7.血液中CO2浓度升高刺激I型细胞，由此引发的C2+内流促使神经递质释放，引起传入神经兴奋，最
2025年普通高中学业水平选择性考试（河北卷）
终使呼吸加深加快。通过I型细胞对信息进行转换和传递的通路如图所示。下列叙述错误的是
生物学
钾道道
模电位：·Ca2+
本试卷共100分，考试时间75分钟」
关闭
变化，治钙通道
传入神经
一、单项选择题：本题共13小题，每小题2分，共26分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题
。Ca2t
目要求的。
1.ATP是一种能为生命活动供能的化合物，下列过程不消耗ATP的是
神经逆质
动脉
T型细胞
A.肌肉的收缩
B.光合作用的暗反应
A.I型细胞受CO2浓度升高刺激时，胞内K+浓度降低，引发膜电位变化
C.Ca2载体蛋白的磷酸化
D.水的光解
弥2.下列过程涉及酶催化作用的是
B.阻断I型细胞的Ca2+内流，可阻断该通路对呼吸的调节作用
C.该通路可将CO2浓度升高的刺激转换为传入神经的电信号
A.Fe3+催化H2O2的分解
B.O2通过自由扩散进入细胞
D.机体通过I型细胞维持CO2浓度相对稳定的过程存在负反馈调节
C.PCR过程中DNA双链的解旋
D.植物体细胞杂交前细胞壁的去除
8.轮状病毒引起的小儿腹泻是主要经消化道感染的常见传染病，多表现出高热和腹泻等症状。病毒繁殖
3.下列对生物体有机物的相关叙述，错误的是
后，经消化道排出体外。下列叙述错误的是
A.纤维素、淀粉酶和核酸的组成元素中都有C、H和O
知
A.当体温维持在39℃时，患儿的产热量与散热量相等
B.糖原、蛋白质和脂肪都是由单体连接成的多聚体
封
B.检查粪便可诊断腹泻患儿是否为轮状病毒感染
C.多肽链和核酸单链可在链内形成氢键
C.抗病毒抗体可诱导机体产生针对该病毒的特异性免疫
D.多糖、蛋白质和固醇可参与组成细胞结构
D.保持手的清洁和饮食卫生有助于预防该传染病
4.对绿色植物的光合作用和呼吸作用过程进行比较，下列叙述错误的是
9.根据子代病毒释放时宿主细胞是否裂解，病毒可分为裂解型和非裂解型。下列叙述错误的是()
如
A.类囊体膜上消耗H2O、而线粒体基质中生成H2O
A.与裂解型相比，非裂解型病毒被清除过程中细胞免疫发挥更关键的作用
B.叶绿体基质中消耗CO2,而线粒体基质中生成CO2
B.裂解型病毒引起的体液免疫不需要抗原呈递细胞的参与
线
C.类囊体膜上生成O2,而线粒体内膜上消耗O2
C.病毒的感染可引起辅助性T细胞分泌细胞因子，促进B细胞的分裂和分化
D.叶绿体基质中合成有机物，而线粒体基质中分解有机物
D.病毒感染后，浆细胞产生的抗体可特异性结合胞外游离的病毒
5.某科创小组将叶绿素合成相关基因转入小麦愈伤组织，获得再生植株，并进行相关检测。下列实验操
10.口袋公园是指在城市中利用零星空地建设的小型绿地，可满足群众就近休闲需求，为群众增添身边的
作错误的是
绿、眼前的美。下列分析错误的是
A.将种子消毒后，取种胚接种到适当的固体培养基诱导愈伤组织
A.大量口袋公园的建设有效增加了绿地面积，有助于吸收和固定CO2
B.在提取的DNA溶液中加入二苯胺试剂，沸水浴后观察颜色以鉴定DNA
B.适当提高口袋公园的植物多样性，可增强其抵抗力稳定性
C.将小麦色素提取液滴加到滤纸条，然后将色素滴加部位浸入层析液进行层析
C.口袋公园生态系统不具备自我调节能力，需依赖人工维护
D.对叶片抽气处理后，转到富含CO2的清水中，探究不同光照下的光合作用强度
D.从空地到公园，鸟类等动物类群逐渐丰富，加快了生态系统的物质循环
6.M和N是同一染色体上两个基因的部分序列，其转录方向如图所示。表中对M和N转录产物的碱基
11.被誉为“太行新愚公”的李保国在太行山区摸索出了一种成功的生态经济沟建设模式一山顶种植水
序列分析正确的是
(
土保持林、山腰种植干果林和山脚种植水果林，切实践行了“绿水青山就是金山银山”的理念。下列叙
述错误的是
()
转录方向
转录方向
编号
M的转录产物
编号
N的转录产物
A.山顶、山腰和山脚不同林种的布局体现了群落的垂直结构
TA0…A9H=
①
5'-UCUACA-3'
⊙
5'-AGCUGU-3'
B.生态经济沟的建设提高了当地的生态效益和经济效益
M
N
②
5'-UGUAGA-3'
②
5'-ACAGCU-3'
C.该模式体现了生物与环境的协调与适应
A.①③
B.①④
C.②③
D.②④
D.生态经济沟的建设促进了人与自然的和谐发展
2025河北卷■■■■
■■■■■■■■■■■■■■■
2025年河北省普通高中学业水平选择性考试
请在各题目的答题区域内作答，超出黑色矩形边框限定区域的答案无效
请在各题目的答题区域内作答，超出黑色矩形边框限定区域的答案无效
生物答题卡
20.(1)
22.(1)
姓
名
考生条形码区
准考证号
(2)
(2)
一此方框为缺考考生标记，由蓝考员用2B铅笔填涂。
正确填涂示例一
(3)
选择题（请用2B铅笔填涂）
合AAA
B
(4)
可可可可可
DDDDD
(3)
语西遇
BB B BB
BB B
ccc]
DD可D可D可D
D可DD可
(4)
非选择题（请用0.5毫米黑色签字笔作答）
(5)
19.(1)
21.(1)
23.(1)
(2)
(2)
(2)》
(3)
(3)
(3)
(4
(4
请在各题目的答题区域内作答，超出黑色矩形边框限定区域的答案无效
请在各题目的答题区域内作答，超出黑色矩形边框限定区域的答案无效
请在各题目的答题区域内作答，超出黑色矩形边框限定区域的答案无效2025年生物学(河北卷)
1.D 本题考查ATP在生命活动中的供能情况,需判断各生理过程是否消耗ATP。肌肉收缩需要消耗能量,该能量由ATP水解提供,A项不符合题意。在光合作用的暗反应过程中,C3的还原依赖ATP供能,会消耗ATP,B项不符合题意。Ca2+载体蛋白的磷酸化需要消耗能量,该能量由ATP水解提供,C项不符合题意。水的光解在叶绿体类囊体膜上进行,消耗光能,不消耗ATP,D项符合题意。
2.D 本题考查酶催化作用的相关知识,需判断各过程是否有酶参与催化作用。Fe3+是无机催化剂,催化H2O2分解的过程不涉及酶的催化作用,A项不符合题意。O2通过自由扩散的方式进入细胞时,不需要酶参与,B项不符合题意。PCR过程中DNA双链在高温条件下解旋,不需要酶参与,C项不符合题意。植物体细胞杂交前,用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁,该过程涉及酶的催化作用,D项符合题意。
3.B 本题考查生物体有机物的组成、结构及功能相关知识。纤维素的组成元素为C、H、O,淀粉酶的化学本质是蛋白质,组成元素为C、H、O、N等,核酸的组成元素为C、H、O、N、P,三者组成元素都有C、H、O,A项正确。多聚体由单体聚合而成,糖原(单体为葡萄糖)、蛋白质(单体为氨基酸)是多聚体,脂肪由甘油和脂肪酸组成,不是多聚体,B项错误。多肽链盘曲折叠时氨基酸间可形成氢键,核酸单链(如tRNA)内部可通过碱基互补配对的方式形成氢键,C项正确。多糖(如纤维素参与植物细胞壁的构成)、蛋白质(如细胞膜蛋白)、固醇(如胆固醇参与动物细胞膜的构成)均可参与组成细胞结构,D项正确。
4.A 本题考查光合作用和细胞呼吸的过程及场所,需对比各阶段的物质变化与场所。光合作用的光反应在类囊体膜上进行,会消耗H2O;有氧呼吸第三阶段在线粒体内膜上进行,会生成H2O,A项错误。光合作用的暗反应在叶绿体基质中进行,会消耗CO2;有氧呼吸第二阶段在线粒体基质中进行,会生成CO2,B项正确。光合作用的光反应在类囊体膜上进行,会生成O2;有氧呼吸第三阶段在线粒体内膜上进行,会消耗O2,C项正确。光合作用的暗反应在叶绿体基质中进行,会合成有机物;有氧呼吸第二阶段在线粒体基质中进行,会发生丙酮酸(属于有机物)的分解,D项正确。
5.C 本题考查植物组织培养、DNA鉴定、光合色素的提取与分离及光合作用强度探究的实验操作。种子消毒可避免杂菌污染,种胚是合适的外植体,将其接种到固体培养基(含植物激素等)可诱导愈伤组织,A项正确。DNA与二苯胺试剂在沸水浴条件下反应显蓝色,可用于鉴定DNA,B项正确。分离光合色素时,应用毛细吸管吸取少量滤液在滤纸条上画细线,且滤液细线不能浸入层析液,否则色素会溶解在层析液中,无法实现分离,C项错误。对叶片抽气处理排除空气(主要是O2),转到富含CO2的清水中,通过改变光照等条件,可根据叶片上浮情况等探究不同光照下的光合作用强度(光合作用产生O2使叶片上浮),D项正确。
6.C 本题考查基因转录过程中的碱基互补配对原则,需根据DNA模板链序列推导转录产物RNA的碱基序列。转录时,以DNA模板链为模板,遵循A—U、T—A、G—C、C—G的碱基互补配对原则,且RNA合成方向为5'端→3'端,模板链方向为3'端→5'端。
M基因的部分DNA双链序列为:
链1(5'端→3'端):TCTACA
链2(3'端→5'端):AGATGT
转录方向向左,故模板链为链1(5'端→3'端),其碱基序列为5'-TCTACA-3'。转录产物RNA与模板链互补,因此M转录产物的碱基序列为5'-UGUAGA-3'(对应②)。
N基因的部分DNA双链序列为:
链3(5'端→3'端):AGCTGT
链4(3'端→5'端):TCGACA
转录方向向右,故模板链为链4(3'端→5'端),其碱基序列为3'-TCGACA-5'。转录产物RNA与模板链互补,因此N转录产物的碱基序列为5'-AGCUGU-3'(对应③)。
综上所述,M和N转录产物的碱基序列分别为②③,C项正确。
7.A 本题考查细胞信号转换、神经调节及反馈调节,需结合图示分析Ⅰ型细胞对CO2浓度刺激的响应机制。由题图可知,CO2浓度升高刺激Ⅰ型细胞时,钾通道关闭,K+外流受阻,胞内K+浓度升高,引发膜电位变化,A项错误。Ca2+内流促使神经递质释放,若阻断Ca2+内流,神经递质无法释放,传入神经无法兴奋,该通路对呼吸的调节作用被阻断,B项正确。CO2浓度升高(化学信号)刺激Ⅰ型细胞,引发膜电位变化、Ca2+内流等,最终使传入神经兴奋(电信号),实现了化学信号到电信号的转换,C项正确。CO2浓度升高刺激Ⅰ型细胞,最终使呼吸加深加快,排出更多CO2,进而使CO2浓度降低,此过程存在负反馈调节,D项正确。
8.C 本题考查体温调节、病毒感染诊断、免疫调节及传染病预防。体温维持相对稳定时,产热量与散热量相等。当体温维持在39 ℃,患儿的产热量和散热量相等,A项正确。轮状病毒繁殖后经消化道排出体外,粪便中可能含该病毒,检查粪便可诊断腹泻患儿是否为轮状病毒感染,B项正确。特异性免疫诱导机体产生抗病毒抗体,而非抗病毒抗体诱导机体产生特异性免疫,C项错误。轮状病毒主要经消化道感染,保持手的清洁和饮食卫生可切断传播途径,有助于预防该传染病,D项正确。
9.B 本题考查免疫调节相关知识。裂解型病毒使宿主细胞裂解,抗原暴露后体液免疫等参与清除;非裂解型病毒在细胞内部,机体需要通过细胞免疫裂解靶细胞,将抗原暴露出来。因此,与裂解型病毒相比,非裂解型病毒被清除过程中细胞免疫发挥更关键的作用,A项正确。裂解型病毒引起体液免疫时,病毒需经抗原呈递细胞摄取、处理后呈递给辅助性T细胞,B项错误。病毒感染后,辅助性T细胞分泌细胞因子,能促进B细胞分裂、分化为浆细胞和记忆B细胞,C项正确。浆细胞产生的抗体可与胞外游离病毒特异性结合,D项正确。
10.C 本题考查生态系统的结构和功能相关知识。大量口袋公园的建设可有效增加绿地面积,有助于植物通过光合作用吸收和固定CO2,A项正确。适当提高口袋公园的植物多样性,生态系统的营养结构会变得更复杂,抵抗力稳定性增强,B项正确。任何生态系统都具备自我调节能力,口袋公园生态系统也具备一定的自我调节能力,若该生态系统长期维持稳定,需人工维护辅助,C项错误。从空地到公园,鸟类等动物类群逐渐丰富,该动物类群作为消费者,加快了生态系统的物质循环,D项正确。
【归纳总结】 口袋公园的生态逻辑归纳
口袋公园作为城市生态微系统,建设核心是利用零散空间重构绿地。植物多样性提升能强化生态结构(如营养级、食物网),借助光合作用、物质循环发挥生态效益;同时,通过景观、休闲功能创造社会效益。生态系统具备自我调节能力是共性,但口袋公园因面积小、物种简单,自我调节能力弱,需人工维护(补种植被、防治入侵物种等)。其从“空地”到“生态—社会价值体”的转变,体现了生物与环境协调、生态修复与人类需求融合,是城市生态精细化治理的缩影。
11.A 本题考查群落结构、生态工程相关知识。山顶、山腰和山脚的林种布局,是由地形起伏导致的,体现了群落的水平结构,A项错误。生态经济沟建设的模式为:山顶种植水土保持林保生态,山腰种植干果林、山脚种植水果林产生经济效益,提高了当地的生态效益和经济效益,B项正确。不同地形种植不同林种,体现了生物与环境的协调与适应,C项正确。该模式践行了“绿水青山就是金山银山”的理念,促进了人与自然的和谐发展,D项正确。
12.B 本题考查生物的适应性、进化及环境对性状的影响。对比“仅母本接触”和“母本和子代都不接触”组,母本接触利它素时,幼年子代头盔占身体的比例增大,说明母本接触利它素可增大幼年子代头盔占身体的比例,A项正确。利它素刺激使僧帽蚤头盔增大,是环境因素影响表型的体现,未说明僧帽蚤发生基因突变(基因突变是遗传物质改变),B项错误。僧帽蚤受利它素刺激后头盔增大能降低僧帽蚤被天敌捕食的风险,该特性是自然选择的结果,C项正确。对比“母本和子代都接触”与“母本和子代都不接触”组,无利它素时,成年子代头盔占身体的比例比幼年子代的小,说明无利它素时,僧帽蚤发育过程中头盔占身体的比例会减小,D项正确。
【解题发挥】 僧帽蚤头盔变化
从现象到本质的逻辑:遇利它素头盔变大,是环境对表型的影响,非基因突变。解题时要区分“环境诱导表型变化”与“遗传物质改变”,结合自然选择(头盔大避天敌)理解适应性,通过对比实验(有无利它素)推导结论,抓准因果关系。
13.B 本题考查生物工程相关技术。植物组织培养可保持母本的优良性状,可用于兰花的快速繁殖,A项正确。胚胎干细胞的培养需要一定浓度CO2,以维持培养液的pH,B项错误。动物细胞融合常用灭活病毒诱导,可使B淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合制备单克隆抗体,C项正确。对供体母牛注射促性腺激素可促进卵泡发育,使供体母牛超数排卵,用于胚胎制备,D项正确。
【易错警示】 胚胎干细胞培养的易错点
胚胎干细胞培养需要一定浓度的CO2,以维持pH,易误认为“有氧环境无需CO2”。牢记细胞培养的特殊条件(如CO2、无菌、适宜温度),区分植物组织培养(无需CO2维持pH)与动物细胞培养的环境差异,避免条件混淆。
14.ACD 本题考查有氧呼吸和无氧呼吸的过程及影响因素。有氧呼吸第一阶段在细胞质基质中进行,产生的[H]可进入线粒体参与后续反应,所以线粒体中的[H]可来自细胞质基质,A项正确。有氧呼吸第二阶段在线粒体基质内进行,该过程发生丙酮酸的分解,突变体线粒体中丙酮酸的含量高于野生型,说明有氧呼吸第二阶段受抑制,B项错误。T蛋白缺失使线粒体内膜受损,线粒体内膜是有氧呼吸第三阶段进行的场所,故突变体线粒体内膜上的呼吸作用阶段受阻,C项正确。突变体的有氧呼吸因内膜受损等受影响,导致供能不足,且由题图可知,突变体无氧呼吸产物乳酸含量明显升高,说明突变体的无氧呼吸增强,D项正确。
15.AB 本题考查伴X染色体遗传、染色体变异及PCR检测。由电泳结果可知,母亲和患儿均含有倒位X染色体,母亲没有患病,说明该病为伴X染色体隐性遗传病,该病患者中男性显著多于女性,男性发病率与致病基因频率相等,即q=1/3 500,女性携带者致病基因频率为2q(1-q)=3 499/6 125 000,A项错误。母亲含正常H基因,患儿无正常H基因,PCR扩增时,母亲可形成一个条带,患儿没有条带,结果不同,B项错误。染色体片段颠倒重接属于倒位,会改变基因排列顺序,C项正确。利用S1和S2进行PCR检测,可判断正常D基因是否存在,若无正常D基因则患病,故可诊断母亲再次孕育的胎儿是否患该病,D项正确。
16.BC 本题考查神经调节的结构与功能。触觉产生于大脑皮层,A项错误。“看到食物分泌唾液”是后天学习形成的条件反射(需大脑皮层参与,对“食物视觉信号”的应答),B项正确。神经系统分为中枢神经系统(脑、脊髓)和外周神经系统(脑神经、脊神经),控制咀嚼、吞咽的传出神经属于脑神经,归属外周神经系统,C项正确。受到惊吓时,交感神经兴奋,通过神经—体液调节促使肾上腺素分泌增加,D项错误。
17.BCD 本题考查群落演替的类型及物种优势度变化。去除林中所有植被后,土壤保留了有机质、种子等繁殖体,发生的是次生演替,A项错误。该地恢复最初阶段(林冠层郁闭度低,光照充足),不耐阴性类群更适应强光环境,优势度快速上升,体现竞争优势,B项正确。随着演替推进,林冠层郁闭度升高,光照减弱,因环境不适于不耐阴性类群繁殖,不耐阴性类群优势度逐渐丧失,C项正确。恢复末期,中间性类群优势度下降,占用的资源减少,耐阴性类群可获得的资源增加,优势度上升,D项正确。
18.ACD 本题考查微生物培养与发酵相关知识。隐甲藻是异养真核微藻,可从腐烂的叶片(含有机物)获取生长必需的碳源,A项正确。湿热灭菌会杀死隐甲藻,采集腐烂的叶片后,应采用无菌操作分离隐甲藻,而非湿热灭菌后接种,B项错误。隐甲藻是真核生物,抗生素可抑制细菌的生长,故选择培养基中加入抗生素可减少杂菌生长,C项正确。隐甲藻是好氧生物,提高发酵时的通气量和搅拌速率能增加溶氧量,促进其有氧呼吸和生长,利于提高DHA产量,D项正确。
19.答案 (1)主动运输 攻击磷脂分子,破坏细胞膜结构;攻击DNA,可能引起基因突变;攻击蛋白质,使蛋白质活性下降等
(2)减弱 减少 流动性
(3)减少 砷与磷竞争结合转运蛋白F,使可与磷结合的转运蛋白F数量减少;砷激活蛋白C,使细胞膜上转运蛋白F的数量减少
解析 本题考查物质运输的影响因素及细胞膜的结构特点。(1)砷通过转运蛋白F进入根细胞需要消耗能量,说明该运输方式为主动运输(逆浓度梯度、需要载体和能量)。自由基化学性质活泼,可攻击磷脂分子(破坏细胞膜结构)、DNA(导致基因突变)、蛋白质(使酶活性下降、结构蛋白受损)等,造成细胞损伤甚至死亡。
(2)对比野生型、C缺失突变体、C过量表达植株根细胞中砷的含量可知,基因C缺失时根对砷的吸收增多,基因C过量表达时根对砷的吸收减少,故蛋白C可减弱根对砷的吸收。砷激活的蛋白C使F磷酸化,诱导细胞膜内陷形成含有蛋白F的囊泡,从而使细胞膜上转运蛋白F的数量减少(转运蛋白F被包裹进囊泡,脱离细胞膜)。囊泡的形成体现了细胞膜具有流动性的结构特点。
(3)砷胁迫下,植物对磷的吸收量减少。原因如下:一是砷与磷竞争结合转运蛋白F,使可与磷结合的转运蛋白F数量减少;二是砷激活蛋白C,使细胞膜上转运蛋白F的数量减少。
20.答案 (1)交感 减慢
(2)促进肾小管和集合管对水分的重吸收,减少尿量 胰高血糖素、肾上腺素、甲状腺激素
(3)升高、降低
(4)通过增加ADM和ADM受体的量,促进血管舒张,降低血压
解析 本题考查人体生命活动的神经—体液调节机制,涵盖自主神经调节、水盐平衡调节、血糖调节及血压调节等知识。
(1)运动时,交感神经兴奋,心跳加快,支气管扩张,但胃肠的蠕动和消化腺的分泌活动减弱。
(2)运动大量出汗→细胞外液渗透压升高→抗利尿激素分泌增加→促进肾小管和集合管对水分的重吸收(减少尿量,维持水盐平衡)。运动消耗血糖,胰高血糖素能促进肝糖原分解成葡萄糖,促进非糖物质转变成糖,使血糖浓度升高;另外,神经系统还通过控制甲状腺和肾上腺的分泌活动来调节血糖浓度。
(3)运动时,自主神经(交感神经)兴奋通过增强心脏收缩力、血管收缩等,使血压升高(满足运动时组织供血需求);而ADM(肾上腺髓质素)可舒张血管,其含量升高会使血压降低。二者共同作用,让血压“适度升高”(交感神经升血压+ADM降血压,维持动态平衡)。
(4)高血压模型大鼠长期运动后,其安静状态下的ADM和ADM受体的量均升高。推测血压偏高人群长期坚持锻炼,可通过增加ADM和ADM受体的量,促进血管舒张,降低血压。
21.答案 (1)捕食 群落 物理
(2)协同进化 夜间
(3)人类高干扰降低了大型食肉动物与梅花鹿日活动节律的重叠度(或改变了大型食肉动物的日活动节律)
(4)降低人类活动干扰强度;保护和恢复梅花鹿等猎物的栖息地,增加猎物数量
解析 本题考查种间关系、生态系统的信息传递、群落的结构与演替以及生态环境保护相关知识。
