主要组成组分 【答案】D 【解析】A、自由水不仅是生化反应的介质，也可直接参与反应，如光反应中水的分解，A错误； B、无机盐（如Mg²⁺）参与叶绿素（有机物）的合成，B错误； C、乳糖是二糖，可水解为葡萄糖和半乳糖，C错误； D、脂肪是良好储能物质，而细胞膜主要由磷脂、蛋白质等构成，不含脂肪，D正确。 7．下列相关实验的叙述中，正确的是（　　） A．向西瓜汁中加入斐林试剂，出现砖红色沉淀证明西瓜汁中有还原糖 B．观察质壁分离的实验中，滴加0.3 g/mL蔗糖溶液后，细胞吸水能力升高 C．脂肪的鉴定实验中50%酒精的作用是杀死细胞，便于苏丹Ⅲ染色 D．可以从新鲜猪血、菜花等动植物材料中粗提取出DNA 【答案】B 【解析】A、斐林试剂用于检测还原糖时需水浴加热（沸水浴），而西瓜汁本身为红色会干扰颜色反应，且直接加入斐林试剂未加热不会出现砖红色沉淀，A错误； B、质壁分离过程中，细胞失水导致细胞液浓度逐渐升高，渗透压增大，吸水能力随之增强，B正确； C、脂肪鉴定中50%酒精的作用是洗去切片表面的苏丹Ⅲ染料浮色，而非杀死细胞，C错误； D、哺乳动物成熟红细胞（如猪血红细胞）无细胞核，无法提取DNA，D错误。 8．钙可增强细胞壁韧性、提高细胞膜稳定性。拟南芥ICA蛋白主要位于根细胞膜上，影响外源Ca2+的吸收。研究温度对野生型与ICA基因缺失突变体的影响，结果如图。下列推论合理的是（　　） A．ICA蛋白可抑制细胞从外界吸收Ca2+ B．Ca2+主要影响拟南芥根的生长 C．突变体不同条件下均出现明显生长障碍 D．缺失ICA蛋白可降低拟南芥的抗高温胁迫能力 【答案】D 【解析】A、由图可知，常温下野生型（有ICA蛋白）和突变体（无ICA蛋白）根的生长情况不同，野生型根生长更好，说明ICA蛋白可促进细胞从外界吸收Ca2+，A错误； B、题干中并没有信息表明Ca2+主要影响拟南芥根的生长，B错误； C、常温下突变体与野生型根生长情况有差异，但不能得出突变体在不同条件下均出现明显生长障碍的结论，C错误； D、高温胁迫下，突变体（无ICA蛋白）根的生长情况比野生型差，说明缺失ICA蛋白可降低拟南芥的抗高温胁迫能力，D正确。 9．对人体内葡萄糖的叙述错误的是（　　） A．葡萄糖是构成糖原的单体 B．跨膜运输需要转运蛋白的协助 C．内环境中葡萄糖含量恒定不变 D．胰岛素促进血糖进入组织细胞 【答案】C 【解析】A、糖原属于动物多糖，是由多个葡萄糖脱水缩合形成的生物大分子，因此葡萄糖是构成糖原的单体，A正确； B、葡萄糖跨膜运输的方式为协助扩散（如进入红细胞）或主动运输（如进入小肠上皮细胞），两种方式都需要转运蛋白的协助，B正确； C、内环境的稳态是指内环境的组成成分和理化性质处于相对稳定的动态平衡状态，内环境中葡萄糖含量会在正常范围内波动，并非恒定不变，C错误； D、胰岛素是唯一降低血糖的激素，可通过促进血糖进入组织细胞氧化分解、合成糖原、转化为非糖物质等途径降低血糖浓度，D正确。 10．某款“零糖”饮料用甜味剂代替糖类。甜味剂能被味觉细胞识别，主要是因为甜味剂与糖类具有相似的（　　） A．元素组成 B．分子结构 C．分子大小 D．水溶性 【答案】B 【解析】A、糖类的元素组成为C、H、O，多数人工甜味剂的元素组成与糖类存在差异，且元素组成和味觉细胞的识别过程无关，A错误； B、味觉细胞膜上的甜味受体只能识别具有特定结构的信号分子，甜味剂可以和糖类一样被甜味受体识别，说明二者具有相似的分子结构，B正确； C、分子大小与受体的特异性识别没有关联，不是甜味剂能被味觉细胞识别的原因，C错误； D、水溶性是物质的溶解特性，与味觉受体的识别过程无直接关系，D错误。 11．阳光中波长290～315 nm的紫外线可使皮肤中的脱氢胆固醇转化为维生素D前体，进而生成维生素D，由此推测一定强度的阳光照射（　　） A．为人体提供能量来源 B．有利于钙、磷的吸收 C．可直接杀死体内的病菌 D．可替代钙和磷的摄入 【答案】B 【解析】A、人体的能量来源是糖类、脂肪、蛋白质等有机物，人体无法像植物一样固定光能用于自身生命活动，阳光不能为人体提供能量来源，A错误； B、题干表明一定强度的阳光照射可促进维生素D的生成，而维生素D的生理功能是促进人和动物肠道对钙和磷的吸收，因此该过程有利于钙、磷的吸收，B正确； C、题干中紫外线的作用是促进皮肤内的物质转化合成维生素D，且紫外线无法进入人体内部杀死体内的病菌，C错误； D、维生素D仅能促进钙、磷的吸收，不能替代钙和磷本身的摄入，D错误。 12．乳糖酶持久型和乳糖酶非持久型（成年后乳糖酶表达显著下降）是一对相对性状，分别受M、m基因控制。研究者根据考古学证据估算新石器时期某国M基因频率约为0%，现今该国不同区域数据如表所示，其中A地区纬度最高食用乳制品最多，C地区反之。下列叙述错误的是（　　） 区域 A地区 B地区 C地区 M基因频率 61.7% 38.3% 5.5% A．乳糖是二糖，人和动物的乳汁中均含乳糖 B．m基因在食用乳制品多的环境下相对不利 C．成年后乳糖酶表达下降，能减少不必要的物质与能量浪费 D．A地区更依赖奶制品，导致m基因更易突变为M基因 【答案】D 【解析】A、乳糖是由葡萄糖和半乳糖组成的二糖，普遍存在于哺乳动物的乳汁中，A正确； B、在食用乳制品多的环境中（如A地区），乳糖酶持久型（M基因）个体更易消化乳糖，生存优势明显，故m基因（乳糖酶非持久型）相对不利，B正确； C、成年后乳糖酶表达下降可避免持续合成酶蛋白造成的能量浪费，符合生物体节能适应机制，C正确； D、基因突变具有不定向性，环境因素（如依赖奶制品）只能对突变后的基因进行自然选择（使M基因频率升高），而非诱导m基因定向突变为M基因，D错误。 13．水熊虫在极端环境下会大量合成海藻糖保护细胞结构，并通过损伤抑制蛋白（Dsup）保护DNA。关于海藻糖、Dsup及DNA的叙述，不正确的是（　　） A．三者都含C、H、O、N、P等元素 B．组成DNA的基本单位是脱氧核苷酸 C．