2025北京高三一模生物汇编：分子与细胞（非选择题）

2025北京高三一模生物汇编

分子与细胞(非选择题)

一、非选择题

1.(2025北京朝阳高三一模)神经元轴突末梢内的突触小泡通过胞吞、递质装载和胞吐的过程发挥作用

(图1)。突触小泡膜上有一种由Vi和Vo两部分组成的V型质子泵，研究者对其进行了研究。

(1)研究者将小鼠脑组织制成匀浆；用法分离出含突触小泡的细胞组分。

(2)研究者将突触小泡与内含荧光标记物的脂质体小泡融合，该标记物在酸性条件下荧光淬灭，酸性条件解

除时恢复荧光。用含低浓度神经递质的缓冲液孵育融合小泡，进行图2所示实验，在箭头标示时间一次性

施加所示试剂，检测小泡的荧光强度相对值。

图1

400001

天35000-

光30000-

强

度25000-

相20000-

对15000-

值10000-

5000-

°02004006008001000120014001600

日寸恒］(s)

图2

①加入ATP后，荧光迅速淬灭，原因是V型质子泵o

②添加ATP一段时间后，再添加V型质子泵抑制剂，荧光逐渐恢复。推测其原因是融合小泡膜上的神经

递质载体装载神经递质时，利用了提供的动力。

③为检验推测，研究者增加一组实验，提高缓冲液中神经递质浓度，重复图2操作，结果证实了推测。在

图中画出该组实验在施加ATP后的结果曲线o

(3)研究者发现，突触小泡形成一段时间后，Vi会与Vo解离，Vi从膜上离开。为确定Vi与Vo的解离条

件，研究者将突触小泡在4组缓冲液中孵育，之后提取突触小泡膜蛋白，电泳后，加入能与Vi特异性结

合的荧光标记蛋白，结果如图。结果表明引发了Vi与Vo解离。

ATP——+4-

神经递质—十—十

(4)已知同一突触小体内的各个突触小泡体积相同。请综合上述研究结果，推测同一突触小体的突触小泡中

装载的神经递质数量基本相同的机制。o

2.(2025北京门头沟高三一模)心脏肥大会增加心力衰竭风险，线粒体功能障碍是心脏肥大的关键因素之

一，E蛋白在线粒体功能中发挥关键作用，为探究E蛋白对心脏肥大的作用及机制，科研人员开展相关研

究。

(1)线粒体是细胞进行—的主要场所，丙酮酸在此彻底氧化分解，产生—，释放能量，生成大量ATP,

为细胞生命活动供能。

(2)E蛋白主要位于成年小鼠心脏线粒体中，在心脏肥大诱导的小鼠心脏中表达量降低。为研究E蛋白对心

脏肥大的作用，科研人员对小鼠进行不同处理并测量各组小鼠心脏体积，结果如下图。结果表明—o

1组2组3组4组

心脏肥大诱导一+一十

过表达E蛋白一一++

注：“+”“一”分别代表进行和未进行操作

(3)科研人员对线粒体中的蛋白进行分析，发现E蛋白可能与S蛋白相互作用，科研人员利用红色荧光蛋白

和绿色荧光蛋白分别标记小鼠的E蛋白和S蛋白，显微镜下观察该小鼠心肌细胞，发现—，支持上述推

测。

(4)进一步实验发现E蛋白通过S蛋白提高ATP含量并抑制线粒体活性氧的增加进而调节线粒体功能，请

在下表中完善实验处理(填字母)，并写出相应的结果(“+”越多代表含量越多)。

A.过表达E蛋白B.E蛋白抑制剂C.过表达S蛋白D.S蛋白抑制剂

组别材料处理ATP含量线粒体活性氧水平

①缓冲液处理+++++

②心肌肥大诱导+++++

心肌细胞

③心肌肥大诱导，1_III_IV_

