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题型四 实验探究题
（必刷20 题）
1．（2024·福建·高考真题）脂肪酸和甘油合成脂肪存储于脂滴中。糖类代谢异常时，脂肪可分解为脂肪酸为机体
供能。为研究脂肪酸供能的转运路径，科研人员让小鼠成纤维细胞摄入红色荧光标记的外源脂肪酸后，分别置于
细胞培养液和无机盐缓冲液中培养，用绿色荧光、蓝色荧光分别标记细胞的脂滴和线粒体，分析荧光重合程度，
结果如图所示。
回答下列问题：
(1)用无机盐缓冲液培养的目的是使细胞处于营养匮乏状态，动员 为细胞供能。
(2)据图分析，标记的脂肪酸能被细胞吸收并存储于脂滴中，依据是 ；在无机盐缓冲液培养的细胞中，脂肪
酸的转运路径是 。
(3)实验结果发现，在一定时间内，无机盐缓冲液培养的细胞中脂滴的数量增加。推测脂滴中的脂肪酸来源与溶酶
体参与的细胞自噬有关，理由是 。欲为该推测提供实验证据，利用小鼠成纤维细胞和3-MA（一种自噬抑制
剂）为材料设计实验，完善实验思路并写出支持推测的预期结果。
①实验思路：对照组的小鼠成纤维细胞置于 中培养；实验组的小鼠成纤维细胞置于 中培养。一段时
间后，观察并比较两组 。
②预期结果： 。
(4)在营养匮乏状态下，有些细胞的细胞质基质中会出现游离脂肪酸的过量堆积，导致脂毒性的发生。从脂肪酸转
运路径的角度推测，细胞出现脂毒性的原因是 （答出1 点）。
【答案】(1)脂肪
(2) 红色荧光与绿色荧光重合程度高 从脂滴转运到线粒体
(3) 在营养匮乏时，溶酶体可降解受损或功能退化的细胞结构释放脂肪酸 不含有3-MA 的无机盐缓冲液
含有3-MA 的无机盐缓冲液 细胞中脂滴的数量 实验组细胞中脂滴的数量少于对照组
(4)脂肪酸无法及时转运到脂滴（或脂肪酸无法及时转运到线粒体）
【分析】脂质包括脂肪、磷脂和固醇，固醇包括胆固醇、性激素和维生素D，脂肪是良好的储能物质、胆固醇是构
成细胞膜的重要成分、在人体内还参与血液中脂质的运输，性激素能促进人和动物生殖器官的发育以及生殖细胞
的形成，维生素D 能有效地促进人和动物肠道对钙和磷的吸收。
【详解】（1）在无机盐缓冲液中培养的目的是使细胞处于营养匮乏状态，此时细胞需要动员自身储存的物质来供
能。因为糖类代谢异常时，脂肪可分解为脂肪酸供能，所以这里动员的是脂肪为细胞供能。
（2）据图分析，标记的脂肪酸能被细胞吸收并存储于脂滴中，依据是在0h 时就有红绿荧光重合，这表明标记的
脂肪酸能被细胞吸收并存储于脂滴中，因为绿色荧光标记脂滴，红色荧光标记外源脂肪酸，两者重合说明脂肪酸
进入了脂滴。在无机盐缓冲液培养的细胞中，从图中可以看出红蓝荧光重合度随时间增加，红绿荧光重合度随时
间降低，所以脂肪酸的转运路径是从脂滴转运到线粒体。
（3）溶酶体参与细胞自噬，可分解细胞内的受损或功能退化的细胞结构，若脂滴中的脂肪酸来源与溶酶体参与的
细胞自噬有关，那么在无机盐缓冲液培养下，营养匮乏时，细胞自噬过程中溶酶体分解细胞内受损或功能退化的
细胞结构产生脂肪酸，从而使脂滴数量增加。欲为该推测提供实验证据，利用小鼠成纤维细胞和3-MA（一种自噬
抑制剂）为材料设计实验，实验的自变量是是否添加3-MA，因变量是细胞中脂滴的数量。
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①实验思路：对照组的小鼠成纤维细胞置于不含有3-MA 的无机盐缓冲液中培养，实验组的小鼠成纤维细胞置于含
有3-MA 的无机盐缓冲液中培养。一段时间后，观察并比较两组脂滴的数量。
②预期结果：实验组细胞中脂滴的数量少于对照组。因为如果脂滴中的脂肪酸来源与溶酶体参与的细胞自噬有关，
那么抑制自噬后，脂滴数量就不会增加或者增加很少。
（4）从脂肪酸转运路径的角度推测，细胞出现脂毒性的原因可能是脂肪酸无法及时转运到脂滴（或脂肪酸无法及
时转运到线粒体），导致细胞质基质中游离脂肪酸不能及时被转运到线粒体供能而过量堆积，从而发生脂毒性。
2．（2024·江西·高考真题）当某品种菠萝蜜成熟到一定程度，会出现呼吸速率迅速上升，再迅速下降的现象。研
究人员以新采摘的该菠萝蜜为实验材料，测定了常温有氧贮藏条件下果实的呼吸速率和乙烯释放速率，变化趋势
如图。回答下列问题：
(1)菠萝蜜在贮藏期间，细胞呼吸的耗氧场所是线粒体的 ，其释放的能量一部分用于生成 ，另一部分
以 的形式散失。
(2)据图可知，菠萝蜜在贮藏初期会释放少量乙烯，随后有大量乙烯生成，这体现了乙烯产生的调节方式为 。
(3)据图推测，菠萝蜜在贮藏5 天内可溶性糖的含量变化趋势是 。
为证实上述推测，拟设计实验进行验证。假设菠萝蜜中的可溶性糖均为葡萄糖，现有充足的新采摘菠萝蜜、仪器
设备（如比色仪，可用于定量分析溶液中物质的浓度）、玻璃器皿和试剂（如DNS 试剂，该试剂能够和葡萄糖在
沸水浴中加热产生棕红色的可溶性物质）等。简要描述实验过程：
① ；
②分别制作匀浆，取等量匀浆液；
③ ；
④分别在沸水浴中加热；
⑤ 。
(4)综合上述发现，新采摘的菠萝蜜在贮藏过程中释放的乙烯能调控果实的呼吸速率上升，其原因是 。
【答案】(1)内膜 ATP 热能
(2)正反馈调节
(3)逐渐上升而后相对稳定 将采摘后分别放置0、1、2、3、4、5 天的菠萝蜜分成6 组，编号为①、②、③、
④、⑤、⑥ 在6 支试管中分别添加等量的DNS 试剂，混匀 在加热的过程中，使用比色仪分别测定各组
试管中棕红色可溶性物质的浓度，记录并分析
(4)乙烯增加了可溶性糖的含量从而导致呼吸速率上升
【分析】生物组织中化合物的鉴定：斐林试剂可用于鉴定还原糖，在水浴加热的条件下，溶液的颜色变化为砖红
色（沉淀）．斐林试剂只能检验生物组织中还原糖（如葡萄糖、麦芽糖、果糖）存在与否，而不能鉴定非还原性
糖（如淀粉）；植物激素，是在植物的生命活动中起调节作用的微量有机物。
【详解】（1）菠萝蜜在贮藏期间，细胞呼吸的耗氧场所是线粒体的内膜，即消耗氧气的阶段是有氧呼吸的第三阶
段，发生在线粒体内膜上，其释放的能量一部分用于生成ATP，另一部分以热能的形式散失，其中转移到ATP 中的
能量可以用于耗能的生命活动。
（2）据图可知，菠萝蜜在贮藏初期会释放少量乙烯，随后有大量乙烯生成，进而加速了果实的成熟，这体现了乙
烯产生的调节方式为正反馈调节。
（3）图中显示，菠萝蜜在贮藏5 天内呼吸速率迅速上升而后下降，同时乙烯的产生量也表现出先上升后下降的趋
势，据此推测，该过程中可溶性糖的含量变化趋势是逐渐上升而后相对稳定。为证实上述推测，拟设计实验进行
验证。假设菠萝蜜中的可溶性糖均为葡萄糖，现有充足的新采摘菠萝蜜、仪器设备（如比色仪，可用于定量分析
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溶液中物质的浓度）、玻璃器皿和试剂（如DNS 试剂，该试剂能够和葡萄糖在沸水浴中加热产生棕红色的可溶性
物质）等，本实验的目的是检测葡萄糖含量的变化，利用的原理是颜色反应，颜色的深浅代表葡萄糖含量的多少，
据此简要描述实验过程：
①分组编号，将采摘后分别放置0、1、2、3、4、5 天的菠萝蜜分成6 组，编号为①、②、③、④、⑤、⑥，实验
中保证采摘后用于实验的菠萝蜜生长状态一致；
②分别取等量的6 组菠萝蜜制作匀浆，取等量（1 毫升）匀浆液分别置于6 支干净的试管中；
③在6 支试管中分别添加等量的DNS 试剂，混匀；
④分别在沸水浴中加热；
⑤在加热的过程中在加热的过程中，使用比色仪分别测定各组试管中棕红色可溶性物质的浓度，记录并分析。
（4）图中呼吸速率与乙烯释放速率变化趋势相同，且正好比乙烯释放速率的变化滞后一天，其原因是乙烯增加了
可溶性糖的含量从而导致呼吸速率上升。
3．（2024·湖南·高考真题）钾是植物生长发育的必需元素，主要生理功能包括参与酶活性调节、渗透调节以及促
进光合产物的运输和转化等。研究表明，缺钾导致某种植物的气孔导度下降，使CO2通过气孔的阻力增大；
Rubisco 的羧化酶（催化CO2的固定反应）活性下降，最终导致净光合速率下降。回答下列问题：
(1)从物质和能量转化角度分析，叶绿体的光合作用即在光能驱动下，水分解产生 ；光能转化为电能，再
转化为 中储存的化学能，用于暗反应的过程。
(2)长期缺钾导致该植物的叶绿素含量 ，从叶绿素的合成角度分析，原因是 （答出两点即可）。
(3)现发现该植物群体中有一植株，在正常供钾条件下，总叶绿素含量正常，但气孔导度等其他光合作用相关指标
均与缺钾时相近，推测是Rubisco 的编码基因发生突变所致。Rubisco 由两个基因（包括1 个核基因和1 个叶绿体基
因）编码，这两个基因及两端的DNA 序列已知。拟以该突变体的叶片组织为实验材料，以测序的方式确定突变位
点。写出关键实验步骤：① ；② ；③ ；④基因测序；⑤ 。
【答案】(1) O2和H+ ATP 和NADPH
(2) 减少 缺钾会使叶绿素合成相关酶的活性降低；缺钾会影响细胞的渗透调节，进而影响细胞对Mg、N 等的
吸收，使叶绿素合成减少
(3)分别提取该组织细胞的细胞核DNA 和叶绿体DNA（取突变体叶片，提取DNA） 根据编码Rubisco 的两个基
因的两端DNA 序列设计相应引物 利用提取的DNA 和设计的引物分别进行PCR 扩增并电泳 和已知基因序
列进行比较
【分析】光合作用包括光反应和暗反应阶段：
1、光反应阶段是在类囊体的薄膜上进行的。叶绿体中光合色素吸收的光能将水分解为氧和H+，氧直接以氧分子的
形式释放出去，H+与氧化型辅酶Ⅱ（NADP+）结合，形成还原型辅酶Ⅱ（NADPH）。还原型辅酶Ⅱ作为活泼的还
原剂，参与暗反应阶段的化学反应，同时也储存部分能量供暗反应阶段利用；在有关酶的催化作用下，提供能量
促使ADP 与Pi 反应形成ATP。
2、暗反应在叶绿体基质中进行，在特定酶的作用下，二氧化碳与五碳化合物结合，形成两个三碳化合物。在有关
酶的催化作用下，三碳化合物接受ATP 和NADPH 释放的能量，并且被NADPH 还原。一些接受能量并被还原的三碳
化合物，在酶的作用下经过一系列的反应转化为糖类；另一些接受能量并被还原的三碳化合物，经过一系列变化，
又形成五碳化合物。
【详解】（1）植物光反应过程中水的光解会产生O2 和H+，H+和NADP+结合产生NADPH。该过程中光能转化为电
能，电能再转化为储存在ATP 和NADPH 中的化学能。
（2）长期缺钾导致该植物的叶绿素含量降低，其原因是钾参与酶活性的调节，缺钾会降低叶绿素合成相关酶的活
性；钾参与渗透调节，缺钾会影响细胞渗透压，进而影响细胞对Mg、N 等的吸收，而Mg 和N 是合成叶绿素的原
料，因此最终会影响叶绿素的合成。
（3）Rubisco 由两个基因编码，这两个基因及两端的DNA 序列已知，因此检测其是否突变的基本思路利利用PCR
技术扩增突变体的相应基因，测序后和已知序列进行比较。其具体步骤为：①分别提取该组织细胞的细胞核DNA
和叶绿体DNA；②根据编码Rubisco 的两个基因的两端DNA 序列设计相应引物；③利用提取的DNA 和设计的引物
分别进行PCR 扩增并电泳；④基因测序；⑤和已知基因序列进行比较。
4．（2024·海南·高考真题）海南是我国芒果（也称杧果）的重要种植地，芒果的生长和果实储藏受诸多因素影响。
回答下列问题：
(1)芒果的生长依赖于光合作用：光合作用必需的酶分布在叶绿体的 和 。
(2)生产中用植物生长调节剂乙烯利浸泡采摘后的芒果，可促进果实成熟，原因是 。
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(3)为延长芒果的储藏期，应减弱芒果的呼吸作用，其目的是 。从环境因素考虑；除了降低温度外，减弱芒果
呼吸作用的措施还有 （答出1 点即可）。
(4)芒果在冷藏期间呼吸速率会降低，有利于保鲜。但芒果对低温敏感，冷藏期间易受到冷害，导致呼吸速率持续
下降，影响果实品质。为了探究冷藏前用褪黑素处理芒果是否具有减轻冷害的作用，请以呼吸速率为测定指标，
简要写出实验设计思路、预期结果和结论 （注：褪黑素可用蒸馏水配制成溶液）。
【答案】(1)类囊体薄膜 基质
(2)乙烯利能释放出乙烯促进果实的成熟
(3)减少有机物的消耗 降低氧浓度
(4)实验设计思路为：将采摘后的生长状况相同的芒果均分为两组，标记为甲组和乙组，甲组用褪黑素进行处理,乙
组不做处理,两组在相同条件下进行冷藏，实验开始及之后每隔一段时间测定甲、乙两组水果的呼吸速率
预期结果和结论：若甲组呼吸速率高于乙组，说明用褪黑素处理芒果具有减轻冷害的作用；若甲组呼吸速率与乙
组相差不多，说明用褪黑素处理芒果不具有减轻冷害的作用；若甲组呼吸速率低于乙组，说明用褪黑素处理芒果
加重了冷害的作用
【分析】1、乙烯主要作用是促进果实成熟，此外，还有促进老叶等器官脱落的作用。
2、细胞呼吸的原理在生活和生产中得到了广泛的应用。生活中，馒头、面包、泡菜等许多传统食品的制作，现代
发酵工业生产青霉素、味精等产品，都建立在对微生物细胞呼吸原理利用的基础上。在农业生产上，人们采取的
很多措施也与调节呼吸作用的强度有关。例如，中耕松土适时排水，就是通过改善氧气供应来促进作物根系的呼
吸作用，以利于作物的生长；在储藏果实、蔬菜时，往往需要采取降低温度、降低氧气含量等措施减弱果蔬的呼
吸作用，以减少有机物的消耗。
【详解】（1）光合作用包括光反应和暗反应，光反应的场所是叶绿体的类囊体薄膜上，暗反应的场所发生在叶绿
体基质，两个过程都需要酶的催化作用，因此光合作用必需的酶分布在叶绿体的类囊体薄膜和叶绿体基质中
（2）乙烯利与水或含羟基化合物反应放出乙烯，乙烯能够促进果实成熟。
（3）呼吸作用会分解有机物，为延长芒果的储藏期，应减弱芒果的呼吸作用，减少有机物的消耗。影响细胞呼吸
的环境因素包括温度、水、氧浓度和二氧化碳浓度等，除了降低温度减弱呼吸作用外，减弱芒果呼吸作用的措施
可以通过降低氧浓度。
（4）根据题意，该实验的目的是探究冷藏前用褪黑素处理芒果是否具有减轻冷害的作用，实验的自变量是冷藏前
是否用褪黑素处理，因变量为呼吸速率。实验设计遵循单一变量和对照性原则，那么实验设计思路为：将采摘后
的生长状况相同的芒果均分为两组，标记为甲组和乙组，甲组用褪黑素进行处理,乙组不做处理,两组在相同条件下
进行冷藏，实验开始及之后每隔一段时间测定甲、乙两组水果的呼吸速率。
预期实验结果及结论：若甲组呼吸速率高于乙组，说明用褪黑素处理芒果具有减轻冷害的作用；若甲组呼吸速率
与乙组相差不多，说明用褪黑素处理芒果不具有减轻冷害的作用；若甲组呼吸速率低于乙组，说明用褪黑素处理
芒果加重了冷害的作用。
5．（2024·浙江·高考真题）原产热带的观赏植物一品红，花小，顶部有像花瓣一样的红色叶片，下部叶片绿色。
回答下列问题：
(1)科学研究一般经历观察现象、提出问题、查找信息、作出假设、验证假设等过程。
①某同学观察一品红的叶片颜色，提出了问题：红叶是否具有光合作用能力。
②该同学检索文献获得相关资料：植物能通过光合作用合成淀粉。检测叶片中淀粉的方法，先将叶片浸入沸水处
理；再转入热甲醇处理；然后将叶片置于含有少量水的培养皿内并展开，滴加碘-碘化钾溶液（或碘液），观察颜
色变化。
③结合上述资料，作出可通过实验验证的假设： 。
④为验证假设进行实验。请完善分组处理，并将支持假设的预期结果填入表格。
分组处理
预期结果
绿叶+光照
变蓝
绿叶+黑暗
不变蓝
ⅰ
ⅱ
4
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ⅲ
ⅳ
⑤分析：检测叶片淀粉的方法中，叶片浸入沸水处理的目的是 。热甲醇处理的目的是 ．
(2)对一品红研究发现，红叶和绿叶的叶绿素含量分别为0.02g（Chl）·m-2和0.20g（Chl）·m-2，红叶含有较多的水溶
性花青素。在不同光强下测得的qNP值和电子传递速率（ETR）值分别如图甲、乙所示。qNP值反映叶绿体通过热耗
散的方式去除过剩光能的能力；ETR 值反映光合膜上电子传递的速率，与光反应速率呈正相关。花青素与叶绿素的
吸收光谱如图丙所示。
①分析图甲可知，在光强500～2000μmol·m-2·s-1范围内，相对于绿叶，红叶的 能力较弱。分析图乙可知，在
光强800～2000μmol·m-2·s-1，范围内，红叶并未出现类似绿叶的光合作用被 现象。结合图丙可知，强光下，
贮藏于红叶细胞 内的花青素可通过 方式达到保护叶绿体的作用。
②现有实验证实，生长在高光强环境下的一品红，红叶叶面积大，颜色更红。综合上述研究结果可知，在强光环
境下，红叶具有较高花青素含量和较大叶面积，其作用除了能进行光合作用外，还有保护 的功能。一品红的
花小，不受关注，但能依赖花瓣状的红叶吸引 ，完成传粉。
【答案】(1)假设一：若一品红的红色叶片具有光合作用的能力，则红色叶片内可检测到淀 粉；
假设二：若一品红的红色叶片不具有光合作用的能力，则红色叶片内无法检 测到淀粉 红叶+光照 变蓝
（对应假设一）或不变蓝（对应假设二） 红叶+黑暗 不变蓝 增加细胞透性，使水溶性色素渗出
充分去除脂溶性色素
(2)叶绿体通过热耗散的方式去除过剩光能 抑制 液泡 吸收过剩光能的 自身和下部绿叶 媒
介昆虫（蜜蜂、蝴蝶等）
【分析】1、花青素功能：①光保护作用：花青素具有2 个吸收高峰，分别位于270~290 nm 紫外光区域和500~550
nm 可见光区域，这也就决定了植物中所含的花青素在一定程度上会影响光合作用，因此，推测其具有吸收过滤可
见光和紫外光的保护作用。②渗透调节作用：花青素作为一种水溶性色素，具有渗透调节的作用。在低温胁迫下，
植物花青素合成的相关酶活性增加，促使营养器官中积累的碳水化合物转化为花青素，表皮细胞液泡中的花青素
使得叶片渗透势降低，降低冰点以减少冻害，从而抵御逆境胁迫。
2、根据题意及表格内容可知，该实验为对照实验，需要设置绿叶+光照、绿叶+黑暗、红叶+光照、红叶+黑暗四个
小组。
3、图甲：自变量为光照强度和叶片颜色，因变量为qNP 值；图乙：自变量为光照强度和叶片颜色，因变量为ETR
值。
【详解】（1）根据实验的问题，提出假设一：若一品红的红色叶片具有光合作用的能力，则红色叶片内可检测到
淀 粉；
假设二：若一品红的红色叶片不具有光合作用的能力，则红色叶片内无法检 测到淀粉。
为探究红叶是否像绿叶一样具有光合作用的能力，需分别设置绿叶+光照、绿叶+黑暗、红叶+光照、红叶+黑暗四
个小组。若假设红叶具有光合作用能力成立，则红叶+光照组中，溶液变蓝；红叶+黑暗组中，溶液不变蓝。若假
设红叶不具有光合作用能力成立，则红叶+光照组中，溶液不变蓝；红叶+黑暗组中，溶液不变蓝。整个实验步骤
中，先用沸水处理叶片，增加细胞透性，使水溶性色素渗出；再将叶片转移到甲醇溶液中充分去除脂溶性色素，
以免影响后续实验结果的观察。
（2）分析图甲可知，自变量为光照强度和叶片颜色，因变量为qNP 值，当光照强度为500～2000μmol·m-2·s-1 范
围内时，红叶的qNP 值较小，即红叶中叶绿体通过热耗散的方式去除过剩光能的能力较弱。
分析图乙可知，随着光照强度的增加，绿叶的ETR 值显增大，当光照强度超过800μmol·m-2·s-1 时，ETR 值减小，
即随着光照强度增加，绿叶光合速率先增大后减小，推出光照强度超过一定范围时，绿叶的光合作用反而被抑制。
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而根据图示可知，在光照强度为500～2000μmol·m-2·s-1 范围内时，红叶并未出现光合作用被抑制的情况。
红叶中叶绿体通过热耗散的方式去除过剩光能的能力较低，结合图丙可知，储藏在细胞的液泡中花青素，可通过
吸收吸收多余光能（蓝光、绿光）的方式，从而保护叶绿体不受强光损伤。
大量研究表明，花青素具有缓解叶片中光氧化损伤的潜力，主要通过屏蔽叶绿体过多的高能量量子和清除活性氧
物质。综合上述研究结果可知，在强光环境下，大面积的红叶细胞中富含花青素，能有效保护自身和下部绿叶不
受强光损伤。一品红的花小，不受关注，但能依赖花瓣状的红叶吸引昆虫（蜜蜂、蝴蝶等），为其完成传粉工作。
6．（2024·甘肃·高考真题）类胡萝卜素不仅参与光合作用，还是一些植物激素的合成前体。研究者发现了某作物
的一种胎萌突变体，其种子大部分为黄色，少部分呈白色，白色种子未完全成熟即可在母体上萌发。经鉴定，白
色种子为某基因的纯合突变体。在正常光照下（400μmol·m-2•s-1），纯合突变体叶片中叶绿体发育异常、类囊体消
失。将野生型和纯合突变体种子在黑暗中萌发后转移到正常光和弱光（1μmol·m-2•s-1）下培养一周，提取并测定叶
片叶绿素和类胡萝卜素含量，结果如图所示。回答下列问题。
(1)提取叶片中叶绿素和类胡萝卜素常使用的溶剂是 ，加入少许碳酸钙可以 。
(2)野生型植株叶片叶绿素含量在正常光下比弱光下高，其原因是 。
(3)正常光照条件下种植纯合突变体将无法获得种子，因为 。
(4)现已知此突变体与类胡萝卜素合成有关，本研究中支持此结论的证据有：①纯合体种子为白色；② 。
(5)纯合突变体中可能存在某种植物激素X 的合成缺陷，X 最可能是 。若以上推断合理，则干旱处理能够提高
野生型中激素X 的含量，但不影响纯合突变体中X 的含量。为检验上述假设，请完成下面的实验设计：
①植物培养和处理：取野生型和纯合突变体种子，萌发后在 条件下培养一周，然后将野生型植株均分为A、
B 两组，将突变体植株均分为C、D 两组，A、C 组为对照，B、D 组干旱处理4 小时。
②测量指标：每组取3-5 株植物的叶片，在显微镜下观察、测量并记录各组的 。
③预期结果： 。
【答案】(1)无水乙醇 防止研磨中色素被破坏
(2)叶绿素的形成需要光照，正常光下更有利于叶绿素的形成
(3)纯合突变体叶片中的叶绿素和类胡萝卜素的相对含量都极低，光合作用极弱，无法满足植株生长对有机物的需
求，
(4)与野生型相比，纯合突变体叶片中类胡萝卜素含量极低（几乎为零）。
(5)脱落酸 弱光及其他条件适宜且相同 气孔开度或气孔大小 预期结果：B 组气孔开度小于A 组。CD
组气孔开度基本相同，且大于AB 组
【分析】影响植物光合作用的因素有光合色素的含量、光照、水等。细胞分裂素能够促进叶绿素的合成。
【详解】（1）叶片中的叶绿素和类胡萝卜素都能溶解在有机溶剂中，所以常使用无水乙醇提取。加入少许碳酸钙
可以防止研磨中色素被破坏。
（2）叶绿素的形成需要光照，正常光下更有利于叶绿素的形成，所以野生型植株叶片叶绿素含量在正常光下比弱
光下高。
（3）在正常光照下（400μmol·m-2•s-1），纯合突变体叶片中叶绿体发育异常、类囊体消失，叶绿素和类胡萝卜素
的相对含量都极低，分别为0.3 和0.1，说明纯合突变体的光合作用极弱，无法满足植株生长对有机物的需求，使
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得植株难以生长，因此正常光照条件下种植纯合突变体将无法获得种子。
（4）由图可知：与野生型相比，纯合突变体叶片中类胡萝卜素含量极低（几乎为零），说明此突变体与类胡萝卜
素合成有关。
（5）纯合突变体中可能存在某种植物激素X 的合成缺陷，白色种子未完全成熟即可在母体上萌发， 脱落酸具有
抑制种子萌发的作用，据此可推知：X 最可能是脱落酸。若以上推断合理，则干旱处理能够提高野生型中激素X 的
含量，但不影响纯合突变体中X 的含量。为检验上述假设，并结合题意“在正常光照下，纯合突变体叶片中叶绿
体发育异常、类囊体消失”可知：该实验的自变量是植株的种类和培养条件，因变量是气孔开度或气孔大小，而
在实验过程中对植株的生长有影响的无关变量应控制相同且适宜。据此，依据实验设计遵循的对照原则和单一变
量原则和题干中给出的不完善的实验设计可推知，补充完善的实验设计如下：
①植物培养和处理：取野生型和纯合突变体种子，萌发后在弱光及其他条件适宜且相同的条件下培养培养一周，
然后将野生型植株均分为A、B 两组，将突变体植株均分为C、D 两组，A、C 组为对照，B、D 组干旱处理4 小时。
②测量指标：每组取3-5 株植物的叶片，在显微镜下观察、测量并记录各组的气孔开度或气孔大小，取其平均值。
③预期结果：本实验为验证性实验，其结论是已知的，即干旱处理能够提高野生型中激素X 的含量，但不影响纯
合突变体中X 的含量，所以预期的结果是：B 组气孔开度小于A 组。CD 组气孔开度基本相同，且大于AB 组。
7．（2024·湖北·高考真题）气孔是指植物叶表皮组织上两个保卫细胞之间的孔隙。植物通过调节气孔大小，控制
CO2进入和水分的散失，影响光合作用和含水量。科研工作者以拟南芥为实验材料，研究并发现了相关环境因素调
控气孔关闭的机理（图1）。已知ht1 基因、rhc1 基因各编码蛋白甲和乙中的一种，但对应关系未知。研究者利用
野生型（wt）、ht1 基因功能缺失突变体（h）、rhc1 基因功能缺失突变体（r）和ht1/rhc1 双基因功能缺失突变体
（h/r），进行了相关实验，结果如图2 所示。
回答下列问题：
(1)保卫细胞液泡中的溶质转运到胞外，导致保卫细胞 （填“吸水”或“失水”），引起气孔关闭，进而
使植物光合作用速率 （填“增大”或“不变”或“减小”）。
(2)图2 中的wt 组和r 组对比，说明高浓度CO2时rhc1 基因产物 （填“促进”或“抑制”）气孔关闭。
(3)由图1 可知，短暂干旱环境中，植物体内脱落酸含量上升，这对植物的积极意义是 。
(4)根据实验结果判断：编码蛋白甲的基因是 （填“ht1”或“rhc1”）。
【答案】(1)失水 减小
(2)促进
(3)干旱条件下脱落酸含量升高，促进叶片脱落，抑制气孔开放，能够减少蒸腾作用，保存植物体内水分，使植物
能够在干旱中生存
(4)rhc1
【分析】1、溶液的渗透压是指溶液中溶质微粒对水的吸引力。
2、脱落酸在根冠和萎蔫的叶片中合成较多，在将要脱落和进入休眠期的器官和组织中含量较多，脱落酸是植物生
长抑制剂，它能够抑制细胞的分裂和种子的萌发，还有促进叶和果实的衰老和脱落，促进休眠和提高抗逆能力等
作用。
3、分析图2 可知，高浓度CO2 时，r 组气孔开放度均高于wt 组、h 组和h/r 组，结合图1 分析，高浓度CO2 时蛋
白甲经过一系列调控机制最终使气孔关闭。r 组是rhc1 基因功能缺失突变体，高浓度CO2 时，r 组气孔开放度高，
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说明缺失rhc1 基因编码的蛋白质不能够引起气孔关闭，由此推测，rhc1 基因编码的是蛋白甲。
【详解】（1）保卫细胞液泡中的溶质转运到胞外，导致细胞液的渗透压降低，保卫细胞失水引起气孔关闭。气孔
关闭后，CO2 吸收减少，光合速率减小。
（2）r 组是rhc1 基因功能缺失突变体，即缺少rhc1 基因产物，wt 组能正常表达rhc1 基因产物。分析图2，高浓度
CO2 时，wt 组气孔开放度低于r 组，说明rhc1 基因产物能促进气孔关闭。
（3）脱落酸是植物生长抑制剂，它能够抑制细胞的分裂和种子的萌发，还有促进叶和果实的衰老和脱落。干旱条
件下脱落酸含量升高，促进叶片脱落，抑制气孔开放，能够减少蒸腾作用，保存植物体内水分，使植物能够在干
旱中生存。
（4）根据图1 可知，蛋白甲、乙作用的上下游关系为蛋白甲在上游、蛋白乙在下游，即缺失蛋白甲，蛋白乙仍然
能够发挥调控作用，而若缺失蛋白乙，则蛋白甲即使存在也不能发挥调控作用，因蛋白甲必须通过蛋白乙发挥作
用。根据图2，h 组、h/r 组气孔开度相同，可知在缺失h 的前提下，r 存在与否都不影响气孔开度，即r 不能单独
发挥调控作用，必须通过h 进行调控，即r 在h 上游；r 组、h/r 组气孔开度不同，可知在缺失r 的前提下，h 仍然
能够发挥调控作用，h 在r 下游。综上，蛋白甲、乙关系为甲→乙，h 和r 关系为r→h，可知甲对应r，即蛋白甲由
rhc1 编码。
8．（2024·广东·高考真题）某湖泊曾处于重度富营养化状态，水面漂浮着大量浮游藻类。管理部门通过控源、清
淤、换水以及引种沉水植物等手段，成功实现了水体生态恢复。引种的3 种多年生草本沉水植物（①金鱼藻、②
黑藻、③苦草，答题时植物名称可用对应序号表示）在不同光照强度下光合速率及水质净化能力见图。
回答下列问题：
(1)湖水富营养化时，浮游藻类大量繁殖，水体透明度低，湖底光照不足。原有沉水植物因光合作用合成的有机物
少于 的有机物，最终衰退和消亡。
(2)生态恢复后，该湖泊形成了以上述3 种草本沉水植物为优势的群落垂直结构，从湖底到水面依次是 ，
其原因是 。
(3)为了达到湖水净化的目的，选择引种上述3 种草本沉水植物的理由是 ，三者配合能实现综合治理效果。
(4)上述3 种草本沉水植物中只有黑藻具有C4光合作用途径（浓缩CO2形成高浓度C4后，再分解成CO2传递给C5）
使其在CO2受限的水体中仍可有效地进行光合作用，在水生植物群落中竞争力较强。根据图a 设计一个简单的实验
方案，验证黑藻的碳浓缩优势，完成下列表格。
实验设计方案
实验材料
对照组： 实验组：黑藻
实验条件
控制光照强度为 μmol·m-2·s-1
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营养及环境条件相同且适宜，培养时间相同
控制条件
测量指标
(5)目前在湖边浅水区种植的沉水植物因强光抑制造成生长不良，此外，大量沉水植物叶片凋落，需及时打捞，增
加维护成本。针对这两个实际问题从生态学角度提出合理的解决措施 。
【答案】(1)呼吸作用消耗
(2) ③②① 最大光合速率对应光强度依次升高
(3)①(金鱼藻)除藻率高，②(黑藻)除氮率高，③(苦草)除磷高
(4)金鱼藻 500 二氧化碳浓度较低且相同 氧气释放量
(5)合理引入浮水植物，减弱沉水植物的光照强度；合理引入以沉水植物凋落叶片为食物的生物
【分析】图a 分析，一定范围内光照强度增大，三种植物的光合速率加快，光照强度超过一定范围，三种植物的
光合速率均减小。图b 分析，金鱼藻、黑藻和苦草都能在一定程度上去除氮和磷、藻。
【详解】（1）由于湖底光照不足，导致原有沉水植物因光合作用合成的有机物少于细胞呼吸消耗的有机物，生物
量在减少，不足以维持生长，最终衰退和消亡。
（2）据图分析，最大光合速率对应光强度依次升高，因此生态恢复后，该湖泊形成了以上述3 种草本沉水植物为
优势的群落垂直结构，从湖底到水面依次是③②①。
（3）据图b 分析，金鱼藻除藻率高，黑藻除氮率高，苦草除磷率高，三者配合能高效的去除氮、磷和藻，能实现
综合治理效果。
（4）根据图a，在相同光照强度下，①金鱼藻与②黑藻的光合作用强度高度接近，尤其在光照强度为500 时，两
者光合作用强度完全相同，有利于控制无关变量一致，而③苦草的光照强度与②黑藻相差较大。根据题干“上述3
种草本沉水植物中只有黑藻具有C4 光合作用途径”可知①、③均无C4 途径，而除了上述3 种草本沉水植物外的其
他植物是否有C4 途径不确定，所以不能从①、③外的其他植物为②选对照组。
验证黑藻的碳浓缩优势，因此控制条件为低二氧化碳浓度。因变量是光合速率的快慢，因此检测指标是单位时间
释放氧气的量。
（5）目前的两个实际问题是湖边浅水区种植的沉水植物因强光抑制造成生长不良，大量沉水植物叶片凋落，需及
时打捞，增加维护成本，因此可以合理引入浮水植物，减弱沉水植物的光照强度；合理引入以沉水植物凋落叶片
为食物的生物。
9．（2024·福建·高考真题）簇生稻具有多稻粒着生成簇的特点。为确定调控簇生表型的基因，我国科研人员用叠
氮化钠（NaN3）处理簇生稻（三粒一簇）种子，获得大量诱变株（M1），并从M1自交后代M2中筛选出2 个非簇
生稻突变体株系开展相关研究，最终确定BRD3 基因参与调控簇生表型，部分流程如图所示。
回答下列问题：
(1)用NaN3处理簇生稻种子的目的是 。M2的突变株中仅筛选出2 个非簇生稻突变体株系，说明基因突变具有
特点。
(2)将筛选出的非簇生稻和簇生稻杂交，获得F1均为弱簇生稻（两粒一簇），F1自交获得F2。若将F1弱簇生稻与非
簇生稻杂交，后代的表型及比例是 。
(3)已知花梗中的油菜素甾醇含量调控稻粒着生性状的形成。非簇生稻突变株中，BRD3 蛋白失活。在稻穗发育阶段，
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非簇生稻突变株花梗中的油菜素甾醇含量显著高于簇生稻。推测BRD3 蛋白在水稻簇生表型形成中的作用机制是
。结合该机制分析F2性状分离比是1 2 1
∶∶，而不是3 1∶的原因是 。
(4)一般情况下水稻穗粒数和粒重之间呈负相关。本研究发现簇生稻穗粒数增多，但粒重与非簇生稻基本相同。综
合上述信息，提出一种利用该簇生稻提高其他品系水稻产量的思路 。
【答案】(1)提高突变率 随机性和不定向性
(2)弱簇生稻∶非簇生稻=1 1∶
(3)在稻穗发育阶段，BRD3 蛋白使花梗中油菜素甾醇含量降低，导致簇生表型形成 杂合子具有部分正常的
BRD3 蛋白，使其花梗中的油菜素甾醇含量介于簇生稻和非簇生稻之间，导致弱簇生表型出现
(4)用该簇生稻与其他水稻品系进行杂交育种，将簇生表型引入其他品系
【分析】基因突变是DNA 分子中碱基对的增添、缺失或替换而引起的基因结构的改变。碱基对的增添、缺失或替
换如果发生在基因的非编码区，则控制合成的蛋白质的氨基酸序列不会发生改变。
【详解】（1）用NaN3 处理簇生稻种子的目的是提高突变率，M2 的突变株中仅筛选出2 个非簇生稻突变体株系，
说明基因突变具有随机性和不定向性特点。
（2）设控制簇生性状的基因用B、b 表示，F1 自交获得F2，F2 中弱簇生稻：非簇生稻：簇生稻＝2：1：1，说明
弱簇生稻的基因型为Bb，非簇生稻的基因型为bb，簇生稻的基因型为BB，若将F1 弱簇生稻与非簇生稻杂交，即
Bb×bb，后代的表型及比例是弱簇生稻∶非簇生稻=1 1∶。
（3）在稻穗发育阶段，非簇生稻突变株花梗中的油菜素甾醇含量显著高于簇生稻，则BRD3 蛋白在水稻簇生表型
形成中的作用机制是在稻穗发育阶段，BRD3 蛋白使花梗中油菜素甾醇含量降低，导致簇生表型形成。杂合子具有
部分正常的BRD3 蛋白，使其花梗中的油菜素甾醇含量介于簇生稻和非簇生稻之间，导致弱簇生表型出现，因此F2
性状分离比是1 2 1
∶∶，而不是3 1∶。
（4）簇生稻穗粒数增多，但粒重与非簇生稻基本相同，利用该簇生稻提高其他品系水稻产量的思路为：用该簇生
稻与其他水稻品系进行杂交育种，将簇生表型引入其他品系。
10．（2024·北京·高考真题）玉米是我国栽培面积最大的农作物，籽粒大小是决定玉米产量的重要因素之一，研究
籽粒的发育机制，对保障粮食安全有重要意义。
(1)研究者获得矮秆玉米突变株，该突变株与野生型杂交，F1表型与 相同，说明矮秆是隐性性状。突变
株基因型记作rr。
(2)观察发现，突变株所结籽粒变小。籽粒中的胚和胚乳经受精发育而成，籽粒大小主要取决于胚乳体积。研究发
现，R 基因编码DNA 去甲基化酶，亲本的该酶在本株玉米所结籽粒的发育中发挥作用。突变株的R 基因失活，导
致所结籽粒胚乳中大量基因表达异常，籽粒变小。野生型及突变株分别自交，检测授粉后14 天胚乳中DNA 甲基化
水平，预期实验结果为 。
(3)已知Q 基因在玉米胚乳中特异表达，为进一步探究R 基因编码的DNA 去甲基化酶对Q 基因的调控作用，进行如
下杂交实验，检测授粉后14 天胚乳中Q 基因的表达情况，结果如表1。
表1
组别
杂交组合
Q 基因表达情况
1
RRQQ（♀）×RRqq（♂）
表达
2
RRqq（♀）×RRQQ（♂）
不表达
3
rrQQ（♀）×RRqq（♂）
不表达
4
RRqq（♀）×rrQQ（♂）
不表达
综合已有研究和表1 结果，阐述R 基因对胚乳中Q 基因表达的调控机制 。
(4)实验中还发现另外一个籽粒变小的突变株甲，经证实，突变基因不是R 或Q。将甲与野生型杂交，F1表型正常，
F1配子的功能及受精卵活力均正常。利用F1进行下列杂交实验，统计正常籽粒与小籽粒的数量，结果如表2。
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表2
组
别
杂交组合
正常籽粒：小籽粒
5
F1（♂）×甲（♀）
3：1
6
F1（♀）×甲（♂）
1：1
已知玉米子代中，某些来自父本或母本的基因，即使是显性也无功能。
①根据这些信息，如何解释基因与表2 中小籽粒性状的对应关系？请提出你的假设 。
②若F1自交，所结籽粒的表型及比例为 ，则支持上述假设。
【答案】(1)野生型
(2)野生型所结籽粒胚乳中DNA 甲基化水平低于突变株
(3)母本R 基因编码的DNA 去甲基化酶只能降低母本Q 基因的甲基化水平，使母本Q 基因在胚乳中表达：对父本的
Q 基因不起激活作用。父本R 基因对Q 基因不起激活 作用
(4)突变性状受两对独立遗传的基因控制，两对基因同时无活性才表现为小籽粒，其中一对等位基因在子代中，来
自母本的不表达，来自父本的表达 正常籽粒：小籽粒=7：1
【分析】判断显隐性的方式有：①表型相同的个体杂交，后代新出现的表型为隐性；②表型不同的纯合个体杂交，
后代出现的表型为显性。
【详解】（1）若矮秆是隐性性状，矮秆玉米突变株与野生型杂交，子代表型与野生型相同。
（2）野生型R 基因正常，能编码DNA 去甲基化酶，催化DNA 去甲基化，所以野生型及突变株分别自交，野生型
植株所结籽粒胚乳中DNA 甲基化水平更低。
（3）由组别2、4 可知，母本中的R 基因编码的DNA 去甲基化酶无法为父本提供的Q 基因去甲基化，由组别3 可
知父本中R 基因编码的DNA 去甲基化酶不能对母本上所结籽粒的胚乳中的Q 基因发挥功能。结合前面的研究成果：
亲本的该酶在本株玉米所结籽粒的发育中发挥作用，可得母本R 基因编码的DNA 去甲基化酶只能降低母本Q 基因
的甲基化水平，使母本Q 基因在胚乳中表达：对父本的Q 基因不起激活作用。父本R 基因对Q 基因不起激活 作
用。
（4）①甲与野生型杂交得到的子代为正常个体，说明小籽粒为隐性性状。F1 与甲杂交属于测交，F1 作父本时，结
果出现正常籽粒：小籽粒=3：1，推测该性状受到两对等位基因的控制，且只有不含显性基因的个体表现为小籽粒。
F1 作母本时，与甲杂交，后代正常籽粒：小籽粒=1：1，结合题目中“已知玉米子代中，某些来自父本或母本的基
因，即使是显性也无功能”推测，母本产生配子时有一对等位基因是不发挥功能的。因此提出的假设为：籽粒变
小受到两对等位基因的控制，任意一对等位基因中的显性基因正常发挥功能的个体表现为正常籽粒，没有显性基
因或显性基因均无法正常发挥功能的个体表现为小籽粒，其中有一对等位基因的显性基因来自母本的时候无法发
挥功能。②F1 自交，F1 产生的精子中含显性基因正常发挥功能的配子：不含显性基因的配子=3：1，F1 产生的卵
细胞中含显性基因正常发挥功能的配子：不含显性基因的配子和含显性基因不发挥功能的配子=1：1，所以F1 自
交所结籽粒的表型及比例为正常籽粒：小籽粒=（1-1/4×1/2）：（1/4×1/2）=7：1。
11．（2024·湖南·高考真题）百合具有观赏、食用和药用等多种价值，科研人员对其进行了多种育种技术研究。回
答下列问题：
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(1)体细胞杂交育种。进行不同种百合体细胞杂交前，先用 去除细胞壁获得原生质体，使原生质体融合，得
到杂种细胞后，继续培养，常用 （填植物激素名称）诱导愈伤组织形成和分化，获得完整的杂种植株。
(2)单倍体育种。常用 的方法来获得单倍体植株，鉴定百合单倍体植株的方法是 。
(3)基因工程育种。研究人员从野生百合中获得一个抵抗尖孢镰刀菌侵染的基因L，该基因及其上游的启动子pL 和
下游的终止子结构如图a。图b 是一种Ti 质粒的结构示意图，其中基因gus 编码GUS 酶，GUS 酶活性可反映启动子
活性。
①研究病原微生物对L 的启动子pL 活性的影响。从图a 所示结构中获取pL，首先选用 酶切，将其与相同限
制酶酶切的Ti 质粒连接，再导入烟草。随机选取3 组转基因成功的烟草（P1、P2 和P3）进行病原微生物胁迫，结
果如图c。由此可知：三种病原微生物都能诱导pL 的活性增强，其中 的诱导作用最强。
②现发现栽培种百合B 中也有L，但其上游的启动子与野生百合不同，且抗病性弱。若要提高该百合中L 的表达量，
培育具有高抗病原微生物能力的百合新品种，简要写出实验思路 。
【答案】(1)纤维素酶和果胶酶 生长素和细胞分裂素
(2)花药离体培养 利用显微镜观察根尖有丝分裂中期细胞中染色体的数目
(3) HindⅢ、BamH
Ⅰ
交链格孢 利用转基因技术将百合B 中L 基因的启动子替换为野生百合中L 基因的启
动子pL
【分析】植物体细胞杂交的基本过程是：首先用酶解法获得原生质体，然后通过一定的技术手段如电刺激、离心、
振荡、聚乙二醇等诱导，实现原生质体的融合。只要将水解酶去除，融合的原生质体经培养后，能很快再生出新
的细胞壁，形成杂种细胞。杂种细胞具有全能性，经过培养能进一步分裂、分化，进而发育成完整的植株。
【详解】（1）因植物细胞细胞壁的成分主要是纤维素和果胶，因此获得原生质体的方法是用纤维素酶和果胶酶对
植物细胞进行处理。得到原生质体后使原生质体融合，形成杂种细胞，再用生长素和细胞分裂素诱导愈伤组织形
成和分化，从而获得完整的杂种植株。
（2）获得单倍体植株的常用方法是花药（花粉）离体培养；鉴定百合单倍体植株的方法是利用显微镜观察根尖有
丝分裂中期细胞中染色体的数目，如果染色体数目减少一半，则获得的植株即为单倍体植株。
（3）根据目的片段以及质粒上限制酶的识别位点，若要获得pL 并连接到质粒上，可选用限制酶HindⅢ、BamHⅠ
进行酶切，以替换Ti 质粒中的启动子，从而达到根据GUS 酶活性反映启动子活性的目的。根据图c 的结果可知，
交链格孢处理的每一组转基因烟草中的GUS 酶活性都最高，可确定其诱导作用最强。欲培育具有高抗病原微生物
能力的百合新品种，可利用转基因技术将百合B 中L 基因的启动子替换为野生百合中L 基因的启动子pL。
12．（2024·浙江·高考真题）瓢虫鞘翅上的斑点图案多样而复杂。早期的杂交试验发现，鞘翅的斑点图案由某条染
色体上同一位点（H 基因位点）的多个等位基因（h、HC、HS、HSP等）控制的。HC、HS、HSP等基因各自在鞘翅相应
部位控制黑色素的生成，分别使鞘翅上形成独特的斑点图案；基因型为hh 的个体不生成黑色素，鞘翅表现为全红。
通过杂交试验研究，并不能确定H 基因位点的具体位置、序列等情况。回答下列问题：
(1)两个体杂交，所得F1的表型与两个亲本均不同，如图所示。
12
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F1的黑色凸形是基因型为 亲本的表型在F1中的表现，表明该亲本的黑色斑是 性状。若F1雌雄个体相
互交配，F2表型的比例为 。
(2)近期通过基因序列研究发现了P 和G 两个基因位点，推测其中之一就是H 基因位点。为验证该推测，研究人员
在翻译水平上分别阻止了P 和G 位点的基因表达，实验结果如表所示。结果表明，P 位点就是控制黑色素生成的H
基因位点，那么阻止P 位点基因表达的实验结果对应表中哪两组？ ，判断的依据是 。此外，还可以在
水平上阻止基因表达，以分析基因对表型的影响。
组1
组2
组3
组4
未阻止表
达
阻止表达
(3)为进一步研究P 位点基因的功能，进行了相关实验。两个大小相等的完整鞘翅P 位点基因表达产生的mRNA 总
量，如图甲所示，说明P 位点基因的表达可以促进鞘翅黑色素的生成，判断的理由是 ；黑底红点鞘翅面积相
等的不同部位P 位点基因表达产生的mRNA 总量，如图乙所示，图中a、b、c 部位mRNA 总量的差异，说明P 位点
基因在鞘翅不同部位的表达决定 。
(4)进一步研究发现，鞘翅上有产生黑色素的上层细胞，也有产生红色素的下层细胞，P 位点基因只在产生黑色素的
上层细胞内表达，促进黑色素的生成，并抑制下层细胞生成红色素。综合上述研究结果，下列对第（1）题中F1
（HCHS）表型形成原因的分析，正确的有哪几项_____
A．F1鞘翅上，HC、HS选择性表达
B．F1鞘翅红色区域，HC、HS都不表达
C．F1鞘翅黑色凸形区域，HC、HS都表达D．F1鞘翅上，HC、HS只在黑色区域表达
【答案】(1)HCHC 显性 1:2:1
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(2)组3、组4 阻止P 位点基因表达后实验结果应该是没有黑色素生成，对应3、4 组。 转录
(3)黑底红点P 位点基因表达产生的mRNA 总量远远大于红底黑点 黑色斑点面积大小
(4)ABD
【分析】基因分离定律的实质是位于同源染色体的等位基因随着同源染色体的分开和分离。
【详解】（1）由图分析，HCHC 个体有黑色凸形，所以F1 的黑色凸形是基因型为HCHC 亲本的表型在F1 中的表现，
表明该亲本的黑色斑是显性性状。F1 的基因型为HCHS，若F1 雌雄个体相互交配，F2 基因型及比例为HCHC：
HCHS：HSHS=1:2:1，三种基因型对应的表型各不相同，所以表型比例为1:2:1。
（2）为验证该推测，研究人员在翻译水平上分别阻止了P 和G 位点的基因表达，实验结果如表所示。结果表明，
P 位点就是控制黑色素生成的H 基因位点，那么阻止P 位点基因表达后实验结果应该是没有黑色素生成，对应3、
4 组。此外，还可以在转录水平上阻止基因表达，以分析基因对表型的影响。
（3）两个大小相等的完整鞘翅P 位点基因表达产生的mRNA 总量，如图甲所示，说明P 位点基因的表达可以促进
鞘翅黑色素的生成，判断的理由是黑底红点P 位点基因表达产生的mRNA 总量远远大于红底黑点；黑底红点鞘翅
面积相等的不同部位P 位点基因表达产生的mRNA 总量，如图乙所示，图中a、b、c 部位mRNA 总量的差异，说明
P 位点基因在鞘翅不同部位的表达决定黑色斑点面积大小。
（4）P 位点基因只在产生黑色素的上层细胞内表达，促进黑色素的生成，并抑制下层细胞生成红色素，所以红色
区域，HC、HS 都不表达，HC、HS 只在黑色区域表达，根据图（1）可知HC 控制黑色凸形生成，HS 控制大片黑色
区域生成，所以F1 鞘翅上，HC、HS 选择性表达，黑色凸形区域，HC 表达，ABD 正确。
13．（2024·广东·高考真题）驹形杆菌可合成细菌纤维素（BC）并将其分泌到胞外组装成膜。作为一种性能优异的
生物材料，BC 膜应用广泛。研究者设计了酪氨酸酶（可催化酪氨酸形成黑色素）的光控表达载体，将其转入驹形
杆菌后构建出一株能合成BC 膜并可实现光控染色的工程菌株，为新型纺织原料的绿色制造及印染工艺升级提供了
新思路（图一）。
回答下列问题：
(1)研究者优化了培养基的 （答两点）等营养条件，并控制环境条件，大规模培养工程菌株后可在气液界面
处获得BC 菌膜（菌体和 BC 膜的复合物）。
(2)研究者利用T7 噬菌体来源的RNA 聚合酶（T7RNAP）及蓝光光敏蛋白标签，构建了一种可被蓝光调控的基因表
达载体（光控原理见图二a，载体的部分结构见图二b）。构建载体时，选用了通用型启动子 PBAD（被工程菌
RNA 聚合酶识别）和特异型启动子PT7（仅被T7RNAP 识别）。为实现蓝光控制染色，启动子①②及③依次为
，理由是 。
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(3)光控表达载体携带大观霉素（抗生素）抗性基因。长时间培养时在培养液中加入大观霉素，其作用为
（答两点）。
(4)根据预设的图案用蓝光照射已长出的BC 菌膜并继续培养一段时间，随后将其转至染色池处理，发现只有经蓝光
照射的区域被染成黑色，其原因是 。
(5)有企业希望生产其他颜色图案的BC 膜。按照上述菌株的构建模式提出一个简单思路 。
【答案】(1)碳源、氮源
(2)PT7、PBAD 和PBAD 基因2 和3 正常表达无活性产物，被蓝光激活后再启动基因1 表达
(3)抑制杂菌；去除丢失质粒的菌株
(4)该处细胞中T7RNAP 激活，酪氨酸酶表达并合成黑色素
(5)将酪氨酸酶替换成催化其他色素合成的酶(或将酪氨酸酶替换成不同颜色蛋白)
【分析】基因工程技术的基本步骤：（1）目的基因的获取。（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。
【详解】（1）培养基的营养物质包括水、无机盐、碳源、氮源等，研究者培养工程菌，需要优化培养基的碳源、
氮源等营养条件，并控制环境条件。
（2）题图二a 分析可知，蓝光照射下，T7RNAP N 端-nMag 与T7RNAP C 端结合，导致无活性的T7RNAP 变成有活性
的T7RNAP，结合图一，蓝光处理后，RNA 聚合酶（T7RNAP）识别启动子①使基因1 转录获得相应的mRNA，再以
其为模板通过翻译过程获得酪氨酸酶，酪氨酸酶从而催化染色液中酪氨酸形成黑色素，可见基因2 和3 正常表达无
活性产物，被蓝光激活后再启动基因1 表达，综合上述分析可知，为实现蓝光控制染色，启动子①②及③依次为
PT7、PBAD 和PBAD。
（3）光控表达载体携带大观霉素（抗生素）抗性基因。长时间培养时在培养液中加入大观霉素，抗生素具有抑制
杂菌；去除丢失质粒的菌株的作用。
（4）由小问2 分析可知，细胞中T7RNAP 激活，酪氨酸酶表达并合成黑色素，故用蓝光照射已长出的BC 菌膜并继
续培养一段时间，随后将其转至染色池处理，发现只有经蓝光照射的区域被染成黑色。
（5）由小问2 分析可知，题干信息的设计思路最终BC 膜被染成黑色，希望生产其他颜色图案的BC 膜，则需要将
酪氨酸酶替换成催化其他色素合成的酶(或将酪氨酸酶替换成不同颜色蛋白)。
14．（2024·山东·高考真题）某二倍体两性花植物的花色、茎高和籽粒颜色3 种性状的遗传只涉及2 对等位基因，
且每种性状只由1 对等位基因控制，其中控制籽粒颜色的等位基因为D、d；叶边缘的光滑形和锯齿形是由2 对等
位基因A、a 和B、b 控制的1 对相对性状，且只要有1 对隐性纯合基因，叶边缘就表现为锯齿形。为研究上述性状
的遗传特性，进行了如表所示的杂交实验。另外，拟用乙组F1自交获得的F2中所有锯齿叶绿粒植株的叶片为材料，
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通过PCR 检测每株个体中控制这2 种性状的所有等位基因，以辅助确定这些基因在染色体上的相对位置关系。预
期对被检测群体中所有个体按PCR 产物的电泳条带组成（即基因型）相同的原则归类后，该群体电泳图谱只有类
型Ⅰ或类型Ⅱ，如图所示，其中条带③和④分别代表基因a 和d。已知各基因的PCR 产物通过电泳均可区分，各相
对性状呈完全显隐性关系，不考虑突变和染色体互换。
组别
亲本杂交组合
F1的表型及比例。
甲
紫花矮茎黄粒×红花高茎绿粒
紫花高茎黄粒∶红花高茎绿粒∶紫花矮茎黄粒∶红花矮茎绿粒=1 1 1 1
∶∶∶
乙
锯齿叶黄粒×锯齿叶绿粒
全部为光滑叶黄粒
(1)据表分析，由同一对等位基因控制的2 种性状是 ，判断依据是 。
(2)据表分析，甲组F1随机交配，若子代中高茎植株占比为 ，则能确定甲组中涉及的2 对等位基因独立遗传。
(3)图中条带②代表的基因是 ；乙组中锯齿叶黄粒亲本的基因型为 。若电泳图谱为类型Ⅰ，则被检测
群体在F2中占比为 。
(4)若电泳图谱为类型Ⅱ，只根据该结果还不能确定控制叶边缘形状和籽粒颜色的等位基因在染色体上的相对位置
关系，需辅以对F2进行调查。已知调查时正值F2的花期，调查思路： ；预期调查结果并得出结论： 。
（要求：仅根据表型预期调查结果，并简要描述结论）
【答案】(1)花色和籽粒颜色 甲组子代中紫花的籽粒全是黄粒，红花的籽粒全是绿粒
(2)9/16
(3) A aaBBDD 1/4
(4)调查红花植株的叶边缘形状 若红花植株中只有锯齿叶，则Abd（aBD)位于一条染色体上；若红花植株中既
有锯齿叶又有光滑叶，则Ad（aD）位于一条染体上，Ad 和B（b）位于非同源染色体上
【分析】1、根据乙组杂交后代全是黄粒可知，黄粒是显性性状，对应的基因型为D-。根据题干信息可知，光滑形
对应的基因型为A-B-，锯齿形对应的基因型为A-bb、aaB-、aabb。
2、根据甲组的子代中，紫花全是黄粒，红花全是绿粒可知，花色和籽粒颜色受一对等位基因控制。设茎高的相关
基因为E/e，根据子代中，四种表现型的比例为1:1:1:1 可知，亲本的基因型组合为：EeDd×eedd 或Eedd×eeDd。
3、根据电泳图谱，类型Ⅰ中有三种基因型，且有的个体没有a；类型Ⅱ中只有一种基因型，且均不含a。
【详解】（1）根据表格中甲组的杂交子代中，紫花的籽粒全是黄粒，红花的籽粒全是绿粒，结合题干信息“花色、
茎高和籽粒颜色3 种性状的遗传只涉及2 对等位基因”可知，花色和籽粒颜色是由一对等位基因控制的。
（2）根据乙组杂交结果可知，黄粒是显性性状，用D 表示，设茎高的相关基因为E/e。若高茎为显性，则甲组亲
本的基因型组合为：Eedd×eeDd，E/e 和D/d 可能位于一对或两对同源染色体上，F1 中茎高相关的基因型及比例为
Ee:ee=1:1，F1 随机交配，子代中EE:Ee:ee=1:6:9，高茎E-植株占比为7/16。若高茎为隐性性状，则甲组亲本的基因
型组合为EeDd×eedd，F1 中茎高相关的基因型及比例为Ee:ee=1:1，F1 随机交配，子代中高茎E-植株占比为9/16。
故子代中高茎站9/16，说明两对基因独立遗传。
（3）类型Ⅰ中有三种基因型，且有的个体没有a；类型Ⅱ中只有一种基因型，且均不含a。根据乙组亲本和子代
的表现型可知，亲本中关于叶边缘的基因型组合aaBB 和AAbb，关于籽粒颜色的基因型组合为DD 和dd，亲本的基
因型组合可能为aaBBDD×AAbbdd 或aaBBdd×AAbbDD，F1 的基因型为AaBbDd。乙组F1 自交获得的F2 中所有锯齿
叶绿粒植株（dd）不外乎为A_bbdd、aaB_dd、aabbdd，电泳结果若为类型Ⅰ，则该群体有三种基因型，若为类型
Ⅱ，则只有一种基因型。若D/d、A/a 和B/b 位于三对同源染色体上，则电泳结果应该有9 种基因型，与电泳结果
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不符；若三对基因位于一对同源染色体上，则F1 中基因的位置关系如图：
，若为①，
则F2 的锯齿叶绿粒植株的基因型只有一种，为AAbbdd，对应类型Ⅱ。若为②，则F2 的锯齿叶绿粒植株的基因型
只有一种，为aaBBdd，与类型Ⅰ和Ⅱ均不相符。若三对基因位于两对同源染色体上，则存在以下可能性，③A/a
和B/b 位于一对同源染色体上，则F1 中基因的位置关系如图：
，则F2 的锯齿叶绿粒植
株的基因型只有2 种基因型：aaBBdd 和AAbbdd，与类型Ⅰ和Ⅱ均不相符。若A/a 和D/d 位于一对同源染色体上，
则F1 中基因的位置关系如图：
或
，若为④，则F2 的锯齿叶绿粒植
株的基因型为AAbbdd，与类型Ⅱ相符；若为⑤，则F2 的锯齿叶绿粒植株的基因型有三种，均为aa，与类型Ⅰ和
Ⅱ均不相符。若B/b 和D/d 位于一对同源染色体上，则F1 中基因的位置关系如图：
或
，若为⑥，则F2 的锯齿叶绿粒植株的基因型有三种：AAbbdd、Aabbdd、aabbdd，与类型
Ⅰ相符。若为⑦，则F2 的锯齿叶绿粒植株的基因型只有一种：aaBBdd，与类型Ⅰ和Ⅱ均不相符。上述假设中，符
合类型Ⅰ的为⑥，乙组中锯齿叶黄粒亲本的基因型为aaBBDD。子代中有的个体含有A，有的个体不含A，B/b 和
D/d 相关的基因均为纯合子，电泳图中，有的个体含有条带②，据此推测条带②代表的基因是A。若电泳图谱为类
型Ⅰ，F1 中基因的位置为⑥，子代中锯齿叶绿粒植株--bbdd 占1/4。
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（4）若电泳图为类型Ⅱ，则F1 可能为
或
，要确定三对基因的位置关系，可
以调查红花植株的叶边缘形状，若红花植株中只有锯齿叶，则Abd（aBD)位于一条染色体上；若红花植株中既有锯
齿叶又有光滑叶，则Ad（aD）位于一条染体上，Ad 和B（b）位于非同源染色体上。
15．（2024·福建·高考真题）海马是与记忆相关的脑区。雌鼠在老年期会出现海马萎缩，为研究这一现象与雌激素
分泌减少的关系，科研人员利用正常雌鼠和性成熟时切除卵巢的雌鼠（GDX 雌鼠）进行相关实验，部分结果如图
所示。
回答下列问题：
(1)小鼠雌激素的分泌受到 轴的分级调节。
(2)据图分析，影响雌鼠海马中突触数量和海马体积的因素是 ；推测GDX 雌鼠中年期会出现记忆障碍，依据
是 。
(3)进一步的实验证实雌激素调控海马萎缩的靶细胞是海马星形胶质细胞。已知激素与受体结合后，可通过特定基
因影响靶细胞的生物学效应。为确定雌激素调控的特定基因，对敲除雌激素受体基因的海马星形胶质细胞进行
（填“基因组”或“mRNA”）测序，将测序数据与 细胞相应的测序数据进行比对分析，并结合其他实验最
终确认雌激素调控海马体积的基因为Enol。
(4)根据上述结果，除补充雌激素外，提出一种治疗雌鼠海马萎缩的思路 。
【答案】(1)下丘脑—垂体—卵巢
(2)年龄、卵巢 GDX 雌鼠中年期海马体积减小，突触数量减少
(3) mRNA 正常的海马星形胶质
(4)调控海马星形胶质细胞中Enol 的表达量/调节海马星形胶质细胞中Enol 蛋白活性
【分析】下丘脑分泌促性腺激素释放激素，促性腺激素释放激素作用于垂体，垂体合成和分泌促性腺激素，促性
腺激素作用于性腺，性腺分泌性激素，性激素对下丘脑和垂体具有负反馈调节。
【详解】（1）下丘脑分泌促性腺激素释放激素，促性腺激素释放激素作用于垂体，垂体合成和分泌促性腺激素，
促性腺激素作用于卵巢，其分泌雌激素，小鼠雌激素的分泌受到下丘脑—垂体—卵巢轴的分级调节。
（2）据图分析，青年和中年的正常雌鼠的海马中突触相对数量比老年正常雌鼠更多，青年和中年正常雌鼠的海马
体积比老年正常雌鼠更大；性成熟时切除卵巢后，中年GDX 雌鼠的海马中突触相对数量（以及海马体积）与老年
GDX 雌鼠相同，中年正常雌鼠的海马中突触相对数量比中年GDX 雌鼠的更少，中年正常雌鼠的海马体积比中年
GDX 雌鼠的更大，因此，影响雌鼠海马中突触数量和海马体积的因素是年龄、卵巢。GDX 雌鼠中年期会出现记忆
障碍，依据是相比正常雌鼠中年期，GDX 雌鼠中年期海马体积减小，突触数量减少。
（3）由题意可知，雌激素与海马星形胶质细胞的受体结合后，会引起海马星形胶质细胞中的特定基因转录产生特
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定的mRNA，从而翻译出特定的蛋白质，敲除雌激素受体基因的海马星形胶质细胞不会产生该特定的mRNA，而正
常的海马星形胶质细胞能产生该mRNA，因此，为确定雌激素调控的特定基因，对敲除雌激素受体基因的海马星形
胶质细胞进行mRNA 测序，将测序数据与正常的海马星形胶质细胞相应的测序数据进行比对分析，得出相关结论。
（4）已经确认雌激素调控海马体积的基因为海马星形胶质细胞中的Enol，可推测雌鼠在老年期会出现海马萎缩，
这与海马星形胶质细胞中Enol 的表达量（减少）以及Enol 的表达的蛋白质（活性降低）有关，因此除补充雌激素
外，治疗雌鼠海马萎缩的另外措施可以调控海马星形胶质细胞中Enol 的表达量或调节海马星形胶质细胞中Enol 蛋
白活性。
16．（2024·广东·高考真题）乙烯参与水稻幼苗根生长发育过程的调控。为研究其机理，我国科学家用乙烯处理萌
发的水稻种子3 天，观察到野生型（WT）幼苗根的伸长受到抑制，同时发现突变体m2，其根伸长不受乙烯影响；
推测植物激素X 参与乙烯抑制水稻幼苗根伸长的调控，设计并开展相关实验，其中K 试剂抑制激素X 的合成，A 试
剂抑制激素X 受体的功能，部分结果见图。
回答下列问题：
(1)为验证该推测进行了实验一，结果表明，乙烯抑制WT 根伸长需要植物激素X，推测X 可能是 。
(2)为进一步探究X 如何参与乙烯对根伸长的调控，设计并开展了实验二、三和四。
①实验二的目的是检测m2 的突变基因是否与 有关。
②实验三中使用了可自由扩散进入细胞的 NAA，目的是利用NAA 的生理效应，初步判断乙烯抑制根伸长是否与
有关。若要进一步验证该结论并检验 m2 的突变基因是否与此有关，可检测 的表达情况。
③实验四中有3 组空气处理组，其中设置★所示组的目的是 。
(3)分析上述结果，推测乙烯对水稻幼苗根伸长的抑制可能是通过影响 实现的。
【答案】(1)生长素
(2)生长素合成 生长素运输 生长素载体蛋白基因 作为实验组检测A 试剂和NAA 是否影响根伸长；作
为乙烯处理的对照组
(3)生长素信号转导（或生长素受体功能）
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【分析】植物激素是指植物体内一定部位产生，从产生部位运输到作用部位，对植物的生长发育有显著影响的微
量有机物。植物激素主要包括生长素、赤霉素、细胞分裂素、脱落酸、乙烯。各种植物激素并不是孤立地起作用，
而是多种植物激素共同调控植物的生长发育和对环境的适应。
【详解】（1）由实验一结果分析，加入K 试剂不加NAA 组与加入K 试剂和NAA 组对比可发现，同时加入K 试剂和
NAA，乙烯可以抑制WT 根伸长，由题干信息K 试剂抑制激素X 的合成，可推测NAA 的作用效果和激素X 类似，
NAA 是生长素类似物，所以推测激素X 为生长素。
（2）①实验二的因变量是激素X 含量，所以实验二的目的是检测m2 的突变基因是否与生长素合成有关。
②实验三野生型幼苗在乙烯、NAA+乙烯作用下根伸长均受抑制，而突变体m2 幼苗在乙烯、NAA+乙烯作用下根长
均正常，由实验二结果可知，野生型和突变体m2 生长素含量大致一样，则初步判断乙烯抑制根伸长与生长素运输
有关。若要进一步验证该结论并检验 m2 的突变基因是否与此有关，可检测生长素载体蛋白基因的表达情况。
③★所示组和其他空气处理组对比，可作为实验组检测A 试剂和NAA 是否影响根伸长；★所示组和同处理乙烯组
对比，可作为乙烯处理的对照组。
（3）分析上述结果，推测乙烯对水稻幼苗根伸长的抑制可能是通过影响生长素受体功能实现的。
17．（2024·浙江·高考真题）不经意间观察到一些自然现象，细究之下，其实有内在的逻辑。回答下列问题：
(1)随着春天的来临，内蒙古草原绿意渐浓，久违的动物们纷纷现身，这种场景的出现体现了生态系统的 功
能；成群的牛、羊一起在草原上觅食，他们之间虽然食性相似但是竞争不明显，可以用 来解释；草原群落
的演替结果在几年内并不容易观察到，其原因是：植物每年的生长季短，且常遭食草动物啃食，导致 不易。
近年来，随着生物多样性保护理念的不断深入，人们不再主动猎狼，但狼也只是偶见于内蒙古草原地区。从狼在
食物链中所处营养级的角度分析，他无法在牧区立足的原因有 。为了畜牧业的兴旺，牧民们对草原生态系
统进行一定的干预，例如对牛羊取食之余牧草及时收割、打包，从生态系统功能的角度分析，这项干预措施的意
义有 。
(2)学者在野外考察中发现了一些现象，生活在寒冷地带的木本植物，多数体表颜色较深，如叶为墨绿色，茎或枝
条为黑褐色；而生活在炎热地带的木本植物，往往体表颜色较浅，如叶为浅绿色，茎或枝条为浅绿色。有些学者
对此现象的解释是：在寒冷环境下，深色体表的植物能吸收较多的太阳能，有利于维持细胞内酶的活性。
Ⅰ．某同学设计了实验方案以验证学者们的解释是否正确。在①②④各环节的选项中，分别选择1-2 项，填入方案
中的空格，完善一套实验方案，使之简单，可行。
①实验材料或器材的选择预处理： ；
A．两组等容量的烧杯，烧杯内盛满水
B．两种生长状态类似且体表颜色深浅有明显差异的灌木
C．一组烧杯的外壁均涂上油漆，另一组不涂
D．所有植物根植于相同条件的土壤中
②选定正确的监测指标： ；
A．植物生物量的增加值 B．温度
C．植物根长的增加值 D．植物高度的增加值
③实验处理和过程：仿照寒冷地带的自然光照条件，将两组材料置于低温条件下（4℃），每次光照5 小时。记录
处理前后指标的量值。实验重复3 次。
④预测实验结果和得出实验结论。若 ，则学者们的说法成立；否则无法成立。
A．深色组水体的温度值高于浅色组
B．深色组植物体表的温度值高于浅色组
C．深色组植物高度的增加值大于浅色组
D．深色组与浅色组测得的指标差异显著
Ⅱ．上述实验环节中，选定此监测指标的理由是：ⅰ ，ⅱ监测便捷。
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Ⅲ．结合本实验的研究结果，植物吸收的太阳能既能用于 ，又能用于 。
Ⅳ．基于本实验，为了让耐寒性较弱的行道树安全越冬，可采取的合理有效措施有 （答出一点即可）。
【答案】(1)信息传递 生态位分化 优势种替代 捕获第二营养级生物不易；能利用的生物量不足
使能量更多地流向对人类有益的方向
(2)AC（BD） B BD（AD） 能反映植物吸收能量 光合作用 植物体温度的维持 覆盖较
深颜色的薄膜
【分析】1、生态系统是指一定空间和时间内，由群落和非生物环境构成的一个生态学功能系统。物质循环、信息
传递和能量流动是生态系统的三大基本功能。
2、自然群落中，生态位有重叠的物种会发生生态位分化。当两个物种的生态位有重叠时，往往通过自然选择作用
使各自的生态位发生变化，从而减少或排除竞争，使得它们共同生存下来，这种现象称为生态位分化。
【详解】（1）①物质循环、信息传递和能量流动是生态系统的三大基本功能，春天的来临，内蒙古草原绿意渐浓，
久违的动物们纷纷现身，这种场景的出现体现了生态系统的信息传递功能。
②当两个物种的生态位有重叠时，往往通过自然选择作用使各自的生态位发生变化，从而减少或排除竞争，使得
它们共同生存下来，这种现象称为生态位分化，因此可以用生态位分化来解释成群的牛、羊一起在草原上觅食，
他们之间虽然食性相似但是竞争不明显的现象。
③在草原生态系统，由于植物常遭食草动物的啃食，导致物种取代不容易发生，从而导致演替在短时间内不明显。
④能量传递的特点是逐级递减，由于狼所处的营养级高，则归属该营养级的能量少，该营养级的个体数量相对较
少，因此即使人们不再主动猎狼，但狼也只是偶见于内蒙古草原地区。
⑤从生态系统能量流动的功能解释，对牛羊取食之余牧草及时收割、打包，可以使能量更多地流向对人类有意的
方向。
（2）① 要验证在寒冷环境下，深色体表的植物能吸收较多的太阳能，该实验自变量是颜色深浅，因变量是吸收
能量值。要达到上述实验目的，既可以选择生物材料，也可以选择非生物材料。因此第①空可以选AC，也可以选
BD。
②检测指标必须要能从实验设计的角度出发，反映实验目的，不能单纯从操作便捷角度考虑，况且便捷的角度，
题干中已经有所反映，不能再从此角度作答。选定温度作为监测指标，一方面是温度值能反映植物吸收能最值的
高低，另一方面是检测便捷，因此第②空选B。
④因 鉴于第Ⅰ小问第①空的答案有两种选择，第④小问也有两种，分别与第①小问对应，若第①小问选择生物材
料即BD，则第④小问也应监测生物指标，即B，若第①小问选择非生物材料即AC，则第④小问也应监测生物指标，
即A，此外，深色浅色两组结果应有显著性差异，方能证明学者们说法成立，因此第④小问无论指标选择哪种，答
案都还应有D。
上述实验环节中，选定此监测指标的理由是：一方面是温度值能反映植物吸收能最值的高低，另一方面是检测便
捷。
结合本实验的研究结果，植物吸收的太阳能可以用于光合作用。植物吸收的太阳能又能用于维持植物体的温度，
保证酶的活性。
基于本实验，为了让耐寒性较弱的行道树安全越冬，可采取的合理有效措施有覆盖较深颜色的薄膜，可以提高植
物对太阳能的吸收。
18．（2024·宁夏四川·高考真题）合理使用消毒液有助于减少传染病的传播。某同学比较了3 款消毒液A、B、C 杀
灭细菌的效果，结果如图所示。回答下列问题。
(1)该同学采用显微镜直接计数法和菌落计数法分别测定同一样品的细菌数量，发现测得的细菌数量前者大于后者，
其原因是 。
(2)该同学从100 mL 细菌原液中取1 mL 加入无菌水中得到10 mL 稀释菌液，再从稀释菌液中取200 μL 涂布平板，菌
落计数的结果为100，据此推算细菌原液中细菌浓度为 个/mL。
(3)菌落计数过程中，涂布器应先在酒精灯上灼烧，冷却后再涂布。灼烧的目的是 ，冷却的目的是
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。
(4)据图可知杀菌效果最好的消毒液是 ，判断依据是 。（答出两点即可）
(5)鉴别培养基可用于反映消毒液杀灭大肠杆菌的效果。大肠杆菌在伊红美蓝培养基上生长的菌落呈 色。
【答案】(1)前者微生物分散的活菌和死菌一起计数，后者存在多个活菌形成一个菌落的情况且只计数活菌
(2)5000
(3)杀死涂布器上可能存在的微生物，防止涂布器上可能存在的微生物污染 防止温度过高杀死菌种
(4)A A 消毒液活菌数减少量最多，且杀菌时间较短，效率最高
(5)黑
【分析】平板划线法是通过接种环在琼脂固体培养基表面连续划线的操作。将聚集的菌种逐步稀释分散到培养基
的表面。在数次划线后培养，可以分离到由一个细胞繁殖而来的肉眼可见的子细胞群体，这就是菌落。稀释涂布
平板法是将菌液进行一系列的梯度稀释，然后将不同稀释度的菌液分别涂布到琼脂固体培养基的表面，进行培养。
分为系列稀释操作和涂布平板操作两步。
【详解】（1）显微镜直接计数法把死菌和活菌一起计数。菌落计数法计数只计活菌数，还可能存在多个活菌形成
一个菌落的情况，故前者的数量多于后者。
（2）从100 mL 细菌原液中取1 mL 加入无菌水中得到10 mL 稀释菌液，即稀释了10 倍，1mL 细菌原液中细菌浓度
=（菌落数÷菌液体积）×稀释倍数=（100÷200 μL）×10 个=5000 个。
（3）菌落计数过程中，涂布器应先在酒精灯上灼烧，冷却后再涂布。灼烧的目的是杀死涂布器上可能存在的微生
物，防止涂布器上可能存在的微生物污染，冷却的目的是防止温度过高杀死菌种。
（4）A 消毒液活菌数减少量最多，且杀菌时间较短，效率最高，因此A 消毒液杀菌效果最好。
（5）大肠杆菌在伊红美蓝培养基上生长的菌落呈黑色。
19．（2024·浙江·高考真题）锌转运蛋白在某种植物根部细胞特异性表达并定位于细胞质膜，具有吸收和转运环境
中Zn2+的功能。为研究该植物2 种锌转运蛋白M 和N 与吸收Zn2+相关的生物学功能，在克隆M、N 基因基础上，转
化锌吸收缺陷型酵母，并进行细胞学鉴定。回答下列问题：
(1)锌转运蛋白基因M、N 克隆。以该植物 为材料提取并纯化mRNA，反转录合成cDNA。根据序列信息设计
引物进行PCR 扩增，PCR 每个循环第一步是进行热变性处理，该处理的效果类似于生物体内 的作用效果。
PCR 产物琼脂糖凝胶电泳时，DNA 分子因为含 而带负电荷，凝胶点样孔端应靠近电泳槽负极接口；当2 个
PCR 产物分子量接近时，若延长电泳时间，凝胶中这2 个条带之间的距离会 。回收DNA 片段，连接至克隆
载体，转化大肠杆菌，测序验证。
(2)重组表达载体构建。分别将含M、N 基因的重组质粒和酵母表达载体同时进行双酶切处理，然后利用 连
接，将得到的重组表达载体转化大肠杆菌。用PCR 快速验证重组转化是否成功。此反应可以用大肠杆菌悬液当模
板的原因是 。
(3)酵母菌转化。取冻存的锌吸收缺陷型酵母菌株，直接在固体培养基进行 培养，活化后接种至液体培养基，
采用 以扩大菌体数量，用重组表达载体转化酵母菌。检测M、N 基因在受体细胞中的表达水平，无显著差
异。
(4)转基因酵母功能鉴定。分别将转化了M、N 基因的酵母菌株于液体培养基中培养至OD600为0.6。将菌液用
法逐级稀释至OD600为0.06、0.006 和0.0006，然后各取10μL 菌液用涂布器均匀涂布在固体培养基上，培养2 天，
菌落生长如图。该实验中阴性对照为 。由实验结果可初步推测：转运蛋白M 和N 中，转运Zn2+能力更强的
是 ，依据是 。
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注：OD600 为波长600nm 下的吸光值，该值越大，菌液浓度越高；空载体为未插入M 或N 基因的表达载体。
【答案】(1)根 解旋酶 磷酸基团 变长
(2)DNA 连接酶 热变性使大肠杆菌内的DNA 外溢
(3)划线分离 振荡培养
(4)梯度稀释 锌吸收缺陷型酵母+空载体 N 转入N 基因的这组酵母菌数量数量多
【分析】由图中光谱吸收值可知，锌吸收缺陷型酵母+N 基因表达载体组吸收值与野生型酵母+空载体组相近，转入
N 基因的这组酵母菌数量数量多，说明N 转运Zn2+能力更强。
【详解】（1）由题意可知，锌转运蛋白在某种植物根部细胞特异性表达并定位于细胞质膜，所以以该植物的根为
材料提取并纯化mRNA，反转录合成cDNA。热变性处理的目的是使DNA 解螺旋，相当于生物体内解旋酶的效果。
DNA 分子因为含有磷酸基团而带负电荷，所以其点样孔端应靠近电泳槽负极接口。随着时间的推移，不同分子量
的DNA 分子速度不同，时间越长，距离差越大。
（2）内切酶处理后的质粒和目的基因，用DNA 连接酶进行连接。由于PCR 过程中热变性使大肠杆菌内的DNA 外
溢，所以可用大肠杆菌悬液当模板，利用PCR 快速验证重组转化是否成功。
（3）冻存的酵母菌浓度较高，必须稀释后涂布，也可直接在固体培养基上划线接种后进行培养，进行活化，然后
转至液体培养基增殖，培养过程中进行震荡，有利于增加培养液的溶氧量和使酵母菌和培养液充分接触，从而快
速增殖。
（4）由题意可知，菌液稀释后OD600 为0.06、0.006 和0.0006，说明其进行10 指数的梯度稀释。由图可知，锌吸
收缺陷型酵母+空载体组不会吸收锌，为阴性对照。由图中光谱吸收值可知，转入N 基因的这组酵母菌数量数量多，
说明N 转运Zn2+能力更强。
20．（2024·北京·高考真题）啤酒经酵母菌发酵酿制而成。生产中，需从密闭的发酵罐中采集酵母菌用于再发酵，
而直接开罐采集的传统方式会损失一些占比很低的独特菌种。研究者探究了不同氧气含量下酵母菌的生长繁殖及
相关调控，以优化采集条件。
(1)酵母菌是兼性厌氧微生物，在密闭发酵罐中会产生 和CO2。有氧培养时，酵母菌增殖速度明显快于
无氧培养，原因是酵母菌进行有氧呼吸，产生大量 。
(2)本实验中，采集是指取样并培养4 天。在不同的气体条件下从发酵罐中采集酵母菌，统计菌落数（图甲）。由
结果可知，有利于保留占比很低菌种的采集条件是 。
(3)根据上述实验结果可知，采集酵母菌时O2浓度的陡然变化会导致部分菌体死亡。研究者推测，酵母菌接触O2的
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最初阶段，细胞产生的过氧化氢（H2O2）浓度会持续上升，使酵母菌受损。已知H2O2能扩散进出细胞。研究者在
无氧条件下从发酵罐中取出酵母菌，分别接种至含不同浓度H2O2的培养基上，无氧培养后得到如图乙所示结果。
请判断该实验能否完全证实上述推测，并说明理由 。
(4)上述推测经证实后，研究者在有氧条件下从发酵罐中取样并分为两组，A 组菌液直接滴加到H2O2溶液中，无气
泡产生；B 组菌液有氧培养4 天后，取与A 组活菌数相同的菌液，滴加到H2O2溶液中，出现明显气泡。结果说明，
酵母菌可通过产生 以抵抗H2O2的伤害。
【答案】(1)酒精/C2H5OH ATP
(2)无氧取样，无氧培养
(3)不能，因为没有“接触 O2 后，酵母菌内源 H2O2 浓度上升”的证据
(4)过氧化氢酶/H2O2 酶
【分析】（1）在有氧条件下，酵母菌进行有氧呼吸大量繁殖；
（2）在无氧条件下，酵母菌进行无氧呼吸产生酒精和二氧化碳。
【详解】（1）酵母菌在密闭发酵罐中进行无氧呼吸，会产生酒精（C2H5OH）和CO2。有氧培养时，酵母菌进行
有氧呼吸，有机物被彻底氧化分解，产生大量能量，而无氧呼吸中有机物不能彻底分解，只产生少量能量，故有
氧培养时酵母菌增殖速度明显快于无氧培养。
（2）由图甲结果可知，无氧/无氧条件下，菌落数最多，因此有利于保留占比很低菌种的采集条件是无氧/无氧。
（3）依据图乙结果可知，随着H2O2 浓度的持续上升，酵母菌存活率下降（酵母菌受损程度加深），但不能证明
酵母菌接触O2 的最初阶段，细胞产生的H2O2 浓度会持续上升，因为没有“接触 O2 后，酵母菌内源 H2O2 浓度
上升”的证据。
（4）过氧化氢酶能催化H2O2 分解出现明显气泡，因此实验结果说明，酵母菌可通过产生过氧化氢酶以抵抗H2O2
的伤害。
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