第二单元 细胞的结构、功能和物质运输（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** 以细胞结构-功能-物质运输为主线，通过新情境题整合结构与功能观、物质与能量观，强化科学思维与探究实践。 **综合设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |细胞结构与功能|8题（如苔藓-蓝细菌共生体、核盘菌纤维素酶）|新情境概念辨析，考查细胞器结构与功能|从细胞膜到细胞器，构建“结构决定功能”逻辑链| |物质运输与信息传递|4题（如胞间连丝、有机酸跨膜运输）|结合图示分析运输方式及信息交流|以膜结构为核心，关联载体蛋白、胞间连丝等物质与信息传递途径| |细胞代谢与调控|9题（如线粒体胶囊移植、外泌体作用机制）|实验探究与结果分析，涉及能量代谢与调控|整合呼吸作用、自噬等过程，体现物质与能量观及生命系统稳态调控|

学科网（北京）股份有限公司 第二单元 细胞的结构、功能和物质运输 （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．（新情境·苔藓—固氮蓝细菌共生体）喀斯特地区岩石裸露，水土流失严重，分布有苔藓—固氮蓝细菌共生体。苔藓保护蓝细菌免受高温强光影响，蓝细菌为苔藓提供氮源。下列关于两种生物的叙述，错误的是（　　） A．均为自养生物 B．捕获光能的色素种类完全相同 C．共同改善氮输入，促进植物定居 D．有望用于喀斯特地区的生态修复 2．（新情境·核盘菌）核盘菌是一种真菌，可通过分泌纤维素酶破坏油菜等植物细胞壁的完整性。下列相关叙述不正确的是（　　） A．核盘菌的遗传物质为DNA，细胞内也存在RNA B．纤维素酶是由多种氨基酸组成的生物大分子，具有高效性 C．纤维素酶的加工、运输与核盘菌的内质网及高尔基体有关 D．油菜细胞壁被破坏后失去了选择透过性，导致细胞内容物外流 3．（新情境·柽柳）柽柳叶片上存在特殊的泌盐结构——盐腺。盐腺中存在分泌细胞和收集细胞，两种细胞间形成丰富的胞间连丝，分泌细胞的细胞壁多有突起。下列叙述错误的是（　　） A．细胞壁作为系统的边界，具有支持和保护作用 B．柽柳叶片中的泌盐结构可能利于其适应高盐环境 C．盐腺分泌细胞中的线粒体数量多于叶片表皮细胞 D．盐腺两种细胞间可通过胞间连丝进行物质运输和信息传递 4．胞间连丝是贯穿两个相邻植物细胞的管状结构，如下图。下列关于胞间连丝的推测，错误的是（　　） A．有助于多细胞生物形成有序的细胞“社会” B．①②为高尔基体，连通相邻细胞的生物膜系统 C．是相邻细胞间进行信息交流的通道 D．可能成为病毒在细胞间传播的通道 5．肠道菌群失衡会导致某些疾病的发生。科研人员从人的粪便和土壤中分离出丁酸梭菌，发现其厌氧培养的过滤物中含有较少的脂肪酸，具有极强的整肠作用，它可抑制肠道中的致病菌，促进肠道中有益菌如双歧杆菌和乳酸菌的生长。下列有关丁酸梭菌的叙述，正确的是（　　） A．丁酸梭菌属于生命系统结构层次中的细胞和个体层次 B．丁酸梭菌细胞旺盛的代谢活动依赖复杂的生物膜系统 C．丁酸梭菌是一种没有中心体的厌氧细菌，因而不能进行细胞分裂 D．丁酸梭菌与支原体都属于原核生物，都具有细胞壁和细胞膜 6．胆固醇不溶于水，作为动物细胞膜的重要成分，可调节膜的流动性和稳定性。基于分子结构的特点推测胆固醇位于细胞膜的（　　） A．外表面 B．内表面 C．磷脂双分子层之间 D．贯穿磷脂双分子层 7．研究团队开发了线粒体胶囊移植新技术（基本原理如图），数据显示，与游离状态的线粒体相比，被包裹的线粒体胶囊产生更多的ATP，且仅有约10%的供体线粒体与受体细胞内的溶酶体融合。关于该技术以下说法错误的是（　　） A．过程1体现了细胞膜具有一定的流动性 B．“胶囊壳”可以有效维持供体线粒体的活性 C．除细胞膜外红细胞无其他膜结构，安全性高 D．受体细胞溶酶体溶解“胶囊壳”释放线粒体 8．核糖体是广泛存在于细胞生物体内的一种重要细胞器。研究表明，在形成肽键时，由rRNA组成的肽酰转移酶中心发挥着重要作用。下列说法错误的是（　　） A．核糖体的形成一定与核仁密切相关 B．rRNA具有降低化学反应活化能的作用 C．有些细胞器如线粒体和叶绿体中也存在rRNA D．核糖体是不具有膜结构的细胞器，但含有P元素 9．下图为植物细胞两个重要的细胞器，相关叙述错误的是（　　） A．①是光合作用的场所 B．②是蛋白质加工的场所 C．都具有双层膜结构 D．都与有机物合成有关 10．重金属镉会引发动物细胞内质网结构改变、高尔基体扩张、溶酶体膜易破裂，这些细胞器的改变不会直接影响（　　） A．胰岛素的合成与加工 B．mRNA与核糖体的结合 C．衰老细胞器的分解 D．抗原的加工与呈递 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．植物体内的有机酸主要通过有氧呼吸第二阶段合成，而后进入细胞质基质，再通过液泡膜上的载体蛋白进入液泡；当液泡中有机酸浓度达到一定水平，会被运出液泡降解（如图）。下列叙述错误的是（　　） A．有机酸的产生部位是线粒体内膜 B．H+进入液泡的方式属于主动运输 C．转运柠檬酸进出液泡的蛋白不同 D．液泡可以调节植物细胞内的环境 13．马达蛋白能催化ATP水解，利用其中高能磷酸键的转移势能沿着骨架定向行走，将所携带的细胞器或大分子物质送到指定位置，马达蛋白每行走一步需要消耗一个ATP分子（如图）。下列相关叙述正确的是（　　） A．ATP依次水解三个磷酸基团均产生较高的转移势能 B．马达蛋白具有可逆结合细胞骨架的蛋白结构区域 C．马达蛋白同时具有ATP合成酶与水解酶的活性 D．代谢旺盛的细胞因消耗大量ATP，物质运输速率低 14．哺乳动物呼吸道多纤毛细胞形成运动纤毛的过程如图所示，下列叙述错误的是（　　） A．中心粒并未形成中心体 B．形成纤毛需核糖体参与 C．有纺锤体的形成和消失 D．发生了基因选择性表达 15．某蛋白质从细胞质基质进入线粒体基质的基本步骤如下图所示。下列叙述正确的是（　　） A．靶向序列引导蛋白质定位到线粒体 B．前体蛋白通过胞吞进入线粒体基质 C．活化蛋白与前体蛋白氨基酸数目相同 D．该蛋白由核基因和线粒体基因共同编码 第二部分 本部分共6题，共70分。 16．（14分，除标记外，每空1分）多细胞生物如何控制器官大小是生物学的基础问题，研究者揭示了细胞代谢在果蝇器官大小调控中的重要作用。 （1）Yki蛋白对于果蝇器官发育至关重要，细胞质中的Yki蛋白通过________（细胞结构）进入细胞核，并启动促增殖基因的转录。 （2）遗传学筛选发现，dOg基因突变后果蝇的眼睛显著变小。dOg是细胞呼吸的关键酶，具有________酮戊二酸（KG）转化为琥珀酸的作用。研究者用外源的KG处理正常果蝇，检测Yki蛋白含量，结果如图1，请简要分析dOg基因突变导致眼睛变小的原因________（3分）。 （3）研究者推测，KG可以促进Yki蛋白质中特定氨基酸的修饰，从而影响蛋白质含量。研究者将Yki蛋白质的特定氨基酸进行改造，如YkiP353A代表第353位的P变为A，结果如图2，Yki被羟基化的位点是________（2分）。 YkiP353A YkiP78A （4）进一步推测，KG通过酶PH4B发挥作用，而非直接作用于Yki。为了证实上述推测，请补充下表中的实验设计和预期结果。 对照组 实验组 果蝇 ________ ________ 实验处理 ________ ________ 检测指标：Yki蛋白质含量 实验组________对照组 A．野生型 B．PH4B缺失突变体 C．等量KG D．等量生理盐水 （5）与正常条件相比，果蝇在饥饿条件下KG水平增加约16倍。请结合上述信息，从物质与能量观角度简述这一变化的生物学意义________（2分）。 17．（14分，除标记外，每空2分）精准标记和追踪活细胞表面和内部的有机物，是认识生命现象的基础。2022年诺贝尔化学奖授予3位科学家，表彰他们在点击化学和正交生物学方面的贡献。其中，正交生物学在活细胞标记实验中有很高的应用价值。 （1）点击化学的代表反应为铜催化的叠氮-炔基环加成反应，铜作为无机催化剂，其催化动力极高，但该方法不能直接应用于活细胞，原因是________。 （2）经过研究，科学家发现环辛炔和叠氮化合物之间可以在适合的生理条件下实现快速环加成反应，且无需催化剂进行催化。将纯化的糖蛋白进行叠氮修饰，在缓冲体系中溶解、保温孵育过夜，蛋白印迹可检测环辛炔与糖蛋白的结合情况，酶标抗体可用于检测体系中存在的糖蛋白，检测如图1。 ①第1组反应物应为________，起对照作用。 ②据图1推测，CuSO4存在会导致________。 ③上述实验的结论是________。 （3）为进一步证实环辛炔和叠氮化合物在活细胞标记中的功能可靠性，科学家将带荧光基团的环辛炔与带有叠氮化合物的活细胞混合，一段时间后检测反应体系中的荧光量，结果如图2。 科学家认为，据图2可以确定带荧光基团的环辛炔和叠氮化合物在活细胞标记中的功能是可靠的，作出判断的依据是________。这种标记活细胞中特定有机物的方法，称为正交生物学。 （4）科学家利用正交生物学原理标记活性。在25℃下进行标记和孵育，在1小时内先后从实验体系中定时提取单个细胞，观察I~M时间点时细胞表面和细胞内部的荧光标记结果，如图3。 据图3细胞表面和细胞内部白色箭头指示的荧光区域范围的变化，带有荧光标记的细胞结构包括________。 （5）除了可以避免活细胞标记时带入过多的铜离子，你认为正交生物学应用于活细胞标记的优势还包括________（1）分。 18．（9分，除标记外，每空2分）吸烟是导致慢性阻塞性肺疾病（COPD）的首要发病因素。银杏叶提取物（GBE）对COPD具有一定的治疗效果，科研人员对此机制进行研究。 （1）科研人员将构建的COPD模型大鼠分为两组，其中GBE组连续多日腹腔注射GBE进行治疗。六周后，显微镜下观察各组大鼠支气管管腔大小，如图1。 图1结果显示________，说明GBE对COPD导致的支气管症状有一定缓解作用。 （2）（每空1分）自噬是一种真核细胞降解受损细胞器、错误折叠蛋白质和病原体的正常代谢机制，在巨噬细胞吞噬、调节免疫应答等过程中起重要作用。自噬过程如图2，自噬体与溶酶体融合后形成自噬性溶酶体，溶酶体内含有________，可降解受损的细胞器。 COPD模型组大鼠肺泡巨噬细胞自噬被激活，但细胞内自噬体和溶酶体正常融合受阻，导致受损细胞器降解受阻而异常堆积，影响细胞正常代谢。电镜结果显示，与COPD模型组相比较，GBE组细胞中自噬体数量________，自噬性溶酶体数量________，推测GBE可通过促进自噬体和溶酶体正常融合进一步促进自噬。 （3）已知PI3K蛋白表达水平下降，会导致自噬程度增强。为验证GBE能够通过PI3K蛋白来促进细胞自噬。设计实验如下表，请对下表中不合理之处进行修正________。 组别 实验材料 检测指标 预期结果 对照组 正常组大鼠肺泡巨噬细胞 PI3K蛋白含量 实验组高于对照组 实验组 GBE组大鼠肺泡巨噬细胞 （4）基于上述信息，请提出一个可以进一步研究的问题，以完善GBE的作用机制________。 19．（12分，除标记外，每空1分）外泌体是细胞产生的一种释放到细胞外的具膜小泡，在细胞间信息交流中发挥重要作用。研究发现来源于脂肪干细胞的外泌体可促进皮肤创面愈合。 （1）外泌体膜的主要成分是________，它能与靶细胞膜融合，将其携带的miRNA等物质释放到靶细胞内。 （2）研究者用________冲洗脂肪组织获得来源于脂肪干细胞的外泌体悬液，将其注射到皮肤损伤的模型小鼠皮下，对照组注射等体积PBS缓冲液，结果如图1。 结果显示来源于脂肪干细胞的外泌体可促进皮肤创面愈合，依据是________（2分）。 已知皮肤创面愈合与人皮肤成纤维细胞（HSF）的迁移增殖有关。结合实验结果可以推测来源于脂肪干细胞的外泌体促进皮肤创面愈合是因为________（2分）。 （3）研究证实外泌体内的miR-486-5p（miRNA的一种）会影响HSF的迁移增殖。为探究其作用机制，研究者进行实验，结果如图2。 GAPDH蛋白作为________，可排除________等对实验结果的干扰。除已设置空白对照组外，甲组至丁组分别用________、miR-486-5p、miR-486-5p的抑制剂、________处理HSF。 （4）综合（2）（3）实验结果，推测脂肪干细胞的外泌体可促进皮肤创面愈合的机理是________（2分）。 20．（11分，除标记外，每空1分）学习以下材料，回答（1）～（4）题。 线粒体新角色——睡眠节律调节器 果蝇中枢神经系统中存在着进行睡眠稳态调控的D神经元，其兴奋可诱导和维持睡眠，睡眠剥夺（强制唤醒）后D神经元的兴奋会被抑制。D神经元线粒体内膜上分布着各种转运蛋白（如图1），与睡眠状态相比，睡眠剥夺果蝇D神经元中这些转运蛋白对应基因的转录水平均显著上调。 D神经元耗能不足会发生“电子泄漏”，生成活性氧，当活性氧的生成速率高于机体消除能力时，会破坏线粒体膜结构，进而出现线粒体碎片化（裂变）。