第四单元 细胞的生命历程（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** 以细胞增殖-分化-衰老为主线，整合实验探究与跨章节知识，突出生命观念与科学思维的综合应用。 **综合设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |细胞增殖调控|1-8题、16-18题|结合放射性/荧光标记、突变体分析，考查细胞周期各阶段调控机制|从细胞周期测定方法到Rb蛋白/B酶等调控因子，构建“过程-调控-异常”逻辑链| |染色体变异与遗传|6-9题、20题|通过三倍体橡胶树、拟南芥染色体融合等案例，分析减数分裂异常与变异|联系减数分裂联会、交叉互换，推导染色体数目/结构变异的遗传效应| |细胞生命活动|10-15题、19-21题|以细胞自噬、衰老、凋亡为情境，涉及基因表达与表观遗传|从细胞器功能（溶酶体）到信号通路（Hippo通路），体现结构与功能观、进化与适应观|

学科网（北京）股份有限公司 第四单元 细胞的生命历程 （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．（新角度·细胞周期测定）将某哺乳动物细胞在含3H标记的胸腺嘧啶类似物的培养液中短时培养后，转入普通培养液中继续培养，在不同时刻统计分裂期（M期）细胞中被标记细胞所占百分比，结果如图。下列分析正确的是（　　） A．被标记细胞均处于G1期 B．6 h时大量被标记细胞进入M期 C．曲线下降说明被标记细胞发生死亡 D．该细胞的细胞周期约为12 h 2．（新方法·细胞周期测定）用荧光标记技术显示细胞中心体和DNA，获得动物细胞有丝分裂某时期荧光图。有关叙述正确的是（　　） A．中心体复制和染色体加倍均发生在图示时期 B．图中两处DNA荧光标记区域均无同源染色体 C．两组中心粒之间的星射线形成了纺锤体 D．秋水仙素促使细胞进入图示分裂时期 3．为探究桉树叶挥发物对蚕豆根尖细胞有丝分裂的影响，研究者制作装片，观察结果如图。相关叙述正确的是（　　） A．选择根尖伸长区细胞进行观察 B．制作装片时解离后直接进行染色 C．图示细胞处于有丝分裂前期 D．桉树叶挥发物导致染色体结构变异 4．细胞内断裂的染色体片段在细胞分裂过程中不能进入子细胞核，会浓缩为主核外的小核，称为微核。下图为蚕豆根尖细胞分裂过程中观察到的图像，相关叙述不正确的是（　　） A．微核可被碱性染料染成深色 B．左图细胞正在发生姐妹染色单体的分离 C．观察和计数微核的最佳时期是分裂中期 D．微核的形成可能是由于断裂的染色体片段缺少着丝粒 5．研究人员通过分析大量体外受精胚胎的数据，发现减数分裂交叉互换与非整倍体发生密切相关。DNA复制完成后，黏连蛋白复合体（如SMC1B）将两条姐妹染色单体紧密黏连在一起，如果该复合体功能异常，同样可能产生非整倍体配子。下列叙述正确的是（　　） A．非整倍体配子的产生可能使后代出现三倍体和单倍体 B．若SMC1B基因表达量下降可提高交叉互换的次数，导致染色体错误分离 C．若SMC1B基因表达量升高可能导致姐妹染色单体在减数分裂Ⅰ后期过早分离 D．减数分裂Ⅱ后期着丝粒附近黏连蛋白复合体被酶降解，导致姐妹染色单体分离 6．5SrDNA是玉米2号染色体特异性标记，联会时同源染色体的两个标记紧密相邻。观察玉米野生型与M基因突变体花粉母细胞减数分裂同一时期5SrDNA的分布（如图）。 下列分析错误的是（　　） A．图示细胞处于减数第二次分裂前期 B．图示时期未发生同源染色体分离 C．M基因可影响同源染色体联会 D．图示过程中可能发生基因重组 7．云研“77-2”和云研“77-4”是广泛种植的三倍体橡胶树新品种。三倍体橡胶树由减数分裂正常形成的雄配子（n）和异常形成的雌配子（2n）结合产生。为研究雌配子（2n）产生的原因，对三倍体及其亲本的基因型进行分析，结果如下表所示。下列叙述错误的是（　　） 实验材料 基因型 GT1（母本） Ee PR107（父本） Ee 云研“77-2” EEe 云研“77-4” EEE A．三倍体橡胶树减数分裂时联会紊乱，通常高度不育 B．两个亲本杂交的子代中不会出现基因型为eee的个体 C．两个新品种培育的过程中利用了染色体变异的原理 D．云研“77-4”的产生与母本减数分裂Ⅱ异常有关 8．酵母有α型和a型两种交配类型，由一对等位基因决定。3号染色体上的R基因使酵母有环己酰亚胺（CYH）抗性。利用2个酵母细胞进行实验，结果如图。不考虑突变，由结果可得出（　　） A．子囊中四个细胞的基因型两两相同 B．R基因参与决定酵母交配类型 C．减数分裂时发生了同源染色体片段交换 D．筛选获得的酵母细胞基因型均为RR 9．科学家在拟南芥中实现了染色体融合，将其染色体数目减少至8条（如图）。8染色体品系自交后代结实率与野生型相同，但该品系与野生型杂交产生的F₁的结实率却显著下降。 下列分析错误的是（　　） A．借助染色体断裂与重接获得8染色体品系 B．8染色体品系产生的配子中含有不育基因 C．F₁减数分裂时融合染色体无法正常联会导致育性下降 D．利用该品系构建转基因植物可降低基因污染风险 10．线虫性别决定方式为XX（雌性）、XO（雄性，性染色体只有一条X）。野生型雄性线虫形成精子时，X染色体的姐妹染色单体在减数分裂I过程中分开，分别移向两极（如下图）。突变品系H形成精子时细胞器均等分配，使所有精子均能正常存活。下列叙述正确的是（　　） A．线虫精子形成过程中X染色体会发生联会 B．野生型雄性线虫是由卵细胞直接发育而成 C．野生型线虫交配产生的后代大多数为雄性 D．雄性线虫H的后代雌、雄性别比接近于1 11．研究发现，同一个体不同类型的脑细胞中溶酶体功能有差异。下列关于溶酶体的描述不合理的是（　　） A．差速离心可分离脑细胞中不同大小颗粒的细胞器 B．不同脑细胞溶酶体功能差异与基因选择性表达有关 C．不同类型脑细胞中的溶酶体均具有膜结构 D．不同类型脑细胞中的溶酶体膜蛋白完全相同 12．我国科研人员开发的通用型iPS衍生帕金森病细胞治疗产品（多巴胺能神经前体细胞）已进入临床阶段。相关叙述错误的是（　　） A．诱导形成iPS细胞过程中不存在基因选择性表达 B．iPS细胞具有自我更新能力和多向分化的潜能 C．应用iPS细胞避免了胚胎干细胞涉及的伦理问题 D．通用型iPS衍生细胞治疗产品具有即时供应的优势 13．低氧胁迫激活植物根尖分生区细胞自噬，部分受损细胞器被膜结构包裹形成自噬体，随后与溶酶体融合进行降解。适度自噬维持细胞增殖，过度自噬引发细胞凋亡。下列判断成立的是（　　） A．细胞自噬过程体现生物膜的选择透过性 B．分生区细胞持续增殖，分裂期长于分裂间期 C．低氧下细胞自噬利于维持物质和能量供应 D．过度自噬引发的细胞凋亡不受基因的调控 14．小鼠胚胎干细胞（ESC）高表达端粒酶时可维持端粒长度，使其保持未分化状态；诱导ESC分化为心肌细胞时端粒酶会发生甲基化而导致其活性下降。将高度分化的体细胞核移植至去核卵母细胞后，可激活端粒酶重建端粒，最终发育成健康小鼠。下列叙述错误的是（　　） A．端粒是染色体两端具有特殊序列的DNA—蛋白质复合体 B．ESC分化为心肌细胞时，端粒酶基因甲基化导致遗传物质改变 C．体细胞核移植成功发育说明高度分化的动物细胞核仍具全能性 D．高度分化的细胞失去分裂能力，但细胞内仍能进行蛋白质合成 15．植物叶片变黄脱落、动物角质层脱落等现象都与细胞衰老和凋亡有关。