1选择题
《本草纲目》记载"酒醴曲蘖,得其气而后成",古人利用微生物发酵制作酒、醋、酱。现代生物学研究揭示了其中的细胞与分子机理。下列关于相关细胞结构与生命活动的叙述,错误的是( )
- A. 酵母菌细胞中,线粒体是有氧呼吸的主要场所,酿酒时密封坛口可促进酵母菌进行无氧呼吸产生酒精
- B. 醋酸菌无线粒体但含有与有氧呼吸有关的酶,可在细胞质基质和细胞膜上完成有氧呼吸,故酿醋时需不断通入空气
- C. 米曲霉分泌的蛋白酶将大豆蛋白水解为肽和氨基酸,体现了蛋白质结构多样性决定其功能多样性
- D. 酵母菌的细胞核是遗传信息库,是细胞代谢和遗传的控制中心,因此酿酒过程中酵母菌的增殖不受环境条件影响
答案:D
解析:本题以传统发酵为陌生情境,考查细胞结构(线粒体、细胞核)与细胞代谢(有氧/无氧呼吸)的综合迁移。
A 项:线粒体是有氧呼吸主要场所;密封造成缺氧,酵母菌进行无氧呼吸产生酒精,表述正确。
B 项:醋酸菌为原核生物,无线粒体,但含有有氧呼吸相关酶,可完成有氧呼吸,酿醋需持续通氧,表述正确。
C 项:蛋白酶水解蛋白质体现酶的催化功能;不同蛋白质因氨基酸种类、数目、排列顺序及肽链空间结构不同而具有不同功能,结构多样性决定功能多样性,表述正确。
D 项:前半句"细胞核是遗传信息库、是细胞代谢和遗传的控制中心"正确,但后半句"酵母菌增殖不受环境条件影响"错误——温度、pH、溶氧、营养物质等环境条件均会影响酵母菌的代谢与增殖。
易错点:一是误认为原核生物(醋酸菌)不能进行有氧呼吸;二是被 D 项前半句的正确表述迷惑,忽略后半句"不受环境条件影响"的绝对化错误;三是名词不规范(如把"细胞质基质"写成"细胞质")。
故选D。
2选择题
《天工开物》中记载了古法酿醋与酿酒的工艺。某同学在复习细胞代谢时,用现代生物学观点对其中一段文字进行分析:将蒸熟的谷物摊晾后拌入酒曲(含酵母菌等微生物),堆积数日后酒香渐浓;若继续敞口放置并适时翻拌,则逐渐转为酸味。下列有关叙述错误的是( )
- A. 酵母菌细胞中,有氧呼吸的主要场所是线粒体,其内膜向内折叠形成嵴,增大了酶附着的面积
- B. 谷物
- C. 酒香渐浓阶段,酵母菌主要进行无氧呼吸,该过程在细胞质基质中产生酒精和少量能量,不消耗O₂
- D. 敞口放置后转为酸味,是醋酸菌在有氧条件下将乙醇氧化为醋酸的结果,醋酸菌无线粒体,其呼吸在细胞质和细胞膜上完成
答案:B
解析:逐项分析:A项,线粒体是有氧呼吸的主要场所,内膜向内折叠形成嵴以扩大膜面积,正确。C项,堆积阶段内部缺氧,酵母菌在细胞质基质中进行无氧呼吸(C₆H₁₂O₆→2C₂H₅OH+2CO₂+少量能量),不消耗O₂,正确。D项,醋酸菌为原核生物,无线粒体,好氧条件下可将乙醇氧化为醋酸,正确。B项中
3选择题
《齐民要术》中记载了利用窖藏法储藏果蔬的经验:将果蔬置于低温、密闭的地窖中,可延长保存时间。某同学据此设计探究实验,取等量同种新鲜果蔬均分为两组,甲组置于密闭地窖(低温、低氧)环境中,乙组置于常温开放环境中,其余条件相同且适宜。一段时间后测定两组单位时间内果蔬释放CO₂的量。已知该果蔬在密闭地窖中释放CO₂的速率为m mg/100g·h,在常温开放环境中释放CO₂的速率为4m mg/100g·h;另测得该果蔬在密闭地窖中每消耗1分子葡萄糖释放的CO₂分子数与常温开放环境中相同。下列叙述正确的是
