北京市海淀区2023届高三生物二模试题（Word版附解析）

海淀区2022-2023学年第二学期期末练习高三生物学第一部分一、选择题：本部分共15题，在每题列出的四个选项中，选出最符合题目要求的一项。1.酵母菌和蓝细菌中都能发生的生命活动是（　　）A.细胞质基质中进行CO2固定B.线粒体内O2和[H]结合生成水C.核糖体上tRNA与mRNA结合D.mRNA通过核孔进入细胞质【答案】C【解析】【分析】1、原核细胞：没有被核膜包被的成形的细胞核，没有核膜、核仁和染色质；没有复杂的细胞器（只有核糖体一种细胞器）；含有细胞膜、细胞质，遗传物质是DNA。2、真核生物：有被核膜包被的成形的细胞核，有核膜、核仁和染色质；有复杂的细胞器（包括线粒体、叶绿体、内质网、高尔基体、核糖体等），遗传物质是DNA。【详解】A、酵母菌不能进行光合作用，故其不能在细胞质基质中进行CO2固定，A错误；B、蓝细菌属于原核生物，细胞中不含线粒体，B错误；C、蓝细菌和酵母菌都能以mRNA为模板进行翻译过程，该过程中核糖体上的tRNA可与mRNA结合，C正确；D、蓝细菌属于原核生物，其细胞中没有被核膜包被的成形的细胞核，故不含核孔这一结构，D错误。故选C。2.通过差速离心法从大鼠肝脏中分离得到破碎的质膜和呈小泡状的内质网。通过密度梯度离心法进一步分离，测定不同密度的组分中磷脂、蛋白质和RNA的含量，结果如图1。在显微镜下观察密度为1.130g/cm3和1.238g/cm3的组分，结果如图2。依据上述结果作出的推测，不合理的是（　　） A.质膜和光面内质网主要在图2-a的组分中B.图2-b的组分中小黑点为核糖体C.据图1推测质膜可能有较高的蛋白质含量D.图2-b的组分中含有DNA分子【答案】D【解析】【分析】提取生物大分子的基本思路是选用一定的物理或化学方法分离具有不同物理或化学性质的生物大分子。对于DNA的粗提取而言，就是要利用DNA与RNA、蛋白质和脂质等在物理和化学性质方面的差异，提取DNA，去除其他成分。【详解】A、密度为1.130g/cm3的组分主要含有磷脂、蛋白质，质膜和光面内质网的主要成分是蛋白质和磷脂，则质膜和光面内质网主要在图2-a的组分中，A不符合题意；B、密度为1.238g/cm3的组分主要含有RNA，核糖体的成分主要是RNA和蛋白质，则中小黑点为核糖体，B不符合题意；C、据图1含有磷脂，则主要是生物膜成分，并且蛋白质的含量也很高，则推测质膜可能有较高的蛋白质含量，C不符合题意；D、离心的结果中含有磷脂、蛋白质和RNA，不含有DNA，所以图2-b的组分中没有DNA分子，D符合题意。故选D。3.研究者发现一种单基因遗传病——线粒体解偶联综合征，患者线粒体氧化功能异常活跃，使他们摄入远超身体所需的营养物质，但体重却很低。该病是由于12号染色体上的基因突变，使线粒体内膜上ATP合成酶功能异常，合成ATP明显减少。据此推测不合理的是（　　）A.患者耗氧量可能高于正常人B.患者线粒体分解丙酮酸高于正常人C.患者以热能形式散失的能量增加D.该病遗传不符合基因的分离定律【答案】D【解析】【分析】ATP的化学性质不稳定，在有关酶的催化作用下，ATP分子远离A那个高能磷酸键很容易水解，于是远离A那个P就脱离开来，形成游离的Pi，同时释放出大量的能量，ATP就转化成了ADP。【详解】AB、患者线粒体内膜上ATP合成酶功能异常，合成ATP明显减少，则为了正常的生命活动，则需要消耗更多的氧气进行呼吸合成ATP，线粒体分解更多的丙酮酸，AB不符合题意； C、患者的呼吸速率上升，但合成的ATP少，所以更多的能量以热能形式散失，C不符合题意；D、该病是由于12号染色体上的基因突变，符合基因的分离定律，D符合题意。故选D。4.下图是果蝇DNA复制的电镜照片，图中泡状结构①、②和③是复制过程中形成的复制泡。下列叙述不正确的是（　　）A.多起点、边解旋边复制提高了复制效率B.③的DNA复制起始的时间早于①和②C.①②③中遵循碱基互补配对原则合成新链D.参与DNA复制的酶有解旋酶和DNA聚合酶【答案】B【解析】【分析】图中复制泡的大小可代表复制时间的长短，复制泡越大，复制时间越早，说明耗时越长。【详解】A、DNA复制时，多起点、边解旋边复制提高了复制效率，A正确；B、由图可知，③的复制泡最小，说明其复制时间晚于①和②，B错误；C、DNA复制时遵循碱基互补配对原则，即①②③中遵循碱基互补配对原则合成新链，C正确；D、DNA复制过程中需要解旋酶将双螺旋解开，DNA聚合酶将脱氧核糖核苷酸聚合到新合成的单链上，D正确。