下列相关叙述不正确的是（　　） A．衰老细胞的细胞核体积减小，核膜内折，染色质收缩 B．细胞产生的自由基可以通过攻击蛋白质导致细胞衰老 C．各种因素引起端粒的加速缩短将会导致细胞加速衰老 D．细胞衰老和细胞凋亡有利于机体实现自我更新 第二部分 本部分共6题，共70分。 16．（11分，除标记外，每空2分）研究者以乳腺癌细胞M和线粒体DNA完全缺失的乳腺癌细胞M0为材料，探究线粒体DNA与肿瘤生长的关系。 （1）M0无法合成线粒体中的部分蛋白，但其ATP合成速率与M无显著差异，推测乳腺癌细胞主要依靠________呼吸供能。 （2）将小鼠均分为两组，分别接种等量M或M0至相同部位，一段时间后测定肿瘤体积，结果如下图。 结果表明，M0的________能力低于M。 （3）线粒体中酶D是催化嘧啶合成的关键酶，而M0中酶D无法被激活。研究者在相同条件下单独培养M和M0，检测处于细胞周期不同阶段——依次为G1期、S期（DNA复制）、G2期和M期（分裂期）的细胞数量，结果显示M0大多被阻滞在________。 （4）肿瘤微环境还存在间充质干细胞（MSC）。研究者将被绿色荧光标记的M0与线粒体被红色荧光标记的MSC混合，移植至小鼠皮下，3天后观察到绿色荧光细胞内出现红色荧光，说明________。 （5）综合上述信息，M0肿瘤体积后期恢复增长的原因是：________（3分）。 17．（14分，除标记外，每空2分）细胞体积不能无限增大，研究人员对细胞体积和分裂的关系展开研究。 （1）图1是细胞周期示意图，其中G1+S+G2称为________（1分）期，细胞一分为二发生在节点________（填“A”或“B”或“C”）。 （2）细胞体积增大主要发生于G1期，研究证实视网膜母细胞瘤家族蛋白（Rb）是该时期的重要调控因子，但细胞中的Rb总量在G1期维持稳定，据此预测图2中的________（填字母）是合理的Rb调控模型。 （3）基于以上预测模型，研究人员构建基因敲除鼠从而改变细胞内的浓度，研究步骤如下： 1.对野生的Rb纯合鼠（甲组）进行基因敲除，获得Rb单基因敲除鼠（乙组）； 2.乙组小鼠互相交配，筛选获得________（丙组）； 3.提取甲组和丙组小鼠的肝细胞并测算其平均体积，比较结果为________，证明低浓度的Rb抑制细胞增大。 （4）为明确Rb在细胞周期中调控的时间节点，科研人员证实了G1/S转换速率（期终止并进入S期的速率）和Rb浓度的相关性（如图3）。综合以上研究，推测细胞体积不能无限增大的调控机制是：随着细胞体积增大，________（3分）。 （5）单个性状往往受到多基因的影响。以上研究聚焦于单个调控因子，最近开发的人工智能（AI）模型可以预测正常人体细胞中数百万个基因的表达模式。请阐述AI模型在细胞分裂调控方面的应用前景________。 18．（13分，除标记外，每空2分）为研究植物细胞周期的调控机制，科学家以衣藻（单细胞绿藻）为实验材料展开研究。 （1）环境中营养充足时，衣藻单倍体营养体进行无性生殖，通过________分裂产生子代。当营养缺乏时进行有性生殖，单倍体营养体转化为配子，异性配子结合形成二倍体合子，进入休眠状态。环境适宜时，二倍体合子启动减数分裂，形成新的单倍体。 （2）B酶由B基因控制合成，是绿色植物中普遍存在的蛋白磷酸酶，可催化底物去磷酸化。科研人员构建了衣藻B酶温敏突变体（b突变体），该突变体产生的B酶在33℃环境下失活。在营养充足的条件下，将正常温度（21℃）培养的5种类型衣藻系列稀释并涂布平板，随后在21℃和33℃继续培养相同时间，获得藻落（由一个衣藻增殖而成的群体），如表。该实验表明________是维持衣藻正常繁殖的必要条件。 衣藻类型 特点 21°C培养后形成的藻落 33°C培养后形成的藻落 稀释倍数 0 101 102 03 104 105 稀释倍数 0 101 102 03 104 105 1 野生型 2 b突变体 3 敲除野生型衣藻B基因+导入B基因 4 b突变体+导入B基因 5 b突变体+导入突变B基因（使B酶活性位点氨基酸残基改变） （3）（每空3分）C蛋白是衣藻的细胞周期调节蛋白，由C基因控制合成。科学家继续构建C蛋白温敏突变体（c突变体），随后将突变体与突变体杂交，形成的合子基因型为________，经减数分裂获得4种类型子代。将子代培养于24°C（24°C为半限制温度，该温度下温敏突变体相应酶活性降低），检测数量并计算相对值，结果如图，表明半限制温度下，B、C蛋白对衣藻的繁殖具有补偿作用，依据是________。 （4）进一步研究表明，DNA复制时，C蛋白特定位点磷酸化，使细胞周期阻滞在间期，直至DNA复制完成。正常温度下，获得细胞周期同步的野生型和b突变体，转入33°C培养，在第6 h（DNA复制前）、8 h（DNA复制结束）、10 h（进入有丝分裂前）取样检测。与野生型相比，b突变体第8 h和10 h的C蛋白呈高度磷酸化据此分析，B酶通过________（3分）触发有丝分裂进程。 19．（8分，每空2分）学习以下材料，回答（1）～（4）题。 胰腺癌细胞的“建设者”与“幸存者”策略 胰腺癌生长快且治疗难度大。研究发现，胰腺癌细胞能通过感知外部环境来切换生存策略，从而在化疗的狂轰滥炸中存活下来。 在一定条件下，细胞会“吃掉”自身物质和结构，即细胞自噬（如图）。为研究胰腺癌细胞的自噬，构建了表达GFP-LC3-RFP融合蛋白（GFP为绿色荧光蛋白，RFP为红色荧光蛋白）的胰腺癌细胞系。这个报告系统像一个酸度计：当自噬体与溶酶体融合形成自噬溶酶体后，酸性环境会淬灭GFP荧光，而RFP荧光得以保留。利用该胰腺癌细胞系，模拟肿瘤状态进行体外培养，结果发现存在不同自噬状态的癌细胞。低自噬细胞增殖能力强，但对化疗药物不耐受。高自噬细胞则相反。在不同环境下，胰腺癌细胞可以在低自噬（建设者）与高自噬（幸存者）状态之间灵活切换。 通过信号通路研究发现，在低自噬胰腺癌细胞中Hippo通路失活，使YAP1降解被抑制，YAP1蛋白进入细胞核，抑制自噬相关基因表达，从而使自噬受阻。层粘连蛋白是细胞外基质中的重要成分。整合素位于细胞膜上，是细胞与细胞外基质相互作用的主要介导者，整合素与层粘连蛋白相互作用减少会导致胰腺癌细胞自噬水平增加。进一步研究证实，胰腺癌细胞通过整合素感知层粘连蛋白来调控Hippo通路进而调节自噬水平。 该研究揭示了胰腺癌细胞自噬的调节机制，为改善胰腺癌治疗效果提供了思路。 （1）自噬溶酶体中存在大量的________，能将其中的物质和细胞器降解后再利用。 （2）研究者通过比较________来区分高自噬癌细胞和低自噬癌细胞。 （3）下列实验结果中，支持“胰腺癌细胞通过整合素感知层粘连蛋白来调控Hippo通路进而调节其自噬水平”的有________。 A．在缺乏整合素的细胞中，YAP1蛋白被大量降解 B．敲低整合素会导致胰腺癌细胞自噬水平显著增加 C．层粘连蛋白丰富区域的癌细胞核内YAP1水平高于层粘连蛋白缺乏区域的癌细胞 （4）请提出一种提高胰腺癌治疗效果的思路________。 20．（12分，每空2分）水稻起源于热带和亚热带，在其分布范围向北扩展的过程中，耐寒性逐渐形成。研究者对这一机制进行探究。 （1）在减数分裂过程中，水稻花粉母细胞中的染色体经历________（写出两项）等行为，最终使成熟生殖细胞中的染色体数目减半。低温可影响上述行为，导致减数分裂异常，进而降低水稻产量。 （2）在减数分裂期对冷敏感粳稻品系K进行冷胁迫处理，选择子代中结实率最高的单株留种、播种，再次进行减数分裂期冷胁迫处理。三代处理后，获得耐寒（表现为高结实率）株系C。 ①C连续自交五代，其耐寒性状稳定遗传。将C与K杂交，F1在冷胁迫下表现为高结实率，说明耐寒性状为________性状。 ②DNA测序结果显示，K和C中与耐寒性有关的基因序列无差异。比较在冷胁迫处理下K、C及F1中差异表达的基因，选择________的基因，进一步检测DNA甲基化情况，鉴定出基因ACT1，C中该基因启动子区域的DNA甲基化水平显著降低。 ③利用基因编辑技术对K中ACT1基因启动子的高甲基化区域进行去甲基化，检测ACT1基因表达量（图1），并统计植株结实率，发现低温下二者呈正相关。 利用C继续进行实验，进一步证明了ACT1基因启动子甲基化水平的改变与其耐寒性相关。请在图2中补充相应实验处理和结果________。 （3）低温诱导转录因子Dof1表达，Dof1可识别ACT1基因启动子中的特定序列。依据ACT1基因启动子序列制备DNA探针，进行图3实验。 图3结果表明________。 （4）进一步研究发现，多代低温环境的持续刺激，通过下调DNA甲基转移酶的表达，导致ACT1基因启动子区域产生稳定可遗传的低甲基化修饰。因此，在我国北方地区，绝大部分水稻品种的ACT1基因启动子呈现低甲基化状态，而南方地区则相反。拉马克认为：“适应的形成都是由于用进废退和获得性遗传。”请结合本研究，辩证地评价该观点________。 21．（12分，每空2分）个体衰老涵盖细胞内源性退变与细胞外微环境的系统性改变，衰老速率与机体存活时长呈显著负相关。为探究细胞外基质（ECM）的降解产物在系统性衰老过程中的作用机制，科研人员开展了系列研究。 （1）衰老细胞的形态、结构和功能发生改变，其中细胞核的主要变化为________。 （2）人及小鼠血清中的弹性蛋白ELN、透明质酸HA、纤连蛋白FN和胶原蛋白COL四种主要ECM片段均与年龄呈正相关。为探究这些片段对衰老的影响，研究者将上述片段注射入小鼠体内，记录并统计________（X），结果如图1。由图可知，ELN片段对小鼠衰老的促进作用最显著。 （3）ELN中存在富含甘氨酸-缬氨酸的E-motif和富含丙氨酸-赖氨酸的poly（A/K）两种保守的结构域，科研人员将两种结构域分别注射到小鼠体内，结果如图2。 ①该实验目的是________。 ②结果发现两种结构域对衰老的影响不同，原因是E-motif与poly（A/K）的________不同。 （4）为探究E-motif通过免疫系统促进衰老的机制，科研人员设计了如下实验，实验证实E-motif促进衰老依赖于T细胞和B细胞，支持该结论的依据是________。 组别 实验材料 实验处理 检测指标 一 缺乏成熟T细胞和B细胞的小鼠（Rag） 注射溶剂 血清中肝损伤标志物和炎症因子水平 二 免疫重建模型小鼠（Rag+T/B） 三 缺乏成熟T细胞和B细胞的小鼠（Rag） 注射E-motif 四 免疫重建模型小鼠（Rag+T/B） （5）为证明单核细胞和巨噬细胞的存在对于E-motif诱导的适应性免疫激活是必需的，科研人员将经E-motif预处理的供体小鼠的单核细胞和巨噬细胞移植到正常受体小鼠体内，结果显示移植细胞可直接导致受体小鼠T细胞和B细胞占免疫细胞比例与未经E-motif预处理组相比显著增加。请完善实验方案：________。 1 / 17 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第四单元 细胞的生命历程 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 C D A B C B D 题号 11 12 13 14 15 答案 D A C B A 第二部分（本部分共6题，共70分。） 16．（11分，除标记外，每空2分） （1）无氧 （2）增殖（或分裂） （3）G1期和S期之间 （4）MSC可将线粒体转移给M0细胞 （5）肿瘤环境中的MSC为M0细胞提供线粒体，使其获得线粒体DNA或线粒体功能后激活酶D，解除对细胞周期的阻滞而恢复增殖能力（3分） 17．（14分，除标记外，每空2分） （1）分裂间（1分） A （2）b （3）Rb双基因敲除 甲组>丙组 （4）Rb浓度降低，诱发细胞从G1期快速进入S期，停止细胞的增大（3分） （5）预测（或设计）细胞体积（分裂次数）等 18．（13分，除标记外，每空2分） （1）有丝 （2）B酶介导的去磷酸化 （3）（每空3分）BbCc 在24°C条件下，b、c突变体数量与野生型相近，明显多于双突变体 （4）催化C蛋白去磷酸化（3分） 19．（8分，每空2分） （1）水解酶 （2）GFP与RFP荧光强度比值的大小 （3）ABC （4）自噬抑制类药物与化疗药物联合用药 20．（12分，每空2分） （1）联会；同源染色体分离 （2）显性 C和F1表达情况相同，而与K表达情况不同 （3）Dofl仅与识别位点未发生甲基化的ACT1基因启动子结合 （4）合理性：冷胁迫诱导的甲基化修饰可稳定遗传多代，为“获得性遗传”提供了证据； 局限性：表观遗传变异未改变DNA序列，多数后天获得性性状不可遗传，拉马克的观点具有片面性。 21．（12分，每空2分） （1）细胞核的体积增大，核膜内折，染色质收缩、染色加深 （2）小鼠的存活率 （3）探究ELN片段中促衰老作用的核心结构域 空间结构（氨基酸的种类、排列顺序和结构域空间结构） （4）第四组血清中肝损伤标志物和炎症因子水平显著升高，其余三组无明显变化 （5）需增加实验：用E-motif处理未清除单核细胞和巨噬细胞的小鼠；用E-motif处理清除单核细胞和巨噬细胞的小鼠；用溶剂处理清除单核细胞和巨噬细胞的小鼠；检测各组T细胞和B细胞占免疫细胞比例 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 第四单元 细胞的生命历程 （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．（新角度·细胞周期测定）将某哺乳动物细胞在含3H标记的胸腺嘧啶类似物的培养液中短时培养后，转入普通培养液中继续培养，在不同时刻统计分裂期（M期）细胞中被标记细胞所占百分比，结果如图。下列分析正确的是（　　） A．被标记细胞均处于G1期 B．6 h时大量被标记细胞进入M期 C．曲线下降说明被标记细胞发生死亡 D．该细胞的细胞周期约为12 h 【答案】B 【解析】A、胸腺嘧啶脱氧核苷是DNA复制的原料之一，S期进行DNA的复制，用含3H标记的胸腺嘧啶类似物培养，S期的细胞会被标记，A错误； B、从图中可以看到，在6 h左右，被标记的M期细胞百分比达到峰值，说明此时大量被标记细胞进入M期，B正确； C、纵坐标为分裂期（M期）细胞中被标记细胞所占百分比，曲线下降是因为被标记的细胞完成M期，进入下一个细胞周期的间期，并不是细胞死亡，C错误； D、图中看出，0-6 h表示M期，6-18 h表示间期（注意不包含M），所以细胞周期时长为18 h。也就是从第一批标记细胞进入M期，到下一批标记细胞再次进入M期的间隔是一个细胞周期，D错误。 2．（新方法·细胞周期测定）用荧光标记技术显示细胞中心体和DNA，获得动物细胞有丝分裂某时期荧光图。有关叙述正确的是（　　） A．