北京海淀区2023-2024学年高三上学期期末考试生物学练习题
一、单选题（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．（2024高三上·海淀期末） 在Mg +存在的条件下， 己糖激酶可催化 ATP分子的磷酸基团转移到葡萄糖分子上，生成6-磷酸葡萄糖。下列关于己糖激酶的叙述正确的是（ ）
A．基本单位是葡萄糖 B．组成元素仅含C、H、 O、 P
C．可提供化学反应所需的活化能 D．催化活性受 Mg + 影响
2．（2024高三上·海淀期末） 哺乳动物断奶后，乳腺中的某些死亡细胞会被周围的吞噬细胞消化清除，据此推测吞噬细胞中比较发达的细胞器是（ ）
A．中心体 B．内质网 C．核糖体 D．溶酶体
3．（2024高三上·海淀期末） 图1和图2分别为电镜下观察到的正常细胞和癌细胞的线粒体结构，据此分析癌细胞不具有的是（ ）
A．线粒体缺少凸起的嵴 B．线粒体基质中产生大量丙酮酸
C．无氧呼吸强，产生大量乳酸 D．葡萄糖的消耗量大
4．（2024高三上·海淀期末）下图是甲、乙两种单基因遗传病系谱图，4号不携带甲病致病基因，其双亲均携带一个单碱基替换导致的乙病基因，且突变位点不同。对家庭部分成员一对同源染色体上控制乙病的基因进行测序，非模板链测序结果见下表。不考虑X、Y染色体的同源区段，以下分析不正确的是（ ）
家庭成员 1 2 4 5
测序结果 ……G……A…… ……A……A…… 第412位 第420位 ……G……A…… ……G……G…… 第412位 第420位 ？ ……G……A…… ……G……A…… 第412位 第420位
A．无法判断甲病的显隐性
B．乙病基因位于 X 染色体
C．4号控制乙病的基因测序结果为
D．1号和2号生一个不患乙病孩子的概率是3/4
5．（2024高三上·海淀期末） 用拟南芥C株系与野生型杂交，可使受精卵发育过程中一方亲本染色体消失，子代可获得单倍体。受精后不同温度下进行实验，统计杂交子代染色体组成，结果如右图。下列叙述不正确的是（ ）
A．该方法与获得单倍体的传统途径原理不同
B．此方法获得的子代绝大部分为单倍体
C．单倍体细胞内的染色体为非同源染色体
D．25℃比22℃更利于获得单倍体
6．（2024高三上·海淀期末） 联会复合体是减数分裂中配对的两条同源染色体之间形成的一种蛋白复合结构。D蛋白可促进联会复合体中蛋白质的降解，其功能可被蛋白酶体抑制剂抑制。荧光标记联会复合体的骨架蛋白，显微镜下观察野生型水稻和D蛋白缺失突变体处于减数分裂同一时期的花粉母细胞，结果如右图。下列叙述合理的是（ ）
A．图中所示的细胞处于减数第一次分裂的后期
B．D蛋白缺失突变体的染色体正常发生基因重组
C．用蛋白酶体抑制剂处理野生型细胞可能产生类似突变体的结果
D．图中野生型存在同源染色体，不存在姐妹染色单体
7．（2024高三上·海淀期末）小鼠受到社交挫败刺激后，通过下图所示的调节过程改变睡眠时间及激素分泌，从而在一定程度上缓解焦虑。下列分析不正确的是（ ）
注：(-) 表示抑制；(+) 表示促进
A．若LH区神经元异常兴奋，会导致睡眠时间缩短
B．人为抑制VTA区神经元活性，可能导致小鼠焦虑行为无法得到缓解
C．VTA区神经元通过垂体分泌的促肾上腺激素使肾上腺皮质激素分泌增加
D．应对社交挫败刺激的调节过程中，下丘脑存在效应器
8．（2024高三上·海淀期末）B7是细胞表面一种黏附分子，肿瘤细胞表面缺乏B7分子。科研人员将B7基因导入肿瘤细胞，发现细胞毒性T细胞对肿瘤细胞的杀伤力显著增强。下列相关叙述，正确的是（ ）
A．机体主要通过非特异性免疫清除体内的肿瘤细胞
B．肿瘤细胞表面缺乏B7分子是其逃逸免疫监视的一种途径
C．细胞毒性T细胞识别并裂解靶细胞的过程与B7分子无关
D．过表达移植器官的B7分子有利于减弱排异反应
9．（2024高三上·海淀期末） 一氧化氮(NO)引发IAA17蛋白的亚硝基化修饰，修饰后的IAA17蛋白与生长素受体结合受到抑制，而不易被降解，阻碍生长素信号转导。下列叙述不正确的是（ ）
A．生长素是植物体内产生的一种微量有机物
B．亚硝基化修饰导致IAA17蛋白的氨基酸序列改变
C．NO 可能抑制植物细胞的伸长生长
D．亚硝基化修饰可能改变了IAA17蛋白的空间结构
10．（2024高三上·海淀期末） 冰碛层是冰川融化后形成的裸地，冰碛层上的群落演替要经历上百年的时间。下表为冰碛层演替过程中优势植物的替代情况及部分阶段土壤的pH。下列叙述不正确的是（ ）
演替过程 冰川退去后的裸地 苔藓→
草本植物→
柳树 赤杨 云杉、铁杉
第9年 第 18年 第35~50年 第 80~100 年
土壤的 pH 7.9 ~8.0 7.5~7.8 7.2 6.5 5 4.8
A．冰碛层上的群落演替属于初生演替
B．演替过程中土壤pH 的变化主要与草本植物有关
C．云杉和铁杉成为优势种可能与土壤的酸化有关
D．群落的发展变化是生物与环境间相互作用的结果
11．（2024高三上·海淀期末） 我国长江口水域生态系统能量流动简图如下，图中数字为能量数值，单位 据图判断以下分析正确的是（ ）
A．此生态系统中生产者固定的总能量为
B．第三营养级输出的 能量中包含有第三营养级生物粪便中的能量
C．第三营养级到第四营养级的能量传递效率约为9.6%
D．长江口水域生态系统已达到相对稳定状态
12．（2024高三上·海淀期末）嗜盐单胞菌可利用海水合成聚羟基脂肪酸酯(PHA，一种新型生物塑料)，在细胞内形成由膜包裹的不溶性颗粒。科研人员从海水中分离得到一株嗜盐单胞菌，在非灭菌、高盐、高pH的发酵液中连续发酵生产PHA，其流程如下图所示。下列相关叙述不正确的是（ ）
A．利用含PHA的选择培养基筛选嗜盐单胞菌
B．高盐、高pH的发酵液抑制了杂菌生长
C．培养液上清循环利用，有利于节约物质和能量
D．发酵完成后收集沉淀的菌体以得到PHA
13．（2024高三上·海淀期末） 研究人员将 PCR 扩增得到的毒物诱导型启动子S(箭头表示转录方向)插入图中载体P区，构建表达载体，转入大肠杆菌，获得能够检测水中毒物的大肠杆菌。下列叙述不正确的是（ ）
A．PCR 扩增启动子 S 时， 图中引物I、Ⅱ分别加入BamH I、XhoI识别序列
B．用Ca +处理大肠杆菌以便于转入构建好的表达载体
C．使用添加氨苄青霉素的培养基筛选转入载体的菌株
D．可通过转基因大肠杆菌的荧光情况判断水中是否含毒物
14．（2024高三上·海淀期末） 紫花苜蓿营养价值高，百脉根耐酸性强。研究者欲通过植物体细胞杂交的方法培育兼具二者优良性状的杂交种，相关分析正确的是（ ）
A．加入胰蛋白酶酶解以制备原生质体
B．用灭活病毒诱导法可促进细胞融合
C．融合的细胞即为杂交细胞
D．杂交细胞不一定具备双亲的优良性状
15．（2024高三上·海淀期末） 下列与动物细胞培养有关的叙述，不正确的是（ ）
A．动物细胞培养的原理是细胞的全能性
B．CO2的作用是维持细胞培养液pH的相对稳定
C．动物细胞培养需要添加一定量的动物血清
D．可以用体外培养的人体细胞培养病毒
二、非选择题（本部分共6题，共70分。）
16．（2024高三上·海淀期末）土壤中存在细菌、真菌和线虫等生物，它们的关系十分复杂。
（1）细菌、真菌和线虫等生活环境中的全部生物共同构成了 。线虫可以细菌为食，真菌可产生菌丝陷阱包裹并杀死线虫。
（2） 富含尿素的土壤中能检测出较多的菌丝陷阱，研究者推测尿素可诱导菌丝陷阱的形成。为研究尿素诱导菌丝陷阱形成的机制，研究者利用尿素及其分解产物氨分别处理野生型真菌和尿素分解酶基因功能丧失的真菌突变体，检测菌丝陷阱的数量，结果如下图所示。结合上述信息，推测 ，从而诱导菌丝陷阱的产生。
（3）线虫产生蛔甙作为 信号以调节自身生长发育和行为。真菌可感应该信号，从而形成菌丝陷阱，由此可见，信息可以 ，进而维持生态系统的平衡与稳定。
（4）土壤中细菌的精氨酸酶(可催化尿素产生的酶) 表达量与线虫取食频率成正比。综合上述信息，通过分析细菌、真菌和线虫之间的关系，解释线虫数量相对稳定的机制： 。
（5） 自然界中不乏类似于上述土壤微生物与线虫间的关系。下列事例与上述机制最相似的是 。
a. 食草昆虫啃食植物叶片后，植物产生挥发性物质吸引肉食性昆虫
b. 白蚁在巢穴中通过排出粪便供养细菌，从而抑制寄生真菌的生存和传播
c. 虫媒传粉的植物，花朵中蜜腺分泌含糖量较高的蜜露吸引昆虫来进行传粉
17．（2024高三上·海淀期末）科研人员获得一株小麦突变体，其籽粒灌浆期叶片绿色时间延长、籽粒重量大。为研究相关机理进行了系列实验。
（1）光合作用的光反应在叶绿体的 上进行，其上的P蛋白等与 形成光合复合体(PS)吸收、传递并转化光能。
（2） P蛋白对PS具有保护作用， 缺失 P 蛋白的PS为[PS]。科研人员检测灌浆期野生型和突变体叶片中PS、[PS]含量，结果如图1，结果显示 。灌浆期检测两种小麦的叶绿素含量，结果如图2。据图1及图2结果结合所学知识分析，突变体在灌浆期 ，因而叶片向籽粒运输有机物总量高，籽粒增重。
（3） 进一步发现突变体中编码A 蛋白的A 基因突变，产生了突变的A蛋白。A 蛋白是叶绿体中的一种蛋白酶。
①为研究A 蛋白的功能，科研人员提取野生型小麦叶片蛋白，加入图3所示试剂，处理不同时间后检测P蛋白含量，结果如图3所示，推测在小麦体内A蛋白的作用是 。
②制备图4所示的三种与His(一种短肽，常作为蛋白检测标签) 融合的蛋白，分别结合于特定介质上，加入等量的突变体小麦叶片蛋白提取液。孵育一段时间，除去未结合在介质上的蛋白，分离出介质上结合的蛋白进行电泳，使用抗原-抗体杂交检测，结果如图4。结合图3、图4结果推测，突变体中 A 蛋白突变导致功能丧失，突变的A蛋白与P蛋白 ， 因而产生相关表型。
（4）研究发现P 蛋白减少导致缺少保护的PS在吸收光能后释放活性氧，诱发细胞死亡，从而抑制小麦条锈菌生长。结合上述研究，说明A 蛋白对小麦生存的意义 。
18．（2024高三上·海淀期末）F 因子是一种主要由肝细胞分泌的蛋白质，在脂肪等多种组织中表达，对调节血糖有重要作用，科研人员对相关机制进行了研究。
（1）与标准饮食相比，高脂饮食使机体摄入更多能量，引起血糖升高。肝和 可将葡萄糖转变为非糖物质，引发肥胖，导致细胞对胰岛素敏感性降低。
（2）科研人员以野生型小鼠(WT)和F 因子合成基因敲除小鼠(KO)为材料，给予不同饮食，一段时间内检测F因子及皮下脂肪含量，结果如图1和图2。
①据图1可知，高脂饮食可 。
②结合图 1 和图2结果推测 F 因子 。
（3） 为研究高脂饮食条件下 F因子通过皮下脂肪影响胰岛素敏感性从而调节血糖的机制，科研人员对给予高脂饮食饲喂一段时间后的不同小鼠进行了皮下脂肪移植手术，一段时间后检测相关指标，实验设计及检测结果如下表所示。
供体小鼠 受体小鼠 葡萄糖输注速率 (mg·kg- ·min- ) 皮下脂肪 AKT 蛋白含量 注射胰岛素后 皮下脂肪 pAKT 含量
组 1 WT KO Ⅰ +++ +
组 2 KO KO Ⅱ +++ 无
组 3 WT 假手术 Ⅲ +++ ++
组 4 KO 假手术 IV +++ 无
注：“+”越多代表含量越高； AKT蛋白是胰岛素信号通路关键蛋白；pAKT是磷酸化的 AKT蛋白。
①将上述受体及假手术小鼠禁食6h后，输注等量葡萄糖，之后同时输注等量胰岛素和不等量的葡萄糖，以维持正常血糖水平。计算一段时间内葡萄糖输注速率，以反映细胞对胰岛素的敏感性。据表中结果可知F 因子增加了胰岛素敏感性，则表中Ⅰ ~ Ⅳ处的数据应为 (选填 “4”、“4”、“8”、“9.5”)。
②AKT蛋白在胰岛素信号转导过程中的作用如图3所示，据表中结果结合图3推测F因子对血糖调节的机制： 。
（4）脂联素是一种主要由脂肪细胞分泌的蛋白质，可增加胰岛素敏感性。为证明 F 因子通过调控脂肪细胞分泌脂联素增加胰岛素敏感性，还需进一步检测并比较WT 和 KO 小鼠的 。
19．（2024高三上·海淀期末）学习以下材料， 回答(1) ~ (5) 题。
水稻抗褐飞虱研究
—虫高一尺稻高一丈
水稻是我国重要的粮食作物。褐飞虱是专食水稻的害虫，它将针管状的口器刺入水稻，可直达韧皮部的筛管吸食汁液(图1)。取食过程中褐飞虱分泌唾液，唾液中降解细胞壁的酶类使得口针更容易穿刺，此外，唾液中的α- 淀粉酶和麦芽糖酶可以促进淀粉水解。
