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湖南省株洲市2025-2026学年高三上学期一模生物试题
一、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，只有一项是符合题目要求的。
1．关于氨基酸及其衍生物的叙述，正确的是（　　）
A．性激素属于氨基酸衍生物，可通过自由扩散进入细胞
B．生长素是由色氨酸经一系列反应合成的，其化学本质是蛋白质
C．胰岛素以氨基酸为原料在核糖体上合成
D．某些氨基酸可作为神经递质，其在突触间隙的扩散需要ATP供能
【答案】C
【知识点】氨基酸的种类；其它细胞器及分离方法；生长素的产生、分布和运输情况；神经冲动的产生和传导
【解析】【解答】A、性激素属于脂质中的固醇类，不是氨基酸衍生物，氨基酸衍生物如甲状腺激素，性激素可通过自由扩散进入细胞，A错误；
B、生长素由色氨酸经一系列反应合成，其化学本质是吲哚乙酸，属于有机酸，不是蛋白质，B错误；
C、胰岛素的化学本质是蛋白质，以氨基酸为原料在核糖体上合成，C正确；
D、某些氨基酸可作为神经递质，神经递质在突触间隙中的扩散属于物理扩散，不需要ATP供能，D错误。
故答案为：C。
【分析】氨基酸衍生物是由氨基酸通过化学反应转化而来的物质。蛋白质在核糖体上以氨基酸为原料合成。自由扩散不需要载体和能量。神经递质在突触间隙的扩散不消耗能量。
2．下图为某同学在显微镜下观察到的洋葱（2n=16）根尖细胞。下列叙述正确的是（　　）
A．细胞①中染色单体和核DNA数均为32个
B．细胞②所在时期可发生非等位基因的自由组合
C．为使洋葱根尖充分解离，应持续延长解离时间
D．根据图中分裂间期细胞数量占比，可估算洋葱根尖细胞的间期时长
【答案】A
【知识点】细胞有丝分裂不同时期的特点；有丝分裂的过程、变化规律及其意义；观察细胞的有丝分裂
【解析】【解答】A、洋葱体细胞染色体数为16条，细胞①处于有丝分裂中期，染色体已完成复制，每条染色体含2条染色单体和2个核DNA分子，因此染色单体和核DNA数均为32个，A正确；
B、非等位基因的自由组合发生在减数第一次分裂后期，细胞②处于有丝分裂后期，有丝分裂过程中不发生基因重组，B错误；
C、解离时间过长会使根尖过于酥软，导致细胞结构破坏，影响后续染色和观察，解离时间需控制在3～5分钟，C错误；
D、视野中间期细胞数量占比可反映间期在细胞周期中所占的时间比例，但无法直接估算间期的具体时长，还需结合细胞周期总时长等数据，D错误。
故答案为：A。
【分析】有丝分裂中期染色体已复制，染色单体和核DNA数均为染色体数的2倍。基因重组仅发生在减数分裂过程中，有丝分裂不涉及。解离时间需适度，过长会破坏细胞结构。细胞周期各时期时长可通过细胞数量占比和总周期时长估算。
3．司美格鲁肽可通过模拟人体天然激素GLP-1的作用来发挥功能。GLP-1可促进胰岛素分泌，抑制胰高血糖素分泌，并能够作用于中枢神经系统，抑制食欲。以下叙述错误的是（　　）
A．GLP-1通过血液运输到达脑部
B．胰岛A、B细胞均存在GLP-1的受体
C．GLP-1参与人体血糖调节仅通过激素调节
D．推测司美格鲁肽可用于治疗糖尿病或减轻体重
【答案】C
【知识点】激素调节的特点；血糖平衡调节
【解析】【解答】A、GLP 1属于激素，激素通过体液（血液）运输到全身各处，因此可以运输到脑部作用于中枢神经系统，A正确；
B、GLP 1能促进胰岛B细胞分泌胰岛素，同时抑制胰岛A细胞分泌胰高血糖素，说明胰岛A细胞和胰岛B细胞上都有GLP 1的特异性受体，B正确；
C、GLP 1既可以作为激素调节胰岛分泌激素，又能作用于中枢神经系统抑制食欲，因此参与血糖调节时既有激素调节，也有神经调节，不只是通过激素调节，C错误；
D、司美格鲁肽模拟GLP 1的作用，可促进胰岛素分泌、抑制胰高血糖素分泌，有利于降低血糖，可用于治疗糖尿病；同时能抑制食欲，有助于减轻体重，D正确。
故答案为：C。
【分析】激素通过体液运输，作用于靶器官、靶细胞。血糖调节方式为神经 体液调节。能与激素结合的细胞上具有相应受体。模拟降糖、抑食作用的物质可用于糖尿病治疗或体重控制。
4．关于适应、进化与物种的相关叙述错误的是（　　）
A．新物种的形成必须要经过地理隔离
B．自然选择的作用下，种群的基因频率会发生定向改变
C．不同物种的基因序列，可作为研究进化关系的分子水平证据
D．协同进化有利于生物多样性的形成
【答案】A
【知识点】协同进化与生物多样性的形成；基因频率的概念与变化；物种的概念与形成
【解析】【解答】A、新物种形成的标志是生殖隔离的产生，并非必须经过地理隔离，比如人工诱导形成多倍体的过程，不经过地理隔离就可直接产生生殖隔离，形成新物种，A错误；
B、自然选择会定向保留适应环境的有利变异，淘汰不适应环境的不利变异，进而使种群的基因频率发生定向改变，B正确；
C、不同物种的基因序列属于分子层面的物质，其相似性与差异可作为研究生物进化关系的分子水平证据，C正确；
D、协同进化是不同物种之间、生物与无机环境之间相互影响、不断进化的过程，该过程有利于生物多样性的形成，D正确。
故答案为：A。
【分析】新物种形成以生殖隔离为标志，地理隔离不是必需条件。自然选择决定种群基因频率定向改变，基因序列是进化的分子证据，协同进化推动生物多样性形成。
5．在转录中，新合成的RNA链有时不会立即与DNA模板链分离，导致非模板链DNA呈单链状态被“挤”出来，形成RNA-DNA-DNA三链核酸结构，称为R-环。细胞内存在RNaseH酶，可初步降解R-环中的RNA。下列分析正确的是（　　）
A．R-环结构对DNA的复制不具有阻碍作用
B．R-环的形成过程有RNA聚合酶、解旋酶的参与
C．在RNaseH酶作用下，将得到核糖、四种碱基和磷酸
D．R-环结构中mRNA的A、U之和等于R-环结构中任意DNA单链A、T之和
【答案】D
【知识点】核酸的基本组成单位；碱基互补配对原则；DNA分子的复制；遗传信息的转录
【解析】【解答】A、R-环结构中存在RNA-DNA杂交区域，非模板链DNA呈单链状态，会影响DNA复制时的解旋以及相关酶的结合，对DNA复制具有阻碍作用，A错误。
B、R-环形成于转录过程，转录过程中RNA聚合酶可同时发挥解旋和催化RNA合成的作用，不需要解旋酶参与，B错误。
C、RNaseH酶可初步降解R-环中的RNA，RNA初步水解的产物是核糖核苷酸，只有彻底水解才会得到核糖、四种碱基和磷酸，C错误。
D、R-环中mRNA与DNA模板链互补配对，mRNA中的A、U分别对应模板链DNA的T、A，因此mRNA的A+U等于模板链DNA的A+T；DNA的两条链之间也互补配对，模板链DNA的A+T等于非模板链DNA的A+T，所以mRNA的A、U之和等于R-环结构中任意DNA单链A、T之和，D正确。
故答案为：D。
【分析】转录由RNA聚合酶催化，不需要解旋酶。RNA初步水解产物是核糖核苷酸。碱基互补配对使RNA与DNA链、DNA双链间的碱基数量存在对应关系。
6．下列关于植物组织培养技术实验操作与原理的叙述，错误的是（　　）
A．外植体脱分化后，细胞会失去原有的特异性结构
B．再分化时，适当提高培养基中细胞分裂素的比例有利于诱导生芽
C．选取植株茎尖进行培养可获得脱毒苗，这利用了茎尖细胞抗病毒能力强的特点
D．花药离体培养获得完整植株的过程，体现了植物生殖细胞具有全能性
【答案】C
【知识点】植物组织培养的过程；组织培养基的成分及作用；植物细胞工程的应用
【解析】【解答】A、脱分化是指已经分化的细胞经过诱导，失去其特有的结构和功能，转变成未分化的愈伤组织细胞的过程，因此外植体脱分化后，细胞会失去原有的特异性结构，A正确。
B、植物组织培养的再分化阶段，培养基中细胞分裂素和生长素的比例会影响器官分化方向，适当提高细胞分裂素的比例有利于诱导芽的分化，提高生长素的比例有利于诱导根的分化，B正确。
C、选取植株茎尖进行组织培养可获得脱毒苗，原因是植物茎尖分生区细胞分裂速度快，病毒来不及侵染，茎尖病毒含量极低，并非茎尖细胞抗病毒能力强，C错误。
D、花药离体培养是将花粉这种生殖细胞培育成完整的植株，该过程体现了植物生殖细胞具有全能性，D正确。
故答案为：C。
【分析】脱分化可使细胞恢复未分化状态，激素比例调控再分化方向，茎尖脱毒源于病毒含量低，生殖细胞发育成植株体现细胞全能性。
7．制备单克隆抗体时，需经两次筛选才能获得产特定抗体的杂交瘤细胞。下列关于该过程的叙述正确的是（　　）
A．第一次筛选利用选择培养基，目的是去除未融合的B淋巴细胞和骨髓瘤细胞
B．第二次筛选利用抗原-抗体杂交原理，需要先对待筛选的样本进行克隆化培养
C．向小鼠注射特定的抗原后，从小鼠的骨髓提取所需的B淋巴细胞
D．杂交瘤细胞体外培养时需通入95%的空气和5%的CO2，目的是促进其呼吸作用
【答案】B
【知识点】动物细胞培养技术；单克隆抗体的制备过程
【解析】【解答】A、第一次筛选使用选择培养基，不仅去除未融合的B淋巴细胞和骨髓瘤细胞，还会淘汰B细胞自身融合、骨髓瘤细胞自身融合的细胞，A错误；
B、第一次筛选获得的杂交瘤细胞种类多样，需先进行克隆化培养，再利用抗原-抗体杂交技术，筛选出能分泌特定抗体的杂交瘤细胞，B正确；
C、经抗原免疫后的B淋巴细胞需从小鼠脾脏中提取，并非骨髓，C错误；
D、动物细胞培养时，95%空气满足细胞有氧呼吸，5%CO2的作用是维持培养液的pH，并非促进呼吸作用，D错误。
故答案为：B。
【分析】单克隆抗体制备过程包含两次筛选，第一次筛选借助选择培养基，只保留杂交瘤细胞，淘汰未融合细胞和同种融合细胞，第二次筛选依靠抗原抗体杂交，获得特异性分泌抗体的杂交瘤细胞，且需配合克隆化培养。免疫后的效应B细胞主要分布在动物脾脏中。动物细胞体外培养的气体环境为95%空气加5%二氧化碳，二氧化碳的核心作用是维持培养液酸碱度稳定，保证细胞正常代谢。
8．调节性T细胞能有效抑制其他免疫细胞（如细胞毒性T细胞）对自身组织的攻击，其发育依赖于核心转录因子FoxP3。下列叙述正确的是（　　）
A．FoxP3基因缺陷会导致免疫缺陷病，使机体更易受病原体感染
B．调节性T细胞产生、发育、成熟的场所在骨髓
C．增强调节性T细胞活性有助于自身免疫疾病的治疗
D．细胞毒性T细胞攻击自身组织，引发被攻击细胞死亡属于细胞坏死
【答案】C
【知识点】细胞的凋亡；细胞凋亡与细胞坏死的区别；免疫功能异常；细胞免疫
【解析】【解答】A、调节性T细胞的发育依赖FoxP3，FoxP3基因缺陷会造成调节性T细胞发育受阻，无法抑制其他免疫细胞对自身组织的攻击，最终引发自身免疫病，而不是免疫缺陷病，免疫缺陷病才会使机体易受病原体感染，A错误。
B、调节性T细胞属于T淋巴细胞，T淋巴细胞产生于骨髓，发育和成熟的场所是胸腺，B细胞成熟的场所才是骨髓，B错误。
C、调节性T细胞能够抑制其他免疫细胞对自身组织的攻击，自身免疫病是免疫反应过强攻击自身组织引起的，增强调节性T细胞的活性可以减轻自身免疫反应，有助于自身免疫疾病的治疗，C正确。
D、细胞毒性T细胞攻击自身组织引发的细胞死亡，是受基因调控的程序性死亡，属于细胞凋亡，细胞坏死是外界不利因素导致的被动损伤性死亡，D错误。
故答案为：C。
【分析】FoxP3基因缺陷会引发自身免疫病，T细胞在胸腺成熟，调节性T细胞可用于治疗自身免疫病，免疫介导的细胞死亡属于凋亡。
9．甲、乙、丙不同种类的鳑鲏，三者之间无相互捕食关系。某研究小组在4个条件相同的人工池塘中分别放入数量不等的同种捕食者和1500条鳑鲏（甲、乙、丙各500只），一段时间后，各池塘中三种鳑鲏的存活率如下表。下列推测正确的是（　　）
捕食者的数量（只） 鳑鲏存活率（%）
甲 乙 丙
0 85 8 40
2 55 32 26
4 40 35 13
8 22 37 11
10 20 25 9
A．在无捕食者时，甲将会呈“J”形增长
B．该实验可表明捕食者倾向于捕食原先的优势物种
C．捕食者的存在不影响甲、乙、丙三者的生态位
D．甲、乙、丙之间为竞争关系，且在捕食者存在时乙的竞争力最弱
【答案】B
【知识点】种群数量的变化曲线；种间关系；当地自然群落中若干种生物的生态位
【解析】【解答】A、在无捕食者时，甲的存活率虽然最高，但人工池塘中存在食物、空间等环境阻力，同时存在种内竞争与种间竞争，不满足“J”形增长所需的理想无阻力条件，因此甲不会呈“J”形增长，A错误。
B、无捕食者时，甲的存活率远高于乙、丙，属于原先的优势物种；随着捕食者数量增加，甲的存活率大幅下降，乙的存活率整体显著提高，说明捕食者倾向于捕食原先的优势物种甲，B正确。
C、生态位与物种的资源利用、种间关系密切相关，捕食者存在时，甲、乙、丙的存活率发生明显变化，种间竞争格局被改变，三者的生态位会受到影响，C错误。
D、甲、乙、丙三者无捕食关系，存在竞争关系；无捕食者时乙的存活率最低，竞争力最弱，而捕食者存在时乙的存活率高于甲、丙，竞争力变强，并非最弱，D错误。
故答案为：B。
【分析】种群“J”形增长需要理想条件，捕食者会改变种间竞争关系，影响生物生态位，竞争优势会随捕食者存在发生变化。
