高中生物奧林匹克競賽試題及答案1.（單選）某實(shí)驗(yàn)室構(gòu)建了一個包含擬南芥全部基因的雙元表達(dá)文庫，將每個基因分別與黃色熒光蛋白YFP融合后轉(zhuǎn)化到野生型植株中。觀察發(fā)現(xiàn)，某株系葉肉細(xì)胞中YFP信號呈網(wǎng)狀分布且與葉綠體共定位。將該株系與野生型雜交，F(xiàn)?全部表現(xiàn)為網(wǎng)狀分布，F(xiàn)?出現(xiàn)3:1的分離比。若將F?中表現(xiàn)為網(wǎng)狀分布的個體自交，后代中網(wǎng)狀:非網(wǎng)狀=5:1。下列推斷正確的是A.該融合蛋白的網(wǎng)狀定位是單基因顯性突變所致B.該突變可能位于葉綠體外膜蛋白導(dǎo)入通路的關(guān)鍵基因C.網(wǎng)狀表型個體的基因型均為雜合D.F?中5:1的比例說明存在配子致死答案：B解析：F?全部表現(xiàn)突變性狀說明為顯性；F?3:1符合單基因顯性分離，但F?網(wǎng)狀個體自交卻出現(xiàn)5:1，提示顯性純合致死，故F?網(wǎng)狀個體均為雜合，A、C錯誤。5:1比例是顯性純合致死導(dǎo)致，而非配子致死，D錯誤。葉綠體定位且網(wǎng)狀分布提示融合蛋白干擾了葉綠體外膜蛋白的導(dǎo)入，B正確。2.（單選）將大腸桿菌在含1?N培養(yǎng)基中培養(yǎng)多代后轉(zhuǎn)入1?N培養(yǎng)基，提取DNA進(jìn)行氯化銫密度梯度離心。若某次實(shí)驗(yàn)中，第一代復(fù)制后離心管中出現(xiàn)一條明顯帶，其密度介于1?N-DNA與1?N-DNA之間，但帶寬較寬。下列操作最可能導(dǎo)致該現(xiàn)象的是A.復(fù)制起始時加入少量溴脫氧尿苷B.復(fù)制起始時加入少量利福平C.復(fù)制起始時加入少量羥基脲D.復(fù)制起始時將溫度迅速升高至42℃答案：A解析：溴脫氧尿苷（BrdU）可摻入新合成鏈，增加DNA密度，使1?N-新鏈密度略升高，導(dǎo)致雜合DNA密度分布變寬，出現(xiàn)“寬中帶”。利福平抑制RNA聚合酶，羥基脲抑制核苷酸還原酶，高溫42℃主要影響蛋白質(zhì)活性，均不會導(dǎo)致密度梯度中帶寬增加。3.（單選）某真核生物mRNA前體長度為3000nt，剪接后成熟mRNA為1800nt。利用antisenseoligo阻斷一個特定內(nèi)含子5'剪接位點(diǎn)后，RT-PCR檢測到一條2400nt的條帶。若將該內(nèi)含子3'剪接位點(diǎn)也阻斷，則RT-PCR產(chǎn)物長度為A.3000ntB.2700ntC.2400ntD.2100nt答案：B解析：單獨(dú)阻斷5'位點(diǎn)導(dǎo)致外顯子跳躍，保留上游內(nèi)含子及部分外顯子，產(chǎn)物2400nt；同時阻斷3'位點(diǎn)后，該內(nèi)含子無法剪接，但其余內(nèi)含子正常剪接，故前體僅保留該內(nèi)含子，長度為1800+900=2700nt。4.（單選）在果蠅中，白眼（w）為X連鎖隱性，卷翅（Cy）為常染色體顯性且純合致死。將紅眼卷翅雌蠅與白眼正常翅雄蠅雜交，F(xiàn)?隨機(jī)交配，F(xiàn)?中紅眼卷翅雌蠅所占比例為A.1/6B.1/8C.1/12D.1/16答案：A解析：P:X^WX^w;Cy/+♀×X^wY;+/+♂→F?雌：1/2X^WX^w;Cy/+，1/2X^wX^w;Cy/+；雄：1/2X^WY;Cy/+，1/2X^wY;Cy/+。F?隨機(jī)交配，考慮Cy/+×Cy/+→2/3Cy/+:1/3+/+；X^WX^w×X^WY→1/2X^WX^w:1/2X^wY。紅眼卷翅雌蠅需同時滿足X^WX^w與Cy/+，概率為(1/2)×(2/3)=1/3，再乘以性別比例1/2，得1/6。5.（單選）將分離的菠菜類囊體置于pH4.0的緩沖液中平衡后，迅速轉(zhuǎn)移至含ADP、Pi及pH8.0的緩沖液中，避光條件下檢測到ATP合成。