全国高中生物联赛竞赛试题和答案

全国高中生物联赛竞赛试题和答案1.单项选择（每题4分，共40分。每题只有一个正确答案）1.1某单链RNA病毒基因组含15000个核苷酸，其复制依赖宿主细胞的RNA依赖的RNA聚合酶（RdRp）。若RdRp的错配率为1×10⁻⁴/核苷酸/复制周期，理论上经过一轮复制后，产生子代病毒中基因组序列与亲代完全相同的比例最接近A.0.22%  B.13.5%  C.36.8%  D.50.0%1.2将蚕豆根尖细胞同步化在G₁期后，移至含³H-TdR的培养液中培养12h，再移至普通培养液中继续培养8h，最后在秋水仙素存在下分裂。若蚕豆细胞周期G₁=6h，S=8h，G₂=4h，M=2h，则中期细胞中染色体标记情况为A.所有染色单体均带放射自显影颗粒B.每条染色体中仅一条染色单体带颗粒C.一半染色体中两条染色单体均带颗粒D.所有染色体中两条染色单体均无颗粒1.3某植物花青苷合成由两对独立遗传基因A/a与B/b控制，A_B_为紫色，A_bb为红色，aaB_为蓝色，aabb为白色。将紫色纯合子与白色纯合子杂交得F₁，F₁自交得F₂。若F₂中红色个体随机交配，则子代表现型及比例为A.红:白=8:1  B.红:白=3:1  C.全为红色  D.红:蓝:白=2:1:11.4某湖泊因污染导致水体pH由7.2降至5.0，下列生理过程最先受到显著抑制的是A.蓝藻固氮酶活性  B.硅藻光系统II的水裂解  C.绿藻Rubisco羧化反应  D.裸藻糖酵解1.5将小鼠肝细胞线粒体置于含ADP、Pi、丙酮酸、寡霉素的等渗缓冲液中，通氧后测定氧消耗速率。随后加入2,4-二硝基苯酚（DNP），则氧消耗速率A.不变  B.降低  C.升高  D.先升后降1.6某DNA片段含一开放阅读框（ORF），其编码链序列为5′-ATGCGGCTTAG…-3′。若第7位G被突变为A，且突变后仍编码相同多肽链长度，则该突变属于A.同义突变  B.错义突变  C.无义突变  D.移码突变1.7在果蝇唾液腺多线染色体上，对某基因进行原位杂交，发现杂交信号出现在3L染色体臂第68C3条带。若该基因发生缺失，则显微镜下68C3条带将A.变宽  B.变窄  C.消失  D.出现重复条带1.8某植物叶片光合作用光饱和点为1200μmol·m⁻²·s⁻¹，在1500μmol·m⁻²·s⁻¹光强下测得净光合速率为15μmolCO₂·m⁻²·s⁻¹，呼吸速率为2μmolCO₂·m⁻²·s⁻¹。若光强突然降至800μmol·m⁻²·s⁻¹，则短时间内叶片胞间CO₂浓度将A.上升  B.下降  C.不变  D.先升后降1.9某基因座有A₁、A₂、A₃三个等位基因，其在群体中频率分别为0.2、0.5、0.3。若该群体处于Hardy-Weinberg平衡，则基因型A₁A₃的频率为A.0.06  B.0.12  C.0.24  D.0.361.10将大肠杆菌在含¹⁵N培养基中培养多代后，转移至含¹⁴N培养基中，繁殖两代后提取DNA，经密度梯度离心。若总DNA量为X，则重链（¹⁵N/¹⁵N）DNA所占比例为A.0  B.1/4  C.1/2  D.3/42.多项选择（每题5分，共30分。每题有2~4个正确答案，多选少选均不得分）2.1下列关于植物激素的叙述，正确的有A.生长素通过酸生长假说促进细胞伸长B.赤霉素可诱导α-淀粉酶基因表达C.脱落酸促进气孔开放D.乙烯生物合成依赖甲硫氨酸循环2.2关于CRISPR-Cas9系统，下列说法正确的有A.Cas9蛋白属于RNA引导的DNA内切酶B.单链向导RNA（sgRNA）与PAM序列互补C.双链断裂后可通过NHEJ或HDR修复D.