第26届国际生物学奥林匹克竞赛试题理论A-3

佟向军 范六民 刘宝玉 张 立

（1北京大学生命科学学院 北京 100871 2天津市第一中学 天津 300051 3北京师范大学生命科学学院 北京 100875）

19.在海洋里，沉积物中的氧气从自由水向下扩散到含氧层的顶部，并在此发生还原反应产生水。缺氧层位于好氧层的下面，细菌介导的化学反应即在此层发生。细菌可以将H2S转化为SO，这一过程与缺氧层中氧气的还原反应是紧密联系的。发生在含氧层和缺氧层之间的化学反应可以理解为“电流”将电子从H2S的氧化过程转移到氧气的还原过程。在实验中，试图鉴别出参与该过程的电子导体（下图）。

在一个实验装置中，上层含氧（小于3 mm，蓝色区域）和下层无氧沉积层（大于3 mm）为：A.用一把薄“小刀”切成2层（左图为切之前，右图为切之后）；B.上、下2层之间用2种不同孔径的过虑器隔开（下面的水平线）。（资料来自 Pfefferet al.2012）图中显示了，氧气浓度（红色曲线），氧消耗速率（O2c.r.,灰色直方图）。pH（蓝色）。H2S（橙色线）和沉积物表面（上方数值为0的灰色线）。

指出下列每个陈述正确与否。

A.含氧层pH峰值的出现源于由氧气产生水的过程

B.用“小刀”将沉积物切成2层，不影响氧的还原

C.通过过虑器操作，证明了任何特异的溶质都不运输电子

D.用于氧气还原的电子很可能来源于含氧层的供体

20.利用2种细菌菌株做接合实验。菌株Ⅰ可以在缺乏精氨酸、缺乏尿嘧啶，以半乳糖为唯一碳源，以及含有卡那霉素（+KM）的培养基上生长；而菌株Ⅱ则不能。将2种菌株共同培养，对其中菌株Ⅱ进行取样，并将其置于各种选择培养基上培养成菌落。每隔5 min取样一次，直至在各种培养基上均能获得100个菌落时停止取样。接合成功与否的测定结果见下表。

接合后菌株在培养基上的生长情况

判断下列说法正确与否。

A.卡那霉素抗性基因（KM resistance）的转移发生在合成尿嘧啶的基因之前

B.结果说明，细菌的整个基因组可以在15 min之内，通过接合的方式发生转移

C.结果显示，一小部分受体菌落可以在没有接合的情况下，在含有卡那霉素的培养基上生长

D.共同培养15 min的所有菌落中，有多于20%的菌落能够在既缺乏精氨酸又缺乏尿嘧啶的培养基上生长

21.霍乱由霍乱弧菌分泌的一个毒素所致（下图A）。症状之一是严重腹泻，导致脱水，甚至可能死亡。科学家测试了一个新的CFTR-抑制剂（CFTR：囊性纤维跨膜转运调节子，氯离子通道），CFTR-172（下图B），可作为潜在的治疗霍乱的疗法。

A.霍乱毒素对肠上皮细胞的影响。在图中，A和B是霍乱毒素亚基；GM1（GM1 神经节苷脂受体）；Gsα（G 蛋白）；AC（腺苷酸环化酶）；Gi（G 蛋白）；cAMP（环 AMP）；CFTR（囊性纤维化跨膜电导cl-通道）；B.CFTR-172注射到体腔后，霍乱毒素诱导的液体分泌至肠袢的剂量依赖性反应。

2010 年海地地震后，霍乱的爆发引发有关传染病起源的讨论（下图C）。提出了2种理论：或者传染源来自秘鲁的相似病例，或者是孟加拉国附近的联合国士兵来救援时将霍乱携带到岛上。

指出下列每个陈述正确与否。

A.霍乱患者的水分丢失是由于渗透作用

B.霍乱毒素结合于跨膜离子通道进而启动一个级联反应

C.基于图B，可用CTFR抑制剂CFTR-172治疗毒素诱发的腹泻

D.图C中的结果支持爆发的霍乱可能由联合国士兵传染

22.金黄色葡萄球菌（SA）导致人的皮肤感染，是一种常见的死因。局部表皮细胞的即时保护或介入，能限制感染的扩散。这些细胞产生抗微生物多肤（amp），例如 cathelicidin（Camp）。 最近发现，应对这种感染，宿主的反应是皮下脂肪组织的变化（下图A～B）。有人用BADGE，一种抑制脂肪形成的酣，研究了这种抗菌多肤的作用（下图C～E）。

