上海市上交附高2023-2024学年高三上册生物开学摸底考试试卷
一、综合题
1．生物进化，长颈鹿的脖子长达2-3米，这一极端形态演化的成因吸引着一代又一代科学家进行探究。
（1）英国博物学家达尔文则认为长颈鹿的群体中同时存在长脖子和短脖子的个体，长脖子的个体可以取食到更高处的叶子，容易存活下来，而短脖子的个体则容易饿死，食物起到了 的作用。
（2）雄性长颈鹿之间常发生“脖斗”：甩动脖子和头部组成的“流星锤”，击打对手的薄弱部位。1996年两位动物行为专家分析了雌雄长颈鹿头颈部重量的差异（如图1），发现 ，说明强壮的头颈在雄性中肯定具有某种优势，头颈强壮的雄性可能更容易在争夺配偶时获胜，从而提出求偶竞争才是长颈鹿长颈的主要原因这一新观点。
（3）近日我国古生物学家领衔的国际团队对出土于新疆的古生物-獬豸盘角鹿化石进行研究，找到了支持雄性求偶竞争与头颈部演化的 （直接/间接）证据。研究者据此将长颈演化的观点进行综合：长颈鹿的长颈作为雄性求偶斗争中的利器被保留，又成为其取食高处嫩叶的倚仗。
（4）霍加狓是生活在非洲热带雨林的一种珍稀动物，长得像驴又像斑马（如图2），但基因测序显示它属于长颈鹿的近亲，这属于 证据（填数字）。
①分子生物学②细胞生物学③微观④比较解剖学
（5）非洲的长颈鹿可以分成4个种，主要标志是它们之间存在 。
2．体液调节，图1、图2分别表示1000m持续全速游泳对女子运动员不同生理期雌二醇（一种雌激素）、胰岛素水平的影响。请据图回答下列问题：
（1）雌二醇属于 类化合物，在女性体内其分泌受 、 （填内分泌腺名称）的调控，这种自上而下的调控称为 调节。
（2）根据图1，1000m持续全速游泳会使女子运动员雌二醇激素水平 。
（3）由图1中检测结果可推测，影响雌二醇激素水平的因素有 。
（4）根据图2，1000m持续全速游泳影响女子运动员胰岛素水平，合理的解释有____（多选）。
A．胰岛B细胞分泌活动受到抑制
B．收缩肌群对葡萄糖的利用量增加
C．胰岛素为运动提供能量
D．血糖浓度升高导致胰岛素分泌量减少
（5）根据图2，1000m持续全速游泳影响女子运动员胰岛素水平，有利于肝糖原分解和 ，以保持血糖浓度的相对稳定。葡萄糖转运载体（GLUT）有多个成员，其中对胰岛素敏感的是GLUT4。
（6）GLUT1～3几乎分布于全身所有组织细胞，它们的生理功能不受胰岛素的影响，请从物质与能量的角度说明其生理意义在于 。
（7）据图3分析，胰岛素促进细胞吸收葡萄糖的机制是 。
（8）结合图3分析，下列因素中可能会引发糖尿病的有____（多选）。
A．体内产生蛋白M抗体
B．体内产生胰岛素抗体
C．信号转导蛋白缺失
D．胰高血糖素与其受体结合发生障碍
3．生物工程，长期高血糖可引发血管细胞衰老。科研人员为研究S蛋白在因高血糖引发的血管细胞衰老中的作用，以腺病毒为载体将编码S蛋白的S基因导入血管细胞，实现S蛋白在血管细胞中的大量表达。腺病毒的遗传物质为DNA，其复制需要E1、E2、E3基因共同完成。为将S基因导入腺病毒，科研人员首先构建了含S基因的重组质粒，过程如图1所示。图中PacI、EcoRI、BamHI、PmeI表示相关限制酶的酶切位点。
（1）科研人员将S基因用 （具体名称）酶切后，用DNA连接酶连入质粒I，得到重组质粒I（图1甲所示），导入大肠肝菌。用添加 的培养基筛选，对所长出的单菌落提取质粒，通过PCR的方法可鉴定重组质粒I是否插入了S基因。
（2）用PrmeI酶切重组质粒I获得DNA片段。将此DNA片段与质粒I（图1乙所示）共同转化BJ细菌。在BJ细菌体内某些酶的作用下，含同源序列的DNA片段（图1甲、乙所示的左臂、右臂）可以发生类似____的过程，产生重组质粒IT（图1丙所示）。
A．基因突变 B．交叉互换
C．自由组合 D．染色体数目变异
（3）将含S基因的重组质粒II，用 （具体名称）酶切后，获得改造后的腺病毒DNA。将其导入A细胞（A细胞含有E3基因，可表达E3蛋白），如图2所示。腺病毒DNA在A细胞内能够 从而产生大量重组腺病毒。
（4）综合上述信息，从生物安全性角度分析重组腺病毒载体的优点： 。
（5）用含S基因的重组腺病毒分别感染正常人及糖尿病患者的血管细胞，使S蛋白在血管细胞中大量表达。提取正常人、糖尿病患者及两者转入S基因后的血管细胞的蛋白，用抗原抗体特异性杂交方法检测I蛋白（一种能促进细胞衰老的蛋白）的表达量，结果如图3所示。实验结果显示2组血管细胞中I蛋白表达量最高，推测S蛋白对高血糖引发的血管细胞衰老的作用及机制是 。
4．神经损伤与修复，氧化应缴是中枢神经系统损伤后产生的继发性损伤之一，过多的活性氧使神经元中高尔基体结构不稳定，表现为长度增加，进而影响其功能。科研人员对相关机制进行了研究。
（1）神经元中的高尔基体可对来自内质网的蛋白质进行 。当神经元受损时，高尔基体还可以形成囊泡，修补神经元的断端细胞膜，这一功能与高尔基体膜具有 的结构特点有关。
（2）Src蛋白分布于高尔基体等处，参与细胞内信号转导。科研人员使用H2O2构建氧化应激神经元模型进行相关实验，并在 下观察、测定并统计各组高尔基体的平均长度，结果如图。结果表明 。
（3）ANLN是分布于高尔基体膜上的蛋白质，其作用是保持高尔基体的结构稳定。科研人员设计了可以特异性干扰ANLN基因表达的RNA片段（ANIi）和无关RNA片段。已知ANLN基因转录的mRNA的部分序列为：5'-GCUCACACU-3'，推测导入大鼠神经元的ANIi相关序列为 。
（4）科研人员利用该干扰技术，探究在氧化应激状态下，Src与ANLN的上下游调控关系。请在实验(2)的基础上补充设计3组实验，并选择相应的材料及处理方式填入下表（填字母）。实验结果说明Src通过调控ANLN稳定高尔基体结构。
组号 ④ ⑤ ⑥
料及处理 ① ② ③
检测指标 高尔基体的平均长度
① ；② ；③ 。
a.正常神经元 b.H2O2氧化损伤神经元 c.SAd.ANIi e.无关RNA
（5）综合上述研究结果，请提出一种治疗中枢神经损伤后氧化应激的可行措施 。
5．果荚开裂并释放种子，是植物繁衍后代的重要途径。模式植物拟南芥果荚的开裂与传统油料作物具有相似的调控机制。研究者对拟南芥果荚开裂机理进行了系列研究。
（1）植物果荚开裂区域细胞的细胞壁在 等酶的作用下被降解，导致果荚开裂。野生型拟南芥果荚成熟后会完全开裂，以便种子传播。
