2025年全国生物联赛第二部分试题及答案

2025年全国生物联赛第二部分试题及答案一、生物化学与分子生物学1.在真核生物的基因表达调控中，表观遗传学修饰起着至关重要的作用。某研究小组以酿酒酵母为模式生物，研究组蛋白乙酰转移酶（HAT）和组蛋白去乙酰化酶（HDAC）对特定基因转录活性的影响。他们构建了针对基因GAL1(1)在含有葡萄糖的培养基中，GA(2)当细胞从葡萄糖培养基转移到半乳糖培养基中，转录激活因子Gal4p结合到上游激活序列（UAS）。Gal4p招募辅激活因子SAGA复合物，该复合物具有HAT活性。SAGA复合物主要将乙酰基团转移到组蛋白H3第9位和第14位的赖氨酸上。乙酰化修饰中和了赖氨酸的______电荷，从而______（填“增强”或“减弱”）了组蛋白与DNA的相互作用。(3)研究发现，一种名为环己酰亚胺的药物能抑制真核生物的蛋白质合成。若在加入半乳糖诱导的同时加入环己酰亚胺，GA(4)另一方面，组蛋白去乙酰化酶（如Rpd3p）通常被共阻遏蛋白招募至启动子区域。Rpd3p的催化活性依赖于锌离子。若向细胞内透入一种锌离子螯合剂TPEN，Rpd3p将失去活性。预期在含有半乳糖的培养基中，TPEN的处理会导致GA2.代谢途径的调控是生物化学的核心内容。下图描述了某细菌细胞中三种氨基酸（Val、Leu、Ile）的生物合成途径及其反馈调节机制（图中箭头表示酶促反应方向，T形符号表示抑制）。起始物中间物A中间物B中间物C↓中间物D中间物EIle↓中间物FVal↓中间物GLeu(1)在该合成途径中，酶催化的是______（填“起始”或“分支”）步骤。通常，这类关键酶的活性会受到终产物的调节。根据典型的代谢调控逻辑，酶最可能受到______（填“Val”、“Leu”、“Ile”或“三者之一或组合”）的反馈抑制。(2)假设酶是异亮氨酸合成途径中的第一个关键酶，且该酶具有别构调节特性。当细胞内异亮氨酸浓度显著升高时，异亮氨酸会与酶的调节亚基结合，导致酶的构象发生变化，活性中心对底物的亲和力______（填“升高”或“降低”）。这种调节方式属于______（填“协同反馈抑制”、“积累反馈抑制”或“顺序反馈抑制”）。(3)若该细菌发生基因突变，导致酶丧失活性，且该酶编码基因位于操纵子的上游位置。请预测，在缺乏外源Val、Leu和Ile的培养基中，该突变菌株能否正常生长？______（填“能”或“不能”）。理由是______。(4)在生物体内，氨基酸合成的前体通常来自糖酵解或三羧酸循环。上述途径中的“起始物”最可能来源于糖酵解过程中的______（填“丙酮酸”、“乙酰CoA”或“3-磷酸甘油酸”）。二、细胞生物学3.细胞骨架是维持细胞形态、细胞运动及物质运输的重要结构。微管是细胞骨架的主要成分之一，由α-微管蛋白和β-微管蛋白异二聚体组装而成。(1)微管具有极性，一端被称为正端，另一端被称为负端。在体内外组装实验中，微管蛋白聚合添加到微管两端的速度不同。通常，正端的聚合速度______（填“大于”或“小于”）负端。这是因为微管蛋白二聚体以GTP结合的形式添加到微管末端，当GTP被水解为GDP后，微管结构的稳定性发生变化。(2)动态不稳定是微管组装的一个重要特性。它描述了微管正端在生长和快速去组装之间的随机转换。这种转换主要取决于微管末端微管蛋白亚基上GTP帽的存在。当GTP帽存在时，微管倾向于______；当GTP帽丢失，暴露出GDP-微管蛋白时，微管倾向于______。(3)秋水仙素和长春花碱是两种常见的微管特异性药物。