2006全国中学生生物学联赛理论试卷题解
1（1） 一般土壤条件下，NO3是植物吸收N的主要形式。而硝态氮（NO3）必须经过还原形成铵态氮才能被利用。硝酸根可以在根组织中被还原，但当植物吸收大量硝酸根时则大部分被运至叶片中被还原。在叶片的叶肉细胞中，硝酸根被还原成亚硝酸根的过程是在细胞质中进行的，然后亚硝酸根被运至叶绿体内被进一步还原为铵。所以，叶绿体参与氮同化。（具体过程可参考《植物生理学》[武]P105-107）有些同学认为此选项为碳同化的误印而没选择，实属幸运。
（2）叶绿体与线粒体同样属于半自主性细胞器，都含有DNA、核糖体。其DNA编码合成特异RNA与特异蛋白。其中，叶绿体DNA（chloroplast DNA）简写为cpDNA或ctDNA。
（3）ctDNA和mtDNA（线粒体DNA）同样不含组蛋白。所以，叶绿体没有合成组蛋白的必要。另一方面，在各种cpDNA中也从未发现含有合成组蛋白的基因。（2、3两条可参考《细胞生物学》或《遗传学》叶绿体、线粒体基因组部分。了解内共生假说有利于深入理解。 ）
（4）光反应中有ATP产生。不详述。 参考答案：C
2 蓝藻，现称蓝细菌，为一类能进行光合作用的原核生物。具有光合片层。其光合色素为叶绿素a、胡萝卜素、叶黄素、藻胆素等（其中藻胆素常形成颗粒状，称藻胆体）。光合产物为蓝藻淀粉和蓝藻颗粒体（一类蛋白质颗粒）。 类胡萝卜素指一类.具有共轭双键系统的四萜（tie）化合物。 其中包括番茄红素、胡萝卜素及其氧化物（如叶黄素<胡萝卜醇>、玉米黄质、虾青素、虾红素等）等。 （此题可参考《植物生理学》、《微生物学》、《生物化学》等。蓝细菌的具体内容可参阅专注，类胡萝卜素的具体内容可参阅 天然产物化学 植物化学 等。） 参考答案：D
3 PCR（Polymerase chain reaction），译为聚合酶链（式）反应。基本过程是通过DNA变性、退火、延伸等三个步骤多次循环获得大量的特异性DNA片断（具体内容可参考PCR操作手册）。其中温度在90℃-96℃，可称为高温，即使是延伸阶段温度也在70℃-75℃，参照一般生物体体温仍为高温（退火温度须要根据引物计算，在37℃-65℃之间而一般不低于55℃）。
PCR所用DNA聚合酶须是耐热性聚合酶，最早为分离自发现于美国黄石国家公园蘑菇池（高热温泉） 中的Thermus aquaticus 的培养基的TaqDNA聚合酶。Thermus aquaticus译为水生栖热菌，为真菌的一种。 TaqDNA聚合酶没有校正功能，导致PCR产物易发生错误，已逐渐被多种具有校正功能的DNA聚合所取代。 PCR所用引物为DNA寡聚核苷酸。不使用RNA是因为DNA比RNA更为稳定，且没有使用RNA的必要。生物体内DNA合成需要RNA作引物一般认为是由于生物进化经历了RNA 世界有关。且DNA聚合酶有校对功能因而不能从无合成。DNA聚合酶的校对功能对保证遗传信息稳定性有很大作用。RNA聚合酶没有校对功能，因而不需要引物。生物体因此选择了以RNA为引物，再切除，切口平移，连接 这一系列复杂的过程来完成DNA 复制；甚至不惜以失去末端的核酸序列为代价。 PCR所用引物为人工由单个脱氧核苷酸合成，不使用DNA聚合酶作催化剂，整个过程在DNA合成仪中进行（具体过程可参考《生物化学》或DNA合成仪操作说明）。
PCR所用模版一般为DNA。以RNA为模版的要先由RNA逆转录为cDNA，再扩增，称RT-PCR（reverse transcription-PCR，译为逆转录PCR或反转录PCR）。