B蛋白是褐飞虱唾液中的一种蛋白质， 随褐飞虱取食进入水稻体内，可抑制易感水稻的基础防御反应。水稻也有相应机制来抵抗褐飞虱。抗虫水稻中存在N基因，其编码免疫应答受体N蛋白。N蛋白可识别并能与B蛋白结合形成复合体进入细胞核，从而调控下游基因的表达，引发防御反应。例如，通过调节胼胝质合成酶基因与筛管中胼胝质水解酶基因的表达，控制筛板上筛孔(图2) 边缘胼胝质的合成，从而抵御褐飞虱吸食筛管中的汁液。
研究发现利用转基因技术在抗虫水稻中持续高表达B蛋白可提高转基因水稻的抗虫性，但植株矮小，产量低。 自然界中，抗虫水稻可及时清除B蛋白以避免过度的抗虫反应。B蛋白进入水稻细胞被N蛋白识别后，除激活抗虫信号通路之外，也激活了细胞自噬。细胞自噬是一种依赖溶酶体和液泡的蛋白质降解途径。B蛋白可与细胞自噬受体结合，且N蛋白促进二者的结合，自噬受体可与自噬体结合， 最终将B蛋白拖入液泡并将其降解。 由于B蛋白 -N蛋白- 自噬受体三者互作激活细胞自噬，降解B蛋白，水稻细胞内B蛋白的量被严格控制在适当的水平。 当褐飞虱取食终止时，水稻细胞中已无残留的B蛋白，故可快速恢复正常生长发育。
目前水稻育种中已获得应用的抗褐飞虱基因非常少，因此发掘和利用水稻中多种不同抗性机制的基因，将它们聚合利用，是形成抗褐飞虱的长效机制。
（1）褐飞虱唾液中的 酶可以水解植物细胞壁，便于口针穿刺植物组织，同时分泌的α-淀粉酶和麦芽糖酶将淀粉分解为 进而吸收。
（2） 水稻N蛋白调节胼胝质合成酶与胼胝质水解酶的表达(如下图)，是对抗褐飞虱的有效策略。
褐飞虱取食水稻汁液时Ⅰ ~Ⅳ应分别为 (选填选项前字母)。
a. 促进
b. 抑制
c. 上升
d. 下降
e. 阻塞
f. 畅通
（3） 根据文中信息，下列关于 B蛋白在植物体内作用的叙述，正确的是 。
a. 将B 基因转入抗虫水稻并持续表达，可提高转基因水稻抗虫性
b. 水稻细胞中长期存在 B蛋白可激发防御反应，利于植株生长
c. B蛋白在易感与抗虫水稻中引发的效应相同
d. 抗褐飞虱水稻通过细胞自噬途径来清除B蛋白
（4） 从稳态与平衡的角度，分析抗虫水稻精细调控进入体内的 B蛋白以实现抗虫反应与生长发育之间平衡的机制 。
（5） 虽然水稻通过 N蛋白可以对抗褐飞虱的侵害，但在水稻育种中单一应用此机制可能有失效的风险。请结合文中信息，推测存在这种风险的原因 。
20．（2024高三上·海淀期末）为提高基因编辑的精准性，减少脱靶，科研人员尝试对基因编辑系统进行改造。
（1） CRISPR-Cas9 是被普遍应用的基因编辑系统， 由人工设计的sgRNA 靶向目标基因，Cas9 蛋白在sgRNA 引导下切割目标基因的双链DNA，使其断裂，促使细胞启动自然的DNA修复过程，断口处可能产生碱基错配，从而使目标基因产生突变或缺失等。Cas9蛋白与sgRNA 所形成的复合物的功能与基因操作工具中 的功能类似，但长期存在于细胞核中的Cas9蛋白也可能产生对非目标DNA的切割，从而造成脱靶。
（2） 热纤梭菌中 Co 和 Do蛋白能以高亲和力相互作用，形成复合物。科研人员将 Cas9蛋白的 N 端和 C 端两个片段分别与 Co 和 Do 蛋白融合， 构建 Cas9(N) -Co 复合物和 Cas9(C)-Do复合物，这两个复合物在细胞中相遇时，Cas9可恢复全酶活性。
科研人员构建图1所示的表达载体，导入受体细胞。
启动子1为远红光诱导型启动子，启动子2 为持续表达启动子。据此分析，在没有远红光照射时， 受体细胞中 Cas9(N)、Cas9(C) 和 Cas9蛋白的存在状态及位置是 。与持续表达 Cas9全酶相比，上述方法的优势是 。
（3） 为检测上述基因编辑系统治疗肿瘤的效果，科研人员在小鼠皮下移植肿瘤制作荷瘤小鼠。将构建好的上述载体注射到荷瘤小鼠的肿瘤部位，实验组一段时间内定期用远红光照射荷瘤小鼠。
①检测本系统对目标基因PLK(一种肿瘤标志基因，可促进细胞分裂) 的编辑效果。实验过程如下：提取不同组别小鼠肿瘤细胞的DNA， PCR 扩增PLK 基因片段， 所得PCR产物热变性后降温复性。用T酶(可识别含错配碱基的 DNA并在错配处切割)酶切复性后的PCR产物，电泳检测结果如图2所示。
据图2 核酸电泳分离的 DNA分子大小可知此系统对目标基因进行了编辑，理由是 。
②实验组小鼠的肿瘤明显小于对照组，分析原因是 。
（4）科研人员希望利用本编辑系统对多个基因在不同时间进行可控编辑，思路是 。
21．（2024高三上·海淀期末）粳稻和籼稻的杂交种具有产量高的优势，但杂交种的部分花粉不育。科研人员对花粉不育的遗传机理展开研究。
（1） 将纯合粳稻和纯合籼稻杂交，获得F1，F1自交获得 F2。统计发现，F2仅有粳-籼杂交种和籼稻，且二者比例接近 1：1。显微镜下观察发现两个亲本花粉均正常，但F1产生的花粉中近一半的花粉粒形态异常(败育)，可判断含有 (选填“粳稻”或“籼稻”)染色体的花粉粒败育，使其基因无法传递给后代。
（2） 经过精细定位，科研人员将导致花粉败育的基因定位于 12 号染色体上的 R区(区域内的基因不发生交换)。粳稻和籼稻R区DNA片段上的基因如下图。
①科研人员将 F1杂种植株中 A~E 基因分别单独敲除，得到A、 B、C、E 的单基因敲除植株，在显微镜下观察这些敲除植株的花粉粒形态。科研人员推测其中的C基因导致一半花粉败育，其他基因不影响花粉育性，支持这一推测的显微镜观察证据是 。
②F1杂种植株单独敲除D 基因，其花粉均不育，C、D基因双敲除植株花粉均可育。推测C 基因编码的蛋白具有毒害作用，D 基因编码的蛋白可 。
③为验证以上推测，科研人员将D 基因转入F1，获得转入了单拷贝 D 基因的转基因植株 检测发现T0中转入的 D 基因并未在12号染色体上。若 T0自交，仅检测12号染色体的 R区，统计子代中分别与粳稻、粳-籼杂交种和籼稻R区相同的个体比例为 ，则支持上述推测。
（3）研究发现，C 基因编码的毒素靶向线粒体中的一种细胞色素氧化酶，导致毒害作用，这导致C、D基因的基因频率易于升高，形成基因驱动效应。请结合上述机制，解释基因驱动效应的形成原因 。
答案解析部分
1．【答案】D
【知识点】酶的相关综合
【解析】【解答】A、己糖激酶的化学本质是蛋白质，基本单位是氨基酸，A错误；
B、己糖激酶的化学本质是蛋白质，组成元素主要是C、H、O、N，B错误；
C、己糖激酶具有催化作用，能降低化学反应所需的活化能，C错误；
D、在Mg2+存在的条件下，己糖激酶可催化ATP分子的磷酸基团转移到葡萄糖分子上，生成6-磷酸葡萄糖，故己糖激酶的催化活性受Mg2+影响，D正确。
故答案为：D。
【分析】酶：（1）来源：活细胞产生。 （2）功能：具有催化作用。 （3）作用机理：降低化学反应的活化能。 （4）本质：大多数是蛋白质，少数是RNA。 （5）合成原料：氨基酸或核糖核苷酸。 （6）合成场所：核糖体、细胞核等。 （7）特点：高效性、专一性、作用条件温和。
2．【答案】D
【知识点】其它细胞器及分离方法
【解析】【解答】哺乳动物断奶后，乳腺中的某些死亡细胞会被周围的吞噬细胞消化清除，溶酶体“消化车间”“酶仓库”，分解衰老、损伤细胞器，吞噬病菌，故吞噬细胞中比较发达的细胞器是溶酶体，D符合题意，ABC不符合题意。
故答案为：D。
【分析】溶酶体是细胞的“消化车间”，内含多种水解酶，能分解衰老、损伤的细胞器，吞噬并且杀死侵入细胞的病毒和细菌，衰老退化的线粒体最终会被细胞内的溶酶体分解清除。
3．【答案】B
【知识点】线粒体的结构和功能
【解析】【解答】A、由图可知，癌细胞的线粒体缺少向内凸起的嵴，A正确；
B、细胞质基质中产生大量丙酮酸，B错误；
C、癌细胞线粒体缺少向内凸起的嵴，无氧呼吸强，产生大量乳酸，C正确；
D、癌细胞无氧呼吸强，代谢旺盛，对能量需求量大，而无氧呼吸释放的能量少，故癌细胞需消耗大量的葡萄糖，D正确。
故答案为：B。
【分析】线粒体是真核细胞主要的细胞器，机能旺盛的含量多。呈粒状、棒状，具有双膜结构，内膜向内突起形成“嵴”，内膜和基质中有与有氧呼吸有关的酶，是有氧呼吸第二、三阶段的场所，生命体95%的能量来自线粒体，又叫“动力工厂”。含有少量的DNA和RNA。
4．【答案】B
【知识点】人类遗传病的类型及危害
【解析】【解答】A、由图可知，不患甲病的4号与患甲病的3号所生的儿子6号患甲病，无法确定甲病的显隐性，A正确；
B、由图可知，乙病为隐性遗传病，双亲均携带一个单碱基替换导致的乙病基因，分析非模板链的测序结果可知，1号男性个体存在乙病基因的等位基因，不考虑X、Y染色体的同源区段，乙病基因不位于X染色体，B错误；
C、分析题图可知，4号为乙病患者，其控制乙病的基因测序结果应为，C正确；
D、1号和2号均携带一个单碱基替换导致的乙病基因，二人生一个不患乙病孩子的概率=1/4+1/2=3/4，D正确。
故答案为：B。
【分析】遗传系谱图判断遗传的方式： （1）父病子全病——伴Y遗传。 （2）判断显隐性：无中生有为隐性，隐性遗传看女病，父子皆病为伴X，父子无病为常显。有中生无为显性，显性遗传看男病，母女皆病为伴X，母女无病为常显。 （3）不可判断显隐性：若连续遗传可能为显性。隔代遗传可能为隐性。若男女患者比例相当可能为常染色体遗传，患者男多于女或女多于男可能为伴性遗传。
5．【答案】B
【知识点】单倍体育种
【解析】【解答】A、传统获得单倍体的方法是由配子直接发育成个体，该方法用拟南芥C株系与野生型杂交，可使受精卵发育过程中一方亲本染色体消失，子代可获得单倍体，二者原理不同，A正确；
B、由图可知，此方法获得的子代少部分为单倍体，B错误；
C、单倍体细胞内的染色体是一组非同源染色体，C正确；
D、由图可知，25℃比22℃获得的单倍体的比例更高，故25℃比22℃更利于获得单倍体，D正确。
故答案为：B。
【分析】单倍体育种： （1）基本原理：染色体数目变异。 （2）过程：花药离体培养成单倍体幼苗，再用秋水仙素处理使染色体数目加倍，得到染色体数目正常的纯合子。 （3）优缺点：明显缩短育种年限，二倍体植物单倍体育种所得个体均为纯合体，但技术复杂。
6．【答案】C
【知识点】减数第一、二次分裂过程中染色体的行为变化；基因重组及其意义
【解析】【解答】A、分析题图可知，图中细胞含有荧光标记的联会复合体的骨架蛋白，两条同源染色体配对形成四分体，故图中所示的细胞处于减数第一次分裂前期，A错误；
B、D蛋白可促进联会复合体中蛋白质的降解，D蛋白缺失突变体的同源染色体无法正常分离，非同源染色体不能自由组合，故无法正常发生基因重组，B错误；
C、蛋白酶体抑制剂可抑制D蛋白的功能，用蛋白酶体抑制剂处理野生型细胞可能产生类似突变体的结果，C正确；
D、图中野生型细胞处于减数第一次分裂，存在同源染色体，也存在姐妹染色单体，D错误。
故答案为：C。
【分析】减数分裂过程： 间期：进行DNA的复制和有关蛋白质的合成。 减数第一次分裂：（1）前期：同源染色体发生联会，形成四分体。（2）中期：每对同源染色体排列在细胞中央的赤道板两侧。（3）后期：同源染色体分离，非同源染色体自由组合。（4）末期：细胞质分裂，形成两个子细胞，细胞中染色体数目减半。 减数第二次分裂：（1）前期：染色体散乱的分布在细胞中。（2）中期：染色体的着丝粒排列在细胞中央的赤道板上。（3）后期：着丝粒分裂，姐妹染色单体分离。（4）末期：细胞质分裂，形成两个子细胞。
7．【答案】C
【知识点】动物激素的调节；神经系统的分级调节
【解析】【解答】A、据图分析，若LH区神经元异常兴奋，会抑制睡眠，导致睡眠时间缩短，A正确；
B、人为抑制VTA区神经元活性，PVH区神经元和LH区神经元兴奋，会使肾上腺皮质激素分泌增加以及睡眠时间缩短，可能导致小鼠焦虑行为无法得到缓解，B正确；
C、由图可知，PVH区神经元通过垂体分泌的促肾上腺激素使肾上腺皮质激素分泌增加，但VTA区神经元会抑制该神经元，C错误；
D、应对社交挫败刺激的调节过程中，VTA区神经元抑制下丘脑PVH区神经元合成促肾上腺激素释放激素，该神经调节过程中下丘脑存在效应器，D正确。
故答案为：C。
【分析】肾上腺糖皮质激素的分泌是神经—激素调节的结果。肾上腺糖皮质激素的分泌属于激素的分级调节，同时，肾上腺糖皮质激素对下丘脑和垂体分泌的相关激素具有负反馈调节作用。CRH作用于垂体使垂体分泌促肾上腺糖皮质激素，促肾上腺糖皮质激素作用于肾上腺皮质，分泌肾上腺糖皮质激素，当促肾上腺糖皮质激素和肾上腺糖皮质激素浓度升高时，通过负反馈调节使下丘脑分泌促肾上腺糖皮质激素释放激素减少。
8．【答案】B
