第28屆國(guó)際生物學(xué)奧林匹克競(jìng)賽試題 理論2-3

范六民 佟向軍 張雁云 王戎疆 杜 軍

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

理論考試2 共3 h。

1～17 題：適應(yīng)環(huán)境；18～33 題：生殖與進(jìn)化；34～46 題：疾病與衰弱。

18.生物體比例：Archibald Hill（1886—1971）開(kāi)創(chuàng)了生物物理學(xué)，使用簡(jiǎn)單的幾何公式預(yù)測(cè)大動(dòng)物和小動(dòng)物解剖結(jié)構(gòu)的差異。1）生物體通過(guò)一定的表面積交換物質(zhì)，這些物質(zhì)可供養(yǎng)一定體積的組織；2）肌肉所能產(chǎn)生最大的力與可并列收縮的肌纖維數(shù)量成正比；3）柱狀體所能承受的最大的力與其橫截面的面積成正比。

判斷以下每個(gè)陳述是否正確。

A.一個(gè)生物體的質(zhì)量增加8 倍，使其表面積∶體積的比值接近減半

B.與小動(dòng)物相比，大動(dòng)物中的擴(kuò)散率更可能不夠低

C.相對(duì)于自身體重，較大的動(dòng)物可比小動(dòng)物背負(fù)更重的物體

D.與象（Elephantidae）骨骼相比，貓（Felis silovestris catus）的骨骼顯得更粗（與其身體大小的比值）

19.肌肉解剖：Hugh Huxley（1924—2013）提出了肌肉收縮的滑動(dòng)絲理論。肌球蛋白可結(jié)合肌動(dòng)蛋白絲，然后改變構(gòu)象，牽拉肌動(dòng)蛋白。骨骼肌肌球蛋白只能通過(guò)構(gòu)象變化對(duì)肌動(dòng)蛋白產(chǎn)生張力，而一旦完成就立即釋放肌動(dòng)蛋白。在每個(gè)結(jié)合循環(huán)中，肌球蛋白水解一個(gè)ATP 分子。肌球蛋白有2 種不同形式：MYH-Ⅰ或MYH-Ⅱ。單個(gè)肌纖維含有MYH-Ⅰ或MYH-Ⅱ，但單個(gè)肌肉含有混合類型的纖維。測(cè)量了不同哺乳動(dòng)物種類（以點(diǎn)表示）中纖維類型的混合。MYH-Ⅱ比MYH-Ⅰ循環(huán)得更快。

判斷以下每個(gè)陳述是否正確。

A.當(dāng)負(fù)荷相同時(shí)，人類肌肉的收縮比黑猩猩（Pan）更快

B.與有負(fù)荷時(shí)肌纖維縮短受阻相比，當(dāng)肌纖維快速縮短時(shí)，它產(chǎn)生更多的力

C.與人類相比，黑猩猩在肌肉有氧呼吸時(shí)產(chǎn)生更大比例的ATP

D.人類和黑猩猩最近的共同祖先的肌肉，可能與人類更相似，而與黑猩猩不那么相似

E.未縮短的處于緊張狀態(tài)的肌肉不消耗ATP

20.恐龍：Mary Anning（1799—1847）通過(guò)收集化石發(fā)展了史前生命的概念。Richard Owen（1804—1892）創(chuàng)造了術(shù)語(yǔ)“dososaurs”，而Thomas Huxley（1825—1895）使用化石顯示鳥(niǎo)類（Aves）演化自恐龍（Dinosauria）。直至去年，科學(xué)家認(rèn)為恐龍系統(tǒng)發(fā)育如圖1所示。2017年，英國(guó)科學(xué)家分析了更多的化石，并根據(jù)數(shù)百個(gè)特征，包括所示的特征，生成了一個(gè)新的系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)（圖2）。這是古代鳥(niǎo)類的代表特征。

判斷以下每個(gè)陳述更可能符合恐龍系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)1（圖1）還是系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)2（圖2）。

A.一些蜥腳類（Sauropoda，每棵樹(shù)最左側(cè)的群組）具羽毛

B.鳥(niǎo)臀經(jīng)歷了多次起源（趨同）

C.專性肉食性特征經(jīng)歷了多次起源

D.最早的恐龍起源于南半球

21.消化系統(tǒng)：Dame Jane Goodall（1934—）發(fā)現(xiàn)，人科動(dòng)物（Hominidae）使用工具，以獲取更多營(yíng)養(yǎng)的食物和獵獲肉類。熊（Ursidae）表現(xiàn)出類似的行為，但大熊貓（Ailuropoda melanoleuca）只食用竹子。這些不同的動(dòng)物具有能反映其飲食的消化道結(jié)構(gòu)，如圖所示。為便于比較，將這些草圖已放大至相似大小。狗（Canis lupus）代表典型的食肉動(dòng)物，犀牛（Rhinocerotidae）是典型的食草動(dòng)物。

判斷以下每個(gè)陳述是否正確。

A.人類在消化和吸收營(yíng)養(yǎng)物上投入的能量比黑猩猩（Pan）更多

B.黑猩猩比猩猩（Pongo）食用的肉和水果更多

C.大熊貓消化系統(tǒng)可獲取所食竹子的絕大多數(shù)的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)

