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题型六 生物学热点题
（必刷20 题）
1．（2024·吉林长春·一模）下图为科研人员研发冠状病毒疫苗的几种技术思路。请回答下列问题：
(1)途径I 和Ⅱ进行动物细胞培养时，需要对培养液和所有培养用具进行 处理。
(2)途径Ⅲ中，过程①的操作需要 酶。途径Ⅲ中所示技术的核心是 （用图中数字作答）。
(3)途径 IV 可通过PCR 技术扩增DNA 片段，该技术的每次循环一般可分为三步，依次是 。通常，DNA
疫苗所利用的DNA 编码序列只是单一的一段病原体基因，而非整个基因组，这样做的优点是 。
(4)研究人员后来又研制了新型的mRNA 疫苗，该疫苗比DNA 疫苗更安全，这是因为mRNA 不会进入宿主细胞的
，不存在整合到宿主细胞染色体基因组中的风险，且易被 水解，不会遗传给子细胞。
【答案】(1)灭菌
(2) 逆转录 ③
(3) 变性
复性
延伸 比较安全，特异性强，即能够产生相应的抗原刺激免疫系统，又不会产生完整的
➡
➡
病原体造成危害
(4) 细胞核 RNA（水解）酶
【分析】1、通常的疫苗为灭活或减毒的病原体（抗原），预防接种的原理在于利用对人基本无毒的抗原刺激人体
的免疫系统产生对某种病原体的记忆。
2、基因工程的工具有限制酶、DNA 连接酶、基因的载体。限制酶识别DNA 分子中特定核苷酸序列，在特定的部位
将两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开。常用的载体有质粒、动植物病毒、λ 噬菌体的衍生物等。将目的基因导入植
物细胞常用农杆菌转化法，农杆菌中的Ti 质粒上的T-DNA 可整合到受体细胞的染色体DNA 上。基因表达载体常包
括目的基因、启动子、终止子、标记基因。标记基因是为了鉴别受体细胞中是否含有目的基因，从而将含有目的
基因的细胞筛选出来。
【详解】（1）动物细胞培养需要无菌无毒环境，途径I 和Ⅱ进行动物细胞培养时，需要对培养液和所有培养用具
进行灭菌处理。
（2）途径Ⅲ中，过程①表示利用病毒RNA 合成DNA 片段的过程，是逆转录，需要逆转录酶的参与，基因工程涉
及技术的核心是基因表达载体的构建，途径Ⅲ中所示技术为基因工程，其核心是基因表达载体的构建③。
（3）PCR 是聚合酶链式反应的缩写。它是一项根据DNA 半 保留复制的原理，在体外提供参与DNA 复制的各种组
分与 反应条件，对目的基因的核苷酸序列进行大量复制的技术。途径 IV 可通过PCR 技术扩增DNA 片段，该技术
的每次循环一般可分为三步，依次是变性
复性
延伸。制备只编码单一的一段病原体基因，而非整个基因组
➡
➡
DNA 疫苗优点是比较安全，特异性强，即能够产生相应的抗原刺激免疫系统，又不会产生完整的病原体造成危害。
（4）因为mRNA 不会进入宿主细胞的细胞核，无整合到宿主细胞染色体基因组中的风险，且易被RNA（水解）酶
水解，不会遗传给子细胞，因而与DNA 疫苗相比，mRNA 疫苗的安全性更有优势。
2．（24-25 高三上·安徽·期中）近年来，我国在采煤沉陷区的生态修复方面取得了显著进展。2024 年8 月，在全国
首次试验的淮南采煤沉陷区水面种植浮床水稻获得成功，亩产约560 斤，让塌陷区变粮田，为立体式生态修复模
式提供了新的思路。据此回答以下问题：
(1)浮床上的水稻根系可吸收水中的无机盐，如果缺Mg2+会导致叶绿体中 合成受阻，从而影响光合作用。研究
1
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发现，叶肉细胞光合能力及叶绿体中的Mg2+浓度均呈昼夜节律波动。科研人员研究还发现，Mg2+是Rubisco 酶（催
化C5与CO2反应）的激活剂，Rubisco 酶活性随叶绿体内Mg2+浓度增大而增强，据此推测光合能力的周期性波动的
原因是 。推测植物在缺Mg2+的条件下，光合速率下降的原因有 （写出2 点）。
(2)进一步研究发现，水稻叶肉细胞在强光、高浓度O2条件下，存在吸收O2、释放CO2的现象，该过程与光合作用
同时发生，称为光呼吸，具体过程见下图。请分析回答：
Rubisco 酶分布在叶绿体内的 中，它催化CO2与C5反应生成C3的过程称为 ，C3转化为（CH2O）和C5需要
光反应提供的物质有 。科学家利用基因工程技术将水稻催化光呼吸的多种酶基因转移到叶绿体内并成功表达，
在叶绿体内构建了光呼吸支路（GOC 支路），大大提高水稻产量，其原理是 。
(3)沉陷区可能因为裂缝而导致CO2逸散，减少了CO2的利用效率。科学研究发现在一些蓝细菌中存在CO2浓缩机制：
某些蓝细菌中产生一种特殊的蛋白质微室，能将CO2浓缩在Rubisco 酶周围。从光合作用角度分析，该机制在进化
上的意义是 ，某研究团队将这种CO2浓缩机制导入水稻，水稻叶绿体中CO2浓度大幅提升，其他生理代谢不
受影响，但在光饱和条件下水稻的光合作用强度无明显变化。其原因可能是 （答出2 点即可）。
【答案】(1) 叶绿素 Mg2+含量的昼夜节律波动导致其激活的酶数量及酶的活性昼夜节律波动 缺
Mg2+导致光合色素含量降低、酶Rubisco 活性下降
(2) 基质 CO2 的固定/二氧化碳的固定 [H]和ATP 乙醇酸可在叶绿体内分解为CO2，提高了叶绿
体中CO2 的浓度：一方面使CO2 在与O2 竞争Rubisco 酶中有优势，使光呼吸减弱；另一方面光合作用原料增多，
促进光合作用。
(3) 可以减少光呼吸，增加光合作用有机物的产量 酶的活性达到最大，对CO2 的利用率不再提高，受到
ATP 以及NADPH 等物质含量的限制；原核生物和真核生物光合作用机制有所不同
【分析】植物的光合作用分为光反应和暗反应两个阶段，光反应发生在叶绿体的类囊体薄膜上，产物有氧气、ATP
和NADPH；暗反应的场所为叶绿体基质，包括二氧化碳的固定和C3 的还原。
【详解】（1）Mg2+是叶绿素合成的必需元素，也是Rubisco 酶（催化五碳糖与CO2 反应的酶）的激活剂，Rubisco
酶活性随叶绿体内Mg2+浓度增大而增强，据此推测光合能力之所以周期性波动，其原因是Mg2+含量的昼夜节律
波动导致其激活的酶数量及酶的活性昼夜节律波动。推测植物在缺Mg2+的条件下，导致光合色素含量降低、酶
Rubisco 活性下降，所以光合速率下降。
（2）结合题干“该酶催化C5（RuBP）与CO2 反应完成光合作用”为光合作用的暗反应阶段，暗反应发生在叶绿
体基质，故Rubisco 酶分布在叶绿体内的基质中；它催化CO2 与C5 反应生成C3 的过程称为CO2 的固定；C3 转化
为（CH2O）和C5 需要光反应提供的物质有ATP 和NADPH。在叶绿体内构建了光呼吸支路（GOC 支路），结合题
图：光呼吸的产物乙醇酸可在叶绿体内分解为CO2，从而提高了叶绿体中CO2 的浓度，CO2 的浓度升高，一方面
使CO2 在与O2 竞争Rubisco 酶中有优势，使光呼吸能力减弱；另一方面光合作用的原料增多，推动了光合作用的
进行，故利用基因工程技术将水稻催化光呼吸的多种酶基因转移到叶绿体内并成功表达，能够大大提高水稻产量。
（3）蓝细菌中的一种特殊蛋白质微室，能将CO2 浓缩在Rubisco 酶周围，从而提高局部CO2 浓度（或CO2 浓度与
O2 浓度的比值升高），就可以减少光呼吸，增强光合作用，有利于有机物的积累。将蓝细菌的CO2 浓缩机制导入
水稻叶肉细胞，只是提高了叶肉细胞内的CO2 浓度，而植物的光合作用强度受到很多因素的影响；在光饱和条件
下如果光合作用强度没有明显提高，可能是水稻的酶活性达到最大，对CO2 的利用率不再提高，也可能是受到ATP
和NADPH 等物质含量的限制，也可能是因为蓝细菌是原核生物，水稻是真核生物，二者的光合作用机制有所不同。
3．（2024·辽宁鞍山·二模）研究发现，结核分枝杆菌（TB）感染肺部细胞，会导致线粒体内产生大量的活性氧组
分（ROS），然后通过激活BAX 蛋白复合物，从而使内质网内的钙离子通过钙离子通道（RyR）流入线粒体，进而
诱导线粒体自噬，启动肺部细胞裂解，释放出来的TB 感染更多的宿主细胞，引起肺结核。请分析后回答下列问题。
2
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(1)结核分枝杆菌与人体肺部细胞在结构上的最大区别是 。
(2)溶酶体中的多种水解酶从合成到进入溶酶体的途径是： 的核糖体→粗面内质网→ →溶酶体。溶酶
体内水解酶的最适pH 为5.0 左右，而细胞质基质的pH 为7.0 左右，所以即使有少量溶酶体酶泄漏到细胞质基质中
也不会引起细胞损伤，因为 。
(3)Ca2+流入线粒体的过程中 （填“需要”或“不需要”）与RyR 结合。
(4)线粒体自噬指线粒体可被细胞自身的膜（如内质网或高尔基复合体的膜）包裹形成自噬体，并与溶酶体结合形
成自噬溶酶体，该过程体现了生物膜具有 （特点），线粒体被水解后的产物去向是 。
(5)提高溶酶体内水解酶的活性能使BAX 蛋白复合酶水解，可以阻止肺结核病的进程，这为药物开发提供了思路，
请根据题中信息为药物开发人员提出其他思路： （答出一点即可）。
【答案】(1)结核分枝杆菌无核膜包被的细胞核
(2) 游离 高尔基体 水解酶化学本质是蛋白质，最适pH 为5.0 左右，其泄露到最适pH 为7.0 左右的
细胞质基质中变性失活
(3)不需要
(4) 一定的流动性 有的被细胞利用，有的被排出细胞外
(5)抑制内质网上的钙离子通道（RyR）开放或抑制线粒体内活性氧组分（ROS）的水平
【分析】自噬作用是细胞的一种自我保护机制，是真核细胞通过形成“自噬体”用于清除细胞内聚物及受损细胞
器，进而维持细胞内稳态的一种途径。根据题干信息可以得出：TB 感染巨噬细胞后，导致巨噬细胞裂解的机制为：
TB 感染巨噬细胞→导致线粒体内产生大量的活性氧组分（ROS）→激活溶酶体内的BAX 复合物→促使内质网内的
钙离子通过钙离子通道（RyR）流入线粒体→线粒体自噬→巨噬细胞裂解。
【详解】（1）结核分枝杆菌是原核生物，人体肺部细胞是真核细胞，故在结构上最大的区别是结核分枝杆菌没有
以核膜为界限的细胞核。
（2）溶酶体内含有多种水解酶，水解酶的化学本质是蛋白质。水解酶在核糖体上合成，从合成到进入溶酶体的途
径是：游离的核糖体→粗面内质网→高尔基体→溶酶体。蛋白质在强酸强碱作用下变性而导致活性丧失，水解酶
化学本质是蛋白质，最适pH 为5.0 左右，其泄露到最适pH 为7.0 左右的细胞质基质中变性失活，故即使有少量溶
酶体酶泄漏到细胞质基质中也不会引起细胞损伤。
（3）分子或离子通过通道蛋白时，不需要与 通道蛋白结合；题干信息：钙离子通过钙离子通道（RyR）流入线粒
体，通过离子通道蛋白的运输方式是协助扩散，不需要与RyR 结合。
（4）生物膜的结构特点是具有一定的流动性，线粒体自噬指线粒体可被细胞自身的膜（如内质网或高尔基复合体
的膜）包裹形成自噬体，并与溶酶体结合形成自噬溶酶体，该过程体现了生物膜具有流动性的特点，线粒体被水
解后的产物去向是有的被细胞利用，有的被排出细胞外。
（5）根据题干信息“线粒体内产生大量的活性氧组分（ROS），然后通过激活BAX 蛋白复合物，从而使内质网内
的钙离子通过钙离子通道（RyR）流入线粒体，进而诱导线粒体自噬，启动肺部细胞裂解”可知，抑制肺结核病的
产生，药物开发上可以从抑制内质网上的钙离子通道（RyR）开放或抑制线粒体内活性氧组分（ROS）的水平等思
路开展。
4．（2024·湖南郴州·一模）
基因编辑技术根据靶基因序列设计向导
，精确引导核酸酶
切
割与sgRNA 配对的
，使
双链断裂，胞内相关酶在修复断裂
的过程中会改变连接部位的核酸序列。
欲利用
敲除山羊的生长激素的负调控因子
，培育快长型肉用山羊。回答下列问题：
(1)根据山羊
基因的核酸序列，设计山羊
基因的 靶序列。将
和
体外转录模板
3
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利用PCR 扩增后进行体外转录，得到相应的
。
(2)将600 个山羊的卵母细胞置于 中成熟培养至 期，再进行孤雌激活后可获得单细胞孤雌胚胎。
利用 将
和
导入细胞中，对
基因进行下图所示的处理，对照组注射
。
(3)在基因编辑过程中，
序列能精确指引
酶结合到特定位点的原因是 ，
酶与限
制酶的作用的相同与不同之处分别是 。
(4)将处理后的孤雌胚胎激活并在体外培养至囊胚，若检测发现实验组与对照组的卵裂率与囊胚率无显著差异，则
说明本实验中 。
【答案】(1)sgRNA
(2) 体外受精培养液 减数第二次分裂中 显微注射法 等量不含Cas9 和sgRNA 的溶液（实验组溶
解
和
的溶液）
(3) sgRNA 可以与靶基因序列互补配对 相同之处：都能切割特定的DNA 序列；不同之处：Cas9 酶切割
DNA 后，可由细胞内相关酶修复，可能改变核酸序列，限制酶切割后形成特定末端，一般用于基因工程中切割目
的基因和载体，以便连接
(4)Cas9 和sgRNA 的导入未对卵母细胞的早期胚胎发育产生明显影响
【分析】基因工程是指按照人们的愿望，通过转基因等技术，赋予生物新的遗传特性，创造出更符合人们需要的
新的生物类型和生物产品。从技术操作层面看，由于基因工程是在DNA 分子水平上进行设计和施工的，因此又叫
作重组DNA 技术。包括四个基本程序：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。
【详解】（1）题干信息需要敲除山羊的生长激素的负调控因子
，故根据山羊SOCS2 基因的核酸序列，设计
山羊SOCS2 基因的sgRNA 靶序列。将Cas9 和sgRNA 体外转录模板利用PCR 扩增后进行体外转录，得到相应的
mRNA。
（2）减数第二次分裂中期的次级卵母细胞才具备与获能精子受精的能力，故将600 个山羊的卵母细胞置于体外受
精培养液中进行培养达到减数第二次分裂中期（M Ⅱ期），再进行孤雌激活后可获得单细胞孤雌胚胎。目的基因
导入动物细胞常采用显微注射法，利用显微注射法将Cas9mRNA 和sgRNA 导入细胞中，对SOCS2 基因进行如图所
示的处理，作为对照，我们还需要准备一组对照组，该组细胞注射等量不含Cas9 和sgRNA 的溶液（溶解实验组
Cas9mRNA 和sgRNA 的溶液）。
（3）在基因编辑过程中，sgRNA 序列能够精确指引Cas9 酶结合到特定位点的原因在于sgRNA 与靶基因序列之间存
在高度特异性的互补配对关系。这种互补配对关系确保了Cas9 酶能够准确地识别并切割目标DNA 序列。与限制酶
相比，Cas9 酶的作用有相同之处也有不同之处。相同之处：都能切割特定的DNA 序列；不同之处：Cas9 酶切割
DNA 后，可由细胞内相关酶修复，可能改变核酸序列，限制酶切割后形成特定末端，一般用于基因工程中切割目
的基因和载体，以便连接。
（4）将处理后的孤雌胚胎激活进行体外培养至囊胚，并观察其发育情况。结果实验组的卵裂率和囊胚率与对照组
无显著差异，由此可以初步判断本实验中Cas9 和sgRNA 的导入未对卵母细胞的早期胚胎发育产生明显影响。
5．（2024·浙江金华·模拟预测）基因敲除是一种基因工程操作技术，该技术针对某个序列已知但功能未知的基因，
改变其结构，使其功能丧失，进而推测出该基因的生物学功能。请分析并回答：
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(1)将基因敲除杂合子小鼠雌雄互交，剪取子代小鼠尾尖，提取得到鼠尾组织基因组DNA，通过设计 ，采用
PCR 方法进行扩增并电泳，得到如上图结果。图中 WT 所对应的是野生型小鼠，KO 和HET 对应的分别是 、
。
(2)敲除基因的个体往往影响配子的存活率而影响子代及比例。科学家使用野生型(++)和基因敲除杂合子(+--)分别做
母本和父本进行杂交，结果如下表。据此可知基因敲除杂合子(+--)产生含有 (填“+”或“-”)的大部分 (填
“雌”或“雄”)配子致死。基因敲除的杂合子雌雄个体相互交配，基因敲除纯合子的概率是 。
杂交类型
子代及比例
+-( )×++( )
♀
♂
+-(49.1%)
++(50.9%)
+-( )×++( )
♂
♀
++(90.1%)
+-(9.9%)
(3)敲除基因的纯合子往往生活力和繁殖力低，甚至会在胚胎期死亡，妨碍了对该基因在成年动物体内功能的研究。
需要重新设计实验程序，使基因的敲除发生在成年动物特定组织和特定时间内。
①研究人员找到了一段被称为 loxP 位点的DNA 序列，该序列是酶C 的作用位点，如下图所示，当基因X 位于
时，在酶C 的作用下被敲除。
②采用基因工程等方法获得在某基因两侧插入loxP 序列的纯合小鼠A。在未导入酶C 基因的情况下，小鼠A 的表
现型与野生型小鼠 (选填“相同”或“不同”)。
③在肾脏集合管细胞中，AQP2 启动子特异性地与RNA 聚合酶结合并表达，现已获得另一种转纯合基因小鼠B，在
转入的 前插入AQP2 基因启动子序列，可以使酶C 在肾脏集合管处表达。
(4)已知酶C 基因所在的染色体与loxP 序列所在染色体为非同源染色体、请利用AB 小鼠，设计杂交实验获得只在
5
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肾脏集合管处进行基因敲除的纯合小鼠： 。
【答案】(1) 特定的引物 基因敲除纯合子 基因敲除杂合子
(2) 一 雄 1/20
(3) 两个方向相同的1oxP 位点之间 相同 酶C 基因
(4)让小鼠A 和B 杂交，子代雌雄个体相互交配,获得F2(通过 PCR 扩增和核酸分子杂交等方法)鉴定并选择含有10xP
序列和连接AQP2 启动子的酶C 基因的纯合子小鼠
【分析】题意分析，基因敲除是一种基因工程操作技术，该技术针对某个序列已知但功能未知的基因，改变其结
构，使其功能丧失，进而推测出该基因的生物学功能，可见该技术在研究基因功能方面具有重要应用。
【详解】（1）将基因敲除杂合子小鼠雌雄互交，剪取子代小鼠尾尖，提取得到鼠尾组织基因组DNA，(通过设计
特定的引物，采用PCR 方法进行扩增并电泳，得到如上图结果。结合图示的结果可以判断，图中WT 所对应的是
野生型小鼠，DNA 均是661bp，KO 所对应的DNA 均是200bp，表示基因敲除纯合子，HET 对应的DNA 有两个电泳
带，分别是661bp 和 200bp，表示基因敲除杂合子；
（2）敲除基因的个体往往影响配子的存活率而影响子代及比例。科学家使用野生型(++)和基因敲除杂合子(+--)分别
做母本和父本进行杂交，结果如下表。根据表中结果可知基因敲除杂合子(+-)产生含有“-”的大部分“雄”配子致
死，即只有1/10 的雄配子存活。则基因敲除的杂合子雌雄个体相互交配，基因敲除纯合子的概率是
1/2×1/10=1/20。
（3）①研究人员找到了一段被称为 loxP 位点的DNA 序列，该序列是酶C 的作用位点，如下图所示，当基因X 位
于两个方向相同的1oxP 位点之间时，在酶C 的作用下被敲除，说明酶C 能切断磷酸二酯键。
②采用基因工程等方法获得在某基因两侧插入loxP 序列的纯合小鼠A。在未导入酶C 基因的情况下，小鼠A 的表
现型与野生型小鼠“相同，因为题中的某基因没有被切除，因而和野生型相同。
③在肾脏集合管细胞中，AQP2 启动子特异性地与RNA 聚合酶结合并表达，现已获得另一种转纯合基因小鼠B，在
转入的酶C 基因前插入AQP2 基因启动子序列，则可以使酶C 在肾脏集合管处表达，进而实现相应基因的切除。
（4）已知酶C 基因所在的染色体与loxP 序列所在染色体为非同源染色体、请利用AB 小鼠，设计杂交实验获得只
在肾脏集合管处进行基因敲除的纯合小鼠：插入LoxP 序列的小鼠A 相当于杂合子，基因型设为Aa，连接AQP2 启
动子的酶C 基因的小鼠B 相当于杂合子，基因型设为Bb，即小鼠A、B 的基因型为AaBB 和AABb，要获得只在肾脏
集合管处进行基因敲除的小鼠即aabb 的纯合子，可将让小鼠A 和B 杂交，子代子代雌雄个体相互交配获得F2，通
过PCR 扩增和核酸分子杂交等方法对F2 代进行鉴定和选择，获得含有LoxP 序列和连接AQP2 启动子的酶C 基因的
纯合子小鼠。
6．（2024·山西晋城·模拟预测）研究人员通过研究植物体内碳的转移途径，进一步提高植物的固碳能力，助力减
少大气中的CO2浓度，实现“碳中和、碳达峰”。图1 是某植物的光合作用和细胞呼吸过程示意图，图2 是温度适
宜时，该植物在不同光照强度下CO2吸收速率的变化，图3 是玉米光合作用过程示意图，图4 是污水处理系统示意
图．据图回答下列问题：
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(1)图1 中，产生CO2与消耗CO2的场所分别为 ：NADPH 和NADH 在光合作用和有氧呼吸中的作用分别是
。
(2)图2 中，B 点对应条件下，该植物能完成的图1 中的过程有 （填序号）。
(3)研究发现，叶绿体中的光系统Ⅱ（PSⅡ）中含有光合色素，PSⅡ中的捕光复合体Ⅱ（LHCⅡ）通过与PSⅡ结合
或分离来增强或减弱对光能的捕获，LHCⅡ与PSⅡ的分离依赖LHC 蛋白激酶的催化．已知在强光条件下，LHC 蛋
白激酶催化LHCⅡ与PSⅡ分离，则推测在弱光条件下LHC 蛋白激酶的活性可能 （填“上升”或“下降”）．
若该植物长期处于缺Mg2+的环境中，则其PSⅡ对光能的捕获能力 （填“增强”或“减弱”）。
(4)水稻、小麦等属于C3植物，而高粱、玉米等属于C4植物，请结合图3 玉米光合作用过程示意图分析，与RuBP 羧
化酶相比，PEP 羧化酶固定CO2的能力 （填“更强”或“更弱”）．维管束鞘细胞的叶绿体只进行暗反应，
推测其叶绿体结构上的特点是 。
(5)“碳中和”是指环境中二氧化碳的排放总量等于吸收总量．“碳中和”理念常用于指导生产生活，如污水处理等．
图4 中新型污水处理系统，该系统“碳中和”理念体现在 。
【答案】(1) 线粒体基质、叶绿体基质 NADPH 为C3 的还原提供还原剂和能量，NADH 为O2 的还原提供
还原剂
(2)①②③④
(3) 下降 减弱
(4) 更强 不含类囊体
(5)蓝细菌吸收微生物产生的CO2
【分析】影响光合作用的环境因素：
1、温度对光合作用的影响：在最适温度下酶的活性最强，光合作用强度最大，当温度低于最适温度，光合作用强
度随温度的增加而加强，当温度高于最适温度，光合作用强度随温度的增加而减弱。
2、二氧化碳浓度对光合作用的影响：在一定范围内，光合作用强度随二氧化碳浓度的增加而增强。当二氧化碳浓
度增加到一定的值，光合作用强度不再增强。
3、光照强度对光合作用的影响：在一定范围内，光合作用强度随光照强度的增加而增强。当光照强度增加到一定
的值，光合作用强度不再增强。
【详解】（1）图1 中，有氧呼吸第二阶段产生CO2，场所是线粒体基质，光合作用暗反应消耗CO2，场所为叶绿
体基质；光反应产生的NADPH 可为C3 的还原提供还原剂和能量，而有氧呼吸一、二阶段产生的NADH 能为第三阶
段O2 的还原提供还原剂。
（2）图2 中，B 点时，植物光合速率等于呼吸速率，即此时能进行光合作用和呼吸作用，图1 中①是光反应，②
是暗反应，③是有氧呼吸第三阶段，④是有氧呼吸的第一、二阶段，故B 点对应条件下，该植物能完成的图1 中
的过程有①②③④。
（3）弱光条件下，色素应加强对光能的吸收，而PSⅡ中的捕光复合体Ⅱ（LHCⅡ）通过与PSⅡ结合或分离来增强
或减弱对光能的捕获，LHCⅡ与PSⅡ的分离依赖LHC 蛋白激酶的催化。已知在强光条件下，LHC 蛋白激酶催化
LHCⅡ与PSⅡ分离，故推测在弱光条件下LHC 蛋白激酶的活性可能下降，LHCI 与PSⅡ结合，以吸收更多的光能。
若该植物长期处于缺Mg2+的环境中，则叶绿素合成减少，吸收光能降低，故PSⅡ对光能的捕获能力减弱。
（4）由图可知PEP 羧化酶可利用大气中较低浓度的CO2，固定CO2 的能力比RuBP 羧化酶更强。类囊体薄膜是光
反应场所，叶绿体基质是暗反应场所，维管束鞘细胞的叶绿体只进行暗反应，推测其叶绿体结构上的特点是不含
类囊体。
（5）相比于传统污水处理系统，新型污水处理系统使用蓝细菌，蓝细菌可以进行光合作用释放氧气。“碳中和”
是指环境中二氧化碳的排放总量等于吸收总量，在该系统中体现为微生物产生CO2，蓝细菌可吸收微生物产生的
CO2。
7．（2024·湖北·一模）2023 年诺贝尔生理学或医学奖授予科学家卡塔琳·考里科和德鲁·韦斯曼，以表彰他们在
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mRNA 研究上的突破性发现，使新冠疫苗的快速开发成为可能，推动了mRNA 疫苗在新冠疫情中的研发和使用。请
回答下列相关问题：
（注：MHC 是展示和呈递抗原给免疫系统的一类分子）
(1)纳米脂质颗粒LNP 能使mRNA 疫苗在体内以非侵入性方式进行靶向递送抗原，推测用于递送mRNA 的LNP 中的
“脂质”主要指 。mRNA 包裹在LNP 的磷脂双分子层中，而不是包裹在脂质体的两层磷脂分子之间，其原因
是 。
(2)结合上图简述mRNA 疫苗刺激细胞辅助性T 细胞产生细胞因子的过程： 。
(3)“细胞因子风暴”是指机体感染微生物后引起体液中多种细胞因子如NF-α、IL-1、IL-6 等迅速大量产生的现象，
是引起急性呼吸窘迫综合征和多脏器衰竭的重要原因。在一些新冠肺炎患者体内，随着病毒数量的增多，机体会
启动“细胞因子风暴”，以免疫细胞的过度损伤为代价“背水一战”。一般认为，“细胞因子风暴”是免疫系统
对新的、高致病性的病原体的过激反应造成的。针对这样的病原体，疫苗就显得尤为重要。
某科研团队研制了一种针对新冠病毒的疫苗X，欲通过实验检测疫苗X 的效果，并在该实验中探究NF-α 是否有增
强该疫苗效果的作用，请完善实验及分析过程。
实验材料与药品：未接触过新冠病毒的小鼠若干只，医用注射器若干，含NF-α 的缓冲液，不含NF-α 的缓冲液，疫
苗X，新冠病毒制剂等。
实验过程及分析：
①选取生理状况相同的小鼠，随机均分为4 组，分别编号为甲、乙、丙、丁。
②甲组不做处理， ；各组小鼠给予相同且适宜的环境培养。
③7 天后， ；各组小鼠继续在相同且适宜的环境中培养。
④一段时间内，每天观察各组小鼠感染新冠病毒的症状，并检测新冠病毒抗体的数量。
【答案】(1) 磷脂 mRNA 是水溶性的
(2)mRNA 侵入细胞后合成抗原肽，抗原肽与MHC 结合后呈递至细胞表面,然后将其抗原信息传递给辅助性T 细胞，
刺激其产生细胞因子
(3) 乙组注射- -定量的疫苗X 和不含NF-a 的缓冲液;丙组注射射等量的疫苗X 和含NF-a 的缓冲);丁组注射等量的
不含NF-a 的缓冲液 检测各组小鼠体内新冠病毒抗体的数量，再对甲、乙、丙、丁四组注射等量且适量新冠病
毒制剂
【分析】特异性免疫过程包括体液免疫和细胞免疫，其中辅助性T 细胞在两种免疫中均具有重要作用。实验设计
应遵循对照原则与单一变量原则。
【详解】（1）细胞膜的主要成分是磷脂和蛋白质，用于递送mRNA 的纳米脂质体中的“脂质”主要指磷脂。因为
mRNA 是水溶性的，故mRNA 包裹在脂质体的磷脂双分子层中，而不是包裹在脂质体的两层磷脂分子之间。
（2）图中显示，mRNA 疫苗刺激辅助性T 细胞产生细胞因子的过程可描述为：mRNA 侵入细胞后合成抗原蛋白，
抗原蛋白水解形成的抗原肽与MHC 结合后呈递至细胞表面，然后将其抗原信息传递给细胞辅助性T 细胞，刺激其
产生细胞因子。
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（3）实验目的为检测疫苗X 的效果，并在该实验中探究NF-α（一种细胞因子）是否有增强该疫苗效果的作用，则
实验的自变量有疫苗X 的有无及NF-α 的加入与否，实验设计应遵循对照原与单一变量原则，根据题干给出的实验
材料，故可设计实验如下：
①选取生理状况相同的小鼠（无关变量保持一致），均分为4 组，分别编号甲、乙、丙、丁。
②甲不做处理（控制变量），乙组注射一定量的疫苗X 和含NF-α 的缓冲液；丙组注射射等量的疫苗X 和不含NF-α
的缓冲液；丁组注射等量的不含NF-α 的缓冲液。各组小鼠给予相同且适宜的环境培养。
③7 天后，检测各组小鼠体内新冠病毒抗体的数量，然后对甲、乙、丙、丁四组注射等量且适量新冠病毒制剂。
各组小鼠继续在相同且适宜的环境中培养。（控制变量，且保持无关变量一致）。
④一段时间内，每天观察各组小鼠感染新冠病毒的症状，并检测新冠病毒抗体的数量。
8．（2024·浙江·模拟预测）CRISPR/Cas9 基因编辑系统是由Cas9 蛋白和向导RNA 构成的复合体，可利用向导RNA
识别并结合特定DNA 序列，引导Cas9 蛋白对目标DNA 进行编辑，其过程如下图所示。利用该系统对某种野生食用
真菌进行了DNA 编辑，培育出转基因真菌。CRISPR/Cas9 系统的相关基因能否成功转入受体细胞是遗传转化体系建
立的重要前提。
(1)将真菌细胞置于一定浓度的PEG 溶液中，一段时间后再与重组DNA 混合可以提高转化效率，其中PEG 的作用是
。在转基因真菌的培育中，一般以原生质体为主，极少尝试菌丝体和孢子，说明遗传转化体系中 的
选择是制约转化效率的另一重要因素。
(2)野生型核基因组中含有pyrg、ura3 基因，这两类基因表达可产生乳清核苷-5’-磷酸脱羧酶，参与催化尿嘧啶的合
成，通过CRISPR/Cas9 编辑系统中的向导RNA 与 基因中的序列进行 ，将Cas9 蛋白带
到靶基因附近并对基因进行剪切。当目标基因序列被破坏后，菌体表现为尿嘧啶营养缺陷，只能在含有
和5-氟乳清酸的培养基上正常生长，利用这种选择作用可以初步区分出野生型真菌及完成了转化的转基因品系。
研究发现CRISPR/Cas9 编辑系统中的向导RNA 序列长度应当适中否则极易脱靶即难以精准找到目标DNA 序列，脱
靶最可能的原因是 。
(3)Cas9 蛋白和向导RNA 基因在真菌细胞中表达水平低，可通过在基因一端添加合适的 来构建高表达基因编
辑系统，还可以通过基因优化，使其转录产物中含有真菌细胞高频使用 ，以此来提高翻译效率。
(4)该食用菌是某种逆转录病毒的特定宿主，侵染时，病毒将 （填物质）注入食用菌细胞合成双链DNA
片段，说明注入的酶可能具有①以病毒核酸为模板，催化 键的形成、②解开 的作用。
这些功能的实现由酶分子相应的结构区域完成，体现了酶的 以及酶功能的复杂性。食用菌细胞中合
成的这些DNA 片段通过 进入细胞核内，并 （选填“随机”或者“定向”）整合到食
用菌的核基因组中，使其发生 （填变异类型），进而引发食用菌减产。
(5)某些食用菌具有天然抗击该种逆转录病毒的能力，有同学指出，可能是因为这些食用菌中含有限制性内切核酸
酶切割了病毒核酸，你认为这种推测合理吗？ ，请说明原因 。
【答案】(1) 增加细胞膜的通透性 受体细胞
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(2) pyrg、ura3 互补（或特异性识别并结合） 尿嘧啶 其他基因序列中也有与向导RNA 互补配
对的序列，造成向导RNA 错误结合到有关基因区域
(3) 启动子 密码子
(4) 病毒RNA、逆转录酶 磷酸二酯 DNA 与RNA 杂交片段中氢键 酶的专一性 核孔 随
机 基因重组
(5) 不合理 因为逆转录病毒的遗传物质是RNA，而限制酶只能识别DNA 中的特定碱基序列
【分析】根据题意分析可知，CRISPR/Cas9 系统基因编辑技术，是利用该基因表达系统中的引导RNA 能识别并结合
特定的DNA 序列，从而引导Cas9 蛋白结合到相应位置并剪切DNA，最终实现对靶基因序列的编辑。由于其他DNA
序列也含有与引导RNA 互补配对的序列，造成引导RNA 错误结合而出现脱靶现象。
【详解】（1）将真菌细胞置于一定浓度的PEG 溶液中，一段时间后再与重组DNA 混合可以提高转化效率，其中
PEG 的作用是增加细胞膜的通透性。在转基因真菌的培育中，一般以原生质体为主，极少尝试菌丝体和孢子，说明
遗传转化体系中受体细胞的选择是制约转化效率的另一重要因素。
（2）基因编辑系统中的引导RNA 能识别并通过碱基互补配对结合特定的DNA 序列，野生型核基因组中含有
pyrg、ura3 基因，这两类基因表达可产生乳清核苷-5’-磷酸脱羧酶，参与催化尿嘧啶的合成，通过CRISPR/Cas9 编辑
系统中的向导RNA 与pyrg、ura3 基因中的序列进行互补（或特异性识别并结合），将Cas9 蛋白带到靶基因附近并
对基因进行剪切。当目标基因序列被破坏后，菌体表现为尿嘧啶营养缺陷，所以只能在含有尿嘧啶和5-氟乳清酸
的培养基上正常生长，利用这种选择作用可以初步区分出野生型真菌及完成了转化的转基因品系。研究发现
CRISPR/Cas9 编辑系统中的向导RNA 序列长度应当适中否则极易脱靶即难以精准找到目标DNA 序列，脱靶最可能的
原因是其他基因序列中也有与向导RNA 互补配对的序列，造成向导RNA 错误结合到有关基因区域。
（3）Cas9 蛋白和向导RNA 基因在真菌细胞中表达水平低，启动子是RNA 聚合酶识别和结合位点，起始转录，所
以可通过在基因一端添加合适的启动子来构建高表达基因编辑系统，还可以通过基因优化，使其转录产物中含有
真菌细胞高频使用密码子，以此来提高翻译效率。
（4）该食用菌是某种逆转录病毒的特定宿主，侵染时，病毒将病毒RNA、逆转录酶注入食用菌细胞合成双链DNA
片段，说明注入的酶可能具有①以病毒核酸为模板，催化磷酸二酯键的形成、②解开DNA 与RNA 杂交片段中氢键
的作用。这些功能的实现由酶分子相应的结构区域完成，体现了酶的专一性以及酶功能的复杂性。食用菌细胞中
合成的这些DNA 片段通过核孔进入细胞核内，并随机整合到食用菌的核基因组中，使其发生基因重组，进而引发
食用菌减产。
（5）某些食用菌具有天然抗击该种逆转录病毒的能力，有同学指出，可能是因为这些食用菌中含有限制性内切核
酸酶切割了病毒核酸，这种推测不合理，原因是因为逆转录病毒的遗传物质是RNA，而限制酶只能识别DNA 中的
特定碱基序列。
9．（2024·湖南衡阳·三模）白色污染是人们对难降解的塑料垃圾（多指塑料袋）污染环境现象的一种形象称谓。
它是指各类生活塑料制品使用后被弃置成为固体废物，由于随意乱丢乱扔，难于降解处理，以致破坏环境，严重
污染的现象。研究人员从土壤中筛选出能降解塑料的细菌（目的菌）的流程如图1 所示。回答下列问题。
(1)配制用于目的菌富集的培养基其成分特点是 ，该培养基属于 培养基。
(2)培养过程中需要无菌操作，为避免被杂菌污染，需要注意的事项有 （答出2 点即可）。
(3)若培养后的平板上菌落过于密集，则应该进一步 ，以便于菌落计数与分离。
(4)将筛选到的菌株用于治理“白色污染”时，有可能造成其他的环境污染问题，原因可能是 （答出一点即
可）。
(5)为了筛选出高效降解塑料的目的菌，可比较单菌落周围透明圈的大小。实验结果如图2 显示的A~E 五种菌株中，
是最理想菌株。
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(6)研究人员欲获取上述目的菌相应基因进行后续研究，该过程中需要用到RT-PCR（反转录PCR）技术，即以已转
录的mRNA 为模板，来获取大量目的基因，一般要加入4 种脱氧核糖核苷三磷酸（dNTP）而不是脱氧核苷酸的原
因是 。研究人员为什么不用普通的PCR 技术而是选择RT-PCR 来获取相关基因，原因是 。
【答案】(1) 以塑料为唯一碳源 选择
(2)在超净台完成、在火焰旁完成、培养基用高压蒸汽灭菌等(答出两点即可)
(3)稀释
(4)菌株大量繁殖是否会产生对环境有害的代谢产物、是否会产生二次污染
(5)E
(6) dNTP 能为子链延伸过程提供能量 RT-PCR 是以已转录的mRNA 为模板，避免扩增出不表达的基因
【分析】选择培养基在微生物学中，将允许特定种类的微生物生长，同时抑制或阻止其他种类微生物生长的培养
基，称为选择培养基。虽然各种培养基的具体配方不同，但一般都含有水、碳源（提供碳元素的物质）、氮源
（提供氮元素的物质）和无机盐。另外还需要满足微生物生长对pH、特殊营养物质以及氧气的要求。
【详解】（1）要筛选出目的菌，培养基的配制需要以塑料作为唯一碳源；将允许特定种类的微生物生长，同时抑
制或阻止其他种类微生物生长的培养基，称为选择培养基，按用途划分，其属于选择培养基。
（2）在整个微生物的实验室培养过程中，需要进行无菌操作，防止杂菌污染，如在酒精灯火焰附近进行接种、接
种环 要进行灼烧、在超净工作台上进行实验、培养基采用高压蒸汽灭菌等。
（3）若培养后的平板上菌落过于密集，不易计数和分离，则应该进一步稀释，以便于菌落计数与分离。
（4）筛选到的菌株对塑料有降解能力，在降解塑料的同时该菌株也会大量繁殖，所以用它来治理废弃塑料造成的
污 染问题时，要考虑菌株大量繁殖是否会产生对环境有害的代谢产物、是否会对环境产生二次污染等问题。
（5） 为了筛选出高效降解塑料的目的菌，可比较单菌落周围透明圈的大小：实验结果显示的A~E 五种菌株中，
E 菌落周围的透明圈最大，说明E 菌株降解塑料的能力最强，因此是最理想菌株。
（6）一般要加入4 种脱氧核糖核苷三磷酸 (dNTP)而不是脱氧核苷酸的原因是dNTP 能为子链延伸过程提供能量的
同时还能提供原料；RT-PCR 技术即以已转录的mRNA 为模板，不含内含子等非编码序列，避免扩增出不表达的基
因，故研究人员为什么不用普通的PCR 技术而是选择RT-PCR 来获取相关基因。
10．（2024·浙江·模拟预测）适量的甜食可以缓解压力、愉悦心情，但长期摄入过量的甜食容易造成营养不良，增
加患心脏病、糖尿病等的风险。哺乳动物感知味觉、调节摄食相关机制的过程如图所示，回答下列问题：
注： GCbt 区为苦觉皮层区， CeA 区为甜觉皮层区；“+”表示促进，“-”表示抑制。
(1)哺乳动物摄入甜食时，特定的物质分子会刺激口腔中的 而产生神经冲动，并通过传入神经传至 中的
CeA 区产生甜觉，该过程是否发生了反射？ 。
(2)哺乳动物在摄入苦味食物时，在GCbt 区产生苦觉通过 （正、负）反馈作用于脑干的苦味中枢，感觉更苦；
此过程中兴奋在神经纤维上以 形式进行传导。
(3)哺乳动物在摄入苦味和甜味混合食物时通常只能感受到苦而不是甜，据图分析，其原因是 。
(4)大多数哺乳动物都具有“甜不压苦”的现象。科学家们给实验小鼠分别喂养甜味剂K、苦味剂Q、以及两者的混
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合物，然后测定小鼠在5 秒钟内的舔食次数，以反映小鼠对“甜”和“苦”的感觉。下列各图能支持该现象的是
_____。
A．
B．
C．
D．
(5)苦味通常代表该物质可能有毒性，而甜味通常代表该物质可以食用。从进化与适应的角度分析，动物形成苦味
对甜味抑制的调节机制，其意义是 。
(6)有研究表明，苦味中枢对 S 神经元、C 神经元的调控如下图所示。为进一步验证该调 控机制，研究人员给小
鼠饲喂苦味剂的同时刺激特定脑区，检测位于脑干 r 区的 S 神 经元和 C 神经元的膜电位变化，请按下图机制预
期实验结果，完成下表
组
别
刺激特定脑区
神经元兴奋程度
苦味中枢
X 区
S 神经元
C 神经元
1
不刺激
不刺
激
+
—
2
刺激
不刺
激
①
②
3
不刺激
刺激
+
③
注：+表示兴奋，++表示兴奋增强，-表示不兴奋
表中所填物质：① ② ③
(7)研究表明，SARS-CoV-2（新型冠状病毒） 也会侵染味觉感受器。SARS-CoV-2 侵染味觉感受器可能导致的结果是
。
【答案】(1) 甜味感受器 大脑皮层 否
(2) 正 电信号（神经冲动）
(3)苦味物质刺激苦味感受器产生兴奋通过神经传导到GCbt 区产生苦觉，并抑制脑干甜味中枢，甜味感受器产生的
兴奋不能传到CeA 区
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(4)A
(5)摄入苦味“危险物”时不被甜味所遮盖，在野外更容易生存
(6) ++ - -
(7)患者失去味觉
【分析】1、兴奋在神经纤维上的传导：①传导方式：局部电流或电信号或神经冲动。②传导特点：双向传导。神
经纤维静息状态时，主要表现 K+外流（导致膜外阳离子多），产生外正内负的膜电位，该电位叫静息电位。兴奋
时，主要表现Na+内流（导致膜内阳离子多），产生一次内正外负的膜电位变化，该电位叫动作电位。
2、分析题图，苦味皮层区兴奋，会抑制脑干甜味中枢的兴奋。
【详解】（1）分析题图，哺乳动物摄入甜食时，特定的物质分子会刺激口腔中的甜味感受器而产生兴奋；甜觉的
产生在大脑皮层，题中CeA 区为甜觉皮层区，即传至大脑皮层中的CeA 区产生甜觉；反射的完成需要经过完整的
反射弧，该过程中只是形成感觉，没有效应器等起作用，不属于反射。
（2）分析题图，GCbt 区产生苦觉，会促进脑干的苦味中枢兴奋，感觉更苦，这属于正反馈调节；兴奋在神经纤维
上以电信号（神经冲动）形式进行传导。
（3）分析题意，苦味物质刺激苦味感受器产生兴奋通过神经传导到GCbt 区产生苦觉，并抑制脑干甜味中枢，甜
味感受器产生的兴奋不能传到CeA 区，故哺乳动物在摄入苦味和甜味混合食物时通常只能感受到苦而不是甜。
（4）据图中信息，当动物摄入甜味物质，能在大脑皮层CeA 产生甜的感觉，但该信息不再传至苦味中枢，所以甜
不压苦。K+Q 混合时小鼠刚开始只会感受到苦味，而与单独的苦味Q 舔食次数相同，又因为小鼠对单独的甜味K
舔食次数会更多。
故选A。
（5）据图中信息，当动物摄入甜味物质，能在大脑皮层CeA 产生甜的感觉，但该信息不再传至苦味中枢，所以人
类及大多数哺乳动物进化出“甜不压苦”的现象，该现象的生物学意义最可能是摄入苦味“危险物”时不被甜味
所遮盖，在野外更容易生存。
（6）由表格可知，苦味中枢和X 区都不刺激，S 神经元兴奋（+），C 神经元抑制（-）；由图2 可知，若刺激苦味
中枢，不刺激X 区，则S 神经元兴奋加强（++），同时也促进X 释放神经递质抑制C 神经元兴奋（-）。若不刺激
苦味中枢，刺激X 区，则抑制C 神经元兴奋（-）。故图中，①②③依次为++、-、-。
（7）根据题意可知，SARS-CoV-2 侵染味觉感受器可能导致患者失去味觉。
11．（2024·陕西西安·模拟预测）为减缓温室效应，中国政府展现出负责任大国的担当，确立了2030 年前实现
“碳达峰”、2060 年前实现“碳中和”的目标。请结合下图所示的生态系统碳循环，回答有关问题：
注：A、B、C、D 为不同生物；Xn、Yn，Zn代表参与相关物质的数量。
(1)为实现“碳中和”的目标，有同学认为图示生态系统中的X1应该大于而不是等于（Y1+Y2+Y3+Z4），你认为是否合
理？ ，理由是 。2024 年全国两会提出“以旧换新消费升级”的重大决策，这里面蕴含的“碳
减排”原理是 （答出一点）。
(2)塞罕坝是荒原变林海的典范，增强了“碳捕集”的能力。其建设之初很不顺利，塞罕坝人潜心研究不断摸索，
找到了适合当地的华北落叶松等主要树种，并大力培育兴安落叶松等其他优良树种，通过合理搭配和混交，大大
提高了造林的成功率。对比塞罕坝的今昔变化，反映出人类活动对群落演替的影响是 。
(3)“碳封存”是降低大气中CO2含量的重要举措，是以捕获碳并安全存储的方式来取代直接向大气中排放CO2的技
术。对海洋适当增肥（向海洋中投放浮游植物所需的矿质元素，如N、P、Fe 等）是利用海洋生态系统达到碳封存
的一种方法，该方法可实现碳封存的原因是 。
【答案】(1) 合理 除生物释放CO2 外，化石燃料的开采和使用也会释放CO2 新家电更节能，以旧换
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新可降低能耗；以旧换新实现了废旧资源的再利用，减少因资源开发所需能源，实现节能减排
(2)往往使群落演替按照不同于自然演替的方向和速度进行（或人类活动遵循自然规律时，可能使群落朝着有利于
人类的方向发展）
(3)向海洋中投放浮游植物所需的矿质元素，可促进浮游植物生长，使其光合作用增强，吸收消耗的CO2 增多
【分析】碳在无机环境和生物群落之间是以二氧化碳形式进行循环的；碳在生物群落中，以含碳有机物形式存在；
大气中的碳主要通过植物光合作用进入生物群落；生物群落中的碳通过动植物的呼吸作用、微生物的分解作用、
化石燃料的燃烧等方式可以回到大气中。
【详解】（1）碳中和指的是生态系统中释放的二氧化碳正好等于该生态系统中所有生产者固定的二氧化碳量，即
达到“碳中和”时，X1 过程吸收的CO2 总量应等于CO2 排放总量，但实际上，CO2 排放总量除包括Y1、Y2、Y3 和
Z4 过程释放的CO2 外，还包括化石燃料的开采和使用过程中排放的CO2，故图中X1 应该大于而不是等于
（Y1+Y2+Y3+Z4）；由于新家电更节能，以旧换新可降低能耗，以旧换新实现了废旧资源的再利用，减少因资源开
发所需能源，实现节能减排，即减少了二氧化碳的排放，因此2024 年全国两会提出“以旧换新消费升级”的重大
决策，故该决策推动了碳中和和碳达峰目标的早日实现。
（2）塞罕坝人潜心研究不断摸索，找到了适合当地的华北落叶松等主要树种，并大力培育兴安落叶松等其他优良
树种，通过合理搭配和混交，大大提高了造林的成功率，对比塞罕坝的今昔变化，说明人类活动能使群落演替按
照不同于自然演替的方向和速度进行。
（3）向海洋中投放浮游植物所需的矿质元素，可促进浮游植物生长，促进其光合作用，使其吸收消耗的 CO2 增
多，进而实现利用海洋生态系统达到碳封存的目的，同时也是缓解温室效应的一项措施。
12．（2024·宁夏银川·三模）2024 年2 月至今，我国境内发生多起森林火灾，在一定程度上造成生态环境的破坏，
且导致一定的经济损失。请结合相关知识回答下列问题：
(1)森林作为“地球的肺”主要通过光合作用固定大气中的CO2。这些固定的含碳有机物既是生产者生长发育所需的，
又是 直接或间接消费的物质来源。
(2)所谓“碳中和”是指通过植树造林、节能减排等形式抵消CO2排放总量，实现相对“零排放”。图1 表示生物圈
中碳循环示意图，若要实现“碳中和”，图中X1 过程吸收的CO2总量应该 （填“>”“=”或“<”）Y1、
Y2、Y3和Z4过程释放的CO2总量，判断依据是 。而发生森林火灾 （填“有利于”或“不利
于”）“碳中和”的实现。
(3)山火有地下火、地表火和树冠火，这是由森林群落的 结构决定的。强度较弱的地表火对森林反而是
有利的，请结合图2，从生态系统的功能角度分析原因可能是 。
【答案】(1)消费者和分解者
(2) > X1 过程吸收的CO2 总量应等于CO2 排放总量，而CO2 排放总量除包括Y1、Y2、Y3 和Z4 过程释放
的CO2 外，还包括化石燃料的开采和使用过程中排放的CO2 不利于
(3) 垂直 地表火能烧掉枯枝落叶，使有机物被分解为无机物被生产者再次利用，因此可促进物质循环
【分析】碳循环过程为：无机环境中的碳通过光合作用和化能合成作用进入生物群落，生物群落中的碳通过呼吸
作用、微生物的分解作用、燃烧进入无机环境。
【详解】（1）消费者不能自己制造有机物，直接或间接以生产者为食，故消费者固定的含碳有机物既是生产者生
长发育所需的，又是直接或间接消费的物质来源。
（2）达到“碳中和”时，X1 过程吸收的CO2 总量应等于CO2 排放总量，而CO2 排放总量除包括Y1、Y2、Y3 和Z4
过程释放的CO2 外，还包括化石燃料的开采和使用过程中排放的CO2，故图中X1 过程吸收的CO2 总量应该＞Y1、
Y2、Y3 和Z4 过程释放的CO2 总量。
（3）垂直结构是群落内不同生物垂直方向上的分布，山火有地下火、地表火和树冠火，这是由森林群落的垂直结
构决定的；结合图2 从生态系统的功能角度分析可知，地表火能烧掉枯枝落叶，使有机物被分解为无机物被生产
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者再次利用，因此可促进物质循环，故强度较弱的地表火对森林反而是有利的。
13．（2024·江苏连云港·模拟预测）核酸疫苗是通过人造核酸片段模仿病毒攻击，调动人体免疫反应的第三代疫苗。
下图为mRNA 疫苗的免疫应答过程。据图回答下列问题。
(1)制备S 蛋白的mRNA 分两大步，首先需要提取病毒的核酸，通过 得到cDNA，在经过一系列操作得到S 蛋白
基因。其次是体外制备mRNA：反应体系与PCR 体系相似，除需要加入单链的S 蛋白基因作为模板外还需要加入缓
冲液、加帽酶、 、 。加帽酶能催化mRNA5′端的磷酸基与GTP 反应，使mRNA5′端形成帽结构，然
后与脂质体组装并冷冻保存做成疫苗，加帽酶使mRNA5′端形成的帽结构的作用可能有 。
(2)APC 细胞（抗原提呈细胞）在免疫过程中的作用是 ，它除了B 细胞外还有 。APC 细胞可参与人体的第
防线发挥免疫作用。
(3)该疫苗进入APC 细胞的方式 ，直接参与③→④过程的细胞器物质组成是 ，该细胞器在mRNA 链移动
的方向是 。（用数字与箭头表示）
(4)淋巴细胞一般需要两个或两个以上的信号刺激才能被活化，如细胞②的活化除需要细胞③提供MHC-
+
Ⅱ抗原肽
复合物外，还需要 的直接刺激。人体在进化过程中选择这种活化机制的意义可能有 。
【答案】(1) 反转录 RNA 聚合酶 核苷三磷酸（四种核糖核苷酸） 保护mRNA 免于降解（加强
mRNA 的可译性）
(2) 摄取、处理、呈递抗原 树突状细胞、巨噬细胞、吞噬细胞、被病毒感染的细胞 二、三
(3) 胞吞 蛋白质和RNA 5′→3′
(4) 抗原 防止免疫系统破坏自身的健康细胞（组织）
【分析】1、疫苗通常是用灭活的或减毒的病原体制成的生物制品。接种疫苗后，人体内可产生相应的抗体，从而
对特定传染病具有抵抗力。
2、人体第一道防线：皮肤，黏膜；人体第二道防线：体液中的杀菌物质（如溶菌酶）和吞噬细胞（如巨噬细胞和
树突状细胞）；人体第三道防线：机体在个体发育过程中与病原体接触后获得的，主要针对特定的抗原起作用。
【详解】（1）新冠病毒属于RNA 病毒，其遗传物质是RNA，故制备S 蛋白的mRNA 首先需要提取病毒的核酸，通
过反转录获得cDNA。在体外制备mRNA 时需要由模板（单链的S 蛋白基因）、缓冲液、加帽酶，还需要RNA 聚合
酶和原料（4 种核糖核苷酸）。由题意中可知，加帽酶能催化mRNA5′端的磷酸基与GTP 反应，使mRNA5′端形成帽
结构，然后与脂质体组装并冷冻保存做成疫苗，推测加帽酶可以避免mRNA 被降解。
（2）APC 细胞（抗原提呈细胞）包括B 细胞、树突状细胞和吞噬细胞等，它们都能摄取和加工处理抗原，并且可
以将抗原信息暴露在细胞表面，以便呈递给其他免疫细胞。因此APC 细胞可参与人体的第二、三防线发挥免疫作
用。
（3）由图可知，新冠病毒S 蛋白的mRNA 被脂质体包裹，通过胞吞的作用进入细胞；直接参与③→④（翻译）过
程的细胞器是核糖体，其组成物质为蛋白质和RNA；在翻译过程中核糖体沿着mRNA 从5′→3′移动。
（4）B 细胞活化需要两个信号的刺激：一是一些病原体（抗原）的接触，二是辅助性T 细胞的特定分子发生变化
并与B 细胞结合。人体在进化过程中选择这种活化机制的意义可能是为了防止免疫系统把自身健康的细胞或者组
织当成抗原，破坏自身的健康细胞（组织）。
14．（2024·山西太原·三模）“蓝碳”是利用海洋活动及海洋生物吸收大气中的二氧化碳，并将其固定、储存的过
程，红树林是“蓝碳”生产的重要部分。红树林生活在间歇性潮水浸淹的特殊环境中，为适应环境演化出支柱根、
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呼吸根与富含单宁酸的树皮等特殊结构，具有防风消浪、固岸护堤的作用。请回答下列问题：
(1)可用 法研究红树林生态系统中碳元素的运行和变化规律；红树林强大的储碳功能一定程度上可以“抵
消”全球的碳排放，实现“碳中和”，这体现了碳循环具有 的特点。
(2)单宁酸被动物取食后产生涩味，从而抵御植食性动物的啮噬。单宁酸属于 信息，它的作用体现了信息传
递可以 。从适应性角度分析支柱根与呼吸根对红树植物的作用 。
(3)退化红树林进行植被修复时，常种植该区域原生物种进行修复，逐渐达到生态平衡。处于生态平衡的红树林具
有 的特征。
【答案】(1) 同位素标记 全球性
(2) 化学 调节生物的种间关系，进而维持生态系统的平衡与稳定 支柱根有利于抗击风浪：呼吸根便
于在潮水浸淹期间吸收氧气
(3)结构平衡、功能平衡、收支平衡
【分析】生态系统中信息的种类：（1）物理信息：生态系统中的光、声、温度、湿度、磁力等，通过物理过程传
递的信息，如蜘蛛网的振动频率。（2）化学信息：生物在生命活动中，产生了一些可以传递信息的化学物质，如
植物的生物碱、有机酸，动物的性外激素等。（3）行为信息：动物的特殊行为，对于同种或异种生物也能够传递
某种信息，如孔雀开屏。
【详解】（1）同位素可用于追踪物质运行和变化的规律，可用同位素标记法研究红树林生态系统中碳元素的运行
和变化规律；碳循环是物质循环的一种，具有全球性的特点。
（2）生物在生命活动中，产生了一些可以传递信息的化学物质，如植物的生物碱、有机酸，动物的性外激素等，
称为化学信息，单宁酸属于化学信息；单宁酸被动物取食后产生涩味，从而抵御植食性动物的啮噬，上述过程发
生在不同生物之间，体现了信息传递可以调节生物的种间关系，进而维持生态系统的平衡与稳定；从适应性角度
分析支柱根与呼吸根对红树植物的作用是：支柱根有利于抗击风浪：呼吸根便于在潮水浸淹期间吸收氧气。
（3）处于生态平衡的红树林具有结构平衡、功能平衡、收支平衡等特点。
15．（2024·浙江·三模）红树林是生长在潮间带河口、海岸等区域的由白骨壤、桐花树、秋茄等乔木和其他生物组
成的群落，具有由陆向海逐步扩张的特点。研究人员选取广东某海湾自然红树林进行碳储存能力研究。以距最低
海平面距离为标准设立高潮位（4.3 米）、中潮位（3.3 米）和低潮位（1.6 米）三个调查区块，对三个区块的红树
生态系统进行调查研究。回答下列问题：
(1)对红树林生态系统进行植物多样性调查，可采用 调查红树及生存环境的各项指标。使用 对地下
部分进行取样调查，对于小型土壤动物可利用其具有 的特性，采用 法进行分离。调查发现不同潮
位点的红树林的植被特征具有显著差异，这属于群落的 结构。
(2)调查发现低潮位点的地上生物量和地下有机碳含量都显著低于高潮位点，生物量出现差异的原因是红树林的扩
张具有 特征，因此不同高度红树的树龄不同，所以导致植被生物量具有差异；不同潮位点 ，从而
影响红树的生长；低潮位点的地下有机碳含量少的原因是 。
(3)红树林生态系统具有极强的碳储存能力，碳储存分为两条途径：生物途径是通过红树等植物的光合作用吸收和
固定碳，固定的碳中一部分通过生物的呼吸作用重新回到大气中，另一部分储存在 ；非生物途径主要是通
过 ，土壤及水下沉积物对碳的吸收和固定作用进行碳储存。
(4)红树林生态系统中存在以浮游植物为食的贝类生物，属于生态系统中的 ，在生态系统中发挥了
的作用。调查发现贝类能通过 ，增加了系统碳存储。
【答案】(1) 样方法 土壤取样器 避光趋湿 干漏斗分离（或干漏斗分离装置） 水平
(2) 由陆向海 被潮水淹没时间不同 一是低潮位地上生物量最低，导致进入土壤的动植物残骸最少，
二是低潮位被潮水淹没时间最长，土壤中动植物数量少，代谢强度弱，产生的有机碳少（答出一点即可。只要答
出地上生物量最低或地上生物量进入土壤的动植物残骸最少或土壤中动植物数量少或土壤中动植物产生的有机碳
少或土壤中动植物代谢弱即可）
(3) 生物体内 水对CO2 的溶解作用
(4) 消费者（或初级消费者） 加速碳循环和能量流动（或物质循环和能量流动） 对浮游植物的捕食，
促进浮游植物的再繁殖（增殖），增加浮游植物的碳储存；通过钙化作用，将碳元素用于构建贝壳
【分析】1、生态系统的结构包括生态系统成分和营养结构（食物链和食物网）。其中生态系统中的成分有：①非
生物的物质和能量：空气、水、矿物质、阳光、热能 ；②生产者：属自养生物（主要是绿色植物）；是生态系统
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的主要成分；③消费者：属异养生物（各种动物）；分类：初级消费者、次级消费者、三级消费者；④分解者：
属异养生物（细菌、真菌等营腐生生活的微生物），其作用为：分解动植物遗体、排出物和残落物中的有机物为
无机物归还到无机环境。
2、碳元素从无机环境进入生物群落是通过生产者的光合作用或化能合成作用以二氧化碳的形式被固定为含碳有机
物，碳元素从生物群落进入无机环境是通过各种生物的呼吸作用以二氧化碳的形式释放到大气中；所以碳在生物
群落和无机环境之间的主要以二氧化碳的形式循环，而在生物群落内部传递的主要形式是有机物。
【详解】（1）调查植物群落多样性常使用样方法，对于土壤动物一般用土壤取样器进行取样，利用土壤动物避光
趋湿的特性，采用干漏斗分离法进行分离。不同潮位点植物多样性的不同是由于环境的差异，这属于群落的水平
结构。
（2）依据题干信息，不同潮位点的环境差异主要是被海水淹没的时间长度和频率，这个差异会影响红树和土壤动
植物的数量和代谢强度，同时根据题干信息，红树具有由陆向海扩张的特点，因此高潮位点的红树生长时间长，
低潮位点的红树生长时间短。
（3）红树林生态系统具有极强的碳储存能力，碳储存分为两条途径：生物途径是通过红树等植物的光合作用吸收
和固定碳，固定的碳中一部分通过生物的呼吸作用重新回到大气中，生物途径的碳存储实际上为生物群落的净生
产量，另一部分储存在生物体内，非生物途径中，水对二氧化碳的储存最为重要。
（4）贝类以浮游植物为食，所以贝类是消费者或初级消费者，在生态系统中有加速碳循环和能量流动的作用。贝
类对浮游植物的捕食，能刺激浮游植物的增殖，从而提高碳存储，同时贝类将大量碳用于其自身贝壳的构建，增
加碳存储。
16．（2024·吉林长春·模拟预测）3 月16 日，美国马萨诸塞综合医院将经过基因编辑的猪肾脏移植入一位终末期肾
病患者体内，移植手术使用的猪肾脏经过了69 处基因组编辑，包括“敲除”会引起排异反应的基因，添加一些人
类基因以改善动物器官与人体的兼容性。此外，研究团队让猪体内的逆转录病毒基因失活，以防相关病毒影响接
受移植者。该方案为肾衰竭者带来新的希望。请据此回答相关问题。
(1)医学上把用正常器官置换丧失功能的器官，以重建其生理功能的技术叫做器官移植。在进行器官移植时要先进
行配型，配型的原因是 。
(2)选择猪作为移植器官供体的原因是 （答出一点）；科学家利用基因工程技术对猪的器官进行改造，然后再
结合克隆技术，培育出不引起免疫排斥反应的转基因克隆猪器官，请简述一种基因改造的思路 。
(3)CRISPR/Cas9 是目前应用最广泛的基因组编排技术，能对DNA 分子中的基因进行编辑。该技术需要向要进行编辑
的细胞中加入人工合成的向导RNA 和一种来自细菌的核酸酶Cas9 蛋白。其原理如下图所示。
据图推测，CRISPR/Cas9 基因编辑技术可实现靶向编辑的原因是 ；Cas9 蛋白的作用是 。
(4)经过改造的转基因猪。可以利用无性繁殖的方法，如 （答出两点）得到更多的可移植器官供体。
【答案】(1)器官供体和受体组织相容性抗原越一致，免疫排斥越低
(2) 猪的内脏构造、大小、血管分布与人极为相似（或猪体内隐藏的、可导致人类疾病的病毒比灵长动物少得
多） 在器官供体的基因组中导入调节因子，抑制抗原决定基因表达（或除去抗原决定基因）
(3) 与特定的DNA 分子通过碱基互补配对结合，引导Cas9 蛋白定点切割DNA 特异性识别并定点切割
DNA，使DNA 双链断
(4)核移植，胚胎分割
【分析】1、基因工程的基本操作程序有四步：（1）目的基因的获取，（2）基因表达载体的构建，（3）将目的
基因导入受体细胞，（4）目的基因的检测与鉴定。
2、基因工程的三种工具：限制性核酸内切酶（限制酶）、DNA 连接酶、运载体。
【详解】（1）医学上把用正常的器官置换丧失功能的器官，以重建 其生理功能的技术叫作器官移植；进行器官
移植手术后，免疫系统会把来自其他人的器 官当作“非己”成分进行攻击，这就是器官移植容易失败的原因，可
见在进行器官移植时要先进行配型，配型的原因是器官供体和受体组织相容性抗原越一致，免疫排斥越低。
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（2）由于猪的内脏构造、大小、血管分布与人的极为相似，而且与灵长类动物相比，猪体内隐藏的、可导致人类
疾病的病毒要少得多，故科学家选择用猪的器官来解决人类器官移植的来源问题。科学家正 尝试利用基因工程技
术对猪的器官进行改造，采用的方法是在器官供体的基因组中导入某种调节因子，以抑制抗原决定基因的表达，
或设法除去抗原决定基因，然后再结合克隆技 术，培育出不会引起免疫排斥反应的转基因克隆猪器官。
（3）CRISPR/Cas9 是目前应用最广泛的基因组编排技术，能对DNA 分子中的基因进行编辑，题图可知，CRISPR/
Cas9 基因编辑技术可实现靶向编辑的原因是导向RNA 与特定的DNA 分子通过碱基互补配对结合，引导Cas9 蛋白定
点切割DNA；Cas9 蛋白的作用是特异性识别并定点切割DNA，使DNA 双链断。
（4）经过改造的转基因猪，可采用核移植、胚胎分割等无性繁殖的方法，得到更多的可移植器官供体。
17．（2024·黑龙江·三模）我国科研人员通过基因治疗，成功治愈了全球首例β-地中海贫血症患者。研究人员运用
高精准变形式碱基编辑器(tBE)，对患者自体造血干细胞中的单个碱基进行编辑，以重新激活γ-珠蛋白的表达，最
终使患者血红蛋白水平恢复正常，过程如图1 所示。相较于图2 中基于 CRISPR 技术的β-地贫基因编辑疗法，该
方法见效更快、疗效更好，且不引发患者基因组突变或片段缺失。请回答下列问题。
(1)基因治疗中通常用到AAV(腺病毒)等，AAV 的作用为 。
(2)据图2 分析CRISPR 技术中gRNA 起 (填“导向”或“切割”)的作用。相比 CRISPR 技术(切断双链)，
tBE 不需要破坏DNA 双链就能对致病的碱基突变进行校正，由此可知tBE 具有 优点(写出1 点即可)。
(3)为了检测目的基因是否翻译成γ-珠蛋白，可采用的技术为 。采用自体造血干细胞编辑移植的优点
为 (写出1 点即可)。
(4)欲验证图1 中基因治疗方法对β-地中海贫血症患者的疗效，请写出大致实验思路。(注：使用的测量工具无需说
明，β-地中海贫血症志愿者、健康志愿者多人)
【答案】(1)作为载体将目的基因导入（受体）细胞
(2) 导向 高安全性、高特异性；针对单碱基进行编辑，正常不发生错编或误编的情况；见效更快、疗效
更好，且不引发患者基因组突变和片段缺失
(3) 抗原-抗体杂交 不发生免疫排斥反应，
(4)将生理状态、性别、年龄等相同的β-地中海贫血症志愿者随机均分为甲、乙两组，分别测量二者的血红蛋白水
平后，对甲组采用碱基编码疗法进行治疗，乙组不采用，适宜条件下生活一段时间后，分别再次测量二者的血红
蛋白水平，并与健康志愿者的血红蛋白水平进行比较。
【分析】CRISPR/Cas9 基因编辑技术是由一条单链向导RNA 引导核酸内切酶Cas9 到一个特定的基因位点进行准确切
割的技术，通过设计向导RNA 中的识别序列，可人为选择DNA 上的目标位点进行切割。
【详解】（1）基因治疗中通常用到AAV(腺病毒)等，该技术中用到转基因技术，腺病毒AAV 作为载体将目的基因
导入（受体）细胞。
（2）图2 中CRISPR 技术中gRNA 起导向的作用，即能通过碱基互补配对原则实现基因中碱基的定点改变。相比
CRISPR 技术(切断双链)，tBE 不需要破坏DNA 双链就能对致病的碱基突变进行校正，由此可知tBE 具有高安全性、
高特异性；针对单碱基进行编辑，正常不发生错编或误编的情况；见效更快、疗效更好，且不引发患者基因组突
变和片段缺失。
（3）为了检测目的基因是否翻译成γ-珠蛋白，由于要检测蛋白质的存在，因而可采用的技术为抗原-抗体杂交技术。
采用自体造血干细胞编辑移植的优点表现为由于造血干细胞取自患者本身，因而在改造后的造血干细胞移植后不
会发生免疫排斥，因而更安全，治疗成功率高，且不需要在手术后服用免疫抑制剂。
（4）本实验的目的是验证基因治疗方法对β-地中海贫血症患者的疗效，自变量应为是否进行基因治疗，因变量为
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血红蛋白的含量，因此实验设计思路为：将生理状态、性别、年龄等相同的β-地中海贫血症志愿者随机均分为甲
乙组，分别测量二者的血红蛋白水平后，对甲组采用碱基编码疗法进行治疗，乙组不采用，适宜条件下生活一段
时间后，分别再次测量二者的血红蛋白水平，并与健康志愿者的血红蛋白水平进行比较。若甲组体内血红蛋白低
含量高于对照组，则表明基因治疗方法对β-地中海贫血症患者的疗效。
18．（2024·内蒙古乌海·模拟预测）新冠病毒不断演变，出现了XBB1.5、XBB1.16、EG5．1、BA2.86 等变异株。复
旦大学研究团队成功研发了四价新冠疫苗（SCTV01E），其结构包含四种变异株的重组S 三聚体蛋白抗原。该疫苗
在中和抗体和产生特异性记忆B 细胞方面表现出色，为应对不同新冠变异株提供了更高效的防护。图示为机体感
染新冠病毒后的调节。回答下列问题：
(1)机体对新冠病毒的识别依赖于病毒表面的 。机体感染新冠病毒后常表现出发热症状，在体温上升阶段，机
体散热速率与产热速率的关系是 。
(2)甲、乙细胞均参与代谢过程，与其细胞受体结合的物质分别是 ，甲细胞最可能是 。
(3)在发热阶段，病人感到口渴的中枢位于 ，此时病人维持机体渗透压稳定的途径有 。
(4)注射加强针的目的是使机体产生 。抗体无法对侵入宿主细胞内的新冠病毒发挥作用，原因是 。
【答案】(1) 蛋白质（抗原） 产热量＞散热量
(2) 神经递质、甲状腺激素 肾上腺
(3) 大脑皮层 抗利尿激素分泌增多；主动饮水
(4) 产生更多的抗体和记忆细胞 抗体只能在细胞外发挥作用
【分析】人体的水平衡调节过程：当人体失水过多、饮水不足或吃的食物过咸时→细胞外液渗透压升高→下丘脑
渗透压感受器受到刺激→垂体释放抗利尿激素增多→肾小管、集合管对水分的重吸收增加→尿量减少。同时大脑
皮层产生渴觉（主动饮水）。
【详解】（1）新冠病毒表面的S 蛋白是新冠病毒识别并感染宿主细胞的重要蛋白，机体对新冠病毒的识别依赖于
病毒表面的作为抗原的蛋白质；机体维持体温稳定的机制是产热量=散热量，在体温上升阶段，机体散热速率与产
热速率的关系是产热量＞散热量。
（2）据图可知，甲、乙细胞均参与代谢过程，其中乙细胞参与的调节过程存在下丘脑-垂体-甲状腺的调节，故乙
细胞应接受的是甲状腺激素的调节，而甲细胞直接受下丘脑调控，甲细胞最可能是肾上腺，与受体结合的应是下
丘脑通过传出神经释放的神经递质。
（3）大脑皮层是所有感觉的产生部位，在发热阶段，病人感到口渴的中枢位于大脑皮层；此时机体的渗透压升高，
由下丘脑分泌、垂体释放的抗利尿激素增加，促进肾小管和集合管对水的重吸收，另一方面同时大脑皮层产生渴
觉而主动饮水，从而维持机体渗透压稳定。
（4）注射疫苗相当于注射抗原，可激发机体的特异性免疫，注射加强针类似于二次免疫，可产生更多的抗体和记
忆细胞；由于抗体存在于血浆等处，只能在细胞外发挥作用，故无法对侵入宿主细胞内的新冠病毒发挥作用，需
要借助细胞免疫使靶细胞裂解后发挥作用。
19．（2024·湖北十堰·二模）研究发现，重症新冠病毒感染者（表现为严重肺水肿和器官功能障碍）中，有相当比
例的人是糖尿病患者。图1 表示新冠病毒（SARS-Cov-2）侵入人体细胞的过程，其中ACE2（血管紧张素转换酶2，
其相应基因在气道上皮细胞、肠道及胰腺等组织中均有表达）先期可作为新冠病毒侵入细胞的受体，S 蛋白为病毒
抗原。回答下列问题：
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(1)胰岛B 细胞分泌胰岛素的过程受到 （答出2 种）等物质的调节，胰岛素通过促进 （答出2 点）过程从
而降低血糖。
(2)感染新冠病毒的糖尿病患者体内ACE2 基因的表达量较高，胰岛素含量较未感染新冠病毒的糖尿病患者的低。经
研究证实，感染新冠病毒的糖尿病患者体内胰岛B 细胞数量减少，综合上述信息分析，原因可能是 。
(3)新冠病毒侵入人体细胞后主要引起 （填“体液”或“细胞”）免疫，辅助性T 细胞在其中的作用是 。
(4)内皮糖萼是一种覆盖在血管内皮细胞表面的凝胶网状结构，内皮糖萼被破坏后可导致内皮细胞通透性改变，使
血浆渗漏到循环系统外，引起血压下降、组织水肿。硫酸乙酰肝素（HS）是构成内皮糖萼的主要成分，其脱落量
可直接反映内皮糖萼损伤程度。研究人员对野生型小鼠和糖尿病模型小鼠分别注射S 蛋白后，测定不同时间下三
组小鼠血浆中HS 的浓度，结果如图2 所示。据此分析糖尿病患者感染新冠病毒后易出现组织水肿的原因是 。
【答案】(1) 神经递质、血糖、胰高血糖素 血糖进入组织细胞进行氧化分解，进入肝、肌肉并合成糖原，
进入脂肪组织细胞转变成甘油三酯
(2)感染新冠病毒的糖尿病患者体内包括胰岛B 细胞在内的细胞中ACE2 基因的表达量较高，细胞膜上ACE2 数量多，
新冠病毒的S 蛋白与ACE2 结合入侵胰岛B 细胞，而使胰岛B 细胞被细胞毒性T 细胞裂解
(3) 细胞 参与细胞毒性T 细胞的活化；分泌细胞因子促进细胞毒性T 细胞的增殖分化
(4)新冠病毒的S 蛋白会使糖尿病患者的HS 脱落量更大，脱落持续的时间更长，引起的内皮损伤更严重
【分析】胰岛B 细胞分泌胰岛素的过程受到三条路径的调控，分别是受到交感神经支配、血糖分子直接刺激以及
胰高血糖素的促进。胰岛素具有促进组织细胞加速摄取利用和储存葡萄糖，从而降低血糖的功能。
【详解】（1）胰岛B 细胞分泌胰岛素的过程受到交感神经支配、血糖分子直接刺激以及胰高血糖素的促进，所以
受神经递质、血糖、胰高血糖素等物质的调节，胰岛素通过促进血糖进入组织细胞进行氧化分解，进入肝、肌肉
并合成糖原，进入脂肪组织细胞转变成甘油三酯过程从而降低血糖。
（2）感染新冠病毒的糖尿病患者体内ACE2 基因的表达量较高，胰岛素含量较未感染新冠病毒的糖尿病患者的低。
经研究证实，感染新冠病毒的糖尿病患者体内胰岛B 细胞数量减少，综合上述信息分析，原因可能是感染新冠病
毒的糖尿病患者体内包括胰岛B 细胞在内的细胞中ACE2 基因的表达量较高，细胞膜上ACE2 数量多，新冠病毒的S
蛋白与ACE2 结合入侵胰岛B 细胞，而使胰岛B 细胞被细胞毒性T 细胞裂解
（3）新冠病毒营寄生生活，寄宿在活细胞内，所以新冠病毒侵入人体细胞后主要引起细胞免疫，辅助性T 细胞在
其中的作用是参与细胞毒性T 细胞的活化；分泌细胞因子促进细胞毒性T 细胞的增殖分化。
（4）分析题图可知，注射S 蛋白后，野生型小鼠和糖尿病模型鼠血浆中HS 浓度均升高，而糖尿病模型鼠血浆中
HS 浓度随时间延长，下降缓慢，故推测糖尿病患者感染新冠病毒后易出现组织水肿的原因是新冠病毒的S 蛋白会
使糖尿病患者的HS 脱落量更大，脱落持续的时间更长，引起的内皮损伤更严重。
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20．（2024·浙江台州·二模）自然界用简单的材料和巧妙的设计解决了植物适应光环境变化难题，它环环相扣展现
出缜密性，形式多样体现出灵活性，就地取材极具经济性。回答下列问题：
(1)地球上最大规模的能量物质转换和生物固碳过程是 。自然界的演化以最佳的生存和 为目标，
而非人类所追求的最大生物量。
(2)光反应是一个 （吸能/放能）反应，其过程如下图，光系统进行捕光并完成电荷分离，实现从光能到
的转换，生成的电子通过电子传递链最终生成 ；并使氢离子形成 ，驱动ATP 合酶生成ATP 的过
程。
光反应示意图
(3)叶绿素作为天然光催化剂，驱动水分解产生 ，这是维持地球上好氧生命的关键过程。通过铜的修饰可
以提高叶绿素a 的稳定性，因此可利用Cu 取代叶绿素a 中心的 以提高其稳定性。此外，叶绿素还可与碳
材料形成多元催化剂使光合作用显著增强，因为碳材料在300-400nm 范围内表现出很强的吸光度，可以有效地将
这些光子转化为可见的 光以被天然叶绿素用于光合作用。
(4)2021 年我国科学家首次实现了无细胞条件下二氧化碳到淀粉的人工合成，速率为玉米的8.5 倍。写出这项技术
具有的重要意义有 （写出两点）。
【答案】(1) 光合作用 繁衍（繁殖）
(2) 吸能 电能 NADPH 质子梯度（H+浓度差）
(3) H+、O2、e- Mg2+（镁） 红光和蓝紫光
(4)解决粮食短缺问题、缓解温室效应、实现碳中和
【分析】光合作用包括光反应和暗反应两个阶段。光反应发生场所在叶绿体的类囊体薄膜上，色素吸收、传递和
转换光能，并将一部分光能用于水的光解生成NADPH 和氧气，另一部分光能用于合成ATP，暗反应发生场所是叶
绿体基质中，首先发生二氧化碳的固定，即二氧化碳和五碳化合物结合形成两分子的三碳化合物，三碳化合物利
用光反应产生的NADPH 和ATP 被还原。
【详解】（1）地球上最大规模的能量物质转换和生物固碳过程是光合作用。自然界的演化以最佳的生存和繁衍
（繁殖）为目标，而非人类所追求的最大生物量。
（2）据图可知，光反应是一个吸能反应，主要完成水的光解生成NADPH 以及ATP 的合成，需要太阳能为其提供能
量，光系统进行捕光并完成电荷分离，实现从光能到电能的转换，生成的电子通过电子传递链最终生成NADPH；
并使氢离子形成质子梯度（H+浓度差），驱动ATP 合酶生成ATP 的过程。
（3）叶绿素作为天然光催化剂，驱动水分解产生H+、O2、e-，这是维持地球上好氧生命的关键过程。镁是构成叶
绿素的重要元素，通过铜的修饰可以提高叶绿素a 的稳定性，因此可利用Cu 取代叶绿素a 中心的Mg2+（镁）以提
高其稳定性。叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，叶绿素还可与碳材料在300-400nm 范围内表现出很强的吸光度，可
以有效地将这些光子转化为可见的红光和蓝紫光以被天然叶绿素用于光合作用。
（4）2021 年我国科学家首次实现了无细胞条件下二氧化碳到淀粉的人工合成，速率为玉米的8.5 倍。写出这项技
术具有的重要意义有决粮食短缺问题、缓解温室效应、实现碳中和。
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