【知识点】非特异性免疫；细胞免疫
【解析】【解答】A、机体主要通过特异性免疫即细胞免疫清除体内的肿瘤细胞，A错误；
BC、由“将B7基因导入肿瘤细胞，发现细胞毒性T细胞对肿瘤细胞的杀伤力显著增强”可知，细胞毒性T细胞识别并裂解靶细胞的过程与B7分子有关，肿瘤细胞表面缺乏B7分子是其逃逸免疫监视的一种途径，B正确，C错误；
D、由于细胞毒性T细胞识别并裂解靶细胞的过程与B7分子有关，移植器官的B7分子过量表达，会增强免疫排斥反应，D错误。
故答案为：B。
【分析】细胞免疫：
9．【答案】B
【知识点】生长素的产生、分布和运输情况；生长素的作用及其作用的两重性
【解析】【解答】A、生长素是植物体内产生的一种微量有机物，A正确；
B、一氧化氮(NO)引发IAA17蛋白的亚硝基化修饰，基因的碱基序列不会发生改变，B错误；
C、生长素能促进植物细胞的伸长生长，一氧化氮(NO)引发IAA17蛋白的亚硝基化修饰，修饰后的IAAI7蛋白与生长素受体结合受到抑制，而不易被降解，阻碍生长素信号转导，故NO可能抑制植物细胞的伸长生长，C正确；
D、修饰后的IAAI7蛋白与生长素受体结合受到抑制，推测亚硝基化修饰可能改变了IAA17蛋白的空间结构，D正确。
故答案为：B。
【分析】生长素：在芽、幼嫩的叶和发育中的种子中合成，能促进细胞伸长生长、诱导细胞的分化、促进侧根和不定根的生长、影响花、叶、果实的发育。
10．【答案】B
【知识点】群落的演替；群落的概念及组成
【解析】【解答】A、因为冰川退化后的裸地没有被植被覆盖过，故该演替为初生演替，A正确；
B、由表格可知，草本植物阶段土壤的pH变化不大，在乔木阶段土壤的pH变化幅度大，故演替过程中土壤pH的变化主要与乔木有关，B错误；
C、乔木阶段pH降低，土壤逐步酸化，云杉和铁杉成为优势种，C正确；
D、环境决定生物能否在这里生存，生物也能影响环境，即群落的发展变化是生物与环境间相互作用的结果，D正确。
故答案为：B。
【分析】1、群落的演替类型：（1）初生演替：在从来没有被植被覆盖的地面，或者是原来存在过植被、但被彻底消灭了的地方发生的演替。 （2）次生演替：原有植被虽已不存在，但原有的土壤条件基本保留，甚至还保留了植物的种子或其他繁殖体的地方发生的演替。
2、优势种：（1）标志：数量很多，对群落中的其他物种影响大。（2）特点：不是固定不变的，随时间和环境改变。
11．【答案】C
【知识点】生态系统的能量流动
【解析】【解答】A、911.6t/(km2·a)指生产者流向下一营养级的能量，不是生产者固定的总能量，A错误；
B、第三营养级生物粪便中的能量属于第二营养级生物的同化量，故第三营养级输出的60.77t/(km2·a)能量中不包含有第三营养级生物粪便中的能量，B错误；
C、第三营养级到第四营养级的能量传递效率=下一营养级的同化量/这一营养级的同化量x100%=18.76/195.07x100%≈9.6%，C正确；
D、由于该生态系统的总生产量与总呼吸量的比值大于1，说明该生态系统能量的输入大于散失，长江口水域生态系统向资源积累的方向发展，生态系统尚未发育成熟，未达到相对稳定状态，D错误。
故答案为：C。
【分析】生态系统的能量流动：（1）源头：太阳能。（2）流经生态系统的总能量：生产者固定的太阳能总量。（3）传递途径：食物链和食物网。（4）散失途径：通过呼吸作用以热能的形式散失。（5）特点：单向流动，逐级递减。（6）规律：相邻两个营养级间能量传递效率一般为10%-20%。能量传递效率=下一营养级的同化量/这一营养级的同化量x100%。（7）营养级摄入能量的摄入量=同化量+粪便量。同化量=呼吸消耗的能量+用于生长发育和繁殖等生命活动的能量=呼吸消耗的能量+流向下一营养级+未被利用+流向分解者的能量。
12．【答案】A
【知识点】微生物发酵及其应用
【解析】【解答】A、嗜盐单胞菌可利用海水合成PHA，不能用含PHA的选择培养基筛选嗜盐单胞菌，A错误；
B、高盐、高pH的发酵液使杂菌因失水过多或蛋白质变性而死亡，故可抑制杂菌生长，B正确；
C、培养液上清可以循环利用，可避免物质和能量的浪费，有利于节约物质和能量，C正确；
D、嗜盐单胞菌可利用海水合成PHA，在细胞内形成由膜包裹的不溶性颗粒，因此发酵完成后收集沉淀的菌体以得到PHA，D正确。
故答案为：A。
【分析】发酵工程的基本操作过程为： （1）菌种的选育：从自然界中筛选，也可以通过诱变育种或基因工程育种获得。 （2）扩大培养：发酵之前需对菌种进行扩大培养。 （3）培养基的配制：在菌种确定后，要选择原料制备培养基，培养基的配方须经反复试验才能确定。 （4）灭菌：培养基和发酵设备都必须经过严格的灭菌。 （5）接种：对发酵过程进行监控和控制，还可以进行反馈控制。 （6）发酵过程：这是发酵工程的中心环节，要随时检测培养液中的微生物数量、产物浓度等，以了解发酵进程。还要及时添加需要的营养组分，要严格控制温度、pH和溶解氧等发酵条件。 （7）产品的分离提纯：如果发酵产品是微生物细胞本身，可在发酵结束后，采用过滤、沉淀等方法将菌体分离和干燥。若产品是代谢物，可采取适当的提取、分离和纯化措施来获得产品。
13．【答案】A
【知识点】基因工程的基本工具（详细）；基因工程的操作程序（详细）
【解析】【解答】A、根据启动子的方向，以及终止子的位置，PCR扩增启动子S时，图中引物Ⅰ、Ⅱ分别加入Xhol、Bamml识别序列，A错误；
B、用Ca2+处理大肠杆菌，使大肠杆菌处于感受态，有利于将构建好的表达载体导入受体细胞，B正确；
C、氨苄青霉素抗性基因为标记基因，可使用添加氨苄青霉素的培养基筛选转入载体的菌株，C正确；
D、PCR扩增得到的毒物诱导型启动子s(箭头表示转录方向)插入图中载体P区，若水中有毒物，绿色荧光蛋白能表达，可通过转基因大肠杆菌的荧光情况判断水中是否含毒物，D正确。
故答案为：A。
【分析】基因工程的操作程序： （1）目的基因的筛选与获取：利用PCR获取和扩增目的基因：①变性：当温度上升到90℃以上时。双链DNA解聚为单链。②复性：当温度下降到50℃左右时。两种引物通过碱基互补配对与两条单链DNA结合。③延伸：72℃左右时，耐高温的DNA聚合酶活性高。可使DNA新链由5'端向3'端延伸。（2）基因表达载体的构建： 基因表达载体的组成有目的基因、复制原点、启动子、终止子和标记基因。 （3）将目的基因导入受体细胞——感受态细胞法：适用于微生物。Ca2+处理细胞→感受态细胞→重组表达载体与感受态细胞混合→感受态细胞吸收DNA分子。 （4）目的基因的检测与鉴定：①分子水平：DNA分子杂交技术检测受体细胞染色体DNA是否插入目的基因，也可检测目的基因是否转录出mRNA。抗原抗体杂交法检测目的基因是否表达出蛋白质。②个体生物学水平鉴定。
14．【答案】D
【知识点】植物体细胞杂交的过程及应用；细胞融合的方法
【解析】【解答】A、紫花苜蓿培育过程中需要用纤维素酶和果胶酶处理，去掉细胞壁制备原生质体，A错误；
B、诱导植物细胞原生质融合的方法有物理诱导和化学诱导两种，灭活病毒诱导法是诱导动物细胞融合方法，B错误；
C、融合的细胞不一定为杂交细胞，也可能为同种细胞，需要进一步筛选，C错误；
D、基因的表达可能存在相互干扰，杂交细胞不一定具备双亲的优良性状，D正确。
故答案为：D。
【分析】1、植物的体细胞杂交是将不同植物的细胞通过细胞融合技术形成杂种细胞，进而利用植物的组织培养将杂种细胞培育成多倍体的杂种植株。植物体细胞杂交依据的原理是细胞膜的流动性和植物细胞的全能性。
2、诱导原生质体融合的方法：（1）物理法：离心法、电融合法。（2）化学法：聚乙二醇（PEG）融合法、高Ca2+-高pH融合法。
15．【答案】A
【知识点】动物细胞培养技术
【解析】【解答】A、动物细胞培养的原理是细胞增殖，A错误；
B、动物细胞培养需要将培养瓶置于含95%空气和5%CO2的混合气体的培养箱中进行培养，CO2的主要作用是维持培养液的pH，B正确；
C、培养基中应含有细胞所需要的各种营养物质，通常需要加入血清等天然成分，C正确；
D、病毒需要寄生在活细胞中，可以用体外培养的人体细胞培养病毒，D正确。
故答案为：A。
【分析】1、动物细胞培养过程：
2、动物细胞培养条件： （1）营养：培养基中应含有细胞所需要的各种营养物质，通常需要加入血清等天然成分。 （2）无菌、无毒的环境。 （3）温度、pH和渗透压。 （4）气体环境：氧气是细胞代谢所必需的，二氧化碳的主要作用是维持培养液的pH。动物细胞培养需要将培养瓶置于含95%空气和5%CO2的混合气体的培养箱中进行培养。
16．【答案】（1）生物群落
（2）真菌利用尿素分解酶将尿素分解为氨
（3）化学；调节生物的种间关系
（4）线虫对细菌的捕食增加时，细菌合成更多尿素，被真菌分解为氨，线虫分泌蛔甙增加，诱导真菌形成更多菌丝陷阱，反馈调节线虫数量
（5）a
【知识点】生态系统中的信息传递；群落的概念及组成
【解析】【解答】（1）群落是指在相同时间聚集在一定地域中各种生物种群的集合。细菌、真菌和线虫等生活环境中的全部生物共同构成了生物群落。
（2）分析题图可知，利用尿素处理尿素分解酶基因功能丧失的真菌突变体，无菌丝陷阱的产生，用氨处理尿素分解酶基因功能丧失的真菌突变体，有菌丝陷阱产生，说明真菌利用尿素分解酶将尿素分解为氨，从而诱导菌丝陷阱的产生。
（3）线虫产生的蛔甙属于生态系统的化学信号，真菌可感应该信号，从而形成菌丝陷阱，由此可见，信息可以调节种间关系，进而维持生态系统的平衡与稳定。
（4）土壤中细菌的精氨酸酶（可催化尿素产生的酶）表达量与线虫取食频率成正比，线虫对细菌的捕食增加时，细菌合成的尿素增多，被真菌分解为氨，线虫分泌蛔甙增加，诱导真菌形成更多菌丝陷阱，反馈调节线虫数量，故线虫数量能维持相对稳定。
（5）线虫对土壤中细菌的捕食增加时，细菌合成更多的尿素，被真菌分解为氨，线虫分泌蛔甙增加，诱导真菌形成更多菌丝陷阱，反馈调节线虫数量，而自然界中食草昆虫啃食植物叶片后，植物产生挥发性物质吸引肉食性昆虫，从而调节食草昆虫的数量，二者机制最为相似，a符合题意，bc不符合题意，故答案为：a。
【分析】生态系统信息传递： （1）种类：①物理信息：自然界中的光、声、温度、湿度、磁场等。②化学信息：植物的生物碱、有机酸等代谢产物以及动物的性外激素等。③行为信息：动物的各种动作。 （2）作用：维持生命活动的正常进行；维持生物种群的繁衍；调节生物种间关系，维持生态系统的平衡与稳定。 （3）在农业生产中的应用：提高农产品或畜产品的产量；对有害动物进行控制。
17．【答案】（1）类囊体膜；光合色素
（2）突变体的PS含量高于野生型，而 [PS]含量两者基本相同；叶绿素含量较高、PS较多，光反应速率较高，光合速率较高
（3）催化P蛋白降解；结合但不降解P蛋白
（4）A蛋白降解P蛋白，当小麦遇到条锈菌时，增强小麦抗病性，有助于小麦适应环境，进而有利于小麦的生存和繁衍
【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发生的场所是叶绿体的类囊体薄膜，类囊体上的P蛋白等与光合色素形成光合复合体（PS）吸收、传递并转化光能。
（2）根据题意，P蛋白对PS具有保护作用，缺失P蛋白的PS为[PS]。分析图1可知，与野生型相比，突变体叶片中PS的含量增加，而 [PS]含量两者基本相同，说明突变体中P蛋白含量的增加，有利于保护PS，因此使得PS的含量增加。分析图2可知，与野生型相比，突变体叶片中叶绿素的含量明显增多，结合图1、2结和所学知识可知，突变体在灌浆期叶片中PS和叶绿素的含量均增加，有利于吸收、传递并转化光能，提高了光能利用率，光反应速率较高，光合速率较高，使得合成的有机物增加，因而叶片向籽粒运输有机物总量高，籽粒增重。
（3）①根据题意，为研究A蛋白的功能，科研人员提取野生型小麦叶片蛋白，加入图3所示试剂，处理不同时间后检测P蛋白含量，结果如图3所示，加入溶剂的一组为对照组，加入A蛋白活性抑制剂的一组为实验组，根据图3结果可知，对照组中检测不到P蛋白的存在，实验组中可以检测到P蛋白的存在，说明在小麦体内A基因编码的A蛋白酶能够催化P蛋白的降解，加入A蛋白活性抑制剂的实验组中A蛋白酶的活性被抑制，因此P蛋白不被降解，能够检测到P蛋白的存在。
