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- 2021-09-27 发布
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北京师大附中2018-2019学年下学期高二年级期中考试生物试卷
一、选择题
1. 下列分子中不含氢键的是( )
A. 甘氨酸 B. tRNA C. 过氧化氢酶 D. 质粒
【答案】A
【解析】
甘氨酸内部没有氢键,A正确;tRNA内部有碱基互补配对,含有氢键,B错误;过氧化氢酶属于蛋白质,内部的氢键是维持蛋白质空间的因素之一,C错误;质粒的化学本质是DNA,有碱基互补配对,能够形成氢键,D错误。
【考点定位】氨基酸的分子结构特点和通式;蛋白质分子的化学结构和空间结构;核酸的结构和功能的综合
【名师点睛】1、氢原子与电负性大、半径小的原子X(氟、氧、氮等)以共价键结合,若与电负性大的原子Y(与X相同的也可以)接近,在X与Y之间以氢为媒介,生成X-H…Y形式的一种特殊的分子间或分子内相互作用,称为氢键。2、肽键维持的是平面结构,蛋白质的空间结构主要是靠氨基酸侧链之间的疏水相互作用,氢键,范德华力和盐键维持的;互补配对的碱基之间会形成氢键。
2.下列四种物质与其基本组成单位、主要功能的对应,有误的是
A. 肝糖原——葡萄糖——储存于肝脏细胞中的能源物质
B. 胰岛素——氨基酸——促进组织细胞摄取和利用葡萄糖
C. tRNA——核糖核苷酸——转运特定的氨基酸到核糖体
D. 抗体——氨基酸——与靶细胞内各种抗原特异性结合
【答案】D
【解析】
【分析】
本题考查生物体内化合物组成和功能相关知识,意在考查考生对知识点的识记、理解和掌握程度,要求考生具有扎实的基础知识和一定的判断能力,能构建一定的知识网络。
【详解】A
、肝糖原属于动物多糖,基本组成单位为葡萄糖,是储存于肝脏细胞中的能源物质,A正确;
B、胰岛素属于分泌蛋白,基本组成单位为氨基酸,能够促进组织细胞摄取和利用葡萄糖,降低血糖浓度,B正确;
C、tRNA基本组成单位为核糖核苷酸,在蛋白质合成中起到转运特定的氨基酸到核糖体的作用,C正确;
D、抗体属于分泌蛋白,基本组成单位为氨基酸,抗体具有特异性,由浆细胞合成并分泌,仅与机体内特定抗原结合发生免疫反应,D错误。
故选D。
3.蓝藻(蓝细菌)和毛霉细胞中都具有的结构是( )
A. 核糖体和拟核 B. 线粒体和内质网
C. 细胞膜和核糖体 D. 线粒体和高尔基体
【答案】C
【解析】
蓝藻属于原核生物,其细胞中含有核糖体和拟核,毛霉属于真核生物,具有细胞核,A错误;蓝藻属于原核生物,其细胞中不含线粒体和内质网,B错误;蓝藻属于原核生物,毛霉属于真核生物,原核细胞和真核细胞都具有的结构是细胞膜和核糖体,C正确;蓝藻属于原核生物,其细胞中不含线粒体和高尔基体,D错误。
【点睛】本题考查原核细胞和真核细胞的形态和结构的异同,解题关键能区分真核细胞和原核细胞:
类 别
原核细胞
真核细胞
细胞核
无成形细胞核,无核膜、核仁、染色体,只有拟核
有成形的细胞核,有核膜、核仁和染色体
细胞质
只有核糖体,没有其它复杂的细胞器
有核糖体、线粒体等,植物细胞还有叶绿体等
细胞壁
细胞壁主要成分是肽聚糖
植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶
4.下列关于人体细胞的形态结构和功能的叙述,不正确的是
A. 胰腺细胞:发达的内质网和高尔基体,与分泌功能有关
B. 小肠绒毛上皮细胞:细胞膜向肠腔突起,增加吸收面积
C. 成熟红细胞:没有细胞核,为运输氧气提供更多的空间
D. 卵细胞:体积大,有利于细胞与环境进行物质交换
【答案】D
【解析】
胰腺细胞能分泌胰液,含有多种消化酶,所以含有发达的内质网和高尔基体,A正确。小肠绒毛上皮细胞的细胞膜向肠腔突起形成皱褶,增加了吸收面积,B正确。哺乳动物成熟的红细胞没有细胞核,可以为运输氧气提供更多的空间,C正确。卵细胞体积大,储存的营养物质多,但不利于细胞与环境进行物质交换,D错误。
点睛:结构与功能相适应,结构决定了功能,有什么样的结构就具备什么样的功能。
5.下列关于囊泡运输的叙述,不正确的是
A. 囊泡膜由单层磷脂分子和蛋白质构成
B. 囊泡的生成和融合过程依赖于膜的流动性
C. 囊泡运输实现了细胞内物质的定向转运
D. 囊泡在细胞内的移动过程需要消耗能量
【答案】A
【解析】
【分析】
本题考查了细胞器之间的协调与配合以及生物膜系统的相关知识,要求准确识记相关知识点,把握知识点之间的内在联系。
【详解】A、囊泡膜属于生物膜由双层磷脂分子和蛋白质构成,A错误;
B、囊泡的生成和融合过程依赖于膜的流动性,B正确;
C、 囊泡运输实现了细胞内物质的定向转运,C正确;
D、 囊泡在细胞内的移动过程需要消耗能量,D正确。
故选A。
6.利用光学显微镜不能观察到的是 ( )
A. 苏丹Ⅲ染色后花生子叶细胞中有橘黄色颗粒
B. 高渗溶液处理后的紫色洋葱细胞发生质壁分离
C. 温水处理后的黑藻叶片中的叶绿体具有双层膜
D. 龙胆紫染色后根尖分生区细胞中的染色体
【答案】C
【解析】
经苏丹Ⅲ染色后的花生子叶细胞中有橘黄色的脂肪颗粒,A正确;高渗溶液处理后细胞失水,原生质层与细胞壁逐渐分离,B正确;叶绿体的双层膜结构属于亚显微结构,在光学显微镜下观察不到,C错误;光学显微镜下可以观察到被龙胆紫染成深色的染色体,D正确。
7.细胞工程中,选择合适的生物材料是成功的关键。下列叙述错误的是
A. 选择高度分化的动物体细胞进行培养有利于获得大量的细胞
B. 选择去核卵母细胞作为核受体进行核移植可获得克隆动物
C. 选择植物的愈伤组织进行诱变处理可提高诱变育种的效率
D. 选择一定大小的植物茎尖进行组织培养可获得脱毒苗
【答案】A
【解析】
【分析】
本题考查动物细胞培养技术、动物核移植技术、植物组织培养技术及应用,解答本题的关键是掌握动物核移植技术的概念及类型、植物组织培养技术的原理、过程及应用等知识要点。
【详解】A、高度分化的细胞已经失去分裂能力,因此选择高度分化的动物体细胞进行培养不能获得大量细胞,A错误;
B、卵细胞中含有促进全能性表达的物质,因此选择去核的卵细胞作为核受体进行核移植可提高克隆动物的成功率,B正确;
C、愈伤组织细胞处于分生状态,易受外界环境因素影响,因此选择植物的愈伤组织进行诱变处理,再进行人工选择,可获得优质的突变体,C正确;
D、茎尖等分生组织几乎不含病毒,因此选择一定大小的植物茎尖进行组织培养可获得脱毒苗,D正确。
故选A。
8.现代生物技术应用的叙述,不正确的是
A. 植物组织培养技术可用于转基因植物的培育
B. 胚胎移植技术可用于家畜为熊猫等濒危动物代孕
C. 单克隆抗体技术可用于制备治疗癌症的“生物导弹”
D. 蛋白质工程可用于改造自然界现有的蛋白质
【答案】B
【解析】
【分析】
本题综合考查基因工程、动物细胞培养、单克隆抗体的制备、蛋白质工程等相关知识,意在考查学生的识记能力和判断能力,运用所学知识综合分析问题的能力,难度适中。
克隆动物涉及了细胞核移植、早期胚胎培养和胚胎移植等技术。蛋白质工程与基因工程不同,基因工程产生的是自然界中原有的蛋白质,而蛋白质工程能创造出自然界没有的蛋白质。
【详解】A、转基因植物中要将含有目的基因的受体细胞培养成植株,需要植物组织培养技术,A正确;
B、胚胎移植中的供体与受体应为同一物种,此技术应用于人类,解决了某些不孕症患者的生育问题,应用于家畜则是为了提高家畜的繁殖能力,B错误;
C、“生物导弹”即是单克隆抗体+放射性同位素、化学药物或细胞毒素,C正确;
D、蛋白质工程可通过对现有基因进行改造而合成自然界中不存在的蛋白质,D正确。
故选B。
9.下列关于克隆技术的叙述,正确的是 ( )
A. 植物组织培养和动物细胞培养的原理都是细胞的全能性
B. 植物体细胞杂交和动物细胞融合都可以克服生殖隔离得到新个体
C. 动物细胞工程需要在无菌条件下进行,植物细胞工程不需要
D. 植物组织培养可用于单倍体育种,动物体细胞核移植可以培养克隆动物
【答案】D
【解析】
植物组织培养的原理是细胞的全能性,动物细胞培养的原理是细胞增值,A错误;动物细胞融合可以达到杂种细胞,但是不能得到新个体,B错误;植物细胞工程和动物细胞工程都需要在无菌条件下进行,C错误;植物组织培养可用于单倍体育种,动物体细胞核移植可以培养克隆动物,D正确。
10.科研工作者利用禽流感病毒蛋白制备单克隆抗体,下列步骤中叙述正确的是 ( )
A. 用动物细胞培养液培养禽流感病毒,通过离心获得抗原蛋白
B. 多次注射适宜浓度的抗原免疫小鼠,以获得更多的浆细胞
C. 用灭活的病毒诱导浆细胞与禽流感病毒融合得到杂交瘤细胞
D. 将单个杂交瘤细胞接种到小鼠腹腔培养可获得多种单克隆抗体
【答案】B
【解析】
用动物细胞培养液培养禽流感病毒,通过离心可以获得更多的禽流感病毒,但是无法得到抗体,A错误;多次注射适宜浓度的抗原免疫小鼠,以获得更多的浆细胞,再由浆细胞与骨髓瘤细胞融合形成杂交瘤细胞,最后由杂交瘤细胞产生大量的单一抗体,属于单克隆抗体,B正确;病毒没有细胞结构,不能与浆细胞融合形成杂交瘤细胞,C错误;将单个杂交瘤细胞接种到小鼠腹腔培养只能获得一种抗体,D错误。
11.下列有关组成细胞的化合物的叙述,错误的是
A. 适合形成氢键以及极性分子的特性使水成为重要的生命分子
B. 酸、碱以及它们构成的缓冲系统帮助维持细胞内外的稳态
C. 单体聚合成多聚体是细胞中生物大分子构建的基本模式
D. 三磷酸腺苷分子的水解与细胞中诸多放能反应相伴发生
【答案】D
【解析】
【分析】
ATP既是贮能物质,又是供能物质,因其中的高能磷酸键中储存有大量能量,水解时又释放出大量能量;ATP在活细胞中的含量很少,因ATP与ADP可迅速相互转化;细胞内ATP与ADP相互转化的能量供应机制,普遍存在于生物界中,是生物界的共性;吸能反应一般与ATP的分解相联系,放能反应一般与ATP的合成相联系
【详解】A、适合形成氢键以及极性分子的特性使水成为重要的生命分子,A正确;
B、酸、碱以及它们构成的缓冲系统可帮助维持细胞内外的稳态,B正确;
C、单体聚合成以碳链为骨架多聚体,是细胞生命大分子构建的基本模式,C正确;
D、ATP的分解与细胞中诸多吸能反应相伴发生,ATP的合成与放能反应相联系,D错误。
故选D。
【点睛】本题考查了ATP的作用和意义,解答本题的关键是掌握吸能反应一般与ATP的分解相联系,放能反应一般与ATP的合成相联系。
12.细胞膜是细胞的重要结构。关于细胞膜的叙述,错误的是( )
A. 细胞膜是一种选择透过性膜 B. 乙醇通过细胞膜需要消耗ATP
C. 氨基酸借助膜蛋白可通过细胞膜 D. 蛋白质分子可以嵌入磷脂双分子层中
【答案】B
【解析】
【详解】细胞膜是一种选择透过性膜,其功能特点是具有一定的选择性,A正确;乙醇通过细胞膜的方式为自由扩散,不需要消耗ATP,B错误;氨基酸跨膜运输方式为主动运输,需借助膜蛋白通过细胞膜,C正确;蛋白质分子以不同程度地嵌入磷脂双分子层中,D正确。
13.对某动物细胞进行荧光标记实验,如下示意图所示,其基本过程:①用某种荧光材料标记该动物细胞,细胞表面出现荧光斑点。②用激光束照射该细胞表面的某一区域,该区域荧光淬灭(消失)。③停止激光束照射一段时间后,该区域的荧光逐渐恢复,即有出现了斑点。
上述实验不能说明的是
A. 细胞膜具有流动性
B. 荧光染料能与细胞膜组成成分结合
C. 根据荧光恢复的速率可推算出物质跨膜运输的速率
D. 根据荧光恢复的速率可推算出膜中蛋白质或脂质的流动速率
【答案】C
【解析】
【详解】该过程说明细胞膜具有流动性、荧光染料能与细胞膜组成成分结合,根据荧光恢复的速率可推算出膜中蛋白质或脂质的流动速率,但不能根据荧光恢复的速率推算出物质跨膜运输的速率,因为该过程中没有发生物质跨膜运输。所以C不正确。
14. 胰岛素的A、B两条肽链是由一个基因编码的。下列有关胰岛素的叙述,正确的是
A. 胰岛素基因的两条DNA单链分别编码A、B两条肽链
B. 沸水浴加热之后,构成胰岛素的肽链充分伸展并断裂
C. 胰岛素的功能取决于氨基酸的序列,与空间结构无关
D. 核糖体合成的多肽链需经蛋白酶的作用形成胰岛素
【答案】D
【解析】
【分析】
本题是对蛋白质的结构多样性、功能多样性原因、蛋白质变性的原、因蛋白质合成的场所和修饰过程和基因对蛋白质的控制的综合性考查,蛋白质的结构多样性是由组成蛋白质的氨基酸种类、数目、排列顺序和蛋白质的空间结构决定的,蛋白质结构多样性决定功能多样性;高温时蛋白质的空间结构改变从而使蛋白质变性;胰岛素基因中编码蛋白质的脱氧核苷酸链只有一条,且编码A链与B链;胰岛素在核糖体上形成后,需要经蛋白酶的加工、修饰形成具有生物活性的蛋白质。
【详解】A、胰岛素基因的两条DNA单链中只有一条为模板进行转录形成mRNA,再以mRNA为模板翻译形成蛋白质,A、B两条肽链是由胰岛素基因的不同区段来编码的,不是两条DNA单链分别编码A、B两条肽链,A错误。
B、水浴加热后,构成胰岛素的肽链充分伸展,蛋白质的空间结构改变,但是肽链不断裂,肽链断裂是在蛋白酶和肽酶的作用下完成的,B错误;
C、胰岛素的功能由胰岛素的结构决定的,胰岛素的结构由氨基酸的种类、数目、排列顺序和蛋白质的空间结构决定,因此胰岛素的功能与取氨基酸的序列、空间结构有关,C错误;
D、胰岛素是在胰岛B细胞中合成的,刚从内质网上的核糖体合成的多肽在N-末端有信号肽链称前胰岛素原(preproinsulin),随后在内质网的信号肽酶的作用下,切除信号肽成为胰岛素原(proinsulin)含84个氨基酸。运输到高尔基体后,通过蛋白酶的水解作用生成一个分子由51个氨基酸残基组成的胰岛素和一个分子C肽,D正确。
故选:D。
【点睛】本题的知识点是蛋白质结构与功能多样性原因,基因通过转录和翻译过程控制蛋白质合成,加热使蛋白质变性的机理,胰岛素的形成过程,D选项的分析是难点,通过对胰岛素合成和加工的具体过程进行分析,A选项往往对基因转录的模板理解不到位而错选。
15.核孔是具有选择性的核质交换通道,亲核蛋白需通过孩孔进入细胞核发挥功能。下图为非洲爪蟾卵母细胞亲核蛋白注射实验,下列相关叙述正确的是
A. 亲核蛋白进入细胞核由头部决定
B. 亲核蛋白进入细胞核的方式是胞吞
C. 亲核蛋白进入细胞核不需要消耗能量
D. 亲核蛋白能进入细胞核取决于自身持定的氨基酸序列
【答案】D
【解析】
据图可知,只向细胞内注入放射性的亲核蛋白头部,放射性只出现在细胞质,不会进入细胞核;只向细胞内注入放射性的亲核蛋白尾部,放射性会出现在细胞核,说明亲核蛋白进入细胞核由尾部决定,A项错误;亲核蛋白通过核孔进入细胞核,B项错误;亲核蛋白进入细胞核需要消耗能量,C项错误;亲核蛋白能进入细胞核取决于自身特定的结构(氨基酸序列),D项正确。
16.下图是一种溶质分子跨膜运输的示意图。下列相关叙述,错误的是( )
A. 载体①能够逆浓度运输溶质分子
B. 载体②具有ATP水解酶的活性
C. 载体①和②转运溶质分子方式不同
D. 载体②转动溶质分子不消耗ATP
【答案】B
【解析】
分析题图可知,载体①运输钠离子是从低浓度向高浓度运输,属于主动运输,载体②运输的物质是从高浓度向低浓度运输,是协助扩散。载体①运输钠离子是从低浓度向高浓度运输,即逆浓度运输溶质分子,A正确;载体②是顺浓度梯度运输,不消耗能量,因此不具有ATP酶活性,B错误;由分析可知,①是主动运输,②是协助扩散,C正确;②是协助扩散,协助扩散需要载体蛋白协助,但不需要消耗能量,D正确。
【点睛】解答本题关键能理清物质运输方式的实例以及判断方法,总结如下:
(1)根据分子大小与对载体、能量的需要进行判断
(2)根据运输方向进行判断
逆浓度梯度的跨膜运输方式是主动运输。
17.下图是利用基因工程培育抗虫植物的示意图。不正确的是:
A. ①→②利用两种不同限制酶处理,能避免抗虫基因的DNA片段自身环化
B. ②→③可用氯化钙处理农杆菌,有助于促进重组Ti质粒转化到农杆菌细胞中
C. ③→④用农杆菌侵染植物细胞,重组Ti质粒整合到植物细胞的染色体上
D. ④→⑤用植物组织培养技术培养,具有抗虫性状的植株产生了可遗传变异
【答案】C
【解析】
图示是利用基因工程培育抗虫植物的示意图,其中①为质粒,作为运载体;②为重组质粒;③为含有重组质粒的农杆菌;④为含有目的基因的植物细胞;⑤为转基因植株。①→②利用两种不同限制酶处理,能避免含控虫基因的DNA片段自身环化,A正确;②→③可用氯化钙处理农杆菌,使之成为易于吸收周围环境中DNA分子的感受态,这样有助于促进重组Ti质粒转化到农杆菌细胞中,B正确;③→④用农杆菌侵染植物细胞,重组Ti质粒的T-DNA片段整合到植物细胞的染色体上,C错误;④→⑤用植物组织培养技术培养,具有抗虫性状的植株产生了可遗传变异,D正确。
18.下图为受精作用及早期胚胎发育示意图,下列叙述不正确的是
A. ①过程需要依赖细胞表面糖蛋白识别
B. ②过程通过有丝分裂方式增殖
C. ③过程细胞的“核/质”比逐渐变小
D. ④过程细胞的基因表达发生了差异
【答案】C
【解析】
【详解】A.①为受精过程,该过程需要依赖细胞表面糖蛋白识别,A正确;
B.②为卵裂过程,该过程通过有丝分裂方式增殖,B正确;
C.细胞卵裂过程中,单个细胞体积减小,因此核质比例增大,C错误;
D.④过程中发生细胞分化,而细胞分化的实质是基因表达发生,D正确;
因此,本题答案选C。
19. 在培养人食管癌细胞的实验中,加入青蒿琥酯(Art),随着其浓度升高,凋亡蛋白Q表达量增多,癌细胞凋亡率升高。下列叙述错误的是( )
A. 为初步了解Art对癌细胞的影响,可用显微镜观察癌细胞的形态变化
B. 在癌细胞培养液中加入用放射性同位素标记的Art,可确定Art能否进入细胞
C. 为检测Art对凋亡蛋白Q表达的影响,须设置不含Art的对照试验
D. 用凋亡蛋白Q饲喂患癌鼠,可确定该蛋白能否在动物体内诱导癌细胞凋亡
【答案】D
【解析】
【详解】A、癌变细胞的形态结构会发生显著变化,这些变化可以用显微镜观察到,A正确;
B、同位素示踪法即通过追踪同位素标记的化合物,可以弄清楚物质的运行和变化规律,B正确;
C、生物实验一般要遵循对照原则,这样会使实验结果更有说服力,C正确;
D、凋亡蛋白Q属于大分子物质,若用凋亡蛋白Q饲喂患癌鼠,会在鼠的消化道内被消化分解成氨基酸,所以不能确定该蛋白质的作用,D错误。
故选D。
【点睛】细胞分化、衰老、凋亡、坏死与癌变的比较
实质
遗传物质的变化
结果
对机体的影响
细胞分化
基因的选择性表达
遗传物质不发生改变
形成不同组织、器官
对机体有利
细胞衰老
内因和外因共同作用的结果
遗传物质不发生改变
细胞走向死亡
对机体有利
细胞走向死亡
对机体有利
细胞凋亡
受由遗传机制决定的程序性调控
遗传物质不发生改变
细胞坏死
电、热、冷、机械等不利因素引起的,不受基因控制
遗传物质不发生改变
细胞走向死亡,同时伤害周围细胞,引发炎症等
对机体有害
细胞癌变
在致癌因子影响下,原癌基因和抑癌基因发生突变
遗传物质发生改变
形成无限增殖的癌细胞引发恶性肿瘤
对机体有害
20. 在我国北方一些地区冬季采用了“四位一体”(“四位”指沼气池、猪禽舍、厕所及日光温考)的农业生态工程模式。下列关于此模式的叙述不正确的是( )
A. 温室和猪禽舍间CO2和O2的扩散,有利于提高产量
B. 禽畜维持体温消耗的能量减少,生长速率提高
C. 粪便、落叶作为沼气发酵原料,沼液沼渣可作为肥料
D. 温室保温所需的热能主要来自于生物呼吸产热
【答案】D
【解析】
A. 温室和猪禽舍间CO2和O2的扩散,有利于提高产量,猪禽产生的CO2供应植物光合作用;正确。
B. 禽畜维持体温,减少有机物的消耗,生长速率提高;正确。
C. 粪便、落叶作为沼气发酵原料,沼液沼渣可作为肥料,实现能量的多级利用;正确。
D. 温室保温所需的热能主要来自于光能;错误。
二、填空题
21.在一些情况下,细胞可通过自噬作用降解自身的非必需成分来提供营养和能量。为探究B
蛋白对细胞自噬的作用,研究人员进行了系列实验。
(1)下图表示细胞内自噬体的产生以及溶酶体参与自噬的过程。线粒体受损后,来自细胞中_________的膜结构会包裹线粒体,形成自噬体,自噬体具有_________层生物膜。自噬体与溶酶体融合,这一过程依赖于膜的_________。在溶酶体中各种_________的作用下,线粒体被降解。
(2)B蛋白在细胞质中的_________上合成,在细胞溶胶中折叠形成正确的_________。B蛋白可以与磷脂结合,识别细胞内受损的细胞器或错误折叠的蛋白质分子,进而形成自噬体。研究人员进行了相关实验,处理及结果如图所示。研究人员判断B蛋白可以诱导自噬体的形成,依据是_________。
(3)为研究B蛋白作用的机理,研究人员将正常B蛋白或失活的B蛋白与纳米金颗粒(能与B
蛋白结合)、脂质体(人工构建的脂双层球体)进行共孵育,一段时间后观察到下图所示结果。实验观察到正常B蛋白存在时,金颗粒聚集在_________处,而失活的B蛋白存在时无此现象。结合(2)的结果推测B蛋白的作用机理是_________。
【答案】 (1). 内质网 (2). 两 (3). 流动性 (4). (酸性)水解酶 (5). 核糖体 (6). 空间结构 (7). 敲除B蛋白基因后(b组与a组比较),细胞内自噬体数目下降;敲除后转入正常B蛋白基因(c组与a、b组比较),细胞内自噬体数目恢复,敲除后转入B蛋白基因的突变基因(d组与a、b组比较),细胞内自噬体数目未恢复 (8). 脂质体与脂质体连接 (9). 与磷脂分子结合,诱导膜泡融合,促进自噬体形成
【解析】
【分析】
根据题意和图示分析可知:图示表示细胞通过“自噬作用”及时清除受损线粒体的过程。首先图示受损的线粒体形成自噬体;其次自噬体与溶酶体融合,其中的水解酶开始分解线粒体。
【详解】(1)分析图解可知,当细胞中的线粒体受损后,来自细胞中内质网的膜结构会包裹线粒体,会形成由双层膜包裹的自噬体,随后与溶酶体融合,这一过程依赖于膜的流动性。在溶酶体中各种(酸性)水解酶的作用下,线粒体被降解。
(2)B蛋白在细胞质中的核糖体上合成,在细胞溶胶中折叠形成正确的空间结构。B蛋白可以与磷脂结合,识别细胞内受损的细胞器或错误折叠的蛋白质分子,通过图示可以看出敲除B蛋白基因后(b组与a组比较),细胞内自噬体数目下降;敲除后转入正常B蛋白基因(c组与a、b组比较),细胞内自噬体数目恢复,敲除后转入B蛋白基因的突变基因(d组与a、b组比较),细胞内自噬体数目未恢复,因此可以判断B蛋白可以诱导自噬体的形成。
(3)为研究B蛋白作用的机理,研究人员将正常B蛋白或失活的B蛋白与纳米金颗粒(能与B蛋白结合)、脂质体(人工构建的脂双层球体)进行共孵育,一段时间后观察到下图所示结果:实验观察到正常B蛋白存在时,金颗粒聚集在脂质体与脂质体连接处,而失活的B蛋白存在时无此现象。结合(2)的结果推测B蛋白的作用机理是与磷脂分子结合,诱导膜泡融合,促进自噬体形成
【点睛】本题结合细胞通过“自噬作用”及时清除受损线粒体的过程图解,考查自噬体形成,解题的关键是正确识图,根据已知信息结合图示得出结论。
22.科学家为了研究蛋白A的功能,选用细胞膜中缺乏此蛋白的非洲爪蟾卵母细胞进行实验,处理及结果见下表。
实验组号
在等渗溶液中进行的处理
在低渗溶液中测定卵母细胞的水通透速率(cm/s×10-4)
I
向卵母细胞注入微量水(对照)
27.9
II
向卵母细胞注入蛋白A的mRNA
210.0
III
将部分II细胞放入含HgCl2等渗溶液中
80.7
IV
将部分III组细胞放入含试剂M的等渗溶液中
188.0
(1)将I组卵母细胞放入低渗溶液后,水分子经自由扩散穿过膜的________进入卵母细胞。
(2)将蛋白A的mRNA注入卵母细胞一定时间后,该mRNA________的蛋白质经过________和________这两个细胞器进入细胞膜,使细胞在低渗溶液中体积________。
(3)与II组细胞相比,III组细胞对水的通透性________,说明HgCl2对蛋白A的功能有________作用。比较III、IV组的结果,表明试剂M能够使蛋白A的功能________。推测HgCl2没有改变蛋白A的氨基酸序列,而是破坏了蛋白A的________。
(4)已知抗利尿激素通过与细胞膜上的________结合,可促进蛋白A插入肾小管上皮细胞膜中,从而加快肾小管上皮细胞对原尿中水分子的________。
(5)综合上述结果,可以得出________________________的推论。
【答案】 (1). 磷脂双分子层 (2). 翻译 (3). 内质网 (4). 高尔基体 (5). 迅速增大 (6). 明显降低 (7). 抑制 (8). 部分恢复 (9). 空间结构 (10). 受体 (11). 重吸收 (12). 蛋白A是水通道蛋白
【解析】
【分析】
根据题意和图表分析表格中的实验可知Ⅰ是对照组,Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ属于实验组,Ⅱ与Ⅰ对照,Ⅱ注入蛋白质A的mRNA,经翻译形成蛋白质A,在低渗溶液中测定卵细胞的水通透速率远大于Ⅰ,说明蛋白质A与水的通透性有关,Ⅲ与Ⅱ对照,Ⅲ将Ⅱ的部分细胞放入含HgCl2的等渗溶液中,水的通透性大大降低,说明HgCl2可能对蛋白质A的功能具有抑制作用;Ⅳ与Ⅲ对照,Ⅳ将部分Ⅲ组细胞放入含试剂M的等渗溶液中,水的通透性又升高,说明试剂M能够使蛋白A的功能部分恢复。
【详解】(1)水是自由扩散,通过磷脂双分子层即可进入卵母细胞。
(2)将蛋白A的mRNA注入卵母细胞后,在细胞内的核糖体上以mRNA为模板,以氨基酸为原料,经过翻译过程,指导合成蛋白质A。该蛋白A进入细胞膜,使细胞膜对水的通透性大大增加,细胞在低渗溶液中大量吸收水分,卵母细胞由于吸收大量的水,体积迅速增大。
(3)Ⅲ组实验是将部分Ⅱ细胞放入含HgCl2的等渗溶液中,在低渗溶液中测定卵细胞的水通透速率明显下降,说明HgC12对蛋白A具有抑制作用。Ⅳ组实验将部分Ⅲ组细胞放入含试剂M的等渗溶液中,在低渗溶液中测定卵细胞的水通透性又升高,表明试剂M能部分解除HgC12对蛋白A的抑制作用,使蛋白A的功能部分恢复;由此可以推出HgC12只是改变了蛋白质A的空间结构,并没有改变蛋白质A的氨基酸序列。
(4)由题意可知,抗利尿激素通过与细胞膜上的受体结合,促进蛋白A插入肾小管上皮细胞膜中而使其蛋白A数量增加,从而加快肾小管上皮细胞对原尿中水分子的重吸收。
(5)综合上述结果,可以得出蛋白A是水通道蛋白的推论。
【点睛】本题的知识点是水分子跨膜运输的方式,蛋白质A在水分子运输中的作用,蛋白质的结构与功能,细胞膜的结构特性以及信息交流功能,明确实验的实验组与对照组,分析实验结果获取结论是解题的关键。
23.cAMP(环化一磷酸腺苷)是一种细胞内的信号分子。研究表明,cAMP对初级卵母细胞完成减数第一次分裂有抑制作用,大致机理如下图所示。
(1)由图可知,被激活的酶A能催化ATP脱去两个__________基团并发生环化形成cAMP,cAMP能活化酶P,活化的酶P能抑制初级卵母细胞分裂为__________和__________。
(2)女性在胚胎时期卵原细胞就发育成为初级卵母细胞,但初级卵母细胞启动减数第一次分裂则需要等到进入青春期之后。依据上图推测,进入青春期后女性的初级卵母细胞恢复分裂的信号途径是__________。
(3)初级卵母细胞的不均等分裂依赖于细胞膜内陷位置形成的缢缩环。有人认为cAMP抑制减数第一次分裂是因为影响了缢缩环,为此收集了小鼠的初级卵母细胞,在诱导恢复分裂后,用两种特异性药物(药物H和药物F)进行了实验,结果如下图所示。
①应从小鼠的__________(器官)中获取初级卵母细胞,然后转移到37℃、含5%__________的恒温培养箱中培养。
②判断两种特异性药物的作用:药物__________特异性活化酶A,药物__________特异性抑制酶P。
③由实验结果分析,cAMP抑制减数第一次分裂的原因可能是__________。
【答案】 (1). 磷酸 (2). 次级卵母细胞 (3). 极体 (4). 信号分子2作用于S2蛋白,通过G2蛋白抑制酶A,细胞内的cAMP浓度降低,活化的酶P减少,解除了对减数第一次分裂的抑制作用 (5). 卵巢 (6). CO2 (7). F (8). H (9). 阻止缢缩环的形成(或“促进缢缩环的退化”)及干扰缢缩环的定位
【解析】
【分析】
第一图:信号分子2作用于S2蛋白,通过G2蛋白抑制酶A,细胞内的cAMP浓度降低,活化的酶P减少,解除了对减数第一次分裂的抑制作用。
第二图:只加药物F时,没有完成减数第一次分裂的细胞增多,且此时产生两个体积相近的细胞;只加药物H时,没有完成减数第一次分裂的细胞减少。
【详解】(1)由图可知,被激活的酶A能催化ATP(含1分子腺嘌呤、一分子核糖、三分子磷酸)脱去两个磷酸基团并发生环化形成cAMP,cAMP能活化酶P,活化的酶P能抑制初级卵母细胞分裂为次级卵母细胞和极体。
(2
)女性在胚胎时期卵原细胞就发育成为初级卵母细胞,但初级卵母细胞启动减数第一次分裂则需要等到进入青春期之后。依据上图推测,进入青春期后女性的初级卵母细胞恢复分裂的信号途径是信号分子2作用于S2蛋白,通过G2蛋白抑制酶A,细胞内的cAMP浓度降低,活化的酶P减少,解除了对减数第一次分裂的抑制作用。
(3)①初级卵母细胞是由卵原细胞经过减数第一次分裂间期的染色体复制后形成的,场所是卵巢,因此应从小鼠的卵巢中获取初级卵母细 胞,然后转移到37℃,含5%CO2的恒温培养箱中培养。
②根据图中结果可知,只加药物F时,没有完成减数第一次分裂的细胞增多,只加药物H时,没有完成减数第一次分裂的细胞减少,这说明药物F特异性激活化酶A,药物H特异性抑制酶P。
③由实验结果分析,cAMP抑制减数第一次分裂的原因可能是阻止缢缩环的形成(或“促进缢缩环的退化”)及干扰缢缩环的定位。
【点睛】本题结合图解,考查细胞的减数分裂,要求考生识记细胞减数分裂不同时期的特点,能正确分析题图,并根据图中信息准确答题,属于考纲理解和应用层次的考查。
24.为了获取高性能淀粉酶,某兴趣小组制备了三种微生物的淀粉酶提取液,在其最适温度和pH条件下进行实验(溶液中酶浓度相同),实验步骤和结果如下表所示:
试管编号
实验步骤
试管1
试管2
试管3
pH=7缓冲液(ml)
1
1
1
甲提取液(ml)
0.8
乙提取液(ml)
0.8
丙提取液(ml)
0.8
淀粉溶液(ml)
2
2
2
各试管放入45℃的恒温水浴中保湿适宜时间
取出上述三支试管,冷却后滴入碘液
颜色深浅程度
++
-
+
(“+”)表示颜色变化的深浅,“-”表示不变色
(1)为了使实验更具科学性,应增加一组对照实验,对照组应加入的液体及各自的体积是____________________________________,对照组的颜色深浅程度为_________(用“+”或“-”表示)。
(2)该实验的自变量是_________,无关变量有_________(至少写出两种)。
(3)除了用碘液检验淀粉的剩余量来判断实验结果外,还可以用_________试剂来检测生成物。若用该试剂检验,还需要_________处理。
(4)根据上述结果,三种淀粉酶活性强弱的顺序为_________>_________>_________。
(5)淀粉酶可应用于发酵工业,发酵过程中发酵罐内pH会发生变化,如果淀粉酶不能耐受发酵罐内的pH,就无法在发酵过程中长时间发挥作用。研究者将酶液用不同pH缓冲液处理一段时间后,在温度和pH分别为_________的条件下测定残余酶活性,以探究在不同pH条件下酶的稳定性,结果如下图所示(以未作处理的酶液的酶活性为100%)。据此分析,若要在发酵工业中利用该酶,发酵罐内较适宜的pH范围是_________。
【答案】 (1). pH=7缓冲液1ml、蒸馏水0.8ml、淀粉溶液2ml (2). +++ (3). 不同来源的淀粉酶 (4). 各组间pH、温度、加入提取物的量和浓度、淀粉溶液的量和浓度等 (5). 斐林 (6). (水浴)加热 (7). 乙 (8). 丙 (9). 甲 (10). 温度为45℃,pH=7 (11). 5-7
【解析】
【分析】
该实验的目的是比较甲、乙、丙三种微生物所产生的淀粉酶的活性,因而实验的自变量是不同的淀粉酶,其他如PH、温度、提取液的量和浓度都为无关变量,应相同且适宜。四组实验中试管4为对照,从结果可推测三种酶的活性大小的关系为乙>丙>甲,即试管2中淀粉酶的活性最高,其次是试管3、试管1,试管4的颜色最深应为+++(或多于+++)。
【详解】(1)为了使实验更具科学性,应增加一组对照实验,对照组应加入的液体及各自的体积是pH=7缓冲液1ml、蒸馏水0.8ml、淀粉溶液2ml,四组实验中试管4为对照,试管4的颜色最深应为+++(或多于+++)。
(2)该实验的目的是比较甲、乙、丙三种微生物所产生的淀粉酶的活性,因而实验的自变量是不同的淀粉酶,其他如PH、温度、提取液的量和浓度都为无关变量,应相同且适宜。
(3)实验结果是用碘液检测分解后的淀粉量,也可以用斐林试剂检测淀粉分解的产物。若用该试剂检验,还需要水浴加热处理。
(4)四组实验中试管4为对照,从结果可推测三种酶的活性大小的关系为乙>丙>甲,即试管2中淀粉酶的活性最高,其次是试管3、试管1。
(5)淀粉酶可应用于发酵工业,发酵过程中发酵罐内pH会发生变化,如果淀粉酶不能耐受发酵罐内的pH,就无法在发酵过程中长时间发挥作用。研究者将酶液用不同pH缓冲液处理一段时间后,在温度为45℃,pH=7的条件下测定残余酶活性,以探究在不同pH条件下酶的稳定性,据图分析,pH在5-7时淀粉酶的活性较高,若要在发酵工业中利用该酶,发酵罐内较适宜的pH范围是5-7。
【点睛】本题以淀粉酶为素材,考查实验设计及分析,意要考查理解所学知识要点,把握知识间内在联系的能力;具备验证简单生物学事实的能力,并能对实验现象和结果进行解释、分析和处理能力。
25.科研人员研究了日光温室中的黄瓜叶片的光合作用。
(1)与大田相比,日光温室光照强度不足,生长的黄瓜植株形态上出现植株高大、__________等适应性特征,导致叶片相互遮荫严重。
(2)研究者分别测定日光温室中同一品种黄瓜__________叶片的光合速率,实验结果如下图所示。据图可知,日光温室内黄瓜叶片的光合速率从大到小依次为__________。研究者推测,这与叶片中叶绿体的发育状况不同有关。
(3)为证实上述推测,研究者进一步观察不同叶位叶片的叶绿体超微结构,得到下表所示结果。
叶位
基粒厚度(m)
片层数
上位叶
1.79
1090
中上位叶
2.46
17.77
基部叶
3.06
17.91
①叶绿体基粒厚度和片层数等超微结构必须用__________进行观察。实验结果表明,不同叶位叶片光合速率的高低与叶绿体超微结构的观察结果__________。
②叶绿体中__________分子对光的吸收发生在__________上,吸收的光能用于光反应中__________的分解释放__________,还用于光反应中__________的生成。虽然基部叶的叶绿体超微结构特征是对__________的一种适应,但是基部叶光合速率仍然最低。因此进一步推测,除了叶龄因素外,光合速率的差异可能还与叶片接受的光照强度不同有关。
(4)为证实(3)中推测,可在同一光照强度下测定不同叶位叶片的光合速率,与(2)的结果相比较,若__________,则证实这一推测。
(5)根据上述研究结果,请你为温室栽培提高黄瓜产量提出一条可行性建议:__________________。
【答案】 (1). 叶片多、叶面积大 (2). 不同叶位 (3). 中上位叶、上位叶和基部叶 (4). 电子显微镜 (5). 不一致(或“不完全一致”) (6). 光合色素 (7). 类囊体膜 (8). H2O (9). O2 (10). ATP和[H] (11). 弱光 (12). 不同叶位叶片光合速率的差异减小 (13). 摘除基部叶(或“衰老叶片”)、适当补光
【解析】
【分析】
由题图可知研究者分别测定日光温室中同一品种黄瓜上位叶、中上位叶和基部叶,即不同叶位叶片的光合速率。据图可知,日光温室内黄瓜叶片的光合速率从大到小依次为中上位叶、上位叶和基部叶。研究者推测,其差异在于叶片中叶绿体的发育状况不同有关。
【详解】(1)由于日光温室光照强度不足,因此生长其中的黄瓜植株形态上会出现植株高大、叶片多、叶面积大等增大吸光面积的适应性特征,导致叶片相互遮阴严重。
(2)由题图可知研究者分别测定日光温室中同一品种黄瓜上位叶、中上位叶和基部叶,即不同叶位叶片的光合速率。据图可知,日光温室内黄瓜叶片的光合速率从大到小依次为中上位叶、上位叶和基部叶。
(3)①叶绿体基粒厚度和片层数等超微结构必须在电子显微镜下观察。实验结果表明,上位叶的基粒厚度最小,但并不是光合作用速率最高的,基部叶的片层数最多,但光合作用速率最小,所以不同叶位叶片光合速率的高低与叶绿体超微结构的观察结果不一致。
②叶绿体中光合色素分子对光的吸收发生在类囊体膜上,吸收的光能用于光反应中H2O的分解释放O2,还用于光反应中ATP和[H]的生成。虽然基部叶的叶绿体超微结构特征是对弱光的一种适应,但是基部叶光合速率仍然最低。因此进一步推测,除了叶龄因素外,光合速率的差异可能还与叶片接受的光照强度不同有关。
(4)为证实(3)中推测,可在同一光照强度下测定不同叶位叶片的光合速率,与(2)的结果相比较,若不同叶位叶片光合速率的差异减小,则证实这一推测。
(5)根据上述研究结果,可通过摘除基部叶(衰老叶片)、适当补光为温室栽培提高黄瓜产量。
【点睛】本题考查了影响光合作用的环境因素,意在考查考生能理解所学知识的要点,把握知识间的内在联系;理论联系实际,综合运用所学知识解决自然界和社会生活中的一些生物学问题的能力和从题目所给的图形中获取有效信息的能力。
26.现代基因编辑CRISP/Cas9技术可以对生物的DNA序列进行定点切割。将编码Cas9酶和sgRNA的基因作为外源基因构建基因表达载体后,导入受体细胞,可将细胞内某个基因定向敲除,其作用机理如下图所示。请回答问题。
(1)sgRNA与Cas9酶是一个功能复合体。如图所示,sgRNA有引导作用,与A基因中部分序列碱基互补配对,Cas9酶在配对区域定点切割,导致A基因发生碱基对_________,基因丧失功能。sgRNA与Cas9酶的联合作用类似于_________酶的作用。如果要获得基因敲除动物个体,应以_________作为受体细胞,用_________法导入CRISP/Cas9基因表达载体。
(2)研究人员担心基因编辑发生“脱靶效应”,导致其他非目标基因发生突变,我国科学家对此进行了检测。在小鼠受精卵分裂为两个细胞时,向其中一个细胞注入基因编辑工具,之后将此胚胎移植入母鼠子宫,待其发育到14.5天时,将胚胎取出,把胚胎的细胞全部分散开,分成基因编辑细胞后代和非基因编辑细胞后代两个细胞群,分别提取DNA,测序、比对。结果发现CRISP/Cas9技术的脱靶率很低,而另一类单碱基突变系统的基因编辑技术脱靶率极高。
①用同一受精卵分裂形成的两个细胞作为处理对象和对照,优点是________。
②利用二细胞胚胎分裂产生的子细胞DNA作为测序对象,而不是将实验组细胞和对照组细胞DNA进行PCR扩增后测序,原因是____________________________________。
③为方便将基因编辑细胞后代和非基因编辑细胞后代分开,可在构建基因表达载体时_____________________________________________。
④将胚胎细胞分散开需要利用_________酶的作用。
⑤上述研究除了利用基因编辑技术之外,还利用了多项胚胎工程技术,请写出其中两项技术名称__________________。
(3)基因编辑的“脱靶效应”可能对被编辑个体带来什么不良影响?__________________
【答案】 (1). 缺失 (2). 限制酶 (3). 受精卵 (4). 显微注射 (5). 这两个细胞的基因序列相同,避免因实验组和对照组细胞原有的基因序列差异掩盖“脱靶效应” (6). PCR扩增会产生较多的复制错误,掩盖“脱靶效应”; (7). 利用某种荧光蛋白基因作为标记基因 (8). 胰蛋白酶 (9). 体外受精技术、胚胎培养技术、胚胎移植技术 (10). 如果脱靶效应发生在原癌基因,可能导致细胞癌变
【解析】
【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。
【详解】(1)sgRNA与Cas9酶是一个功能复合体。如图所示,sgRNA有引导作用,与A基因中部分序列碱基互补配对,Cas9酶在配对区域定点切割,导致A基因发生碱基对 缺失,基因丧失功能。sgRNA与Cas9酶的联合作用类似于限制酶的作用。如果要获得基因敲除动物个体,应以受精卵作为受体细胞,用显微注射法导入CRISP/Cas9基因表达载体。
(2)①用同一受精卵分裂形成的两个细胞怍为处理对象和对照,优点是这两个细胞的基因序列相同,避免因实验组和对照组细胞原有的基因序列差异掩盖“脱靶效应” 。
②利用二细胞胚胎分裂产生的子细胞DNA作为测序对象,而不是将实验组细胞和对照组细胞DNA进行PCR扩增后测序,原因是PCR扩增会产生较多的复制错误,掩盖“脱靶效应”。
③方便将基因编辑细胞后代和非基因编辑细胞后代分开,可在构建基因表达载体时利用某种荧光蛋白基因作为标记基因。
④将胚胎细胞分散开需要利用胰蛋白酶的作用。
⑤上述研究除了利用基因编辑技术之外,还利用了多项胚胎工程技术,如体外受精技术、胚胎培养技术、胚胎移植技术。
(3)基因编辑的“脱靶效应”可能对被编辑个体带来的不良影响是如果脱靶效应发生在原癌基因,可能导致细胞癌变。
【点睛】本题以“基因敲除”为题材,考查了基因工程以及基因突变的有关知识,要求考生能够根据敲除过程图解明确敲除的本质,掌握基因突变的概念和类型,再结合所学知识准确答题。