江苏省扬州市宝应县2025-2026学年高三上学期期初检测生物试题
1.(2025高三上·宝应开学考) 关于蛋白质、磷脂和淀粉,下列叙述正确的是( )
A.三者组成元素都有C、H、O、N
B.蛋白质和磷脂是构成生物膜的主要成分
C.蛋白质和淀粉都是细胞内的主要储能物质
D.磷脂和淀粉都是生物大分子
2.(2025高三上·宝应开学考)关于生物学实验,下列叙述正确的是( )
A.检测生物组织中的脂肪时,将装片浸泡在体积分数50%的酒精中洗去浮色
B.制作根尖有丝分裂装片时,剪取洋葱根尖的长度在2~3cm左右
C.植物细胞处于质壁分离状态时,光学显微镜下能清晰观察到细胞膜结构
D.观察叶肉细胞的叶绿体时,先在低倍镜下找到叶肉细胞再换高倍镜观察
3.(2025高三上·宝应开学考)1972年Cesar Milstein和他的同事对蛋白质的分选机制进行了研究。他们用分离纯化的核糖体在无细胞体系中用编码免疫球蛋白(1gG)轻链的mRNA指导合成多肽,发现合成的多肽比分泌到细胞外的成熟的免疫球蛋白在N端有一段多出的肽链片段(P)。若添加粗面内质网,翻译的产物长度与活细胞分泌的肽链相同,且不含肽链P片段。据此分析,下列叙述错误的是( )
A.细胞内IgG轻链的合成起始于附着型核糖体
B.细胞内合成IgG过程中肽链P在粗面内质网内被剪切
C.肽链P可能参与IgG肽链进入粗面内质网
D.若P肽段功能缺失,则蛋白IgG将无法分泌到细胞外
4.(2025高三上·宝应开学考)研究人员将绿色荧光蛋白(GFP)与病毒糖蛋白(VSVG)连接,再用荧光显微镜观察病毒糖蛋白的运动过程,确定了VSVG-GFP在每个细胞结构中的驻留时间,如下图所示。下列相关叙述正确的是( )
A.据图分析,VSVG会在核糖体、内质网、高尔基体三种细胞器膜之间依次转移
B.如果标记染色体上的组蛋白,将出现类似的曲线变化趋势
C.VSVG-GFP在线粒体中的驻留时间曲线与在高尔基体中的曲线变化相似
D.病毒糖蛋白随囊泡沿着细胞骨架在各细胞结构之间转移
5.(2025高三上·宝应开学考)龙胆花在处于低温(16℃)下30min内发生闭合而在转移至正常生长温度(22℃)、光照条件下30min内重新开放,这与花冠近轴表皮细胞膨压(即原生质体对细胞壁的压力)变化有关,水通道蛋白在该过程中发挥了重要作用(水通道蛋白磷酸后化运输水的活性增强),其相关机理如下图所示,下列相关叙述错误的是( )
A.水分子进出龙胆花冠近轴表皮细胞的运输方式是自由扩散和协助扩散
B.龙胆花由低温转移至正常温度、光照条件下重新开放过程中花冠近轴表皮细胞膨压逐渐减小
C.推测在常温、黑暗条件下,龙胆花开放速度会变慢
D.蛋白激酶GsCPK16使水通道蛋白磷酸化会引起水通道蛋白构象的改变
6.(2025高三上·宝应开学考)研究发现,植物在高盐环境中会产生大量的活性氧,如过氧化氢等。活性氧会攻击磷脂分子,影响植物的光合作用。为了研究褪黑素对盐胁迫下紫花苜蓿光合作用和生理指标的影响,科研人员用中苜1号和WL903两种紫花苜蓿为材料,设置了对照组(CK组)、NaCl 组(200 mmol/LNaCl+1/2 Hoagland 营养液)和 MT 组(100 μmol/L 褪黑素+200 mmol/L NaCl+1/2 Hoagland 营养液)进行实验,结果如下图所示。
下列叙述错误的是( )
A.CK 组需要添加等量的1/2Hoagland营养液
B.由图可知,盐胁迫能降低紫花苜蓿的光合作用速率
C.在盐胁迫下,紫花苜蓿WL903具有更强的抗逆性
D.褪黑素能缓解盐胁迫下活性氧对光合作用相关膜结构的损伤
7.(2025高三上·宝应开学考)底物水平磷酸化是指物质在脱氢或脱水过程中,产生高能代谢物并直接将高能代谢物中能量转移到ADP(GDP)生成ATP(GTP)的过程,糖酵解和三羧酸循环过程中可发生底物水平磷酸化,相关叙述正确的是( )
A.该过程的发生与细胞中的吸能反应相关联
B.细胞质基质和线粒体基质中可发生底物水平磷酸化
C.酵母菌能发生底物水平磷酸化,而乳酸菌细胞中不能发生
D.该过程需要建立跨膜质子的电化学梯度来驱动ATP的生成
8.(2025高三上·宝应开学考)癌细胞即使在氧气充足的条件下也主要依赖无氧呼吸产生ATP,这种现象称为“瓦堡效应”。研究表明,癌细胞和正常分化的细胞在有氧条件下产生的ATP总量没有明显差异,但癌细胞从内环境中摄取并用于细胞呼吸的葡萄糖的量和正常细胞不同。下图是癌细胞在有氧条件下葡萄糖的部分代谢过程,下列叙述正确的是( )
A.癌细胞中丙酮酸转化为乳酸的过程会生成少量的ATP
B.③过程会消耗少量的还原氢,④过程不一定都在生物膜上完成
C.发生“瓦堡效应”的癌细胞吸收的葡萄糖比正常细胞的少,且过程③④可同时进行
D.若研制药物抑制癌症患者体内细胞的异常代谢途径,可选用图中①④为作用位点
9.(2025高三上·宝应开学考)转分化是一种类型的分化细胞转变成另一种类型的分化细胞的现象。研究人员对诱导成年小鼠胰腺腺泡细胞转分化为胰岛β细胞进行了相关研究,部分过程如下图所示,图中指针表示 Dnmt3a基因的表达量。下列相关说法正确的是( )
A.转分化过程体现了动物细胞的全能性
B.转分化过程与植物组织细胞脱分化过程相同
C.胰腺腺泡细胞和胰岛β细胞中蛋白质种类完全不同
D.适当降低 Dnmt3a 的表达,可提升胰岛β细胞的比例
10.(2025高三上·宝应开学考)选择观察指标是科学研究中至关重要的一步。下列生物学实验的观察指标中,正确的是( )
编号 实验名称 观察指标
① 探究植物细胞的吸水和失水 细胞壁的位置变化
② 探究酵母菌细胞呼吸的方式 酵母菌培养液的浑浊程度
③ 观察根尖分生组织细胞有丝分裂 纺锤丝牵引染色体的运动
④ 温度对α-淀粉酶活性的影响 滴加碘液后溶液的颜色变化
A.实验① B.实验② C.实验③ D.实验④
11.(2025高三上·宝应开学考)某二倍体高等雌性动物(2n = 4)的基因型为AaBb,其卵原细胞(DNA被32P全部标记)在31P培养液中减数分裂产生卵细胞。随后与精子(DNA被32P全部标记)完成受精,并在31P培养液中进行一次卵裂(有丝分裂),其后期细胞如图所示,已知①、②两条染色体只含有31P。下列叙述正确的是( )
A.据图可知,该卵细胞的形成过程中必须经过交换
B.据图可知,该精子的形成过程中发生了基因突变
C.图示细胞含有4个染色体组,其中有6条染色体含32P
D.若产生该精细胞的精原细胞是纯合子,则精原细胞的基因型为aabb
12.(2025高三上·宝应开学考)紫草宁是从紫草细胞中提取的一种药物和色素,具有抗菌、消炎和抗肿瘤等活性。利用植物细胞培养生产紫草宁的基本过程如下图所示。下列叙述正确的是( )
A.为提高愈伤组织的诱导速率,诱导时应给予适当时间和强度的光照
B.悬浮振荡培养前,需用胰蛋白酶从愈伤组织中分离出具活性的单个细胞
C.植物细胞培养时易发生突变,需筛选出高产突变体才能用来制备生物反应器
D.紫草宁是紫草细胞的初生代谢物,是紫草细胞基本生命活动所必需的产物
13.(2025高三上·宝应开学考)下列关于哺乳动物胚胎发育和胚胎工程的叙述,正确的是( )
A.卵裂期细胞的体积随分裂次数增加而不断增大
B.囊胚的滋养层细胞可发育成动物体的任何组织器官
C.动物胚胎发育的早期有一段时间是在透明带内进行的
D.培育试管动物涉及体内受精、早期胚胎培养和胚胎移植等
14.(2025高三上·宝应开学考)乳腺癌、胃癌细胞表面有大量的HER2蛋白,T细胞表面有CD3蛋白和CD28蛋白。研究人员将上述三种蛋白作为抗原分别制备单克隆抗体,然后将其在体外解偶联后重新偶联制备得到三特异性抗体,简称三抗(如图)。下列说法错误的是( )
A.同时注射3种抗原蛋白,可刺激B细胞增殖分化为分泌三抗的浆细胞
B.利用抗原—抗体杂交的原理筛选图示三抗时需要3种相应抗原蛋白
C.与植物原生质体融合相比,制备单抗时可采用灭活的病毒进行诱导融合
D.与单抗相比,三抗增加了两个特异性抗原结合位点,对癌细胞的杀伤更强
15.(2025高三上·宝应开学考)关于“DNA粗提取与鉴定”和“DNA片段的扩增及电泳鉴定”实验,下列说法正确的是( )
A.DNA粗提取时加入冷酒精出现白色丝状物后可以用离心法收集
B.PCR缓冲液中需保持较高浓度的Mg2+,以确保DNA聚合酶最佳活性
C.将白色丝状物加入二苯胺试剂,沸水浴待冷却后观察颜色变化
D.DNA电泳指示剂需要加入到稍冷却的琼脂糖溶液中
16.(2025高三上·宝应开学考)俗话说:“秋风起,蟹脚肥”,此时蟹黄多油满、壳薄、肉质细腻。下列说法正确的是( )
A.组成蟹细胞的钙、铁、磷、氮等微量元素大多以化合物的形式存在
B.蟹壳含有几丁质,几丁质能用于废水处理、制作人工皮肤等
C.秋季母蟹因其含量较高的脂肪而黄多油满,因此脂肪是蟹细胞主要的储能物质
D.熟螃蟹肉更容易消化是因为高温使肽键断裂,蛋白质容易被蛋白酶水解
17.(2025高三上·宝应开学考)当紫外线、DNA损伤等导致细胞损伤时,线粒体膜的通透性发生改变,细胞色素c被释放,引起细胞凋亡,机理如图所示。下列相关叙述正确的有( )
A.细胞色素c主要分布在线粒体内膜,参与有氧呼吸过程中丙酮酸的分解
B.细胞损伤时,细胞色素c释放到细胞质基质与蛋白A结合,进而引起细胞凋亡
C.已知活化的C-3酶可作用于线粒体,加速细胞色素c的释放,这属于正反馈调节
D.增加ATP的供给可能会导致图示中的凋亡过程受到抑制,进而引发细胞坏死
18.(2025高三上·宝应开学考)用A和B两种限制酶同时和分别处理同一DNA片段,假设限制酶对应切点一定能切开。两种酶切位点及酶切产物电泳分离结果如图1和图2所示。下列叙述正确的是( )
A.用A和B两种限制酶同时处理图中同一DNA片段得到6个游离的磷酸基团
B.图1中X代表的碱基对数为4500,Y是限制酶A的酶切位点
C.电泳凝胶中DNA分子的迁移速率与凝胶的浓度、DNA分子大小和构象等有关
D.利用PCR技术从图1DNA中扩增出等长的X片段,至少需要3次循环
19.(2025高三上·宝应开学考)如图为诺贝尔奖获得者山中伸弥团队制备iPS细胞(诱导多能干细胞)的过程示意图:①小鼠胚胎成纤维细胞培养→②用分别含有Oct4、Sox2、c-Myc、Klf4基因的四种慢病毒载体感染小鼠胚胎成纤维细胞→③置于含有饲养层细胞的胚胎干细胞培养基中培养→④鼠胚胎成纤维细胞脱分化,形成iPS细胞。相关叙述正确的是( )
A.步骤①应在含5%CO2的恒温培养箱中进行,CO2的作用是维持培养液的pH
B.步骤②由于慢病毒载体会受到免疫细胞的攻击,可能导致感染效率的降低
C.步骤③培养基中的饲养层细胞可为成纤维细胞提供所必需的生长因子
D.步骤④形成iPS细胞的实质是基因的选择性表达,使其功能趋向于专门化
20.(2025高三上·宝应开学考)人体既可从食物中获取胆固醇,也可自身细胞合成,共同维持胆固醇含量相对稳定。血液中的胆固醇与载脂蛋白等形成脂蛋白,主要包括低密度脂蛋白(LDL)和高密度脂蛋白(HDL)。细胞吸收胆固醇的原理如图所示。回答下列问题。
(1)胆固醇属于 (填“多糖”“脂质”或“核酸”)类物质,在血液中必须以LDL形式运输,原因是 。
(2)LDL受体需要经过 的依次加工,最终转移至细胞膜上发挥功能,体现了 系统在 上的联系。
(3)携带胆固醇的LDL颗粒进入细胞后,在细胞器[4] 的作用下分解释放 和胆固醇,胆固醇在细胞内可以参与 的构建。
(4)家族性高胆固醇血症(FH)是一种常染色体遗传病,LDL 受体基因突变,导致患者无法从食物中获取胆固醇。研究者以体外培养的人体细胞为材料,设计如下实验,请推测相关预期(血清:去除了使血液凝固的物质的血浆)。
培养基 正常细胞内胆固醇合成速度 FH 患者细胞胆固醇合成速度
常规细胞培养条件 慢 快
去除培养液中血清成分 a. b.
