精品解析：北京市海淀区2025-2026学年高二下学期期末考试生物试题

高二年级样题 生物学 2026.07 本样题共8页，共两部分，21道题，满分100分。考试时长90分钟。试题答案一律填涂或书写在答题卡上，在样题上作答无效。考试结束后，请将答题卡交回。 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. 医生采集患者支气管肺泡灌洗液，通过微生物培养以检测所感染病原菌的耐药性。下图为实验流程，下列叙述正确的是（　　） A. 接种到固体培养基上的支气管肺泡灌洗液的稀释倍数为103 B. 应采用划线法将稀释后的支气管肺泡灌洗液接种到培养基 C. 固体培养基统计的菌落数目往往比实际的活菌数目少 D. 药物乙对所接种病原菌的抑菌作用强于丙 2. 自制泡菜时用盐水浸没菜料，并用水密封坛口。下列叙述不正确的是（　　） A. 发酵装置需清洗干净，所用的盐水需煮沸、冷却 B. 泡菜坛装八成满，以保存部分空气利于乳酸菌繁殖 C. 用水密封坛口的目的是制造无氧环境以便发酵 D. 若盐水浓度过高可抑制乳酸菌发酵，导致咸而不酸 3. 科研人员取成年蒙古羊体细胞，通过核移植技术获得体细胞克隆蒙古羊。下列相关叙述正确的是（　　） A. 采集卵母细胞在体外培养到M Ⅱ期备用 B. 胚胎细胞核移植的难度大于体细胞核移植 C. 重构胚发育至原肠胚阶段才可进行胚胎移植 D. 克隆蒙古羊的遗传信息与核供体完全一致 4. 某同学欲利用动物细胞培养技术研究某药物对细胞增殖的影响，下列操作不合理的是（　　） A. 用胰蛋白酶处理将组织分散成单个细胞 B. 培养液中添加适量的血清以供细胞生长 C. 培养液中添加抗生素以防止杂菌污染 D. 将细胞置于含95%氧气和5%CO2的培养箱中培养 5. 研究者用植物体细胞杂交方法培育“番茄-马铃薯”杂种植株，流程如下图所示。下列叙述不正确的是（　　） A. ①处理得到的原生质体需在低渗溶液中培养 B. 过程②可用PEG诱导原生质体融合 C. 若番茄和马铃薯均为二倍体，则杂种植株理论上为四倍体 D. 过程④为脱分化，过程⑤为再分化 6. 为建立杂交兰的组织培养快速繁殖体系，科研人员以幼嫩的茎段为外植体，接种在含不同植物生长调节剂组合的培养基诱导形成根状茎，结果如下表。下列叙述正确的是（　　） 植物生长调节剂组合 根状茎诱导率(%) 6-BA 2.0mg·L-1+NAA 0.2mg·L-1 96.67 6-BA 2.0mg·L-1+NAA 0.5mg·L-1 94.17 6-BA 1.0mg·L-1+ NAA 0.5mg·L-1 90.83 A. 对外植体进行高温灭菌处理后再接种 B. 表中根状茎诱导率随6-BA与NAA浓度之比增高而升高 C. 外植体的培养过程需要持续光照才能完成 D. MS培养基中通常添加葡萄糖以调节渗透压 7. 研究人员构建了下图所示的双基因表达载体，通过农杆菌转化法将目标基因导入大豆。下列叙述正确的是（　　） A. 用Bgl Ⅱ和Sma I将Z基因与含N基因的载体酶切并连接，以构建双基因表达载体 B. 应使用卡那霉素筛选农杆菌转化后的大豆愈伤组织 C. T-DNA内的基因可整合到大豆细胞染色体DNA上 D. 通过PCR技术检测到N与Z基因，说明两个基因均已在大豆中成功表达 8. 关于细胞中的有机物，以下叙述正确的是（　　） A. 各种糖类均可作为植物的能源物质 B. 构成细胞膜的脂质主要是磷脂分子 C. 多糖和二糖彻底水解的产物都是葡萄糖 D. 脱氧核苷酸之间通过氢键连接成单链 9. 下图是某种细胞器的电镜照片。关于该细胞器的叙述，不正确的是（　　） A. 一种单层膜结构的细胞器 B. 真核和原核细胞中均存在 C. 参与蛋白质的加工和运输 D. 形成囊泡依赖膜的流动性 10. 科研人员测定了某酶在不同温度下的相对活力，结果如下表。下列有关该实验及酶的叙述，正确的是（　　） 温度(℃) 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 相对活力(%) 12 20 27 33 37 53 72 98 62 24 0 A. 本实验中应将酶与底物在相应温度下分别预热后再混合 B. 45℃时该酶的相对活力最高，适宜酶制剂的保存 C. 60℃时酶活力降为0，原因是高温破坏了酶分子中的肽键 D. 该酶在反应前后自身的化学性质不变，且能提高反应活化能 11. 拟南芥中的转录调控蛋白C能促进下胚轴表皮细胞膜上的H+泵(H2)向胞外转运H+，促进下胚轴生长，且可抑制韧皮部伴胞细胞表达H+泵(H3)和蔗糖转运蛋白(S)，进而抑制根生长。三种转运蛋白的作用机理如下图所示。相关叙述不正确的是（　　） A. 过量表达C蛋白可使下胚轴表皮细胞外pH降低 B. H2和H3转运H+的过程均消耗能量 C. S介导的蔗糖转运方式为协助扩散 D. 抑制H3作用可减少蔗糖转运至伴胞细胞 12. 研究者监测了冬夏两个月份中小蓬竹光合速率的日变化，结果如下图。相关叙述正确的是（　　） A. 小蓬竹1月比7月光合作用积累的有机物多 B. 7月7∶00至9∶00光合速率增加的主要原因是光照增强 C. 7月10∶00至12∶00光合速率下降是由于光反应产生的NADPH不足 D. 7月14∶00提高环境中的CO2浓度可显著提升光合速率 13. 使用显微镜观察非洲血百合胚乳细胞的有丝分裂过程，得到下列图像。相关分析不正确的是（　　） A. 图a细胞在进行DNA复制和相关蛋白质合成 B. 图c细胞中染色体数与DNA数之比为1∶2 C. 图d细胞形成细胞板，最终形成细胞壁 D. 图中有丝分裂的正确顺序为a→c→b→d 14. 皮肤的基底层干细胞经细胞结构等方面的改变成为具有特定功能的成熟表皮细胞，直至细胞凋亡。下列叙述不正确的是（　　） A. 基底层干细胞通过有丝分裂实现增殖 B. 表皮细胞成熟过程中遗传信息会改变 C. 表皮细胞衰老时细胞核的体积增大 D. 表皮细胞的凋亡是受基因调控的程序性死亡 15. 下列关于实验原理或操作的叙述，正确的是（　　） A. 植物细胞质壁分离：细胞壁伸缩性大于原生质层 B. 光合色素提取与分离：无水乙醇作为有机溶剂能将四种色素溶解并分离 C. 观察有丝分裂：通过解离、漂洗、染色、制片，观察不同根尖细胞染色体形态和分布 D. 判断有无目的PCR产物生成：加入二苯胺试剂后加热观察是否变蓝 第二部分 本部分共6题，共70分。 16. 青梅酒是以青梅为原料的发酵产品。青梅具有高酸低糖的特性，市售酿酒酵母对高酸环境的适应性较差，筛选适宜的酿酒酵母是保证青梅酒品质的关键。 （1）菌株E为一株天然的酿酒酵母菌株，科研人员对其进行诱变处理，再用________法接种到pH2.5的固体培养基并计数，从而筛选出具有________特性的突变菌株A，培养基中的蛋白胨为其提供________和维生素等。 （2）分别接种菌株A和E于pH2.5的培养液中发酵，检测发酵液中总糖和乙醇的量，结果见图1。据图分析，相比菌株E，使用菌株A发酵的优势是________。 （3）进一步实验发现菌株A的I基因表达量显著升高，为研究I基因的作用，科研人员敲除菌株A的I基因，获得突变菌株B。 ①将上述酵母菌分别加入含荧光染料的溶液，该染料不能透过活细胞的细胞膜，检测不同pH下各菌株细胞内荧光强度，见下图。结果表明I基因减弱了高酸对细胞膜完整性的破坏。据此，在下图中补充菌株B的实验结果。 ②已有研究表明I基因可促进麦角固醇合成，麦角固醇可维持细胞膜的完整性。综合以上信息，请完善菌株A更适于青梅酒酿造的机理：在低pH环境中，菌株A________，更适于青梅酒酿造。 17. 肿瘤细胞无氧呼吸会产生大量乳酸，细胞膜上的MCT1和MCT4转运蛋白可外排乳酸以维持细胞内部环境的稳定，B蛋白是与MCT1和MCT4结合的一种膜蛋白。为探索治疗肿瘤的新策略，科研人员进行了下列研究。 （1）科研人员利用小鼠制备抗B蛋白的单克隆抗体，过程如下：用________多次免疫小鼠，一段时间后分离B淋巴细胞，与骨髓瘤细胞融合并筛选，所得杂交瘤细胞需进行________和抗体检测。对筛选所得细胞扩大培养，获得了抗B蛋白的单克隆抗体(单抗E)。 （2）为研究B蛋白与单抗E的功能，科研人员构建了6组脂质体(脂双层构成的封闭囊泡)，各组膜蛋白或抗体添加情况如下图所示。脂质体外加入一定量的乳酸，脂质体内含有对pH敏感的荧光染料，pH下降会导致荧光淬灭。检测各组脂质体的荧光淬灭程度，结果见下图。 ①比较1~4组结果，分析B蛋白的功能是________。 ②比较3~6组结果可知，单抗E逆转了B蛋白的功能，判断依据是________。 ③综合上述信息，对比未加入单抗E时膜上蛋白的分布，单抗E的作用机制最符合下图中的模型________(填选项字母)。进一步发现单抗E对MCT4的影响与对MCT1一致。 （3）AZD是MCT1特异性小分子化学抑制剂，研究发现单抗E抑制肿瘤的效果显著优于AZD。实验显示AZD处理后肿瘤细胞膜上的MCT4数量增加，而单抗E处理后细胞膜上MCT1和MCT4的数量未发生变化，推测单抗E抑制效果显著优于AZD的原因是________。 18. R酶是光合作用固定CO2的关键酶。烟草的R酶催化速率低，研究者提出利用催化速率较高的细菌的R酶(Rs-R酶)替换烟草中的R酶，以期提高产量。 （1）在暗反应中，R酶催化CO2与C5化合物结合，生成2分子________，这一过程发生在叶绿体基质中。 （2）研究者将编码细菌Rs-R酶的基因转入烟草，使其定位于叶绿体，同时去除烟草的R酶基因，获得转基因株系(Rs植株)。 ①实验中去除编码烟草R酶的基因的目的是________。 ②适宜光照下，检测两种植株在不同CO2浓度下的光合速率，结果如下图。据图分析，在昼夜交替的环境中，Rs植株在普通空气(0.04%CO2)中无法长期存活的原因是________。 （3）研究发现，植物及细菌中存在一类可活化R酶的RCA酶，研究者将编码细菌RCA酶的基因转入Rs植株，并在叶绿体中发挥功能，得到双转基因株系Rs-RCA。检测发现Rs-RCA植株光合速率显著高于Rs植株，但仍低于野生型。系统是彼此间相互作用、相互依赖的组分形成的整体，请基于系统观，阐释这一现象：________。 （4）Rs-RCA植株在普通空气中生长较弱，但在1%CO2环境中可快速积累有机物，推测Rs-R酶对CO2的________能力较弱，导致在低CO2环境中催化作用不佳。为解决上述问题，研究者设计了一种能够进入叶绿体的蛋白笼(下图)，以充分发挥Rs-R酶的优势，提升光合速率。叶绿体基质中富含，碳酸酐酶(CA)催化分解生成CO2和OH-，可提高笼中的CO2浓度。据此结合光合作用过程，在答题卡图中的两个虚线框内，分别补充需要组装在蛋白笼内的酶及从叶绿体基质通过孔道进入蛋白笼的关键物质________________。 19. 学习以下材料，回答(1)~(4)题。 乙酰辅酶A感知细胞能量状态调控线粒体自噬 细胞的能量状态随营养条件变化而波动。当营养物质充足时，细胞内能量充足，线粒体的降解减少；当营养物质匮乏时，细胞会清除衰老或受损的线粒体。这种根据能量状态对线粒体的选择性降解(线粒体自噬)，对于维持线粒体的整体质量和细胞的正常功能具有重要意义。然而，细胞如何感知能量状态的变化并精准调控这一过程，一直是生命科学研究的重要问题。最近，科研人员发现一种依赖乙酰辅酶A感知能量状态调控线粒体自噬的新机制。 正常细胞有氧呼吸第二阶段(下图)，丙酮酸在特定酶的催化下转化为乙酰辅酶A，后者与草酰乙酸结合生成柠檬酸，进入一个由多种有机酸参与的循环途径，最终被氧化分解。部分柠檬酸经线粒体内膜上的转运蛋白S运出线粒体，在细胞质基质中Y酶的作用下重新生成乙酰辅酶A。 细胞质基质中一定浓度的乙酰辅酶A可与线粒体外膜上的受体蛋白X结合。X蛋白包含N区和R区两个关键结构域，含有自噬蛋白结合位点的I序列位于N区。当能量充足时(图中a)，乙酰辅酶A与R区结合，增强R区与N区的相互作用，使蛋白X处于“自抑制”状态；当能量匮乏时(图中b)，乙酰辅酶A从蛋白X上脱离，解除“自抑制”，I序列暴露并与自噬蛋白结合，启动线粒体自噬。 本研究为“轻度节食有益健康”的观点提供了分子水平的新解释。轻度节食可适度降低细胞中乙酰辅酶A水平，激活线粒体自噬，促进线粒体更新，从而有助于维持细胞健康和延缓衰老。 （1）细胞有氧呼吸过程中，丙酮酸在__________中转化为乙酰辅酶A，随后消耗水进而彻底分解生成__________和[H]。 （2）结合图文分析，在细胞能量匮乏时，线粒体中乙酰辅酶A减少，__________，导致细胞质基质中乙酰辅酶A水平下降，进而启动线粒体自噬。 （3）下列叙述中，与文中信息不符合的有__________(多选)。 A. 细胞能量充足时，蛋白X的R区与N区相互作用 B. 降低S蛋白表达量，蛋白X与自噬蛋白的结合增强 C. 降低Y酶的表达水平可减弱细胞中的线粒体自噬 D. 细胞能量匮乏时，细胞中的线粒体总量上升 E. 轻度节食可增加乙酰辅酶A与I序列的结合，从而激活线粒体自噬 （4）综上，从物质与能量的角度，分析轻度节食期细胞如何通过线粒体的选择性自噬维持代谢平衡：__________。 20. N基因编码的N蛋白是一种乙酰转移酶，通过乙酰化蛋白参与细胞周期调控。科研人员以H细胞为材料，研究N基因参与调控有丝分裂的机制。 （1）细胞周期分为_________和分裂期(M期)，检测正常体细胞和H细胞的细胞周期时长，结果如下表。对比发现，H细胞_________导致细胞周期时长显著低于正常体细胞。 细胞时期顺序 细胞周期中的不同时期 H细胞(小时) 体细胞(小时) 1 G1期 8 12 2 S期 7 7 3 G2期 1 4 4 M期 1 1 1-2-3-4 周期总时长 17 24 注：G1、G2期合成细胞分裂相关的蛋白质，S期进行DNA的复制。 （2）科研人员降低H细胞中N基因的表达，获得了qN-H细胞，显微镜观察其有丝分裂过程，结果如下图。 据图分析，qN-H细胞分别在分裂___________期出现染色体排列紊乱和分离滞后现象，推测N蛋白在有丝分裂中参与染色体排列和分离的过程。 （3）为探究N基因的作用机制，科研人员进行了下列实验。 ①在H细胞培养液中加入胸腺嘧啶脱氧核苷(TdR)抑制DNA的复制，从而使处于S期细胞的周期停滞。一段时间后去除TdR并培养，再次加入TdR可使全部细胞停滞在G1与S期临界处，实现了细胞周期同步化。根据上表，从第一次去除TdR后到第二次加入TdR之间，培养细胞的时长应在________范围内。 ②为探究N蛋白与参与纺锤体组装的Eg蛋白在细胞周期中的结合情况，科研人员取上述同步化的H细胞洗去TdR，再加入不含TdR的培养液，分别取培养0和8.5小时的细胞，破碎后收集细胞裂解液，将固定有抗Eg抗体或无关抗体的磁珠分别加入两组H细胞裂解液中充分孵育，离心收集磁珠，分离磁珠上的蛋白，电泳后进行抗原-抗体杂交检测，结果如下图。据图分析，说明_________。 （4）进一步发现qN-H细胞中Eg蛋白含量低于正常H细胞，而两种细胞中Eg的mRNA水平无差异。据此推测N蛋白通过乙酰化Eg蛋白从而________，保证其发挥作用。 21. 阿洛酮糖是存在于植物中的一种天然稀有糖类。研究人员建立阿洛酮糖响应体系，在工程菌中实现了无需外加诱导剂可自诱导表达目的基因，并能高效生产阿洛酮糖。 （1）转录调控蛋白PsiR可结合在启动子的PsiO序列上，阻碍________与启动子结合，抑制目的基因转录，下图所示，当阿洛酮糖到达一定浓度时与其结合，PsiR的________改变进而离开PsiO序列，基因的转录抑制解除。 （2）天然PsiR响应阿洛酮糖的灵敏度低，研究人员利用PCR技术定点诱变PsiR基因，此PCR反应体系中需要添加的物质主要有__________。以绿色荧光蛋白基因(GFP)作为上图中目的基因，构建含不同PsiR基因突变的阿洛酮糖诱导表达载体，将这些载体分别导入受体菌检测荧光强度，结果见下图。据图可知，响应阿洛酮糖效果最好的是突变_________，依据是_________。 （3）在利用重组DNA技术生产目标蛋白时，工程菌往往因发酵前期就开始表达目标蛋白导致产量低。研究人员欲构建阿洛酮糖自诱导表达系统，即工程菌发酵到一定程度后，由细胞自身产生并积累的阿洛酮糖启动目标蛋白生产。 在下图横线上填入合适的启动子和基因(选填字母，无需考虑基因顺序)，构建用于生产蛋白M的阿洛酮糖自诱导表达载体①__________；②__________；③__________；④__________；⑤__________；⑥__________。 A．阿洛酮糖合成途径关键酶的基因 B．编码蛋白M的基因 C．GFP基因 D．突变的PsiR基因 a．持续表达型启动子 b．含PsiO序列的启动子 （4）阿洛酮糖自诱导表达系统也可用于大量生产阿洛酮糖。但仅导入阿洛酮糖合成途径关键酶基因的工程菌产量较低，原因是Z基因编码的Z酶催化阿洛酮糖的合成原料用于细胞呼吸。为解决上述问题，研究人员利用阿洛酮糖自诱导系统调控dCas基因的表达，并导入控制引导RNA合成的DNA片段，dCas蛋白与引导RNA结合后可靶向抑制目标基因表达，原理如下图。改造后的工程菌能通过自诱导系统在发酵初期快速生长，后期开始大量生产阿洛酮糖的原因是_________。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 高二年级样题 生物学 2026.07 本样题共8页，共两部分，21道题，满分100分。考试时长90分钟。试题答案一律填涂或书写在答题卡上，在样题上作答无效。考试结束后，请将答题卡交回。 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. 医生采集患者支气管肺泡灌洗液，通过微生物培养以检测所感染病原菌的耐药性。下图为实验流程，下列叙述正确的是（　　） A. 接种到固体培养基上的支气管肺泡灌洗液的稀释倍数为103 B. 应采用划线法将稀释后的支气管肺泡灌洗液接种到培养基 C. 固体培养基统计的菌落数目往往比实际的活菌数目少 D. 药物乙对所接种病原菌的抑菌作用强于丙 【答案】C 【解析】 【详解】A、1mL灌洗液加入9mL无菌生理盐水稀释为101倍，之后三次转移1mL菌液到9mL无菌生理盐水，共稀释至104倍，接种时的稀释倍数为104，A错误； B、本实验经过梯度稀释，同时菌落在培养皿上均匀随机分布，接种采用的方法是稀释涂布平板法，B错误； C、当两个或多个活菌聚集在一起时，固体培养基上只能形成一个菌落，因此统计的菌落数目往往比实际的活菌数目少，C正确； D、抑菌圈越大说明药物抑菌作用越强，图中丙的抑菌圈大于乙，说明丙的抑菌作用强于乙，D错误。 2. 自制泡菜时用盐水浸没菜料，并用水密封坛口。下列叙述不正确的是（　　） A. 发酵装置需清洗干净，所用的盐水需煮沸、冷却 B. 泡菜坛装八成满，以保存部分空气利于乳酸菌繁殖 C. 用水密封坛口的目的是制造无氧环境以便发酵 D. 若盐水浓度过高可抑制乳酸菌发酵，导致咸而不酸 【答案】B 【解析】 【详解】A、清洗发酵装置可减少杂菌污染，盐水煮沸能杀灭盐水中的杂菌、去除溶解氧，冷却后使用可避免高温杀死乳酸菌，A正确； B、乳酸菌是厌氧型微生物，有氧环境会抑制其代谢和繁殖，不需要留存空气，B错误； C、乳酸菌无氧呼吸才能产生乳酸，用水密封坛口可隔绝外界空气，制造无氧环境便于发酵，C正确； D、盐水浓度过高会导致乳酸菌渗透失水，抑制其生命活动，乳酸生成量减少，最终泡菜咸而不酸，D正确。 3. 科研人员取成年蒙古羊体细胞，通过核移植技术获得体细胞克隆蒙古羊。下列相关叙述正确的是（　　） A. 采集卵母细胞在体外培养到M Ⅱ期备用 B. 胚胎细胞核移植的难度大于体细胞核移植 C. 重构胚发育至原肠胚阶段才可进行胚胎移植 D. 克隆蒙古羊的遗传信息与核供体完全一致 【答案】A 【解析】 【详解】A、核移植操作中，采集的卵母细胞需体外培养到减数第二次分裂中期（MⅡ期），此时卵母细胞发育成熟，且含有促进细胞核全能性表达的物质，适合作为核移植的受体细胞，A正确； B、胚胎细胞的分化程度远低于体细胞，全能性更容易表达，因此胚胎细胞核移植的难度小于体细胞核移植，B错误； C、重构胚发育至桑葚胚或囊胚阶段即可进行胚胎移植，原肠胚细胞分化程度高，不适用于胚胎移植，C错误； D、克隆蒙古羊的细胞核遗传物质来自核供体，但细胞质中的线粒体含有少量遗传物质，来自提供卵母细胞的个体，因此其遗传信息与核供体并不完全一致，D错误。 4. 某同学欲利用动物细胞培养技术研究某药物对细胞增殖的影响，下列操作不合理的是（　　） A. 用胰蛋白酶处理将组织分散成单个细胞 B. 培养液中添加适量的血清以供细胞生长 C. 培养液中添加抗生素以防止杂菌污染 D. 将细胞置于含95%氧气和5%CO2的培养箱中培养 【答案】D 【解析】 【详解】A、动物细胞培养时，需用胰蛋白酶处理动物组织，使组织分散成单个细胞，制成细胞悬液便于培养，操作合理，A不符合题意； B、由于人们对细胞所需的营养物质还没有完全搞清楚，因此在使用合成培养基时，通常需要加入血清、血浆等天然成分，满足细胞生长需求，操作合理，B不符合题意； C、为了防止细胞培养过程中杂菌污染，可在培养液中添加适量抗生素，操作合理，C不符合题意； D、动物细胞培养的气体环境应为95%空气+5%CO₂，95%氧气浓度过高会对细胞产生毒性损伤，5%CO₂的作用是维持培养液的pH，该操作不合理，D符合题意。 