广西 张聪杰 辽宁 徐秀云 甘肃 马小明

【原创试题1】(14分)某生物学研究性学习小组在实验室进行探究植物细胞的吸水和失水的实验。回答下列相关问题。

(1)查阅资料可知，植物细胞的细胞壁是全透性的；成熟的植物细胞内的液体环境主要是___________________ ；原生质层相当于一层半透膜，原生质层是指___________________。

(2)学习小组经讨论后认为选___________________(填“根尖分生区细胞”或“紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞”)为实验材料，理由是___________________。

(3)学习小组用一定浓度的蔗糖溶液进行实验，观察液泡的体积随时间的变化，记录结果如图1所示，图1中表示植物细胞发生了___________________现象；若换用与蔗糖溶液等渗的KNO3溶液进行实验，请预测实验结果，并在图1中绘制相应曲线。

图1

(4)学习小组计划用蔗糖溶液测定某种绿色植物叶肉细胞的细胞液浓度，请写出实验思路和预期结果：___________________。

(5)通过实验探究，学习小组明白了农业生产上给农作物施肥时伴随灌水的原理是___________________。

【答案】(1)中央大液泡(液泡)里的细胞液(2分，答出液泡给1分，答出细胞液给1分) 细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质(1分)

(2)紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞(1分) 具有紫色的中央大液泡，便于观察(2分，答出紫色的中央大液泡给1分，答出便于观察给1分)

(3)质壁分离(1分)

图2

(2分，如图2所示，变化趋势为液泡体积的相对值先下降一段时间后恢复，即先发生质壁分离后自动复原)

(4)实验思路：配制一系列浓度梯度的蔗糖溶液，取该绿色植物的叶肉细胞分别置于不同浓度的蔗糖溶液中，观察细胞质壁分离情况；预期结果：细胞液浓度介于不发生质壁分离和刚好使其发生质壁分离的溶液浓度之间(3分，答出设置一系列浓度梯度给1分，答出观察指标给1分，答出细胞液浓度的判断给1分)

(5)避免农作物根部细胞外的土壤溶液浓度过高导致细胞失水过多而死亡(2分，答出避免土壤溶液浓度高给1分，答出避免细胞失水给1分)

创新点分析：1.设问考查角度创新，本题以质壁分离实验和探究为学科情境，设置问题，第(1)问考查基础知识；第(2)问考查实验材料的选择和理由；第(3)问考查实验结果的分析和应用；第(4)问考查实验原理的应用和延伸；第(5)问考查生物学原理在农业生产上的应用，各个设问上下衔接，层层递进。

2.考查维度多样，按高考能力要求分析，本题既有涉及基础知识理解能力的考查，也有实验探究、获取信息能力和综合应用的考查；按学科核心素养分析，本题第(1)问体现了结构与功能观的考查，第(2)问体现了科学思维的考查，第(3)问体现了对科学探究中结果分析的考查，第(4)问体现了对科学探究中实验方案设计的考查，第(5)问联系生产生活实际的应用，体现了社会责任的考查。

3.设问形式创新，第(3)问第二空采用绘制曲线的方式考查实验结果的预期，第(4)问考查实验思路。

试题亮点：考点明确、具体，注重基础性考查。

【原创试题2】试题原稿：

不少哺乳动物冬眠时会将代谢水平降至最低，甚至能达到正常水平的1%，但它们也需要蛋白质来维持基本的肌肉活动。某科研团队通过研究发现，一种地松鼠在冬眠期间，其消化道中的尿素被肠道微生物(溶尿菌)降解产生的氮元素会被地松鼠重新利用，从而实现了氮在冬眠动物体内的“循环”。研究者进一步对地松鼠肠道微生物进行基因组测序后发现，随着冬眠进程的推进，与产生脲酶相关的基因表达上调，在冬眠尾声时最活跃。回答下列问题：

(1)蛋白质的基本组成单位是________，蛋白质种类和功能多样，可参与肌肉的组成，维持肌肉的活动，作为酶(如脲酶)起催化作用，此外，蛋白质还具有____________功能(答出2点)。

(2)尿素是蛋白质代谢产生的含氮废物，一般情况下，氮在动物体内以尿素的形式积累，最终作为尿液的主要成分排出体外。当某动物饮水过多时，会导致细胞外液的渗透压下降，对___________________的刺激减少，减少___________________的分泌和释放，肾排出的尿液增加，细胞外液的渗透压才能恢复正常。但荒漠生物群落中某些爬行动物的含氮废物不以尿素的形式排出，而是以固态尿酸盐的形式排出，意义是____________________________________。

