2024年上海市青浦区高三上学期期末高考一模生物试卷含详解

这是一份2024年上海市青浦区高三上学期期末高考一模生物试卷含详解，共26页。试卷主要包含了12，8%，82、y > 16， 异丁醇是一种新型能源， ① 10等内容，欢迎下载使用。

（时间60分钟，满分100分）
2023.12
考试须知：
1．答题前，请将你的姓名及准考证号认真填写在试卷和答题纸上。
2．本试卷共8页，满分为100分。考试时间为60分钟。
3．所有答案必须涂（选择题）或写（非选择题）在答题纸的相应位置上。
（一）光与植物代谢（共21分）
1. 碳点（CDs）颗粒表面富含氨基，是一种良好的能量传递中间体，可吸收紫外光，并发射出叶绿体色素可吸收的光，其作用机理如图，其中A~J表示物质，①~④表示光合作用相关过程，PSI（光系统I）和PSII（光系统II）是由蛋白质和光合色素组成的复合物。

（1）下列含镁元素的是____，含有氨基的是____。（编号选填）
①A ②F ③PSII ④H ⑤J
（2）CDs发射出光主要为____。
A. 蓝紫光B. 紫外光C. 绿光D. 红橙光
（3）下列过程消耗能量的是____。
A. ①B. ②C. ③D. ④
用CDs处理水稻叶片后，水稻的生物量提高了14.8%。利用分光光度法测定水稻叶片叶绿素含量，结果显示，处理前后水稻叶片叶绿素含量无明显变化。
（4）选出正确测定水稻叶片叶绿素含量的实验步骤并排序____。
①加入95%乙醇研磨叶片
②以蒸馏水为对照凋零
③以95%乙醇为对照凋零
④研磨液过滤后待用
⑤研磨液过滤、稀释后待用
⑥分别测定色素提取液在665 nm、649 nm波长处的吸光度
（5）结合上述资料，CDs增加水稻生物量的机理可能是____。
A. 增加类囊体膜上光系统数量
B. 加快光合电子传递效率
C. 促进光能向活跃的化学能转化
D. 促进物质I的合成和转化
2. 叶绿体的分布位置随光照强度的变化发生改变，称为叶绿体定位。如图为小青同学先后利用弱光、强光照射某植物观察到的叶绿体定位情况。箭头所指为同一个叶绿体。

（1）箭头所指叶绿体的实际移动方向为____（顺时针/逆时针）。与叶绿体移动相关的细胞结构是____。
A. 中心体 B. 纺锤丝 C. 细胞骨架 D. 囊泡
光照能促进根的不对称生长（形成波浪形卷曲），乙烯具有促进根不对称生长和抑制根伸长生长的作用。为探究光对根生长的调节作用是否依赖于乙烯途径，研究人员进行了实验，并对3天后的各项指标进行检测，实验结果如表所示。
注：STS为乙烯抑制剂
（2）在根伸长生长方面与乙烯具有拮抗作用的植物激素有____。（编号选填）
①高浓度生长素
②低浓度生长素
③高浓度吲哚丁酸
④低浓度α-萘乙酸
（3）根据表中数据，光照对根的伸长生长具有____（促进/抑制）作用，且该作用____（依赖/不依赖）于乙烯途径。
（4）若研究结果为“光照促进根的不对称生长完全依赖于乙烯途径”，则对x、y判断正确的是____。
A. x < 2.1、y < 2.1
B. 2.1 < x < 16.82、y < 2.1
C. x > 16.82、y > 16.82
D. 2.1 < x < 16.82、2.1 < y < 16.82
（二）稳态与调节（共20分）
3. 研究发现光照影响机体血糖调节，过程如图1。其中棕色脂肪细胞（BAT）可利用血浆中葡萄糖产热。
（1）A处与B处相比，特有的物质运输方式有____。（编号选填）
①钠离子内流 ②钙离子内流 ③钾离子外流 ④胞吐神经递质
（2）BAT细胞利用葡萄糖产热过程中，能进行反应有____。（编号选填）
①葡萄糖→丙酮酸
②乙酰辅酶A→脂肪酸
③NAD+ + H+→NADH
④丙酮酸→CO2+乙酰辅酶A
⑤丙酮酸→乳酸
⑥丙酮酸→乙醇+ CO2
为了研究光质对血糖调节的影响，科研人员将志愿者分为三组，一组在黑暗中，另两组分别给予蓝、红光。口服等量葡萄糖后，每隔一段时间检测各组的血糖含量，结果如图2所示。
（3）科研人员还同时检测了三组志愿者体内胰岛细胞分泌的相关激素含量变化，测定的激素应为____。（编号选填）
①胰岛素 ②胰高血糖素 ③肾上腺素 ④糖皮质激素
结果发现，上述三组志愿者体内激素的含量变化一致。进一步研究发现蓝光通过激活视网膜上感光细胞ipRGC才能引发图1所示神经反射通路。
（4）日常生活中，蓝光让人感到凉爽，红光则无此效应。结合图1、图2及所学知识分析此机理。____。
4. 研究发现，进食后小肠黏膜产生的促胰液素可以通过“肠道-BAT-脑轴”途径刺激小鼠产生饱腹感从而食欲下降（如图），促胰液素分泌量与食物种类有关。

（1）BAT细胞膜上具有____。（编号选填）
①葡萄糖受体 ②神经递质受体 ③促胰液素受体
（2）图中的各过程，完全不在内环境中进行的有____。（编号选填）
（3）过程⑤对进食量的调节属于____（反馈调节/分级调节）。该过程最先接收刺激信息的结构是____。（单选）
A. 下丘脑温感受器 B. 下丘脑体温调节中枢
C. 下丘脑渗透压感受器 D. 食欲控制中枢
（4）下列关于BAT细胞的研究给我们的启示有____。
A. 白天应在合适的光源下就餐
B. 熬夜可增加患糖尿病风险
C. 选择合适食材是控制食欲的关键
D. 促胰液素有望为减肥提供新思路
（三）遗传病与人类健康（20分）
