精品解析：北京市第八十中学2026-2027学年高三上学期开学考试生物试题

北京市第八十中学2026—2027学年第一学期开学前阶段评价 高 三 生物 教学班级____________行政班级____________姓名____________考号____________ （考试时间90分钟 满分100分） 提示：试卷答案请一律填涂或书写在答题卡上，在试卷上作答无效。在答题卡上，选择题用2B铅笔作答，其他试题用黑色签字笔作答。 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. 原核生物分布广泛，种类多样，其共有特征不包括（ ） A. 自养 B. 单细胞 C. 没有核膜 D. 以DNA为遗传物质 2. 洋葱紫色鳞片叶外表皮细胞和根尖分生区细胞均能（ ） A. 在中央液泡中储存色素 B. 由中心体形成纺锤体 C. 进行旺盛的有丝分裂 D. 在线粒体中合成ATP 3. 酶与无机催化剂催化的两类反应中能量变化如图1和图2所示，下列分析错误的是（ ） A. 图1所示反应中酶与无机催化剂降低活化能的差值为e B. 图1所示为放能反应，图2所示为吸能反应 C. 与①反应相比，②反应所需的条件一般较温和 D. 图2所示反应中酶促反应的活化能为f 4. 呕吐或腹泻时，医生建议服用口服补液盐，成分包括葡萄糖、Na+等，小肠上皮细胞的吸收原理如图所示，下列叙述不正确的是（　　） A. ③过程逆浓度梯度运输Na+和K+ B. 图中的转运蛋白只允许特定的物质通过 C. 葡萄糖和Na+的运输影响水的吸收速率 D. ①和②转运葡萄糖的过程均不消耗能量 5. 细胞有氧呼吸第三阶段中，NADH中的和可与结合生成，并伴随ATP的合成，如图所示。当缺乏时，此过程中ATP的合成减少，其原因是（　　） A. 合成ATP的酶催化能力降低 B. 膜两侧浓度梯度增大 C. 第三阶段中电子的传递受阻 D. 释放的能量更多以热能形式散失 6. 剧烈运动过程中，骨骼肌细胞有氧呼吸供能占比随运动时间变化趋势如图。下列叙述错误的是（　　） A. 60 s时，肌细胞的无氧呼吸产生乳酸 B. 78.6 s时，有氧呼吸与无氧呼吸消耗葡萄糖量相等 C. 肌细胞水解ATP生成的ADP可循环利用 D. 运动后期，供氧增加促进了线粒体内反应物的彻底氧化 7. 下表给出了植物光合作用反应过程的部分原料和产物。 反应过程 原料 产物 ① H2O O2 ② NADP+ NADPH ③ ADP ATP ④ CO2 （CH2O） 对上述反应过程的叙述，错误的是（ ） A. ①只有在光下才能进行 B. ①②③在叶绿体基质中进行 C. ④所需的还原剂为NADPH D. ④消耗ATP和NADPH中的能量 8. 将火龙果植株置于密闭、恒温的透明容器内进行实验，测得容器内O2含量变化如图，据图分析不能得出的是（　　） A. LM段曲线下降是因细胞呼吸消耗氧气 B. MN段曲线上升说明光合速率不断增加 C. MN段平均净光合速率为8×10-7mol/h D. N点后有机物合成速率等于分解速率 9. 我国科学家对人胚胎干细胞的FOXO3基因进行改造，提高FOXO3蛋白稳定性。将改造的该细胞制备成一种成体细胞SRCs，然后将SRCs输入老年食蟹猴体内，开展抗衰老研究，结果显示SRCs能显著降低老年食蟹猴体内衰老标志物水平，实现系统性抗衰老。下列叙述错误的是（ ） A. SRCs抗衰老原因是FOXO3基因表达水平提高 B. SRCs是由基因改造后的人胚胎干细胞分化而成 C. 可以从细胞核体积、染色质状态等情况判断食蟹猴细胞衰老状况 D. 由于食蟹猴与人类亲缘关系较近，实验结果对人类抗衰老研究具有重要参考价值 10. 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 11. 细胞周期可分为G1、S、G2、M四个时期，其中S期为DNA合成期，TdR能被S期细胞摄入并掺进DNA中。高浓度TdR可抑制DNA合成，常用于诱导细胞周期同步化，过程如下表。下列说法错误的是（ ） 步骤 第一步： 含高浓度TdR培养基中培养 第二步： 普通培养基中培养 第三步： 含高浓度TdR培养基中培养 时间 至少15h 至少7h ？ A. S期时，大量的脱氧核糖核苷酸通过核膜运至细胞核内 B. 第一步操作的目的是使所有细胞都停留在G1/S交界处 C. 第二步细胞在普通培养基中培养时间不能超过15h D. 第三步需至少持续15h才能确保所有细胞同步化 12. 甲氨蝶呤是一种抗肿瘤药物，肿瘤细胞对其产生耐药性与膜转运蛋白——RFC1和P-gp有关（图1），其含量检测结果如图2。 相关推测错误的是（　　） A. 甲氨蝶呤通过RFC1协助扩散进入细胞 B. 甲氨蝶呤从胞内运出胞外需要消耗能量 C. 图2中的蛋白Ⅰ为图1中的RFC1蛋白 D. P-gp蛋白抑制剂可用于逆转肿瘤耐药性 13. 动物可通过嗅觉感受器探测外界环境中的气味分子，如图为嗅觉感受器细胞接受刺激产生兴奋的过程示意图。下列叙述错误的是（　　） A. 气味分子与细胞膜上的受体结合后，可激活蛋白X的功能 B. 气味分子所引起的系列反应体现了细胞膜的信息传递功能 C. cAMP分子开启细胞膜上的Na+通道，可引起Na+大量外流 D. Na+通过通道蛋白进行运输时，不需要与通道蛋白结合 14. MT是工业化生产海藻糖必需的酶，但天然MT热稳定性差。研究者将MT第216位的丙氨酸变为苏氨酸，获得热稳定性高的MT，提高了海藻糖生产效率。下列叙述错误的是（ ） A. 温度和pH会影响MT的催化活性 B. 第216位的丙氨酸对MT的专一性至关重要 C. 为筛选热稳定性高的MT，应在较高温度下测定酶活性 D. 对MT结构的改造属于蛋白质工程 15. 下列使用显微镜的高中生物学实验中，相应操作与目的不匹配的是（ ） A. 为使高倍物镜下观察到的细胞变清晰，调节细准焦螺旋 B. 为观察到黑藻叶肉细胞中叶绿体的运动，取用生长旺盛的叶片 C. 为清晰观察植物细胞的吸水和失水，用苏丹III染料对液泡染色 D. 为清晰观察根尖细胞的有丝分裂，用盐酸解离根尖 第二部分 本部分共6题，共70分。 16. 生活在水中的单细胞植物衣藻的光合效率远高于水稻等农作物，科研人员对此展开研究，以期提高作物产量，保障粮食安全。 （1）CO2作为光合作用的原料，可通过________方式进入衣藻，同时CO2也能溶于水中生成进入衣藻。 （2）H和L是衣藻特有的蛋白质。