2014年全国中学生生物学联赛试题和答案解析

2014年全国中学生生物学联赛试题和答案解析姓名学校考号注意事项：1.所有试题使用2B铅笔在机读卡上作答；2.试题按学科分类，单选和多选题混排，多选题答案完全正确才可得分；3.纸质试卷81题，电子试卷39题，共计l20题，l52分；4.答题时间120分钟。一、细胞生物学、生物化学、微生物学(18题22分)1.兼性异染色质具有()的特征。(单选l分)A.染色质始终凝集从不转录B.染色质松散时可以转录C.染色质始终凝集可以转录D.染色质松散时不可以转录【解析】：兼性异染色质(facultativeheterochromatin)又称功能性异染色质，在特定细胞或在特定发育阶段呈凝缩状态而失去功能，在另一发育阶段时又呈松散状态而恢复功能，如X染色质。它在松散的时候是可以转录的，所以答案为B。2.亨廷顿氏(Huntington)舞蹈病是由于编码huntingtin蛋白基因的碱基序列()过度重复造成的一种遗传疾病。(单选l分)A.AGCB.GGGC.CAGD.CGA【解析】：亨廷顿氏舞蹈症病也叫舞蹈病，是多聚谷氨酰胺疾病的一类，主要是家族遗传或者基因受到外部刺激(携带伯尔诺病毒的犬类)而发生突变。患者第四对染色体内DNA内的CAG三核甘酸重复序列过度扩张，造成脑部神经细胞持续退化，机体细胞错误地制造一种名为“亨廷顿蛋白质”的有害物质。这些异常蛋白质积聚成块，损坏部分脑细胞，特别是那些与肌肉控制有关的细胞，导致患者神经系统逐渐退化，神经冲动弥散，动作失调，出现不可控制的颤搐，并能发展成痴呆，甚至死亡。答案：C3.癌细胞一般具有下列哪种细胞活动特征?(单选l分)A.核酸合成减弱B.细胞周期停滞C.蛋白质合成减弱D.糖酵解显著增强【解析】：癌细胞核酸合成增强，细胞快速分裂，虽然部分蛋白如粘连蛋白糖蛋白合成减弱但分裂相关的蛋白合成却是离不开的，所以ABC不对。至于糖酵解，正常情况下p53蛋白可以与磷酸戊糖途径上的第一步反应的关键酶葡萄糖-6-磷酸脱氢酶(glucose-6-phosphatedehydrogenase，G6PD)相结合，并且抑制它的活性，细胞中的葡萄糖因此被主要用于进行酵解和三羧酸循环；在p53发生突变或缺失的肿瘤细胞中，由于p53的突变使它失去与G6PD结合的能力和对G6PD的抑制，细胞中利用葡萄糖的另一代谢途径即磷酸戊糖途径因此加速进行，大量消耗葡萄糖。这一发现部分解释了自19世纪20年代末科学家所提出的Warburg现象（Warburgeffect）。另外，由于磷酸戊糖途径的加速，产生大量NAPDH及戊糖（DNA的组份原料），可以满足肿瘤细胞快速生长所需要的大量的DNA复制。答案：D4.细胞凋亡和程序性坏死的主要区别包括(多选2分)A.是否引发炎症反应B.有无信号转导过程C.有无蛋白质的合成D.是否随机降解DNA答案：AD【解析】：细胞程序死亡（programmedcelldeath,PCDorapoptosis）也常常被称为细胞凋亡，是生物体发育过程中普遍存在的，是一个由基因决定的细胞主主动的有序的死亡方式。具体指细胞遇到内、外环境因子刺激时，受基因调控启动的自杀保护措施，包括一些分子机制的诱导激活和基因编程，通过这种方式去除体内非必需细胞或即将发生特化的细胞。而细胞发生程序性死亡时就像树叶或花的自然凋落一样，凋亡细胞散在于正常组织细胞中，无炎症反应，不遗留瘢痕。死亡的细胞碎片很快被巨噬细胞或邻近细胞清除，不影响其它细胞的正常功能。程序性细胞坏死（Necroptosis,Nec）则是一种由激酶的激活而引发的细胞死亡方式。它在2005年由哈佛大学医学系细胞生物学的华裔教授袁均英先生提出，是除凋亡及坏死之外的第三种细胞死亡通路。该学说提出被认为是细胞死亡机制理论的一个巨大突破，在学术界引起很大轰动，袁钧英教授也因此获2005年美国NIH颁发的主任先驱奖。北生所的王晓东教授及其团队在此基础之上做了大量的工作。