高中生物实验题

海南是我国火龙果的主要种植区之一、由于火龙果是长日照植物，冬季日照时间不足导致其不能正常开花，在生产实践中需要夜间补光，使火龙果提前开花，提早上市。某团队研究了同一光照强度下，不同补光光源和补光时间对火龙果成花的影响，结果如图。

回答下列问题。

（1）光合作用时，火龙果植株能同时吸收红光和蓝光的光合色素是＿＿＿＿＿；用纸层析法分离叶绿体色素获得的 $4$条色素带中，以滤液细线为基准，按照自下而上的次序，该光合色素的色素带位于第＿＿＿＿＿条。

（2）本次实验结果表明，三种补光光源中最佳的是＿＿＿＿＿，该光源的最佳补光时间是＿＿＿＿＿小时/天，判断该光源是最佳补光光源的依据是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

（3）现有可促进火龙果增产的三种不同光照强度的白色光源，设计实验方案探究成花诱导完成后提高火龙果产量的最适光照强度（简要写出实验思路）。 ＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿

研究显示，糖尿病患者由于大脑海马神经元中蛋白 $Tau$过度磷酸化，导致记忆力减退。细胞自噬能促进过度磷酸化的蛋白 $Tau$降解，该过程受蛋白激酶cPKCγ的调控。

为探究相关机理，以小鼠等为材料进行了以下实验。

实验Ⅰ：探究高糖环境和蛋白激酶 $cPKC\gamma$对离体小鼠海马神经元自噬的影响。配制含有 $5mmol/L$葡萄糖的培养液模拟正常小鼠的体液环境。将各组细胞分别置于等量培养液中，A组培养液不处理，B组培养液中加入 $75mmol/L$的 $X$试剂 $1mL$，C组培养液中加入 $75mmol/L$葡萄糖溶液 $1mL$。实验结果见图甲。

实验Ⅱ：通过水迷宫实验检测小鼠的记忆能力，连续 $5$天测量 $4$组小鼠的逃避潜伏期，结果见图乙。逃避潜伏期与记忆能力呈负相关，实验中的糖尿病记忆力减退模型小鼠（ $TD$小鼠）通过注射药物STZ制备。

（1）人体中血糖的来源有＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿（答出2个方面的来源即可）。已知 $STZ$是通过破坏某种细胞引起了小鼠血糖升高，据此推测，这种细胞是＿＿＿＿＿＿。

（2）实验Ⅰ的C组中，在含 $5mmol/L$葡萄糖的培养液中加入 $75mmol/L$葡萄糖溶液后，细胞吸水、体积变大，说明加入该浓度葡萄糖溶液后培养液的渗透压＿＿＿＿＿＿（填“升高”或“降低”），B组实验结果可说明渗透压的变化对C组结果＿＿＿＿＿＿（填“有”或“没有”）干扰。图甲中，A组和C组的实验结果说明蛋白激酶 $cPKC\gamma$对海马神经元自噬水平的影响是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

（3）图乙中a、b两条曲线所对应的实验动物分别是＿＿＿＿＿＿（填标号）。

①正常小鼠

②敲除 $cPKC\gamma$基因的小鼠

③ $TD$小鼠

④敲除 $cPKC\gamma$基因的 $TD$小鼠

（4）对 $TD$小鼠进行干预后，小鼠的记忆能力得到显著提高。基于本研究，写出2种可能的干预思路：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

大气中浓度持续升高的CO ₂会导致海水酸化，影响海洋藻类生长进而影响海洋生态。龙须菜是我国重要的一种海洋大型经济藻类，生长速度快，一年可多次种植和收获。科研人员设置不同大气CO ₂浓度（大气CO ₂浓度LC和高CO ₂浓度HC）和磷浓度（低磷浓度LP和高磷浓度HP）的实验组合进行相关实验，结果如下图所示。