PCR 技术发展极其迅速，新体系、新技巧层出不穷。PCR仪也开始从科研机构、名牌大学步入中学校园。PCR技术将成为和显微镜使用相似的基础、常规生物学技术。 参考答案：C
4 秋水仙素是一种微管特异性药物，它可阻断微管蛋白组装成微管。结合秋水仙素的微管蛋白可结合到微管末端，阻止其他微管蛋白加入。（微丝<肌动蛋白丝>、微管及中等/间纤维的内容可参考《细胞生物学》细胞骨架部分。） 细胞骨架一般是指真核细胞质内的蛋白纤维网架系统，由微丝、微管及中等纤维三类蛋白质纤维组成。 参考答案：B
5 限制性核酸内切酶（restriction endonuclease）是一类能识别双链DNA中特殊核苷酸序列，并使每条链的一个磷酸二酯键断开的内脱氧核糖核酸酶。这类酶是生物细胞内限制性修饰系统的一部分，可防止外源DNA的入侵。 目前发现有限制性内切酶的生物主要是细菌，少数霉菌和蓝细菌中也发现有限制性核酸内切酶。
至今发现的限制性核酸内切酶分为三种类型，即Ⅰ型酶、Ⅱ型酶和Ⅲ型酶。 Ⅰ型酶是一类多亚基双功能酶（核酸内切功能和甲基化功能）；Ⅱ型酶是一类核酸内切酶和甲基化酶分开的酶； Ⅲ型酶是一类两亚基双功能酶。在基因工程中真正有用的是Ⅱ型酶，通常所说的限制性核酸内切酶是指Ⅱ型酶。
Ⅰ型酶的切割位点距离识别位点至少1000bp处随机切割；Ⅱ型酶的切割位点位于识别位点内或其附近，有特异的位点；Ⅲ型
，
酶切割位点位于距离识别位点3端（下游）24—26bp处。
DNA分子经限制性核酸内切酶（特指Ⅱ型酶）切割产生的DNA片段末端通常由两种形式：黏性末端和平（头）末端。 本题具体内容可参考《生物化学》、《分子生物学》、《基因工程》及《DNA分子克隆》等专著。
—
—
参考答案：B
6 从四种物质的吸收过程看：（1）钙是人体常量元素之一，约占体重2%。钙的吸收主要在十二指肠与空肠上段，是一个需要能量的主动吸收过程。钙与钙结合蛋白结合而被主动吸收。在小肠的其他部位，钙还可能通过被动的离子扩散被吸收。（2）铁是人体微量元素之一。膳食铁以血红素铁和非血红素铁两种形式存在，非血红素铁为主要吸收方式。非血红素铁必须在十二指肠和空肠上段才能被吸收。它先被酸性胃液离子化，还原为二价铁，并与溶解性物质和Vc、糖和含硫氨基酸等螯合，保证不在十二指肠（PH7以上）处沉淀。铁摄取障碍可在半年到一年内导致缺铁性贫血。（3）维生素B6在小肠中被动吸收。（4）食物中的维生素B12游离后，和胃液中的R结合蛋白形成稳定的复合物，当后者进入十二指肠又被消化，维生素B12游离后和内因子相结合。内因子是种糖蛋白，分子量50000，由胃壁细胞所分泌，与盐酸分泌量成正比。维生素B12-内因子复合物可防止蛋白酶的消化而进入远端回肠，和回肠绒毛刷状缘的粘膜受体结合，结合后的复合物被摄取进入回肠粘膜细胞；内因子被破坏，维生素B12和另一种运载蛋白--运钴胺蛋白Ⅱ相结合。维生素B12运钴蛋白Ⅱ复合体被分泌入血液循环，即可被肝、骨髓和其他组织细胞所摄取。如图： 如发生摄取障碍体内B12将在约5年内耗尽。 从胃切除看：由于胃酸缺乏和食物排空过快可导致缺铁性贫血；由于内因子缺乏也可导致B12吸收障碍，最终导致巨幼（红）细胞性贫血(megaloblastic
补充：B12缺乏引发贫血的具体原因：维生素b12缺乏导致DNA合成障碍
5
是通过叶酸代谢障碍引起的，维生素B12缺乏，细胞内N甲基四氢叶酸不能转变成其他形式的活性四氢叶酸，并且不能转变为聚合形式的叶酸以保持细胞内足够的叶酸浓度。
图：维生素B12和叶酸代谢关系
图：叶酸代谢图解