他们发现死亡受体（例如TNFR1）的激活最终可以诱发程序性细胞坏死，而起动细胞坏死的信号转导主要依赖于激酶RIP1和RIP3的调控。细胞坏死发生之后，RIP1与RIP3相结合并激活了RIP3的激酶活性，然后RIP3发生自身磷酸化，使其可以特异性的和底物MLKL相结合，MLKL进而被RIP3磷酸化。MLKL的磷酸化使其从单体状态向多聚体状态的转化。多聚化的MLKL可以结合磷酸肌醇（phosphoinositides）和心肌磷脂（cardiolipn），从而由细胞质转移到细胞膜和细胞器膜上；并在这些膜结构中形成通透性孔道，从而破坏膜的完整性，引起细胞坏死。他们多篇论文发表在Cell、Nature与MolecularCell上，其中下左图这副梵高风格的封面（我很喜欢）便是MLKL分子破坏细胞膜的机理，下右图为详细过程。在这里值得注意的是，程序性坏死不是凋亡，也不是普通的坏死。它有着与通常的细胞坏死类似的形态学特征，但却受到特别的死亡信号通路调控。凋亡有两条信号通路，即由细胞膜上的死亡受体介导的线粒体非依赖性途径和由线粒体释放细胞色素c启动的线粒体依赖性途径，两条途径均需caspase的活化及其诱发的级联反应。程序性坏死与凋亡是由死亡受体介导的两种不同的细胞死亡方式，它不依赖于caspase，也不需线粒体释放细胞色素c。两者之间也存在联系，一般情况下，细胞在caspase活性被抑制而不能发生凋亡的情况下会启动程序性坏死。本题中，AD均是凋亡与坏死的表象区别，同样也是程序坏死与程序凋亡的区别。至于信号传导与蛋白合成的选项，与凋亡相同，程序性坏死同样具有信号传导和蛋白合成，所以本题答案为AD。如果对该过程有兴趣的同学可进一步参考相关文献，如百度“程序性坏死研究进展”，或google“Necroptosis”。5.关于胆固醇的描述正确的是(多选2分)A.细胞质膜的内外小叶均有分布B.仅分布在细胞质膜的外小叶C.胆固醇是各种生物体细胞质膜的固有成分D.胆固醇是细胞质膜中脂筏的基本结构组分之一【解析】：胆固醇仅存在真核细胞膜上，含量一般不超过膜脂的1/3，植物细胞膜中含量较少，细菌等原核生物的细胞膜中不含有胆固醇，在真核的酵母中替代胆固醇的是麦角固醇。胆固醇是脂筏的基本成分之一，其功能是提高脂双层的力学稳定性，调节脂双层流动性，降低水溶性物质的通透性所以C选项不对，D选项对。胆固醇分子的翻转活动是经常发生的，它们经常在两个脂质单层之间进行着快速再分布（如右图）。故在质膜内外均有，A选项对B不对。答案为AD。6.以下有关光学漫微镜和电子显微镜分辨率的描述，正确的是(多选2分)A.光学显微镜的分辨率能达到1nmB.光学显微镜能观察到多数病毒C.电子显微镜的分辨率能达到0.1nmD.电子显微镜能观察到蛋白与核酸分子【解析】：显微镜的分辨力的大小由物镜的分辨力来决定的，而物镜的分辨力又是由它的数值孔径和照明光线的波长决定的。当用普通的中央照明法（使光线均匀地透过标本的明视照明法）时，显微镜的分辨距离为d=0.61λ/NA；式中d——物镜的分辨距离，单位nm。λ——照明光线波长，单位nm。NA——物镜的数值孔径。例如油浸物镜的数值孔径为1.25，可见光波长范围为400—700nm，取其平均波长550nm，则d=270nm，约等于照明光线波长一半。一般地，用可见光照明的显微镜分辨力的极限是0.2μm。AB错误。答案：CD7.溶酶体的功能包括(多选2分)A.降解由胞外环境进入胞内的物质B.清除无用的生物大分子及衰老的细胞器C.吞噬和自噬D.胞吐【解析】：ABC为溶酶体的常见功能。本题的争议之处在于胞吐算不算功能，溶酶体的确有胞吐作用。如铜可以通过溶酶体的胞吐作用或ATP酶的铜转移作用而进入胆汁内，胆汁中的铜也可以是肝细胞溶酶体对存在于胆汁中铜结合蛋白分解的结果。所以严格来说D也是溶酶体作用，不过一般意义下把胞吐算作细胞的功能。最终本题修改了标答，选ABC或ABCD都可以。8.以下列生物膜“流动镶嵌模型”描述正确的是(单选l分)A.脂膜由脂双层构成，内外表面各分布一层球状蛋门质B.脂膜由脂双层构成，中间有一层蛋白质C.脂膜由脂双层构成，蛋白质以不连续的颗粒形式嵌入脂层，脂分子可以移动，蛋白质不能移动D.脂膜由脂双层构成，蛋白质以不连续的颗粒形式嵌入脂层，脂分子和蛋白质的均呈流动状态【解析】：高中内容，流动镶嵌模型，此略。答案为D。9.细胞中的核糖体根据定位不同可分为游离核糖体和结合核糖体，下列哪一组细胞器的蛋白质游离核糖体合成？(单选l分)A.线粒体，叶绿体，分泌泡B.内质网，绷胞核，高尔基体C.细胞核，线粒体，溶酶体D.线粒体，细胞核，叶绿体【解析】：内质网高尔基体溶酶体分泌泡内蛋白由结合核糖体合成，叶绿体、线粒体及细胞核由游离核糖体合成。答案：D10.如果线粒体内膜的不通透性被破坏，会导致以下哪种结果？(单选l分)A.氢离子梯度无法形成，ATP无法产生B.糖酵解无法进行C.三羧酸循环无法生成ATPD.电子传递链无法将NADH携带的电子传递到氧【解析】：化学渗透假说。此处需要注意的是有同学对C有异议，因为TCA产生的是GTP。事实上哺乳动物产GTP，植物微生物直接产ATP（一说除了哺乳类所有高等生物都ATP），且GTP最终也会转化为ATP，所以根据出题人意图，A选项应无异议。GTP对蛋白合成、信号传导有特殊意义（原理不清），但一般情况下功能主要靠ATP。这与A碱基在化学进化中可能形成最早最简单有关。答案：A11.内质网是细胞中的“钙库”之一，以下描述正确的是(单选l分)A.钙离子从细胞质扩散到内质网中B.内质网上的钙泵将钙离子从细胞质主动运输到内质网C.钙离子通过内质网上的钙离子通道主动运输到内质网D.钙离子通过钠钾泵协同转运到内质网【解析】：内质网腔中的钙离子浓度是细胞中最高的，因为内质网膜上含有主动运输钙离子的Ca-ATP酶，Ca2+是细胞内重要的离子形态信号分子，而因此内质网在细胞信号处理过程中起着重要作用。细胞内钙离子泵有两类：其一是P型离子泵，其原理与钠钾泵相似，每分解一个ATP分子，泵出2个Ca2+。位于肌质网（sarcoplasmicreticulum）上的钙离子泵是了解最多的一类P型离子泵，占肌质网膜蛋白质的90%。另一类叫做钠钙交换器（Na+-Ca2+exchanger），属于反向协同运输体系（antiporter），通过钠钙交换来转运钙离子。它的主要功能是利用钠泵活动建立的膜两侧钠离子浓度梯度势能，将细胞内的钙离子排出细胞，以维持细胞内低的游离钙离子浓度。例如，心肌细胞在兴奋-收缩偶联过程中流入细胞的钙离子，大多数是由钠钙交换体排出细胞的，少部分由肌膜上的钙泵排除细胞。如果用哇巴因抑制钠泵的活动，将减低钠离子的跨膜浓度梯度，从而减小钠钙交换的速率，造成细胞内钙离子浓度升高。关于细胞钙转运机制详细的分类与解释见第40题。此处A不对，C里的钙通道是内质网向外释放Ca2+的通道，D中的交换器主要在细胞质膜上。故答案为B。12.真核细胞有丝分裂的意义在于(单选l分)A.保证母细胞完整地一分为二B.保证复制后的染色体平均分配到两个子细胞中C.保证母细胞的细胞质平均分配到两个子细胞中D.保证母细胞的细胞器平均分配到两个子细胞中答案：B13.癌细胞与正常细胞的不同之处在于(单选l分)A.癌细胞不能合成DNAB.癌细胞被锁定在细胞周期中的S期C.癌细胞不受细胞周期检验点的控制D.癌细胞始终处于细胞周期中的分裂期【解析】：癌细胞也有细胞周期，也需要间期合成必须的物质，只不过这样的细胞周期不再有检验点限制。哪怕是受精卵都有细胞间期，只不过比较短。所以答案为C。本题有两个C选项后来作废了。14.拟南芥叶肉细胞有5对染色体，下列关于拟南芥细胞染色体数目叙述正确的是(单选l分)A.成熟花粉粒中的营养细胞有l0条染色体B.珠被细胞有l0条染色体C.胚乳细胞5条染色体D.胚囊细胞有l0条染色体【解析】：拟南芥是蓼型单孢子型胚囊。营养细胞单倍体5条，珠被是母体细胞10条，胚乳三倍体15条。胚囊七细胞八核怎么算都不是10条。关于不同类型的胚囊发育详见第