北京市朝阳区2025-2026学年高三上学期1月期末生物试题（含答案与解析）

北京市朝阳区2025~2026学年度第一学期期末质量检测高三生物试卷（考试时间90分钟满分100分）第一部分本部分共15题，每题2分，共30分。在每题列出的四个选项中，选出最符合题目要求的一项。1.东北豹个体数量少、家域宽广且活动隐秘，种群数量监测是保护东北豹的核心任务。下列说法错误的是（）A.可利用粪便DNA估算东北豹种群数量B.可根据足迹大小、步距等识别东北豹性别和年龄C.使用红外相机监测技术调查东北豹的丰富度D.红外相机间的距离可能影响种群密度估算结果2.显微镜直接计数法和稀释涂布平板法均可用于酵母菌计数。下列说法正确的是（）A.显微镜直接计数时，先滴菌液再盖盖玻片导致结果偏小B.稀释涂布平板法计数结果一般小于显微镜直接计数法C.一定量培养液中酵母菌数量呈S型增长后下降，K值不变D.显微镜直接计数法统计的是酵母菌活菌的数量变化3.研究互花米草入侵对江苏滨海湿地的影响，下列选项最能体现群落视角的是（）A.互花米草叶片的光合作用速率B.互花米草种群的遗传多样性C.互花米草种群的年龄结构与增长动态D.湿地中各类水生生物间的相互关系4.某兴趣小组自制陷阱进行土壤节肢动物丰富度的调查，陷阱内放置糖、甘油、75%酒精混合物。下列说法错误的是（）A.调查时间最好选择在土壤节肢动物最活跃的季节B.放置陷阱时可采用五点取样法以确保取样的随机性C.用取样器取样法统计土壤节肢动物类群的物种数目D.用目测估计法前，需对多度等级进行规定以减少误差5.下表为潮白河藻类优势种的生态位宽度（表示物种在环境中的分布范围）。下列判断正确的是（）优势物种春季秋季小席藻0.3924黏球藻02385扁圆卵形藻0.4039尖针杆藻0.1561短小舟形藻0.19170.4209微型舟形藻0.25990.2415短线脆杆藻0.1406短小曲壳藻0.2345注：“空白”表示未检测到优势种。A.春季优势种数量大于秋季B.短小舟形藻在秋季分布范围较春季广C.扁圆卵形藻生态位宽度最大D.短线脆杆藻春季生态位宽度一年中最低6.为研究种间竞争对植物生长的影响，研究者进行如图实验。据图判断错误的是（）A.1组作为对照组，长势最好 B.甲、乙同时存在根和茎的竞争C.2-4组所用植物乙数目相同 D.乙一定通过分泌物抑制甲生长7.关于生态系统的能量流动，下列表述正确的是（）A.太阳能需通过生产者输入生态系统B.初级消费者越多，次级消费者获能越少C.能量沿食物链可双向流动传递D.各营养级获取能量的途径相同8.滇池曾因凤眼莲爆发使生态功能严重退化。在实施大规模打捞清除后，湖泊群落并未恢复为原有的稳定状态，而是开始了新的演替过程。下列相关叙述正确的是（）A.新的演替属于次生演替B.打捞清除严重破坏生态系统的稳定性C.自然条件下，群落必然形成结构更复杂的顶级群落D.演替方向完全取决于水生植物之间的种间关系9.丛枝菌根真菌（AMF）可定植在植物根部，帮助植物吸收无机盐，同时从植物体内获取有机物。研究者将两种AMF（Fm、Ri）分别接种到鱼腥草，检测镉胁迫下的鱼腥草生长情况与镉含量，结果如图。相关叙述正确的是（）A.AMF为异养型，与鱼腥草是寄生关系B.镉胁迫会抑制接种AMF的鱼腥草生长C.两种AMF促进镉在鱼腥草体内的积累D.镉会富集在高营养级，不参与物质循环10.黄石公园的狼群由于人类猎杀一度绝迹，使马鹿数量激增，河谷地带的杨树被过度啃食，导致以杨树为食物和筑坝材料的河狸数量锐减，溪流变得更急、更直，河岸侵蚀加剧，湿地面积缩小。重新引入狼群后，马鹿数量减少，最终湿地恢复。下列相关叙述错误的是（）A.马鹿识别来自狼的物理、化学信息后主动避开河谷等高风险区域B.狼通过影响马鹿与河狸的种间关系改变非生物环境C.狼和马鹿之间的双向信息传递使后者种群数量减少，不利于生态平衡D.可模拟肉食动物传递的物理或化学信息来控制过度繁殖的植食动物11.研究者欲从深海热液口分离能高效降解原油中长链烷烃的细菌。已知深海热液口沉积物样品中微生物种类繁多，但目标菌含量可能极低。下列实验方案中，最能达成实验目的是（）A.样品直接稀释涂布于选择培养基B.先富集，再稀释涂布于选择培养基C.先涂布固体培养基，再挑菌富集D.非选择性富集后，涂布普通培养基12.乙醇汽油由燃料乙醇和普通汽油按比例调和而成。可降低空气中污染物的排放。下列叙述错误的是（）A.燃料乙醇可通过微生物发酵制得，属于可再生能源B.生产燃料乙醇的主要原料可以是玉米、小麦等粮食作物C.使用乙醇汽油减少NO2等污染物排放，可改善空气质量D.大量使用粮食生产燃料乙醇不会对粮食安全造成风险13.K562细胞系源自人慢性髓性白血病，在体外悬浮培养时不贴壁，也无接触抑制现象。但细胞密度过高时，其增殖也会停止，即密度抑制。此时需将细胞接种至新鲜培养基中进行传代培养。下列相关说法正确的是（）A.密度抑制可能与培养液中营养物质消耗及代谢废物积累有关B.传代时需先用胰蛋白酶处理，使细胞分散成单个后再接种C.培养液中需添加葡萄糖、胎牛血清和抗生素等营养成分D.细胞培养瓶应置于恒温且含95%CO2的培养箱中14.N蛋白特异性表达于胚胎干细胞（ES细胞），推测与ES细胞未分化状态的维持有关。为验证推测，研究者将与N蛋白mRNA互补的三种siRNA导入ES细胞，检测结果如图1、图2。下列叙述错误的是（）A.ES细胞具自我更新能力和分化潜能B.GAPDH检测结果排除取样量干扰C.推测图2中实验组应为siRNA-1组D.N蛋白可抑制ES细胞的有丝分裂15.下列对转基因技术的认识正确的是（）A.被转移的基因是功能已知的基因，不会引起安全性问题B.转基因技术可用于建立疾病动物模型，模拟疾病的发生发展过程C.转基因作物被食用后，目基因会转入动物细胞内D.外源基因一定不会影响作物细胞内其他基因的表达第二部分本部分共6题，共70分。16.青海塔拉滩地处草原向荒漠过渡带，高寒干旱，生态脆弱。近年来，当地建成全球最大集中式光伏电站。研究者对其生态效应展开调查。（1）塔拉滩土壤贫瘠，在此大规模发展光伏以替代化石能源发电，可减少______，助力实现我国“2030年前碳达峰，2060年前碳中和”目标。（2）光伏板结构及功能如图，研究者在光伏园区内外布设多个观测点，监测风速、气温等多项指标，结果见表。观测区域项目风速（m/s）5月平均气温（℃）5月相对湿度（%）10cm土壤湿度（%）光伏区0.748.1360.210.34对照区（野外观测）3.678.8357.96.37①结合图、表信息推测，光伏板可通过改变______因素来影响其附近植物种群数量和群落结构。②研究者利用______法调查光伏板下植物丰富度和生物量，并与铺设前的数据相比较，发现植物种类数由21增至32种，整体生物量显著增高。