5年（2020-2024）高考1年模拟生物真题分类汇编（北京专用） 专题20 科技文阅读（解析版）

2020-2024年五年高考真题分类汇编PAGEPAGE1专题20科技文阅读五年考情考情分析发酵工程2024年北京卷第20题2023年北京卷第20题2022年北京卷第19题2021年北京卷第19题2020年北京卷第19题生物技术与工程,因为与生命科学相关的突出成就及热点问题联系密切，而成为生物高考命题的一大热点。通过近三年试题分析发现,应用微生物的分离纯化技术可以解决很多社会关关注度高的生产、生活、健康方面的热点问题，这使得生物技术与工程在赢得普通大众关注的同时,也赢得了高考命题专家的青睐,成为当下热门的“高频考点”。1、（2024·北京·高考真题）学习以下材料，回答（1）～（4）题。筛选组织特异表达的基因筛选组织特异表达的基因，对研究细胞分化和组织、器官的形成机制非常重要。“增强子捕获”是筛选组织特异表达基因的一种有效方法。真核生物的基本启动子位于基因5'端附近，没有组织特异性，本身不足以启动基因表达。增强子位于基因上游或下游，与基本启动子共同组成基因表达的调控序列。基因工程所用表达载体中的启动子，实际上包含增强子和基本启动子。很多增强子具有组织特异的活性，它们与特定蛋白结合后激活基本启动子，驱动相应基因在特定组织中表达（图A）。基于上述调控机理，研究者构建了由基本启动子和报告基因组成的“增强子捕获载体”（图B），并转入受精卵。捕获载体会随机插入基因组中，如果插入位点附近存在有活性的增强子，则会激活报告基因的表达（图C）。获得了一系列分别在不同组织中特异表达报告基因的个体后，研究者提取每个个体的基因组DNA，通过PCR扩增含有捕获载体序列的DNA片段。对PCR产物进行测序后，与相应的基因组序列比对，即可确定载体的插入位点，进而鉴定出相应的基因。研究者利用各种遗传学手段，对筛选得到的基因进行突变、干扰或过表达，检测个体表型的改变，研究其在细胞分化和个体发育中的作用，从而揭示组织和器官形成的机理。（1）在个体发育中，来源相同的细胞在形态、结构和功能上发生___________的过程称为细胞分化，分化是基因___________的结果。（2）对文中“增强子”的理解，错误的是________。A.增强子是含有特定碱基序列的DNA片段B.增强子、基本启动子和它们调控的基因位于同一条染色体上C.一个增强子只能作用于一个基本启动子D.很多增强子在不同组织中的活性不同（3）研究者将增强子捕获技术应用于斑马鱼，观察到报告基因在某幼体的心脏中特异表达。鉴定出捕获载体的插入位点后，发现位点附近有两个基因G和H，为了确定这两个基因是否为心脏特异表达的基因，应检测___________。（4）真核生物编码蛋白的序列只占基因组的很少部分，因而在绝大多数表达报告基因的个体中，增强子捕获载体的插入位点位于基因外部，不会造成基因突变。研究者对图B所示载体进行了改造，期望改造后的载体随机插入基因组后，在“捕获”增强子的同时，也造成该增强子所调控的基因发生突变，以研究基因功能。请画图表示改造后的载体，并标出各部分名称_____（略）。【答案】（1）①.稳定性差异②.选择性表达（2）C（3）其他器官细胞中，G和H两个基因是否转录出相应的mRNA或是否翻译出相应的蛋白质（4）【解析】〖祥解〗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。【小问1详析】细胞分化是指在个体发育中，由一个或一种细胞增殖产生的后代，在形态、结构和生理功能上发生稳定性差异的过程。分化是基因选择性表达的结果。【小问2详析】AB、依据题干“增强子位于基因上游或下游，与基本启动子共同组成基因表达的调控序列”可知,增强子是含有特定碱基序列的DNA片段，增强子、基本启动子和它们调控的基因位于同一条染色体上，AB正确；C、由图C可知，一个增强子可作用于多个基本启动子，C错误；C、依据题干“很多增强子具有组织特异的活性”可知，很多增强子在不同组织中的活性不同，D正确。故选C。【小问3详析】若要确定这两个基因是否为心脏特异表达的基因，可通过PCR等技术检测其他器官细胞中G和H两个基因是否转录出相应的mRNA或是否翻译出相应的蛋白质。【小问4详析】增强子位于基因上游或下游，与基本启动子共同组成基因表达的调控序列。基因工程所用表达载体中的启动子，实际上包含增强子和基本启动子。增强子捕获载体的插入位点位于基因外部，不会造成基因突变。而当增强子捕获载体的插入位点位于基因内部，会引起造成该增强子所调控的基因发生突变，为研究某目的基因的功能，需要将增强子插入到目的基因内部。图如下：2、（2023·北京·高考真题）学习以下材料，回答下面问题。调控植物细胞活性氧产生机制的新发现，能量代谢本质上是一系列氧化还原反应。在植物细胞中，线粒体和叶绿体是能量代谢的重要场所。叶绿体内氧化还原稳态的维持对叶绿体行使正常功能非常重要。在细胞的氧化还原反应过程中会有活性氧产生，活性氧可以调控细胞代谢，并与细胞凋亡有关。我国科学家发现一个拟南芥突变体m（M基因突变为m基因），在受到长时间连续光照时，植株会出现因细胞凋亡而引起的叶片黄斑等表型。M基因编码叶绿体中催化脂肪酸合成的M酶。与野生型相比，突变体m中M酶活性下降，脂肪酸含量显著降低。为探究M基因突变导致细胞凋亡的原因，研究人员以诱变剂处理突变体m，筛选不表现细胞凋亡，但仍保留m基因的突变株。通过对所获一系列突变体的详细解析，发现叶绿体中pMDH酶、线粒体中mMDH酶和线粒体内膜复合物I（催化有氧呼吸第三阶段的酶）等均参与细胞凋亡过程。由此揭示出一条活性氧产生的新途径（如图）：A酸作为叶绿体中氧化还原平衡的调节物质，从叶绿体经细胞质基质进入到线粒体中，在mMDH酶的作用下产生NADH（[H]）和B酸，NADH被氧化会产生活性氧。活性氧超过一定水平后引发细胞凋亡。

在上述研究中，科学家从拟南芥突变体m入手，揭示出在叶绿体和线粒体之间存在着一条A酸-B酸循环途径。对A酸-B酸循环的进一步研究，将为探索植物在不同环境胁迫下生长的调控机制提供新的思路。(1)叶绿体通过作用将CO2转化为糖。从文中可知，叶绿体也可以合成脂肪的组分。(2)结合文中图示分析，M基因突变为m后，植株在长时间光照条件下出现细胞凋亡的原因是：，A酸转运到线粒体，最终导致产生过量活性氧并诱发细胞凋亡。(3)请将下列各项的序号排序，以呈现本文中科学家解析“M基因突变导致细胞凋亡机制”的研究思路：。①确定相应蛋白的细胞定位和功能②用诱变剂处理突变体m③鉴定相关基因④筛选保留m基因但不表现凋亡的突变株(4)本文拓展了高中教材中关于细胞器间协调配合的内容，请从细胞器间协作以维持稳态与平衡的角度加以概括说明。【答案】(1)光合脂肪酸(2)M酶活性下降使脂肪酸合成受阻，NADH消耗减少，同时长时间光照促进产生NADH，NADH含量升高，导致A酸合成过多(3)②④③①(4)线粒体与叶绿体之间通过A酸-B酸循环协同合作，将叶绿体中的[H]运输到线粒体氧化，以维持叶绿体内氧化还原稳态〖祥解〗本实验为探究M基因突变导致细胞凋亡的原因，由此揭示A酸作为叶绿体中氧化还原平衡的调节物质，从叶绿体经细胞质基质进入到线粒体中，在mMDH酶的作用下产生NADH（[H]）和B酸，NADH被氧化会产生活性氧。【详析】（1）叶绿体通过光合作用将CO2转化为糖。由于M基因编码叶绿体中催化脂肪酸合成的M酶。可推测叶绿体也可以合成脂肪的组分脂肪酸。（2）据图可知，M基因突变为m后，植株在长时间光照条件下出现细胞凋亡的原因是：M酶活性下降使脂肪酸合成受阻，NADH消耗减少，同时长时间光照促进产生NADH，NADH含量升高，导致A酸合成过多。（3）为探究M基因突变导致细胞凋亡的原因，研究人员以诱变剂处理突变体m，筛选不表现细胞凋亡（不出现叶片黄斑），但仍保留m基因的突变株（叶绿体中脂肪酸含量减低），通过对所获一系列突变体的详细解析，③鉴定相关基因，发现叶绿体中pMDH酶、线粒体中mMDH酶和线粒体内膜复合物I（催化有氧呼吸第三阶段的酶）等均参与细胞凋亡过程，进而①确定相应蛋白的细胞定位和功能，正确顺序为②④③①。。（4）结合题意和图文，叶绿体内氧化还原稳态的维持对叶绿体行使正常功能非常重要，叶绿体和线体协调配合，维持细胞的稳态与平衡：线粒体与叶绿体之间通过A酸-B酸循环协同合作，将叶绿体中的[H]运输到线粒体氧化，以维持叶绿体内氧化还原稳态。3、（2022·北京·高考真题）学习以下材料，回答（1）～（5）题。蚜虫的适应策略：蚜虫是陆地生态系统中常见的昆虫。春季蚜虫从受精卵开始发育，迁飞到取食宿主上度过夏季，其间行孤雌生殖，经卵胎生产生大量幼蚜；秋季蚜虫迁飞回产卵宿主，行有性生殖，以受精卵越冬。蚜虫周围生活着很多生物，体内还有布氏菌等多种微生物，这些生物之间的关系如下图。蚜虫以植物为食。植物通过筛管将以糖类为主的光合产物不断运至根、茎等器官。组成筛管的筛管细胞之间通过筛板上的筛孔互通。筛管受损会引起筛管汁液中Ca2+浓度升高，导致筛管中P蛋白从结晶态变为非结晶态而堵塞筛孔，以阻止营养物质外泄。蚜虫取食时，将口器刺入植物组织，寻找到筛管，持续吸食筛管汁液，但刺吸的损伤并不引起筛孔堵塞。体外实验表明，筛管P蛋白在Ca2+浓度低时呈现结晶态，Ca2+浓度提高后P蛋白溶解，加入蚜虫唾液后P蛋白重新结晶。蚜虫仅以筛管汁液为食，其体内的布氏菌从蚜虫获取全部营养元素。筛管汁液的主要营养成分是糖类，所含氮元素极少。这些氮元素绝大部分以氨基酸形式存在，但无法完全满足蚜虫的需求。蚜虫不能合成的氨基酸来源如下表。氨基酸组氨酸异亮氨酸亮氨酸赖氨酸甲硫氨酸苯丙氨酸苏氨酸色氨酸缬氨酸植物提供＋－－－－－－\－布氏菌合成－＋＋＋＋＋＋\＋注：“－”代表低于蚜虫需求的量，“＋”代表高于蚜虫需求的量，“\”代表难以检出。蚜虫大量吸食筛管汁液，同时排出大量蜜露。蜜露以糖为主要成分，为蚂蚁等多种生物提供了营养物质。蚜虫利用这些策略应对各种环境压力，在生态系统中扮演着独特的角色。(1)蚜虫生活环境中的全部生物共同构成了。从生态系统功能角度分析，图中实线单箭头代表了的方向。(2)蚜虫为布氏菌提供其不能合成的氨基酸，而在蚜虫不能合成的氨基酸中，布氏菌来源的氨基酸与从植物中获取的氨基酸。(3)蚜虫能够持续吸食植物筛管汁液，而不引起筛孔堵塞，可能是因为蚜虫唾液中有的物质。(4)从文中可知，蚜虫获取足量的氮元素并维持内环境稳态的对策是。(5)从物质与能量以及进化与适应的角度，分析蚜虫在冬季所采取的生殖方式对于种群延续和进化的意义。【答案】(1)群落能量流动(2)相互补充(3)抑制Ca2+对P蛋白作用(4)通过吸食大量的筛管汁液获取氮元素，同时以蜜露形式排出多余的糖分(5)蚜虫通过有性生殖，以受精卵形式越冬，降低对物质和能量的需求，度过恶劣环境，保持种群延续；借助基因重组，增加遗传多样性，为选择提供原材料。〖祥解〗1、群落是指在相同时间聚集在一定地域中各种生物种群的集合。2、由图可知，虚线表示群落的种间关系，实线表示能量流动的方向。3、由表可知，蚜虫不能合成的氨基酸中，布氏菌来源的氨基酸与从植物中获取的氨基酸相互补充。【详析】（1）蚜虫生活环境中的全部生物共同构成了群落。由图可知，实线单箭头从植物指向蚜虫，从蚜虫指向瓢虫或草蛉，代表了能量流动的方向。（2）蚜虫为布氏菌提供其不能合成的氨基酸，布氏菌与植物为蚜虫提供蚜虫自身不能合成的氨基酸，蚜虫不能合成的氨基酸中，布氏菌来源的氨基酸与从植物中获取的氨基酸相互补充。（3）由题可知，筛管汁液中Ca2+浓度升高，导致筛管中P蛋白从结晶态变为非结晶态而堵塞筛孔，以阻止营养物质外泄。实验表明，筛管P蛋白在Ca2+浓度低时呈现结晶态，Ca2+浓度提高后P蛋白溶解，加入蚜虫唾液后P蛋白重新结晶，可推测唾液中有抑制Ca2+对P蛋白作用的物质，使蚜虫能够持续吸食植物筛管汁液，而不引起筛孔堵塞。（4）由题可知，筛管汁液的主要营养成分是糖类，所含氮元素极少，蚜虫大量吸食筛管汁液，同时排出大量蜜露，蜜露以糖为主要成分。可推测蚜虫获取足量的氮元素并维持内环境稳态的对策是通过吸食大量的筛管汁液获取氮元素，同时以蜜露形式排出多余的糖分。（5）春季蚜虫从受精卵开始发育，迁飞到取食宿主上度过夏季，其间行孤雌生殖，经卵胎生产生大量幼蚜，秋季蚜虫迁飞回产卵宿主，行有性生殖，以受精卵越冬。蚜虫通过有性生殖，以受精卵形式越冬，以降低对物质和能量的需求，度过恶劣环境，保持种群延续；借助基因重组，增加遗传多样性，为选择提供原材料。4、（2021·北京·高考真题）学习以下材料，回答（1）~（4）题。光合产物如何进入叶脉中的筛管高等植物体内的维管束负责物质的长距离运输，其中的韧皮部包括韧皮薄壁细胞、筛管及其伴胞等。筛管是光合产物的运输通道。光合产物以蔗糖的形式从叶肉细胞的细胞质移动到邻近的小叶脉，进入其中的筛管-伴胞复合体（SE-CC），再逐步汇入主叶脉运输到植物体其他部位。蔗糖进入SE-CC有甲、乙两种方式。在甲方式中，叶肉细胞中的蔗糖通过不同细胞间的胞间连丝即可进入SE-CC。胞间连丝是相邻细胞间穿过细胞壁的细胞质通道。在乙方式中，蔗糖自叶肉细胞至SE-CC的运输（图1）可以分为3个阶段：①叶肉细胞中的蔗糖通过胞间连丝运输到韧皮薄壁细胞；②韧皮薄壁细胞中的蔗糖由膜上的单向载体W顺浓度梯度转运到SE-CC附近的细胞外空间（包括细胞壁）中；③蔗糖从细胞外空间进入SE-CC中，如图2所示。SE-CC的质膜上有“蔗糖-H+共运输载体”（SU载体），SU载体与H+泵相伴存在。胞内H+通过H+泵运输到细胞外空间，在此形成较高的H+浓度，SU载体将H+和蔗糖同向转运进SE-CC中。采用乙方式的植物，筛管中的蔗糖浓度远高于叶肉细胞。研究发现，叶片中SU载体含量受昼夜节律、蔗糖浓度等因素的影响，呈动态变化。随着蔗糖浓度的提高，叶片中SU载体减少，反之则增加。研究SU载体含量的动态变化及调控机制，对于了解光合产物在植物体内的分配规律，进一步提高作物产量具有重要意义。(1)在乙方式中，蔗糖经W载体由韧皮薄壁细胞运输到细胞外空间的方式属于。由H+泵形成的有助于将蔗糖从细胞外空间转运进SE-CC中。(2)与乙方式比，甲方式中蔗糖运输到SE-CC的过程都是通过这一结构完成的。(3)下列实验结果支持某种植物存在乙运输方式的有。A．叶片吸收14CO2后，放射性蔗糖很快出现在SE-CC附近的细胞外空间中B．用蔗糖跨膜运输抑制剂处理叶片，蔗糖进入SE-CC的速率降低C．将不能通过细胞膜的荧光物质注射到叶肉细胞，SE-CC中出现荧光D．与野生型相比，SU功能缺陷突变体的叶肉细胞中积累更多的蔗糖和淀粉(4)除了具有为生物合成提供原料、为生命活动供能等作用之外，本文还介绍了蔗糖能调节SU载体的含量，体现了蔗糖的功能。【答案】(1)协助扩散/易化扩散（跨膜）H+浓度差(2)胞间连丝(3)ABD(4)信息传递〖祥解〗分析题意可知，光合产物进入筛管的方式主要有两种：甲方式是通过胞间连丝的形式进行；乙方式共分为三个阶段，采用乙方式的植物，筛管中的蔗糖浓度远高于叶肉细胞。结合物质跨膜运输的特点分析作答。【详析】（1）结合题意分析，在乙方式中，蔗糖经W载体由韧皮薄壁细胞运输到细胞外过程中，运输需要载体蛋白，且由题意“韧皮薄壁细胞中的蔗糖由膜上的单向载体W顺浓度梯度转运”可知运输方向为顺浓度梯度，故方式为协助扩散/易化扩散；“胞内HT通过H＋泵运输到细胞外空间，在此形成较高的H+浓度”，故由H+泵形成的跨膜H+浓度差有助于将蔗糖从细胞外空间转运进SE-CC中。（2）结合题意可知，乙方式的跨膜运输需要浓度差和载体蛋白等协助，与其相比，甲方式“叶肉细胞中的蔗糖通过不同细胞间的胞间连丝即可进入SE-CC”，即甲方式中蔗糖运输到SE-CC的过程都是通过胞间连丝这一结构完成的。（3）A、叶片吸收14CO2后，放射性蔗糖很快出现在SE-CC附近的细胞外空间中，说明物质是蔗糖自叶肉细胞至SE-CC的运输的，符合乙运输方式，A正确；B、用蔗糖跨膜运输抑制剂处理叶片，蔗糖进入SE-CC的速率降低，说明物质运输方式需要载体蛋白协助，符合乙中的②过程，B正确；C、将不能通过细胞膜的荧光物质注射到叶肉细胞，SE-CC中出现荧光，推测叶肉细胞中的蔗糖可能通过不同细胞间的胞间连丝进入SE-CC，即可能是甲方式，C错误；D、与野生型相比，SU功能缺陷突变体的叶肉细胞中积累更多的蔗糖和淀粉，说明SU是将叶肉细胞中的蔗糖转运进SE-CC中的重要载体，符合乙方式中的③过程，D正确。故选ABD。（4）结合题意"叶片中SU载体含量受昼夜节律、蔗糖浓度等因素的影响，呈动态变化。随着蔗糖浓度的提高，叶片中SU载体减少，反之则增加"可知，蔗糖能调节SU载体的含量，即蔗糖可以调节一些生命活动，体现了蔗糖的信息传递功能。【『点石成金』】本题主要考查物质跨膜运输的方式，要求考生识记常见物质跨膜运输的方式和特点，能结合题干信息分析作答。5、（2020·北京·高考真题）阅读以下材料，回答（1）~（4）题。创建D1合成新途径，提高植物光合效率植物细胞中叶绿体是进行光合作用的场所，高温或强光常抑制光合作用过程，导致作物严重减产。光合复合体PSII是光反应中吸收、传递并转化光能的一个重要场所，D1是PSII的核心蛋白。高温或强光会造成叶绿体内活性氧（ROS）的大量累积。相对于组成PSII的其他蛋白，D1对ROS尤为敏感，极易受到破坏。损伤的D1可不断被新合成的D1取代，使PSII得以修复。因此，D1在叶绿体中的合成效率直接影响PSII的修复，进而影响光合效率。叶绿体为半自主性的细胞器，具有自身的基因组和遗传信息表达系统。叶绿体中的蛋白一部分由叶绿体基因编码，一部分由核基因编码。核基因编码的叶绿体蛋白在N端的转运肽引导下进入叶绿体。编码D1的基因psbA位于叶绿体基因组，叶绿体中积累的ROS也会显著抑制psbAmRNA的翻译过程，导致PSII修复效率降低。如何提高高温或强光下PSII的修复效率，进而提高作物的光合效率和产量，是长期困扰这一领域科学家的问题。近期我国科学家克隆了拟南芥叶绿体中的基因psbA，并将psbA与编码转运肽的DNA片段连接，构建融合基因，再与高温响应的启动子连接，导入拟南芥和水稻细胞的核基因组中。检测表明，与野生型相比，转基因植物中D1的mRNA和蛋白在常温下有所增加，高温下大幅增加；在高温下，PSII的光能利用能力也显著提高。在南方育种基地进行的田间实验结果表明，与野生型相比，转基因水稻的二氧化碳同化速率、地上部分生物量（干重）均有大幅提高，增产幅度在8．1%~21．0%之间。该研究通过基因工程手段，在拟南芥和水稻中补充了一条由高温响应启动子驱动的D1合成途径，从而建立了植物细胞D1合成的“双途径”机制，具有重要的理论意义与应用价值。随着温室效应的加剧，全球气候变暖造成的高温胁迫日益成为许多地区粮食生产的严重威胁，该研究为这一问题提供了解决方案。（1）光合作用的反应在叶绿体类囊体膜上进行，类囊体膜上的蛋白与形成的复合体吸收、传递并转化光能。（2）运用文中信息解释高温导致D1不足的原因。（3）若从物质和能量的角度分析，选用高温响应的启动子驱动psbA基因表达的优点是：。（4）对文中转基因植物细胞D1合成“双途径”的理解，正确的叙述包括。A．细胞原有的和补充的psbA基因位于细胞不同的部位B．细胞原有的和补充的D1的mRNA转录场所不同C．细胞原有的和补充的D1在不同部位的核糖体上翻译D．细胞原有的和补充的D1发挥作用的场所不同E．细胞原有的和补充的D1发挥的作用不同【答案】光反应叶绿体的色素①高温导致ROS积累，使D1受到破坏；②ROS积累抑制了psbAmRNA的翻译，影响了D1的合成提高了光能利用率和植物的净光合作用速率，使植物增产ABC〖祥解〗叶绿体呈扁平的椭球形或球形，具有双层膜，主要存在绿色植物叶肉细胞里，叶绿体是植物进行光合作用的细胞器，是植物细胞的“养料制造车间”和“能量转换站”，含有叶绿素和类胡萝卜素，还有少量DNA和RNA，叶绿素分布在基粒片层的膜上．在片层结构的膜上和叶绿体内的基质中，含有光合作用需要的酶；叶绿体是半自主细胞器。【详析】（1）光合作用的光反应过程在叶绿体类囊体膜上进行，类囊体膜上的蛋白与叶绿体的色素形成复合体。（2）根据文中信息“高温或强光会造成叶绿体内活性氧（ROS）的大量累积。相对于组成PSII的其他蛋白，D1对ROS尤为敏感，极易受到破坏，编码D1的基因psbA位于叶绿体基因组，叶绿体中积累的ROS也会显著抑制psbAmRNA的翻译过程”，所以高温导致D1不足的原因有：①高温导致ROS积累，使D1受到破坏；②ROS积累抑制了psbAmRNA的翻译，影响了D1的合成。（3）根据题干信息“与野生型相比，转基因植物中D1的mRNA和蛋白在常温下有所增加高温下大幅增加；在高温下，PSII的光能利用能力也显著，提高转基因水稻的二氧化碳同化速率、地上部分生物量（干重）均有大幅提高”，所以选择高温相应启动子psbA基因表达的优点是提高了光能利用率和植物的净光合作用速率，使植物增产。（4）D1合成双途径只①编码D1的基因psbA位于叶绿体基因组，所以D1在叶绿体中编码合成；②将psbA与编码转运肽的DNA片段连接，构建融合基因，再与高温响应的启动子连接，导入拟南芥和水稻细胞的核基因组中，所以D1也可以通过细胞核基因编码控制合成。A、根据以上分析，细胞原有的基因位于叶绿体中，而补充的psbA基因位于细胞核中，A正确；B、细胞原有的的转录场所在叶绿体，而补充的D1的mRNA转录场所在细胞核中，B正确；C、细胞原有的的翻译场所在位于叶绿体的核糖体上进行，而补充的D1在位于细胞质中的核糖体进行翻译过程，C正确；D、细胞原有的和补充的D1发挥作用的场所都是在叶绿体中合成PSII，D错误；E根据D项分析，二者作用都是去合成PSII，E错误。故选ABC。【『点石成金』】本题需要考生仔细阅读文章，从文章中找到有用的信息同时结合光合作用的过程进行分析作答。1．（2024·北京·模拟预测）学习以下材料，回答（1）～（4）题。神经干细胞的“内卷”之战“本是同根生，相煎何太急”——小小细胞也会“内卷”，这是真的吗？人体在胚胎发育期，为了争夺有限的空间、能量以及营养因子，高速分裂的细胞很可能会发生激烈的“内卷之战”。高等级细胞会剥夺大量的资源，甚至剥夺底层细胞的生存权利。对于生命体来说，大脑是最复杂、最重要的器官，而且在大脑发有期间，往往会产生过量的细胞。因此研究人员推测大脑的神经干细胞之间也存在激烈的竞争。研究人员在小鼠中利用不同荧光嵌合标记的原理，开发了新的标记和追踪系统，这样就可以在这种基因嵌合体胚胎小鼠的大脑中，使不同基因型的神经干细胞分别表达不同的荧光蛋白。特别是在同一母细胞分裂形成的相邻“姐妹干细胞”中实现了不同基因嵌合诱导表达并评价其生理效应。经过短期和长期的追踪，研究人员发现那些携带不同基因型、散发不同荧光色的神经干细胞，展示出不同的命运。有的干细胞发生明显的克隆性扩增，有的干细胞则走向凋亡甚至被临近的细胞吞噬。研究人员进一步鉴定出两个驱动神经干细胞竞争的因子——Axin2和p53（如图），并证明二者之间至少存在上下游因果调控关系。进一步研究发现Axin2和p53的同时缺失在削弱神经干细胞之间的竞争之后，小鼠大脑皮层的面积和厚度均显著增加，且神经元数目也明显增多。这表明Axin2和p53可能在神经发育过程中协调测量细胞适应性，调节自然细胞竞争，优化大脑大小。这也是首次在哺乳动物中证明细胞竞争对于组织器官大小存在着调控作用。有趣的是，研究人员并未在p53缺失的小鼠中观察到大脑的明显变化，说明削弱干细胞竞争所导致脑器官变大还需进一步深入探究。(1)在胚胎发育早期，动物和人的神经干细胞经过增殖分化发育形成细胞，组成了神经系统。(2)研究人员首次揭示干细胞竞争在大脑发育中发挥的潜在作用，为脑发育尤其是大脑皮层发育带来了全新概念，在此过程中失败者干细胞会被清除掉，而优胜者干细胞则会发生显著的扩增，决定神经干细胞生存的正负调控因子分别是。(3)关于调控因子的表达对干细胞竞争以及大脑发有的调控机制，研究人员提出了以下4种模型：注：→表示促进，表示抑制。请根据上述研究判断哪个模型是最合理的，并阐述理由：。(4)一些科学家认为：干细胞竞争仅是在基因嵌合体小鼠相邻神经干细胞中由人工诱导出的基因型差异所导致的。请提出在自然发育的胚胎小鼠中也存在通过上述机制调控干细胞竞争的简要实验思路。【答案】(1)神经元、神经胶质/神经胶质细胞、神经元(2)Axin2，p53(3)模型4。理由：双缺失神经干细胞能够存活并增殖，与p53缺失细胞相似，说明p53位于Axin2下游；Axin2和Trp53同时缺失的小鼠大脑皮层的面积和厚度显著增加，但p53缺失小鼠中没有观察到大脑的明显变化，说明Axin2存在对大脑发育的单独调控机制(4)分析野生型小鼠神经干细胞的细胞竞争情况与Axin2、p53基因的表达情况〖祥解〗1、组成神经系统的细胞主要包括神经元和神经胶质细胞两大类。2、分析图可知，Axin2缺失会导致神经干细胞凋亡，p53缺失会导致神经干细胞发生明显的克隆性扩增，说明在神经干细胞的生存中，Axin2是作为正调控因子起作用的，p53是作为负调控因子起作用。【详析】（1）神经干细胞经过增殖分化发育形成神经元和神经胶质细胞，组成了神经系统。（2）Axin2缺失会导致神经干细胞凋亡，成为失败者干细胞；p53缺失会导致神经干细胞发生成为优胜者干细胞，说明决定神经干细胞生存的正负调控因子分别是Axin2、p53。（3）根据题干和图分析可知，双缺失神经干细胞能够存活并增殖，且与p53缺失细胞相似，说明p53位于Axin2下游；Axin2和p53同时缺失的小鼠大脑皮层的面积和厚度显著增加，但p53缺失小鼠中没有观察到大脑的明显变化，说明Axin2存在对大脑发育的单独调控机制。因此最合理的模型为模型4。（4）若要验证自然发育的胚胎小鼠中也存在通过上述机制调控干细胞竞争，可分析野生型小鼠神经干细胞的细胞竞争情况与Axin2、p53基因的表达情况2．（2024·北京丰台·二模）学习以下材料，回答下面题。病毒的“逃逸”，植物病毒主要侵染植物细胞，它们的生物学特性和分子机制通常是为了适应植物细胞内的生活环境而特化的。然而，这并不意味着植物病毒完全不能侵染动物细胞。在某些特定情况下，植物病毒或其组分可在动物细胞中表达或进行某些功能。自然界中近70%的植物病毒需要依靠介体昆虫传播，这些介体昆虫对植物病毒的持久性传播是导致植物病害的关键。介体昆虫可以通过自噬途径降解病毒颗粒起到一定的防御作用，过程如图1。病毒也可以劫持或破坏自噬途径，在介体昆虫体内持续增殖。南方水稻黑条矮缩病毒（SDV）进入白背飞虱（介体昆虫）的肠道上皮细胞，通过血液循环到达其唾液腺，白背飞虱进食植物时将病毒传播。中国农业科学院某研究团队发现SDV侵染介体昆虫后“逃逸”的新机制，如图2。SDV侵染白背飞虱后，促进Atgs基因的表达激活了自噬，其中Atg8Ⅱ蛋白与早期自噬体膜结合，参与早期自噬体的延伸和闭合。进一步研究发现在自噬体膜上有很多正在组装和成熟的病毒颗粒，且病毒外壳蛋白P10可以与溶酶体膜上的LAMP1互作，操纵白背飞虱自噬，使SDV逃过防御，促进其持久传播。这解释了为什么病毒可以在特定的介体昆虫中存活并高效持久传播，同时为阻断病毒的持久传播提供了新策略。(1)自噬体具有双层膜结构，白背飞虱中具有双层膜的结构还有。自噬体与溶酶体融合的过程体现了细胞膜具有的结构特点。(2)写出SDV在白背飞虱细胞内遗传信息的传递过程（用文字和箭头表示）。(3)依据文中信息，下列叙述正确的是（

）（多选）A．SDV与ITGB3结合后以胞吐的方式进入细胞B．自噬体膜为病毒蛋白P10的大量聚集提供了场所C．Atg8Ⅱ基因表达有助于SDV病毒量的下降D．介体昆虫细胞自噬有利于SDV的增殖和传播(4)综合文中信息，概括病毒在特定的介体昆虫中存活并高效持久传播的适应性对策。【答案】(1)线粒体、细胞核流动性(2)(3)BD(4)病毒利用未与溶酶体融合的自噬体进行组装和大量积累；病毒通过阻断自噬体与溶酶体融合，使病毒避免被介体昆虫自噬降解〖祥解〗1、真核细胞最典型的特征是具有双层生物膜构成的核膜为界限的细胞核。真核细胞细胞质中有众多复杂的细胞器，其中叶绿体和线粒体是双层膜的细胞器，内质网、高尔基体、溶酶体以及液泡是单层膜的细胞器，中心体和核糖体为无膜的细胞器。2、病毒无细胞结构，只能在宿主细胞中完成病毒的增殖，病毒的生活史：吸附、注入、合成、组装、释放。【详析】（1）白背飞虱属于真核生物，真核动物细胞中具有双层膜的结构有线粒体和细胞核；自噬体与溶酶体融合的过程依赖于生物膜的结构特点，具有一定的流动性。（2）由图2可知，SDV属于RNA病毒，侵入白背飞虱的肠道上皮细胞后，在细胞中进行RNA复制合成子代RNA，并且以病毒的RNA为翻译模板合成蛋白质，即SDV在白背飞虱细胞内遗传信息的传递过程为。（3）A、由图2可知，SDV与ITGB3结合后以胞吞的方式进入细胞，A错误；B、由图2可知，病毒的P10蛋白合成中主要集中与自噬体膜上，即自噬体膜为P10蛋白提供了聚集场所，B正确；C、自噬体膜上有很多正在组装和成熟的病毒颗粒，Atg8Ⅱ蛋白参与早期自噬体的延伸，即Atg8Ⅱ蛋白能增大自噬体的膜面积，病毒颗粒提供更多的附着位点，有助于SDV病毒量的上升，C错误；D、根据题意，介体昆虫细胞自噬，使SDV逃过防御，有利于SDV的增殖和传播，D正确。故选BD。（4）由图2可知，SDV在介质细胞中进行RNA复制和相关蛋白质合成后，附着于介体细胞中未成形的自噬体上，进行组装和病毒的大量积累，同时阻断自噬体与溶酶体的融合，避免病毒被介体昆虫自噬降解，细胞同时通过指导合成的病毒外壳蛋白P10与溶酶体膜上的LAMP1互作，操纵白背飞虱自噬，使SDV逃过防御，促进其持久传播。3．（2024·北京东城·二模）学习以下材料，回答（1）~（5）题。黑色素干细胞的动态变化毛发的生长周期包括生长期、退化期和休止期（毛发脱落），毛发的生长和更新由毛囊的变化所驱动，毛囊的结构如图。毛发呈现出黑色是由于黑色素干细胞（McSC）分化的成熟黑色素细胞产生真黑色素将毛发“染”成了黑色。在人类和大多数动物毛囊中，McSC的耗尽会导致毛发变白。研究人员构建McSC带有红色荧光标记的模型小鼠，对毛囊持续观察，研究McSC的生命历程。发现在毛发的生长期初期，McSC在毛囊的毛基质区增殖后全部分化为TA细胞（一种中间状态的细胞，可快速增殖，然后分化为成熟的黑色素细胞）；生长期中后期，在毛基质区全部为成熟黑色素细胞，这些细胞会在生长期结束时死亡；在生长期中后期，隆起区出现McSC，并表现出增殖能力；退化期后期，McSC出现在隆起区下部，到休止期大多数McSC则定位到毛基质区并保持未分化状态。研究人员据此提出大胆假设，毛基质区的大部分TA细胞会随着毛囊的生长而分化，McSC数量的维持依赖于TA细胞的分化、这有别于以往对成体干细胞的认知。进一步研究发现，WNT蛋白是McSC分化不可或缺的信号分子，缺乏WNT蛋白将使得成熟黑色素细胞生成不足。McSC和TA细胞在隆起区和毛基质区的移动，使它们能够处于不同的WNT信号水平，从而可逆地走向分化或去分化。对黑毛小鼠进行反复拔毛以加速毛囊老化的实验中，检测到在第七个休止期的毛基质区有显著的McSC丢失，这些小鼠表现出毛发变灰。值得注意的是，老化的毛囊中许多McSC已经改变了位置，分散到隆起区，而不在毛基质区紧密聚集。隆起区的McSC数量从拔毛前的10%增加到了50%。小鼠毛发变白机制可能同样存在于人类，对此进行深入研究有望为实现白发变青丝提供依据。(1)干细胞是动物或人体内保留的少数具有能力的细胞。成熟黑色素细胞由McSC转变而来，请从分子或细胞水平提出可以区分这两种细胞的检测思路（答出2条）。(2)文中提到对McSC的认知“有别于以往对成体干细胞的认知”，是指McSC可来源于。(3)综合文中内容，完善McSC在毛发生长周期中的生命历程。（在实线框中以文字和箭头的形式做答）(4)根据文中信息，下列与WNT有关的推测合理的是____（多选）。A．毛基质区WNT基因表达量在生长期高于休止期B．隆起区WNT基因表达在生长期中后期被上调C．持续激活隆起区WNT信号，会促进McSC分化(5)根据文中研究成果提出有望使反复拔毛小鼠毛色扭转的思路。【答案】(1)分裂和分化观察细胞的形态结构；检测某些特定基因表达的情况；检测细胞中黑色素的含量等(2)TA细胞的去分化(3)(4)AC(5)促使隆起区的McSC重新恢复移动能力，回到毛基质区，分化为成熟的黑色素细胞〖祥解〗1、在个体发育中，由一个或一种细胞增殖产生的后代，在形态、结构和生理功能上发生稳定性差异的过程，叫作细胞分化。细胞分化是一种持久性的变化，一般来说，分化的细胞将一直保持分化后的状态，直到死亡。2、成体干细胞是成体组织或器官内的干细胞，包括骨髓中的造血干细胞、神经系统中的神经干细胞和睾丸中的精原干细胞等。一般认为，成体干细胞具有组织特异性，只能分化成特定的细胞或组织，不具有发育成完整个体的能力。【详析】（1）干细胞是动物或人体内保留的少数具有分裂和分化能力的细胞。题干信息：成熟黑色素细胞由McSC转变而来，可见这两种细胞形态、结构功能不同，存在基因的选择性表达，故可以通过观察细胞的形态结构；检测某些特定基因表达的情况；检测细胞中黑色素的含量等区分成熟黑色素细胞核McSC细胞。（2）成体干细胞是成体组织或器官内的干细胞，包括骨髓中的造血干细胞、神经系统中的神经干细胞和睾丸中的精原干细胞等。文中提到对McSC的认知“有别于以往对成体干细胞的认知”，是指McSC可来源于TA细胞的去分化。（3）McSC的生命历程：在毛发的生长期初期，McSC在毛囊的毛基质区增殖后全部分化为TA细胞（一种中间状态的细胞，可快速增殖，然后分化为成熟的黑色素细胞）；生长期中后期，在毛基质区全部为成熟黑色素细胞，这些细胞会在生长期结束时死亡；在生长期中后期，隆起区出现McSC，并表现出增殖能力；退化期后期，McSC出现在隆起区下部，到休止期大多数McSC则定位到毛基质区并保持未分化状态。如下图：（4）A、生长期中后期，在毛基质区全部为成熟黑色素细胞，又缺乏WNT蛋白将使得成熟黑色素细胞生成不足，可见毛基质区WNT基因表达量在生长期高于休止期，A正确；B、隆起区生长期中后期，TA细胞去分化为McSC，可见隆起区WNT基因表达在生长期中后期被下调，B错误；C、WNT蛋白是McSC分化不可或缺的信号分子，可见持续激活隆起区WNT信号，会促进McSC分化，C正确。故选AC。（5）根据文中研究成果：对黑毛小鼠进行反复拔毛以加速毛囊老化的实验中，老化的毛囊中许多McSC已经改变了位置，分散到隆起区，而不在毛基质区紧密聚集。隆起区的MeSC数量从拔毛前的10%增加到了50%；可知使反复拔毛小鼠毛色扭转的思路为促使隆起区的McSC重新恢复移动能力，回到毛基质区，分化为成熟的黑色素细胞。4．（2024·北京西城·二模）学习以下材料，回答（1）～（4）题。溶酶体快速修复机制溶酶体是细胞的“消化车间”，内含多种水解酶。研究发现溶酶体还具有参与细胞免疫、清除受损细胞组分等功能。溶酶体损伤是许多疾病的标志，尤其像阿尔茨海默病等神经退行性疾病。为此，科研人员对溶酶体修复机制进行了探索。溶酶体膜通透化（LMP）是溶酶体损伤的重要标志，严重的LMP会引发溶酶体自噬。研究者利用生物素标记，通过蛋白质组学方法筛选溶酶体受损后膜表面特异性富集的蛋白质，来研究与溶酶体损伤修复相关的蛋白，并弄清了溶酶体损伤的快速修复机制，即PITT途径（如图1）。一般的情况下，内质网和溶酶体几乎不接触，而当溶酶体发生膜损伤时，外溢的Ca2+迅速招募PI4K2A激酶，从而在受损的溶酶体膜上产生较高水平的PI4P。而PI4P招募ORP使内质网广泛包裹受损溶酶体，并介导PS转移进溶酶体。与此同时，PI4P还可以招募OSBP，将胆固醇转运到受损溶酶体。胆固醇含量升高可以提高溶酶体膜的稳定性。而PS的积累会激活ATG2将大量脂质运送到溶酶体，修复溶酶体膜。研究表明PITT途径的关键酶缺失，会导致严重的神经退行性疾病和早衰，该途径的发现为我们研究与溶酶体功能障碍相关的衰老和疾病提供了新思路。

(1)真核细胞中的膜结构共同构成了。当溶酶体受损时，内质网将其包裹，体现了内质网膜具有的结构特点。(2)为筛选与溶酶体损伤修复相关的蛋白，将生物素连接酶T靶向连接在溶酶体表面，再用物质L引发溶酶体损伤，实验组处理如图2。对照组步骤Ⅰ和步骤Ⅱ的处理分别为（选填选项前的字母）。选择的蛋白质作为候选蛋白。a．+生物素

b．+L

c．不处理

注：生物素连接酶T可将临近的蛋白质标记上生物素(3)研究人员利用红色荧光标记溶酶体，利用绿色荧光标记内质网，通过显微镜观察溶酶体与内质网的作用情况（图3），根据文中信息预期3、4组荧光的结果（“A”或“B”）填入表格。分组材料处理结果1正常细胞不处理A2正常细胞+LB3敲除PI4K2A基因细胞不处理①4敲除PI4K2A基因细胞+L②

(4)根据本文信息，在答题卡上完善溶酶体修复的PITT途径。【答案】(1)生物膜系统一定流动性(2)c、a实验组含量显著高于对照组(3)AA(4)PI4K2A激酶→膜上PI4P↑→招募ORP→PS进入溶酶体→激活ATG2→将大量脂质输送到溶酶体、同时膜上PI4P↑→招募OSBP→将胆固醇转运到受损的溶酶体〖祥解〗1、溶酶体：（1）内含有多种水解酶。（2）作用：通过自噬作用能分解衰老、损伤的细胞器，吞噬并杀死侵入细胞的病毒或病菌。（3）溶酶体的内部为酸性环境，与细胞质基质（pH≈7.2）显著不同。2、生物膜系统；细胞膜、细胞器膜和核膜等结构，共同构成细胞的生物膜系统。这些生物膜的组成成分和结构很相似，在结构和功能上紧密联系，进一步体现了细胞内各种结构之间的协调与配合。【详析】（1）真核细胞中的细胞膜、细胞器膜和核膜等膜结构共同构成了生物膜系统。当溶酶体受损时，内质网将其包裹，体现了内质网膜具有一定的流动性的结构特点。（2）根据题意，该实验的目的是筛选与溶酶体损伤修复相关的蛋白，因此实验的自变量是溶酶体是否损伤，根据图2可知，实验组的处理为生物素连接酶T靶向连接在溶酶体表面，步骤Ⅰ用物质L引发溶酶体损伤，步骤Ⅱ用生物素处理后一段时间收集用生物素标记的蛋白质；因此对照组的步骤Ⅰ不用物质L处理，使溶酶体保持正常，步骤Ⅱ同样用生物素处理（无关变量保持相同），处理后一段时间收集用生物素标记的蛋白质，对照组与实验组结果进行比较，选择实验组含量显著高于对照组的蛋白质作为候选蛋白，从而筛选与溶酶体损伤修复相关的蛋白。综上所述，对照组步骤Ⅰ和步骤Ⅱ的处理分别为c、a。（3）根据资料中的信息可知，一般的情况下，内质网和溶酶体几乎不接触，而当溶酶体发生膜损伤时，外溢的Ca2+迅速招募PI4K2A激酶，从而在受损的溶酶体膜上产生较高水平的PI4P。而PI4P招募ORP使内质网广泛包裹受损溶酶体，并介导PS转移进溶酶体。研究人员利用红色荧光标记溶酶体，利用绿色荧光标记内质网，通过显微镜观察溶酶体与内质网的作用情况，分析表中信息可知，1组正常细胞不用物质L处理，因此溶酶体保持正常，那么1组情况下，内质网和溶酶体几乎不接触，出现了结果A；2组组正常细胞用物质L处理，因此溶酶体被损伤，那么2组情况下，当溶酶体发生膜损伤时，外溢的Ca2+迅速招募PI4K2A激酶，从而在受损的溶酶体膜上产生较高水平的PI4P。而PI4P招募ORP使内质网广泛包裹受损溶酶体，因此出现结果B。3组中敲除PI4K2A基因细胞，但是该组不用物质L处理，因此溶酶体保持正常，故该情况下内质网和溶酶体几乎不接触，因此预期3组荧光的结果与1组相同，即为A；而4组中敲除PI4K2A基因细胞，该组用物质L处理，那么溶酶体受到损伤，但是由于敲除PI4K2A基因，缺乏PI4K2A激酶，不能在受损的溶酶体膜上产生较高水平的PI4P，不能招募ORP，因此内质网和溶酶体几乎不接触，因此预期4组荧光的结果与1组相同，即为A。（4）根据资料信息可知，溶酶体损伤的快速修复机制，即PITT途径为：当溶酶体发生膜损伤时，外溢的Ca2+迅速招募PI4K2A激酶，从而在受损的溶酶体膜上产生较高水平的PI4P。而PI4P招募ORP使内质网广泛包裹受损溶酶体，并介导PS转移进溶酶体。与此同时，PI4P还可以招募OSBP，将胆固醇转运到受损溶酶体。胆固醇含量升高可以提高溶酶体膜的稳定性。而PS的积累会激活ATG2将大量脂质运送到溶酶体，修复溶酶体膜。综上所述，溶酶体修复的PITT途径：PI4K2A激酶→膜上PI4P↑→招募ORP→PS进入溶酶体→激活ATG2→将大量脂质输送到溶酶体、同时膜上PI4P↑→招募OSBP→将胆固醇转运到受损的溶酶体。5．（2024·北京海淀·二模）学习以下材料，回答问题。植物的共生固氮调控：氮（N）元素在自然界中存在多种形式，包括NH4+、N2、NO2-和NO3-。植物氮同化是指植物吸收环境里的NO3-或NH4+，合成氨基酸等含氮有机物的过程。大气中的N2是地球上最大的氨库，但植物无法直接利用它，需要依赖固氮微生物将其转化为离子形式才能吸收。而共生固氮根瘤菌可以侵染某些植物的根系，进行共生固氮。固氮菌同化N2，形成NH4+并最终转化为有机物，是一个高耗能的还原反应过程。这个过程需要植物与固氮菌的协同作用才能完成。以豆科植物和中华根瘤菌为例，光合产物是促进根瘤菌侵染植物所必需的，光信号是促进地下根瘤发育的关键因子。当根瘤菌侵染植物时，会释放化学物质诱导植物根瘤形成基因的表达，植物细胞分裂并形成根瘤原基，最终形成包含类菌体的共生细胞（即根瘤细胞，如下图）。根瘤菌是一类好氧细菌，它们在侵入植物后形成的类菌体进行呼吸作用时需要O2来维持。然而，O2会抑制固氮酶的活性。根瘤外侧形成皮质层，一定程度上阻碍O2进入根瘤。同时，豆科植物合成豆血红蛋白（Lb）与游离的O2结合，形成LbO2储存，再通过LbO2将O2传递给类菌体和根细胞的线粒体（如图）。这样，两个相互矛盾的反应在共生系统中均得以正常进行。注：…→表示运输；→表示化学反应根瘤的固氮能力与豆科植物提供碳源和能量水平相协调，以平衡共生固氮和其它生命过程的碳消耗，保证植物在不同环境下正常生长。最近，我国科学家发现大豆根瘤中的能量感受器蛋白S和P可通过调控根瘤碳源的重新分配来调整根瘤的固氮能力。当根瘤细胞处于碳源供应上升的高能状态，AMP含量降低，使得蛋白S和P从与AMP结合形成的S-P异源二聚体状态，转变为S-S和P-P的同源二聚体。同源二聚体与转录因子Y（Y可促进上图中PK酶基因的转录）结合，并将Y锚定到线粒体上，使其不能入核，减少了植物细胞有氧呼吸对碳源的消耗，进而增强类菌体的碳源供应和根瘤固氮能力。利用固氮生物提高土壤肥力可减少施用工业氮肥带来的土壤、水体等污染，对发展绿色农业具有重要意义。(1)植物利用吸收的N元素可合成的两类生物大分子是。(2)据上述文字及图中信息分析，下列叙述不合理的是______。A．光合作用和呼吸作用均可为N同化过程提供还原剂B．根通过主动运输从土壤中吸收NH4+、N2、O2、NO3-C．叶片合成的有机物主要以蔗糖的形式运输到根部D．植物根细胞有氧呼吸释放的能量为固氮酶催化的反应供能E．光合作用所固定的太阳能是生物固氮作用能量的根本来源(3)结合文中图示信息，解释植物-类菌体共生系统保障固氮酶活性的原因：。(4)据文中信息，从光合产物与光信号两方面，概括植物调控生物固氮的机制：。(5)据文中信息结合图中植物根共生细胞代谢过程，从稳态与平衡的角度，分析植物调控高耗能生物固氮过程的分子机制：植物通过能量感受器蛋白S和P感知自身能量状态，，使PEP更多转化为苹果酸供应给类菌体，从而更高效利用植物光合作用合成的有机物作为碳源，实现碳-氮平衡。(6)一些禾本科植物是重要的粮食作物，种植过程需要施加无机氮肥。有人尝试将固氮酶基因导入这些作物以提升产量，但效果不佳。请结合上述研究，提出利用共生固氮菌进行改造以提高禾本科植物粮食产量的思路。【答案】(1)蛋白质和核酸(2)BD(3)阻碍O2进入；游离的O2与Lb结合形成LbO2储存；O2被呼吸作用消耗(4)光合产物为固氮菌提供能量与碳源；光信号促进根瘤的发育(5)当能量较高时，两者形成同源二聚体使转录因子Y不能进入细胞核，不能结合PK酶基因的启动子，不促进PK基因转录，进而减少了PEP向丙酮酸的转化(6)筛选、培育、施用与禾本科植物共生的固氮菌/改进禾本科植物与固氮菌之间的相互识别(合理即可)〖祥解〗根瘤菌从根瘤细胞中摄取它们生活所需要的水分和养料，根瘤菌则将空气中的N2转变成含氮物质供植物利用，根瘤菌与豆科植物是互利共生的关系。【详析】（1）生物大分子包括蛋白质、核酸和多糖。蛋白质的组成元素为C、H、O、N，有的含有S，核酸的组成元素为C、H、O、N、P，多糖的组成元素是C、H、O，因此植物利用吸收的N元素可合成的两类生物大分子是蛋白质和核酸。（2）A、图中，光合作用为N同化过程提供NADPH，呼吸作用为N同化过程提供[H]，A正确；B、根从土壤中吸收O2与N2的方式是自由扩散，B错误；C、图中，叶片合成的有机物主要以蔗糖的形式运输到根部，C正确；D、图中，为固氮酶催化的反应供能是内菌体内进行有氧呼吸释放的能量，D错误；E、生物固氮作用能量来源于蔗糖分解，蔗糖由光合作用产生，因此，光合作用所固定的太阳能是生物固氮作用能量的根本来源，E正确，故选BD。（3）O2会抑制固氮酶的活性，植物-类菌体共生系统保障固氮酶活性的机制是：根瘤外侧形成皮质层，一定程度上阻碍O2进入根瘤。同时，豆科植物合成豆血红蛋白（Lb）与游离的O2结合，形成LbO2储存，再通过LbO2将O2传递给类菌体和根细胞的线粒体被呼吸作用消耗。（4）固氮菌同化N2，形成NH4+并最终转化为有机物，是一个高耗能的还原反应过程。光合产物可以为根瘤菌提供能量与碳源，促进根瘤菌侵染植物，光信号是促进地下根瘤发育的关键因子。（5）当根瘤细胞处于碳源供应上升的高能状态，AMP含量降低，使得蛋白S和P从与AMP结合形成的S-P异源二聚体状态，转变为S-S和P-P的同源二聚体。同源二聚体与转录因子Y（Y可促进上图中PK酶基因的转录）结合，并将Y锚定到线粒体上，使其不能入核，减少了植物细胞有氧呼吸对碳源的消耗，即当能量较高时，两者形成同源二聚体使转录因子Y不能进入细胞核，不能结合PK酶基因的启动子，不促进PK基因转录，进而减少了PEP向丙酮酸的转化。（6）有人尝试将固氮酶基因导入这些作物以提升产量，但效果不佳，可以筛选、培育、施用与禾本科植物共生的固氮菌，并从中筛选出符合要求的固氮酶基因导入农作物，也可以改进禾本科植物与固氮菌之间的相互识别，来调整根瘤的固氮能力。6．（2024·北京朝阳·二模）细胞体积的调节有些细胞的体积可自身进行调节。这些细胞的吸水和失水不仅仅只涉及水分的流入和流出，还主要涉及到细胞内外的Na+、K+、H+、Cl-、HCO3-五种无机盐离子流入流出的调节过程（溶液中HCO3-增加会升高溶液pH，而H+反之）。细胞急性膨胀后，通过调节使细胞体积收缩称为调节性体积减小（RVD）。将细胞置于低渗溶液中，加入酪氨酸激酶抑制剂后细胞体积的变化如图1。研究发现酪氨酸激酶活性提高后可激活Cl-、K+通道，RVD过程中Cl-、K+流出均增加，Cl-流出量是K+的两倍多，但此时细胞膜电位没有发生改变。细胞急性收缩后，通过调节使细胞体积膨胀称为调节性体积增加（RVI），RVI期间细胞有离子出入，细胞膜电位没有发生变化。NKCC是将Na+、K+、Cl-以1：1：2的比例共转运进细胞的转运蛋白。将细胞置于高渗溶液中，并用NKCC抑制剂处理，细胞体积的变化如图2。RVI期间激活Cl-/HCO3-交换转运蛋白（两种离子1：1反向运输，HCO3-运出细胞），测定在不同蛋处理条件下，胞外pH的变化（图3），DIDS是Cl-/HCO3-交换转运蛋白的抑制剂。RVI期间引发离子出入的原因涉及细胞中多种酶活性的改变及细胞骨架的更新。细胞通过调节，维持体积的相对稳定。细胞增殖、细胞凋亡、细胞运动等也与细胞调节性的体积改变有关，如分裂间期细胞体积的增加。

(1)图1实验开始时细胞吸水体积增加的原因是。(2)图1结果说明RVD过程中有的参与。依据材料中划线部分推测：在此过程中有其他（填“阳”或“阴”）离子的流出，导致膜电位不发生变化。(3)RVI期间，存在运出细胞的阳离子、此阳离子与Na+利用其他膜蛋白反向共转运。根据图3结果可推知此离子是，理由是。(4)综合以上信息，请在答题卡的图中标出参与RVI过程的转运蛋白（用僵表示）及其运输的物质，并用箭头标明运输方向。(5)请概括当外界溶液浓度改变后，细胞体积维持基本稳定的机制。【答案】(1)细胞内渗透压高于细胞外渗透压(2)酪氨酸激酶阳(3)H+与高渗溶液处理相比，高渗溶液+DIDS处理，抑制HCO3-运出细胞，胞外pH降低，可知胞外H+浓度提高，表明与Na+反向共转运的离子是H+(4)

(5)外界渗透压改变后，细胞通过体积改变诱发细胞代谢改变，进而诱发离子出入细胞，细胞吸水或失水，进而使细胞体积趋近于原体积〖祥解〗细胞的吸水和失水的原因与细胞内外的渗透压有关。【详析】（1）细胞吸水体积增加的原因是细胞内的渗透压大于（高于）细胞外渗透压。（2）依据图1所示，在低渗环境下，加入酪氨酸激酶抑制剂后，细胞体积的相对明显增大，说明RVD过程中有酪氨酸激酶的参与。依据划线信息，RVD过程中Cl-、K+流出均增加，但Cl-流出量是K+的两倍多，细胞膜电位没有发生改变，可以推测出，在此过程中，还有其他阳离子的流出，才能保证膜电位不发生变化。（3）依据图3可知，与高渗溶液处理相比，高渗溶液+DIDS处理，由于DIDS是Cl-/HCO3-交换转运蛋白的抑制剂，所以DIDS抑制HCO3-运出细胞，胞外pH降低，可知胞外H+浓度提高，而依据题干，RVI期间，存在运出细胞的阳离子，与Na+利用其他膜蛋白反向共转运，表明与Na+反向共转运的阳离子是H+。（4）依据题干信息的已知条件，可知判断出参与RVI过程的转运蛋白及其运输的物质，具体如图：

（5）根据题干信息，RVI期间引发离子出入的原因除了与渗透压有关外，还涉及细胞中多种酶活性的改变及细胞骨架的更新，说明当外界溶液浓度改变后，细胞体积维持基本稳定的机制为：外界渗透压改变后，细胞通过体积改变诱发细胞代谢改变，进而诱发离子出入细胞，细胞吸水或失水，进而使细胞体积趋近于原体积。7．（2024·北京顺义·一模）学习以下材料，回答（1）~（5）题。碳同化途径的工程化改造烟草是转基因研究的模式生物。烟草的光合速率受RuBP羧化-氧化酶（R酶）催化效率和胞内CO2浓度服制。R酶由大亚基（RL）和小亚基（RS）组成，RL蛋白和RS蛋白分别由叶绿体rl基因和细胞核rs基因编码，大小亚基在叶绿体中组装形成R酶。R酶既能催化C5羧化形成C3，也能催化C5氧化为C2，进入线粒体分解为CO2，R酶催化的反应类型取决于其周围的CO2和O2浓度。玉米等植物已经进化出CCM机制，叶绿体中R酶周围积累CO2以增强羧化和抑制氧化。研究人员尝试在烟草中替换R酶，并构建CCM途径。H+菌是一种自养型细菌。H+菌的羧基体由多种蛋白构成，蛋白外壳包裹着R酶和碳酸酐酶（CA）。H菌的R酶由大亚基（CL）和小亚基（CS）组成，催化效率高，CA可维持CO2和HCO3-的平衡。科研人员构建了含有H+菌羧基体基因的表达载体，将其导入烟草叶绿体中，通过同源重组的方式将原有的rl基因替换。通过透射显微镜观察到转基因烟草叶绿体中存在完整的羧基体。提取烟草叶绿体总蛋白，电泳结果如图1。进一步检测转基因烟草的光合速率远低于野生型。为寻找原因，科研人员检测了转基因烟草的离体羧基体的羧化效率和CO2亲和力，发现二者均与H菌无显著差异。基于上述研究，科研人员推测需要构建有效的CO2浓缩途径，进一步完善烟草CCM机制，为提高农作物产量奠定基础。(1)基于文中信息，解释当氧气浓度高时，烟草光合速率低的原因。(2)请结合文中信息，完善羧基体中的反应式，写出酶①和酶②的名称:、。(3)结合文中信息，分析图1结果，下列推测错误的是___。A．转基因烟草叶绿体中rl基因全部被表达载体上的基因替换B．导入含羧基体基因的表达载体可导致叶绿体中RS蛋白含量减少C．RL和CL蛋白大小相同，可使用特异性抗体区分D．转基因烟草羧基体中R酶的大小亚基分别是CL和CS(4)CA还可催化CO2和水形成H2CO3产生H+和HCO3-，科研人员进行羧基体CA活性的测定实验：在反应体系中加入缓冲液（pH=8）并通入CO2，两组实验分别加入羧基体、CA，并设置空白对照，测定pH值，计算各组pH值变化速率。实验结果是，证明羧基体中CA活性不是限制转基因烟草光合速率的原因。(5)二氧化碳不易通过扩散作用穿过羧基体蛋白外壳。对图2中转基因烟草的叶绿体进行改造，实现提升羧基体中CO2浓度的目的。请写出改造方案。【答案】(1)氧气浓度高时，R酶催化C5氧化产生CO2，C5羧化形成C3减少(2)CAR酶(3)A(4)羧基体组的pH下降速率与CA组接近，快于空白组(5)去除叶绿体基质中的CA，增加叶绿体膜上的HCO3-转运载体数量（增强转运能力）〖祥解〗1、光合作用：绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物，并且释放出氧气的过程，分为光反应阶段和暗反应阶段。2、影响光合作用的外界条件有光照强度、二氧化碳浓度、温度、光照时长等。【详析】（1）由“R酶既能催化C5羧化形成C3，也能催化C5氧化为C2，进入线粒体分解为CO2，R酶催化的反应类型取决于其周围的CO2和O2浓度。”可知，当氧气浓度高时R酶催化C5氧化产生CO2释放，C5合成有机物减少，故烟草光合速率低。（2）由于CA可维持CO2和HCO3-的平衡，R酶既能催化C5羧化形成C3，故羧化体反应式中酶1为CA，酶2为R酶。（3）A、构建含有H+菌羧基体基因的表达载体，将其导入烟草叶绿体中，通过同源重组的方式将原有的rl基因替换，根据电泳图可知，转基因烟草细胞中依然有RL蛋白表达出来，故转基因烟草叶绿体中rl基因并没有全部被表达载体上的基因替换，A错误；B、RS蛋白是由细胞核rs基因编码，由图1可知，转基因型烟草细胞中RS蛋白的含量低于野生型，故导入含羧基体基因的表达载体可导致叶绿体中RS蛋白含量减少，B正确；C、由图1可知，RL和CL蛋白大小均为55kDa，抗原和抗体能特异性结合，可使用特异性抗体区分，C正确；D、转基因烟草羧基体中R酶是大亚基（CL）和小亚基（CS）组成，D正确。故选A。（4）为验证羧基体中CA活性不是限制转基因烟草光合速率的原因，可设置羧基体、CA、空白对照三组实验，由于CA还可催化CO2和水形成H2CO3产生H+和HCO3-，可测定各组pH值变化速率来验证结果，若羧基体组的PH下降速率与CA组接近，快于空白组，则羧基体中CA活性不是限制转基因烟草光合速率的原因。（5）二氧化碳不易通过扩散作用穿过羧基体蛋白外壳，由于CA可催化CO2和水形成H2CO3产生H+和HCO3-，可以去除叶绿体基质中的CA增加CO2的浓度，还可以增加叶绿体膜上的HCO3-转运载体数量，来增加CO2的浓度。8．（2024·北京门头沟·一模）学习以下材料，回答下列小题。人类基因组古病毒“复活”驱动衰老细胞衰老是机体衰老及各种衰老相关疾病发生发展的重要诱因。人类基因组潜藏着诸多“老化”信号，这些“老化”信号常受到表观遗传的严密监控而处于沉默状态，但在年龄增加的过程中，这些“老化”信号逐渐逃离监控，进而激活细胞内的一系列衰老程序。数百万年前，远古逆转录病毒入侵整合到人类的基因组并潜伏下来，这些病毒被称为“内源性逆转录病毒（ERV）”。我国科学家首次发现了ERV在细胞衰老过程中能被再度唤醒，其机制如下图所示。衰老细胞中表观修饰改变后导致基因组中ERVDNA被激活，通过一系列过程产生新的病毒颗粒。在衰老细胞的细胞质基质中，ERVRNA还能形成ERVDNA，使细胞误以为有外界病毒入侵，从而激活cGAS-STING天然免疫通路，使细胞产生并分泌SASP，SASP则会进一步加速细胞衰老。另一方面，衰老细胞释放的ERV病毒颗粒可通过旁分泌或体液运输的方式在器官、组织、细胞间传递，最终使得年轻细胞因受“感染”而老化。该研究为衰老及老年疾病的评估和预警提供了科学依据，在此基础上，可开发有效延缓组织乃至系统衰老的干预技术，为衰老相关疾病的防治提供新的策略。(1)细胞衰老的过程是细胞的生理状态和化学反应发生复杂变化的过程，请从细胞形态结构和功能两个角度，各写出一点衰老细胞的主要特征：。(2)请依据中心法则用文字和箭头画出衰老细胞基因组中ERVDNA被激活后遗传信息的流动过程图。(3)在观察到衰老细胞中存在病毒颗粒后，研究者通过PCR技术和技术检测了衰老细胞培养液和年轻细胞培养液中ERVRNA及ERV表面特异性蛋白的含量，并通过电子显微镜观察细胞膜和周围环境中是否存在ERV病毒颗粒。研究者进行以上三个实验的目的是。(4)请选择相应处理和实验结果完善以下实验，为验证“衰老细胞释放的ERV病毒颗粒能够使年轻细胞老化”这一观点提供支持证据。实验组对照组实验结果①+②共同孵育一段时间后，加入培养年轻细胞的培养液中③+④共同孵育一段时间后，加入培养年轻细胞的培养液中⑤a．年轻细胞的细胞匀浆

b．衰老细胞的细胞匀浆c．培养了年轻细胞一段时间的培养液

d．培养了衰老细胞一段时间的培养液e．抗ERV抗体

f．无关抗体g．吸附在实验组细胞上的ERV比对照组多

h．吸附在实验组细胞上的ERV比对照组少i．实验组细胞的衰老相关指标高于对照组

j．实验组细胞的衰老相关指标低于对照组(5)请根据图示信息提出一种干预策略用于抑制ERV“复活”引起的衰老。【答案】(1)形态结构：细胞内的水分减少，细胞萎缩，体积变小；细胞核的体积增大，核膜内折，染色质收缩、染色加深功能：细胞膜的通透性改变，细胞膜物质运输功能降低；细胞内多种酶的活性降低导致细胞代谢速率减慢；细胞内色素积累妨碍细胞内物质的交流和传递(2)(3)抗原-抗体杂交探究衰老细胞中的病毒颗粒能否被释放到衰老细胞外(4)edfdhj(5)阻断ERV的转录、翻译、逆转录，通过抗体药阻断病毒对其它细胞的侵染等任一环节均可〖祥解〗衰老细胞的特征：（1）细胞内水分减少，细胞萎缩，体积变小，但细胞核体积增大，染色质固缩，染色加深；（2）细胞膜通透性功能改变，物质运输功能降低；（3）细胞色素随着细胞衰老逐渐累积；（4）有些酶的活性降低；（5）呼吸速度减慢，新陈代谢减慢。【详析】（1）细胞衰老的过程是细胞的生理状态和化学反应发生复杂变化的过程，衰老细胞形态上表现为细胞内的水分减少，细胞萎缩，体积变小；细胞核的体积增大，核膜内折，染色质收缩、染色加深，由于形态结构的改变，其功能也随之改变，具体表现为细胞膜的通透性改变，细胞膜物质运输功能降低；细胞内多种酶的活性降低导致细胞代谢速率减慢；细胞内色素积累妨碍细胞内物质的交流和传递。（2）衰老细胞中发生的遗传信息的流动过程包括转录和翻译，而ERV病毒为逆转录病毒，其在衰老细胞中寄生后，细胞中发生的遗传信息的传递可用下图表示：

（3）在观察到衰老细胞中存在病毒颗粒后，研究者通过PCR技术和抗原-抗体杂交技术检测了衰老细胞培养液和年轻细胞培养液中ERVRNA及ERV表面特异性蛋白的含量，可用于检测病毒的RNA，其原理是碱基互补配对原则，后者可根据抗原和抗体特异性结合设计的，并通过电子显微镜观察细胞膜和周围环境中是否存在ERV病毒颗粒。研究者进行以上三个实验的目的是探究衰老细胞中的病毒颗粒能否被释放到衰老细胞外。（4）本实验的目的是验证“衰老细胞释放的ERV病毒颗粒能够使年轻细胞老化”则实验的自变量为是否加入病毒蛋白抗体，因变量是细胞生长状态，据此表格中的实验组中添加的物质包括e．抗ERV抗体和

d．培养了衰老细胞一段时间的培养液共同孵育一段时间后，加入培养年轻细胞的培养液中，实验组中的抗体能与病毒颗粒特异性结合，进而减少了病毒颗粒对细胞的吸附，而对照组中的物质应该有f．无关抗体和d．培养了衰老细胞一段时间的培养液，对照组中添加的是无关抗体，不能阻止病毒颗粒对细胞的吸附，因此实验结果表现为：h．吸附在实验组细胞上的ERV比对照组少和j．实验组细胞的衰老相关指标低于对照组，该结果能验证相关结论。（5）若要抑制ERV“复活”引起的衰老，则需要减少病毒的增殖，因而可采取的措施为阻断ERV的转录、翻译、逆转录，通过抗体药阻断病毒对其它细胞的侵染等任一环节，这样可以达到相应目的。9．（23-24高三下·北京延庆·阶段练习）学习下列材料，回答下面小题。肿瘤免疫疗法近年在临床上取得了重大突破，但仍存在响应率低等显著缺点，需开发新的肿瘤免疫疗法以使更多肿瘤患者受益。胆固醇作为细胞膜脂质的重要组成成分，其代谢可以影响T细胞的细胞膜环境及效应功能。细胞膜上有一些富含特定鞘糖脂和胆固醇的微区被称为膜脂筏，许多蛋白质如受体、转运蛋白、通道蛋白等在膜脂筏处成簇定位。胆固醇是膜脂筏的主要成分之一、CD8+T细胞（一种细胞毒性T细胞）与靶细胞特异性结合后，在细胞膜的接触位置会发生一系列活化信号的级联反应，这种T细胞和靶细胞之间稳定连接的接触面被称为免疫突触。在免疫突触形成时，依赖胆固醇的参与，外周的膜脂筏成簇地向中心聚集，这种聚集与T细胞抗原受体（TCR）活化密切相关。通过细胞表面的TCR，CD8+T细胞可以识别肿瘤细胞表面的MHC并直接向肿瘤细胞定向分泌溶菌颗粒和细胞因子，杀死肿瘤细胞。溶菌颗粒是内含穿孔素和丝氨酸蛋白酶家族颗粒酶的分泌小泡。溶菌颗粒融合免疫突触的细胞膜并释放内容物。穿孔素在靶细胞的细胞膜上打孔，使得颗粒酶和其他细胞杀伤性成分可以进入靶细胞。颗粒酶进入靶细胞后可通过多种途径诱发靶细胞的凋亡。研究发现，细胞膜的流动性和膜脂筏的成簇聚集可增强免疫突触的信号传导。T细胞表面的受体和靶细胞表面的黏附分子结合，对免疫突触的稳定维持起重要作用。免疫突触的形成有利于CD8+T细胞定向杀伤靶细胞而不伤害周围细胞。酰基辅酶A是胆固醇基转移酶（Acat）以胆固醇和长链脂酰辅酶A作为底物，催化合成胆固醇酯，在非肝细胞内形成脂肪储存。哺乳动物细胞中共有2种Acat蛋白，有各自的功能和作用方式。在CD8+T细胞中，主