中心体复制和染色体加倍均发生在图示时期 B．图中两处DNA荧光标记区域均无同源染色体 C．两组中心粒之间的星射线形成了纺锤体 D．秋水仙素促使细胞进入图示分裂时期 【答案】C 【解析】A、该图为有丝分裂某时期荧光图，中心体的复制发生在间期，有丝分裂过程中染色体加倍发生在后期，A错误； B、由于该图为有丝分裂某时期荧光图，在有丝分裂过程中没有同源染色体联会，但细胞每一极都存在同源染色体，因此两处DNA荧光标记区域均含有同源染色体，B错误； C、动物细胞有丝分裂过程中，两组中心粒之间的星射线会形成纺锤体，牵引染色体移动，C正确； D、秋水仙素的作用是抑制纺锤体的形成，导致着丝粒分裂后染色体无法被牵引移向两极，使细胞分裂停留在中期，无法进入图示时期，D错误。 3．为探究桉树叶挥发物对蚕豆根尖细胞有丝分裂的影响，研究者制作装片，观察结果如图。相关叙述正确的是（　　） A．选择根尖伸长区细胞进行观察 B．制作装片时解离后直接进行染色 C．图示细胞处于有丝分裂前期 D．桉树叶挥发物导致染色体结构变异 【答案】D 【解析】A、观察有丝分裂应选择根尖分生区细胞（该区域细胞分裂旺盛），伸长区细胞已高度分化，不再进行有丝分裂，无法观察到分裂期染色体，A错误； B、制作有丝分裂装片的标准流程为：解离→漂洗→染色→制片。解离后若直接染色，解离液（盐酸）会中和碱性染色剂，导致染色失败，B错误； C、图示细胞中染色体形态清晰、排列紊乱，且存在染色体断裂片段，符合有丝分裂中期/后期特征（前期染色体散乱排布但无明显断裂片段，中期染色体着丝粒排列在赤道板上，后期姐妹染色单体分离），并非前期，C错误； D、图中明确标注了染色体断裂片段，染色体断裂属于染色体结构变异（如缺失、易位等），结合实验目的“探究桉树叶挥发物对蚕豆根尖细胞有丝分裂的影响”，可证明桉树叶挥发物会诱导染色体结构变异，D正确。 4．细胞内断裂的染色体片段在细胞分裂过程中不能进入子细胞核，会浓缩为主核外的小核，称为微核。下图为蚕豆根尖细胞分裂过程中观察到的图像，相关叙述不正确的是（　　） A．微核可被碱性染料染成深色 B．左图细胞正在发生姐妹染色单体的分离 C．观察和计数微核的最佳时期是分裂中期 D．微核的形成可能是由于断裂的染色体片段缺少着丝粒 【答案】C 【解析】A、微核是断裂的染色体片段，因此可被碱性染料染成深色，A正确； B、左图细胞正在发生姐妹染色单体的分离，处于有丝分裂后期，B正确； C、据图可知，微核是在着丝粒断裂时形成的，该过程发生在分裂后期，故观察和计数微核的最佳时期不是分裂中期，C错误； D、断裂的染色体片段不含着丝粒，不能被纺锤丝拉向两极，即微核的形成可能是由于断裂的染色体片段缺少着丝粒引起的，D正确。 5．研究人员通过分析大量体外受精胚胎的数据，发现减数分裂交叉互换与非整倍体发生密切相关。DNA复制完成后，黏连蛋白复合体（如SMC1B）将两条姐妹染色单体紧密黏连在一起，如果该复合体功能异常，同样可能产生非整倍体配子。下列叙述正确的是（　　） A．非整倍体配子的产生可能使后代出现三倍体和单倍体 B．若SMC1B基因表达量下降可提高交叉互换的次数，导致染色体错误分离 C．若SMC1B基因表达量升高可能导致姐妹染色单体在减数分裂Ⅰ后期过早分离 D．减数分裂Ⅱ后期着丝粒附近黏连蛋白复合体被酶降解，导致姐妹染色单体分离 【答案】D 【解析】A、非整倍体是个别染色体数目异常，不是染色体组整倍性改变。三倍体是含三个完整染色体组的个体，需要分别含1个、2个完整染色体组的整倍配子结合形成；单倍体一般由配子直接发育而来，非整倍体配子受精不会产生三倍体或单倍体，A错误； B、SMC1B的功能是黏连姐妹染色单体，其基因表达量下降只会导致姐妹染色单体黏连异常，与同源染色体非姐妹染色单体的交叉互换次数无直接关联，且交叉互换次数升高不会直接导致染色体错误分离，B错误； C、SMC1B表达量升高会增强黏连作用，更不容易发生分离；且减数第一次分裂后期只分离同源染色体，姐妹染色单体不会分离，C错误； D、减数分裂Ⅱ后期，着丝粒附近的黏连蛋白被特异性酶降解，姐妹染色单体之间的黏连作用消失，进而发生分离，D正确。 6．5SrDNA是玉米2号染色体特异性标记，联会时同源染色体的两个标记紧密相邻。观察玉米野生型与M基因突变体花粉母细胞减数分裂同一时期5SrDNA的分布（如图）。 下列分析错误的是（　　） A．图示细胞处于减数第二次分裂前期 B．图示时期未发生同源染色体分离 C．M基因可影响同源染色体联会 D．图示过程中可能发生基因重组 【答案】A 【解析】A、5SrDNA是同源染色体特异性标记，图中能看到同源染色体仍配对联会，减数第一次分裂前期才会联会，减Ⅱ无同源染色体联会。所以细胞应处于减数第一次分裂前期，不是减Ⅱ前期，A错误； B、同源染色体分离发生在减Ⅰ后期，图示为减Ⅰ前期，还未发生分离，B正确； C、野生型标记紧密相邻、联会正常；M突变体标记排布异常，说明M基因影响同源染色体联会，C正确； D、减Ⅰ前期同源染色体联会时可发生交叉互换，属于基因重组，D正确。 7．云研“77-2”和云研“77-4”是广泛种植的三倍体橡胶树新品种。三倍体橡胶树由减数分裂正常形成的雄配子（n）和异常形成的雌配子（2n）结合产生。为研究雌配子（2n）产生的原因，对三倍体及其亲本的基因型进行分析，结果如下表所示。下列叙述错误的是（　　） 实验材料 基因型 GT1（母本） Ee PR107（父本） Ee 云研“77-2” EEe 云研“77-4” EEE A．三倍体橡胶树减数分裂时联会紊乱，通常高度不育 B．两个亲本杂交的子代中不会出现基因型为eee的个体 C．两个新品种培育的过程中利用了染色体变异的原理 D．云研“77-4”的产生与母本减数分裂Ⅱ异常有关 【答案】B 【解析】A、三倍体含有3个染色体组，减数分裂时同源染色体联会紊乱，无法正常产生可育配子，通常高度不育，A正确； B、若母本减数分裂Ⅱ时携带e的姐妹染色单体未正常分离，可产生基因型为ee的2n雌配子，父本正常减数分裂可产生基因型为e的n雄配子，二者结合即可得到基因型为eee的子代，B错误； C、三倍体橡胶树的染色体数目以染色体组为单位成倍增加，属于染色体数目变异，培育原理为染色体变异，C正确； D、云研“77-4”基因型为EEE，其中父本提供的正常雄配子为E，说明母本提供的2n雌配子为EE；母本基因型为Ee，只有减数分裂Ⅱ时携带E的姐妹染色单体未分离，才能形成EE的雌配子，因此其产生与母本减数分裂Ⅱ异常有关，D正确。 8．酵母有α型和a型两种交配类型，由一对等位基因决定。3号染色体上的R基因使酵母有环己酰亚胺（CYH）抗性。利用2个酵母细胞进行实验，结果如图。不考虑突变，由结果可得出（　　） A．子囊中四个细胞的基因型两两相同 B．R基因参与决定酵母交配类型 C．减数分裂时发生了同源染色体片段交换 D．筛选获得的酵母细胞基因型均为RR 【答案】C 【解析】A、若在减数第一次分裂前期，同源染色体的非姐妹染色单体发生互换，子囊中4个单倍体细胞的基因型为R-a、R-α、r-a、r-α，4种基因型各不相同，A错误； B、题目明确说明“交配类型由一对等位基因决定”，R/r基因仅控制CYH抗性，与交配型的遗传无关，B错误； C、若减数分裂不发生互换，减数分裂仅产生R-α（抗CYHα型）和r-a（不抗CYHa型）两种配子，经CYH筛选后只有R-α（α型）存活；而实验结果为筛选后存活个体a型：α型=1：1，说明发生了同源染色体的互换，产生了R-a型配子，因此该推论成立，C正确； D、筛选获得的酵母是单倍体（n），基因型为R，D错误。 