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第十四届国际生物奥林匹克竞赛理论试题及答案详

来源:动视网 责编:小OO 时间:2025-09-23 19:06:51
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第十四届国际生物奥林匹克竞赛理论试题及答案详

2003年第14届国际生物学奥赛试题解析细胞生物学1.(2003年)按逐渐降低的顺序排列下列蛋白的一级结构序列的进化:①促生长激素②DNA聚合酶的催化亚单位③组蛋白质H1④鱼精蛋白或谷物的贮藏蛋白A.①④③②B.②③①④C.③②①④D.④①②③E.①②③④解析:该题是对四种蛋白质进化速率快慢的比较。不同蛋白质进化速率是有差异的,这种差异是由蛋白质的结构和功能决定的。进化的特点是越重要的分子,功能越复杂的分子,分子中越重要的部位或氨基酸,对多肽的结构要求越严格,其进化速度越慢,相反越快。在这四种
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导读2003年第14届国际生物学奥赛试题解析细胞生物学1.(2003年)按逐渐降低的顺序排列下列蛋白的一级结构序列的进化:①促生长激素②DNA聚合酶的催化亚单位③组蛋白质H1④鱼精蛋白或谷物的贮藏蛋白A.①④③②B.②③①④C.③②①④D.④①②③E.①②③④解析:该题是对四种蛋白质进化速率快慢的比较。不同蛋白质进化速率是有差异的,这种差异是由蛋白质的结构和功能决定的。进化的特点是越重要的分子,功能越复杂的分子,分子中越重要的部位或氨基酸,对多肽的结构要求越严格,其进化速度越慢,相反越快。在这四种
               2003年第14届国际生物学奥赛试题解析

细胞生物学

1.(2003年)按逐渐降低的顺序排列下列蛋白的一级结构序列的进化:

①促生长激素        ②DNA聚合酶的催化亚单位

③组蛋白质H1        ④鱼精蛋白或谷物的贮藏蛋白

A.①④③②    B.②③①④    C.③②①④    D.④①②③

E.①②③④

解析:该题是对四种蛋白质进化速率快慢的比较。不同蛋白质进化速率是有差异的,这种差异是由蛋白质的结构和功能决定的。进化的特点是越重要的分子,功能越复杂的分子,分子中越重要的部位或氨基酸,对多肽的结构要求越严格,其进化速度越慢,相反越快。

在这四种蛋白质中,分子进化速率最低的是组织蛋白,它有高度的保守性,这与它的重要性有关。它在核内与DNA结合,对遗传信息的贮存和调节DNA复制具有十分重要的作用,是一种特殊化的蛋白质。在漫长的进化过程中,几乎不允许它发生变化,所以它是一种非常保守的蛋白质。

鱼精蛋白或谷物的贮藏蛋白,其功能主要是营养物,故分子进化速度最快。

促生长激素即下丘脑分泌的生长激素释放激素,为10肽,其作用仅是促进腺垂体释放生长激素,其功能与结构没有③、②所代表的蛋白质复杂,故进化速度相对较快。因此,这四种物质以及结构进化的顺序从高到低排列应为④①②③。

答案D(原答案为C)

2.(2003)编码XUX产生的氨基酸的共同性质是什么?这里X是任意碱基,U是尿嘧啶。

    A.疏水性    B.正电荷    C.负电荷    D.侧链上有疏

    E.没有共同性质

解析:从密码表可知:在氨基酸的密码子中,每个密码子的第二个碱基都为U的,即密码为XUX的氨基酸只有4种,它们是亮氮酸、异亮氨酸、甲硫氨酸、缬氨酸。按R基的极性性质分,这四种氨基酸都属于非极性R型氨基酸,因此,它们的共同性质是疏水性。

答案A。

3.下列表明是含有不同化学性质的变性多肽链。

氨基酸的共同性质:

A和E1氨基有电荷

B2有许多正电的离子

C和F2有水肽链

D2有许多的电的离子

如果变性,在细胞质环境中上述多肽最稳定的构型将是:

解析:蛋白质由肽链构成,肽链上氨基酸的序列即为蛋白质的一级结构。肽链构成蛋白质时,再按一定的方式盘曲折叠的,即形成一定的空间构象。多肽链的变性,是肽链空间构象(即肽链螺折叠方式)的改变。如果变性,上图A、B、C、D四种构型(构象)中,A应最稳定。原因是:在这条肽链上相邻的C、F氨基酸碱基残基的侧链是疏水的,即非极性的。这些非极性侧链(R基)有一种避开水相的趋势,因而相互黏附,在分子内部形成一个集团,藏于分子内部,这种相互黏附的力,称为疏水键,它们对分子的稳定有很大的作用。相邻的B、D氨基酸残基分别有很多正电子和负电子,它们之间会形成坚固的离子对,即盐键(一个侧基上的——NH2所形成的正离子与另一个侧基上的羧基所形成的负离子之间),盐键的键能较强,对维持空间结构的稳定性也起重要作用,是维持蛋白质空间结构的重要的力之一。维持蛋白质空间结构的力,除上述盐键、疏水键外,还有氢键、二硫键、范德华力等。

答案A。

4.(2003)核苷酸能被酶促磷酸化,下列哪一种反应是不可能的?

A.ADP+ADP=AMP+ATP    B.AMP+GTP=ADP+GDP

C.ATP+GDP=ADP+GTP     D.ATP+|UMP=ADP+UDP

E.ADP+AMP=ATO+腺苷

解析:核苷酸被酶促磷酸化的过程,就是AMP→ADP→ATP的过程。ATP是能量代谢的主角,它是由腺嘌呤核苷(五碳糖为核糖)与磷酸脱水形成焦磷酸键连接而成的。其结构式如下图:

其中磷酸与磷酸之间(即第2和第3)的化学键为高能磷酸键,当它们水解时,释放出大量的化学能,一般把水解时释放出20.92kJ/mol,以上自由能的化合物,称为高能化合物。

ATP+H2O    ADP+H3PO4+8千卡/摩尔能量

ADP+H2O    AMP+H3PO4+6.5千卡/摩尔能量

而腺甘与磷酸之间为一般磷酸键,因为AMP水解时只放出2.2千米/摩尔的能量。2.2千卡/摩尔的能量不能形成一个高能磷酸键 。故ADP+AMP   ATP+腺苷的反应不会发生。

答案:E

5.(2003)水生热栖菌的极度耐热基因组中与大肠杆菌比较,哪种核苷酸占优势?

