第27届国际生物学奥林匹克竞赛试题理论A-2

2019-05-23陶若婷范六民戴俊彪张雁云

生物学通报 2019年5期

关键词：输出量动作电位乙烯

陶若婷范六民戴俊彪张立张雁云

（1 北京十一学校北京 110000 2 北京大学生命科学学院北京 100871 3 清华大学生命科学学院北京 100084 4 北京师范大学生命科学学院北京 100875）

理论考试A 共3 h。

1～10 题：细胞生物学；11～17 题：植物解剖和生理；18～30 题：动物解剖和生理；31～32 题：习性学；33～42 题：遗传和演化；43～47 题：生态；48～50 题：生物分类学。

每个正确答案得1 分。一个问题中4 个答案都正确，得1 分；只有3 个答案正确，得0.6 分；只有2个答案正确，得0.2 分；只有1 个答案正确，得0 分。

16.土壤中的砷（As）已经成为世界范围内的环境问题，因其难以修复，且对人类健康造成不利影响。蕨类植物禾秆蹄盖蕨（Athyrium yokoscense）是众所周知的一个超富集镉（Cd）并对铜（Cu）、铅（Pb）和锌（Zn）耐受性的植物。然而，没有任何有关禾秆蹄盖蕨的资料积累，虽然它通常能生长于含有高含量的几种重金属的土壤中。为了解砷在禾秆蹄盖蕨中的积累，一位学生做了一个实验。学生从矿区采集幼嫩的蕨类植物，在温室中将它们种在砷污染的土壤中或矿物土壤中21 周。蕨类植物移栽之前，生物量为（0.26±0.08）g／植物干重，幼嫩和老的叶状体中砷浓度分别为（7.8±0.3）和（57.7±2.2）mg／kg。

A.在温室中培养21 周的禾秆蹄盖蕨的干生物量；B.在培养于砷污染土壤和矿物土壤的禾秆蹄盖蕨不同部位的浓度砷浓度；Tukey’s 检验，多重比较方法和统计检验；一个给定器官的处理间的差异统计显著性，用柱形图上方的字母a～f 表示。相同字母表示无统计学差异。

指出以下每个描述是否正确。

A.土壤中中度砷水平促进蕨类植物的生长

B.砷污染（As）培养基中生长的根中的砷浓度低于砷酸盐（As）处理的根中的浓度，导致总生物量增加

C.从幼嫩到老的叶状体中砷浓度的增加，与土壤中砷水平呈正相关

D.砷在矿物土壤中生长的禾秆蹄盖蕨中从根到叶状体的转移随时间的变化，与添加砷酸盐的土壤（即砷污染的土壤）中的情况相似

17.为研究植物激素对果实成熟的影响，研究人员使用脱落酸（ABA）和乙烯利处理甜樱桃果实，然后检测PacNCED1 基因的表达，该基因编码9-顺-环氧类双加氧酶——ABA 生物合成的关键酶。他们检测了编码参与乙烯生物合成的1-氨基环丙烷-1-羧酸氧化酶的PacACO1 基因的表达。PacACT1 的转录本（一个b-肌动蛋白cDNA 片段，被克隆并命名为PacACT1）用于标准化所检测的基因的表达（下图D）。

ABA和乙烯利处理对ABA 含量（A），PacNCED1 积累（B），果实后熟过程中乙烯产量（C）和PacACO1（D）的影响；*和**表示与对照组有显著差异。

（a 和b 是代表差异性显著程度的数值）。

指出以下每个描述是否正确。

A.ABA 和乙烯利均促进甜樱桃果实中PacACO1 和PacNCED1 基因表达

B.果肉中PacNCED1 的表达和ABA 的积累比ABA 处理的种子中更高

C.ABA 通过促进乙烯生产，而刺激诱导甜樱桃果实的成熟

D.乙烯利对花青素和内源ABA 产生的影响，低于外源ABA 对它们造成的影响

18. 一个55 岁的人的静息心输出量为7 000 mL／min，他的动脉压125／85 mmHg，心率为100 次／min，体温正常。下图表示一个心动周期中的左心室压和血容量的变化。

指出以下每个描述是否正确。

A.在Q，左房室瓣打开

B.心室射血在S 结束

C.如果主动脉瓣狭窄，从S 至P 的距离要更长

D.在R-S 期，血液不会流入心房和心室

19.心输出量（CO）是心脏1 min 内泵出的血量。心输出量受每搏输出量（SV）和心率（HR）的影响。心输出量可以间接使用Fick 方程进行测定：CO=Q／（A-V），其中Q 是氧的消耗（mL/min）的速率，A-V 是富氧血（A）和缺氧血（Ⅴ）的氧浓度差值。下面是对一个健康人体育锻炼之前和锻炼期间测量的数据。

指出以下每个描述是否正确。

A.锻炼时心输出量增加了2 倍

B.锻炼时每搏输出量高于运动前水平

C.体育锻炼使组织中血红蛋白的氧结合降低，导致释放到组织中氧的量增加3 倍

D.运动中，供给组织3 000 mL 氧气需要的搏动次数是240

20.下图显示4 种常见的人类先天性心脏缺损的类型。

指出以下每个描述是否正确。

A.在1 型中，输送到肺部的血量低于正常

B.在2 型中，左心室的每搏输出量增加

C.在3 型中，臂部的收缩压比正常类型高

D.在4 型中，肺血压增加

21.下图显示了体育活动如何影响肺通气量。随着运动强度的增加，人类主要通过以下2 种方式加强气体交换：增加换气频率和增加潮气量（这里指呼吸一次吸入的气体量）。下图的数据为一个经过长期训练的跑步者在跑步机运动测得。

指出以下每个描述是否正确。

A.当跑步机的速度由9 km／h 增加至12 km／h，换气频率的增速快于潮气量的增速

B.剧烈的体育锻炼（跑步机速度大于15 km／h）时，每分钟通气量的增加主要原因是换气频率的增加

C.跑步机的速度为15 km/h，每分钟通气量大约是120 L

D.对于一个成人，以下2 种方式提供的有效气体交换量是相同的： ①0.2 L 的潮气量和每分钟呼吸30 次；②0.6 L 的潮气量和每分钟呼吸10 次

22.研究人员分离出一个神经元，并将其放在标准的林格氏液（Ringer solution）（等渗生理溶液）中。测量轴突的静息膜电位，然后刺激轴突并测量其动作电位（下图记录A）。随后，反复实验多次，每次使用不同的修改后的林格氏液溶液。下图显示了一些结果（记录B～E）。

指出以下每个描述是否正确。

A.如果修改后的林格氏液Na+的浓度低于标准林格氏液，动作电位是B

B.如果修改后的林格氏液K+浓度低于标准林格氏液，动作电位是记录C

C.如果修改后的林格氏液包含的物质增加膜对K+的通透性，动作电位是记录D

D.如果修改后的林格氏液包含的物质使细胞膜对Cl-通透性增加，动作电位是记录E

23.研究人员研究了根皮苷（phlorizin）对正常小鼠和糖尿病小鼠血液和尿液部分生理指标的影响。根皮苷是肾脏重吸收葡萄糖的通道SGLT2 的抑制剂。假定SGLT2 基因的表达与尿液中的葡萄糖水平正相关，血糖水平也和血压正相关。

实验中将小鼠分成4 组：第1 组，注射根皮苷的正常小鼠；第2 组，通过注射链脲佐菌素（streptozotocin）诱导的2 型糖尿病小鼠；第3 组，注射根皮苷的链脲佐菌素诱导的2 型糖尿病小鼠；第4组，对照组正常小鼠。4 周的实验后，测定血液、尿液的生理指标和小鼠肾SGLT2 的表达。

指出以下每个描述是否正确。

A.第3 组的小鼠的血压比第2 组小鼠的低

B.第2 组的小鼠的肾脏的SGLT2 基因表达水平低于第4 组

C.第1 组小鼠的尿量高于第4 组

D.肾髓质中的SGLT2 分子数量比肾皮质中的高

24.多囊卵巢综合征（PCOS）是一种女性常见疾病，特征为高睾酮水平和慢性无排卵。当血液中胰岛素水平高时，卵巢会被刺激产生更多的睾酮。

指出以下每个描述是否正确。

A.PCOS 患者比健康人更易患痤疮粉刺

B.PCOS 患者比健康人孕酮水平更高

C.肥胖妇女患PCOS 的风险比正常体重的妇女高

D.促卵泡激素（FSH）和促黄体生成激素（LH），可用于增加PCOS 患者的受孕概率

25.淡水硬骨鱼的鳃上有一层薄的上皮将血浆和淡水分开，使血浆中的离子，例如Na+和Cl-等，更易跨过鳃上皮排出至环境水，也使环境中的水更易跨过鳃上皮进入血浆。无机离子和水跨过鳃上皮的运转机制，维持了血浆和环境中不同离子浓度差。下图显示了跨鳃上皮的4 种离子的转运。

指出以下每个描述是否正确。

A.Cl-泵的抑制导致血液中的pH 值增加

B.代谢产生的CO2上升导致Na+和Cl-跨越上皮细胞运输的增加

C.阻断电子传递链的物质导致Na+内流的降低，但不影响HCO3-在鳃上皮的外流

D.在碱中毒时，上皮细胞增加关键的Cl-／HCO3-逆转运蛋白的合成

26.学生被分成2 组进行肾脏功能的实验。在实验前30 min，一组中的学生每人喝500 mL 水，另一组学生每人喝100 mL 水。在实验开始时间（t=0 min），2 组每个学生喝750 mL 水。然后每个学生按照在不同的时间点正常小便，如下图所示。通过电子尿流量计测量尿流速。对每个尿液样本中的Cl-的浓度进行测定。下图显示了实验数据。