全国中学生生物学联赛试卷及答案

全国中学生生物学联赛试卷及答案1.单项选择题（每题2分，共40分。每题只有一个正确答案，请将正确选项字母填在括号内）1.1下列关于真核细胞mRNA的叙述，正确的是（）A.5′端无帽子结构也能被核糖体识别B.3′端poly(A)尾由RNA聚合酶Ⅲ催化添加C.内含子剪接不需要snRNP参与D.成熟mRNA的密码子与tRNA反密码子配对时存在摆动规则1.2若某二倍体生物基因型为AaBb，两对基因独立分配，则其产生aB配子的概率为（）A.1/2 B.1/4 C.1/8 D.3/41.3下列哪一生化反应在线粒体外膜上完成（）A.柠檬酸合酶催化草酰乙酸+乙酰CoA→柠檬酸B.脂肪酸β-氧化的第一轮循环C.甘油-3-磷酸与磷酸二羟丙酮的互变D.脂酰CoA合成酶活化脂肪酸1.4植物光呼吸过程中，O₂与CO₂竞争结合的酶是（）A.PEPC B.Rubisco C.NADP-苹果酸酶 D.丙酮酸磷酸双激酶1.5某湖泊因污染导致溶氧下降，鱼类大量死亡，其死体分解又进一步消耗溶氧，这一过程属于生态学中的（）A.正反馈 B.负反馈 C.竞争排斥 D.生态位分化1.6在动物细胞有丝分裂中期，若用激光破坏某一动粒微管，则该染色体将（）A.移向另一极 B.停留在赤道板 C.被降解 D.形成微核1.7下列哪类免疫球蛋白能最有效地激活补体经典途径（）A.IgA B.IgD C.IgE D.IgM1.8若某酶服从米氏方程，当底物浓度[S]=3Kₘ时，反应速率v与Vₘₐₓ的比值约为（）A.0.25 B.0.50 C.0.75 D.0.901.9某植物花青苷合成途径中，基因W编码一种转运蛋白，突变体w的花瓣呈白色，但花药中色素正常，说明W基因（）A.是结构基因 B.具有组织特异性表达 C.影响花药发育 D.抑制花青素合成1.10下列哪项不是群落α多样性的测度指标（）A.Shannon指数 B.Simpson指数 C.种间相遇率 D.群落间Jaccard相似系数1.11某DNA片段含1000bp，其中G+C占58%，则该片段中T的数目为（）A.210 B.290 C.420 D.5801.12在果蝇的X染色体上存在一显性致死基因L，杂合雌蝇与正常雄蝇交配，F₁代雌、雄比例应为（）A.2:1 B.1:1 C.3:1 D.1:01.13下列激素中，能直接促进植物侧芽萌发的是（）A.脱落酸 B.乙烯 C.细胞分裂素 D.茉莉酸1.14某蛋白质由两条相同肽链组成，每条链含α螺旋75%，β折叠0%，其余为无规卷曲。则其二级结构总量中α螺旋占比（）A.75% B.50% C.37.5% D.无法确定1.15在动物体内，合成1分子尿素需消耗高能磷酸键（~P）的数目为（）A.1 B.2 C.3 D.41.16下列哪类RNA具有核酶活性（）A.snRNA B.23SrRNA C.tRNA D.5SrRNA1.17若将某植物叶片置于甘露醇高渗溶液中，原生质体体积迅速缩小，说明细胞膜（）A.对甘露醇不通透 B.对甘露醇主动吸收 C.对水不通透 D.发生膜融合1.18某遗传病为常染色体隐性，致病基因频率q=0.01，则群体中携带者频率约为（）A.0.0001 B.0.01 C.0.0198 D.0.021.19下列哪项不是细胞凋亡的特征（）A.DNA梯状条带 B.细胞皱缩 C.炎症反应剧烈 D.磷脂酰丝氨酸外翻1.20在光合作用C₄循环中，CO₂最初被固定的碳产物是（）A.草酰乙酸 B.磷酸甘油酸 C.核酮糖-1,5-二磷酸 D.磷酸烯醇丙酮酸2.多项选择题（每题3分，共30分。每题有2~4个正确答案，多选少选均不得分）2.1下列哪些过程伴随质子梯度的形成（）A.线粒体电子传递链 B.叶绿体类囊体膜光解水 C.胃壁细胞H⁺-K⁺泵 D.细菌视紫红质介导的光合磷酸化2.2关于CRISPR-Cas9系统，正确的是（）A.tracrRNA与crRNA必须人工融合为sgRNA才能工作B.PAM序列通常为5′-NGG-3′C.Cas9蛋白仅来源于酿脓链球菌D.可结合脱氨酶实现单碱基编辑2.3下列哪些属于植物激素信号转导中第二信使（）A.Ca²⁺ B.cAMP C.IP₃ D.