10．细菌素是某些细菌产生的具有抑菌活性的多肽类物质，可代替食品防腐剂使用。研究人员将乳酸菌置于液体培养基中发酵，取发酵液上清液滴加到长有金黄色葡萄球菌的固体培养基的孔洞中，测定所形成的抑菌圈直径，结果如下图。下列叙述错误的是（　　）
A．固体培养基孔洞中滴加的上清液体积需保持一致
B．培养约8h收获细菌素相对节约成本
C．整个培养过程中上清液的抑菌活性与乳酸菌密度呈正相关
D．细菌素进入人体肠道可以被消化酶分解，相对来说，具有一定安全性
【答案】C
【知识点】微生物的分离和培养
【解析】【解答】A、为保证实验结果的可比性，固体培养基孔洞中滴加的上清液体积需保持一致，遵循单一变量原则，A正确；
B、培养约8h时，抑菌圈直径已达到较高水平，且乳酸菌密度也处于较高区间，此时收获细菌素可在保证抑菌效果的同时，减少培养时间和成本，B正确；
C、由图可知，在培养时间超过24h后，乳酸菌密度基本保持稳定，而抑菌圈直径（代表抑菌活性）却逐渐下降，说明二者并非全程呈正相关，C错误；
D、细菌素是多肽类物质，进入人体肠道后可被消化酶分解为氨基酸，不易在体内残留，因此具有一定安全性，D正确。
故答案为：C。
【分析】实验设计需遵循单一变量原则，抑菌活性可通过抑菌圈直径反映，多肽类物质可被人体消化酶分解。
11．低钾血症是指血钾含量低于正常范围的一种病理状态。醛固酮分泌异常增加可使尿液中K+含量增加，是低钾血症发生的重要诱因。下列叙述错误的是（　　）
A．低钾血症患者的神经兴奋性较正常人更低
B．血钠浓度长期偏低或持续腹泻，都可能会引发低钾血症
C．血浆渗透压的90%来源于Na+和Cl-，K+的含量变化对其没有影响
D．可通过抽血检测来确定某低钾血症患者是否由醛固酮分泌异常增加引起
【答案】C
【知识点】内环境的理化特性；水盐平衡调节
【解析】【解答】A、神经细胞静息电位的形成主要依靠钾离子外流，低钾血症患者细胞外钾离子浓度降低，会使钾离子外流增多，静息电位绝对值增大，神经细胞更难以产生兴奋，因此神经兴奋性较正常人更低，A正确。
B、钠离子浓度长期偏低会刺激醛固酮分泌增加，醛固酮具有保钠排钾的作用，会导致机体钾离子排出增加；持续腹泻会使肠道内的钾离子大量流失，这两种情况都有可能引发低钾血症，B正确。
C、血浆渗透压的大小由溶液中溶质微粒的数目决定，虽然血浆渗透压的90%来源于钠离子和氯离子，但钾离子是血浆中的重要溶质微粒，其含量变化依然会对血浆渗透压产生影响，C错误。
D、醛固酮属于激素，会通过血液进行运输，因此可以通过抽血检测醛固酮的含量，判断低钾血症患者是否由醛固酮分泌异常增加引起，D正确。
故答案为：C。
【分析】静息电位与钾离子外流密切相关，醛固酮可调节钠钾平衡，血浆渗透压受多种离子影响，激素可通过抽血检测。
12．玉米籽粒颜色分别由等位基因T和t控制。现将一个外源G基因导入基因型为Tt的玉米受精卵中，发现其自交后无子代产生。已知含有G基因的卵细胞无法与不含G基因的精子完成受精，其余配子间的结合均正常。该G基因导入的位置是（　　）
A．细胞质中
B．t基因所在的染色体上
C．T基因所在的染色体上
D．T/t基因所在染色体的非同源染色体上
【答案】A
【知识点】基因的分离规律的实质及应用；基因的自由组合规律的实质及应用；基因连锁和互换定律；基因在染色体上位置的判定方法
【解析】【解答】A、若G基因导入细胞质中，细胞质基因遵循母系遗传，该玉米产生的卵细胞都会含有G基因，精子中都不含G基因。根据题意，含有G基因的卵细胞无法与不含G基因的精子完成受精，因此所有配子结合都受阻，最终无子代产生，符合题意。
B、若G基因导入t基因所在的染色体上，G基因与t基因连锁，该个体产生的雌配子有含G和t的、不含G和T的两种。其中含G的雌配子无法与不含G的精子受精，但不含G的雌配子可以正常受精，能够产生子代，不符合题意。
C、若G基因导入T基因所在的染色体上，G基因与T基因连锁，该个体产生的雌配子有含G和T的、不含G和t的两种。其中含G的雌配子无法受精，不含G的雌配子可正常受精产生子代，不符合题意。
D、若G基因导入T、t基因所在染色体的非同源染色体上，G基因独立遗传，该个体产生的雌配子中一半含G、一半不含G。含G的雌配子受精失败，不含G的雌配子可正常受精产生子代，不符合题意。
故答案为：A。
【分析】细胞质基因母系遗传会让卵细胞都带G基因，导致全部受精失败；G基因导入染色体上会产生部分可正常受精的雌配子，仍能产生子代。
二、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，有一项或多项符合题目要求。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．叶绿体内大约有95%的蛋白质是由核基因控制合成的，以前体蛋白的形式与叶绿体膜上受体作用再经过TOC-TIC蛋白复合体转运至叶绿体中，其过程如图所示，图中SPP为转运肽基质加工酶。下列叙述正确的是（　　）
A．前体蛋白进入叶绿体的方式相当于主动运输
B．前体蛋白进入叶绿体的过程体现了生物膜能控制物质进出
C．SPP将前体蛋白加工成成熟蛋白的过程中可能改变了前体蛋白的氨基酸数目、序列
D．参与叶绿体蛋白合成和转运的细胞器有核糖体、内质网和高尔基体等
【答案】A,B,C
【知识点】细胞器之间的协调配合；主动运输
【解析】【解答】A、前体蛋白进入叶绿体时，需要依赖叶绿体膜上的TOC-TIC蛋白复合体协助，同时消耗ATP水解释放的能量，这与主动运输需要载体蛋白和能量的特点相符，因此前体蛋白进入叶绿体的方式相当于主动运输，A正确。
B、前体蛋白能够通过特定的蛋白复合体进入叶绿体，而其他物质不能随意进入，这体现了生物膜具有控制物质进出的功能，B正确。
C、SPP是转运肽基质加工酶，在将前体蛋白加工为成熟蛋白的过程中，可能会剪切掉前体蛋白中的转运肽片段，这会导致前体蛋白的氨基酸数目减少，氨基酸序列也可能发生改变，C正确。
D、叶绿体蛋白由核基因控制合成，合成场所是核糖体，从图示过程可知，前体蛋白直接转运至叶绿体，该过程不需要内质网和高尔基体的参与，D错误。
故答案为：ABC。
【分析】前体蛋白转运需载体和能量，类似主动运输；膜的选择透过性体现控制物质进出；加工酶可剪切肽段改变蛋白结构；叶绿体蛋白转运不依赖内质网和高尔基体。
14．转录因子LEC2是拟南芥体细胞胚发生的关键调控因子。为探究LEC2诱导体细胞胚发生的机制，研究人员构建了过表达LEC2的植株，并引入生长素响应报告系统，生长素浓度越高或信号越强，绿色荧光越强。将不同基因型的植株叶片置于不含外源生长素的培养基上培养，检测荧光强度及体细胞胚发生情况，结果如下表。下列叙述正确的是（　　）
组别 实验材料/处理 荧光强度 体细胞胚发生情况
① 野生型（WT） - 无
② LEC2过表达植株 ++++ 有（++）
③ LEC2过表达+施加生长素合成抑制剂 + 无
④ LEC2过表达+施加生长素极性运输抑制剂（NPA） +++++ 有（+++，效率更高）
⑤ LEC2过表达+TIR1缺失突变体 + 无
（注：TIR1是生长素受体，介导生长素信号转导及下游基因激活）
A．生长素合成的部位是茎尖、根尖等，可以促进细胞的生长、分裂和分化
B．②、③与④的对比说明LEC2诱导的体细胞胚发生依赖于细胞内生长素的合成与积累
C．②与⑤的对比说明LEC2诱导体细胞胚发生依赖于TIR1介导的信号通路
D．综合③和⑤的结果推测，LEC2可能具有类似生长素的功能，直接与TIR1受体结合从而激活下游通路
【答案】A,B,C
【知识点】生长素的产生、分布和运输情况；生长素的作用及其作用的两重性
【解析】【解答】A、生长素主要在茎尖、根尖等幼嫩部位合成，生长素可以促进细胞的生长、分裂和分化，A正确。
B、②组为LEC2过表达植株，荧光强度高，有体细胞胚发生；③组在LEC2过表达基础上施加生长素合成抑制剂，荧光强度弱，无体细胞胚发生，说明体细胞胚发生依赖生长素的合成；④组施加生长素极性运输抑制剂，荧光强度更高，体细胞胚发生效率更高，说明生长素的积累能促进胚发生，因此②、③与④的对比说明LEC2诱导的体细胞胚发生依赖于细胞内生长素的合成与积累，B正确。
C、②组LEC2过表达植株有体细胞胚发生，⑤组为LEC2过表达且TIR1缺失突变体，无体细胞胚发生，说明LEC2诱导体细胞胚发生依赖于TIR1介导的生长素信号通路，C正确。
D、③组抑制生长素合成后无胚发生，⑤组TIR1缺失后也无胚发生，说明LEC2不能直接与TIR1受体结合激活下游通路，而是通过调控生长素的合成或信号传递发挥作用，D错误。
故答案为：ABC。
【分析】生长素可促进细胞生长、分裂和分化，LEC2通过调控生长素合成、积累及信号通路诱导体细胞胚发生。
15．鬼箭锦鸡儿和紫羊茅是高寒草甸生态系统的两种植物。科研人员分别模拟了温室效应加剧对两种植物各自生长的影响。研究结果如下图，下列叙述错误的是（　　）
A．CO2浓度升高和温度升高对两种植物的影响均是相同的
B．温室效应加剧可能会导致同一高山草甸中这两种植物的比例发生改变
C．仅考虑CO2浓度升高对两种植物的影响，对照组为C1T1、C1T2，实验组为C2T1、C2T2
D．生物呼吸作用释放的CO2可被植物利用，说明C元素在生物之间是以CO2的形式传递
【答案】A,D
【知识点】全球性生态环境问题；生态系统的物质循环
【解析】【解答】A、从实验结果可以看出，二氧化碳浓度升高和温度升高对鬼箭锦鸡儿和紫羊茅的影响存在明显差异，紫羊茅的相对生物量变化更显著，二者受到的影响并不相同，A错误。
B、温室效应加剧会改变二氧化碳浓度和温度，两种植物对环境变化的响应不同，生长情况出现差异，可能导致同一高山草甸中两种植物的比例发生改变，B正确。
C、仅研究二氧化碳浓度升高的影响时，温度保持相同，对照组为C1T1、C1T2，实验组为C2T1、C2T2，遵循单一变量原则，C正确。
D、碳元素在生物群落内部是以含碳有机物的形式传递的，二氧化碳是碳元素在生物群落与无机环境之间循环的形式，D错误。
故答案为：AD。
【分析】两种植物对环境变化的响应不同，温室效应会改变植物比例，实验设计遵循单一变量，碳元素在生物之间以有机物形式传递。
16．脆性X综合征（FXS）是一种X连锁遗传病，由F基因中CGG三核苷酸重复扩展引起，三个核苷酸（CGG）发生多次重复导致正常蛋白缺失或异常蛋白积累引起患病。CGG重复序列紧邻F基因起始密码子对应区，易发生胞嘧啶甲基化。携带致病基因的女性中，30%-50%表型正常。图1为某FXS家系图，图2为部分个体F基因cDNA片段电泳结果。下列叙述正确的是（　　）
A．F基因序列中，CGG发生多次重复，属于染色体重复
B．Ⅱ-2致病的原因是由于异常蛋白的积累
C．Ⅱ-3的泳道空说明F基因可能是由于甲基化导致无法转录
D．Ⅱ-4和II-5均不携带致病基因，Ⅱ-5的子女患病是由于自身突变所致
【答案】B,C
【知识点】基因突变的类型；表观遗传；遗传系谱图；基因在染色体上位置的判定方法
【解析】【解答】A、F基因序列中CGG发生多次重复，是基因内部碱基对的增添，属于基因突变，而非染色体结构变异中的染色体重复，A错误。
B、Ⅱ-2的电泳结果显示同时存在550bp和308bp的条带，说明其为致病基因与正常基因的杂合子，含有正常基因，因此其致病原因更可能是异常蛋白的积累，而非正常蛋白缺失，B正确。
C、Ⅱ-3的泳道为空，无cDNA产物，说明F基因未发生转录。结合题意，CGG重复序列易发生胞嘧啶甲基化，而甲基化可抑制基因转录，因此推测Ⅱ-3的F基因可能因甲基化导致无法转录，C正确。
D、Ⅲ-6为患病男性，其X染色体来自母亲Ⅱ-5，说明Ⅱ-5携带致病基因，只是因携带致病基因的女性存在表型正常的情况而未表现出病症。因此Ⅱ-5的子女患病是遗传了致病基因，并非自身突变所致，D错误。
故答案为：BC。
【分析】基因内部碱基对重复属于基因突变，杂合子患病可能源于异常蛋白积累，甲基化可抑制基因转录，子代患病可追溯至亲代携带致病基因。
三、非选择题。
17．我国科学家将ATP合成酶和光系统Ⅱ重组到磷脂囊泡上，制备光合细胞器。通过异柠檬酸脱氢酶（IDH）、乌头酸酶（ACO）和ATP柠檬酸裂解酶（ACL）的级联，建立了从α-酮戊二酸到乙酰辅酶A的碳固定途径，如下图所示。回答下列问题：
（1）光合细胞器发生的反应与自然光合作用光反应的区别是　 　。
（2）IDH、ACO、ACL三种酶能依次催化级联反应与酶的　 　（答特性）有关。
（3）研究人员在光照下测定了囊泡b内pH值与ATP生成量、光合固碳效率的关系。结果显示ATP生成量会随pH值升高而升高，结合上图分析，其原因是较高溶液pH值会使光合细胞器磷脂膜内外　 　升高，从而推动ATP合成酶合成ATP。从理论上，ATP含量的增加会促进乙酰辅酶A和草酰乙酸的生成，但结果显示，pH值大于7后，光合固碳效率反而下降，原因是　 　。
（4）与自然界光合生物的碳固定相比，该人工系统固定CO2的优势是　 　（答出三点）。
【答案】（1）不产生NADPH
（2）专一性
（3）H+浓度差（质子梯度）；pH过高使IDH、ACO、ACL等酶活性降低
（4）不受生物生长周期限制、可持续运行、可人工调控优化、不消耗固定的有机物用于自身呼吸
【知识点】酶的特性；光合作用的过程和意义；影响光合作用的环境因素；光合作用原理的应用
