2025年生物解題大賽試卷及答案一、選擇題（每題2分，共40分。每題只有一個正確答案，請將正確選項字母填在括號內(nèi)）1.2024年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎授予“微RNA發(fā)現(xiàn)與應(yīng)用”研究，下列哪項實驗最能直接證明miRNA通過堿基配對抑制靶mRNA翻譯？A.將let7miRNA與熒光素酶報告基因3′UTR完全互補后檢測熒光強度下降B.在HeLa細胞中過表達Dicer酶后檢測全局蛋白合成速率C.用CRISPR敲除AGO2后觀察細胞增殖速率D.用Northernblot檢測miRNA前體在細胞核內(nèi)的積累【答案】A2.某團隊構(gòu)建了一條人工合成“葉綠體”膜系統(tǒng)，僅含光系統(tǒng)Ⅱ（PSⅡ）與細胞色素b6f復(fù)合體，在光照下可觀察到腔側(cè)pH降至5.5，基質(zhì)側(cè)保持7.8。若此時加入足量NADP+與FNR，仍無法生成NADPH，其最可能缺失的組分是A.P680反應(yīng)中心B.放氧復(fù)合體（OEC）C.光系統(tǒng)Ⅰ（PSⅠ）D.ATP合酶【答案】C3.某罕見遺傳病呈母系遺傳，患者肌肉組織mtDNA中檢測到8483G→A突變，而外周血mtDNA相同位點為野生型，下列技術(shù)組合最能解釋該現(xiàn)象的是A.單細胞RFLP+全基因組甲基化測序B.激光捕獲顯微切割+高深度線粒體全基因組測序C.ChIPseq+RNAseqD.ATACseq+HiC【答案】B4.在擬南芥中，基因AGAMOUS（AG）是C功能基因，其啟動子區(qū)存在WUS蛋白結(jié)合位點。若將WUS結(jié)合位點定點突變?yōu)椴豢山Y(jié)合序列，則轉(zhuǎn)基因植株最可能出現(xiàn)的表型是A.心皮轉(zhuǎn)為萼片B.雄蕊轉(zhuǎn)為花瓣C.萼片數(shù)目增多D.花分生組織無限增殖【答案】D5.某海洋藍藻在15℃、光照60μmol·m?2·s?1條件下培養(yǎng)，其光合作用放氧速率隨CO?濃度升高呈雙相曲線：低濃度區(qū)斜率陡，高濃度區(qū)趨于平臺。若將溫度提升至25℃，相同光照下平臺值下降約18%，其主導(dǎo)限制因子最可能是A.Rubisco羧化酶活性B.光呼吸速率C.類囊體膜脂飽和度D.CO?擴散速率【答案】C6.利用CRISPRCas12a進行單堿基編輯時，若將crRNAspacer設(shè)計為20nt且PAM為TTTV，下列哪項改造可最大限度減少旁切（offtarget）效應(yīng)？A.將Cas12a的RuvC催化位點D917A突變B.使用化學(xué)修飾的crRNA（2′OMe+硫代磷酸骨架）C.縮短spacer至14ntD.瞬時低溫（32℃）轉(zhuǎn)染【答案】B7.某研究組在恒河猴大腦皮層注射AAV9PHP.eBsynjGCaMP8f，兩周后通過雙光子成像發(fā)現(xiàn)L2/3神經(jīng)元對視覺刺激ΔF/F峰值可達3.2，但加入TTX后信號降至0.1，加入CNQX后降至2.9。該結(jié)果說明jGCaMP8f主要報告A.動作電位介導(dǎo)的Ca2?內(nèi)流B.突觸后膜AMAR介導(dǎo)的去極化C.反向運輸?shù)腃a2?通道D.星形膠質(zhì)細胞Ca2?波【答案】A8.在釀酒酵母中，若將GAL1啟動子替換為強組成型啟動子ADH1，并敲除GAL80，在葡萄糖培養(yǎng)基中檢測到的β半乳糖苷酶活性仍極低，其最可能原因是A.葡萄糖抑制Snf1激酶活性導(dǎo)致Mig1占據(jù)GAL1啟動子B.Gal4p轉(zhuǎn)錄激活域被泛素化降解C.葡萄糖誘導(dǎo)GAL3降解D.