据表分析，光伏板下遮阴区通过______使水分蒸发减少，为植物提供了更稳定的微环境，从而提高该区域植物的______能力，提升了生态系统的能量输入。（3）基于以上研究，下列推断和建议合理的是______（多选）A.高寒区自然环境恶劣，生态系统恢复力稳定性较低B.发展光伏发电对高寒区生态环境有利无害，应大力推广C.光伏电站建设时可通过预留生态廊道等措施减少生态扰动D.光伏站的夜间灯光可能作为物理信息干扰动物的生命活动E.应建立长期生态监测体系，动态评估光伏开发对生态的影响（4）光伏园区植被过度生长会遮挡光伏板影响发电效益。基于可持续发展的思想，提出一条兼顾发电效率、生态保护和当地牧民利益的解决措施，并说明其优点及遵循的生态学基本原理_____。17.植物受伤后的再生是植物细胞工程研究的重要方向。研究者以拟南芥为材料，探究了水对植物伤口再生方向的调控机制。（1）植物组织培养时，培养基中除无机盐、蔗糖等营养物质外，还需添加一定比例的______，以调控细胞的脱分化和再分化。（2）研究者用拟南芥幼叶进行离体培养，设置不同琼脂浓度的培养基模拟不同水分条件：高水分组（0.75%琼脂）和低水分组（3%琼脂），检测叶柄伤口组织再生方向（图1A）。图1A说明______。研究者在琼脂培养基上放置封口膜（不透气、不透水）进行对照实验（图1B），该实验的目的是排除______。（3）为解析水分信号的下游通路，研究者检测乙烯合成基因ACS6的转录情况，结果如图2.由此推测，水分可能通过乙烯信号通路调控伤口再生方向。为验证该推测，设计了两个实验方案，其中实验组的设计如下表。实验方案组别实验处理检测指标一Ⅰ组高水分+AVG伤口再生方向Ⅱ组低水分+AVG二Ⅰ组高水分+AVGⅡ组低水分+ACC注：AVG为乙烯合成抑制剂、ACC为乙烯前体物质。方案______更严谨，理由是______。（4）研究发现，高水分条件下，生长素最大值出现在稍远离伤口处的根原基起始位点；而低水分条件下，最大值集中在伤口附近，且发现乙烯前体物质ACC处理可诱导生长素运输蛋白（PIN1）在根原基起始部位富集。综上研究，总结水分调控植物伤口再生方向的机制（从高水分和低水分两种条件中任选其一）______。18.学习以下材料，回答下列小题。植物免疫系统的多层防御机制植物在长期进化中形成了多层次的免疫防御系统，以抵御环境中各类病原体的侵染。植物体表的细胞壁、角质层、蜡质层等物理屏障，可直接阻挡多数病原体的侵入。此外，植物可合成并积累多种次生代谢物（如酚类、萜类化合物）以及防御蛋白，抑制病原体的生长，并阻挡其附着入侵。当病原体突破体表屏障后，植物会启动内部免疫应答（如图）。植物细胞表面的模式识别受体PRRs识别来自病原体的保守分子（如细菌的鞭毛蛋白、真菌的几丁质），快速激活模式触发免疫（PTI）。PTI在几分钟到几小时内引发一系列防御反应，包括：激活胞内活性氧信号、激活细胞质钙信号、激活MAPK蛋白激酶级联反应，最终调控防御相关基因的快速表达，进而促进植物细胞壁加厚、合成防御蛋白、分泌抗菌物质，为植物提供了广泛而快速的初步防御，旨在第一时间遏制病原体的入侵与定殖。然而，许多病原体会向植物细胞内分泌“效应子”蛋白，干扰并抑制PTI。对此，植物细胞内的受体NLRs可直接或间接地特异性识别这些病原体效应子，激活效应子触发免疫（ETI），表达更多更强效的防御相关基因，最终使受感染细胞快速启动程序性死亡，将病原体限制在局部，阻断其扩散。近年研究揭示PTI与ETI存在复杂的协同作用：PTI是免疫响应的“先锋”与基础平台，其快速激活为后续更强的ETI奠定基础；而ETI启动后，则会反过来增强和延长PTI信号，二者协同，极大提升了植物应对多样化病原体侵袭的能力与效率。（1）植物细胞通过细胞表面的______识别病原体保守分子，启动胞内第一层免疫反应，即______；当病原体分泌效应子进入细胞后，则可被胞内的______识别，启动第二层免疫反应。（2）下列关于植物免疫系统的分析，正确的是______（多选）A.植物体表的细胞壁等结构是其免疫系统的第一道防线B.物理屏障和化学防御独立于PTI、ETI发挥作用C.PTI与ETI分别针对不同的病原体，彼此之间无信号交叉D.PTI反应迅速但免疫强度弱，ETI免疫强度高且更具特异性（3）已知稻瘟病菌效应子Avr可被水稻NLR受体Piz识别并激活ETI。研究发现，在PRRs缺失突变体中，由Avr触发的细胞程序性死亡显著减弱。结合文中信息，对此现象提出一种合理的解释。（4）免疫调节的核心环节为“感应-传导-反应”。对于完成这些环节的细胞和器官，动物与植物的区别是______。（5）将植物免疫机制应用于培育抗病作物品种，请结合本文提出一种可行的育种策略：______。19.炎症性肠病是一种常见的肠道疾病，目前诊断主要依赖侵入性的肠镜检查。研究者利用大肠杆菌尼氏菌株（EcN），构建可响应肠道炎症标志物硫代硫酸盐的益生菌传感器，以实现该疾病的无创超声成像检查。（1）大肠杆菌是一种常见的微生物，常被改造为基因工程菌，其原因包括_________（写出2点）。（2）为实现超声成像，研究者将声学报告基因（ARG）导入EcN。ARG编码的蛋白组装成气囊能产生超声信号。图1为硫代硫酸盐感应及ARG表达调控的示意图。S和R基因的启动子是________（填“组成型”或“硫代硫酸盐诱导型”）。硫代硫酸盐作为________与膜传感器激酶S结合，进而磷酸化响应调节蛋白R，磷酸化的R蛋白形成________后结合P启动子激活ARG基因表达。（3）为进一步提高传感器的灵敏度，研究者引入了Bxb1重组酶系统（如图2）。该系统在感应硫代硫酸盐后，表达Bxb1重组酶，催化attB与attP位点之间的不可逆重组。①与图1相比，Bxb1重组酶系统的引入使传感器的信号强度“不可逆放大”，其机制是________。②温度响应型终止子TR在37℃（体温）条件下失活。Bxb1上游加入TR的作用是________。（4）将优化后的传感器应用于肠道炎症诊断，采用“先定植-后检测”的模式（先口服工程益生菌，24小时后超声检查），检测效果显著优于“口服后立即检查”。推测“先定植-后检查”模式效果好的原因________。（5）在ARG基因后添加attB-P7-attP-抗炎蛋白基因模块可实现________。20.U基因突变导致表达产物功能异常是Usher综合征（USH）的常见原因，患者表现为先天性耳聋和进行性视力丧失。（1）U基因突变引起USH的家系如图1。USH的遗传方式是______。Ⅱ-3（不携带致病基因）和Ⅱ-4再生一个携带致病基因男孩的概率是______。（2）至今已发现700多种致病性U基因突变，在所有U基因突变中，第13号外显子的突变频率最高。