【解析】【解答】(1) 自然光合作用的光反应会发生水的光解，同时生成ATP和NADPH，该光合细胞器仅重组了ATP合成酶和光系统Ⅱ，从反应过程来看，只能够完成ATP的合成，无法产生NADPH，这是该光合细胞器发生的反应与自然光合作用光反应的主要区别。
(2) 酶具有专一性，一种酶只能催化一种或一类化学反应，IDH、ACO、ACL三种酶可以依次催化对应的底物，按照反应顺序完成级联反应，正是因为每种酶都只能特异性识别并催化特定的化学反应，该过程与酶的专一性直接相关。
(3) 光系统Ⅱ可以驱动氢离子跨膜运输，使光合细胞器磷脂膜内外形成氢离子浓度差，该浓度差是ATP合成的动力，囊泡b内pH升高，膜内氢离子浓度降低，磷脂膜内外的氢离子浓度差会随之升高，进而推动ATP合成酶合成更多ATP。酶的活性受pH的影响，IDH、ACO、ACL是催化人工碳固定途径的关键酶，当pH大于7后，过高的pH会改变这些酶的空间结构，使其活性降低，催化碳固定相关反应的速率下降，因此光合固碳效率会出现下降的情况。
(4) 自然界中光合生物的碳固定会受生物自身生长周期、细胞呼吸消耗有机物等因素的限制，该人工碳固定系统属于人工构建的体系，不受生物生长周期的限制，能够持续运行进行碳固定，还可以通过人工调控反应条件优化固碳效率，且该系统不会进行细胞呼吸，不会消耗固定的有机物，能更高效地完成二氧化碳的固定。
【分析】光合作用包括光反应和暗反应两个阶段，光反应在类囊体薄膜上进行，水在光下分解为氧气和氢离子，同时光能转化为活跃的化学能储存在 ATP 和 NADPH 中，NADPH 和 ATP 可用于暗反应中三碳化合物的还原。酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，绝大多数酶是蛋白质，少数是 RNA，酶具有专一性，即一种酶只能催化一种或一类化学反应，酶的活性受温度、pH 等环境因素的影响，过酸、过碱或高温会破坏酶的空间结构，导致酶永久失活。ATP 合成酶是跨膜蛋白，能够利用氢离子顺浓度梯度跨膜运输时释放的势能驱动 ADP 和磷酸合成 ATP。自然光合生物的代谢包括光合作用和呼吸作用，光合作用固定的有机物会被呼吸作用消耗，生物的生长和代谢会受到生长周期、环境条件等多种因素的制约。
（1）自然光合作用光反应中H2O分解为O2和H+，同时光反应还产生了NADPH和ATP，分析题图可知，光合细胞器发生的反应不产生NADPH。
（2）酶具有专一性和高效性，IDH、ACO、ACL三种酶能依次催化级联反应与酶的专一性有关。
（3）研究人员在光照下测定了囊泡b内pH值与ATP生成量、光合固碳效率的关系。结果显示ATP生成量会随pH值升高而升高，结合上图分析可知，ATP合成与H+顺浓度梯度跨膜运输有关，较高溶液pH值会使光合细胞器磷脂膜内外H+浓度差（质子梯度）升高，从而推动ATP合成酶合成ATP。从理论上，ATP含量的增加会促进柠檬酸生成乙酰辅酶A和草酰乙酸，但结果显示，pH值大于7后，光合固碳效率反而下降，原因是pH过高使IDH、ACO、ACL等酶活性降低。
（4）与自然界光合生物的碳固定相比，该人工系统固定CO2的优势是不受生物生长周期限制、可持续运行、可人工调控优化、不消耗固定的有机物用于自身呼吸。
18．研究小组对某湖泊中的四种不同生物消化道内食物组成进行了研究分析，结果如下表所示。
生物种类 鱼甲 河虾 鱼乙 水蚤
消化道内食物组成 鱼乙、河虾 水蚤、小球藻 河虾 小球藻
（1）上述四种生物中属于第三营养级的有　 　，其中　 　对系统稳定最为重要，依据是去除该生物后，导致多种生物因没有食物而消失，使　 　发生巨大变化。
（2）附近冶炼厂违规向湖中排放污水，科研小组尝试利用人工浮床技术对湖泊中的铜、铅污染进行持续治理，装置如下图。
①为快速达到治理效果，图中所选植物应具备的特点是　 　（答出两点）。此外还需要对这些植物定期收割并处理，其目的是　 　。
②常见的处理是：将植物干燥后提取可用于工业生产的铜、铅等金属，这体现了生态工程的　 　、　 　原理。
③人工浮床技术实质属于一种生态工程，与传统工程体系相比，该技术的优点是　 　。
【答案】（1）鱼甲、河虾、鱼乙；小球藻；群落结构（或群落物种组成、或食物网结构、或生态系统营养结构）
（2）生长迅速、对铜、铅吸收能力强；防止植物被分解后铜、铅重新释放回水体；循环；整体；少消耗、多效益、可持续
【知识点】生态系统的结构；生态工程依据的生态学原理；生态工程的实例分析
【解析】【解答】(1) 首先根据表格中的食物关系梳理食物链，小球藻是生产者，属于第一营养级，水蚤以小球藻为食、河虾以小球藻为食，二者均属于第二营养级，河虾捕食水蚤、鱼乙捕食河虾和水蚤、鱼甲捕食鱼乙和河虾，因此河虾、鱼乙、鱼甲均属于第三营养级。小球藻是该生态系统的生产者，是生态系统的基石，为其他所有生物提供食物和能量来源，对生态系统的稳定最为重要，若去除小球藻，多种消费者会因缺乏食物而消失，最终会使群落的物种组成、食物网结构以及生态系统的营养结构发生巨大改变。
(2) ①人工浮床治理铜、铅污染，需要所选植物能快速吸收水体中的重金属，因此植物应具备生长迅速、对铜和铅的吸收能力强的特点。定期收割并处理这些植物，是为了避免植物枯萎死亡后，体内的铜、铅等重金属被分解者释放回水体，造成二次污染。
②将干燥植物中的铜、铅等金属提取用于工业生产，实现了重金属资源的循环利用，体现了生态工程的循环原理，该治理方式兼顾了生态治理与工业生产的经济效益，体现了生态工程的整体原理。
③人工浮床属于生态工程技术，与传统工程体系相比，该技术的优点是少消耗、多效益、可持续。
【分析】生态系统的营养结构由食物链和食物网构成，生产者是生态系统的基石，生态工程遵循循环、整体等基本原理，利用植物吸收重金属可治理水体污染，生态工程具有少消耗、多效益、可持续的特点。
（1）表中食物链有小球藻→水蚤→河虾→鱼甲，小球藻→水蚤→河虾→鱼乙→鱼甲，小球藻→水蚤→鱼乙→鱼甲、小球藻→河虾→鱼甲，小球藻→河虾→鱼乙→鱼甲，共5条，属于第三营养级的有河虾、鱼甲、鱼乙。其中小球藻对系统稳定最为重要，依据是：食物网起始一定是生产者，生产者减少会使所有生物减少甚至灭绝，使群落结构（或群落物种组成、或食物网结构、或生态系统营养结构）发生巨大变化。
（2）①为快速达到治理效果，图中所选植物应具备的特点是对铜、铅等重金属有较强的吸收能力、生长迅速。定期收割并处理的目的是：将植物体内的重金属移出生态系统，防止植物被分解后铜、铅重新释放回水体。
②通过提取重金属实现资源的回收利用，体现了生态工程的循环原理；将植物干燥后提取可用于工业生产的铜、铅等金属，兼顾生态效益与经济效益，实现生态与经济的协同发展，体现了生态工程的整体原理。
③人工浮床技术实质属于一种生态工程，与传统工程体系相比，该技术的优点是：少消耗、多效益、可持续。
19．长期咀嚼槟榔会导致口腔黏膜纤维化（OSF）。槟榔碱能引发巨噬细胞参与的口腔黏膜下炎症反应。
（1）槟榔碱具有驱虫作用，是一种　 　（填“初级”或“次级”）代谢产物。
（2）槟榔碱能促进大脑释放多巴胺等兴奋性递质，同时对降解神经递质的相关酶起到　 　（填“增强”或“抑制”）作用，进一步放大兴奋效应。推测，长期咀嚼槟榔会导致中枢神经系统中突触后膜的多巴胺受体　 　（填“增多”或“减少”），进而导致成瘾。
（3）为确定槟榔碱引发OSF的具体机制，研究人员以单核巨噬细胞（THP）和黏膜成纤维细胞（HOMF）为材料进行了一系列实验，各组的处理和结果如下表所示。
组别 处理 α-SMA蛋白相对表达量 Ⅰ型胶原蛋白相对表达量
第一组 不处理 1.04 1.18
第二组 培养基中添加适量槟榔碱 1.05 1.20
第三组 ？ 1.98 3.11
第四组 HOMF与槟榔碱刺激24h的THP混合培养 3.1 5.8
注：各组的HOMF量一致；α-SMA蛋白和Ⅰ型胶原蛋白含量显著上升是细胞纤维化的重要标志
表中第三组实验的处理是　 　。根据以上表中系列实验结果，可以得出的结论是　 　。
（4）研究人员根据现有资料推测，巨噬细胞可能通过释放携带miR-155-5P的外泌体，引发OSF。为此，以HOMF为材料重新设计了四组实验。A组不作处理，B组培养基中添加槟榔碱刺激THP24小时后释放的外泌体，C组miR-155-5P过量表达，D组转染miR-155-5P抑制剂同时在培养基中添加槟榔碱刺激THP24小时后释放的外泌体。
研究人员设计D组的目的是　 　。为使实验更加严谨，还需检测槟榔碱刺激前后THP释放的外泌体内　 　的水平。
（5）综合上述实验，长期咀嚼槟榔易引发OSF的原因是　 　。
【答案】（1）次级
（2）抑制；减少
（3）HOMF与未经槟榔碱刺激的THP混合培养；THP能促进HOMF纤维化，槟榔碱能显著增强THP对HOMF纤维化的促进作用
（4）验证外泌体中miR-155-5P是诱导纤维化的关键分子；miR-155-5P
（5）槟榔中含有大量的槟榔碱，能促进巨噬细胞释放携带miR-155-5P的外泌体，从而使HOMF纤维化，进而引发口腔黏膜纤维化
【知识点】神经冲动的产生和传导
【解析】【解答】(1) 初级代谢产物是生物生长、繁殖所必需的物质，贯穿生物整个生命活动过程，而次级代谢产物是生物生长到一定阶段才产生的，并非生长繁殖所必需，槟榔碱是槟榔产生的具有驱虫作用的物质，不是其生长繁殖必需的成分，因此属于次级代谢产物。
(2) 多巴胺属于兴奋性神经递质，槟榔碱在促进其释放的同时，若抑制降解该神经递质的酶的活性，会使突触间隙中的多巴胺无法被及时分解而大量积累，持续作用于突触后膜，进而放大兴奋效应。长期咀嚼槟榔会使突触间隙中多巴胺含量长期偏高，突触后膜会通过减少多巴胺受体的数量来适应这种持续的兴奋刺激，受体减少后需要更多的多巴胺才能产生同等兴奋效果，最终导致成瘾。
(3) 该实验遵循对照原则与单一变量原则，第一组为HOMF单独不处理，第二组为HOMF单独添加槟榔碱处理，第四组为HOMF与经槟榔碱刺激的THP混合培养，因此第三组作为对照，处理应为HOMF与未经槟榔碱刺激的THP混合培养。对比实验数据，第三组的α-SMA蛋白和Ⅰ型胶原蛋白相对表达量高于第一、二组，说明THP能促进HOMF纤维化；第四组的两种蛋白表达量又显著高于第三组，说明槟榔碱能显著增强THP对HOMF纤维化的促进作用。
(4) D组同时添加了槟榔碱刺激THP后释放的外泌体，并转染了miR-155-5P抑制剂，该组的设置目的是验证外泌体中miR-155-5P是诱导HOMF纤维化的关键分子。为使实验更严谨，需要检测槟榔碱刺激前后THP释放的外泌体内miR-155-5P的水平，以此确认槟榔碱是否通过调控该物质的含量引发纤维化。
(5) 槟榔中含有的槟榔碱，会促进巨噬细胞释放携带miR-155-5P的外泌体，该外泌体作用于口腔黏膜成纤维细胞，使细胞中α-SMA蛋白和Ⅰ型胶原蛋白含量显著上升，引发细胞纤维化，最终导致口腔黏膜纤维化。
【分析】(1) 植物代谢产物分为初级代谢产物和次级代谢产物，初级代谢产物是所有植物正常生长代谢都必须合成的物质，次级代谢产物不参与基础代谢，具有物种特异性，多为生物碱、色素、毒素等物质。
(2) 突触处神经递质发挥作用后会被酶降解、被突触前膜回收，递质降解酶活性可被外界物质调控，长期异常的递质刺激会导致突触后膜受体数量发生适应性改变，是神经成瘾的常见机理。
(3)生物探究实验需遵循单一变量原则、对照原则和等量原则，通过设置不同处理组别，依据因变量指标的变化，分析自变量之间的相互作用关系。
(4) 细胞间可通过外泌体携带小分子 RNA 等信号分子进行信息交流，利用基因过表达、基因抑制的实验组设计，可验证某小分子物质是否为调控生理过程的关键因子。
(5) 细胞的形态和功能改变与特定蛋白质表达量变化直接相关，一种细胞可通过分泌信号物质间接调控另一种细胞的基因表达与生理分化状态。
（1）槟榔碱是不是槟榔细胞必需的代谢产物，属于次级代谢产物。
（2）槟榔碱能促进大脑释放多巴胺等兴奋性递质，同时对降解神经递质的相关酶起到抑制作用，从而使得突触间隙长时间含有大量多巴胺等兴奋性递质，进一步放大兴奋效应。长期咀嚼槟榔会导致中枢神经系统中突触后膜的多巴胺受体减少，为了保证神经系统的兴奋性，进而导致成瘾。
（3）由表可知，该实验的自变量是是否用槟榔碱刺激细胞，结合第二、四组可判断，第三组为HOMF与未经槟榔碱刺激的THP混合培养，表中各组均含α-SMA蛋白和Ⅰ型胶原蛋白，添加槟榔碱后，α-SMA蛋白和Ⅰ型胶原蛋白含量进一步提升，说明THP能促进HOMF纤维化，槟榔碱能显著增强THP对HOMF纤维化的促进作用。
（4）B、C两组对比可知，设置D组是为了验证外泌体中miR-155-5P是诱导纤维化的关键分子。为使实验更加严谨，还需检测槟榔碱刺激前后THP释放的外泌体内miR-155-5P的水平，从而验证槟榔碱是通过调节miR-155-5P的表达量导致OSF的。
（5）综上，由于槟榔中含有大量的槟榔碱，其可调控miR-155-5P的表达量，促进巨噬细胞释放携带miR-155-5P的外泌体，从而使HOMF纤维化，进而引发口腔黏膜纤维化。