故选B。5.L综合征是一种单基因隐性遗传病。该病是由仅存在于X染色体上的H基因突变，导致H酶活力缺乏所致。据此不能得出（　　）A.突变基因仅由女患者传递B.H酶的合成由核基因控制C.该病的遗传与性别相关联D.人群中男性的发病率更高【答案】A【解析】 【分析】伴X染色体隐性遗传病：如红绿色盲、血友病等，其发病特点：男患者多于女患者；隔代交叉遗传，即男患者将致病基因通过女儿传给他的外孙。【详解】A、该突变基因是隐性基因h，可由男患者进行传递，传递给女儿，A错误；B、分析题意可知，该病是由仅存在于X染色体上的H基因突变，导致H酶活力缺乏所致，X染色体上的基因属于核基因，即H酶的合成由核基因控制，B正确；C、该病是X染色体上的基因控制的，X染色体属于性染色体，该病的遗传与性别相关联，C正确；D、该病属于伴X染色体隐性遗传病，伴X染色体隐性遗传病在人群中男性的发病率更高，D正确。故选A。6.为探究抗生素对细菌的选择作用，将含抗生素的滤纸片放到接种了大肠杆菌的平板培养基上（如下图），一段时间后测量并记录抑菌圈的直径。从抑菌圈边缘的菌落上挑取细菌扩大培养，重复实验2~5次。下列叙述不正确的是（　　）A.接种时，将高浓度菌液涂布在平板培养基上B.①处滤纸片上不含抗生素，起对照作用C.重复2~5次实验后，抑菌圈的直径会变大D.抑菌圈边缘的菌落上挑取的细菌抗药性较强【答案】C【解析】【分析】本实验的思路为：将含抗生素的滤纸片放到接种了大肠杆菌的平板培养基上，滤纸片周围会出现抑菌圈，在抑菌圈边缘生长的细菌可能是耐药菌；若抗生素对细菌起选择作用，则随着培养次数增多，耐药菌的比例增大，在连续培养几代后，抑菌圈的平均直径变小。【详解】A、将高浓度菌液涂布在平板培养基上，使平板上长出密集菌落，利于观察抑菌圈，A正确；B、①处滤纸片周围未出现抑菌圈，滤纸片上不含抗生素，起对照作用，B正确；C、随重复次数增加，抗药菌株的比例增加，抑菌圈的直径会变小，C错误；D、抑菌圈边缘的菌落可能是耐药菌，所以，抑菌圈边缘的菌落上挑取的细菌抗药性较强，D正确。故选C。 7.以下过程不在内环境中进行的是（　　）A.抗原和抗体的结合B.血红蛋白与O2结合C.激素运输到靶细胞D.乳酸与缓冲物质反应【答案】B【解析】【分析】内环境即细胞外液包括血浆、组织液和淋巴，凡是发生在其中的生理过程均属于内环境中的生理过程，发生在细胞内的或外分泌液中的均不属于内环境。【详解】A、抗原和抗体的结合发生在内环境中，A不符合题意；B、血红蛋白与O2结合发生在红细胞内，不在内环境中进行，B符合题意；C、激素经体液运输到靶细胞的过程在内环境中进行，C不符合题意；D、内环境中存在与乳酸反应的缓冲物质，D不符合题意。故选B。8.某人血液化验结果显示甲状腺激素含量高于正常范围，胰岛素含量则低于正常范围。上述指标异常可能引起（　　）A.血糖含量低于正常水平B.组织细胞摄取葡萄糖加快C.促甲状腺激素分泌减少D.神经系统的兴奋性降低【答案】C【解析】【分析】1、甲状腺激素的作用：促进新陈代谢、生长发育，提高神经系统的兴奋性，加速物质的氧化分解。2、胰岛素和胰高血糖素的生理功能分别是：胰岛素能促进组织细胞加速摄取、利用和储存葡萄糖，从而使血糖水平降低；胰高血糖素能促进糖原分解，并促进一些非糖物质转化为葡萄糖，从而使血糖水平升高。【详解】AB、胰岛素能促进组织细胞加速摄取、利用和储存葡萄糖，从而使血糖水平降低，某人的胰岛素含量低于正常范围，故其血糖含量高于正常水平，组织细胞摄取葡萄糖减慢，AB错误；C、某人的甲状腺激素含量高于正常范围，会抑制下丘脑和垂体分泌相关激素，使促甲状腺激素分泌减少，C正确； D、甲状腺激素能够提高神经系统的兴奋性，某人的甲状腺激素含量高于正常范围，神经系统的兴奋性增强，D错误。故选C。9.下图为电子显微镜拍摄的小脑局部神经组织图像，①~④为相关结构。下列叙述不正确的是（　　）A.①可以为突触小泡释放神经递质提供能量B.②是神经元的胞体膜或树突膜C.③是神经递质释放前的储存场所D.④处突触小泡与突触前膜融合释放神经递质【答案】B【解析】【分析】由图可知，①是线粒体，②是突触前膜，③是突触小泡，④是突触小泡与突触前膜融合释放神经递质。