维生素b12和叶酸缺乏，胸腺嘧啶核苷酸减少，DNA合成速度减慢，而细胞内尿嘧啶脱氧核苷酸(dUMP)和脱氧三磷酸尿苷(dUTP)增多。胸腺嘧啶脱氧核苷三磷酸(dTTP)减少，使尿嘧啶掺合入DNA，使DNA呈片段状，DNA复制减慢，核分裂时间延长（S期和G1期延长），故细胞核比正常大，核染色质呈疏松点网状，缺乏浓集现象，而胞质内RNA及蛋白质合成并无明显障碍。随着核分裂延迟和合成量增多，形成胞体巨大，核浆发育不同步，核染色质疏松，所谓“老浆幼核”改变的巨型血细胞。巨型改变以幼红细胞系列最显著，具特征性，称巨幼红细胞系列。细胞形态的巨型改变也见于粒细胞、巨核细胞系列，甚至某些增殖性体细胞。该巨幼红细胞易在骨髓内破坏，出现无效性红细胞生成。 最终导致红细胞数量不足，表现贫血症状。
胃切除后贫血的预防和治疗：胃大部分切除术后，因内因子缺乏，发生维生素B 12吸收障碍，引起巨幼细胞贫血。治疗原则是给予足够的维生素B12，一般肌肉注射l00μg，每日1次，连续14天，以后每周2次，连用4周或直至血红蛋白及红细胞恢复至正常为止。对尚未发生贫血但血清B12水平较低者，亦可每4周注射250μg维生素B12或每隔2-3个月注射l000μg。胃大部分切除后还可发生缺铁性贫血，因为手术后食物进入空肠过速，食物不经过十二指肠，故食物中的铁不能被很好吸收。可注射右旋糖酐铁复合物或山梨醇枸檬酸铁复合物治疗。（缺体性贫血一般尽量用口服药治疗，如口服硫酸亚铁，但胃切除者口服吸收不良，适合采取注射予以补充。） 本题内容可参考《生物化学》《人体营养学》《食品营养学》《医学营养学》等。 参考答案：A
7 单克隆抗体（monoclonal antibody，MCAB）技术：正常B淋巴细胞（如小鼠脾细胞）具有分泌特异抗体的能力，但不能在体外长期培养，瘤细胞（如骨髓瘤）可以在体外长期培养，但不分泌特异抗体。于是英国人Kohler和Milstein 1975将两种细胞杂交而创立了单克隆抗体技术，获1984年诺贝尔奖。
具体过程可参考《细胞生物学》、《细胞生物学试验指导》、《免疫学》、《免
疫学试验指导》等。
参考答案：B
8 不同波长的光线作用于视网膜而在人脑引起的感觉。色觉是视觉系统的基本机能，对于图像和物体的检测具有重要意义。人眼可见光线的波长是390～780毫微米，一般可辨出包括紫、蓝、青、绿、黄、橙、红7种主要颜色在内的120～180种不同的颜色。辨色主要是视锥细胞的功能。
1964年，W.B.Mmarks首先在金鱼的视网膜的单个视锥细胞上测定了颜色吸收光谱，他发现有三类视锥细胞，相应于三种感光色素之一，每一类具有一个最大的吸收波长。在人和灵长类动物作了相似的测定，得到了相同的结果。人视网膜中三种视锥细胞，吸收光谱分别约为450（蓝）、530（绿）、560（黄）纳米。由此证实在视网膜中有三类视锥细胞，每一类细胞中含有一种感光色素，分别对应蓝、绿、黄光最敏感。 部分书籍认为最敏感为蓝、绿、红三色。如图：
这是由于光是连续变化，各种颜色间没有明显界线，而原有的三原色学说认为红、绿、蓝是三原光。且还没能分离出三种色素。所以，将实际为黄视锥称为红视锥，而缺乏红视锥引起红视盲。不称黄视盲的原因是患者不能分辨红色却可分辨黄色。这种现象可能和对比色有关。具体细节仍在研究。
最为考题，着眼现实，选A更为合适（有确切试验数据）。 本题内容可参考《陈阅增普通生物学》、《生理学》、《人体生理学》、《人体及动物生理学》、《动物生理学》等。 参考答案：A
9 X射线衍射技术应用于蛋白质主要是用以解析蛋白质的三维结构。
