第28屆國(guó)際生物學(xué)奧林匹克競(jìng)賽試題理論1-2

杜 軍 范六民 佟向軍 張雁云 王戎疆

（1 中國(guó)人民大學(xué)附屬中學(xué) 北京 100080 2 北京大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院 北京 100871 3 北京師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院 北京 100875）

理論考試1共計(jì)3 h。

1～11題：生命藍(lán)圖；12～21題：生命的組成與生長(zhǎng)；22～33題：對(duì)世界作出反應(yīng)；34～46題:分享世界。

生命的組成與生長(zhǎng)

12.蛋白質(zhì)進(jìn)化：實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)CwiM是結(jié)核分枝桿菌（Mycobacteriumtuberculosis）細(xì)胞壁形成的調(diào)節(jié)者。實(shí)驗(yàn)中測(cè)定了野生型和CwiM敲除細(xì)胞的長(zhǎng)度（圖1）和數(shù)目（圖2）。氨基酸序列相似性分析表明CwiM與鋅依賴性酶同源（圖3）。

判斷以下每個(gè)陳述是否正確。

A.CwiM很可能是依賴鋅的

B.CwiM增加細(xì)胞存活率

C.CwiM很可能在恥垢分枝桿菌（M.smegmatis）細(xì)胞伸長(zhǎng)中起作用

D.細(xì)胞伸長(zhǎng)是存活所必需的

13.乙?；篍dwin Southern爵士（1938—）發(fā)明了一種檢測(cè)特定生物分子的方法，即根據(jù)大小分離它們，再將其轉(zhuǎn)移至膜上并使用特定的探針探測(cè)，包括乙酰化，可用類似的方式顯現(xiàn)（western雜交）。從野生型沙門氏菌中提取蛋白，用純化的酶pat或cob（圖1）處理后研究代謝酶的乙?；?，在基因敲除細(xì)胞中研究了pat和cob在沙門氏菌生長(zhǎng)中的作用（圖2）。

判斷以下每個(gè)陳述是否正確。

A.cob給蛋白加上乙?；?/p>

B.與經(jīng)過cob處理的蛋白相比，更多經(jīng)過pat處理的蛋白被用于該分析

C.沙門氏菌無論是在葡萄糖還是檸檬酸中培養(yǎng)，峰值生長(zhǎng)速度相同

D.在檸檬酸中最初生長(zhǎng)緩慢，因?yàn)榧?xì)胞需要時(shí)間降低pat的活性

14.木栓（軟木）：軟木橡木（Quercussuber）用脂肪酸合成一種高抗性材料——木栓，并用于強(qiáng)化栓皮細(xì)胞壁。研究者測(cè)量了栓皮層組織特異性基因全年的表達(dá)情況，并將這些基因分為生物合成酶類和分子伴侶蛋白2類。Hugh Pellham爵士（1954—）發(fā)現(xiàn)了分子伴侶，這類蛋白幫助其他蛋白正確折疊。

判斷以下每個(gè)陳述是否正確。

A.木栓（軟木）組織晚春生長(zhǎng)最快

B.這些酶產(chǎn)生親水性分子

C.盡管溫度較高，分子伴侶的表達(dá)增加可使木栓繼續(xù)生長(zhǎng)

15.奎寧生物合成：2017—2022年，英國(guó)已經(jīng)承擔(dān)治療10億例被忽視的熱帶病的任務(wù)，并開發(fā)新的治療手段。奎寧類藥物對(duì)好幾種疾病有用，但金雞納（Cinchona）樹合成奎寧需要很多步驟。發(fā)現(xiàn)酶Ⅰ和Ⅱ可逆地催化將一些底物轉(zhuǎn)化成一些立體異構(gòu)體。

判斷以下每個(gè)陳述是否正確。

A.過表達(dá)酶I可能會(huì)增加奎寧的合成

B.修飾酶Ⅱ可改變植物中奎寧:奎尼丁的比例

C.如果酶Ⅱ過表達(dá)，則根中氮素吸收可增加

D.含有最大量奎寧的樹也含有最大量的quinidinone

16.晝夜循環(huán)：細(xì)胞分裂素是一種參與脅迫信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的植物激素，可能影響對(duì)晝夜循環(huán)的反應(yīng)。擬南芥植株在8 h光照／16 h黑暗條件下生長(zhǎng)12 d，然后在4種不同的光/暗方案下生長(zhǎng)一個(gè)周期。此后，在葉片中測(cè)量細(xì)胞死亡的斑塊。

判斷以下每個(gè)陳述是否正確。

A.增加光照是本實(shí)驗(yàn)中細(xì)胞分裂素受體敲除突變體中細(xì)胞死亡的主要原因

B.12 h光照和12 h黑暗的條件，將導(dǎo)致在細(xì)胞分裂素受體敲除突變體植物中高的細(xì)胞死亡百分比

C.細(xì)胞分裂素增加葉片的脅迫程度

D.細(xì)胞分裂素幫助調(diào)節(jié)晝夜節(jié)律相關(guān)基因的表達(dá)