无血清培养基中加入 LDL c. 快
21.(2025高三上·宝应开学考)图1是在温度和CO2等其他因素均适宜的条件下测定的玉米叶和小麦叶的总光合速率与呼吸速率的比值(P/R)与光照强度的关系,同时测定了小麦和玉米叶肉细胞的D1蛋白、F蛋白及氧气释放速率的相对量,结果如下表所示(+多表示量多)。已知叶绿素a通常与D1蛋白等物质结合,构成光合复合体PSⅡ(可使水发生光解)。
光照强度 a b c d e f
小麦 D1蛋白含量 ++++ ++++ ++++++ ++++ ++ +
F蛋白含量 ++++ ++++ ++++++ ++++ ++ +
氧气释放速率 ++ ++++ ++++++ ++++ ++ +
玉米 D1蛋白含量 ++++ ++++ +++++ +++++ ++++ +++
F蛋白含量 ++++ ++++ +++++ +++++ ++++ +++
氧气释放速率 + ++ +++++ +++++ ++++ ++++
(1)用纸层析法分离光合色素,可以根据滤纸条上色素带的位置判断4种色素在层析液中 的大小。PSⅡ中的叶绿素a在转化光能中起到关键作用,PSⅡ接受光能激发释放的e-的最初供体是 。e-经过一系列的传递体形成电子流,并由电子流驱动生成 。据此分析,在光反应过程中,能量类型的转换过程是 。在有氧呼吸过程中产生的H+和e-最终受体是 。
(2)结合表中信息分析,在图1中的d光强下,玉米叶的总光合速率 (填“大于”、“等于”或“小于”)小麦叶的总光合速率。
(3)玉米称为C4植物,其光合作用的暗反应过程如图2所示,酶1为PEP羧化酶,可以固定低浓度的CO2形成C4,酶2为RuBP羧化酶,可以固定高浓度的CO2形成C3,对低浓度的CO2没有固定能力。则酶1固定CO2的能力比酶2 (填“强”或“弱”)。小麦叶肉细胞没有酶1催化生成C4的过程,称为C3植物,其光合作用均在叶肉细胞完成。据上述信息分析,与小麦相比,玉米更适应高温、干旱环境的原因是 。
(4)在一定浓度的CO2和30 ℃条件下(假设细胞呼吸最适温度为30 ℃,光合作用最适温度为25 ℃),测定马铃薯和红薯的相关生理指标,结果如下表。
光补偿点/klx 光饱和点/klx 光饱和时,CO2吸收量/ (mg·100 cm-2叶·h-1) 黑暗条件下,CO2释放量/ (mg·100 cm-2叶·h-1)
红 薯 1 3 11 6
马铃薯 3 9 30 15
①25 ℃条件下,测得红薯光补偿点会 (选填“小于”“大于”或“等于)1 klx。
②实验条件下,光照强度为3 klx时,红薯的真正光合速率 (选填“小于”“大于”或“等于”)马铃薯的真正光合速率。
③据表中数据分析,红薯与马铃薯两种植物,较适合生活在弱光环境中的是 。
22.(2025高三上·宝应开学考)为了保证细胞周期的正常运转,细胞自身存在一系列监控系统(如检验点1/2/3/4),如图甲所示。各时期所发生的主要生理变化及部分调控因子如下表。请回答下列问题:
时期 部分调控因子
G1 CDK4、CDK2(G1/S转换)
S CDK2
G2 CDK1(G2/M转换)
M CDK1
(1)RNA聚合酶主要作用于细胞周期的 期(填字母等),纺锤体形成于 期(填字母)。若调控因子CDK2基因缺失,将阻抑细胞进入 期(填字母),主要激活检验点 (填图甲中的数字)。
(2)当DNA损伤时,CDK1形成的复合物将不能进入细胞核内发挥作用,阻止细胞进入下一时期,可以推测激活的检验点最可能是图甲中的 (填数字)。
(3)图乙标注了甲动物(体细胞染色体数为12)肠上皮细胞的细胞周期各阶段的时长及核DNA含量。
①用含放射性同位素的胸苷短期培养甲动物肠上皮细胞,处于 (填字母)期的细胞都会被标记。洗脱含放射性同位素的胸苷,换用无放射性的新鲜培养液培养,定期检测。预计最快约 h后会检测到被标记的M期细胞。
②从被标记的M期细胞开始出现到其所占M期细胞总数的比例达到最大值时,所经历的时间为 (填字母)期的时间,处于该期的一个细胞中染色体数的变化情况是 (用数字和箭头表示)。
③若向培养液中加入过量胸苷,处于S期的细胞立刻被抑制,而处于其他时期的细胞不受影响。预计加入过量胸苷约 h后,细胞都将停留在S期。
④乙动物肠上皮细胞的一个细胞周期时长为24h,M期时长为2.4 h。若要在显微镜下观察细胞有丝分裂过程中染色体形态的变化,选用 (选填“甲”或“乙”)动物肠上皮细胞更合适。
23.(2025高三上·宝应开学考)如图1是单克隆抗体制备流程阶段示意图,图2是植物体细胞杂交过程示意图,据图回答下列问题:
(1) 技术是其它动物细胞工程技术的基础。 技术是植物细胞工程技术的基本技术。
(2)动物细胞融合的实现,体现了细胞膜具有 。假设仅考虑某两个细胞的融合,图1过程中细胞融合可形成 种类型的杂交细胞,选出的杂交瘤细胞既具备骨髓瘤细胞在体外 的特点,又具备淋巴细胞分泌 的特点。
(3)动物细胞融合除了采用物理方法、化学方法外,还可以采用 诱导。
(4)植物体细胞融合成功的标志是 ,其产生与细胞内 (细胞器)有关。
(5)图2中④和⑤过程分别是 和 的过程。如果A,B植物均为二倍体则该杂交植物有 个染色体组。
24.(2025高三上·宝应开学考)种子休眠是抵御穗发芽的一种机制。通过对Ti质粒的改造,利用农杆菌转化法将Ti质粒上的T-DNA随机整合到小麦基因组中,筛选到2个种子休眠相关基因的插入失活纯合突变体。与野生型相比,突变体种子的萌发率降低。小麦基因组序列信息已知。
(1)Ti质粒上与其在农杆菌中的复制能力相关的结构为 。选用图甲中的SmaI对抗除草剂基因X进行完全酶切,再选择SmaI和 对Ti质粒进行完全酶切,将产生的黏性末端补平,补平时使用的酶是 。利用DNA连接酶将酶切后的包含抗除草剂基因X的片段与酶切并补平的Ti质粒进行连接,构建重组载体,转化大肠杆菌;经卡那霉素筛选并提取质粒后再选用限制酶 进行完全酶切并电泳检测,若电泳结果呈现一长一短2条带,较短的条带长度近似为 bp,则一定为正向重组质粒。
(2)为证明这两个突变体是由于T-DNA插入到小麦基因组中同一基因导致的,提取基因组DNA,经酶切后产生含有T-DNA的基因组片段(图乙)。在此酶切过程中,限于后续PCR难以扩增大片段DNA,最好使用识别序列为 (填“4”“6”或“8”)个碱基对的限制酶,且T-DNA中应不含该酶的酶切位点。需首先将图乙的片段 ,才能利用引物P1和P2成功扩增未知序列。PCR扩增出未知序列后,进行了一系列操作,其中可以判断出2条片段的未知序列是否属于同一个基因的操作为 (填“琼脂糖凝胶电泳”或“测序和序列比对”)。
(3)通过农杆菌转化法将构建的含有野生型基因的表达载体转入突变植株,如果检测到野生型基因, (填“能”或“不能”)确定该植株的表型为野生型。
答案解析部分
1.【答案】B
【知识点】蛋白质在生命活动中的主要功能;生物大分子以碳链为骨架;组成细胞的元素和化合物;蛋白质的元素组成
【解析】【解答】A、淀粉的元素组成只有C、H、O,不含N,A错误;
B、生物膜的主要成分是磷脂双分子层和蛋白质,此外还可能含胆固醇和糖类,B正确;
C、淀粉是植物细胞的主要储能物质,蛋白质是生命活动的主要承担者,功能包括催化、运输、免疫等,一般不作为储能物质,C错误;
D、淀粉是由葡萄糖聚合而成的多糖,属于生物大分子,磷脂是由甘油、脂肪酸和磷酸等组成的小分子化合物,不属于生物大分子,D错误。
故选B。
【分析】蛋白质、磷脂和淀粉的共同点主要包括:元素组成均含C、H、O,均为有机物,是生物体的重要组成成分,由基本结构单元构成(氨基酸、甘油+脂肪酸、葡萄糖),可在细胞内合成和分解,参与细胞结构或代谢功能。
不同点:蛋白质和磷脂含N,淀粉不含N,淀粉是储能物质,蛋白质和磷脂一般不作为储能物质;磷脂不是生物大分子,而蛋白质和淀粉是。
2.【答案】D
【知识点】质壁分离和复原;观察细胞的有丝分裂;检测脂肪的实验;观察叶绿体、线粒体、细胞质流动实验
【解析】【解答】A、检测生物组织中的脂肪时,并非将装片浸泡在体积分数50%的酒精中,而是在苏丹Ⅲ或苏丹Ⅳ染液染色后,用吸水纸吸去染液,再滴加1-2滴体积分数50%的酒精洗去浮色,A不符合题意;
B、制作根尖有丝分裂装片时,为获取分裂旺盛的分生区细胞,应剪取洋葱根尖2-3mm左右,而非2-3cm,过长会包含伸长区、成熟区细胞,影响观察效果,B不符合题意;
C、植物细胞处于质壁分离状态时,光学显微镜下可观察到中央液泡大小变化、原生质层位置,但细胞膜属于亚显微结构,无法通过光学显微镜清晰观察,C不符合题意;
D、观察叶肉细胞的叶绿体时,低倍镜视野范围大,便于快速找到目标叶肉细胞,找到后再换高倍镜,可更清晰地观察叶绿体的形态和分布,D符合题意。
故答案为:D。
【分析】(1)低倍镜的作用是快速定位目标,高倍镜用于精细观察;换高倍镜前需将目标移至视野中央,换后不可调节粗准焦螺旋,仅调节细准焦螺旋。
(2)不同实验对材料的选取和处理有特定要求,如根尖有丝分裂实验需选取2-3mm的分生区,是因为该区域细胞分裂能力强,易观察到各分裂时期细胞。
(3)脂肪鉴定中50%酒精的作用是洗去浮色,避免染液颜色干扰实验结果,此类特定试剂的作用需准确记忆。
(4)光学显微镜可观察到显微结构(如细胞、液泡、叶绿体等),亚显微结构(如细胞膜、核糖体等)需借助电子显微镜才能观察到,二者的区分是实验观察类题目的常见考点。
3.【答案】A
【知识点】细胞器之间的协调配合
【解析】【解答】A、无细胞体系中仅用分离纯化的核糖体(游离状态)就能合成含肽链P的多肽,说明IgG轻链的合成起始于游离型核糖体,后续才可能结合粗面内质网,A符合题意;
B、添加粗面内质网后,翻译产物不含肽链P且长度与成熟IgG一致,推测肽链P在粗面内质网内被剪切去除,B不符合题意;
C、肽链P仅在未结合内质网时出现,结合后被切除,推测其可能是引导IgG肽链进入粗面内质网的信号肽,C不符合题意;
D、若P肽段(信号肽)功能缺失,IgG肽链无法进入内质网进行加工,后续也不能通过高尔基体分泌到细胞外,D不符合题意。
故答案为:A。
【分析】分泌蛋白合成起始于游离核糖体,信号肽(如肽链P)引导核糖体结合粗面内质网,信号肽随后被剪切,蛋白经内质网、高尔基体加工后分泌到细胞外。信号肽是分泌蛋白靶向运输的关键。
4.【答案】D
【知识点】细胞器之间的协调配合;细胞骨架
【解析】【解答】A、核糖体没有膜结构,不属于“细胞器膜”范畴,VSVG作为膜蛋白,会先在核糖体(无膜)合成,再进入内质网、高尔基体(均有膜)中加工转运,并非在三种细胞器膜之间依次转移,A不符合题意;
B、组蛋白是构成染色体的胞内蛋白,合成后直接参与染色体组装,无需经过内质网、高尔基体的加工转运,其动态变化与图示中分泌蛋白(VSVG-GFP)的转运路径完全不同,不会出现类似曲线,B不符合题意;
C、VSVG-GFP是分泌蛋白,转运过程会经过内质网、高尔基体,但线粒体仅为该过程提供能量,不参与分泌蛋白的驻留与加工,因此不会在线粒体中出现驻留时间曲线,C不符合题意;
D、病毒糖蛋白(VSVG)属于分泌蛋白,其转运依赖囊泡;细胞骨架(如微管)为囊泡运输提供了“轨道”,囊泡可沿着细胞骨架在各细胞结构之间定向转移,D符合题意。
故答案为:D。
【分析】(1)分泌蛋白合成路径:附着核糖体合成→内质网加工→囊泡运输→高尔基体进一步加工→囊泡运输→细胞膜(或分泌到细胞外),整个过程需线粒体供能。
(2)核糖体无膜结构,是蛋白质合成的场所;内质网、高尔基体有膜结构,主要功能是加工和转运蛋白质;线粒体为细胞代谢提供能量,不直接参与分泌蛋白的加工转运。
(3)细胞骨架不仅能维持细胞形态,还与细胞的物质运输(如囊泡转运)、能量转换和信息传递密切相关,是囊泡定向移动的重要支撑。
(4)胞内蛋白(如组蛋白、呼吸酶)合成后直接在细胞内发挥作用,无需内质网和高尔基体加工;分泌蛋白(如抗体、部分激素、病毒糖蛋白)需经过完整的内质网-高尔基体转运路径。
5.【答案】B
【知识点】被动运输
【解析】【解答】A、水分子进出细胞有两种方式:无需载体蛋白的自由扩散,以及通过水通道蛋白的协助扩散。题干明确水通道蛋白参与该过程,因此两种运输方式均存在,A不符合题意;
B、龙胆花开放依赖细胞膨压增大(细胞吸水膨胀)。正常温度、光照下,水通道蛋白活性增强,水分子大量进入细胞,细胞膨压逐渐增大,推动花冠开放,B符合题意;
C、光照会促进Ca2+进入细胞,激活蛋白激酶使水通道蛋白磷酸化(活性增强)。黑暗条件下缺少光照刺激,水通道蛋白活性降低,细胞吸水变慢,花开放速度会减慢,C不符合题意;
D、蛋白质的磷酸化通常会改变其空间构象,进而影响功能。水通道蛋白磷酸化后运输水的活性增强,推测其构象发生了改变,D不符合题意。
故答案为:B。
【分析】水通道蛋白的磷酸化状态(受温度、光照调控)影响水分子运输效率,进而改变细胞吸水/失水状态,最终导致花冠闭合或开放。
6.【答案】C
【知识点】影响光合作用的环境因素
【解析】【解答】A、实验需遵循单一变量原则。CK组(对照组)无盐胁迫和褪黑素处理,因此需添加与NaCl组、MT组等量的1/2 Hoagland营养液,保证除自变量外其他条件一致,A不符合题意;
B、对比CK组与NaCl组数据可知,两种紫花苜蓿在NaCl(盐胁迫)处理下,净光合速率均低于对照组,说明盐胁迫能降低其光合作用速率,B不符合题意;
C、抗逆性可通过净光合速率和过氧化氢酶含量判断。盐胁迫下,WL903的净光合速率比中苜1号更低,且过氧化氢酶含量也更少(过氧化氢酶可清除活性氧,含量低则抗逆能力弱),因此WL903抗逆性更弱,而非更强,C符合题意;
D、对比NaCl组与MT组(添加褪黑素)可知,MT组的净光合速率和过氧化氢酶含量均高于NaCl组。过氧化氢酶能减少活性氧(如过氧化氢),而活性氧会攻击磷脂分子(光合相关膜结构含磷脂),因此褪黑素可缓解这种损伤,D不符合题意。
故答案为:C。
【分析】(1)高盐环境诱导植物产生活性氧,活性氧攻击磷脂分子(如叶绿体类囊体膜),破坏光合相关膜结构,最终降低光合作用速率。通过提高过氧化氢酶含量,促进活性氧的清除,减少其对光合膜结构的损伤,从而缓解盐胁迫对光合作用的抑制。净光合速率(反映光合能力)和过氧化氢酶含量(反映清除活性氧的能力),两者数值越高,说明植物在盐胁迫下的抗逆性越强。
(2)单一变量原则(仅改变是否加盐、是否加褪黑素)和对照原则(CK组为空白对照,NaCl组与MT组为相互对照),是分析实验选项的关键依据。
7.【答案】B
【知识点】ATP的作用与意义;有氧呼吸的过程和意义;无氧呼吸的过程和意义
【解析】【解答】A、底物水平磷酸化是合成ATP的过程,需要能量输入,而放能反应会释放能量,该过程与放能反应相关联,而非吸能反应,A不符合题意;
B、糖酵解发生在细胞质基质,过程中会进行底物水平磷酸化;三羧酸循环发生在线粒体基质,同样存在底物水平磷酸化,因此这两个场所均可发生该过程,B符合题意;
C、酵母菌是兼性厌氧菌,能进行糖酵解(有底物水平磷酸化);乳酸菌是厌氧菌,只能进行无氧呼吸(核心过程为糖酵解),也能发生底物水平磷酸化,C不符合题意;
D、建立跨膜质子电化学梯度驱动ATP生成,是氧化磷酸化的机制(如有氧呼吸第三阶段),而非底物水平磷酸化的特点,D不符合题意。
故答案为:B。
【分析】底物水平磷酸化直接利用代谢过程中产生的高能化合物(如磷酸烯醇式丙酮酸)的能量合成ATP,无需跨膜质子梯度,发生在细胞质基质(糖酵解)和线粒体基质(三羧酸循环),厌氧和需氧生物均可进行。
8.【答案】B
【知识点】细胞的生物膜系统;有氧呼吸的过程和意义;无氧呼吸的过程和意义;细胞癌变的原因
【解析】【解答】A、丙酮酸转化为乳酸是无氧呼吸的第二阶段,该过程不产生ATP,仅消耗无氧呼吸第一阶段产生的还原氢(NADH),维持无氧呼吸的持续进行,A不符合题意;
B、③过程为无氧呼吸第二阶段,会消耗第一阶段产生的少量还原氢;④过程是有氧呼吸第二、三阶段,其中第二阶段发生在线粒体基质(非生物膜),第三阶段发生在线粒体内膜(生物膜),因此不一定都在生物膜上完成,B符合题意;
C、“瓦堡效应”中,癌细胞无氧呼吸产生ATP的效率远低于有氧呼吸,而其ATP总量与正常细胞无明显差异,因此癌细胞需要摄取更多葡萄糖才能满足能量需求;且癌细胞在有氧条件下可同时进行无氧呼吸(③)和有氧呼吸(④),C不符合题意;
D、①过程是葡萄糖的初步代谢(如转化为五碳化合物或丙酮酸),④过程是有氧呼吸第二、三阶段,二者均是正常细胞生命活动必需的代谢途径,若抑制会影响正常细胞功能,不宜作为药物作用位点,D不符合题意。
故答案为:B。
