2026年高考生物终极冲刺：生物押题猜想（解析版）

年高考生物终极押题猜想目录TOC\o"1-3"\h\u押题猜想01线粒体质量控制与疾病 1押题猜想02表观遗传的“书写-读取-擦除” 15押题猜想03植物逆境胁迫与粮食安全 23押题猜想04炎症风暴与免疫治疗 35押题猜想05碳汇林业、海洋蓝碳、生物质能源与碳中和 48押题猜想06肠道菌群-肠脑轴与人体健康 57押题猜想07工业微生物发酵生产高价值化合物 73押题猜想08微塑料污染与生物修复 84押题猜想09CRISPR基因编辑治疗遗传病（如地中海贫血） 95押题猜想10基因工程操作细节——启动子选择、密码子优化 105押题猜想01线粒体质量控制与疾病试题前瞻·能力先查限时：2min【原创题】心肌缺血再灌注损伤（I/Rinjury）常见于急性心肌梗死恢复血流后，部分心肌细胞反而加速死亡。研究发现，该过程与线粒体通透性转换孔（mPTP）异常开放密切相关。线粒体通透性转换孔（mPTP）是在特定应激条件下于线粒体膜上形成的非特异性通道。mPTP可感知多种细胞内信号，mPTP开放会导致线粒体膜电位崩解，造成ATP合成中断、线粒体肿胀，并促使细胞色素c、线粒体DNA（mtDNA）等小分子物质释放至胞质。这一系列事件可引发坏死或凋亡，具体取决于线粒体损伤程度。下列有关叙述正确的是（）A.缺血再灌注过程中，线粒体mPTP关闭可促进细胞色素c释放，启动凋亡B.抑制mPTP开放能减少活性氧爆发，保护心肌细胞C.线粒体自噬增强是导致I/R损伤中细胞死亡的主要原因D.再灌注时线粒体膜电位崩解是mPTP开放的直接诱因【答案】1．B【解析】1．A.mPTP开放（而非关闭）会导致线粒体外膜破裂，释放细胞色素c，启动凋亡通路，A错误；B.缺血再灌注时大量活性氧（ROS）产生，诱导mPTP开放，进一步放大ROS爆发并导致ATP合成障碍.B正确；C.I/R损伤中细胞死亡的主要原因是mPTP异常开放，不是自噬增强，C错误；D.再灌注时线粒体膜电位崩解是mPTP开放的标志和结果，而非诱因，D错误。分析有理·押题有据广东高考生物近年命题尤其注重细胞生物学与人类健康相结合的情境设计。“线粒体质量控制”作为细胞生物学与医学交叉的前沿领域，涵盖线粒体自噬、融合/分裂动态平衡、线粒体DNA修复等机制，与神经退行性疾病、代谢病、衰老等密切相关，是近年来高考生物高频次、高权重的新兴考点。《普通高中生物学课程标准》强调“细胞结构与功能”“细胞代谢”“细胞生命历程”与“健康生活”的联系，线粒体质量控制是上述模块的理想交汇点。2021–2024年广东卷及全国卷多次出现以线粒体自噬、线粒体分裂/融合为背景的题目，如：2023年广东卷：PINK1-Parkin通路调控线粒体自噬与帕金森病的关系。2024年广东卷：线粒体融合蛋白MFN2突变导致神经肌肉疾病。2024年广东卷（T5，线粒体碎片化与有氧呼吸）：以敲除兼性厌氧酵母sqr基因后线粒体出现碎片化、数量减少为情境，考查线粒体结构完整性对有氧呼吸功能的影响、有氧/无氧条件下WT与突变株的ATP产量差异。此外，线粒体功能障碍与多种难治性疾病（如渐冻症、糖尿病心肌病）相关，近年诺奖（自噬、GPCR）也间接推动该考点升温。密押预测·精练通关一、单选题1．（2026·陕西·三模）线粒体自噬是指细胞自噬系统靶向受损线粒体，将其包裹到具有双层膜结构的囊泡中形成自噬小体，自噬小体将受损线粒体输送到溶酶体进行降解，从而实现线粒体质量控制的生理过程，下列叙述错误的是（

）A．线粒体自噬过程依赖于生物膜的流动性B．正常线粒体可为线粒体自噬过程提供能量C．溶酶体中的水解酶为降解过程提供所需活化能D．线粒体自噬有利于维持细胞内能量供应稳定【答案】C【详解】A、线粒体自噬过程中，自噬小体的形成、自噬小体与溶酶体的融合都依赖生物膜的流动性，A正确；B、正常线粒体是细胞的“动力车间”，通过有氧呼吸产生ATP，可为线粒体自噬这一耗能的生理过程提供能量，B正确；C、酶的作用机理是降低化学反应的活化能，不能为反应提供活化能，溶酶体中的水解酶属于酶，仅能降低降解反应的活化能，C错误；D、线粒体自噬可清除受损、功能异常的线粒体，保留功能正常的线粒体，保障细胞的能量供应，有利于维持细胞内能量供应稳定，D正确。故选C。2．（25-26高三·广东·期末）机体在营养匮乏、缺氧、细胞老化、蛋白折叠错误、炎症过度化和病原微生物入侵时都可以发生线粒体自噬，线粒体自噬能够清除多余或受损的线粒体，参与机体的许多生理和病理过程，在控制线粒体质量和抵御病毒感染等方面发挥重要的作用。下列叙述正确的是（

）A．适当的线粒体自噬仅发生在衰老细胞中B．通过细胞自噬消除过多线粒体导致细胞坏死C．线粒体自噬需要溶酶体合成的水解酶参与D．细胞自噬产生的氨基酸、脂肪酸、核苷酸等物质可被细胞再利用【答案】D【详解】A、适当的线粒体自噬发生在细胞生长、衰老、凋亡等过程中，A错误；B、通过细胞自噬消除过多线粒体导致细胞凋亡，B错误；C、水解酶合成的场所是核糖体，C错误；D、细胞自噬产生的氨基酸、脂肪酸、核苷酸等物质可被细胞再利用，D正确。故选D。3．（2025·河南·模拟预测）电镜下显示线粒体外膜与内质网之间距离保持在约10～25纳米，两者间存在一个特殊区域，特定的膜蛋白MFN1和MFN2可跨越内质网和线粒体间的空隙，此特殊区域称为“MAMs”膜接触位点。MAMs介导两个细胞器间的通讯并参与蛋白质和代谢物的交换，破坏MAMs可导致线粒体钙离子过载和细胞凋亡。下列叙述错误的是（

）A．线粒体与内质网保持各自细胞器独立结构，使多种化学反应同时进行互不干扰B．通过MFN1和MFN2可直接将内质网中的蛋白质运输到线粒体中C．线粒体结构异常可能会通过MAMs影响内质网加工蛋白质D．膜蛋白MFN1和MFN2由附着在内质网上的核糖体合成后即可发挥作用【答案】D【详解】A、细胞中各种细胞器具有特定的结构和功能，线粒体与内质网保持各自独立结构，这使得细胞内多种化学反应能够在不同的场所同时进行且互不干扰，A正确；B、膜蛋白MFN1和MFN2可跨越内质网和线粒体间的空隙，并介导两个细胞器间的通讯并参与蛋白质和代谢物的交换，因此通过MFN1和MFN2可直接将内质网中的蛋白质运输到线粒体中，B正确；C、由于MAMs介导线粒体和内质网间的通讯，所以线粒体结构异常可能会通过MAMs影响内质网加工蛋白质，C正确；D、膜蛋白MFN1和MFN2是由游离核糖体先在细胞质基质中合成一小段肽链后进入内质网进一步合成和加工而成，并不是直接由附着在内质网上的核糖体合成且即可发挥作用，D错误。故选D。二、解答题4．（2023·北京平谷·一模）学习以下资料，回答(1)~(4)题溶酶体损伤通过PITT途径修复溶酶体是单层膜围绕、内含有多种酸性水解酶的细胞器，溶酶体膜上嵌有质子泵，能借助水解ATP将H+泵入，并具有多种载体蛋白和高度糖基化的膜蛋白。研究表明，溶酶体损伤参与了衰老和疾病的发生。因此，维持溶酶体的完整性及水解能力有助于延缓衰老并推迟疾病发生。然而，研究者对细胞监测和修复溶酶体损伤的途径仍不清楚。最近，研究发现受损溶酶体膜表面特异性地富集PI4P脂质信号的相关蛋白，包括生产PI4P的激酶PI4K2，以及多个PI4P的效应蛋白(ORP9/10/11)，表明受损溶酶体表面可能激发了新的PI4P信号通路。进一步研究发现，PI4P直接推动了ORP家族效应蛋白的招募，这些ORP蛋白一端结合溶酶体上面的PI4P，另一端结合在内质网上，从而介导了内质网和受损溶酶体之间的膜互作。在内质网-溶酶体互作位点，ORP蛋白还介导内质网和溶酶体之间的脂质交换，进而把溶酶体上的PI4P转换成胆固醇和磷脂酰丝氨酸的脂质(PS)。胆固醇可以显著提高细胞膜的稳定性以及强度。但在没有胆固醇的情况下，溶酶体上PS的富集也可以极大地促进溶酶体的修复。研究者认为，PS的转运本身不足以修复溶酶体漏洞，因为转运一个PS到溶酶体的同时，溶酶体上就会丢失一个PI4P分子。因此，PS的富集并不能增加溶酶体上的脂质数量。因此推测PS可能激活了另外的大规模脂质转运蛋白来填补溶酶体漏洞。深入研究发现，脂质转运蛋白ATG2可以被溶酶体上的PS激活，在溶酶体修复中起着关键作用。研究者将这一全新溶酶体修复机制命名为PITT途径。PITT途径可以被多种疾病相关的溶酶体损伤所激活，表明它是一种通用的溶酶体质量控制机制。PITT途径的发现是理解和治疗与溶酶体功能障碍相关的衰老和疾病的重要一步。(1)溶酶体膜的主要成分是___________。ORP蛋白介导了内质网和受损溶酶体之间的膜互作体现了生物体膜具有___________性。(2)依据资料信息，举例说明溶酶体膜的功能_________。(3)研究发现，激酶PI4K2被激活后能特异性修复溶酶体，为验证这一结论，用野生型细胞株WT构建了PI4K2敲除细胞株P-KO，加入L药物诱导溶酶体膜损伤后，检测溶酶体损伤率结果如图。实验结果证实了结论，请P-KO的结果将补充在答题卡_________。

