北京市朝阳区2023-2024学年高三上学期期中质量检测生物试卷（Word版附解析）

北京市朝阳区2023~2024学年度第一学期期中质量检测高三生物（考试时间90分钟满分100分）第一部分一、选择题：本部分共15题，每题2分，共30分。在每题列出的四个选项中，选出最符合题目要求的一项。1.马达蛋白可通过沿细胞骨架的定向运动（如图）参与细胞内的物质运输。相关叙述错误的是（　　）A.细胞中合成马达蛋白的场所是核糖体B.马达蛋白定向运动需要ATP水解供能C.运动中马达蛋白随空间结构改变失活D.该过程循环进行利于物质远距离运输【答案】C【解析】【分析】细胞骨架是真核细胞中维持细胞形态、保持细胞内部结构有序性的网架结构，细胞骨架由蛋白质纤维组成。【详解】A、马达蛋白属于蛋白质，细胞中合成马达蛋白的场所是核糖体，A正确；B、ATP水解可为马达蛋白定向运动提供能量，B正确；C、运动中马达蛋白空间结构改变，但并未失活，C错误；D、该过程循环进行，为物质远距离运输提供能量，D正确。故选C。2.水稻叶片衰老的过程中，叶绿体结构的改变如下图所示。 以下叙述错误是（　　）A.叶绿体基粒是光合作用光反应的场所B.由图中可以看出类囊体是双层膜结构C.叶片衰老过程中类囊体排列逐渐疏松D.推测衰老过程中叶片的光合能力下降【答案】B【解析】【分析】叶绿体具有双层膜，内含基粒，基粒由类囊体构成，可增大膜面积，类囊体上分布有与光反应有关的色素和酶，是光反应的场所。【详解】A、叶绿体类囊体薄膜是光反应的场所，类囊体构成了基粒，A正确；B、类囊体是单层膜结构，B错误；C、根据图示分析，叶片衰老的过程中，类囊体逐渐疏松，C正确；D、叶片衰老，类囊体疏松，光反应可能减慢，光合作用能力下降，D正确。故选B。3.研究者检测拟南芥叶片在光-暗转换条件下（CO2吸收量的变化，每2s记录一个实验数据并以点的形式呈现在下图中。相关叙述正确的是（　　）A.拟南芥在光照时只进行光合作用，在黑暗时只进行呼吸作用B.200s内拟南芥的光合速率在0.2-0.6μmol•m-2•s-1范围 C.在300s时拟南芥的呼吸速率可达到2.2μmol•m-2•s-1D.转入黑暗条件下100s后，拟南芥CO2释放量逐渐增加【答案】C【解析】【分析】植物的二氧化碳吸收量是净光合量，总光合作用量是净光合量＋呼吸量。【详解】A、植物在光照时同时进行光合作用和呼吸作用，A错误；B、据图分析，拟南芥叶片在照光条件下进行光合作用，CO2吸收量在0.2～0.6μmol•m-2•s-1范围内，在300s时拟南芥只进行呼吸作用，所以CO2释放量达到2.2μmol•m-2•s-1，真正的光合作用速率=净光合作用速率+呼吸作用速率=（0.2～0.6）+2.2=2.4～2.8μmolCO2•m-2•s-1，B错误；C、在300s时时黑暗状态，拟南芥只进行呼吸作用，所以CO2释放量达到2.2μmol•m-2•s-1，C正确；D、图示为CO2的吸收量，吸收量是负数，也说明转入黑暗条件下100s后，拟南芥CO2释放量逐渐降低，说明呼吸速度在降低，D错误。故选C。4.TRAP酶为破骨细胞分化的标志。为研究大蒜素对间充质干细胞向破骨细胞分化的影响，研究者进行相关实验，结果如表。组别TRAP酶活性第1天第3天第7天对照组0．3820．4431．185实验组0．3810．4430．449下列叙述错误的是（　　）A.干细胞分化过程中存在基因的选择性表达B.分化过程中TRAP酶活性逐渐提高C.大蒜素对TRAP酶活性的影响需要一定时间D.大蒜素促进干细胞向破骨细胞分化【答案】D【解析】【分析】实验目的是为研究大蒜素对间充质干细胞向破骨细胞分化的影响，大蒜素是自变量，TRAP酶的活性是因变量，对照组是正常分化状态，分析表格可知，随着时间的延长，TRAP酶的活性升高，说明分化程度高，TPAR酶的活性高。 【详解】A、细胞分化的实质是基因的选择性表达，表达出细胞需要的蛋白质，使细胞趋向专门化，A正确；B、根据对照组的结果，随着时间的延长，细胞在发生分化，说明分化过程中TRAP酶活性逐渐提高，B正确；C、比较第1天和第3天的实验组和对照组几乎无差别，第7天出现了差异，说明大蒜素对TRAP酶活性的影响需要一定时间，C正确；D、对照组是正常分化，TRAP酶的活性在提高，与对照组相比，实验组第7天该酶活性降低，说明大蒜素抑制干细胞向破骨细胞分化，D错误。故选D。5.凋亡小体是凋亡细胞通过发芽、起泡等方式形成的球形突起，内含细胞质、细胞器及核碎片。相关叙述错误的是（　　）A.凋亡小体只在生物体衰老过程中产生B.细胞凋亡是基因决定的细胞死亡方式C.凋亡小体的形成体现细胞膜的流动性D.细胞凋亡对生物体发育具有重要作用【答案】A【解析】【分析】细胞凋亡是由基因决定的细胞编程序死亡的过程。