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（原卷版）

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）。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。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。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。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。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。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。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。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。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。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。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。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，主要的胆固醇化酶是Acat1．研究人员敲除小鼠Acat1基因后，利用活细胞成像技术检测发现CD8+T细胞成熟的免疫突触形成更高效，TCR信号通路活化增强，为肿瘤免疫治疗提供新思路和新方法。(1)机体对癌症的预防体现了免疫功能，细胞癌变的实质是基因的突变。(2)CD8+T细胞活化后，细胞内胆固醇代谢发生重调，细胞膜的游离胆固醇水平出现显著。(3)Acat1基因敲除后，研究人员利用荧光成像检测该鼠CD8+T细胞中TCR聚集形成的微团直径，结果如图。实验结果说明：Acat1基因。(4)在患黑色素瘤的模型小鼠中，发现敲除Acat1基因的小鼠肿瘤体积更小，生存时间更长。为验证这种肿瘤抑制效果的确是通过CD8+T细胞发挥作用的，请简要写出实验思路并预期实验结果。(5)结合文中内容，阐明Acat1基因缺失的CD8+T细胞抗肿瘤免疫反应增强的分子机制。10．（2024·北京密云·模拟预测）学习以下资料，回答（1）-（4）问题。细胞感知氧气的分子机制人类和大多数动物主要进行有氧呼吸，其体内细胞感知、适应不同氧气环境的基本原理2019年被科学家揭示、即人体缺氧时，会有超过300种基因被激活，或者加快红细胞生成、或者促进血管增生，从而加快氧气输送—这就是细胞的缺氧保护机制。科学家在研究地中海贫血症的过程中发现了“缺氧诱导因子”（HIF）。HIF由两种不同的DNA结合蛋白（HIF-1α和ARNT）组成。其中对氧气敏感的是HIF-1α，而ARNT稳定表达且不受氧调节，即HIF-1α是机体感受氧气含量变化的关键。当细胞处于正常氧条件时，在脯氨酰羟化酶的参与下，氧原子与HIF-1α脯氨酸中的氢原子结合形成羟基。羟基化的HIF-1α能与VHL蛋白结合，致使HIF-1α被蛋白酶体降解。在缺氧的情况下，HIF-1α羟基化不能发生，导致HIF-1α无法被VHL蛋白识别。从而不被降解而在细胞内积聚，并进入细胞核与ARNT形成转录因子，激活缺氧调控基因。这一基因能进一步激活300多种基因的表达。促进氧气的供给与传输。上述过程如下图所示。HIF控制着人体和大多数动物细胞对氧气变化的复杂又精确的反应，生物体细胞氧气感知通路的揭示，不仅在基础科学上有其价值，还有望为某些疾病的治疗带来创新性的疗法。如干扰HIF-1α的降解能促进红细胞的生成治疗贫血，同时还可能促进新血管生成，治疗循环不良等。(1)下列人体细胞生命活动中，受氧气含量直接影响的是___（多选）。A．细胞吸水 B．细胞分裂C．葡萄糖分解成丙酮酸 D．兴奋的传导(2)HIF的基本组成单位是。人体剧烈运动时，骨骼肌细胞中HIF的含量上升，这是因为。(3)图中A、C分别代表的是。(4)VHL基因突变的患者常伴有多发性肿瘤，并发现肿瘤内有异常增生的血管。由此推测，多发性肿瘤患者体内HIF-1α的含量比正常人。抑制VHL基因突变患者的肿瘤生长，可以采取的治疗思路有。11．（23-24高三上·北京房山·期末）学习以下材料，回答（1）~（4）题。强光下植物光合电子传递的机制光合作用是地球上最大规模的物质和能量转换过程。光反应过程中光合电子传递链主要由几大光合复合体组成，包括光系统Ⅱ（PSⅡ）、细胞色素复合体（Cb6/f）、光系统Ⅰ（PSⅠ）等。光合电子传递包括线性电子传递和环式电子传递。线性电子传递中，电子经PSⅡ、Cb6/f和PSⅠ最终产生NADPH和ATP。环式电子传递中，电子在PSⅠ和Cb6/f间循环，仅产生ATP不产生NADPH。拟南芥中亲环素蛋白C37可以调控植物光合电子传递效率，提高植物对强光的适应性（如图）。研究发现，在强光胁迫下，C37缺失导致从Cb6/f到PSⅠ的电子传递受阻，传递效率显著下降，从而产生大量活性氧（ROS），ROS的积累导致突变体光损伤加剧、叶绿素降解增加。ROS超过一定水平后会引发细胞凋亡。

注：→线性电子传递，环式电子传递，箭头粗细代表电子传递强弱，●电子上述研究揭示出，植物通过调节光合链上的电子流动速率以适应强光胁迫。对C37等蛋白的进一步研究，为探究植物在不同环境胁迫下生长的调控机制提供新的思路。(1)在叶绿体类囊体上的光合色素吸收光能后，将水分解为和H⁺，同时产生电子，经过电子传递链，最终与H⁺和NADP⁺结合形成同时在酶的参与下利用H⁺跨膜产生的势能生成ATP(2)环式电子传递与线性电子传递相比，能够（填“提高”或“降低”）ATP/NADPH比例，提高暗反应的效率。(3)对文中强光胁迫下植物光合电子传递链调控机制的理解，正确的叙述包括___A．强光下，C37仅调控光合电子传递链中的线性电子传递过程B．强光下，C37通过与Cb6/f结合,提高Cb6/f到PSⅠ的电子传递效率C．C37可减少ROS积累，保证了强光下光反应的顺利进行D．C37突变体转入高表达的C37基因，可降低强光下的细胞凋亡率(4)研究发现，类囊体腔内H⁺浓度适当增加，可以保护PSⅡ免受强光破坏，综合上述所有信息，从适应的角度阐释环式电子传递对于植物应对光胁迫的意义。12．（23-24高三上·北京石景山·期末）学习以下材料，回答（1）～（4）题。光合产物的两个去向蔗糖和淀粉是绿色植物光合作用的两个主要终产物。在光照下，蔗糖被持续地从叶肉细胞中运出，进入筛管，再通过韧皮部运输至茎、根等非光合器官。未能及时输出的光合产物会以淀粉的形式暂时储存在叶绿体中。黑暗情况下,叶绿体中的淀粉开始分解，以维持蔗糖的持续外运。(见下图)卡尔文循环中生成的丙糖磷酸可转化为蔗糖或淀粉。丙糖磷酸进入细胞质基质需借助丙糖磷酸转运体（TPT），TPT是叶绿体内膜的主要蛋白质，其运输严格遵循1∶1反向交换的原则，即一分子物质运入，另一分子物质向相反的方向运出。TPT把丙糖磷酸从叶绿体运出的同时，将细胞质基质中的Pi运回叶绿体中。叶片光合产物输出流畅时，蔗糖持续合成，该过程中释放的Pi不断进入叶绿体，通过TPT交换输出丙糖磷酸。叶片光合产物输出受阻时，蔗糖在叶肉细胞中积累，通过抑制相关酶的活性，使细胞质基质中可利用的Pi减少，不利于丙糖磷酸的输出，而有利于其在叶绿体内合成淀粉。TPT等转运蛋白的存在，控制着叶肉细胞内物质运输流量和代谢平衡。

(1)暗反应中生成的丙糖磷酸由C3被还原形成。除此之外，C3还能形成C5，C5继续与CO2结合形成2个C3分子，这个过程叫CO2的。(2)光合旺盛时，若植物合成的糖类以蔗糖等可溶性糖的形式储存在叶绿体中，可能导致叶绿体基质的浓度升高，引起叶绿体（选填“吸水”或“失水”）。(3)据图分析，下列描述正确的是a．丙糖磷酸既可以用于合成蔗糖，也可以用于合成淀粉b．若TPT的转运活性受抑制，则经此转运体转运进叶绿体的Pi会减少c．若合成丙糖磷酸的速率超过Pi转运进叶绿体的速率，则不利于淀粉的合成(4)研究发现，TPT转运活性被抑制的转基因烟草叶绿体内淀粉合成量大大增加，但光合速率基本不变，并未表现出显著的生长差异。请根据文中信息推测原因。13．（23-24高三上·北京东城·期末）学习以下材料，回答以下问题。无氧呼吸产生的弱酸对光合作用的影响光合自养型生物依赖光合作用将光能转化为化学能，通过呼吸作用将有机物中的能量释放出来供给代谢活动。有研究发现，在早晚弱光环境及夜晚条件下，无氧呼吸方式对于衣藻的生存很重要。在衣藻中，无氧呼吸过程中产生的丙酮酸具有多条代谢途径，较为特别的是丙酮酸能够进一步代谢产生甲酸、乙酸等各种弱酸（HA）。研究表明，缺氧条件下衣藻无氧呼吸产生的弱酸导致了类囊体腔的酸化。弱酸在衣藻细胞中有未解离的弱酸分子和解离后的离子两种存在形式。其中弱酸分子可以穿过生物膜进入细胞的各区室中，研究人员根据多项研究提出了“离子陷阱”模型（如图1）。研究还发现，类囊体腔的缓冲能力不足细胞质基质和叶绿体基质的二十分之一。有数据表明，无氧呼吸产生的弱酸可以抑制光反应中的光捕获和电子传递。为了模拟黎明时分的光照情况，研究人员将衣藻进行黑暗密闭处理3小时后给予弱光光照，另一组进行相同处理并额外添加氢氧化钾（实验结果如图2所示）。在有氧情况下，相同实验处理发现氢氧化钾对氧气释放情况无影响。在自然环境中，衣藻经历黑暗和弱光条件的交替，黄昏时光合作用减弱，氧气通过有氧呼吸迅速耗尽，衣藻通过活跃无氧呼吸以维持细胞的能量供给。黎明时分无氧呼吸产生的弱酸在一定程度上有利于衣藻释放氧气。该研究为探索光合作用和呼吸作用的关系提供了新思路。(1)在光合作用的光反应阶段，类囊体薄膜上的吸收光能，并将光能转化为中活跃的化学能参与到暗反应阶段。(2)下列选项中，可作为证据支持无氧呼吸产生弱酸导致类囊体腔酸化的有_____。A．类囊体腔内的酸化程度与无氧呼吸产生弱酸的总积累量呈正相关B．外源添加甲酸、乙酸等弱酸后衣藻均出现类囊体腔酸化的现象C．无氧呼吸过程中不产生弱酸的突变体在黑暗条件下未发现类囊体腔酸化(3)结合图1及文中信息分析，弱酸导致类囊体腔酸化的机制是。(4)图2结果显示。因此可以认为弱光条件下，无氧呼吸产生的弱酸在一定程度上有利于衣藻释放氧气。为解释此现象，请提出一个需要进一步研究的问题。14．（2024·北京通州·模拟预测）学习下面材料，回答（1）~（5）题。细菌CRISPR-Cas系统CRISPR-Cas系统是广泛存在于细菌和古细菌中的一种获得性免疫系统。细菌中转入有益基因时，CRISPR基因功能会缺失，当外源基因对细菌生存造成威胁时，CRISPR的表达会发生上调，启动细菌的适应性免疫。其防御机制分为适应阶段、基因表达阶段和干扰阶段。有害的外源核酸中部分短序列会被细菌整合并插入到其CRISPR序列中（图1）、随后相关基因表达出Cas蛋白、tracrRNA，以及CRISPR序列会表达出一条前体crRNA（Pre-crRNA），Pre-crRNA的某些序列被剪切，形成多个crRNA。每条crRNA、tracrRNA与Cas蛋白形成稳定的效应复合物（图2）。在干扰阶段中，复合物中Cns蛋白使外源DNA解旋，RNA①与之互补配对形成特殊结构，随后Cas蛋白构象发生变化并切割该段DNA的特定序列。在此过程中，Cas蛋白有两个主要的功能位点。切割与RNA①互补配对的DNA单链的H位点，以及切割非互补配对链的R位点。经改造的细菌CRISPR-Cas系统已被广泛应用到基因定点编辑、基因组筛选、基因转录调控等领域、但仍存在许多问题有待深入解决与探索。(1)细菌将外源DNA整合到CRISPR序列中，是对可遗传变异类型中的的扩展。(2)结合图1分析，有害的外源DNA被细菌整合并插入到CRISPR序列中，成为序列，CRISPR序列中序列的转录产物存在核酸酶的识别位点，因此Pre-crRNA被剪切形成crRNA。结合图2分析，tracrRNA和crRNA有（选填“相同”“互补”）序列，可相互结合，进而与Cas蛋白形成效应复合物。(3)结合文章分析图2中RNA①是（选填“crRNA”“tracrRNA”），起到对外源DNA的识别作用，进而将复合物精准定位。(4)下列说法正确的有。A．细菌体内的Cas是具有类似解旋酶和限制酶作用的双功能蛋白B．Cas剪切外源DNA片段的精准性与RNA①的长度呈正相关C．可通过CRISPR-Cas技术靶向治疗21-三体综合征患者D．细菌CRISPR序列中重复序列的种间差异小于间隔序列(5)从进化观分析，转入有益基因时，细菌CRISPR基因功能缺失的积极意义是。15．（2024·北京房山·一模）学习以下材料，回答（1）～（4）题。植物对传粉者的回应绝大多数开花植物依靠传粉者进行繁殖，有些植物通过花的颜色、气味、形状吸引昆虫，有些植物通过提供花蜜、花粉等食物吸引昆虫，高品质、高浓度的食物会延长传粉者的访问时间、提高传粉者的访问频率，从而增加授粉几率促进种群繁衍，月见草就是其中之一。月见草的花朵艳丽且能分泌大量花蜜，其主要传粉者是鹰蛾（夜晚和清晨行动）和蜜蜂（黄昏和清晨行动）。花蜜对月见草而言是一项重要的能源投资，低浓度花蜜不易吸引传粉者，高浓度花蜜吸引传粉者的同时，将面临若长时间不出现传粉者花蜜被微生物降解、被盗蜜者（只获取花蜜不传粉）盗走等风险。因此，月见草需要平衡花蜜浓度和吸引传粉者。为探究月见草是否能对传粉者做出回应，科学家用扬声器在月见草上方重复播放不同声音——对照组（不做声音处理）、高频组（158-160kHz，高于自然传粉者翅膀振动频率）、中频组（34-35kHz，介于低频和高频之间的振动频率）、低频组（0.5-1kHz，覆盖自然传粉者翅膀振动频率），检测花蜜产量，结果如图。

花朵产生同频振动（与蜜蜂翅膀振动频率相近）、花蜜增加会吸引更多传粉者，当有传粉者出现时，植物附近出现其他传粉者概率增加9倍。很多植物都能像月见草一样感知到环境的声音，并做出具有生态意义和适应性价值的反应。(1)月见草属于生态系统成分中的，鹰蛾和蜜蜂通过方式减小竞争。(2)实验结果表明，仅在条件下花朵才会产生同频振动。(3)结合文中信息，以下说法正确的有A．植物和传粉者之间存在着反馈调节B．植物体内缺少接收声音的相关受体C．植物通过物理、化学信息与传粉者传递信息D．植物和传粉者生存策略的形成是协同进化的结果(4)只有当正确的传粉者出现，月见草的花朵才会产生大量花蜜，请从物质和能量的角度阐述该机制的意义。16．（2024·北京朝阳·一模）学习以下材料，回答（1）~（4）题。构建“动态调控”的工程酵母菌酿酒酵母作为极具潜力的细胞工厂，经遗传改造后被广泛的应用于生物燃料、化工产品、医药保健品等的合成，但代谢途径改变常造成细胞生长受损即存在“生长”与“生产”之间的矛盾。为解决这一矛盾，我国研究者在酿酒酵母中构建了群体密度调控的蛋白降解系统。在酿酒酵母中表达拟南芥的细胞分裂素合成酶和细胞分裂素受体．并使细胞分裂素响应途径与酵母菌内源的Ypd1-Skn7信号转导途径结合，构建出群体密度感应系统，如图。当菌体密度增至足够高时，扩散到胞外的细胞分裂素浓度达到一定阈值，会进入细胞与受体结合，引起Skn7与特定启动子中一段重复序列（SD）结合，导致下游基因从低表达状态显著上调表达水平，通过选择适当的下游基因，实现了细胞分裂素信号的正反馈激活。研究者利用绿色荧光蛋白基因（GFP）作为报告基因进行检测，发现当酵母菌菌体数量达到一定值时，荧光强度开始随菌体数量增加而显著增强。生长素受体与生长素（IAA）结合后，可进一步结合特定蛋白并导致特定蛋白的降解。这些特定蛋白中共同的氨基酸序列称为IAA蛋白降解决定子。研究者在酵母菌中表达生长素受体，并将IAA蛋白降解决定子与目标蛋白融合表达，构建了IAA诱导的蛋白降解系统。法尼烯是喷气燃料的替代品。酿酒酵母可利用F酶将法尼基焦磷酸（FPP）合成为法尼烯，E酶会与F酶竞争FPP催化合成麦角固醇，麦角固醇过少时严重影响菌体数量增加。研究者将群体密度感应系统和IAA诱导的蛋白降解系统整合，使工程酵母菌生长到一定密度后，才启动E酶的降解，实现对其代谢的动态调控，提高了生产效率。(1)研究者从拟南芥中目的基因，构建后再导入酿酒酵母，经检测鉴定后获得工程菌。(2)如何通过提高细胞分裂素浓度实现其信号的正反馈激活，请选择适宜的基因和启动子填在图中。①②③基因A：基因B：a．持续表达下游基因的启动子b．能结合细胞分裂素的启动子c．含有SD的启动子d．细胞分裂素合成酶基因e．细胞分裂素受体基因(3)为将群体密度感应系统和IAA诱导的蛋白降解系统整合入酿酒酵母，从而解决法尼烯生产中的问题，一方面需要将群体密度感应系统中的基因替换为IAA合成酶基因，一方面还需导入基因替换酵母菌内源的E酶基因。(4)综合所学知识和文中信息，以下说法正确的是____。A．利用酿酒酵母工业生产法尼烯涉及发酵工程和基因工程技术B．文中的两个系统均属于转录水平的代谢调控手段C．工程菌大量增殖后，细胞分裂素合成多，IAA合成少，利于F酶催化FPP合成法尼烯D．通过引入两个系统，实现了工程菌生长和生产的平衡，有利于提高法尼烯生产效率E．该策略也可推广至酿酒酵母多种代谢途径的调控，应用前景广阔17．（2024·北京西城·一模）学习以下材料，回答（1）~（4）题。植物的免疫植物在与病原物长期的斗争中，逐渐形成了自己的免疫防御机制，通过识别“自我”和“非我”，将信号传递到细胞核内，调控相应基因表达，启动防卫反应抵抗外来入侵。病原物侵染植物需要通过植物表面的物理屏障。叶片表面的角质层、蜡质层以及植物细胞的细胞壁，均可有效阻止病原物入侵。一旦突破第一层屏障，植物体内的水杨酸和茉莉酸将激活相关基因表达，进行基础性的广谱抗病。茉莉酸可诱导生物碱和酚酸的产生，抑制病原物的生长繁殖；水杨酸可抑制病原物分泌的植物细胞壁降解酶活性，降低其致病力，同时可以诱导几丁质酶和葡聚糖酶的表达，水解真菌细胞壁等。此外，植物还会启动模式触发免疫（PTI）。PTI是植物通过细胞膜表面的模式识别受体（PR）识别病原物相关分子（PA）所引发的免疫过程。PA是广泛存在于微生物中的保守分子，如细菌的脂多糖、真菌的几丁质等。PR会特异性识别PA并引发相应的免疫应答抑制病原物。PR和PA都具有种间差异，二者虽然相对保守，但在选择压力下都不断进化。尽管PTI成功抵抗了大多数病原物，但少数病原物进化出效应子抑制植物的PTI，从而继续侵染植物。效应子类型多样，蛋白质、RNA和代谢产物都可作为效应子发挥作用。为应对效应子对PTI的抑制，植物又进化出识别效应子的抗病R蛋白，启动效应子触发免疫反应（ETI），最终导致侵染位点宿主细胞死亡，抑制病原物扩散。在自然选择的作用下，病原物可通过已有效应子的进化或获取新的效应子来避开植物的ETI，而植物又进化出新的R蛋白来再次触发ETI。植物与病原物之间的互作呈现Z字形的“拉锯战”局面。植物和病原物长期互相选择，形成了病原物致病性和植物抗病性的多样性。(1)PR在细胞中的加工需要（细胞器）的参与。(2)植物与病原物在长期的互相选择中不断演化，这称为。根据本文信息将选项前字母排序，概述植物与病原物的互作过程：C→→D。A．R蛋白识别效应子触发植物ETI免疫反应B．病原物分泌效应子抑制植物PTI免疫反应C．PR识别PA触发植物PTI免疫反应D．植物进化出新的R蛋白E．病原物获取新的效应子(3)植物免疫和人体免疫存在相似之处，请从文中找出两点进行类比。(4)本文从一定程度上体现了“生物界具有统一性”。请依据高中所学从细胞和分子水平，各提供一个支持该观点的新证据。18．（2024·北京丰台·一模）学习以下材料，回答（1）~（5）题新型抗生素有望战胜超级耐药菌耐碳青霉烯鲍曼不动杆菌（R菌）外膜上的脂多糖（LPS）外衣使其能抵抗多种抗生素，导致抗生素耐药。R菌能引发严重的肺炎和血液感染等，死亡率可达60%。为解决抗生素耐药问题，研究人员从多种环肽中筛选出对R菌有杀菌活性的环肽X。经过改造，得到杀菌活性更高、特异性更强且对小鼠更安全的环肽Z。继续研究Z的作用靶点，不断提升培养基中Z的浓度，让R菌进化出对Z的耐药性，然后通过基因测序分析突变位点，发现突变发生在编码Lpt复合物（包括LptA~LptG7种蛋白）的基因中，该复合物参与R菌细胞中LPS转运的机理如图1，箭头代表转运方向。为确定Z是否影响LPS与LptA结合，制备含LplB2FGC复合物和LPS的脂质体（如图2），分别加入不同浓度的Z和无关环肽，再加入ATP和LptA-His融合蛋白（His是一种短肽标签，可利用His抗体检测带标签的蛋白），进行抗原-抗体杂交，结果如图3。

最后，研究者测试了Z对分离自患者不同感染部位的R菌的体外活性，发现Z对这些菌株均有极强的杀菌活性。将上述菌株接种到模式小鼠体内后，Z仍有强大的杀菌活性。目前，Z已经进入临床测试，如果试验顺利，R菌给医生带来的噩梦有望终结。(1)细菌对抗生素产生耐药性的过程：细菌发生抗药的基因突变，对其进行选择，抗药基因频率升高。(2)请完善筛选环肽X的技术路线：将溶于等量无菌水→浸润无菌圆形滤纸片→将滤纸片放在涂布R菌的培养基上→恒温箱培养→筛选周围出现的环肽。(3)若环肽Z对传统抗生素敏感型和对传统抗生素耐药型的两种R菌的杀菌作用，则其可能作用于一个未知新靶点。(4)分析图1，下列关于R菌转运LPS的说法正确的是___A．Lpt复合物在核糖体中合成B．LptB、LptG、LptF、LptC分布在内膜上C．Lpt复合物具有ATP水解酶活性D．Lpt复合物将LPS从外膜转移到内膜E．R菌的外膜和人体细胞膜结构一致(5)分析图3，结果显示与无关环肽相比。综合以上研究，环肽Z的杀菌机理是，导致LPS在细胞中积累，使R菌死亡。19．（23-24高三上·北京朝阳·期末）学习以下材料，回答（1）~（4）题。花蜜微生物与传粉者的相互作用90%的开花植物依赖动物传粉，富含糖类和氨基酸等营养成分的花蜜是植物为传粉者提供的最常见报酬，然而传粉者并不是从花蜜中受益的唯一生物类群，大量研究发现，以真菌和细菌为主的微生物在花蜜中广泛存在。一般认为开花植物的原始花蜜是无菌的，由外界生物（主要是传粉者）或非生物载体（空气、雨水等）将微生物传播接种到花蜜中，并在其中形成微生物群落。微生物和传粉者在花蜜微环境中相互作用。作为重要的传播载体，传粉者的种类和活动在不同程度上影响花蜜微生物的发生率和丰度，传粉者采集花蜜时会带走微生物代谢累积的有害物质，并促进植物蜜腺分泌新鲜花蜜，利于微生物的生长。“花气味”由植物自身释放的挥发物及花蜜微生物代谢产生的挥发物两部分组成。研究者进行假花（模拟植物A花朵）诱导实验，设置对照组和实验组，实验组添加含有四种主要挥发性物质的人工花蜜，结果如图。进一步研究发现，植物A花朵中的优势菌群均具有代谢产生上述挥发物质的能力。微生物的代谢活动可提高花蜜温度，促进花气味分子挥发的同时又为传粉昆虫在早春等寒冷季节提供了一份额外的热量报酬；也可以通过改变花蜜中糖和氨基酸的组成及浓度进而调节花蜜的味道；微生物还可以作为传粉者肠道菌群的成分影响传粉者的健康，并最终影响传粉者的访花行为。传粉是植物繁殖的关键环节，探究花蜜微生物与传粉者之间的相互作用规律，有助于理解生态系统稳定性的维持机制，为生物多样性保护提供科学依据。(1)花蜜中的糖类、氨基酸为微生物的生长繁殖提供的同时，其形成的高渗、低氧环境也对微生物起到了作用，这是造成花蜜微生物种类简单的主要原因之一。(2)花气味物质与传粉昆虫触角上的特定蛋白结合形成复合体，刺激嗅觉感受神经元产生，并将信号传递到嗅觉中枢影响昆虫的访花行为。假花诱导实验中，对照组应添加，据图可知，。(3)对于花蜜微生物与传粉者的相互作用关系，理解正确的选项有。a.不同花蜜微生物均促进传粉者的访花行为，不同传粉者均促进花蜜微生物的生长b.花蜜微生物在吸引传粉者的同时，也需要借助传粉者的访问来实现其种群扩散c.传粉者的活动可能改变花蜜微生物群落中的优势物种，进而影响其群落演替d.传粉者与花蜜微生物之间存在竞争、捕食等种间关系，这不利于各自种群的发展(4)从生态系统信息传递的角度，概述花蜜微生物发出的信息如何通过传粉者促进植物种群的繁衍。20．（2024·北京昌平·二模）阅读以下材料，回答（1）～（4）题。东方甜瓜果实成熟调控途径东方甜瓜是我国北方广泛种植的重要栽培瓜类之一，喜高温和日照，每年的5-6月，随着气温不断攀升，甜瓜逐渐成熟。甜瓜果实成熟过程中，可溶性糖积累量决定了肉质果实的品质，蔗糖是甜瓜成熟期的主要糖类，明确果实中蔗糖积累的分子机制，对提高甜瓜风味品质具有重要意义。科研人员对高蔗糖品系（HS）和低蔗糖品系（LW）甜瓜果实进行实验研究，发现乙烯含量达到一定浓度时，诱导控制乙烯反应因子的基因Ⅰ-2过表达，表达产物蛋白Ⅰ-2作为阻遏物，通过结合C基因的启动子，在C基因上游发挥作用，抑制其表达。C蛋白能结合到蔗糖合成途径关键基因S和乙烯积累关键基因A的启动子上，抑制二者表达。研究者检测甜瓜细胞内6个乙烯合成关键基因的表达量，发现HS均显著高于LW。对HS和LW甜瓜果实发育成熟过程中内源乙烯的浓度进行检测，结果如下图。本研究丰富了对乙烯参与调控甜瓜果实蔗糖积累分子机制的认知，为进一步研究甜瓜果实成熟和品质形成过程中，调控蛋白之间的相互作用提供了线索，同时为培育高品质的甜瓜提供依据。(1)甜瓜果实成熟的调控是由和环境因素调节共同完成。(2)综合文中信息，完善下面的东方甜瓜果实成熟调控的流程图。注：方框内填物质名称，括号内填“+”或“－”，“+”代表促进，“－”代表抑制(3)图中LW果实的乙烯产量未出现明显峰值，其根本原因是，导致对（2）途径的调节。(4)基于上述研究，请提出可提高LW果实蔗糖积累量的简易方法：。21．（2024·北京海淀·一模）学习以下材料，回答（1）~（4）题。铝对植物的毒害及植物的抗铝机制铝是地壳中含量最丰富的金属元素，地球上多达50%的可耕地为酸性土壤，酸性条件下地壳中的铝以可溶性三价离子的形式被释放出来，抑制植物根的生长发育。植物也通过一些机制减轻铝的毒害作用。

植物根尖的T区（介于分生区和伸长区之间的过渡区，如图）与根生长密切相关，是响应铝毒害的主要部位。M区是细胞分裂的重要区域。对双子叶植物拟南芥的研究发现，铝毒害可诱导大量乙烯产生，引起生长素合成的关键基因在T区特异性表达，同时多种参与生长素极性运输载体的表达也受到调控，引起T区生长素含量升高。此过程中，参与拟南芥生长素极性运输的主要有输出载体1、2和输入载体，其分布和运输生长素的方向如图。铝毒害时，三种载体的表达量均升高。输入载体的缺失突变体及输出载体2缺失突变体均表现出耐铝表型，但输出载体1功能缺失突变体却表现为对铝超敏感。单子叶植物（如玉米）在铝毒害下根伸长也受抑制，但其根尖生长素含量下降，输出载体Z的表达量升高。铝毒害下输出载体Z功能缺失突变体的根伸长快于野生型。这表明铝对单、双子叶植物产生毒害的机制可能存在差异。同时，很多植物在进化过程中还形成了多种抗铝机制。小麦、拟南芥、大豆等植物根尖细胞存在苹果酸转运蛋白（ALMT），铝离子可引发ALMT空间结构变化，使其孔道打开，细胞向外分泌苹果酸等有机酸可螯合根际土壤中的铝离子。再有，铝毒害还可引起ALMT基因的表达量上升或转运蛋白在根中的重新分布。有关植物对铝毒害的信号感知与调控机制的研究不断深入，这些为未来开展作物分子育种设计和可持续农业发展提供了理论支撑。(1)生长素运输，称为极性运输。(2)研究显示乙烯位于生长素调控上游，下列支持该论点的证据有。A．乙烯处理后，生长素输出载体2和输入载体的表达增加B．外源施加生长素极性运输阻断剂使植株呈明显的耐铝表型C．加入乙烯合成抑制剂，可减弱铝毒害下T区生长素合成相关基因的表达D．铝毒害时，乙烯受体突变体T区的生长素合成基因表达量低于野生型(3)据文中信息，分别阐释铝毒害对双子叶、单子叶植物根生长抑制的作用机制。①双子叶植物（如拟南芥）：