【分析】无氧呼吸第二阶段不产ATP但消耗还原氢,有氧呼吸第二阶段在基质、第三阶段在膜上进行。癌细胞通过增加葡萄糖摄取量,以低效的无氧呼吸为主、有氧呼吸为辅供能,药物设计需避开正常细胞必需的代谢途径。
9.【答案】D
【知识点】细胞分化及其意义;植物组织培养的过程
【解析】【解答】A、细胞全能性指细胞能发育成完整个体或各种细胞的潜能,而转分化仅是一种分化细胞转变为另一种分化细胞,未体现全能性,A不符合题意;
B、转分化是分化细胞直接转变为另一种分化细胞,脱分化是分化细胞回到未分化状态,二者过程和结果均不同,B不符合题意;
C、胰腺腺泡细胞和胰岛β细胞源于同一受精卵,存在共同的管家基因(如控制呼吸酶合成的基因),因此蛋白质种类不完全不同,C不符合题意;
D、图中指针显示,未成功转分化的细胞中Dnmt3a基因表达量更高,推测其可能抑制转分化。适当降低该基因表达,可减少抑制作用,提升胰岛β细胞的比例,D符合题意。
故答案为:D。
【分析】转分化是分化细胞的类型转变,不涉及全能性或脱分化;同一生物不同分化细胞存在部分相同蛋白质(管家蛋白);特定基因(如Dnmt3a)的表达量会影响转分化效率,通过调控该基因可改变目标细胞比例。
10.【答案】D
【知识点】探究影响酶活性的因素;质壁分离和复原;探究酵母菌的呼吸方式;观察细胞的有丝分裂
【解析】【解答】A、探究植物细胞吸水和失水时,细胞壁伸缩性小,位置几乎不变,无法作为观察指标。实际应通过显微镜观察原生质层的位置、液泡的大小和颜色变化来判断细胞的吸水或失水状态,比如紫色洋葱外表皮细胞失水时液泡变小、颜色变深,A不符合题意;
B、探究酵母菌细胞呼吸方式时,关键是区分有氧呼吸和无氧呼吸产生CO2的量,应观察澄清石灰水的浑浊程度或溴麝香草酚蓝溶液的颜色变化。酵母菌培养液的浑浊程度主要与酵母菌浓度相关,和呼吸方式没有直接关联,不能作为判断依据,B不符合题意;
C、观察根尖分生组织细胞有丝分裂时,解离步骤会用盐酸和酒精杀死细胞,因此无法观察到纺锤丝牵引染色体运动的动态过程。实际只能观察到固定在不同分裂时期的染色体形态和分布,以此判断细胞所处的分裂阶段,C不符合题意;
D、探究温度对α-淀粉酶活性的影响时,淀粉酶活性越高,分解淀粉越彻底。淀粉遇碘变蓝,所以通过滴加碘液后溶液的颜色变化(蓝色深浅),可判断淀粉剩余量,进而反映淀粉酶活性,蓝色越浅说明淀粉酶活性越高,D符合题意。
故答案为:D。
【分析】(1)观察指标需与实验目的直接相关,且现象明显、易观测。比如细胞吸水失水实验,需选择原生质层、液泡等易变化的结构,而非结构稳定的细胞壁。
(2)实验中细胞是否存活会直接影响观察结果。如观察有丝分裂时细胞已死亡,无法观察动态过程;而探究细胞吸水失水时,细胞需保持活性才能出现原生质层的动态变化。
(3)利用物质的特殊反应设计观察指标是常见思路,如淀粉遇碘变蓝、CO2使澄清石灰水浑浊等,需准确记忆这些特性与实验目的的对应关系。
11.【答案】C
【知识点】有丝分裂的过程、变化规律及其意义;精子的形成过程;减数分裂过程中染色体和DNA的规律性变化
【解析】【解答】A、根据图示有丝分裂后期细胞基因型(AaaaBBbb),可推知受精卵基因型为AaBb或aaBb,且①②染色体只含31P(来自卵细胞),说明卵细胞基因型为aB。该卵原细胞基因型为AaBb,不发生互换时,减数分裂也能产生aB基因型的卵细胞,A不符合题意;
B、受精卵在有间期可能发生基因突变(如A突变为a或a突变为A),进而使后期细胞出现AaaaBBbb基因型。精子的基因型可能是Ab或ab,但仅从现有信息无法确定精子形成过程中是否发生基因突变,因为精子基因型也可能由纯合精原细胞(如AAbb或aabb)正常分裂产生,B不符合题意;
C、该动物为二倍体(2n=4),图示细胞处于有丝分裂后期,染色体数目加倍为8条,含有4个染色体组(二倍体生物有丝分裂后期染色体组数目是体细胞的2倍)。已知①②染色体只含31P(来自卵细胞),其余6条染色体来自精子(DNA被32P全部标记,有丝分裂中DNA半保留复制,仍含32P),因此含32P的染色体共6条,C符合题意;
D、由受精卵基因型可推知精子基因型为Ab或ab。若产生该精子的精原细胞是纯合子,则精原细胞基因型可能为AAbb(产生Ab精子)或aabb(产生ab精子),并非只有aabb一种可能,D不符合题意。
故答案为:C。
【分析】(1)减数分裂和有丝分裂中,DNA复制为半保留复制。若亲代DNA被32P标记,在31P培养液中复制后,子代DNA会含32P和31P(仅第一次复制后)或部分含32P(多次复制后),可通过标记情况判断染色体来源(如本题中①②只含31P,确定来自卵细胞)。
(2)二倍体生物体细胞含2个染色体组,有丝分裂后期染色体数目加倍,染色体组数目也加倍(为4个),判断依据是“形态大小相同的染色体有几条,就含几个染色体组”。
(3)结合细胞分裂时期(有丝分裂后期染色体数目加倍,基因型为体细胞的2倍),可反向推导受精卵基因型;再根据染色体标记情况区分父母方染色体,进而判断配子基因型及可能的变异类型(如基因突变,本题中无交叉互换的必然证据)。
12.【答案】C
【知识点】植物组织培养的过程;植物细胞工程的应用
【解析】【解答】A、愈伤组织的诱导阶段不需要光照。光照会促进细胞分化,不利于未分化的愈伤组织形成,因此诱导愈伤组织时应处于避光环境,A不符合题意;
B、胰蛋白酶用于动物细胞培养,作用是分解细胞间的蛋白质,使组织分散成单个细胞。植物细胞培养中,细胞壁的存在使细胞间连接方式不同,无需用胰蛋白酶,直接通过振荡等方式即可从愈伤组织中获得单个细胞,B不符合题意;
C、植物细胞培养过程中,愈伤组织细胞分裂旺盛,易受培养条件(如温度、培养基成分)影响发生基因突变。只有筛选出紫草宁产量高的突变体,才能用于制备生物反应器,提高生产效率,C符合题意;
D、紫草宁属于次生代谢物。初生代谢物是细胞基本生命活动(如呼吸、光合作用)必需的产物(如糖类、氨基酸);而次生代谢物并非细胞生存必需,通常具有特定生理功能(如抗菌、抗肿瘤),紫草宁符合次生代谢物的特征,D不符合题意。
故答案为:C。
【分析】(1)愈伤组织诱导阶段需避光、无菌,且培养基中生长素和细胞分裂素比例适宜(利于脱分化);分化阶段则需光照(促进叶绿素合成)。
(2)动物细胞需用胰蛋白酶分散,植物细胞因有细胞壁,无需该步骤;植物细胞培养可利用愈伤组织生产次生代谢物,动物细胞培养常用于生产蛋白质类产物(如抗体)。
(3)植物细胞培养中,利用细胞的全能性和突变率,通过筛选高产突变体,可优化次生代谢物的生产流程,这是生物反应器制备的关键步骤。
13.【答案】C
【知识点】动物胚胎发育的过程;胚胎移植;体外受精
【解析】【解答】A、卵裂期细胞分裂速度快,细胞数量不断增加,但胚胎总体积基本不变,因此单个细胞的体积随分裂次数增加而不断减小,A不符合题意;
B、囊胚的内细胞团细胞具有全能性,可发育成动物体的任何组织器官;滋养层细胞主要发育成胎盘和胎膜,B不符合题意;
C、胚胎发育早期(从受精卵卵裂到囊胚孵化前),胚胎始终包裹在透明带内,避免与母体组织直接接触,处于游离状态,C符合题意;
D、试管动物的培育核心是体外受精(精子和卵子在体外结合),再经早期胚胎培养和胚胎移植获得后代,不涉及体内受精,D不符合题意。
故答案为:C。
【分析】卵裂期的细胞体积变化、囊胚的结构与功能分化、胚胎发育的透明带包裹阶段,以及试管动物的技术流程,是理解该题的关键。
14.【答案】A
【知识点】细胞融合的方法;单克隆抗体的制备过程;单克隆抗体的优点及应用;体液免疫
【解析】【解答】A、浆细胞具有“单克隆性”,一种浆细胞只能识别一种抗原并分泌一种对应的抗体。同时注射3种抗原,会刺激不同的B细胞分别增殖分化为3种不同的浆细胞,分别分泌抗HER2、抗CD3、抗CD28的三种单抗,而非直接产生能结合三种抗原的三抗。三抗是后续将三种单抗在体外解偶联后重新偶联形成的,并非浆细胞直接分泌,A符合题意;
B、抗原—抗体杂交依赖“特异性结合”原理。三抗能同时结合HER2、CD3、CD28三种抗原,因此筛选时需用这3种相应抗原蛋白,只有能与三种抗原均结合的分子才是目标三抗,B不符合题意;
C、动物细胞融合与植物原生质体融合的诱导方法存在差异。灭活的病毒(如仙台病毒)是动物细胞融合特有的诱导剂,可促进B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合;而植物原生质体融合常用物理(如电融合)或化学(如聚乙二醇)方法,不使用灭活病毒,C不符合题意;
D、单抗只有一个特异性抗原结合位点,而三抗由三种单抗重新偶联形成,拥有三个结合位点(分别结合HER2、CD3、CD28),相比单抗增加了两个位点。其可同时连接癌细胞(HER2)和T细胞(CD3、CD28),更高效地激活T细胞杀伤癌细胞,因此杀伤能力更强,D不符合题意。
故答案为:A。
【分析】(1)一种浆细胞仅针对一种抗原表位,分泌一种抗体,这是“单克隆抗体”制备的理论基础,也是三抗无法由浆细胞直接分泌的关键原因。
(2)利用抗体的特异性,通过对应抗原筛选目标抗体,若目标抗体能结合多种抗原(如三抗),则需同时使用多种抗原进行检测。
(3)动物细胞融合可采用灭活病毒诱导,植物原生质体融合无此方法,二者均可用物理、化学方法诱导。
(4)相比单抗,多特异性抗体(如三抗)可结合多个靶点,能更精准地连接效应细胞(如T细胞)与靶细胞(如癌细胞),增强靶向性和杀伤效率。
15.【答案】A
【知识点】PCR技术的基本操作和应用;DNA的粗提取和鉴定
【解析】【解答】A、DNA不溶于冷酒精,蛋白质等杂质能溶于酒精,加入冷酒精后DNA会析出形成白色丝状物,离心法可快速分离收集DNA,A符合题意;
B、PCR缓冲液中需适宜浓度的Mg2+,其作用是激活DNA聚合酶并稳定引物与模板结合,浓度过高会导致非特异性扩增增加,B不符合题意;
C、二苯胺鉴定DNA的操作中,需先将白色丝状物溶解在2mol/L NaCl溶液中,再加入二苯胺试剂进行沸水浴,直接加入丝状物会因DNA未溶解无法充分反应,C不符合题意;
D、DNA电泳指示剂需在加样时与DNA样品混合后加入凝胶加样孔,用于指示电泳进度,若加入冷却的琼脂糖溶液中,会随凝胶凝固分散,无法发挥指示作用,D不符合题意。
故答案为:A。
【分析】DNA粗提取的关键原理是DNA不溶于冷酒精但溶于2mol/L NaCl溶液,蛋白质等杂质则相反,利用这一特性可实现DNA与杂质的初步分离。PCR技术中,缓冲液的成分需严格控制,Mg2+的浓度会影响DNA聚合酶的活性和引物结合的特异性,适宜浓度是反应顺利进行的关键。二苯胺鉴定DNA的过程中,DNA需先溶解在特定浓度的NaCl溶液中,才能与二苯胺在沸水浴条件下发生显色反应。DNA电泳时,指示剂的作用是追踪DNA的迁移轨迹,其使用方式需配合加样步骤,确保指示效果。
16.【答案】B,C
【知识点】蛋白质变性的主要因素;糖类的种类及其分布和功能;脂质的种类及其功能;组成细胞的元素和化合物
【解析】【解答】A、钙、磷、氮属于大量元素,铁是微量元素,组成细胞的元素大多以化合物形式存在,A不符合题意;
B、蟹壳的主要成分之一是几丁质,几丁质能与重金属离子结合,可用于废水处理,同时其具有良好的生物相容性,可用于制作人工皮肤,B符合题意;
C、秋季母蟹黄多油满,原因是脂肪含量较高,而脂肪是细胞内主要的储能物质,能储存大量能量,C符合题意;
D、高温会破坏蛋白质的空间结构,使蛋白质变得松散,更容易被蛋白酶水解,但不会断裂肽键,肽键的断裂需要蛋白酶或肽酶的催化,D不符合题意。
故答案为:BC。
【分析】元素分为大量元素和微量元素,需准确区分类别;几丁质作为多糖具有特定应用价值;脂肪是细胞主要储能物质;高温影响蛋白质空间结构而非肽键,这是蛋白质消化特性的关键。
17.【答案】B,C
【知识点】有氧呼吸的过程和意义;细胞的凋亡;细胞凋亡与细胞坏死的区别
【解析】【解答】A、细胞色素c主要分布在线粒体内膜,参与有氧呼吸第三阶段([H]与氧气结合生成水),而丙酮酸的分解是有氧呼吸第二阶段(发生在线粒体基质),A不符合题意;
B、根据机理图,细胞损伤会导致线粒体膜通透性改变,细胞色素c释放到细胞质基质后与蛋白A结合,进而激活C-9酶、C-3酶,最终引起细胞凋亡,B符合题意;
C、活化的C-3酶能作用于线粒体,加速细胞色素c释放,而更多细胞色素c会进一步激活更多凋亡相关酶,放大凋亡信号,符合正反馈调节“加强初始变化”的特点,C符合题意;
D、图示中ATP是C-9酶前体活化的必需条件,减少ATP供给会抑制凋亡过程,可能引发细胞坏死;增加ATP供给会促进凋亡,而非抑制,D不符合题意。
故答案为:BC。
【分析】细胞色素c是线粒体参与凋亡的关键分子,其释放是凋亡启动的重要步骤;正反馈调节可加速凋亡进程,ATP为凋亡相关酶的活化提供能量,这些机制共同调控细胞凋亡的发生。
18.【答案】B,C,D
【知识点】PCR技术的基本操作和应用;基因工程的基本工具(详细)
【解析】【解答】A、限制酶切割DNA会断裂磷酸二酯键,使每个DNA片段两端各产生1个游离磷酸基团。结合酶切结果,A和B同时处理后得到4个DNA片段,共产生8个游离磷酸基团,A不符合题意;
B、图2中A+B共切出现3500、4500、500碱基对的条带,总长度为8500。图1中总长度为8500,结合单独酶切结果,可推断X为4500碱基对;单独用A酶切得到500和6000碱基对的条带,对应图1中Y位点切割后的片段,因此Y是限制酶A的酶切位点,B符合题意;
C、DNA电泳中,凝胶浓度影响孔径大小(浓度越高孔径越小,小分子迁移越快),DNA分子越小、构象越紧凑,迁移速率越快,因此迁移速率与凝胶浓度、DNA大小和构象均相关,C符合题意;
D、PCR扩增中,第1次循环产生2条含X片段的长链,第2次循环产生2条完整X片段和2条长链,第3次循环可产生4条完整X片段,因此至少需要3次循环,D符合题意。
故答案为:BCD。
【分析】限制酶切位点的数量决定酶切产物的片段数和游离磷酸基团数;电泳迁移速率受多种因素调控;PCR循环次数与目标片段的扩增效率相关,需结合片段特异性引物设计判断循环次数。
19.【答案】A,C
【知识点】动物细胞培养技术;胚胎干细胞及其应用
【解析】【解答】A、动物细胞培养时,5%CO2的恒温培养箱是标准条件。CO2的核心作用是维持培养液的pH稳定,满足细胞代谢需求,A符合题意;
B、步骤②的培养体系中仅含小鼠胚胎成纤维细胞,不存在免疫细胞,慢病毒载体不会受到免疫攻击,因此不会因免疫作用降低感染效率,B不符合题意;
C、饲养层细胞的重要功能是分泌生长因子,为培养的细胞(如成纤维细胞)提供生长、增殖所需的信号和营养支持,助力其脱分化形成iPS细胞,C符合题意;
D、步骤④是成纤维细胞脱分化形成iPS细胞,实质是基因表达模式的重编程,打破原有分化状态;而基因的选择性表达是细胞分化、功能专门化的过程,与脱分化相反,D不符合题意。
故答案为:AC。
【分析】动物细胞培养需严格控制气体环境(O2供能、CO2调pH),饲养层细胞为细胞脱分化提供关键支持,脱分化与分化的本质是基因表达的不同调控模式。
20.【答案】(1)脂质;胆固醇属于脂质,不溶于水,需与载脂蛋白结合形成脂蛋白(如LDL)才能在血液中运输
(2)内质网、高尔基体;生物膜;结构和功能
(3)溶酶体;氨基酸;细胞膜(或生物膜)
(4)快;快;慢
【知识点】其它细胞器及分离方法;细胞器之间的协调配合;细胞的生物膜系统;脂质的种类及其功能
【解析】【解答】(1)胆固醇属于固醇,而固醇是脂质的子类。血液的主要成分是水,胆固醇作为脂质不溶于水,无法直接运输,必须与载脂蛋白结合形成脂蛋白(如LDL),才能在血液中移动。
(2)LDL受体是细胞膜上的蛋白质,其合成始于核糖体,随后进入内质网进行初步加工(如折叠、糖基化),再通过囊泡运输到高尔基体进行进一步修饰和分类,最终转运到细胞膜。这一过程中,内质网、高尔基体、细胞膜通过囊泡连接,既体现了生物膜系统在结构上的联系(膜结构相互关联),也体现了在功能上的协同(共同完成蛋白质加工运输)。
(3)LDL颗粒进入细胞后,会被包裹在囊泡中,囊泡与溶酶体融合。溶酶体内含多种水解酶,可将LDL中的蛋白质分解为氨基酸,同时释放出胆固醇。胆固醇作为动物细胞膜的重要组成成分,能维持细胞膜的流动性和稳定性,因此可参与细胞膜(或生物膜)的构建。
(4)血清中含外源胆固醇。正常细胞(a)失去外源来源后,需加快自身合成以维持含量,故速度为“快”;FH患者(b)因LDL受体缺陷,本就无法利用外源胆固醇,只能依赖自身合成,去除血清后合成速度仍为“快”。正常细胞(c)可通过LDL受体吸收LDL中的胆固醇,外源充足则自身合成减慢,故速度为“慢”;FH患者因受体缺陷无法利用LDL,合成速度仍为“快”。