5. 研究者用植物体细胞杂交方法培育“番茄-马铃薯”杂种植株，流程如下图所示。下列叙述不正确的是（　　） A. ①处理得到的原生质体需在低渗溶液中培养 B. 过程②可用PEG诱导原生质体融合 C. 若番茄和马铃薯均为二倍体，则杂种植株理论上为四倍体 D. 过程④为脱分化，过程⑤为再分化 【答案】A 【解析】 【详解】A、原生质体无细胞壁的保护，若在低渗溶液中培养会吸水涨破，需在等渗或略高渗溶液中培养，A错误； B、过程②为原生质体融合，PEG（聚乙二醇）是常用的化学诱导试剂，可诱导原生质体融合，B正确； C、体细胞杂交得到的杂种植株染色体组为两个亲本的染色体组之和，若亲本均为二倍体，杂种植株理论上为异源四倍体，C正确； D、过程④是杂种细胞经脱分化形成愈伤组织的过程，过程⑤是愈伤组织经再分化形成胚状体或丛芽的过程，符合植物组织培养的流程，D正确。 6. 为建立杂交兰的组织培养快速繁殖体系，科研人员以幼嫩的茎段为外植体，接种在含不同植物生长调节剂组合的培养基诱导形成根状茎，结果如下表。下列叙述正确的是（　　） 植物生长调节剂组合 根状茎诱导率(%) 6-BA 2.0mg·L-1+NAA 0.2mg·L-1 96.67 6-BA 2.0mg·L-1+NAA 0.5mg·L-1 94.17 6-BA 1.0mg·L-1+ NAA 0.5mg·L-1 90.83 A. 对外植体进行高温灭菌处理后再接种 B. 表中根状茎诱导率随6-BA与NAA浓度之比增高而升高 C. 外植体的培养过程需要持续光照才能完成 D. MS培养基中通常添加葡萄糖以调节渗透压 【答案】B 【解析】 【详解】A、外植体为具有活性的植物材料，高温灭菌会杀死外植体，接种前仅需对外植体进行消毒处理，A错误； B、计算三组6-BA与NAA的浓度比：第一组为2/0.2=10，第二组为2/0.5=4，第三组为1/0.5=2，对应根状茎诱导率依次降低，说明诱导率随二者浓度比增高而升高，B正确； C、外植体诱导形成根状茎属于脱分化过程，该阶段通常需要避光培养，不需要持续光照，C错误； D、MS培养基中通常添加蔗糖作为碳源同时调节渗透压，而非葡萄糖，D错误。 7. 研究人员构建了下图所示的双基因表达载体，通过农杆菌转化法将目标基因导入大豆。下列叙述正确的是（　　） A. 用Bgl Ⅱ和Sma I将Z基因与含N基因的载体酶切并连接，以构建双基因表达载体 B. 应使用卡那霉素筛选农杆菌转化后的大豆愈伤组织 C. T-DNA内的基因可整合到大豆细胞染色体DNA上 D. 通过PCR技术检测到N与Z基因，说明两个基因均已在大豆中成功表达 【答案】C 【解析】 【详解】A、用BglⅡ 和SmaⅠ 酶切后只有SmaⅠ 末端可以连接，等同于单酶切，会造成 Z 基因反向插入，N 基因的下游和 Z 基因的下游相连，Z 基因方向颠倒，不能正常转录表达，A错误； B、卡那霉素抗性基因位于T-DNA之外，不会随T-DNA整合到大豆细胞的染色体DNA上，大豆愈伤组织无卡那霉素抗性，应使用除草剂筛选转化后的大豆愈伤组织，B错误； C、农杆菌Ti质粒的T-DNA可转移至受体细胞，并整合到受体细胞的染色体DNA上，因此T-DNA内的基因可整合到大豆细胞染色体DNA上，C正确； D、PCR技术仅能检测N、Z基因是否成功导入大豆细胞，基因成功表达的标志是合成了对应的蛋白质或表现出相应性状，仅检测到基因不能说明已成功表达，D错误。 8. 关于细胞中的有机物，以下叙述正确的是（　　） A. 各种糖类均可作为植物的能源物质 B. 构成细胞膜的脂质主要是磷脂分子 C. 多糖和二糖彻底水解的产物都是葡萄糖 D. 脱氧核苷酸之间通过氢键连接成单链 【答案】B 【解析】 【详解】A、纤维素是植物细胞壁的组成成分，核糖、脱氧核糖是构成核酸的组分，均不能作为能源物质，因此并非所有糖类都可作为植物的能源物质，A错误； B、细胞膜的脂质包括磷脂和胆固醇（动物细胞膜特有），其中磷脂是构成细胞膜的主要脂质，B正确； C、二糖中的蔗糖水解产物为葡萄糖和果糖，乳糖水解产物为葡萄糖和半乳糖，几丁质水解产物是N-乙酰葡萄糖胺，因此多糖和二糖彻底水解的产物不都是葡萄糖，C错误； D、脱氧核苷酸之间通过磷酸二酯键连接成脱氧核苷酸单链，氢键是连接DNA两条互补链间碱基对的化学键，D错误。 9. 下图是某种细胞器的电镜照片。关于该细胞器的叙述，不正确的是（　　） A. 一种单层膜结构的细胞器 B. 真核和原核细胞中均存在 C. 参与蛋白质的加工和运输 D. 形成囊泡依赖膜的流动性 【答案】B 【解析】 【详解】A、该图中细胞器是由扁平囊和囊泡组成的单层膜结构，符合该形态、结构的细胞器是高尔基体，高尔基体是单层膜结构的细胞器，A正确； B、原核细胞只有核糖体一种无膜细胞器，不存在高尔基体等具膜细胞器，该细胞器仅分布在真核细胞中，B错误； C、高尔基体可以对来自内质网的蛋白质进行加工、分类、包装和发送，参与蛋白质的加工和运输，C正确； D、高尔基体通过出芽的方式形成囊泡，该过程依赖生物膜具有一定的流动性这一结构特点，D正确。 10. 科研人员测定了某酶在不同温度下的相对活力，结果如下表。下列有关该实验及酶的叙述，正确的是（　　） 温度(℃) 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 相对活力(%) 12 20 27 33 37 53 72 98 62 24 0 A. 本实验中应将酶与底物在相应温度下分别预热后再混合 B. 45℃时该酶的相对活力最高，适宜酶制剂的保存 C. 60℃时酶活力降为0，原因是高温破坏了酶分子中的肽键 D. 该酶在反应前后自身的化学性质不变，且能提高反应活化能 【答案】A 【解析】 【详解】A、探究温度对酶活性的影响实验中，将酶与底物在对应温度下分别预热后再混合，可保证反应始终在设定的实验温度下进行，避免温度误差干扰实验结果，A正确； B、45℃时该酶相对活力最高，但酶制剂适合在低温条件下保存，低温仅抑制酶活性、不会破坏酶的空间结构，更利于酶长期保存，B错误； C、60℃时酶活力降为0，原因是高温破坏了酶的空间结构，高温不会破坏酶分子中的肽键，C错误； D、酶的作用机理是降低化学反应的活化能，而非提高活化能，且酶作为催化剂在反应前后自身化学性质不变，D错误。 11. 拟南芥中的转录调控蛋白C能促进下胚轴表皮细胞膜上的H+泵(H2)向胞外转运H+，促进下胚轴生长，且可抑制韧皮部伴胞细胞表达H+泵(H3)和蔗糖转运蛋白(S)，进而抑制根生长。三种转运蛋白的作用机理如下图所示。相关叙述不正确的是（　　） A. 过量表达C蛋白可使下胚轴表皮细胞外pH降低 B. H2和H3转运H+的过程均消耗能量 C. S介导的蔗糖转运方式为协助扩散 D. 