（2）研究者通过筛选拟南芥T-DNA插入突变体库，获得两个果荚不开裂的突变体甲和乙。检测发现突变体甲的M酶活性丧失，推测编码M酶的M基因由于插入T-DNA，突变为m基因。研究者利用不同的引物对，分别进行PCR，检测野生型拟南芥及突变体甲的基因型，结果如图1所示，验证了上述推测。在图2中标出引物1、2的位置及方向。
注：完整的T-DNA长度过大，不能完成PCR扩增
（3）进一步研究发现突变体乙的E酶活性丧失。另有一突变体丙的果荚开裂程度介于不开裂与完全开裂之间（中等开裂）。突变体乙、丙的果荚开裂程度分别由E/e、A/a基因控制。将上述突变体进行杂交，后代表型及比例如下表所示。
杂交组合 F1表现型 F2表现型及比例
乙×丙 完全开裂 完全开裂：中等开裂：不开裂＝9：3：4
甲×丙 完全开裂 完全开裂：中等开裂：不开裂＝2：1：1
图3为甲与丙杂交所得F1的部分染色体示意图，基因M、m的位置已标出，在图3中标出基因E/e、A/a可能的位置 。据上述信息，预测甲与乙杂交所得F1的表现型及比例为 ，F1自交所得F2的表现型及比例为 。
（4）研究者检测了野生型及突变体丙体内E基因及M基因的转录量，结果如图4所示。
根据图4数据推测突变体丙果荚开裂程度下降的原因是 。
6．番茄植株不耐高温，其生长发育适宜温度及光照分别为15～32℃，500～800μmol·m-2s-1。我国北方日光温室夏季栽培生产过程中常遭遇35℃亚高温并伴有强光辐射的环境，会造成作物减产。
（1）PSⅡ和PSⅠ是由蛋白质和光合色素组成的复合物，具有吸收、传递、转化光能的作用。
如图1所示PSII中的色素吸收光能后，一方面将H2O分解为 和H+，同时产生的电子传递给PSⅠ用于将NADP+和H+结合形成NADPH。另一方面，在ATP合成酶的作用下，H+ （填写顺或逆）浓度梯度转运提供能量，促进ADP和Pi合成ATP。光反应过程实现了能量由光能转换为活跃化学能的过程。
（2）为研究亚高温高光对番茄光合作用的影响，研究者将番茄植株在不同培养环境下培养5天后测定相关指标如下表。
组别 温度(℃) 光照强度(μmol·m-2s-1) 净光合速率(μmol·m-2s-1) 气孔导度(mmol·m-2s-1) 胞间CO2浓度（ppm） Rubisco活性(U·ml-1)
对照组（CK） 25 500 12.1 114.2 308 189
亚高温高光组（HH） 35 1000 1.8 31.2 448 61
从表中数据可见亚高温高光条件下净光合速率的下降并不是气孔因素引起的，请说出理由 。Rubisco是催化图1中过程② 的关键酶，该酶活性的下降导致②速率下降，光反应产物NADPH([H])和ATP在细胞中的含量 （填写增加、降低或不变），进而引起光能的转化效率降低，而此时强光下植物吸收的光能已经是过剩光能了，从而对植物产生危害。
（3）植物通常会有一定的应对机制来适应逆境。D1蛋白是PSII复合物的组成部分，对维持PSII的结构和功能起重要作用，已有研究表明，在高温高光下，过剩的光能可使D1蛋白失活。研究者对D1蛋白与植物应对亚高温高光逆境的关系进行了研究。
①利用番茄植株进行了三组实验，①组的处理同（2）中的CK，③组用适量的SM（SM可抑制D1蛋白的合成）处理番茄植株并在亚高温高光（HH）下培养。定期测定各组植株的净光合速率（Pn）。实验结果如下图：
请写出②组的处理： 。根据实验结果分析植物如何缓解亚高温高光对光合作用的抑制的。
②Deg蛋白酶位于类囊体腔侧，主要负责受损D1蛋白的降解，如果抑制Deg蛋白酶的活性，请你预测在亚高温高光下番茄光合作用受抑制程度并说明理由： 。
答案解析部分
1．【答案】（1）自然选择
（2）与雌性不同，雄性头颈部的重量随着年龄始终在增长
（3）直接
（4）①
（5）生殖隔离
【知识点】基因频率的概念与变化；物种的概念与形成；生物具有共同的祖先；自然选择与适应
【解析】【解答】（1）在生存斗争中长脖子个体能得到更多食物，容易存活下来，而短脖子的个体则因不易获取食物而被饿死，因此食物起到了自然选择作用。
故填：自然选择。
（2）由图1可知：随着年龄的增长，雌性头部、颈部的质量先增加后稳定，而雄性一直在增长，说明强壮的头颈在雄性中有某种优势，头颈强壮的雄性可能更容易在争夺配偶时获胜。
故填：与雌性不同，雄性头颈部的重量随着年龄始终在增长。
（3）化石是研究生物进化的直接证据。
故填：直接。
（4）基因是有遗传效应的DNA片段，对DNA结构的研究标志着生物学进入了分子生物学水平。本题通过基因测序显示它属于长颈鹿的近亲，因此属于分子生物学水平。
故填：①。
（5）生殖隔离的出现标志着新物种的形成，因非洲的长颈鹿可以分成4个种，故不同种长颈鹿之间划分的依据是存在生殖隔离。
故填：生殖隔离。
【分析】以自然选择学说为核心的现代生物进化理论对自然界的生命史作出了科学的解释：适应是自然选择的结果；种群是生物进化的基本单位；突变和基因重组提供进化的原材料，自然选择导致种群基因频率的定向改变，进而通过隔离形成新的物种；生物进化的过程实际上是生物与生物、生物与无机环境协同进化的过程：生物多样性是协同进化的结果。
2．【答案】（1）固醇；下丘脑；垂体；分级
（2）升高
（3）生理期和运动
（4）A；B
（5）脂肪等非糖物质转化为葡萄糖
（6）维持细胞对葡萄糖的基础转运量，以保证细胞生命活动的基本能量需要
（7）胰岛素与蛋白M结合之后，经过细胞内信号转导，引起含GLUT4的囊泡与细胞膜的融合，进而提高了细胞对葡萄糖的转运能力，有利于葡萄糖进入细胞。
（8）A；B；C
【知识点】血糖平衡调节；激素分泌的分级调节
【解析】【解答】（1）因雌二醇是一种雌激素，所以雌二醇属于脂质中的固醇类物质。性激素在分泌过程中受下丘脑-垂体-性腺轴的分级调节。
故填：固醇；下丘脑；垂体；分级。
（2）由图1可知，卵泡期和黄体期，与运动前相比，1000m持续全速游泳后，雌二醇激素水平均升高。
故填：升高。
（3）由图1分析可知，卵泡期和黄体期运动前及运动结束时雌二醇含量均不同，因此影响雌二醇激素水平的因素有生理期和运动。
故填：生理期和运动。
（4）A、胰岛素为降血糖激素，1000m持续全速游泳过程中，血糖含量下降，因此胰岛B细胞的分泌活动受到抑制，A正确；
B、运动过程中收缩肌群收缩频率加快，耗能增加，使其对葡萄糖的利用增强。所以1000m持续全速游泳影响女子运动员胰岛素水平，B正确；
C、胰岛素为降血糖激素，起到调节生命活动的作用，不能提供能量，C错误；
D、剧烈运动血糖浓度会降低，不会升高，D错误。
故答案为：AB。
（5）1000m持续全速游泳过程中，大量消耗能量，葡萄糖被大量消耗，血糖含量有下降的趋势，机体为维持血糖浓度的相对稳定，胰岛素分泌减少，胰高血糖素分泌增多，促进肝糖原分解和脂肪等非糖物质转化为葡萄糖。
故填：脂肪等非糖物质转化为葡萄糖。
（6）GLUT1~3转运葡萄糖的过程不受胰岛素的影响，且分布广泛，其生理意义在于维持细胞对葡萄糖的基础转运量，以保证细胞生命活动的基本能量需要。
故填：维持细胞对葡萄糖的基础转运量，以保证细胞生命活动的基本能量需要。
（7）分析图3中流程图可知：胰岛素与蛋白 M 结合之后，经过细胞内信号转导，引起含GLUT4的囊泡与细胞膜融合，提高细胞对葡萄糖的转运能力，从而促进细胞吸收葡萄糖。
故填：胰岛素与蛋白M结合之后，经过细胞内信号转导，引起含GLUT4的囊泡与细胞膜的融合，进而提高了细胞对葡萄糖的转运能力，有利于葡萄糖进入细胞。
（8）AB、糖尿病是血糖浓度超过肾糖阈，葡萄糖从尿液中排出的现象。若体内产生蛋白M 抗体或产生胰岛素抗体，都会影响胰岛素正常发挥作用，从而引发糖尿病，AB正确；
C、在细胞内需要信号转导蛋白发挥作用，促进含GLUT4的囊泡与细胞膜的融合，因此信号转导蛋白缺失会影响葡萄糖进入细胞，也会引发糖尿病，C正确；
D、胰高血糖素是升血糖激素，若胰高血糖素与其受体结合发生障碍，则不能升高血糖，血糖处于相对较低水平，不会引发糖尿病，D错误。
故填：ABC。
【分析】胰岛A细胞分泌的胰高血糖素（多肽类物质），能作用于肝脏，具有升高血糖浓度的作用。胰岛B细胞分泌的胰岛素（蛋白质类物质）具有降血糖作用。
3．【答案】（1）BamHI 和EcoRI；抗生素
（2）B
（3）Pac I；复制并指导腺病毒外壳蛋白的合成
（4）重组腺病毒只能在A细胞中才能够复制，即使侵染其他细胞，也不能复制；重组腺病毒进入宿主细胞后不整合到宿主细胞染色体上；腺病毒是人工改造的载体，不含致病基因。
（5）S蛋白通过降低I蛋白的表达，抑制高血糖引发的血管细胞衰老
【知识点】基因工程的操作程序（详细）
【解析】【解答】（1）由图甲可知，S基因两侧的酶切位点为BamHI 和EcoRI，因此S基因用BamHI 和EcoRI酶切后，用DNA连接酶连入质粒I，得到重组质粒I。重组质粒I上含有卡那霉素抗性基因，因此用添加抗生素的培养基筛选，得到含重组质粒的微生物，对所长出的单菌落提取质粒，通过设计S基因特异的引物进行PCR的方法可鉴定重组质粒Ⅰ是否插入了S基因。
故填： BamHI 和EcoRI；抗生素。
（2）分析甲和乙可知，两者都含有左臂和右臂片段，但内部组成不同，丙重组质粒Ⅱ的组成为两者互换片段所致，该过程属于类似交叉互换过程。
故填：B。
（3）由图2可知，重组质粒被切开后，两侧均为PacI酶切序列，因此将含S基因的重组质粒II，用PacI酶切后，获得改造后的腺病毒DNA。腺病毒DNA在A细胞内能够进行复制并进行转录翻译指导腺病毒外壳蛋白的合成，从而产生大量重组腺病毒。
故填：Pac I；复制并指导腺病毒外壳蛋白的合成。
（4）综合题干信息可知，从生物安全性角度分析重组腺病毒载体的优点是：腺病毒是人工改造的载体，不含致病基因，因此对生物体无害；重组腺病毒只能在A细胞中才能够复制，即使侵染其他细胞，也不能复制，因此不会在其他细胞中复制表达；重组腺病毒进入宿主细胞后不整合到宿主细胞染色体上，能独立存在。
故填：重组腺病毒只能在A细胞中才能够复制，即使侵染其他细胞，也不能复制；重组腺病毒进入宿主细胞后不整合到宿主细胞染色体上；腺病毒是人工改造的载体，不含致病基因。
（5）分析实验结果可知，糖尿病患者2血管细胞中I蛋白表达量最高，在转入S基因的糖尿病患者体内I蛋白表达量明显降低，因此推测S蛋白对高血糖引发的血管细胞衰老的作用及机制是S蛋白通过降低I蛋白的表达，抑制高血糖引发的血管细胞衰老。
故填：S蛋白通过降低I蛋白的表达，抑制高血糖引发的血管细胞衰老。
【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。
4．【答案】（1）加工、分类和包装；流动性
（2）显微镜；激活Src可以解除氧化应激造成的高尔基体结构不稳定
（3）3'-CGAGUGUGA-5'
（4）b、d；b、e；b、c、d
（5）注射SA激活神经元中的Src；研制药物促进神经元中ANLN的表达
【知识点】其它细胞器及分离方法；细胞器之间的协调配合；遗传信息的转录；遗传信息的翻译
【解析】【解答】（1）高尔基体可对来自内质网的未成熟的蛋白质进行加工、分类和包装。当神经元受损时，高尔基体还可以形成囊泡，修补神经元的断端细胞膜，囊泡膜来源于高尔基体膜，形成囊泡依赖高尔基体膜具有流动性实现，因而能体现膜的流动性。
故填：加工、分类和包装；流动性。
（2）科研人员使用H2O2构建氧化应激神经元模型进行相关实验，测定并统计各组高尔基体的平均长度，属于细胞内部的细胞器，个体微小，因此借助显微镜进行观察。实验结果表明H2O2氧化损伤神经元使神经元中高尔基体结构不稳定，表现为长度增加，而通过激活Src可以解除氧化应激造成的高尔基体结构不稳定，第③组高尔基体长度缩短。
故填：显微镜；激活Src可以解除氧化应激造成的高尔基体结构不稳定。
（3）因ANLN基因转录的mRNA的部分序列为：5'-GCUCACACU-3'，能特异性干扰ANLN基因表达的RNA片段应该能与该基因转录的RNA片段发生碱基互补配对，进而使无法正常翻译，因此，导入大鼠神经元的ANIi相关序列为3'-CGAGUGUGA-5'。
故填：3'-CGAGUGUGA-5'。
（4）本实验的目的是探究在氧化应激状态下，Src与ANLN的上下游调控关系。因此要增加的处理组为H2O2氧化损伤神经元接受特异性干扰ANLN基因表达的RNA片段（ANIi）的调控组；H2O2氧化损伤神经元接受无关RNA 的调控组；H2O2氧化损伤神经元接受Src激活剂SA和特异性干扰ANLN基因表达的RNA片段（ANIi）的调控组，依次为bd、be、bcd。
故填：b、d；b、e；b、c、d。
（5）由上述研究可知：添加Src激活剂SA可以调控ANLN稳定高尔基体结构，因此治疗中枢神经损伤后氧化应激的可行措施可以是注射SA激活神经元中的Src或者是研制药物促进神经元中ANLN的表达。