【详解】A、①是线粒体，为突触小泡释放神经递质提供能量，A正确；B、②是突触前膜，是神经元的轴突膜，B错误；C、③是突触小泡，神经递质释放前的储存场所，C正确；D、④处发生突触小泡与突触前膜融合释放神经递质，D正确。故选B。10.感染甲型HIN1流感病毒的患者会出现发热、咳嗽等症状。机体在清除病毒过程中，不会发生的是（　　）A.抗原呈递细胞向B淋巴细胞呈递病毒抗原信息B.B细胞活化需要抗原和辅助性T细胞分别与其结合C.细胞毒性T细胞识别并裂解被病毒侵染的靶细胞D.体液中的病毒可以被抗体结合或被巨噬细胞吞噬 【答案】A【解析】【分析】1、体液免疫的基本过程：一些病原体可以和B细胞接触，这为激活B细胞提供了第一个信号；一些病原体被树突状细胞、B细胞等抗原呈递细胞摄取；抗原呈递细胞将抗原处理后呈递在细胞表面，然后传递给辅助性T细胞；辅助性T细胞表面的特定分子发生变化并与B细胞结合，这是激活B细胞的第二个信号；辅助性T细胞开始分裂、分化，并分泌细胞因子；B细胞受到两个信号的刺激后开始分裂、分化，大部分分化为浆细胞，小部分分化为记忆B细胞；细胞因子能促进B细胞的分裂、分化过程；浆细胞产生和分泌大量抗体，抗体可以随体液在全身循环并与这种病原体结合，抗体与病原体的结合可以抑制病原体的增殖或对人体细胞的黏附。2、细胞免疫的基本过程：被病原体(如病毒)感染的宿主细胞(靶细胞)膜表面的某些分子发生变化，细胞毒性T细胞识别变化的信号；细胞毒性T细胞分裂并分化，形成新的细胞毒性T细胞和记忆T细胞；细胞因子能加速这一过程；新形成的细胞毒性T细胞在体液中循环，它们可以识别并接触、裂解被同样病原体感染的靶细胞；靶细胞裂解、死亡后，病原体暴露出来，抗体可以与之结合，或被其他细胞吞噬掉。【详解】A、抗原呈递细胞将抗原处理后呈递在细胞表面，然后传递给辅助性T细胞，辅助性T细胞表面的特定分子发生变化并与B细胞结合，而不是抗原呈递细胞直接向B淋巴细胞呈递病毒抗原信息，A错误；B、B细胞要受到两个信号的刺激后即抗原和辅助性T细胞分别与其结合，开始分裂、分化，B正确；C、细胞毒性T细胞可以识别并接触、裂解被同样病原体感染的靶细胞，C正确；D、体液中的病毒可以被抗体结合，也可被巨噬细胞等吞噬消化，清除病毒，D正确故选A。11.玉米根尖处于垂直状态时，茎芽中合成的生长素（IAA）通过中柱运输到根尖，均等地分布在根冠的各个方向；将玉米幼苗水平放置时，幼根会弯向下方生长。科研人员建立下图所示模型解释上述现象产生的机理。 推测弯曲生长过程中不会发生的是（　　）A.含淀粉体的根冠细胞感受重力变化B.根冠细胞中生长素载体重新分布C.根冠中的生长素向伸长区运输D.根尖近地侧的伸长区细胞生长更快【答案】D【解析】【分析】分析题意可知：在垂直放置的根中，平衡石停留在根冠细胞的基部，导致经由中柱运来的IAA在根冠均等分布；在水平放置的根中，平衡石停留在根冠细胞的近地侧，导致根冠远地侧的IAA向近地侧运输，根对生长素比较敏感，近地侧生长素浓度高，生长受到抑制，远地侧生长素浓度低，生长较快，故根向地生长。【详解】ABD、在水平放置的根中，含淀粉体的根冠细胞感受重力变化，平衡石停留在根冠细胞的近地侧，导致根冠细胞中生长素载体重新分布，近地侧生长素浓度高，远地侧生长素浓度低，根对生长素比较敏感，根尖近地侧的伸长区细胞生长更慢，向地侧的伸长区细胞生长更快，AB正确，D错误；C、在弯曲生长的过程中，根冠中的生长素向伸长区（极性）运输，近地侧的伸长区生长素浓度高，远地侧生长素浓度低，C正确。故选D。12.用一个装有葡萄糖溶液的容器培养酵母菌，一段时间后，酵母菌数量增长逐渐停滞。限制其增长的因素不包括（　　）A.容器的大小B.葡萄糖量 C.酵母菌增殖方式D.酵母菌的密度【答案】C【解析】【分析】限制种群增长的因素：生物因素种内竞争、捕食、种间竞争、食物、天敌、寄生出生率、死亡率等；非生物因素阳光、温度、水分等。【详解】A、容器的大小会限制酵母菌的数量增长，A不符合题意；B、葡萄糖作为酵母菌的食物，会限制酵母菌种群的增长，B不符合题意；C、酵母菌种群的增殖方式不会限制酵母菌种群的数量增长，C符合题意；D、酵母菌的密度会限制酵母菌种群的数量增长，D不符合题意。故选C。13.将某同学用于维持自身生存需要的物质等换算为相应的自然土地和水域面积，获得该同学的生态足迹（如下图）。为减少其生态足迹，下列建议不合理的是（　　）A.乘坐公共交通、绿色出行B.多吃肉类、少吃蔬菜C.随手关灯、少用空调D.参与垃圾分类、回收废纸【答案】B【解析】【分析】生态足迹，又叫生态占用，是指在现有技术条件下，维持某一人口单位（一个人、一个城市、一个国家或全人类）生存所需的生产资源和吸纳废物的土地及水域的面积。【详解】A、乘坐公共交通、绿色出行可减少吸收汽车尾气所需要的林地面积等，从而减少生态足迹，A不符合题意；B、食用蔬菜比食用肉类生态足迹小，B符合题意；C、随手关灯、少用空调可减少资源消耗等，从而减少生态足迹，C不符合题意； D、参与垃圾分类、回收废纸可减少吸纳废物的面积等，从而减少生态足迹，D不符合题意。故选B。14.人源干细胞传代培养时，容易出现凋亡现象。为研究物质Y和E是否能阻断细胞凋亡，利用物质Y和E处理传代培养的人源干细胞，检测某种促进凋亡的蛋白C和内参蛋白G的含量，结果如下图。下列叙述正确的是（　　）A.接触抑制不是细胞需传代培养的原因B.Y能够明显阻断细胞凋亡的信号通路C.内参蛋白G应在细胞间表达量差异较大D.实验还需检测各处理组细胞的存活率【答案】D【解析】【分析】分析题图，物质Y处理传代培养后的人源干细胞中含有蛋白C和蛋白G，蛋白C可以促进凋亡，所以Y不能明显阻断细胞凋亡的信号通路；物质E处理传代培养后的人源干细胞中不含蛋白C，但实验还需检测各处理组细胞的存活率，才能更好的分析物质Y和E是否能阻断细胞凋亡。【详解】A、接触抑制是细胞需传代培养的原因，因为正常细胞具有接触抑制，如果不分瓶培养，就会导致细胞停止分裂，最终衰老死亡，A错误；B、根据题干可知，物质Y处理传代培养后的人源干细胞中含有蛋白C和蛋白G，蛋白C可以促进凋亡，所以Y不能明显阻断细胞凋亡的信号通路，B错误；C、细胞中的遗传物质是相同的，内参蛋白G在各细胞间表达量差异不大，C错误；D、实验还需检测各处理组细胞的存活率，才能更好的分析物质Y和E是否能阻断细胞凋亡，D正确。故选D。15.下列研究方法与研究内容相匹配的是（　　）　研究方法研究内容A在固体培养基表面划线并培养计数某种微生物的菌落数目B诱变剂处理愈伤组织细胞并观察其分裂特定基因在减数分裂过程中的分配 C标记重捕法进行调查非本地鸟类种群的年龄结构D标记抗体与抗原特异性结合转入的目的基因是否成功表达A.AB.BC.CD.D【答案】D【解析】【分析】微生物常见的接种的方法：①平板划线法：将已经熔化的培养基倒入培养皿制成平板，接种，划线，在恒温箱里培养。在线的开始部分，微生物往往连在一起生长，随着线的延伸，菌数逐渐减少，最后可能形成单个菌落；②稀释涂布平板法：将待分离的菌液经过大量稀释后，均匀涂布在培养皿表面，经培养后可形成单个菌落。【详解】A、在固体培养基表面划线并培养，属于平板划线法，只能用于微生物的分离和纯化，不能用于计数，A错误；B、愈伤组织发生的分裂是有丝分裂，不能用于研究特定基因在减数分裂过程中的分配，B错误；C、标记重捕法要求在调查期间无迁入和迁出，而非本地鸟由于迁出率较高，故不适用标记重捕法，C错误；D、抗原与抗体的结合具有特异性，且转入的目的基因表达产物通常是蛋白质，故标记抗体与抗原特异性结合可检测转入的目的基因是否成功表达，D正确。故选D。第二部分二、非选择题：本部分共6题。16.为研究捕食者对被捕食者的影响，科研人员进行实验。（1）滨蟹在海岸潮间带中是玉黍螺的捕食者，玉黍螺取食墨角藻（一种海藻）。滨蟹和玉黍螺均为生态系统成分中的_____。它们构成的食物链是生态系统______功能实现的渠道。（2）科研人员制作了四个培养箱（水流可通过），每个培养箱内放置两块平板，平板上长有墨角藻供玉黍螺取食。四个培养箱分别如下图进行处理，若干天后计数并统计平板上墨角藻的存留率。 ①本实验中d组的作用是排除_______对实验结果产生的影响。②本实验用带孔不透明的隔板隔开滨蟹和玉黍螺，防止滨蟹直接捕食玉黍螺，但滨蟹传递的_______信息能对玉黍螺取食墨角藻产生影响。（3）上述实验统计得到的墨角藻存留率如图2．依据实验结果可得出的结论是________。【答案】（1）①.消费者②.物质循环和能量流动（2）①.环境因素引起的墨角藻生长或死亡②.化学（3）滨蟹传递化学信息明显抑制玉黍螺取食墨角藻，且对小玉黍螺取食的影响更大【解析】【分析】生态系统的组成包括非生物部分和生物部分，非生物部分有阳光、空气、水、温度、土壤等；生物部分包括生产者、消费者、分解者。生产者主要指绿色植物，能够通过光合作用制造有机物，为自身和生物圈中的其他生物提供物质和能量；消费者主要指各种动物，促进生物圈中的物质循环；分解者是指细菌和真菌等营腐生生活的微生物，它们能将动植物残体中的有机物分解成无机物归还无机环境。【小问1详解】结合题意可知，滨蟹和玉黍螺均为生态系统成分中的消费者。它们构成的食物链是生态系统物质循环和能量流动的渠道，即物质循环和能量流动的渠道是食物链和食物网。【小问2详解】①本实验中d组的作用是作为对照，目的是排除环境因素引起的墨角藻生长或死亡对实验结果产生的影响，从而确定捕食者的存在对墨角藻影响效果。 ②本实验用带孔不透明的隔板隔开滨蟹和玉黍螺，防止滨蟹直接捕食玉黍螺，但滨蟹传递的化学信息能对玉黍螺造成影响，进而影响玉黍螺对墨角藻的取食。【小问3详解】实验结果显示，在滨蟹存在的情况下，玉黍螺受到捕食者的影响，减少了对墨角藻的取食，而在无滨蟹存在的情况下，小玉黍螺的取食量高于大玉黍螺的取食量，由此得出的结论可表述为滨蟹传递的化学信息能明显抑制玉黍螺取食墨角藻，且对小玉黍螺取食的影响更大。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）4．15．8D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.人体受病原体感染后通常会出现发热症状。为探究发热症状出现的机制，科研人员进行实验。（1）向小鼠注射脂多糖模拟细菌感染，可引起发热。脂多糖作为_______被小鼠免疫细胞识别，引发免疫应答，进而通过_______调节，导致发热。 （2）Fos蛋白在神经元中表达量低，但神经元激活后，Fos蛋白表达量短暂迅速增加。科研人员给正常小鼠注射脂多糖，体温达到峰值后，检测下丘脑不同区域细胞的Fos蛋白表达量，其目的是______。实验发现，下丘脑V区细胞Fos蛋白表达量显著高于对照组。（3）研究V区细胞如何感知来自身体的免疫信号时，科研人员发现V区紧邻血液与脑组织间的屏障（血脑屏障），构成血脑屏障的细胞可以释放出细胞因子C和I，而V区细胞膜上有C和I的受体。V区神经元还接受来自邻近区域其他神经元传来的抑制性信号或兴奋性信号。用细胞因子C和Ⅰ分别处理培养的V区神经元，结果如图1．请依据图2所示机理，解释图1中细胞因子C和Ⅰ处理的结果_____。（4）给正常小鼠注射脂多糖时，大脑皮层的M区（调控体温）也出现了Fos蛋白高表达。V区神经元的轴突与M区的神经元存在突触联系，科研人员推测，脂多糖激活V区神经元后，通过V区和M区的神经联系激活M区神经元导致发热。为验证上述推测，有人设计了如下方案：实验组阻断小鼠V区与M区的神经联系，然后注射脂多糖；对照组不阻断也不注射脂多糖，测定两组小鼠体温变化。请对该实验方案作出评价并加以完善______。【答案】（1）①.抗原②.神经-体液（2）找出下丘脑中响应细菌感染，参与发热调控的神经中枢（3）C促进兴奋性信号输入且通过与胞体上的C受体结合，提高V区神经元兴奋性；I除了与C相近的作用外，还能抑制抑制性信号输入，进一步提高V区神经元兴奋性（4）该方案存在两处缺陷。一是对照组设计不合理，应为不阻断小鼠V区与M区的神经联系但注射脂多糖；二是检测指标不全，还应补充检测两组小鼠M区神经元的兴奋程度【解析】【分析】兴奋在神经元之间需要通过突触结构进行传递，突触包括突触前膜、突触间隙、突触后膜，其具体的传递过程为:兴奋以电流的形式传导到轴突末梢时，突触小泡释放递质（化学信号)，递质作用于突触后膜，引起突触后膜产生膜电位（电信号)，从而将兴奋传递到下一个神经元。【小问1详解】 抗原通常是大分子物质，此外糖类等也可作为抗原，分析题意可知，向小鼠注射脂多糖模拟细菌感染，该过程中脂多糖作为抗原被小鼠免疫细胞识别，引发免疫应答；此后通过下丘脑参与的神经调节和甲状腺激素等参与的体液调节等共同作用，导致发热。【小问2详解】结合题意可知，Fos蛋白在神经元中表达量低，但神经元激活后，Fos蛋白表达量短暂迅速增加，且实验结果是下丘脑V区细胞Fos蛋白表达量显著高于对照组，据此推测，科研人员给正常小鼠注射脂多糖等体温达到峰值后，检测下丘脑不同区域细胞的Fos蛋白表达量，目的是找出下丘脑中响应细菌感染，参与发热调控的神经中枢。【小问3详解】兴奋在神经元之间传递所需的信息分子是神经递质，分析题意可知，构成血脑屏障的细胞可以释放出细胞因子C和I，而V区细胞膜上有C和I的受体。V区神经元还接受来自邻近区域其他神经元传来的抑制性信号或兴奋性信号，而图1实验结果显示，对对照组处理相比，C处理和I处理后C区神经元兴奋强度相对值均有所增加，且I处理后升高更加显著，结合图2可知，原因可能是：C促进兴奋性信号输入且通过与胞体上的C受体结合，提高V区神经元兴奋性，I除了与C相近的作用外，还能抑制抑制性信号输入，进一步提高V区神经元兴奋性。【小问4详解】分析题意可知，本实验目的是验证“脂多糖激活V区神经元后，通过V区和M区的神经联系激活M区神经元导致发热”，则实验的自变量是V区和M区的神经联系能否被激活，因变量是M区神经元的发热情况，实验设计应遵循对照与单一变量原则，据此分析上述实验可知，该方案存在两处缺陷：一是对照组设计不合理，应为不阻断小鼠V区与M区的神经联系但注射脂多糖；二是检测指标不全，还应补充检测两组小鼠M区神经元的兴奋程度。19.学习以下材料，回答以下小题。细菌的群体感应：群体感应（QS）是指细菌群体在生长过程中，随着种群密度的增加，细菌产生的自体诱导物如AHL、AIP、AI-2等信号分子在胞外不断积累，诱导菌群的生理和生化特性变化，显示出少量或单个菌体所不具备的特征。单个细菌的行动是单薄的，然而当它们在一起的时候，集体行动的能力令人刮目相看，例如同时释放大量毒力因子，会对宿主造成致命性伤害。某类细菌QS的机理如下图。当细菌密度达到一个临界点，AHL达到一定阈值时与受体蛋白LuxR结合，形成复合物，促进LuxⅠ基因和下游其他基因表达。 另一类细菌的QS由信号分子AIP调控，当AIP达到一定阈值时，激活细胞内靶基因的转录，促进“生物膜”形成、抗生素抗性增强、毒力因子的分泌等生理活动。QS调节形成的“生物膜”是指菌群生长繁殖并被自身产生的胞外多聚物（成分包括胞外多糖、蛋白质、脂质和胞外DNA等，形态如膜状）包裹而形成的微菌落聚集体。研究表明，“生物膜”为菌群对抗某些抗生素、对抗其他细菌产生的毒力因子和对抗宿主免疫杀伤提供了保护屏障。上述两类细菌均能利用信号分子AI-2进行调控。近年来，通过干扰特定微生物的QS来实现群体感应猝灭。研究和利用群体感应猝灭控制疾病、促进健康是一个非常有希望的方向。（1）引发QS的自体诱导物是一种信号分子，与激素的信号传递相比，自体诱导物作用的重要特点是随细菌密度增加，自体诱导物达到______时发挥作用。（2）QS是一种广泛存在于多种细菌细胞间的通信系统，可作为细菌“通用语言”的分子是_____。（3）依据文中信息，下列叙述正确的是______。a、QS调节形成的“生物膜”与细胞膜成分相同b、自体诱导物对AHL分泌的调节存在正反馈调节c、在某些致病菌中下游其他基因可能是毒力因子基因（4）请写出一种合理的群体感应猝灭的机制：_______。（5）细菌通过QS表现出单个细菌所不具备的特征，这使菌群能够感应环境中的信号分子，协调群体的基因表达，提高物种的_____。【答案】（1）一定阈值（2）AI-2（3）b、c（4）抑制自体诱导物的产生或降解自体诱导物，使其浓度在阈值以下或利用QS信号类似物，与QS信号受体竞争结合，干扰QS（5）适应性或生存和繁衍能力【解析】 【小问1详解】由题干信息“随着种群密度的增加，细菌产生的自体诱导物如AHL、AIP、AI-2等信号分子在胞外不断积累”可知，自体诱导物作用的重要特点是随细菌密度增加，自体诱导物达到一定阈值时发挥作用。【小问2详解】QS是一种广泛存在于多种细菌细胞间的通信系统，由题干信息“上述两类细菌均能利用信号分子AI-2进行调控”可知，AI-2可作为细菌“通用语言”的分子。【小问3详解】a.由题干信息“QS调节形成的“生物膜”是指菌群生长繁殖并被自身产生的胞外多聚物（成分包括胞外多糖、蛋白质、脂质和胞外DNA等，形态如膜状）包裹而形成的微菌落聚集体”知，QS调节形成的“生物膜”是微菌落聚集体，而细胞膜的成分主要是磷脂和蛋白质，a错误；b.由题图知，当细菌密度达到一个临界点，AHL达到一定阈值时与受体蛋白LuxR结合，形成复合物，促进LuxⅠ基因表达，进一步分泌AHL，故自体诱导物对AHL分泌的调节存在正反馈调节，b正确；c.