油菜素内酯本身2.4影响种群基因漂变强度的因素有（）A.有效种群大小 B.突变率 C.选择系数 D.世代数2.5下列哪些技术可直接测定蛋白质-蛋白质相互作用（）A.酵母双杂交 B.Co-IP C.FRET D.ChIP-seq2.6关于动物胚胎发育中神经胚形成，正确的是（）A.神经板由外胚层分化 B.神经嵴细胞可形成肾上腺髓质 C.神经管闭合障碍可导致脊柱裂 D.脊索诱导神经板形成2.7下列哪些属于r-对策物种特征（）A.世代时间短 B.繁殖次数多 C.个体大 D.parentalcare少2.8下列哪些氨基酸可被磷酸化修饰（）A.Ser B.Thr C.Tyr D.Trp2.9关于病毒复制，正确的是（）A.逆转录病毒以RNA为模板合成DNAB.腺病毒基因组为双链RNAC.类病毒无蛋白质外壳D.朊病毒不含核酸2.10下列哪些属于细胞周期检验点（）A.G₁/S B.G₂/M C.纺锤体组装检验点 D.中心体复制检验点3.填空题（每空1分，共30分）3.1某酶催化反应服从米氏方程，已知Kₘ=2mmol·L⁻¹，Vₘₐₓ=100μmol·L⁻¹·min⁻¹，当[S]=4mmol·L⁻¹时，v=________μmol·L⁻¹·min⁻¹。3.2人类基因组中，编码序列约占________%，其余为非编码序列。3.3若某DNA双链中一条链的序列为5′-ATGCCTGA-3′，其互补链的序列为5′-________-3′。3.4在蛋白质翻译延伸过程中，氨酰-tRNA进入核糖体________位，移位后肽酰-tRNA位于________位。3.5植物光系统Ⅱ反应中心色素为________，其吸收峰约为________nm。3.6某二倍体生物2n=16，则其单倍体基因组染色体数为________，减数分裂Ⅱ后期姐妹染色单体数为________。3.7尿素循环中，氨甲酰磷酸合成酶Ⅰ的变构激活剂为________。3.8若某群落中物种数S=100，个体总数N=10000，则其最大多样性Shannon指数Hₘₐₓ=________（ln≈2.3026）。3.9某基因突变导致mRNA第45位密码子由CAA→UAA，这种突变属于________突变，其效应为________。3.10在动物细胞中，糖酵解产生1分子葡萄糖可净得________分子ATP，若后续进入三羧酸循环并完全氧化，共可产生约________分子ATP。3.11若某病毒颗粒呈二十面体对称，其衣壳由60个原体组成，则其理论T数为________。3.12植物向光性反应中，蓝光受体________感知光信号，通过________蛋白磷酸化启动下游反应。3.13某遗传实验测得F₂代表型比为9:3:3:1，其基因互作类型为________。3.14在动物体内，胆固醇合成限速酶为________，其抑制剂为________。3.15若某PCR反应初始模板为1拷贝，扩增效率100%，则25个循环后产物理论拷贝数为________。4.简答题（每题8分，共40分）4.1简述CRISPR-Cas9介导的基因敲除实验流程，并说明如何验证敲除成功。4.2比较光合磷酸化与氧化磷酸化的异同（至少四点）。4.3说明植物如何通过气孔调节水分与CO₂交换，并解释ABA在干旱胁迫下的作用机制。4.4概述抗体多样性产生的分子机制。4.5解释Hardy-Weinberg平衡的五项前提条件，并说明如何利用该定律计算群体基因频率。5.综合分析与计算题（共60分）5.1（本题15分）某研究小组对一湖泊生态系统进行能量流动调查，获得以下数据：生产者固定总能量：8.5×10⁶kJ·m⁻²·a⁻¹生产者呼吸消耗：3.2×10⁶kJ·m⁻²·a⁻¹植食动物同化量：1.5×10⁶kJ·m⁻²·a⁻¹肉食动物同化量：0.3×10⁶kJ·m⁻²·a⁻¹（1）计算生产者净初级生产量（NPP）。（2）计算植食动物对生产者的消费效率（%）。（3）计算肉食动物对植食动物的能量转化效率（%）。（4）若该湖泊面积10km²，估算全年系统总固定碳量（假设1g干重≈18kJ，碳占干重45%）。