【分析】(1)脂质不溶于水,需与蛋白质结合形成脂蛋白(如LDL、HDL)才能在血液中运输。
(2)膜蛋白的加工流程:核糖体(合成)→内质网(初加工)→高尔基体(再加工)→细胞膜/其他部位,依赖生物膜系统的结构与功能联系。
(3)溶酶体功能:含水解酶,可分解衰老、损伤的细胞器,或外来的异物(如LDL颗粒)。
(4)胆固醇的双重来源:人体可通过食物获取(外源),也可自身合成(内源),外源充足时会抑制内源合成,受体缺陷会导致内源合成持续加快(如FH患者)。
(1)胆固醇属于脂质类物质(脂质包括脂肪、磷脂、固醇,固醇又分为胆固醇、性激素、维生素D等)。 在血液中必须以LDL形式运输,原因是胆固醇属于脂质,不溶于水,需与载脂蛋白结合形成脂蛋白(如LDL),才能在水溶性的血液中运输。
(2)LDL受体是膜蛋白,其合成与加工过程为:先在核糖体合成,然后进入内质网进行初步加工,再通过囊泡运输到高尔基体进行进一步加工,最终转移至细胞膜上发挥功能。 这一过程体现了生物膜系统在结构和功能上的联系(内质网、高尔基体、细胞膜通过囊泡实现结构联系,且功能上协同完成蛋白质的加工与运输)。
(3)携带胆固醇的LDL颗粒进入细胞后,在细胞器[4]溶酶体的作用下分解释放氨基酸和胆固醇(LDL的蛋白质部分被溶酶体中的水解酶分解为氨基酸)。 胆固醇在细胞内可以参与细胞膜(或生物膜)的构建(细胞膜的主要成分包括脂质,胆固醇是动物细胞膜的重要组成成分)。
(4)常规条件下,正常细胞可从血清中获取胆固醇,自身合成速度慢,FH患者LDL受体缺陷,无法从血清获取胆固醇,需自身快速合成;去除血清成分后,正常细胞失去外源胆固醇来源,自身合成速度会加快,FH患者本就依赖自身合成,去除血清后合成速度还是快;无血清培养基中加入LDL后,正常细胞可通过LDL受体吸收胆固醇,自身合成速度会减慢,FH患者因LDL受体缺陷,加入LDL也无法利用,仍依赖自身快速合成。
21.【答案】(1)溶解度;H2O;NADPH和ATP;光能→电能→化学能;O2
(2)大于
(3)强;高温、干旱条件下,气孔部分关闭,叶片内CO2浓度低;玉米和小麦相比含有酶1,可以固定低浓度的CO2,正常进行暗反应(光合作用)。
(4)小于;大于;红薯
【知识点】叶绿体色素的提取和分离实验;影响光合作用的环境因素;光合作用和呼吸作用的区别与联系;光合作用综合
【解析】【解答】(1)纸层析法的原理是“色素在层析液中溶解度不同,溶解度高的扩散快”,因此滤纸条上色素带的位置可反映溶解度大小。PSⅡ是光解水的关键复合体,水(H2O)光解时释放e-,因此e-的最初供体是H2O。光反应中,电子流驱动ADP和Pi合成ATP,同时促使NADP+与H+、e-结合形成NADPH,故生成NADPH和ATP。能量转换路径为:光能先转化为电子的电能,再转化为ATP和NADPH中活跃的化学能,即光能→电能→化学能。有氧呼吸中,H+和e-(最终载体为NADH、FADH2)与氧气结合生成水,因此最终受体是O2。
(2)表中数据显示,d光强下玉米的氧气释放速率(净光合速率)大于小麦。图1中d光强下,玉米和小麦的P/R(总光合/呼吸)比值相等,即(玉米净光合+玉米呼吸)/玉米呼吸=(小麦净光合+小麦呼吸)/小麦呼吸,化简得“玉米净光合/玉米呼吸=小麦净光合/小麦呼吸”。因玉米净光合>小麦净光合,可推出玉米呼吸>小麦呼吸,结合“总光合=净光合+呼吸”,最终得出玉米总光合速率大于小麦。
(3)酶1(PEP羧化酶)可固定低浓度CO2,酶2(RuBP羧化酶)不能,说明酶1固定CO2的能力强于酶2。高温干旱时,植物气孔部分关闭,叶片内CO2浓度降低。玉米因有酶1,可高效固定低浓度CO2,保证暗反应正常进行;小麦无酶1,CO2供应不足会抑制暗反应,因此玉米更适应该环境。
(4)原实验温度为30℃(红薯呼吸最适温度,光合最适温度为25℃)。降温至25℃时,红薯光合增强、呼吸减弱,只需更低光照即可使光合=呼吸,故光补偿点小于1 klx。光照3 klx时,红薯达到光饱和点,净光合=11,呼吸=6,真正光合=11+6=17;马铃薯未达光饱和点(光饱和点9 klx),且3 klx是其光补偿点(光合=呼吸),真正光合=0+15=15,故红薯真正光合大于马铃薯。红薯的光补偿点(1 klx)和光饱和点(3 klx)均低于马铃薯,说明其在弱光下即可达到光合=呼吸且实现最大光合,更适合弱光环境。
【分析】(1)纸层析法依据溶解度差异,滤纸条从上到下为“胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b”。
(2)水的光解(产生O2、H+、e-)和ATP、NADPH合成,能量转换为“光能→电能→化学能”。
(3)C4植物(如玉米)含PEP羧化酶,可高效固定低浓度CO2,适应高温干旱;C3植物(如小麦)依赖RuBP羧化酶,CO2利用率低。
(4)真正光合速率=净光合速率(CO2吸收量)+呼吸速率(黑暗中CO2释放量);光补偿点是“光合=呼吸”的光照强度,光饱和点是净光合不再随光照增加的光照强度。
(1) 在叶绿体中的不同色素在层析液中的溶解度不同,溶解度高的随层析液在滤纸上扩散的快,溶解度低的随层析液在滤纸上扩散的慢,故可以根据滤纸条上色素带的位置判断4种色素在层析液中溶解度的大小。叶绿素a在光能激发下会失去电子,并从水中获取电子使水分解产生氧气。电子在类囊体膜上形成电子流,并由电子流驱动生成NADPH和ATP,据此可知在光反应过程中,能量类型的转换过程是光能一电能→ATP和NADPH中的活跃的化学能。 在有氧呼吸过程中产生的H+和e-,与NAD+生成NADH,NADH与氧气反应生成水。
(2)结合表中信息分析,在图1中的d光强下,玉米的氧气释放速率大于小麦的氧气释放速率,说明玉米的净光合速率大于小麦叶的净光合速率,在d光照强度下,玉米的总光合速率与呼吸速率的比值=小麦的总光合速率与呼吸速率的比值,已知总光合速率=净光合速率+呼吸速率,可得方程式(玉米的净光合速率+玉米的呼吸速率)/玉米的呼吸速率=(小麦的净光合速率+小麦的呼吸速率)/小麦的呼吸速率,可转化为玉米的净光合速率/玉米的呼吸速率=小麦的净光合速率/小麦的呼吸速率,已知玉米的净光合速率大于小麦叶的净光合速率,说明玉米的呼吸速率也大于小麦的呼吸速率,故玉米叶的总光合速率大于小麦叶的总光合速率。
(3)酶1可以固定低浓度的CO2形成C4,酶2对低浓度的CO2没有固定能力,因此酶1固定CO2的能力比酶2强。小麦叶肉细胞没有酶1催化生成C4的过程,高温、干旱条件下,气孔部分关闭,叶片内CO2浓度低,玉米和小麦相比含有酶1,可以固定低浓度的CO2,正常进行暗反应(光合作用),因此与小麦相比,玉米更适应高温、干旱环境。
(4)①25℃条件下,光合作用因为温度变得适宜而增强,同时红薯的呼吸速率下降,故测得红薯光补偿点变小,即会“小于”1klx。②实验条件下,光照强度为3kkx时,红薯的真正光合速率为11+6=17,而马铃薯在该条件下的总光合速率为15(此时净光合速率为0),可见红薯的真光合速率大于马铃薯的真正光合速率。 ③据表中数据分析,红薯与马铃薯两种植物,红薯较适合生活在弱光环境中,因为红薯光补偿点和饱和点均低于马铃薯,因而更适合在弱光下生存。
22.【答案】(1)G1、G2;M;S;1
(2)3
(3)S;2.2;M;12→24→12;7.4;甲
【知识点】细胞周期;有丝分裂的过程、变化规律及其意义
【解析】【解答】(1)RNA聚合酶催化转录(合成RNA),而转录的目的是为翻译提供模板(合成蛋白质)。G1期为DNA复制做物质准备(合成蛋白质、RNA),G2期为分裂期做准备(同样合成相关蛋白质、RNA),因此RNA聚合酶主要作用于G1、G2期。纺锤体形成于有丝分裂前期,属于M期。表格显示,CDK2在G1/S转换和S期发挥作用,若其基因缺失,细胞无法从G1期进入S期,将阻抑细胞进入S期。检验点1监控G1→S的转换,因此主要激活检验点1。
(2)表格显示,CDK1调控G2→M转换(G2期和M期)。当DNA损伤时,CDK1复合物无法进入细胞核,阻止细胞从G2期进入M期,而监控G2→M转换的是检验点3,因此激活的检验点最可能是3。
(3)①胸苷是DNA合成的原料,仅S期细胞进行DNA复制,因此处于S期的细胞会被标记。S期结束后细胞进入G2期(时长2.2h),G2期结束后进入M期,因此最快约2.2h后检测到被标记的M期细胞。
②从“刚出现标记M期细胞”到“标记M期细胞占比最大”,意味着所有处于M期的细胞均为被标记的细胞,该过程经历的是一个完整的M期,故时间为M期时长。甲动物体细胞染色体数为12,M期(分裂期)中,后期着丝粒分裂使染色体数加倍(24),末期细胞缢裂后恢复为12,因此染色体数变化为12→24→12。
③过量胸苷会抑制S期细胞,其他时期细胞继续运转。最终所有细胞停留在S期的时间,等于“最后进入S期的细胞所经历的非S期时长”,即G1+M+G2=3.4+1.8+2.2=7.4h。
④选择标准是“分裂期占细胞周期比例高”,比例越高,视野中分裂期细胞越多,越易观察。甲细胞分裂期比例=1.8÷(3.4+7.9+2.2+1.8)=0.12,乙细胞=2.4÷24=0.1,甲的比例更高,因此选用甲动物肠上皮细胞。
【分析】(1)G1期:DNA复制前准备(合成蛋白质、RNA);S期:DNA复制;G2期:分裂期准备(合成蛋白质、RNA);M期:分裂期(前期形成纺锤体、后期染色体加倍等)。
(2)调控因子作用:CDK2调控G1→S和S期,CDK1调控G2→M;检验点监控各时期转换(1:G1→S,2:S期,3:G2→M,4:M期)。
(3)放射性标记实验:胸苷标记S期(DNA复制),追踪标记细胞的运转可推算各时期时长;抑制S期时,细胞最终停留在S期的时间=G1+M+G2。
(1)图甲表示细胞分裂分为:DNA合成前期(G1期)、DNA合成期(S期)与DNA合成后期(G2期),分裂期(M期);RNA聚合酶催化转录过程,G1、G2期都要合成蛋白质,因此,RNA聚合酶主要作用于细胞周期的G1、G2期,纺锤体形成于有丝分裂前期。根据表格分析可知细胞周期从G1期向S期过渡时,调控因子CDK2增多,若调控因子CDK2基因缺失,将阻抑细胞进入S期,主要激活检验点是1。
(2)根据表格分析可知,CDK1出现于G2期,主要是促进G2期向M期转换,若DNA损伤导致CDK1形成的复合物滞留在细胞质中,不能进入细胞核内发挥作用,阻止细胞进入下一时期,说明DNA损伤发生在G2期,可以推测激活的检验点最可能是图甲中的3。
(3)①短时间放射性胸苷标记只标记到S期细胞;周期图(乙)显示S期结束到进入M期约需G2时长2.2 h,故最快2.2 h后能检测到标记的M期细胞;
②从刚出现有标记的M期细胞,到达有标记的M期细胞达到最大值,则说明其时间经历的是一个M期的时间;由于该细胞中含有12条染色体,且M期为细胞分裂期(包含前期、中期、后期和末期四个时期),其染色体的数量变化是先加倍后减半,即:12→24→12;
③由题意可以知道:因为加入胸苷后只抑制了处于S期的细胞,而其他时期的细胞都不受其影响,则随着时间的推移,原来处于G1期的细胞先进入S期并被抑制停留在S期,然后是M期的细胞,最后是处于G2期的细胞,所以到细胞都停留在S期的时间为G1+M+G2,即为7.4小时;
④观察细胞分裂过程中染色体形态、数目的变化,不仅要选择细胞周期短的细胞,更要选择分裂期在整个细胞周期中所占的比例相对较大的细胞,这样才更容易观察到实验现象。甲细胞分裂期在细胞周期中所占的比例为1.8÷(3.4+7.9+2.2+1.8)≈0.12,乙细胞的分裂期在细胞周期中所占的比例为2.4÷24=0.1,即甲细胞分裂期在细胞周期中所占的比例大,在视野中细胞数多,易观察,因此若要在显微镜下观察细胞有丝分裂过程中染色体形态的变化,选用甲动物肠上皮细胞更合适。
23.【答案】(1)动物细胞培养;植物组织培养
(2)流动性;3;快速大量增殖(无限增殖);特异性(专一的)
(3)灭活的病毒
(4)形成新的细胞壁;高尔基体
(5)脱分化;再分化;四
【知识点】细胞膜的结构特点;植物组织培养的过程;植物体细胞杂交的过程及应用;动物细胞培养技术;细胞融合的方法
【解析】【解答】(1)动物细胞培养技术为所有动物细胞工程(如融合、单克隆抗体制备)提供活细胞材料,是其他动物细胞工程技术的基础。植物组织培养技术可实现植物细胞的全能性,无论是体细胞杂交后的杂种植株培育,还是植物快速繁殖,都依赖该技术,因此是植物细胞工程的基本技术。
(2)动物细胞融合依赖细胞膜的流动性,使不同细胞的膜能融合在一起,故第一空为流动性。仅考虑两个细胞融合时,会形成三种融合细胞:骨髓瘤细胞自身融合、淋巴细胞自身融合、骨髓瘤细胞与淋巴细胞融合,共3种类型。杂交瘤细胞需同时具备两种亲本细胞的优势:骨髓瘤细胞能在体外快速大量增殖(无限增殖),淋巴细胞能分泌特异性(专一的)抗体。
(3)动物细胞融合的诱导方法包括物理法(如离心、电融合)、化学法(如PEG),还有植物细胞融合没有的生物法——灭活的病毒(如仙台病毒)。
(4)植物原生质体融合后,需形成新的细胞壁才能成为完整细胞,这是融合成功的标志。植物细胞中,高尔基体与细胞壁的合成直接相关(高尔基体产生的囊泡携带细胞壁成分,聚集成细胞板并发育为细胞壁),因此与该过程有关的细胞器是高尔基体。
(5)图2中,④是将融合后的原生质体培育为愈伤组织(未分化细胞团),属于脱分化;⑤是将愈伤组织培育为完整植株,属于再分化。A、B植物均为二倍体(各含2个染色体组),杂种植株的染色体组为两者之和,即4个。
【分析】(1)动物细胞工程核心:
基础技术:动物细胞培养;
融合特点:可通过灭活病毒诱导,杂交瘤细胞兼具“无限增殖”和“分泌特异性抗体”能力。
(2)植物细胞工程核心:
基础技术:植物组织培养(脱分化→再分化);
融合标志:形成新细胞壁(依赖高尔基体),杂种植株染色体组为双亲之和。
(1)动物细胞工程:是指以动物细胞、细胞器或早期胚胎为研究对象,应用细胞生物学和分子生物学原理和方法,对其进行培养、繁殖、人工操作等,使其产生人们所需的生物学特征,获得人类所需的生物产品、创造新的细胞类型或动物品种的一门综合科学,动物细胞培养技术是其它动物细胞工程技术的基础;植物组织培养技术广义又叫离体培养,是植物细胞工程技术的基本技术。
(2)由于细胞膜具有一定的流动性,因此动物细胞能够融合;假设仅考虑某两个细胞的融合,上图过程中细胞融合可形成两个骨髓瘤细胞融合、两个淋巴细胞融合、一个淋巴细胞和一个骨髓瘤细胞融合,共3种类型的杂交细胞;选出的杂交瘤细胞既具备骨髓瘤细胞在体外快速大量增殖(无限增殖)的特点,又具备淋巴细胞分泌特异性(专一的)抗体的特点。
(3)动物细胞融合除了采用物理方法(电融合)、化学方法(PEG诱导)外,还可以采用灭活的病毒诱导。
(4)植物体细胞融合(原生质体进行融合)成功的标志是形成新的细胞壁(完整的植物细胞有细胞壁);植物细胞壁的形成与高尔基体有关,高尔基体形成囊泡,囊泡聚集成细胞板,进而发展成细胞壁。
(5)图中④为脱分化形成愈伤组织(没有发生分化,只是一团薄壁细胞);⑤为愈伤组织再分化(分裂分化)形成植物体;植物体细胞杂交形成的杂种植株细胞中的遗传物质是两个亲本的遗传物质之和,如果A,B植物均为二倍体,则该杂交植物有2+2=4个染色体组。
24.【答案】(1)复制原点;XbaI;DNA聚合酶;SmaI和SpeI;550bp
(2)4;环化;测序和序列比对
(3)不能
【知识点】PCR技术的基本操作和应用;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】(1)复制原点是DNA复制的起始位点,直接决定Ti质粒在农杆菌中的复制能力。抗除草剂基因X用SmaI(平末端)酶切,Ti质粒需用SmaI(切割目的基因插入区域)和XbaI(避免目的基因反向连接,且不破坏启动子/终止子)酶切;XbaI产生黏性末端,需DNA聚合酶补平(通过添加脱氧核苷酸使末端平整)。正向重组质粒用SmaI和SpeI酶切后,较短片段为抗除草剂基因内部特定区域,长度约550bp,通过电泳可区分正向与反向重组。
(2)识别4个碱基的限制酶酶切位点更多,切割后片段更小,避免PCR难以扩增大片段的问题,符合实验需求。已知引物P1、P2对应T-DNA序列,未知序列位于基因组侧端,将片段环化后,引物可沿环状DNA扩增未知区域。琼脂糖凝胶电泳仅能判断片段长度,无法确定碱基序列同源性;测序可获得未知序列,通过比对能明确是否属于同一基因。
(3)基因表达需经历转录、翻译等过程,即使目的基因成功导入,若存在启动子失效、密码子偏好性或表达调控异常等情况,野生型基因可能无法正常表达,因此不能直接推断表型恢复为野生型。
【分析】基因工程是指按照人们的愿望,通过转基因等技术,赋予生物新的遗传特性,从而创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。基因工程是一种DNA操作技术,需要借助限制酶、DNA连接酶和载体等工具才能进行。它的基本操作程序包括:目的基因的筛选与获取、基因表达载体的构建、将目的基因导入受体细胞和目的基因的检测与鉴定。
(1)DNA复制的起点是复制原点,因此Ti质粒上与其在农杆菌中的复制能力相关的结构为复制原点。根据SmaI限制酶识别序列可知,酶切形成的是平末端,若质粒仅用SmaI酶切,抗除草剂基因和质粒可以正向接入也可以反向接入,且无法区分,为了确定是否是正向重组质粒,因此在构建重组质粒时需要用到另一种限制酶,抗除草剂因需要插入到启动子和终止子之间,因此不能选择BamHI,因为该限制酶会破坏终止子,因此可选择XbaI和SmaI进行酶切,XbaI酶切会形成黏性末端,需要用DNA聚合酶聚合脱氧核糖核苷酸单体将产生的黏性末端补平(可使重组质粒最小,同时PstI酶切后产生的黏性末端无法用DNA聚合酶抹平,因为DNA聚合酶只能从3'延伸子链)。利用DNA连接酶将酶切后的包含抗除草剂基因X的片段与酶切并补平的Ti质粒进行连接,构建重组载体,转化大肠杆菌。重组的T-DNA片段上含有一个SmaI酶切位点和一个SpeI酶切位点,可以选择用SmaI和SpeI进行酶切,转录的方向是从模板的3'→5',和质粒对应的方向相同,经过两种酶的酶切后并电泳呈现一长一短2条带,较短的条带长度近似为550bp,若反向接,较短的条带长度近似为200bp。
(2)由于后续PCR难以扩增大片段DNA,所以最好选择识别序列为4个碱基的限制酶,原因是识别序列越短,酶切位点越多,切割产生的片段可能越小,更有利于后续的PCR扩增。由于引物是根据已知序列设计的,但此时需要扩增未知序列,因此可以将图乙的片段环化,这样就可以利用现有引物扩增出未知序列。为了确定未知序列是否是同一基因,需要准确比对其上的碱基序列,因此对同一个基因的操作为测序和序列比对。
(3)突变植株成功导入野生型基因,但野生型基因未必可以正常表达,因此不能确定该植株的表型为野生型。
1 / 1江苏省扬州市宝应县2025-2026学年高三上学期期初检测生物试题
1.(2025高三上·宝应开学考) 关于蛋白质、磷脂和淀粉,下列叙述正确的是( )
A.三者组成元素都有C、H、O、N
B.蛋白质和磷脂是构成生物膜的主要成分
C.蛋白质和淀粉都是细胞内的主要储能物质
D.磷脂和淀粉都是生物大分子
【答案】B
【知识点】蛋白质在生命活动中的主要功能;生物大分子以碳链为骨架;组成细胞的元素和化合物;蛋白质的元素组成
【解析】【解答】A、淀粉的元素组成只有C、H、O,不含N,A错误;
B、生物膜的主要成分是磷脂双分子层和蛋白质,此外还可能含胆固醇和糖类,B正确;
C、淀粉是植物细胞的主要储能物质,蛋白质是生命活动的主要承担者,功能包括催化、运输、免疫等,一般不作为储能物质,C错误;
D、淀粉是由葡萄糖聚合而成的多糖,属于生物大分子,磷脂是由甘油、脂肪酸和磷酸等组成的小分子化合物,不属于生物大分子,D错误。
故选B。
【分析】蛋白质、磷脂和淀粉的共同点主要包括:元素组成均含C、H、O,均为有机物,是生物体的重要组成成分,由基本结构单元构成(氨基酸、甘油+脂肪酸、葡萄糖),可在细胞内合成和分解,参与细胞结构或代谢功能。
不同点:蛋白质和磷脂含N,淀粉不含N,淀粉是储能物质,蛋白质和磷脂一般不作为储能物质;磷脂不是生物大分子,而蛋白质和淀粉是。
2.(2025高三上·宝应开学考)关于生物学实验,下列叙述正确的是( )
A.检测生物组织中的脂肪时,将装片浸泡在体积分数50%的酒精中洗去浮色
B.制作根尖有丝分裂装片时,剪取洋葱根尖的长度在2~3cm左右
C.植物细胞处于质壁分离状态时,光学显微镜下能清晰观察到细胞膜结构
D.观察叶肉细胞的叶绿体时,先在低倍镜下找到叶肉细胞再换高倍镜观察
【答案】D
【知识点】质壁分离和复原;观察细胞的有丝分裂;检测脂肪的实验;观察叶绿体、线粒体、细胞质流动实验
【解析】【解答】A、检测生物组织中的脂肪时,并非将装片浸泡在体积分数50%的酒精中,而是在苏丹Ⅲ或苏丹Ⅳ染液染色后,用吸水纸吸去染液,再滴加1-2滴体积分数50%的酒精洗去浮色,A不符合题意;
B、制作根尖有丝分裂装片时,为获取分裂旺盛的分生区细胞,应剪取洋葱根尖2-3mm左右,而非2-3cm,过长会包含伸长区、成熟区细胞,影响观察效果,B不符合题意;
C、植物细胞处于质壁分离状态时,光学显微镜下可观察到中央液泡大小变化、原生质层位置,但细胞膜属于亚显微结构,无法通过光学显微镜清晰观察,C不符合题意;
D、观察叶肉细胞的叶绿体时,低倍镜视野范围大,便于快速找到目标叶肉细胞,找到后再换高倍镜,可更清晰地观察叶绿体的形态和分布,D符合题意。
故答案为:D。
【分析】(1)低倍镜的作用是快速定位目标,高倍镜用于精细观察;换高倍镜前需将目标移至视野中央,换后不可调节粗准焦螺旋,仅调节细准焦螺旋。
(2)不同实验对材料的选取和处理有特定要求,如根尖有丝分裂实验需选取2-3mm的分生区,是因为该区域细胞分裂能力强,易观察到各分裂时期细胞。
(3)脂肪鉴定中50%酒精的作用是洗去浮色,避免染液颜色干扰实验结果,此类特定试剂的作用需准确记忆。
(4)光学显微镜可观察到显微结构(如细胞、液泡、叶绿体等),亚显微结构(如细胞膜、核糖体等)需借助电子显微镜才能观察到,二者的区分是实验观察类题目的常见考点。
3.(2025高三上·宝应开学考)1972年Cesar Milstein和他的同事对蛋白质的分选机制进行了研究。他们用分离纯化的核糖体在无细胞体系中用编码免疫球蛋白(1gG)轻链的mRNA指导合成多肽,发现合成的多肽比分泌到细胞外的成熟的免疫球蛋白在N端有一段多出的肽链片段(P)。若添加粗面内质网,翻译的产物长度与活细胞分泌的肽链相同,且不含肽链P片段。据此分析,下列叙述错误的是( )
A.细胞内IgG轻链的合成起始于附着型核糖体
B.细胞内合成IgG过程中肽链P在粗面内质网内被剪切
C.肽链P可能参与IgG肽链进入粗面内质网
D.若P肽段功能缺失,则蛋白IgG将无法分泌到细胞外
【答案】A
【知识点】细胞器之间的协调配合
【解析】【解答】A、无细胞体系中仅用分离纯化的核糖体(游离状态)就能合成含肽链P的多肽,说明IgG轻链的合成起始于游离型核糖体,后续才可能结合粗面内质网,A符合题意;
B、添加粗面内质网后,翻译产物不含肽链P且长度与成熟IgG一致,推测肽链P在粗面内质网内被剪切去除,B不符合题意;
C、肽链P仅在未结合内质网时出现,结合后被切除,推测其可能是引导IgG肽链进入粗面内质网的信号肽,C不符合题意;
D、若P肽段(信号肽)功能缺失,IgG肽链无法进入内质网进行加工,后续也不能通过高尔基体分泌到细胞外,D不符合题意。
故答案为:A。
【分析】分泌蛋白合成起始于游离核糖体,信号肽(如肽链P)引导核糖体结合粗面内质网,信号肽随后被剪切,蛋白经内质网、高尔基体加工后分泌到细胞外。信号肽是分泌蛋白靶向运输的关键。
4.(2025高三上·宝应开学考)研究人员将绿色荧光蛋白(GFP)与病毒糖蛋白(VSVG)连接,再用荧光显微镜观察病毒糖蛋白的运动过程,确定了VSVG-GFP在每个细胞结构中的驻留时间,如下图所示。下列相关叙述正确的是( )
A.据图分析,VSVG会在核糖体、内质网、高尔基体三种细胞器膜之间依次转移
B.如果标记染色体上的组蛋白,将出现类似的曲线变化趋势
C.VSVG-GFP在线粒体中的驻留时间曲线与在高尔基体中的曲线变化相似
D.病毒糖蛋白随囊泡沿着细胞骨架在各细胞结构之间转移
【答案】D
【知识点】细胞器之间的协调配合;细胞骨架
【解析】【解答】A、核糖体没有膜结构,不属于“细胞器膜”范畴,VSVG作为膜蛋白,会先在核糖体(无膜)合成,再进入内质网、高尔基体(均有膜)中加工转运,并非在三种细胞器膜之间依次转移,A不符合题意;
B、组蛋白是构成染色体的胞内蛋白,合成后直接参与染色体组装,无需经过内质网、高尔基体的加工转运,其动态变化与图示中分泌蛋白(VSVG-GFP)的转运路径完全不同,不会出现类似曲线,B不符合题意;
C、VSVG-GFP是分泌蛋白,转运过程会经过内质网、高尔基体,但线粒体仅为该过程提供能量,不参与分泌蛋白的驻留与加工,因此不会在线粒体中出现驻留时间曲线,C不符合题意;
D、病毒糖蛋白(VSVG)属于分泌蛋白,其转运依赖囊泡;细胞骨架(如微管)为囊泡运输提供了“轨道”,囊泡可沿着细胞骨架在各细胞结构之间定向转移,D符合题意。
故答案为:D。
【分析】(1)分泌蛋白合成路径:附着核糖体合成→内质网加工→囊泡运输→高尔基体进一步加工→囊泡运输→细胞膜(或分泌到细胞外),整个过程需线粒体供能。
(2)核糖体无膜结构,是蛋白质合成的场所;内质网、高尔基体有膜结构,主要功能是加工和转运蛋白质;线粒体为细胞代谢提供能量,不直接参与分泌蛋白的加工转运。
(3)细胞骨架不仅能维持细胞形态,还与细胞的物质运输(如囊泡转运)、能量转换和信息传递密切相关,是囊泡定向移动的重要支撑。
(4)胞内蛋白(如组蛋白、呼吸酶)合成后直接在细胞内发挥作用,无需内质网和高尔基体加工;分泌蛋白(如抗体、部分激素、病毒糖蛋白)需经过完整的内质网-高尔基体转运路径。
5.(2025高三上·宝应开学考)龙胆花在处于低温(16℃)下30min内发生闭合而在转移至正常生长温度(22℃)、光照条件下30min内重新开放,这与花冠近轴表皮细胞膨压(即原生质体对细胞壁的压力)变化有关,水通道蛋白在该过程中发挥了重要作用(水通道蛋白磷酸后化运输水的活性增强),其相关机理如下图所示,下列相关叙述错误的是( )
A.水分子进出龙胆花冠近轴表皮细胞的运输方式是自由扩散和协助扩散
B.龙胆花由低温转移至正常温度、光照条件下重新开放过程中花冠近轴表皮细胞膨压逐渐减小
C.推测在常温、黑暗条件下,龙胆花开放速度会变慢
D.蛋白激酶GsCPK16使水通道蛋白磷酸化会引起水通道蛋白构象的改变
【答案】B
【知识点】被动运输
【解析】【解答】A、水分子进出细胞有两种方式:无需载体蛋白的自由扩散,以及通过水通道蛋白的协助扩散。题干明确水通道蛋白参与该过程,因此两种运输方式均存在,A不符合题意;
B、龙胆花开放依赖细胞膨压增大(细胞吸水膨胀)。正常温度、光照下,水通道蛋白活性增强,水分子大量进入细胞,细胞膨压逐渐增大,推动花冠开放,B符合题意;
C、光照会促进Ca2+进入细胞,激活蛋白激酶使水通道蛋白磷酸化(活性增强)。黑暗条件下缺少光照刺激,水通道蛋白活性降低,细胞吸水变慢,花开放速度会减慢,C不符合题意;
D、蛋白质的磷酸化通常会改变其空间构象,进而影响功能。水通道蛋白磷酸化后运输水的活性增强,推测其构象发生了改变,D不符合题意。
故答案为:B。
【分析】水通道蛋白的磷酸化状态(受温度、光照调控)影响水分子运输效率,进而改变细胞吸水/失水状态,最终导致花冠闭合或开放。
6.(2025高三上·宝应开学考)研究发现,植物在高盐环境中会产生大量的活性氧,如过氧化氢等。活性氧会攻击磷脂分子,影响植物的光合作用。为了研究褪黑素对盐胁迫下紫花苜蓿光合作用和生理指标的影响,科研人员用中苜1号和WL903两种紫花苜蓿为材料,设置了对照组(CK组)、NaCl 组(200 mmol/LNaCl+1/2 Hoagland 营养液)和 MT 组(100 μmol/L 褪黑素+200 mmol/L NaCl+1/2 Hoagland 营养液)进行实验,结果如下图所示。
下列叙述错误的是( )
A.CK 组需要添加等量的1/2Hoagland营养液
B.由图可知,盐胁迫能降低紫花苜蓿的光合作用速率
C.在盐胁迫下,紫花苜蓿WL903具有更强的抗逆性
D.褪黑素能缓解盐胁迫下活性氧对光合作用相关膜结构的损伤
【答案】C
【知识点】影响光合作用的环境因素
【解析】【解答】A、实验需遵循单一变量原则。CK组(对照组)无盐胁迫和褪黑素处理,因此需添加与NaCl组、MT组等量的1/2 Hoagland营养液,保证除自变量外其他条件一致,A不符合题意;
B、对比CK组与NaCl组数据可知,两种紫花苜蓿在NaCl(盐胁迫)处理下,净光合速率均低于对照组,说明盐胁迫能降低其光合作用速率,B不符合题意;
C、抗逆性可通过净光合速率和过氧化氢酶含量判断。盐胁迫下,WL903的净光合速率比中苜1号更低,且过氧化氢酶含量也更少(过氧化氢酶可清除活性氧,含量低则抗逆能力弱),因此WL903抗逆性更弱,而非更强,C符合题意;
D、对比NaCl组与MT组(添加褪黑素)可知,MT组的净光合速率和过氧化氢酶含量均高于NaCl组。过氧化氢酶能减少活性氧(如过氧化氢),而活性氧会攻击磷脂分子(光合相关膜结构含磷脂),因此褪黑素可缓解这种损伤,D不符合题意。
故答案为:C。
【分析】(1)高盐环境诱导植物产生活性氧,活性氧攻击磷脂分子(如叶绿体类囊体膜),破坏光合相关膜结构,最终降低光合作用速率。通过提高过氧化氢酶含量,促进活性氧的清除,减少其对光合膜结构的损伤,从而缓解盐胁迫对光合作用的抑制。净光合速率(反映光合能力)和过氧化氢酶含量(反映清除活性氧的能力),两者数值越高,说明植物在盐胁迫下的抗逆性越强。
(2)单一变量原则(仅改变是否加盐、是否加褪黑素)和对照原则(CK组为空白对照,NaCl组与MT组为相互对照),是分析实验选项的关键依据。
7.(2025高三上·宝应开学考)底物水平磷酸化是指物质在脱氢或脱水过程中,产生高能代谢物并直接将高能代谢物中能量转移到ADP(GDP)生成ATP(GTP)的过程,糖酵解和三羧酸循环过程中可发生底物水平磷酸化,相关叙述正确的是( )
A.该过程的发生与细胞中的吸能反应相关联
B.细胞质基质和线粒体基质中可发生底物水平磷酸化
C.酵母菌能发生底物水平磷酸化,而乳酸菌细胞中不能发生
D.该过程需要建立跨膜质子的电化学梯度来驱动ATP的生成
【答案】B
【知识点】ATP的作用与意义;有氧呼吸的过程和意义;无氧呼吸的过程和意义
【解析】【解答】A、底物水平磷酸化是合成ATP的过程,需要能量输入,而放能反应会释放能量,该过程与放能反应相关联,而非吸能反应,A不符合题意;
B、糖酵解发生在细胞质基质,过程中会进行底物水平磷酸化;三羧酸循环发生在线粒体基质,同样存在底物水平磷酸化,因此这两个场所均可发生该过程,B符合题意;
C、酵母菌是兼性厌氧菌,能进行糖酵解(有底物水平磷酸化);乳酸菌是厌氧菌,只能进行无氧呼吸(核心过程为糖酵解),也能发生底物水平磷酸化,C不符合题意;
D、建立跨膜质子电化学梯度驱动ATP生成,是氧化磷酸化的机制(如有氧呼吸第三阶段),而非底物水平磷酸化的特点,D不符合题意。
故答案为:B。
【分析】底物水平磷酸化直接利用代谢过程中产生的高能化合物(如磷酸烯醇式丙酮酸)的能量合成ATP,无需跨膜质子梯度,发生在细胞质基质(糖酵解)和线粒体基质(三羧酸循环),厌氧和需氧生物均可进行。
8.(2025高三上·宝应开学考)癌细胞即使在氧气充足的条件下也主要依赖无氧呼吸产生ATP,这种现象称为“瓦堡效应”。研究表明,癌细胞和正常分化的细胞在有氧条件下产生的ATP总量没有明显差异,但癌细胞从内环境中摄取并用于细胞呼吸的葡萄糖的量和正常细胞不同。下图是癌细胞在有氧条件下葡萄糖的部分代谢过程,下列叙述正确的是( )
A.癌细胞中丙酮酸转化为乳酸的过程会生成少量的ATP
B.③过程会消耗少量的还原氢,④过程不一定都在生物膜上完成
C.发生“瓦堡效应”的癌细胞吸收的葡萄糖比正常细胞的少,且过程③④可同时进行
D.若研制药物抑制癌症患者体内细胞的异常代谢途径,可选用图中①④为作用位点
【答案】B
【知识点】细胞的生物膜系统;有氧呼吸的过程和意义;无氧呼吸的过程和意义;细胞癌变的原因
【解析】【解答】A、丙酮酸转化为乳酸是无氧呼吸的第二阶段,该过程不产生ATP,仅消耗无氧呼吸第一阶段产生的还原氢(NADH),维持无氧呼吸的持续进行,A不符合题意;
B、③过程为无氧呼吸第二阶段,会消耗第一阶段产生的少量还原氢;④过程是有氧呼吸第二、三阶段,其中第二阶段发生在线粒体基质(非生物膜),第三阶段发生在线粒体内膜(生物膜),因此不一定都在生物膜上完成,B符合题意;
C、“瓦堡效应”中,癌细胞无氧呼吸产生ATP的效率远低于有氧呼吸,而其ATP总量与正常细胞无明显差异,因此癌细胞需要摄取更多葡萄糖才能满足能量需求;且癌细胞在有氧条件下可同时进行无氧呼吸(③)和有氧呼吸(④),C不符合题意;
