高三生物开学摸底考（北京专用）-2024-2025学年高中下学期开学摸底考试卷

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生物·全解全析
注意事项：
1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号等填写在答题卡和试卷指定位置上。
2．回答选择题时，选出每小题答案后，用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。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回
一、选择题：本题共 15 小题，每小题 2 分，共 30 分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求。
1．铁元素是组成人体的重要化学元素之一，健康人的铁元素浓度维持在一定范围。以下分析错误的是（
）
A．铁参与构成血红蛋白、肌红蛋白等生物大分子
B．机体可从凋亡的细胞中回收铁离子并再次利用
C．应经常性给发育黄金期的青少年服用补铁药剂
D．铁离子的一些功能可能与体内其他阳离子相似
【答案】C
【分析】铁是血红蛋白、细胞色素及含铁酶类的成分，缺铁会引起缺铁性贫血，铁过量会引起色素性肝硬化，
铁质沉着病。
【详解】A、血红蛋白和肌红蛋白中都有血红素，血红素分子中含有铁，蛋白质、多糖、核酸属于生物大分
子，A 正确；
B、细胞通过出芽的方式形成凋亡小体，可被邻近细胞吞噬消化，故可从凋亡细胞中回收铁离子并再次利用，
B 正确；
C、铁过量会引起色素性肝硬化，铁质沉着病，不能过量服用补铁药剂，C 错误；
D、铁离子的一些功能可能与体内其他阳离子相似，D 正确。
故选 C。
2．如图表示 H+和蔗糖进出植物细胞的方式。据图分析，下列实验处理中，可使蔗糖进入细胞速率加快的是
（
）
1 / 24

A．降低细胞外蔗糖浓度
B．降低细胞质 H+浓度
C．降低 ATP 合成酶活性
D．降低膜上协同转运蛋白数量
【答案】B
【分析】小分子物质跨膜运输的方式包括：自由扩散、协助扩散、主动运输。自由扩散高浓度到低浓度，
不需要载体，不需要能量；协助扩散是从高浓度到低浓度，不需要能量，需要载体；主动运输从高浓度到
低浓度，需要载体，需要能量。大分子或颗粒物质进出细胞的方式是胞吞和胞吐，不需要载体，消耗能量。
【详解】AB、据图可知，H+通过质子泵运出细胞需要消耗 ATP，说明是逆浓度梯度进行的，即 H+分布是
细胞外浓度高于细胞内，而蔗糖的跨膜运输方式是借助 H+浓度势能实现的，故降低细胞质 H+浓度能够加
大势能，从而使蔗糖进入细胞速率加快，而降低细胞外蔗糖浓度不利于蔗糖运输，A 错误，B 正确；
C、降低 ATP 合成酶活性会影响，H+跨膜运输进而影响蔗糖运输，C 错误；
D、蔗糖跨膜运输需要转运蛋白协助，降低膜上协同转运蛋白数量会导致蔗糖运输减慢，D 错误。
故选 B。
3．由于缺乏完善的工艺，自酿酒含有大量甲醇，饮用后易中毒，危及生命，相关代谢如下图所示。下列相
关叙述，不正确的是（
）
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A．甲醇摄入过多可能导致乳酸增多出现酸中毒
B．若患者昏迷，应及时血液透析并接入呼吸机
C．静脉注射乙醇脱氢酶可以解除甲醇中毒症状
D．高浓度酒精作为口服解毒剂可缓解中毒症状
【答案】C
【分析】1、有氧呼吸的第一、二、三阶段的场所依次是细胞质基质、线粒体基质和线粒体内膜。有氧呼吸
第一 阶段是葡萄糖分解成丙酮酸和[H]，合成少量 ATP；第二阶段是丙酮酸和水反应生成二氧化碳和[H]，
合成少量 ATP；第三阶段是氧气和[H]反应生成水，合成大量 ATP。
2、无氧呼吸的场所是细胞质基质，无氧呼吸的第一阶段和有氧呼吸的第一阶段相同。无氧呼吸由于不同生
物体中相关的酶不同，在植物细胞和酵母菌中产生酒精和二氧化碳，在动物细胞和乳酸菌中产生乳酸。
【详解】A、由图可知，甲醇摄入过多，会通过一系列反应抑制线粒体有氧呼吸酶的活性，导致人体进行无
氧呼吸，无氧呼吸的产物是乳酸，从而导致乳酸增多出现酸中毒，A 正确；
B、若患者昏迷，血液中的甲酸无法被代谢掉，且甲酸会抑制线粒体有氧呼吸酶的活性，因此应及时血液透
析并接入呼吸机，B 正确；
C、乙醇脱氢酶会促进甲醇转化为甲醛，甲醛会进一步转化为甲酸，甲酸无法代谢，会抑制线粒体有氧呼吸
酶的活性，因此静脉注射乙醇脱氢酶不能解除甲醇中毒症状，且静脉注射的酶通常无法进入细胞发挥作用，
C 错误；
D、由于乙醇会和甲醇竞争结合乙醇脱氢酶，因此高浓度口服酒精（乙醇），在一定程度上可抑制甲醇转化
为甲醛，可缓解中毒症状，D 正确。
故选 C。
4．下图为淋巴细胞诱导癌细胞凋亡的过程，下列说法错误的是（
）
A．细胞凋亡不利于生物体的生存
B．细胞凋亡是特定基因表达的结果
C．该过程体现了细胞膜的信息交流功能
D．C 蛋白被激活后其空间结构发生改变
【答案】A
【分析】细胞凋亡过程受基因控制，通过凋亡基因的表达，使细胞发生程序性死亡，它是一种主动的细胞
死亡过程，对生物的生长发育起重要作用。
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【详解】A、细胞凋亡是由基因决定的，属于正常的生命现象，对生物体有利，A 错误；
B、细胞凋亡是由基因决定的细胞自动结束生命的过程，是特定基因表达的结果，B 正确；
C、细胞膜受体（F 蛋白受体）识别淋巴细胞，与淋巴细胞的结合，体现了细胞膜的信息交流功能，C 正确；
D、由图可知，未激活的 C 蛋白和激活的 C 蛋白空间结构不同，说明 C 蛋白被激活后其空间结构发生改变，
D 正确。
故选 A。
5．研究人员将大量 14C 标记的亮氨酸加入蛋白质体外合成体系中，发现体系中很快产生放射性亮氨酸-小
RNA 复合物。将该复合物转移到无放射性的蛋白质体外合成体系中，结果如图。相关叙述错误的是（
）
A．放射性亮氨酸-小 RNA 复合物中的小 RNA 是 mRNA
B．放射性亮氨酸从复合物转移到新合成的蛋白质中
C．蛋白质体外合成体系中具有核糖体、氨基酸和 RNA
D．亮氨酸与小 RNA 的结合具有特异性
【答案】A
【分析】基因的表达包括转录和翻译。转录是以 DNA 的一条链为模板，在 RNA 聚合酶的作用利用核糖核
苷酸合成 RNA 的过程，翻译是以 mRNA 模板，核糖体沿着 mRNA 移动而翻译出具有一定氨基酸顺序的多
肽，在此过程中密码子与反密码子碱基互补配对。
【详解】A、翻译时，转运 RNA 用来运输氨基酸，故与亮氨酸结合的小 RNA 应该是 tRNA，A 错误；
B、据题图分析可知，放射性最初出现在亮氨酸-小 RNA 复合物中，然后在新合成的蛋白质中检测到了放射
性。这说明放射性亮氨酸从复合物中转移到了新合成的蛋白质中，B 正确；
C、蛋白质的合成是一个复杂的过程，需要多种成分的参与。其中，核糖体是蛋白质合成的场所，氨基酸是
蛋白质的原料，而 RNA（包括 mRNA、tRNA 和 rRNA 等）则在这个过程中起到了关键的作用。题目中提
到的“蛋白质体外合成体系”应该包含了这些基本成分，C 正确；
D、在蛋白质合成过程中，氨基酸与特定的 tRNA 结合形成氨基酰-tRNA 复合物，然后这个复合物根据 mRNA
上的密码子进行配对并加入到正在合成的蛋白质链中。由于密码子和反密码子的特异性配对关系以及 tRNA
对氨基酸的特异性识别作用，亮氨酸只能与特定的 tRNA 结合并加入到蛋白质中。因此，亮氨酸与小 RNA
的结合具有特异性，D 正确。
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故选 A。
6．粳稻和籼稻是水稻的两个品种，二者杂交所产生的子代会出现部分花粉不育现象。研究显示，该现象与
来自籼稻的 12 号染色体上的一段 DNA 有关。该段 DNA 含有 2 个紧密相邻的基因—基因 D 和基因 J，基因
D 编码的毒蛋白 D 可以杀死花粉，基因 J 编码的蛋白质 J 能解除 D 蛋白的毒性。研究发现，粳-籼杂交稻产
生的花粉中，12 号染色体来源于粳稻的不育，来源于籼稻的则可育（如图所示）。据图分析，下列说法正确
的是（
）
A．粳-籼杂交稻的部分花粉不育现象表明两种水稻之间产生了生殖隔离
B．粳-籼杂交稻自交产生的子代中，基因型为 DDJJ 的个体占 1/4
C．该现象可能是由于基因 D 和基因 J 的表达时期不同，但均在花粉时期发挥作用导致的
D．粳-籼杂交稻中若来自籼稻的 12 号染色体丢失，则其产生的花粉一定可育
【答案】C
【分析】不同物种之间一般是不能相互交配的，即使交配成功，也不能产生可育的后代，这种现象叫做生
殖隔离。隔离是物种形成的必要条件，长期的地理隔离可能会导致生殖隔离进而 产生新物种。
【详解】A、该杂交稻仍有部分花粉可育，表明二者之间没有生殖隔离，A 错误；
B、粳-籼杂交稻自交，12 号染色体来源于粳稻的不育，来源于籼稻的则可育，即粳-籼杂交稻只能产生 DJ
的花粉，但雌配子可以有两种，比例为 1：1，因此基因型为 DDJJ 的个体为 1/2，B 错误；
C、由题图可知粳-籼杂交稻花粉母细胞中含有源自籼稻的 12 号染色体（含 DJ）和源自粳稻的 12 号染色体
（不含 DJ），杂交稻产生的花粉中，12 号染色体源于粳稻（不含 DJ）的不育（说明已经含有了毒蛋白 D，
但没有蛋白质 J），源于籼稻（含 DJ）的则可育（蛋白质 J 能解除 D 蛋白的毒性），由此推测 D 蛋白的表达
发生在 J 蛋白之前，即基因 D 在花粉母细胞时期表达，基因 J 在花粉时期表达。随着同源染色体的分离，
不含基因 J 的花粉无法表达 J 蛋白，此时在花粉母细胞时期表达的 D 蛋白发挥作用，使花粉不育；而含有
基因 J 的花粉此时表达出 J 蛋白，解除 D 蛋白的毒性，使花粉可育，因此基因 D 和基因 J 的作用时期均为
花粉时期，C 正确；
D、若来自籼稻的 12 号染色体丢失前基因 D 已经编码了毒蛋白 D，仍会导致花粉出现不育，D 错误。
故选 C。
7．雄性长颈鹿之间常发生“脖斗”，甩动脖子和头部组成的“流星锤”，击打对手的薄弱部位。科研人员分析
了雌雄长颈鹿头部重量的差异。下列相关说法正确的是（
）
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A．不断发生基因突变导致某一雄性长颈鹿个体头部不断增长
B．取得脖斗优势的雄性个体可能在生殖和生存方面具有优势
C．据图推测雌性个体和雄性个体相似，也通过脖斗相互斗争
D．种群促进头部增大基因的频率在种间协同进化中越来越大
【答案】B
【分析】1、达尔文的自然选择学说：
(1)内容：过度繁殖、生存斗争、遗传变异和适者生存。
(2)意义：科学地解释了生物进化的原因和物种多样性形成的原因。
(3)局限性：①对遗传和变异的本质不能做出科学的解释；②对生物进化的解释局限于个体水平；③强调物
种形成都是自然选择的结果，不能很好地解释物种大爆发等现象。
2、现代生物进化理论的基本观点：①种群是生物进化的基本单位，②生物进化的实质在于种群基因频率的
改变。③突变和基因重组、自然选择及隔离是物种形成过程的三个基本环节，通过它们的综合作用，种群
产生分化，最终导致新物种的形成。③其中突变和基因重组产生生物进化的原材料，自然选择使种群的基
因频率发生定向的改变并决定生物进化的方向，隔离是新物种形成的必要条件。
【详解】A、基因突变具有不定向性，雄性长颈鹿个体头部不一定不断增长，A 错误；
B、雄性头颈部的重量随着年龄始终在增长，说明强壮的头颈在雄性中肯定具有某种优势，头颈强壮的雄性
可能更容易在争夺配偶时获胜，B 正确；
C、结合题干信息分析，“脖斗”发生在雄性长颈鹿之间，C 错误；
D、协同进化是指不同物种之间，生物与无机环境之间，在相互影响中不断进化和发展，因此长颈鹿之间不
存在协同进化，D 错误。
故选 B。
8．下图为电子显微镜拍摄的小脑局部神经组织图像，①~④为相关结构。下列叙述不正确的是（
）
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A．②是神经元的胞体膜或树突膜
B．③是神经递质释放前的储存场所
C．①可以为突触小泡释放神经递质提供能量
D．④处突触小泡与突触前膜融合释放神经递质
【答案】A
【分析】由图可知，①是线粒体，②是突触前膜，③是突触小泡，④是突触小泡与突触前膜融合释放神经
递质。
【详解】A、②是突触前膜，是神经元的轴突膜，A 错误；
B、③是突触小泡，神经递质释放前的储存场所，B 正确；
C、①是线粒体，为突触小泡释放神经递质（胞吐）提供能量，C 正确；
D、④处发生突触小泡与突触前膜融合释放神经递质，D 正确。
故选 A。
9．某些类型的人乳头瘤病毒（HPV）具强致癌性，对此我国批准上市了二价疫苗（针对 HPV16、18 型）
和四价疫苗（针对 HPV6、11、16、18 型）。科研人员对分别接种两种疫苗的若干名患者进行追踪检测，下
列相关叙述正确的是（
）
第 12 年抗体阳性率 血浆中抗体滴度
疫苗类型
HPV16
HPV18
HPV16
HPV18
第 3 年 第 6 年 第 3 年 第 6 年
二价疫苗 100%
四价疫苗 96%
100%
85%
22970
6141
16242
3337
4942
400
4138
316
注：“滴度”越大，反映血浆中抗体浓度越高。
A．接种疫苗后，特定 HPV 入侵时，细胞毒性 T 细胞迅速分裂、分化
B．四价疫苗可抵御更多类型的 HPV，可比二价疫苗提供更持久的保护
C．随时间延长，不同种类 HPV 抗原刺激下产生的相应抗体浓度均下降
D．两种疫苗均能诱导人体产生靶向 HPV16、HPV18 的抗体，效果相同
【答案】C
【分析】疫苗通常用灭活或减毒的病原体制成，是一类接种后能激发人体免疫反应来抵抗某些传染病的生
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物制品，属于抗原。在抗原的刺激下，机体可产生特异性免疫，从而达到预防疾病的目的。
【详解】A、接种疫苗后，特定 HPV 入侵时，记忆 B 细胞迅速增殖分化，A 错误；
B、四价疫苗（针对 HPV6、11、16、18 型）可抵御更多类型的 HPV，但不能比二价疫苗提供更持久的保护，
B 错误；
C、抗体具有一定时效性，随时间延长，不同种类 HPV 抗原刺激下产生的相应抗体浓度均下降，C 正确；
D、据表可知，两种疫苗均能诱导人体产生靶向 HPV16、HPV18 的抗体，但随着年限增加，两者的抗体滴
度不同，说明效果不同，D 错误。
故选 C。
10．光敏色素有两种形式：红光吸收型（Pr）和远红光吸收型（Pfr），当植物受到红光的照射时，Pr 会转化
为 Pfr：而当植物接受远红光的照射时，Pfr 则会还原为 Pr。如图是阳生植物和阴生植物在不同遮阴程度下
的茎伸长生长速率，相关叙述正确的是（
）
注：Pfr/（Pfr+Pr）表示遮阴程度，比值越大，遮阴程度越小
A．遮阴程度越高，远红光相对红光占比越少
B．阳生植物随着遮阴程度的增加，光合作用减弱，Pr 占比增加，茎伸长生长速率增加
C．该过程中光只作为信号影响阴生与阳生植物的生长
D．阴生植物茎的伸长生长与遮阴程度没有相关性，光敏色素不起作用
【答案】A
【分析】分析题图可知，随着 Pfr/（Pfr+Pr）比例升高，即随着遮阴程度变小，阳生植物的茎伸长速率逐渐
降低，而阴生植物的茎伸长速率没有明显变化。
【详解】A、Pfr/（Pfr+Pr）表示遮阴程度，比值越大，遮阴程度越小，说明遮阴条件下有更多的红光，使得
Pfr 在总光敏色素中比值减少，因此遮阴程度越高，Pfr/（Pfr+Pr）比值越小，远红光相对红光占比越少，A
正确；
B、据图分析，Pfr/（Pfr+Pr）表示遮阴程度，该比值越大，表示遮阴程度越小，因此阳生植物随着遮阴程度
的增加，光合作用增强，茎的伸长生长速率增大，B 错误；
C、根据图示和题意可知，该过程中光既作为信号影响阴生与阳生植物的生长，也可以为植物提供光能影响
光合作用，C 错误；
D、阴生植物茎的伸长生长与遮阴程度没有相关性，但不能判断光敏色素不起作用，D 错误。
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故选 A。
11．在岛屿中，大部分植物种子依赖食果鸟类在不同地点扩散，这种食、果互作关系对维持生物多样性和
森林群落的更新起着至关重要的作用。科研人员研究了浙江千岛湖地区不同岛屿中鸟类和植物的种类情况，
得到如下结果。
下列相关说法错误的是（
）
A．食、果互作关系对鸟类有利，对植物不利
B．应在千岛湖各岛屿上随机设置样方进行调查
C．岛屿的面积大小与物种数呈显著的正相关
D．岛屿与大陆的距离对物种数没有显著影响
【答案】A
【分析】生态位是指一个物种在群落中的地位或作用，包括所处的空间位置，占用资源的情况，以及与其
他物种的关系等。
【详解】A、由题干“大部分植物种子依赖食果鸟类在不同地点扩散”可知，食、果互作关系有利于扩大被取
食植物的生态位， A 错误；
B、无论是调查种群密度还是物种丰富度，均要遵循随机设置样方的原则，B 正确；
C、由图可知，随着岛屿面积增大，物种数呈显著正相关地跟着增大，C 正确；
D、纵坐标表示物种数，圆圈大小表示岛屿与大陆的距离，图中没有显示出越大的圆圈越靠上，故二者没有
明显关系，D 正确。
故选 A。
12．我国珠江三角洲某地桑基鱼塘的能量流动简图如下。据图判断以下说法正确的是（
）
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A．输入该生态系统的总能量 846795MW/hm2，是植物实际光合量之和
B．第一、二营养级间能量传递效率是蚕和鱼同化量与植物净光合量之比
C．生产中用蚕粪喂鱼和塘泥肥田能够实现物质和能量的循环利用
D．该生产模式把单个生产系统优化组合，大大提高了系统生产力
【答案】D
【分析】桑基鱼塘属于生态农业，生态农业系统中能够实现物质的循环利用和能量的多级利用，生态农业
可以最大限度的使能量持续高效地流向对人类最有益的部分。
【详解】A、输入该生态系统的总能量除了植物实际光合量之和，还有人工输入的能量，总能量大于
846795MJ/hm2，A 错误；
B、第一、二营养级间能量传递效率是蚕和鱼同化量与植物总光合量之比，B 错误；
C、生产中用蚕粪喂鱼和塘泥肥田能够实现物质循环利用和能量的多级利用，C 错误；
D、该生态系统把很多单个生产系统通过优化组合，有机地整合在一起，成为一个新的高效系统，大大提高
了系统生产力，体现了生态工程的整体原理，D 正确。
故选 D。
13．两位同学食用冰激凌后出现腹泻症状，为此他们检验冰激凌中大肠杆菌数量是否超标。他们的实验流
程和结果如下图。下列叙述不合理的是（
）
A．①应采用涂布平板法
B．实验方案应增设仅接种无菌水的组别
C．①应接种至少 3 个平板
D．仅以深紫色菌落数估测会导致结果偏高
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【答案】D
【分析】1、微生物常见的接种的方法：平板划线法和稀释涂布平板法，稀释涂布平板法可用于微生物的计
数。2、稀释涂布平板法统计菌落数目的原理：①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；②通过统计平板上的菌落数来推测样品中大约含有的活菌数。
【详解】A、图中①是稀释涂布平板法，A 正确；
B、为排除无菌水的干扰，应增设仅接种无菌水的组别作为空白对照，B 正确；
C、每个稀释梯度应设置 3 个平行实验，减小误差，C 正确；
D、稀释涂布平板法，可能两个单菌落长到一起，所以仅以深紫色菌落数估测会导致结果偏低，D 错误。
故选 D。
14．我国科学家开发了一种利用自体肝细胞治疗遗传性肝病的新技术（如图）。用基因编辑技术对体外培养
的患者肝细胞进行基因修复后，将细胞移植给人酪氨酸血症模型小鼠，小鼠肝功能得到有效改善。相关叙
述错误的是（
）
A．用胶原蛋白酶或胰蛋白酶处理可分散肝组织细胞
B．基因编辑工具使肝细胞内致病基因修复为正常基因
C．此过程利用显微注射技术将正常基因导入肝细胞
D．使用免疫缺陷小鼠可避免异种移植引发的免疫排斥
【答案】C
【分析】在进行细胞培养时，首先要对新鲜取材的动物组织进行处理，或用机械的方法，或用胰蛋白酶、
胶原蛋白酶等处理一段时间，将组织分散成单个细胞。然后，用培养液将细胞制成细胞悬液，再将细胞悬
液放 入培养瓶或培养皿内，置于适宜环境中培养。
【详解】A、动物细胞培养过程中，用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理部分组织使细胞分散获得单个细胞，A 正
确；
B、分析图可知，将携带正常基因的重组腺病毒并利用 CRISPR/Cas9 基因编辑工具，可以使肝细胞内致病基
因修复为正常基因，B 正确；
C、分析图可知，该过程是利用载体——重组腺病毒将正常基因导入肝细胞，并不是利用显微注射技术将正
常基因导入肝细胞，C 错误；
D、免疫缺陷小鼠免疫功能受损，所以使用免疫缺陷小鼠可避免异种移植引发的免疫排斥，D 正确。
故选 C。
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15．下列有关生物实验试剂以及现象的描述，正确的是（
A．二苯胺试剂鉴定 DNA 结果呈紫色
B．苏丹Ⅲ染液可将蛋白质染成橘黄色
C．甲紫染色可观察根尖细胞染色体的状态
D．用黑藻观察细胞质流动需对叶绿体染色
【答案】C
）
【分析】DNA 在不同浓度的 NaCl 溶液中溶解度不同，它能溶于 2 ml/L 的 NaCl 溶液。在一定温度下，DNA
遇二苯胺试剂会呈现蓝色，因此二苯胺试剂可以作为鉴定 DNA 的试剂。
【详解】A、二苯胺试剂鉴定 DNA 结果呈蓝色，A 错误；
B、苏丹Ⅲ染液可将脂肪染成橘黄色，B 错误；
C、染色体容易被碱性染料甲紫溶液着色，因此，甲紫染色可观察根尖细胞染色体的状态，C 正确；
D、黑藻叶片薄而小，细胞有叶绿体，因此不需要染色就可观察细胞质流动，D 错误。
故选 C。
二、非选择题（共 6 题，共 70 分）。
16．大气氮沉降是指大气中的含氮化合物通过降水和降尘被输入到土壤或水体中，对植物生产力和生态系
统碳循环等造成不良影响。为在植物多样性降低和大气氮沉降背景下，对草地生态系统进行科学管理，科
研人员进行了相关研究。
(1)碳循环是指碳元素不断在
之间反复循环的过程。碳循环失衡会导致温室效应加剧，全球变暖，
南极冰盖融化等，同时还会加速土壤中
对有机碳的分解，释放温室气体，进一步加剧温室效应，此
调节机制为
反馈调节。
(2)土壤有机碳库是全球陆地表层系统中最大的碳库，其微小变动会对碳平衡产生巨大影响。研究者通过模
拟实验对某草地生态系统开展相关研究。
①据图 1 分析，该实验的目的是探究低植物多样性条件下，
。
12 / 24

②地下植物碳库是土壤有机碳库的主要来源。研究者进一步对植被地下生物量进行测定结果如图 2。适度放
牧可以缓解氮添加导致的土壤有机碳含量降低的可能原因是
。
(3)科研人员对高植物多样性群落也进行了相关研究，结果如图 3。结合图 1、图 3 进行分析，提出保护土壤
有机碳库的两条措施。
【答案】(1)
非生物（无机）环境和生物群落
微生物/分解者
正
(2) 氮添加和适度放牧对草地生态系统土壤有机碳含量的影响
草食动物的啃食使植物增加对地下
部分光合产物的投入，地下生物量增加；草食动物的粪便及啃食的植物碎屑使土壤有机碳含量增加
(3)保护并提高植物（物种）多样性；采取措施减少大气氮沉降（减少化石燃料燃烧）；适度放牧
【分析】物质循环（生物地球化学循环）概念：组成生物体的 C 、H、O、N 、P 、S 等元素，都在不断
地进行着从非生物环境到生物群落、又从生物群落到非生物环境的循环过程。
【详解】（1）碳循环存在形式：C 元素在生物体内主要以含碳有机物的形式存在，在无机环境中主要以 CO2 、
碳酸盐和碳单质的形式存在，循环形式：碳在无机环境和生物群落之间的循环以 CO2 的形式进行；在生物
群落内部以有机物的形式传递；温室效应加剧导致全球变暖会加速土壤中微生物对有机碳的分解，释放温
室气体，进一步加剧温室效应，符合正反馈调节。
（2）据图 1 分析可知，自变量为氮添加和适度放牧，因变量为土壤有机碳含量，因此该实验目的是探究低
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植物多样性条件下，氮添加和适度放牧对草地生态系统土壤有机碳含量的影响；分析图 2 可知适度放牧可
以缓解氮添加导致的土壤有机碳含量降低的可能原因是草食动物的啃食使植物增加对地下部分光合产物的
投入，地下生物量增加；草食动物的粪便及啃食的植物碎屑使土壤有机碳含量增加。
（3）结合图 1 低多样性、图 3 高多样性进行分析，提出保护土壤有机碳库的措施保护并提高植物（物种）
多样性；采取措施减少大气氮沉降（减少化石燃料燃烧）；适度放牧。
17．植物的光呼吸是在光下消耗氧气并释放 CO2 的过程，会导致光合作用减弱、作物减产研究人员为获得
光诱导型高产水稻，在其叶绿体内构建一条光呼吸支路（GMA 途径）。
(1)图 1 所示光呼吸过程中，O 与 CO 竞争结合
，抑制了光合作用中的
阶段。同时乙醇酸从叶
2
2
绿体进入过氧化物酶体在 G 酶的参与下进行代谢，造成碳流失进而导致水稻减产。
(2)研究人员将外源 G 酶、A 酶和 M 酶的基因导入水稻细胞，使其在光诱导下表达，并在叶绿体中发挥作用。
检测发现，转基因水稻的净光合速率、植株干重等方面均高于对照组。可利用图 2 所示模型解释其原因，
但图中存在两处错误，请圈出并改正
。
(3)研究人员测定了转基因水稻叶片中外源 G 酶基因的表达量，以及 G 酶总表达量随时间的变化情况（图 3）。
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①外源 G 酶基因表达量与 PFD（代表光合有效光辐射强度）大致呈正相关，仅在 14 时明显下降，由此推测
外源 G 酶基因表达除光强外，还可能受 等因素的影响。
②据图 3 可知，12~14 时 ，推测此时段转基因水稻光呼吸增强。
(4)茎中光合产物的堆积会降低水稻结实率而减产，而本研究中 GMA 途径的改造并未降低水稻的结实率。
结合上述研究将以下说法排序成合理解释：尽管 GMA 途径促进叶片产生较多光合产物→_____水稻茎中有
机物不至于过度堆积而保证结实率。
A．光呼吸增强使得光合产物未爆发式增加
B．光合产物可以及时运输到籽粒
C．G 酶表达量的动态变化，使中午进入 GMA 途径的乙醇酸未显著增加
【答案】(1)
(2)“A 酶”改为“G 酶”/“A 酶”改为“G 酶、M 酶、A 酶”；GMA 途径使得 CO2/O2↑
(3) 气孔导度/CO2 浓度/温度 内源 G 酶表达量显著升高
(4)C→A→B
R 酶
暗反应/CO2 的固定
【分析】光合作用的过程十分复杂，它包括一系列化学反应。根据是否需要光能，这些化学反应可以概括
地分为光反应和暗反应（碳反应）两个阶段。光合作用第一个阶段的化学反应，必须有光才能进行，这个
阶段叫作光反应阶段。光反应阶段是在类囊体的薄膜上进行的。光合作用第二个阶段中的化学反应，有没
有光都能进行，这个阶段叫作暗反应阶段。暗反应阶段的化学反应是在叶绿体的基质中进行的。
【详解】（1）据图分析，CO2 与 R 酶结合后进行光合作用的暗反应阶段，同时 O2 也能够和 R 酶结合生成
2-PG，所以光呼吸过程中，O2 与 CO2 竞争结合 R 酶，从而抑制了光合作用中暗反应的进行。
（2）将外源 G 酶、A 酶和 M 酶的基因导入水稻细胞获得转基因水稻，转基因水稻的净光合速率、植株干
重等方面均高于对照组。由此说明，R 酶与 CO2 的亲和力更高，从而更有利于进行暗反应。而图 2 只有 A
酶一种，要想提高细胞内的 CO2 浓度，则必须要有 G 酶，通过 G 酶可以将乙醇酸转变为乙醛酸，后者需要
M 酶的催化生成苹果酸，苹果酸进一步转化为丙酮酸，丙酮酸产生 CO2 用于暗反应。如果只有 A 酶一种，
只能清除体内 H2O2，并不能增加 CO2 浓度。也就是说需要将 A 酶改为“G 酶、M 酶、A 酶”，如果 GMA
途径发挥作用，那么细胞内的CO2浓度升高，所以细胞内的CO2/O2↑而不是CO2/O2低，所以需要将CO2/O2
低改为 CO2/O2↑。
（3）外源 G 酶基因表达除光强外，还可能与气孔导度、CO2 浓度、温度等因素有关。据图 3 可知，12
~14 时，总 G 酶和外源 G 酶的表达量差值最大，说明内源 G 酶表达量显著升高，推测此时段转基因水稻光
呼吸增强。
（4）本研究中 GMA 途径的改造并未降低水稻的结实率，合理解释为：尽管 GMA 途径促进叶片产生较多
光合产物→外源 G 酶基因表达除光强外，还可能受气孔导度/CO2 浓度/温度等因素的影响，使中午进入 GMA
途径的乙醇酸未显著增加→光呼吸增强使得光合产物未爆发式增加→光合产物可以及时运输到籽粒→水稻
茎中有机物不至于过度堆积而保证结实率。故是 C→A→B。
18．临床上常用具有放射性的 131I 治疗甲状腺癌，ATC 是恶性程度高的甲状腺癌亚型。辣椒素（CAP）是
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辣椒的活性成分，其可用于治疗多种肿瘤。
表 1
131I+CA
处理 对照
131I
CAP
P
结
果
(1)吸入体内的碘离子（I-）可通过甲状腺滤泡上皮细胞（图 1）的钠-碘共转运体（NIS）以
膜，并在甲状腺细胞内 ，破坏甲状腺癌细胞的 DNA，但对甲状腺外的细胞几乎无伤害，安全有效。
(2)研究人员用 CAP、131I 处理 ATC 肿瘤组织，一段时间后，经结晶紫染色观察细胞存活率（表 1，颜色越
深，表示细胞越多）。结果表明，单独使用 131I ，推测 CAP 与 I-转运有关。
(3)NaClO4 是一种 NIS 功能拮抗剂。进一步处理 ATC 细胞，一段时间后检测细胞中的 I 积累量，结果如图 2。
结果显示， ，表明 CAP 可增强 NIS 功能，经分子检测发现，NIS 基因表达量增加。据图推断，
的方式跨
提升 ATC 细胞的碘摄取能力（选填下列选项前字母）。
A．促甲状腺激素 TSH 和 CAP 可独立发挥作用
B．TSH 须通过 CAP 发挥作用
C． CAP 须通过 TSH 发挥作用
(4)ATC 细胞通道蛋白 T 的表达量普遍高于正常细胞。Ca2+是细胞内重要的第二信使，加入 BAPTA（一种
Ca2+螯合剂）后，CAP 的治疗效果消失。研究人员推测，CAP 可通过激活 T 蛋白提升细胞内 Ca2+浓度，对
ATC 产生一定疗效。请从 a~f 中选择恰当的实验材料或试剂，填入表 2 以完善实验方案，验证此推测。
组别 加入适量 加入等量
适宜条件下培养
甲
乙
丙
____
同上
同上
溶剂
CAP
____
一段时间后检测细胞内的游离 Ca2+浓度。
a. CAPb. CPZ（T 蛋白特异性阻断剂）c. CAP+CPZ d. CPZ+BAPTAe. ATC 细胞 f. 正常甲状腺细胞
①、②处应依次填入
（选填选项前字母）。预期三组检测结果由高到低依次为
。
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(5)综合题目信息和所学知识，用箭头、文字等，描述 CAP 诱导、131I 治疗 ATC 的机制
。
【答案】(1)
(2)对 ATC 治疗几乎无作用
(3) 未使用 NaClO4 时，CAP 处理组比未处理组的细胞 I 积累量显著高；在 CAP 处理条件下，与未使
用 NaClO4 组相比，添加组的细胞 I 积累量均低；使用 NaClO4 时，CAP 处理组比未处理组的细胞 I 积累量
基本一致
(4) e、c
主动运输
富集
A
乙、丙、甲
(5)激活 T 蛋白→Ca2+内流→促进 NIS 基因表达→以主动运输的方式吸收并在 ATC 细胞内富集 131I
【分析】1、甲状腺是人体内重要的内分泌腺，主要功能是合成和分泌甲状腺激素，调节人体的新陈代谢、
生长发育和其他生理功能。而碘离子，作为甲状腺激素合成所必需的微量元素，对甲状腺的正常功能起着
至关重要的作用。2、结合题意可知 CAP→激活 T 蛋白→Ca2+内流→促进 NIS 基因表达→以主动运输的方
式吸收并在 ATC 细胞内富集 131I→破坏癌细胞的 DNA→癌细胞死亡。
【详解】（1）分析图 1 可知钠离子出细胞膜的需要消耗 ATP 可知跨膜运输方式为主动运输，因此钠离子进
入细胞为顺浓度梯度以协助扩散的方式进入细胞，同时给碘离子进入细胞提供势能，碘离子（I-）可通过甲
状腺滤泡上皮细胞（图 1）的钠-碘共转运体（NIS）以主动运输的方式跨膜的，分析题意碘离子破坏甲状腺
癌细胞的 DNA，但对甲状腺外的细胞几乎无伤害，安全有效，可推测碘离子在甲状腺细胞内富集。
（2）分析表格可知，对照组与 131I 处理组染色结果类似，表明细胞存活率接近，因此单独使用 131I 对 ATC
治疗几乎无作用，推测 CAP 与 I-转运有关。
（3）NaClO4 进一步处理 ATC 细胞，一段时间后检测细胞中的 I 积累量，结果如图 2，根据柱形图分析未
使用 NaClO4 时，CAP 处理组比未处理组的细胞 I 积累量显著高；在 CAP 处理条件下，与未使用 NaClO4
组相比，添加组的细胞 I 积累量均低；使用 NaClO4 时，CAP 处理组比未处理组的细胞 I 积累量基本一致。
表明 CAP 可增强 NIS 功能，经分子检测发现，NIS 基因表达量增加。单独使用 TSH 组和单独使用 CAP 组
与对照组相比，均能提高 I 浓度相对值，因此促甲状腺激素 TSH 和 CAP 可独立发挥作用提升 ATC 细胞的
碘摄取能力。
（4）本实验要证明 CAP 可通过激活 T 蛋白提升细胞内 Ca2+浓度，对 ATC 产生一定疗效，因此需设立空白
对照组，CAP 处理组，以及 CAP+T 蛋白特异性阻断剂组，因此①、②处应依次填入 eATC 细胞、cCAP
+CPZ ，预期三组检测结果由高到低依次为乙（使用 CAP 可激活 T 蛋白）、丙（CAP+T 蛋白特异性阻断剂
减弱 CAP 作用）、甲。
（5）结合题意可知 CAP→激活 T 蛋白→Ca2+内流→促进 NIS 基因表达→以主动运输的方式吸收并在 ATC
细胞内富集 131I→破坏癌细胞的 DNA→癌细胞死亡。
19．学习以下材料，完成（1）~（5）题。
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细胞周期阻滞，细胞是否会走向衰老
细胞的生命历程都要经过生长、增殖、衰老和死亡几个阶段。衰老死亡的细胞被机体的免疫系统清除，同
时新生的细胞也不断从相应的组织器官生成，以弥补衰老死亡的细胞。细胞周期阻滞是细胞衰老最基本和
最显著的特征，因此一些科学家将细胞衰老定义为 DNA 损伤和其他应激引起的不可逆的细胞周期阻滞。然
而， 这一定义并不完善，例如，在年轻的有机体中，神经元和心肌细胞虽然处在不可逆的停滞状态，但它
们并不衰老，经有丝分裂产生的子细胞可以是年轻的，也可以是衰老的。
科学家假设：细胞周期阻滞而不抑制细胞的生长将会导致细胞衰老，即抑制细胞生长可以阻止细胞衰老。
为验证该假设，科研人员利用动物血清（含有生长因子）和 HT-p21 细胞系（细胞合成的 p21 蛋白具有细胞
周期阻滞的作用）进行了如下实验。
将 HT-p 21 细胞分为四组，实验处理分别为：（A）10%血清（serum），（B）10%血清+IPTG（可诱导 p 21
蛋白合成），（C）无血清+IPTG，（D）无血清（血清饥饿）。培养一段时间后，实验结果如图 1。
结果表明，在有无血清的情况下，IPTG 均可通过诱导 p21 蛋白合成，导致细胞周期阻滞。
利用显微镜观察四组细胞形态时发现，B 组的细胞肥大而扁平（细胞肥大是细胞衰老的标志），有明显的核
仁，而其余三组细胞形态正常。将 B 组细胞放入不含 IPTG，添加 10%血清的培养基中继续培养，结果大多
数细胞保持衰老状态；然而在去除 IPTG 后，C 组细胞能够恢复正常表型。由此得出结论：在 IPTG 存在下，
血清中生长因子是引起细胞衰老的必要条件。
后续研究发现，D 组的 HT-p21 细胞和人体正常细胞如成纤维细胞，经血清饥饿处理后都会处于静止状态（细
胞不生长也不分裂），这与细胞周期蛋白 D1 水平低、TOR（生长因子可通过激活 TOR 通路促进细胞生长）活
性低等有关。在培养基中添加血清和低浓度阿霉素（DOX，一种抗肿瘤抗生素，可抑制 RNA 和 DNA 的合
成） 后，细胞中 TOR 活性升高，开始走向衰老。
总之，当 TOR 通路被激活，p21 蛋白阻断细胞周期时，细胞就会发生衰老。（见图 2）
细胞衰老和个体衰老都是生物体的正常生命现象。TOR 通路失活可能会延长生物体的寿命。事实上，胰岛
素/TOR 通路失活增加了从酵母到小鼠不同物种的寿命。TOR 通路与许多年龄相关疾病有关，如动脉粥样硬
化、高血压、心脏肥大、骨质疏松症、Ⅱ型糖尿病、肥胖、阿尔茨海默氏症和帕金森氏症、听力损失、良
性和恶性肿瘤等。因此，药物抑制这一通路可以延缓甚至预防这些疾病。
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(1)细胞衰老死亡与
的动态平衡是维持机体正常生命活动的基础。与正常细胞相比，衰老细胞的
形态结构发生了变化，这些变化包括本文提到的
(2)往动物细胞培养基中添加动物血清的目的是
中进行培养。
及教材中的
（各写出两点）。
培养箱
。动物细胞还需要放入
(3)有人认为细胞衰老就是细胞生长停滞。你是否支持这一观点，请说明理由
(4)请结合文中科学家的研究结果，修改“细胞衰老”的定义
(5)结合所学知识和文中的信息，解释“TOR 通路失活可导致生物体寿命延长”的原因
【答案】(1) 细胞生长增殖（新生细胞生长） 细胞肥大而扁平，有明显的核仁
大、染色质收缩，染色加深、细胞膜通透性改变
(2) 提供一个类似生物体内的环境，动物血清中含有一些动物激素和多种生长因子，可以促进细胞的生
长和分裂 CO2 恒温
。
。
。
细胞核体积增
(3)不支持，因为抑制细胞生长（处于静止状态）可以阻止细胞衰老。细胞衰老需要生长刺激， 当 TOR 通
路被激活， p21 阻断细胞周期时， 细胞才会发生衰老。
(4)细胞衰老定义为在不影响细胞生长或存在生长刺激的条件下， DNA 损伤和其它应激引起的细胞周期停
滞。
(5)个体衰老的过程是组成个体的细胞普遍衰老的过程。抑制 TOR 通路的活性， 既可阻止或延缓细胞衰老，
还可以延缓甚至预防许多与年龄相关的疾病，从而导致生物个体的寿命延长。
【分析】衰老细胞的特征：（1）细胞内水分减少，细胞萎缩，体积变小，但细胞核体积增大，染色质固缩，
染色加深；（2）细胞膜通透性功能改变，物质运输功能降低；（3）细胞色素随着细胞衰老逐渐累积；（4）
有些酶的活性降低；（5）呼吸速度减慢，新陈代谢减慢。
【详解】（1）细胞衰老死亡与细胞生长增殖的动态平衡过程保证了机体正常的结构，因而是维持机体正常
生命活动的基础。与正常细胞相比，衰老细胞的形态结构发生了变化，这些变化包括本文提到的细胞肥大
而扁平，有明显的核仁及教材中的细胞核体积增大、染色质收缩，染色加深、细胞膜通透性改变等衰老细
胞的特征。
（2）由于对动物细胞培养过程所需要的营养物质尚未研究清楚，因此在进行细胞培养时，通常往动物细胞
培养基中添加动物血清用于提供一个类似生物体内的环境，通式动物血清中含有一些动物激素和多种生长
因子，也可以促进细胞的生长和分裂。动物细胞还需要放入 CO2 恒温培养箱中进行培养，用以提供细胞生
长所需要的气体环境。
（3）细胞衰老并不意味着细胞生长停滞，因为抑制细胞生长（处于静止状态）可以阻止细胞衰老。细胞衰
老需要生长刺激， 当 TOR 通路被激活， p21 阻断细胞周期时， 细胞才会发生衰老。
（4）科学家假设，细胞周期阻滞而不抑制细胞的生长将会导致细胞衰老，并对该假设进行了验证，因而可
推知，细胞衰老可描述为在不影响细胞生长或存在生长刺激的条件下，DNA 损伤和其它应激引起的细胞周
期停滞。
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（5）题中信息显示，个体衰老的过程是组成个体的细胞普遍衰老的过程。抑制 TOR 通路的活性， 既可阻
止或延缓细胞衰老，还可以延缓甚至预防许多与年龄相关的疾病，从而导致生物个体的寿命延长，因此，
可知，TOR 通路失活可导致生物体寿命延长。
20．大肠杆菌能进入实体瘤核心并保持较强活性，科研人员期望利用大肠杆菌构建一种基因表达可控的工
程菌，期望用于人体特定部位实体瘤的免疫治疗。
(1)科研人员利用温度敏感型转录调控蛋白构建温控表达的质粒系统，如下图。
①利用来自λ噬菌体的温度敏感型转录抑制因子 Tcl42 作为“开关”构建温控抑制元件，在
（选填“λ噬菌
体”、“大肠杆菌”或“人”）中具强活性的启动子 pLac 可以使 Tcl42 持续性表达，抑制启动子 pRL；当控温至
42℃时才开启特定基因的表达。
②Tcl42 开关仅在加热时瞬时激活特定基因，而免疫疗法需要数周才能见效，所以设计了“基因电路”——一
次短暂的温度激活后可维持长期的基因表达。其核心基因包括重组酶 Bxb1 基因、分泌型αPD-L1 蛋白基因
（该蛋白可用免疫治疗）等。
请选择相关选项完善该“基因电路”的技术路线：
抑制启动子 pRL →
的抑制→
A、重组酶 Bxb1 基因不表达
及质粒，获基因电路 → 受体菌 37℃时，蛋白 Tcl42
→ 解除蛋白 Tcl42 对启动子 pRL
→ 免疫元件无功能（不表达αPD-L1） →
→
→细菌合成 GFP，并分泌大量αPD-L1。
B、菌体升温至 42℃时
C、用不同的限制酶、DNA 连接酶分别处理温控抑制元件、重组元件、免疫元件
D、启动子 p7 启动荧光蛋白 GFP 基因、αPD-L1 基因的转录
E、重组酶 Bxb1 基因表达，进而引起启动子 p7 两侧发生重组
(2)科研人员用
处理大肠杆菌，使其处于感受态，从而将“基因电路”质粒导入菌体内，经过培养、涂布
（选项），由此成功构建用于免疫治疗的温控工程菌（EcT）。
后，筛选
A、含有四环素的培养基上形成的菌落
C、同时具有 A 和 B 特征的菌落
B、具有绿色荧光的菌落
D、具有 A 或 B 特征的菌落均可
(3)使用聚焦超声（FUS）装置，可以使动物特定范围的组织快速升温至 42℃，从而实现体内微生物治疗的
温度控制。为验证上述温控工程菌的治疗肿瘤效果，选取若干组生理状态相近的小鼠，经过 7 天的成瘤建
模后，分别进行如下处理，并检测记录小鼠体内肿瘤体积。
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第 1 组：注射生理盐水，2 天后 FUS 处理；
第 2 组：注射温控工程菌，2 天后 FUS 处理。请评价并完善实验方案
。
最终证明温控工程菌可被 FUS 处理局部激活，并具有持续性肿瘤免疫治疗效果。
(4)若期望将上述温控工程菌用于临床实验，还需利用小鼠开展 方面的研究。
【答案】(1)
(2) Ca2+
大肠杆菌
C
A
B
E
D
A
(3)该实验方案无法排除改造后的温控工程菌在未热激活状态对肿瘤生长的影响，应增设温控工程菌在未热
激活状态的对照组
(4)温控工程菌或温控工程菌 +FUS 对哺乳动物重要脏器（肝、肾、神经系统等）的影响；与现行临床药物
相比，效果是否具有优势；温控工程菌在非 FUS 处理部位是否有非特异性激活
【分析】基因工程技术的基本步骤：
（1）目的基因的获取：方法有从基因文库中获取、利用 PCR 技术扩增和人工合成；
（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，标记基因可便于目的基因的鉴定和筛选。
（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、基因枪法和花粉管通道法；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感受态细胞法；
（4）目的基因的检测与鉴定：
分子水平上的检测：①检测转基因生物染色体的 DNA 是否插入目的基因——DNA 分子杂交技术；②检测
目的基因是否转录出了 mRNA——分子杂交技术；③检测目的基因是否翻译成蛋白质——抗原-抗体杂交技
术。
个体水平上的鉴定：抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等。
【详解】（1）①“基因电路”的技术路线实验的目的是利用温度敏感型转录调控蛋白构建温控表达的大肠杆菌
质粒系统，因此，使 Tcl42 持续性表达的具强活性的启动子 pLac 应该来自大肠杆菌。
②“基因电路”的技术路线要起作用，第一步要构建“基因电路”，因此要先用不同的限制酶、DNA 连接酶分
别处理温控抑制元件、重组元件、免疫元件及质粒，使这些元件能够连接成“基因电路”；依题意，当温度不
到 42℃时具强活性的启动子 pLac 可以使 Tcl42 持续性表达，抑制启动子 pRL，则与其构成一个表达单位的
重组酶 Bxb1 基因不表达 。重组酶的作用位点在免疫元件中，重组酶 Bxb1 基因不表达，则αPD-L1 不表达，
免疫元件无功能；当控温至 42℃时解除蛋白 Tcl42 对启动子 pRL 的抑制，重组酶 Bxb1 基因表达，进而引
起启动子 p7 两侧发生重组，启动子 p7 启动荧光蛋白 GFP 基因、αPD-L1 基因的转录。从而使细菌合成 GFP，
并分泌大量αPD-L1。综合以上分析，“基因电路”的技术路线是：C、用不同的限制酶、DNA 连接酶分别处理
温控抑制元件、重组元件、免疫元件及质粒，获基因电路 → 受体菌 37℃时，蛋白 Tcl42 抑制启动子 pRL →
A、重组酶 Bxb1 基因不表达→ 免疫元件无功能（不表达αPD-L1） →B、菌体升温至 42℃时→ 解除蛋白
Tcl42 对启动子 pRL 的抑制→E、重组酶 Bxb1 基因表达，进而引起启动子 p7 两侧发生重组→D、启动子 p7
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启动荧光蛋白 GFP 基因、αPD-L1 基因的转录→细菌合成 GFP，并分泌大量αPD-L1。
（2）在基因工程操作中，常用原核生物作为受体细胞，其中以大肠杆菌应用最为广泛。研究人员一般先用
Ca2+ 处理大肠杆菌细胞，使细胞处于一种能吸收周围环境中 DNA 分子的生理状态，然后将“基因电路”质
粒导入菌体内。依题意，重组的质粒中带有抗四环素的抗性基因，因此，可含有四环素的培养基来筛选含
重组质粒的受体细胞，能在该培养基上形成的菌落就是成功构建用于免疫治疗的温控工程菌菌落，A 符合
题意，BCD 不符合题意。
故选 A。
（3）依题意，该实验的目的是验证上述温控工程菌的治疗肿瘤效果，但若按照题意实验，则无法排除改造
后的温控工程菌在未热激活状态对肿瘤生长的影响，因此，应增设一组温控工程菌在未热激活状态的对照组。
（4）若期望将上述温控工程菌用于临床实验，则还要检验工程菌的优势、作用效果、安全性等方面的影响
实验。因此，还需利用小鼠开展温控工程菌或温控工程菌 +FUS 对哺乳动物重要脏器（肝、肾、神经系统
等）的影响；与现行临床药物相比，效果是否具有优势；温控工程菌在非 FUS 处理部位是否有非特异性激
活方面的研究。
21．近年来我国对甜玉米的需求量不断增多，科研人员对其育种过程进行了系列研究。
(1)科研人员发现一株甜玉米突变体甲，用该株玉米与野生型非甜玉米杂交，若 F1 表型为
甜玉米性状由隐性基因控制。
，则说明
(2)为确定甲植株的产生原因进行了进一步研究。
①基因检测发现，甲植株位于 4 号染色体上的 Bi2 基因的模板链发生了如下图所示变化，导致该基因表达
的多肽链第 22 位氨基酸由 转变为 ，进而影响了性状。
②Bt2 基因是编码 ADP-葡萄糖焦磷酸化酶的基因之一，ADP-葡萄糖焦磷酸化酶在玉米可溶性糖转化为淀粉
的过程中发挥重要催化作用。综合上述结果完善甜玉米形成过程
。
(3)研究者后续又发现乙、丙两个品系的甜玉米突变体，甲、乙、丙杂交及 F1 自交结果如下表所示：
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组别 杂交组合 F1 表型及比例 F2 表型及比例
1
2
3
甲×乙
甲×丙
乙×丙
均为野生型
均为甜玉米
均为野生型
野生型：甜玉米≈9：7
均为甜玉米
野生型：甜玉米≈9：7
推测乙、丙的突变基因可能分别为：
、
a、位于 4 号染色体上的 ADP-葡萄糖焦磷酸化酶另一编码基因
b、位于 9 号染色体上的 ADP-葡萄糖焦磷酸化酶另一编码基因
c、位于 4 号染色体上的 Bt2 的等位基因
(4)研究人员利用甲品系甜玉米与优质非甜玉米“良玉 99”培育优质甜玉米用于推广种植，请将如下育种过程
补充完整
。
【答案】(1)非甜玉米
(2)
脯氨酸
亮氨酸
→
Bt2 基因突变→ADP-葡萄糖焦磷酸化酶
（正常/失活）→
积累→甜玉米
(3)
b
c
(4)甜玉米 良玉 99
【分析】杂交育种：杂交育种是指利用具有不同基因组成的同种生物个体进行杂交，获得所需要的表现型
类型的育种方法。其原理是基因重组。方法：杂交→自交→选优。优点：能根据人的预见把位于两个生物
体上的优良性状集于一身。缺点：时间长，需及时发现优良性状。
【详解】（1）具有一对相对性状的纯合子杂交，F1 表现的表型为显性性状，未表现的表型为隐性性状。甜
玉米突变体甲与野生型非甜玉米杂交，若 F1 表型为非甜玉米，说明非甜玉米为显性，由显性基因控制；甜
玉米为隐性，由隐性基因控制。
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（2）①据图可知，与野生型非甜玉米模板链比较，甜玉米模板链上第 65 位的碱基由 G 变成了 A，导致编
码第 22 位氨基酸的模板链碱基序列由 GGG 变成了 GAG，对应使得 mRNA 上的密码子由 CCC 变成了 CUC。
由密码子表可知，CCC 编码脯氨酸，CUC 编码亮氨酸，故甲植株位于 4 号染色体上的 Bi2 基因的模板链发
生了如下图所示变化，导致该基因表达的多肽链第 22 位氨基酸由脯氨酸转变为亮氨酸，进而影响了性状。
②基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物体的性状。依题意，Bt2 基因是编码 ADP-葡萄糖
焦磷酸化酶的基因之一，ADP-葡萄糖焦磷酸化酶在玉米可溶性糖转化为淀粉的过程中发挥重要催化作用。
若 Bt2 基因发生突变，则 ADP-葡萄糖焦磷酸化酶失活，可溶性糖无法转化为淀粉，导致可溶性糖在细胞内
积累，玉米表现为甜玉米。其形成过程为：Bt2 基因突变→ADP-葡萄糖焦磷酸化酶
→ 可溶性糖 →甜玉米。
（正常/失活）→
（3）依题意，甲中控制该性状的基因在 4 号染色体上。据表格数据分析可知，甲与乙杂交，F1 均为野生型，
F1 自交得 F2 为野生型：甜玉米≈9：7，说明控制甲和乙该性状的基因有两对，且两对基因独立遗传。故推
测乙的突变基因不大 4 号染色体上，可能是位于 9 号染色体上的 ADP-葡萄糖焦磷酸化酶另一编码基因；乙
和丙杂交，F1 均为野生型，F1 自交得 F2 为野生型：甜玉米≈9：7，说明控制乙和丙该性状的基因有两对，
且两对基因独立遗传。故推测丙的突变基因不在 9 号染色体上。又知，甲（甜玉米）与丙（甜玉米）杂交，
F1 均为甜玉米，F1 自交得 F2 均为甜玉米，推测丙的基因是位于 4 号染色体上的 Bt2 的等位基因。综合以
上分析，推测乙、丙的突变基因可能分别为：b（位于 9 号染色体上的 ADP-葡萄糖焦磷酸化酶另一编码基
因）、c（位于 4 号染色体上的 Bt2 的等位基因）。
（4）杂交育种的育种方法，可把不同个体的优良基因集中到同一个体。依题意，利用甲品系甜玉米与优质
非甜玉米“良玉 99”培育优质甜玉米，说明优质非甜玉米“良玉 99”中有许多优质基因。利用品系甲与良玉“99”
杂交得到 F1，再 F1 自交，可以筛选出甜玉米，筛选出的甜玉米中也含有部分优质基因。再用筛选出的甜玉
米与良玉“99”重复以上过程，则可筛选出集中有多种优质基因的优良甜玉米。
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