科研人员将绿色荧光蛋白（GFP）基因与H基因融合，构建含H-GFP基因的表达载体，导入非洲爪蟾卵母细胞。将转基因细胞置于NaH14CO3培养液中培养，一段时间后，与导入仅含有GFP基因表达载体的非洲爪蟾卵母细胞相比，实验组出现________的现象，推测H是转运蛋白，且定位于细胞膜上。 （3）下列实验证据中，可支持“L是定位于叶绿体膜上的HCO3－转运蛋白”的有________。 a．L存在与H高度相似的氨基酸序列 b．L-GFP融合蛋白定位于衣藻叶绿体膜上 c．将L基因导入拟南芥后，从拟南芥中提取到L蛋白 d．敲除L基因后，衣藻叶绿体基质中的积累减少 （4）衣藻叶绿体中所含的C酶能催化快速转化为CO2。科研人员期望将H基因、L基因和C酶基因转入水稻，以提高水稻的光合效率。请在下图中补充文字和箭头，完善碳元素从胞外进入转基因水稻的叶肉细胞，参与光合作用的路径________。 （5）科研人员对转基因水稻进行检测，发现相应蛋白均成功表达并定位，但光合效率与野生型水稻基本相同。请基于系统观，即“系统是相互作用、相互依赖的组分形成的整体”对此现象作出合理解释_______________________。 17. 线粒体是真核细胞的重要细胞器。当线粒体受损时，细胞通过清理受损的线粒体来维持细胞内的稳态。我国科研人员对此开展研究。 （1）线粒体中进行的代谢反应会生成大量ATP，这些ATP被用于细胞内多种________（选填“吸能”或“放能”）反应。 （2）科研人员推测受损线粒体可通过进入迁移体（细胞在迁移中形成的一种囊泡结构）而被释放到细胞外，即“线粒体胞吐”。为此，科研人员利用绿色荧光标记迁移体，红色荧光标记线粒体，用药物C处理细胞使线粒体受损，若观察到________，则可初步验证上述推测。 （3）为研究受损线粒体进入迁移体的机制，科研人员进一步实验。 ①真核细胞内的______锚定并支撑着细胞器，与细胞器在细胞内的运输有关。 ②为研究D蛋白和K蛋白在线粒体胞吐中的作用，对红色荧光标记了线粒体的细胞进行相应操作，检测迁移体中的红色荧光，操作及结果如图1和2． 图1结果表明，K蛋白________。图2结果表明，_____。 （4）研究表明，正常线粒体内膜两侧离子分布不均，形成线粒体膜电位，而受损线粒体的膜电位丧失或降低。科研人员构建了D蛋白基因敲除的细胞系，测定并计算经药物C处理的正常细胞和D蛋白基因敲除细胞系的线粒体膜电位平均值，结果如下表。 细胞类型 正常细胞 D蛋白基因敲除细胞系 细胞中全部线粒体膜电位的平均值（荧光强度相对值） 4．1 5．8 D蛋白基因敲除细胞系线粒体膜电位的平均值升高的原因是______。 18. 一种源自水稻的RDR蛋白具有抑制人类癌细胞的作用，我国科研人员对此展开研究。 （1）在多种癌细胞中，一种小RNA——miRNA的表达量明显下降，导致细胞周期失控，最终使癌细胞具有_________的特点。 （2）科研人员通过转基因技术将水稻的RDR基因分别转入人类癌细胞和正常细胞中表达，统计细胞周期不同时期的细胞比例，结果如图1． 2组转入空质粒的目的是_______。据图1可得出的结论是______。 （3）研究发现，正常细胞miRNA的3'末端有2个碱基（2-nt），而癌细胞中则大量积累3'末端短一个碱基（1-nt）的异常miRNA．miRNA必须与A蛋白结合才能发挥作用。科研人员利用癌细胞探究RDR蛋白的作用，得到图2、3和4所示结果。 ①图2结果显示，_______。 ②请结合图1~4，解释RDR蛋白抑制人类癌细胞增殖的作用机理：______。 19. 运动后肌肉的损伤修复对于机体恢复正常的运动能力十分重要，最新研究发现了依赖于肌肉干细胞的肌肉损伤修复机制。 （1）骨骼肌细胞呈细长的圆柱状，细胞内往往含有多个细胞核，以实现对骨骼肌细胞的______作用。 （2）在成人骨骼肌中，肌肉干细胞一般处于静止状态。在运动损伤后，肌肉干细胞可以________为成肌细胞，成肌细胞融合并发育为骨骼肌细胞。 （3）对成年小鼠进行偏心运动，并对肌细胞进行Hsp27（肌节损伤的标记物）染色，结果如下图（箭头所指部位为损伤的肌节，其他发光的结构为细胞核）。 由实验结果推测，肌细胞的损伤修复与细胞核迁移有关，依据是________。 （4）肌细胞的损伤修复需要多种蛋白质参与。在肌细胞损伤修复中，细胞核迁移的作用可能是______。 （5）为验证肌肉损伤通过激活Ca2+-Cdc42信号通路（已知Ca2+促进Cdc42表达）引起肌细胞核迁移，请选择实验材料和处理，设计实验方案并预期实验结果________。 组别 材料 处理 预期结果 1 2 3 … … 材料：Ⅰ.肌细胞 Ⅱ.表达钙报告基因的肌细胞 处理：a.不处理 b.激光损伤肌节 c.注入Cdc42抑制剂 d.局部激活Cdc42 20. 再生是动物体应对结构损伤的重要过程。研究者对水螅的再生机制展开研究。 （1）图1水螅截断后，其再生端（HR）的干细胞需要经历______过程，完成再生。 （2）胸腺嘧啶类似物BrdU能够进入细胞参与细胞分裂中的______过程，未参与到该过程的BrdU会被快速降解。截断后立即使用BrdU标记，结果如图2。分析可知，截断主要促进______区域的细胞增殖。 （3）截断后，HR1区域的细胞分泌大量信号蛋白Wnt3。检测截断2h后HR区域干细胞中调控细胞增殖的关键蛋白β-cat与BrdU的荧光标记情况如图3，结果表明Wnt3能促进细胞分裂，但不是通过影响β-cat的含量来实现的，依据是____________。进一步观察到Wnt3敲低组细胞中β-cat分布在细胞质，对照组被BrdU标记的细胞中β-cat分布在细胞核，可最终确定Wnt3是通过______促进细胞增殖。 （4）水螅的Wnt3/β-cat再生通路在人类中也存在，能在组织受损后被快速激活。某些个体在创伤修复时成纤维细胞过度增殖，易形成高出皮肤的瘢痕组织。请结合上述研究，对瘢痕组织的成因提出合理猜想________________________。 21. 学习以下材料，回答（1）～（4）题。 内含肽的工程学应用 内含肽是一些蛋白质中具有的特殊多肽序列。内含肽可催化其两端自剪切反应，并将内含肽上游和下游两段多肽切口处的氨基和羧基连接，形成新的蛋白质，即外显肽。 自然状态下内含肽催化的反应是自发的。为实现对该过程的控制，研究者提出了两种改造方案，如下图。方案一将内含肽和外显肽分别拆分为两段多肽，将内含肽和外显肽的N段（含原蛋白质末端氨基的肽段）连接，将内含肽和外显肽的C段（含原蛋白质末端羧基的肽段）连接，分别构建两种融合蛋白。