9．科学家在拟南芥中实现了染色体融合，将其染色体数目减少至8条（如图）。8染色体品系自交后代结实率与野生型相同，但该品系与野生型杂交产生的F₁的结实率却显著下降。 下列分析错误的是（　　） A．借助染色体断裂与重接获得8染色体品系 B．8染色体品系产生的配子中含有不育基因 C．F₁减数分裂时融合染色体无法正常联会导致育性下降 D．利用该品系构建转基因植物可降低基因污染风险 【答案】B 【解析】A、从图示可见，原染色体4和5融合成一条，1和3融合成一条，属于染色体结构变异中的易位，本质是染色体发生断裂后异常重接，符合遗传学机制，A正确； B、题干明确说明“8染色体品系自交后代结实率与野生型相同”，说明该品系产生的配子是可育的，不存在不育基因；其与野生型杂交F₁结实率下降，是染色体结构差异导致的联会异常，而非配子携带不育基因，B错误； C、F₁是杂合体—一半染色体是融合型（如1/3、4/5），另一半是野生型单条染色体（1、3、4、5分开）。在减数分裂时，融合染色体找不到完全同源的配对对象，发生联会紊乱，产生不平衡配子，导致育性下降，C正确； D、由于该品系与野生型杂交结实率极低，意味着其外源基因很难通过花粉或种子传播到野生近缘种，可作为一种“生殖隔离屏障”，有效降低基因漂移和基因污染风险，D正确。 10．线虫性别决定方式为XX（雌性）、XO（雄性，性染色体只有一条X）。野生型雄性线虫形成精子时，X染色体的姐妹染色单体在减数分裂I过程中分开，分别移向两极（如下图）。突变品系H形成精子时细胞器均等分配，使所有精子均能正常存活。下列叙述正确的是（　　） A．线虫精子形成过程中X染色体会发生联会 B．野生型雄性线虫是由卵细胞直接发育而成 C．野生型线虫交配产生的后代大多数为雄性 D．雄性线虫H的后代雌、雄性别比接近于1 【答案】D 【解析】A、联会是同源染色体在减数第一次分裂前期的配对行为。雄性线虫染色体组成为XO，仅有一条X染色体，无同源的X染色体，故线虫精子形成过程中X染色体无法联会，A错误； B、野生型雄性线虫性染色体组成为XO，若由卵细胞直接发育，则常染色体也没有同源染色体，但由图可知，常染色体存在同源染色体，所以野生型雄性可能是由含X的卵细胞与不含X的精子受精形成或由含X的精子与不含X的卵细胞受精形成，B错误； C、野生型雄性产生精子时不含X的精子大多死亡，仅含X的精子存活。雌性（XX）产生的卵细胞均为X，后代性染色体组成X（卵细胞）+X（精子）=XX（雌性），故野生型线虫交配后代几乎全为雌性，C错误； D、突变型雄性（品系H）产生的精子时细胞器均等分配，含X的精子和不含X的精子（O）均存活，且比例为1：1。雌性（XX）产生的卵细胞均为X。后代性染色体组成及比例：X（卵）+X（精）=XX（雌性，1/2），X（卵）+O（精）=XO（雄性，1/2），雌雄性别比接近于1：1，D正确。 11．研究发现，同一个体不同类型的脑细胞中溶酶体功能有差异。下列关于溶酶体的描述不合理的是（　　） A．差速离心可分离脑细胞中不同大小颗粒的细胞器 B．不同脑细胞溶酶体功能差异与基因选择性表达有关 C．不同类型脑细胞中的溶酶体均具有膜结构 D．不同类型脑细胞中的溶酶体膜蛋白完全相同 【答案】D 【解析】A、差速离心法通过逐步升高离心速率，可分离大小、质量不同的细胞组分，因此能分离脑细胞中不同大小颗粒的细胞器，A正确； B、同一个体的不同脑细胞均由受精卵分化而来，细胞功能差异的根本原因是基因的选择性表达，因此不同脑细胞溶酶体功能差异与基因选择性表达有关，B正确； C、溶酶体是具有单层膜结构的细胞器，不同类型脑细胞中的溶酶体都具有膜结构，C正确； D、结构与功能相适应，不同类型脑细胞的溶酶体功能存在差异，说明其溶酶体膜蛋白的种类和数量存在差异，不可能完全相同，D错误。 12．我国科研人员开发的通用型iPS衍生帕金森病细胞治疗产品（多巴胺能神经前体细胞）已进入临床阶段。相关叙述错误的是（　　） A．诱导形成iPS细胞过程中不存在基因选择性表达 B．iPS细胞具有自我更新能力和多向分化的潜能 C．应用iPS细胞避免了胚胎干细胞涉及的伦理问题 D．通用型iPS衍生细胞治疗产品具有即时供应的优势 【答案】A 【解析】A、诱导iPS细胞是将高度分化的体细胞重编程为多能干细胞的过程，该过程会开启多能性相关基因的表达、关闭体细胞特异性基因的表达，存在基因选择性表达，A错误； B、iPS细胞属于诱导多能干细胞，具备干细胞的特性，既能够自我更新维持细胞群体数量，也具有多向分化的潜能，可分化为多种功能细胞，B正确； C、胚胎干细胞需从早期胚胎中获取，涉及胚胎伦理争议，iPS细胞由普通体细胞诱导获得，不需要使用胚胎，避免了胚胎干细胞涉及的伦理问题，C正确； D、通用型iPS衍生细胞治疗产品可预先规模化制备，无需针对患者单独定制，因此具有即时供应的优势，D正确。 13．低氧胁迫激活植物根尖分生区细胞自噬，部分受损细胞器被膜结构包裹形成自噬体，随后与溶酶体融合进行降解。适度自噬维持细胞增殖，过度自噬引发细胞凋亡。下列判断成立的是（　　） A．细胞自噬过程体现生物膜的选择透过性 B．分生区细胞持续增殖，分裂期长于分裂间期 C．低氧下细胞自噬利于维持物质和能量供应 D．过度自噬引发的细胞凋亡不受基因的调控 【答案】C 【解析】A、细胞自噬过程中自噬体与溶酶体发生膜融合，该过程体现的是生物膜具有一定流动性的结构特点，未体现生物膜的选择透过性功能特点，A错误； B、细胞周期中分裂间期为分裂期进行物质准备，占细胞周期的90%~95%，分裂期远短于分裂间期，B错误； C、低氧下细胞自噬可降解受损细胞器，降解产生的小分子物质可被细胞重新利用，能为细胞提供原料和能量，C正确； D、细胞凋亡是由基因决定的细胞程序性死亡的过程，无论是否由过度自噬引发，细胞凋亡都受基因调控，D错误。 14．小鼠胚胎干细胞（ESC）高表达端粒酶时可维持端粒长度，使其保持未分化状态；诱导ESC分化为心肌细胞时端粒酶会发生甲基化而导致其活性下降。将高度分化的体细胞核移植至去核卵母细胞后，可激活端粒酶重建端粒，最终发育成健康小鼠。下列叙述错误的是（　　） A．端粒是染色体两端具有特殊序列的DNA—蛋白质复合体 B．ESC分化为心肌细胞时，端粒酶基因甲基化导致遗传物质改变 C．体细胞核移植成功发育说明高度分化的动物细胞核仍具全能性 D．高度分化的细胞失去分裂能力，但细胞内仍能进行蛋白质合成 【答案】B 【解析】A、端粒是真核生物染色体两端具有特殊序列的DNA—蛋白质复合体，可保护染色体结构完整，符合教材定义，A正确； B、基因甲基化属于表观遗传修饰，仅会调控基因的表达，不会改变基因的碱基序列，即不会导致遗传物质改变，B错误； C、高度分化的动物体细胞核移植到去核卵母细胞后可发育为完整个体，说明高度分化的动物细胞核仍具有发育成完整个体的潜能，即具有全能性，C正确； D、高度分化的细胞一般失去分裂能力，但仍可通过基因表达合成蛋白质，维持细胞正常生命活动，D正确。 15．植物叶片变黄脱落、动物角质层脱落等现象都与细胞衰老和凋亡有关。下列相关叙述不正确的是（　　） A．衰老细胞的细胞核体积减小，核膜内折，染色质收缩 B．细胞产生的自由基可以通过攻击蛋白质导致细胞衰老 C．各种因素引起端粒的加速缩短将会导致细胞加速衰老 D．细胞衰老和细胞凋亡有利于机体实现自我更新 【答案】A 【解析】A、衰老细胞的细胞核体积增大，核膜内折，染色质收缩、染色加深，A错误； B、根据细胞衰老的自由基学说可知，细胞产生的自由基可以攻击蛋白质，使蛋白质活性下降，进而导致细胞衰老，B正确； C、根据细胞衰老的端粒学说可知，端粒DNA序列会随细胞分裂次数增加而缩短，端粒加速缩短会使细胞正常基因的DNA序列更早受损，导致细胞加速衰老，C正确； D、细胞衰老和细胞凋亡均是细胞正常的生命历程，可及时清除衰老、受损的细胞，有利于机体实现自我更新，D正确。 第二部分 本部分共6题，共70分。 16．（11分，除标记外，每空2分）研究者以乳腺癌细胞M和线粒体DNA完全缺失的乳腺癌细胞M0为材料，探究线粒体DNA与肿瘤生长的关系。 （1）M0无法合成线粒体中的部分蛋白，但其ATP合成速率与M无显著差异，推测乳腺癌细胞主要依靠________呼吸供能。 （2）将小鼠均分为两组，分别接种等量M或M0至相同部位，一段时间后测定肿瘤体积，结果如下图。 结果表明，M0的________能力低于M。 （3）线粒体中酶D是催化嘧啶合成的关键酶，而M0中酶D无法被激活。研究者在相同条件下单独培养M和M0，检测处于细胞周期不同阶段——依次为G1期、S期（DNA复制）、G2期和M期（分裂期）的细胞数量，结果显示M0大多被阻滞在________。 （4）肿瘤微环境还存在间充质干细胞（MSC）。研究者将被绿色荧光标记的M0与线粒体被红色荧光标记的MSC混合，移植至小鼠皮下，3天后观察到绿色荧光细胞内出现红色荧光，说明________。 （5）综合上述信息，M0肿瘤体积后期恢复增长的原因是：________（3分）。 【答案】（1）无氧 （2）增殖（或分裂） （3）G1期和S期之间 （4）MSC可将线粒体转移给M0细胞 （5）肿瘤环境中的MSC为M0细胞提供线粒体，使其获得线粒体DNA或线粒体功能后激活酶D，解除对细胞周期的阻滞而恢复增殖能力（3分） 【解析】（1）有氧呼吸的主要场所是线粒体，而无氧呼吸只在细胞质基质中进行。由题干信息“乳腺癌细胞M0的线粒体DNA完全缺失，无法合成线粒体中的部分蛋白（如有氧呼吸第三阶段的酶）；但它的ATP合成速率与正常的M细胞无显著差异”可知，M0无法进“行完整的有氧呼吸，却能正常合成ATP”，说明它主要依靠无氧呼吸供能。 （2）从图中曲线可以看出，接种M细胞的小鼠，肿瘤体积增长速度快；接种M0细胞的小鼠，肿瘤体积增长速度明显慢于M组。这说明M0的增殖（或分裂）能力低于M。 （3）题干信息：线粒体中的酶D是催化嘧啶合成的关键酶，而M0中酶D无法被激活；嘧啶是DNA复制的原料，DNA复制发生在S期。酶D无法激活，嘧啶合成受阻，DNA复制无法正常进行，因此细胞大多被阻滞在G1期和S期之间，无法完成DNA复制。 （4）实验设计：M0细胞被绿色荧光标记；MSC细胞的线粒体被红色荧光标记；混合培养后，绿色荧光的M0细胞内出现了红色荧光。这说明MSC可将线粒体转移给M0细胞，即细胞间发生了线粒体的转移。 （5）综合前面的信息：M0自身线粒体DNA缺失，酶D无法激活，嘧啶合成受阻，细胞周期被阻滞，肿瘤生长缓慢；但肿瘤环境中的MSC为M0细胞提供线粒体，使其获得线粒体DNA或线粒体功能后激活酶D，解除对细胞周期的阻滞而恢复增殖能力。 17．（14分，除标记外，每空2分）细胞体积不能无限增大，研究人员对细胞体积和分裂的关系展开研究。 （1）图1是细胞周期示意图，其中G1+S+G2称为________（1分）期，细胞一分为二发生在节点________（填“A”或“B”或“C”）。 （2）细胞体积增大主要发生于G1期，研究证实视网膜母细胞瘤家族蛋白（Rb）是该时期的重要调控因子，但细胞中的Rb总量在G1期维持稳定，据此预测图2中的________（填字母）是合理的Rb调控模型。 （3）基于以上预测模型，研究人员构建基因敲除鼠从而改变细胞内的浓度，研究步骤如下： 1.对野生的Rb纯合鼠（甲组）进行基因敲除，获得Rb单基因敲除鼠（乙组）； 2.乙组小鼠互相交配，筛选获得________（丙组）； 3.提取甲组和丙组小鼠的肝细胞并测算其平均体积，比较结果为________，证明低浓度的Rb抑制细胞增大。 （4）为明确Rb在细胞周期中调控的时间节点，科研人员证实了G1/S转换速率（期终止并进入S期的速率）和Rb浓度的相关性（如图3）。综合以上研究，推测细胞体积不能无限增大的调控机制是：随着细胞体积增大，________（3分）。 （5）单个性状往往受到多基因的影响。以上研究聚焦于单个调控因子，最近开发的人工智能（AI）模型可以预测正常人体细胞中数百万个基因的表达模式。请阐述AI模型在细胞分裂调控方面的应用前景________。 【答案】（1）分裂间（1分） A （2）b （3）Rb双基因敲除 甲组>丙组 （4）Rb浓度降低，诱发细胞从G1期快速进入S期，停止细胞的增大（3分） （5）预测（或设计）细胞体积（分裂次数）等 【解析】（1）细胞周期中，G1+S+G2合称为分裂间期（因为这一阶段细胞进行物质准备，为分裂期做准备）；细胞一分为二的“分裂完成”发生在节点A（B是分裂期开始，A是分裂期结束、细胞分裂完成）。 （2）G1期细胞体积增大，但Rb总量维持稳定，因此Rb浓度（总量/细胞体积）会随细胞体积增大而降低。图2中，b模型符合“Rb总量稳定、细胞体积增大→Rb浓度下降”的逻辑，因此选b。 （3）乙组是Rb单基因敲除（杂合子），乙组小鼠交配后，需筛选获得Rb双基因敲除（纯合子）的丙组（以进一步降低Rb浓度）。实验预期：甲组Rb浓度大于丙组，因为低浓度Rb抑制细胞增大，所以甲组小鼠肝细胞的平均体积大于丙组。 （4）由题意可知，G1期细胞体积增大时，Rb总量稳定，因此Rb浓度随细胞体积增大而降低；图3显示，Rb浓度越低，G1/S转换速率（G1期终止进入S期的速率）越高，会诱发细胞从G1期快速进入S期，进而启动后续的细胞分裂过程，停止细胞的增大。 （5）AI模型可整合数百万基因的表达模式，在细胞分裂调控中的应用包括预测（或设计）细胞体积（分裂次数）等。 18．（13分，除标记外，每空2分）为研究植物细胞周期的调控机制，科学家以衣藻（单细胞绿藻）为实验材料展开研究。 （1）环境中营养充足时，衣藻单倍体营养体进行无性生殖，通过________分裂产生子代。当营养缺乏时进行有性生殖，单倍体营养体转化为配子，异性配子结合形成二倍体合子，进入休眠状态。环境适宜时，二倍体合子启动减数分裂，形成新的单倍体。 （2）B酶由B基因控制合成，是绿色植物中普遍存在的蛋白磷酸酶，可催化底物去磷酸化。科研人员构建了衣藻B酶温敏突变体（b突变体），该突变体产生的B酶在33℃环境下失活。在营养充足的条件下，将正常温度（21℃）培养的5种类型衣藻系列稀释并涂布平板，随后在21℃和33℃继续培养相同时间，获得藻落（由一个衣藻增殖而成的群体），如表。该实验表明________是维持衣藻正常繁殖的必要条件。 衣藻类型 特点 21°C培养后形成的藻落 33°C培养后形成的藻落 稀释倍数 0 101 102 03 104 105 稀释倍数 0 101 102 03 104 105 1 野生型 2 b突变体 3 敲除野生型衣藻B基因+导入B基因 4 b突变体+导入B基因 5 b突变体+导入突变B基因（使B酶活性位点氨基酸残基改变） （3）（每空3分）C蛋白是衣藻的细胞周期调节蛋白，由C基因控制合成。