裂变至一定程度，线粒体与内质网接触增强，内质网广阔的膜结构帮助线粒体片段融合、修复，损伤严重的片段会经自噬作用降解。检测不同条件下D神经元中线粒体数量和体积，结果如图2。研究也发现人工诱导线粒体融合可使D神经元的兴奋性增加，睡眠变长，阻碍线粒体融合会使果蝇“重度失眠”；而调控线粒体裂变则相反。证明线粒体不仅是能量工厂，更是关键的睡眠节律调节器。 除D神经元外，机体其他细胞也会在睡眠时进行线粒体融合、修复。睡眠是优化能量代谢效率的关键生命活动，充足的睡眠对机体健康至关重要。 （1）图1线粒体内膜为有氧呼吸第________阶段的场所，H+通过Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ运至线粒体膜间隙，并以________方式通过ATP合成酶，进而生成大量ATP，最终通过转运蛋白sesB运输至细胞质基质，为D神经元的生命活动供能。 （2）综合文中信息，完善短期睡眠剥夺后D神经元中发生的调控过程________。 （3）针对这一调控过程的理解正确的有________（2分）。 A．可通过抑制活性氧的产生，促进线粒体裂变 B．过表达促进线粒体裂变的蛋白，睡眠减少 C．自噬可有效清除线粒体受损区域，利于其修复 D．体现线粒体、内质网、溶酶体等分工合作，维持机体稳态、 （4）人体中也存在类似的睡眠调控神经元，其调控睡眠的机理与D神经元相同。请结合图2解释，在日常学习生活中应规避长期睡眠不足的原因________（2分）。 21．（10分，除标记外，每空2分）内共生理论认为光合蓝藻（蓝细菌）内共生于非光合作用的真核寄主细胞，形成叶绿体，最终进化出光合真核细胞、科研人员利用改造的工程蓝藻和芽殖酵母探索内共生的机理。 （1）光合蓝藻与芽殖酵母共有的细胞器是________。 （2）科研人员用基因工程技术构建嵌入工程蓝藻的芽殖酵母。 ①将图1中的质粒导入光合蓝藻细胞中，质粒携带的基因a、b、c通过________过程插入到光合蓝藻DNA中。利用含________的培养基筛选得到改造成功的工程蓝藻S。 ②如图2所示，用药物诱导产生ATP供应不足的代谢缺陷型芽殖酵母，再将蓝藻S转入其中，获得嵌入蓝藻S的芽殖酵母Q。结合图1和图2分析，芽殖酵母Q光反应生成的ATP一方面用于光合作用的________过程；另一方面运出蓝藻S：用于生命活动。 （3）（每空2分）利用野生型芽殖酵母和芽殖酵母Q进一步研究，得到以下两个实验结果，它们是否可作为支持内共生理论的证据？请分别评价并阐明理由，将答案分别书写在答题卡的上下两条横线上。 结果1：比较野生型芽殖酵母和芽殖酵母Q在昼夜交替条件和无光照条件下的繁殖速度，发现昼夜交替条件下芽殖酵母繁殖速度比野生型芽殖酵母快，无光照条件下，则相反。 结果2：显微镜下观察芽殖酵母Q繁殖若干代后的细胞结构，发现芽殖酵母Q的后代细胞中依然完整存在蓝藻S。 结果1：________。 结果2：________。 （4）真核细胞中，线粒体和叶绿体的形成是进化历程中的重要事件，试分析它们的形成对细胞和生命系统发展的意义：________（2分）。 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 第二单元 细胞的结构、功能和物质运输 （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．（新情境·苔藓—固氮蓝细菌共生体）喀斯特地区岩石裸露，水土流失严重，分布有苔藓—固氮蓝细菌共生体。苔藓保护蓝细菌免受高温强光影响，蓝细菌为苔藓提供氮源。下列关于两种生物的叙述，错误的是（　　） A．均为自养生物 B．捕获光能的色素种类完全相同 C．共同改善氮输入，促进植物定居 D．有望用于喀斯特地区的生态修复 【答案】B 【解析】A、苔藓属于植物，含有叶绿体可进行光合作用合成有机物；固氮蓝细菌为原核生物，含有光合色素也可进行光合作用合成有机物，二者均为自养生物，A正确； B、苔藓捕获光能的色素为叶绿素和类胡萝卜素，蓝细菌捕获光能的色素为叶绿素和藻蓝素，二者色素种类不完全相同，B错误； C、蓝细菌可通过固氮作用为该区域提供氮源，二者共同改善区域氮输入，提升土壤肥力，可促进其他植物定居，C正确； D、该共生体可适应喀斯特地区的恶劣环境，还可改善土壤氮含量，因此有望用于喀斯特地区的生态修复，D正确。 2．（新情境·核盘菌）核盘菌是一种真菌，可通过分泌纤维素酶破坏油菜等植物细胞壁的完整性。下列相关叙述不正确的是（　　） A．核盘菌的遗传物质为DNA，细胞内也存在RNA B．纤维素酶是由多种氨基酸组成的生物大分子，具有高效性 C．纤维素酶的加工、运输与核盘菌的内质网及高尔基体有关 D．油菜细胞壁被破坏后失去了选择透过性，导致细胞内容物外流 【答案】D 【解析】A、核盘菌是具有细胞结构的真核生物，所有细胞生物的遗传物质都是DNA，细胞内可发生转录过程，因此也存在mRNA、tRNA等RNA，A正确； B、纤维素酶的本质是蛋白质，蛋白质是以多种氨基酸为单体脱水缩合形成的生物大分子，酶作为生物催化剂具有高效性的特点，B正确； C、核盘菌是真核生物，含有内质网、高尔基体等细胞器，纤维素酶属于分泌蛋白，其加工、运输过程需要内质网和高尔基体的参与，C正确； D、植物细胞壁本身是全透性结构，不具有选择透过性，选择透过性是细胞膜的功能特性，D错误。 3．（新情境·柽柳）柽柳叶片上存在特殊的泌盐结构——盐腺。盐腺中存在分泌细胞和收集细胞，两种细胞间形成丰富的胞间连丝，分泌细胞的细胞壁多有突起。下列叙述错误的是（　　） A．细胞壁作为系统的边界，具有支持和保护作用 B．柽柳叶片中的泌盐结构可能利于其适应高盐环境 C．盐腺分泌细胞中的线粒体数量多于叶片表皮细胞 D．盐腺两种细胞间可通过胞间连丝进行物质运输和信息传递 【答案】A 【解析】A、细胞作为生命系统的边界是细胞膜，细胞壁具有全透性，无法控制物质进出细胞，仅具有支持和保护作用，不属于系统的边界，A错误； B、柽柳的泌盐结构可将体内多余的盐分排出体外，避免高盐环境对细胞造成损伤，有利于其适应高盐环境，B正确； C、盐腺分泌细胞分泌盐分的过程需要消耗能量，线粒体是细胞的“动力车间”，可提供能量，因此代谢旺盛的分泌细胞中线粒体数量多于代谢较弱的叶片表皮细胞，C正确； D、胞间连丝是植物细胞间进行物质运输和信息传递的特有通道，两种细胞间有丰富的胞间连丝，可通过该结构完成信息交流和物质运输，D正确。 4．胞间连丝是贯穿两个相邻植物细胞的管状结构，如下图。下列关于胞间连丝的推测，错误的是（　　） A．有助于多细胞生物形成有序的细胞“社会” B．①②为高尔基体，连通相邻细胞的生物膜系统 C．