本试卷共100分。考试时长90分钟。
第一部分（选择题
共30分）
本部分共15题，每题2分。在每题列出的四个选项中，选出最符合题目要求的一项。
1. 蓝藻细胞中，代谢过程与其发生场所匹配正确的是
A. 光合作用：叶绿体 B. 有氧呼吸：线粒体
C. DNA复制：细胞核 D. 蛋白质合成：核糖体
2. 很多微生物能利用非核糖体肽合成酶（NRPSs）合成多种短的活性肽。NRPSs是蛋白质复合体，由多个模块构成，每一个模块特异性识别一种氨基酸。NRPSs以模块的特定序列为模板催化合成肽链。相关叙述正确的是
A. NRPSs合成多肽需tRNA参与
B. NRPSs合成多肽的模板是mRNA
C. 细胞中有多种不同模块序列的NRPSs
D. 具有NRPSs的微生物细胞中无核糖体
3. 研究者测量高产和低产棉花的主茎节间长度，结果如下图（1～12表示植株从低到高的节间）。下列相关推测不合理的是
A. 中上层节间长度长是高产原因之一
B. 中上层节间长度长有利于植株结果
C. 中上层节间长度长便于透光，有利于提高下层叶片的光合速率
D. 棉花节间长度是遗传性状，与水肥条件无关
4. 秋水仙素处理后的洋葱根尖分生区细胞中，不会出现的是
A. DNA在分裂间期边解旋边复制
B. 前期细胞中不形成纺锤体
C. 后期非同源染色体自由组合
D. 细胞中染色体数目加倍
5. 丙型肝炎病毒（HCV）的遗传物质为单股正链RNA，可直接作为翻译的模板，遗传信息传递过程如下图所示。下列相关叙述错误的是
A. HCV是一种逆转录病毒，变异的速度比较快
B. HCV的正链RNA复制时，需先合成其互补链
C. 单抗探针或PCR技术可用于HCV感染的诊断
D. 抑制RNA复制所需酶的活性可阻断病毒复制
6. 正常普通小麦（2n＝42）缺失一条染色体形成单体小麦。将单体小麦与正常小麦杂交，结果如下表。下列相关叙述错误的是
实验编号 | 父本 | 母本 | F1植株百分比 | |
正常小麦 | 单体小麦 | |||
实验一 | 正常小麦 | 单体小麦 | 25％ | 75％ |
实验二 | 单体小麦 | 正常小麦 | 96％ | 4％ |
A. 由实验一可知，减数分裂时不成对的染色体易丢失
B. 由实验二可知，（n-1）花粉的可育性比较低
C. 单体小麦自交后代中，正常小麦与单体小麦的比例约为1：2
D. 为了获得更多的单体小麦，杂交时最好选单体小麦做母本
7. 手足裂畸形是一种遗传病。检测一个家系（如下图）某染色体上两个相邻基因B、P的拷贝数，发现B基因在本家系患者、本家系正常人、无关正常人中的比例为3：2：2，而P基因的拷贝数在三类人中相同。下列相关叙述错误的是
A. 该病为伴X染色体显性遗传病
B. 致病原因可能为B基因重复
C. 该家系的患者均为重复杂合子
D. Ⅲ2为重复杂合子的概率为50％
8. 草甘磷是一种除草剂，通过抑制E酶的活性最终导致植物死亡。某地在连续15年使用草甘磷后发现，当地黑麦草种群草甘磷抗性提高了10倍。下列相关分析错误的是
A. E酶基因突变是植物产生草甘磷抗性的原因之一
B. 草甘磷抗性基因频率的升高意味着新物种的形成
C. 黑麦草种群草甘磷抗性提高是草甘磷定向选择的结果
D. 轮换使用不同作用机理的除草剂有助于减缓抗性发展
9. 下丘脑分泌的促甲状腺激素释放激素的作用机制如下图所示。下列相关叙述错误的是
A. 释放激素调节激素X的合成、加工和释放
B. 糖基化过程发生在内质网或高尔基体
C. 激素X的分泌受到负反馈调节
D. 激素X作用的靶细胞是垂体细胞
10. 人依靠视杆细胞感受弱光刺激。在暗处，视杆细胞外段细胞膜上Na+通道开放，Na+经通道进入胞内。光照时，外段细胞膜上Na+通道关闭，膜电位发生改变，这种电位变化传到视杆细胞突触部，影响此处递质的释放。下列相关叙述错误的是