(4)综合以上信息，以文字和箭头的方式，阐述PITT途径修复溶酶体的机制_________。

【答案】(1)磷脂/脂质、蛋白质、糖类流动(2)有质子泵，能借助水解ATP能量将H+泵入，—控制物质进出、能量转换多种载体蛋白，把水解产物运出细胞—控制物质进出有脂质转运蛋白，促进脂质转运修复溶酶体—控制物质进出高度糖基化的膜蛋白可以保护膜不被自身水解酶水解—保护维持溶酶体内高浓度的酸性环境，利于酸性水解酶催化—边界受损溶酶体膜表面特异性地富集PI4P脂质信号的相关蛋白—信息传递(3)

(4)

【详解】（1）溶酶体膜的主要成分是磷脂/脂质、蛋白质、糖类，ORP蛋白介导了内质网和受损溶酶体之间的膜互作体现了生物体膜具有一定的流动性。（2）依据资料信息，“有质子泵，能借助水解ATP能量将H+泵入”体现了溶酶体膜控制物质进出溶酶体以及能量转换的功能，“多种载体蛋白，把水解产物运出细胞”、“有脂质转运蛋白，促进脂质转运修复溶酶体”说明溶酶体膜能控制物质进出溶酶体，“维持溶酶体内高浓度的酸性环境，利于酸性水解酶催化”说明溶酶体膜能作为边界将溶酶体内环境与细胞质基质分隔开来，“高度糖基化的膜蛋白可以保护膜不被自身水解酶水解”说明溶酶体膜有保护作用，“受损溶酶体膜表面特异性地富集PI4P脂质信号的相关蛋白”说明溶酶体膜具有信息传递的功能。（3）

细胞株P-KO中激酶PI4K2被敲除，加入L药物诱导溶酶体膜损伤后，细胞株P-KO因体内缺乏激酶PI4K2而无法特异性修复溶酶体，导致细胞中溶酶体的损伤率相对于野生型一直较高，结果如图所示

（4）由题意：一方面受损溶酶体膜表面特异性地富集PI4P脂质信号的相关蛋白，包括生产PI4P的激酶PI4K2，以及多个PI4P的效应蛋白(ORP9/10/11)，另一方面PI4P直接推动了ORP家族效应蛋白的招募，介导内质网和溶酶体之间的脂质交换，进而把溶酶体上的PI4P转换成胆固醇和磷脂酰丝氨酸的脂质(PS)，胆固醇可以显著提高细胞膜的稳定性以及强度，脂质转运蛋白ATG2可以被溶酶体上的PS激活，在溶酶体修复中起着关键作用。综合以上信息，可以文字和箭头的方式，阐述PITT途径修复溶酶体的机制。