該實(shí)驗(yàn)可直接證明A.光合磷酸化依賴光照B.化學(xué)滲透假說C.電子傳遞鏈位于類囊體膜D.ATP合酶具有可逆性答案：B解析：人為建立跨膜質(zhì)子梯度（ΔpH）驅(qū)動ATP合成，無需光照，直接支持化學(xué)滲透假說。6.（單選）某植物葉片光合速率為20μmolCO?·m?2·s?1，呼吸速率為2μmolCO?·m?2·s?1。若將該葉片置于光強(qiáng)減半但溫度不變的環(huán)境中，假設(shè)光響應(yīng)曲線呈線性且光補(bǔ)償點(diǎn)為20μmol·m?2·s?1，則新穩(wěn)態(tài)下凈光合速率約為A.8μmol·m?2·s?1B.9μmol·m?2·s?1C.10μmol·m?2·s?1D.11μmol·m?2·s?1答案：B解析：原光強(qiáng)下凈光合=20-2=18，光強(qiáng)減半，光能驅(qū)動CO?固定速率減半，即總光合降為10，凈光合=10-2=8，但光補(bǔ)償點(diǎn)提示低光下呼吸可能略降，綜合考慮約9。7.（單選）在哺乳動物卵母細(xì)胞減數(shù)分裂中，若紡錘體組裝檢查點(diǎn)（SAC）功能缺失，最可能導(dǎo)致A.第一極體染色體數(shù)目加倍B.第二極體缺失C.卵細(xì)胞核型為二倍體D.卵細(xì)胞核型為1n但姐妹染色單體未分離答案：C解析：SAC缺失導(dǎo)致姐妹染色單體提前分離，第一極體可能未接收任何染色體，卵細(xì)胞保留兩套姐妹染色單體，形成二倍體卵。8.（單選）將λ噬菌體cI857ts溶原菌置于42℃誘導(dǎo)后，收集噬菌體顆粒并提取DNA，用限制性內(nèi)切酶EcoRI消化后進(jìn)行瓊脂糖凝膠電泳。與野生型λDNA相比，發(fā)現(xiàn)一條原本4.2kb的條帶消失，出現(xiàn)一條2.7kb與1.5kb的新帶。下列解釋合理的是A.溶原菌中cI基因發(fā)生點(diǎn)突變B.溶原菌中發(fā)生了att位點(diǎn)重組C.溶原菌中cI基因缺失D.溶原菌中整合的前噬菌體發(fā)生缺失答案：D解析：4.2kb帶消失并出現(xiàn)兩條新帶，提示整合的前噬菌體內(nèi)部發(fā)生缺失，導(dǎo)致酶切圖譜改變，與溫度敏感誘導(dǎo)無關(guān)。9.（單選）將HEK293細(xì)胞培養(yǎng)在含13C?-葡萄糖的培養(yǎng)基中，提取脂肪酸進(jìn)行質(zhì)譜分析，若檢測到棕櫚酸（C16）分子量較天然形式增加10Da，則該棕櫚酸中來自葡萄糖碳的比例為A.25%B.50%C.62.5%D.75%答案：C解析：棕櫚酸含16碳，天然分子量256，增加10Da對應(yīng)10個13C，即10/16=62.5%。10.（單選）某植物花青苷合成途徑中，基因A編碼查爾酮合酶，基因B編碼花青素合酶。將A基因敲除突變體與B基因敲除突變體雜交，F(xiàn)?自交，F(xiàn)?中表型為白色花的個體占A.1/16B.7/16C.9/16D.15/16答案：B解析：A_B_為有色，A_bb、aaB_、aabb均為白色，F(xiàn)?白色=1-9/16=7/16。11.（單選）在神經(jīng)細(xì)胞中，若將動作電位期間所有電壓門控K?通道基因敲除，則下列描述正確的是A.動作電位峰值升高B.動作電位復(fù)極相延長C.靜息電位絕對值增大D.動作電位去極相速率加快答案：B解析：K?通道缺失導(dǎo)致復(fù)極延遲，動作電位時程顯著延長，峰值由Na?平衡勢決定，不受影響。12.（單選）將小鼠胚胎干細(xì)胞（diploid）與四倍體胚胎細(xì)胞融合，構(gòu)建嵌合體胚胎并移植至代孕母鼠。最終出生的個體中，胚胎干細(xì)胞來源的組織比例為A.0%B.25%C.50%D.100%答案：A解析：四倍體細(xì)胞可形成胚外組織，但無法形成胚胎本體；胚胎干細(xì)胞可形成胚胎本體，但無法形成胚外組織，因此出生個體完全由胚胎干細(xì)胞來源，但胚胎干細(xì)胞與四倍體融合后，四倍體提供胚外組織，胚胎本體由二倍體干細(xì)胞構(gòu)成，故胚胎干細(xì)胞來源比例為100%，但題目問“出生個體”，實(shí)際胚胎本體全部來自干細(xì)胞，故100%。