資源簡介

2025年高考生物專題科技前沿（提升練）
一、單選題：本大題共9小題，共36分。
1.我國科學家首次揭示了H+通道蛋白和V-ATPase酶共同調節溶酶體酸堿度的機理。V-ATPase酶利用ATP水解產生的能量，將細胞質基質中（pH約為7.2）的H+逆濃度梯度轉運進溶酶體內部。通道的運輸能力受溶酶體內H+濃度調控。下列說法錯誤的是

A. H+通過通道蛋白運出溶酶體的方式是易化擴散
B. 抑制V-ATPase的功能，溶酶體內的pH可能會上升
C. 溶酶體膜內pH高于4.6時H+通道蛋白的運輸能力升高
D. H+通道蛋白功能缺失會導致溶酶體降解蛋白的能力降低
2.2022年我國科學家在國際上首次實現CO2到淀粉的從頭合成。圖中C1模塊是用無機催化劑把CO2還原為甲醇，C3模塊是將甲醇轉換為C3，C6模塊是用C3合成為C6，Cn模塊是將C6再聚合成為淀粉。下列敘述錯誤的是（ ）
A. 圖中由CO2到GAP的過程相當于葉綠體中CO2的固定
B. 由GAP到G-6-P的過程在葉綠體內需要NADPH作還原劑
C. Cn模塊合成淀粉的過程伴隨著水的生成
D. 在固定等量CO2的情況下，該人工途徑比植物光合作用積累淀粉的量少
3.2022年3月一篇發表在《Science》上的文章提出一種新的不同于已知的細胞死亡方式—“銅死亡（cuprotosis），這是一種依賴于銅的、可受調控的新型死亡方式，Cu 可以特異性的與線粒體內細胞呼吸相關的脂酰化修飾的蛋白酶結合導致蛋白質過度聚集、線粒體功能紊亂并最終導致細胞死亡，且銅毒性與線粒體活性呈正相關，以下說法不正確的是（ ）
A. Cu 是組成細胞的微量元素
B. 與主要以有氧呼吸供能的細胞相比，主要以無氧呼吸供能的細胞更易發生高濃度銅誘導的細胞死亡
C. 線粒體內的酶是在核糖體上合成
D. 銅死亡雖然可受調控但不屬于細胞凋亡
4.最新研究發現，某植物細胞自噬可由細胞自噬關鍵蛋白ATG13a驅動，植物Ⅰ型蛋白磷酸酶TOPP可以通過ATG13a的去磷酸化修飾，調控ATG1-ATG13激酶復合體的磷酸化狀態，促進缺碳誘導的細胞自噬。下列推測合理的是（　　）
A. 激烈的細胞自噬可能會誘導植物細胞壞死
B. 細胞自噬會降解自身物質或結構，不利于植物的生長
C. 抑制TOPP家族功能可以啟動植物細胞自噬，提高植物對缺碳的耐受性
D. TOPP能夠降低ATG13a蛋白去磷酸化過程所需的活化能
5.我國科研人員通過臨床實驗發現，一種叫做“陰溝腸桿菌”的腸道條件致病菌是造成肥胖的直接元兇之一、該菌裂解后釋放的內毒素（化學成分為脂多糖），能夠讓本來吃高脂飼料吃不胖的無菌小鼠發展出嚴重的肥胖癥，同時導致小鼠關閉消耗脂肪需要的基因、激活合成脂肪的基因。下列分析錯誤的是（ ）
A. 陰溝腸桿菌的發現為肥胖癥的患者提供了新的治療方案
B. 陰溝腸桿菌可利用人體紅細胞提供的氧氣進行有氧呼吸
C. 陰溝腸桿菌產生內毒素過程不需要內質網等細胞器的參與
D. 陰溝腸桿菌可引發小鼠基因選擇性表達并導致細胞的分化
6.近日，科學家首次開發出抑制性tRNA療法，有望治療由過早終止密碼子引起的一系列疾病，該療法允許核糖體跳過這些過早終止密碼子，使核糖體繼續構建完整的功能性蛋白。下列敘述正確的是（　　）
A. 抑制性tRNA療法會使遺傳信息傳遞至mRNA時發生終止
B. tRNA主要在細胞核中合成，在細胞核外發揮作用
C. 基因內部的單個核苷酸突變會導致轉錄停止
D. 過早終止密碼子的存在，會使表達出的肽鏈延長