秋水仙素能结合游离的微管蛋白二聚体，阻止其掺入微管，从而导致微管______（填“解聚”或“过度组装”）。而紫杉醇的作用机制则完全不同，它能结合在微管内部，稳定微管结构，抑制其解聚。在癌症化疗中，紫杉醇通过抑制______，从而阻断肿瘤细胞的快速分裂。(4)驱动蛋白是一类沿微管运动的马达蛋白，其头部具有ATPase活性。大多数驱动蛋白（如Kinesin-1）是向微管的______（填“正”或“负”）端运动的。若在体外实验中，将驱动蛋白固定在载玻片表面，并加入过量的ATP和微管，在显微镜下观察到微管的运动方向应该是向驱动蛋白头部指向的______（填“相同”或“相反”）方向运动。4.线粒体是细胞的“动力工厂”，拥有独立的双层膜结构。外膜通透性较高，内膜向内折叠形成嵴，并含有进行氧化磷酸化的电子传递链复合物。(1)线粒体基质中含有环状的DNA分子（mtDNA），该DNA编码了部分线粒体蛋白。然而，绝大多数线粒体蛋白（如细胞色素c等）是由______编码，在细胞质核糖体上合成后，通过______方式转运至线粒体内部的。(2)线粒体蛋白的跨膜转运通常需要信号序列的引导。定位于线粒体基质的前体蛋白在其N端通常具有一段富含______（填“酸性”或“碱性”）氨基酸残基的基质靶向序列。该序列能被外膜上的Tom受体复合物识别。(3)蛋白质通过线粒体内膜进入基质需要膜电势（ΔΨ(4)细胞色素c是电子传递链复合物III和IV之间的电子传递体，位于线粒体内膜的______（填“外侧”或“内侧”）表面。在细胞凋亡过程中，细胞色素c从线粒体释放到细胞质中，与Apaf-1及dATP结合形成凋亡体，进而激活______酶家族，启动级联切割反应，导致细胞凋亡。三、遗传学与进化5.果蝇的野生型眼色为红色，由显性基因A控制；隐性基因a导致眼色为白色。另一对独立遗传的基因B/b控制翅型，显性基因B为长翅，隐性基因(1)若这只突变体雄蝇是基因突变产生的，且只涉及一个基因的隐性突变（不考虑新发突变），则该雄蝇的基因型为______。若用它与纯合的野生型雌蝇（AABB）杂交，F1代的表现型为______。(2)实际上，这只突变体雄蝇是由于其父亲在精子发生过程中，第2号染色体（非性染色体）发生了一次非整倍体变异造成的。已知A/a基因位于第2号染色体上，B/让这只单体雄蝇与正常的二倍体雌蝇（AA①雄蝇产生的可育配子中，关于A/②预期杂交后代中，表现型为白色眼、长翅的个体所占比例为______。(3)另有一实验涉及伴性遗传。果蝇的截毛基因f位于X染色体上，是隐性基因，其野生型等位基因为F（刚毛）。若将一只刚毛雌蝇（）与一只截毛雄蝇（Y）杂交，则F1代雄蝇中截毛个体的比例为______。若F1代雌雄果蝇随机交配，F2代刚毛雌蝇中纯合子（）所占的比例为______。6.分子系统发育学是利用生物大分子（如DNA、蛋白质）的序列信息来重建物种进化树的方法。(1)假设我们比较了四个物种（A、B、C、D）的某段同源蛋白质序列，并计算了它们之间的氨基酸差异数（距离矩阵），如下表所示（对角线为0）：ABCDA0288B2088C8804D8840根据该距离矩阵，利用邻接法的基本逻辑，首先应该连接的两个物种是______，理由是______。(2)在构建进化树时，经常需要使用“外类群”来确定树根。外类群是指与所研究的内类群物种亲缘关系较近、但明确位于进化分支之外的物种。选择外类群的原则是______。(3)分子钟假说认为，核酸或蛋白质序列的进化速率在时间上是相对恒定的。