D、①过程是葡萄糖的初步代谢(如转化为五碳化合物或丙酮酸),④过程是有氧呼吸第二、三阶段,二者均是正常细胞生命活动必需的代谢途径,若抑制会影响正常细胞功能,不宜作为药物作用位点,D不符合题意。
故答案为:B。
【分析】无氧呼吸第二阶段不产ATP但消耗还原氢,有氧呼吸第二阶段在基质、第三阶段在膜上进行。癌细胞通过增加葡萄糖摄取量,以低效的无氧呼吸为主、有氧呼吸为辅供能,药物设计需避开正常细胞必需的代谢途径。
9.(2025高三上·宝应开学考)转分化是一种类型的分化细胞转变成另一种类型的分化细胞的现象。研究人员对诱导成年小鼠胰腺腺泡细胞转分化为胰岛β细胞进行了相关研究,部分过程如下图所示,图中指针表示 Dnmt3a基因的表达量。下列相关说法正确的是( )
A.转分化过程体现了动物细胞的全能性
B.转分化过程与植物组织细胞脱分化过程相同
C.胰腺腺泡细胞和胰岛β细胞中蛋白质种类完全不同
D.适当降低 Dnmt3a 的表达,可提升胰岛β细胞的比例
【答案】D
【知识点】细胞分化及其意义;植物组织培养的过程
【解析】【解答】A、细胞全能性指细胞能发育成完整个体或各种细胞的潜能,而转分化仅是一种分化细胞转变为另一种分化细胞,未体现全能性,A不符合题意;
B、转分化是分化细胞直接转变为另一种分化细胞,脱分化是分化细胞回到未分化状态,二者过程和结果均不同,B不符合题意;
C、胰腺腺泡细胞和胰岛β细胞源于同一受精卵,存在共同的管家基因(如控制呼吸酶合成的基因),因此蛋白质种类不完全不同,C不符合题意;
D、图中指针显示,未成功转分化的细胞中Dnmt3a基因表达量更高,推测其可能抑制转分化。适当降低该基因表达,可减少抑制作用,提升胰岛β细胞的比例,D符合题意。
故答案为:D。
【分析】转分化是分化细胞的类型转变,不涉及全能性或脱分化;同一生物不同分化细胞存在部分相同蛋白质(管家蛋白);特定基因(如Dnmt3a)的表达量会影响转分化效率,通过调控该基因可改变目标细胞比例。
10.(2025高三上·宝应开学考)选择观察指标是科学研究中至关重要的一步。下列生物学实验的观察指标中,正确的是( )
编号 实验名称 观察指标
① 探究植物细胞的吸水和失水 细胞壁的位置变化
② 探究酵母菌细胞呼吸的方式 酵母菌培养液的浑浊程度
③ 观察根尖分生组织细胞有丝分裂 纺锤丝牵引染色体的运动
④ 温度对α-淀粉酶活性的影响 滴加碘液后溶液的颜色变化
A.实验① B.实验② C.实验③ D.实验④
【答案】D
【知识点】探究影响酶活性的因素;质壁分离和复原;探究酵母菌的呼吸方式;观察细胞的有丝分裂
【解析】【解答】A、探究植物细胞吸水和失水时,细胞壁伸缩性小,位置几乎不变,无法作为观察指标。实际应通过显微镜观察原生质层的位置、液泡的大小和颜色变化来判断细胞的吸水或失水状态,比如紫色洋葱外表皮细胞失水时液泡变小、颜色变深,A不符合题意;
B、探究酵母菌细胞呼吸方式时,关键是区分有氧呼吸和无氧呼吸产生CO2的量,应观察澄清石灰水的浑浊程度或溴麝香草酚蓝溶液的颜色变化。酵母菌培养液的浑浊程度主要与酵母菌浓度相关,和呼吸方式没有直接关联,不能作为判断依据,B不符合题意;
C、观察根尖分生组织细胞有丝分裂时,解离步骤会用盐酸和酒精杀死细胞,因此无法观察到纺锤丝牵引染色体运动的动态过程。实际只能观察到固定在不同分裂时期的染色体形态和分布,以此判断细胞所处的分裂阶段,C不符合题意;
D、探究温度对α-淀粉酶活性的影响时,淀粉酶活性越高,分解淀粉越彻底。淀粉遇碘变蓝,所以通过滴加碘液后溶液的颜色变化(蓝色深浅),可判断淀粉剩余量,进而反映淀粉酶活性,蓝色越浅说明淀粉酶活性越高,D符合题意。
故答案为:D。
【分析】(1)观察指标需与实验目的直接相关,且现象明显、易观测。比如细胞吸水失水实验,需选择原生质层、液泡等易变化的结构,而非结构稳定的细胞壁。
(2)实验中细胞是否存活会直接影响观察结果。如观察有丝分裂时细胞已死亡,无法观察动态过程;而探究细胞吸水失水时,细胞需保持活性才能出现原生质层的动态变化。
(3)利用物质的特殊反应设计观察指标是常见思路,如淀粉遇碘变蓝、CO2使澄清石灰水浑浊等,需准确记忆这些特性与实验目的的对应关系。
11.(2025高三上·宝应开学考)某二倍体高等雌性动物(2n = 4)的基因型为AaBb,其卵原细胞(DNA被32P全部标记)在31P培养液中减数分裂产生卵细胞。随后与精子(DNA被32P全部标记)完成受精,并在31P培养液中进行一次卵裂(有丝分裂),其后期细胞如图所示,已知①、②两条染色体只含有31P。下列叙述正确的是( )
A.据图可知,该卵细胞的形成过程中必须经过交换
B.据图可知,该精子的形成过程中发生了基因突变
C.图示细胞含有4个染色体组,其中有6条染色体含32P
D.若产生该精细胞的精原细胞是纯合子,则精原细胞的基因型为aabb
【答案】C
【知识点】有丝分裂的过程、变化规律及其意义;精子的形成过程;减数分裂过程中染色体和DNA的规律性变化
【解析】【解答】A、根据图示有丝分裂后期细胞基因型(AaaaBBbb),可推知受精卵基因型为AaBb或aaBb,且①②染色体只含31P(来自卵细胞),说明卵细胞基因型为aB。该卵原细胞基因型为AaBb,不发生互换时,减数分裂也能产生aB基因型的卵细胞,A不符合题意;
B、受精卵在有间期可能发生基因突变(如A突变为a或a突变为A),进而使后期细胞出现AaaaBBbb基因型。精子的基因型可能是Ab或ab,但仅从现有信息无法确定精子形成过程中是否发生基因突变,因为精子基因型也可能由纯合精原细胞(如AAbb或aabb)正常分裂产生,B不符合题意;
C、该动物为二倍体(2n=4),图示细胞处于有丝分裂后期,染色体数目加倍为8条,含有4个染色体组(二倍体生物有丝分裂后期染色体组数目是体细胞的2倍)。已知①②染色体只含31P(来自卵细胞),其余6条染色体来自精子(DNA被32P全部标记,有丝分裂中DNA半保留复制,仍含32P),因此含32P的染色体共6条,C符合题意;
D、由受精卵基因型可推知精子基因型为Ab或ab。若产生该精子的精原细胞是纯合子,则精原细胞基因型可能为AAbb(产生Ab精子)或aabb(产生ab精子),并非只有aabb一种可能,D不符合题意。
故答案为:C。
【分析】(1)减数分裂和有丝分裂中,DNA复制为半保留复制。若亲代DNA被32P标记,在31P培养液中复制后,子代DNA会含32P和31P(仅第一次复制后)或部分含32P(多次复制后),可通过标记情况判断染色体来源(如本题中①②只含31P,确定来自卵细胞)。
(2)二倍体生物体细胞含2个染色体组,有丝分裂后期染色体数目加倍,染色体组数目也加倍(为4个),判断依据是“形态大小相同的染色体有几条,就含几个染色体组”。
(3)结合细胞分裂时期(有丝分裂后期染色体数目加倍,基因型为体细胞的2倍),可反向推导受精卵基因型;再根据染色体标记情况区分父母方染色体,进而判断配子基因型及可能的变异类型(如基因突变,本题中无交叉互换的必然证据)。
12.(2025高三上·宝应开学考)紫草宁是从紫草细胞中提取的一种药物和色素,具有抗菌、消炎和抗肿瘤等活性。利用植物细胞培养生产紫草宁的基本过程如下图所示。下列叙述正确的是( )
A.为提高愈伤组织的诱导速率,诱导时应给予适当时间和强度的光照
B.悬浮振荡培养前,需用胰蛋白酶从愈伤组织中分离出具活性的单个细胞
C.植物细胞培养时易发生突变,需筛选出高产突变体才能用来制备生物反应器
D.紫草宁是紫草细胞的初生代谢物,是紫草细胞基本生命活动所必需的产物
【答案】C
【知识点】植物组织培养的过程;植物细胞工程的应用
【解析】【解答】A、愈伤组织的诱导阶段不需要光照。光照会促进细胞分化,不利于未分化的愈伤组织形成,因此诱导愈伤组织时应处于避光环境,A不符合题意;
B、胰蛋白酶用于动物细胞培养,作用是分解细胞间的蛋白质,使组织分散成单个细胞。植物细胞培养中,细胞壁的存在使细胞间连接方式不同,无需用胰蛋白酶,直接通过振荡等方式即可从愈伤组织中获得单个细胞,B不符合题意;
C、植物细胞培养过程中,愈伤组织细胞分裂旺盛,易受培养条件(如温度、培养基成分)影响发生基因突变。只有筛选出紫草宁产量高的突变体,才能用于制备生物反应器,提高生产效率,C符合题意;
D、紫草宁属于次生代谢物。初生代谢物是细胞基本生命活动(如呼吸、光合作用)必需的产物(如糖类、氨基酸);而次生代谢物并非细胞生存必需,通常具有特定生理功能(如抗菌、抗肿瘤),紫草宁符合次生代谢物的特征,D不符合题意。
故答案为:C。
【分析】(1)愈伤组织诱导阶段需避光、无菌,且培养基中生长素和细胞分裂素比例适宜(利于脱分化);分化阶段则需光照(促进叶绿素合成)。
(2)动物细胞需用胰蛋白酶分散,植物细胞因有细胞壁,无需该步骤;植物细胞培养可利用愈伤组织生产次生代谢物,动物细胞培养常用于生产蛋白质类产物(如抗体)。
(3)植物细胞培养中,利用细胞的全能性和突变率,通过筛选高产突变体,可优化次生代谢物的生产流程,这是生物反应器制备的关键步骤。
13.(2025高三上·宝应开学考)下列关于哺乳动物胚胎发育和胚胎工程的叙述,正确的是( )
A.卵裂期细胞的体积随分裂次数增加而不断增大
B.囊胚的滋养层细胞可发育成动物体的任何组织器官
C.动物胚胎发育的早期有一段时间是在透明带内进行的
D.培育试管动物涉及体内受精、早期胚胎培养和胚胎移植等
【答案】C
【知识点】动物胚胎发育的过程;胚胎移植;体外受精
【解析】【解答】A、卵裂期细胞分裂速度快,细胞数量不断增加,但胚胎总体积基本不变,因此单个细胞的体积随分裂次数增加而不断减小,A不符合题意;
B、囊胚的内细胞团细胞具有全能性,可发育成动物体的任何组织器官;滋养层细胞主要发育成胎盘和胎膜,B不符合题意;
C、胚胎发育早期(从受精卵卵裂到囊胚孵化前),胚胎始终包裹在透明带内,避免与母体组织直接接触,处于游离状态,C符合题意;
D、试管动物的培育核心是体外受精(精子和卵子在体外结合),再经早期胚胎培养和胚胎移植获得后代,不涉及体内受精,D不符合题意。
故答案为:C。
【分析】卵裂期的细胞体积变化、囊胚的结构与功能分化、胚胎发育的透明带包裹阶段,以及试管动物的技术流程,是理解该题的关键。
14.(2025高三上·宝应开学考)乳腺癌、胃癌细胞表面有大量的HER2蛋白,T细胞表面有CD3蛋白和CD28蛋白。研究人员将上述三种蛋白作为抗原分别制备单克隆抗体,然后将其在体外解偶联后重新偶联制备得到三特异性抗体,简称三抗(如图)。下列说法错误的是( )
A.同时注射3种抗原蛋白,可刺激B细胞增殖分化为分泌三抗的浆细胞
B.利用抗原—抗体杂交的原理筛选图示三抗时需要3种相应抗原蛋白
C.与植物原生质体融合相比,制备单抗时可采用灭活的病毒进行诱导融合
D.与单抗相比,三抗增加了两个特异性抗原结合位点,对癌细胞的杀伤更强
【答案】A
【知识点】细胞融合的方法;单克隆抗体的制备过程;单克隆抗体的优点及应用;体液免疫
【解析】【解答】A、浆细胞具有“单克隆性”,一种浆细胞只能识别一种抗原并分泌一种对应的抗体。同时注射3种抗原,会刺激不同的B细胞分别增殖分化为3种不同的浆细胞,分别分泌抗HER2、抗CD3、抗CD28的三种单抗,而非直接产生能结合三种抗原的三抗。三抗是后续将三种单抗在体外解偶联后重新偶联形成的,并非浆细胞直接分泌,A符合题意;
B、抗原—抗体杂交依赖“特异性结合”原理。三抗能同时结合HER2、CD3、CD28三种抗原,因此筛选时需用这3种相应抗原蛋白,只有能与三种抗原均结合的分子才是目标三抗,B不符合题意;
C、动物细胞融合与植物原生质体融合的诱导方法存在差异。灭活的病毒(如仙台病毒)是动物细胞融合特有的诱导剂,可促进B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合;而植物原生质体融合常用物理(如电融合)或化学(如聚乙二醇)方法,不使用灭活病毒,C不符合题意;
D、单抗只有一个特异性抗原结合位点,而三抗由三种单抗重新偶联形成,拥有三个结合位点(分别结合HER2、CD3、CD28),相比单抗增加了两个位点。其可同时连接癌细胞(HER2)和T细胞(CD3、CD28),更高效地激活T细胞杀伤癌细胞,因此杀伤能力更强,D不符合题意。
故答案为:A。
【分析】(1)一种浆细胞仅针对一种抗原表位,分泌一种抗体,这是“单克隆抗体”制备的理论基础,也是三抗无法由浆细胞直接分泌的关键原因。
(2)利用抗体的特异性,通过对应抗原筛选目标抗体,若目标抗体能结合多种抗原(如三抗),则需同时使用多种抗原进行检测。
(3)动物细胞融合可采用灭活病毒诱导,植物原生质体融合无此方法,二者均可用物理、化学方法诱导。
(4)相比单抗,多特异性抗体(如三抗)可结合多个靶点,能更精准地连接效应细胞(如T细胞)与靶细胞(如癌细胞),增强靶向性和杀伤效率。
15.(2025高三上·宝应开学考)关于“DNA粗提取与鉴定”和“DNA片段的扩增及电泳鉴定”实验,下列说法正确的是( )
A.DNA粗提取时加入冷酒精出现白色丝状物后可以用离心法收集
B.PCR缓冲液中需保持较高浓度的Mg2+,以确保DNA聚合酶最佳活性
C.将白色丝状物加入二苯胺试剂,沸水浴待冷却后观察颜色变化
D.DNA电泳指示剂需要加入到稍冷却的琼脂糖溶液中
【答案】A
【知识点】PCR技术的基本操作和应用;DNA的粗提取和鉴定
【解析】【解答】A、DNA不溶于冷酒精,蛋白质等杂质能溶于酒精,加入冷酒精后DNA会析出形成白色丝状物,离心法可快速分离收集DNA,A符合题意;
B、PCR缓冲液中需适宜浓度的Mg2+,其作用是激活DNA聚合酶并稳定引物与模板结合,浓度过高会导致非特异性扩增增加,B不符合题意;
C、二苯胺鉴定DNA的操作中,需先将白色丝状物溶解在2mol/L NaCl溶液中,再加入二苯胺试剂进行沸水浴,直接加入丝状物会因DNA未溶解无法充分反应,C不符合题意;
D、DNA电泳指示剂需在加样时与DNA样品混合后加入凝胶加样孔,用于指示电泳进度,若加入冷却的琼脂糖溶液中,会随凝胶凝固分散,无法发挥指示作用,D不符合题意。
故答案为:A。
【分析】DNA粗提取的关键原理是DNA不溶于冷酒精但溶于2mol/L NaCl溶液,蛋白质等杂质则相反,利用这一特性可实现DNA与杂质的初步分离。PCR技术中,缓冲液的成分需严格控制,Mg2+的浓度会影响DNA聚合酶的活性和引物结合的特异性,适宜浓度是反应顺利进行的关键。二苯胺鉴定DNA的过程中,DNA需先溶解在特定浓度的NaCl溶液中,才能与二苯胺在沸水浴条件下发生显色反应。DNA电泳时,指示剂的作用是追踪DNA的迁移轨迹,其使用方式需配合加样步骤,确保指示效果。
16.(2025高三上·宝应开学考)俗话说:“秋风起,蟹脚肥”,此时蟹黄多油满、壳薄、肉质细腻。下列说法正确的是( )
A.组成蟹细胞的钙、铁、磷、氮等微量元素大多以化合物的形式存在
B.蟹壳含有几丁质,几丁质能用于废水处理、制作人工皮肤等
C.秋季母蟹因其含量较高的脂肪而黄多油满,因此脂肪是蟹细胞主要的储能物质
D.熟螃蟹肉更容易消化是因为高温使肽键断裂,蛋白质容易被蛋白酶水解
【答案】B,C
【知识点】蛋白质变性的主要因素;糖类的种类及其分布和功能;脂质的种类及其功能;组成细胞的元素和化合物
【解析】【解答】A、钙、磷、氮属于大量元素,铁是微量元素,组成细胞的元素大多以化合物形式存在,A不符合题意;
B、蟹壳的主要成分之一是几丁质,几丁质能与重金属离子结合,可用于废水处理,同时其具有良好的生物相容性,可用于制作人工皮肤,B符合题意;
C、秋季母蟹黄多油满,原因是脂肪含量较高,而脂肪是细胞内主要的储能物质,能储存大量能量,C符合题意;
D、高温会破坏蛋白质的空间结构,使蛋白质变得松散,更容易被蛋白酶水解,但不会断裂肽键,肽键的断裂需要蛋白酶或肽酶的催化,D不符合题意。
故答案为:BC。
【分析】元素分为大量元素和微量元素,需准确区分类别;几丁质作为多糖具有特定应用价值;脂肪是细胞主要储能物质;高温影响蛋白质空间结构而非肽键,这是蛋白质消化特性的关键。
17.(2025高三上·宝应开学考)当紫外线、DNA损伤等导致细胞损伤时,线粒体膜的通透性发生改变,细胞色素c被释放,引起细胞凋亡,机理如图所示。下列相关叙述正确的有( )
A.细胞色素c主要分布在线粒体内膜,参与有氧呼吸过程中丙酮酸的分解
B.细胞损伤时,细胞色素c释放到细胞质基质与蛋白A结合,进而引起细胞凋亡
C.已知活化的C-3酶可作用于线粒体,加速细胞色素c的释放,这属于正反馈调节