抑制H3作用可减少蔗糖转运至伴胞细胞 【答案】C 【解析】 【详解】A、C 促进 H2 向外运 H⁺，细胞外 H⁺浓度升高，氢离子越多 pH 越小（酸性更强），A正确； B、H2、H3 都是 H⁺-ATP 泵，逆浓度梯度把胞内 H⁺运到胞外，属于主动运输，水解 ATP 供能，B正确； C、蔗糖借助 H⁺浓度差逆浓度进入伴胞细胞，动力来自 H3 建立的 H⁺电化学梯度，本质是主动运输（协同转运），C错误； D、H3 持续向外泵 H⁺，维持胞外高 H⁺、胞内低 H⁺的浓度差，为 S 转运蔗糖提供势能； 若抑制 H3，膜两侧 H⁺梯度消失，S 无法驱动蔗糖向内运输，蔗糖转运量下降，D正确。 12. 研究者监测了冬夏两个月份中小蓬竹光合速率的日变化，结果如下图。相关叙述正确的是（　　） A. 小蓬竹1月比7月光合作用积累的有机物多 B. 7月7∶00至9∶00光合速率增加的主要原因是光照增强 C. 7月10∶00至12∶00光合速率下降是由于光反应产生的NADPH不足 D. 7月14∶00提高环境中的CO2浓度可显著提升光合速率 【答案】B 【解析】 【详解】A、有机物积累量由净光合速率的日累计值决定，据题图可知，7月净光合速率整体远高于1月，且光合有效时长更长，因此1月积累的有机物比7月少，A错误； B、7月7：00至9：00光照强度逐渐增强、温度适宜，光照是光合速率的主要限制因素，因此光合速率随光照增强而升高，B正确； C、7月10：00至12：00是夏季正午时段，温度过高导致蒸腾作用过强，植物气孔关闭，CO2吸收减少，暗反应原料不足导致光合速率下降，并非光反应产生的NADPH不足，C错误； D、7月14：00光合速率低，主要受高温导致气孔开度降低、酶活性受影响等因素限制，仅提高环境CO2​浓度无法显著提升光合速率，D错误。 13. 使用显微镜观察非洲血百合胚乳细胞的有丝分裂过程，得到下列图像。相关分析不正确的是（　　） A. 图a细胞在进行DNA复制和相关蛋白质合成 B. 图c细胞中染色体数与DNA数之比为1∶2 C. 图d细胞形成细胞板，最终形成细胞壁 D. 图中有丝分裂的正确顺序为a→c→b→d 【答案】A 【解析】 【详解】A、据题图可知，DNA复制和相关蛋白质合成是有丝分裂间期的生理活动，图a染色体已经螺旋凝集，属于有丝分裂前期，已完成间期的物质准备，不再进行DNA复制，A错误； B、图c染色体整齐排列在赤道板，是有丝分裂中期，此时每条染色体含有2条姐妹染色单体、2个DNA分子，染色体数：DNA数=1：2，B正确； C、非洲血百合是植物，图d为有丝分裂末期，细胞中央会形成细胞板，最终扩展形成新的细胞壁，C正确； D、有丝分裂的顺序为前期→中期→后期→末期，对应图中顺序为a（前期）→c（中期）→b（后期，染色体分离移向两极）→d（末期），D正确。 14. 皮肤的基底层干细胞经细胞结构等方面的改变成为具有特定功能的成熟表皮细胞，直至细胞凋亡。下列叙述不正确的是（　　） A. 基底层干细胞通过有丝分裂实现增殖 B. 表皮细胞成熟过程中遗传信息会改变 C. 表皮细胞衰老时细胞核的体积增大 D. 表皮细胞的凋亡是受基因调控的程序性死亡 【答案】B 【解析】 【详解】A、基底层干细胞属于体细胞，真核生物体细胞增殖的主要方式为有丝分裂，因此基底层干细胞通过有丝分裂实现增殖，A正确； B、表皮细胞成熟的过程属于细胞分化，细胞分化的实质是基因的选择性表达，细胞内的遗传信息不会发生改变，B错误； C、细胞衰老的特征包括细胞核体积增大、核膜内折、染色质收缩等，因此衰老的表皮细胞细胞核体积增大，C正确； D、细胞凋亡是由基因决定的细胞自动结束生命的过程，属于受基因调控的程序性死亡，D正确。 15. 下列关于实验原理或操作的叙述，正确的是（　　） A. 植物细胞质壁分离：细胞壁伸缩性大于原生质层 B. 光合色素提取与分离：无水乙醇作为有机溶剂能将四种色素溶解并分离 C. 观察有丝分裂：通过解离、漂洗、染色、制片，观察不同根尖细胞染色体形态和分布 D. 判断有无目的PCR产物生成：加入二苯胺试剂后加热观察是否变蓝 【答案】C 【解析】 【详解】A、植物细胞质壁分离的原理是细胞壁的伸缩性小于原生质层，细胞失水时原生质层收缩程度远大于细胞壁，二者发生分离，A错误； B、无水乙醇作为有机溶剂的作用是溶解提取光合色素，分离色素需要利用不同色素在层析液中溶解度的差异，使用层析液完成，无水乙醇无法分离色素，B错误； C、观察根尖细胞有丝分裂的制片流程为解离、漂洗、染色、制片，由于不同根尖细胞独立处于不同分裂时期，可通过观察不同细胞获得染色体在不同时期的形态和分布特点，C正确； D、二苯胺试剂加热条件下遇所有DNA均会显蓝色，只能检测是否存在DNA，无法区分是否为目的PCR产物，不能判断有无目的PCR产物生成，D错误。 第二部分 本部分共6题，共70分。 16. 青梅酒是以青梅为原料的发酵产品。青梅具有高酸低糖的特性，市售酿酒酵母对高酸环境的适应性较差，筛选适宜的酿酒酵母是保证青梅酒品质的关键。 （1）菌株E为一株天然的酿酒酵母菌株，科研人员对其进行诱变处理，再用________法接种到pH2.5的固体培养基并计数，从而筛选出具有________特性的突变菌株A，培养基中的蛋白胨为其提供________和维生素等。 （2）分别接种菌株A和E于pH2.5的培养液中发酵，检测发酵液中总糖和乙醇的量，结果见图1。据图分析，相比菌株E，使用菌株A发酵的优势是________。 （3）进一步实验发现菌株A的I基因表达量显著升高，为研究I基因的作用，科研人员敲除菌株A的I基因，获得突变菌株B。 ①将上述酵母菌分别加入含荧光染料的溶液，该染料不能透过活细胞的细胞膜，检测不同pH下各菌株细胞内荧光强度，见下图。结果表明I基因减弱了高酸对细胞膜完整性的破坏。据此，在下图中补充菌株B的实验结果。 ②已有研究表明I基因可促进麦角固醇合成，麦角固醇可维持细胞膜的完整性。综合以上信息，请完善菌株A更适于青梅酒酿造的机理：在低pH环境中，菌株A________，更适于青梅酒酿造。 【答案】（1） ①. 稀释涂布平板 ②. 耐高酸 ③. 碳源、氮源 （2）发酵速率快，酒精产量高 （3）① ②I基因表达高，麦角固醇合成多，细胞膜完整性高，耐酸性更强 【解析】 【小问1详解】 要对菌种进行接种并计数，常用稀释涂布平板法。市售酿酒酵母对青梅的高酸环境适应性差，因此在pH2.5的低pH培养基中，筛选的是耐高酸特性的突变菌株A。蛋白胨含有丰富的有机物，可为微生物提供碳源、氮源和维生素等营养物质。 【小问2详解】 从图1曲线可知，相比菌株E，使用菌株A发酵，总糖下降速率更快、乙醇生成速率更快，即发酵周期更短，发酵速度更高，且最终乙醇产量更高。 【小问3详解】 ①荧光染料不能透过完整的活细胞膜，只有细胞膜受损时染料才能进入细胞，因此细胞内荧光强度越高，说明细胞膜破坏越严重，细胞完整性越低。实验结论为I基因减弱了高酸对细胞膜完整性的破坏，和菌株A相比，菌株B敲除了I基因，因此在pH2.5高酸条件下，菌株B的细胞膜破坏程度高于菌株A，荧光强度高于菌株A，因此柱高高于同组的菌株A，实验结果如图所示： ②结合信息可知，在低pH环境中，菌株A的I基因表达量比较高，促进麦角固醇的合成，维持细胞膜完整性，减轻高酸环境对细胞膜的损伤，因此菌株A对高酸环境耐受性更强，更适合青梅酒酿造。 17. 