是相邻细胞间进行信息交流的通道 D．可能成为病毒在细胞间传播的通道 【答案】B 【解析】A、胞间连丝通过物质交换和信号传递，协调相邻细胞的生命活动，是多细胞植物细胞间协同作用的重要结构，符合“细胞社会”的有序性，A正确； B、胞间连丝的核心结构是内质网衍生的管状结构，穿过细胞壁，连接相邻细胞的细胞质，而非高尔基体，B错误； C、胞间连丝可传递RNA、蛋白质等信号分子，是植物细胞间信息交流的重要途径，C正确； D、某些植物病毒（如烟草花叶病毒）可通过胞间连丝在细胞间扩散，甚至通过修饰胞间连丝的孔径提高传播效率，D正确。 5．肠道菌群失衡会导致某些疾病的发生。科研人员从人的粪便和土壤中分离出丁酸梭菌，发现其厌氧培养的过滤物中含有较少的脂肪酸，具有极强的整肠作用，它可抑制肠道中的致病菌，促进肠道中有益菌如双歧杆菌和乳酸菌的生长。下列有关丁酸梭菌的叙述，正确的是（　　） A．丁酸梭菌属于生命系统结构层次中的细胞和个体层次 B．丁酸梭菌细胞旺盛的代谢活动依赖复杂的生物膜系统 C．丁酸梭菌是一种没有中心体的厌氧细菌，因而不能进行细胞分裂 D．丁酸梭菌与支原体都属于原核生物，都具有细胞壁和细胞膜 【答案】A 【解析】A、丁酸梭菌为单细胞原核生物，在生命系统层次中属于细胞层次和个体层次，A正确； B、原核生物仅有细胞膜，无细胞器膜和核膜，因此不具有复杂的生物膜系统，其代谢活动不依赖于此，B错误； C、丁酸梭菌通过二分裂增殖，该过程无需中心体（中心体为真核生物细胞分裂所需），因此无中心体并不影响其分裂，C错误； D、支原体是原核生物中唯一没有细胞壁的类群，因此丁酸梭菌有细胞壁而支原体无，D错误。 6．胆固醇不溶于水，作为动物细胞膜的重要成分，可调节膜的流动性和稳定性。基于分子结构的特点推测胆固醇位于细胞膜的（　　） A．外表面 B．内表面 C．磷脂双分子层之间 D．贯穿磷脂双分子层 【答案】C 【解析】磷脂双分子层之间是磷脂分子疏水尾部聚集的疏水环境，胆固醇为脂溶性疏水物质，插入此处可调节磷脂分子的运动，进而调节膜的流动性和稳定性，C正确，ABD错误。 7．研究团队开发了线粒体胶囊移植新技术（基本原理如图），数据显示，与游离状态的线粒体相比，被包裹的线粒体胶囊产生更多的ATP，且仅有约10%的供体线粒体与受体细胞内的溶酶体融合。关于该技术以下说法错误的是（　　） A．过程1体现了细胞膜具有一定的流动性 B．“胶囊壳”可以有效维持供体线粒体的活性 C．除细胞膜外红细胞无其他膜结构，安全性高 D．受体细胞溶酶体溶解“胶囊壳”释放线粒体 【答案】D 【解析】A、过程1为线粒体胶囊与受体细胞发生膜融合，膜融合的结构基础是细胞膜具有一定的流动性，A正确； B、题干明确“与游离状态的线粒体相比，被包裹的线粒体胶囊产生更多的ATP”，说明胶囊壳可以为线粒体提供相对稳定的环境，有效维持供体线粒体的活性，B正确； C、哺乳动物成熟红细胞没有细胞核和其他具膜细胞器，仅含有细胞膜一种生物膜，用其制备胶囊壳不会引入其他膜类杂质，安全性高，C正确； D、题干显示仅有约10%的供体线粒体与受体细胞内的溶酶体融合，说明绝大多数线粒体不需要经过溶酶体溶解胶囊壳的过程，胶囊壳是通过与受体细胞膜融合直接将线粒体释放到细胞质基质中，D错误。 8．核糖体是广泛存在于细胞生物体内的一种重要细胞器。研究表明，在形成肽键时，由rRNA组成的肽酰转移酶中心发挥着重要作用。下列说法错误的是（　　） A．核糖体的形成一定与核仁密切相关 B．rRNA具有降低化学反应活化能的作用 C．有些细胞器如线粒体和叶绿体中也存在rRNA D．核糖体是不具有膜结构的细胞器，但含有P元素 【答案】A 【解析】A、核糖体的形成不一定与核仁相关，如原核生物，没有核仁，但含有核糖体，A错误； B、在形成肽键时，由rRNA组成的肽酰转移酶中心发挥着重要作用，说明rRNA具有降低化学反应活化能的作用，B正确； C、在线粒体、叶绿体中都存在着核糖体，所以叶绿体和线粒体中也存在rRNA，C正确； D、核糖体由rRNA和蛋白质构成，rRNA中含有P元素，D正确。 9．下图为植物细胞两个重要的细胞器，相关叙述错误的是（　　） A．①是光合作用的场所 B．②是蛋白质加工的场所 C．都具有双层膜结构 D．都与有机物合成有关 【答案】C 【解析】图①是叶绿体，双层膜结构，进行光合作用的场所，可以制造有机物；图②是内质网，单层膜结构，粗面内质网可以加工蛋白质，光面内质网可以参与脂质等有机物的合成，C错误。 10．重金属镉会引发动物细胞内质网结构改变、高尔基体扩张、溶酶体膜易破裂，这些细胞器的改变不会直接影响（　　） A．胰岛素的合成与加工 B．mRNA与核糖体的结合 C．衰老细胞器的分解 D．抗原的加工与呈递 【答案】B 【解析】A、胰岛素属于分泌蛋白，其合成与加工需要内质网、高尔基体参与，题干中内质网结构改变、高尔基体扩张会直接影响该过程，A错误； B、mRNA与核糖体的结合是翻译的起始步骤，发生在细胞质基质中，该过程不涉及内质网、高尔基体、溶酶体，B正确； C、溶酶体是“消化车间”，可分解衰老、损伤的细胞器，溶酶体膜易破裂会直接影响衰老细胞器的分解过程，C错误； D、抗原的加工与呈递过程需要溶酶体处理抗原，同时需要内质网、高尔基体参与抗原肽的转运和呈递，D错误。 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．植物体内的有机酸主要通过有氧呼吸第二阶段合成，而后进入细胞质基质，再通过液泡膜上的载体蛋白进入液泡；当液泡中有机酸浓度达到一定水平，会被运出液泡降解（如图）。下列叙述错误的是（　　） A．有机酸的产生部位是线粒体内膜 B．H+进入液泡的方式属于主动运输 C．转运柠檬酸进出液泡的蛋白不同 D．液泡可以调节植物细胞内的环境 【答案】A 【解析】A、植物体内的有机酸主要通过有氧呼吸第二阶段合成，产生部位是线粒体基质，A错误； B、由题图可知，H+进入液泡需要消耗ATP水解释放的能量，也需要载体蛋白，故为主动运输，B正确； C、由题图可知柠檬酸出液泡的方式为主动运输，进入液泡的方式是协助扩散，据此可推测转运柠檬酸进出液泡的蛋白不同，C正确； D、液泡中糖类、盐类等物质的浓度往往很高，导致成熟植物细胞质内的水分子大量进入液泡，因此可以调节植物细胞内的环境，D正确。 13．马达蛋白能催化ATP水解，利用其中高能磷酸键的转移势能沿着骨架定向行走，将所携带的细胞器或大分子物质送到指定位置，马达蛋白每行走一步需要消耗一个ATP分子（如图）。下列相关叙述正确的是（　　） A．ATP依次水解三个磷酸基团均产生较高的转移势能 B．马达蛋白具有可逆结合细胞骨架的蛋白结构区域 C．马达蛋白同时具有ATP合成酶与水解酶的活性 D．代谢旺盛的细胞因消耗大量ATP，物质运输速率低 【答案】B 【解析】A、细胞中往往ATP中末端的磷酸基团具有较高的转移势能，A错误； B、马达蛋白是指细胞内在ATP驱动下沿着细胞骨架定向运输“货物”的蛋白，马达蛋白具有可逆结合细胞骨架的蛋白结构区域，B正确； C、分析题意可知，马达蛋白能催化ATP水解，故马达蛋白具有ATP水解酶的活性，C错误； D、细胞代谢旺盛时，ATP的水解速率和ATP的合成速率都升高，两者处于平衡状态，物质运输速率不会降低，D错误。 14．哺乳动物呼吸道多纤毛细胞形成运动纤毛的过程如图所示，下列叙述错误的是（　　） A．中心粒并未形成中心体 B．形成纤毛需核糖体参与 C．有纺锤体的形成和消失 D．发生了基因选择性表达 【答案】C 【解析】A、图中中心粒并未组合形成中心体，而是移动并产生运动纤毛，A正确； B、纤毛的主要成分是蛋白质，而蛋白质的合成场所是核糖体，B正确； C、该过程并未发生细胞分裂，没有纺锤体的形成和消失，C错误； D、图中过程，细胞发生分化，而细胞分化的本质是基因的选择性表达，D正确。 15．某蛋白质从细胞质基质进入线粒体基质的基本步骤如下图所示。下列叙述正确的是（　　） A．靶向序列引导蛋白质定位到线粒体 B．前体蛋白通过胞吞进入线粒体基质 C．活化蛋白与前体蛋白氨基酸数目相同 D．该蛋白由核基因和线粒体基因共同编码 【答案】A 【解析】A、由图可知，前体蛋白包含一段靶向序列，靶向序列与位于线粒体外膜上的受体结合后，引导该前体蛋白通过某种通道进入线粒体内，A正确； B、由图可知，前体蛋白通过贯穿线粒体内膜和外膜的某种通道进入线粒体内，不是胞吞方式，B错误； C、由图可知，该前体蛋白进入线粒体后，在蛋白酶的催化作用下分解为靶向序列和活化蛋白，因此活化蛋白的氨基酸数目少于前体蛋白，C错误； D、根据题干可知，该蛋白质由细胞质基质进入线粒体基质，说明其是在细胞质中的核糖体上合成的，因此是由核基因编码的，D错误。 第二部分 本部分共6题，共70分。 16．（14分，除标记外，每空1分）多细胞生物如何控制器官大小是生物学的基础问题，研究者揭示了细胞代谢在果蝇器官大小调控中的重要作用。 （1）Yki蛋白对于果蝇器官发育至关重要，细胞质中的Yki蛋白通过________（细胞结构）进入细胞核，并启动促增殖基因的转录。 （2）遗传学筛选发现，dOg基因突变后果蝇的眼睛显著变小。dOg是细胞呼吸的关键酶，具有________酮戊二酸（KG）转化为琥珀酸的作用。研究者用外源的KG处理正常果蝇，检测Yki蛋白含量，结果如图1，请简要分析dOg基因突变导致眼睛变小的原因________（3分）。 （3）研究者推测，KG可以促进Yki蛋白质中特定氨基酸的修饰，从而影响蛋白质含量。研究者将Yki蛋白质的特定氨基酸进行改造，如YkiP353A代表第353位的P变为A，结果如图2，Yki被羟基化的位点是________（2分）。 YkiP353A YkiP78A （4）进一步推测，KG通过酶PH4B发挥作用，而非直接作用于Yki。为了证实上述推测，请补充下表中的实验设计和预期结果。 对照组 实验组 果蝇 ________ ________ 实验处理 ________ ________ 检测指标：Yki蛋白质含量 实验组________对照组 A．野生型 B．PH4B缺失突变体 C．等量KG D．等量生理盐水 （5）与正常条件相比，果蝇在饥饿条件下KG水平增加约16倍。请结合上述信息，从物质与能量观角度简述这一变化的生物学意义________（2分）。 【答案】（1）核孔 （2）催化 dOg突变后KG含量增加→导致Yki含量降低→细胞增殖减弱，细胞数量减少（3分） （3）78（2分） （4）A B C C 大于 （5）饥饿时，KG含量增加导致细胞增殖减弱，细胞中的物质能量更多用于细胞呼吸等作用利于个体生存（2分） 【解析】（1）蛋白质通过核孔进入细胞核。 （2）酶具有催化作用。结合题干信息和题图1可知，基因突变导致其催化的KG转化为琥珀酸的反应受阻，KG含量升高，KG处理正常果蝇后Yki蛋白含量降低，进而导致细胞增殖减弱，细胞数量减少，所以果蝇的眼睛显著变小。 （3）分析题图2可知，YkiWT在KG处理下Yki蛋白质含量明显降低，说明KG促进Yki的修饰和降解，Ykiᴾ³⁵³ᴬ突变体在KG处理下Yki蛋白质含量仍降低，与野生型类似，说明该位点不影响KG的作用，而Ykiᴾ⁷⁸ᴬ突变体在KG处理下Yki蛋白质含量无明显变化，表明该位点突变阻断了KG的作用，即Yki被羟基化的位点是78。 （4）该实验为了验证KG通过酶PH4B发挥作用，而非直接作用于Yki，因此实验的自变量是酶PH4B的有无，因此对照组为野生型果蝇，实验组为PH4B缺失突变体果蝇，向对照组和实验组中添加等量的KG，检测Yki蛋白质含量。结合第（2）小问分析，KG处理后Yki蛋白含量降低，故实验组PH4B缺失突变体加入等量KG，由于缺少酶PH4B，KG无法发挥作用，Yki蛋白质含量应高于对照组。 （5）与正常条件相比，果蝇在饥饿条件下KG含量增加导致细胞增殖减弱，细胞中的物质能量更多用于细胞呼吸等作用利于个体生存。 17．（14分，除标记外，每空2分）精准标记和追踪活细胞表面和内部的有机物，是认识生命现象的基础。2022年诺贝尔化学奖授予3位科学家，表彰他们在点击化学和正交生物学方面的贡献。其中，正交生物学在活细胞标记实验中有很高的应用价值。 （1）点击化学的代表反应为铜催化的叠氮-炔基环加成反应，铜作为无机催化剂，其催化动力极高，但该方法不能直接应用于活细胞，原因是________。 （2）经过研究，科学家发现环辛炔和叠氮化合物之间可以在适合的生理条件下实现快速环加成反应，且无需催化剂进行催化。将纯化的糖蛋白进行叠氮修饰，在缓冲体系中溶解、保温孵育过夜，蛋白印迹可检测环辛炔与糖蛋白的结合情况，酶标抗体可用于检测体系中存在的糖蛋白，检测如图1。 ①第1组反应物应为________，起对照作用。 ②据图1推测，CuSO4存在会导致________。 ③上述实验的结论是________。 （3）为进一步证实环辛炔和叠氮化合物在活细胞标记中的功能可靠性，科学家将带荧光基团的环辛炔与带有叠氮化合物的活细胞混合，一段时间后检测反应体系中的荧光量，结果如图2。 科学家认为，据图2可以确定带荧光基团的环辛炔和叠氮化合物在活细胞标记中的功能是可靠的，作出判断的依据是________。这种标记活细胞中特定有机物的方法，称为正交生物学。 （4）科学家利用正交生物学原理标记活性。在25℃下进行标记和孵育，在1小时内先后从实验体系中定时提取单个细胞，观察I~M时间点时细胞表面和细胞内部的荧光标记结果，如图3。 据图3细胞表面和细胞内部白色箭头指示的荧光区域范围的变化，带有荧光标记的细胞结构包括________。 （5）除了可以避免活细胞标记时带入过多的铜离子，你认为正交生物学应用于活细胞标记的优势还包括________（1）分。 【答案】（1）铜是人体必需的微量元素，但不能过量摄入。铜对活细胞毒害作用较大，产生毒性氧自由基，引起线粒体代谢反应异常、启动细胞凋亡等 （2）纯化糖蛋白溶解在不含环辛炔和CuSO4的等体积缓冲液中 降低糖蛋白的识别作用 带有叠氮化合物修饰的糖蛋白可以与环辛炔结合，产生条带 （3）有叠氮化合物时，随环辛炔浓度和时间增加，荧光量上升，说明带荧光的环辛炔可与叠氮化合物结合；无叠氮化合物时，无荧光量，说明带荧光的环辛炔不能直接结合到细胞表面 （4）糖被/糖蛋白、粗面内质网、高尔基体（带寡糖、聚糖的结构） （5）反应迅速、灵敏；不干扰其他生化反应过程；带有荧光便于观察检测；化合物有半衰期，在活细胞中代谢后减小毒害积累（1分） 【解析】（1）铜是人体必需的微量元素，但不能过量摄入。铜对活细胞毒害作用较大，产生毒性氧自由基，引起线粒体代谢反应异常、启动细胞凋亡等，因此该方法不能直接应用于活细胞。 （2）①蛋白印迹可检测环辛炔与糖蛋白的结合情况，酶标抗体可用于检测体系中存在的糖蛋白，第1组无蛋白质印记检测条带，而有酶标抗体检测条带，因此反应物应为纯化糖蛋白溶解在不含环辛炔和CuSO4的等体积缓冲液中。②第3组加入环辛炔和CuSO4的酶标抗体检测无条带，而其它均有条带，说明CuSO4存在会降低糖蛋白的识别作用。③将纯化的糖蛋白进行叠氮修饰，加环辛炔出现蛋白质印记条带，说明带有叠氮化合物修饰的糖蛋白可以与环辛炔结合，产生条带。 （3）结合图2可知，有叠氮化合物时，随环辛炔浓度和时间增加，荧光量上升，说明带荧光的环辛炔可与叠氮化合物结合；无叠氮化合物时，无荧光量，说明带荧光的环辛炔不能直接结合到细胞表面，可以确定带荧光基团的环辛炔和叠氮化合物在活细胞标记中的功能是可靠的。 （4）三个氮相连的叠氮化合物与含有碳碳三键的环辛炔之间无需催化剂催化，即可快速连接在一起。据此可以将细胞表面的寡糖链进行叠氮修饰，将荧光基团与含有碳碳三键的环辛炔连接，利用叠氮化合物与环辛炔之间连接即可用荧光基团标记细胞。糖蛋白分布在细胞膜表面，需要内质网和高尔基体的加工，因此能在光学显微镜下观察到荧光的结构有糖被/糖蛋白（细胞膜）、粗面内质网、高尔基体。 （5）正交生物学应用于活细胞标记的优势还包括反应迅速、灵敏；不干扰其他生化反应过程；带有荧光便于观察检测；化合物有半衰期，在活细胞中代谢后减小毒害积累。 18．（9分，除标记外，每空2分）吸烟是导致慢性阻塞性肺疾病（COPD）的首要发病因素。银杏叶提取物（GBE）对COPD具有一定的治疗效果，科研人员对此机制进行研究。 （1）科研人员将构建的COPD模型大鼠分为两组，其中GBE组连续多日腹腔注射GBE进行治疗。六周后，显微镜下观察各组大鼠支气管管腔大小，如图1。 图1结果显示________，说明GBE对COPD导致的支气管症状有一定缓解作用。 （2）（每空1分）自噬是一种真核细胞降解受损细胞器、错误折叠蛋白质和病原体的正常代谢机制，在巨噬细胞吞噬、调节免疫应答等过程中起重要作用。自噬过程如图2，自噬体与溶酶体融合后形成自噬性溶酶体，溶酶体内含有________，可降解受损的细胞器。 COPD模型组大鼠肺泡巨噬细胞自噬被激活，但细胞内自噬体和溶酶体正常融合受阻，导致受损细胞器降解受阻而异常堆积，影响细胞正常代谢。电镜结果显示，与COPD模型组相比较，GBE组细胞中自噬体数量________，自噬性溶酶体数量________，推测GBE可通过促进自噬体和溶酶体正常融合进一步促进自噬。 （3）已知PI3K蛋白表达水平下降，会导致自噬程度增强。为验证GBE能够通过PI3K蛋白来促进细胞自噬。设计实验如下表，请对下表中不合理之处进行修正________。 组别 实验材料 检测指标 预期结果 对照组 正常组大鼠肺泡巨噬细胞 PI3K蛋白含量 实验组高于对照组 实验组 GBE组大鼠肺泡巨噬细胞 （4）基于上述信息，请提出一个可以进一步研究的问题，以完善GBE的作用机制________。 【答案】（1）GBE组支气管管腔大于COPD模型组但小于正常组 （2）（每空1分）多种水解酶 减少 增多 （3）对照组应选用COPD组大鼠肺泡巨噬细胞；预期结果应为实验组低于对照组 （4）GBE如何参与PI3K蛋白的调控；PI3K蛋白调节细胞自噬的机制；GBE促进自噬体与溶酶体融合的机制 【解析】（1）对比正常组和COPD模型组的支气管结构，COPD模型组支气管比对照组狭窄，对比GBE组和COPD模型组的支气管结构，GBE组支气管比COPD模型组的支气管扩大，但仍小于正常组的支气管直径，说明GBE可以缓解COPD导致的支气管管腔狭窄等症状。 （2）溶酶体内含有多种水解酶，可降解受损的细胞器。由题干“COPD模型组大鼠肺泡巨噬细胞自噬被激活，但细胞内自噬体和溶酶体正常融合受阻”及“推测GBE可通过促进自噬体和溶酶体正常融合进一步促进自噬”可以推知，GBE组细胞内自噬体可以和溶酶体正常融合，因此GBE组细胞中自噬体数量减少，自噬性溶酶体数量增加。 （3）该实验目的是验证GBE可以通过PI3K蛋白来促进细胞自噬，因此自变量为对COPD模型鼠是否进行GBE处理，因此实验材料对照组也需要选择COPD模型鼠肺泡巨噬细胞，根据题干信息推测，GBE可以通过减少PI3K蛋白含量来促进细胞自噬，因此预期结果应为实验组PI3K蛋白含量低于对照组。 （4）根据以上信息，要想进一步完善GEB的作用机理，需要在以下几个方面入手进行研究：①GBE如何参与PI3K蛋白的调控②PI3K蛋白调节细胞自噬的机制③GBE促进自噬体与溶酶体融合的机制等。 19．（12分，除标记外，每空1分）外泌体是细胞产生的一种释放到细胞外的具膜小泡，在细胞间信息交流中发挥重要作用。研究发现来源于脂肪干细胞的外泌体可促进皮肤创面愈合。 （1）外泌体膜的主要成分是________，它能与靶细胞膜融合，将其携带的miRNA等物质释放到靶细胞内。 （2）研究者用________冲洗脂肪组织获得来源于脂肪干细胞的外泌体悬液，将其注射到皮肤损伤的模型小鼠皮下，对照组注射等体积PBS缓冲液，结果如图1。 结果显示来源于脂肪干细胞的外泌体可促进皮肤创面愈合，依据是________（2分）。 已知皮肤创面愈合与人皮肤成纤维细胞（HSF）的迁移增殖有关。结合实验结果可以推测来源于脂肪干细胞的外泌体促进皮肤创面愈合是因为________（2分）。 （3）研究证实外泌体内的miR-486-5p（miRNA的一种）会影响HSF的迁移增殖。为探究其作用机制，研究者进行实验，结果如图2。 GAPDH蛋白作为________，可排除________等对实验结果的干扰。除已设置空白对照组外，甲组至丁组分别用________、miR-486-5p、miR-486-5p的抑制剂、________处理HSF。 （4）综合（2）（3）实验结果，推测脂肪干细胞的外泌体可促进皮肤创面愈合的机理是________（2分）。 【答案】（1）蛋白质和脂质 （2）PBS缓冲液 注射外泌体组的小鼠皮肤创面愈合较快，注射PBS缓冲液的对照组愈合较慢（2分） 外泌体促进HSF的迁移增殖（2分） （3）对照 细胞培养操作、细胞取样量、蛋白质检测方法 与miR-486-5p碱基种类、数目相同但序列不同的miRNA miR-486-5p及其抑制剂 （4）外泌体可通过miR-486-5p抑制人皮肤成纤维细胞Sp5蛋白的表达，进而促进人皮肤成纤维细胞的迁移增殖（2分） 【解析】（1）外泌体膜为生物膜，生物膜的主要成分是脂质和蛋白质。 （2）实验应遵循单一变量原则，对照组注射等体积PBS缓冲液，所以用PBS缓冲液冲洗脂肪组织获得来源于脂肪干细胞的外泌体悬液，将其注射到皮肤损伤的模型小鼠皮下。结果显示来源于脂肪干细胞的外泌体可促进皮肤创面愈合，依据是注射外泌体组的小鼠皮肤创面愈合较快，注射PBS缓冲液的对照组愈合较慢。结合实验结果可以推测来源于脂肪干细胞的外泌体促进皮肤创面愈合是因为外泌体促进HSF的迁移增殖。 （3）剧图分析，GAPDH蛋白作为对照，可排除细胞培养操作、细胞取样量、蛋白质检测方法等对实验结果的干扰。除已设置空白对照组外，甲组至丁组分别用与miR-486-5p碱基种类、数目相同但序列不同的miRNA、miR-486-5p、miR-486-5p的抑制剂、miR-486-5p及其抑制剂处理HSF。 （4）综合（2）（3）实验结果，推测脂肪干细胞的外泌体可促进皮肤创面愈合的机理是外泌体可通过miR-486-5p抑制人皮肤成纤维细胞Sp5蛋白的表达，进而促进人皮肤成纤维细胞的迁移增殖。 20．（11分，除标记外，每空1分）学习以下材料，回答（1）～（4）题。 线粒体新角色——睡眠节律调节器 果蝇中枢神经系统中存在着进行睡眠稳态调控的D神经元，其兴奋可诱导和维持睡眠，睡眠剥夺（强制唤醒）后D神经元的兴奋会被抑制。D神经元线粒体内膜上分布着各种转运蛋白（如图1），与睡眠状态相比，睡眠剥夺果蝇D神经元中这些转运蛋白对应基因的转录水平均显著上调。 D神经元耗能不足会发生“电子泄漏”，生成活性氧，当活性氧的生成速率高于机体消除能力时，会破坏线粒体膜结构，进而出现线粒体碎片化（裂变）。裂变至一定程度，线粒体与内质网接触增强，内质网广阔的膜结构帮助线粒体片段融合、修复，损伤严重的片段会经自噬作用降解。检测不同条件下D神经元中线粒体数量和体积，结果如图2。研究也发现人工诱导线粒体融合可使D神经元的兴奋性增加，睡眠变长，阻碍线粒体融合会使果蝇“重度失眠”；而调控线粒体裂变则相反。证明线粒体不仅是能量工厂，更是关键的睡眠节律调节器。 除D神经元外，机体其他细胞也会在睡眠时进行线粒体融合、修复。睡眠是优化能量代谢效率的关键生命活动，充足的睡眠对机体健康至关重要。 （1）图1线粒体内膜为有氧呼吸第________阶段的场所，H+通过Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ运至线粒体膜间隙，并以________方式通过ATP合成酶，进而生成大量ATP，最终通过转运蛋白sesB运输至细胞质基质，为D神经元的生命活动供能。 （2）综合文中信息，完善短期睡眠剥夺后D神经元中发生的调控过程________。 （3）针对这一调控过程的理解正确的有________（2分）。 A．可通过抑制活性氧的产生，促进线粒体裂变 B．过表达促进线粒体裂变的蛋白，睡眠减少 C．自噬可有效清除线粒体受损区域，利于其修复 D．体现线粒体、内质网、溶酶体等分工合作，维持机体稳态、 （4）人体中也存在类似的睡眠调控神经元，其调控睡眠的机理与D神经元相同。请结合图2解释，在日常学习生活中应规避长期睡眠不足的原因________（2分）。 【答案】（1）三 协助扩散/易化扩散 （2）增加 减少 增加 裂变 融合、修复 （3）BCD（2分） （4）据图2可知，解除睡眠剥夺后，可以修复因睡眠剥夺导致裂变的线粒体；但长期睡眠不足会导致裂变的线粒体得不到及时、有效的融合、修复，影响细胞正常功能（2分） 【解析】（1）有氧呼吸共三个阶段，第三阶段的场所就是线粒体内膜；由图1可知H+先被转运蛋白泵到线粒体膜间隙，使得膜间隙H+浓度高于线粒体基质，H+顺浓度梯度通过ATP合成酶，且不需要消耗额外能量，因此运输方式为协助扩散（易化扩散）。 （2）结合题干信息可知，与睡眠状态相比，睡眠剥夺果蝇D神经元中转运蛋白对应基因的转录水平均显著上调，ATP合成增加，睡眠剥夺（强制唤醒）后D神经元的兴奋会被抑制，D神经元耗能不足，ATP消耗减少，ATP总量增加；D神经元耗能不足会发生“电子泄漏”，引发电子泄漏、活性氧积累，最终破坏线粒体膜诱导线粒体碎片化，因此第三个框（引发线粒体________）填裂变。裂变到一定程度后，内质网会帮助线粒体片段完成融合修复，最终恢复D神经元兴奋性，因此最后一个空（最终引发线粒体________）填融合、修复。 （3）A、由题意可知，活性氧积累才会促进线粒体裂变，因此抑制活性氧产生会抑制（而非促进）线粒体裂变，A错误； B、由题可知“诱导线粒体融合可使D神经元兴奋性增加，睡眠变长，调控线粒体裂变则相反”，因此过表达促进线粒体裂变的蛋白会抑制D神经元兴奋性，最终导致睡眠减少，B正确； C、由题可知“损伤严重的片段会经自噬作用降解”，清除受损片段后，更利于线粒体剩余部分修复，C正确； D、该过程中，线粒体发生裂变/融合，内质网辅助修复，溶酶体参与自噬降解损伤，多种细胞器分工合作，共同维持睡眠节律（机体稳态），D正确。 （4）分析图2，对比三组实验可知：短期睡眠剥夺会让线粒体裂变，表现为线粒体数量增加、平均体积减小，而短期睡眠剥夺后只要恢复睡眠（解除剥夺），线粒体就可以完成融合修复，数量和体积都恢复到接近正常水平，如果长期睡眠不足，线粒体持续处于裂变状态，受损线粒体始终得不到及时、充分的融合修复；一方面会导致调控睡眠的神经元兴奋性持续被抑制，引发长期睡眠紊乱，另一方面受损线粒体无法正常合成ATP，能量供应不足，会影响神经元乃至整个机体的正常生理功能，长期会危害健康，因此日常需要规避长期睡眠不足。 