精品解析：江西省部分学校2026—2027学年高三上学期限时训练生物学试卷

高三生物学限时训练 一、单项选择题：本题共12小题，每小题2分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求，答对得2分，答错得0分。 1. 我国坚持生态文明建设，走可持续发展道路，核心是实现人与自然和谐共生。下列叙述错误的是（ ） A. 建立红树林自然保护区，属于就地保护生物多样性的措施 B. 对濒危野生物种开展人工繁育后将其放归野外，可增加种群数量 C. 开垦湿地和草原以扩大耕地，可提高生态承载力并减小生态足迹 D. 推广节水灌溉、秸秆还田和循环农业，有利于农业可持续发展 2. 下图为核酸的部分结构及遗传信息传递过程的示意图。下列叙述正确的是（ ） A. 人体细胞中，图示信息传递过程只发生在细胞核中 B. 遗传信息由甲链流向乙链需要RNA聚合酶参与 C. 甲链中相邻两个脱氧核糖通过磷酸二酯键连接 D. 图中箭头所指碳原子上连接有—OH（羟基）基团 3. 某小组从印染厂废水底泥中筛选能降解染料的菌株，用固体培养基进行分离。下列叙述正确的是（ ） A. 培养基灭菌后立即倒平板，可防止杂菌落入培养基 B. 筛选前进行富集培养，可增加目标菌的数量 C. 每次划线前后灼烧接种环，目的是杀灭上一轮残留菌种 D. 统计样本中目标菌的活菌数，可采用显微镜直接计数法 4. 将内质网与高尔基体的混合液加入自上而下密度逐渐升高的分层蔗糖梯度液中，用离心法使两种细胞器迁移至与自身密度相等的蔗糖层中，在下层获得内质网，在上层获得高尔基体。该方法的主要依据是（ ） A. 两者的膜层数不相同 B. 内质网附着有核糖体 C. 高尔基体可产生囊泡 D. 两者的膜能相互转化 5. 斜口裸鲤主要取食浮游生物，花斑裸鲤主要取食底栖生物。两者的共同祖先因竞争食物资源而出现生态位分化，最终在形态、繁殖等特性上形成差异。斜口裸鲤的口型为亚上位，繁殖期为7月；花斑裸鲤的口型为亚下位，繁殖期为4月。下列叙述错误的是（ ） A. 两种裸鲤取食不同水层食物，生态位分化可降低竞争 B. 亚上位或亚下位口型，是斜口裸鲤和花斑裸鲤对食性的适应 C. 两种裸鲤的差异，是自然选择直接作用于种群基因库的结果 D. 两种裸鲤繁殖期的分化会阻碍两种裸鲤之间的基因交流 6. 去垢剂是一种一端亲水、一端疏水的分子，可溶解膜脂，能与磷脂分子共同形成微球。控制去垢剂的浓度可用于质膜蛋白的纯化，便于对膜蛋白的研究，其原理见图。下列分析错误的是（ ） A. 去垢剂与磷脂分子的结构特性相近 B. 微球蛋白质内部具有疏水结构域 C. 去垢剂通过水解磷脂进而溶解膜脂 D. 纯化膜蛋白更宜选用低浓度去垢剂 7. 某兴趣小组将培养获得的洋葱(2n=16)根尖制作成有丝分裂的临时装片并进行观察，显微镜下的部分细胞见图。下列叙述错误的是（ ） A. 临时装片的制作步骤是解离→漂洗→染色→制片 B. 细胞①有32个核DNA分子、2个染色体组 C. 细胞②可能处于分裂间期，细胞内不存在中心粒 D. 细胞③有纺锤体，其核膜已消失，核仁已解体 8. 某种干细胞中，进入细胞核的蛋白APOE可作用于细胞核骨架和异染色质蛋白，诱导这些蛋白自噬性降解，影响异染色质上基因的表达，促进该种干细胞的衰老。下列叙述错误的是（ ） A. 衰老的干细胞核膜内折，细胞核体积变小 B. 促进 基因表达可促进该种干细胞衰老 C. 异染色质蛋白的自噬性降解的某些产物可被再利用 D. 细胞骨架与细胞分裂、分化和信息传递密切相关 9. 0.3g.mL-1的蔗糖溶液可使红山茶花瓣表皮细胞失水，见图1。经不同浓度的蔗糖溶液处理后，红山茶花瓣表皮细胞液泡的面积与细胞表面积的比值(H值)的变化情况见图2。下列分析正确的是（ ） A. 甲和乙参与构成原生质层，二者之间浸润有蔗糖溶液 B. 丙为原生质体，其初始渗透压小于0.3g.mL-1的蔗糖溶液的 C. 表皮细胞在0.2g.mL-1的蔗糖溶液中不发生水分的交换 D. H值越小说明表皮细胞的失水量越多，吸水能力越大 10. 植物可通过呼吸代谢途径的改变来适应缺氧环境。在缺氧条件下，某种植物幼苗的根细胞经呼吸作用(葡萄糖视为呼吸底物)释放CO2的速率随时间的变化趋势如图所示。下列分析正确的是（ ） A. a点前，葡萄糖在细胞质基质被分解生成酒精 B. a~b段速率上升，无氧呼吸第二阶段产生的ATP增加 C. O~b阶段，存在无氧呼吸产乳酸转变为产酒精的过程 D. b点后，酒精的破坏使细胞呼吸停止而不再释放CO2 11. 某植物根细胞吸收K+存在两种跨膜运输方式，见图。下列有关分析错误的是（ ） A. 低钾环境中，K+运输速率受H+运输速率的限制 B. 高钾环境中，K+运输时不与膜转运蛋白相结合 C. 吸收的K+储存在溶酶体中，以维持根细胞的渗透压 D. K+是一种信号分子，影响根细胞运输H+和K+ 12. 多发性骨髓瘤（MM）是一种以浆细胞恶性增殖为特征的疾病。USP2（一种肽酶）调控细胞内蛋白质的降解，从而影响MM细胞的增殖与存活。药物X可与USP2结合并抑制其活性，进而下调细胞周期调控分子CCND1和细胞增殖信号通路分子的表达，上调凋亡分子CHOP的表达，最终诱导MM细胞凋亡。下列推测不合理的是（ ） A. USP2活性增强会促进MM细胞增殖和存活 B. CHOP表达上调是MM细胞出现凋亡的标志之一 C. USP2会引起MM细胞的原癌基因编码的蛋白质降解 D. 药物X通过抑制USP2发挥作用，从而抑制MM细胞增殖 二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的四个选项中，有两项或两项以上符合题目要求，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。 13. V蛋白可结合登革病毒的蛋白外壳，抑制病毒增殖。研究人员将编码V蛋白的DNA导入大肠杆菌并诱导其表达，再将纯化后的V蛋白注入小鼠体内。制备后获得5株能分泌抗V蛋白单克隆抗体的杂交瘤细胞，用提取的单克隆抗体与V蛋白杂交，电泳结果见图。下列叙述错误的是（ ） A. 将DNA直接导入大肠杆菌，V蛋白的纯化度更高 B. 将V蛋白注入小鼠体内直接的目的是获得抗V蛋白单克隆抗体 C. 培养杂交瘤细胞5A82更有利于大量生产该种单克隆抗体 D. 抗V蛋白单克隆抗体可诱导机体产生更多的V蛋白 14. 利用二倍体牡蛎（基因型为Aa）快速育种时，用遗传物质失活的精子激发卵细胞发育，并通过一定途径将卵细胞发育成二倍体。常用的途径：①抑制第一极体形成，②抑制第二极体形成，③抑制第一次卵裂。