(1)东北虎捕食梅花鹿,二者的种间关系是捕食。种间关系的研究属于群落水平的研究。噪音属于生态系统中的物理信息(通过物理过程传递,如声音、光等)。
(2)大型食肉动物和梅花鹿活动时间分别占据着相对稳定的生态位,这是协同进化的结果。对比低、高干扰点大型食肉动物的活动节律,高干扰点的大型食肉动物在夜间的活跃度明显较高。
(3)重叠度表示大型食肉动物和梅花鹿日活动节律的重叠程度。低干扰点的重叠度为0.84,高干扰点的重叠度为0.72,说明人类高干扰降低了大型食肉动物与梅花鹿日活动节律的重叠度,即改变了大型食肉动物的日活动节律,使其与梅花鹿活动重叠减少。
(4)环境容纳量与资源、空间、干扰等有关。为提高东北虎和东北豹的环境容纳量,可采取以下措施:①降低人类活动干扰强度(减少对动物活动节律的影响);②保护栖息地,增加食物资源(如保护梅花鹿等猎物种群,保障东北虎、东北豹的食物)。
22.答案 (1)引物 脱氧核苷酸 复性 PCR反应中DNA变性需高温,耐高温的DNA聚合酶能在高温下催化子链合成
(2)SmaⅠ和EcoRⅠ 磷酸二酯
(3)发黄色荧光且荧光定位于细胞壁 高
(4)转基因衣藻可通过细胞壁上的融合蛋白吸附培养液中的镉离子,减轻了镉离子对细胞的毒害 培养液中的镉离子浓度过高,超出融合蛋白的吸附能力,细胞内镉离子积累过多产生强毒害
(5)① ③
解析 本题围绕基因工程(PCR技术、载体构建)和转基因衣藻治理镉污染的应用展开,考查基因工程操作及生态修复的原理。
(1)PCR反应中,脱氧核苷酸(原料,随循环进行被消耗)和引物(与模板结合后被延伸,消耗减少)的分子数量逐渐降低。模板与引物在PCR反应的复性阶段结合(温度降低,引物与模板互补配对)。PCR中使用的DNA聚合酶需耐高温,因为PCR反应要经高温变性(使DNA解旋),普通酶会失活,耐高温的DNA聚合酶才能在高温环境下催化子链合成。
(2)观察载体上的酶切位点,结合基因连接顺序(SP7→CADR→GP1→YFP),根据限制酶识别序列及切割位点可知,载体中前两个酶切位点经NheⅠ和XbaⅠ酶切后形成的黏性末端一致,如果第一个基因CADR添加这两个限制酶的识别序列,与切割后的载体连接时会形成倒位连接,因此CADR两端添加NheⅠ(或XbaⅠ)和SmaⅠ两种限制酶的识别序列,先与载体连接。第二个基因GP1两端添加SmaⅠ和EcoRⅠ两种限制酶的识别序列,连接到已重组了CADR基因的载体上。最后YFP基因两端添加EcoRⅠ和EcoRⅤ两种限制酶的识别序列,连接到已重组了CADR和GP1两个基因的载体上,从而完成基因表达载体的构建。DNA连接酶催化载体和目的基因之间形成磷酸二酯键。
(3)融合蛋白含黄色荧光蛋白YFP,若表达成功,转基因衣藻在荧光显微镜下会发出黄色荧光且荧光定位于细胞壁(GP1使融合蛋白定位于细胞壁)。若融合蛋白能结合镉离子,转基因衣藻细胞壁的镉离子含量会高于野生型(野生型无CADR高效吸附作用)。
(4)转基因衣藻的生长优于野生型,原因是细胞壁上的融合蛋白能吸附培养液中的镉离子,减轻了镉离子对细胞的毒害(转基因衣藻通过细胞壁上的CADR减少镉进入细胞)。240 μmol/L镉离子浓度下,转基因衣藻和野生型衣藻的生长均受到抑制,是因为镉离子浓度过高,超出融合蛋白的吸附能力,细胞内镉离子积累过多产生强毒害。
(5)与化学药物法相比,转基因衣藻的优势:①可自我繁殖,无需持续投放,能长期发挥作用;③吸收富营养化物质:治理镉污染的同时,改善水体富营养化(如吸收N、P)。衣藻生长受镉离子浓度影响,非优势,②不符合题意;镉沿食物链传递,有风险,非优势,④不符合题意,故填①和③。
23.答案 (1)替换
(2)父本 1/2
(3)3 1/3 2/3 仅含a基因的花粉不育
(4)①AaEe ②基因E/e和A/a位于同源染色体上且无互换 1/6 1/200,F1(AaEe)植株的A与e连锁、a与E连锁,产生雌雄配子的过程中发生部分染色体互换,且雌雄配子互换率均为10%(最后一空为开放性答案,假设合理、比例正确即可)
解析 本题围绕T-DNA插入失活研究植物基因功能,涉及基因突变、遗传杂交、基因定位等知识。
(1)基因突变的本质是基因内碱基的增添、缺失或替换,这些变化会改变基因结构,导致遗传信息改变。
(2)花粉中A基因功能缺失会不育(即a基因花粉不育)。若以Aa植株为父本与野生型拟南芥(AA)杂交,父本只能提供基因型为A的花粉,F1的基因型为AA,无卡那霉素抗性基因,故F1中卡那霉素抗性植株占比为0。反交(Aa为母本,野生型拟南芥为父本)时,母本Aa产生基因型为A、a的卵细胞(都可育),父本AA产生基因型为A的精子,F1的基因型为AA(50%)、Aa(50%),其中Aa含a基因(含卡那霉素抗性基因),故F1中卡那霉素抗性植株占比为1/2。
(3)将另一个A基因插入Aa植株的3号染色体,记作A',则该个体基因型为AaA'O,该植株产生的可育花粉的基因型及比例为AA'∶aA'∶AO=1∶1∶1,其中具有a基因的花粉(aA')占比为1/3。该植株产生的雌配子的基因型及比例为AA'∶aA'∶AO∶aO=1∶1∶1∶1。由题图可知,Ⅰ型植株含A(A')和a基因,Ⅱ型植株只含A(A')基因。则F1中Ⅰ型植株占比=1/3×1/2+1/3+1/3×1/2=2/3。F1中没有检测到仅扩增出600 bp条带的植株,即仅含a基因的植株,原因是仅含a基因的花粉不育。
(4)①要分析基因E/e和A/a在染色体上的位置关系,需构建双杂合子。AaEE(产生基因型为AE、aE的配子)和AAEe(产生基因型为AE、Ae的配子)杂交,筛选出基因型为AaEe的F1植株(双杂合,便于自交分析)。②筛选出的基因型为AaEe的F1植株自交得到F2,各种情况分析如下:
类型一:
F2中AaEe植株产生的花粉存在不育,且其自交所结种子存在致死,因此,F2植株中花粉和自交所结种子均发育正常的植株(AAEE)占比为0。
类型二:
F2中AAEE的花粉和自交所结种子均发育正常,因此,当基因E/e和A/a位于非同源染色体上时,得到F2植株中花粉和自交所结种子均发育正常的植株(AAEE)占比为1/6。
综上分析,若F2植株中花粉和自交所结种子均发育正常的植株占比为0,则基因E/e和A/a位于一对同源染色体上,其中A与e连锁、a与E连锁,在形成配子的过程中没有发生染色体互换;若基因E/e和A/a位于非同源染色体上,则该类植株(花粉和自交所结种子均发育正常,基因型为AAEE)占比为1/6。除了上述两种占比对应的情况,原因与占比相符即可。如当F1(AaEe)植株的A与e连锁、a与E连锁,但在形成配子的过程中发生部分染色体互换。假设雌雄配子交换率均为10%,则F1雌配子为aE∶Ae∶AE∶ae=45∶45∶5∶5=9∶9∶1∶1,雄配子为aE(致死)∶Ae∶AE∶ae(致死)=9∶9∶1∶1,即Ae∶AE=9∶1。F2植株中花粉和自交所结种子均发育正常的植株(AAEE)占比为1/20×1/10=1/200。