②制备图4所示的三种与His（一种短肽，常作为蛋白检测标签）融合的蛋白，分别结合于特定介质上，加入等量的突变体小麦叶片蛋白提取液。孵育一段时间，除去未结合在介质上的蛋白，分离出介质上结合的蛋白进行电泳，使用抗原﹣抗体杂交检测，结果如图4。根据图4可知，His无关蛋白和HisA蛋白两组用P蛋白抗体检测，没有检测到P蛋白的存在，而His突变的A蛋白一组用P蛋白抗体检测，能够检测到P蛋白的存在，结合图3和图4的结果推测突变体中A蛋白突变导致功能丧失，突变的A蛋白与P蛋白都对PS具有保护作用，提高了PS的含量，因而产生相关表型。
（4）根据题意，研究发现P蛋白减少导致缺少保护的 PS 在吸收光能后释放活性氧，诱发细胞死亡，从而抑制小麦条锈菌生长。由此说明说明A蛋白的存在催化P蛋白降解，使得P蛋白减少，P蛋白减少导致缺少保护的PS在吸收光能后释放活性氧，诱发细胞死亡，从而抑制小麦条锈菌生长，使得小麦不易被条锈菌感染发病，从而有利于小麦的生存。
【分析】1、光合作用过程： （1）光反应：类囊体膜上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I(NADP+）结合，形成还原型辅酶Ⅱ(NADPH)。NADPH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，光能提供能量促使ADP和Pi反应形成ATP。这样，光能就转化为储存ATP中的化学能。这些ATP将参与第二个阶段合成有机物的化学反应。 （2）暗反应：在叶绿体基质中，从外界吸收的CO2，在Rubisco的作用下与C5结合形成两个C3分子，在相关酶的催化作用下，C3接受ATP和NADPH释放的能量，并且被NADPH还原。随后，一些接受能量并被还原的C3，在酶的作用下经过一系列的反应转化成糖类。另一些接受能量并被还原的C3，经过一系列的变化，又形成C5。
2、影响光合作用的因素： （1）光照强度：主要影响光反应阶段ATP和NADPH的产生。 （2）CO2的浓度：影响暗反应阶段C3的生成。 （3）温度：通过影响酶的活性来影响光合作用。
18．【答案】（1）脂肪组织
（2）提高血浆中F因子含量；促进高脂饮食诱发的皮下脂肪积累
（3）8、4、9.5、4；高脂饮食下，F因子促进皮下脂肪组织中AKT磷酸化，进而促进囊泡中葡萄糖载体转运至细胞膜上，增加细胞对葡萄糖的摄取，维持血糖稳态
（4）皮下脂肪组织中脂联素的含量
【知识点】血糖平衡调节
【解析】【解答】（1）高血糖下，能直接刺激胰岛B细胞分泌更多胰岛素，胰岛素能促进血糖进入组织细胞进行氧化分解，进入肝、肌肉并合成糖原，进入脂肪组织细胞转变为甘油三酯。
（2）②分析图1，高脂饮食相较于标准饮食血浆中的F因子的含量明显升高，因此推测高脂饮食可提高血浆中F因子含量。
②分析图2可知高脂饮食下皮下脂肪含量升高，结合图1和图2推测F因子在高脂饮食条件下促进高脂饮食诱发的皮下脂肪积累。
（3）①据表中结果可知F因子增加了胰岛素敏感性，AKT蛋白是胰岛素信号通路关键蛋白；pAKT是磷酸化的AKT蛋白，皮下脂肪中pAKT含量越多，说明对胰岛素越敏感，组2与组4的比较，组4进行了假手术，且两者都是 F 因子合成基因敲除小鼠（KO)，不能合成F因子，注射胰岛素后皮下脂肪pAKT含量都为0，两者注射葡萄糖的速率应该一致的，故Ⅱ和IV的数据为4；而组1和组3相比，组3进行了假手术，且小鼠为野生型，注射胰岛素后皮下脂肪pAKT含量比组1高，对胰岛素敏感程度高，故Ⅲ的数据为9.5，组1的数据为8
②分析图3可知，高脂饮食下，F因子通过促进皮下脂肪组织中AKT磷酸化，进而促进囊泡中葡萄糖载体转运至细胞膜上，增加细胞对葡萄糖的摄取，维持血糖稳态
（4）F因子可增加胰岛素的敏感性，为证明F因子通过调控脂肪细胞分泌脂联素增加胰岛素敏感性，还需进一步检测并比较WT和KO小鼠的皮下脂肪组织中脂联素的含量，若WT小鼠皮下脂肪组织中脂联素的含量对于KO小鼠，则可初步证明F因子通过调控脂肪细胞分泌脂联素增加胰岛素敏感性。
【分析】参与血糖调节的主要激素： （1）胰岛素：一方面促进血糖进入组织细胞进行氧化分解，进入肝、肌肉并合成糖原，进入脂肪组织细胞转变为甘油三酯；另一方面抑制肝糖原分解和非糖物质转变成葡萄糖，从而使血糖浓度降低。 （2）胰高血糖素：主要作用于肝，促进肝糖原分解和非糖物质转变成糖，从而使血糖浓度回升到正常水平。
19．【答案】（1）纤维素酶和果胶；葡萄糖
（2）abce
（3）ad
（4）褐飞虱取食水稻时，B蛋白与N蛋白结合，调控胼胝质合成酶与水解酶等下游基因表达，引发防御反应；过量B蛋白引发细胞自噬，及时清除B蛋白，水稻恢复正常生长发育
（5）褐飞虱群体中部分个体B基因突变，产生对水稻防御机制的抗性，经抗虫水稻的选择后，突变B基因频率上升，使水稻对褐飞虱的防御失效
【知识点】基因频率的概念与变化；遗传信息的转录；遗传信息的翻译；细胞壁
【解析】【解答】（1）植物细胞壁的主要成分为纤维素和果胶，褐飞虱唾液中的纤维素酶和果胶酶可以水解植物细胞壁，便于口针穿刺植物组织，同时分泌的a﹣淀粉酶和麦芽糖酶将淀粉分解为葡萄糖这一单糖进而吸收。
（2）筛板上筛孔（图2）边缘胼肌质的合成有利于抵御褐飞虱吸食筛管中的汁液，而水稻N蛋白调节胼胝质合成酶与胼胝质水解酶的表达，是对抗褐飞虱的有效策略，分析题图可知，褐飞虱取食水稻汁液时Ⅰ ~Ⅳ应分别为促进（朕胝质合成酶合成增多）、抑制（胼胝质水解酶合成减少）均有利于胼胝质含量上升，筛管运输受阻，从而达到对抗褐飞虱，减少其对筛管中汁液的吸食，故褐飞虱取食水稻汁液时Ⅰ ~Ⅳ应分别为abce。
（3）a、根据题文信息可知：将B基因转入抗虫水稻并持续表达，可提高转基因水稻抗虫性，a正确；
b、水稻细胞中长期存在B蛋白可激发防御反应，但是B蛋白持续存在会导致植株矮小，产量低，不利于植株生长，b错误；
c、B蛋白在易感与抗虫水稻中引发的效应不相同，前者可抑制易感水稻的基础防御反应，后者引发防御反应，c错误；
d、抗褐飞虱水稻通过细胞自噬途径来清除B蛋白，水稻细胞内B蛋白的量被严格控制在适当的水平，d正确。
故选ad。
（4）综合题文信息可知，褐飞虱取食水稻时，B蛋白与N蛋白结合，调控胼胝质合成酶与水解酶等下游基因表达，引发防御反应；过量B蛋白引发细胞自噬，及时清除B蛋白，水稻恢复正常生长发育，从而使得抗虫水稻精细调控进入体内的B蛋白以实现抗虫反应与生长发育之间的平衡。
（5）虽然水稻通过N蛋白可以对抗褐飞虱的侵害，但是褐飞虱群体中部分个体B基因突变，产生对水稻防御机制的抗性，经抗虫水稻的选择后，突变B基因频率上升，使水稻对褐飞虱的防御失效。
【分析】“基因的表达”是指遗传信息转录和翻译形成蛋白质的过程。转录是以DNA的一条链为模板合成RNA的过程，该过程需要核糖核苷酸作为原料；翻译是指在核糖体上，以mRNA为模板、以氨基酸为原料合成蛋白质的过程，该过程还需要tRNA来运转氨基酸。mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基为一个密码子。
20．【答案】（1）限制酶
（2）无 Cas9（N）、Cas9（C）存在于细胞质、无 Cas9；仅在远红光诱导时才有全酶进入细胞核，减少Cas9全酶长时间在细胞核中对非目标DNA的切割
（3）与黑暗组相比，远红光组增加了两条更小的条带，说明PCR产物被酶切；远红光诱导使Cas9恢复全酶活性，PLK基因产生突变，抑制肿瘤细胞的增殖
（4）构建多个不同表达载体3导入细胞，不同的表达载体3含不同的sgRNA基因与不同的诱导型启动子
【知识点】基因工程的操作程序（详细）
【解析】【解答】（1）根据题干信息"人工设计的sgRNA靶向目标基因，Cas9蛋白在sgRNA引导下切割目标基因的双链DNA，使其断裂"可知Cas9蛋白与sgRNA所形成的复合物的功能与基因操作工具中限制酶的功能类似，作用于磷酸二酯键将DNA在特定位点切开。
（2）表达载体I中的启动子1为远红光诱导型启动子，在没有远红光照射时则Cas9（N）蛋白基因不能发生转录，受体细胞中也就不能合成Cas9（N）蛋白。表达载体2中的启动子2为持续表达启动子，即使没有受到远红光照射，Cas9（C）蛋白基因也能正常转录，并翻译合成Cas9（C）蛋白，然后由表达载体2中的核外运序列引导蛋白质定位于细胞质，因此受体细胞中有Cas9（C）蛋白并且存在于细胞质。由于没有远红光照射，受体细胞没有合成Cas9（N）-Co复合物，Cas9（C）-Do复合物不能和Cas9（N）-Co复合物相遇，受体细胞中也就不会有Cas9蛋白存在；根据题干中"长期存在于细胞核中的Cas9蛋白也可能产生对非目标DNA的切割，从而造成脱靶"这一弊端，则上述方法通过"构建Cas9（N）-Co复合物和Cas9（C）-Do复合物，这两个复合物在细胞中相遇时，Cas9可恢复全酶活性"，其优势在于仅在远红光诱导时才有全酶进入细胞核，减少Cas9全酶长时间在细胞核中对非目标DNA的切割。
（3）定期用远红光照射荷瘤小鼠后，Cas9（N）-Co和Cas9（C）-Do两个复合物在细胞中结合，使Cas9恢复全酶活性，Cas9蛋白在sgRNA引导下对目标基因PLK进行切割，与黑暗组相比，远红光组增加了两条更小的条带，说明PCR产物被酶切；因为远红光诱导使Cas9恢复全酶活性，PLK基因产生突变，从而抑制了肿瘤细胞的增殖，实验组小鼠的肿瘤明显小于对照组。
（4）可以构建多个不同表达载体3导入细胞，不同的表达载体3含不同的sgRNA基因与不同的诱导型启动子，这样就可以用本编辑系统对多个基因在不同时间进行可控编辑。
【分析】基因工程的操作程序： （1）目的基因的筛选与获取：利用PCR获取和扩增目的基因：①变性：当温度上升到90℃以上时。双链DNA解聚为单链。②复性：当温度下降到50℃左右时。两种引物通过碱基互补配对与两条单链DNA结合。③延伸：72℃左右时，耐高温的DNA聚合酶活性高。可使DNA新链由5'端向3'端延伸。（2）基因表达载体的构建： 基因表达载体的组成有目的基因、复制原点、启动子、终止子和标记基因。 （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：①分子水平：DNA分子杂交技术检测受体细胞染色体DNA是否插入目的基因，也可检测目的基因是否转录出mRNA。抗原抗体杂交法检测目的基因是否表达出蛋白质。②个体生物学水平鉴定。
21．【答案】（1）粳稻
（2）A、B、E单基因敲除植株的花粉粒近一半形态异常，C基因敲除植株的花粉粒全部正常；在花粉中解除 C 基因编码蛋白的毒害作用；1：3：2
（3）R 区的基因不发生交换，杂合子产生的花粉均含有C 蛋白，其中不含D基因的花粉因能量供应异常（或“毒害作用”）败育，导致仅含C、D基因的R区内基因才能随雄配子传递给子代，使其基因频率均升高
【知识点】基因的分离规律的实质及应用
【解析】【解答】（1）据题意推断，设纯合粳稻基因型为AA，纯合籼稻基因型为aa，则F1为Aa，正常情况下，F1自交子代AA：Aa：aa=1：2：1，而F2中粳-籼杂交种：籼稻=1：1，推测杂合子花粉不
育，即含粳稻A染色体的花粉败育。
（2）①将F1杂种植株中A~E基因分别单独敲除，得到A、B、C、E的单基因敲除植株，在显微镜下观察这些敲除植株的花粉粒形态，若敲除C基因时花粉形态正常，敲除其他基因时花粉粒形态异常，则其中的C基因导致一半花粉败育，其他基因不影响花粉育性。
2敲除D基因，保留C基因时，花粉不育，而C也敲除花粉就可育，故真正令花粉不育的是C基因，而D基因可中和或抑制C基因编码的蛋白的毒害作用。
③ F1植株的基因型为Aa，导入D基因后进行自交，即使D未在12号染色体上，仍可发挥作用。不含D的A配子败育，则花粉中A：a=2：1，与粳稻R区相同的个体AA比例为1/6，与籼稻R区相同的个体aa比例为1/6，与粳籼杂交种R区相同的个体比例为3/6。故子代中分别与粳稻、粳-籼杂交种和籼稻R区相同的个体比例为为1：3：2。
（3）花粉粒中线粒体中的细胞色素氧化酶被破坏，导致花粉不育。C基因编码的毒素靶向线粒体中的一种细胞色素氧化酶，导致毒害作用，使花粉不育；D基因编码的蛋白可中和或抑制C基因编码的蛋白的毒害作用。因此，在含有C基因但不含D基因的个体中，花粉不育，导致这些个体的基因无法传递给后代，从而使C、D基因的基因频率易于升高，形成基因驱动效应。
【分析】分离定律的实质：在杂合子的细胞中，位于一对同源染色体上的等位基因，具有一点的独立性；在减数分裂形成配子的过程，等位基因会随同源染色体的分开而分离，分别进入两个配子中，独立地随配子遗传给后代。
