重庆市第八中学2024-2025学年高三上学期12月月考生物试卷（Word版附解析）

这是一份重庆市第八中学2024-2025学年高三上学期12月月考生物试卷（Word版附解析），共19页。试卷主要包含了 蝗虫的性别决定方式为XO型等内容，欢迎下载使用。
1.答题前，考生务必用黑色碳素笔将自己的姓名、准考证号、考场号、座位号在答题卡上填写清楚。
2.每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。在试题卷上作答无效。
3.考试结束后，请将本试卷和答题卡一并交回。满分100分，考试用时75分钟。
一、选择题：本题共15小题，每小题3分，共45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. 新鲜的猪肉、牛肉等肉类，经过适宜时间的“后熟期”后，肉质会变嫩。与此变化直接关联性最大的细胞器是（ ）
A. 核糖体B. 高尔基体C. 溶酶体D. 内质网
【答案】C
【解析】
【分析】溶酶体主要分布在动物细胞中，是细胞的“消化车间”，内部含有多种水解酶，能分解衰老、损伤的细胞器，吞噬并杀死侵入细胞的病毒或细菌。
【详解】ABCD、溶酶体内含有许多种水解酶，能够分解很多种物质，被比喻为细胞内的“酶仓库”“消化系统”，新鲜的猪肉、牛肉等肉类，经过适宜时间的“后熟期”后，肉质会变嫩。与此变化直接关联性最大的细胞器是溶酶体，ABD错误，C正确。
故选C。
2. 核糖体是蛋白质合成的场所。多聚核糖体可提高生物翻译的效率。下列叙述正确的是（ ）
A. 核糖体的合成与组装一定与核仁有关
B. 翻译时核糖体从mRNA的3'端向5'端移动
C. 多聚核糖体边转录边翻译提高了基因表达的效率
D. mRNA合成的方向为模板链的3'端指向5'端
【答案】D
【解析】
【分析】基因表达包括转录和翻译两个过程，其中转录是以DNA的一条链为模板合成RNA的过程，该过程主要在细胞核中进行，需要RNA聚合酶参与；翻译是以mRNA为模板合成蛋白质的过程，该过程发生
在核糖体上，需要以氨基酸为原料，还需要酶、能量和tRNA。
【详解】A、原核生物细胞无细胞核，核糖体的合成与组装一定与核仁无关，真核生物核糖体的合成主要与核仁有关，A错误；
B、翻译时核糖体从mRNA的5'端向3'端移动，B错误；
C、多个核糖体串联在同一条mRNA上形成念珠状结构，同时进行多条肽链的合成，提高真核生物翻译的效率，C错误；
D、mRNA合成的方向从5'端向3"端延对应为模板链的 3"端指向 5'端，D 正确。
故选D。
3. 成熟的植物细胞具有中央大液泡，可与外界溶液构成渗透系统进行渗透吸水或渗透失水。图甲表示渗透装置吸水示意图，图乙表示图甲中液面上升的高度与时间的关系，图丙表示成熟植物细胞在某外界溶液中的一种状态(此时细胞有活性)。下列叙述正确的是（ ）
A. 图甲中c处的膜为半透膜，当图中漏斗液面不再上升时，c两侧浓度大小是a>b
B. 由图乙可知漏斗中溶液渗透吸水速率是先变大再变小，最终为0
C. 图丙结构②中充满的液体是外界溶液，此时细胞液的浓度小于外界溶液的浓度
D. 植物细胞发生质壁分离复原时，细胞不能无限吸水是因为细胞壁伸缩性有限
【答案】D
【解析】
【分析】当细胞液的浓度小于外界溶液的浓度时，细胞液中的水分就透过原生质层进入到外界溶液中，由于原生质层比细胞壁的伸缩性大，当细胞不断失水时，液泡逐渐缩小，原生质层就会与细胞壁逐渐分离开来，即发生了质壁分离。当细胞液的浓度大于外界溶液的浓度时，外界溶液中的水分就透过原生质层进入到细胞液中，液泡逐渐变大，整个原生质层就会慢慢地恢复成原来的状态，即发生了质壁分离复原。
【详解】A、据图甲分析，c处的膜为半透膜，漏斗液面上升，水分是从低浓度溶液流向高浓度溶液，故a小于b。当液面不再上升时，半透膜两侧压力相等，渗透作用平衡，但是a仍然小于b，A错误；
B、 漏斗中溶液吸水速率可以用曲线斜率来表示，最开始的浓度差是最大的，随着水分的扩散，两侧浓度
差逐渐缩小，因此可知漏斗中溶液吸水速率的变化是逐渐变小，最终为0，B错误；
C、结构②是细胞壁和原生质层的空隙，充满外界溶液。图丙细胞原生质层和细胞壁分离，可能处于质壁分离状态或者复原状态，也可能处于平衡状态，故此时细胞液的浓度与外界溶液的浓度大小关系是细胞液大于、小于、等于外界溶液，C错误；
D、 由于细胞壁对原生质层有支持和保护的作用，其收缩性较小，不会使原生质层无限膨胀，故细胞不会无限吸水，D正确。
故选D。
4. 蝗虫的性别决定方式为XO型(XX为雌性，XO为雄性)。图为一只蝗虫两条染色体上部分基因分布示意图，下列叙述错误的是（ ）
A. 在蝗虫的Y染色体上可能存在Ap基因或SxL基因的等位基因
B. 该蝗虫一个处于有丝分裂后期的细胞中可能含2个Or基因，2个Ap基因
C. 在减数分裂的过程中，X染色体和常染色体的着丝粒可排列在赤道板上
D. 在减数分裂Ⅱ后期，基因Or、Gr、Ap、SxL可能会同时出现在细胞的同一极
【答案】A
【解析】
【分析】根据题意可知，蝗虫的性别决定方式为XO型，即雄性只有一条X染色体，雌性拥有两条X染色体，记为雄性XO，雌性XX。
【详解】A、蝗虫性别决定方式为XO型，无Y染色体，A错误；
B、若该蝗虫为XO 型，有丝分裂后期，染色体加倍，若为纯合子，Or基因有4个，Ap基因有2个；若为杂合子，Or基因有2个，Ap基因有2个，B正确；
C、在减数分裂Ⅱ中期，细胞中染色体的着丝粒排列在赤道板上，C正确；
D、减数分裂Ⅱ后期，图中两条染色体可能移到同一极，基因Or、Gr、Ap、SxL可同时出现在细胞的同一极，D正确。
故选A。
5. 高中生物学实验中，利用显微镜观察到下列现象，其中不是由于取材不当引起的是（ ）
A. 观察菠菜叶肉细胞的胞质流动时，细胞大多为透明不规则形状，少数肾形细胞围成小孔
B. 观察洋葱表皮细胞质壁分离时，不经染色，所有细胞原生质体均呈无色状态
C. 观察根尖细胞有丝分裂时，所有细胞均为长方形且处于未分裂状态
D. 观察苏丹Ⅲ染色的花生子叶细胞时，橘黄色颗粒大小不一
【答案】D
【解析】
【分析】1、观察洋葱根尖细胞有丝分裂的实验中，盐酸和酒精混合液的作用是解离，是细胞分散开。
2、脂肪小颗粒+苏丹Ⅲ染液→橘黄色小颗粒（要显微镜观察）。
【详解】A、观察菠菜叶肉细胞的胞质流动时，细胞大多为透明不规则形状，少数肾形细胞围成小孔，材料中应该含有叶绿体，以此作为参照物来观察细胞质的流动，出现此情况是由取材不当引起的，A错误；
B、观察紫色洋葱内表皮细胞质壁分离时，液泡和细胞质基质无颜色，不经染色，所有细胞原生质体均呈无色状态，出现此情况是由取材不当引起的，B错误；
C、观察根尖细胞有丝分裂时，所有细胞均为长方形且处于未分裂状态，可知取材为伸长区细胞，此实验应取分生区细胞进行观察，出现此情况是由取材不当引起的，C错误；
D、脂肪能被苏丹Ⅲ染液染成橘黄色，花生子叶不同部位细胞中的脂肪含量不同，在观察苏丹Ⅲ染色的花生子叶细胞时，橘黄色颗粒大小不一是由细胞中的脂肪含量不同引起的，不是取材不当引起，D正确。
故选D。
6. 碳水化合物在植物体内运输时，提供碳水化合物的器官被称为源，接受碳水化合物的器官被称为库。常绿性果树X，初夏5月开花，夏季果实开始生长，次年2月至3月成熟。第一年的8月，科研人员对果实进行了不同比例的切除处理。然后在果实茁壮成长的10月，通过光合作用，让一部分叶片大量吸收含有¹²C的¹²CO₂，3天后采集器官，测定根、茎、叶、果实的¹³C含量和根、茎、叶的淀粉浓度。实验操作如图甲所示，实验的结果如图乙所示。下列相关叙述正确的是（ ）
A. 图甲箭头处应施加¹³CO₂，同化箱应密封且透明，CO₂在细胞中的转移途径为CO₂→C5→C₂₃→(CH₂O)
B. 据图乙，在光合作用中吸收的¹³C总量与所检测各器官中检测到的¹³C总量大致相等
C. 据图乙，被光合作用吸收的¹³C优先供给到离源器官较近的器官
D. 由于果实的切除，果树X在秋天根部的干重与叶和茎相比有所增加
【答案】D
【解析】
【分析】光合作用：①光反应场所在叶绿体类囊体薄膜，发生水的光解、ATP和NADPH的生成；②暗反应场所在叶绿体的基质，发生CO2的固定和C3的还原，消耗ATP和NADPH。
【详解】A、图甲箭头处应施加13CO2，同化箱应密封且透明，但 CO2在细胞中的转移途径为 CO2→C3→(CH2O)，A错误；
B、图乙数据仅体现了果实、叶、茎、根部分器官的13C的含量，树枝部位的13C含量并未体现，只是上述每个器官中的13C占四个器官13C总量的比例，B错误；
C、从实验数据来看，不能完全证明这一说法，切除果实与不切除果实时，13C的供给情况不同，这种变化可能更多反映库竞争的结果，而非单纯的“优先供给”，C错误；
D、图乙右侧显示，果实切除后根部淀粉浓度显著上升，说明更多光合产物被分配到根部储存，同时，叶和茎的增长可能较少，因此根的干重相对增加，D正确。
故选D。
7. 图为类囊体薄膜上发生的光反应示意图，其中PSⅠ和PSⅡ分别是光系统Ⅰ和光系统Ⅱ，由叶绿素和蛋白质构成的复合体，能吸收利用光能进行电子的传递。其中PQ、Cytbf、PC是传递电子的蛋白质，PQ在传递电子的同时能将H⁺运输到类囊体腔中，图中虚线为H⁺的运输过程，ATP合成酶由CF₀和CF₁两部分组成，下列说法错误的是（ ）

A. 图中PSI和PSⅡ吸收的光能最终储存在ATP和NADPH中
B. 使类囊体膜两侧H⁺浓度差增加的过程只有水的光解和PQ运输H⁺
C. 图中ATP合成酶的作用有运输H⁺和催化ATP的合成
D. 合成ATP依赖于类囊体膜两侧的H⁺浓度差形成的电化学势能
【答案】B
【解析】
【分析】光系统涉及两个反应中心：光系统Ⅱ (PSⅡ) 和光系统I (PSI) ，其中PSⅡ光解水，PSI还原NADP+。光系统Ⅱ的色素吸收光能以后，能产生高能电子，并将高能电子传送到PQ，再依次传递给Cytbf、PC。光系统I吸收光能后，通过PC传递的电子与H+、NADP+在类囊体薄膜上结合形成NADPH。
【详解】A、据题图分析可知，叶绿素接受光的照射后被激发，在PSⅡ发生H2O的光解，释放势能高的e⁻，e⁻的最终供体是H2O，通过光合电子传递链，光能最终转化为ATP和NADPH中的化学能，A正确；
B、据题图分析可知，使类囊体膜两侧 H+浓度差增加的过程为水的光解、PQ运输 H+以及叶绿体基质侧合成 NADPH 消耗 H+，B错误；
C、据题图分析可知，图中ATP合成酶的作用既可运输H+，又可催化ATP的合成，C正确；
D、据题图分析可知，图中ATP的合成依赖于类囊体膜两侧的H+浓度差形成的电化学势能，D正确。
故选B。
8. 类风湿性关节炎(RA)病因复杂，研究发现幽门螺杆菌感染后的细胞(GES-1细胞)，通过调节缺氧诱导因子(HIF-1α),调控PAD4表达,PAD4是RA病程中的关键酶.其通过促进K1蛋白瓜氨酸化激活免疫系统，加重自身免疫反应。如图，关于实验结果及相关分析，下列叙述错误的是（ ）

A. 有望通过抗生素治疗减轻RA患者的病情
B. 据图甲可知，幽门螺杆菌抑制PAD4蛋白的表达
C. 据图乙分析，CCl₂诱导下HIF-1α基因敲除组显著抑制PAD4蛋白的表达
D. 综上分析，缺氧条件下GES-1细胞通过促进HIF-1α上调PAD4蛋白的表达加重RA病程
【答案】B
【解析】
【分析】自身免疫病：是指机体对自身抗原发生免疫反应而导致自身组织损害所引起的疾病。如风湿性心
脏病、类风湿性关节炎、系统性红斑狼疮等。
【详解】A、幽门螺杆菌为细菌，抗生素可杀死细菌，故A有望通过抗生素治疗减轻RA患者的病情，A正确；
B、据图甲分析可知，与对照组相比，幽门螺杆菌组的PAD4表达量是增加的，而不是被抑制，B错误；
C、据图乙分析可知，CCl2诱导下 HIF-1a基因敲除组显著抑制 HIF-Ia和PAD4蛋白的表达，C正确；
D、据图甲乙综合分析可知，幽门螺杆菌促进PAD4蛋白的表达，HIF-1a基因敲除组在缺氧条件下，HIF-1a表达几乎为零，且PAD4蛋白显著下降，说明HIF-1a促进 PAD4蛋白表达，D正确。
故选B。
9. 果蝇的正常眼与无眼由1对等位基因控制，欲确定其遗传方式，以正常眼雌果蝇与无眼雄果蝇为亲本进行杂交，结果如图所示。不考虑致死、突变和X、Y染色体同源区段的情况。下列叙述正确的是（ ）
A. 据图分析果蝇无眼性状的遗传方式可排除伴X染色体显性遗传、伴Y染色体遗传
B. 若控制无眼性状的基因位于X染色体上，Ⅲ-1与Ⅲ-2杂交的子代中正常眼雄果蝇的概率为3/4
C. 若Ⅱ-2与Ⅱ-3果蝇杂交子代出现无眼雌果蝇，则无眼性状为常染色体显性遗传
D. 若Ⅱ-1与Ⅱ-3果蝇杂交子代无眼果蝇全为雄性，则无眼性状为伴X染色体显性遗传
【答案】A
【解析】
【分析】根据题意，不考虑致死、突变和X、Y同源区段遗传，那么果蝇的有眼与无眼的遗传方式有以下可能：常染色体显性、常染色体隐性、伴X染色体显性或伴X染色体隐性遗传，根据遗传系谱判断，不可能是伴X染色体显性遗传和伴Y遗传。假设控制正常眼和无眼性状的基因由A、a控制。
【详解】A、题中已排除致死、突变和 X、Y同源区段遗传，I-1正常眼雌果蝇与I-2无眼雄果蝇杂交，Ⅱ代雌果蝇出现正常眼，说明该性状的遗传不可能为伴X显性遗传，如果是伴X显性遗传，雌果蝇均为无眼；I-4正常眼雌果蝇与I-3无眼雄果蝇杂交，Ⅱ-3雄果蝇出现正常眼，说明不可能为伴Y遗传，如果是伴Y遗传，Ⅱ-3雄果蝇应为无眼，A正确；
B、若位于X染色体上，则无眼为隐性性状，I-2基因型为XaY，Ⅱ-2基因型为XAXa，Ⅱ-3基因型为XAY，则Ш-2的基因型为 1/2XAXA、1/2XAXa，Ш-1基因型为 XAY，两者杂交，卵细胞的基因型及比例为 XA：
Xa=3：1，精子的基因型及比例为XA：Y=1∶1，后代正常眼雄果蝇的概率为 3/4×1/2=3/8，B错误；
CD、Ⅱ-2(或Ⅱ-1)与Ⅱ-3果蝇杂交，如无眼性状的遗传为伴X隐性遗传，Ⅱ-2和Ⅱ-3的基因型为 XAXa×XAY，后代雌果蝇均为正常眼、雄果蝇有正常眼和无眼，只有雄果蝇有无眼性状；如无眼性状为常染色体隐性遗传，Ⅱ-2和Ⅱ-3的基因型为 Aa×Aa，后代雌蝇、雄蝇既有正常眼也有无眼；如无眼性状为常染色体显性遗传，Ⅱ-2和Ⅱ-3 的基因型为 aa×aa，后代雌蝇、雄蝇都只有正常眼，CD 错误。
故选A。
10. 血红蛋白对O₂的亲和力通常用P₅₀来表示，P₅₀是使血红蛋白氧饱和度(HbO₂)达到50%时的氧分压(PO₂),影响血红蛋白与O₂的亲和力的因素包括温度、pH、CO₂浓度、竞争性气体CO等。正常情况下，血氧饱和度与氧分压的关系如图所示，a、b代表曲线移动方向。下列叙述错误的是（ ）
A. 若P₅₀增大，表示血红蛋白对O₂的亲和力下降，曲线向b方向移动
B. 肝部P₅₀应小于肺部，可能与肝部CO₂浓度较高促进曲线向a方向移动有关
C. 胎儿的血红蛋白与O₂亲和力大，有助于胎儿在血液流经胎盘时从母体摄取O₂
D. CO与血红蛋白的亲和力极高，可能导致肺部P₅₀增大，造成机体供氧不足
【答案】B
【解析】
【分析】机体红细胞中的血红蛋白具有运输氧气的作用，由图可知，血红蛋白氧饱和度与氧分压呈正相关。
【详解】A、若血红蛋白对O2的亲和力下降，需要更高的氧分压才能使血红蛋白饱和度达到50%时，P50增大，曲线向b方向移动，A正确；
B、机体应为肺部尽可能从外界获取O2，肝部释放O2以供组织细胞有氧呼吸，故肝部血红蛋白与O2亲和力小于肺部，即肝部P50应大于肺部，可能与肝部CO2浓度较高促进曲线向b移动有关，B错误；
C、胎儿与母体中氧气均是通过血红蛋白运输，胎儿的血红蛋白与O2亲和力大，有助于胎儿在血液流经胎盘时从母体摄取O2，C正确；
D、CO与血红蛋白的亲和力极高，导致低浓度的CO即可从血红蛋白中取代O2，肺部P50显著增大，造成机体供养不足，D正确。
故选B。
11. 卵巢癌是最致命的癌症之一，50%的病人在确诊后的五年内死亡。虽然免疫治疗药物如PD-1抗体，已经证明在治疗黑色素瘤和肺癌等方面有效，但卵巢癌却体现出了明显的抗药性。最新实验发现肿瘤细胞产生的IL-4(白细胞介素4)促进了卵巢癌对于PD-1抗体的耐药性。已知度普利尤单抗是一种阻断IL-4受体的药物。如图，下列相关分析不合理的是（ ）
A. IL-4属于免疫抑制性细胞因子，细胞因子不都由淋巴细胞分泌
B. 卵巢肿瘤细胞可能通过上调PD-L1基因的表达，从而逃逸T细胞的杀伤作用
C. 实验组应敲除T细胞IL-4基因，预期结果为实验组卵巢肿瘤体积比对照组小
D. 度普利尤单抗和PD-1抗体联合使用或许可以延长卵巢癌患者的生存期
【答案】C
【解析】
【分析】免疫系统的功能：①免疫防御是机体排除外来抗原性异物的一种防御性保护作用；②免疫自稳指机体清除衰老、损伤的细胞器或细胞结构：③免疫监视指机体清除和识别突变的细胞。
【详解】A、白细胞介素属于细胞因子，根据题干信息可知白细胞介素4抑制免疫系统的功能。淋巴细胞可分泌细胞因子，但本题中白细胞介素4由肿瘤细胞分泌，A正确；
B、PD-1抗体属于免疫治疗药物，说明 PD-LI和 PD-1结合会降低T细胞对肿瘤细胞的杀伤作用，所以卵巢肿瘤细胞可能通过上调 PD-L1基因的表达，产生了更多的PD-L1，从而逃逸T细胞的杀伤作用，B正确；
C、根据题干信息分析可知，是肿瘤细胞产生的IL−4促进了卵巢癌对于PD−1抗体的耐药性，而不是T细胞产生的IL−4。因此，实验组应敲除肿瘤细胞的IL-4基因或免疫细胞的IL-4受体基因，C错误；
D、度普利尤单抗是一种阻断IL−4受体的药物，而PD−1抗体是一种免疫治疗药物。由于肿瘤细胞产生的IL−4促进了卵巢癌对于PD−1抗体的耐药性，因此联合使用度普利尤单抗和PD−1抗体可能会降低卵巢癌
的耐药性，从而延长患者的生存期，D正确。
故选C
12. 苏云金芽孢杆菌产生的Bt毒蛋白，被棉铃虫吞食后活化，再与肠道细胞表面受体结合，形成复合体插入细胞膜中，直接导致细胞膜穿孔，细胞内含物流出，直至细胞死亡。科学家将编码Bt毒蛋白的基因转入棉花植株，获得的转基因棉花能有效防控棉铃虫的危害。研究发现，若转基因棉花中Bt含量偏低，取食后的棉铃虫可通过激活肠干细胞分裂和分化产生新的肠道细胞，修复损伤肠道，由此导致杀虫效果下降。下列叙述错误的是（ ）
A. 由上述信息可知，Bt毒蛋白引起棉铃虫肠道细胞的死亡属于细胞凋亡
B. 将抑制昆虫细胞分裂和分化的基因同时导入棉花细胞中可提高转基因棉花的杀虫效果
C. 具有抗性的棉铃虫存活的原因可能是其肠道细胞表面受体蛋白的结构发生改变
D. 将转基因棉花和非转基因棉花混种，可以延缓棉铃虫对转基因棉花产生抗性
【答案】A
【解析】
【分析】1、细胞坏死：在种种不利因素影响下，由细胞正常代谢活动受损或中断引起的细胞损伤和死亡，物理性或化学性的损害因子及缺氧与营养不良等导致的细胞坏死。2、细胞的凋亡：由基因决定的细胞自动结束生命的过程。
【详解】A、据题干信息分析可知，苏云金芽孢杆菌产生的Bt毒蛋白，被棉铃虫吞食后活化，再与肠道细胞表面受体结合，形成复合体插入细胞膜中直接导致细胞膜穿孔，细胞内含物流出，直至细胞死亡，因此Bt毒蛋白引起棉铃虫肠道细胞的死亡属于细胞坏死，A错误；
B、将抑制细胞分裂和分化的基因同时导入棉花细胞中，抑制棉铃虫肠干细胞分裂和分化产生新的肠道细胞，可提高转基因棉花的杀虫效果，B正确；
C、据题干信息“Bt毒蛋白需要与肠道细胞表面受体结合才能发挥作用”分析可知，如果棉铃虫肠道细胞表面受体蛋白的结构发生改变，可能会影响Bt毒蛋白与受体的结合，从而降低或消除Bt毒蛋白的杀虫效果。因此，具有抗性的棉铃虫存活的原因可能是其肠道细胞表面受体蛋白的结构发生了改变，C正确；
D、转基因棉花和非转基因棉花混种时，棉铃虫在取食过程中会接触到不同种类的棉花。由于非转基因棉花不含有Bt毒蛋白，因此取食非转基因棉花的棉铃虫不会受到Bt毒蛋白的致死作用。这样，在棉铃虫种群中就会同时存在对Bt毒蛋白敏感和具有抗性的个体。由于敏感个体在非转基因棉花上能够存活并繁殖后代，因此可以延缓棉铃虫对转基因棉花产生抗性的速度，D正确。
故选A。
13. 甲状腺滤泡上皮细胞吸收碘后用于合成甲状腺激素，合成的甲状腺激素与甲状腺球蛋白一起进入滤泡腔内贮存。滤泡腔中甲状腺激素的贮存量很大，可供机体利用50~120天。当甲状腺受到TSH刺激后，通过一系列过程最终使甲状腺激素释放进入血液。甲状腺激素的合成与分泌部分过程示意图如图，下列叙述错误的是（ ）
A. 甲状腺滤泡上皮细胞通过主动运输的方式吸收I-
B. 垂体分泌的TSH进入甲状腺滤泡上皮细胞发挥调节作用
C. 甲状腺激素不属于生物大分子，但释放过程也涉及胞吐
D. 寒冷刺激引起甲状腺激素分泌增多的过程涉及神经一体液调节
【答案】B
【解析】
【分析】甲状腺激素是由甲状腺分泌的具有调节体内的有机物代谢、促进生长和发育、提高神经的兴奋性等作用的激素，其分泌受到“下丘脑—垂体—甲状腺轴”的分级调节。
【详解】A、由图可知甲状腺滤泡上皮细胞吸收I-需要消耗 ATP，属于主动运输，A 正确；
B、垂体分泌的 TSH属于多肽类激素，与膜上受体结合发挥调节作用，不会进入甲状腺滤泡上皮细胞内， B错误；
C、甲状腺激素是含碘的氨基酸衍生物，不属于生物大分子，但由图可知释放过程也涉及胞吐，C正确；
D、寒冷刺激引起下丘脑分泌TRH是神经调节，TRH促进TSH分泌最终引起甲状腺激素分泌增多的过程属于体液调节，全过程是神经一体液调节，D正确。
故选B。
14. 某精原细胞同源染色体中的一条发生倒位，如图甲(图中字母代表染色体片段)。减数分裂过程中，由于染色体倒位，同源染色体联会时会形成倒位环，此时经常伴随同源染色体的互换，如图乙。完成分裂后，若配子中出现染色体片段缺失，染色体上增加某个相同片段，则不能存活，而出现倒位的配子能存活。下列叙述错误的是（ ）
A. 图乙细胞中Ⅱ和Ⅳ发生了互换
B. 图甲中①至④之间的区段发生了倒位
C. 该精原细胞共产生了2种类型的可育雄配子
D. 该精原细胞减数分裂时染色体无片段缺失
【答案】D
【解析】
【分析】染色体数目异常包括：个别染色体数目的增加或减少；以染色体组的形式成倍的增加或减少。染色体结构异常包括：重复、缺失、倒位和易位。
【详解】A、据图乙分析可知，细胞中染色单体Ⅱ和Ⅳ发生了交叉互换，A正确；
B、据图甲分析可知是 bed 发生了倒位，因此是①到④区段发生倒位，B正确；
CD、据题干信息分析可知，配子中出现染色体片段缺失或重复，则不能存活，出现倒位的配子能存活，经过倒位后交叉互换，可能会形成四个配子为：ABCDE(正常)、adcbe(倒位但能存活)、ABcda(缺失了e，不能存活)、ebCDE(缺失了A，不能存活)，因此该精原细胞共产生了2种类型的可育雄配子，C正确，D错误。
故选D。
15. 果蝇的红眼和白眼是一对相对性状，其中红眼是显性性状，由位于X染色体上的B基因控制。选用若干杂合的红眼雌果蝇和白眼雄果蝇作为亲代杂交，每代果蝇再随机交配，统计各代雌、雄果蝇中b基因频率的变化，曲线如图所示。若每代能繁殖出足够数量的个体且雌雄各占一半，下列叙述错误的是（ ）
A. 子一代雌性中b基因频率与子二代雄性个体中b的基因频率相等
B. 子二代雌性中b基因频率为5/8，雄性中b基因的频率为3/5
C. 每代雌性与雄性中B基因频率之和的1/2与下一代雌性个体中B的基因频率相等
D. 此种群持续随机交配下去，b基因频率在雌性和雄性中的差值递减
【答案】B
【解析】
【分析】一个种群中全部个体所含有的全部基因，叫作这个种群的基因库。在一个种群基因库中，某个基因占全部等位基因数的比值，叫作基因频率。
【详解】AB、亲本果蝇基因型为XBXb和XbY，子一代基因型及比例为XBXb：XbXb：XBY：XbY=1：1：1：1，雌性中b基因频率为3/4，子一代随机交配，产生雌配子1/4XB和3/4Xb，产生雄配子1/4XB、1/4Xb、2/4Y，雌雄配子随机结合，子二代基因型及比例为XBXB：XBXb：XbXb：XBY：XbY=1：4：3：2：6，子二代雄性中b基因的频率为3/4，雌性中b基因频率为5/8，A正确，B错误；
C、由于每代雌性个体中的B基因来自上一代的雌性与雄性亲本的B基因，因此每代雌性与雄性中B基因频率之和的1/2与下一代雌性个体中B的基因频率相等，C正确；
D、由图可知，代表雄性中b基因频率的曲线和代表雌性中b基因频率的曲线之间的差值逐渐减少，D正确。
故选B。
二、非选择题：本题共5小题，共55分。
16. 植物的光合作用受色素、酶、光照、CO₂等多种因素的影响。科研人员发现聚苯乙烯(PS)会降低光合作用速率。兴趣小组采用水培实验验证不同浓度的聚苯乙烯(PS)对生菜幼苗光合作用的影响，得到下表数据。表中B、C、D组均含质量分数为1%甲醇(用以溶解PS)；Rubisc为RuBP羧化酶,可催化CO₂形成C₃。
组别
处理
净光合速率
(μmlCO₂·m⁻²·s⁻¹)
总叶绿素
(mg·g⁻¹)
胞间CO₂浓度
(μmlCO₂·ml⁻¹)
Rubisc活性相对值
(U·mg⁻¹)
（1）提取叶绿素时利用了_______________________原理，表中叶绿素含量的测定能否利用纸层析法?_________(填“能”或“否”)。据题干信息Rubisc发挥作用的场所为______________。
（2）据表中数据分析，实验组的胞间CO₂浓度高于对照组的原因最可能是实验组生菜幼苗 。
A. 吸收的光能较多
B. 碳反应强度较弱
C. 吸收的CO₂较多
D. 光反应合成的ATP、NADPH较多
（3）若使实验结果更有说服力还需增设一组，编为E。E组的处理为给生菜幼苗施加___________________________，该组属于_____________(填“对照’或“实验”)组。结合表中数据，分析PS导致生菜幼苗净光合速率下降的主要原因：____________________________。
【答案】（1） ①. 绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中 ②. 否 ③. 叶绿体基质 （2）B
（3） ①. 1%甲醇 ②. 对照 ③. PS破坏叶绿素结构导致生菜净光合速率降低
【解析】
【分析】1、光合作用的过程分为光反应和暗反应两个阶段，光反应的场所为类囊体薄膜，光反应阶段生成氧气、ATP以及NADPH；暗反应的场所为叶绿体基质，包括二氧化碳的固定和三碳化合物的还原两个过程。
2、分析表格：实验的自变量是不同浓度的聚苯乙烯。
3、叶绿体色素的提取和分离实验： ①提取色素原理：色素能溶解在酒精或丙酮等有机溶剂中，所以可用无水酒精等提取色素。 ②分离色素原理：各色素随层析液在滤纸上扩散速度不同，从而分离色素。溶解度大，扩散速度快；溶解度小，扩散速度慢。
【小问1详解】
提取色素原理：绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中，所以可用无水乙醇提取色素。只层析法只
A
对照
19.83
7.94
393.67
0.165
B
0.25%PS
19.63
751
400.00
0.162
C
0.5%PS
16.44
7.31
422.33
0.159
D
1%PS
14.36
7.05
438.67
0.161
能分离色素，不能测定含量，叶绿素含量测定所用的方法是分光光度法。据“Rubisc为RuBP羧化酶，可催化CO₂形成C₃”可知，Rubisc在暗反应发挥作用，暗反应的场所是叶绿体基质。
【小问2详解】
据表中数据分析，实验组的胞间CO2浓度高于对照组，而CO2是参与碳反应中二氧化碳的固定过程，所以原因可能是实验组生菜幼苗碳反应强度较弱，消耗的CO2减少，B正确，ACD错误。 故选 B。
【小问3详解】
本实验主要研究不同浓度的聚苯乙烯(PS) 对生菜幼苗光合作用的影响，而C、D、E实验组均含1%甲醇用以溶解PS，所以设置E组应该用1%甲醇处理，目的是排除甲醇对实验结果的干扰，该组属于对照组。通过实验结果可见PS会影响总叶绿素含量情况，从而使得净光合速率降低，所以可推知PS可能破坏叶绿素结构导致生菜净光合速率降低。
17. 下丘脑特定神经元上的胰岛素受体与胰岛素结合后，导致该神经元的某激酶、钾离子通道相继被激活，最终通过迷走神经作用于肝脏，使肝脏中葡萄糖的生成减少，降低血糖水平。上述过程如图所示，回答下列问题：
（1）图中支配肝脏的迷走神经属于副交感神经。当血糖含量降低时，下丘脑某区域兴奋，通过___________(填“交感神经”或“副交感神经”)促进胰岛A细胞分泌____________，升高血糖水平。另外，该类神经还可以直接支配_____________(填腺体)引起相应激素分泌增加来协同升血糖。
（2）某糖尿病模型小鼠补充足量胰岛素后，仍持续存在高血糖。据图分析，小鼠持续存在高血糖可能原因中，除了胰岛素受体功能障碍外，还有_________________________(答出2点即可)。
（3）据上图分析，若一只正常小鼠下丘脑特定神经元的胰岛素受体出现功能障碍，则短期内该小鼠血液中胰岛素含量会_____________(填“升高”“降低”或“无明显变化”)。近期研究发现，FGF1(成纤维生长因子1)能有效降低胰岛素抵抗小鼠的血糖水平，其作用机理如下图所示。FGF1通过抑制____________________________________以降低血糖水平，且FGF1的降血糖作用_____________(填“是”或“不是”)通过促进胰岛素的作用来实现的。
【答案】（1） ①. 交感神经 ②. 胰高血糖素 ③. 肾上腺
（2）迷走神经受损、钾离子通道异常等
（3） ①. 升高 ②. 通过抑制脂肪细胞内脂肪分解导致脂肪酸减少，进而抑制肝脏内脂肪酸转化为葡萄糖 ③. 不是
【解析】
【分析】血糖平衡的调节存在神经调节和体液调节。血糖偏高时，能直接刺激胰岛B细胞分泌更多胰岛素，胰岛素能促进组织细胞加速摄取、利用、储存葡萄糖，使血糖降低；同时，高血糖也能刺激下丘脑的某区域，通过神经控制促进胰岛B细胞的分泌。血糖偏低时，能直接刺激胰岛A细胞分泌更多胰高血糖素，胰高血糖素能促进肝糖原分解，促进一些非糖物质转化为葡萄糖，使血糖水平升高；同时，低血糖也能刺激下丘脑的另外的区域，通过神经控制促进胰岛A细胞的分泌。
【小问1详解】
胰岛A细胞分泌胰高血糖素能够升高血糖。迷走神经作用于肝脏，使肝脏中葡萄糖的生成减少，降低血糖水平，支配肝脏的迷走神经属于副交感神经，能够降低血糖水平，交感神经促进胰岛A细胞分泌胰高血糖素，升高血糖水平，另外，交感神经还可以直接支配肾上腺引起相应激素分泌增加来协同升血糖。
【小问2详解】
由图可知，下丘脑特定神经元上的胰岛素受体与胰岛素结合后，导致该神经元的某激酶、钾离子通道相继被激活，最终通过迷走神经作用于肝脏，使肝脏中葡萄糖的生成减少，降低血糖水平，某糖尿病模型小鼠补充足量胰岛素后，仍持续存在高血糖，其可能的原因是迷走神经受损、钾离子通道异常，不能抑制肝脏中葡萄糖的产生。
【小问3详解】
若一只正常小鼠下丘脑特定神经元的胰岛素受体出现功能障碍，由于下丘脑特定神经元无法接收胰岛素的
信号，不能通过迷走神经作用于肝脏使肝脏中葡萄糖的生成减少，血糖水平升高，血糖升高会刺激胰岛 B细胞分泌更多胰岛素，所以短期内该小鼠血液中胰岛素含量会升高。据题图分析可知，胰岛素作用于脂肪细胞胰岛素受体后，通过激活PDE3B通路抑制脂肪分解来降低血糖浓度；FGF1作用于脂肪细胞中的FGF1受体后，通过激活PDE4通路抑制脂肪分解来降低血糖浓度。故FGF1(成纤维生长因子1)调节血糖平衡的机理是通过抑制脂肪细胞内脂肪分解导致脂肪酸减少，进而抑制肝脏内脂肪酸转化为葡萄糖，以降低血糖水平，且FGF1的降血糖作用不是通过促进胰岛素的作用来实现的。
18. 围绝经期综合征，常称为更年期综合征，是女性进入绝经前后所引发的一系列体征和心理症状，例如心慌、潮热、焦虑、抑郁、失眠、免疫力下降等，大多根源于卵巢功能减退导致雌激素的减少。目前常采用激素替代疗法改善临床症状，芬吗通是一种新型激素替代药物.主要有效成分为雌二醇，临床应用显示效果佳、安全性好。谷维素属于中枢神经系统调节类药物。适量服用可有效调节内分泌平衡。
（1）人体雌激素的分泌受到_____________________轴的分级调节。
（2）为分析谷维素联合芬吗通治疗围绝经期综合征的疗效，现选择_____________(填“正常人”围绝经期综合征患者”或“正常人和围绝经期综合征患者”)200位作为实验对象，其中对照组每日口服适量芬吗通，实验组每日口服__________________________。治疗前、后分别抽取静脉空腹血检测相关激素含量，详细结果如下表：
分析以上数据得出结论：___________________________。根据激素含量变化趋势，推测所测三种激素中可能属于促性腺激素的有_____________。
（3）其他科学家已通过实验证明，雌激素可以上调色氨酸羟化酶基因表达从而缓解围绝经期的焦虑、抑郁等症状，色氨酸羟化酶是催化色氨酸转化为5-HT的关键酶。与5-HT相关的部分过程如图，判断下列哪些药物可能适用于改善围绝经期综合征的临床症状?____________。
组别
时期
FSH(mU/mL)
E₂(ng/L)
LH(mU/mL)
实验组
治疗前
61.50
18.22
34.19
治疗后
38.52
41.15
19.55
对照组
治疗前
60.68
18.52
33.75
治疗后
46.48
33.55
25.52
①苯乙肼(5-HT水解酶抑制剂)
②帕罗西汀(5-HT转运体抑制剂)
③曲唑酮(5-HT1A受体拮抗剂)
④氯胺酮(5-HTσ1受体激活剂)
⑤普鲁卡因(Na⁺通道抑制剂)
⑥柴胡四味汤(促进雌激素受体基因表达)
（4）为探究雌激素对免疫系统的影响，可通过检测血液B细胞百分率和___________等指标来反映外源雌激素对体液免疫的调节作用。
【答案】（1）下丘脑—垂体—性腺（卵巢）
（2） ①. 围绝经期综合征患者 ②. 等量的分吗通和谷维素 ③. 谷维素联合芬吗通治疗围绝经期综合征的疗效比单独使用芬吗通更好 ④. FSH和LH（FSH或LH）
（3）①②③④⑥ （4）抗体含量(或B细胞的增殖能力等，合理即可)
【解析】
【分析】下丘脑、垂体和甲状腺功能的分级调节系统，也称为下丘脑—垂体—甲状腺轴；人和高等动物体内还有“下丘脑—垂体—肾上腺皮质轴”“下丘脑—垂体—性腺轴”等，人们将下丘脑、垂体和靶腺体之间存在的这种分层调控，称为分级调节。
【小问1详解】
人体雌激素属于性激素，性激素的分泌受到“下丘脑—垂体—性腺轴”的分级调节。
【小问2详解】
根据题意可知，芬吗通是治疗围绝经期综合征的药物，结合实验目的可知，本实验目的为研究谷维素联合芬吗通治疗围绝经期综合征的疗效，则实验对象为围绝经期综合征，自变量为药物使用类型，对照组为已知的药物分吗通，实验组为谷维素与芬吗通联合用药，即等量的分吗通和谷维素；实验结果中，对照组治疗后FSH减少、E2增多，LH减少，说明治疗该病需要FSH下降，E2上升，LH下降，对比对照组，实验组中治疗后FSH下降量更多，E2增多量更多，LH下降量更多，说明谷维素联合芬吗通治疗效果比单独使
用分吗通治疗的效果更好；围绝经期综合征的病因是卵巢功能减退导致雌激素的减少，因性激素的负反馈调节导致性激素对垂体分泌促性腺激素的抑制作用减弱，则患者体内促性腺激素含量偏高，经治疗后，促性腺激素含量应下降，表格中FSH和LH的含量在治疗后均下降，推测这两种激素可能属于促性腺激素。
【小问3详解】
上调色氨酸羟化酶基因表达从而缓解围绝经期的焦虑、抑郁等症状，说明神经元中氨酸羟化酶增多，促进细胞中5-HT的合成释放，当5-HT释放后作用于突触后神经元膜上的5-HTσ1受体后，使离子通道打开，缓解了围绝经期的焦虑、抑郁等症状。综合上诉分析可知，突触间隙中的5-HT增多可改善围绝经期综合征的临床症状，①苯乙肼可抑制5-HT水解，增加5-HT含量，该药物可改善；②帕罗西汀可抑制突触前膜回收5-HT，是突触间隙中5-HT含量增多，该药物可改善；③曲唑酮降低5-HT1A受体活性，对神经冲动促进5-HT分泌过程的抑制作用减弱，导致突触间隙中5-HT的量增多，该药物可改善；④氯胺酮可激活5-HTσ1受体，导致其对5-HT的敏感度更高，5-HT作用于突触后膜后，缓解围绝经期的焦虑、抑郁等症状的效果更好，该药物可改善；⑤普鲁卡因可抑制Na⁺通道，导致突触后膜兴奋受抑制，无法改善机体抑郁等症状；⑥柴胡四味汤促进雌激素受体基因表达后，机体雌激素受体增多，雌激素的调节效应更大，通过上调色氨酸羟化酶基因表达从而缓解围绝经期的焦虑、抑郁等症状，该药物可改善。故选①②③④⑥。
【小问4详解】
根据“通过检测血液B细胞百分率”推测，该题是通过检测与B淋巴细胞相关的免疫调节能力来反映外源雌激素对体液免疫的调节作用，故还可检测B细胞增殖能力、经B细胞增殖分化后形成的浆细胞产生的抗体含量等。
19. 玉米是杂种优势利用的最好的作物之一，雄性不育材料作为一种宝贵的种质资源，对杂种优势的利用具有十分重要的价值。前期研究从野生型玉米M17中筛选得到1株雄性不育突变体mi-ms-3，对其进行遗传分析及基因定位，预期为不育化杂交制种提供新材料。
（1）以突变体mi-ms-3为母本，野生型M17为父本，杂交得到F₁代雄穗与雌穗均表现育性正常，F₁自交获得F₂，F₂群体野生型和突变体单株分别为83株和30株，则该突变表型是__________性状，至少由___________对基因控制。
（2）为探究mi-ms-3雄性不育基因的分子作用机制，研究者对突变体mi-ms-3的基因位点进行PCR扩增后电泳检测，最终确定突变基因为zmm16，该基因编码MADS-bx蛋白，是参与花器官发育的一类功能基因。通过电泳比较野生型和突变体中的zmml6基因发现(图甲)，突变体zmm16基因比野生型_________(填“长”或“短”),导致其zmm16基因的表达量(图乙)_______(填“降低”或“提高”)，这一结果与雄性不育突变体花药未完全退化表型相对应。
（3）研究表明，zmm16蛋白能与基因启动子区域中的特殊作用元件特异性结合，使靶基因在特定的时间和空间以特定的强度表达。突变体的zmm16蛋白不能与启动子区特殊作用元件结合来调控基因的表达，综合图甲、图丙分析，可能是znm16基因发生了_____________(变异类型)。进一步研究发现，zmml6基因启动子序列中存在低温响应元件及大量光响应元件，这说明其表达可能受温度和光照环境因素的影响，在花药发育的特定阶段，通过调节____________来适应一定范围内的光、温等环境变化。
（4）该品系突变体在长日照、高于临界温度t℃时表现为雄性不育；而在短日照、低于临界温度t℃时表型为雄性可育。结合以上材料，请提出培育玉米杂交种并保存突变体mi-ms-3的遗传实验思路。
实验思路：
①在____________日照、____________临界温度t℃,使突变体mi-ms-3与野生型玉米M17杂交，收获___________植株上所接种子即为生产中所用的杂交种；
②在____________临界温度t℃，__________日照、___________，收获种子，即可保存突变体mi-ms-3。
【答案】（1） ①. 隐性 ②. 一
（2） ①. 长 ②. 降低
（3） ①. 基因突变 ②. zmm16 基因表达
（4） ①. 长 ②. 高于 ③. 突变体(mi-ms-3) ④. 低于 ⑤. 短 ⑥. 使突变体(mi-ms-3)自交
【解析】
【分析】基因分离定律实质：在杂合子细胞中，位于一对同源染色体上的等位基因，具有一定的独立性；当细胞进行减数分裂，等位基因会随着同源染色体的分开而分离，分别进入两个配子当中，独立地随配子遗传给后代。
【小问1详解】
突变体 mi-ms-3 为母本，野生型M17为父本，杂交得到F1代雄穗与雌穗均表现育性正常，说明不育性状为隐性，F1自交获得F2，F2群体野生型和突变体单株分别为83株 和30株，表型比接近3：1，说明该隐性突变性状，由1对基因控制，符合孟德尔分离定律。
【小问2详解】
由图甲结果可知，通过电泳比较野生型和突变体中的zmm16基因发现，突变体zmm16基因比野生型长，这可能是由于基因突变导致。由于突变体zmm16基因比野生型长，这可能会影响到其转录形成的mRNA的长度和数量，进而影响到其表达量。图乙显示，突变体中zmm16基因的表达量降低，这一结果与雄性不育突变体花药未完全退化表型相对应。
【小问3详解】
据图丙分析，mi-ms-3 中 Mu13插入到mml6 基因上游，从而zmml6 基因发生了碱基增添而基因突变，zmm16基因启动子序列中存在低温响应元件及大量光响应元件，这说明zmm16基因表达受温度和光照环境因素的影响。
【小问4详解】
据题干信息分析可知，该品系突变体在长日照、高于临界温度t℃时表现为雄性不育；而在短日照、低于临界温度t℃时表型为雄性可育。基于这一特性，可以提出以下培育玉米杂交种并保存突变体mi−ms−3的遗传实验思路：
①在长日照、高于临界温度t℃，使突变体mi-ms-3与野生型玉米M17杂交，收获突变体(mi-ms-3)植株上所结种子即为生产中所用的杂交种；
②在低于临界温度t℃，短日照、使突变体(mi-ms-3)自交，收获种子，即可保存突变体mi-ms-3。
20. 驹形杆菌可合成细菌纤维素(BC)并将其分泌到胞外组装成膜。作为一种性能优异的生物材料，BC膜应用广泛。研究者设计了酪氨酸酶(可催化酪氨酸形成黑色素)的光控表达载体，将其转入驹形杆菌后构建出一株能合成BC膜并可实现光控染色的工程菌株，为新型纺织原料的绿色制造及印染工艺升级提供了新思路。回答下列问题：
（1）构建基因表达载体过程中需要用到的工具酶有_____________________________________。
（2）研究者利用T7噬菌体来源RNA聚合酶(T7RNAP)及蓝光光敏蛋白标签，构建了一种可被蓝光调控的基因表达载体(光控原理见图甲，载体的部分结构见图乙)。构建载体时，选用了通用型启动子PBAD(被工程菌RNA聚合酶识别)和特异型启动子PT7(仅被T7RNAP识别)。为实现蓝光控制染色,启动子①②③依次为______________(填“PT7、PBAD和PBAD”或“PBAD、PT7和PT7”),理由是________________________。
（3）根据预设的图案用蓝光照射已长出的BC菌膜(菌体和BC膜的复合物)并继续培养一段时间，随后将其转至染色池处理，发现只有经蓝光照射的区域被染成黑色，其原因是___________________________________。
（4）有企业希望生产其他颜色图案的BC膜。按照上述基因表达载体的构建模式提出一个简单思路：____________________________________。(答出要点即可)
【答案】（1）限制酶和DNA连接酶
（2） ①. PT7、PBAD 和PBAD ②. 基因2和3正常表达无活性产物，被蓝光激活后再启动基因1表达
（3）该处细胞中T7RNAP激活，酪氨酸酶表达并合成黑色素
（4）将酪氨酸酶替换成催化其他色素合成的酶##将酪氨酸酶替换成不同颜色蛋白
【解析】
【分析】基因工程技术的基本步骤：（1）目的基因的获取。（2）基因表达载体的构建：是基因工程的核心步骤，基因表达载体包括目的基因、启动子、终止子和标记基因等。（3）将目的基因导入受体细胞：根据受体细胞不同，导入的方法也不一样。将目的基因导入植物细胞的方法有农杆菌转化法和花粉管通道法；将目的基因导入动物细胞最有效的方法是显微注射法；将目的基因导入微生物细胞的方法是钙离子处理法。（4）目的基因的检测与鉴定。
【小问1详解】
构建基因表达载体，首先要用一定的限制酶切割载体，使载体出现一个缺口，露出黏性末端。然后用同一种限制酶切断目的基因，使其产生相同的黏性末端。将切下的目的基因的片段插入载体的切口处，首先碱基互补配对结合，两个黏性末端吻合在一起，再加入DNA连接酶，催化两条DNA链之间形成磷酸二酯键，从而将相邻的脱氧核糖核酸连接起来，形成一个重组DNA分子。构建基因表达载体的过程中需要用到的工具酶有限制酶和DNA连接酶；
【小问2详解】
题图分析可知，蓝光照射下，T7RNAP N端-nMag与T7RNAP C端结合，导致无活性的T7RNAP变成有活性的T7RNAP，结合图，蓝光处理后，RNA聚合酶（T7RNAP）识别启动子①使基因1转录获得相应的mRNA，再以其为模板通过翻译过程获得酪氨酸酶，酪氨酸酶从而催化染色液中酪氨酸形成黑色素，可见基因2和3正常表达无活性产物，被蓝光激活后再启动基因1表达，综合上述分析可知，为实现蓝光控制染色，启动子①②及③依次为PT7、PBAD 和PBAD；
【小问3详解】
细胞中T7RNAP激活，酪氨酸酶表达并合成黑色素，故用蓝光照射已长出的BC菌膜并继续培养一段时间，随后将其转至染色池处理，发现只有经蓝光照射的区域被染成黑色；
【小问4详解】
题干信息的设计思路最终BC膜被染成黑色，希望生产其他颜色图案的BC膜，则需要将酪氨酸酶替换成催化其他色素合成的酶(或将酪氨酸酶替换成不同颜色蛋白)。