D.食物通過(guò)猩猩消化道的速度比通過(guò)人類消化道更快

22.史前英國(guó)人：巨石陣于新石器時(shí)代晚期（石器時(shí)代，約公元前3000年），建在Cornwall 郡和東地中海之間歐洲最重要的貿(mào)易路線上。青銅時(shí)期（約公元前2500年），燒制風(fēng)氣橫掃歐洲，許多人燒制特色陶器（圖1）。為查明英國(guó)人是否買賣和燒制陶壺，還是由入侵英國(guó)的人燒制的，對(duì)不同地點(diǎn)的殘留物進(jìn)行基因組測(cè)序。比較了新石器時(shí)代、燒制陶器時(shí)代和青銅器時(shí)代樣品基因組中來(lái)源于不同地點(diǎn)的等位基因（以顏色顯示）的平均比例（圖2）。rs4988235（T）是乳糖酶的基因的等位基因，可促進(jìn)人在成年期間產(chǎn)生乳糖酶。對(duì)英國(guó)人各時(shí)期乳糖酶基因的等位基因頻率進(jìn)行了測(cè)定（圖3）。乳糖是牛奶中的糖。

1）判斷以下每個(gè)陳述是否正確。

A.在英國(guó)燒制陶器的大部分人都是英國(guó)土著人

B.英國(guó)燒制陶器的人替換了不燒制的人

C.從這些數(shù)據(jù)可得出結(jié)論，現(xiàn)代英國(guó)人與青銅時(shí)代英國(guó)人在遺傳上顯著不同。

2）估計(jì)現(xiàn)代英國(guó)成年人能消化牛奶的比例，選擇與正確答案最接近的選項(xiàng)。

選項(xiàng)：0.1、0.2、0.3、0.4、0.5。

23.海龜：大西洋、印度洋、地中海和太平洋的英屬領(lǐng)土有大量的新海洋保護(hù)區(qū)，綠海龜（Chelonia mydas）和玳瑁（Eretmochelys imbricata）棲息在此（圖1）。海龜?shù)男詣e決定取決于巢的溫度，例如，Chagos 群島孵化的幼龜（圖2）。砂溫依賴于巢址（圖3）。大多數(shù)繁殖發(fā)生在繁殖高峰期，但雄性數(shù)量不足降低了繁殖率。

判斷以下每個(gè)陳述是否正確。

A.Ascension 島孵化出過(guò)量雌性海龜

B.Chagos 島孵化出的玳瑁性比大致平衡

C.Chagos 島海龜?shù)姆敝潮華scension 島的海龜受全球變暖的影響小

D.保護(hù)工作者應(yīng)該優(yōu)先保護(hù)巢區(qū)有陰影的海灘

24.睪丸組織學(xué)：Robert Hooke（1635—1703）在他的著名著作“顯微照片（Micrographia）”中普及顯微鏡，并發(fā)明了“細(xì)胞”一詞。分析細(xì)胞的大小和形狀以顯示其身份，而其細(xì)胞核外形可顯示轉(zhuǎn)錄活躍的細(xì)胞，或其是否分裂。細(xì)胞之間的特殊連接允許內(nèi)部物質(zhì)在細(xì)胞間傳輸，或外部物質(zhì)被捕獲在其后。電子顯微鏡下可見(jiàn)睪丸清晰的形態(tài)，如圖所示。生殖細(xì)胞（可將遺傳物質(zhì)傳給下一代）會(huì)減數(shù)分裂，并逐漸發(fā)育為便于運(yùn)動(dòng)的形態(tài)：這些成熟的精子被釋放至充滿液體的管腔中。

判斷以下每個(gè)陳述是否正確。

A.細(xì)胞i 有助于防止針對(duì)睪丸特異性抗原的自身免疫性疾病

B.細(xì)胞ii 是二倍體（每個(gè)染色體有2 個(gè)拷貝）種系細(xì)胞

C.細(xì)胞iii 促進(jìn)性激素（睪酮）的運(yùn)輸

D.細(xì)胞iv 使用獨(dú)特的組蛋白（DNA 結(jié)合蛋白）超濃縮DNA

25.花香：鮮花從花瓣中產(chǎn)生揮發(fā)性香料以吸引傳粉者，但只在受精期。一些揮發(fā)性分子通過(guò)花瓣細(xì)胞（圖示）膜擴(kuò)散至空氣中。ABC 超家族跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白利用ATP 將物質(zhì)泵出細(xì)胞。這些包括多重耐藥泵，它們從細(xì)菌、植物和癌細(xì)胞運(yùn)出許多外來(lái)化學(xué)物質(zhì)。為了研究ABC 轉(zhuǎn)運(yùn)是否將一些揮發(fā)性香料吸入空氣中，科學(xué)家作了幾個(gè)可測(cè)試的假設(shè)。

如果ABC 轉(zhuǎn)運(yùn)體確實(shí)參與香料運(yùn)輸，判斷以下每個(gè)假設(shè)是否很可能正確或錯(cuò)誤。

A.相對(duì)于開(kāi)放的花，一種在花苞中表達(dá)最多的ABC 轉(zhuǎn)運(yùn)體，參與香料排放

B.在花中高表達(dá)ABC 轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的植物品系，比在其花中低水平表達(dá)ABC 轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的品系更香

C.當(dāng)ABC 轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白被阻斷時(shí)，花瓣細(xì)胞內(nèi)揮發(fā)性香料濃度較高

D.與大的揮發(fā)性分子相比，改變ABC 轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白功能對(duì)小的揮發(fā)性分子的排放有更大的影響

（待續(xù)）