④心肌肥大诱导，1L+++++

(5)结合上述研究成果，提出一条在心脏肥大诊断或治疗方面的应用前景o

3.(2025北京门头沟高三一模)为探究丛枝菌根真菌(AMF)对宿主植物和土壤微生物的影响，研究人员

利用宿主植物羡藜苜蓿进行了系列实验。

(l)AMF、宿主植物和土壤微生物等所有生物构成一个oAMF从宿主植物体内获取光合产物，同时，

AMF能增加宿主对矿质元素的吸收。因此，AMF和痍藜苜蓿的种间关系是一。

(2)研究人员利用图1所示装置在不同磷土壤环境中进行实验，根系分置在不同隔室模拟植物根系在自然环

境中的不同生态位，A室为空白隔室，B、C室均有植物根系，接种组的C、D室接种AMF后会出现菌丝

(AMF菌在宿主植物根系周围形成)，B和C之间用亚克力板完全阻隔，A和B、C和D之间用尼龙筛网

阻隔（根系无法通过菌丝可以通过）。隔室中的圆圈表示土壤采样点。

①上述实验的自变量是—，各个隔室所用土壤均需—处理。

②研究人员检测了不同隔室根部及地上生物量，实验结果如图2所示，实验结果表明—o

（3）研究人员推测AMF可能通过菌丝网络将宿主植物固定的碳转运至土壤中影响土壤微生物，为验证此假

设，将图1中的装置置于密闭透明容器中，分组通入13co2或C02,一段时间后检测不同隔室中—o

（4）研究人员测定低磷环境中的根冠比（间接反映植物光合产物在地下和地上部分的分配比例），发现接种

AMF会导致根冠比降低，请从物质和能量的角度推测蓑藜苜蓿在不同环境条件下的生存策略—。

4.（2025北京门头沟高三一模）学习以下材料，回答下列小题。

植物对光信号的感知与转导

光作为关键环境因子调控植物的生长发育。在土壤的黑暗环境中萌发的种子会启动暗形态建成模式，表现

为下胚轴伸长、子叶维持闭合等特征。幼苗出土见光后，光形态建成程序激活，引发下胚轴生长抑制和子

叶快速展开等显著表型变化。

植物进化出多种光受体系统感知光信号，其中光敏色素B（phyB）是响应红光/远红光的受体。该蛋白存在

两种互变构型：红光吸收型（Pr）和远红光吸收型（Pfr）。种子萌发过程中的光信号感知与转导途径如图

所示。黑暗条件下，phyB以非活性Pr形式分布于细胞质中，幼苗出土接触红光后，Pr迅速转化为活性Pfr

构型，同时触发胞质钙离子浓度瞬时激增，进而激活钙依赖性蛋白激酶（CPKs）,引发级联反应：活化的

CPKs特异性识别Pfr并催化其磷酸化，促使Pfr快速转入细胞核，进入核内的Pfr与转录因子PIFs结合并

促使其降解，解除PIFs对光响应基因的抑制作用，最终激活光形态建成相关基因的表达。

研究发现，除了光照，盐胁迫和干旱等不同环境刺激都会通过各自的环境信号受体诱发胞质钙离子浓度升

高并激活CPKs,但植物却能对这些信号进行特异性解码，产生与环境刺激相对应的生理响应。该研究不

仅系统揭示了光信号转导通路的核心机制，更从分子层面阐明了钙信号特异性解码的原理，为深入解析其

他环境信号的转导过程提供了重要的参考。

(1)光除了作为信号参与调控外，还能被叶绿体—上的光合色素吸收用于光合作用，在此过程中的能量变

化为：光能一-一糖类等有机物中的化学能。

(2)某实验室获得的拟南芥突变体无法合成CPKs,若将种子置于红光下培养一段时间，其表型为一。

(3)基于对文中内容的理解，下列相关叙述簿误的是()