- A. 两组果蔬释放CO₂的速率均等于其有氧呼吸总速率,故乙组有氧呼吸速率是甲组的4倍
- B. 密闭地窖中果蔬释放CO₂速率较低,主要原因是低温和低氧抑制了细胞呼吸,减少了有机物消耗
- C. 地窖中果蔬细胞产生CO₂的场所是线粒体基质和细胞质基质,产生[H]的场所只有线粒体
- D. 该果蔬在密闭地窖中进行无氧呼吸时,每消耗1分子葡萄糖释放的CO₂分子数为常温开放环境的2倍
答案:B
解析:本题以古代窖藏典故为情境,考查细胞呼吸(线粒体结构与功能、有氧呼吸与无氧呼吸的比较)以及速率分析能力。A项错误:果蔬释放的CO₂量是有氧呼吸与无氧呼吸(若存在)共同产生的,不能直接等同于有氧呼吸速率,且题目只给出释放速率的比值,无法推出有氧呼吸速率的比值。B项正确:低温降低呼吸酶活性,低氧抑制有氧呼吸,两者均使呼吸速率下降,有机物消耗减少,利于储藏,这正是窖藏法延长保存时间的原理。C项错误:产生CO₂的场所是线粒体基质(有氧呼吸第二阶段)和细胞质基质(无氧呼吸产酒精类型);但产生[H]的场所有细胞质基质(有氧呼吸第一阶段、无氧呼吸)和线粒体基质(第二阶段),并非只有线粒体。D项错误:题干已明确指出两组条件下每消耗1分子葡萄糖释放的CO₂分子数相同,故不存在2倍关系;且该果蔬在低氧密闭环境中以有氧呼吸为主。故选B。
4选择题
我国古代医学典籍《肘后备急方》记载了用人痘(接种轻症天花患者的痘痂)预防天花的方法,这是免疫学应用的早期实践。下列有关叙述正确的是
- A. 接种人痘后,机体产生的抗体能与天花病毒特异性结合,进而被吞噬细胞吞噬消化,这属于特异性免疫中的体液免疫
- B. 康复者血清用于治疗该病患者与接种人痘预防该病的免疫学原理完全相同,都属于主动免疫
- C. 人痘接种后,机体内的T细胞可分泌抗体与病毒结合,这是细胞免疫发挥作用的关键
- D. 接种人痘后机体会产生记忆细胞,当同种病毒再次入侵时,记忆细胞可直接分泌大量抗体迅速消灭病毒
答案:A
解析:本题以古代人痘接种典故为情境,考查特异性免疫(体液免疫与细胞免疫)的过程及应用。A项正确:接种后机体产生针对天花病毒的特异性抗体,抗体与病毒结合形成沉淀或细胞集团,再被吞噬细胞吞噬消化,属于体液免疫,是主动免疫。B项错误:康复者血清中含有现成的特异性抗体,注入患者体内直接发挥作用,属于被动免疫;而接种人痘是机体自身产生抗体和记忆细胞,属于主动免疫,二者原理不同。C项错误:抗体只能由浆细胞(效应B细胞)分泌,T细胞不能分泌抗体;T细胞参与细胞免疫和体液免疫的辅助作用,其关键产物是淋巴因子。D项错误:记忆细胞不能直接分泌抗体,再次入侵时记忆细胞迅速增殖分化为浆细胞,由浆细胞分泌大量抗体。故选A。
5填空题
我国古代农书《齐民要术》中记载:"凡栽一切树木,欲记其阴阳,不令转易。"意思是移栽树木时要注意原来的向阳面与背阴面,移栽后不宜调转方向,以提高成活率。已知信息:向阳面的枝叶生长素分布较多,背阴面较少;移栽时若调转方向,原向阳面变为背阴面,原背阴面变为向阳面,两侧生长素浓度发生改变。请回答下列问题:
(1)植物体内生长素的主要合成部位是______,其运输方向在茎尖处表现为______(填"极性运输"或"非极性运输")。
(2)移栽树木时"不令转易",从生长素调节的角度分析,原因是调转方向后两侧枝条所受的生长素浓度发生改变,原有相对稳定的______平衡被打破,不利于树木成活。
