北京市海淀区2025届高三下5月练习生物试卷（解析版）

这是一份北京市海淀区2025届高三下5月练习生物试卷（解析版），共24页。试卷主要包含了 反硝化细菌可将硝酸盐等内容，欢迎下载使用。
本部分共15题，每题2分，共30分。在每题列出的四个选项中，选出最符合题目要求的一项。
1. 下列各项中，化学本质差别最大的是（ ）
A. 质粒和启动子B. 染色质和染色体
C. 光合色素和淀粉酶D. 细胞骨架和抗体
【答案】C
【分析】细胞内化合物有有机物和无机物，有机物包括糖类、脂质、蛋白质、核酸。
【详解】A、质粒和启动子的化学本质都是DNA，A不符合题意；
B、染色体和染色质是同种物质在不同时期的不同存在形式，都主要是由DNA和蛋白质组成的，B不符合题意；
C、光合色素不是蛋白质，蛋白酶是蛋白质，二者化学本质差别较大，C符合题意；
D、细胞骨架和抗体的化学本质都是蛋白质，D不符合题意。
故选C。
2. 胞间连丝是贯穿两个相邻植物细胞的管状结构，如下图。下列关于胞间连丝的推测，错误的是（ ）
A. 有助于多细胞生物形成有序的细胞“社会”
B. ①②为高尔基体，连通相邻细胞的生物膜系统
C. 是相邻细胞间进行信息交流的通道
D. 可能成为病毒在细胞间传播的通道
【答案】B
【分析】胞间连丝的结构：由内质网膜延伸形成，穿过细胞壁，连接相邻细胞的细胞质，并非高尔基体产物。可进行细胞间的物质运输、信息传递，同时可能成为病毒传播途径。
【详解】A、胞间连丝通过物质交换和信号传递，协调相邻细胞的生命活动，是多细胞植物细胞间协同作用的重要结构，符合“细胞社会”的有序性，A正确；
B、胞间连丝的核心结构是内质网衍生的管状结构，穿过细胞壁，连接相邻细胞的细胞质，而非高尔基体，B错误；
C、胞间连丝可传递RNA、蛋白质等信号分子，是植物细胞间信息交流的重要途径，C正确；
D、某些植物病毒（如烟草花叶病毒）可通过胞间连丝在细胞间扩散，甚至通过修饰胞间连丝的孔径扩大传播效率，D正确。
故选B。
3. 反硝化细菌可将硝酸盐（）中的氮转化为一系列中间产物，最终还原为氮气（N2），上述过程中的关键酶是亚硝酸盐还原酶（NR）。检测不同条件下菌体中NR的含量和活性，结果如下表。
下列关于反硝化细菌的叙述，错误的是（ ）
A. 合成NR需要核糖体、内质网等的参与
B. NR的活性可能依赖于亚硝酸盐的诱导
C. 在有氧条件和无氧条件下均可合成NR
D. 参与氮元素在生态系统中的物质循环
【答案】A
【分析】原核生物（如反硝化细菌）仅有核糖体一种细胞器，没有内质网、高尔基体、线粒体等复杂细胞器。真核生物中，分泌蛋白需内质网加工，但原核生物无此过程，其蛋白质合成后直接发挥功能。
【详解】A、反硝化细菌为原核生物，亚硝酸盐还原酶（NR）是蛋白质，其合成仅需核糖体参与，无需内质网，A错误；
B、根据表格，当环境中有亚硝酸盐时，菌体中有NR；当亚硝酸盐不存在时，菌体中无NR。这说明亚硝酸盐的存在可能诱导了NR的合成，B正确；
C、表格中，第二行和第三行均显示有NR，这表明无论有氧还是无氧条件，只要存在亚硝酸盐，反硝化细菌均可合成NR，C正确；
D、反硝化细菌通过将硝酸盐（NO₃⁻）最终还原为氮气（N₂），完成氮循环中“硝态氮→气态氮” 的关键步骤，是生态系统氮循环的重要环节，D正确。
故选A。
4. 白三叶的花瓣通常为白色、偶然发现一株红花突变休。研究者进行下图所示杂交实验，以分析拍三叶的花色抛砖。下列推测错误的是（ ）
A. 红花为隐性性状
B. 花色的遗传遵循自由组合定律
C. F1测交后代中红花约占1/4
D. F2白花自交后代不发生性状分离
【答案】D
【分析】红花和白花杂交，F1全是白花，说明白花是显性性状，根据F2中白花：红花=15:1可知，该性状至少受两对基因控制，且两对基因位于两对同源染色体上。
【详解】A、由亲本到F1可知，红花是隐性性状，A正确；
B、根据F2中白花：红花=15:1可知，该性状至少受两对基因控制，且两对基因位于两对同源染色体上，即花色的遗传遵循基因的自由组合定律，B正确；
C、假设相关基因为A和a、B和b，则F1的基因型为AaBb，红花的基因型为aabb，其余基因型表现为白花，F1测交后代中基因型以及比例为AaBb：aaBb：Aabb：aabb=1:1:1:1，故F1测交后代中红花（aabb）占1/4，C正确；
D、F2白花中基因型为AaBb、Aabb、aaBb的个体自交后代都会发生性状分离，D错误。
故选D。
5. 高温导致番茄叶片运输到果实的蔗糖难以转化为单糖，果实糖度降低。为解决该问题，研究者将一个热响应元件序列插入蔗糖转化酶基因（CN）的启动子中，培育环境智能型作物。下列关于热响应元件的叙述，错误的是（ ）
A. 导致番茄CN发生基因突变
B. 抑制RNA聚合酶与CN的启动子结合
C. 促进高温条件下CN的转录
D. 提高高温环境下番茄果实的糖度
【答案】B
【分析】基因突变是指DNA分子中发生碱基的替换、增添或缺失，从而引起的基因碱基序列的改变。
【详解】A、将热响应元件序列插入蔗糖转化酶基因（CN）的启动子中，改变了基因的结构，属于基因突变，A正确；
B、若抑制RNA聚合酶与CN的启动子结合，就无法启动转录过程，而培育环境智能型作物是为了在高温下使蔗糖转化酶基因更好地表达，所以热响应元件不是抑制RNA聚合酶与启动子结合，B错误；
C、因为要解决高温下果实糖度降低的问题，将热响应元件插入启动子中，应该是促进高温条件下CN的转录，从而使蔗糖转化酶能正常合成，将蔗糖转化为单糖，C正确；
D、促进高温条件下CN的转录，蔗糖转化酶合成增加，能将运输到果实的蔗糖转化为单糖，进而提高高温环境下番茄果实的糖度，D正确。
故选B。
6. 为探究DNA的复制方式，梅塞尔森和斯塔尔以大肠杆菌为实验材料进行实验，结果如下图。关于该实验的叙述，错误的是（ ）

A. 利用含有15NH4Cl的培养液获得第0代大肠杆菌
B. 第1代离心结果不支持DNA的复制方式为全保留复制
C. 第2代大肠杆菌的DNA中，15N/14N-DNA占1/2
D 本实验采用差速离心技术
【答案】D
【分析】梅塞尔森和斯塔尔以大肠杆菌为实验材料进行实验，运用同位素标记技术和密度梯度离心技术证明DNA复制方式为半保留复制。
【详解】A、第0代需在15NH4Cl培养基中培养多代，使 DNA 双链均被15NH4Cl标记（重DNA），作为实验起始材料，A正确；
B、实际实验中，第1代离心结果仅出现中带（DNA），支持半保留复制，排除全保留复制，B正确；
C、第1代 DNA均为15N/14N（中带）。第2代复制后，每个15N/14N产生：1个15N/14N-DNA和1个14N/14N-DNA。因此，第2代DNA中15N/14N-DNA 占50%（中带），14N/14N-DNA占50%（轻带）。离心结果显示中带和轻带各占一半，C正确；
D、梅塞尔森和斯塔尔实验通过密度梯度离心而非差速离心，证明DNA的半保留复制，D错误。
故选D。
7. 下图所示的基因编码区序列，编码的氨基酸序列为：甲硫氨酸-组氨酸-脯氨酸-赖氨酸……。下列叙述错误的是（ ）
A. 甲链是转录的模板链，其左侧是3'端，右侧是5'端
B. 6号碱基对由A/T替换为G/C后，合成的肽链不变
C. 5号和6号碱基对之间插入G/C，合成的肽链变短
D. 甲链和乙链上均有终止密码子，可使转录终止
【答案】D
【分析】转录过程以四种核糖核苷酸为原料，以DNA分子的一条链为模板，在RNA聚合酶的作用下消耗能量，合成RNA。翻译过程以氨基酸为原料，以转录过程产生的mRNA为模板，在酶的作用下，消耗能量产生多肽链。多肽链经过折叠加工后形成具有特定功能的蛋白质。
【详解】A、转录时RNA聚合酶从模板链3’端向5’端移动，合成RNA，且起始密码子是AUG，模板链碱基与mRNA的碱基互补配对，相应的转录的模板链上含有TAC，据此可知甲链是转录的模板链，其左侧是3’端，右侧是5’端，A正确；
B、6号碱基对由A/T替换为G/C后，密码子CAU变为CAC，都是编码氨基酸，合成的肽链不变，B正确；
C、mRNA上的密码子依次为 AUG CAU CCU AAG，当5号和6号碱基对之间插入G/C，mRNA上的密码子依次为 AUG CAC UCC UAA（终止密码子），故会导致终止密码子提前出现，肽链变短，C正确；
D、甲链和乙链都是DNA链，终止密码子是在mRNA上，而不是在DNA链上，D错误。
故选D。
8. 松果体是调控人体昼夜节律的主要内分泌腺，调控机制如下图，下列叙述错误的是（ ）
A. 上述人体昼夜节律的调节方式属于神经-体液调节
B. 直接刺激下丘脑视交叉上核引起松果体分泌褪黑素属于反射
C. 褪黑素随体液运输作用于靶器官，具有微量、高效的特点
D. 青少年临睡前长时间使用电子产品可能难以进入睡眠状态
【答案】B
【分析】光周暗信号通过“视网膜→松果体”途径对生物钟的调控，该调控过程包括神经调节和体液调节，其中神经调节的反射弧为：视网膜为感受器、传入神经、下丘脑视交叉上核（或SCN）为神经中枢、传出神经、传出神经末梢及其支配的松果体为效应器。其中松果体分泌的褪黑素能够通过体液运输反作用于下丘脑。
【详解】A、从图中可以看到，白天和黑夜的变化刺激视网膜，通过传入神经将信号传到下丘脑视交叉上核，这是神经调节的部分。 而下丘脑视交叉上核通过传出神经作用于松果体，使松果体分泌褪黑素，褪黑素通过体液运输作用于靶器官，这是体液调节的部分。 所以人体昼夜节律的调节方式属于神经 - 体液调节，A正确；
B、反射的结构基础是反射弧，完整的反射弧包括感受器、传入神经、神经中枢、传出神经和效应器。 直接刺激下丘脑视交叉上核，没有经过完整的反射弧，不能称为反射，B错误；
C、褪黑素作为一种激素，具有激素的一般特点，即通过体液运输，微量、高效，且作用于靶器官、靶细胞，C正确；
D、青少年临睡前长时间使用电子产品，其发出的光会抑制褪黑素的分泌。 褪黑素能促进睡眠，其分泌受抑制就可能难以进入睡眠状态，D正确。
故选B。
9. 对拟南芥进行长日照处理，叶片中F基因的mRNA含量上升并运输至茎顶端、促进开花；对短日照处理的拟南芥叶片外施赤霉素或生长素类似物、也能诱导开花。下列叙述正确的是（ ）
A. 开花是光合色素接受光信号调控的结果
B. 短日照不开花的原因可能是F蛋白含量高
C. F基因可直接控制赤霉素或生长素的合成
D. 赤霉素和生长素可以协同促进拟南芥开花
【答案】D
【分析】赤霉素的生理作用是促进细胞伸长，从而引起茎秆伸长和植物增高。此外，它还有促进麦芽糖化，促进营养生长，防止器官脱落和解除种子、块茎休眠促进萌发等作用。
【详解】A、光周期调控开花的主要物质是光敏色素，而非光合色素，A错误；
B、由题意可知，长日照处理下F基因的mRNA含量上升并促进开花，短日照条件下，F基因表达应受抑制，导致mRNA和F蛋白含量较低，无法促进开花，故短日照不开花的原因应是F蛋白含量低，B错误；
C、F基因通过控制mRNA的合成间接影响开花，但赤霉素和生长素的合成需要酶的参与，而酶由其他基因控制，故不能得出F基因可直接控制赤霉素或生长素的合成的结论，C错误；
D、短日照处理的拟南芥外施赤霉素或生长素类似物均可诱导开花，说明两者可以协同促进拟南芥开花，D正确。
故选D。
10. 植物生长调节剂在农业生产上应用广泛，下列叙述正确的是（ ）
A. 植物生长调节剂的分子结构和生理效应与植物激素完全相同
B. 用萘乙酸促进插条生根时，应先做预实验确认最适浓度范围
C. 用赤霉素处理大麦可以促进α-淀粉酶的合成，不利于啤酒发酵
D. 乙烯利分解释放乙烯，用于果蔬催熟，过量使用对人体无影响
【答案】B
【分析】植物生长调节剂是指人工合成的对织物的生长发育有调节作用的化学物质，蔬菜生产过程中，正确使用植物生长调节剂，可以促进蔬菜生长，提高产量和品种；但使用不当时，会起到相反的作用，甚至造成经济损失。
【详解】A、植物生长调节剂是人工合成的对植物的生长发育有调节作用的化学物质，植物激素是植物体内产生的具有调节作用的微量有机物。 有些植物生长调节剂的分子结构与植物激素可能相似，有些则完全不相同，生理效应也不完全一样，A错误；
B、用萘乙酸促进插条生根时，由于不同植物、不同插条对萘乙酸的敏感度不同，且萘乙酸的作用具有两重性（低浓度促进生长，高浓度抑制生长）。 所以应先做预实验以确定最适浓度范围，这样可以为正式实验摸索条件，避免人力、物力和财力的浪费，B正确；
C、用赤霉素处理大麦，可以使大麦种子无需发芽就可以产生α - 淀粉酶，α - 淀粉酶能促进淀粉水解为麦芽糖等，有利于啤酒发酵，而不是不利于啤酒发酵，C错误；
D、乙烯利分解释放乙烯，用于果蔬催熟。乙烯利是人工合成的化学物质，在蔬果上残留的植物生长调节剂可能会损害人体健康，使用时应严格控制用量，D错误。
故选B。
11. 蝗虫为群聚型昆虫。高密度种群中，雌蝗体内P蛋白可结合并促进某种小RNA的高表达，进而调节下游相关基因表达，促进子代同步孵化。下列叙述错误的是（ ）
A. 可利用样方法调查蝗虫的幼虫——跳蝻的种群密度
B. P蛋白对种群密度高低的调节属于非密度制约因素
C. 子代同步孵化可导致种群数量在短时间内爆发增长
D. 抑制雌蝗体内P蛋白与RNA结合可预防蝗灾发生
【答案】B
【分析】密度制约因素的影响程度与种群密度有密切关系。例如，食物供应、天敌捕食、疾病传播等，这些因素在种群密度高时作用更强，而在种群密度低时作用减弱。非密度制约因素的影响程度与种群密度无关。例如，气候因素（温度、降水、风等）、环境污染、自然灾害等，这些因素对种群数量的影响不随种群密度的变化而变化。
【详解】A、跳蝻活动范围小，活动能力差，可以用样方法调查种群密度，A正确；
B、P蛋白对种群密度高低的调节与种群密度有关，属于密度制约因素，B错误；
C、同步孵化可导致种群数量在短时间内爆发增长，C正确；
D、依据题意，抑制雌蝗体内P蛋白与RNA结合，会抑制子代同步孵化，预防蝗灾发生，D正确。
故选B。
12. 圆柏是北京古建筑园林中的重要绿化树种之一，依靠风媒传粉、春季散播的大量花粉会引起部分人群的季节性过敏反应。为解决此问题，下列措施合理的是（ ）
A. 建议春季佩戴口罩进行防护
B. 号召市民全员接种抗花粉疫苗
C. 要求园林部门砍伐所有圆柏
D. 推广长期服用抗组胺药物预防
【答案】A
【分析】已免疫的机体再次接受相同物质的刺激而引发的过敏反应，属于自身免疫能力太强引起的。
【详解】A、避免再次接触相同的过敏原是预防过敏反应的最好方式，佩戴口罩进行防护可以避免再次接触相同的过敏原，可减少过敏反应的发生，A正确；
B、并非所有人都会产生花粉过敏，因此无需全员接种抗花粉疫苗，B错误；
C、不同人可能对不同的花粉过敏，即使砍伐所有圆柏，也不能避免花粉过敏，C错误；
D、花粉过敏是季节性的，且过敏反应可通过减少对过敏原的接触即可预防，因此不需要长期服用抗组胺药物预防，D错误。
故选A。
13. 高中生物实验中，下列利用酒精进行的实验操作与目的不符的是（ ）
A. 观察花生子叶脂肪颗粒——洗去多余的苏丹Ⅲ染液
B. 观察洋葱根尖有丝分裂——用于配制解离液使组织细胞分离开来
C. DNA的粗提取与鉴定——用于溶解DNA以除去杂质
D. 培养菊花茎段愈伤组织——避免愈伤组织受到杂菌污染
【答案】C
【分析】酒精是生物实验常用试剂之一，如检测脂肪实验中需用体积分数为50%的酒精溶液洗去浮色；观察植物细胞有丝分裂实验和低温诱导染色体数目加倍实验中都需用体积分数为95%的酒精对材料进行解离；绿叶中色素的提取和分离实验中需用无水酒精来提取色素；由于酒精可将收集的土壤小动物及时固定，防止腐烂，进行土壤小动物类群丰富度的调查时，可用体积分数70%的酒精溶液对小动物进行固定和防腐；DNA的粗提取与鉴定实验中，酒精可使DNA沉淀析出，因此在冷却的95%的酒精溶液中DNA析出。
【详解】A、观察花生子叶脂肪颗粒，用50%的酒精洗去浮色，即洗去多余的苏丹Ⅲ染液，A正确；
B、观察洋葱根尖有丝分裂，用95%的酒精和15%的盐酸制成解离液，使组织细胞分离开来，B正确；
C、DNA的粗提取与鉴定，由于蛋白质溶于酒精而DNA不溶于酒精，所以酒精的作用是溶解蛋白质除去杂质，C错误；
D、培养菊花茎段愈伤组织，用70%的酒精消毒，避免愈伤组织受到杂菌污染，D正确。
故选C。
14. 木霉菌可降解环境中的纤维素。为筛选纤维素酶高产菌株，用紫外线对木霉菌进行诱变处理。已知纤维素与刚果红结合形成红色复合物。下列叙述错误的是（ ）
A. 木霉菌属于生态系统中的分解者
B. 筛选培养基中应添加纤维素和刚果红
C. 用平板划线法将菌液接种于筛选培养基上
D. 应筛选透明圈与菌落直径比值大的菌落
【答案】C
【分析】刚果红可以与纤维素形成红色复合物，当纤维素被纤维素酶分解后，红色复合物无法形成，出现以纤维素分解菌为中心的透明圈，我们可以通过是否产生透明圈来筛选纤维素分解菌。
【详解】A、木霉菌可降解环境中的纤维素，属于分解者，A正确；
B、刚果红和纤维素反应生成红色，但不会和纤维素的分解产物发生反应，所以为筛选纤维素酶高产菌株，培养基中应添加纤维素和刚果红，挑选透明圈大的菌落，B正确；
C、木霉菌数量较少，需要经过富集培养后，用涂布平板的方法涂布于筛选培养基上，C错误；
D、应筛选透明圈与菌落直径比值大的菌落，比值越大，说明分解纤维素的能力越强，D正确。
故选C。
15. 为合成出局部为双链的RNA用于沉默特定基因，先将目的基因X从重组质粒pHIBS切割出来，再巧妙地连接到质粒载体pUAST中，如下图，其中质粒只展示了局部。
下列叙述正确的是（ ）
A. 该操作过程中还需要DNA连接酶和耐高温的DNA聚合酶
B. 利用B和Bg、S和Xh黏性末端相同，实现基因X与pUAST连接
C. 基因X的DNA片段需要完整保留启动子和终止子区域
D. 可以用E和Bg，或者Xh和K双酶切重组pUAST
【答案】B
【分析】基因工程的基本操作步骤
目的基因的获取：从基因组文库或 cDNA 文库筛选、PCR 扩增：设计引物扩增特定基因片段、人工合成：已知序列的短基因（如胰岛素基因）。
基因表达载体的构建：将目的基因与载体用限制酶切割后，通过DNA连接酶连接。
将重组DNA导入受体细胞：原核细胞（如大肠杆菌）：用Ca²⁺处理使其成为感受态细胞，吸收重组质粒；真核细胞：显微注射法、农杆菌转化法、基因枪法
筛选与鉴定：抗性筛选、PCR鉴定、核酸杂交、表达产物检测。
【详解】A、基因工程中，切割目的基因和载体需限制酶，连接二者需DNA连接酶；耐高温的DNA聚合酶用于PCR技术，而本题操作是切割和连接，无需PCR，A错误；
B、B和Bg均产生-GATC-黏性末端（同尾酶），可互补连接。S 和Xh为另一对同尾酶，均产生-TCGA-黏性末端，切割后也能连接，利用B和Bg、S和Xh黏性末端相同，实现基因X与pUAST反向连接，B正确；
C、启动子和终止子是驱动基因表达的调控序列，应存在于载体（pUAST）中，而非目的基因片段中，C错误；
D、重组质粒（pUAST-基因 X）中，已不存在Bg和S酶切位点，D错误。
故选B。
第二部分
本部分共6题，共70分。
16. 为监测、调控和利用细菌的葡萄糖代谢途径，优化目标产物的生产过程，研究者尝试通过基因工程技术构建生物传感器。
（1）将GFP（绿色荧光蛋白）基因作为报告基因，构建出基因表达载体（R），将其导入大肠杆菌时，应先用________处理大肠杆菌。
（2）PE基因编码的PE酶催化E蛋白磷酸化，磷酸化的E蛋白可转运葡萄糖进入大肠杆菌细胞，转运葡萄糖后E蛋白去磷酸化。M蛋白是一种转录抑制因子。R作为生物传感器，包括启动子（P）、GFP基因和PE基因等元件，工作过程如图1、图2。

①据图1、图2可知，存在葡萄糖时，葡萄糖通过E蛋白转运进入细胞中后被磷酸化，推测M蛋白________，PE表达产物可使E蛋白重新磷酸化。
②在周围环境中葡萄糖存在状态不同时，R均可监测大肠杆菌的葡萄糖摄取状态，请阐释其工作原理________。
③在含有葡萄糖的培养基中培养转入R的大肠杆菌，分别在不同培养时间检测________和荧光强度。若结果显示二者呈正相关，则可确定该生物传感器具有检测可靠性。
（3）在工业发酵生产色氨酸过程中，研究者利用R监测大肠杆菌对葡萄糖的摄取，发现菌体摄入的葡萄糖偏多，因为代谢过程中形成了一些副产品，导致生产成本偏高。已知大肠杆菌C基因编码的蛋白C可结合启动子Pc，促进RNA聚合酶也结合Pc；当胞内葡萄糖含量较高时，C蛋白无法结合Pec，Pc无法启动下游基因转录。研究者将R的启动子Р更换为启动子Pc，解决葡萄糖摄取偏多导致浪费的问题。请在表格中补充不同条件下，2个调控元件对R的精准调控过程。“+”表示相应蛋白结合、“-”表示相应蛋白脱离。
【答案】（1）Ca²⁺
（2）①. 脱离启动子P ②. 存在葡萄糖时，葡萄糖进入细胞使M蛋白脱离启动子P，PE基因表达，产生荧光；无葡萄糖时，M蛋白结合启动子P，PE基因不表达，无荧光 ③. 葡萄糖摄取量
（3）①. + ②. - ③. - ④. -
【分析】基因工程的基本操作步骤
目的基因的获取：从基因组文库或 cDNA 文库筛选、PCR 扩增：设计引物扩增特定基因片段、人工合成：已知序列的短基因（如胰岛素基因）。
基因表达载体的构建：将目的基因与载体用限制酶切割后，通过DNA连接酶连接。
将重组DNA导入受体细胞：原核细胞（如大肠杆菌）：用Ca²⁺处理使其成为感受态细胞，吸收重组质粒；真核细胞：显微注射法、农杆菌转化法、基因枪法
筛选与鉴定：抗性筛选、PCR鉴定、核酸杂交、表达产物检测。
【解析】（1）将GFP（绿色荧光蛋白）基因作为报告基因，构建出基因表达载体（R），将其导入大肠杆菌时，应先用Ca²⁺处理大肠杆菌。
（2）①推测M蛋白的作用：当存在葡萄糖时，葡萄糖通过E蛋白转运进入细胞并被磷酸化，此时M蛋白与启动子P脱离。这是因为葡萄糖的代谢产物可能改变了M蛋白的构象或磷酸化状态，使其失去对启动子的亲和力，从而解除对PE基因和GFP基因的转录抑制。
②生物传感器的工作原理：无葡萄糖时M蛋白结合在启动子P上，抑制PE基因和GFP基因的转录，因此细胞不产生GFP，无荧光信号。有葡萄糖时葡萄糖通过E蛋白转运进入细胞并被磷酸化，导致M蛋白脱离启动子P。此时，启动子P启动PE基因和GFP基因的转录，PE酶使E蛋白重新磷酸化以维持葡萄糖摄取，同时GFP表达产生荧光。荧光强度与葡萄糖摄取量正相关，从而实现对葡萄糖摄取状态的监测。
③验证生物传感器可靠性的检测指标：在含有葡萄糖的培养基中培养转入R的大肠杆菌，分别在不同培养时间检测葡萄糖消耗量和荧光强度。若二者呈正相关，则证明荧光信号可可靠反映葡萄糖摄取量。
（3）调控机制解释：低浓度葡萄糖时C蛋白仍能结合Pc（+），启动子Pc被激活；同时，葡萄糖的存在使M蛋白脱离启动子（-），PE基因和GFP基因高效表达，促进葡萄糖摄取。高浓度葡萄糖抑制C蛋白与Pc的结合（-），启动子Pc活性降低；同时，M蛋白仍保持脱离状态（-），但由于Pc失活，PE基因和GFP基因表达量下降，从而减少葡萄糖摄取，避免浪费。这种双调控机制使生物传感器能根据葡萄糖浓度动态调整基因表达，优化目标产物的生产过程。
17. 学习以下材料，回答（1）～（5）题。
蚂蚁引发的生态“蝴蝶效应”
在东非稀树草原上，镰英金合欢是近乎唯一的优势种，它能为举腹蚁提供食物与庇护。举腹蚁在大象觅食金合欢时释放信息素，集结后成群爬进大象口鼻狠咬并释放大量蚁酸，迫使大象离开，从而保护了镰英金合欢。长此以往，大象也变聪明了，它们会用鼻子轻嗅，判断居住在镰英金合欢中的蚂蚁种类和密度，再决定是否取食该树。因此，高密度举腹蚁居住的镰英金合欢得到了很好的保护。镰英金合欢不仅庇护举腹蚁，更是许多动物的“掩体”，直接影响草原的可见度。
研究发现，一种外来的大头蚁会杀死举腹蚁，使镰英金合欢树失去保护，进而导致该地区的生态景观发生了翻天覆地的变化。为研究大头蚁入侵对稀树草原的影响，研究者选取多个样地，每样地上设置若干样方，分别进行不同处理。I组样方不干预任何生物的活动，且大头蚁可入侵；Ⅱ组样方维持草原原有物种，且防止大头蚁入侵。3年后，I组样方可见度高于Ⅱ组样方可见度2．67倍。
斑马以青草和灌木为食，非洲水牛以鲜嫩的水草为食。随着大头蚁的持续入侵，斑马越来越难被捕食。那么，以斑马为食的狮子是否会迁移到未被大头蚁入侵的区域去呢?奇怪的是，狮子在这两种区域的活动程度似乎不相上下。在大头蚁入侵后的十几年中，狮子的数量也并未因大头蚁的入侵而减少。但是，被狮子猎杀的非洲水牛的比例却逐年上升，直接从2000年的0%跃升至2020年的42%。
这场悄悄发生的生态“变革”提醒我们，生态系统是一个相互关联、相互依存的复杂整体，每一个细微的变化都可能引发深远的影响。
（1）大象通过轻嗅判断蚂蚁种类和密度的行为，体现了信息传递能够调节生物的________。
（2）依据文中信息写一条具有3个营养级的食物链______。
（3）下列关于大头蚁入侵的叙述，合理的包括______。
a．可见度增大让斑马更易发现危险，降低了狮子的捕食成功率
b．狮子在大头蚁入侵后，将捕猎活动完全集中在未被入侵区域
c．大头蚁入侵导致大象啃食镰荚金合欢树增多，使可见度提高
d．狮子因为斑马数量逐渐减少，所以更多地转向捕食非洲水牛
（4）除文中第2段所述实验外，研究者还设置了第Ⅲ组样方：用电网围住周边，阻挡大型食草动物进入，仅能允许大头蚁入侵；结果是可见度无显著变化。设置该组样方的目的是______。
（5）从能量流动的过程分析，在大头蚁入侵后狮子数量未发生明显改变的原因是_______。
【答案】（1）种间关系
（2）镰英金合欢→斑马→狮子（或镰英金合欢→非洲水牛→狮子）
（3）acd （4）排除大型食草动物对可见度的影响，确定可见度变化是由大头蚁入侵导致的
（5）虽然斑马数量减少，但狮子更多地捕食非洲水牛，从整个生态系统获取的能量未发生明显改变
【分析】生物之间的关系有种间关系和种内关系两种：种间关系又分互利共生（如藻类和真菌共同生活在一起形成地衣，二者密不可分）、原始合作（如海葵和寄居蟹在一起，互惠互利）、种间竞争（如水稻与稗草）、捕食（如狼吃羊）和寄生（如蛔虫寄生在人体内）等；种内关系又分种内互助（如蜜蜂之间的合作）和种内斗争（如狼群争抢猎物）等。
【解析】（1）大象通过轻嗅判断蚂蚁种类和密度的行为，体现了信息传递能够调节生物的种间关系，维持生态系统的稳定的功能。
（2）题意显示，斑马以青草和灌木等植物（如镰英金合欢）为食，狮子以斑马为食，据此相应的包含3个营养级的食物链可以表示为镰英金合欢→斑马→狮子。
（3）a．可见度增大让斑马更易发现危险，降低了狮子的捕食成功率，因而狮子更多捕获水牛，a正确；
b．狮子在大头蚁入侵后，将捕猎活动主要集中在未被入侵区域，而不是完全集中在未被大头蚁入侵的区域，b错误；
c．大头蚁入侵使举腹蚁数量下降，进而导致大象啃食镰荚金合欢树增多，使可见度提高，c正确；
d．狮子因为斑马数量逐渐减少，为了获取食物，所以更多地转向捕食非洲水牛，d正确。
故选acd。
（4）研究者还设置了第Ⅲ组样方：用电网围住周边，阻挡大型食草动物进入，排除大型食草动物的干扰，仅能允许大头蚁入侵，进而探究大头蚁入侵对能见度的影响；结果是可见度无显著变化，该事实说明仅仅是大头蚁的作用并不能引起可见度增加，即设置该组样方的目的是排除大型食草动物对可见度的影响，确定可见度变化是由大头蚁入侵导致的。
（5）从能量流动的过程分析，在大头蚁入侵后狮子数量未发生明显改变，这是因为虽然斑马数量减少，但狮子更多地捕食非洲水牛，因而狮子从整个生态系统获取的能量未发生明显改变，因而狮子的数量不会明显减少。
18. 肥胖会引起IgG（一种抗体）特异性堆积在发育的脂肪组织中，进而出现胰岛素抵抗（胰岛素作用敏感性降低）。
（1）IgG由浆细胞分泌。浆细胞是B细胞受到两个信号的刺激后经过______形成的，这两个信号分别是_______。
（2）研究发现，高脂饮食喂养小鼠诱导肥胖，2周后即可检测到IgG在脂肪组织中的特异性堆积。研究者推测，肥胖状态下脂肪组织可能存在不依赖浆细胞的IgG富集机制。为证实该假设，研究者设计图1所示实验。
若检测到_______，则说明假设成立。
（3）为进一步研究IgG对胰岛素功能的影响，研究者开展相关实验，结果如图2、图3。据此推测IgG______。
（4）IgG在血液中会自然降解，或被某些细胞胞吞并在溶酶体中水解。巨噬细胞F基因编码的F受体位于细胞膜表面，可以结合IgG。研究发现肥胖状态下巨噬细胞内F受体表达量显著升高。若敲除肥胖小鼠巨噬细胞中的F基因，可显著缓解胰岛素抵抗，试从分子与细胞水平解释该现象的原因______。
【答案】（1）①. 增殖、分化 ②. 抗原刺激和辅助性T细胞表面的特定分子发生变化并与B细胞结合
（2）乙组B细胞缺陷型小鼠脂肪组织中存在IgG
（3）抑制胰岛素降低血糖的功能
（4）肥胖状态下巨噬细胞内F受体表达量显著升高，会结合更多IgG，若敲除F基因，巨噬细胞无法结合IgG，减少了脂肪组织中IgG的堆积，从而缓解胰岛素抵抗
【分析】体液免疫：病原体侵入机体后，一些病原体被树突状细胞、B细胞等抗原呈递细胞摄取，这为激活B细胞提供了第一个信号，抗原呈递细胞将抗原处理后呈递在细胞表面，然后传递给辅助性T细胞，辅助性T细胞表面的特定分子发生变化并与B细胞结合，这为激活B细胞提供了第二个信号，辅助性T细胞开始分裂、分化，并分泌细胞因子，B细胞受到两个信号的刺激后开始分裂、分化，大部分分化为浆细胞，小部分分化为记忆B细胞，细胞因子促进B细胞的分裂、分化过程，浆细胞产生和分泌大量抗体，抗体可以随体液在全身循环并与这种病原体结合，抗体与病原体结合可以抑制病原体增殖或对人体细胞的黏附。
【解析】（1）在体液免疫过程中，B淋巴细胞需要接受两个信号的刺激后才能增殖和分化浆细胞和记忆B细胞：一些病原体被树突状细胞、B细胞等抗原呈递细胞摄取，这为激活B细胞提供了第一个信号，抗原呈递细胞将抗原处理后呈递在细胞表面，然后传递给辅助性T细胞，辅助性T细胞表面的特定分子发生变化并与B细胞结合，这为激活B细胞提供了第二个信号。
（2）IgG由浆细胞分泌，而浆细胞是B细胞受到两个信号的刺激后经过增殖分化形成的，本题要验证“肥胖状态下脂肪组织堆积可能存在不依赖浆细胞的IgG富集机制”，所以要用B细胞缺陷型小鼠，如果在B细胞缺陷型小鼠的脂肪组织中检测到lgG，说明假设成立。
（3）据题图2和图3分析可知，图2显示，注射胰岛素后，与无IgG组相比，有IgG组血糖浓度高；图3显示，随胰岛素浓度的对数增加，有IgG组，胰岛素与胰岛素受体结合的指数没有明显变化，而无IgG组胰岛素与胰岛素受体结合的指数则逐渐增加，这可能是IgG与胰岛素受体结合，从而降低受体对胰岛素的敏感性，导致胰岛素抵抗的出现。这种抑制作用可能影响了胰岛素的正常信号传导，进而影响了葡萄糖的代谢和利用，据此推测IgG抑制胰岛素降低血糖的功能。
（4）据题干信息分析可知，F基因编码的受体位于细胞膜表面，可以结合IgG，肥胖状态下巨噬细胞内F受体表达量显著升高，会结合更多IgG，若敲除F基因巨噬细胞无法结合IgG，减少了脂肪组织中IgG的堆积，从而缓解胰岛素抵抗。
19. 研究者对植物遭受机械损伤后的防御和再生机制开展了下列研究。
（1）番茄遭受机械损伤后会启动与防御相关的基因的表达，以避免病虫侵害；同时，伤口处细胞经脱分化形成________，以完成组织修复与器官再生。
（2）野生型番茄（WT）的R基因编码R肽，突变型番茄（r）的R基因缺失。研究者分别检测茎切除后WT、r和外施R肽的r三者茎的再生能力，结果如图1。结合图1，若补充检测上述3种番茄植株茎切除后的细胞中________，则可得出“R基因可以启动防御反应并促进再生”这一结论。
（3）跨膜蛋白P可催化胞内蛋白磷酸化过程，且能结合R肽。研究者开展如下实验，证实了P蛋白是R肽的受体。请完善下表实验方案，并预期相应结果（ⅰ、ⅱ处选填字母序号，ⅲ、ⅳ处填适合数量的“+”）。
注：“+”的多少代表再生能力的强弱。
A．WT B．突变体r C．P基因缺失突变体 D．蒸馏水 E．外源P蛋白 F．外源R肽
（4）受到机械损伤或外施R肽时，番茄相应部位的细胞中W基因的表达均显著增加。为确认W基因的作用，研究者分别检测茎切除后WT、W基因缺失突变体（w）、外施R肽的w三者的再生情况，如图2。进一步研究发现，W蛋白可以结合R基因的启动子；切除茎后，突变体w损伤处细胞中的R基因mRNA含量显著低于WT。
综上所述，研究者提出番茄受机械损伤后启动修复与再生的调控模型，如图3。请利用上述研究结果评述该模型，若认为正确，请基于上述研究提供支持①～④的证据；若认为错误，请指出错误序号并基于上述研究证据进行改正_______。
【答案】（1）愈伤组织
（2）与防御相关的基因的表达量和细胞的再生能力
（3）①. C ②. B ③. + ④. ++
（4）该模型正确。证据：①R肽结合P蛋白，因为P蛋白是R肽的受体；②R肽结合P蛋白后激活W基因，因为受到机械损伤或外施R肽时，番茄相应部位的细胞中W基因的表达均显著增加；③W蛋白结合R基因的启动子，促进R基因表达，因为切除茎后，突变体w损伤处细胞中的R基因mRNA含量显著低于WT；④R基因表达产生的R肽进一步激活相关过程，属于正反馈，从R基因可以启动防御反应并促进再生可推测存在正反馈调节
【分析】愈伤是指植物体的局部受到创伤刺激后，在适宜环境条件下，在伤口表面新生的组织。它由活的薄壁细胞组成，可起源于植物体任何器官内各种组织的活细胞。
【解析】（1）伤口处细胞经脱分化形成愈伤组织，是一团未分化的细胞。
（2）图1中茎切除后WT、r和外施R肽的r三者茎的再生能力比较，WT与r+R相近，r最小，说明R基因与茎再生能力相关，若再检测WT、r和外施R肽的r中的与防御相关的基因的表达量和细胞的再生能力，可得出“R基因可以启动防御反应并促进再生”这一结论。
（3）①P蛋白是R肽的受体，R基因编码R肽可促进茎的再生，WT的两组，一组加蒸馏水处理，R蛋白与P蛋白结合，再生能力较弱，一组经P基因缺失突变体处理，R蛋白更多地促进茎的再生。②另两组为突变体r ，即无R肽的两组，一组加蒸馏水，一组经P基因缺失突变体处理。③加蒸馏水处理的R肽较少，且与P蛋白结合，故促进茎的再生能力比野生型（WT）的弱。④经P基因缺失突变体处理，R肽不需与P蛋白结合，更多的促进茎的再生。
（4）该模型正确。证据：①R肽结合P蛋白，因为P蛋白是R肽的受体；②R肽结合P蛋白后激活W基因，因为受到机械损伤或外施R肽时，番茄相应部位的细胞中W基因的表达均显著增加；③W蛋白结合R基因的启动子，促进R基因表达，因为切除茎后，突变体w损伤处细胞中的R基因mRNA含量显著低于WT；④R基因表达产生的R肽进一步激活相关过程，属于正反馈，从R基因可以启动防御反应并促进再生可推测存在正反馈调节
20. 大肠杆菌是基因工程中应用最广泛的受体细胞。研究者利用大肠杆菌开展转录起始和调控机制的研究。
（1）作为基因工程载体的质粒上一般含有启动子、_____（至少填2个）等序列，其中启动子是RNA聚合酶识别和结合的部位。
（2）研究者利用大肠杆菌质粒进行体外单轮转录实验：用限制酶切割质粒，获得包含启动子序列的DNA模板，与足量RNA聚合酶混合并保温，使RNA聚合酶充分结合至启动子；依次加入足量的肝素（能与游离的RNA聚合酶结合，使其不能再结合启动子）和放射性标记的4种核糖核苷酸，一段时间后电泳检测转录产物，结果如图1。
①电泳结果显示，除了正常长度RNA外，转录还会产生______，研究者称其为“无效转录物”。
②对“无效转录物”的产生机制有两种假说：
a．一个RNA聚合酶与启动子结合后，先反复转录出多个无效转录物，然后该聚合酶在DNA上延伸并只转录出一个正常长度的RNA，最后从DNA上脱离。
b．一个RNA聚合酶与启动子结合后，仅转录出一个RNA，该聚合酶就从DNA上脱离；转录出的RNA多数为无效转录物，少数为正常长度的RNA。
单轮转录实验中，若DNA模板的数目（m）、无效转录物的数目（p）、正常长度RNA的数目（q）之间存在数量关系______（用m、p、q表示），则支持假说a。
（3）阻遏蛋白R能与启动子附近下游序列结合，抑制转录。设计实验探究R的作用是抑制RNA聚合酶与启动子的结合，还是抑制RNA聚合酶在DNA上的延伸。
①其中实验组的步骤如下。请将正确的试剂对应的字母填入横线上。
DNA模板与足量_________混合并保温，再加入足量_______混合并保温；依次加入足量的________和_______反应一段时间，然后加入_______再反应一段时间，电泳检测转录产物。
a．IPTG（使R脱离且不再与DNA结合）
b．肝素
c．RNA聚合酶
d．放射性标记的4种核糖核苷酸
e．阻遏蛋白R
②电泳结果如图2，表明R________。
【答案】（1）终止子、标记基因、复制原点
（2）①. 长度较短的RNA ②. p＞q=m
（3）①. c ②. e ③. b ④. d ⑤. a ⑥. 抑制RNA聚合酶在DNA上的延伸
【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；
（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。
【解析】（1）构建成功的基因表达载体应含有启动子，终止子、目的基因、标记基因（或复制原点）等结构，启动子是一段有特殊结构的DNA片段，位于基因的首端，它是RNA聚合酶识别和结合的部位，作用是驱动基因转录（出mRNA）。
（2）电泳结果显示，除了正常长度的RNA外，转录还会产生长度为2～6个核苷酸的多种RNA。假说a认为一个RNA聚合酶与启动子结合后，先反复转录出多个无效转录物，然后该聚合酶在DNA上延伸并只转录出一个正常长度的RNA，最后从DNA上脱离。所以若DNA模板的数目（m）＝正常长度RNA的数目（q）＜无效转录物的数目（p），则支持a观点。
（3）阻遏蛋白R能与启动子附近下游序列结合，抑制转录。若要设计实验探究R的作用是抑制RNA聚合酶与启动子的结合，还是抑制RNA聚合酶在DNA上的延伸，实验步骤如下:DNA模板与足量RNA聚合酶混合并保温，再加入足量阻遏蛋白R混合并保温；依次加入足量的肝素和放射性标记的4种核糖核苷酸反应一段时间，然后加入IPTG（使R脱离且不再与DNA结合)再反应一段时间，电泳检测转录产物。若R的作用是抑制RNA聚合酶与启动子的结合，则在只加入R的条件下转录产物中应该是同时存在无效转录产物和正常RNA片段，结果于电泳图结果不符；若R是抑制RNA聚合酶在DNA上的延伸，则在只加入R的条件下转录产物中应该是不存在无效转录产物和正常RNA片段，在加入IPTG后R的抑制作用消失，开始有无效转录产物和正常RNA片段，与电泳结果相符，故可推测R的作用是抑制RNA聚合酶在DNA上的延伸。
21. 细胞周期是靠细胞内部精确的调控实现的，研究细胞周期的调控机制对防治癌症有重要意义。
（1）连续分裂的细胞，_______，为一个细胞周期。
（2）细胞周期调控的经典模型如图1所示，有丝分裂原是一类能刺激细胞启动有丝分裂的信号分子，可影响一系列下游蛋白质的活性。
①当Rb的活性低于某一临界值时，由于CDK2对Rb活性存在________调节，即使有丝分裂原消失，Rb活性也会持续下降，细胞正常完成细胞周期；当Rb的活性高于临界值时，若有丝分裂原消失，细胞会退出细胞周期。“R点”是Rb活性等于临界值的关键调控点，该调控过程应发生在DNA复制之前。
②研究者用CDK4抑制剂处理人类宫颈癌细胞（模拟有丝分裂原消失），一段时间后检测退出细胞周期的宫颈癌细胞中的DNA数目，发现部分细胞中DNA数目_________（选填“”）46条，说明这些细胞在R点后才退出细胞周期，不符合经典模型。
（3）为探究上述细胞退出细胞周期的机制，研究者利用已通过R点的宫颈癌细胞进行图2所示实验。已知CNA蛋白有助于CDK2活性的维持。据（2）和图2结果推测，有丝分裂原消失，①______，CDK2②______，部分细胞在R点后退出细胞周期。
（4）结合上述研究成果，提出一条治疗癌症的思路______。
【答案】（1）从一次分裂完成时开始，到下一次分裂完成时为止
（2）①. 细胞周期蛋白 ②. >
（3）①. CNA蛋白含量降低 ②. 活性下降
（4）开发抑制CNA蛋白功能的药物，使癌细胞在R点后退出细胞周期，抑制癌细胞增殖
【分析】细胞周期是指连续分裂的细胞，从一次分裂完成时开始，到下一次分裂完成时为止。细胞周期分为两个阶段：分裂间期和分裂期。分裂间期主要完成DNA的复制和有关蛋白质的合成，同时细胞有适度的生长。分裂期包括前期、中期、后期、末期，是一个连续变化过程。
【解析】（1）连续分裂的细胞，从一次分裂完成时开始，到下一次分裂完成时为止，为一个细胞周期。
（2）①当Rb活性低于临界值时，CDK2的作用使Rb活性进一步下降，由于存在细胞周期蛋白调节，即使有丝分裂原消失，该过程仍持续，Rb活性也会持续下降，细胞正常完成细胞周期。
②正常人类体细胞DNA数目为46条（未复制时）。若细胞在“R点后”退出细胞周期，说明已通过R点（位于DNA复制前，即G₁期），可能进入S期完成DNA复制（DNA数目加倍至92条），或处于G₂期 /分裂期（DNA数目仍为92条），因此这些细胞的DNA数目>46条。
（3）由图2分析可知，当添加CDK4抑制剂，未添加CNA激活剂时，退出细胞周期的细胞相对比例较高，其他三种情况：CDK4抑制剂和CNA激活剂均未添加、CDK4抑制剂和CNA激活剂均添加、只添加CNA激活剂，结果都是退出细胞周期的细胞比例较低。已知CNA蛋白有助于CDK2活性的维持。据（2）和图2结果推测，有丝分裂原消失，CNA蛋白含量降低，CDK2活性下降，部分细胞在R点后退出细胞周期。
（4）针对上述机制，可开发抑制 CNA蛋白功能（如阻断其与CDK2的结合）的药物，或直接抑制CDK2活性，使癌细胞无法维持细胞周期进程，被迫退出分裂，从而阻止无限增殖。亚硝酸盐
氧气
实验结果
无
无
无NR
有
无
有NR，有活性
无
有
有NR，无活性
条件
Pc中c蛋白的结合序列
M蛋白的结合序列
无葡萄糖
+
+
低浓度葡萄糖
ⅰ．________
ⅱ．________
高浓度葡萄糖
ⅲ．________
ⅳ．________
组别
番茄
处理
再生能力
1
WT
蒸馏水
++
2
ⅰ．________
++++
3
ⅱ．________
蒸馏水
ⅲ．________
4
同i
ⅳ．________