回答下列问题：

（1）本实验的目的是探究在一定光照强度下，____________。

（2）ATP水解酶的主要功能是____________。ATP水解酶活性可通过测定____________表示。

（3）由图1、2可知，在较强的光照强度下，HC+HP处理比LC+HP处理的龙须菜净光合速率低，推测原因是在酸化环境中，龙须菜维持细胞酸碱度的稳态需要吸收更多的矿质元素，因而细胞____________增强，导致有机物消耗增加。

（4）由图2可知，大气CO ₂条件下，高磷浓度能____________龙须菜的净光合速率。磷等矿质元素的大量排放导致了某海域海水富营养化，有人提出可以在该海域种植龙须菜。结合以上研究结果，从经济效益和环境保护的角度分析种植龙须菜的理由是____________。

研究人员探究植物根部生长素运输情况，得到了生长素运输方向示意图（图1）

（1）生长素从根尖分生区运输到伸长区的运输类型是＿＿＿＿＿。

（2）图2是正常植物和某蛋白N对应基因缺失型的植物根部大小对比及生长素分布对比，据此回答：

（i）N蛋白基因缺失，会导致根部变短，并导致生长素在根部＿＿＿＿＿处（填“表皮”或“中央”）运输受阻。

（ii）如图3，在正常植物细胞中， $PIN2$蛋白是一种主要分布在植物顶膜的蛋白，推测其功能是将生长素从细胞＿＿＿＿＿运输到细胞＿＿＿＿＿，根据图3，N蛋白缺失型的植物细胞中， $PIN2$蛋白分布特点为：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

（3）根据上述研究，推测N蛋白的作用是：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿，从而促进了伸长区细胞伸长。

将室温（ $25℃$ ）饲养的某种体温为 $37℃$ 的哺乳动物（动物甲）随机分为两组，一组放入 $41℃$ 环境中 $1h$ （实验组）另一组仍置于室温环境中（对照组）。期间连续观察并记录这两组动物的相关行为，如果：实验初期，实验组动物的静卧行为明显减少，焦虑不安行为明显增加，回答下列问题：

（1）实验中，实验组动物皮肤的毛细血管会___________，汗液分泌会___________，从而起到调节体温的作用。

（2）实验组动物出现焦虑不安行为时，其肾上腺髓质分泌的激素会__________。

（3）本实验中设置对照组的目的是__________。

（4）若将室温饲养的动物甲置于 $0℃$ 的环境中，该动物会冷得发抖，耗氧量会_________，分解代谢会_________。

为了将某纳米抗体和绿色荧光蛋白基因融合表达，运用重组酶技术构建质粒，如图1所示。请回答下列问题：

（1）分别进行 $PCR$扩增片段 $F1$与片段 $F2$时，配制的两个反应体系中不同的有＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿，扩增程序中最主要的不同是＿＿＿＿＿＿。

（2）有关基因序列如图2。引物 $F2﹣F、F1﹣R$应在下列选项中选用＿＿＿＿＿＿。

A．	$ATGGTG﹣﹣﹣﹣﹣CAACCA$
B．	$TGGTTG﹣﹣﹣﹣CACCAT$
C．	$GACGAG﹣﹣﹣CTGCAG$
D．	$CTGCAG﹣﹣﹣﹣﹣CTCGTC$

（3）将 $PCR$产物片段与线性质粒载体混合后，在重组酶作用下可形成环化质粒，直接用于转化细菌。这一过程与传统重组质粒构建过程相比，无需使用的酶主要有＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

（4）转化后的大肠杆菌需采用含有抗生素的培养基筛选，下列叙述错误的有＿＿＿＿＿＿。

A．	稀释涂布平板需控制每个平板 $30～300$个菌落
B．	抗性平板上未长出菌落的原因一般是培养基温度太高
C．	抗性平板上常常会出现大量杂菌形成的菌落
D．	抗性平板上长出的单菌落无需进一步划线纯化

（5）为了验证平板上菌落中的质粒是否符合设计，用不同菌落的质粒为模板，用引物 $F1﹣F$和 $F2﹣R$进行了 $PCR$扩增，质粒 $P1～P4$的扩增产物电泳结果如图3。根据图中结果判断，可以舍弃的质粒有＿＿＿＿＿＿。

（6）对于 $PCR$产物电泳结果符合预期的质粒，通常需进一步通过基因测序确认，原因是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

[生物——选修1：生物技术实践]

绿色植物甲含有物质W，该物质为无色针状晶体，易溶于极性有机溶剂，难溶于水，且受热、受潮易分解。其提取流程为：植物甲 $\to$粉碎 $\to$加溶剂 $\to$振荡 $\to$收集提取液 $\to$活性炭处理 $\to$过滤去除活性炭 $\to$蒸馏（含回收溶剂） $\to$重结晶 $\to$成品。回答下列问题：

（1）在提取物质W时，最好应选用的一种原料是         （填“高温烘干”“晾干”或“新鲜”）的植物甲，不宜选用其他两种的原因是          。

（2）提取物质W时，振荡的作用是          。

（3） 活性炭具有很强的吸附能力，在提取过程中，用活性炭处理提取液的目的是     。

（4）现有丙酮（沸点 $56℃$）、乙醇（沸点约 $78℃$）两种溶剂，在提取物质W时，应选用丙酮作为提取剂，理由是          。

（5）该实验操作过程中应注意的事项是        （答出两点即可）。

人体心脏和肾上腺所受神经支配的方式如图所示。回答下列问题。

（1）神经元未兴奋时，神经元细胞膜两侧可测得静息电位。静息电位产生和维持的主要原因是＿＿＿＿＿＿＿。

（2）当动脉血压降低时，压力感受器将信息由传入神经传到神经中枢，通过通路 $A$和通路 $B$使心跳加快。在上述反射活动中，效应器有＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。通路 $A$中，神经末梢释放的可作用于效应器并使其兴奋的神经递质是＿＿＿＿＿＿＿。

（3）经过通路 $B$调节心血管活动的调节方式有＿＿＿＿＿＿＿。

为研究胰岛素的生理作用，某同学将禁食一段时间的实验小鼠随机分为A、B、C、D四组，A组腹腔注射生理盐水，B、C、D三组均腹腔注射等量胰岛素溶液，一段时间后，B、C、D三组出现反应迟钝、嗜睡等症状，而A组未出现这些症状。回答下列问题：

⑴ B、C、D三组出现上述症状的原因是         。

⑵ B、C、D三组出现上述症状后进行第二次注射，给B组腹腔注射生理盐水；为尽快缓解上述症状给C组注射某种激素、给D组注射某种营养物质。那么C组注射的激素是        ，D组注射的营养物质是       。

⑶ 第二次注射后，C、D两组的症状得到缓解，缓解的机理分别是       。

帕金森综合征是一种神经退行性疾病，神经元中 $\alpha ﹣Synuclein$蛋白聚积是主要致病因素。研究发现患者普遍存在溶酶体膜蛋白 $TMEM175$变异，如图所示。为探究 $TMEM175$蛋白在该病发生中的作用，进行了一系列研究。请回答下列问题：

（1）帕金森综合征患者 $TMEM175$蛋白的第 $41$位氨基酸由天冬氨酸突变为丙氨酸，说明 $TMEM175$基因发生＿＿＿＿＿＿而突变，神经元中发生的这种突变＿＿＿＿＿＿（从“能”“不能”“不一定”中选填）遗传。

（2）突变的 $TMEM175$基因在细胞核中以＿＿＿＿＿＿为原料，由 $RNA$聚合酶催化形成＿＿＿＿＿＿键，不断延伸合成 $mRNA$。

（3） $mRNA$转移到细胞质中，与＿＿＿＿＿＿结合，合成一段肽链后转移到粗面内质网上继续合成，再由囊泡包裹沿着细胞质中的＿＿＿＿＿＿由内质网到达高尔基体。突变的 $TMEM175$基因合成的肽链由于氨基酸之间作用的变化使肽链的＿＿＿＿＿＿改变，从而影响 $TMEM175$蛋白的功能。