肿瘤细胞无氧呼吸会产生大量乳酸，细胞膜上的MCT1和MCT4转运蛋白可外排乳酸以维持细胞内部环境的稳定，B蛋白是与MCT1和MCT4结合的一种膜蛋白。为探索治疗肿瘤的新策略，科研人员进行了下列研究。 （1）科研人员利用小鼠制备抗B蛋白的单克隆抗体，过程如下：用________多次免疫小鼠，一段时间后分离B淋巴细胞，与骨髓瘤细胞融合并筛选，所得杂交瘤细胞需进行________和抗体检测。对筛选所得细胞扩大培养，获得了抗B蛋白的单克隆抗体(单抗E)。 （2）为研究B蛋白与单抗E的功能，科研人员构建了6组脂质体(脂双层构成的封闭囊泡)，各组膜蛋白或抗体添加情况如下图所示。脂质体外加入一定量的乳酸，脂质体内含有对pH敏感的荧光染料，pH下降会导致荧光淬灭。检测各组脂质体的荧光淬灭程度，结果见下图。 ①比较1~4组结果，分析B蛋白的功能是________。 ②比较3~6组结果可知，单抗E逆转了B蛋白的功能，判断依据是________。 ③综合上述信息，对比未加入单抗E时膜上蛋白的分布，单抗E的作用机制最符合下图中的模型________(填选项字母)。进一步发现单抗E对MCT4的影响与对MCT1一致。 （3）AZD是MCT1特异性小分子化学抑制剂，研究发现单抗E抑制肿瘤的效果显著优于AZD。实验显示AZD处理后肿瘤细胞膜上的MCT4数量增加，而单抗E处理后细胞膜上MCT1和MCT4的数量未发生变化，推测单抗E抑制效果显著优于AZD的原因是________。 【答案】（1） ①. B蛋白 ②. 克隆化培养 （2） ①. 促进MCT1转运乳酸 ②. 4组的荧光淬灭程度高于3组，而6组的荧光淬灭程度低于5组 ③. A （3）单抗E通过作用于蛋白B可同时抑制MCT1和MCT4转运乳酸的活性，同时未增加MCT4的数量，癌细胞内乳酸积累，增殖被抑制 【解析】 【小问1详解】 由于所要制备的单克隆抗体具有抗B蛋白特性，所以应该用B蛋白多次免疫小鼠。得到杂交瘤细胞后，需要进行克隆化培养和抗体检测，最终获得抗B蛋白的单克隆抗体，即单抗E。 【小问2详解】 ①②由题目所给信息可知，乳酸在初始时位于脂质体外，荧光染料位于脂质体内，脂质体的荧光淬灭程度越高，说明脂质体内的pH越低，说明转运进脂质体的乳酸越多。题图中1～4组荧光淬灭程度大小关系为4组＞3组＞2组＝1组，说明MCT1的功能是将乳酸转运至脂质体内，而B蛋白可以促进这一转运过程，但B蛋白单独存在时则不能将乳酸转运至脂质体内；题图中3～6组都含有MCT1，6组同时存在MCT1、B蛋白和单抗E，5组存在MCT1和单抗E，6组的荧光淬灭程度低于5组，说明在MCT1和单抗E存在的情况下，若还存在B蛋白，则转运进脂质体的乳酸更少，说明单抗E逆转了B蛋白“促进MCT1将乳酸转运至脂质体内”这一功能。③单抗E可以逆转B蛋白“促进MCT1转运乳酸”这一功能，从结构与功能观角度分析可知，单抗E能够使B蛋白的空间结构发生改变；对比题图中3组和5组可知，在不存在B蛋白的情况下，加入单抗E对MCT1转运乳酸的过程无影响，说明单抗E的作用对象是B蛋白而非MCT1，因此选项A所示模型符合题意。 【小问3详解】 已知AZD处理会使肿瘤细胞膜上MCT4的数量增加，而单抗E则不会，MCT1和MCT4均可转运乳酸，单抗E通过作用于蛋白B同时抑制MCT1和MCT4转运乳酸的活性，并且不会增加MCT4数量，因而能促进癌细胞内乳酸积累，抑制癌细胞的增殖，所以单抗E对肿瘤的抑制效果显著优于AZD。 18. R酶是光合作用固定CO2的关键酶。烟草的R酶催化速率低，研究者提出利用催化速率较高的细菌的R酶(Rs-R酶)替换烟草中的R酶，以期提高产量。 （1）在暗反应中，R酶催化CO2与C5化合物结合，生成2分子________，这一过程发生在叶绿体基质中。 （2）研究者将编码细菌Rs-R酶的基因转入烟草，使其定位于叶绿体，同时去除烟草的R酶基因，获得转基因株系(Rs植株)。 ①实验中去除编码烟草R酶的基因的目的是________。 ②适宜光照下，检测两种植株在不同CO2浓度下的光合速率，结果如下图。据图分析，在昼夜交替的环境中，Rs植株在普通空气(0.04%CO2)中无法长期存活的原因是________。 （3）研究发现，植物及细菌中存在一类可活化R酶的RCA酶，研究者将编码细菌RCA酶的基因转入Rs植株，并在叶绿体中发挥功能，得到双转基因株系Rs-RCA。检测发现Rs-RCA植株光合速率显著高于Rs植株，但仍低于野生型。系统是彼此间相互作用、相互依赖的组分形成的整体，请基于系统观，阐释这一现象：________。 （4）Rs-RCA植株在普通空气中生长较弱，但在1%CO2环境中可快速积累有机物，推测Rs-R酶对CO2的________能力较弱，导致在低CO2环境中催化作用不佳。为解决上述问题，研究者设计了一种能够进入叶绿体的蛋白笼(下图)，以充分发挥Rs-R酶的优势，提升光合速率。叶绿体基质中富含，碳酸酐酶(CA)催化分解生成CO2和OH-，可提高笼中的CO2浓度。据此结合光合作用过程，在答题卡图中的两个虚线框内，分别补充需要组装在蛋白笼内的酶及从叶绿体基质通过孔道进入蛋白笼的关键物质________________。 【答案】（1）C3（或“三碳化合物”） （2） ①. 排除烟草自身R酶对暗反应的催化作用 ②. 0.04%CO2光照条件下，Rs植株CO2吸收速率接近于0，且夜晚呼吸作用需消耗有机物，因而无法积累有机物 （3）植物光合作用为一个系统需要多种组分的共同作用，Rs-R酶的激活依赖于RCA酶，Rs-RCA植株虽有细菌的R酶和RCA酶，但还需其他组分的协调配合 （4） ①. 亲和（或“结合”、“固定”） ②. 【解析】 【小问1详解】 光合作用暗反应阶段中，R酶催化CO2与C5结合，发生CO2的固定过程，该反应生成2分子C3。 【小问2详解】 ①实验目的是利用细菌Rs-R酶替换烟草内源R酶，去除烟草自身编码R酶的基因，可以排除烟草自身R酶对暗反应的催化作用，避免内源酶干扰实验结果。 ②由曲线图可知，普通空气(0.04%CO2)条件下，Rs植株的CO2吸收速率接近0，白天几乎不能积累有机物，夜间细胞呼吸持续消耗有机物，长期整体有机物消耗量大于合成量，因此该植株无法长期存活。 【小问3详解】 植物光合作用为一个系统需要多种组分的共同作用，Rs-R酶发挥作用需要RCA酶激活，Rs-RCA植株虽然导入了细菌来源的R酶与RCA酶，但植物光合作用系统还需要原有多种组分协调配合即还需其他组分的协调配合，整套系统无法完全匹配野生型，因此光合速率高于Rs植株但依旧低于野生型。 【小问4详解】 Rs-RCA植株在低CO2环境生长弱、高CO2环境可快速积累有机物，说明Rs-R酶对CO2的亲和（或“结合”、“固定”）能力较弱，低CO2浓度下难以高效固定CO2。叶绿体基质富含，通过蛋白笼孔道进入内部，在CA催化下分解产生CO2供给Rs-R酶；暗反应需要C5参与CO2固定，因此C5也需要从叶绿体基质进入蛋白笼内参与反应，蛋白笼内组装CA、Rs-R酶、Rs-RCA酶，具体见答案。 19. 学习以下材料，回答(1)~(4)题。 乙酰辅酶A感知细胞能量状态调控线粒体自噬 细胞的能量状态随营养条件变化而波动。当营养物质充足时，细胞内能量充足，线粒体的降解减少；当营养物质匮乏时，细胞会清除衰老或受损的线粒体。这种根据能量状态对线粒体的选择性降解(线粒体自噬)，对于维持线粒体的整体质量和细胞的正常功能具有重要意义。然而，细胞如何感知能量状态的变化并精准调控这一过程，一直是生命科学研究的重要问题。最近，科研人员发现一种依赖乙酰辅酶A感知能量状态调控线粒体自噬的新机制。 正常细胞有氧呼吸第二阶段(下图)，丙酮酸在特定酶的催化下转化为乙酰辅酶A，后者与草酰乙酸结合生成柠檬酸，进入一个由多种有机酸参与的循环途径，最终被氧化分解。部分柠檬酸经线粒体内膜上的转运蛋白S运出线粒体，在细胞质基质中Y酶的作用下重新生成乙酰辅酶A。 细胞质基质中一定浓度的乙酰辅酶A可与线粒体外膜上的受体蛋白X结合。X蛋白包含N区和R区两个关键结构域，含有自噬蛋白结合位点的I序列位于N区。当能量充足时(图中a)，乙酰辅酶A与R区结合，增强R区与N区的相互作用，使蛋白X处于“自抑制”状态；当能量匮乏时(图中b)，乙酰辅酶A从蛋白X上脱离，解除“自抑制”，I序列暴露并与自噬蛋白结合，启动线粒体自噬。 本研究为“轻度节食有益健康”的观点提供了分子水平的新解释。轻度节食可适度降低细胞中乙酰辅酶A水平，激活线粒体自噬，促进线粒体更新，从而有助于维持细胞健康和延缓衰老。 （1）细胞有氧呼吸过程中，丙酮酸在__________中转化为乙酰辅酶A，随后消耗水进而彻底分解生成__________和[H]。 （2）结合图文分析，在细胞能量匮乏时，线粒体中乙酰辅酶A减少，__________，导致细胞质基质中乙酰辅酶A水平下降，进而启动线粒体自噬。 （3）下列叙述中，与文中信息不符合的有__________(多选)。 A. 细胞能量充足时，蛋白X的R区与N区相互作用 B. 降低S蛋白表达量，蛋白X与自噬蛋白的结合增强 C. 降低Y酶的表达水平可减弱细胞中的线粒体自噬 D. 细胞能量匮乏时，细胞中的线粒体总量上升 E. 轻度节食可增加乙酰辅酶A与I序列的结合，从而激活线粒体自噬 （4）综上，从物质与能量的角度，分析轻度节食期细胞如何通过线粒体的选择性自噬维持代谢平衡：__________。 【答案】（1） ①. 线粒体基质 ②. CO2 （2）柠檬酸经 S 转运出线粒体减少，细胞质基质中 Y 酶催化生成的乙酰辅酶 A 减少 （3）CDE （4）轻度节食使细胞能量匮乏，线粒体产生乙酰辅酶 A 减少，柠檬酸外运减少，细胞质乙酰辅酶 A 浓度降低，使其从 X 蛋白 R 区脱离，解除 X 蛋白自抑制，暴露 I 序列结合自噬蛋白，启动线粒体自噬；衰老受损线粒体被降解，分解产生的小分子物质可循环利用供能，减少受损线粒体无效消耗能量，更新功能正常的线粒体，提升细胞产能效率，从物质循环和能量供应两方面维持细胞代谢平衡。 【解析】 【小问1详解】 有氧呼吸第二阶段发生在线粒体基质：丙酮酸进入线粒体基质，在酶催化下转化为乙酰辅酶 A；乙酰辅酶 A 进入三羧酸循环，过程消耗水，最终彻底分解产生CO₂和还原氢 [H]。 【小问2详解】 能量匮乏时，线粒体内部乙酰辅酶 A 含量下降，柠檬酸合成量减少；柠檬酸依靠线粒体内膜转运蛋白 S 运至细胞质基质，柠檬酸外运量降低；细胞质中底物不足，Y 酶催化生成乙酰辅酶 A 的过程减弱，细胞质乙酰辅酶 A 浓度下降，从 X 蛋白 R 区脱离，解除自抑制，启动线粒体自噬。 【小问3详解】 A 、能量充足时乙酰辅酶 A 与 R 区结合，增强 R 区与 N 区相互作用，X 蛋白自抑制，A正确； B、 S 是柠檬酸转运蛋白，降低 S 表达→柠檬酸运出线粒体变少→细胞质乙酰辅酶A减少→乙酰辅酶A脱离X蛋白→I序列暴露，X更容易结合自噬蛋白，蛋白X与自噬蛋白的结合增强，B正确； C 、若 Y 酶升高，细胞质乙酰辅酶 A 变多，抑制自噬；Y 酶降低，乙酰辅酶 A 变少，促进自噬，C错误； D 、能量匮乏启动线粒体自噬，细胞清除衰老受损线粒体，线粒体总量下降，D错误； E、轻度节食降低乙酰辅酶 A 含量，乙酰辅酶 A 从 X 蛋白 R 区脱离；I 序列是和自噬蛋白结合，不是乙酰辅酶 A 和 I 序列结合，E错误。 【小问4详解】 轻度节食使细胞营养摄入不足，细胞能量匮乏。物质层面：线粒体产生乙酰辅酶 A 减少，柠檬酸合成减少，经转运蛋白 S 运至细胞质的柠檬酸减少，细胞质 Y 酶催化生成的乙酰辅酶 A 含量降低；乙酰辅酶 A 从线粒体外膜 X 蛋白的 R 区脱离，X 蛋白自抑制解除，N 区 I 序列暴露并结合自噬蛋白，启动线粒体选择性自噬，降解衰老、受损线粒体。 能量层面：受损线粒体产能效率低，清除后减少能量浪费；自噬降解线粒体产生的小分子有机物可重新回收利用，补充细胞能量供给；同时促进健康线粒体更新，提升细胞整体有氧呼吸产能效率，平衡细胞物质代谢与能量供应，维持细胞正常代谢稳态。 20. N基因编码的N蛋白是一种乙酰转移酶，通过乙酰化蛋白参与细胞周期调控。科研人员以H细胞为材料，研究N基因参与调控有丝分裂的机制。 （1）细胞周期分为_________和分裂期(M期)，检测正常体细胞和H细胞的细胞周期时长，结果如下表。对比发现，H细胞_________导致细胞周期时长显著低于正常体细胞。 细胞时期顺序 细胞周期中的不同时期 H细胞(小时) 体细胞(小时) 1 G1期 8 12 2 S期 7 7 3 G2期 1 4 4 M期 1 1 1-2-3-4 周期总时长 17 24 注：G1、G2期合成细胞分裂相关的蛋白质，S期进行DNA的复制。 （2）科研人员降低H细胞中N基因的表达，获得了qN-H细胞，显微镜观察其有丝分裂过程，结果如下图。 据图分析，qN-H细胞分别在分裂___________期出现染色体排列紊乱和分离滞后现象，推测N蛋白在有丝分裂中参与染色体排列和分离的过程。 （3）为探究N基因的作用机制，科研人员进行了下列实验。 ①在H细胞培养液中加入胸腺嘧啶脱氧核苷(TdR)抑制DNA的复制，从而使处于S期细胞的周期停滞。一段时间后去除TdR并培养，再次加入TdR可使全部细胞停滞在G1与S期临界处，实现了细胞周期同步化。根据上表，从第一次去除TdR后到第二次加入TdR之间，培养细胞的时长应在________范围内。 ②为探究N蛋白与参与纺锤体组装的Eg蛋白在细胞周期中的结合情况，科研人员取上述同步化的H细胞洗去TdR，再加入不含TdR的培养液，分别取培养0和8.5小时的细胞，破碎后收集细胞裂解液，将固定有抗Eg抗体或无关抗体的磁珠分别加入两组H细胞裂解液中充分孵育，离心收集磁珠，分离磁珠上的蛋白，电泳后进行抗原-抗体杂交检测，结果如下图。据图分析，说明_________。 （4）进一步发现qN-H细胞中Eg蛋白含量低于正常H细胞，而两种细胞中Eg的mRNA水平无差异。据此推测N蛋白通过乙酰化Eg蛋白从而________，保证其发挥作用。 【答案】（1） ①. 分裂间期 ②. G1 期、G2 期时长缩短 （2）中期、后期 （3） ①. 7～10小时 ②. N 蛋白与 Eg 蛋白仅在细胞周期 G2/M 阶段（培养 8.5h 时）发生结合，G1/S 期二者不结合 （4）提高 Eg 蛋白的稳定性（减少 Eg 蛋白降解） 【解析】 【小问1详解】 细胞周期两大阶段：分裂间期（G1+S+G2） + 分裂期（M 期）。