2025年上学期高三生物跨学科综合试题（生物-化学）

2025年上学期高三生物跨学科综合试题（生物-化学）一、选择题（每题3分，共30分）细胞呼吸过程中，丙酮酸进入线粒体氧化分解需要的条件是（）A.氧气、丙酮酸载体蛋白、ATPB.NADH、线粒体基质pH=8.0、辅酶AC.丙酮酸脱氢酶、Mg²⁺、丙酮酸浓度梯度D.内质网加工的载体蛋白、氧气扩散速率解析：丙酮酸进入线粒体依赖载体蛋白协助扩散，需丙酮酸脱氢酶催化生成乙酰辅酶A，Mg²⁺为该酶激活剂。线粒体基质pH约7.8，氧气参与的是电子传递链阶段，与丙酮酸进入无关。某研究团队用荧光标记法观察植物根细胞对NH₄⁺的吸收机制，发现该过程伴随细胞外H⁺浓度升高。下列说法错误的是（）A.NH₄⁺吸收可能与H⁺-ATP酶建立的质子梯度相关B.若加入呼吸抑制剂，NH₄⁺吸收速率会降低C.该过程体现了生物膜的流动性和选择透过性D.细胞外H⁺浓度升高会导致土壤pH下降解析：NH₄⁺吸收常通过H⁺-NH₄⁺共转运蛋白，依赖H⁺顺浓度梯度的势能，而H⁺梯度由H⁺-ATP酶消耗ATP维持，属于主动运输。新冠病毒ORF3a蛋白可破坏宿主细胞溶酶体膜稳定性，导致细胞自噬受阻。下列分析正确的是（）A.溶酶体膜主要由磷脂和蛋白质构成，其稳定性与胆固醇含量相关B.溶酶体破裂后释放的水解酶会导致细胞凋亡，属于细胞坏死C.自噬受阻会导致宿主细胞内受损线粒体积累，ATP生成增加D.ORF3a蛋白通过改变溶酶体膜的流动性实现对膜稳定性的破坏解析：胆固醇调节膜流动性，溶酶体膜破裂释放的水解酶可引发细胞凋亡（编程性死亡），不同于被动的细胞坏死；受损线粒体积累会导致ATP生成减少。在光合作用暗反应中，RuBP羧化酶催化CO₂与C₅结合生成C₃。若将该酶提取后在体外研究其活性，下列条件组合正确的是（）A.适宜温度、CO₂、ATP、NADPH、Mg²⁺B.高温（70℃）、CO₂、C₅、Pi、Fe³⁺C.室温（25℃）、CO₂、C₅、ATP、Mn²⁺D.低温（0℃）、CO₂、C₃、NADPH、K⁺解析：RuBP羧化酶（Rubisco）的体外活性需要底物CO₂和C₅，以及Mg²⁺作为激活剂，ATP和NADPH是光反应产物，用于C₃还原，与羧化步骤无关。某实验小组用³²P标记的噬菌体侵染未标记的大肠杆菌，保温一段时间后搅拌离心，发现上清液放射性偏高。下列原因分析错误的是（）A.保温时间过长，子代噬菌体释放导致上清液放射性增加B.搅拌不充分，噬菌体外壳未与细菌分离，沉淀放射性偏高C.离心速度过低，部分细菌未沉淀，导致上清液出现细菌D.标记时³²P仅标记了噬菌体蛋白质外壳，离心后分布在上清液解析：噬菌体蛋白质外壳不含P元素，³²P标记的是DNA；若保温时间过短，部分噬菌体未侵入细菌，上清液放射性也会偏高。人体血液中缓冲对H₂CO₃/NaHCO₃可维持pH稳定。剧烈运动后，血浆pH仍能保持在7.35-7.45，其调节过程涉及（）A.乳酸与NaHCO₃反应生成乳酸钠和H₂CO₃B.H₂CO₃分解为CO₂和H₂O，CO₂通过呼吸系统排出C.NaHCO₃浓度升高时，肾脏通过重吸收HCO₃⁻维持平衡D.以上均正确解析：剧烈运动产生的乳酸与NaHCO₃反应生成乳酸钠（随尿排出）和H₂CO₃，H₂CO₃分解为CO₂和H₂O，通过呼吸排出CO₂，从而维持pH稳定。下列关于酶的化学修饰调节的叙述，错误的是（）A.磷酸化和去磷酸化是最常见的修饰方式B.修饰后酶的空间结构发生改变，活性变化C.该调节方式具有快速、高效的特点，无需新合成酶D.胰蛋白酶原被肠激酶激活属于化学修饰调节解析：胰蛋白酶原激活是通过水解特定肽键实现的，属于酶原激活，而非磷酸化等化学修饰；化学修饰调节需酶催化（如激酶、磷酸酶）。某植物细胞在0.3g/mL蔗糖溶液中发生质壁分离，若换用0.3g/mL尿素溶液，一段时间后会发生（）A.质壁分离后自动复原，因为尿素分子可自由扩散进入细胞B.质壁分离后无法复原，因为尿素溶液浓度高于细胞液浓度C.不发生质壁分离，因为尿素是极性小分子，可通过细胞膜D.先质壁分离后复原，因为尿素主动运输进入细胞导致细胞液浓度升高解析：尿素分子通过自由扩散进入细胞，使细胞液浓度逐渐升高，当细胞液浓度高于外界溶液时，水分进入细胞，质壁分离自动复原。在PCR扩增目的基因时，若引物设计过短（如5个碱基），可能导致的结果是（）A.引物与模板结合特异性降低，扩增出非目标片段B.Taq酶无法识别短引物，PCR反应无法启动C.引物二聚体形成减少，扩增效率提高D.目的基因扩增片段长度变短解析：引物过短会导致与模板DNA的非特异性结合增加，扩增出杂带；Taq酶对引物长度要求较低（通常18-25bp），但过短会影响特异性。下列关于生物膜系统的化学组成和功能的叙述，正确的是（）A.细胞膜上的糖蛋白具有识别、保护和润滑作用，其糖链只分布在膜外侧B.线粒体内膜和叶绿体类囊体膜均富含ATP合成酶，且都能产生氧气C.高尔基体膜通过囊泡与内质网膜和细胞膜联系，囊泡运输依赖于膜的选择透过性D.原核细胞的细胞膜可替代线粒体功能，其化学组成与真核细胞膜完全相同解析：线粒体内膜产生ATP但不产生氧气（氧气在类囊体膜产生）；囊泡运输依赖膜的流动性；原核细胞膜不含胆固醇，与真核细胞膜组成不完全相同。二、填空题（每空2分，共40分）光合作用中，水的光解发生在__________（场所），该过程产生的__________可用于暗反应中C₃的还原。若突然停止光照，短时间内叶绿体中C₅含量会__________（填“增加”“减少”或“不变”）。答案：类囊体薄膜；ATP和NADPH；减少人体剧烈运动时，骨骼肌细胞通过__________呼吸产生乳酸，该过程中葡萄糖被氧化分解的终产物是__________，释放的能量大部分以__________形式散失。答案：无氧；乳酸；热能基因工程中，构建重组质粒时需用__________酶切割目的基因和载体，再用__________酶连接形成重组DNA。若要检测目的基因是否转录出mRNA，可采用__________技术。答案：限制性核酸内切（限制）；DNA连接；分子杂交（或RNA-DNA杂交）某植物的花色由两对等位基因（A/a、B/b）控制，遵循自由组合定律。当A和B同时存在时表现为红色，A存在B不存在时为粉色，其余情况为白色。现有一株红色花植株与白色花植株杂交，F₁中红色:粉色:白色=1:1:2，则亲本红色花植株的基因型为__________，F₁中粉色花植株自交，后代中白色花植株所占比例为__________。答案：AaBb；1/4（F₁粉色花基因型为Aabb，自交后代aa__占1/4）在血糖调节中，胰岛素的作用是促进组织细胞__________葡萄糖，并抑制__________分解和非糖物质转化为葡萄糖。若胰岛素受体基因突变导致受体功能异常，会引发__________（填“高血糖”或“低血糖”）。答案：摄取、利用和储存；肝糖原；高血糖三、实验题（共30分）背景资料细胞凋亡是由基因控制的编程性死亡过程，其中线粒体途径是主要途径之一。研究发现，凋亡诱导因子（AIF）可从线粒体释放并进入细胞核，促进DNA片段化。为探究Ca²⁺在AIF释放中的作用，某实验小组进行了如下实验：实验材料：人肝癌细胞（HepG2）、Ca²⁺载体A23187（可使细胞内Ca²⁺浓度升高）、Ca²⁺螯合剂EGTA（可降低细胞内Ca²⁺浓度）、线粒体提取试剂盒、Westernblot检测试剂（检测蛋白质）等。实验步骤：将HepG2细胞分为4组：对照组（不作处理）、A23187组（加入1μmol/LA23187）、EGTA组（加入5mmol/LEGTA）、A23187+EGTA组（同时加入A23187和EGTA）。培养24小时后，提取各组细胞的线粒体和细胞核蛋白，用Westernblot检测AIF的分布。实验结果：|组别|线粒体中AIF含量|细胞核中AIF含量||------------|----------------|----------------||对照组|+++|+||A23187组|+|+++||EGTA组|++++|-||A23187+EGTA组|+++|++|（注：“+”数量越多表示含量越高，“-”表示未检测到）问题根据实验结果，分析Ca²⁺对AIF从线粒体释放的影响，并说明理由。（10分）答案：Ca²⁺促进AIF从线粒体释放。理由：A23187组（细胞内Ca²⁺升高）线粒体AIF含量降低、细胞核AIF含量升高，说明Ca²⁺促进AIF释放；EGTA组（细胞内Ca²⁺降低）线粒体AIF含量最高、细胞核未检测到AIF，说明Ca²⁺缺乏抑制AIF释放；A23187+EGTA组的细胞核AIF含量低于A23187组，进一步证明Ca²⁺是AIF释放的促进因素。若要进一步验证AIF进入细胞核会导致DNA片段化，请设计实验方案（写出实验思路、预期结果）。（12分）答案：实验思路：①将HepG2细胞分为两组，实验组用A23187处理（促进AIF入核），对照组不作处理；②培养24小时后，提取两组细胞的DNA；③用琼脂糖凝胶电泳检测DNA片段化情况（凋亡细胞的DNA会被切割成180-200bp的片段，电泳呈“梯状条带”）。预期结果：实验组DNA电泳出现梯状条带，对照组无梯状条带。从细胞呼吸角度分析，AIF从线粒体释放可能对细胞产生的影响。（8分）答案：AIF释放会破坏线粒体结构（如内膜完整性），导致线粒体功能受损，有氧呼吸第三阶段（电子传递链）受阻，ATP生成减少；同时，线粒体基质中的细胞色素c等凋亡相关蛋白可能伴随释放，进一步促进细胞凋亡。四、综合题（共50分）背景肿瘤细胞的代谢特点之一是“Warburg效应”，即即使在氧气充足时，也优先通过无氧呼吸产生能量，同时消耗大量葡萄糖合成核苷酸、氨基酸等物质，以满足快速增殖需求。研究发现，肿瘤细胞中丙酮酸激酶M2（PKM2）的活性较低，导致糖酵解中间产物积累，用于合成代谢。问题从酶的结构与功能角度，分析PKM2活性降低如何导致糖酵解中间产物积累。（10分）答案：PKM2催化糖酵解最后一步（磷酸烯醇式丙酮酸→丙酮酸），活性降低会导致该反应速率减慢，上游中间产物（如磷酸二羟丙酮、3-磷酸甘油酸等）无法及时转化，从而积累；这些中间产物可通过分支途径合成核苷酸（磷酸戊糖途径）、氨基酸（如丝氨酸）等，支持肿瘤细胞增殖。肿瘤细胞的细胞膜上葡萄糖转运蛋白（GLUT）数量显著增加，从物质跨膜运输角度分析其意义，并写出GLUT转运葡萄糖的方式及特点。（15分）答案：意义：GLUT数量增加可提高细胞对葡萄糖的摄取速率，满足Warburg效应下肿瘤细胞对葡萄糖的高需求（既用于产能，也用于合成代谢）。运输方式：协助扩散（易化扩散）。特点：顺浓度梯度运输，需载体蛋白协助，不消耗能量。临床上常用氟尿嘧啶（5-FU）治疗肿瘤，其结构与尿嘧啶相似，可干扰核苷酸合成。请结合DNA复制过程，分析5-FU抑制肿瘤细胞增殖的机制。（15分）答案：5-FU在细胞内转化为氟尿嘧啶脱氧核苷酸（FdUMP），其结构与脱氧尿嘧啶核苷酸（dUMP）相似，可竞争性抑制胸苷酸合酶活性，阻止dUMP转化为脱氧胸苷酸（dTMP）；dTMP是DNA合成的原料之一（构成胸腺嘧啶T），缺乏dTMP会导致DNA复制受阻，肿瘤细胞无法完成S期，从而抑制增殖。研究发现，有氧运动可通过提高AMPK（一种蛋白激酶）活性抑制肿瘤生长。AMPK被激活后会促进细胞对葡萄糖的氧化分解（有氧呼吸），同时抑制合成代谢。结合“Warburg效应”，解释有氧运动抑制肿瘤生长的可能机制。（10分）答案：有氧运动激活AMPK后，促进肿瘤细胞进行有氧呼吸，减少无氧呼吸依赖，从而降低糖酵解中间产物的积累，抑制核苷酸、氨基酸等合成代谢；同时，有氧呼吸产生的ATP增多，可能反馈抑制肿瘤细胞对葡萄糖的过度摄取，导致肿瘤细胞能量和物质供应不足，增殖减慢。五、选做题（共20分，任选一题作答）选做题1：神经调节与离子平衡背景：突触前膜释放神经递质的过程与Ca²⁺内流密切相关。当神经冲动传到突触前膜时，Ca²⁺通道开放，Ca²⁺内流触发突触小泡与前膜融合，释放递质。问题：（1）写出突触前膜Ca²⁺内流的跨膜运输方式，并说明判断依据。（8分）（2）若突触间隙中Ca²⁺浓度过低，会对神经冲动传递产生什么影响？为什么？（12分）答案：（1）方式：协助扩散（或主动运输，需结合具体情境，通常认为是顺浓度梯度的协助扩散）。依据：神经冲动传来时Ca²⁺通道开放，Ca²⁺顺浓度梯度内流，需通道蛋白协助，不消耗能量。（2）影响：神经冲动传递减弱或受阻。原因：Ca²⁺内流是触发递质释放的关键信号，Ca²⁺浓度过低导致内流Ca²⁺不足，突触小泡无法与前膜融合，递质释放减少或停止，从而影响兴奋传递。选做题2：生态系统与物质循环背景：碳循环是生态系统物质循环的核心过程，人类活动导致大气CO₂浓度升高，引发温室效应。问题：（1）写出生态系统中碳从无机环境进