D.增加ATP的供给可能会导致图示中的凋亡过程受到抑制,进而引发细胞坏死
【答案】B,C
【知识点】有氧呼吸的过程和意义;细胞的凋亡;细胞凋亡与细胞坏死的区别
【解析】【解答】A、细胞色素c主要分布在线粒体内膜,参与有氧呼吸第三阶段([H]与氧气结合生成水),而丙酮酸的分解是有氧呼吸第二阶段(发生在线粒体基质),A不符合题意;
B、根据机理图,细胞损伤会导致线粒体膜通透性改变,细胞色素c释放到细胞质基质后与蛋白A结合,进而激活C-9酶、C-3酶,最终引起细胞凋亡,B符合题意;
C、活化的C-3酶能作用于线粒体,加速细胞色素c释放,而更多细胞色素c会进一步激活更多凋亡相关酶,放大凋亡信号,符合正反馈调节“加强初始变化”的特点,C符合题意;
D、图示中ATP是C-9酶前体活化的必需条件,减少ATP供给会抑制凋亡过程,可能引发细胞坏死;增加ATP供给会促进凋亡,而非抑制,D不符合题意。
故答案为:BC。
【分析】细胞色素c是线粒体参与凋亡的关键分子,其释放是凋亡启动的重要步骤;正反馈调节可加速凋亡进程,ATP为凋亡相关酶的活化提供能量,这些机制共同调控细胞凋亡的发生。
18.(2025高三上·宝应开学考)用A和B两种限制酶同时和分别处理同一DNA片段,假设限制酶对应切点一定能切开。两种酶切位点及酶切产物电泳分离结果如图1和图2所示。下列叙述正确的是( )
A.用A和B两种限制酶同时处理图中同一DNA片段得到6个游离的磷酸基团
B.图1中X代表的碱基对数为4500,Y是限制酶A的酶切位点
C.电泳凝胶中DNA分子的迁移速率与凝胶的浓度、DNA分子大小和构象等有关
D.利用PCR技术从图1DNA中扩增出等长的X片段,至少需要3次循环
【答案】B,C,D
【知识点】PCR技术的基本操作和应用;基因工程的基本工具(详细)
【解析】【解答】A、限制酶切割DNA会断裂磷酸二酯键,使每个DNA片段两端各产生1个游离磷酸基团。结合酶切结果,A和B同时处理后得到4个DNA片段,共产生8个游离磷酸基团,A不符合题意;
B、图2中A+B共切出现3500、4500、500碱基对的条带,总长度为8500。图1中总长度为8500,结合单独酶切结果,可推断X为4500碱基对;单独用A酶切得到500和6000碱基对的条带,对应图1中Y位点切割后的片段,因此Y是限制酶A的酶切位点,B符合题意;
C、DNA电泳中,凝胶浓度影响孔径大小(浓度越高孔径越小,小分子迁移越快),DNA分子越小、构象越紧凑,迁移速率越快,因此迁移速率与凝胶浓度、DNA大小和构象均相关,C符合题意;
D、PCR扩增中,第1次循环产生2条含X片段的长链,第2次循环产生2条完整X片段和2条长链,第3次循环可产生4条完整X片段,因此至少需要3次循环,D符合题意。
故答案为:BCD。
【分析】限制酶切位点的数量决定酶切产物的片段数和游离磷酸基团数;电泳迁移速率受多种因素调控;PCR循环次数与目标片段的扩增效率相关,需结合片段特异性引物设计判断循环次数。
19.(2025高三上·宝应开学考)如图为诺贝尔奖获得者山中伸弥团队制备iPS细胞(诱导多能干细胞)的过程示意图:①小鼠胚胎成纤维细胞培养→②用分别含有Oct4、Sox2、c-Myc、Klf4基因的四种慢病毒载体感染小鼠胚胎成纤维细胞→③置于含有饲养层细胞的胚胎干细胞培养基中培养→④鼠胚胎成纤维细胞脱分化,形成iPS细胞。相关叙述正确的是( )
A.步骤①应在含5%CO2的恒温培养箱中进行,CO2的作用是维持培养液的pH
B.步骤②由于慢病毒载体会受到免疫细胞的攻击,可能导致感染效率的降低
C.步骤③培养基中的饲养层细胞可为成纤维细胞提供所必需的生长因子
D.步骤④形成iPS细胞的实质是基因的选择性表达,使其功能趋向于专门化
【答案】A,C
【知识点】动物细胞培养技术;胚胎干细胞及其应用
【解析】【解答】A、动物细胞培养时,5%CO2的恒温培养箱是标准条件。CO2的核心作用是维持培养液的pH稳定,满足细胞代谢需求,A符合题意;
B、步骤②的培养体系中仅含小鼠胚胎成纤维细胞,不存在免疫细胞,慢病毒载体不会受到免疫攻击,因此不会因免疫作用降低感染效率,B不符合题意;
C、饲养层细胞的重要功能是分泌生长因子,为培养的细胞(如成纤维细胞)提供生长、增殖所需的信号和营养支持,助力其脱分化形成iPS细胞,C符合题意;
D、步骤④是成纤维细胞脱分化形成iPS细胞,实质是基因表达模式的重编程,打破原有分化状态;而基因的选择性表达是细胞分化、功能专门化的过程,与脱分化相反,D不符合题意。
故答案为:AC。
【分析】动物细胞培养需严格控制气体环境(O2供能、CO2调pH),饲养层细胞为细胞脱分化提供关键支持,脱分化与分化的本质是基因表达的不同调控模式。
20.(2025高三上·宝应开学考)人体既可从食物中获取胆固醇,也可自身细胞合成,共同维持胆固醇含量相对稳定。血液中的胆固醇与载脂蛋白等形成脂蛋白,主要包括低密度脂蛋白(LDL)和高密度脂蛋白(HDL)。细胞吸收胆固醇的原理如图所示。回答下列问题。
(1)胆固醇属于 (填“多糖”“脂质”或“核酸”)类物质,在血液中必须以LDL形式运输,原因是 。
(2)LDL受体需要经过 的依次加工,最终转移至细胞膜上发挥功能,体现了 系统在 上的联系。
(3)携带胆固醇的LDL颗粒进入细胞后,在细胞器[4] 的作用下分解释放 和胆固醇,胆固醇在细胞内可以参与 的构建。
(4)家族性高胆固醇血症(FH)是一种常染色体遗传病,LDL 受体基因突变,导致患者无法从食物中获取胆固醇。研究者以体外培养的人体细胞为材料,设计如下实验,请推测相关预期(血清:去除了使血液凝固的物质的血浆)。
培养基 正常细胞内胆固醇合成速度 FH 患者细胞胆固醇合成速度
常规细胞培养条件 慢 快
去除培养液中血清成分 a. b.
无血清培养基中加入 LDL c. 快
【答案】(1)脂质;胆固醇属于脂质,不溶于水,需与载脂蛋白结合形成脂蛋白(如LDL)才能在血液中运输
(2)内质网、高尔基体;生物膜;结构和功能
(3)溶酶体;氨基酸;细胞膜(或生物膜)
(4)快;快;慢
【知识点】其它细胞器及分离方法;细胞器之间的协调配合;细胞的生物膜系统;脂质的种类及其功能
【解析】【解答】(1)胆固醇属于固醇,而固醇是脂质的子类。血液的主要成分是水,胆固醇作为脂质不溶于水,无法直接运输,必须与载脂蛋白结合形成脂蛋白(如LDL),才能在血液中移动。
(2)LDL受体是细胞膜上的蛋白质,其合成始于核糖体,随后进入内质网进行初步加工(如折叠、糖基化),再通过囊泡运输到高尔基体进行进一步修饰和分类,最终转运到细胞膜。这一过程中,内质网、高尔基体、细胞膜通过囊泡连接,既体现了生物膜系统在结构上的联系(膜结构相互关联),也体现了在功能上的协同(共同完成蛋白质加工运输)。
(3)LDL颗粒进入细胞后,会被包裹在囊泡中,囊泡与溶酶体融合。溶酶体内含多种水解酶,可将LDL中的蛋白质分解为氨基酸,同时释放出胆固醇。胆固醇作为动物细胞膜的重要组成成分,能维持细胞膜的流动性和稳定性,因此可参与细胞膜(或生物膜)的构建。
(4)血清中含外源胆固醇。正常细胞(a)失去外源来源后,需加快自身合成以维持含量,故速度为“快”;FH患者(b)因LDL受体缺陷,本就无法利用外源胆固醇,只能依赖自身合成,去除血清后合成速度仍为“快”。正常细胞(c)可通过LDL受体吸收LDL中的胆固醇,外源充足则自身合成减慢,故速度为“慢”;FH患者因受体缺陷无法利用LDL,合成速度仍为“快”。
【分析】(1)脂质不溶于水,需与蛋白质结合形成脂蛋白(如LDL、HDL)才能在血液中运输。
(2)膜蛋白的加工流程:核糖体(合成)→内质网(初加工)→高尔基体(再加工)→细胞膜/其他部位,依赖生物膜系统的结构与功能联系。
(3)溶酶体功能:含水解酶,可分解衰老、损伤的细胞器,或外来的异物(如LDL颗粒)。
(4)胆固醇的双重来源:人体可通过食物获取(外源),也可自身合成(内源),外源充足时会抑制内源合成,受体缺陷会导致内源合成持续加快(如FH患者)。
(1)胆固醇属于脂质类物质(脂质包括脂肪、磷脂、固醇,固醇又分为胆固醇、性激素、维生素D等)。 在血液中必须以LDL形式运输,原因是胆固醇属于脂质,不溶于水,需与载脂蛋白结合形成脂蛋白(如LDL),才能在水溶性的血液中运输。
(2)LDL受体是膜蛋白,其合成与加工过程为:先在核糖体合成,然后进入内质网进行初步加工,再通过囊泡运输到高尔基体进行进一步加工,最终转移至细胞膜上发挥功能。 这一过程体现了生物膜系统在结构和功能上的联系(内质网、高尔基体、细胞膜通过囊泡实现结构联系,且功能上协同完成蛋白质的加工与运输)。
(3)携带胆固醇的LDL颗粒进入细胞后,在细胞器[4]溶酶体的作用下分解释放氨基酸和胆固醇(LDL的蛋白质部分被溶酶体中的水解酶分解为氨基酸)。 胆固醇在细胞内可以参与细胞膜(或生物膜)的构建(细胞膜的主要成分包括脂质,胆固醇是动物细胞膜的重要组成成分)。
(4)常规条件下,正常细胞可从血清中获取胆固醇,自身合成速度慢,FH患者LDL受体缺陷,无法从血清获取胆固醇,需自身快速合成;去除血清成分后,正常细胞失去外源胆固醇来源,自身合成速度会加快,FH患者本就依赖自身合成,去除血清后合成速度还是快;无血清培养基中加入LDL后,正常细胞可通过LDL受体吸收胆固醇,自身合成速度会减慢,FH患者因LDL受体缺陷,加入LDL也无法利用,仍依赖自身快速合成。
21.(2025高三上·宝应开学考)图1是在温度和CO2等其他因素均适宜的条件下测定的玉米叶和小麦叶的总光合速率与呼吸速率的比值(P/R)与光照强度的关系,同时测定了小麦和玉米叶肉细胞的D1蛋白、F蛋白及氧气释放速率的相对量,结果如下表所示(+多表示量多)。已知叶绿素a通常与D1蛋白等物质结合,构成光合复合体PSⅡ(可使水发生光解)。
光照强度 a b c d e f
小麦 D1蛋白含量 ++++ ++++ ++++++ ++++ ++ +
F蛋白含量 ++++ ++++ ++++++ ++++ ++ +
氧气释放速率 ++ ++++ ++++++ ++++ ++ +
玉米 D1蛋白含量 ++++ ++++ +++++ +++++ ++++ +++
F蛋白含量 ++++ ++++ +++++ +++++ ++++ +++
氧气释放速率 + ++ +++++ +++++ ++++ ++++
(1)用纸层析法分离光合色素,可以根据滤纸条上色素带的位置判断4种色素在层析液中 的大小。PSⅡ中的叶绿素a在转化光能中起到关键作用,PSⅡ接受光能激发释放的e-的最初供体是 。e-经过一系列的传递体形成电子流,并由电子流驱动生成 。据此分析,在光反应过程中,能量类型的转换过程是 。在有氧呼吸过程中产生的H+和e-最终受体是 。
(2)结合表中信息分析,在图1中的d光强下,玉米叶的总光合速率 (填“大于”、“等于”或“小于”)小麦叶的总光合速率。
(3)玉米称为C4植物,其光合作用的暗反应过程如图2所示,酶1为PEP羧化酶,可以固定低浓度的CO2形成C4,酶2为RuBP羧化酶,可以固定高浓度的CO2形成C3,对低浓度的CO2没有固定能力。则酶1固定CO2的能力比酶2 (填“强”或“弱”)。小麦叶肉细胞没有酶1催化生成C4的过程,称为C3植物,其光合作用均在叶肉细胞完成。据上述信息分析,与小麦相比,玉米更适应高温、干旱环境的原因是 。
(4)在一定浓度的CO2和30 ℃条件下(假设细胞呼吸最适温度为30 ℃,光合作用最适温度为25 ℃),测定马铃薯和红薯的相关生理指标,结果如下表。
光补偿点/klx 光饱和点/klx 光饱和时,CO2吸收量/ (mg·100 cm-2叶·h-1) 黑暗条件下,CO2释放量/ (mg·100 cm-2叶·h-1)
红 薯 1 3 11 6
马铃薯 3 9 30 15
①25 ℃条件下,测得红薯光补偿点会 (选填“小于”“大于”或“等于)1 klx。
②实验条件下,光照强度为3 klx时,红薯的真正光合速率 (选填“小于”“大于”或“等于”)马铃薯的真正光合速率。
③据表中数据分析,红薯与马铃薯两种植物,较适合生活在弱光环境中的是 。
【答案】(1)溶解度;H2O;NADPH和ATP;光能→电能→化学能;O2
(2)大于
(3)强;高温、干旱条件下,气孔部分关闭,叶片内CO2浓度低;玉米和小麦相比含有酶1,可以固定低浓度的CO2,正常进行暗反应(光合作用)。
(4)小于;大于;红薯
【知识点】叶绿体色素的提取和分离实验;影响光合作用的环境因素;光合作用和呼吸作用的区别与联系;光合作用综合
【解析】【解答】(1)纸层析法的原理是“色素在层析液中溶解度不同,溶解度高的扩散快”,因此滤纸条上色素带的位置可反映溶解度大小。PSⅡ是光解水的关键复合体,水(H2O)光解时释放e-,因此e-的最初供体是H2O。光反应中,电子流驱动ADP和Pi合成ATP,同时促使NADP+与H+、e-结合形成NADPH,故生成NADPH和ATP。能量转换路径为:光能先转化为电子的电能,再转化为ATP和NADPH中活跃的化学能,即光能→电能→化学能。有氧呼吸中,H+和e-(最终载体为NADH、FADH2)与氧气结合生成水,因此最终受体是O2。
(2)表中数据显示,d光强下玉米的氧气释放速率(净光合速率)大于小麦。图1中d光强下,玉米和小麦的P/R(总光合/呼吸)比值相等,即(玉米净光合+玉米呼吸)/玉米呼吸=(小麦净光合+小麦呼吸)/小麦呼吸,化简得“玉米净光合/玉米呼吸=小麦净光合/小麦呼吸”。因玉米净光合>小麦净光合,可推出玉米呼吸>小麦呼吸,结合“总光合=净光合+呼吸”,最终得出玉米总光合速率大于小麦。
(3)酶1(PEP羧化酶)可固定低浓度CO2,酶2(RuBP羧化酶)不能,说明酶1固定CO2的能力强于酶2。高温干旱时,植物气孔部分关闭,叶片内CO2浓度降低。玉米因有酶1,可高效固定低浓度CO2,保证暗反应正常进行;小麦无酶1,CO2供应不足会抑制暗反应,因此玉米更适应该环境。
(4)原实验温度为30℃(红薯呼吸最适温度,光合最适温度为25℃)。降温至25℃时,红薯光合增强、呼吸减弱,只需更低光照即可使光合=呼吸,故光补偿点小于1 klx。光照3 klx时,红薯达到光饱和点,净光合=11,呼吸=6,真正光合=11+6=17;马铃薯未达光饱和点(光饱和点9 klx),且3 klx是其光补偿点(光合=呼吸),真正光合=0+15=15,故红薯真正光合大于马铃薯。红薯的光补偿点(1 klx)和光饱和点(3 klx)均低于马铃薯,说明其在弱光下即可达到光合=呼吸且实现最大光合,更适合弱光环境。
【分析】(1)纸层析法依据溶解度差异,滤纸条从上到下为“胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b”。
(2)水的光解(产生O2、H+、e-)和ATP、NADPH合成,能量转换为“光能→电能→化学能”。
(3)C4植物(如玉米)含PEP羧化酶,可高效固定低浓度CO2,适应高温干旱;C3植物(如小麦)依赖RuBP羧化酶,CO2利用率低。
(4)真正光合速率=净光合速率(CO2吸收量)+呼吸速率(黑暗中CO2释放量);光补偿点是“光合=呼吸”的光照强度,光饱和点是净光合不再随光照增加的光照强度。
(1) 在叶绿体中的不同色素在层析液中的溶解度不同,溶解度高的随层析液在滤纸上扩散的快,溶解度低的随层析液在滤纸上扩散的慢,故可以根据滤纸条上色素带的位置判断4种色素在层析液中溶解度的大小。叶绿素a在光能激发下会失去电子,并从水中获取电子使水分解产生氧气。电子在类囊体膜上形成电子流,并由电子流驱动生成NADPH和ATP,据此可知在光反应过程中,能量类型的转换过程是光能一电能→ATP和NADPH中的活跃的化学能。 在有氧呼吸过程中产生的H+和e-,与NAD+生成NADH,NADH与氧气反应生成水。
(2)结合表中信息分析,在图1中的d光强下,玉米的氧气释放速率大于小麦的氧气释放速率,说明玉米的净光合速率大于小麦叶的净光合速率,在d光照强度下,玉米的总光合速率与呼吸速率的比值=小麦的总光合速率与呼吸速率的比值,已知总光合速率=净光合速率+呼吸速率,可得方程式(玉米的净光合速率+玉米的呼吸速率)/玉米的呼吸速率=(小麦的净光合速率+小麦的呼吸速率)/小麦的呼吸速率,可转化为玉米的净光合速率/玉米的呼吸速率=小麦的净光合速率/小麦的呼吸速率,已知玉米的净光合速率大于小麦叶的净光合速率,说明玉米的呼吸速率也大于小麦的呼吸速率,故玉米叶的总光合速率大于小麦叶的总光合速率。
