2023學(xué)年第一學(xué)期期末

高三年級生物學(xué)科等級考質(zhì)量監(jiān)測試卷

考生注意：

1.試卷滿分100分，考試時間60分鐘。

2.所有答案必須填涂或填寫在答題紙上，做在試卷上一律不得分。

3.單選題只有一個正確答案，多選題有兩個及以上正確答案，編號選填題有一個或多個正

確答案。

4.答題前，在答題紙上填寫姓名、班級、學(xué)校和準(zhǔn)考證號。

一、退化草地的修復(fù)（23分）

1.圍欄封育作為草地管理的基本方式，具有投資少、見效快、簡單易行等優(yōu)點，是退化草地生態(tài)修復(fù)應(yīng)用

最廣泛的途徑之一。在以耗牛、馬為主要牧畜的某輕度退化草場部分區(qū)域進行圍欄封育處理，封育區(qū)內(nèi)禁

止放牧，研究人員獲得了之后4年草地植物群落的數(shù)據(jù)變化如表。

可食牧草生物量毒害草生物量密度（枝高度

處理

（g/m2）（g/m2）/m2）(mm)

CK（對

347.3a323.5a1931.7a69.0a

照）

第1年359.7a296.8b1923.0a74.4a

第2年565.5b287.6b2113.6b89.2b

第3年966.3c245.4c2254.7b111.8c

第4年960.3c249.1c2253.9b112.3c

注：同列的字母不同表示差異顯著

（1）本研究獲取的CK組數(shù)據(jù)來自（圍欄封育區(qū)的當(dāng)年/圍欄外的自由放牧區(qū)）較為合理。

（2）草地植物群落在該草地生態(tài)系統(tǒng)中具有的作用有—o

A.作為該系統(tǒng)能量流動的起點

B.作為生產(chǎn)者參與該系統(tǒng)組成

C.可與牧畜之間進行信息傳遞

D,僅參與系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)中的碳循環(huán)

（3）分析數(shù)據(jù)結(jié)合已學(xué)知識，推測圍欄封育后植物群落密度、高度變化的可能原因有

A.圍欄避免了牧畜的采食和踐踏

B.環(huán)境容納量增大

C.可食牧草繁殖后代的概率增加

D,可食牧草和毒害草競爭加劇

（4）草地中高原雪兔主要取食一些低矮的喜陽草本，耗牛喜食株高較高的莎草科植物，若不考慮其他影

響因素，隨著圍欄封育時間的增加，封育區(qū)內(nèi)高原雪兔的種群數(shù)量會,請簡述你所持觀點的理由

（5）系統(tǒng)可如圖1所示分為封閉系統(tǒng)和開放系統(tǒng)，若將圍欄封育區(qū)和自由放牧區(qū)視作兩個單獨的生態(tài)系

統(tǒng)，則圍欄封育區(qū)屬于（封閉/開放）系統(tǒng)。

——系統(tǒng)邊界

修入十0

?一?聚統(tǒng)內(nèi)相互作用

J系統(tǒng)綱分

N閉墓線開放系統(tǒng)

（6）可建議在圍欄封育后第年重新放牧，結(jié)合表中數(shù)據(jù)簡述理由—o

基因發(fā)生同義突變不會改變其編碼的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，非同義突變則相反。分子進化理論認(rèn)為，可根據(jù)基因的

非同義突變速率Ka和同義突變速率Ks的比值co（Ka/Ks）來衡量基因受自然選擇壓力的大小。耗牛和黃

牛是近緣物種，耗牛一般生活在高寒低氧的高海拔地區(qū)，黃牛主要生活在低海拔地區(qū)。

（7）已知部分氨基酸對應(yīng)的密碼子，苯丙氨酸：5?-UUU-3\5、UUC-3,組氨酸：5=CAU-3，、5「CAC-3，

絲氨酸：5MJCC-3'、5MJCA-3'、5'-UCG-3'、5'-UCU-3'

耗?；蚪M分析中，所發(fā)現(xiàn)編碼鏈的以下突變?yōu)榉峭x突變的是?（編號選填）

①5'-CAT-3'-5'-CAC-3'②5'-TTC-3'-5,-TCA-3,③5,-TCG-3,一5,-TCA-3,?5,-TCG-3,75'-TCT-3'

（8）自然選擇對同義突變和非同義突變的壓力是不一樣的，如果非同義突變能使生物更好地適應(yīng)環(huán)境，

則其被保留固定的速率（Ka）會較（低/不變/高），結(jié)合相關(guān)信息推測，與黃牛相比，耗?；蚪M

中s值明顯較高的基因可能有=

A毛色相關(guān)基因B.低氧應(yīng)答相關(guān)基因C.免疫相關(guān)基因D.線粒體功能相關(guān)基因

【答案】（1）圍欄外的自由放牧區(qū)（2）ABC（3）ABC

（4）①.減少②.圍欄封育后無耗牛采食，高大的莎草科植物得以充分生長，喜陽的低矮草本會因

陽光、空間等不足生長受抑制，雪兔食物來源減少，數(shù)量下降

（5）開放（6）①.第3年②.從數(shù)據(jù)可知，第3年草地可食牧草生物量、植物群落的密度、

高度與第1、2年和對照組相比有顯著增長，毒害草生物量與第1、2年和對照組相比有顯著減少，且都與第

4年無顯著差異，說明第3年植物群落已恢復(fù)到良好狀態(tài)，從草地恢復(fù)、經(jīng)濟效益等考慮，第3年開始放牧

較為合理

（7）②（8）①.高②.BD

【解析】

【分析】生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)包括生態(tài)系統(tǒng)的成分和食物鏈、食物網(wǎng)兩部分。生態(tài)系統(tǒng)的成分包括非生物的物