5.2（本题15分）某遗传病为常染色体隐性，致病基因a，正常基因A。在一人群中随机抽取4000人，发现患者16人。（1）计算该群体a基因频率q及A基因频率p。（2）计算该群体携带者（Aa）人数。（3）若该群体随机婚配，预测下一代患者预期人数（假设出生率恒定）。（4）如果实施遗传咨询使所有携带者间避免婚配，下一代患者频率将降低多少倍？5.3（本题15分）某酶催化反应S→P，实验测得不同底物浓度下的初速度如下：[S](mmol·L⁻¹)0.51.02.04.08.016.0v(μmol·L⁻¹·min⁻¹)16.728.644.466.780.088.9（1）用Lineweaver-Burk双倒数作图法求Kₘ与Vₘₐₓ。（2）若加入竞争性抑制剂I，Kᵢ=2mmol·L⁻¹，[I]=4mmol·L⁻¹，求表观Kₘ′。（3）在同一图中绘出无抑制剂与有抑制剂的双倒数直线，并说明斜率变化。5.4（本题15分）某实验室构建一植物表达载体，将拟南芥Na⁺/H⁺逆向转运蛋白基因AtNHX1导入烟草，获得转基因株系。实验测得野生型（WT）与转基因型（TG）在200mmol·L⁻¹NaCl胁迫下7天后的数据：指标WTTG叶片Na⁺含量(mg·g⁻¹DW)8.53.2叶片K⁺含量(mg·g⁻¹DW)18.022.5净光合速率Pn(μmol·m⁻²·s⁻¹)5.19.8相对含水量RWC(%)6885（1）计算TG相比WT的Na⁺下降倍数及K⁺/Na⁺比提高倍数。（2）结合离子平衡与渗透调节，解释AtNHX1提高耐盐性的生理机制。（3）设计实验验证AtNHX1蛋白定位于液泡膜（写出实验名称与预期结果）。6.答案与评分标准1.单项选择题1.1D 1.2B 1.3D 1.4B 1.5A 1.6B 1.7D 1.8C 1.9B 1.10D1.11A 1.12A 1.13C 1.14A 1.15C 1.16B 1.17A 1.18C 1.19C 1.20A2.多项选择题2.1ABD 2.2BD 2.3ABC 2.4AD 2.5ABC2.6ABCD 2.7ABD 2.8ABC 2.9ACD 2.10ABC3.填空题3.166.73.21–23.3TCAGGCAT3.4A，P3.5P680，6803.68，163.7N-乙酰谷氨酸3.84.6053.9无义，提前终止3.102，30–323.1113.12PHOT1，NPH33.13独立分配3.14HMG-CoA还原酶，他汀类3简答题（答案要点，每点2分，言之成理即可）4.1流程：sgRNA设计→Cas9-sgRNA质粒构建→转化/注射→抗性筛选→测序鉴定Indel；验证：PCR扩增靶位→测序看移码；Western检测蛋白消失；表型补救实验。4.2相同：均利用质子梯度驱动ATP合成；不同：场所（类囊体膜/线粒体内膜）、电子来源（水/NADH）、末端电子受体（NADP⁺/O₂）、ATP/NADPH比例、对光依赖。4.3气孔开闭：保卫细胞K⁺、苹果酸、蔗糖渗透调节；ABA促进保卫细胞Ca²⁺升高→阴离子通道开放→膜去极化→K⁺外流→气孔关闭；减少蒸腾。4.4V(D)J重排、连接多样性、核苷酸添加、体细胞高频突变、轻重链组合。4.5条件：随机婚配、无突变、无选择、无限大群体、无迁移；公式p²+2pq+q²=1，计算示例给出。5.综合分析与计算题5.1（1）NPP=8.5–3.2=5.3×10⁶kJ（2）消费效率=1.5/5.3≈28.3%（3）转化效率=0.3/1.5=20%（4）碳量=8.5×10⁶×10×10⁶/(18×0.45)≈1.05×10¹²g=1.05×10⁶t5.2（1）q=√(16/4000)=0.02，p=0.98（2）携带者=2pq×4000≈156.8→157人（3）下一代患者=q²×4000≈1.6人（4）避免携带者婚配后患者频率≈0，降低倍数→∞（理论上）5.3（1）双倒数线性回归得y=0.015x+0.010，Kₘ=1.5mmol·L⁻¹，Vₘₐₓ=100μmol·L⁻¹·min⁻¹（2）Kₘ′=K