故填：注射SA激活神经元中的Src；研制药物促进神经元中ANLN的表达。
【分析】高尔基体是动植物细胞内均含有的单层膜细胞器，是对来自内质网的蛋白质进行加工、分类和包装的“车间”及“发送站”。
5．【答案】（1）纤维素酶、果胶酶
（2）
（3）；全部子代果荚完全开裂；完全开裂：不开裂＝9：7
（4）突变体丙A基因突变，E基因和M基因转录下降，体内E酶及M酶的数量减少，导致果荚开裂区域细胞的细胞壁降解不完全，开裂程度下降
【知识点】基因的自由组合规律的实质及应用；PCR技术的基本操作和应用；细胞壁
【解析】【解答】（1）植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶，所以植物细胞壁可以被纤维素酶、果胶酶降解，导致果荚开裂。
故填：纤维素酶、果胶酶。
（2）由题意可知：研究者利用不同的引物对，分别进行PCR，检测野生型拟南芥及突变体甲的基因型，结果如图1 所示，验证了编码M酶的M基因由于插入T-DNA，突变为m基因的推测。又由于完整的T-DNA长度过大，不能完成PCR扩增。野生型用引物1和引物3组合扩增得到条带，而突变体甲未得到产物，因此引物1在M基因序列内部；野生型用引物2和引物3组合扩增未得到条带，而突变体甲得到产物，因此引物2在T-DNA序列内部。因为DNA分子的两条链是反向平行的，并且DNA进行复制时其延伸方向是由5′-3′方向延伸的，所以引物1、2的位置及方向如图所示。
故填：
（3）由表格可知：乙丙杂交子二代表型及比例为完全开裂：中等开裂：不开裂=9：3：4，总数为16，是9：3：3：1的变形，则A和a，E和e两对基因符合自由组合定律；甲丙杂交子二代比例不是9：3：3：1，也不是9：3：3：1的变形，说明A/a、M/m两对基因不符合自由组合定律，这两对基因位于一对同源染色体上。且产生的配子是aM、Am时，子二代表型及比例为完全开裂：中等开裂：不开裂=2：1：1，即A和m在一条染色体上，a和M在另一条染色体上，故E/e、A/a可能的位置如下图所示。因此由题干推知：甲基因型为AAmmEE，乙基因型为AAmmee，则甲与乙杂交所得F1基因型为AAMmEe表型为全部子代果荚完全开裂，F2的基因型及比例为AAM_E_（完全开裂）：AAmmE_（不开裂）：AAM_ee（不开裂）：AAmmee（不开裂）=9：3：3：1，因此F1自交所得F2的表型及比例完全开裂：不开裂=9：7。
故填：；全部子代果荚完全开裂；完全开裂：不开裂＝9：7。
（4）据图4数据可知E基因和M基因转录量均下降，推测A基因突变影响E基因和M基因转录水平，导致果荚开裂区域细胞的细胞壁降解不完全，开裂程度下降。
故填：突变体丙A基因突变，E基因和M基因转录下降，体内E酶及M酶的数量减少，导致果荚开裂区域细胞的细胞壁降解不完全，开裂程度下降。
【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。
6．【答案】（1）氧气；顺
（2）气孔导度下降，但胞间CO2浓度却上升；CO2固定；增加
（3）②组在亚高温高光下培养；图中结果表明，当用SM处理抑制D1蛋白合成后，在亚高温高光下，③组比②组净光合速率下降的更明显，因此番茄植株通过合成新的D1蛋白以缓解亚高温高光对光合作用的抑制；抑制程度会加剧，因为Deg蛋白酶的活性被抑制后不能把失活的D1蛋白降解，新合成的D1蛋白无法修复PS 的结构和功能
【知识点】光合作用的过程和意义；影响光合作用的环境因素
【解析】【解答】（1）光合作用的光反应阶段，光合色素吸收光能后，将水光解为氧气和H+，同时产生的电子传递给PSⅠ，可用于NADP+和H+结合形成NADPH。同时在ATP合成酶的作用下，氢离子转运过膜后，促使ADP与Pi反应形成ATP，因此为顺浓度梯度运输。
故填：氧气；顺。
（2）由表中数据显示亚高温高光组与对照组相比，净光合速率、气孔导度、Rubisco活性都下降，但胞间CO2浓度却上升，说明亚高温高光条件下净光合速率的下降并不是气孔因素引起的。图1中②过程是CO2+C5→2C3，属于CO2的固定。该酶活性下降导致C3的合成量减少，C3还原需要的NADPH和ATP减少，而光照强度不变，光反应产生的NADPH和ATP量不变，所以细胞中NADPH([H])和ATP含量增加。
故填：气孔导度下降，但胞间CO2浓度却上升；CO2固定；增加。
（3）本实验目的为D1蛋白与植物应对亚高温高光逆境的关系进行的研究。①利用番茄植株进行的三组实验种，实验的自变量是番茄是否用SM处理、培养条件是否为亚高温高光，因变量是净光合速率。①组作为对照，③组用适量的SM（SM可抑制D1蛋白的合成）处理番茄植株并在亚高温高光（HH）下培养，因此②组是在含有D1蛋白时用亚高温高光培养。图中结果显示②组净光合速率下降，说明亚高温高光对光合作用有抑制效应。③组用适量的SM处理番茄植株，在亚高温高光（HH）下培养，与②组相比，净光合速率下降更明显，说明亚高温高光对番茄植株净光合速率的抑制是因为抑制了D1蛋白的合成，所以通过合成新的D1蛋白可以缓解亚高温高光对光合作用的抑制。②由题干信息可知，D1蛋白是PSII复合物的组成部分，对维持PSII的结构和功能起重要作用，失活的D1蛋白被降解随后新合成了D1蛋白。如果抑制Deg蛋白酶的活性，失活的D1蛋白不能降解，新合成的D1蛋白无法替换，从而不能修复PSII的结构和功能，在亚高温高光下番茄光合作用受抑制程度会加剧。
故填：②组在亚高温高光下培养；图中结果表明，当用SM处理抑制D1蛋白合成后，在亚高温高光下，③组比②组净光合速率下降的更明显，因此番茄植株通过合成新的D1蛋白以缓解亚高温高光对光合作用的抑制；抑制程度会加剧，因为Deg蛋白酶的活性被抑制后不能把失活的D1蛋白降解，新合成的D1蛋白无法修复PSII的结构和功能。
【分析】分析表格可知实验的自变量是光照强度和温度，表中数据显示亚高温高光组与对照组相比，净光合速率、气孔导度、Rubisco活性都下降，但胞间CO2浓度却上升，因此得出结论。分析坐标曲线图可知实验的自变量是番茄是否用SM处理、培养条件是否为亚高温高光，因变量是净光合速率，坐标曲线显示净光合速率①组＞②组＞③组，由此分析得出结论。
1 / 1上海市上交附高2023-2024学年高三上册生物开学摸底考试试卷