質(zhì)和能量，生產(chǎn)者，消費者和分解者。食物鏈和食物網(wǎng)是生態(tài)系統(tǒng)的營養(yǎng)結(jié)構(gòu)。

【小問1詳解】

據(jù)表格可知，本實驗研究某輕度退化草場部分區(qū)域進行圍欄封育處理之后4年草地植物群落的數(shù)據(jù)變化，

自變量為圍欄封育后的時間，對照組（CK組）數(shù)據(jù)應(yīng)該來自圍欄外的自由放牧區(qū)較為合理。

【小問2詳解】

A、能量流動的起點是生產(chǎn)者固定的太陽能，因此草地植物群落固定的太陽能可以作為該系統(tǒng)能量流動的

起點，A正確；

B、生態(tài)系統(tǒng)的組成包括非生物的物質(zhì)和能量、生產(chǎn)者、消費者和分解者，草地植物群落能進行光合作

用，作為生產(chǎn)者參與該系統(tǒng)的組成，B正確；

C、生態(tài)系統(tǒng)中不同個體中可以進行信息傳遞，因此草地植物群落可與牧畜之間進行信息傳遞，C正確；

D、草地植物群落可以參與該生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)，包括碳循環(huán)、S循環(huán)、N循環(huán)等，D錯誤。

故選ABC?

【小問3詳解】

ABC、牧畜以植物為食，圍欄可以避免了牧畜的采食和踐踏，植物群落環(huán)境容納量增大，可食牧草繁殖后

代的概率增加，進而影響植物群落密度、高度，ABC正確；

D、圍欄封育后，可食牧草和毒害草生存空間增大，種間競爭減弱，D錯誤。

故選ABC?

【小問4詳解】

圍欄封育后無耗牛采食，高大的莎草科植物得以充分生長，喜陽的低矮草本會因陽光、空間等不足生長受

抑制，雪兔食物來源減少，因此封育區(qū)內(nèi)高原雪兔的種群數(shù)量會減小。

【小問5詳解】

圍欄封育區(qū)仍然需要外界的太陽光能，需要大氣中的C02參與，同時也能釋放C02到外界，因此圍欄封育

區(qū)屬于開放系統(tǒng)。

【小問6詳解】

從數(shù)據(jù)可知，第3年草地可食牧草生物量、植物群落的密度、高度與第1、2年和對照組相比有顯著增

長，毒害草生物量與第1、2年和對照組相比有顯著減少，且都與第4年無顯著差異，說明第3年植物群

落已恢復(fù)到良好狀態(tài)，從草地恢復(fù)、經(jīng)濟效益等考慮，第3年開始放牧較為合理。

【小問7詳解】

基因發(fā)生同義突變不會改變其編碼的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，非同義突變則相反。

①雙鏈DNA中，不能進行轉(zhuǎn)錄的那一條DNA鏈，叫做編碼鏈，該鏈的核甘酸序列與轉(zhuǎn)錄生成的RNA的

序列一致（在RNA中是以U取代了DNA中的T）,編碼鏈為5=CAT-3',則密碼子為5'-CAU-3',編碼的

是組氨酸，編碼鏈為5，-CAC-31則密碼子為55-CAC-3\編碼的是組氨酸，編碼的同種氨基酸，不會改

變其編碼的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，屬于同義突變，①錯誤；

②編碼鏈5，-TTC-3',則密碼子為5，-UUC-3,,編碼的是苯丙氨酸，編碼鏈為5，-TCA-35,則密碼子為

5'-UCA-3\編碼的是絲氨酸，編碼的是不同種氨基酸，可能會改變其編碼的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，屬于非同義突

變，②正確；

③編碼鏈5，-TCG-3，，則密碼子為5=UCG-3：編碼的是絲氨酸，編碼鏈為T-TCA-3"則密碼子為5、

UCA-3\編碼的是絲氨酸，編碼的同種氨基酸，不會改變其編碼的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，屬于同義突變，③錯誤；

④編碼鏈T-TCG-3，，則密碼子為5，-UCG-31編碼的是絲氨酸，編碼鏈為5，-TCT-3"則密碼子為5、

UCU-3\編碼的是絲氨酸，編碼的同種氨基酸，不會改變其編碼的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，屬于同義突變，④錯誤。

故選②。

【小問8詳解】

自然選擇的結(jié)果是適者生存，如果非同義突變能使生物更好地適應(yīng)環(huán)境，則其被保留固定的速率（Ka）會

較高。耗牛和黃牛是近緣物種，耗牛一般生活在高寒低氧的高海拔地區(qū)，黃牛主要生活在低海拔地區(qū)，因

此與黃牛相比，耗?；蚪M中①值明顯較高的基因可能有低氧應(yīng)答相關(guān)基因，低氧下，能量較少，因此需

要線粒體功能增強，為生物體生命活動功能，即線粒體功能相關(guān)基因①值明顯較高，BD正確，AC錯

誤。

故選BD。

二、水通道蛋白（22分）

2.科學(xué)家發(fā)現(xiàn)一種質(zhì)膜蛋白CHIP28并推測其可能與水分子進出細(xì)胞相關(guān)，將CHIP28的mRNA注入到非