不考虑突变，下列有关分析合理的是（ ） A. ①途径获得的二倍体的基因型为Aa B. ②途径获得的二倍体的基因型为AA或aa C. ③途径获得的二倍体为纯合子 D. ②③途径获得的二倍体的基因型相同 15. 抗体IgG和补体作用于M1巨噬细胞表面的受体，增强其吞噬流感病毒和被病毒侵染的宿主细胞的能力，见图1。为研究药物甲对小鼠免疫功能的影响，对小鼠连续6天灌胃药物甲后用流感病毒PR8感染，检测小鼠生理指标的变化，结果见图2。下列分析错误的是（ ） A. M1巨噬细胞可直接将PR8抗原呈递给B细胞并使其活化增殖 B. M1巨噬细胞清除PR8和宿主细胞发生在细胞免疫反应过程中 C. 药物甲可促进M1巨噬细胞FcγR蛋白基因和CR3蛋白基因的表达 D. 药物甲通过增加IgG和补体的数量，增强M1巨噬细胞的吞噬功能 16. 暗反应中CO2的固定是由Rubisco催化进行的，O2能与CO2竞争结合该酶，使该酶催化C5和O2反应，最终生成C3和CO2，该过程称为光呼吸，光呼吸会消耗ATP和NADPH。科研人员用250 μmol·L-1的茉莉酸处理水稻幼苗，测量一周内Rubisco结合CO2的效率及Rubisco结合CO2和O2效率的比值的变化（见图）。下列叙述错误的是（ ） A. 光呼吸中，C5和O2反应在叶绿体基质进行 B. 若光反应速率降低，会引起光呼吸速率降低 C. 提高环境中的CO2浓度会促进水稻的光呼吸 D. 茉莉酸处理会引起水稻光呼吸增强，使产量增加 三、非选择题：本大题共5小题，共60分。 17. 高光强环境下，植物吸收的过剩光能会损伤光系统，引起光合作用强度下降。植物光合作用过程中光能的吸收、电子传递和物质变化的过程见图。回答下列问题： 注：表示电子的传递路径；、表示光合色素分子。 （1）图示膜结构是_____，叶绿素分子Y主要吸收的可见光是_____。 （2）物质甲用于暗反应时，发挥的作用是________________________。在叶绿体中，物质乙是_____，可用于暗反应，还可用于_____(答出1点)等生理过程。 （3）强光条件下，线性电子传递速度快且快速消耗，电子缺乏受体容易产生活性氧而损伤光系统。植物通过途径①②消耗过剩的光能，减轻光系统损伤。途径①可将过剩的电子传递给，从而减少光系统损伤；途径②使_____，从而降低过剩光能对光系统的损伤。 18. 有氧呼吸第三阶段电子传递链如图1所示。电子在传递的过程中，通过复合物I、III、IV逆浓度梯度运输，建立膜两侧浓度差，驱动ATP合酶顺浓度梯度运输，同时产生大量的ATP。UCP是一种特殊的通道。回答下列问题： （1）真核细胞进行有氧呼吸的过程中，NADH产生的场所是________________________，图示过程发生在线粒体的_____上。 （2）若ATP合酶活性增强，经UCP回流的会_____(填“增加”或“减少”)，细胞有氧呼吸产生ATP的速率将_____(填“加快”或“减慢”)。 （3）寒冷环境下，动物棕色脂肪细胞的基因表达量显著上升，从能量代谢角度分析，生理意义是________________________。 （4）NAD+被还原后生成NADH。有氧呼吸过程中，NADH在NADH脱氢酶的作用下生成，经过一系列反应释放出大量能量。炎症因子IL-6可以影响细胞中ATP水平。现用IL-6、NR(只作为的前体物，不考虑其他影响)处理心肌细胞，测定心肌细胞中的ATP水平，结果见图2。 ①NR可以_____(填“加剧”或“缓解”)IL-6对心肌细胞ATP合成的影响，机理是NR补充了，从而_____(填“增加”或“减少”)了的生成量，使有氧呼吸释放的能量恢复正常水平。 ②心肌持续缺血会诱发炎症，从而大量分泌IL-6，造成心肌细胞能量供应不足。结合本实验，请提出一条改善该症状的治疗思路：___________________________________________。 19. 解偶联蛋白1（UCP1）是棕色脂肪组织（BAT）中特异性表达的蛋白，可使线粒体释放能量与生成ATP解偶联，从而生成更多的热量。MR受体可使UCP1的表达量增加。BAT的代谢变化与肥胖和血糖异常密切相关，寒冷和高脂饮食影响BAT代谢的途径见图1。长时间光照通过BAT影响血糖变化的信号通路见图2。回答下列问题： （1）据图分析，寒冷刺激产生的兴奋传递至下丘脑，通过交感神经释放_________作用于BAT，引起BAT产热_________（填“减少”或“增多”）。该过程的调节机制属于_________（填“神经调节”“体液调节”或“神经—体液调节”）。 （2）高脂饮食会刺激下丘脑，通过垂体释放_________使肾上腺皮质分泌的糖皮质激素分泌量增多。高脂饮食可导致BAT产热减少，原因是_______________________________。 （3）为验证长时间光照可通过图2所示的信号通路影响BAT的代谢，研究人员将健康小鼠分为三组，甲组进行正常光照处理，乙组用药物阻断交感神经的作用并进行长时间光照处理，则丙组小鼠的处理方法为_________，检测并比较三组小鼠的血糖浓度。研究发现，长期熬夜可增大患糖尿病的风险，结合图2分析，其原因可能是_______________________________。 20. 水稻的表型常见高秆和高氮肥需求，其遗传性状影响产量。研究人员在水稻育种中发现半矮秆低氮肥需求的高产品种，将不同性状的二倍体亲本进行杂交，研究遗传机制，实验及结果见表。回答下列问题： P 高秆×半矮秆 半矮秆高氮肥需求×高秆低氮肥需求 ↓ ↓ F1 高秆 高秆高氮肥需求 ↓Ⓧ ↓Ⓧ F2 高秆、半矮秆 多种表型 （1）高秆和半矮秆性状分别受等位基因SD1/sd1（表示基因型用D/d）控制。SD1基因编码有功能的赤霉素20-氧化酶，催化底物产生赤霉素。半矮秆植株的基因型为_________。从基因和基因表达产物功能的角度分析，出现半矮秆植株的原因是_______________________________。 （2）水稻的氮肥需求与SOD5基因有关。F2植株中，半矮秆低氮肥需求植株约占1/16，说明SOD5基因与SD1基因在染色体上的位置关系是_________。色氨酸与生长素可相互转 化，DNR1蛋白促进生长素转化为色氨酸。SOD5基因表达的转录因子可驱动DNR1蛋白的表达。与高氮肥需求水稻品种相比，低氮肥需求水稻品种SOD5基因的表达量_________（填“较低”或“较高”），生长素含量_________（填“较低”或“较高”）。 （3）低氮施肥条件下，导入外源基因以敲除SOD5基因得到株系sod5，其单株产量比野生型的高45%，且籽粒蛋白质含量不变。与杂交育种相比，基因编辑技术培育高产品种的优点是____________________（答出2点）。为获得稳定遗传的sod5品系，后续的育种思路是_______________________________。 21. 异丁胺是一种重要的化工原料，可由丙酮酸代谢生成。gltA催化丙酮酸进行细胞呼吸的反应，vlmD催化丙酮酸合成异丁胺的反应，代谢途径见图1。通过微生物发酵生产异丁胺时，难以兼顾菌株生长和产物合成之间的平衡，研究人员尝试利用基因工程技术提高菌株生产异丁胺的能力。回答下列问题： （1）在微生物生产异丁胺阶段，对gltA和vlmD的酶活力的调控目标是_________。 （2）研究人员构建了两种质粒并导入大肠杆菌（自身不含有pdhR蛋白基因和CI蛋白基因）中，分别以绿色荧光蛋白基因GFP和红色荧光蛋白基因mCherry作为报告基因，研究温度对质粒表达的调控，以期获得用温度调控生产异丁胺的目标菌。两种质粒的元件组成见图2。 注：PRM、PR和Ptrc-box表示启动子，PRM驱动下游基因持续表达。“⊥”表示抑制作用，“▌”表示终止子。 将质粒导入菌体前，先用Ca2+处理大肠杆菌细胞，目的是____________________。为了使质粒2中红色荧光蛋白的表达同时受到温度和丙酮酸的调控，要在质粒1的_________（填“A”或“B”）点插入pdhR蛋白基因。成功构建的工程菌在30℃的发光情况为____________________。 （3）丙酮酸积累量达到2 g·L-1时能解除pdhR蛋白对Ptrc-box启动子的抑制作用。asgltA基因转录出的RNA能与gltA基因的mRNA结合，从而抑制gltA的合成，且抑制作用可长时间维持。为了使工程菌在37℃生长阶段积累丙酮酸并抑制异丁胺合成，而在30℃生产阶段合成异丁胺并抑制菌体生长，需要对两种质粒和受体菌的基因进行改造，改造方案是_________（选填序号）。当监测到_________时降低培养温度至30℃使工程菌合成异丁胺。 ①用vlmD基因替换质粒1中的GFP基因；②用vlmD基因替换质粒2中的mCherry基因；③用asgltA基因替换质粒1中的GFP基因；④用asgltA基因替换质粒2中的mCherry基因；⑤诱导工程菌自身的vlmD基因表达；⑥敲除工程菌自身的vlmD基因 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 高三生物学限时训练 一、单项选择题：本题共12小题，每小题2分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求，答对得2分，答错得0分。 1. 我国坚持生态文明建设，走可持续发展道路，核心是实现人与自然和谐共生。下列叙述错误的是（ ） A. 建立红树林自然保护区，属于就地保护生物多样性的措施 B. 对濒危野生物种开展人工繁育后将其放归野外，可增加种群数量 C. 开垦湿地和草原以扩大耕地，可提高生态承载力并减小生态足迹 D. 推广节水灌溉、秸秆还田和循环农业，有利于农业可持续发展 【答案】C 【解析】 【详解】A、就地保护是指在原地对被保护的生态系统或物种建立自然保护区等开展保护，是保护生物多样性最有效的方式，建立红树林自然保护区属于就地保护生物多样性的措施，A正确； B、对濒危野生物种开展人工繁育可提升种群的繁殖成功率，将其放归适宜的野外环境后，能够有效补充野生种群的个体数量，B正确； C、开垦湿地和草原扩大耕地，会破坏原生生态系统的结构，削弱其涵养水源、保持水土、维持生物多样性等生态服务功能，导致生态承载力下降；同时这类活动会增加人类对土地资源的占用，提升生产过程的资源消耗与废弃物排放，反而会增大生态足迹，C错误； D、推广节水灌溉可提高水资源利用效率，秸秆还田可实现土壤养分的循环利用、减少化肥使用带来的污染，循环农业可促进农业生态系统的物质循环，降低资源消耗与环境影响，三者均有利于农业可持续发展，D正确。 2. 下图为核酸的部分结构及遗传信息传递过程的示意图。下列叙述正确的是（ ） A. 人体细胞中，图示信息传递过程只发生在细胞核中 B. 遗传信息由甲链流向乙链需要RNA聚合酶参与 C. 甲链中相邻两个脱氧核糖通过磷酸二酯键连接 D. 图中箭头所指碳原子上连接有—OH（羟基）基团 【答案】D 【解析】 【详解】A、图中同时存在 T 和 U，可以表示转录或逆转录，但在人体细胞中表示转录过程，主要发生在细胞核，线粒体中也可发生，不是只发生在细胞核中，A错误； B、甲链含有 U，为 RNA 链；乙链含有T，为 DNA 链，遗传信息由甲链流向乙链为逆转录，需要逆转录酶参与，B错误； C、甲链为 RNA 链，不是脱氧核糖，应该是核糖，C错误； D、箭头指向核糖的2号碳原子，该碳原子上连接有 —OH（羟基）基团，D正确。 3. 某小组从印染厂废水底泥中筛选能降解染料的菌株，用固体培养基进行分离。下列叙述正确的是（ ） A. 培养基灭菌后立即倒平板，可防止杂菌落入培养基 B. 筛选前进行富集培养，可增加目标菌的数量 C. 每次划线前后灼烧接种环，目的是杀灭上一轮残留菌种 D. 统计样本中目标菌的活菌数，可采用显微镜直接计数法 【答案】B 【解析】 【详解】A、培养基灭菌后不能立即倒平板，需要冷却至约 50℃（手感不烫手）再倒平板。温度过高会杀死后续要接种的微生物，温度过低琼脂会提前凝固，无法铺成均匀平板，A错误； B、富集培养是使用选择培养基培养样品，让能降解染料的目标菌株大量增殖，增加目标菌的数量，方便后续分离筛选，B正确； C、平板划线时灼烧接种环，前后目的不一样：划线前灼烧是为了杀死接种环残留菌种（第一次灼烧是杀死接种环上残留的杂菌），保证下一区划线菌种只来自上一区划线末端；划线结束后灼烧是为了杀死接种环残留活菌，防止污染环境、感染实验者，C错误； D、显微镜直接计数法（血细胞计数板计数），活菌、死菌一起计数，无法区分活菌和死菌，不能用来统计活菌数。统计活菌数应该用稀释涂布平板法，D错误。 4. 将内质网与高尔基体的混合液加入自上而下密度逐渐升高的分层蔗糖梯度液中，用离心法使两种细胞器迁移至与自身密度相等的蔗糖层中，在下层获得内质网，在上层获得高尔基体。该方法的主要依据是（ ） A. 两者的膜层数不相同 B. 内质网附着有核糖体 C. 高尔基体可产生囊泡 D. 两者的膜能相互转化 【答案】B 【解析】 【详解】A、内质网和高尔基体都为具单层膜的细胞器，膜层数没有差异，因而据此不能实现分离，A错误； B、部分内质网为附着核糖体的粗面内质网，核糖体的密度很高，会让内质网的整体密度显著大于高尔基体，是二者出现密度差、实现分层分离的核心依据，B正确； C、高尔基体和内质网均可产生囊泡，不是二者分层的依据，C错误； D、高尔基体膜和内质网膜可相互转化，不是二者的密度差异、离心分离的原理，D错误。 5. 斜口裸鲤主要取食浮游生物，花斑裸鲤主要取食底栖生物。两者的共同祖先因竞争食物资源而出现生态位分化，最终在形态、繁殖等特性上形成差异。斜口裸鲤的口型为亚上位，繁殖期为7月；花斑裸鲤的口型为亚下位，繁殖期为4月。下列叙述错误的是（ ） A. 两种裸鲤取食不同水层食物，生态位分化可降低竞争 B. 亚上位或亚下位口型，是斜口裸鲤和花斑裸鲤对食性的适应 C. 两种裸鲤的差异，是自然选择直接作用于种群基因库的结果 D. 两种裸鲤繁殖期的分化会阻碍两种裸鲤之间的基因交流 【答案】C 【解析】 【详解】A、斜口裸鲤取食浮游生物、花斑裸鲤取食底栖生物，生态位分化让二者利用不同水层的资源，有效降低了种间竞争，A正确； B、亚上位的口型更适合取食上层浮游生物，亚下位的口型更适合取食底层底栖生物，是二者对各自食性的适应性特征，B正确； C、自然选择的直接作用对象是生物的表现型（性状），自然选择通过筛选有利性状，定向改变种群的基因频率，进而影响种群基因库，C错误； D、两种裸鲤繁殖期分别在7月和4月，繁殖时间的差异属于时间隔离，会阻碍二者间的基因交流，D正确。 6. 去垢剂是一种一端亲水、一端疏水的分子，可溶解膜脂，能与磷脂分子共同形成微球。控制去垢剂的浓度可用于质膜蛋白的纯化，便于对膜蛋白的研究，其原理见图。下列分析错误的是（ ） A. 去垢剂与磷脂分子的结构特性相近 B. 微球蛋白质内部具有疏水结构域 C. 去垢剂通过水解磷脂进而溶解膜脂 D. 纯化膜蛋白更宜选用低浓度去垢剂 【答案】C 【解析】 【详解】A、去垢剂一端亲水、一端疏水，磷脂分子也是头部亲水、尾部疏水，二者结构特性相近，A正确； B、从图中可知膜蛋白的疏水区域会和去垢剂以及磷脂分子的疏水端结合，最终包裹在微球内部，说明微球中的膜蛋白具有疏水结构域，B正确； C、题干明确说明去垢剂是和磷脂分子共同形成微球来溶解膜脂，并没有水解磷脂，C错误； D、据图可知，高浓度去垢剂处理后形成的微球同时含有磷脂和膜蛋白，无法将膜蛋白与脂质分离，纯化质膜蛋白需要使用较低浓度的去垢剂，使膜蛋白与脂质分离，D正确。 7. 某兴趣小组将培养获得的洋葱(2n=16)根尖制作成有丝分裂的临时装片并进行观察，显微镜下的部分细胞见图。下列叙述错误的是（ ） A. 临时装片的制作步骤是解离→漂洗→染色→制片 B. 细胞①有32个核DNA分子、2个染色体组 C. 细胞②可能处于分裂间期，细胞内不存在中心粒 D. 细胞③有纺锤体，其核膜已消失，核仁已解体 【答案】B 【解析】 【详解】A、观察植物细胞有丝分裂，临时装片标准制作步骤就是解离→漂洗→染色→制片，A正确； B、洋葱体细胞2n=16，细胞①中染色体正处于向细胞两极移动的状态，属于有丝分裂后期。此时期着丝粒分裂，染色体数加倍为32条，核DNA分子数为32，同时染色体组也随染色体加倍变为4个，B错误； C、细胞②有完整的细胞核、核内为染色质状态，符合分裂间期的细胞特征；洋葱属于高等植物，细胞内不存在中心粒，C正确； D、细胞③染色体处于凝缩、排布的阶段，属于有丝分裂前期，该时期细胞会形成纺锤体，同时核膜逐渐消失、核仁逐渐解体，D正确。 8. 某种干细胞中，进入细胞核的蛋白APOE可作用于细胞核骨架和异染色质蛋白，诱导这些蛋白自噬性降解，影响异染色质上基因的表达，促进该种干细胞的衰老。下列叙述错误的是（ ） A. 衰老的干细胞核膜内折，细胞核体积变小 B. 促进 基因表达可促进该种干细胞衰老 C. 异染色质蛋白的自噬性降解的某些产物可被再利用 D. 细胞骨架与细胞分裂、分化和信息传递密切相关 【答案】A 【解析】 【详解】A、衰老的干细胞核膜内折，细胞核体积变大，A错误； B、题意显示，进入细胞核的蛋白APOE可作用于细胞核骨架和异染色质蛋白，诱导这些蛋白自噬性降解，影响异染色质上基因的表达，促进该种干细胞的衰老，据此推测，促进 基因表达可促进该种干细胞衰老，B正确； C、自噬过程依赖溶酶体内的水解酶分解底物，异染色质蛋白的自噬性降解发生在溶酶体内，产生的某些产物可被再利用，C正确； D、细胞骨架是由蛋白质纤维组成的网架结构，与细胞分裂、分化和信息传递密切相关，D正确。 9. 0.3g.mL-1的蔗糖溶液可使红山茶花瓣表皮细胞失水，见图1。经不同浓度的蔗糖溶液处理后，红山茶花瓣表皮细胞液泡的面积与细胞表面积的比值(H值)的变化情况见图2。下列分析正确的是（ ） A. 甲和乙参与构成原生质层，二者之间浸润有蔗糖溶液 B. 丙为原生质体，其初始渗透压小于0.3g.mL-1的蔗糖溶液的 C. 表皮细胞在0.2g.mL-1的蔗糖溶液中不发生水分的交换 D. H值越小说明表皮细胞的失水量越多，吸水能力越大 【答案】B 【解析】 【详解】A、甲是植物细胞的细胞壁，乙是细胞壁与原生质体之间的蔗糖溶液，原生质层由细胞膜、液泡膜以及两层膜之间的细胞质构成，甲和乙均不属于原生质层的组成部分，A错误； B、丙是质壁分离后细胞收缩的部分为原生质体；题干说明0.3g/mL的蔗糖溶液可使该细胞失水发生质壁分离，说明原生质体的初始渗透压小于0.3g/mL蔗糖溶液的渗透压，B正确； C、从图2可知0.2g/mL蔗糖溶液中H值和蔗糖浓度为0时的H值几乎相等，说明此时细胞液泡面积几乎未发生变化，水分子进出细胞达到动态平衡，C错误； D、H值是液泡面积与细胞表面积的比值，细胞表面积基本固定，一定范围内，H值越小代表液泡面积越小，细胞失水量越多，细胞液渗透压越高，细胞的吸水能力越大，图2中当蔗糖浓度超过0.5后H值不再变化说明细胞已经死亡，所以当H值降低超过一定值后细胞会因失水过多死亡失去吸水能力，D错误。 10. 植物可通过呼吸代谢途径的改变来适应缺氧环境。在缺氧条件下，某种植物幼苗的根细胞经呼吸作用(葡萄糖视为呼吸底物)释放CO2的速率随时间的变化趋势如图所示。下列分析正确的是（ ） A. a点前，葡萄糖在细胞质基质被分解生成酒精 B. a~b段速率上升，无氧呼吸第二阶段产生的ATP增加 C. O~b阶段，存在无氧呼吸产乳酸转变为产酒精的过程 D. b点后，酒精的破坏使细胞呼吸停止而不再释放CO2 【答案】C 【解析】 【详解】A、a点前没有CO2释放，若此时葡萄糖就分解生成酒精，酒精型无氧呼吸会同步产生CO2，与曲线a点前CO2释放速率为0矛盾。实际a点前该根细胞的无氧呼吸类型为产乳酸的途径，A错误； B、无氧呼吸第二阶段不产生ATP，仅第一阶段生成少量ATP，因此a~b段CO2释放速率上升不会伴随无氧呼吸第二阶段ATP增加，B错误； C、O~a阶段无CO2释放，说明此时根细胞进行产乳酸的无氧呼吸；a点后开始释放CO2且速率上升，说明细胞逐渐转变为产酒精的无氧呼吸，符合题干“呼吸代谢途径改变适应缺氧环境”的描述，C正确； D、b点后CO2释放速率仍大于0，说明细胞呼吸没有停止，仍在释放CO2，D错误。 11. 某植物根细胞吸收K+存在两种跨膜运输方式，见图。下列有关分析错误的是（ ） A. 低钾环境中，K+运输速率受H+运输速率的限制 B. 高钾环境中，K+运输时不与膜转运蛋白相结合 C. 吸收的K+储存在溶酶体中，以维持根细胞的渗透压 D. K+是一种信号分子，影响根细胞运输H+和K+ 【答案】C 【解析】 【详解】A、低钾环境中，K+通过与H+协同的主动运输方式进入细胞，该过程依赖H+跨膜浓度差提供动力，而H+的跨膜浓度差由H+泵消耗ATP运输H+建立，因此K+运输速率受H+运输速率的限制，A正确； B、高钾环境中，K+顺浓度梯度通过通道蛋白进入细胞，离子通过通道蛋白时不需要与通道蛋白相结合，B正确； C、植物根细胞吸收的K+主要储存在中央液泡的细胞液中，以此维持细胞渗透压；溶酶体的功能是分解衰老、损伤的细胞器，吞噬并杀死侵入细胞的病原体，并非储存K+维持渗透压的场所，C错误； D、由图可知，细胞膜上的感应器可感知K+浓度信号，通过胞内信号通路调节H+的跨膜运输和K+的跨膜运输过程，说明K+可作为信号分子影响根细胞对H+和K+的运输，D正确。 12. 多发性骨髓瘤（MM）是一种以浆细胞恶性增殖为特征的疾病。USP2（一种肽酶）调控细胞内蛋白质的降解，从而影响MM细胞的增殖与存活。药物X可与USP2结合并抑制其活性，进而下调细胞周期调控分子CCND1和细胞增殖信号通路分子的表达，上调凋亡分子CHOP的表达，最终诱导MM细胞凋亡。下列推测不合理的是（ ） A. USP2活性增强会促进MM细胞增殖和存活 B. CHOP表达上调是MM细胞出现凋亡的标志之一 C. USP2会引起MM细胞的原癌基因编码的蛋白质降解 D. 药物X通过抑制USP2发挥作用，从而抑制MM细胞增殖 【答案】C 【解析】 【详解】A、药物X抑制USP2活性后，会下调增殖相关分子、诱导MM细胞凋亡，说明USP2正常的活性是促进MM细胞增殖和存活的，因此USP2活性增强会进一步促进MM细胞增殖存活，A合理； B、题干明确说明药物X作用后会上调凋亡分子CHOP的表达，最终诱导MM细胞凋亡，因此CHOP表达上调是MM细胞凋亡的标志之一，B合理； C、原癌基因编码的蛋白质通常是促进细胞正常增殖的蛋白，若USP2降解这类蛋白，会抑制细胞增殖，这和题干中USP2促进MM细胞增殖存活的作用完全矛盾。结合题干中USP2调控蛋白降解、药物抑制USP2后会下调增殖相关分子CCND1的信息，可推知USP2的作用是减少这类促增殖蛋白的降解，C不合理； D、题干直接指出药物X可与USP2结合并抑制其活性，进而下调细胞周期调控分子、增殖信号通路分子的表达，最终诱导MM细胞凋亡，即抑制其增殖，D合理。 二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的四个选项中，有两项或两项以上符合题目要求，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。 13. V蛋白可结合登革病毒的蛋白外壳，抑制病毒增殖。研究人员将编码V蛋白的DNA导入大肠杆菌并诱导其表达，再将纯化后的V蛋白注入小鼠体内。制备后获得5株能分泌抗V蛋白单克隆抗体的杂交瘤细胞，用提取的单克隆抗体与V蛋白杂交，电泳结果见图。下列叙述错误的是（ ） A. 将DNA直接导入大肠杆菌，V蛋白的纯化度更高 B. 将V蛋白注入小鼠体内直接的目的是获得抗V蛋白单克隆抗体 C. 培养杂交瘤细胞5A82更有利于大量生产该种单克隆抗体 D. 抗V蛋白单克隆抗体可诱导机体产生更多的V蛋白 【答案】ABD 【解析】 【详解】A、将编码V蛋白的DNA直接导入大肠杆菌时，裸露的DNA会被大肠杆菌的核酸酶降解，且缺乏启动子、复制原点等表达必需的元件，无法在大肠杆菌中稳定存在和表达，不能有效获得V蛋白，更不会提高V蛋白的纯化度，A错误； B、将V蛋白注入小鼠体内的直接目的是刺激小鼠发生特异性免疫，使小鼠体内产生能分泌抗V蛋白抗体的已免疫B淋巴细胞，后续需将该类B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合、筛选才能获得能分泌单克隆抗体的杂交瘤细胞，并非直接获得抗V蛋白单克隆抗体，B错误； C、根据电泳结果，各组参考蛋白条带大小基本一致，说明各组V蛋白上样量相同；5A82对应的单克隆抗体条带最大最浓，说明该单克隆抗体与V蛋白的结合能力（亲和力）最强，抗体活性最高，因此培养5A82更有利于大量生产高效的抗V蛋白单克隆抗体，C正确； D、V蛋白是登革病毒的外壳蛋白，属于外来抗原，机体自身不会合成V蛋白；抗V蛋白单克隆抗体的作用是特异性结合V蛋白、抑制病毒增殖，并不会诱导机体产生V蛋白，D错误。 14. 利用二倍体牡蛎（基因型为Aa）快速育种时，用遗传物质失活的精子激发卵细胞发育，并通过一定途径将卵细胞发育成二倍体。常用的途径：①抑制第一极体形成，②抑制第二极体形成，③抑制第一次卵裂。不考虑突变，下列有关分析合理的是（ ） A. ①途径获得的二倍体的基因型为Aa B. ②途径获得的二倍体的基因型为AA或aa C. ③途径获得的二倍体为纯合子 D. ②③途径获得的二倍体的基因型相同 【答案】AC 【解析】 【详解】A、抑制第一极体形成，也就是减数第一次分裂时同源染色体没有分离，原本要进入第一极体的染色体也留在次级卵母细胞中，最终得到的卵细胞同时含有A和a，染色体数是2套，发育出的二倍体基因型是Aa，A正确； B、若在减数第一次分裂前期发生同源染色体的非姐妹染色单体之间的互换，②抑制第二极体形成，可能会形成Aa的杂合类型，B错误； C、经减数分裂完成后卵细胞只有等位基因中的一个（A或a），与遗传物质失活的精子受精形成受精卵。卵裂过程进行的是有丝分裂，该基因复制后加倍，不考虑基因突变和其他情况的染色体变异，③抑制第一次卵裂，一定会形成AA或aa类型的纯合子，C正确； D、②抑制第二极体形成之前可能发生互换等现象，导致可能会形成Aa的杂合类型；若不发生互换，②途径获得的二倍体的基因型为AA或aa，③抑制第一次卵裂进行有丝分裂，一定产生纯合子，②途径和③途径获得的二倍体基因组成不一定相同，D错误。 15. 抗体IgG和补体作用于M1巨噬细胞表面的受体，增强其吞噬流感病毒和被病毒侵染的宿主细胞的能力，见图1。为研究药物甲对小鼠免疫功能的影响，对小鼠连续6天灌胃药物甲后用流感病毒PR8感染，检测小鼠生理指标的变化，结果见图2。下列分析错误的是（ ） A. M1巨噬细胞可直接将PR8抗原呈递给B细胞并使其活化增殖 B. M1巨噬细胞清除PR8和宿主细胞发生在细胞免疫反应过程中 C. 药物甲可促进M1巨噬细胞FcγR蛋白基因和CR3蛋白基因的表达 D. 药物甲通过增加IgG和补体的数量，增强M1巨噬细胞的吞噬功能 【答案】ABD 【解析】 【详解】A、M1巨噬细胞属于抗原呈递细胞，摄取处理病原体后，是将抗原信息呈递给辅助性T细胞，而非直接将抗原呈递给B细胞使其活化；B细胞的活化需要两个信号刺激，第一个信号是病原体与B细胞的抗原受体结合，第二个信号是辅助性T细胞表面的特定分子与B细胞结合，同时需要细胞因子的作用，A错误； B、M1巨噬细胞吞噬清除PR8病毒和被病毒侵染的宿主细胞，属于人体第二道防线的非特异性免疫作用，也可在体液免疫的效应阶段参与清除抗原-抗体复合物，并非只发生在细胞免疫反应过程中；细胞免疫的核心环节是效应细胞毒性T细胞识别并裂解被病原体感染的靶细胞，巨噬细胞的吞噬清除不属于细胞免疫的反应环节，B错误； C、由图2结果可知，与单独PR8感染组相比，药物甲联合PR8感染组的M1巨噬细胞表面FcγR蛋白、CR3蛋白的相对表达量均显著升高，蛋白质是基因表达的产物，说明药物甲可促进这两种蛋白对应的基因的表达，C正确； D、实验结果仅显示药物甲处理后M1巨噬细胞表面的FcγR、CR3受体的表达量升高，全程未检测IgG和补体的数量变化，无法得出“药物甲通过增加IgG和补体的数量增强M1巨噬细胞吞噬功能”的结论，D错误。 16. 暗反应中CO2的固定是由Rubisco催化进行的，O2能与CO2竞争结合该酶，使该酶催化C5和O2反应，最终生成C3和CO2，该过程称为光呼吸，光呼吸会消耗ATP和NADPH。科研人员用250 μmol·L-1的茉莉酸处理水稻幼苗，测量一周内Rubisco结合CO2的效率及Rubisco结合CO2和O2效率的比值的变化（见图）。下列叙述错误的是（ ） A. 光呼吸中，C5和O2反应在叶绿体基质进行 B. 若光反应速率降低，会引起光呼吸速率降低 C. 提高环境中的CO2浓度会促进水稻的光呼吸 D. 茉莉酸处理会引起水稻光呼吸增强，使产量增加 【答案】CD 【解析】 【详解】A、暗反应的场所为叶绿体基质，催化CO₂固定的Rubisco是位于叶绿体基质的酶，因此其催化的C₅与O₂的反应（光呼吸的起始步骤）也发生在叶绿体基质，A正确； B、光呼吸过程需要消耗光反应产生的ATP和NADPH，若光反应速率降低，产生的ATP和NADPH不足，会导致光呼吸因缺少能量和还原剂而速率降低；同时光反应速率降低时，水的光解产生的O₂减少，Rubisco结合O₂的底物减少，也会使光呼吸速率降低，B正确； C、CO₂与O₂可竞争结合Rubisco酶，提高环境中CO₂浓度会使Rubisco结合CO₂的比例升高、结合O₂的比例降低，从而抑制光呼吸，而非促进光呼吸，C错误； D、由图可知，茉莉酸处理后，Rubisco结合CO₂和O₂效率的比值持续下降，而Rubisco结合CO₂的效率保持稳定，说明Rubisco结合O₂的效率升高，光呼吸增强；光呼吸会消耗ATP和NADPH，减少用于暗反应合成有机物的同化力，导致有机物积累量减少，产量降低，而非使产量增加，D错误。 三、非选择题：本大题共5小题，共60分。 17. 高光强环境下，植物吸收的过剩光能会损伤光系统，引起光合作用强度下降。植物光合作用过程中光能的吸收、电子传递和物质变化的过程见图。回答下列问题： 注：表示电子的传递路径；、表示光合色素分子。 （1）图示膜结构是_____，叶绿素分子Y主要吸收的可见光是_____。 （2）物质甲用于暗反应时，发挥的作用是________________________。在叶绿体中，物质乙是_____，可用于暗反应，还可用于_____(答出1点)等生理过程。 （3）强光条件下，线性电子传递速度快且快速消耗，电子缺乏受体容易产生活性氧而损伤光系统。植物通过途径①②消耗过剩的光能，减轻光系统损伤。途径①可将过剩的电子传递给，从而减少光系统损伤；途径②使_____，从而降低过剩光能对光系统的损伤。 【答案】（1） ①. 类囊体膜 ②. 红光和蓝紫光 （2） ①. 为C3还原提供能量和还原氢 ②. ATP ③. 物质运输、大分子物质合成 （3）光能更多地以热能形式散失 【解析】 【小问1详解】 图示膜结构上发生的是光合作用的光反应过程，图示膜结构是叶绿体的类囊体薄膜，叶绿素分子Y主要吸收的可见光是红光和蓝紫光。 【小问2详解】 图示物质甲为NADPH，其在暗反应中发挥的作用是为C3还原提供能量和还原氢，既可作为还原剂，还可提供能量。在叶绿体中，物质乙是ATP，可用于暗反应，作为直接能源物质还可用于物质运输、大分子物质合成等生理过程。 【小问3详解】 强光条件下，线性电子传递速度快且快速消耗NADP+，电子缺乏受体容易产生活性氧而损伤光系统。途径①中过剩的电子会传递给O2，生成超氧化物，再被活性氧清除系统清除，从而避免活性氧损伤光合系统；途径②中，Y、Z等光合色素分子会将吸收的过剩光能转化为热能散失，减少了电子的释放，进而减少活性氧的产生，防止光合系统受损。 18. 有氧呼吸第三阶段电子传递链如图1所示。电子在传递的过程中，通过复合物I、III、IV逆浓度梯度运输，建立膜两侧浓度差，驱动ATP合酶顺浓度梯度运输，同时产生大量的ATP。UCP是一种特殊的通道。回答下列问题： （1）真核细胞进行有氧呼吸的过程中，NADH产生的场所是________________________，图示过程发生在线粒体的_____上。 （2）若ATP合酶活性增强，经UCP回流的会_____(填“增加”或“减少”)，细胞有氧呼吸产生ATP的速率将_____(填“加快”或“减慢”)。 （3）寒冷环境下，动物棕色脂肪细胞的基因表达量显著上升，从能量代谢角度分析，生理意义是________________________。 （4）NAD+被还原后生成NADH。有氧呼吸过程中，NADH在NADH脱氢酶的作用下生成，经过一系列反应释放出大量能量。炎症因子IL-6可以影响细胞中ATP水平。现用IL-6、NR(只作为的前体物，不考虑其他影响)处理心肌细胞，测定心肌细胞中的ATP水平，结果见图2。 ①NR可以_____(填“加剧”或“缓解”)IL-6对心肌细胞ATP合成的影响，机理是NR补充了，从而_____(填“增加”或“减少”)了的生成量，使有氧呼吸释放的能量恢复正常水平。 ②心肌持续缺血会诱发炎症，从而大量分泌IL-6，造成心肌细胞能量供应不足。结合本实验，请提出一条改善该症状的治疗思路：___________________________________________。 【答案】（1） ①. 细胞质基质和线粒体基质 ②. 内膜 （2） ①. 减少 ②. 加快 （3）UCP增多， H+通过UCP回流增加产热，有利于动物维持体温稳定 （4） ①. 缓解 ②. 增加 ③. 使用能够提高心肌细胞内NAD+含量的药物（补充NR），缓解IL-6造成的心肌细胞ATP合成不足，改善心肌能量供应 【解析】 【小问1详解】 有氧呼吸的第一阶段反应场所细胞质基质，第二阶段反应场所线粒体基质，前两个阶段均生成NADH；第三阶段反应场所线粒体内膜，消耗NADH生成水。据此可知，真核细胞进行有氧呼吸的过程中，NADH产生的场所是细胞质基质和线粒体基质，图示过程为有氧呼吸第三阶段，发生在线粒体的内膜上。 【小问2详解】 若ATP合酶活性增强，ATP生成增多，经UCP回流的 H+会“减少”，细胞有氧呼吸产生ATP的速率将“加快”。 【小问3详解】 寒冷环境下，动物棕色脂肪细胞的UCP基因表达量显著上升，则更多的H+通过UCP顺浓度梯度转运，该过程会释放大量的热能，进而维持体温的相对稳定，从能量代谢角度分析，其生理意义表现在UCP增多， H+通过UCP回流增加产热，有利于动物维持体温稳定。 【小问4详解】 ① NR为NAD+的前体，IL-6单独处理心肌细胞ATP水平低于空白对照组；但IL-6+NR处理组和NR组合成ATP水平相当，说明NR可以“缓解”IL-6对心肌细胞ATP合成的影响，机理是NR补充了 NAD+ ，从而“增加”了 NADH 的生成量，使有氧呼吸释放的能量恢复正常水平。 ②心肌持续缺血会诱发炎症，从而大量分泌IL-6，造成心肌细胞中ATP产生量下降，因而能量供应不足。结合本实验，为了改善该症状，使用能够提高心肌细胞内NAD+含量的药物（如补充NR），可缓解IL-6造成的心肌细胞ATP合成不足，改善心肌能量供应。 19. 解偶联蛋白1（UCP1）是棕色脂肪组织（BAT）中特异性表达的蛋白，可使线粒体释放能量与生成ATP解偶联，从而生成更多的热量。MR受体可使UCP1的表达量增加。BAT的代谢变化与肥胖和血糖异常密切相关，寒冷和高脂饮食影响BAT代谢的途径见图1。长时间光照通过BAT影响血糖变化的信号通路见图2。回答下列问题： （1）据图分析，寒冷刺激产生的兴奋传递至下丘脑，通过交感神经释放_________作用于BAT，引起BAT产热_________（填“减少”或“增多”）。该过程的调节机制属于_________（填“神经调节”“体液调节”或“神经—体液调节”）。 （2）高脂饮食会刺激下丘脑，通过垂体释放_________使肾上腺皮质分泌的糖皮质激素分泌量增多。高脂饮食可导致BAT产热减少，原因是_______________________________。 （3）为验证长时间光照可通过图2所示的信号通路影响BAT的代谢，研究人员将健康小鼠分为三组，甲组进行正常光照处理，乙组用药物阻断交感神经的作用并进行长时间光照处理，则丙组小鼠的处理方法为_________，检测并比较三组小鼠的血糖浓度。研究发现，长期熬夜可增大患糖尿病的风险，结合图2分析，其原因可能是_______________________________。 【答案】（1） ①. 去甲肾上腺素（或NE） ②. 增多 ③. 神经调节 （2） ①. 促肾上腺皮质激素 ②. 高脂饮食通过促进糖皮质激素分泌，抑制MR受体的功能，从而减少UCP1的合成，导致BAT细胞线粒体释放能量与ATP的生成偶联 （3） ①. 进行长时间光照处理 ②. 长期熬夜即接受长时间光照，可使BAT对葡萄糖的利用减少，血糖浓度升高 【解析】 【小问1详解】 从图中看出，寒冷条件下，交感神经释放去甲肾上腺素（或NE）作用于BAT，引起BAT产热增加，这是神经调节。 【小问2详解】 高脂饮食会刺激下丘脑，通过垂体释放促肾上腺皮质激素，促进肾上腺皮质分泌糖皮质激素。从图中看出，高脂饮食通过促进糖皮质激素分泌，抑制MR受体的功能，从而减少UCP1的合成，导致BAT细胞线粒体释放能量与ATP的生成偶联，导致产热减少。 【小问3详解】 实验目的是验证长时间光照可通过图2所示的信号通路影响BAT的代谢，甲组进行正常光照处理作为空白对照，乙组用药物阻断交感神经的作用并进行长时间光照处理，作为实验组，丙组小鼠的处理方法为进行长时间光照处理作为条件对照，检测并比较三组小鼠的血糖浓度。从图2看出，长期熬夜，接受长时间光照，下丘脑和延髓通过交感神经作用于BAT，使BAT对葡萄糖的利用减少，血糖浓度升高，增大糖尿病的风险。 20. 水稻的表型常见高秆和高氮肥需求，其遗传性状影响产量。研究人员在水稻育种中发现半矮秆低氮肥需求的高产品种，将不同性状的二倍体亲本进行杂交，研究遗传机制，实验及结果见表。回答下列问题： P 高秆×半矮秆 半矮秆高氮肥需求×高秆低氮肥需求 ↓ ↓ F1 高秆 高秆高氮肥需求 ↓Ⓧ ↓Ⓧ F2 高秆、半矮秆 多种表型 （1）高秆和半矮秆性状分别受等位基因SD1/sd1（表示基因型用D/d）控制。SD1基因编码有功能的赤霉素20-氧化酶，催化底物产生赤霉素。半矮秆植株的基因型为_________。从基因和基因表达产物功能的角度分析，出现半矮秆植株的原因是_______________________________。 （2）水稻的氮肥需求与SOD5基因有关。F2植株中，半矮秆低氮肥需求植株约占1/16，说明SOD5基因与SD1基因在染色体上的位置关系是_________。色氨酸与生长素可相互转 化，DNR1蛋白促进生长素转化为色氨酸。SOD5基因表达的转录因子可驱动DNR1蛋白的表达。与高氮肥需求水稻品种相比，低氮肥需求水稻品种SOD5基因的表达量_________（填“较低”或“较高”），生长素含量_________（填“较低”或“较高”）。 （3）低氮施肥条件下，导入外源基因以敲除SOD5基因得到株系sod5，其单株产量比野生型的高45%，且籽粒蛋白质含量不变。与杂交育种相比，基因编辑技术培育高产品种的优点是____________________（答出2点）。