A. 黑暗环境中视杆细胞膜外Na+浓度高于膜内
B. 光刺激使视杆细胞的膜电位转变为内正外负
C. 视杆细胞上视觉信息以电信号形式进行传导
D. 递质通过改变突触后膜电位来传递视觉信息
11. 我国于2020年11月1日零时启动了第七次全国人口普查。下列相关叙述错误的是
A. 全国人口普查采用样方法调查我国人口的基本情况
B. 根据人口年龄组成可预测未来一段时间人口变化趋势
C. 人口普查可为研究制定人口政策提供依据
D. 全面实施二孩政策有助于提高人口出生率
12. 在欧洲西北部，两种藤壶共同生活在同一岩礁型海岸，但多数小藤壶成体生活在较高处，而藤壶成体在较低处（如下图）。尽管有很多小藤壶幼体出现在藤壶成体的分布带，但存活时间很短。研究发现，若将小藤壶幼体保护起来，使其不接触藤壶，则它们在潮间带各位置都存活很好。相关叙述错误的是
A. 两种藤壶之间存在种间竞争
B. 两种藤壶在同一岩礁型海岸的分布是群落空间结构的体现
C. 小藤壶的分布是生物因素与非生物因素共同作用的结果
D. 栖息环境的分化减少了两种藤壶各自可利用的资源，不利于两种藤壶生存
13. 接种疫苗是预防传染病的重要措施。下图为一种以人复制缺陷腺病毒（缺失E1基因）为载体的某埃博拉病毒病疫苗研制流程示意图。相关叙述错误的是
A. 构建含GP基因的质粒时，需要使用限制酶和DNA连接酶
B. 在重组腺病毒中，GP基因上游必须有启动子以驱动其复制和表达
C. 疫苗在人体内发挥作用的过程中，腺病毒起载体作用
D. 疫苗中的重组腺病毒在人体内不能复制，对接种者比较安全
14. 甲品种青花菜具有由核基因控制的多种优良性状，但属于胞质雄性不育品种。通过体细胞杂交，成功地将乙品种细胞质中的可育基因引入甲中。相关叙述错误的是
A. 照光处理的甲青花菜下胚轴细胞中有叶绿体，利于筛选杂种细胞
B. 流程中A处理可使用纤维素酶和果胶酶，B处理可使用聚乙二醇
C. 杂种细胞经过外源生长素和赤霉素的诱导，直接再分化成为杂种植株
D. 杂种植株含有控制甲青花菜优良性状的基因，并能通过父本进行传递
15. 下列实验中，能达成实验目的的是
A. 利用斐林试剂检测甘蔗组织中的蔗糖
B. 低温处理大蒜根尖诱导染色体数目加倍
C. 利用醋酸菌在无氧条件下发酵产生醋酸
D. 通过平板划线法对大肠杆菌进行计数
第二部分（非选择题
共70分）
16. （10分）
稻田养蟹是我国稻作区重要的生态农业模式。下图是稻蟹共生稻田生态系统结构简图。
（1）与单作稻田比，稻蟹共生稻田生态系统的_______更复杂，因此其稳定性_______。
（2）该稻蟹共生稻田生态系统的能量来源有_______。稻田引入河蟹，促进了能量的多级利用，使能量更多地流向了对人类有益的部分，请写出一条能量传递途径并据此说明。
（3）为探究稻田养蟹对水稻产量和杂草密度的影响，进行小区实验，结果如下表所示。
处理 | 杂草密度 （株/m2） | 水稻产量 （kg/hm2） |
养蟹、投饵 | 7. 67 | 10495 |
不养蟹、不投饵 | 11. 73 | 9665 |
稻田引入河蟹后，水稻产量得到提高，可能的原因有________（请从两方面作出解释）。
（4）稻田养蟹有助于提高生态效益，请分析说明。
17. （12分）
乳腺癌对生命的主要威胁来自肿瘤细胞的转移。恶性肿瘤细胞能高水平表达一氧化氮合酶（NOS），NOS通过催化NO合成发挥促癌作用。为探究NO促进癌细胞迁移的机制，以体外培养的乳腺癌细胞MCF-7为材料进行实验。
（1）由于细胞膜上的______等物质减少，使得癌细胞之间的黏着性显著降低，容易在体内分散和转移。从基因角度看，癌症的发生是______的结果。
（2）通过siRNA敲低乳腺癌细胞基因MRTF（图1），并用NO处理癌细胞，检测细胞中MRTF和细胞迁移相关基因MYH9、CYR61的mRNA含量，结果如图2。
图1 图2
①进入细胞的siRNA与RISC结合后，通过______从而抑制靶基因的表达。
②对照组siRNA应该满足的条件包括______。
A. 碱基种类和数目与实验组相同
B. 碱基排列顺序与实验组不同
C. 不能与靶基因mRNA互补
D. 不能与基因组其他基因mRNA互补
③测定mRNA含量时，需提取细胞总RNA，经过______过程得到cDNA，再进行PCR扩增，通过PCR产物的量间接反映细胞中相关基因的mRNA含量。
④由图2结果可得出结论：NO通过促进MRTF表达，进而促进MYH9、CYR61的表达。得出结论的依据为：_______。
（3）根据以上研究，提出一种治疗乳腺癌的思路。
18. （12分）
植物在受到机械损伤或昆虫取食时，会产生防御反应。为研究合作杨损伤信号传递中脂氧合酶（LOX）、脱落酸（ABA）和茉莉酸（JA）的变化及关系，进行如下实验。
（1）植物激素在植物体内起着传递______的作用。
（2）用止血钳快速夹伤合作杨植株叶片，迅速将损伤植株与另一长势相同健康植株放入同一密闭玻璃气室内，避免枝叶相互接触。以气室外健康植株叶片为对照。定期采集叶片（诱导叶指密闭玻璃气室内健康植株叶片）测定相关指标，结果如图1、图2。
图1 图2
①采样后需迅速将叶片投入液氮中，-70℃保存备用。低温下LOX的空间结构______，检测酶活性时升高温度，LOX的活性可以恢复。
②由图1可知，机械损伤可______。
③图2显示：与损伤叶相比，诱导叶ABA和JA含量变化趋势基本相同但峰值滞后。试解释出现这种现象的原因。
（3）另有研究发现，LOX专一抑制剂在抑制LOX活性的同时，也降低了JA和ABA的含量。用JA处理叶片，ABA含量无明显变化，但可促进应答ABA的抗性相关基因的表达。
综合上述所有信息，完善合作杨损伤信号传递中JA、LOX和ABA相互关系的一种可能的模式图。请在方框中选填“JA” “LOX””ABA”，在（
）中选填“+””-“（“+”表示促进作用，“-“表示抑制作用）。
|
（4）本实验中，机械损伤使损伤叶和诱导叶均出现防御反应。请从生物对环境的适应角度分析，该现象的意义是_________。
19. （12分）阅读以下材料，回答（1）～（5）。
基因魔剪：CRISPR/Cas系统
要揭示生命的运作原理，常需要对基因进行编辑。在过去，这一步异常艰难。但随着CRISPR/Cas技术的出现，科学家已能在极短时间内就更改生命密码。
CRISPR/Cas9系统由Cas9蛋白和人工设计的gRNA构成。在gRNA引导下，Cas9与靶序列结合并将DNA双链切断。随后细胞通过自身的DNA损伤修复机制，将断裂上下游两端的序列连接起来，但通常会在断裂处造成少量核苷酸的插入或缺失。当DNA双链断裂后，如果细胞中有DNA修复模板（由需要插入的目的基因和靶序列上下游的同源序列组成），断裂部分可依据修复模板进行精确修复，从而将目的基因插入到指定位点。
通过在Cas9基因中引入突变，获得了只有切割一条链活性的nCas9。将nCas9与胞嘧啶脱氨酶或腺嘌呤脱氨酶融合，科学家开发出了单碱基编辑技术（图2），能够对靶位点进行精准的碱基编辑，最终可以分别实现C→T（G→A）或A→G（T→C）的碱基替换。
图1 图2（③）
对CRISPR/Cas系统的不断改造，使其在基因编辑外，还可用于激活或抑制基因的转录等。虽然目前CRISPR/Cas技术还存在一些不足，如脱靶问题等，但作为一种革命性的技术，其应用前景广阔。
（1）利用CRISPR/Cas9技术进行基因编辑，需构建含gRNA基因和Cas基因的________，并导入受体细胞。gRNA依据________原则与靶序列特异性结合，引导Cas9蛋白进行切割。
（2）有些遗传病是由于基因中一个碱基对的改变引起的，如果要修正此基因突变，图示的三种途径中，哪种更为合适？请判断并说明理由。
（3）如果要利用CRISPR/Cas9技术将一个基因从基因组序列中删除，设计gRNA的思路是________。
（4）将CRISPR/Cas9技术用于抑制基因转录时（不改变基因结构），需对 CRISPR/Cas9系统进行改造和设计，请写出基本思路。
（5）将CRISPR/Cas技术应用于人类基因的编辑时，特别要注意________方面的问题。
20. （12分）
肿瘤相关成纤维细胞（CAF）存在于各种实体肿瘤中，是肿瘤微环境建立的基础，对肿瘤发生、发展和转移起促进作用。树突状细胞（DC）是一种抗原呈递细胞（下图）。通过细胞融合制备了DC/CAF融合细胞疫苗，研究了靶向CAF的肿瘤免疫治疗。
（1）DC将抗原摄取、加工处理后，在其表面形成抗原-MHC复合物，复合物与T细胞表面的_______特异性结合，在CD80/CD86等分子的共同作用下，激活T细胞。活化的T细胞参与_______免疫应答。
（2）DC/CAF融合疫苗的制备：分别从癌组织和骨髓中分离CAF和DC，诱导细胞融合后进行_______，将得到的融合细胞加入动物细胞培养液中，并置于_______中培养。收获融合细胞制备疫苗。
（3）DC/CAF融合疫苗的检测
①检测DC/CAF融合细胞表面相关分子的表达量发现，未活化的DC与CAF融合后表现出活化DC的特性，推测其原因是_______。
②将DC/CAF融合细胞与T细胞共培养，以未融合细胞与T细胞共培养组为对照，一段时间后检测相关指标，结果表明融合细胞能更有效地活化T细胞。可供检测的指标有_______等（写出两项指标）。
③将用DC/CAF融合细胞激活的T细胞注射到肿瘤模型小鼠体内，检测结果显示DC/CAF组小鼠肿瘤体积明显小于对照组，存活时间明显长于对照组，表明融合疫苗在临床上可能具有_______作用。
（4）利用患者DC制备的DC/CAF融合疫苗可能具有的特点包括_______。
A. 通过激活自身免疫系统特异性杀伤CAF而发挥作用
B. 融合细胞呈递的抗原种类比转特定CAF抗原基因的DC更多
C. DC来自患者自身，不会引起免疫排斥
D. 由于肿瘤细胞具有特异性，该疫苗只对单一肿瘤有效
21. （12分）
获得具有杂种优势的杂合种子是提高水稻产量的重要途径。雄性不育水稻的培育促进了杂交育种的进程。安农S-1是我国发现的第一个籼稻温敏不育系突变体，温度高于25℃时表现为花粉败育。
（1）利用雄性不育突变体进行杂交水稻育种的优势是：杂交过程中不需要______。
（2）将野生型与雄性不育突变体杂交，F1均为野生型，F1自交后代中野生型与雄性不育的性状分离比为3：1，说明雄性不育性状是由______性基因控制。
（3）水稻雄性可育与TMS5和Ub基因有关。TMS5基因编码一个核酸酶 RNaseZS1，野生型TMS5和tms5基因在第70、71碱基对出现差异（图1）。Ub基因编码Ub蛋白，高温诱导Ub过表达，花粉母细胞中Ub蛋白含量过多导致花粉败育（图2）。（终止密码子为UAA、UAG、UGA）
图1 非模板链部分碱基序列
图2 花粉败育的解释模型
①结合图1、图2，从分子水平说明安农S-1温敏不育系突变体在高温下花粉败育的原因。
②请结合上图，解释野生型与雄性不育的显隐性关系。
③以温敏雄性不育系突变体为材料，通过实验验证“花粉母细胞中Ub蛋白含量过多导致花粉败育“，实验组的处理和预期结果为______。
A. 抑制Ub基因表达 B. 高表达Ub基因
C. 低温处理 D. 高温处理
E. 雄性可育 F. 雄性不育
（4）科研人员发现另一温敏雄性不育隐性突变体tms3，温度高于25℃时雄性不育。请设计实验验证tms3和tms5是非等位基因控制的2个雄性不育系，写出设计思路和预期结果。
参考答案
第一部分
（选择题
每题2分，共30分）
题号 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
答案 | D | C | D | C | A | C | A | B | D | B |
题号 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | |||||
答案 | A | D | B | C | B |
第二部分（非选择题
共70分）
16. （10分，除特殊标记外每空2分）
（1）营养结构（1分）
更高（1分）
（2）阳光、饵料
单作稻田：阳光→杂草→稻田微生物；稻蟹联合种养：阳光→杂草→河蟹→稻田微生物。稻蟹联合种养生态系统中，能量流动增加了河蟹这一营养级，通过河蟹使更多的能量流向了对人类有益的部分。
（3）杂草密度降低，减少了与水稻的竞争，水稻因而得到更多的光、CO2和无机盐用于生长。河蟹捕食稻田昆虫，减少了昆虫对水稻的取食和危害，增加了水稻产量。残饵经过微生物的分解作用，提高了土壤肥力。
（4）河蟹为水稻除虫、除草，减少了杀虫剂和除草剂的使用，有利于减轻农业污染，改善农业生态环境。
17. （12分，除特殊标记外每空2分）
（1）糖蛋白（1分）
原癌、抑癌基因突变（1分）
（2）①切割降解靶基因mRNA
②ABCD
③逆转录
④第2组NO处理后，MRTF、MYH9、CYR61的mRNA含量明显高于第1组；第3组敲低MRTF后，MYH9、CYR61的mRNA含量明显低于第1组；第4组用NO处理后，MRTF、MYH9、CYR61的mRNA含量明显高于第3组。（0，2）
（3）抑制乳腺癌细胞中NOS的合成；抑制乳腺癌细胞中NOS的活性；清除NO，降低乳腺癌组织中NO含量（合理即可）
18. （12分，每空2分）
（1）信息
（2）①稳定
②提高损伤叶和诱导叶LOX活性
③损伤叶产生防御反应的同时，还释放挥发性物质，诱导临近健康植株叶片也产生相同的防御反应，所以激素的变化趋势相同。但挥发性物质的产生、释放、扩散和积累到一定浓度，进而启动防御反应，都需要时间，所以峰值会滞后。
（3）
|
（4）在降低自身损伤的同时，使临近的健康植株提前出现防御反应，有利于提高种群抗机械损伤或昆虫取食的能力，有利于种群在容易被机械损伤（和啃食）的环境中生存。
19. （12分，每空2分）
（1）表达载体/重组质粒
碱基互补配对
（2）③（或②），能够对突变基因进行精确编辑
（3）设计两个gRNA，使之分别与靶基因的上下游序列互补
（4）在Cas9基因中引入突变使Cas9失去剪切DNA的功能，人工设计gRNA使之与靶基因的启动子区域序列互补
（5）安全性和伦理
20. （12分，除特殊标记外每空2分）
（1）抗原受体（1分）
细胞免疫和体液免疫（1分）
（2）筛选（1分） CO2培养箱（1分）
（3）①DC/CAF融合细胞含有CAF细胞的抗原并将DC细胞活化
②T淋巴细胞的数量；IFN-
等细胞因子的量；对CAF细胞的杀伤率
③治疗肿瘤
（4）ABC
21. （12分，除特殊标记外每空2分）
（1）去雄
（2）隐（1分）
（3）①TMS5基因突变为tms5，mRNA提前出现终止密码子UAG，使翻译提前终止，核酸内切酶 RNase ZS1空间结构发生改变，导致功能丧失。在高于25℃时，Ub基因过表达，转录出的mRNA未被及时分解，Ub蛋白在细胞内含量过多导致花粉败育。（3分）
②在杂合子中同时含有正常 RNase ZS1和失活的 RNase ZS1，高于25℃时，转录出的过多mRNA被 RNaseZS1分解，细胞内Ub蛋白处于低水平，表现为花粉可育，因此雄性可育相对于雄性不育为显性。
③BCF（或ADE）
（4）设计思路：将tms3和tms5突变体杂交，在高于25℃条件检测F1育性。
预期结果：高于25℃条件下F1表现为雄性可育（野生型）。