17.橡樹蟲癭：Ottoline Leyser（1965—）發(fā)現(xiàn)，生長(zhǎng)素是一種參與調(diào)節(jié)環(huán)境與發(fā)育相互作用的植物激素。例如，英國(guó)橡木（Quercusrobur）受到一種黃蜂幼蟲（Cynipidae）的攻擊，這引起了腫瘤性蟲癭的生長(zhǎng)。生長(zhǎng)素可引起腫瘤生長(zhǎng)，但生長(zhǎng)素通過氧化降解（圖1）。植物使用酶PPO控制酚類化學(xué)物質(zhì)的氧化（圖2），但生長(zhǎng)素不是酚類化合物。從蟲癭中提取出不同的化學(xué)組分（基于質(zhì)量），并與生長(zhǎng)素和一種氧化劑混合。然后測(cè)量生長(zhǎng)素氧化速率。只有組分6和17以含有酚類化合物為主（圖3）。

判斷以下每個(gè)陳述是否正確。

A.生長(zhǎng)素活性在蟲癭中高

B.組分6和17中的化合物比生長(zhǎng)素更容易被氧化

C.分類化合物負(fù)責(zé)氧化蟲癭中的生長(zhǎng)素

D.這些黃蜂幼蟲分泌的生長(zhǎng)素樣化合物是驅(qū)動(dòng)蟲癭形成所必需的

E.與健康組織相比，蟲癭中PPO的上調(diào)是這些結(jié)果產(chǎn)生的原因

18.生長(zhǎng)板：生長(zhǎng)激素（GH）由腦分泌，可刺激肝臟分泌胰島素樣生長(zhǎng)因子1（IGF1）。由軟骨骨化形成的骨骼，隨著動(dòng)物生長(zhǎng)從端生長(zhǎng)板伸長(zhǎng)。圖1示健康、活躍的生長(zhǎng)板，所有生長(zhǎng)板因注射GH而激活；圖2示將GH和IGF1抑制劑一起注入大鼠生長(zhǎng)板；圖3示所有GH在大鼠中被抑制；圖4示將GH注射至IGF1在肝臟中特異敲除的大鼠生長(zhǎng)板；圖5示將GH加入至培養(yǎng)皿中的干細(xì)胞上。

判斷以下每個(gè)陳述是否正確。

A.GH突變可導(dǎo)致侏儒癥

B.IGF1是軟骨細(xì)胞長(zhǎng)大所必需的

C.即使GH不存在，注射IGF1會(huì)導(dǎo)致骨伸長(zhǎng)

D.IGF1由軟骨細(xì)胞及肝臟產(chǎn)生

19.莖干分支：RMS1基因編碼一種信號(hào)蛋白，該蛋白在現(xiàn)代作物中已發(fā)生了改變?？赏ㄟ^將來自不同植株的幼苗嫁接并監(jiān)測(cè)其生長(zhǎng)研究該基因的活性。

判斷以下每個(gè)陳述是否正確。

A.RMS1的活性增加莖干分支

B.RMS1產(chǎn)生的信號(hào)向莖端移動(dòng),而非向根移動(dòng)

C.根中RMS1的活性足以供給野生型植物株型結(jié)構(gòu)

D.根中RMS1的活性對(duì)野生型植物植株構(gòu)型的形成是必須的

20.Slit Comm Robo：在果蠅胚胎中，發(fā)育中的神經(jīng)元（紅色）沿著平行于中線的2列生長(zhǎng)。有些穿過中線，有些不穿過，從而建立了一個(gè)梯子狀結(jié)構(gòu)。中線細(xì)胞分泌一種稱為Slit的蛋白，由受體Robo感受。Comm是控制Robo表達(dá)的轉(zhuǎn)錄因子。為了研究這種機(jī)制如何引導(dǎo)神經(jīng)元，研究者解剖了野生型（WT）（圖1），Robo敲除（圖2），Comm敲除（圖3）和Comm過表達(dá)（圖4）果蠅。

判斷以下每個(gè)陳述是否正確。

A.相比于野生型，在Comm敲除果蠅中有更多的神經(jīng)元細(xì)胞穿過中線

B.神經(jīng)元探測(cè)到Slit時(shí)就會(huì)縮回

C.Comm增加Robo的表達(dá)

D.神經(jīng)元一旦跨越中線，變?cè)黾覥omm的表達(dá)

21.Turing模式：Alan Turing（1912—1954）以發(fā)明了計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域和人工智能領(lǐng)域而聞名。Turing還發(fā)表了解釋生物學(xué)中自發(fā)模式形成的方程式。斑馬魚（Daniorerio）條紋由黑色素細(xì)胞聚集形成，而棕色條紋是黃色素細(xì)胞聚集產(chǎn)生的。為研究斑馬魚條紋是否為Turing模式，通過外科手術(shù)取出色素細(xì)胞（虛線區(qū)域），2周后測(cè)量來自前體細(xì)胞的黑色素細(xì)胞的出現(xiàn)。右下角的刻度標(biāo)尺為1mm。

判斷以下每個(gè)陳述是否正確。

A.黑色素細(xì)胞的生存受到緊鄰前體細(xì)胞的其他黑色素細(xì)胞的刺激

B.來自不同條紋的前體細(xì)胞已預(yù)先決定成為黑色素細(xì)胞或黃色素細(xì)胞

C.黑色素細(xì)胞的生成受到距離前體細(xì)胞＞0.5 mm的其他黑色素細(xì)胞刺激

D.黑色素細(xì)胞的生成受到距離前體細(xì)胞＞0.5 mm的黃色素細(xì)胞刺激

（待續(xù)）