5．（25-26高三·山东枣庄）非酒精性脂肪肝病（NAFLD）是我国第一慢性肝病，其特点是过多的脂质以脂滴的形式存在于肝细胞中。脂滴是细胞内储存脂质的一种细胞器，可与细胞中的多种细胞器相互作用，部分关系如图所示。回答下列问题：(1)脂滴膜是由_________层磷脂分子构成的，根据脂滴膜的结构和功能，推测脂滴膜外侧是_________（填“水”或“脂”）溶性的，体现胆固醇的功能之一是__________。(2)奶茶、甜品的兴起和普及，使得部分青少年逐渐养成长期摄入高糖、高脂的饮食习惯。高糖摄入不仅会导致肥胖和糖尿病，还会诱发非酒精性脂肪肝，严重的还会发展为焦虑症和抑郁症等心理疾病。长期大剂量摄入糖类很容易导致肥胖，从物质的转化角度分析其原因是__________。(3)研究人员为探讨中等有氧运动和高强度间歇运动对非酒精性脂肪肝小鼠心肌线粒体自噬的影响（线粒体自噬可通过消除功能异常或多余的线粒体，提高线粒体质量，维持线粒体数量平衡）进行了相关实验，实验结果如下图，长期高脂饮食会__________，从而导致线粒体功能障碍。哪种运动方式改善非酒精性脂肪肝的效果最好?_________【答案】(1)单/一水参与血脂的运输(2)糖类在供应充足的情况下可以大量转化为脂肪(3)抑制PINK1和Parkin的表达，进而抑制小鼠心肌细胞的线粒体自噬，使线粒体的质量下降中等强度有氧运动改善效果更好【详解】（1）脂滴内部为脂质，其膜由单层磷脂分子构成（疏水尾朝向脂质内部，亲水头部朝向细胞质）；脂滴膜外侧是磷脂的亲水头部，因此是水溶性的；体现胆固醇的功能之一是参与血脂的运输。（2）长期大量摄入糖类时，多余的糖类会在体内转化为脂肪储存起来，导致肥胖。（3）由图可知，模型组（高脂组）的PINK1、Parkin蛋白表达量显著低于对照组，而这两种蛋白是促进线粒体自噬的关键蛋白，因此高脂饮食会抑制PINK1和Parkin的表达，进而抑制小鼠心肌细胞的线粒体自噬，使线粒体的质量下降；高脂中等强度有氧运动组的PINK1、Parkin蛋白表达量更接近对照组，对线粒体自噬的促进作用更显著，改善效果更好。6．（25-26高三·河南新乡）线粒体的质量控制和数量调控对于维持细胞功能至关重要。在活性氧（ROS）胁迫等应激作用下，线粒体损伤会逐渐累积。此时，细胞通过一种称为线粒体自噬的过程，选择性地包裹并降解细胞内受损或功能障碍的线粒体，如图1所示。精子成熟过程中可生成线粒体囊并将线粒体排至细胞外空间，这一过程依赖于生殖腺内的蛋白酶，也依赖于SPE-12和SPE-8等酶，如图2所示。回答下列问题：(1)线粒体内膜受损会直接导致有氧呼吸第________阶段发生障碍，引起细胞供能不足，该阶段发生的反应主要是________________________________。(2)为了维持细胞内稳定的供能环境，一些衰老损伤的线粒体会被自噬小体包裹形成自噬体，该结构能与溶酶体融合形成自噬溶酶体，从而实现对衰老、损伤的线粒体的降解，其能实现降解的原因是________________________________。(3)精细胞在形成精子的过程中，细胞质膜首先形成向外的芽突，包裹一个健康的线粒体，然后迅速芽吐生成“线粒体囊”，精细胞排出线粒体的方式是________，该过程________（填“属于”或“不属于”）线粒体自噬，理由是________________________________。(4)科研人员通过荧光染色及三维电镜两种成像手段对秀丽隐杆线虫雄虫生殖腺中刚完成减数分裂Ⅱ的精细胞和成熟精子中线粒体数量进行了分析，认为秀丽隐杆线虫精细胞形成成熟精子的过程中存在图2所示过程，支持这一结论的依据是________________________________（答出1点）。【答案】(1)三/3[H]与氧气结合生成水，同时释放大量能量(2)溶酶体中含有多种水解酶，能分解衰老、损伤的细胞器(3)胞吐不属于线粒体自噬是选择性地包裹并降解细胞内受损或功能障碍的线粒体，有溶酶体参与；而精细胞排出线粒体是将健康的线粒体排至细胞外空间，无溶酶体参与(4)成熟精子中线粒体数量比刚完成减数分裂Ⅱ的精细胞中线粒体数量少【详解】（1）线粒体内膜是有氧呼吸第三阶段的场所，第三阶段的反应过程为[H]与氧气结合生成水，同时释放大量能量。（2）溶酶体中含有多种水解酶，能分解衰老、损伤的细胞器，因此实现对衰老、损伤的线粒体的降解。（3）在精细胞形成精子的过程中，细胞质膜会首先形成向外的芽突，这个芽突会包裹一个健康的线粒体。然后，这个芽突会迅速芽吐，生成一个“线粒体囊”。精细胞排出线粒体的方式是胞吐。这个过程并不属于线粒体自噬，原因是线粒体自噬是选择性地包裹并降解细胞内受损或功能障碍的线粒体，并且这个过程有溶酶体的参与；而精细胞排出线粒体的过程，是将健康的线粒体排至细胞外空间，并没有溶酶体的参与。（4）科研人员通过荧光染色及三维电镜两种成像手段，对秀丽隐杆线虫雄虫生殖腺中刚完成减数分裂Ⅱ的精细胞和成熟精子中的线粒体数量进行了分析。支持秀丽隐杆线虫精细胞形成成熟精子过程中存在图2所示过程的依据是：成熟精子中的线粒体数量比刚完成减数分裂Ⅱ的精细胞中的线粒体数量要少，即精子成熟过程中会生成线粒体囊并将线粒体排至细胞外空间，以维持线粒体数量的稳定。7．（25-26高三·河北沧州）小熊猫是我国二级重点保护野生动物，其主要分布区年气温一般在0~25℃之间。测得小熊猫在不同环境温度下安静状态时的体温、皮肤温度如图所示。回答下列问题：(1)由图可见，在环境温度0~30℃范围内，小熊猫的皮肤温度随环境温度降低而_________，体温却保持基本不变，说明该温度范围内，机体产热_________（填“大于”“小于”或“等于”）散热。若长期在40℃环境中生活，则小熊猫内环境的_________可能遭受破坏。(2)温度下降到0℃以下时，寒冷刺激产生的兴奋会通过神经中枢传到小熊猫的胰岛A细胞，导致分泌_________增加，进一步促进_________（答出2点），使血糖升高，对抗寒冷刺激。小熊猫在体温调节过程中，神经冲动在神经纤维上的传导是_________（填“单”或“双”）向的。(3)持续寒冷刺激时，机体维持体温相对稳定所需能量主要来源于消耗棕色脂肪供能。当棕色脂肪细胞被激活时，解偶联蛋白1（UCP1）能消除线粒体内膜两侧的跨膜质子（H+）浓度差，从而阻碍有氧呼吸_________阶段ATP的正常产生，但此变化有利于小熊猫维持体温相对稳定，原因是_________。【答案】(1)降低等于稳态(2)胰高血糖素肝糖原分解和非糖物质转化为葡萄糖单(3)第三有氧呼吸第三阶段ATP生成减少，使得释放的能量中热能所占比例明显增大【详解】（1）由图1可见，在环境温度0~30℃范围内，皮肤温度随环境温度降低而降低，但小熊猫的体温基本维持在37℃左右，说明产热等于散热，这是在神经—体液调节方式下，平衡产热与散热的结果；内环境稳态是有一定限度的，若外界环境变化过于剧烈，可能导致内环境稳态被打破，若长期在40℃环境中生活，则小熊猫体温会持续高于正常值，内环境的稳态可能会遭受破坏。（2）胰高血糖素是由胰岛A细胞分泌的，可以升高血糖，结合题意可知，温度下降到0℃以下时，寒冷刺激产生的兴奋会通过神经中枢传到小熊猫的胰岛A细胞，导致胰高血糖素分泌增加，进一步促进肝糖原分解和非糖物质转化为葡萄糖，使血糖升高，对抗寒冷刺激；在一个反射过程中，由于突触间的传递是单向的，因此在体温调节过程中，神经冲动在神经纤维上的传导只能是单向的。（3）有氧呼吸第三阶段ATP的大量产生，所需能量来自质子（H+）在线粒体内膜两侧的浓度差形成的梯度势能。持续寒冷刺激时机体维持体温恒定所需能量主要来源于消耗棕色脂肪供能，是因为棕色脂肪细胞被激活时，解偶联蛋白1（UCP1）能消除线粒体内膜两侧的跨膜质子（H+）浓度差，据此可推测棕色脂肪细胞被激活后阻碍有氧呼吸第三阶段ATP的正常产生，使得释放的能量中热能所占比例明显增大，从而增加产热以维持机体体温相对稳定。8．（24-25高三·江西南昌）线粒体稳态是指线粒体在细胞内保持稳定的数量和功能状态。心肌组织富含线粒体，线粒体稳态的维持是心肌细胞发挥正常生理功能所必需的。回答下列问题。(1)心肌细胞中各种细胞器的大小、形态和结构不同，分离细胞器常用的方法是________。心肌细胞中的生物膜系统除了线粒体膜、内质网膜、溶酶体膜之外，还包括________（写出三点）等。(2)在心肌细胞收缩过程中，线粒体发挥了重要作用，原因是_________。功能失调或损伤的线粒体会形成“自噬体”，“自噬体”与溶酶体结合形成“自噬溶酶体”，从而将线粒体分解，该过程体现溶酶体具有________的功能。(3)心肌缺血再灌注损伤是指缺血的心肌细胞再次恢复血液供应时，心肌细胞损伤程度会进行性加重的现象。多项实验研究发现5'-N-乙基酰胺基腺苷（NECA）能够通过抑制心肌H9c2细胞线粒体自噬从而减轻再灌注诱发的心肌损伤。为验证NECA能抑制线粒体自噬，需要分析的溶酶体与线粒体共定位情况（线粒体和溶酶体可以共同定位于细胞的某一特定区域）。现有大鼠心肌H9c2细胞、PBS缓冲液配制的不同浓度NECA（10、100和1000nmol/L）、线粒体红色荧光探针和溶酶体绿色荧光探针、荧光显微镜等充足的实验材料和用具，按步骤简要写出实验过程。①细胞培养：用含糖类、________（答出两点即可）等营养物质的培养基在适宜条件下培养大鼠心肌H9c2细胞。②分组操作：________。③检测线粒体和溶酶体共定位：更换含有荧光探针的新培养基继续培养一段时间，用PBS缓冲液洗涤后，________。【答案】(1)差速离心法细胞膜、核膜、高尔基体膜(2)线粒体是细胞进行有氧呼吸的主要场所，可以为心肌细胞的收缩提供能量分解衰老、损伤的细胞器(3)氨基酸、无机盐、维生素将在适宜条件下培养的大鼠心肌H9c2细胞随机分为甲、乙、丙、丁四组，甲组用不含NECA的培养基培养作为对照组，乙、丙、丁组分别用等量的含NECA的浓度分别为10、100和1000nmol/L的培养基培养，将这四组再置于适宜条件下培养一定的时间将各组细胞分别制成临时装片，用荧光显微镜分别观察各组细胞中的红色荧光和绿色荧光的分布来确定溶酶体与线粒体共定位情况。【详解】（1）由于细胞内不同细胞器的大小、形态和结构不同，所以常用差速离心法分离细胞内不同的细胞器。细胞器膜和细胞膜、核膜等结构，共同构成细胞的生物膜系统，心肌细胞中的生物膜系统除了线粒体膜、内质网膜、溶酶体膜之外，还包括细胞膜、核膜、高尔基体膜等。（2）线粒体是细胞进行有氧呼吸的主要场所，可以为心肌细胞的收缩等生命活动提供能量，因此在心肌细胞收缩过程中，线粒体发挥了重要作用。溶酶体是“消化车间”，内部含有多种水解酶，能够分解衰老、损伤的细胞器，吞噬并杀死侵入细胞的病毒或细菌。功能失调或损伤的线粒体通过形成的“自噬溶酶体”而被溶酶体内部含有的水解酶分解，该过程体现了溶酶体具有分解衰老、损伤的细胞器的功能。（3）①动物细胞在体外培养时，培养基中应含有细胞所需要的各种营养物质，如糖类、氨基酸、无机盐、维生素等，通常还需要加入血清等一些天然成分。②验证5'-N-乙基酰胺基腺苷（NECA）能够抑制心肌H9c2细胞线粒体自噬，自变量是NECA的有无，因此需要将在适宜条件下培养的大鼠心肌H9c2细胞随机分为甲、乙、丙、丁四组，甲组用不含NECA的培养基培养作为对照，乙、丙、丁组分别用等量的含NECA的浓度分别为10、100和1000nmol/L的培养基培养，将这四组再置于适宜条件下培养一定的时间。③由题意可知：该实验的因变量是检测细胞中的线粒体和溶酶体的共定位情况，因此在更换含有荧光探针的新培养基继续培养一段时间，用PBS缓冲液洗涤后，将各组细胞分别制成临时装片，用荧光显微镜分别观察各组细胞中的红色荧光和绿色荧光的分布来确定溶酶体与线粒体共定位情况。三、实验题9．（2026·北京门头沟·一模）椎间盘衰老和退变的核心病理过程是线粒体异常引发的髓核细胞凋亡，科研人员对其机制进行研究。(1)线粒体是细胞进行____________的主要场所，髓核细胞的线粒体功能障碍会导致____________合成减少，细胞能量供应不足，最终引发细胞凋亡。(2)研究人员建立髓核细胞退变模型（模型组，模拟细胞凋亡过程），检测髓核细胞中促进线粒体分裂和融合相关蛋白的表达量（图1、图2）。结果表明，退变的髓核细胞中线粒体____________。(3)已有研究发现，线粒体中的去乙酰化酶3（Sirt3）在线粒体执行正常功能过程中起着重要作用。研究者在模型组细胞中过表达Sirt3基因（实验组），开展相关研究。①实验证明Sirt3可缓解退变髓核细胞中的线粒体功能障碍，请在图3中补充绘出能证明上述结论的结果。（注：活性氧水平高低和线粒体损伤程度成正相关）____________②蛋白激酶（AMPK）可通过影响线粒体动力相关蛋白（Drp1）的活性维持线粒体分裂和融合的动态平衡。研究人员进一步检测各组细胞中相关蛋白含量（图4）。据此说明，Sirt3通过____________保证线粒体正常分裂和融合。注：p为磷酸化，磷酸化蛋白才有活性③研究者进一步在实验组细胞中加入AMPK特异性抑制剂，检测发现细胞活性氧相对含量与模型组基本相同。该实验的目的是____________。(4)结合本研究，提出一个延缓椎间盘退变的潜在治疗思路____________。【答案】(1)有氧呼吸ATP（腺苷三磷酸）(2)分裂增强，融合减弱(3)激活AMPK并抑制Drp1的活性验证Sirt3是否依赖AMPK发挥作用(4)开发能激活Sirt3的表达的药物或能激活AMPK/Drp1信号通路的药物【详解】（1）线粒体是有氧呼吸的主要场所，细胞生命活动所需大部分能量来自线粒体，有氧呼吸的产物是ATP，直接为细胞供能，因此线粒体功能障碍会导致ATP合成减少，能量供应不足。（2）考察图表分析：由图1可知，退变模型组线粒体分裂相关蛋白表达量高于对照组；图2显示模型组融合相关蛋白表达量低于对照组，说明退变细胞中线粒体分裂增强、融合减弱，分裂融合的动态平衡被打破。（3）①已知活性氧水平和线粒体损伤程度正相关，Sirt3可缓解线粒体功能障碍，因此活性氧含量：模型组（损伤大）>实验组（缓解）>对照组（正常），据此即可画出柱形，。②由图4可知，三组总Drp1、总AMPK含量相近，仅磷酸化（活化型）p-AMPK：模型组<实验组≈对照组，说明Sirt3可促进AMPK磷酸化提高其活性，进而抑制Drp1活性，维持线粒体分裂融合平衡。③在实验组加入AMPK抑制剂后，效果和模型组一致，说明阻断AMPK后Sirt3无法发挥作用，该实验目的是验证Sirt3的作用依赖AMPK通路保证线粒体正常分裂和融合。。（4）根据研究机制，可通过提高Sirt3表达/活性的药物，或激活下游AMPK/Drp1信号通路的药物，恢复线粒体分裂融合平衡，从而延缓椎间盘退变。10．（25-26高三·湖南长沙）线粒体膜上分布着大量蛋白质，它们在参与细胞的能量代谢、维持线粒体数量平衡等方面发挥了重要作用。请分析并回答下列问题：(1)线粒体内膜通过_______________来增加其膜面积，为线粒体内膜蛋白提供更多附着位点。(2)人体褐色脂肪细胞线粒体内膜上的UCP是一种通道蛋白，它可与ATP合成酶竞争性地将膜间隙高浓度的H⁺回收到线粒体基质，同时将脂肪分解释放的能量几乎全部转化为热能以维持体温，UCP的活性受ATP/ADP值的影响。推测ATP/ADP值较低时UCP的活性_________（填“升高”或“降低”）。(3)线粒体可通过融合、分裂来维持线粒体数量平衡（如下图所示）。由图可知线粒体外膜上的Mfn1/Mfn2蛋白和内膜融合蛋白_______协同完成线粒体融合过程。线粒体融合后单个线粒体中嵴的数量增加会________（填“提高”或“降低”）单个线粒体有氧呼吸的能力。(4)研究发现，线粒体中的FZO基因编码的蛋白质是线粒体融合所必需的，请设计实验证明上述结论，写出简要实验思路和预期实验结果。（提供绿色荧光染料和红色荧光染料，两种染料混合时荧光呈黄色。）实验思路：______________。预期实验结果：________________。【答案】(1)内膜向内腔折叠形成嵴(2)降低(3)Opal提高(4)将普通酵母细胞和敲除FZO基因的酵母菌细胞中相邻的线粒体分别用绿色荧光染料和红色荧光染料标记，观察两组细胞中是否出现黄色荧光标记的线粒体只有普通酵母细胞中出现黄色荧光标记的线粒体【详解】（1）线粒体具有两层膜，线粒体内膜通过向内腔折叠形成嵴来增加其膜面积，为线粒体内膜蛋白提供更多附着位点。（2）UCP与ATP合成酶竞争性地将膜间隙高浓度的H⁺回收到线粒体基质，所以当ATP/ADP值较低时UCP的活性会受到抑制，减少H⁺通过UCP回收到线粒体基质，而更多地通过ATP合成酶从膜间隙转移到线粒体基质，保障ATP的合成与供应。（3）从图中可以看出，Opa1蛋白参与线粒体融合，而Drp1参与线粒体分裂。当线粒体融合后，单个线粒体中嵴变得更多，使有氧呼吸第三阶段进行的面积增大，参与的酶的数量变多，因而增大了单个线粒体的有氧呼吸的能力。（4）由于要证明的是线粒体中的FZO基因编码的蛋白质是线粒体融合所必需的这一结论，因而该实验应围绕线粒体中的FZO基因作为自变量来设计，可将敲除FZO基因的酵母菌细胞作为实验材料，与普通酵母细胞形成对照。为检测出线粒体是否发生了融合，可用红、绿色荧光分别标记同一细胞内相邻的线粒体，若发生了线粒体融合则应出现黄色线粒体，若不融合则不出现黄色线粒体，所以只有普通酵母细胞中会出现黄色荧光标记的线粒体。押题猜想02表观遗传的“书写-读取-擦除”试题前瞻·能力先查限时：2min【原创题】近年研究发现，哺乳动物在生命早期若经历慢性应激，其海马区神经元中糖皮质激素受体基因（GR）启动子区会发生DNA高甲基化，且该修饰状态可稳定维持至成年，导致成年后应激反应异常。与此同时，科研人员发现一种新型去甲基化酶激活剂能够逆转该表型。下列相关叙述正确的是（）A.早期应激导致GR基因启动子区碱基序列发生替换，从而抑制其转录B.启动子区DNA高甲基化通过阻碍RNA聚合酶与启动子结合来下调GR基因表达C.该甲基化修饰属于不可遗传变异，因为它是环境因素引起的D.去甲基化酶激活剂通过改变GR基因的碱基排列顺序来恢复其表达【答案】1．B【解析】1．DNA甲基化是在胞嘧啶（C）上添加甲基基团，属于化学修饰，并不改变DNA的碱基排列顺序（A/T/C/G未变），A错误；B.启动子区CpG岛高度甲基化，染色质压缩，阻碍RNA聚合酶与启动子的识别与结合，转录起始受抑，B正确；C.表观遗传修饰，在某些生物中可通过配子（精卵）传递给后代，C错误；D.去甲基化酶（如TET蛋白）的作用是氧化去除甲基基团，恢复DNA的未修饰状态。这一过程同样不改变DNA的碱基序列，D错误。分析有理·押题有据广东高考生物近年命题尤其注重遗传信息表达调控与环境-基因互作的情境设计。“表观遗传的‘书写-读取-擦除’”作为遗传学与医学交叉的前沿领域，涵盖DNA甲基化动态平衡、组蛋白修饰可逆性、染色质重塑等机制，与肿瘤发生、代谢记忆、神经系统发育密切相关，已成为广东卷非选择题中区分高分考生的核心逻辑链考点。如2022年广东卷（T19，组蛋白修饰）：首次引入组蛋白乙酰化/去乙酰化调控染色质松紧度的机制。2023年广东卷（T18，DNA甲基化测序）：给出甲基化谱系图，要求学生推断环境（光照）对甲基化“书写”的影响。2024年广东卷（T10，PcG蛋白与肿瘤形成）：以抑制果蝇幼虫PcG蛋白（具有组蛋白修饰功能）合成会启动原癌基因zhl表达、导致肿瘤形成为情境，考查表观遗传的分子机制。该题明确涉及组蛋白修饰这一表观遗传“书写”机制，要求学生区分表观遗传与基因突变、染色体变异、基因重组的概念差异，是表观遗传考点在广东卷中的首次独立呈现。2025年广东卷（T19，基因组印记与美臀性状）：以陶赛特绵羊美臀性状的父本/母本来源效应为情境，考查G基因根据亲本来源不同而差异表达（父源G促进D基因表达，母源G促进M基因表达）的遗传现象。该题要求学生识别并命名这一现象为“基因组印记”，属于典型的表观遗传“读取”机制——同一基因序列因亲本来源不同而产生不同的表达模式。其次，广东地处华南医疗高地，出题素材频繁取自中山大学肿瘤防治中心、南方医科大学的研究成果。去甲基化酶（TET）作为“擦除器”是当前白血病（MDS）治疗药物（如阿扎胞苷）的直接作用靶点。考查“擦除”机制，能完美对接《课程标准》中“关注人类健康”的要求。密押预测·精练通关一、单选题（2026·浙江·二模）阅读材料，完成下面小题。中国科研团队通过多代低温胁迫处理，使ACT1基因的甲基化水平发生改变，成功获得了能稳定遗传的耐低温水稻株系，从分子水平证实了环境诱导的表观遗传与生物适应性性状的相关性，其机制如下图所示。1．下列关于水稻低温适应的表观遗传机制的叙述，正确的是（）A．DNA甲基转移酶能促进ACT1基因去甲基化B．多代低温胁迫后，ACT1基因的甲基化程度降低C．多代低温胁迫导致ACT1基因碱基序列发生改变D．低甲基化有利于转录因子与ACT1基因的起始密码子结合2．多代低温胁迫使水稻种群形成了稳定的耐低温特征。下列叙述正确的是（）A．水稻的全部ACT1基因构成种群基因库B．水稻的耐低温变异是进化的动力和机制C．耐低温水稻和普通水稻已形成生殖隔离D．水稻耐低温性状的产生是对环境的适应【答案】1．B2．D【解析】1．A、分析题意，要获得能稳定遗传的耐低温水稻株系，需要使ACT1基因的甲基化水平低甲基化，结合图示信息可知，低温抑制DNA甲基转移酶表达后，ACT1可变为低甲基化，说明该酶能促进甲基化，A错误；B、多代低温胁迫抑制DNA甲基转移酶基因表达，最终ACT1基因成为低甲基化，即甲基化程度降低，B正确；C、甲基化是表观遗传的一种，表观遗传的特点是基因的碱基序列不发生改变，C错误；D、起始密码子位于mRNA上，而转录因子结合的是基因（DNA）的启动子区域，D错误。2．A、种群基因库是一个种群中全部个体所含的全部基因，并非仅包含全部ACT1基因，A错误；B、自然选择是生物进化的动力，变异只为进化提供原材料，B错误；C、该性状改变属于表观遗传变异，基因碱基序列没有改变，耐低温水稻和普通水稻仍属于同一物种，没有形成生殖隔离，C错误；D、耐低温性状是水稻在长期低温胁迫下形成的性状，是对低温环境的适应，D正确。3．（2026·北京房山·一模）暹罗猫毛色的季节变化（冬深夏浅），主要由TYR基因突变，温度敏感型酪氨酸酶构象变化影响黑色素合成导致。下列分析错误的是（