葡萄糖導(dǎo)致GAL7啟動子甲基化【答案】A9.某植物葉片在干旱脅迫下ABA含量升高，同時檢測到SnRK2.6磷酸化水平增加。若利用CRISPR敲除SnRK2.6，再回補不可磷酸化的突變體SnRK2.6T175A，則下列哪項生理指標最不可能恢復(fù)至野生型水平？A.氣孔開度B.葉片失水速率C.根冠比D.葉綠素熒光Fv/Fm【答案】C10.在斑馬魚胚胎發(fā)育中，若將Nodal信號抑制劑SB431542從50%外包期開始處理至90%外包期，最可能出現(xiàn)的表型是A.腹側(cè)化，頭部缺失B.背側(cè)化，腹部組織缺失C.體軸縮短，脊索增粗D.左右不對稱隨機化【答案】A11.某研究利用單細胞ATACseq分析人外周血CD8+T細胞，發(fā)現(xiàn)效應(yīng)記憶亞群在PRF1基因座開放區(qū)出現(xiàn)特異peak，其motif富集最可能為A.TbetB.Foxp3C.BATFD.NFAT【答案】A12.在果蠅翅原盤發(fā)育中，若將dppGal4驅(qū)動UASdad（Dpp拮抗劑）表達，則成蟲翅最可能出現(xiàn)的表型是A.翅脈L2L4間距縮小B.翅緣缺刻C.翅面沿AP軸縮短D.翅面沿DV軸增寬【答案】C13.某細菌新發(fā)現(xiàn)的毒素抗毒素系統(tǒng)（TA）中，毒素MazFcat可特異性切割5′UACAU3′序列。若將大腸桿菌lacZmRNA的對應(yīng)位點同義突變而不改變氨基酸，則在高表達MazFcat條件下，下列哪項結(jié)果最能證明其切割特異性？A.β半乳糖苷酶活性恢復(fù)B.lacZmRNA半衰期延長C.菌落呈藍色D.細胞生長速率恢復(fù)【答案】D14.在哺乳動物精子發(fā)生中，若敲除PIWI蛋白MILI，最可能出現(xiàn)的分子水平變化是A.L1逆轉(zhuǎn)座子DNA甲基化水平升高B.26ntpiRNA總量減少C.miR34c表達上調(diào)D.tRNA片段（tRF）減少【答案】B15.某團隊利用冷凍電鏡解析了人源γ分泌酶與APPC99復(fù)合物，發(fā)現(xiàn)PS1E280A突變導(dǎo)致β淀粉樣蛋白Aβ42/Aβ40比例升高，其結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)是A.底物β鏈與TM3夾角增大B.催化天冬氨酸間距縮小0.8?C.棕櫚?；稽c缺失D.胞內(nèi)loop無序度降低【答案】A16.在植物遠紅光信號中，phyA與FHY1形成復(fù)合物入核。若將FHY1核定位信號（NLS）刪除，突變體在持續(xù)遠紅光下的表型為A.下胚軸縮短B.子葉展開角度增大C.花青素積累增加D.下胚軸極度伸長【答案】D17.某研究利用dCas9KRAB系統(tǒng)在iPSC中抑制增強子，發(fā)現(xiàn)當sgRNA靶向距離基因TSS+58kb處時，H3K27ac信號下降70%，但mRNA僅下降20%；若靶向TSS近端?200bp處，則mRNA下降65%。該現(xiàn)象說明A.遠端增強子與啟動子無物理接觸B.增強子具有冗余性C.KRAB招募效率與距離無關(guān)D.dCas9結(jié)合導(dǎo)致染色質(zhì)構(gòu)象改變【答案】B18.在真核生物翻譯起始中，若將eIF4E的Trp56突變?yōu)锳la，則下列哪項實驗結(jié)果最能直接證明該殘基對帽結(jié)構(gòu)結(jié)合至關(guān)重要？A.帽類似物m?GTP與突變蛋白的ITC親和力下降50倍B.多聚核糖體圖譜顯示40S峰升高C.報告基因熒光素酶活性下降D.eIF4G結(jié)合減弱【答案】A19.某病毒RNA基因組5′端無帽結(jié)構(gòu)，但可在宿主細胞內(nèi)高效翻譯，其IRES元件位于前372nt。若將該IRES插入到雙順反子報告基因（RlucIRESFluc）的Rluc與Fluc之間，并突變其中第123–125nt（CCC→AAA），結(jié)果Fluc/Rluc比值下降90%，說明該三聯(lián)體A.是IRES的II類假結(jié)核心B.與18SrRNA互補配對C.構(gòu)成起始密碼子D.是PTC位點【答案】B20.在哺乳動物線粒體中，若將tRNA^Ser(UCN)的TψC臂G19→C突變，則下列哪項生化指標最先出現(xiàn)異常？A.線粒體翻譯產(chǎn)物COX1條帶減弱B.tRNA^Ser氨基?；较陆礐.線粒體DNA拷貝數(shù)下降D.呼吸鏈復(fù)合體Ⅰ活性升高【答案】B二、填空題（每空1分，共30分）21.2023年發(fā)表于《Cell》的研究發(fā)現(xiàn)，植物根部內(nèi)皮層中________（填轉(zhuǎn)錄因子）通過激活________（填酶）基因表達，促進木質(zhì)素局部沉積，形成“Casparianstrip”以限制重金屬________（填離子符號）向維管束運輸?！敬鸢浮縈YB36；PER64；Cd2?22.在果蠅胚胎早期，Bicoid蛋白濃度梯度激活hunchback基因，其調(diào)控區(qū)包含________（填數(shù)量）個高親和力結(jié)合位點和________（填數(shù)量）個低親和力結(jié)合位點，從而實現(xiàn)________（填“閾值”或“同步”）調(diào)控模式。【答案】6；3；閾值23.人源UCP1蛋白在棕色脂肪線粒體內(nèi)膜上形成________（填離子）通道，其活性受________（填脂肪酸）別構(gòu)激活，導(dǎo)致氧化磷酸化解偶聯(lián)，產(chǎn)熱機制稱為________（填“非戰(zhàn)栗產(chǎn)熱”或“戰(zhàn)栗產(chǎn)熱”）?！敬鸢浮縃?；游離；非戰(zhàn)栗產(chǎn)熱24.利用PacBioHiFi測序?qū)M南芥Col0基因組進行組裝，最終contigN50達到________（填數(shù)值）Mb，其關(guān)鍵原因是讀長平均達到________（填數(shù)值）kb，且單堿基準確度超過________（填百分比）?！敬鸢浮?5；25；99.925.在CRISPRprimeediting系統(tǒng)中，pegRNA的3′端延伸段與靶DNA________（填“PAM”或“非PAM”）鏈互補，其逆轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物稱為________（填“3′flap”或“5′flap”），隨后由________（填“FEN1”或“LIG1”）切除未配對鏈完成修復(fù)。【答案】非PAM；3′flap；FEN126.某研究利用“單細胞CUT&Tag”技術(shù)發(fā)現(xiàn)，小鼠胚胎干細胞多能性基因Nanog的啟動子區(qū)H3K4me3峰值寬度為________（填數(shù)值）bp，而分化后的神經(jīng)前體細胞中該峰值寬度________（填“縮小”或“擴大”）至________（填數(shù)值）bp，提示染色質(zhì)狀態(tài)由________（填“開放”或“閉合”）轉(zhuǎn)向________（填“開放”或“閉合”）?！敬鸢浮?200；縮??；600；開放；閉合27.在真核生物核糖體大亞基組裝中，________（填“RRS1”或“RPL5”）蛋白作為組裝因子負責將5SrRNA與________（填“RPL11”或“RPL35”）形成復(fù)合體，該步驟被________（填“MDM2”或“p53”）監(jiān)控，若失敗則觸發(fā)________（填“核仁應(yīng)激”或“內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激”）反應(yīng)?！