超速离心、电泳、层析及X射线衍射技术都是常用生物技术。其中超速离心、电泳、层析可在中学试验室内操作，应熟悉。具体内容可参考生物技术书籍及各专著。 参考答案：D
10 产氧光合作用，即非循环光合磷酸化，为各种绿色植物、藻类和蓝细菌所共有。
蓝细菌中没有叶绿素b；绿色植物中无藻胆素；叶绿素c存在于硅藻、鞭毛藻和褐藻中；而叶绿素a和类胡萝卜素为其共有。 本题内容可参考《生物化学》、《植物生理学》、《微生物学》、《植物学》等。 参考答案：C
11 高能键储存能量。
本题内容可参考《生物化学》 参考答案：A
12 如前。不要看错字。 本题内容可参考《生物化学》 参考答案：C
13 氧化磷酸化的目的是转化（释放）储存在储能有机物（如葡萄糖）中的能量到ATP中。ATP有ATP合酶合成。驱动ATP合酶
+
运转的能量来自于质子（H）梯度。质子梯度伴随电子传递链传递电子而产生。 本题内容可参考《生物化学》 参考答案：A
14 一般说特征指可观察、显示的形态等变化。将“特征”改为“特点”更为合适。至今未发现原核生物有凋亡现象。原核生物为单细胞生物，其凋亡也难以想象。但没有切实证据可排除原核生物有凋亡现象的可能性。 细胞凋亡的具体过程、意义等可参考《细胞生物学》 参考答案：D
15 糖类在口腔开始消化，蛋白质在胃中开始消化，脂肪在小肠中开始消化。胆汁对脂肪有乳化作用。 此题为基本常识，没有难度。可参考任何一本生理学。 参考答案：C
16 磷酸肌酸、葡萄糖不直接供能。
GTP在翻译和细胞信号传导等过程中提供能量。GTP能的蛋白称G蛋白，是一类非常重要的调节蛋白。 ATP是通用能源物质，为生物体的大多数耗能过程供能。 具体内容可参考《生物化学》、《细胞生物学》、《生理学》 参考答案：A
17 八种必须氨基酸 甲硫氨酸（蛋氨酸）缬氨酸 赖氨酸 异亮氨酸 苯丙氨酸 亮氨酸 色氨酸 苏氨酸 。对于组氨酸：婴儿的身体发育还没有完全完整，无法自身合成，所以必须从外界摄取，成人发育完整，所以可以自身合成。10-12岁儿童身体发育加快，自身合成的组氨酸不能满足需要，也必须从外界摄取。胱氨酸、酪氨酸、精氨酸、丝氨酸和甘氨酸长期缺乏可能引起生理功能障碍，而列为“半必需氨基酸”。
八种必须氨基酸记忆口诀：一 甲携来一本亮色书. 二 假设来借一两本书 三 携一两本单色书来 四 协议两本,带情书来（缬异亮苯,蛋色苏赖）五 苏缬色,欲赖帐,家留把柄亮一亮 六 甲来借一本亮色书 七 苯赖色亮，异苏甲缬 （又笨，又赖，但颜色比较亮，容易酥裂，是双假鞋。）八 一两色素，本来甲些 （ 一：异亮氨酸。 两：亮氨酸。 色：色氨酸。 素：苏氨酸。 本：
苯丙氨酸。 来：赖氨酸。 甲：甲硫氨酸。 些：缬氨酸。）记一个就可以了。 各种氨基酸的结构、详细代谢、生理作用可参考《生物化学》及营养学等。 参考答案：C
18 肾单位是肾脏结构和功能的基本单位，由肾小体和相连的肾小管组成。肾小体的核心是一个由毛细血管网组成的肾小球，其血管壁的内皮细胞与基底膜、肾小囊上皮细胞一起构成肾小球滤过膜，对流经肾小球的血浆起滤过作用。肾小球外有称为肾小囊的包囊，囊腔与肾小管相通。肾小管分三段：近球（端/曲）小管、髓袢/细段、远球（端/曲）小管。肾单位各部存在于肾皮质、髓质中的一定部位。机体尿的生成依赖于肾小体、肾小管和集合管的协同活动。肾小球恰似一个越滤器，流经肾小球的血液成分除血细胞和大分子蛋白质外均被滤入肾小囊内，形成原尿。成人一昼夜两肾可产生原尿180升（125毫升／分）。原尿经过肾小管与集合管的选择性重吸收，大约99%的水分以及一些对机体有用的物质如钠、钾、葡萄糖等重新回到血液中，只有1%的水分和多余的无机盐成为终尿而被排出体外。同时，肾小管与集合管还通过分泌、排泄活动，将体内产生的代谢废物由血液清除到终尿中。正常人每昼夜排出尿液（终尿）1～2升。