Dsup的合成需通过氨基酸间的脱水缩合 D．Dsup和DNA都是由单体构成的多聚体 【答案】A 【解析】A、海藻糖属于糖类，元素组成为C、H、O，不含N、P；DNA的元素组成为C、H、O、N、P；Dsup是蛋白质，主要含C、H、O、N，可能含少量S但不含P。三者并非都含C、H、O、N、P，A错误； B、DNA是脱氧核糖核酸，其基本单位为脱氧核苷酸，B正确； C、Dsup为蛋白质，其合成需核糖体参与，通过氨基酸的脱水缩合形成肽键，C正确； D、Dsup（蛋白质）的单体是氨基酸，DNA的单体是脱氧核苷酸，二者均属于生物大分子多聚体，D正确。 14．人胰岛素与牛胰岛素仅在A链第8、10位及B链第30位的氨基酸存在差异，但牛胰岛素降血糖效果较弱。下列叙述错误的是（　　） A．两者均需注射给药以维持血糖浓度 B．两者通过体液运输至全身，但仅特定细胞响应 C．两者需与靶细胞膜表面受体结合后才能发挥作用 D．两者降低血糖能力的差异仅由氨基酸种类不同导致 【答案】D 【解析】A、胰岛素为蛋白质类激素，口服会被消化酶分解失效，因此需注射给药。人和牛胰岛素均需通过注射维持血糖浓度，A正确； B、胰岛素通过体液（血液）运输至全身，但仅靶细胞（如肝细胞、肌细胞等）表面存在胰岛素受体，能特异性响应，B正确； C、胰岛素为大分子激素，无法直接进入细胞，需与靶细胞膜表面的特异性受体结合后，通过信号转导发挥作用，C正确； D、降血糖能力的差异不仅取决于氨基酸种类，还与蛋白质的空间结构（如二硫键位置、三维构象）密切相关，D错误。 15．为研究药物对癌细胞增殖的抑制效果，最适合使用放射性同位素标记的物质是（　　） A．腺嘌呤 B．胞嘧啶 C．鸟嘌呤 D．胸腺嘧啶 【答案】D 【解析】腺嘌呤、胞嘧啶和鸟嘌呤是DNA和RNA共有的碱基，标记后会同时参与DNA和RNA的合成，无法特异性反映DNA复制即细胞增殖的情况，胸腺嘧啶是DNA特有的碱基，RNA中不存在该碱基，标记后仅会参与DNA的合成，可准确检测癌细胞的DNA复制水平，反映增殖情况，D正确。 第二部分 本部分共6题，共70分。 16．（12分，除标记外，每空2分）镁（Mg）是影响光合作用的重要元素，科研人员进行了相关研究。 （1）（每空1分）镁是构成________的重要成分，水稻细胞内的光合色素还包括________。 （2）（每空1分）为探究镁对水稻光合作用的影响。将正常培养38天的水稻分别转移到无镁培养液（-Mg2+）和正常培养液（+Mg2+）中培养15天，对光合作用指标进行连续跟踪检测，测定光合色素含量相对值、Vc max（最大羧化速率，碳固定指标）和An（净光合速率），结果如图1。推测前10天An变化不明显的原因是________；10天后，An显著下降的原因是________。 （3）为进一步探究镁对水稻光合作用的影响，研究者将正常培养38天的水稻在缺镁和正常培养液中培养12天后，每3 h检测一次Vc max的变化，持续跟踪48 h，结果如图2。实验结果表明________，从而影响光合作用。为了验证缺镁前期对光反应的影响，还需要检测的指标有________（至少答出两个）。 （4）（每空1分）已知叶绿体中镁含量存在与Vc max相似的变化，且与叶绿体镁转运蛋白MGT3相关。为验证缺镁处理能够动态抑制MGT3基因的表达，设计实验如下表。请补全表中的检测指标和图3中的实验结果。 组别 实验材料 实验处理 检测指标 对照组 缺镁培养的水稻植株 缺镁培养液 持续48 h检测水稻叶片中的________ 实验组 正常培养液 （5）研究发现，RUBP羧化酶的活性依赖于Mg2+，根据上述研究内容解释短期缺镁影响水稻光合作用的机制________。 【答案】（1）（每空1分）叶绿素 类胡萝卜素 （2）（每空1分）植物可以利用体内原有的Mg2+，维持光合作用的正常进行 缺镁导致暗反应的碳固定速率下降 （3）Mg2+主要促进白天的碳固定，对夜间的碳固定无明显影响 ATP、NADPH、光反应速率、电子传递速率、氧气含量等光反应阶段指标 （4）（每空1分）MGT3基因的相对表达量 （5）缺Mg2+抑制MGT3基因的表达，MGT3蛋白含量降低使叶绿体中Mg2+含量下降，导致RUBP羧化酶的活性降低，从而抑制光合作用暗反应，降低水稻光合作用。 【解析】（1）镁是构成叶绿素（包括叶绿素a和叶绿素b）的重要成分，水稻细胞内的光合色素还包括类胡萝卜素（包括叶黄素和胡萝卜素）。 （2）据图1分析，15天内，两种培养液中水稻的光合色素含量相对值无明显变化，且两条曲线无明显差异，说明缺镁对光合色素的含量无影响；而缺镁培养液中的水稻Vc max（最大羧化速率，碳固定指标）和An（净光合速率）从10天后开始明显降低且低于正常培养液中的水稻，推测前10天An变化不明显的原因是植物可以利用体内原有的Mg2+，维持光合作用的正常进行；10天后，An显著下降的原因是缺镁导致暗反应的碳固定速率下降。 （3）分析图2可知，在黑暗条件下的水稻在缺镁和正常培养液中的Vc max相差不大，而在光照条件下，缺镁水稻的Vc max明显低于正常水稻，这表明Mg2+主要促进白天的碳固定，对夜间的碳固定无明显影响。为了验证缺镁前期对光反应的影响，还需要检测的指标有ATP、NADPH、光反应速率、电子传递速率、氧气含量等光反应阶段指标。 （4）由于缺镁处理能够动态抑制MGT3基因的表达，因此实验的检测指标为MGT3基因的相对表达量。与对照组相比，实验组的镁含量更高，因此实验组的镁转运蛋白MGT3含量应高于对照组。实验结果如图所示： （5）据题意，RUBP羧化酶的活性依赖于Mg2+，RUBP羧化酶是催化光合作用暗反应的酶，再根据上述研究内容可解释短期缺镁影响水稻光合作用的机制：缺Mg2+抑制MGT3基因的表达，MGT3蛋白含量降低使叶绿体中Mg2+含量下降，导致RUBP羧化酶的活性降低，从而抑制光合作用暗反应，降低水稻光合作用。 17．（12分，除标记外，每空2分）铝毒害会限制植物生长，对农业和生态安全造成威胁。对植物如何感知铝进而启动抗铝响应开展研究。 （1）（每空1分）无机盐在细胞中大多数以________形式存在，对细胞和生物体的生命活动有重要作用。有些无机盐对细胞有毒害，具有抗性的植物有更多的机会产生后代，经过长期的________，后代抗性不断增强。 （2）为研究ALR1与植物抗铝性的关系，研究者利用拟南芥进行实验，测量根长并计算相对值，根长相对值=有金属离子处理的根长/无金属离子处理的根长×100%，结果如图1、图2。 综合图1、图2结果，推测________。 （3）植物根分泌的有机酸阴离子能结合并限制铝离子进入根，这是植物抗铝性的核心作用。ALMT1和MATE为有机酸盐外排转运蛋白，在________条件下分别检测野生型、ALR1缺失突变体和ALR1过表达突变体植株根部细胞中相应基因的表达情况，结果表明这两种蛋白参与ALR1介导的抗铝性。 （4）ALMT1和MATE的表达由转录调控因子STOP1控制。检测各组植株中STOP1的mRNA和蛋白含量，由此推测ALR1仅通过抑制STOP1蛋白水解调控植物的抗铝性。请在图3中画出有铝条件下各组的实验结果。 （5）最终确定ALR1是铝离子受体。除本题中提到的ALR1调控植物抗铝性的信号通路外，还需证明ALR1能________，才能得出此结论。 【答案】（1）（每空1分）离子 自然选择 （2）ALR1可特异性提高植物的抗铝性 （3）有铝、无铝 （4） （5）与铝离子特异性结合 【解析】（1）无机盐在细胞中大多数以离子形式存在。在长期的自然选择过程中，生物与环境协同进化，不断发展，所以植物对无机盐的毒害作用抗性会不断增强。 （2）由图1可知，较无铝处理而言，在有铝处理情况下，ALR1过表达突变体的根长相对值降低最小，其次是野生型，最次是ALR1缺失突变体，由图2可知，较无金属离子处理而言，铜等金属离子处理导致野生型和ALR1缺失突变体根长相对值减小相差不大，结合上述结果可得，ALR1可特异性提高植物的抗铝性，对其他金属离子的抗性不强。 （3）据题意可知，可在无铝和有铝条件下分别检测野生型、ALR1缺失突变体和ALR1过表达突变体植株根部细胞中ALMT1和MATE对应基因的表达情况，可推知这两种蛋白参与ALR1介导的抗铝性。 （4）ALR1仅通过抑制STOP1蛋白水解调控植物的抗铝性，说明STOP1基因可以正常表达，三者STOP1 mRNA相对含量几乎不变，ALR1缺失突变体因ALR1的抑制作用减弱，STOP1蛋白水解较多，其相对含量较低，ALR1过表达突变体的STOP1蛋白水解明显受到抑制，其相对含量较高。其结果如下图所示： （5）若ALR1是铝离子受体，则其发挥作用的前提是二者特异性结合。 18．（12分，除标记外，每空2分）盐渍土是限制苹果树生长的环境因素之一，研究者通过实验探究苹果耐盐机制。 （1）糖类是植物主要________（1分）物质，也可作为信号调节植物对盐胁迫的响应。 （2）己糖激酶K是葡萄糖感受器。为验证葡萄糖通过己糖激酶K提高苹果幼苗耐盐性，用不同试剂处理苹果幼苗，14天后检测叶片脂质过氧化物MDA的含量（细胞损伤指标），1、2组结果如图1，补充3、4组结果以支持该结论。 （3）H是位于苹果细胞液泡膜上的Na+转运蛋白。制备过表达H蛋白的拟南芥播种到高盐培养基上，检测幼苗的根长，结果如图2。 本实验的目的是探究________。 （4）己糖激酶K可与H蛋白相互作用，推测己糖激酶K在苹果耐盐性中的作用部分依赖H蛋白。为验证该推测，研究者构建过表达己糖激酶K的苹果愈伤组织，同时干扰细胞内H蛋白的表达，检测MDA含量。完善该实验方案并预期结果________（4分）。 （5）研究表明己糖激酶K响应糖信号后，催化H蛋白的磷酸化提高其活性，H蛋白将Na+________（1分），以保证高盐环境下苹果细胞质渗透压的相对稳定。依据本研究，提出一个耐盐苹果的育种思路________。 【答案】（1）能源（1分） （2） （3）蛋白H与植物耐盐性的关系 （4）完善实验：补充野生型、过表达己糖激酶K的苹果愈伤组织两组对照，将各组置于高盐培养基中培养。预期结果：实验组愈伤组织MDA含量显著高于过表己糖激酶达K的愈伤组织，但低于野生型。（4分） （5）转运进液泡（1分） 提高苹果己糖激酶K的表达量、促进蛋白质H的磷酸化等 【解析】（1）组成细胞的有机物中，糖类是植物主要能源物质，也可作为信号调节植物对盐胁迫的响应。 （2）由图可知，2、3、4组的自变量不同，3组加入了200 mM NaCl、4%葡萄糖，4组加入了200 mM NaCl、4%葡萄糖以及己糖激酶K抑制剂，由于实验结论为葡萄糖通过己糖激酶K提高苹果功苗耐盐性，3组有己糖激酶K，其MDA含量低于4组，而2组只加了200 mM NaCl，细胞损伤最大，故2组的MDA含量最高，1组没有做任何处理，其MDA含量最低，故14天后检测叶片脂质过氧化物MDA的含量为2组>4组>3组>1组，即： 。 （3）将制备过表达H蛋白的拟南芥播种到高盐培养基上，通过检测幼苗的根长来判断植物的耐盐性，故本实验的目的是探究蛋白H与植物耐盐性的关系。 （4）由题干可知：己糖激酶K可与H蛋白相互作用，推测己糖激酶K在苹果耐盐性中的作用部分依赖H蛋白；故需完善实验：补充野生型、过表达己糖激酶K的苹果愈伤组织两组对照，将各组置于高盐培养基中培养。 预期结果：实验组愈伤组织MDA含量显著高于过表己糖激酶达K的愈伤组织，但低于野生型。 （5）H蛋白将Na+转运进液泡，提高细胞液渗透压，以保证高盐环境下苹果细胞质渗透压的相对稳定；由此可推知耐盐苹果的育种思路：提高苹果己糖激酶K的表达量、促进蛋白质H的磷酸化等。 19．（10分，除标记外，每空2分）肝脏细胞中脂肪过度沉积是脂肪肝的主要特征，研究者对肝细胞内脂肪沉积的原因进行了研究。 （1）肝细胞内的光面内质网常为管状，能合成磷脂、脂肪这类________（1分）物质。新合成的磷脂分子会在内质网膜上翻转，以维持膜结构的稳定。研究表明，C蛋白寡聚体参与调控这一过程。 （2）研究者发现：肥胖小鼠的肝脏细胞中T蛋白表达量显著低于正常小鼠。为探究T蛋白的功能，科研人员构建了T基因（编码T蛋白）敲除的突变鼠，其肝细胞内脂肪合成相关酶活性与正常小鼠无显著差异。用电镜分别观察两种小鼠的肝细胞超微结构，结果如图1所示。 图1结果显示：与正常小鼠相比，T基因敲除突变鼠肝细胞中出现的变化是________。推测T蛋白可能促进内质网膜结构的稳定，进而实现脂肪的正常运出。 （3）研究者构建了仅影响聚合的单位点突变型T蛋白，将其与野生型T蛋白、C蛋白一起进行体外实验，结果如图2，说明T蛋白与C蛋白的相互作用关系是________。 （4）综上所述，用箭头和文字解释T蛋白异常导致脂肪肝的分子机制：________（3分）。 （5）研究发现，T蛋白的活性需被膜蛋白L激活。当内质网膜磷脂分布失衡时，L蛋白与T蛋白结合增强；膜平衡恢复后，该结合减弱。请从稳态与平衡的角度，说明这一调控机制的意义：________。 【答案】（1）脂质（1分） （2）内质网管状结构被破坏，且内质网内包裹有脂滴 （3）C蛋白不影响T蛋白的聚合状态，T蛋白可形成六聚体促进C蛋白形成寡聚体 （4）T蛋白不能形成六聚体→无法正常促进C蛋白寡聚化→磷脂分子转运受阻→内质网膜结构稳定性被破坏→脂肪不能运出内质网→导致脂肪在肝细胞内过度沉积，从而引发脂肪肝（3分） （5）通过L蛋白与T蛋白结合的强弱变化实现对磷脂转运的负反馈调节，能够维持内质网膜结构的稳态，同时防止脂肪在肝细胞内异常沉积，从而实现了精确的细胞自平衡调节 【解析】（1）磷脂和脂肪都属于脂质类化合物，且光面内质网的功能是合成脂质，因此填脂质。 （2）对比图1结果，正常小鼠内质网结构有序、脂滴少，T基因敲除鼠脂滴体积更大、数量更多，内质网正常结构被破坏，且脂肪是被内质网膜包裹起来的，符合脂肪沉积的特征，故T基因敲除突变鼠肝细胞中出现的变化是内质网管状结构被破坏，且内质网内包裹有脂滴。 （3）仅野生型T蛋白存在时（组3）：T蛋白以六聚体为主，野生型T蛋白与C蛋白同时存在时（组2）：T蛋白以六聚体为主；仅突变型T蛋白存在时（组5）：T蛋白以单体为主，突变型T蛋白与C蛋白同时存在时（组4）：T蛋白以单体为主，即C蛋白不影响T蛋白的聚合状态；仅C蛋白存在时（组6）：C蛋白以二聚体形式存在，野生型T蛋白与C蛋白同时存在时（组7）：C蛋白以寡聚体为主，但是突变型T蛋白与C蛋白同时存在时（组8）：C蛋白以二聚体形式存在，即T蛋白会使C蛋白形成寡聚体，看电泳条带最上边一行，T蛋白六聚体与C蛋白寡聚体是同时都有的，故T蛋白可形成六聚体促进C蛋白形成寡聚体，所以T蛋白与C蛋白的相互作用关系是C蛋白不影响T蛋白的聚合状态，T蛋白可形成六聚体促进C蛋白形成寡聚体。 （4）解释T蛋白异常导致脂肪肝的分子机制其实就是结合题干信息和研究结论，按逻辑顺序梳理T异常导致脂肪肝的通路，由（3）的结论T蛋白可形成六聚体促进C蛋白形成寡聚体，可推出，T蛋白异常，就不能形成六聚体，也无法正常促进C蛋白寡聚化，由（1）可知，C蛋白的作用是调控新合成的磷脂分子在内质网膜上翻转，以维持膜结构的稳定，故C蛋白不能寡聚化其相关调控作用也就不正常，内质网膜的结构会被破坏，由（2）可知，内质网破坏后，会包裹脂肪形成脂滴，脂肪就不能运出内质网，从而使脂肪在肝细胞内沉积，形成脂肪肝。故分子机制为T蛋白不能形成六聚体→无法正常促进C蛋白寡聚化→磷脂分子转运受阻→内质网膜结构稳定性被破坏→脂肪不能运出内质网→导致脂肪在肝细胞内过度沉积，从而引发脂肪肝。 （5）从稳态与平衡观角度，该机制可在磷脂失衡时激活调控、平衡恢复后减弱调控，属于负反馈调节，能够维持内质网结构和细胞脂质代谢的动态稳定，避免病变发生。故意义为通过L蛋白与T蛋白结合的强弱变化实现对磷脂转运的负反馈调节，能够维持内质网膜结构的稳态，同时防止脂肪在肝细胞内异常沉积，从而实现了精确的细胞自平衡调节。 20．（12分，除标记外，每空2分）芳樟醇是一种特殊香味的单萜，被广泛应用于食品调料、化妆品以及药物。在酿酒酵母中，通过引入外源芳樟醇合成酶催化前体牛儿基焦磷酸（GPP）合成芳樟醇。 （1）芳樟醇合成酶化学本质是蛋白质，其单体的结构通式为________（1分）。 （2）为提高芳樟醇合成酶催化GPP的效率，科研人员对该酶的关键氨基酸残基（即多肽中的氨基酸单位）进行分析，结果如图1。推测芳樟醇合成酶F447残基具有疏水性及较大的空间位阻，可能阻碍GPP与芳樟醇合成酶活性位点的结合。支持以上推测的证据有________。 A．芳樟醇合成酶在高温下空间结构容易改变 B．F447具有较大的空间结构 C．F447位于酶和底物结合处 D．GPP具有较好的亲水性 （3）（每空1分）为证实上述推测，科研人员设计实验，相应技术流程如下： ①设计需要更替的氨基酸：选择________（填“含有小的侧链或亲水性的残基”或“具有更大侧链的残基”）取代F447以提高该反应速率，用另一类残基取代F447以进一步评估合理性；②依据上述设计，定点突变从而获得________；③构建芳樟醇合成酶突变基因表达载体；④基因表达载体的筛选与扩增；⑤________；⑥提取培养液，检测芳樟醇的产量。 （4）依据上述程序进行实验，部分结果如图2。科研人员选择F447A和F447E取代F447进行下一步研究，依据是________。对相应酶与底物结合情况进行分析，结果如图3。请结合（2）分别推测F447A和F447E能够提高芳樟醇产量的原因________。 （5）芳樟醇的积累对酿酒酵母具有一定的毒性，请据此为高产芳樟醇酿酒酵母突变体应用于工业化生产提出进一步研究方向________。 【答案】（1）（1分） （2）BCD （3）（每空1分）含有小的侧链或亲水性的残基 目的基因 将基因表达载体导入酿酒酵母 （4）F447A和F447E取代F447后芳樟醇产量明显提高 F447A的替换使得空间位阻减小；F447E疏水性降低 （5）研究突变体对芳樟醇的耐受性 【解析】（1）芳樟醇合成酶的化学本质是蛋白质，蛋白质的基本单位是氨基酸，其结构通式为： （2）A、芳樟醇合成酶在高温下空间结构容易改变，这句话自身正确，但不能支持上述推测，A错误； B、F447具有较大的空间结构，就会具有较大的空间阻力，支持上述推测，B正确； C、由于F447位于酶和底物结合处，所以可能会阻碍GPP与芳樟醇合成酶活性位点的结合，支持上述推测，C正确； D、GPP具有较好的亲水性，而芳樟醇合成酶F447残基具有疏水性，所以可能就会阻碍GPP与芳樟醇合成酶活性位点的结合，支持上述推测，D正确。 故选BCD。 （3）结合第二小问，可知，具有更大侧链残基的氨基酸，可能阻碍GPP与芳樟醇合成酶活性位点的结合，所以：①设计需要更替的氨基酸：应选择含有小的侧链或亲水性的残基取代F447以提高该反应速率，用另一类残基取代F447以进一步评估合理性；②通过定点诱变，以获得目的基因；③构建芳樟醇合成酶突变基因表达载体；④基因表达载体的筛选与扩增；⑤将基因表达载体导入酿酒酵母（受体细胞）；⑥提取培养液，检测芳樟醇的产量。 （4）依据图2可知，F447A和F447E取代F447后芳香醇产量明显提高，所以应选择F447A和F447E取代F447进行下一步研究。结合（2）和图3可知，F447A和F447E之所以能够提高芳樟醇产量，是由于：①F447A的替换使得空间位阻减小；F447A的替换使得空间位阻减小；②F447E疏水性降低。 （5）由于芳樟醇的积累对酿酒酵母具有一定的毒性，所以在高产芳樟醇酿酒酵母突变体应用于工业化生产前，还应对突变体对芳香醇的耐受性进行研究。 21．（12分，每空2分）学习以下材料，回答问题。 植物的共生固氮调控：氮（N）元素在自然界中存在多种形式，包括NH4+、N2、NO2-和NO3-。植物氮同化是指植物吸收环境里的NO3-或NH4+，合成氨基酸等含氮有机物的过程。大气中的N2是地球上最大的氨库，但植物无法直接利用它，需要依赖固氮微生物将其转化为离子形式才能吸收。而共生固氮根瘤菌可以侵染某些植物的根系，进行共生固氮。 固氮菌同化N2，形成NH4+并最终转化为有机物，是一个高耗能的还原反应过程。这个过程需要植物与固氮菌的协同作用才能完成。以豆科植物和中华根瘤菌为例，光合产物是促进根瘤菌侵染植物所必需的，光信号是促进地下根瘤发育的关键因子。当根瘤菌侵染植物时，会释放化学物质诱导植物根瘤形成基因的表达，植物细胞分裂并形成根瘤原基，最终形成包含类菌体的共生细胞（即根瘤细胞，如下图）。 根瘤菌是一类好氧细菌，它们在侵入植物后形成的类菌体进行呼吸作用时需要O2来维持。然而，O2会抑制固氮酶的活性。根瘤外侧形成皮质层，一定程度上阻碍O2进入根瘤。同时，豆科植物合成豆血红蛋白（Lb）与游离的O2结合，形成LbO2储存，再通过LbO2将O2传递给类菌体和根细胞的线粒体（如图）。这样，两个相互矛盾的反应在共生系统中均得以正常进行。 注：…→表示运输；→表示化学反应 根瘤的固氮能力与豆科植物提供碳源和能量水平相协调，以平衡共生固氮和其它生命过程的碳消耗，保证植物在不同环境下正常生长。最近，我国科学家发现大豆根瘤中的能量感受器蛋白S和P可通过调控根瘤碳源的重新分配来调整根瘤的固氮能力。当根瘤细胞处于碳源供应上升的高能状态，AMP含量降低，使得蛋白S和P从与AMP结合形成的S-P异源二聚体状态，转变为S-S和P-P的同源二聚体。同源二聚体与转录因子Y（Y可促进上图中PK酶基因的转录）结合，并将Y锚定到线粒体上，使其不能入核，减少了植物细胞有氧呼吸对碳源的消耗，进而增强类菌体的碳源供应和根瘤固氮能力。 利用固氮生物提高土壤肥力可减少施用工业氮肥带来的土壤、水体等污染，对发展绿色农业具有重要意义。 （1）植物利用吸收的N元素可合成的两类生物大分子是________。 （2）据上述文字及图中信息分析，下列叙述不合理的是________。 A．光合作用和呼吸作用均可为N同化过程提供还原剂 B．根通过主动运输从土壤中吸收NH4+、N2、O2、NO3- C．叶片合成的有机物主要以蔗糖的形式运输到根部 D．植物根细胞有氧呼吸释放的能量为固氮酶催化的反应供能 E．光合作用所固定的太阳能是生物固氮作用能量的根本来源 （3）结合文中图示信息，解释植物-类菌体共生系统保障固氮酶活性的原因：________。 （4）据文中信息，从光合产物与光信号两方面，概括植物调控生物固氮的机制：________。 （5）据文中信息结合图中植物根共生细胞代谢过程，从稳态与平衡的角度，分析植物调控高耗能生物固氮过程的分子机制：植物通过能量感受器蛋白S和P感知自身能量状态，________，使PEP更多转化为苹果酸供应给类菌体，从而更高效利用植物光合作用合成的有机物作为碳源，实现碳-氮平衡。 （6）一些禾本科植物是重要的粮食作物，种植过程需要施加无机氮肥。有人尝试将固氮酶基因导入这些作物以提升产量，但效果不佳。请结合上述研究，提出利用共生固氮菌进行改造以提高禾本科植物粮食产量的思路________。 【答案】（1）蛋白质和核酸 （2）BD （3）阻碍O2进入；游离的O2与Lb结合形成LbO2储存；O2被呼吸作用消耗 （4）光合产物为固氮菌提供能量与碳源；光信号促进根瘤的发育 （5）当能量较高时，两者形成同源二聚体使转录因子Y不能进入细胞核，不能结合 PK 酶基因的启动子，不促进PK基因转录，进而减少了PEP向丙酮酸的转化 （6）筛选、培育、施用与禾本科植物共生的固氮菌/改进禾本科植物与固氮菌之间的相互识别（合理即可） 【解析】（1）生物大分子包括蛋白质、核酸和多糖。蛋白质的组成元素为C、H、O、N，有的含有S，核酸的组成元素为C、H、O、N、P，多糖的组成元素是C、H、O，因此植物利用吸收的N元素可合成的两类生物大分子是蛋白质和核酸。 （2）A、图中，光合作用为N同化过程提供NADPH，呼吸作用为N同化过程提供[H]，A正确；B、根从土壤中吸收O2与N2的方式是自由扩散，B错误；C、图中，叶片合成的有机物主要以蔗糖的形式运输到根部，C正确；D、图中，为固氮酶催化的反应供能是内菌体内进行有氧呼吸释放的能量，D错误；E、生物固氮作用能量来源于蔗糖分解，蔗糖由光合作用产生，因此，光合作用所固定的太阳能是生物固氮作用能量的根本来源，E正确，故选BD。 （3）O2会抑制固氮酶的活性，植物-类菌体共生系统保障固氮酶活性的机制是：根瘤外侧形成皮质层，一定程度上阻碍O2进入根瘤。同时，豆科植物合成豆血红蛋白（Lb）与游离的O2结合，形成LbO2储存，再通过LbO2将O2传递给类菌体和根细胞的线粒体被呼吸作用消耗。 （4）固氮菌同化N2，形成NH4+并最终转化为有机物，是一个高耗能的还原反应过程。光合产物可以为根瘤菌提供能量与碳源，促进根瘤菌侵染植物，光信号是促进地下根瘤发育的关键因子。 （5）当根瘤细胞处于碳源供应上升的高能状态，AMP含量降低，使得蛋白S和P从与AMP结合形成的S-P异源二聚体状态，转变为S-S和P-P的同源二聚体。同源二聚体与转录因子Y（Y可促进上图中PK酶基因的转录）结合，并将Y锚定到线粒体上，使其不能入核，减少了植物细胞有氧呼吸对碳源的消耗，即当能量较高时，两者形成同源二聚体使转录因子Y不能进入细胞核，不能结合 PK 酶基因的启动子，不促进PK基因转录，进而减少了PEP向丙酮酸的转化。 （6）有人尝试将固氮酶基因导入这些作物以提升产量，但效果不佳，可以筛选、培育、施用与禾本科植物共生的固氮菌，并从中筛选出符合要求的固氮酶基因导入农作物，也可以改进禾本科植物与固氮菌之间的相互识别，来调整根瘤的固氮能力。 1 / 17 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 第一单元 细胞的概述及其分子组成 （考试时间：90分钟 试卷满分：100分） 注意事项： 1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号等填写在答题卡和试卷指定位置上。 2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。 3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。 第一部分 本部分共15题，每题2分，共30分。在每题列出的四个选项中，选出最符合题目要求的一项。 1．在下列生物学研究中使用的方法和技术，对应错误的是（　　） A．细胞学说建立——不完全归纳法 B．萨顿提出“基因在染色体上”——假说-演绎法 C．噬菌体侵染细菌实验——同位素标记技术 D．构建种群数量变化曲线——数学模型法 2．尼帕病毒的结构如图所示。关于该病毒的说法正确的是（　　） A．无以核膜为界的细胞核，属于原核生物 B．遗传物质是由脱氧核苷酸组成的RNA C．附着蛋白可能识别宿主细胞表面受体 D．脂双层中的磷脂含C、H、O、N、P、S元素 3．组成植物细胞的各种化合物对植物体的生长发育有重要作用，下列相关叙述错误的是（　　） A．自由水是植物细胞内良好的溶剂 B．在叶绿素的合成中镁离子必不可少 C．磷脂是构成植物细胞膜的主要成分 D．糖原是植物细胞内重要的贮能物质 4．某高三学生发现新物种括苍山脊蛇。将括苍山脊蛇与北京地区最常见的白条锦蛇对比，下列叙述正确的是（　　） A．含量最多的化合物都是蛋白质 B．生命活动的基本单位都是细胞 C．两种生物的细胞，基本结构不同 D．细胞衰老后代谢速率都会加快 5．种子萌发受多种内外因素影响。相关叙述错误的是（　　） A．与休眠种子相比，萌发种子细胞内自由水比例升高，代谢增强 B．种子萌发初期，呼吸作用增强，有机物总量减少，但种类增多 C．根冠细胞感受重力信号，生长素分布不均，引起根的向地生长 D．在红光促进莴苣种子萌发的过程中，红光为种子萌发提供能量 6．下列关于细胞中化合物的叙述，正确的是（　　） A．自由水是很多生化反应的介质，不能直接参与生化反应 B．无机盐参与维持细胞的酸碱平衡，不参与有机物的合成 C．乳糖存在于动物细胞中，不能进一步水解为更简单的化合物 D．脂肪是细胞中良好的储能物质，不是细胞膜的主要组成组分 7．下列相关实验的叙述中，正确的是（　　） A．向西瓜汁中加入斐林试剂，出现砖红色沉淀证明西瓜汁中有还原糖 B．观察质壁分离的实验中，滴加0.3 g/mL蔗糖溶液后，细胞吸水能力升高 C．脂肪的鉴定实验中50%酒精的作用是杀死细胞，便于苏丹Ⅲ染色 D．可以从新鲜猪血、菜花等动植物材料中粗提取出DNA 8．钙可增强细胞壁韧性、提高细胞膜稳定性。拟南芥ICA蛋白主要位于根细胞膜上，影响外源Ca2+的吸收。研究温度对野生型与ICA基因缺失突变体的影响，结果如图。下列推论合理的是（　　） A．ICA蛋白可抑制细胞从外界吸收Ca2+ B．Ca2+主要影响拟南芥根的生长 C．突变体不同条件下均出现明显生长障碍 D．缺失ICA蛋白可降低拟南芥的抗高温胁迫能力 9．对人体内葡萄糖的叙述错误的是（　　） A．葡萄糖是构成糖原的单体 B．跨膜运输需要转运蛋白的协助 C．内环境中葡萄糖含量恒定不变 D．胰岛素促进血糖进入组织细胞 10．某款“零糖”饮料用甜味剂代替糖类。甜味剂能被味觉细胞识别，主要是因为甜味剂与糖类具有相似的（　　） A．元素组成 B．分子结构 C．分子大小 D．水溶性 11．阳光中波长290～315 nm的紫外线可使皮肤中的脱氢胆固醇转化为维生素D前体，进而生成维生素D，由此推测一定强度的阳光照射（　　） A．为人体提供能量来源 B．有利于钙、磷的吸收 C．可直接杀死体内的病菌 D．可替代钙和磷的摄入 12．乳糖酶持久型和乳糖酶非持久型（成年后乳糖酶表达显著下降）是一对相对性状，分别受M、m基因控制。研究者根据考古学证据估算新石器时期某国M基因频率约为0%，现今该国不同区域数据如表所示，其中A地区纬度最高食用乳制品最多，C地区反之。下列叙述错误的是（　　） 区域 A地区 B地区 C地区 M基因频率 61.7% 38.3% 5.5% A．乳糖是二糖，人和动物的乳汁中均含乳糖 B．m基因在食用乳制品多的环境下相对不利 C．成年后乳糖酶表达下降，能减少不必要的物质与能量浪费 D．A地区更依赖奶制品，导致m基因更易突变为M基因 13．水熊虫在极端环境下会大量合成海藻糖保护细胞结构，并通过损伤抑制蛋白（Dsup）保护DNA。关于海藻糖、Dsup及DNA的叙述，不正确的是（　　） A．三者都含C、H、O、N、P等元素 B．组成DNA的基本单位是脱氧核苷酸 C．Dsup的合成需通过氨基酸间的脱水缩合 D．Dsup和DNA都是由单体构成的多聚体 14．人胰岛素与牛胰岛素仅在A链第8、10位及B链第30位的氨基酸存在差异，但牛胰岛素降血糖效果较弱。下列叙述错误的是（　　） A．两者均需注射给药以维持血糖浓度 B．两者通过体液运输至全身，但仅特定细胞响应 C．两者需与靶细胞膜表面受体结合后才能发挥作用 D．两者降低血糖能力的差异仅由氨基酸种类不同导致 15．为研究药物对癌细胞增殖的抑制效果，最适合使用放射性同位素标记的物质是（　　） A．腺嘌呤 B．胞嘧啶 C．鸟嘌呤 D．胸腺嘧啶 第二部分 本部分共6题，共70分。 16．（12分，除标记外，每空2分）镁（Mg）是影响光合作用的重要元素，科研人员进行了相关研究。 （1）（每空1分）镁是构成________的重要成分，水稻细胞内的光合色素还包括________。 （2）（每空1分）为探究镁对水稻光合作用的影响。将正常培养38天的水稻分别转移到无镁培养液（-Mg2+）和正常培养液（+Mg2+）中培养15天，对光合作用指标进行连续跟踪检测，测定光合色素含量相对值、Vc max（最大羧化速率，碳固定指标）和An（净光合速率），结果如图1。推测前10天An变化不明显的原因是________；10天后，An显著下降的原因是________。 （3）为进一步探究镁对水稻光合作用的影响，研究者将正常培养38天的水稻在缺镁和正常培养液中培养12天后，每3 h检测一次Vc max的变化，持续跟踪48 h，结果如图2。实验结果表明________，从而影响光合作用。为了验证缺镁前期对光反应的影响，还需要检测的指标有________（至少答出两个）。 （4）（每空1分）已知叶绿体中镁含量存在与Vc max相似的变化，且与叶绿体镁转运蛋白MGT3相关。为验证缺镁处理能够动态抑制MGT3基因的表达，设计实验如下表。请补全表中的检测指标和图3中的实验结果。 组别 实验材料 实验处理 检测指标 对照组 缺镁培养的水稻植株 缺镁培养液 持续48 h检测水稻叶片中的________ 实验组 正常培养液 （5）研究发现，RUBP羧化酶的活性依赖于Mg2+，根据上述研究内容解释短期缺镁影响水稻光合作用的机制________。 17．（12分，除标记外，每空2分）铝毒害会限制植物生长，对农业和生态安全造成威胁。对植物如何感知铝进而启动抗铝响应开展研究。 （1）（每空1分）无机盐在细胞中大多数以________形式存在，对细胞和生物体的生命活动有重要作用。有些无机盐对细胞有毒害，具有抗性的植物有更多的机会产生后代，经过长期的________，后代抗性不断增强。 （2）为研究ALR1与植物抗铝性的关系，研究者利用拟南芥进行实验，测量根长并计算相对值，根长相对值=有金属离子处理的根长/无金属离子处理的根长×100%，结果如图1、图2。 综合图1、图2结果，推测________。 （3）植物根分泌的有机酸阴离子能结合并限制铝离子进入根，这是植物抗铝性的核心作用。ALMT1和MATE为有机酸盐外排转运蛋白，在________条件下分别检测野生型、ALR1缺失突变体和ALR1过表达突变体植株根部细胞中相应基因的表达情况，结果表明这两种蛋白参与ALR1介导的抗铝性。 （4）ALMT1和MATE的表达由转录调控因子STOP1控制。检测各组植株中STOP1的mRNA和蛋白含量，由此推测ALR1仅通过抑制STOP1蛋白水解调控植物的抗铝性。请在图3中画出有铝条件下各组的实验结果。 （5）最终确定ALR1是铝离子受体。除本题中提到的ALR1调控植物抗铝性的信号通路外，还需证明ALR1能________，才能得出此结论。 18．（12分，除标记外，每空2分）盐渍土是限制苹果树生长的环境因素之一，研究者通过实验探究苹果耐盐机制。 （1）糖类是植物主要________（1分）物质，也可作为信号调节植物对盐胁迫的响应。 （2）己糖激酶K是葡萄糖感受器。为验证葡萄糖通过己糖激酶K提高苹果幼苗耐盐性，用不同试剂处理苹果幼苗，14天后检测叶片脂质过氧化物MDA的含量（细胞损伤指标），1、2组结果如图1，补充3、4组结果以支持该结论。 （3）H是位于苹果细胞液泡膜上的Na+转运蛋白。制备过表达H蛋白的拟南芥播种到高盐培养基上，检测幼苗的根长，结果如图2。 本实验的目的是探究________。 （4）己糖激酶K可与H蛋白相互作用，推测己糖激酶K在苹果耐盐性中的作用部分依赖H蛋白。为验证该推测，研究者构建过表达己糖激酶K的苹果愈伤组织，同时干扰细胞内H蛋白的表达，检测MDA含量。完善该实验方案并预期结果________（4分）。 （5）研究表明己糖激酶K响应糖信号后，催化H蛋白的磷酸化提高其活性，H蛋白将Na+________（1分），以保证高盐环境下苹果细胞质渗透压的相对稳定。依据本研究，提出一个耐盐苹果的育种思路________。 19．（10分，除标记外，每空2分）肝脏细胞中脂肪过度沉积是脂肪肝的主要特征，研究者对肝细胞内脂肪沉积的原因进行了研究。 （1）肝细胞内的光面内质网常为管状，能合成磷脂、脂肪这类________（1分）物质。新合成的磷脂分子会在内质网膜上翻转，以维持膜结构的稳定。研究表明，C蛋白寡聚体参与调控这一过程。 （2）研究者发现：肥胖小鼠的肝脏细胞中T蛋白表达量显著低于正常小鼠。为探究T蛋白的功能，科研人员构建了T基因（编码T蛋白）敲除的突变鼠，其肝细胞内脂肪合成相关酶活性与正常小鼠无显著差异。