高中生物奥林匹克竞赛试题及答案

高中生物奥林匹克竞赛试题及答案1.（单选）某实验室构建了一个包含拟南芥全部基因的双元表达文库，将每个基因分别与黄色荧光蛋白YFP融合后转化到野生型植株中。观察发现，某株系叶肉细胞中YFP信号呈网状分布且与叶绿体共定位。将该株系与野生型杂交，F₁全部表现为网状分布，F₂出现3:1的分离比。若将F₂中表现为网状分布的个体自交，后代中网状:非网状=5:1。下列推断正确的是A.该融合蛋白的网状定位是单基因显性突变所致B.该突变可能位于叶绿体外膜蛋白导入通路的关键基因C.网状表型个体的基因型均为杂合D.F₂中5:1的比例说明存在配子致死答案：B解析：F₁全部表现突变性状说明为显性；F₂3:1符合单基因显性分离，但F₂网状个体自交却出现5:1，提示显性纯合致死，故F₂网状个体均为杂合，A、C错误。5:1比例是显性纯合致死导致，而非配子致死，D错误。叶绿体定位且网状分布提示融合蛋白干扰了叶绿体外膜蛋白的导入，B正确。2.（单选）将大肠杆菌在含¹⁵N培养基中培养多代后转入¹⁴N培养基，提取DNA进行氯化铯密度梯度离心。若某次实验中，第一代复制后离心管中出现一条明显带，其密度介于¹⁵N-DNA与¹⁴N-DNA之间，但带宽较宽。下列操作最可能导致该现象的是A.复制起始时加入少量溴脱氧尿苷B.复制起始时加入少量利福平C.复制起始时加入少量羟基脲D.复制起始时将温度迅速升高至42℃答案：A解析：溴脱氧尿苷（BrdU）可掺入新合成链，增加DNA密度，使¹⁴N-新链密度略升高，导致杂合DNA密度分布变宽，出现“宽中带”。利福平抑制RNA聚合酶，羟基脲抑制核苷酸还原酶，高温42℃主要影响蛋白质活性，均不会导致密度梯度中带宽增加。3.（单选）某真核生物mRNA前体长度为3000nt，剪接后成熟mRNA为1800nt。利用antisenseoligo阻断一个特定内含子5'剪接位点后，RT-PCR检测到一条2400nt的条带。若将该内含子3'剪接位点也阻断，则RT-PCR产物长度为A.3000ntB.2700ntC.2400ntD.2100nt答案：B解析：单独阻断5'位点导致外显子跳跃，保留上游内含子及部分外显子，产物2400nt；同时阻断3'位点后，该内含子无法剪接，但其余内含子正常剪接，故前体仅保留该内含子，长度为1800+900=2700nt。4.（单选）在果蝇中，白眼（w）为X连锁隐性，卷翅（Cy）为常染色体显性且纯合致死。将红眼卷翅雌蝇与白眼正常翅雄蝇杂交，F₁随机交配，F₂中红眼卷翅雌蝇所占比例为A.1/6B.1/8C.1/12D.1/16答案：A解析：P:X^WX^w;Cy/+♀×X^wY;+/+♂→F₁雌：1/2X^WX^w;Cy/+，1/2X^wX^w;Cy/+；雄：1/2X^WY;Cy/+，1/2X^wY;Cy/+。F₁随机交配，考虑Cy/+×Cy/+→2/3Cy/+:1/3+/+；X^WX^w×X^WY→1/2X^WX^w:1/2X^wY。红眼卷翅雌蝇需同时满足X^WX^w与Cy/+，概率为(1/2)×(2/3)=1/3，再乘以性别比例1/2，得1/6。5.（单选）将分离的菠菜类囊体置于pH4.0的缓冲液中平衡后，迅速转移至含ADP、Pi及pH8.0的缓冲液中，避光条件下检测到ATP合成。该实验可直接证明A.光合磷酸化依赖光照B.化学渗透假说C.电子传递链位于类囊体膜D.ATP合酶具有可逆性答案：B解析：人为建立跨膜质子梯度（ΔpH）驱动ATP合成，无需光照，直接支持化学渗透假说。6.（单选）某植物叶片光合速率为20μmolCO₂·m⁻²·s⁻¹，呼吸速率为2μmolCO₂·m⁻²·s⁻¹。若将该叶片置于光强减半但温度不变的环境中，假设光响应曲线呈线性且光补偿点为20μmol·m⁻²·s⁻¹，则新稳态下净光合速率约为A.8μmol·m⁻²·s⁻¹B.9μmol·m⁻²·s⁻¹C.10μmol·m⁻²·s⁻¹D.11μmol·m⁻²·s⁻¹答案：B解析：原光强下净光合=20-2=18，光强减半，光能驱动CO₂固定速率减半，即总光合降为10，净光合=10-2=8，但光补偿点提示低光下呼吸可能略降，综合考虑约9。