20．为解决水稻育种程序繁琐且杂种优势退化的难题，科学家利用基因工程技术构建了一种“智能保持系”。基因群K包含三个紧密连锁的基因：①M：雄性育性恢复基因，使mm的雄性不育植株恢复可育；②P：使携带该基因的花粉败育；③R：红色荧光蛋白基因，仅在种子中表达。科研人员将基因群K导入到不育系亚洲稻（aaBBmm）细胞的一条染色体上，获得“智能保持系”。
（1）“智能保持系”在自交时，产生的可育花粉基因型为　 　；其自交结出的种子中，红色荧光种子与无荧光种子的理论比例为　 　。
（2）该“智能保持系”虽然设计精妙，但在长期使用中存在潜在风险：基因群K中的花粉致死基因P可能发生突变而失活。请分析基因P失活造成的影响：
生产角度：　 　，生态角度：　 　。
（3）该育种体系包含两个过程：①用“智能保持系”自交，繁育出　 　。②以不育系为母本、非洲稻（AAbbMM）为父本杂交，生产具有杂种优势的杂交种；在过程②中，若基因P失活，携带K的花粉将变为可育并可能逃逸到自然环境中。已知A、B功能同时缺失（即aabb）时胚胎致死。科学家在K基因群中串联了CRISPR-Cas9元件（可特异性敲除A基因）。若逃逸花粉使野生非洲稻受精，该元件能使杂交后代致死。为实现此安全机制，K基因群应插入的位置是　 　。
【答案】（1）aBm；1∶1
（2）不育系产量下降，红色种子部分不适合再作为保持系；转基因可能逃逸到野生种群造成基因污染
（3）智能保持系和不育系；B基因内部（使B基因功能丧失）
【知识点】基因的分离规律的实质及应用；杂交育种
【解析】【解答】(1) 不育系亚洲稻的基因型为aaBBmm，将基因群K导入其一条染色体后得到智能保持系，该植株的基因型可表示为aaBBmm携带基因群K，其中基因群K与aBm连锁在一对同源染色体的不同染色体上。由于基因群K中的P基因会使携带该基因的花粉败育，因此智能保持系自交时，只有不携带基因群K的花粉可育，基因型为aBm。该植株作为母本时，可产生含基因群K和不含基因群K的两种卵细胞，比例为1：1，父本仅能产生基因型为aBm的可育花粉，基因群K中的R基因为红色荧光蛋白基因且仅在种子中表达，因此自交后含基因群K的种子表现为红色荧光，不含基因群K的种子无荧光，红色荧光种子与无荧光种子的理论比例为1：1。
(2) 从生产角度分析，正常情况下P基因使携带基因群K的花粉败育，智能保持系自交可稳定产生等量的不育系和智能保持系，若P基因失活，携带基因群K的花粉变为可育，会导致自交后代中不育系的比例大幅下降，红色荧光种子的性状和繁育比例失控，无法稳定作为保持系使用，最终造成不育系产量降低，育种程序被破坏。从生态角度分析，P基因失活后，携带基因群K的转基因花粉可正常传播并与野生稻杂交，造成转基因逃逸，引发基因污染，破坏野生水稻种群的基因库，影响自然生态系统的稳定。
(3) 智能保持系自交后，无荧光种子的基因型为aaBBmm，属于雄性不育系，红色荧光种子为智能保持系，因此该过程可繁育出智能保持系和不育系。已知A、B功能同时缺失时胚胎致死，基因群K中的CRISPR-Cas9元件可特异性敲除A基因，为使逃逸花粉与野生非洲稻受精后后代致死，需让基因群K插入B基因内部，使B基因的功能丧失，逃逸花粉的染色体因B基因被破坏失去功能，与野生非洲稻杂交后，CRISPR-Cas9敲除A基因，后代会因A、B功能同时缺失出现胚胎致死，避免转基因扩散。
【分析】(1) 基因在染色体上紧密连锁时，多个基因会随染色体共同遗传，不易发生交叉互换分离。植物花粉可育性受基因控制，特定基因能导致含该基因的花粉败育，仅保留一种可育花粉参与受精作用。减数分裂产生雌雄配子种类和比例遵循基因分离定律，自交后代的性状分离比由雌雄配子结合方式决定。
(2) 基因突变可导致基因功能丧失，进而改变个体配子育性、遗传比例及育种价值。转基因作物存在基因逃逸风险，可通过基因工程设计致死机制阻断外源基因向野生种群扩散。
(3) 基因定点插入可破坏原有基因结构使其功能失活，基因敲除技术能定向删除特定基因，结合胚胎致死的遗传特性可构建生物安全防护机制。
(4) 农作物雄性不育系和保持系的繁育依托染色体上外源基因的遗传特点，利用标记基因可实现种子性状的肉眼筛选，简化育种流程。
（1）智能保持系的基因型为：一条染色体上插入基因群K（含M、P、R基因），另一条染色体无K（基因型为aBm）。由于P基因使携带它的花粉败育，因此自交时，只有不含K的花粉（即不携带P基因）可育，其基因型与原始不育系亚洲稻（aaBBmm）的配子相同，为aBm。自交时，母本卵细胞有50%概率带K（含R基因），50%概率无K；父本可育花粉均为无K（基因型aBm）。因此，受精后种子：带K的种子（杂合子，基因群K存在），R基因表达，呈红色荧光；无K的种子（纯合子，基因群K缺失）：无荧光。两类种子比例相等，为1：1。
（2）正常情况下，P基因使携带K的花粉败育，仅无K花粉可育，保证自交后代中不育系（无荧光）和保持系（有荧光）各占50%。若P失活，所有花粉（带K和无K）均可育，生产上，自交后代中不育系比例减少（从50%降至25%），红色种子部分不适合再作为保持系。破坏育种程序。生态上，可育的转基因花粉可能传播到野生水稻种群，通过杂交将外源基因（如M、P、R）引入野生种，造成不可控的基因污染。
（3）过程①：智能保持系自交，后代中：无荧光种子（无K，基因型aaBBmm）：雄性不育，作为不育系使用；红色荧光种子（带K，杂合子）：具有与智能保持系相同的特性，作为保持系使用。为实现安全机制（防止逃逸花粉导致基因扩散）：若P失活，携带K的花粉可育并逃逸，可能使野生非洲稻受精，K基因群中的CRISPR-Cas9可特异性敲除A基因，插入位置需选择B基因：当K插入B基因座时，携带K的染色体B功能缺失（相当于b等位基因），逃逸花粉（带K，基因含a和B功能缺失）与野生非洲稻（基因型AAbbMM）受精后，后代B基因座为bb（功能缺失），CRISPR-Cas9敲除A基因，使A基因座功能缺失（aa），A、B功能同时缺失（aabb），导致胚胎致死，防止转基因扩散。若K插入其他位置，B功能可能不缺失，无法保证aabb致死。
21．番茄红素的合成场所在植物细胞的有色体中。八氢番茄红素合成酶（PSY）是该代谢途径的关键酶，其N端含有一段转运肽，负责引导PSY蛋白进入有色体。科研人员拟利用绿色荧光蛋白（GFP）作为标签，构建“GFP-PSY”融合蛋白表达载体，以监控PSY蛋白在细胞内的分布及表达量，进而培育高产红果番茄。研究人员选用In-Fusion技术构建载体。（In-Fusion酶具有3'→5'外切活性，能去除双链DNA分子3'末端的15个核苷酸，暴露5'端单链。）
关键密码子对应氨基酸表
密码子 氨基酸
UAG（终止密码子） —
AUG（起始密码子） 甲硫氨酸
CAG 谷氨酰胺
（1）设计扩增PSY基因的N端引物5'端碱基序列（部分）为：5'-…CTGCAGATGGCT…-3'。该引物包含　 　基因的序列，是为保证在外切酶的作用下，两者产生相同黏性末端；还包含　 　基因的序列，是为保证引物能与模板结合。
（2）用In-Fusion技术构建载体并导入受体细胞后，荧光显微镜观察发现，转基因植株的细胞质基质中充满了绿色荧光，但有色体中几乎无荧光。
①推测失败的原因是：融合在PSY蛋白N端的GFP蛋白，遮挡了PSY的　 　，导致PSY无法　 　。
②解决此问题的方案是：　 　。需要重新扩增PSY基因和GFP基因，对GFP基因重新设计扩增引物的核心部分分别是：5'……CTACTG3'和5'　 　ATGAGT3'（写出6个碱基）。
（3）另外一个小组使用酶切法正确构建重组质粒如图2，需筛选正向插入PSY的阳性克隆。研究人员设计了三条引物（图2），并利用“三引物共扩增”体系对单菌落进行PCR鉴定。
注：在上图中，F0距连接点：100bp，R0距连接点：500bp，R1距连接点：100bp，PSY长度：1680bp。
为区分“正向插入”和“反向插入”菌落，研究人员将上述三种引物（F0、R0、R1）同时加入PCR反应体系。①若对应菌落为正向插入，电泳结果应出现两条条带，其中较短的特异性条带大小约为　 　。②若PSY基因反向插入，则电泳结果为：　 　。（要求写出条带数目及各条带的大小）
【答案】（1）GFP；PSY
（2）转运肽；进入有色体；将GFP的N端与PSY的C端相连；GAATTC
（3）200bp；出现600bp和2280bp的两条条带
【知识点】PCR技术的基本操作和应用；基因工程的操作程序（详细）；基因工程综合
【解析】【解答】(1) 构建“GFP-PSY”融合蛋白表达载体时，需通过In-Fusion技术使载体（GFP基因）和PSY基因产生互补的单链末端，才能完成连接。设计的PSY基因N端引物5'端序列为5'-…CTGCAGATGGCT…-3'，其中CTGCAG序列对应GFP基因的C端序列（图1中载体C端为5'-…GCC CTG CAG-3'），是为保证在外切酶作用下，载体和PSY基因产生相同的黏性末端，实现同源重组；而ATGGCT序列对应PSY基因的N端起始序列（图1中PSY cDNA的5'-ATG GCT…），是为保证引物能与PSY模板链特异性结合，启动扩增。因此，该引物包含GFP基因的序列和PSY基因的序列。
(2) ①八氢番茄红素合成酶（PSY）的N端含有转运肽，负责引导PSY进入有色体。荧光显微镜观察到细胞质中充满绿色荧光、有色体中几乎无荧光，说明PSY未进入有色体。推测失败原因是融合在PSY蛋白N端的GFP蛋白，遮挡了PSY的转运肽，导致PSY无法被识别并进入有色体。②解决此问题的方案是改变融合蛋白的连接方式，将GFP的N端与PSY的C端相连，避免GFP遮挡PSY的转运肽。重新设计GFP基因的扩增引物时，其中一个引物的核心部分需包含PSY基因C端的序列（GAATTC，对应图1中PSY cDNA的C端GAATTC），以保证与PSY基因的C端序列匹配，实现正确连接，因此引物核心部分为5'GAATTCATGAGT3'。
(3) ①正向插入时，F0位于GFP基因一侧，距连接点100bp；R1位于连接点另一侧，距连接点100bp。F0与R1可扩增出连接点附近的片段，长度为100bp + 100bp = 200bp（较短的特异性条带）；同时F0与R0可扩增出包含PSY基因的片段，长度为100bp（F0到连接点）+ 1680bp（PSY长度）+ 500bp（R0到连接点）= 2280bp。因此，正向插入的电泳结果出现200bp和2280bp两条条带，较短条带约为200bp。②若PSY基因反向插入，R1与R0可扩增出连接点附近的片段，长度为100bp（R1到连接点）+ 500bp（R0到连接点）= 600bp；同时F0与R0之间可扩增出长度为500bp + 1680bp + 100bp = 2280bp的片段。因此，反向插入的电泳结果为出现600bp和2280bp的两条条带。
【分析】(1) 基因工程无缝载体构建可利用同源重组酶切割 DNA 末端产生同源单链黏性末端，实现目的基因与载体的精准连接，引物设计需要加入同源基因序列以匹配末端结构，同时保留目的基因特异性结合序列。蛋白质在细胞内的定位分选由自身信号肽转运肽决定，信号肽通常位于蛋白一端，负责引导蛋白质进入特定细胞器，外源标签蛋白融合在信号肽同侧会造成空间遮挡，丧失分选功能，更换标签蛋白的融合端位可恢复原有功能。
(2)PCR 技术可用于重组质粒的菌落鉴定，利用多组引物在目的基因正向插入和反向插入时扩增片段长度不同，通过琼脂糖凝胶电泳的条带数目和片段大小，能够快速鉴定插入方向。
(3)基因融合表达时需要保证核苷酸序列读码框不发生移位，避免提前出现终止密码子，引物碱基序列设计需遵循密码子阅读框架连续性原则。
（1）根据题干信息，构建“GFP-PSY”融合蛋白表达载体，即需要将GFP基因和PSY基因连接。在设计扩增PSY基因的N端引物时，要保证在外切酶作用下两者产生相同黏性末端，所以该引物需包含GFP基因的序列，同时，为保证引物能与模板结合，引物还需包含PSY基因的序列。
（2）题干中“用In-Fusion技术构建载体并导入受体细胞后，荧光显微镜观察发现，转基因植株的细胞质基质中充满了绿色荧光，但有色体中几乎无荧光”，结合“八氢番茄红素合成酶（PSY）是该代谢途径的关键酶，其N端含有一段转运肽，负责引导PSY蛋白进入有色体”内容，推测失败的原因是融合在PSY蛋白N端的GFP蛋白遮挡了PSY的转运肽，所以导致PSY无法进入有色体，解决此问题的方案是将GFP基因的N端与PSY基因的C端相连。对GFP基因重新设计扩增引物，其中一个引物需要包括GFP基因的N端和PSY基因的C端两部分，所以该引物的核心部分是5'GAATTCATGAGT3'。
（3）正向插入时，F0与R1可扩增出片段，长度为F0到连接点的100bp + R1到连接点的100bp = 200bp；同时F0与R0可扩增出包含PSY的片段，长度为100bp + 1680bp + 500bp = 2280bp。因此较短条带大小约为200bp。反向插入时，R1与R0可扩增出有效片段，长度为R1到连接点的100bp + R0到连接点的500bp=600bp，F0与R0之间可扩增出长度为500+1680+100=2280bp的条带，因此出现600bp和2280bp的两条条带。
1 / 1湖南省株洲市2025-2026学年高三上学期一模生物试题