）A．暹罗猫毛色随温度变化属于表观遗传B．温度可引起酪氨酸酶活性改变C．环境可通过改变蛋白质的结构来影响性状D．基因型与环境都会影响暹罗猫的毛色【答案】A【详解】A、表观遗传的核心是生物体基因的碱基序列保持不变，仅基因表达和表型发生可遗传的变化。本题中该性状的根本原因是TYR基因发生了突变，且温度导致的毛色变化不可遗传，不符合表观遗传的定义，A错误；B、题干明确说明温度会使温度敏感型酪氨酸酶的构象发生变化，而酶的空间结构直接决定酶活性，因此温度可引起酪氨酸酶活性改变，B正确；C、温度属于环境因素，它通过改变酪氨酸酶（蛋白质）的空间结构影响黑色素的合成，最终改变毛色性状，说明环境可通过改变蛋白质的结构来影响性状，C正确；D、TYR基因突变的基因型是该性状出现的基础，季节温度（环境）会通过影响酶活性改变毛色深浅，说明基因型与环境都会影响暹罗猫的毛色，D正确。故选A。4．（2026·湖北十堰·二模）研究发现，表观遗传调控异常可导致结直肠癌发生。DNA甲基化、组蛋白修饰及非编码RNA（如miRNA）的作用机制如图所示，已知组蛋白乙酰化通常使染色体结构松弛。下列叙述正确的是（