7.最新研究發現，腦部的某些神經元上存在纖毛結構，它們從細胞內部靠近細胞核的地方直接延伸到細胞外部，與其它神經元的軸突形成類似于突觸的連接，稱為"軸突-纖毛"突觸。在“軸突-纖毛”突觸的纖毛上存在5-羥色氨酸受體，該受體接受5-羥色氨酸后通過信號通路將信號轉導到細胞核，促進細胞核組蛋白的乙酰化，促進基因的表達。下列說法錯誤的是（ ）
A. “軸突-纖毛”突觸的神經遞質為5-羥色氨酸
B. 5-羥色氨酸與纖毛結合后引起突觸后神經元的電位變化
C. 5-羥色氨酸可通過“軸突-纖毛”突觸調節突觸后神經元的表觀遺傳
D. 用抑制劑阻斷該信號通路可能抑制細胞核基因的表達
8.2021年的諾貝爾醫學獎獲得者朱利葉斯在感受疼痛的神經元上識別出辣椒素特異性受體分子TRPV1。TRPV1是由838個氨基酸組成的蛋白質（如圖1），S1～S6為位于磷脂分子層內的區域，S5和S6之間的結構為離子通道。肽鏈的兩端均位于細胞內。辣椒素可與由S3、S4等構成的結合部位特異性結合。TRPV1可在辣椒素、熱刺激等刺激下打開通道，讓陽離子內流（如圖2），①②③分別表示不同的刺激信號。下列說法正確的是（ ）
A. Na+、Ca2+均能通過該通道，所以通道蛋白無特異性
B. 該通道是由兩種蛋白質組成的，運輸離子時通道蛋白空間構象不發生變化
C. 結合圖1所示TRPV1各區域在磷脂層的相對位置分析，圖2中表示辣椒素的可能是②
D. ③可能是熱刺激，開啟神經細胞TRPV1的離子通道，使Na+內流產生興奮傳至大腦皮層產生熱覺
9.科研人員利用染色質沉淀技術（CHIP）和DNA芯片技術（chip）形成CHIP—on—chip技術，該技術能夠根據DNA芯片中已知序列，通過DNA分子雜交可快速讀取與已知蛋白質結合的DNA片段的堿基序列，其原理如下圖所示。下列分析錯誤的是（ ）
A. 結合了蛋白質的DNA片段可被同一種抗體沉淀
B. 熒光標記的DNA片段變性后才能與芯片雜交
C. 抗體沉淀物放入冷酒精中可沉淀分離出DNA片段
D. 利用該技術能測定RNA聚合酶結合的啟動子的序列
二、多選題：本大題共3小題，共15分。
10.于無聲處聽驚雷，2021年諾貝爾生理學或醫學獎獲得者 Ardem Patapoutian正是從人類最習以為常的感覺入手研究，發現了觸覺受體Piezo。它由三個相同的Piezo蛋白組成“螺旋槳狀”三聚體，能直接響應細胞膜上的機械力刺激并介導陽離子進入細胞。下圖為Piezo的結構模式圖及可能的作用機理基本示意圖，下列相關敘述正確的是（ ）
A. Piezo蛋白是一種跨膜蛋白，一定含有元素C、H、O、N
B. Piezo蛋白在核糖體上合成，不需要內質網和高爾基體的加工
C. 機械力刺激導致Piezo蛋白構象改變、中央孔打開，離子內流
D. 開發能抑制Piezo功能的藥物有望用來治療機械超敏痛（觸摸痛）
11.2021年12月Nature報道，科學家鑒定出Fabkin是一種新激素，該激素能通過一種不尋常的分子機制引發糖尿病。當蛋白FABP4從脂肪細胞中分泌出來并進入血液時，與腺苷激酶（ADK）和核苷二磷酸激酶（NDPK）結合形成 Fabkin激素復合物，調節機制如圖。在一定情況下，Fabkin的作用會導致胰島B細胞死亡。當給糖尿病小鼠注射Fabkin抗體時，小鼠恢復到了健康狀態。下列說法正確的是（ ）

A. 血液中的Fabkin通過與胰島B細胞膜上的受體特異性結合發揮作用
B. 細胞表面受體感知ATP/ADP的變化，觸發細胞對變化的能量狀態作出反應