1 / 1北京海淀区2023-2024学年高三上学期期末考试生物学练习题
一、单选题（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．（2024高三上·海淀期末） 在Mg +存在的条件下， 己糖激酶可催化 ATP分子的磷酸基团转移到葡萄糖分子上，生成6-磷酸葡萄糖。下列关于己糖激酶的叙述正确的是（ ）
A．基本单位是葡萄糖 B．组成元素仅含C、H、 O、 P
C．可提供化学反应所需的活化能 D．催化活性受 Mg + 影响
【答案】D
【知识点】酶的相关综合
【解析】【解答】A、己糖激酶的化学本质是蛋白质，基本单位是氨基酸，A错误；
B、己糖激酶的化学本质是蛋白质，组成元素主要是C、H、O、N，B错误；
C、己糖激酶具有催化作用，能降低化学反应所需的活化能，C错误；
D、在Mg2+存在的条件下，己糖激酶可催化ATP分子的磷酸基团转移到葡萄糖分子上，生成6-磷酸葡萄糖，故己糖激酶的催化活性受Mg2+影响，D正确。
故答案为：D。
【分析】酶：（1）来源：活细胞产生。 （2）功能：具有催化作用。 （3）作用机理：降低化学反应的活化能。 （4）本质：大多数是蛋白质，少数是RNA。 （5）合成原料：氨基酸或核糖核苷酸。 （6）合成场所：核糖体、细胞核等。 （7）特点：高效性、专一性、作用条件温和。
2．（2024高三上·海淀期末） 哺乳动物断奶后，乳腺中的某些死亡细胞会被周围的吞噬细胞消化清除，据此推测吞噬细胞中比较发达的细胞器是（ ）
A．中心体 B．内质网 C．核糖体 D．溶酶体
【答案】D
【知识点】其它细胞器及分离方法
【解析】【解答】哺乳动物断奶后，乳腺中的某些死亡细胞会被周围的吞噬细胞消化清除，溶酶体“消化车间”“酶仓库”，分解衰老、损伤细胞器，吞噬病菌，故吞噬细胞中比较发达的细胞器是溶酶体，D符合题意，ABC不符合题意。
故答案为：D。
【分析】溶酶体是细胞的“消化车间”，内含多种水解酶，能分解衰老、损伤的细胞器，吞噬并且杀死侵入细胞的病毒和细菌，衰老退化的线粒体最终会被细胞内的溶酶体分解清除。
3．（2024高三上·海淀期末） 图1和图2分别为电镜下观察到的正常细胞和癌细胞的线粒体结构，据此分析癌细胞不具有的是（ ）
A．线粒体缺少凸起的嵴 B．线粒体基质中产生大量丙酮酸
C．无氧呼吸强，产生大量乳酸 D．葡萄糖的消耗量大
【答案】B
【知识点】线粒体的结构和功能
【解析】【解答】A、由图可知，癌细胞的线粒体缺少向内凸起的嵴，A正确；
B、细胞质基质中产生大量丙酮酸，B错误；
C、癌细胞线粒体缺少向内凸起的嵴，无氧呼吸强，产生大量乳酸，C正确；
D、癌细胞无氧呼吸强，代谢旺盛，对能量需求量大，而无氧呼吸释放的能量少，故癌细胞需消耗大量的葡萄糖，D正确。
故答案为：B。
【分析】线粒体是真核细胞主要的细胞器，机能旺盛的含量多。呈粒状、棒状，具有双膜结构，内膜向内突起形成“嵴”，内膜和基质中有与有氧呼吸有关的酶，是有氧呼吸第二、三阶段的场所，生命体95%的能量来自线粒体，又叫“动力工厂”。含有少量的DNA和RNA。
4．（2024高三上·海淀期末）下图是甲、乙两种单基因遗传病系谱图，4号不携带甲病致病基因，其双亲均携带一个单碱基替换导致的乙病基因，且突变位点不同。对家庭部分成员一对同源染色体上控制乙病的基因进行测序，非模板链测序结果见下表。不考虑X、Y染色体的同源区段，以下分析不正确的是（ ）
家庭成员 1 2 4 5
测序结果 ……G……A…… ……A……A…… 第412位 第420位 ……G……A…… ……G……G…… 第412位 第420位 ？ ……G……A…… ……G……A…… 第412位 第420位
A．无法判断甲病的显隐性
B．乙病基因位于 X 染色体
C．4号控制乙病的基因测序结果为
D．1号和2号生一个不患乙病孩子的概率是3/4
【答案】B
【知识点】人类遗传病的类型及危害
【解析】【解答】A、由图可知，不患甲病的4号与患甲病的3号所生的儿子6号患甲病，无法确定甲病的显隐性，A正确；
B、由图可知，乙病为隐性遗传病，双亲均携带一个单碱基替换导致的乙病基因，分析非模板链的测序结果可知，1号男性个体存在乙病基因的等位基因，不考虑X、Y染色体的同源区段，乙病基因不位于X染色体，B错误；
C、分析题图可知，4号为乙病患者，其控制乙病的基因测序结果应为，C正确；
D、1号和2号均携带一个单碱基替换导致的乙病基因，二人生一个不患乙病孩子的概率=1/4+1/2=3/4，D正确。
故答案为：B。
【分析】遗传系谱图判断遗传的方式： （1）父病子全病——伴Y遗传。 （2）判断显隐性：无中生有为隐性，隐性遗传看女病，父子皆病为伴X，父子无病为常显。有中生无为显性，显性遗传看男病，母女皆病为伴X，母女无病为常显。 （3）不可判断显隐性：若连续遗传可能为显性。隔代遗传可能为隐性。若男女患者比例相当可能为常染色体遗传，患者男多于女或女多于男可能为伴性遗传。
5．（2024高三上·海淀期末） 用拟南芥C株系与野生型杂交，可使受精卵发育过程中一方亲本染色体消失，子代可获得单倍体。受精后不同温度下进行实验，统计杂交子代染色体组成，结果如右图。下列叙述不正确的是（ ）
A．该方法与获得单倍体的传统途径原理不同
B．此方法获得的子代绝大部分为单倍体
C．单倍体细胞内的染色体为非同源染色体
D．25℃比22℃更利于获得单倍体
【答案】B
【知识点】单倍体育种
【解析】【解答】A、传统获得单倍体的方法是由配子直接发育成个体，该方法用拟南芥C株系与野生型杂交，可使受精卵发育过程中一方亲本染色体消失，子代可获得单倍体，二者原理不同，A正确；
B、由图可知，此方法获得的子代少部分为单倍体，B错误；
C、单倍体细胞内的染色体是一组非同源染色体，C正确；
D、由图可知，25℃比22℃获得的单倍体的比例更高，故25℃比22℃更利于获得单倍体，D正确。
故答案为：B。
【分析】单倍体育种： （1）基本原理：染色体数目变异。 （2）过程：花药离体培养成单倍体幼苗，再用秋水仙素处理使染色体数目加倍，得到染色体数目正常的纯合子。 （3）优缺点：明显缩短育种年限，二倍体植物单倍体育种所得个体均为纯合体，但技术复杂。
6．（2024高三上·海淀期末） 联会复合体是减数分裂中配对的两条同源染色体之间形成的一种蛋白复合结构。D蛋白可促进联会复合体中蛋白质的降解，其功能可被蛋白酶体抑制剂抑制。荧光标记联会复合体的骨架蛋白，显微镜下观察野生型水稻和D蛋白缺失突变体处于减数分裂同一时期的花粉母细胞，结果如右图。下列叙述合理的是（ ）
A．图中所示的细胞处于减数第一次分裂的后期
B．D蛋白缺失突变体的染色体正常发生基因重组
C．用蛋白酶体抑制剂处理野生型细胞可能产生类似突变体的结果
D．图中野生型存在同源染色体，不存在姐妹染色单体
【答案】C
【知识点】减数第一、二次分裂过程中染色体的行为变化；基因重组及其意义
【解析】【解答】A、分析题图可知，图中细胞含有荧光标记的联会复合体的骨架蛋白，两条同源染色体配对形成四分体，故图中所示的细胞处于减数第一次分裂前期，A错误；
B、D蛋白可促进联会复合体中蛋白质的降解，D蛋白缺失突变体的同源染色体无法正常分离，非同源染色体不能自由组合，故无法正常发生基因重组，B错误；
C、蛋白酶体抑制剂可抑制D蛋白的功能，用蛋白酶体抑制剂处理野生型细胞可能产生类似突变体的结果，C正确；
D、图中野生型细胞处于减数第一次分裂，存在同源染色体，也存在姐妹染色单体，D错误。
故答案为：C。
【分析】减数分裂过程： 间期：进行DNA的复制和有关蛋白质的合成。 减数第一次分裂：（1）前期：同源染色体发生联会，形成四分体。（2）中期：每对同源染色体排列在细胞中央的赤道板两侧。（3）后期：同源染色体分离，非同源染色体自由组合。（4）末期：细胞质分裂，形成两个子细胞，细胞中染色体数目减半。 减数第二次分裂：（1）前期：染色体散乱的分布在细胞中。（2）中期：染色体的着丝粒排列在细胞中央的赤道板上。（3）后期：着丝粒分裂，姐妹染色单体分离。（4）末期：细胞质分裂，形成两个子细胞。
7．（2024高三上·海淀期末）小鼠受到社交挫败刺激后，通过下图所示的调节过程改变睡眠时间及激素分泌，从而在一定程度上缓解焦虑。下列分析不正确的是（ ）
注：(-) 表示抑制；(+) 表示促进
A．若LH区神经元异常兴奋，会导致睡眠时间缩短
B．人为抑制VTA区神经元活性，可能导致小鼠焦虑行为无法得到缓解
C．VTA区神经元通过垂体分泌的促肾上腺激素使肾上腺皮质激素分泌增加
D．应对社交挫败刺激的调节过程中，下丘脑存在效应器
【答案】C
【知识点】动物激素的调节；神经系统的分级调节
【解析】【解答】A、据图分析，若LH区神经元异常兴奋，会抑制睡眠，导致睡眠时间缩短，A正确；
B、人为抑制VTA区神经元活性，PVH区神经元和LH区神经元兴奋，会使肾上腺皮质激素分泌增加以及睡眠时间缩短，可能导致小鼠焦虑行为无法得到缓解，B正确；
C、由图可知，PVH区神经元通过垂体分泌的促肾上腺激素使肾上腺皮质激素分泌增加，但VTA区神经元会抑制该神经元，C错误；
D、应对社交挫败刺激的调节过程中，VTA区神经元抑制下丘脑PVH区神经元合成促肾上腺激素释放激素，该神经调节过程中下丘脑存在效应器，D正确。
故答案为：C。
【分析】肾上腺糖皮质激素的分泌是神经—激素调节的结果。肾上腺糖皮质激素的分泌属于激素的分级调节，同时，肾上腺糖皮质激素对下丘脑和垂体分泌的相关激素具有负反馈调节作用。CRH作用于垂体使垂体分泌促肾上腺糖皮质激素，促肾上腺糖皮质激素作用于肾上腺皮质，分泌肾上腺糖皮质激素，当促肾上腺糖皮质激素和肾上腺糖皮质激素浓度升高时，通过负反馈调节使下丘脑分泌促肾上腺糖皮质激素释放激素减少。
8．（2024高三上·海淀期末）B7是细胞表面一种黏附分子，肿瘤细胞表面缺乏B7分子。科研人员将B7基因导入肿瘤细胞，发现细胞毒性T细胞对肿瘤细胞的杀伤力显著增强。下列相关叙述，正确的是（ ）
A．机体主要通过非特异性免疫清除体内的肿瘤细胞
B．肿瘤细胞表面缺乏B7分子是其逃逸免疫监视的一种途径
C．细胞毒性T细胞识别并裂解靶细胞的过程与B7分子无关
D．过表达移植器官的B7分子有利于减弱排异反应
【答案】B
【知识点】非特异性免疫；细胞免疫
【解析】【解答】A、机体主要通过特异性免疫即细胞免疫清除体内的肿瘤细胞，A错误；
BC、由“将B7基因导入肿瘤细胞，发现细胞毒性T细胞对肿瘤细胞的杀伤力显著增强”可知，细胞毒性T细胞识别并裂解靶细胞的过程与B7分子有关，肿瘤细胞表面缺乏B7分子是其逃逸免疫监视的一种途径，B正确，C错误；
D、由于细胞毒性T细胞识别并裂解靶细胞的过程与B7分子有关，移植器官的B7分子过量表达，会增强免疫排斥反应，D错误。
故答案为：B。
【分析】细胞免疫：
9．（2024高三上·海淀期末） 一氧化氮(NO)引发IAA17蛋白的亚硝基化修饰，修饰后的IAA17蛋白与生长素受体结合受到抑制，而不易被降解，阻碍生长素信号转导。下列叙述不正确的是（ ）
A．生长素是植物体内产生的一种微量有机物
B．亚硝基化修饰导致IAA17蛋白的氨基酸序列改变
C．NO 可能抑制植物细胞的伸长生长
D．亚硝基化修饰可能改变了IAA17蛋白的空间结构
【答案】B
【知识点】生长素的产生、分布和运输情况；生长素的作用及其作用的两重性
【解析】【解答】A、生长素是植物体内产生的一种微量有机物，A正确；
B、一氧化氮(NO)引发IAA17蛋白的亚硝基化修饰，基因的碱基序列不会发生改变，B错误；
C、生长素能促进植物细胞的伸长生长，一氧化氮(NO)引发IAA17蛋白的亚硝基化修饰，修饰后的IAAI7蛋白与生长素受体结合受到抑制，而不易被降解，阻碍生长素信号转导，故NO可能抑制植物细胞的伸长生长，C正确；
D、修饰后的IAAI7蛋白与生长素受体结合受到抑制，推测亚硝基化修饰可能改变了IAA17蛋白的空间结构，D正确。
故答案为：B。
【分析】生长素：在芽、幼嫩的叶和发育中的种子中合成，能促进细胞伸长生长、诱导细胞的分化、促进侧根和不定根的生长、影响花、叶、果实的发育。
10．（2024高三上·海淀期末） 冰碛层是冰川融化后形成的裸地，冰碛层上的群落演替要经历上百年的时间。下表为冰碛层演替过程中优势植物的替代情况及部分阶段土壤的pH。下列叙述不正确的是（ ）
演替过程 冰川退去后的裸地 苔藓→
草本植物→
柳树 赤杨 云杉、铁杉
第9年 第 18年 第35~50年 第 80~100 年