5. 小颅畸形症（MCPH）是一种以头围减小并伴有不同程度智力衰退为特征的神经系统发育障碍疾病。一对表型正常夫妇生育了一个表型正常的女儿和一个患病儿子。为了解该病的遗传方式，该家庭成员进行了MCPH相关基因检测。结果如图1所示。
（1）据图1判断，MCPH遗传病的遗传方式为____。
A. 常染色体显性遗传
B. 常染色体隐性遗传
C. 伴X显性遗传
D. 伴X隐性遗传
（2）女儿将致病基因传递给下一代的概率是____。
（3）除遗传因素外，孕前病毒（如寨卡病毒）感染也会造成新生儿小颅畸形。下列叙述正确的是____。
A. 母体体液中有识别并吞噬寨卡病毒的巨噬细胞
B. 经病毒刺激后的B淋巴细胞全部增殖、分化为浆细胞
C. 母体内的细胞毒性T细胞能引起寨卡病毒入侵的靶细胞发生凋亡
D. 寨卡病毒会攻击胎儿的神经元，引起其神经系统发育缺陷，造成自身免疫病
（4）从预防小颅畸形症的角度分析，下列建议合理的是____。（编号选填）
①禁止近亲结婚 ②产前诊断 ③婚前体检 ④环境控制
大脑容量大小和认知能力主要取决于神经系统发育时神经干细胞增殖和分化能否正常进行。研究发现，大脑中MCPH1基因和CENPJ基因在中心体形成及染色质凝缩中发挥重要作用。
（5）正常MCPH1蛋白由835个氨基酸组成，患者体内的MCPH1基因则编码了588个氨基酸。据此推测患者体内MCPH1基因可能发生了____。（编号选填）
①碱基替换 ②碱基缺失 ③碱基插入
（6）小颅畸形症的另一个独特特征是染色质提前凝缩。在正常的细胞分裂中，染色质凝缩及染色体去凝缩发生的时期分别为____。
A. G2期 后期B. 前期 后期
C 前期 末期D. G2期 末期
科学家通过测序分别比较了4个灵长类代表物种大脑内CENPJ基因中启动子区域CpG序列甲基化模式的差异。结果如图2所示：
（7）对灵长类物种大脑前额叶的基因测序，为研究大脑的进化提供了____。
A. 分子生物学证据B. 细胞生物学证据
C. 胚胎学证据D. 比较解剖学证据
（8）结合题干及图2信息，解释在进化过程中，人类拥有比非人灵长类巨大的大脑容量和复杂认知能力的原因____。
（四）茭白-虾生态共作模式（19分）
6. 茭白田套养小龙虾（即克氏原螯虾）是青浦练塘一种全新的生态种养模式，可充分利用土地资源，提高经济效益。
（1）茭白叶上有昆虫栖息，根系处有小龙虾和水生生物生活，这种分布体现的群落结构主要为____。
小龙虾以田间的杂草、昆虫、水藻、福寿螺等为主要食物，其粪便可为茭白生长提供有机肥料。小龙虾在觅食的同时还可为茭白田松土、搅活水体，更好地促进茭白的生长。
（2）假设小龙虾的食物由30%植物（杂草及水藻）、30%螺和40%昆虫组成，其中昆虫和螺主要以茭白为食，若各营养级间的能量传递效率为5%-20%，则小龙虾增加6kJ的能量，理论上至少需要消耗茭白的能量为____kJ。
（3）小龙虾苗投放到茭白田后，其种群数量变化如图所示，下列叙述正确的是____。
A. 当种群数量处于K2时，小龙虾的出生率大于死亡率
B. b点后种群数量变化的原因可能是投放了饵料
C. 在捕捞时应控制小龙虾种群数量保持在K2/2左右
D. 小龙虾和福寿螺的种间关系为捕食
（4）长绿飞虱是影响茭白生长的主要害虫之一，主要采食茭白绿色的叶片，据此分析此信息属于____。（编号选填）
①物理信息 ②化学信息 ③行为信息
（5）为减轻长绿飞虱对茭白的危害，常使用人工合成的性引诱剂W诱杀长绿飞虱雄性个体以控制其种群数量，从种群特征的角度分析，该防治方法的原理是____。
兴趣小组探究了茭白田套养小龙虾对茭白产量、茭白田土壤有机质含量及水中不同动物种类的影响，得到的结果如表所示。
（6）结合表2数据，下列分析正确的是____。
A. 茭白-小龙虾共作模式提高了茭白田生态系统营养结构的复杂程度
B. “有机质→底栖动物→小龙虾”能够实现完整的碳循环
C. 采用茭白-小龙虾共作模式，其生态系统的抵抗力稳定性更高
D. 底栖动物减少、水藻与杂草数量增多，小龙虾的数量可能增多
（7）茭白-小龙虾共作模式不仅实现了茭白、虾共赢，还能调节当地气候、维持土壤肥力，这体现了生物多样性的价值为____。（编号选填）
①直接价值 ②间接价值 ③潜在价值
（8）将荒地变农田，洼地变虾塘，下列各群落演替与该演替类型不同的是____。
A. 草原放牧后的演替
B. 海底火山喷发后的演替
C. 森林砍伐后的演替
D. 村庄荒废后的演替
（五）异丁醇高产菌株的制备（20分）
7. 异丁醇是一种新型能源。科研人员研究了酿酒酵母的异丁醇合成途径（如图1），尝试对其进行改造，以期实现大规模生产（如图2）。其中，质粒pUC18可实现目的基因在真核、原核细胞中过表达。

注：Ampr为氨苄青霉素抗性基因，氨苄青霉素可抑制细菌细胞壁的形成，对真核生物生长无影响his为组氨酸合成酶基因，组氨酸是微生物生长所必需限制性内切核酸酶识别序列及切割位点：BamHI：5’-G↓GATCC-3’ XhI：5’-C↓TCGAG-3’ Sau3AI：5’-↓GATC-3’ SacI：5’-GAGCT↓C-3’
（1）为实现异丁醇大规模生产，可选取目的基因是____。
A. 酶A基因B. 酶B抑制基因
C. 酶E基因D. 酶F抑制基因
（2）若选用XhI和Sau3AI对质粒pUC18进行切割，为实现其与目的基因的连接，可在目的基因两端添加____。（编号选填）
①XhI和Sau3AI的识别序列
②XhI和BamHI的识别序列
③SacI和Sau3AI的识别序列
④SacI和BamHI的识别序列
（3）下列关于培养基I~ III的叙述正确的是____。
A. 培养基I是鉴别培养基
B. 培养基II可形成单个菌落
C. 培养基I和II的营养成分相同
D. 培养基I和III的营养成分相同
（4）启动子的表达具有物种特异性，为了大量获得重组质粒并高效筛选异丁醇生产菌种，图10中的大肠杆菌和酿酒酵母需具备的特点是____。
A. 氨苄青霉素抗性大肠杆菌
B. 氨苄青霉素敏感大肠杆菌
C. 组氨酸合成正常酿酒酵母
D. 组氨酸合成缺陷酿酒酵母
（5）线性化后的重组质粒可随机整合到酿酒酵母的染色体DNA中并稳定表达。经上述流程获得的异丁醇生产菌种在适宜条件下培养，异丁醇产量较野生型酿酒酵母减少，试分析此类菌种异丁醇产量减少的原因。____。
为初步筛选异丁醇高产菌种，科研人员构建了相关载体，并导入异丁醇生产菌种，载体的部分序列及筛选原理如图3。

（6）已知BmR基因编码链序列为5’-GTGTTAATAT······GATTCATGAA-3’，若将其编码的亮氨酸替换为天冬氨酸，可提高BmR蛋白与异丁醇的结合能力。现利用PCR技术定点突变改造BmR蛋白，需设计的引物的序列是____。（编号选填）（密码子：亮氨酸5’-UUA-3’，天冬氨酸5’-GAC-3’）
①5’- ATATGTCCAC -3’ ②5’-GTGGACATAT -3’
③5’- GATTCATGAA -3’ ④5’-TTCATGAATC -3’
（7）结合图3及所学知识，分析利用上述载体筛选异丁醇高产菌种的原理____。
（8）发酵罐是发酵工程中常用的生物反应器，其主要作用是____。
A. 隔绝外界空气
B. 模拟微生物细胞代谢所需环境
C. 杀灭微生物的芽孢
D. 提供液体环境便于收集发酵液
2023学年第一学期高三年级期终学业质量调研
生物学 试卷
（时间60分钟，满分100分）
2023.12
考试须知：
1．答题前，请将你的姓名及准考证号认真填写在试卷和答题纸上。
2．本试卷共8页，满分为100分。考试时间为60分钟。
3．所有答案必须涂（选择题）或写（非选择题）在答题纸的相应位置上。
（一）光与植物代谢（共21分）
1. 碳点（CDs）颗粒表面富含氨基，是一种良好的能量传递中间体，可吸收紫外光，并发射出叶绿体色素可吸收的光，其作用机理如图，其中A~J表示物质，①~④表示光合作用相关过程，PSI（光系统I）和PSII（光系统II）是由蛋白质和光合色素组成的复合物。

（1）下列含镁元素的是____，含有氨基的是____。（编号选填）
①A ②F ③PSII ④H ⑤J
（2）CDs发射出的光主要为____。
A. 蓝紫光B. 紫外光C. 绿光D. 红橙光
（3）下列过程消耗能量的是____。
A. ①B. ②C. ③D. ④
用CDs处理水稻叶片后，水稻的生物量提高了14.8%。利用分光光度法测定水稻叶片叶绿素含量，结果显示，处理前后水稻叶片叶绿素含量无明显变化。
（4）选出正确测定水稻叶片叶绿素含量的实验步骤并排序____。
①加入95%乙醇研磨叶片
②以蒸馏水为对照凋零
③以95%乙醇为对照凋零
④研磨液过滤后待用
⑤研磨液过滤、稀释后待用
⑥分别测定色素提取液在665 nm、649 nm波长处的吸光度
（5）结合上述资料，CDs增加水稻生物量的机理可能是____。
A. 增加类囊体膜上光系统数量
B. 加快光合电子传递效率
C. 促进光能向活跃的化学能转化
D. 促进物质I的合成和转化
【答案】（1） ①. ③ ②. ②③
（2）AD （3）CD
（4）①⑤③⑥ （5）BCD
【解析】
【分析】据题可知，图示为水稻叶绿体结构图，光合作用过程中，光反应阶段是在叶绿体的类囊体薄膜上进行，PSI是光系统I，PSII是光系统II；PSII中的光合色素吸收光能后，将水光解为O2和H+，在ATP酶的作用下，H+顺浓度梯度提供分子势能，促使ADP与Pi形成ATP，另一方面释放电子（e-），电子最终传递给NADP+，然后形成NADPH，由此可知图中A是O2，B是H+，C是ADP，D是ATP，E是NADPH，F是ATP合成酶，G是三碳糖，H是C5，I是C3，J是CO2。
【小问1详解】
据题可知，A是O2，F是ATP合成酶，PSII（光系统II）是由蛋白质和光合色素组成的复合物，H是C5，J是CO2；镁是构成叶绿素的重要组成元素，因此含有镁元素的是 ③，氨基主要存在于蛋白质中，因此含有氨基的是② 和 ③ 。
【小问2详解】
据题可知，CDs颗粒表面富含氨基，是一种良好的能量传递中间体，可吸收紫外光，并发射出叶绿体色素可吸收的光，叶绿体色素可吸收的可见光主要是蓝紫光和红橙光，故选AD。
【小问3详解】
图中①过程是水的光解，利用的是光能；②是二氧化碳的固定，不消耗能量；③是C3的还原，需要ATP提供能量，④是三碳糖再生为五碳糖，该过程需要消耗ATP，故选CD。
小问4详解】
要测定叶绿素含量，需要先提取叶绿素，首先将叶片剪碎，加入二氧化硅（加速研磨）、碳酸钙（保护色素）、95%乙醇（提取色素）研磨过滤得到色素提取液，将色素提取液用 95% 乙醇稀释到合适倍数（N），摇匀，备用，以不含叶绿素95%乙醇作为对照，在665nm、649nm波长下测定吸光率，通过公式换算即可得到叶绿素总含量，故测定水稻叶片叶绿素含量的实验步骤为：①⑤③⑥。
小问5详解】
据题可知，CDs是一种良好的能量传递中间体，可吸收紫外光，并发射出叶绿体色素可吸收的光，因此CDs不会影响到类囊体薄膜上的光系统的数量，可通过将紫外光转化为蓝紫光或者红橙光，以促进光合电子的产生，加快电子的传递效率，同时能够促进光能转变为活跃的化学能，进而促进暗反应的进行，故选BCD。
【点睛】本题主要考查了光合作用过程中的光反应阶段和暗反应阶段，在解答本题的过程中要熟知光反应阶段和暗反应阶段的每一个过程，以及涉及到的物质和能量的变化；另外一点考查了叶绿体中光合色素的提取和分离，色素可以溶解在无水乙醇中，故应该用无水乙醇提取色素；不同色素在层析液中的溶解度不同，故可以用层析液分离色素。
2. 叶绿体的分布位置随光照强度的变化发生改变，称为叶绿体定位。如图为小青同学先后利用弱光、强光照射某植物观察到的叶绿体定位情况。箭头所指为同一个叶绿体。

（1）箭头所指叶绿体的实际移动方向为____（顺时针/逆时针）。与叶绿体移动相关的细胞结构是____。
A. 中心体 B. 纺锤丝 C. 细胞骨架 D. 囊泡
光照能促进根的不对称生长（形成波浪形卷曲），乙烯具有促进根不对称生长和抑制根伸长生长的作用。为探究光对根生长的调节作用是否依赖于乙烯途径，研究人员进行了实验，并对3天后的各项指标进行检测，实验结果如表所示。
注：STS为乙烯抑制剂
（2）在根伸长生长方面与乙烯具有拮抗作用的植物激素有____。（编号选填）
①高浓度生长素
②低浓度生长素
③高浓度吲哚丁酸
④低浓度α-萘乙酸
（3）根据表中数据，光照对根的伸长生长具有____（促进/抑制）作用，且该作用____（依赖/不依赖）于乙烯途径。
（4）若研究结果为“光照促进根的不对称生长完全依赖于乙烯途径”，则对x、y判断正确的是____。
A. x < 2.1、y < 2.1
B. 2.1 < x < 16.82、y < 2.1
C. x > 16.82、y > 16.82
D. 2.1 < x < 16.82、2.1 < y < 16.82
【答案】（1） ①. 逆时针 ②. C
（2）② （3） ①. 抑制 ②. 不依赖 （4）A
【解析】
【分析】1、细胞骨架是真核细胞中由蛋白质聚合而成的三维的纤维状网架体系。细胞骨架包括微丝、微管和中间纤维。细胞骨架在细胞分裂、细胞生长、细胞物质运输、细胞壁合成等等许多生命活动中都具有非常重要的作用。
2、生长素的生理作用具有两重性，即低浓度促进生长，高浓度则会抑制生长。
【小问1详解】
由图可知，箭头所指叶绿体的实际移动方向为逆时针；叶绿体是一种动态的细胞器，随光照强度的变化，其分布和位置会发生改变，该过程称为叶绿体定位，叶绿体定位需要借助细胞骨架进行，C正确，故选C。
【小问2详解】
由题可知，乙烯具有抑制根伸长生长的作用，与乙烯作用拮抗的是促进根的伸长，吲哚丁酸属于生长素，α-萘乙酸生长素类似物，根据生长素生理作用的两重性：低浓度促进生长，高浓度抑制生长，而且根对生长素比较敏感，所以选择低浓度的生长素，②正确。
【小问3详解】
由表中数据：1组与2组的对照，3组与4组的对照，可知光照对根的伸长生长具有抑制作用，与有无STS无关，则此抑制作用不依赖于乙烯途径。
【小问4详解】
由表中数据：1组与2组的对照，可知，光照对根的不对称有促进作用，若光照促进根的不对称生长完全依赖于乙烯途径，则加入STS后，根的不对称生长受抑制，根的不对称生长率要小于1组的数据，即x < 2.1、y < 2.1，A正确。
故选A。
（二）稳态与调节（共20分）
3. 研究发现光照影响机体血糖调节，过程如图1。其中棕色脂肪细胞（BAT）可利用血浆中葡萄糖产热。
（1）A处与B处相比，特有的物质运输方式有____。（编号选填）
①钠离子内流 ②钙离子内流 ③钾离子外流 ④胞吐神经递质
（2）BAT细胞利用葡萄糖产热过程中，能进行的反应有____。（编号选填）
①葡萄糖→丙酮酸
②乙酰辅酶A→脂肪酸
③NAD+ + H+→NADH
④丙酮酸→CO2+乙酰辅酶A
⑤丙酮酸→乳酸
⑥丙酮酸→乙醇+ CO2
为了研究光质对血糖调节的影响，科研人员将志愿者分为三组，一组在黑暗中，另两组分别给予蓝、红光。口服等量葡萄糖后，每隔一段时间检测各组的血糖含量，结果如图2所示。
（3）科研人员还同时检测了三组志愿者体内胰岛细胞分泌的相关激素含量变化，测定的激素应为____。（编号选填）
①胰岛素 ②胰高血糖素 ③肾上腺素 ④糖皮质激素
结果发现，上述三组志愿者体内激素的含量变化一致。进一步研究发现蓝光通过激活视网膜上感光细胞ipRGC才能引发图1所示神经反射通路。
（4）日常生活中，蓝光让人感到凉爽，红光则无此效应。结合图1、图2及所学知识分析此机理。____。
【答案】（1）②④ （2）①③④
（3）①② （4）这是因为蓝光激活ipRGC产生兴奋，通过传入神经传到神经中枢进行分析整合，从而抑制交感神经活动，减弱了棕色脂肪细胞对血浆中葡萄糖的摄取，进而产热减少，感觉凉爽；而红光无法引发上述反射过程，棕色脂肪细胞按正常速率摄取葡萄糖，正常产热，无法感到凉爽
【解析】
【分析】有氧呼吸的过程：
①C6H12O62丙酮酸+4NADH+能量（细胞质基质）；
②2丙酮酸+6H2O6CO2+20NADH+能量（线粒体基质）；
③24NADH+6O212H2O+能量（线粒体内膜）。
【小问1详解】
A处是突触前神经元，B为突触后神经元，钾离子外流和钠离子内流是共有的，当兴奋传递到突触小体时，先出现钙离子内流，神经递质只能从突触前膜释放，②钙离子内流和④胞吐神经递质是A处特有的。
【小问2详解】
真核细胞的有氧呼吸大致分为三个阶段，阶段①：葡萄糖进行糖酵解生成丙酮酸；阶段②：丙酮酸进入线粒体分解成乙酰辅酶A和CO2，进行三羧酸循环；阶段③：NADH等分子将它们还原得来的电子转移到氧分子上，发生氧化磷酸化，BAT细胞利用葡萄糖产热过程中，能进行的反应有：①葡萄糖→丙酮酸③NAD+ + H+→NADH④丙酮酸→CO2+乙酰辅酶A。
【小问3详解】
胰岛分泌的胰岛素和胰高血糖素参与血糖平衡的调节，胰岛素是已知的唯一能降低血糖的激素，胰高血糖素可以促进糖原分解，使非糖物质转化为葡萄糖，肝糖原的分解可以使血糖升高，故选①②。
【小问4详解】
日常生活中，蓝光让人感到凉爽，红光则无此效应，这是因为蓝光激活ipRGC产生兴奋，通过传入神经传到神经中枢进行分析整合，从而抑制交感神经活动，减弱了棕色脂肪细胞对血浆中葡萄糖的摄取，进而产热减少，感觉凉爽；而红光无法引发上述反射过程，棕色脂肪细胞按正常速率摄取葡萄糖，正常产热，无法感到凉爽。
4. 研究发现，进食后小肠黏膜产生的促胰液素可以通过“肠道-BAT-脑轴”途径刺激小鼠产生饱腹感从而食欲下降（如图），促胰液素分泌量与食物种类有关。

（1）BAT细胞膜上具有____。（编号选填）
①葡萄糖受体 ②神经递质受体 ③促胰液素受体
（2）图中的各过程，完全不在内环境中进行的有____。（编号选填）
（3）过程⑤对进食量的调节属于____（反馈调节/分级调节）。该过程最先接收刺激信息的结构是____。（单选）
A. 下丘脑温感受器 B. 下丘脑体温调节中枢
C. 下丘脑渗透压感受器 D. 食欲控制中枢
（4）下列关于BAT细胞的研究给我们的启示有____。
A. 白天应在合适的光源下就餐
B. 熬夜可增加患糖尿病风险
C. 选择合适食材是控制食欲的关键
D. 促胰液素有望为减肥提供新思路
【答案】（1）②③ （2）①④
（3） ①. 反馈调节 ②. A （4）BCD
【解析】
【分析】分析题意可知，促胰液素通过与BAT中的促胰液素受体结合后，激活BAT的产热作用；同时信号可传至大脑并引起饱腹感，该过程既有体液调节，又有神经调节。
【小问1详解】
分析题意和图示可知，促胰液素通过与BAT细胞的促胰液素受体结合后，激活BAT的产热作用，同时信号可传至大脑并引起饱腹感，所以BAT细胞膜上应该具有②神经递质受体和③促胰液素受体。
【小问2详解】
人们把由细胞外液构成的液体环境叫作内环境。根据图示分析可知，图中各个过程①是食物进入肠胃消化，该阶段在胃肠道中；②③在该阶段产生促胰液素，促胰液素要通过血液运输，属于内环境；④阶段BAT细胞呼吸作用增强，产热增加，该过程在细胞内；⑤产热增加后刺激大脑皮层进行调节，该阶段中的体液调节发生在内环境，由此可知①④阶段完全不在内环境中。
【小问3详解】
分析题图可知，阶段⑤产热增加，该信号可传至大脑并引起饱腹感，从而对进食量进行调节，该过程属于反馈调节；最先接收刺激信息的结构是下丘脑温感受器最先感受到产热增加，A正确，故选A。
【小问4详解】
分析题意可知，通过对BAT细胞的研究给我们的启示：A、白天应在合适的光源下就餐，无法从题意中得出；熬夜可增加患糖尿病风险、选择合适食材是控制食欲的关键、促胰液素有望为减肥提供新思路，BCD符合题意。
（三）遗传病与人类健康（20分）
5. 小颅畸形症（MCPH）是一种以头围减小并伴有不同程度智力衰退为特征的神经系统发育障碍疾病。一对表型正常夫妇生育了一个表型正常的女儿和一个患病儿子。为了解该病的遗传方式，该家庭成员进行了MCPH相关基因检测。结果如图1所示。
（1）据图1判断，MCPH遗传病的遗传方式为____。
A. 常染色体显性遗传
B. 常染色体隐性遗传
C. 伴X显性遗传
D. 伴X隐性遗传
（2）女儿将致病基因传递给下一代的概率是____。
（3）除遗传因素外，孕前病毒（如寨卡病毒）感染也会造成新生儿小颅畸形。下列叙述正确的是____。
A. 母体体液中有识别并吞噬寨卡病毒的巨噬细胞
B. 经病毒刺激后的B淋巴细胞全部增殖、分化为浆细胞
C. 母体内的细胞毒性T细胞能引起寨卡病毒入侵的靶细胞发生凋亡
D. 寨卡病毒会攻击胎儿的神经元，引起其神经系统发育缺陷，造成自身免疫病
（4）从预防小颅畸形症的角度分析，下列建议合理的是____。（编号选填）
①禁止近亲结婚 ②产前诊断 ③婚前体检 ④环境控制
大脑容量大小和认知能力主要取决于神经系统发育时神经干细胞增殖和分化能否正常进行。研究发现，大脑中MCPH1基因和CENPJ基因在中心体形成及染色质凝缩中发挥重要作用。
（5）正常MCPH1蛋白由835个氨基酸组成，患者体内的MCPH1基因则编码了588个氨基酸。据此推测患者体内MCPH1基因可能发生了____。（编号选填）
①碱基替换 ②碱基缺失 ③碱基插入
（6）小颅畸形症的另一个独特特征是染色质提前凝缩。在正常的细胞分裂中，染色质凝缩及染色体去凝缩发生的时期分别为____。
A. G2期 后期B. 前期 后期
C. 前期 末期D. G2期 末期
