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北京市丰台区2021届高三生物上学期期中试题(Word版附解析)

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时间:2020-12-17

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资料简介

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丰台区 2021 届高三第一学期期中考试生物试卷2020.11注意事项:1.答题前,考生务必先将答题卡上的学校、年级、班级、姓名、准考证号用黑色字迹签字笔填写清楚,并认真核对条形码上的准考证号、姓名,在答题卡的“条形码粘贴区”贴好条形码。2.本次考试所有答题均在答题卡上完成。选择题必须使用 2B 铅笔以正确填涂方式将各小题对应选项涂黑,如需改动,用橡皮擦除干净后再选涂其它选项。非选择题必须使用标准黑色字迹签字笔书写,要求字体工整、字迹清楚。3.请严格按照答题卡上题号在相应答题区内作答,超出答题区域书写的答案无效,在试卷、草稿纸上答题无效。4.本试卷共 100 分。考试时间 90 分钟。一、选择题(每小题 4 个选项中只有一个符合题目要求。每小题 2 分,共 30 分。)1. 组成下列多聚体的单体的种类最多的是( )A. 血红蛋白B. DNAC. 淀粉D. 纤维素【答案】A【解析】【分析】多糖、蛋白质、核酸等生物大分子都是由许多基本组成单位(单体)连接而成,多糖的单体是单糖,蛋白质的单体是氨基酸,核酸的单体是核苷酸。【详解】血红蛋白属于蛋白质,构成蛋白质的单体是氨基酸,约有 20 种;组成 DNA 的单体是脱氧核苷酸,有 4 种;组成淀粉和纤维素的单体是葡萄糖,所以单体种类最多的是血红蛋白。故选 A。【点睛】本题需要考生识记各种大分子物质的组成单位。2. 下列各细胞结构与其功能对应错误的是( )A. ①:控制物质进出细胞 B. ②:合成蛋白质的场所C. ③:产生 ATP 的主要场所 D. ④:加工并分泌蛋白质【答案】A【解析】【分析】分析题图:图中①为中心体,②为核糖体,③为线粒体,④为高尔基体,⑤为细胞核。【详解】A、①为中心体,而控制物质进出细胞的是细胞膜,A 错误;B、②为核糖体,是合成蛋白质的场所,B 正确;C、③是线粒体,是产生 ATP 的主要场所,C 正确;D、④为高尔基体,能加工并分泌蛋白质,D 正确。故选 A。3. 完整的核糖体由大、小两个亚基组成。下图为真核细胞核糖体大、小亚基的合成、装配及运输过程示意图,相关叙述正确的是( )A. 上图所示过程可发生在有丝分裂中期B. 细胞的遗传信息主要储存于 rDNA 中C. 核仁是合成 rRNA 和核糖体蛋白的场所D. 核糖体亚基在细胞核中装配完成后由核孔运出【答案】D【解析】【分析】图中显示出了核糖体的合成过程,位于核仁中的 rDNA 经过转录形成了 rRNA 前体物质,核糖体蛋白从核孔进入细胞核后,和 rRNA 前体结合,一部分生成了核糖体小亚基,另一部分和核仁外 DNA 转录形成的 5S rRNA 结合生成核糖体大亚基,都从核孔进入细胞质。【详解】A、有丝分裂中核膜、核仁已经在前期解体,该过程不可能发生在有丝分裂中期,A错误;B、rDNA 上的信息主要与核糖体合成有关,不是细胞的遗传信息的主要储存载体,B 错误;C、从图中看出核仁是合成 rRNA 的场所,而核糖体蛋白的合成场所在核糖体,C 错误;D、从图中看出,细胞核装配好核糖体亚基后从核孔中运出,D 正确。故选 D。【点睛】本题考查核糖体的合成过程,需要考生分析图示,理解图中核糖体的合成过程,结合教材转录和翻译的基本知识进行解答。4. 将 A、B 两种物质混合,T1 时加入酶 C。下图为最适温度下 A、B 浓度的变化曲线。叙述错误的是( )A. 酶 C 降低了 A 生成 B 这一反应的活化能B. 该体系中酶促反应速率先慢后快C. T2后 B 增加缓慢是底物浓度降低导致的D. 适当降低反应温度,T2值增大【答案】B【解析】【分析】分析曲线图:将 A、B 两种物质混合,T1时加入酶 C,加入酶 C 后,A 浓度逐渐降低,B 浓度逐渐升高,说明酶 C 催化物质 A 生成了物质 B。【详解】A、T1 时加入酶 C 后,A 浓度逐渐降低,B 浓度逐渐升高,说明酶 C 催化物质 A 生成了物质 B,由于酶能降低化学反应的活化能,因此酶 C 降低了 A 生成 B 这一反应的活化能,A 正确;B、由图可知,该体系中酶促反应速率先快后慢(减慢的原因是底物减少),B 错误;C、T2后,B 增加缓慢是底物 A 减少而导致的,C 正确;D、根据题意,图示是在最适温度条件下进行的,若适当降低反应温度,则酶活性降低,酶促反应速率减慢,T2值增大,D 正确。故选 B。5. 下图为植物光合作用同化物蔗糖在不同细胞间运输、转化过程。下列相关叙述,正确的是( ) A. 蔗糖的水解有利于蔗糖顺浓度梯度运输B. 单糖逆浓度梯度转运至薄壁细胞C. ATP 生成抑制剂会直接抑制图中蔗糖的运输D. 蔗糖可通过单糖转运载体转运至薄壁细胞【答案】A【解析】【分析】分析图解:图中伴胞细胞中蔗糖通过胞间连丝顺浓度梯度运进筛管细胞;而蔗糖要运进薄壁细胞需要将蔗糖水解成单糖并通过转运载体才能运输,并且也是顺浓度梯度进行运输。【详解】A、蔗糖分子通过胞间连丝进行运输,水解后形成单糖,通过单糖转运载体顺浓度梯度运输,速度加快,A 正确;B、图示单糖通过单糖转运载体顺浓度梯度转运至薄壁细胞,B 错误;C、图中蔗糖运输不消耗能量,单糖顺浓度梯度运输也不消耗能量,故 ATP 生成抑制剂不会直接抑制图中蔗糖的运输,C 错误;D、蔗糖属于二糖,不能通过单糖转运载体转运至薄壁细胞,D 错误。故选 A。6. 下列关于人体细胞分化、衰老、凋亡与癌变的叙述,错误的是(  )A. 细胞分裂能力随细胞分化程度的提高而减弱B. 衰老细胞中各种酶的活性显著降低C. 细胞凋亡有助于机体维持自身的稳定D. 癌细胞无接触抑制特征【答案】B【解析】【详解】细胞分化程度越高,分裂能力越弱,A 正确;衰老的细胞中大多数酶的活性普遍降低,B 错误;细胞凋亡能够维持内部环境的稳定,以及抵御外界各种因素的干扰,C 正确;癌细胞的细胞膜上糖蛋白减少,培养时无接触抑制特征,D 正确。【点睛】本题主要考查细胞的生命历程,要求学生理解细胞分裂与细胞分化的关系,理解细胞衰老的特点,理解细胞凋亡的意义。7. 某种抗生素可以阻止 tRNA 与 mRNA 结合,从而抑制细菌生长。据此判断。这种抗生素可直接影响细菌的( )A 多糖合成B. RNA 合成C. DNA 复制D. 蛋白质合成【答案】D【解析】【分析】转录以 DNA 的一条链为模板合成 RNA。翻译指游离在细胞质中的各种氨基酸,以 mRNA 为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。【详解】多糖合成不需要经过 tRNA 与 mRNA 结合,A 不符合题意;RNA 合成可以通过转录或 RNA 复制的方式,均不需要 tRNA 与 mRNA 结合,B 不符合题意;DNA 复制需要经过 DNA与相关酶结合,不需要经过 tRNA 与 mRNA 结合,C 不符合题意;翻译过程需要经过 tRNA与 mRNA 结合,故该抗生素可能通过作用于翻译过程影响蛋白质合成,D 符合题意。故选 D。8. 如果用 3H、15N、35S 标记噬菌体后,让其侵染细菌(无放射性),分析正确的是( )A. 只有噬菌体的蛋白质被标记了,DNA没有被标记B. 子代噬菌体的外壳中可检测到 3H、15N、35SC. 子代噬菌体的 DNA 分子中可检测到 3H、15ND. 子代噬菌体的 DNA 分子中部分含有 3H、14N、32S【答案】C【解析】蛋白质含有的元素主要是 C、H、O、N,DNA 含有的元素是 C、H、O、N、P。故 3H 和 15N都可以标记在 DNA 和蛋白质中,35S 只能标记在蛋白质中。噬菌体侵染细菌后,以自身的 DNA作为模板指导合成子代 DNA 和蛋白质外壳,除了模板是噬菌体自身的,其余的原料都是来自细菌。A.由于 3H 和 15N 都可以标记在 DNA 和蛋白质中,故噬菌体的蛋白质和 DNA 都可以被标记,A 错误;B.由于细菌无放射性,故合成子代噬菌体的蛋白质外壳的原料氨基酸都无放射性,B 错误;C.由于亲代噬菌体的 DNA 可以进入细菌体内,故以亲代 DNA 为模板指导合成的子代噬菌体可能可检测到 3H、15N,C 正确;D.噬菌体的 DNA 不含有 S 元素,D 错误。【考点定位】人类对遗传物质的探索过程9. 基因型为 AaBbDd的二倍体生物,其体内某精原细胞减数分裂时同源染色体变化如图所示。叙述正确的是(  )A. 三对等位基因的分离均发生在次级精母细胞中B. 该细胞能产生 AbD、ABD、abd、aBd四种精子C. B(b)与 D(d)间发生重组,遵循基因自由组合定律D. 非姐妹染色单体发生交换导致了染色体结构变异【答案】B【解析】【详解】A、等位基因的分离发生在减数第一次分裂后期,即初级精母细胞中,A错误;B、由于 AbD位于一条染色体上,则 aBd位于另一条同源染色体上,由于染色体上 B和 b所在非姐妹染色单体上发生了交叉互换,所以最终产生的精子基因型为 AbD、ABD、aBd、aBd四种精子,B正确;C、B(b)与 D(d)位于一对同源染色体上,不遵循基因自由组合定律,C错误;D、同源染色体的非姐妹染色单体发生交换属于基因重组,D错误。故选 B。【点睛】本题主要考查减数分裂、遗传规律以及生物变异的相关知识,要求学生理解基因分离和自由组合发生的时期。10. 玉米籽粒颜色由 A、a与 R、r两对独立遗传的基因控制,A、R同时存在时,籽粒为紫色,缺少 A或 R时,籽粒为白色。下列有关叙述不正确的是A. 紫粒玉米的自交后代一定表现为紫粒B. 白粒玉米的自交后代一定表现为白粒C. 基因型为 AaRr的玉米,其测交后代的性状分离比为紫粒∶白粒=1∶3D. 若杂交后代中紫粒∶白粒=3∶5,则白粒亲本的基因型为 aaRr或 Aarr【答案】A【解析】【分析】【详解】A、紫粒玉米的基因型为 AARR、AaRR、AARr、ARr,自交后代不一定表现为紫粒,A 项错误;B、白粒玉米含有 aa 或 rr,自交后代一定表现为白粒,B 项正确;C、基因型为 AaRr 的玉米,其测交后代的性状分离比为紫粒∶白粒=1∶3,C 项正确;D、若杂交后代中紫粒∶白粒=3∶5,紫粒所占比例为 3/8=(1/2)×(3/4),则双亲基因型为AaRr×aaRr 或 AaRr×Aarr,D 项正确。故选 A。11. 一对表型正常的夫妇生了一个半乳糖血症的女儿和一个正常的儿子。若这个儿子与一个半乳糖血症基因携带者的女性结婚,他们所生子女中,理论上患半乳糖血症女儿的可能性是( )A. 1/4 B. 1/6 C. 1/8 D. 1/12【答案】D【解析】【分析】一对表现型正常的夫妇生了一个患半乳糖血症的女儿和一个正常的儿子,由“无中生有为隐性,隐性看女病,女病男正非伴性”,说明该病为常染色体隐性遗传病,遵循基因的分离定律。故正常夫妇都是杂合体,基因型都为 Aa;患病女儿的基因型为 aa,正常儿子的基因型为 AA 或 Aa。【详解】根据题意分析可知:一对表现型正常夫妇的基因型都为 Aa,所以正常儿子的基因型为 AA 或 Aa,比例为 1∶2。这个表型正常的儿子与一个半乳糖血症携带者的女性结婚,他们所生子女中,理论上患半乳糖血症女儿的可能性是 2/3×1/4×1/2=1/12,D 正确。故选 D。12. 人的 X 染色体和 Y 染色体大小、形态不完全相同,但存在着同源区(Ⅱ)和非同源区(Ⅰ、Ⅱ)(如图所示)。由此可以推测( )A. Ⅱ片段上有控制男性性别决定的基因B. Ⅱ片段上某基因控制的遗传病,后代患病率与性别有关C. Ⅲ片段出某基因控制的遗传病,患者全为女性D. Ⅰ片段上某隐性基因控制的遗传病,女性患病率高于男性【答案】B【解析】【分析】片段Ⅱ为 XY 染色体的同源区,X 染色体上存在的基因,在 Y 染色体存在与之相同的基因或等位基因;片段Ⅰ和Ⅲ是非同源区,Ⅲ是 Y 染色体的差别部分,X 染色体上没有与之相同的基因或等位基因,Ⅰ是 X 染色体的差别部分,Y 染色体上没有与之相同的基因或等位基因。【详解】A、Ⅱ片段是同源区段,X 染色体与 Y 染色体是一样的,不含有控制男性性别的基因,A 错误;B、Ⅱ片段是同源区段,Ⅱ片段上基因控制的遗传病,人群中男性患病率不一定等于女性,B正确;C、片段Ⅲ是 Y 染色体的特有区段,其上的基因在 X 染色体上没有等位基因,Y 染色体只在男性个体中传递,C 错误;D、片段Ⅰ是 X 染色体的特有区段,其上的基因在 Y 染色体上没有等位基因,故Ⅰ片段上显性基因控制的遗传病是伴 X 显性遗传病,特点是女性患者多于男性,D 错误。故选 B。【点睛】本题考查 X 与 Y 染色体的同源区段与非同源区段上的基因的遗传与性别的关系,对伴性遗传的透彻理解是解题关键。13. 穿梭育种是近年来小麦育种采用的新模式。农业科学家将一个地区的小麦品种与国内、国际其他地区的品种进行杂交,然后通过在两个地区间不断地交替种植、选择、鉴定,最终选育出优良的小麦新品种。下列关于穿梭育种的叙述不正确的是( )A. 自然选择方向不同使各地区的小麦基因库存在差异B. 穿梭育种培育的新品种可适应两个地区的环境条件C. 穿梭育种充分利用了小麦的遗传多样性D. 穿梭育种利用的主要原理是染色体变异【答案】D【解析】【分析】自然选择决定生物进化的方向,在自然选择的作用下,种群的基因频率会发生定向改变,导致生物朝着一定的方向不断进化。【详解】两个地区的环境不同,导致自然选择的方向不同,使各地区的小麦基因库存在差异,A正确;由题意可知,穿梭育种是将小麦在两个地区反复交替种植,然后进行选择和鉴定,最终选育出小麦新品种。所以,穿梭育种培育的新品种可适应两个地区的环境条件,B正确;由题意可知,穿梭育种是将一个地区的品种与国内国际其他地区的品种进行杂交,然后将小麦在两个地区反复交替种植,然后进行选择和鉴定,最终选育出小麦新品种。利用的育种原理是基因重组,充分地利用了小麦的遗传多样性, C正确;D错误。故选 D。【点睛】本题主要通过育种考查进化相关知识,考生从题干中获取相关信息,结合现代进化理论和育种原理准确判断各个选项。14. 下列关于生物进化的叙述,错误的是A. 某物种仅存一个种群,该种群中每个个体均含有这个物种的全部基因B. 虽然亚洲与澳洲之间存在地理隔离,但两洲人之间并没有生殖隔离C. 无论是自然选择还是人工选择作用,都能使种群基因频率发生定向改变D. 古老地层中都是简单生物的化石,而新近地层中含有复杂生物的化石【答案】 A【解析】种群中不同个体含有的基因可能不同,每个个体不会含有该物种的全部基因,A 错误;亚洲人和澳洲人之间存在地理隔离,但二者婚配后可产生可育后代,不存在生殖隔离,B 正确;自然选择和人工选择决定生物进化的方向,使种群基因频率发生定向改变,C 正确;生物进化的特点为由简单到复杂,即古老地层中都是简单生物的化石,新近地层中含有复杂生物的化石,D正确。【考点定位】生物进化。【名师点睛】本题主要考查生物进化的相关知识,要求学生理解基因库的含义,地理隔离和生殖隔离的区别,理解自然选择的作用。15. 甲、乙是严重危害某二倍体观赏植物的病害。研究者先分别获得抗甲、乙的转基因植株,再将二者杂交后得到 F1,结合单倍体育种技术,培育出同时抗甲、乙的植物新品种,以下对相关操作及结果的叙述,错误的是A. 将含有目的基因和标记基因的载体导入受体细胞B. 通过接种病原体对转基因的植株进行抗病性鉴定C. 调整培养基中植物激素比例获得 F1花粉再生植株D. 经花粉离体培养获得的若干再生植株均为二倍体【答案】D【解析】【分析】由题意可知,同时抗甲、乙的植物新品种的培养过程为:把含抗甲的目的基因的重组质粒导入植物细胞,获得抗甲植株,同时把含抗乙的目的基因的重组质粒导入植物细胞,获得抗乙植株,通过杂交获得 F1(二倍体植株),取 F1的花粉经花药离体培养获得单倍体植株,用秋水仙素处理单倍体植株获得纯合的同时抗甲、乙的植物新品种(二倍体)。【详解】要获得转基因的抗甲或抗乙植株,需要构建基因表达载体(含目的基因、标记基因、启动子、终止子、复制原点),再把基因表达载体导入受体细胞中,A 正确;对转基因植株进行检测时,可以通过抗病接种实验进行个体水平的检测,B 正确;对 F1 的花粉进行组织培养时,需要经过脱分化和再分化过程,其中生长素/细胞分裂素比例高时利于根的分化,比例低时利于芽的分化,C 正确;经花粉离体培养获得的植株是单倍体,D 错误。因此,本题答案选D。二、非选择题(共 6 道题,70 分):16. 白芨为我国传统中药材,具有广泛的药用价值,也具有很高的园林应用价值。其同化外界CO2途径会随环境的变化而有所改变,在适宜环境下同化 CO2为图 1 方式——C3途径,在特定环境刺激下促进白芨细胞中 PEPC 基因(磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶基因)高效表达为图 2 方式——CAM 途径(景天酸代谢途径),甚至随着环境变化在 CAM 途径与 C3途径间转换,以便提高光合效率。图 2 方式为夜间通过气孔吸收 CO2,经一系列反应合成苹果酸,存储在液泡中。白天液泡中的苹果酸经过反应释放 CO2,进而参与光合作用。(1)白芨叶肉细胞进行暗反应的场所是_____。(2)图 2 所示代谢途径中,白天参与暗反应的 CO2直接来源于_____过程和_____过程。这种代谢途径是与_____环境相适应的。(3)由于白芨种子无胚乳,自然繁殖率低,组培育苗是其种苗繁育的主要方式。对白芨进行组培,需要进行无菌操作的原因是_____。(4)人工光环境是组培育苗的核心技术之一,传统常用荧光灯为主要光源,有研究表明 LED灯比荧光灯具有明显的组培育苗优势。研究人员进而以 LED 灯为光源,探究适宜白芨组培育苗的光质配比。所得实验结果如表 1、图 3。表 1 不同光质处理对白芨组培苗形态指标的影响处理 株高(cm) 球茎直径(mm) 单株鲜重(g) 单株干重(mg)CK 11.43 5.75 0.66 57.151R1B 11.60 4.60 0.89 67.652R1B 11.26 4.95 0.79 62.363R1B 10.90 6.01 0.76 51.394R1B 9.19 5.67 0.70 51.042R1B1G 12.54 6.01 0.86 65.042R1B2G 12.37 5.95 0.56 45.13注:CK 为对照,1R1B 表示红光:蓝光=1:1,2R1B1G 表示红光:蓝光:绿光=2:1:1。本实验是以_____为对照。表 1 结果表明,在红蓝光处理组中提高_____光的比例有利于白芨组培苗生物量的积累。如图 3 结果表明,白芨组培苗在_____试验光质处理下的净光合速率最高,尝试对图 3 中实验数据的因果关系进行分析:_____。(5)由上述结果可知,在低红蓝组合光中增加 25%的绿光,白芨组培苗的株高、生物量的积累均_____对照和其它处理。造成这种光质效应不同的原因可能是在绿光(和蓝光)刺激下,植物的_____基因有较高的表达,其光合作用可能会随着环境条件的变化在 CAM 途径与 C3途径间转换。【答案】 (1). 叶绿体基质 (2). 苹果酸分解 (3). 细胞呼吸产生 (4). 高温干旱 (5). 微生物会与外植体争夺营养,产生有害物质使得外植体无法发育为个体 (6). 荧光灯处理 (7). 蓝 (8). 2R1B1G (9). 该条件下气孔导度增加,进入叶片内的 CO2 增多,为光合作用暗反应提供原料增多,同时抑制了细胞呼吸,因而净光合速率增加;净光合速率增加导致胞间 CO2浓度减少;气孔导度增加还会导致水分散失增加,叶片蒸腾速率提高。 (10). 高于 (11). PEPC【解析】【分析】1、卡尔文循环是光合作用中碳反应的一部分。反应场所为叶绿体内的基质。卡尔文循环可分为三个阶段:羧化、还原和二磷酸核酮糖的再生。大部分植物会将吸收到的一分子二氧化碳通过一种叫 1,5-二磷酸核酮糖羧化酶的作用整合到一个五碳糖分子 1,5-二磷酸核酮糖(RuBP)的第二位碳原子上,此过程称为二氧化碳的固定。这一步反应的意义是,把原本并不活泼的二氧化碳分子活化,使之随后能被还原。但这种六碳化合物极不稳定,会立刻分解为两分子的三碳化合物 3-磷酸甘油酸。后者被光反应中生成的 NADPH 还原,此过程需要消耗 ATP,产物是 3-磷酸丙糖。后来经过一系列复杂的生化反应,一个碳原子将会被用于合成葡萄糖而离开循环。剩下的五个碳原子经一系列变化,最后再生成一个 1,5-二磷酸核酮糖,循环重新开始。循环运行六次,生成一分子的葡萄糖。2、景天科等植物夜间气孔开放,吸收的 CO2生成苹果酸储存在液泡中,夜晚能吸收 CO2,却不能合成 C6H12O6,故其白天进行光反应及暗反应合成有机物,夜晚只进行二氧化碳固定。【详解】(1)白芨叶肉细胞进行暗反应的场所是叶绿体基质。(2)据图分析可知,图 2 所示代谢途径中,白天参与暗反应的 CO2直接来源于苹果酸分解过程和细胞呼吸产生过程。此类植物夜间气孔开放,吸收的二氧化碳生成的苹果酸储存在液泡中,白天气孔关闭,由此推测其生活在高温干旱的环境。(3)微生物会与外植体争夺营养,产生有害物质使得外植体无法发育为个体。因此对白芨进行组培,需要进行无菌操作。(4)本实验是以荧光灯处理为对照。表 1 结果表明,在红蓝光处理组中提高蓝光的比例有利于白芨组培苗生物量的积累。图 3 结果表明,白芨组培苗在 2R1B1G 试验光质处理下的净光合速率最高。该条件下气孔导度增加,进入叶片内的 CO2增多,为光合作用暗反应提供原料增多,同时抑制了细胞呼吸,因而净光合速率增加;净光合速率增加导致胞间 CO2浓度减少;气孔导度增加还会导致水分散失增加,叶片蒸腾速率提高。(5)由上述结果可知,在低红蓝组合光中增加 25%的绿光,白芨组培苗的株高、生物量的积累均高于对照和其它处理。在绿光和蓝光刺激下,植物的 PEPC 基因有较高的表达,其光合作用可能会随着环境条件的变化在 CAM 途径与 C3 途径间转换,因此会造成这种光质效应不同。【点睛】本题是材料信息题,以背景材料考查考生对信息的筛选、加工、运用以及知识迁移等能力,考生要能够结合影响光合作用的环境因素和光合作用的过程进行解题,难度较大。17. 羊乳因其营养成分最接近人乳,且不含牛乳中的某些可致过敏的异性蛋白质而受到消费者的青睐,但市场上存在着用牛乳冒充羊乳欺骗消费者的现象。对此,我国研究人员开发制备了羊乳 as1-酪蛋白单克隆抗体检测试剂盒。(1)as1-酪蛋白是羊乳的重要成分,其合成和分泌经过的细胞结构依次是_____。(2)用_____多次免疫小鼠,取小鼠脾脏细胞加入含天然成分_____的培养液中制成细胞悬液并与骨髓瘤细胞混合,加入_____诱导融合,筛选到两株杂交瘤细胞株 4C 和 7H,所分泌抗体能与羊 as1-酪蛋白发生特异性结合。3 天后分别从两株杂交瘤细胞培养液中吸取上清液,与_____混合,进一步筛选出对羊乳酪蛋白呈阳性,而对牛奶不识别的杂交瘤细胞株 7H。(3)为使结果更准确,实际操作中还需检测筛选到的单克隆抗体的特异性。本研究的筛选方法是分别将_____和牛乳酪蛋白固定在固相载体上,加入待测单抗,洗脱未结合的单抗,再加入能与该单抗结合的羊抗鼠的 IgG 酶标抗体,洗脱未结合的 IgG 酶标抗体,然后加入底物,15分钟后终止反应,置于酶标仪中读取 OD450 值,OD 值与产物浓度正相关。现用该单克隆抗体检测试剂盒对市面上的 4 类乳品进行检测,结果如表 1,结果显示_____。表 1 羊乳 asl-酪蛋白单克隆抗体的特异性检测结果OD450 值山羊酪蛋白牛酪蛋白 乳品 1 乳品 2 乳品 3 乳品 4细胞株 7H 1.554 0.092 1.488 1.510 0.076 0.065P/N 16.89 1 16.17 16.41 0.83 0.71注:结果以 P/N≥2.1 判为阳性,效果显著(4)我国山羊饲养发展迅速,但存在的主要问题是山羊良种化程度不高、世代间隔较长、遗传改良速度较慢。请你就此提出改良建议:_____。【答案】 (1). 核糖体、内质网、高尔基体、细胞膜 (2). as1-酪蛋白 (3). 动物血清 (4). 灭活病毒或 PEG (5). 牛奶 (6). 羊乳酪蛋白 (7). 乳品 1、乳品 2 含有较多的羊乳 as1-酪蛋白,乳品 3、乳品 4 中几乎不含 (8). 选择优良的山羊品种作为供体,采用胚胎移植、胚胎分割、克隆技术等技术产生更多的优良后代(合理给分)【解析】【分析】在单克隆抗体的制备过程中,需要先给小鼠进行免疫,给小鼠注射特定的抗原,然后从小鼠的脾脏中取出 B 淋巴细胞,与骨髓瘤细胞融合;第一次是选择出杂交瘤细胞,第二次是选择能产生所需抗体的杂交瘤细胞;杂交瘤细胞的特点是既能无限增殖又能产生专一抗体;单克隆抗体的优点是特异性强、灵敏度高、能大量制备;动物细胞培养时,首先应保持无菌、无毒的环境中;需要加入血清或血浆等天然成分;二氧化碳的作用是维持培养液的 PH 稳定。【详解】(1)as1-酪蛋白属于分泌蛋白,在核糖体上合成,经内质网、高尔基体加工,再通过细胞膜经胞吐分泌到细胞外。(2)要获得羊乳 as1-酪蛋白单克隆抗体,首先用 as1-酪蛋白多次免疫小鼠,取小鼠脾脏细胞加入含天然成分的动物血清培养液中制成细胞悬液并与骨髓瘤细胞混合,加入灭活病毒或PEG 诱导融合,筛选到两株杂交瘤细胞株 4C 和 7H,所分泌抗体能与羊 as1-酪蛋白发生特异性结合。3 天后分别从两株杂交瘤细胞培养液中吸取上清液,与牛奶混合,进一步筛选出对羊乳酪蛋白呈阳性,而对牛奶不识别的杂交瘤细胞株 7H。(3)为使结果更准确,实际操作中还需检测筛选到的单克隆抗体的特异性,本研究的筛选方法是分别将羊乳酪蛋白和牛乳酪蛋白固定在固相载体上,加入待测单抗,洗脱未结合的单抗,再加入能与该单抗结合的羊抗鼠的 IgG 酶标抗体,洗脱未结合的 IgG 酶标抗体,然后加入底物,15 分钟后终止反应,置于酶标仪中读取 OD450 值,OD 值与产物浓度正相关,用该单克隆抗体检测试剂盒对市面上的 4 类乳品进行检测,由表中数据可知:OD450 值乳品 1、乳品 2较高,含有较多的羊乳 as1-酪蛋白,乳品 3、乳品 4 该值较低,几乎不含 as1-酪蛋白。(4)要改变我国山羊良种化程度不高、世代间隔较长、遗传改良速度较慢的现状,可选择优良的山羊品种作为供体,采用胚胎移植、胚胎分割、克隆技术等技术产生更多的优良后代。【点睛】本题主要考查单克隆抗体的相关知识,要求考生识记单克隆抗体的制备过程,能从题中获取有效信息,再结合所学知识准确答题。18. 结球甘蓝是我国重要的蔬菜品种,危害甘蓝生长的主要是菜青虫、小菜蛾等鳞翅目害虫。为使结球甘蓝获得抗虫性状,科研人员将苏云金芽孢杆菌细胞中获得的 BT 毒蛋白基因导入结球甘蓝。(1)转运肽能引导细胞质中合成的蛋白质进入叶绿体。为构建 BT 毒蛋白基因和转运肽基因的融合基因(见下图),需用限制酶_____处理相关的 DNA 片段,再用_____连接。注:E1、E2、E3、E4 为限制酶。(2)构建基因表达载体时,应将融合基因插入 Ti 质粒 _____区。用 Ca2+处理农杆菌后获得_____细胞,将其与基因表达载体混合完成转化后,在添加_____的培养基中,经筛选 1 得到含基因表达载体的农杆菌。(注:GUS 基因表达产物经染色能由无色变成蓝色)(3)鉴定愈伤组织中是否含有目的基因,可以用分子水平的_____方法,还可以通过肉眼观察选择_____的愈伤组织,以确定目的基因是否_____。两次筛选后得到的转基因愈伤组织经过细胞的再分化过程,获得转基因水稻。(4)为获得具有抗性的转基因结球甘蓝,还需要进行个体水平的检测。请设计实验方案:_____(5)转基因结球甘蓝的抗虫效果逐年下降,以下_____措施能减缓害虫对 BT 毒蛋白产生抗药性a.将转基因结球甘蓝与非转基因结球甘蓝间隔种植b.同时转入两种或两种以上不同机理的杀虫基因c.大量使用苏云金芽孢杆菌杀虫剂(6)种植转基因结球甘蓝的过程中,在生态安全方面可能会出现什么问题?(答出一点)_____【答案】 (1). E1、E3、E4 (2). DNA 连接酶 (3). T-DNA (4). 感受态 (5). 潮的霉素 (6). PCR/DNA 分子杂交 (7). 蓝色 (8). 表达 (9). 选取长势相似的野生型和转基因结球甘蓝,分别进行抗虫接种实验,一段时间后,统计被害虫啃食的叶面积比例。 (10). a、b (11). 转基因植物可能成为自然界原本不存在的“外来物种”,造成生物入侵;BT 毒蛋白基因通过花粉扩散造成基因污染;通过食物链影响生物多样性,影响生态系统的结构和功能(答出一点即可)【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)由图 1 可知:BT 毒蛋白基因和转运肽基相邻,介于启动子与终止子之间,为构建 BT 毒蛋白基因和转运肽基因的融合基因,需用限制酶 E1、E3、E4 处理相关的 DNA 片段,再用 DNA 连接酶连接。(2)构建基因表达载体时,应将融合基因插入 Ti 质粒的 T-DNA 区。用 Ca2+处理农杆菌后获得感受态细胞,将其与基因表达载体混合完成转化后,由于重组质粒中含有潮霉素的抗性基因,故在添加潮霉素的培养基中,经筛选 1 得到含基因表达载体的农杆菌。(3)为鉴定愈伤组织中是否含有目的基因,可利用碱基互补配对的原理,用分子水平的PCR/DNA 分子杂交进行鉴定,也可以通过肉眼观察选择蓝色的愈伤组织,以确定目的基因是否表达。(4)为获得具有抗性的转基因结球甘蓝,还可以通过选取长势相似的野生型和转基因结球甘蓝,分别进行抗虫接种实验,一段时间后,统计被害虫啃食的叶面积比,进行个体水平的检测。(5)为减缓害虫对 BT 毒蛋白产生抗药性,延缓转基因结球甘蓝的抗虫效果逐年下降的情况,可将转基因结球甘蓝与非转基因结球甘蓝间隔种植或同时转入两种或两种以上不同机理的杀虫基因。(6)由于转基因植物可能成为自然界原本不存在的“外来物种”,造成生物入侵;BT 毒蛋白基因通过花粉扩散造成基因污染;通过食物链影响生物多样性,影响生态系统的结构和功能,故应注意相应的生态安全问题。【点睛】本题主要考查基因工程的相关知识,要求考生识记基因工程的操作步骤,能结合题干和图形获取有效信息,再结合所学知识准确答题,难度中等。19. 2020 年诺贝尔化学奖授予了两位开发出 CRISPR/Cas9 基因编辑技术的科学家,该技术在实体瘤研究中得到广泛应用。(1)Cas9 是一种来自细菌的核酸内切酶,由相关基因指导在_____上合成,它与 sgRNA 构成的复合体能与 DNA 分子特定碱基序列结合,如图 1.作用原理是 sgRNA 与 DNA 单链进行_____,并在 PAM 序列(几乎存在于所有基因中)上游切断 DNA 双链的_____键。(2)结直肠癌是常见的消化道恶性肿瘤,研究发现 APC 基因发生突变引起的结肠和直肠腺瘤性息肉与结直肠癌密切相关。将_____ 基因及靶向小鼠 APC 基因的 16 号外显子的双链 sgRNA拼接后形成_____与慢病毒载体结合,导入小鼠结肠细胞,获得 APC 基因缺失的结肠细胞,通过粘膜注射,将 APC 基因缺失结肠细胞原位移植入免疫缺陷小鼠,生成腺瘤,获得结直肠癌小鼠模型,请写出该模型的一种应用_____。(3)CRISPR/Cas9 技术还可用于结直肠癌相关基因功能的研究。研究人员通过 CRISPR/Cas9技术在人结肠癌细胞 HRT18 中敲除产促红细胞生成素人干细胞 A1 受体基因(EPHA1 基因),进行细胞划痕实验。注:细胞在新更换的培养基中无法增殖补充图中步骤①_____,②_____,③_____。由图可知,与另外两组相比,48h 后 c 组细胞划痕的宽度较_____,说明_____。(4)请写出 CRISPR/Cas9 基因编辑技术其他可能的一项应用_____。【答案】 (1). 核糖体 (2). 碱基互补配对 (3). 磷酸二酯 (4). Cas9 (5). 目的基因 (6). 研究药物对结直肠癌小鼠的治疗效果,研究结直肠癌发病机理 (7). 空质粒 (8). 胰蛋白酶 (9). 贴壁 (10). 小 (11). EPHA1 基因可抑制人结肠癌细胞扩散转移 (12). 基因治疗、动植物品种改良【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)Cas9是一种来自细菌的核酸内切酶,其成分是蛋白质,由相关基因指导在核糖体上合成的。作用原理是 sgRNA与 DNA单链进行碱基互补配对,并在 PAM序列(几乎存在于所有基因中)上游切断 DNA双链的磷酸二酯键。(2)研究发现 APC基因发生突变引起的结肠和直肠腺瘤性息肉与结直肠癌密切相关;通过基因工程获得结直肠癌小鼠模型的过程:将 Cas9基因及靶向小鼠 APC基因的 16号外显子的双链 sgRNA拼接后形成目的基因与慢病毒载体结合,导入小鼠结肠细胞,获得 APC基因缺失的结肠细胞,通过粘膜注射,将 APC基因缺失结肠细胞原位移植入免疫缺陷小鼠,生成腺瘤,获得结直肠癌小鼠模型。利用该模型小鼠可研究药物对结直肠癌小鼠的治疗效果,研究结直肠癌发病机理。(3)根据图 2细胞划痕实验流程,图中①表示空质粒、②表示胰蛋白酶、③表示贴壁。由图3细胞划痕实验结果可知,与另外两组相比,48h后 c组细胞划痕的宽度较小,说明 EPHA1基因可抑制人结肠癌细胞扩散转移。(4)CRISPR/Cas9基因编辑技术还可用于基因治疗、动植物品种改良等方面【点睛】熟知基因工程的相关知识及其应用是解答本题的关键,本题主要考查考生识图能力和理解所学知识的要点并能灵活援用把握知识间的内在联系的能力。20. 乳链菌肽是由某些乳酸球菌产生的一种小肽(34 个氨基酸),对许多革兰氏阳性菌,包括对食品造成严重危害的主要腐败菌和某些致病菌有强烈的抑制作用,可被动物消化道内 α-胰凝乳蛋白酶分解。研究人员从新鲜牛奶中获得多株产乳链菌肽的菌株,进行了如下实验:(1)将革兰氏阳性菌涂布于平板上,滴加等量备选菌株产生的乳链菌肽后进行培养。选取乳链菌肽周围形成_____的菌株 R 做进一步研究。。(2)为了排除 R 菌株是由实验室中已有的乳链菌肽产生菌 M 和 N 污染造成的,根据绝大多数乳酸球菌都含有的质粒 DNA 分子量各不相同的特性,提取三种菌株的质粒 DNA,并进行电泳,观察电泳条带的_____。实验证明菌株 R 是与已有菌株不同的新菌株。(3)为了解乳链菌肽对革兰氏阳性菌的作用方式究竟是抑制细菌生长、溶菌性杀死细菌(细胞破裂)、非溶菌性杀死细菌。将乳链菌肽加入革兰氏阳性菌菌液中,随着发酵时间的延长,检测革兰氏阳性菌的活菌数、除去菌体的上清液中核酸含量,如图所示。研究人员还从(1)实验的抑菌圈中挑取琼脂块进行液体培养,结果未见生长。对照组的操作为_____。对革兰氏阳性菌活菌的计数方法为_____。对照组的种群数量变化呈_____型。以上实验表明乳链菌肽对革兰氏阳性菌的作用方式为_____,理由是_____。(4)乳链菌肽与抗生素青霉素相比,优点是_____,且对人体无过敏等不良反应,乳链菌肽在生产中的应用价值是_____。(5)在以上研究的基础上,提出一项能进一步深入研究的问题:_____。【答案】 (1). (最大)抑菌圈 (2). 位置 (3). 加入等量灭活乳链菌肽的革兰氏阳性菌菌液 (4). 稀释涂布平板法 (5). S (6). 非溶菌性杀死细菌 (7). 曲线 3 活菌数降为零(或从透明抑菌圈中挑取琼脂块进行液体培养,结果未见生长),说明是杀死细菌;除去菌体的上清液中核酸含量没有明显变化,说明不是溶菌 (8). 乳链菌肽可在在消化道内被蛋白酶分解,不会进入人体内环境 (9). 可作为食品防腐剂 (10). 乳链菌肽发挥抑菌活性的作用机制、革兰氏阳性菌的抗性机制、乳链菌肽的生物合成、乳链菌肽的高产机制等。【解析】【分析】测定培养液中微生物的数目,可采用显微镜直接计数(或血细胞计数板计数)法对培养液中的微生物直接计数,也可用稀释涂布平板法将微生物接种于灭菌后的固体培养基上,培养一段时间后,通过计数菌落数目计算培养液中微生物的数目。由于采用第一种方法计数时不能剔除死菌,采用第二种方法计数时,当两个或多个细胞连在一起时,平板上观察到的只是一个菌落,所以第一种方法统计的数目比实际活菌数目高,第二种方法统计的数目比实际活菌数目低。选择培养基是指一类根据特定微生物的特殊营养要求或其对某理化因素抗性的原理而设计的培养基。具有只允许特定的微生物生长,而同时抑制或阻止其他微生物生长的功能。【详解】(1)革兰氏阳性菌对食品造成严重危害的主要腐败菌和某些致病菌有强烈的抑制作用,将革兰氏阳性菌涂布于平板上,滴加等量备选菌株产生的乳链菌肽后进行培养。选取乳链菌肽周围形成最大抑菌圈的菌株 R做进一步研究。(2)为了排除 R菌株是由实验室中已有 乳链菌肽产生菌 M和 N污染造成的,根据绝大多数乳酸球菌都含有的质粒 DNA分子量各不相同的特性,提取三种菌株的质粒 DNA,并进行电泳,观察电泳条带的位置,实验证明菌株 R是与已有菌株不同的新菌株。(3)为了解乳链菌肽对革兰氏阳性菌的作用方式究竟是抑制细菌生长、溶菌性杀死细菌(细胞破裂)、非溶菌性杀死细菌,实验组中加入乳链菌肽的革兰氏阳性菌菌液,对照组为加入等量灭活乳链菌肽的革兰氏阳性菌菌液,用稀释涂布平板法对革兰氏阳性菌活菌进行计数,由图可知,对照组的种群数量变化呈 S型。由于曲线 3活菌数降为零(或从透明抑菌圈中挑取琼脂块进行液体培养,结果未见生长),说明是杀死细菌;除去菌体的上清液中核酸含量没有明显变化,说明不是溶菌。(4)乳链菌肽与抗生素青霉素相比,优点是乳链菌肽可在在消化道内被蛋白酶分解,不会进入人体内环境,且对人体无过敏等不良反应,乳链菌肽在生产中的应用价值是可作为食品防腐剂。(5)在以上研究的基础上,提出一项能进一步深入研究的问题:乳链菌肽发挥抑菌活性的作用机制、革兰氏阳性菌的抗性机制、乳链菌肽的生物合成、乳链菌肽的高产机制等。【点睛】熟知查微生物的分离和培养的相关知识是解答本题的关键,本题考查学生对所学知识的理解,以及从题干和图形中获取有效信息的能力,21. 阅读下列材料并回答问题:退一步海阔天空——酿酒酵母的竞争智慧距今 1.5-1.25 亿年,由于有花植物的大量出现,微生物开始通过有氧发酵快速高效地利用前者花蜜和果实中提供的大量糖类。在众多糖类中,葡萄糖能效最高,因此哪种微生物能更高效地吸收葡萄糖,就具备了更强的生存优势。在这种情况下,葡萄糖抑制机制应运而生。很多的微生物宁肯抑制对其他糖类的代谢能力,也要“挤破头”地争夺葡萄糖。野生型酿酒酵母已进化出复杂的机制,可以感知环境中可用葡萄糖的波动水平,并主要在转录水平以及转录后和翻译后水平调控多个网络,旨在确保通过发酵途径优先利用葡萄糖。野生型酿酒酵母及其近亲的最突出特征之一是,即使在存在过量氧气的情况下,它们也希望通过无氧呼吸将糖快速降解为乙醇和 CO2,这种有氧发酵特性称为 Crabtree 效应。Crabtree 效应赋予酵母强大的能力,使其能够通过快速消耗糖分和生产乙醇在富含糖分的小生境中抑制其他微生物竞争者的生长。野生型酿酒酵母的有氧发酵能力取决于葡萄糖抑制回路,其中葡萄糖的存在抑制其他碳源的利用。GAL 网络的结构基因包括:编码半乳糖转运蛋白的 GAL2 和编码将半乳糖修饰为葡萄糖-1-磷酸以用于糖酵解(葡萄糖分解生成丙酮酸的过程)的 GAL1 系列编码酶,均受到 GAL4编码的转录因子激活。HXT 主要负责葡萄糖的转运。酵母半乳糖代谢基因依据外界碳源有不同的表达方式:当以葡萄糖作为碳源时,葡萄糖诱导 Mig1 抑制 GAL1 系列基因和 GAL4 基因的表达。另一方面,Gal80 蛋白结合在 Gal4 蛋白上,抑制 Gal4 的活性;当以半乳糖作为碳源时,半乳糖、ATP 以及信号感应蛋白 Gal3 能够与 Gal80 结合,使 Gal80 从 Gal4-Gal80 蛋白复合物上脱落下来,导致 GAL1 系列基因和 GAL2 基因的表达。普通酵母相关基因和蛋白的关系如图 1 所示。大约在 10,000 年前,当由于产奶动物的驯化而使发酵乳变得普遍可用时,避开对葡萄糖的激烈竞争,优先利用半乳糖,建立起生长优势后再参与对葡萄糖的争夺,对不能直接利用乳糖的微生物来说,无疑是一个非常有利的生存策略。从乳制品中分离出的马奶酒酵母实现了这一聪明的竞争策略。对其分子机制的研究结果表明,马奶酒酵母完全解除了葡萄糖抑制效应,将 GAL2 基因的拷贝数倍增且序列发生改变,在细胞中表达不受抑制,同时具有葡萄糖和半乳糖转运能力。主要负责葡萄糖转运的基因 HXT6 和 HXT7 可能是多余的,因此在马奶酒酵母中被删除或失活。借此,马奶酒酵母实现了即时、快速和优先利用半乳糖,并可同时利用葡萄糖的目的,进一步增强了竞争优势。野生型酿酒酵母和马奶酒酵母在葡萄糖和半乳糖作碳源时,在不同时间检测相关基因 转录水平如图 2 所示,葡萄糖、半乳糖和酒精的含量变化如图 3 所示。(1)糖酵解是指在_____中,将葡萄糖分解为丙酮酸和_____,将葡萄糖中的能量转化为_____和_____。(2)写出野生型酿酒酵母在竞争中取得优势的策略(2 条):_____(3)根据文中信息,在图 1 的①中标出蛋白的名称,②③处标出+/-号。_____(4)当葡萄糖和半乳糖同时存在时,根据文中信息和图 3 解释野生型酿酒酵母和马奶酒酵母的对两种糖利用和酒精产量差异的原因:_____【答案】 (1). 细胞质基质 (2). [H] (3). 热能 (4). ATP 中活跃化学能 (5). 野生型酿酒酵母通过葡萄糖抑制机制优先利用葡萄糖;在有氧条件下进行无氧呼吸快速消耗糖分和生产乙醇来在富含糖分的小生境中抑制其他微生物竞争者的生长 (6). (7). 野生型酿酒酵母 HXT 基因表达,GAL 相关基因几乎不表达,细胞首先利用葡萄糖进行发酵;当葡萄糖耗尽后,GAL 基因表达的抑制被解除,使 GAL2 基因表达,促进对半乳糖的吸收和利用。从而导致酒精产量的增加停滞一段时间,才开始利用半乳糖进行发酵。马奶酒酵母中 HXT 基因缺失,GAL 相关基因表达,使其更早利用半乳糖,同时也可利用葡萄糖。发酵产生酒精速度快,酒精浓度高峰出现更早。【解析】【分析】1.有氧呼吸过程分为三个阶段,第一阶段是葡萄糖酵解形成丙酮酸和[H],发生在细胞中基质中;有氧呼吸的第二阶段是丙酮酸和水反应产生二氧化碳和[H],发生在线粒体基质中,有氧呼吸的第三阶段是[H]与氧气反应形成水,发生在线粒体内膜上。2.无氧呼吸的第一阶段与有氧呼吸的第一阶段相同,都是葡萄糖酵解形成丙酮酸和[H],发生在细胞中基质中,第二阶段是丙酮酸和[H]反应产生二氧化碳和酒精或者是乳酸,发生在细胞中基质中。3.基因型是与表现型有关的基因组成,表现型是生物个体的性状表现,基因型决定表现型,表现型是基因型与环境共同作用的结果。4.基因对性状的控制方式:①基因通过控制酶的合成来影响细胞代谢,进而间接控制生物的性状,如白化病、豌豆的粒形;②基因通过控制蛋白质结构来直接控制性状,如镰刀形细胞贫血症、囊性纤维病。【详解】(1)根据题意:糖酵解指葡萄糖分解生成丙酮酸的过程,因此糖酵解发生于细胞质基质中;葡萄糖分解生成丙酮酸和[H],释放少量能量;释放的能量中,少部分转化为 ATP 中活跃化学能,大部分能量会以热量形式散失。(2)“野生型酿酒酵母已进化出复杂的机制,可以感知环境中可用葡萄糖的波动水平,并主要在转录水平以及转录后和翻译后水平调控多个网络,旨在确保通过发酵途径优先利用葡萄糖”,可知:野生型酿酒酵母通过葡萄糖抑制机制优先利用葡萄糖。“野生型酿酒酵母及其近亲的最突出特征之一是,即使在存在过量氧气的情况下,它们也希望通过无氧呼吸将糖快速降解为乙醇和 CO2,这种有氧发酵特性称为 Crabtree 效应。Crabtree效应赋予酵母强大的能力,使其能够通过快速消耗糖分和生产乙醇在富含糖分的小生境中抑制其他微生物竞争者的生长”,可知:在有氧条件下进行无氧呼吸快速消耗糖分和生产乙醇来在富含糖分的小生境中抑制其他微生物竞争者的生长。因此,野生型酿酒酵母在竞争中取得优势的策略:首先,野生型酿酒酵母通过葡萄糖抑制机制优先利用葡萄糖;另外,在有氧条件下进行无氧呼吸快速消耗糖分和生产乙醇来在富含糖分的小生境中抑制其他微生物竞争者的生长。(3)HXT 主要负责葡萄糖的转运,当以葡萄糖作为碳源时,葡萄糖诱导 Mig1 抑制 GAL1 系列基因和 GAL4 基因的表达,因此,图 1 的①中蛋白的名称为 Mig1。Gal80 蛋白结合在 Gal4 蛋白上,抑制 Gal4 的活性,可见,Gal80 能够抑制 Gal4 的活性,因此,图 1 的②处应该用“—”表示抑制,见下图。当以半乳糖作为碳源时,半乳糖、ATP 以及信号感应蛋白 Gal3 能够与 Gal80 结合,使 Gal80从 Gal4-Gal80 蛋白复合物上脱落下来,导致 GAL1 系列基因和 GAL2 基因的表达,因此 Gal3能够抑制 Gal80 的作用,使得 GAL1 系列基因和 GAL2 基因得以表达,图 1 的③处应该用“—”表示抑制,见下图。(4)根据图 3,当葡萄糖和半乳糖同时存在时,野生型酿酒酵母优先利用葡萄糖进行发酵,当葡萄糖耗尽后,才开始利用半乳糖进行发酵,通过图 2 在不同时间检测相关基因的转录水平分析,其原因可能是野生型酿酒酵母 HXT 基因表达,GAL 相关基因几乎不表达,细胞首先利用葡萄糖进行发酵;当葡萄糖耗尽后,GAL 基因表达的抑制被解除,使 GAL2 基因表达,促进对半乳糖的吸收和利用。从而导致酒精产量的增加停滞一段时间,才开始利用半乳糖进行发酵。当葡萄糖和半乳糖同时存在时,马奶酒酵母同时可以利用利用葡萄糖和半乳糖进行发酵,通过图 2 在不同时间检测相关基因的转录水平分析,其原因可能是马奶酒酵母中 HXT 基因缺失,GAL 相关基因表达,使其更早利用半乳糖,同时也可利用葡萄糖。发酵产生酒精速度快,酒精浓度高峰出现更早。【点睛】本题以生活实践情境和科学探索情境为切入点,用科研人员的研究结果为载体,考查利用酵母菌发酵酿酒和基因的表达的相关知识,考查思维认知能力群中的理解能力和实践操作能力群中的实验与探究能力,落实科学思维、科学探究等学科核心素养。

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