一、综合题
1．生物进化，长颈鹿的脖子长达2-3米，这一极端形态演化的成因吸引着一代又一代科学家进行探究。
（1）英国博物学家达尔文则认为长颈鹿的群体中同时存在长脖子和短脖子的个体，长脖子的个体可以取食到更高处的叶子，容易存活下来，而短脖子的个体则容易饿死，食物起到了 的作用。
（2）雄性长颈鹿之间常发生“脖斗”：甩动脖子和头部组成的“流星锤”，击打对手的薄弱部位。1996年两位动物行为专家分析了雌雄长颈鹿头颈部重量的差异（如图1），发现 ，说明强壮的头颈在雄性中肯定具有某种优势，头颈强壮的雄性可能更容易在争夺配偶时获胜，从而提出求偶竞争才是长颈鹿长颈的主要原因这一新观点。
（3）近日我国古生物学家领衔的国际团队对出土于新疆的古生物-獬豸盘角鹿化石进行研究，找到了支持雄性求偶竞争与头颈部演化的 （直接/间接）证据。研究者据此将长颈演化的观点进行综合：长颈鹿的长颈作为雄性求偶斗争中的利器被保留，又成为其取食高处嫩叶的倚仗。
（4）霍加狓是生活在非洲热带雨林的一种珍稀动物，长得像驴又像斑马（如图2），但基因测序显示它属于长颈鹿的近亲，这属于 证据（填数字）。
①分子生物学②细胞生物学③微观④比较解剖学
（5）非洲的长颈鹿可以分成4个种，主要标志是它们之间存在 。
【答案】（1）自然选择
（2）与雌性不同，雄性头颈部的重量随着年龄始终在增长
（3）直接
（4）①
（5）生殖隔离
【知识点】基因频率的概念与变化；物种的概念与形成；生物具有共同的祖先；自然选择与适应
【解析】【解答】（1）在生存斗争中长脖子个体能得到更多食物，容易存活下来，而短脖子的个体则因不易获取食物而被饿死，因此食物起到了自然选择作用。
故填：自然选择。
（2）由图1可知：随着年龄的增长，雌性头部、颈部的质量先增加后稳定，而雄性一直在增长，说明强壮的头颈在雄性中有某种优势，头颈强壮的雄性可能更容易在争夺配偶时获胜。
故填：与雌性不同，雄性头颈部的重量随着年龄始终在增长。
（3）化石是研究生物进化的直接证据。
故填：直接。
（4）基因是有遗传效应的DNA片段，对DNA结构的研究标志着生物学进入了分子生物学水平。本题通过基因测序显示它属于长颈鹿的近亲，因此属于分子生物学水平。
故填：①。
（5）生殖隔离的出现标志着新物种的形成，因非洲的长颈鹿可以分成4个种，故不同种长颈鹿之间划分的依据是存在生殖隔离。
故填：生殖隔离。
【分析】以自然选择学说为核心的现代生物进化理论对自然界的生命史作出了科学的解释：适应是自然选择的结果；种群是生物进化的基本单位；突变和基因重组提供进化的原材料，自然选择导致种群基因频率的定向改变，进而通过隔离形成新的物种；生物进化的过程实际上是生物与生物、生物与无机环境协同进化的过程：生物多样性是协同进化的结果。
2．体液调节，图1、图2分别表示1000m持续全速游泳对女子运动员不同生理期雌二醇（一种雌激素）、胰岛素水平的影响。请据图回答下列问题：
（1）雌二醇属于 类化合物，在女性体内其分泌受 、 （填内分泌腺名称）的调控，这种自上而下的调控称为 调节。
（2）根据图1，1000m持续全速游泳会使女子运动员雌二醇激素水平 。
（3）由图1中检测结果可推测，影响雌二醇激素水平的因素有 。
（4）根据图2，1000m持续全速游泳影响女子运动员胰岛素水平，合理的解释有____（多选）。
A．胰岛B细胞分泌活动受到抑制
B．收缩肌群对葡萄糖的利用量增加
C．胰岛素为运动提供能量
D．血糖浓度升高导致胰岛素分泌量减少
（5）根据图2，1000m持续全速游泳影响女子运动员胰岛素水平，有利于肝糖原分解和 ，以保持血糖浓度的相对稳定。葡萄糖转运载体（GLUT）有多个成员，其中对胰岛素敏感的是GLUT4。
（6）GLUT1～3几乎分布于全身所有组织细胞，它们的生理功能不受胰岛素的影响，请从物质与能量的角度说明其生理意义在于 。
（7）据图3分析，胰岛素促进细胞吸收葡萄糖的机制是 。
（8）结合图3分析，下列因素中可能会引发糖尿病的有____（多选）。
A．体内产生蛋白M抗体
B．体内产生胰岛素抗体
C．信号转导蛋白缺失
D．胰高血糖素与其受体结合发生障碍
【答案】（1）固醇；下丘脑；垂体；分级
（2）升高
（3）生理期和运动
（4）A；B
（5）脂肪等非糖物质转化为葡萄糖
（6）维持细胞对葡萄糖的基础转运量，以保证细胞生命活动的基本能量需要
（7）胰岛素与蛋白M结合之后，经过细胞内信号转导，引起含GLUT4的囊泡与细胞膜的融合，进而提高了细胞对葡萄糖的转运能力，有利于葡萄糖进入细胞。
（8）A；B；C
【知识点】血糖平衡调节；激素分泌的分级调节
【解析】【解答】（1）因雌二醇是一种雌激素，所以雌二醇属于脂质中的固醇类物质。性激素在分泌过程中受下丘脑-垂体-性腺轴的分级调节。
故填：固醇；下丘脑；垂体；分级。
（2）由图1可知，卵泡期和黄体期，与运动前相比，1000m持续全速游泳后，雌二醇激素水平均升高。
故填：升高。
（3）由图1分析可知，卵泡期和黄体期运动前及运动结束时雌二醇含量均不同，因此影响雌二醇激素水平的因素有生理期和运动。
故填：生理期和运动。
（4）A、胰岛素为降血糖激素，1000m持续全速游泳过程中，血糖含量下降，因此胰岛B细胞的分泌活动受到抑制，A正确；
B、运动过程中收缩肌群收缩频率加快，耗能增加，使其对葡萄糖的利用增强。所以1000m持续全速游泳影响女子运动员胰岛素水平，B正确；
C、胰岛素为降血糖激素，起到调节生命活动的作用，不能提供能量，C错误；
D、剧烈运动血糖浓度会降低，不会升高，D错误。
故答案为：AB。
（5）1000m持续全速游泳过程中，大量消耗能量，葡萄糖被大量消耗，血糖含量有下降的趋势，机体为维持血糖浓度的相对稳定，胰岛素分泌减少，胰高血糖素分泌增多，促进肝糖原分解和脂肪等非糖物质转化为葡萄糖。
故填：脂肪等非糖物质转化为葡萄糖。
（6）GLUT1~3转运葡萄糖的过程不受胰岛素的影响，且分布广泛，其生理意义在于维持细胞对葡萄糖的基础转运量，以保证细胞生命活动的基本能量需要。
故填：维持细胞对葡萄糖的基础转运量，以保证细胞生命活动的基本能量需要。
（7）分析图3中流程图可知：胰岛素与蛋白 M 结合之后，经过细胞内信号转导，引起含GLUT4的囊泡与细胞膜融合，提高细胞对葡萄糖的转运能力，从而促进细胞吸收葡萄糖。
故填：胰岛素与蛋白M结合之后，经过细胞内信号转导，引起含GLUT4的囊泡与细胞膜的融合，进而提高了细胞对葡萄糖的转运能力，有利于葡萄糖进入细胞。
（8）AB、糖尿病是血糖浓度超过肾糖阈，葡萄糖从尿液中排出的现象。若体内产生蛋白M 抗体或产生胰岛素抗体，都会影响胰岛素正常发挥作用，从而引发糖尿病，AB正确；
C、在细胞内需要信号转导蛋白发挥作用，促进含GLUT4的囊泡与细胞膜的融合，因此信号转导蛋白缺失会影响葡萄糖进入细胞，也会引发糖尿病，C正确；
D、胰高血糖素是升血糖激素，若胰高血糖素与其受体结合发生障碍，则不能升高血糖，血糖处于相对较低水平，不会引发糖尿病，D错误。
故填：ABC。
【分析】胰岛A细胞分泌的胰高血糖素（多肽类物质），能作用于肝脏，具有升高血糖浓度的作用。胰岛B细胞分泌的胰岛素（蛋白质类物质）具有降血糖作用。
3．生物工程，长期高血糖可引发血管细胞衰老。科研人员为研究S蛋白在因高血糖引发的血管细胞衰老中的作用，以腺病毒为载体将编码S蛋白的S基因导入血管细胞，实现S蛋白在血管细胞中的大量表达。腺病毒的遗传物质为DNA，其复制需要E1、E2、E3基因共同完成。为将S基因导入腺病毒，科研人员首先构建了含S基因的重组质粒，过程如图1所示。图中PacI、EcoRI、BamHI、PmeI表示相关限制酶的酶切位点。
（1）科研人员将S基因用 （具体名称）酶切后，用DNA连接酶连入质粒I，得到重组质粒I（图1甲所示），导入大肠肝菌。用添加 的培养基筛选，对所长出的单菌落提取质粒，通过PCR的方法可鉴定重组质粒I是否插入了S基因。
（2）用PrmeI酶切重组质粒I获得DNA片段。将此DNA片段与质粒I（图1乙所示）共同转化BJ细菌。在BJ细菌体内某些酶的作用下，含同源序列的DNA片段（图1甲、乙所示的左臂、右臂）可以发生类似____的过程，产生重组质粒IT（图1丙所示）。
A．基因突变 B．交叉互换
C．自由组合 D．染色体数目变异
（3）将含S基因的重组质粒II，用 （具体名称）酶切后，获得改造后的腺病毒DNA。将其导入A细胞（A细胞含有E3基因，可表达E3蛋白），如图2所示。腺病毒DNA在A细胞内能够 从而产生大量重组腺病毒。
（4）综合上述信息，从生物安全性角度分析重组腺病毒载体的优点： 。
（5）用含S基因的重组腺病毒分别感染正常人及糖尿病患者的血管细胞，使S蛋白在血管细胞中大量表达。提取正常人、糖尿病患者及两者转入S基因后的血管细胞的蛋白，用抗原抗体特异性杂交方法检测I蛋白（一种能促进细胞衰老的蛋白）的表达量，结果如图3所示。实验结果显示2组血管细胞中I蛋白表达量最高，推测S蛋白对高血糖引发的血管细胞衰老的作用及机制是 。
【答案】（1）BamHI 和EcoRI；抗生素
（2）B
（3）Pac I；复制并指导腺病毒外壳蛋白的合成
（4）重组腺病毒只能在A细胞中才能够复制，即使侵染其他细胞，也不能复制；重组腺病毒进入宿主细胞后不整合到宿主细胞染色体上；腺病毒是人工改造的载体，不含致病基因。
（5）S蛋白通过降低I蛋白的表达，抑制高血糖引发的血管细胞衰老
【知识点】基因工程的操作程序（详细）
【解析】【解答】（1）由图甲可知，S基因两侧的酶切位点为BamHI 和EcoRI，因此S基因用BamHI 和EcoRI酶切后，用DNA连接酶连入质粒I，得到重组质粒I。重组质粒I上含有卡那霉素抗性基因，因此用添加抗生素的培养基筛选，得到含重组质粒的微生物，对所长出的单菌落提取质粒，通过设计S基因特异的引物进行PCR的方法可鉴定重组质粒Ⅰ是否插入了S基因。
故填： BamHI 和EcoRI；抗生素。
（2）分析甲和乙可知，两者都含有左臂和右臂片段，但内部组成不同，丙重组质粒Ⅱ的组成为两者互换片段所致，该过程属于类似交叉互换过程。
故填：B。
（3）由图2可知，重组质粒被切开后，两侧均为PacI酶切序列，因此将含S基因的重组质粒II，用PacI酶切后，获得改造后的腺病毒DNA。腺病毒DNA在A细胞内能够进行复制并进行转录翻译指导腺病毒外壳蛋白的合成，从而产生大量重组腺病毒。
故填：Pac I；复制并指导腺病毒外壳蛋白的合成。
（4）综合题干信息可知，从生物安全性角度分析重组腺病毒载体的优点是：腺病毒是人工改造的载体，不含致病基因，因此对生物体无害；重组腺病毒只能在A细胞中才能够复制，即使侵染其他细胞，也不能复制，因此不会在其他细胞中复制表达；重组腺病毒进入宿主细胞后不整合到宿主细胞染色体上，能独立存在。
故填：重组腺病毒只能在A细胞中才能够复制，即使侵染其他细胞，也不能复制；重组腺病毒进入宿主细胞后不整合到宿主细胞染色体上；腺病毒是人工改造的载体，不含致病基因。
（5）分析实验结果可知，糖尿病患者2血管细胞中I蛋白表达量最高，在转入S基因的糖尿病患者体内I蛋白表达量明显降低，因此推测S蛋白对高血糖引发的血管细胞衰老的作用及机制是S蛋白通过降低I蛋白的表达，抑制高血糖引发的血管细胞衰老。
故填：S蛋白通过降低I蛋白的表达，抑制高血糖引发的血管细胞衰老。
【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。
4．神经损伤与修复，氧化应缴是中枢神经系统损伤后产生的继发性损伤之一，过多的活性氧使神经元中高尔基体结构不稳定，表现为长度增加，进而影响其功能。科研人员对相关机制进行了研究。
（1）神经元中的高尔基体可对来自内质网的蛋白质进行 。当神经元受损时，高尔基体还可以形成囊泡，修补神经元的断端细胞膜，这一功能与高尔基体膜具有 的结构特点有关。
（2）Src蛋白分布于高尔基体等处，参与细胞内信号转导。科研人员使用H2O2构建氧化应激神经元模型进行相关实验，并在 下观察、测定并统计各组高尔基体的平均长度，结果如图。结果表明 。
（3）ANLN是分布于高尔基体膜上的蛋白质，其作用是保持高尔基体的结构稳定。科研人员设计了可以特异性干扰ANLN基因表达的RNA片段（ANIi）和无关RNA片段。已知ANLN基因转录的mRNA的部分序列为：5'-GCUCACACU-3'，推测导入大鼠神经元的ANIi相关序列为 。
（4）科研人员利用该干扰技术，探究在氧化应激状态下，Src与ANLN的上下游调控关系。请在实验(2)的基础上补充设计3组实验，并选择相应的材料及处理方式填入下表（填字母）。实验结果说明Src通过调控ANLN稳定高尔基体结构。
组号 ④ ⑤ ⑥
料及处理 ① ② ③
检测指标 高尔基体的平均长度