一、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，只有一项是符合题目要求的。
1．关于氨基酸及其衍生物的叙述，正确的是（　　）
A．性激素属于氨基酸衍生物，可通过自由扩散进入细胞
B．生长素是由色氨酸经一系列反应合成的，其化学本质是蛋白质
C．胰岛素以氨基酸为原料在核糖体上合成
D．某些氨基酸可作为神经递质，其在突触间隙的扩散需要ATP供能
2．下图为某同学在显微镜下观察到的洋葱（2n=16）根尖细胞。下列叙述正确的是（　　）
A．细胞①中染色单体和核DNA数均为32个
B．细胞②所在时期可发生非等位基因的自由组合
C．为使洋葱根尖充分解离，应持续延长解离时间
D．根据图中分裂间期细胞数量占比，可估算洋葱根尖细胞的间期时长
3．司美格鲁肽可通过模拟人体天然激素GLP-1的作用来发挥功能。GLP-1可促进胰岛素分泌，抑制胰高血糖素分泌，并能够作用于中枢神经系统，抑制食欲。以下叙述错误的是（　　）
A．GLP-1通过血液运输到达脑部
B．胰岛A、B细胞均存在GLP-1的受体
C．GLP-1参与人体血糖调节仅通过激素调节
D．推测司美格鲁肽可用于治疗糖尿病或减轻体重
4．关于适应、进化与物种的相关叙述错误的是（　　）
A．新物种的形成必须要经过地理隔离
B．自然选择的作用下，种群的基因频率会发生定向改变
C．不同物种的基因序列，可作为研究进化关系的分子水平证据
D．协同进化有利于生物多样性的形成
5．在转录中，新合成的RNA链有时不会立即与DNA模板链分离，导致非模板链DNA呈单链状态被“挤”出来，形成RNA-DNA-DNA三链核酸结构，称为R-环。细胞内存在RNaseH酶，可初步降解R-环中的RNA。下列分析正确的是（　　）
A．R-环结构对DNA的复制不具有阻碍作用
B．R-环的形成过程有RNA聚合酶、解旋酶的参与
C．在RNaseH酶作用下，将得到核糖、四种碱基和磷酸
D．R-环结构中mRNA的A、U之和等于R-环结构中任意DNA单链A、T之和
6．下列关于植物组织培养技术实验操作与原理的叙述，错误的是（　　）
A．外植体脱分化后，细胞会失去原有的特异性结构
B．再分化时，适当提高培养基中细胞分裂素的比例有利于诱导生芽
C．选取植株茎尖进行培养可获得脱毒苗，这利用了茎尖细胞抗病毒能力强的特点
D．花药离体培养获得完整植株的过程，体现了植物生殖细胞具有全能性
7．制备单克隆抗体时，需经两次筛选才能获得产特定抗体的杂交瘤细胞。下列关于该过程的叙述正确的是（　　）
A．第一次筛选利用选择培养基，目的是去除未融合的B淋巴细胞和骨髓瘤细胞
B．第二次筛选利用抗原-抗体杂交原理，需要先对待筛选的样本进行克隆化培养
C．向小鼠注射特定的抗原后，从小鼠的骨髓提取所需的B淋巴细胞
D．杂交瘤细胞体外培养时需通入95%的空气和5%的CO2，目的是促进其呼吸作用
8．调节性T细胞能有效抑制其他免疫细胞（如细胞毒性T细胞）对自身组织的攻击，其发育依赖于核心转录因子FoxP3。下列叙述正确的是（　　）
A．FoxP3基因缺陷会导致免疫缺陷病，使机体更易受病原体感染
B．调节性T细胞产生、发育、成熟的场所在骨髓
C．增强调节性T细胞活性有助于自身免疫疾病的治疗
D．细胞毒性T细胞攻击自身组织，引发被攻击细胞死亡属于细胞坏死
9．甲、乙、丙不同种类的鳑鲏，三者之间无相互捕食关系。某研究小组在4个条件相同的人工池塘中分别放入数量不等的同种捕食者和1500条鳑鲏（甲、乙、丙各500只），一段时间后，各池塘中三种鳑鲏的存活率如下表。下列推测正确的是（　　）
捕食者的数量（只） 鳑鲏存活率（%）
甲 乙 丙
0 85 8 40
2 55 32 26
4 40 35 13
8 22 37 11
10 20 25 9
A．在无捕食者时，甲将会呈“J”形增长
B．该实验可表明捕食者倾向于捕食原先的优势物种
C．捕食者的存在不影响甲、乙、丙三者的生态位
D．甲、乙、丙之间为竞争关系，且在捕食者存在时乙的竞争力最弱
10．细菌素是某些细菌产生的具有抑菌活性的多肽类物质，可代替食品防腐剂使用。研究人员将乳酸菌置于液体培养基中发酵，取发酵液上清液滴加到长有金黄色葡萄球菌的固体培养基的孔洞中，测定所形成的抑菌圈直径，结果如下图。下列叙述错误的是（　　）
A．固体培养基孔洞中滴加的上清液体积需保持一致
B．培养约8h收获细菌素相对节约成本
C．整个培养过程中上清液的抑菌活性与乳酸菌密度呈正相关
D．细菌素进入人体肠道可以被消化酶分解，相对来说，具有一定安全性
11．低钾血症是指血钾含量低于正常范围的一种病理状态。醛固酮分泌异常增加可使尿液中K+含量增加，是低钾血症发生的重要诱因。下列叙述错误的是（　　）
A．低钾血症患者的神经兴奋性较正常人更低
B．血钠浓度长期偏低或持续腹泻，都可能会引发低钾血症
C．血浆渗透压的90%来源于Na+和Cl-，K+的含量变化对其没有影响
D．可通过抽血检测来确定某低钾血症患者是否由醛固酮分泌异常增加引起
12．玉米籽粒颜色分别由等位基因T和t控制。现将一个外源G基因导入基因型为Tt的玉米受精卵中，发现其自交后无子代产生。已知含有G基因的卵细胞无法与不含G基因的精子完成受精，其余配子间的结合均正常。该G基因导入的位置是（　　）
A．细胞质中
B．t基因所在的染色体上
C．T基因所在的染色体上
D．T/t基因所在染色体的非同源染色体上
二、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，有一项或多项符合题目要求。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．叶绿体内大约有95%的蛋白质是由核基因控制合成的，以前体蛋白的形式与叶绿体膜上受体作用再经过TOC-TIC蛋白复合体转运至叶绿体中，其过程如图所示，图中SPP为转运肽基质加工酶。下列叙述正确的是（　　）
A．前体蛋白进入叶绿体的方式相当于主动运输
B．前体蛋白进入叶绿体的过程体现了生物膜能控制物质进出
C．SPP将前体蛋白加工成成熟蛋白的过程中可能改变了前体蛋白的氨基酸数目、序列
D．参与叶绿体蛋白合成和转运的细胞器有核糖体、内质网和高尔基体等
14．转录因子LEC2是拟南芥体细胞胚发生的关键调控因子。为探究LEC2诱导体细胞胚发生的机制，研究人员构建了过表达LEC2的植株，并引入生长素响应报告系统，生长素浓度越高或信号越强，绿色荧光越强。将不同基因型的植株叶片置于不含外源生长素的培养基上培养，检测荧光强度及体细胞胚发生情况，结果如下表。下列叙述正确的是（　　）
组别 实验材料/处理 荧光强度 体细胞胚发生情况
① 野生型（WT） - 无
② LEC2过表达植株 ++++ 有（++）
③ LEC2过表达+施加生长素合成抑制剂 + 无
④ LEC2过表达+施加生长素极性运输抑制剂（NPA） +++++ 有（+++，效率更高）
⑤ LEC2过表达+TIR1缺失突变体 + 无
（注：TIR1是生长素受体，介导生长素信号转导及下游基因激活）
A．生长素合成的部位是茎尖、根尖等，可以促进细胞的生长、分裂和分化
B．②、③与④的对比说明LEC2诱导的体细胞胚发生依赖于细胞内生长素的合成与积累
C．②与⑤的对比说明LEC2诱导体细胞胚发生依赖于TIR1介导的信号通路
D．综合③和⑤的结果推测，LEC2可能具有类似生长素的功能，直接与TIR1受体结合从而激活下游通路
15．鬼箭锦鸡儿和紫羊茅是高寒草甸生态系统的两种植物。科研人员分别模拟了温室效应加剧对两种植物各自生长的影响。研究结果如下图，下列叙述错误的是（　　）
A．CO2浓度升高和温度升高对两种植物的影响均是相同的
B．温室效应加剧可能会导致同一高山草甸中这两种植物的比例发生改变
C．仅考虑CO2浓度升高对两种植物的影响，对照组为C1T1、C1T2，实验组为C2T1、C2T2
D．生物呼吸作用释放的CO2可被植物利用，说明C元素在生物之间是以CO2的形式传递
16．脆性X综合征（FXS）是一种X连锁遗传病，由F基因中CGG三核苷酸重复扩展引起，三个核苷酸（CGG）发生多次重复导致正常蛋白缺失或异常蛋白积累引起患病。CGG重复序列紧邻F基因起始密码子对应区，易发生胞嘧啶甲基化。携带致病基因的女性中，30%-50%表型正常。图1为某FXS家系图，图2为部分个体F基因cDNA片段电泳结果。下列叙述正确的是（　　）
A．F基因序列中，CGG发生多次重复，属于染色体重复
B．Ⅱ-2致病的原因是由于异常蛋白的积累
C．Ⅱ-3的泳道空说明F基因可能是由于甲基化导致无法转录
D．Ⅱ-4和II-5均不携带致病基因，Ⅱ-5的子女患病是由于自身突变所致
三、非选择题。
17．我国科学家将ATP合成酶和光系统Ⅱ重组到磷脂囊泡上，制备光合细胞器。通过异柠檬酸脱氢酶（IDH）、乌头酸酶（ACO）和ATP柠檬酸裂解酶（ACL）的级联，建立了从α-酮戊二酸到乙酰辅酶A的碳固定途径，如下图所示。回答下列问题：
（1）光合细胞器发生的反应与自然光合作用光反应的区别是　 　。
（2）IDH、ACO、ACL三种酶能依次催化级联反应与酶的　 　（答特性）有关。
（3）研究人员在光照下测定了囊泡b内pH值与ATP生成量、光合固碳效率的关系。结果显示ATP生成量会随pH值升高而升高，结合上图分析，其原因是较高溶液pH值会使光合细胞器磷脂膜内外　 　升高，从而推动ATP合成酶合成ATP。从理论上，ATP含量的增加会促进乙酰辅酶A和草酰乙酸的生成，但结果显示，pH值大于7后，光合固碳效率反而下降，原因是　 　。
（4）与自然界光合生物的碳固定相比，该人工系统固定CO2的优势是　 　（答出三点）。
18．研究小组对某湖泊中的四种不同生物消化道内食物组成进行了研究分析，结果如下表所示。
生物种类 鱼甲 河虾 鱼乙 水蚤
消化道内食物组成 鱼乙、河虾 水蚤、小球藻 河虾 小球藻
（1）上述四种生物中属于第三营养级的有　 　，其中　 　对系统稳定最为重要，依据是去除该生物后，导致多种生物因没有食物而消失，使　 　发生巨大变化。
（2）附近冶炼厂违规向湖中排放污水，科研小组尝试利用人工浮床技术对湖泊中的铜、铅污染进行持续治理，装置如下图。
①为快速达到治理效果，图中所选植物应具备的特点是　 　（答出两点）。此外还需要对这些植物定期收割并处理，其目的是　 　。
②常见的处理是：将植物干燥后提取可用于工业生产的铜、铅等金属，这体现了生态工程的　 　、　 　原理。
③人工浮床技术实质属于一种生态工程，与传统工程体系相比，该技术的优点是　 　。
19．长期咀嚼槟榔会导致口腔黏膜纤维化（OSF）。槟榔碱能引发巨噬细胞参与的口腔黏膜下炎症反应。
（1）槟榔碱具有驱虫作用，是一种　 　（填“初级”或“次级”）代谢产物。
（2）槟榔碱能促进大脑释放多巴胺等兴奋性递质，同时对降解神经递质的相关酶起到　 　（填“增强”或“抑制”）作用，进一步放大兴奋效应。推测，长期咀嚼槟榔会导致中枢神经系统中突触后膜的多巴胺受体　 　（填“增多”或“减少”），进而导致成瘾。
（3）为确定槟榔碱引发OSF的具体机制，研究人员以单核巨噬细胞（THP）和黏膜成纤维细胞（HOMF）为材料进行了一系列实验，各组的处理和结果如下表所示。
组别 处理 α-SMA蛋白相对表达量 Ⅰ型胶原蛋白相对表达量
第一组 不处理 1.04 1.18
第二组 培养基中添加适量槟榔碱 1.05 1.20
第三组 ？ 1.98 3.11
第四组 HOMF与槟榔碱刺激24h的THP混合培养 3.1 5.8
注：各组的HOMF量一致；α-SMA蛋白和Ⅰ型胶原蛋白含量显著上升是细胞纤维化的重要标志
表中第三组实验的处理是　 　。根据以上表中系列实验结果，可以得出的结论是　 　。
（4）研究人员根据现有资料推测，巨噬细胞可能通过释放携带miR-155-5P的外泌体，引发OSF。为此，以HOMF为材料重新设计了四组实验。A组不作处理，B组培养基中添加槟榔碱刺激THP24小时后释放的外泌体，C组miR-155-5P过量表达，D组转染miR-155-5P抑制剂同时在培养基中添加槟榔碱刺激THP24小时后释放的外泌体。
研究人员设计D组的目的是　 　。为使实验更加严谨，还需检测槟榔碱刺激前后THP释放的外泌体内　 　的水平。
（5）综合上述实验，长期咀嚼槟榔易引发OSF的原因是　 　。
20．为解决水稻育种程序繁琐且杂种优势退化的难题，科学家利用基因工程技术构建了一种“智能保持系”。基因群K包含三个紧密连锁的基因：①M：雄性育性恢复基因，使mm的雄性不育植株恢复可育；②P：使携带该基因的花粉败育；③R：红色荧光蛋白基因，仅在种子中表达。科研人员将基因群K导入到不育系亚洲稻（aaBBmm）细胞的一条染色体上，获得“智能保持系”。
（1）“智能保持系”在自交时，产生的可育花粉基因型为　 　；其自交结出的种子中，红色荧光种子与无荧光种子的理论比例为　 　。
（2）该“智能保持系”虽然设计精妙，但在长期使用中存在潜在风险：基因群K中的花粉致死基因P可能发生突变而失活。请分析基因P失活造成的影响：
生产角度：　 　，生态角度：　 　。