细胞凋亡是生物体正常的生命历程，对生物体是有利的，而且细胞凋亡贯穿于整个生命历程。细胞凋亡是生物体正常发育的基础、能维持组织细胞数目的相对稳定、是机体的一种自我保护机制。在成熟的生物体内，细胞的自然更新、被病原体感染的细胞的清除，是通过细胞凋亡完成的。【详解】A、凋亡相关基因在机体中是一直存在的，会在动物生长发育过程中的不同时期选择性表达，A错误；B、细胞凋亡是由基因决定的细胞自动结束生命的过程，B正确；C、凋亡小体的形成，体现了生物膜具有流动性的结构特点，C正确；D、细胞凋亡对多细胞生物体完成正常发育具有重要作用，D正确。故选A。6.下图为二倍体水稻（2n=24）花粉母细胞减数分裂不同时期的图像。 下列叙述正确的是（　　）A.图A→E细胞正在进行减数第一次分裂B.图B和图C细胞中均含有24个四分体C.图C→D着丝粒分裂导致DNA数目加倍D.图D细胞中的染色体组数是图B的2倍【答案】A【解析】【分析】分析图形：A细胞为减数第一次分裂前期，B细胞为同源染色体联会形成的四分体时期，C细胞为减数第一次分裂中期，同源染色体排列在赤道板两侧，D细胞为减数第一次分裂后期，E细胞为减数第二次分裂前期，染色体杂乱的分布在细胞内。【详解】A、A细胞为减数第一次分裂前期，E细胞为减数第二次分裂前期，A→E细胞正在进行减数第一次分裂，A正确；B、B细胞为同源染色体联会形成的四分体时期，有12个四分体，C细胞为减数第一次分裂中期，无四分体，B错误；C、C细胞为减数第一次分裂中期，D细胞为减数第一次分裂后期，着丝粒未分裂，DNA数目不变，C错误；D、D细胞为减数第一次分裂后期，B细胞为同源染色体联会形成的四分体时期，D细胞中的染色体组数和图B的染色体组数相同，D错误。故选A。7.玉米籽粒正常与干瘪是一对相对性状，由A、a基因控制。某品系玉米自交后的果穗上出现比例约为1/4的干瘪籽粒。研究者将单个A基因转入该品系玉米，已知转入的A基因已插入a基因所在染色体的非同源染色体上。下列分析正确的是（　　）A.籽粒正常与干瘪这对相对性状中正常为隐性B.转入的A基因与原a基因的遗传遵循分离定律C.转基因玉米自交所得子代中正常籽粒约占3/4D.转基因玉米与该品系杂交子代中干瘪籽粒约占1/8【答案】D 【解析】【分析】依据题干信息可知，某系玉米自交后的果穗上出现比例约为1/4的干瘪籽粒，说明干瘪是隐性性状，正常是显性性状，该品系玉米基因型为Aa。现将单个基因A已插入a基因所在染色体的非同源染色体上，则该玉米品系的基因型为AAa。【详解】A、因为某品系玉米自交，后代中干瘪籽粒约为1/4，说明干瘪为隐性性状，A错误；B、转入的A基因在a基因所在染色体的非同源染色体，与原a基因的遗传遵循基因自由组合定律，B错误；C、转基因玉米基因型为AAa，可产生A、AA、Aa、a四种比例相同的配子，干瘪籽粒(aa):(1/4)×(1/4)=1/16，所以正常籽粒占15/16，C错误；D、转基因玉米基因型为AAa，可产生A、AA、Aa、a四种比例相同的配子，该品系基因型为Aa，两者杂交子代干瘪籽粒为(1/4)×(1/2)=1/8，D正确。故选D。8.TR（一种不编码蛋白质的长链RNA）能与BL基因启动子序列关键位点结合。盐胁迫发生一定时间后，在耐盐植株、敏感植株中TR和BL基因表达情况如下图所示。有关分析正确的是（　　）A.TR中四种碱基的数量关系满足A+T=C+GB.TR促进RNA聚合酶与BL基因启动子结合C.TR改变了耐盐胁迫植株的基因序列D.植物的耐盐性与TR表达量呈正相关【答案】D【解析】【分析】TR是长链RNA，若与基因的启动子结合，会导致启动子不能被RNA聚合酶识别并结合，不能翻译，进而影响基因的表达。【详解】A、TR是长链RNA，没有T，含有U，A错误；B、TR是RNA，能与BL基因启动子序列关键位点结合，导致RNA聚合酶无法与启动子结合，B错误； C、TR与启动子结合，影响转录，但BL基因的序列不变，C错误；D、根据图示信息，耐盐植株中BL的表达量少，TR的表达量高，D正确。故选D。9.研究人员检测了一对夫妇及其孩子某染色体上的基因排序，发现双亲基因排列均正常，孩子基因排列异常，如下图所示（字母表示基因）。下列对该变异产生原因的推测正确的是（　　）A.基因突变B.染色体片段重复C.基因重组D.染色体数目变异【答案】B【解析】【分析】可遗传的变异包括基因突变、基因重组和染色体变异：（1）基因突变是指基因中碱基对的增添、缺失或替换，这会导致基因结构的改变，进而产生新基因；（2）基因重组是指在生物体进行有性生殖的过程中，控制不同性状的非等位基因重新组合，包括两种类型：①自由组合型：减数第一次分裂后期，随着非同源染色体自由组合，非同源染色体上的非等位基因也自由组合。②（交叉）互换型：减数第一次分裂前期（四分体），基因随着同源染色体的非等位基因的交叉互换而发生重组。此外，某些细菌（如肺炎双球菌转化实验）和在人为作用（基因工程）下也能产生基因重组。（3）染色体变异包括染色体结构变异（重复、缺失、易位、倒位）和染色体数目变异。【详解】由图可知，异常染色体上多了一个A基因，增加了基因的数量，说明发生了染色体片段的重复，B正确，ACD错误。故选B。10.我国西南横断山区有300多种马先蒿属植物。凸额马先蒿和三色马先蒿异域分布无法传粉，人工杂交能产生可育后代；大王马先蒿和密穗马先蒿同域分布，传粉后异种花粉可萌发，但花粉管很少能成功进入子房。相关分析错误的是（　　）A.该地区马先蒿多样性是自然选择的结果B.该地区不同马先蒿种群的基因库不同C.突变和基因重组决定马先蒿进化的方向D.该地区马先蒿之间存在不同的隔离方式【答案】C【解析】【分析】自然选择通过选择个体的表现型，影响种群的基因频率，导致生物的进化，决定生物进化的方 向，变异是不定向的，不能决定生物进化的方向。【详解】A、马先蒿多样性是自然选择的结果，不同的环境直接选择个体的表现型，最终影响了种群基因频率，形成了多样性，A正确；B、由于不同种群的表现型不同，说明基因可能不同，也即基因库不同，B正确；C、自然选择决定生物进化的方向，C错误；D、根据题目信息，凸额马先蒿和三色马先蒿异域分布、大王马先蒿和密穗马先蒿同域分布，传粉后异种花粉可萌发，但花粉管很少能成功进入子房，说明存在不同的隔离方式，D正确。故选C。11.下列实验不能以黑藻成熟叶片为实验材料的是（　　）A.提取光合色素B.观察质壁分离与复原C.观察有丝分裂D.观察细胞质流动【答案】C【解析】【分析】黑藻属于真核生物，含有叶绿体，可用作观察叶绿体的实验材料，叶绿体中含有光合色素，故黑藻也可用作“光合色素的提取和分离”实验的材料。成熟的植物细胞因含有大液泡，可用于质壁分离和复原实验的观察。【详解】A、黑藻叶片叶肉细胞中含有丰富的叶绿体，叶绿体中含有光合色素，可以作为光合色素提取和分离的材料，A正确；B、黑藻的叶肉细胞是成熟的植物细胞，可以发生质壁分离，且含有的叶绿体的颜色有利于质壁分离和复原的观察，B正确；C、黑藻叶片中叶肉细胞是高度分化的细胞，不能进行细胞分裂，因此不能用于有丝分裂的观察，C错误；D、黑藻细胞含有大量叶绿体，可以作为细胞质流动观察的参照物，因此用黑藻叶片适合进行细胞质流动的观察，D正确。故选C。12.下图为某同学在家自制米酒的流程图。 下列相关原理和操作目的错误的是（　　）A.米酒制作的原理是酵母菌无氧呼吸产生酒精B.蒸米有利于淀粉糖化，为发酵过程提供原料C.冷却的目的是防止高温杀死酒曲中的微生物D.酿酒过程须在无菌环境进行以避免杂菌污染【答案】D【解析】【分析】参与甜酒制作的微生物是酵母菌，其新陈代谢类型为异养兼性厌氧型。原理是：在无氧条件下，酵母菌进行无氧呼吸产生酒精和二氧化碳。【详解】A、米酒制作的原理是酵母菌进行无氧呼吸产生酒精和二氧化碳，A正确；B、蒸米能将淀粉转化为糖类，为发酵过程提供原料，B正确；C、蒸米后，温度较高，通常需要进行冷却，再加入酒曲，其目的是防止温度过高杀死酒曲中的微生物，C正确；D、酿酒没有进行严格灭菌，因为强酸、强碱和产生的酒精不利于其它微生物的生长，D错误。故选D。13.C基因编码具有高度特异性杀虫活性的C蛋白，V基因编码的Ⅴ蛋白是结构和作用机理不同于C蛋白的杀虫蛋白。利用C-V融合基因和以下载体（如图），获得具有高抗虫性的转基因玉米。下列叙述错误的是（　　）A.此载体中的T-DNA可转移至植物细胞基因组中B.可采用含卡那霉素的培养基筛选转基因植株C.可从分子水平、个体水平对转基因玉米进行检测与鉴定D.与转一种抗虫基因相比，此玉米可延缓害虫抗性基因频率增加【答案】B【解析】【分析】基因工程技术基本步骤： (1)目的基因的获取：方法有从基因文库中获取、利用PCR技术扩增和人工合成。(2)基因表达载体的构建：是基因工程的核心步骤，基因表达载体包括目的基因、启动子、终止子和标记基因等。(3)将目的基因导入受体细胞：根据受体细胞不同，导入的方法也不一样。将目的基因导入植物细胞的方法有农杆菌转化法、基因枪法和花粉管通道法，将目的基因导入动物细胞最有效的方法是显微注射法，将目的基因导入微生物细胞的方法是感受态细胞法。(4)目的基因的检测与鉴定:分子水平上的检测：①检测转基因生物染色体的DNA是否插入目的基因--DNA分子杂交技术；②检测目的基因是否转录出了mRNA--分子杂交技术；③检测目的基因是否翻译成蛋白质--抗原-抗体杂交技术。个体水平上的鉴定:抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等。