2025届高考生物二轮复习【第2部分短平快增分练】新情境热点练3关注前沿科技注重科技创新(新教材)

3．关注前沿科技，注重科技创新(限时：40分钟)一、选择题1．(2023·香坊区三模)据报道，科学家发现了一种可以合成植物叶绿素的动物——海蛞蝓。海蛞蝓可能是从其吃掉的颤蓝细菌等生物身上获取了合成叶绿素的基因。下列有关叙述不合理的是()A．颤蓝细菌等原核生物和真核生物都具有DNA和RNA两种核酸B．颤蓝细菌与海蛞蝓遗传信息传递的过程相同C．与颤蓝细菌相似，海蛞蝓体细胞可能也具有溶酶体和叶绿体D．未合成叶绿素的海蛞蝓不能将光能转化为化学能，但仍能合成ATP解析：C颤蓝细菌等原核生物和真核生物都具有DNA和RNA两种核酸，A合理；颤蓝细菌与海蛞蝓遗传物质都是DNA，遗传信息传递的过程相同，B合理；颤蓝细菌为原核生物，不含有溶酶体和叶绿体，海蛞蝓是一种动物，其可能是从其吃掉的颤蓝细菌等身上获取了合成叶绿素的基因，但不能具有叶绿体，C不合理；未合成叶绿素的海蛞蝓不能将光能转化为化学能，但仍能通过呼吸作用合成ATP，D合理。2．(2023·韶关二模)我国科学家许晓东团队发现一种由杆状病毒所编码的某种因子LEF-10为朊病毒(不含核酸而仅由蛋白质构成)，此项研究将朊病毒存在的范围从细胞生物拓展至病毒界。下列说法错误的是()A．杆状病毒和朊病毒的元素组成都含C、H、O、N、PB．杆状病毒和朊病毒进行正常的生命活动都离不开细胞C．高温处理LEF-10后，用双缩脲试剂检测有显色反应D．此项研究为朊病毒广泛存在的假说提供了有力的证据解析：A杆状病毒是DNA病毒，其元素组成为C、H、O、N、P，朊病毒不含核酸而仅由蛋白质构成，其元素组成主要为C、H、O、N，A错误；病毒无细胞结构，不能独立生活，必须寄生在活细胞中才能进行各种生命活动，B正确；朊病毒不含核酸而仅由蛋白质构成，高温处理LEF-10后，其空间结构被破坏，但是肽键没有被破坏，用双缩脲试剂检测依然有显色反应，C正确；朊病毒不含核酸而仅由蛋白质构成，此项研究将朊病毒存在的范围从细胞生物拓展至病毒界，故此项研究为朊病毒广泛存在的假说提供了有力的证据，D正确。3．(2023·昌平区二模)科学家将相关基因导入体细胞，使其成为诱导多能干细胞(iPSC)。将iPSC与心肌细胞融合，获得杂交细胞(Hybridcell)。一定条件下分别诱导iPSC和杂交细胞向心肌细胞分化，统计其分化率，结果如图。下列相关说法不正确的是()A．向心肌细胞分化是基因选择性表达的结果B．诱导多能干细胞和杂交细胞都具有分化能力C．诱导20d后iPSC和杂交细胞都不再分化D．临床使用前需评估两种细胞致癌的风险解析：C细胞分化的实质是基因的选择性表达，即向心肌细胞分化是基因选择性表达的结果，A正确；结合图示iPSC和Hybridcell的分化率可知，诱导多能干细胞和杂交细胞都具有分化能力，且iPSC的分化率较高，B正确；诱导20d后iPSC和杂交细胞都具有较高的分化率，还可以再分化，C错误；iPSC是将相关基因导入体细胞而获得，杂交细胞是iPSC与心肌细胞的融合细胞，引入机体都具有一定的风险，临床使用前需评估两种细胞致癌的风险，D正确。4．(2023·保定一模)目前科学家较为认可的衰老机制是线粒体学说。该学说的内容是：在衰老过程中，线粒体产生的大量氧自由基不仅会对细胞造成直接损伤，还能启动一系列的信号转导途径，促进细胞衰老；线粒体呼吸酶复合物的活性随年龄增长而下降，导致ATP生成减少，细胞能量代谢功能下降，从而导致衰老。雌激素具有良好的抗衰老作用，科学家发现在许多组织细胞的线粒体内均存在雌激素受体。下列叙述错误的是()A．线粒体产生的氧自由基可间接导致细胞中水分减少、细胞核体积增大B．在线粒体产生的氧自由基促进细胞衰老过程中会发生信息交流C．线粒体合成ATP的能力与呼吸酶复合物的活性有关，ATP合酶只存在于线粒体中D．推测雌激素可能通过与线粒体内的受体结合来保护线粒体，发挥其抗细胞衰老的作用解析：C由题意可知，在衰老过程中，线粒体产生的大量氧自由基能间接促进细胞衰老，而细胞中水分减少、细胞核体积增大都是细胞衰老的特点，A正确；由题意可知，在衰老过程中，线粒体产生的大量氧自由基能启动一系列的信号转导途径，促进细胞衰老，说明在线粒体产生的氧自由基促进细胞衰老过程中会发生信息交流，B正确；线粒体合成ATP的能力与呼吸酶复合物的活性有关，细胞质基质中也含有ATP合酶，C错误；由题意推测，许多组织细胞的线粒体内均存在雌激素受体，雌激素可能通过与线粒体内的受体结合来保护线粒体，从而发挥其抗细胞衰老的作用，D正确。5．(2023·浙江二模)真核细胞表面有多种G蛋白受体(GPCR)，它们都具有七重跨膜结构。这类受体可介导多种胞外信号的细胞应答。信号过强或作用时间过长会使GPCR成为脱敏态，从而解除信号分子作用，如图所示。下列叙述正确的是()A．不同GPCR的氨基酸排列顺序相同B．GPCR的水溶性部分形成跨膜结构C．抑制蛋白使GPCR不能向细胞内传递信号D．胞外信号消失后脱敏态的GPCR将恢复为活化态解析：C蛋白质的不同在于氨基酸的种类、数目、排列顺序和肽链盘曲折叠的方式不同，故不同GPCR的氨基酸排列顺序可能不同，A错误；细胞膜两侧都是水环境，亲水性部分在膜两侧，形成跨膜结构的部分应是GPCR的脂溶性部分，B错误；据图可知，抑制蛋白与GPCR蛋白细胞内的信号传递部位结合，阻断了GPCR向细胞内传递信号，C正确；据图可知，胞外信号消失后脱敏态的GPCR将恢复为感受态，D错误。6．(2023·辽宁三模)降钙素基因相关肽(CGRP)是人类用分子生物学方法发现的第一个活性多肽。最新研究发现，辣椒素刺激伤害性感受器后分泌的CGRP可促进造血干细胞由骨髓进入血液，这有利于造血干细胞移植中造血干细胞的采集。下列相关叙述错误的是()A．CGRP中一定含有C、H、O、N四种元素B．辣椒素会导致神经纤维膜电位变化而产生兴奋C．CGRP是一种在突触小泡内合成、运输的神经递质D．分泌CGRP的细胞具有细胞膜、细胞质和细胞核等结构解析：CCGRP是一种多肽，一定含有C、H、O、N四种元素，A正确；辣椒素刺激伤害性感受器，使其分泌CGRP，据此推知辣椒素会导致神经纤维膜电位变化而产生兴奋，B正确；CGRP是在核糖体上合成的，C错误；分泌CGRP的细胞应为真核细胞，具有细胞膜、细胞质和细胞核等结构，D正确。7．(2023·汕头模拟)2020年诺贝尔生理学或医学奖授予了三位在发现丙肝病毒(HCV)及应对血液传染性肝炎方面作出了决定性贡献的科学家。HCV是一种正链RNA病毒(＋RNA病毒)，整个病毒体呈球形，在核衣壳外包含有衍生于宿主细胞的脂双层膜(即包膜)，膜上插有病毒基因组编码的糖蛋白，能侵染人肝细胞导致丙型病毒性肝炎(丙肝)，威胁着人类的健康。紧密连接蛋白Claudin-1是HCV入侵细胞的重要受体之一，使用siRNA敲掉Sec24C或抑制剂削弱COPⅡ运输通路均能减少Claudin-1在细胞表面的定位。下列说法不正确的是()A．HCV的RNA和包膜均含有磷元素B．HCV中的基因能指导紧密连接蛋白Claudin-1的合成C．HCV侵染人体肝细胞，而不侵染人体的其他细胞的根本原因是不同细胞的遗传信息执行情况不同D．使用siRNA敲掉Sec24C或抑制剂削弱COPⅡ运输通路能抑制HCV的入侵解析：BRNA的元素组成为C、H、O、N、P，HCV的包膜为衍生于宿主细胞的脂双层膜，含有磷脂，磷脂的元素组成为C、H、O、N、P，故HCV的RNA和包膜均含有磷元素，A正确；“紧密连接蛋白Claudin-1是HCV入侵细胞的重要受体之一”，则该蛋白是位于宿主细胞膜上的，是由宿主的基因指导合成的，B错误；由同一个受精卵发育而来的不同细胞中遗传信息都相同，HCV侵染人体肝细胞，而不侵染其他细胞的根本原因是不同细胞的遗传信息的执行情况不同，即发生了基因的选择性表达，C正确；HCV病毒侵入机体需要借助细胞膜的识别作用，使用siRNA敲掉Sec24C或抑制剂削弱COPⅡ运输通路均能减少Claudin-1在细胞表面的定位，通过阻止HCV与细胞膜的识别而抑制HCV的入侵，D正确。8．(2023·广东模拟)我国科学家通过刺激雌鼠甲的卵细胞有丝分裂，培养了卵生胚胎干细胞，然后修改该细胞的基因，使这些细胞具备精子的功能，最后将这些细胞注入雌鼠乙的卵细胞，由此产生了一批具有两个“母亲”的小鼠。已知小鼠有20对染色体。以下叙述错误的是()A．得到的子代都是雌性B．该方法繁殖产生的小鼠体细胞中有40条染色体C．正常情况下，受精卵中的染色体一半来自精子，一半来自卵细胞D．正常情况下，每个卵细胞继承了初级卵母细胞四分之一的细胞质解析：D由于子代小鼠是由两个卵细胞结合形成的，其性染色体组成为XX，因此得到的子代都是雌性，A正确；小鼠有20对染色体，该方法繁殖产生的小鼠是由两个卵细胞结合形成的细胞发育形成的，因此其体细胞中有20对、40条染色体，B正确；正常情况下，受精卵中的染色体一半来自精子，一半来自卵细胞，C正确；由于初级卵母细胞和次级卵母细胞的分裂都是不均等的，因此正常情况下，每个卵细胞继承了大于初级卵母细胞四分之一的细胞质，D错误。9.(2023·济南模拟)我国科学家在研究水稻杂种不育现象时发现，品种甲7号染色体上紧密连锁的基因ORF2和ORF3分别编码毒蛋白和解毒蛋白，它们分别在花粉母细胞的减数分裂过程、花粉细胞中表达，解毒蛋白会自动消除毒蛋白的毒害作用，使花粉细胞顺利完成发育；水稻品种乙7号染色体相应位点上只有编码无毒蛋白的基因orf2而无基因ORF3及其等位基因。品种甲、乙的杂交种(如图)虽具有明显的杂种优势，但部分花粉不育(不考虑突变和互换)。下列有关叙述正确的是()A．水稻品种甲与乙之间存在生殖隔离B．ORF2、orf2与ORF3是一组复等位基因C．F1产生的含基因orf2的花粉可育D．F1产生的含基因ORF2的花粉可育解析：D据题干分析可知，品种甲、乙杂交能产生可育后代，因此不存在生殖隔离，A错误；基因ORF2与orf2是等位基因(同源染色体相同位置)，ORF2与ORF3是非等位基因(同一条染色体不同位置)，B错误；F1的花粉母细胞中因含有基因ORF2，因此其产生的花粉中都含有毒蛋白(减数分裂过程已表达)，含基因orf2的花粉因不能表达解毒蛋白而不育，C错误；F1产生的含基因ORF2的花粉同时含有ORF3及其表达的解毒蛋白，故而可育，D正确。10．(2023·山东模拟)蜂毒中包含一种蜂毒肽，蜂毒肽既能溶于水又能溶于甲醇等有机溶剂。蜂毒肽可以融合病毒的外膜包被，对HIV及其他病毒进行包被、打孔，从而破坏HIV的外膜，促使HIV崩解。科研人员构建了蜂毒纳米运载颗粒，作用于患癌小鼠，发现不仅对原位肿瘤有很好的治疗效果，还可以起到类似肿瘤疫苗的作用，提高机体免疫功能。下列分析错误的是()A．蜂毒肽是一种多肽，不具有特定的空间结构B．蜂毒肽可与病毒外膜包被结合进而插入脂双层中，改变病毒外膜包被的结构使病毒崩解C．蜂毒纳米运载颗粒可能诱导激活了机体的体液免疫，抑制肿瘤的生长或促进肿瘤消退D．蜂毒纳米运载颗粒应用于临床治疗肿瘤前需要进一步实验，以免产生过敏反应解析：C蜂毒肽是一种多肽，由氨基酸构成，具有特定的氨基酸序列，不具有空间结构，A正确；蜂毒肽既能溶于水又能溶于甲醇等有机溶剂，具有两亲性，可与病毒外膜包被结合进而插入脂双层中改变病毒外膜包被的结构使病毒崩解，B正确；对癌细胞起作用的是细胞免疫中的细胞毒性T细胞，蜂毒纳米运载颗粒起到类似肿瘤疫苗的作用，可能诱导激活了机体的细胞免疫，作用于肿瘤细胞，C错误；蜂毒肽对人类是一种外源蛋白，人体可能会产生过敏反应，临床治疗肿瘤前需要进一步实验，D正确。二、非选择题11．(2023·山东潍坊预测)杜氏肌营养不良症(DMD)是单基因遗传病，此病会造成患者全身肌肉退化。研究发现大约13%DMD患者的致病基因D在外显子45和50之间的区域有突变(真核生物基因的编码区中对应成熟RNA的序列被称为外显子，每个基因有多个外显子)，这会使外显子51及之后的序列表达异常，从而阻止正常D蛋白的产生。研究人员为探索DMD的临床治疗方案，对一种DMD模型犬进行基因编辑。该DMD模型犬缺失外显子50(△Ex50)导致外显子51中出现终止密码子对应的序列。研究人员利用基因编辑技术CRISPR/Cas9对DMD模型犬外显子51进行切割，以期跳过外显子51，产生一个缩短但仍有功能的D蛋白，如图1。图1图2(1)研究发现，不同DMD患者的D基因可在不同位置发生碱基替换、增添或缺失，说明此类变异具有__________________的特点。(2)CRISPR/Cas9复合体由两部分组成，一部分是可以切割基因的“手术刀”Cas9蛋白，另一部分是gRNA。由图1推知，Cas9蛋白断开的化学键是__________，gRNA的主要功能是____________________________。(3)将带有CRISPR/Cas9相应DNA序列的腺病毒注射进DMD模型犬的骨骼肌中，6周后进行检测，结果如图2。图中结果为___________________________________________________________________________________________________________________________________________________；肌肉检测发现，基因编辑犬的肌肉萎缩症状明显减轻。综上说明___________________________________________________________________________________________________________________________。(4)研究人员的最终目的是修正全身的肌肉组织，通过静脉注射将带有CRISPR/Cas9相应DNA序列的腺病毒运送到全身，CRISPR/Cas9相应DNA序列需使用肌肉特异性启动子驱动表达，原因是__________________________。解析：(1)不同DMD患者的D基因可在不同位置发生碱基替换、增添或缺失，说明此变异类型具有随机性或不定向性的特点。(2)Cas9蛋白是切割基因的“手术刀”，类似于限制酶，因此Cas9蛋白可催化DNA分子中磷酸二酯键的断裂；据图1可知，gRNA的主要功能是通过碱基互补配对原则特异性结合目标DNA序列。(3)实验操作为“将带有CRISPR/Cas9相应DNA序列的腺病毒注射进DMD模型犬的骨骼肌中”结合柱形图可知，该实验的自变量为不同类型的犬(正常犬、DMD模型犬和基因编辑犬)，DMD模型犬(△Ex50)肌肉组织的D蛋白含量很低，基因编辑犬的D蛋白表达量显著高于DMD模型犬，但低于正常犬；若基因编辑犬的肌肉萎缩症状明显减轻，说明D蛋白表达有助于缓解肌肉萎缩症状。(4)CRISPR/Cas9相应DNA序列需使用肌肉特异性启动子驱动表达，原因是静脉注射CRISPR/Cas9表达系统只在肌肉组织细胞中发挥作用，避免伤害到其他细胞的基因组。答案：(1)随机性或不定向性(2)磷酸二酯键通过碱基互补配对原则特异性结合目标DNA序列(3)DMD模型犬(△Ex50)肌肉组织的D蛋白含量很低，基因编辑犬的D蛋白表达量显著高于DMD模型犬，但低于正常犬D蛋白表达有助于缓解肌肉萎缩症状(4)静脉注射CRISPR/Cas9表达系统只在肌肉组织细胞中发挥作用，避免伤害到其他细胞的基因组12．(2023·菏泽二模)“脑彩虹”是一项最新的大脑成像技术，通过荧光蛋白“点亮”大脑内的神经元，帮助科学家了解大脑。(1)loxP序列具有方向性，结构如图1所示，其中决定方向的序列是________(填序号)。图1图2(2)Cre酶是该技术的关键酶，它能催化如图2所示的反应，即随机识别DNA分子上同向排列的两个相同的loxP序列，并在图1的②中特定位点切断DNA双链，切口被重新连接后，保留片段________________，从而实现目标基因的敲除。若经Cre酶作用使得2个loxP位点间的序列发生反转，其原因可能是___________________________________________________________。(3)研究者需先用_______________________酶处理三种荧光蛋白基因、两种loxP序列，将它们与脑组织特异表达启动子M相连接，构建图3所示的基因表达载体，再用显微注射法将该基因表达载体导入小鼠的____________中，进而得到仅含一个图3所示片段的转基因小鼠，再经过进一步筛选，获得纯合的转基因小鼠a。注：仅表达与启动子相邻的荧光蛋白基因。图3图4(4)图3所示序列的两个loxP1之间或两个loxP2之间的基因，只会被Cre酶识别并切割一次。为使脑组织细胞中Cre酶的表达受调控，研究者将Cre酶基因与启动子N(由信号分子X开启)连接，获得纯合转基因小鼠b，将图4所示纯合小鼠a和b杂交，得到F1。①无信号分子X作用时，F1脑组织和其他组织细胞的颜色分别是_________。②有信号分子X作用时，F1出现“脑彩虹”，请阐述机理：_______________。(5)研究者希望具有更丰富的颜色组合，即在一个细胞内随机出现两种或两种以上颜色叠加，形成更多颜色的“脑彩虹”，请依据题目信息，简要写出设计思路：_____________________________________________________________。解析：(1)①和③的碱基序列在两条链上是回文序列，不具有方向性，②中的序列在两条链上不是回文序列具有方向，因此决定方向的是序列②。(2)Cre酶能催化如图2所示的反应，即随机识别DNA分子上同向排列的两个相同的loxP序列进行切除，片段1自身环化且带有待敲除基因，因此保留片段2，从而实现目标基因的敲除，如果两个loxP位点位于同一条DNA上且方向相反，Cre酶会使loxP间的序列反转(反向连接)。(3)基因表达载体构建过程