）注：Mc表示甲基，Ac表示乙酰基，表示甲基化，表示抑制。A．抑癌基因启动子区域的DNA高度甲基化会促进抑癌基因转录B．组蛋白发生去乙酰化修饰后，往往会导致染色质DNA转录被抑制C．miRNA通过特异性结合并降解原癌基因的碱基序列来发挥调控作用D．人结直肠癌细胞中发生的这些表观遗传改变通常会遗传给患者的下一代【答案】B【详解】A、抑癌基因的启动子区域的DNA甲基化会抑制基因的转录，使其失活，A错误；B、组蛋白去乙酰化会使组蛋白与DNA结合更紧密，导致染色质结构紧缩，从而抑制基因转录，B正确；C、miRNA通过与靶mRNA部分序列互补结合来抑制其翻译或使其降解，进而在翻译水平调控基因表达。miRNA不直接降解DNA序列，C错误；D、表观遗传虽然不改变DNA序列，但部分修饰可遗传，由于题目所指的是体细胞（结直肠癌细胞）发生的表观遗传变异，故通常不会遗传给下一代，D错误。5．（2026·湖南张家界·二模）表观遗传是指基因的碱基序列保持不变，但基因表达和表型发生可遗传变化的现象，下列相关叙述错误的是（）A．DNA甲基化可抑制基因的转录，从而导致表型改变B．组蛋白的乙酰化修饰可影响染色质的凝缩程度，进而调控基因表达C．表观遗传现象可发生在生物体的生长发育全过程中D．表观遗传的表型变化不能传递给后代【答案】D【详解】A、DNA甲基化会抑制基因的转录过程，进而改变基因表达水平，导致表型改变，A正确；B、组蛋白的乙酰化修饰会影响染色质的凝缩程度，当染色质处于松散状态时，基因更容易被转录，从而调控基因表达，B正确；C、表观遗传现象可以发生在生物体的生长发育全过程中，比如细胞分化、个体发育的不同阶段都可能出现，C正确；D、表观遗传属于可遗传的变异，其表型变化可以传递给后代，D错误。6．（2026·辽宁抚顺·二模）研究发现，T基因含有5个外显子，该基因在大鼠心脏中表达水平最高，且在肾、肝、脾、肺、肌肉等多组织中均有表达，但表达出的蛋白质种类有差异。如图表示T基因在大鼠的心肌细胞（①②④）和肾平滑肌细胞（①③⑤）中表达的示意图。下列叙述错误的是（

）注：RNA上的外显子为DNA上外显子的对应序列。A．大鼠的心肌细胞内有蛋白质α，无控制蛋白质β合成的mRNAB．同一种基因表达出不同蛋白质，不属于可遗传变异中的表观遗传C．②和③过程既有磷酸二酯键的断裂，也有磷酸二酯键的形成D．蛋白质α和β的氨基酸序列只有外显子α和β对应的区段不同【答案】D【详解】A、根据题干和图示信息可知，T基因在大鼠的心肌细胞内表达路径是①②④，故该心肌细胞中有蛋白质α，无控制蛋白质β合成的mRNA，A正确；B、同一种基因表达出不同蛋白质，这是转录后加工所致，不属于可遗传变异中的表观遗传，B正确；C、②和③过程涉及RNA的剪切和拼接，其中剪切涉及磷酸二酯键的断裂，拼接涉及磷酸二酯键的形成，C正确；D、由于控制蛋白质α和β的mRNA不同，若外显子α和β的碱基数相差不是3的倍数，则蛋白质α和β的氨基酸序列不仅仅是外显子α和β对应的区段不同，D错误。7．（2026·四川德阳·二模）RNA干扰是真核生物中普遍存在的基因表达调控机制，miRNA和siRNA是介导RNA干扰的两类关键小分子RNA。miRNA由基因组内源DNA编码产生，经Dicer加工后成熟，siRNA主要来源于外来异源双链RNA（dsRNA），二者经不同加工路径后发挥作用。据图分析，以下叙述正确的是（