为获得稳定遗传的sod5品系，后续的育种思路是_______________________________。 【答案】（1） ①. dd ②. 不能合成有功能的赤霉素20-氧化酶，赤霉素含量低，影响细胞伸长 （2） ①. 两者位于非同源染色体上（或不同对的染色体上） ②. 较低 ③. 较高 （3） ①. 缩短育种年限，定向改造水稻性状 ②. 将株系sod5进行自交，在后代中筛选出自交不出现性状分离的植株 【解析】 【小问1详解】 高秆为显性性状，半矮秆为隐性性状，因此半矮秆植株的基因型为隐性纯合dd。从基因和表达产物功能分析：SD1基因的功能是编码有功能的赤霉素20-氧化酶，该酶可催化底物合成赤霉素，赤霉素能促进植株增高。半矮秆植株的sd1基因发生了突变，不能合成有功能的赤霉素20-氧化酶，赤霉素含量低，影响细胞伸长，植株表现为半矮秆。 【小问2详解】 F2中半矮秆低氮肥需求植株占1/16，即1/4×1/4，说明控制两对性状的基因符合自由组合定律，因此SOD5基因与SD1基因位于非同源染色体上。低氮肥需求水稻品种的生长素含量更高：SOD5基因表达的转录因子可驱动DNR1蛋白表达，DNR1蛋白会促进生长素转化为色氨酸。低氮肥需求水稻生长素含量更高，说明生长素更多地保留在生长素状态，未被转化为色氨酸，因此DNR1蛋白的表达量更低，对应的SOD5基因的表达量较低，生长素含量较高。 【小问3详解】 基因编辑技术相比杂交育种的优势：可以定向改造水稻性状，无需杂交育种漫长的筛选过程，缩短育种年限；可以突破物种生殖隔离，实现跨物种的基因定向改造，而杂交育种只能在同一物种内进行基因重组。获得稳定遗传sod5品系的思路：将株系sod5进行自交，直到后代不再发生性状分离，即可获得纯合稳定遗传的sod5品系。 21. 异丁胺是一种重要的化工原料，可由丙酮酸代谢生成。gltA催化丙酮酸进行细胞呼吸的反应，vlmD催化丙酮酸合成异丁胺的反应，代谢途径见图1。通过微生物发酵生产异丁胺时，难以兼顾菌株生长和产物合成之间的平衡，研究人员尝试利用基因工程技术提高菌株生产异丁胺的能力。回答下列问题： （1）在微生物生产异丁胺阶段，对gltA和vlmD的酶活力的调控目标是_________。 （2）研究人员构建了两种质粒并导入大肠杆菌（自身不含有pdhR蛋白基因和CI蛋白基因）中，分别以绿色荧光蛋白基因GFP和红色荧光蛋白基因mCherry作为报告基因，研究温度对质粒表达的调控，以期获得用温度调控生产异丁胺的目标菌。两种质粒的元件组成见图2。 注：PRM、PR和Ptrc-box表示启动子，PRM驱动下游基因持续表达。“⊥”表示抑制作用，“▌”表示终止子。 将质粒导入菌体前，先用Ca2+处理大肠杆菌细胞，目的是____________________。为了使质粒2中红色荧光蛋白的表达同时受到温度和丙酮酸的调控，要在质粒1的_________（填“A”或“B”）点插入pdhR蛋白基因。成功构建的工程菌在30℃的发光情况为____________________。 （3）丙酮酸积累量达到2 g·L-1时能解除pdhR蛋白对Ptrc-box启动子的抑制作用。asgltA基因转录出的RNA能与gltA基因的mRNA结合，从而抑制gltA的合成，且抑制作用可长时间维持。为了使工程菌在37℃生长阶段积累丙酮酸并抑制异丁胺合成，而在30℃生产阶段合成异丁胺并抑制菌体生长，需要对两种质粒和受体菌的基因进行改造，改造方案是_________（选填序号）。当监测到_________时降低培养温度至30℃使工程菌合成异丁胺。 ①用vlmD基因替换质粒1中的GFP基因；②用vlmD基因替换质粒2中的mCherry基因；③用asgltA基因替换质粒1中的GFP基因；④用asgltA基因替换质粒2中的mCherry基因；⑤诱导工程菌自身的vlmD基因表达；⑥敲除工程菌自身的vlmD基因 【答案】（1）抑制gltA的酶活力，增强vlmD的酶活力 （2） ①. 使大肠杆菌处于能吸收外源DNA的状态 ②. B ③. 发红色荧光 （3） ①. ②③⑥ ②. 丙酮酸浓度≥2g·L-1 【解析】 【小问1详解】 生产异丁胺的核心是让丙酮酸更多流向异丁胺合成路径，因此调控目标为：抑制g丙酮酸分解关键酶gltA的活力，同时增强异丁胺合成关键酶vlmD的活力。 【小问2详解】 用Ca2+处理大肠杆菌的目的是使大肠杆菌细胞处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态，即感受态，便于质粒导入。要让质粒2中$mCherry$的表达同时受温度和丙酮酸调控，需要让质粒1表达的pdhR蛋白发挥作用： 质粒2中Ptrc-box启动mCherry表达，pdhR蛋白会抑制Ptrc-box的活性。因此需要在质粒1中插入pdhR蛋白基因，使pdhR蛋白随温度调控表达。 质粒1中，CI蛋白由自身的启动子PRM驱动表达；30℃时CI蛋白形成二聚体，结合到PR启动子的调控区域，抑制PR驱动的GFP表达。若在B点插入pdhR基因，pdhR基因可受PR启动子驱动，表达量随温度变化：37℃时CI蛋白无法形成二聚体，PR正常启动，pdhR高表达，抑制mCherry；30℃时CI二聚体抑制PR，pdhR低表达，mCherry可正常表达，符合调控需求。若在A点插入，则会破坏CI基因的表达，无法实现温度调控，因此要在质粒1的B点插入pdhR蛋白基因。30℃时CI蛋白形成二聚体，结合到PR的调控区域，抑制PR启动GFP的表达，因此绿色荧光蛋白不表达，无绿色荧光；同时CI二聚体抑制了PR对pdhR基因的驱动，pdhR蛋白表达量极低，无法抑制Ptrc-box启动的mCherry表达，因此红色荧光蛋白正常表达，发出红色荧光。 【小问3详解】 改造方案选择：需让37℃生长阶段抑制异丁胺合成，即替换质粒2中的mCherry为vlmD基因，让37℃时vlmD不表达；需让37℃生长阶段抑制gltA表达，替换质粒1中的GFP为asgltA基因，让37℃时asgltA表达；需敲除工程菌自身的vlmD基因，避免自身表达的vlmD干扰调控，因此选②③⑥。由题意可知，丙酮酸积累量达到2 g·L-1时，会解除pdhR蛋白对Ptrc-box启动子的抑制作用，此时启动子启动下游基因表达。因此，当监测到丙酮酸积累量达到2g·L-1时，降低培养温度至30℃，即可使工程菌切换为合成异丁胺的生产阶段。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $