高考生物专题训练大题突破篇 必考题型5 生物工程(有解析)

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高考生物专题训练大题突破篇 必考题型5 生物工程(有解析)

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必考题型5 生物工程
考向 考频
发酵工程 2025·云南卷T21,2025·北京卷T17,2024·河北卷T18, 2024·贵州卷T14、T21,2024·北京卷T17,2024·全国甲卷T37, 2024·江西卷T17,2024·广东卷T21,2023·全国乙卷T37, 2023·河北卷T12
细胞工程 2025·湖南卷T21,2024·浙江6月卷T23,2023·新课标卷T35
基因工程 2025·全国卷T34,2025·贵州卷T18,2025·甘肃卷T21, 2025·四川卷T19,2025·广东卷T21,2025·河南卷T21, 2025·浙江1月卷T24,2025·北京卷T21,2025·山东卷T25, 2025·陕晋宁青卷21,2025·安徽卷T20,2025·黑吉辽蒙卷T25, 2025·河北卷T22、T23,2025·重庆卷T19,2024·湖南卷T21, 2024·河北卷T22,2024·重庆卷T19,2024·安徽卷T20, 2024·黑吉辽卷T25,2024·山东卷T25,2024·全国甲卷T38, 2024·新课标卷T35,2023·全国乙卷T38,2023·全国甲卷T38, 2023·广东卷T20,2023·山东卷T25,2023·江苏卷T22
1.理清“3”种传统食品的制作技术
2.比较两种常见的接种方法
3.植物组织培养的过程
4.植物体细胞杂交技术
5.单克隆抗体的制备
[提醒]
2次筛选目的不同:①第1次:获得杂交瘤细胞。②第2次:获得能分泌所需特异性抗体的杂交瘤细胞。
6.动物体细胞核移植技术和克隆动物→无性繁殖
7.熟知胚胎工程的操作流程
8.限制酶选择模型:明位点、知序列、析质粒
模型1 依据目的基因上的切割位点选择限制酶
模型2 依据质粒特点选择限制酶
模型3 依据限制酶识别序列选择限制酶
核心:比较不同限制酶的识别序列,找到酶切末端可以互补的两种限制酶。
举例:图中限制酶①②的酶切片段可以互补,限制酶③④的酶切片段可以互补→使用限制酶①和②分别处理含目的基因的DNA片段和载体,得到的黏性末端经DNA连接酶的作用,可以连接形成重组DNA。
9.PCR引物选择模型:序列特异性、扩增方向
模型1 依据目的基因特异性序列设计PCR引物模型
注:设计引物时需要避免引物之间碱基互补配对。
模型2 依据扩增产物方向选择PCR引物模型
(2025·四川卷T19)杆菌M2合成的短肽拉索西丁能有效杀死多种临床耐药细菌。拉索西丁能与细菌的核糖体结合,阻止携带氨基酸的tRNA进入核糖体位点2。有人将合成拉索西丁的相关基因(lrcA—lrcF)导入链霉菌,基因克隆流程及拉索西丁的作用机制如下图。回答下列问题。
注:①F1、F2、F3和F4为与相应位置的DNA配对的单链引物,“→”指引物5′→3′方向。②密码子对应的氨基酸:AAA—赖氨酸;AUG—甲硫氨酸(起始);UUC—苯丙氨酸;ACA—苏氨酸:UCG—丝氨酸。
(1)用PCR技术从杆菌M2基因组中扩增lrcA—lrcF目的基因时,应选用__________引物。本研究载体使用了链霉菌的复制原点,其目的是_____________________________________________________________________。
(2)采用EcoRⅠ和BamHⅠ完全酶切构建的重组质粒,产物通过琼脂糖凝胶电泳检测应产生____________条电泳条带,电泳检测酶切产物的目的是____________________________。
(3)由图可知,拉索西丁与核糖体结合后,会阻止携带____________(填氨基酸名称)的tRNA进入结合位点,导致___________________________________,最终引起细菌死亡。
(4)重组链霉菌的目的基因产物经验证有杀菌活性,但重组菌在实验室多次培养后,提取的目的基因产物杀菌活性丧失,可能的原因是________________________。若运用发酵工程来生产拉索西丁工程药物,除产物活性外还需进一步研究的问题有______________________________(答出1点即可)。
[解题指导]
根据例题题干相关信息,分析相关图示可知:
(1)(2)
(3)
(4)
[尝试解答] _________________________________________________________
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方法技巧
高三生物学简答题中的 “文字表述题” 是得分的关键,也是易错点。这类题目主要考查对知识点的理解、逻辑分析能力和规范表达能力,常涉及原因分析、机制阐释、结果解读等。以下是具体的方法技巧和注意事项:
1.核心方法技巧:让答案 “踩点准、逻辑清、术语对”
(1)审题:精准定位 “问什么”,避免答非所问
①抓关键词:明确题目考查的核心概念、限定条件、设问角度。
a.关键词类型
b.设问词:“原因”“机制”“原理”“区别”“结论” 等(不同设问词对应不同答题逻辑,如 “原因” 需从 “因→果” 推导,“原理” 需回归教材核心概念)。
c.限定词:“在动物细胞中”“与无氧呼吸相比”“从生态系统稳定性角度” 等(限定范围,避免扩大或缩小答题范围)。
d.隐含信息:如 “某物质含量上升” 可能涉及 “合成增加” 或 “分解减少”,“曲线下降” 可能与 “酶活性降低”“载体数量限制” 等相关。
②拆解复杂问题:若题目较长(如情境分析题),可拆分问题层次。例如:“分析某药物对癌细胞增殖的抑制作用及机理”,可拆分为 “是否抑制(结果)” 和 “为什么抑制(机理,如影响 DNA 复制、抑制纺锤体形成等)”。
(2)回归教材:用 “课本语言” 答题,拒绝口语化
①术语优先:生物学科的专业性极强,必须使用教材规范术语,避免生活化表述。
a.错误示例:将 “胞吞” 写成 “细胞把物质吞进去”;将 “原生质层” 说成 “细胞膜和细胞质”;将 “伴 X 染色体隐性遗传” 简化为 “母亲传给儿子”。
b.正确做法:回忆教材中对概念的定义或描述,直接套用术语。例如 “物质跨膜运输中,主动运输需要载体蛋白和能量”“基因突变是 DNA 分子中发生碱基的替换、增添或缺失,而引起的基因碱基序列的改变”。
②关联教材知识点:多数文字表述题的答案源于教材核心原理(如代谢、调节、遗传、生态等),即使是新情境题(如科研背景),也需用教材知识解释。
(3)逻辑清晰:按 “因果链” 组织答案
原因分析、机制阐释题:遵循 “因→果” 逻辑,分层次推导,避免跳跃。
a.公式:直接原因→间接原因→根本原因(根据题目深度选择层级)。
b.示例:“解释血糖浓度升高时,胰岛素分泌增加的调节过程”。
ⅰ.直接原因:血糖升高→刺激胰岛 B 细胞(代谢信号介导)。
ⅱ.间接原因:血糖升高,刺激下丘脑相关神经,或促进肠道分泌GLP-1等,这些信号进一步调控胰岛 B 细胞分泌胰岛素(关键是其他信号的辅助调控)。
(4)分点作答:条理清晰,方便阅卷
①用 “①②③” 或 “首先→其次→最后” 分点,每点围绕一个核心意思,避免一句话包含多个要点(防止阅卷老师漏看)。
②要点顺序:按逻辑先后排列(如时间顺序、因果顺序)或按重要程度排列(主要原因在前,次要原因在后)。
(5)结合图表:将 “图、表信息” 转化为 “文字逻辑”
图表(曲线图、柱状图、流程图、示意图)是文字表述题的常见载体,需先解读图表信息,再转化为文字。
步骤:
①看图表标题(明确核心变量,如 “温度对酶活性的影响”)。
②抓坐标轴、图例:横纵轴的含义(自变量、因变量),曲线趋势(上升、下降、峰值),柱状图的差异(实验组VS对照组)。
③用文字转述:将 “图的现象” 转化为 “生物学结论”,并关联原理。
示例:曲线显示 “在一定范围内,随光照强度增加,光合速率上升,超过某值后不再变化”→ 表述为 “光照强度是该条件下光合作用的限制因素(未达光饱和点时),达到光饱和点后,限制因素可能为 CO2浓度或温度”。
2.注意事项:避免 “隐性失分”
(1)拒绝 “假大空”,要点具体。
(2)避免 “因果颠倒” 或 “逻辑断裂”。
(3)术语 “一字之差” 要警惕。
(4)“答满”≠“多答”,简洁明了。
(5)书写规范:避免笔误、潦草。
总之,文字表述题的核心是 “用教材语言,把道理说清楚”。通过精准审题、规范术语、逻辑分层,就能有效提高得分率。
答题模板:
(2025·山东济南检测)研究发现,细菌纤维素(BC)可由微生物合成并将其分泌到胞外组装成膜。作为一种性能优异的生物材料,BC膜应用广泛。研究者设计了酪氨酸酶(TYR,可催化酪氨酸形成黑色素)的光控表达载体,将其转入细菌后构建出一株能合成BC膜并可实现光控染色的工程菌株,为新型纺织原料的绿色制造及印染工艺升级提供了新思路(如下图)。回答下列问题:
(1)为了构建重组质粒,可以选用同源切割的方式,即在目的基因两侧加上一组同源序列HR1和HR2,载体上有许多HR1和HR2序列位点则可以同源切割插入。若构建完成的TYR基因结构如图,则应选择图中的引物____________________对TYR基因进行PCR。
(2)研究者利用T7噬菌体来源的RNA聚合酶(T7RNAP)及蓝光光敏蛋白标签,构建了一种可被蓝光调控的基因表达载体(光控原理及载体的部分结构见下图)。构建载体时,选用了通用型启动子PBAD(被工程菌RNA聚合酶识别)和特异型启动子PT7(仅被T7RNAP识别)。为实现蓝光控制染色,启动子从左至右依次为__________、__________、__________,能实现染色的原因是_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
注:基因1:编码TYR基因 基因2:编码T7RNAP N端-nMag 基因3:编码pMag-T7RNAP C端
b
图2
(3)为了验证光控表达载体的有效性,将构建好的光控表达载体导入工程菌株中,先让工程菌在暗处培养一段时间后长出BC膜,再转至含有酪氨酸的染色池处理,______________区域被染成黑色。若光控表达载体携带大观霉素(抗生素)抗性基因,长时间培养时在培养液中加入大观霉素,其作用为_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________(答两点)。
(4)若希望生产其他颜色的且图案不同的BC膜,请按照上述菌株的构建模式提出一个简单思路:_____________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
1 / 11必考题型5 生物工程
考向 考频
发酵工程 2025·云南卷T21,2025·北京卷T17,2024·河北卷T18, 2024·贵州卷T14、T21,2024·北京卷T17,2024·全国甲卷T37, 2024·江西卷T17,2024·广东卷T21,2023·全国乙卷T37, 2023·河北卷T12
细胞工程 2025·湖南卷T21,2024·浙江6月卷T23,2023·新课标卷T35
基因工程 2025·全国卷T34,2025·贵州卷T18,2025·甘肃卷T21, 2025·四川卷T19,2025·广东卷T21,2025·河南卷T21, 2025·浙江1月卷T24,2025·北京卷T21,2025·山东卷T25, 2025·陕晋宁青卷21,2025·安徽卷T20,2025·黑吉辽蒙卷T25, 2025·河北卷T22、T23,2025·重庆卷T19,2024·湖南卷T21, 2024·河北卷T22,2024·重庆卷T19,2024·安徽卷T20, 2024·黑吉辽卷T25,2024·山东卷T25,2024·全国甲卷T38, 2024·新课标卷T35,2023·全国乙卷T38,2023·全国甲卷T38, 2023·广东卷T20,2023·山东卷T25,2023·江苏卷T22
1.理清“3”种传统食品的制作技术
2.比较两种常见的接种方法
3.植物组织培养的过程
4.植物体细胞杂交技术
5.单克隆抗体的制备
[提醒]
2次筛选目的不同:①第1次:获得杂交瘤细胞。②第2次:获得能分泌所需特异性抗体的杂交瘤细胞。
6.动物体细胞核移植技术和克隆动物→无性繁殖
7.熟知胚胎工程的操作流程
8.限制酶选择模型:明位点、知序列、析质粒
模型1 依据目的基因上的切割位点选择限制酶
模型2 依据质粒特点选择限制酶
模型3 依据限制酶识别序列选择限制酶
核心:比较不同限制酶的识别序列,找到酶切末端可以互补的两种限制酶。
举例:图中限制酶①②的酶切片段可以互补,限制酶③④的酶切片段可以互补→使用限制酶①和②分别处理含目的基因的DNA片段和载体,得到的黏性末端经DNA连接酶的作用,可以连接形成重组DNA。
9.PCR引物选择模型:序列特异性、扩增方向
模型1 依据目的基因特异性序列设计PCR引物模型
注:设计引物时需要避免引物之间碱基互补配对。
模型2 依据扩增产物方向选择PCR引物模型
(2025·四川卷T19)杆菌M2合成的短肽拉索西丁能有效杀死多种临床耐药细菌。拉索西丁能与细菌的核糖体结合,阻止携带氨基酸的tRNA进入核糖体位点2。有人将合成拉索西丁的相关基因(lrcA—lrcF)导入链霉菌,基因克隆流程及拉索西丁的作用机制如下图。回答下列问题。
注:①F1、F2、F3和F4为与相应位置的DNA配对的单链引物,“→”指引物5′→3′方向。②密码子对应的氨基酸:AAA—赖氨酸;AUG—甲硫氨酸(起始);UUC—苯丙氨酸;ACA—苏氨酸:UCG—丝氨酸。
(1)用PCR技术从杆菌M2基因组中扩增lrcA—lrcF目的基因时,应选用__________引物。本研究载体使用了链霉菌的复制原点,其目的是_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(2)采用EcoRⅠ和BamHⅠ完全酶切构建的重组质粒,产物通过琼脂糖凝胶电泳检测应产生______________条电泳条带,电泳检测酶切产物的目的是____________________________。
(3)由图可知,拉索西丁与核糖体结合后,会阻止携带____________(填氨基酸名称)的tRNA进入结合位点,导致___________________________________,最终引起细菌死亡。
(4)重组链霉菌的目的基因产物经验证有杀菌活性,但重组菌在实验室多次培养后,提取的目的基因产物杀菌活性丧失,可能的原因是______________________。若运用发酵工程来生产拉索西丁工程药物,除产物活性外还需进一步研究的问题有______________________________(答出1点即可)。
[解题指导]
根据例题题干相关信息,分析相关图示可知:
(1)(2)
(3)
(4)
[答案] (1)F2、F4 保证目的基因能在链霉菌细胞中复制 (2)2 检测重组质粒是否构建成功 (3)苯丙氨酸 翻译过程无法正常进行,细菌无法合成蛋白质 (4)目的基因发生突变(或目的基因表达受到抑制等合理答案) 发酵的最佳条件(或提高发酵产物产量的方法或产物的分离和纯化方法等合理答案)
方法技巧
高三生物学简答题中的“文字表述题”是得分的关键,也是易错点。这类题目主要考查对知识点的理解、逻辑分析能力和规范表达能力,常涉及原因分析、机制阐释、结果解读等。以下是具体的方法技巧和注意事项:
1.核心方法技巧:让答案“踩点准、逻辑清、术语对”
(1)审题:精准定位“问什么”,避免答非所问
①抓关键词:明确题目考查的核心概念、限定条件、设问角度。
a.关键词类型
b.设问词:“原因”“机制”“原理”“区别”“结论”等(不同设问词对应不同答题逻辑,如“原因”需从“因→果”推导,“原理”需回归教材核心概念)。
c.限定词:“在动物细胞中”“与无氧呼吸相比”“从生态系统稳定性角度”等(限定范围,避免扩大或缩小答题范围)。
d.隐含信息:如“某物质含量上升”可能涉及“合成增加”或“分解减少”,“曲线下降”可能与“酶活性降低”“载体数量限制”等相关。
②拆解复杂问题:若题目较长(如情境分析题),可拆分问题层次。例如:“分析某药物对癌细胞增殖的抑制作用及机理”,可拆分为“是否抑制(结果)”和“为什么抑制(机理,如影响 DNA 复制、抑制纺锤体形成等)”。
(2)回归教材:用“课本语言”答题,拒绝口语化
①术语优先:生物学科的专业性极强,必须使用教材规范术语,避免生活化表述。
a.错误示例:将“胞吞”写成“细胞把物质吞进去”;将“原生质层”说成“细胞膜和细胞质”;将“伴 X 染色体隐性遗传”简化为“母亲传给儿子”。
b.正确做法:回忆教材中对概念的定义或描述,直接套用术语。例如“物质跨膜运输中,主动运输需要载体蛋白和能量”“基因突变是 DNA 分子中发生碱基的替换、增添或缺失,而引起的基因碱基序列的改变”。
②关联教材知识点:多数文字表述题的答案源于教材核心原理(如代谢、调节、遗传、生态等),即使是新情境题(如科研背景),也需用教材知识解释。
(3)逻辑清晰:按“因果链”组织答案
原因分析、机制阐释题:遵循“因→果”逻辑,分层次推导,避免跳跃。
a.公式:直接原因→间接原因→根本原因(根据题目深度选择层级)。
b.示例:“解释血糖浓度升高时,胰岛素分泌增加的调节过程”。
ⅰ.直接原因:血糖升高→刺激胰岛 B 细胞(代谢信号介导)。
ⅱ.间接原因:血糖升高,刺激下丘脑相关神经,或促进肠道分泌GLP-1等,这些信号进一步调控胰岛 B 细胞分泌胰岛素(关键是其他信号的辅助调控)。
(4)分点作答:条理清晰,方便阅卷
①用“①②③”或“首先→其次→最后”分点,每点围绕一个核心意思,避免一句话包含多个要点(防止阅卷老师漏看)。
②要点顺序:按逻辑先后排列(如时间顺序、因果顺序)或按重要程度排列(主要原因在前,次要原因在后)。
(5)结合图表:将“图、表信息”转化为“文字逻辑”
图表(曲线图、柱状图、流程图、示意图)是文字表述题的常见载体,需先解读图表信息,再转化为文字。
步骤:
①看图表标题(明确核心变量,如“温度对酶活性的影响”)。
②抓坐标轴、图例:横纵轴的含义(自变量、因变量),曲线趋势(上升、下降、峰值),柱状图的差异(实验组VS对照组)。
③用文字转述:将“图的现象”转化为“生物学结论”,并关联原理。
示例:曲线显示“在一定范围内,随光照强度增加,光合速率上升,超过某值后不再变化”→ 表述为“光照强度是该条件下光合作用的限制因素(未达光饱和点时),达到光饱和点后,限制因素可能为 CO2浓度或温度”。
2.注意事项:避免“隐性失分”
(1)拒绝“假大空”,要点具体。
(2)避免“因果颠倒”或“逻辑断裂”。
(3)术语“一字之差”要警惕。
(4)“答满”≠“多答”,简洁明了。
(5)书写规范:避免笔误、潦草。
总之,文字表述题的核心是“用教材语言,把道理说清楚”。通过精准审题、规范术语、逻辑分层,就能有效提高得分率。
答题模板:
(2025·山东济南检测)研究发现,细菌纤维素(BC)可由微生物合成并将其分泌到胞外组装成膜。作为一种性能优异的生物材料,BC膜应用广泛。研究者设计了酪氨酸酶(TYR,可催化酪氨酸形成黑色素)的光控表达载体,将其转入细菌后构建出一株能合成BC膜并可实现光控染色的工程菌株,为新型纺织原料的绿色制造及印染工艺升级提供了新思路(如下图)。回答下列问题:
(1)为了构建重组质粒,可以选用同源切割的方式,即在目的基因两侧加上一组同源序列HR1和HR2,载体上有许多HR1和HR2序列位点则可以同源切割插入。若构建完成的TYR基因结构如图,则应选择图中的引物__________________对TYR基因进行PCR。
(2)研究者利用T7噬菌体来源的RNA聚合酶(T7RNAP)及蓝光光敏蛋白标签,构建了一种可被蓝光调控的基因表达载体(光控原理及载体的部分结构见下图)。构建载体时,选用了通用型启动子PBAD(被工程菌RNA聚合酶识别)和特异型启动子PT7(仅被T7RNAP识别)。为实现蓝光控制染色,启动子从左至右依次为__________、__________、__________,能实现染色的原因是_____________________________________________________________________
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注:基因1:编码TYR基因 基因2:编码T7RNAP N端-nMag 基因3:编码pMag-T7RNAP C端
b
图2
(3)为了验证光控表达载体的有效性,将构建好的光控表达载体导入工程菌株中,先让工程菌在暗处培养一段时间后长出BC膜,再转至含有酪氨酸的染色池处理,______________区域被染成黑色。若光控表达载体携带大观霉素(抗生素)抗性基因,长时间培养时在培养液中加入大观霉素,其作用为_____________________________________________________________________
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_____________________________________________________________________(答两点)。
(4)若希望生产其他颜色的且图案不同的BC膜,请按照上述菌株的构建模式提出一个简单思路:______________________________________________________
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[解析] (1)据题干信息可知,目的基因两端需要有同源序列HR1和HR2才能完成同源切割,因此需要将HR1、HR2序列在内的目的基因进行PCR扩增,应选择图中的引物P3和P6对目的基因进行PCR。(2)研究者利用T7噬菌体来源的RNA聚合酶(T7RNAP)及蓝光光敏蛋白标签,构建了一种可被蓝光调控的基因表达载体。为了实现蓝光控制染色,需要精心选择启动子的顺序。根据题干信息和题图可知,启动子从左至右依次为PT7、PBAD和PBAD,这样的设计能实现染色的原因是在蓝光照射下,T7RNAP N端-nMag与pMag-T7RNAP C端结合,导致无活性的T7RNAP变成有活性的T7RNAP,结合图2 b,蓝光处理后,T7噬菌体来源的RNA聚合酶(T7RNAP)识别启动子①使基因1转录获得相应的mRNA,再以其为模板通过翻译过程获得酪氨酸酶,酪氨酸酶从而催化染色液中酪氨酸形成黑色素,可见基因2和3正常表达无活性产物,被蓝光激活后再启动基因1表达。(3)为了验证光控表达载体的有效性,研究者将构建好的光控表达载体导入工程菌株中,并先在暗处培养一段时间让工程菌长出BC膜。然后,将BC膜转至含有酪氨酸的染色池处理。由于只有受到蓝光照射的区域才能形成有活性的T7RNAP并启动TYR基因的表达,因此只有这些区域会被染成黑色。若光控表达载体携带大观霉素(抗生素)抗性基因,长时间培养时在培养液中加入大观霉素的作用主要有两点:一是筛选出含有光控表达载体的工程菌株(即抗性菌株),即去除丢失质粒的菌株或保留含重组质粒的菌株,确保实验的准确性;二是防止其他杂菌污染培养液,保证实验的顺利进行。(4)题干信息的设计思路最终BC膜被染成黑色,希望生产其他颜色的且图案不同的BC膜,则需要将酪氨酸酶替换成能催化其他色素合成的酶(或将基因1换成控制其他色素合成的基因,或将酪氨酸酶替换成不同颜色蛋白),染色池中再加入该色素合成需要的原料;且改变蓝光照射区域。
[答案] (1)P3和P6 (2)PT7 PBAD PBAD 蓝光照射后,T7RNAP的N端和C端结合,T7RNAP被激活,酪氨酸酶基因(或TYR基因)表达,酪氨酸酶催化酪氨酸形成黑色素从而实现染色 (3)蓝光照射 抑制杂菌;去除丢失质粒的菌株或保留含重组质粒的菌株 (4)将酪氨酸酶替换成能催化其他色素合成的酶(或将基因1换成控制其他色素合成的基因,或将酪氨酸酶替换成不同颜色蛋白),染色池中再加入该色素合成需要的原料,且改变蓝光照射区域
必考题型突破练(二) 稳态调节生态环境 生物工程
1.(12分)(2025·安徽卷T18)当气温骤降时,机体会发生一系列的生理反应,参与该反应的部分器官和调节路径如图1所示。回答下列问题:
(1)外界寒冷刺激________________产生兴奋,兴奋通过传入神经传到下丘脑体温调节中枢。
(2)气温骤降时,机体常通过神经调节引起骨骼肌战栗性收缩;同时,机体通过________调节、________调节均使皮肤血管收缩和骨骼肌血管舒张。这些效应的生理意义是___________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(3)气温骤降时,机体内糖皮质激素等分泌明显增加,同时机体通过________________抑制胰岛B细胞的分泌,以维持较高的血糖浓度,满足机体的能量需求。
(4)正常情况下,胰岛B细胞的分泌主要受血糖浓度的反馈调节。当血糖持续升高时,血浆中胰岛素的浓度变化如图2所示。此变化的原因是_________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
[解析] (1)外界寒冷刺激皮肤冷觉感受器产生兴奋,兴奋通过传入神经传到下丘脑体温调节中枢。(2)气温骤降时,机体一方面通过神经调节引起骨骼肌战栗性收缩;同时,机体通过神经调节、体液调节使皮肤血管收缩和骨骼肌血管舒张。这些效应的生理意义是减少散热和增加产热,维持体温相对稳定。(3)气温骤降时,机体内糖皮质激素等分泌明显增加,同时机体通过交感神经抑制胰岛B细胞的分泌,以维持较高的血糖浓度,满足机体的能量需求。(4)由图2可知,当血糖持续升高时,血浆胰岛素浓度迅速上升,然后迅速下降,随后再次上升,最终保持相对稳定,此变化的原因是血糖升高时,胰岛B细胞中原先贮存的少量胰岛素释放,血浆中胰岛素浓度快速升高;随着胰岛素灭活,血浆中胰岛素浓度开始下降;后来,胰岛B细胞中新合成的胰岛素释放进入血浆,胰岛素浓度再次升高。胰岛素浓度增加会抑制胰岛B细胞分泌胰岛素,胰岛素含量最终保持相对稳定。
[答案] (每空2分,共12分)(1)冷觉感受器 (2)神经 体液 减少散热、增加产热,维持体温相对稳定 (3)交感神经 (4)血糖升高时,胰岛B细胞中贮存的少量胰岛素释放,血浆中胰岛素浓度迅速上升;随着胰岛素灭活,血浆中胰岛素浓度快速下降;随后胰岛B细胞中新合成的胰岛素释放,血浆中胰岛素浓度再次上升;胰岛素浓度增加会抑制胰岛B细胞分泌胰岛素,胰岛素含量最终保持相对稳定
2.(12分)(2025·四川宜宾诊断性测试)光敏色素是一类能接受光信号的分子,主要吸收红光(R)和远红光(FR),具有非活化态(Pr)和活化态(Pfr)两种类型。农田中玉米—大豆间作时,高位作物(玉米)对低位作物(大豆)具有遮阴作用,严重时引发“荫蔽胁迫”,此时,低位植物体内的光敏色素及多种激素共同响应荫蔽胁迫。回答下列问题:
(1)从细胞水平分析,参与该过程的生长素能促进茎秆伸长的原因是___________
_____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
(2)自然光被植物滤过后,其中R/FR的值会下降,原因是___________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
发生荫蔽胁迫时,低位植物体内的光敏色素主要以________________形式存在,此形式的光敏色素可______________(填“减弱”或“增强”)对PIFs的抑制作用,有利于多种激素共同响应荫蔽胁迫,导致萌发后生长阶段的下胚轴、叶柄及茎秆的过度伸长,这有利于植物_______________,从而适应“荫蔽胁迫”环境。据此分析,高低作物间作模式下低位作物产量降低的原因可能是_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(3)在玉米—大豆的生长发育过程中,光的作用有___________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________(至少答出2点)。
[解析] (1)从细胞水平看,生长素能促进茎秆伸长的原因是生长素能促进细胞伸长(或促进细胞体积增大)。因为生长素作用于植物细胞,可通过促进细胞壁的松弛,增加细胞的可塑性,从而使细胞伸长,进而促进茎秆伸长。(2)自然光被植物滤过后,其中 R/FR 的值会下降,原因是植物叶片中的光敏色素主要吸收红光(R),几乎不吸收远红光(FR),所以经过植物过滤后,红光相对减少,R/FR 的值下降;发生荫蔽胁迫时,低位植物体内的光敏色素主要以非活化态(Pr)形式存在。因为在荫蔽条件下,红光减少,活化态(Pfr)会向非活化态(Pr)转化。此形式的光敏色素可减弱对 PIFs 的抑制作用。从图中信息可知,Pr 对 PIFs 的抑制作用减弱,这有利于植物获得更多光照。下胚轴、叶柄及茎秆的过度伸长,能使植物向上生长,突破荫蔽环境,获取更多光照。高低作物间作模式下低位作物产量降低的原因可能是过多的营养物质用于下胚轴、叶柄及茎秆的过度伸长,而影响了叶片、生殖器官的生长和发育,导致结实率等下降,产量降低。(3)在玉米—大豆的生长发育过程中,光的作用有:作为一种信号分子,调控植物的生长、发育(如影响光敏色素的转化,进而影响激素的合成和相关基因的表达,调控植物的形态建成等);为光合作用提供能量。植物通过光合作用将光能转化为化学能,用于自身的生长、发育和繁殖,同时光还可以影响植物的光周期现象,调控植物的开花等生理过程。
[答案] (除标注外,每空2分,共12分)(1)生长素能促进细胞的伸长(1分) (2)植物叶片中的光敏色素吸收红光,几乎不吸收远红光 非活化 减弱(1分) 吸收更多的光照 更多的物质和能量供给下胚轴、叶柄及茎秆生长,影响了叶片、生殖器官的生长和发育 (3)光是光合作用的能量来源;光作为一种信号,调控植物的生长、发育
3.(14分)(2025·陕晋宁青卷T20)过度放牧会导致土地退化,禁牧封育是防治荒漠化和开展风沙治理的重要措施。研究人员在黄土高原半干旱区对不同禁牧封育年限的群落开展植物多样性调查,结果如表。其中,辛普森多样性指数越大表示群落物种多样性水平越高。回答下列问题:
禁牧 封育 时长(年) 物种数(种) 物种 总数(种) 辛普森多 样性指数
半灌木 多年生 草本 一年生 草本
0 0 11 2 13 0.6
3 2 16 4 22 0.8
6 2 19 6 27 0.9
10 2 21 5 28 0.9
15 2 22 2 26 0.8
 
注:深色方块代表样方的相对位置。
(1)开展植物种群密度调查时常用样方法。研究区域的植物分布不均匀,理论上样方设置较合理的是图(a)中的__________(填“A”“B”或“C”),其原因是
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(2)本研究结果说明生态系统遭到一定程度的破坏后,经过一段时间,可以恢复到接近原来的状态,这是由于生态系统具有____________________。
(3)根据表中物种数量变化分析,研究区域禁牧封育后发生的群落演替类型为________,该群落最终演替成为灌草群落。若在该半干旱地区大量种植阔叶乔木,生态系统稳定性会_____________________________________________________,其原因是_____________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(4)据表可知,随禁牧封育时间延长,物种多样性的变化趋势是________________,该结果说明___________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________;
针对其中出现的问题,结合图(b)所示,对长期禁牧封育的群落恢复提出可行的优化建议:____________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
[解析] (1)由于该研究区域的植物分布不均匀,因此取样时应设置样本如B,保证选取的样方尽可能覆盖研究区域的各个方位。(2)生态系统的稳定性表现在两个方面:一方面是生态系统抵抗外界干扰并使自身的结构与功能保持原状(不受损害)的能力,叫作抵抗力稳定性;另一方面是生态系统在受到外界干扰因素的破坏后恢复到原状的能力,叫作恢复力稳定性。题中体现的是生态系统的恢复力稳定性。(3)研究区域禁牧封育后发生的群落演替是在原有群落的基础上进行的,属于次生演替。在该半干旱地区大量种植阔叶乔木,阔叶乔木可能不适宜当地环境,其不仅难以存活,还会与林下植物竞争环境资源并抑制其生长,导致生物多样性下降、营养结构变简单,从而导致生态系统的稳定性降低。(4)由表可知,随禁牧封育时间延长,辛普森多样性指数先升高后降低,即物种多样性的变化趋势是先升高后降低,这说明短期禁牧封育有利于群落恢复,但随着禁牧封育时间延长,群落物种多样性水平会降低。由题表可知,随禁牧封育时间的延长,多年生草本物种数增多,由图(b)可知,适当的干扰会提高群落物种多样性,因此,对长期禁牧封育的群落恢复,可适度放养采食多年生草本的牲畜。
[答案] (除标注外,每空2分,共14分)(1)B(1分) 取样的关键是要做到随机取样(1分) (2)恢复力稳定性 (3)次生演替(1分) 降低(1分) 阔叶乔木可能不适宜当地环境,且阔叶乔木会与林下植物竞争环境资源并抑制其生长,导致生物多样性下降、营养结构变简单(合理即可) (4)先升高后降低 短期禁牧封育有利于群落恢复,但随着禁牧封育时间延长,群落物种多样性水平会降低 适度放牧(合理即可)
4.(14分)(2025·辽宁营口模拟)为了研究某降水充沛、气温较高的山区群落演替规律,生态学家研究了灌草丛、针阔叶混交林、常绿阔叶林和针叶林等4个群落的相关特征,结果如下表所示。回答下列问题:
类别 灌草丛 针阔叶混交林 常绿阔叶林 针叶林
生产者制造 有机物的量 17.43 116.61 150.81 55.50
总呼吸量 15.93 92.73 124.81 40.98
(1)__________________是区别不同群落的重要特征。针阔叶混交林中不同的植物层次中分布着不同的鸟类,鸟类的这种分布主要取决于__________________。
(2)群落的总呼吸量比生产者光合作用制造的有机物的量少,说明群落中有机物总量在不断_________________(填“增加”或“减少”)。
(3)紫茎泽兰(一种多年生半灌木植物)入侵会破坏生态系统的结构,用本地物种对紫茎泽兰进行替代控制是一种较好的控制方法。为筛选目标替代植物,科研人员选择本地物种南酸枣(落叶乔木)、假地豆(小灌木)和狗尾草(禾本植物)进行了相关研究。如图为紫茎泽兰单种和混种时的株高、生物量的研究结果。
①紫茎泽兰与假地豆、狗尾草的关系是__________;研究人员选用本地物种对紫茎泽兰进行替代控制,体现了生态工程的______________原理。
②根据实验结果,可选择__________作为替代植物,依据是_________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
[解析] (1)物种组成是区别不同群落的重要特征。鸟类是动物,决定动物垂直分层的主要因素是食物和栖息空间。(2)生产者光合作用制造的有机物的量减去总呼吸量就是群落积累的有机物的量,所以群落的总呼吸量比生产者光合作用制造的有机物的量少,说明群落中有机物总量在不断增加。(3)①紫茎泽兰是入侵物种,紫茎泽兰与本地物种假地豆、狗尾草之间是竞争关系。在进行生态工程建设时,生物与环境、生物与生物的协调与适应也是需要考虑的问题,研究人员选用本地物种对紫茎泽兰进行替代控制,体现了生态工程的协调原理。②紫茎泽兰与假地豆混种,紫茎泽兰株高和地上生物量增加最少,所以可选择假地豆作为替代植物。
[答案] (每空2分,共14分)(1)(群落的)物种组成 食物和栖息空间 (2)增加 (3)种间竞争 协调 假地豆 紫茎泽兰与假地豆混种,紫茎泽兰株高和地上生物量增加最少
5.(14分)(2025·河北卷T22节选)为治理水体中对生物有毒害的镉污染,研究者构建了分泌信号肽SP7、镉离子结合蛋白CADR、定位于细胞壁的蛋白GP1和黄色荧光蛋白YFP编码序列融合表达的载体,转入单细胞衣藻,实现CADR大量合成、分泌并定位于细胞壁,以吸附水体中的镉离子。回答下列问题:
(1)在DNA聚合酶、引物、模板DNA和脱氧核苷酸中,随着PCR反应进行,分子数量逐渐减少的是____________和____________。模板与引物在PCR反应的________阶段开始结合。PCR中使用的DNA聚合酶需耐高温,其原因为_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(2)载体中可用的酶切位点信息和拟构建载体的部分结构如图1所示。在将CADR、GP1和YFP基因逐个构建到载体时,为避免错误连接,需向以上三个基因的两端分别添加限制酶识别序列,其中GP1两端应添加________________(填两种限制酶)的识别序列。用DNA连接酶连接时,可催化载体和目的基因之间形成________键。
(3)若在荧光显微镜下观察到转基因衣藻表现为__________________________,初步表明融合蛋白表达成功。将转基因衣藻和野生型衣藻置于含镉离子的培养液中培养一段时间后,若转基因衣藻细胞壁比野生型衣藻细胞壁的镉离子含量________,则表明融合蛋白能结合镉离子。
(4)将转基因衣藻和野生型衣藻在不同镉离子浓度的培养液中培养6天后,检测细胞密度,结果见图2。转基因衣藻在含有不同浓度镉离子的培养液中生长均优于野生型衣藻的原因可能是_____________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
240 μmol·L-1镉离子浓度下,转基因衣藻和野生型衣藻生长均被明显抑制的原因可能是_____________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
[解析] (1)在 PCR 反应中,原料是脱氧核苷酸,随着反应进行不断被消耗,分子数量逐渐减少;引物在 PCR 过程中会结合到模板 DNA 上参与子链合成,也会逐渐减少,所以分子数量逐渐减少的是引物和脱氧核苷酸。模板与引物在 PCR 的复性阶段开始结合。在复性过程中,温度降低,引物与模板 DNA 单链的互补序列配对结合。PCR 中使用的 DNA 聚合酶需耐高温,是因为 PCR 反应需要在高温条件下进行变性过程,普通的 DNA 聚合酶在高温下会变性失活,而耐高温的 DNA 聚合酶能在高温环境中保持活性,保证 PCR 反应的正常进行。(2)由图1分析可知,要避免错误连接,GP1两端应添加SmaⅠ 和EcoRⅠ的识别序列。因为将CADR、GP1和YFP基因逐个构建到载体时,使用这两种限制酶切割可以产生不同的黏性末端,能保证目的基因准确插入载体。又因为NheⅠ和XbaⅠ限制酶切割后产生的黏性末端相同,所以这两种限制酶只能选一个,按照连接的顺序将GP1连接到载体时应该用SmaⅠ 和 EcoRⅠ 。DNA连接酶连接时,可催化载体和目的基因之间形成磷酸二酯键,从而将载体和目的基因连接起来。(3)若在荧光显微镜下观察到转基因衣藻发出黄色荧光,初步表明融合蛋白表达成功,因为融合蛋白中有黄色荧光蛋白YFP,其表达后会发出黄色荧光。构建成功的转基因衣藻中含有镉离子结合蛋白CADR、分泌信号肽SP7和定位于细胞壁的蛋白质GP1的编码序列,可大量合成CADR,并定位于细胞壁;若转基因衣藻细胞壁的镉离子含量高于野生型衣藻,则说明融合蛋白可结合镉离子。(4)转基因衣藻在含有不同浓度镉离子的培养液中生长均优于野生型衣藻的原因可能是转基因衣藻表达的融合蛋白能结合镉离子,降低了镉离子对衣藻的毒害作用。240 μmol·L-1镉离子浓度下,转基因衣藻和野生型衣藻生长均被明显抑制的原因可能是镉离子浓度过高,超出了融合蛋白的吸附能力,对衣藻产生了严重的毒害作用。
[答案] (除标注外,每空1分,共14分)(1)脱氧核苷酸 引物 复性 PCR 反应需要在高温条件下进行变性过程,普通的 DNA 聚合酶在高温下会变性失活,而耐高温的 DNA 聚合酶能在高温环境中保持活性,保证 PCR 反应的正常进行(3分)
(2)SmaⅠ 和 EcoR Ⅰ 磷酸二酯 (3)发出黄色荧光 高 (4)转基因衣藻表达的融合蛋白能结合镉离子,降低了镉离子对衣藻的毒害作用(2分) 镉离子浓度过高,超出了融合蛋白的吸附能力,对衣藻产生了严重的毒害作用(2分)
6.(14分)(2025·广东领航联盟联考)酸奶通常是由2种常被称为“益生菌”的乳酸菌菌种——保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌发酵而来。科学证实将“益生菌功能”强加在它们身上是“不能承受之重”。回答下列问题:
(1)研究发现,乳酸菌菌种抵抗胃液的能力不强,原因是______________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(2)大多数食品都有“保质期”,对酸奶来说也如此。风味、口感、活菌数、致病菌数是影响酸奶保质期的最重要的几项指标。某厂家在酸奶出厂前分别在低温(5 ℃)和室温(22 ℃)对同一品牌酸奶进行实验,统计其中的乳酸菌和其他杂菌的数量变化,实验时间是30天。实验过程如下:
①制作培养基,其成分同酸奶,主要有奶粉、碳源、水、无机盐等,其中奶粉作为____________,而且需要添加_______________以满足乳酸菌的需要,且为了计数需同时加入琼脂,然后对培养基进行灭菌处理;
②接种菌种,并将培养基放在________(填“有氧”或“无氧”)环境下培养,其操作如下:
根据图中信息可知,该厂家使用的统计活菌的方法是_______________。实验统计时间为每天同一时间,第15天统计发现培养基A、B和C上的乳酸菌菌落数分别是50、70、60,据此计算,第15天每克样品中的乳酸菌菌株数为_______________个。同时,实验人员还发现每个培养基上有极少量的其他杂菌菌落,这些杂菌菌落数目极少的可能原因是________________________________
_____________________________________________________________________。
(3)实验人员在实验后期想要继续探究酸奶瓶胀气变质是否与混有需氧杂菌有关,他们只需要将实验装置放在_______________条件下即可。“胀气”的气是CO2,肯定不是由乳酸菌产生的,原因是________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
[解析] (1)胃液含有胃酸,其pH是酸性的,酸性会导致乳酸菌的蛋白质变性或者使其体内的酶失活而导致乳酸菌死亡,故乳酸菌菌种抵抗胃液的能力不强。(2)①奶粉的主要成分是蛋白质,蛋白质在培养基中是作为氮源的。培养基除了碳源、氮源、水和无机盐外,还需要满足微生物生长对pH、特殊营养物质以及氧气的要求。如培养乳酸菌时需要在培养基中添加维生素。②乳酸菌是厌氧细菌,需要为其生长提供无氧的条件。由图可知,该实验采用梯度稀释后涂布平板进行接种后培养获得菌落,这种统计活菌的方法是稀释涂布平板法。A、B和C三个平板上菌落数取平均值为(50+70+60)÷3=60个,每克样品中的菌株数=(60÷0.1)×105=6.0×107个。乳酸菌发酵会导致酸奶pH下降,不利于杂菌生长,因此杂菌的菌落数极少。(3)乳酸菌是严格的厌氧生物,筛选需氧杂菌,只需要将实验装置放在有氧的环境下即可。乳酸菌无氧呼吸不会产生CO2,因此“胀气”不是由乳酸菌引起的。
[答案] (除标注外,每空2分,共14分)(1)酸性的胃液会使乳酸菌的蛋白质受到破坏 (2)氮源(和碳源)(1分) 维生素(1分) 无氧(1分) 稀释涂布平板法(1分) 6.0×107 乳酸菌发酵会导致酸奶pH下降,不利于杂菌生长 (3)有氧 乳酸菌只能通过无氧呼吸产生乳酸,不会产生CO2
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