IN与IC距离足够近时，可结合形成完整内含肽，催化EN和EC连接成外显肽。方案二的IN和IC分别连接C1和C2肽段，C1和C2“屏蔽”IN和IC的结合，在特殊诱导物的作用下可解除屏蔽。研究者基于方案二设计了蛋白编辑系统。 肿瘤细胞表面具有某些特异性蛋白质，可作为肿瘤细胞的标志。某肿瘤细胞表面含有丰富的标志蛋白——H和E。细胞膜具有流动性，使H和E存在相互靠近的可能。研究者利用肿瘤细胞的标志蛋白以及IL-1β（一种激活免疫细胞的细胞因子）构建蛋白编辑系统，以靶向治疗该肿瘤。 该系统应用前景广阔，可根据实际需求，通过选用不同的肽段，实现不同的作用效果。 （1）为获得融合蛋白，需先合成融合基因，再构建______，导入大肠杆菌，培养并分离纯化。 （2）与方案一相比，方案二的优势是__________________。 （3）综合材料信息，研究人员设计了利用蛋白编辑系统靶向治疗该肿瘤的方案。 ①在下列a～d中选择适当的元件，填入Ⅰ～Ⅳ中，完善设计方案。 a．IL-1β的C段 b．IL-1β的N段 c．抗H抗体 d．抗E抗体 ②在上述设计方案中，交换IN和C1、IC和C2的位置是否会影响治疗效果？请说明理由。 （4）为了将含有H、E蛋白但不含G蛋白的肿瘤细胞与同时含有H、E和G蛋白的肿瘤细胞区分开，研究者利用荧光蛋白S标记肿瘤细胞，请参考（3）①中的格式写出所需融合蛋白的类型，以根据荧光强度差异区分两种肿瘤细胞____________。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 北京市第八十中学2026—2027学年第一学期开学前阶段评价 高 三 生物 教学班级____________行政班级____________姓名____________考号____________ （考试时间90分钟 满分100分） 提示：试卷答案请一律填涂或书写在答题卡上，在试卷上作答无效。在答题卡上，选择题用2B铅笔作答，其他试题用黑色签字笔作答。 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. 原核生物分布广泛，种类多样，其共有特征不包括（ ） A. 自养 B. 单细胞 C. 没有核膜 D. 以DNA为遗传物质 【答案】A 【解析】 【详解】A、原核生物代谢类型多样，既有蓝细菌、硝化细菌等自养生物，也有大肠杆菌、乳酸菌等异养生物，自养不是原核生物的共有特征，A错误； B、原核生物均为单细胞生物，单细胞是其共有特征，B正确； C、原核生物和真核生物的核心区别是原核细胞没有核膜包被的细胞核，没有核膜是原核生物的共有特征，C正确； D、原核生物属于细胞生物，所有细胞生物的遗传物质都是DNA，因此以DNA为遗传物质是原核生物的共有特征，D正确。 2. 洋葱紫色鳞片叶外表皮细胞和根尖分生区细胞均能（ ） A. 在中央液泡中储存色素 B. 由中心体形成纺锤体 C. 进行旺盛的有丝分裂 D. 在线粒体中合成ATP 【答案】D 【解析】 【详解】A、洋葱紫色鳞片叶外表皮细胞的中央液泡中储存紫色色素，但根尖分生区细胞是未成熟的植物细胞，无中央大液泡，也无对应色素储存，A错误； B、中心体存在于动物细胞和低等植物细胞中，洋葱是高等植物，两种细胞均不含中心体，纺锤体由细胞两极发出纺锤丝形成，B错误； C、洋葱紫色鳞片叶外表皮细胞是高度分化的成熟细胞，不具备分裂能力，只有根尖分生区细胞能进行旺盛的有丝分裂，C错误； D、两种细胞均为真核细胞，都含有线粒体，线粒体是有氧呼吸第二、三阶段的场所，两个阶段均能合成ATP，D正确。 3. 酶与无机催化剂催化的两类反应中能量变化如图1和图2所示，下列分析错误的是（ ） A. 图1所示反应中酶与无机催化剂降低活化能的差值为e B. 图1所示为放能反应，图2所示为吸能反应 C. 与①反应相比，②反应所需的条件一般较温和 D. 图2所示反应中酶促反应的活化能为f 【答案】D 【解析】 【详解】A、图1中更高的曲线为无机催化剂催化的反应能量变化，更低的曲线为酶催化的反应能量变化，二者所需活化能的差值就是酶比无机催化剂多降低的活化能，对应数值为e，A正确； B、放能反应的产物能量低于反应物能量，吸能反应的产物能量高于反应物能量，因此图1为放能反应，图2为吸能反应，B正确； C、①是无机催化剂催化的反应，②是酶促反应，与无机催化剂相比，酶的作用条件一般更温和，需要适宜的温度和pH，C正确； D、活化能是反应物分子从常态转变为易发生反应的活跃状态所需的能量，即图2中反应物2的能量水平到曲线峰值的能量差，f是②曲线峰值到产物2的能量差，不属于酶促反应的活化能，D错误。 4. 呕吐或腹泻时，医生建议服用口服补液盐，成分包括葡萄糖、Na+等，小肠上皮细胞的吸收原理如图所示，下列叙述不正确的是（　　） A. ③过程逆浓度梯度运输Na+和K+ B. 图中的转运蛋白只允许特定的物质通过 C. 葡萄糖和Na+的运输影响水的吸收速率 D. ①和②转运葡萄糖的过程均不消耗能量 【答案】D 【解析】 【详解】A、过程③是钠钾泵，属于主动运输，主动运输的定义就是逆浓度梯度运输，且需要消耗ATP，A正确； B、转运蛋白（包括载体蛋白和通道蛋白）具有特异性，即只允许特定的物质（或结构相似的物质）通过，这体现了细胞膜的选择透过性，B正确； C、水的跨膜运输主要是被动运输，取决于细胞内外的渗透压。小肠上皮细胞吸收Na+和葡萄糖后，细胞内渗透压升高，组织液渗透压也升高，建立起的渗透压差是驱动水吸收的直接动力。因此，溶质（葡萄糖、Na+）的吸收速率直接影响水的吸收速率，C正确； D、过程②葡萄糖从细胞内顺浓度梯度到组织液，是协助扩散，不消耗能量，过程①葡萄糖从腔侧逆浓度梯度进入细胞，虽然不直接消耗ATP，但它利用了Na+顺浓度梯度运输产生的电化学势能，属于继发性主动运输，本质上消耗能量（细胞内低Na+是钠钾泵消耗 ATP 维持的），D错误。 5. 细胞有氧呼吸第三阶段中，NADH中的和可与结合生成，并伴随ATP的合成，如图所示。当缺乏时，此过程中ATP的合成减少，其原因是（　　） A. 合成ATP的酶催化能力降低 B. 膜两侧浓度梯度增大 C. 第三阶段中电子的传递受阻 D. 释放的能量更多以热能形式散失 【答案】C 【解析】 【详解】A、酶的催化能力不会因O2缺乏直接降低，A错误； B、O2缺乏时，H⁺出膜变的少，膜两侧H⁺浓度梯度是减小而非增大，B错误； C、O2缺乏时，消耗的电子减少，H⁺出膜变的少，膜两侧H⁺浓度梯度是减小，H⁺浓度差产生的电势能减少，ATP合成下降，第三阶段中电子的传递受阻，C正确； D、能量更多以热能形式散失不是O2缺乏时ATP合成减少的直接原因，D错误。 故选C。 6. 剧烈运动过程中，骨骼肌细胞有氧呼吸供能占比随运动时间变化趋势如图。下列叙述错误的是（　　） A. 60 s时，肌细胞的无氧呼吸产生乳酸 B. 78.6 s时，有氧呼吸与无氧呼吸消耗葡萄糖量相等 C. 肌细胞水解ATP生成的ADP可循环利用 D. 运动后期，供氧增加促进了线粒体内反应物的彻底氧化 【答案】B 【解析】 【详解】A、60s时有氧呼吸供能占比不足100%，说明骨骼肌细胞同时进行无氧呼吸，人体骨骼肌细胞无氧呼吸的产物为乳酸，A正确； B、78.6s时有氧呼吸供能占比为50%，即有氧呼吸与无氧呼吸释放的能量相等，由于消耗等量葡萄糖时有氧呼吸释放的能量远多于无氧呼吸，因此此时无氧呼吸消耗的葡萄糖量远多于有氧呼吸，二者消耗葡萄糖量不相等，B错误； C、细胞中ATP水解生成ADP和Pi并释放能量，ADP和Pi又可在呼吸作用等放能反应中重新合成ATP，因此ADP可循环利用，C正确； D、运动后期有氧呼吸供能占比升高，说明供氧逐渐充足，氧气参与有氧呼吸第三阶段，可促进线粒体内反应物的彻底氧化分解，D正确。 7. 下表给出了植物光合作用反应过程的部分原料和产物。 反应过程 原料 产物 ① H2O O2 ② NADP+ NADPH ③ ADP ATP ④ CO2 （CH2O） 对上述反应过程的叙述，错误的是（ ） A. ①只有在光下才能进行 B. ①②③在叶绿体基质中进行 C. ④所需的还原剂为NADPH D. ④消耗ATP和NADPH中的能量 【答案】B 【解析】 【详解】A、①是水的光解，属于光反应过程，仅在有光条件下才能进行，A正确； B、①②③均属于光反应过程，发生场所为叶绿体类囊体薄膜，不是叶绿体基质，B错误； C、④为暗反应阶段，C₃还原过程所需的还原剂为NADPH，C正确； D、暗反应中C₃的还原过程需要消耗ATP和NADPH中的能量，将活跃化学能转化为有机物中稳定的化学能，D正确。 8. 将火龙果植株置于密闭、恒温的透明容器内进行实验，测得容器内O2含量变化如图，据图分析不能得出的是（　　） A. LM段曲线下降是因细胞呼吸消耗氧气 B. MN段曲线上升说明光合速率不断增加 C. MN段平均净光合速率为8×10-7mol/h D. N点后有机物合成速率等于分解速率 【答案】B 【解析】 【详解】A、LM段处于黑暗环境中，火龙果植株无法进行光合作用，只能进行细胞呼吸，细胞呼吸会消耗容器内的氧气，所以容器内O₂含量下降，A正确； B、MN段给予光照，植株开始进行光合作用，曲线上升是因为光合速率大于呼吸速率，容器内氧气积累。但曲线上升的斜率逐渐变小，说明光合速率是在逐渐降低的，而不是不断增加，B错误； C、MN段从第15分钟到第45分钟，时长是30分钟也就是0.5小时，氧气含量从4×10⁻⁷mol上升到8×10⁻⁷mol，氧气增加量是4×10⁻⁷mol，净光合速率=氧气增加量/时间=4×10⁻⁷mol÷0.5h=8×10⁻⁷mol/h，C正确； D、N点之后容器内氧气含量不再变化，说明光合速率等于呼吸速率，光合作用合成有机物，呼吸作用分解有机物，此时有机物合成速率等于分解速率，D正确。 9. 我国科学家对人胚胎干细胞的FOXO3基因进行改造，提高FOXO3蛋白稳定性。将改造的该细胞制备成一种成体细胞SRCs，然后将SRCs输入老年食蟹猴体内，开展抗衰老研究，结果显示SRCs能显著降低老年食蟹猴体内衰老标志物水平，实现系统性抗衰老。下列叙述错误的是（ ） A. SRCs抗衰老原因是FOXO3基因表达水平提高 B. SRCs是由基因改造后的人胚胎干细胞分化而成 C. 可以从细胞核体积、染色质状态等情况判断食蟹猴细胞衰老状况 D. 由于食蟹猴与人类亲缘关系较近，实验结果对人类抗衰老研究具有重要参考价值 【答案】A 【解析】 【详解】A、题干明确说明改造FOXO3基因的作用是提高FOXO3蛋白的稳定性，即降低蛋白的降解速率，并未提高该基因的表达水平（基因表达水平指基因转录、翻译产生对应产物的效率），A错误； B、成体细胞SRCs由经基因改造的人胚胎干细胞分化形成，胚胎干细胞具有分化为多种成体细胞的能力，B正确； C、衰老细胞的特征包括细胞核体积增大、染色质收缩、染色加深，因此可通过细胞核体积、染色质状态判断细胞衰老状况，C正确； D、食蟹猴属于灵长类动物，与人类亲缘关系较近，实验结果对人类抗衰老研究有 较高参考价值，D正确。 10. 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】 【详解】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。 11. 细胞周期可分为G1、S、G2、M四个时期，其中S期为DNA合成期，TdR能被S期细胞摄入并掺进DNA中。高浓度TdR可抑制DNA合成，常用于诱导细胞周期同步化，过程如下表。下列说法错误的是（ ） 步骤 第一步： 含高浓度TdR培养基中培养 第二步： 普通培养基中培养 第三步： 含高浓度TdR培养基中培养 时间 至少15h 至少7h ？ A. S期时，大量的脱氧核糖核苷酸通过核膜运至细胞核内 B. 第一步操作的目的是使所有细胞都停留在G1/S交界处 C. 第二步细胞在普通培养基中培养时间不能超过15h D. 第三步需至少持续15h才能确保所有细胞同步化 【答案】B 【解析】 【分析】抑制S期的DNA复制，处于分裂期的细胞不受影响而继续细胞周期的运转，所有细胞最终停留在G1/S交界处，以达到细胞周期同步化的目的。 【详解】A、S期时进行DNA复制，其原料脱氧核糖核苷酸通过核膜上的核孔运至细胞核内，A正确； B、第一步操作的目的是使位于S期的细胞停留在S期，其他时期的细胞停留在G1/S交界处，B错误； C、第一步： 含高浓度TdR培养基中培养至少15h（G2＋M＋G1），第二步：普通培养基中培养（洗脱DNA合成抑制剂）至少7h（S时期），第二步细胞在普通培养基中培养不能超过15h（G2＋M＋G1），防止有些细胞再次进入S期，无法达到细胞周期同步化的目的，C正确； D、第三步：含高浓度 TdR培养基中培养，第三步与第一步相同，处理时间也是必须大于15h，时细胞均停留在G1/S交界处，D正确。 故选B。 12. 甲氨蝶呤是一种抗肿瘤药物，肿瘤细胞对其产生耐药性与膜转运蛋白——RFC1和P-gp有关（图1），其含量检测结果如图2。 相关推测错误的是（　　） A. 甲氨蝶呤通过RFC1协助扩散进入细胞 B. 甲氨蝶呤从胞内运出胞外需要消耗能量 C. 图2中的蛋白Ⅰ为图1中的RFC1蛋白 D. P-gp蛋白抑制剂可用于逆转肿瘤耐药性 【答案】C 【解析】 【详解】A、协助扩散需载体蛋白且顺浓度梯度运输，RFC1为甲氨蝶呤进入细胞的载体蛋白，且该过程不消耗能量，则甲氨蝶呤通过RFC1协助扩散进入细胞，A正确；   B、甲氨蝶呤从细胞内运出细胞外是逆浓度运输，故转运方式为主动运输，需要消耗能量，B正确；   C、肿瘤细胞耐药时，摄入的药物量降低，而RFC1是将药物转运至细胞内的转运蛋白，含量应降低；排出药物的转运蛋白P-gp含量应升高。图2中蛋白Ⅰ在耐药细胞中含量较高，则蛋白Ⅰ应为P-gp而非RFC1，C错误；   D、P-gp抑制剂可抑制P-gp的转运功能，减少甲氨蝶呤从胞内运出，从而逆转肿瘤耐药性，D正确。 故选C。 13. 动物可通过嗅觉感受器探测外界环境中的气味分子，如图为嗅觉感受器细胞接受刺激产生兴奋的过程示意图。下列叙述错误的是（　　） A. 气味分子与细胞膜上的受体结合后，可激活蛋白X的功能 B. 气味分子所引起的系列反应体现了细胞膜的信息传递功能 C. cAMP分子开启细胞膜上的Na+通道，可引起Na+大量外流 D. Na+通过通道蛋白进行运输时，不需要与通道蛋白结合 【答案】C 【解析】 【详解】A、由题图过程可知，气味分子与细胞膜上的受体结合后，通过G蛋白可激活蛋白X的功能，A正确； B、气味分子作为信号分子，被嗅觉感受器细胞识别并引发细胞内一系列反应产生兴奋，体现了细胞膜的信息传递功能，B正确； C、细胞外Na⁺浓度高于细胞内，cAMP开启Na⁺通道后，Na⁺大量内流，使细胞产生兴奋，C错误； D、通道蛋白仅为物质运输提供亲水通道，离子通过通道蛋白运输时，不需要与通道蛋白结合，D正确。 14. MT是工业化生产海藻糖必需的酶，但天然MT热稳定性差。研究者将MT第216位的丙氨酸变为苏氨酸，获得热稳定性高的MT，提高了海藻糖生产效率。下列叙述错误的是（ ） A. 温度和pH会影响MT的催化活性 B. 第216位的丙氨酸对MT的专一性至关重要 C. 为筛选热稳定性高的MT，应在较高温度下测定酶活性 D. 对MT结构的改造属于蛋白质工程 【答案】B 【解析】 【详解】A、酶的活性受温度、pH等因素的影响，MT本质是酶，因此温度和pH会影响其催化活性，A正确； B、根据题干信息，将第216位的丙氨酸变为苏氨酸后，MT的热稳定性提高，并未改变其催化功能（仍可催化海藻糖合成），说明该位点的丙氨酸与MT的热稳定性有关，未体现对其专一性的作用，B错误； C、热稳定性高的酶在较高温度下仍能保持较高活性，因此筛选热稳定性高的MT时，应在较高温度下测定酶活性，C正确； D、通过改造氨基酸序列对蛋白质结构进行定向改造，以获得功能符合需求的蛋白质，该技术属于蛋白质工程，D正确。 15. 下列使用显微镜的高中生物学实验中，相应操作与目的不匹配的是（ ） A. 为使高倍物镜下观察到的细胞变清晰，调节细准焦螺旋 B. 为观察到黑藻叶肉细胞中叶绿体的运动，取用生长旺盛的叶片 C. 为清晰观察植物细胞的吸水和失水，用苏丹III染料对液泡染色 D. 为清晰观察根尖细胞的有丝分裂，用盐酸解离根尖 【答案】C 【解析】 【详解】A、高倍物镜下为避免压坏装片、损伤镜头，只能调节细准焦螺旋使物像变清晰，A正确 ； B、生长旺盛的黑藻叶片代谢旺盛，细胞质流动速率快，更易观察到叶绿体的运动，B正确； C、观察植物细胞吸水和失水实验通常选用紫色洋葱鳞片叶外表皮，其液泡本身含紫色色素无需染色，且苏丹III是脂肪染色剂，无法对液泡染色，C错误； D、观察根尖有丝分裂实验中，盐酸和酒精配制的解离液可使根尖组织细胞相互分离开，便于后续制片观察，D正确。 第二部分 本部分共6题，共70分。 16. 生活在水中的单细胞植物衣藻的光合效率远高于水稻等农作物，科研人员对此展开研究，以期提高作物产量，保障粮食安全。 （1）CO2作为光合作用的原料，可通过________方式进入衣藻，同时CO2也能溶于水中生成进入衣藻。 （2）H和L是衣藻特有的蛋白质。科研人员将绿色荧光蛋白（GFP）基因与H基因融合，构建含H-GFP基因的表达载体，导入非洲爪蟾卵母细胞。将转基因细胞置于NaH14CO3培养液中培养，一段时间后，与导入仅含有GFP基因表达载体的非洲爪蟾卵母细胞相比，实验组出现________的现象，推测H是转运蛋白，且定位于细胞膜上。 （3）下列实验证据中，可支持“L是定位于叶绿体膜上的HCO3－转运蛋白”的有________。 a．L存在与H高度相似的氨基酸序列 b．L-GFP融合蛋白定位于衣藻叶绿体膜上 c．将L基因导入拟南芥后，从拟南芥中提取到L蛋白 d．敲除L基因后，衣藻叶绿体基质中的积累减少 （4）衣藻叶绿体中所含的C酶能催化快速转化为CO2。科研人员期望将H基因、L基因和C酶基因转入水稻，以提高水稻的光合效率。请在下图中补充文字和箭头，完善碳元素从胞外进入转基因水稻的叶肉细胞，参与光合作用的路径________。 （5）科研人员对转基因水稻进行检测，发现相应蛋白均成功表达并定位，但光合效率与野生型水稻基本相同。请基于系统观，即“系统是相互作用、相互依赖的组分形成的整体”对此现象作出合理解释_______________________。 【答案】（1）自由扩散 （2）胞内放射性强度较高，绿色荧光主要分布于细胞膜 （3）a、b、d （4） （5）光合作用依赖于叶绿体为核心的系统完成，系统中的反应受多因素共同影响。转入的基因提高了叶绿体内的CO2浓度，但光合作用效率还受其他因素制约（如暗反应中某种酶的活性），导致系统整体光合效率未能提高。 【解析】 【小问1详解】 CO₂是小分子气体，跨膜运输不需要载体和能量，运输方式为自由扩散。 【小问2详解】 实验使用¹⁴C标记HCO₃⁻，若H是定位于细胞膜的HCO₃⁻转运蛋白，实验组会转运更多放射性标记的HCO₃⁻进入细胞，因此实验组细胞内放射性显著高于对照组，绿色荧光主要分布于细胞膜。 【小问3详解】 a选项，H已经证实为HCO₃⁻转运蛋白，L与H氨基酸序列高度相似，提示功能相似，支持结论； b选项，直接证明L定位于叶绿体膜，支持结论； c选项，仅证明L可以异源表达，不能说明其定位和功能，不支持； d选项，敲除L后叶绿体基质HCO₃⁻积累减少，直接证明L负责转运HCO₃⁻进入叶绿体，支持结论。 【小问4详解】 结合题干信息，胞外CO2通过自由扩散，直接穿过细胞膜，进入细胞质基质，H负责细胞膜转运HCO₃⁻，进入细胞质基质同时胞外CO₂和HCO₃⁻可以相互转化；细胞质基质中的CO₂通过自由扩散，直接穿过叶绿体膜，进入叶绿体基质，L负责叶绿体膜转运HCO₃⁻；C酶在叶绿体基质催化HCO₃⁻转化为CO₂，CO₂再参与暗反应（和C₅结合生成C₃），按逻辑补充路径即可。 【小问5详解】 根据题干系统观的定义"系统是相互作用依赖的组分形成的整体"，整体功能不等于组分的简单叠加，外源蛋白即使正确表达定位，若和水稻原有系统不能协调配合，就无法提升整体光合功能，即光合作用依赖于叶绿体为核心的系统完成，系统中的反应受多因素共同影响。转入的基因提高了叶绿体内的CO2浓度，但光合作用效率还受其他因素制约（如暗反应中某种酶的活性），导致系统整体光合效率未能提高。 17. 线粒体是真核细胞的重要细胞器。当线粒体受损时，细胞通过清理受损的线粒体来维持细胞内的稳态。我国科研人员对此开展研究。 （1）线粒体中进行的代谢反应会生成大量ATP，这些ATP被用于细胞内多种________（选填“吸能”或“放能”）反应。 （2）科研人员推测受损线粒体可通过进入迁移体（细胞在迁移中形成的一种囊泡结构）而被释放到细胞外，即“线粒体胞吐”。为此，科研人员利用绿色荧光标记迁移体，红色荧光标记线粒体，用药物C处理细胞使线粒体受损，若观察到________，则可初步验证上述推测。 （3）为研究受损线粒体进入迁移体的机制，科研人员进一步实验。 ①真核细胞内的______锚定并支撑着细胞器，与细胞器在细胞内的运输有关。 ②为研究D蛋白和K蛋白在线粒体胞吐中的作用，对红色荧光标记了线粒体的细胞进行相应操作，检测迁移体中的红色荧光，操作及结果如图1和2． 图1结果表明，K蛋白________。图2结果表明，_____。 （4）研究表明，正常线粒体内膜两侧离子分布不均，形成线粒体膜电位，而受损线粒体的膜电位丧失或降低。科研人员构建了D蛋白基因敲除的细胞系，测定并计算经药物C处理的正常细胞和D蛋白基因敲除细胞系的线粒体膜电位平均值，结果如下表。 细胞类型 正常细胞 D蛋白基因敲除细胞系 细胞中全部线粒体膜电位的平均值（荧光强度相对值） 4．1 5．8 D蛋白基因敲除细胞系线粒体膜电位的平均值升高的原因是______。 【答案】（1）吸能 （2）红绿荧光（在迁移体中）重叠 （3） ①. 细胞骨架 ②. 在线粒体受损时促进线粒体胞吐 ③. 有K蛋白时D蛋白才能发挥抑制线粒体胞吐的作用 （4）D蛋白基因敲除细胞系的线粒体胞吐强于正常细胞，清除膜电位丧失或降低的受损线粒体，使线粒体膜电位平均值升高 【解析】 【分析】据题图可知，未敲除K基因并用药物C处理时，荧光相对值大，而敲除该基因并用药物C处理时，相对值小，说明K蛋白的作用是在线粒体受损时促进线粒体胞吐；敲除D基因，即D 蛋白缺失时会导致与药物 C 处理相同情况，故D蛋白的作用是：有K蛋白时，D蛋白才能发挥抑制线粒体胞吐的作用。 【小问1详解】 线粒体中进行的代谢反应会生成大量ATP， ATP 能够为反应提供能量，需要 ATP 提供能量的反应为吸能反应。 【小问2详解】 用绿色荧光标记迁移体，红色荧光标记线粒体，若绿色荧光和红色荧光重叠，可以说明线粒体进入迁移体内，可初步验证推测。 【小问3详解】 真核细胞内的细胞骨架的作用是锚定并支撑着细胞器，与细胞器在细胞内的运输有关。分析题图可知，未敲除K基因并用药物C处理时，荧光相对值大，而敲除该基因并处理时，相对值小，说明K蛋白的作用是在线粒体受损时促进线粒体胞吐；敲除D基因，即D 蛋白缺失时会导致与药物 C 处理相同情况，故D蛋白的作用是：有K蛋白时，D蛋白才能发挥抑制线粒体胞吐的作用。 【小问4详解】 D蛋白基因敲除细胞系细胞中全部线粒体膜电位的平均值升高，说明D蛋白基因敲除细胞系的线粒体胞吐强于正常细胞，清除膜电位丧失或降低的受损线粒体，使线粒体膜电位平均值升高。 18. 一种源自水稻的RDR蛋白具有抑制人类癌细胞的作用，我国科研人员对此展开研究。 （1）在多种癌细胞中，一种小RNA——miRNA的表达量明显下降，导致细胞周期失控，最终使癌细胞具有_________的特点。 （2）科研人员通过转基因技术将水稻的RDR基因分别转入人类癌细胞和正常细胞中表达，统计细胞周期不同时期的细胞比例，结果如图1． 2组转入空质粒的目的是_______。据图1可得出的结论是______。 （3）研究发现，正常细胞miRNA的3'末端有2个碱基（2-nt），而癌细胞中则大量积累3'末端短一个碱基（1-nt）的异常miRNA．miRNA必须与A蛋白结合才能发挥作用。科研人员利用癌细胞探究RDR蛋白的作用，得到图2、3和4所示结果。 ①图2结果显示，_______。 ②请结合图1~4，解释RDR蛋白抑制人类癌细胞增殖的作用机理：______。 【答案】（1）无限增殖 （2） ①. 排除转入操作及质粒本身对实验结果的影响 ②. RDR蛋白抑制癌细胞进入S期（使癌细胞的细胞周期阻断在G1期），对正常细胞的细胞周期无影响 （3） ①. 2-nt的miRNA与A蛋白的亲和力高于1-nt的miRNA ②. RDR蛋白结合1-nt的miRNA，增加易与A蛋白结合的2-nt的miRNA的相对含量，二者结合抑制癌细胞进入S期（阻断癌细胞在G1期），从而抑制癌细胞增殖 【解析】 【分析】1、癌细胞的主要特征：无限增殖；形态结构发生显著改变；细胞表面发生变化。 2、原癌基因负责调节细胞周期，控制细胞生长和分裂的进程，抑癌基因的作用是阻止细胞不正常的增殖，细胞发生癌变后具有无限增殖的能力。 【小问1详解】 细胞周期失控，会导致癌细胞的产生，适宜条件下，癌细胞具有无限增殖的特点。 【小问2详解】 分析题意，本实验目的是研究RDR基因对于癌细胞的影响，则实验的自变量是RDR基因的有无，实验设计应遵循对照与单一变量原则，故2组转入空质粒的目的是排除转入操作及质粒本身对实验结果的影响；据图1可知，癌细胞组别的3组中G1期细胞比例明显增多，而S期细胞减少，正常细胞组别三组的差异不大，故推测RDR蛋白抑制癌细胞进入S期（使癌细胞的细胞周期阻断在G1期），对正常细胞的细胞周期无影响。 【小问3详解】 ①分析图2可知，2-nt的miRNA与A蛋白的亲和力高于1-nt的miRNA。 ②图3显示，1-nt的miRNA与RDR蛋白结合力的相对值较高，图4显示，无RDR蛋白时，细胞中1-nt的miRNA较高，而有RDR蛋白时，1-nt的miRNA含量相对值较低，故据图1-4推测：RDR蛋白结合1-nt的miRNA，增加易与A蛋白结合的2-nt的miRNA的相对含量，二者结合抑制癌细胞进入S期（阻断癌细胞在G1期），从而抑制癌细胞增殖。 19. 运动后肌肉的损伤修复对于机体恢复正常的运动能力十分重要，最新研究发现了依赖于肌肉干细胞的肌肉损伤修复机制。 （1）骨骼肌细胞呈细长的圆柱状，细胞内往往含有多个细胞核，以实现对骨骼肌细胞的______作用。 （2）在成人骨骼肌中，肌肉干细胞一般处于静止状态。在运动损伤后，肌肉干细胞可以________为成肌细胞，成肌细胞融合并发育为骨骼肌细胞。 （3）对成年小鼠进行偏心运动，并对肌细胞进行Hsp27（肌节损伤的标记物）染色，结果如下图（箭头所指部位为损伤的肌节，其他发光的结构为细胞核）。 由实验结果推测，肌细胞的损伤修复与细胞核迁移有关，依据是________。 （4）肌细胞的损伤修复需要多种蛋白质参与。在肌细胞损伤修复中，细胞核迁移的作用可能是______。 （5）为验证肌肉损伤通过激活Ca2+-Cdc42信号通路（已知Ca2+促进Cdc42表达）引起肌细胞核迁移，请选择实验材料和处理，设计实验方案并预期实验结果________。 组别 材料 处理 预期结果 1 2 3 … … 材料：Ⅰ.肌细胞 Ⅱ.表达钙报告基因的肌细胞 处理：a.不处理 b.激光损伤肌节 c.注入Cdc42抑制剂 d.局部激活Cdc42 【答案】（1）控制 （2）分裂和分化 （3）运动后5小时出现Hsp27，运动后24小时Hsp27减少且细胞核聚集在损伤区域 （4）更快地为损伤部位提供足够的mRNA，以便于合成修复所需蛋白 （5） 组别 材料 处理 预期结果 1 Ⅱ a 钙报告基因表达量低，未出现肌细胞核迁移 2 Ⅱ b 钙报告基因表达量明显高于第1组，肌细胞核迁移逐渐聚集在损伤部位 3 Ⅱ ad 钙报告基因表达量低，肌细胞核迁移逐渐聚集在损伤部位 4 Ⅱ bc 钙报告基因表达量明显高于第1组，未出现肌细胞核迁移 【解析】 【分析】1.细胞核是遗传信息库，是细胞遗传与代谢的调控中心。 2.细胞核内染色体上的基因进行表达产生蛋白质，影响细胞内很多的代谢活动。基因的表达包括转录和翻译两个过程，其中转录是以DNA的一条链为模板合成RNA的过程，该过程主要在细胞核中进行。 3.干细胞存在于早期胚胎、骨髓和脐带血等多种组织和器官中，包括胚胎干细胞和成体干细胞等，有着自我更新能力及分化潜能，干细胞分为全能干细胞(如胚胎干细胞)、多能干细胞(如造血干细胞)和专能干细胞(如骨髓瘤细胞)，干细胞通过分离和分化，形成成特定的细胞或组织。 【小问1详解】 细胞核是遗传信息库，是细胞遗传与代谢的调控中心。骨骼肌细胞含有多个细胞核，以实现对骨骼肌细胞的控制作用。 【小问2详解】 肌肉干细胞是一种专能干细胞，具备分裂和分化的能力，成为肌细胞，可融合并发育为骨骼肌细胞。 【小问3详解】 据图箭头所指部位为损伤的肌节，其他发光的结构为细胞核，根据图2，运动后5小时出现Hsp27（肌节损伤的标记物），根据图3，运动后24小时Hsp27减少且细胞核聚集在损伤区域，可推测，肌细胞的损伤修复与细胞核迁移有关。 【小问4详解】 肌细胞的损伤修复需要多种蛋白质参与，蛋白质是基因表达的产物，基因的表达包括转录和翻译两个过程，在真核细胞内分布发生在细胞核和细胞质中。在肌细胞损伤修复中，细胞核迁移的作用可能是为更快进行转录，更快地为损伤部位提供足够的mRNA，以便于合成修复所需蛋白。 【小问5详解】 根据实验目的：为验证肌肉损伤通过激活Ca2+-Cdc42信号通路（已知Ca2+促进Cdc42表达）引起肌细胞核迁移，两种材料中选择表达钙报告基因的肌细胞比肌细胞更好达成实验目的，为了形成对照实验的自变量1是有无处理肌细胞形成肌肉损伤，自变量2是Ca2+-Cdc42信号通路有无激活，可通过注入Cdc42抑制剂 和局部激活Cdc42来控制，因变量是有无肌细胞核迁移。 第一组要用到材料Ⅱ表达钙报告基因的肌细胞，不处理，钙报告基因表达量低，未出现肌细胞核迁移，这一组作为对照； 第二组用材料Ⅱ表达钙报告基因的肌细胞，激光损伤肌节，钙报告基因表达量明显高于第1组，出现有肌细胞核迁移，说明肌细胞核迁移与Ca2+的关系有关； 第三组用材料Ⅱ表达钙报告基因的肌细胞，没有激光损伤肌节，但是局部激活Cdc42，钙报告基因表达量低，出现有肌细胞核迁移， 第四组用材料Ⅱ表达钙报告基因的肌细胞，激光损伤肌节，注入Cdc42抑制剂，钙报告基因表达量明显高于第1组，未出现肌细胞核迁移。 20. 再生是动物体应对结构损伤的重要过程。研究者对水螅的再生机制展开研究。 （1）图1水螅截断后，其再生端（HR）的干细胞需要经历______过程，完成再生。 （2）胸腺嘧啶类似物BrdU能够进入细胞参与细胞分裂中的______过程，未参与到该过程的BrdU会被快速降解。截断后立即使用BrdU标记，结果如图2。分析可知，截断主要促进______区域的细胞增殖。 （3）截断后，HR1区域的细胞分泌大量信号蛋白Wnt3。检测截断2h后HR区域干细胞中调控细胞增殖的关键蛋白β-cat与BrdU的荧光标记情况如图3，结果表明Wnt3能促进细胞分裂，但不是通过影响β-cat的含量来实现的，依据是____________。进一步观察到Wnt3敲低组细胞中β-cat分布在细胞质，对照组被BrdU标记的细胞中β-cat分布在细胞核，可最终确定Wnt3是通过______促进细胞增殖。 （4）水螅的Wnt3/β-cat再生通路在人类中也存在，能在组织受损后被快速激活。某些个体在创伤修复时成纤维细胞过度增殖，易形成高出皮肤的瘢痕组织。请结合上述研究，对瘢痕组织的成因提出合理猜想________________________。 【答案】（1）分裂、分化 （2） ①. DNA复制 ②. HR2 （3） ①. Wnt3敲低组未检测到BrdU的荧光，对照组可检测到；Wnt3敲低组与对照组的β-cat荧光亮度无显著差异 ②. 促进干细胞中β-cat从细胞质转运进入细胞核 （4）某些个体的创伤部位Wnt3异常高表达或持续表达时间更长；某些个体成纤维细胞中进入细胞核的β-cat的量增加 【解析】 【小问1详解】 水螅再生需要干细胞先通过分裂增加细胞数量，再通过分化形成不同功能的组织细胞，重新构建完整的结构，完成再生。 【小问2详解】 BrdU是胸腺嘧啶类似物，胸腺嘧啶是DNA合成的原料，细胞分裂间期会发生DNA复制，因此BrdU会参与DNA复制过程，可标记发生增殖的细胞。