由题干信息“单个细菌的行动是单薄的，然而当它们在一起的时候，集体行动的能力令人刮目相看，例如同时释放大量毒力因子”和“当细菌密度达到一个临界点，AHL达到一定阈值时与受体蛋白LuxR结合，形成复合物，促进LuxⅠ基因和下游其他基因表达”可推测，在某些致病菌中下游其他基因可能是毒力因子基因，c正确。故选bc。【小问4详解】抑制自体诱导物的产生；降解自体诱导物，使其浓度在阈值以下（或利用QS信号类似物，与QS信号受体竞争结合，干扰QS），都可使群体感应猝灭。【小问5详解】细菌通过QS表现出单个细菌所不具备特征，这使菌群能够感应环境中的信号分子，协调群体的基因表达，使物种的适应性（或生存和繁衍能力）提高。20.炎症性肠病（IBD）是一种易导致结肠癌的慢性疾病，患者肠道内会产生硫代硫酸盐，且生成量与疾病严重程度正相关。为简化疾病诊断和精确用药，科研人员开发了智能工程菌。（1）科研人员将抗炎蛋白基因与硫代硫酸盐特异性诱导激活的启动子Р连接，构建出图1所示表达载体。先用Ca2+处理大肠杆菌细胞，使细胞处于_______的生理状态，再将表达载体导入其中，筛选得到菌株E。饲喂菌株E的IBD小鼠症状明显缓解。选用启动子P的优点是仅在IBD发生时才表达抗炎蛋白且_______，能精准治疗IBD． （2）科研人员拟向菌株E中导入新元件，得到菌株Ec，以通过观察饲喂菌株Ec的小鼠粪便中的荧光情况来诊断IBD严重程度。制备新元件有图2所示两种方案。①与方案1相比，方案2主要优势是排除不同的小鼠粪便样品中________对诊断结果的影响。②利用方案2所获得的Ec菌饲喂IBD小鼠后，若粪便样品中仅发红色荧光的菌为x个，同时发红色和绿色荧光的菌为y个，则反映IBD发病程度的数学表达式为________。（3）硫代硫酸盐易被分解，因此Ec菌荧光情况的观察只能反映观察时刻的情况。为了让曾经患过IBD的情况被记录下来，科研人员继续向菌株Ec中导入含图3所示元件的表达载体，得到智能工程菌R。正常的LacZ基因编码的蛋白可使大肠杆菌菌落在含X-gal（无色）的培养基上呈现蓝色。突变基因A-LacZ无法表达LacZ酶，B-sgRNA能使突变基因A-LacZ恢复正常序列。给小鼠饲喂智能工程菌R后，收集小鼠粪便中的工程菌R，将工程菌R涂布在含______的平板上，若______，则说明小鼠曾患IBD．（4）为将工程菌R用于临床诊断和治疗，请提出下一步应该研究的问题______。【答案】（1）①.能吸收周围环境中DNA分子②.表达量与IBD程度正相关（2）①.Ec菌数量差异②.y/（x+y）（3）①.X-gal②.出现蓝色菌落（4）研究R菌对人类肠道稳态是否有负面影响【解析】【分析】1、基因工程的基本操作程序：（1）第一步：目的基因的筛选与获取。（2）第二步：基因表达载体的构建（核心）。①目的：使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可以遗传至下一代，使目的基因能够表达和发挥作用。②组成：启动子+目的基因+终止子+标记基因。（3）第三步：将目的基因导入受体细胞。①转化的概念：是指目的基因进入受体细胞内，并且在受体细胞内维持稳定和表达的过程。 ②将目的基因导入植物细胞的方法：农杆菌转化法、花粉管通道法等。③将目的基因导入动物细胞的方法：最常用的方法是显微注射技术，方法的受体细胞多是受精卵。④将目的基因导入细菌：感受态细胞法：用钙离子处理细胞使细胞处于一种能吸收周围环境DNA分子的生理状态，然后再将重组的基因表达载体导入其中。（4）第四步：目的基因的检测与鉴定。①首先，要检测转基因生物的染色体DNA上是否插入了目的基因，方法是采用PCR或DNA分子杂交技术。②其次，还要检测目的基因是否转录出mRNA，方法是采用RT-PCR或分子杂交（DNA-RNA）技术。③最后，检测目的基因是否翻译成蛋白质，方法是采用抗原-抗体杂交技术。【小问1详解】利用Ca+处理大肠杆菌细胞，可以使细胞处于一种能够吸收周围环境DNA分子的生理状态，从而将重组的基因表达载体导入其中；由图1可知，启动子P是硫代硫酸盐特异性诱导激活的启动子，因此，只有小鼠患IBD，菌株E中的抗炎蛋白基因才会表达且精准治疗IBD，所以其表达量与IBD程度呈正相关，【小问2详解】①由图2可知，方案1中的诱导型启动子只有在IBD发生时才会表达绿色荧光蛋白基因，绿色荧光蛋白的数量受Ec菌株数量和IBD发病程度的影响；②方案2中，因为有持续表达启动子Pc，在未受到IBD诱导的时候，菌株Ec表达红色荧光蛋白基因，当受到IBD诱导时，Ec既表达红色荧光蛋白基因，也表达绿色荧光蛋白基因，如此，IBD的患病程度就可以利用同时发红色和绿色荧光的工程菌的数量与所有发荧光的工程菌的数量之比表示，即y/(x+y)。