第29届国际生物学奥林匹克竞赛试题理论1-2

2021-09-28张雁云范六民

生物学通报 2021年11期

关键词：钳夹梭鱼鲟鱼

杨扬张立张雁云范六民周洁

（1 清华大学生命科学学院北京 100084 2 北京师范大学生命科学学院北京 100875 3 北京大学生命科学学院北京 100871 4 华中师范大学第一附属中学湖北武汉 430223）

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题目

1～15 题：生物化学与分子生物学；16～26 题：动物生理学与解剖学；27～36 题：植物生理学；37～47 题：生态学与进化。

将采用以下计分方案：

1）有4 个陈述的问题：

正确的陈述数量分数0 1 2 3 4 0.0 0.0 0.0 0.5 1.0

2）有5 个陈述的问题：

正确的陈述数量分数0 1 2 3 4 5 0.00 0.00 0.00 0.25 0.75 1.25

注意：没有负分。尝试回答尽可能多的问题。

生物化学与分子生物学

12.戊糖磷酸代谢途径：戊糖和NADPH 是通过戊糖磷酸代谢途径合成的。

还原型谷胱甘肽（GSH）可中和体内的活性氧（ROS）。GSH 生成的反应如下所示：

葡萄糖-6-磷酸脱氢酶（G6PD）缺乏的个体中NADPH 水平降低，导致蚕豆病障碍。与其他人群相比，非洲人的G6PD 缺乏更高，且其在非洲的普及率与疟疾的高患病率呈正相关。

判断以下陈述是否正确。

A.恶性疟原虫对氧化剂的高度易感性可用于解释疟疾发病率高的地区G6PD缺乏症也更加盛行

B.细胞分裂水平的增加伴随着戊糖磷酸途径产生的果糖-6 磷酸/核糖-5 磷酸的比例的增加

C.G6PD 缺乏影响患者的分解代谢，而不是合成代谢

D.一些蚕豆病个体的患病原因可能是谷胱甘肽还原酶缺乏

13. DNA 聚合酶Ⅲ：DNA 聚合酶Ⅲ全酶由polⅢ*和β-钳夹组成，β-钳夹将polⅢ*与DNA 模板结合在一起。现在需要你检验：在后随链的合成中，polⅢ*是否完成合成一个冈崎片段后从β-钳夹上解离下来，然后与另一个β-钳夹结合以合成下一个冈崎片段。你已制备了一个引物M13 噬箘体（单链DNA 和一个引物）模板（M13mp18）作为供体，并在其上加载β-钳夹和polⅢ*。

作为受体，你随后添加了2 个有更多引物的噬箘体DNA 模板，一个（M13Gori）预加载β-钳夹，另一个（ФX174）缺少β-钳夹（图A）。你在复制条件下，将2 个模板一起培养90 min（时间足够长使供体和受体复制），之后进行凝胶电泳（图B，泳道1～4）。然后，你重复实验，但在ФX174 上而非M13Gori 上加载β-钳夹（图B，泳道5～8）。

判断以下陈述是否正确。

A.复制完成后，polⅢ*从其原始β-钳夹解离

B.这些数据与β-钳夹不是复制所必需的说法一致

C.polⅢ*更倾向与预先加载β-钳夹的受体模板结合

D.根据结果，一个β-钳夹足以合成每个复制叉的后随链上的所有冈崎片段

14.对硝基苯酚：下面的酶催化反应包括2 步：

对硝基苯基肽→对硝基苯酚+肽

对硝基苯酚在波长405 nm 处具有最大吸光度。反应的进度曲线如下所示。

判断以下陈述是否正确。

A.在酶促机制的第1 步中，对硝基苯酚被释放

B.该酶促机制的限速步骤是第2 步

C.酶活性可从曲线的区域“a”的斜率确定

D.一种反应产物激活酶

15.氨基酸代谢：由蛋白质降解产生的氨基酸可通过转化为柠檬酸循环的中间体而进一步代谢。下述标记的氨基酸是通过降解标记的蛋白质获得。

柠檬酸循环如下。注意，大多数α-氨基酸可通过转氨反应直接转化成它们相应的α-酮酸，如下所示。

判断以下陈述是否正确。

A.将天冬氨酸引入柠檬酸循环后，标记将首先出现在草酸乙酸中

B.将丙氨酸引入柠檬酸循环后，标记将首先出现在柠檬酸盐中

C.在第1 轮循环期间，标记的丙氨酸将产生14CO2

D.标记的谷氨酸将在循环的第2 轮产生14CO2

动物生理学和解剖学

16.疼痛传递：在图a 中，描绘了疼痛和温度感觉途径。一级神经元进入脊髓并与二级神经元形成突触，其轴突终止于丘脑。三级神经元将信息传递至大脑皮质。图b 显示了震动和本体感受（关节位置）感觉通路。一级神经元的轴突末端位于脑干中并与二级神经元形成突触，二级神经元穿过中线，其轴突终止于丘脑。最后，感觉信息通过三级神经元传导至皮层。

发生意外的患者，腰胸部的脊髓的右腹侧和左侧背部的白质损伤。

判断以下陈述是否正确。

A.患者的右手温度觉受损

B.患者左腿震动觉受损

C.患者左腿关节位置觉和右腿温度觉受损

D.患者左腿痛觉受损

17.心脏对情绪状态的反应：对情绪刺激的感知是大脑与心脏之间的相互作用过程。在实验中，在受试者心动周期的不同阶段，将描绘情绪面部表情的图片快速且以一定顺序展示，按照情绪强度评定为0～100 的等级评估受试者面部的情绪强度。鉴于杏仁核在恐惧过程中的作用，在呈现面部表情图像时（使用fMRI 方法），对正常个体和具有纯自主神经衰弱（PAF）的受试者中测量杏仁核反应。研究结果如下（考虑p＜0.05 表示组间有显著差异）

判断以下陈述是否正确。

A.收缩期对恐惧面部图像的感知高于舒张期

B.杏仁核在收缩期和舒张期，对中性面部图像和恐惧面部图像的反应相反

C.增加动脉压力感受器对颈动脉和主动脉的敏感性，可能会导致对恐惧感的显著降低

D.与舒张期相比，收缩期的杏仁核血流量增加无法解释本研究的结果

18.光的折射：当光束以倾斜角度进入另一介质时，其方向将改变，称为光折射。光束方向的这种变化量可通过斯涅尔定律（Snell’s law）计算，其中“n”是折射常数。

这种现象也是透镜中光束转换和转向的原理，透镜的功率可通过以下公式计算，透镜的光学功率表明光束的会聚或发散程度。（D：透镜功率，r：曲率半径）

D=（n1-n2）/r

下图显示了Anablepssp.的眼睛结构，它可同时看到水中和陆地场景中的物体。

a）Anableps sp.；b）Anableps sp.的眼睛；c）Anableps sp.眼睛的示意图

判断以下陈述是否正确。

A.晶状体的折射率最大

B.晶状体的折射量最大

C.光束通过房水（充盈于眼房中的无色透明流动液体）时比在角膜中更加发散

D.考虑到Anableps鱼晶状体的不同直径，光线1 和光线2 分别属于陆地和水中空间

19.甲状腺激素运输：甲状腺激素通过蛋白质在血液中运输。TBG（甲状腺激素结合球蛋白）是主要的甲状腺激素转运蛋白。许多因素影响TBG浓度，例如，雌激素和OCP（口服避孕药）等。OCP增加TBG 浓度。T3RU（T3 树脂摄取）测定是定量血液中未结合的TBG 的方法。它间接测量患者TBG 结合放射性标记T3 的能力。患者甲状腺激素水平越低，放射性标记的T3 将与TBG 结合。因此，由于放射性T3 仅可以未结合的形式被检测到，因此，T3RU 测定结果将更低。

依据以上陈述和生理学反馈原理，判断以下陈述是否正确。

A.在原发性甲状腺功能减退症中，甲状腺功能检查如下：

TSH 增加 T4 降低 T3RU 降低

B.一个甲状腺功能正常者使用口服避孕药OCP 后，甲状腺功能检查如下：

TSH 正常 T4 降低 T3RU 降低

C.在原发性甲状腺功能亢进症中，甲状腺功能检查如下：

TSH 增加 T4 增加 T3RU 增加

D.在继发性甲状腺功能减退症（垂体功能障碍）中，甲状腺功能检查如下：

TSH 降低 T4 降低 T3RU 降低

E.在甲状腺功能减退症（下丘脑功能障碍）中，甲状腺功能检查如下：

TSH 正常 T4 降低 T3RU 降低

20.精子活力：精子活力对卵细胞受精至关重要。在包括鱼类在内的大多数动物中，精子在雄性生殖器官（睾丸或生殖管道）中都是不动的。当精子进入雌性生殖道（体内受精的动物）或释放到水生环境中（体外受精的动物）后，精子的运动就会被触发。下表中显示了梭鱼（Esox lucius）、鲟鱼（Acipenser ruthenus）和鳕鱼（Gadus morhua）的淡水、海水和精浆的离子组成和渗透压。梭鱼和鲟鱼在淡水中产卵，鳕鱼在海水中产卵。

A）渗透压对梭鱼（空心标记）和鳕鱼（实心标记）精子活力启动的影响。使用NaCl 和蔗糖制备梭鱼精子活化培养基，使用NaCl 和人工海盐制备鳕鱼精子的活化培养基。B）渗透压对鲟鱼精子活力启动的影响。使用NaCl 和蔗糖制备鲟鱼精子活化培养基。C）钾离子（K+）对鲟鱼精子活力启动和精子速度的影响。KCl（mM）加入到NaCl或蔗糖制备的活化培养基中，渗透压为40 mOsmol/kg。

钠Na+（mM）氯Cl-（mM）钾K+（mM）钙Ca2+（mM）渗透压（mOsmol/kg）淡水0.26 0.22 0.07 0.38＜1～5海水469 546 10 10 1 000梭鱼75 112 82 2 302鲟鱼20 6 1 0.2 51鳕鱼197 179 6 3 385

利用图表判断以下陈述是否正确。

A.梭鱼和鳕鱼的精子活力分别在低渗和高渗环境中被触发

B.在生理条件下，渗透压是抑制鲟鱼精子活力启动的主要因素

C.鲟鱼的精子活力在排入低K+离子的低渗环境后被触发

D.环境渗透压是海洋鱼类的精子从生殖系统释放到水环境后引发精子活力启动的关键信号

21.Epstein-Barr 病毒筛查：鼻咽癌与Epstein-Barr 病毒（EBV）感染密切相关。在最近一项针对超过20 000 名参与者的研究发现，血浆中EBV DNA 的检测显示可用于筛查鼻咽癌。然而，5.4%没有鼻咽癌的参与者在测试时在血浆中具有可检测的EBV DNA。下图显示了环境温度对测试结果的影响。

灵敏度是指能正确检测出患有该病症患者的测试。计算方法为：阳性测试患者数/患者个体总数。

特异性则与正确识别没有疾病的人的测试能力有关。计算方法为：阴性测试的健康个体数/健康个体总数。