土壤的 pH 7.9 ~8.0 7.5~7.8 7.2 6.5 5 4.8
A．冰碛层上的群落演替属于初生演替
B．演替过程中土壤pH 的变化主要与草本植物有关
C．云杉和铁杉成为优势种可能与土壤的酸化有关
D．群落的发展变化是生物与环境间相互作用的结果
【答案】B
【知识点】群落的演替；群落的概念及组成
【解析】【解答】A、因为冰川退化后的裸地没有被植被覆盖过，故该演替为初生演替，A正确；
B、由表格可知，草本植物阶段土壤的pH变化不大，在乔木阶段土壤的pH变化幅度大，故演替过程中土壤pH的变化主要与乔木有关，B错误；
C、乔木阶段pH降低，土壤逐步酸化，云杉和铁杉成为优势种，C正确；
D、环境决定生物能否在这里生存，生物也能影响环境，即群落的发展变化是生物与环境间相互作用的结果，D正确。
故答案为：B。
【分析】1、群落的演替类型：（1）初生演替：在从来没有被植被覆盖的地面，或者是原来存在过植被、但被彻底消灭了的地方发生的演替。 （2）次生演替：原有植被虽已不存在，但原有的土壤条件基本保留，甚至还保留了植物的种子或其他繁殖体的地方发生的演替。
2、优势种：（1）标志：数量很多，对群落中的其他物种影响大。（2）特点：不是固定不变的，随时间和环境改变。
11．（2024高三上·海淀期末） 我国长江口水域生态系统能量流动简图如下，图中数字为能量数值，单位 据图判断以下分析正确的是（ ）
A．此生态系统中生产者固定的总能量为
B．第三营养级输出的 能量中包含有第三营养级生物粪便中的能量
C．第三营养级到第四营养级的能量传递效率约为9.6%
D．长江口水域生态系统已达到相对稳定状态
【答案】C
【知识点】生态系统的能量流动
【解析】【解答】A、911.6t/(km2·a)指生产者流向下一营养级的能量，不是生产者固定的总能量，A错误；
B、第三营养级生物粪便中的能量属于第二营养级生物的同化量，故第三营养级输出的60.77t/(km2·a)能量中不包含有第三营养级生物粪便中的能量，B错误；
C、第三营养级到第四营养级的能量传递效率=下一营养级的同化量/这一营养级的同化量x100%=18.76/195.07x100%≈9.6%，C正确；
D、由于该生态系统的总生产量与总呼吸量的比值大于1，说明该生态系统能量的输入大于散失，长江口水域生态系统向资源积累的方向发展，生态系统尚未发育成熟，未达到相对稳定状态，D错误。
故答案为：C。
【分析】生态系统的能量流动：（1）源头：太阳能。（2）流经生态系统的总能量：生产者固定的太阳能总量。（3）传递途径：食物链和食物网。（4）散失途径：通过呼吸作用以热能的形式散失。（5）特点：单向流动，逐级递减。（6）规律：相邻两个营养级间能量传递效率一般为10%-20%。能量传递效率=下一营养级的同化量/这一营养级的同化量x100%。（7）营养级摄入能量的摄入量=同化量+粪便量。同化量=呼吸消耗的能量+用于生长发育和繁殖等生命活动的能量=呼吸消耗的能量+流向下一营养级+未被利用+流向分解者的能量。
12．（2024高三上·海淀期末）嗜盐单胞菌可利用海水合成聚羟基脂肪酸酯(PHA，一种新型生物塑料)，在细胞内形成由膜包裹的不溶性颗粒。科研人员从海水中分离得到一株嗜盐单胞菌，在非灭菌、高盐、高pH的发酵液中连续发酵生产PHA，其流程如下图所示。下列相关叙述不正确的是（ ）
A．利用含PHA的选择培养基筛选嗜盐单胞菌
B．高盐、高pH的发酵液抑制了杂菌生长
C．培养液上清循环利用，有利于节约物质和能量
D．发酵完成后收集沉淀的菌体以得到PHA
【答案】A
【知识点】微生物发酵及其应用
【解析】【解答】A、嗜盐单胞菌可利用海水合成PHA，不能用含PHA的选择培养基筛选嗜盐单胞菌，A错误；
B、高盐、高pH的发酵液使杂菌因失水过多或蛋白质变性而死亡，故可抑制杂菌生长，B正确；
C、培养液上清可以循环利用，可避免物质和能量的浪费，有利于节约物质和能量，C正确；
D、嗜盐单胞菌可利用海水合成PHA，在细胞内形成由膜包裹的不溶性颗粒，因此发酵完成后收集沉淀的菌体以得到PHA，D正确。
故答案为：A。
【分析】发酵工程的基本操作过程为： （1）菌种的选育：从自然界中筛选，也可以通过诱变育种或基因工程育种获得。 （2）扩大培养：发酵之前需对菌种进行扩大培养。 （3）培养基的配制：在菌种确定后，要选择原料制备培养基，培养基的配方须经反复试验才能确定。 （4）灭菌：培养基和发酵设备都必须经过严格的灭菌。 （5）接种：对发酵过程进行监控和控制，还可以进行反馈控制。 （6）发酵过程：这是发酵工程的中心环节，要随时检测培养液中的微生物数量、产物浓度等，以了解发酵进程。还要及时添加需要的营养组分，要严格控制温度、pH和溶解氧等发酵条件。 （7）产品的分离提纯：如果发酵产品是微生物细胞本身，可在发酵结束后，采用过滤、沉淀等方法将菌体分离和干燥。若产品是代谢物，可采取适当的提取、分离和纯化措施来获得产品。
13．（2024高三上·海淀期末） 研究人员将 PCR 扩增得到的毒物诱导型启动子S(箭头表示转录方向)插入图中载体P区，构建表达载体，转入大肠杆菌，获得能够检测水中毒物的大肠杆菌。下列叙述不正确的是（ ）
A．PCR 扩增启动子 S 时， 图中引物I、Ⅱ分别加入BamH I、XhoI识别序列
B．用Ca +处理大肠杆菌以便于转入构建好的表达载体
C．使用添加氨苄青霉素的培养基筛选转入载体的菌株
D．可通过转基因大肠杆菌的荧光情况判断水中是否含毒物
【答案】A
【知识点】基因工程的基本工具（详细）；基因工程的操作程序（详细）
【解析】【解答】A、根据启动子的方向，以及终止子的位置，PCR扩增启动子S时，图中引物Ⅰ、Ⅱ分别加入Xhol、Bamml识别序列，A错误；
B、用Ca2+处理大肠杆菌，使大肠杆菌处于感受态，有利于将构建好的表达载体导入受体细胞，B正确；
C、氨苄青霉素抗性基因为标记基因，可使用添加氨苄青霉素的培养基筛选转入载体的菌株，C正确；
D、PCR扩增得到的毒物诱导型启动子s(箭头表示转录方向)插入图中载体P区，若水中有毒物，绿色荧光蛋白能表达，可通过转基因大肠杆菌的荧光情况判断水中是否含毒物，D正确。
故答案为：A。
【分析】基因工程的操作程序： （1）目的基因的筛选与获取：利用PCR获取和扩增目的基因：①变性：当温度上升到90℃以上时。双链DNA解聚为单链。②复性：当温度下降到50℃左右时。两种引物通过碱基互补配对与两条单链DNA结合。③延伸：72℃左右时，耐高温的DNA聚合酶活性高。可使DNA新链由5'端向3'端延伸。（2）基因表达载体的构建： 基因表达载体的组成有目的基因、复制原点、启动子、终止子和标记基因。 （3）将目的基因导入受体细胞——感受态细胞法：适用于微生物。Ca2+处理细胞→感受态细胞→重组表达载体与感受态细胞混合→感受态细胞吸收DNA分子。 （4）目的基因的检测与鉴定：①分子水平：DNA分子杂交技术检测受体细胞染色体DNA是否插入目的基因，也可检测目的基因是否转录出mRNA。抗原抗体杂交法检测目的基因是否表达出蛋白质。②个体生物学水平鉴定。
14．（2024高三上·海淀期末） 紫花苜蓿营养价值高，百脉根耐酸性强。研究者欲通过植物体细胞杂交的方法培育兼具二者优良性状的杂交种，相关分析正确的是（ ）
A．加入胰蛋白酶酶解以制备原生质体
B．用灭活病毒诱导法可促进细胞融合
C．融合的细胞即为杂交细胞
D．杂交细胞不一定具备双亲的优良性状
【答案】D
【知识点】植物体细胞杂交的过程及应用；细胞融合的方法
【解析】【解答】A、紫花苜蓿培育过程中需要用纤维素酶和果胶酶处理，去掉细胞壁制备原生质体，A错误；
B、诱导植物细胞原生质融合的方法有物理诱导和化学诱导两种，灭活病毒诱导法是诱导动物细胞融合方法，B错误；
C、融合的细胞不一定为杂交细胞，也可能为同种细胞，需要进一步筛选，C错误；
D、基因的表达可能存在相互干扰，杂交细胞不一定具备双亲的优良性状，D正确。
故答案为：D。
【分析】1、植物的体细胞杂交是将不同植物的细胞通过细胞融合技术形成杂种细胞，进而利用植物的组织培养将杂种细胞培育成多倍体的杂种植株。植物体细胞杂交依据的原理是细胞膜的流动性和植物细胞的全能性。
2、诱导原生质体融合的方法：（1）物理法：离心法、电融合法。（2）化学法：聚乙二醇（PEG）融合法、高Ca2+-高pH融合法。
15．（2024高三上·海淀期末） 下列与动物细胞培养有关的叙述，不正确的是（ ）
A．动物细胞培养的原理是细胞的全能性
B．CO2的作用是维持细胞培养液pH的相对稳定
C．动物细胞培养需要添加一定量的动物血清
D．可以用体外培养的人体细胞培养病毒
【答案】A
【知识点】动物细胞培养技术
【解析】【解答】A、动物细胞培养的原理是细胞增殖，A错误；
B、动物细胞培养需要将培养瓶置于含95%空气和5%CO2的混合气体的培养箱中进行培养，CO2的主要作用是维持培养液的pH，B正确；
C、培养基中应含有细胞所需要的各种营养物质，通常需要加入血清等天然成分，C正确；
D、病毒需要寄生在活细胞中，可以用体外培养的人体细胞培养病毒，D正确。
故答案为：A。
【分析】1、动物细胞培养过程：
2、动物细胞培养条件： （1）营养：培养基中应含有细胞所需要的各种营养物质，通常需要加入血清等天然成分。 （2）无菌、无毒的环境。 （3）温度、pH和渗透压。 （4）气体环境：氧气是细胞代谢所必需的，二氧化碳的主要作用是维持培养液的pH。动物细胞培养需要将培养瓶置于含95%空气和5%CO2的混合气体的培养箱中进行培养。
二、非选择题（本部分共6题，共70分。）
16．（2024高三上·海淀期末）土壤中存在细菌、真菌和线虫等生物，它们的关系十分复杂。
（1）细菌、真菌和线虫等生活环境中的全部生物共同构成了 。线虫可以细菌为食，真菌可产生菌丝陷阱包裹并杀死线虫。
（2） 富含尿素的土壤中能检测出较多的菌丝陷阱，研究者推测尿素可诱导菌丝陷阱的形成。为研究尿素诱导菌丝陷阱形成的机制，研究者利用尿素及其分解产物氨分别处理野生型真菌和尿素分解酶基因功能丧失的真菌突变体，检测菌丝陷阱的数量，结果如下图所示。结合上述信息，推测 ，从而诱导菌丝陷阱的产生。
（3）线虫产生蛔甙作为 信号以调节自身生长发育和行为。真菌可感应该信号，从而形成菌丝陷阱，由此可见，信息可以 ，进而维持生态系统的平衡与稳定。
（4）土壤中细菌的精氨酸酶(可催化尿素产生的酶) 表达量与线虫取食频率成正比。综合上述信息，通过分析细菌、真菌和线虫之间的关系，解释线虫数量相对稳定的机制： 。
（5） 自然界中不乏类似于上述土壤微生物与线虫间的关系。下列事例与上述机制最相似的是 。
a. 食草昆虫啃食植物叶片后，植物产生挥发性物质吸引肉食性昆虫
b. 白蚁在巢穴中通过排出粪便供养细菌，从而抑制寄生真菌的生存和传播
c. 虫媒传粉的植物，花朵中蜜腺分泌含糖量较高的蜜露吸引昆虫来进行传粉
【答案】（1）生物群落
（2）真菌利用尿素分解酶将尿素分解为氨
（3）化学；调节生物的种间关系
（4）线虫对细菌的捕食增加时，细菌合成更多尿素，被真菌分解为氨，线虫分泌蛔甙增加，诱导真菌形成更多菌丝陷阱，反馈调节线虫数量
（5）a
【知识点】生态系统中的信息传递；群落的概念及组成
【解析】【解答】（1）群落是指在相同时间聚集在一定地域中各种生物种群的集合。细菌、真菌和线虫等生活环境中的全部生物共同构成了生物群落。
（2）分析题图可知，利用尿素处理尿素分解酶基因功能丧失的真菌突变体，无菌丝陷阱的产生，用氨处理尿素分解酶基因功能丧失的真菌突变体，有菌丝陷阱产生，说明真菌利用尿素分解酶将尿素分解为氨，从而诱导菌丝陷阱的产生。
（3）线虫产生的蛔甙属于生态系统的化学信号，真菌可感应该信号，从而形成菌丝陷阱，由此可见，信息可以调节种间关系，进而维持生态系统的平衡与稳定。
（4）土壤中细菌的精氨酸酶（可催化尿素产生的酶）表达量与线虫取食频率成正比，线虫对细菌的捕食增加时，细菌合成的尿素增多，被真菌分解为氨，线虫分泌蛔甙增加，诱导真菌形成更多菌丝陷阱，反馈调节线虫数量，故线虫数量能维持相对稳定。
（5）线虫对土壤中细菌的捕食增加时，细菌合成更多的尿素，被真菌分解为氨，线虫分泌蛔甙增加，诱导真菌形成更多菌丝陷阱，反馈调节线虫数量，而自然界中食草昆虫啃食植物叶片后，植物产生挥发性物质吸引肉食性昆虫，从而调节食草昆虫的数量，二者机制最为相似，a符合题意，bc不符合题意，故答案为：a。