A.用钙离子抑制剂处理植物时，红光诱导的phyB入核会被抑制

B.phyB被红光激活或CPKs被钙离子激活都会直接促进phyB磷酸化

C.phyB既能接受光信号，也能作用于转录因子PIFs从而调节基因表达

D.光形态建成相关基因的表达利于植物适应出土后的环境进行光合作用

(4)结合文中内容，比较植物对盐胁迫和红光这两种信号响应和转导途径的异同点o

5.(2025北京石景山高三一模)学习以下材料，回答以下问题。

肥胖者脂肪细胞中线粒体受损现象的揭秘

线粒体是细胞的“动力车间”。研究发现肥胖个体的脂肪细胞中出现功能减弱的碎片化线粒体，碎片化线粒

体通过细胞的自噬作用被清除，因此数量减少。某研究团队对此现象进行了探究。

研究者分别从高脂饮食小鼠和正常饮食小鼠体内分离出成熟脂肪细胞进行检测，发现在高脂饮食小鼠的脂

肪细胞中，编码RalA酶的RalA基因表达量大大增加。随后，该团队构建了脂肪组织RalA基因特异性缺

失的模型小鼠RalAK-,发现在吃普通食物的情况下，RalAK-和野生鼠的体重无明显差别；而换成高脂饮食

后，RalA~的体重增加水平明显小于野生鼠。电子显微镜成像结果显示，野生鼠在摄入高脂食物后，脂肪

组织中的线粒体变小(呈球形)，而RalAK-的线粒体始终处于功能更强的长杆状。

线粒体的分裂需要动力相关蛋白Drpl催化，主要发生在进行分裂的细胞中。Drpl的活性与线粒体的形态

密切相关(如下图)。蛋白磷酸化酶PP2Aa可使Drpl的Ser637位点磷酸化，抑制其活性。进一步研究表

明，RalA酶可与PP2Aa相互作用，解除Drpl的Ser637位点磷酸化，增强其活性，从而导致线粒体过度

分裂和破碎，抑制其氧化功能。

上述研究解释了肥胖状态下脂肪细胞中线粒体功能障碍的原因，为改善肥胖者的能量代谢提供新的思路。

(1)脂肪细胞中的线粒体将有氧呼吸第一阶段产生的进一步氧化分解，产生_____，同时释放能量。

(2)饲喂高脂饮食的RalAK-小鼠和野生鼠的实验中，研究者还检测了其他指标。与野生鼠相比，RalAK-小鼠

的耗氧率，线粒体中控制有氧呼吸相关酶的基因表达量____0

(3)研究人员构建了蛋白磷酸化酶PP2Aa高表达(DrplSD)和不表达的(Drpl$A)的脂肪细胞，测得Drpl$D

细胞的线粒体明显更长，同时还测定细胞的有机物氧化分解速率，结果如下图。此实验的目的是o

<(

眼

眼

曜5

崛

白

3%

M目

舞0

W曰

1<

叵)

注：DrplT表示未处理的脂肪细胞

(4)根据文中信息，下列说法正确的是o

A.脂肪细胞中的线粒体功能正常可防止能源物质过度堆积和肥胖

B.与未分裂的细胞相比，进行分裂的细胞中蛋白磷酸化酶PP2Aa活性升高

C.可开发RalA酶抑制剂作为保护线粒体的药物，解决肥胖症患者代谢问题

6.(2025北京高三一模)每个人细胞表面都带有一组和别人不同的蛋白质，称为组织相容性抗原

(MHC),其中MHCI与肿瘤免疫密切相关。

(1)如图1所示，肿瘤细胞内的某些蛋白质被蛋白酶体分解为短肽，这些短肽经(填细胞器)加工形

成MHCI-抗原肽并呈递到细胞膜表面，与TCR结合后激活T细胞。活化的细胞毒性T细胞识别并杀伤肿

瘤细胞，实现这一基本功能。

5心墟樱易

»TCR

$今抗原肽

，及支

蛋白质

夕

MHCI-抗原

肽的组装

蛋白酶体

♦八短肽

MHCI合成图1

(2)肿瘤细胞内的蛋白质IR能够下调MHCI含量。检测人胰腺癌细胞(WT)和东基因敲除的胰腺癌细胞

(KO)相关物质含量。若IR仅促进MHCI降解降低其含量，请在图2中补全第3、4组实验结果。

(3)为探究IR作用于MHCI促进其降解途径，分别用红色、紫色、绿色荧光标记WT中的IR、自噬泡定位

蛋白、溶酶体定位膜蛋白。将标记的WT分为两组，实验组用自噬诱导剂处理6h,对照组不处理。观察

发现，实验组的三种荧光共定位(分布位置重叠)，对照组红色荧光在细胞质基质中弥散分布，与绿色和

紫色荧光无共定位。研究者是基于假设设计的该实验方案。

(4)细胞中IR含量不同的胰腺癌患者术后生存比例差异如图3所示，请解释造成生存率高或低的原因(任

选其中厂外情况)—o

i.oL

8

0.

辟60.

琳6

>s

湾

4

氏sIR含量低

直

2

IR含量高

0

020406080100120

时间/月

图3

7.(2025北京高三一模)学习以下材料，回答(1)〜(4)题。

线粒体基因编码蛋白质双重翻译模式的新发现

真核细胞生命活动所需能量约95%来自线粒体。线粒体正常运转需要上千种蛋白质，但线粒体基因组

DNA(mtDNA)只编码13种蛋白，其中包括线粒体内膜上的细胞色素b(Cytb)„Cytb由380个氨基酸组

成，是电子传递链复合体III的一个亚基，参与电子传递，驱动ATP合成。

线粒体遗传密码与核遗传密码(标准密码子)相似但不完全相同。如标准异亮氨酸密码子AUA在线粒体

中编码甲硫氨酸，精氨酸密码子AGA和AGG在线粒体中则为终止密码子，而终止密码子UGA在线粒体

中编码色氨酸。以往认为，线粒体中的CYTB基因只编码Cytb。近期，我国科研人员发现C1TB基因还能

编码由187个氨基酸组成的蛋白质C-187,且C-187是在细胞质基质中的核糖体上按照标准密码子翻译出

来的。有意思的是，C-187合成后，再由特定的序列引导其返回线粒体基质中。

研究发现，C-187能与线粒体内膜上的SL蛋白结合。SL蛋白由核基因编码，可跨膜转运磷酸盐。若C-

187合成障碍则会导致细胞内ATP含量下降，而SL基因过表达则能够恢复细胞内ATP水平，二者在能量

代谢中共同发挥作用。

该研究不仅改写了“线粒体基因组编码13个蛋白”的论断，提出的线粒体双重翻译模式也为研究能量代谢调

控提供了新视角。

(1)线粒体是真核细胞进行—的主要场所，前两阶段产生的［H］通过电子传递链最终传递给Ch生成—o

(2)下列能为“C-187来源于mtDNA”提供证据支持的实验有。

A.用抑制线粒体基因转录的药物处理细胞，检测Cytb和C-187含量

B.用抑制细胞质基质核糖体翻译的药物处理细胞，检测Cytb和C-187含量

C.用C-187特异性抗体检测正常细胞和mtDNA缺失细胞中C-187的含量

(3)在下图中补充文字、箭头、Cytb(用■表示)和C-187(用•表示)，完善线粒体基因编码蛋白质的双重

翻译模型____。

(4)阐述C-187和Cytb在合成ATP过程中的协调配合。

8.(2025北京顺义高三一模)“倒春寒”使紫花苜蓿在返青期发生低温胁迫。为探究低温胁迫后光合作用恢

复的限制因素，科研人员选取苜蓿幼苗放入培养箱，低温处理后再进行室温恢复培养，检测指标及结果如

图1:

•

■叶绿素含量□净光合速率_30W

(36I

<30_25O

智s

)24_20a

)

蜩_

1815<

如

1_附

麟210

如

啜_

6果

古5

鼬

0_0

(1)称取适量新鲜苜蓿叶片，加少量石英砂、碳酸钙和一定量的,研磨过滤制成色素提取液，用于测

定叶绿素含量。将叶片切成大小一致的圆片，置于适宜浓度的NaHCCh溶液中，测定叶圆片的速率

(|imol/m2-s),代表净光合速率。

(2)据图1可知，低温会叶绿素含量。叶绿素含量变化并非影响光合速率的唯一因素，依据是室温恢

复培养72h后，o

(3)紫花苜蓿叶绿体中部分特定叶绿素与蛋白构成大型复合物，即光系统，可分为I、II两种类型。图2为

光系统D(PSII)电子传递的过程示意图。

①图2中特定叶绿素的电子可被激发跃迁为高能电子，再传递给电子受体。失去电子的叶绿素从电子

供体中获得电子，电子供体则夺取水的电子，促进水分解直接生成,电子受体的高能电子继续传递，

PSII恢复初始状态。

②若电子传递受阻，叶绿素吸收的光能无法用于光合作用，多余的能量以更强的荧光释放。对暗处理的叶

片施以强光照射，快速连续采集荧光信号，照光0.3ms和2ms时的荧光强度分别反映PSII供体侧和受体

侧的电子传递情况。正常情况下，供体侧电子传递顺畅，但受体侧传递速度较慢，电子在受体侧堆积，电

子传递暂时中断。若将低温处理前和恢复常温后的叶片荧光强度值记为a和b,则0.3ms和2ms时，a与b

的大小关系分别为,说明低温造成PSII的供体侧功能受损，限制了光合作用的恢复。

9.(2025北京丰台高三一模)光周期现象是生物对昼夜交替中光照和黑暗长短变化引起的适应性反应。蓝

细菌等原核生物生长和繁殖迅速，为探究蓝细菌是否也具有光周期现象，科研人员展开相关研究。

(1)光作为一种信号，能够多种生物生长、发育。

(2)研究者比较了三种光周期下野生型和昼夜节律基因突变株K转入冰浴环境中的存活率(图1)。实验结

果说明蓝细菌有光周期现象，理由是o

--

野生型LD16:8

.5第

副

..0--

璐.5

璐.0

5曲

的-<.Q5-

-OM.0

-O-

0103060J20

冰浴时间(分钟)

注：24小时为一个光周期；LD16:8、LD12:12、LD8:16分别代表长日照、等日照、短日照

图1

(3)比较不同光周期数对野生型蓝细菌存活率的影响，发现光周期现象随时间逐步建立和增强(图2)。已知

蓝细菌繁殖一代时间约6小时，据图分析在____代后光周期现象相对稳定。

।।।।।।।।

12345678

光周期数

图2

(4)进一步研究发现，野生型蓝细菌感知光周期后，膜脂去饱和化程度提高，推测这种变化可能提高了细胞

膜的流动性，这一特点对于蓝细菌在低温环境下完成等功能有重要意义。

(5)结合以上研究，下列说法正确的有o

A.蓝细菌的藻蓝素分布在叶绿体类囊体薄膜上

B.突变株K中导入昼夜节律基因，可恢复光周期现象

C.突变株K的膜脂去饱和化程度与野生型无显著差异

D.光周期现象可能在真核生物演化之前已经出现

E.生物的性状是基因和环境共同作用的结果

(6)请基于本研究提出一项提高农作物抗寒性的措施，并分析潜在限制因素。

参考答案

1.⑴差速禺心

(2)利用水解ATP释放的能量将H+泵入小泡H+顺浓度梯度出小泡

40000

荚

35000

光

强30000

度25000

相20000

对15000

值10000

5000

0

0200400600

时间⑸

⑶突触小泡酸化/ATP

(4)V型质子泵将一定量H+泵入突触小泡后，Vi与Vo解离，所形成的跨膜H+浓度差只能为一定量的神经

递质装载提供动力。

【分析】突触由突触前膜、突触间隙、突触后膜三部分构成，在突触小体内含有突触小泡，内含神经递

质，神经递质由突触前膜以胞吐的形式排放到突触间隙，使电信号转变为化学信号，作用于突触后膜，引

起突触后膜兴奋，由外正内负的静息电位变为外负内正的动作电位.神经递质有两种类型，可以引起下一

个神经元的兴奋或抑制。

【详解】(1)分离细胞器常用差速离心法，通过不同的离心速度和时间，使不同大小、密度的细胞器分

开，所以此处用差速离心法分离出含突触小泡的细胞组分。

(2)①加入ATP后荧光迅速消失：由题意可知突触小泡膜上有V-型质子泵，加入ATP后荧光迅速消

失，原因是V-型质子泵利用ATP水解释放的能量将H+泵入小泡，改变了小泡内的环境，影响了荧光物

质，所以此处填利用水解ATP释放的能量将H+泵入小泡。

②添加ATP一段时间后，再添加V-型质子泵抑制剂：添加ATP一段时间后小泡内积累了H+,再添加

V-型质子泵抑制剂，此时小泡内的H+会因浓度差扩散出来，导致荧光逐渐恢复，所以是H+浓度梯度出

小泡。

③绘制实验结果曲线：开始时加入直TP,荧光迅速下降，一段时间后添加抑制剂，荧光又逐渐上升，曲

线应呈现先快速下降，然后缓慢上升的趋势。

00

灵400

00

光350

00

强300

00

度250

00

相200

0

对1500

值

0

1000

0

500

0

⑸

时间

结

白，

记蛋

光标

的荧

结合

异性

Vi特

能与

加入

白，

膜蛋

提取

，再

孵育

液中

缓冲

泡在

触小

先将突

实验中

(3)

这种

才出现

情况下

反应的

化相关

TP催

在有A

只有

因为

离，

V。解

i与

使得V

TP,

催化A

泡能

触小

明突

果表

。

现象

解离

神

定量的

只为一

浓度差

膜H+

的跨

形成

离，

。解

与V

，Vi