① ；② ；③ 。
a.正常神经元 b.H2O2氧化损伤神经元 c.SAd.ANIi e.无关RNA
（5）综合上述研究结果，请提出一种治疗中枢神经损伤后氧化应激的可行措施 。
【答案】（1）加工、分类和包装；流动性
（2）显微镜；激活Src可以解除氧化应激造成的高尔基体结构不稳定
（3）3'-CGAGUGUGA-5'
（4）b、d；b、e；b、c、d
（5）注射SA激活神经元中的Src；研制药物促进神经元中ANLN的表达
【知识点】其它细胞器及分离方法；细胞器之间的协调配合；遗传信息的转录；遗传信息的翻译
【解析】【解答】（1）高尔基体可对来自内质网的未成熟的蛋白质进行加工、分类和包装。当神经元受损时，高尔基体还可以形成囊泡，修补神经元的断端细胞膜，囊泡膜来源于高尔基体膜，形成囊泡依赖高尔基体膜具有流动性实现，因而能体现膜的流动性。
故填：加工、分类和包装；流动性。
（2）科研人员使用H2O2构建氧化应激神经元模型进行相关实验，测定并统计各组高尔基体的平均长度，属于细胞内部的细胞器，个体微小，因此借助显微镜进行观察。实验结果表明H2O2氧化损伤神经元使神经元中高尔基体结构不稳定，表现为长度增加，而通过激活Src可以解除氧化应激造成的高尔基体结构不稳定，第③组高尔基体长度缩短。
故填：显微镜；激活Src可以解除氧化应激造成的高尔基体结构不稳定。
（3）因ANLN基因转录的mRNA的部分序列为：5'-GCUCACACU-3'，能特异性干扰ANLN基因表达的RNA片段应该能与该基因转录的RNA片段发生碱基互补配对，进而使无法正常翻译，因此，导入大鼠神经元的ANIi相关序列为3'-CGAGUGUGA-5'。
故填：3'-CGAGUGUGA-5'。
（4）本实验的目的是探究在氧化应激状态下，Src与ANLN的上下游调控关系。因此要增加的处理组为H2O2氧化损伤神经元接受特异性干扰ANLN基因表达的RNA片段（ANIi）的调控组；H2O2氧化损伤神经元接受无关RNA 的调控组；H2O2氧化损伤神经元接受Src激活剂SA和特异性干扰ANLN基因表达的RNA片段（ANIi）的调控组，依次为bd、be、bcd。
故填：b、d；b、e；b、c、d。
（5）由上述研究可知：添加Src激活剂SA可以调控ANLN稳定高尔基体结构，因此治疗中枢神经损伤后氧化应激的可行措施可以是注射SA激活神经元中的Src或者是研制药物促进神经元中ANLN的表达。
故填：注射SA激活神经元中的Src；研制药物促进神经元中ANLN的表达。
【分析】高尔基体是动植物细胞内均含有的单层膜细胞器，是对来自内质网的蛋白质进行加工、分类和包装的“车间”及“发送站”。
5．果荚开裂并释放种子，是植物繁衍后代的重要途径。模式植物拟南芥果荚的开裂与传统油料作物具有相似的调控机制。研究者对拟南芥果荚开裂机理进行了系列研究。
（1）植物果荚开裂区域细胞的细胞壁在 等酶的作用下被降解，导致果荚开裂。野生型拟南芥果荚成熟后会完全开裂，以便种子传播。
（2）研究者通过筛选拟南芥T-DNA插入突变体库，获得两个果荚不开裂的突变体甲和乙。检测发现突变体甲的M酶活性丧失，推测编码M酶的M基因由于插入T-DNA，突变为m基因。研究者利用不同的引物对，分别进行PCR，检测野生型拟南芥及突变体甲的基因型，结果如图1所示，验证了上述推测。在图2中标出引物1、2的位置及方向。
注：完整的T-DNA长度过大，不能完成PCR扩增
（3）进一步研究发现突变体乙的E酶活性丧失。另有一突变体丙的果荚开裂程度介于不开裂与完全开裂之间（中等开裂）。突变体乙、丙的果荚开裂程度分别由E/e、A/a基因控制。将上述突变体进行杂交，后代表型及比例如下表所示。
杂交组合 F1表现型 F2表现型及比例
乙×丙 完全开裂 完全开裂：中等开裂：不开裂＝9：3：4
甲×丙 完全开裂 完全开裂：中等开裂：不开裂＝2：1：1
图3为甲与丙杂交所得F1的部分染色体示意图，基因M、m的位置已标出，在图3中标出基因E/e、A/a可能的位置 。据上述信息，预测甲与乙杂交所得F1的表现型及比例为 ，F1自交所得F2的表现型及比例为 。
（4）研究者检测了野生型及突变体丙体内E基因及M基因的转录量，结果如图4所示。
根据图4数据推测突变体丙果荚开裂程度下降的原因是 。
【答案】（1）纤维素酶、果胶酶
（2）
（3）；全部子代果荚完全开裂；完全开裂：不开裂＝9：7
（4）突变体丙A基因突变，E基因和M基因转录下降，体内E酶及M酶的数量减少，导致果荚开裂区域细胞的细胞壁降解不完全，开裂程度下降
【知识点】基因的自由组合规律的实质及应用；PCR技术的基本操作和应用；细胞壁
【解析】【解答】（1）植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶，所以植物细胞壁可以被纤维素酶、果胶酶降解，导致果荚开裂。
故填：纤维素酶、果胶酶。
（2）由题意可知：研究者利用不同的引物对，分别进行PCR，检测野生型拟南芥及突变体甲的基因型，结果如图1 所示，验证了编码M酶的M基因由于插入T-DNA，突变为m基因的推测。又由于完整的T-DNA长度过大，不能完成PCR扩增。野生型用引物1和引物3组合扩增得到条带，而突变体甲未得到产物，因此引物1在M基因序列内部；野生型用引物2和引物3组合扩增未得到条带，而突变体甲得到产物，因此引物2在T-DNA序列内部。因为DNA分子的两条链是反向平行的，并且DNA进行复制时其延伸方向是由5′-3′方向延伸的，所以引物1、2的位置及方向如图所示。
故填：
（3）由表格可知：乙丙杂交子二代表型及比例为完全开裂：中等开裂：不开裂=9：3：4，总数为16，是9：3：3：1的变形，则A和a，E和e两对基因符合自由组合定律；甲丙杂交子二代比例不是9：3：3：1，也不是9：3：3：1的变形，说明A/a、M/m两对基因不符合自由组合定律，这两对基因位于一对同源染色体上。且产生的配子是aM、Am时，子二代表型及比例为完全开裂：中等开裂：不开裂=2：1：1，即A和m在一条染色体上，a和M在另一条染色体上，故E/e、A/a可能的位置如下图所示。因此由题干推知：甲基因型为AAmmEE，乙基因型为AAmmee，则甲与乙杂交所得F1基因型为AAMmEe表型为全部子代果荚完全开裂，F2的基因型及比例为AAM_E_（完全开裂）：AAmmE_（不开裂）：AAM_ee（不开裂）：AAmmee（不开裂）=9：3：3：1，因此F1自交所得F2的表型及比例完全开裂：不开裂=9：7。