（3）该育种体系包含两个过程：①用“智能保持系”自交，繁育出　 　。②以不育系为母本、非洲稻（AAbbMM）为父本杂交，生产具有杂种优势的杂交种；在过程②中，若基因P失活，携带K的花粉将变为可育并可能逃逸到自然环境中。已知A、B功能同时缺失（即aabb）时胚胎致死。科学家在K基因群中串联了CRISPR-Cas9元件（可特异性敲除A基因）。若逃逸花粉使野生非洲稻受精，该元件能使杂交后代致死。为实现此安全机制，K基因群应插入的位置是　 　。
21．番茄红素的合成场所在植物细胞的有色体中。八氢番茄红素合成酶（PSY）是该代谢途径的关键酶，其N端含有一段转运肽，负责引导PSY蛋白进入有色体。科研人员拟利用绿色荧光蛋白（GFP）作为标签，构建“GFP-PSY”融合蛋白表达载体，以监控PSY蛋白在细胞内的分布及表达量，进而培育高产红果番茄。研究人员选用In-Fusion技术构建载体。（In-Fusion酶具有3'→5'外切活性，能去除双链DNA分子3'末端的15个核苷酸，暴露5'端单链。）
关键密码子对应氨基酸表
密码子 氨基酸
UAG（终止密码子） —
AUG（起始密码子） 甲硫氨酸
CAG 谷氨酰胺
（1）设计扩增PSY基因的N端引物5'端碱基序列（部分）为：5'-…CTGCAGATGGCT…-3'。该引物包含　 　基因的序列，是为保证在外切酶的作用下，两者产生相同黏性末端；还包含　 　基因的序列，是为保证引物能与模板结合。
（2）用In-Fusion技术构建载体并导入受体细胞后，荧光显微镜观察发现，转基因植株的细胞质基质中充满了绿色荧光，但有色体中几乎无荧光。
①推测失败的原因是：融合在PSY蛋白N端的GFP蛋白，遮挡了PSY的　 　，导致PSY无法　 　。
②解决此问题的方案是：　 　。需要重新扩增PSY基因和GFP基因，对GFP基因重新设计扩增引物的核心部分分别是：5'……CTACTG3'和5'　 　ATGAGT3'（写出6个碱基）。
（3）另外一个小组使用酶切法正确构建重组质粒如图2，需筛选正向插入PSY的阳性克隆。研究人员设计了三条引物（图2），并利用“三引物共扩增”体系对单菌落进行PCR鉴定。
注：在上图中，F0距连接点：100bp，R0距连接点：500bp，R1距连接点：100bp，PSY长度：1680bp。
为区分“正向插入”和“反向插入”菌落，研究人员将上述三种引物（F0、R0、R1）同时加入PCR反应体系。①若对应菌落为正向插入，电泳结果应出现两条条带，其中较短的特异性条带大小约为　 　。②若PSY基因反向插入，则电泳结果为：　 　。（要求写出条带数目及各条带的大小）
答案解析部分
1．【答案】C
【知识点】氨基酸的种类；其它细胞器及分离方法；生长素的产生、分布和运输情况；神经冲动的产生和传导
【解析】【解答】A、性激素属于脂质中的固醇类，不是氨基酸衍生物，氨基酸衍生物如甲状腺激素，性激素可通过自由扩散进入细胞，A错误；
B、生长素由色氨酸经一系列反应合成，其化学本质是吲哚乙酸，属于有机酸，不是蛋白质，B错误；
C、胰岛素的化学本质是蛋白质，以氨基酸为原料在核糖体上合成，C正确；
D、某些氨基酸可作为神经递质，神经递质在突触间隙中的扩散属于物理扩散，不需要ATP供能，D错误。
故答案为：C。
【分析】氨基酸衍生物是由氨基酸通过化学反应转化而来的物质。蛋白质在核糖体上以氨基酸为原料合成。自由扩散不需要载体和能量。神经递质在突触间隙的扩散不消耗能量。
2．【答案】A
【知识点】细胞有丝分裂不同时期的特点；有丝分裂的过程、变化规律及其意义；观察细胞的有丝分裂
【解析】【解答】A、洋葱体细胞染色体数为16条，细胞①处于有丝分裂中期，染色体已完成复制，每条染色体含2条染色单体和2个核DNA分子，因此染色单体和核DNA数均为32个，A正确；
B、非等位基因的自由组合发生在减数第一次分裂后期，细胞②处于有丝分裂后期，有丝分裂过程中不发生基因重组，B错误；
C、解离时间过长会使根尖过于酥软，导致细胞结构破坏，影响后续染色和观察，解离时间需控制在3～5分钟，C错误；
D、视野中间期细胞数量占比可反映间期在细胞周期中所占的时间比例，但无法直接估算间期的具体时长，还需结合细胞周期总时长等数据，D错误。
故答案为：A。
【分析】有丝分裂中期染色体已复制，染色单体和核DNA数均为染色体数的2倍。基因重组仅发生在减数分裂过程中，有丝分裂不涉及。解离时间需适度，过长会破坏细胞结构。细胞周期各时期时长可通过细胞数量占比和总周期时长估算。
3．【答案】C
【知识点】激素调节的特点；血糖平衡调节
【解析】【解答】A、GLP 1属于激素，激素通过体液（血液）运输到全身各处，因此可以运输到脑部作用于中枢神经系统，A正确；
B、GLP 1能促进胰岛B细胞分泌胰岛素，同时抑制胰岛A细胞分泌胰高血糖素，说明胰岛A细胞和胰岛B细胞上都有GLP 1的特异性受体，B正确；
C、GLP 1既可以作为激素调节胰岛分泌激素，又能作用于中枢神经系统抑制食欲，因此参与血糖调节时既有激素调节，也有神经调节，不只是通过激素调节，C错误；
D、司美格鲁肽模拟GLP 1的作用，可促进胰岛素分泌、抑制胰高血糖素分泌，有利于降低血糖，可用于治疗糖尿病；同时能抑制食欲，有助于减轻体重，D正确。
故答案为：C。
【分析】激素通过体液运输，作用于靶器官、靶细胞。血糖调节方式为神经 体液调节。能与激素结合的细胞上具有相应受体。模拟降糖、抑食作用的物质可用于糖尿病治疗或体重控制。
4．【答案】A
【知识点】协同进化与生物多样性的形成；基因频率的概念与变化；物种的概念与形成
【解析】【解答】A、新物种形成的标志是生殖隔离的产生，并非必须经过地理隔离，比如人工诱导形成多倍体的过程，不经过地理隔离就可直接产生生殖隔离，形成新物种，A错误；
B、自然选择会定向保留适应环境的有利变异，淘汰不适应环境的不利变异，进而使种群的基因频率发生定向改变，B正确；
C、不同物种的基因序列属于分子层面的物质，其相似性与差异可作为研究生物进化关系的分子水平证据，C正确；
D、协同进化是不同物种之间、生物与无机环境之间相互影响、不断进化的过程，该过程有利于生物多样性的形成，D正确。
故答案为：A。
【分析】新物种形成以生殖隔离为标志，地理隔离不是必需条件。自然选择决定种群基因频率定向改变，基因序列是进化的分子证据，协同进化推动生物多样性形成。
5．【答案】D
【知识点】核酸的基本组成单位；碱基互补配对原则；DNA分子的复制；遗传信息的转录
【解析】【解答】A、R-环结构中存在RNA-DNA杂交区域，非模板链DNA呈单链状态，会影响DNA复制时的解旋以及相关酶的结合，对DNA复制具有阻碍作用，A错误。
B、R-环形成于转录过程，转录过程中RNA聚合酶可同时发挥解旋和催化RNA合成的作用，不需要解旋酶参与，B错误。
C、RNaseH酶可初步降解R-环中的RNA，RNA初步水解的产物是核糖核苷酸，只有彻底水解才会得到核糖、四种碱基和磷酸，C错误。
D、R-环中mRNA与DNA模板链互补配对，mRNA中的A、U分别对应模板链DNA的T、A，因此mRNA的A+U等于模板链DNA的A+T；DNA的两条链之间也互补配对，模板链DNA的A+T等于非模板链DNA的A+T，所以mRNA的A、U之和等于R-环结构中任意DNA单链A、T之和，D正确。
故答案为：D。
【分析】转录由RNA聚合酶催化，不需要解旋酶。RNA初步水解产物是核糖核苷酸。碱基互补配对使RNA与DNA链、DNA双链间的碱基数量存在对应关系。
6．【答案】C
【知识点】植物组织培养的过程；组织培养基的成分及作用；植物细胞工程的应用
【解析】【解答】A、脱分化是指已经分化的细胞经过诱导，失去其特有的结构和功能，转变成未分化的愈伤组织细胞的过程，因此外植体脱分化后，细胞会失去原有的特异性结构，A正确。
B、植物组织培养的再分化阶段，培养基中细胞分裂素和生长素的比例会影响器官分化方向，适当提高细胞分裂素的比例有利于诱导芽的分化，提高生长素的比例有利于诱导根的分化，B正确。
C、选取植株茎尖进行组织培养可获得脱毒苗，原因是植物茎尖分生区细胞分裂速度快，病毒来不及侵染，茎尖病毒含量极低，并非茎尖细胞抗病毒能力强，C错误。
D、花药离体培养是将花粉这种生殖细胞培育成完整的植株，该过程体现了植物生殖细胞具有全能性，D正确。
故答案为：C。
【分析】脱分化可使细胞恢复未分化状态，激素比例调控再分化方向，茎尖脱毒源于病毒含量低，生殖细胞发育成植株体现细胞全能性。
7．【答案】B
【知识点】动物细胞培养技术；单克隆抗体的制备过程
【解析】【解答】A、第一次筛选使用选择培养基，不仅去除未融合的B淋巴细胞和骨髓瘤细胞，还会淘汰B细胞自身融合、骨髓瘤细胞自身融合的细胞，A错误；
B、第一次筛选获得的杂交瘤细胞种类多样，需先进行克隆化培养，再利用抗原-抗体杂交技术，筛选出能分泌特定抗体的杂交瘤细胞，B正确；
C、经抗原免疫后的B淋巴细胞需从小鼠脾脏中提取，并非骨髓，C错误；
D、动物细胞培养时，95%空气满足细胞有氧呼吸，5%CO2的作用是维持培养液的pH，并非促进呼吸作用，D错误。
故答案为：B。
【分析】单克隆抗体制备过程包含两次筛选，第一次筛选借助选择培养基，只保留杂交瘤细胞，淘汰未融合细胞和同种融合细胞，第二次筛选依靠抗原抗体杂交，获得特异性分泌抗体的杂交瘤细胞，且需配合克隆化培养。免疫后的效应B细胞主要分布在动物脾脏中。动物细胞体外培养的气体环境为95%空气加5%二氧化碳，二氧化碳的核心作用是维持培养液酸碱度稳定，保证细胞正常代谢。
8．【答案】C
【知识点】细胞的凋亡；细胞凋亡与细胞坏死的区别；免疫功能异常；细胞免疫
【解析】【解答】A、调节性T细胞的发育依赖FoxP3，FoxP3基因缺陷会造成调节性T细胞发育受阻，无法抑制其他免疫细胞对自身组织的攻击，最终引发自身免疫病，而不是免疫缺陷病，免疫缺陷病才会使机体易受病原体感染，A错误。
B、调节性T细胞属于T淋巴细胞，T淋巴细胞产生于骨髓，发育和成熟的场所是胸腺，B细胞成熟的场所才是骨髓，B错误。
C、调节性T细胞能够抑制其他免疫细胞对自身组织的攻击，自身免疫病是免疫反应过强攻击自身组织引起的，增强调节性T细胞的活性可以减轻自身免疫反应，有助于自身免疫疾病的治疗，C正确。
D、细胞毒性T细胞攻击自身组织引发的细胞死亡，是受基因调控的程序性死亡，属于细胞凋亡，细胞坏死是外界不利因素导致的被动损伤性死亡，D错误。
故答案为：C。
【分析】FoxP3基因缺陷会引发自身免疫病，T细胞在胸腺成熟，调节性T细胞可用于治疗自身免疫病，免疫介导的细胞死亡属于凋亡。
9．【答案】B
【知识点】种群数量的变化曲线；种间关系；当地自然群落中若干种生物的生态位
【解析】【解答】A、在无捕食者时，甲的存活率虽然最高，但人工池塘中存在食物、空间等环境阻力，同时存在种内竞争与种间竞争，不满足“J”形增长所需的理想无阻力条件，因此甲不会呈“J”形增长，A错误。
B、无捕食者时，甲的存活率远高于乙、丙，属于原先的优势物种；随着捕食者数量增加，甲的存活率大幅下降，乙的存活率整体显著提高，说明捕食者倾向于捕食原先的优势物种甲，B正确。
C、生态位与物种的资源利用、种间关系密切相关，捕食者存在时，甲、乙、丙的存活率发生明显变化，种间竞争格局被改变，三者的生态位会受到影响，C错误。
D、甲、乙、丙三者无捕食关系，存在竞争关系；无捕食者时乙的存活率最低，竞争力最弱，而捕食者存在时乙的存活率高于甲、丙，竞争力变强，并非最弱，D错误。
故答案为：B。
【分析】种群“J”形增长需要理想条件，捕食者会改变种间竞争关系，影响生物生态位，竞争优势会随捕食者存在发生变化。
10．【答案】C
【知识点】微生物的分离和培养
【解析】【解答】A、为保证实验结果的可比性，固体培养基孔洞中滴加的上清液体积需保持一致，遵循单一变量原则，A正确；
B、培养约8h时，抑菌圈直径已达到较高水平，且乳酸菌密度也处于较高区间，此时收获细菌素可在保证抑菌效果的同时，减少培养时间和成本，B正确；
C、由图可知，在培养时间超过24h后，乳酸菌密度基本保持稳定，而抑菌圈直径（代表抑菌活性）却逐渐下降，说明二者并非全程呈正相关，C错误；
D、细菌素是多肽类物质，进入人体肠道后可被消化酶分解为氨基酸，不易在体内残留，因此具有一定安全性，D正确。
故答案为：C。
【分析】实验设计需遵循单一变量原则，抑菌活性可通过抑菌圈直径反映，多肽类物质可被人体消化酶分解。
11．【答案】C
【知识点】内环境的理化特性；水盐平衡调节
【解析】【解答】A、神经细胞静息电位的形成主要依靠钾离子外流，低钾血症患者细胞外钾离子浓度降低，会使钾离子外流增多，静息电位绝对值增大，神经细胞更难以产生兴奋，因此神经兴奋性较正常人更低，A正确。
B、钠离子浓度长期偏低会刺激醛固酮分泌增加，醛固酮具有保钠排钾的作用，会导致机体钾离子排出增加；持续腹泻会使肠道内的钾离子大量流失，这两种情况都有可能引发低钾血症，B正确。
C、血浆渗透压的大小由溶液中溶质微粒的数目决定，虽然血浆渗透压的90%来源于钠离子和氯离子，但钾离子是血浆中的重要溶质微粒，其含量变化依然会对血浆渗透压产生影响，C错误。
D、醛固酮属于激素，会通过血液进行运输，因此可以通过抽血检测醛固酮的含量，判断低钾血症患者是否由醛固酮分泌异常增加引起，D正确。
故答案为：C。
【分析】静息电位与钾离子外流密切相关，醛固酮可调节钠钾平衡，血浆渗透压受多种离子影响，激素可通过抽血检测。