若已知物种A和物种B在500万年前有共同祖先，且它们某段基因的核苷酸差异率为2%（即每100个位点有2个不同），则该基因的进化速率约为______substitutions/site/year（替换/位点/年）。(4)在实际进化中，不同位点的进化速率可能不同。某些位点的变异几乎不影响蛋白质的功能，这些位点通常受到较弱的______选择，进化速率较快；而涉及关键功能的位点则受到较强的______选择，进化速率较慢。四、动物生理学7.神经肌肉接头是运动神经元末梢与骨骼肌纤维之间进行信息传递的突触。(1)当动作电位传导至运动神经末梢时，电压门控钙通道开放，C内流触发突触囊泡与突触前膜融合，释放神经递质______。该递质扩散通过突触间隙，与突触后膜（肌细胞膜）上的特异性受体结合。这种受体属于配体门控离子通道，亦称为______受体。(2)当神经递质与受体结合后，通道打开，主要是______（填“N”或“”）离子内流，导致突触后膜发生去极化，产生终板电位（EPP）。当EPP达到阈值时，引发肌细胞膜产生动作电位，从而引起肌肉收缩。(3)重症肌无力是一种自身免疫性疾病，患者体内的抗体破坏了突触后膜上的神经递质受体。这会导致神经肌肉接头处的传递效率______（填“升高”或“降低”）。临床上，医生常使用新斯的明等药物进行治疗，新斯的明的药理作用是抑制______酶的活性，从而增加突触间隙中神经递质的浓度，改善肌无力症状。(4)在一个实验中，为了研究突触前膜钙离子浓度对递质释放量的影响，研究者改变细胞外液中的钙离子浓度，并记录微终板电位（mEPP）的频率和幅度。已知mEPP是由一个突触囊泡自发释放产生的。①当细胞外钙离子浓度降低时，mEPP的频率______（填“升高”或“降低”），幅度______（填“升高”、“降低”或“基本不变”）。②若向细胞内注射一种能够快速螯合钙离子的物质（如EGTA），则动作电位引起的递质释放量将______（填“增加”或“减少”）。8.肾脏是哺乳动物排泄和调节内环境稳态的核心器官。通过尿液的生成和排出，肾脏调节体内的水、电解质平衡以及酸碱度。(1)肾单位是肾脏的基本结构和功能单位，包括肾小体和肾小管。肾小体由肾小球和______组成。血液流经肾小球时，除了血细胞和大分子蛋白质外，其他成分滤过进入肾小囊腔，形成原尿。这一滤过作用的主要动力是有效滤过压，其计算公式为：有效滤过压=(毛细血管血压+囊内液胶体渗透压)-(血浆胶体渗透压+______)。(2)在近端小管，原尿中约65%-70%的N、、水和全部的葡萄糖被重吸收。葡萄糖的重吸收是逆浓度梯度进行的，属于______转运，其能量直接来源于______。(3)抗利尿激素（ADH，又称血管升压素）在调节水重吸收方面起关键作用。当血浆渗透压升高时，下丘脑的渗透压感受器兴奋，促使神经垂体释放ADH。ADH主要作用于肾小管和集合管上皮细胞基底侧膜上的______受体，通过信号转导，导致管腔膜上的水通道蛋白（Aquaporin-2）数量增加，从而提高水的通透性。(4)髓袢升支粗段对NaCl的重吸收在尿液稀释和浓缩机制中起着关键作用。该段上皮细胞对水不通透，但能通过______（填“N−−2五、植物生理学9.光合作用是绿色植物利用光能将二氧化碳和水合成有机物并释放氧气的过程。(1)光合作用的光反应发生在叶绿体的______膜上，其产物包括ATP、NADPH和氧气。ATP和NADPH随后用于暗反应（卡尔文循环）。卡尔文循环可分为三个阶段：羧化、还原和______。(2)二氧化碳的固定是卡尔文循环的第一步，由酶Rubisco催化。Rubisco具有双重活性，既能催化RuBP与C的羧化反应，也能催化RuBP与的加氧反应。后者会导致光呼吸的发生。光呼吸通常被认为是一个消耗能量的过程，但它对植物具有一定的保护作用，例如在高温、强光及高/C条件下，光呼吸可以消耗______，防止其对光合机构造成破坏。(3)C4植物（如玉米）与C3植物（如水稻）相比，具有更高的光合效率，尤其是在高温、强光和干旱环境中。C4植物通过“CO2泵”机制提高了叶肉细胞中C的浓度。请简要描述C4途径中CO2是如何被输送到维管束鞘细胞并进行卡尔文循环的：______。(4)为了研究环境因素对光合速率的影响，研究者利用“光合测定仪”测定了叶片的净光合速率（）、呼吸速率（R）以及光合作用对光强的响应曲线（光响应曲线）。在光补偿点（LCP）处，植物的净光合速率为______，此时光合作用吸收的C量______（填“大于”、“小于”或“等于”）呼吸作用释放的C量。10.植物激素是植物体内合成的、能调节生理活动的微量有机物质。五大类植物激素包括生长素、赤霉素、细胞分裂素、脱落酸和乙烯。(1)生长素的极性运输是指生长素只能从植物形态学的上端向下端运输。这种运输方式依赖于细胞膜上的载体蛋白，其中______（填“PIN蛋白”或“AUX1蛋白”）主要负责生长素的流出，且其极性定位决定了生长素运输的方向。(2)向光性是植物受单向光刺激而生长的反应。研究表明，单侧光照射下，向光侧的生长素浓度______（填“高于”或“低于”）背光侧，导致两侧生长不均匀，从而表现为向光生长。目前对于向光性产生的一种解释是“蓝光受体______”的不均匀分布或激活导致了生长素的不对称分布。(3)赤霉素（GA）能显著促进茎的伸长。在某些矮生突变体（如“绿色革命”品种）中，由于体内缺乏活性赤霉素或其信号转导受阻，表现为植株矮化。赤霉素促进生长的机制之一是通过降解DELLA蛋白。DELLA蛋白是一类转录抑制因子，能抑制植物生长。当赤霉素与其受体GID1结合后，形成复合物，进而与DELLA蛋白结合，促使DELLA蛋白通过______途径被降解，从而解除对生长的抑制。(4)乙烯是气体激素，主要促进果实成熟。在农业生产中，常利用乙烯利（一种能在植物体内分解释放乙烯的液体化合物）来促进番茄、香蕉等果实的催熟。乙烯对生长也有“三重反应”：抑制伸长生长、促进______（填“横向”或“纵向”）加粗和地上部偏向地性生长（负向地性消失）。六、生态学11.种群是指在一定空间内，同种生物个体的集合。种群数量随时间的变化是生态学研究的核心问题之一。(1)种群在理想环境条件下（资源无限、空间无限、无天敌等），呈“J”型增长，其增长曲线的微分方程模型通常为：=rN。其中，N代表种群数量，r代表______。若初始种群数量为=100，内禀增长率r=0.1，则经过t(2)在自然环境中，资源是有限的，种群增长通常符合“S”型增长曲线，即Logistic模型。其微分方程为：=rN(1−(3)生存曲线是研究种群死亡率随年龄变化的重要工具。若某类生物（如人类、大型哺乳动物）在幼年期和中年期死亡率较低，老年期死亡率急剧上升，其生存曲线接近于______型（填“I”、“II”或“III”）。而另一类生物（如牡蛎、某些昆虫），在幼年期死亡率极高，一旦存活下来，后期死亡率较低，其生存曲线接近于______型。(4)集合种群是指由通过扩散个体联系起来的若干局域种群组成的系统。Levins集合种群模型主要预测了占据生境斑块的比例p随时间的变化：=cp(1−p)−ep。其中，c代表colonizationrate（定居率），12.群落生态学主要研究生物群落的结构、功能及演替。(1)群落中物种数目的多少称为丰富度。描述群落中各物种个体数量分配均匀程度的指标称为______。当群落中优势种非常明显，而其他物种个体数很少时，该指标的数值较______（填“高”或“低”）。(2)生态位是指物种在群落中的地位和作用，包括空间生态位、功能生态位和______。两个物种若生态位完全重叠，且资源有限，必然发生激烈的竞争，导致其中一个物种被淘汰或发生生态位分离，这一原理称为______原理。(3)关键种是指那些对群落结构起决定作用的物种，其数量可能不多，但去除后会导致群落结构发生剧烈变化。例如，在潮间带群落中，海星是关键种，若移除海星，贻贝会成为优势种，导致物种多样性______（填“上升”或“下降”）。(4)生态位宽度是指一个物种利用资源谱的幅度。在资源可利用性高且竞争者少的环境中，物种的生态位宽度往往______（填“较宽”或“较窄”）；而在资源匮乏或竞争激烈的环境中，物种往往被迫扩大资源利用范围，生态位宽度变______（填“宽”或“窄”），这种现象称为生态位扩张。答案与解析1.生物化学与分子生物学(1)正（或“正电荷”）(2)正（或“正电荷”）；减弱(3)不能；新蛋白质的合成（或“诱导表达所需的蛋白质因子”）(4)上升；Rpd3p失去活性导致组蛋白乙酰化水平升高，染色质结构松散，促进了转录（注：若Rpd3p通常起阻遏作用，抑制它会导致转录上升。但在半乳糖诱导下，Rpd3p通常被移除或抑制，若进一步用TPEN处理，可能会防止Rpd3p的重新结合或活性恢复，从而维持或增强转录。根据题目逻辑，抑制去乙酰化酶通常导致乙酰化水平增加，从而促进转录。）2.生物化学与分子生物学(1)起始；三者之一或组合（或“Val、Leu、Ile”）(2)降低；协同反馈抑制（注：通常分支途径的第一个酶受终产物抑制，若仅Ile抑制E4，且E4是Ile支路第一个酶，这是典型的分支酶调节。若E4仅受Ile抑制，属于单一终产物抑制；若E1受三者抑制，可能是协同或多重。题目问E4受Ile抑制，属于单一反馈抑制，但若E4是共同步骤，则是协同。根据图示，E4是Ile支路特有步骤，故是单一反馈抑制。若题目暗示E4是共同步骤，则填协同。根据图示逻辑，E4是D->E，仅通往Ile，故为单一反馈抑制。修正：通常在考试中，若问及这种特定结构，往往考察的是“协同反馈抑制”概念的应用，但严格看图，E4仅对Ile负责。这里更倾向于考察基本概念：降低亲和力。类型填“反馈抑制”即可，若必须选，因只受Ile控制，非协同。）->更正答案：降低；反馈抑制（或“别构抑制”）。(3)不能；中间物C是合成Val和Leu的前体，E3失活导致中间物C阻断，无法合成下游的D和F，因此无法合成Val和Leu。(4)丙酮酸3.细胞生物学(1)大于(2)生长；去组装（或“解聚”）(3)解聚；微管解聚（或“细胞分裂”）(4)正；相反4.细胞生物学(1)核基因；易位子（或“易位酶”）(2)碱性（或“正电”）(3)负；减慢(4)外侧；半胱天冬氨酸（或“Caspase”）5.遗传学与进化(1)aabb；全为红眼长翅(2)①a:1（注：单体雄蝇aaBb，只有一条2号染色体（带a），另一条缺失。不含2号染色体的配子致死。故只能产生含那条2号染色体的配子，基因型为a。关于B/b，位于3号染色体，正常分离，产生B或b。故配子类型为aB和ab，比例1:1。题目问A/a基因型及比