洲爪蟾的卵母細(xì)胞，一段時間后將注入和未注入mRNA的兩組卵母細(xì)胞置于低濃度溶液，持續(xù)觀察細(xì)胞變

化結(jié)果如圖，初步證明科學(xué)家的推測是正確的。隨后在許多動物植物、微生物中相繼發(fā)現(xiàn)了類似運輸水的

通道蛋白，并將其統(tǒng)稱為水通道蛋白（AQPs）。

0.5min1.5min2.5min3.5min

甲組

乙組

（1）結(jié)合圖文判斷，（甲組/乙組）為注入了CHIP28蛋白mRNA的卵母細(xì)胞。該組細(xì)胞在置

入低濃度溶液前細(xì)胞內(nèi)發(fā)生了。（選擇編號并按照正確的順序進行排列）

①細(xì)胞核CHIP28基因轉(zhuǎn)錄

②內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體加工CHIP28

③核糖體合成CHIP28

④囊泡運輸CHIP28并整合到質(zhì)膜

（2）該實驗選用非洲爪蟾的卵母細(xì)胞作為材料，主要原因應(yīng)是o

A.該卵母細(xì)胞體積較大，便于注入mRNA

B.該卵母細(xì)胞體積較大，便于觀察形態(tài)變化

C.該卵母細(xì)胞胞內(nèi)溶液濃度較低

D.該卵母細(xì)胞質(zhì)膜對水的透過性較低

（3）研究發(fā)現(xiàn)，甘油分子可經(jīng)AQPs順濃度梯度跨膜，此跨膜方式為—o

A.自由擴散B.協(xié)助擴散C.主動運輸D.胞吞胞吐

（4）不同生物體內(nèi)AQPs種類和數(shù)量差異性較大，與其生活環(huán)境、移動的局限性、主動獲取水源的能力等

相關(guān)。已發(fā)現(xiàn)大豆約有60多種AQPs,脊椎動物約有11-13種，小球藻約有5種，據(jù)此推測，水稻的

AQPs種類最可能為

A.75種B.33種C.15種D.7種

AQP4是中樞神經(jīng)系統(tǒng)的主要水通道蛋白，在星形膠質(zhì)細(xì)胞上分布較多，若免疫系統(tǒng)產(chǎn)生針對AQP4的抗

體，會造成星形膠質(zhì)細(xì)胞的損傷、繼而導(dǎo)致髓鞘受損的視神經(jīng)脊髓炎譜系疾病（NMOSD）

（5）據(jù)資料分析，NMOSD是一種病。AQP4被免疫系統(tǒng)識別為,并引發(fā)了機體的

免疫。（編號選填）

①免疫缺陷?、谧陨砻庖卟、勖庖呋钚晕镔|(zhì)④抗原⑤特異性免疫⑥非特異性免疫⑦細(xì)胞免疫⑧

體液免疫

（6）免疫系統(tǒng)中存有一個補體系統(tǒng)，補體是由系列蛋白質(zhì)組成，激活后能發(fā)揮免疫作用，NMOSD的產(chǎn)生

與補體密切相關(guān)：抗體與AQP4結(jié)合后，激活相應(yīng)補體，補體作用于星形膠質(zhì)細(xì)胞，造成細(xì)胞的損傷和裂

解死亡，最終導(dǎo)致NMOSD。據(jù)此分析，補體應(yīng)屬于（免疫器官/免疫細(xì)胞/免疫活性物質(zhì)），其

作用效果與細(xì)胞類似。

(7)為驗證MNOSD的發(fā)病機制，研究人員用小鼠脊髓進行實驗，請將實驗補充完整。

組①：AQP4基因敲除小鼠脊髓+抗AQP4抗體+補體

組②：野生型小鼠脊髓+抗AQP4抗體

組③：野生型小鼠脊髓+補體

組④：-可以作為實驗的觀察指標(biāo)。

【答案】(1)①.甲組②.③②④⑵D(3)B(4)B

(5)①.②②.④③.⑤⑧

(6)①.免疫活性物質(zhì)②.細(xì)胞毒性T細(xì)胞

(7)①.野生型小鼠脊髓+抗AQP4抗體+補體②.髓鞘壞損程度/膠質(zhì)細(xì)胞的損傷或死亡情況

【解析】

【分析】1、物質(zhì)跨膜運輸?shù)姆绞剑?/p>

(1)自由擴散：物質(zhì)從高濃度到低濃度，不需要載體，不耗能，例如氣體、小分子脂質(zhì)；

(2)協(xié)助擴散：物質(zhì)高濃度到低濃度，需要膜轉(zhuǎn)運蛋白的協(xié)助，不耗能，如葡萄糖進入紅細(xì)胞；

(3)主動運輸：物質(zhì)從低濃度到高濃度，需要載體蛋白的協(xié)助，耗能，如離子、氨基酸、葡萄糖等。

2、基因表達(dá)包括轉(zhuǎn)錄和翻譯兩個過程，其中轉(zhuǎn)錄是以DNA的一條鏈為模板合成RNA的過程，該過程主

要在細(xì)胞核中進行，需要解旋酶和RNA聚合酶參與；翻譯是以mRNA為模板合成蛋白質(zhì)的過程，該過程

發(fā)生在核糖體上，需要以氨基酸為原料，還需要酶、能量和tRNA等。

【小問1詳解】

質(zhì)膜蛋白CHIP28可能與水分子進出細(xì)胞相關(guān)，注入了CHIP28蛋白mRNA的卵母細(xì)胞吸水速度更快，故

甲組為注入了CHIP28蛋白mRNA的卵母細(xì)胞。將CHIP28蛋白mRNA注入卵母細(xì)胞，會發(fā)生CHIP28蛋

白的翻譯、加工和轉(zhuǎn)運，即③核糖體合成CHIP28、②內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體加工CHIP28、④囊泡運輸

