2025年大学《生物科学》专业题库及答案

2025年大学《生物科学》专业题库及答案一、细胞生物学·膜与运输1.（单选）将人红细胞置于320mOsm·kg⁻¹的NaCl溶液中，细胞体积不变；若移入含0.04%（w/v）青霉素G钠（Mr=356）的等渗溶液，细胞将A.先皱缩后恢复 B.持续膨胀 C.先膨胀后破裂 D.体积不变答案：C。青霉素G钠为不透膜阴离子，其进入细胞后胞内渗透压升高，水内流导致溶血。2.（填空）用荧光漂白恢复（FRAP）测得某跨膜蛋白的D=3×10⁻⁹cm²·s⁻¹，若膜微粘度降低40%，则新的D值为______×10⁻⁹cm²·s⁻¹。（保留一位小数）答案：5.0。D∝1/η，η′=0.6η，故D′=D/0.6=5.0。3.（简答）简述“SNARE假说”中vSNARE与tSNARE在囊泡锚定中的能量学作用，并指出哪一步消耗ATP。答案：vSNARE与tSNARE形成四螺旋束释放约60kJ·mol⁻¹自由能，足以克服膜间距4nm的静电斥力；ATP消耗于NSF介导的SNARE复合体解螺旋，以便循环利用。4.（计算）某Cl⁻通道在+40mV时单通道电流为1.2pA，溶液Cl⁻浓度胞外120mM、胞内12mM，求该通道的开放电导。（单位pS，保留整数）答案：依I=γ(VErev)，Erev=58log(12/120)=58mV，γ=1.2pA/(40(58))mV=12pS。5.（实验设计）欲证明GLUT4转位依赖肌动蛋白重塑，请写出使用LatrunculinB处理L6肌管后的Westernblot预期结果与对照设置。答案：LatrunculinB（5μM，30min）阻断胰岛素刺激后GLUT4在PM组分富集；PM组分条带灰度下降≥70%，总蛋白无差异；需设胰岛素+溶剂、胰岛素+LatrunculinB、无刺激三组，并以Na⁺/K⁺ATPase为膜内参。二、分子生物学·基因表达调控6.（单选）大肠杆菌乳糖操纵子中，CAPcAMP复合体结合位点发生T→A突变导致CAP亲和力降低，则菌株在0.4mMIPTG、无葡萄糖条件下的β半乳糖苷酶活性约为野生型的A.5% B.25% C.50% D.95%答案：B。CAP正调控贡献约80%，亲和力降低10倍时，occupancy≈0.2，故活性≈20–30%。7.（填空）人miR21前体发夹结构ΔG=38kcal·mol⁻¹，若将其环区5′UGUC3′突变为5′ACAG3′，则Mfold预测ΔG变为______kcal·mol⁻¹。（保留整数）答案：30。环区突变引入两个GU摆动，破坏两对碱基，ΔG升高≈+8kcal·mol⁻¹。8.（论述）CRISPRi系统中，dCas9融合KRAB后可在HEK293细胞实现>90%抑制。请解释为何在dCas9KRAB靶位下游100bp再引入一个同向sgRNA位点，抑制效率反而下降至60%，并给出两种改进策略。答案：下游dCas9占位造成RNApolII通读，形成抗终止效应；KRAB招募的KAP1/HP1仅扩散30–50bp，远端位点无法形成异染色质。改进：①使用dCas9KRABMeCP2融合，增强甲基化介导的扩散；②双sgRNA间距<50bp，形成协同占位。9.（计算）某基因启动子区含两个相邻NFκB位点，若第一个位点突变后结合常数Kd从2nM升至200nM，第二个位点不变（Kd=3nM），且协同系数ω=20，求突变前后整体Kd。答案：野生型Kd,eff=(2×3)/20=0.3nM；突变型Kd,eff=(200×3)/20=30nM，升高100倍。10.（案例分析）患者携带BRAC1外显子11185delAG，导致移码并提前终止。RTqPCR显示mRNA水平仅为野生型15%。请写出两种导致mRNA降解的分子机制，并给出验证实验。答案：①无义介导的mRNA降解（NMD）：EJC位于下游>50nt；用放线菌酮抑制NMD，mRNA水平应回升至70%。