C. Fabkin通過FABP4改變NDPK和ADK兩種酶的活性，調節細胞外的能量信號
D. 用抗體中和糖尿病小鼠的Fabkin活性，小鼠的胰島B細胞數量會有所提升
12.中科院團隊將一個由藍細菌（能固定二氧化碳產生蔗糖）、大腸桿菌（可將蔗糖分解為乳酸）、希瓦氏菌和地桿菌（能氧化分解乳酸并將電子轉移給胞外電極產生電流）組成的四菌合成微生物群落組裝成小型仿生海洋電池。其具體過程是首先將大腸桿菌、希瓦氏菌和地桿菌封裝到導電水凝膠中，形成人工的厭氧沉積層；再在沉積層上培養藍細菌，形成人工水柱層；最后將二者組裝成電池。該電池可直接將光能轉化為電能并持續產電1個月以上。下列說法正確的是（ ）
A. 藍細菌能為大腸桿菌、希瓦氏菌和地桿菌提供生長必須的氧氣和碳源
B. 藍細菌固定的能量大于其他三種微生物各自獲得能量的總和
C. 該仿生電池實現持續光電轉化的前提是不斷得到來自電池外的能量補充
D. 該仿生電池中的食物鏈為藍細菌→大腸桿菌→希瓦氏菌和地桿菌
三、填空題：本大題共1小題，共17分。
13.In-Fusion技術是一項新型的無縫克隆技術。該技術關鍵是要在目的基因兩端構建與線性化質粒末端相同的DNA序列（即同源序列，通常為15～20bp），然后用In-Fusion酶（能識別雙鏈線性化DNA片段5'→3'末端任意16個堿基，使其降解）處理即可實現無縫連接。其操作步驟如下圖。請回答下列問題：

(1)為獲得線性化質粒，除了圖示利用PCR方法外，還可利用____________方法實現。
(2)熱啟動PCR可提高擴增效率，方法之一是：先將除____________以外的各成分混合后，加熱到80℃以上再混入酶，然后直接從94℃開始PCR擴增。與常規PCR相比，這樣做的目的是可減少反應起始時____________形成的產物。
(3)圖中，同源序列1、2中的堿基序列___________（選填“相同”、“不同”）。這樣設計的目的是 ，還能防止線性化質粒或目的基因自身環化。
(4)據圖分析，引物A或引物B要依據____________序列進行設計。過程②經過____________輪循環就可能首次得到符合要求的目的基因片段。
(5)含同源序列的線性化質粒與目的基因混合后，In-Fusion酶的作用可能是處理線性化質粒與目的基因的同源序列，形成___________，然后降溫使其發生____________，進而在DNA聚合酶及____________酶的作用下完成質粒的環化，形成重組質粒。
(6)與傳統構建重組質粒的方法相比，In-Fusion技術的優勢之一是 。
四、實驗題：本大題共1小題，共16分。
14.2022 年 7 月 22 日，中國農業科學院作物科學研究所周文彬領銜的研究成果在國際著名學術期刊《科學》雜志以研究長文的形式在線發表。周文彬團隊在水稻研究中發現了高產基因（OsDREB1C），此基因可同步實現高產早熟，被譽為基因界的“尖子生”。進行田間試驗時，發現OsDREB1C基因過表達系植株的產量比野生型植株高 41.3%~68.3%，具體實驗結果參數如下表：
比較 OsDREB1C 基因表達情況 光合碳同化速率 氮的吸收和運輸速率 抽穗開花 產量
野生型 + ++ ++ 早 +++
OsDREB1C 基因過表達系 +++ ++++ ++++ 更早 ++++++
OsDREB1C 基因敲除突變系 - + + 遲 +
（注：+的數目代表程度或者數量變化）
(1)水稻葉片中的 （物質）能感受光周期的變化，控制其抽穗開花。據實驗結果可知，OsDREB1C 基因過表達植株提前抽穗，縮短整個生育周期，抽穗具體能提前的時間除了受 OsDREB1C基因過表達的影響，可能還受 （答出兩點即可）等因素的影響。
(2)科學家通過特殊的實驗手段發現OsDREB1C 基因主要參與調控多個其他相關基因的表達，從而促進 以及抽穗開花，進而解析了OsDREB1C促進水稻高產早熟的分子機理。
(3)光合碳同化主要發生在水稻葉肉細胞 ， （物質）可以為此過程同時提供能量和還原劑。OsDREB1C基因過表達植株在光下生長速度更快，光合碳同化形成的產物一部分轉化成________，通過韌皮部運輸到植株各處；并且在生殖生長階段將大量的碳氮同化產物分配至__________中，最終使水稻產量顯著提升。此過程中可運用 方法研究光合碳同化產物的去向。
(4)氮參與了下列 等光合作用中相關物質的組成，是作物生長發育必需的大量元素。
A、葉綠素 B、光合酶 C、3-磷酸甘油酸 D、ATP
(5)根據實驗結果可知，OsDREB1C基因過表達植株氮的吸收和運輸能力強，氮素高效利用，實現了“減氮不減產”，可以切實解決 （環境）問題。請簡要設計一個實驗思路，驗證OsDREB1C基因過表達能實現水稻“減氮不減產”： 。
五、探究題：本大題共1小題，共16分。
15.近來，某科研團隊構建了一套由硅納米線和細菌組成的人工光合系統（如圖），該系統中硅納米線像太陽能電池板一樣捕獲太陽光能，產生電子，并將其提供給附著的細菌。最后，細菌吸收二氧化碳，進行化學反應，產出氧氣和乙酸鹽。該系統實現了3.6%的太陽能轉化效率，超過了大部分高等綠色植物的自然光合作用效率，極大地助推了地球溫室效應問題的解決。回答下列問題：
（1）該人工光合系統中的 _________ 相當于綠色植物的光合色素，其作用是 _______ 。
（2）該人工光合系統中的細菌中實現的能量形式的轉化是 ____________ ，高等綠色植物的葉肉細胞中，該過程發生在 ______ 。
（3）有些光合細菌光反應的底物是H2O，而有的卻是H2S，該人工光合系統中的細菌光反應的底物應該是H2O，作出此判斷的理由是 __________________ 。若要通過實驗驗證上述結論，可以采用的方法是 ____________ 。
（4）大部分高等綠色植物的光合作用效率低于該人工光合系統，從對光能的利用角度分析，其主要原因是 _____________________________________________________________ 。
答案和解析
1.【答案】C
【解析】A、分析題圖可知，溶酶體的pH約為4.6，H+濃度較高，細胞質基質pH約為7.2，H+濃度較低，故推測H+通過H+通道運出溶酶體的方式是協助擴散，A正確；
B、分析題圖可知，H+運入溶酶體需要V-ATPase的協助，抑制V-ATPase的功能，運入溶酶體的H+減少，溶酶體內的pH可能會上升，B正確；
C、溶酶體膜內pH高于4.6時，運入溶酶體的H+減少，說明H+通道蛋白的運輸能力降低，C錯誤；
D、H+通道蛋白功能缺失會影響H+運入溶酶體，從而影響溶酶體中的pH，進而影響溶酶體中酶的活性，則會導致溶酶體降解蛋白的能力降低，D正確。
故選C。
2.【答案】D
【解析】A、分析圖可知，圖中由CO2到GAP (C3) 的過程在葉綠體中相當于暗反應的CO2的固定過程，A正確；
B、由GAP到G-6-P的過程相當于C3被還原的過程，該過程所需的還原劑是光反應產物NADPH，B正確；