A.感染金黄色葡萄球菌的小鼠皮肤，与对照（ctrl）的比较（红色中括号部分：皮下脂肪层）。B.感染金黄色葡萄球菌3 d后脂肪细胞的数目和尺寸变化。

C～D.BADGE对伤口大小和SA CFU的影响 （乙醚标记BADGE抑制脂肪形成，CFU=菌落形成单位）。E.+和-Camp的影响（*显著差异；n.s.没有影响）。（来自Zhanget al.2015）

指出下列每个陈述正确与否。

A.金黄色葡萄球菌感染可诱发皮下脂肪细胞尺寸增加

B.脂肪细胞数目对感染的扩散有重要抵抗作用

C.Badge抵消Camp的影响

D.图C～D和E中的结果很好地相互支持

23.根瘤菌对豆科植物百脉根生长的影响经常被研究，例如关于它们互相作用的酶/基因系统的研究（如下图）。

A.根瘤及根瘤数量与土壤含氮量（N）间的关系。B.酶CaMK及其RNA和相关基因。激酶结构域（大的深灰色）可调节其他酶类。黑色条带是CaM结构域，4个窄的灰带是EF-手结构域。基因中的方框表示外显子。

指出下列每个陈述正确与否。

A.根瘤形成主要发生在含氮量少的土壤

B.根瘤菌通过扩大根系的表面积，刺激百脉根的生长，进而导致 NO3-吸收的增加

C.图B中3G突变抑制CaMK的转录

D.每个外显子编码蛋白的一个特异结构域

24.加拉帕戈斯群岛因14种雀类的适应性辐射而闻名。这种辐射的驱动者或者在雀种群落中竞争食物（假说1），或者获得多样性食物，即种子和果实（假说2），或两者兼而有之。食性的选择取决于喙的大小和结构。用6种鸟喙差异较大的地雀验证这些假说（如下图）。

A.在一个栖息地内种子／果实的多样性与该栖息地内一个地雀种群的（种子／果实）食谱宽度的关系。每个点代表一个栖息地内的一个地雀种群，不同形状和颜色的点代表不同的地雀物种。B.同时出现的2种地雀鸟喙深度的比率与它们取食食物种类重合度的关系，每个点代表一对物种。地雀头像插图中的黄色箭头表示的是鸟喙深度。（来自Abbott等，1977）

标明下列表述正确与否。

A.据图A所示，假说2较假说1更为可能

B.据图B所示，假说1较假说2更为可能

C.不同的地雀物种对种子和果实多样性增加的反应程度是相同的

D.图A～B表明食物种类的多样化将使种间竞争维持在较低水平

25.粗糙皮肤的蝾螈（一种蝾螈）产生TTX毒素，该毒素对其他脊椎动物是致命的。不同蝾螈个体产生TTX的水平不同。花蛇吃几乎所有猎物包括蝾螈，不同花蛇个体对TTX的抗性有所不同。蝾螈群体的TTX水平越高，相应蛇对TTX的抗性越高。尽管如此，这种蛇仍然可能拒食有剧毒的蝾螈（下图）。

蛇的抗性水平与蝾螈毒性的关系。每个点代表一个互相作用的蛇和蝾螈群体的地点。在白色区域，蛇吃蝾螈，但以运动性损失为代价。灰色区域的点代表毒性/抗性不匹配。每个数据点的上下误差线代表群体中个体间水平的变化。50%的虚线反映了减低蛇50%活动所需的 TTX剂量；15%和85%线限定了所有取样地点蛇的取食相关的TTX剂量的范围。

指出下列每个陈述正确与否。

A.蝾螈和蛇间的协同进化／交互选择主要发生在白色区域

B.该图与“聪明的捕食者法则”一致，即在被捕食者-捕食者相互作用中，生存较对食物的需要处于更强的选择之下

C.对个体而言，抗性似乎较毒素产生代价更小

D.很可能，在图的最右边的2个“绿色”和 2个“黄色”地点的蛇群体赢得军备竞赛

（待续）