生物与环境 能力提升
一、单项选择题(每题给出的四个选项中，只有一个选项是符合题目要求的)
1．(2022·北京丰台期末)升金湖是长江中下游越冬水鸟的重要聚集区。科研人员将湖中水鸟划分为4个集团(每个集团包括若干种水鸟)，并对它们的觅食和生境利用进行调查，结果如下表所示(百分比代表使用频率)。下列说法错误的是( )
集团 觅食行为 生境利用
G1 间歇型啄食(100%) 草滩(68.6%)，泥滩(15.4%)
G2 间歇型啄食(86.5%)，泥滩挖掘取食(9.9%) 浅水区(44.2%)，泥滩(39.1%)
G3 多种觅食行为 中水区(41.3%)，深水区(30.4%)
G4 潜水取食(99.3%) 深水区(74.7%)，中水区(17.1%)
A.冬天食物短缺会使集团间的生态位重叠度增大
B．与集团内相比，集团间水鸟的生态位重叠度更大
C．水深因素通过将觅食生境分割开以降低集团间的相互竞争
D．越冬水鸟生态位重叠主要取决于觅食行为和觅食生境的重叠度
答案 B
解析 冬天食物缺乏时，鸟类会扩大取食种类，会使集团间的生态位重叠度增大，A正确；集团内，觅食行为相同，故与集团内相比，集团间水鸟的生态位重叠度更小，B错误；因觅食行为不同，不同深度水域由不同集团利用，故水深因素通过将觅食生境分割开以降低集团间的相互竞争，C正确。
2．(2022·德州二模)素有“中华水塔”之称的三江源是中国生态环境安全和水源涵养的关键地区，由于气候变化和人类不合理地开发利用，三江源地区生态环境恶化，严重影响了畜牧业的可持续发展，为此该地区实施了大幅度减畜工作。如图为三江源地区实施减畜工程前后载畜压力指数(草地现实载畜量与草地理论载畜量的比值)的变化。下列说法不正确的是( )
A．现实载畜量高于理论载畜量使草场退化，违背了生态工程的协调原理
B．减畜工程使草地产草量提高，进而使草地载畜压力指数降低
C．修复退化的草场可种植各种灌木和乔木以提高其稳定性
D．减畜后草地仍处于超载状态，恢复和治理的重点应继续放在减畜减压上
答案 C
解析 现实载畜量高于理论载畜量超过了草场的最大承载量，因而使草场退化，这违背了生态工程的协调原理，A正确；减畜工程有利于草地恢复生长，使草地产草量提高，同时也使草地载畜压力指数降低，B正确；种植植物应考虑当地的环境，本地区环境条件特殊，不能直接种植各种灌木和乔木以提高其稳定性，C错误；减畜后草地仍处于超载状态，由于草场的恢复需要一定的时间，因此恢复和治理的重点应继续放在减畜减压上，D正确。
3．(2022·北京海淀高三期末)介壳虫是造成柑橘减产的害虫。某地引入黄金蚜小蜂，通过该蜂寄生虫体来防治这种介壳虫。但进一步观察发现，有蚂蚁存在时，似乎能使介壳虫免遭寄生。为此科研人员去除柑橘上的蚂蚁，得到如图结果。下列分析不合理的是( )
A．该地介壳虫与蚂蚁之间存在种间竞争的关系
B．寄生关系使黄金蚜小蜂种群数量呈动态变化
C．去除蚂蚁对两者寄生关系的影响短期内更大
D．蚂蚁活动会降低黄金蚜小蜂的生物防治效果
答案 A
解析 从图上可以看到，蚂蚁存在时，介壳虫被寄生的比例下降，则可能是因为黄金蚜小蜂更多的寄生到蚂蚁卵体内的缘故，显然，蚂蚁和介壳虫之间不是种间竞争关系，A错误；从图中可以看出寄生比例上下动态变化，据此可推测出黄金蚜小蜂的种群数量也在动态变化，B正确。
4．(2022·山东德州高三12月联考)如图两条曲线代表A、B两种生物种群数量Nt(横坐标)和一年后的种群数量Nt＋1(纵坐标)之间的关系。直线P表示Nt＝Nt＋1。其中A生物种群的动态曲线有两个平衡点，即稳定平衡点(S点)和绝灭点(X点)，当种群数量高于X时种群可以回升到S，但是种群数量一旦低于X就会走向绝灭。B生物种群的动态曲线只有一个稳定平衡点而没有绝灭点。下列叙述不正确的是( )
A.S点之后，生物和非生物因素均可影响种群的出生率和死亡率使数量回落到S点
B．当种群基数较少时，种群会在短时间内快速增长的是B生物
C．A、B两种生物的种群数量位于直线P上时，则该种群的年龄结构为增长型
D．X点之前，近亲繁殖可能是导致种群绝灭的一个原因
答案 C
解析 直线P表示Nt＝Nt＋1，在P曲线以上表示种群增长了，P曲线以下表示减少，据图分析可知，当种群基数较少时，B生物在P曲线以上，因此种群会在短时间内快速增长的是B生物，A生物在种群数量低于X时，会走向绝灭，B正确；直线P表示Nt＝Nt＋1，A、B两种生物的种群数量位于直线P上时，说明种群数量相对稳定，没有发生改变，则该种群的年龄结构为稳定型，C错误；近亲繁殖，后代个体患病概率升高，容易灭绝，其变化曲线比较类似A曲线，其数量一旦低于X点，就会走向灭绝，D正确。
二、不定项选择题(每题给出的四个选项中，有的只有一个选项符合题目要求，有的有多个选项符合题目要求)
5．氮在自然界中以多种形式存在，它们在岩石圈、水圈、大气圈、生物圈之间不断迁移变化。氮元素是蛋白质的基本成分，是一切生命结构的重要原料，氮循环对人类和其他生物都具有重要意义，下图是氮循环示意图。下列说法正确的是( )
A．氮循环是指氮气在生物群落和非生物环境之间的循环过程
B．所有生物都不能直接吸收，利用大气中的氮进行生物合成
C．硝化细菌可以利用硝化作用进行能量转换合成含碳有机物
D.氨化作用主要靠分解者完成，同时伴随着能量流动
答案 CD
解析 氮循环是指氮元素在生物群落和非生物环境之间的循环过程，A错误；据图分析，有的生物能直接吸收大气中的氮进行固氮，B错误；硝化细菌可以用外界环境中的无机物氧化释放的化学能，把CO2和H2O合成为储藏能量的有机物的过程，即利用硝化作用进行能量转换合成含碳有机物，C正确；图中动植物遗体及排出物通过氨化作用形成铵态氮，所以氨化作用主要靠分解者完成，生态系统的物质循环过程中，同时伴随着能量流动，D正确。
6．《诗经》反映了我国古代社会生活的同时也体现了很多的生态学现象，下列有关叙述错误的是( )
A.《小雅·鹿鸣》中记载：“呦呦鹿鸣，食野之苹”反映了典型的捕食关系，碳可在苹和鹿之间往复循环
B．《诗经·国风》中记载：“燕燕于飞，上下其音”，其中的声音作为物理信息通过空气传播
C．《邺风·简兮》中记载：“山有榛，隰有苓”(其中“隰”指低洼地)既体现了不同生物适应不同环境，又体现了生物群落具有垂直结构
D．《陈风·泽陂》中记载：“泽彼之陂，有蒲与荷”反映的是秀美的湿地生态系统，湿地具有蓄洪防旱、净化水质和调节气候的生态功能
答案 AC
解析 鹿取食苹，体现了捕食关系，在生物群落中，物质循环是沿着食物链进行的，碳只能从苹传递到鹿，A错误；“山有榛，隰有苓”，不同环境中分布着各自不同的生物，体现了不同生物适应不同环境，不同地段分布不同的生物，表现水平方向上有不同生物的分布，体现生物群落具有水平结构，C错误。
三、非选择题
7．“田园综合体”是集现代农业、休闲旅游、田园社区为一体的乡村可持续性综合发展新模式。打造以种植采摘、特色养殖和休闲度假为一体的多功能生态农业是振兴乡村经济的重要举措。请结合生态学原理回答：
(1)区分生态农业群落和传统农业群落的重要特征是____________________。调查农田生态系统土壤中小动物的丰富度常采用的方法是________________。
(2)生态园中果树的落叶可为草菇提供营养，栽培草菇剩下的基质又可被果树根系吸收利用，这种生产模式体现了生态系统的________功能。
(3)生态鱼塘水体内有食物链：
其中，鲫鱼流向分解者的能量储存在__________________________。该生态系统中，若鲫鱼的能量4/5来自浮游植物，1/5来自浮游动物(全为植食性)，那么鲫鱼增重1 kg，至少需消耗浮游植物________kg。
(4)鱼塘边，雄蚊可通过感知雌蚊扇动翅膀发出的声波来辨别雌蚊的方位前去交配，该现象说明信息传递具有的作用是________________________________；蚊子会叮咬垂钓者，为了降低其繁殖数量，请根据上述信息设计一个降低雄蚊数量的方案：____________________________________________________________________________________________。
答案 (1)群落的物种组成 取样器取样法
(2)物质循环
(3)鲫鱼遗体残骸和黑鱼粪便中 9
(4)种群的繁衍离不开信息的传递 模拟雌蚊扇动翅膀发出的声波，来吸引雄蚊，消灭部分雄蚊，从而降低蚊子的繁殖数量
解析 (2)生态园中果树的落叶可为草菇提供营养，草菇为分解者，能将有机物分解为无机物，实现了生物群落的有机物到非生物环境的输出过程，栽培草菇剩下的基质含矿质元素，又可被果树根系吸收利用，实现了非生物环境到生物群落的物质输入，这种生产模式体现了生态系统的物质循环功能。
(3)该生态系统中，若鲫鱼的能量4/5来自浮游植物，1/5来自浮游动物，那么鲫鱼增重1 kg，至少需要浮游植物的量为1×(4/5)÷20%＋1×(1/5)÷20%÷20%＝9(kg)。
8．(2021·山东等级考)海水立体养殖中，表层养殖海带等大型藻类，海带下面挂笼养殖滤食小型浮游植物的牡蛎，底层养殖以底栖微藻、生物遗体残骸等为食的海参。某海水立体养殖生态系统的能量流动示意图如下，M、N表示营养级。
(1)估算海参种群密度时常用样方法，原因是_________________________。
(2)图中M用于生长、发育和繁殖的能量为________kJ/(m2·a)。由M到N的能量传递效率为________%(保留一位小数)，该生态系统中的能量________(填“能”或“不能”)在M和遗体残骸间循环流动。
(3)养殖的海带数量过多，造成牡蛎减产，从生物群落的角度分析，原因是____________________________________________________。
(4)海水立体养殖模式运用了群落的空间结构原理，依据这一原理进行海水立体养殖的优点是________________。在构建海水立体养殖生态系统时，需考虑所养殖生物的环境容纳量、种间关系等因素，从而确定每种生物之间的合适比例，这样做的目的是_________________________________________。
答案 (1)海参活动能力弱，活动范围小
(2)2488 6.3 不能
(3)由于海带的种间竞争，浮游植物数量下降，牡蛎的食物减少，产量降低
(4)能充分利用空间和资源 维持生态系统的稳定性，保持养殖产品的持续高产(或：实现生态效益和经济效益的可持续发展)
解析 (2)生物用于生长、发育和繁殖的能量＝同化的能量－呼吸作用消耗的能量＝3281＋2826－3619＝2488 kJ/(m2·a)；由M到N的能量传递效率为386÷(3281＋2826)≈6.3%，能量流动的方向是单向的，不能循环。
9．人类活动排放的CO2引起海水中CO2浓度上升、pH下降，导致“海洋酸化”。科研人员研究了海洋酸化对束毛藻的影响。
(1)在海洋生态系统成分中，束毛藻属于________，该成分在生态系统中的作用是____________________________________________________。
束毛藻还是海洋中最主要的固氮藻类之一，它能将N2转化成NH3等，用于合成____________两类大分子有机物，在生态系统________功能中发挥重要作用。
(2)国外学者证实，CO2浓度增加能促进束毛藻光合作用，有利于其生长。我国学者进行了四组实验，测定束毛藻的增长率，得到如图所示结果。
①我国学者试图研究的问题是________________________________。
②实验中改变CO2浓度时，pH也会改变，请结合所学知识，写出控制pH相对稳定的思路：____________________________________。
③该实验结果说明______________________________________________________。
(3)束毛藻个体和海洋生态系统是两个不同层次的生命系统，请尝试从系统的角度，讨论海水中CO2浓度升高对这两个系统的其他影响：________________________________________________________________________。
(4)近百年来，温室气体排放让整个地球有点“发烧”。为了人类社会的可持续发展，应当从我做起减少碳排放，请写出一项低碳生活的具体实例：______________________________________________________________。
答案 (1)生产者 将太阳能转变成化学能，储存在制造的有机物中；为消费者提供食物条件和栖息场所 蛋白质和核酸 物质循环
(2)①CO2浓度升高和pH下降两个因素共同对束毛藻增长的影响(或海洋酸化对束毛藻增长的影响) ②分别使用pH为7.8和8.1的缓冲溶液(或加入缓冲物质稳定pH变化) ③CO2浓度升高对束毛藻增长的促进作用小于海水pH下降对其增长的抑制作用
(3)束毛藻个体：CO2浓度升高，海水pH降低，影响酶活性、膜蛋白的功能等，影响系统的稳定性。海洋生态系统：束毛藻减少，以束毛藻为食的消费者减少，通过食物链影响其他生物的数量等；海洋pH降低，影响其他水生生物生存
(4)使用节能灯；多使用公共交通工具；减少纸张等浪费；拒绝一次性筷子的使用；垃圾分类、回收利用等(合理即可)
解析 (1)束毛藻是光合自养植物，属于生态系统成分中的生产者；生产者在生态系统中的作用是将太阳能转化成化学能，储存在制造的有机物中，同时为消费者提供食物条件和栖息场所；束毛藻通过固氮作用将N2转化成NH3等，用于合成蛋白质、核酸这两类含N元素的大分子有机物；通过束毛藻的固氮作用，氮元素从非生物环境进入生物群落，这对生态系统的物质循环功能具有重要作用。
(2)①由图可知，该实验的自变量为CO2浓度和pH，因变量为束毛藻的增长率，所以该实验是为了研究CO2浓度升高和pH下降两个因素共同对束毛藻增长的影响(即海洋酸化对束毛藻增长的影响)；②根据内环境利用缓冲物质维持pH相对稳定的原理可知，实验中可用不同pH的缓冲溶液或缓冲物质来控制pH的相对稳定；③由图可知，当pH相同时，CO2浓度升高使束毛藻增长率上升；当CO2浓度相同时，pH下降使束毛藻增长率下降，且下降幅度大于CO2浓度升高导致的上升幅度，所以该实验结果说明CO2浓度升高对束毛藻增长的促进作用小于海水pH下降对其增长的抑制作用。实验探究
能力提升
一、单项选择题(每题给出的四个选项中，只有一个选项是符合题目要求的)
1．(2022·山东中学联盟高三12月大联考)纳洛酮是一种有效的类吗啡拮抗剂，通过竞争受体而起作用。科学家从小鼠大脑中提取蛋白质混合物，同时逐滴加入一定量放射性标记的纳洛酮和不同类型的试剂，如下表。将混合液置于特殊介质上用缓冲液冲洗，如果纳洛酮能和蛋白质混合物中的成分结合，则会从介质上检测出稳定的放射性。下列叙述不正确的是( )
实验中加入的试剂种类 试剂类型 无法再检测出放射性时的试剂浓度
吗啡 麻醉剂 8×10－9 M
美沙酮 麻醉剂 3×10－8 M
左啡诺 麻醉剂 3×10－9 M
苯巴比妥 非麻醉剂 10－4 M，滴加试剂无显著影响
A.由表可知与纳洛酮竞争作用最明显的试剂是美沙酮
B．麻醉剂与纳洛酮竞争相同位点使实验组放射性低
C．蛋白质混合物中存在着吗啡类物质的受体
D．本实验中对照组为加入苯巴比妥的组
答案 A
解析 根据表中数据分析可知，通过与对照组数据比较，加入左啡诺的一组与对照组的试剂浓度相比最低，说明与纳洛酮竞争作用最明显的试剂是左啡诺，A错误；由于加入麻醉剂后导致纳洛酮与蛋白质混合物中的成分结合减少，放射性降低，推测麻醉剂与纳洛酮竞争相同位点，B正确；根据题干如果纳洛酮能和蛋白质混合物中的成分结合，则会从介质上检测出放射性，结合纳洛酮是一种有效的类吗啡拮抗剂，通过竞争受体而起作用，故蛋白质混合物中存在着吗啡类物质的受体，C正确；该实验的目的是研究不同麻醉剂对纳洛酮作用的影响，因此该实验的自变量是麻醉剂的种类和有无，故实验中加入苯巴比妥的目的是作为对照组，D正确。
2．(2022·河北衡水一中高三上学期三调)为研究草甘膦(一种除草剂)对入侵植物加拿大一枝黄花的防治效果以及对本土植物白茅的影响，某研究团队对加拿大一枝黄花和白茅在单种与混种两种情况下，施以不同浓度的草甘膦，并测定各组的净光合速率(净光合速率＝真正光合速率－呼吸速率)，结果如图(其中P组净光合速率为0)。据图分析，下列叙述错误的是( )
A．0.6 mg/L的草甘膦对单种与混种白茅净光合速率的下降量相同
B．P组白茅产生ATP的场所有叶绿体、线粒体和细胞质基质
C．实验中，受草甘膦影响较小的是混种的加拿大一枝黄花
D.据实验结果推测，草甘膦可能会降低这两种植物的光饱和点
答案 A
解析 据图分析，左纵坐标轴代表单种净光合速率，每小格为4，而右纵坐标轴代表混种净光合速率，每小格为2，0.6 mg/L的草甘膦对本地白茅单种与混种净光合速率的下降量不同，单种时下降量更大一些，A错误；P组白茅光合作用与呼吸作用都可以产生ATP，产生ATP的场所有叶绿体、线粒体和细胞质基质，B正确。
3．(2022·山东滨州高三上学期期末)在弃耕农田里首先定居的是紫菀和须芒草。紫菀幼苗不耐荫，其成年植株荫蔽幼苗，使之很难存活。科学家在须芒草四周1.5 m半径的圆圈区域，按不同的间隔种植紫菀的幼苗，结果如下图所示。实验中未测到须芒草产生抑制紫菀生长的化学物质。下列说法正确的是( )
A．紫菀的成年植株和幼苗高低错落体现了群落的垂直结构
B．随着与须芒草距离增大两种植物生态位重叠程度减弱
C．在竞争关系中制约紫菀生长的非生物因素为土壤中的水分
D．此弃耕农田一定能演替为森林群落
答案 B
解析 紫菀属于种群，而垂直结构是群落的空间特征，A错误；分析题图，随着与须芒草距离增大两种植物的干重和土壤水分增加，说明生态位重叠程度减弱，B正确；紫菀不耐荫，因此在竞争关系中制约紫菀生长的非生物因素为阳光，C错误；在气候条件适宜的情况下，弃耕的农田经若干年后能演替成森林，D错误。
二、不定项选择题(每题给出的四个选项中，有的只有一个选项符合题目要求，有的有多个选项符合题目要求)
4．细菌会产生内毒素，高浓度的内毒素进入人体会引发广泛的炎症反应和内毒素血症。研究者测定了不同温度下药物单独或联合处理细菌时内毒素的释放量。下列相关分析或推理正确的是( )
分组温度 内毒素浓度(μg/mL)
对照组 溶菌酶A 抗生素B 溶菌酶A＋抗生素B
37 ℃ 5.4 5.1 22.4 8.2
40 ℃ 5.0 1.5 16.8 2.3
A.对照组的处理是培养细菌但不添加药物，结果说明细菌可自发地释放内毒素
B．在两种温度下，抗生素B在杀菌的同时均可引起较多的内毒素释放到细菌细胞外
C．与单独使用抗生素B相比较，溶菌酶A与其联合处理时可显著降低内毒素的释放量
D．若因细菌感染引起高烧，单独使用溶菌酶A进行治疗对缓解内毒素血症的效果最差
答案 ABC
解析 对照组的设置是为了和施加药物后的实验组作比较得出施加药物后的作用效果，所以对照组为在不加任何药物的条件下培养细菌，则表格中内毒素为细菌在自然条件下释放的内毒素，A正确；通过表中数据显示，抗生素B虽然能够杀菌，但它的加入会使培养液中的内毒素含量增加，说明抗生素B在杀菌的同时促进了细菌内毒素的释放，B正确；表中数据显示的结果明显表示出与单独使用抗生素B相比，溶菌酶A与抗生素B联合使用能有效地减少内毒素的释放量，C正确；通过表中数据的比较，单独使用溶菌酶A治疗细菌感染对缓解内毒素的释放效果是最好的，D错误。
5．(2022·山东滨州高三上学期期末)光照和温度是影响种子萌发的两个重要环境因子。光敏色素是光和温度的受体，研究光敏色素协调光温信号调控种子萌发对于指导作物播种具有重要意义。研究人员对光敏色素基因PHYB1如何响应光温环境变化而调控烟草种子萌发进行了下图所示的研究。下列说法错误的是( )
A．光敏色素存在于植物体的各个部位，可将光信息传递到细胞核内影响特定基因的表达
B．环境温度较低时，光照抑制烟草种子的萌发
C．播种烟草时遇到低温应适当遮阴处理，高温条件下则应增强光照促进种子萌发
D．光通过光敏色素基因PHYB1传递的信息可以促进烟草种子萌发
答案 D
解析 光敏色素是光和温度的受体，存在于植物体的各个部位，可感受光信息，将光信息传递到细胞核内影响特定基因的表达，从而调控植物的生命活动，A正确；据图可知，环境温度较低时，持续光照处理组的种子萌发率低于持续黑暗组，说明环境温度较低时，光照抑制烟草种子的萌发，B正确；据图可知，低温时持续黑暗处理的种子萌发率高于持续光照时，高温时持续光照处理的种子萌发率高于持续黑暗时，说明播种烟草时遇到低温应适当遮阴处理，高温条件下则应增强光照促进种子萌发，C正确；据图可知，在12 h光照和12 h黑暗处理、持续光照处理时，PHYB1表达抑制组种子的萌发率高于PHYB1超量表达组，说明此时光通过光敏色素基因PHYB1传递的信息可以抑制烟草种子萌发，D错误。
三、非选择题
6．(2022·湖南师范大学附属中学月考)血管性痴呆(VD)是因脑血管阻塞导致脑缺血、缺氧，引起脑神经损伤所致的严重认知功能障碍综合征。常伴随记忆力减退、语言障碍、大小便失禁等症状。
(1)某VD患者不能说话，但能听懂别人讲话，原因可能是位于大脑皮层的____________(填“听觉中枢”或“语言中枢”)受损。VD患者大小便失禁的原因是____________(中枢)不能对排尿进行有效控制。
(2)为研究白藜芦醇对VD患者学习和记忆的影响，研究人员以大鼠为实验对象开展了相关研究。
将45只健康雄性大鼠随机分成A、B、C三组，分别进行如下表所示的处理。各组大鼠在相同的环境下饲养4周后，进行了水迷宫实验：将大鼠放入水中，进行逃生训练，记录各组平均逃生时间及典型逃生路线，结果分别如图1、图2所示。
分组处理 A组 B组 C组
40 mg/kg白藜芦醇预处理四周 ？ － ＋
手术结扎颈动脉(血流量减少30%) ？ ＋ ＋
注：＋表示进行处理；－表示未进行处理。
①逃生训练前对A组的处理是________________________________。
②图1所示的结果为_________________________________________。
③综合图1、图2所示结果，可以得出的结论是__________________________________________________________________。
(3)白藜芦醇对血管性痴呆有一定预防作用，其机理是白藜芦醇能提高大脑皮层神经细胞中PSD95的表达量。nNOS(NO合成酶)与PSD95结合，催化NO产生。NO促进血管扩张，增加脑血流量，从而缓解脑缺血对脑部神经元的损伤。请利用分组的实验大鼠，写出验证上述机理的实验思路及预期结果：________________________________________________________________________________________。
答案 (1)语言中枢 大脑皮层
(2)①不用药、只进行不结扎颈动脉的手术
②随着训练时间延长，各组的逃脱时间均缩短；从训练第2天开始，在相同的训练时间下，A、C组的逃脱时间接近且均低于B组
③白藜芦醇可以在一定程度上预防或减缓大鼠脑缺血对脑部认知功能的损伤
(3)实验思路：测量上述A、B、C三组大鼠的PSD95含量、NO含量及血管扩张程度。
预期结果：A、C组的PSD95含量、NO含量及血管扩张程度接近且均高于B组
7．造血干细胞(HSC)在骨髓中产生，在损伤、炎症等应激状态下，HSC扮演着调节和维持体内血液系统各个细胞组分的生理平衡的角色，可分化和发育为血细胞和免疫细胞。当受到某些细胞因子刺激后，骨髓中的HSC释放到外周血中，此过程称为HSC动员。下图1表示HSC动员的机制。回答下列问题：
(1)由图1可知，G CSF刺激骨髓中的伤害性感受神经元，促进神经纤维末梢中____________________的融合，释放神经肽(CGRP)，CGRP作为一种________，可作用于________，促进HSC迁移至血管中。
(2)R蛋白是HSC上受体的组分之一。为研究HSC动员对骨髓造血的影响，研究人员以野生型小鼠及敲除编码R蛋白基因的小鼠为实验材料，实验处理及检测结果如图2和图3所示。
①图2结果表明R蛋白是受体响应CGRP信号所必需的，依据是______________________。
②图3结果说明________________________。
③综合图2和图3实验数据可知，G CSF刺激后，野生型小鼠体内HSC总量明显高于敲除组，推测原因是_______________________________________。
(3)辣椒中富含辣椒素，辣椒素也可作用于伤害性感受神经元。为探究其能否增强由G CSF刺激引起的HSC动员，研究人员给野生型小鼠分别喂食含辣椒素的辛辣食物及普通食物，检测并比较两组小鼠体内CGRP含量。请从以下两方面补充完善上述实验方案。
①实验处理：____________________________。
②检测指标：____________________________。
答案 (1)突触小泡与突触前膜 神经递质(或信号分子) (HSC细胞膜上)CGRP受体
(2)①注射G CSF刺激后，敲除组外周血中HSC数量明显低于野生型
②HSC动员(注射G CSF)对骨髓中HSC的存储量无影响
③HSC迁移至外周血导致骨髓中HSC增殖，维持骨髓中HSC的储存量，从而使体内HSC总量增加
(3)①需要对喂食辛辣食物与普通食物的野生型小鼠分别注射G CSF
②需要检测两组小鼠外周血中HSC的数量
8．(2022·蓬莱第二中学月考)在一个经长期随机交配形成的自然鼠群中，存在的毛色表型与基因型的关系如表(注：AA纯合胚胎致死)。请分析回答相关问题。
表型 黄色 灰色 黑色
基因型 Aa1 Aa2 a1a1 a1a2 a2a2
(1)等位基因之间的根本区别：__________________________。
(2)若亲本基因型为Aa1×Aa2，则其子代的表型可能为________。
(3)两只鼠杂交，后代出现3种表型。则该对亲本的基因型是________，它们再生一只黑色雄鼠的概率是________。
(4)假设进行多对Aa2×a1a2的杂交，平均每窝生8只小鼠。在同样条件下进行多对Aa2×Aa2的杂交，预期每窝平均生________只鼠。
(5)现有一只黄色雄鼠和多只其他各色的雌鼠，如何利用杂交方法检测出该雄鼠的基因型？
实验思路：
①选用该黄色雄鼠与多只________色雌鼠杂交。
②______________________。
结果预测：
①如果后代出现________，则该黄色雄鼠的基因型为Aa1。
②如果后代出现________，则该黄色雄鼠的基因型为Aa2。
答案 (1)脱氧核苷酸的序列不同
(2)黄色、灰色
(3)Aa2、a1a2 1/8
(4)6
(5)黑 观察后代的毛色 黄色和灰色 黄色和黑色
解析 (1)等位基因是指位于一对同源染色体相同位置上控制相对性状的基因。等位基因之间的根本区别是脱氧核苷酸的序列不同。
(2)若亲本基因型为Aa1和Aa2，则其子代的基因型和表型为1AA(死亡)、1Aa1(黄色)、1Aa2(黄色)、1a1a2(灰色)，即子代表型有黄色、灰色，且比例为2∶1。
(3)两中鼠杂交，后代出现3种表型，即黄色、灰色和黑色，由后代有黑色(a2a2)可推知其父母均有a2，且子代有黄色，则亲本应含有A，子代有灰色，亲代应含有a1，所以亲本的基因型为Aa2和a1a2，它们再生一只黑色鼠(a2a2)的概率为1/4，雄性概率为1/2，所以再生一只黑色雄鼠的概率为1/8。
(4)在同样条件下进行多对Aa2×Aa2的杂交，后代中有1/4AA致死型出现，因此可预期平均每窝生6只鼠。
(5)黄色雄鼠的基因型为Aa1或Aa2。欲利用杂交方法检测出该雄鼠的基因型可采用测交法，实验思路：①选用该黄色雄鼠与多只黑色雌鼠(a2a2)杂交；②观察后代的毛色。结果预测：①如果该黄色雄鼠的基因型为Aa1，则其与黑色雌鼠杂交，后代的基因型为Aa2、a1a2，表型为黄色和灰色。②如果该黄色雄鼠的基因型为Aa2，则其与黑色雌鼠杂交，后代的基因型为Aa2、a2a2，表型为黄色和黑色。细胞分子组成、结构和生命历程 能力提升
一、单项选择题(每题给出的四个选项中，只有一个选项是符合题目要求的)
1．(2022·浙江名校高三开学联考)下列关于化合物的叙述，正确的是( )
A．水分子之间形成氢键会释放热量
B．淀粉、糖原和纤维素彻底水解之后，得到的产物是不同的
C．磷脂是由甘油和脂肪酸两种基本结构单元组成
D．DNA和蛋白质分子的多样性都与分子的空间结构密切相关
答案 A
解析 淀粉、糖原和纤维素都是由单糖(葡萄糖)组成的多聚体，故彻底水解之后得到的产物是相同的，B错误；蛋白质分子的多样性与分子的空间结构密切相关，而DNA分子的多样性主要与其中的碱基对的排列顺序有关，D错误。
2．(2022·山东莱芜一中模拟)2019年诺贝尔生理学或医学奖授予了三位科学家，以表彰他们在细胞感知和适应氧气变化机制领域做出的贡献。低氧诱导因子 1(HIF 1，一种由两条肽链组成的蛋白质)在此机制中起重要作用，细胞中的HIF 1只有在缺氧条件下才稳定存在。下列有关叙述错误的是( )
A．细胞中的HIF 1至少含有两个游离的氨基
B．HIF 1功能的发挥离不开其两条肽链形成的空间结构
C．人体剧烈运动时，细胞中的HIF 1含量减少
D．血液中HIF 1含量改变属于体液调节的结果
答案 C
解析 每条肽链都至少含有一个游离的氨基和一个游离的羧基，因为R基上也可能含有游离的氨基和羧基，HIF 1是一种由两条肽链组成的蛋白质，所以HIF 1至少含有两个游离的氨基，A正确；蛋白质的功能与其空间结构等有关，B正确；细胞中的HIF 1只有在缺氧条件下才稳定存在，人体剧烈运动时，细胞缺氧，故此时细胞中的HIF 1含量会增加，C错误；血液中HIF 1含量改变属于体液调节的结果，D正确。
3．(2020·全国卷Ⅱ改编)新冠病毒(SARS CoV 2)和肺炎链球菌均可引发肺炎，但二者的结构不同，新冠病毒是一种含有单链RNA的病毒。下列相关叙述正确的是( )
A．新冠病毒进入宿主细胞的跨膜运输方式属于被动运输
B．新冠病毒与肺炎链球菌均可利用自身的核糖体进行蛋白质合成
C．新冠病毒与肺炎链球菌二者遗传物质所含有的核苷酸是相同的
D．新冠病毒或肺炎链球菌的某些蛋白质可作为抗原引起机体免疫反应
答案 D
解析 新冠病毒进入宿主细胞的方式为胞吞，A错误；新冠病毒不具细胞结构，不含核糖体等细胞器，利用宿主细胞的核糖体进行蛋白质的合成，B错误；新冠病毒的遗传物质为RNA，肺炎链球菌的遗传物质为DNA，二者的核苷酸不同，C错误；抗原是指能够引起机体产生特异性免疫反应的物质，病毒、细菌等病原体表面的蛋白质等物质都可以作为引起免疫反应的抗原，D正确。
4．下表是人类的一个卵原细胞开始发生的连续生理过程中细胞染色体组数的变化及相关特点。下列说法不正确的是( )
生理过程 甲 乙 丙 丁
染色体组数 2→1→2→1 1→2 2→4→2 2
相关描述 性激素作用 细胞膜功能体现 遗传信息不变 功能趋向专门化
A.甲过程是减数分裂过程，会发生同源染色体联会和分离
B．乙过程是受精作用，有基因重组发生
C．丙过程是有丝分裂，连续进行该过程的细胞核膜、核仁周期性消失和重建
D．丁过程是细胞分化，该过程中遗传物质不会改变
答案 B
解析 甲过程是卵原细胞经过减数分裂形成卵细胞的过程，会发生同源染色体联会和分离，A正确；乙过程是受精作用，基因重组发生在减数分裂过程中，即发生在甲过程中，B错误；丙过程是有丝分裂过程，在连续的细胞周期中会发生核膜、核仁周期性消失和重建，C正确；丁过程是细胞分化，细胞分化的实质是基因的选择性表达，遗传物质不会发生改变，D正确。
5．ACE2是人体细胞中的一种具有催化功能的膜蛋白。新冠病毒的刺突S蛋白与宿主细胞膜上的ACE2结合是入侵细胞的关键步骤。下列分析错误的是( )
A．ACE2的结构和功能受温度和pH的影响
B．ACE2可以降低化学反应所需的活化能
C．S蛋白与ACE2结合体现了细胞膜具有进行细胞间信息交流的功能
D．病毒侵入细胞体现了细胞膜控制物质进出的作用是相对的
答案 C
解析 ACE2是人体细胞中的一种具有催化功能的膜蛋白，即一种蛋白质类的酶，通过降低化学反应所需的活化能来实现催化功能，其结构和功能受温度和pH的影响，A、B正确；S蛋白与ACE2结合不能体现细胞间信息交流的功能，因为病毒不具有细胞结构，C错误；新冠病毒对机体是有害的，但由于病毒具有侵染性，可以进入细胞，说明细胞膜控制物质进出的作用是相对的，D正确。
6．(2022·湖北八市3月联考)如图为动物细胞的存活因子通过启动细胞内信号通路来抑制细胞凋亡的过程图，下列叙述错误的是( )
A．存活因子是抑制凋亡过程中的信号分子
B．细胞中Bcl2 mRNA和Bcl2蛋白的水平可作为判断细胞凋亡的依据
C．细胞坏死时也存在图示的信号控制过程
D．抑制存活因子的活性或受体的活性都可以使异常细胞进入凋亡程序
答案 C
解析 据图可知，存活因子可以与细胞膜上的相应受体结合，进而引发Bcl2基因的表达，其产物Bcl2蛋白可以抑制细胞的凋亡，因此存活因子是抑制凋亡过程中的信号分子，A正确；存活因子Bcl2蛋白通过一系列的过程引发Bcl2基因的表达的来抑制细胞的凋亡，而Bcl2蛋白是Bcl2基因的表达的产物，因此Bcl2 mRNA和Bcl2蛋白的水平可作为判断细胞凋亡的依据，B正确；细胞坏死是在种种不利的外界因素的影响下，由于细胞正常的代谢活动受损或中断而引起的细胞损伤和死亡与题图中信号的调控无关，C错误；据图可知，存活因子可以与细胞膜上的相应受体结合，进而引发Bcl2基因的表达，抑制细胞凋亡，因此抑制存活因子的活性或受体的活性都可以使异常细胞进入凋亡程序，D正确。
7．如图所示，内共生起源学说认为：线粒体、叶绿体分别起源于一种原始的好氧细菌和蓝细菌类原核细胞，它们最早被先祖厌氧真核细胞吞噬后未被消化，而是与宿主进行长期共生而逐渐演化为重要的细胞器。下列表述错误的是( )
A．线粒体和叶绿体通过分裂进行增殖的事实支持内共生假说
B．根据此假说，线粒体的外膜是从原始的真核细胞的细胞膜衍生而来
C．线粒体和叶绿体的膜结构不同于细胞膜和其他细胞器膜，支持此假说
D．先祖厌氧真核生物吞噬需氧菌后使其解体，解体后的物质组装成线粒体
答案 D
解析 线粒体、叶绿体具有双层膜，细胞膜和其他细胞器膜具有单层膜，支持内共生起源学说，C正确；由图中信息可知，先祖厌氧真核生物吞噬需氧菌后，并未使其解体，D错误。
二、不定项选择题(每题给出的四个选项中，有的只有一个选项符合题目要求，有的有多个选项符合题目要求)
8．叶绿体内绝大多数蛋白质由细胞核基因编码，少数由叶绿体基因编码，其合成、加工与转运过程如图所示。下列说法正确的是( )
A．甲、乙蛋白通过类似胞吞过程从细胞质进入叶绿体
B．甲蛋白可能和暗反应有关，乙蛋白可能和光反应有关
C．类囊体蛋白质由细胞质基质中的核糖体和叶绿体中的核糖体合成
D．运至叶绿体不同部位的甲、乙蛋白都需经过加工
答案 BCD
解析 甲和乙蛋白通过叶绿体内、外膜上的蛋白质协助进入叶绿体，该过程不是胞吞，A错误；由图可知，甲蛋白存在于叶绿体基质可能和暗反应有关，乙蛋白存在于类囊体膜上可能和光反应有关，B正确；由图中信息可知，类囊体蛋白质由细胞质基质中的核糖体和叶绿体中的核糖体合成，运至叶绿体不同部位的甲、乙蛋白都需经过加工，C、D正确。
9．(2022·辽宁东北育才学校高中部高三六模)酵母菌液泡的功能类似于动物细胞的溶酶体，可进行细胞内“消化”。API蛋白是一种存在于酵母菌液泡中的蛋白质，前体API(pro API)蛋白进入液泡后才能形成成熟蛋白(m API)。已知前体API蛋白通过生物膜包被的小泡进入液泡途径分为饥饿和营养充足两种情况(如图)，图中自噬小体膜的分解需要液泡内的相关蛋白酶。下列分析正确的是( )
A．可以利用放射性同位素3H标记构成API蛋白的特有氨基酸研究API蛋白转移的途径
B．利用基因工程将酵母菌API蛋白基因导入大肠杆菌，可以得到成熟的API蛋白
C．自噬小泡的膜与液泡膜的融合体现了生物膜的功能特性
D．无论是饥饿状况下还是营养充足情况下，液泡中都可以检测到成熟的API蛋白
答案 AD
解析 氨基酸是合成蛋白质的原料，利用放射性同位素3H标记API蛋白的特有氨基酸，可研究API蛋白转移的途径，A正确；由于大肠杆菌是原核生物，没有液泡，而前体API蛋白必须在液泡内才能成熟，因此利用基因工程将酵母菌API蛋白基因导入大肠杆菌，不能得到成熟的API蛋白，B错误；自噬小泡的膜和Cvt小泡膜与液泡膜的融合均体现了生物膜的流动性，即生物膜的结构特点，生物膜的功能特性是指选择透过性，C错误。
10．PLK1是一种对细胞周期有重要调控作用的蛋白激酶，可以催化磷酸基团转移到不同的特异性底物上，在促进纺锤体两极分配、染色体运动等方面具有重要作用。下列说法合理的是( )
A．大肠杆菌增殖过程中PLK1活性较高
B．PLK1在细胞分裂间期大量合成且达到最大活性
C．通过阻断PLK1的表达可有效抑制肿瘤细胞增殖
D．PLK1发挥作用时可能伴随着ATP的水解
答案 CD
解析 PLK1对细胞周期有重要调控作用，大肠杆菌没有细胞周期且没有染色体和纺锤体，故推测在大肠杆菌增殖过程中无PLK1，A错误；PLK1主要在分裂期发挥作用，故推测其在分裂期的活性最大，B错误；PLK1对细胞周期有重要的调控作用，阻断PLK1的表达会抑制肿瘤细胞的增殖，C正确；染色体的运动等需要消耗ATP，故PLK1发挥作用时，会伴随着ATP的水解，D正确。
三、非选择题
11．脂质是细胞内重要的化合物，肝脏对生物体的脂质代谢具有重要调节作用。
(1)脂质中的________是细胞膜的主要成分，________是细胞内良好的储能物质。
(2)小鼠的生物钟基因R与脂肪代谢有关，其主要在肝脏细胞中周期性开启和关闭，R基因的作用机理如图1所示。
夜间，R基因开启，将________小鼠肝脏脂肪的合成，其生物学意义是________________________。
(3)为研究影响R基因表达的其他因素，研究者将生长状况一致的小鼠随机分为四组，分别进行如下处理，10周后进行相关检测，结果如图2。
①由结果可知：安静状态时，________导致R蛋白表达量显著降低，脂肪合成增加。高脂饮食时，R基因表达量不同的原因包括________________及运动连续性。
②脂肪在肝脏细胞中堆积过多会引发脂肪肝，影响人体健康。结合本实验研究结果，提出预防脂肪肝的合理建议：__________________________________________________。
答案 (1)磷脂 脂肪
(2)抑制 保证小鼠有足够的能量夜晚使用
(3)①高脂饮食 是否运动和运动强度
②低脂饮食，或高脂饮食情况下进行高强度间歇运动
解析 (2)由图1可知，夜晚R基因开启，合成的R蛋白可促进脂肪合成基因关闭，抑制小鼠肝脏脂肪的合成，保证小鼠有足够的能量夜晚使用。
12．小肠干细胞通过增殖分化使小肠上皮细胞得到更新，科研人员对此进行研究。
(1)小肠干细胞以________分裂方式进行增殖，并分化为潘氏细胞和________细胞，如图1。
(2)小肠干细胞特异性地表达L蛋白，并且每个细胞中的表达量基本一致。科研人员利用基因工程技术将绿色荧光蛋白基因与L蛋白基因连接，转入小鼠受精卵细胞中。从转基因小鼠体内分离小肠干细胞进行离体培养，定期从培养液中取样，测定样品的绿色荧光强度，检测结果可反映出小肠干细胞________的多少。
(3)科研人员在上述小肠干细胞培养液中加入药物T，几天后洗去药物，转入新的培养液中培养(记为第0天)，定期取样并测定样品的绿色荧光强度，结果如图2。药物T处理使蛋白S的合成量下降，药物T处理停止后0～4天，小肠干细胞中蛋白S的含量仍较低。结合实验数据推测，蛋白S对小肠干细胞的凋亡有________作用。
(4)研究发现，蛋白S含量较低时，小肠干细胞会分泌W因子，并作用于周围的小肠干细胞。据此推测，上述实验中第4天后荧光强度逐步恢复的原因是W因子__________________________________________________________。
(5)综合上述研究分析小肠干细胞增殖的调控，属于________调节，从而维持小肠干细胞数目相对稳定。
答案 (1)有丝 小肠上皮
(2)数目
(3)抑制
(4)促进周围的小肠干细胞增殖，使小肠干细胞数目恢复
(5)(负)反馈
解析 (1)小肠干细胞是体细胞，以有丝分裂方式进行增殖，据图1可知，小肠干细胞分化为潘氏细胞和小肠上皮细胞。
(2)根据本小题提供的信息可知，样品绿色荧光强度可反映出小肠干细胞数目的多少。
(3)由图2可知，药物T处理停止后0～4天，绿色荧光相对强度降低，说明小肠干细胞数目减少，凋亡的小肠干细胞增加；同时小肠干细胞中蛋白S的合成量降低，因此推测，蛋白S对小肠干细胞凋亡有抑制作用。细胞物质和能量代谢能力提升
一、单项选择题(每题给出的四个选项中，只有一个选项是符合题目要求的)
1．(2022·山东烟台高三上学期期末)植物的气孔是由两个含有叶绿体的保卫细胞围绕成的，保卫细胞吸水后会开放，反之关闭。保卫细胞内的淀粉磷酸化酶在酸性条件下，主要催化葡萄糖转化成淀粉，而在碱性条件下，主要催化淀粉转化成葡萄糖。光照、高K＋环境均可促进气孔开放。下列说法错误的是( )
A．黑暗条件下，呼吸作用使气孔更易开放
B．淀粉水解为葡萄糖有利于提高渗透压，使保卫细胞吸水
C．光照增强可促进细胞内CO2浓度下降，pH上升，利于淀粉的水解
D．高K＋环境促进气孔的开放，可能是细胞对K＋主动运输的结果
答案 A
解析 黑暗条件下，进行细胞呼吸，释放CO2，使细胞质的pH下降，利于葡萄糖转化成淀粉，细胞渗透压下降，不利于保卫细胞吸水，气孔不易开放，A错误；细胞对K＋主动运输，细胞渗透压上升，利于保卫细胞吸水，气孔开放，D正确。
2．(2022·潍坊第四中学阶段检测)呼吸商(RQ＝放出的CO2量/吸收的O2量)可作为描述细胞呼吸过程中氧气供应状态的一种指标。如图是酵母菌氧化分解葡萄糖过程中氧分压与呼吸商的关系。以下叙述中，正确的是( )
A．呼吸商越大，细胞有氧呼吸越强，无氧呼吸越弱
B．B点有氧呼吸的强度大于A点有氧呼吸的强度
C．为延长水果保存的时间，最好将氧分压调至C点
D．C点以后，细胞呼吸强度不随氧分压的变化而变化
答案 B
解析 呼吸商越大，吸收的O2量相对越少，细胞有氧呼吸越弱，无氧呼吸越强，A错误；呼吸商越小，细胞有氧呼吸越强，因此B点有氧呼吸的强度大于A点有氧呼吸的强度，B正确；C点时，细胞只进行有氧呼吸，此时细胞消耗的有机物较多，因此为延长水果的保存时间，最好将氧分压调至C点以下，C错误；C点以后，酵母菌只进行有氧呼吸，无论有氧呼吸的强度是否变化，呼吸商均不变，但呼吸商不变，不能说明细胞呼吸强度不再随氧分压的变化而变化，D错误。
3．(2022·广东高三综合测试)科学家从大洋深处的某种细菌体内分离出了一种嗜冷性蛋白酶，并在其他反应条件适宜的情况下，探究了温度对该酶活性的影响(不同温度下反应体系的底物量充足，反应时间相同)，实验结果如图所示，其中A、B为实线和虚线的交点，C点为虚线与横轴的交点。下列叙述错误的是( )
A．图中实线和虚线分别表示反应物剩余量相对值和酶活性相对值
B．A点制约反应物剩余量相对值的主要因素为该反应体系的温度
C．若在B点降低反应体系的pH，则反应物剩余量相对值将增加
D．由图可知，反应体系温度越高，该嗜冷性蛋白酶的活性越低
答案 D
解析 温度过高会使酶失活，所以该图的虚线表示酶活性相对值，实线表示反应物剩余量相对值，A正确；A点到最适温度酶活性随着温度的上升而上升，A点制约反应物剩余量相对值的主要因素为反应体系的温度，B正确；该曲线为最适宜pH值条件下测得的，若B点温度条件下升高反应体系的pH，酶活性降低，则反应物剩余量相对值将增加，C正确；由图可知，在虚线的最高点之前，随着温度的升高，嗜冷性蛋白酶活性是增大的，所以不能说反应体系温度越高，嗜冷性蛋白酶活性越低，D错误。
二、不定项选择题(每题给出的四个选项中，有的只有一个选项符合题目要求，有的有多个选项符合题目要求)
4．将编号为甲、乙、丙的三个相同透光玻璃瓶放入池塘水深0.5 m处，装入等量含有浮游植物的池塘水。甲瓶立即测定并记录水中氧含量，乙、丙瓶均密封，丙瓶装入不透光袋中，与乙瓶一同放回水深0.5 m处，24 h后测定并记录水中氧含量，得到表中结果。下列相关分析，正确的是( )
玻璃瓶 甲 乙 丙
氧含量 4 mg 5.2 mg 3.3 mg
A.24 h后乙瓶中的二氧化碳含量低于开始时
B．丙瓶浮游植物的线粒体中没有ATP产生
C．乙瓶浮游植物24 h光合作用产生的氧量为1.9 mg
D．乙瓶与甲瓶的氧含量差值为浮游植物呼吸消耗量
答案 AC
解析 据表分析可知，乙瓶的含氧量升高，光合作用强度大于呼吸作用强度，24 h后乙瓶中的二氧化碳含量低于开始时，A正确；丙瓶只能进行呼吸作用，浮游植物的线粒体中有ATP产生，B错误；乙瓶浮游植物24 h净光合产氧量为5.2－4＝1.2(mg)，呼吸耗氧量为4－3.3＝0.7(mg)，故光合作用产生的氧量为1.2＋0.7＝1.9(mg)，C正确；乙瓶与甲瓶的氧含量差值为浮游植物净光合量，D错误。
5．(2022·八省八市高三第一次联考改编)有氧呼吸第三阶段，NADH将有机物降解得到的高能电子传递给质子泵，后者利用这一能量将H＋泵到线粒体基质外，使得线粒体内外膜间隙中H＋浓度提高，大部分H＋通过特殊的结构①回流至线粒体基质，同时驱动ATP合成(如下图)。下列有关叙述正确的是( )
A．图中ADP和Pi合成ATP的直接动力是膜内外H＋浓度差
B．该过程也可发生在好氧性细菌的细胞膜上
C.图示中结构①是一种具有ATP合成酶活性的通道蛋白质
D．上述能量转化的过程是有机物中化学能→电能→ATP中化学能
答案 ABCD
解析 根据题干信息，“大部分H＋通过特殊的结构①回流至线粒体基质，同时驱动ATP合成”，说明ADP和Pi合成ATP的直接动力是膜内外H＋浓度差，A正确；好氧性细菌虽然无线粒体，但其内含有与有氧呼吸相关的酶，可以进行有氧呼吸，故图示过程可以发生在好氧性细菌的细胞膜上，B正确；结构①能够驱动ATP合成，因此是一种具有ATP合成酶活性的通道蛋白，C正确。
三、非选择题
6．(2022·湖南长沙高考适应性考试)如图为叶肉细胞类囊体剖面结构及其所发生的部分生化反应示意图。e－表示电子，在其传递过程中逐步释放能量。请回答以下问题：
(1)H＋从类囊体腔外运输到类囊体腔内属于________(填运输方式名称)。类囊体膜上含有ATP合成酶，叶肉细胞中含有ATP合成酶的生物膜还有______________。
(2)研究者从菠菜中分离类囊体膜，并将其与叶绿体基质中的酶共同组成人工光合系统。光照后该系统正常生成了有机物，证明了该系统的有效性。在人工光合系统中，类囊体膜为有机物的生成提供了____________________。相比叶肉细胞，吸收相同的光能该系统有机物产量更高，主要原因是__________________________________。
(3)科研人员探究高温和高浓度CO2对黄瓜光合作用的影响，部分实验数据如下。
①丙组的净光合速率比乙组的高，结合所学知识与实验数据，分析其原因是______________________________________________________________________________________________________________。
②该研究结果表明，采取____________________________的针对性措施可以有效提高夏秋季节里日光温室中黄瓜叶片的光合作用强度，进而提高黄瓜产量。
答案 (1)主动运输 线粒体内膜
(2)ATP、NADPH 没有细胞呼吸消耗能量，能够更有效积累有机物
(3)①丙组CO2浓度更高，为暗反应提供了更多的原料，提高了暗反应速率；丙组叶绿素含量增加，增强了对光能的吸收、转化和利用能力，光反应速率更快 ②施用气肥(施用有机肥等能提高CO2浓度的措施)
解析 (1)结合题图可知，类囊体腔内的H＋浓度高于类囊体腔外的，因此，H＋从类囊体腔外运输到腔内的方式为主动运输。除类囊体膜外，叶肉细胞中的线粒体内膜上也含有ATP合成酶。
(2)在类囊体膜上进行的是光反应，该过程为有机物的生成提供了NADPH和ATP。叶肉细胞在光照条件下既可进行光合作用也可进行呼吸作用，光合作用可产生有机物，细胞呼吸消耗有机物，而人工光合系统只进行光合作用不进行细胞呼吸，能更有效积累有机物。
(3)①与乙组相比，丙组CO2浓度更高，为暗反应提供了更多的原料，提高了暗反应速率，在处理天数相同时，丙组的叶绿素含量高于乙组，增强了对光能的吸收、转化和利用能力，光反应速率更快。②分析题图可知，高温会导致黄瓜净光合速率和叶绿素含量下降，而高温＋高CO2处理条件下黄瓜的净光合速率和叶绿素含量都高于对照组，因此可以通过提高CO2浓度的措施提高夏秋季日光温室中黄瓜的产量。
7．(2022·北京海淀期末)为提高水稻产量和磷肥利用率，科研人员开展了相关研究。
(1)农作物根部从土壤中吸收的氮、磷、钾等，可参与多种生命活动。其中，磷可用于合成____________(至少写两种)等有机物，参与光合作用。
(2)农作物将光合作用产生的有机物运输至籽粒中，并以淀粉形式储存，称为“籽粒灌浆”，籽粒灌浆情况直接决定农作物产量。
研究人员分别检测野生型(WT)和P基因缺失突变型(pho)水稻籽粒重量和有机物合成量，结果如图1和图2所示。据图1可知，相对于WT，________________________________；据图2结果推测，P蛋白的作用可能是__________________________。
(3)研究表明，P基因在籽粒胚乳中高表达。据推测，P蛋白可能是一种磷的转运蛋白，且参与内运和外排两个过程。为进一步确认P蛋白的作用机制，科研人员完成了下列实验。
①科研人员分别测定WT和pho水稻胚乳细胞中磷的含量，若__________________________________________________________，则可作为P蛋白参与磷的转运过程的证据之一，且以外排作用为主。
②已知ADP 葡萄糖焦磷酸化酶(AGPase)催化胚乳细胞中葡萄糖和磷的利用，最终合成淀粉，科研人员检测WT和pho水稻胚乳细胞中AGPase的表达量和pho水稻胚乳细胞中AGPase的活性，结果如图3和图4所示。结果表明，pho水稻胚乳细胞中异常含量的磷______________________________________________。
③在正常水稻籽粒灌浆时，磷和葡萄糖等被运入胚乳细胞中，用于淀粉的合成，生成淀粉的同时又会产生磷。基于上述研究分析，该过程产生的“无用”的磷需要________________________________________________，这种机制可保证胚乳细胞持续合成淀粉。
(4)在缺乏磷的土壤中，农作物高效利用和重新分配磷对产量提升显得尤为重要。基于上述研究，对该环境中水稻育种提出一条合理性建议：________________________________________________________________________________________________________________。
答案 (1)ATP、NADPH
(2)pho水稻籽粒重量低且增长缓慢 促进葡萄糖转化为淀粉
(3)①pho水稻胚乳细胞中的磷含量明显高于WT胚乳细胞中的磷含量 ②既抑制AGPase的基因表达，又抑制AGPase的活性 ③被P蛋白及时运出胚乳细胞，确保AGPase能正常催化
(4)培育P基因高表达(转P基因)的水稻品系(选择磷的转运蛋白外排功能更强的水稻品系)
解析 (2)由图1可知，与WT相比，pho水稻籽粒重量低且增长缓慢。图2中WT的水稻葡萄糖含量较pho水稻的低，而淀粉含量较pho水稻的高，说明P蛋白的作用是促进葡萄糖转化为淀粉。
(3)①pho水稻中P蛋白不能合成，若pho水稻胚乳细胞中的磷含量明显高于WT胚乳细胞中的磷含量，则说明P蛋白参与磷的转运过程，且以外排作用为主。②由图3可知，pho水稻胚乳细胞中AGPase表达量少于WT水稻胚乳细胞中的，且随着pho水稻胚乳细胞中磷浓度的增加，AGPase相对活性降低，说明pho水稻胚乳细胞中异常含量的磷既抑制了AGPase的基因表达，又抑制了其活性。③正常水稻胚乳细胞中合成淀粉需要AGPase催化，为确保AGPase的含量和活性，产生的“无用”的磷需要P蛋白及时运出胚乳细胞。
(4)由题可知，P蛋白对磷的转运情况会影响水稻胚乳细胞中淀粉的合成，故在缺乏磷的土壤中，要培育P基因高表达的水稻品系。
8．(2022·山东潍坊高三上学期期末)玉米的叶肉细胞含有正常的叶绿体，维管束鞘细胞含有没有基粒的叶绿体。在其进行光合作用时，CO2中的碳首先转移到有机物C4中，该过程称为C4途径。C4在维管束鞘细胞中再释放出CO2，参与卡尔文循环。具体过程如图所示，其中PEP酶对CO2的亲和力远大于酶Rubisco。像玉米这样具有C4途径的植物称为C4植物，不具有C4途径的植物称为C3植物。
(1)C4植物中可固定CO2的物质是__________________，光反应主要发生在____________(填“叶肉细胞”“维管束鞘细胞”或“叶肉细胞和维管束鞘细胞”)的叶绿体中。
(2)干旱条件下，很多植物的光合作用速率降低，主要原因是__________________________________。一般来说，C4植物与C3植物相比，________的CO2补偿点较低，原因是____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(3)科学家以14CO2为原料，通过放射性同位素示踪法探明了玉米光合作用过程中CO2中碳的转移途径。请推测该科学探究的实验思路：______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
答案 (1)PEP和C5化合物 叶肉细胞
(2)叶片气孔开放程度降低，CO2的吸收量减少 C4 C4植物的CO2先被PEP酶催化固定成C4，C4释放出CO2用于卡尔文循环，PEP酶对CO2的亲和力远大于酶Rubisco，因此C4植物在较低浓度的CO2条件下，也可以吸收并利用CO2进行光合作用，而C3植物在低浓度的CO2条件下不能生长
(3)利用14CO2为原料培养玉米，培养一段时间后，检测含14C的物质，若含14C的物质不止一种，则需要缩短反应时间，直至反应中只出现一种14C的物质，即为CO2中碳转移形成的第一种化合物，然后再依次延长反应时间，检测出形成的第二种化合物、第三种化合物等，从而探明玉米光合作用过程中CO2中碳的转移途径
解析 C4植物进行光合作用的过程，在叶肉细胞中PEP将CO2固定生成C4，C4在维管束鞘细胞中再释放出CO2，参与卡尔文循环并生成有机物。
(1)据图可知，在C4植物的叶肉细胞内，PEP在PEP酶的催化下可固定CO2形成C4，C4释放出的CO2在维管束鞘细胞的叶绿体内可被C5固定形成C3。因此C4植物中可固定CO2的物质是PEP和C5。由于维管束鞘细胞含有没有基粒的叶绿体，故不能吸收光能进行光反应，因此光反应主要发生在含有正常叶绿体的叶肉细胞内。遗传的细胞学、分子学基础
能力提升
一、单项选择题(每题给出的四个选项中，只有一个选项是符合题目要求的)
1．(2022·湖南高三3月调研考试)生物遗传学上的平衡种群是指在理想状态下，基因频率和基因型频率都不再改变的大种群。某哺乳动物的平衡种群中，栗色毛和黑色毛由常染色体上的1对等位基因控制。下列叙述正确的是( )
A．多对黑色个体交配，每对的子代均为黑色，则说明黑色为显性
B．观察该种群，若新生的栗色个体多于黑色个体，则说明栗色为显性
C．若该种群栗色与黑色个体的数目相等，则说明隐性基因频率高于显性基因频率
D．选择1对栗色个体交配，若子代全部表现为栗色，则说明栗色为隐性
答案 C
解析 若所选多对黑色个体均为纯合，则后代也均为黑色，不能判断显隐性关系，A错误；若该种群原来就是栗色个体占多数，即便栗色为隐性，新生个体中栗色个体也会多于黑色个体，B错误；相关基因用A、a表示，若栗色与黑色个体数相等，则P(AA)＋P(Aa)＝P(aa)＝，P(a)＝P(aa)＋P(Aa)＝＋P(Aa)>，则P(A)<，C正确；若所选栗色个体为纯合子，其子代全部为栗色，不能说明栗色的显隐性，D错误。
2．(2022·福建福州毕业班质量检测)某种植物雄株的性染色体为XY；雌株的性染色体为XX。等位基因A和a是伴X染色体遗传的，分别控制阔叶(A)和细叶(a)，且带a基因的花粉有50%败育。用阔叶雄株和杂合阔叶雌株进行杂交得到子一代，再让子一代相互杂交得到子二代。下列说法正确的是( )
A．理论上，子二代中雌株数∶雄株数为3∶4
B．理论上，子二代雌株中，阔叶∶细叶为3∶1
C．理论上，子二代雌株中，A基因频率∶a基因频率为3∶1
D．理论上，子二代雄株中，A基因频率∶a基因频率为1∶3
答案 A
解析 阔叶雄株(XAY)与杂合阔叶雌株(XAXa)进行杂交得到子一代，子一代中雄株1/2XAY、1/2XaY，可产生XA∶Xa∶Y＝(1/2×1/2)∶(1/2×1/2×1/2)∶(1/2)＝2∶1∶4，子一代中雌株为1/2XAXA、1/2XAXa，可产生3/4XA、1/4Xa两种配子，子一代相互杂交，雌雄配子随机结合，子二代XAXA∶XAXa∶XaXa∶XAY∶XaY＝(2/7×3/4)∶(2/7×1/4＋1/7×3/4)∶(1/7×1/4)∶(3/4×4/7)∶(1/4×4/7)＝6∶5∶1∶12∶4，所以雌株数∶雄株数为(6＋5＋1)∶(12＋4)＝3∶4；雌株中阔叶∶细叶为(6＋5)∶1＝11∶1，A正确，B错误；根据以上所得数据，子二代雌株中，A基因频率为(6/12＋1/2×5/12)＝17/24，a的基因频率为1－17/24＝7/24，所以A基因频率∶a基因频率为17∶7，C错误；根据以上所得数据，子二代雄株中，A基因频率为12/(12＋4)＝3/4，a的基因频率为1－3/4＝1/4，所以A基因频率∶a基因频率为3∶1，D错误。
3．(2022·北京西城高三期末)鸡的雄羽和母羽由常染色体上一对基因(H/h)控制，母鸡只有母羽一种表型。表型均为母羽的亲本交配，F1母羽母鸡∶母羽公鸡∶雄羽公鸡＝4∶3∶1。据此判断( )
A．母羽鸡亲本基因型为Hh和hh
B．F1雄羽公鸡存在部分致死现象
C．F1母鸡隐性纯合子表现为显性性状
D．雄羽和母羽性状的遗传与性别无关
答案 C
解析 分析题意可知，表型均为母羽的亲本交配，F1母羽母鸡∶母羽公鸡∶雄羽公鸡＝4∶3∶1，说明母羽为显性性状，又因为F1出现了雄羽公鸡(hh)，所以亲本的基因型都为Hh。那么Hh杂交，F1代中出现HH∶Hh∶hh＝1∶2∶1，在母鸡中全表现为母羽，在公鸡中hh表现为雄羽，其余表现为母羽，所以F1母羽母鸡∶母羽公鸡∶雄羽公鸡＝4∶3∶1，A错误；由分析可知，F1代中出现HH∶Hh∶hh＝1∶2∶1，在公鸡中hh表现为雄羽，其余表现为母羽，所以F1公鸡中，母羽公鸡∶雄羽公鸡＝3∶1，说明F1雄羽公鸡不存在部分致死现象，B错误；由分析可知，Hh杂交，F1代中出现HH∶Hh∶hh＝1∶2∶1，在母鸡中全表现为母羽，C正确；雄羽和母羽性状的遗传与性别有关，为从性遗传，D错误。
4．(2022·山东青岛模拟)某种动物的毛色由位于常染色体上的两对独立遗传的等位基因(A、a和B、b)控制，A基因控制黄色色素的合成，B基因控制灰色色素的合成，当两种色素都不存在时，该动物毛色表现为白色，当A、B基因同时存在时，该动物的毛色表现为褐色，但当配子中同时存在基因A、B时，配子致死。下列说法不正确的是( )
A．该种动物的基因型共有6种，不存在基因型为AABB、AABb、AaBB的个体
B．某黄色个体与灰色个体杂交，后代中四种体色均可能出现
C．该动物的所有个体中，配子的致死率最高为25%
D．褐色个体间杂交后代中褐毛∶黄毛∶灰毛∶白毛＝4∶3∶3∶1
答案 D
解析 由题意知，A(a)与B(b)独立遗传，因此遵循自由组合定律，且A_bb为黄色、aaB_为灰色、A_B_为褐色、aabb为白色，由于AB配子致死，雌雄配子均只有Ab、aB、ab三种，故群体中不存在AABB、AABb、AaBB基因型的个体，该动物种群中只有AaBb、Aabb、aaBb、aaBB、AAbb、aabb共6种基因型，A正确；若黄色个体基因型为Aabb，灰色个体基因型为aaBb，二者杂交，后代中四种体色均可能出现，B正确；6种基因型的个体中，只有褐毛AaBb的个体会产生致死配子AB，致死率为25%，C正确；褐色(AaBb)个体只能产生Ab、aB、ab三种配子，杂交后代的基因型有：AaBb、Aabb、aaBb、aaBB、AAbb、aabb，统计表型及其比例为：褐毛∶黄毛∶灰毛∶白毛＝2∶3∶3∶1，D错误。
5．(2022·潍坊核心素养测评)某研究小组培养获得核DNA被14C完全标记的某种动物的一个精原细胞，使其在普通培养基内进行两次连续的细胞分裂，实验期间观察分裂中期的细胞甲和乙，以及分裂后期的细胞丙。发现甲、乙、丙中标记的染色体数分别是20、10、20，标记的核DNA数分别为40、20、20。下列有关推测错误的是( )
A．甲细胞可能处于有丝分裂中期
B．乙细胞一定处于减数分裂Ⅱ的中期
C．丙细胞一定处于减数分裂Ⅱ的后期
D．该生物正常体细胞的染色体数应为20
答案 A
解析 由题干所给标记的染色体数及核DNA数可推知，乙细胞应处于减数分裂Ⅱ中期，丙细胞处于减数分裂Ⅱ后期，该生物正常体细胞染色体数应为20，因已确定在培养基内细胞进行的是减数分裂，故可确定甲细胞处于减数分裂Ⅰ中期。故选A。
6．(2022·山东烟台一模)真核基因尾部没有T串序列，但是转录出的mRNA的3′ 端有一个含100～200个A的特殊结构，称为polyA尾，有polyA尾的mRNA可以结合更多的核糖体。科研人员将含有polyA尾和无polyA尾的珠蛋白mRNA分别注入爪蟾卵母细胞中，起初二者都能合成珠蛋白，6 h后后者不能继续合成珠蛋白。下列分析错误的是( )
A．基因转录结束后polyA尾才添加到mRNA的3′ 端
B．polyA尾可以增强mRNA的稳定性使其长时间发挥作用
C．含polyA尾的mRNA合成蛋白质的效率更高
D．翻译出的多肽末端含多个密码子AAA对应的氨基酸
答案 D
解析 真核生物基因的尾部没有T串序列，故判断polyA尾不是转录而来的，再根据题干信息3′ 端有一个含100～200个A的特殊结构可知，该序列是mRNA合成后，在相应酶的作用下依次在其3′ 端添加腺嘌呤核糖核苷酸形成的，A正确；根据题干信息，科研人员将含有polyA尾和无polyA尾的珠蛋白mRNA分别注入爪蟾卵母细胞中，起初二者都能合成珠蛋白，6 h后后者不能继续合成珠蛋白，说明polyA尾可以增强mRNA的稳定性使其长时间发挥作用，B正确；根据题干信息，有polyA尾的mRNA可以结合更多的核糖体，说明含polyA尾的mRNA合成蛋白质的效率更高，C正确；polyA尾并没有编码氨基酸，不会翻译出蛋白质，D错误。
二、不定项选择题(每题给出的四个选项中，有的只有一个选项符合题目要求，有的有多个选项符合题目要求)
7．(2022·辽宁高三联考)家蚕为ZW型性别决定，蚕茧颜色黄色对白色为一对相对性状，用A、a表示，幼蚕体色正常和体色透明为一对相对性状，用B、b表示，两对性状独立遗传，相关基因不位于性染色体的同源区段。研究人员进行两组杂交实验，结果如下表，下列说法错误的是( )
实验一 P：一对黄茧雌雄蚕杂交 F1表型及比例 黄茧雌性∶黄茧雄性∶白茧雌性∶白茧雄性＝3∶3∶1∶1
实验二 P：多对正常体色雌雄蚕杂交 正常色雄性∶正常色雌性∶透明色雌性＝4∶3∶1
A.实验一中，蚕茧颜色中黄色为显性性状，控制其性状的基因位于常染色体上
B．实验二中，雄性亲本基因型为ZBZB
C．实验二子代雄蚕中纯合子的比例为3/8
D．实验二F1中b的基因频率为1/6
答案 BC
解析 实验一中，一对黄茧雌雄蚕杂交，子代出现性状分离，且雌雄无差异，说明蚕茧颜色中黄色为显性性状，控制其性状的基因位于常染色体上，A正确；实验二中，亲本均为正常色，子代出现了透明色，说明正常色为显性性状，根据子代中雌雄表型不同，可知控制该性状的基因位于Z染色体上，根据子代中透明色雌性ZbW占，可拆解成×，可推知雄性亲本基因型为ZBZB和ZBZb，且各占，雌性亲本基因型为ZBW，B错误；实验二子代雄性中纯合子ZBZB的比例为＋×＝，C错误；实验二F1中基因型及其比例为：ZBZB∶ZBZb∶ZBW∶ZbW＝3∶1∶3∶1，所以b的基因频率为(1＋1)÷(3×2＋1×2＋3＋1)＝，D正确。
8．(2022·辽宁高三一模改编)表观遗传中生物表型的改变可能是通过DNA甲基化、RNA干扰等多种机制来实现的。某基因在启动子上存在富含双核苷酸“C－G”的区域，其中的胞嘧啶在发生甲基化后转变成5 甲基胞嘧啶，仍能在DNA复制过程中与鸟嘌呤互补配对，甲基化会抑制基因的表达。5 氮杂胞苷(AZA)常用于DNA甲基化引起疾病的临床治疗。下列叙述错误的是( )
A．在胰岛B细胞中，呼吸酶基因、胰岛素基因处于甲基化的状态
B．AZA用于临床治疗的机制可能是它能使与DNA结合的甲基化酶活性降低，从而降低DNA的甲基化程度
C．甲基化的DNA分子仍能完成复制过程，且合成的子代DNA碱基序列保持不变
D．启动子区域甲基化程度较高导致基因不表达的原因可能是其与DNA聚合酶的结合受阻
答案 AD
解析 在胰岛B细胞中，呼吸酶基因、胰岛素基因都是要正常表达的，因此处于非甲基化的状态，A错误；题干说明，其中的胞嘧啶在发生甲基化后转变成5 甲基胞嘧啶，仍能在DNA复制过程中与鸟嘌呤互补配对，甲基化会抑制基因的表达，因此不影响DNA的复制过程，合成的子代DNA碱基序列保持不变，C正确；启动子区域甲基化程度较高导致基因不表达的原因可能是其与RNA聚合酶的结合受阻，D错误。
三、非选择题
9．(2022·山东省潍坊市高三上学期期末统考)金鱼草是遗传学研究的重要模式植物，可自花受粉也可异花受粉。位于2号染色体上的等位基因A和a控制着金鱼草的花色，基因型为AA的植株开红花，Aa的植株开粉红花，aa的植株开白花。研究发现，A和a还与金鱼草花粉的育性密切相关，AA和aa产生的花粉均100%可育，但Aa产生的花粉50%可育。为进一步研究A和a与花粉育性的关系，科研人员进行了正反交杂交实验，结果如下图所示。
(1)根据上述杂交实验可推断：粉红花金鱼草产生的含________的花粉是不育的。让基因型为Aa的金鱼草自交，子代表型及比例应是__________________。
(2)科研人员利用转基因技术将抗虫基因H导入基因型为Aa的金鱼草愈伤组织中，培育出转基因植株M和N(假设只导入了一个抗虫基因，且不考虑基因突变和染色体互换)。植株M和N分别自交，结果如下表所示。
红花不抗虫 红花抗虫 粉红花不抗虫 粉红花抗虫 白花抗虫
植株M自交后代 1/4 0 0 1/2 1/4
植株N自交后代 1/12 1/4 1/12 5/12 1/6
根据表中结果推测：基因H除了可以抗虫外，对粉红花金鱼草花粉的育性也有影响，具体表现为______________________，植株M中基因H插入到了________________染色体上，植株N中H基因插入到了__________________染色体上。
(3)在植株N自交后代的粉红花抗虫个体中，有2/5的个体花粉100%可育，另外3/5的个体产生的花粉中，可育花粉所占比例是________。让植株N自交后代中的红花抗虫个体与白花抗虫个体杂交，后代出现粉红花不抗虫个体的概率是________。
答案 (1)a 红花∶粉红花＝1∶1
(2)抗虫基因H使a的花粉可育 a基因所在的2号 2号染色体外的其他
(3)
解析 (2)红花∶粉红花∶白花＝1∶2∶1，符合Aa自交后代分离比，说明抗虫基因H可使含a基因的花粉可育，且子代中白花(aa)全部抗虫，红花(AA)全部不抗虫，推测M植株中H基因插入到了a所在的2号染色体上，若推测正确，则M植株产生的雌雄配子都是A∶aH＝1∶1，其自交后代AA∶AaH∶aaHH＝1∶2∶1，即红花不抗虫∶粉红花抗虫∶白花抗虫＝1∶2∶1，符合表中数据，故推测正确；根据植株N自交后代表型及分离比红花不抗虫∶红花抗虫∶粉红花不抗虫∶粉红花抗虫∶白花抗虫＝1∶3∶1∶5∶2，可推测H基因插入到2号染色体外的其他染色体上，若假设成立，植株N(AaH)中A/a与H基因位于非同源染色体上，根据自由组合定律及H基因使a花粉可育，可知植株N产生的花粉类型及比例为AH∶aH∶A＝1∶1∶1，产生的雌配子类型及比例为AH∶a∶aH∶A＝1∶1∶1∶1，其自交后代红花抗虫(AAH_)所占比例为×＋×＋×＝，粉红花不抗虫(Aa)所占比例为×＝，红花不抗虫(AA)所占比例为×＝，粉红花抗虫(AaH_)所占比例为×＋×＋×＋×＋×＝，白花抗虫(aaH_)所占比例为×＋×＝，与表格数据相符，即植株N中H基因插入到了2号染色体之外的非同源染色体上。
(3)由(2)分析可知，植株N自交后代中粉红花抗虫个体的基因型及比例为AaHH∶AaH＝2∶3，其中AaHH占，其产生的花粉均含H，所以均可育，而AaH占，产生的花粉为A∶aH∶AH∶a＝1∶1∶1∶1，其中a花粉不育，故可育花粉占。植株N自交后代中，红花抗虫个体的基因型及比例为AAHH∶AAH＝1∶2，其产生的配子AH＝＋×＝，A＝×＝，白花抗虫个体的基因型及比例为aaHH∶aaH＝1∶1，其产生的配子aH＝＋×＝，a＝×＝，则二者杂交有一半的可能为红花抗虫为父本，白花抗虫为母本，此时杂交后代为粉红花不抗虫(Aa)的概率为×＝，还有的可能前者为母本，后者为父本，若白花抗虫为父本，其产生花粉a不育，故此时可育花粉为aH，与红花抗虫个体杂交后代均为抗虫，故综上分析可知，让植株N自交后代中的红花抗虫个体与白花抗虫个体杂交，后代出现粉红花不抗虫的个体概率为×＝。
10．玉米(2n＝20)是一年生雌雄同株、异花传粉的植物。现阶段我国大面积种植的玉米品种均为杂交种(杂合子)，杂交种(F1)的杂种优势明显，在高产、抗病等方面杂交种表现出的某些性状优于其纯合亲本，但在F2会出现杂种优势衰退现象。
(1)玉米自然杂交率很高，在没有隔离种植的情况下，为确保自交结实率，需进行人工干预，步骤是________________________________。
(2)F2发生杂种优势衰退的原因可能是__________________________________________________________，使F2出现一定比例的纯合子。
(3)玉米的大粒与小粒由一对等位基因(A、a)控制，只有杂合子才表现为大粒的杂种优势，纯合子均表现为小粒。现将若干大粒玉米杂交种平均分为甲、乙两组，相同条件下隔离种植，甲组自然状态受粉，乙组人工控制使其自交。若所有的种子均正常发育，在第3年种植时甲组和乙组杂种优势衰退率(小粒所占比例)分别为________、________。
(4)玉米的抗病和感病是一对相对性状，分别由一对等位基因D和d控制，科研人员发现将纯合的抗病玉米和感病玉米进行杂交得F1，F1自交得F2，F2中抗病和感病的数量比是7∶5，不符合典型的孟德尔遗传比例。研究人员推测“F1产生的雌配子育性正常，而某种基因型的花粉成活率很低”。
①若研究人员的推测正确，则F1产生的具有活力的花粉的种类及比例为________。
②现有纯合的抗病玉米和感病玉米若干，请完善下列实验方案，验证上述推测，并写出支持上述推测的子代表型及比例。
实验方案：让纯合的抗病玉米和感病玉米杂交获得F1，______________________________。
子代表型及比例：_____________________________________________。
答案 (1)(对未成熟雌花)套袋→人工授粉→套袋
(2)等位基因分离，进而产生了两种比例相等的配子，经过雌雄配子的随机组合
(3)1/2 3/4
(4)①D∶d＝1∶5 ②让F1与感病玉米进行正反交，观察后代表型及比例 以F1为父本的实验中，抗病∶感病＝1∶5，以F1为母本的实验中，抗病∶感病＝1∶1
解析 (1)玉米为雌雄同株、异花传粉植物，为确保自交结实率，需对未成熟雌花进行套袋，然后选择同株的花粉进行人工授粉，再套袋。
(2)F2发生杂种优势衰退的原因可能是F1在形成配子时等位基因分离，产生了两种比例相等的配子，经过雌雄配子的随机结合，F2出现了一定比例的纯合子。
(3)只有杂合子才能表现杂种优势。甲组实验中自然状态受粉，进行的是随机交配，因此无论种植多少年，三种基因型及比例均为1/4AA、1/2Aa、1/4aa，只有Aa表现为杂种优势，因此衰退率为1/2；乙组人工控制自交，第3年种植时种下的是子二代，子一代的基因型及比例为1/4AA、1/2Aa、1/4aa，子二代的基因型及比例为3/8AA、1/4Aa、3/8aa，杂合子的比例是1/4，纯合子的比例是3/4，即第3年种植时乙组杂种优势衰退率为3/4。
(4)①由题意可知，F1产生的卵细胞种类及比例为D∶d＝1∶1。因F2中dd概率为5/12，故F1产生的含d花粉的概率为5/12÷1/2＝5/6。说明F1产生的具有活力的花粉的种类及比例为D∶d＝1∶5。②验证推测的正确性，实质是检验F1(Dd)产生的配子种类及比例，可分别以F1作父本、母本进行测交，观察后代表型比例即可。详见答案。
11．已知某二倍体雌雄同株植物，基因g纯合会导致其雄性不育而成为雌株。现将抗虫基因(B＋)转入不抗虫的该种植物中，获得转基因抗虫植株若干(假设转基因过程中，B＋基因可插入不同的染色体上，且不插入g基因所在的染色体上，同时一条染色体上至多插入一个B＋基因，不抗虫基因用B表示，抗虫对不抗虫为显性)。将某一纯合抗虫雌株(甲)与另一纯合抗虫正常株(乙)杂交，F1全为抗虫正常株。F1自交产生的F2表型及数量为抗虫雌株193株、不抗虫雌株13株、抗虫正常株591株、不抗虫正常株39株。回答下列问题。
(1)与正常株相比，选用雄性不育株为母本进行杂交实验不需要进行________处理。甲与乙杂交得到的F1可产生________种基因型的配子。F2中出现抗虫与不抗虫的表型及比例的原因是______________________________________________________。
(2)取F2中不抗虫正常株与甲进行杂交，子代(F3)的表型及比例为________________________，若子代(F3)随机传粉，则F3产生的雌配子的种类及比例分别为________________________________________。
(3)为确定上述F3中抗虫正常株的基因型，请设计测交实验进行判断，并用遗传图解表示该过程(以一种基因型为例)。
(4)在实际生产中，获得的转基因抗虫植株种植多代后，其抗虫能力呈下降趋势，其可能的原因是害虫种群________频率上升。为减缓转基因植株抗虫能力下降的趋势，可采用的种植措施是________________________________________________________________。
答案 (1)去雄 6 甲和乙的抗虫基因位于非同源染色体上，甲和乙的抗虫基因的遗传遵循自由组合定律
(2)抗虫正常株∶抗虫雌株＝2∶1 GB＋B∶GBB∶gB＋B∶gBB＝1∶1∶2∶2
(3)如图所示。
(4)抗性基因 在转基因植株中间隔种植少量普通植株(合理即可)
解析 题干信息转化与分析：
(1)选用雄性不育株作为母本进行杂交实验时不需要进行去雄处理。根据上述分析可知，甲与乙杂交得到的F1基因型为GgB＋BB＋B，其中Gg产生G、g两种配子，B＋BB＋B产生B＋B＋、B＋B、BB 3种配子，因此F1可产生2×3＝6种配子。根据上述分析可知，甲和乙的抗虫基因位于非同源染色体上，因此甲和乙的抗虫基因的遗传遵循自由组合定律，F2中抗虫∶不抗虫≈15∶1。
(2)F2中不抗虫正常株基因型为1/3GGBBBB、2/3GgBBBB，甲植株的基因型为ggB＋B＋BB，计算杂交后代的表型及比例可先分别计算每对基因的比例，1/3GG、2/3Gg与gg杂交后代为2/3Gg、1/3gg，BBBB与B＋B＋BB杂交后代为B＋BBB，因此子代(F3)的表型及比例为抗虫正常株∶抗虫雌株＝2∶1。由于gg会导致植株雄性不育而成为雌株，因此F3随机传粉时，作为母本的植株基因型为2/3GgB＋BBB、1/3ggB＋BBB，作为父本的植株基因型为GgB＋BBB，故雌配子的基因型及比例为GB＋B∶GBB∶gB＋B∶gBB＝1∶1∶2∶2，雄配子的基因型及比例为GB＋B∶GBB∶gB＋B∶gBB＝1∶1∶1∶1。
(3)为确定上述F3中抗虫正常株的基因型，可让其与不抗虫雌株测交，若F3的抗虫正常株的基因型为GgB＋BBB，则可产生4种类型雄配子：GB＋B∶gB＋B∶GBB∶gBB＝1∶1∶1∶1，不抗虫雌株(ggBBBB)只产生1种类型配子gBB，据此可画出遗传图解。植物生长发育调节 能力提升
一、单项选择题(每题给出的四个选项中，只有一个选项是符合题目要求的)
1．(2021·山东等级考)氨基酸脱氨基产生的氨经肝脏代谢转变为尿素，此过程发生障碍时，大量进入脑组织的氨与谷氨酸反应生成谷氨酰胺，谷氨酰胺含量增加可引起脑组织水肿、代谢障碍，患者会出现昏迷、膝跳反射明显增强等现象。下列说法错误的是( )
A．兴奋经过膝跳反射神经中枢的时间比经过缩手反射神经中枢的时间短
B．患者膝跳反射增强的原因是高级神经中枢对低级神经中枢的控制减弱
C．静脉输入抗利尿激素类药物，可有效减轻脑组织水肿
D．患者能进食后，应减少蛋白类食品摄入
答案 C
解析 膝跳反射一共有2个神经元参与，缩手反射有3个神经元参与，膝跳反射的突触数目少，因此兴奋经过膝跳反射神经中枢的时间比经过缩手反射神经中枢的时间短，A正确；患者由于谷氨酰胺增多，引起脑组织水肿、代谢障碍，所以膝跳反射增强应该是高级神经中枢对低级神经中枢的控制减弱，B正确；抗利尿激素促进肾小管、集合管对水的重吸收，不利于体内水分的排出，所以输入抗利尿激素类药物，不能减轻脑组织水肿，C错误；如果患者摄入过多的蛋白质，其中的氨基酸脱氨基产生的氨会增多，进入脑组织与谷氨酸反应生成谷氨酰胺增多，加重病情，所以应减少蛋白类食品摄入，D正确。
2．研究突触间作用关系时，进行如图1实验，结果如图2、3。下列分析正确的是( )
A．轴突1释放的递质可引起Na＋快速流出神经元M
B．轴突1、2释放的递质均可改变突触后膜的离子通透性
C．轴突2释放的递质直接抑制神经元M产生兴奋
D．轴突1释放的递质能与轴突2和神经元M的受体结合
答案 B
解析 刺激轴突1引起动作电位的产生，说明轴突1释放的递质可引起Na＋快速流入神经元M，A错误；根据图2和图3的电位变化可知，轴突2释放的是抑制性递质，轴突1释放的是兴奋性递质，都能引起突触后膜离子通透性的改变，B正确；由图1可知，轴突2直接作用的是轴突1，根据图2和图3的结果，刺激轴突2再刺激轴突1，动作电位降低，说明轴突2抑制了轴突1的递质释放，并未直接抑制神经元M产生兴奋，C错误；轴突1释放的递质只能与神经元M的受体结合，D错误。
3．下图为人体产生情绪压力时肾上腺皮质、肾上腺髓质受下丘脑调节的模式图，下列叙述错误的是( )
A．从反射弧的角度看，肾上腺髓质以及支配它的传出神经末梢属于效应器，由此说明肾上腺髓质直接受中枢神经系统的调节
B．激素d分泌量上升能使血糖升高，且肝细胞膜上存在激素d的特异性受体，由此推断激素d能促进肝糖原的合成
C．健康人体内激素c浓度不会持续过高，其原因是激素c的分泌受负反馈调节
D．若激素c能抑制辅助性T细胞对细胞因子的合成和释放，则人长期情绪压力不能缓解免疫力会有所下降
答案 B
解析 激素d为肾上腺素，能促进血糖升高，且肝细胞膜上有激素d的特异性受体，由此推断激素d能促进肝糖原的分解，B错误；从图中可以看出，激素c的分泌存在分级调节：情绪压力→下丘脑→[a]促肾上腺皮质激素释放激素→垂体→[b]促肾上腺皮质激素→肾上腺皮质→激素c，引起压力的长期效应，当激素c含量过多时，又会抑制下丘脑和垂体的分泌活动，使激素c的分泌减少，这属于负反馈调节，C正确；细胞因子能够促进B淋巴细胞、细胞毒性T细胞的增殖和分化，而细胞因子是由辅助性T细胞合成分泌的，因此若激素c能抑制辅助性T细胞对细胞因子的合成和释放，则人长期处于情绪压力状态下，免疫能力会降低，D正确。
4．(2022·海南，14)机体内血糖浓度受多种激素共同调节。某实验小组探究了三种激素单独或联合作用调节血糖的效应，实验前血糖浓度为5.0 mmol/L，血糖浓度随激素处理时间的变化如图。下列有关叙述正确的是( )
A.激素单独作用时，0.5 h内升高血糖最快的激素是肾上腺素
B．3 h时，三种激素联合作用升高血糖的效应大于各自效应的总和
C．肾上腺素和胰高血糖素对血糖的调节作用表现出相抗衡的关系
D．血糖浓度受肾上腺素、胰高血糖素和皮质醇调节，不受甲状腺激素调节
答案 B
解析 据图分析，激素单独作用时，0.5 h内升高血糖最快的激素是胰高血糖素，A错误；3 h时，三种激素联合作用升高血糖的效应为12.8－5.0＝7.8(mmol/L)，三种激素各自效应的总和为(6.9－5.0)＋(5.7－5.0)＋(5.2－5.0)＝2.8(mmol/L)，前者明显大于后者，B正确；肾上腺素和胰高血糖素都能升高血糖，二者在调节血糖方面表现出协同作用，C错误；甲状腺激素也能升高血糖，D错误。
5．(2022·北京丰台期末)研究表明，人乳头瘤病毒(HPV)侵染的细胞表面的HLA分子表达水平往往下降，可能导致子宫颈癌。目前上市的HPV疫苗大部分是以HPV的衣壳蛋白L1或L2为靶标制备的。下列有关HPV疫苗与预防子宫颈癌的相关说法不正确的是( )
A．某患者被确诊为子宫颈癌，与该患者免疫监视功能低下有关
B．HPV首次进入机体时引起体液免疫，再次进入机体时引起细胞免疫
C．HPV疫苗作为抗原可诱导B细胞增殖、分化成浆细胞和记忆细胞
D．可以利用基因工程生产的HPV衣壳蛋白为基础制备HPV疫苗
答案 B
解析 HPV首次进入机体时先引起体液免疫，HPV进入细胞内引起细胞免疫，再次进入机体时引起二次免疫，B错误。
二、不定项选择题(每题给出的四个选项中，有的只有一个选项符合题目要求，有的有多个选项符合题目要求)
6．甲状腺激素分泌的调节是通过下丘脑—垂体—甲状腺轴来进行的。临床发现，甲状腺功能亢进时血液中甲状腺激素水平升高，TSH的水平降低，但TRH的水平正常或降低，也可升高。下列说法正确的是( )
A．人的下丘脑或垂体发生病变都可能引起甲亢
B．甲亢患者通常会出现反应迟钝的症状
C．TSH和甲状腺激素可能对TRH的分泌均具有反馈调节作用
D．轴系中多级反馈调节有利于精细调控，从而维持机体的稳态
答案 ACD
解析 下丘脑分泌的促甲状腺激素释放激素(TRH)运输到垂体，促使垂体分泌促甲状腺激素(TSH)，TSH随血液运输到甲状腺，促进甲状腺的生长发育并增加甲状腺激素的合成和分泌，如果下丘脑或垂体发生病变，则会导致甲状腺功能异常，可见，甲亢可能是患者下丘脑或垂体发生病变所致，A正确；甲亢患者血液中甲状腺激素含量高，甲状腺激素可以提高神经系统的兴奋性，会出现反应较快的症状，B错误；甲状腺激素水平升高，TSH的水平降低，但TRH的水平正常或降低，也可升高，所以TSH和甲状腺激素可能对TRH的分泌均具有反馈调节作用，C正确。
7．油菜素甾醇(BR)是一种能促进植物茎秆伸长和细胞分裂的植物激素，如图为BR合成的调控机制，通过该机制可以使BR含量相对稳定。下列描述不正确的是( )
A.油菜素甾醇和赤霉素协同促进植物茎秆伸长
B．胞内BR的合成速度受胞外BR的负反馈调节
C.BR浓度升高时，会使BZR1降解速度加快
D．BZR1可以抑制BR调控基因的转录
答案 CD
解析 由题意可知，油菜素甾醇能促进植物茎秆伸长，而赤霉素能够促进细胞伸长，从而引起植株增高，说明油菜素甾醇和赤霉素能够协同促进植物茎秆伸长，A正确；分析题图可知，胞外BR浓度高时，通过一系列的调控，使BR调控基因的表达过程增强，从而抑制胞内BR的合成，可见，胞内BR的合成速度受胞外BR的负反馈调节，B正确；分析题图可知，BR浓度升高时，会诱导并激活BRI1，从而抑制BIN2的活性，使BZR1的降解速度减慢，C错误；综上分析，BZR1可以促进BR调控基因的转录，D错误。
三、非选择题
8．神经细胞的活动有两个重要的指标：第一个是细胞膜电位的变化，第二个是细胞内Ca2＋浓度的变化。科研人员希望通过光来检测和控制神经细胞的活动。
(1)膜电位变化是神经细胞活动最基本的信号，当膜电位变化时，细胞膜上镶嵌的许多蛋白质分子都会改变形状，这类随膜电位改变形状的蛋白质分子叫电压敏感蛋白。科研人员将电压敏感蛋白A的基因与绿色荧光蛋白(GFP)基因连接，构建融合基因并将融合基因导入小鼠受精卵细胞中。转入融合基因的小鼠神经细胞受到刺激发生兴奋时，膜电位发生的变化是____________________。膜电位变化引起电位敏感蛋白A的形状改变，进而引起GFP的__________改变，发光特性也随之改变(如下图)，从而可以观察到膜电位变化。
(2)在静息状态时，神经细胞细胞膜上的Ca2＋通道处于关闭状态，当兴奋沿轴突传递到________时，细胞膜上的Ca2＋通道打开，Ca2＋进入细胞与钙调蛋白结合，使钙调蛋白结构发生改变，进而引起________向突触前膜的定向移动，释放________。若希望通过绿色荧光来观察神经细胞内Ca2＋含量的变化，请你写出一个实验设计方案：_________________________________________。
(3)为通过光来控制神经细胞的活动，科研人员分离出光敏通道蛋白C。当光敏通道蛋白C吸收光子后，阳离子通道打开，Na＋内流导致神经细胞________。随后，科研人员将光敏通道蛋白C的基因表达在果蝇与翅相连的胸肌细胞上，一种可以观察到光能否控制神经细胞活动的方法是______________________________________________________。
答案 (1)由外正内负变为外负内正 空间结构
(2)突触小体 突触小泡 神经递质 构建钙调蛋白基因与荧光蛋白基因的融合基因，转入小鼠受精卵细胞，观察并比较转入融合基因的小鼠神经细胞兴奋前后细胞内荧光强度的变化
(3)兴奋 切断果蝇头部和身体的神经联系，把光打到果蝇身体上，观察果蝇翅膀是否扇动
解析 (2)当兴奋沿轴突传递到轴突末端的突触小体时，细胞膜上的Ca2＋通道打开，Ca2＋进入细胞与钙调蛋白结合，使钙调蛋白结构发生改变，进而引起突触小泡向突触前膜的定向移动，释放神经递质。通过绿色荧光来观察神经细胞内Ca2＋含量的变化，可借鉴(1)中的方法，构建钙调蛋白基因与荧光蛋白基因的融合基因，转入小鼠受精卵细胞，观察并比较小鼠神经细胞兴奋前后细胞内荧光强度的变化。
(3)Na＋内流导致神经细胞膜内电位由负变正，导致神经细胞产生兴奋。将光敏通道蛋白C基因表达在果蝇与翅相连的胸肌细胞上，观察光能否控制神经细胞活动，应排除头部神经中枢的控制作用，切断果蝇头部和身体的神经联系，把光打到果蝇身体上，观察果蝇翅膀是否扇动。
9．(2022·湖南师大附中高三一模)EV71是引发手足口病的一种人肠道病毒，病毒外壳由四个外壳蛋白(VP1、VP2、VP3和VP4)组成，图1为肠道病毒EV71的模式图。目前临床上还没有有效治疗手足口病的药物，疫苗的研发与接种是控制手足口病流行的重要手段。科研人员用小鼠进行相关实验，实验结果见下图2。
请回答下列问题：
(1)该实验的自变量是________。多次免疫后，分别取上述3组小鼠的血清和未免疫小鼠血清，测定血清中抗体与相关抗原的结合强度，结果如图2所示。实验表明EV71免疫的小鼠血清抗体________(填“是”或“不是”)单一抗体，判断依据是________________________________________________________。测定各组小鼠血清与非EV71蛋白结合强度，目的是排除______________________________________________________的影响。
(2)根据图1分析，EV71病毒的四种外壳蛋白中，最不适宜作为疫苗的是________，原因是_______________________________________________。
(3)科学家发现在疫苗中加入某些物质，可以特异性地增强机体的免疫反应。这些物质被称为疫苗佐剂。为评价SA04疫苗佐剂能否提高疫苗的免疫效果，科研人员将VP1、VP1＋SA04分别加入缓冲液中，以一定剂量分别注射到小鼠体内，然后定期采血测定相应抗体的含量。请你指出本实验方案中存在的缺陷，并写出改进后的实验方案。_________________________________________
答案 (1)抗原的种类 不是 EV71免疫的小鼠血清可以结合EV71、VP1和VP2多种抗原 抗体与其他蛋白的非特异性结合对实验结果
(2)VP4 VP4包埋在病毒内部，不易被免疫细胞识别
(3)不足：没有设置对照组、没有对细胞免疫效果进行检测。
改进：增加只注射缓冲液和SA04＋缓冲液的两组进行对照，同时增加对细胞毒性T细胞活性或数量的检测。
10．(2022·北京海淀一模)为研究机械压力在豌豆幼苗出土时对上胚轴生长的影响，科研人员完成下列实验。
(1)在植物生长过程中，____________等环境因素参与调节植物的生长。对出土的豌豆幼苗而言，机械压力具有重要影响。
(2)科研人员将若干豌豆幼苗分为实验组和对照组，实验组施加机械压力，对照组不施加(如图1)，测定幼苗的乙烯产生量，实验结果如图2。
请结合图1，解释图2两条曲线异同的原因________________________________________________________________________________________________________。
(3)科研人员进一步实验，给豌豆幼苗施加机械压力(分别覆盖厚度为60 mm、90 mm、120 mm的玻璃珠)或施用不同浓度乙烯处理(单位为ppm)，得到图3所示结果。
①由实验结果分析，______________可导致豌豆上胚轴缩短变粗。
②综合上述结果，科研人员推测机械压力导致豌豆上胚轴缩短变粗依赖于乙烯，论证依据是______________________________________________。
(4)由此可见，植物生长发育的调控是由__________________共同完成的。
答案 (1)光、温度和重力
(2)两组幼苗生长均未触及或刚触及机械压力位置时，乙烯产生量无明显差异；20天后，实验组幼苗生长触及机械压力位置时，乙烯产生量明显增加，对照组没有机械压力，几乎无乙烯产生
(3)①机械压力和乙烯
②机械压力导致乙烯产生量增加、上胚轴缩短变粗；单独施用乙烯时，也可导致上胚轴缩短变粗
(4)激素调节和环境因素调节