+-+-近曲（球）小管是大部分物质的主要重吸收部位，滤过液中的约67% Na、Cl、K和水被重吸收，还有85%的HCO3以及全部的
葡萄糖、氨基酸都在此被重吸收。葡萄糖的重吸收是借助于Na+的主动重吸收而被继发性主动转运（secondary active transport）的。
此题内容可参考生理学。 参考答案：D
19心动周期各时相心室内压、心室容积、血流与瓣膜活动的变化 如以心室的舒缩活动为中心，整个心动周期按8个时相进行活动。
等容收缩期 相当于心电图R波顶峰时心室开始收缩。心室肌的强有力的收缩使心室内压急剧升高。当超过心房内压时，左右心室内血液即分别推动左右房室瓣使其关闭。由于乳头肌与腱索拉紧房室瓣，阻止其向上翻入心房，再加房室交界处环行肌收缩，缩小房室交界处的口径，两者都可避免心室血液倒流心房。这时室内压急剧上升，但在未超过主动脉压（舒张期末约为80毫米汞柱）和肺动脉压（舒张期末约为8～10毫米汞柱）时，半月瓣仍处于关闭状态。在这段短时间内（在人体平均为0.05秒），房室瓣与半月瓣均关闭，心尖到基底部的长度减小，心室变得较圆，心室肌张力增高，而心室容积不变，故称等容收缩期。
快速射血期 心室肌继续收缩，张力增高，心室内压急剧上升，很快超过主动脉压和肺动脉压，两侧半月瓣被冲开，血液射入主动脉和肺动脉并很快达到最大速率。快速射血期末心室压力达到顶峰（左心室约120～130毫米汞柱，右心室约24～25毫米汞柱）。此期平均历时0.09秒，约占心缩期的1/3时间，而射出的血量占每搏输出量的80～85％。
减慢射血期 此期中，心室收缩力量和室内压开始减小，射血速度减慢。此时心室内压略低于主动脉内压（相差几个毫米汞柱），但因心室收缩的总能量（压力能量加动能）仍然高于主动脉中的总能量水平，血液得以继续从心室射出，历时平均0.13秒。然后进入心室舒张期。
舒张前期 心室开始舒张，射血停止，心室内压急速下降。左心室压原已略低于主动脉压，而右心室压迅速降到低于肺动脉压，此时两侧半月瓣迅速关闭，阻止血液倒流入心室。从心室舒张开始到半月瓣关闭这一段时间，称为舒张前期，历时约0.04秒。
等容舒张期 半月瓣关闭时心室内压仍然高于心房内压。房室瓣仍然关闭。当心室内压继续下降到低于心房内压时。房室瓣才开放。从半月瓣关闭到房室瓣开放这段短促时间内，心室内压迅速下降，而心室容积基本保持不变，称为等容舒张期，历时约为0.08秒。
快速充盈期 房室瓣开放后心室容积迅速扩大，这时心室内压更低于心房内压，积聚在心房和大静脉的血液乃迅速冲进心室，历时约为0.11秒。心室内血液约有2/3是在这段时间获得充盈的。
减慢充盈期（舒张后期） 随着心室血液的快速充盈，静脉内血液经心房回流入心室的速度逐渐减慢，房-室间压差减小，而心室容积进一步增大。这一段时间称为减慢充盈期，历时约为0.19秒。接着心房开始收缩。
心房收缩期 在心室舒张期末，心房开始收缩，心房内压升高将残留的血液射入心室，使心室充盈度进一步提高，心室压力也出现一个小的升高。心房的舒张使房内压降低，这有助于房室瓣的关闭，故在心室收缩前房室瓣已有关闭的趋势。至下一次等容收缩开始时，即完成一
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