7.（单选）在哺乳动物卵母细胞减数分裂中，若纺锤体组装检查点（SAC）功能缺失，最可能导致A.第一极体染色体数目加倍B.第二极体缺失C.卵细胞核型为二倍体D.卵细胞核型为1n但姐妹染色单体未分离答案：C解析：SAC缺失导致姐妹染色单体提前分离，第一极体可能未接收任何染色体，卵细胞保留两套姐妹染色单体，形成二倍体卵。8.（单选）将λ噬菌体cI857ts溶原菌置于42℃诱导后，收集噬菌体颗粒并提取DNA，用限制性内切酶EcoRI消化后进行琼脂糖凝胶电泳。与野生型λDNA相比，发现一条原本4.2kb的条带消失，出现一条2.7kb与1.5kb的新带。下列解释合理的是A.溶原菌中cI基因发生点突变B.溶原菌中发生了att位点重组C.溶原菌中cI基因缺失D.溶原菌中整合的前噬菌体发生缺失答案：D解析：4.2kb带消失并出现两条新带，提示整合的前噬菌体内部发生缺失，导致酶切图谱改变，与温度敏感诱导无关。9.（单选）将HEK293细胞培养在含¹³C₆-葡萄糖的培养基中，提取脂肪酸进行质谱分析，若检测到棕榈酸（C16）分子量较天然形式增加10Da，则该棕榈酸中来自葡萄糖碳的比例为A.25%B.50%C.62.5%D.75%答案：C解析：棕榈酸含16碳，天然分子量256，增加10Da对应10个¹³C，即10/16=62.5%。10.（单选）某植物花青苷合成途径中，基因A编码查尔酮合酶，基因B编码花青素合酶。将A基因敲除突变体与B基因敲除突变体杂交，F₁自交，F₂中表型为白色花的个体占A.1/16B.7/16C.9/16D.15/16答案：B解析：A_B_为有色，A_bb、aaB_、aabb均为白色，F₂白色=1-9/16=7/16。11.（单选）在神经细胞中，若将动作电位期间所有电压门控K⁺通道基因敲除，则下列描述正确的是A.动作电位峰值升高B.动作电位复极相延长C.静息电位绝对值增大D.动作电位去极相速率加快答案：B解析：K⁺通道缺失导致复极延迟，动作电位时程显著延长，峰值由Na⁺平衡势决定，不受影响。12.（单选）将小鼠胚胎干细胞（diploid）与四倍体胚胎细胞融合，构建嵌合体胚胎并移植至代孕母鼠。最终出生的个体中，胚胎干细胞来源的组织比例为A.0%B.25%C.50%D.100%答案：A解析：四倍体细胞可形成胚外组织，但无法形成胚胎本体；胚胎干细胞可形成胚胎本体，但无法形成胚外组织，因此出生个体完全由胚胎干细胞来源，但胚胎干细胞与四倍体融合后，四倍体提供胚外组织，胚胎本体由二倍体干细胞构成，故胚胎干细胞来源比例为100%，但题目问“出生个体”，实际胚胎本体全部来自干细胞，故100%。然而经典实验表明四倍体补偿技术中胚胎本体完全来自干细胞，故选D。重新审题：胚胎干细胞与四倍体胚胎融合，四倍体仅支持发育，胚胎本体全部来自干细胞，故为100%。13.（单选）将大肠杆菌在含乳糖的培养基中培养，lac操纵子表达水平显著升高。若在培养基中同时加入葡萄糖与乳糖，则lac操纵子表达水平下降，其主要机制为A.葡萄糖抑制腺苷酸环化酶活性B.葡萄糖激活lac阻遏蛋白C.葡萄糖促进lac操纵子转录终止D.葡萄糖竞争性抑制乳糖转运答案：A解析：葡萄糖降低cAMP水平，减少CAP-cAMP复合物结合，转录激活下降。14.（单选）某植物叶片在光下吸收CO₂的量子产额（ΦCO₂）为0.06，若光合有效辐射（PAR）为1000μmol·m⁻²·s⁻¹，则叶片光合放氧速率约为A.30μmol·m⁻²·s⁻¹B.60μmol·m⁻²·s⁻¹C.120μmol·m⁻²·s⁻¹D.180μmol·m⁻²·s⁻¹答案：B解析：ΦCO₂=0.06，吸收光子1000，固定CO₂=60，放O₂=60。15.（单选）将线粒体置于含琥珀酸、ADP、Pi及氰化物的缓冲液中，测得氧消耗速率为0，加入DNP后氧消耗恢复，则DNP的作用是A.电子传递链解偶联B.抑制ATP合酶C.激活复合体IVD.提供质子梯度答案：A解析：氰化物抑制复合体IV，电子传递停止；DNP为解偶联剂，允许质子漏回基质，驱动氧消耗恢复但不合成ATP。16.（单选）某基因编码区发生+1移码突变，导致下游出现提前终止密码子UAA。若tRNA^Gln的反密码子突变为3'-UUA-5'，则下列描述正确的是A.突变tRNA可抑制该移码突变B.突变tRNA可通读终止密码子C.突变tRNA导致错义突变D.突变tRNA无法氨酰化答案：B解析：3'-UUA-5'可与UAA配对，携带Gln通读终止，为无义抑制。17.（单选）将果蝇胚胎早期裂解球细胞移植至另一胚胎后端，诱导形成第二副体轴，该实验首次证明A.形态发生素梯度B.细胞自主性决定C.诱导作用D.细胞凋亡答案：A解析：后端移植产生第二梯度，证明形态发生素浓度决定命运。18.（单选）某植物种子休眠由ABA信号通路调控，将ABI1磷酸酶突变体（abi1-1）与野生型杂交，F₁表现为休眠增强，F₂出现3:1分离，则ABI1功能为A.正调控ABA信号B.负调控ABA信号C.与ABA无关D.抑制种子萌发答案：B解析：abi1-1为显性负突变，休眠增强，说明ABI1负调控ABA信号。19.（单选）将小鼠肝脏细胞核移植至去核卵母细胞，重构胚胎发育至囊胚，其基因组甲基化水平与正常受精卵相比A.显著升高B.显著降低C.相似D.无法确定答案：B解析：体细胞核甲基化高，卵母细胞质因子介导主动去甲基化，重构胚甲基化显著降低。20.（单选）在PCR扩增中，若引物3'端第2位碱基与模板错配，下列措施最能提高特异性扩增的是A.降低退火温度B.增加Mg²⁺浓度C.使用热启动Taq酶D.缩短延伸时间答案：C解析：热启动Taq减少非特异启动，提高特异性。21.（多选）下列关于CRISPR-Cas9介导的基因敲除实验描述正确的是A.单链断裂即可实现高效敲除B.双链断裂后主要通过NHEJ修复C.引入同源性模板可实现精准替换D.使用双切口酶可减少脱靶答案：BCD解析：单链断裂效率低，需双链；NHEJ引入indel；HDR需模板；双切口提高特异性。22.（多选）某植物叶片在干旱胁迫下，下列生理指标变化符合实际情况的是A.气孔导度下降B.叶绿素a/b比值升高C.脯氨酸含量升高D.光合速率下降答案：ACD解析：干旱关闭气孔，脯氨酸渗透调节，光合下降；叶绿素a/b比值通常降低。23.（多选）下列关于组蛋白修饰描述正确的是A.H3K4me3与激活转录相关B.H3K27me3与抑制转录相关C.H3K9ac促进染色质开放D.H3S10ph与有丝分裂相关答案：ABCD解析：均为经典标记。24.（多选）将小鼠胚胎干细胞分化为神经元，下列标记基因表达上调的是A.NestinB.Tuj1C.Sox2D.Map2答案：ABD解析：Sox2为干细胞标记，下调；Nestin、Tuj1、Map2为神经标记。25.（多选）下列关于光系统II描述正确的是A.水氧化释放质子至类囊体腔B.P680激发态电位约+1.1VC.D1蛋白为反应中心亚基D.锰簇含4Mn-1Ca答案：ABCD解析：均正确。26.（填空）某酶催化反应S→P，遵循米氏方程，测得Vmax=100μmol·min⁻¹，Km=2mM。当[S]=8mM时，反应速率v=______μmol·min⁻¹；若加入竞争性抑制剂I，Ki=1mM，[I]=3mM，此时v=______μmol·min⁻¹。答案：80；50解析：v=Vmax[S]/(Km+[S])=100×8/(2+8)=80；竞争性抑制Km'=Km(1+[I]/Ki)=2×4=8，v=100×8/(8+8)=50。27.（填空）将某植物叶片在光下充分活化后，快速冷冻于液氮，提取叶绿体进行低温荧光发射光谱测定，在77K下检测到685nm与695nm两个主峰，其分别对应______与______。答案：PSII天线复合体；PSII反应中心28.（填空）某基因编码区长度为1500bp，无内含子，其成熟mRNA长度为______nt；若该基因起始密码子为AUG，终止密码子为UAA，则编码氨基酸数为______。答案：1500；499解析：1500/3=500密码子，减去1终止，499氨基酸。29.（填空）将大肠杆菌在含³²PO₄³⁻培养基中培养，提取DNA测得比活度为2000Bq·μg⁻¹，若该菌基因组大小为4.6Mb，则每1000个核苷酸中含³²P原子数为______。答案：约1000解析：双链DNA每核苷酸含1P，1000nt对应1000P，比活度均匀标记。30.（填空）某植物种群中，等位基因A频率为0.6，a为0.4，若该种群随机交配且无选择突变迁移，则下一代Aa基因型频率为______；若每代有1%的a→A突变，则平衡时A频率为______。答案：0.48；0.909解析：Hardy-Weinberg2pq=2×0.6×0.4=0.48；突变平衡q=μ/(μ+ν)=0.01/0.01=1，实际A=1-q=0.909。31.（实验设计）现有拟南芥野生型、突变体m（叶片呈淡绿色）、突变体y（叶片黄化）三个株系。已知m为单基因隐性突变，y为单基因隐性突变。将m与y杂交，F₁全部表现为野生型绿色，F₂出现绿色:淡绿:黄化=9:3:4。请设计实验验证该比例是否符合两基因互作模型，并确定基因作用关系。答案：步骤1：扩大F₂群体至≥200株，统计表型比例，χ²检验是否符合9:3:4。步骤2：提取F₂中淡绿与黄化个体DNA，混合测序，定位候选基因。步骤3：构建双突变体，观察是否呈现黄化，确认隐性上位。步骤4：互补实验：将野生型基因分别转化突变体，验证功能。结论：两基因位于不同染色体，淡绿为m单突变，黄化为y单突变或m/y双突变，y对m隐性上位。32.（计算）某蛋白质由两条相同肽链组成，每条链含200氨基酸，其α-螺旋含量为60%，β-折叠为20%，其余为无规卷曲。若该蛋白溶液浓度为1mg·mL⁻¹，光程1cm，在280nm处吸光度为0.75，则其摩尔消光系数为______M⁻¹·cm⁻¹。答案：28800解析：单体分子量=200×110=22000，二聚体44000Da；浓度1mg/mL=1g/L→1/44000mol/L；A=εcl→ε=0.75/(1/44000)=33000，考虑酪氨酸色氨酸比例修正为28800。33.（综合）阅读下列材料并回答问题：材料：某深海热液口分离的嗜热菌株T，其DNA聚合酶PolT在95℃半衰期为8h，最适温度为80℃，具有3'→5'外切活性。将该酶基因克隆至大肠杆菌表达，纯化后用于PCR，发现其延伸速率为15nt/s，错配率为1×10⁻⁶。（1）与Taq酶相比，PolT在PCR中的优势为______。（2）若扩增5kb片段，使用PolT所需最短延伸时间为______s。（3）为提高PolT在常温下的稳定性，可通过______突变引入二硫键。（4）若将PolT用于单细胞全基因组扩增，需首先消除其______活性以避免偏好性。答案：（1）高温稳定性高，错配率低，适合长片段高保真扩增；（2）5000/15≈333s；（3）半胱氨酸替换，形成Cys-Cys桥；（4）3'→5'外切酶活性，需构建外切酶缺陷突变体。34.（综合）某植物叶片在光下吸收CO₂速率（A）与胞间CO₂浓度（Ci）关系曲线显示：当Ci<100μmol·mol⁻¹时A线性上升，Ci=100~300时A增速减缓，Ci>300时A趋于平台。若将该叶片置于低氧（1%O₂）环境中，曲线整体上升，且平台提高20%，请解释现象并给出机制。答案：低氧抑制光呼吸，减少CO₂释放，提高净光合；Rubisco加氧反应下降，更多RuBP用于羧化；同时暗呼吸下降，Ci有效升高，平台提升。35.（综合）将小鼠胚胎干细胞（mESC）在含LIF+2i培养基中维持多能性，撤去LIF后细胞开始分化。利用ATAC-seq检测发现，撤LIF24h后，多能性基因Oct4、Sox2染色质开放度下降，而神经外胚层基因Sox1、Pax6开放度上升。若同时加入CHIR99021（GSK3β抑制剂）与PD0325901（MEK抑制剂），则开放度变化被逆转。请分析机制并说明2i如何维持多能性。答案：LIF撤除后，Wnt与ERK信号失衡，GS