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2024 年普通高中学业水平等级性考试
(北京卷)生物
一、选择题1.(2024·北京，1)关于大肠杆菌和水绵的共同点，下列表述正确的是( )
A．都是真核生物
B．能量代谢都发生在细胞器中
C．都能进行光合作用
D．都具有核糖体
答案 D
解析 水绵是真核生物，但大肠杆菌为细菌，是原核生物，A 错误；大肠杆菌只有核糖体，
无线粒体等其他细胞器，能量代谢不发生在细胞器中，B 错误；水绵可以进行光合作用，但
大肠杆菌无光合色素，不能进行光合作用，C 错误；原核生物和真核生物都具有核糖体这一
细胞器，D 正确。
2．(2024·北京，2)科学家证明“尼安德特人”是现代人的近亲，依据的是DNA 的( )
A．元素组成
B．核苷酸种类
C．碱基序列
D．空间结构
答案 C
解析 不同生物DNA 的元素组成都是C、H、O、N、P，A 不符合题意；不同生物DNA 的
核苷酸种类都只有4 种，B 不符合题意；不同生物DNA 的空间结构都是规则的双螺旋结构，
D 不符合题意。
3．(2024·北京，3)胆固醇等脂质被单层磷脂包裹形成球形复合物，通过血液运输到细胞并被
胞吞，形成的囊泡与溶酶体融合后，释放胆固醇。以下相关推测合理的是( )
A．磷脂分子尾部疏水，因而尾部位于复合物表面
B．球形复合物被胞吞的过程，需要高尔基体直接参与
C．胞吞形成的囊泡与溶酶体融合，依赖膜的流动性
D．胆固醇通过胞吞进入细胞，因而属于生物大分子
答案 C
解析 磷脂分子尾部疏水、头部亲水，因此头部位于复合物表面，A 不合理；球形复合物被
胞吞的过程中，部分细胞膜内陷形成小囊包围着球形复合物，小囊从细胞膜上分离下来形成
囊泡，然后与溶酶体融合，释放胆固醇，因此不需要高尔基体直接参与，B 不合理；胆固醇
属于固醇类物质，是小分子物质，D 不合理。
4．(2024·北京，4)某同学用植物叶片在室温下进行光合作用实验，测定单位时间单位叶面积
的氧气释放量，结果如图所示。若想提高X，可采取的做法是( )
A．增加叶片周围环境CO2浓度
B．将叶片置于4 ℃的冷室中
C．给光源加滤光片改变光的颜色
D．移动冷光源缩短与叶片的距离
答案 A
解析 CO2是光合作用的原料，增加叶片周围环境CO2浓度可增加单位时间单位叶面积的氧
气释放量，A 符合题意；降低温度会降低光合作用相关酶的活性，进而降低单位时间单位叶
面积的氧气释放量，B 不符合题意；给光源加滤光片改变光的颜色会减少光源，光照强度变
小，可能会使单位时间单位叶面积的氧气释放量降低，C 不符合题意；移动冷光源缩短与叶
片的距离会使光照强度增大，但光饱和点之后，光合作用强度不再随着光照强度的增强而增
强，D 不符合题意。
5．(2024·北京，5)水稻生殖细胞形成过程中既发生减数分裂，又进行有丝分裂，下列相关叙
述错误的是( )
A．染色体数目减半发生在减数分裂Ⅰ
B．同源染色体联会和互换发生在减数分裂Ⅱ
C．有丝分裂前的间期进行DNA 复制
D．有丝分裂保证细胞的亲代和子代间遗传的稳定性
答案 B
解析 同源染色体联会和互换发生在减数分裂Ⅰ的前期，B 错误；有丝分裂前的间期为分裂
期进行物质准备，完成DNA 分子的复制和有关蛋白质的合成，同时细胞有适度的生长，C
正确；有丝分裂将亲代细胞的染色体经过复制后，精确地平均分配到两个子细胞中，因而在
生物的亲代和子代之间保持了遗传的稳定性，D 正确。
6．(2024·北京，6)摩尔根和他的学生们绘出了第一幅基因位置图谱，示意图如图，下列相关
叙述正确的是( )
A．所示基因控制的性状均表现为伴性遗传
B．所示基因在Y 染色体上都有对应的基因
C．所示基因在遗传时均不遵循孟德尔定律
D．四个与眼色表型相关基因互为等位基因
答案 A
解析 题图为果蝇X 染色体上一些基因的示意图，X 和Y 染色体上基因控制的性状总是与
性别相关联，因此图示基因控制的性状均表现为伴性遗传，A 正确；X 染色体和Y 染色体虽
然是同源染色体，但存在非同源区段，因此在Y 染色体上不一定含有与图示基因对应的基
因，B 错误；在性染色体上的基因(位于细胞核内)在遗传时仍然遵循孟德尔定律，C 错误；
等位基因是指位于一对同源染色体相同位置上、控制同一性状不同表型的基因，图中四个与
眼色表型相关基因位于同一条染色体上，因此不是等位基因，D 错误。
7．(2024·北京，7)有性杂交可培育出综合性状优于双亲的后代，是植物育种的重要手段。六
倍体小麦和四倍体小麦有性杂交获得F1。F1花粉母细胞减数分裂时染色体的显微照片如图。
据图判断，下列说法错误的是( )
A．F1体细胞中有21 条染色体
B．F1含有不成对的染色体
C．F1植株的育性低于亲本
D．两个亲本有亲缘关系
答案 A
解析 由题图中含四分体可推知该细胞处于减数分裂Ⅰ前期，此时染色体数目应与F1体细
胞中染色体数目相同，该细胞包括14 个四分体、7 条单个染色体，由于每个四分体是1 对同
源染色体，所以14 个四分体是28 条染色体，再加上7 条单个染色体，该细胞共有35 条染
色体，故F1体细胞中染色体数目也是35 条，A 错误；由于六倍体小麦减数分裂产生的配子
有3 个染色体组，四倍体小麦减数分裂产生的配子有2 个染色体组，因此受精作用后形成的
F1体细胞中有5 个染色体组，F1花粉母细胞减数分裂时，会出现来自六倍体小麦的染色体无
法正常联会(配对形成四分体)的现象，从而出现部分染色体以单个染色体的形式存在的情况，
B 正确；F1体细胞中存在异源染色体，所以同源染色体配对时，可能会出现联会紊乱无法形
成正常配子，故F1的育性低于亲本，C 正确。
8．(2024·北京，8)在北京马拉松比赛42.195 km 的赛程中，运动员的血糖浓度维持在正常范
围，在此调节过程中不会发生的是( )
A．血糖浓度下降使胰岛A 细胞分泌活动增强
B．下丘脑—垂体分级调节使胰高血糖素分泌增加
C．胰高血糖素与靶细胞上的受体相互识别并结合
D．胰高血糖素促进肝糖原分解以升高血糖
答案 B
解析 胰岛A 细胞分泌的胰高血糖素有提高血糖浓度的作用，因此血糖浓度下降时，胰岛
A 细胞的分泌活动会增强，A 不符合题意；血糖调节过程中，没有涉及垂体和分级调节，B
符合题意；胰高血糖素属于激素，通过体液运输，与靶细胞膜上的受体相互识别并结合，将
信息传递给靶细胞，促进肝糖原分解升高血糖，完成体液调节，C、D 不符合题意。
9．(2024·北京，9)人体在接种流脑灭活疫苗后，血清中出现特异性抗体，发挥免疫保护作用。
下列细胞中，不参与此过程的是( )
A．树突状细胞
B．辅助性T 细胞
C．B 淋巴细胞
D．细胞毒性T 细胞
答案 D
解析 “人体在接种流脑灭活疫苗后，血清中出现特异性抗体”的过程属于体液免疫，流脑
灭活疫苗属于抗原，会被树突状细胞等抗原呈递细胞摄取，A 不符合题意；抗原呈递细胞将
抗原处理后呈递在细胞表面，然后传递给辅助性T 细胞，辅助性T 细胞在体液免疫中呈递
抗原信息，并分泌细胞因子促进B 淋巴细胞的增殖和分化，B 不符合题意；体液免疫过程中，
B 淋巴细胞受到刺激后，分裂分化出浆细胞，产生和分泌大量抗体，发挥免疫保护作用，C
不符合题意；细胞毒性T 细胞不参与体液免疫过程，其参与细胞免疫过程，D 符合题意。
10．先不用(2024·北京，10)朱鹮曾广泛分布于东亚，一度濒临灭绝。我国朱鹮的数量从
1981 年在陕西发现时的7 只增加到如今的万只以上，其中北京动物园38 岁的朱鹮“平平”
及其27 个子女对此有很大贡献。下列相关叙述错误的是( )
A．北京动物园所有朱鹮构成的集合是一个种群
B．朱鹮数量已达到原栖息地的环境容纳量
C．“平平”及其后代的成功繁育属于易地保护
D．对朱鹮的保护有利于提高生物多样性
答案 B
解析 种群指的是在一定空间范围内，同种生物所有个体形成的集合，北京动物园所有朱鹮
属于同种生物构成的集合，是一个种群，A 正确；我国朱鹮的数量不断增加，说明朱鹮数量
还没达到原栖息地的环境容纳量，B 错误；“平平”及其后代离开原来的栖息地来到动物园，
属于易地保护，C 正确；对朱鹮的保护有利于提高生物多样性，进而提高当地生态系统的稳
定性，D 正确。
11．(2024·北京，11)我国科学家体外诱导食蟹猴胚胎干细胞，形成了类似囊胚的结构(类囊
胚)，为研究灵长类胚胎发育机制提供了实验体系(如图)。下列相关叙述错误的是( )
A．实验证实食蟹猴胚胎干细胞具有分化潜能
B．实验过程中使用的培养基含有糖类
C．类囊胚的获得利用了核移植技术
D．可借助胚胎移植技术研究类囊胚的后续发育
答案 C
解析 实验过程中使用培养基培养胚胎干细胞，因此培养基中需含有糖类，为细胞提供能源
物质，B 正确；类囊胚的获得没有利用核移植技术，利用的是动物细胞培养技术，C 错误；
可借助胚胎移植技术将类囊胚移植到相应的雌性受体中继续发育，从而可以用来研究类囊胚
的后续发育，D 正确。
12．(2024·北京，12)五彩缤纷的月季装点着美丽的京城，其中变色月季“光谱”备受青睐。
“光谱”月季变色的主要原因是光照引起花瓣细胞液泡中花青素的变化。下列利用“光谱”
月季进行的实验，难以达成目的的是( )
A．用花瓣细胞观察质壁分离现象
B．用花瓣大量提取叶绿素
C．探索生长素促进其插条生根的最适浓度
D．利用幼嫩茎段进行植物组织培养
答案 B
解析 质壁分离实验中需要观察中央液泡的大小以及原生质层的位置，花瓣细胞含有中央大
液泡，液泡中含有花青素，因此可用花瓣细胞观察质壁分离现象，A 不符合题意；花瓣含花
青素，但不含叶绿素，因此不能用花瓣提取叶绿素，B 符合题意；生长素能促进月季的茎段
生根，可以月季的茎段为材料来探索生长素促进其插条生根的最适浓度，C 不符合题意；月
季的幼嫩茎段能分裂，能利用幼嫩茎段的外植体进行植物组织培养，D 不符合题意。
13．(2024·北京，13)大豆叶片细胞的细胞壁被酶解后，可获得原生质体。以下对原生质体的
叙述，错误的是( )
A．制备时需用纤维素酶和果胶酶
B．膜具有选择透过性
C．可再生出细胞壁
D．失去细胞全能性
答案 D
解析 植物细胞壁的成分是纤维素和果胶，因此用纤维素酶和果胶酶处理可去除大豆叶片细
胞的细胞壁，获得原生质体，A 正确；分离出的原生质体仍具有全能性，可用于植物体细胞
杂交，D 错误。
14．(2024·北京，14)高中生物学实验中，利用显微镜观察到下列现象，其中由取材不当引起
的是( )
A．观察苏丹Ⅲ染色的花生子叶细胞时，橘黄色颗粒大小不一
B．观察黑藻叶肉细胞的胞质流动时，只有部分细胞的叶绿体在运动
C．利用血细胞计数板计数时，有些细胞压在计数室小方格的界线上
D．观察根尖细胞有丝分裂时，所有细胞均为长方形且处于未分裂状态
答案 D
解析 苏丹Ⅲ染液可将脂肪染成橘黄色，观察苏丹Ⅲ染色的花生子叶细胞时，橘黄色颗粒大
小不一是不同细胞中的脂肪含量不同引起的，不是取材不当引起的，A 不符合题意；观察黑
藻叶肉细胞的胞质流动时，材料中应该含有叶绿体，以此作为参照物来观察细胞质的流动，
因此只有部分细胞的叶绿体在运动，不是取材不当引起的，可能是部分细胞代谢低引起的，
B 不符合题意；利用血细胞计数板计数时，有些细胞压在计数室小方格的界线上，不是取材
不当引起的，可能是稀释度不够导致细胞数较多引起的，C 不符合题意；观察根尖细胞有丝
分裂时，所有细胞均为长方形且处于未分裂状态，可知取材为伸长区细胞，此实验应取分生
区细胞进行观察，出现此情况是由取材不当引起的，D 符合题意。
15．(2024·北京，15)1961 年到2007 年间全球人类的生态足迹如图所示，下列叙述错误的是(
)
A．1961 年到2007 年间人类的生态足迹从未明显下降过
B．2005 年人类的生态足迹约为地球生态容量的1.4 倍
C．绿色出行、节水节能等生活方式会增加生态足迹
D．人类命运共同体意识是引导人类利用科技缩小生态足迹的重要基础
答案 C
解析 由图可知，1961 年到2007 年间人类的生态足迹绝大部分情况下处于上升状态，从未
明显下降过，A 正确；由图可知，2005 年人类的生态足迹为1.4 个地球，约为地球生态容量
(1.0 个地球)的1.4 倍，B 正确；生态足迹是指在现有技术条件下，维持某一人口单位生存所
需的生产资源和吸纳废物的土地及水域的面积，绿色出行、节水节能等生活方式会减少生态
足迹，C 错误。
二、非选择题：本部分共6 题，共70 分。
16．(2024·北京，16)花葵的花是两性花，在大陆上观察到只有昆虫为它传粉。在某个远离大
陆的小岛上，研究者选择花葵集中分布的区域，在整个花期进行持续观察。
(1)小岛上的生物与非生物环境共同构成一个________________。
(2)观察发现：有20 种昆虫会进入花葵的花中，有3 种鸟会将喙伸入花中，这些昆虫和鸟都
与雌、雄蕊发生了接触(访花)，其中鸟类访花频次明显多于昆虫；鸟类以花粉或花蜜作为补
充食物。研究者随机选取若干健康生长的花葵花蕾分为两组，一组保持自然状态，一组用疏
网屏蔽鸟类访花，统计相对传粉率(如图)。
结果说明__________________________________________________________________。
由此可知，鸟和花葵的种间关系最可能是______(填字母)。
A．原始合作
B．互利共生
C．种间竞争
D．寄生
(3)研究者增加了一组实验，将花葵花蕾进行套袋处理并统计传粉率。该实验的目的是探究
___________________________________________________________________________。
(4)该研究之所以能够揭示一些不常见的种间相互作用，是因为“小岛”在生态学研究中具
有独特优势。“小岛”在进化研究中也有独特优势，正如达尔文在日记中写道：“……加拉
帕戈斯群岛上物种的特征一直深深地触动影响着我。这些事实勾起了我所有的想法。”请写
出“小岛”在进化研究中的主要优势：_______________________________________。
答案 (1)生态系统 (2)屏蔽鸟类组与自然状态组相比，缺少鸟类参与传粉，只依赖昆虫传
粉，减少了花葵与花葵之间的传粉过程，导致相对传粉率与自然状态组相比显著降低，即鸟
类也可以参与花葵的传粉并发挥重要作用 A (3)无昆虫和鸟类传粉，花葵能否完成自花传
粉及花葵自花传粉与异花传粉哪个传粉效率更高 (4)小岛的自然环境与陆地不同，对生物
的选择作用不同，生物能够进化出与陆地生物不同的物种特征；岛屿环境资源有限，物种之
间竞争激烈，为了更好地适应环境，生物的进化速度更快
解析 (1)生态系统指的是在一定空间内，由生物群落与它的非生物环境相互作用而形成的
统一整体，故小岛上的生物与非生物环境共同构成一个生态系统。(2)自然状态下，昆虫和
鸟类都可以访花，图中的结果表明，屏蔽鸟类组与自然状态组相比，相对传粉率显著降低，
这说明用疏网屏蔽鸟类访花后，鸟类无法对花葵进行传粉，花葵只能依赖能通过网孔的昆虫
进行传粉，减少了花葵与花葵之间的传粉过程，导致相对传粉率与自然状态组相比显著降低，
即鸟类也可以参与花葵的传粉过程并发挥重要作用。本题中的鸟类可以帮助花葵传粉，花葵
能为鸟类提供花粉或花蜜作为补充食物，鸟和花葵分开后，各自也能独立生活，不影响生存，
所以两者是原始合作关系，A 符合题意。
17．(2024·北京，17)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O2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) 能量 (2)无氧 (3)不能，该实验只能证明随着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；该实验在无氧条件下从发酵罐中取出酵母菌，接种到培养基
上无氧培养，并没有创造O2浓度陡然变化的条件 (4)过氧化氢酶(H2O2酶)
解析 (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。
(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。
18．(2024·北京，18)植物通过调节激素水平协调自身生长和逆境响应(应对不良环境的系列
反应)的关系，研究者对其分子机制进行了探索。
(1)生长素(IAA)具有促进生长的作用，脱落酸(ABA)可提高抗逆性并抑制茎叶生长，两种激
素均作为______分子，调节植物生长及逆境响应。
(2)TS 基因编码的蛋白(TS)促进IAA 的合成。研究发现，拟南芥受到干旱胁迫时，TS 基因表
达下降，生长减缓。研究者用野生型(WT)和TS 基因功能缺失突变株(ts)进行实验，结果如图
甲。
图甲结果显示，TS 基因功能缺失导致________________________________________。
(3)为了探究TS 影响抗旱性的机制，研究者通过实验，鉴定出一种可与TS 结合的酶BG。已
知BG 催化ABA－葡萄糖苷水解为ABA。提取纯化TS 和BG，进行体外酶活性测定，结果
如图乙。由实验结果可知TS 具有抑制BG 活性的作用，判断依据是
______________________
________________________________________________________________________。
(4)为了证明TS 通过抑制BG 活性降低ABA 水平，可检测野生型和三种突变株中的ABA 含
量。请在图丙“(____)”处补充第三种突变株的类型，并在图中相应位置绘出能证明上述结
论的结果。
(5)综合上述信息可知，TS 能精细协调生长和逆境响应之间的平衡，使植物适应复杂多变的
环境。请完善TS 调节机制模型(从正常和干旱两种条件任选其一，以未选择的条件为对照，
在方框中以文字和箭头的形式作答)。
答案 (1)信息 (2)IAA 含量降低，生长减缓；干旱处理下，植株生存率提高 (3)在0～2 μg
的浓度范围内，随着TS 浓度的升高，BG 活性逐渐降低 (4)如图所示
(5)如图所示
解析 (1)生长素和脱落酸都属于植物激素，因此两种植物激素均作为信息分子，参与调节
植物生长及逆境响应。(2)由图甲可知，TS 基因缺失会导致IAA 含量降低，植株生长减缓，
同时在干旱条件下，TS 基因功能缺失突变株(ts)生存率比正常植株生存率更高。(3)由图乙可
知，在0～2 μg 的浓度范围内，随着TS 浓度的升高，BG 活性逐渐降低，证明TS 具有抑制
BG 活性的作用。(4)该实验的目的是证明TS 通过抑制BG 活性降低ABA 水平，据图可知，
还需要在图丙中补充TS、BG 功能缺失突变株(ts＋bg)实验组，因为TS 通过BG 发挥调节功
能，所以如果BG 无法发挥功能，是否存在TS 对实验结果几乎没有影响，该组与bg 组结果
相同，相应图示见答案。
19．(2024·北京，19)灵敏的嗅觉对多数哺乳动物的生存非常重要，能识别多种气味分子的嗅
觉神经元位于哺乳动物的鼻腔上皮。科学家以大鼠为材料，对气味分子的识别机制进行了研
究。(1)嗅觉神经元的树突末梢作为感受器，在气味分子的刺激下产生__________，经嗅觉
神经元轴突末梢与下一个神经元形成的__________将信息传递到嗅觉中枢，产生嗅觉。
(2)初步研究表明，气味受体基因属于一个大的基因家族。大鼠中该家族的各个基因含有一
些共同序列(保守序列)，也含有一些有差异的序列(非保守序列)。不同气味受体能特异识别
相应气味分子的关键在于__________序列所编码的蛋白区段。
(3)先不用为了分离鉴定嗅觉神经元中的气味受体基因，科学家依据上述保守序列设计了若
干对引物(图甲)，利用PCR 技术从大鼠鼻腔上皮组织mRNA 的逆转录产物中分别扩增基因
片段，再用限制酶HinfⅠ对扩增产物进行充分酶切。图乙显示用某对引物扩增得到的PCR
产物(A)及其酶切片段(B)的电泳结果。结果表明酶切片段长度之和大于PCR 产物长度，推断
PCR 产物由__________________________组成。
(4)在上述实验基础上，科学家们鉴定出多种气味受体，并解析了嗅觉神经元细胞膜上信号
转导的部分过程(图丙)。
如果钠离子通道由气味分子直接开启，会使嗅觉敏感度大大降低。根据图丙所示机制，解释
少量的气味分子即可被动物感知的原因：______________________________________。
答案 (1)兴奋 突触 (2)非保守 (3)长度相同但非保守序列不同的DNA 片段 (4)少量的
气味分子与气味受体特异性结合，使G 蛋白活化，进一步活化C 酶，在C 酶的催化下合成
大量的cAMP 使钠离子通道打开，Na＋内流，神经元细胞膜上产生动作电位，气味分子被动
物感知
解析 (1)气味分子刺激感受器产生兴奋。嗅觉神经元轴突末梢、神经元间隙与下一个神经
元组成突触，包括突触前膜、突触间隙和突触后膜。(2)不同气味受体能特异性识别相应气
味分子的关键在于蛋白质中结构不同的部分，由非保守序列编码。(3)由图甲可知，PCR 产
物含保守序列和非保守序列，若非保守序列不同，酶切产物的长度可能不同，导致酶切片段
长度之和大于PCR 产物长度，因此PCR 产物由长度相同但非保守序列不同的DNA 片段组
成。(4)由图丙可知，少量的气味分子与气味受体特异性结合，使G 蛋白活化，进一步活化
C 酶，在C 酶的催化下合成cAMP，cAMP 是常见的第二信使，接受信号后可以迅速合成，
扩大信号，因此大量的cAMP 使钠离子通道打开，Na＋内流，神经元细胞膜上产生动作电位，
气味分子被动物感知。
20．(2024·北京，20)学习以下材料，回答(1)～(4)题。
筛选组织特异表达的基因
筛选组织特异表达的基因，对研究细胞分化和组织、器官的形成机制非常重要。“增强子捕
获”是筛选组织特异表达基因的一种有效方法。
真核生物的基本启动子位于基因5′端附近，没有组织特异性，本身不足以启动基因表达。
增强子位于基因上游或下游，与基本启动子共同组成基因表达的调控序列。基因工程所用表
达载体中的启动子，实际上包含增强子和基本启动子。
很多增强子具有组织特异的活性，它们与特定蛋白结合后激活基本启动子，驱动相应基因在
特定组织中表达(图A)。基于上述调控机理，研究者构建了由基本启动子和报告基因组成的
“增强子捕获载体”(图B)，并转入受精卵。捕获载体会随机插入基因组中，如果插入位点
附近存在有活性的增强子，则会激活报告基因的表达(图C)。
获得了一系列分别在不同组织中特异表达报告基因的个体后，研究者提取每个个体的基因组
DNA，通过PCR 扩增含有捕获载体序列的DNA 片段。对PCR 产物进行测序后，与相应的
基因组序列比对，即可确定载体的插入位点，进而鉴定出相应的基因。
研究者利用各种遗传学手段，对筛选得到的基因进行突变、干扰或过表达，检测个体表型的
改变，研究其在细胞分化和个体发育中的作用，从而揭示组织和器官形成的机理。
(1)在个体发育中，来源相同的细胞在形态、结构和功能上发生______________的过程称为
细胞分化，分化是基因______________的结果。
(2)对文中“增强子”的理解，错误的是________(单选)。
A．增强子是含有特定碱基序列的DNA 片段
B．增强子、基本启动子和它们调控的基因位于同一条染色体上
C．一个增强子只能作用于一个基本启动子
D．很多增强子在不同组织中的活性不同
(3)研究者将增强子捕获技术应用于斑马鱼，观察到报告基因在某幼体的心脏中特异表达。
鉴定出捕获载体的插入位点后，发现位点附近有两个基因G 和H，为了确定这两个基因是
否为心脏特异表达的基因，应检测______________________________________________。
(4)先不用真核生物编码蛋白的序列只占基因组的很少部分，因而在绝大多数表达报告基因
的个体中，增强子捕获载体的插入位点位于基因外部，不会造成基因突变。研究者对图B
所示载体进行了改造，期望改造后的载体随机插入基因组后，在“捕获”增强子的同时，也
造成该增强子所调控的基因发生突变，以研究基因功能。请画图表示改造后的载体，并标出
各部分名称。
答案 (1)稳定性差异 选择性表达 (2)C (3)其他器官细胞中，G 和H 两个基因是否转录
出相应的mRNA 或是否翻译出相应的蛋白质 (4)如图所示
解析 (1)细胞分化是指在个体发育中，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。细胞分化的实质是基因的选择性表达。(2)依据材料
第二段“增强子位于基因上游或下游，与基本启动子共同组成基因表达的调控序列”可知，
增强子是含有特定碱基序列的DNA 片段，A 正确；观察图A 可知，增强子、基本启动子和
它们调控的基因位于同一条染色体上，B 正确；由图C 可知，一个增强子可作用于两个甚至
多个基本启动子，C 错误；依据材料第三段“很多增强子具有组织特异的活性”可知，很多
增强子在不同组织中的活性不同，D 正确。(3)若要确定这两个基因是否为心脏特异表达的
基因，可通过PCR 等技术检测其他器官细胞中G 和H 两个基因是否转录出相应的mRNA，
或用抗原—抗体杂交技术检测是否翻译出相应的蛋白质。(4)增强子位于基因上游或下游，
与基本启动子共同组成基因表达的调控序列。基因工程所用表达载体中的启动子，实际上包
含增强子和基本启动子。增强子捕获载体的插入位点位于基因外部，不会造成基因突变；而
当增强子捕获载体的插入位点位于基因内部时，会造成该增强子所调控的基因发生突变，因
此根据题意“期望改造后的载体随机插入基因组后，在‘捕获’增强子的同时，也造成该增
强子所调控的基因发生突变”可知，需要将增强子插入目的基因内部。图见答案。
21．(2024·北京，21)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。
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)R 基因编码的
DNA 去甲基化酶只能对本株玉米所结籽粒的胚乳中来自本植株的Q 基因发挥功能 (4)①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 ②正常籽粒∶小籽粒＝7∶1
解析 (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)该实验的目的是进一步探
究R 基因编码的DNA 去甲基化酶对Q 基因的调控作用，由表中组别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(去甲基化)。
结合前面的研究成果以及组别1 可知，亲本的该酶在本株玉米所结籽粒的发育中发挥作用，
可得R 基因编码的DNA 去甲基化酶只能对本株玉米所结籽粒的胚乳中来自本植株的Q 基因
发挥功能。(4)①甲(籽粒变小的突变株)与野生型杂交，F1表型正常，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的显性基因是不发挥功能的。
因此提出假设：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。②若①中假设成立，
当F1自交时，F1产生的精子中含显性基因的配子∶不含显性基因的配子＝3∶1，且都可正
常发挥功能；F1产生的卵细胞中，含显性基因的配子∶不含显性基因的配子＝3∶1，但母本
产生配子时有一对等位基因的显性基因不发挥功能，因此含显性基因正常发挥功能的配子
∶(不含显性基因的配子＋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。