【分析】生态系统信息传递： （1）种类：①物理信息：自然界中的光、声、温度、湿度、磁场等。②化学信息：植物的生物碱、有机酸等代谢产物以及动物的性外激素等。③行为信息：动物的各种动作。 （2）作用：维持生命活动的正常进行；维持生物种群的繁衍；调节生物种间关系，维持生态系统的平衡与稳定。 （3）在农业生产中的应用：提高农产品或畜产品的产量；对有害动物进行控制。
17．（2024高三上·海淀期末）科研人员获得一株小麦突变体，其籽粒灌浆期叶片绿色时间延长、籽粒重量大。为研究相关机理进行了系列实验。
（1）光合作用的光反应在叶绿体的 上进行，其上的P蛋白等与 形成光合复合体(PS)吸收、传递并转化光能。
（2） P蛋白对PS具有保护作用， 缺失 P 蛋白的PS为[PS]。科研人员检测灌浆期野生型和突变体叶片中PS、[PS]含量，结果如图1，结果显示 。灌浆期检测两种小麦的叶绿素含量，结果如图2。据图1及图2结果结合所学知识分析，突变体在灌浆期 ，因而叶片向籽粒运输有机物总量高，籽粒增重。
（3） 进一步发现突变体中编码A 蛋白的A 基因突变，产生了突变的A蛋白。A 蛋白是叶绿体中的一种蛋白酶。
①为研究A 蛋白的功能，科研人员提取野生型小麦叶片蛋白，加入图3所示试剂，处理不同时间后检测P蛋白含量，结果如图3所示，推测在小麦体内A蛋白的作用是 。
②制备图4所示的三种与His(一种短肽，常作为蛋白检测标签) 融合的蛋白，分别结合于特定介质上，加入等量的突变体小麦叶片蛋白提取液。孵育一段时间，除去未结合在介质上的蛋白，分离出介质上结合的蛋白进行电泳，使用抗原-抗体杂交检测，结果如图4。结合图3、图4结果推测，突变体中 A 蛋白突变导致功能丧失，突变的A蛋白与P蛋白 ， 因而产生相关表型。
（4）研究发现P 蛋白减少导致缺少保护的PS在吸收光能后释放活性氧，诱发细胞死亡，从而抑制小麦条锈菌生长。结合上述研究，说明A 蛋白对小麦生存的意义 。
【答案】（1）类囊体膜；光合色素
（2）突变体的PS含量高于野生型，而 [PS]含量两者基本相同；叶绿素含量较高、PS较多，光反应速率较高，光合速率较高
（3）催化P蛋白降解；结合但不降解P蛋白
（4）A蛋白降解P蛋白，当小麦遇到条锈菌时，增强小麦抗病性，有助于小麦适应环境，进而有利于小麦的生存和繁衍
【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发生的场所是叶绿体的类囊体薄膜，类囊体上的P蛋白等与光合色素形成光合复合体（PS）吸收、传递并转化光能。
（2）根据题意，P蛋白对PS具有保护作用，缺失P蛋白的PS为[PS]。分析图1可知，与野生型相比，突变体叶片中PS的含量增加，而 [PS]含量两者基本相同，说明突变体中P蛋白含量的增加，有利于保护PS，因此使得PS的含量增加。分析图2可知，与野生型相比，突变体叶片中叶绿素的含量明显增多，结合图1、2结和所学知识可知，突变体在灌浆期叶片中PS和叶绿素的含量均增加，有利于吸收、传递并转化光能，提高了光能利用率，光反应速率较高，光合速率较高，使得合成的有机物增加，因而叶片向籽粒运输有机物总量高，籽粒增重。
（3）①根据题意，为研究A蛋白的功能，科研人员提取野生型小麦叶片蛋白，加入图3所示试剂，处理不同时间后检测P蛋白含量，结果如图3所示，加入溶剂的一组为对照组，加入A蛋白活性抑制剂的一组为实验组，根据图3结果可知，对照组中检测不到P蛋白的存在，实验组中可以检测到P蛋白的存在，说明在小麦体内A基因编码的A蛋白酶能够催化P蛋白的降解，加入A蛋白活性抑制剂的实验组中A蛋白酶的活性被抑制，因此P蛋白不被降解，能够检测到P蛋白的存在。
②制备图4所示的三种与His（一种短肽，常作为蛋白检测标签）融合的蛋白，分别结合于特定介质上，加入等量的突变体小麦叶片蛋白提取液。孵育一段时间，除去未结合在介质上的蛋白，分离出介质上结合的蛋白进行电泳，使用抗原﹣抗体杂交检测，结果如图4。根据图4可知，His无关蛋白和HisA蛋白两组用P蛋白抗体检测，没有检测到P蛋白的存在，而His突变的A蛋白一组用P蛋白抗体检测，能够检测到P蛋白的存在，结合图3和图4的结果推测突变体中A蛋白突变导致功能丧失，突变的A蛋白与P蛋白都对PS具有保护作用，提高了PS的含量，因而产生相关表型。
（4）根据题意，研究发现P蛋白减少导致缺少保护的 PS 在吸收光能后释放活性氧，诱发细胞死亡，从而抑制小麦条锈菌生长。由此说明说明A蛋白的存在催化P蛋白降解，使得P蛋白减少，P蛋白减少导致缺少保护的PS在吸收光能后释放活性氧，诱发细胞死亡，从而抑制小麦条锈菌生长，使得小麦不易被条锈菌感染发病，从而有利于小麦的生存。
【分析】1、光合作用过程： （1）光反应：类囊体膜上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I(NADP+）结合，形成还原型辅酶Ⅱ(NADPH)。NADPH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，光能提供能量促使ADP和Pi反应形成ATP。这样，光能就转化为储存ATP中的化学能。这些ATP将参与第二个阶段合成有机物的化学反应。 （2）暗反应：在叶绿体基质中，从外界吸收的CO2，在Rubisco的作用下与C5结合形成两个C3分子，在相关酶的催化作用下，C3接受ATP和NADPH释放的能量，并且被NADPH还原。随后，一些接受能量并被还原的C3，在酶的作用下经过一系列的反应转化成糖类。另一些接受能量并被还原的C3，经过一系列的变化，又形成C5。
2、影响光合作用的因素： （1）光照强度：主要影响光反应阶段ATP和NADPH的产生。 （2）CO2的浓度：影响暗反应阶段C3的生成。 （3）温度：通过影响酶的活性来影响光合作用。
18．（2024高三上·海淀期末）F 因子是一种主要由肝细胞分泌的蛋白质，在脂肪等多种组织中表达，对调节血糖有重要作用，科研人员对相关机制进行了研究。
（1）与标准饮食相比，高脂饮食使机体摄入更多能量，引起血糖升高。肝和 可将葡萄糖转变为非糖物质，引发肥胖，导致细胞对胰岛素敏感性降低。
（2）科研人员以野生型小鼠(WT)和F 因子合成基因敲除小鼠(KO)为材料，给予不同饮食，一段时间内检测F因子及皮下脂肪含量，结果如图1和图2。
①据图1可知，高脂饮食可 。
②结合图 1 和图2结果推测 F 因子 。
（3） 为研究高脂饮食条件下 F因子通过皮下脂肪影响胰岛素敏感性从而调节血糖的机制，科研人员对给予高脂饮食饲喂一段时间后的不同小鼠进行了皮下脂肪移植手术，一段时间后检测相关指标，实验设计及检测结果如下表所示。
供体小鼠 受体小鼠 葡萄糖输注速率 (mg·kg- ·min- ) 皮下脂肪 AKT 蛋白含量 注射胰岛素后 皮下脂肪 pAKT 含量
组 1 WT KO Ⅰ +++ +
组 2 KO KO Ⅱ +++ 无
组 3 WT 假手术 Ⅲ +++ ++
组 4 KO 假手术 IV +++ 无
注：“+”越多代表含量越高； AKT蛋白是胰岛素信号通路关键蛋白；pAKT是磷酸化的 AKT蛋白。
①将上述受体及假手术小鼠禁食6h后，输注等量葡萄糖，之后同时输注等量胰岛素和不等量的葡萄糖，以维持正常血糖水平。计算一段时间内葡萄糖输注速率，以反映细胞对胰岛素的敏感性。据表中结果可知F 因子增加了胰岛素敏感性，则表中Ⅰ ~ Ⅳ处的数据应为 (选填 “4”、“4”、“8”、“9.5”)。
②AKT蛋白在胰岛素信号转导过程中的作用如图3所示，据表中结果结合图3推测F因子对血糖调节的机制： 。
（4）脂联素是一种主要由脂肪细胞分泌的蛋白质，可增加胰岛素敏感性。为证明 F 因子通过调控脂肪细胞分泌脂联素增加胰岛素敏感性，还需进一步检测并比较WT 和 KO 小鼠的 。
【答案】（1）脂肪组织
（2）提高血浆中F因子含量；促进高脂饮食诱发的皮下脂肪积累
（3）8、4、9.5、4；高脂饮食下，F因子促进皮下脂肪组织中AKT磷酸化，进而促进囊泡中葡萄糖载体转运至细胞膜上，增加细胞对葡萄糖的摄取，维持血糖稳态
（4）皮下脂肪组织中脂联素的含量
【知识点】血糖平衡调节
【解析】【解答】（1）高血糖下，能直接刺激胰岛B细胞分泌更多胰岛素，胰岛素能促进血糖进入组织细胞进行氧化分解，进入肝、肌肉并合成糖原，进入脂肪组织细胞转变为甘油三酯。
（2）②分析图1，高脂饮食相较于标准饮食血浆中的F因子的含量明显升高，因此推测高脂饮食可提高血浆中F因子含量。
②分析图2可知高脂饮食下皮下脂肪含量升高，结合图1和图2推测F因子在高脂饮食条件下促进高脂饮食诱发的皮下脂肪积累。
（3）①据表中结果可知F因子增加了胰岛素敏感性，AKT蛋白是胰岛素信号通路关键蛋白；pAKT是磷酸化的AKT蛋白，皮下脂肪中pAKT含量越多，说明对胰岛素越敏感，组2与组4的比较，组4进行了假手术，且两者都是 F 因子合成基因敲除小鼠（KO)，不能合成F因子，注射胰岛素后皮下脂肪pAKT含量都为0，两者注射葡萄糖的速率应该一致的，故Ⅱ和IV的数据为4；而组1和组3相比，组3进行了假手术，且小鼠为野生型，注射胰岛素后皮下脂肪pAKT含量比组1高，对胰岛素敏感程度高，故Ⅲ的数据为9.5，组1的数据为8
②分析图3可知，高脂饮食下，F因子通过促进皮下脂肪组织中AKT磷酸化，进而促进囊泡中葡萄糖载体转运至细胞膜上，增加细胞对葡萄糖的摄取，维持血糖稳态
（4）F因子可增加胰岛素的敏感性，为证明F因子通过调控脂肪细胞分泌脂联素增加胰岛素敏感性，还需进一步检测并比较WT和KO小鼠的皮下脂肪组织中脂联素的含量，若WT小鼠皮下脂肪组织中脂联素的含量对于KO小鼠，则可初步证明F因子通过调控脂肪细胞分泌脂联素增加胰岛素敏感性。
【分析】参与血糖调节的主要激素： （1）胰岛素：一方面促进血糖进入组织细胞进行氧化分解，进入肝、肌肉并合成糖原，进入脂肪组织细胞转变为甘油三酯；另一方面抑制肝糖原分解和非糖物质转变成葡萄糖，从而使血糖浓度降低。 （2）胰高血糖素：主要作用于肝，促进肝糖原分解和非糖物质转变成糖，从而使血糖浓度回升到正常水平。
19．（2024高三上·海淀期末）学习以下材料， 回答(1) ~ (5) 题。
水稻抗褐飞虱研究
—虫高一尺稻高一丈
水稻是我国重要的粮食作物。褐飞虱是专食水稻的害虫，它将针管状的口器刺入水稻，可直达韧皮部的筛管吸食汁液(图1)。取食过程中褐飞虱分泌唾液，唾液中降解细胞壁的酶类使得口针更容易穿刺，此外，唾液中的α- 淀粉酶和麦芽糖酶可以促进淀粉水解。
B蛋白是褐飞虱唾液中的一种蛋白质， 随褐飞虱取食进入水稻体内，可抑制易感水稻的基础防御反应。水稻也有相应机制来抵抗褐飞虱。抗虫水稻中存在N基因，其编码免疫应答受体N蛋白。N蛋白可识别并能与B蛋白结合形成复合体进入细胞核，从而调控下游基因的表达，引发防御反应。例如，通过调节胼胝质合成酶基因与筛管中胼胝质水解酶基因的表达，控制筛板上筛孔(图2) 边缘胼胝质的合成，从而抵御褐飞虱吸食筛管中的汁液。
研究发现利用转基因技术在抗虫水稻中持续高表达B蛋白可提高转基因水稻的抗虫性，但植株矮小，产量低。 自然界中，抗虫水稻可及时清除B蛋白以避免过度的抗虫反应。B蛋白进入水稻细胞被N蛋白识别后，除激活抗虫信号通路之外，也激活了细胞自噬。细胞自噬是一种依赖溶酶体和液泡的蛋白质降解途径。B蛋白可与细胞自噬受体结合，且N蛋白促进二者的结合，自噬受体可与自噬体结合， 最终将B蛋白拖入液泡并将其降解。 由于B蛋白 -N蛋白- 自噬受体三者互作激活细胞自噬，降解B蛋白，水稻细胞内B蛋白的量被严格控制在适当的水平。 当褐飞虱取食终止时，水稻细胞中已无残留的B蛋白，故可快速恢复正常生长发育。
目前水稻育种中已获得应用的抗褐飞虱基因非常少，因此发掘和利用水稻中多种不同抗性机制的基因，将它们聚合利用，是形成抗褐飞虱的长效机制。
（1）褐飞虱唾液中的 酶可以水解植物细胞壁，便于口针穿刺植物组织，同时分泌的α-淀粉酶和麦芽糖酶将淀粉分解为 进而吸收。
（2） 水稻N蛋白调节胼胝质合成酶与胼胝质水解酶的表达(如下图)，是对抗褐飞虱的有效策略。
褐飞虱取食水稻汁液时Ⅰ ~Ⅳ应分别为 (选填选项前字母)。
a. 促进
b. 抑制
c. 上升
d. 下降
e. 阻塞
f. 畅通
（3） 根据文中信息，下列关于 B蛋白在植物体内作用的叙述，正确的是 。
a. 将B 基因转入抗虫水稻并持续表达，可提高转基因水稻抗虫性
b. 水稻细胞中长期存在 B蛋白可激发防御反应，利于植株生长
c. B蛋白在易感与抗虫水稻中引发的效应相同