(3)农业生产中常用一定浓度的2,4-D(生长素类似物)作为麦田除草剂,其原理是双子叶杂草对生长素的敏感度______(填"高于"或"低于")单子叶小麦,较高浓度的2,4-D能______双子叶杂草的生长,而对小麦影响较小。
(4)生长素的生理作用具有两重性,即低浓度______生长,高浓度______生长;不同器官对生长素的敏感程度由高到低依次为______。
答案:(1)幼嫩的芽、叶和发育中的种子;极性运输
(2)生长素浓度(或两侧生长素浓度与生长的相对稳定)
(3)高于;抑制
(4)促进;抑制;根>芽>茎(或根、芽、茎依次降低)
解析:本题以《齐民要术》移栽树木的古籍记载为情境,考查生长素的合成部位、运输方式、两重性及不同器官敏感度差异。
(1)生长素主要合成部位是幼嫩的芽、叶和发育中的种子;在胚芽鞘、芽、幼叶和幼根中,生长素只能从形态学上端运输到形态学下端,即极性运输,属于主动运输。易错:将"极性运输"与"横向运输"混淆;答"成熟叶片"不准确。
(2)移栽调转方向使两侧生长素分布突变,原有相对稳定的生长素浓度与生长状态被打破,新梢、根系生长受影响,成活率下降。易错:只答"光照变化"而未联系生长素,不能得分。
(3)双子叶杂草对生长素敏感度高于单子叶小麦,因此较高浓度2,4-D可抑制甚至杀死双子叶杂草,而对小麦影响小。易错:把敏感度高低写反,或答"杀死小麦"。
(4)两重性是低浓度促进、高浓度抑制;敏感程度根>芽>茎。易错:把两重性写成"促进或无作用";器官顺序写成"茎>芽>根"。
答案书写要规范,生物学术语(如"极性运输""两重性")不得写成口语或错别字。
6解答题
我国古代典籍《齐民要术》中记载了"曲蘖酿酒""豆酱陈藏"等传统发酵技术,其中"曲"中含有丰富的微生物与酶。请结合所学知识回答下列问题:
(1)酿酒所用的"曲"中,酵母菌在无氧条件下将葡萄糖分解为酒精和CO₂,其反应式可表示为 C₆H₁₂O₆ → 2C₂H₅OH + 2CO₂ + 少量能量。若某古法酿酒作坊一次投料投入葡萄糖 1800 g(葡萄糖相对分子质量为 180),在酵母菌无氧呼吸完全进行的条件下,理论上可产生酒精多少克(乙醇相对分子质量为 46)?写出简要计算过程。
(2)现代研究发现,酵母菌有氧呼吸的主要场所是线粒体,而无氧呼吸的场所是细胞质基质。请说明结构与功能的关系,并据此解释"酿酒需密封坛口、适时放气"的生物学原理。
(3)"豆酱陈藏"过程中,米曲霉等微生物分泌的蛋白酶将大豆蛋白水解为小分子肽和氨基酸。已知某大豆蛋白由 3 条肽链构成,共含 480 个氨基酸,每条肽链中各含有 1 个二硫键(—S—S—,由 2 个 —SH 脱去 2 个 H 形成)。若每个氨基酸的平均分子量为 b,则该蛋白质的分子量约为多少?请写出计算式。
(4)古法酿制过程中,若坛内混入大量杂菌会导致"酸败"。请从细胞结构与代谢的角度,写出两条防止杂菌污染、保证发酵成功的措施。
答案:(1)反应式 C₆H₁₂O₆ → 2C₂H₅OH + 2CO₂ + 少量能量,可知 1 mol 葡萄糖产生 2 mol 乙醇。
1800 g 葡萄糖的物质的量 = 1800 ÷ 180 = 10 mol,
产生乙醇 = 10 × 2 = 20 mol,
乙醇质量 = 20 × 46 = 920 g。
答:理论上可产生酒精 920 g。
(2)线粒体具有双层膜结构,内膜向内折叠形成嵴,增大了有氧呼吸有关酶的附着面积,因此线粒体是有氧呼吸的主要场所,能为生命活动提供大量能量;细胞质基质是无氧呼吸(第一阶段及无氧第二阶段)的场所。酿酒时密封坛口,可造成缺氧环境,抑制酵母菌的有氧呼吸,促进其进行无氧呼吸产生酒精;酵母菌无氧呼吸同时产生 CO₂,使坛内气压升高,故需适时放气以防爆坛。
(3)肽键数 = 氨基酸数 − 肽链数 = 480 − 3 = 477,脱去水分子 477 个,相对分子质量减少 477 × 18。
3 个二硫键共脱去氢原子 3 × 2 = 6 个,相对分子质量减少 6。
故该蛋白质分子量 ≈ 480b − 477 × 18 − 6。
(4)①对发酵容器(坛、器具)及原料进行严格灭菌(如煮沸、蒸汽灭菌);②控制发酵条件(缺氧、适宜温度、加一定量食盐造成高渗环境),抑制杂菌生长;③接种优良纯种曲霉/酵母菌种,形成优势菌群,抑制杂菌繁殖(答出任意两条即可)。
解析:本题以传统发酵典籍为情境,综合考查细胞呼吸、细胞器结构与功能、蛋白质分子量计算及无菌操作,突出"结构决定功能"与知识迁移。
(1)易错点:只按 1 mol 葡萄糖产生 1 mol 乙醇计算,或忘记乙醇相对分子质量为 46,误算为 460 g。
(2)易错点:混淆线粒体与细胞质基质的功能,答成"无氧呼吸主要在线粒体";或只答"密封防止杂菌进入",未从代谢类型(缺氧促进无氧呼吸)角度作答。答题须使用规范术语(线粒体、细胞质基质、无氧呼吸)。
(3)易错点:把肽键数算成 480 或 480 − 1;忘记二硫键脱氢(每形成 1 个 —S—S— 脱去 2 个 H);写成 480b − 477 × 18 − 3 × 2 × 2 等错误形式。正确式为 480b − 477 × 18 − 6。
(4)易错点:只答"密封"一点,或表述口语化(如"把坛子洗干净"),应答"灭菌""接种纯种菌种""高渗抑菌"等规范表述。
答题规范提醒:生物学名词必须准确(线粒体、细胞质基质、肽键、二硫键、灭菌),答案要分点、完整、有条理。
7解答题
【传统文化情境】《齐民要术》记载了
答案:(1)核糖体→内质网→高尔基体→细胞膜。
(2)①结构上:内质网膜可通过囊泡与高尔基体膜间接相连,高尔基体膜又可通过囊泡与细胞膜间接相连,各膜之间可相互转化,说明生物膜在结构上具有一定的连续性(联系);②功能上:内质网对多肽进行初步加工和运输,高尔基体进一步加工、分类和包装,细胞膜完成分泌,各结构协调配合,说明生物膜在功能上紧密联系、协调配合。因此,生物膜系统在结构和功能上具有一定的连续性和紧密联系(间接联系)。
(3)a. 内质网膜面积减小,高尔基体膜面积基本不变(先增加后减小,最终不变),细胞膜面积增大。
b. 线粒体为整个合成、加工、运输和分泌过程提供能量(ATP),但亮氨酸并不进入线粒体参与该途径的转运,故不列入依次出现的结构顺序。
解析:本题将分泌蛋白的合成运输置于《天工要术》式传统酱曲酿造情境中,考查生物膜系统的结构与功能联系。第(1)问按经典实验流程作答:核糖体(合成肽链)→内质网(初步加工)→高尔基体(再加工、分类、包装)→细胞膜(胞吐分泌)。第(2)问须从
8解答题
我国古代酿醋工艺源远流长,"以曲酿酒,以醋养人"。现代生物技术可用醋酸菌将乙醇发酵为醋酸。已知信息:①醋酸菌是好氧细菌,在氧气充足、糖源缺乏时,可将乙醇变为乙醛,再将乙醛变为醋酸;②某同学为探究醋酸菌在发酵过程中是否需要持续通入氧气,设计了以下实验:
实验材料:等量的同种醋酸菌培养液、含等量乙醇的培养液、无菌空气、密封装置、恒温培养箱、醋酸检测试剂。
实验步骤:
甲组:将醋酸菌培养液与含乙醇培养液混合后置于密封容器中,恒温培养;
乙组:将醋酸菌培养液与含乙醇培养液混合后置于通气容器中,持续通入无菌空气,恒温培养。
一段时间后,用醋酸检测试剂分别检测两组培养液中醋酸的含量。
请回答下列问题:
(1)本实验的自变量是______,因变量是______,甲组属于______(填"实验组"或"对照组")。
(2)乙组持续通入无菌空气的目的是为醋酸菌提供充足的______,因为醋酸菌进行醋酸发酵时所需的能量主要来源于______(填"有氧呼吸"或"无氧呼吸")。
(3)若实验结果为乙组醋酸含量明显高于甲组,请写出实验结论:______。
(4)若将甲组改为"先密封培养一段时间,再通入无菌空气继续培养",请预测两组醋酸含量的变化趋势并解释原因:______。
(5)结合有氧呼吸总反应式 C₆H₁₂O₆+6O₂+6H₂O→6CO₂+12H₂O+能量,说明醋酸菌发酵过程中氧气的作用是______。
答案:(1)是否持续通入无菌空气(或是否有充足氧气供应);醋酸的含量(或醋酸产生量);实验组(甲、乙均为实验组,若只设一组对照则甲为对照组,本题答案应填"实验组",因两组均为不同处理)
【注:严格来说甲组为缺氧处理组、乙组为有氧处理组,二者互为对照,故甲组填"实验组"更严谨,也可填"对照组",评分时以"是否通气"为自变量即可】
(2)氧气(O₂);有氧呼吸
(3)醋酸菌在发酵产生醋酸的过程中需要持续通入氧气(或醋酸菌的醋酸发酵为好氧过程,需要充足氧气)
(4)甲组改为先密封后通气,密封阶段醋酸含量增加缓慢或几乎不增加(因缺氧,醋酸菌代谢受抑制),通气后醋酸含量迅速增加(因氧气充足,醋酸菌活性恢复,加快乙醇→乙醛→醋酸的转化);乙组持续通气,醋酸含量持续稳定增加。原因:氧气是醋酸菌进行醋酸发酵的必要条件,缺氧时相关酶促反应受阻。
(5)氧气参与有氧呼吸第三阶段,与[H]结合生成水并释放大量能量,为醋酸菌的生命活动(包括乙醇转化为醋酸的酶促反应)提供ATP(能量)。
解析:本题以我国传统酿醋工艺为情境,综合考查实验设计与探究(自变量、因变量、对照)、细胞呼吸(有氧呼吸)与微生物代谢等知识,属于知识迁移类题目。
(1)自变量是是否持续通入无菌空气(即氧气供应情况),因变量是醋酸含量。易错:把"温度"或"培养时间"误当自变量;混淆自变量与无关变量(乙醇浓度、温度等应保持相同且适宜)。
(2)醋酸菌为好氧细菌,需充足氧气;其生命活动所需能量来自有氧呼吸。易错:答"无氧呼吸",或答"氧气直接参与醋酸合成"(氧气是通过有氧呼吸供能间接参与,而非直接底物)。
(3)结论要与结果对应,用"若…则…"规范句式表述:通气组醋酸含量高,说明醋酸发酵需要氧气。易错:结论与结果脱节,或只描述现象不下结论。
(4)预测趋势需分阶段:密封阶段产酸慢,通气后产酸快;解释要联系氧气对酶活性和代谢的促进作用。易错:只答"增加"或"减少"而无阶段分析。
(5)氧气在有氧呼吸第三阶段与[H]结合生成水、释放大量能量合成ATP,为醋酸菌代谢供能。易错:把氧气说成"氧化乙醇生成醋酸的直接反应物",混淆呼吸作用与发酵过程。
答题规范提醒:生物学术语要准确("有氧呼吸"不能写成"呼吸作用"泛指;"因变量"不能写成"结果变量"等口语表达),答案要分点、有条理。