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热点03 航天系列
（热点解读+情境预测+限时检测）
北京时间2024 年4 月26 日05 时04 分，在轨执行任务的神舟十七号航天员乘组顺利打开“家门”，
欢迎远道而来的神舟十八号航天员乘组入驻“天宫”。随后，两个航天员乘组拍下“全家福”，共同向牵
挂他们的全国人民报平安。后续，两个航天员乘组将在空间站进行在轨轮换。期间，6 名航天员将共同在
空间站工作生活约5 天时间，完成各项既定工作。
北京时间2024 年4 月30 日17 时46 分，神舟十七号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆，现场医
监医保人员确认航天员汤洪波、唐胜杰、江新林身体状态良好，神舟十七号载人飞行任务取得圆满成功。
航天员在微重力、高辐射、昼夜节律紊乱等极端环境下的生理适应机制，涉及人体稳态调节、细胞代
谢、遗传物质保护等生物学核心问题，是高考命题的重要素材。
考点1 教材考点梳理
一、必修一《分子与细胞》
1.细胞呼吸
微重力环境下骨骼肌细胞无氧呼吸增强，导致乳酸积累（无氧呼吸第二阶段不释放能量）
有氧呼吸与无氧呼吸的比较：葡萄糖分解产物、能量释放量、酶系统差异
2.物质跨膜运输
红细胞通过协助扩散吸收葡萄糖（载体蛋白 GLUT1）
主动运输：离子泵维持细胞内外离子浓度差（如 Na⁺-K 泵）
⁺
3.细胞器功能
线粒体：能量代谢中心，微重力可能影响线粒体分布与功能
溶酶体：分解受损细胞器，辐射可能导致溶酶体膜通透性改变
4.细胞增殖与分化
太空辐射诱发基因突变（碱基对替换、增添或缺失）
干细胞分化：造血干细胞在微重力下分化方向可能改变
二、必修二《遗传与进化》
1.基因突变与修复
辐射导致 DNA 双链断裂，激活 ATM 激酶启动修复通路
错配修复机制：MutS 蛋白识别错配碱基，MutH 内切酶切割
2.基因表达调控
微重力环境下 mRNA 稳定性改变（如 HIF-1α 基因表达上调应对低氧）
表观遗传修饰：DNA 甲基化影响基因转录效率
三、选择性必修一《稳态与调节》
1
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1.内环境稳态
水分平衡：抗利尿激素（ADH）分泌减少→尿量增加→血容量下降
血糖调节：肾上腺素分泌增加→肝糖原分解→血糖升高
体温调节：舱内恒温环境削弱体温调节中枢的适应性
2.神经调节
前庭系统：耳石器官在微重力下失去重力参考，引发空间定向障碍
自主神经调节：交感神经兴奋增强（心率加快、血压升高等）
3.激素调节
甲状腺激素：代谢率下降时分泌减少
生长激素：肌肉萎缩可能与生长激素分泌节律改变有关
4.免疫调节
辐射抑制 T 淋巴细胞增殖（IL-2 分泌减少）
免疫球蛋白合成下降（B 淋巴细胞活性受抑制）
考点 2 高考考点拓展
1.微重力对循环系统的影响
知识点整合：
血量减少：微重力下体液向头部转移→心肺感受器抑制→ADH 分泌减少
红细胞减少：促红细胞生成素（EPO）分泌下降→骨髓造血功能抑制
血压变化：心输出量减少→颈动脉窦压力感受器敏感性降低
2.辐射对 DNA 的损伤与修复
知识点整合：
损伤类型：碱基氧化（如 8-oxoG）、DNA 链断裂
修复机制：
碱基切除修复（BER）：糖苷酶切除受损碱基
同源重组修复（HR）：依赖姐妹染色单体模板
易错修复：非同源末端连接（NHEJ）可能导致染色体畸变
3.骨骼肌萎缩的分子机制
知识点整合：
基因表达变化：MuRF-1 和 Atrogin-1 基因上调→泛素化降解肌蛋白
线粒体功能异常：微重力导致线粒体自噬增强→能量代谢障碍
细胞信号通路：IGF-1/PI3K/Akt 通路活性下降→蛋白质合成减少
（建议用时：40 分钟）
一、单选题
1．2023 年10 月26 日，神舟十七号载人飞船发射取得圆满成功。航天员能在太空进行科学研究和生活。
下列叙述正确的是（ ）
2
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A．现场观看飞船发射的人们副交感神经兴奋，肠胃蠕动减弱
B．航天员参与体温调节的温度感受器可存在于皮肤和下丘脑
C．航天员的成熟红细胞呼吸产生的CO2不会显著影响酸碱度
D．航天员在无菌的太空舱中生活，内环境稳态的维持无需免疫系统参与
2．2023 年10 月26 日，神舟十七号发射取得圆满成功。神舟十七号航天员必须穿上特制的航天服，乘坐
专门的载人航天器，才能在太空中安全地生活和工作。下列有关叙述错误的是（ ）
A．航天服、航天器能为宇航员提供呼吸用氧，并能控制压力和温度
B．宇航员所吃食物中的碱性物质与新陈代谢产生的酸性物质所构成的缓冲对调节了血浆PH
C．宇航员的内环境维持稳态，生命活动不一定能正常进行
D．除了宇航员个体水平，生命系统的各个层次上也都普遍存在着稳态
3．2023 年 10 月 26 日神舟十七号载人飞船发射成功，3 名航天员执行飞行任务。航天员的航天服具备生
命保障系统，对航天服内的气体成分和温度进行调控。下列叙述错误的是（ ）
A．与O2结合的血红蛋白属于内环境的组成成分
B．若不及时清除航天服中的CO2会影响人体内环境的酸碱平衡
C．太空环境中，航天服可帮助航天员维持正常体温来保证体内酶的活性
D．航天员需摄入足够的蛋白质和无机盐以维持细胞外液渗透压的平衡
4．2022 年12 月4 日20 时09 分，神舟十四号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆，神舟十四号载人飞
行任务取得圆满成功。宇航员进入太空后，由于脱离了地心引力，血液上浮，头部血量增加。机体误认为
身体中水量过多，从而引起身体排尿增加造成脱水。下列有关人体内环境和稳态的叙述，正确的是（ ）
A．头部血量增加时，血浆中的血红蛋白会引来更多的氧气，可以保证脑细胞的有氧呼吸
B．排尿增加可导致大量水分丢失，可能会使细胞外液渗透压升高，抗利尿激素增加
C．肾小管细胞能够选择性地表达抗利尿激素基因来维持内环境稳态
D．失重环境中航天员会出现体位翻转症状，经过专业训练可通过位于脑干的神经中枢的调节，增强机
体的平衡能力减轻症状
5．2023 年10 月26 日，“神舟十七号”载人飞船点火升空，将3 名中国航天员送往“天宫”空间站。太空
环境是一个高真空环境，人必须穿上特制的航天服，乘坐专门设计的载人航天器，才能在太空中安全地生
活和工作。航天器和航天服都具备维持机体内环境稳态的生命保障系统。下列相关叙述错误的是（ ）
A．航天服中的氧源不仅会影响航天员内环境的成分，也会影响其理化性质
B．宇航服中的隔热和保温层，有利于航天员在太空中维持适宜的体温
C．CO2是航天员细胞呼吸产生的废物，不参与维持内环境的稳态
D．航天员内环境的稳态是其机体进行正常生命活动的必要条件
6．2023 年10 月26 日，神舟十七号载人飞船发射取得圆满成功，人们欢呼跳跃。航天员必须穿上特制的
航天服，乘坐专门的载人航天器，才能在太空中安全地生活和工作。下列叙述正确的是（ ）
A．现场观看飞船发射的人副交感神经活动占据优势
B．与O2结合的血红蛋白不属于内环境的组成成分
C．若航天员出现组织水肿现象，可能是其体内血浆渗透压上升导致
3
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D．航天员呼吸作用产生的CO2不参与维持内环境的稳态
二、多选题
7．航天员叶光富老师在“天宫课堂”展示了太空细胞学研究实验：在荧光显微镜下，叶老师利用心肌细
胞自身的生物电激发显微镜中的荧光物质，发出“一闪一闪”的荧光，让大家看到了失重状态下跳动的心
肌细胞。下列有关叙述正确的是（ ）
A．心肌细胞能维持形态，并有节律性运动，与细胞骨架有关
B．若观察离体的心肌细胞，需将其置于高于细胞质浓度的培养液中培养
C．心肌细胞跳动过程中会产生CO2，部位是细胞质基质和线粒体基质
D．研究心肌细胞在太空中的生理变化，可以帮助人们涉足更远的太空
8．2022 年4 月我国神舟十三号载人飞船圆满完成航天任务，随航天员返回地球的，还有22 株用于航天育
种实验的人体肠道益生细菌。下列有关叙述错误的是（ ）
A．返回地球的益生细菌体内的染色体数目或结构可能发生改变
B．航天育种能缩短育种时间是因为太空环境能提高菌株变异频率
C．益生细菌的遗传物质是RNA，受到太空辐射易发生基因突变
D．航天育种的优点是能诱导益生细菌定向产生有利于人类健康的变异
三、非选择题
9．经研究绿茶含有丰富的儿茶素，被认为在延缓细胞衰老中发挥着重要作用。科学家为探索儿茶素的抗
衰老机制，以EGCG（一种儿茶素）为研究对象，进行了相关研究。在“天宫课堂”第一课，神舟十三号
乘组航天员叶光富老师展示了太空细胞学研究实验。回答下列问题：
(1)动物的正常生长发育，离不开细胞的增殖、生长和 等过程。与动物细胞的有丝分裂相比，植物细
胞在分裂末期的不同之处是 。
(2)关于细胞衰老的机制，自由基学说认为机体代谢产生的自由基积累过多，会攻击和破坏细胞内各种执行
正常功能的生物分子，例如使细胞呼吸酶的活性 ，导致有氧呼吸第 阶段氧不能有效利用，从而
产生更多的自由基，加速细胞衰老。
(3)前期研究发现，在失重条件下，心肌细胞培养96h 后凋亡率显著增加。为探究其机制，科学家检测了模
拟失重条件下培养96h 的心肌细胞中相关基因的表达情况，结果如图1 所示。请根据实验结果推测，失重
条件下心肌细胞凋亡的原因： 。
(4)为了研究模拟失重条件下槲皮素（Q）对心肌细胞收缩力的保护作用，用不同浓度的槲皮素处理模拟失
重条件下的细胞，结果如图2 所示，该结果表明： （至少答两点）。
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(5)儿茶素一直被认为是一种抗氧化剂，可以中和或防止由氧自由基（ROS）引起的氧化应激反应，从而发
挥抗衰老的作用。为验证上述观点的准确性，研究者将秀丽隐杆线虫随机分为4 组，利用BHA（常用的抗
氧化剂）和EGCG 进行相关实验：
①定期检测秀丽隐杆线虫的生存率，结果如下图3 所示。图中对照组培养在 的培养基中。
②据图推测EGCG 不是通过抗氧化的方式来发挥抗衰老的作用，公众认知可能被颠覆，请说明理由。
。
10．资料1：在“天宫课堂”，神舟十三号乘组航天员翟志刚、王亚平、叶光富在中国空间站进行太空授
课。航天员在执行任务期间会出现多尿、面部和上身浮肿、太空“晕车”等问题。
资料2：航天员叶向富向我们介绍了太空中的细胞学研究，并向我们展示了心肌细胞样品，我们看到心肌
细胞有规律的发出荧光。心肌细胞具有自动节律收缩的特性，所以显微镜下可以观察到它们有节律地跳动。
资料3：为了研究垂体对机体生理功能的作用与调节，某同学取幼年大鼠若干只，称重后随机分成甲组和
乙组，其中乙组切除垂体。两组大鼠分别置于适宜条件下饲养，每周测定体重（g），3 周后处死大鼠，取
出甲状腺、肾上腺，并测定其质量（g）。
根据以上资料回答下列问题：
(1)航天员出现多尿的原因是 。
(2)在太空站内需维持一定的CO2浓度目的是 。
(3)前期研究发现，在失重条件下，心肌细胞培养96h 后凋亡率显著增加。为探究其机制，科学家检测了模
拟失重条件下培养96h 的心肌细胞中相关基因的表达情况，结果如图1 所示。请根据实验结果推测，失重
条件下心肌细胞凋亡的原因： 。
(4)为了研究模拟失重条件下槲皮素（Q）对心肌细胞收缩力的保护作用，结果如图2 所示，该结果表明：
（至少答两点）。
(5)根据资料3 设计一个表格，以记录各组数据的平均值。
5
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11．2024 年10 月30 日，中国三名航天员乘神舟飞船进驻中国空间站。航天员在飞船升空时会出现心率加
快、呼吸频率提高等应激反应，驻留空间站期间要进行科学运动和休息，避免生物节律紊乱
回答下列问题：
(1)宇航员升空状态下，自主神经系统中的 神经活动占据优势，使心率加快，呼吸频率提高，
(2)生物节律紊乱会导致精神抑郁、睡眠障碍、心脏功能异常等多种病理变化控制生物节律和心脏功能的神
经中枢分别位于 和 。
(3)抑郁与突触间隙中5-羟色胺（5-HT）含量下降密切相关，其含量与糖皮质激素的调节和MAO 的催化有
关（如图所示）。
①已知科学运动能抑制糖皮质激素分泌。据图分析，科学运动减少抑郁发生的原因是 。
②科研人员研发抗抑郁的药物，除影响糖皮质激素外，请根据图示说明药物可能的作用机理有 。
（答出2 点即可）
12．下列是有关动物细胞工程方面知识点，本题分为两部分，请作答。
（一）人体中血清白蛋白在临床上应用广泛，但从人体中直接提取的血清白蛋白含量少，且易受污染，生
物反应器可以解决此项难题。回答下列问题：
(1)从人体获取的血清白蛋白基因扩增后与启动子、终止子和标记基因等构建成 载体。构建乳
腺生物反应器时选用的是乳腺蛋白基因的启动子，其目的是 。
(2)科学家将构建好的载体通过 技术导入奶牛的受精卵中。受精卵继续培养至胚胎。当胚胎发育
至 阶段，取其 做
分析来进行性别鉴定，筛选出发育状态良好的雌性胚胎进行
移植。
(3)有人提议将乳腺蛋白基因的启动子换成uroplakinⅡ基因启动子（高效促进目的蛋白在膀胱特异性表达及
分泌），可增加血清白蛋白的产量。请分析利用膀胱反应器比乳腺反应器产量高的原因 （答出
两点即可）。
（二）神舟十三号乘组航天员在“天空课堂”完成了国际上首例实验：将人体肾上皮细胞诱导成具有多种
功能的干细胞，又使其分化成为心肌细胞。通过基因编辑技术将荧光蛋白基因导入心肌细胞，在荧光显微
镜下观测记录了在心肌细胞收缩过程中荧光信号的闪烁过程，通过比对心肌细胞在重力条件下和失重条件
下的收缩过程可更好地解读失重对人类的影响。
(4)干细胞诱导分化成为心肌细胞的根本原因是 。
(5)在太空进行哺乳动物心肌细胞培养时，需要给细胞提供的气体环境是 ，培养过程中我们需要
定期更换培养液，目的是 （答出1 点即可）。
(6)基因编辑技术需要用到的工具酶有 。
(7)叶光富老师展示了荧光显微镜下发出一闪一闪荧光的心肌细胞（已通过基因工程导入荧光蛋白基因）画
6
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面。其原理是：自律性心肌细胞会由于 内流而自发产生动作电位，从而激发心肌细胞内的荧光
蛋白发出荧光，与维持心肌细胞形态及有节律收缩有关的细胞结构主要是 。
(8)前期研究发现，在失重条件下，心肌细胞培养96h 后凋亡率显著增加。为探究其机制，科学家检测了模
拟失重条件下培养96h 的心肌细胞中相关基因的表达情况，结果如图所示。请根据实验结果推测，失重条
件下心肌细胞凋亡的原因是 。
7