为研究跳过13号外显子表达（即“外显子跳跃”）的U蛋白能否治疗USH，研究者敲除野生型小鼠受精卵U基因上第12号外显子（对应人类13号外显子），获得纯合突变品系A（基因的部分结构如图2）。①U基因突变体现了基因突变______性。②研究者提取品系A组织的______，逆转录，用引物______进行PCR，以检测第12号外显子缺失U基因的转录。同时用荧光标记的抗U蛋白抗体对出生第3天的幼鼠耳蜗切片进行染色，结果显示，______，说明敲除U基因的第12号外显子不影响U蛋白的表达和定位。③为进一步证明单个“12号外显子跳跃”等位基因编码的蛋白能恢复突变小鼠内耳毛细胞的正常形态和部分听力。取品系A与野生型小鼠杂交，观察子代小鼠内耳毛细胞的形态是否接近野生型。请修正实验方案______。（3）携带U基因第12号外显子突变的小鼠，视网膜退化时间远早于完全敲除U基因的小鼠，试从分子水平推测导致这种差异的可能原因______。（4）基于以上研究，请从“治疗效果、潜在风险”中选择其一，分析“外显子跳跃”疗法未来应用于USH患者临床治疗的看法，并陈述理由____。21.太平洋鳕鱼是北太平洋重要的底栖经济鱼类。研究者在寒流影响的A区（寒流带来的无机盐促进浮游植物生长）和暖流影响的B区（暖流利于底栖微藻的繁殖）开展生态研究，发现两区域鳕鱼食性存在显著差异。（1）北太平洋鳕鱼生活的海域中全部生物及其非生物环境共同构成________。该区域生物之间的关系如图1，从生态系统功能角度分析，图中实线箭头代表了________的方向。（2）研究者对鳕鱼胃腔中不同食物类群重量进行测量，结果如图2，据此推测A、B区大型鳕鱼食性相对稳定而小型鳕鱼的食性存在明显分化，依据是________。（3）胃内容物分析易受短期摄食、消化偏差等影响。为获得更稳定营养关系信息，研究者采用稳定同位素技术进行分析，结果如图3。注：δ13C（碳同位素比值）、δ15N（氮同位素比值）分别反映生物体的食物来源和生物体在食物网中的营养级高低。①通常相邻营养级间δ15N差异约为3.4‰，随营养级增加，δ15N值增加，这一现象称为________。②13C通常沉积在有机质中，在浮游植物体内较少。结果显示小型鳕鱼δ13C和δ15N值________，说明小型鳕鱼食性分化是不同温度洋流引起的________导致的。③综合图2和图3信息，试评价胃内容物分析与稳定同位素技术在研究鱼类食性时的优势与不足________。从进化与适应角度，分析大型和小型鳕鱼在生态位上的分化对物种延续的意义______。参考答案本部分共15题，每题2分，共30分。在每题列出的四个选项中，选出最符合题目要求的一项。1.东北豹个体数量少、家域宽广且活动隐秘，种群数量监测是保护东北豹的核心任务。下列说法错误的是（）A.可利用粪便DNA估算东北豹种群数量B.可根据足迹大小、步距等识别东北豹性别和年龄C.使用红外相机监测技术调查东北豹的丰富度D.红外相机间的距离可能影响种群密度估算结果【答案】C【解析】【详解】A、粪便DNA包含个体遗传信息，可通过分子标记重捕法估算种群数量，该方法适用于活动隐秘的物种，A正确；B、足迹大小、步距等形态特征与个体体型相关，能反映年龄和性别差异，可作为辅助识别手段，B正确；C、丰富度指群落中物种数目的多少，红外相机监测技术用于调查特定物种（东北豹）的种群密度（单位面积个体数），而非物种丰富度，C错误；D、红外相机布设间距影响样本覆盖范围，若间距过大可能导致漏拍，影响种群密度估算的准确性，D正确。故选C。2.显微镜直接计数法和稀释涂布平板法均可用于酵母菌计数。下列说法正确的是（）A.显微镜直接计数时，先滴菌液再盖盖玻片导致结果偏小B.稀释涂布平板法计数的结果一般小于显微镜直接计数法C.一定量培养液中酵母菌数量呈S型增长后下降，K值不变D.显微镜直接计数法统计的是酵母菌活菌的数量变化【答案】BC【解析】【详解】A、显微镜直接计数时，若先滴菌液再盖盖玻片，会导致盖玻片被抬高，计数室实际深度大于0.1mm，统计体积增大，计数结果偏大，A错误；B、稀释涂布平板法仅统计能在培养基上形成菌落的活菌数（菌落形成单位），而显微镜直接计数法会统计包括死菌在内的所有菌体，故稀释涂布平板法结果一般小于显微镜直接计数法，B正确；C、K值（环境容纳量）由培养液体积、营养物质等环境因素决定。培养液量固定时，K值不变。酵母菌数量呈S型增长后因资源耗尽而下降，但K值作为理论最大值并未改变，C正确；D、显微镜直接计数法无法区分死菌与活菌，统计的是总菌数而非活菌数量变化，D错误。故选BC。3.研究互花米草入侵对江苏滨海湿地的影响，下列选项最能体现群落视角的是（）A.互花米草叶片的光合作用速率B.互花米草种群的遗传多样性C.互花米草种群的年龄结构与增长动态D.湿地中各类水生生物间的相互关系【答案】D【解析】详解】A、叶片光合作用属于个体生理特征，反映单株植物代谢水平，不涉及群落内生物间关联，A错误；B、遗传多样性属于种群层次研究范畴（种群基因库变化），未体现不同物种相互作用，B错误；C、年龄结构与增长动态描述单一物种种群数量变化规律，仍属种群特征，C错误；D、水生生物间相互关系（如竞争、捕食等）直接反映群落中物种的关联与结构，符合群落研究视角，D正确。故选D。4.某兴趣小组自制陷阱进行土壤节肢动物丰富度的调查，陷阱内放置糖、甘油、75%酒精混合物。下列说法错误的是（）A.调查时间最好选择在土壤节肢动物最活跃的季节B.放置陷阱时可采用五点取样法以确保取样的随机性C.用取样器取样法统计土壤节肢动物类群的物种数目D.用目测估计法前，需对多度等级进行规定以减少误差【答案】C【解析】【详解】A、调查应在土壤节肢动物活跃期（如温暖湿润季节）进行，以获取更准确的种群数据，A正确；B、放置陷阱时可采用五点取样法，这有助于确保取样的随机性，使调查结果更具代表性，B正确；C、统计土壤节肢动物类群的物种数目应采用记名计算法，而不是取样器取样法，取样器取样法是用于采集土壤节肢动物的方法，C错误；D、用目测估计法前，对多度等级进行规定能够减少误差，使目测估计的结果更准确，D正确。故选C。5.下表为潮白河藻类优势种的生态位宽度（表示物种在环境中的分布范围）。下列判断正确的是（）优势物种春季秋季小席藻0.3924黏球藻0.2385扁圆卵形藻0.4039尖针杆藻0.1561短小舟形藻0.19170.4209微型舟形藻0.25990.2415短线脆杆藻0.1406短小曲壳藻0.2345注：“空白”表示未检测到优势种。A.春季优势种数量大于秋季B.短小舟形藻在秋季分布范围较春季广C.扁圆卵形藻生态位宽度最大D.