A.A—T    B.C—T    C.G—A    D.G—C

E.T—G

解析:DNA分子中,G—C碱基对多的,其结构稳定。因为双螺旋的稳定性是由于互补碱基对A—T,G—C之间的氢键以及碱基沿螺旋轴彼此“堆积”时相互作用力(即碱基堆积力)所维系的。A—T之间形成两个氢键释放的自由能为5.0233kJ/mol,而G—C之间形成三个氢键释放的自由能力为10.0465kJ/mol。因此,分子中G—C多,则比较稳定。

答案:D

6.(2003)解释下列反应:

6.1(2003)延胡索酸酶促形成的琥珀酸反应属于哪一种酶:

A.异构酶    B.脱氢酶    C.水解酶    D.合成酶

E.移酶

6.2(2003)本反应中的辅酶是哪种维生素衍生的?

    A.B1    B.B2    C.B6    D.B12

    E.BC

解析:由延胡索酸酶促形成的琥珀酸反应发生在:①许多兼性厌氧细菌(如埃希氏杆菌属、变形杜菌属、沙门氏菌、产琥珀酸弧菌等)的延索索呼吸(无氧呼吸的一种)中。以往都是把琥珀酸的形成作为微生物的一般发酵产物来考虑,但在延胡索酸呼吸中,延胡索酸却被当作无氧呼吸链的末端氢受体,而琥珀酸则是延胡索酸的还原产物。

②逆向TCA循环,又称还原性TCA循环,如一些绿细菌,CO2固定是通过逆向TCA循环进行的。如下图。

Fd·2H为还原态铁氧还蛋白,其功能是催化还原性CO2固定以进入TCA循环

逆向TCA循环中的多数酶与正向TCA循环是相同,只有依赖ATP的柠檬酸裂合酶(它把柠檬酸裂解为乙酰CoA和草酰乙酸)是个例外。TCA循环中由琥珀酸延胡索酸的酶为琥珀酸脱氧酶,该酶的辅基是FAD,名称是黄素腺嘌呤双核苷酸,能牢固的与酶蛋白结合。黄素即维生素B2。由此可见,6.1的答案为B, 6.2的答案是也B。

答案:6.1 B; 6.2B

8.(2003)乳酸杆菌缺少电子传递链。然而,在特殊的环境中,大约50%ATP是通过与H+—ATP酶连接的膜上合成的。什么现象导致合成ATP的电子梯度的形成?

    ①如果细胞中的乳酸浓度比培养基中的高

    ②如果细胞中的乳酸浓度比培养基中的低

    ③乳酸单向转运

    ④乳酸与H+逆向转运

A.①③    B.①④    C.①⑤    D.②⑤

E.②④

解析:植物细胞、真菌(包括酵母菌)和细菌细胞,其质膜上没有Na+—K+泵,而是具有H+泵(H+ATP酶),它能使ATP水解,放出能量,将质子逆着其梯度泵出细胞,使细胞外的H+浓度高于细胞内,由此使膜内外产生明显的H+电化学梯度,这就提供了溶质跨膜运动的驱动力。

厌氧型微生物利用发酵过程中产生的ATP,在位于原生质膜上的ATP酶的作用下,ATP水解生成ADP和磷酸,同时伴随质子向胞外的分泌(即H+泵的作用)。使膜内外建立质子浓度差。

答案B:

9.(2003)大肠杆菌的乳糖操纵子含有3个结构基因:

编码:—半乳糖苷酶基因lacZ  

编码:—半乳糖苷透性酶基因lac Y

编码:—半乳糖苷转乙酸基酶基因lac A

乳糖操纵子受Lacl(阻遏物)控制。阻遏物在乳糖存在下被钝化,乳糖是诱导物。有许多乳糖类似物,例如邻位硝基苯——D一半乳糖苷(ONPG),它是—半乳糖苷透性酶的底物,但不是诱导物。这个反应产生邻位硝基苯,对细胞是有毒的。异丙基——D半乳糖苷(IPTG),是诱导物,但不是—半乳糖昔酶的底物。苯基——D半乳糖苷(PG)是—半乳糖苷酶的底物,但不是诱导物。它的水解产物对细胞是没有毒的。

9.1.(2003)在培养基加入PG作为唯一的碳源与能源,哪种细胞可以生长?

    A.lac I—    B.lac Z—    C.lac Y—    D.lac Z—lac Y—

    E.lac I—lac Z—

9.2.(2003)在有ONPG的培养基中细胞能否生长?

    A.能    B.不能

9.3.(2003)半乳糖对有galE一突变的细胞有毒。这种突变体的哪种细菌在IPTG+PC的培养基中能生长?培养基中用阿拉伯糖作为碳源与能量。

    A.lac I—    B.lac Z—    C.lac A—    D.lac I—lac A—

解析:人们在研究乳糖操纵子的中的诱导作用时,很少使用乳糖,因为培养基中的乳糖会被诱导作用成的—半乳糖苷酶所催化降解,从而使其浓度不断发生变化。实验室里常常使用两种含硫的乳糖类似物IPTG和TMG。另外,在酶活性分析中常用ONPG。研究发现,它们都是高效诱导物,如下图。

因为它们都不是半乳糖苷酶的底物,所以又称为安慰性诱导物。

9.1(2003)乳糖操纵子中,阻遏物(Lac1)与操纵基因结合,转录被抑制。若诱导物存在,并与阻遏蛋白结合,使阻遏物变构,从操纵基因处脱落,转录被启动。在培养基加PG作为唯一的碳源于能源时,由于PG是一半乳糖苷酶的底物,但不是诱导物,所以,只有阻遏蛋白基因突变型菌株,才能生长。

9.2(2003)2ONPG是半乳糖干透性酶的底物,但不是诱导物,在培养基中加入ONPG,由于酶不能合成,且它对细胞有毒,因此,细胞不能生长。

答案:9.1A; 9.2B; 9.3B

10.(2003)在体外进行蛋白质合成测定。多聚核糖核苷酸含有U和C的比例是1:5(U和C的位置是随机的),这种只含U和C的RNA作为模板。哪组氨基酸可参与合成多肽分子?

A.1苯丙氨酸:5脯氨酸:3亮氨酸

B.1亮氨酸:1脯氨酸:1丝氨酸:1苯丙氨酸

C.1苯丙氨酸:5丝氨酸:5脯氨酸:5亮氨酸

D.1苯丙氨酸:25脯氨酸:5丝氨酸:5亮氨酸

E.5亮氨酸:5脯氨酸

解析:已知U:C=1:5,因此在由U和C形成的多聚UC和核糖核苷酸链中,U占1/6,C占5/6。在多聚UC链中,由于二者的位置是随机的,即随机排列,因此,由它们可组成8种密码子,且每种密码子的比例是:

UUU=1/6×1/6×1/6=1/216

UUC=1/6×1/6×5/6=5/216

UCC=1/6×5/6×5/6=25/216

CCC=5/6×5/6×5/6=125/216

CCU=5/6×5/6×1/6=25/216

CUU=5/6×1/6×1/6=5/216

UCU=1/6×5/6×1/6=5/216

CUC=5/6×1/6×5/6=25/216

从密码子表可知:UUU、UUC为苯丙氨酸密码子;UCC、UCU为丝氨酸密码子;CCC、CCU这脯氨酸的密码子;CUU、CUC为亮氨酸的密码子。在以多聚UC核糖核苷酸链为模版合成的多肽链中,苯丙氨酸的比例为6/216;脯氨酸的比例为150/216;丝氨酸的比例为30/216;亮氨酸的比例为30/216。

因此,苯丙氨酸:脯氨酸:丝氨酸:亮氨酸=6:150:30:30=1:25:5:5。

答案:B

11.(2003)从大肠杆菌分离的DNA链有5端—GTAGCCTACCCCATAGG—3端序列。如果依此双链DNA转录出mRNA,模板链与分离出的链是互补的。

11.1.(2003)哪一个是mRNA的序列?

A.3′—CAUCGGAUGGGUAUCC—5′

B.5′—GUAGCCUACCCAUAGG—3′

C.5′GGAUACCCAUCCGAUG—3′

D.5′CACAGAUACCCAGAUG—3′

11.2.(2003)如果翻译时严格从mRNA5′端开始,将合成哪一组多肽(假设不需要起始密码子)?做11.1题为11.2题需要用遗传密码子表。

    A.—Gly—Tyr—Pro—Ala—Asp

    B.—His—Arg—Met—Gly—lle

    C.—Val—Ala—Tyr—Pro

    D.—His—Arg—Tyr—Pro—Ala

11.3.(2003)当丙氨酰tRNA从核糖体离开时,哪一个tRNA将被结合?

    A.tRNA酪胺酸    B.tRNA脯氨酸    C.tRNA缬氨酸    D.tRNA精氨酸

    E.tRNA组氨酸

解析:11.1DNA分子的两条核苷酸链是反向平行排列的,且碱基互补,因此,DNA链有5端—GTAGCCTACCCATAGG—3端,则这段双链DNA序列应是:

5端—GTAGCCTACCCATAGG—3端

3端—CATCGGATGGGTATCC—5端

无论DNA的复制、RNA的转录和翻译都是5′→3′方向进行。显然,从四个答案看,转录时DNA模版链是3端—CATCGGATGGGTATCC—5端,转录成的mRNA的序列是B答案代表的,即5′—GUAGCCUACCCAUAGG—3′。故B是正确的。

11.2.(2003)翻译开始于mRNA与核糖体结合,在真核生物中,最靠近5′端的AUG通常是起始密码,核糖体小亚基首先结合在mRNA的5端,然后向3端移动。直到AUG序列被甲硫氨酰—tRNA的反密码子识别。翻译沿mRNA有5′3方向进行。上述mRNA的5′3的密码所代表的氨基酸依次是缬氨酸(GUA)—丙氨酸(GCC)—酪氨酸(UAC)—脯氨酸(CCA)—终止密码子(UAG),因此,该mRNA合成的多肽顺序是—Val—Ala—Tyr—Pro。它们分别是上述四种氨基酸英文名称的缩写。故C是正确的。

11.3.(2003)当丙氨酰—tRNA从核糖体离开时,脯氨酰—tRNA被结合,因这时,酪胺酰—Trna已从核糖体大亚基的A位(受位)移到了P位(给位),核糖体大亚基上可容纳两个氨酰—tRNA。故是B正确的。

答案:11.1B; 11.2C; 11.1B.

12.(2003)哪种真核生物RNA聚合酶的转录活性不用染色即能用光学显微镜观察到?

A.RNA聚合酶I        B.RNA聚合酶II

C.RNA聚合酶III        D.引发酶

E.不可能测定

解析:真核生物有3种RNA聚合酶,其结构比大肠杆菌DNA聚合酶更复杂,它们在核中的位置不同,负责转录的基因不同,RNA聚合酶I定位于核仁,转录产物为rRNA;RNA聚合酶II,定位于核质,转录产物为mRNA;RNA聚合酶III,定位于核质,转录产物为tRNA。

RNA的转录有时是可以直接观察的。RNA聚合酶I催化的产物为rRNA的转录可见的,如南非爪蟾的卵母细胞中,有许多为rRNA编码的rRNA基因拷贝,这些基因必须很快的转录以保证受精后早期胚胎迅速生长和所需的核糖体的生产。在这种细胞的电镜照片中可以见到许多弯曲的直径约为20nm的中心纤维,纤维上被覆盖着辐射状的细丝(每个片段约100根)。这些细丝是RNA的生长链,外面包有RNA细丝的中心纤维为重复的rRNA基因。所有这些基因都进行着活跃的转录。一个基因上同时进行多个转录过程,产生多个RNA链。每条RNA链不断延长。DNA分子上位于两侧RNA细丝基部位置的深色颗粒是DNA指导的RNA聚合酶分子。RNA聚合酶分子彼此非常靠近。在每一个RNA聚合酶分子从基因的一端移向另一端的过程中,它所生成的RNA链不断延长。进行转录的DNA片段为2—3m长。约等于真核细胞核糖体45SrRNA前体,编码所需长度、中心纤维中、未进行转录的片段是基因间隔区。如下图:

真核生物工业生物RNA聚合酶的特性

注hnRNA为核内不均—RBA由mRNA的前体。

答案A:

13.(2003)鬼笔环肽是一种剧毒物质,可以从一种蘑茹中分离出来。它对肌动蛋白多聚物有很高的亲和力。鬼笔环肽可以与哪种荧光物质共价结合而被标记,如与荧光素结合,但不改变与蛋白的亲和性质。

如果含有荧光标记的鬼笔环肽的精子的显微切片用甲醇固定(洗去多余的试剂)那么在荧光屏显微镜下能发现精子的哪一部分?

A.精子的顶体(帽子)    B.鞭毛

C.头        D.线粒体

E.全部游动的精子

解析:鬼笔环肽是一种由毒蕈产生的剧毒双环杆肽,与微丝(专指由肌动蛋白组成的,直径为7mm的纤维)有强烈的亲和作用,有促进微丝聚合和稳定微丝的作用。荧光标记的鬼笔环肽可清晰地显示细胞中的微丝。

含有荧光标记的鬼笔环肽的精子,荧光会出现在精子的头部。这是因为精子分为头、中段和尾三部分,头部是染色体集中的地方,细胞质很少。头部前端有一杯状凹陷,里面有一个顶体泡,在顶体泡和染色质之间有大量的球状肌动蛋白。当精子接触到同种卵细胞时,在几秒钟内发生顶体反应。如下图。

反应时,首先迅速从杯底产生肌动蛋白纤维粗束,长约900m,新形成的突起可穿透包围在卵细胞周围的胶状物质,使精、卵细胞发生融合。精子头部的大量的肌动蛋白聚合成肌动蛋白纤维是发生在顶体反应时。

答案C。

14.(2003)基于下述实验事实,确定4种模型(A,B,C或D),并且认为Bax和Bcl—2蛋白起调节细胞程序性死亡的作用,你认为哪一种模型起作用?

实验事实:

▲将老鼠的Bcl—2基因钝化,则导致各种组织中细胞高速程序性死亡,各种组织的确缺少Bax基因。

▲只有1个基因拷贝的Bax基因在没有Bal—2蛋白时可以启动细胞程序死亡。

▲在没有Bax蛋白时,Bcl—2蛋白抑制细胞程序性死亡。

A.Bax蛋白抑制—Bcl—2蛋白的作用,Bcl—2蛋白抑制细胞程序性死亡(见图A)

B.Bcl—2蛋白是Bax蛋白的抑制剂,Bcl—2蛋白抑制细胞程序性死亡(见图B)

C.Bcl—2蛋白和Bax蛋白在导致生存和死亡上互不依赖(见图C)

D.Bcl—2蛋白阻挡Bax蛋白对细胞程序性死亡所起的抑制作用(见图D)

解析:实验事实第一和第三个说明Bcl—2基因控制合成的Bcl—2蛋白是抑制细胞程序死亡的,这种作用发生在没有Bax蛋白存在的条件下。实验事实第二揭示只要有1个基因拷贝的Bax基因就可以启动细胞程序死亡,这种作用发生在没有Bcl—2蛋白存在时,这就说明Bcl—2蛋白和Bax蛋白在导致细胞的生存和死亡上互不依赖。

答案:C。

植物解剖和生理学

15.(2003)如果1种植物卷须的维管束是环状的外韧维管束,此种卷须是哪一个器官的变态?

A.枝条    B.叶    C.茎    D.根

E.无法确定:

解析:植物卷须分叶卷须和茎卷须,茎卷须是茎的变态,如葡萄和南瓜等植物的卷须。其维管束的形态结构应与茎相同。叶卷须是叶的变态,如碗豆的叶卷须,其维管结构应与叶脉相同。叶脉就是叶肉的维管束。

维管束为环状且外韧(初生韧皮部在外方初生木质部在内方)的是大多数双子叶植物茎的初生结构的特点。如梨、向日葵、苜蓿等。因此,这种卷须应是茎的变态。

答案:C。

17.(2003)针叶植物(此处指裸子植物的松类)的胚乳由什么发育而来?

A.由双受精后的核(极核)发育而来

B.受精后胚珠发育而来

C.受精之前的大孢子发育而来

D.受精之后的大孢子发育而来

E.受精之前的大孢子囊发而来

解析:松类植物的胚乳来源于雌配子体,其雌配子体的形成过程是:其胚珠的珠心即大孢子囊,中间有一个细胞发育成大孢子母细胞,经过两次连续(其中一次是减数)形成4个大孢子,排成一列,四个大孢子中通常只有一个大孢子发育成雌配子体,因此,大孢子是雌配子体的第一个细胞。成熟的雌配子体包含有2—7个颈卵器和大量的胚乳,颈卵器中有卵细胞,传粉受精后,受精卵发育成胚,包围此胚的雌配子体(胚乳)继续生长。故答案为C。A指的是被子植物胚乳的来源。