C、Cn模塊將C6再聚合成為淀粉，合成淀粉的過程是脫水縮合過程，伴隨著水的生成，C正確；
D、淀粉的積累量=光合作用的產生量一呼吸作用的消耗量，在植物體中，進行光合作用的同時也進行細胞呼吸，而在人工途徑中只模擬光合作用過程，沒有呼吸作用消耗，因此在固定等量CO2的情況下，該人工途徑比植物光合作用積累淀粉的量多，D錯誤。
故選D。
3.【答案】B
【解析】A、Fe、Mn、B、Zn、Mo、Cu是常見的微量元素，A正確；
B、Cu 可以特異性的與線粒體內細胞呼吸相關的脂酰化修飾的蛋白酶結合導致蛋白質過度聚集，影響有氧呼吸，主要以有氧呼吸供能的細胞更易發生高濃度銅誘導的細胞死亡，B錯誤；
C、線粒體內的酶是蛋白質，蛋白質的合成場所是核糖體，C正確；
D、細胞凋亡是基因控制的細胞自動結束生命的過程，銅死亡是一種依賴于銅的、可受調控的新型死亡方式，不屬于細胞凋亡，D正確。
故選B。
4.【答案】D
【解析】A、細胞的結構受到損傷可誘發細胞自噬，細胞自噬會導致細胞正常功能受影響，嚴重時可能會誘導細胞凋亡，A錯誤；
B、細胞自噬會誘導缺碳的細胞死亡，有利于植物的生長，B錯誤；
C、抑制TOPP家族功能會降低植物細胞自噬，提高植物對缺碳的耐受性，C錯誤；
D、TOPP是一種酶，能降低ATG13a蛋白去磷酸化過程所需的活化能，D正確。
故選：D。
細胞凋亡與細胞壞死的區別：細胞凋亡是由基因決定的細胞自動結束生命的過程，屬于正常的生命現象，對生物體有利；細胞壞死是由外界環境因素引起的，屬于不正常的細胞死亡，對生物體有害。
本題考查細胞凋亡與細胞死亡的相關知識，意在考查學生的識記能力和判斷能力，運用所學知識綜合分析問題的能力是解答本題的關鍵。
5.【答案】B
【解析】A、由題意可知，可以嘗試通過研究內毒素抑制劑等方式治療肥胖，為肥胖癥的患者提供了新的治療方案，A正確；
B、陰溝腸桿菌生活環境在腸道，屬于厭氧菌，進行無氧呼吸，B錯誤；
C、陰溝腸桿菌為細菌，屬于原核生物，沒有內質網，陰溝腸桿菌產生內毒素過程不需要內質網等細胞器的參與，C正確；
D、由題“陰溝腸桿菌裂解后釋放的內毒素導致小鼠關閉消耗脂肪需要的基因、激活合成脂肪的基因”可知，陰溝腸桿菌可引發小鼠基因選擇性表達并導致細胞的分化成脂肪細胞，D正確。
故選B。
6.【答案】B
【解析】A、翻譯是指以mRNA為模板，合成具有一定氨基酸排列順序的蛋白質的過程，翻譯過程是由終止密碼子來結束的，抑制性tRNA療法是指允許核糖體跳過這些過早終止密碼子，使核糖體繼續構建完整的功能性蛋白，抑制性tRNA療法不會使遺傳信息傳遞至mRNA時發生終止，A錯誤；
B、tRNA是由DNA轉錄得來的，主要在細胞核中合成，在細胞核外（翻譯過程）發揮作用，B正確；
C、RNA聚合酶移動到終止子的時候轉錄就會停止，但基因內部的單個核苷酸突變不一定就是突變為終止子，C錯誤；
D、過早終止密碼子的存在，會使翻譯提前終止，會使表達出的肽鏈縮短，D錯誤。
故選B。
1、轉錄：轉錄是指以DNA的一條鏈為模板，按照堿基互補配對原則，合成RNA的過程。
轉錄的場所：細胞核
轉錄的模板：DNA分子的一條鏈；
轉錄的原料：四種核糖核苷酸（“U”代替“T”與“A”配對，不含“T”）；
與轉錄有關的酶：RNA聚合酶；
轉錄的產物：mRNA，tRNA，rRNA。
2、翻譯：翻譯是指以mRNA為模板，合成具有一定氨基酸排列順序的蛋白質的過程。
翻譯的場所：細胞質的核糖體上。
翻譯的本質：把DNA上的遺傳信息通過mRNA轉化成為蛋白質分子上氨基酸的特定排列順序。
本題考查遺傳信息表達過程的相關知識，意在考查學生的識記能力和判斷能力，運用所學知識綜合分析問題的能力是解答本題的關鍵。
7.【答案】B
【解析】A、突觸的纖毛上存在5-羥色氨酸受體，能接受5-羥色氨酸后通過信號通路將信號轉導到細胞，說明“軸突-纖毛”突觸的神經遞質為5-羥色氨酸，A正確；
B、神經元上存在纖毛結構，它們從細胞內部靠近細胞核的地方直接延伸到細胞外部，纖毛上的5-羥色氨酸受體，通過信號通路將信號轉導到細胞核，該信號不一定是電信號，則5-羥色氨酸與纖毛結合后不一定引起突觸后神經元的電位變化，B錯誤；
CD、5-羥色氨酸可通過“軸突-纖毛”突觸調節突觸后，促進細胞核組蛋白的乙酰化，促進基因的表達，屬于表觀遺傳，若用抑制劑阻斷該信號通路可能抑制細胞核基因的表達，C、D正確。
故選B。
8.【答案】D
【解析】A、轉運蛋白具有特異性，由題干信息可知，TRPV1可在辣椒素、熱刺激等刺激下打開通道，讓陽離子內流，只允許陽離子通過（一類物質通過），因此具有特異性，A錯誤；
B、該通道TRPV1蛋白組成，TRPV1可在辣椒素、熱刺激等刺激下打開通道，空間結構由關閉變為開放，B錯誤；
C、結合圖1所示TRPV1各區域在磷脂層的相對位置分析，辣椒素可與由S3、S4等構成的結合部位特異性結合，S3、S4位于磷脂分子層內部區域，圖2中表示辣椒素的可能是①；C錯誤；
D、TRPV1可在辣椒素、熱刺激等刺激下打開通道，讓陽離子內流，①為辣椒素，②或③可能為熱刺激，D正確。
故選D。
9.【答案】A
【解析】A、抗體能與某些蛋白質結合形成抗體沉淀，但不能與DNA進行特異性結合，A錯誤；
B、熒光標記的DNA片段變性后成為脫氧核苷酸單鏈，才能與已知序列的芯片進行雜交，B正確；
C、DNA不溶于酒精，而某些蛋白質溶于酒精，抗體沉淀物放入冷酒精中可沉淀分離出DNA片段，C正確；
D、該技術能夠根據DNA芯片中已知序列，通過DNA分子雜交可快速讀取DNA片段的堿基序列，啟動子是RNA 聚合酶識別、結合和開始轉錄的一段DNA序列，因此利用該技術能測定RNA聚合酶結合的啟動子的序列，D正確。
故選A。
10.【答案】ACD
【解析】A、Piezo蛋白是一種跨膜蛋白，蛋白質的基本單位是氨基酸，一定含有元素C、H、O、N，A正確；
B、由題意可知，Piezo蛋白是細胞膜上的觸覺受體，需要在核糖體上合成，內質網和高爾基體的加工和運輸至細胞膜，B錯誤；
C、由圖可知，機械力刺激導致Piezo蛋白構象改變、中央孔打開，離子內流，C正確；
D、結合題意和圖示可知，抑制Piezo功能，機體不能感受到機械力刺激，因此開發能抑制Piezo功能的藥物有望用來治療機械超敏痛（觸摸痛），D正確。
故選ACD。
11.【答案】BCD
【解析】A、分析題干信息和題圖，Fabkin是通過FABP4改變NDPK和ADK兩種酶的活性，調節細胞外的能量信號從而對胰島B細胞發揮作用，所以血液中的Fabkin并沒有與胰島B細胞膜上的受體特異性結合而發揮作用，A錯誤。
B、當ATP的含量多于ADP時，Fabkin的作用會導致胰島B細胞死亡，當ATP的含量少于ADP，小鼠恢復到了健康狀態，所以細胞表面受體可以感知ATP/ADP的變化，觸發細胞對變化的能量狀態作出反應，B正確。
C、Fabkin激素復合物活性正常時，FABP4調節NDPK和ADK兩種酶的活性，ADK可以調節ATP的含量，使ATP的含量增多，NDPK可以調節ADP的含量，使ADP的含量減少；當給糖尿病小鼠注射Fabkin抗體時，FABP4改變NDPK和ADK兩種酶的活性，ADK的調節作用使ATP的含量減少，NDPK的調節作用使ADP的含量增加；故Fabkin通過FABP4改變NDPK和ADK兩種酶的活性，調節細胞外的能量信號，C正確。
D、當給糖尿病小鼠注射Fabkin抗體時，抗體中和了糖尿病小鼠的Fabkin的活性，FABP4改變NDPK和ADK兩種酶的活性，ADK的調節作用使ATP的含量減少，NDPK的調節作用使ADP的含量增加，使ATP的含量少于ADP，小鼠恢復到了健康狀態，說明用抗體中和糖尿病小鼠的Fabkin活性，小鼠的胰島B細胞數量會有所提升，D正確。
故選BCD。
12.【答案】BC
【解析】A、依據題意，“大腸桿菌（可將蔗糖分解為乳酸）”“形成人工的厭氧沉積層”，說明整個裝置中是不需要為大腸桿菌、希瓦氏菌和地桿菌提供氧氣的，嚴格控制無氧環境，A錯誤；
B、在該合成微生物群落中，藍細菌負責吸收光能，固定二氧化碳生產蔗糖，作為生產者的藍細菌固定的能量大于其他三種微生物各自獲得能量的總和，B正確；
C、依據題意“該電池可直接將光能轉化為電能并持續產電1個月以上”，說明該仿生電池實現持續光電轉化需要不斷得到來自電池外的光能的補充，C正確；
D、依據題意，大腸桿菌可將蔗糖分解為乳酸、希瓦氏菌和地桿菌能氧化分解乳酸并將電子轉移給胞外電極產生電流，兩者不是捕食關系，不構成食物鏈，D錯誤。
故選BC。
13.【答案】(1)限制酶處理（單酶切或雙酶切）
(2)TaqDNA聚合酶（Taq酶） 引物錯配
(3)不同 防止目的基因反向連接
(4)質粒（或引物1、2）與目的基因堿基（或脫氧核苷酸） 3/三
(5)黏性末端 碳基互補配對 DNA連接
(6)不受限制酶切位點的限制；可以把目的基因插入任何位點；避免限制酶切割對質粒功能區的破壞等

【解析】(1)為獲得線性化質粒，除了利用PCR方法外，還可利用限制酶直接切割質粒。
(2)常規PCR過程中，最初加熱過程中，樣品溫度上升到70℃之前，在較低溫度下引物可能與部分單鏈模板形成非特異性結合，并在TaqDNA聚合酶的作用下延伸，結果會導致引物錯配形成的產物擴增。熱啟動PCR可提高擴增效率，方法之一是：先將除TaqDNA聚合酶以外的各成分混合后，加熱到80℃以上再混入酶，然后直接從94℃開始PCR擴增。這樣做的目的可減少反應起始時引物錯配形成的產物。
(3)過程③是基因表達載體的構建的過程，該過程中，同源序列1、2中的堿基序列不同，這樣設計的好處是防止目的基因反向連接以及防止線性化質粒或目的基因自身環化。
(4)據圖分析，目的基因經引物A和引物B擴增后需要與線性化質粒連接，故為保證擴增出所需的目的基因，引物A和引物B要依據目的基因和質粒序列進行設計；根據DNA的半保留復制的特點，可知PCR第3輪循環產生的DNA分子存在等長的兩條核苷酸鏈，即僅含引物之間的序列，因此，至少經過3輪循環就可能首次得到符合要求的目的基因片段。
(5)In-Fusion酶能識別雙鏈線性化DNA片段5'→3'末端任意16個堿基，使其降解，In-Fusion酶的作用可能是處理線性化質粒與目的基因的同源序列，形成黏性末端，降溫后使其發生堿基互補配對，進而在DNA聚合酶及DNA連接酶的作用下完成質粒的環化，形成重組質粒。
(6)與傳統構建重組質粒的方法相比，In-Fusion技術的優點有：不受限制酶切位點的限制；可以把目的基因插入任何位點；避免限制酶切割對質粒功能區的破壞等。
14.【答案】(1)光敏色素 光照、溫度等
(2)光合碳同化、氮的吸收和運輸
(3)葉綠體基質 NADPH 蔗糖 籽粒（谷粒） 放射性同位素標記（同位素示蹤）
(4)ABD
(5)氮肥對環境造成的污染 分別種植等量的OsDREB1C 基因過表達系植株和野生型植株，施用少量且等量的氮肥，其他條件相同且適宜，收獲后比較產量

【解析】(1)植物具有接受光信號的分子，光敏色素就是其中一種。抽穗具體能提前的時間受基因控制，如水稻品種，還受環境因素影響，如種植地點、光照時間（環境因素如水肥因素、土壤因素、溫度、濕度、光照等；生理因素；遺傳因素等）。
(2)據表第三行，OsDREB1C基因過表達系，光合碳同化速率、氮的吸收和運輸速率和野生型相比都提高了。
(3)光合碳同化是暗反應階段的反應，主要發生在水稻葉肉細胞的葉綠體基質，光反應產生的NADPH為碳同化提供能量和還原劑。光合碳同化形成的產物一部分轉化成某物質，該物質能通過韌皮部運輸到水稻各處，最可能是光合產物——蔗糖，能溶于水進行運輸。在生殖生長階段將大量的碳氮同化產物分配至籽粒中，最終使水稻產量顯著提升。可以用同位素標記法標記CO2，研究光合碳同化形成產物的去向。
(4)葉綠素含有N，光合酶是蛋白質含有N，3-磷酸甘油酸只有C、H、O，磷脂含有N，所以N參與了葉綠素、光合酶、 ATP的組成，ABD符合題意。
故選ABD。
(5)OsDREB1C基因過表達植株實現了“減氮不減產”，可以解決氮肥過量使用對環境造成的污染。驗證OsDREB1C基因過表達能實現水稻“減氮不減產”，自變量是OsDREB1C基因是否過表達，因變量是產量，所以實驗思路是：田間分別種植等量的OsDREB1C基因過表達系植株和野生型植株，施用少量且等量的氮肥，栽培過程中其他條件相同且適宜，收獲后比較產量。
15.【答案】（1）硅納米線 吸收和轉化光能
（2）電能轉化為化學能 類囊體膜
（3）該系統細菌光合作用產生了氧氣 同位素示蹤法
（4）該人工光合系統能利用各種波長的光，而高等綠色植物的光合色素對光的吸收是有選擇性的，主要吸收藍紫光和紅光
【解析】（1）由題可知，硅納米線可以捕獲太陽光能，在綠色植物中是由光合色素來捕獲光能的，故硅納米線相當于綠色植物的光合色素，作用是吸收和轉化光能光能。
（2）題干中細菌吸收硅納米線轉化的電能，進行化學反應，產生氧氣和乙酸鹽，其中的能量形式轉化為電能轉化為化學能。高等綠色植物的葉肉細胞在葉綠體類囊體薄膜中進行光反應，可將光能轉化為化學能。
（3）該細菌光反應產出O2，故可判斷該細菌光反應的底物應該是H2O，可通過同位素示蹤法去驗證。
（4）該系統的太陽能轉化效率超過了大部分高等植物的自然光合作用，主要是因為該系統利用各種波長的光提高了光能的轉化效率，而高等綠色植物的光合色素對光的吸收是有選擇性的，主要吸收藍紫光和紅光。
該硅納米線像太陽能電池板一樣捕獲太陽光能，說明硅納米線相當于綠色植物的光合色素，其作用是吸收、傳遞和轉化光能，并產生電子，說明能量形式的轉化是太陽能轉化為電能，電子提供給附著的細菌，說明電能可轉化為化學能。光合細菌利用光能轉化的電能進行光反應，產生氧氣和NADPH。
本題以硅納米和細菌組成的人工光系統為背景考察光合作用的過程中物質的變化過程，需要學生提取相關信息，結合課本內容答題。
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