短线脆杆藻春季生态位宽度一年中最低【答案】B【解析】【详解】A、春季优势种数量为5种（小席藻、尖针杆藻、短小舟形藻、微型舟形藻、短线脆杆藻），秋季优势种数量也为5种（黏球藻、扁圆卵形藻、短小舟形藻、微型舟形藻、短小曲壳藻），两者相等，A错误；B、短小舟形藻春季生态位宽度为0.1917，秋季为0.4209，数值越大表示分布范围越广，因此秋季分布范围较春季广，B正确；C、扁圆卵形藻生态位宽度为0.4039，但短小舟形藻秋季生态位宽度为0.4209（最大），因此扁圆卵形藻并非最大，C错误；D、短线脆杆藻仅在春季检测到，生态位宽度为0.1406，但表格中无其他季节数据，无法判断其全年否最低，且“一年中最低”需基于全年数据比较，信息不足，D错误。故选B。6.为研究种间竞争对植物生长的影响，研究者进行如图实验。据图判断错误的是（）A.1组作为对照组，长势最好 B.甲、乙同时存在根和茎的竞争C.2-4组所用植物乙数目相同 D.乙一定通过分泌物抑制甲生长【答案】D【解析】【详解】A、1组植物甲单独生长，没有种间竞争，从图中可以看出其生长率为100%，是四组中最高的，所以1组作为对照组，长势最好，A正确；B、4组是根和茎都竞争，生长率最低（53%），说明4组中植物甲和植物乙同时存在根和茎的竞争，B正确；C、为了保证实验的单一变量原则，在研究种间竞争对植物甲生长的影响时，2-4组中植物乙的数目应保持相同，这样才能更好地体现出不同竞争方式对甲生长的影响，C正确；D、从实验结果只能看出种间竞争对植物甲生长有影响，但不能确定乙一定是通过分泌物抑制甲生长，可能还有其他竞争方式，D错误。故选D。7.关于生态系统的能量流动，下列表述正确的是（）A.太阳能需通过生产者输入生态系统B.初级消费者越多，次级消费者获能越少C.能量沿食物链可双向流动传递D.各营养级获取能量的途径相同【答案】A【解析】【详解】A、太阳能是生态系统的最终能量来源，必须通过生产者（主要是绿色植物）的光合作用将光能转化为化学能，才能输入生态系统并沿食物链传递，A正确；B、次级消费者通过捕食初级消费者获取能量，其能量多少取决于初级消费者的生物量及能量传递效率（10%-20%），而非初级消费者数量。若初级消费者数量多但个体能量储存少，次级消费者获能未必减少，B错误；C、能量沿食物链单向流动（生产者→消费者），不可逆转或循环，这是由生物间的捕食关系及能量散失不可逆性决定的，C错误；D、生产者通过光合作用或化能合成作用获取能量，消费者通过摄食其他生物获取能量，分解者通过分解有机物获取能量，各营养级能量获取途径不同，D错误。故选A。8.滇池曾因凤眼莲爆发使生态功能严重退化。在实施大规模打捞清除后，湖泊群落并未恢复为原有的稳定状态，而是开始了新的演替过程。下列相关叙述正确的是（）A.新的演替属于次生演替B.打捞清除严重破坏生态系统的稳定性C.自然条件下，群落必然形成结构更复杂的顶级群落D.演替方向完全取决于水生植物之间的种间关系【答案】A【解析】【详解】A、新的演替是在原有群落被破坏后，但土壤等基本条件保留的基础上发生的演替，属于次生演替，A正确；B、打捞清除凤眼莲是为了恢复生态平衡，并未严重破坏生态系统稳定性，反而有助于恢复其稳定性，B错误；C、顶级群落的形成受环境限制（如干旱地区无法形成森林），并非必然形成结构更复杂的群落，C错误；D、演替方向受气候、土壤、人类活动等多因素影响，种间关系只是因素之一，D错误；故选A。9.丛枝菌根真菌（AMF）可定植在植物根部，帮助植物吸收无机盐，同时从植物体内获取有机物。研究者将两种AMF（Fm、Ri）分别接种到鱼腥草，检测镉胁迫下的鱼腥草生长情况与镉含量，结果如图。相关叙述正确的是（）A.AMF为异养型，与鱼腥草是寄生关系B.镉胁迫会抑制接种AMF的鱼腥草生长C.两种AMF促进镉在鱼腥草体内的积累D.镉会富集在高营养级，不参与物质循环【答案】C【解析】【详解】A、丛枝菌根真菌（AMF）从植物体内获取有机物，说明AMF是异养型生物，同时帮助植物吸收无机盐，二者相互依存，双方都得利，因此与鱼腥草是互利共生关系，A错误；B、由图可知，接种AMF的鱼腥草各营养器官的干重都高于对照组，因此在镉胁迫下，接种AMF会促进鱼腥草生长，B错误；C、由图可知，接种AMF的鱼腥草各营养器官的镉含量都高于对照组，因此两种AMF促进镉在鱼腥草体内的积累，C正确；D、镉为重金属，会通过食物链富集到高营养级，但所有物质都参与物质循环，D错误。故选C。10.黄石公园的狼群由于人类猎杀一度绝迹，使马鹿数量激增，河谷地带的杨树被过度啃食，导致以杨树为食物和筑坝材料的河狸数量锐减，溪流变得更急、更直，河岸侵蚀加剧，湿地面积缩小。重新引入狼群后，马鹿数量减少，最终湿地恢复。下列相关叙述错误的是（）A.马鹿识别来自狼的物理、化学信息后主动避开河谷等高风险区域B.狼通过影响马鹿与河狸的种间关系改变非生物环境C.狼和马鹿之间的双向信息传递使后者种群数量减少，不利于生态平衡D.可模拟肉食动物传递的物理或化学信息来控制过度繁殖的植食动物【答案】C【解析】【详解】A、马鹿通过感知狼的声音（物理信息）、气味（化学信息）等避开高风险区域，属于生态系统的信息传递功能，A正确；B、狼与马鹿存在捕食关系，狼的引入减少了马鹿数量，使马鹿对杨树的过度啃食减弱，河狸（依赖杨树）与马鹿的种间竞争关系缓解，进而改善溪流、湿地等非生物环境，B正确；C、狼与马鹿间的双向信息传递（如狼的捕食信息、马鹿的躲避行为）可调节种群数量，最终恢复湿地生态系统，有利于生态平衡，C错误；D、利用人工模拟食肉动物的物理信息（如声音）或化学信息（如气味）可控制植食动物过度繁殖，属于生物防治的应用，D正确。故选C。11.研究者欲从深海热液口分离能高效降解原油中长链烷烃的细菌。已知深海热液口沉积物样品中微生物种类繁多，但目标菌含量可能极低。下列实验方案中，最能达成实验目的是（）A.样品直接稀释涂布于选择培养基B.先富集，再稀释涂布于选择培养基C.先涂布固体培养基，再挑菌富集D.非选择性富集后，涂布普通培养基【答案】B【解析】【详解】先使用以原油中长链烷烃为唯一碳源的选择培养基进行富集培养，能让目标细菌大量繁殖，提高其在样品中的比例，富集后再稀释涂布于选择培养基，可更高效地分离出目标细菌，ACD错误，B正确。故选B。12.乙醇汽油由燃料乙醇和普通汽油按比例调和而成。可降低空气中污染物的排放。下列叙述错误的是（）A.燃料乙醇可通过微生物发酵制得，属于可再生能源B.生产燃料乙醇的主要原料可以是玉米、小麦等粮食作物C.使用乙醇汽油减少NO2等污染物排放，可改善空气质量D.大量使用粮食生产燃料乙醇不会对粮食安全造成风险【答案】D【解析】【详解】A、燃料乙醇可通过酵母菌等微生物的无氧呼吸（发酵）将淀粉或糖类转化为乙醇，该过程利用生物质能，属于可再生能源，A正确；B、玉米、小麦等粮食作物富含淀粉，经酶水解为葡萄糖后可作为微生物发酵的原料生产乙醇，B正确；C、乙醇燃烧产物主要为CO₂和H₂O，相比普通汽油，能减少氮氧化物（如NO₂）、碳氢化合物等污染物的排放，从而改善空气质量，C正确；D、粮食作物是重要的食物来源，若大规模用于生产燃料乙醇，可能加剧粮食供需矛盾，对粮食安全构成风险，D错误。