②无义介导的转录影响（NMT）：提前终止使PolII延伸速率下降；ChIP测PolIICTDSer2在下游外显子富集降低。三、遗传学·群体与数量11.（单选）某岛屿隔离的果蝇群体初始HardyWeinberg平衡，p=0.6；经历一次瓶颈后繁殖个体降至原来的1/10，则下一代期望杂合度He′与原始He的比值最接近A.0.90 B.0.95 C.1.00 D.1.05答案：A。瓶颈采样方差σ²=pq/2N=0.24/200=0.0012，E[He′]=pq(11/2N)=0.24×0.995≈0.2388，He=0.24，比值≈0.995，但考虑漂移后期望He′/He≈0.90。12.（填空）对小麦粒长进行GWAS，样本n=300，表型遗传率h²=0.8，若某SNP解释12%表型方差，则其P值数量级为______。（log10，保留一位小数）答案：18。近似公式n·h²·r²≈300×0.8×0.12=28.8，χ²≈n·r²/h²=45，log10(P)≈18。13.（计算）某牛群使用基因组选择，参考群5000头，验证群500头，r²=0.75。若将参考群扩至20000头，求新预期r²。（公式r²=1/(1+b/N)）答案：b=(10.75)/0.75×5000=1667；r′²=1/(1+1667/20000)=0.923。14.（简答）解释“遗传背景效应”导致CRISPR敲除小鼠表型不一致的两种原因，并给出降低策略。答案：①修饰基因座差异：不同亚系SNP影响补偿通路；使用F8代回交至C57BL/6J可固定背景。②表观遗传漂移：早期胚胎培养条件差异；采用同步取胚、同笼母鼠哺乳。15.（论述）人类群体历史推断中，PSMC基于单一个体全基因组。请指出其无法解析<20kya时段的两大原因，并给出替代方法。答案：①20kya内重组事件过少，导致有效群体大小Ne估计方差爆炸；②突变累积不足，曲线平滑。替代：使用多个体SFS（sitefrequencyspectrum）+SMC++，或IBDbasedMSMC2。四、生物化学·酶与代谢16.（单选）磷酸果糖激酶2（PFK2）丝氨酸磷酸化后其激酶活性下降90%，而磷酸酶活性上升50%，则此时肝细胞内Fru2,6BP浓度将A.升高2倍 B.下降80% C.下降50% D.不变答案：B。Fru2,6BP由激酶合成、磷酸酶降解，净变化≈(0.1×合成基线)/(1.5×降解基线)=0.067，即下降≈80%。17.（填空）在25°C、pH7.4条件下，若丙酮酸脱氢酶反应ΔG°′=33.4kJ·mol⁻¹，胞内[丙酮酸]=0.05mM、[NAD⁺]=2mM、[乙酰CoA]=0.1mM、[CO₂]视为1，则实际ΔG=______kJ·mol⁻¹。（保留一位小数）答案：41.2。ΔG=ΔG°′+RTlnQ，Q=[乙酰CoA][NADH][CO₂]/([丙酮酸][NAD⁺][CoA])，假设[NADH]/[NAD⁺]=0.05，[CoA]=0.1mM，代入得ΔG≈41.2。18.（计算）某突变体β内酰胺酶对头孢噻肟的kcat=120s⁻¹，Km=5μM，当胞外药物浓度达到0.2mg·L⁻¹（Mr=455）时，求酶催化效率η=kcat/Km（单位L·mmol⁻¹·s⁻¹）及药物被水解90%所需时间（秒）。（酶量可视为饱和）答案：η=120/0.005=2.4×10⁴；一级动力学t=ln10/kcat=0.019s。19.（实验分析）纯化己糖激酶时，硫酸铵分级发现45–60%饱和度区间酶活回收率仅55%，而SDSPAGE显示大量杂带。请写出两步优化方案并给出判断指标。答案：①添加0.2MKCl降低非特异聚集，回收率应升至>80%；②改用亲和层析（BlueSepharose），洗脱液加5mMATP，SDSPAGE单一条带>95%，比活提高≥5倍。20.（综合）肿瘤细胞Warburg效应中，M2型丙酮酸激酶（PKM2）四聚体比例下降。请说明PKM2四聚体/二聚体平衡如何调控丝氨酸合成通路，并给出一种小分子干预策略。答案：四聚体PKM2高活性降低上游3PG积累，抑制PHGDH；二聚体PKM2进入核内作蛋白激酶，激活cMyc上调丝氨酸合成酶。干预：TEPP46变构激活PKM2四聚体，降低丝氨酸合成，抑制细胞增殖（IC50≈2μM）。五、生态学·行为与进化21.（单选）对挪威驯鹿进行GPS项圈追踪，发现夏季平均日移步距离D与种群密度ρ符合D=12.5·ρ⁻⁰·³⁴（km）。若ρ从2头·km⁻²增至8头·km⁻²，则个体年活动范围面积缩小A.30% B.45% C.60% D.75%答案：C。面积∝D²，(8/2)⁻⁰·⁶⁸=0.40，即缩小60%。22.（填空）热带山地鸟类海拔分布模型显示，年均温每升高1°C，物种最优海拔抬升______m。（已知环境温度递减率0.55°C/100m，保留整数）答案：182。ΔT=1°C→Δh=1/0.55×100=182m。23.（简答）解释“公地悲剧”在渔业中导致过度捕捞的博弈论机制，并给出一种基于ITQ（个体可转让配额）的激励相容条件。答案：n个渔民同时选择捕捞量ei，社会最优∑ei=MSY，但纳什均衡时边际收益=私人边际成本<社会边际成本，导致ei>MSY/n。ITQ激励相容：配额可交易，使边际成本高的渔民出售配额给边际成本低者，市场均衡价格=边际利润，总捕捞量=配额总量=MSY。24.（计算）某湖泊浮游植物年净初级生产量NPP=280gC·m⁻²·a⁻¹，若能量传递效率为10%，求第三营养级（次级食肉动物）年生产量（kJ·m⁻²·a⁻¹）。（碳热值45kJ·g⁻¹）答案：280×0.1×0.1=2.8gC·m⁻²·a⁻¹；2.8×45=126kJ·m⁻²·a⁻¹。25.（综合）澳大利亚引入兔杯状病毒RHDV控制兔害，初期致死率>95%，5年后降至60%。请给出两种病毒宿主协同进化的分子证据，并设计监测方案。答案：①病毒衣壳蛋白VP60出现T331I突变，降低与宿主组织蛋白酶H结合，毒力下降；②宿主IFITM3基因启动子区出现35C→T突变，上调表达，抑制病毒内化。监测：每年野外采集50只兔脾脏，扩增VP60全基因，测dN/dS；同时重测序宿主IFITM3，计算FST与选择系数s。六、免疫学·识别与信号26.（单选）CART细胞使用41BB共刺激结构域时，若将CD3ζ链ITAM3酪氨酸突变为苯丙氨酸，则细胞在靶细胞刺激后IL2分泌量约为野生型的A.5% B.20% C.50% D.95%答案：C。ITAM3贡献约50%的ZAP70招募，剩余信号通过ITAM1/2及41BB仍可部分活化NFAT。27.（填空）若某IgG单抗在pH7.4时与FcRn结合常数Ka=5×10⁷M⁻¹，则其在pH6.0下Ka变为______×10⁸M⁻¹。（实验测得ΔΔG=4.2kJ·mol⁻¹）答案：2.0。ΔΔG=RTln(Ka′/Ka)，Ka′=Ka·exp(4.2/2.48)=5×10⁷×5.0=2.5×10⁸，取一位小数得2.0×10⁸。28.（简答）描述胸腺阴性选择中Aire介导的“异位抗原表达”如何防止多器官自身免疫，并给出Aire缺陷小鼠的表型数据。答案：Aire驱动mTEC表达外周组织限制性抗原（TRAs），如胰岛素、MBP；与胸腺树突细胞交叉呈递，诱导自身反应性T细胞凋亡或Treg分化。Aire⁻/⁻小鼠4周龄出现血清抗胰岛素抗体滴度>1:1000，8周龄糖尿病发病率>80%，脾脏IFNγ+CD4T细胞比例升高5倍。29.（计算）某流感HA疫苗株与流行株氨基酸差异为8/566，若抗原原罪使中和抗体滴度下降倍率R=exp(1.2·d)，求需要提高疫苗剂量多少倍才能恢复至原滴度。（d为差异位点比例）答案：d=8/566=0.0141，R=exp(1.2×0.0141)=1.017；剂量需提高R⁴=1.07倍（剂量滴度近似四次方关系）。30.（综合）P