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12，2024届上海市金山区高三一模生物试题
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这是一份12，2024届上海市金山区高三一模生物试题，共16页。试卷主要包含了设试卷和答题纸两部分等内容，欢迎下载使用。
学生注意：
1．本试卷共8页，满分100分，作答时间60分钟。
2．设试卷和答题纸两部分。试卷包括试题与答题要求；所有作答必须全部涂（选择题）或写（非选择题）在答题纸上；做在试卷上一律不得分。
3．答题前，务必在答题纸上用钢笔或圆珠笔清楚填写学校、姓名、座位号等。
4．答题纸与试卷在试题编号上是一一对应的，答题时应特别注意，不能错位。
一、生物与环境（18分）
1. 核桃具有较高的营养价值和经济价值。核桃的产量和品质容易受到核桃扁叶甲、核桃蚜虫等天敌的影响，而原腹猎蝽等以这些核桃天敌为食物。
（1）在核桃林生态系统中，核桃属于___，核桃扁叶甲、核桃蚜虫和原腹猎蝽属于___，除了上述组分之外，生态系统中还需有___（编号选填）。
①无机环境②生产者③消费者④分解者
（2）据题干可知，核桃林中能量流动表示正确的是___，信息传递表示正确的是___（编号选填）。
①核桃→核桃扁叶甲②核桃核桃蚜虫③核桃蚜虫→核桃扁叶甲④核桃蚜虫原腹猎蝽
（3）与天然核桃林相比，核桃种植园区相对不利的因素有___（多选）。
A. 物种丰富度较小B. 营养结构简单
C. 抵抗力稳定性较弱D. 恢复力稳定性较弱
为了核桃产业升级，某地区尝试推广“猪-沼-果”生态农业模式，以减少化肥的使用。
（4）已知腐果、落叶和动物产生的粪便等可作为原料产生沼气和沼肥。某学校生物兴趣小组参观后。构建了该生态农业模式图。下列模式图中最合理的是___（单选）。
A. B.
C. D.
（5）“猪-沼-果”生态农业模式的优势有___（编号选填）。
①资源的多层次利用②资源的循环利用③提高能量利用效率④有利于天敌防治
为探究“猪-沼-果”生态农业模式中有机沼肥是否可提高核桃产量，研究者连续三年进行了相关实验研究。三年后实验结果如表1和表2。
表1 土壤中营养物质含量的差异
注：速效氮、速效磷、速效钾是指容易被作物吸收利用的氮、磷、钾。
表2 沼肥灌溉对核桃的影响
（6）据表1和表2分析，连续三年沼肥灌溉对土壤和核桃分别有什么影响?请说明引起该影响的原因___。
【答案】1. ①. ② ②. ③ ③. ①④
2 ①. ① ②. ②④ 3. ABC 4. C
5. ①②③ 6. 据表1可知，连续三年沼肥灌溉，土壤的pH减小，更接近中性；同时土壤中氮、磷、钾和有机质的含量明显增加。因此有机沼肥可缓解土壤碱化、增加土壤肥力。据表2可知，连续三年沼肥灌溉，核桃叶中叶绿素（叶绿素a和b）含量明显增加，促进光反应，使ATP和NADPH合成增加，从而加快碳反应中的三碳化合物的还原，光合作用制造的有机物增加；核桃树上的长果枝数量显著增加，成花量也明显增多，导致核桃果实明显增多。因此提高了核桃的产量。
【解析】
【分析】生态农业是一个农业生态经济复合系统，将农业生态系统同农业经济系统综合统一起来，以取得最大的生态经济整体效益。它也是农、林、牧、副、渔各业综合起来的大农业，又是农业生产、加工、销售综合起来，适应市场经济发展的现代农业。建立该人工生态系统的目的是实现对能量的多级利用，提高能量的利用率，减少环境污染。
【小问1详解】
核桃是绿色植物，属于②生产者。核桃扁叶甲、核桃蚜虫和原腹猎蝽都是核桃的天敌，因此属于③消费者，生态系统的组成成分除了生产者和消费者还有①无机环境和④分解者。
【小问2详解】
根据题干信息，核桃的产量和品质容易受到核桃扁叶甲、核桃蚜虫等天敌的影响，而原腹猎蝽等以这些核桃天敌为食物，可推测①核桃→核桃扁叶甲表示的能量流动关系正确，其他错误。信息传递是双向的，因此正确的是②核桃 ⇄ 核桃蚜虫和④核桃蚜虫 ⇄ 原腹猎蝽，其他错误。
【小问3详解】
核桃种植园区是人工生态系统，因此物种丰富度较低，营养结构简单，抵抗力稳定性低，恢复力稳定性高，ABC符合题意，D不符合题意。
故选ABC。
【小问4详解】
生态农业中通过提高废物的利用可减少污染，因此以“果树”“沼气池”“猪”“农户”为关键词，构建的生态农业模式，果树的枯枝败叶和猪的粪便以及人类的粪便可进入沼气池发酵产生沼气供人类利用，沼气池产生的沼渣可以用于果树栽培和养猪，人可以收获果树的果实和猪，故构建的该生态农业模式是： 。
故选C。
【小问5详解】
生态农业可减少污染，实现资源的多级利用和重复利用，提高了能量的利用率。
故选①②③。
【小问6详解】
据表1可知，连续三年沼肥灌溉，土壤的pH减小，更接近中性；同时土壤中氮、磷、钾和有机质的含量明显增加。因此有机沼肥可缓解土壤碱化、增加土壤肥力。根据表格2数据可知，连续三年沼肥灌溉，核桃叶中叶绿素（叶绿素a和b）含量明显增加，促进光反应，使ATP和NADPH合成增加，从而加快碳反应中的三碳化合物的还原，光合作用制造的有机物增加；核桃树上的长果枝数量显著增加，成花量也明显增多，导致核桃果实明显增多。因此提高了核桃的产量。
二、植物育种（17分）
2. 黄连木（2n=30）是城市及风景区的优良绿化树种。科研人员用秋水仙素对黄连木种子诱变获得四倍体植株，培育抗性更强的黄连木新品种。
（1）科研人员用秋水仙素对黄连木种子诱变获得四倍体植株。已知秋水仙素能抑制纺锤体的形成，因此秋水仙素直接影响的分裂时期是___（单选）。
A. 分裂间期B. 分裂前期
C. 分裂中期D. 分裂后期
（2）为了探究秋水仙素诱变黄连木种子的适宜浓度和处理时间，实验中设置的对照组是___，实验组是___，检测的指标是___（编号选填）。
①未经任何处理的黄连木种子
②经无菌水浸泡处理不同时间的黄连木种子
③同一浓度秋水仙素溶液处理不同时间的黄连木种子
④不同浓度秋水仙素溶液处理相同时间的黄连木种子
⑤处理后的黄连木种子出苗率
⑥处理后的黄连木幼苗变异率
（3）若观察四倍体黄连木植株正处于有丝分裂中期的分生区细胞，理论上可观察到染色体共有___条，此时染色体的行为是___（编号选填）。
① ② ③ ④
下表和下图为生长4个月后二倍体和四倍体黄连木植株的生理参数。
黄连木叶形、色素和叶片渗透调节物质含量比较
（注：SOD和POD具有清除自由基的功效，过多的自由基对细胞有害）
（4）据表数据分析，快速区分两种黄连木植株的方法是___。
（5）据表、图和所学知识分析可知，与二倍体黄连木植株相比较，四倍体黄连木植株的优势是___（多选）。
A. 吸水能力强B. 吸光能力强
C. 抗自由基能力强D. 抗病虫害能力强
【答案】（1）B （2） ①. ② ②. ③④ ③. ⑤⑥
（3） ①. 60 ②. ④
（4）比较两种黄连木植株叶片，四倍体黄连木植株叶片宽厚且深绿色 （5）ABCD
【解析】
【分析】多倍体是指由受精卵发育而来的、体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体。与二倍体植株相比，多倍体植株常常是茎秆粗壮，叶片、果实和种子都比较大，糖类和蛋白质等营养物质的含量都有所增加。秋水仙素诱导形成多倍体的机理是抑制纺锤体的形成。
【小问1详解】
纺锤体的形成在有丝分裂的前期，秋水仙素能抑制纺锤体的形成，所以秋水仙素直接影响的分裂时期为分裂前期，B正确，ACD错误。
故选B。
【小问2详解】
实验的目的是探究秋水仙素诱变黄连木种子的适宜浓度和处理时间，所以自变量为不同浓度的秋水仙素溶液和不同的处理时间，自变量为黄连木种子的出苗率和变异率，在实践操作中，需要设置对照，以排除物理因素对实验造成的影响，所以应用无菌水处理作为对照。综上所述，设置的对照组为②经无菌水浸泡处理不同时间的黄连木种子；实验组为③同一浓度秋水仙素溶液处理不同时间的黄连木种子，④不同浓度秋水仙素溶液处理相同时间的黄连木种子；检测的指标（即因变量）为⑤处理后的黄连木种子出苗率 ，⑥处理后的黄连木幼苗变异率。
【小问3详解】
依据题干信息，二倍体黄连木的染色体数为20，则四倍体为60条染色体，此时染色体的行为表现在染色体形态固定、数目清晰，整齐地排列在细胞中央的赤道板上。④整齐，①②③错误。
故选④。
【小问4详解】
依据表中信息可知，四倍体与二倍体相比较，叶更宽、更厚、光合色素含量更多，脯氨酸、可溶性糖，可溶性蛋白质含量更丰富，在植株的水平上，快速区分两种黄连木的方法为叶片更加宽厚且为深绿色为四倍体。
【小问5详解】
A、由于四倍体植株可溶性糖和蛋白质含量更多，所以其吸收能力更强，A正确；
B、表中信息可知，四倍体黄连木光合色素含量更高，所以其吸光能力更强，B正确；
CD、依据柱形图可知，四倍黄连木中的SOD和POD含量更高，二者具有清除自由基的功效，延缓细胞衰老，植株健壮，所以其抗自由基能力更强，抗病虫害能力强，CD正确。
故选ABCD。
三、人类遗传病（16分）
3. 短指症是一种单基因遗传病。已知的致病基因即骨形态发生蛋白受体基因（BMPR基因）位于4号染色体上，用H/h表示。图1为某短指症家族的系谱图，已知II-3不携带该致病基因。图2为成骨细胞分化为骨细胞的机制（注：BMP表示骨形态发生蛋白、BMPR表示骨形态发生蛋白受体）。
（1）人类许多遗传病都是由变异产生的致病基因引起，但变异又是进化的基础。关于变异和进化的关系，下列说法正确的是___（单选）。
A. 变异会引起种群基因频率的定向改变
B. 自然选择主导种群中个体的变异方向
C. 可遗传变异为自然选择提供丰富素材
D. 可遗传变异是新物种形成的外在条件
（2）根据题干和图1分析可知，短指症属于___（显性/隐性）遗传病。
（3）II-2的基因型是___。此时I-2正怀着二胎（体检确定是一个胎儿），二胎的基因型与Ⅲ-1相同的概率是___。
（4）为了防止再生出一个患短指症后代，I-2夫妇去医院进行了遗传咨询。下列选项可能是医生给予的建议的是___（单选）。
A. 后代有25%的概率正常B. 可通过基因检测确定是否患病
C. 女儿患病概率小于儿子D. 可通过B超检查确定是否患病
（5）在II-2体内成骨细胞分化为骨细胞过程中，短指症致病基因的数量变化分别是___（单选）。
A. 1→2→1或0B. 1→2→1
C. 2→4→2D. 一直是1
（6）研究发现，若BMPR的第486位氨基酸由精氨酸转变为谷氨酰胺，可引起短指症。异常BMPR产生的根本原因是___（单选）。
A. 碱基插入B. 碱基缺失
C. 碱基替换D. 碱基重复
【答案】（1）C （2）显性
（3） ①. Hh ②. 1/2##50% （4）B （5）D （6）C
【解析】
【分析】1、人类遗传病通常是指由遗传物质改变而引起的人类疾病，主要可以分为单基因遗传病、多基因遗传病和染色体异常遗传病三大类。
2、DNA分子中发生碱基的替换、增添或缺失，而引起的基因碱基序列的改变，叫作基因突变。
【小问1详解】
A、生物变异是不定向的，则引起种群基因频率的不定向改变，A错误；
B、自然选择决定种群进化的方向，B错误；
C、可遗传变异为生物进化提供原材料，自然选择决定生物进化的方向，因此可遗传变异为自然选择提供丰富素材，C正确；
D、可遗传变异是新物种形成的内在条件，D错误。
故选C。
【小问2详解】
图1为某短指症家族的系谱图，已知的致病基因即骨形态发生蛋白受体基因（BMPR基因）位于4号染色体上,已知II-3不携带该致病基因,因此短指症属于常染色体显性遗传病。
【小问3详解】
短指症是常染色体显性遗传病，因此，据图1所示系谱图分析I-2正常基因型hh，I-1的基因型Hh，则Ⅱ-2的基因型为Hh;Ⅲ-1的基因型Hh,此时I-2正怀着二胎（体检确定是一个胎儿），二胎的基因型Ⅲ-1相同的概率为1/2。
【小问4详解】
AC、短指症是常染色体显性遗传病，是否患病和性别没关系，据图1所示系谱图分析I-2正常基因型hh，I-1的基因型Hh，则后代有50%的的概率正常，AC错误；
BD、可通过基因检测胎儿的基因型，确定是否患病,B超是检查胎儿的各个器官的外形,不能起到遗传咨询的作用,B正确,D错误.
故选B。
【小问5详解】
II-2基因型为Hh,细胞分化不会改变遗传物质,只会改变细胞的形态,短指症致病基因的数量一直是1，ABC错误，D正确。
故选D。
【小问6详解】
若BMPR的第486位氨基酸由精氨酸转变为谷氨酰胺，说明其他氨基酸不变，而碱基的碱基插入、碱基缺失、碱基重复都会影响其他氨基酸的基因，碱基替换只改变一个氨基酸，ABD错误，C正确。
故选C。
四、血糖与健康（14分）
4. 胰岛素是人体内唯一降血糖的激素。下图是胰岛素调节组织细胞摄取葡萄糖机制的示意图。
（1）下列关于胰岛素及其降血糖的机制说法正确的是___（单选）。
A 由胰岛α细胞合成分泌
B. 通过主动运输分泌到细胞外
C. 能促进肝糖原的水解
D. 能促进组织细胞摄取葡萄糖
（2）据图分析，下列不属于内环境成分的是___（编号选填）。
①葡萄糖②胰岛素③IRS-1④GLUT4
（3）据图分析，GLUT4是一种___（单选）。
A. 受体蛋白B. 酶
C. 转运蛋白D. 免疫球蛋白
（4）GLUT4在细胞内一般贮存于囊泡上，GLUT4在细胞内产生的路线是___（用编号和箭头表示）。
①高尔基体②核糖体③内质网④线粒体
（5）据图分析，胰岛素作用于靶细胞上后，通过一系列调节，导致质膜上GLUT4数量___，从而降低了血糖浓度。
某研究小组为研究二甲双胍对治疗2型糖尿病的效果，将130例2型糖尿病患者随机分为对照组和实验组。对照组服用消渴丸（为补益剂，具有滋肾养阴，益气生津之功效），实验组服用同剂量消渴丸和二甲双胍。6周后统计对比两组患者的血糖水平以及各项相关指标变化情况，如表所示。
（6）某同学认为二甲双胍能提高患者体内胰岛素水平，从而达到降血糖的功效。根据表数据分析，你是否赞同?并说明理由___。
【答案】（1）D （2）③④ （3）C
（4）②→③→① （5）增加
（6）据表数据可知，服用二甲双胍的实验组，空腹血糖和餐后2h血糖都比对照组明显降低，因此二甲双胍具有降血糖的功效。但实验组治疗后的空腹胰岛素水平并没有提高，反而比治疗前空腹胰岛素水平有所降低，相比对照组更是低了很多，因此二甲双胍的降血糖功效并不是通过提高患者体内胰岛素水平而达成。（或者但缺乏餐后胰岛素水平的数据，所以不能说明二甲双胍是否提高了患者体内胰岛素水平。）
【解析】
【分析】当血糖浓度升高时，会刺激胰岛B细胞分泌胰岛素，胰岛素可以促进细胞对于葡萄糖的吸收，并且可以促进细胞中葡萄糖的氧化分解，促进葡萄糖合成糖原，以及转化为其他非糖物质，从而使血糖浓度降低。
【小问1详解】
A、胰岛素是胰岛B细胞分泌的，A错误；
B、胰岛素化学本质是蛋白质，属于生物大分子，通过胞吐分泌到细胞外，B错误；
C、胰岛素可以促进肝糖原和肌糖原的合成，C错误；
D、胰岛素可以促进组织细胞加速摄取利用和储存葡萄糖，使血糖降低，D正确。
故选D。
【小问2详解】
由图可知，③IRS-1再细胞内起作用，④GLUT4存在于细胞内和细胞膜上，因此不属于内环境成分的是③④。
【小问3详解】
据图分析可知，GLUT4位于细胞膜上运输葡萄糖，因此GLUT4是一种转运蛋白，C正确，ABD错误。
故选C。
【小问4详解】
GLUT4化学本质是蛋白质，在②核糖体上合成，再进入③内质网进行加工，从内质网出来通过囊泡运输到④高尔基体，再通过囊泡运输到细胞膜，因此GLUT4在细胞内产生的路线是②→③→①。
【小问5详解】
据图分析可知，胰岛素作用于靶细胞上后，通过一系列调节，导致质膜上GLUT4数量增加，促进细胞对于葡萄糖的吸收，从而降低了血糖浓度。
【小问6详解】
据表数据可知，服用二甲双胍的实验组，空腹血糖和餐后2h血糖都比对照组明显降低，因此二甲双胍具有降血糖的功效。但实验组治疗后的空腹胰岛素水平并没有提高，反而比治疗前空腹胰岛素水平有所降低，相比对照组更是低了很多，因此二甲双胍的降血糖功效并不是通过提高患者体内胰岛素水平而达成。（或者但缺乏餐后胰岛素水平的数据，所以不能说明二甲双胍是否提高了患者体内胰岛素水平。）
五、过敏反应（14分）
5. 有些人在切辣椒时容易出现皮肤红肿的过敏现象，并伴有灼热感。研究发现这与质膜上的一种膜蛋白TRPV1有关，相关作用机理如图所示。
（1）据图分析可知，TRPV1的功能有___（编号选填）。
①转运物质②催化反应③传递信息④调节生命活动
（2）从功能上划分，神经元A属于___神经元。（单选）
A. 感觉B. 联络C. 运动D. 传出
（3）神经冲动经过结构b时会发生信号类型的转变，正确的是___（单选）。
A. 化学信号→电信号
B. 电信号→化学信号
C. 化学信号→电信号→化学信号
D. 电信号→化学信号→电信号
（4）据图所示，辣椒素或热刺激导致钙离子通过___方式内流。一方面兴奋经传递到达___，产生灼热感；另一方面促进神经肽的释放，从而引起皮肤红肿，由此可知图中神经肽的功能是___（编号选填）。
①具有免疫活性物质功效
②引起毛细血管扩张
③引起毛细血管通透性变大
④抑制细胞新陈代谢
（5）细胞中过多的钙离子对细胞有毒性。因此当过多的钙离子内流时，TRPV1会关闭，灼热感减小。下列选项不具有上述调节机制的是___（单选）。
A. 人体体温的逐渐降低抑制细胞中酶的活性
B. 血糖浓度的降低抑制胰岛细胞分泌胰岛素
C. 鹿种群数量的减少抑制狼种群数量的增长
D. 过量甲状腺激素抑制下丘脑分泌相应激素
【答案】（1）①③ （2）A
（3）D （4） ①. 协助扩散 ②. 大脑皮层 ③. ①②③
（5）A
【解析】
【分析】1、结合题干分析图片可知，辣椒素能激活口腔黏膜和皮肤的神经末梢上的蛋白质TRPV1，导致钙离子大量内流，引起神经元的兴奋和释放某种神经肽，神经肽会引发血管舒张和血管通透性增加。
2、兴奋在神经元之间需要通过突触结构进行传递，突触包括突触前膜、突触间隙、突触后膜，其具体的传递过程为：兴奋以电流的形式传导到轴突末梢时，突触小泡释放递质（化学信号），递质作用于突触后膜，引起突触后膜产生膜电位（电信号），从而将兴奋传递到下一个神经元。由于递质只能由突触前膜释放，作用于突触后膜，因此神经元之间兴奋的传递只能是单方向的。
【小问1详解】
据图分析可知，TRPV1可以接受到辣椒素或者热的刺激并且运输钙离子，因此转运物质、传递信息的功能。
【小问2详解】
据图分析可知，神经元A属于传入神经，从功能上即感觉神经。
【小问3详解】
结构b为突触结构，神经冲动传递时发生电信号→化学信号→电信号的转变。
小问4详解】
据图可知，钙离子进入细胞膜的方式为协助扩散，产生感觉的部位是大脑皮层；神经肽可以引起皮肤红肿，因此可能有引起毛细血管扩张、引起毛细血管通透性变大、免疫活性物质等功效。
【小问5详解】
当过多的钙离子内流时，TRPV1会关闭，灼热感减小为反馈调节机制，血糖浓度的降低抑制胰岛细胞分泌胰岛素、鹿种群数量的减少抑制狼种群数量的增长、过量甲状腺激素抑制下丘脑分泌相应激素均具有反馈调节机制，而温度影响酶的活性不属于。
六、生物工程（16分）
6. 赖氨酸是人类和哺乳动物的必需氨基酸之一，机体不能自身合成，必须从食物中补充。
（1）全世界每年对赖氨酸有巨大的需求，主要通过谷氨酸棒状杆菌等微生物生产。这种通过微生物生产赖氨酸的技术属于___（单选）。
A. 发酵工程B. 细胞工程
C. 基因工程D. 蛋白质工程
（2）除了优化菌种外，控制适应的条件也能有效提高赖氨酸产量。下列选项属于需要控制的条件的是___（多选）。
A. 搅拌速度B. 温度和pH
C. 营养物浓度D. 溶解氧
在谷类食物如高粱中赖氨酸含量很低。天冬氨酸激酶（AK）和二氢吡啶羧酸合酶（DHPS）是赖氨酸合成途径中两种重要的酶，并协同控制植物中游离赖氨酸的合成速率。图1为野生高粱细胞内赖氨酸合成与分解的部分过程，其中LKP和SDH是赖氨酸分解代谢的关键酶。
（3）图2示天冬氨酸结构式。由天冬氨酸转变为赖氨酸，是改变了天冬氨酸结构式中的___（编号选填）。
（4）据图1分析可知，野生高粱中赖氨酸含量较低的原因是___（多选）。
A. 赖氨酸在LKP催化下被分解
B. 过多的赖氨酸抑制AK活性
C. 赖氨酸在SDH催化下被分解
D. 过多的赖氨酸抑制DHPS活性
细菌基因编码的AK和DHPS对赖氨酸浓度不敏感。科学家把来源于细菌的外源AK基因和DHPS基因与胚乳特异性启动子导入高粱，获得游离赖氨酸含量显著增加的转基因高粱植株。
（5）为了获得大量目的基因，一般可采用PCR。PCR的基本程序是___（用编号和箭头表示）。
①聚合②退火③切割④变性
（6）将含目的基因的表达载体导入高粱细胞，常采用的方法是___（单选）。
A. 电击法B. 氯化钙法
C. 农杆菌法D. 显微注射法
（7）筛选获得转基因高粱细胞后，还需要依次通过___，才能获得转基因高粱植株。（编号选填）
①核移植②细胞融合③再分化④脱分化
（8）从转基因高粱植株中提取mRNA，逆转录得到cDNA，再进行PCR扩增并对扩增产物进行凝胶电泳，结果如图3所示。转基因植株___中外源AK和DHPS基因均成功转录。
（9）请结合图1和题干等相关知识，从基因工程或者从蛋白质工程方面考虑，再提出一种提高高粱赖氨酸含量的思路___。
【答案】6. A 7. ABCD
8. ④ 9. ABD
10. ④→②→① 11. C
12. ④③ 13. 4、5、7
14. 改造或敲除高粱细胞内控制LKP合成的相关基因，从而抑制赖氨酸的分解过程，进而提高赖氨酸的含量。（或者直接改造高粱细胞内AK和DHPS基因，使合成的AK和DHPS对赖氨酸浓度不敏感，从而解除因赖氨酸达到一定浓度而对AK和DHPS活性的抑制，进而提高赖氨酸的含量。）
【解析】
【分析】构建基因表达载体是基因工程的核心步骤，该过程需要限制酶切割含有目的基因的外源DNA分子和运载体，还需要DNA连接酶连接目的基因和运载体形成重组DNA分子；基因表达载体的组成包括复制原点、启动子、目的基因、标记基因和终止子。
【小问1详解】
发酵工程是采用现代工程技术手段，利用微生物的某些特定功能，为人类生产有用的产品，所以通过谷氨酸棒状杆菌等微生物生产赖氨酸的技术属于发酵工程。
故选A。
【小问2详解】
谷氨酸棒状杆菌是一种异养需氧型微生物，温度、PH和溶解氧都会影响其代谢，而搅拌的速度会影响谷氨酸棒状杆菌与溶解氧和营养物质的接触。
故选ABCD。
【小问3详解】
氨基酸之间的不同取决于R基团，据图2分析可知，④是天冬氨酸的R基，故选④。
【小问4详解】
据图1分析可知，赖氨酸会在LKP催化下被分解为酵母氨酸，从而减少赖氨酸的含量。过多的赖氨酸会抑制AK和DHPS活性，从而减少赖氨酸的合成，赖氨酸的含量减少。SDH催化分解的底物是酵母氨酸而不是赖氨酸，故选ABD。
【小问5详解】
PCR的基本程序是先变性，即模板DNA双链在高温下氢键断裂解旋成DNA单链；再退火，就是降低温度后，让2个引物分别与各自互补的DNA单链结合；最后聚合，即分别以两条DNA单链为模板，4种脱氧核苷三磷酸为原料，在TaqDNA聚合酶的作用下，以引物与模板形成的小段DNA双链区为起点，催化合成一条新的DNA互补链，故PCR的基本程序是④→②→①。
【小问6详解】
将含目的基因的表达载体导入高粱细胞，常采用的方法是农杆菌法，显微注射法常用语动物细胞，氯化钙法常用于细菌等原核生物，故选C。
【小问7详解】
筛选获得转基因高粱细胞是分化了的细胞，需要先进行脱分化获得愈伤组织，再通过再分化形成转基因高粱植株，需要依次通过④③。
【小问8详解】
据图3分析，植株4、5、6、7成功转录外源AK基因，植株3、4、5、7成功转录外源DHP3基因，综合分析，植株4、5、7成功转录外源AK和DHPS基因。
【小问9详解】
请结合图1和题干等相关知识，改造或敲除高粱细胞内控制LKP合成的相关基因，从而抑制赖氨酸的分解过程，进而提高赖氨酸的含量，或者直接改造高粱细胞内AK和DHPS基因，使合成的AK和DHPS对赖氨酸浓度不敏感，从而解除因赖氨酸达到一定浓度而对AK和DHPS活性的抑制，进而提高赖氨酸的含量。分组
pH
速效氮（mg·kg-1）
速效磷（mg·kg-1）
速效钾（mg·kg-1）
有机质含量（g·kg-1）
实验组
7.55
56
4.94
356.1
26.98
对照组
7.7
42.7
4.55
317.4
19.16
分组
叶绿素a含量（mg·L-1）
叶绿素b含量（mg·L-1）
长果枝（个/株）
成花量（个/株）
产量（kg/亩）
实验组
1.43
0.63
138.8
184
29.86
对照组
1.23
0.56
85.2
152
25.03
类别
叶宽（mm）
叶厚（mm）
叶绿素总量（mg·g-1）
类胡萝卜素（mg·g-1）
游离脯氨酸（μg·g-1）
可溶性糖（mg·g-1）
可溶性蛋白（mg·g-1）
二倍体
1404
1.22
0.70
0.19
19.11
119.86
2.73
四倍体
21.54
2.11
1.27
0.23
27.96
167.49
5.16
组别
空腹血糖（mml/L）
餐后2h血糖（mml/L）
治疗前空腹胰岛素水平（mU/L）
治疗后空腹胰岛素水平（mU/L）
实验组
5.29
8.28
18.57
17.10
对照组
7.13
10.64
18.81
23.20
学生注意：
1．本试卷共8页，满分100分，作答时间60分钟。
2．设试卷和答题纸两部分。试卷包括试题与答题要求；所有作答必须全部涂（选择题）或写（非选择题）在答题纸上；做在试卷上一律不得分。
3．答题前，务必在答题纸上用钢笔或圆珠笔清楚填写学校、姓名、座位号等。
4．答题纸与试卷在试题编号上是一一对应的，答题时应特别注意，不能错位。
一、生物与环境（18分）
1. 核桃具有较高的营养价值和经济价值。核桃的产量和品质容易受到核桃扁叶甲、核桃蚜虫等天敌的影响，而原腹猎蝽等以这些核桃天敌为食物。
（1）在核桃林生态系统中，核桃属于___，核桃扁叶甲、核桃蚜虫和原腹猎蝽属于___，除了上述组分之外，生态系统中还需有___（编号选填）。
①无机环境②生产者③消费者④分解者
（2）据题干可知，核桃林中能量流动表示正确的是___，信息传递表示正确的是___（编号选填）。
①核桃→核桃扁叶甲②核桃核桃蚜虫③核桃蚜虫→核桃扁叶甲④核桃蚜虫原腹猎蝽
（3）与天然核桃林相比，核桃种植园区相对不利的因素有___（多选）。
A. 物种丰富度较小B. 营养结构简单
C. 抵抗力稳定性较弱D. 恢复力稳定性较弱
为了核桃产业升级，某地区尝试推广“猪-沼-果”生态农业模式，以减少化肥的使用。
（4）已知腐果、落叶和动物产生的粪便等可作为原料产生沼气和沼肥。某学校生物兴趣小组参观后。构建了该生态农业模式图。下列模式图中最合理的是___（单选）。
A. B.
C. D.
（5）“猪-沼-果”生态农业模式的优势有___（编号选填）。
①资源的多层次利用②资源的循环利用③提高能量利用效率④有利于天敌防治
为探究“猪-沼-果”生态农业模式中有机沼肥是否可提高核桃产量，研究者连续三年进行了相关实验研究。三年后实验结果如表1和表2。
表1 土壤中营养物质含量的差异
注：速效氮、速效磷、速效钾是指容易被作物吸收利用的氮、磷、钾。
表2 沼肥灌溉对核桃的影响
（6）据表1和表2分析，连续三年沼肥灌溉对土壤和核桃分别有什么影响?请说明引起该影响的原因___。
【答案】1. ①. ② ②. ③ ③. ①④
2 ①. ① ②. ②④ 3. ABC 4. C
5. ①②③ 6. 据表1可知，连续三年沼肥灌溉，土壤的pH减小，更接近中性；同时土壤中氮、磷、钾和有机质的含量明显增加。因此有机沼肥可缓解土壤碱化、增加土壤肥力。据表2可知，连续三年沼肥灌溉，核桃叶中叶绿素（叶绿素a和b）含量明显增加，促进光反应，使ATP和NADPH合成增加，从而加快碳反应中的三碳化合物的还原，光合作用制造的有机物增加；核桃树上的长果枝数量显著增加，成花量也明显增多，导致核桃果实明显增多。因此提高了核桃的产量。
【解析】
【分析】生态农业是一个农业生态经济复合系统，将农业生态系统同农业经济系统综合统一起来，以取得最大的生态经济整体效益。它也是农、林、牧、副、渔各业综合起来的大农业，又是农业生产、加工、销售综合起来，适应市场经济发展的现代农业。建立该人工生态系统的目的是实现对能量的多级利用，提高能量的利用率，减少环境污染。
【小问1详解】
核桃是绿色植物，属于②生产者。核桃扁叶甲、核桃蚜虫和原腹猎蝽都是核桃的天敌，因此属于③消费者，生态系统的组成成分除了生产者和消费者还有①无机环境和④分解者。
【小问2详解】
根据题干信息，核桃的产量和品质容易受到核桃扁叶甲、核桃蚜虫等天敌的影响，而原腹猎蝽等以这些核桃天敌为食物，可推测①核桃→核桃扁叶甲表示的能量流动关系正确，其他错误。信息传递是双向的，因此正确的是②核桃 ⇄ 核桃蚜虫和④核桃蚜虫 ⇄ 原腹猎蝽，其他错误。
【小问3详解】
核桃种植园区是人工生态系统，因此物种丰富度较低，营养结构简单，抵抗力稳定性低，恢复力稳定性高，ABC符合题意，D不符合题意。
故选ABC。
【小问4详解】
生态农业中通过提高废物的利用可减少污染，因此以“果树”“沼气池”“猪”“农户”为关键词，构建的生态农业模式，果树的枯枝败叶和猪的粪便以及人类的粪便可进入沼气池发酵产生沼气供人类利用，沼气池产生的沼渣可以用于果树栽培和养猪，人可以收获果树的果实和猪，故构建的该生态农业模式是： 。
故选C。
【小问5详解】
生态农业可减少污染，实现资源的多级利用和重复利用，提高了能量的利用率。
故选①②③。
【小问6详解】
据表1可知，连续三年沼肥灌溉，土壤的pH减小，更接近中性；同时土壤中氮、磷、钾和有机质的含量明显增加。因此有机沼肥可缓解土壤碱化、增加土壤肥力。根据表格2数据可知，连续三年沼肥灌溉，核桃叶中叶绿素（叶绿素a和b）含量明显增加，促进光反应，使ATP和NADPH合成增加，从而加快碳反应中的三碳化合物的还原，光合作用制造的有机物增加；核桃树上的长果枝数量显著增加，成花量也明显增多，导致核桃果实明显增多。因此提高了核桃的产量。
二、植物育种（17分）
2. 黄连木（2n=30）是城市及风景区的优良绿化树种。科研人员用秋水仙素对黄连木种子诱变获得四倍体植株，培育抗性更强的黄连木新品种。
（1）科研人员用秋水仙素对黄连木种子诱变获得四倍体植株。已知秋水仙素能抑制纺锤体的形成，因此秋水仙素直接影响的分裂时期是___（单选）。
A. 分裂间期B. 分裂前期
C. 分裂中期D. 分裂后期
（2）为了探究秋水仙素诱变黄连木种子的适宜浓度和处理时间，实验中设置的对照组是___，实验组是___，检测的指标是___（编号选填）。
①未经任何处理的黄连木种子
②经无菌水浸泡处理不同时间的黄连木种子
③同一浓度秋水仙素溶液处理不同时间的黄连木种子
④不同浓度秋水仙素溶液处理相同时间的黄连木种子
⑤处理后的黄连木种子出苗率
⑥处理后的黄连木幼苗变异率
（3）若观察四倍体黄连木植株正处于有丝分裂中期的分生区细胞，理论上可观察到染色体共有___条，此时染色体的行为是___（编号选填）。
① ② ③ ④
下表和下图为生长4个月后二倍体和四倍体黄连木植株的生理参数。
黄连木叶形、色素和叶片渗透调节物质含量比较
（注：SOD和POD具有清除自由基的功效，过多的自由基对细胞有害）
（4）据表数据分析，快速区分两种黄连木植株的方法是___。
（5）据表、图和所学知识分析可知，与二倍体黄连木植株相比较，四倍体黄连木植株的优势是___（多选）。
A. 吸水能力强B. 吸光能力强
C. 抗自由基能力强D. 抗病虫害能力强
【答案】（1）B （2） ①. ② ②. ③④ ③. ⑤⑥
（3） ①. 60 ②. ④
（4）比较两种黄连木植株叶片，四倍体黄连木植株叶片宽厚且深绿色 （5）ABCD
【解析】
【分析】多倍体是指由受精卵发育而来的、体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体。与二倍体植株相比，多倍体植株常常是茎秆粗壮，叶片、果实和种子都比较大，糖类和蛋白质等营养物质的含量都有所增加。秋水仙素诱导形成多倍体的机理是抑制纺锤体的形成。
【小问1详解】
纺锤体的形成在有丝分裂的前期，秋水仙素能抑制纺锤体的形成，所以秋水仙素直接影响的分裂时期为分裂前期，B正确，ACD错误。
故选B。
【小问2详解】
实验的目的是探究秋水仙素诱变黄连木种子的适宜浓度和处理时间，所以自变量为不同浓度的秋水仙素溶液和不同的处理时间，自变量为黄连木种子的出苗率和变异率，在实践操作中，需要设置对照，以排除物理因素对实验造成的影响，所以应用无菌水处理作为对照。综上所述，设置的对照组为②经无菌水浸泡处理不同时间的黄连木种子；实验组为③同一浓度秋水仙素溶液处理不同时间的黄连木种子，④不同浓度秋水仙素溶液处理相同时间的黄连木种子；检测的指标（即因变量）为⑤处理后的黄连木种子出苗率 ，⑥处理后的黄连木幼苗变异率。
【小问3详解】
依据题干信息，二倍体黄连木的染色体数为20，则四倍体为60条染色体，此时染色体的行为表现在染色体形态固定、数目清晰，整齐地排列在细胞中央的赤道板上。④整齐，①②③错误。
故选④。
【小问4详解】
依据表中信息可知，四倍体与二倍体相比较，叶更宽、更厚、光合色素含量更多，脯氨酸、可溶性糖，可溶性蛋白质含量更丰富，在植株的水平上，快速区分两种黄连木的方法为叶片更加宽厚且为深绿色为四倍体。
【小问5详解】
A、由于四倍体植株可溶性糖和蛋白质含量更多，所以其吸收能力更强，A正确；
B、表中信息可知，四倍体黄连木光合色素含量更高，所以其吸光能力更强，B正确；
CD、依据柱形图可知，四倍黄连木中的SOD和POD含量更高，二者具有清除自由基的功效，延缓细胞衰老，植株健壮，所以其抗自由基能力更强，抗病虫害能力强，CD正确。
故选ABCD。
三、人类遗传病（16分）
3. 短指症是一种单基因遗传病。已知的致病基因即骨形态发生蛋白受体基因（BMPR基因）位于4号染色体上，用H/h表示。图1为某短指症家族的系谱图，已知II-3不携带该致病基因。图2为成骨细胞分化为骨细胞的机制（注：BMP表示骨形态发生蛋白、BMPR表示骨形态发生蛋白受体）。
（1）人类许多遗传病都是由变异产生的致病基因引起，但变异又是进化的基础。关于变异和进化的关系，下列说法正确的是___（单选）。
A. 变异会引起种群基因频率的定向改变
B. 自然选择主导种群中个体的变异方向
C. 可遗传变异为自然选择提供丰富素材
D. 可遗传变异是新物种形成的外在条件
（2）根据题干和图1分析可知，短指症属于___（显性/隐性）遗传病。
（3）II-2的基因型是___。此时I-2正怀着二胎（体检确定是一个胎儿），二胎的基因型与Ⅲ-1相同的概率是___。
（4）为了防止再生出一个患短指症后代，I-2夫妇去医院进行了遗传咨询。下列选项可能是医生给予的建议的是___（单选）。
A. 后代有25%的概率正常B. 可通过基因检测确定是否患病
C. 女儿患病概率小于儿子D. 可通过B超检查确定是否患病
（5）在II-2体内成骨细胞分化为骨细胞过程中，短指症致病基因的数量变化分别是___（单选）。
A. 1→2→1或0B. 1→2→1
C. 2→4→2D. 一直是1
（6）研究发现，若BMPR的第486位氨基酸由精氨酸转变为谷氨酰胺，可引起短指症。异常BMPR产生的根本原因是___（单选）。
A. 碱基插入B. 碱基缺失
C. 碱基替换D. 碱基重复
【答案】（1）C （2）显性
（3） ①. Hh ②. 1/2##50% （4）B （5）D （6）C
【解析】
【分析】1、人类遗传病通常是指由遗传物质改变而引起的人类疾病，主要可以分为单基因遗传病、多基因遗传病和染色体异常遗传病三大类。
2、DNA分子中发生碱基的替换、增添或缺失，而引起的基因碱基序列的改变，叫作基因突变。
【小问1详解】
A、生物变异是不定向的，则引起种群基因频率的不定向改变，A错误；
B、自然选择决定种群进化的方向，B错误；
C、可遗传变异为生物进化提供原材料，自然选择决定生物进化的方向，因此可遗传变异为自然选择提供丰富素材，C正确；
D、可遗传变异是新物种形成的内在条件，D错误。
故选C。
【小问2详解】
图1为某短指症家族的系谱图，已知的致病基因即骨形态发生蛋白受体基因（BMPR基因）位于4号染色体上,已知II-3不携带该致病基因,因此短指症属于常染色体显性遗传病。
【小问3详解】
短指症是常染色体显性遗传病，因此，据图1所示系谱图分析I-2正常基因型hh，I-1的基因型Hh，则Ⅱ-2的基因型为Hh;Ⅲ-1的基因型Hh,此时I-2正怀着二胎（体检确定是一个胎儿），二胎的基因型Ⅲ-1相同的概率为1/2。
【小问4详解】
AC、短指症是常染色体显性遗传病，是否患病和性别没关系，据图1所示系谱图分析I-2正常基因型hh，I-1的基因型Hh，则后代有50%的的概率正常，AC错误；
BD、可通过基因检测胎儿的基因型，确定是否患病,B超是检查胎儿的各个器官的外形,不能起到遗传咨询的作用,B正确,D错误.
故选B。
【小问5详解】
II-2基因型为Hh,细胞分化不会改变遗传物质,只会改变细胞的形态,短指症致病基因的数量一直是1，ABC错误，D正确。
故选D。
【小问6详解】
若BMPR的第486位氨基酸由精氨酸转变为谷氨酰胺，说明其他氨基酸不变，而碱基的碱基插入、碱基缺失、碱基重复都会影响其他氨基酸的基因，碱基替换只改变一个氨基酸，ABD错误，C正确。
故选C。
四、血糖与健康（14分）
4. 胰岛素是人体内唯一降血糖的激素。下图是胰岛素调节组织细胞摄取葡萄糖机制的示意图。
（1）下列关于胰岛素及其降血糖的机制说法正确的是___（单选）。
A 由胰岛α细胞合成分泌
B. 通过主动运输分泌到细胞外
C. 能促进肝糖原的水解
D. 能促进组织细胞摄取葡萄糖
（2）据图分析，下列不属于内环境成分的是___（编号选填）。
①葡萄糖②胰岛素③IRS-1④GLUT4
（3）据图分析，GLUT4是一种___（单选）。
A. 受体蛋白B. 酶
C. 转运蛋白D. 免疫球蛋白
（4）GLUT4在细胞内一般贮存于囊泡上，GLUT4在细胞内产生的路线是___（用编号和箭头表示）。
①高尔基体②核糖体③内质网④线粒体
（5）据图分析，胰岛素作用于靶细胞上后，通过一系列调节，导致质膜上GLUT4数量___，从而降低了血糖浓度。
某研究小组为研究二甲双胍对治疗2型糖尿病的效果，将130例2型糖尿病患者随机分为对照组和实验组。对照组服用消渴丸（为补益剂，具有滋肾养阴，益气生津之功效），实验组服用同剂量消渴丸和二甲双胍。6周后统计对比两组患者的血糖水平以及各项相关指标变化情况，如表所示。
（6）某同学认为二甲双胍能提高患者体内胰岛素水平，从而达到降血糖的功效。根据表数据分析，你是否赞同?并说明理由___。
【答案】（1）D （2）③④ （3）C
（4）②→③→① （5）增加
（6）据表数据可知，服用二甲双胍的实验组，空腹血糖和餐后2h血糖都比对照组明显降低，因此二甲双胍具有降血糖的功效。但实验组治疗后的空腹胰岛素水平并没有提高，反而比治疗前空腹胰岛素水平有所降低，相比对照组更是低了很多，因此二甲双胍的降血糖功效并不是通过提高患者体内胰岛素水平而达成。（或者但缺乏餐后胰岛素水平的数据，所以不能说明二甲双胍是否提高了患者体内胰岛素水平。）
【解析】
【分析】当血糖浓度升高时，会刺激胰岛B细胞分泌胰岛素，胰岛素可以促进细胞对于葡萄糖的吸收，并且可以促进细胞中葡萄糖的氧化分解，促进葡萄糖合成糖原，以及转化为其他非糖物质，从而使血糖浓度降低。
【小问1详解】
A、胰岛素是胰岛B细胞分泌的，A错误；
B、胰岛素化学本质是蛋白质，属于生物大分子，通过胞吐分泌到细胞外，B错误；
C、胰岛素可以促进肝糖原和肌糖原的合成，C错误；
D、胰岛素可以促进组织细胞加速摄取利用和储存葡萄糖，使血糖降低，D正确。
故选D。
【小问2详解】
由图可知，③IRS-1再细胞内起作用，④GLUT4存在于细胞内和细胞膜上，因此不属于内环境成分的是③④。
【小问3详解】
据图分析可知，GLUT4位于细胞膜上运输葡萄糖，因此GLUT4是一种转运蛋白，C正确，ABD错误。
故选C。
【小问4详解】
GLUT4化学本质是蛋白质，在②核糖体上合成，再进入③内质网进行加工，从内质网出来通过囊泡运输到④高尔基体，再通过囊泡运输到细胞膜，因此GLUT4在细胞内产生的路线是②→③→①。
【小问5详解】
据图分析可知，胰岛素作用于靶细胞上后，通过一系列调节，导致质膜上GLUT4数量增加，促进细胞对于葡萄糖的吸收，从而降低了血糖浓度。
【小问6详解】
据表数据可知，服用二甲双胍的实验组，空腹血糖和餐后2h血糖都比对照组明显降低，因此二甲双胍具有降血糖的功效。但实验组治疗后的空腹胰岛素水平并没有提高，反而比治疗前空腹胰岛素水平有所降低，相比对照组更是低了很多，因此二甲双胍的降血糖功效并不是通过提高患者体内胰岛素水平而达成。（或者但缺乏餐后胰岛素水平的数据，所以不能说明二甲双胍是否提高了患者体内胰岛素水平。）
五、过敏反应（14分）
5. 有些人在切辣椒时容易出现皮肤红肿的过敏现象，并伴有灼热感。研究发现这与质膜上的一种膜蛋白TRPV1有关，相关作用机理如图所示。
（1）据图分析可知，TRPV1的功能有___（编号选填）。
①转运物质②催化反应③传递信息④调节生命活动
（2）从功能上划分，神经元A属于___神经元。（单选）
A. 感觉B. 联络C. 运动D. 传出
（3）神经冲动经过结构b时会发生信号类型的转变，正确的是___（单选）。
A. 化学信号→电信号
B. 电信号→化学信号
C. 化学信号→电信号→化学信号
D. 电信号→化学信号→电信号
（4）据图所示，辣椒素或热刺激导致钙离子通过___方式内流。一方面兴奋经传递到达___，产生灼热感；另一方面促进神经肽的释放，从而引起皮肤红肿，由此可知图中神经肽的功能是___（编号选填）。
①具有免疫活性物质功效
②引起毛细血管扩张
③引起毛细血管通透性变大
④抑制细胞新陈代谢
（5）细胞中过多的钙离子对细胞有毒性。因此当过多的钙离子内流时，TRPV1会关闭，灼热感减小。下列选项不具有上述调节机制的是___（单选）。
A. 人体体温的逐渐降低抑制细胞中酶的活性
B. 血糖浓度的降低抑制胰岛细胞分泌胰岛素
C. 鹿种群数量的减少抑制狼种群数量的增长
D. 过量甲状腺激素抑制下丘脑分泌相应激素
【答案】（1）①③ （2）A
（3）D （4） ①. 协助扩散 ②. 大脑皮层 ③. ①②③
（5）A
【解析】
【分析】1、结合题干分析图片可知，辣椒素能激活口腔黏膜和皮肤的神经末梢上的蛋白质TRPV1，导致钙离子大量内流，引起神经元的兴奋和释放某种神经肽，神经肽会引发血管舒张和血管通透性增加。
2、兴奋在神经元之间需要通过突触结构进行传递，突触包括突触前膜、突触间隙、突触后膜，其具体的传递过程为：兴奋以电流的形式传导到轴突末梢时，突触小泡释放递质（化学信号），递质作用于突触后膜，引起突触后膜产生膜电位（电信号），从而将兴奋传递到下一个神经元。由于递质只能由突触前膜释放，作用于突触后膜，因此神经元之间兴奋的传递只能是单方向的。
【小问1详解】
据图分析可知，TRPV1可以接受到辣椒素或者热的刺激并且运输钙离子，因此转运物质、传递信息的功能。
【小问2详解】
据图分析可知，神经元A属于传入神经，从功能上即感觉神经。
【小问3详解】
结构b为突触结构，神经冲动传递时发生电信号→化学信号→电信号的转变。
小问4详解】
据图可知，钙离子进入细胞膜的方式为协助扩散，产生感觉的部位是大脑皮层；神经肽可以引起皮肤红肿，因此可能有引起毛细血管扩张、引起毛细血管通透性变大、免疫活性物质等功效。
【小问5详解】
当过多的钙离子内流时，TRPV1会关闭，灼热感减小为反馈调节机制，血糖浓度的降低抑制胰岛细胞分泌胰岛素、鹿种群数量的减少抑制狼种群数量的增长、过量甲状腺激素抑制下丘脑分泌相应激素均具有反馈调节机制，而温度影响酶的活性不属于。
六、生物工程（16分）
6. 赖氨酸是人类和哺乳动物的必需氨基酸之一，机体不能自身合成，必须从食物中补充。
（1）全世界每年对赖氨酸有巨大的需求，主要通过谷氨酸棒状杆菌等微生物生产。这种通过微生物生产赖氨酸的技术属于___（单选）。
A. 发酵工程B. 细胞工程
C. 基因工程D. 蛋白质工程
（2）除了优化菌种外，控制适应的条件也能有效提高赖氨酸产量。下列选项属于需要控制的条件的是___（多选）。
A. 搅拌速度B. 温度和pH
C. 营养物浓度D. 溶解氧
在谷类食物如高粱中赖氨酸含量很低。天冬氨酸激酶（AK）和二氢吡啶羧酸合酶（DHPS）是赖氨酸合成途径中两种重要的酶，并协同控制植物中游离赖氨酸的合成速率。图1为野生高粱细胞内赖氨酸合成与分解的部分过程，其中LKP和SDH是赖氨酸分解代谢的关键酶。
（3）图2示天冬氨酸结构式。由天冬氨酸转变为赖氨酸，是改变了天冬氨酸结构式中的___（编号选填）。
（4）据图1分析可知，野生高粱中赖氨酸含量较低的原因是___（多选）。
A. 赖氨酸在LKP催化下被分解
B. 过多的赖氨酸抑制AK活性
C. 赖氨酸在SDH催化下被分解
D. 过多的赖氨酸抑制DHPS活性
细菌基因编码的AK和DHPS对赖氨酸浓度不敏感。科学家把来源于细菌的外源AK基因和DHPS基因与胚乳特异性启动子导入高粱，获得游离赖氨酸含量显著增加的转基因高粱植株。
（5）为了获得大量目的基因，一般可采用PCR。PCR的基本程序是___（用编号和箭头表示）。
①聚合②退火③切割④变性
（6）将含目的基因的表达载体导入高粱细胞，常采用的方法是___（单选）。
A. 电击法B. 氯化钙法
C. 农杆菌法D. 显微注射法
（7）筛选获得转基因高粱细胞后，还需要依次通过___，才能获得转基因高粱植株。（编号选填）
①核移植②细胞融合③再分化④脱分化
（8）从转基因高粱植株中提取mRNA，逆转录得到cDNA，再进行PCR扩增并对扩增产物进行凝胶电泳，结果如图3所示。转基因植株___中外源AK和DHPS基因均成功转录。
（9）请结合图1和题干等相关知识，从基因工程或者从蛋白质工程方面考虑，再提出一种提高高粱赖氨酸含量的思路___。
【答案】6. A 7. ABCD
8. ④ 9. ABD
10. ④→②→① 11. C
12. ④③ 13. 4、5、7
14. 改造或敲除高粱细胞内控制LKP合成的相关基因，从而抑制赖氨酸的分解过程，进而提高赖氨酸的含量。（或者直接改造高粱细胞内AK和DHPS基因，使合成的AK和DHPS对赖氨酸浓度不敏感，从而解除因赖氨酸达到一定浓度而对AK和DHPS活性的抑制，进而提高赖氨酸的含量。）
【解析】
【分析】构建基因表达载体是基因工程的核心步骤，该过程需要限制酶切割含有目的基因的外源DNA分子和运载体，还需要DNA连接酶连接目的基因和运载体形成重组DNA分子；基因表达载体的组成包括复制原点、启动子、目的基因、标记基因和终止子。
【小问1详解】
发酵工程是采用现代工程技术手段，利用微生物的某些特定功能，为人类生产有用的产品，所以通过谷氨酸棒状杆菌等微生物生产赖氨酸的技术属于发酵工程。
故选A。
【小问2详解】
谷氨酸棒状杆菌是一种异养需氧型微生物，温度、PH和溶解氧都会影响其代谢，而搅拌的速度会影响谷氨酸棒状杆菌与溶解氧和营养物质的接触。
故选ABCD。
【小问3详解】
氨基酸之间的不同取决于R基团，据图2分析可知，④是天冬氨酸的R基，故选④。
【小问4详解】
据图1分析可知，赖氨酸会在LKP催化下被分解为酵母氨酸，从而减少赖氨酸的含量。过多的赖氨酸会抑制AK和DHPS活性，从而减少赖氨酸的合成，赖氨酸的含量减少。SDH催化分解的底物是酵母氨酸而不是赖氨酸，故选ABD。
【小问5详解】
PCR的基本程序是先变性，即模板DNA双链在高温下氢键断裂解旋成DNA单链；再退火，就是降低温度后，让2个引物分别与各自互补的DNA单链结合；最后聚合，即分别以两条DNA单链为模板，4种脱氧核苷三磷酸为原料，在TaqDNA聚合酶的作用下，以引物与模板形成的小段DNA双链区为起点，催化合成一条新的DNA互补链，故PCR的基本程序是④→②→①。
【小问6详解】
将含目的基因的表达载体导入高粱细胞，常采用的方法是农杆菌法，显微注射法常用语动物细胞，氯化钙法常用于细菌等原核生物，故选C。
【小问7详解】
筛选获得转基因高粱细胞是分化了的细胞，需要先进行脱分化获得愈伤组织，再通过再分化形成转基因高粱植株，需要依次通过④③。
【小问8详解】
据图3分析，植株4、5、6、7成功转录外源AK基因，植株3、4、5、7成功转录外源DHP3基因，综合分析，植株4、5、7成功转录外源AK和DHPS基因。
【小问9详解】
请结合图1和题干等相关知识，改造或敲除高粱细胞内控制LKP合成的相关基因，从而抑制赖氨酸的分解过程，进而提高赖氨酸的含量，或者直接改造高粱细胞内AK和DHPS基因，使合成的AK和DHPS对赖氨酸浓度不敏感，从而解除因赖氨酸达到一定浓度而对AK和DHPS活性的抑制，进而提高赖氨酸的含量。分组
pH
速效氮（mg·kg-1）
速效磷（mg·kg-1）
速效钾（mg·kg-1）
有机质含量（g·kg-1）
实验组
7.55
56
4.94
356.1
26.98
对照组
7.7
42.7
4.55
317.4
19.16
分组
叶绿素a含量（mg·L-1）
叶绿素b含量（mg·L-1）
长果枝（个/株）
成花量（个/株）
产量（kg/亩）
实验组
1.43
0.63
138.8
184
29.86
对照组
1.23
0.56
85.2
152
25.03
类别
叶宽（mm）
叶厚（mm）
叶绿素总量（mg·g-1）
类胡萝卜素（mg·g-1）
游离脯氨酸（μg·g-1）
可溶性糖（mg·g-1）
可溶性蛋白（mg·g-1）
二倍体
1404
1.22
0.70
0.19
19.11
119.86
2.73
四倍体
21.54
2.11
1.27
0.23
27.96
167.49
5.16
组别
空腹血糖（mml/L）
餐后2h血糖（mml/L）
治疗前空腹胰岛素水平（mU/L）
治疗后空腹胰岛素水平（mU/L）
实验组
5.29
8.28
18.57
17.10
对照组
7.13
10.64
18.81
23.20
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