CHIP28并整合到質(zhì)膜。

【小問2詳解】

AB、該卵母細(xì)胞體積較大，便于注入mRNA,且便于觀察形態(tài)變化，為次要原因，不屬于選用非洲爪蟾

的卵母細(xì)胞作為材料的主要原因，AB錯誤；

C、該卵母細(xì)胞胞內(nèi)溶液濃度較低，將卵母細(xì)胞置于低濃度溶液，無論有無注入CHIP28的mRNA,都不

易觀察到實驗現(xiàn)象，C錯誤；

D、該卵母細(xì)胞質(zhì)膜對水的透過性較低，注入CHIP28的mRNA卵母細(xì)胞迅速吸水，實驗現(xiàn)象較為明顯，

是選用非洲爪蟾的卵母細(xì)胞作為材料的主要原因，D正確。

故選D。

【小問3詳解】

甘油分子可經(jīng)水通道蛋白（AQPs）順濃度梯度跨膜，此跨膜方式為協(xié)助擴散，B正確。

故選B?

【小問4詳解】

大豆和小球藻對比可知，生活環(huán)境越缺水，AQPs種類越多；大豆和脊椎動物對比可知，移動的局限性越

大。AQPs種類越多，大豆的生活環(huán)境比水稻缺水，水稻的移動的局限性比脊椎動物大，且水稻主動獲取

水源的能力較強，因此水稻的AQPs種類最可能為小于大豆，且遠(yuǎn)大于脊椎動物，故推測水稻的AQPs種

類最可能為33種，B正確，ACD錯誤。

故選Bo

【小問5詳解】

自身免疫病是指機體對自身抗原發(fā)生免疫反應(yīng)而導(dǎo)致自身組織損害所引起的疾病，NMOSD是一種自身免

疫病。AQP4被免疫系統(tǒng)識別為④抗原，免疫系統(tǒng)產(chǎn)生針對AQP4的抗體，可知機體產(chǎn)生了⑧體液免疫，

體液免疫屬于⑤特異性免疫。

【小問6詳解】

免疫活性物質(zhì)是由免疫細(xì)胞或其他細(xì)胞產(chǎn)生的發(fā)揮免疫作用的物質(zhì)，補體應(yīng)屬于免疫活性物質(zhì)。補體作用

于星形膠質(zhì)細(xì)胞，造成細(xì)胞的損傷和裂解死亡，與細(xì)胞毒性T細(xì)胞的作用效果類似，細(xì)胞毒性T細(xì)胞可以

識別并接觸、裂解被同樣病原體感染的靶細(xì)胞。

【小問7詳解】

為驗證MNOSD的發(fā)病機制，由（6）可知，NMOSD的產(chǎn)生與補體密切相關(guān)，抗體與AQP4結(jié)合后，激

活相應(yīng)補體。該實驗的自變量為AQP4、補體有無，因變量為膠質(zhì)細(xì)胞的損傷或死亡情況，實驗步驟為：

組①：AQP4基因敲除小鼠脊髓+抗AQP4抗體+補體；

組②：野生型小鼠脊髓+抗AQP4抗體；

組③：野生型小鼠脊髓+補體；

組④：野生型小鼠脊髓+抗AQP4抗體+補體。

因變量為膠質(zhì)細(xì)胞的損傷或死亡情況，故可通過膠質(zhì)細(xì)胞的損傷或死亡情況作為實驗的觀察指標(biāo)。

三、改造生物合成乳酸（21分）

3.以乳酸為主要原料可合成聚乳酸，是一種可生物降解的材料，有廣泛應(yīng)用。為了提高乳酸產(chǎn)量，科研人

員以光合生物制造技術(shù)構(gòu)建聚球藻細(xì)胞工廠來生產(chǎn)乳酸，圖表示一個天然缺乏乳酸合成途徑的聚球藻細(xì)胞

經(jīng)改造后的乳酸合成途徑，途徑①中LdhD是合成乳酸所需的NADH依賴型乳酸脫氫酶，來自保加利亞乳

酸菌，途徑②中LdhDs是NADPH依賴型的乳酸脫氫酶，虛線部分代表改造后新增的代謝過程。

(1)如圖所示，聚球藻無核膜包被的細(xì)胞核，能進行光合作用，由此可見生物進行光合作用必須具備的

內(nèi)部條件有o(編號選填)

①葉綠體②光合色素③適宜光照④相關(guān)酶⑤二氧化碳

(2)在改造后的聚球藻中，可能發(fā)生的能量轉(zhuǎn)換有o

A.光能轉(zhuǎn)換為活躍化學(xué)能

B.活躍化學(xué)能轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定化學(xué)能

C.穩(wěn)定化學(xué)能轉(zhuǎn)換為熱能

D.穩(wěn)定化學(xué)能轉(zhuǎn)換為活躍化學(xué)能

(3)科研人員最初利用來自保加利亞乳酸菌中的LdhD基因構(gòu)建了通過途徑①合成乳酸的聚球菌，構(gòu)建的

表達(dá)載體應(yīng)具備,構(gòu)建過程中需要用到o(編號選填)