间期完成物质准备（DNA 复制、蛋白质合成），M 期完成细胞分裂。S 期、M 期：H 细胞与体细胞时长完全相同； G1 期：H 细胞 8h，正常体细胞 12h；G2 期：H 细胞 1h，正常体细胞 4h； 总周期 H 细胞 17h，体细胞 24h，差值全部来自 G1、G2 期缩短。 【小问2详解】 有丝分裂各时期染色体行为： 中期：染色体的着丝粒整齐排列在赤道板上；题干 “染色体排列紊乱” 对应中期异常； 后期：着丝粒分裂，姐妹染色单体分开，染色体移向两极；题干 “染色体分离滞后” 对应后期异常。 【小问3详解】 ①第一次去除TdR后，处于S期的细胞需要完成S期（H细胞S期为7h），再经过G2期（1h）、M期（1h），回到G1期，直至下一个S期前的“G1与S期临界处”。 培养时长要保证所有细胞完成当前周期进入下一个G1期，但还未进入下一个S期。H细胞从S期结束到下一个S期开始的时长为G2期+M期+G1期=1h+1h+8h=10h。 所以培养时长应在7～10小时范围内，大于7h确保细胞完成S期，小于10h避免细胞进入下一个S期。 ②实验方法：免疫共沉淀（Co-IP），抗 Eg 蛋白磁珠可结合 Eg 蛋白，若 N 蛋白和 Eg 结合，磁珠上会同时检测到 N 蛋白；无关抗体组为空白对照。 分组：0h（刚洗脱 TdR，细胞停在 G1/S）、8.5h 培养后 时间推算：0h 细胞在 G1/S，培养 8.5h = S 期 7h + G2 期 1.5h，细胞处于 G2 期（即将进入 M 期，纺锤体开始组装）。 条带结果解读： 0h 组：抗 Eg 磁珠几乎无 N 蛋白条带； 8.5h 组：抗 Eg 磁珠能检测到大量 N 蛋白；无关抗体组始终无 N 蛋白（排除非特异性结合）。 结论：N 蛋白与 Eg 蛋白仅在细胞周期 G2/M 阶段（培养 8.5h 时）发生结合，G1/S 期二者不结合。 【小问4详解】 qN-H 细胞（N 基因低表达）Eg 蛋白含量低； Eg 的 mRNA 含量两种细胞无差异。 mRNA 无差异说明转录过程不受影响，蛋白含量差异发生在翻译后阶段； 题干说明 N 蛋白是乙酰转移酶，可乙酰化修饰蛋白； 推测N 蛋白乙酰化 Eg 蛋白，抑制 Eg 蛋白的降解（提高 Eg 蛋白稳定性），维持细胞内 Eg 蛋白正常含量，保证 Eg 组装纺锤体、调控染色体分离。 21. 阿洛酮糖是存在于植物中的一种天然稀有糖类。研究人员建立阿洛酮糖响应体系，在工程菌中实现了无需外加诱导剂可自诱导表达目的基因，并能高效生产阿洛酮糖。 （1）转录调控蛋白PsiR可结合在启动子的PsiO序列上，阻碍________与启动子结合，抑制目的基因转录，下图所示，当阿洛酮糖到达一定浓度时与其结合，PsiR的________改变进而离开PsiO序列，基因的转录抑制解除。 （2）天然PsiR响应阿洛酮糖的灵敏度低，研究人员利用PCR技术定点诱变PsiR基因，此PCR反应体系中需要添加的物质主要有__________。以绿色荧光蛋白基因(GFP)作为上图中目的基因，构建含不同PsiR基因突变的阿洛酮糖诱导表达载体，将这些载体分别导入受体菌检测荧光强度，结果见下图。据图可知，响应阿洛酮糖效果最好的是突变_________，依据是_________。 （3）在利用重组DNA技术生产目标蛋白时，工程菌往往因发酵前期就开始表达目标蛋白导致产量低。研究人员欲构建阿洛酮糖自诱导表达系统，即工程菌发酵到一定程度后，由细胞自身产生并积累的阿洛酮糖启动目标蛋白生产。 在下图横线上填入合适的启动子和基因(选填字母，无需考虑基因顺序)，构建用于生产蛋白M的阿洛酮糖自诱导表达载体①__________；②__________；③__________；④__________；⑤__________；⑥__________。 A．阿洛酮糖合成途径关键酶的基因 B．编码蛋白M的基因 C．GFP基因 D．突变的PsiR基因 a．持续表达型启动子 b．含PsiO序列的启动子 （4）阿洛酮糖自诱导表达系统也可用于大量生产阿洛酮糖。但仅导入阿洛酮糖合成途径关键酶基因的工程菌产量较低，原因是Z基因编码的Z酶催化阿洛酮糖的合成原料用于细胞呼吸。为解决上述问题，研究人员利用阿洛酮糖自诱导系统调控dCas基因的表达，并导入控制引导RNA合成的DNA片段，dCas蛋白与引导RNA结合后可靶向抑制目标基因表达，原理如下图。改造后的工程菌能通过自诱导系统在发酵初期快速生长，后期开始大量生产阿洛酮糖的原因是_________。 【答案】（1） ①. RNA聚合酶 ②. 空间结构 （2） ①. DNA模板（PsiR基因模板）、引物、4种脱氧核苷酸、耐高温的DNA聚合酶、缓冲液 ②. 3 ③. 无阿洛酮糖时荧光强度接近于0，加入10mmol/L阿洛酮糖时有显著荧光 （3） ①. a ②. A ③. a ④. D ⑤. b ⑥. B （4）发酵初期阿洛酮糖浓度很低，dCas基因几乎不表达，Z基因转录不被抑制，进入细胞的碳源用于细胞呼吸，细胞快速生长；随细胞内阿洛酮糖积累，对dCas基因的转录抑制减弱，dCas蛋白合成增多，Z基因的转录被抑制，使细胞内的碳源更多用于合成阿洛酮糖 【解析】 【小问1详解】 转录起始需要RNA聚合酶结合启动子，阻遏蛋白PsiR结合PsiO序列，会阻碍RNA聚合酶与启动子结合，抑制转录；由图可知阿洛酮糖结合PsiR后，PsiR的空间结构改变，无法结合PsiO序列，转录抑制被解除。 【小问2详解】 PCR反应的核心组分就是模板、引物、原料（脱氧核苷酸）、耐高温DNA聚合酶，以及维持反应的缓冲液；从柱形图可知突变3符合“未诱导时抑制彻底，诱导后表达量最高”的特点，因此响应效果最好。 【小问3详解】 突变PsiR（D）和阿洛酮糖合成关键酶（A）需要持续表达，因此均使用持续表达型启动子（a）；目的蛋白M的基因（B）需要受阿洛酮糖诱导，因此使用含PsiO序列的启动子（b），发酵前期PsiR抑制B的转录，工程菌先生长，阿洛酮糖积累后解除抑制，启动M表达，符合自诱导要求。（D和A的位置可互换，对应启动子为a即可） 【小问4详解】 原工程菌的缺陷是Z酶会将阿洛酮糖的合成原料用于细胞呼吸，导致阿洛酮糖产量低，结合自诱导系统和dCas的作用机制，过程逻辑如下：发酵初期：工程菌内阿洛酮糖浓度低，PsiR结合dCas基因的PsiO序列，抑制dCas表达，Z基因正常表达，阿洛酮糖合成原料可以正常进入细胞呼吸，为工程菌生长提供能量和物质，因此工程菌快速生长。发酵后期：随着工程菌增殖，细胞自身合成的阿洛酮糖不断积累，浓度达到阈值后，阿洛酮糖结合PsiR使其构象改变离开PsiO，dCas基因开始表达；dCas蛋白与靶向Z基因的引导RNA结合后，结合到Z基因上抑制Z基因表达，Z酶合成减少，阿洛酮糖合成原料不再大量流向细胞呼吸，更多原料用于合成阿洛酮糖，因此后期可以大量生产阿洛酮糖。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $