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高三生物一轮复习专题必练分子与细胞（一）
一、单选题
1．蔗糖不能透过红细胞的细胞膜。将红细胞浸入高浓度的蔗糖溶液和蒸馏水中，一段时间后细胞形态发
生的变化是（ ）
A．皱缩、涨破
B．涨破、皱缩
C．皱缩、皱缩
D．涨破、涨破
【答案】A
【分析】当外界溶液溶质的浓度比细胞质的浓度低时，细胞吸水膨胀；当外界溶液溶质的浓度比细胞质的
浓度高时，细胞失水皱缩；当外界溶液溶质的浓度与细胞质的浓度相同时，细胞形态不变。
【详解】将红细胞浸入高浓度的蔗糖溶液，由于蔗糖溶液浓度比细胞质浓度高，红细胞失水皱缩；将红细
胞浸入蒸馏水中，蒸馏水浓度比细胞质浓度低，红细胞吸水膨胀，A 正确。
故选A。
2．植物体细胞杂交与动物细胞工程中所用技术与原理不相符的是（ ）
A．纤维素酶、果胶酶处理和胰蛋白酶处理——酶的专一性
B．植物细胞培养和动物细胞培养——细胞的全能性
C．原生质体融合和动物细胞融合——生物膜的流动性
D．紫草细胞培养和杂交瘤细胞的培养——细胞分裂
【答案】B
【分析】酶的专一性：一种酶只能催化一种或一类底物。细胞全能性是指细胞分裂和分化后，仍具有产生
完整有机体或分化成其他各种细胞的潜能和特性。细胞全能性一般与细胞分化程度呈反相关，即分化程度
越高，全能性越低。
【详解】A、植物细胞壁主要成分是纤维素和果胶，因此利用纤维素酶、果胶酶去除植物细胞壁是利用了
酶的专一性；动物细胞之间主要是蛋白质，因此利用胰蛋白酶使动物组织分散成单个细胞也是利用了酶的
专一性，A 正确；
B、动物细胞培养最终没有获得完整个体，因此不是利用细胞的全能性，B 错误；
C、原生质体融合和动物细胞融合都是细胞膜的融合，因此都利用了生物膜的流动性，C 正确；
D、紫草细胞培养和杂交瘤细胞的培养都是利用细胞分裂的原理来获得大量细胞，D 正确。
故选B。
3．正常情况下，下列关于细胞分裂、分化、衰老和死亡的叙述中，正确的是（ ）
A．所有体细胞都不断地进行细胞分裂
B．细胞分化使各种细胞的遗传物质产生差异
1
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C．细胞分化仅发生于早期胚胎形成的过程中
D．细胞的衰老和死亡是一种自然的生理过程
【答案】D
【分析】1、细胞的分化的概念：在个体发育中，相同细胞的后代，在形态、结构和生理功能上发生稳定
性差异的过程。
2、细胞分化的基础和实质：
（1）分化的基础：每个细胞都含有一套与受精卵完全相同的染色体，即携带有本物种的全部遗传信息。
（2）分化的实质：是在遗传物质的控制下合成特异性蛋白质的过程，即基因的选择性表达。
【详解】A、已高度分化的体细胞不再分裂，A 错误；
B、分化的实质是基因的选择性表达，不会使细胞的遗传物质发生改变，B 错误；
C、细胞分化贯穿于整个生命历程，只是在胚胎时期达到最大限度，C 错误；
D、细胞的衰老和凋亡是正常的生命现象，对机体是有利的，D 正确。
故选D。
4．某果蝇精原细胞中8 条染色体上的DNA 已全部被
15N 标记，其中一对同源染色体上有基因A 和a，现给
此精原细胞提供含
14N 的原料让其连续进行两次分裂，产生四个子细胞，分裂过程中无基因突变和染色体
畸变发生。下列叙述中正确的是（ ）
A．若四个子细胞中均含4 条染色体，则一定有一半子细胞含有a 基因
B．若四个子细胞中均含8 条染色体，则每个子细胞中均含2 个A 基因
C．若四个子细胞中的核DNA 均含
15N，则每个子细胞均含8 条染色体
D．若四个子细胞中有一半核DNA 含
15N，则每个子细胞均含4 条染色体
【答案】A
【分析】减数分裂与有丝分裂的区别：有丝分裂可连续进行，有丝分裂复制一次，细胞分裂一次， 产生
与亲代细胞一样的两个子细胞；减数分裂复制一次，细胞连续分裂两次，产生的子细胞中核DNA 和染色
体是亲代细胞的一半。
【详解】A、若四个子细胞中均含4 条染色体（染色体数目是体细胞的一半），则细胞进行的减数分裂，
等位基因会发生分离，形成4 个精细胞两两相同，故有一半子细胞含有a 基因，A 正确；
B、若四个子细胞中均含8 条染色体（染色体数目与体细胞相同），则细胞进行的是有丝分裂，子细胞的
基因型与体细胞相同，则每个子细胞中均只含有1 个A 基因和1 个a 基因，B 错误；
C、若四个子细胞中的核DNA 均含
15N，则DNA 只复制一次，细胞进行的是减数分裂，四个子细胞为精细
胞，染色体数目是体细胞的一半，因此四个子细胞中均含4 条染色体，C 错误；
D、若四个子细胞中有一半核DNA 含
15N，说明DNA 不止复制一次，则细胞进行的是有丝分裂，所以每个
2
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子细胞均含8 条染色体，D 错误。
故选A。
5．研究者对绿色荧光蛋白进行改造，将其第203 位苏氨酸替换为酪氨酸，使改造后的蛋白质在特定光激发
后发射橙色光，称为橙色荧光蛋白。关于橙色荧光蛋白的构建，以下说法正确的是（ ）
A．用蛋白酶直接处理绿色荧光蛋白获得目标产物
B．设计定点突变PCR 获得橙色荧光蛋白基因
C．PCR 扩增获得的产物激发后可以发橙色荧光
D．绿色荧光蛋白基因发生的突变类型为碱基缺失
【答案】B
【分析】基因突变是指DNA 分子中发生碱基对的替换、增添和缺失，而引起的基因结构的改变。蛋白酶
催化蛋白质中肽键的水解，使蛋白质分解成小分子氨基酸。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。蛋白质工程不是对蛋白质分子的直接改造，而是通过改造基因或合成新基因来改变生
物的遗传和表达性状，合成新的蛋白质，这种技术最终只能通过操作基因来完成。
【详解】A、用蛋白酶直接处理绿色荧光蛋白得到的是各种氨基酸，而不是第203 位苏氨酸替换为酪氨酸
的橙色荧光蛋白，A 错误；
B、要使绿色荧光蛋白第203 位苏氨酸替换为酪氨酸，可以通过对其基因进行定点突变PCR 实现，这样基
因中控制苏氨酸的碱基序列替换为合成酪氨酸的碱基序列，B 正确；
C、PCR 扩增获得的产物是目的基因片段，不能发橙色荧光，只有该基因片段控制合成的蛋白质才会在激
发后发橙色荧光，C 错误；
D、绿色荧光蛋白基因发生的突变类型为碱基替换，D 错误。
故选B。
6．在出芽酵母中，溶酶体样液泡和线粒体之间存在功能上的联系。具体机制如图所示（Cys 为半胱氨酸）。
下列叙述错误的是（ ）
A．H+以主动运输的方式从细胞质基质进入液泡
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B．液泡是一种酸性细胞器，能促进蛋白质降解
C．添加ATP 水解酶抑制剂可使有氧呼吸受抑制
D．液泡酸化异常可导致线粒体中积累大量铁离子
【答案】D
【分析】主动运输的条件：需要载体蛋白、消耗能量。方向：逆浓度梯度。
【详解】A、液泡是一种酸性细胞器，其内部H+浓度高，细胞质基质中的H+在ATP 水解酶的协助下，逆浓
度梯度进入液泡，属于主动运输，A 正确；
B、溶酶体样液泡是一种酸性细胞器，其内含有酸性水解酶，可以促进蛋白质降解，B 正确；
C、由题干信息可知，添加ATP 水解酶抑制剂使H+不能顺浓度梯度运出液泡，Cys 不能借助液泡膜两侧
H+浓度梯度提供的电化学势能进入液泡，导致细胞质基质中Cys 的浓度增大，抑制Fe 进入线粒体发挥作用，
进而导致线粒体功能异常，可使有氧呼吸受抑制，C 正确；
D、结合C 选项的分析可知，液泡酸化异常最终导致铁离子无法进入线粒体，从而导致线粒体外积累大量
铁离子，D 错误。
故选D。
7．如图是动物肝细胞中一种常见的细胞器，相关叙述错误的是（ ）
A．结构①②允许氧和二氧化碳分子自由出入
B．③使得内膜的面积大大增加有利于释放更多能量
C．该细胞器内可发生DNA 复制、转录和翻译等过程
D．④中含有葡萄糖分解及ATP 合成相关的酶
【答案】D
【分析】 有氧呼吸第一阶段：场所为细胞质基质，利用葡萄糖生成丙酮酸、NADH 和少量能量；第二阶
段发生在线粒体基质，利用丙酮酸和水生成NADH 和少量能量；第三阶段在线粒体内膜，NADH 和氧气生
成水，释放大量能量。
【详解】A、结构①②是线粒体的膜，氧和二氧化碳分子属于小分子，可以通过自由扩散跨膜运输，A 正
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确；
B、线粒体内膜向内折叠形成嵴，大大增大内膜面积，增加酶的附着位点，有利于有氧呼吸第三阶段的进
行，有利于释放更多能量，B 正确；
C、线粒体是半自主性细胞器，可发生DNA 复制、转录和翻译等过程，C 正确；
D、④为线粒体基质，是有氧呼吸第二阶段的场所，葡萄糖分解发生在细胞质基质，因此④中没有葡萄糖
分解的相关的酶，D 错误。
故选D。
8．生物膜系统在细胞的生命活动中发挥着极其重要的作用，关于下图所示生理过程，说法不正确的是（
）
A．图示过程为光反应过程
B．H+浓度梯度与ATP 合成有关
C．图示膜结构为叶绿体内膜
D．b 蛋白具有运输和催化功能
【答案】C