答案:C。

19.(2003)比较细胞液的pH值,①叶绿体基质;②类囊体内;③在光下的植物细胞。

A.①>②>③    B.①>③>②    C.②>①>③    D.②>③>①

E.③>①>②

解析:PH越大,则H+浓度越低。

解析:PH越小,则H+浓度越高。光下,叶绿体内叶绿素吸收光能,引起光的水解,整个反应如下:2H2O→O2+4H++4e—,水光解释放的电子,要经电子传递链的传递,最终传给NADP+,使其成为NADP—,然后结合质子,形成NADPH。类囊体的电子传递中PQ有亲脂性,可传递电子和质子,而其他传递体只能传递电子而不能传递质子。在光下,PQ将传来的电子继续传给铁硫蛋白的同时,又从膜外间质(叶绿体基质)中获得质子,释放到膜内(类囊体空间),此外,水在膜内侧也释放出质子,所以膜内质子浓度高,而膜外低,这个质子的浓度差是光合磷酸化的动力。可见,②与①相比,②得比pH比①低。上述质子浓度的变化只发生在叶绿体中。故光下,植物的非绿色细胞的细胞质中pH应比前二者高。

答案:C。

20.(2003)在培养皿中培养水绵,由于在一定的时间内没有氧气进入而使严格厌氧菌生长,水绵被通过分光镜获得的不同波长的光线照射(见下图)。哪一部分藻丝上细胞的浓度最大?

A.1,3    B.1,4    C.2,3    D.2,4    E.3,4

解析:水绵为绿藻,基叶绿体中所含光和色素为叶绿素a、b,胡萝卜素和叶黄素等 ,不含藻胆素,这与高等植物相同。光合作用中,叶绿素吸收光谱的最强吸收区有两个:一个在波长为0—660nm的红光部分,一个在波长为430—450nm的蓝紫光部分,类胡萝卜素的最大吸收带在400—500nm的蓝紫光区,不吸收红光等长的波长。因此,在这些光区,光合作用强,释放氧气多。

从图中可以看出,在1和3的部分藻丝光合作用强,释放O2多,所以厌氧菌浓度最大的应是2、4部分。在1、3部分应需氧菌浓度最大。

答案:A

21.(2003)野生玉米与突变玉米比较,突变玉米的双磷酸核酮糖羧化酶一加氧酶不能催化加氧反应。在相同的温度下,在突变玉米和野生玉米之间,就光合能力而言,下面哪一组是正确的?野生玉米的双磷酸核酮糖羧化酶一加氧酶的功能是正常的。为什么会是正确的?

突变型的光合能力理由
A与野生型比较,突变型的光合能力较低维管束鞘细胞的双磷酸核酮糖羧化酶—加氧酶失去了固氧的能力

B与野生型比较,突变型的光合能力较低维管束鞘细胞的双磷酸核酮糖羧化酶—加氧酶失去了固氧的能力

C与野生型比较,突变型的光合能力较高由于叶肉细胞光呼吸,突变型的光合能力不受突变的影响
D突变型野生型的光合能力相同由于叶肉细胞光呼吸,突变型的光合能力不受突变的影响
E突变型野生型的光合能力相同维管束鞘细胞有足够高的二氧化碳浓度,两种类型都不进行光呼吸
解析:双磷酸核酮糖羧化酶—加氧酶即RuBP羧化酶,该酶具有双重作用(即兼性酶),即可以催化羧化反应,又可催化加氧反应,其催化方向取决于CO2和O2的分压。当CO2分压高而O2分压低时,起羧化作用(CO2的固定),反之起加氧反应,使RuBP加O2生成乙醇酸,进行光呼吸。突变型玉米RuBP羧化酶的羧化作用不受影响,而是不能催化其加氧反应,因此,突变型玉米光合作用不受影响,与野生型相同。玉米是C4植物,野生型的玉米虽然RuPB羧化酶—加氧酶正常,但该酶存在于维管束鞘细胞,而叶肉细胞内,通过C4途径将CO2大量泵入鞘细胞,使鞘细胞中CO2/O2比率升高,改变了RuBP羧化酶的作用方向,使其加氧反应很少进行,故野生型和突变型都不进行光呼吸。

答案:E。

22.(2003)植物的光合作用依赖于温度(T)和光强度(L),下图表明3种植物在不同的光照强度下消耗CO2的测定结果。在—5℃—0℃和20℃—30℃温度范围内,哪一个因素是因素?

—5℃—0℃温度范围

20℃—30℃温度范围

AT和L都是因素

T和L都是不因素

BT是因素而L不是因素

T不是因素而L是因素

CT是因素而L不是因素

T是因素而L不是因素

DT不是因素而L是因素

T是因素而L不是因素

E上述组合都不正确
解析:光照强度和温度是影响光合作用的重要环境因素。植物的光合速率会随光照强度的增加而加快,在一定范围内几乎是呈正相关。温度影响光合作是通过直接影响酶活性来实现的。一般植物可在10—35℃下,正常的进行光合作用,其中以25—30℃最适宜,35℃以上时,光合作用就开始下降;在低温中,酶促反应下降,故了光合作用的进行。

在众多的环境因素中,任何接近或超过某种生物的耐受性极限而阻止其生存、生长、繁殖或扩散的因素,就叫因子。因此,在—5—0℃光合作用的因素是低温;在20—30℃最适温度下,光合作用的因子时光照强度。

答案:B。

23.(2003)下面的实验是用蚕豆保卫细胞的原生质体

得到的结果。原生质体在等渗溶液中悬浮培养。

在足够的红光照射30min后,再用蓝光照射

30s,在中性pH下原生质体监测培 养。

基于上述结果,最可能的结论是什么?

