天津市和平区2025届高三下学期一模生物试题（Word版附解析）

这是一份天津市和平区2025届高三下学期一模生物试题（Word版附解析），共17页。试卷主要包含了单项选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
一、单项选择题（共12题，每题4分，共48分。在每小题列出的四个选项中，选出最符合题目要求的一项）
1. 支原体是导致人类呼吸道感染、尿道感染等疾病的病原体之一，是目前发现的能在无生命的培养基中生长繁殖的最小细胞。如图为支原体的结构模式图。下列叙述错误的是（ ）
A. 与病毒相比，支原体在结构上的根本区别是具有细胞膜、细胞质等细胞结构
B. 支原体不能合成组成细胞结构、维持细胞功能所必需的蛋白质
C. 与细菌的拟核不同，支原体的环状双螺旋DNA均匀地分散在细胞内
D. 抑制细胞壁合成的抗生素不能治疗支原体感染导致的疾病
【答案】B
【解析】
【分析】支原体属于原核生物，没有以核膜为界限的细胞核。病毒没有细胞结构，不能独立生存。
【详解】A、病毒没有细胞结构，支原体具有细胞膜、细胞质等细胞结构，A正确；
B、根据题意，支原体能在无生命的培养基中生长繁殖，因此能独立合成组成细胞结构、维持细胞功能所必需的蛋白质，B错误；
C、分析题图支原体的环状双螺旋DNA较均匀地分散在细胞内，不像细菌的DNA分子位于细胞内特定的区域构成拟核，C正确；
D、支原体没有细胞壁，因此以抑制细胞壁合成为主要功效的抗生素不能治疗支原体感染导致的疾病，D正确。
故选B。
2. 正常人的免疫能力来源于健康的免疫系统。下列关于免疫系统的组成及其功能的叙述，错误的是（ ）
A. 脊髓、胸腺、脾等都是人体的免疫器官
B. B细胞、树突状细胞和巨噬细胞都属于抗原呈递细胞
C. 抗体、溶菌酶和肿瘤坏死因子都属于免疫活性物质
D. 辅助性T细胞在体液免疫和细胞免疫中都起着关键的作用
【答案】A
【解析】
【分析】免疫系统包括免疫器官、免疫细胞和免疫活性物质；免疫器官：骨髓、胸腺、脾、淋巴结、扁桃体等。免疫细胞：吞噬细胞和淋巴细胞。免疫活性物质：抗体（由浆细胞分泌）、细胞因子（由T细胞分泌）、溶菌酶等。
【详解】A、人体的免疫器官包括骨髓、胸腺、脾、淋巴结、扁桃体等，脊髓是神经系统的组成部分，主要负责传导神经冲动和完成一些简单的反射活动，并非免疫器官，A错误；
B、B细胞、树突状细胞和巨噬细胞都能摄取和加工处理抗原，并且可以将抗原信息暴露在细胞表面，以便呈递给其他免疫细胞，都属于抗原呈递细胞，B正确；
C、免疫活性物质是指由免疫细胞或其他细胞产生的发挥免疫作用的物质，抗体是浆细胞产生的能与抗原特异性结合的免疫球蛋白，溶菌酶可以溶解细菌的细胞壁，具有抗菌、消炎等作用，肿瘤坏死因子是一种细胞因子，能调节免疫应答等，它们都属于免疫活性物质，C正确；
D、在体液免疫中，辅助性T细胞接受抗原呈递细胞传递的抗原后，会分泌细胞因子，促进B细胞的增殖和分化；在细胞免疫中，辅助性T细胞同样可以分泌细胞因子，促进细胞毒性T细胞的增殖和分化，所以辅助性T细胞在体液免疫和细胞免疫中都起着关键作用，D正确。
故选A。
3. 用不同浓度的药物X处理洋葱根尖一段时间后，分别制片观察分生区细胞有丝分裂各个时期特点，并统计有丝分裂指数[有丝分裂指数（%）=分裂期细胞数/观察细胞数×100%]，结果如图所示，相关叙述正确的是（ ）
A. 在制作装片过程中使用解离液的主要目的是固定细胞的形态
B. 不用药物X处理的细胞有丝分裂中期与后期染色体数目相同
C. 浓度为0时的结果出现的原因是多数细胞没有进入细胞周期
D. 药物X能抑制根尖细胞有丝分裂，且随X浓度升高抑制程度增大
【答案】D
【解析】
【分析】根据曲线图分析，药物X浓度增加，则有丝分裂指数下降；一个细胞周期=分裂间期（在前，时间长大约占90%～95%，细胞数目多）+分裂期（在后，时间短占5%～10%，细胞数目少）。
【详解】A、制作装片过程中使用解离液的目的是使得组织细胞分散开来，A错误；
B、不用药物处理有丝分裂后期染色体数目是有丝分裂中期的两倍，B错误；
C、药物X浓度为0时有丝分裂指数只有9%，表明多数细胞处于分裂间期，而不是没有进入细胞周期，C错误；
D、据图分析，随着药物X浓度的增加，细胞有丝分裂指数减少，说明药物X抑制根尖分生区细胞有丝分裂，D正确。
故选D。
4. 在家鼠的遗传实验中，一黑色家鼠与白色家鼠杂交（家鼠的毛色由两对等位基因控制且独立遗传），F1均为黑色。F1雌雄个体进行交配得F2，F2中家鼠的毛色情况为黑色：浅黄色：白色=9：6：1，则F2浅黄色个体中纯合子比例为（ ）
A. 1/8B. 1/3C. 1/4D. 1/2
【答案】B
【解析】
【分析】根据题意分析，家鼠白色与黑色由两对等位基因控制且独立遗传，符合基因的自由组合定律，且F2中出现黑色∶浅黄色∶白色=9∶6∶1，属于9∶3∶3∶1的变式。
【详解】根据F2中出现黑色∶浅黄色∶白色=9∶6∶1，可知F1代的基因型是AaBb，白色的基因型是aabb，黑色的基因型为A_B_，浅黄色的基因型为A_bb和aaB_，其中AAbb和aaBB为纯合子，占6份中的2份，即F2浅黄色个体中纯合子所占的比例为1/3，B正确。
故选B。
5. 研究者发现一种单基因遗传病——线粒体解偶联综合征，患者线粒体的氧化功能异常活跃，使他们摄入远超身体所需的营养物质，但体重却很低。该病是由于12号染色体上的基因突变，使线粒体内膜上ATP合成酶功能异常，合成ATP明显减少。据此推测不合理的是（ ）
A. 患者耗氧量可能高于正常人
B. 患者线粒体分解丙酮酸高于正常人
C. 患者以热能形式散失的能量增加
D. 该病遗传不符合基因的分离定律
【答案】D
【解析】
【分析】ATP的化学性质不稳定，在有关酶的催化作用下，ATP分子远离A那个高能磷酸键很容易水解，于是远离A那个P就脱离开来，形成游离的Pi，同时释放出大量的能量，ATP就转化成了ADP。
【详解】AB、患者线粒体内膜上ATP合成酶功能异常，合成ATP明显减少，则为了正常的生命活动，则需要消耗更多的氧气进行呼吸合成ATP，线粒体分解更多的丙酮酸，AB不符合题意；
C、患者的呼吸速率上升，但合成的ATP少，所以更多的能量以热能形式散失，C不符合题意；
D、该病是由于12号染色体上的基因突变，符合基因的分离定律，D符合题意。
故选D。
6. 某男性的基因型为AABb，两对等位基因的相对位置如图1所示，图2~图5分别表示该男性产生的几种精细胞的基因型。不考虑除图示外的其他突变。下列相关叙述错误的是（ ）

A. 图2精细胞的出现是减数分裂Ⅰ前期发生交换的结果
B. 图3精细胞中因基因突变产生的a基因可能与A基因的碱基数目不同
C. 图4、图5精细胞的出现可能是发生了染色体结构变异
D. 产生图3精细胞的次级精母细胞同时产生的另一个精细胞的基因型可能为AB
【答案】A
【解析】
【分析】基因突变是指碱基对的增添、缺失或替换引起的，导致基因结构发生变化的过程。
【详解】A、正常情况下，该男性的精原细胞进行减数分裂时，减数分裂Ⅰ后期同源染色体分离，非同源染色体自由组合，最终产生的精细胞基因型只有两种，分别为AB、Ab；A/a、B/b基因位于非同源染色体上，无论减数分裂Ⅰ前期是否发生了交换，最终都可以产生图2所示的精细胞，A错误；
B、基因突变是碱基对的增添、缺失或替换引起的，基因突变产生的等位基因之间的碱基数目可能不同，B正确；
C、图4中2号染色体上A基因缺失，图5中4号染色体上b基因重复，即都发生了染色体结构变异，C正确；
D、图3精细胞中的a基因是由基因突变引起的，由于减数分裂过程中，细胞只在分裂前的间期进行一次DNA复制，且不考虑除图示外的其他突变，产生图3精细胞的次级精母细胞分裂产生的两个精细胞基因型分别为AB、aB，D正确。
故选A。
7. 人在进行一定强度的体力劳动后，全身酸疼，手掌或脚掌可能会磨出水疱，一段时间后这些症状就会消失。以下说法正确的是（ ）
A. 水疱的成分中蛋白质的含量最高
B. 全身酸疼是肌肉产生的大量乳酸使血浆pH值呈酸性
C. 水疱自行消失是因为液体可渗入毛细血管和毛细淋巴管
D. 酸痛感逐渐消失是因为大量的乳酸通过尿液排出了体外
【答案】C
【解析】
【分析】体液是由细胞内液和细胞外液组成，细胞内液是指细胞内的液体，而细胞外液即细胞的生存环境，它包括血浆、组织液、淋巴等，也称为内环境。
【详解】A、水疱中的成分主要是水分而非蛋白质，A错误；
B、血浆中存在缓冲物质使得血浆pH值维持在7.35-7.45近中性水平，B错误；
C、水疱的成分是组织液，组织液的一部分还可以透过毛细淋巴管壁形成淋巴，淋巴经过淋巴循环通过左右锁骨下静脉进入血浆，C正确；
D、乳酸为人体无氧呼吸的产物，可转化为其它有机物，避免物质和能量的浪费，D错误。
故选C。
8. 下图为某池塘内鲤鱼种群出生率与死亡率的比值变化曲线图。下列叙述正确的是（ ）

A. b-c时间段内，该鲤鱼种群的数量逐渐减少
B. a-d时间段内，c点鲤鱼种群的数量最少
C. c-d时间段内，该鲤鱼种群的年龄结构为衰退型
D. 图中a点和b点，该鲤鱼种群的增长率一定相等
【答案】C
【解析】
【分析】图示是种群出生率与死亡率的比值变化曲线图，当出生率与死亡率的比值大于1时，出生率大于死亡率；当出生率与死亡率的比值小于1时，出生率小于死亡率；当出生率与死亡率的比值等于1时，出生率等于死亡率。
【详解】A、b~c时间段内，出生率与死亡率的比值先大于1，后小于1，因此该鲤鱼种群的数量先增加，后减少，A错误；
B、a-d时间段内，c点之后出生率与死亡率的比值小于1，鲤鱼种群的数量继续减少，说明d点鲤鱼种群的数量最少，B错误；
C、c-d时间段内，出生率与死亡率的比值小于1，鲤鱼种群的数量继续减少，该鲤鱼种群的年龄结构为衰退型，C正确；
D、图中a点和b点，出生率与死亡率的比值，但两点的出生率不一定相同，死亡率也不一定相同，增长率等于出生率减去死亡率，因此该鲤鱼种群的增长率不一定相等，D错误。
故选C。
9. 某二倍体动物种群有100个个体，其常染色体上某基因有A1、A2、A3三个等位基因。对这些个体的基因A1、A2、A3进行PCR扩增，凝胶电泳及统计结果如图所示。该种群中A3的基因频率是（ ）
A. 52%B. 27%C. 32%D. 2%
【答案】B
【解析】
【分析】基因频率是指在一个种群基因库中，某个基因占全部等位基因数的比率。群体中某一特定基因的频率可以从基因型频率来推算。
【详解】据图可知，该动物种群中基因型为A3A3的有2个，A2A2的有8个，A1A1的有9个，A1A3的有15个，A1A2的有31个，A2A3的有35个，A3的基因数为2×2+15+35=54，则种群中A3的基因频率为54÷200×100%=27%，B正确、ACD错误。
故选B。
阅读下列材料，完成下面小题。
研究发现，突触效能的核心机制是长时程增强（LTP）。有两个相连的神经元A和B，如果用电极高频率刺激A神经元，重复几次这样的操作后，突触后膜的B神经元产生的电位比原来有了两到三倍的增强，并且这种增强效果能够维持几天。研究者认为是高频刺激使神经细胞产生了“记忆”。
下图为长时程增强（LTP）的机制。分析题图：A神经元受到刺激，引起突触小泡移动到突触前膜以胞吐的形式释放神经递质——谷氨酸。谷氨酸与突触后膜上的受体A、N结合，其功能是增强离子的通透性。
10. 据图分析，下列关于高频刺激使神经细胞产生“记忆”的机制叙述，其中错误的是（ ）
A. 高频率刺激后，激活突触后膜上的N受体，增加对钙离子的通透性
B. 进入神经元B的钙离子与钙调蛋白结合形成复合体，复合体能使C酶进入活性状态，促进含有A受体的小囊泡与突触后膜结合，增加了突触后膜上受体A的数量
C. 复合体能够抑制NO的合成，进一步抑制突触前膜释放神经递质
D. 激活的C酶能够促进突触后膜上的A受体磷酸化，增强A受体活性
11. 除了化学突触，神经元间的联结还有一种“电突触”（下图），其突触前膜和突触后膜紧密接触，缝隙接头是相通的离子通道。下列说法不正确的是（ ）
A. 与化学突触相比，电突触信息传递速度更快
B. 电突触传递具有单向性
C. 电突触传递依赖膜的选择透过性
D. 电突触传递可以实现神经元之间的局部回路电流
12. 记忆网络是由一个个神经元连接而成，神经元间的连接点是突触结构。学习相当于建立或调节这个网络连接的过程。结合题干信息和所学知识，下列说法错误的是（ ）
A. 学习和记忆是人脑特有的高级功能
B. 长期记忆可能与新突触的建立有关
C. 记忆的形成可能与突触后膜A受体数量的变化有关
D. 学习是神经系统不断接受刺激，建立条件反射的过程
【答案】10. C 11. B 12. A
【解析】
【分析】兴奋在神经元之间的传递是通过突触完成的，突触前膜释放神经递质作用于突触后膜上的受体，时突触后膜电位发生变化，因此突触后神经元兴奋或抑制，兴奋在神经元之间传递的信号转化是电信号→化学信号→电信号；由于神经递质只能由突触前膜释放作用于突触后膜上的受体，因此兴奋在神经元之间的传递是单向的。
【10题详解】
A、根据题干信息，高频刺激后，激活突触后膜上的受体A，会增加对钙离子的通透性，A正确；
B、进入神经元的钙离子与钙调蛋白结合形成复合体，复合体使C酶进入活性状态，促进含有A受体的小囊泡与突触后膜融合，增加了突触后膜上受体A的数量，B正确；
C、复合体能够抑制NO的合成，而不是促进，C错误；
D、激活的激酶C能促进突触后膜上的受体A磷酸化，增强A受体活性，D正确。
故选C。
【11题详解】
A、电突触中，突触前膜和突触后膜紧密接触，信号传递通过离子通道进行，比化学突触依赖神经递质的释放、扩散、结合等过程速度更快，A正确；
B、电突触中，离子通道是双向导通的，所以电突触传递具有双向性，B错误；
C、电突触传递过程中，离子（如Na⁺等）通过缝隙连接的离子通道在突触前膜和突触后膜之间流动，离子的跨膜运输依赖于膜上的离子通道，这体现了膜对离子运输的选择性，即依赖膜的选择透过性，C正确；
D、电突触处通过离子的流动，能够在神经元之间形成局部回路电流，从而实现电信号的传递，D正确。
故选B。
【12题详解】
A、学习和记忆是脑的高级功能，语言是人脑特有的高级功能，A错误；
B、长期记忆可能与新突触的建立有关。新突触的形成能够改变神经元之间的连接方式和信息传递模式，从而有助于长期记忆的形成和巩固，B正确；
C、记忆的形成与突触的变化密切相关，突触后膜上受体数量的变化会影响神经递质与受体的结合，进而影响神经元之间的信息传递，可能对记忆的形成产生影响，C正确；
D、学习是神经系统不断接受刺激，建立条件反射的过程。条件反射是在非条件反射的基础上，通过学习和训练而建立起来的。在这个过程中，神经系统不断地对刺激进行处理和整合，形成新的神经联系，从而实现学习的目的，D正确。
故选A。
二、非选择题（共5小题，共52分）
13. 为探究外来物种入侵的原因，研究者在加拿大一枝黄花（SC）入侵地以其入侵不同阶段的植物群落为研究对象，对本土植物物种常见优势种的生态位变化进行了定量分析，如下表所示。
表：不同入侵梯度样地中常见本土植物的生态位宽度
（1）区别不同群落的重要特征是物种组成，可用__________反映其数量。要研究某物种在群落中的生态位，通常要研究其所处的空间位置、占用资源的情况以及与其他物种的关系等。由表中数据可得，随SC入侵密度逐渐增加，__________（填表中序号）的生态位宽度明显减少，这说明入侵种与它们的_______。
（2）研究者测量了上述植物体内氮元素的含量；发现SC体内氮元素含量远高于生态位宽度明显减少的植物，据此可初步推测SC能成功入侵的原因是SC的根系发达，氮元素的积累能力强。为进一步验证该推测，科研人员探究了氮元素（用铵态氮处理，单位：mml/L）对SC地下部分和地上部分生物量的影响，部分结果如下图（对照组用10mml/L铵态氮处理）所示。
实验结果表明，SC能成功入侵的机制是：在低氮环境中________，在高氮环境中________从而提高自身的环境适应能力。
（3）下表为食物链“草→鼠→鹰”中各种群一年间的能量流动情况（单位：107kJ。a-1）
据表分析，草用于呼吸消耗的能量是_____________kJ·a-1.
（4）植物的“气味”提供可采食的信息，说明了信息传递在生态系统中的作用是_____，进而维持生态系统的平衡与稳定。
【答案】（1） ①. 丰富度 ②. ①⑥⑦ ③. 种间竞争激烈
（2） ①. 促进地下部分生长扩大吸收氮的面积 ②. 促进地上部分生长来增加光合面积
（3）69.5×107
（4）调节生物的种间关系
【解析】
【分析】生态位是指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，研究植物的生态位，需要研究的方面有它在研究区域内的出现频率、种群密度、植株高度以及它与其他物种的关系等；各种生物都占据着相对稳定的生态位，有利于不同生物充分利用环境资源。
【小问1详解】
物种组成是区分不同群落的重要特征，也是决定群落性质最重要的因素，可用丰富度反映其数量；生态位是指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，据表格数据可知，随着SC入侵梯度增加，①⑥⑦的生态位宽度明显减少，说明入侵种与①⑥⑦生态位重叠度大，种间竞争激烈。
【小问2详解】
植物体通过根系吸收氮素，根据题意SC体内氮元素含量远高于生态位宽度明显减少的植物，据此可初步推测 SC能成功入侵的原因是SC的根系发达，氮元素的积累能力强，使其在竞争中占有优势，使其数量增加，生态位扩大。据图可知，SC 能成功入侵的机制是：在低氮条件下，地下生物量大于对照组，说明可促进地下部分的生长来扩大其吸收氮的面积；在高氮条件下，地上生物量增加，促进地上部分生长来增加光合面积，从而提高自身的环境适应能力。
【小问3详解】
据表分析，草用于生长、发育和繁殖的能量=草的同化量-草呼吸作用消耗的能量=流入下一营养级（鼠）中的能量+分解者分解的能量+未被利用的能量，即（ 7.0+19.0+45.5）×107=71.5×107kJ·a-1，草用于呼吸消耗的能量=草的同化量-草用于生长、发育和繁殖的能量=（141-71.5）×107=69.5×107kJ·a-1
【小问4详解】
“气味”提供可采食的信息属于化学信息，说明了信息传递在生态系统中的作用是调节生物的种间关系，以维持生态系统的平衡与稳定。
14. 为了探究赤霉素和光对拟南芥种子萌发的影响，将拟南芥赤霉素缺失突变体ga-1、ga-2和ga-3分别在黑暗和光照条件下，施加一定浓度的赤霉素溶液并设置空白对照组，测定种子的萌发率如图所示。

（1）该实验中选用赤霉素缺失突变体作为实验材料的原因是___________，分析结果可知，赤霉素和光照处理都能促进种子的萌发，但________的作用效果最显著。
（2）光促进种子萌发的机制有两种假说。假说一：光能提高植物细胞对赤霉素的敏感性；假说二：光能促进植物细胞合成赤霉素。
实验小组将某赤霉素不敏感型植株分为甲、乙、丙三组，其中甲组光照处理、乙组黑暗处理、丙组黑暗处理并施用适宜浓度的赤霉素，若实验结果为_________，则能证明假说一正确。若要进一步探究赤霉素促进种子萌发的最适浓度，应在_________（填“光照”或“黑暗”）条件下，设置一系列一定浓度梯度的赤霉素溶液分别处理未萌发的种子。
（3）如果将幼苗横放，茎会弯曲向上生长，根则弯曲向下生长。“淀粉—平衡石假说”是普遍承认的一种解释重力对植物生长调节的机制。根向地弯曲生长的原因是：
①当重力方向发生改变时，平衡石细胞中的“淀粉体”就会沿着重力方向沉淀；
②该重力信号引起一系列信号分子的改变；
③通过影响生长素的运输导致生长素近地侧浓度_______（选填“大于”“小于”或“等于”）远地侧；
④________（选填“高”或“低”）浓度生长素促进远地侧根尖生长，从而造成重力对植物生长的影响。
【答案】（1） ①. 防止内源赤霉素对实验的干扰 ②. 光照条件下的赤霉素
（2） ①. 甲组种子的萌发率大于乙、丙组，而丙组种子的萌发率和乙组几乎相等 ②. 光照
（3） ① 大于 ②. 低
【解析】
【分析】植物激素调节在植物的生长发育和对环境的适应过程中发挥着重要作用，但是，激素调节只是植物生命活动调节的一部分。植物的生长发育过程，在根本上是基因组在一定时间和空间上程序性表达的结果。光照、温度等环境因子的变化，会引起植物体内产生包括植物激素合成在内的多种变化，进而对基因组的表达进行调节。
【小问1详解】
科学探究实验过程中，需要遵循对照原则、单一变量原则和平行重复原则，除了自变量以外，其他的无关变量都需要适宜且相等。实验中选用赤霉素缺失突变体作为实验材料的原因是防止内源赤霉素对实验的干扰；该实验中自变量为拟南芥赤霉素缺失突变体的种类、是否光照、是否施加一定浓度的赤霉素溶液，空白对照组应施加等量的蒸馏水。据图可知，赤霉素和光照处理都能促进种子的萌发，但光照条件下的赤霉素的作用效果最显著，即种子萌发率最高，所以光照条件下的赤霉素的作用效果最显著。
【小问2详解】
要证明光能提高植物细胞对赤霉素的敏感性，实验小组将某赤霉素不敏感型植株分为甲、乙、丙三组，其中甲组进行光照处理，乙组黑暗处理、丙组黑暗处理并施用适宜浓度的赤霉素，若光能提高植物细胞对赤霉素的敏感性，则甲组种子的萌发率大于乙、丙组，而丙组种子的萌发率和乙组几乎相等。若要进一步探究赤霉素促进种子萌发的最适浓度，应在光照条件下，设置一系列一定浓度梯度的赤霉素溶液分别处理未萌发的种子，根据种子萌发率的结果进行判断。
【小问3详解】
③植物依靠富含“淀粉体”的平衡细胞感受重力的刺激。当重力方向发生改变时，平衡石细胞中的“淀粉体”就会沿着重力方向沉降，引起植物体内一系列信号分子的改变，通过生长素的运输导致生长素沿着重力刺激的方向不对称分布，导致生长素近地侧浓度大于远地侧。
④由于根对生长素较敏感，低浓度生长素促进远地侧根尖生长，高浓度生长素的近地侧抑制根尖生长，从而造成重力对植物生长的影响。
15. 蜜蜂是营社会化生活的一类动物。蜜蜂的生活史如下图所示。

蜂王染色体数为2n=32.蜂王与工蜂在形态、结构、生理和行为等方面截然不同，若幼虫时期持续食用蜂王浆则发育为蜂王，蜂王浆食用一段时间后改为以花蜜为食将发育为工蜂。
为研究其发育机理，某科研小组利用蜜蜂幼虫分组开展相关实验，检测DNMT3基因表达水平和DNA 甲基化程度，结果如下表。Dnmt3蛋白是DNMT3基因表达的一种DNA甲基化转移酶，能使DNA某些区域添加甲基基团，如下图。敲除DNMT3基因后，蜜蜂幼虫将发育成蜂王，这与取食蜂王浆有相同的效果。
不同蜂王菜饲喂量对安蜂幼虫DNA甲基化程度及发育结果的影响
注：“+”越多则代表表达量越多、甲基化程度越高。

（1）在该家族中，属于单倍体的是______。在图中的B过程中，细胞先后经历的两个重要生理过程分别是__________、__________。
（2）DNMT3基因表达时，__________酶与编码这个蛋白质的一段DNA结合，使DNA双链解开，以其中的一条链为模板合成mRNA，该过程称为转录。成熟的mRNA通过_______（填结构名称）进入细胞质。
（3）据表分析，增加蜂王浆的饲喂量（饲喂时间）可以______（填“促进”或“抑制”）DNA的甲基化。
（4）结合上图分析，下列叙述正确的是（ ）（多选）
A. DNA甲基化引起的变异属于基因突变
B. 胞嘧啶和5'甲基胞嘧啶都可与DNA分子中的鸟嘌呤配对
C. DNA甲基化可能干扰了基因的转录导致不能合成某些蛋白质
D. DNA片段甲基化后遗传信息发生改变，导致生物性状发生改变
（5）若某DNA分子中的一个“G-C”胞嘧啶甲基化后，又发生脱氨基生成了胸腺嘧啶，则该DNA分子经过n次复制，子代DNA分子中的异常DNA占比为_______。
（6）将Dnmt3siRNA（序列与Dnmt3mRNA互补）显微注射进幼虫细胞内，结果大多数幼虫能发育成为蜂王，分析原因是_________。
【答案】（1） ①. 雄蜂 ②. 有丝分裂 ③. 分化
（2） ①. RNA聚合 ②. 核孔
（3）抑制 （4）BC
（5）1/2 （6）DNMT3 siRNA与DNMT3 mRNA通过碱基互补配对结合，从而干扰了DNMT3基因翻译的过程
【解析】
【分析】表观遗传是指生物体基因的碱基序列保持不变，但基因表达和表型发生可遗传变化的现象。表观遗传的调控机制为发生了DNA甲基化修饰或组蛋白甲基化和乙酰化等。
【小问1详解】
在蜂群中，蜂王与工蜂都是雌性个体，是由受精卵发育而来的，属于二倍体生物，其中工蜂不具有生殖能力。雄蜂是由卵细胞直接发育而来的，属于单倍体生物。据图可知，在图中的B过程中，细胞经过有丝分裂、分化形成蜂王或工蜂。
【小问2详解】
启动子是RNA聚合酶识别和结合的位点，驱动基因的转录，因此DNMT3基因表达时，RNA聚合酶会与启动子结合，解开DNA双链，以其中的一条链为模板合成mRNA，该过程称为转录。在细胞核中合成的成熟的mRNA通过核孔进入细胞质。
【小问3详解】
据表分析可知：增加蜂王浆的饲喂量(饲喂时间)，DNMT3基因表达水平降低，产生的Dnmt3蛋白减少，DNA甲基化程度降低，故增加蜂王浆的饲喂量(饲喂时间)可以抑制DNA的甲基化。
【小问4详解】
A、DNA甲基化没有改变基因的碱基序列，因此DNA甲基化引起的变异不属于基因突变，A错误；
B、据图分析可知：胞嘧啶和5'甲基胞嘧啶都可与DNA分子中的鸟嘌呤配对，B正确；
C、DNA发生甲基化后抑制基因表达，因此DNA甲基化干扰了转录过程，从而导致不能合成蛋白质，C正确；
D、DNA片段甲基化后遗传信息未发生改变，但基因表达发生变化导致生物性状发生改变，D错误。
故选BC。
【小问5详解】
若某DNA分子中的一个G-C胞嘧啶甲基化后，又发生脱氨基生成了胸腺嘧啶，该变化发生在DNA分子的一条链中，则由发生改变的单链经复制产生的子代 DNA分子均发生异常，而由正常的DNA单链为模板复制产生的子代DNA分子均正常，故该DNA分子经过n次复制，子代DNA分子中的异常DNA占比为1/2。
【小问6详解】
DNMT3siRNA与DNMT3mRNA通过碱基互补配对结合，因此使Dnmt3的mRNA不能作为翻译的模板进行翻译(不能合成Dnmt3蛋白，导致DNA甲基化程度低)，结果大多数幼虫能发育成为蜂王。
16. 植物蔗糖转运蛋白（SUT）主要负责植物体内蔗糖的长距离运输，影响植物的生长和发育，决定作物的产量和品质。SUT基因家族中的StSUT2基因主要在花和老叶中表达，科学家借助Gateway克隆技术通过构建StSUT2植物超表达载体，为初探其功能提供基础。Gateway克隆技术包括TOPO反应和LR反应（如图1、图2所示），ccdB基因编码毒性蛋白，会导致细胞死亡。
（1）从植物的________细胞中提取总mRNA，经过逆转录过程获得cDNA，根据StSUT2基因两端的部分碱基序列设计引物进行PCR扩增，即可获得大量的StSUT2基因。
（2）利用图1中的TOPO反应可以将目的基因PCR产物连入入门载体，该载体上的相应序列可被拓扑异构酶（TOPO）识别并在相应位点断开磷酸二酯键，形成一端为平末端，一端为黏性末端的载体，并将其与拓扑异构酶酶切后的StSUT2基因进行连接。拓扑异构酶与基因工程的__________酶功能相似。为确保StSUT2基因定向连接入门载体，在扩增StSUT2基因时，可在引物中引入5_________3'序列。
（3）图2中LR反应可借助入门载体上的attL位点和目的载体上的attR位点，将入门载体中的目的基因与目的载体中的相应片段实现同源重组，得到含目的基因的目的载体。然后与大肠杆菌混合培养，在培养基中添加适量Ca2+以促进目的基因转化。经上述处理培养后，可判断存活的大肠杆菌中导入的是含目的基因的目的载体，而不是目的载体，原因是_______。
（4）请结合图2中的LR反应过程，在图3的方框中补全含StSUT2基因的超表达载体的示意图_____。
（5）通过比较含StSUT2基因入门载体的转基因植物细胞、含StSUT2基因超表达载体的转基因植物细胞和非转基因植物细胞中的_______，从而确定StSUT2基因是否成功超量表达。
【答案】（1）花或老叶
（2） ①. 限制酶和DNA连接酶 ②. CACC
（3）目的载体中含有ccdB基因，导入目的载体的大肠杆菌会死亡
（4） （5）StSUT2转运蛋白含量
【解析】
【分析】1、基因工程是指按照人们愿望，进行严格的设计，通过体外DNA重组和转基因技术，赋予生物以新的遗传特性，创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品；基因工程是在DNA分子水平上进行设计和施工的，又叫做DNA重组技术；
2、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；②检测目的基因是否转录出了mRNA；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。
【小问1详解】
为获得大量StSUT2基因，应首先从植物的花或老叶细胞中提取总mRNA，通过逆转录过程获得cDNA，然后根据StSUT2基因两端的序列设计两种引物进行PCR扩增，进而获得大量的StSUT2基因；
【小问2详解】
载体上的相应序列可被拓扑异构酶（TOPO）识别并在相应位点断开磷酸二酯键，形成一端为平末端，一端为黏性末端的载体，并将其与拓扑异构酶酶切后的StSUT2基因进行连接。因此拓扑异构酶与基因工程的限制酶和 DNA 连接酶功能相似。由于目的基因左侧碱基序列为GTGG，因此在扩增StSUT2基因时，可在引物中引入5'—CACC—3'序列，以确保StSUT2基因定向连接入门载体；
【小问3详解】
据题干信息可知，目的载体中含有ccdB基因，ccdB基因编码毒性蛋白，会导致细胞死亡，因此若将大肠杆菌导入目的载体，大肠杆菌会死亡；
【小问4详解】
因为LR反应可借助入门载体上的attL位点和超表达载体上的attR位点，将入门载体中的目的基因与超表达载体中的相应片段实现同源重组，因此StSUT2基因的超表达载体为：；
【小问5详解】
为确定StSUT2基因是否成功超量表达，可通过比较含StSUT2基因入门载体的转基因植物细胞、含StSUT2基因超表达载体的转基因植物细胞和非转基因植物细胞中的StSUT2 转运蛋白含量。
17. 学习“逆向TCA循环”资料，回答问题。
在绝大部分生物体内，三羧酸循环（TCA循环）是能量代谢的主要途径，其不仅为生命活动提供能量，而且是联系糖类、脂质、蛋白质三大营养物质代谢和转化的枢纽。糖类等物质分解生成的丙酮酸在一系列酶的作用下生成乙酰辅酶A，进入TCA循环。TCA循环首先由乙酰辅酶A与草酰乙酸缩合生成柠檬酸，经过脱氢等复杂过程，最终生成CO2、少量ATP等物质，释放少量能量，并且重新生成草酰乙酸的循环反应过程。
某些细菌体内这一过程可以反向进行，即逆向TCA循环，其过程如图所示，在能量及ATP参与下通过逆向TCA循环将CO2等物质合成氨基酸、糖类和脂质分子。
研究发现如果环境中存在丰富的蛋白质，细菌H便会将其加以利用，作为生长所需的原料。
生活在深海热液喷口的细菌H可从氢气与硫的反应中获取能量。深海热液喷口能够释放大量CO2，细菌H可以特殊的方式调控一些关键酶的水平，在CO2供应充足的情况下可优先使用CO2作为碳源。细菌H细胞中含有大量的柠檬酸合酶，可推动化学反应生成乙酰辅酶A分子后者形成丙酮酸进而退出逆向TCA循环，而丙酮酸会进一步被转化为脂质、糖类和氨基酸。通过这种方式，环境中高浓度的CO2推动循环向CO2转化为乙酰辅酶A的方向进行，从而产生逆向TCA循环。如果CO2浓度不够高，将导致循环中乙酰辅酶A生成阶段受阻。
研究还发现细菌H不是唯一能够进行逆向TCA循环的细菌，逆向TCA循环可能在富含CO2的原始大气环境中发挥着固定CO2的作用。此项研究展示了万物之源的微生物如何在曾经充满CO2的地球大气之下维持生存，为物种起源提供了新的线索。
（1）对照图中细菌H的逆向TCA循环，推知丙酮酸在真核细胞的______中经TCA循环被分解，产生的_______参与有氧呼吸第三阶段。
（2）据文中信息，细菌H属于生态系统组成成分中的_________、_______。
（3）下列关于细菌H及逆向TCA循环的叙述中，不合理的是（ ）
A. 细菌H没有线粒体，有与有氧呼吸有关的酶，可以进行TCA循环
B. 决定细菌使用何种碳源的环境条件是CO2浓度的高低
C. 地球上最初的微生物可能类似细菌H具有逆向TCA循环的能力
D. 逆向TCA循环所产生的用于各种生命活动的ATP多于TCA循环
（4）文中提及决定细菌H能够完成逆向TCA循环的关键酶是_________。
（5）若将逆向TCA循环应用于微生物工业生产，提出可能的方法__________。
【答案】（1） ①. 线粒体基质 ②. [H]
（2） ①. 生产者 ②. 分解者 （3）D
（4）柠檬酸合酶 （5）将逆向TCA循环中的关键酶基因导入大肠杆菌等工程菌中，利用CO2合成有机物，生产工业原料、饲料、食品等
【解析】
【分析】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]，释放少量能量；第二阶段是丙酮酸和H2O反应生成CO2和[H]，释放少量能量；第三阶段是O2和[H]反应生成水，释放大量能量。
【小问1详解】
真核细胞通过TCA分解丙酮酸是有氧呼吸第二阶段，发生在线粒体基质，丙酮酸分解为CO2和[H]，[H]参与有氧呼吸第三阶段。
【小问2详解】
根据题干信息“环境中存在丰富的蛋白质，细菌H便会将其加以利用”，说明细菌H是分解者，“细菌H可从氢气与硫的反应中获取能量，细菌H可以特殊的方式调控一些关键酶的水平，因而在CO2供应充足（比大气中的CO2浓度高1000倍）的情况下可优先使用CO2作为碳源，细菌H细胞中含有大量的柠檬酸合酶，高水平的柠檬酸合酶推动化学反应生成乙酰辅酶A分子，后者形成丙酮酸进而退出逆向TCA循环，而丙酮酸会进一步被转化为脂质、糖类和氨基酸”，说明细菌可以利用能量及ATP参与下通过逆向TCA循环将CO2等物质合成氨基酸、糖类和脂质分子，是生产者。
【小问3详解】
A、细菌没有线粒体，有氧呼吸在细胞膜或细胞质基质等部位进行，而TCA循环是细胞呼吸的重要环节，所以细菌没有线粒体也可进行TCA循环，A正确；
B、适宜的环境条件有利于细菌进行各项生命活动，包括逆向TCA循环这种代谢活动，B正确；
C、最早的生物能利用环境中的物质和能量合成自身所需物质，若具有逆向TCA循环，能更好地利用CO₂等合成有机物，C正确；
D、细菌逆向TCA循环产生的[H]可参与细胞内的其他反应，不只是用于TCA循环，D错误。
故选D。
【小问4详解】
从文中“细菌可以特殊的方式固定一些关键酶的水平，在CO₂供应充足的情况下可优先利用CO₂作为碳源。细菌细胞中含有大量的柠檬酸合酶，可推动反应逆向发生使乙酰CA中后者形成丙酮酸再逆向进行TCA循环”可知，完成逆向TCA循环的关键酶是柠檬酸合酶。
【小问5详解】本土植物物种
sc入侵梯度（株数/㎡）
0
5~7
11~13
>18
①野老鹳草
0.6753
0.4864
0.3955
0.1991
②禺毛茛
0.2
0.3827
0.3997
04894
③天胡荽
0.2982
0.3476
0.3816
0.4503
④蛇含委陵菜
0.3875
0.4727
0.4869
0.5878
⑤细柄草
0.6979
0.6864
0.7885
0.8715
⑥白茅
0.7695
05438
0466
0.3839
⑦雀稗
0.8876
0.4648
0.281
0.1993
种群
同化的总能量
用于生长、发育和繁殖的能量
呼吸消耗
传递给分解者
传递给下一营养级
未被利用的能量
草
141


7
19
45.5
鼠
19
9

1

4.5
鹰
3.5
1
2.5
微量不计
无

组别
处理方式
DNMT3基因表达水平
DNA 甲基化程度
幼虫发育结果
1
饲喂3天蜂王浆
+++
+++
22%发育为蜂王
2
饲喂4天蜂王浆
++
++
45%发育为蜂王
3
饲喂5天蜂王浆
+
+
100%发育为蜂王