【小问3详解】由图3可知，当小鼠患IBD时，启动子P会让B-sgRNA基因表达，从而使突变基因A-LacZ恢复正常序列，即LacZ基因会编码蛋白质使大肠杆菌菌落在含X-gal（无色）的培养基上呈现蓝色，从而记录下曾经患过IBD的情况。【小问4详解】工程菌的结构、功能研究清楚后，下一步就是用于人类的疾病治疗，所以需要研究R菌对人类肠道稳态是否有负面影响，从而进行进一步的研发。21.通过雄性不育机制的研究可大幅降低杂交水稻的培育难度，对保障粮食安全具有重要意义。我国科研人员发现两个光周期依赖的雄性不育突变株，对其进行研究。（1）A基因编码水稻花药正常发育必要的转录因子，A基因突变体（aa）表现为短日照条件下完全雄性不育，长日照条件下育性正常，AA和Aa在长日照、短日照条件下均育性正常。这体现出生物性状由 ________共同控制。（2）B基因编码水稻花药正常发育必要的另一种转录因子，纯合的B基因突变体（bb）在长日照条件下雄性半不育（花粉只有50%可育），短日照条件下育性正常，BB和Bb在长日照、短日照条件下均育性正常。对B和b基因的测序结果如图1．据图1分析，B基因突变体（bb）长日照条件下雄性半不育的原因是______。（3）为探索A、B基因在花粉育性中的作用，科研人员构建了双隐性突变体（aabb），检测野生型和双隐性突变体在长日照和短日照条件下的花粉育性，结果如图2．结果显示，双隐性突变体的表型是_______，这说明在花粉发育中，A、B基因的作用关系为______。（4）已知a和b基因位于非同源染色体上。若育种工作中以基因型为aaBB和AAbb的亲本杂交，F1自交，得到F2．请选择长日照或短日照条件之一，写出杂交的遗传图解____（包括基因型、表型及F2比例）。（5）科研人员构建了A、B基因的启动子相互交换的重组表达载体（如图3），在短日照条件下得到图4所示结果。 本实验的结论是_______。【答案】（1）基因和环境（2）b基因编码区碱基缺失，翻译提前终止，肽链变短，B蛋白功能异常所致（3）①.在长日照条件下，花粉半不育，短日照条件下花粉全不育②.相互独立（4）（5）B基因编码区可以替代A基因编码区，调控花药正常发育（或M基因表达）；启动子是调控花药正常发育（或M基因表达）的关键【解析】【分析】分析图1可知，b基因的碱基序列中从编码S氨基酸以后缺失了若干，使终止信号提前出现；从图2可知，野生型在长日照和短日照条件下花粉全育，双隐性突变体在长日照条件想花粉育性为50%，而在短日照条件下，花粉育性为0；分析图3和图4可知，在B基因编码区前插入A基因启动子后，M基因表达量与野生型相同，而B基因启动子插入A基因编码区前，M基因表达量与突变体相同。 【小问1详解】A基因编码水稻花药正常发育必要的转录因子，A基因突变体（aa）表现为短日照条件下完全雄性不育，长日照条件下育性正常，AA和Aa在长日照、短日照条件下均育性正常。水稻花药的育性受环境和基因的控制，这体现出生物性状由基因和环境共同控制。【小问2详解】据图1分析可知，b基因的碱基排列顺序与B基因相比较，b基因从编码S氨基酸以后的部分碱基对发生了缺失，终止子提前出现，因此B基因突变体（bb）长日照条件下雄性半不育的原因是b基因编码区碱基缺失，翻译提前终止，肽链变短，B蛋白功能异常所致。【小问3详解】由图2结果可知，野生型在长日照和短日照条件下花粉全育，双隐性突变体在长日照条件想花粉育性为50%，而在短日照条件下，花粉育性为0。因此双隐性突变体的表型是在长日照条件下，花粉半不育，短日照条件下花粉全不育，A、B基因的作用关系为相互独立，长短日照条件下野生型花粉的育性与双隐突变体没有关系。【小问4详解】以基因型为aaBB和AAbb亲本杂交，F1自交，得到F2，在长日照或短日照条件下遗传图解如下：【小问5详解】由图3、图4结果可知，在B基因编码区前插入A基因启动子后，M基因表达量与野生型相同，而B基因启动子插入A基因编码区前，M基因表达量与突变体相同，可知B基因编码区可以替代A基因编码区，调控花药正常发育（或M基因表达）；启动子是调控花药正常发育（或M基因表达）的关键。