12．【答案】A
【知识点】基因的分离规律的实质及应用；基因的自由组合规律的实质及应用；基因连锁和互换定律；基因在染色体上位置的判定方法
【解析】【解答】A、若G基因导入细胞质中，细胞质基因遵循母系遗传，该玉米产生的卵细胞都会含有G基因，精子中都不含G基因。根据题意，含有G基因的卵细胞无法与不含G基因的精子完成受精，因此所有配子结合都受阻，最终无子代产生，符合题意。
B、若G基因导入t基因所在的染色体上，G基因与t基因连锁，该个体产生的雌配子有含G和t的、不含G和T的两种。其中含G的雌配子无法与不含G的精子受精，但不含G的雌配子可以正常受精，能够产生子代，不符合题意。
C、若G基因导入T基因所在的染色体上，G基因与T基因连锁，该个体产生的雌配子有含G和T的、不含G和t的两种。其中含G的雌配子无法受精，不含G的雌配子可正常受精产生子代，不符合题意。
D、若G基因导入T、t基因所在染色体的非同源染色体上，G基因独立遗传，该个体产生的雌配子中一半含G、一半不含G。含G的雌配子受精失败，不含G的雌配子可正常受精产生子代，不符合题意。
故答案为：A。
【分析】细胞质基因母系遗传会让卵细胞都带G基因，导致全部受精失败；G基因导入染色体上会产生部分可正常受精的雌配子，仍能产生子代。
13．【答案】A,B,C
【知识点】细胞器之间的协调配合；主动运输
【解析】【解答】A、前体蛋白进入叶绿体时，需要依赖叶绿体膜上的TOC-TIC蛋白复合体协助，同时消耗ATP水解释放的能量，这与主动运输需要载体蛋白和能量的特点相符，因此前体蛋白进入叶绿体的方式相当于主动运输，A正确。
B、前体蛋白能够通过特定的蛋白复合体进入叶绿体，而其他物质不能随意进入，这体现了生物膜具有控制物质进出的功能，B正确。
C、SPP是转运肽基质加工酶，在将前体蛋白加工为成熟蛋白的过程中，可能会剪切掉前体蛋白中的转运肽片段，这会导致前体蛋白的氨基酸数目减少，氨基酸序列也可能发生改变，C正确。
D、叶绿体蛋白由核基因控制合成，合成场所是核糖体，从图示过程可知，前体蛋白直接转运至叶绿体，该过程不需要内质网和高尔基体的参与，D错误。
故答案为：ABC。
【分析】前体蛋白转运需载体和能量，类似主动运输；膜的选择透过性体现控制物质进出；加工酶可剪切肽段改变蛋白结构；叶绿体蛋白转运不依赖内质网和高尔基体。
14．【答案】A,B,C
【知识点】生长素的产生、分布和运输情况；生长素的作用及其作用的两重性
【解析】【解答】A、生长素主要在茎尖、根尖等幼嫩部位合成，生长素可以促进细胞的生长、分裂和分化，A正确。
B、②组为LEC2过表达植株，荧光强度高，有体细胞胚发生；③组在LEC2过表达基础上施加生长素合成抑制剂，荧光强度弱，无体细胞胚发生，说明体细胞胚发生依赖生长素的合成；④组施加生长素极性运输抑制剂，荧光强度更高，体细胞胚发生效率更高，说明生长素的积累能促进胚发生，因此②、③与④的对比说明LEC2诱导的体细胞胚发生依赖于细胞内生长素的合成与积累，B正确。
C、②组LEC2过表达植株有体细胞胚发生，⑤组为LEC2过表达且TIR1缺失突变体，无体细胞胚发生，说明LEC2诱导体细胞胚发生依赖于TIR1介导的生长素信号通路，C正确。
D、③组抑制生长素合成后无胚发生，⑤组TIR1缺失后也无胚发生，说明LEC2不能直接与TIR1受体结合激活下游通路，而是通过调控生长素的合成或信号传递发挥作用，D错误。
故答案为：ABC。
【分析】生长素可促进细胞生长、分裂和分化，LEC2通过调控生长素合成、积累及信号通路诱导体细胞胚发生。
15．【答案】A,D
【知识点】全球性生态环境问题；生态系统的物质循环
【解析】【解答】A、从实验结果可以看出，二氧化碳浓度升高和温度升高对鬼箭锦鸡儿和紫羊茅的影响存在明显差异，紫羊茅的相对生物量变化更显著，二者受到的影响并不相同，A错误。
B、温室效应加剧会改变二氧化碳浓度和温度，两种植物对环境变化的响应不同，生长情况出现差异，可能导致同一高山草甸中两种植物的比例发生改变，B正确。
C、仅研究二氧化碳浓度升高的影响时，温度保持相同，对照组为C1T1、C1T2，实验组为C2T1、C2T2，遵循单一变量原则，C正确。
D、碳元素在生物群落内部是以含碳有机物的形式传递的，二氧化碳是碳元素在生物群落与无机环境之间循环的形式，D错误。
故答案为：AD。
【分析】两种植物对环境变化的响应不同，温室效应会改变植物比例，实验设计遵循单一变量，碳元素在生物之间以有机物形式传递。
16．【答案】B,C
【知识点】基因突变的类型；表观遗传；遗传系谱图；基因在染色体上位置的判定方法
【解析】【解答】A、F基因序列中CGG发生多次重复，是基因内部碱基对的增添，属于基因突变，而非染色体结构变异中的染色体重复，A错误。
B、Ⅱ-2的电泳结果显示同时存在550bp和308bp的条带，说明其为致病基因与正常基因的杂合子，含有正常基因，因此其致病原因更可能是异常蛋白的积累，而非正常蛋白缺失，B正确。
C、Ⅱ-3的泳道为空，无cDNA产物，说明F基因未发生转录。结合题意，CGG重复序列易发生胞嘧啶甲基化，而甲基化可抑制基因转录，因此推测Ⅱ-3的F基因可能因甲基化导致无法转录，C正确。
D、Ⅲ-6为患病男性，其X染色体来自母亲Ⅱ-5，说明Ⅱ-5携带致病基因，只是因携带致病基因的女性存在表型正常的情况而未表现出病症。因此Ⅱ-5的子女患病是遗传了致病基因，并非自身突变所致，D错误。
故答案为：BC。
【分析】基因内部碱基对重复属于基因突变，杂合子患病可能源于异常蛋白积累，甲基化可抑制基因转录，子代患病可追溯至亲代携带致病基因。
17．【答案】（1）不产生NADPH
（2）专一性
（3）H+浓度差（质子梯度）；pH过高使IDH、ACO、ACL等酶活性降低
（4）不受生物生长周期限制、可持续运行、可人工调控优化、不消耗固定的有机物用于自身呼吸
【知识点】酶的特性；光合作用的过程和意义；影响光合作用的环境因素；光合作用原理的应用
【解析】【解答】(1) 自然光合作用的光反应会发生水的光解，同时生成ATP和NADPH，该光合细胞器仅重组了ATP合成酶和光系统Ⅱ，从反应过程来看，只能够完成ATP的合成，无法产生NADPH，这是该光合细胞器发生的反应与自然光合作用光反应的主要区别。
(2) 酶具有专一性，一种酶只能催化一种或一类化学反应，IDH、ACO、ACL三种酶可以依次催化对应的底物，按照反应顺序完成级联反应，正是因为每种酶都只能特异性识别并催化特定的化学反应，该过程与酶的专一性直接相关。
(3) 光系统Ⅱ可以驱动氢离子跨膜运输，使光合细胞器磷脂膜内外形成氢离子浓度差，该浓度差是ATP合成的动力，囊泡b内pH升高，膜内氢离子浓度降低，磷脂膜内外的氢离子浓度差会随之升高，进而推动ATP合成酶合成更多ATP。酶的活性受pH的影响，IDH、ACO、ACL是催化人工碳固定途径的关键酶，当pH大于7后，过高的pH会改变这些酶的空间结构，使其活性降低，催化碳固定相关反应的速率下降，因此光合固碳效率会出现下降的情况。
(4) 自然界中光合生物的碳固定会受生物自身生长周期、细胞呼吸消耗有机物等因素的限制，该人工碳固定系统属于人工构建的体系，不受生物生长周期的限制，能够持续运行进行碳固定，还可以通过人工调控反应条件优化固碳效率，且该系统不会进行细胞呼吸，不会消耗固定的有机物，能更高效地完成二氧化碳的固定。
【分析】光合作用包括光反应和暗反应两个阶段，光反应在类囊体薄膜上进行，水在光下分解为氧气和氢离子，同时光能转化为活跃的化学能储存在 ATP 和 NADPH 中，NADPH 和 ATP 可用于暗反应中三碳化合物的还原。酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，绝大多数酶是蛋白质，少数是 RNA，酶具有专一性，即一种酶只能催化一种或一类化学反应，酶的活性受温度、pH 等环境因素的影响，过酸、过碱或高温会破坏酶的空间结构，导致酶永久失活。ATP 合成酶是跨膜蛋白，能够利用氢离子顺浓度梯度跨膜运输时释放的势能驱动 ADP 和磷酸合成 ATP。自然光合生物的代谢包括光合作用和呼吸作用，光合作用固定的有机物会被呼吸作用消耗，生物的生长和代谢会受到生长周期、环境条件等多种因素的制约。
（1）自然光合作用光反应中H2O分解为O2和H+，同时光反应还产生了NADPH和ATP，分析题图可知，光合细胞器发生的反应不产生NADPH。
（2）酶具有专一性和高效性，IDH、ACO、ACL三种酶能依次催化级联反应与酶的专一性有关。
（3）研究人员在光照下测定了囊泡b内pH值与ATP生成量、光合固碳效率的关系。结果显示ATP生成量会随pH值升高而升高，结合上图分析可知，ATP合成与H+顺浓度梯度跨膜运输有关，较高溶液pH值会使光合细胞器磷脂膜内外H+浓度差（质子梯度）升高，从而推动ATP合成酶合成ATP。从理论上，ATP含量的增加会促进柠檬酸生成乙酰辅酶A和草酰乙酸，但结果显示，pH值大于7后，光合固碳效率反而下降，原因是pH过高使IDH、ACO、ACL等酶活性降低。
（4）与自然界光合生物的碳固定相比，该人工系统固定CO2的优势是不受生物生长周期限制、可持续运行、可人工调控优化、不消耗固定的有机物用于自身呼吸。
18．【答案】（1）鱼甲、河虾、鱼乙；小球藻；群落结构（或群落物种组成、或食物网结构、或生态系统营养结构）
（2）生长迅速、对铜、铅吸收能力强；防止植物被分解后铜、铅重新释放回水体；循环；整体；少消耗、多效益、可持续
【知识点】生态系统的结构；生态工程依据的生态学原理；生态工程的实例分析
【解析】【解答】(1) 首先根据表格中的食物关系梳理食物链，小球藻是生产者，属于第一营养级，水蚤以小球藻为食、河虾以小球藻为食，二者均属于第二营养级，河虾捕食水蚤、鱼乙捕食河虾和水蚤、鱼甲捕食鱼乙和河虾，因此河虾、鱼乙、鱼甲均属于第三营养级。小球藻是该生态系统的生产者，是生态系统的基石，为其他所有生物提供食物和能量来源，对生态系统的稳定最为重要，若去除小球藻，多种消费者会因缺乏食物而消失，最终会使群落的物种组成、食物网结构以及生态系统的营养结构发生巨大改变。
(2) ①人工浮床治理铜、铅污染，需要所选植物能快速吸收水体中的重金属，因此植物应具备生长迅速、对铜和铅的吸收能力强的特点。定期收割并处理这些植物，是为了避免植物枯萎死亡后，体内的铜、铅等重金属被分解者释放回水体，造成二次污染。
②将干燥植物中的铜、铅等金属提取用于工业生产，实现了重金属资源的循环利用，体现了生态工程的循环原理，该治理方式兼顾了生态治理与工业生产的经济效益，体现了生态工程的整体原理。
③人工浮床属于生态工程技术，与传统工程体系相比，该技术的优点是少消耗、多效益、可持续。
【分析】生态系统的营养结构由食物链和食物网构成，生产者是生态系统的基石，生态工程遵循循环、整体等基本原理，利用植物吸收重金属可治理水体污染，生态工程具有少消耗、多效益、可持续的特点。
（1）表中食物链有小球藻→水蚤→河虾→鱼甲，小球藻→水蚤→河虾→鱼乙→鱼甲，小球藻→水蚤→鱼乙→鱼甲、小球藻→河虾→鱼甲，小球藻→河虾→鱼乙→鱼甲，共5条，属于第三营养级的有河虾、鱼甲、鱼乙。其中小球藻对系统稳定最为重要，依据是：食物网起始一定是生产者，生产者减少会使所有生物减少甚至灭绝，使群落结构（或群落物种组成、或食物网结构、或生态系统营养结构）发生巨大变化。
（2）①为快速达到治理效果，图中所选植物应具备的特点是对铜、铅等重金属有较强的吸收能力、生长迅速。定期收割并处理的目的是：将植物体内的重金属移出生态系统，防止植物被分解后铜、铅重新释放回水体。
②通过提取重金属实现资源的回收利用，体现了生态工程的循环原理；将植物干燥后提取可用于工业生产的铜、铅等金属，兼顾生态效益与经济效益，实现生态与经济的协同发展，体现了生态工程的整体原理。
③人工浮床技术实质属于一种生态工程，与传统工程体系相比，该技术的优点是：少消耗、多效益、可持续。
19．【答案】（1）次级
（2）抑制；减少
（3）HOMF与未经槟榔碱刺激的THP混合培养；THP能促进HOMF纤维化，槟榔碱能显著增强THP对HOMF纤维化的促进作用
（4）验证外泌体中miR-155-5P是诱导纤维化的关键分子；miR-155-5P
（5）槟榔中含有大量的槟榔碱，能促进巨噬细胞释放携带miR-155-5P的外泌体，从而使HOMF纤维化，进而引发口腔黏膜纤维化
【知识点】神经冲动的产生和传导
【解析】【解答】(1) 初级代谢产物是生物生长、繁殖所必需的物质，贯穿生物整个生命活动过程，而次级代谢产物是生物生长到一定阶段才产生的，并非生长繁殖所必需，槟榔碱是槟榔产生的具有驱虫作用的物质，不是其生长繁殖必需的成分，因此属于次级代谢产物。
(2) 多巴胺属于兴奋性神经递质，槟榔碱在促进其释放的同时，若抑制降解该神经递质的酶的活性，会使突触间隙中的多巴胺无法被及时分解而大量积累，持续作用于突触后膜，进而放大兴奋效应。长期咀嚼槟榔会使突触间隙中多巴胺含量长期偏高，突触后膜会通过减少多巴胺受体的数量来适应这种持续的兴奋刺激，受体减少后需要更多的多巴胺才能产生同等兴奋效果，最终导致成瘾。