21．（10分，除标记外，每空2分）内共生理论认为光合蓝藻（蓝细菌）内共生于非光合作用的真核寄主细胞，形成叶绿体，最终进化出光合真核细胞、科研人员利用改造的工程蓝藻和芽殖酵母探索内共生的机理。 （1）光合蓝藻与芽殖酵母共有的细胞器是________。 （2）科研人员用基因工程技术构建嵌入工程蓝藻的芽殖酵母。 ①将图1中的质粒导入光合蓝藻细胞中，质粒携带的基因a、b、c通过________过程插入到光合蓝藻DNA中。利用含________的培养基筛选得到改造成功的工程蓝藻S。 ②如图2所示，用药物诱导产生ATP供应不足的代谢缺陷型芽殖酵母，再将蓝藻S转入其中，获得嵌入蓝藻S的芽殖酵母Q。结合图1和图2分析，芽殖酵母Q光反应生成的ATP一方面用于光合作用的________过程；另一方面运出蓝藻S：用于生命活动。 （3）（每空2分）利用野生型芽殖酵母和芽殖酵母Q进一步研究，得到以下两个实验结果，它们是否可作为支持内共生理论的证据？请分别评价并阐明理由，将答案分别书写在答题卡的上下两条横线上。 结果1：比较野生型芽殖酵母和芽殖酵母Q在昼夜交替条件和无光照条件下的繁殖速度，发现昼夜交替条件下芽殖酵母繁殖速度比野生型芽殖酵母快，无光照条件下，则相反。 结果2：显微镜下观察芽殖酵母Q繁殖若干代后的细胞结构，发现芽殖酵母Q的后代细胞中依然完整存在蓝藻S。 结果1：________。 结果2：________。 （4）真核细胞中，线粒体和叶绿体的形成是进化历程中的重要事件，试分析它们的形成对细胞和生命系统发展的意义：________（2分）。 【答案】（1）核糖体 （2）互换 氯霉素 暗反应 （3）（每空2分）结果1支持。昼夜交替条件下，芽殖酵母Q繁殖速率更快，说明嵌入蓝藻S的芽殖酵母Q有更充足的能量供应 结果2支持。芽殖酵母Q的后代中，依然存在完整的蓝藻S，说明其可作为细胞结构，随着芽殖酵母Q传给后代 （4）真核细胞的结构和功能复杂化、胞内的生命活动在特定区域进行、改善真核细胞的能量供应、形成能制造有机物（自养）的细胞（2分） 【解析】（1）光合蓝藻是原核生物，唯一的细胞器是核糖体，与芽殖酵母（真核生物）共有的细胞器是核糖体。 （2）①结合图示可知，质粒携带的基因a、b、c通过互换过程插入到光合蓝藻DNA中。基因b为氯霉素抗性基因，因此培养基中加入氯霉素来筛选工程蓝藻S。 ②光反应产生的ATP可以作用于暗反应的C3的还原，另一方面运出蓝藻S，用于生命活动。 （3）结果1支持。昼夜交替条件下，芽殖酵母Q繁殖速率更快，说明嵌入蓝藻S的芽殖酵母Q有更充足的能量供应。 结果2支持。芽殖酵母Q的后代中，依然存在完整的蓝藻S，说明其可作为细胞结构，随着芽殖酵母Q传给后代。 （4）线粒体和叶绿体的形成使得真核细胞的结构和功能复杂化、胞内的生命活动在特定区域进行、改善真核细胞的能量供应、形成能制造有机物（自养）的细胞。 1 / 17 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第二单元 细胞的结构、功能和物质运输 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 D A B A C D A C B 题号 11 12 13 14 15 答案 D A B C A 第二部分（本部分共6题，共70分。） 16．（14分，除标记外，每空1分） （1）核孔 （2）催化 dOg突变后KG含量增加→导致Yki含量降低→细胞增殖减弱，细胞数量减少（3分） （3）78（2分） （4）A B C C 大于 （5）饥饿时，KG含量增加导致细胞增殖减弱，细胞中的物质能量更多用于细胞呼吸等作用利于个体生存（2分） 17．（14分，除标记外，每空2分） （1）铜是人体必需的微量元素，但不能过量摄入。铜对活细胞毒害作用较大，产生毒性氧自由基，引起线粒体代谢反应异常、启动细胞凋亡等 （2）纯化糖蛋白溶解在不含环辛炔和CuSO4的等体积缓冲液中 降低糖蛋白的识别作用 带有叠氮化合物修饰的糖蛋白可以与环辛炔结合，产生条带 （3）有叠氮化合物时，随环辛炔浓度和时间增加，荧光量上升，说明带荧光的环辛炔可与叠氮化合物结合；无叠氮化合物时，无荧光量，说明带荧光的环辛炔不能直接结合到细胞表面 （4）糖被/糖蛋白、粗面内质网、高尔基体（带寡糖、聚糖的结构） （5）反应迅速、灵敏；不干扰其他生化反应过程；带有荧光便于观察检测；化合物有半衰期，在活细胞中代谢后减小毒害积累（1分） 18．（9分，除标记外，每空2分） （1）GBE组支气管管腔大于COPD模型组但小于正常组 （2）（每空1分）多种水解酶 减少 增多 （3）对照组应选用COPD组大鼠肺泡巨噬细胞；预期结果应为实验组低于对照组 （4）GBE如何参与PI3K蛋白的调控；PI3K蛋白调节细胞自噬的机制；GBE促进自噬体与溶酶体融合的机制 19．（12分，除标记外，每空1分） （1）蛋白质和脂质 （2）PBS缓冲液 注射外泌体组的小鼠皮肤创面愈合较快，注射PBS缓冲液的对照组愈合较慢（2分） 外泌体促进HSF的迁移增殖（2分） （3）对照 细胞培养操作、细胞取样量、蛋白质检测方法 与miR-486-5p碱基种类、数目相同但序列不同的miRNA miR-486-5p及其抑制剂 （4）外泌体可通过miR-486-5p抑制人皮肤成纤维细胞Sp5蛋白的表达，进而促进人皮肤成纤维细胞的迁移增殖（2分） 20．（11分，除标记外，每空1分） （1）三 协助扩散/易化扩散 （2）增加 减少 增加 裂变 融合、修复 （3）BCD（2分） （4）据图2可知，解除睡眠剥夺后，可以修复因睡眠剥夺导致裂变的线粒体；但长期睡眠不足会导致裂变的线粒体得不到及时、有效的融合、修复，影响细胞正常功能（2分） 21．（10分，除标记外，每空2分） （1）核糖体 （2）互换 氯霉素 暗反应 （3）（每空2分）结果1支持。昼夜交替条件下，芽殖酵母Q繁殖速率更快，说明嵌入蓝藻S的芽殖酵母Q有更充足的能量供应 结果2支持。芽殖酵母Q的后代中，依然存在完整的蓝藻S，说明其可作为细胞结构，随着芽殖酵母Q传给后代 （4）真核细胞的结构和功能复杂化、胞内的生命活动在特定区域进行、改善真核细胞的能量供应、形成能制造有机物（自养）的细胞（2分） 1 / 17 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $