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北京卷
1．（2021·北京卷，1）ATP 是细胞的能量“通货”，关于ATP 的叙述错误的是( )
A．含有C、H、O、N、P
B．必须在有氧条件下合成
C．胞内合成需要酶的催化
D．可直接为细胞提供能量
答案 B
解析 ATP 中含有腺嘌呤、核糖与磷酸基团，故元素组成为C、H、O、N、P，A 正确；在
无氧条件下，无氧呼吸过程中也能合成ATP，B 错误；ATP 合成过程中需要ATP 合成酶的催
化，C 正确；ATP 是生物体的直接能源物质，可直接为细胞提供能量，D 正确。
2．（2021·北京卷，2）下图是马铃薯细胞局部的电镜照片，1～4 均为细胞核的结构，对
其描述错误的是( )
A．1 是转录和翻译的场所
B．2 是核与质之间物质运输的通道
C．3 是核与质的界膜
D．4 是与核糖体形成有关的场所
答案 A
解析 1 是染色质，细胞核是DNA 复制和转录的主要场所，翻译的场所是核糖体，A 错误；
2 是核孔，核孔是核与质之间物质运输的通道，具有选择透过性，B 正确；3 是核膜，是核
与质的界膜，为细胞核提供了一个相对稳定的环境，C 正确；4 是核仁，真核细胞中核仁与
核糖体的形成有关，D 正确。
3．（2021·北京卷，3）将某种植物置于高温环境(HT)下生长一定时间后，测定HT 植株和
生长在正常温度(CT)下的植株在不同温度下的光合速率，结果如图。由图不能得出的结论是
( )
A．两组植株的CO2吸收速率最大值接近
B．35 ℃时两组植株的真正(总)光合速率相等
C．50 ℃时HT 植株能积累有机物而CT 植株不能
D．HT 植株表现出对高温环境的适应性
答案 B
解析 由图可知，CT 植株和HT 植株的CO2吸收速率最大值基本一致，都接近于3 nmol·cm
－2·s－1，A 正确；CO2吸收速率代表净光合速率，而总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。
由图可知35 ℃时两组植株的净光合速率相等，但呼吸速率未知，故35 ℃时两组植株的真
正(总)光合速率无法比较，B 错误；由图可知，50 ℃时HT 植株的净光合速率大于零，说明
能积累有机物，而CT 植株的净光合速率不大于零，说明不能积累有机物，C 正确；由图可
知，在较高的温度下HT 植株的净光合速率仍大于零，能积累有机物进行生长发育，体现了
HT 植株对高温环境较适应，D 正确。
4．（2021·北京卷，4）酵母菌的DNA 中碱基A 约占32%，关于酵母菌核酸的叙述错误的
是( )
A．DNA 复制后A 约占32%
B．DNA 中C 约占18%
C．DNA 中(A＋G)/(T＋C)＝1
D．RNA 中U 约占32%
答案 D
解析 DNA 分子为半保留复制，复制时遵循A－T、G－C 的配对原则，则DNA 复制后的A
约占32%，A 正确；酵母菌的DNA 中碱基A 约占32%，则A＝T＝32%，G＝C＝(1－
2×32%)/2＝18%，B 正确；DNA 遵循碱基互补配对原则，A＝T、G＝C，则(A＋G)/(T＋C)
＝1，C 正确；由于RNA 为单链结构，且RNA 是以DNA 的一条单链为模板进行转录而来，
故RNA 中U 不一定占32%，D 错误。
5．（2021·北京卷，5）下图为二倍体水稻花粉母细胞减数分裂某一时期的显微图像，关于
此细胞的叙述错误的是( )
A．含有12 条染色体
B．处于减数第一次分裂
C．含有同源染色体
D．含有姐妹染色单体
答案 A
解析 图中显示是四分体时期，即减数第一次分裂前期联会，每个四分体有2 条染色体，图
中有12 个四分体，共24 条染色体，A 错误；四分体时期即处于减数第一次分裂前期，B 正
确；一个四分体即一对同源染色体，C 正确；每个四分体有两条染色体，四条姐妹染色单体，
D 正确。
6．（2021·北京卷，6）下图为某遗传病的家系图，已知致病基因位于X 染色体。
对该家系分析正确的是( )
A．此病为隐性遗传病
B．Ⅲ—1 和Ⅲ—4 可能携带该致病基因
C．Ⅱ—3 再生儿子必为患者
D．Ⅱ—7 不会向后代传递该致病基因
答案 D
解析 结合图分析可知，该病为伴X 显性遗传病，A 错误；该病为伴X 显性遗传病，Ⅲ－1
和Ⅲ－4 正常，故Ⅲ－1 和Ⅲ－4 基因型(相关基因用A、a 表示)为XaXa，不携带该病的致病
基因，B 错误；Ⅱ－3 患病，但有正常女儿Ⅲ－4(XaXa)，故Ⅱ－3 基因型为XAXa，Ⅱ－3 与
Ⅱ－4(XaY)再生儿子为患者(XAY)的概率为1/2，C 错误；该病为伴X 显性遗传病，Ⅱ－7 正
常，基因型为XaY，不携带致病基因，故Ⅱ－7 不会向后代传递该致病基因，D 正确。
7．（2021·北京卷，7）研究者拟通过有性杂交的方法将簇毛麦(2n＝14)的优良性状导入普
通小麦(2n＝42)中。用簇毛麦花粉给数以千计的小麦小花授粉，10 天后只发现两个杂种幼胚，
将其离体培养，产生愈伤组织，进而获得含28 条染色体的大量杂种植株。以下表述错误的
是( )
A．簇毛麦与小麦之间存在生殖隔离
B．培养过程中幼胚细胞经过脱分化和再分化
C．杂种植株减数分裂时染色体能正常联会
D．杂种植株的染色体加倍后能产生可育植株
答案 C
解析 簇毛麦与小麦的后代在减数分裂时染色体联会紊乱，不可育，故二者之间存在生殖隔
离，A 正确；幼胚细胞经过脱分化形成愈伤组织，愈伤组织经过再分化形成胚状体或丛芽，
从而得到完整植株，B 正确；杂种植株细胞内由于没有同源染色体，故减数分裂时染色体无
法正常联会，C 错误；杂种植株的染色体加倍后能获得可育植株，D 正确。
8．（2021·北京卷，8）为研究毒品海洛因的危害，将受孕7 天的大鼠按下表随机分组进行
实验，结果如下。
处理
检测项目
对照组
连续9 天给予海洛因
低剂量组
中剂量组
高剂量组
活胚胎数/胚胎总数(%)
100
76
65
55
脑畸形胚胎数/活胚胎数(%)
0
33
55
79
脑中促凋亡蛋白Bax 含量
(μg·L—1)
6.7
7.5
10.0
12.5
以下分析不合理的是( )
A．低剂量海洛因即可严重影响胚胎的正常发育
B．海洛因促进Bax 含量提高会导致脑细胞凋亡
C．对照组胚胎的发育过程中不会出现细胞凋亡
D．结果提示孕妇吸毒有造成子女智力障碍的风险
答案 C
解析 据表分析，低剂量组的脑畸形胚胎数/活胚胎数(%)为33%，与对照组(0)相比明显升高，
故低剂量海洛因即可严重影响胚胎的正常发育，A 正确；Bax 为脑中促凋亡蛋白，分析表格
数据可知，与对照组相比，海洛因处理组的Bax 含量升高，故海洛因促进Bax 含量提高会
导致脑细胞凋亡，B 正确；细胞凋亡是由基因决定的细胞编程性死亡，是一种正常的生理现
象，且据表可知，对照组的Bax 含量为6.7 μg·L－1，故对照组胚胎的发育过程中也会出现细
胞凋亡，C 错误；据表格数据可知，海洛因处理组的活胚胎数降低，脑畸形胚胎数和脑细胞
凋亡率均升高，故推测孕妇吸毒有造成子女智力障碍的风险，D 正确。
9．（2021·北京卷，9）在有或无机械助力两种情形下，从事家务劳动和日常运动时人体平
均能量消耗如图。对图中结果叙述错误的是( )
A．走路上学比手洗衣服在单位时间内耗能更多
B．葡萄糖是图中各种活动的重要能量来源
C．爬楼梯时消耗的能量不是全部用于肌肉收缩
D．借助机械减少人体能量消耗就能缓解温室效应
答案 D
解析 由图可知，走路上学比手洗衣服在单位时间内耗能更多，A 正确；葡萄糖是细胞生命
活动所需要的主要能源物质，常被形容为“生命的燃料”，B 正确；爬楼梯时消耗的能量不
是全部用于肌肉收缩，部分会转化为热能，C 正确；有机械助力时人确实比无机械助力时消
耗的能量少，但机械助力会消耗更多的能量，不利于缓解温室效应，D 错误。
10．（2021·北京卷，10）植物顶芽产生生长素向下运输，使侧芽附近生长素浓度较高，抑
制侧芽的生长，形成顶端优势。用细胞分裂素处理侧芽，侧芽生长形成侧枝。关于植物激素
作用的叙述不正确的是( )
A．顶端优势体现了生长素既可促进也可抑制生长
B．去顶芽或抑制顶芽的生长素运输可促进侧芽生长
C．细胞分裂素能促进植物的顶端优势
D．侧芽生长受不同植物激素共同调节
答案 C
解析 顶芽部位生长素浓度低，促进顶芽生长，侧芽部位生长素浓度高，抑制侧芽生长，顶
端优势体现了生长素的两重性，A 正确；去顶芽或抑制顶芽的生长素运输都可以使侧芽的生
长素浓度降低，可促进侧芽生长，B 正确；由题可知，用细胞分裂素处理侧芽，侧芽生长形
成侧枝，说明细胞分裂素能减弱植物的顶端优势，C 错误；由题可知，侧芽生长可受到生长
素、细胞分裂素的调节，故其生长受不同植物激素共同调节，D 正确。
11．（2021·北京卷，11）野生草本植物多具有根系发达、生长较快、抗逆性强的特点，除
用于生态治理外，其中一些可替代木材栽培食用菌，收获后剩余的菌渣可作肥料或饲料。相
关叙述错误的是( )
A．种植此类草本植物可以减少水土流失
B．菌渣作为农作物的肥料可实现能量的循环利用
C．用作培养基的草本植物给食用菌提供碳源和氮源
D．菌渣作饲料实现了物质在植物、真菌和动物间的转移
答案 B
解析 此类草本植物根系发达可以固定更多的土壤，故种植此类草本植物可以减少水土流失，
A 正确；能量可多级利用，但不能循环利用，B 错误；草本植物含有纤维素和蛋白质，可给
食用菌提供碳源和氮源，C 正确；草本植物可栽培食用菌，而菌渣可作肥料或饲料，故实现
了物质在植物、真菌和动物间的转移，D 正确。
12．（2021·北京卷，12）人体皮肤表面存在着多种微生物，某同学拟从中分离出葡萄球菌。
下述操作不正确的是( )
A．对配制的培养基进行高压蒸汽灭菌
B．使用无菌棉拭子从皮肤表面取样
C．用取样后的棉拭子在固体培养基上涂布
D．观察菌落的形态和颜色等进行初步判断
答案 C
解析 为避免杂菌污染干扰，需对配制的培养基进行高压蒸汽灭菌，A 正确；葡萄球菌需从
人体皮肤的微生物中分离，为避免杂菌污染，故需要使用无菌棉拭子从皮肤表面取样，B 正
确；根据微生物在固体平板培养基表面形成的菌落的形状、大小、隆起程度和颜色等特征进
行菌种的初步鉴别，D 正确。
13．（2021·北京卷，13）关于物质提取、分离或鉴定的高中生物学相关实验，叙述错误的
是( )
A．研磨肝脏以破碎细胞用于获取含过氧化氢酶的粗提液
B．利用不同物质在酒精溶液中溶解性的差异粗提DNA
C．依据吸收光谱的差异对光合色素进行纸层析分离
D．利用与双缩脲试剂发生颜色变化的反应来鉴定蛋白质
答案 C
解析 肝脏细胞中存在过氧化氢酶，故需要破碎细胞制成肝脏研磨液来获得过氧化氢酶的粗
提液，A 正确；不同物质在酒精溶液中的溶解度不同，故可粗提取DNA，B 正确；依据光
合色素在层析液中的溶解度不同，对光合色素进行纸层析分离，C 错误；蛋白质与双缩脲试
剂会发生紫色反应，可以利用与双缩脲试剂发生颜色变化的反应来鉴定蛋白质，D 正确。
14．（2021·北京卷，14）社会上流传着一些与生物有关的说法，有些有一定的科学依据，
有些违反生物学原理。以下说法中有科学依据的是( )
A．长时间炖煮会破坏食物中的一些维生素
B．转基因抗虫棉能杀死害虫就一定对人有毒
C．消毒液能杀菌，可用来清除人体内新冠病毒
D．如果孩子的血型和父母都不一样，肯定不是亲生的
答案 A
解析 维生素会受到高温破坏，加热、光照、长时间储存等都会造成维生素的流失和分解，
A 正确；转基因抗虫棉对非靶标生物一般无毒性，B 错误；消毒液能杀死物体表面的病毒、
细菌，但无法清除体内的病毒，C 错误；如果孩子的血型和父母都不一样，也可能是亲生的，
如A 型血和B 型血的父母可以生出O 型血的孩子，D 错误。
15．（2021·北京卷，15）随着改革实践不断推进，高质量发展已成为对我国所有地区、各
个领域的长期要求，生态保护是其中的重要内容。以下所列不属于生态保护措施的是( )
A．长江流域十年禁渔计划
B．出台地方性控制吸烟法规
C．试点建立国家公园体制
D．三江源生态保护建设工程
答案 B
解析 十年禁渔计划有利于长江鱼类的繁衍，有利于生态系统的稳定，属于生态保护措施，
A 不符合题意；出台地方性控制吸烟法规更多是出于对个体健康的考虑，不直接属于生态保
护措施，B 符合题意；试点建立国家公园体制，是承担自然生态保护历史责任的具体体现，
也是推进生态文明制度建设的需要，属于生态保护措施，C 不符合题意；三江源地区是指长
江源区、澜沧江源区、黄河源区的总称，三江源生态保护建设工程的建立使生态环境得到极
大改善，属于生态保护措施，D 不符合题意。
16．（2021·北京卷，16）新冠病毒(SARS—CoV—2)引起的疫情仍在一些国家和地区肆虐，
接种疫苗是控制全球疫情的最有效手段。新冠病毒疫苗有多种，其中我国科学家已研发出的
腺病毒载体重组新冠病毒疫苗(重组疫苗)是一种基因工程疫苗，其基本制备步骤是：将新冠
病毒的S 基因连接到位于载体上的腺病毒基因组DNA 中，重组载体经扩增后转入特定动物
细胞，进而获得重组腺病毒并制成疫苗。
(1)新冠病毒是RNA 病毒，一般先通过____________得到cDNA，经____________获取S 基
因，酶切后再连接到载体。
(2)重组疫苗中的S 基因应编码____________。
A．病毒与细胞识别的蛋白
B．与病毒核酸结合的蛋白
C．催化病毒核酸复制的酶
D．帮助病毒组装的蛋白
(3)为保证安全性，制备重组疫苗时删除了腺病毒的某些基因，使其在人体中无法增殖，但
重组疫苗仍然可以诱发人体产生针对新冠病毒的特异性免疫应答。该疫苗发挥作用的过程是：
接种疫苗→__________→__________→诱发特异性免疫反应。
(4)重组疫苗只需注射一针即可完成接种。数周后，接种者体内仍然能检测到重组腺病毒
DNA，但其DNA 不会整合到人的基因组中。请由此推测只需注射一针即可起到免疫保护作
用的原因。
答案 (1)逆转录(或反转录) PCR 扩增 (2)A (3)(重组腺病毒)进入细胞 表达抗原 (4)重
组腺病毒DNA 在人体细胞中持续表达抗原，反复刺激机体免疫系统。
解析 (1)新冠病毒是RNA 病毒，其遗传物质是RNA，若要得到与其对应的cDNA，则要进
行逆转录(或反转录)。用cDNA 扩增出目的基因——S 基因，需要利用PCR 扩增技术。(2)
重组疫苗作为抗原需要被人体免疫系统识别，而重组疫苗中的S 基因是从新冠病毒中提取的，
所以重组疫苗中的S 基因应编码病毒与细胞识别的蛋白，A 正确，B、C、D 错误。(3)重组
疫苗对人体来说属于外来异物，即抗原，故人体接种疫苗后，重组腺病毒进入人体细胞，其
在人体细胞内表达出抗原，引发机体产生特异性免疫——细胞免疫和体液免疫，因此该疫
苗发挥作用的过程是：接种疫苗→(重组腺病毒)进入细胞→表达抗原→诱发特异性免疫反应。
(4)接种疫苗后，由于长时间内接种者体内仍能检测到重组腺病毒DNA，而DNA 会不断表
达出S 蛋白，S 蛋白作为抗原刺激机体，故机体会反复针对抗原产生特异性免疫应答。
17．（2021·北京卷，17）北大西洋沿岸某水域生活着多种海藻和以藻类为食的一种水虱，
以及水虱的天敌隆头鱼。柏桉藻在上世纪末被引入，目前已在该水域广泛分布，数量巨大，
表现出明显的优势。为探究柏桉藻成功入侵的原因，研究者进行了系列实验。
(1)从生态系统的组成成分划分，柏桉藻属于________。
(2)用三组水箱模拟该水域的环境。水箱中均放入柏桉藻和甲、乙、丙3 种本地藻各0.5 克，
用纱网分区(见图1)；三组水箱中分别放入0、4、8 只水虱/箱。10 天后对海藻称重，结果如
图2，同时记录水虱的分布。
①图2 结果说明水虱对本地藻有更强的取食作用，作出判断的依据是：与没有水虱相比，在
有水虱的水箱中，________________。
②水虱分布情况记录结果显示，在有水虱的两组中，大部分水虱附着在柏桉藻上，说明水虱
对所栖息的海藻种类具有__________________。
(3)为研究不同海藻对隆头鱼捕食水虱的影响，在盛有等量海水的水箱中分别放入相应的实
验材料，一段时间后检测，结果如图3(甲、乙、丙为上述本地藻)。
该实验的对照组放入的有____________________。
(4)研究发现，柏桉藻含有一种引起动物不适的化学物质，若隆头鱼吞食水虱时误吞柏桉藻，
会将两者吐出。请综合上述研究结果，阐明柏桉藻成功入侵的原因。
答案 (1)生产者 (2)①柏桉藻重量增加值明显提高，而本地藻的变化则相反 ②选择性(或
偏好性) (3)隆头鱼和水虱 (4)因柏桉藻含有令动物不适的化学物质，能为水虱提供庇护场
所，有利于水虱种群扩大；水虱偏好取食本地藻，有助于柏桉藻获得竞争优势。因此柏桉藻
能够成功入侵。
解析 (1)生态系统的组成成分包括非生物的物质和能量、生产者、消费者和分解者，柏桉
藻属于植物，能进行光合作用，故其为生产者。
(2)①由图2 可知，与没有水虱相比，有水虱的本地藻甲、乙重量增加值比柏桉藻重量增加
值要低，甚至本地藻丙重量增加值为负值，说明本地藻丙不但没有增加，反而减少了，故与
没有水虱相比，在有水虱的水箱中，柏桉藻重量增加值明显提高，而本地藻的变化则相反。
②在有水虱的两组中，大部分水虱附着在柏桉藻上，体现了水虱对所栖息的海藻种类具有偏
好性。
(3)本实验研究不同海藻对隆头鱼捕食水虱的影响，实验的自变量为海藻的种类，因变量为
水虱的生存率，故实验的对照组应不放海藻，直接放入隆头鱼和水虱，观察统计水虱的生存
率。
(4)物种成功入侵的原因可大致归为食物、空间资源充足，天敌少，物种之间竞争弱。由于
柏桉藻含有一种引起动物不适的化学物质，则隆头鱼对附着在柏桉藻上的水虱捕食少，导致
水虱数量增多。又因为水虱更喜欢取食本地藻，导致本地藻的数量减少，从而为柏桉藻获得
了竞争优势，最终柏桉藻成功入侵。
18．（2021·北京卷，18）胰岛素是调节血糖的重要激素，研究者研制了一种“智能”胰岛
素(IA)并对其展开了系列实验，以期用于糖尿病的治疗。
(1) 正常情况下，人体血糖浓度升高时，____________ 细胞分泌的胰岛素增多，经
____________运输到靶细胞，促进其对葡萄糖的摄取和利用，使血糖浓度降低。
(2)GT 是葡萄糖进入细胞的载体蛋白，IA(见图1)中的X 能够抑制GT 的功能。为测试葡萄糖
对IA 与GT 结合的影响，将足量的带荧光标记的IA 加入红细胞膜悬液中处理30 分钟，使
IA 与膜上的胰岛素受体、GT 充分结合。之后，分别加入葡萄糖至不同的终浓度，10 分钟后
检测膜上的荧光强度。图2 结果显示：随着葡萄糖浓度的升高，______________。研究表明
葡萄糖浓度越高，IA 与GT 结合量越低。据上述信息，推断IA、葡萄糖、GT 三者的关系为
______________________________。
(3)为评估IA 调节血糖水平的效果，研究人员给糖尿病小鼠和正常小鼠均分别注射适量胰岛
素和IA，测量血糖浓度的变化，结果如图3。
该实验结果表明IA 对血糖水平的调节比外源普通胰岛素更具优势，体现在__________。
(4)细胞膜上GT 含量呈动态变化，当胰岛素与靶细胞上的受体结合后，细胞膜上的GT 增多。
若IA 作为治疗药物，糖尿病患者用药后进餐，血糖水平会先上升后下降。请从稳态与平衡
的角度，完善IA 调控血糖的机制图。(任选一个过程，在方框中以文字和箭头的形式作
答。)
答案 (1)胰岛B 体液 (2)膜上的荧光强度降低 葡萄糖与IA 竞争结合GT (3)IA 能响应
血糖浓度变化发挥作用(或IA 降血糖的效果更久且能避免低血糖的风险) (4)如图所示
(答出一个过程即可)
解析 (1)胰岛素是由胰岛B 细胞分泌的，经体液运输到靶细胞，与靶细胞上的受体结合，
促进其对葡萄糖的摄取和利用，使血糖浓度降低。
(2)分析图2，随着悬液中葡萄糖浓度越高，细胞膜上的荧光强度越低。由题干分析，带荧光
的IA 能与红细胞膜上的GT 和胰岛素受体结合，加入葡萄糖，膜上的荧光强度会下降，意
味着IA 从膜上脱落下来，加入的葡萄糖浓度越高，膜上的IA 越少，由于葡萄糖可以与GT
结合而不能与胰岛素受体结合，故推断IA、葡萄糖、GT 三者的关系为葡萄糖与IA 竞争结
合GT。
(3)分析图3，对比两幅图可知，胰岛素会将血糖降至60 mg·dL－1(低血糖)，而IA 能将血糖
降至100 mg·dL－1左右；IA 能将血糖维持在正常水平约10 个小时，而胰岛素只能维持2 小
时左右，故该实验结果表明IA 对血糖水平的调节比外源普通胰岛素更具优势，体现在IA 能
响应血糖浓度变化发挥作用(或IA 降血糖的效果更久且能避免低血糖的风险)。
(4)由题干信息可知，GT 是葡萄糖进入细胞的载体蛋白，血糖浓度升高时，GT 数量多有利
于降血糖，IA 可以与GT 或胰岛素受体结合，与GT 结合会抑制GT 的功能。
糖尿病患者用药后进餐，由于食物的消化吸收，血糖浓度会先升高，葡萄糖与IA 竞争性结
合GT 增多，故IA 与GT 结合减少，与胰岛素受体结合增多，导致膜上的GT 增多，进一步
有利于葡萄糖与GT 结合，最终细胞摄取葡萄糖的速率升高。血糖下降时，葡萄糖与IA 竞
争性结合GT 减少，IA 与GT 结合增多，与胰岛素受体结合减少，故膜上的GT 减少，能与
葡萄糖结合的GT 也减少，最终细胞摄取的葡萄糖的速率降低。过程图见答案。
19．（2021·北京卷，19）学习以下材料，回答(1)～(4)题。
光合产物如何进入叶脉中的筛管
高等植物体内的维管束负责物质的长距离运输，其中的韧皮部包括韧皮薄壁细胞、筛管
及其伴胞等。筛管是光合产物的运输通道。光合产物以蔗糖的形式从叶肉细胞的细胞质移动
到邻近的小叶脉，进入其中的筛管－伴胞复合体(SE－CC)，再逐步汇入主叶脉运输到植物
体其他部位。
蔗糖进入SE－CC 有甲、乙两种方式。在甲方式中，叶肉细胞中的蔗糖通过不同细胞间
的胞间连丝即可进入SE－CC。胞间连丝是相邻细胞间穿过细胞壁的细胞质通道。在乙方式
中，蔗糖自叶肉细胞至SE－CC 的运输(图1)可以分为3 个阶段：①叶肉细胞中的蔗糖通过
胞间连丝运输到韧皮薄壁细胞；②韧皮薄壁细胞中的蔗糖由膜上的单向载体W 顺浓度梯度
转运到SE－CC 附近的细胞外空间(包括细胞壁)中；③蔗糖从细胞外空间进入SE－CC 中，
如图2 所示。SE－CC 的质膜上有“蔗糖—H＋共运输载体”(SU 载体)，SU 载体与H＋泵相
伴存在。胞内H＋通过H＋泵运输到细胞外空间，在此形成较高的H＋浓度，SU 载体将H＋和
蔗糖同向转运进SE－CC 中。采用乙方式的植物，筛管中的蔗糖浓度远高于叶肉细胞。
研究发现，叶片中SU 载体含量受昼夜节律、蔗糖浓度等因素的影响，呈动态变化。随
着蔗糖浓度的提高，叶片中SU 载体减少，反之则增加。研究SU 载体含量的动态变化及调
控机制，对于了解光合产物在植物体内的分配规律，进一步提高作物产量具有重要意义。
(1)在乙方式中，蔗糖经W 载体由韧皮薄壁细胞运输到细胞外空间的方式属于________。由
H＋泵形成的__________有助于将蔗糖从细胞外空间转运进SE－CC 中。
(2)与乙方式比，甲方式中蔗糖运输到SE－CC 的过程都是通过____________这一结构完成
的。
(3)下列实验结果支持某种植物存在乙运输方式的有____________。
A．叶片吸收14CO2后，放射性蔗糖很快出现在SE－CC 附近的细胞外空间中
B．用蔗糖跨膜运输抑制剂处理叶片，蔗糖进入SE－CC 的速率降低
C．将不能通过细胞膜的荧光物质注射到叶肉细胞，SE－CC 中出现荧光
D．与野生型相比，SU 功能缺陷突变体的叶肉细胞中积累更多的蔗糖和淀粉
(4)除了具有为生物合成提供原料、为生命活动供能等作用之外，本文还介绍了蔗糖能调节
SU 载体的含量，体现了蔗糖的____________功能。
答案 (1)协助扩散(或易化扩散) (跨膜)H＋浓度差 (2)胞间连丝 (3)ABD (4)信息传递
解析 (1)结合题意分析，在乙方式中，蔗糖经W 载体由韧皮薄壁细胞运输到细胞外过程中，
运输需要载体蛋白，且由题意“韧皮薄壁细胞中的蔗糖由膜上的单向载体W 顺浓度梯度转
运”可知运输方向为顺浓度梯度，故方式为协助扩散(或易化扩散)；“胞内H＋通过H＋泵运
输到细胞外空间，在此形成较高的H＋浓度”，故由H＋泵形成的跨膜H＋浓度差有助于将蔗
糖从细胞外空间转运进SE－CC 中。
(2)结合题意可知，乙方式的跨膜运输需要浓度差和载体蛋白等协助，与其相比，甲方式
“叶肉细胞中的蔗糖通过不同细胞间的胞间连丝即可进入SE－CC”，即甲方式中蔗糖运输
到SE－CC 的过程都是通过胞间连丝这一结构完成的。
(3)将不能通过细胞膜的荧光物质注射到叶肉细胞，SE－CC 中出现荧光，推测叶肉细胞中的
蔗糖可能通过不同细胞间的胞间连丝进入SE－CC，即可能是甲方式，C 错误。
(4)结合题意，叶片中SU 载体含量受昼夜节律、蔗糖浓度等因素的影响，呈动态变化。“随
着蔗糖浓度的提高，叶片中SU 载体减少，反之则增加”可知，蔗糖能调节SU 载体的含量，
即蔗糖可以调节一些生命活动，体现了蔗糖的信息传递功能。
20．（2021·北京卷，20）玉米是我国重要的农作物，研究种子发育的机理对培育高产优质
的玉米新品种具有重要作用。
(1)玉米果穗上的每一个籽粒都是受精后发育而来。我国科学家发现了甲品系玉米，其自交
后的果穗上出现严重干瘪且无发芽能力的籽粒，这种异常籽粒约占1/4。籽粒正常和干瘪这
一对相对性状的遗传遵循孟德尔的______________定律。上述果穗上的正常籽粒均发育为植
株，自交后，有些植株果穗上有约1/4 干瘪籽粒，这些植株所占比例约为______________。
(2)为阐明籽粒干瘪性状的遗传基础，研究者克隆出候选基因A/a。将A 基因导入到甲品系中，
获得了转入单个A 基因的转基因玉米。假定转入的A 基因已插入a 基因所在染色体的非同
源染色体上，请从下表中选择一种实验方案及对应的预期结果以证实“A 基因突变是导致籽
粒干瘪的原因”。_________________________________________________________。
实验方案
预期结果
Ⅰ.转基因玉米×野生型玉米
Ⅱ.转基因玉米×甲品系
Ⅲ.转基因玉米自交
Ⅳ.野生型玉米×甲品系
①正常籽粒∶干瘪籽粒≈1∶1
②正常籽粒∶干瘪籽粒≈3∶1
③正常籽粒∶干瘪籽粒≈7∶1
④正常籽粒∶干瘪籽粒≈15∶1
(3)现已确认A 基因突变是导致籽粒干瘪的原因，序列分析发现a 基因是A 基因中插入了一
段DNA(见图1)，使A 基因功能丧失。甲品系果穗上的正常籽粒发芽后，取其植株叶片，用
图1 中的引物1、2 进行PCR 扩增，若出现目标扩增条带则可知相应植株的基因型为
______________________。
(4)为确定A 基因在玉米染色体上的位置，借助位置已知的M/m 基因进行分析。用基因型为
mm 且籽粒正常的纯合子P 与基因型为MM 的甲品系杂交得F1，F1自交得F2。用M、m 基因
的特异性引物，对F1 植株果穗上干瘪籽粒(F2)胚组织的DNA 进行PCR 扩增，扩增结果有
1、2、3 三种类型，如图2 所示。
统计干瘪籽粒(F2)的数量，发现类型1 最多、类型2 较少、类型3 极少。请解释类型3 数量
极少的原因。
答案 (1)分离 2/3 (2)Ⅲ④(或Ⅱ③) (3)Aa (4)基因A、a 与M、m 在一对同源染色体上
(且距离近)，其中a 和M 在同一条染色体上；在减数分裂过程中四分体(同源染色体的非姐
妹染色单体)发生了互换，导致产生同时含有a 和m 的重组型配子数量很少；类型3 干瘪籽
粒是由雌雄配子均为am 的重组型配子受精而成。因此，类型3 干瘪籽粒数量极少。
解析 (1)分析题干信息：“甲品系玉米，其自交后的果穗上出现严重干瘪且无发芽能力的
籽粒，这种异常籽粒约占1/4”，即甲品系籽粒正常，其自交后代出现性状分离，且籽粒正
常∶干瘪＝3∶1，可知籽粒正常和干瘪这一对相对性状的遗传遵循孟德尔的分离定律。假设
籽粒正常和干瘪这一对相对性状由基因A、a 控制，则甲品系基因型为Aa。上述果穗上的正
常籽粒基因型为1/3AA、2/3Aa，均发育为植株，自交后，有些植株果穗上有约1/4 干瘪籽
粒，这些植株基因型为Aa，所占比例约为2/3。
(2)分析题意可知，假定A 基因突变是导致籽粒干瘪的原因，由于转入的单个A 基因已插入
a 基因所在染色体的非同源染色体上，则甲品系玉米基因型为OOAa，野生型玉米的基因型
为OOAA(O 表示没有相关基因)，转基因甲品系玉米的基因型为AOAa，且导入的A 基因与
细胞内原有的A/a 基因之间遗传遵循自由组合定律，要证实该假设正确，可选择方案Ⅲ转基
因玉米自交，依据自由组合定律可知，子代为④正常籽粒(9A_A_、3A_aa、3OOA_)∶干瘪
籽粒(1OOaa)≈15∶1；或选择方案Ⅱ转基因玉米AOAa×甲品系(OOAa)杂交，子代为③正
常籽粒(3AOA_、1AOaa、3OOA_)∶干瘪籽粒(OOaa)≈7∶1。
(3)已知A 基因突变是导致籽粒干瘪的原因，序列分析发现a 基因是A 基因中插入了一段
DNA，使A 基因功能丧失，甲品系果穗上的正常籽粒发芽后，取其植株叶片，用图1 中的
引物1、2 进行PCR 扩增，若出现目标扩增条带，则可知相应植株中含有a 基因，即其基因
型为Aa。
(4)用基因型为mm 且籽粒正常的纯合子P(基因型为AAmm)与基因型为MM 的甲品系(基因
型为AaMM)杂交得F1，基因型为1/2AAMm、1/2AaMm，F1自交得F2。用M、m 基因的特
异性引物，对F1植株果穗上干瘪籽粒(F2)胚组织的DNA 进行PCR 扩增，扩增结果有1、2、
3 三种类型，基因型分别为aaMM、aaMm、aamm。若两对等位基因位于两对同源染色体上，
则类型3 的数量应该与类型1 的数量同样多，而实际上类型3 数量极少，原因可能是：由于
基因A/a 与M/m 在一对同源染色体上(且距离近)，其中a 和M 在同一条染色体上；在减数分
裂过程中四分体(同源染色体的非姐妹染色单体)发生了互换，导致产生同时含有a 和m 的重
组型配子数量很少；类型3 干瘪籽粒是由雌雄配子均为am 的重组型配子受精而成。因此，
类型3 干瘪籽粒数量极少。
21．（2021·北京卷，21）近年来发现海藻糖6磷酸(T6P)是一种信号分子，在植物生长发育
过程中起重要调节作用。研究者以豌豆为材料研究了T6P 在种子发育过程中的作用。
(1)豌豆叶肉细胞通过光合作用在__________________中合成三碳糖，在细胞质基质中转化
为蔗糖后运输到发育的种子中转化为淀粉贮存。
(2)细胞内T6P 的合成与转化途径如下：
底物――→T6P――→海藻糖
将P 酶基因与启动子U(启动与之连接的基因仅在种子中表达)连接，获得U－P 基因，导入
野生型豌豆中获得U－P 纯合转基因植株，预期U－P 植株种子中T6P 含量比野生型植株
____________，检测结果证实了预期，同时发现U－P 植株种子中淀粉含量降低，表现为皱
粒。用同样方法获得U－S 纯合转基因植株，检测发现植株种子中淀粉含量增加。
(3)本实验使用的启动子U 可以排除由于目的基因____________对种子发育产生的间接影响。
(4)在进一步探讨T6P 对种子发育的调控机制时，发现U－P 植株种子中一种生长素合成酶基
因R 的转录降低，U－S 植株种子中R 基因转录升高。已知R 基因功能缺失突变体r 的种子
皱缩，淀粉含量下降。据此提出假说：T6P 通过促进R 基因的表达促进种子中淀粉的积累。
请从①～⑤选择合适的基因与豌豆植株，进行转基因实验，为上述假说提供两个新的证据。
写出相应组合并预期实验结果。
①U－R 基因 ②U－S 基因 ③野生型植株 ④U－P 植株 ⑤突变体r 植株
答案 (1)叶绿体基质 (2)低 (3)在其他器官(过量)表达 (4)②⑤；与突变体r 植株相比，
转基因植株种子的淀粉含量不变，仍皱缩 或①④；与U－P 植株相比，转基因植株种子淀
粉含量增加，为圆粒 或②④；与U－P 植株相比，转基因植株种子R 基因转录提高，淀粉
含量增加，为圆粒(答出任意两条即可)
解析 (1)豌豆叶肉细胞通过光合作用形成三碳糖是暗反应过程，该过程发生在叶绿体基质
中。
(2)结合题意可知，P 酶基因与启动子U 结合后则可启动P 基因表达，则P 基因在种子中表达
增高，P 酶增多，T6P 更多转化为海藻糖，故预期U－P 植株种子中T6P 含量比野生型植株
低。
(3)结合题意可知，启动子U 启动与之连接的基因仅在种子中表达，该过程可以排除由于目
的基因在其他器官(过量)表达对种子发育产生的间接影响。
(4)分析题意可知，本实验的目的是验证T6P 通过促进R 基因的表达促进种子中淀粉的积累，
且结合(2)可知，U－P 植株种子中淀粉含量降低，表现为皱粒。用同样方法获得U－S 纯合
转基因植株，检测发现植株种子中淀粉含量增加，实验设计应遵循对照与单一变量原则，故
可设计实验如下：
②(U－S 基因，S 酶可以较高表达)⑤(R 基因功能缺失突变体)，与突变体r 植株相比，转基
因植株种子的淀粉含量不变，仍皱缩；
①(U－R 基因，R 基因较高表达)④(U－P 植株，P 基因表达较高)，与U－P 植株相比，转基
因植株种子淀粉含量增加，为圆粒；
②(U－S 基因，S 酶可以较高表达)④(U－P 植株，P 基因表达较高)，与U－P 植株相比，转
基因植株种子R 基因转录提高，淀粉含量增加，为圆粒。