科学家通过测序分别比较了4个灵长类代表物种大脑内CENPJ基因中启动子区域CpG序列甲基化模式的差异。结果如图2所示：
（7）对灵长类物种大脑前额叶的基因测序，为研究大脑的进化提供了____。
A. 分子生物学证据B. 细胞生物学证据
C. 胚胎学证据D. 比较解剖学证据
（8）结合题干及图2信息，解释在进化过程中，人类拥有比非人灵长类巨大的大脑容量和复杂认知能力的原因____。
【答案】（1）B （2）1/3
（3）AC （4）①②③④
（5）①②③ （6）C
（7）A （8）与非人灵长类比，CENPJ基因在人类大脑中的甲基化水平低，这种低甲基化水平可以遗传给后代，CENPJ基因的表达增强，CENPJ蛋白的含量增加，有利于神经干细胞的增殖和分化，使神经元细胞种类和数量增加， 从而促进大脑容量的增大和认知能力的提升
【解析】
【分析】1、遗传病的判断步骤：首先确定显隐性：①致病基因为隐性：口诀为“无中生有为隐性”；②致病基因为显性：口诀为“有中生无为显性”；
2、再确定致病基因的位置：①伴Y遗传：口诀为“父传子，子传孙，子子孙孙无穷尽也”；②常染色体隐性遗传：口诀为“无中生有为隐性，生女患病为常隐”；③常染色体显性遗传：口诀为“有中生无为显性，生女正常为常显”；④伴X隐性遗传：找女患者，口诀为“母患子(这里指子代中所有儿子)必患，女(不是指子代所有女儿，只要有一个女儿患病即可)患父必患”；⑤伴X显性遗传：找男患者，口诀为：“父患女(这里指子代中所有女儿)必患，子(不是指所有儿子，只要有一个儿子时即可)患母必患”。
【小问1详解】
一对表现正常的夫妇，生育了一个患病的儿子，说明该病为隐性遗传病，且由图1可知，父亲的DNA分别与正常序列探针和突变序列探针杂交均呈阳性，即父亲均含有一个正常基因和一个突变基因，故基因位于常染色体上，因此MCPH遗传病的遗传方式为常染色体隐性遗传，B正确，ACD错误。
故选B。
【小问2详解】
假定控制MCPH的基因为A/a，则父亲母亲的基因型均为Aa，女儿的基因型为1/3AA、2/3Aa，故将该基因a传递给下一代的概率是1/3。
【小问3详解】
A、巨噬细胞的识别和吞噬功能不具有特异性，故母体体液中有识别并吞噬寨卡病毒的巨噬细胞，A正确；
B、经病毒刺激后的B淋巴细胞有部分增殖、分化为记忆B细胞，B错误；
C、细胞毒性T细胞可分泌穿孔素，引发细胞凋亡，从而裂解靶细胞，靶细胞包括被寨卡病毒入侵的体细胞，C正确；
D、自身免疫病是指机体对自身抗原发生免疫反应而导致自身组织损害所引起的疾病，故寨卡病毒会攻击胎儿的神经元，引起其神经系统发育缺陷，不属于自身免疫病，D错误。
故选AC。
【小问4详解】
从预防人类遗传病的角度分析，①禁止近亲结婚、②建议产前诊断、③建议婚前体检、④建议避免接触致畸剂等环境控制都是可以预防小颅畸形症的发生，故选①②③④。
【小问5详解】
正常MCPH1蛋白由835个氨基酸组成，患者体内的MCPH1基因则编码了588个氨基酸，可能是由于基因突变使得相应的终止密码提前，翻译提前结束，故可能发生①碱基替换、②碱基缺失、③碱基插入，使得终止密码提前出现，故选①②③。
【小问6详解】
在正常的细胞分裂中，染色质凝缩，螺旋形成染色体发生在前期，染色体去凝缩，解螺旋形成染色质发生在末期，C正确，ABD错误。
故选C。
【小问7详解】
基因测序属于分子水平的研究，故对灵长类物种大脑前额叶的基因测序，为研究大脑的进化提供了分子生物学证据，A正确，BCD错误。
故选A。
【小问8详解】
由题意和图2可知，与非人灵长类比，CENPJ基因在人类大脑中的甲基化水平低，这种低甲基化水平可以遗传给后代，CENPJ基因的表达增强，CENPJ蛋白的含量增加，有利于神经干细胞的增殖和分化，使神经元细胞种类和数量增加， 从而促进大脑容量的增大和认知能力的提升。
（四）茭白-虾生态共作模式（19分）
6. 茭白田套养小龙虾（即克氏原螯虾）是青浦练塘一种全新的生态种养模式，可充分利用土地资源，提高经济效益。
（1）茭白叶上有昆虫栖息，根系处有小龙虾和水生生物生活，这种分布体现的群落结构主要为____。
小龙虾以田间的杂草、昆虫、水藻、福寿螺等为主要食物，其粪便可为茭白生长提供有机肥料。小龙虾在觅食的同时还可为茭白田松土、搅活水体，更好地促进茭白的生长。
（2）假设小龙虾的食物由30%植物（杂草及水藻）、30%螺和40%昆虫组成，其中昆虫和螺主要以茭白为食，若各营养级间的能量传递效率为5%-20%，则小龙虾增加6kJ的能量，理论上至少需要消耗茭白的能量为____kJ。
（3）小龙虾苗投放到茭白田后，其种群数量变化如图所示，下列叙述正确的是____。
A. 当种群数量处于K2时，小龙虾的出生率大于死亡率
B. b点后种群数量变化的原因可能是投放了饵料
C. 在捕捞时应控制小龙虾种群数量保持在K2/2左右
D. 小龙虾和福寿螺的种间关系为捕食
（4）长绿飞虱是影响茭白生长的主要害虫之一，主要采食茭白绿色的叶片，据此分析此信息属于____。（编号选填）
①物理信息 ②化学信息 ③行为信息
（5）为减轻长绿飞虱对茭白的危害，常使用人工合成的性引诱剂W诱杀长绿飞虱雄性个体以控制其种群数量，从种群特征的角度分析，该防治方法的原理是____。
兴趣小组探究了茭白田套养小龙虾对茭白产量、茭白田土壤有机质含量及水中不同动物种类的影响，得到的结果如表所示。
（6）结合表2数据，下列分析正确的是____。
A. 茭白-小龙虾共作模式提高了茭白田生态系统营养结构的复杂程度
B. “有机质→底栖动物→小龙虾”能够实现完整的碳循环
C. 采用茭白-小龙虾共作模式，其生态系统的抵抗力稳定性更高
D. 底栖动物减少、水藻与杂草数量增多，小龙虾的数量可能增多
（7）茭白-小龙虾共作模式不仅实现了茭白、虾共赢，还能调节当地气候、维持土壤肥力，这体现了生物多样性的价值为____。（编号选填）
①直接价值 ②间接价值 ③潜在价值
（8）将荒地变农田，洼地变虾塘，下列各群落演替与该演替类型不同的是____。
A. 草原放牧后的演替
B. 海底火山喷发后的演替
C. 森林砍伐后的演替
D. 村庄荒废后的演替
【答案】6. 垂直结构
7. 105 8. BCD
9. ① 10. 使用性引诱剂W诱杀长绿飞虱的雄性个体，从而破坏长绿飞虱种群的性别比例，降低种群的出生率，导致种群密度降低，进而减轻长绿飞虱对茭白的危害 11. ACD
12. ①② 13. B
【解析】
【分析】1、生态系统的结构包括生态系统的组成成分和营养结构，组成成分又包括生产者、消费者、分解者和非生物的物质和能量，营养结构包括食物链和食物网。
2、种间关系主要有竞争、寄生、捕食和互利共生等。
3、生态农业是一个农业生态经济复合系统，将农业生态系统同农业经济系统综合统一起来，以取得最大的生态经济整体效益。建立该人工生态系统的目的是实现对能量的多级利用，提高能量的利用率，减少环境污染。
【小问1详解】
茭白叶上有昆虫栖息，根系处有小龙虾和水生生物生活，这种分布体现生物在垂直方向的分层性，即体现群落的垂直结构。
【小问2详解】
小龙虾增加6kJ能量，至少需要消耗茭白的能量传递效率按20%计算，故理论上至少需要消耗茭白的能量=6×30%÷20%÷20%+6×40%÷20%÷20%=105kJ。
【小问3详解】
A、当种群数量处于K2时，小龙虾的种群数量基本维持稳定，出生率等于死亡率，A错误；
B、 b点后K值即环境容纳量有所增加，种群数量变化的原因可能是投放了饵料，B正确；
C、在捕捞时应控制小龙虾种群数量保持在K2/2左右，此时的增长速率最大，C正确；
D、小龙虾以田间的杂草、昆虫、水藻、福寿螺等为主要食物，故小龙虾和福寿螺的种间关系为捕食，D正确。
故选BCD。
【小问4详解】
长绿飞虱主要采食茭白绿色的叶片，是通过感知颜色来传递信息，属于物理信息，故选①。
【小问5详解】
从种群特征的角度分析，使用人工合成的性引诱剂W诱杀长绿飞虱雄性个体，会破坏长绿飞虱种群的性别比例，降低种群的出生率，导致种群密度降低，进而减轻长绿飞虱对茭白的危害，达到防治长绿飞虱的目的。
【小问6详解】
A、茭白-小龙虾共作模式提高了茭白田生态系统物种丰富度和营养结构的复杂程度，A正确；
B、“有机质→底栖动物→小龙虾”没有生产者，没有实现完整的碳循环，B错误；
C、采用茭白-小龙虾共作模式，提高了物种丰富度和营养结构的复杂程度，其生态系统的抵抗力稳定性更高，C正确；
D、小龙虾以田间的杂草、水藻为食，与底栖动物竞争，故底栖动物减少、水藻与杂草数量增多，小龙虾的数量可能增多，D正确。
故选ACD。
【小问7详解】
茭白-小龙虾共作模式实现了茭白、虾共赢，增加产量和收入，体现了生物多样性的直接价值，还能调节当地气候、维持土壤肥力，还体现了生物多样性的间接价值，故选①②。
【小问8详解】
ACD、将荒地变农田，洼地变虾塘，属于次生演替，草原放牧后、 森林砍伐后以及 村庄荒废后的演替都属于次生演替，ACD错误；
B、海底火山喷发后的演替属于初生演替，与荒地变农田，洼地变虾塘的次生演替不同，B正确。
故选B。
（五）异丁醇高产菌株的制备（20分）
7. 异丁醇是一种新型能源。科研人员研究了酿酒酵母的异丁醇合成途径（如图1），尝试对其进行改造，以期实现大规模生产（如图2）。其中，质粒pUC18可实现目的基因在真核、原核细胞中过表达。

注：Ampr为氨苄青霉素抗性基因，氨苄青霉素可抑制细菌细胞壁的形成，对真核生物生长无影响his为组氨酸合成酶基因，组氨酸是微生物生长所必需限制性内切核酸酶识别序列及切割位点：BamHI：5’-G↓GATCC-3’ XhI：5’-C↓TCGAG-3’ Sau3AI：5’-↓GATC-3’ SacI：5’-GAGCT↓C-3’
（1）为实现异丁醇大规模生产，可选取的目的基因是____。
A. 酶A基因B. 酶B抑制基因
C. 酶E基因D. 酶F抑制基因
（2）若选用XhI和Sau3AI对质粒pUC18进行切割，为实现其与目的基因的连接，可在目的基因两端添加____。（编号选填）
①XhI和Sau3AI的识别序列
②XhI和BamHI的识别序列
③SacI和Sau3AI识别序列
④SacI和BamHI的识别序列
（3）下列关于培养基I~ III的叙述正确的是____。
A. 培养基I是鉴别培养基
B. 培养基II可形成单个菌落
C. 培养基I和II的营养成分相同
D. 培养基I和III的营养成分相同
（4）启动子的表达具有物种特异性，为了大量获得重组质粒并高效筛选异丁醇生产菌种，图10中的大肠杆菌和酿酒酵母需具备的特点是____。
A. 氨苄青霉素抗性大肠杆菌
B. 氨苄青霉素敏感大肠杆菌
C. 组氨酸合成正常酿酒酵母
D. 组氨酸合成缺陷酿酒酵母
（5）线性化后的重组质粒可随机整合到酿酒酵母的染色体DNA中并稳定表达。经上述流程获得的异丁醇生产菌种在适宜条件下培养，异丁醇产量较野生型酿酒酵母减少，试分析此类菌种异丁醇产量减少的原因。____。
为初步筛选异丁醇高产菌种，科研人员构建了相关载体，并导入异丁醇生产菌种，载体的部分序列及筛选原理如图3。

（6）已知BmR基因的编码链序列为5’-GTGTTAATAT······GATTCATGAA-3’，若将其编码的亮氨酸替换为天冬氨酸，可提高BmR蛋白与异丁醇的结合能力。现利用PCR技术定点突变改造BmR蛋白，需设计的引物的序列是____。（编号选填）（密码子：亮氨酸5’-UUA-3’，天冬氨酸5’-GAC-3’）
①5’- ATATGTCCAC -3’ ②5’-GTGGACATAT -3’
③5’- GATTCATGAA -3’ ④5’-TTCATGAATC -3’
（7）结合图3及所学知识，分析利用上述载体筛选异丁醇高产菌种的原理____。
（8）发酵罐是发酵工程中常用的生物反应器，其主要作用是____。
A. 隔绝外界空气
B. 模拟微生物细胞代谢所需环境
C. 杀灭微生物的芽孢
D. 提供液体环境便于收集发酵液
【答案】（1）AD （2）①② （3）C （4）BD
（5）线性化质粒随机整合到酿酒酵母的染色体DNA的过程中可能破坏了酿酒酵母的正常基因（包括异丁醇合成途径中的关键酶基因、酿酒酵母正常生长代谢需表达的基因），使酿酒酵母正常的新陈代谢（正常生长发育、正常合成异丁醇）受损，异丁醇产量降低
（6）②④ （7）少量异丁醇与BmR蛋白结合无法激活启动子，大量异丁醇与BmR蛋白结合可激活启动子，进而使荧光蛋白GFP基因表达，产生荧光蛋白。故可通过检测异丁醇生产菌种中是否有荧光（或荧光强度）来筛选高产菌种。 （8）B
【解析】
【分析】基因工程技术的基本步骤：
（1）目的基因的获取：方法有从基因文库中获取、利用PCR技术扩增和人工合成。
（2）基因表达载体的构建：是基因工程的核心步骤，基因表达载体包括目的基因、启动子、终止子和标记基因等。
（3）将目的基因导入受体细胞：根据受体细胞不同，导入的方法也不一样。
（4）目的基因的检测与鉴定。
【小问1详解】
据图分析可知：丙酮酸一方面在A酶、B酶、C酶、D酶的作用下生成异丁醇，另一方面，丙酮酸分别在E酶、F酶的作用下生成乙醇，因此为实现异丁醇大规模生产，可选取的目的基因是酶A基因、酶F抑制基因，AD正确，BC错误。
故选AD。
【小问2详解】
若选用XhI和Sau3AI对质粒pUC18进行切割后，为切出相同的黏性末端并且防止目的基因自身环化，应选用了XhI和Sau3AI或XhI和BamHI的识别序列对目的基因所在DNA进行切割，因此，可在人APP基因两端分别添加XhI和Sau3AI或XhI和BamHI的识别序列，即①②。
【小问3详解】
A、培养基I是选择培养基，A错误；
B、培养基II并不能形成单个菌落，B错误；
C、培养基I和II的营养成分相同，都具备水、碳源、氮源、无机盐，C正确；
D、培养基I用来培养大肠杆菌，培养基III用来培养酵母菌，因此培养基I和III的营养成分不同，D错误。
故选C。
【小问4详解】
启动子的表达具有物种特异性，为了大量获得重组质粒并高效筛选异丁醇生产菌种，图10中的大肠杆菌和酿酒酵母需具备的特点是氨苄青霉素敏感大肠杆菌、组氨酸合成缺陷酿酒酵母，AC错误，BD正确。
故选BD。
【小问5详解】
线性化质粒随机整合到酿酒酵母的染色体DNA的过程中可能破坏了酿酒酵母的正常基因（包括异丁醇合成途径中的关键酶基因、酿酒酵母正常生长代谢需表达的基因），使酿酒酵母正常的新陈代谢（正常生长发育、正常合成异丁醇）受损，异丁醇产量降低。
【小问6详解】
BmR基因的编码链序列为5’-GTGTTAATAT······GATTCATGAA-3’，现将其编码的亮氨酸替换为天冬氨酸，又因为密码子：亮氨酸5’-UUA-3’，天冬氨酸5’-GAC-3’，因此利用PCR技术定点突变改造BmR蛋白，需设计的引物的序列是5’-GTGGACATAT -3’， 5’-TTCATGAATC -3’，即②④。
【小问7详解】
少量异丁醇与BmR蛋白结合无法激活启动子，大量异丁醇与BmR蛋白结合可激活启动子，进而使荧光蛋白GFP基因表达，产生荧光蛋白。故可通过检测异丁醇生产菌种中是否有荧光（或荧光强度）来筛选高产菌种。
【小问8详解】
发酵罐是发酵工程中常用的生物反应器，其主要作用是模拟微生物细胞代谢所需环境，ACD错误，B正确。
故选B。组别
1
2
3
4
处理方法
水+暗
水+光
STS+暗
STS+光
根伸长生长（cm）
6.25
2.50
5.94
2.14
根不对称生长率（%）
2.1
16.82
x
y
处理
茭白产量（kg/hm2）
土壤有机质含量（%）
浮游动物种类
底栖动物种类
茭白-小龙虾共作模式
4080
2.92
33
7
茭白单作模式
3400
2.76
30
6
组别
1
2
3
4
处理方法
水+暗
水+光
STS+暗
STS+光
根伸长生长（cm）
6.25
2.50
5.94
2.14
根不对称生长率（%）
2.1
16.82
x
y
处理
茭白产量（kg/hm2）
土壤有机质含量（%）
浮游动物种类
底栖动物种类
茭白-小龙虾共作模式
4080
2.92
33
7
茭白单作模式
3400
2.76
30
6