【详解】A、由于基因重组，载体中的T-DNA可转移至植物细胞基因组中，A正确；B、培养基中应加入卡那霉素以检测玉米细胞中是否含有目的基因，B错误；C、转基因玉米的检测与鉴定可以从分子水平，如通过PCR等技术检测受体细胞的染色体DNA上是否插入了目的基因或检测目的基因是否转录出了mRNA；个体水平上，如是否出现目的基因对应的性状，C正确；D、该玉米具有C-V融合基因具有高抗虫性，与转一种抗虫基因相比，此玉米可延缓害虫抗性基因频率增加，D正确。故选B。14.草木樨状黄芪（2n=32）是一种优良牧草，木本霸王（2n=22）是一种沙漠植物。研究者用UV照射木本霸王的原生质体，使其染色体片段化，并将处理后的木本霸王原生质体与草木樨状黄芪原生质体进行融合，获得染色体数为48条的杂种植株。下列说法错误的是（　　）A.需要用灭活病毒处理原生质体以获得杂种细胞B.杂种植株的获得需经历脱分化和再分化的过程C.杂种植株减数分裂时部分染色体可能无法联会D.本研究可用于培育抗旱能力强的草木樨状黄芪【答案】A【解析】【分析】人工诱导原生质体融合的方法基本可以分为两大类—物理法和化学法。物理法包括电融合法、离心法等；化学法包括聚乙二醇（PEG）融合法、高Ca2+—高pH融合法等，不能用灭活的病毒诱导植物原生质体融合。【详解】A、灭活的病毒不能促进植物细胞的融合，A错误；B、杂种植株的获得需经历脱分化和再分化的过程，即植物的组织培养过程，使杂种细胞表达出全能性， B正确；C、UV照射木本霸王的原生质体，使其染色体片段化，并将处理后的木本霸王原生质体与草木樨状黄芪原生质体进行融合，说明杂种植株中来自木本霸王的染色体可能无法联会，C正确；D、木本霸王使沙漠植物，含有抗旱基因，故本研究可用于培育抗旱能力强的草木樨状黄芪，D正确。故选A。15.有限稀释法是克隆化培养动物细胞的一种方法。将细胞悬液进行连续倍数稀释，最终调整密度为5个/mL；将稀释好的细胞悬液接种于96孔板，每孔加0．1mL；24h后在显微镜下挑选只含一个细胞的孔，补加培养液后继续培养获得细胞克隆。相关说法错误的是（　　）A.培养液中需含有蔗糖、血清等物质B.96孔板需置于CO2培养箱中培养C.贴附型细胞获得悬液需用胰蛋白酶处理D.该方法可用于筛选产特定抗体的杂交瘤细胞【答案】A【解析】【分析】单克隆抗体的制备是将骨髓瘤细胞与浆细胞结合，经过选择培养基的筛选得到杂交瘤细胞，经专一抗体检测后，培养能产生特定抗体的杂交瘤细胞，即可得单克隆抗体。【详解】A、动物细胞培养添加的有机碳源是葡萄糖，A错误；B、动物细胞培养需要置于CO2培养箱中培养，以维持培养液pH的稳定，B正确；C、贴附型细胞获得悬液需用胰蛋白酶处理以获得单个细胞，C正确；D、有限稀释和克隆化培养可筛选出单克隆抗体，D正确。故选A。第二部分二、非选择题：本部分共6题，共70分。16.表皮毛广泛存在于番茄植株的茎、叶表面，是一种由表皮细胞特化而成的毛状结构，可以帮助植株抵御逆境。研究者通过实验探究番茄表皮毛生长发育的遗传机制。（1）番茄表皮毛是典型的多细胞表皮毛，其形成是表皮细胞________的结果。（2）将野生型与纯合单基因多毛突变体甲杂交，F1自交后代中野生型与多毛的性状分离比约为________，说明甲的多毛性状为显性性状。将甲的A基因导入野生型植株获得转基因株系，与野生型及甲相比，发现转基因株系________，证明A基因是甲的多毛控制基因。（3）现有B基因显性突变的多毛突变体乙，B基因纯合时胚胎致死。将甲、乙杂交，筛选F1中同时具有两种突变基因的植株，其自交获得的F2中超多毛∶多毛∶野生型=6∶5∶1，F2超多毛植株的基因型为 ________，F2多毛植株中纯合体占的比例为________。细胞周期蛋白D促进细胞从分裂间期进入到分裂期，参与番茄表皮毛的形成。检测发现，与甲相比，超多毛植株中D基因表达量显著提高。已知A基因编码的A蛋白是转录调控蛋白，可与B基因编码的B蛋白相互作用。推测]F2超多毛表型出现的原因是________。（4）上述研究表明，基因与性状的关系并不是简单的一一对应的关系，还存在________的情况。【答案】（1）分裂分化（2）①.1∶3②.表皮毛数量显著多于野生型，与甲相近（3）①.AABb、AaBb②.1/5③.同时具有A、B基因的个体，A基因表达的A蛋白与B基因表达的B蛋白相互作用，增强了A蛋白对D基因转录激活功能，使D蛋白表达增强，促进了表皮细胞的分裂，从而产生超多表皮毛（4）一个性状受多个基因的影响【解析】【分析】基因与性状之间的关系并非简单的一一对应的关系，有的表现出多因一效。【小问1详解】多细胞生物正常的生命活动中，会出现分裂分化，番茄表皮毛形成是表皮细胞分裂分化的结果。【小问2详解】甲的多毛性状为显性性状，则野生型与纯合单基因多毛突变体甲杂交，F1是杂合子，自交后代中野生型与多毛的性状分离比约为1∶3；A基因是甲的多毛控制基因，则A基因导入野生型植株获得转基因株系，野生型植株表皮毛数量显著多于野生型，与甲相近。