敬鸢浮縍RS1；RPL11；MDM2；核仁應(yīng)激28.植物葉片光合作用線性電子傳遞鏈每釋放4個電子，可將________（填數(shù)值）個H?泵入類囊體腔，驅(qū)動ATP合酶合成約________（填數(shù)值）分子ATP，同時生成________（填數(shù)值）分子NADPH，其化學(xué)計量比稱為________（填“Q”或“非循環(huán)光合磷酸化”）比值。【答案】8；3；2；非循環(huán)光合磷酸化29.某病毒利用“frameshifting”機制表達RNA聚合酶，其slipperysequence為________（填序列，5′→3′），核糖體在該序列上發(fā)生________（填“?1”或“+1”）位移，效率受________（填“tRNA^Pro”或“tRNA^Gly”）濃度調(diào)控，該機制可被________（填“核糖體結(jié)合抗生素”或“蛋白酶抑制劑”）抑制。【答案】UUUAAAC；?1；tRNA^Pro；核糖體結(jié)合抗生素30.在哺乳動物精子發(fā)生過程中，________（填“H3K4me3”或“H3K27me3”）標記在減數(shù)分裂前期被________（填“KDM4B”或“EZH2”）擦除，以確保________（填“父源”或“母源”）印記基因在受精后正確表達，該過程缺陷可導(dǎo)致________（填“葡萄胎”或“唐氏綜合征”）?！敬鸢浮縃3K27me3；KDM4B；父源；葡萄胎三、實驗設(shè)計與分析題（共30分）31.（10分）某研究生發(fā)現(xiàn)新基因“X”在擬南芥根尖靜止中心（QC）特異表達，其啟動子區(qū)含一段保守的“TGTCGG”重復(fù)序列。請設(shè)計實驗驗證該序列為QC特異增強子核心元件，要求：（1）寫出實驗分組與載體構(gòu)建策略；（2）給出定量檢測指標與統(tǒng)計方法；（3）預(yù)測結(jié)果并說明如何排除位置效應(yīng)?！敬鸢浮浚?）分組：①pX::GUS（全長2kb啟動子）；②pXΔcore::GUS（刪除TGTCGG×4）；③pXcore35Smin::GUS（將TGTCGG×4融合至35S最小啟動子）；④35S::GUS（陽性對照）。載體：Gateway入門載體pDONR207，目的載體pGWB433，農(nóng)桿菌GV3101轉(zhuǎn)化Col0。（2）指標：GUS染色面積（ImageJ像素計數(shù)）、GUS酶活（pmolMU·min?1·μg?1蛋白）；統(tǒng)計：單因素ANOVA+TukeyHSD，n=30株/組，α=0.05。（3）預(yù)測：①組在QC特異藍色信號；②組信號消失；③組在QC恢復(fù)信號；④組全根信號。排除位置效應(yīng)：隨機插入≥5個獨立轉(zhuǎn)基因株系，Southernblot確認單拷貝，qPCR檢測TDNA邊界，確保插入位點差異但表型一致。32.（10分）為解析人源線粒體轉(zhuǎn)錄終止因子MTERF1是否結(jié)合于tRNA^Leu(UUR)基因下游，研究者提供：①純化MTERF1His；②15bp生物素標記DNA探針（含tRNA^Leu下游序列）；③EMSA試劑。請：（1）寫出EMSA反應(yīng)體系（體積、緩沖液、對照）；（2）設(shè)計競爭實驗區(qū)分特異/非特異結(jié)合；（3）若結(jié)果出現(xiàn)兩條遷移帶，如何驗證哪一條含MTERF1？