（4）基因敲除等实验发现 $TMEM175$蛋白参与溶酶体内酸碱稳态调节。如图1所示，溶酶体膜的＿＿＿＿＿＿对 $H^{+}$具有屏障作用，膜上的 $H^{+}$转运蛋白将 $H^{+}$以＿＿＿＿＿＿的方式运入溶酶体，使溶酶体内 $pH$小于细胞质基质。 $TMEM175$蛋白可将 $H^{+}$运出，维持溶酶体内 $pH$约为 $4.6$。据图2分析， $TMEM175$蛋白变异将影响溶酶体的功能，原因是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

（5）综上推测， $TMEM175$蛋白变异是引起 $\alpha ﹣Synuclein$蛋白聚积致病的原因，理由是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

某植物四号染色体上面的 $A$基因可以指导植酸合成，不能合成植酸的该种植物会死亡。现有 $A^{3﹣}$和 $A{25}^{﹣}$两种分别由 $A$基因缺失 $3$个和 $25$个碱基对产生的基因，已知前者不影响植酸合成，后者效果未知。

（1）现有基因型为 $A{A}^{25﹣}$的植物，这两个基因是＿＿＿＿＿基因。该植物自交后代进行 $PCR$，正向引物与 $A{25}^{﹣}$缺失的碱基配对，反向引物在其下游 $0.5kb$处， $PCR$后进行电泳，发现植物全部后代 $PCR$产物电泳结果均具有明亮条带，原因是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿，其中明亮条带分为较明亮和较暗两种，其中较明亮条带代表基因型为＿＿＿＿＿的植物，比例为＿＿＿＿＿。

（2）将一个 $A$基因导入基因型为 $A^{3﹣}{A}^{25﹣}$的植物的6号染色体，构成基因型为 $A^{3﹣}{A}^{25﹣}A$的植物、该植物自交子代中含有 $A^{25﹣}{A}^{25﹣}$的比例是＿＿＿＿＿。

（3）在某逆境中，基因型为 $A^{3﹣}{A}^{3﹣}$的植物生存具有优势，现有某基因型为 $A^{3﹣}A$的植物，若该种植物严格自交，且基因型为 $A^{3﹣}{A}^{3﹣}$的植物每代数量增加 $10\%$，补齐表格中，子一代基因频率数据（保留一位小数）：

代	亲代	子一代	子二代
A基因频率	50%	＿＿＿＿＿%	46.9%
A^3^﹣基因频率	50%	＿＿＿＿＿%	53.1%

基因频率改变，是＿＿＿＿＿的结果。

某种蜂将幼虫生产在某种寄主动物的身体里，研究人员发现幼虫羽化成功率与寄主肠道菌群有关，得到如下表结论：

菌种	1	2	3	4	5	6
醋酸杆菌A	+	﹣	+	+	+	+
芽孢杆菌B	+	﹣	﹣	+	﹣	﹣
菌C	+	﹣	﹣	﹣	+	﹣
菌D	+	﹣	﹣	﹣	﹣	+

注：+代表存在这种菌，﹣代表不存在这种菌

（1）根据第＿＿＿＿＿列，在有菌A的情况下，菌＿＿＿＿＿会进一步促进提高幼蜂羽化率。

（2）研究人员对幼蜂寄生可能造成的影响进行研究。

（i）研究发现幼蜂会分泌一种物质，类似于人体内胰岛素的作用，则其作用可以是促进＿＿＿＿＿物质转化为脂质。

（ii）研究还发现，幼蜂的存在会导致寄主体内脂肪酶活性降低，这是通过＿＿＿＿＿的方式使寄主积累脂质。

（iii）研究还需要知道幼蜂是否对寄主体内脂质合成量有影响，结合以上实验结果，请设计实验探究：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

植物的气孔由叶表皮上两个具有特定结构的保卫细胞构成。保卫细胞吸水体积膨大时气孔打开，反之关闭。保卫细胞含有叶绿体，在光下可进行光合作用。已知蓝光可作为一种信号促进保卫细胞逆浓度梯度吸收 $K^{+}$。有研究发现，用饱和红光（只用红光照射时，植物达到最大光合速率所需的红光强度）照射某植物叶片时，气孔开度可达最大开度的 $60\%$左右，回答下列问题。

（1）气孔的开闭会影响植物叶片的蒸腾作用、＿＿＿＿＿＿＿（答出2点即可）等生理过程。

（2）红光可通过光合作用促进气孔开放，其原因是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

（3）某研究小组发现在饱和红光的基础上补加蓝光照射叶片，气孔开度可进一步增大，因此他们认为气孔开度进一步增大的原因是，蓝光促进保卫细胞逆浓度梯度吸收 $K^{+}$。请推测该研究小组得出这一结论的依据是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

（4）已知某种除草剂能阻断光合作用的光反应，用该除草剂处理的叶片在阳光照射下气孔＿＿＿＿＿＿＿（填“能”或“不能”）维持一定的开度。

气孔对植物的气体交换和水分代谢至关重要，气孔运动具有复杂的调控机制。图1所示为叶片气孔保卫细胞和相邻叶肉细胞中部分的结构和物质代谢途径。①～④表示场所。请回答下列问题：

（1）光照下，光驱动产生的 $NADPH$主要出现在＿＿＿＿＿＿（从①～④中选填）； $NADPH$可用于 $C{O}_2$固定产物的还原，其场所有＿＿＿＿＿＿（从①～④中选填）。液泡中与气孔开闭相关的主要成分有 $H_{2}O$、＿＿＿＿＿＿（填写2种）等。

（2）研究证实气孔运动需要 $ATP$，产生 $ATP$的场所有＿＿＿＿＿＿（从①～④中选填）。保卫细胞中的糖分解为 $PEP$， $PEP$再转化为＿＿＿＿＿＿进入线粒体，经过 $TCA$循环产生的＿＿＿＿＿＿最终通过电子传递链氧化产生 $ATP$。

（3）蓝光可刺激气孔张开，其机理是蓝光激活质膜上的 $AHA$，消耗 $ATP$将 $H^{+}$泵出膜外，形成跨膜的＿＿＿＿＿＿，驱动细胞吸收 $K^{+}$等离子。

（4）细胞中的 $PEP$可以在酶作用下合成四碳酸 $OAA$，并进一步转化成 $Mal$，使细胞内水势下降（溶质浓度提高），导致保卫细胞＿＿＿＿＿＿，促进气孔张开。

（5）保卫细胞叶绿体中的淀粉合成和分解与气孔开闭有关，为了研究淀粉合成与细胞质中 $ATP$的关系，对拟南芥野生型 $WT$和 $NTT$突变 $nttl$（叶绿体失去运入 $ATP$的能力）保卫细胞的淀粉粒进行了研究，其大小的变化如图2。下列相关叙述合理的有＿＿＿＿＿＿。

A．	淀粉大量合成需要依赖呼吸作用提供 $ATP$
B．	光照诱导 $WT$气孔张开与叶绿体淀粉的水解有关
C．	光照条件下突变体 $nttl$几乎不能进行光合作用
D．	长时间光照可使 $WT$叶绿体积累较多的淀粉

利用一定方法使细胞群体处于细胞周期的同一阶段，称为细胞周期同步化。以下是能够实现动物细胞周期同步化的三种方法。回答下列问题：

⑴ $\mathit{DNA}$ 合成阻断法：在细胞处于对数生长期的培养液中添加适量的 $\mathit{DNA}$ 合成可逆抑制剂，处于          期的细胞不受影响而继续细胞周期的运转，最终细胞会停滞在细胞周期的          期，以达到细胞周期同步化的目的。

⑵ 秋水仙素阻断法：在细胞处于对数生长期的培养液中添加适量的秋水仙素，秋水仙素能够抑制            ，使细胞周期被阻断，即可实现细胞周期同步化。经秋水仙素处理的细胞            （填"会"或"不会"）被阻断在间期。

⑶ 血清饥饿法：培养液中缺少血清可以使细胞周期停滞在间期，以实现细胞周期同步化。分裂间期的特点是           （答出1点即可）。