小问3详解】B基因纯合时胚胎致死，突变体乙的基因型是aaBb，突变体甲的基因型是AAbb，F1同时具有两个突变基因的植株基因型是AaBb，自交后代中AA：Aa：aa=1：2：1，但Bb：bb=2：1；其自交获得的F2中超多毛∶多毛∶野生型=6∶5∶1，说明超多毛为AABb、AaBb，多毛为AAbb、Aabb、aaBb，根据比例关系，纯合子占1/5。与甲相比，超多毛植株中D基因表达量显著提高，A基因编码的A蛋白是转录调控蛋白，可与B基因编码的B蛋白相互作用，可推知，同时具有A、B基因的个体，A基因表达的A蛋白与B基因表达的B蛋白相互作用，增强了A蛋白对D基因转录激活功能，使D蛋白表达增强，促进了表皮细胞的分裂，从而产生超多表皮毛。【小问4详解】根据题目分析，基因与性状的关系并不是简单的一一对应的关系，一个性状还可能受多个基因的影响，即表现了多因一效。17.为探究线粒体的断裂在骨细胞形成过程（骨祖细胞→成骨细胞→骨细胞）中的生理意义，研究者进行 了相关研究。（1）线粒体是_________的主要场所，线粒体内膜_________扩大了膜面积利于其完成复杂功能。（2）成骨细胞诱导分化后显微观察线粒体形态、数量变化，结果如图1．断裂线粒体数量占比在诱导分化第_________天达到峰值。研究人员追踪溶酶体的活动，发现溶酶体在第14天后的活动增强，并与线粒体在细胞中处于相同位置。请解释第21天小于0．5μm的线粒体比例变小的原因。_________（3）电镜进一步观察发现，成骨细胞中断裂后的线粒体隆起形成囊泡（MDVs），并以出芽的方式分泌到细胞外，如图2，据图可知外泌MDVs具有_________层生物膜。为检测外泌MDVs的功能，研究人员使用_________法分离外泌MDVs并添加至颅骨骨祖细胞培养基中，检测显示骨祖细胞发生分化、促骨成熟基因的表达显著升高，表明外泌MDVs对骨细胞形成具有_________作用。（4）研究证实线粒体的断裂过程受断裂基因Fis1的调控。基于上述信息和研究，请提出一个以成骨细胞为实验材料治疗骨损伤的思路。_________【答案】（1）①.有氧呼吸②.向内折叠（形成嵴）（2）①.7②.断裂的线粒体被溶酶体吞噬并清除（3）①.3②.差速离心③.促进（4）在成骨细胞中过表达断裂基因Fis1，并将该细胞移植到骨损伤部位【解析】【分析】溶酶体主要分布在动物细胞中，是细胞的“消化车间”，内部含有多种水解酶，能分解衰老、损伤的细胞器，吞噬并杀死侵入细胞的病毒或细菌。【小问1详解】线粒体是具有双层膜的细胞器，是有氧呼吸的主要场所，线粒体内膜向内折叠形成了嵴，增大了膜面积，为酶的附着提供了位点。【小问2详解】根据图示信息，断裂线粒体数量占比在诱导分化第7天达到了峰值；酶体在第14天后的活动增强，并与 线粒体在细胞中处于相同位置，断裂的线粒体被溶酶体吞噬并清除，故第21天小于0．5μm的线粒体比例变小。【小问3详解】外泌MDVs包括一层细胞膜，两层线粒体膜，共3层生物膜；差速离心法可分离得到细胞器或细胞结构，可用于分离外泌MDVs。外泌MDVs并添加至颅骨骨祖细胞培养基中，骨祖细胞发生分化、促骨成熟基因的表达显著升高，表明外泌MDVs对骨细胞形成具有促进作用。【小问4详解】外泌MDVs对骨细胞形成具有促进作用，线粒体的断裂过程受断裂基因Fis1的调控，且能产生外泌MDVs，故可在成骨细胞中过表达断裂基因Fis1，并将该细胞移植到骨损伤部位，提高外泌MDVs的量，达到治疗骨损伤的目的。18.水稻雄性不育系在育种中具有重要的应用价值。研究者试图寻找更多的雄性不育基因。（1）研究者获得一株雄性不育突变株S221，与纯合可育植株杂交，后代表型及分离比为不育株：可育株=1∶1，表明S221不育性为_________性状且受核内_________对等位基因控制。（2）对S221的不育基因进行精细定位，发现不育单株8号染色体的S基因上游插入一段DNA片段（简称M片段）。①研究者利用_________技术扩增得到M片段和S基因，M片段、S基因分别用限制酶_________处理，在_________的作用下形成融合片段，构建表达载体（如图1），最终获得转基因株系1．相同方法获得只插入S基因的转基因株系2．②观察并比较水稻花穗、花药和花粉粒的发育情况，发现与野生型植株相比，株系1的花穗变小、花药变短、无成熟花粉粒，株系2无明显差异。本实验的目的是_________。（3）为了研究M片段的功能，研究者将一系列片段分别与Luc基因融合构建表达载体导入水稻原生质体，检测Luc基因的表达水平，操作及结果见图2． 图2结果表明_________。（4）进一步研究发现，不育株中S基因编码的蛋白参与花药绒毡层细胞中凋亡抑制基因的表达调控。结合本研究，推测突变株S221雄性不育的机理。_________【答案】（1）①.显性②.1（2）①.PCR②.BamHI、BglII③.DNA连接酶④.水稻雄性不育是否由M片段插入S基因上游导致（3）M片段可以启动并且与S基因启动子共同促进Luc基因表达（4）在雄性不育突变株中，M片段插入到S基因的上游，启动并增强S基因表达，从而导致花药绒毡层细胞中凋亡抑制基因表达下调，凋亡细胞数量增加，花穗变小、花药变短、无成熟花粉粒，进而导致雄性不育【解析】【分析】基因工程技术的基本步骤：(1)目的基因的获取：方法有从基因文库中获取、利用PCR技术扩增和人工合成。(2)基因表达载体的构建：是基因工程的核心步骤，基因表达载体包括目的基因、启动子、终止子和标记基因等。(3)将目的基因导入受体细胞：根据受体细胞不同，导入的方法也不一样。将目的基因导入植物细胞的方法有农杆菌转化法、基因枪法和花粉管通道法，将目的基因导入动物细胞最有效的方法是显微注射法，将目的基因导入微生物细胞的方法是感受态细胞法。(4)目基因的检测与鉴定：分子水平上的检测：①检测转基因生物染色体的DNA是否插入目的基因--DNA分子杂交技术；②检测目的基因是否转录出了mRNA--分子杂交技术；③检测目的基因是否翻译成蛋白质--抗原-抗体杂交技术。个体水平上的鉴定:抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等。【小问1详解】雄性不育突变株S221，与纯合可育植株杂交，后代表型及分离比为不育株：可育株=1∶1，表明S221不育性为显性性状且受核内1对等位基因控制。【小问2详解】 ①研究者利用PCR技术扩增得到M片段和S基因，据图1分析，M片段、S基因分别用BamHI、BglII限制酶处理，在DNA连接酶的作用下形成融合片段，构建表达载体。②野生型植株相比，株系1的花穗变小、花药变短、无成熟花粉粒，株系2无明显差异，可判断本实验的目的是水稻雄性不育是否由M片段插入S基因上游导致。【小问3详解】据图2分析，第3组Luc基因表达水平最高，说明M片段可以启动并且与S基因启动子共同促进Luc基因表达。【小问4详解】由于不育株中S基因编码蛋白参与花药绒毡层细胞中凋亡抑制基因的表达调控，推测突变株S221雄性不育的机理为：在雄性不育突变株中，M片段插入到S基因的上游，启动并增强S基因表达，从而导致花药绒毡层细胞中凋亡抑制基因表达下调，凋亡细胞数量增加，花穗变小、花药变短、无成熟花粉粒，进而导致雄性不育。19.学习以下材料，回答以下小题。动物也能“光合作用”，让衰老细胞重回青春细胞将小分子物质合成为生命所需的氨基酸、核苷酸、脂肪酸等组分需要消耗足够的能量（ATP）和还原剂（NADPH）。研究表明，细胞内合成代谢不足是组织衰老和退行性疾病发生发展的关键因素。如果能恢复受损细胞的合成代谢，将有望逆转这些细胞的衰老。去哪里寻找ATP和NADPH的“生产线”？我国科学家进行了天马行空的想象和研究（如图）：首先提取并纯化菠菜叶绿体中的类囊体，通过超声和挤压获得了新型的纳米类囊体单元（NTU ）。如何实现跨物种递送？研究人员使用动物自身的细胞膜来包裹类囊体（CM-NTU）。研究发现，与未包裹的NTU和用脂质体包裹的NTU相比，CM-NTU与巨噬细胞的结合比例显著下降，与靶细胞融合比例显著提高。进一步研究证实，在动物细胞内，CM-NTU可以在光控条件下产生ATP和NADPH，增强细胞的合成代谢。为了将这一工程技术应用于衰老退行性疾病的治疗，研究团队以骨关节炎模型小鼠为实验材料进行研究。骨关节炎的本质是细胞内合成代谢受损，软骨细胞退变、衰老。为了恢复小鼠软骨细胞的功能，研究团队将软骨细胞膜包裹的CM-NTU注入小鼠体内，一段时间后，通过给予特定强度的光照刺激，增强了退变软骨细胞内的ATP、NADPH水平，从而重塑软骨细胞的合成代谢，减缓小鼠退行性骨关节炎的发展。这项研究展示了利用天然植物来源的类囊体精确调节动物细胞代谢，以治疗退行性疾病新的思路和方法。这一创新性技术有望在医学、能源等领域实现更广泛的应用。（1）植物光合作用主要分为________两个阶段，存在于叶绿体类囊体薄膜上的________吸收光能，将水分解为_________和H+等，形成ATP和NADPH，随后驱动CO2转化为糖类。（2）利用动物自身的细胞膜包裹NTU的目的是________。（3）请对以下序号进行排序，以体现文中科学家利用CM-NTU治疗退行性骨关节炎的实验过程。________①鉴定软骨细胞对CM-NTU的摄取特性②利用软骨细胞膜对NTU进行包裹③观察CM-NTU缓解骨关节炎的疗效④评估CM-NTU改善骨关节炎能量代谢的水平（4）地球经过数十亿年的生命演化，出现了形态、结构、功能不尽相同的植物界和动物界。请从动植物统一性的角度概括本研究的价值________。【答案】（1）①.光反应和暗反应②.光合色素③.氧气（2）避免动物体内巨噬细胞的识别和清除，同时促进NTU与靶细胞的融合（3）②①④③（4）本研究利用植物与动物细胞内的ATP和还原剂使用的统一性，将植物的光合作用系统应用于动物细胞内的能量供应，为逆转人类（动物）细胞衰老提供新思路【解析】【分析】光合作用包括光反应和暗反应阶段：1、光反应阶段是在类囊体的薄膜上进行的。叶绿体中光合色素吸收的光能将水分解为氧和H+，氧直接以氧分子的形式释放出去，H+与氧化型辅酶Ⅱ（NADP+）结合，形成还原型辅酶Ⅱ（NADPH）。还原型辅酶Ⅱ作为活泼的还原剂，参与暗反应阶段的化学反应，同时也储存部分能量供暗反应阶段利用；在有关酶的催化作用下，提供能量促使ADP与Pi反应形成ATP。2 、暗反应在叶绿体基质中进行，在特定酶的作用下，二氧化碳与五碳化合物结合，形成两个三碳化合物。在有关酶的催化作用下，三碳化合物接受ATP和NADPH释放的能量，并且被NADPH还原。一些接受能量并被还原的三碳化合物，在酶的作用下经过一系列的反应转化为糖类；另一些接受能量并被还原的三碳化合物，经过一系列变化，又形成五碳化合物。【小问1详解】植物光合作用主要分为光反应和暗反应两个阶段，存在于叶绿体类囊体薄膜上的光合色素吸收光能，将水分解为氧气和H+等，形成ATP和NADPH，随后驱动CO2转化为糖类。【小问2详解】为了避免动物体内巨噬细胞的识别和清除，同时促进NTU与靶细胞的融合，需要用动物自身的细胞膜包裹NTU。【小问3详解】体现文中科学家利用CM-NTU治疗退行性骨关节炎的实验过程为：②利用软骨细胞膜对NTU进行包裹，①鉴定软骨细胞对CM-NTU的摄取特性，④评估CM-NTU改善骨关节炎能量代谢的水平，③观察CM-NTU缓解骨关节炎的疗效，对应的顺序为：②①④③。【小问4详解】本研究利用植物与动物细胞内的ATP和还原剂使用的统一性，将植物的光合作用系统应用于动物细胞内的能量供应，为逆转人类（动物）细胞衰老提供新思路。20.野生型玉米甲叶色正常。自然突变体乙叶绿素含量降低，叶色浅绿。研究者对突变体乙进行遗传分析。（1）甲与乙杂交得F1，F1自交得F2，F2中叶色正常与叶色浅绿个体数之比为3∶1．由此可知，叶色正常与叶色浅绿这一对相对性状的遗传遵循基因________定律，其中________为隐性性状。（2）为确定导致乙叶色浅绿的基因位置，选用某染色体上甲与乙碱基序列有差异的片段作为标记序列，标记序列的碱基排序已知，系列标记序列记为A、B、C、D……，其在此染色体上的位置如图，检测F2，突变型个体中标记序列与突变性状相关DNA片段的重组情况。①F1产生生殖细胞过程中，非同源染色体之间自由组合，来自甲与乙的同源染色体间会发生________，因此可根据1F2突变型个体中重组情况确定与突变性状相关的DNA片段的位置。②检测发现，F2叶色浅绿的个体中，A、E、F发现重组个体，B、C、D未发现重组个体。表明与突变性状有关的DNA片段位于________区间。 （3）对甲与乙在上述区间所有的10个基因的序列进行测序和比对，未发现基因内碱基排序的差异，请写出乙出现突变表型的可能原因________。（4）强光下，植物的光合色素吸收过多的光能后能诱发活性氧产生，造成植株的光诱导损伤。请推测，强光下与甲相比，乙光合作用强度的可能变化（写出一种可能性即可）及原因。________【答案】（1）①.分离②.叶色浅绿（2）①.片段互换②.A-E（3）DNA的甲基化等原因造成乙中的基因表达强度改变（4）光合作用强度降低：强光条件下，因乙叶绿素含量减少导致植株对光能的吸收和转化能力降低，光反应减弱，而导致光合作用强度减弱。光合作用强度升高：在强光条件下，乙因叶绿素含量减少，而避免了吸收过多的光能，活性氧产生少，植株的光诱导损伤程度小，光合作用强度高。光合作用强度无明显改变：强光条件下，乙叶绿素含量减少光能吸收率降低光反应减弱，但其活性氧产生少对植物光损伤小利于光合作用，使光合作用强度与甲无明显差异。【解析】【分析】由于同源染色体在减数分裂过程中可分离，导致同源染色体上的基因分离，分别进入不同的配子，符合分离定律。【小问1详解】F1自交得F2，F2中叶色正常与叶色浅绿个体数之比为3∶1，说明叶色正常与叶色浅绿这一对相对性状的遗传遵循基因基因的分离定律，是一对等位基因，其中叶色正常的性状是隐性性状。【小问2详解】减数分裂的四分体时期，同源染色体的非姐妹染色单体之间可能发生片段的互换，距离越近的基因越容易连锁，而不容易出现重组类型，因此可根据F2突变型个体中重组情况确定与突变性状相关的DNA片段的位置。距离越近的基因越容易连锁，而不容易出现重组类型，距离越远的基因越容易出现重组，A、E、F发现重组个体，B、C、D未发现重组个体，证明该突变性状有关的DNA片段位于BCD附近，也即是在A-E之间。【小问3详解】对甲与乙在上述区间所有的10个基因的序列进行测序和比对，未发现基因内碱基排序的差异，说明发生的可能是表观遗传，入DNA的甲基化等原因造成乙中的基因表达强度改变。【小问4详解】乙植物叶绿素合成少，植物的光合色素吸收过多的光能后能诱发活性氧产生，造成植株的光诱导损伤，故乙植物光合作用的影响有三种可能，①可能光合作用强度降低：强光条件下，因乙叶绿素含量减少导致植株对光能的吸收和转化能力降低，光反应减弱，而导致光合作用强度减弱。②光合作用强度升高 ：在强光条件下，乙因叶绿素含量减少，而避免了吸收过多的光能，活性氧产生少，植株的光诱导损伤程度小，光合作用强度高；③光合作用强度无明显改变：强光条件下，乙叶绿素含量减少光能吸收率降低光反应减弱，但其活性氧产生少对植物光损伤小利于光合作用，使光合作用强度与甲无明显差异。21.低温冷害是限制水稻产量和品质的重要因素之一。揭示水稻耐冷机制对于我国粮食安全具有重要意义。（1）低温会_________细胞膜流动性，引起膜上Ca2+离子通道开放，Ca2+以_________方式大量进入细胞，使植物感知低温信号并作出应答，但是长时间低温胁迫可引起细胞内活性氧积累，过量活性氧会造成_________等生物大分子损伤，诱导细胞死亡。（2）W63蛋白是一种转录因子，参与水稻低温胁迫应答。研究者构建水稻W63基因敲除突变体，将幼苗放入低温培养箱培养，植株存活情况如图1，叶片活性氧含量测定结果如图2．W76蛋白是调控活性氧清除基因表达的一种转录因子，其表达量在冷处理后的W63基因敲除突变体中显著升高。结合图1、图2，阐述W63和W76在水稻低温胁迫应答过程中的作用机制_________。（3）W76通常具有转录抑制作用，b148蛋白具有转录激活作用，二者可形成蛋白复合体。后续研究发现，与bl48的结合使W76具有了转录激活活性，且二者形成的蛋白复合体增强了彼此的转录激活活性。GD基因编码的GD蛋白与特定DNA结合域（序列）结合，与GD蛋白结合的转录因子就可以足够靠近启动子进而调控下游基因表达。研究者构建多种表达载体，导入水稻原生质体中，检测荧光素酶活性。选择选项的序号填入表格，将验证b148与W76相互作用的实验方案补充完整并预期丙组的实验结果___________。 （4）水稻在我国广泛种植，但每年因低温冷害导致我国水稻减产300~500万吨。基于上述研究，请为培育耐冷型优质水稻提供一个研究方向__________。【答案】21.①.降低②.协助扩散③.蛋白质、核酸22.敲除W63基因，W63蛋白减少→对W76表达的抑制作用解除，W76表达增加→促进活性氧清除基因表达→有效缓解因低温胁迫导致的活性氧含量积累→细胞死亡率降低，植株存活率升高23.乙：①⑤丙：①④⑤丁：①⑥图中丙与戊实验结果相近组别表达载体类型实验结果甲①、②乙————丙————丁—戊①、③、⑥24.敲除W63基因；过表达W76基因（或“b148基因”，或“活性氧消除基因”）；激活活性氧消除系统 【解析】【分析】细胞膜具有一定的流动性，细胞膜的流动性与分子的运动性有关，构成细胞膜的磷脂分子可侧向自由移动，大多数蛋白质也是可以运动的。【小问1详解】温度影响分子的运动，低温会降低细胞膜的流动性；通道蛋白介导协助扩散，膜上Ca2+离子通道开放会导致Ca2+以协助扩散的方式大量进入细胞；活性氧会导致细胞中蛋白质和核酸损伤，如蛋白质变性或基因突变，进而导致细胞死亡。【小问2详解】根据图示的信息，突变体的存活率大于野生型，冷处理后突变体的活性氧远少于野生型冷处理后，故敲除W63基因，导致W63蛋白减少，导致对W76表达的抑制作用解除，W76表达增加可促进活性氧清除基因表达，有效缓解因低温胁迫导致的活性氧含量积累，进而细胞死亡率降低，植株存活率升高。【小问3详解】实验为了验证b148与W76相互作用，需要设置只加其中1个的组、两个都加的组、都没有加入的组；因题目中构建多种表达载体，导入水稻原生质体中，检测荧光素酶活性，所以每一组都需要放入①；GD基因编码的GD蛋白与特定DNA结合域（序列）结合，与GD蛋白结合的转录因子就可以足够靠近启动子进而调控下游基因表达，故甲组放入了②，相当于是做了对照，GD基因可靠近特异性启动子，启动荧光素酶基因，导致其表达发出荧光；乙组比甲组荧光酶活性低，W76通常具有转录抑制作用，说明乙组放入了①和⑤；丙组应该放①、④、⑤，研究b148与W76相互作用；b148蛋白具有转录激活作用，丁组荧光蛋白活性高，证明放入了①和⑥；戊放入了①、③、⑥，与丙组放入①、④、⑤具有相同的效果，故丙组和戊的结果相近。【小问4详解】