(3) 该实验遵循对照原则与单一变量原则，第一组为HOMF单独不处理，第二组为HOMF单独添加槟榔碱处理，第四组为HOMF与经槟榔碱刺激的THP混合培养，因此第三组作为对照，处理应为HOMF与未经槟榔碱刺激的THP混合培养。对比实验数据，第三组的α-SMA蛋白和Ⅰ型胶原蛋白相对表达量高于第一、二组，说明THP能促进HOMF纤维化；第四组的两种蛋白表达量又显著高于第三组，说明槟榔碱能显著增强THP对HOMF纤维化的促进作用。
(4) D组同时添加了槟榔碱刺激THP后释放的外泌体，并转染了miR-155-5P抑制剂，该组的设置目的是验证外泌体中miR-155-5P是诱导HOMF纤维化的关键分子。为使实验更严谨，需要检测槟榔碱刺激前后THP释放的外泌体内miR-155-5P的水平，以此确认槟榔碱是否通过调控该物质的含量引发纤维化。
(5) 槟榔中含有的槟榔碱，会促进巨噬细胞释放携带miR-155-5P的外泌体，该外泌体作用于口腔黏膜成纤维细胞，使细胞中α-SMA蛋白和Ⅰ型胶原蛋白含量显著上升，引发细胞纤维化，最终导致口腔黏膜纤维化。
【分析】(1) 植物代谢产物分为初级代谢产物和次级代谢产物，初级代谢产物是所有植物正常生长代谢都必须合成的物质，次级代谢产物不参与基础代谢，具有物种特异性，多为生物碱、色素、毒素等物质。
(2) 突触处神经递质发挥作用后会被酶降解、被突触前膜回收，递质降解酶活性可被外界物质调控，长期异常的递质刺激会导致突触后膜受体数量发生适应性改变，是神经成瘾的常见机理。
(3)生物探究实验需遵循单一变量原则、对照原则和等量原则，通过设置不同处理组别，依据因变量指标的变化，分析自变量之间的相互作用关系。
(4) 细胞间可通过外泌体携带小分子 RNA 等信号分子进行信息交流，利用基因过表达、基因抑制的实验组设计，可验证某小分子物质是否为调控生理过程的关键因子。
(5) 细胞的形态和功能改变与特定蛋白质表达量变化直接相关，一种细胞可通过分泌信号物质间接调控另一种细胞的基因表达与生理分化状态。
（1）槟榔碱是不是槟榔细胞必需的代谢产物，属于次级代谢产物。
（2）槟榔碱能促进大脑释放多巴胺等兴奋性递质，同时对降解神经递质的相关酶起到抑制作用，从而使得突触间隙长时间含有大量多巴胺等兴奋性递质，进一步放大兴奋效应。长期咀嚼槟榔会导致中枢神经系统中突触后膜的多巴胺受体减少，为了保证神经系统的兴奋性，进而导致成瘾。
（3）由表可知，该实验的自变量是是否用槟榔碱刺激细胞，结合第二、四组可判断，第三组为HOMF与未经槟榔碱刺激的THP混合培养，表中各组均含α-SMA蛋白和Ⅰ型胶原蛋白，添加槟榔碱后，α-SMA蛋白和Ⅰ型胶原蛋白含量进一步提升，说明THP能促进HOMF纤维化，槟榔碱能显著增强THP对HOMF纤维化的促进作用。
（4）B、C两组对比可知，设置D组是为了验证外泌体中miR-155-5P是诱导纤维化的关键分子。为使实验更加严谨，还需检测槟榔碱刺激前后THP释放的外泌体内miR-155-5P的水平，从而验证槟榔碱是通过调节miR-155-5P的表达量导致OSF的。
（5）综上，由于槟榔中含有大量的槟榔碱，其可调控miR-155-5P的表达量，促进巨噬细胞释放携带miR-155-5P的外泌体，从而使HOMF纤维化，进而引发口腔黏膜纤维化。
20．【答案】（1）aBm；1∶1
（2）不育系产量下降，红色种子部分不适合再作为保持系；转基因可能逃逸到野生种群造成基因污染
（3）智能保持系和不育系；B基因内部（使B基因功能丧失）
【知识点】基因的分离规律的实质及应用；杂交育种
【解析】【解答】(1) 不育系亚洲稻的基因型为aaBBmm，将基因群K导入其一条染色体后得到智能保持系，该植株的基因型可表示为aaBBmm携带基因群K，其中基因群K与aBm连锁在一对同源染色体的不同染色体上。由于基因群K中的P基因会使携带该基因的花粉败育，因此智能保持系自交时，只有不携带基因群K的花粉可育，基因型为aBm。该植株作为母本时，可产生含基因群K和不含基因群K的两种卵细胞，比例为1：1，父本仅能产生基因型为aBm的可育花粉，基因群K中的R基因为红色荧光蛋白基因且仅在种子中表达，因此自交后含基因群K的种子表现为红色荧光，不含基因群K的种子无荧光，红色荧光种子与无荧光种子的理论比例为1：1。
(2) 从生产角度分析，正常情况下P基因使携带基因群K的花粉败育，智能保持系自交可稳定产生等量的不育系和智能保持系，若P基因失活，携带基因群K的花粉变为可育，会导致自交后代中不育系的比例大幅下降，红色荧光种子的性状和繁育比例失控，无法稳定作为保持系使用，最终造成不育系产量降低，育种程序被破坏。从生态角度分析，P基因失活后，携带基因群K的转基因花粉可正常传播并与野生稻杂交，造成转基因逃逸，引发基因污染，破坏野生水稻种群的基因库，影响自然生态系统的稳定。
(3) 智能保持系自交后，无荧光种子的基因型为aaBBmm，属于雄性不育系，红色荧光种子为智能保持系，因此该过程可繁育出智能保持系和不育系。已知A、B功能同时缺失时胚胎致死，基因群K中的CRISPR-Cas9元件可特异性敲除A基因，为使逃逸花粉与野生非洲稻受精后后代致死，需让基因群K插入B基因内部，使B基因的功能丧失，逃逸花粉的染色体因B基因被破坏失去功能，与野生非洲稻杂交后，CRISPR-Cas9敲除A基因，后代会因A、B功能同时缺失出现胚胎致死，避免转基因扩散。
【分析】(1) 基因在染色体上紧密连锁时，多个基因会随染色体共同遗传，不易发生交叉互换分离。植物花粉可育性受基因控制，特定基因能导致含该基因的花粉败育，仅保留一种可育花粉参与受精作用。减数分裂产生雌雄配子种类和比例遵循基因分离定律，自交后代的性状分离比由雌雄配子结合方式决定。
(2) 基因突变可导致基因功能丧失，进而改变个体配子育性、遗传比例及育种价值。转基因作物存在基因逃逸风险，可通过基因工程设计致死机制阻断外源基因向野生种群扩散。
(3) 基因定点插入可破坏原有基因结构使其功能失活，基因敲除技术能定向删除特定基因，结合胚胎致死的遗传特性可构建生物安全防护机制。
(4) 农作物雄性不育系和保持系的繁育依托染色体上外源基因的遗传特点，利用标记基因可实现种子性状的肉眼筛选，简化育种流程。
（1）智能保持系的基因型为：一条染色体上插入基因群K（含M、P、R基因），另一条染色体无K（基因型为aBm）。由于P基因使携带它的花粉败育，因此自交时，只有不含K的花粉（即不携带P基因）可育，其基因型与原始不育系亚洲稻（aaBBmm）的配子相同，为aBm。自交时，母本卵细胞有50%概率带K（含R基因），50%概率无K；父本可育花粉均为无K（基因型aBm）。因此，受精后种子：带K的种子（杂合子，基因群K存在），R基因表达，呈红色荧光；无K的种子（纯合子，基因群K缺失）：无荧光。两类种子比例相等，为1：1。
（2）正常情况下，P基因使携带K的花粉败育，仅无K花粉可育，保证自交后代中不育系（无荧光）和保持系（有荧光）各占50%。若P失活，所有花粉（带K和无K）均可育，生产上，自交后代中不育系比例减少（从50%降至25%），红色种子部分不适合再作为保持系。破坏育种程序。生态上，可育的转基因花粉可能传播到野生水稻种群，通过杂交将外源基因（如M、P、R）引入野生种，造成不可控的基因污染。
（3）过程①：智能保持系自交，后代中：无荧光种子（无K，基因型aaBBmm）：雄性不育，作为不育系使用；红色荧光种子（带K，杂合子）：具有与智能保持系相同的特性，作为保持系使用。为实现安全机制（防止逃逸花粉导致基因扩散）：若P失活，携带K的花粉可育并逃逸，可能使野生非洲稻受精，K基因群中的CRISPR-Cas9可特异性敲除A基因，插入位置需选择B基因：当K插入B基因座时，携带K的染色体B功能缺失（相当于b等位基因），逃逸花粉（带K，基因含a和B功能缺失）与野生非洲稻（基因型AAbbMM）受精后，后代B基因座为bb（功能缺失），CRISPR-Cas9敲除A基因，使A基因座功能缺失（aa），A、B功能同时缺失（aabb），导致胚胎致死，防止转基因扩散。若K插入其他位置，B功能可能不缺失，无法保证aabb致死。
21．【答案】（1）GFP；PSY
（2）转运肽；进入有色体；将GFP的N端与PSY的C端相连；GAATTC
（3）200bp；出现600bp和2280bp的两条条带
【知识点】PCR技术的基本操作和应用；基因工程的操作程序（详细）；基因工程综合
【解析】【解答】(1) 构建“GFP-PSY”融合蛋白表达载体时，需通过In-Fusion技术使载体（GFP基因）和PSY基因产生互补的单链末端，才能完成连接。设计的PSY基因N端引物5'端序列为5'-…CTGCAGATGGCT…-3'，其中CTGCAG序列对应GFP基因的C端序列（图1中载体C端为5'-…GCC CTG CAG-3'），是为保证在外切酶作用下，载体和PSY基因产生相同的黏性末端，实现同源重组；而ATGGCT序列对应PSY基因的N端起始序列（图1中PSY cDNA的5'-ATG GCT…），是为保证引物能与PSY模板链特异性结合，启动扩增。因此，该引物包含GFP基因的序列和PSY基因的序列。
(2) ①八氢番茄红素合成酶（PSY）的N端含有转运肽，负责引导PSY进入有色体。荧光显微镜观察到细胞质中充满绿色荧光、有色体中几乎无荧光，说明PSY未进入有色体。推测失败原因是融合在PSY蛋白N端的GFP蛋白，遮挡了PSY的转运肽，导致PSY无法被识别并进入有色体。②解决此问题的方案是改变融合蛋白的连接方式，将GFP的N端与PSY的C端相连，避免GFP遮挡PSY的转运肽。重新设计GFP基因的扩增引物时，其中一个引物的核心部分需包含PSY基因C端的序列（GAATTC，对应图1中PSY cDNA的C端GAATTC），以保证与PSY基因的C端序列匹配，实现正确连接，因此引物核心部分为5'GAATTCATGAGT3'。
(3) ①正向插入时，F0位于GFP基因一侧，距连接点100bp；R1位于连接点另一侧，距连接点100bp。F0与R1可扩增出连接点附近的片段，长度为100bp + 100bp = 200bp（较短的特异性条带）；同时F0与R0可扩增出包含PSY基因的片段，长度为100bp（F0到连接点）+ 1680bp（PSY长度）+ 500bp（R0到连接点）= 2280bp。因此，正向插入的电泳结果出现200bp和2280bp两条条带，较短条带约为200bp。②若PSY基因反向插入，R1与R0可扩增出连接点附近的片段，长度为100bp（R1到连接点）+ 500bp（R0到连接点）= 600bp；同时F0与R0之间可扩增出长度为500bp + 1680bp + 100bp = 2280bp的片段。因此，反向插入的电泳结果为出现600bp和2280bp的两条条带。
【分析】(1) 基因工程无缝载体构建可利用同源重组酶切割 DNA 末端产生同源单链黏性末端，实现目的基因与载体的精准连接，引物设计需要加入同源基因序列以匹配末端结构，同时保留目的基因特异性结合序列。蛋白质在细胞内的定位分选由自身信号肽转运肽决定，信号肽通常位于蛋白一端，负责引导蛋白质进入特定细胞器，外源标签蛋白融合在信号肽同侧会造成空间遮挡，丧失分选功能，更换标签蛋白的融合端位可恢复原有功能。
(2)PCR 技术可用于重组质粒的菌落鉴定，利用多组引物在目的基因正向插入和反向插入时扩增片段长度不同，通过琼脂糖凝胶电泳的条带数目和片段大小，能够快速鉴定插入方向。
(3)基因融合表达时需要保证核苷酸序列读码框不发生移位，避免提前出现终止密码子，引物碱基序列设计需遵循密码子阅读框架连续性原则。
（1）根据题干信息，构建“GFP-PSY”融合蛋白表达载体，即需要将GFP基因和PSY基因连接。在设计扩增PSY基因的N端引物时，要保证在外切酶作用下两者产生相同黏性末端，所以该引物需包含GFP基因的序列，同时，为保证引物能与模板结合，引物还需包含PSY基因的序列。
（2）题干中“用In-Fusion技术构建载体并导入受体细胞后，荧光显微镜观察发现，转基因植株的细胞质基质中充满了绿色荧光，但有色体中几乎无荧光”，结合“八氢番茄红素合成酶（PSY）是该代谢途径的关键酶，其N端含有一段转运肽，负责引导PSY蛋白进入有色体”内容，推测失败的原因是融合在PSY蛋白N端的GFP蛋白遮挡了PSY的转运肽，所以导致PSY无法进入有色体，解决此问题的方案是将GFP基因的N端与PSY基因的C端相连。对GFP基因重新设计扩增引物，其中一个引物需要包括GFP基因的N端和PSY基因的C端两部分，所以该引物的核心部分是5'GAATTCATGAGT3'。
（3）正向插入时，F0与R1可扩增出片段，长度为F0到连接点的100bp + R1到连接点的100bp = 200bp；同时F0与R0可扩增出包含PSY的片段，长度为100bp + 1680bp + 500bp = 2280bp。因此较短条带大小约为200bp。反向插入时，R1与R0可扩增出有效片段，长度为R1到连接点的100bp + R0到连接点的500bp=600bp，F0与R0之间可扩增出长度为500+1680+100=2280bp的条带，因此出现600bp和2280bp的两条条带。
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