【答案】（1）體系：20μL，含20mMHEPESKOHpH7.9、50mMKCl、2.5%glycerol、1mMDTT、50ngpoly(dIdC)、0.1pmol探針、遞增MTERF1（0–800nM）。對照：無蛋白空白、探針加熱變性、無探針空白。（2）競爭：①加50×未標記野生型探針；②加50×突變探針（核心“ATGT”→ACGT）；③加50×非相關(guān)探針（COX1）。若野生型競爭使信號消失而突變/非相關(guān)不消失，則結(jié)合特異。（3）超遷移：加入抗MTERF1抗體（2μg）出現(xiàn)超遷移帶；或進行WesternblotEMSA復(fù)膜，用抗His檢測哪條帶含MTERF1。33.（10分）某團隊獲得一株抗稻瘟病突變體“rbl1”，表現(xiàn)為活性氧（ROS）爆發(fā)提前。圖位克隆將目標區(qū)間縮小至3號染色體120kb區(qū)間，含12個ORF。請設(shè)計混合池轉(zhuǎn)錄組（BSARNAseq）方案快速鎖定候選基因，要求：（1）群體構(gòu)建與取樣策略；（2）數(shù)據(jù)分析關(guān)鍵參數(shù)（LOD、ΔSNPindex）；（3）如何驗證候選基因功能?！敬鸢浮浚?）構(gòu)建F?（rbl1×秈稻9311），接種稻瘟病菌孢子（1×10?mL?1）24h后，取30株極端抗?。ú〖墶?）等量葉片混成抗病池，30株極端感病（病級≥4）混成感病池，同時取親本各3株為對照。（2）測序深度≥30×/池，比對Nipponbare參考基因組，計算SNPindex，滑窗1Mb/10kb，LOD=|ΔSNPindex|/σ>3，預(yù)期在目標區(qū)間出現(xiàn)SNPindex≈1的峰值。（3）CRISPR敲除：在野生型9311背景設(shè)計2條sgRNA靶向候選基因CDS，獲得純合敲除系，接種稻瘟病評價病級；互補實驗：將rbl1基因組片段（含自身2kb啟動子）轉(zhuǎn)入敲除系，觀察ROS爆發(fā)恢復(fù)。四、綜合論述題（共50分）34.（25分）2024年《Nature》報道，科學(xué)家在厭氧真核生物“CandidatusAzoamicus”中發(fā)現(xiàn)一種新型細胞器——“nitroplast”，可將N?固定為NH?。該細胞器源自與UCYNA藍藻的內(nèi)共生事件，保留約0.8Mb基因組，丟失光系統(tǒng)Ⅱ，但保留固氮酶（nifHDK）與電子傳遞鏈（petBD）。請結(jié)合內(nèi)共生理論，論述：（1）nitroplast與線粒體、葉綠體起源的異同（8分）；（2）其基因組丟失光系統(tǒng)Ⅱ卻保留固氮酶的進化驅(qū)動力（8分）；（3）若將該細胞器移植至高等植物，需克服哪些技術(shù)瓶頸與生物安全爭議（9分）?！敬鸢浮浚?）相同：均源自原核生物內(nèi)共生→基因丟失→宿主控制；不同：nitroplast供體為藍藻但非光合，線粒體供體為α變形菌，葉綠體供體為藍藻光合分支；nitroplast保留固氮而非氧化磷酸化或光合磷酸化；基因轉(zhuǎn)移程度：nitroplast僅0.8Mb，小于葉綠體120–160kb，說明事件更新。（2）驅(qū)動力：①宿主提供厭氧環(huán)境避免固氮酶氧失活；②光系統(tǒng)Ⅱ產(chǎn)O?與固氮酶不兼容，負選擇淘汰；③宿主提供碳源（如丙酮酸），藍藻無需光合自養(yǎng)；④基因丟失減少ATP消耗，精簡基因組加速復(fù)制。（3）瓶頸：①細胞器靶向信號肽重編碼，需高通量篩選植物可識別的N端信號；②固氮需大量ATP與還原力，植物需改造根際低氧微環(huán)境；③nif基因簇含9kb，需拆分多載體共轉(zhuǎn)化并保證共表達；④與植物原生固氮菌競爭生態(tài)位，可能破壞根際微生物組；⑤水平基因轉(zhuǎn)移至病原菌風險，需引入自毀