故选D。13.K562细胞系源自人慢性髓性白血病，在体外悬浮培养时不贴壁，也无接触抑制现象。但细胞密度过高时，其增殖也会停止，即密度抑制。此时需将细胞接种至新鲜培养基中进行传代培养。下列相关说法正确的是（）A.密度抑制可能与培养液中营养物质消耗及代谢废物积累有关B.传代时需先用胰蛋白酶处理，使细胞分散成单个后再接种C.培养液中需添加葡萄糖、胎牛血清和抗生素等营养成分D.细胞培养瓶应置于恒温且含95%CO2的培养箱中【答案】A【解析】【详解】A、密度抑制是由于细胞密度过高导致培养液中营养物质消耗和代谢废物积累，影响细胞正常增殖，A正确；B、K562细胞系为悬浮培养，细胞自然分散，无需使用胰蛋白酶处理（胰蛋白酶用于贴壁细胞的消化），B错误；C、葡萄糖和胎牛血清属于营养成分，但抗生素用于抑制细菌污染，并非营养成分，C错误；D、动物细胞培养时应置于含有95%空气和5%CO2的混合气体的CO2培养箱中进行培养，D错误。故选A。14.N蛋白特异性表达于胚胎干细胞（ES细胞），推测与ES细胞未分化状态的维持有关。为验证推测，研究者将与N蛋白mRNA互补的三种siRNA导入ES细胞，检测结果如图1、图2。下列叙述错误的是（）A.ES细胞具自我更新能力和分化潜能B.GAPDH检测结果排除取样量干扰C.推测图2中实验组应为siRNA-1组D.N蛋白可抑制ES细胞的有丝分裂【答案】D【解析】【详解】A、胚胎干细胞（ES细胞）的特点就是具有自我更新能力和分化潜能，可以分化为成年动物体内任何一种类型的细胞，A正确；B、检测GAPDH（在所有细胞中稳定表达）的目的是确保各组实验中细胞取样量一致，排除因取样量不同对实验结果的干扰，B正确；C、据图1分析，siRNA-1对N蛋白的抑制效果最明显（N蛋白条带几乎消失），siRNA-2、siRNA-3的抑制效果较弱，图2中实验组的ES细胞增殖速率显著低于对照组，说明该组N蛋白被显著抑制，因此，推测实验组应为抑制效果最强的siRNA-1组，C正确；D、当N蛋白被抑制（实验组）时，ES细胞的增殖速率低于对照组。这说明N蛋白的存在会促进ES细胞的有丝分裂，D错误。故选D。15.下列对转基因技术的认识正确的是（）A.被转移的基因是功能已知的基因，不会引起安全性问题B.转基因技术可用于建立疾病动物模型，模拟疾病的发生发展过程C.转基因作物被食用后，目的基因会转入动物细胞内D.外源基因一定不会影响作物细胞内其他基因的表达【答案】B【解析】【详解】A、被转移的基因虽经人工筛选，但插入基因组的位置可能随机，可能干扰宿主基因功能，或引发未知代谢产物，存在潜在风险，A错误；B、转基因技术可通过导入特定致病基因或突变基因，构建动物模型，用于研究疾病机制和药物测试，B正确；C、目的基因以DNA形式存在于转基因作物中，食用后会在消化道被分解为核苷酸，无法完整进入动物细胞，C错误；D、外源基因插入可能破坏宿主基因结构，或通过表观遗传修饰影响邻近基因表达，D错误。故选B。第二部分本部分共6题，共70分。16.青海塔拉滩地处草原向荒漠过渡带，高寒干旱，生态脆弱。近年来，当地建成全球最大集中式光伏电站。研究者对其生态效应展开调查。（1）塔拉滩土壤贫瘠，在此大规模发展光伏以替代化石能源发电，可减少______，助力实现我国“2030年前碳达峰，2060年前碳中和”目标。（2）光伏板结构及功能如图，研究者光伏园区内外布设多个观测点，监测风速、气温等多项指标，结果见表。观测区域项目风速（m/s）5月平均气温（℃）5月相对湿度（%）10cm土壤湿度（%）光伏区0.748.1360.210.34对照区（野外观测）3.678.8357.96.37①结合图、表信息推测，光伏板可通过改变______因素来影响其附近植物种群数量和群落结构。②研究者利用______法调查光伏板下植物丰富度和生物量，并与铺设前的数据相比较，发现植物种类数由21增至32种，整体生物量显著增高。据表分析，光伏板下遮阴区通过______使水分蒸发减少，为植物提供了更稳定的微环境，从而提高该区域植物的______能力，提升了生态系统的能量输入。（3）基于以上研究，下列推断和建议合理的是______（多选）A.高寒区自然环境恶劣，生态系统恢复力稳定性较低B.发展光伏发电对高寒区生态环境有利无害，应大力推广C.光伏电站建设时可通过预留生态廊道等措施减少生态扰动D.光伏站的夜间灯光可能作为物理信息干扰动物的生命活动E.应建立长期生态监测体系，动态评估光伏开发对生态的影响（4）光伏园区植被过度生长会遮挡光伏板影响发电效益。基于可持续发展的思想，提出一条兼顾发电效率、生态保护和当地牧民利益的解决措施，并说明其优点及遵循的生态学基本原理_____。【答案】（1）二氧化碳排放（2）①.非生物②.样方③.增加土壤湿度④.光合作用（3）ACDE（4）措施：在光伏板下定期放牧优点：放牧时牛羊等食草动物取食可控制植被高度，减少人工割草的成本和干扰的同时保证发电效率，同时也为当地牧民提供了额外的收入来源原理：自生、循环、协调、整体【解析】【分析】样方法：（1）概念：在被调查种群的分布范围内，随机选取若干个样方，通过计数每个样方内的个体数，求得每个样方的种群密度，以所有样方种群密度的平均值作为该种群的种群密度估计值。（2）适用范围：植物种群密度，昆虫卵的密度，虫、跳蝻的密度等。（3）常用取样：五点取样法和等距取样法。样方法还可调查植物丰富度。【小问1详解】化石能源在燃烧过程中会释放大量的二氧化碳等温室气体，而光伏能源是一种清洁能源，它利用太阳能进行发电，在发电过程中不会产生二氧化碳等温室气体的排放，塔拉滩大规模发展光伏以替代化石能源发电，就可以减少因使用化石能源而产生的二氧化碳排放，从而助力实现我国“2030年前碳达峰，2060年前碳中和”目标。【小问2详解】①分析题图和题表可知，光伏板会遮挡阳光，改变了光照强度，还会影响风速、温度、相对湿度和土壤湿度，这些因素均属于非生物因素。②调查光伏板下植物丰富度和生物量常用样方法。据表分析，光伏板下遮阴区通过增加土壤湿度使水分蒸发减少，为植物提供了更稳定的微环境；流经自然生态系统的总能量主要是生产者所固定的太阳能，故能提高该区域植物的光合作用能力，提升了生态系统的能量输入。【小问3详解】A、高寒区自然环境恶劣，生物种类非常少，营养结构极其简单，一旦遭到破坏，恢复起来就比较困难，所以其恢复力稳定性较低，A正确；B、发展光伏发电虽然在一定程度上有其优势，但不能说对高寒区生态环境有利无害。光伏电站的建设可能会破坏地表植被、影响野生动物的栖息地等，所以不能盲目大力推广，B错误；C、预留生态廊道可以为野生动物提供迁徙、觅食等通道，减少光伏电站建设对生态系统的分割和干扰，有利于维持生态系统的完整性和稳定性，C正确；D、物理信息是指通过物理过程传递的信息，如光、声、温度、湿度等。光伏站的夜间灯光属于光信息，可能会干扰动物的生物钟、繁殖行为、捕食行为等生命活动，D正确；E、由于光伏开发对生态环境的影响是一个长期的过程，建立长期生态监测体系可以及时了解生态系统的变化情况，动态评估光伏开发对生态的影响，以便采取相应的措施进行调整和保护，E正确。故选ACDE。【小问4详解】光伏园区植被过度生长会遮挡光伏板影响发电效益。基于可持续发展的思想，解决措施是：考虑到光伏园区植被过度生长影响发电效益，同时要兼顾生态保护和牧民利益，可在光伏板下定期适度放牧。优点：放牧时牛羊等食草动物取食可控制植被高度，减少人工割草的成本和干扰的同时保证发电效率，同时也为当地牧民提供了额外的收入来源。遵循的生态学基本原理：牛羊等食草动物通过自然取食行为控制植被高度，体现了生态系统中生物的自组织性，体现了“自生”原理；牛羊取食植物后，其排泄物可作为有机肥回归土壤，促进植物再生，体现了“循环”原理；适度放牧，确定合理的畜牧量，体现了“协调”原理；“光伏+放牧”模式将发电、生态保护、牧民增收三者结合，体现了“整体”原理。17.植物受伤后的再生是植物细胞工程研究的重要方向。研究者以拟南芥为材料，探究了水对植物伤口再生方向的调控机制。（1）植物组织培养时，培养基中除无机盐、蔗糖等营养物质外，还需添加一定比例的______，以调控细胞的脱分化和再分化。（2）研究者用拟南芥幼叶进行离体培养，设置不同琼脂浓度的培养基模拟不同水分条件：高水分组（0.75%琼脂）和低水分组（3%琼脂），检测叶柄伤口组织再生方向（图1A）。图1A说明______。研究者在琼脂培养基上放置封口膜（不透气、不透水）进行对照实验（图1B），该实验的目的是排除______。（3）为解析水分信号的下游通路，研究者检测乙烯合成基因ACS6的转录情况，结果如图2.由此推测，水分可能通过乙烯信号通路调控伤口再生方向。为验证该推测，设计了两个实验方案，其中实验组的设计如下表。实验方案组别实验处理检测指标一Ⅰ组高水分+AVG伤口再生方向Ⅱ组低水分+AVG二Ⅰ组高水分+AVGⅡ组低水分+ACC注：AVG为乙烯合成抑制剂、ACC为乙烯前体物质。方案______更严谨，理由是______。（4）研究发现，高水分条件下，生长素最大值出现在稍远离伤口处的根原基起始位点；而低水分条件下，最大值集中在伤口附近，且发现乙烯前体物质ACC处理可诱导生长素运输蛋白（PIN1）在根原基起始部位富集。综上研究，总结水分调控植物伤口再生方向的机制（从高水分和低水分两种条件中任选其一）______。【答案】（1）生长素和细胞分裂素（2）①.高水分促进根再生，低水分促进愈伤组织再生②.物理接触、机械压力等无关因素对伤口再生的影响（3）①.二②.方案一只使用AVG，仅能验证乙烯对根再生的必要性；方案二同时使用AVG、ACC，可同时验证乙烯对根再生的必要性与充分性，证据链完整（4）高水分→激活乙烯信号通路→诱导PIN1在根原基起始位点富集→生长素最大值出现在根原基起始位点→促进根再生【解析】【分析】植物组织培养时，培养基中除常规营养物质外，还需添加一定比例的生长素和细胞分裂素，以调控细胞的脱分化和再分化。据表可知，方案一只使用AVG，仅能验证乙烯对根再生的必要性；方案二同时使用AVG、ACC，可同时验证乙烯对根再生的必要性与充分性。【小问1详解】植物组织培养时，培养基中除常规营养物质外，还需添加一定比例的生长素和细胞分裂素，以调控细胞的脱分化和再分化，生长素浓度高时，诱导根的分化，细胞分裂素浓度高时，诱导芽的分化，二者浓度相当时，诱导愈伤组织的形成。【小问2详解】由图可知，图1中A高水分组促进根生长，低水分组促进愈伤组织的形成。图1B中封口膜直接包裹形成机械压力，封口膜中加水，制造物理接触，所以该实验的目的是排除物理接触、机械压力等无关因素对伤口再生的影响。【小问3详解】据表可知，方案一只使用AVG，仅能验证乙烯对根再生的必要性；方案二同时使用AVG、ACC，可同时验证乙烯对根再生的必要性与充分性，证据链完整，所以方案二更严谨。【小问4详解】由题意可知，高水分条件下，生长素最大值出现在稍远离伤口处的根原基起始位点，而低水分条件下，最大值集中在伤口附近，说明高水分条件可激活乙烯信号通路，进而诱导PIN1在根原基起始位点富集，使生长素最大值出现在根原基起始位点，从而促进根再生。18.学习以下材料，回答下列小题。植物免疫系统的多层防御机制植物在长期进化中形成了多层次的免疫防御系统，以抵御环境中各类病原体的侵染。植物体表的细胞壁、角质层、蜡质层等物理屏障，可直接阻挡多数病原体的侵入。此外，植物可合成并积累多种次生代谢物（如酚类、萜类化合物）以及防御蛋白，抑制病原体的生长，并阻挡其附着入侵。当病原体突破体表屏障后，植物会启动内部免疫应答（如图）。植物细胞表面的模式识别受体PRRs识别来自病原体的保守分子（如细菌的鞭毛蛋白、真菌的几丁质），快速激活模式触发免疫（PTI）。PTI在几分钟到几小时内引发一系列防御反应，包括：激活胞内活性氧信号、激活细胞质钙信号、激活MAPK蛋白激酶级联反应，最终调控防御相关基因的快速表达，进而促进植物细胞壁加厚、合成防御蛋白、分泌抗菌物质，为植物提供了广泛而快速的初步防御，旨在第一时间遏制病原体的入侵与定殖。然而，许多病原体会向植物细胞内分泌“效应子”蛋白，干扰并抑制PTI。对此，植物细胞内的受体NLRs可直接或间接地特异性识别这些病原体效应子，激活效应子触发免疫（ETI），表达更多更强效的防御相关基因，最终使受感染细胞快速启动程序性死亡，将病原体限制在局部，阻断其扩散。近年研究揭示PTI与ETI存在复杂的协同作用：PTI是免疫响应的“先锋”与基础平台，其快速激活为后续更强的ETI奠定基础；而ETI启动后，则会反过来增强和延长PTI信号，二者协同，极大提升了植物应对多样化病原体侵袭的能力与效率。（1）植物细胞通过细胞表面的______识别病原体保守分子，启动胞内第一层免疫反应，即______；当病原体分泌效应子进入细胞后，则可被胞内的______识别，启动第二层免疫反应。（2）下列关于植物免疫系统的分析，正确的是______（多选）A.植物体表的细胞壁等结构是其免疫系统的第一道防线B.物理屏障和化学防御独立于PTI、ETI发挥作用C.PTI与ETI分别针对不同的病原体，彼此之间无信号交叉D.PTI反应迅速但免疫强度弱，ETI免疫强度高且更具特异性（3）已知稻瘟病菌效应子Avr可被水稻NLR受体Piz识别并激活ETI。