用电镜分别观察两种小鼠的肝细胞超微结构，结果如图1所示。 图1结果显示：与正常小鼠相比，T基因敲除突变鼠肝细胞中出现的变化是________。推测T蛋白可能促进内质网膜结构的稳定，进而实现脂肪的正常运出。 （3）研究者构建了仅影响聚合的单位点突变型T蛋白，将其与野生型T蛋白、C蛋白一起进行体外实验，结果如图2，说明T蛋白与C蛋白的相互作用关系是________。 （4）综上所述，用箭头和文字解释T蛋白异常导致脂肪肝的分子机制：________（3分）。 （5）研究发现，T蛋白的活性需被膜蛋白L激活。当内质网膜磷脂分布失衡时，L蛋白与T蛋白结合增强；膜平衡恢复后，该结合减弱。请从稳态与平衡的角度，说明这一调控机制的意义：________。 20．（12分，除标记外，每空2分）芳樟醇是一种特殊香味的单萜，被广泛应用于食品调料、化妆品以及药物。在酿酒酵母中，通过引入外源芳樟醇合成酶催化前体牛儿基焦磷酸（GPP）合成芳樟醇。 （1）芳樟醇合成酶化学本质是蛋白质，其单体的结构通式为________（1分）。 （2）为提高芳樟醇合成酶催化GPP的效率，科研人员对该酶的关键氨基酸残基（即多肽中的氨基酸单位）进行分析，结果如图1。推测芳樟醇合成酶F447残基具有疏水性及较大的空间位阻，可能阻碍GPP与芳樟醇合成酶活性位点的结合。支持以上推测的证据有________。 A．芳樟醇合成酶在高温下空间结构容易改变 B．F447具有较大的空间结构 C．F447位于酶和底物结合处 D．GPP具有较好的亲水性 （3）（每空1分）为证实上述推测，科研人员设计实验，相应技术流程如下： ①设计需要更替的氨基酸：选择________（填“含有小的侧链或亲水性的残基”或“具有更大侧链的残基”）取代F447以提高该反应速率，用另一类残基取代F447以进一步评估合理性；②依据上述设计，定点突变从而获得________；③构建芳樟醇合成酶突变基因表达载体；④基因表达载体的筛选与扩增；⑤________；⑥提取培养液，检测芳樟醇的产量。 （4）依据上述程序进行实验，部分结果如图2。科研人员选择F447A和F447E取代F447进行下一步研究，依据是________。对相应酶与底物结合情况进行分析，结果如图3。请结合（2）分别推测F447A和F447E能够提高芳樟醇产量的原因________。 （5）芳樟醇的积累对酿酒酵母具有一定的毒性，请据此为高产芳樟醇酿酒酵母突变体应用于工业化生产提出进一步研究方向________。 21．（12分，每空2分）学习以下材料，回答问题。 植物的共生固氮调控：氮（N）元素在自然界中存在多种形式，包括NH4+、N2、NO2-和NO3-。植物氮同化是指植物吸收环境里的NO3-或NH4+，合成氨基酸等含氮有机物的过程。大气中的N2是地球上最大的氨库，但植物无法直接利用它，需要依赖固氮微生物将其转化为离子形式才能吸收。而共生固氮根瘤菌可以侵染某些植物的根系，进行共生固氮。 固氮菌同化N2，形成NH4+并最终转化为有机物，是一个高耗能的还原反应过程。这个过程需要植物与固氮菌的协同作用才能完成。以豆科植物和中华根瘤菌为例，光合产物是促进根瘤菌侵染植物所必需的，光信号是促进地下根瘤发育的关键因子。当根瘤菌侵染植物时，会释放化学物质诱导植物根瘤形成基因的表达，植物细胞分裂并形成根瘤原基，最终形成包含类菌体的共生细胞（即根瘤细胞，如下图）。 根瘤菌是一类好氧细菌，它们在侵入植物后形成的类菌体进行呼吸作用时需要O2来维持。然而，O2会抑制固氮酶的活性。根瘤外侧形成皮质层，一定程度上阻碍O2进入根瘤。同时，豆科植物合成豆血红蛋白（Lb）与游离的O2结合，形成LbO2储存，再通过LbO2将O2传递给类菌体和根细胞的线粒体（如图）。这样，两个相互矛盾的反应在共生系统中均得以正常进行。 注：…→表示运输；→表示化学反应 根瘤的固氮能力与豆科植物提供碳源和能量水平相协调，以平衡共生固氮和其它生命过程的碳消耗，保证植物在不同环境下正常生长。最近，我国科学家发现大豆根瘤中的能量感受器蛋白S和P可通过调控根瘤碳源的重新分配来调整根瘤的固氮能力。当根瘤细胞处于碳源供应上升的高能状态，AMP含量降低，使得蛋白S和P从与AMP结合形成的S-P异源二聚体状态，转变为S-S和P-P的同源二聚体。同源二聚体与转录因子Y（Y可促进上图中PK酶基因的转录）结合，并将Y锚定到线粒体上，使其不能入核，减少了植物细胞有氧呼吸对碳源的消耗，进而增强类菌体的碳源供应和根瘤固氮能力。 利用固氮生物提高土壤肥力可减少施用工业氮肥带来的土壤、水体等污染，对发展绿色农业具有重要意义。 （1）植物利用吸收的N元素可合成的两类生物大分子是________。 （2）据上述文字及图中信息分析，下列叙述不合理的是________。 A．光合作用和呼吸作用均可为N同化过程提供还原剂 B．根通过主动运输从土壤中吸收NH4+、N2、O2、NO3- C．叶片合成的有机物主要以蔗糖的形式运输到根部 D．植物根细胞有氧呼吸释放的能量为固氮酶催化的反应供能 E．光合作用所固定的太阳能是生物固氮作用能量的根本来源 （3）结合文中图示信息，解释植物-类菌体共生系统保障固氮酶活性的原因：________。 （4）据文中信息，从光合产物与光信号两方面，概括植物调控生物固氮的机制：________。 （5）据文中信息结合图中植物根共生细胞代谢过程，从稳态与平衡的角度，分析植物调控高耗能生物固氮过程的分子机制：植物通过能量感受器蛋白S和P感知自身能量状态，________，使PEP更多转化为苹果酸供应给类菌体，从而更高效利用植物光合作用合成的有机物作为碳源，实现碳-氮平衡。 （6）一些禾本科植物是重要的粮食作物，种植过程需要施加无机氮肥。有人尝试将固氮酶基因导入这些作物以提升产量，但效果不佳。请结合上述研究，提出利用共生固氮菌进行改造以提高禾本科植物粮食产量的思路________。 1 / 17 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $