第一部分
一、選擇題：本部分共15題，每題2分，共30分。在每題列出的四個選項中，選出最符合題目要求的一項。
1. 馬達蛋白可通過沿細胞骨架的定向運動（如圖）參與細胞內的物質運輸。
相關敘述錯誤的是（ ）
A. 細胞中合成馬達蛋白的場所是核糖體
B. 馬達蛋白定向運動需要 ATP 水解供能
C. 運動中馬達蛋白隨空間結構改變失活
D. 該過程循環(huán)進行利于物質遠距離運輸
【答案】C
【解析】
【分析】細胞骨架是真核細胞中維持細胞形態(tài)、保持細胞內部結構有序性的網架結構，細胞骨架由蛋白質纖維組成。
【詳解】A、馬達蛋白屬于蛋白質，細胞中合成馬達蛋白的場所是核糖體 ，A正確；
B、ATP 水解可為馬達蛋白定向運動提供能量，B正確；
C、運動中馬達蛋白空間結構改變，但并未失活，C錯誤；
D、該過程循環(huán)進行，為物質遠距離運輸提供能量，D正確。
故選C。
2. 水稻葉片衰老的過程中，葉綠體結構的改變如下圖所示。
以下敘述錯誤是（ ）
A. 葉綠體基粒是光合作用光反應的場所
B. 由圖中可以看出類囊體是雙層膜結構
C. 葉片衰老過程中類囊體排列逐漸疏松
D. 推測衰老過程中葉片的光合能力下降
【答案】B
【解析】
【分析】葉綠體具有雙層膜，內含基粒，基粒由類囊體構成，可增大膜面積，類囊體上分布有與光反應有關的色素和酶，是光反應的場所。
【詳解】A、葉綠體類囊體薄膜是光反應的場所，類囊體構成了基粒，A正確；
B、類囊體是單層膜結構，B錯誤；
C、根據圖示分析，葉片衰老的過程中，類囊體逐漸疏松，C正確；
D、葉片衰老，類囊體疏松，光反應可能減慢，光合作用能力下降，D正確。
故選B。
3. 研究者檢測擬南芥葉片在光-暗轉換條件下（CO2吸收量的變化，每2s記錄一個實驗數據并以點的形式呈現(xiàn)在下圖中。相關敘述正確的是（ ）
A. 擬南芥在光照時只進行光合作用，在黑暗時只進行呼吸作用
B. 200s內擬南芥的光合速率在0.2-0.6μml?m-2?s-1范圍
C. 在300s時擬南芥的呼吸速率可達到2.2μml?m-2?s-1
D. 轉入黑暗條件下100s后，擬南芥CO2釋放量逐漸增加
【答案】C
【解析】
【分析】植物的二氧化碳吸收量是凈光合量，總光合作用量是凈光合量＋呼吸量。
【詳解】A、植物在光照時同時進行光合作用和呼吸作用，A錯誤；
B、據圖分析，擬南芥葉片在照光條件下進行光合作用，CO2吸收量在0.2～0.6μml?m-2?s-1范圍內，在300s時擬南芥只進行呼吸作用，所以CO2釋放量達到2.2μml?m-2?s-1，真正的光合作用速率=凈光合作用速率+呼吸作用速率=（0.2～0.6）+2.2=2.4～2.8μmlCO2?m-2?s-1，B錯誤；
C、在300s時時黑暗狀態(tài)，擬南芥只進行呼吸作用，所以CO2釋放量達到2.2μml?m-2?s-1，C正確；
D、圖示為CO2的吸收量，吸收量是負數，也說明轉入黑暗條件下100s后，擬南芥CO2釋放量逐漸降低，說明呼吸速度在降低，D錯誤。
故選C。
4. TRAP 酶為破骨細胞分化的標志。為研究大蒜素對間充質干細胞向破骨細胞分化的影響，研究者進行相關實驗，結果如表。
下列敘述錯誤的是（ ）
A. 干細胞分化過程中存在基因的選擇性表達
B. 分化過程中 TRAP 酶活性逐漸提高
C. 大蒜素對 TRAP 酶活性的影響需要一定時間
D. 大蒜素促進干細胞向破骨細胞分化
【答案】D
【解析】
【分析】實驗目的是為研究大蒜素對間充質干細胞向破骨細胞分化的影響，大蒜素是自變量，TRAP 酶的活性是因變量，對照組是正常分化狀態(tài)，分析表格可知，隨著時間的延長，TRAP酶的活性升高，說明分化程度高，TPAR酶的活性高。
【詳解】A、細胞分化的實質是基因的選擇性表達，表達出細胞需要的蛋白質，使細胞趨向專門化，A正確；
B、根據對照組的結果，隨著時間的延長，細胞在發(fā)生分化，說明分化過程中 TRAP 酶活性逐漸提高，B正確；
C、比較第1天和第3天的實驗組和對照組幾乎無差別，第7天出現(xiàn)了差異，說明大蒜素對 TRAP 酶活性的影響需要一定時間，C正確；
D、對照組是正常分化，TRAP酶的活性在提高，與對照組相比，實驗組第7天該酶活性降低，說明大蒜素抑制干細胞向破骨細胞分化，D錯誤。
故選D。
5. 凋亡小體是凋亡細胞通過發(fā)芽、起泡等方式形成的球形突起，內含細胞質、細胞器及核碎片。相關敘述錯誤的是（ ）
A. 凋亡小體只在生物體衰老過程中產生
B. 細胞凋亡是基因決定的細胞死亡方式
C. 凋亡小體的形成體現(xiàn)細胞膜的流動性
D. 細胞凋亡對生物體發(fā)育具有重要作用
【答案】A
【解析】
【分析】細胞凋亡是由基因決定的細胞編程序死亡的過程。細胞凋亡是生物體正常的生命歷程，對生物體是有利的，而且細胞凋亡貫穿于整個生命歷程。細胞凋亡是生物體正常發(fā)育的基礎、能維持組織細胞數目的相對穩(wěn)定、是機體的一種自我保護機制。在成熟的生物體內，細胞的自然更新、被病原體感染的細胞的清除，是通過細胞凋亡完成的。
【詳解】A、凋亡相關基因在機體中是一直存在的，會在動物生長發(fā)育過程中的不同時期選擇性表達，A錯誤；
B、細胞凋亡是由基因決定的細胞自動結束生命的過程，B正確；
C、凋亡小體的形成，體現(xiàn)了生物膜具有流動性的結構特點，C正確；
D、細胞凋亡對多細胞生物體完成正常發(fā)育具有重要作用，D正確。
故選A。
6. 下圖為二倍體水稻（2n=24）花粉母細胞減數分裂不同時期的圖像。
下列敘述正確的是（ ）
A. 圖 A→E 細胞正在進行減數第一次分裂
B. 圖 B 和圖 C 細胞中均含有24個四分體
C. 圖 C→D 著絲粒分裂導致 DNA 數目加倍
D. 圖 D細胞中的染色體組數是圖B的2 倍
【答案】A
【解析】
【分析】分析圖形：A細胞為減數第一次分裂前期，B細胞為同源染色體聯(lián)會形成的四分體時期，C細胞為減數第一次分裂中期，同源染色體排列在赤道板兩側，D細胞為減數第一次分裂后期，E細胞為減數第二次分裂前期，染色體雜亂的分布在細胞內。
【詳解】A、A細胞為減數第一次分裂前期，E細胞為減數第二次分裂前期， A→E 細胞正在進行減數第一次分裂，A正確；
B、B細胞為同源染色體聯(lián)會形成的四分體時期，有12個四分體，C細胞為減數第一次分裂中期，無四分體，B錯誤；
C、C細胞為減數第一次分裂中期，D細胞為減數第一次分裂后期，著絲粒未分裂，DNA 數目不變，C錯誤；
D、D細胞為減數第一次分裂后期，B細胞為同源染色體聯(lián)會形成的四分體時期，D細胞中的染色體組數和圖B的染色體組數相同，D錯誤。
故選A。
7. 玉米籽粒正常與干癟是一對相對性狀，由 A、a基因控制。某品系玉米自交后的果穗上出現(xiàn)比例約為1/4的干癟籽粒。研究者將單個A基因轉入該品系玉米，已知轉入的A基因已插入a基因所在染色體的非同源染色體上。下列分析正確的是（ ）
A. 籽粒正常與干癟這對相對性狀中正常為隱性
B. 轉入的 A 基因與原a基因的遺傳遵循分離定律
C. 轉基因玉米自交所得子代中正常籽粒約占3/4
D. 轉基因玉米與該品系雜交子代中干癟籽粒約占1/8
【答案】D
【解析】
【分析】依據題干信息可知，某系玉米自交后的果穗上出現(xiàn)比例約為1/4的干癟籽粒，說明干癟是隱性性狀，正常是顯性性狀，該品系玉米基因型為Aa?，F(xiàn)將單個基因A已插入a基因所在染色體的非同源染色體上，則該玉米品系的基因型為AAa。
【詳解】A、因為某品系玉米自交，后代中干癟籽粒約為1/4，說明干癟為隱性性狀，A錯誤；
B、轉入的 A 基因在a基因所在染色體的非同源染色體，與原a基因的遺傳遵循基因自由組合定律，B錯誤；
C、轉基因玉米基因型為AAa，可產生A、AA、Aa、a四種比例相同的配子，干癟籽粒(aa):(1/4)×(1/4)=1/16，所以正常籽粒占15/16，C錯誤；
D、轉基因玉米基因型為AAa，可產生A、AA、Aa、a四種比例相同的配子，該品系基因型為Aa，兩者雜交子代干癟籽粒為(1/4)×(1/2)=1/8，D正確。
故選D。
8. TR（一種不編碼蛋白質的長鏈RNA）能與 BL 基因啟動子序列關鍵位點結合。鹽脅迫發(fā)生一定時間后，在耐鹽植株、敏感植株中 TR 和 BL 基因表達情況如下圖所示。
有關分析正確的是（ ）
A. TR 中四種堿基的數量關系滿足A+T=C+G
B. TR 促進 RNA 聚合酶與 BL 基因啟動子結合
C. TR改變了耐鹽脅迫植株的基因序列
D. 植物的耐鹽性與 TR 表達量呈正相關
【答案】D
【解析】
【分析】TR是長鏈RNA，若與基因的啟動子結合，會導致啟動子不能被RNA聚合酶識別并結合，不能翻譯，進而影響基因的表達。
【詳解】A、TR 是長鏈RNA，沒有T，含有U，A錯誤；
B、TR是RNA，能與 BL 基因啟動子序列關鍵位點結合，導致RNA聚合酶無法與啟動子結合，B錯誤；
C、TR與啟動子結合，影響轉錄，但BL基因的序列不變，C錯誤；
D、根據圖示信息，耐鹽植株中BL的表達量少，TR的表達量高，D正確。
故選D。
9. 研究人員檢測了一對夫婦及其孩子某染色體上的基因排序，發(fā)現(xiàn)雙親基因排列均正常，孩子基因排列異常，如下圖所示（字母表示基因）。

下列對該變異產生原因的推測正確的是（ ）
A. 基因突變B. 染色體片段重復C. 基因重組D. 染色體數目變異
【答案】B
【解析】
【分析】可遺傳的變異包括基因突變、基因重組和染色體變異：（1）基因突變是指基因中堿基對的增添、缺失或替換，這會導致基因結構的改變，進而產生新基因；（2）基因重組是指在生物體進行有性生殖的過程中，控制不同性狀的非等位基因重新組合，包括兩種類型：①自由組合型：減數第一次分裂后期，隨著非同源染色體自由組合，非同源染色體上的非等位基因也自由組合。②（交叉）互換型：減數第一次分裂前期（四分體），基因隨著同源染色體的非等位基因的交叉互換而發(fā)生重組。此外，某些細菌（如肺炎雙球菌轉化實驗）和在人為作用（基因工程）下也能產生基因重組。（3）染色體變異包括染色體結構變異（重復、缺失、易位、倒位）和染色體數目變異。
【詳解】由圖可知，異常染色體上多了一個A基因，增加了基因的數量，說明發(fā)生了染色體片段的重復，B正確，ACD錯誤。
故選B。
10. 我國西南橫斷山區(qū)有300多種馬先蒿屬植物。凸額馬先蒿和三色馬先蒿異域分布無法傳粉，人工雜交能產生可育后代；大王馬先蒿和密穗馬先蒿同域分布，傳粉后異種花粉可萌發(fā)，但花粉管很少能成功進入子房。相關分析錯誤的是（ ）
A. 該地區(qū)馬先蒿多樣性是自然選擇的結果
B. 該地區(qū)不同馬先蒿種群的基因庫不同
C. 突變和基因重組決定馬先蒿進化的方向
D. 該地區(qū)馬先蒿之間存在不同的隔離方式
【答案】C
【解析】
【分析】自然選擇通過選擇個體的表現(xiàn)型，影響種群的基因頻率，導致生物的進化，決定生物進化的方向，變異是不定向的，不能決定生物進化的方向。
【詳解】A、馬先蒿多樣性是自然選擇的結果，不同的環(huán)境直接選擇個體的表現(xiàn)型，最終影響了種群基因頻率，形成了多樣性，A正確；
B、由于不同種群的表現(xiàn)型不同，說明基因可能不同，也即基因庫不同，B正確；
C、自然選擇決定生物進化的方向，C錯誤；
D、根據題目信息，凸額馬先蒿和三色馬先蒿異域分布、大王馬先蒿和密穗馬先蒿同域分布，傳粉后異種花粉可萌發(fā)，但花粉管很少能成功進入子房，說明存在不同的隔離方式，D正確。
故選C。
11. 下列實驗不能以黑藻成熟葉片為實驗材料的是（ ）
A. 提取光合色素
B. 觀察質壁分離與復原
C. 觀察有絲分裂
D. 觀察細胞質流動
【答案】C
【解析】
【分析】黑藻屬于真核生物，含有葉綠體，可用作觀察葉綠體的實驗材料，葉綠體中含有光合色素，故黑藻也可用作“光合色素的提取和分離”實驗的材料。成熟的植物細胞因含有大液泡，可用于質壁分離和復原實驗的觀察。
【詳解】A、黑藻葉片葉肉細胞中含有豐富的葉綠體，葉綠體中含有光合色素，可以作為光合色素提取和分離的材料，A正確；
B、黑藻的葉肉細胞是成熟的植物細胞，可以發(fā)生質壁分離，且含有的葉綠體的顏色有利于質壁分離和復原的觀察， B正確；
C、黑藻葉片中葉肉細胞是高度分化的細胞，不能進行細胞分裂，因此不能用于有絲分裂的觀察， C錯誤；
D、黑藻細胞含有大量葉綠體，可以作為細胞質流動觀察的參照物，因此用黑藻葉片適合進行細胞質流動的觀察， D正確。
故選C。
12. 下圖為某同學在家自制米酒的流程圖。
下列相關原理和操作目的錯誤的是（ ）
A. 米酒制作的原理是酵母菌無氧呼吸產生酒精
B. 蒸米有利于淀粉糖化，為發(fā)酵過程提供原料
C. 冷卻的目的是防止高溫殺死酒曲中的微生物
D. 釀酒過程須在無菌環(huán)境進行以避免雜菌污染
【答案】D
【解析】
【分析】參與甜酒制作的微生物是酵母菌，其新陳代謝類型為異養(yǎng)兼性厭氧型。原理是：在無氧條件下，酵母菌進行無氧呼吸產生酒精和二氧化碳。
【詳解】A、米酒制作的原理是酵母菌進行無氧呼吸產生酒精和二氧化碳，A正確；
B、蒸米能將淀粉轉化為糖類，為發(fā)酵過程提供原料，B正確；
C、蒸米后，溫度較高，通常需要進行冷卻，再加入酒曲，其目的是防止溫度過高殺死酒曲中的微生物，C正確；
D、釀酒沒有進行嚴格滅菌，因為強酸、強堿和產生的酒精不利于其它微生物的生長，D錯誤。
故選D。
13. C基因編碼具有高度特異性殺蟲活性的C蛋白，V基因編碼的Ⅴ蛋白是結構和作用機理不同于C蛋白的殺蟲蛋白。利用C-V融合基因和以下載體（如圖），獲得具有高抗蟲性的轉基因玉米。下列敘述錯誤的是（ ）
A. 此載體中的 T-DNA 可轉移至植物細胞基因組中
B. 可采用含卡那霉素的培養(yǎng)基篩選轉基因植株
C. 可從分子水平、個體水平對轉基因玉米進行檢測與鑒定
D. 與轉一種抗蟲基因相比，此玉米可延緩害蟲抗性基因頻率增加
【答案】B
【解析】
【分析】基因工程技術基本步驟：
(1) 目的基因的獲?。悍椒ㄓ袕幕蛭膸熘蝎@取、利用PCR技術擴增和人工合成。
(2)基因表達載體的構建：是基因工程的核心步驟，基因表達載體包括目的基因、啟動子、終止子和標記基因等。
(3)將目的基因導入受體細胞：根據受體細胞不同，導入的方法也不一樣。將目的基因導入植物細胞的方法有農桿菌轉化法、基因槍法和花粉管通道法，將目的基因導入動物細胞最有效的方法是顯微注射法，將目的基因導入微生物細胞的方法是感受態(tài)細胞法。
(4)目的基因的檢測與鑒定:分子水平上的檢測：①檢測轉基因生物染色體的DNA是否插入目的基因--DNA分子雜交技術；②檢測目的基因是否轉錄出了mRNA--分子雜交技術；③檢測目的基因是否翻譯成蛋白質--抗原-抗體雜交技術。個體水平上的鑒定:抗蟲鑒定、抗病鑒定、活性鑒定等。
【詳解】A、由于基因重組，載體中的 T-DNA 可轉移至植物細胞基因組中，A正確；
B、培養(yǎng)基中應加入卡那霉素以檢測玉米細胞中是否含有目的基因，B錯誤；
C、轉基因玉米的檢測與鑒定可以從分子水平，如通過PCR等技術檢測受體細胞的染色體DNA上是否插入了目的基因或檢測目的基因是否轉錄出了mRNA；個體水平上，如是否出現(xiàn)目的基因對應的性狀，C正確；
D、該玉米具有C-V融合基因具有高抗蟲性，與轉一種抗蟲基因相比，此玉米可延緩害蟲抗性基因頻率增加，D正確。
故選B。
14. 草木樨狀黃芪（2n=32）是一種優(yōu)良牧草，木本霸王（2n=22）是一種沙漠植物。研究者用UV 照射木本霸王的原生質體，使其染色體片段化，并將處理后的木本霸王原生質體與草木樨狀黃芪原生質體進行融合，獲得染色體數為48 條的雜種植株。下列說法錯誤的是（ ）
A. 需要用滅活病毒處理原生質體以獲得雜種細胞
B. 雜種植株的獲得需經歷脫分化和再分化的過程
C. 雜種植株減數分裂時部分染色體可能無法聯(lián)會
D. 本研究可用于培育抗旱能力強的草木樨狀黃芪
【答案】A
【解析】
【分析】人工誘導原生質體融合的方法基本可以分為兩大類—物理法和化學法。物理法包括電融合法、離心法等；化學法包括聚乙二醇（PEG）融合法、高Ca2+—高pH融合法等，不能用滅活的病毒誘導植物原生質體融合。
【詳解】A、滅活的病毒不能促進植物細胞的融合，A錯誤；
B、雜種植株的獲得需經歷脫分化和再分化的過程，即植物的組織培養(yǎng)過程，使雜種細胞表達出全能性，B正確；
C、UV 照射木本霸王的原生質體，使其染色體片段化，并將處理后的木本霸王原生質體與草木樨狀黃芪原生質體進行融合，說明雜種植株中來自木本霸王的染色體可能無法聯(lián)會，C正確；
D、木本霸王使沙漠植物，含有抗旱基因，故本研究可用于培育抗旱能力強的草木樨狀黃芪，D正確。
故選A。
15. 有限稀釋法是克隆化培養(yǎng)動物細胞的一種方法。將細胞懸液進行連續(xù)倍數稀釋，最終調整密度為5個/mL；將稀釋好的細胞懸液接種于96孔板，每孔加0．1mL；24h后在顯微鏡下挑選只含一個細胞的孔，補加培養(yǎng)液后繼續(xù)培養(yǎng)獲得細胞克隆。相關說法錯誤的是（ ）
A. 培養(yǎng)液中需含有蔗糖、血清等物質
B. 96 孔板需置于CO2培養(yǎng)箱中培養(yǎng)
C. 貼附型細胞獲得懸液需用胰蛋白酶處理
D. 該方法可用于篩選產特定抗體的雜交瘤細胞
【答案】A
【解析】
【分析】單克隆抗體的制備是將骨髓瘤細胞與漿細胞結合，經過選擇培養(yǎng)基的篩選得到雜交瘤細胞，經專一抗體檢測后，培養(yǎng)能產生特定抗體的雜交瘤細胞，即可得單克隆抗體。
【詳解】A、動物細胞培養(yǎng)添加的有機碳源是葡萄糖，A錯誤；
B、動物細胞培養(yǎng)需要置于CO2培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，以維持培養(yǎng)液pH的穩(wěn)定，B正確；
C、貼附型細胞獲得懸液需用胰蛋白酶處理以獲得單個細胞，C正確；
D、有限稀釋和克隆化培養(yǎng)可篩選出單克隆抗體，D正確。
故選A。
第二部分
二、非選擇題：本部分共6題，共70分。
16. 表皮毛廣泛存在于番茄植株的莖、葉表面，是一種由表皮細胞特化而成的毛狀結構，可以幫助植株抵御逆境。研究者通過實驗探究番茄表皮毛生長發(fā)育的遺傳機制。
（1）番茄表皮毛是典型的多細胞表皮毛，其形成是表皮細胞________的結果。
（2）將野生型與純合單基因多毛突變體甲雜交，F(xiàn)1自交后代中野生型與多毛的性狀分離比約為________，說明甲的多毛性狀為顯性性狀。將甲的A基因導入野生型植株獲得轉基因株系，與野生型及甲相比，發(fā)現(xiàn)轉基因株系________，證明A基因是甲的多毛控制基因。
（3）現(xiàn)有B 基因顯性突變的多毛突變體乙，B 基因純合時胚胎致死。將甲、乙雜交，篩選F1中同時具有兩種突變基因的植株，其自交獲得的F2中超多毛∶多毛∶野生型=6∶5∶1，F(xiàn)2超多毛植株的基因型為________，F(xiàn)2多毛植株中純合體占的比例為________ 。細胞周期蛋白D促進細胞從分裂間期進入到分裂期，參與番茄表皮毛的形成。檢測發(fā)現(xiàn)，與甲相比，超多毛植株中 D 基因表達量顯著提高。 已知A 基因編碼的 A蛋白是轉錄調控蛋白，可與B基因編碼的B蛋白相互作用。推測] F2超多毛表型出現(xiàn)的原因是________。
（4）上述研究表明，基因與性狀的關系并不是簡單的一一對應的關系，還存在________的情況。
【答案】（1）分裂分化
（2） ①. 1∶3 ②. 表皮毛數量顯著多于野生型，與甲相近
（3） ①. AABb、AaBb ②. 1/5 ③. 同時具有A、B基因的個體，A基因表達的A蛋白與B基因表達的B蛋白相互作用，增強了A蛋白對D基因轉錄激活功能，使D蛋白表達增強，促進了表皮細胞的分裂，從而產生超多表皮毛
（4）一個性狀受多個基因的影響
【解析】
【分析】基因與性狀之間的關系并非簡單的一一對應的關系，有的表現(xiàn)出多因一效。
【小問1詳解】
多細胞生物正常的生命活動中，會出現(xiàn)分裂分化，番茄表皮毛形成是表皮細胞分裂分化的結果。
【小問2詳解】
甲的多毛性狀為顯性性狀，則野生型與純合單基因多毛突變體甲雜交，F(xiàn)1是雜合子，自交后代中野生型與多毛的性狀分離比約為1∶3；A基因是甲的多毛控制基因，則A基因導入野生型植株獲得轉基因株系，野生型植株表皮毛數量顯著多于野生型，與甲相近。
小問3詳解】