然而經(jīng)典實(shí)驗(yàn)表明四倍體補(bǔ)償技術(shù)中胚胎本體完全來自干細(xì)胞，故選D。重新審題：胚胎干細(xì)胞與四倍體胚胎融合，四倍體僅支持發(fā)育，胚胎本體全部來自干細(xì)胞，故為100%。13.（單選）將大腸桿菌在含乳糖的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，lac操縱子表達(dá)水平顯著升高。若在培養(yǎng)基中同時加入葡萄糖與乳糖，則lac操縱子表達(dá)水平下降，其主要機(jī)制為A.葡萄糖抑制腺苷酸環(huán)化酶活性B.葡萄糖激活lac阻遏蛋白C.葡萄糖促進(jìn)lac操縱子轉(zhuǎn)錄終止D.葡萄糖競爭性抑制乳糖轉(zhuǎn)運(yùn)答案：A解析：葡萄糖降低cAMP水平，減少CAP-cAMP復(fù)合物結(jié)合，轉(zhuǎn)錄激活下降。14.（單選）某植物葉片在光下吸收CO?的量子產(chǎn)額（ΦCO?）為0.06，若光合有效輻射（PAR）為1000μmol·m?2·s?1，則葉片光合放氧速率約為A.30μmol·m?2·s?1B.60μmol·m?2·s?1C.120μmol·m?2·s?1D.180μmol·m?2·s?1答案：B解析：ΦCO?=0.06，吸收光子1000，固定CO?=60，放O?=60。15.（單選）將線粒體置于含琥珀酸、ADP、Pi及氰化物的緩沖液中，測得氧消耗速率為0，加入DNP后氧消耗恢復(fù)，則DNP的作用是A.電子傳遞鏈解偶聯(lián)B.抑制ATP合酶C.激活復(fù)合體IVD.提供質(zhì)子梯度答案：A解析：氰化物抑制復(fù)合體IV，電子傳遞停止；DNP為解偶聯(lián)劑，允許質(zhì)子漏回基質(zhì)，驅(qū)動氧消耗恢復(fù)但不合成ATP。16.（單選）某基因編碼區(qū)發(fā)生+1移碼突變，導(dǎo)致下游出現(xiàn)提前終止密碼子UAA。若tRNA^Gln的反密碼子突變?yōu)?'-UUA-5'，則下列描述正確的是A.突變tRNA可抑制該移碼突變B.突變tRNA可通讀終止密碼子C.突變tRNA導(dǎo)致錯義突變D.突變tRNA無法氨?；鸢福築解析：3'-UUA-5'可與UAA配對，攜帶Gln通讀終止，為無義抑制。17.（單選）將果蠅胚胎早期裂解球細(xì)胞移植至另一胚胎后端，誘導(dǎo)形成第二副體軸，該實(shí)驗(yàn)首次證明A.形態(tài)發(fā)生素梯度B.細(xì)胞自主性決定C.誘導(dǎo)作用D.細(xì)胞凋亡答案：A解析：后端移植產(chǎn)生第二梯度，證明形態(tài)發(fā)生素濃度決定命運(yùn)。18.（單選）某植物種子休眠由ABA信號通路調(diào)控，將ABI1磷酸酶突變體（abi1-1）與野生型雜交，F(xiàn)?表現(xiàn)為休眠增強(qiáng)，F(xiàn)?出現(xiàn)3:1分離，則ABI1功能為A.正調(diào)控ABA信號B.負(fù)調(diào)控ABA信號C.與ABA無關(guān)D.抑制種子萌發(fā)答案：B解析：abi1-1為顯性負(fù)突變，休眠增強(qiáng)，說明ABI1負(fù)調(diào)控ABA信號。19.（單選）將小鼠肝臟細(xì)胞核移植至去核卵母細(xì)胞，重構(gòu)胚胎發(fā)育至囊胚，其基因組甲基化水平與正常受精卵相比A.顯著升高B.顯著降低C.相似D.無法確定答案：B解析：體細(xì)胞核甲基化高，卵母細(xì)胞質(zhì)因子介導(dǎo)主動去甲基化，重構(gòu)胚甲基化顯著降低。20.（單選）在PCR擴(kuò)增中，若引物3'端第2位堿基與模板錯配，下列措施最能提高特異性擴(kuò)增的是A.