(3)为探究地松鼠肠道微生物的作用机理，该研究团队利用同位素示踪技术标记了尿素中的氮元素，随后分别在3个时间段将这些尿素注射至不同地松鼠的血液中，分别是夏季代谢活跃时、冬眠刚开始时以及冬眠接近结束的时候，然后检测地松鼠肝脏和肌肉中的同位素标记情况。该实验过程中作为对照组的地松鼠应该如何处理，目的是___________________，对照组地松鼠的实验结果应该是___________________。

(4)基因的表达过程包括___________________。依据题意，理论上可利用基因工程技术，从地松鼠的肠道微生物获取___________________为目的基因，通过工程菌生产该基因的表达产物，利用动物尿液中的尿素作为生产蛋白质的原料。了解冬眠状态下动物的生存方式，还可以为肌肉萎缩患者提供新的治疗思路；降低人类在太空中肌肉损失的速率，可为未来奔赴遥远星球的深空旅行奠定理论基础，对人类也具有重大意义。

返改建议：

1.题干和第(4)问可精简。如删除“不少哺乳动物冬眠时会将代谢水平降至最低，甚至能达到正常水平的1%，但它们也需要蛋白质来维持基本的肌肉活动”等。

2.第(2)问第1空答案不唯一。

3.第(3)问的目的设问可替换为“以大幅降低其肠道微生物的数量”，清晰答题方向，降低难度。

4.使用抗生素组是否应该是实验组？肠道微生物一定是细菌吗？建议命题老师斟酌。

优化后试题：

哺乳动物冬眠时代谢水平会降低，但仍需蛋白质来维持基本的肌肉活动。某科研团队研究发现，一种地松鼠在冬眠期间，其消化道中的尿素被肠道微生物降解产生的氮元素会被重新利用，从而实现了氮的“循环”。进一步对地松鼠肠道微生物的基因组测序后发现，其体内与产生脲酶相关的基因表达上调。回答下列问题：

(1)(2)同试题原稿。

(3)为探究地松鼠肠道微生物的作用机理，该研究团队利用同位素示踪技术标记了尿素中的氮元素，随后分别在3个时间段(夏季代谢活跃时、冬眠刚开始时以及冬眠接近结束时)将这些尿素注射至不同地松鼠的血液中，然后检测地松鼠肝脏和肌肉中的同位素标记情况。实验过程中，研究人员对实验组的地松鼠使用了抗生素，以大幅降低其肠道微生物的数量，则实验组地松鼠应出现的实验结果是___________________。

(4)基因的表达过程包括___________________。依据题意，理论上可利用基因工程技术，从地松鼠的肠道微生物中获取___________________为目的基因，通过工程菌生产该基因的表达产物，利用动物尿液中的尿素作为生产蛋白质的原料。

【答案】(1)氨基酸 免疫、调节机体的生命活动、运输(任答其中2点即可)

(2)渗透压感受器(或下丘脑中的渗透压感受器) 抗利尿激素 荒漠群落分布在极度干旱区，严重缺水，尿素需要溶解在水中才能排出，以固态尿酸盐的形式排出可以减少水分的散失，适应缺水的环境(答案合理即可)

(3)实验组地松鼠的肝脏和肌肉中的同位素标记比对照组地松鼠的少很多(答案合理即可)

(4)转录和翻译 与产生脲酶相关的基因

【解析】本题以近期的科研成果为切入点，考查蛋白质的结构和功能、水盐平衡调节、基因表达、基因工程等相关知识，考查阅读理解能力、获取信息的能力和实验探究能力等，考查结构与功能观、科学思维、科学探究等学科核心素养。(1)蛋白质的基本组成单位是氨基酸。据题设信息“蛋白质可参与肌肉的组成”可知，蛋白质是构成细胞和生物体结构的重要物质，绝大多数酶是蛋白质，酶具有催化作用，这两方面的功能题干中已有表述，不能重复回答，所以蛋白质还具有的功能有调节机体的生命活动，如胰岛素、胰高血糖素等蛋白质类激素；具有运输功能，如血红蛋白；具有免疫功能，如抗体。(2)下丘脑是水盐平衡调节中枢，当某动物饮水过多时，会导致细胞外液的渗透压下降，对位于下丘脑中的渗透压感受器的刺激减少，减少了下丘脑对抗利尿激素的分泌和垂体的释放，所以肾排出的尿液增加。荒漠生物群落分布在极度干旱区，年降水量稀少且分布不均匀，生活在荒漠中的生物都具有耐旱的特性，它们以各自独特的生活方式适应缺乏水分的环境，如某些爬行动物以固态尿酸盐的形式排泄含氮废物，而不是产生需要更多水才能溶解的尿素。(3)首先需要明确实验目的是“探究地松鼠肠道微生物的作用机理”，实验的自变量是地松鼠的肠道微生物，实验结果是通过检测因变量而获得的，据题意“检测地松鼠肝脏和肌肉中的同位素标记情况”可知，此为因变量。由于实验组的地松鼠经抗生素处理过，其肠道微生物数量已大幅降低，据题意“地松鼠肠道微生物的基因组测序后发现，其体内与产生脲酶相关的基因表达上调”可知，当地松鼠肠道中微生物数量大幅降低之后，其分解尿素的量也大幅下降，所以实验组地松鼠的肝脏和肌肉中的同位素标记应该比对照组地松鼠的少很多。(4)基因的表达包括转录和翻译两个过程。据题意可知，目的基因应是与产生脲酶相关的基因，脲酶的作用是能将尿素分解为氨和二氧化碳。

