上海市虹口区2023-2024学年高三上学期生物学期末学生学习能力诊断测试试卷

试卷更新日期：2024-01-23 类型：期末考试

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一、利用基于自然的解决方案固“碳”（14分）

  • 1. 2016年，世界自然保护联盟提出“基于自然的解决方案（NbS）”，即利用自然方法来解决全球气候变化等社会问题。针对全球气候变暖现象，基于NbS的理念，可通过对生态系统的保护、修复和可持续管理，提高其固碳能力，以缓解温室效应。研究发现，微生物在陆地生态系统碳循环调节过程中起重要作用，部分过程如图1所示，其中虚线箭头表示食物链，实线箭头表示微生物参与碳循环的主要过程。

    (1)、据题干信息及已学知识分析，下列做法与NbS理念吻合的是（    ）。（多选）
    A、防护林的可持续管理 B、退耕还林还草 C、合理耕作和秸秆燃烧 D、修建湿地公园
    (2)、据图1及已学知识分析，土壤微生物在生态系统碳循环中起的主要作用是（     ）。（多选）
    A、获得有机物 B、分解有机物 C、合成有机物 D、转化有机物
    (3)、调查发现，某地土壤微生物主要有放线菌、真菌等，它们相互作用，共同组成了土壤中的微生物（种群/群落/生态系统）。
    (4)、据图1计算，若蜈蚣的食物由40% 行军蚁、60% 线蚓组成，行军蚁和线蚓的食物都分别由50% 植物凋零物和50% 土壤有机质组成，且该生态系统中的营养级效率为20%。若土壤微生物固碳过程中的能量损耗率为20%，在仅以碳作为唯一能源物质的情况下，要满足100 kJ蜈蚣的生存，由微生物固碳后形成的土壤有机质至少为kJ。
    “匍匐大戟”是一种适应能力强、匍匐生长的外来物种，为探究其对土壤微生物固碳能力的影响，研究人员对某地多项生态学指标展开调查，部分数据如表1所示。其中，PLFA是微生物细胞质膜重要的组成成分，其总量与微生物含量呈正相关。
     表1
    经纬度气候类型入侵前后土壤碳储量
    变化的相对值    		PLFA/（nmol/g-1）土壤小动物总量/（只/m3）植物物种丰富度/（种）
    115°33’24”E 
    37°03’36”N    		温带干旱型大陆性季风气候入侵前224.624.916812
    入侵后182.533.122410
    (5)、据图1、表1推测，匍匐大戟入侵后，该地土壤微生物固碳能力下降的原因可能有。（编号选填）

    ①植物固碳的总量下降

    ②非固碳微生物大量繁殖

    ③纬度高降水少影响植物生长

    ④土壤动物对土壤中碳的消耗量增加

    (6)、为探究土壤微生物的固碳能力，据图1及已学知识分析，可检测的指标有。（编号选填）

    ① 调查土壤小动物的丰富度② 调查植物物种的多样性

    ③ 检测植物光合作用的强度④ 检测空气中CO2的浓度

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二、利用人工改造的微藻捕获“碳”（19分）

  • 2. 工业烟气一般含高浓度的CO2（浓度范围为6%~99%），大量释放会加重温室效应。研究人员发现，微藻（单细胞藻类）是一类经济、环保、能循环固碳的微生物，欲利用其吸收烟气中的CO2。微藻固碳的部分机制如图2所示，其中，I~VIII分别表示反应过程；甲、乙、丙、丁、戊分别表示物质， 丁是微藻固碳途径中具催化功能的物质；蛋白1和蛋白2是促进无机碳运输的2种蛋白。然而，大量实验发现，微藻在高浓度CO2条件下，对CO2的利用率低，且在酸性环境下容易出现细胞凋亡现象。为此，研究人员尝试采取多种策略，以期提高微藻对高浓度CO2的耐受能力。

    (1)、研究人员从某地取样后发现，水体中除微藻外，还有蓝细菌。据已学知识判断，图2中区分微藻与蓝细菌的细胞器是。
    (2)、据图2及已学知识判断，微藻细胞内能量转换的主要路经是。（ ）
    A、ATP、NADPH→糖类 B、糖类→ATP→电子传递链→ATP C、光能→电能→ATP、NADPH D、糖类→NADH→电子传递链→ATP
    (3)、据已学知识判断，图2中微藻细胞内甲既能在镁螯合酶的作用下，转化为一种能在光照下释放高能电子的乙；又能在铁螯合酶的作用下转化为戊，继而转化为线粒体内膜上的电子传递蛋白。该蛋白参与能量载体分子的合成。（编号选填）