①LdhD基因②乳酸轉(zhuǎn)運蛋白基因③標(biāo)記基因④DNA聚合酶⑤限制性內(nèi)切核酸酶⑥D(zhuǎn)NA連接酶

(4)經(jīng)培養(yǎng)后發(fā)現(xiàn)，構(gòu)建了途徑①的聚球藻生產(chǎn)乳酸的效率不高，有可能是因為o

A.聚球藻胞內(nèi)環(huán)境不適合LdhD發(fā)揮作用

B.聚球藻內(nèi)表達(dá)出來的LdhD結(jié)構(gòu)發(fā)生改變

C.轉(zhuǎn)入的基因在聚球藻內(nèi)表達(dá)效率低

D.乳酸轉(zhuǎn)運蛋白效率低下，細(xì)胞內(nèi)乳酸積累抑制合成速率

(5)繼續(xù)研究發(fā)現(xiàn)，若將LdhD中第176到178位原有氨基酸序列替換為丙氨酸-精氨酸-絲氨酸，則可得

到利用NADPH為其主要輔因子的突變酶，即LdhDs,設(shè)計引物以PCR獲取突變酶目的基因，屬于蛋白質(zhì)

工程的(定點突變/定向進化)策略。最終獲得目的基因后在聚球藻內(nèi)構(gòu)建出途徑②，培養(yǎng)發(fā)現(xiàn)乳

酸產(chǎn)量大增。

(6)耐熱地衣芽抱桿菌中也有活性較高的LdhD,圖4為來自保加利亞乳酸菌和耐熱地衣芽抱桿菌的

LdhD酶活性比較，試分析將耐熱地衣芽抱桿菌的LdhD基因轉(zhuǎn)入聚球藻，是否可以進一步提高其產(chǎn)乳酸的

能力?

10o

L

d8o

h

D6o

離

44o

鹽

降2o

Onn

30405080708090100溫度（，C）

□耐熱地衣芽胞桿菌■保加利亞乳酸菌

（7）結(jié)合以上圖文信息，闡述與保加利亞乳酸菌比較，利用改造的聚球藻生產(chǎn)乳酸具有哪些不同之處

【答案】（1）②④（2）ABCD

（3）①.①②③②.⑤⑥（4）ACD

（5）定點突變（6）不能，若在一般溫度下培養(yǎng)，耐熱芽抱桿菌LdhD酶活性低于保加利亞乳酸菌該酶

的活性，不能提高產(chǎn)乳酸能力。若在較高溫度下培養(yǎng)，耐熱地衣芽抱桿菌LdhD酶活性遠(yuǎn)高于保加利亞乳酸

菌該酶的活性，但球聚藻本身的光合作用等生理活動可能無法正常進行，生成乳酸所需的原料等不足，產(chǎn)乳

酸能力也不能提高。（若答不一定，需增加30到40度區(qū)間合理分析其可能性）

（7）與保加利亞乳酸菌相比，因球聚藻可利用光合作用產(chǎn)物轉(zhuǎn)化為乳酸，無需添加有機碳源，培養(yǎng)基成分

簡單；同時改造后的球聚藻有NADH依賴型和NADPH依賴型兩種乳酸脫氫酶催化乳酸生成，保加利亞乳

酸菌無NADHP依賴型酶途徑；在培養(yǎng)和生產(chǎn)過程中，需給球聚藻提供光照

【解析】

【分析】1、分析題圖：改造后的聚球藻細(xì)胞可以吸收光能進行光合作用，光合作用產(chǎn)生的有機物進行無

氧呼吸第一階段生成丙酮酸后，丙酮酸可在相應(yīng)酶的催化作用下合成乳酸。

2、NADH即還原型輔酶I,具有還原性，在細(xì)胞呼吸過程中產(chǎn)生。NADPH是還原性輔酶II,也具有還原

性，在光合作用（光反應(yīng)）中產(chǎn)生。

【小問1詳解】

聚球藻無核膜包被的細(xì)胞核，為原核生物，原核生物只有唯一的細(xì)胞器核糖體，沒有葉綠體，聚球藻能進

行光合作用，其細(xì)胞內(nèi)含有光合色素和與光合作用有關(guān)的酶，由此可見生物進行光合作用必須具備的內(nèi)部

條件有②光合色素和④相關(guān)酶。

【小問2詳解】

如圖可知，改造后的聚球藻細(xì)胞可以吸收光能，將光能轉(zhuǎn)換為NADPH中活躍化學(xué)能，NADPH中活躍化

學(xué)能可以轉(zhuǎn)換為暗反應(yīng)產(chǎn)生的有機物中穩(wěn)定的化學(xué)能，聚球藻細(xì)胞還可以進行無氧呼吸，將穩(wěn)定化學(xué)能轉(zhuǎn)

換為熱能和ATP中活躍的化學(xué)能，ABCD正確。

故選ABCD

【小問3詳解】

基因表達(dá)載體需要含有目的基因插入位點，標(biāo)記基因，因此用來自保加利亞乳酸菌中的LdhD基因構(gòu)建了

通過途徑①合成乳酸的聚球菌，構(gòu)建的表達(dá)載體應(yīng)具備①LdhD基因和③標(biāo)記基因，合成的乳酸還需要乳

酸轉(zhuǎn)運蛋白將其轉(zhuǎn)運至細(xì)胞外，因此表達(dá)載體還需要具備②乳酸轉(zhuǎn)運蛋白基因，構(gòu)建基因表達(dá)載體需要用

同⑤種限制性內(nèi)切核酸酶對運載體和目的基因進行切割后，再用⑥D(zhuǎn)NA連接酶將目的基因與運載體連接。

【小問4詳解】

A、聚球藻胞內(nèi)環(huán)境與保加利亞乳酸菌胞內(nèi)環(huán)境不同，可能聚球藻胞內(nèi)環(huán)境不適合LdhD發(fā)揮作用，導(dǎo)致

途徑①的聚球藻生產(chǎn)乳酸的效率不高，A正確；

B、聚球藻無核膜包被細(xì)胞核，為原核生物，乳酸菌也為原核生物，細(xì)胞內(nèi)均沒有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體，

均無法對表達(dá)出來的LdhD進行加工修飾，因此聚球藻內(nèi)表達(dá)出來的LdhD結(jié)構(gòu)與乳酸菌細(xì)胞內(nèi)的LdhD應(yīng)

該結(jié)構(gòu)一致，B錯誤；

C、轉(zhuǎn)入的基因在聚球藻內(nèi)表達(dá)效率低，也可能會導(dǎo)致LdhD合成數(shù)量減少，進而聚球藻生產(chǎn)乳酸的效率

不高，C正確；

D、乳酸轉(zhuǎn)運蛋白效率低下，導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)乳酸積累，使細(xì)胞內(nèi)PH值下降，抑制乳酸合成速率，D正確。

故選ACD。

小問5詳解】

由題可知，若將LdhD中第176到178位原有氨基酸序列替換為丙氨酸-精氨酸-絲氨酸，則需定點突變

LdhD基因的特點位點，屬于蛋白質(zhì)工程的定點突變策略。

【小問6詳解】

由圖分析可知，若在一般溫度下培養(yǎng)，耐熱芽抱桿菌LdhD酶活性低于保加利亞乳酸菌該酶的活性，不能

提高產(chǎn)乳酸能力。若在較高溫度下培養(yǎng)，耐熱地衣芽抱桿菌LdhD酶活性遠(yuǎn)高于保加利亞乳酸菌該酶的活

性，但球聚藻本身的光合作用等生理活動可能無法正常進行，生成乳酸所需的原料等不足，產(chǎn)乳酸能力也

不能提高，因此將耐熱地衣芽抱桿菌的LdhD基因轉(zhuǎn)入聚球藻，不能提高其產(chǎn)乳酸的能力。

【小問7詳解】

與保加利亞乳酸菌比較，利用改造的聚球藻可利用光合作用產(chǎn)物轉(zhuǎn)化為乳酸，無需添加有機碳源，培養(yǎng)基

成分簡單；同時改造后的球聚藻有NADH依賴型和NADPH依賴型兩種乳酸脫氫酶催化乳酸生成，保加利

亞乳酸菌無NADHP依賴型酶途徑；在培養(yǎng)和生產(chǎn)過程中，需給球聚藻提供光照。

四、新生兒疾病篩查（19分）

4.我國大部分地區(qū)將先天性甲狀腺功能減低癥（CH）、苯丙酮尿癥（PKU）等幾種先天性遺傳性疾病列入

新生兒篩查項目，新生兒篩查是出生缺陷三級防控的最后一道防線，也是公共衛(wèi)生防控成功的典范之一。

圖（a）為苯丙氨酸在機體內(nèi)的部分代謝過程，已知過高濃度的苯丙氨酸會損傷神經(jīng)系統(tǒng)，多巴胺是一種

神經(jīng)遞質(zhì)，與認(rèn)知功能等相關(guān)；圖（b）為一新生兒PKU患者家系圖譜。

（1）已知圖（b）中家系個體患PKU的原因是位于12號染色體的PAH基因缺陷，導(dǎo)致苯丙氨酸代謝障礙

所致。相對于正常人，111-2個體可能會出現(xiàn)有差異的代謝指標(biāo)或生理特征有o

A,苯丙氨酸水平偏高

B.膚色較常人偏黑

C.多巴胺水平偏高

D.PAH活性低甚至無活性

（2）新生兒篩查是出生缺陷三級防控的最后一道防線，以下可能屬于第一、二道防線的是。

A.婚檢B.孕前檢查

C.產(chǎn)前篩查D.產(chǎn)前診斷

（3）相關(guān)基因用p/p表示，11-2個體的基因型可能為（編號選填）。后家庭成員經(jīng)基因檢測發(fā)現(xiàn)男

性個體都無P基因，則in-2個體致病基因可能來自于（編號選填）。

①PP②Pp③pp@II-3⑤自身的基因突變⑥II-4體細(xì)胞基因突變⑦II-4精細(xì)胞基因突變

（4）已知II-3個體12號染色體上另有一對與阿爾茲海默癥相關(guān)的基因Aa,以下細(xì)胞及其基因組成可能出

現(xiàn)在II-3體內(nèi)的有0（編號選填）

（5）圖（a）中下列物質(zhì)可存在于內(nèi)環(huán)境中的是

A,苯丙氨酸B.酪氨酸

C.多巴胺D.大中性氨基酸載體1

（6）對新生兒進行先天性甲狀腺功能減低癥（CH）篩查，檢測的項目是促甲狀腺激素水平，若該激素水

平（偏高/偏低），則為疑似患兒，需要進一步復(fù)查確認(rèn)。

（7）若不在新生兒時期就開始采取干預(yù)和治療措施，PKU患者會較常人明顯智力低下，結(jié)合圖文解釋其

原因，并針對此病在飲食干預(yù)上提出一條合理的建議o

【答案】（1）AD（2）ABCD

（3）①.①②②.④⑤⑦

（4）①（5）ABC

（6）偏高（7）原因：因PAH基因缺陷，PKU患者體內(nèi)PAH活性低，導(dǎo)致苯丙氨酸積累，酪氨酸含量

偏低。高濃度苯丙氨酸會直接損傷新生兒的神經(jīng)系統(tǒng)系統(tǒng)。在通過血腦屏障時，高濃度的苯丙氨酸會和酪氨

酸競爭大中性氨基酸載體1,使得進入到腦部神經(jīng)細(xì)胞中的酪氨酸更少，在神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)合成的多巴胺也少,

影響新生兒認(rèn)知功能的發(fā)展，導(dǎo)致智力低下。

建議：嚴(yán)格控制飲食中苯丙氨酸的攝入/盡量避免進食苯丙氨酸含量高的食物（或同時增加酪氨酸的攝入）

等等合理即可

【解析】

【分析】1、遺傳病的監(jiān)測和預(yù)防：

（1）產(chǎn)前診斷：胎兒出生前，醫(yī)生用專門的檢測手段確定胎兒是否患某種遺傳病或先天性疾病，產(chǎn)前診

斷可以大大降低病兒的出生率。

（2）遺傳咨詢：在一定的程度上能夠有效的預(yù)防遺傳病的產(chǎn)生和發(fā)展。

（3）禁止近親婚配：降低隱性遺傳病的發(fā)病率。

2、甲狀腺激素的調(diào)節(jié)屬于反饋調(diào)節(jié)：當(dāng)甲狀腺激素增多后，反過來又會抑制下丘腦和垂體的激素分泌，

使得機體得到甲狀腺激素的調(diào)節(jié)，同時又保證甲狀腺激素分泌不致過多。

【小問1詳解】

AD、PKU患者的PAH基因缺陷，PAH活性低甚至無活性，導(dǎo)致苯丙氨酸無法轉(zhuǎn)化為酪氨酸，從而導(dǎo)致苯

丙氨酸水平偏高，AD正確；

B、PKU患者PAH活性低甚至無活性，苯丙氨酸無法轉(zhuǎn)化為酪氨酸，無法產(chǎn)生黑色素，故PKU患者膚色

較常人偏白，B錯誤；

C、PKU患者苯丙氨酸水平偏高，高濃度的苯丙氨酸會損傷神經(jīng)系統(tǒng)，多巴胺水平偏低，C錯誤。

故選AD。

【小問2詳解】

ABCD、婚檢、孕前檢查、產(chǎn)前篩查、產(chǎn)前診斷都能在一定程度上預(yù)防遺傳病的產(chǎn)生和發(fā)展，大大降低

病兒的出生率，屬于新生兒篩查的第一、二道防線，ABCD正確。

故選ABCDo

【小問3詳解】

由題意可知“圖（b）中家系個體患PKU的原因是位于12號染色體的PAH基因缺陷”可知，該病為常染色

體遺傳病，11-3、II-4不患病，生出患病的m-2個體，說明該病為常染色體隱性遺傳病，III-2個體的基因

型pp,II-3的基因型為Pp,1-1、1-2的基因型都可能為Pp、PP,H-2個體的基因型可能為①PP②Pp。

后家庭成員經(jīng)基因檢測發(fā)現(xiàn)男性個體都無P基因，說明II-4的基因型為PP,111-2個體致病原因為基因突

變，IH-2個體致病基因可能來自于④H-3、⑤自身的基因突變、⑦II-4精細(xì)胞基因突變。

【小問4詳解】

①n-3個體的基因型為AaPp,①細(xì)胞表示處于減數(shù)第一次分裂中期的初級卵母細(xì)胞，①正確；

②細(xì)胞表示處于減數(shù)第二次分裂后期的極體，但分離的子染色體的基因型應(yīng)該相同，②錯誤；

③細(xì)胞表示有絲分裂后期，但ap、AP應(yīng)該位于同一條染色體上，③錯誤；

④細(xì)胞表示處于減數(shù)第二次分裂后期的次級卵母細(xì)胞，但分離的子染色體的基因型應(yīng)該相同，④錯誤。

故選①。

【小問5詳解】

ABC、苯丙氨酸、酪氨酸、多巴胺可存在于內(nèi)環(huán)境，ABC正確；

D、大中性氨基酸載體1位于細(xì)胞膜上，不存于內(nèi)環(huán)境中，D錯誤。

故選ABC?

【小問6詳解】

當(dāng)新生兒患有先天性甲狀腺功能減低癥（CH）時，甲狀腺激素的分泌量減少，對下丘腦和垂體的抑制作用

減弱，促甲狀腺激素水平偏高。

【小問7詳解】

因PAH基因缺陷，PKU患者體內(nèi)PAH活性低，導(dǎo)致苯丙氨酸積累，酪氨酸含量偏低。高濃度苯丙氨酸會

直接損傷新生兒的神經(jīng)系統(tǒng)系統(tǒng)。在通過血腦屏障時，高濃度的苯丙氨酸會和酪氨酸競爭大中性氨基酸載

體1，使得進入到腦部神經(jīng)細(xì)胞中的酪氨酸更少，在神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)合成的多巴胺也少，影響新生兒認(rèn)知功能

的發(fā)展，導(dǎo)致智力低下，因此PKU患者會較常人明顯智力低下。對該病在飲食方面的建議：嚴(yán)格控制飲

食中苯丙氨酸的攝入/盡量避免進食苯丙氨酸含量高的食物（或同時增加酪氨酸的攝入）等等。

五、甜味蛋白（15分）

5.甜味蛋白是一類具有甜度高，熱量低等特性的天然甜味劑，有望經(jīng)生物技術(shù)改造和量產(chǎn)后能廣泛應(yīng)用于

食品，飲料，藥品生產(chǎn)等。莫內(nèi)林最初是從一種西非植物的漿果中分離提純到的甜味蛋白，甜度是蔗糖的

3000倍左右。圖示利用大腸桿菌生產(chǎn)莫內(nèi)林，其中M基因可表達(dá)合成莫內(nèi)林。表是為PCR擴增M基因設(shè)

計的引物，畫線部分是所需使用的限制性內(nèi)切核酸酶的識別序列。

發(fā)培界.

幟I｛產(chǎn)物

引物15^GAATTCCATArGGGCGAATGGGAAATTATCGS'

引物25'TTTGGATCCTTACGGCGGCGGAACCGGAC3'

（1）引物1的結(jié)合位點可能在___________（選填圖中的編號）。畫線部分的序列在A中（有/

沒有），在B中（有/沒有）。

（2）已知C中的培養(yǎng)基成分有水、酵母粉、蛋白陳和氯化鈉，并按一定比例添加氨革青霉素。將C中有

生長優(yōu)勢的菌落經(jīng)擴大培養(yǎng)后作為菌種在發(fā)酵罐中培養(yǎng)，積累產(chǎn)物，以下操作合理的是o

A.發(fā)酵罐和培養(yǎng)基需嚴(yán)格滅菌

B.發(fā)酵罐中培養(yǎng)基成分可去掉氨葦青霉素和瓊脂

C.為避免雜菌污染，培養(yǎng)過程中不能補充培養(yǎng)基

D.培養(yǎng)過程中，只需合理控制好溫度和pH

為了探究莫內(nèi)林對血糖濃度的影響，將上述大腸菌生產(chǎn)的莫內(nèi)林配制成與20mg/L蔗糖溶液等甜度閾值的

濃度胃灌空腹小鼠，得實驗結(jié)果如圖（a）,另用不同濃度的莫內(nèi)林溶液胃灌空腹小鼠，實驗結(jié)果如圖

(I)

——去禺子水-------25ug/mL莫內(nèi)林

oLo

0.&--------20mg/mL蔗糖&--------37.5ug/mL莫內(nèi)林

Jo莫內(nèi)林I

卜--------25ug/mLf--------50口g/mL莫內(nèi)林

flo

lL&

^6.o^

BRB

s4.Zso

mm

ooLo

ll4.Z

/S/o

LoLL

))6

OLO

O

12345

時間（h）時間（h）

圖（a）圖（b）

（3）結(jié)合相關(guān)信息和所學(xué)知識，分析實驗可知

A.莫內(nèi)林可升高血糖，不適宜作為代糖

B.與蔗糖相比，莫內(nèi)林升血糖的效果不顯著

C.莫內(nèi)林和蔗糖元素組成相同，因此可轉(zhuǎn)化為血糖

D.一定范圍內(nèi)，莫內(nèi)林對血糖的影響不隨其濃度顯著變化

(4)通過大腸桿菌生產(chǎn)的莫內(nèi)林甜度較天然莫內(nèi)林大為降低，天然莫內(nèi)林也易因溫度等降低甜度甚至甜

味消失，請結(jié)合所學(xué)知識和利用相關(guān)的生物技術(shù)，分析兩種莫內(nèi)林甜度降低的原因并提出進一步改進的工

程思路___o

【答案】⑴①.②或③②.有③.有⑵AB(3)BD

(4)原因：大腸桿菌生產(chǎn)的莫內(nèi)林甜度降低，可能是因其為原核生物，細(xì)胞無法加工修飾合成的莫內(nèi)林,

分子結(jié)構(gòu)與植物中的天然莫內(nèi)林有差異。因天然莫內(nèi)林是蛋白質(zhì)，容易受到溫度等條件的影響改變結(jié)構(gòu)，導(dǎo)

致甜度下降甚至甜味消失。

工程思路：基于甜度下降的原因?qū)懗鱿鄳?yīng)的較為完整的工程學(xué)思路，即需從基因水平加以改造，導(dǎo)入到合

適的受體細(xì)胞進行表達(dá)，并對新蛋白進行性能檢測和篩選。

環(huán)

構(gòu)建表達(dá)載體并

節(jié)篩選并獲取性能優(yōu)良

獲取新莫內(nèi)林基因?qū)牒线m的受體

參的莫內(nèi)林

細(xì)胞

考

如：對莫內(nèi)林基因進行隨機突變獲得

方將獲取的新基因通過微生物培養(yǎng)/動

系列突變基因/如：基于提高穩(wěn)定性又

法構(gòu)建表達(dá)載體，物細(xì)胞培養(yǎng)/植物細(xì)

保持甜度的要求設(shè)計新的莫內(nèi)林分子

或?qū)氲秸婧思?xì)胞胞培養(yǎng)等等合理操作

結(jié)構(gòu)，對基因進行定點突變獲得新基

操中，如酵母菌、獲得具有新結(jié)構(gòu)的莫

因/如：基于提高穩(wěn)定性又保持甜度的

作動物細(xì)胞、植物內(nèi)林，分析其穩(wěn)定性

要求設(shè)計新的莫內(nèi)林分子結(jié)構(gòu)，自主

參細(xì)胞等等合理即和甜度，篩選性能優(yōu)

設(shè)計、拼裝(人工合成)新基因其他

考可良的產(chǎn)品。

合理亦可

【解析】

【分析】PCR原理:在解旋酶作用下，打開DNA雙鏈，每條DNA單鏈作為母鏈，以