d. 抗褐飞虱水稻通过细胞自噬途径来清除B蛋白
（4） 从稳态与平衡的角度，分析抗虫水稻精细调控进入体内的 B蛋白以实现抗虫反应与生长发育之间平衡的机制 。
（5） 虽然水稻通过 N蛋白可以对抗褐飞虱的侵害，但在水稻育种中单一应用此机制可能有失效的风险。请结合文中信息，推测存在这种风险的原因 。
【答案】（1）纤维素酶和果胶；葡萄糖
（2）abce
（3）ad
（4）褐飞虱取食水稻时，B蛋白与N蛋白结合，调控胼胝质合成酶与水解酶等下游基因表达，引发防御反应；过量B蛋白引发细胞自噬，及时清除B蛋白，水稻恢复正常生长发育
（5）褐飞虱群体中部分个体B基因突变，产生对水稻防御机制的抗性，经抗虫水稻的选择后，突变B基因频率上升，使水稻对褐飞虱的防御失效
【知识点】基因频率的概念与变化；遗传信息的转录；遗传信息的翻译；细胞壁
【解析】【解答】（1）植物细胞壁的主要成分为纤维素和果胶，褐飞虱唾液中的纤维素酶和果胶酶可以水解植物细胞壁，便于口针穿刺植物组织，同时分泌的a﹣淀粉酶和麦芽糖酶将淀粉分解为葡萄糖这一单糖进而吸收。
（2）筛板上筛孔（图2）边缘胼肌质的合成有利于抵御褐飞虱吸食筛管中的汁液，而水稻N蛋白调节胼胝质合成酶与胼胝质水解酶的表达，是对抗褐飞虱的有效策略，分析题图可知，褐飞虱取食水稻汁液时Ⅰ ~Ⅳ应分别为促进（朕胝质合成酶合成增多）、抑制（胼胝质水解酶合成减少）均有利于胼胝质含量上升，筛管运输受阻，从而达到对抗褐飞虱，减少其对筛管中汁液的吸食，故褐飞虱取食水稻汁液时Ⅰ ~Ⅳ应分别为abce。
（3）a、根据题文信息可知：将B基因转入抗虫水稻并持续表达，可提高转基因水稻抗虫性，a正确；
b、水稻细胞中长期存在B蛋白可激发防御反应，但是B蛋白持续存在会导致植株矮小，产量低，不利于植株生长，b错误；
c、B蛋白在易感与抗虫水稻中引发的效应不相同，前者可抑制易感水稻的基础防御反应，后者引发防御反应，c错误；
d、抗褐飞虱水稻通过细胞自噬途径来清除B蛋白，水稻细胞内B蛋白的量被严格控制在适当的水平，d正确。
故选ad。
（4）综合题文信息可知，褐飞虱取食水稻时，B蛋白与N蛋白结合，调控胼胝质合成酶与水解酶等下游基因表达，引发防御反应；过量B蛋白引发细胞自噬，及时清除B蛋白，水稻恢复正常生长发育，从而使得抗虫水稻精细调控进入体内的B蛋白以实现抗虫反应与生长发育之间的平衡。
（5）虽然水稻通过N蛋白可以对抗褐飞虱的侵害，但是褐飞虱群体中部分个体B基因突变，产生对水稻防御机制的抗性，经抗虫水稻的选择后，突变B基因频率上升，使水稻对褐飞虱的防御失效。
【分析】“基因的表达”是指遗传信息转录和翻译形成蛋白质的过程。转录是以DNA的一条链为模板合成RNA的过程，该过程需要核糖核苷酸作为原料；翻译是指在核糖体上，以mRNA为模板、以氨基酸为原料合成蛋白质的过程，该过程还需要tRNA来运转氨基酸。mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基为一个密码子。
20．（2024高三上·海淀期末）为提高基因编辑的精准性，减少脱靶，科研人员尝试对基因编辑系统进行改造。
（1） CRISPR-Cas9 是被普遍应用的基因编辑系统， 由人工设计的sgRNA 靶向目标基因，Cas9 蛋白在sgRNA 引导下切割目标基因的双链DNA，使其断裂，促使细胞启动自然的DNA修复过程，断口处可能产生碱基错配，从而使目标基因产生突变或缺失等。Cas9蛋白与sgRNA 所形成的复合物的功能与基因操作工具中 的功能类似，但长期存在于细胞核中的Cas9蛋白也可能产生对非目标DNA的切割，从而造成脱靶。
（2） 热纤梭菌中 Co 和 Do蛋白能以高亲和力相互作用，形成复合物。科研人员将 Cas9蛋白的 N 端和 C 端两个片段分别与 Co 和 Do 蛋白融合， 构建 Cas9(N) -Co 复合物和 Cas9(C)-Do复合物，这两个复合物在细胞中相遇时，Cas9可恢复全酶活性。
科研人员构建图1所示的表达载体，导入受体细胞。
启动子1为远红光诱导型启动子，启动子2 为持续表达启动子。据此分析，在没有远红光照射时， 受体细胞中 Cas9(N)、Cas9(C) 和 Cas9蛋白的存在状态及位置是 。与持续表达 Cas9全酶相比，上述方法的优势是 。
（3） 为检测上述基因编辑系统治疗肿瘤的效果，科研人员在小鼠皮下移植肿瘤制作荷瘤小鼠。将构建好的上述载体注射到荷瘤小鼠的肿瘤部位，实验组一段时间内定期用远红光照射荷瘤小鼠。
①检测本系统对目标基因PLK(一种肿瘤标志基因，可促进细胞分裂) 的编辑效果。实验过程如下：提取不同组别小鼠肿瘤细胞的DNA， PCR 扩增PLK 基因片段， 所得PCR产物热变性后降温复性。用T酶(可识别含错配碱基的 DNA并在错配处切割)酶切复性后的PCR产物，电泳检测结果如图2所示。
据图2 核酸电泳分离的 DNA分子大小可知此系统对目标基因进行了编辑，理由是 。
②实验组小鼠的肿瘤明显小于对照组，分析原因是 。
（4）科研人员希望利用本编辑系统对多个基因在不同时间进行可控编辑，思路是 。
【答案】（1）限制酶
（2）无 Cas9（N）、Cas9（C）存在于细胞质、无 Cas9；仅在远红光诱导时才有全酶进入细胞核，减少Cas9全酶长时间在细胞核中对非目标DNA的切割
（3）与黑暗组相比，远红光组增加了两条更小的条带，说明PCR产物被酶切；远红光诱导使Cas9恢复全酶活性，PLK基因产生突变，抑制肿瘤细胞的增殖
（4）构建多个不同表达载体3导入细胞，不同的表达载体3含不同的sgRNA基因与不同的诱导型启动子
【知识点】基因工程的操作程序（详细）
【解析】【解答】（1）根据题干信息"人工设计的sgRNA靶向目标基因，Cas9蛋白在sgRNA引导下切割目标基因的双链DNA，使其断裂"可知Cas9蛋白与sgRNA所形成的复合物的功能与基因操作工具中限制酶的功能类似，作用于磷酸二酯键将DNA在特定位点切开。
（2）表达载体I中的启动子1为远红光诱导型启动子，在没有远红光照射时则Cas9（N）蛋白基因不能发生转录，受体细胞中也就不能合成Cas9（N）蛋白。表达载体2中的启动子2为持续表达启动子，即使没有受到远红光照射，Cas9（C）蛋白基因也能正常转录，并翻译合成Cas9（C）蛋白，然后由表达载体2中的核外运序列引导蛋白质定位于细胞质，因此受体细胞中有Cas9（C）蛋白并且存在于细胞质。由于没有远红光照射，受体细胞没有合成Cas9（N）-Co复合物，Cas9（C）-Do复合物不能和Cas9（N）-Co复合物相遇，受体细胞中也就不会有Cas9蛋白存在；根据题干中"长期存在于细胞核中的Cas9蛋白也可能产生对非目标DNA的切割，从而造成脱靶"这一弊端，则上述方法通过"构建Cas9（N）-Co复合物和Cas9（C）-Do复合物，这两个复合物在细胞中相遇时，Cas9可恢复全酶活性"，其优势在于仅在远红光诱导时才有全酶进入细胞核，减少Cas9全酶长时间在细胞核中对非目标DNA的切割。
（3）定期用远红光照射荷瘤小鼠后，Cas9（N）-Co和Cas9（C）-Do两个复合物在细胞中结合，使Cas9恢复全酶活性，Cas9蛋白在sgRNA引导下对目标基因PLK进行切割，与黑暗组相比，远红光组增加了两条更小的条带，说明PCR产物被酶切；因为远红光诱导使Cas9恢复全酶活性，PLK基因产生突变，从而抑制了肿瘤细胞的增殖，实验组小鼠的肿瘤明显小于对照组。
（4）可以构建多个不同表达载体3导入细胞，不同的表达载体3含不同的sgRNA基因与不同的诱导型启动子，这样就可以用本编辑系统对多个基因在不同时间进行可控编辑。
【分析】基因工程的操作程序： （1）目的基因的筛选与获取：利用PCR获取和扩增目的基因：①变性：当温度上升到90℃以上时。双链DNA解聚为单链。②复性：当温度下降到50℃左右时。两种引物通过碱基互补配对与两条单链DNA结合。③延伸：72℃左右时，耐高温的DNA聚合酶活性高。可使DNA新链由5'端向3'端延伸。（2）基因表达载体的构建： 基因表达载体的组成有目的基因、复制原点、启动子、终止子和标记基因。 （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：①分子水平：DNA分子杂交技术检测受体细胞染色体DNA是否插入目的基因，也可检测目的基因是否转录出mRNA。抗原抗体杂交法检测目的基因是否表达出蛋白质。②个体生物学水平鉴定。
21．（2024高三上·海淀期末）粳稻和籼稻的杂交种具有产量高的优势，但杂交种的部分花粉不育。科研人员对花粉不育的遗传机理展开研究。
（1） 将纯合粳稻和纯合籼稻杂交，获得F1，F1自交获得 F2。统计发现，F2仅有粳-籼杂交种和籼稻，且二者比例接近 1：1。显微镜下观察发现两个亲本花粉均正常，但F1产生的花粉中近一半的花粉粒形态异常(败育)，可判断含有 (选填“粳稻”或“籼稻”)染色体的花粉粒败育，使其基因无法传递给后代。
（2） 经过精细定位，科研人员将导致花粉败育的基因定位于 12 号染色体上的 R区(区域内的基因不发生交换)。粳稻和籼稻R区DNA片段上的基因如下图。
①科研人员将 F1杂种植株中 A~E 基因分别单独敲除，得到A、 B、C、E 的单基因敲除植株，在显微镜下观察这些敲除植株的花粉粒形态。科研人员推测其中的C基因导致一半花粉败育，其他基因不影响花粉育性，支持这一推测的显微镜观察证据是 。
②F1杂种植株单独敲除D 基因，其花粉均不育，C、D基因双敲除植株花粉均可育。推测C 基因编码的蛋白具有毒害作用，D 基因编码的蛋白可 。
③为验证以上推测，科研人员将D 基因转入F1，获得转入了单拷贝 D 基因的转基因植株 检测发现T0中转入的 D 基因并未在12号染色体上。若 T0自交，仅检测12号染色体的 R区，统计子代中分别与粳稻、粳-籼杂交种和籼稻R区相同的个体比例为 ，则支持上述推测。
（3）研究发现，C 基因编码的毒素靶向线粒体中的一种细胞色素氧化酶，导致毒害作用，这导致C、D基因的基因频率易于升高，形成基因驱动效应。请结合上述机制，解释基因驱动效应的形成原因 。
【答案】（1）粳稻
（2）A、B、E单基因敲除植株的花粉粒近一半形态异常，C基因敲除植株的花粉粒全部正常；在花粉中解除 C 基因编码蛋白的毒害作用；1：3：2
（3）R 区的基因不发生交换，杂合子产生的花粉均含有C 蛋白，其中不含D基因的花粉因能量供应异常（或“毒害作用”）败育，导致仅含C、D基因的R区内基因才能随雄配子传递给子代，使其基因频率均升高
【知识点】基因的分离规律的实质及应用
【解析】【解答】（1）据题意推断，设纯合粳稻基因型为AA，纯合籼稻基因型为aa，则F1为Aa，正常情况下，F1自交子代AA：Aa：aa=1：2：1，而F2中粳-籼杂交种：籼稻=1：1，推测杂合子花粉不
育，即含粳稻A染色体的花粉败育。
（2）①将F1杂种植株中A~E基因分别单独敲除，得到A、B、C、E的单基因敲除植株，在显微镜下观察这些敲除植株的花粉粒形态，若敲除C基因时花粉形态正常，敲除其他基因时花粉粒形态异常，则其中的C基因导致一半花粉败育，其他基因不影响花粉育性。
2敲除D基因，保留C基因时，花粉不育，而C也敲除花粉就可育，故真正令花粉不育的是C基因，而D基因可中和或抑制C基因编码的蛋白的毒害作用。
③ F1植株的基因型为Aa，导入D基因后进行自交，即使D未在12号染色体上，仍可发挥作用。不含D的A配子败育，则花粉中A：a=2：1，与粳稻R区相同的个体AA比例为1/6，与籼稻R区相同的个体aa比例为1/6，与粳籼杂交种R区相同的个体比例为3/6。故子代中分别与粳稻、粳-籼杂交种和籼稻R区相同的个体比例为为1：3：2。
（3）花粉粒中线粒体中的细胞色素氧化酶被破坏，导致花粉不育。C基因编码的毒素靶向线粒体中的一种细胞色素氧化酶，导致毒害作用，使花粉不育；D基因编码的蛋白可中和或抑制C基因编码的蛋白的毒害作用。因此，在含有C基因但不含D基因的个体中，花粉不育，导致这些个体的基因无法传递给后代，从而使C、D基因的基因频率易于升高，形成基因驱动效应。
【分析】分离定律的实质：在杂合子的细胞中，位于一对同源染色体上的等位基因，具有一点的独立性；在减数分裂形成配子的过程，等位基因会随同源染色体的分开而分离，分别进入两个配子中，独立地随配子遗传给后代。
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