创新点分析：本题的题干材料来源于领研网的“最新《科学》解开冬眠之谜：不吃不喝时，来自尿素的营养解救了它们”，聚焦学科科技前沿，通过新的情境设定，考查学生在新情境中解决问题的能力。通过(2)(3)问中语言表述类的设问，考查学生的逻辑思维能力。考查的内容横跨多个模块，体现了知识的广度；对实验与探究能力的考查，体现出知识的深度。

【原创试题3】L-异亮氨酸被广泛应用于医药、化妆品及食品等领域，工业上用发酵法生产L-异亮氨酸的关键是高产菌种的选育。已知生物体内L-异亮氨酸由天冬氨酸转化而来，但天冬氨酸含量升高时，会抑制天冬氨酸合成酶的活性。回答下列问题：

(1)从土壤中分离和筛选能产L-异亮氨酸的微生物时，需采用________法将土壤稀释液接种到________的固体培养基上，以获得原始菌G0。

(2)已知磺胺胍是天冬氨酸的结构类似物，如图3曲线为不同浓度的磺胺胍对G0生长的影响。推测磺胺胍抑菌的原理是____________________________。将原始菌G0经诱变处理180 s后，接种到含有________mg·mL-1磺胺胍的培养基中培养2～3天，挑取较大单菌落获得变异菌G1。此变异菌天冬氨酸合成酶的活性不受磺胺胍(天冬氨酸)的反馈抑制作用。用于工业发酵前，还需要检测G1能否________，以及其遗传的稳定性。

图3

(3)若利用G1发酵生产L-异亮氨酸，需控制好发酵罐内的________(答出2点即可)等条件，以利于菌株生长繁殖。同时，为避免其他杂菌污染培养基和发酵设备，必须经过________过程。

【答案】(15分)(1)稀释涂布平板(2分) 缺乏L-异亮氨酸(2分)

(2)磺胺胍与天冬氨酸结构相似，进入菌体后抑制天冬氨酸合成酶活性，从而抑制天冬氨酸的合成，进而起到抑菌作用(3分) 0.4(2分)

显著提升L-异亮氨酸产量(答案合理即可，2分)

(3)温度、pH、溶解氧(答出1点给1分，2分) 严格的灭菌(2分)

【命题意图】本题考查微生物的分离纯化和发酵相关知识，考查理解能力、信息获取能力，考查生命观念、科学思维学科核心素养。

【解题思路】(1)从土壤中分离和筛选能产L-异亮氨酸的微生物时，选择培养基中应无L-异亮氨酸，接种方法一般采用稀释涂布平板法。(2)由题意可知，磺胺胍进入菌体后会抑制天冬氨酸合成酶活性，从而抑制天冬氨酸的合成，进而起到抑菌作用。由图可知，磺胺胍浓度为0.4 mg·mL-1时，抑菌率为100%，故原始菌G0经诱变后，应接种到含有0.4 mg·mL-1磺胺胍的培养基中培养，挑取较大单菌落获得变异菌G1，此时获得的G1对磺胺胍具有抗性，即变异菌G1天冬氨酸合成酶的活性不受磺胺胍(天冬氨酸)的反馈抑制作用，因此其产L-异亮氨酸的效率较高。工业发酵前，还需要检测G1能否显著提升L-异亮氨酸产量，以及其遗传的稳定性。(3)发酵生产L-异亮氨酸时，需控制好发酵罐内的温度、pH、溶解氧等条件。同时，培养基和发酵设备必须经过严格的灭菌过程，以避免其他杂菌的污染。

创新点分析：题干材料源于实际工业生产，体现试题的应用性。在题空设置上，第(1)(3)问以教材基本知识点为考查重点，体现基础性。但第(2)问需要学生借助题干信息和曲线图信息进行分析作答，体现试题的综合性和创新性，也是对学生信息获取能力、综合应用能力的考查，预测本题难度较大。

试题亮点：围绕工业生产实践进行设问，突出了试题的基础性和应用性。