2021年高考生物真题试卷（广东卷）
一、选择题：本题共16小题，共40分。第1～12小题，每小题2分；第13～16小题，每小题4分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1．（2021·广东）我国新冠疫情防控已取得了举世瞩目的成绩，但全球疫情形势仍然严峻。为更有效地保护人民身体健康，我国政府正在大力实施全民免费接种新冠疫苗计划，充分体现了党和国家对人民的关爱。目前接种的新冠疫苗主要是灭活疫苗，下列叙述正确的是（ ）
①通过理化方法灭活病原体制成的疫苗安全可靠
②接种后抗原会迅速在机体的内环境中大量增殖
③接种后可以促进T细胞增殖分化产生体液免疫
④二次接种可提高机体对相应病原的免疫防卫功能
A．①④ B．①③ C．②④ D．②③
2．（2021·广东）“葛（葛藤）之覃兮，施与中谷（山谷），维叶萋萋。黄鸟于飞，集于灌木，其鸣喈喈”（节选自《诗经·葛覃》）。诗句中描写的美丽景象构成了一个（ ）
A．黄鸟种群 B．生物群落
C．自然生态系统 D．农业生态系统
3．（2021·广东）近年来我国生态文明建设卓有成效，粤港澳大湾区的生态环境也持续改善，研究人员对该地区的水鸟进行研究，记录到146种水鸟，隶属9目21科，其中有国家级保护鸟类14种，近海与海岸带湿地、城市水域都是水鸟的主要栖息地。该调查结果直接体现了生物多样性中的（ ）
A．基因多样性和物种多样性 B．种群多样性和物种多样性
C．物种多样性和生态系统多样性 D．基因多样性和生态系统多样性
4．（2021·广东）研究表明，激活某种蛋白激酶PKR，可诱导被病毒感染的细胞发生凋亡。下列叙述正确的是（ ）
A．上述病毒感染的细胞凋亡后其功能可恢复
B．上述病毒感染细胞的凋亡不是程序性死亡
C．上述病毒感染细胞的凋亡过程不受基因控制
D．PKR激活剂可作为潜在的抗病毒药物加以研究
5．（2021·广东）DNA双螺旋结构模型的提出是二十世纪自然科学的伟大成就之一。下列研究成果中，为该模型构建提供主要依据的是（ ）
①赫尔希和蔡斯证明DNA是遗传物质的实验
②富兰克林等拍摄的DNA分子X射线衍射图谱
③查哥夫发现的DNA中嘌呤含量与嘧啶含量相等
④沃森和克里克提出的DNA半保留复制机制
A．①② B．②③ C．③④ D．①④
6．（2021·广东）如图示某S形增长种群的出生率和死亡率与种群数量的关系。当种群达到环境容纳量（K值）时，其对应的种群数量是（ ）
A．a B．b C．c D．d
7．（2021·广东）金霉素（一种抗生素）可抑制tRNA与mRNA的结合，该作用直接影响的过程是（ ）
A．DNA复制 B．转录 C．翻译 D．逆转录
8．（2021·广东）兔的脂肪白色（F）对淡黄色（f）为显性，由常染色体上一对等位基因控制。某兔群由500只纯合白色脂肪兔和1500只淡黄色脂肪兔组成，F、f的基因频率分别是（ ）
A．15%、85% B．25%、75% C．35%、65% D．45%、55%
9．（2021·广东）秸杆的纤维素经酶水解后可作为生产生物燃料乙醇的原料，生物兴趣小组利用自制的纤维素水解液（含5%葡萄糖）培养酵母菌并探究细胞呼吸（如图）。下列叙述正确的是（ ）
A．培养开始时向甲瓶中加入重铬酸钾以便检测乙醇生成
B．乙瓶的溶液由蓝色变成红色，表明酵母菌已产生了CO2
C．用甲基绿溶液染色后可观察到酵母菌中线粒体的分布
D．实验中增加甲瓶的酵母菌数量不能提高乙醇最大产量
10．（2021·广东）孔雀鱼雄鱼的鱼身具有艳丽的斑点，斑点数量多的雄鱼有更多机会繁殖后代，但也容易受到天敌的捕食，关于种群中雄鱼的平均斑点数量，下列推测错误的是（ ）
A．缺少天敌，斑点数量可能会增多
B．引入天敌，斑点数量可能会减少
C．天敌存在与否决定斑点数量相关基因的变异方向
D．自然环境中，斑点数量增减对雄鱼既有利也有弊
11．（2021·广东）白菜型油菜（2n=20）的种子可以榨取食用油（菜籽油），为了培育高产新品种，科学家诱导该油菜未受精的卵细胞发育形成完整植株Bc。下列叙述错误的是（ ）
A．Bc成熟叶肉细胞中含有两个染色体组
B．将Bc作为育种材料，能缩短育种年限
C．秋水仙素处理Bc幼苗可以培育出纯合植株
D．自然状态下Bc因配子发育异常而高度不育
12．（2021·广东）在高等植物光合作用的卡尔文循环中，唯一催化CO2固定形成C3的酶被称为Rubisco，下列叙述正确的是（ ）
A．Rubisco存在于细胞质基质中 B．激活Rubisco需要黑暗条件
C．Rubisco催化CO2固定需要ATP D．Rubisco催化C5和CO2结合
13．（2021·广东）保卫细胞吸水膨胀使植物气孔张开。适宜条件下，制作紫鸭跖草叶片下表皮临时装片，观察蔗糖溶液对气孔开闭的影响，如图为操作及观察结果示意图。下列叙述错误的是（ ）
A．比较保卫组胞细胞液浓度，③处理后>①处理后
B．质壁分离现象最可能出现在滴加②后的观察视野中
C．滴加③后有较多水分子进入保卫细胞
D．推测3种蔗糖溶液浓度高低为②>①>③
14．（2021·广东）乙烯可促进香焦果皮逐渐变黄、果肉逐渐变甜变软的成熟过程。同学们去香蕉种植合作社开展研学活动，以乙烯利溶液为处理剂，研究乙烯对香蕉的催熟过程，设计的技术路线如下图，下列分析正确的是（ ）
A．对照组香蕉果实的成熟不会受到乙烯影响
B．实验材料应选择已经开始成熟的香蕉果实
C．根据实验安排第6次取样的时间为第10天
D．处理组3个指标的总体变化趋势基本一致
15．（2021·广东）与野生型拟南芥WT相比，突变体t1和t2在正常光照条件下，叶绿体在叶肉细胞中的分布及位置不同（图1示意图），造成叶绿体相对受光面积的不同（图2），进而引起光合速率差异，但叶绿素含量及其它性状基本一致。在不考虑叶绿体运动的前提下，下列叙述错误的是（ ）
A．t2比t1具有更高的光饱和点（光合速率不再随光强增加而增加时的光照强度）
B．t1比t2具有更低的光补偿点（光合吸收CO2与呼吸释放CO2等量时的光照强度）
C．三者光合速率的高低与叶绿素的含量无关
D．三者光合速率的差异随光照强度的增加而变大
16．（2021·广东）人类（2n=46）14号与21号染色体二者的长臂在着丝点处融合形成14/21平衡易位染色体，该染色体携带者具有正常的表现型，但在产生生殖细胞的过程中，其细胞中形成复杂的联会复合物（如图），在进行减数分裂时，若该联会复合物的染色体遵循正常的染色体行为规律（不考虑交叉互换），下列关于平衡易位染色体携带者的叙述，错误的是（ ）
A．观察平衡易位染色体也可选择有丝分裂中期细胞
B．男性携带者的初级精母细胞含有45条染色体
C．女性携带者的卵子最多含24种形态不同的染色体
D．女性携带者的卵子可能有6种类型（只考虑图中的3种染色体）
二、必考题：共48分。
17．（2021·广东）为积极应对全球气候变化，我国政府在2020年的联合国大会上宣布，中国于2030年前确保碳达峰（CO2排放量达到峰值），力争在2060年前实现碳中和（CO2排放量与减少量相等），这是中国向全世界的郑重承诺，彰显了大国责任。回答下列问题：
（1）在自然生态系统中，植物等从大气中摄取碳的速率与生物的呼吸作用和分解作用释放碳的速率大致相等，可以自我维持 。自西方工业革命以来，大气中CO2的浓度持续增加，引起全球气候变暖，导致的生态后果主要是 。
（2）生态系统中的生产者、消费者和分解者获取碳元素的方式分别是 ，消费者通过食物网（链）取食利用， 。
（3）全球变暖是当今国际社会共同面临的重大问题，从全球碳循环的主要途径来看，减少 和增加 是实现碳达峰和碳中和的重要举措。
18．（2021·广东）太极拳是我国的传统运动项目，其刚柔并济、行云流水般的动作是通过神经系统对肢体和躯干各肌群的精巧调控及各肌群间相互协调而完成。如“白鹤亮翅”招式中的伸肘动作，伸肌收缩的同时屈肌舒张。如图为伸肘时动作在脊髓水平反射弧基本结构的示意图。
回答下列问题：
（1）图中反射弧的效应器是 及其相应的运动神经末梢。若肌梭受到适宜刺激，兴奋传至a处时，a处膜内外电位应表现为 。
（2）伸肘时，图中抑制性中间神经元的作用是 ，使屈肌舒张。
（3）适量运动有益健康。一些研究认为太极拳等运动可提高肌细胞对胰岛素的敏感性，在胰岛素水平相同的情况下，该激素能更好地促进肌细胞 ，降低血糖浓度。
（4）有研究报道，常年坚持太极拳运动的老年人，其血清中TSH、甲状腺激素等的浓度升高，因而认为运动能改善老年人的内分泌功能，其中TSH水平可以作为评估 （填分泌该激素的腺体名称）功能的指标之一。
19．（2021·广东）人体缺乏尿酸氧化酶，导致体内嘌呤分解代谢的终产物是尿酸（存在形式为尿酸盐）。尿酸盐经肾小球滤过后，部分被肾小管细胞膜上具有尿酸盐转运功能的蛋白URATL和GLUT9重吸收，最终回到血液。尿酸盐重吸收过量会导致高尿酸血症或痛风。目前，E是针对上述蛋白治疗高尿酸血症或痛风的常用临床药物。为研发新的药物，研究人员对天然化合物F的降尿酸作用进行了研究。给正常实验大鼠（有尿酸氧化酶）灌服尿酸氧化酶抑制剂，获得了若干只高尿酸血症大鼠，并将其随机分成数量相等的两组，一组设为模型组，另一组灌服F设为治疗组，一段时间后检测相关指标，结果见下图。
回答下列问题：
（1）与分泌蛋白相似，URATI和GLUT9在细胞内的合成、加工和转运过程需要 及线粒体等细胞器（答出两种即可）共同参与，肾小管细胞通过上述蛋白重吸收——尿酸盐。体现了细胞膜具有 的功能特性，原尿中还有许多物质也需借助载体蛋白通过肾小管的细胞膜，这类跨膜运输的具体方式有 。
（2）URAT1分布于肾小管细胞刷状缘（下图示意图），该结构有利于尿酸盐的重吸收，原因是 。
（3）与空白对照组（灌服生理盐水的正常实验大鼠）相比，模型组的自变量是 ，与其它两组比较，设置模型组的目的是 。
（4）根据尿酸盐转运蛋白检测结果，推测F降低治疗组大鼠血清尿酸盐含量的原因可能是 ，减少尿酸盐重吸收，为进一步评价F的作用效果，本实验需要增设对照组，具体为 。
20．（2021·广东）果蝇众多的突变品系为研究基因与性状的关系提供了重要的材料。摩尔根等人选育出M-5品系并创立了基于该品系的突变检测技术，可通过观察F1和F2代的性状及比例，检测出未知基因突变的类型（如显/隐性、是否致死等），确定该突变基因与可见性状的关系及其所在的染色体。回答下列问题：
（1）果蝇的棒眼（B）对圆眼（b）为显性、红眼（R）对杏红眼（r）为显性，控制这2对相对性状的基因均位于X染色体上，其遗传总是和性别相关联，这种现象称为 。
（2）如图示基于M-5品系的突变检测技术路线，在F1代中挑出1只雌蝇，与1只M-5雄蝇交配，若得到的F2代没有野生型雄蝇。雌蝇数目是雄蝇的两倍，F2代中雌蝇的两种表现型分别是棒眼杏红眼和 ，此结果说明诱变产生了伴X染色体 基因突变。该突变的基因保存在表现型为 果蝇的细胞内。
（3）上述突变基因可能对应图中的突变 （从突变①、②、③中选一项），分析其原因可能是 ，使胚胎死亡。
密码子序号 1…4…19 20…540 密码子表（部分）：
正常核苷酸序列 AUG…AAC…ACU
UUA…UAG AUG：甲硫氨酸，起始密码子
突变①↓
突变后核苷酸序列 AUG…AAC…ACC
UUA…UAG AAC：天冬酰胺
正常核苷酸序列 AUG…AAC…ACU
UUA…UAG ACU、ACC：苏氨酸
突变②↓
突变后核苷酸序列 AUG…AAA…ACU
UUA…UAG UUA：亮氨酸
正常核苷酸序列 AUG…AAC…ACU
UUA…UAG AAA：赖氨酸
突变③↓ UAG、UGA：终止密码子
突变后核苷酸序列 AUG…AAC…ACU
UGA…UAG …表示省略的、没有变化的碱基
（4）图所示的突变检测技术，具有的①优点是除能检测上述基因突变外，还能检测出果蝇 基因突变；②缺点是不能检测出果蝇 基因突变。（①、②选答1项，且仅答1点即可）
三、选考题：共12分。请考生从2道题中任选一题作答。如果多做，则按所做的第一题计分。
21．（2021·广东）[选修1：生物技术实践]
中国科学家运用合成生物学方法构建了一株嗜盐单胞菌H，以糖蜜（甘蔗榨糖后的废弃液，含较多蔗糖）为原料，在实验室发酵生产pHA等新型高附加值可降解材料，期望提高甘蔗的整体利用价值。工艺流程如图。
回答下列问题：
（1）为提高菌株H对蔗糖的耐受能力和利用效率，可在液体培养基中将蔗糖作为 ，并不断提高其浓度，经多次传代培养（指培养一段时间后，将部分培养物转入新配的培养基中继续培养）以获得目标菌株。培养过程中定期取样并用 的方法进行菌落计数，评估菌株增殖状况。此外，选育优良菌株的方法还有 等。（答出两种方法即可）
（2）基于菌株H嗜盐、酸碱耐受能力强等特性，研究人员设计了一种不需要灭菌的发酵系统，其培养基盐浓度设为60g/L，pH为10，菌株H可正常持续发酵60d以上。该系统不需要灭菌的原因是 。（答出两点即可）
（3）研究人员在工厂进行扩大培养，在适宜的营养物浓度、温度、pH条件下发酵，结果发现发酵液中菌株H细胞增殖和pHA产量均未达到预期，并产生了少量乙醇等物质，说明发酵条件中 可能是高密度培养的限制因素。
（4）菌株H还能通过分解餐厨垃圾（主要含蛋白质、淀粉、油脂等）来生产pHA，说明其能分泌 。
22．（2021·广东）[选修3：现代生物科技专题]
非细胞合成技术是一种运用合成生物学方法，在细胞外构建多酶催化体系，获得目标产物的新技术，其核心是各种酶基因的挖掘、表达等。中国科学家设计了4步酶促反应的非细胞合成路线（图），可直接用淀粉生产肌醇（重要的医药食品原料），以期解决高温强酸水解方法造成的严重污染问题，并可以提高产率。
回答下列问题：
（1）研究人员采用PCR技术从土壤微生物基因组中扩增得到目标酶基因。此外，获得酶基因的方法还有 。（答出两种即可）
（2）高质量的DNA模板是成功扩增出目的基因的前提条件之一。在制备高质量DNA模板时必须除去蛋白，方法有 。（答出两种即可）
（3）研究人员使用大肠杆菌BL21作为受体细胞、pET20b为表达载体分别进行4种酶的表达。表达载体转化大肠杆菌时，首先应制备 细胞。为了检测目的基因是否成功表达出酶蛋白，需要采用的方法有 。
（4）依图所示流程，在一定的温度、pH等条件下，将4种酶与可溶性淀粉溶液混合组成一个反应体系。若这些酶最适反应条件不同，可能导致的结果是 。在分子水平上，可以通过改变 ，从而改变蛋白质的结构，实现对酶特性的改造和优化。
答案解析部分
1．【答案】A
【知识点】免疫学的应用
【解析】【解答】①新冠状病毒入侵机体时，相当于抗原成分，是一种病原体。新冠状病毒的RNA具有遗传效应，可以复制其遗传物质RNA，合成相关蛋白质等成分。通过理化方法灭活病原体，让RNA进行变性，丧失繁殖和侵染能力，此研究方法制成的疫苗安全可靠，①正确；
②接种后，疫苗作为抗原会触发机体的特异性免疫反应，疫苗已灭活不具有增殖能力，②错误；
③接种后，B细胞接受抗原刺激，增殖分化产生浆细胞，产生抗体，发生体液免疫，③错误；
④二次接种后，体内的第一次免疫时，B细胞分化产生的记忆细胞可以识别出抗原，记忆细胞迅速增殖分化并产生浆细胞，浆细胞产生大量抗体，可提高机体对相应病原体的免疫防卫功能，④正确。
叙述中①④正确，②③错误，故答案为：A。
【分析】二次免疫过程解读
(1)机体接受抗原刺激后经过一段时间才能产生抗体。其原因是抗原进入人体后，要经过处理、呈递、识别、淋巴细胞的增殖、分化后才能产生抗体。因此，注射疫苗后要经过一段时间才具有免疫力。
(2)当再次接受相同抗原刺激时，记忆细胞能迅速地增殖、分化产生大量的浆细胞，这时抗体的产生不仅较第一次速度快、量多，而且持续时间长。所以，某些预防接种应进行两次或多次，这样可产生大量的抗体和更多的记忆细胞。
2．【答案】C
【知识点】生态系统的概念及其类型；生命系统的结构层次
【解析】【解答】根据生命系统的结构层次可知，生态系统包括在一定区域内的所有生物和无机环境组成，这样的复合体即是一个生态系统。生态系统的类型可以分为自然生态系统（例如热带森林生态系统）和人工生态系统（例如农业生态系统）。诗中描写的生物有葛藤、黄鸟、灌木等，同时山谷包含了生活在山谷的所有生物及无机环境，故它们共同构成一个自然生态系统，C正确。
故答案为：C。
【分析】生命系统的结构层次：细胞→组织→器官→系统（植物没有系统）→个体→种群→群落→生态系统→生物圈
结构层次 概念 举例
细胞 细胞是生物体结构和功能的基本单位 心肌细胞
组织 由形态相似，结构、功能相同的细胞和细胞间质联合在一起 心肌组织
器官 不同的组织按照一定的次序结合在一起 肺
系统 能够共同完成一种或几种生理功能的多个器官按照一定的次序组合在一起 消化系统
个体 由各种器官或系统协调配合共同完成复杂的生命活动的生物。单细胞生物物由一个细胞构成生物体。 兔
种群 在一定的区域内，同种生物的所有个体 该区域内同种兔的所有
个体
群落 在一定区域内，所有种群的总和 该区域内兔和其他所有生物的种群
生态系统 生物群落与它的无机环境相互作用而形成的统一整体 兔生活的陆生生态系统
生物圈 由地球上所有的生物和这些生物生活的无机环境的总称 地球上只有一个生物圈
3．【答案】C
【知识点】生物的多样性
【解析】【解答】生物多样性包括多个层次：基因的多样性、物种多样性和生态系统的多样性。题目里面提到港粤澳大湾区记录了146种水鸟，体现出物种多样性。而近海与海岸带湿地、城市水域等生态系统，体现出生态系统多样性。结合以上分析，选项C正确。
故答案为：C。
【分析】生物多样性的层次：基因多样性、物种多样性、生态系统多样性。
①基因多样性：种内基因的变化
②物种多样性：指某一特定地理区域内动物、植物及微生物种类的多样性。
③生态系统多样性：生物及其生存环境所构成的综合体。
4．【答案】D
【知识点】细胞的凋亡
【解析】【解答】A和B、细胞凋亡是基因决定的程序性死亡，细胞会走向死亡。被病毒感染的细胞凋亡后，丧失部分细胞功能，而且不可恢复，A、B错误；
C、细胞凋亡的现象是由基因决定的细胞自动结束生命的过程，因此受基因控制，C错误；
D、题目里提到，激活某种蛋白激酶PKR，可诱导被病毒感染的细胞发生凋亡，因此PKR激活剂可作为潜在的抗病毒药物加以研究，D正确。
故答案为：D。
【分析】细胞的凋亡：细胞在一定阶段，由特定基因控制程序引起正常的自然死亡，又称细胞编程性死亡或生理性死亡。
类型：①个体发育中细胞的编程性死亡；②成熟个体中细胞的自然更新；③被病原体感染的细胞的清除。
意义：①确保正常发育生长：细胞的自然更新；
②维持内部环境稳定：清除受损、突变、衰老的细胞；
③积极防御外界干扰：阻止病毒在感染细胞复制。
5．【答案】B
【知识点】人类对遗传物质的探究历程；DNA分子的结构
【解析】【解答】①公元1952年，赫尔希和蔡斯通过噬菌体侵染大肠杆菌的实验，证明了DNA是遗传物质，这与构建DNA双螺旋结构模型没有关系，①错误；
②沃森和克里克根据富兰克林、威尔金斯提供的DNA分子X射线衍射图谱，进行实验，推算出DNA分子呈螺旋结构，②正确；
③查哥夫发现的DNA中嘌呤含量与嘧啶含量相等，沃森和克里克由此推出碱基的配对方式，进而用实验证明出DNA由两条脱氧核苷酸链组成，③正确；
④在DNA双螺旋结构模型之后，沃森和克里克提出DNA半保留复制机制，④错误。
叙述中，①④错误，②③正确，故答案为：B。
【分析】DNA双基因螺旋结构模型构建 ：
1、1951年威尔金斯展示了DNA的X射线的衍射图谱，并且获得相关其数据
2、沃森和克里克提出DNA螺旋结构的初步构想。
3、1952年查哥夫指出：腺嘌呤(A)的量总是等于胸腺嘧啶(T)的量（A=T），鸟嘌呤(G)的量总是等于胞嘧啶(C)的量(G=C).
4、1953年沃森和克里克发表论文《核酸的分子结构模型－脱氧核糖核酸的一个结构模型》
6．【答案】B
【知识点】种群数量的变化曲线
【解析】【解答】如果某时刻种群出生率大于死亡率，种群数量将增长。如果某时刻种群出生率小于死亡率，种群数量将下降。如果某时刻种群出生率等于死亡率，种群数量将维持相对稳定。由图意可知，在b点之前，出生率大于死亡率，种群密度增加；在b点时，出生率巧好等于死亡率，种群数量不再增加，结合环境容纳量的含义，b表示该种群数量已达到环境容纳量（K值），B正确。
故答案为：B。
【分析】K值的含义：在环境条件不受破坏的情况下，一定空间中所能维持的种群最大数量。特点：K值时种群增长速率为0.
7．【答案】C
【知识点】遗传信息的翻译
【解析】【解答】由题意可知，金霉素可抑制tRNA与mRNA的结合，使tRNA（可以携带合成蛋白质的原料氨基酸）不能和mRNA进行碱基互补配对，因此直接影响翻译的过程，C正确，A、B、D错误。
故答案为：C。
【分析】DNA复制、转录和翻译的比较：
比较项目 复制 转录 翻译
场 所 细胞核 细胞核 细胞质
模 板 DNA的两条链 DNA的一条链 mRNA
酶 解旋酶，DNA聚合酶等 解旋酶，RNA聚合酶等 多种酶
能 量 ATP ATP ATP
原 料 4种脱氧核苷酸 4种核糖核苷酸 氨基酸
产 物 子代DNA mRNA 多肽链
碱基配对 A-T T-A
G-C C-G A-U T-A
G-C C-G A-U U-A
G-C C-G
8．【答案】B
【知识点】基因频率的概念与变化
【解析】【解答】由题意可知，兔的脂肪白色和淡黄色的控制基因是等位基因，因而成对存在。该兔种群兔子基因型为：纯合白色脂肪兔FF和淡黄色脂肪兔ff。因此F的基因频率=F/（F+f）100%=（500×2）/（500×2+1500x2）100%=25%，f的基因频率=1-25%=75%，选项B正确，A、C、D错误。
故答案为：B。
【分析】基因频率的计算：
9．【答案】D
【知识点】探究酵母菌的呼吸方式
【解析】【解答】A、培养开始时如果就加入重铬酸钾，可能会杀死酵母菌。如果想检测乙醇的生成，应取甲瓶中的少量滤液2mL注入到试管中，接着向试管中加入0.5mL溶有0.1g重铬酸钾的浓硫酸溶液，使它们混合均匀，观察试管中溶液颜色的变化，A错误；
B、CO2可以使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄，因此B错误；
C、酵母菌是真核生物，具有线粒体。健那绿染液是专一性染线粒体的活细胞染料，可使活细胞中的线粒体呈现蓝绿色，而细胞质接近无色，如果用健那绿染液染色后可观察到酵母菌中线粒体的分布情况，C错误；
D、甲瓶中的葡萄糖经过无氧呼吸分解可以产生乙醇，因此当甲瓶中葡萄糖的量是一定值，因此实验中增加甲瓶的醇母菌数量不能提高乙醇最大产量，D正确。
故答案为：D。
【分析】探究酵母菌进行无氧呼吸的实验原理：
①酵母菌是单细胞真菌属于兼性厌氧菌。进行有氧呼吸产生水和CO2 ，无氧呼吸产生酒精和CO2 。
②CO2的检测方法：CO2使澄清石灰水变浑浊，CO2使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄
③酒精的检测：橙色的重酪酸钾溶液在酸性下与酒精发生反应，变成灰绿色。
10．【答案】C
【知识点】现代生物进化理论的主要内容
【解析】【解答】A、缺少天敌的环境中，孔雀鱼雄鱼的斑点数量逐渐增多， 斑点数量多的雄鱼有更多机会繁殖后代 ，导致种群中该类型雄鱼个体的数量增多，A正确；
B、引入天敌的环境中， 斑点数量多的雄鱼容易受到天敌的捕食，导致种群中斑点数量可能会减少，B正确；
C、生物的变异是不定向的，因此天敌存在与否不能决定斑点数量相关基因的变异方向，C错误；
D、题意涉及到，“斑点数量多的雄鱼有更多机会繁殖后代，但也容易受到天敌的捕食”，所以 自然环境中，斑点数量增减对雄鱼既有利也有弊 ，D正确。
故答案为：C。
【分析】（1）现代生物进化理论的主要内容：
①种群是生物进化的基本单位；②突变和基因重组产生生物进化的原材料；③自然选择决定进化方向；④突变和基因重组、选择和隔离是物种形成机制。
（2）在自然选择的作用下，种群的基因频率会发生定向改变，导致生物朝着一定的方向不断进化。
原因：不断淘汰不利变异的基因，积累有利变异的基因。
结果：种群的基因频率发生定向改变。
11．【答案】A
【知识点】单倍体育种
【解析】【解答】A、白菜型油菜的2n=20，所以白菜型油菜属于二倍体生物，正常白菜体细胞中含有两个染色体组，配子里面含有一个染色体组，而Bc是通过卵细胞（配子）发育而来的，所以其成熟叶肉细胞中含有一个染色体组，A错误；
B和C、Bc是通过配子发育而来的单倍体，经过秋水仙素等染色体加倍法处理Bc幼苗，可以培育出纯合白菜植株，理论上至少需要两年，所以能缩短育种年限，B和C正确；
D、自然状态下，Bc只含有一个染色体组，细胞中无同源染色体，不能产生正常配子，故而高度不育，D正确。
故答案为：A。
【分析】单倍体认识的三点提醒
(1)单倍体的体细胞中并非只有一个染色体组，因为大部分的生物是二倍体，所以有时认为单倍体的体细胞中只含有一个染色体组，但是多倍体的配子形成的单倍体的体细胞中含有不只一个染色体组。
(2)单倍体并非都不育。二倍体的配子发育成的单倍体，表现为高度不育；多倍体的配子如含有偶数个染色体组，则发育成的单倍体含有同源染色体及等位基因，可育并能产生后代。
(3)单倍体与多倍体育种过程不同。单倍体育种要经过花药离体培养和秋水仙素处理；多倍体育种只用秋水仙素处理这一步骤。
12．【答案】D
【知识点】光合作用的过程和意义
【解析】【解答】A、Rubisco 是催化CO2固定形成C3的酶 ，CO2的固定属于暗反应，暗反应场所在叶绿体基质，故Rubisco很可能存在于叶绿体基质中，A错误；
B、光反应阶段为暗反应阶段提供了能量和[H]等物质，所以暗反应不一定需要黑暗条件，B错误；
C、Rubisco催化CO2固定不需要ATP，C3合成有机物需要ATP，C错误；
D、Rubisco催化二氧化碳的固定，该过程指CO2和C5结合生成C3的过程，D正确。
故答案为：D。
【分析】光反应阶段和暗反应阶段的联系与比较：
光反应阶段 暗反应阶段
进行部位 类囊体的薄膜 叶绿体基质中
条件 光、色素和酶 ATP、[H]、多种酶
物质变化 水的光解 2H2O4[H]+O2
ATP的形成 ADP+PiATP CO2的固定 CO2+C52C3
C3的还原2C3（CH2O）
能量变化 光能转换成活跃的化学能
（储存在ATP和[H]中） 活跃的化学能变成稳定的化学能（糖类）
联系 光反应为暗反应提供[H]和ATP
暗反应产生的ADP和Pi为光反应合成ATP提供原料
13．【答案】A
【知识点】质壁分离和复原；渗透作用
【解析】【解答】A和D、等渗溶液恢复初始状态后，如果蔗糖溶液浓度越低，保卫细胞的细胞液浓度相对较高，吸水越多，气孔会张开越大，逐渐缩小浓度差异，如果蔗糖溶液浓度越高，保卫细胞的细胞液浓度相对较低，吸水越少，气孔会逐渐关闭，逐渐缩小浓度差异。由此推测 3种蔗糖溶液浓度高低为②>①>③ ，处理后①>③，A错误，D正确；
B、细胞吸水，气孔张开，反之②处气孔关闭，细胞失水，细胞壁和原生质层发生分离，故质壁分离现象最可能出现在滴加②后的观察视野中，B正确；
C、细胞吸水，气孔张开，滴加③后细胞大量吸水，故滴加③后有较多水分子进入保卫细胞，C正确。
故答案为：A。
【分析】（1）气孔是保卫细胞之间形成的凸透镜状的小孔。气孔在碳同化、呼吸、蒸腾作用等气体代谢中，成为空气和水蒸气的通路，其开闭受保卫细胞的控制。
（2）渗透作用是指水分子（或其他溶剂分子）通过半透膜，从低浓度向高浓度扩散的过程。
细胞的吸水和失水
外界溶液浓度<细胞质浓度时，细胞吸水膨胀
外界溶液浓度>细胞质浓度时，细胞失水皱缩
外界溶液浓度=细胞质浓度时，水分进出细胞处于动态平衡
分析图示可知，滴加蔗糖溶液①后一段时间，保卫细胞膨胀使气孔张开一定程度，说明保卫细胞吸收了一定水分；滴加蔗糖溶液②后一段时间，保卫细胞皱缩使气孔关闭，说明保卫细胞失了去一定水分；滴加蔗糖溶液③后一段时间，保卫细胞膨胀使气孔张开程度较大（比①处理后大），说明保卫细胞吸收了较多水分（多于①处理后），综上可判断三种蔗糖溶液浓度大小为：②>①>③。
14．【答案】C
【知识点】其他植物激素的种类和作用；植物激素及其植物生长调节剂的应用价值
【解析】【解答】A、对照组香蕉会产生内源植物激素——乙烯，具有催熟作用，对照组香蕉果实的成熟会受到乙烯影响，A错误；
B、成熟果实含有更多乙烯，实验材料应尽量选择未开始成熟的香蕉果实，这样内源植物激素乙烯对实验的影响较小，B错误；
C、图意涉及到每两天取样一次，共6次，为了测定香蕉实验前本身的还原糖量、淀粉量、果皮色素量，所以从当天开始即为第0次，进行对照，故第6次取样的时间为第10天，C正确；
D、果实成熟过程中，一般越来越甜，有机物含量发生转变，还原糖可能增加，所以处理组3个指标的总体变化趋势不一致，应该是还原糖量增加，淀粉量下降，果皮黄色色素增加，D错误。
故答案为：C。
【分析】植物激素的合成部位与作用：
植物激素 合成部位 存在较多的部位 主要作用
生长素 幼嫩的芽、叶和发育中的种子 集中再生长旺盛的部位 促进生长、促进扦插枝条生根、促进果实发育、防止落花落果
赤霉素 未成熟的种子、幼根和幼芽 普遍存在于植物体内 促进细胞伸长，促进种子萌发和果实发育
细胞分裂素 主要是根尖 细胞分裂的部位 促进细胞分裂，诱导分化
脱落酸 根冠、萎蔫的叶片 将要脱落的器官和组织中 抑制细胞分裂和种子萌发，促进叶、果实衰老和脱落
乙烯 各部位均可产生，成熟果实更多 成熟的果实中较多 促进果实成熟
15．【答案】D
【知识点】影响光合作用的环境因素
【解析】【解答】A、图1可知，t1较t2有更多的叶绿体分布在光照下，叶绿体里面的总色素可以捕获更多光能进行光合作用，所以t2比t1具有更高的光饱和点（光合速率不再随光强增加而增加时的光照强度），A正确；
B、图1可知，t1较t2有较少的叶绿体分布在光照下，叶绿体里面的总光合色素捕获的光能较少，所以，t1比t2具有更低的光补偿点（光合吸收CO2与呼吸释放CO2等量时的光照强度），B正确；
C、三者的叶绿素含量及其它性状基本一致，各个叶绿体无色素含量差异，所以，三者光合速率的高低与每个叶绿素的含量无关，C正确；
D、三者光合速率的差异，在一定光照强度下，随光照强度的增加而变大，但是达到光的饱和点后，再增大光照强度三者光合速率的差异不再变，D错误。
故答案为：D。
【分析】曲线中补偿点和饱和点的移动规律：
16．【答案】C
【知识点】配子形成过程中染色体组合的多样性；染色体结构的变异；染色体数目的变异
【解析】【解答】A、14/21平衡易位染色体，发生了染色体变异中的易位变异，可以观察染色体的形态结构进行判别，所以可以观察有丝分裂中期细胞，此时染色体形态和数目最为清晰，A正确；
B、由图可知，14/21平衡易位的染色体中，14号和21号两条染色体可以融合成一条染色体，故男性携带者的初级精母细胞含有45条染色体（正常男性含有46条染色体），B正确；
C、由于发生14/21平衡易位染色体，该女性卵子中含有染色体为，1~13号染色体，14/21平衡易位染色体，15~20号染色体，22号染色体，X染色体，共22种形态不同的染色体，C错误；
D、正常卵子含有23条染色体，其中含有22条常染色体和一条X染色体。如果发生平衡易位，平衡易位可能发生在卵子或者极体里面。导致某个卵子多一条14号染色体或者一条21号染色体，同时产生的极体少一条14号染色体或者21号染色体。相反，导致某个卵子少一条14号染色体或者一条21号染色体，同时产生的极体多一条14号染色体或者21号染色体。女性携带者的卵子可能有6种类型（只考虑图中的3种染色体）分别是：①含有14、21号染色体的正常卵细胞、②含有14/21平衡易位染色体的卵细胞、③含有14/21平衡易位染色体和21号染色体的卵细胞、④含有14号染色体的卵细胞、⑤14/21平衡易位染色体和14号染色体的卵细胞、⑥含有21号染色体的卵细胞，D正确。
故答案为：C。
【分析】（1）有丝分裂中期特点：①所有染色体的着丝点都排列在赤道板上 ②染色体的形态和数目最清晰。故中期是进行染色体观察及计数的最佳时机。
（2）减数分裂中染色体和DNA变化规律：
精（卵）原细胞 初级精（卵）母细胞 次级精（卵）母细胞 精（卵）子细胞
染色体数 2N 2N N（2N） N
染色单体数 0 4N 2N（0） 0
DNA分子数 2N 4N 2N N
同源染色体（对） N N 0 0
四分体 0 N 0 0
（3）配子中染色体组合的种类（不考虑交叉互换）
①1个含有2对同源染色体的精原细胞产生4个精子，2种类型。
②1个次级精母细胞产生2个精子，1种类型。
③1个含有n对同源染色体的雄性个体产生的精子有2n种。
④1个含2对同源染色体的卵原细胞产生1个卵细胞，1种类型；有4种可能。
⑤1个次级卵母细胞产生1个卵细胞，只有1种类型。
⑥1个含n对同源染色体的雌性个体产生的卵细胞有2n种类型。
说明：若考虑交叉互换，会增加配子的种类，如1个精原细胞可产生4种配子；一个含n对同源染色体的生物产生的配子种类会大于2n种。
17．【答案】（1）碳平衡；极地冰雪和高山冰川融化、海平面上升等
（2）光合作用和化能合成作用、捕食、分解作用；从而将碳元素以含碳有机物的形式进行传递
（3）碳释放；碳存储
【知识点】全球性生态环境问题；生态系统的物质循环
【解析】【解答】（1）碳平衡是自然系统的 CO2排放量与减少量大致相等 。在自然生态系统中，植物光合作用摄取碳的速率与生物的呼吸作用和微生物的分解作用释放碳的速率大致相等，从而可以维持碳平衡。随着西方工业革命以来，使大气中的CO2浓度迅速增加，引起温室效应等现象，全球气候变暖，导致极地冰雪和高山冰川融化、海平面上升、部分动植物逐渐灭绝，生物多样性降低等严重的生态后果。
（2）生产者主要通过光合作用和化能合成作用获取碳元素，从而使无机碳转化为有机碳进入生物群落；消费者通过摄食生产者和低营养级的消费者来获取碳元素，这种获取方式建立在捕食关系上；分解者通过分解生产者和消费者的遗体、残骸等来获取碳元素。
（3）全球变暖是当今国际社会共同面临的重大问题，为实现碳平衡， 从全球碳循环的主要途径来看 ，需要合理减少碳排放，例如减少化学燃料的燃烧，适当增加碳存储，例如植树造林，增加光合作用，多固定一些碳。
【分析】（1）碳的循环过程：碳从无机环境到生物群落是通过光合作用、化能合成作用实现的；从生物群落到无机环境则是通过动植物的细胞呼吸和微生物的分解作用实现的。
①碳在无机环境大气中主要以二氧化碳的形式存在
②碳通过光合作用和化能合成作用两种代谢反应从无机环境进入生物群落。
③碳以二氧化碳的形式从无机环境进入生物群落。
④碳在生物群落内部以有机物形式传递，通过食物链、食物网渠道进行传递；
⑤碳通过生产者、消费者的呼吸作用、分解者的分解作用和化石原料的燃烧返回到无机环境。
⑥碳以二氧化碳的形式从生物群落进入无机环境；
⑦碳在无机环境与生物群落之间主要是以二氧化碳的形式进行循环。
（2）“碳达峰”与“碳中和”是2021年全国两会的热点之一。碳达峰是指我国承诺2030年前，二氧化碳的排放不再增长，达到峰值之后逐步降低。碳中和是指企业、团体或个人测算在一定时间内直接或间接产生的温室气体排放总量，然后通过植物造树造林、节能减排等形式，抵消自身产生的二氧化碳排放量，实现二氧化碳“零排放”。
18．【答案】（1）伸肌、屈肌；外负内正
（2）释放抑制性神经递质，导致屈肌运动神经元抑制
（3）加速摄取、利用和储存葡萄糖
（4）垂体
【知识点】反射弧各部分组成及功能；神经冲动的产生和传导；动物激素的调节
【解析】【解答】（1）图中反射弧的组成结构为：感受器（肌梭）→传入神经→脊髓→伸肌运动神经元→伸肌；感受器（肌梭）→传入神经→脊髓→屈肌运动神经元→屈肌；结合效应器的定义，效应器是神经末梢支配的肌肉及腺体，所以图中反射弧的效应器为伸肌、屈肌；若肌梭受到适宜刺激，兴奋以电信号形式（内正外负）传递，可以从突触前膜传递到突触后膜（例如胞体膜），传至a处，发生电位变化，从而使a处膜内外电位表现为外负内正。
（2）伸肘时， 伸肌收缩的同时屈肌舒张 ，图中抑制性中间神经元接受上一个神经元传来的兴奋，但从而不使下一个神经元发生电位变化，于是释放抑制性神经递质，下一个神经元突触后膜受体接受到抑制型神经递质，从而使屈肌运动神经元无法产生新动作电位，使屈肌舒张。
（3）胰岛素能加速组织细胞对葡萄糖的摄取、利用和存储，抑制肝糖原的分解和非糖物质的转化，即是促进葡萄糖的去路，所以降低血糖。太极拳等运动可提高肌细胞对胰岛素的敏感性，在胰岛素水平相同的情况下，该激素能更好地促进肌细胞加速摄取、利用和存储葡萄糖，从而降低血糖浓度。
（4）甲状腺激素的分级调节，受神经——体液共同调节：
下丘脑分泌的促甲状腺激素释放激素能促进垂体分泌促甲状腺激素，垂体分泌促甲状腺激素能促进甲状腺分泌甲状腺激素。激素通过体液运输，可通过检测血液中TSH、TH、TRH等激素的含量评估相应分泌器官的功能，从而判断老年人的内分泌功能。其中TSH水平可以作为评估垂体功能的指标之一。
【分析】（1）兴奋在神经纤维上的传导：
（2）兴奋在神经元之间的传递：
（3）甲状腺激素分泌的分级调节 ：
模型解读：
①神经调节：如图中过程A。机体的大部分内分泌腺可以作为反射弧中的效应器，直接接受有关神经的调控。
②分级调节：如图中的过程B、C。下丘脑通过释放促甲状腺激素释放激素调节垂体分泌促甲状腺激素进而调节甲状腺激素的分泌。
③反馈调节：如图中的过程D、E。甲状腺激素的浓度变化会影响下丘脑和垂体分泌相应的激素。
19．【答案】（1）核糖体、内质网、高尔基体；选择透过性；协助扩散、主动运输
（2）肾小管细胞刷状缘形成很多突起，增大吸收面积
（3）尿酸氧化酶活性低；排除血清尿酸盐含量降低的原因是由于大鼠体内尿酸氧化酶的作用（确保血清尿酸盐含量降低是F作用的结果）
（4）F抑制转运蛋白URAT1和GLUT9基因的表达；高尿酸血症大鼠灌服E
【知识点】生物膜的功能特性；细胞器之间的协调配合；细胞的生物膜系统；水盐平衡调节
【解析】【解答】（1）分泌蛋白的合成途径：核糖体（合成肽链）→内质网（加工成具有一定空间结构的蛋白质）→囊泡→高尔基体（进一步修饰加工）→囊泡→细胞膜→细胞外；因此URAT1和GLUT9在细胞内的合成、加工和转运过程需要核糖体、内质网、高尔基体及线粒体（提供能量）等细胞器共同参与。肾小管细胞通过URAT1和GLUT9蛋白重吸收尿酸盐，而不是重吸收所有物质，故而体现出细胞膜的选择透过性。需要借助载体蛋白的跨膜运输的方式有协助扩散和主动运输。
（2）分析图可知，肾小管细胞刷状缘形成很多突起，细胞膜面积增加，从而增大吸收面积，有利于尿酸盐的重吸收。
（3） 给正常实验大鼠（有尿酸氧化酶）灌服尿酸氧化酶抑制剂 ，与空白对照组灌服生理盐水的正常实验大鼠（有尿酸氧化酶）进行对比，模型组的自变量是尿酸氧化酶活性低，与空白对照组和灌服F的治疗组比较，设置模型组的目的是排除血清尿酸盐含量降低的原因是由于大鼠体内尿酸氧化酶的作用（确保血清尿酸盐含量降低是F作用的结果）。
（4）根据尿酸盐转运蛋白检测结果，模型组灌服尿酸氧化酶抑制剂后转运蛋白增加，灌服F的治疗组转运蛋白和空白组相同，蛋白质的合成受到基因的选择性表达，从而可推测F降低治疗组大鼠血清尿酸盐含量的原因可能是F可能抑制转运蛋白URAT1和GLUT9基因的表达，减少尿酸盐重吸收。为进一步评价F的作用效果，本实验需要增设对照组，为了让高尿酸血症大鼠灌服E与F进行对比，得出两者降尿酸的作用效果。
【分析】（1）由图可知，模型组（有尿酸氧化酶的正常实验大鼠灌服尿酸氧化酶抑制剂）尿酸盐转运蛋白增多，血清尿酸盐含量增高；治疗组尿酸盐转运蛋白减少，F降低治疗组大鼠血清尿酸盐含量。
（2）分泌蛋白的合成与运输过程：
（3）“三步法”判断物质出入细胞的方式
20．【答案】（1）伴性遗传
（2）棒眼红眼；隐性完全致死；雌
（3）③；突变为终止密码子，蛋白质停止表达
（4）X染色体上的可见（或X染色体上的显性）；常染色体（或常染色体显性或常染色体隐性）
【知识点】伴性遗传；基因突变的特点及意义；遗传信息的翻译
【解析】【解答】（1）伴性遗传现象可以理解为由于位于性染色体上的基因，在遗传过程中通常和性别相关联的现象。
（2）由分析可知，F2雌蝇（含有两条X染色体，一条来自父方，一条来自母方）基因型为：XBrXBr、XBrXbR，因此F2代中雌蝇的两种表现型应该是棒眼杏红眼和棒眼红眼；然而由于F2代没有野生型雄蝇，雌蝇数目是雄蝇的两倍，此结果说明诱变产生了伴X染色体隐性完全致死基因突变，该突变的基因保存在表现型为雌果蝇的杂合子细胞内。
（3）突变①19号密码子ACU→ACC，突变前后翻译的氨基酸都是苏氨酸，蛋白质未发生改变；突变②4号密码子AAC→AAA，由天冬酰胺变为赖氨酸，蛋白质仅替换一个氨基酸；突变③20号密码子UUA→UGA，由亮氨酸突变为终止翻译，翻译产生的多肽如果不剪切，含有500多个氨基酸。因此上述突变基因可能对应图中的突变③，多肽链明显变短，使胚胎死亡。
（4）染色体上的基因有显性和隐性基因之分。图所示的突变检测技术①优点是除能检测上述伴X染色体隐性完全致死基因突变外，还能检测出果蝇X染色体上的可见基因突变，即X染色体上的显性基因突变以及隐性基因突变；该技术检测的结果需要通过性别进行区分，不能检测出果蝇常染色体上的基因突变，包括常染色体上隐性基因突变和显性基因突变。
【分析】（1）由基于M-5品系的突变检测技术路线可知：
（2）密码子
①密码子：mRNA上3个相邻的碱基决定1个氨基酸。每3个这样的碱基又称为1个密码子.
②特点：专一性
简并性：一种氨基酸对应多个密码子
通用性：生物界公用一套密码子
注： 关于密码子的要点：
①密码子共有64种，终止密码有3种，决定氨基酸的密码子有61种。
②除色氨酸外，其余氨基酸都不止一种密码子。
③AUG既可是起始密码，又能决定甲硫氨酸。
④“一种密码子只能决定一种氨基酸，反之，一种氨基酸可以有一种或多种密码子（密码子的简并性）”。
⑤地球上的所有生物全部共用这套密码子。
21．【答案】（1）唯一碳源；血细胞计数板计数；诱变育种、基因工程育种
（2）盐浓度为60g/L的条件下，其他杂菌因失水过多而死亡；pH为10的条件下，其他杂菌的酶变性失活，生长繁殖受抑制
（3）氧气（O2或溶解氧）
（4）蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶等
【知识点】微生物发酵及其应用
【解析】【解答】（1）由题意可得，为了提高菌株H对蔗糖的耐受能力和利用效率，结合微生物的代谢对碳的需求，其液体培养基应该以蔗糖作为唯一碳源 。并不断提高其浓度，经多次传代培养以获得目标菌株。 嗜盐单胞菌H 是一种单细胞生物，所以培养过程中定期取样并用血细胞计数板计数的方法进行菌落计数，评估菌株增殖状况。 此外，可以根据基因突变原理产生新的基因，基因重组产生新的基因型，所以选育优良菌株的方法还有诱变育种、基因工程育种等。
（2）基于菌株H具有嗜盐、酸碱耐受能力强等特性，因此当培养基盐浓度为60g/L，pH为10时，菌株H可正常持续发酵60d以上，而盐浓度为60g/L的条件下，其他杂菌因外界渗透压过高因而失水过多而死亡；pH为10的条件下，强碱环境，其他杂菌的酶变性失活，生物体内多数新陈代谢为酶促反应，其他细菌生长繁殖受抑制，故该系统不需要灭菌。
（3）分析题意，扩大培养时，营养物浓度、温度、pH等条件下适宜，而发酵液中菌株H细胞增殖和pHA产量均未达到预期，并产生了少量乙醇等物质，乙醇是无氧呼吸的产物，说明发酵条件中氧气缺乏，使菌种进行无氧呼吸产生乙醇，即氧气（O2或溶解氧）是限制高密度培养的重要因素。
（4）因为酶的专一性可知，一种酶催化分解或者合成一种物质或者一类物质；菌株H之所以能通过分解主要含蛋白质、淀粉、油脂等的餐厨垃圾来生产pHA，说明其能分泌相应的蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶等。
【分析】1、（1）微生物发酵是利用微生物，在适宜的条件下，将原料经过特定的代谢途径转化为人类所需要的产物的过程。
（2）原理：不同微生物的代谢途径不同，生产的代谢产物也不同。例如：谷氨酸棒状杆菌发酵生产味精；黄色短杆菌发酵生产赖氨酸。
（3）发酵过程：
①选育菌种：可采用自然界选种、诱变育种、基因工程育种等。
②配制培养基：根据微生物的营养需要提供碳源、氮源、生长因子、无机盐和水。
③灭菌：培养基和发酵设备均需严格灭菌。利用单一菌种发酵。
④扩大培养和接种：大规模生产中需要使菌种达到一定数量；将菌种接种到培养基上，接种时防止杂菌污染。
⑤发酵罐内发酵：要随时检测发酵进程，要及时满足营养需要，还要严格控制温度、pH、溶解氧等发酵条件。
⑥分离、提纯产物：如果产品是菌体，可采用过滤、沉淀等方法；如果产品是代谢产物，可采用提取、分离和纯化措施来获得产品。
（4）发酵工程的应用
①生产日常食品：如馒头、面包、腐乳、泡菜、葡萄酒等。
②生产食品添加剂：味精、醋、酱油等。
2、选育菌种：根据微生物遗传变异的特点，人们在生产实践中已经试验出一套行之有效的微生物育种方法。主要包括自然选育、诱变育种、杂交育种、原生质体融合、基因工程等。
3、微生物两种计数方法的比较：
项目 间接计数法(稀释涂布平板法) 直接计数法(显微计数法)
原理 当样品的稀释度足够高时，培养基表面生长的一个菌落，来源于样品稀释液中的一个活菌，通过统计平板上的菌落数，就能推测出样品中大约含有多少活菌 利用特定细菌计数板或血细胞计数板，在显微镜下计算一定容积的样品中微生物的数量
公式 每克样品中的菌落数＝(C÷V)×M
C：某稀释度下平板上生长的平均菌落数；V：涂布平板时所用的稀释液的体积(mL)；M：稀释倍数 每毫升原液所含细菌数＝每小格平均细菌数×400×104×稀释倍数
缺点 当两个或多个菌体连在一起时，平板上观察到的只是一个菌落 不能区分细胞死活
结果 比实际值偏小 比实际值偏大
22．【答案】（1）基因文库中获取、人工合成法
（2）盐析法、酶解法或高温变性
（3）感受态；抗原-抗体杂交技术
（4）有的酶失活而使反应中断；基因的碱基序列
【知识点】基因工程的应用；基因工程的操作程序（详细）
【解析】【解答】（1）由题意可得，研究人员采用了PCR技术从土壤微生物基因组中扩增得到目标酶基因，此外获得酶基因（目的基因）的方法还有从基因文库中获取和人工合成法。
（2）DNA通常会和蛋白质结合在一起。高质量的DNA模板是成功扩增出目的基因的前提条件之一。在制备高质量DNA模板时必须除去蛋白，可根据DNA和蛋白质的溶解性、对酶、高温和洗涤剂的耐受性不同，从而去除蛋白质，方法较多样，例如盐析、酶解法或高温变性法等。
（3）将目的基因导入到细菌体内通常采用感受态细胞法。研究人员使用大肠杆菌BL21作为受体细胞、pET20b为表达载体分别进行4种酶的表达。表达载体转化大肠杆菌时，首先应制备感受态细胞， 即利用Ga2+处理大肠杆菌，使其成为感受态细胞。因为抗原和抗体结合具有特异性，所以在基因工程中，酶蛋白的化学本质是蛋白质，常用抗原-抗体杂交技术进行检测。
（4）依图所示流程，在一定的温度、pH等条件下，将4种酶与可溶性淀粉溶液混合组成一个反应体系。由于酶的特性之一是作用条件较温和，若这些酶条件不同，条件不适宜，则可能导致有的酶活性降低甚至失活而使反应中断。在分子水平上，通过蛋白质工程进行对酶加以改造和修饰。蛋白质工程设计思路是可以通过改变合成蛋白质的基因的碱基序列，从而改变蛋白质的结构，实现对酶特性的改造和优化。
【分析】（1）目的基因的获取：
（2）将目的基因导入微生物细胞：原核生物作为受体细胞的原因是繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较少，最常用的原核细胞是大肠杆菌，其转化方法是：先用Ca2+处理细胞，使其成为感受态细胞，再将重组表达载体DNA分子溶于缓冲液中与感受态细胞混合，在一定的温度下促进感受态细胞吸收DNA分子，完成转化过程。将目的基因导入微生物细胞：原核生物作为受体细胞的原因是繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较少，最常用的原核细胞是大肠杆菌，其转化方法是：先用Ca2+处理细胞，使其成为感受态细胞，再将重组表达载体DNA分子溶于缓冲液中与感受态细胞混合，在一定的温度下促进感受态细胞吸收DNA分子，完成转化过程。
（3）目的基因的检测与鉴定
①利用DNA分子杂交技术检测目的基因的有无。
②利用分子杂交技术检测目的基因的转录。
③利用抗原—抗体杂交检测目的基因的翻译。
④利用个体生物学水平的检测鉴定重组性状的表达。
1 / 12021年高考生物真题试卷（广东卷）
一、选择题：本题共16小题，共40分。第1～12小题，每小题2分；第13～16小题，每小题4分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1．（2021·广东）我国新冠疫情防控已取得了举世瞩目的成绩，但全球疫情形势仍然严峻。为更有效地保护人民身体健康，我国政府正在大力实施全民免费接种新冠疫苗计划，充分体现了党和国家对人民的关爱。目前接种的新冠疫苗主要是灭活疫苗，下列叙述正确的是（ ）
①通过理化方法灭活病原体制成的疫苗安全可靠
②接种后抗原会迅速在机体的内环境中大量增殖
③接种后可以促进T细胞增殖分化产生体液免疫
④二次接种可提高机体对相应病原的免疫防卫功能
A．①④ B．①③ C．②④ D．②③
【答案】A
【知识点】免疫学的应用
【解析】【解答】①新冠状病毒入侵机体时，相当于抗原成分，是一种病原体。新冠状病毒的RNA具有遗传效应，可以复制其遗传物质RNA，合成相关蛋白质等成分。通过理化方法灭活病原体，让RNA进行变性，丧失繁殖和侵染能力，此研究方法制成的疫苗安全可靠，①正确；
②接种后，疫苗作为抗原会触发机体的特异性免疫反应，疫苗已灭活不具有增殖能力，②错误；
③接种后，B细胞接受抗原刺激，增殖分化产生浆细胞，产生抗体，发生体液免疫，③错误；
④二次接种后，体内的第一次免疫时，B细胞分化产生的记忆细胞可以识别出抗原，记忆细胞迅速增殖分化并产生浆细胞，浆细胞产生大量抗体，可提高机体对相应病原体的免疫防卫功能，④正确。
叙述中①④正确，②③错误，故答案为：A。
【分析】二次免疫过程解读
(1)机体接受抗原刺激后经过一段时间才能产生抗体。其原因是抗原进入人体后，要经过处理、呈递、识别、淋巴细胞的增殖、分化后才能产生抗体。因此，注射疫苗后要经过一段时间才具有免疫力。
(2)当再次接受相同抗原刺激时，记忆细胞能迅速地增殖、分化产生大量的浆细胞，这时抗体的产生不仅较第一次速度快、量多，而且持续时间长。所以，某些预防接种应进行两次或多次，这样可产生大量的抗体和更多的记忆细胞。
2．（2021·广东）“葛（葛藤）之覃兮，施与中谷（山谷），维叶萋萋。黄鸟于飞，集于灌木，其鸣喈喈”（节选自《诗经·葛覃》）。诗句中描写的美丽景象构成了一个（ ）
A．黄鸟种群 B．生物群落
C．自然生态系统 D．农业生态系统
【答案】C
【知识点】生态系统的概念及其类型；生命系统的结构层次
【解析】【解答】根据生命系统的结构层次可知，生态系统包括在一定区域内的所有生物和无机环境组成，这样的复合体即是一个生态系统。生态系统的类型可以分为自然生态系统（例如热带森林生态系统）和人工生态系统（例如农业生态系统）。诗中描写的生物有葛藤、黄鸟、灌木等，同时山谷包含了生活在山谷的所有生物及无机环境，故它们共同构成一个自然生态系统，C正确。
故答案为：C。
【分析】生命系统的结构层次：细胞→组织→器官→系统（植物没有系统）→个体→种群→群落→生态系统→生物圈
结构层次 概念 举例
细胞 细胞是生物体结构和功能的基本单位 心肌细胞
组织 由形态相似，结构、功能相同的细胞和细胞间质联合在一起 心肌组织
器官 不同的组织按照一定的次序结合在一起 肺
系统 能够共同完成一种或几种生理功能的多个器官按照一定的次序组合在一起 消化系统
个体 由各种器官或系统协调配合共同完成复杂的生命活动的生物。单细胞生物物由一个细胞构成生物体。 兔
种群 在一定的区域内，同种生物的所有个体 该区域内同种兔的所有
个体
群落 在一定区域内，所有种群的总和 该区域内兔和其他所有生物的种群
生态系统 生物群落与它的无机环境相互作用而形成的统一整体 兔生活的陆生生态系统
生物圈 由地球上所有的生物和这些生物生活的无机环境的总称 地球上只有一个生物圈
3．（2021·广东）近年来我国生态文明建设卓有成效，粤港澳大湾区的生态环境也持续改善，研究人员对该地区的水鸟进行研究，记录到146种水鸟，隶属9目21科，其中有国家级保护鸟类14种，近海与海岸带湿地、城市水域都是水鸟的主要栖息地。该调查结果直接体现了生物多样性中的（ ）
A．基因多样性和物种多样性 B．种群多样性和物种多样性
C．物种多样性和生态系统多样性 D．基因多样性和生态系统多样性
【答案】C
【知识点】生物的多样性
【解析】【解答】生物多样性包括多个层次：基因的多样性、物种多样性和生态系统的多样性。题目里面提到港粤澳大湾区记录了146种水鸟，体现出物种多样性。而近海与海岸带湿地、城市水域等生态系统，体现出生态系统多样性。结合以上分析，选项C正确。
故答案为：C。
【分析】生物多样性的层次：基因多样性、物种多样性、生态系统多样性。
①基因多样性：种内基因的变化
②物种多样性：指某一特定地理区域内动物、植物及微生物种类的多样性。
③生态系统多样性：生物及其生存环境所构成的综合体。
4．（2021·广东）研究表明，激活某种蛋白激酶PKR，可诱导被病毒感染的细胞发生凋亡。下列叙述正确的是（ ）
A．上述病毒感染的细胞凋亡后其功能可恢复
B．上述病毒感染细胞的凋亡不是程序性死亡
C．上述病毒感染细胞的凋亡过程不受基因控制
D．PKR激活剂可作为潜在的抗病毒药物加以研究
【答案】D
【知识点】细胞的凋亡
【解析】【解答】A和B、细胞凋亡是基因决定的程序性死亡，细胞会走向死亡。被病毒感染的细胞凋亡后，丧失部分细胞功能，而且不可恢复，A、B错误；
C、细胞凋亡的现象是由基因决定的细胞自动结束生命的过程，因此受基因控制，C错误；
D、题目里提到，激活某种蛋白激酶PKR，可诱导被病毒感染的细胞发生凋亡，因此PKR激活剂可作为潜在的抗病毒药物加以研究，D正确。
故答案为：D。
【分析】细胞的凋亡：细胞在一定阶段，由特定基因控制程序引起正常的自然死亡，又称细胞编程性死亡或生理性死亡。
类型：①个体发育中细胞的编程性死亡；②成熟个体中细胞的自然更新；③被病原体感染的细胞的清除。
意义：①确保正常发育生长：细胞的自然更新；
②维持内部环境稳定：清除受损、突变、衰老的细胞；
③积极防御外界干扰：阻止病毒在感染细胞复制。
5．（2021·广东）DNA双螺旋结构模型的提出是二十世纪自然科学的伟大成就之一。下列研究成果中，为该模型构建提供主要依据的是（ ）
①赫尔希和蔡斯证明DNA是遗传物质的实验
②富兰克林等拍摄的DNA分子X射线衍射图谱
③查哥夫发现的DNA中嘌呤含量与嘧啶含量相等
④沃森和克里克提出的DNA半保留复制机制
A．①② B．②③ C．③④ D．①④
【答案】B
【知识点】人类对遗传物质的探究历程；DNA分子的结构
【解析】【解答】①公元1952年，赫尔希和蔡斯通过噬菌体侵染大肠杆菌的实验，证明了DNA是遗传物质，这与构建DNA双螺旋结构模型没有关系，①错误；
②沃森和克里克根据富兰克林、威尔金斯提供的DNA分子X射线衍射图谱，进行实验，推算出DNA分子呈螺旋结构，②正确；
③查哥夫发现的DNA中嘌呤含量与嘧啶含量相等，沃森和克里克由此推出碱基的配对方式，进而用实验证明出DNA由两条脱氧核苷酸链组成，③正确；
④在DNA双螺旋结构模型之后，沃森和克里克提出DNA半保留复制机制，④错误。
叙述中，①④错误，②③正确，故答案为：B。
【分析】DNA双基因螺旋结构模型构建 ：
1、1951年威尔金斯展示了DNA的X射线的衍射图谱，并且获得相关其数据
2、沃森和克里克提出DNA螺旋结构的初步构想。
3、1952年查哥夫指出：腺嘌呤(A)的量总是等于胸腺嘧啶(T)的量（A=T），鸟嘌呤(G)的量总是等于胞嘧啶(C)的量(G=C).
4、1953年沃森和克里克发表论文《核酸的分子结构模型－脱氧核糖核酸的一个结构模型》
6．（2021·广东）如图示某S形增长种群的出生率和死亡率与种群数量的关系。当种群达到环境容纳量（K值）时，其对应的种群数量是（ ）
A．a B．b C．c D．d
【答案】B
【知识点】种群数量的变化曲线
【解析】【解答】如果某时刻种群出生率大于死亡率，种群数量将增长。如果某时刻种群出生率小于死亡率，种群数量将下降。如果某时刻种群出生率等于死亡率，种群数量将维持相对稳定。由图意可知，在b点之前，出生率大于死亡率，种群密度增加；在b点时，出生率巧好等于死亡率，种群数量不再增加，结合环境容纳量的含义，b表示该种群数量已达到环境容纳量（K值），B正确。
故答案为：B。
【分析】K值的含义：在环境条件不受破坏的情况下，一定空间中所能维持的种群最大数量。特点：K值时种群增长速率为0.
7．（2021·广东）金霉素（一种抗生素）可抑制tRNA与mRNA的结合，该作用直接影响的过程是（ ）
A．DNA复制 B．转录 C．翻译 D．逆转录
【答案】C
【知识点】遗传信息的翻译
【解析】【解答】由题意可知，金霉素可抑制tRNA与mRNA的结合，使tRNA（可以携带合成蛋白质的原料氨基酸）不能和mRNA进行碱基互补配对，因此直接影响翻译的过程，C正确，A、B、D错误。
故答案为：C。
【分析】DNA复制、转录和翻译的比较：
比较项目 复制 转录 翻译
场 所 细胞核 细胞核 细胞质
模 板 DNA的两条链 DNA的一条链 mRNA
酶 解旋酶，DNA聚合酶等 解旋酶，RNA聚合酶等 多种酶
能 量 ATP ATP ATP
原 料 4种脱氧核苷酸 4种核糖核苷酸 氨基酸
产 物 子代DNA mRNA 多肽链
碱基配对 A-T T-A
G-C C-G A-U T-A
G-C C-G A-U U-A
G-C C-G
8．（2021·广东）兔的脂肪白色（F）对淡黄色（f）为显性，由常染色体上一对等位基因控制。某兔群由500只纯合白色脂肪兔和1500只淡黄色脂肪兔组成，F、f的基因频率分别是（ ）
A．15%、85% B．25%、75% C．35%、65% D．45%、55%
【答案】B
【知识点】基因频率的概念与变化
【解析】【解答】由题意可知，兔的脂肪白色和淡黄色的控制基因是等位基因，因而成对存在。该兔种群兔子基因型为：纯合白色脂肪兔FF和淡黄色脂肪兔ff。因此F的基因频率=F/（F+f）100%=（500×2）/（500×2+1500x2）100%=25%，f的基因频率=1-25%=75%，选项B正确，A、C、D错误。
故答案为：B。
【分析】基因频率的计算：
9．（2021·广东）秸杆的纤维素经酶水解后可作为生产生物燃料乙醇的原料，生物兴趣小组利用自制的纤维素水解液（含5%葡萄糖）培养酵母菌并探究细胞呼吸（如图）。下列叙述正确的是（ ）
A．培养开始时向甲瓶中加入重铬酸钾以便检测乙醇生成
B．乙瓶的溶液由蓝色变成红色，表明酵母菌已产生了CO2
C．用甲基绿溶液染色后可观察到酵母菌中线粒体的分布
D．实验中增加甲瓶的酵母菌数量不能提高乙醇最大产量
【答案】D
【知识点】探究酵母菌的呼吸方式
【解析】【解答】A、培养开始时如果就加入重铬酸钾，可能会杀死酵母菌。如果想检测乙醇的生成，应取甲瓶中的少量滤液2mL注入到试管中，接着向试管中加入0.5mL溶有0.1g重铬酸钾的浓硫酸溶液，使它们混合均匀，观察试管中溶液颜色的变化，A错误；
B、CO2可以使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄，因此B错误；
C、酵母菌是真核生物，具有线粒体。健那绿染液是专一性染线粒体的活细胞染料，可使活细胞中的线粒体呈现蓝绿色，而细胞质接近无色，如果用健那绿染液染色后可观察到酵母菌中线粒体的分布情况，C错误；
D、甲瓶中的葡萄糖经过无氧呼吸分解可以产生乙醇，因此当甲瓶中葡萄糖的量是一定值，因此实验中增加甲瓶的醇母菌数量不能提高乙醇最大产量，D正确。
故答案为：D。
【分析】探究酵母菌进行无氧呼吸的实验原理：
①酵母菌是单细胞真菌属于兼性厌氧菌。进行有氧呼吸产生水和CO2 ，无氧呼吸产生酒精和CO2 。
②CO2的检测方法：CO2使澄清石灰水变浑浊，CO2使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄
③酒精的检测：橙色的重酪酸钾溶液在酸性下与酒精发生反应，变成灰绿色。
10．（2021·广东）孔雀鱼雄鱼的鱼身具有艳丽的斑点，斑点数量多的雄鱼有更多机会繁殖后代，但也容易受到天敌的捕食，关于种群中雄鱼的平均斑点数量，下列推测错误的是（ ）
A．缺少天敌，斑点数量可能会增多
B．引入天敌，斑点数量可能会减少
C．天敌存在与否决定斑点数量相关基因的变异方向
D．自然环境中，斑点数量增减对雄鱼既有利也有弊
【答案】C
【知识点】现代生物进化理论的主要内容
【解析】【解答】A、缺少天敌的环境中，孔雀鱼雄鱼的斑点数量逐渐增多， 斑点数量多的雄鱼有更多机会繁殖后代 ，导致种群中该类型雄鱼个体的数量增多，A正确；
B、引入天敌的环境中， 斑点数量多的雄鱼容易受到天敌的捕食，导致种群中斑点数量可能会减少，B正确；
C、生物的变异是不定向的，因此天敌存在与否不能决定斑点数量相关基因的变异方向，C错误；
D、题意涉及到，“斑点数量多的雄鱼有更多机会繁殖后代，但也容易受到天敌的捕食”，所以 自然环境中，斑点数量增减对雄鱼既有利也有弊 ，D正确。
故答案为：C。
【分析】（1）现代生物进化理论的主要内容：
①种群是生物进化的基本单位；②突变和基因重组产生生物进化的原材料；③自然选择决定进化方向；④突变和基因重组、选择和隔离是物种形成机制。
（2）在自然选择的作用下，种群的基因频率会发生定向改变，导致生物朝着一定的方向不断进化。
原因：不断淘汰不利变异的基因，积累有利变异的基因。
结果：种群的基因频率发生定向改变。
11．（2021·广东）白菜型油菜（2n=20）的种子可以榨取食用油（菜籽油），为了培育高产新品种，科学家诱导该油菜未受精的卵细胞发育形成完整植株Bc。下列叙述错误的是（ ）
A．Bc成熟叶肉细胞中含有两个染色体组
B．将Bc作为育种材料，能缩短育种年限
C．秋水仙素处理Bc幼苗可以培育出纯合植株
D．自然状态下Bc因配子发育异常而高度不育
【答案】A
【知识点】单倍体育种
【解析】【解答】A、白菜型油菜的2n=20，所以白菜型油菜属于二倍体生物，正常白菜体细胞中含有两个染色体组，配子里面含有一个染色体组，而Bc是通过卵细胞（配子）发育而来的，所以其成熟叶肉细胞中含有一个染色体组，A错误；
B和C、Bc是通过配子发育而来的单倍体，经过秋水仙素等染色体加倍法处理Bc幼苗，可以培育出纯合白菜植株，理论上至少需要两年，所以能缩短育种年限，B和C正确；
D、自然状态下，Bc只含有一个染色体组，细胞中无同源染色体，不能产生正常配子，故而高度不育，D正确。
故答案为：A。
【分析】单倍体认识的三点提醒
(1)单倍体的体细胞中并非只有一个染色体组，因为大部分的生物是二倍体，所以有时认为单倍体的体细胞中只含有一个染色体组，但是多倍体的配子形成的单倍体的体细胞中含有不只一个染色体组。
(2)单倍体并非都不育。二倍体的配子发育成的单倍体，表现为高度不育；多倍体的配子如含有偶数个染色体组，则发育成的单倍体含有同源染色体及等位基因，可育并能产生后代。
(3)单倍体与多倍体育种过程不同。单倍体育种要经过花药离体培养和秋水仙素处理；多倍体育种只用秋水仙素处理这一步骤。
12．（2021·广东）在高等植物光合作用的卡尔文循环中，唯一催化CO2固定形成C3的酶被称为Rubisco，下列叙述正确的是（ ）
A．Rubisco存在于细胞质基质中 B．激活Rubisco需要黑暗条件
C．Rubisco催化CO2固定需要ATP D．Rubisco催化C5和CO2结合
【答案】D
【知识点】光合作用的过程和意义
【解析】【解答】A、Rubisco 是催化CO2固定形成C3的酶 ，CO2的固定属于暗反应，暗反应场所在叶绿体基质，故Rubisco很可能存在于叶绿体基质中，A错误；
B、光反应阶段为暗反应阶段提供了能量和[H]等物质，所以暗反应不一定需要黑暗条件，B错误；
C、Rubisco催化CO2固定不需要ATP，C3合成有机物需要ATP，C错误；
D、Rubisco催化二氧化碳的固定，该过程指CO2和C5结合生成C3的过程，D正确。
故答案为：D。
【分析】光反应阶段和暗反应阶段的联系与比较：
光反应阶段 暗反应阶段
进行部位 类囊体的薄膜 叶绿体基质中
条件 光、色素和酶 ATP、[H]、多种酶
物质变化 水的光解 2H2O4[H]+O2
ATP的形成 ADP+PiATP CO2的固定 CO2+C52C3
C3的还原2C3（CH2O）
能量变化 光能转换成活跃的化学能
（储存在ATP和[H]中） 活跃的化学能变成稳定的化学能（糖类）
联系 光反应为暗反应提供[H]和ATP
暗反应产生的ADP和Pi为光反应合成ATP提供原料
13．（2021·广东）保卫细胞吸水膨胀使植物气孔张开。适宜条件下，制作紫鸭跖草叶片下表皮临时装片，观察蔗糖溶液对气孔开闭的影响，如图为操作及观察结果示意图。下列叙述错误的是（ ）
A．比较保卫组胞细胞液浓度，③处理后>①处理后
B．质壁分离现象最可能出现在滴加②后的观察视野中
C．滴加③后有较多水分子进入保卫细胞
D．推测3种蔗糖溶液浓度高低为②>①>③
【答案】A
【知识点】质壁分离和复原；渗透作用
【解析】【解答】A和D、等渗溶液恢复初始状态后，如果蔗糖溶液浓度越低，保卫细胞的细胞液浓度相对较高，吸水越多，气孔会张开越大，逐渐缩小浓度差异，如果蔗糖溶液浓度越高，保卫细胞的细胞液浓度相对较低，吸水越少，气孔会逐渐关闭，逐渐缩小浓度差异。由此推测 3种蔗糖溶液浓度高低为②>①>③ ，处理后①>③，A错误，D正确；
B、细胞吸水，气孔张开，反之②处气孔关闭，细胞失水，细胞壁和原生质层发生分离，故质壁分离现象最可能出现在滴加②后的观察视野中，B正确；
C、细胞吸水，气孔张开，滴加③后细胞大量吸水，故滴加③后有较多水分子进入保卫细胞，C正确。
故答案为：A。
【分析】（1）气孔是保卫细胞之间形成的凸透镜状的小孔。气孔在碳同化、呼吸、蒸腾作用等气体代谢中，成为空气和水蒸气的通路，其开闭受保卫细胞的控制。
（2）渗透作用是指水分子（或其他溶剂分子）通过半透膜，从低浓度向高浓度扩散的过程。
细胞的吸水和失水
外界溶液浓度<细胞质浓度时，细胞吸水膨胀
外界溶液浓度>细胞质浓度时，细胞失水皱缩
外界溶液浓度=细胞质浓度时，水分进出细胞处于动态平衡
分析图示可知，滴加蔗糖溶液①后一段时间，保卫细胞膨胀使气孔张开一定程度，说明保卫细胞吸收了一定水分；滴加蔗糖溶液②后一段时间，保卫细胞皱缩使气孔关闭，说明保卫细胞失了去一定水分；滴加蔗糖溶液③后一段时间，保卫细胞膨胀使气孔张开程度较大（比①处理后大），说明保卫细胞吸收了较多水分（多于①处理后），综上可判断三种蔗糖溶液浓度大小为：②>①>③。
14．（2021·广东）乙烯可促进香焦果皮逐渐变黄、果肉逐渐变甜变软的成熟过程。同学们去香蕉种植合作社开展研学活动，以乙烯利溶液为处理剂，研究乙烯对香蕉的催熟过程，设计的技术路线如下图，下列分析正确的是（ ）
A．对照组香蕉果实的成熟不会受到乙烯影响
B．实验材料应选择已经开始成熟的香蕉果实
C．根据实验安排第6次取样的时间为第10天
D．处理组3个指标的总体变化趋势基本一致
【答案】C
【知识点】其他植物激素的种类和作用；植物激素及其植物生长调节剂的应用价值
【解析】【解答】A、对照组香蕉会产生内源植物激素——乙烯，具有催熟作用，对照组香蕉果实的成熟会受到乙烯影响，A错误；
B、成熟果实含有更多乙烯，实验材料应尽量选择未开始成熟的香蕉果实，这样内源植物激素乙烯对实验的影响较小，B错误；
C、图意涉及到每两天取样一次，共6次，为了测定香蕉实验前本身的还原糖量、淀粉量、果皮色素量，所以从当天开始即为第0次，进行对照，故第6次取样的时间为第10天，C正确；
D、果实成熟过程中，一般越来越甜，有机物含量发生转变，还原糖可能增加，所以处理组3个指标的总体变化趋势不一致，应该是还原糖量增加，淀粉量下降，果皮黄色色素增加，D错误。
故答案为：C。
【分析】植物激素的合成部位与作用：
植物激素 合成部位 存在较多的部位 主要作用
生长素 幼嫩的芽、叶和发育中的种子 集中再生长旺盛的部位 促进生长、促进扦插枝条生根、促进果实发育、防止落花落果
赤霉素 未成熟的种子、幼根和幼芽 普遍存在于植物体内 促进细胞伸长，促进种子萌发和果实发育
细胞分裂素 主要是根尖 细胞分裂的部位 促进细胞分裂，诱导分化
脱落酸 根冠、萎蔫的叶片 将要脱落的器官和组织中 抑制细胞分裂和种子萌发，促进叶、果实衰老和脱落
乙烯 各部位均可产生，成熟果实更多 成熟的果实中较多 促进果实成熟
15．（2021·广东）与野生型拟南芥WT相比，突变体t1和t2在正常光照条件下，叶绿体在叶肉细胞中的分布及位置不同（图1示意图），造成叶绿体相对受光面积的不同（图2），进而引起光合速率差异，但叶绿素含量及其它性状基本一致。在不考虑叶绿体运动的前提下，下列叙述错误的是（ ）
A．t2比t1具有更高的光饱和点（光合速率不再随光强增加而增加时的光照强度）
B．t1比t2具有更低的光补偿点（光合吸收CO2与呼吸释放CO2等量时的光照强度）
C．三者光合速率的高低与叶绿素的含量无关
D．三者光合速率的差异随光照强度的增加而变大
【答案】D
【知识点】影响光合作用的环境因素
【解析】【解答】A、图1可知，t1较t2有更多的叶绿体分布在光照下，叶绿体里面的总色素可以捕获更多光能进行光合作用，所以t2比t1具有更高的光饱和点（光合速率不再随光强增加而增加时的光照强度），A正确；
B、图1可知，t1较t2有较少的叶绿体分布在光照下，叶绿体里面的总光合色素捕获的光能较少，所以，t1比t2具有更低的光补偿点（光合吸收CO2与呼吸释放CO2等量时的光照强度），B正确；
C、三者的叶绿素含量及其它性状基本一致，各个叶绿体无色素含量差异，所以，三者光合速率的高低与每个叶绿素的含量无关，C正确；
D、三者光合速率的差异，在一定光照强度下，随光照强度的增加而变大，但是达到光的饱和点后，再增大光照强度三者光合速率的差异不再变，D错误。
故答案为：D。
【分析】曲线中补偿点和饱和点的移动规律：
16．（2021·广东）人类（2n=46）14号与21号染色体二者的长臂在着丝点处融合形成14/21平衡易位染色体，该染色体携带者具有正常的表现型，但在产生生殖细胞的过程中，其细胞中形成复杂的联会复合物（如图），在进行减数分裂时，若该联会复合物的染色体遵循正常的染色体行为规律（不考虑交叉互换），下列关于平衡易位染色体携带者的叙述，错误的是（ ）
A．观察平衡易位染色体也可选择有丝分裂中期细胞
B．男性携带者的初级精母细胞含有45条染色体
C．女性携带者的卵子最多含24种形态不同的染色体
D．女性携带者的卵子可能有6种类型（只考虑图中的3种染色体）
【答案】C
【知识点】配子形成过程中染色体组合的多样性；染色体结构的变异；染色体数目的变异
【解析】【解答】A、14/21平衡易位染色体，发生了染色体变异中的易位变异，可以观察染色体的形态结构进行判别，所以可以观察有丝分裂中期细胞，此时染色体形态和数目最为清晰，A正确；
B、由图可知，14/21平衡易位的染色体中，14号和21号两条染色体可以融合成一条染色体，故男性携带者的初级精母细胞含有45条染色体（正常男性含有46条染色体），B正确；
C、由于发生14/21平衡易位染色体，该女性卵子中含有染色体为，1~13号染色体，14/21平衡易位染色体，15~20号染色体，22号染色体，X染色体，共22种形态不同的染色体，C错误；
D、正常卵子含有23条染色体，其中含有22条常染色体和一条X染色体。如果发生平衡易位，平衡易位可能发生在卵子或者极体里面。导致某个卵子多一条14号染色体或者一条21号染色体，同时产生的极体少一条14号染色体或者21号染色体。相反，导致某个卵子少一条14号染色体或者一条21号染色体，同时产生的极体多一条14号染色体或者21号染色体。女性携带者的卵子可能有6种类型（只考虑图中的3种染色体）分别是：①含有14、21号染色体的正常卵细胞、②含有14/21平衡易位染色体的卵细胞、③含有14/21平衡易位染色体和21号染色体的卵细胞、④含有14号染色体的卵细胞、⑤14/21平衡易位染色体和14号染色体的卵细胞、⑥含有21号染色体的卵细胞，D正确。
故答案为：C。
【分析】（1）有丝分裂中期特点：①所有染色体的着丝点都排列在赤道板上 ②染色体的形态和数目最清晰。故中期是进行染色体观察及计数的最佳时机。
（2）减数分裂中染色体和DNA变化规律：
精（卵）原细胞 初级精（卵）母细胞 次级精（卵）母细胞 精（卵）子细胞
染色体数 2N 2N N（2N） N
染色单体数 0 4N 2N（0） 0
DNA分子数 2N 4N 2N N
同源染色体（对） N N 0 0
四分体 0 N 0 0
（3）配子中染色体组合的种类（不考虑交叉互换）
①1个含有2对同源染色体的精原细胞产生4个精子，2种类型。
②1个次级精母细胞产生2个精子，1种类型。
③1个含有n对同源染色体的雄性个体产生的精子有2n种。
④1个含2对同源染色体的卵原细胞产生1个卵细胞，1种类型；有4种可能。
⑤1个次级卵母细胞产生1个卵细胞，只有1种类型。
⑥1个含n对同源染色体的雌性个体产生的卵细胞有2n种类型。
说明：若考虑交叉互换，会增加配子的种类，如1个精原细胞可产生4种配子；一个含n对同源染色体的生物产生的配子种类会大于2n种。
二、必考题：共48分。
17．（2021·广东）为积极应对全球气候变化，我国政府在2020年的联合国大会上宣布，中国于2030年前确保碳达峰（CO2排放量达到峰值），力争在2060年前实现碳中和（CO2排放量与减少量相等），这是中国向全世界的郑重承诺，彰显了大国责任。回答下列问题：
（1）在自然生态系统中，植物等从大气中摄取碳的速率与生物的呼吸作用和分解作用释放碳的速率大致相等，可以自我维持 。自西方工业革命以来，大气中CO2的浓度持续增加，引起全球气候变暖，导致的生态后果主要是 。
（2）生态系统中的生产者、消费者和分解者获取碳元素的方式分别是 ，消费者通过食物网（链）取食利用， 。
（3）全球变暖是当今国际社会共同面临的重大问题，从全球碳循环的主要途径来看，减少 和增加 是实现碳达峰和碳中和的重要举措。
【答案】（1）碳平衡；极地冰雪和高山冰川融化、海平面上升等
（2）光合作用和化能合成作用、捕食、分解作用；从而将碳元素以含碳有机物的形式进行传递
（3）碳释放；碳存储
【知识点】全球性生态环境问题；生态系统的物质循环
【解析】【解答】（1）碳平衡是自然系统的 CO2排放量与减少量大致相等 。在自然生态系统中，植物光合作用摄取碳的速率与生物的呼吸作用和微生物的分解作用释放碳的速率大致相等，从而可以维持碳平衡。随着西方工业革命以来，使大气中的CO2浓度迅速增加，引起温室效应等现象，全球气候变暖，导致极地冰雪和高山冰川融化、海平面上升、部分动植物逐渐灭绝，生物多样性降低等严重的生态后果。
（2）生产者主要通过光合作用和化能合成作用获取碳元素，从而使无机碳转化为有机碳进入生物群落；消费者通过摄食生产者和低营养级的消费者来获取碳元素，这种获取方式建立在捕食关系上；分解者通过分解生产者和消费者的遗体、残骸等来获取碳元素。
（3）全球变暖是当今国际社会共同面临的重大问题，为实现碳平衡， 从全球碳循环的主要途径来看 ，需要合理减少碳排放，例如减少化学燃料的燃烧，适当增加碳存储，例如植树造林，增加光合作用，多固定一些碳。
【分析】（1）碳的循环过程：碳从无机环境到生物群落是通过光合作用、化能合成作用实现的；从生物群落到无机环境则是通过动植物的细胞呼吸和微生物的分解作用实现的。
①碳在无机环境大气中主要以二氧化碳的形式存在
②碳通过光合作用和化能合成作用两种代谢反应从无机环境进入生物群落。
③碳以二氧化碳的形式从无机环境进入生物群落。
④碳在生物群落内部以有机物形式传递，通过食物链、食物网渠道进行传递；
⑤碳通过生产者、消费者的呼吸作用、分解者的分解作用和化石原料的燃烧返回到无机环境。
⑥碳以二氧化碳的形式从生物群落进入无机环境；
⑦碳在无机环境与生物群落之间主要是以二氧化碳的形式进行循环。
（2）“碳达峰”与“碳中和”是2021年全国两会的热点之一。碳达峰是指我国承诺2030年前，二氧化碳的排放不再增长，达到峰值之后逐步降低。碳中和是指企业、团体或个人测算在一定时间内直接或间接产生的温室气体排放总量，然后通过植物造树造林、节能减排等形式，抵消自身产生的二氧化碳排放量，实现二氧化碳“零排放”。
18．（2021·广东）太极拳是我国的传统运动项目，其刚柔并济、行云流水般的动作是通过神经系统对肢体和躯干各肌群的精巧调控及各肌群间相互协调而完成。如“白鹤亮翅”招式中的伸肘动作，伸肌收缩的同时屈肌舒张。如图为伸肘时动作在脊髓水平反射弧基本结构的示意图。
回答下列问题：
（1）图中反射弧的效应器是 及其相应的运动神经末梢。若肌梭受到适宜刺激，兴奋传至a处时，a处膜内外电位应表现为 。
（2）伸肘时，图中抑制性中间神经元的作用是 ，使屈肌舒张。
（3）适量运动有益健康。一些研究认为太极拳等运动可提高肌细胞对胰岛素的敏感性，在胰岛素水平相同的情况下，该激素能更好地促进肌细胞 ，降低血糖浓度。
（4）有研究报道，常年坚持太极拳运动的老年人，其血清中TSH、甲状腺激素等的浓度升高，因而认为运动能改善老年人的内分泌功能，其中TSH水平可以作为评估 （填分泌该激素的腺体名称）功能的指标之一。
【答案】（1）伸肌、屈肌；外负内正
（2）释放抑制性神经递质，导致屈肌运动神经元抑制
（3）加速摄取、利用和储存葡萄糖
（4）垂体
【知识点】反射弧各部分组成及功能；神经冲动的产生和传导；动物激素的调节
【解析】【解答】（1）图中反射弧的组成结构为：感受器（肌梭）→传入神经→脊髓→伸肌运动神经元→伸肌；感受器（肌梭）→传入神经→脊髓→屈肌运动神经元→屈肌；结合效应器的定义，效应器是神经末梢支配的肌肉及腺体，所以图中反射弧的效应器为伸肌、屈肌；若肌梭受到适宜刺激，兴奋以电信号形式（内正外负）传递，可以从突触前膜传递到突触后膜（例如胞体膜），传至a处，发生电位变化，从而使a处膜内外电位表现为外负内正。
（2）伸肘时， 伸肌收缩的同时屈肌舒张 ，图中抑制性中间神经元接受上一个神经元传来的兴奋，但从而不使下一个神经元发生电位变化，于是释放抑制性神经递质，下一个神经元突触后膜受体接受到抑制型神经递质，从而使屈肌运动神经元无法产生新动作电位，使屈肌舒张。
（3）胰岛素能加速组织细胞对葡萄糖的摄取、利用和存储，抑制肝糖原的分解和非糖物质的转化，即是促进葡萄糖的去路，所以降低血糖。太极拳等运动可提高肌细胞对胰岛素的敏感性，在胰岛素水平相同的情况下，该激素能更好地促进肌细胞加速摄取、利用和存储葡萄糖，从而降低血糖浓度。
（4）甲状腺激素的分级调节，受神经——体液共同调节：
下丘脑分泌的促甲状腺激素释放激素能促进垂体分泌促甲状腺激素，垂体分泌促甲状腺激素能促进甲状腺分泌甲状腺激素。激素通过体液运输，可通过检测血液中TSH、TH、TRH等激素的含量评估相应分泌器官的功能，从而判断老年人的内分泌功能。其中TSH水平可以作为评估垂体功能的指标之一。
【分析】（1）兴奋在神经纤维上的传导：
（2）兴奋在神经元之间的传递：
（3）甲状腺激素分泌的分级调节 ：
模型解读：
①神经调节：如图中过程A。机体的大部分内分泌腺可以作为反射弧中的效应器，直接接受有关神经的调控。
②分级调节：如图中的过程B、C。下丘脑通过释放促甲状腺激素释放激素调节垂体分泌促甲状腺激素进而调节甲状腺激素的分泌。
③反馈调节：如图中的过程D、E。甲状腺激素的浓度变化会影响下丘脑和垂体分泌相应的激素。
19．（2021·广东）人体缺乏尿酸氧化酶，导致体内嘌呤分解代谢的终产物是尿酸（存在形式为尿酸盐）。尿酸盐经肾小球滤过后，部分被肾小管细胞膜上具有尿酸盐转运功能的蛋白URATL和GLUT9重吸收，最终回到血液。尿酸盐重吸收过量会导致高尿酸血症或痛风。目前，E是针对上述蛋白治疗高尿酸血症或痛风的常用临床药物。为研发新的药物，研究人员对天然化合物F的降尿酸作用进行了研究。给正常实验大鼠（有尿酸氧化酶）灌服尿酸氧化酶抑制剂，获得了若干只高尿酸血症大鼠，并将其随机分成数量相等的两组，一组设为模型组，另一组灌服F设为治疗组，一段时间后检测相关指标，结果见下图。
回答下列问题：
（1）与分泌蛋白相似，URATI和GLUT9在细胞内的合成、加工和转运过程需要 及线粒体等细胞器（答出两种即可）共同参与，肾小管细胞通过上述蛋白重吸收——尿酸盐。体现了细胞膜具有 的功能特性，原尿中还有许多物质也需借助载体蛋白通过肾小管的细胞膜，这类跨膜运输的具体方式有 。
（2）URAT1分布于肾小管细胞刷状缘（下图示意图），该结构有利于尿酸盐的重吸收，原因是 。
（3）与空白对照组（灌服生理盐水的正常实验大鼠）相比，模型组的自变量是 ，与其它两组比较，设置模型组的目的是 。
（4）根据尿酸盐转运蛋白检测结果，推测F降低治疗组大鼠血清尿酸盐含量的原因可能是 ，减少尿酸盐重吸收，为进一步评价F的作用效果，本实验需要增设对照组，具体为 。
【答案】（1）核糖体、内质网、高尔基体；选择透过性；协助扩散、主动运输
（2）肾小管细胞刷状缘形成很多突起，增大吸收面积
（3）尿酸氧化酶活性低；排除血清尿酸盐含量降低的原因是由于大鼠体内尿酸氧化酶的作用（确保血清尿酸盐含量降低是F作用的结果）
（4）F抑制转运蛋白URAT1和GLUT9基因的表达；高尿酸血症大鼠灌服E
【知识点】生物膜的功能特性；细胞器之间的协调配合；细胞的生物膜系统；水盐平衡调节
【解析】【解答】（1）分泌蛋白的合成途径：核糖体（合成肽链）→内质网（加工成具有一定空间结构的蛋白质）→囊泡→高尔基体（进一步修饰加工）→囊泡→细胞膜→细胞外；因此URAT1和GLUT9在细胞内的合成、加工和转运过程需要核糖体、内质网、高尔基体及线粒体（提供能量）等细胞器共同参与。肾小管细胞通过URAT1和GLUT9蛋白重吸收尿酸盐，而不是重吸收所有物质，故而体现出细胞膜的选择透过性。需要借助载体蛋白的跨膜运输的方式有协助扩散和主动运输。
（2）分析图可知，肾小管细胞刷状缘形成很多突起，细胞膜面积增加，从而增大吸收面积，有利于尿酸盐的重吸收。
（3） 给正常实验大鼠（有尿酸氧化酶）灌服尿酸氧化酶抑制剂 ，与空白对照组灌服生理盐水的正常实验大鼠（有尿酸氧化酶）进行对比，模型组的自变量是尿酸氧化酶活性低，与空白对照组和灌服F的治疗组比较，设置模型组的目的是排除血清尿酸盐含量降低的原因是由于大鼠体内尿酸氧化酶的作用（确保血清尿酸盐含量降低是F作用的结果）。
（4）根据尿酸盐转运蛋白检测结果，模型组灌服尿酸氧化酶抑制剂后转运蛋白增加，灌服F的治疗组转运蛋白和空白组相同，蛋白质的合成受到基因的选择性表达，从而可推测F降低治疗组大鼠血清尿酸盐含量的原因可能是F可能抑制转运蛋白URAT1和GLUT9基因的表达，减少尿酸盐重吸收。为进一步评价F的作用效果，本实验需要增设对照组，为了让高尿酸血症大鼠灌服E与F进行对比，得出两者降尿酸的作用效果。
【分析】（1）由图可知，模型组（有尿酸氧化酶的正常实验大鼠灌服尿酸氧化酶抑制剂）尿酸盐转运蛋白增多，血清尿酸盐含量增高；治疗组尿酸盐转运蛋白减少，F降低治疗组大鼠血清尿酸盐含量。
（2）分泌蛋白的合成与运输过程：
（3）“三步法”判断物质出入细胞的方式
20．（2021·广东）果蝇众多的突变品系为研究基因与性状的关系提供了重要的材料。摩尔根等人选育出M-5品系并创立了基于该品系的突变检测技术，可通过观察F1和F2代的性状及比例，检测出未知基因突变的类型（如显/隐性、是否致死等），确定该突变基因与可见性状的关系及其所在的染色体。回答下列问题：
（1）果蝇的棒眼（B）对圆眼（b）为显性、红眼（R）对杏红眼（r）为显性，控制这2对相对性状的基因均位于X染色体上，其遗传总是和性别相关联，这种现象称为 。
（2）如图示基于M-5品系的突变检测技术路线，在F1代中挑出1只雌蝇，与1只M-5雄蝇交配，若得到的F2代没有野生型雄蝇。雌蝇数目是雄蝇的两倍，F2代中雌蝇的两种表现型分别是棒眼杏红眼和 ，此结果说明诱变产生了伴X染色体 基因突变。该突变的基因保存在表现型为 果蝇的细胞内。
（3）上述突变基因可能对应图中的突变 （从突变①、②、③中选一项），分析其原因可能是 ，使胚胎死亡。
密码子序号 1…4…19 20…540 密码子表（部分）：
正常核苷酸序列 AUG…AAC…ACU
UUA…UAG AUG：甲硫氨酸，起始密码子
突变①↓
突变后核苷酸序列 AUG…AAC…ACC
UUA…UAG AAC：天冬酰胺
正常核苷酸序列 AUG…AAC…ACU
UUA…UAG ACU、ACC：苏氨酸
突变②↓
突变后核苷酸序列 AUG…AAA…ACU
UUA…UAG UUA：亮氨酸
正常核苷酸序列 AUG…AAC…ACU
UUA…UAG AAA：赖氨酸
突变③↓ UAG、UGA：终止密码子
突变后核苷酸序列 AUG…AAC…ACU
UGA…UAG …表示省略的、没有变化的碱基
（4）图所示的突变检测技术，具有的①优点是除能检测上述基因突变外，还能检测出果蝇 基因突变；②缺点是不能检测出果蝇 基因突变。（①、②选答1项，且仅答1点即可）
【答案】（1）伴性遗传
（2）棒眼红眼；隐性完全致死；雌
（3）③；突变为终止密码子，蛋白质停止表达
（4）X染色体上的可见（或X染色体上的显性）；常染色体（或常染色体显性或常染色体隐性）
【知识点】伴性遗传；基因突变的特点及意义；遗传信息的翻译
【解析】【解答】（1）伴性遗传现象可以理解为由于位于性染色体上的基因，在遗传过程中通常和性别相关联的现象。
（2）由分析可知，F2雌蝇（含有两条X染色体，一条来自父方，一条来自母方）基因型为：XBrXBr、XBrXbR，因此F2代中雌蝇的两种表现型应该是棒眼杏红眼和棒眼红眼；然而由于F2代没有野生型雄蝇，雌蝇数目是雄蝇的两倍，此结果说明诱变产生了伴X染色体隐性完全致死基因突变，该突变的基因保存在表现型为雌果蝇的杂合子细胞内。
（3）突变①19号密码子ACU→ACC，突变前后翻译的氨基酸都是苏氨酸，蛋白质未发生改变；突变②4号密码子AAC→AAA，由天冬酰胺变为赖氨酸，蛋白质仅替换一个氨基酸；突变③20号密码子UUA→UGA，由亮氨酸突变为终止翻译，翻译产生的多肽如果不剪切，含有500多个氨基酸。因此上述突变基因可能对应图中的突变③，多肽链明显变短，使胚胎死亡。
（4）染色体上的基因有显性和隐性基因之分。图所示的突变检测技术①优点是除能检测上述伴X染色体隐性完全致死基因突变外，还能检测出果蝇X染色体上的可见基因突变，即X染色体上的显性基因突变以及隐性基因突变；该技术检测的结果需要通过性别进行区分，不能检测出果蝇常染色体上的基因突变，包括常染色体上隐性基因突变和显性基因突变。
【分析】（1）由基于M-5品系的突变检测技术路线可知：
（2）密码子
①密码子：mRNA上3个相邻的碱基决定1个氨基酸。每3个这样的碱基又称为1个密码子.
②特点：专一性
简并性：一种氨基酸对应多个密码子
通用性：生物界公用一套密码子
注： 关于密码子的要点：
①密码子共有64种，终止密码有3种，决定氨基酸的密码子有61种。
②除色氨酸外，其余氨基酸都不止一种密码子。
③AUG既可是起始密码，又能决定甲硫氨酸。
④“一种密码子只能决定一种氨基酸，反之，一种氨基酸可以有一种或多种密码子（密码子的简并性）”。
⑤地球上的所有生物全部共用这套密码子。
三、选考题：共12分。请考生从2道题中任选一题作答。如果多做，则按所做的第一题计分。
21．（2021·广东）[选修1：生物技术实践]
中国科学家运用合成生物学方法构建了一株嗜盐单胞菌H，以糖蜜（甘蔗榨糖后的废弃液，含较多蔗糖）为原料，在实验室发酵生产pHA等新型高附加值可降解材料，期望提高甘蔗的整体利用价值。工艺流程如图。
回答下列问题：
（1）为提高菌株H对蔗糖的耐受能力和利用效率，可在液体培养基中将蔗糖作为 ，并不断提高其浓度，经多次传代培养（指培养一段时间后，将部分培养物转入新配的培养基中继续培养）以获得目标菌株。培养过程中定期取样并用 的方法进行菌落计数，评估菌株增殖状况。此外，选育优良菌株的方法还有 等。（答出两种方法即可）
（2）基于菌株H嗜盐、酸碱耐受能力强等特性，研究人员设计了一种不需要灭菌的发酵系统，其培养基盐浓度设为60g/L，pH为10，菌株H可正常持续发酵60d以上。该系统不需要灭菌的原因是 。（答出两点即可）
（3）研究人员在工厂进行扩大培养，在适宜的营养物浓度、温度、pH条件下发酵，结果发现发酵液中菌株H细胞增殖和pHA产量均未达到预期，并产生了少量乙醇等物质，说明发酵条件中 可能是高密度培养的限制因素。
（4）菌株H还能通过分解餐厨垃圾（主要含蛋白质、淀粉、油脂等）来生产pHA，说明其能分泌 。
【答案】（1）唯一碳源；血细胞计数板计数；诱变育种、基因工程育种
（2）盐浓度为60g/L的条件下，其他杂菌因失水过多而死亡；pH为10的条件下，其他杂菌的酶变性失活，生长繁殖受抑制
（3）氧气（O2或溶解氧）
（4）蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶等
【知识点】微生物发酵及其应用
【解析】【解答】（1）由题意可得，为了提高菌株H对蔗糖的耐受能力和利用效率，结合微生物的代谢对碳的需求，其液体培养基应该以蔗糖作为唯一碳源 。并不断提高其浓度，经多次传代培养以获得目标菌株。 嗜盐单胞菌H 是一种单细胞生物，所以培养过程中定期取样并用血细胞计数板计数的方法进行菌落计数，评估菌株增殖状况。 此外，可以根据基因突变原理产生新的基因，基因重组产生新的基因型，所以选育优良菌株的方法还有诱变育种、基因工程育种等。
（2）基于菌株H具有嗜盐、酸碱耐受能力强等特性，因此当培养基盐浓度为60g/L，pH为10时，菌株H可正常持续发酵60d以上，而盐浓度为60g/L的条件下，其他杂菌因外界渗透压过高因而失水过多而死亡；pH为10的条件下，强碱环境，其他杂菌的酶变性失活，生物体内多数新陈代谢为酶促反应，其他细菌生长繁殖受抑制，故该系统不需要灭菌。
（3）分析题意，扩大培养时，营养物浓度、温度、pH等条件下适宜，而发酵液中菌株H细胞增殖和pHA产量均未达到预期，并产生了少量乙醇等物质，乙醇是无氧呼吸的产物，说明发酵条件中氧气缺乏，使菌种进行无氧呼吸产生乙醇，即氧气（O2或溶解氧）是限制高密度培养的重要因素。
（4）因为酶的专一性可知，一种酶催化分解或者合成一种物质或者一类物质；菌株H之所以能通过分解主要含蛋白质、淀粉、油脂等的餐厨垃圾来生产pHA，说明其能分泌相应的蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶等。
【分析】1、（1）微生物发酵是利用微生物，在适宜的条件下，将原料经过特定的代谢途径转化为人类所需要的产物的过程。
（2）原理：不同微生物的代谢途径不同，生产的代谢产物也不同。例如：谷氨酸棒状杆菌发酵生产味精；黄色短杆菌发酵生产赖氨酸。
（3）发酵过程：
①选育菌种：可采用自然界选种、诱变育种、基因工程育种等。
②配制培养基：根据微生物的营养需要提供碳源、氮源、生长因子、无机盐和水。
③灭菌：培养基和发酵设备均需严格灭菌。利用单一菌种发酵。
④扩大培养和接种：大规模生产中需要使菌种达到一定数量；将菌种接种到培养基上，接种时防止杂菌污染。
⑤发酵罐内发酵：要随时检测发酵进程，要及时满足营养需要，还要严格控制温度、pH、溶解氧等发酵条件。
⑥分离、提纯产物：如果产品是菌体，可采用过滤、沉淀等方法；如果产品是代谢产物，可采用提取、分离和纯化措施来获得产品。
（4）发酵工程的应用
①生产日常食品：如馒头、面包、腐乳、泡菜、葡萄酒等。
②生产食品添加剂：味精、醋、酱油等。
2、选育菌种：根据微生物遗传变异的特点，人们在生产实践中已经试验出一套行之有效的微生物育种方法。主要包括自然选育、诱变育种、杂交育种、原生质体融合、基因工程等。
3、微生物两种计数方法的比较：
项目 间接计数法(稀释涂布平板法) 直接计数法(显微计数法)
原理 当样品的稀释度足够高时，培养基表面生长的一个菌落，来源于样品稀释液中的一个活菌，通过统计平板上的菌落数，就能推测出样品中大约含有多少活菌 利用特定细菌计数板或血细胞计数板，在显微镜下计算一定容积的样品中微生物的数量
公式 每克样品中的菌落数＝(C÷V)×M
C：某稀释度下平板上生长的平均菌落数；V：涂布平板时所用的稀释液的体积(mL)；M：稀释倍数 每毫升原液所含细菌数＝每小格平均细菌数×400×104×稀释倍数
缺点 当两个或多个菌体连在一起时，平板上观察到的只是一个菌落 不能区分细胞死活
结果 比实际值偏小 比实际值偏大
22．（2021·广东）[选修3：现代生物科技专题]
非细胞合成技术是一种运用合成生物学方法，在细胞外构建多酶催化体系，获得目标产物的新技术，其核心是各种酶基因的挖掘、表达等。中国科学家设计了4步酶促反应的非细胞合成路线（图），可直接用淀粉生产肌醇（重要的医药食品原料），以期解决高温强酸水解方法造成的严重污染问题，并可以提高产率。
回答下列问题：
（1）研究人员采用PCR技术从土壤微生物基因组中扩增得到目标酶基因。此外，获得酶基因的方法还有 。（答出两种即可）
（2）高质量的DNA模板是成功扩增出目的基因的前提条件之一。在制备高质量DNA模板时必须除去蛋白，方法有 。（答出两种即可）
（3）研究人员使用大肠杆菌BL21作为受体细胞、pET20b为表达载体分别进行4种酶的表达。表达载体转化大肠杆菌时，首先应制备 细胞。为了检测目的基因是否成功表达出酶蛋白，需要采用的方法有 。
（4）依图所示流程，在一定的温度、pH等条件下，将4种酶与可溶性淀粉溶液混合组成一个反应体系。若这些酶最适反应条件不同，可能导致的结果是 。在分子水平上，可以通过改变 ，从而改变蛋白质的结构，实现对酶特性的改造和优化。
【答案】（1）基因文库中获取、人工合成法
（2）盐析法、酶解法或高温变性
（3）感受态；抗原-抗体杂交技术
（4）有的酶失活而使反应中断；基因的碱基序列
【知识点】基因工程的应用；基因工程的操作程序（详细）
【解析】【解答】（1）由题意可得，研究人员采用了PCR技术从土壤微生物基因组中扩增得到目标酶基因，此外获得酶基因（目的基因）的方法还有从基因文库中获取和人工合成法。
（2）DNA通常会和蛋白质结合在一起。高质量的DNA模板是成功扩增出目的基因的前提条件之一。在制备高质量DNA模板时必须除去蛋白，可根据DNA和蛋白质的溶解性、对酶、高温和洗涤剂的耐受性不同，从而去除蛋白质，方法较多样，例如盐析、酶解法或高温变性法等。
（3）将目的基因导入到细菌体内通常采用感受态细胞法。研究人员使用大肠杆菌BL21作为受体细胞、pET20b为表达载体分别进行4种酶的表达。表达载体转化大肠杆菌时，首先应制备感受态细胞， 即利用Ga2+处理大肠杆菌，使其成为感受态细胞。因为抗原和抗体结合具有特异性，所以在基因工程中，酶蛋白的化学本质是蛋白质，常用抗原-抗体杂交技术进行检测。
（4）依图所示流程，在一定的温度、pH等条件下，将4种酶与可溶性淀粉溶液混合组成一个反应体系。由于酶的特性之一是作用条件较温和，若这些酶条件不同，条件不适宜，则可能导致有的酶活性降低甚至失活而使反应中断。在分子水平上，通过蛋白质工程进行对酶加以改造和修饰。蛋白质工程设计思路是可以通过改变合成蛋白质的基因的碱基序列，从而改变蛋白质的结构，实现对酶特性的改造和优化。
【分析】（1）目的基因的获取：
（2）将目的基因导入微生物细胞：原核生物作为受体细胞的原因是繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较少，最常用的原核细胞是大肠杆菌，其转化方法是：先用Ca2+处理细胞，使其成为感受态细胞，再将重组表达载体DNA分子溶于缓冲液中与感受态细胞混合，在一定的温度下促进感受态细胞吸收DNA分子，完成转化过程。将目的基因导入微生物细胞：原核生物作为受体细胞的原因是繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较少，最常用的原核细胞是大肠杆菌，其转化方法是：先用Ca2+处理细胞，使其成为感受态细胞，再将重组表达载体DNA分子溶于缓冲液中与感受态细胞混合，在一定的温度下促进感受态细胞吸收DNA分子，完成转化过程。
（3）目的基因的检测与鉴定
①利用DNA分子杂交技术检测目的基因的有无。
②利用分子杂交技术检测目的基因的转录。
③利用抗原—抗体杂交检测目的基因的翻译。
④利用个体生物学水平的检测鉴定重组性状的表达。
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