故填：；全部子代果荚完全开裂；完全开裂：不开裂＝9：7。
（4）据图4数据可知E基因和M基因转录量均下降，推测A基因突变影响E基因和M基因转录水平，导致果荚开裂区域细胞的细胞壁降解不完全，开裂程度下降。
故填：突变体丙A基因突变，E基因和M基因转录下降，体内E酶及M酶的数量减少，导致果荚开裂区域细胞的细胞壁降解不完全，开裂程度下降。
【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。
6．番茄植株不耐高温，其生长发育适宜温度及光照分别为15～32℃，500～800μmol·m-2s-1。我国北方日光温室夏季栽培生产过程中常遭遇35℃亚高温并伴有强光辐射的环境，会造成作物减产。
（1）PSⅡ和PSⅠ是由蛋白质和光合色素组成的复合物，具有吸收、传递、转化光能的作用。
如图1所示PSII中的色素吸收光能后，一方面将H2O分解为 和H+，同时产生的电子传递给PSⅠ用于将NADP+和H+结合形成NADPH。另一方面，在ATP合成酶的作用下，H+ （填写顺或逆）浓度梯度转运提供能量，促进ADP和Pi合成ATP。光反应过程实现了能量由光能转换为活跃化学能的过程。
（2）为研究亚高温高光对番茄光合作用的影响，研究者将番茄植株在不同培养环境下培养5天后测定相关指标如下表。
组别 温度(℃) 光照强度(μmol·m-2s-1) 净光合速率(μmol·m-2s-1) 气孔导度(mmol·m-2s-1) 胞间CO2浓度（ppm） Rubisco活性(U·ml-1)
对照组（CK） 25 500 12.1 114.2 308 189
亚高温高光组（HH） 35 1000 1.8 31.2 448 61
从表中数据可见亚高温高光条件下净光合速率的下降并不是气孔因素引起的，请说出理由 。Rubisco是催化图1中过程② 的关键酶，该酶活性的下降导致②速率下降，光反应产物NADPH([H])和ATP在细胞中的含量 （填写增加、降低或不变），进而引起光能的转化效率降低，而此时强光下植物吸收的光能已经是过剩光能了，从而对植物产生危害。
（3）植物通常会有一定的应对机制来适应逆境。D1蛋白是PSII复合物的组成部分，对维持PSII的结构和功能起重要作用，已有研究表明，在高温高光下，过剩的光能可使D1蛋白失活。研究者对D1蛋白与植物应对亚高温高光逆境的关系进行了研究。
①利用番茄植株进行了三组实验，①组的处理同（2）中的CK，③组用适量的SM（SM可抑制D1蛋白的合成）处理番茄植株并在亚高温高光（HH）下培养。定期测定各组植株的净光合速率（Pn）。实验结果如下图：
请写出②组的处理： 。根据实验结果分析植物如何缓解亚高温高光对光合作用的抑制的。
②Deg蛋白酶位于类囊体腔侧，主要负责受损D1蛋白的降解，如果抑制Deg蛋白酶的活性，请你预测在亚高温高光下番茄光合作用受抑制程度并说明理由： 。
【答案】（1）氧气；顺
（2）气孔导度下降，但胞间CO2浓度却上升；CO2固定；增加
（3）②组在亚高温高光下培养；图中结果表明，当用SM处理抑制D1蛋白合成后，在亚高温高光下，③组比②组净光合速率下降的更明显，因此番茄植株通过合成新的D1蛋白以缓解亚高温高光对光合作用的抑制；抑制程度会加剧，因为Deg蛋白酶的活性被抑制后不能把失活的D1蛋白降解，新合成的D1蛋白无法修复PS 的结构和功能
【知识点】光合作用的过程和意义；影响光合作用的环境因素
【解析】【解答】（1）光合作用的光反应阶段，光合色素吸收光能后，将水光解为氧气和H+，同时产生的电子传递给PSⅠ，可用于NADP+和H+结合形成NADPH。同时在ATP合成酶的作用下，氢离子转运过膜后，促使ADP与Pi反应形成ATP，因此为顺浓度梯度运输。
故填：氧气；顺。
（2）由表中数据显示亚高温高光组与对照组相比，净光合速率、气孔导度、Rubisco活性都下降，但胞间CO2浓度却上升，说明亚高温高光条件下净光合速率的下降并不是气孔因素引起的。图1中②过程是CO2+C5→2C3，属于CO2的固定。该酶活性下降导致C3的合成量减少，C3还原需要的NADPH和ATP减少，而光照强度不变，光反应产生的NADPH和ATP量不变，所以细胞中NADPH([H])和ATP含量增加。
故填：气孔导度下降，但胞间CO2浓度却上升；CO2固定；增加。
（3）本实验目的为D1蛋白与植物应对亚高温高光逆境的关系进行的研究。①利用番茄植株进行的三组实验种，实验的自变量是番茄是否用SM处理、培养条件是否为亚高温高光，因变量是净光合速率。①组作为对照，③组用适量的SM（SM可抑制D1蛋白的合成）处理番茄植株并在亚高温高光（HH）下培养，因此②组是在含有D1蛋白时用亚高温高光培养。图中结果显示②组净光合速率下降，说明亚高温高光对光合作用有抑制效应。③组用适量的SM处理番茄植株，在亚高温高光（HH）下培养，与②组相比，净光合速率下降更明显，说明亚高温高光对番茄植株净光合速率的抑制是因为抑制了D1蛋白的合成，所以通过合成新的D1蛋白可以缓解亚高温高光对光合作用的抑制。②由题干信息可知，D1蛋白是PSII复合物的组成部分，对维持PSII的结构和功能起重要作用，失活的D1蛋白被降解随后新合成了D1蛋白。如果抑制Deg蛋白酶的活性，失活的D1蛋白不能降解，新合成的D1蛋白无法替换，从而不能修复PSII的结构和功能，在亚高温高光下番茄光合作用受抑制程度会加剧。
故填：②组在亚高温高光下培养；图中结果表明，当用SM处理抑制D1蛋白合成后，在亚高温高光下，③组比②组净光合速率下降的更明显，因此番茄植株通过合成新的D1蛋白以缓解亚高温高光对光合作用的抑制；抑制程度会加剧，因为Deg蛋白酶的活性被抑制后不能把失活的D1蛋白降解，新合成的D1蛋白无法修复PSII的结构和功能。
【分析】分析表格可知实验的自变量是光照强度和温度，表中数据显示亚高温高光组与对照组相比，净光合速率、气孔导度、Rubisco活性都下降，但胞间CO2浓度却上升，因此得出结论。分析坐标曲线图可知实验的自变量是番茄是否用SM处理、培养条件是否为亚高温高光，因变量是净光合速率，坐标曲线显示净光合速率①组＞②组＞③组，由此分析得出结论。
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