B 基因純合時胚胎致死，突變體乙的基因型是aaBb，突變體甲的基因型是AAbb，F(xiàn)1同時具有兩個突變基因的植株基因型是AaBb，自交后代中AA：Aa：aa=1：2：1，但Bb：bb=2：1；其自交獲得的F2中超多毛∶多毛∶野生型=6∶5∶1，說明超多毛為AABb、AaBb，多毛為AAbb、Aabb、aaBb，根據比例關系，純合子占1/5。與甲相比，超多毛植株中 D 基因表達量顯著提高，A 基因編碼的 A蛋白是轉錄調控蛋白，可與B基因編碼的B蛋白相互作用，可推知，同時具有A、B基因的個體，A基因表達的A蛋白與B基因表達的B蛋白相互作用，增強了A蛋白對D基因轉錄激活功能，使D蛋白表達增強，促進了表皮細胞的分裂，從而產生超多表皮毛。
【小問4詳解】
根據題目分析，基因與性狀的關系并不是簡單的一一對應的關系，一個性狀還可能受多個基因的影響，即表現(xiàn)了多因一效。
17. 為探究線粒體的斷裂在骨細胞形成過程（骨祖細胞→成骨細胞→骨細胞）中的生理意義，研究者進行了相關研究。
（1）線粒體是_________的主要場所，線粒體內膜_________擴大了膜面積利于其完成復雜功能。
（2）成骨細胞誘導分化后顯微觀察線粒體形態(tài)、數量變化，結果如圖1．
斷裂線粒體數量占比在誘導分化第_________天達到峰值。研究人員追蹤溶酶體的活動，發(fā)現(xiàn)溶酶體在第 14 天后的活動增強，并與線粒體在細胞中處于相同位置。請解釋第21天小于0．5μm的線粒體比例變小的原因。_________
（3）電鏡進一步觀察發(fā)現(xiàn)，成骨細胞中斷裂后的線粒體隆起形成囊泡（MDVs），并以出芽的方式分泌到細胞外，如圖2，據圖可知外泌MDVs具有_________層生物膜。為檢測外泌MDVs的功能，研究人員使用_________法分離外泌 MDVs并添加至顱骨骨祖細胞培養(yǎng)基中，檢測顯示骨祖細胞發(fā)生分化、促骨成熟基因的表達顯著升高，表明外泌MDVs對骨細胞形成具有_________作用。
（4）研究證實線粒體的斷裂過程受斷裂基因 Fis1的調控?；谏鲜鲂畔⒑脱芯?，請?zhí)岢鲆粋€以成骨細胞為實驗材料治療骨損傷的思路。_________
【答案】（1） ①. 有氧呼吸 ②. 向內折疊（形成嵴）
（2） ①. 7 ②. 斷裂的線粒體被溶酶體吞噬并清除
（3） ①. 3 ②. 差速離心 ③. 促進
（4）在成骨細胞中過表達斷裂基因 Fis1，并將該細胞移植到骨損傷部位
【解析】
【分析】溶酶體主要分布在動物細胞中，是細胞的“消化車間”，內部含有多種水解酶，能分解衰老、損傷的細胞器，吞噬并殺死侵入細胞的病毒或細菌。
【小問1詳解】
線粒體是具有雙層膜的細胞器，是有氧呼吸的主要場所，線粒體內膜向內折疊形成了嵴，增大了膜面積，為酶的附著提供了位點。
【小問2詳解】
根據圖示信息，斷裂線粒體數量占比在誘導分化第7天達到了峰值；酶體在第 14 天后的活動增強，并與線粒體在細胞中處于相同位置，斷裂的線粒體被溶酶體吞噬并清除，故第21天小于0．5μm的線粒體比例變小。
【小問3詳解】
外泌MDVs包括一層細胞膜，兩層線粒體膜，共3層生物膜；差速離心法可分離得到細胞器或細胞結構，可用于分離外泌 MDVs。外泌 MDVs并添加至顱骨骨祖細胞培養(yǎng)基中，骨祖細胞發(fā)生分化、促骨成熟基因的表達顯著升高，表明外泌MDVs對骨細胞形成具有促進作用。
【小問4詳解】
外泌MDVs對骨細胞形成具有促進作用，線粒體的斷裂過程受斷裂基因 Fis1的調控，且能產生外泌MDVs，故可在成骨細胞中過表達斷裂基因 Fis1，并將該細胞移植到骨損傷部位，提高外泌MDVs的量，達到治療骨損傷的目的。
18. 水稻雄性不育系在育種中具有重要的應用價值。研究者試圖尋找更多的雄性不育基因。
（1）研究者獲得一株雄性不育突變株 S221，與純合可育植株雜交，后代表型及分離比為不育株：可育株=1∶1，表明S221不育性為_________性狀且受核內_________對等位基因控制。
（2）對S221的不育基因進行精細定位，發(fā)現(xiàn)不育單株8號染色體的S基因上游插入一段DNA片段（簡稱M 片段）。
①研究者利用_________技術擴增得到M片段和S基因，M片段、S基因分別用限制酶_________處理，在_________的作用下形成融合片段，構建表達載體（如圖1），最終獲得轉基因株系1．相同方法獲得只插入S基因的轉基因株系2．
②觀察并比較水稻花穗、花藥和花粉粒的發(fā)育情況，發(fā)現(xiàn)與野生型植株相比，株系1的花穗變小、花藥變短、無成熟花粉粒，株系2無明顯差異。本實驗的目的是_________ 。
（3）為了研究 M片段的功能，研究者將一系列片段分別與Luc基因融合構建表達載體導入水稻原生質體，檢測 Luc基因的表達水平，操作及結果見圖2．
圖 2結果表明_________。
（4）進一步研究發(fā)現(xiàn)，不育株中S基因編碼的蛋白參與花藥絨氈層細胞中凋亡抑制基因的表達調控。結合本研究，推測突變株S221雄性不育的機理。_________
【答案】（1） ①. 顯性 ②. 1
（2） ①. PCR ②. BamHI、Bgl II ③. DNA 連接酶 ④. 水稻雄性不育是否由 M 片段插入S基因上游導致
（3）M片段可以啟動并且與S 基因啟動子共同促進 Luc基因表達
（4）在雄性不育突變株中，M片段插入到S基因的上游，啟動并增強S基因表達，從而導致花藥絨氈層細胞中凋亡抑制基因表達下調，凋亡細胞數量增加，花穗變小、花藥變短、無成熟花粉粒，進而導致雄性不育
【解析】
【分析】基因工程技術的基本步驟：
(1) 目的基因的獲取：方法有從基因文庫中獲取、利用PCR技術擴增和人工合成。
(2)基因表達載體的構建：是基因工程的核心步驟，基因表達載體包括目的基因、啟動子、終止子和標記基因等。
(3)將目的基因導入受體細胞：根據受體細胞不同，導入的方法也不一樣。將目的基因導入植物細胞的方法有農桿菌轉化法、基因槍法和花粉管通道法，將目的基因導入動物細胞最有效的方法是顯微注射法，將目的基因導入微生物細胞的方法是感受態(tài)細胞法。
(4)目基因的檢測與鑒定：分子水平上的檢測：①檢測轉基因生物染色體的DNA是否插入目的基因--DNA分子雜交技術；②檢測目的基因是否轉錄出了mRNA--分子雜交技術；③檢測目的基因是否翻譯成蛋白質--抗原-抗體雜交技術。個體水平上的鑒定:抗蟲鑒定、抗病鑒定、活性鑒定等。
【小問1詳解】
雄性不育突變株 S221，與純合可育植株雜交，后代表型及分離比為不育株：可育株=1∶1，表明S221不育性為顯性性狀且受核內1對等位基因控制。
【小問2詳解】
①研究者利用PCR技術擴增得到M片段和S基因，據圖1分析，M片段、S基因分別用BamHI、Bgl II限制酶處理，在DNA 連接酶的作用下形成融合片段，構建表達載體。
②野生型植株相比，株系1的花穗變小、花藥變短、無成熟花粉粒，株系2無明顯差異，可判斷本實驗的目的是水稻雄性不育是否由 M 片段插入S基因上游導致。
【小問3詳解】
據圖2分析，第3組Luc基因表達水平最高，說明M片段可以啟動并且與S 基因啟動子共同促進 Luc基因表達。
【小問4詳解】
由于不育株中S基因編碼蛋白參與花藥絨氈層細胞中凋亡抑制基因的表達調控，推測突變株S221雄性不育的機理為：在雄性不育突變株中，M片段插入到S基因的上游，啟動并增強S基因表達，從而導致花藥絨氈層細胞中凋亡抑制基因表達下調，凋亡細胞數量增加，花穗變小、花藥變短、無成熟花粉粒，進而導致雄性不育。
19. 學習以下材料，回答以下小題。
動物也能“光合作用”，讓衰老細胞重回青春
細胞將小分子物質合成為生命所需的氨基酸、核苷酸、脂肪酸等組分需要消耗足夠的能量（ATP）和還原劑（NADPH）。研究表明，細胞內合成代謝不足是組織衰老和退行性疾病發(fā)生發(fā)展的關鍵因素。如果能恢復受損細胞的合成代謝，將有望逆轉這些細胞的衰老。
去哪里尋找 ATP 和 NADPH的“生產線”？我國科學家進行了天馬行空的想象和研究（如圖）：首先提取并純化菠菜葉綠體中的類囊體，通過超聲和擠壓獲得了新型的納米類囊體單元（NTU）。如何實現(xiàn)跨物種遞送？ 研究人員使用動物自身的細胞膜來包裹類囊體（CM-NTU）。研究發(fā)現(xiàn)，與未包裹的 NTU和用脂質體包裹的NTU相比，CM-NTU與巨噬細胞的結合比例顯著下降，與靶細胞融合比例顯著提高。 進一步研究證實，在動物細胞內，CM-NTU 可以在光控條件下產生 ATP 和 NADPH，增強細胞的合成代謝。
為了將這一工程技術應用于衰老退行性疾病的治療，研究團隊以骨關節(jié)炎模型小鼠為實驗材料進行研究。骨關節(jié)炎的本質是細胞內合成代謝受損，軟骨細胞退變、衰老。為了恢復小鼠軟骨細胞的功能，研究團隊將軟骨細胞膜包裹的CM-NTU注入小鼠體內，一段時間后，通過給予特定強度的光照刺激，增強了退變軟骨細胞內的ATP、NADPH水平，從而重塑軟骨細胞的合成代謝，減緩小鼠退行性骨關節(jié)炎的發(fā)展。
這項研究展示了利用天然植物來源的類囊體精確調節(jié)動物細胞代謝，以治療退行性疾病新的思路和方法。這一創(chuàng)新性技術有望在醫(yī)學、能源等領域實現(xiàn)更廣泛的應用。
（1）植物光合作用主要分為________兩個階段，存在于葉綠體類囊體薄膜上的________吸收光能，將水分解為_________和H+等，形成ATP 和 NADPH，隨后驅動CO2轉化為糖類。
（2）利用動物自身的細胞膜包裹NTU 的目的是________。
（3）請對以下序號進行排序，以體現(xiàn)文中科學家利用CM-NTU 治療退行性骨關節(jié)炎的實驗過程。________
①鑒定軟骨細胞對 CM-NTU的攝取特性
②利用軟骨細胞膜對 NTU進行包裹
③觀察 CM-NTU緩解骨關節(jié)炎的療效
④評估CM-NTU改善骨關節(jié)炎能量代謝的水平
（4）地球經過數十億年的生命演化，出現(xiàn)了形態(tài)、結構、功能不盡相同的植物界和動物界。請從動植物統(tǒng)一性的角度概括本研究的價值________。
【答案】（1） ①. 光反應和暗反應 ②. 光合色素 ③. 氧氣
（2）避免動物體內巨噬細胞的識別和清除，同時促進 NTU 與靶細胞的融合
（3）②①④③ （4）本研究利用植物與動物細胞內的 ATP 和還原劑使用的統(tǒng)一性，將植物的光合作用系統(tǒng)應用于動物細胞內的能量供應，為逆轉人類（動物）細胞衰老提供新思路
【解析】
【分析】光合作用包括光反應和暗反應階段：
1、光反應階段是在類囊體的薄膜上進行的。葉綠體中光合色素吸收的光能將水分解為氧和H+，氧直接以氧分子的形式釋放出去，H+與氧化型輔酶Ⅱ（NADP+）結合，形成還原型輔酶Ⅱ（NADPH）。還原型輔酶Ⅱ作為活潑的還原劑，參與暗反應階段的化學反應，同時也儲存部分能量供暗反應階段利用；在有關酶的催化作用下，提供能量促使ADP與Pi反應形成ATP。
2、暗反應在葉綠體基質中進行，在特定酶的作用下，二氧化碳與五碳化合物結合，形成兩個三碳化合物。在有關酶的催化作用下，三碳化合物接受ATP和NADPH釋放的能量，并且被NADPH還原。一些接受能量并被還原的三碳化合物，在酶的作用下經過一系列的反應轉化為糖類；另一些接受能量并被還原的三碳化合物，經過一系列變化，又形成五碳化合物。
【小問1詳解】
植物光合作用主要分為光反應和暗反應兩個階段，存在于葉綠體類囊體薄膜上的光合色素吸收光能，將水分解為氧氣和H+等，形成ATP 和 NADPH，隨后驅動CO2轉化為糖類。
【小問2詳解】
為了避免動物體內巨噬細胞的識別和清除，同時促進 NTU 與靶細胞的融合，需要用動物自身的細胞膜包裹NTU 。
【小問3詳解】
體現(xiàn)文中科學家利用CM-NTU 治療退行性骨關節(jié)炎的實驗過程為：②利用軟骨細胞膜對 NTU進行包裹，①鑒定軟骨細胞對 CM-NTU的攝取特性，④評估CM-NTU改善骨關節(jié)炎能量代謝的水平，③觀察 CM-NTU緩解骨關節(jié)炎的療效，對應的順序為：②①④③。
【小問4詳解】
本研究利用植物與動物細胞內的 ATP 和還原劑使用的統(tǒng)一性，將植物的光合作用系統(tǒng)應用于動物細胞內的能量供應，為逆轉人類（動物）細胞衰老提供新思路。
20. 野生型玉米甲葉色正常。 自然突變體乙葉綠素含量降低，葉色淺綠。研究者對突變體乙進行遺傳分析。
（1）甲與乙雜交得F1，F(xiàn)1自交得F2，F(xiàn)2中葉色正常與葉色淺綠個體數之比為3∶1．由此可知，葉色正常與葉色淺綠這一對相對性狀的遺傳遵循基因________定律，其中________為隱性性狀。
（2）為確定導致乙葉色淺綠的基因位置，選用某染色體上甲與乙堿基序列有差異的片段作為標記序列，標記序列的堿基排序已知，系列標記序列記為A、B、C、D……，其在此染色體上的位置如圖，檢測F2，突變型個體中標記序列與突變性狀相關DNA片段的重組情況。
①F1產生生殖細胞過程中，非同源染色體之間自由組合，來自甲與乙的同源染色體間會發(fā)生________，因此可根據1F2突變型個體中重組情況確定與突變性狀相關的DNA片段的位置。
②檢測發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)2葉色淺綠的個體中，A、E、F發(fā)現(xiàn)重組個體，B、C、D未發(fā)現(xiàn)重組個體。表明與突變性狀有關的DNA片段位于________區(qū)間。
（3）對甲與乙在上述區(qū)間所有的10 個基因的序列進行測序和比對，未發(fā)現(xiàn)基因內堿基排序的差異，請寫出乙出現(xiàn)突變表型的可能原因________。
（4）強光下，植物的光合色素吸收過多的光能后能誘發(fā)活性氧產生，造成植株的光誘導損傷。請推測，強光下與甲相比，乙光合作用強度的可能變化（寫出一種可能性即可）及原因。________
【答案】（1） ①. 分離 ②. 葉色淺綠
（2） ①. 片段互換 ②. A-E
（3）DNA 的甲基化等原因造成乙中的基因表達強度改變
（4）光合作用強度降低：強光條件下，因乙葉綠素含量減少導致植株對光能的吸收和轉化能力降低，光反應減弱，而導致光合作用強度減弱。光合作用強度升高：在強光條件下，乙因葉綠素含量減少，而避免了吸收過多的光能，活性氧產生少，植株的光誘導損傷程度小，光合作用強度高。
光合作用強度無明顯改變：強光條件下，乙葉綠素含量減少光能吸收率降低光反應減弱，但其活性氧產生少對植物光損傷小利于光合作用，使光合作用強度與甲無明顯差異。
【解析】
【分析】由于同源染色體在減數分裂過程中可分離，導致同源染色體上的基因分離，分別進入不同的配子，符合分離定律。
【小問1詳解】
F1自交得F2，F(xiàn)2中葉色正常與葉色淺綠個體數之比為3∶1，說明葉色正常與葉色淺綠這一對相對性狀的遺傳遵循基因基因的分離定律，是一對等位基因，其中葉色正常的性狀是隱性性狀。
【小問2詳解】
減數分裂的四分體時期，同源染色體的非姐妹染色單體之間可能發(fā)生片段的互換，距離越近的基因越容易連鎖，而不容易出現(xiàn)重組類型，因此可根據F2突變型個體中重組情況確定與突變性狀相關的DNA片段的位置。距離越近的基因越容易連鎖，而不容易出現(xiàn)重組類型，距離越遠的基因越容易出現(xiàn)重組，A、E、F發(fā)現(xiàn)重組個體，B、C、D未發(fā)現(xiàn)重組個體，證明該突變性狀有關的DNA片段位于BCD附近，也即是在A-E之間。
【小問3詳解】
對甲與乙在上述區(qū)間所有的10 個基因的序列進行測序和比對，未發(fā)現(xiàn)基因內堿基排序的差異，說明發(fā)生的可能是表觀遺傳，入DNA 的甲基化等原因造成乙中的基因表達強度改變。
【小問4詳解】
乙植物葉綠素合成少，植物的光合色素吸收過多的光能后能誘發(fā)活性氧產生，造成植株的光誘導損傷，故乙植物光合作用的影響有三種可能，①可能光合作用強度降低：強光條件下，因乙葉綠素含量減少導致植株對光能的吸收和轉化能力降低，光反應減弱，而導致光合作用強度減弱。②光合作用強度升高：在強光條件下，乙因葉綠素含量減少，而避免了吸收過多的光能，活性氧產生少，植株的光誘導損傷程度小，光合作用強度高；③光合作用強度無明顯改變：強光條件下，乙葉綠素含量減少光能吸收率降低光反應減弱，但其活性氧產生少對植物光損傷小利于光合作用，使光合作用強度與甲無明顯差異。
21. 低溫冷害是限制水稻產量和品質的重要因素之一。揭示水稻耐冷機制對于我國糧食安全具有重要意義。
（1）低溫會_________細胞膜流動性，引起膜上Ca2+離子通道開放，Ca2+以_________方式大量進入細胞，使植物感知低溫信號并作出應答，但是長時間低溫脅迫可引起細胞內活性氧積累，過量活性氧會造成_________等生物大分子損傷，誘導細胞死亡。
（2）W63蛋白是一種轉錄因子，參與水稻低溫脅迫應答。研究者構建水稻W63基因敲除突變體，將幼苗放入低溫培養(yǎng)箱培養(yǎng)，植株存活情況如圖1，葉片活性氧含量測定結果如圖2．
W76蛋白是調控活性氧清除基因表達的一種轉錄因子，其表達量在冷處理后的W63 基因敲除突變體中顯著升高。結合圖1、圖2，闡述W63和 W76在水稻低溫脅迫應答過程中的作用機制_________。
（3）W76通常具有轉錄抑制作用，b148蛋白具有轉錄激活作用，二者可形成蛋白復合體。后續(xù)研究發(fā)現(xiàn)，與bl48的結合使 W76具有了轉錄激活活性，且二者形成的蛋白復合體增強了彼此的轉錄激活活性。GD 基因編碼的GD蛋白與特定 DNA 結合域（序列）結合，與GD 蛋白結合的轉錄因子就可以足夠靠近啟動子進而調控下游基因表達。研究者構建多種表達載體，導入水稻原生質體中，檢測熒光素酶活性。選擇選項的序號填入表格，將驗證 b148與 W76相互作用的實驗方案補充完整并預期丙組的實驗結果___________。
（4）水稻在我國廣泛種植，但每年因低溫冷害導致我國水稻減產300~500萬噸?；谏鲜鲅芯?，請為培育耐冷型優(yōu)質水稻提供一個研究方向__________。
【答案】21. ①. 降低 ②. 協(xié)助擴散 ③. 蛋白質、核酸
22. 敲除W63基因，W63蛋白減少→對W76表達的抑制作用解除，W76表達增加→促進活性氧清除基因表達→有效緩解因低溫脅迫導致的活性氧含量積累→細胞死亡率降低，植株存活率升高
23. 乙：①⑤ 丙：①④⑤ ?。孩佗? 圖中丙與戊實驗結果相近
24. 敲除 W63 基因；過表達 W76 基因（或“b148 基因”，或“活性氧消除基因”）；激活活性氧消除系統(tǒng)
【解析】
【分析】細胞膜具有一定的流動性，細胞膜的流動性與分子的運動性有關，構成細胞膜的磷脂分子可側向自由移動，大多數蛋白質也是可以運動的。
【小問1詳解】
溫度影響分子的運動，低溫會降低細胞膜的流動性；通道蛋白介導協(xié)助擴散，膜上Ca2+離子通道開放會導致Ca2+以協(xié)助擴散的方式大量進入細胞；活性氧會導致細胞中蛋白質和核酸損傷，如蛋白質變性或基因突變，進而導致細胞死亡。
【小問2詳解】
根據圖示的信息，突變體的存活率大于野生型，冷處理后突變體的活性氧遠少于野生型冷處理后，故敲除W63基因，導致W63蛋白減少，導致對W76表達的抑制作用解除，W76表達增加可促進活性氧清除基因表達，有效緩解因低溫脅迫導致的活性氧含量積累，進而細胞死亡率降低，植株存活率升高。
【小問3詳解】
實驗為了驗證 b148與 W76相互作用，需要設置只加其中1個的組、兩個都加的組、都沒有加入的組；因題目中構建多種表達載體，導入水稻原生質體中，檢測熒光素酶活性，所以每一組都需要放入①；GD 基因編碼的GD蛋白與特定 DNA 結合域（序列）結合，與GD 蛋白結合的轉錄因子就可以足夠靠近啟動子進而調控下游基因表達，故甲組放入了②，相當于是做了對照，GD基因可靠近特異性啟動子，啟動熒光素酶基因，導致其表達發(fā)出熒光；乙組比甲組熒光酶活性低，W76通常具有轉錄抑制作用，說明乙組放入了①和⑤；丙組應該放①、④、⑤，研究 b148與 W76相互作用；b148蛋白具有轉錄激活作用，丁組熒光蛋白活性高，證明放入了①和⑥；戊放入了①、③、⑥，與丙組放入①、④、⑤具有相同的效果，故丙組和戊的結果相近。
【小問4詳解】組別
TRAP 酶活性
第1天
第3天
第7天
對照組
0．382
0．443
1．185
實驗組
0．381
0．443
0．449
組別
表達載體類型
實驗結果
甲
①、②
乙
————
丙
————
丁
—
戊
①、③、⑥

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