降低退火溫度B.增加Mg2?濃度C.使用熱啟動Taq酶D.縮短延伸時間答案：C解析：熱啟動Taq減少非特異啟動，提高特異性。21.（多選）下列關(guān)于CRISPR-Cas9介導(dǎo)的基因敲除實(shí)驗(yàn)描述正確的是A.單鏈斷裂即可實(shí)現(xiàn)高效敲除B.雙鏈斷裂后主要通過NHEJ修復(fù)C.引入同源性模板可實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)替換D.使用雙切口酶可減少脫靶答案：BCD解析：單鏈斷裂效率低，需雙鏈；NHEJ引入indel；HDR需模板；雙切口提高特異性。22.（多選）某植物葉片在干旱脅迫下，下列生理指標(biāo)變化符合實(shí)際情況的是A.氣孔導(dǎo)度下降B.葉綠素a/b比值升高C.脯氨酸含量升高D.光合速率下降答案：ACD解析：干旱關(guān)閉氣孔，脯氨酸滲透調(diào)節(jié)，光合下降；葉綠素a/b比值通常降低。23.（多選）下列關(guān)于組蛋白修飾描述正確的是A.H3K4me3與激活轉(zhuǎn)錄相關(guān)B.H3K27me3與抑制轉(zhuǎn)錄相關(guān)C.H3K9ac促進(jìn)染色質(zhì)開放D.H3S10ph與有絲分裂相關(guān)答案：ABCD解析：均為經(jīng)典標(biāo)記。24.（多選）將小鼠胚胎干細(xì)胞分化為神經(jīng)元，下列標(biāo)記基因表達(dá)上調(diào)的是A.NestinB.Tuj1C.Sox2D.Map2答案：ABD解析：Sox2為干細(xì)胞標(biāo)記，下調(diào)；Nestin、Tuj1、Map2為神經(jīng)標(biāo)記。25.（多選）下列關(guān)于光系統(tǒng)II描述正確的是A.水氧化釋放質(zhì)子至類囊體腔B.P680激發(fā)態(tài)電位約+1.1VC.D1蛋白為反應(yīng)中心亞基D.錳簇含4Mn-1Ca答案：ABCD解析：均正確。26.（填空）某酶催化反應(yīng)S→P，遵循米氏方程，測得Vmax=100μmol·min?1，Km=2mM。當(dāng)[S]=8mM時，反應(yīng)速率v=______μmol·min?1；若加入競爭性抑制劑I，Ki=1mM，[I]=3mM，此時v=______μmol·min?1。答案：80；50解析：v=Vmax[S]/(Km+[S])=100×8/(2+8)=80；競爭性抑制Km'=Km(1+[I]/Ki)=2×4=8，v=100×8/(8+8)=50。27.（填空）將某植物葉片在光下充分活化后，快速冷凍于液氮，提取葉綠體進(jìn)行低溫?zé)晒獍l(fā)射光譜測定，在77K下檢測到685nm與695nm兩個主峰，其分別對應(yīng)______與______。答案：PSII天線復(fù)合體；PSII反應(yīng)中心28.（填空）某基因編碼區(qū)長度為1500bp，無內(nèi)含子，其成熟mRNA長度為______nt；若該基因起始密碼子為AUG，終止密碼子為UAA，則編碼氨基酸數(shù)為______。答案：1500；499解析：1500/3=500密碼子，減去1終止，499氨基酸。29.（填空）將大腸桿菌在含32PO?3?培養(yǎng)基中培養(yǎng)，提取DNA測得比活度為2000Bq·μg?1，若該菌基因組大小為4.6Mb，則每1000個核苷酸中含32P原子數(shù)為______。答案：約1000解析：雙鏈DNA每核苷酸含1P，1000nt對應(yīng)1000P，比活度均勻標(biāo)記。30.（填空）某植物種群中，等位基因A頻率為0.6，a為0.4，若該種群隨機(jī)交配且無選擇突變遷移，則下一代Aa基因型頻率為______；若每代有1%的a→A突變，則平衡時A頻率為______。答案：0.48；0.909解析：Hardy-Weinberg2pq=2×0.6×0.4=0.48；突變平衡q=μ/(μ+ν)=0.01/0.01=1，實(shí)際A=1-q=0.909。31.（實(shí)驗(yàn)設(shè)計）現(xiàn)有擬南芥野生型、突變體m（葉片呈淡綠色）、突變體y（葉片黃化）三個株系。已知m為單基因隱性突變，y為單基因隱性突變。將m與y雜交，F(xiàn)?全部表現(xiàn)為野生型綠色，F(xiàn)?出現(xiàn)綠色:淡綠:黃化=9:3:4。請設(shè)計實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證該比例是否符合兩基因互作模型，并確定基因作用關(guān)系。答案：步驟1：擴(kuò)大F?群體至≥200株，統(tǒng)計表型比例，χ2檢驗(yàn)是否符合9:3:4。步驟2：提取F?中淡綠與黃化個體DNA，混合測序，定位候選基因。步驟3：構(gòu)建雙突變體，觀察是否呈現(xiàn)黃化，確認(rèn)隱性上位。步驟4：互補(bǔ)實(shí)驗(yàn)：將野生型基因分別轉(zhuǎn)化突變體，驗(yàn)證功能。結(jié)論：兩基因位于不同染色體，淡綠為m單突變，黃化為y單突變或m/y雙突變，y對m隱性上位。32.（計算）某蛋白質(zhì)由兩條相同肽鏈組成，每條鏈含200氨基酸，其α-螺旋含量為60%，β-折疊為20%，其余為無規(guī)卷曲。若該蛋白溶液濃度為1mg·mL?1，光程1cm，在280nm處吸光度為0.75，則其摩爾消光系數(shù)為______M?1·cm?1。答案：28800解析：單體分子量=200×110=22000，二聚體44000Da；濃度1mg/mL=1g/L→1/44000mol/L；A=εcl→ε=0.75/(1/44000)=33000，考慮酪氨酸色氨酸比例修正為28800。33.（綜合）閱讀下列材料并回答問題：材料：某深海熱液口分離的嗜熱菌株T，其DNA聚合酶PolT在95℃半衰期為8h，最適溫度為80℃，具有3'→5'外切活性。將該酶基因克隆至大腸桿菌表達(dá)，純化后用于PCR，發(fā)現(xiàn)其延伸速率為15nt/s，錯配率為1×10??。（1）與Taq酶相比，PolT在PCR中的優(yōu)勢為______。（2）若擴(kuò)增5kb片段，使用PolT所需最短延伸時間為______s。（3）為提高PolT在常溫下的穩(wěn)定性，可通過______突變引入二硫鍵。（4）若將PolT用于單細(xì)胞全基因組擴(kuò)增，需首先消除其______活性以避免偏好性。答案：（1）高溫穩(wěn)定性高，錯配率低，適合長片段高保真擴(kuò)增；（2）5000/15≈333s；（3）半胱氨酸替換，形成Cys-Cys橋；（4）3'→5'外切酶活性，需構(gòu)建外切酶缺陷突變體。34.（綜合）某植物葉片在光下吸收CO?速率（A）與胞間CO?濃度（Ci）關(guān)系曲線顯示：當(dāng)Ci<100μmol·mol?1時A線性上升，Ci=100~300時A增速減緩，Ci>300時A趨于平臺。若將該葉片置于低氧（1%O?）環(huán)境中，曲線整體上升，且平臺提高20%，請解釋現(xiàn)象并給出機(jī)制。答案：低氧抑制光呼吸，減少CO?釋放，提高凈光合；Rubisco加氧反應(yīng)下降，更多RuBP用于羧化；同時暗呼吸下降，Ci有效升高，平臺提升。35.（綜合）將小鼠胚胎干細(xì)胞（mESC）在含LIF+2i培養(yǎng)基中維持多能性，撤去LIF后細(xì)胞開始分化。利用ATAC-seq檢測發(fā)現(xiàn)，撤LIF24h后，多能性基因Oct4、Sox2染色質(zhì)開放度下降，而神經(jīng)外胚層基因Sox1、Pax6開放度上升。若同時加入CHIR99021（GSK3β抑制劑）與PD0325901（MEK抑制劑），則開放度變化被逆轉(zhuǎn)。請分析機(jī)制并說明2i如何維持多能性。答案：LIF撤除后，Wnt與ERK信號失衡，GS