科学家继续构建C蛋白温敏突变体（c突变体），随后将突变体与突变体杂交，形成的合子基因型为________，经减数分裂获得4种类型子代。将子代培养于24°C（24°C为半限制温度，该温度下温敏突变体相应酶活性降低），检测数量并计算相对值，结果如图，表明半限制温度下，B、C蛋白对衣藻的繁殖具有补偿作用，依据是________。 （4）进一步研究表明，DNA复制时，C蛋白特定位点磷酸化，使细胞周期阻滞在间期，直至DNA复制完成。正常温度下，获得细胞周期同步的野生型和b突变体，转入33°C培养，在第6 h（DNA复制前）、8 h（DNA复制结束）、10 h（进入有丝分裂前）取样检测。与野生型相比，b突变体第8 h和10 h的C蛋白呈高度磷酸化据此分析，B酶通过________（3分）触发有丝分裂进程。 【答案】（1）有丝 （2）B酶介导的去磷酸化 （3）（每空3分）BbCc 在24°C条件下，b、c突变体数量与野生型相近，明显多于双突变体 （4）催化C蛋白去磷酸化（3分） 【解析】（1）衣藻是单细胞绿藻，营养充足时进行无性生殖，通过有丝分裂产生子代（保持染色体数目稳定）；营养缺乏时进行有性生殖，形成配子，再结合为二倍体合子，后续减数分裂恢复单倍体状态。 （2）野生型衣藻（类型1）在21℃和33℃均能正常形成藻落，说明正常B酶在两种温度下均有活性，支持增殖。b突变体（类型2）在21℃可形成藻落，但33℃下B酶失活，无法形成藻落，说明失活的B酶无法支持增殖。敲除B基因后导入B基因（类型3）、b突变体导入B基因（类型4），在33℃下均可恢复藻落形成；但导入突变B基因（类型5）仍无法在33℃形成藻落。综上，有活性的B酶介导的去磷酸化是维持衣藻正常繁殖的必要条件。 （3）b突变体（基因型bbCC）与c突变体（基因型BBcc）杂交，配子分别为bC和Bc，结合形成的二倍体合子基因型为BbCc（含野生型和突变型的B、C基因各一个）。在24°C条件下，b、c突变体数量与野生型相近，明显多于双突变体；说明B蛋白或C蛋白单独活性降低时，衣藻仍可通过另一种蛋白的功能补偿维持一定增殖；而两种蛋白同时活性降低时，增殖能力严重下降，证明二者对衣藻繁殖具有补偿作用。 （4）题干信息：DNA复制时，C蛋白特定位点磷酸化，使细胞周期阻滞在间期，直至DNA复制完成；只有C蛋白去磷酸化，细胞才能进入有丝分裂。实验现象：33℃下，b突变体的B酶失活，第8 h、10 h（DNA复制结束、进入有丝分裂前）的C蛋白仍呈高度磷酸化，细胞周期无法推进；而野生型的B酶有活性，可催化C蛋白去磷酸化，使细胞进入有丝分裂。因此，B酶的作用是催化C蛋白去磷酸化，解除细胞周期阻滞，触发有丝分裂进程。 19．（8分，每空2分）学习以下材料，回答（1）～（4）题。 胰腺癌细胞的“建设者”与“幸存者”策略 胰腺癌生长快且治疗难度大。研究发现，胰腺癌细胞能通过感知外部环境来切换生存策略，从而在化疗的狂轰滥炸中存活下来。 在一定条件下，细胞会“吃掉”自身物质和结构，即细胞自噬（如图）。为研究胰腺癌细胞的自噬，构建了表达GFP-LC3-RFP融合蛋白（GFP为绿色荧光蛋白，RFP为红色荧光蛋白）的胰腺癌细胞系。这个报告系统像一个酸度计：当自噬体与溶酶体融合形成自噬溶酶体后，酸性环境会淬灭GFP荧光，而RFP荧光得以保留。利用该胰腺癌细胞系，模拟肿瘤状态进行体外培养，结果发现存在不同自噬状态的癌细胞。低自噬细胞增殖能力强，但对化疗药物不耐受。高自噬细胞则相反。在不同环境下，胰腺癌细胞可以在低自噬（建设者）与高自噬（幸存者）状态之间灵活切换。 通过信号通路研究发现，在低自噬胰腺癌细胞中Hippo通路失活，使YAP1降解被抑制，YAP1蛋白进入细胞核，抑制自噬相关基因表达，从而使自噬受阻。层粘连蛋白是细胞外基质中的重要成分。整合素位于细胞膜上，是细胞与细胞外基质相互作用的主要介导者，整合素与层粘连蛋白相互作用减少会导致胰腺癌细胞自噬水平增加。进一步研究证实，胰腺癌细胞通过整合素感知层粘连蛋白来调控Hippo通路进而调节自噬水平。 该研究揭示了胰腺癌细胞自噬的调节机制，为改善胰腺癌治疗效果提供了思路。 （1）自噬溶酶体中存在大量的________，能将其中的物质和细胞器降解后再利用。 （2）研究者通过比较________来区分高自噬癌细胞和低自噬癌细胞。 （3）下列实验结果中，支持“胰腺癌细胞通过整合素感知层粘连蛋白来调控Hippo通路进而调节其自噬水平”的有________。 A．在缺乏整合素的细胞中，YAP1蛋白被大量降解 B．敲低整合素会导致胰腺癌细胞自噬水平显著增加 C．层粘连蛋白丰富区域的癌细胞核内YAP1水平高于层粘连蛋白缺乏区域的癌细胞 （4）请提出一种提高胰腺癌治疗效果的思路________。 【答案】（1）水解酶 （2）GFP与RFP荧光强度比值的大小 （3）ABC （4）自噬抑制类药物与化疗药物联合用药 【解析】（1）溶酶体是细胞的“消化车间”，内部含有多种酸性水解酶，自噬体与溶酶体融合形成自噬溶酶体后，这些水解酶会将包裹的胞质蛋白、细胞器等物质降解，降解产物可被细胞重新利用。 （2）报告系统GFP-LC3-RFP的工作原理：自噬体阶段：GFP和RFP荧光均正常存在，GFP/RFP比值较高；自噬溶酶体阶段：酸性环境淬灭GFP荧光，RFP荧光保留，GFP/RFP比值显著降低。因此，GFP/RFP比值越低，说明细胞内自噬溶酶体越多，自噬水平越高；比值越高，自噬水平越低。研究者可通过比较GFP与RFP荧光强度比值的大小区分高自噬（低比值）和低自噬（高比值）癌细胞。 （3）A、整合素缺乏→无法与层粘连蛋白结合→Hippo通路激活→YAP1被降解→核内YAP1减少→自噬相关基因解除抑制→自噬水平升高。该结果直接验证了“整合素缺失→YAP1降解”的环节，符合通路机制，A正确； B、敲低整合素→细胞无法感知层粘连蛋白→Hippo通路激活→YAP1降解→自噬相关基因表达增加→自噬水平升高。该结果直接证明了整合素水平与自噬水平的负相关关系，B正确； C、层粘连蛋白丰富→整合素与层粘连蛋白结合→Hippo通路失活→YAP1降解被抑制→核内YAP1积累→自噬相关基因被抑制→自噬水平降低。该结果验证了“层粘连蛋白水平→核内YAP1水平”的正相关关系，符合通路机制，C正确。 （4）自噬抑制剂与化疗药物联合用药：题干指出“低自噬细胞对化疗药物不耐受，高自噬细胞对化疗耐受”，因此使用自噬抑制剂（如抑制自噬体形成或溶酶体功能的药物），将癌细胞锁定在低自噬状态，可显著增强化疗药物对癌细胞的杀伤效果。 20．（12分，每空2分）水稻起源于热带和亚热带，在其分布范围向北扩展的过程中，耐寒性逐渐形成。研究者对这一机制进行探究。 （1）在减数分裂过程中，水稻花粉母细胞中的染色体经历________（写出两项）等行为，最终使成熟生殖细胞中的染色体数目减半。低温可影响上述行为，导致减数分裂异常，进而降低水稻产量。 （2）在减数分裂期对冷敏感粳稻品系K进行冷胁迫处理，选择子代中结实率最高的单株留种、播种，再次进行减数分裂期冷胁迫处理。三代处理后，获得耐寒（表现为高结实率）株系C。 ①C连续自交五代，其耐寒性状稳定遗传。将C与K杂交，F1在冷胁迫下表现为高结实率，说明耐寒性状为________性状。 ②DNA测序结果显示，K和C中与耐寒性有关的基因序列无差异。比较在冷胁迫处理下K、C及F1中差异表达的基因，选择________的基因，进一步检测DNA甲基化情况，鉴定出基因ACT1，C中该基因启动子区域的DNA甲基化水平显著降低。 ③利用基因编辑技术对K中ACT1基因启动子的高甲基化区域进行去甲基化，检测ACT1基因表达量（图1），并统计植株结实率，发现低温下二者呈正相关。 利用C继续进行实验，进一步证明了ACT1基因启动子甲基化水平的改变与其耐寒性相关。请在图2中补充相应实验处理和结果________。 （3）低温诱导转录因子Dof1表达，Dof1可识别ACT1基因启动子中的特定序列。依据ACT1基因启动子序列制备DNA探针，进行图3实验。 图3结果表明________。 （4）进一步研究发现，多代低温环境的持续刺激，通过下调DNA甲基转移酶的表达，导致ACT1基因启动子区域产生稳定可遗传的低甲基化修饰。因此，在我国北方地区，绝大部分水稻品种的ACT1基因启动子呈现低甲基化状态，而南方地区则相反。拉马克认为：“适应的形成都是由于用进废退和获得性遗传。”请结合本研究，辩证地评价该观点________。 【答案】（1）联会；同源染色体分离 （2）显性 C和F1表达情况相同，而与K表达情况不同 （3）Dofl仅与识别位点未发生甲基化的ACT1基因启动子结合 （4）合理性：冷胁迫诱导的甲基化修饰可稳定遗传多代，为“获得性遗传”提供了证据； 局限性：表观遗传变异未改变DNA序列，多数后天获得性性状不可遗传，拉马克的观点具有片面性。 【解析】（1）水稻花粉母细胞在减数分裂过程中，减数第一次分裂前期，染色体两两配对形成四分体（联会），四分体时期同源染色体的非姐妹染色单体之间可能发生片段互换；减数第一次分裂中期，同源染色体成对的排布在赤道板两侧；减数第一次分裂后期，同源染色体分离，非同源染色体自由组合，减数第一次分裂末期形成两个细胞，染色体数目减半，减数第二次分裂后期着丝粒分裂导致染色体数目暂时增倍，减数第二次分裂末期细胞质分裂形成四个子细胞，最终使成熟生殖细胞中的染色体数目减半。 （2）①纯种耐寒品系C与冷敏感品系K杂交，F₁在冷胁迫下表现为耐寒（高结实率），说明耐寒性状是显性性状。 ②已知K和C耐寒相关基因序列无差异，C中ACT1启动子甲基化水平显著更低，甲基化会抑制基因表达，因此应选择C和F1表达情况相同，而与K表达情况不同的基因进行后续研究。 ③已有实验证明K去甲基化后ACT1表达量和结实率正相关，本实验需要反向验证：对原本低甲基化耐寒的C，将ACT1启动子甲基化，预期低温下甲基化会降低结实率，从而证明甲基化水平改变决定耐寒性。 实验处理和结果如下图： （3）图3的右侧结果显示，P1 Dof1识别位点及识别位点外序列均没有甲基化，P2只有Dof1识别位点外甲基化，P3和P4 Dof1识别位点及识别位点外均甲基化；图3的左侧结果显示P1、P2都有结合的复合物（有条带在上边），P3、P4没有；也就是当ACT1启动子Dof1识别位点发生甲基化后，Dof1不能结合，不甲基化就能结合，即图3结果表明Dofl仅与识别位点未发生甲基化的ACT1基因启动子结合。 （4）本研究中，多代低温环境的持续刺激产生的耐寒性状可通过可遗传的DNA甲基化修饰传递给后代，说明冷胁迫诱导的甲基化修饰可稳定遗传多代，为“获得性遗传”提供了证据；但拉马克认为所有适应的形成都是用进废退和获得性遗传，拉马克的观点具有片面性，因为多数后天获得性性状不可遗传。 21．（12分，每空2分）个体衰老涵盖细胞内源性退变与细胞外微环境的系统性改变，衰老速率与机体存活时长呈显著负相关。为探究细胞外基质（ECM）的降解产物在系统性衰老过程中的作用机制，科研人员开展了系列研究。 （1）衰老细胞的形态、结构和功能发生改变，其中细胞核的主要变化为________。 （2）人及小鼠血清中的弹性蛋白ELN、透明质酸HA、纤连蛋白FN和胶原蛋白COL四种主要ECM片段均与年龄呈正相关。为探究这些片段对衰老的影响，研究者将上述片段注射入小鼠体内，记录并统计________（X），结果如图1。由图可知，ELN片段对小鼠衰老的促进作用最显著。 （3）ELN中存在富含甘氨酸-缬氨酸的E-motif和富含丙氨酸-赖氨酸的poly（A/K）两种保守的结构域，科研人员将两种结构域分别注射到小鼠体内，结果如图2。 ①该实验目的是________。 ②结果发现两种结构域对衰老的影响不同，原因是E-motif与poly（A/K）的________不同。 （4）为探究E-motif通过免疫系统促进衰老的机制，科研人员设计了如下实验，实验证实E-motif促进衰老依赖于T细胞和B细胞，支持该结论的依据是________。 组别 实验材料 实验处理 检测指标 一 缺乏成熟T细胞和B细胞的小鼠（Rag） 注射溶剂 血清中肝损伤标志物和炎症因子水平 二 免疫重建模型小鼠（Rag+T/B） 三 缺乏成熟T细胞和B细胞的小鼠（Rag） 注射E-motif 四 免疫重建模型小鼠（Rag+T/B） （5）为证明单核细胞和巨噬细胞的存在对于E-motif诱导的适应性免疫激活是必需的，科研人员将经E-motif预处理的供体小鼠的单核细胞和巨噬细胞移植到正常受体小鼠体内，结果显示移植细胞可直接导致受体小鼠T细胞和B细胞占免疫细胞比例与未经E-motif预处理组相比显著增加。请完善实验方案：________。 【答案】（1）细胞核的体积增大，核膜内折，染色质收缩、染色加深 （2）小鼠的存活率 （3）探究ELN片段中促衰老作用的核心结构域 空间结构（氨基酸的种类、排列顺序和结构域空间结构） （4）第四组血清中肝损伤标志物和炎症因子水平显著升高，其余三组无明显变化 （5）需增加实验：用E-motif处理未清除单核细胞和巨噬细胞的小鼠；用E-motif处理清除单核细胞和巨噬细胞的小鼠；用溶剂处理清除单核细胞和巨噬细胞的小鼠；检测各组T细胞和B细胞占免疫细胞比例 【解析】（1）这是课本上衰老细胞的经典特征，衰老时，细胞核会变大，核膜皱缩向内凹陷，染色质固缩，染色变深，DNA转录活性下降。 （2）图1的纵坐标X，是随年龄变化的存活比例，也就是存活率。题目开头说“衰老速率与机体存活时长呈显著负相关”，所以用存活率来反映衰老速率，存活率越低，衰老越快。从图1能看到，注射ELN片段的小鼠存活率下降最快，说明它促衰老的作用最显著。 （3）①本实验聚焦ELN分子本身，它包含两个不同的保守结构域：富含甘氨酸-缬氨酸的E-motif和富含丙氨酸-赖氨酸的poly（A/K），科研人员将两种结构域分别注射到小鼠体内，目的是探究ELN片段中促衰老作用的核心结构域是二者中的哪一个。 ②蛋白质的功能由结构决定，E-motif和poly（A/K）的氨基酸组成、排列顺序不同，导致空间结构不同，因此对衰老的影响不同。 （4）一、三组是无T/B细胞的Rag小鼠，不管注射溶剂还是E-motif，指标都没变化。二组是有T/B细胞的小鼠注射溶剂，指标也正常。只有四组“有T/B细胞+注射E-motif”时，肝损伤和炎症指标才显著升高。这说明E-motif促衰老（引发炎症、肝损伤）必须依赖T细胞和B细胞，没有这两种免疫细胞，它就无法起作用。 （5）原实验只做了“移植E-motif处理过的单核/巨噬细胞”，缺少关键对照组。补充后，才能证明：需增加实验：用E-motif处理未清除单核细胞和巨噬细胞的小鼠；用E-motif处理清除单核细胞和巨噬细胞的小鼠；用溶剂处理清除单核细胞和巨噬细胞的小鼠；检测各组T细胞和B细胞占免疫细胞比例。 1 / 17 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $