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专题06 科技文阅读
北京卷对于科技文阅读部分的考查主要集中在20 题，考查的难度最低，得分率较高，综合性
较高。近几年的高考题和模拟题中，对于这部分的考查比较频繁，考生在本专题的普遍得分率较
高，大家在复习的时候需要多做典型题目，进行综合训练。
1、（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
1
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途径。对A 酸-B 酸循环的进一步研究，将为探索植物在不同环境胁迫下生长的调控机制提供新的思路。
(1)叶绿体通过 作用将CO2转化为糖。从文中可知，叶绿体也可以合成脂肪的组分 。
(2)结合文中图示分析，M 基因突变为m 后，植株在长时间光照条件下出现细胞凋亡的原因是： ，A
酸转运到线粒体，最终导致产生过量活性氧并诱发细胞凋亡。
(3)请将下列各项的序号排序，以呈现本文中科学家解析“M 基因突变导致细胞凋亡机制”的研究思路：
。
①确定相应蛋白的细胞定位和功能②用诱变剂处理突变体m ③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 。
2、（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。
2
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氨基酸
组氨酸
异亮氨酸
亮氨酸
赖氨酸
甲硫氨
酸
苯丙氨酸
苏氨酸
色氨酸
缬氨酸
植物提供
＋
－
－
－
－
－
－
\
－
布氏菌合
成
－
＋
＋
＋
＋
＋
＋
\
＋
注：“－”代表低于蚜虫需求的量，“＋”代表高于蚜虫需求的量，“\”代表难以检出。
蚜虫大量吸食筛管汁液，同时排出大量蜜露。蜜露以糖为主要成分，为蚂蚁等多种生物提供了营养物质。
蚜虫利用这些策略应对各种环境压力，在生态系统中扮演着独特的角色。
(1)蚜虫生活环境中的全部生物共同构成了 。从生态系统功能角度分析，图中实线单箭头代表了
的方向。
(2)蚜虫为布氏菌提供其不能合成的氨基酸，而在蚜虫不能合成的氨基酸中，布氏菌来源的氨基酸与从植物
中获取的氨基酸 。
(3)蚜虫能够持续吸食植物筛管汁液，而不引起筛孔堵塞，可能是因为蚜虫唾液中有 的物质。
(4)从文中可知，蚜虫获取足量的氮元素并维持内环境稳态的对策是 。
(5)从物质与能量以及进化与适应的角度，分析蚜虫在冬季所采取的生殖方式对于种群延续和进化的意义
。
3、（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。
3
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研究发现，叶片中SU 载体含量受昼夜节律、蔗糖浓度等因素的影响，呈动态变化。随着蔗糖浓度的提高，
叶片中SU 载体减少，反之则增加。研究SU 载体含量的动态变化及调控机制，对于了解光合产物在植物体
内的分配规律，进一步提高作物产量具有重要意义。
(1)在乙方式中，蔗糖经W 载体由韧皮薄壁细胞运输到细胞外空间的方式属于 。由H+泵形成的
有助于将蔗糖从细胞外空间转运进SE-CC 中。
(2)与乙方式比，甲方式中蔗糖运输到SE-CC 的过程都是通过 这一结构完成的。
(3)下列实验结果支持某种植物存在乙运输方式的有 。
A．叶片吸收
14CO2后，放射性蔗糖很快出现在SE-CC 附近的细胞外空间中
B．用蔗糖跨膜运输抑制剂处理叶片，蔗糖进入SE-CC 的速率降低
C．将不能通过细胞膜的荧光物质注射到叶肉细胞，SE-CC 中出现荧光
D．与野生型相比，SU 功能缺陷突变体的叶肉细胞中积累更多的蔗糖和淀粉
(4)除了具有为生物合成提供原料、为生命活动供能等作用之外，本文还介绍了蔗糖能调节SU 载体的含量，
体现了蔗糖的 功能。
本题较为简单只要读懂文章内容并从文章中找到答案即可，本题切记先看问题在读文章。
1．学习以下材料，回答问题。
植物的共生固氮调控：氮（N）元素在自然界中存在多种形式，包括NH4
+、N2、NO2
-和NO3
-。植物氮同化
是指植物吸收环境里的NO3
-或NH4
+，合成氨基酸等含氮有机物的过程。大气中的N2是地球上最大的氨库，
4
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但植物无法直接利用它，需要依赖固氮微生物将其转化为离子形式才能吸收。而共生固氮根瘤菌可以侵染
某些植物的根系，进行共生固氮。
固氮菌同化N2，形成NH4
+并最终转化为有机物，是一个高耗能的还原反应过程。这个过程需要植物与固
氮菌的协同作用才能完成。以豆科植物和中华根瘤菌为例，光合产物是促进根瘤菌侵染植物所必需的，光
信号是促进地下根瘤发育的关键因子。当根瘤菌侵染植物时，会释放化学物质诱导植物根瘤形成基因的表
达，植物细胞分裂并形成根瘤原基，最终形成包含类菌体的共生细胞（即根瘤细胞，如下图）。
根瘤菌是一类好氧细菌，它们在侵入植物后形成的类菌体进行呼吸作用时需要O2来维持。然而，O2会抑制
固氮酶的活性。根瘤外侧形成皮质层，一定程度上阻碍O2进入根瘤。同时，豆科植物合成豆血红蛋白
（Lb）与游离的O2结合，形成LbO2储存，再通过LbO2将O2传递给类菌体和根细胞的线粒体（如图）。
这样，两个相互矛盾的反应在共生系统中均得以正常进行。
注：…→表示运输；→表示化学反应
根瘤的固氮能力与豆科植物提供碳源和能量水平相协调，以平衡共生固氮和其它生命过程的碳消耗，保证
植物在不同环境下正常生长。最近，我国科学家发现大豆根瘤中的能量感受器蛋白S 和P 可通过调控根瘤
碳源的重新分配来调整根瘤的固氮能力。当根瘤细胞处于碳源供应上升的高能状态，AMP 含量降低，使得
蛋白S 和P 从与AMP 结合形成的S-P 异源二聚体状态，转变为S-S 和P-P 的同源二聚体。同源二聚体与转
录因子Y（Y 可促进上图中PK 酶基因的转录）结合，并将Y 锚定到线粒体上，使其不能入核，减少了植
物细胞有氧呼吸对碳源的消耗，进而增强类菌体的碳源供应和根瘤固氮能力。
利用固氮生物提高土壤肥力可减少施用工业氮肥带来的土壤、水体等污染，对发展绿色农业具有重要意义。
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(1)植物利用吸收的N 元素可合成的两类生物大分子是 。
(2)据上述文字及图中信息分析，下列叙述不合理的是______。
A．光合作用和呼吸作用均可为N 同化过程提供还原剂
B．根通过主动运输从土壤中吸收NH4
+、N2、O2、NO3
-
C．叶片合成的有机物主要以蔗糖的形式运输到根部
D．植物根细胞有氧呼吸释放的能量为固氮酶催化的反应供能
E．光合作用所固定的太阳能是生物固氮作用能量的根本来源
(3)结合文中图示信息，解释植物-类菌体共生系统保障固氮酶活性的原因： 。
(4)据文中信息，从光合产物与光信号两方面，概括植物调控生物固氮的机制： 。
(5)据文中信息结合图中植物根共生细胞代谢过程，从稳态与平衡的角度，分析植物调控高耗能生物固氮过
程的分子机制：植物通过能量感受器蛋白S 和P 感知自身能量状态， ，使PEP 更多转化为苹果酸
供应给类菌体，从而更高效利用植物光合作用合成的有机物作为碳源，实现碳-氮平衡。
(6)一些禾本科植物是重要的粮食作物，种植过程需要施加无机氮肥。有人尝试将固氮酶基因导入这些作物
以提升产量，但效果不佳。请结合上述研究，提出利用共生固氮菌进行改造以提高禾本科植物粮食产量的
思路 。
2．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。
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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： 。
3．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。
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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。MeSC 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MeSC 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 。
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4．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
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注：生物素连接酶T 可将临近的蛋白质标记上生物素
(3)研究人员利用红色荧光标记溶酶体，利用绿色荧光标记内质网，通过显微镜观察溶酶体与内质网的作用
情况（图3），根据文中信息预期3、4 组荧光的结果（“A”或“B”）填入表格。
分组
材料
处理
结果
1
正常细胞
不处
理
A
2
正常细胞
+L
B
3
敲除PI4K2A 基因细胞
不处
理
①
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 。
5．细胞体积的调节
有些细胞的体积可自身进行调节。这些细胞的吸水和失水不仅仅只涉及水分的流入和流出，还主要涉及到
细胞内外的Na+、K+、H+、Cl-、HCO3
-五种无机盐离子流入流出的调节过程（溶液中HCO3
-增加会升高溶液
pH，而H+反之）。
细胞急性膨胀后，通过调节使细胞体积收缩称为调节性体积减小（RVD）。将细胞置于低渗溶液中，加入
酪氨酸激酶抑制剂后细胞体积的变化如图1。研究发现酪氨酸激酶活性提高后可激活Cl-、K+通道，RVD
过
程中
Cl
- 、
K
+ 流出均增加，
Cl
- 流出量是
K
+ 的两倍多，但此时细胞膜电位没有发生改变。
细胞急性收缩后，通过调节使细胞体积膨胀称为调节性体积增加（RVI），RVI 期间细胞有离子出入，细
胞膜电位没有发生变化。NKCC 是将Na+、K+、Cl-以1：1：2 的比例共转运进细胞的转运蛋白。将细胞置
于高渗溶液中，并用NKCC 抑制剂处理，细胞体积的变化如图2。RVI 期间激活Cl-/HCO3
-交换转运蛋白
（两种离子1：1 反向运输，HCO3
-运出细胞），测定在不同蛋处理条件下，胞外pH 的变化（图3），
DIDS 是Cl-/HCO3
-交换转运蛋白的抑制剂。RVI 期间引发离子出入的原因涉及细胞中多种酶活性的改变及
细胞骨架的更新。
细胞通过调节，维持体积的相对稳定。细胞增殖、细胞凋亡、细胞运动等也与细胞调节性的体积改变有关，
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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 。
6．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。
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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 。
7．学习以下材料，回答（1）～（4）题。
不断发展的单克隆抗体技术
1975 年，生物学家创造了以杂交瘤细胞方式制备单克隆抗体的技术。自1986 年全球首个鼠源单抗药物上
市以来，单抗药物治疗方向不断发展，覆盖肿瘤、心血管疾病、自身免疫病、神经性疾病和抗感染等各个
领域。
最早期的单克隆抗体均为鼠源单抗，在理论研究及实践应用中发挥了重要作用。然而，鼠源单抗作为异源
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蛋白，在人体内活性低，稳定性差；且容易让人产生免疫反应
——人抗鼠抗体反应（HAMA）而被清除。第二代人鼠嵌合单抗，是从杂交瘤细胞分离出鼠源抗体可变区
基因，与人源抗体恒定区基因连接，插入适当表达载体，转染宿主细胞表达产生的。如图，人源基因序列
占整个抗体的大部分，降低了单抗的HAMA 反应。最新一代单抗是全人源单克隆抗体，氨基酸序列均由
人源基因编码，进入人体内后发生超敏或排斥反应的可能性最低。目前制备全人源单克隆抗体的技术包括
转基因鼠技术、抗体库技术以及单个B 细胞技术等。
转基因鼠技术是将优化的人源抗体合成基因，导入到本身不能合成抗体的免疫缺陷鼠的基因组中，在对转
基因鼠进行特定抗原免疫后，后续流程与传统单抗制备方法一致，产生的抗体均由插入的人源抗体基因序
列编码，也保证了单抗的抗原特异性和结合亲和力。
噬菌体展示技术是抗体库技术中的一种，将所选抗体库中抗体的可变区基因，与噬菌体壳蛋白基因构成融
合基因，随着子代噬菌体重组而显示在噬菌体表面，从而筛选出抗体库中与特定抗原结合亲和力高的抗体
基因。
单个B 细胞技术可从患者或接种疫苗人群的外周血中，根据抗原和细胞表面标记物筛选出单个B 细胞，再
利用逆转录 PCR 等技术直接获得抗体合成基因。单个B 细胞技术的优点是只需少量细胞就可以快速高效
地筛选出潜在的单克隆抗体，在新发、突发传染病等紧急事件中，可以快速获得针对病原微生物的高亲和
力抗体。
(1)上述技术中，除噬菌体展示技术外，大多需要在 箱中进行动物细胞培养。当培养瓶中贴壁生长
的细胞出现 现象时，用 酶处理后进行传代培养。
(2)传统方法通过杂交瘤细胞制备单抗时，需向小鼠注射 ，再从小鼠脾脏中取已免疫的B 细胞，与
骨髓瘤细胞混合后，加入化学试剂 诱导细胞融合。对经选择培养的杂交瘤细胞进行克隆化培养和
，多次筛选后才能获得足够数量的能分泌所需抗体的细胞。
(3)文中提到的新技术中，不需要利用动物细胞融合技术的有 ；需要使用基因工程技术的有
。
A．人鼠嵌合单抗技术
B．转基因鼠技术
C． 噬菌体展示技术
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D．单个B 细胞技术
(4)下面是利用单个B 细胞技术，针对某新型病原体表面的抗原X，制备单克隆抗体的技术路径，请结合材
料补充“________”上的内容。
采集康复者外周血→筛选能够结合X 的B 细胞→提取 → →根据抗体基因通用序列设计引
物进行PCR→获得 基因→ →导入受体细胞→获得抗X 的单克隆抗体。
8．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
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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 。
9．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。
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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
。
10．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。
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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
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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
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