【分析】据图分析，图示生物膜吸收了光能，发生了水分解成H+和O2的过程，因此该生物膜为叶绿体的
类囊体薄膜，是光合作用光反应的场所。
【详解】A、图示过程发生了水的光解，故为光反应过程，A 正确；
B、据图可知：ATP 的合成伴随着H+跨膜运输，故H+浓度梯度与ATP 合成有关，B 正确；
C、图示过程为光反应过程，场所为叶绿体的类囊体薄膜，C 错误；
D、b 蛋白可以协助H＋运输，且可以催化ATP 的生成，故b 蛋白具有运输和催化功能，D 正确。
故选C。
9．净初级生产量是指植物光合作用固定的能量扣除植物呼吸作用消耗掉的那部分，可用于植物的生长和
生殖的能量。下图是夏季某温带叶林中的一个淡水池塘得到的曲线图，下列说法不正确的是（ ）
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A．随水深增加，净初级生产量下降
B．净初级生产量是输入该生态系统的总能量
C．净初级生产量用于植物的生长繁殖，A 处植物长势最好
D．该池塘群落具有较为明显的垂直结构
【答案】B
【分析】根据题意和图示分析可知：A、C 段净初级生产量大于0，表示光合作用大于呼吸作用，C 点净初
级生产量等于0，表示光合作用等于呼吸作用，C、D 段净初级生产量小于0，表示光合作用小于呼吸作用。
【详解】A、从曲线可以看出，随水深增加，净初级生产量呈下降趋势，这可能是由于光照强度下降导致
光合作用速度下降造成的，A 正确；
B、据题干信息可知：净初级生产量是生产者的光合量除去生产者自身的呼吸量，该数值小于输入该生态
系统的总能量，B 错误；
C、净初级生产量用于植物的生长繁殖，由于A 处的净初级生产量最大，所以A 处的植物长势最好，C 正
确；
D、据图可知：该池塘群落中不同水深均有植物分布，故该池塘群落可能具有较为明显的垂直结构，D 正
确。
故选B。
10．外泌体是细胞释放的膜性小泡。鼠的肥大细胞分泌的外泌体可以被人的肥大细胞捕获，并且其携带的
mRNA 可以进入细胞质中被翻译成蛋白质。除mRNA 外，外泌体所转移的mi-RNA（一类长度约为20-24
个核苷酸的小RNA，其在细胞内具有多种重要的调节作用）进入靶细胞后可以靶向调节细胞中mRNA 的
水平。以下说法不正确的是（ ）
A．外泌体的产生依赖于细胞膜的流动性
B．mRNA 可借助外泌体实现跨细胞翻译
C．mi-RNA 是一类催化mRNA 水解的酶
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D．肥大细胞释放组织胺可引起过敏反应
【答案】C
【分析】细胞膜的结构特性是具有一定的流动性，膜的功能特性是选择透过性。
【详解】A、外泌体是细胞释放的膜性小泡，故外泌体的产生依赖于细胞膜的流动性，A 正确；
B、鼠的肥大细胞分泌的外泌体可以被人的肥大细胞捕获，并且其携带的mRNA 可以进入细胞质中被翻译
成蛋白质，由此可知，mRNA 可借助外泌体实现跨细胞翻译，B 正确；
C、外泌体所转移的mi-RNA 进入靶细胞后可以靶向调节细胞中mRNA 的水平，但是不能得出mi-RNA 是
一类催化mRNA 水解的酶，C 错误；
D、肥大细胞释放组织胺可引起毛细血管通透性增大，产生过敏症状，D 正确。
故选C。
11．实验原理决定了实验设计和操作，表中实验原理有错误的是（ ）
选
项
高中生物学实验内容
实验原理
A
用高倍显微镜观察细胞质流
动
活细胞中细胞质不断流动，可用细胞质中叶绿体的运动作为标志
B
绿叶中色素的提取和分离
绿叶中的色素能溶解在有机溶剂中，且在层析液中溶解度不同，溶
解度高的扩散快
C
观察根尖分生区组织细胞的
有丝分裂
各个细胞的分裂独立进行，在同一分生组织中可以看到处于不同分
裂时期的细胞
D
DNA 的粗提取与鉴定
DNA 能溶于2mol/L 的NaCl 溶液，但不溶于冷酒精，常温下DNA 遇
二苯胺试剂呈现蓝色
A．A
B．B
C．C
D．D
【答案】D
【分析】1、叶绿体主要分布于绿色植物的叶肉细胞，呈绿色，扁平的椭球形或球形，散布于细胞质中，
可用高倍显微镜观察其形态和分布。
2、叶绿体色素的提取和分离实验：（1）提取色素原理：色素能溶解在酒精或丙酮等有机溶剂中，所以可
用无水酒精等提取色素；（2）分离色素原理：各色素随层析液在滤纸上扩散速度不同，从而分离色素．
溶解度大，扩散速度快；溶解度小，扩散速度慢。
【详解】A、叶肉细胞中的叶绿体呈绿色，观察细胞质的流动可用细胞质基质中叶绿体的运动作为标志，A
正确；
B、光合色素易溶于无水乙醇等有机溶剂中，可以用无水乙醇提取绿叶中的光合色素，分离色素的原理是
四种色素在层析液中的溶解度不同，溶解度高的在滤纸上扩散得快，B 正确；
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C、由于各个细胞的分裂是独立进行的，因此在同一分生组织中可以看到处于不同分裂时期的细胞，通过
观察观察各个细胞内染色体的存在状态，就可以判断这些细胞各处于哪个时期，C 正确；
D、DNA 不溶于酒精溶液，DNA 与二苯胺在沸水浴的条件下能成蓝色，D 错误。
故选D。
12．图为神经肌肉接头结构模式图，下列与之相关的说法中不正确的是（ ）
A．①是神经元的轴突末梢，神经冲动只能由①传向肌肉
B．②能与突触前膜融合通过胞吐的方式释放神经递质
C．③是肌肉细胞膜，神经递质与受体结合后进入细胞
D．④是能为神经元之间的信息传递提供能量的细胞器
【答案】C
【分析】分析题图可知，①为神经元的轴突末梢，②为包裹着神经递质的突触小泡，③为肌肉细胞膜，④
为线粒体。
【详解】A、神经肌肉接头可看作是突触结构，则①为神经元的轴突末梢，其具有的膜可看做是突触前膜，
③为肌肉细胞膜，其可以看做是突触后膜，兴奋只能由突触前膜①传向突触后膜即肌肉细胞膜，A 正确；
B、由图可知，②为包裹着神经递质的突触小泡，其通过与突触前膜融合以胞吐的方式释放神经递质，B
正确；
C、由上面分析可知，③为肌肉细胞膜，神经递质与肌肉细胞膜上受体结合后，相应离子通道打开，离子
内流，但是神经递质并不进入细胞，C 错误；
D、由图中④的结构图可知，其含有双层膜，且内膜向内凹陷形成嵴，因此可推知④是线粒体，线粒体是
有氧呼吸的主要场所，有氧呼吸产生大量ATP，因此线粒体可以为神经元之间的信息传递提供能量，D 正
确。
故选C。
13．肾脏是机体最重要的排泄器官，通过尿的生成和排出，维持机体内环境的稳态。近曲小管上皮细胞膜
上具有多种转运蛋白，其重吸收葡萄糖的机制如图所示。对近曲小管上皮细胞重吸收葡萄糖的叙述，不正
确的是（ ）
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SGLT：钠葡萄糖共转运体 GLUT：葡萄糖转运蛋白
A．原尿中的葡萄糖经近曲小管上皮细胞进入组织液不需要ATP 提供能量
B．Na 泵使近曲小管上皮细胞内处于低钠状态，有利于葡萄糖的重吸收
C．细胞膜两侧的葡萄糖浓度差越大，GLUT 的转运效率越高
D．血糖浓度超过6.1mmol/L 时，原尿中葡萄糖不能全部被重吸收
【答案】C
【分析】据图分析，葡萄糖被近曲小管上皮吸收需要载体的协助，还需要消耗能量，为主动运输；SGLT
为Na+葡萄糖协同转运蛋白。
【详解】A、据图可知，原尿中的葡萄糖经近曲小管上皮细胞进入组织液是顺浓度梯度进行的，该过程不
需要ATP 提供能量，A 正确；
B、葡萄糖重吸收借助钠离子的浓度差，Na 泵可以将Na＋排出近曲小管上皮细胞，使近曲小管上皮细胞内
处于低钠状态，有利于葡萄糖的重吸收，B 正确；
C、GLUT 是一种转运蛋白，其协助葡萄糖运输属于协助扩散，细胞膜两侧的葡萄糖浓度差大是葡萄糖运
输的一方面，此外GLUT 的数量等也会限制其转运，C 错误；
D、正常人的血糖浓度是3.9-6.1mmol/L，故血糖浓度超过6.1mmol/L 时，原尿中葡萄糖不能全部被重吸收，
D 正确。
故选C。
14．某同学对蛋白酶TSS 的最适催化条件开展初步研究，结果见下表。下列分析正确的是（ ）
组
别
pH
CaCl2
温度（℃）
降解率（%）
①
9
+
90
38
②
9
+
70
88
9
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③
9
-
70
0
④
7
+
70
58
⑤
5
+
40
30
注：+/-分别表示有/无添加，反应物为Ⅰ型胶原蛋白
A．该酶的催化活性依赖于CaCl2
B．在②组基础上增加酶浓度可提高降解率以及产物量
C．该酶催化反应的最适温度70℃，最适pH9
D．①和②组结果对比能说明酶具有高效性
【答案】A
【分析】分析表格信息可知，降解率越高说明酶活性越高，故②组酶的活性最高，此时pH 为9，需要添加
CaCl2，温度为70℃。
【详解】A、分析②③组可知，没有添加CaCl2，降解率为0，说明该酶的催化活性依赖于CaCl2，A 正确；
B、②组酶的活性最高，在②组基础上增加酶浓度不能提高产物量，B 错误；
C、②组酶的活性最高，此时pH 为9，温度为70℃，但由于温度梯度、pH 梯度较大，不能说明最适温度
为70℃，最适pH 为9，C 错误；