    ①ATP合酶②叶绿素a③磷酸甘油醛

    ④ATP⑤NADH⑥NADPH

    (4)、据题干及已学知识推测，图2中丁直接促进的反应过程是（   ）（单选）
    A、C3还原 B、五碳糖还原 C、CO2固定 D、五碳糖再生
    (5)、研究发现，在烟气环境中与微藻细胞分裂有关的蛋白CDK4与cyclinD活性受抑制。上述蛋白能促进细胞从G1进入S期。据此推测，在烟气环境中，微藻细胞内可能出现的现象是（     ）。（多选）
    A、染色体数目加倍 B、染色质螺旋化受抑 C、加快RNA的合成 D、纺锤体的组装受抑制
    (6)、据图2及已学知识推测，微藻在高浓度CO2条件下，利用CO2效率低的原因可能有（     ）。（多选）
    A、铁鳌合酶活性增强导致细胞凋亡 B、镁鳌合酶活性降低导致II的速率降低 C、蛋白2活性受抑制导致IV的速率降低 D、蛋白1活性受抑制导致HCO3-浓度降低
    (7)、研究人员欲采用“CO2梯度驯化”实验驯化微藻，相关技术路线如图3（a）所示。将各驯化阶段的微藻分别置于不同浓度的CO2条件下，检测相关蛋白的活性，结果如图3（b）所示。分析实验结果，并推测“CO2梯度驯化”能提高微藻CO2利用率的原因。

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三、利用遗传学原理检测及预防人类遗传病（24分）

  • 3. 先天性葡萄糖—半乳糖吸收不良症（CGGM）是一种单基因遗传病。患者小肠上皮细胞转运葡萄糖及半乳糖障碍，严重患者容易腹泻。健康人小肠上皮细胞运输单糖等物质的部分机理如图4所示，其中SGLT、GLUT2、GLUT5和Na+/K+ATP酶分别表示质膜上的转运蛋白。

    (1)、物质进出小肠上皮细胞的方式不同。据图4比较，与葡萄糖进入小肠上皮细胞的运输方式最相似的是。（编号选填）

    ① Na+进小肠上皮细胞 ② K+进小肠上皮细胞 

    ③ Na+出小肠上皮细胞 ④ 葡萄糖出小肠上皮细胞

    (2)、小明腹泻就医，医生对其进行各项检验，结果如表2所示。据图4及已学知识推测，表2中各指标异常的可能原因，并用数字编号选填。

    表2

    样本

    检验项目

    检验结果

    正常参考范围

    推测指标

    异常的原因

    血液

    口服糖溶液后

    30~180min血糖变化情况

    血糖升高值

    ＜1.1 mmol/L

    血糖升高值

    ＞1.1 mmol/L

    ⑴。

    粪便

    粪便pH

    ＜5.0

    6.9-7.2

    ⑵。

    ① 小肠上皮细胞吸收Na+减少 

    ② 肠道微生物无氧呼吸产生乳酸

    ③ 消化道双糖或多糖水解酶活性降低

    (3)、进一步检测发现，小明是CGGM患者。据相关信息及已学知识推测，其患病的原因可能是（ ）。（多选）
    A、Na+与葡萄糖或半乳糖竞争SGLT蛋白 B、SGLT蛋白与肠上皮细胞质膜结合异常 C、SGLT蛋白结构改变导致运输功能异常 D、SGLT基因甲基化导致SGLT蛋白减少
    (4)、对小明及其表型正常父母22号染色体上的SGLT基因进行检测，相关基因编码链的部分序列如图5所示。据此判断，CGGM的遗传方式及变异类型分别是、。

    (5)、在不考虑变异的情况下，小明父母再生一个患CGGM男孩的概率是。
    (6)、遗传咨询发现，小明祖父和外祖母都是白化病（常染色体隐性遗传病）患者。若小明父母欲生育二胎，则下列细胞形成的生殖细胞参与受精后，可导致胎儿同时患有白化病（A/a表示白化病基因）和CGGM（B/b表示SGLT基因）的组合是。（编号选填）

    (7)、研究发现，CGGM有多种致病类型。若小明的妹妹因SGLT蛋白的甘氨酸（密码子：5’-GGG-3’）被精氨酸（密码子：5’-AGG-3’）替换而引发CGGM，据此推测，小明妹妹SGLT突变基因转录过程中的模板链为5’--3’。
    (8)、若小明已到适婚年龄，从检测和预防遗传病的角度，下列建议合理的是。（编号选填）

    ①对其妻子进行基因检测 ② 评估遗传病的再发风险率

    ③ 对其胎儿进行B超检查 ④ 对其胎儿进行染色体分析

    (9)、目前CGGM的治疗以饮食控制为主，结合相关信息，请对CGGM患者提出合理的饮食建议。

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四、利用生物工程技术生产疫苗（24分）

  • 4. 谚语“白露不露身”，是提醒人们“白露”过后，天气冷暖多变，要注意保暖。在正常情况下，当气温下降时，人体可以通过自我调节维持稳态。对于感冒易感人群而言，“寒冷”可能是引发感冒的诱因。从“防”的角度，注射流感疫苗是预防感冒的一种方法；从“治”的角度，口服中草药是我国治疗感冒的一种手段。图6为甲流mRNA疫苗制备的部分流程，其中I~Ⅺ分别表示过程；X、Y、Z分别表示DNA分子的长度；kb表示千碱基对。图7为研究人员利用“角茴香”（一种植物）治疗感冒的相关实验结果。

    (1)、据已学知识判断，当环境温度下降时，人体参与体温调节的生理反应有（    ）。（多选）
    A、骨骼肌战栗 B、肾上腺素分泌增多 C、皮肤血管舒张 D、甲状腺激素分泌增多
    (2)、甲流病毒是一种RNA病毒，下列人体内的物质与该病毒储存与传递遗传信息的生物大分子在元素组成上相同的是。（编号选填）

    ① DNA  ② ATP  ③ 磷脂 ④ 蛋白质 

    (3)、在制备甲流疫苗的过程中，据图6判断，需要以核糖核苷三磷酸为原料的过程是（编号选填）；在含氨苄青霉素的培养基中存活的大肠杆菌的环形质粒长度可能是kb；若用HindⅢ和EcoRⅠ完全酶切上述培养基中某个菌落的质粒，则凝胶电泳后可观察到的DNA条带长度是 kb。

    ① II

    ② Ⅲ

    ③ Ⅴ

    ④ Ⅵ 

    (4)、据图6判断，若注射甲流mRNA疫苗后，机体内由T淋巴细胞参与的细胞免疫应答过程有。（编号选填）

    ① Ⅷ ② Ⅸ  ③ Ⅹ  ④ Ⅺ

    (5)、将甲流病毒抗原肽基因逆转录后的编码链部分序列为5’-GTGTAATATA-3’，若将该序列所编码的天冬酰胺替换为缬氨酸，可提高mRNA疫苗的安全性。据此及已学知识判断，采用定点突变改造天然抗原肽时，可作为PCR合成抗原肽突变基因引物的是（    ）。（多选）（密码子：天冬酰胺5’-AAU-3’，缬氨酸5’-GUC-3’）
    A、5’ -GTGTGTCATA-3 ’ B、5’ -TATCAGACAC-3’ C、5’ -GTGTCTGATA-3’ D、5’ -TATGACACAC-3’
    (6)、2023年诺贝尔生理学或医学奖表彰了在mRNA中通过Ψ（一种核苷，如图8所示）替换某种结构相似的核苷，获得性能优化的mRNA疫苗的研究。

    据此推测，下列核苷最可能被Ψ替换的是（     ）。（单选）

    A、 B、 C、 D、
    (7)、据相关信息及已学知识推测，科学家通过Ψ替换mRNA特定位点的核苷所生产的mRNA疫苗的优点可能是提高。（编号选填）

    ① 安全性 ② 转录效率 ③ 稳定性  ④ 翻译效率

    (8)、为探究角茴香治疗病毒性感冒的疗效，研究人员用角茴香提取液灌胃感染甲流的小鼠，5天后测定小鼠血液中能反映炎症反应程度的细胞因子（TNF-α）的表达量，实验结果如图7所示。据此评价，角茴香治疗甲流的疗效，并写出分析过程。

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五、利用生物学原理改善抑郁症（19分）

  • 5. 研究人员欲探究在神经系统中参与调节等功能的星形胶质细胞质膜上K+通道对小鼠抑郁行为的影响，将小鼠分别放置在超过其体长的水环境中进行“强迫游泳”实验。当小鼠不能积极应对环境压力，出现静止行为，则被视为“抑郁”。研究人员分别用K+通道阻断剂和开放剂处理小鼠，实验结果如图9（a）所示。研究表明，小鼠大脑存在“抑郁中枢”和“快乐中枢”共同参与情绪调控，抑郁中枢对快乐中枢有抑制作用。强迫游泳实验后，小鼠大脑中星形胶质细胞与神经元细胞体发生的部分反应，如图9（b）所示。

    (1)、据图9分析，强迫游泳会（促进/抑制）小鼠抑郁行为的发生。
    (2)、在正常情况下，快乐感觉不会持续发生。据图及已学知识推测，当机体持续产生快乐感觉时，突触后膜多巴胺受体的数量将（增多/减少/不变）。
    (3)、实验发现，用氯胺酮（谷氨酸离子型受体阻断剂）可以治疗抑郁症，但大剂量使用可能出现药物成瘾（通过刺激中枢神经造成兴奋或愉快感的一种超乎寻常的行为）。据图9及已学知识，分析上述机理。
    (4)、

    研究人员欲探究运动、肠道有益菌群与抑郁症的关系，利用小鼠开展实验。

    实验1：探究肠道有益菌群对健康小鼠运动的影响，实验结果如图10所示；

    实验2：探究改善抑郁症的策略。

    据图10分析，找出支持表3中相应观点的证据，并用图中数字编号填空。

    表3

    观点

    支持观点的证据

    用图10中的数字编号填空

    观点1：使用抗生素会减弱运动力

    观点2：补充肠道有益菌群能增强运动力

    观点3：抗生素可能通过破坏肠道有益菌群影响运动力

    (5)、研究发现，运动能使小鼠产生多巴胺缓解抑郁症。结合实验1，简述实验2的设计思路。

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