A.蓝光帮助保卫细胞外面的质子进入细胞

B.蓝光使保卫细胞内的质子增加外出

C.蓝光对保卫细胞的呼吸作用有可观的影响

D.蓝光能激活原生质体的所有部分,提供能量。

E.不仅仅是蓝光,其他波长的光都可帮助保卫细胞转移质子

解析:对在等渗溶液且中性PH下,培养的保卫细胞原生质体照光,先由足够的红光照射30min后,再用蓝光照射30s,结果使溶液PH迅速下降到很低的水平上,这是保卫细胞的原生质体。在蓝光照射下释放H+的结果。

人们在研究气孔开闭的机理时发现,保卫细胞具有非常敏感的感受外界信号变化的能力。蓝光、红光可以直接刺激保卫细胞质膜上的受体,引起质膜上H+—ATP酶(H+泵)的活化,活化的H+泵可分解氧化磷酸化或光合磷酸化产生大ATP,使H+分泌到保卫细胞或保卫细胞原生质体外,同时使外面的K+逆浓度进入细胞中来,而且为保持保卫细胞的电中性。在K+进入细胞的同时,还伴随着C1—的进入。因此,光启动的保卫细胞膜上H+泵的活动,使保卫细胞K+积累,是气孔开启的原因。实验还发现。有些植物的气孔在蓝光照射下的开启程度要比红光下的大得多,即使所用的是强烈的红光。由此可见,蓝光能使保卫细胞内的质子外出增加。

答案:B。    

24.(2003)如果燕麦胚芽鞘失去了表皮,放在生理盐水溶液(pH=5.0)中,则有相当快的生长。哪种激素可能仿效这种作用?

A.植物生长素        B.赤霉素

C.细胞素        D.乙烯

E.脱落酸

解析:因为生长素具有促进生长的作用,而胚芽鞘尖端产生生长素,促进胚芽鞘的生长。

答案:A。

动物解剖和生理学

25.(2003)在哪种动物中,肺的容积在呼吸换气的所有阶段都相对恒定?

A.昆虫中    B.鸟类中    C.哺乳动物中    D.爬行动物中

解析:这四类动物中,肺的容积在呼吸换气所有阶段都相对恒定的是鸟类。因为鸟类呼吸系统的构造非常特殊,包括气管、支气管、肺和一些气囊,支气管一直穿过肺而与腹气囊相通,这一段称为中支气管。鸟类有9个气囊,分为前气囊和后气囊,前气囊与肺前端支气管相通。

鸟类的肺与其他脊椎动物的不同,由许多(1000多条)副支气管组成,这些副支气管与肺的前后次级支气管相通,呼吸时:气流通过支气管→中支气管→后气囊→后次级支气管→副支气管→前次级支气管→前气囊→支气管这样一条复杂的环路。吸气时,潮气量的20%左右进到后次级支气管和肺内,其余80%进入后气囊。而当吸气时,后气囊的气体又经后次级支气管到肺,第二次吸气时,到前气囊,第二次呼气时,才由前气囊排出体外。吸气时,前后气囊都扩大,而肺比较坚固,呼吸时,其容积无明显变化。鸟类的肺容积不大,但由于有气囊,其呼吸系统内的气体容量比哺乳动物大得多。气囊只有贮存空气的作用,本身无气体交换的作用,副支气管壁上有无数空气毛细管,使肺呈海绵状。副支气管和空气毛细管周围有大量毛细血管,因此是气体交换的部分。

答案是B。

26.(2003)鱼类中,血液从心室到心房流动时,血液的压力是如何变化的?

A—心房    V—心室    P—血液的压力

解析:软骨板鳃鱼和真骨鱼的心脏分静脉窦、心房、心室、动脉球或动脉圆锥四部分,如下图:

静脉窦、心房、心室和板鳃类的动脉圆锥由典型的心肌纤维组成,能够收缩,而真骨鱼的动脉球则不能收缩,鱼类的血液被心脏压出后,首先注入腹大动脉,再往前进入左右鳃脉,在鳃部经过气体交换后,经出鳃动脉汇入背大动脉,再由此发出许多动脉,将血液分流到鱼体各部,在组织内进行物质交换后,血液由各部静脉汇入总主静脉(又称古维尔氏管开口静脉窦),再经静脉窦入房再入室。

鱼类心脏产生的压力比圆口类高,腹大动脉的血压在2—8.2kPa之间。电磁流量计的纪录显示,心室内的压力在每次心搏时变动较大,而动脉球内的压力变化较小且缓慢,即脉搏压减少,动脉球的这种压力缓冲作用既有利保护娇嫩地鳃丝,又可以维持心室舒张时的血流。当血流通过鳃后,血压的波动幅度大为减少,背大动脉内血压比腹大动脉和入鳃动脉的低得多。当心室收缩时,由于负压而使心房扩张,这样正好把血液吸入心房。可见,血液压力的变化应如D图所示。

答案D。

27.(2003)一根分支的轴突在位点1受到刺激(见下图),兴奋从1传到位点2,然后是3和4,在这些位点上测量兴奋。在这些位点上测到的神经冲动频率(1)的比较,下面哪一种是正确的。

A.I(1)=I(2)

B.I(1)>I(2)>I(3),I(3)=I(4),I(3)×I(4)=I(2)

C.I(1)D.I(Ⅰ)=I(2)>I(3),I(3)=I(4)I(3)+I(4)=I(2)

E.I(1)=I(2)=I(3),=I(4)

解析:本题考查动作电位的特点。动作电位是可兴奋组织所产生膜电位的变化,由外正内负到外负内正。兴奋就是产生动作电位的过程,形式为神经冲动。

动作电位具有全或无的性质,即刺激为阈下刺激时,则不引起动作电位,而刺激一达到阈值即引起动作电位,而动作电位一经引起,在同一细胞上其形状幅度和持续时间都是恒定的,即使刺激强度继续增加,动作电位也不再增大。

动作电位还具有传导性:即动作电位一经产生就可在同一细胞范围内沿细胞膜传到远处,而且电位幅度不会随传导距离的增加而衰减,即非递减性传导。正因为如此,1,2,3,4位点上的I值是相等的。因为神经冲动包含兴奋和传导两种意义。

答案:E。

28.(2003)shake突变纯合子果蝇对二乙酯乙醚极其敏感。二乙酯乙醚能引起纯合子的惊厥惊厥是神经冲动传导异常而引起的(见下图)。哪一种结构的功能在shake突变中被削弱?

A.Na+通道

B.K+通道

C.Ca2+通道

D.K+/Na+  -ATP酶

E.H+泵

解析:从图上可看出,二乙酯乙醚对突变纯合子果蝇神经冲动传导的影响,主要在于使动作电位去极化之后的复极化过程的时间延长,复极化是要使膜电位逐渐恢复到原先的静息电位水平,以接受下次的信息。

根据离子学说,当神经纤维受到刺激时,引起细胞膜去极化,促使Na+通道蛋白分子构型变化,通道开放,膜对Na+通透性增加(Na+电导增大),结果Na+内流,随着大量Na+的内流,净的Na+内流停止,这时膜电位接近Na+的平衡电位,形成动作电位上升相。

膜对Na+的通透性增加达到最大值所维持的时间很短,随后Na+通道关闭而处于失活状态,使膜对Na+的通透性迅速下降;此时膜对K+的通透性加大,K+电导增大,膜内K+又因高浓度和电场力的作用而向膜外扩散,使膜内电位又由正值向负值转变,直到达到原初静息时接近于K+平衡电位的状态,形成动作电位下降相。(如下图),这时Na+通道失活状态被解除,K+通透性也恢复到静息时的水平。

动作电位在恢复过程中,离子运动方式是不同于动作电位的发生过程的。在动作电位发生时,Na+的内流是扩散,是顺浓度梯度的被动转运过程,是不需要能量的,但在动作电位恢复过程中,已进入膜内的Na+必须返回膜外。已经外流的K+也必须返回膜内,这时两种离子的运动都是逆着浓度梯度进行的;是靠Na+ —K+泵的活动来完成的。

答案:B。

29.(2003)下图表示的是哪一种激素的每日浓度变化?

A.甲状腺素    B.胰高血糖素    C.胰岛素    D.氢化可的松

E.甲状旁腺素

解析:凡是进食后不久浓度增加,进食前的一段时间内浓度下降的激素是胰岛素,因为胰岛素是唯一的降血糖浓度的激素,其分泌主要受血糖浓度的调节。

进食后不久,由于糖(G)的吸收,使血糖浓度升高,血糖浓度的升高直接使胰岛B细胞分泌胰岛素增加,同时抑制A细胞的分泌胰高血糖素;进食前的一段时间由于血糖不断运往各组织细胞供利用,使血糖浓度下降,可直接促进A细胞的分泌胰高血糖素,抑制B细胞分泌胰岛素。

答案:C。

30.(2003)甲状腺炎是1种自体免疫疾病,由于甲状腺机能亢进而引起,TSH(促甲腺素)的浓度在患者的血液中低于正常值。结合激素受体的机体可以阻断或激活它们。这种疾病的原因是自体免疫抗体结合了:

A.甲状腺素受体

B.甲状腺素

C.促甲状腺素受体

D.促甲腺素

E.促甲状腺素释放激素受体

解析:本题实际考查的是甲亢的病因。关于本病的病因,迄今有两种说法:

(1)垂体分泌促甲状腺激素过多学说。促甲状腺素(TSH)过多,刺激甲状腺增生并合成与分泌过多的甲状腺激素,至于垂体为什么会分泌过多的TSH?往上追溯,是由于大脑皮层功能紊乱,引起下丘脑促甲状腺素释放因子(TRF)分泌过多所致。但是后来发现有些现象无法用本学说解释:如①放射免疫测定甲亢病人血清中TSH不是高而是偏低,甚至测不出;②甲亢患者死后解剖,腺垂体分泌TSH的细胞,不是处于高度分泌相,而是呈抑制或萎缩状态;③垂体功能低下,甚至无垂体的人仍有发生甲亢者。目前的观察认为,大多数甲亢病人的发病,并非由于TSH分泌过多。

(2)自身免疫学说。该学说认为甲亢很可能是一种自身免疫病,它具有体液免疫和细胞免疫的特点。患者体内B淋巴细胞产生了一种G类免疫蛋白,即lgG类甲状腺刺激素(LATS)它是抗甲状腺细胞膜成分的抗体。当它与甲状腺细胞接触时,与膜表现的促甲状腺激素受体结合,激活了腺细胞内的cAMP,引起一系列连锁反应,激起了甲状腺激素的释放,并促进甲状腺增生发育,造成甲状腺功能亢进。甲亢患者体内,lgG类甲状腺刺激素的增多,还使其胸腺增生,血中T淋巴细胞增多,使体内细胞免疫也异常增强。

答案:C。

31.(2003)如果有4根金属棒埋在1只新生鼠的胫骨中(如左下图),哪些棒之间的距离会随着生长发生变化?

A.1和2    B.2和3    C.3和4    D.3和1

解析:胫骨为长骨,新生骨的胫骨会在生长中不断加长。骨的长长是由于骨干和骨端(骨骺)之间有软骨层,软骨层细胞不断产生新的骨组织,使骨长长。因此,随着骨的生长。金属棒3和4之间距离会变大。

答案:C。

32.(2003)体液免疫与细胞免疫之间的主要不同是:

A.对于颗粒抗原来说,体液免疫是非特异的,而细胞免疫是特异的

B.只有体液免疫是淋巴细胞的功能

C.体液免疫不能起作用,它总是被细胞免疫所激活

D.体液免疫对抗自由浮动的抗原,而细胞免疫对抗进入体细胞的病原体

E.只有体液免疫表现免疫记忆

解析:特异性免疫过程如下图:

特异性免疫应答的过程

由此图可见A、B、E答案错误,而且C答案也错误,因在体液免疫中B细胞可直接接受抗原刺激,也可在T细胞辅助下,受抗原刺激、增殖、分化成浆细胞。

在体液免疫中,浆细胞分泌抗体,进入淋巴、血液、组织液或粘膜表面,以中和毒素,或在巨噬细胞及补体等物质协同下,杀灭或破坏抗原性物,即对抗自由浮动的抗原。

细胞免疫的作用方式与体液免疫不同,细胞免疫中,致敏T细胞的作用:

①直接杀伤靶细胞,该靶细胞(带有病原体的细胞)裂解,即杀伤作用(细胞毒作用);

②分泌淋巴因子,杀伤或破坏靶细胞。

可见二者的主要不同是作用方式的不同。

答案:D。

行为学

35.在什么条件下,巴甫洛夫的条件反射会最优化:

    A.无条件刺激在条件刺激之前;无条件刺激比条件刺激强

    B.无条件刺激在条件刺激之前;无条件刺激比条件刺激弱

    C.无条件刺激在条件刺激之前;条件刺激比无条件刺激强

    D.无条件刺激在条件刺激之前;条件刺激比无条件刺激弱

解析:条件反射是高级神经活动的基本方式,是脑的高级机能之一。其建立是高等动物和人在非条件反射的基础上,经过后天的学习和训练建立起来的。形成条件反射的基本条件是无关刺激(即条件刺激)与非条件刺激(即引起非条件反射的刺激)在时间上的多次结合,这个过程称为强化。这种过程的结果,使无关刺激(条件刺激)转化为非条件刺激的信号,在这种信号的刺激,通过暂时接通的反射弧,就会发生反射活动。这种发射称为条件反射。条件反射建立的过程说明,无条件刺激(非条件刺激)在条件刺激之前,而条件刺激比无条件刺激强。

答案:C

36.(2003)人们深入研究了布谷鸟(Cuculus canorus)和它的寄主作用一个尚未终结的协同进化,布谷鸟在一种小型雀型目鸟类(Passeriformes)的巢中产蛋寄生。由于协同进化,布谷鸟和它的寄主产生不同的行为。下列句子是真的:

    ①寄主在下午产蛋        ②布谷鸟吃寄主蛋

    ③寄主攻击布谷鸟        ④布谷鸟产与寄主相似的蛋

    ⑤布谷鸟攻击寄主        ⑥在寄主巢中,布谷鸟避免被寄主看见

A.③和⑥    B.④和⑥    C.②和③    D.①和⑤

E.④和②

解析:在自然选择下的适应,不仅表现为生物跟它所处的地理生态条件之间,而且自然选择还作用于生物跟生物之间,表现为两个物种在相互作用中相互适应的共同进化,如捕食者和猎物之间,食草动物和植物间,寄生物和宿主之间等。布谷鸟及大杜鹃,杜鹃中的大杜鹃和四声杜鹃,为巢寄生,都不自己营巢,也不孵孵及抚育幼鸟,而是把卵产在雀形目上多种鸟类的巢中,最常见的是产在大尾莺巢内。其所产的卵与义亲的卵很相似(这是典型的拟态),而且杜鹃的幼雏孵出的早(大约13天),出壳后,具有特殊的本能,能将巢内义亲的卵和幼雏抛出巢外,而独受义亲的哺育。由此可见。6种说法中①②③⑥都不正确。

20081008

答案:A(原答案)

遗传学

37.(2003)鸟类幼鸟在性别由性别染色体Z和W所决定。鸟类的年龄很小时,很难确定幼鸟的性别。但是在进行商业生产时确定幼鸟的性别却很重要。利用遗传标志物,通过杂交,能使不同性别的幼鸟产生不同表型。遗传标志物应位于哪一条染色体上,才会使杂交后代的雌鸟和雄鸟产生不同的表型?找出正确的组合。

遗传标志物的位置(I)

杂交类型(II)

A位于Z染色体上

隐性表型的雌鸟与显性纯合子雄鸟杂交
B位于W染色体上

陷性表型的雄鸟与显性纯合子雄鸟杂交
C位于Z染色体上

显性表型的雌鸟与隐性纯合子雄鸟杂交
D位于1条常染色体上

孢子性表型的雌鸟与显性纯合子雄鸟杂交
E位于Y染色体上

显性表型的雌鸟与隐性纯合子雄鸟杂交
解析:雌鸟为ZW,雄鸟为ZZ,要利用遗传标志,且通过杂交确定幼鸟在性别,遗传标志物应位于Z染色体。杂交亲本应选显性表现型的雌鸟(只带一个显性基因)和隐性表现型的雄鸟(隐性纯合子),杂交后代中,凡隐性个体全是雌鸟,显性个体都为雄鸟。如鸡羽毛芦花性状的遗传。芦花为显性,非芦花为隐性。

答案:C

43.(2003)烟草的长花冠是隐性单基因遗传,如果1个自然烟草种群中49%的植株有长花冠,如果用短花冠植株授粉,产生同一表现类型的F1代的概率有多大?

A.82.4%            B.1%            C.30%            D.17.7%    E.42%

解析:设长花冠基因为a,则群体中长花冠基因型为aa,短花冠个体的基因型为AA和Aa。

已知aa概率为49%,则a概率为0.7,A为0.3,群体中基因AA的概率为0.3×0.3=0.9,Aa的概率为2×0.7×0.3=42%

20081008

答案:D。

文档

第十四届国际生物奥林匹克竞赛理论试题及答案详

2003年第14届国际生物学奥赛试题解析细胞生物学1.(2003年)按逐渐降低的顺序排列下列蛋白的一级结构序列的进化:①促生长激素②DNA聚合酶的催化亚单位③组蛋白质H1④鱼精蛋白或谷物的贮藏蛋白A.①④③②B.②③①④C.③②①④D.④①②③E.①②③④解析:该题是对四种蛋白质进化速率快慢的比较。不同蛋白质进化速率是有差异的,这种差异是由蛋白质的结构和功能决定的。进化的特点是越重要的分子,功能越复杂的分子,分子中越重要的部位或氨基酸,对多肽的结构要求越严格,其进化速度越慢,相反越快。在这四种
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