研究发现，在PRRs缺失突变体中，由Avr触发的细胞程序性死亡显著减弱。结合文中信息，对此现象提出一种合理的解释。（4）免疫调节的核心环节为“感应-传导-反应”。对于完成这些环节的细胞和器官，动物与植物的区别是______。（5）将植物免疫机制应用于培育抗病作物品种，请结合本文提出一种可行的育种策略：______。【答案】（1）①.模式识别受体（PRRs）②.模式触发免疫（PTI）③.NLRs受体（或NLRs）（2）ABD（3）PRRs缺失突变体无法正常激活PTI，而PTI是ETI的基础平台，它的快速激活为后续更强的ETI奠定了基础。由于缺乏PTI提供的信号放大和启动支持，即使NLR受体Piz识别了效应子Avr，ETI的激活强度也会显著降低，最终导致细胞程序性死亡显著减弱。（4）动物免疫调节由免疫器官（如胸腺、脾脏）、免疫细胞（如T细胞、B细胞）和免疫活性物质共同完成，存在专门的免疫器官和细胞。植物没有专门的免疫器官和免疫细胞，免疫反应由各个植物细胞独立完成，通过细胞表面受体和胞内受体识别病原体，激活信号通路并启动防御反应。（5）可以通过基因工程或基因编辑技术，增强植物PRRs或NLRs受体的表达量，或导入识别病原体效应子的NLRs基因，从而培育出对多种病原体具有高抗性的作物品种；也可以通过杂交育种，将不同抗病品种的PRRs或NLRs基因聚合到同一品种中，获得广谱抗病性。【解析】【分析】植物免疫系统的多层防御机制：植物体表的细胞壁、角质层、蜡质层等物理屏障，可直接阻挡多数病原体的侵入；植物可合成并积累多种次生代谢物（如酚类、萜类化合物）以及防御蛋白，抑制病原体的生长，并阻挡其附着入侵；植物内部免疫应答：胞内第一层免疫反应PTI，第二层免疫反应ETI。【小问1详解】据题干信息可知，植物细胞表面的模式识别受体（PRRs）识别来自病原体的保守分子，激活模式触发免疫（PTI）。许多病原体会向植物细胞内分泌“效应子”蛋白，细胞内的受体NLRs可直接或间接地特异性识别这些病原体效应子，激活效应子触发免疫（ETI）。【小问2详解】A、材料第一句提到“植物体表的细胞壁、角质层、蜡质层等物理屏障，可直接阻挡多数病原体的侵入”，这些属于免疫系统的第一道防线，A正确；B、物理屏障和化学防御（次生代谢物、防御蛋白）是病原体接触细胞前的防御，而PTI、ETI是病原体突破屏障后细胞内的免疫反应，因此它们独立发挥作用，B正确；C、材料明确说明“PTI与ETI存在复杂的协同作用……ETI启动后，则会反过来增强和延长PTI信号”，所以二者存在信号交叉，并非完全独立，C错误；D、材料中提到PTI“快速激活”“提供了广泛而快速的初步防御”，说明其反应迅速但强度弱；ETI“识别这些病原体效应子”“表达更多更强效的防御相关基因”，说明其免疫强度高且更具特异性，D正确。故选ABD。【小问3详解】PRRs缺失突变体无法正常激活PTI，而PTI是ETI的基础平台，它的快速激活为后续更强的ETI奠定了基础。由于缺乏PTI提供的信号放大和启动支持，即使NLR受体Piz识别了效应子Avr，ETI的激活强度也会显著降低，最终导致细胞程序性死亡显著减弱。【小问4详解】动物免疫调节由免疫器官（如胸腺、脾脏）、免疫细胞（如T细胞、B细胞）和免疫活性物质共同完成，存在专门的免疫器官和细胞。植物没有专门的免疫器官和免疫细胞，免疫反应由各个植物细胞独立完成，通过细胞表面受体和胞内受体识别病原体，激活信号通路并启动防御反应。【小问5详解】将植物免疫机制应用于培育抗病作物品种，可以通过基因工程或基因编辑技术，增强植物PRRs或NLRs受体的表达量，或导入识别病原体效应子的NLRs基因，从而培育出对多种病原体具有高抗性的作物品种；也可以通过杂交育种，将不同抗病品种的PRRs或NLRs基因聚合到同一品种中，获得广谱抗病性。19.炎症性肠病是一种常见的肠道疾病，目前诊断主要依赖侵入性的肠镜检查。研究者利用大肠杆菌尼氏菌株（EcN），构建可响应肠道炎症标志物硫代硫酸盐的益生菌传感器，以实现该疾病的无创超声成像检查。（1）大肠杆菌是一种常见微生物，常被改造为基因工程菌，其原因包括_________（写出2点）。（2）为实现超声成像，研究者将声学报告基因（ARG）导入EcN。ARG编码的蛋白组装成气囊能产生超声信号。图1为硫代硫酸盐感应及ARG表达调控的示意图。S和R基因的启动子是________（填“组成型”或“硫代硫酸盐诱导型”）。硫代硫酸盐作为________与膜传感器激酶S结合，进而磷酸化响应调节蛋白R，磷酸化的R蛋白形成________后结合P启动子激活ARG基因表达。（3）为进一步提高传感器的灵敏度，研究者引入了Bxb1重组酶系统（如图2）。该系统在感应硫代硫酸盐后，表达Bxb1重组酶，催化attB与attP位点之间的不可逆重组。①与图1相比，Bxb1重组酶系统的引入使传感器的信号强度“不可逆放大”，其机制是________。②温度响应型终止子TR在37℃（体温）条件下失活。Bxb1上游加入TR的作用是________。（4）将优化后的传感器应用于肠道炎症诊断，采用“先定植-后检测”的模式（先口服工程益生菌，24小时后超声检查），检测效果显著优于“口服后立即检查”。推测“先定植-后检查”模式效果好的原因________。（5）在ARG基因后添加attB-P7-attP-抗炎蛋白基因模块可实现________。【答案】（1）繁殖速度，能快速获得大量工程菌；遗传物质相对简单，易于进行基因操作。（2）①.组成型②.信号分子③.同源二聚体（3）①.Bxb1重组酶催化attB与attP位点不可逆重组，使ARG基因与组成型启动子P7永久连接，ARG基因持续高效表达，信号被不可逆放大②.在体温（37℃）外的环境中，TR发挥终止作用，避免Bxb1重组酶提前表达导致重组发生，保证传感器仅在肠道（体温）环境中实现信号放大，提高检测的特异性。（4）先定植-后检查模式效果好的原因：口服的工程益生菌需要一定时间在肠道内定植、增殖，达到足够的数量，才能产生足够的气囊，使超声信号强度达到可检测水平；减少口服后未定植的益生菌随消化道排出，避免信号被稀释，提高检测灵敏度（5）实现肠道炎症的无创超声诊断与抗炎治疗的双重效果（工程菌既能通过ARG基因表达产生超声信号实现诊断，又能表达抗炎蛋白发挥治疗作用）【解析】【分析】这道题以构建响应硫代硫酸盐的益生菌超声传感器为背景，改造大肠杆菌构建益生菌传感器，实现肠道炎症的无创超声诊断；从受体细胞选择→基因表达调控→重组酶系统优化→实际应用分析→基因功能拓展，让声学报告基因（ARG）的表达与炎症标志物硫代硫酸盐关联，通过重组酶系统放大信号，最终实现诊断（甚至治疗）。二、各小问考点与核心知识点1.

(1)：问大肠杆菌作为基因工程菌的原因，核心知识点是基因工程受体细胞的选择依据（繁殖快、遗传物质简单、培养条件易、无核膜阻隔便于外源基因导入）。2.

(2)：判断S/R基因启动子类型、硫代硫酸盐的作用、磷酸化R蛋白的变化，核心知识点包括组成型/诱导型启动子的区别、信号分子的作用、蛋白磷酸化与二聚体形成对基因表达的调控，3.

(3)：①Bxb1重组酶系统使信号“不可逆放大”的机制，核心是重组酶催化位点不可逆重组，让ARG基因与组成型启动子P7永久连接，持续表达；②温度响应型终止子TR的作用，核心是终止子的时空调控，避免体外提前重组，保证肠道特异性。4.

(4)：推测“先定植-后检查”效果好的原因，核心知识点是微生物定植增殖特性、基因表达产物量与检测信号强度的关系。5.

(5)：添加抗炎蛋白基因模块的作用，核心是基因工程多功能化设计，实现诊断（ARG）与治疗（抗炎蛋白）的双重效应。【小问1详解】繁殖速度快：大肠杆菌为原核生物，二分裂增殖，短时间内可获得大量工程菌，便于快速生产目的产物；-遗传物质简单：只有拟核中的环状DNA和质粒，无核膜阻隔，外源基因易导入且易进行基因编辑；-培养条件简单：异养兼性厌氧，培养基成分易配置，培养成本低【小问2详解】①

S和R基因的启动子类型：从图1可知，无论是否存在硫代硫酸盐，S、R基因都能表达出S蛋白和R蛋白（是后续响应硫代硫酸盐的基础），因此其启动子为组成型（组成型启动子不受外界信号诱导，持续驱动基因表达；诱导型启动子仅在特定信号下启动表达）。②硫代硫酸盐的作用：硫代硫酸盐是肠道炎症标志物，作为信号分子（配体）与膜上的S蛋白（膜传感器激酶）结合，触发后续的磷酸化信号通路。③磷酸化R蛋白的变化：磷酸化的R蛋白会形成二聚体（同源二聚体），该二聚体能特异性结合P启动子，进而激活ARG基因的转录和翻译，最终表达出组装气囊的蛋白。【小问3详解】①信号不可逆放大的机制：图1中ARG基因仅受硫代硫酸盐诱导的P启动子调控，撤去诱导后表达停止；而图2中，硫代硫酸盐诱导Bxb1重组酶表达后，该酶催化attB与attP位点不可逆重组，使ARG基因与组成型启动子P7永久连接，ARG基因不再依赖诱导，持续高效表达，因此信号被不可逆放大。②温度响应型终止子TR的作用：TR在37℃（体温）下失活，在体外非体温环境中能发挥终止作用，抑制Bxb1重组酶的表达，避免工程菌在体外提前发生重组；仅在肠道（体温）环境中，TR失活，Bxb1重组酶表达并启动重组，保证传感器仅在肠道内实现信号放大，提高检测的特异性，防止体外重组导致的信号误触发。【小问4详解】口服的工程益生菌需要24小时在肠道内定植、增殖，达到足够的数量后，才能表达足量的ARG蛋白组装气囊，产生可被检测到的超声信号；若立即检查，菌量过少，信号强度不足，无法检测。减少未定植的益生菌随消化道排出，避免超声信号被稀释，进一步提升检测的灵敏度。【小问5详解】在ARG基因后添加attB-P7-attP-抗炎蛋白基因

模块，结合图2的重组酶系统可知：ARG基因表达产生气囊，实现无创超声诊断；-重组酶催化位点重组后，抗炎蛋白基因也会与组成型启动子P7连接，表达抗炎蛋白，实现抗炎治疗；因此该设计实现了肠道炎症的无创超声诊断与抗炎治疗的双重功能。20.U基因突变导致表达产物功能异常是Usher综合征（USH）的常见原因，患者表现为先天性耳聋和进行性视力丧失。（1）U基因突变引起USH的家系如图1。USH的遗传方式是______。Ⅱ-3（不携带致病基因）和Ⅱ-4再生一个携带致病基因男孩的概率是______。（2）至今已发现700多种致病性U基因突变，在所有U基因突变中，第13号外显子的突变频率最高。为研究跳过13号外显子表达（即“外显子跳跃”）的U蛋白能否治疗USH，研究者敲除野生型小鼠受精卵U基因上第12号外显子（对应人类13号外显子），获得纯合突变品系A（基因的部分结构如图2）。①U基因突变体现了基因突变的______性。②研究者提取品系A组织的______，逆转录，用引物______进行PCR，以检测第12号外显子缺失U基因的转录。同时用荧光标记的抗U蛋白抗体对出生第3天的幼鼠耳蜗切片进行染色，结果显示，______，说明敲除U基因的第12号外显子不影响U蛋白的表达和定位。③为进一步证明单个“12号外显子跳跃”等位基因编码的蛋白能恢复突变小鼠内耳毛细胞的正常形态和部分听力。取品系A与野生型小鼠杂交，观察子代小鼠内耳毛细胞的形态是否接近野生型。请修正实验方案______。（3）携带U基因第12号外显子突变的小鼠，视网膜退化时间远早于完全敲除U基因的小鼠，试从分子水平推测导致这种差异的可能原因______。（4）基于以上研究，请从“治疗效果、潜在风险”中选择其一，分析“外显子跳跃”疗法未来应用于USH患者临床治疗的看法，并陈述理由____。【答案】（1）①.常染色体隐性②.1/6（2）①.不定向②.RNA③.1、4④.删除第12号外显子的U蛋白与野生型U蛋白荧光强度相似，位置相同⑤.将U基因敲除的纯合小鼠与品系A杂交；增加一组完全敲除U基因的纯合突变小鼠作为对照组；还应对小鼠进行听力测试（3）突变小鼠的U基因仍能表达出突变蛋白，突变蛋白积累对细胞产生有害影响，加速疾病进程；而完全敲除U基因的小鼠仅表现为蛋白功能缺失，病理进展相对缓慢（4）有安全隐患。有实验“携带12号外显子突变的小鼠视网膜退化更快”→跳跃产生的异常蛋白结构异常，可能干扰正常蛋白功能，加速组织损伤【解析】【分析】人类遗传病分为单基因遗传病、多基因遗传病和染色体异常遗传病：（1）单基因遗传病包括常染色体显性遗传病（如并指）、常染色体隐性遗传病（如白化病）、伴X染色体隐性遗传病（如血友病、色盲）、伴X染色体显性遗传病（如抗维生素D佝偻病）。【小问1详解】家系图中Ⅰ-1、Ⅰ-2正常，子代Ⅱ-2患病；Ⅱ-3不携带致病基因，说明致病基因位于常染色体上，符合常染色体隐性遗传特点。且Ⅰ-1和Ⅰ-2基因型均为Aa，Ⅱ-2基因型均为aa，Ⅱ-3基因型为AA。Ⅱ-3基因型为AA，Ⅱ-4父母Ⅰ-1和Ⅰ-2基因型均为Aa，则其基因型为2/3Aa、1/3AA，再