高中生物实验题

糖尿病显著增加认知障碍发生的风险。研究团队发现在胰岛素抵抗（ $IR$）状态下脂肪组织释放的外必囊泡（ $AT﹣EV$）中有高含量的 $miR﹣9﹣3p$ （一种 $miRNA$），使神经细胞结构功能改变，导致认知水平降低。图1示 $IR$鼠脂肪组织与大脑信息交流机制。

请回答下列问题：

（1）当神经冲动传导至①时，轴突末梢内的＿＿＿＿＿＿移至突触前膜处释放神经递质，与突触后膜的受体结合，使＿＿＿＿＿＿打开，突触后膜电位升高。若突触间隙 $K^{+}$浓度升高，则突触后膜静息电位绝对值＿＿＿＿＿＿。

（2）脂肪组织参与体内血糖调节，在胰岛素调控作用下可以通过＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿降低血糖浓度， $IR$状态下由于脂肪细胞的胰岛素受体＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿，降血糖作用被削弱。图1中由②释放的③经体液运输至脑部， $miR﹣9﹣3p$进入神经细胞，抑制细胞内＿＿＿＿＿＿。

（3）为研究 $miR﹣9﹣3p$对突触的影响，采集正常鼠和 $IR$鼠的 $AT﹣EV$置于缓冲液中，分别注入 $b、c$组实验鼠， $a$组的处理是＿＿＿＿＿＿。 $2$周后检测实验鼠海马突触数量，结果如图2。分析图中数据并给出结论：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

（4）为研究抑制 $miR﹣9﹣3p$可否改善 $IR$引起的认知障碍症状，运用腺病毒载体将 $miR﹣9﹣3p$抑制剂导入实验鼠。导入该抑制剂后，需测定对照和实验组 $miR﹣9﹣3p$含量，还需通过实验检测＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

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＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

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

如图是水稻和玉米的光合作用暗反应示意图。卡尔文循环的 $Rubisco$酶对 $C{O}_2$的 $K_m$为 $450\mu mol•L^{﹣1}$（ $K_m$越小，酶对底物的亲和力越大），该酶既可催化 $RuBP$与 $C{O}_2$反应，进行卡尔文循环，又可催化 $RuBP$与 $O_2$反应，进行光呼吸（绿色植物在光照下消耗 $O_2$并释放 $C{O}_2$的反应）。该酶的酶促反应方向受 $C{O}_2$和 $O_2$相对浓度的影响。与水稻相比，玉米叶肉细胞紧密围绕维管束鞘，其中叶肉细胞叶绿体是水光解的主要场所，维管束鞘细胞的叶绿体主要与 $ATP$生成有关。玉米的暗反应先在叶肉细胞中利用 $PEPC$酶（ $PEPC$对 $C{O}_2$的 $K_m$为 $7\mu mol•L^{﹣1}$）催化磷酸烯醇式丙酮酸（ $PEP$）与 $C{O}_2$反应生成 $C_4$，固定产物 $C_4$转运到维管束鞘细胞后释放 $C{O}_2$，再进行卡尔文循环。回答下列问题：

（1）玉米的卡尔文循环中第一个光合还原产物是＿＿＿＿＿＿（填具体名称），该产物跨叶绿体膜转运到细胞质基质合成＿＿＿＿＿＿（填“葡萄糖”“蔗糖”或“淀粉”）后，再通过＿＿＿＿＿＿长距离运输到其他组织器官。

（2）在干旱、高光照强度环境下，玉米的光合作用强度＿＿＿＿＿＿（填“高于”或“低于”）水稻。从光合作用机制及其调控分析，原因是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿（答出三点即可）。

（3）某研究将蓝细菌的 $C{O}_2$浓缩机制导入水稻，水稻叶绿体中 $C{O}_2$浓度大幅提升，其他生理代谢不受影响，但在光饱和条件下水稻的光合作用强度无明显变化。其原因可能是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿（答出三点即可）。

乙烯是植物果实成熟所需的激素，阻断乙烯的合成可使果实不能正常成熟，这一特点可以用于解决果实不耐储存的问题，以达到增加经济效益的目的。现有某种植物的3个纯合子（甲、乙、丙），其中甲和乙表现为果实不能正常成熟（不成熟），丙表现为果实能正常成熟（成熟），用这3个纯合子进行杂交实验，F₁自交得F₂，结果见下表。

实验	杂交组合	F1	F2
①	甲×丙	不成熟	不成熟：成熟＝3：1
②	乙×丙	成熟	成熟：不成熟＝3：1
③	甲×乙	不成熟	不成熟：成熟＝13：3

回答下列问题。

（1）利用物理、化学等因素处理生物，可以使生物发生基因突变，从而获得新的品种。通常，基因突变是指 　 　。

（2）从实验①和②的结果可知，甲和乙的基因型不同，判断的依据是 　 。

（3）已知丙的基因型为aaBB，且B基因控制合成的酶能够催化乙烯的合成，则甲、乙的基因型分别是 　 　；实验③中，F₂成熟个体的基因型是 　 　，F₂不成熟个体中纯合子所占的比例为 　　 。

某研究小组以某种哺乳动物（动物甲）为对象研究水盐平衡调节，发现动物达到一定程度时，尿量明显减少并出现主动饮水行为；而大量饮用清水后，尿量增加。回答下列问题。

（1）哺乳动物水盐平衡的调节中枢位于 　 　。

（2）动物甲大量失水后，其单位体积细胞外液中溶质微粒的数目会 　 　，信息被机体内的某种感受器感受后，动物甲便会产生一种感觉即 　 　，进而主动饮水。

（3）请从水盐平衡调节的角度分析，动物甲大量饮水后尿量增加的原因是 　 。

某同学将从菠菜叶中分离到的叶绿体悬浮于缓冲液中，给该叶绿体悬浮液照光后糖产生。回答下列问题。

（1）叶片是分离制备叶绿体的常用材料，若要将叶肉细胞中的叶绿体与线粒体等其他细胞器分离，可以采用的方法是 　 　（答出1种即可）。叶绿体中光合色素分布 　 　上，其中类胡萝卜素主要吸收 　 　（填“蓝紫光”“红光”或“绿光”）。

（2）将叶绿体的内膜和外膜破坏后，加入缓冲液形成悬浮液，发现黑暗条件下悬浮液中不能产生糖，原因是 　 　。

（3）叶片进行光合作用时，叶绿体中会产生淀粉。请设计实验证明叶绿体中有淀粉存在，简要写出实验思路和预期结果。

　 　。

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）。 ＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿

微生物吸附是重金属废水的处理方法之一。金属硫蛋白（MT）是一类广泛存在于动植物中的金属结合蛋白，具有吸附重金属的作用。科研人员将枣树的MT基因导入大肠杆菌构建工程菌。回答下列问题：

（1）根据枣树的MTcDNA的核苷酸序列设计了相应的引物（图1甲），通过PCR扩增MT基因。已知A位点和B位点分别是起始密码子和终止密码子对应的基因位置。选用的引物组合应为___________。

（2）本实验中，PCR所用的DNA聚合酶扩增出的MT基因的末端为平末端。由于载体E只有能产生黏性末端的酶切位点，需借助中间载体P将MT基因接入载体E。载体P和载体E的酶切位点及相应的酶切序列如图1乙所示。

①选用___________酶将载体P切开，再用___________（填"T ₄DNA或"E·coli81DNA"）连接酶将MT基因与载体P相连，构成重组载体P′。

②载体P′不具有表达MT基因的___________和___________。选用___________酶组合对载体P′和载体E进行酶切，将切下的MT基因和载体E用DA连接酶进行连接，将得到的混合物导入到用___________离子处理的大肠杆菌，筛出MT工程菌。

（3）MT基因在工程菌的表达量如图2所示。结果仍无法说明已经成功构建能较强吸附废水中重金属的MT工程菌，理由是___________。

长期酗酒会使肠道E球菌大量滋生，影响肠道菌群的组成，同时还会增加肠道壁的通透性，导致肠道细菌及其产物向肝脏转移，引起肝脏炎症。根据能否分泌外毒C（一种蛋白质毒素），可将E球菌分为E ⁺（分泌外毒素C）和E ^-（不分泌外毒素C）。回答下列问题：

（1）科研人员对携带E ⁺和E ^-球菌的酒精性肝炎临床重症患者的生存率进行统计结果如图1所示。推测外毒素C___________（填"会"或"不会"）加重酒精性肝炎病情。

（2）为进一步探究外毒素C与酒精性肝炎的关系，科研人员进行了相关实验。

I.体外实验将分离培养的无菌小鼠肝脏细胞等分为A、B两组。在A组的培养液中加入外毒素C，B组的培养液中加入等量的生理盐水，培养相同时间后，检测肝脏细胞的存活率。若实验结果为___________，则可以推测外毒素C对体外培养的小鼠肝脏细胞具有毒性作用。

Ⅱ.体内实验:将无菌小鼠分为6组进行相关实验，检测小鼠血清中谷丙转氨酶（ALT）的水平（ALT水平越高，肝脏损伤越严重）及统计肝脏E球菌的数量。实验分组和结果如图2所示。

①结果表明外毒素C能加重实验小鼠酒精性肝炎症状，灌胃I和Ⅱ的实验材料分别选用__________和__________。

A.生理盐水B.E ⁺菌液C.E ^-菌液D.灭活的E ⁺菌液E.灭活的E ^-菌液

②根据图2结果，外毒素C__________（填"会"或"不会"）影响实验小鼠肠道壁通透性，判断依据是__________。

（3）目前尚无治疗酒精性肝炎的特效药。在上述研究的基础上，科研人员还利用专门寄生于E球菌的噬菌体有效治疗了酒精性肝炎模型小鼠，该实验的研究意义是__________。

某一年生植物甲和乙是具有不同优良性状的品种，单个品种种植时均正常生长。欲获得兼具甲乙优良性状的品种，科研人员进行杂交实验，发现部分F ₁植株在幼苗期死亡。已知该植物致死性状由非同源染色体上的两对等位基因（A/a和B/b）控制，品种甲基因型为aaBB，品种乙基因型为_ _bb。回答下列问题:

（1）品种甲和乙杂交，获得优良性状F ₁的育种原理是___________。

（2）为研究部分F ₁植株致死的原因，科研人员随机选择10株乙，在自交留种的同时，单株作为父本分别与甲杂交，统计每个杂交组合所产生的F ₁表现型，只出现两种情况，如下表所示。

甲（母本）	乙（父本）	F 1
aaBB	乙-1	幼苗期全部死亡
	乙-2	幼苗死亡:成活=1:1

①该植物的花是两性花，上述杂交实验，在授粉前需要对甲采取的操作是___________、___________。

②根据实验结果推测，部分F ₁植株死亡的原因有两种可能性:其一，基因型为A_B_的植株致死；其二，基因型为___________的植株致死。

③进一步研究确认，基因型为A_B_的植株致死，则乙-1的基因型为___________。

（3）要获得全部成活且兼具甲乙优良性状的F ₁杂种，可选择亲本组合为:品种甲（aaBB）和基因型为___________的品种乙，该品种乙选育过程如下:

第一步:种植品种甲作为亲本

第二步:将乙-2自交收获的种子种植后作为亲本，然后___________统计每个杂交组合所产生的F ₁表现型。

选育结果:若某个杂交组合产生的F全部成活，则___________的种子符合选育要求。

一般情况下，植物开花时间与传粉动物的活跃期会相互重叠和匹配。全球气候变化可能对植物开花时间或传粉动物活跃期产生影响，导致原本时间上匹配关系发生改变，称为物候错配。物候错配会影响植物的传粉和结实，可引起粮食减产，甚至发生生态安全问题。生产上为了减轻物候错配造成的影响，常通过人工授粉提高产量。回答下列问题:

（1）光和温度属于生态系统信息传递中的____________信息。

（2）延胡索是一种依靠熊蜂传粉的早春短命药用植物。全球气温升高会使延胡索提前开花起始时间统计结实率（如图），测数据延胡索开花起始时间并统计结实率（如图），监测数据表明__________。从物候错配的角度分析延胡索结实率降低的原因是__________。

（3）为进一步验证物候错配会影响延胡索的传粉和结实。科研人员在物候错配的区域设置同等条件的A和B两个样地。其中，A样地中的延胡索保持自然状态生长；B样地中的延胡索则进行__________，分别统计两样地延胡索的结实率。支持"物候错配会造成延胡索自然结实率降低"观点的实验结果为__________。

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____________。

[生物--选修1：生物技术实践]

豆豉是大豆经过发酵制成的一种食品。为了研究影响豆豉发酵效果的因素，某小组将等量的甲、乙两菌种分别接入等量的A、B两桶煮熟大豆中并混匀，再将两者置于适宜条件下进行发酵，并在 $32h$ 内定期取样观测发酵效果。回答下列问题：

（1）该实验的自变量是____________________、__________________________。

（2）如果发现发酵容器内上层大豆的发酵效果比底层的好，说明该发酵菌是__________________________。

（3）如果在实验后，发现 $32h$ 内的发酵效果越来越好，且随发酵时间呈直线上升关系，则无法确定发酵的最佳时间；若要确定最佳发酵时间，还需要做的事情是__________________________。

（4）从大豆到豆豉，大豆中的成分会发生一定的变化，其中，蛋白质转变为__________________________，脂肪转变为__________________________。

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_________。