D、分析①②变量可知，pH 均为9，都添加了CaCl2，温度分别为90℃、70℃，故自变量为温度，不能说
明酶具有高效性，D 错误。
故选A。
15．艾滋病是由人类免疫缺陷病毒（HIV）引起的，下列说法不正确的是（ ）
A．表面蛋白帮助HIV 主动运输进入细胞
B．HIV 的两条RNA 链储存其遗传信息
C．逆转录酶用HIV 宿主细胞的原料合成
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D．病毒包膜的组成中含磷脂双分子层
【答案】A
【分析】病毒没有细胞结构，必须寄生在活细胞中才能生长繁殖，HIV 是RNA 病毒，主要由蛋白质和
RNA 组成的。
【详解】A、HIV 主要由蛋白质和RNA 组成的，通过胞吞方式进入细胞，A 错误；
B、HIV 是RNA 病毒，其两条RNA 链储存其遗传信息，B 正确；
C、逆转录酶用HIV 宿主细胞的原料合成，C 正确；
D、病毒包膜来源于病毒的寄主细胞，其组成中含磷脂双分子层，D 正确。
故选A。
16．Na+-K+泵的工作原理如下图所示，乌本苷是Na+-K+泵的抑制剂，其本身引起溶液浓度的变化可以忽略
不计。下列叙述正确的是（ ）
A．Na+-K+泵同时具有载体和酶的功能
B．乌本苷处理可导致红细胞失水皱缩
C．Na+的运输体现了细胞膜的流动性
D．该过程中K+的运输方式为协助扩散
【答案】A
【分析】物质跨膜运输主要包括两种方式：被动运输和主动运输，被动运输又包括自由扩散和协助扩散，
被动运输是由高浓度向低浓度一侧扩散，而主动运输是由低浓度向高浓度一侧运输。其中协助扩散需要载
体蛋白的协助，但不需要消耗能量；而主动运输既需要消耗能量，也需要载体蛋白的协助。分析题图:图示
为Na+-K+泵结构图解，Na+-K+泵为跨膜蛋白质，具有ATP 结合位点，将2 个K+泵入膜内，3 个Na+泵出膜
外，需要消耗ATP。
【详解】A、Na+-K+泵上具有ATP 的结合位点，ATP 与之结合后能转变为ADP 和Pi，说明Na+-K+泵自身具
有ATP 水解酶的作用，同时Na+-K+泵是运输Na+和K+的载体蛋白，故Na+-K+泵兼有载体和酶的功能，A 正
确；
B、乌本苷本身引起溶液浓度的变化忽略不计，故乌本苷处理不会导致红细胞失水皱缩，B 错误；
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C、由图可知，该过程能选择性地吸收K+，排出Na+，故能够体现细胞膜的选择透过性，C 错误；
D、由图可知，Na+和K+运输过程中需要能量和载体蛋白，故为主动运输，D 错误。
故选A。
17．下列关于蛋白质的叙述错误的是（ ）
A．组成人体蛋白质的氨基酸有21 种
B．活细胞含量最多的化合物是蛋白质
C．胰岛素是细胞间传递信息的蛋白质
D．鸡蛋煮熟后其蛋白质更容易被水解
【答案】B
【分析】构成蛋白质的基本单位是氨基酸，每种氨基酸分子至少都含有一个氨基和一个羧基，且都有一个
氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上，这个碳原子还连接一个氢和一个R 基，氨基酸的不同在于R 基的
不同。构成蛋白质的氨基酸根据能否在人体细胞中合成，分为必需氨基酸和非必需氨基酸。
组成细胞的各种大多以化合物的形式存在，如水、蛋白质、核酸、糖类、脂质等。细胞内含量最多的化合
物是水，含量最多的有机化合物是蛋白质。
【详解】A、组成人体蛋白质的氨基酸有21 种，其中包括必需氨基酸8 种，其余为非必需氨基酸，A 正确；
B、活细胞含量最多的化合物是水，B 错误；
C、胰岛素是一种蛋白质类动物激素，其作为信号分子可以在细胞间传递信息，C 正确；
D、鸡蛋经高温煮熟后其肽键暴露出来，更容易被水解，D 正确。
故选B。
18．“吃啥补啥”在民间广为流传，下列叙述正确的是（ ）
A．菠菜中富含铁元素，适当食用菠菜可辅助治疗缺铁性贫血
B．基因是核酸片段，食用富含基因的食品可以增强基因的修复能力
C．正常人血浆的pH 在7.35-7.45 之间，故人应摄入碱性食物以维持血浆pH
D．大豆富含蛋白质，故可长期食用大豆作为蛋白质来源，无需补充其他蛋白质类食物
【答案】A
【分析】无机盐的功能：无机盐是细胞内某些重要复杂化合物的组成成分，许多无机盐对于维持细胞和生
物体的生命活动具有重要作用，有的无机盐对于维持细胞的酸碱平衡和渗透压具有重要作用。
【详解】A、铁是组成血红蛋白的元素，缺铁会使细胞合成血红蛋白少，导致缺铁性贫血，故补铁可辅助
治疗缺铁性贫血，A 正确；
B、核酸经过消化后被分解成核苷酸，其原有的功能会因为被分解而丧失，故食用富含基因的食品不能增
强基因的修复能力，B 错误；
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C、人体血浆中含有缓冲物质，摄入碱性食物也不会明显改变血浆pH，C 错误；
D、长期食用大豆作为蛋白质来源，可能会缺乏部分氨基酸，需补充其他蛋白质类食物，D 错误。
故选A。
19．我国南方大面积栽培的水稻为籼稻。与粳稻相比，籼稻的B 基因中一个碱基对A-T 替换成了T-A，使
其降低了对低温的适应性。下列叙述正确的是（ ）
A．该变异属于基因突变，改变了DNA 碱基对内的氢键数
B．该变异不会导致染色体结构和数目的改变
C．该变异不会引起相应蛋白质空间结构的改变
D．在我国北方环境下种植籼稻品种，其产量较高
【答案】B
【分析】基因突变是指基因中碱基对的增添、缺失、替换，其不会导致染色体结构和数目发生改变。
【详解】A、该变异属于基因突变，但碱基对A-T 替换成了T-A 不改变DNA 碱基对内的氢键数，A 错误；
B、基因突变不会导致染色体结构和数目发生改变，B 正确；
C、该突变导致mRNA 上对应的密码子发生改变，从题意可知，该突变使其降低了对低温的适应性，根据
结构决定功能，说明对应蛋白质空间结构发生了改变，C 错误；
D、我国北方温度更低，粳稻对低温的适应性更强，在我国北方环境下种植粳稻品种，其产量较高，D 错
误。
故选B。
20．发菜是一种蓝细菌，因与“发财”同音，故受人们喜爱，下列叙述正确的是（ ）
A．发菜的遗传物质为DNA 和RNA
B．发菜的光合作用场所是叶绿体
C．发菜细胞内有核糖体和中心体
D．发菜在生态系统中属于生产者
【答案】D
【分析】蓝细菌是一类藻类的统称，没有以核膜为界限的细胞核，属于原核生物。蓝细菌细胞中不含叶绿
体，但含有叶绿素和藻蓝素，也能进行光合作用，属于自养型生物。常见的蓝细菌有色球蓝细菌、念珠蓝
细菌、颤蓝细菌、发菜等。
【详解】A、发菜为细胞生物，其遗传物质为DNA，A 错误；
B、发菜为原核生物，其细胞结构中只有核糖体这一种细胞器，没有叶绿体，但细胞中有光合色素，因而
能进行光合作用，B 错误；
C、发菜细胞内只有核糖体，没有中心体，C 错误；
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D、发菜具有光合作用有关的色素和酶，能进行光合作用，属于自养生物，在生态系统中属于生产者，D
正确。
故选D。
21．利用蛋白质工程改造源于溶珊瑚弧菌的几丁质酶：保留该酶N 端，在C 端增加陆生真菌几丁质结合保
守域，从而增加酶与底物的结合能力。改造后的酶活性显著高于市售几丁质酶。相关叙述错误的是（ ）
A．几丁质是海洋中含量丰富的多糖之一
B．溶珊瑚弧菌通过分泌几丁质酶获取氮源
C．直接操作对象是溶珊瑚弧菌的几丁质酶基因
D．表达改造后的几丁质酶需要借助于受体细胞
【答案】B
【分析】蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系作为基础，通过改造或合成基因，
来改造现有蛋白质，或制造一种新的蛋白质，以满足人类生产和生活的需求。
【详解】A、 几丁质也是一种多糖，又称为壳多糖，广泛存在于甲壳类动物和昆虫的外骨骼中，几丁质是
仅次于纤维素的第二大可再生资源，也是海洋中含量丰富的多糖之一，A 正确；
B、酶的作用是催化，溶珊瑚弧菌通过分泌几丁质酶，几丁质酶催化几丁质的水解，从而获取氮源，B 错
误；
C、蛋白质工程操作的对象为基因，结合题干可知直接操作对象是溶珊瑚弧菌的几丁质酶基因，C 正确；
D、改造的为几丁质酶基因，改造后的基因需要表达，需要导入相应的受体细胞中，经转录翻译后合成相
应蛋白质，D 正确。
故选B。
22．生物学是一门以科学实验为基础的学科，下列有关课本实验的叙述，错误的是（ ）
A．某野果样液中加入斐林试剂后出现砖红色沉淀，表明该野果中含有蔗糖
B．原生质层伸缩性强于细胞壁，所以可观察到质壁分离现象
C．制作细胞有丝分裂装片时，洋葱根尖解离后需漂洗后再用甲紫溶液染色
D．探究酵母菌的呼吸方式的实验采用了对比实验的探究方法
【答案】A
【分析】检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质:实验原理①还原糖(葡萄糖、麦芽糖、果糖等)与斐林试剂
发生作用生成砖红色沉淀。②脂肪被苏丹Ⅲ染液染成橘黄色。③蛋白质与双缩脲试剂发生作用产生紫色。
【详解】A、斐林试剂用于检测还原糖，水浴加热后出现砖红色沉淀，而蔗糖是非还原糖，A 错误；
B、由于原生质层伸缩性强于细胞壁，导致原生质层失水时收缩体积，而细胞壁几乎不变，所以可观察到
质壁分离现象，B 正确；
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C、制作细胞有丝分裂装片的步骤为解离→漂洗→染色→制片，染色可用甲紫溶液，C 正确；
D、探究酵母菌的呼吸方式的实验，由于两组实验结果未知，不存在实验组和对照组，而是采用了对比实
验的探究方法，D 正确。
故选A。
23．动物细胞分裂时，粘连蛋白将两条姐妹染色单体粘连在一起，水解酶可水解粘连蛋白，该酶在间期
DNA 复制完成后就存在，分裂中期开始大量起作用，姐妹染色单体间的着丝粒位置存有一种SGO 蛋白，
保护粘连蛋白不被水解，从而保证细胞分裂过程中染色体的正确排列与分离。下列叙述错误的是（ ）
A．SGO 蛋白在细胞分裂间期通过核糖体合成并由核孔进入细胞核
B．SGO 蛋白作用机理与秋水仙素诱导染色体加倍相同
C．SGO 蛋白失活及粘连蛋白水解可发生在有丝分裂后期和减数分裂Ⅱ后期
D．在减数分裂过程中，粘连蛋白水解后不一定会发生等位基因的分离
【答案】B
【分析】1、有丝分裂不同时期的特点：
（1）间期：进行DNA 的复制和有关蛋白质的合成；
（2）前期：核膜、核仁逐渐解体消失，出现纺锤体和染色体；
（3）中期：染色体形态固定、数目清晰；
（4）后期：着丝粒分裂，姐妹染色单体分开成为染色体，并均匀地移向两极；
（5）末期：核膜、核仁重建、纺锤体和染色体消失。
2、减数分裂过程：
（1）减数分裂前的间期：染色体的复制；
（2）减数第一次分裂：①前期：联会，同源染色体上的非姐妹染色单体互换；②中期：同源染色体成对
的排列在赤道板上；③后期：同源染色体分离，非同源染色体自由组合；④末期：细胞质分裂。
（3）减数第二次分裂：①前期：核膜、核仁逐渐解体消失，出现纺锤体和染色体；②中期：染色体形态
固定、数目清晰；③后期：着丝粒分裂，姐妹染色单体分开成为染色体，并均匀地移向两极；④末期：核
膜、核仁重建、纺锤体和染色体消失。
【详解】A、分裂间期细胞中主要进行DNA 的复制和有关蛋白质的合成，染色体复制形成染色单体，因此
在细胞分裂间期，SGO 蛋白由核糖体合成并经核孔进入细胞核，A 正确；
B、SGO 蛋白作用机理是保护粘连蛋白不被水解，从而保证细胞分裂过程中染色体的正确排列与分离，秋
水仙素的作用机理是抑制纺锤体形成，从而使染色体数目加倍，二者的作用机理不同，B 错误；
C、SGO 蛋白失活、粘连蛋白水解可发生在有丝分裂后期或减数分裂Ⅱ后期，导致姐妹染色单体分开成为
染色体，C 正确；
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D、粘连蛋白被完全水解的同时，姐妹染色单体分开成为染色体，正常情况下，是相同基因分离，若发生
基因突变或互换等变异，姐妹染色单体上可能存在等位基因，因此可能发生等位基因的分离，D 正确。
故选B。
24．如图为果蝇X 染色体上的部分基因分布示意图，下列叙述错误的是（ ）
A．摩尔根运用假说-演绎法将白眼基因定位在X 染色体上
B．图示中所示的基因控制的性状遗传都和性别相关联
C．雌果蝇的体细胞中分叉毛基因最多有4 个
D．控制白眼和分叉毛的基因在遗传中遵循自由组合定律
【答案】D
【分析】由图片可知，基因位于染色体上，并且呈线性排列。
【详解】A、摩尔根运用假说-演绎法进行一系列杂交实验，最终证明白眼基因位于X 染色体上，A 正确；
B、图示中所示的基因位于X 染色体上，属于伴性遗传，其控制的性状遗传都和性别相关联，B 正确；
C、雌果蝇的体细胞在有丝分裂后期时，存在4 条X 染色体，因此分叉毛基因最多有4 个，C 正确；
D、控制白眼和分叉毛的基因位于同一条染色体上，因此在遗传中不遵循自由组合定律，D 错误。
故选D。
25．下图为植物光合作用同化物蔗糖在不同细胞间运输、转化过程的示意图。下列相关叙述不正确的是（
）
A．蔗糖的水解有利于蔗糖的运输
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B．单糖顺浓度梯度转运至薄壁细胞
C．ATP 生成抑制剂会抑制图中蔗糖的运输
D．蔗糖可通过胞间连丝运至筛管细胞
【答案】C
【分析】分析图解：图中伴胞细胞中蔗糖通过胞间连丝顺浓度梯度运进筛管细胞；而蔗糖要运进薄壁细胞
需要将蔗糖水解成单糖并通过转运载体才能运输，并且也是顺浓度梯度进行运输。
【详解】A、蔗糖分子通过胞间连丝进行运输，水解后形成单糖，通过单糖转运载体顺浓度梯度运输，速
度加快，A 正确；
B、图示单糖通过单糖转运载体顺浓度梯度转运至薄壁细胞，B 正确；
C、图中蔗糖运输不消耗能量，单糖顺浓度梯度运输也不消耗能量，故ATP 生成抑制剂不会直接抑制图中
蔗糖的运输，C 错误；
D、由图可知，蔗糖属于二糖，可通过胞间连丝运至筛管细胞，D 正确。
故选C。
二、非选择题
26．学习以下材料，回答问题。
PXo 小体的发现
磷酸盐（Pi）是生命必不可少的营养物质。在细菌中，Pi 储存在多磷酸盐颗粒中，而在酵母和植物细胞中，
Pi 主要储存在液泡中。那么，动物细胞中的Pi 是如何代谢、存储的？科研人员在果蝇细胞中发现了一个储
存Pi 的全新细胞器。
研究团队首先给果蝇喂食了膦甲酸（PFA，能抑制肠吸收细胞对磷的吸收），对肠内膜细胞的成像结果显
示，PFA 作用下，肠干细胞加速增殖、导致新生的肠吸收细胞（EC）数量激增。降低了食物中Pi 的水平
也发现了同样的结果。为了找出低Pi 摄入是如何产生这种影响的，科研人员调查了低Pi 水平是否会影响
基因表达。研究发现，一种被称为PXo 的基因能够编码一种Pi 感应蛋白。于是，他们用AlphaFold 预测了
果蝇PXo 蛋白及其人类直系同源XPR1 的结构、并做了结构比对，找到了PXo 蛋白上的Pi 感应域。进一步
研究发现，当细胞被剥夺Pi 时，PXo 基因的表达会下调。定位实验显示，PXo 蛋白主要位于肠吸收细胞中，
在其他细胞中很少见。PXo 蛋白集中分布在细胞的一些有多层膜的椭圆形结构中（一种全新的细胞器，被
称作PXo 小体）。Pi 被PXo 蛋白转运进入PXo 小体后，储存起来，可转化为膜的主要成分。
当饮食中的Pi 不足时，PXo 小体中的膜成分将显著减少，最终PXo 小体会被降解并通过下图所示的机制促
使肠干细胞增殖。
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之前的研究发现，其他微量元素会储存在果蝇的囊泡中。但在最新研究中，PXo 小体是磷酸盐特有的储库。
此外，虽然这项研究的重点是果蝇，但该发现可能具有深远的意义，它将为医学、营养和健康领域的更多
相关发现奠定基础。
(1)Pi 被PXo 蛋白转运进入PXo 小体后储存起来，也可转化为膜的主要成分 ，Pi 作为营养物质
在细胞内参与 等大分子物质的合成。
(2)研究人员发现当细胞缺乏磷酸盐时，PXo 基因的表达较弱，同时肠干细胞过度分裂。因此提出“Pi 变化
后通过影响PXo 基因的表达来影响细胞分裂速度”请补充实验证据，并写出实验思路与预期 。
(3)PXo 小体是磷酸盐特有的储库，线粒体有氧呼吸的主要场所，叶绿体是光合作用场所，从结构与功能的
角度分析上述细胞器结构特殊性的意义 。
(4)从稳态与平衡、物质与能量角度分析Pxo 小体维持动物Pi 相对稳定的机制及意义 。
【答案】(1) 磷脂 DNA、RNA/核酸
(2)将PXo 过表达载体导入肠干细胞，缺乏Pi 时，转基因肠干细胞分裂速度慢于对照组非转基因肠干细胞。
或敲除肠干细胞PXo 基因，正常Pi 时，敲除细胞分裂速度快于非敲除组
(3)细胞吸收的Pi 以磷脂形式储存在膜中，PXo 小体具有多层膜结构利于储存足量的Pi；线粒体内膜折叠成
嵴增大膜面积，利于有氧呼吸第三阶段进行；叶绿体类囊体叠加形成基粒扩大类囊体膜面积利于光反应进
行
(4)当饮食中的磷酸盐不足时，一方面，PXo 小体被降解，释放出磷酸盐供细胞使用，（通过补偿机制）维
持细胞中的Pi 水平稳态；另一方面，PXo 小体的降解解除了PXo 小体对Cka 蛋白的抑制作用，并进一步激
活JNK 信号，促使干细胞增殖，形成更多肠吸收细胞，从而尽可能吸收磷酸盐，维持Pi 的相对稳定。增
强了动物对低Pi 环境的适应，利于个体的生存。当饮食中的磷酸盐充足时，PXo 小体抑制肠干细胞增殖，
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既满足了储存Pi 的需要又避免了物质和能量的浪费
【分析】细胞膜的主要成分是蛋白质和脂质，含有少量糖类。 其中部分脂质和糖类结合形成糖脂，部分
蛋白质和糖类结合形成糖蛋白。
【详解】（1）膜的主要成分为脂质（磷脂）和蛋白质，磷脂的组成元素为C、H、O、N、P，蛋白质的组
成元素为C、H、O、N 等，故Pi 被PXo 蛋白转运进入PXo 小体后储存起来，也可转化为膜的主要成分磷
脂。细胞内的大分子中，核酸（包括DNA 和RNA）的组成元素为C、H、O、N、P，故Pi 作为营养物质
在细胞内参与DNA、RNA 或核酸等大分子物质的合成。
（2）本实验的自变量为Pi 含量，因变量为肠干细胞的细胞分裂速度，可设计实验为：将PXo 过表达载体
导入肠干细胞，缺乏Pi 时，转基因肠干细胞分裂速度慢于对照组非转基因肠干细胞；或敲除肠干细胞PXo
基因，正常Pi 时，敲除细胞分裂速度快于非敲除组。
（3）结构决定功能，功能与其结构相适应，细胞吸收的Pi 以磷脂形式储存在膜中，PXo 小体具有多层膜
结构利于储存足量的Pi；线粒体内膜折叠成嵴增大膜面积，可为呼吸酶提供附着位点，有利于有氧呼吸第
三阶段进行；叶绿体类囊体叠加形成基粒扩大类囊体膜面积，有利于光反应进行。
（4）结合题干和题图可知，当饮食中的磷酸盐不足时，一方面，PXo 小体被降解，释放出磷酸盐供细胞
使用，（通过补偿机制）维持细胞中的Pi 水平的稳态；另一方面，PXo 小体的降解解除了PXo 小体对Cka
蛋白的抑制作用，并进一步激活JNK 信号，促使干细胞增殖，形成更多肠吸收细胞，从而尽可能吸收磷酸
盐，维持Pi 水平的相对稳定。通过这两方面的机制，增强了动物对低Pi 环境的适应，有利于个体的生存。
当饮食中的磷酸盐充足时，PXo 小体抑制肠干细胞增殖，既满足了储存Pi 的需要又避免了物质和能量的浪
费。
27．为了研究真核细胞能量供应的调节机制，科研工作者进行了相关研究。
(1)图1 是细胞中葡萄糖和亮氨酸的代谢过程模式图，虚线框中的代谢途径是发生在线粒体中
阶段的反应。
(2)亮氨酸可通过②过程转化成 ，然后进入柠檬酸循环完成物质的氧化分解，也可通过③
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过程生成蛋白质。
(3)细胞中L 酶可感知葡萄糖的含量，在高浓度葡萄糖条件下，L 酶将与ATP 和亮氨酸结合（如图2），促
进 与亮氨酸结合，进而完成蛋白质合成。L 酶对高浓度葡萄糖的感知，增强
（填图1 中序号）过程，抑制 （填图1 中序号）过程。
(4)科研人员对L 酶与亮氨酸和ATP 的结合（图2）进行研究，针对位点1 和位点2 分别制备出相应突变体
细胞L1 和突变体细胞L2，在不同条件下进行实验后检测放射性强度，检测结果如图3、4 所示。
①由图3、4 可知，加入10μmol[3H]ATP+10mmolATP 或加入10μmol[3H]亮氨酸+10mmol 亮氨酸可明显降低
野生型放射性相对值，原因是 ，据此数据推测L 酶与亮氨酸和ATP 特异性结合。
②由（3）相关信息及图3、4 实验推测ATP 与亮氨酸分别可能与L 酶 位点结合，试合理
解释图4 加入10μmol[3H]亮氨酸L2 放射性低的原因。 。
(5)进一步研究发现，在缺乏葡萄糖条件下，L 酶会发生磷酸化，导致其空间结构发生变化。综合以上研究
结果，请解释在缺乏葡萄糖的条件下细胞能量供应的具体机制 。
【答案】(1)有氧呼吸第二
(2) 乙酰辅酶A 脱水缩合
(3) tRNA
③
②
(4) （高浓度） 10mmol 无放射性ATP 与（低浓度）10μmol[3H]ATP 竞争结合L 酶，（高浓度）
10mmol 无放射性亮氨酸与（低浓度）10μmol[3H]亮氨酸竞争结合L 酶 位点2、位点1 综合实验
3、4 说明ATP 与L 酶位点2 的结合，改变L 酶的空间结构，促进了亮氨酸与L 酶位点1 的结合。L2 细胞
中ATP 与位点2 结合受阻，不能改变L 酶的空间结构，不利于亮氨酸不能与位点1 结合，导致加入
10μmol[3H]亮氨酸L2 放射性低
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(5)参考答案1：细胞中L 酶可感知葡萄糖的含量，在低浓度葡萄糖条件下，L 酶位点2 发生磷酸化，无法
与ATP 结合，进而降低了L 酶位点1 与亮氨酸的结合，从而抑制了③过程，亮氨酸更多进入②过程，参与
氧化分解释放能量
参考答案2：细胞中L 酶可感知葡萄糖的含量，在低浓度葡萄糖条件下，L 酶位点1 发生磷酸化，导致无法
与亮氨酸的结合，从而抑制了③过程，亮氨酸更多进入②过程，参与氧化分解释放能量
【分析】1、图1 是细胞中葡萄糖和亮氨酸的代谢过程模式图，虚线框中的代谢途径是发生在线粒体中的途
径，图中葡萄糖在细胞质基质中发生有氧呼吸的第一阶段反应，形成丙酮酸，丙酮酸穿膜进入线粒体，参
与有氧呼吸的第二阶段，生成二氧化碳和乙酰辅酶A，参与柠檬酸循环反应；图中亮氨酸可以通过②过程
转化成乙酰辅酶A 参与柠檬酸循环反应，或者在细胞质基质中参与③过程在核糖体上发生脱水缩合反应生
成蛋白质。
2、结合题意分析图2 可知，细胞中L 酶可感知葡萄糖的含量，在高浓度葡萄糖条件下，L 酶将与亮氨酸和
ATP 结合，促进tRNA 与亮氨酸结合，进而完成蛋白质合成。
【详解】（1）由图1 可知，在虚线框中，丙酮酸在有氧条件下进入线粒体，参与有氧呼吸的第二阶段的反
应。
（2）由图1 可知，亮氨酸可通过②过程转化成乙酰辅酶A。氨基酸通过脱水缩合反应形成蛋白质，因此亮
氨酸也可通过③脱水缩合过程生成蛋白质。
（3）由图2 可知，在高浓度葡萄糖条件下，L 酶将与亮氨酸和ATP 结合，促进tRNA 与亮氨酸结合，进而
完成翻译，即蛋白质合成。L 酶对高浓度葡萄糖的感知，促进了蛋白质的合成，故增强图1 中③过程，抑
制图1 中②过程亮氨酸转化成乙酰辅酶A 的过程。
（4）①识图分析可知，图3 中只添加10μmol[3H]ATP，野生型放射性相对值为100%，图3 中加入
10μmol[3H]ATP+10 mmolATP 组与只添加10μmol[3H]ATP 组相比，可明显降低野生型放射性相对值，这是
由于（高浓度） 10mmol 无放射性ATP 与（低浓度）10μmol[3H]ATP 竞争结合L 酶，（高浓度）10mmol
无放射性亮氨酸与（低浓度）10μmol[3H]亮氨酸竞争结合L 酶，导致放射性降低。
②分析图3 结果可知，与野生型相比，添加10μmol[3H]ATP 的突变体细胞L1，放射性相对值无明显变化，
添加10μmol[3H]亮氨酸的突变体细胞L1，放射性相对值明显降低，说明ATP 与位点2 结合，ATP 与亮氨酸
不存在竞争位点2 的关系，即亮氨酸与位点1 结合。与野生型相比，添加10μmol[3H]亮氨酸的突变体细胞
L2，放射性相对值都明显降低，说明在位点2 突变的情况下亮氨酸不能与位点1 结合。综合以上分析说明
ATP 与L 酶位点2 的结合，促进了亮氨酸与L 酶位点1 的结合。故图4 加入10μmol[3H]亮氨酸L2 放射性低
的原因为：ATP 与L 酶位点2 的结合，改变L 酶的空间结构，进而促进了亮氨酸与L 酶位点1 的结合，而
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L2 细胞中ATP 与L 酶位点2 结合受阻，不能改变L 酶的空间结构，从而不利于亮氨酸与L 酶位点1 结合，
导致加入10μmol[3H]亮氨酸L2 放射性低。
（5）根据题意，进一步研究发现，在缺乏葡萄糖条件下，L 酶会发生磷酸化，导致其空间结构发生变化。
结合以上第（4）问的分析可知，细胞中L 酶可感知葡萄糖的含量，在低浓度葡萄糖条件下，L 酶位点2 发
生磷酸化，无法与ATP 结合，进而降低了L 酶位点1 与亮氨酸的结合，结合图1 可知从而抑制了③亮氨酸
合成蛋白质的过程，使得亮氨酸更多进入②过程转化为乙酰辅酶A，参与柠檬酸循环，氧化分解释放能量。
28．学习以下材料，回答（1）~（5）题。
线粒体蛋白AOX 和UCP 在植物开花生热中的功能
有些植物的花器官在开花期能够在短期内迅速产生并累积大量热能，使花器官温度显著高于环境温度，即
“开花生热现象”。开花生热可以促使植物生殖发育顺利完成。
与高等动物相同，高等植物细胞的有氧呼吸过程能释放热量。有氧呼吸的第三阶段，有机物中的电子经
UQ（泛醌，脂溶性化合物）、蛋白复合体（I、Ⅱ、Ⅲ、IV）的作用，传递至氧气生成水，电子传递过程
中释放的能量用于建立膜两侧H 浓度差，使能量转换成H 电化学势能，此过程称为细胞色素途径。最终，
H 经ATP 合成酶运回线粒体基质时释放能量，此能量用于ATP 合成酶催化ADP 和Pi 形成ATP。如图1 所
示（“e”表示电子，“→”表示物质运输及方向）。这种情况下生热缓慢，不是造成植物器官温度明显上
升的主要原因。
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图1 中的AOX 表示交替氧化酶（蛋白质），是一种植物细胞中广泛存在的氧化酶，在此酶参与下，电子
可不通过蛋白复合体Ⅲ和IV，而是直接通过AOX 传递给氧气生成水，大量能量以热能的形式释放。此途
径称为AOX 途径。相较于细胞色素途径，有机物中电子经AOX 途径传递后，最终只能产生极少量ATP。
荷花（N．nucifera）在自然生长的开花阶段，具有开花生热现象。花器官呼吸作用显著增强，氧气消耗量
大幅提高，使得花器官与周围环境温差逐渐增大。研究人员测定了花器官开花生热过程中不同途径的耗氧
量，如图2 所示。当达到生热最高峰时，AOX 途径的呼吸作用比生热前显著增强，可占总呼吸作用耗氧量
的70%以上。
线粒体解偶联蛋白（UCP）是位于高等动、植物线粒体内膜上的一类离子转运蛋白。UCP 可以将H+通过膜
渗漏到线粒体基质中，从而驱散跨膜两侧的H+电化学势梯度，使能量以热能形式释放。有些植物开花生热
时，UCP 表达量显著上升，表明UCP 蛋白也会参与调控植物的开花生热。
(1)图1 所示的膜结构是 ；图1 中可以运输H+的是 。
(2)有氧呼吸的第一、二阶段也会释放热量，但不会引起开花生热。原因是经过这两个阶段，有机物中的能
量大部分储存在 中。
(3)运用文中信息分析，在耗氧量不变的情况下，若图1 所示的膜结构上AOX 和UCP 含量提高，则经膜上
ATP 合成酶催化形成的ATP 的量 （选填“增加”、“不变”、“减少”）。原因是
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。
(4)基干本文内容，下列叙述能体现高等动、植物统一性的是______。
A．二者均有线粒体
B．二者均可借助UCP 产热
C．二者均可分解有机物产生ATP
D．二者均通过AOX 途径产生大量ATP
(5)若荷花开花生热过程中，经UCP 产生的热量不少于AOX 途径产热。则在“总呼吸”曲线仍维持图2 状
态时，请判断细胞色素途径和AOX 途径耗氧量应有怎样的变化，并说明理由 。
【答案】(1) 线粒体内膜复合体 I、Ⅲ、IV 及ATP 合成酶、UCP
(2)[H]
(3) 减少 有机物中的能量经AOX 和UCP 更多的被转换成了热能
(4)ABC
(5)细胞色素途径的耗氧量占比会增加，而AOX 途径耗氧量占比会减少因经UCP 产热，消耗的是经细胞色
素途径中的复合体I、Ⅲ、IV 运输H 形成的H 电化学势能，若上述说法正确，会有更多的电子经复合体IV
传递至氧气形成水，细胞色素途径耗氧量增加。因总呼吸耗氧量不变，则AOX 途径耗氧量会降低。
【分析】有氧呼吸过程分为三个阶段，第一阶段是葡萄糖酵解形成丙酮酸和[H]，发生在细胞质基质中；有
氧呼吸的第二阶段是丙酮酸和水反应产生二氧化碳和[H]，发生在线粒体基质中；有氧呼吸的第三阶段是
[H]与氧气反应形成水，发生在线粒体内膜上，有氧呼吸的三个阶段中有氧呼吸的第三阶段释放的能量最多，
合成的ATP 数量最多。分析图示可知，UQ（泛醌，脂溶性化合物）、蛋白复合体（Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ）可以传
递有机物分解产生的电子，同时又将H+运输到膜间隙，使膜两侧形成H+浓度差；H+通过ATP 合成酶以被
动运输的方式进入线粒体基质，并驱动ATP 生成；H+可以通过UCP 蛋白由膜间隙跨膜运输到线粒体基质。
【详解】（1）图1 所示膜结构能消耗氧气生成水，为线粒体内膜。据图可知，图1 中复合体Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ可
以将H+运输到线粒体的两层膜间隙，而ATP 合成酶、UCP 可将H+运输到线粒体的基质，所以可以运输
H+的是复合体Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ及ATP 合成酶、UCP。
（2）有氧呼吸的第一、二阶段也会释放热量，但不会引起开花生热。原因是经这两个阶段，有机物中的
能量大部分储存在[H]中。
（3）由于有机物中的能量经AOX 和UCP 更多的被转换成了热能，所以在耗氧量不变的情况下，若图1 所
示膜结构上AOX 和UCP 含量提高，则经膜上ATP 合成酶催化形成的ATP 的量会减少。
（4）高等动、植物细胞均有线粒体；线粒体是有氧呼吸的主要场所，二者均可分解有机物产生ATP；均
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可借助UCP 产热；而AOX 是一种植物细胞中广泛存在的氧化酶，是植物特有的产热途径，综上分析，
ABC 符合题意，D 不符合题意。
故选ABC。
（5）细胞色素途径的耗氧量占比会增加，而AOX 途径耗氧量占比会减少因经UCP 产热，消耗的是经细胞
色素途径中的复合体I、Ⅲ、IV 运输H 形成的H 电化学势能，若上述说法正确，会有更多的电子经复合体
IV 传递至氧气形成水，细胞色素途径耗氧量增加。因总呼吸耗氧量不变，所以AOX 途径耗氧量占比会减
少。
29．日光温室内光质成分较露地有很大的差异，成为影响日光温室蔬菜生产的重要因子。因此，生产上采
取人工补光的方法改变日光温室内光质的成分。为了研究红光与蓝光对日光温室结瓜期黄瓜光合速率及光
合产物运输与分配的影响，科研人员展开了以下实验。
(1)植物通过位于 上的光合色素吸收光能，并在叶绿体基质中将能量转化为 。
影响光合作用速率的环境因素除光质外，还有 （列举三个）。
(2)日光温室进行黄瓜的播种育苗，选取长势相同的黄瓜幼苗分为三组，分别补充不同质量的光。具体方法
是红光灯与蓝光灯安置于植株冠层上方约0.5m 处（随植株高度变化调整），以不补光为对照组（CK 组）。
①培养37 天后，在盛瓜期选取长势一致的植株测量各组植物光合速率，结果如表1。
表1 补充不同质量的光对黄瓜叶片光合速率的影响
处理
光合速率/μ.mol·（m²·s）
-1
8:00
9:00
10:00
12:00
13:00
14:00
16:00
CK
补红
光
补蓝
光
12.8c
16.3c
14.2b
15.7b
17.3a
12.0c
12.1a
13.8a
12..8a
8.5a
9.2a
8.9a
8.9a
9.6a
9.1a
9.2b
10.8a
9.4b
4.5a
5.2a
5.4a
由表1 可知，补充红光和蓝光可以 。
②培养至30 天时选择上数第6 片功能叶（饲喂叶）套人薄膜叶室，注人等量
14C 混合气体，半小时后撤去
叶室。7 天后按照饲喂叶、上位果（饲喂叶上数第一个瓜）、上位叶（饲喂叶以上所有叶片）、上位茎
（饲喂叶以上所有茎）、下位果（饲喂叶以下所有果实）、下位茎（饲喂叶以下所有茎）、下位叶（饲喂
叶以下所有叶片）以及根系等8 个部分分解植株，记录各部分的有机物干重，计算出
14C 同化物在各部分
的分配量与分配率。实验结果如下表2。
表2 补充红光与蓝光对饲喂7d 后黄瓜植株光合产物分配的影响
处
饲喂叶
上位叶
下位叶
上位茎
下位茎
上位果
下位果
根
总量
25
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理
CPM
x103
(CAP/%)
CPM
x103
(CAP/%)
CPM
x103
(CAP/%)
CPM
x103
(CAP/%)
CPM
x103
(CAP/%)
CPM
x103
(CAP/%)
CPM
x103
(CAP/%)
CPM
x103
(CAP/%)
CPM
x103
(CAP/%)
CK
279.9c
(31.4)
12.4c
(1.4)
3.4c (0.4)
82.9c
(9.3)
29.6c
(3.3)
33.0b
(3.7)
447.2c
(50.2)
2.1c (0.2)
890.5
(100)
补
红
光
478.2a
(27.9)
426a
(2.5)
14.1a
(0.8)
198.4a
(11.6)
92.4a
(5.4)
35.7b
(2.1)
838.4a
(48.9)
13.9a
(0.8)
1713.7
(100)
补
蓝
光
450.4b
(35.3)
23.1b
(1.8)
6.0b
(12.5)
159.7b
(12.5)
62.6b
(4.9)
89.4a
(7.0)
474.7b
(37.2)
8.9b
(0.7)
1274.8
(100)
注：CPM 和CAP/%分别为
14C 同化物在各部分的分配量与分配率
与对照组相比，补充红光时，
14C 同化物在植株中的总量增加，但在饲喂叶本身分配比例减少，说明
。
补充蓝光增加了饲喂叶自身对光合产物的截留量，使得更多的光合产物保留在饲喂叶片中，判断依据为
。
(3)进一步将叶片切片置于电子显微镜观测了叶片单位细胞内的叶绿体个数及其超微结构，结果如下图。
注：1.CK 2.补红光 3.补蓝光 A．淀粉粒 G.基粒
由图可知，补充红光和蓝光都促进 增加。同时发现，与对照组相比较，补充红光时黄瓜叶片细
胞内的叶绿体数及基粒片层厚度也明显增加。
(4)结合上述实验，为提高日光温室黄瓜产量提供合适的建议，并阐明理由 。
【答案】(1) 类囊体膜 有机物中的化学能 温度、CO2浓度、光照强度等
(2) 提高黄瓜叶片光合速率 补充红光促进光合产物向其它器官的运输能力 补充蓝光时，饲
喂叶本身的
14C 同化物分配率较对照组增加
(3)淀粉粒数和基粒数
(4)日光温室补充红光；日光温室补充红光增加了黄瓜叶片单位细胞内的叶绿体数及基粒数及基粒片层厚度，
光合速率提高；促进了光合产物的合成及向外运输，有利于黄瓜产量提高。
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【分析】光反应阶段(1)场所：类囊体薄膜上。(2)条件：光、色素和酶等。(3)叶绿体中光合色素吸收光能
的作用。暗反应阶段(1)场所：叶绿体基质中。(2)条件：酶、NADPH、ATP。(3)具体过程①CO2的固定，
即绿叶通过气孔吸收的CO2，在特定酶的作用下，与C5(一种五碳化合物)结合，形成C3分子。②在有关酶
的催化作用下，C3接受ATP 和NADPH 释放的能量，并且被NADPH 还原。③一些接受能量并被还原的
C3，在酶的作用下经过一系列变化反应转化为糖类；另一些接受能量并被还原的C3，经过一系列变化，又
形成C5，继续参与CO2的固定。
影响光合作用的因素包括内因和外因。内因就是植物自身的因素，包括物种（遗传因素）和植物的形态结
构等因素；外因包括光、温度、二氧化碳、矿质元素等。
【详解】（1）叶绿体是进行光合作用的场所。它内部的巨大膜面积上，不仅分布着许多吸收光能的色素
分子，还有许多进行光合作用所必需的酶。光合色素分布在类囊体薄膜上。光合作用是指绿色植物通过叶
绿体,利用光能,将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。影响光合作用速率的
环境因素除光质外还有温度、CO2浓度、光照强度等。
（2）表1 是为了研究不同质量的光对黄瓜叶片光合速率的影响，补充红光组和蓝光组与对照相比，发现补
红光和蓝光可以提高黄瓜叶片光合速率。补充红光时，
14C 同化物在植株中的总量增加，但在饲喂叶本身
分配比例减少，说明补充红光促进光合产物向其它器官的运输能力。补充蓝光增加了饲喂叶自身对光合产
物的截留量，使得更多的光合产物保留在饲喂叶片中，判断依据为补充蓝光时，饲喂叶本身的
14C 同化物
分配率较对照组增加。
（3）由图可知，补充红光和蓝光都促进淀粉粒数和基粒数增加。
（4）为提高日光温室黄瓜产量可以日光温室补充红光；日光温室补充红光增加了黄瓜叶片单位细胞内的
叶绿体数及基粒数及基粒片层厚度，光合速率提高；促进了光合产物的合成及向外运输，有利于黄瓜产量
提高。
30．学习以下材料，完成（1）~（5）题。
细胞周期阻滞，细胞是否会走向衰老
细胞的生命历程都要经过生长、增殖、衰老和死亡几个阶段。衰老死亡的细胞被机体的免疫系统清除，同
时新生的细胞也不断从相应的组织器官生成，以弥补衰老死亡的细胞。细胞周期阻滞是细胞衰老最基本和
最显著的特征，因此一些科学家将细胞衰老定义为DNA 损伤和其他应激引起的不可逆的细胞周期阻滞。
然而， 这一定义并不完善，例如，在年轻的有机体中，神经元和心肌细胞虽然处在不可逆的停滞状态，
但它们并不衰老，经有丝分裂产生的子细胞可以是年轻的，也可以是衰老的。
科学家假设：细胞周期阻滞而不抑制细胞的生长将会导致细胞衰老，即抑制细胞生长可以阻止细胞衰老。
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为验证该假设，科研人员利用动物血清（含有生长因子）和HT-p21 细胞系（细胞合成的p21 蛋白具有细胞
周期阻滞的作用）进行了如下实验。
将HT-p 21 细胞分为四组，实验处理分别为：（A）10%血清（serum），（B）10%血清+IPTG（可诱导p
21 蛋白合成），（C）无血清+IPTG，（D）无血清（血清饥饿）。培养一段时间后，实验结果如图1。
结果表明，在有无血清的情况下，IPTG 均可通过诱导p21 蛋白合成，导致细胞周期阻滞。
利用显微镜观察四组细胞形态时发现，B 组的细胞肥大而扁平（细胞肥大是细胞衰老的标志），有明显的
核仁，而其余三组细胞形态正常。将B 组细胞放入不含IPTG，添加10%血清的培养基中继续培养，结果
大多数细胞保持衰老状态；然而在去除IPTG 后，C 组细胞能够恢复正常表型。由此得出结论：在IPTG 存
在下，血清中生长因子是引起细胞衰老的必要条件。
后续研究发现，D 组的HT-p21 细胞和人体正常细胞如成纤维细胞，经血清饥饿处理后都会处于静止状态
（细胞不生长也不分裂），这与细胞周期蛋白D1 水平低、TOR（生长因子可通过激活TOR 通路促进细胞
生长） 活性低等有关。在培养基中添加血清和低浓度阿霉素（DOX，一种抗肿瘤抗生素，可抑制RNA 和
DNA 的合成） 后，细胞中TOR 活性升高，开始走向衰老。
总之，当TOR 通路被激活，p21 蛋白阻断细胞周期时，细胞就会发生衰老。（见图2）
细胞衰老和个体衰老都是生物体的正常生命现象。TOR 通路失活可能会延长生物体的寿命。事实上，胰岛
素/TOR 通路失活增加了从酵母到小鼠不同物种的寿命。TOR 通路与许多年龄相关疾病有关，如动脉粥样
硬化、高血压、心脏肥大、骨质疏松症、Ⅱ型糖尿病、肥胖、阿尔茨海默氏症和帕金森氏症、听力损失、
良性和恶性肿瘤等。因此，药物抑制这一通路可以延缓甚至预防这些疾病。
(1)细胞衰老死亡与 的动态平衡是维持机体正常生命活动的基础。与正常细胞相比，衰老细胞
的形态结构发生了变化，这些变化包括本文提到的 及教材中的 （各写出两
点）。
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(2)往动物细胞培养基中添加动物血清的目的是 。动物细胞还需要放入 培养
箱中进行培养。
(3)有人认为细胞衰老就是细胞生长停滞。你是否支持这一观点，请说明理由 。
(4)请结合文中科学家的研究结果，修改“细胞衰老”的定义 。
(5)结合所学知识和文中的信息，解释“TOR 通路失活可导致生物体寿命延长”的原因 。
【答案】(1) 细胞生长增殖（新生细胞生长） 细胞肥大而扁平，有明显的核仁 细胞核体积
增大、染色质收缩，染色加深、细胞膜通透性改变
(2) 提供一个类似生物体内的环境，动物血清中含有一些动物激素和多种生长因子，可以促进细胞的
生长和分裂 CO2恒温
(3)不支持，因为抑制细胞生长（处于静止状态）可以阻止细胞衰老。细胞衰老需要生长刺激， 当TOR 通
路被激活， p21 阻断细胞周期时， 细胞才会发生衰老。
(4)细胞衰老定义为在不影响细胞生长或存在生长刺激的条件下， DNA 损伤和其它应激引起的的细胞周期
停滞。
(5)个体衰老的过程是组成个体的细胞普遍衰老的过程。抑制TOR 通路的活性， 既可阻止或延缓细胞衰老，
还可以延缓甚至预防许多与年龄相关的疾病，从而导致生物个体的寿命延长。
【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）细胞衰老死亡与细胞生长增殖的动态平衡过程保证了机体正常的结构，因而是维持机体正
常生命活动的基础。与正常细胞相比，衰老细胞的形态结构发生了变化，这些变化包括本文提到的细胞肥
大而扁平，有明显的核仁及教材中的细胞核体积增大、染色质收缩，染色加深、细胞膜通透性改变等衰老
细胞的特征。
（2）由于对动物细胞培养过程所需要的营养物质尚未研究清楚，因此在进行细胞培养时，通常往动物细
胞培养基中添加动物血清用于提供一个类似生物体内的环境，通式动物血清中含有一些动物激素和多种生
长因子，也可以促进细胞的生长和分裂。动物细胞还需要放入CO2恒温培养箱中进行培养，用以提供细胞
生长所需要的气体环境。
（3）细胞衰老并不意味着细胞生长停滞，因为抑制细胞生长（处于静止状态）可以阻止细胞衰老。细胞
衰老需要生长刺激， 当TOR 通路被激活， p21 阻断细胞周期时， 细胞才会发生衰老。
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（4）科学家假设，细胞周期阻滞而不抑制细胞的生长将会导致细胞衰老，并对该假设进行了验证，因而
可推知，细胞衰老可描述为在不影响细胞生长或存在生长刺激的条件下，DNA 损伤和其它应激引起的的细
胞周期停滞。
（5）题中信息显示，个体衰老的过程是组成个体的细胞普遍衰老的过程。抑制TOR 通路的活性， 既可阻
止或延缓细胞衰老，还可以延缓甚至预防许多与年龄相关的疾病，从而导致生物个体的寿命延长，因此，
可知，TOR 通路失活可导致生物体寿命延长。
31．细胞的生命活动中时刻发生着物质和能量的复杂变化，请据图分析。
(1)图1 表示发生在真核细胞线粒体的 呼吸部分过程，蛋白复合体I、Ⅲ、Ⅳ等构成的电子传递
链将e 传递给O2形成水，同时将H+转运到线粒体内外膜的间隙，当H+再被转运到 时，推动了ATP 的
合成。
(2)脑缺血时，神经细胞损伤的主要原因是神经细胞缺氧导致ATP 合成骤降，请据图1 解释原因 。
(3)研究发现，缺血时若轻微酸化（6.4≤pH<7.4）可减缓ATP 下降速率，在一定程度上起到保护神经细胞的
作用，为此，科研人员用体外培养的神经细胞开展相关研究，分组处理及结果如图2 所示，图2 结果中支
持轻微酸化具有保护作用的证据是 。
30
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(4)基于以上研究，医生尝试在病人脑缺血的之后的吸氧治疗中添加高于正常值的 气体，有利于
降低神经细胞的损伤。
【答案】(1) 有氧
线粒体基质
(2)神经细胞缺氧，有氧呼吸前两阶段产生的H+不能通过电子呼吸链传递给O2，导致H+不能进入线粒体内
外膜的间隙，线粒体内外膜的间隙H+浓度低不能回到线粒体基质，从而不能驱动ATP 的合成
(3)甲组、丙组、丁组
(4)CO2
【分析】有氧呼吸：指细胞在有氧的参与下，把糖类等有机物彻底氧化分解，产生二氧化碳和水，同时释
放出大量能量的过程。 有氧呼吸的场所：细胞质基质和线粒体
【详解】（1）由图1 可知，葡萄糖在细胞质基质氧化分解生产丙酮酸，丙酮酸进入线粒体继续氧化分解，
该过程有氧气的参与，故图1 表示发生在真核细胞线粒体的有氧呼吸部分过程，蛋白复合体I、Ⅲ、Ⅳ等构
成的电子传递链将e 传递给O2形成水，同时将H+转运到线粒体内外膜的间隙，当H+再被转运到线粒体基
质中，推动了ATP 的合成。
（2）脑缺血时，神经细胞缺氧，有氧呼吸前两阶段产生的H+不能通过电子呼吸链传递给O2，导致H+不能
进入线粒体内外膜的间隙，线粒体内外膜的间隙H+浓度低不能回到线粒体基质，从而不能驱动ATP 的合成，
使神经细胞发生损伤。
（3）由图2 可知，丙组为模拟缺血培养，与甲组相比，丙组耗氧速率明显下降，丁组在丙组基础之上降低
pH，属于轻微酸化，丁组的耗氧速率比丙组高，与甲组差不多，说明轻微酸化能保护神经细胞。
（4）基于以上研究，轻微酸化能保护神经细胞，CO2属于酸性气体，故医生尝试在病人脑缺血的之后的吸
氧治疗中添加高于正常值的CO2，有利于降低神经细胞的损伤。
32．聚乳酸是一种生物可降解塑料，可用化工方法生产，或用大肠杆菌以粮食为原料发酵生产。我国科研
人员用合成生物学方法构建了蓝细菌细胞工厂来生产聚乳酸。
(1)蓝细菌是能进行光合作用的 养生物，所以用其生产聚乳酸可降低成本。
(2)蓝细菌本身不具有聚乳酸合成途径，科研人员计划通过导入相关基因搭建以下代谢通路以合成聚乳酸
（如图1）
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注：实线箭头表示蓝细菌原有代谢通路：虚线箭头表示导入相关酶基因后构建的新代谢通路。
①据图可知，引人的酶A 催化反应需NADH 作为还原剂，但蓝细菌通过 反应可以生成较多
NADPH，所以科研人员对酶A 进行 工程改造使其可利用NADPH 以提高生产效率。
②此外，科研人员还计划敲除酶D 基因，其目的是 。
(3)为了选择最优启动子，科研人员构建了下图所示三种表达载体，并检测了酶B 和酶C 基因表达情况如图
2。
综合图1 和2 可知，Pt启动子是最优启动子，其依据是 。
(4)科研人员选择L1 表达载体导入受体细胞，并敲除酶D 基因，获得工程蓝细菌。然后将其在给予
并通入 的条件下进行培养，检测发现蓝细菌细胞工厂已经能生产较高产量的聚乳酸。
(5)与原有的生产工艺相比，采用蓝细菌生产聚乳酸在优势是 ？
32
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【答案】(1)自
(2) 光 蛋白质 阻止蓝细菌合成酶D，抑制丙酮酸生成脂肪，使更多的丙酮酸用于合成聚乳
酸
(3)L1、L2、L3 三种基因表达载体中，L1 的酶B 和酶C 表达量最高，而L1 中编码酶B 和酶C 的基因首端
都是Pt启动子。
(4) 适宜光照 CO2
(5)不会造成环境污染；可直接利用光能，减少粮食的消耗。
【分析】蓝细菌属于原核生物，含有藻蓝素和叶绿素，因此可以进行光合作用，利用CO2来合成有机物，
属于自养型生物。
NADH 即还原型辅酶Ⅰ，具有还原性，在细胞呼吸过程中产生。NADPH 是还原性辅酶Ⅱ，也具有还原性，
在光合作用（光反应）中产生。
启动子是在基因转录起始位点，其与RNA 聚合酶结合后可以启动转录。
【详解】（1）蓝细菌含有藻蓝素和叶绿素，可以通过光合作用利用CO2来合成有机物，因此属于自养生
物。
（2）①蓝细菌可以进行光合作用，光合作用的光反应可以产生NADPH，由题干可知，引入的酶A 催化反
应需要NADH（还原型辅酶Ⅰ）作为还原剂，NADPH 是还原性辅酶Ⅱ，也具有还原性，由于酶A 是蛋白
质，若要使其能够利用NADPH，需要对酶A 进行蛋白质工程改造。
②由图可知，酶D 可催化丙酮酸生成脂肪，若敲除D 基因，则酶D 缺乏，丙酮酸无法生成脂肪，更多的丙
酮酸可用于生产聚乳酸。
（3）由图1 可知，丙酮酸在酶A 催化作用下生成乳酸，乳酸在酶B 催化作用下生成乳酰辅酶A，乳酰辅
酶A 在酶C 的催化作用下生成聚乳酸，因此酶B 和酶C 的表达量越高，越有利于聚乳酸的合成。由图2 可
知，L1、L2、L3 三种基因表达载体中，无论是酶B 还是酶C 的表达量，都是L1 最高，而L1 中编码酶B
和酶C 的基因首端都是Pt启动子，因此可推知Pt启动子是最优启动子。
（4）由图1 可知，暗反应过程中生成丙酮酸可以经一系列反应最终生成聚乳酸，因此为了使蓝细菌高产聚
乳酸，需要给其提供暗反应的原料即CO2，同时由上面分析可知，酶A 催化丙酮酸生成乳酸需要还原剂
NADPH，而NADPH 在光反应中形成，因此还需要给蓝细菌以适宜光照，才能有利于NADPH 合成，进而
促进聚乳酸合成。
（5）与化工方法生产聚乳酸相比，利用蓝细菌生产聚乳酸不会造成环境污染；与用大肠杆菌以粮食为原
33
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料发酵生产聚乳酸相比，利用蓝细菌生产聚乳酸可直接利用光能，减少粮食的消耗。
33．植物产生的信号物质参与植物体的生长发育及植物体对外界环境变化的反应过程。
(1)植物激素是植物体产生的，对生命活动起 作用的微量有机物。植物根的伸长是由于根部细胞的
导致。
(2)用NaCl 和乙烯合成抑制剂（AVG）处理拟南芥萌发的种子，检测根的长度，结果如图。
结果表明，NaCl 通过促进乙烯的合成，进而抑制根的生长，依据是 。
(3)有研究表明，高浓度NaCl 处理后，植物会产生茉莉酸抑制根的生长。为研究乙烯、茉莉酸在拟南芥根
生长过程中的关系，研究人员进行了实验。将用高浓度NaCl 处理过的拟南芥分为4 组，分别加入AVG 或
IBU，其中IBU 为茉莉酸合成抑制剂，检测根的长度。
组别
1
2
3
4
AVG
-
+
-
+
IBU
-
-
+
+
根的长度
4.8
7.2
8.7
8.7
注：+/-分别表示有/无添加
结果表明，高浓度NaCl 处理、乙烯、茉莉酸及根的伸长之间的关系为 。
(4)为进一步证明乙烯与茉莉酸在根的伸长中的关系，请使用下列材料和试剂设计实验，写出实验方案与预
期结果。
可供选择的材料和试剂：萌发的种子、乙烯、茉莉酸、AVG、IBU。
【答案】(1) 调节 增殖和生长
(2)高浓度NaCl 处理组的种子根长低于对照组，高浓度NaCl 与AVG 同时处理的种子根长高于高浓度NaCl
处理组
(3)高浓度的NaCl 促进乙烯的合成，进而促进茉莉酸的合成，进而抑制根的生长
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(4)
组别
Ⅱ
Ⅲ
处理方法
施加外源乙烯
施加外源乙烯+IBU
根长
++
++++
或者
组别
ⅡI
II
处理方法
施加外源茉莉
酸
施加外源茉莉酸+AVG
根长
++
+
【分析】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，
叫做植物激素。分析题图可知，AVG 的使用可以减轻NaCl 溶液对根生长的抑制作用。分析题表可知，
IBU 可减轻NaCl 溶液的抑制作用，NaCl 溶液通过促进乙烯合成促进茉莉酸的合成，进而抑制根的生长。
【详解】（1）植物激素是由植物体产生的信息分子，其对植物各项生命活动起调节作用。植物根部由多
个细胞组成，因此其伸长主要是由众多根细胞的分裂增殖和根细胞的生长（体积变大）引起的。
（2）由题图可知，对照组与施加NaCl 组对比可知，施加NaCl 导致根长度变短，可推知NaCl 抑制根的生
长；对比施加NaCl 组、施加NaCl 和乙烯合成抑制剂（AVG）组，后者由于AVG 存在，导致乙烯合成减
少，根长度增加；综合对比这三个组，可知，NaCl 通过促进乙烯的合成，进而抑制根的生长。
（3）根据表格信息可知，对比1 组和3 组可知（也可以对比2 组和4 组），添加茉莉酸合成抑制剂IBU 后，
根长度增加。由此可推知IBU 可减轻NaCl 溶液的抑制作用，即茉莉酸也会抑制根的生长。3 组和4 组实验
结果相同，说明同时使用IBU 和AVG 与单独使用IBU 的效果相同，推测茉莉酸是抑制根生长的后一环节，
即NaCl 溶液通过促进乙烯合成促进茉莉酸的合成，进而抑制根的生长。
（4）进一步证明上述推测中涉及的乙烯、茉莉酸的关系，需设置两组实验，一组施加外源乙烯，另一组
施加外源乙烯+IBU，根据上述推测，第一组茉莉酸正常合成，则根的生长受到抑制，根长度较小，第二组
由于IBU 存在，导致茉莉酸不能合成，从而减轻对根生长的抑制作用，根长度较大，该实验可以说明乙烯
通过促进茉莉酸的合成，进而抑制根的生长。
或者一组施加外源茉莉酸，另一组施加外源茉莉酸+AVG，根据上述推测，由于茉莉酸的存在，两组的根
生长都被抑制，但是由于第二组中AVG 影响，乙烯合成受抑制，乙烯无法促进茉莉酸合成，而导致茉莉酸
含量少于第一组，因此第二组抑制作用较弱，即根长度较长，该实验也可以说明乙烯通过促进茉莉酸的合
成来抑制根的生长。
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