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题型14 天宫课堂一、单选题
1．“天宫课堂”观察到：在太空中，心肌细胞在荧光显微镜下闪闪发光，并做起了收缩运
动。下列叙述不正确的是（ ）
A．离体的心肌细胞需要置于与组织液渗透压相同的培养液中进行观察
B．心肌细胞收缩时产生的CO2一定来自线粒体
C．心肌细胞的收缩运动需要水解ATP 供能，这是吸能反应
D．若将该心肌细胞用甲紫溶液进行染色，可在显微镜下看到被染成紫色的染色体
【答案】D
【分析】1、细胞外液是细胞直接生活的环境，由细胞外液构成的液体环境叫作内环境。
2、心肌细胞可以进行有氧呼吸和无氧呼吸（乳酸发酵类型）。
3、染色体可以被甲紫染色，染色体在显微镜下可见，但是染色质在显微镜下不可见，染色
体和染色质是同一种物质在不同时期呈现的两种形态。
【详解】A、在机体内心肌细胞生活的环境是组织液，故离体的心肌细胞需要置于与组织
液渗透压相同的培养液中进行观察，A 正确；
B、心肌细胞可以进行有氧呼吸和无氧呼吸（乳酸发酵类型），心肌细胞收缩时产生的
CO2 一定来自线粒体，B 正确；
C、ATP 是细胞生命活动的直接能源物质，心肌细胞的收缩运动是吸能反应，需要水解
ATP 供能，C 正确；
D、心肌细胞是高度分化的细胞，一般不进行细胞分裂，无法观察到染色体，D 错误。
故选D。
2．“天宫课堂”第三课在中国空间站开讲，新晋“太空教师”陈冬、刘洋、蔡旭哲为广大
青少年带来了一场精彩的太空科普课，航天员在问天实验舱内展示了“太空菜园”的植物
生长情况。下列叙述错误的是（ ）
A．生长中的植物细胞内含量最多的有机物是蛋白质
B．同种植物种子在萌发时结合水与自由水的比值低于休眠时
C．“太空菜园”中光照、温度等都会影响蔬菜的生长
D．“太空菜园”中的蔬菜属于生命系统中的种群层次
【答案】D
【分析】细胞内含量最多的有机物是蛋白质，无机物是水。植物种子在萌发时细胞代谢旺
盛，自由水比例增高。光照、温度等都会影响植物的生长。
【详解】A、生长中的植物细胞内含量最多的有机物是蛋白质，含量最多的无机物是水，A
正确；
B、同种植物种子在萌发时细胞代谢旺盛，自由水比例增高，结合水与自由水的比值低于
休眠时，B 正确；
C、“太空菜园”中光照、温度等都会影响光合作用，进而影响蔬菜的生长，C 正确；
D、“太空菜园”中的一棵蔬菜是一个个体，属于生命系统中的个体层次，所有蔬菜不一
1
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定是同种生物，因此不能构成种群，D 错误。
故选D。
3．航天员在“天宫课堂”中展示了太空中细胞的神奇变化：心肌细胞在荧光显微镜下闪闪
发光，同时还做起了收缩运动。这是因为活的心肌细胞在生命活动过程中会产生并传导生
物电信号，生物电会激发荧光显微镜中的荧光物质，通过显示屏就可观察到荧光现象。下
列说法正确的是（ ）
A．心肌细胞在闪闪发光及收缩运动过程中伴随着ATP 中远离A 的特殊的化学键的水解
B．心肌细胞在产生生物电时会发生Na+外流进而出现外负内正的信号变化
C．在地球上来自同一个体的心肌细胞与神经细胞中蛋白质完全不同
D．若将该心肌细胞用甲紫进行染色可在显微镜下看到被染成紫色的染色体
【答案】A
【分析】1、正常生活的细胞中ATP 与ADP 的相互转化是时刻不停地发生并且处于动态平
衡之中。
2、在个体发育中，由 一个或一种细胞增殖产生的后代，在形态结构和生理功能上发生稳
定性差异的过程，叫细胞分化，细胞分化的实质是基因的选择性表达。
【详解】A.、ATP 是细胞生命活动的直接能源物质，心肌细胞在闪闪发光及收缩运动过程
需要ATP 中远离A 的特殊的化学键的水解供能，A 正确；
B、心肌细胞在产生生物电时既是产生动作电位的过程，会发生Na+内流进而出现外负内
正的信号变化， B 错误；
C、来自同一个体的心肌细胞与神经细胞由于基因的选择性表达，两种细胞合成的蛋白质
不完全相同，但与细胞生命活动有关的蛋白质如呼吸酶、DNA 聚合酶等是相同的，C 错误；
D、心肌细胞是高度分化的细胞，一般不进行细胞分裂，无法观察到染色体,，D 错误。
故选A。
4．“天宫课堂”第三课在中国空间站开讲，新晋“太空教师”陈冬、刘洋、蔡旭哲为广大
青少年带来了一场精彩的太空科普课，航天员在问天实验舱内展示了“太空菜园”的植物
生长情况。下列叙述错误的是（ ）
A．生长中的植物细胞内含量最多的有机物是蛋白质
B．同种植物种子在萌发时结合水与自由水的比值高于休眠时
C．“太空菜园”中光照、温度等都会影响蔬菜的生长
D．“太空菜园”中的一棵蔬菜属于生命系统中的个体层次
【答案】B
【分析】细胞内含量最多的有机物是蛋白质，无机物是水。植物种子在萌发时细胞代谢旺
盛，自由水比例增高。光照、温度等都会影响植物的生长。
【详解】A、生长中的植物细胞内含量最多的有机物是蛋白质，无机物是水，A 正确；
B、同种植物种子在萌发时细胞代谢旺盛，自由水比例增高，结合水与自由水的比值低于
休眠时，B 错误；
C、“太空菜园”中光照、温度等都会影响光合作用，进而影响蔬菜的生长，C 正确；
2
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D、“太空菜园”中的一棵蔬菜是一个个体，属于生命系统中的个体层次，D 正确。
故选B。
5．“天宫课堂”第三课在中国空间站开讲，新晋“太空教师”陈冬、刘洋、蔡旭哲为广大
青少年带来了一场精彩的太空科普课，航天员在问天实验舱内展示了“太空菜园”的植物
生长情况。下列叙述正确的是（ ）
A．生长中的植物细胞内含量最多的有机物是淀粉
B．同种植物种子在萌发时的含水量和休眠时的相同
C．“太空菜园”中光照、CO2浓度会影响蔬菜的生长
D．“太空菜园”中的蔬菜的营养物质含量一定会提高
【答案】C
【分析】细胞内含量最多的有机物是蛋白质，无机物是水。植物种子在萌发时细胞代谢旺
盛，自由水比例增高。光照、温度等都会影响植物的生长。
【详解】A、生长中的植物细胞内含量最多的有机物是蛋白质，无机物是水，A 错误。
B、同种植物种子在萌发时细胞代谢旺盛，自由水比例增高，含水量高于休眠时，B 错误。
C、光照、CO2 浓度都是影响光合速率的因素，故“太空菜园”中光照、CO2 浓度等都会
影响蔬菜的生长，C 正确。
D、经过太空辐射、失重等环境的影响之后，蔬菜种子的基因会发生一些突变，经过筛选，
有一些突变的太空蔬菜会变得更为富有营养，所以“太空菜园”中的蔬菜的营养物质含量
不一定会提高，D 错误。
故选C。
6．“天宫课堂”第三课在中国空间站开讲，新晋“太空教师”陈冬、刘洋、蔡旭哲为广大
青少年带来了一场精彩的太空科普课，航天员在问天实验舱内展示了“太空菜园”的植物
生长情况。下列叙述错误的是（ ）
A．生长中的植物细胞内含量最多的有机物是蛋白质
B．同种植物种子在萌发时的含水量和休眠时的相同
C．“太空菜园”中光照、温度等都会影响蔬菜的生长
D．“太空菜园”中的一棵蔬菜属于生命系统中的个体层次
【答案】B
【分析】细胞内含量最多的有机物是蛋白质，无机物是水。植物种子在萌发时细胞代谢旺
盛，自由水比例增高。光照、温度等都会影响植物的生长。
【详解】A.生长中的植物细胞内含量最多的有机物是蛋白质，无机物是水，A 正确。
B.同种植物种子在萌发时细胞代谢旺盛，自由水比例增高，含水量高于休眠时，B 错误。
C.“太空菜园”中光照、温度等都会影响蔬菜的生长，C 正确。
D.“太空菜园”中的一棵蔬菜是一个个体，属于生命系统中的个体层次，D 正确。
故选B。
7．2022 年10 月12 日开讲的“天宫课堂”第三课上航天员陈冬向大家展示了拟南芥开花期
样品的采集过程。研究表明拟南芥在适宜的光照、温度和激素等共同调控下才能开花（如
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图），据此推测合理的是（ ）
A．低温处理后，补充红光可促进拟南芥提前开花
B．低温处理和短时的远红光照射均可促进AGL20 的表达
C．大于16 小时长日照和30℃处理可促进拟南芥提前开花
D．自然状态下，CO 蛋白的积累量随季节呈现周期性波动
【答案】D
【分析】分析题图：低温条件下，FLC 的表达受到抑制，AGL20 得以表达，拟南芥开花；
红光抑制开花，而远红光和蓝光则能促进拟南芥开花。
【详解】A、结合题图可知，低温处理下，开花阻抑物基因（FLC）表达受到抑制，花分生
组织决定基因（AGL20）得以表达，拟南芥开花，而红光会减少CO 蛋白积累，不利于
AGL20 表达，会延缓拟南芥开花，A 错误；
B、低温处理可减弱对AGL20 的抑制作用，促进AGL20 的表达，短时的远红光照射不一
定能促进AGL20 的表达，B 错误；
C、大于16 小时长日照可促进拟南芥提前开花，但30℃处理会导致FLC 正常表达，进而抑
制AGL20 得的表达，延缓开花，C 错误；
D、由题图可知，CO 蛋白的积累量与光照有关，自然状态下不同季节光照强度、光照时长
会发生变化，故CO 蛋白的积累量随季节呈现周期性波动，D 正确。
故选D。
8．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，叶光富
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。下列有关叙述错误的是（ ）
A．细胞骨架与心肌细胞形态维持及节律性运动有关
B．离体的心肌细胞需要置于与组织液渗透压相同的培养液中进行观察
C．心肌细胞跳动过程中产生CO2的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
【答案】C
【分析】细胞骨架细胞骨架可以维持细胞的正常形态结构，与细胞的运动有密切关系，参
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与细胞的多项生命活动。
【详解】A、细胞骨架是一种网架结构，维持着细胞的形态，与细胞运动、信息传递等生
命活动密切相关，A 正确；
B、心肌细胞生活在组织液中，离体的心肌细胞需要置于与组织液渗透压相同的培养液中
以维持其正常的生命活动，B 正确；
C、心肌细胞跳动过程中产生CO2 的部位是线粒体基质，人体细胞无氧呼吸不产生二氧化
碳，C 错误；
D、研究心肌细胞在太空中的生理变化，为人们涉足更远的太空提供理论基础，D 正确。
故选C。
9．2022 年10 月12 日下午开讲的“天宫课堂”第三课上，刘洋打开生命生态实验柜，取出
了正在生长的水稻植株。但是，在太空微重力环境下，水稻的株型不是很整齐，有的长歪
了，有的躺平了，不能完全整齐朝一个方向生长。下列哪项所述对水稻这种特殊株型的形
成影响最小（ ）
A．基因表达的调控
B．植物激素的调控
C．光信号刺激下光敏色素结构的变化
D．重力信号转换成运输生长素的信号
【答案】D
【分析】生长素是第一个被发现的植物激素。生长素中最重要的化学物质为3-吲哚乙酸。
生长素有调节茎的生长速率、抑制侧芽、促进生根等作用，在农业上用以促进插枝生根，
效果显著。
【详解】A、太空水稻生长过程中光等因素的影响会引起细胞内光敏色素结构的变化，进
而引起细胞核内特定基因的表达，A 错误；
B、太空中仍会受到激素的调节，B 错误；
C、太空水稻生长过程中光等因素的影响会引起细胞内光敏色素结构的变化，影响水稻生
长、发育及株型的形成，C 错误；
D、由于太空中处于失重状态，所以，水稻在太空生长受重力信号的影响较小，D 正确。
故选D。
10．2022 年10 月12 日下午“天宫课堂”第三课开讲，神舟十四号航天员乘组通过太空授
课给广大青少年播下一粒名为“太空梦想”的种子。航天员在太空时有非常明显的失重感，
失重时人体的液体静压丧失（血液和其它体液不像重力条件下那样惯常地流向下身）。人
体的感受器受到体液增加的刺激，机体通过体液调节系统减少体液，出现体液转移反射性
多尿，导致水盐从尿中排出。下列有关叙述错误的是（ ）
A．液体静压丧失，可能会导致腿部体液转移到人的身体上部，出现鸟腿现象（腿部变
细）
B．水盐从尿中排出使渗透压的稳定遭到破坏，会引起代谢紊乱
C．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
D．失重环境中尿量增多的原因可能是位于下丘脑的渗透压感受器受到体液增加的刺激
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后，引起抗利尿激素分泌减少
【答案】C
【分析】饮水不足，体内失水过多或吃的食物过咸，使细胞外液渗透压升高，刺激下丘脑
渗透压感受器，使垂体释放抗利尿激素增多，促进肾小管、集合管重吸收水，使尿量减少，
同时刺激大脑皮层产生渴感，主动饮水补充水分。而细胞外液渗透压下降时，对下丘脑渗
透压感受器的刺激会减弱。
【详解】A、液体静压丧失，导致腿部体液转移到人的身体上部，出现鸟腿（腿部变细）
现象，A 正确；
B、稳态遭到破坏后，酶就不能正常发挥催化作用，会引起细胞代谢紊乱，B 正确；
C、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小脑的神经中枢的
调节，增强机体的平衡能力减轻症状，C 错误；
D、抗利尿激素是由下丘脑合成、垂体释放的，能促进肾小管和集合管对水分的重吸收，
减少尿量，因此失重环境中尿量增多的原因可能是位于下丘脑的渗透压感受器受到体液增
加的刺激后，引起抗利尿激素分泌减少，D 正确。
故选C。
11．2021 年12 月9 日，航天员翟志刚、王亚平叶光富在中国空间站为广大青少年呈现了一
堂“高能”的“天宫课堂”（第一课）。课上，叶光富展示了心肌细胞在荧光显微镜下有
节律跳动的画面，介绍了“失重条件下皮肤干细胞、心肌细胞生长发育的相关研究”。下
列有关说法错误的是（ ）
A．皮肤干细胞、心肌细胞具有相似的基本结构，体现了细胞的统一性
B．心肌细胞在荧光显微镜下有节律的跳动主要靠细胞的有氧呼吸供能
C．需要开展“重力条件下皮肤干细胞心肌细胞生长发育研究”作对照
D．展示的“心肌细胞在荧光显微镜下有节律跳动的画面”属于物理模型
【答案】D
【分析】细胞的多样性是指不同细胞的形态结构和功能的不同，如原核细胞和真核细胞。
细胞的统一性是指不同细胞具有相似的结构，如皮肤干细胞、心肌细胞都有细胞膜、细胞
质和细胞核。细胞呼吸是指细胞中有机物通过氧化分解，释放能量，产生二氧化碳或其它
产物，生成ATP 的过程。细胞呼吸包括有氧呼吸和无氧呼吸。
【详解】A、皮肤干细胞、心肌细胞具有相似的基本结构（都有细胞膜、细胞质和细胞
核），体现了细胞的统一性，A 正确；
B、心肌细胞在荧光显微镜下有节律的跳动需要能量，主要靠细胞的有氧呼吸提供，B 正确；
C、实验应遵循对照实验原则，研究“失重条件下皮肤干细胞、心肌细胞生长发育的相关
研究”，需要开展“重力条件下皮肤干细胞和心肌细胞生长发育研究”作对照，C 正确；
D、展示的“心肌细胞在荧光显微镜下有节律跳动的画面”不属于模型，D 错误。
故选D。
12．2021 年12 月9 日，“太空教师”翟志刚、王亚平、叶光富在中国空间站为青少年带来
了一场精彩纷呈的太空科普课。“天宫课堂”上，王亚平展示了如何在太空中饮用再生水；
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翟志刚介绍到：为防护失重导致肌肉萎缩，在空间站里有跑台、自行车、拉力器等；叶光
富展示了呈短柱形的心肌细胞在荧光显微镜下发出“一闪一闪”荧光跳动的画面。下列相
关叙述错误的是（ ）
A．荧光显微镜下观察到心肌细胞的跳动，可能是因为它们具有自动节律收缩的特性
B．细胞骨架可能与短柱形心肌细胞的形态维持及节律性收缩运动有关
C．骨骼肌细胞内的葡萄糖会生成乳酸，乳酸进入血浆后，血浆的pH 会明显下降
D．运动导致供氧不足时，骨骼肌细胞产生CO2的场所为线粒体基质
【答案】C
【分析】细胞骨架是真核细胞中由蛋白质聚合而成的三维的纤维状网架体系。细胞骨架在
细胞分裂、细胞生长、细胞物质运输、细胞壁合成、维持细胞形态等许多生命活动中都具
有非常重要的作用。
【详解】A、心肌细胞具有自动节律性、收缩性等特性，因为心肌细胞具有自动节律收缩
的特性，故心肌细胞在荧光显微镜下发出“一闪一闪”荧光跳动的画面，A 正确；
B、细胞骨架可以维持细胞的正常形态结构，与细胞的运动有密切关系，B 正确；
C、骨骼肌细胞内的葡萄糖会生成乳酸，乳酸进入血浆后，血浆的pH 不会明显下降，原因
是血浆中存在缓冲物质，C 错误；
D、人体细胞只能通过有氧呼吸产生二氧化碳，且二氧化碳产生的场所为线粒体基质，D
正确。
故选C。
13．2021 年12 月9 日，“天宫课堂”第一课正式开讲，在太空中，心肌细胞在荧光显微镜
下闪闪发光，还做起了收缩运动。下列叙述正确的是（ ）
A．心肌细胞在收缩过程需要ATP 水解供能
B．ATP—ADP 循环使得心肌细胞储存了大量的ATP
C．同一个体的心肌细胞与神经细胞功能不同的根本原因是两种细胞合成的蛋白质不完
全相同
D．若将该心肌细胞用龙胆紫溶液进行染色，可在显微镜下看到被染成紫色的染色体
【答案】A
【分析】1、正常生活的细胞中ATP 与ADP 的相互转化是时刻不停地发生并且处于动态平
衡之中。
2、在个体发育中，由一个或一种细胞增殖产生的后代，在形态、结构和生理功能上发生稳
定性差异的过程，叫细胞分化，细胞分化的实质是基因的选择性表达。
【详解】A、ATP 是细胞生命活动的直接能源物质，心肌细胞在收缩过程中需要ATP 水解
供能，A 正确；
B、ATP 和ADP 的转换过程十分迅速，ATP 在细胞中含量很少，B 错误；
C、来自同一个体的心肌细胞与神经细胞功能有区别的根本原因是基因的选择性表达，直
接原因是两种细胞合成的蛋白质不完全相同，C 错误；
D、心肌细胞是高度分化的细胞，一般不进行细胞分裂，无法观察到染色体，D 错误。
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故选A。
14．2021 年12 月9 日，在“天宫课堂”第一课里，我国航天员进行太空授课，演示了细胞
学实验图并进行天地课堂实时交流。在中国空间站进行的细胞学实验，可以探究在空间微
重力环境下细胞生长发育的有关问题。关于该实验的以下说法，不合理的是（ ）
A．用皮肤干细胞作实验材料
B．需要地面的同步实验作对照
C．天地实验不能控制无关变量
D．因变量是细胞生长发育的情况
【答案】C
【分析】实验设计的一般步骤：分组编号→设置对照实验（给与不同的处理）→观察并记
录实验结果（注意保证无关变量的一致性）→得出结论。
【详解】A、皮肤干细胞具有分裂和分化能力，因此用皮肤干细胞作实验材料是合理的，A
正确；
B、需要地面的同步实验作对照，这样通过对照能探究空间微重力环境下与正常状态细胞
的细胞分裂的不同，B 正确；
C、天地实验也能且需要控制无关变量，否则实验的结论不具有说服力，C 错误；
D、本实验的自变量是是否具有微重力环境，而因变量是细胞增殖、分化的情况，D 正确。
故选C。
15．神舟十三号航天员叶光富在“天宫课堂”给我们展示了荧光显微镜下有节律收缩，并
发出一闪一闪荧光的心肌细胞，该心肌细胞已通过基因工程导入荧光蛋白基因且是可兴奋
细胞。有关该心肌细胞的推测，不合理的是（ ）
A．与神经细胞相似，会由于钠离子内流而产生动作电位
B．与骨骼肌细胞相似，动作电位可引起心肌的收缩
C．荧光蛋白是否发光可用于判断心肌细胞的生理状态
D．正常机体的心肌细胞有节律收缩不受传出神经纤维的支配
【答案】D
【分析】静息电位与动作电位：(1)静息状态时，细胞膜两侧的电位表现为外正内负，产生
原因：K+外流，使膜外阳离子浓度高于膜内。(2)受到刺激后，细胞两侧的电位表现为外负
内正，产生原因：Na+内流，使兴奋部位膜内侧阳离子浓度高于膜外侧。
【详解】A、兴奋可产生动作电位，且动作电位的产生是钠离子内流的结果，结合该心肌
细胞是可兴奋细胞，可推测该心肌细胞与神经细胞相似，会由于钠离子内流而产生动作电
位，A 正确；
B、动作电位可引起心肌收缩，结合题干“荧光显微镜下有节律收缩，并发出一闪一闪荧
光的心肌细胞”，可推测该心肌细胞与骨骼肌细胞相似，动作电位可引起心肌的收缩，B
正确；
C、心肌细胞发出荧光的原理是：心肌细胞由于产生动作电位，从而发放生物电，生物电
又可激发心肌细胞内的荧光蛋白发出荧光，因此荧光蛋白是否发光可用于判断心肌细胞的
生理状态，C 正确；
D、心肌细胞是效应器，其有节律收缩受传出神经纤维的支配，D 错误。
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故选D。
16．阅读下列资料，回答相关问题：
资料1：据新华社，2021 年12 月16 日15 时40 分，“天宫课堂”第一课正式开讲。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，这是因为活的心肌细胞在生命活动过程中会产生生物电，生物电
会激发荧光显微镜中的荧光物质，通过显示屏我们就可以观察到荧光现象。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2：心肌细胞动作电位的产生除与Na+内流有关外，还有赖于细胞外Ca2+的内流，心肌
细胞受到刺激时，细胞外Ca2+通过膜上的L 型钙通道流入细胞内，进而触发肌浆网（心肌
细胞特殊的内质网）大量释放贮存的Ca2+，使细胞质基质内Ca2+浓度升高100 倍而引起收
缩。
资料3：当神经系统控制心脏活动时，在神经元与心肌细胞之间传递的信号是化学信号还
是电信号呢？基于这个问题，科学家进行了如下实验。取两个生理状态相同的蛙的心脏A
和B，置于成分相同的营养液中，使之保持活性。已知副交感神经可以使心率降低。A 保
留副交感神经，将B 的副交感神经剔除，刺激A 中的该神经，A 的跳动减慢；从A 的营养
液中取一些液体注入B 的营养液中，B 的跳动也减慢。
(1)下列有关心肌细胞的描述错误的是（ ）
A．在太空培养的心肌细胞有可能受到微重力的影响而发生突变
B．在体外培养心肌细胞时，如果培养液中没有Ca2+，则心肌细胞不能收缩
C．在心肌细胞未受刺激时，主要依靠K+外流维持外负内正的静息电位
D．若心肌细胞膜局部破损，那么在正常部位与破损部位之间会出现电位差
(2)根据资料3 的实验进行推断，其中错误的是（ ）
A．科学家是基于“在神经元与心肌细胞之间传递的信号是化学信号”的假说设计实验的
B．该实验的预期结果是：从A 的营养液中取一些液体注入B 的营养液中，B 的跳动也减
慢
C．从实际实验结果来看，该实验提出的假说是正确的
D．神经元与心肌细胞之间传递信号依赖神经肌肉接头（一种突触），在突触小体能完成
的信号转化是：电信号→化学信号→电信号
【答案】(1)C
(2)D
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【分析】1、诱发生物发生基因突变并提高突变频率的因素可分为三类：物理因素、化学因
素和生物因素。（1）物理因素：如紫外线、X 射线等；（2）化学因素：如亚硝酸盐、碱
基类似物等；（3）生物因素：如某些病毒等。
(1)
A、微重力是诱发基因突变的物理因素，故在太空培养的心肌细胞有可能受到微重力的影
响而发生突变，A 正确；
B、由题意可知，心肌细胞动作电位的产生除与Na+内流有关外，还依赖于细胞外Ca2+的
内流，故在体外培养心肌细胞时，如果培养液中没有Ca2+，则心肌细胞不能正常收缩，B
正确；
C、静息电位的产生主要与K+外流有关，故在心肌细胞未受刺激时，要依靠K+外流维持
外正内负的静息电位，C 错误；
D、由于细胞膜破损部位细胞内液溢出，使该部位带负电，而正常部位带正电，故若心肌
细胞膜局部破损，那么在正常部位与破损部位之间会出现电位差，D 正确。
故选C。
(2)
A、由题意分析可知，科学家这样设计实验基于的假说是在神经元与心肌细胞之间传递的
信号是化学信号，A 正确；
B、由于刺激A 心脏的副交感神经，A 的跳动减慢，说明A 的副交感神经释放了化学物质
在营养液中，故该实验的预期结果是：从A 的营养液中取一些液体注入B 的营养液中，B
的跳动也减慢，B 正确；
C、由于刺激A 心脏的副交感神经，A 的跳动减慢，从A 的营养液中取一些液体注入B 的
营养液中，B 的跳动也减慢，说明副交感神经分泌了某种化学物质造成了B 心脏跳动减慢，
故提供实验证明了假说正确，即神经细胞释放化学物质，使心肌跳动减慢，C 正确；
D、兴奋传递到突触小体，会使突触小体中的突触小泡释放神经递质，因此在突触小体内
能完成的信号转化是电信号→化学信号，D 错误。
故选D。
17．“天宫课堂”于12 月9 日15 时40 分正式开启，神舟十三号航天员在中国空间站精彩
开讲。下列有关太空育种的说法错误的是（ ）
A．太空特殊环境下可能诱导发生染色体变异
B．太空特殊环境下可能诱导发生基因突变
C．航天育种技术能快速培育农作物优良新品种
D．目的性强，能按照人们的意愿获得人们预期的新品种
【答案】D
【分析】诱变育种原理：基因突变，方法：用物理因素（如X 射线、γ 射线、紫外线、激
光等）或化学因素（如亚硝酸、硫酸二乙脂等）来处理生物，使其在细胞分裂间期DNA
复制时发生差错，从而引起基因突变，举例：青霉素高产菌株的获得。太空育种利用辐射
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或微重力等环境因素导致的植物种子发生变异，属于诱变育种。
【详解】A、太空环境作用下，利用辐射或微重力等环境因素导致的可遗传变异，有基因
突变、染色体变异等多种类型，A 正确；
B、太空环境作用下，利用辐射或微重力等环境因素导致的可遗传变异，有基因突变、染
色体变异等多种类型，B 正确；
C、太空环境作用下，大大提高变异的频率，生物可成为一种新的品种，故航天育种技术
能快速培育农作物优良新品种，C 正确；
D、太空环境诱导下产生的突变是不定向的，因此未必能按照人们的意愿获得人们预期的
新品种，D 错误。
故选D。
18．2022 年10 月12 日开讲的“天宫课堂”第三课上航天员陈冬向大家展示了拟南芥开花
期样品的采集过程。研究表明拟南芥在适宜的光照、温度和激素等共同调控下才能开花
（如图），据此推测错误的是（ ）
A．低温处理后，补充长时蓝光可以促进拟南芥提前开花
B．低温处理和长时的远红光照射均可促进AGL20 的表达
C．自然状态下，CO 蛋白的积累量随季节呈现周期性波动
D．长时远红光促进开花是因为植物能获得更充足的能量
【答案】D
【分析】植物生长发育的调控：
(1)植物生长发育的调控，是基因表达调控激素调节和环境因素调节共同构成的网络；
(2)植物的生长、发育、繁殖、休眠，都处在基因适时选择性表达的调控之下；
(3)激素作为信息分子，会影响细胞的基因表达，从而起到调节作用；
(4)激素的产生和分布是基因表达调控的结果，也受到环境因素的影响。
【详解】A、由图可知，低温处理可以促进春化作用春化作用会抑制开花阻抑物基因(FLC)
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表达，这个基因表达会抑制AGL20 表达，所以低温会促进AGL20 表达，而补充长时蓝光，
会促进CO 蛋白积累，促进AGL20 表达，从而可以促进拟南芥提前开花，A 正确；
B、长时的远红光照射促进光敏色素A 合成，从而促进生物钟基因表达，促进CO 蛋白积
累，促进AGL20 表达，B 正确；
C、由题图可知，CO 蛋白的积累量与光照有关，自然状态下不同季节光照强度、光照时长
会发生变化，故CO 蛋白的积累量随季节呈现周期性波动，C 正确；
D、据图可知，光照16 小时以上的远红光照射会促进CO 蛋白积累，CO 蛋白积累会促进
AGL20 表达，促进开花，长时远红光促进开花是因为植物能获得更充足的能量而是给植物
开花提供了信号，D 错误。
故选D。
19．2022 年10 月12 日开讲的“天宫课堂”第三课上，刘洋打开生命生态实验柜，取出正
在生长的水稻植株时提到了一个细节，“太空中的水稻叶尖出现小水滴，会越变越大，甚
至连成片。这种水稻的‘吐水’现象，在微重力环境中更容易观察到。”其实，9 月21 日，
航天员采集了部分水稻样品，并将其保存于低温存储柜中，后续将随航天员返回地面进行
分析。下列有关水稻细胞中水的分析，错误的是（ ）
A．太空中水稻细胞内的水都为自由水，所以易发生“吐水”现象
B．水稻细胞内含有的自由水可参与细胞代谢，也可参与物质运输
C．将水稻置于低温存储柜中后，水稻细胞中自由水含量可能降低
D．同一株水稻的叶片中，衰老细胞中自由水含量比幼嫩细胞中的少
【答案】A
【分析】细胞内的水的存在形式是自由水和结合水，结合水是细胞结构的重要组成成分；
自由水是良好的溶剂，是许多化学反应的介质，自由水还参与许多化学反应，自由水对于
营养物质和代谢废物的运输具有重要作用；自由水与结合水不是一成不变的，可以相互转
化，自由水与结合水的比值越高，细胞代谢越旺盛，抗逆性越低，反之亦然。
【详解】A、太空中水稻细胞内的水仍分为自由水和结合水，而不是都为自由水，A 错误；
B、细胞中的自由水可参与细胞代谢，也可在细胞内起运输营养及代谢废物的作用，B 正确；
C、细胞中结合水越多，细胞抵抗逆境的能力越强，因此低温存储柜中水稻细胞中自由水
含量可能降低，C 正确；
D、正常情况下，细胞内自由水所占的比例越大，细胞的代谢越旺盛，因此衰老细胞中自
由水含量比幼嫩细脑中的少，D 正确。
故选A。
20．2022 年10 月12 日开讲的“天宫课堂”第三课上航天员陈冬向大家展示了拟南芥开花
期样品的采集过程。研究表明拟南芥在适宜的光照、温度和激素等共同调控下才能开花
（如图），据此推测合理的是（ ）
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A．低温处理后，补充红光可促进拟南芥提前开花
B．低温处理和短时的远红光照射均可促进AGL20 的表达
C．大于16 小时长日照和赤霉素处理可促进拟南芥提前开花
D．自然状态下，CO 蛋白的积累量不会随季节呈现周期性波动
【答案】C
【分析】分析题图：低温条件下，FLC 的表达受到抑制，AGL20 得以表达，拟南芥开花；
红光抑制开花，而远红光和蓝光则能促进拟南芥开花。
【详解】A、低温处理下，开花阻抑物基因（FLC）表达受到抑制，花分生组织决定基因
（AGL20）得以表达，拟南芥开花。进行红光照射，会抑制CO 蛋白积累，CO 蛋白积累会
促进开花，所以低温处理后，补充红光会抑制开花，A 错误；
B、低温处理可以促进春化作用，春化作用会抑制开花阻抑物基因（FLC）表达，这个基因
表达会抑制AGL20 表达，所以低温会促进AGL20 表达；光照16 小时以上的远红光照射会
促进CO 蛋白积累，CO 蛋白积累会促进AGL20 表达，故短时的远红光照射不可促进
AGL20 的表达，B 错误；
C、光照16 小时以上的远红光照射会促进CO 蛋白积累，CO 蛋白积累会促进AGL20 表达，
促进开花；赤霉素处理可促进AGL20 表达，促进开花，C 正确；
D、自然状态下，气温，光照会周期性变化，所以CO 蛋白积累也会周期性变化，D 错误。
故选C。
二、非选择题
21．2021 年12 月9 日，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给同
学们带来了一节别开生面的“天宫课堂”，这是中国空间站首次进行的太空授课，航天员
们在空间站用不同类型的细胞开展了大量有关细胞生长发育的研究。图1 为某二倍体高等
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植物细胞（2N=8）有丝分裂过程中，一对姐妹染色单体（a 和b）的切面变化及运行图，
①→②→③表示不同时期细胞中a、b 位置的依次变化；图2 表示该细胞发生有丝分裂不同
时期每条染色体上DNA 含量的变化。回答下列问题：
(1)图1 中①→②不同时期细胞中a、b 位置的依次变化是 的结果。
(2)染色体处于图1 中位置③时的细胞中，染色体、染色单体、核DNA 的数量之比为 。
(3)图2 中AB 段正进行的是 ，CD 段发生在细胞分裂的时期是 ，形成原因是
。
(4)末期赤道板处出现细胞板，其向四周扩展形成 。与高等植物细胞不同，动物细胞
在有丝分裂末期的特点是 。
(5)研究人员发现，生长发育过程中发生变异的细胞常会出现染色质凝集等现象，最终自动
死亡，这种现象称为 （填“细胞凋亡”或“细胞坏死”）。
【答案】(1)纺锤丝牵引
(2)1：0：1
(3) DNA 的复制 有丝分裂后期 着丝粒分裂，姐妹染色单体分开，成为两条
染色体
(4) 细胞壁 细胞膜向内凹陷，最后缢裂形成子细胞
(5)细胞凋亡
【分析】1、分裂间期：为分裂期进行活跃的物质准备，完成DNA 分子的复制和有关蛋白
质的合成，同时细胞有适度生长。
2、分裂期：前期：染色质丝螺旋缠绕，缩短变粗，成为染色体。每条染色体包括两条并列
的姐妹染色单体，并有一个着丝粒连接着。核仁逐渐解体，核膜逐渐消失。从细胞两极发
出纺锤丝，形成一个梭形的纺锤体；中期：每条染色体的着丝粒整齐地排列在赤道板位置，
染色体形态固定，数量清晰，便于观察；后期：着丝粒分裂，染色体数量加倍；末期：染
色体逐渐变成染色质丝。纺锤丝逐渐消失，出现核仁和核膜。在赤道板的位置出现一个细
胞板，细胞板逐渐扩展，形成新的细胞壁，一个细胞分裂成两个子细胞。
【详解】（1）分析题意，图1 为某二倍体高等植物细胞（2N=8）有丝分裂过程中，一对
姐妹染色单体（a 和b）的切面变化及运行图，①→②→③表示不同时期细胞中a、b 位置
的依次变化。每条染色体的着丝粒两侧都有纺锤丝附着在上面，纺锤丝牵引着染色体运动，
使染色体的位置发生移动，后期着丝粒（着丝点）分裂，姐妹染色单体分开，由纺锤丝牵
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引着分别向细胞两极移动，所以图1 中①→②不同时期细胞中a、b 位置的依次变化是纺锤
丝牵引的结果。
（2）位置①时的细胞处于有丝分裂的前、中期，此时每条染色体上都有2 个染色单体，每
条染色体上有2 个DNA，染色体、染色单体、核DNA 的数量之比为1：2：2；位置③时的
细胞处于有丝分裂后期，着丝粒（着丝点）分裂，姐妹染色单体分开，成为两个子染色体，
染色体、染色单体、核DNA 的数量之比为1：0：1。
（3）图3 中AB 段每条染色体上DNA 含量逐渐加倍，表示有丝分裂间期，发生了DNA 复
制；CD 段着丝粒（着丝点）分裂，姐妹染色单体分开，成为两条染色体，发生在有丝分
裂后期。
（4）末期赤道板处出现细胞板，其向四周扩展形成细胞壁；与高等植物细胞不同，动物细
胞在有丝分裂末期的特点是细胞膜向内凹陷，最后缢裂形成子细胞。
（5）研究人员发现，生长发育过程中发生变异的细胞常会出现染色质凝集等现象，最终自
动死亡，这种现象称为细胞凋亡，是由基因决定的细胞的编程性死亡。
22．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： 。
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(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）。
(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。 。
【答案】(1) 分化 细胞板向四周扩展为细胞壁
(2) 下降 三
(3)c-mye 基因相对表达量增加和转录因子CATA-4 的表达量降低
(4)槲皮素对于心肌收缩有保护作用，且在一定范围内，随槲皮素浓度的增加，该保护作用
增强
(5) 不含BHA 和EGCG BHA 和EGCG 组的作用效果不同；且同时添加BHA 和
EGCG 后，效果与对照组相似
【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）动物的正常生长发育，离不开细胞的增殖、生长和分化等过程。植物细胞与
动物细胞在有丝分裂末期的区别是，植物细胞会形成细胞板，细胞板向四周扩展为细胞壁，
而动物细胞膜向内凹陷，将一个细胞缢裂为两个子细胞。
（2）衰老细胞的呼吸速度减慢，新陈代谢减慢，所以细胞呼吸酶的活性下降，有氧呼吸的
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第三阶段氧气和还原氢结合形成水，所以细胞呼吸酶的活性下降，导致有氧呼吸第三阶段
氧不能有效利用，从而产生更多的自由基，加速细胞衰老。
（3）分析题图可知，与对照相比，模拟失重组的c-mye 基因相对表达量升高，而转录因子
CATA-4 的表达量降低，故推测失重条件下心肌细胞凋亡的原因是cmyc 基因相对表达量增
加和转录因子CATA-4 的表达量降低。
（4）分析题意可知，本实验目的是模拟失重条件下槲皮素（Q）对心肌细胞收缩力的保护
作用，实验的自变量是槲皮素的浓度，因变量是心肌细胞的收缩力，据图可知，与对照组
相比，实验组的心肌细胞收缩力均有所增加，说明槲皮素对于心肌收缩有保护作用，且在
一定范围内，随槲皮素浓度的增加，该保护作用增强。
（5）分析题干可知，实验的自变量是抗氧化剂的种类，所以对照组培养在不含BHA 和
EGCG 的培养基中。BHA 是常用的抗氧化剂，但是分析题图可知BHA 组和EGCG 组的作
用效果不同；且同时添加BHA 和EGCG 后，效果与对照组相似，所以推测EGCG 不是通
过抗氧化的方式来发挥抗衰老的作用。
23．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： 。
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(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。
【答案】(1)细胞外液渗透压下降，肾小管和集合管对水的重吸收减弱，尿量增多
(2)尽可能地模拟体内环境
(3)c-myc 基因相对表达量增加和转录因子CATA-4 的表达量降低
(4)槲皮素对于心肌收缩有保护作用，且在一定范围内，随着槲皮素浓度的增加，该保护作
用增强
(5)
【分析】1、动物细胞培养的过程：取动物组织块→剪碎组织→用胰蛋白酶处理分散成单个
细胞→制成细胞悬液→转入培养液中（原代培养）→放入二氧化碳培养箱培养→贴满瓶壁
的细胞用酶分散为单个细胞，制成细胞悬液→转入培养液（传代培养）→放入二氧化碳培
养箱培养。2、培养条件：（1）无菌、无毒的环境：①消毒、灭菌；②添加一定量的抗生
素；③定期更换培养液，以清除代谢废物。（2）营养物质：糖、氨基酸、促生长因子、无
机盐、微量元素等，还需加入血清、血浆等天然物质。（3）温度和PH。（4）气体环境：
95%空气（细胞代谢必需的）和5%的CO2（维持培养液的pH 值）。
(1)
太空中失重，血浆含量降低，细胞外液渗透压降低，抗利尿激素分泌减少，肾小管和集合
管对水的重吸收减弱，尿量增多。
(2)
在太空站内，为了尽可能与体内环境相似，因此培养动物细胞时需提供适宜的温度和一定
浓度的CO2（95%空气+5%CO2）。
(3)
分析题图可知，与对照相比，模拟失重组的c-myc 基因相对表达量升高，而转录因子
CATA-4 的表达量降低，故推测失重条件下心肌细胞凋亡的原因是c-myc 基因相对表达量增
加和转录因子CATA-4 的表达量降低。
(4)
分析题意可知，本实验目的是模拟失重条件下槲皮素（Q）对心肌细胞收缩力的保护作用，
实验的自变量是槲皮素的浓度，因变量是心肌细胞的收缩力，据图可知，与对照组相比，
实验组的心肌细胞收缩力均有所增加，说明槲皮素对于心肌收缩有保护作用，且在一定范
围内，随槲皮素浓度的增加，该保护作用增强。
(5)
根据资料3，表格设计如下。
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24．钾、钠离子在动植物食品中含量丰富，是对人体健康非常重要的两种无机盐离子。请
回答下列问题：
(1)钾离子对维持 （填“细胞外液”或“细胞内液”）的渗透压具有重要作用，
神经元内钾离子增多会导致静息电位 （填“升高”或“降低”）。
(2)在“天宫课堂”上，航天员叶光富展示了转基因心肌细胞在荧光显微镜下发出闪烁荧光
的画面。其原理是：心肌细胞由于 离子通过 的方式内流而自发产生
动作电位，从而放出生物电，生物电又激发了心肌细胞内的荧光蛋白发出荧光。
(3)胰岛素可激活细胞膜上的Na+-K+泵（可逆浓度把3 个Na+泵出胞外，2 个K+泵入胞内），
协助小肠上皮细胞进行葡萄糖运输。Na+-K+泵选择性地运输钠离子和钾离子，体现了细胞
膜具有 的功能。当正常人一次摄入大量糖后，血钾含量会 （填“升
高”或“降低”），原因是 。
(4)大量研究表明，钾离子通道是钾离子转移至细胞外的主要途径，细胞丢钾是细胞凋亡的
必要条件。据此，尝试提出一种治疗效应T 细胞攻击正常组织细胞引起的自身免疫病的思
路： 。
【答案】(1) 细胞内液 升高
(2) 钠（Na＋） 协助扩散
(3) 选择透过性 降低 饭后胰岛素的分泌量增加，细胞膜上的Na+-K+泵被激
活，血钾大量进入细胞内
(4)特异性的激活效应T 细胞上的钾通道，使得效应T 细胞丢钾而凋亡，使其不能再攻击正
常组织细胞
【分析】静息电位由钾离子产生和维持，钾离子外流形成静息电位，动作电位主要由钠离
子产生和维持，钠离子内流形成动作电位。
(1)
钾离子主要存在于细胞内，对维持细胞内液的渗透压具有重要作用；钾离子通过钾离子通
道排出细胞，形成静息电位，属于协助扩散，所以细胞内钾离子增多会导致静息电位升高。
(2)
动作电位的产生主要与钠离子内流有关；钠离子内流时钠离子通道开放，钠离子顺浓度梯
度进入，属于协助扩散。
(3)
Na+-K+泵选择性地运输钠离子和钾离子，体现了细胞膜具有选择透过性的功能；正常人一
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次摄入大量糖后，胰岛素的分泌量增加，而胰岛素可激活细胞膜上的Na+-K+泵，血钾大量
进入细胞内，所以饭后血钾含量会有所降低。
(4)
由于钾通道是钾离子转移至细胞外的主要途径，细胞丢钾是细胞凋亡的必要条件。特异性
的激活效应T 细胞细胞膜上的钾通道，使得效应T 细胞丢钾而凋亡，使其不能再攻击正常
组织细胞，是治疗效应T 细胞攻击正常组织细胞引起的自身免疫病的一种思路。
【点睛】本题以钾离子的代谢途径及钾-钠泵模式图为依托，考查内环境稳态、血糖调节和
免疫调节的相关知识，要求学生把握知识的内在联系，形成知识网络，学会分析题图获取
信息，利用有效信息进行推理、综合解答问题。
25．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)在太空进行哺乳动物心肌细胞培养时，需要给细胞提供的适宜的温度和气体条件分别是
。
(2)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
而发放生物电，生物电又可激发心肌细胞内的荧光蛋白发出荧光。闪烁的荧光可用于判断
心肌细胞的 。
(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）。
【答案】(1)36.5±0.5℃、95%的空气＋5%的CO2
(2) 钠离子
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跳动（收缩）频率
(3)c-myc 基因相对表达量增加和转录因子CATA-4 的表达量降低
(4)槲皮素对于心肌收缩有保护作用，且在一定范围内，随槲皮素浓度的增加，该保护作用
增强
【分析】1、动物细胞进行培养时，需要无菌无毒的环境，及营养、温度、PH 和气体环境
适宜的条件。
2、细胞凋亡是基因决定的细胞自动结束生命的过程，属于细胞的编程性死亡。
(1)
在太空进行哺乳动物心肌细胞培养时，需要与体内环境相似，故给细胞提供的适宜的温度
和气体条件分别是36.5±0.5℃、95%的空气＋5%的CO2。
(2)
动作电位的产生是钠离子内流的结果；由于生物电可激发心肌细胞内的荧光蛋白发出荧光，
故闪烁的荧光可用于判断心肌细胞的跳动（收缩）频率。
(3)
分析题图可知，与对照相比，模拟失重组的c-myc 基因相对表达量升高，而转录因子
CATA-4 的表达量降低，故推测失重条件下心肌细胞凋亡的原因是c-myc 基因相对表达量增
加和转录因子CATA-4 的表达量降低。
(4)
分析题意可知，本实验目的是模拟失重条件下槲皮素（Q）对心肌细胞收缩力的保护作用，
实验的自变量是槲皮素的浓度，因变量是心肌细胞的收缩力，据图可知，与对照组相比，
实验组的心肌细胞收缩力均有所增加，说明槲皮素对于心肌收缩有保护作用，且在一定范
围内，随槲皮素浓度的增加，该保护作用增强。
【点睛】本题以“天宫课堂”第一课为背景，考查动物细胞培养、细胞凋亡等知识，旨在
考查考生获取信息与实验探究能力，准确把握题图信息是解题关键。
26．2021 年12 月16 日15 时40 分，“天宫课堂”第一课正式开讲。航天员叶向富向观众
展示了心肌细胞样品，并看到短柱状的心肌细胞在荧光显微镜下有节律地跳动。回答下列
问题。
(1)在心肌细胞未受刺激时，静息电位的维持主要依靠 外流。在太空体
外培养心肌细胞时，若降低培养液中Na﹢浓度，则刺激心肌细胞后其动作电位的峰值会
（填“不变”、“变大”、“变小”）
(2)为探究“当神经系统控制心脏活动时，在神经元与心肌细胞之间传递的信号是化学信号
还是电信号”，研究者进行了以下实验：
取两个生理状态相同的蛙的心脏（A 和B，保持活性）置于成分相同的营养液中，A 有某
副交感神经支配，B 没有该神经支配。刺激该神经，A 心脏的跳动减慢：从A 心脏的营养
液中取一些液体注入B 心脏的营养液中（如图1），B 心脏跳动也减慢。
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研究者进行该实验基于的假说是：在神经元与心肌细胞之间传递的信号是
信号。
(3)研究者进一步提出：副交感神经受刺激导致心室腔内出现了某种抑制性物质使蛙心搏动
减慢、减弱。为验证上述观点，设计以下实验如图3，请在横线上完善实验设计思路，并
预期实验结果 。
实验材料：已进行插管处理的搏动离体蛙心甲、乙、丙（处理方法如图2），任氏液（能
够维持蛙心搏动的营养液）等。
【答案】(1) 钾离子（K＋） 变小
(2)化学
(3)①是取未受刺激的副交感神经任氏液；预期实验结果是甲、乙蛙心搏动相同，丙搏动减
慢
【分析】静息时，神经纤维的膜电位为外正内负，受刺激产生兴奋时，膜电位转变为外负
内正．静息电位主要是由钾离子大量外流造成的，动作电位主要是由于钠离子大量内流造
成的。
【详解】（1）静息电位的形成与钾离子外流有关，未受刺激时，枪乌贼神经细胞膜对
K+通透性高，造成K+外流而产生静息电位；动作电位的形成与神经细胞外Na+内流有关，
神经元轴突内外的Na+浓度（细胞外钠离子浓度大）差越大，内流的Na+越多，动作电位
越大，在太空体外培养心肌细胞时，若降低培养液中Na﹢浓度，则浓度差变小，刺激心肌
细胞后其动作电位的峰值会变小。
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（2）根据“A 有某副交感神经支配，B 没有该神经支配。刺激该神经，A 心脏的跳动减慢；
从A 心脏的营养液中取一些液体注入B 心脏的营养液中，B 心脏跳动也减慢。”可推测，
科学家基于的假说是支配心脏的副交感神经可能是释放了某种化学物质，该物质可以使心
跳减慢，即在神经元与心肌细胞之间传递的信号是化学信号。
（3）分析题意，本实验目的是验证副交感神经受刺激导致心室腔内出现了某种抑制性物质
使蛙心搏动减慢、减弱，则实验的自变量是副交感神经受刺激与否，因变量是蛙心波动速
率，根据实验设计的单一变量与对照原则可知，①是取未受刺激的副交感神经任氏液，则
预期实验结果是甲、乙蛙心搏动相同，而丙经过刺激，若假说正确，则丙的搏动减慢。
27．2022 年3 月23 日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给同学
们带来了一节别开生面的“天宫课堂”，航天员们除了开展天空课堂还在空间站开展不同
的科学研究，他们用不同类型的细胞开展了大量有关细胞生长发育的研究。已知甲图为某
高等动物体细胞有丝分裂部分时期的示意图；乙图表示该动物细胞分裂过程中，不同时期
细胞内染色体、染色单体和核DNA 含量的关系；丙图表示该动物细胞在不同分裂时期每
条染色体上的DNA 含量变化。据下图回答下列问题：
(1)图乙中表示DNA 含量的是 （填字母）；甲图中与乙图中2 时期相对应的细胞是
（填“Ⅰ”或“Ⅱ”）；图甲Ⅰ中的细胞有 个染色体组。
(2)某校学生在观看“天宫课堂”的直播之后，某同学用自制的装片观察洋葱根尖细胞的有
丝分裂时，发现细胞重叠，无法辨别染色体，可能的原因是 （写出一点）。若
在显微镜视野中观察到处于丙图中BC 段的分裂期细胞，则该细胞处于有丝分裂的
（填时期）
(3)若图丙表示减数分裂的过程则由C 到D 的变化原因是
(4)请写出细胞周期的概念： ，为一个细胞
周期。
【答案】(1) a Ⅱ 4
(2) 没有解离（或解离不充分或制片时没有按压载玻片） 前期或中期
(3)减数第二次分裂后期着丝粒分裂，姐妹染色单体分开
(4)连续分裂的细胞，从一次分裂完成时开始，到下一次分裂完成时为止
【分析】1、细胞的有丝分裂分为分裂间期和分裂期。细胞周期的大部分时间处于分裂间期，
在分裂间期进行DNA 的复制和有关蛋白质的合成，中心粒在间期倍增，成为两组，同时
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细胞有适度的生长。分裂期根据细胞中染色体的行为分为前期、中期、后期和末期。前期，
染色质螺旋缠绕，缩短变粗，成为染色体。每条染色体包括两条并列的姐妹染色单体，这
两条染色单体由共同的着丝粒连接着。核仁逐渐解体，核膜逐渐消失。两组中心粒分别移
向细胞两极，在这两组中心粒的周围，发出大量放射状的星射线，两组中心粒之间的星射
线形成了纺锤体。中期，每条染色体的着丝粒两侧，都有星射线附着在上面，星射线牵引
着染色体运动，使每条染色体的着丝粒排列在细胞中央的赤道板；后期，每个着丝粒分裂
成两个，姐妹染色单体分开，成为两条染色体，由纺锤丝牵引着分别向细胞的两极移动，
细胞的两极各有一套染色体；末期，染色体逐渐变成细长的染色质丝，纺锤丝逐渐消失，
出现了新的核膜和核仁，形成两个新的细胞核，细胞膜从细胞的中部向内凹陷，最后把细
胞缢裂成两个子细胞。
2、减数分裂是进行有性生殖的生物，在产生成熟生殖细胞时进行的染色体数目减半的细胞
分裂。在减数分裂前，染色体复制一次，而细胞在减数分裂过程中连续分裂两次。减数分
裂的结果是，成熟生殖细胞中的染色体数目比原始生殖细胞的减少一半。在减数第一次分
裂中，同源染色体联会形成四分体，彼此分离，非同源染色体自由组合；在减数第二次分
裂中，着丝粒分裂，姐妹染色单体分离。
3、分析题图可知，甲图中Ⅰ细胞染色体着丝粒分裂，染色体移向细胞两极，处于有丝分裂
后期；Ⅱ细胞染色体的着丝粒排列在赤道板上，处于有丝分裂中期。乙图中1 时期染色体
与DNA 比值为1：1，且染色体数目为4，处于分裂间期，且DNA 未复制；2 时期染色体、
DNA、染色体单体比值为1：2：2，说明已经完成DNA 的复制，处于分裂间期或前期、中
期；结合分析可知，a 表示DNA 数量，b 表示染色体数量，c 为染色单体数量。丙图表示每
条染色体上DNA 的含量，AB 段进行DNA 的复制，BC 段每条染色体上有2 个DNA，CD
段着丝粒分裂。
【详解】（1）由分析可知，图乙中a 代表DNA，b 代表染色体，c 代表染色单体；2 时期
有染色单体，因此与图甲的Ⅱ相对应；图甲Ⅰ中染色体着丝粒分裂，染色体加倍，故染色
体组数为4。
（2）观察有丝分裂实验的制片流程为：解离→漂洗→染色→制片。若没有解离（或解离不
充分或制片时没有按压载玻片），可能会导致细胞重叠，看不到染色体；BC 时期每条染色
体上有2 个DNA，说明含有染色单体，处于有丝分裂的前期或中期。
（3）由分析可知，在减数第二次分裂中，着丝粒分裂，姐妹染色单体分离，该过程发生在
后期。若丙表示减数分裂的过程，由C 到D 的变化原因是减数第二次分裂后期着丝粒分裂，
姐妹染色单体分开。
（4）细胞周期是指连续分裂的细胞，从一次分裂完成时开始，到下一次分裂完成时为止，
为一个细胞周期。
【点睛】本题结合细胞分裂图像、柱形图和曲线图，考查细胞分裂的相关知识，意在考查
学生知识的掌握和理解水平，要求学生识记知识要点，掌握有物质变化规律，并能根据知
识提取关键信息，准确判断图示。
28．2022 年10 月，在“天宫课堂”第三课中，陈冬、刘洋、蔡旭哲三位航天员介绍了生
命生态实验柜进行的水稻种植和拟南芥种植研究项目，演示了样本采集操作。小华同学看
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完后，对植物实验产生了非常浓厚的兴趣，以马铃薯块茎为材料，测定了马铃薯块茎贮藏
期间在不同温度条件下的发芽率，结果如图所示。
(1)相同条件下，马铃薯块茎20°C 条件下的发芽率相对较高，可能与其细胞中淀粉酶的活
性有关，淀粉酶可催化马铃薯块茎中的淀粉分解为还原糖，此过程会导致其细胞干重
。低温组4°C 马铃薯块茎的发芽率较低，可能与其细胞中水的存在形式发生变化有关，此
变化导致自由水/结合水的比值 ，使马铃薯的 能力增强。
(2)三组马铃薯块茎发芽率的不同是否与其还原糖含量有关?华同学对此问题产生了疑惑。
利用所学过的相关试剂，请帮助她设计出比较三组马铃薯块茎中还原糖含量的实验。（写
出实验思路即可，不需预测实验结果）
【答案】(1) 增加（或升高） 下降（或降低） 抗寒（抗逆）
(2)取等量的三组马铃薯块茎制成研磨液，并用等量蒸馏水稀释，用斐林试剂在水浴加热的
条件下，比较三组稀释液砖红色沉淀的多少
【分析】 细胞中自由水相对含量越高，生物新陈代谢越旺盛，抗逆性越小，反之，新陈
代谢越缓慢，抗逆性越大。
【详解】（1）淀粉水解成还原糖，消耗水分子，干重增加（或升高）。低温组，温度降低，
自由水转变为结合水，自由水/结合水的比值下降，导致细胞代谢速率低，以避免气温下降
时自由水过多导致结冰而损伤自身，提高抗逆性。
（2）还原糖与斐林试剂在水浴加热条件下可以生成砖红色沉淀，可以根据砖红色沉淀的含
量比较还原糖含量，实验思路如下：取等量的三组马铃薯块茎制成研磨液，并用等量蒸馏
水稀释，用斐林试剂在水浴加热的条件下，比较三组稀释液砖红色沉淀的多少。
29．2021 年12 月9 日，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给同
学们带来了一节别开生面的“天宫课堂”，这是中国空何站首次进行的太空授课，航天员
们在空间站用不同类型的细胞开展了大量有关细胞生长发育的研究，如图1 为某二酮体高
等植物细胞（2N＝8）有丝分裂过程中，一对姐妹染色单体（a 和b）的切面变化及运行图，
①→②→③表示不同时期细胞中a、b 位置的依次变化。图2 表示该细胞发生分裂不同时期
每条染色体上DNA 含量的变化，回答下列问题：
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(1)图1 中①→②不同时期细胞中、b 位置的依次变化是 的结果
(2)染色体处于图1 中位置①和③时的细胞中，染色体、染色单体、核DNA 的数量之比分
别为 和 。
(3)图1 中③时期对应图2 段，该时期引起每条染色体上DNA 含量变化的原因是
。
(4)图2 中，AB 段引起每条染色体上DNA 含量变化的实质是 。
(5)末期赤道板处出现细胞板，其向四周扩展形成 。与高等植物细胞不同，动
物细胞在有丝分裂末期的特点是 。
【答案】(1)纺锤丝牵引
(2) 1∶2∶2 1∶0∶1
(3) CD 每个着丝粒分裂成两个，姐妹染色单体分开
(4)DNA 的复制
(5) 细胞壁 细胞膜向内凹陷，最后缢裂形成子细胞
【分析】高等植物细胞的有丝分裂过程：
分裂间期：为分裂期进行活跃的物质准备，完成DNA 分子的复制和有关蛋白质的合成，
同时细胞有适度生长；
前期：染色质丝螺旋缠绕，缩短变粗，成为染色体。每条染色体包括两条并列的姐妹染色
单体，并有一个着丝粒连接着。核仁逐渐解体，核膜逐渐消失。从细胞两极发出纺锤丝，
形成一个梭形的纺锤体；
中期：每条染色体的着丝粒整齐地排列在赤道板位置，染色体形态固定，数量清晰，便于
观察；
后期：着丝粒分裂，染色体数量加倍；
末期：染色体逐渐变成染色质丝。纺锤丝逐渐消失，出现核仁和核膜。在赤道板的位置出
现一个细胞板，细胞板逐渐扩展，形成新的细胞壁，一个细胞分裂成两个子细胞。
【详解】（1）图1 为某二酮体高等植物细胞（2N＝8）有丝分裂过程中，一对姐妹染色单
体（a 和b）的切面变化及运行图，①→②→③表示不同时期细胞中a、b 位置的依次变化。
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每条染色体的着丝粒两侧都有纺锤丝附着在上面，纺锤丝牵引着染色体运动，使染色体的
位置发生移动，后期着丝粒分裂，姐妹染色单体分开，由纺锤丝牵引着分别向细胞两极移
动，所以图1 中①→②不同时期细胞中、b 位置的依次变化是纺锤丝牵引的结果；
（2）位置①时的细胞处于有丝分裂的前中期，此时每条染色体上都有2 个染色单体，每条
染色体上有2 个DNA，染色体、染色单体、核DNA 的数量之比为1∶2∶2；位置③时的细
胞处于有丝分裂的后期，着丝粒分裂，姐妹染色单体分开，成为两个子染色体，染色体、
染色单体、核DNA 的数量之比为1∶0∶1；
（3）位置③时的细胞处于有丝分裂的后期，着丝粒分裂，姐妹染色单体分开，姐妹染色单
体消失，每条染色体上DNA 数由2 变为1，对应图2CD 段；
（4）图2 中，AB 段每条染色体上DNA 数由1 变为2，变化的实质是DNA 的复制；
（5）末期赤道板处出现细胞板，其向四周扩展形成细胞壁；与高等植物细胞不同，动物细
胞在有丝分裂末期的特点是细胞膜向内凹陷，最后缢裂形成子细胞。
30．12 月9 日，神舟十三号乘组航天员志刚、王亚平、叶光富在中国空间站给同学们带来
了一节别开生面的“天宫课堂”，这是中国空间站首次进行的太空授课，航天员们在空间
站用不同类型的细胞开展了大量有关细胞生长发育的研究。已知甲图为某高等动物体细胞
有丝分裂部分时期的示意图；乙图表示该动物细胞分裂过程中，不同时期细胞内染色体、
染色单体和核DNA 含量的关系；丙图表示该动物细胞在不同分裂时期每条染色体上的
DNA 含量变化。据下图回答下列问题：
(1)图乙中表示DNA 含量的是 （填字母）；甲图中与2 时期相对应的细胞是 （填
“Ⅰ”或“Ⅱ”）。
(2)某校高一学生在观看“天宫课堂”的直播之后，也做起了细胞学实验。某同学用自制的
装片观察洋葱根尖细胞的有丝分裂时，发现细胞重叠，看不到染色体，可能的原因是
（写出一点）。若在显微镜视野中观察到处于丙图中BC 段的分裂期细胞，则该细胞处于
有丝分裂的 （填时期）。
(3)为探究CdCl2对细胞周期影响的机理，某小组分别取对照组CdCl2细胞和50pmoL/LCdCl2
处理组的细胞进行研究，得到如下结果。其中G1表示DNA 合成前期，S 表示DNA 合成期，
G2表示DNA 合成后期，M 表示分裂期。请分析CdCl2作用机理可能是 。
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【答案】(1) a Ⅱ
(2) 没有解离（或解离不充分或制片时没有按压载玻片） 前期或中期
(3)CdCl2 通过抑制DNA 的复制，使细胞分裂停留在G1 期
【分析】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：着丝点分裂，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。
(1)
DNA 含量可能与染色体相同，也可能是染色体的两倍，而且DNA 不可能消失，因此图乙
中a 代表DNA，b 代表染色体，c 代表染色单体；2 时期有染色单体，因此与图甲的Ⅱ相对
应。
(2)
若没有解离（或解离不充分或制片时没有按压载玻片），可能会导致细胞重叠，看不到染
色体；BC 时期每条染色体上有2 个DNA，说明含有染色单体，处于有丝分裂的前期或中
期。
(3)
结合图示可知，CdCl2 通过抑制DNA 的复制，使细胞分裂停留在G1 期，因此CdCl2 处理
后G1 期的细胞数目增多。
【点睛】本题主要考查有丝分裂，要求学生有一定的理解分析能力。
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