）A．①过程需要解旋酶、RNA聚合酶及核糖核苷酸B．miRNA在核内加工成熟后经③过程导致翻译终止C．病毒经④过程实现宿主基因沉默，不利于病毒的生存和繁殖D．miRNA和siRNA调控基因的表达属于表观遗传的具体机制之一【答案】D【详解】A、①过程为转录，不需要解旋酶，A错误；B、miRNA在细胞核内加工后还需要在细胞质中进一步加工，形成成熟的双链miRNA，B错误；C、寄生在宿主体内的病毒通过④过程（形成siRNA与目标mRNA结合），阻止基因表达，实现宿主基因沉默，从而有利于病毒的生存和繁殖，C错误；D、表观遗传是DNA序列不改变，基因表达发生可遗传调控的现象，miRNA和siRNA通过转录后水平调控基因表达，不改变DNA序列，属于表观遗传的调控机制，D正确。8．（2026·海南海口·模拟预测）miRNA是一类短小的非编码RNA，通过与靶mRNA互补配对从而在转录后水平上对基因表达进行调控，具体机理如下图所示。下列分析不正确的是（）A．miRNA与靶mRNA配对情况不同，对靶基因表达的调控方式不同B．miRNA的高表达可以提高靶基因的表达水平C．Ago蛋白在特定条件下能够水解磷酸二酯键D．一种miRNA可能同时调控多种靶mRNA【答案】B【详解】A、miRNA与靶mRNA完全互补时，会切割降解靶mRNA；不完全互补时，会抑制靶mRNA的翻译过程，配对情况不同，调控方式不同，A正确；B、无论哪种配对方式，miRNA都会抑制靶基因的表达，miRNA高表达会增强抑制效果，降低靶基因的表达水平，B错误；C、完全互补时，Ago蛋白所在的RISC会切割靶mRNA，mRNA的核苷酸链通过磷酸二酯键连接，因此切割过程需要水解磷酸二酯键，C正确；D、若多种靶mRNA都存在与该miRNA互补配对的序列（据图可知有完全互补和不完全互补的mRNA），一种miRNA就可以结合并调控多种靶mRNA，D正确；二、解答题9．（2026·河北石家庄·一模）剂量补偿效应指的是在XY性别决定机制的生物中，使性连锁基因在两种性别中有相等或近乎相等的有效剂量的遗传效应。剂量补偿的一种情况是雌性细胞中有一条X染色体随机失活。研究表明，X染色体的失活起始于“X染色体失活中心”的Xist基因转录产生长链非编码XistRNA分子。XistRNA聚集的因子可能促使DNA甲基化和组蛋白修饰的发生。失活的X染色体比细胞内其他染色体的乙酰化程度要低很多，而组蛋白的去乙酰化与基因组不转录的区域相关。XistRNA招募的修饰因子促使H3组蛋白第27位赖氨酸甲基化，可以诱导染色质高度螺旋形成巴氏小体。猫的毛色由位于X染色体上的一对等位基因控制(黑色B，橙色b)。B对b完全显性，但杂合子的毛色却表现为黑、橙斑块的混合体，取名“玳瑁猫”，如图所示。回答下列问题：(1)由文中信息可知，正常玳瑁猫的性别是__________性。玳瑁猫的黑、橙斑块毛色由两种产生色素的细胞决定，当不同的产色素干细胞分裂时，同一来源的子代色素细胞位置靠近，形成一片聚集区。请结合文中信息分析上图，表示O区域(橙色)的细胞示意图是__________（填出图中的正确选项）。(2)现观察到一只橙黑相间的雄猫体细胞核中有一个巴氏小体，则该雄猫的基因型为__________；若该雄猫的亲本基因型为XᵇXᵇ和XBY；且未发生基因突变，则产生该猫是由于其______（选填“父方”或“母方”）形成了异常的生殖细胞，导致出现这种异常生殖细胞的原因是________________。(3)X染色体凝缩成巴氏小体而失活的现象属于表观遗传，表观遗传是指________。文中提到的与X染色体失活机制相关的表观遗传方式有哪些?___________。①DNA甲基化②组蛋白的乙酰化③非编码RNA的调控④组蛋白氨基酸的甲基化修饰(4)对巴氏小体的研究具有一定的应用价值，例如鉴定性别：一些需要进行力量和速度比拼的体育项目在比赛前通常会对参加女子项目的运动员的白细胞进行染色镜检，若发现运动员细胞中________时，将不能参加该项比赛。此方法比性染色体组成的检测更简便易行。(5)若受精卵的某一同源染色体存在三条，则有一定概率会随机清除其中的一条，称为“三体自救”。某受精卵的基因型是XBXbY，其发育成的个体可能有_____种基因型。(6)下图为猫体内X染色体失活的分子机制，Tsix基因是Xist基因的反义基因，Tsix基因转录得到的RNA会阻止XistRNA发挥作用，使X染色体保持活性。科研人员希望能将该机制应用于21三体综合征的治疗研究推测其研究设想为：__________。【答案】(1)雌丁(2)XBXbY父方减数第一次分裂时XB、Y染色体没有分离(3)生物体基因的碱基序列保持不变，但基因表达和表型发生可遗传变化的现象①③④(4)无巴氏小体(5)4/四(6)（将外源X染色体失活中心整合到三条21号染色体的其中一条上；）激活具有失活中心的21号染色体上的关键基因转录；转录出的RNA对该条21号染色体进行包裹并吸引失活因子聚集，使其失活，另两条21号染色体正常发挥作用【详解】（1）题意显示，猫的毛色由位于X染色体上的一对等位基因控制(黑色B，橙色b)。B对b完全显性，但杂合子的毛色却表现为黑、橙斑块的混合体，取名“玳瑁猫”，由于雄性个体只有X染色体上含有毛色基因，不会出现杂合子，所以玳瑁猫的性别一定是雌性。图中O区域均为橙色，说明产色素干细胞中的X染色体上含有b基因，即b基因所在的X染色体表现为正常形态，而B基因所在的X染色体浓缩为巴氏小体，结合图中两种基因的颜色可推知，O区域(橙色)的细胞示意图是丁。（2）现观察到一只橙黑相间的雄猫体细胞核中有一个巴氏小体，则该雄猫的基因型为XBXbY；若该雄猫的亲本基因型为XbXb和XBY，且未发生基因突变，则该猫的产生是由于其父方形成了异常的生殖细胞（XBY）并与正常的卵细胞结合形成的，导致出现这种异常生殖细胞的原因是减数第一次分裂时XB、Y染色体没有分离进入同一个子细胞形成的。（3）结合题意可知，X染色体凝缩成巴氏小体而失活的现象属于表观遗传，表观遗传是指生物体基因的碱基序列保持不变，但基因表达和表型发生可遗传变化的现象。题意显示，导致X染色体失活的原因包括DNA甲基化、组蛋白的去乙酰化、非编码RNA的调控、组蛋白氨基酸的甲基化修饰等原因，即①③④正确。（4）根据题意可知，巴氏小体只出现在XY型生物的雌性个体中，而巴氏小体又能在显微镜下观察到，所以可用于性别鉴定。一些需要进行力量和速度比拼的体育项目在比赛前通常会对参加女子项目的运动员的白细胞进行染色镜检，若发现运动员细胞中无巴氏小体时，说明其为男性，将不能参加该项比赛。（5）若受精卵的某一同源染色体存在三条，则有一定概率会随机清除其中的一条，称为“三体自救”。某受精卵的基因型是XBXbY，根据三体自救的原理可知，其发育成的个体可能有4种基因型，分别为XBXb、XbY、XBY和XBXbY。（6）下图为猫体内X染色体失活的分子机制，Tsix基因是Xist基因的反义基因，Tsix基因转录得到的RNA会阻止XistRNA发挥作用，使X染色体保持活性。科研人员希望能将该机制应用于21三体综合征的治疗研究，则相关的操作是将该失活中心转移到某一条21号染色体中，具体的设想为：（将外源X染色体失活中心整合到三条21号染色体的其中一条上；）激活具有失活中心的21号染色体上的关键基因转录；转录出的RNA对该条21号染色体进行包裹并吸引失活因子聚集，使其失活，另两条21号染色体正常发挥作用。押题猜想03植物逆境胁迫与粮食安全试题前瞻·能力先查限时：10min【原创题】华南地区“双季稻”生产常遭遇“前期低温阴雨（春寒）—后期高温逼熟（早稻灌浆期高温）”的复合胁迫。广东省农科院水稻研究所团队于2026年发表在NaturePlants上的研究发现：若水稻幼苗期经历短期适度低温（12°C，3天），在后续抽穗灌浆期遭遇高温（38°C）时，其叶片光合速率下降幅度显著小于未经低温预处理的对照组。进一步机制研究表明，低温预处理诱导了组蛋白甲基转移酶OsSDG724的表达上调，该酶可催化抗氧化酶基因（如OsCATB、OsAPX1）启动子区H3K4me3（组蛋白H3第4位赖氨酸三甲基化）修饰水平的升高。处理组幼苗期处理灌浆期处理灌浆期叶片净光合速率（μmol·m⁻²·s⁻¹）灌浆期

OsCATB

基因相对表达量CK常温（25°C）常温（28°C）22.51.0HT常温（25°C）高温（38°C）9.80.4CT+HT低温预处理（12°C）高温（38°C）16.31.8CT+HT+抑制剂低温预处理+

组蛋白甲基转移酶抑制剂高温（38°C）10.20.5注：H3K4me3是与转录激活密切相关的组蛋白修饰标记。（1）CO2固定的场所是叶绿体的_____，产物C3在光反应生成的______________参与下合成糖类等有机物。（2）比较HT组与CT+HT组的数据，低温预处理使水稻在后续高温胁迫下光合速率下降幅度减小。从细胞代谢角度分析，光合速率得以维持的可能原因是：灌浆期高温通常导致叶片______，而低温预处理通过，从而保护光合系统结构完整性，促进光合作用效率。（3）假设你是育种工作者，基于上述研究成果，请你提出一条利用基因编辑技术（CRISPR/Cas9）改良广东主栽水稻品种抗逆性的分子设计思路，并简述其预期效果。【答案】（1）基质ATP、NADPH（2）①光呼吸增强/光合酶（Rubisco）活性受抑/气孔关闭导致CO2亏缺（任答一点，合理即可）②提高OsCATB

基因相对表达量，维持了较高的抗氧化酶活性（3）设计思路：利用CRISPR/Cas9技术，对OsSDG724基因的启动子区进行精准编辑。具体方案是：敲除该启动子中抑制低温响应的负调控元件（沉默子），或在该启动子上游插入多个低温响应顺式作用元件（如LTRE/DRE序列）。预期结果：改造后，OsSDG724基因仅在遭遇苗期低温时被特异性诱导高水平表达，建立抗逆记忆；而在正常温度或灌浆期高温单独发生时，其表达量维持在基础水平。这样既赋予了水稻交叉适应能力，又避免了因基因持续过表达导致的物质能量浪费和无效分蘖增加，从而兼顾抗逆与高产。【解析】（1）CO2固定，发生在叶绿体基质中。产物C3在光反应生成的ATP和NADPH的作用下合成糖类等有机物，其中ATP可以提供能量，NADPH作为还原剂并提供能量。（2）高温胁迫对水稻（C₃植物）的经典伤害路径：高温

→

气孔部分关闭以减少水分散失

→胞间CO₂浓度下降

→

Rubisco加氧活性相对增强

→光呼吸（Photorespiration）增强。光呼吸消耗ATP和NADPH，并将已固定的有机碳重新释放CO₂，是净光合速率下降的重要原因。结合表格，CT+HT组OsCATB表达量高达1.8（远高于HT组的0.4）。OsCATB编码过氧化氢酶（CAT），专门清除H₂O₂。高温导致光合电子传递链过度还原，产生大量超氧阴离子和H₂O₂，攻击类囊体膜脂及D1蛋白。维持高抗氧化酶活性

→

ROS被及时清除

→

保护光合色素蛋白复合体

→

电子传递和光合磷酸化得以维持

→

净光合速率下降幅度减小。（3）设计思路：利用CRISPR/Cas9技术，对OsSDG724基因的启动子区进行精准编辑。具体方案是：敲除该启动子中抑制低温响应的负调控元件（沉默子），或在该启动子上游插入多个低温响应顺式作用元件（如LTRE/DRE序列）。预期结果：改造后，OsSDG724基因仅在遭遇苗期低温时被特异性诱导高水平表达，建立抗逆记忆；而在正常温度或灌浆期高温单独发生时，其表达量维持在基础水平。这样既赋予了水稻交叉适应能力，又避免了因基因持续过表达导致的物质能量浪费和无效分蘖增加，从而兼顾抗逆与高产。分析有理·押题有据《普通高中生物学课程标准（2017年版2020年修订）》中，将「细胞的代谢」列为必修一的核心大概念，明确要求：说明植物细胞的叶绿体从太阳光中捕获能量，这些能量在二氧化碳和水转变为糖与氧气的过程中，转换并储存为糖分子中的化学能；说明生物通过细胞呼吸将储存在有机分子中的能量转化为生命活动可以利用的能量。该内容是学业水平等级性考试（高考）的必考核心内容，要求达到「理解、应用、探究」的最高能力等级，是高考命题不可动摇的核心载体。今年来，广东高考生物命题尤其注重植物生理学与国家粮食安全战略相结合的情境设计。“植物逆境胁迫应答与产量形成”作为植物生理、分子生物学与生态学的交叉领域，涵盖激素信号转导（ABA/乙烯）、活性氧（ROS）清除系统、渗透调节、光呼吸调控等机制，与耐盐碱水稻、高温抗性荔枝、干旱胁迫大豆等广东特色农业密切结合，是近年来选择题重情境、非选择题重逻辑的新兴核心考点。如2022年广东卷（T18，干旱胁迫）：研究干旱条件下，外源褪黑素如何通过调节抗氧化酶（SOD、POD、CAT）活性维持细胞膜透性稳定。2023年广东卷（T19，盐胁迫与红光）：典型“信号整合”题：红光（光信号）→光敏色素→降低ABA合成→缓解盐胁迫对根生长的抑制。2024年广东卷（T19，乙烯与激素X调控水稻根伸长）：以乙烯抑制野生型水稻幼苗根伸长、而突变体m2不受影响为情境，设计四组实验探究植物激素X（推测为生长素）参与乙烯信号通路的机制。2025年广东卷（T18，光质对光合作用与水分消耗的影响）：以番茄在不同光质下的光合响应曲线、水稻PILI5突变体在远红光下蒸腾速率变化为情境，要求学生整合“光→光合作用（通路1）”与“光→光受体→脱落酸信号→气孔导度（通路2）”两条通路。密押预测·精练通关一、单选题1．（2026·海南海口·模拟预测）淹水胁迫是植物生长期较为常见的逆境胁迫之一，下表是不同淹水时间对菠萝蜜细胞代谢的影响情况。下列说法不正确的是（）淹水时间/h净光合速率/(μmol·m⁻²·s⁻¹)胞间CO₂浓度/(μmol·mol⁻¹)气孔导度/(mol·m⁻²·s⁻¹)叶绿素含量/(mg·g⁻¹)082300.091.152451300.0251.12484.31700.0250.85A．据表中数据分析，短期淹水处理条件下，菠萝蜜仍可正常生长B．淹水24h时，气孔导度下降是菠萝蜜净光合速率降低的主要限制因素C．淹水48h时，菠萝蜜胞间CO₂浓度的增加与NADPH含量增加有关D．可用无水乙醇提取叶绿素，测定红光的吸光度来估算叶绿素的含量【答案】C【详解】A、短期淹水（24h）时菠萝蜜净光合速率为5μmol·m-2.s-1，仍大于0，可积累有机物维持正常生长，A正确；B、淹水24h时，叶绿素含量仅小幅下降，而气孔导度大幅下降，同时胞间CO2浓度显著降低，说明气孔关闭导致CO2供应不足是净光合速率降低的主要限制因素，B正确；C、淹水48h时叶绿素含量明显下降，光反应速率降低，产生的NADPH含量减少，暗反应中C3还原速率减慢，CO2消耗减少，因此胞间CO2浓度升高，与NADPH含量增加无关，C错误；D、叶绿素为脂溶性色素，可溶于无水乙醇，且叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，因此可用无水乙醇提取叶绿素后测定红光吸光度估算叶绿素含量，D正确。二、实验题2．（2025·河北张家口·二模）干旱胁迫是植物最常遭遇的逆境胁迫之一，对植物的光合效率影响较大。科研人员对小麦植株进行不同条件处理，实验结果如图所示。已知小麦植株光合作用、呼吸作用的最适温度分别是25℃、35℃，RuBP羧化酶能催化CO2的固定。回答下列问题：(1)RuBP羧化酶催化CO2的固定过程______（填“消耗”或“不消耗”）能量，CO2固定的产物是C3，C3被还原的产物有一部分是淀粉，还有一部分是蔗糖，其中______可以进入筛管，再通过韧皮部运输到植株各处。(2)与对照组相比，实验组小麦植株固定CO2的速率减弱，其原因最可能是______（填“气孔导度下降”“RuBP羧化酶活性下降”或“气孔导度下降与RuBP羧化酶活性下降”）；判断理由是______。(3)与对照组相比，实验组小麦植株净光合速率下降，其原因有两点，分别是______、______。【答案】(1)不消耗蔗糖(2)RuBP羧化酶活性下降与对照组相比，实验组小麦植株气孔导度下降，但胞间CO2浓度却上升，说明小麦植株固定CO2的速率减弱不是气孔导度下降引起的，而是温度由25℃变为35℃，RuBP羧化酶活性下降引起的(3)RuBP羧化酶活性降低，暗反应速率下降，光合作用速率降低温度升高，与呼吸作用有关酶活性增强，呼吸作用速率升高【分析】光合作用过程：光反应场所在叶绿体类囊体薄膜，发生水的光解、ATP和NADPH的生成；暗反应场所在叶绿体的基质，发生CO2的固定和C3的还原，消耗ATP和NADPH。【详解】（1）CO2的固定过程不消耗能量，C3的还原要消耗能量。蔗糖分子量小于淀粉，可以进入筛管，再通过韧皮部运输到植株各处。（2）与对照组相比，实验组小麦植株气孔导度下降，但胞间CO2浓度却上升，说明小麦植株固定CO2的速率减弱不是气孔导度下降引起的，而是温度由25℃变为35℃，RuBP羧化酶活性下降引起的。（3）净光合速率=真光合速率-呼吸速率。与对照组相比，实验组小麦RuBP羧化酶活性降低，暗反应速率下降，光合作用速率降低；温度升高，与呼吸作用有关酶活性增强，呼吸作用速率升高，所以实验组小麦植株净光合速率下降。3．（2026·湖北十堰·一模）研究发现，脱落酸（ABA）可调节植物在干旱、盐碱、高温等逆境胁迫中的生理代谢。研究人员在盐胁迫条件下，通过对玉米喷施不同浓度的ABA溶液，探究ABA对玉米气孔特征和光合性能的影响，部分实验结果见下表（表中ind表示气孔数，实验组玉米幼苗分别喷施1、2.5、5、10μmol·L-1的ABA溶液，喷施后的第2天和第7天浇灌100mmol·L-1的NaCl溶液）。回答下列问题：实验组别处理生物量（g）气孔密度（ind·mm-2）净光合速率（μmol·m-2·s-1）气孔导度（mmol·m-2·s-1）叶绿素含量（mg·g-1）对照组一？29.942.011.111.525.25对照组二？12.742.75.620.234.15实验组118.149.35.960.435.022.518.144.310.850.997.25525.549.712.771.1912.341023.445.76.170.3511.03(1)玉米叶肉细胞中类囊体膜的主要组成成分是______，类囊体膜上含有的光合色素主要吸收______光。玉米光合作用光反应的实质是光能引起氧化还原反应，反应中最终接受电子的物质是______，而提供电子的物质是______。(2)对照组一和对照组二处理方法的差异是______。实验表明，盐胁迫可降低玉米幼苗的暗反应速率，原因包括______。外源施加ABA后可以缓解盐胁迫，促进玉米幼苗在逆境中生长，判断的依据是______。(3)研究人员检测不同实验组和对照组玉米幼苗的叶绿素合成酶基因（CHLG）和叶绿素降解酶基因（CLH）的相对表达量，结果如图所示。ABA在盐胁迫下对两种基因表达调控的意义是______。【答案】(1)脂质（磷脂）和蛋白质红光和蓝紫NADP+H2O（水）(2)对照组一不浇灌NaCl溶液，对照组二浇灌NaCl溶液气孔导度降低，CO2供应减少；同时叶绿素含量减少，使光反应为暗反应提供的ATP和NADPH减少实验组玉米幼苗的生物量和净光合速率均高于对照组二(3)一定浓度的ABA可以上调盐胁迫条件下叶绿素合成酶基因（CHLG）表达、下调叶绿素降解酶基因（CLH）表达，有利于维持叶绿素含量，从而保证光合作用的正常进行【分析】光合作用包括光反应和暗反应两个阶段：光反应发生场所在叶绿体的类囊体薄膜上，色素吸收光能、传递光能，并将一部分光能用于水的光解生成NADPH和氧气，另一部分光能用于合成ATP；暗反应发生场所是叶绿体基质中，首先发生二氧化碳的固定，即二氧化碳和五碳化合物结合形成两分子的三碳化合物，三碳化合物利用光反应产生的NADPH和ATP被还原；影响光合作用的因素有光照强度、二氧化碳浓度和温度等。【详解】（1）玉米叶肉细胞中类囊体膜的主要组成成分是脂质（磷脂）和蛋白质，类囊体膜上的光合色素主要吸收红光和蓝紫光；玉米光合作用光反应的实质是光能引起氧化还原反应，水在光下分解产生O₂、H＋和电子，NADP＋、H＋和电子生成NADPH，所以光反应中最终接受电子的物质是NADP＋，提供电子的物质是H₂O（水）；（2）本实验的自变量是盐胁迫和是否施加外源ABA，对照组一为空白对照，目的是排除NaCl以外的因素对实验的干扰，对照组二为盐胁迫对照，用于与实验组（盐胁迫+ABA）对比，验证ABA的作用，因此对照组一和对照组二处理方法的差异是对照组一不浇灌NaCl溶液，对照组二浇灌NaCl溶液；盐胁迫可降低玉米幼苗的暗反应速率，原因是根据表格分析可知，盐胁迫下气孔导度降低，CO2供应减少；同时叶绿素含量减少，使光反应为暗反应提供的ATP和NADPH减少；外源施加ABA后可以缓解盐胁迫，促进玉米幼苗在逆境中生长，判断的依据是与对照组二（仅盐胁迫）相比，施加ABA的实验组玉米的生物量和净光合速率更高；（3）通过图分析，实验组与对照组二比，施加一定浓度的ABA后可以上调盐胁迫条件下叶绿素合成酶基因（CHLG）表达、下调叶绿素降解酶基因（CLH）表达，有利于维持叶绿素含量，从而保证光合作用的正常进行。4．（2025·贵州·二模）研究表明，在应对逆境胁迫时器官脱落通常与糖类的储存量减少有关。科研人员在利用饥饿胁迫诱导龙眼果实脱落的实验中发现，幼果期（果皮呈绿色）的果实脱落速度显著慢于发育中期、后期。为探究导致这种差异的作用机理，研究团队对3个时期的果实进行了相关实验，结果如图所示，请回答下列问题：(1)植物在进行光合作用时，CO2先与叶绿体内的__________结合而被固定，形成的产物还原为糖需接受光反应合成的___________中的化学能，合成的糖分子再运输到果实等器官中。(2)科研人员把坐果量相近的果穗枝条离体置于黑暗条件下，并扦插入清水中，同时摘除果穗枝条上的叶片，根据图甲的实验目的分析，摘除叶片的目的是_________。(3)图乙结果显示，随着透光度增加，只有幼果期果实的呼吸耗氧量测定值呈现负数，推测可能原因是__________。(4)综合以上分析，幼果期果实脱落显著慢于发育中期、后期的两个原因是__________。【答案】(1)C5（核酮糖-1，5-二磷酸）ATP和NADPH(2)切断果实外源糖类的供应，使其处于饥饿胁迫状态，从而诱导果实脱落，以便比较不同发育时期果实对饥饿胁迫的响应差异(3)幼果期果皮呈绿色，说明含有叶绿体可进行光合作用，当光照强度达到一定时，光合作用强度大于呼吸作用强度，此时释放氧气，即耗氧量测定值呈现负数(4)呼吸耗氧量低，糖类消耗慢；幼果期果皮含有叶绿体，能进行光合作用，合成糖类进行补充，从而缓解了因糖类的储存量减少导致的器官脱落现象【分析】光合作用：①光反应场所在叶绿体类囊体薄膜，发生水的光解、ATP和NADPH的生成；②暗反应场所在叶绿体的基质，发生CO2的固定和C3的还原，消耗ATP和NADPH。【详解】（1）光合作用暗反应的起点，CO2首先与C5（核酮糖-1，5-二磷酸）结合，被固定成两个C3分子（3-磷酸甘油酸）。光反应中，叶绿素吸收光能后合成ATP和NADPH，它们为C3的还原提供能量和氢，最终合成糖类。（2）本实验在研究“饥饿胁迫”下不同发育时期的龙眼果实脱落差异机理。通过摘除叶片，可彻底切断果实外源糖类的供应，使其处于饥饿胁迫状态，从而诱导果实脱落，以便比较不同发育时期果实对饥饿胁迫的响应差异。（3）题干明确指出“幼果期（果皮呈绿色）”，绿色是含有叶绿体的直观证据。因此，唯一合理的推测是：幼果期果皮含有叶绿体，能够进行光合作用，当光照强度达到一定时，光合作用强度大于呼吸作用强度，此时释放氧气，即耗氧量测定值呈现负数。（4）从图甲可知，幼果期呼吸速率显著低于中、后期，说明其在饥饿条件下对储存糖类的消耗更慢，能维持更长时间的代谢需求，延迟脱落。图乙表明，幼果在光照下出现净氧气释放，证明其具有光合能力。这种自养能力可以缓解因叶片对果实的糖供应中断而引起的“碳饥饿”，从而延缓脱落进程。综合来看，呼吸耗氧量低，糖类消耗慢；幼果期果皮含有叶绿体，能进行光合作用，合成糖类进行补充，从而缓解了因糖类的储存量减少导致的器官脱落现象，因此幼果在饥饿胁迫下脱落较慢。5．（2026·河北保定·一模）脱落酸（ABA）在植物应对干旱等逆境胁迫过程中发挥重要作用，科研结果显示，ABA通过诱导基因表达、改变气孔开度等发挥作用。PYR/PYL/RCAR为ABA受体，未结合ABA时，PYR/PYL/RCAR蛋白的构象不稳定，其与PP2C的结合位点被自身结构遮蔽，无法与PP2C有效结合；当ABA与PYR/PYL/RCAR结合后，蛋白构象会发生改变，暴露原本被遮蔽的PP2C结合(1)从植物激素的合成部位来看，脱落酸主要在植物的________合成。(2)当有ABA时，ABA与受体结合，会________（填“解除”或“增强”）负调节因子对正效应因