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专题 20 科技文阅读
五年考情 考情分析
2024年北京卷第20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
2023年北京卷第20 题 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
2022年北京卷第 19题 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
发酵工程 2021年北京卷第19 题 注度高的生产、生活、健康方面的热点问题，这使得生物技术
2020年北京卷第19 题 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】
【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。
【小问1详解】
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详解】
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详解】
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详解】
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CO 转化为糖。从文中可知，叶绿体也可以合成脂肪的组分 。
2
(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
【分析】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。
【详解】（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。
甲硫氨
氨基酸 组氨酸 异亮氨酸 亮氨酸 赖氨酸 苯丙氨酸 苏氨酸 色氨酸 缬氨酸
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。
【分析】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。
【详解】（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14CO 后，放射性蔗糖很快出现在SE-CC附近的细胞外空间中
2
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
【分析】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。
【详解】（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。
【点睛】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psbA mRNA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psbA mRNA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
【分析】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。
【详解】（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psbA mRNA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psbA mRNA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。
【点睛】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
【分析】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。
【详解】（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
【分析】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。
【详解】（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
【分析】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。
【详解】（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
不处
1 正常细胞 A
理
2 正常细胞 +L B
不处
3 敲除PI4K2A基因细胞 ①
理
4 敲除PI4K2A基因细胞 +L ②
(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) A A
(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
【分析】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。
【详解】（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NH +、N、NO -和NO -。植物氮同化
4 2 2 3
是指植物吸收环境里的NO -或NH +，合成氨基酸等含氮有机物的过程。大气中的N 是地球上最大的氨库，
3 4 2
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N，形成NH +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
2 4
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O 来维持。然而，O 会抑制
2 2固氮酶的活性。根瘤外侧形成皮质层，一定程度上阻碍O 进入根瘤。同时，豆科植物合成豆血红蛋白
2
（Lb）与游离的O 结合，形成LbO 储存，再通过LbO 将O 传递给类菌体和根细胞的线粒体（如图）。
2 2 2 2
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NH +、N、O、NO -
4 2 2 3
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)
【分析】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。
【详解】（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-、HCO -五种无机盐离子流入流出的调节过程（溶液中HCO -增加会升高溶液
3 3
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 C l - 、 K + 流出均增加， C l - 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-/HCO-交换转运蛋白
3
（两种离子1：1反向运输，HCO -运出细胞），测定在不同蛋处理条件下，胞外pH的变化（图3），
3
DIDS是Cl-/HCO-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
3
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
【分析】细胞的吸水和失水的原因与细胞内外的渗透压有关。
【详解】（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CO 浓度服
2
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C 羧化形成C ，也能催化C 氧化为C ，进入线
5 3 5 2
粒体分解为CO，R酶催化的反应类型取决于其周围的CO 和O 浓度。玉米等植物已经进化出CCM机制，
2 2 2
叶绿体中R酶周围积累CO 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。
2
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CO 和HCO -的平衡。科研人员构
2 3
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CO 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
2
CO 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。
2(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CO 和水形成HCO 产生H+和HCO -，科研人员进行羧基体CA活性的测定实验：在反应
2 2 3 3
体系中加入缓冲液（pH=8）并通入CO 两组实验分别加入羧基体、CA，并设置空白对照，测定pH值，
2，
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CO 浓度的目的。请写出改造方案 。
2
【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) CA R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）
【分析】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。
【详解】（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ERV DNA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，ERV RNA还能形成ERV DNA，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ERV DNA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ERV RNA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
实验组 对照组
结果
① + ② 共同孵育一段时间后，加 ③ + ④ 共同孵育一段时间后，加
⑤
入培养年轻细胞的培养液中 入培养年轻细胞的培养液中
a．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) e d f d hj
(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
【分析】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。
【详解】（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ERV RNA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 。
【答案】(1) 监视 原癌基因和抑癌基因
(2)上升
(3)抑制TCR聚集
(4)将患黑色素瘤的模型小鼠均分为2组，实验组移植敲除Acat1基因的小鼠CD8+T细胞，对照组移植野生
型小鼠CD8+T细胞。
结果：实验组肿瘤体积更小，生存时间更长。
(5)敲除Acat1基因的小鼠细胞膜胆固醇水平更高，使得①TCR成簇化水平更高，提高TCR与肿瘤抗原的
结合能力；②免疫突触形成更高效， 有利于CD8+T细胞分泌溶菌颗粒和细胞因子，杀死肿瘤细胞而不伤
害周围细胞。
【分析】1、免疫系统的功能是免疫防御、免疫自稳、免疫监视，机体识别和清除肿瘤细胞体现了免疫系
统的免疫监视功能。
2、免疫细胞有淋巴细胞和吞噬细胞，淋巴细胞包含有 B细胞和T细胞，淋巴细胞起源于骨髓造血干细胞，
B细胞在骨髓成熟，T细胞转移到胸腺成熟。
【详解】（1）机体对癌症的预防体现了免疫监视功能，细胞癌变的实质是原癌基因和抑癌基因的突变。
（2）CD8+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，细胞膜的游离胆固醇水平出现显著上升。
（3）Acat1基因敲除后TCR聚集形成的微团直径增大，说明Acat1基因抑制TCR聚集。
（4）为验证肿瘤抑制效果的确是通过CD8+T细胞发挥作用的，可以将患黑色素瘤的模型小鼠均分为 2组，
实验组移植敲除Acat1基因的小鼠CD8+T细胞，对照组移植野生型小鼠CD8+T细胞。预期实验结果：实
验组肿瘤体积更小，生存时间更长。
（5）Acat1基因缺失的CD8+T细胞抗肿瘤免疫反应增强的分子机制为：敲除Acat1基因的小鼠细胞膜胆固
醇水平更高，使得①TCR成簇化水平更高，提高TCR与肿瘤抗原的结合能力；②免疫突触形成更高效，
有利于CD8+T细胞分泌溶菌颗粒和细胞因子，杀死肿瘤细胞而不伤害周围细胞。
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 。
【答案】(1)BD
(2) 氨基酸 人体剧烈运动时，骨骼肌细胞内缺氧，HIF-1a羟基化不能发生，导致HIF-1a无法被
VHL蛋白识别。HIF不被降解而在细胞内积聚
(3)HIF-1a和VHL 蛋白分子
(4) 高 加速HIF-1a降解； 阻断 HIF-1a进细胞核； 抑制 HIF-1a与ARNT 结合等
【分析】1、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。
2、缺氧诱导因子HIF由两种不同的DNA结合蛋白（HIF-1ɑ和ARNT）组成，其中对氧气敏感的部分是
HIF-1ɑ；而蛋白ARNT稳定表达且不受氧调节。所以，HIF-1α是机体感受氧气含量变化的关键。
【详解】（1）A、细胞吸水是被动运输，不消耗能量，与氧气含量无关，A错误；
B、细胞分裂，消耗能量，受氧气含量的影响，B正确；C、葡萄糖分解成丙酮酸不受氧气含量的影响，C错误；
D、兴奋的传导，消耗能量，受氧气含量的影响，D正确。
故选BD。
（2）据题干信息可知，HIF是蛋白质，其基本组成单位是氨基酸。人体剧烈运动时，骨骼肌细胞内缺氧，
HIF-1ɑ羟基化不能发生，导致HIF-1ɑ无法被VHL蛋白识别，HIF不被降解而在细胞内积聚，导致骨骼肌
细胞中HIF的含量上升。
（3）根据题干信息和图示氧气感知机制的分子通路，正常氧时，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-1ɑ能与VHL蛋白结合，最终被蛋白酶体降解；缺
氧时，HIF-1ɑ羟基化不能发生，导致HIF-1ɑ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，故图示中的A是HIF-1ɑ，B是O2，C是VHL蛋白，
D是ARNT。
（4）VHL蛋白是氧气感知机制的分子通路中一个重要分子，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，可推测与正常人相比，患者体内HIF-1ɑ的含量高，因为肿瘤细胞代谢旺盛，
耗氧较多，因此对氧气敏感的部分的HIF-1ɑ就高。
要抑制此类患者的肿瘤生长，可以采取的治疗思路有：加速HIF-1ɑ降解、阻断HIF-1ɑ进核、抑制HIF-1ɑ
作为转录因子的活性等。
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 。
【答案】(1) 氧气 NADPH
(2)提高
(3)BCD
(4)可以适当增加H⁺浓度，同时，环式电子传递，可以降低强光下的细胞凋亡率，可以保护PSⅡ免受强光
破坏
【分析】光合作用的光反应是一个非常复杂的物质与能量转变过程，它需要类囊体上多种蛋白复合体和电
子传递体的参与才能将光能转变成电能，进而转变电势能和化学能。PSI和PSII指光合色素与各种蛋白质
结合形成的大型复合物，叶绿素a（P680和P700）与蛋白质结合构成PSI和PSII。转化时处于特殊状态的
叶绿素a在光的照射下﹐可以得失电子，从而将光能转换成电能。叶绿素 a被激发而失去电子（e-），最
终传递给NADP+。失去电子的叶绿素a变成一种强氧化剂，能够从水分子中夺取电子，使水分子氧化生成
氧分子和氢离子（H+），叶绿素a由于获得电子而恢复稳态。
【详解】（1）在叶绿体类囊体上的光合色素吸收光能后，一方面将水分解为氧气和H+，同时产生的电子
经传递，可用于NADP+和H+结合形成 NADPH。另一方面，在ATP合成酶的作用下，顺浓度梯度提供分
子势能，促使ADP与Pi反应形成ATP。
（2）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。因此环式电子传递与线性电子传递相比，能够提高 ATP/
NADPH比例。
（3）A 、强光下，C37还可以调控光合电子传递链中的环式电子传递过程，A错误；
B、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，因此
C37通过与Cb6/f结合,提高Cb6/f到PSⅠ的电子传递效率，B正确；
C、C37可减少ROS积累，保证了强光下光反应的顺利进行，C正确；
D、ROS超过一定水平后会引发细胞凋亡，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，D正确。
故选BCD。
（4）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，因此可以适当增加H⁺浓
度，同时，环式电子传递，可以降低强光下的细胞凋亡率，可以保护PSⅡ免受强光破坏。
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C 被 还原形成。除此之外，C 还能形成C ，C 继续与CO 结合形成
3 3 5 5 2
2个C 分子，这个过程叫CO 的 。
3 2
(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 。
【答案】(1) NADPH 固定
(2)吸水
(3)ab
(4)TPT被抑制时，丙糖磷酸从叶绿体输出受阻，在叶绿体基质中大量合成淀粉，丙糖磷酸不会积累，未影
响暗反应速率，光合速率不变。同时，淀粉分解形成为麦芽糖和葡萄糖，进入细胞质基质合成蔗糖，运至
其他部位，用于生长
【分析】光合作用由光反应和暗反应两部分组成，光反应主要发生水的光解，生成NADPH和ATP，释放
氧气，暗反应C5与CO2结合形成2个C3分子，C3在ATP和NADPH提供能量的前提下，被NADPH还
原。
【详解】（1）分析图可知：暗反应中生成的丙糖磷酸由C3被NADPH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的固定。
（2）光合旺盛时，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，导致叶绿体基质的浓度升
高，渗透压上升，引起叶绿体吸水。
（3）分析图可知：
a、丙糖磷酸可以通过ADP-葡萄糖进一步合成淀粉，也可以进入叶绿体基质，通过己糖磷酸进一步合成蔗糖，a正确；
b、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，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，b正确；
c、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。所以合成丙糖磷酸的速率超过 Pi
转运进叶绿体的速率，蔗糖持续合成，无法及时输出使蔗糖在叶肉细胞中积累，则有利于淀粉的合成，c
错误。
故选ab。
（4）当TPT转运活性被抑制时，丙糖磷酸从叶绿体输出受阻，有利于其在叶绿体内合成淀粉，在叶绿体
基质中大量合成淀粉，丙糖磷酸不会积累，不会影响光合作用暗反应，所以光合速率不变。同时，黑暗情
况下,叶绿体中的淀粉开始分解，淀粉分解形成为麦芽糖和葡萄糖，进入细胞质基质合成蔗糖，运至其他部
位，用于生长。
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。
【答案】(1) 光合色素 ATP、NADPH
(2)ABC
(3)弱酸分子可进入类囊体腔，并解离出氢离子，由于氢离子无法直接穿过类囊体膜，且类囊体腔内的缓冲
能力有限，导致腔内氢离子不断积累，出现酸化
(4) 弱光组释放氧气的时间早于KOH+弱光组，且更快达到最大氧气释放量 无氧呼吸产生的弱酸
可以抑制有氧呼吸吗？无氧呼吸产生的弱酸抑制有氧呼吸的程度比抑制光合作用的程度高吗？
【详解】（1）光合色素位于类囊体薄膜上，光合有关的酶位于叶绿体类囊体薄膜和叶绿体基质中。光反
应阶段，类囊体薄膜上的光合色素吸收光能，并将光能转化为ATP和NADPH中活跃的化学能。
（2）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，即无氧呼吸产生弱酸的总积累
量多，进而类囊体腔内的酸化程度高，可说明无氧呼吸产生弱酸导致类囊体腔酸化，A正确；
B、甲酸、乙酸都是弱酸，外源添加弱酸后衣藻均出现类囊体腔酸化的现象，可说明无氧呼吸产生弱酸导
致类囊体腔酸化，B正确；
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，产生弱酸的突变体在黑暗条
件下发现类囊体腔酸化,可说明无氧呼吸产生弱酸导致类囊体腔酸化，C正确；
故选ABC。
（3）由图1可知，弱酸分子可进入类囊体腔，并解离出氢离子，由于氢离子无法直接穿过类囊体膜，且类
囊体腔内的缓冲能力有限，导致腔内氢离子不断积累，出现酸化。
（4）衣藻暗处理3小时后一组给予弱光光照，另一组进行相同处理并额外添加氢氧化钾，由图 2可知，弱
光组释放氧气的时间早于KOH+弱光组，且更快达到最大氧气释放量。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，需要进一步研究无氧呼吸产生的弱酸对有氧呼吸的影
响，如无氧呼吸产生的弱酸可以抑制有氧呼吸吗？无氧呼吸产生的弱酸抑制有氧呼吸的程度比抑制光合作
用的程度高吗？
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CRISP R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 。
【答案】(1)基因重组
(2) 间隔 重复 互补
(3)crRNA
(4)ABD
(5)获取有益基因，获得新性状，更好的适应环境
【分析】切割DNA分子的工具是限制性内切核酸酶，又称限制酶。这类酶主要是从原核生物中分离纯化
出来的。限制酶能够识别双链DNA分子的特定核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的磷酸二酯键断
开。DNA分子经限制酶切割产生的DNA片段末端通常有两种形式一黏性末端和平末端。
【详解】（1）将外源DNA整合到CRISPR序列中，属于广义上的基因重组。
（2）有害的外源DNA被细菌整合并插入到CRISP R序列中，使得DNA中序列被隔开，成为间隔序列；
核酸酶可以对RNA进行剪切，CRISPR序列中重复序列的转录产物，因此可以被核酸酶识别并切割；结合
图2可知，tracrRNA和crRNA有互补的序列，根据碱基互补配对原则，可以相互结合形成双链，进而与
Cas蛋白形成效应复合物。
（3）结合题干信息和图2可知，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，RNA①是crRNA。
（4）A、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。因此Cas是具有类似解旋酶（解开DNA的双螺旋）和限制酶（对DNA进行切割）作
用的双功能蛋白Cas是具有类似解旋酶和限制酶作用的双功能蛋白，A正确；
B、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，因此
Cas剪切外源DNA片段的精准性与RNA①的长度呈正相关，即越长越精准，B正确；
C、21-三体综合征是多了一条染色体，对DNA进行切割，不能靶向治疗该病，C错误；
D、CRISPR是一段规律间隔成簇短回文重复序列，由众多短而保守的重复序列区和间隔区组成， 重复序
列用于稳定RNA的整体二级结构，间隔区是被细菌俘获的外源DNA序列，因此细菌CRISPR序列中重复
序列的种间差异小于间隔序列，D正确。
故选ABD。
（5）CRISPR基因会对外源基因进行切割，因此转入有益基因时，细菌CRISPR基因功能缺失有利于细菌
获取有益基因，获得新性状，更好的适应环境。
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
。
【答案】(1) 生产者 在不同时间段到访花朵
(2)低频
(3)ACD
(4)传粉者来访时快速响应，分泌更高浓度的花蜜，吸引更多传粉者，提高传粉效率，促进种群繁衍；在没
有传粉者时，降低花蜜浓度，既满足繁衍的需要又减少物质和能量的浪费。
【分析】信息传递在生态系统中的作用：
（1）个体：生命活动的正常进行，离不开信息的作用；
（2）种群：生物种群的繁衍，离不开信息传递；
（3）群落和生态系统：能调节生物的种间关系，维持生态系统的稳定。
【详解】（1）月见草是绿色植物，能进行光合作用合成有机物，同时将光能转化为化学能储存在有机物
中，为生态系统异养生物提供所需的物质和能量，属于生产者；由题意“鹰蛾（夜晚和清晨行动）和蜜蜂
（黄昏和清晨行动）”可以看出，鹰蛾和蜜蜂通过在不同时间段到访花朵的方式减小竞争；
（2）由图可知，随着传粉者翅膀振动频率的降低，花蜜浓度逐渐升高，由此可见，仅在低频条件下花朵
才会产生同频振动；
（3）A、由题意“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”可知，植物和传粉者之间存在着反馈调节，A正确；
B、由题意可知，改变频率会影响花蜜的产量，但不能判断出植物体内缺少接收声音的相关受体，B错误；
C、植物通过物理、化学信息与传粉者传递信息，从而影响花蜜浓度及吸引传粉者，C正确；
D、植物和传粉者生存策略的形成是长期自然选择的结果，是植物和传粉者协同进化的结果，D正确。
故选ACD。
（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，传粉者来访时快速响应，分泌更高浓度的花蜜，吸引更多传粉者，提高传粉效率，促进种群繁衍；在没有传粉者时，降低花蜜浓度，既满足繁
衍的需要又减少物质和能量的浪费。
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。①
② ③ 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
【答案】(1) 筛选和获取 基因表达载体
(2) a c c e d
(3) 荧光蛋白 IAA蛋白降解决定子对应的DNA序列与E酶基因的融合
(4)ADE
【分析】基因工程的基本操作程序四个步骤：目的基因的筛选与获取、基因表达载体的构建、将目的基因
导入受体细 胞、目的基因的检测与鉴定。在基因工程的设计和操作中，用于改变受体细胞性状或 获得预
期表达产物等的基因就是目的基因。获取目的基因的方法有多种。在我国首批具有较高抗 虫活性的转基
因抗虫棉的培育过程中，科学家人工合成了 目的基因。现在，常用PCR特异性地快速扩增目的基因。构
建基因表达载体，是基因工程的核心工作。构建好的基因表达载体需要通过一定的方式才能进入受体细胞。
目的基因进入受体细胞后，是否稳定维持和表达其遗 传特性，只有通过检测与鉴定才能知道，包括分子
水平检测和个体水平检测。
【详解】（1）题干信息：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；可见目的基因从
拟南芥中筛选与获取，然后构建基因表达载体，接着导入酿酒酵母，经检测鉴定后获得工程菌。
（2）题干信息：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，可知基因A应该为细胞分裂素受体基因，①应该为持续表达下游基因的启动子，启动细胞分裂
素受体基因转录；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，可知基因 B为细胞分裂素合
成酶基因，②和③是含有SD的启动子。
（3）分析题图酵母菌群体密度感应系统可知，只有荧光蛋白基因可以被替换，故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，需要将群体密度感应系统中的荧光蛋白基因替换为IAA合成
酶基因；题干信息IAA诱导的蛋白降解系统，需要IAA蛋白降解决定子与目标蛋白融合基因，故还需导入
IAA蛋白降解决定子对应的DNA序列与E酶基因的融合基因替换酵母菌内源的E酶基因。
（4）A、利用酿酒酵母工业生产法尼烯涉及酵母菌培养和群体密度感应系统和IAA诱导的蛋白降解系统，
而前者属于发酵工程，后者属于基因工程技术，A正确；
B、转录是由DNA到RNA的过程，由mRNA到蛋白质的过程是翻译；文中的两个系统均属于翻译水平的
代谢调控手段，B错误；
C、依据题意可知，工程菌大量增殖后，细胞分裂素合成多，IAA合成多，利于F酶催化FPP合成法尼烯，
C错误；
D、题干信息可知，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；通过引入两个系统促进E酶降解有利于法尼烯
的合成，由此可知，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，
D正确；
E、题干信息：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；综合上述研究者的工作，可推测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，E正确。故选ADE。
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。
【答案】(1)内质网、高尔基体
(2) 协同进化 B→A→E
(3)植物表面的物理屏障与人体免疫第一道防线（皮肤、黏膜）类似；茉莉酸和水杨酸引起的基础抗病类似
于人体第二道防线；PTI、ETI的免疫过程类似人体特异性免疫
(4)细胞水平：细胞结构的统一性（膜、质、核拟核），都由核糖体合成蛋白质；分子水平：遗传物质都是
核酸、生物共用一套遗传密码、都具有核酸和蛋白质
【分析】1、植物在与病原体长期协同进化过程中，逐渐形成了先天免疫系统，识别“非我”成分，调控
相应基因的表达，启动防卫反应来抵抗外来入侵者。
2、植物的先天免疫系统包括基础免疫和特异性防御免疫。
3、植物的抗病性与病原体的致病性都不是一成不变的，二者之间的动态变化规律可用“Z”模型表示，即
植物与病原体之间的互作呈现Z字形的“拉锯战局面”，是一场循环往复的进化军备竞赛，实现植物与病
原体之间的动态平衡与长期共存。【详解】（1）PR是细胞膜上的蛋白质，需要内质网和高尔基体的加工。
（2）物种进化过程中，两个或多个物种通过相互影响和适应的现象叫协同进化。协同进化可以发生在不
同的生物之间，也可以发生在生物和无机环境之间，所以植物与病原物在长期的互相选择中不断演化，这
称为协同进化。植物与病原物的互作过程为C：PR识别PA触发植物PTI免疫反应→B：病原物分泌效应子
抑制植物PTI免疫反应→A：R蛋白识别效应子触发植物ETI免疫反应→E．病原物获取新的效应子→D：
植物进化出新的R蛋白。
（3）植物表面的物理屏障与人体免疫第一道防线（皮肤、黏膜）类似直接阻止病原体的入侵；茉莉酸和
水杨酸引起的基础抗病类似于人体第二道防线，在体内进行的非特异性的免疫过程；PTI、ETI的免疫过程
类似人体特异性免疫，都具有特异性。
（4）细胞水平：细胞结构的统一性（膜、质、核拟核），都由核糖体合成蛋白质；分子水平：遗传物质
都是核酸、生物共用一套遗传密码、都具有核酸和蛋白质，都在一定程度上体现了“生物界具有统一性”。
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LplB FGC复合物和LPS的脂质体（如图2），分别加入不同
2
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。
【答案】(1)抗生素
(2) 等量不同种类的环肽 抑菌圈
(3)相似
(4)ABC
(5) 随Z浓度增加，LPS-LptA复合物含量越来越低 环肽Z抑制了LPS与LptA的结合，阻断了
LPS的转运
【分析】现代生物进化理论的基本观点：①种群是生物进化的基本单位；②生物进化的实质在于种群基因
频率的改变；③突变和基因重组、自然选择及隔离是物种形成过程的三个基本环节，通过它们的综合作用，
种群产生分化，最终导致新物种的形成。其中突变和基因重组产生生物进化的原材料，自然选择使种群的
基因频率发生定向的改变并决定生物进化的方向，隔离是新物种形成的必要条件。
【详解】（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，抗生素对其进行选择，抗药
基因频率升高。
（2）由题意可知，要从多种环肽中筛选出对R需要菌有杀菌活性的环肽，将等量不同种类的环肽溶于等
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→筛选周围出现抑菌圈
的环肽；
（3）如果环肽Z对传统抗生素敏感型和对传统抗生素耐药型的两种R菌的杀菌作用相似，则其可能作用
于一个未知新靶点；
（4）A、由题意可知，Lpt复合物是一种蛋白质，蛋白质在核糖体中合成的，A正确；
B、由图1 可以看出，LptB、LptG、LptF、LptC是将LPS转运至细胞内，因此LptB、LptG、LptF、LptC
分布在内膜上，B正确；
C、Lpt复合物在转运LPS的同时促进ATP的水解，为LPS转运提供能量，因此Lpt复合物具有ATP水解
酶活性，C正确；
D、由图可知Lpt复合物将LPS从内膜转移到细胞内，D错误；
E、R菌的外膜和人体细胞膜结构不一致，E错误。
故选ABC。
（5）由图3可知，结果显示与无关环肽相比随Z浓度增加，LPS-LptA复合物含量越来越低，由此可知环
肽Z的杀菌机理是环肽Z抑制了LPS与LptA的结合，阻断了LPS的转运，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 。
【答案】(1) 碳源、氮源 选择
(2) 兴奋 等量人工花蜜 混合的四种挥发性物质促进花朵吸引传粉者
(3)bc
(4)花蜜微生物通过改变气味、温度等花蜜特征，向传粉者传递化学信息和物理信息，从 而提高传粉者访
花行为，利于植物传粉受精，进而利于植物种群的繁衍
【分析】信息传递在生态系统中的作用：（1）个体：生命活动的正常进行，离不开信息的作用。（2）种
群：生物种群的繁衍，离不开信息传递。（3）群落和生态系统：能调节生物的种间关系，维持生态系统
的稳定。
【详解】（1）糖类的元素组成通常是C、H、O，氨基酸的元素组成是C、H、O、N等，故花蜜中的糖类、
氨基酸为微生物的生长繁殖提供碳源、氮源；高渗、低氧环境也对微生物起到了选择作用：渗透压较小的
微生物不能在该环境中生存。
（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兴奋；分析题
意，本实验目的是探究花蜜微生物与传粉者之间的相互作用规律，根据题意可知假花诱导实验中，实验组
应该是真花，对照组应添加等量人工花蜜；据图可知，混合的四种挥发性物质促进花朵吸引传粉者。（3）a、花蜜微生物可能存在优势种群和非优势种群等多种类型，不一定均促进传粉者的访花行为，a错
误；
bd、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，两者在相互作用中可
实现协同进化，利于各自种群的发展，b正确，d错误；
c、群落演替的实质是优势取代，分析题意可知，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，故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，c正确。
故选bc。
（4）生态系统中信息传递的类型有物理信息、化学信息和行为信息等，对于花蜜微生物而言，可以通过
改变气味、温度等花蜜特征，向传粉者传递化学信息和物理信息，从 而提高传粉者访花行为，利于植物
传粉受精，进而利于植物种群的繁衍。
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： 。
【答案】(1)基因表达调控、激素调节
(2)
(3) 乙烯合成关键基因的表达量低 较弱
(4)施加适宜浓度的乙烯
【分析】 植物生命活动的调节有基因控制、激素调节和环境因素影响三个方面， 它们是相互作用、协调
配合的。
【详解】（1）植物生命活动的调节有基因控制、激素调节和环境因素影响三个方面， 它们是相互作用、
协调配合的。因此，甜瓜果实成熟的调控是由基因表达调控、激素调节和环境因素调节共同完成。
（2）依题意，“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。”，故东方甜瓜果实成熟调控的流程
图为：
（3）依题意，“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”，结合
图示，LW果实的乙烯产量未出现明显峰值，说明乙烯合成关键基因的表达量低，乙烯合成量始终低，导
致对（2）途径的调节较弱。
（4）基于上述研究，要提高LW果实蔗糖积累量，可提高果实中乙烯的浓度，则最简易的方法就是人工施
加适宜浓度的乙烯。
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）： ， 导致T区中生长素浓度较高， 根生长受抑制。
②单子叶植物（如玉米）： ， 从而造成根生长受抑制。
(4)结合文中信息， 选择单子叶或双子叶作物之一， 提出培育耐铝作物的思路 。【答案】(1)从形态学上端运输到形态学下端
(2)ACD
(3) 乙烯升高，T区生长素合成基因表达升高，生长素合成增加；输出载体 2和输入载体将生长素从
M区运输至T区细胞 在生长素输出载体Z的作用下，导致根尖生长素浓度过低
(4)单子叶：减弱或敲除输出载体2功能；转入增强ALMT功能的基因或ALMT基因。
双子叶：减弱或敲除输出载体2、输入载体功能；增强输出载体1功能；转入增强ALMT功能的基因或
ALMT基因。
【分析】植物激素是由植物体内产生，能从产生部位运送到作用部位，对植物的生长发育有显著影响的微
量有机物。植物激素作为信息分子，几乎参与调解植物生长发育过程的所有生命活动。
【详解】（1）生长素从形态学上端运输到形态学下端运输的特点 称为极性运输，是一种消耗能量的主动
运输。
（2）A、乙烯处理后，生长素输出载体2和输入载体的表达增加，可支持乙烯位于生长素调控上游，A正
确；
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，没有体现乙烯的作用，不能支持乙烯位于
生长素调控上游，B错误；
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，可支持乙烯位于生长素调控
上游，C正确；
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，可支持乙烯位于生长素调控上
游，D正确。
故选ACD。
（3）据文中信息可知，铝毒害对双子叶、单子叶植物根生长抑制的作用机制如下：
①双子叶植物（如拟南芥）：乙烯升高，T区生长素合成基因表达升高，生长素合成增加；输出载体2和
输入载体将生长素从M区运输至T区细胞，导致T区中生长素浓度较高，根生长受抑制。
②单子叶植物（如玉米）：在生长素输出载体2的作用下，导致根尖生长素浓度过低，从而造成根生长受
抑制。
（4）根据文中信息可知，单子叶：可通过减弱或敲除输出载体 2功能；或转入增强ALMT功能的基因或
ALMT基因的方法培育耐铝单子叶作物。
双子叶：可通过减弱或敲除输出载体2、输入载体功能；或增强输出载体1功能；或转入增强ALMT功能
的基因或ALMT基因的方法培育耐铝双子叶作物。
22．（2024·北京石景山·一模）学习以下材料，回答（1）～（4）题。
LAZY蛋白“唤醒”植物对重力的感应
根的向地性是一个复杂的生理过程，包括重力信号的感应、信号传导、生长素的不对称分布和根的弯曲生
长。经典的“淀粉-平衡石”假说认为，位于根冠柱细胞的淀粉体在重力感应中起“平衡石”的作用。植物
垂直生长时，淀粉体沉降在柱细胞的底部；水平培养一段时间后，淀粉体沿重力方向沉降，导致根的两侧
生长素分布不均，表现出根向地生长。该假说尚未解释淀粉体沉降导致生长素不均匀分布的分子机制。
科学家发现一种LAZY基因缺失的拟南芥突变体，其表现为根失去明显的向地性。水平培养后，观察到突
变体中淀粉体的沉降情况与野生型类似。以LAZY-GFP转基因拟南芥为材料，发现淀粉体和细胞膜上都有
LAZY蛋白。水平放置时，LAZY蛋白可以重新定位（见图）。另有研究发现，淀粉体表面的TOC蛋白与
LAZY蛋白的定位有密切的联系。将拟南芥幼苗水平放置后，其细胞中蛋白磷酸激酶M的水平迅速升高，
导致LAZY蛋白迅速磷酸化（磷酸化的LAZY蛋白用pLAZY表示）。
另有研究表明，拟南芥LAZY蛋白能够促进生长素转运体PIN3的再定位，从而调节生长素运输。上述研
究揭示了“淀粉-平衡石”假说的分子机制，是植物重力感应领域具有里程碑意义的工作。(1)水平放置植物时，重力可导致根向地侧生长素含量 背地侧，向地侧生长速度 背地侧，进而造成
根向地生长。
(2)请结合文中图示，描述水平放置幼苗时，LAZY蛋白分布发生的变化 。
(3)研究者对pLAZY与TOC之间的关系开展研究，所应用技术的原理见下图（其中AD与BD只有充分接
近时才可激活LacZ转录）。分别构建AD-pLAZY和BD-TOC的融合基因表达载体，导入酵母菌中，将上
述酵母菌接种到特定的培养基上，观察到蓝色菌落，说明 。
(4)综合上述信息，解释水平放置植物一段时间后，根向地生长的机制 。
【答案】(1) 多于 慢于
(2)大部分LAZY蛋白从柱细胞原底部一侧的细胞膜转移至重力方向一侧的细胞膜
(3)pLAZY与TOC可发生结合
(4)LAZY磷酸化后与淀粉体上的TOC结合 pLAZY随淀粉体沉降重新分布促进PIN3再定位
【分析】1、生长素的产生部位主要是幼嫩的芽、叶和发育中的种子。主要集中分布于生长旺盛的部位，
如胚芽鞘、芽、和根顶端的分生组织、形成层、发育中的种子等处。其运输方向有：极性运输：生长素只
能由形态学上端运向形态学下端；在成熟组织中可以通过韧皮部进行非极性运输。生长素还会由于单一方
向刺激发生横向运输；
2、生长素的作用具有两重性，即低浓度促进生长，高浓度抑制生长；
3、生长素的两重性与浓度和器官有关，如根比芽敏感，芽比茎敏感。
【详解】（1）水平放置植物时，重力可导致根向地侧生长素含量多于背地侧，由于根对生长素敏感，高
浓度的生长素会抑制根的生长，因此向地侧生长速度比背地侧慢，进而造成根向地生长；（2）由题意和题图可知，水平放置幼苗时，淀粉体沿重力方向沉降，使得大部分LAZY蛋白从柱细胞原
底部一侧的细胞膜转移至重力方向一侧的细胞膜；
（3）由题意可知，表达LacZ的酵母菌在特定培养基上菌落呈蓝色，构建 AD-pLAZY和BD-TOC的融合
基因表达载体，导入酵母菌中，将上述酵母菌接种到特定的培养基上，观察到蓝色菌落，说明 pLAZY和
TOC可以融合并且在酵母菌细胞进行了表达；
（4）由题意可知，水平放置植物一段时间后，根向地生长的机制是LAZY磷酸化后与淀粉体上的TOC结
合 pLAZY随淀粉体沉降重新分布促进PIN3再定位。
23．（23-24高三下·北京平谷·阶段练习）学习以下材料，回答（1）-（5）问题。
中心法则中的RNA通常指的是能够编码蛋白质的mRNA，但细胞中有许多不编码蛋白质的RNA-非编码
RNA，但对细胞生命活动有调控作用。微小RNA（miRNA）是一种真核细胞中广泛存在的短链非编码
RNA，长度为17~25个核苷酸。miRNA通常与mRNA的3'端非编码区结合，抑制依赖该mRNA的蛋白质
翻译或促进靶标mRNA的降解，从而在转录后水平上调控基因的表达。当人体内某些miRNA功能失调时，
疾病就可能发生。
前列腺癌是男性常见的恶性肿瘤。已发现去乙酰化酶（SIRT）在前列腺癌的发生发展过程中有重要作用。
研究推测在前列腺癌细胞CW中miRNA对SIRT基因有转录后调控作用。研究者利用数据库对SIRT基因
3'端非编码区进行分析，发现19个可能的miRNA作用的靶标位点（如图1A），依据这些靶标位点的分布
构建了4个截断片段（如图1B）。分别将这4个截断片段连接到P载体-荧光素酶基因F下游处，构建重组
载体，并分别转入到CW细胞中，检测F的蛋白表达水平。结果如图2。
免疫原性是指能够刺激机体，使免疫细胞活化、增殖、分化而产生特异性抗体。由于miRNA分子无免疫
原性，被认为是具有临床治疗应用前景的分子，但miRNA分子递送效率低，限制了其疗效。结合新型靶向基因递送系统可为前列腺癌的基因靶向治疗提供新型手段和药物来源。为研发靶向治疗肿瘤的RNA疫
苗提供广阔的应用前景。
(1)miRNA与mRNA的3'端非编码区通过 原则互补结合，从而在转录后水平上调控基因的表达。
(2)P载体上有荧光素酶基因F，将SIRT基因3'端非编码区域片段连接到P载体的F下游，获得重组载体P-
F-SIRT，转入CW细胞中，检测荧光素酶F的mRNA水平及蛋白质水平，如图3所示。实验发现：
SIRT3'端非编码区域存在转录后调控区域，依据是 。
(3)结合图1和图2分析，SIRT基因3'端非编码 片段可能是miRNA靶位点，原因是 。
(4)结合全文的信息，下列说法正确的有____。
A．miRNA结构稳定性差，易降解
B．miRNA编码蛋白引起细胞免疫排斥
C．可调控miR-34a或miR124靶向治疗前列腺癌
D．miRNA可用脂质载体递送到细胞内
(5)你认为本文介绍的miRNA调控转录是否属于表观遗传学？请陈述原因 。
【答案】(1)碱基互补配对
(2)与对照组相比，实验组的FmRNA水平没有显著变化，而F蛋白水平降低
(3) 901-1300 CW细胞中miRNA与901-1300核苷酸片段结合，抑制了表达载体中F与SIRT基因
mRNA的翻译或促进降解
(4)ACD
(5)属于表观遗传学，基因的碱基序列保持不变，基因的表达和表型发生可以遗传变化
【分析】1、生物体基因的碱基序列保持不变，但基因表达和表型发生可遗传变化的现象，叫作表观遗传。
表观遗传能 够使生物体在基因的碱基序列不变的情况下发生可遗传的 性状改变。
2、中心 法则：遗传信息可以从DNA流向DNA， 即DNA的复制；也可以从DNA流向RNA，进而流向
蛋白 质，即遗传信息的转录和翻译。
【详解】（1）在DNA分子中，A（腺嘌呤）一定与T（胸腺嘧啶）配对；G（鸟嘌呤） 一定与C（胞嘧
啶）配对，碱基之间的这种一一对应的关 系，叫作碱基互补配对原则；miRNA与mRNA的3'端非编码区
通过碱基互补配对原则互补结合，从而在转录后水平上调控基因的表达。
（2）题干信息：RNA通常指的是能够编码蛋白质的mRNA，但细胞中有许多不编码蛋白质的RNA-非编
码RNA，但对细胞生命活动有调控作用；由图3可知，与对照组相比，实验组的FmRNA水平没有显著变
化，而F蛋白水平显著降低，说明SIRT3'端非编码区域存在转录后调控区域。
（3）图2可知，SIRT 901-1300核苷酸对应的F蛋白表达水平最低，可推测CW细胞中miRNA与901-1300
核苷酸片段结合，抑制了表达载体中F与SIRT基因mRNA的翻译或促进降解，故SIRT基因3'端非编码
901-1300核苷酸可能是miRNA靶位点。
（4）A、miRNA是单链，其miRNA分子递送效率低，可见其结构稳定性差，易降解，A正确；B、题干信息可知，miRNA分子无免疫原性，被认为是具有临床治疗应用前景的分子，可见miRNA编码
蛋白不会引起细胞免疫排斥，B错误；
C、题干信息：新型靶向基因递送系统可为前列腺癌的基因靶向治疗提供新型手段和药物来源，可知可调
控miR-34a或miR124靶向治疗前列腺癌，C正确；
D、miRNA分子递送效率低，miRNA可用脂质载体递送到细胞内，D正确。
故选ACD。
（5）生物体基因的碱基序列保持不变，但基因表达和表型发生可遗传变化的现象，叫作表观遗传。可见
本文介绍的miRNA调控转录属于表观遗传学。
24．（2024·北京东城·一模）学习以下材料，回答（1）～（4）题。
喜旱莲子草的防治研究
喜旱莲子草是一种原产于南美的水陆两栖多年生杂草。上世纪曾作为家畜饲料引种，后来在某些地区泛滥
成灾，严重危害本土物种。通过引进喜旱莲子草的原产地专一性天敌——莲草直胸跳甲（以下简称跳甲）
以治理喜旱莲子草的危害。调查发现，跳甲对陆生型喜旱莲子草的入侵基本没有控制作用。
为探究跳甲对喜旱莲子草的入侵控制效果不佳的原因，我国研究者采用土壤生物-植物-昆虫互作循环框架
开展研究。先用有跳甲成虫取食的喜旱莲子草对土壤进行预处理，然后将土壤取出，根据需要进行或不进
行灭菌处理，再将新的植物移栽到上述土壤中，培养一段时间后检测这些植物的生长状况（结果如图
1）。继而取来自图1中各组的莲子草叶片分别置于培养皿中，将若干新孵化的跳甲幼虫接种到叶片上，培
养一段时间后检测这些植物的抗虫水平（结果如图2）。研究结果表明，被跳甲成虫取食的喜旱莲子草的
根际微生物对两种莲子草的作用存在差异。
综合相关发现，研究者首次提出了“昆虫和土壤生物协同影响植物入侵”的新假说，丰富了现有物种入侵
理论，为完善现有生物入侵防治实践提供了依据。
(1)喜旱莲子草与本土莲子草的关系为 。喜旱莲子草会影响入侵地的生物多样性，导致生态系统的 降
低。
(2)请将下列各项的字母排序，以呈现图1所示研究的实验过程___。
A．从不存在这两种莲子草的废弃农田中采集土壤
B．将植物培养至大约50%的叶面积被取食，移走跳甲和笼子，取出土壤
C．将土壤分为两组，一组进行灭菌处理，另一组不进行灭菌处理
D．在土壤中种植喜旱莲子草，放入带有跳甲成虫的笼子里
E．在土壤中种植本土莲子草或喜旱莲子草，在没有跳甲的环境中培养
F．剪取植物的芽，干燥、称重
(3)图1结果显示 ，说明被跳甲成虫取食的喜旱莲子草根际微生物对本土莲子草具有抑制作用，而对喜
旱莲子草没有抑制作用。由图2可知， 。综上可解释跳甲对喜旱莲子草控制效果不佳的原因。
(4)在图1基础上增加两个实验组别，证明“跳甲成虫取食能够增强喜旱莲子草根际微生物对本土莲子草生长的抑制”。请在答题卡上完成实验方案 （选填字母）。
a.种植本土莲子草b.种植喜旱莲子草c.有跳甲成虫d.无跳甲成虫e.土壤灭菌f.土壤不灭菌
【答案】(1) 种间竞争 自我调节能力/稳定性
(2)ADBCEF
(3) 第2组的植物芽生物量显著低于第1组，第3组与第4组无显著差异 被跳甲取食的喜旱莲子
草根际微生物提高了喜旱莲子草的抗虫水平，不影响本土莲子草的抗虫水平
(4)b、d e、a
【分析】生物系统的抵抗力稳定性是指生态系统抵抗外界干扰并使自身的结构和功能保持原状的能力。抵
抗力稳定性的大小与生物群落中营养结构的复杂程度有关，一般来说营养结构越复杂，抵抗力稳性性越强。
【详解】（1）喜旱莲子草与本土莲子草会竞争养分和环境资料等，故两者的关系是种间竞争；生态系统
具有一定的自我调节能力，故具有一定的稳定性，生态系统的抵抗力稳定性的大小与生物群落中营养结构
的复杂程度有关，一般来说营养结构越复杂，抵抗力稳性性越强，故喜旱莲子草会影响入侵地的生物多样
性，会导致生态系统的自我调节能力/稳定性。
（2）分析题意，图1是先用有跳甲成虫取食的喜旱莲子草对土壤进行预处理，然后将土壤取出，根据需要
进行或不进行灭菌处理，再将新的植物移栽到上述土壤中，培养一段时间后检测这些植物的生长状况后获
得的，根据实验设计的一般流程可推测，图 1所示研究的实验过程应为：A从不存在这两种莲子草的废弃
农田中采集土壤→D在土壤中种植喜旱莲子草，放入带有跳甲成虫的笼子里→B将植物培养至大约50%的
叶面积被取食，移走跳甲和笼子，取出土壤→C将土壤分为两组，一组进行灭菌处理，另一组不进行灭菌
处理（对照组和实验组）→E在土壤中种植本土莲子草或喜旱莲子草，在没有跳甲的环境中培养→F剪取
植物的芽，干燥、称重。
（3）分析图1，实验的自变量是不同处理方法，因变量是植物芽生物量，与土壤灭菌组并移栽本地莲子草
的组别（第1组）比较，第2组的植物芽生物量显著低于第1组，第3组与第4组无显著差异，说明被跳
甲成虫取食的喜旱莲子草根际微生物对本土莲子草具有抑制作用，而对喜旱莲子草没有抑制作用；图 2自
变量是不同处理方式，因变量是跳甲幼虫生物量，由图2可知，被跳甲取食的喜旱莲子草根际微生物提高
了喜旱莲子草的抗虫水平，不影响本土莲子草的抗虫水平。
（4）分析题意，本实验目的是增设实验以证明“跳甲成虫取食能够增强喜旱莲子草根际微生物对本土莲
子草生长的抑制”，由于图1中移栽了不同植物，分别进行了灭菌和不灭菌的对照，故需要增设的是没有
跳甲成虫的组别，还需要进行种植不同植物的灭菌处理，故选b、d e、a。