(3)酶1可以固定低浓度的CO2形成C4,酶2对低浓度的CO2没有固定能力,因此酶1固定CO2的能力比酶2强。小麦叶肉细胞没有酶1催化生成C4的过程,高温、干旱条件下,气孔部分关闭,叶片内CO2浓度低,玉米和小麦相比含有酶1,可以固定低浓度的CO2,正常进行暗反应(光合作用),因此与小麦相比,玉米更适应高温、干旱环境。
(4)①25℃条件下,光合作用因为温度变得适宜而增强,同时红薯的呼吸速率下降,故测得红薯光补偿点变小,即会“小于”1klx。②实验条件下,光照强度为3kkx时,红薯的真正光合速率为11+6=17,而马铃薯在该条件下的总光合速率为15(此时净光合速率为0),可见红薯的真光合速率大于马铃薯的真正光合速率。 ③据表中数据分析,红薯与马铃薯两种植物,红薯较适合生活在弱光环境中,因为红薯光补偿点和饱和点均低于马铃薯,因而更适合在弱光下生存。
22.(2025高三上·宝应开学考)为了保证细胞周期的正常运转,细胞自身存在一系列监控系统(如检验点1/2/3/4),如图甲所示。各时期所发生的主要生理变化及部分调控因子如下表。请回答下列问题:
时期 部分调控因子
G1 CDK4、CDK2(G1/S转换)
S CDK2
G2 CDK1(G2/M转换)
M CDK1
(1)RNA聚合酶主要作用于细胞周期的 期(填字母等),纺锤体形成于 期(填字母)。若调控因子CDK2基因缺失,将阻抑细胞进入 期(填字母),主要激活检验点 (填图甲中的数字)。
(2)当DNA损伤时,CDK1形成的复合物将不能进入细胞核内发挥作用,阻止细胞进入下一时期,可以推测激活的检验点最可能是图甲中的 (填数字)。
(3)图乙标注了甲动物(体细胞染色体数为12)肠上皮细胞的细胞周期各阶段的时长及核DNA含量。
①用含放射性同位素的胸苷短期培养甲动物肠上皮细胞,处于 (填字母)期的细胞都会被标记。洗脱含放射性同位素的胸苷,换用无放射性的新鲜培养液培养,定期检测。预计最快约 h后会检测到被标记的M期细胞。
②从被标记的M期细胞开始出现到其所占M期细胞总数的比例达到最大值时,所经历的时间为 (填字母)期的时间,处于该期的一个细胞中染色体数的变化情况是 (用数字和箭头表示)。
③若向培养液中加入过量胸苷,处于S期的细胞立刻被抑制,而处于其他时期的细胞不受影响。预计加入过量胸苷约 h后,细胞都将停留在S期。
④乙动物肠上皮细胞的一个细胞周期时长为24h,M期时长为2.4 h。若要在显微镜下观察细胞有丝分裂过程中染色体形态的变化,选用 (选填“甲”或“乙”)动物肠上皮细胞更合适。
【答案】(1)G1、G2;M;S;1
(2)3
(3)S;2.2;M;12→24→12;7.4;甲
【知识点】细胞周期;有丝分裂的过程、变化规律及其意义
【解析】【解答】(1)RNA聚合酶催化转录(合成RNA),而转录的目的是为翻译提供模板(合成蛋白质)。G1期为DNA复制做物质准备(合成蛋白质、RNA),G2期为分裂期做准备(同样合成相关蛋白质、RNA),因此RNA聚合酶主要作用于G1、G2期。纺锤体形成于有丝分裂前期,属于M期。表格显示,CDK2在G1/S转换和S期发挥作用,若其基因缺失,细胞无法从G1期进入S期,将阻抑细胞进入S期。检验点1监控G1→S的转换,因此主要激活检验点1。
(2)表格显示,CDK1调控G2→M转换(G2期和M期)。当DNA损伤时,CDK1复合物无法进入细胞核,阻止细胞从G2期进入M期,而监控G2→M转换的是检验点3,因此激活的检验点最可能是3。
(3)①胸苷是DNA合成的原料,仅S期细胞进行DNA复制,因此处于S期的细胞会被标记。S期结束后细胞进入G2期(时长2.2h),G2期结束后进入M期,因此最快约2.2h后检测到被标记的M期细胞。
②从“刚出现标记M期细胞”到“标记M期细胞占比最大”,意味着所有处于M期的细胞均为被标记的细胞,该过程经历的是一个完整的M期,故时间为M期时长。甲动物体细胞染色体数为12,M期(分裂期)中,后期着丝粒分裂使染色体数加倍(24),末期细胞缢裂后恢复为12,因此染色体数变化为12→24→12。
③过量胸苷会抑制S期细胞,其他时期细胞继续运转。最终所有细胞停留在S期的时间,等于“最后进入S期的细胞所经历的非S期时长”,即G1+M+G2=3.4+1.8+2.2=7.4h。
④选择标准是“分裂期占细胞周期比例高”,比例越高,视野中分裂期细胞越多,越易观察。甲细胞分裂期比例=1.8÷(3.4+7.9+2.2+1.8)=0.12,乙细胞=2.4÷24=0.1,甲的比例更高,因此选用甲动物肠上皮细胞。
【分析】(1)G1期:DNA复制前准备(合成蛋白质、RNA);S期:DNA复制;G2期:分裂期准备(合成蛋白质、RNA);M期:分裂期(前期形成纺锤体、后期染色体加倍等)。
(2)调控因子作用:CDK2调控G1→S和S期,CDK1调控G2→M;检验点监控各时期转换(1:G1→S,2:S期,3:G2→M,4:M期)。
(3)放射性标记实验:胸苷标记S期(DNA复制),追踪标记细胞的运转可推算各时期时长;抑制S期时,细胞最终停留在S期的时间=G1+M+G2。
(1)图甲表示细胞分裂分为:DNA合成前期(G1期)、DNA合成期(S期)与DNA合成后期(G2期),分裂期(M期);RNA聚合酶催化转录过程,G1、G2期都要合成蛋白质,因此,RNA聚合酶主要作用于细胞周期的G1、G2期,纺锤体形成于有丝分裂前期。根据表格分析可知细胞周期从G1期向S期过渡时,调控因子CDK2增多,若调控因子CDK2基因缺失,将阻抑细胞进入S期,主要激活检验点是1。
(2)根据表格分析可知,CDK1出现于G2期,主要是促进G2期向M期转换,若DNA损伤导致CDK1形成的复合物滞留在细胞质中,不能进入细胞核内发挥作用,阻止细胞进入下一时期,说明DNA损伤发生在G2期,可以推测激活的检验点最可能是图甲中的3。
(3)①短时间放射性胸苷标记只标记到S期细胞;周期图(乙)显示S期结束到进入M期约需G2时长2.2 h,故最快2.2 h后能检测到标记的M期细胞;
②从刚出现有标记的M期细胞,到达有标记的M期细胞达到最大值,则说明其时间经历的是一个M期的时间;由于该细胞中含有12条染色体,且M期为细胞分裂期(包含前期、中期、后期和末期四个时期),其染色体的数量变化是先加倍后减半,即:12→24→12;
③由题意可以知道:因为加入胸苷后只抑制了处于S期的细胞,而其他时期的细胞都不受其影响,则随着时间的推移,原来处于G1期的细胞先进入S期并被抑制停留在S期,然后是M期的细胞,最后是处于G2期的细胞,所以到细胞都停留在S期的时间为G1+M+G2,即为7.4小时;
④观察细胞分裂过程中染色体形态、数目的变化,不仅要选择细胞周期短的细胞,更要选择分裂期在整个细胞周期中所占的比例相对较大的细胞,这样才更容易观察到实验现象。甲细胞分裂期在细胞周期中所占的比例为1.8÷(3.4+7.9+2.2+1.8)≈0.12,乙细胞的分裂期在细胞周期中所占的比例为2.4÷24=0.1,即甲细胞分裂期在细胞周期中所占的比例大,在视野中细胞数多,易观察,因此若要在显微镜下观察细胞有丝分裂过程中染色体形态的变化,选用甲动物肠上皮细胞更合适。
23.(2025高三上·宝应开学考)如图1是单克隆抗体制备流程阶段示意图,图2是植物体细胞杂交过程示意图,据图回答下列问题:
(1) 技术是其它动物细胞工程技术的基础。 技术是植物细胞工程技术的基本技术。
(2)动物细胞融合的实现,体现了细胞膜具有 。假设仅考虑某两个细胞的融合,图1过程中细胞融合可形成 种类型的杂交细胞,选出的杂交瘤细胞既具备骨髓瘤细胞在体外 的特点,又具备淋巴细胞分泌 的特点。
(3)动物细胞融合除了采用物理方法、化学方法外,还可以采用 诱导。
(4)植物体细胞融合成功的标志是 ,其产生与细胞内 (细胞器)有关。
(5)图2中④和⑤过程分别是 和 的过程。如果A,B植物均为二倍体则该杂交植物有 个染色体组。
【答案】(1)动物细胞培养;植物组织培养
(2)流动性;3;快速大量增殖(无限增殖);特异性(专一的)
(3)灭活的病毒
(4)形成新的细胞壁;高尔基体
(5)脱分化;再分化;四
【知识点】细胞膜的结构特点;植物组织培养的过程;植物体细胞杂交的过程及应用;动物细胞培养技术;细胞融合的方法
【解析】【解答】(1)动物细胞培养技术为所有动物细胞工程(如融合、单克隆抗体制备)提供活细胞材料,是其他动物细胞工程技术的基础。植物组织培养技术可实现植物细胞的全能性,无论是体细胞杂交后的杂种植株培育,还是植物快速繁殖,都依赖该技术,因此是植物细胞工程的基本技术。
(2)动物细胞融合依赖细胞膜的流动性,使不同细胞的膜能融合在一起,故第一空为流动性。仅考虑两个细胞融合时,会形成三种融合细胞:骨髓瘤细胞自身融合、淋巴细胞自身融合、骨髓瘤细胞与淋巴细胞融合,共3种类型。杂交瘤细胞需同时具备两种亲本细胞的优势:骨髓瘤细胞能在体外快速大量增殖(无限增殖),淋巴细胞能分泌特异性(专一的)抗体。
(3)动物细胞融合的诱导方法包括物理法(如离心、电融合)、化学法(如PEG),还有植物细胞融合没有的生物法——灭活的病毒(如仙台病毒)。
(4)植物原生质体融合后,需形成新的细胞壁才能成为完整细胞,这是融合成功的标志。植物细胞中,高尔基体与细胞壁的合成直接相关(高尔基体产生的囊泡携带细胞壁成分,聚集成细胞板并发育为细胞壁),因此与该过程有关的细胞器是高尔基体。
(5)图2中,④是将融合后的原生质体培育为愈伤组织(未分化细胞团),属于脱分化;⑤是将愈伤组织培育为完整植株,属于再分化。A、B植物均为二倍体(各含2个染色体组),杂种植株的染色体组为两者之和,即4个。
【分析】(1)动物细胞工程核心:
基础技术:动物细胞培养;
融合特点:可通过灭活病毒诱导,杂交瘤细胞兼具“无限增殖”和“分泌特异性抗体”能力。
(2)植物细胞工程核心:
基础技术:植物组织培养(脱分化→再分化);
融合标志:形成新细胞壁(依赖高尔基体),杂种植株染色体组为双亲之和。
(1)动物细胞工程:是指以动物细胞、细胞器或早期胚胎为研究对象,应用细胞生物学和分子生物学原理和方法,对其进行培养、繁殖、人工操作等,使其产生人们所需的生物学特征,获得人类所需的生物产品、创造新的细胞类型或动物品种的一门综合科学,动物细胞培养技术是其它动物细胞工程技术的基础;植物组织培养技术广义又叫离体培养,是植物细胞工程技术的基本技术。
(2)由于细胞膜具有一定的流动性,因此动物细胞能够融合;假设仅考虑某两个细胞的融合,上图过程中细胞融合可形成两个骨髓瘤细胞融合、两个淋巴细胞融合、一个淋巴细胞和一个骨髓瘤细胞融合,共3种类型的杂交细胞;选出的杂交瘤细胞既具备骨髓瘤细胞在体外快速大量增殖(无限增殖)的特点,又具备淋巴细胞分泌特异性(专一的)抗体的特点。
(3)动物细胞融合除了采用物理方法(电融合)、化学方法(PEG诱导)外,还可以采用灭活的病毒诱导。
(4)植物体细胞融合(原生质体进行融合)成功的标志是形成新的细胞壁(完整的植物细胞有细胞壁);植物细胞壁的形成与高尔基体有关,高尔基体形成囊泡,囊泡聚集成细胞板,进而发展成细胞壁。
(5)图中④为脱分化形成愈伤组织(没有发生分化,只是一团薄壁细胞);⑤为愈伤组织再分化(分裂分化)形成植物体;植物体细胞杂交形成的杂种植株细胞中的遗传物质是两个亲本的遗传物质之和,如果A,B植物均为二倍体,则该杂交植物有2+2=4个染色体组。
24.(2025高三上·宝应开学考)种子休眠是抵御穗发芽的一种机制。通过对Ti质粒的改造,利用农杆菌转化法将Ti质粒上的T-DNA随机整合到小麦基因组中,筛选到2个种子休眠相关基因的插入失活纯合突变体。与野生型相比,突变体种子的萌发率降低。小麦基因组序列信息已知。
(1)Ti质粒上与其在农杆菌中的复制能力相关的结构为 。选用图甲中的SmaI对抗除草剂基因X进行完全酶切,再选择SmaI和 对Ti质粒进行完全酶切,将产生的黏性末端补平,补平时使用的酶是 。利用DNA连接酶将酶切后的包含抗除草剂基因X的片段与酶切并补平的Ti质粒进行连接,构建重组载体,转化大肠杆菌;经卡那霉素筛选并提取质粒后再选用限制酶 进行完全酶切并电泳检测,若电泳结果呈现一长一短2条带,较短的条带长度近似为 bp,则一定为正向重组质粒。
(2)为证明这两个突变体是由于T-DNA插入到小麦基因组中同一基因导致的,提取基因组DNA,经酶切后产生含有T-DNA的基因组片段(图乙)。在此酶切过程中,限于后续PCR难以扩增大片段DNA,最好使用识别序列为 (填“4”“6”或“8”)个碱基对的限制酶,且T-DNA中应不含该酶的酶切位点。需首先将图乙的片段 ,才能利用引物P1和P2成功扩增未知序列。PCR扩增出未知序列后,进行了一系列操作,其中可以判断出2条片段的未知序列是否属于同一个基因的操作为 (填“琼脂糖凝胶电泳”或“测序和序列比对”)。
(3)通过农杆菌转化法将构建的含有野生型基因的表达载体转入突变植株,如果检测到野生型基因, (填“能”或“不能”)确定该植株的表型为野生型。
【答案】(1)复制原点;XbaI;DNA聚合酶;SmaI和SpeI;550bp
(2)4;环化;测序和序列比对
(3)不能
【知识点】PCR技术的基本操作和应用;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】(1)复制原点是DNA复制的起始位点,直接决定Ti质粒在农杆菌中的复制能力。抗除草剂基因X用SmaI(平末端)酶切,Ti质粒需用SmaI(切割目的基因插入区域)和XbaI(避免目的基因反向连接,且不破坏启动子/终止子)酶切;XbaI产生黏性末端,需DNA聚合酶补平(通过添加脱氧核苷酸使末端平整)。正向重组质粒用SmaI和SpeI酶切后,较短片段为抗除草剂基因内部特定区域,长度约550bp,通过电泳可区分正向与反向重组。
(2)识别4个碱基的限制酶酶切位点更多,切割后片段更小,避免PCR难以扩增大片段的问题,符合实验需求。已知引物P1、P2对应T-DNA序列,未知序列位于基因组侧端,将片段环化后,引物可沿环状DNA扩增未知区域。琼脂糖凝胶电泳仅能判断片段长度,无法确定碱基序列同源性;测序可获得未知序列,通过比对能明确是否属于同一基因。
(3)基因表达需经历转录、翻译等过程,即使目的基因成功导入,若存在启动子失效、密码子偏好性或表达调控异常等情况,野生型基因可能无法正常表达,因此不能直接推断表型恢复为野生型。
【分析】基因工程是指按照人们的愿望,通过转基因等技术,赋予生物新的遗传特性,从而创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。基因工程是一种DNA操作技术,需要借助限制酶、DNA连接酶和载体等工具才能进行。它的基本操作程序包括:目的基因的筛选与获取、基因表达载体的构建、将目的基因导入受体细胞和目的基因的检测与鉴定。
(1)DNA复制的起点是复制原点,因此Ti质粒上与其在农杆菌中的复制能力相关的结构为复制原点。根据SmaI限制酶识别序列可知,酶切形成的是平末端,若质粒仅用SmaI酶切,抗除草剂基因和质粒可以正向接入也可以反向接入,且无法区分,为了确定是否是正向重组质粒,因此在构建重组质粒时需要用到另一种限制酶,抗除草剂因需要插入到启动子和终止子之间,因此不能选择BamHI,因为该限制酶会破坏终止子,因此可选择XbaI和SmaI进行酶切,XbaI酶切会形成黏性末端,需要用DNA聚合酶聚合脱氧核糖核苷酸单体将产生的黏性末端补平(可使重组质粒最小,同时PstI酶切后产生的黏性末端无法用DNA聚合酶抹平,因为DNA聚合酶只能从3'延伸子链)。利用DNA连接酶将酶切后的包含抗除草剂基因X的片段与酶切并补平的Ti质粒进行连接,构建重组载体,转化大肠杆菌。重组的T-DNA片段上含有一个SmaI酶切位点和一个SpeI酶切位点,可以选择用SmaI和SpeI进行酶切,转录的方向是从模板的3'→5',和质粒对应的方向相同,经过两种酶的酶切后并电泳呈现一长一短2条带,较短的条带长度近似为550bp,若反向接,较短的条带长度近似为200bp。
(2)由于后续PCR难以扩增大片段DNA,所以最好选择识别序列为4个碱基的限制酶,原因是识别序列越短,酶切位点越多,切割产生的片段可能越小,更有利于后续的PCR扩增。由于引物是根据已知序列设计的,但此时需要扩增未知序列,因此可以将图乙的片段环化,这样就可以利用现有引物扩增出未知序列。为了确定未知序列是否是同一基因,需要准确比对其上的碱基序列,因此对同一个基因的操作为测序和序列比对。
(3)突变植株成功导入野生型基因,但野生型基因未必可以正常表达,因此不能确定该植株的表型为野生型。
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