点突变可通过单碱基编辑器实现无需双链断裂2.3下列实验可证明DNA半保留复制的有A.Meselson-Stahl实验B.Taylor蚕豆根尖标记实验C.Cairns放射自显影实验D.Hershey-Chase噬菌体实验2.4关于线粒体遗传，正确的有A.人类线粒体DNA为闭合环状双链B.线粒体基因突变可致Leber视神经萎缩C.线粒体蛋白质均由线粒体DNA编码D.线粒体DNA遵循母系遗传2.5下列关于免疫应答的叙述，正确的有A.B细胞活化需双信号：抗原识别与Th细胞辅助B.IgG可通过胎盘屏障C.MHCI类分子主要提呈外源性抗原D.细胞免疫由T细胞介导2.6下列关于生态位分化的叙述，正确的有A.可降低种间竞争强度B.可导致性状替换C.可表现为资源利用维度差异D.必然导致新物种形成3.填空题（每空2分，共40分）3.1某酶促反应遵循米氏方程，测得最大速率Vmax=120μmol·min⁻¹，当底物浓度[S]=4×10⁻³mol·L⁻¹时，反应速率为80μmol·min⁻¹，则该酶Km=__________mol·L⁻¹。（保留两位有效数字）3.2某DNA片段含200bp，其中A占28%，则其Tm值按Wallace法则估算为__________℃。（保留整数）3.3若某二倍体生物基因组大小为2×10⁹bp，单倍体DNA质量为__________pg。（已知1bp平均质量为660Da，阿伏伽德罗常数6.02×10²³）3.4某湖泊初级生产力为600gC·m⁻²·yr⁻¹，按林德曼效率10%计算，第三营养级生物年生产量最高为__________gC·m⁻²·yr⁻¹。3.5将某植物叶片在25℃暗处饥饿处理6h后，测得呼吸速率为2.0μmolCO₂·m⁻²·s⁻¹，随后置于光强1000μmol·m⁻²·s⁻¹下测得净光合速率为12.0μmolCO₂·m⁻²·s⁻¹，则其光呼吸速率为__________μmolCO₂·m⁻²·s⁻¹。（假设无光合作用时呼吸速率不变）3.6某基因编码区含600bp，其mRNA5′端非翻译区为60bp，3′端非翻译区为140bp，则其初级转录本（hnRNA）至少含__________bp。3.7某群体红绿色盲（XR）男性发病率为8%，则女性发病率为__________。（保留两位有效数字）3.8某PCR扩增产物为1.5kb，引物Tm分别为62℃和64℃，按常规两步法PCR，退火温度宜设为__________℃。3.9某蛋白质由α-螺旋和β-折叠组成，其圆二色谱在222nm处呈负峰，表明__________结构存在。3.10将¹⁴C标记的葡萄糖注入小鼠体内，30min后放射性在肝糖原出现，说明葡萄糖通过__________途径合成糖原。4.简答题（每题10分，共30分）4.1概述植物光系统II（PSII）复合体的结构与功能，并说明其损伤修复的分子机制。4.2比较原核生物与真核生物mRNA翻译起始过程的异同，并说明IRES元件在真核翻译调控中的作用。4.3说明DNA甲基化在哺乳动物基因组印记中的建立与维持机制，并举例说明印记异常导致的遗传病。5.综合分析与计算题（共60分）5.1群体遗传与进化（20分）某岛屿上果蝇的灰身（B）对黑身（b）为显性，初始迁入1000只灰身果蝇，其中40%为Bb，60%为BB。岛屿上无其他迁入。灰身个体存活率比黑身低5%。(1)求初始等位基因频率p、q。(2)求下一代随机交配后子一代中黑身个体比例。(3)若该选择系数s保持恒定，求平衡时等位基因频率。(4)说明该平衡属于何种类型。5.2代谢调控（20分）某细菌在含葡萄糖与乳糖的培养基中生长，其乳糖操纵子调控如下：葡萄糖存在时，cAMP低，CAP-cAMP复合物少；乳糖存在时，阻遏蛋白解离。实验测得：①仅葡萄糖：β-半乳糖苷酶活性0.1U；②仅乳糖：活性120U；③葡萄糖+乳糖：活性1.5U。(1)解释现象③酶活性远高于①却低于②的分子机制。(2)若突变株CAP结合位点缺失，预测在③条件下酶活性。(3)若突变株lacI基因缺失，预测在①条件下酶活性。(4)画出乳糖操纵子结构示意图，标出启动子、操纵基因、结构基因及调控蛋白结合位点。5.3系统生物学（20分）某信号通路模型：R+L⇌RL→X→Y→Z（转录因子）R+L⇌RL→X→Y→Z（转录因子）已知：配体L浓度随时间呈阶跃输入，由0升至100nmol·L⁻¹；各步为一级反应，速率常数k₁=0.1min⁻¹，k₂=0.05min⁻¹，k₃=0.02min⁻¹；Z活性与Y浓度成正比。Z活性与Y浓度成正比。(1)列出Y随时间变化的微分方程。(1)列出Y随时间变化的微分方程。(2)求Y达到稳态所需时间（按95%响应时间）。(2)求Y达到稳态所需时间（按95%响应时间）。(3)若引入负反馈，Y促进磷酸酶降解X，速率常数变为k₁′=k₁/(1+Y/K)，讨论稳态Y如何随L变化，并画出剂量-响应曲线示意图。(3)若引入负反馈，Y促进磷酸酶降解X，速率常数变为k₁′=k₁/(1+Y/K)，讨论稳态Y如何随L变化，并画出剂量-响应曲线示意图。(4)说明该负反馈对信号通路鲁棒性的意义。6.实验设计题（20分）6.1某植物突变体表现为种子萌发对ABA超敏感，初步定位突变位于5号染色体。请设计实验：(1)验证突变表型由单基因隐性控制；(2)克隆突变基因；(3)证明该基因功能与ABI5互作；(4)说明如何利用CRISPR-Cas9回补验证。要求写出实验材料、关键步骤、预期结果及数据分析方法。7.答案与评分标准1.单项选择1.1C 1.2B 1.3A 1.4B 1.5C 1.6A 1.7C 1.8A 1.9B 1.10A2.多项选择2.1ABD 2.2ACD 2.3ABC 2.4ABD 2.5ABD 2.6ABC3.填空3.12.0×10⁻³3.2843.32.23.463.52.03.68003.70.64%3.8603.9α-螺旋3.10糖原合成4.简答4.1结构：PSII由D1/D2反应中心、CP43/CP47天线、放氧复合体（Mn₄CaO₅簇）组成。功能：利用光能裂解水，释放O₂，将电子传至质体醌。损伤修复：高光下D1易受损，通过FtsH蛋白酶降解，叶绿体编码的psbA基因新合成D1，与D2重新组装。4.2原核：30S-mRNA-tRNA三元复合物→70S；真核：43S预起始复合物扫描AUG→80S。IRES：内部核糖体进入位点，允许帽非依赖翻译，如病毒或应激条件下使用。4.3建立：生殖细胞中差异甲基化区（DMR）经denovo甲基化酶（Dnmt3a/3b）建立。维持：体细胞中维持甲基化酶（Dnmt1）识别半甲基化CpG。例：Prader-Willi综合征（父源缺失）与Angelman综合征（母源缺失）。5.综合分析5.1(1)p=0.8，q=0.2；(2)子一代黑身比例=q²=0.2²=0.04；(3)平衡时q̂=s/(s+1)=0.05/1.05≈0.0476；(4)平衡为稳定多态。5.2(1)葡萄糖降低cAMP→CAP-cAMP少→启动子活性低，乳糖存在解除阻遏，但无充分CAP激活，故活性中等；(2)CAP位点缺失→无激活，活性≈①；(3)lacI缺失→无阻遏，①条件下活性高≈120U；(4)图略：P-O-Z-Y-A，CAP位点位于P上游。5.3(1)dY/dt=k₂X–k₃Y；5.3(1)dY/dt=k₂X–k₃Y；(2)95%响应时间t₉₅≈3/(k₃)=150min；(