2024-2025学年北京市海淀区高二下学期期末考试生物试卷（解析版）

这是一份2024-2025学年北京市海淀区高二下学期期末考试生物试卷（解析版），共22页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
一、选择题：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. 以下发酵食品与发酵条件或发酵过程的变化对应关系正确的是（ ）
A. 腐乳与泡菜：持续无氧发酵
B. 泡菜与果醋：pH下降
C. 酸奶与果酒：密封并定期放气
D. 果酒和果醋：发酵温度相同
【答案】B
【分析】（1）在利用酵母菌发酵时最好是先通入足够的无菌空气在有氧环境下一段时间使其繁殖，再隔绝氧气进行发酵；酒精发酵的最佳温度是在18℃～25℃，pH最好是弱酸性。
（2）醋酸菌好氧性细菌，当氧气、糖源都充足时，醋酸菌将葡萄汁中的糖分解成醋酸；当缺少糖源时，可将乙醇变为乙醛，再将乙醛变为醋酸。醋酸菌生长的最佳温度是在30℃～35℃。
（3）豆腐的主要营养成分是蛋白质和脂肪，难以消化、吸收，毛霉、酵母菌等多种微生物分泌的蛋白酶，能将蛋白质分解成小分子的肽和氨基酸，脂肪酶可将脂肪分解成甘油和脂肪酸，在多种微生物的协同下，豆腐转变成腐乳。
【详解】A、腐乳制作初期需有氧条件促进毛霉等霉菌的生长，后期腌制才处于无氧环境，而泡菜全程无氧发酵。因此腐乳并非持续无氧，A错误；
B、包菜（泡菜）发酵中乳酸菌产乳酸，果醋发酵中醋酸菌产醋酸，两者均导致pH下降，B正确；
C、酸奶制作需密封但无需放气（乳酸菌不产气体），果酒发酵需密封且定期放气（酵母菌产CO₂），C错误；
D、果酒发酵（酵母菌最适20℃）与果醋发酵（醋酸菌最适30-35℃）温度不同，D错误。
故选B。
2. 水产养殖引发的水质富营养化会导致水体中病原菌大量繁殖，研究者检测了植物提取物H的抑菌效果，如下图。下列叙述正确的是（ ）
A. 实验所用的菌体应选自富营养化的水体
B. 采用稀释涂布平板法或平板划线法接种
C. 应增加已知抗菌药物组作为实验组
D. 透明圈直径与H的抑菌能力呈负相关
【答案】A
【分析】本题围绕植物提取物 H 对水产养殖中水体病原菌的抑菌效果实验展开，考查微生物实验设计与结果分析，命题意图是理解实验选材、接种方法、对照设置及结果解读，培养科学探究与思维能力。
【详解】A、实验目的是检测植物提取物 H 对水产养殖富营养化水体中病原菌的抑菌效果，故菌体应选自富营养化水体 ，保证实验相关性，A正确；
B、该实验需定量检测抑菌效果，稀释涂布平板法 可计数，平板划线法难定量，一般不用于此实验接种，B错误；
C、应增加不加植物提取物 H 的对照组（如加无菌水 ），而非已知抗菌药物组（实验目的是测 H 的效果 ），C错误 ；
D、透明圈直径越大，说明 H 抑菌能力越强，二者呈正相关 ，D错误 。
故选A。
3. 紫杉醇存在于红豆杉属植物体内，具有较强抗癌作用。为保护野生红豆杉资源，科研人员用下图所示方法提取紫杉醇。下列相关叙述正确是（ ）
红豆杉外植体→①→愈伤组织→②→单个细胞→③→高产细胞群→提取→紫杉醇
A. 过程①需使生长素比例远高于细胞分裂素
B. 过程①②都需在光照条件下培养
C. 过程②③需接种到固体培养基上培养
D. 过程①②③未体现红豆杉细胞的全能性
【答案】D
【详解】植物组织培养技术是指将离体的植物器官、组织或细胞等，在人工配制的培养基上，给予适宜的培养条件，诱导其形成完整植株的技术。其具体流程为：接种外植体→诱导愈伤组织→诱导生芽→诱导生根→移栽成活。
【分析】A、过程①为脱分化，通常需要生长素和细胞分裂素的浓度比例适中以诱导愈伤组织形成，而非生长素比例远高于细胞分裂素，A错误；
B、过程①（脱分化）需避光培养，B错误；
C、过程②③为细胞悬浮培养，需在液体培养基中进行以促进细胞增殖，而非固体培养基，C错误；
D、细胞全能性需发育为完整个体或分化为其他各种细胞，而过程①②③仅形成愈伤组织或细胞群，未体现全能性，D正确。
故选D。
4. 关于动物细胞培养，下列叙述正确的是（ ）
A. 获得的动物组织需用胃蛋白酶分散细胞
B. 所培养的细胞一般悬浮生长或贴壁生长
C. 培养期间需通入5%的CO2以刺激细胞呼吸
D. 培养过程中需密闭培养瓶以保证无菌环境
【答案】B
【分析】动物细胞培养的条件：（1）无菌、无毒的环境：①消毒、灭菌；②添加一定量的抗生素；③定期更换培养液，以清除代谢废物．（2）营养物质：糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素等，还需加入血清、血浆等天然物质．（3）温度和PH．（4）气体环境：95%空气（细胞代谢必需的）和5%的CO2（CO2的作用是维持培养液的PH）。
【详解】A、动物细胞培养中分散组织通常使用胰蛋白酶或胶原蛋白酶，A错误；
B、动物细胞在培养时，大多数正常细胞会贴附在培养器皿表面生长（贴壁生长），而少数细胞（如某些癌细胞）可能悬浮生长，B正确；
C、培养时通入5% CO₂的主要作用是维持培养液的pH，C错误；
D、动物细胞培养需在含有95%空气和5% CO₂的开放环境中进行，以保证氧气供应和pH稳定，D错误。
故选B。
5. 我国科学家成功培育出世界首例体细胞克隆猴“中中”“华华”，攻克了灵长类动物克隆的技术难题，过程如下图。下列叙述不正确的是（ ）
A. 采集的卵母细胞需在体外培养到MⅡ期后再显微操作去核
B. 重构胚形成后需进一步激活才可继续完成分裂和发育进程
C. 克隆猴的诞生体现出动物细胞的细胞核具有全能性
D. 胚胎移植前需要使用免疫抑制剂处理代孕猴
【答案】D
【分析】动物细胞核移植技术：（1）概念：将动物一个细胞的细胞核移入去核的卵母细胞中，使这个重新组合的细胞发育成新胚胎，继而发育成动物个体的技术。（2）原理：动物细胞核的全能性。（3）生殖方式：无性生殖。
【详解】A、核移植的受体细胞一般为卵母细胞，将采集的卵母细胞在体外培养到MⅡ期，再通过显微操作去核，A正确；
B、重构胚形成后，需用物理或化学方法（如电刺激、Ca2+载体、乙醇和蛋白酶合成抑制剂等）进一步激活后才可继续完成分裂和发育进程，B正确；
C、克隆猴的诞生利用了动物细胞核移植技术，体现出动物细胞的细胞核具有全能性，C正确；
D、代孕猴用相关激素进行同期发情处理，对移入子宫的外来胚胎基本不发生免疫排斥反应，无需再用免疫抑制剂处理，D错误。
故选D。
6. 人正常乳腺细胞与人乳腺癌细胞表面有部分相同的膜蛋白。科研人员设计下图所示流程，生产针对人乳腺癌细胞的单克隆抗体。

下列叙述不正确的是（ ）
A. 过程①从小鼠体内分离得到多种针对人正常乳腺细胞的抗体
B. 过程②使用选择培养基和抗原 - 抗体杂交筛选特定杂交瘤细胞
C. 抗体检测呈阳性的杂交瘤细胞必须在小鼠体外进行扩大培养
D. 该单克隆抗体可与毒素连接实现对乳腺癌细胞的特异性杀伤
【答案】C
【分析】单克隆抗体的制备：（1）制备产生特异性抗体的B淋巴细胞：向免疫小鼠体内注射特定的抗原，然后从小鼠脾内获得相应的B淋巴细胞；（2）获得杂交瘤细胞：①将鼠的骨髓瘤细胞与脾细胞中形成的B淋巴细胞融合；②用特定的选择培养基筛选出杂交瘤细胞，该杂种细胞既能够增殖又能产生抗体；（3）克隆化培养和抗体检测；（4）将杂交瘤细胞在体外培养或注射到小鼠腹腔内增殖；（5）提取单克隆抗体：从细胞培养液或小鼠的腹水中提取。
【详解】A、过程①从小鼠体内分离得到的是多种抗体，因为人正常乳腺细胞不仅仅提供一种抗原，A正确；
B、过程②使用选择培养基筛选出杂交瘤细胞，再用抗原 - 抗体杂交技术筛选出特定杂交瘤细胞，B正确；
C、抗体检测呈阳性的杂交瘤细胞可在小鼠体外进行扩大培养，也可在小鼠腹水（体内）中培养，C错误；
D、该单克隆抗体特异性识别并结合乳腺癌细胞，与毒素连接后可实现特异性杀伤，D正确。
故选C。
7. 科研人员利用农杆菌转化法将抗病毒蛋白基因C导入番木瓜叶片，培育出转基因抗病番木瓜，Ti质粒如下图所示。下列叙述正确的是（ ）

A. 转化农杆菌与番木瓜叶片均需用Ca2+处理
B. 含重组Ti质粒的农杆菌具有四环素抗性
C. 农杆菌的Ti质粒整合到番木瓜基因组中
D. 转基因抗病番木瓜不具有卡那霉素抗性
【答案】D
【分析】本题围绕农杆菌转化法培育转基因番木瓜展开，考查基因工程中农杆菌转化的原理、Ti 质粒结构及遗传特性，命题意图是理解基因导入过程及标记基因的作用，培养科学思维与知识应用能力。
【详解】A、农杆菌用Ca2+处理使其成为感受态，番木瓜叶片不需要Ca2+处理，A错误；
B、基因 C 插入位点破坏了四环素抗性基因，含重组 Ti 质粒的农杆菌无四环素抗性 ，B错误 ；
C、农杆菌的T - DNA（而非整个 Ti 质粒 ） 整合到番木瓜基因组中，C错误；
D、卡那霉素抗性基因未被破坏，但仅存在于 Ti 质粒，未整合到番木瓜基因组，故转基因番木瓜不具有卡那霉素抗性 ，D正确。
故选D。
8. PCR是生物体外复制特定DNA片段的核酸合成技术。下列有关PCR与人体细胞内DNA分子复制的叙述，不正确的是（ ）
A. 都需要引物提供延伸起始的3’末端
B. DNA聚合酶催化的最适温度不同
C. 复制过程都是边解旋边复制
D. 复制方式都是半保留复制
【答案】C
【分析】PCR原理：在解旋酶作用下，打开DNA双链，每条DNA单链作为母链，以4种游离脱氧核苷酸为原料，合成子链，在引物作用下，DNA聚合酶从引物3'端开始延伸DNA链，即DNA的合成方向是从子链的5'端自3'端延伸的。实际上就是在体外模拟细胞内DNA的复制过程。DNA的复制需要引物，其主要原因是DNA聚合酶只能从3′端延伸DNA链。
【详解】A、PCR和体内复制均需引物提供3’末端作为延伸起点，因为聚合酶只能结合到3’末端，A正确；
B、体内DNA聚合酶最适温度约37℃，而PCR中Taq酶最适温度约72℃，B正确；
C、体内DNA复制边解旋边复制，而PCR通过高温完全解旋后再复制，C错误；
D、两者均以原DNA链为模板，新链与母链结合，为半保留复制，D正确。
故选C。
9. 研究发现，当葡萄糖超过一定浓度时，野生型酵母菌即使在有氧条件下也主要进行酒精发酵。通过基因工程构建突变菌可阻断酒精发酵。下列分析不合理的是（ ）
A. 消耗等量葡萄糖时，有氧呼吸释放能量高于无氧呼吸
B. 高浓度葡萄糖可能抑制野生型酵母菌线粒体内相关酶的活性
C. 上述现象说明环境因素会影响微生物的代谢途径
D. 可通过敲除细胞呼吸第一阶段的关键酶基因来构建突变菌
【答案】D
【分析】本题考查意图：本题围绕酵母菌代谢调节及基因工程应用展开，考查细胞呼吸能量变化、环境对代谢的影响及基因工程策略，意在理解微生物代谢调控与基因操作的关联，培养科学思维。
【详解】A、有氧呼吸将葡萄糖彻底分解为CO₂和H₂O，释放大量能量（30-32 ATP），而无氧呼吸仅产生2ATP，A正确；
B、高浓度葡萄糖可能通过抑制线粒体内与有氧呼吸相关酶，导致有氧呼吸受阻，迫使酵母菌转向无氧发酵，B正确；
C、题干现象表明葡萄糖浓度（环境因素）改变了酵母菌的代谢途径（有氧→无氧），说明环境因素影响代谢途径，C正确；
D、细胞呼吸第一阶段（糖酵解）是葡萄糖分解为丙酮酸的共同途径，若敲除该阶段关键酶基因，无论有氧或无氧呼吸均无法进行，菌体将无法存活，因此此方法不合理，D错误。
故选D。
10. 某同学在25℃、最适pH下测定唾液淀粉酶催化不同浓度淀粉分解的酶促反应速率，结果如下图。若想提高X，以下做法不恰当的是（ ）
A. 将反应体系放入37℃的恒温水浴锅
B. 加入少量HCl或NaOH调整pH
C. 向各组溶液中添加等量的稀释唾液
D. 向各组溶液中添加等量唾液淀粉酶激活剂
【答案】B
【分析】本题围绕在 25∘C、最适 pH 下，唾液淀粉酶催化不同浓度淀粉分解的酶促反应速率展开，考查酶促反应速率影响因素（温度、pH、酶浓度 ），命题意图是让考生分析改变条件对酶活性及反应速率的作用，培养科学思维（逻辑推理、因果分析 ），理解酶促反应调控机制。
【详解】A、唾液淀粉酶最适温度约37∘C ，25∘C 升温至37∘C 可提高酶活性，增大反应速率X ，A正确；
B、实验在最适 pH 下进行，加入HCl 或NaOH 调整 pH ，会偏离最适 pH ，降低酶活性，无法提高X ，B错误；
C、添加等量稀释唾液，增加酶浓度，可提高反应速率X ，C正确；
D、添加唾液淀粉酶激活剂，能提高酶活性，增大反应速率X ，D正确。
故选B。
11. 研究者为大豆叶片提供14CO2，检测茎基部放射性，实验处理及结果如右图。下列推测合理的是（ ）
A. 检测点放射性物质是叶片光反应合成的
B. 关灯后光合作用停止但光合产物仍可运输
C. 关灯后短时间内C3含量下降，C5含量上升
D. 改用CO2后叶片对CO2的利用趋于停止
【答案】B
【分析】光合作用过程：（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、据题干信息“研究者为大豆叶片提供14CO2”可知，检测点放射性物质应是叶片碳反应合成的，A错误；
B、据图可知，90min时关灯，茎基部检测点放射性相对值还在升高，说明关灯后光合作用停止但光合产物仍可运输，B正确；
C、关灯后，光反应停止，短时间内，ATP和NADPH的含量减少，消耗C3的量较少，还原得到三碳糖减少，再生C5减少，故C3含量将上升，C5含量下降，C错误；
D、据图可知，78min时改用不含放射性的CO2后，茎基部检测点放射性相对值趋于稳定，只能说明叶片中含放射性的物质已全部转移至茎基部，但叶片仍正常光合作用，对CO2的利用不会停止，D错误。
故选B。
12. 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。
13. 细胞器串扰是指不同的细胞器之间通过蛋白相互连接，调节细胞器的功能及细胞的生命活动。下图中线粒体与内质网的细胞器串扰引起了Ca2+的转运。下列叙述正确的是（ ）

A. 图示过程可能发生在大肠杆菌细胞内
B. 图示说明细胞器串扰通过膜融合实现物质交换
C. 线粒体与内质网的细胞器串扰可促进细胞凋亡
D. 图示说明线粒体为内质网合成蛋白质提供能量
【答案】C
【分析】内质网是由一层单位膜所形成的囊状、泡状和管状结构，并形成一个连续的网膜系统；内质网向内与核膜相连，向外与细胞膜相连，在代谢旺盛的细胞中还与线粒体相连。
【详解】A、大肠杆菌是原核细胞，不含线粒体和内质网等细胞器，A错误；
B、据题干信息可知，细胞器串扰是通过蛋白质连接实现的，而非膜融合，B错误；
C、据图可知，细胞器串扰使得线粒体中Ca2+浓度升高，促进细胞凋亡，C正确；
D、内质网不能合成蛋白质，核糖体是合成蛋白质的场所，D错误。
故选C。
14. 野生番茄是二倍体植物（2n=24），科学家建立的MiMe番茄可产生染色体数未减半的克隆配子。野生型和MiMe番茄中配子的形成过程如下图。以下叙述错误的是（ ）
A. 两株MiMe番茄杂交后的子代为四倍体
B. 图a中细胞为减数分裂Ⅰ前期，含有12个四分体
C. MiMe番茄的克隆配子中不具有同源染色体
D. MiMe番茄产生配子时细胞只分裂一次
【答案】C
【分析】减数分裂过程：
（1）减数第一次分裂前的间期：染色体的复制；
（2）减数第一次分裂：①前期：联会，同源染色体上的非姐妹染色单体交叉互换；②中期：同源染色体成对的排列在赤道面上；③后期：同源染色体分离，非同源染色体自由组合；④末期：细胞质分裂。
（3）减数第二次分裂过程：①前期：染色体散乱地分布在细胞中；②中期：染色体形态固定、数目清晰；③后期：着丝粒分裂，姐妹染色单体分开成为染色体，并均匀地移向两极；④末期：核膜、核仁重建、纺锤体和染色体消失。
【详解】AC、据图可知，MiMe番茄产生的配子时，以有丝分裂替代了减数分裂，故产生的配子染色体组成相同且含有2个染色体组，故两株MiMe番茄杂交后的子代为四倍体，配子中含有同源染色体，A正确，C错误；
B、图a中同源染色体正联会配对，处于野生型番茄（2n=24）减数分裂Ⅰ前期，即四分体时期，含12个四分体，B正确；
D、据图可知，MiMe番茄产生配子时细胞只分裂一次，产生2个子细胞，D正确。
故选C
15. 为了探究胚胎干细胞释放的外泌体与衰老的关系，研究人员设计了实验，结果如表所示。下列叙述正确的是（ ）
注：细胞衰老过程中β - 半乳糖苷酶活性会增加。
A. 表中可分析的单因子对照实验有三组
B. 外泌体可能通过抑制DNA的复制促进衰老
C. 衰老细胞的特征是各种酶活性均降低
D. 外泌体可能改变细胞衰老相关基因的表达
【答案】D
【分析】酶活性指酶催化化学反应的能力，常用酶促反应的速率来表示。
【详解】A、单因子对照实验需保证只有一个自变量不同。表中A组（年轻细胞）与B组（衰老细胞）的自变量为细胞年龄，B组与C组（加外泌体）的自变量为是否添加外泌体，共两组单因子对照，A错误；
B、B组（衰老细胞）的DNA复制时期细胞百分比为7%，C组（加外泌体）为22%，说明外泌体促进DNA复制，可能延缓衰老，B错误；
C、衰老细胞中部分酶活性降低（如与增殖相关的酶），但β-半乳糖苷酶活性显著升高（表中B组数据），C错误；
D、C组加入外泌体后，β-半乳糖苷酶活性降低且DNA复制活跃度提高，表明外泌体可能通过调控衰老相关基因的表达延缓细胞衰老，D正确。
故选D。
第二部分
二、非选择题：本部分共6题，共70分。
16. 线粒体氧化磷酸化过程障碍会引起神经元损伤乃至凋亡，这是神经退行性疾病发病的重要原因之一。研究者尝试使用人工囊泡改善线粒体功能以治疗疾病。
（1）氧化磷酸化过程即有氧呼吸第三阶段，其场所为______。
（2）通过将原癌基因导入神经干细胞，使其具备______能力，利于大量生产。研究者以改造后的神经干细胞为材料，利用匀浆方法获得了许多包含细胞组分的人工囊泡，通过检测______，从其中分离得到线粒体来源的囊泡，记作S。
（3）将S与损伤的神经细胞混合，以探究S能否改善线粒体功能。实验中可用于作出判断的检测指标有______（至少两个）。
（4）为了进一步探究S抑制细胞损伤和凋亡的机制，研究人员检测了不同处理下蛋白P（可激活凋亡）的含量和线粒体形态，结果如下图1和图2所示。

实验结果表明，S可以______，从而抑制细胞的损伤和凋亡。
（5）若将S用于疾病的治疗，还需解决的问题有______（写出一条）。
【答案】（1）线粒体内膜
（2）①. 无限增殖 ②. 囊泡膜蛋白的种类和数量
（3）耗氧速率 /ATP；产生速率 / 氧化磷酸化水平
（4）降低 P 蛋白的含量，减少线粒体损伤
（5）人工囊泡能否在体内发挥作用 / 人工囊泡是否会引发人体的免疫反应 / 如何确保人工囊泡只针对特定的靶细胞
【分析】本题围绕线粒体功能修复与神经细胞保护展开，涉及有氧呼吸、细胞工程、细胞代谢检测及实验探究等知识点，考查对线粒体结构与功能、细胞代谢指标、实验设计与结果分析的理解，培养科学思维与探究能力。需运用有氧呼吸场所、细胞增殖特性、线粒体功能检测指标（耗氧速率、ATP 产生等 ）、实验结果分析及治疗应用的伦理与技术问题等知识解题。
【解析】（1）有氧呼吸第三阶段（氧化磷酸化 ）的场所是线粒体内膜，其上分布着与有氧呼吸相关的酶 。
（2）改造神经干细胞使其具备类似癌细胞的无限增殖能力，可大量生产人工囊泡。线粒体来源的囊泡有特定膜蛋白标记，通过检测囊泡膜蛋白的种类和数量，可以用来分离线粒体来源的囊泡。
（3）线粒体功能可通过耗氧速率、ATP 产生速率、氧化磷酸化水平等指标检测，这些指标直接反映线粒体的能量代谢能力 。
（4）对比图 1 和图 2，S 处理后蛋白 P含量降低，线粒体损伤减少。故 S 可降低 P 蛋白含量，减少线粒体损伤 ，抑制细胞凋亡。
（5）若 S 用于治疗，需解决人工囊泡能否在体内稳定发挥作用、是否引发免疫反应、如何精准靶向神经细胞 等问题，进而保证治疗有效性与安全性 。
17. λT蛋白是一种源于鼠伤寒沙门氏菌的转录阻遏因子，仅在温度低于39℃时结合在P启动子上，抑制下游基因的表达。科研人员尝试利用超声波控制工程菌的蛋白质分泌，实现肿瘤的定向治疗。
（1）科研人员将L基因（表达产物可催化底物生成荧光）连接到启动子P下游，构建出含P-L片段的DNA.进一步构建含P-L片段的重组载体的流程是：首先用一定的限制酶切割载体，使它出现一个切口，然后______；再利用DNA连接酶将P-L片段拼接到载体的切口处。用超声波处理使温度升高到39℃以上时，成功转入重组载体的鼠伤寒沙门氏菌______，则表明超声波控制基因表达系统有效。
（2）A蛋白是肿瘤治疗的新型药物，能引起肿瘤细胞凋亡。科研人员拟将A蛋白基因转入大肠杆菌，构建仅在高于39℃时才能分泌大量A蛋白的工程菌。请参考样例，选用下列元件完成表达载体设计________。可选用的元件：启动子P 启动子J（持续表达启动子） A蛋白基因 T蛋白基因 Y片段（编码信号肽 引导蛋白分泌到细胞外） 终止子
（3）已知工程菌能定位于肿瘤组织中，实现肿瘤治疗。若要将此技术应用于临床，从有效性的角度，需进一步验证______（答出一点）。
（4）有学者认为：从生物安全角度，该技术可能引发“基因污染”。请提出一条改造上述表达载体，解决“基因污染”的思路__________。
【答案】（1）①. 用同种限制酶切割含有 P-L 片段的 DNA ②. 出现荧光
（2） （3）超声波对深部肿瘤的穿透性是否足够 / 工程菌是否可以有效抑制肿瘤生长
（4）在重组表达载体中导入“自杀”基因，使转基因工程菌在 A 蛋白含量超过引起肿瘤细胞凋亡的浓度时启动“自杀”基因表达。
【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钙离子处理法；（4）目的基因的检测与鉴定。
【解析】（1）科研人员将L基因连接到启动子P下游，构建出含P-L片段的DNA，进一步构建含P-L片段的重组载体的流程是：首先用一定的限制酶切割载体，使它出现一个切口，然后用同种限制酶切割切割含有 P-L 片段，使其产生相同的黏性末端；再利用DNA连接酶将P-L片段拼接到载体的切口处。用超声波处理使温度升高到39℃以上时，成功转入重组载体的鼠伤寒沙门氏菌细胞中的L基因会正常表达，进而使其表现出荧光，该实验结果表明超声波控制基因表达系统有效。
（2）A蛋白是肿瘤治疗的新型药物，能引起肿瘤细胞凋亡。科研人员拟将A蛋白基因转入大肠杆菌，构建仅在高于39℃时才能分泌大量A蛋白的工程菌。则结合题（1）可知，在构建重组质粒时，需要将目的基因与启动子P融合，即构建含P-A片段的DNA，P启动子能够实现A蛋白在高于39℃时开始表达，又知需要获得大量的A蛋白，因而需要选择启动子J，进而可实现A蛋白的大量表达，由于大肠杆菌是原核生物，不能将蛋白A加工成分泌蛋白分泌出去，因而在目的基因表达载体中需要添加 T蛋白基因 Y片段，此外一个目的基因表达载体中还需要有启动子，因此相应的表达载体需要含有的组件可表示如下：
（3）已知工程菌能定位于肿瘤组织中，实现肿瘤治疗。若要将此技术应用于临床，则需要进一步进行实验的问题有超声波对深部肿瘤的穿透性是否足够 / 工程菌是否可以有效抑制肿瘤生长等。
（4）有学者认为：从生物安全角度，该技术可能引发“基因污染”。为了避免基因污染现象的发生，则需要在重组表达载体中导入“自杀”基因，使转基因工程菌在 A 蛋白含量超过引起肿瘤细胞凋亡的浓度时启动“自杀”基因表达，进而避免了工程菌引起的基因污染。
18. 为了在一个生物反应器中同时进行两种发酵，科研人员对已有菌株进行改造。
（1）同一生物反应器中通常难以同时培养两种菌株，这是由于不同菌株代谢所需的______等条件不同。
（2）科研人员分别改造大肠杆菌A和B的代谢途径，以实现同时生产木糖醇和异丁酸。
①A菌生产木糖醇需要厌氧条件，改造后的A菌在有氧条件下也能进行厌氧条件下的代谢，如图1和图2.
据图分析，改造后的A菌生产木糖醇的能力提高，理由是______。
②B菌在有氧条件下能合成异丁酸，但无法合成自身生长所需的乙酸，而A菌产木糖醇的同时也产生乙酸，因此可以和A菌实现共生。此外，培养B菌的培养基中还需要添加葡萄糖作为______。
（3）将A、B两种菌进行共培养的过程中，检测A菌和B菌密度和代谢产物浓度变化，结果如图3和4.据图分析，乙酸浓度随时间先上升，随后下降的原因是______。
【答案】（1）O2、pH、温度
（2）①. 改造后的 A 菌增殖慢，但木糖醇产量有所提升，表明其在厌氧代谢模式下更高效地将葡萄糖转化为木糖醇 ②. 碳源
（3）培养初期，A 菌密度相对较高，产生的乙酸积累，而 B 菌密度较低，消耗的乙酸少，故乙酸浓度升高；培养至 6-12 小时，A 菌密度稳定，乙酸合成速率稳定，B 菌密度迅速上升，消耗的乙酸增加，故乙酸浓度降低
【分析】参与果酒制作的微生物是酵母菌，其新陈代谢类型为异养兼性厌氧型。在有氧条件下进行有氧呼吸，主要让其生长繁殖；无氧条件下无氧呼吸产生酒精。
【解析】（1）不同菌株代谢需求不同，像氧气（O2​ ）、pH、温度等环境条件，会影响菌株生长繁殖，所以同一生物反应器难同时满足多种菌株的代谢条件 。
（2）① 对比图 1 和图 2，改造后的 A 菌虽然增殖慢（菌数峰值低 ），但木糖醇产量提升，说明其在厌氧代谢时，能更高效把葡萄糖转化为木糖醇 。
② B 菌自身不能合成乙胺，且需要碳源供能，葡萄糖可作为碳源，所以培养基中加葡萄糖作碳源。
（3）培养初期，A 菌密度高，产生乙胺多，B 菌密度低，消耗乙胺少，乙胺就积累，浓度上升；培养到 6 - 12 小时，A 菌密度稳定，乙胺合成速率稳定，可 B 菌密度快速上升，消耗乙胺变多，乙胺浓度随之下降 。
19. 研究者发现一种二倍体的野生马铃薯，与四倍体的栽培马铃薯杂交，培育马铃薯突变体。
（1）栽培马铃薯和野生马铃薯之间存在______，故杂交不能产生可育后代。
（2）野生马铃薯的M基因能够修复错配的DNA，维持基因组稳定。研究者将图1所示的T-DNA导入野生马铃薯细胞中，获得M基因沉默（几乎不表达）的转基因马铃薯（马铃薯B）。

通过该方法使M基因沉默的原理是______。
（3）研究者将马铃薯B、野生马铃薯分别与栽培马铃薯进行体细胞杂交，获得了大量杂种植株。对不同杂种植株DNA含量进行分析，结果如下图（“x”表示DNA的倍性）。

①使用______处理两种马铃薯叶片细胞，利用______促进二者融合，进而获得体细胞杂交的植株。
②杂交一出现大量DNA含量6x以下的个体，推测______
③杂交二与杂交一比较，说明M基因沉默导致______。
【答案】（1）生殖隔离
（2）M基因编码区反向连接在T-DNA的启动子与终止子之间，转录出的mRNA与内源M基因转录的 mRNA互补配对，使内源M基因无法完成翻译
（3）①. 纤维素酶和果胶酶 ②. PEG ③. 杂种植株部分染色体（或DNA）丢失 ④. 杂种植株染色体（或DNA）丢失产生的变异增多
【分析】植物体细胞杂交技术：
植物体细胞杂交技术：就是将不同种的植物体细胞原生质体在一定条件下融合成杂种细胞，并把杂种细胞培育成完整植物体的技术。
过程：（1）诱导融合的方法：物理法包括离心、振动、电刺激等。化学法一般是用聚乙二醇（PEG）作为诱导剂。（2）细胞融合完成的标志是新的细胞壁的生成。（3）植物体细胞杂交的终点是培育成杂种植株，而不是形成杂种细胞就结束。（4）杂种植株的特征：具备两种植物的遗传特征，原因是杂种植株中含有两种植物的遗传物质。
意义：克服了远缘杂交不亲和的障碍。
【解析】（1）栽培马铃薯是四倍体，野生马铃薯是二倍体，两者杂交后代是三倍体，三倍体进行减数分裂时会联会紊乱，很难形成正常的配子，即其是不可育的，由此可知，栽培马铃薯和野生马铃薯之间存在生殖隔离，故杂交不能产生可育后代。
（2）分析图1可知M基因编码区反向连接在T-DNA 的启动子与终止子之间，转录出的mRNA与内源M基因转录的mRNA互补配对，使内源M基因无法完成翻译，导致M基因无法正常表达，从而实现基因沉默。
（3）植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶，需用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁得到原生质体。聚乙二醇（PEG）是常用的促融合剂，可诱导原生质体融合，故使用纤维素酶和果胶酶处理两种马铃薯叶片细胞得到原生质体，利用PEG促进二者融合，进而获得体细胞杂交的植株。杂交一中杂种植株的DNA含量集中在5x-6x（野生马铃薯2x+栽培马铃薯4x=6x)，但出现大量低于6x的个体，说明部分染色体在细胞分裂过程中丢失。 杂交二中马铃薯B的M基因被沉默，导致DNA修复能力下降，基因组不稳定，因此杂种植株的DNA含量范围更广（6x-8x），且与杂交一相比，染色体丢失现象更显著。
20. 学习以下材料，回答以下问题。
根瘤细胞中的能量感受器
豆科植物与根瘤菌共生形成的根瘤可固定氮元素。植物光合产物（主要是蔗糖）通过韧皮部运输至根瘤，在根瘤细胞中生成PEP（磷酸烯醇式丙酮酸）。PEP可进一步转化为丙酮酸进入线粒体，或者转化为苹果酸，进入类菌体，如下图。大豆根瘤的固氮能力在缺氧条件下较低，当增加氧气供应时，固氮能力会显著提升，研究人员据此推测根瘤细胞的能量状态会影响其固氮能力。
研究发现，胱硫醚β合成酶（CBS）的一个结构域能够结合AMP（腺苷一磷酸）、ADP和ATP等。在动物和酵母细胞中，CBS家族蛋白已被证实可感知细胞内的能量水平。为鉴定大豆根瘤中可能存在的能量感受器，科研人员筛选了71个CBS家族蛋白，在根瘤中鉴定到了特异性高表达的NAS1和NAP1.遗传分析发现，NAS1和NAP1功能缺失不影响根瘤的形成和发育，但是抑制了根瘤碳源供应增加后固氮能力的上升。
进一步研究发现NAS1和NAP1通过感知细胞内AMP水平来监测根瘤细胞能量状态，NAS1可以直接结合AMP从而与NAP1在线粒体膜上形成异源二聚体。在碳源供应增加导致根瘤能量充裕时，AMP含量降低，促使NAS1 - NAP1异源二聚体解离，形成NAS1 - NAS1和NAP1 - NAP1同源二聚体。这些同源二聚体会与转录因子NFYC互作并将其锚定到线粒体膜上，从而减少细胞核中的NFYC水平，抑制丙酮酸激酶（PK）基因表达，调控能量在植物细胞和类菌体碳源供应之间的分配。
这一发现不仅揭示了能量感受器NAS1/NAP1在豆科植物根瘤中固氮调控的分子机制，还为未来设计碳利用效率更高、固氮能力更强的豆科作物提供了理论依据。
（1）豆科植物光合作用的光反应中产生的______驱动暗反应，其光合产物转化为蔗糖，为固氮过程提供能量。
（2）文中科研人员找到并鉴定大豆根瘤中能量感受器的研究思路有______（写出两点）。
（3）请依据文中内容，从根瘤细胞能量充裕或不充裕中选择其一，用文字和箭头阐明根瘤细胞实现能量分配的机制________。
（4）请从物质和能量的角度，分析大豆光合产物动态分配的生物学意义______。
【答案】（1）ATP 和 NADPH
（2）查阅已有研究，获知 CBS 家族蛋白可感知细胞内能量水平 / 筛选并鉴定大豆根瘤中特异高表达的 NAS1 和 NAP1 / 通过遗传分析，确定 NAS1 和 NAP1 与固氮能力的高度相关性
（3）根瘤细胞能量充裕→AMP 水平下降→NAS1 与 NAP1 异源二聚体解离→NAS1 与 NAS1、NAP1 与 NAP1 同源二聚体增多→与 NFYC 互作增多→NFYC 入核减少→抑制 PK 基因表达→丙酮酸生成减少→线粒体氧化产生 ATP 减少→能量更多分配用于固氮
（4）能量充裕时光合产物更多用于固氮，有利于合成有机氮供植物生长；能量不充裕时，光合产物更多分配到大豆代谢，维持植株代谢和根瘤的生长。
【分析】光合作用包括光反应阶段和暗反应阶段，光反应为暗反应提供ATP和NADPH，暗反应为光反应提供ADP和NADP+。
【解析】（1）光反应为暗反应提供ATP和NADPH。
（2）根据题意可知，研究人员找到并鉴定大豆根瘤中能量感受器的研究思路有查阅已有研究，获知 CBS 家族蛋白可感知细胞内的能量水平 ； 筛选并鉴定大豆根瘤中特异高表达的 NAS1 和 NAP1；通过遗传分析，确定 NAS1 和 NAP1 与固氮能力的高度相关性。
（3）根据题意，能量充裕时，更多的用于固氮。具体的分配机制是根瘤细胞能量充裕→AMP 水平下降→NAS1 与 NAP1 异源二聚体解离→NAS1 与 NAS1、NAP1 与 NAP1 同源二聚体增多→与 NFYC 互作增多→NFYC 入核减少→抑制 PK 基因表达→丙酮酸生成减少→线粒体氧化产生 ATP 减少→能量更多分配用于固氮。
（4）据题意可知，当能量充裕时，光合产物更多的是用于固氮，合成更多的有机氮供植物生长，能量不充裕时，光合产物不充裕时，光合产物首先要供给大豆进行正常的生命活动，更多的分配给大豆进行道谢，维持植物代谢和根瘤的生长。
21. 细胞通过分裂增加数量的过程称为细胞增殖，对细胞增殖的研究依赖于技术的发展。
（1）细胞增殖是重要的细胞生命活动，是生物体生长、发育、______的基础。
（2）细胞周期包括分裂间期（依次为G1、S和G2）和分裂期（M），各期及对应时长如右图。其中，DNA复制发生在S期，G1和G2期发生的是______。
（3）正常情况下细胞分裂是不同步的。为使不同细胞能够从同一时刻开始分裂，研究者使用DNA合成抑制剂处理周期中的细胞，使细胞停滞在复制过程中，无法继续完成分裂。去除抑制剂后，细胞可从原来的时期继续细胞分裂过程
①在细胞的培养液中加入DNA合成抑制剂，处于S期的细胞立刻被抑制，继续培养不短于______（使用a、b、c、d表示）时长后，其余各期的所有细胞就都会被抑制在______。若用一个数学表达式来表示此时细胞总数与加入DNA抑制剂之前细胞总数的比值，该表达式为______（使用a、b、c、d表示）。
②接下来去除抑制剂，细胞继续原有的细胞周期。培养时长在______之间，再加入DNA合成抑制剂，培养一段时间后，可实现细胞周期同步化。
（4）使用上述细胞周期同步化技术需要了解细胞周期各阶段的时长。研究者使用双标记法确定了S期的时长。E和B是两种有机物，能进入细胞并掺入正在复制的DNA中，从而使DNA带上不同的可检测标记，未掺入的E和B短时间内即被降解。研究者先向各组细胞培养液中加入E，随后每隔一定时间依次向一组细胞培养液中加入B，充分标记后收集各组细胞，检测双标记的细胞占全部E标记细胞的百分比。随着加入B的间隔的时间延长，该比例______，所经历的时间即为S期时长。
【答案】（1）繁殖、遗传
（2）有关蛋白质的合成
（3）①. a+c+d ②. G1/ S 期交界 ③. （a+b+2c+2d）/（a+b+c+d）④. b 至 a+c+d
（4）从 100%降低到0
【分析】细胞增殖是重要的细胞生命活动，是生物体生长、发育、繁殖、遗传的基础。细胞增殖包括物质准备和细胞分裂两个相连续的过程。分裂间期是细胞增殖的物质准备和积累阶段，又人为地分为 G1期、S期和G2期。
【解析】（1）细胞增殖是重要的细胞生命活动，是生物体生长、发育、繁殖、遗传的基础。细胞增殖包括物质准备和细胞分裂两个相连续的过程。
（2）分裂间期是细胞增殖的物质准备和积累阶段，又人为地分为 G1期、S期和G2期。DNA复制发生在S期，G1和G2期发生的是有关蛋白质的合成。
（3）①S期进行DNA复制，加入DNA合成抑制剂后，处于S期的细胞立刻被抑制，要保证刚完成S期的细胞再次进入S期培养时长至少要G1+G2+M，此时，所有细胞都会被抑制在G1/ S 期交界处。加入DNA抑制剂之前细胞总数为a+b+c+d，此时，原本处于G2和M期的细胞数目因分裂而加倍，原本处于G1和S期的细胞为数目由于DNA合成被抑制而数目不变，故此时细胞总数为a+b+2c+2d，综上可知，此时细胞总数与加入DNA抑制剂之前细胞总数的比值（a+b+2c+2d）/（a+b+c+d）。
②去除抑制剂，培养时间应控制在大于S期时长，小于（G1+G2+M）期时长，这样才能保证细胞全部离开S期，且不进入下一个细胞周期的S期，此时再加入DNA合成抑制剂，培养一段时间后，可实现细胞周期同步化
（4）E和B均可在DNA复制中掺入子链，先向各组细胞培养液中加入E，随后每隔一定时间依次向一组细胞培养液中加入B，双标记的细胞占全部E标记细胞的百分比为100%时，细胞开始进入S期，双标记的细胞占全部E标记细胞的百分比为0时，说明细胞均不处于S期，故随着加入B的间隔的时间延长，双标记的细胞占全部E标记细胞的百分比从 100%降低到0，所经历的时间即为S期时长。
组别
实验材料
β - 半乳糖苷酶相对活性（%）
处于DNA复制时期细胞百分比（%）
A
年轻小鼠细胞 + 缓冲液
3
33
B
衰老小鼠细胞 + 缓冲液
68
7
C
衰老小鼠细胞 + 外泌体
17
22