BrdU标记指数越高说明该区域增殖细胞越多；由图2可知，与未截断的对照组（标记指数约30%）相比，HR2区域的BrdU标记指数远高于对照组，升高幅度最大，因此截断主要促进HR2区域的细胞增殖。 【小问3详解】 题干说明荧光亮度代表物质含量，Wnt3敲低组未检测到BrdU的荧光，对照组可检测到；Wnt3敲低组与对照组的β-cat荧光亮度无显著差异，因此说明Wnt3不是通过改变β-cat的含量促进细胞分裂。对比两组结果：Wnt3敲低后β-cat停留在细胞质，对照组增殖细胞的β-cat位于细胞核，说明Wnt3通过促进干细胞中β-cat从细胞质转运进入细胞核，进而促进细胞增殖。 【小问4详解】 结合本研究结论，某些个体的创伤部位Wnt3异常高表达或持续表达时间更长；某些个体成纤维细胞中进入细胞核的β-cat的量增加，就会导致成纤维细胞过度增殖，最终形成高出皮肤的瘢痕组织。 21. 学习以下材料，回答（1）～（4）题。 内含肽的工程学应用 内含肽是一些蛋白质中具有的特殊多肽序列。内含肽可催化其两端自剪切反应，并将内含肽上游和下游两段多肽切口处的氨基和羧基连接，形成新的蛋白质，即外显肽。 自然状态下内含肽催化的反应是自发的。为实现对该过程的控制，研究者提出了两种改造方案，如下图。方案一将内含肽和外显肽分别拆分为两段多肽，将内含肽和外显肽的N段（含原蛋白质末端氨基的肽段）连接，将内含肽和外显肽的C段（含原蛋白质末端羧基的肽段）连接，分别构建两种融合蛋白。IN与IC距离足够近时，可结合形成完整内含肽，催化EN和EC连接成外显肽。方案二的IN和IC分别连接C1和C2肽段，C1和C2“屏蔽”IN和IC的结合，在特殊诱导物的作用下可解除屏蔽。研究者基于方案二设计了蛋白编辑系统。 肿瘤细胞表面具有某些特异性蛋白质，可作为肿瘤细胞的标志。某肿瘤细胞表面含有丰富的标志蛋白——H和E。细胞膜具有流动性，使H和E存在相互靠近的可能。研究者利用肿瘤细胞的标志蛋白以及IL-1β（一种激活免疫细胞的细胞因子）构建蛋白编辑系统，以靶向治疗该肿瘤。 该系统应用前景广阔，可根据实际需求，通过选用不同的肽段，实现不同的作用效果。 （1）为获得融合蛋白，需先合成融合基因，再构建______，导入大肠杆菌，培养并分离纯化。 （2）与方案一相比，方案二的优势是__________________。 （3）综合材料信息，研究人员设计了利用蛋白编辑系统靶向治疗该肿瘤的方案。 ①在下列a～d中选择适当的元件，填入Ⅰ～Ⅳ中，完善设计方案。 a．IL-1β的C段 b．IL-1β的N段 c．抗H抗体 d．抗E抗体 ②在上述设计方案中，交换IN和C1、IC和C2的位置是否会影响治疗效果？请说明理由。 （4）为了将含有H、E蛋白但不含G蛋白的肿瘤细胞与同时含有H、E和G蛋白的肿瘤细胞区分开，研究者利用荧光蛋白S标记肿瘤细胞，请参考（3）①中的格式写出所需融合蛋白的类型，以根据荧光强度差异区分两种肿瘤细胞____________。 【答案】（1）基因表达载体 （2）可通过诱导物精准控制内含肽组装和外显肽形成，实现人为控制，进行时空调控 （3） ①. Ⅰ～Ⅳ依次为b、c、a、d(或“b、d、a、c”) ②. 会影响。互换位置后，生成的IL-1β的N段和C段之间含有C1和C2，影响IL-1β的结构与功能 （4） 融合蛋白1：H2N-抗H抗体-S蛋白N段-IN-C1-COOH 融合蛋白2：HOOC-抗E抗体-S蛋白C段-IC-C2-NH2 (融合蛋白1和2的抗H抗体、抗E抗体可互换) 融合蛋白3：HOOC-抗G抗体-失活的S蛋白C段-IC-C2-NH2 (或“H2N-抗G抗体-失活的S蛋白N段-IC-C1-COOH”) 【解析】 【分析】本题围绕 “内含肽的自剪切特性 + 蛋白质工程改造” 展开，核心是利用内含肽（IN-IC）的自催化剪切功能，结合 “屏蔽 - 解屏蔽” 机制实现对蛋白质拼接的时空调控，最终构建靶向肿瘤的蛋白编辑系统（利用肿瘤细胞表面特异性蛋白 H/E，触发内含肽组装与 IL-1β 的拼接，激活免疫细胞）。 【小问1详解】 在基因工程中，获得目的基因（融合基因）后，需要将其与载体结合，构建基因表达载体，才能将目的基因导入大肠杆菌等受体细胞，保证目的基因在受体细胞中稳定存在、复制和表达。 【小问2详解】 方案一的内含肽（IN-IC）是自发催化反应，无法控制过程；方案二通过 C₁、C₂“屏蔽” IN 与 IC 的结合，只有在特殊诱导物作用下才能 “解屏蔽”，从而精准调控内含肽组装和外显肽形成的时间、空间，避免自发反应的不可控性。 【小问3详解】 融合蛋白 1 需提供 IL-1β 的 N 段（对应元件 b），同时要靶向肿瘤表面的H 蛋白（需连接抗 H 抗体，元件 c）或E 蛋白（需连接抗 E 抗体，元件 d），故 Ⅰ 填 b，Ⅱ 填 c（或 d）； 融合蛋白 2 需提供 IL-1β 的 C 段（对应元件 a），同时要靶向肿瘤表面的另一蛋白（若融合蛋白 1 靶向 H，则融合蛋白 2 靶向 E，元件 d；若融合蛋白 1 靶向 E，则融合蛋白 2 靶向 H，元件 c），故 Ⅲ 填 a，Ⅳ 填 d（或 c）。 当融合蛋白 1 和 2 分别结合肿瘤表面的 H、E 蛋白后，C₁与 C₂解屏蔽，IN 与 IC 组装为完整内含肽，催化 IL-1β 的 N 段（b）和 C 段（a）拼接，形成有功能的 IL-1β，激活免疫细胞。 IN（内含肽 N 段）需与 IC（内含肽 C 段）直接拼接才能形成有催化功能的内含肽，若交换 IN 和 C₁、IC 和 C₂的位置，拼接后的 IL-1β 的 N 段与 C 段之间会含有 C₁和 C₂的氨基酸序列，导致 IL-1β 的结构改变，进而失去激活免疫细胞的功能，影响治疗效果。 【小问4详解】 对于含 H、E 但不含 G 的肿瘤细胞：融合蛋白 1（抗 H）和融合蛋白 2（抗 E）结合其表面的 H、E 蛋白，C₁与 C₂解屏蔽，IN 与 IC 组装，催化 S 蛋白 N 段和 C 段拼接，形成完整荧光蛋白 S，产生强荧光； 对于含 H、E、G 的肿瘤细胞：融合蛋白 3（抗 G）会结合 G 蛋白，其携带的 “失活 S 蛋白片段” 会与融合蛋白 1、2 竞争 IN/IC 的结合，干扰完整 S 蛋白的形成，仅产生弱荧光；通过荧光强度差异（强荧光对应 “含 H、E 不含 G”，弱荧光对应 “含 H、E、G”），可区分两种肿瘤细胞。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $