第28届国际生物学奥林匹克竞赛试题 理论1-3

范六民 佟向军 张雁云 王戎疆 杜 军

（1 北京大学生命科学学院 北京 100871 2 北京师范大学生命科学学院 北京 100875 3 中国人民大学附属中学 北京 100080）

理论考试1 共计3 h。

1～11 题：生命蓝图；12～21 题：生命的组成与生长；22～33 题：对世界作出反应；34～46 题：分享世界。

对世界作出反应

22.细胞蛋白图谱：蛋白质在细胞中的定位决定了其与哪些分子相互作用，进而影响它们的功能。瑞典和剑桥的科学家合作，使用显微镜在多种细胞类型中绘制了多于12 000 个人类蛋白的定位。下图中，圆周周围的实心条表示每个细胞器内的所有不同类型的蛋白质，不同细胞器中相同类型的蛋白质之间以线条相连。

判断以下每个陈述是否正确。

A.大多数蛋白质仅在某一个细胞器中存在

B.大多数线粒体蛋白仅在线粒体中存在

C.大多数在多个细胞器中发现的蛋白质在细胞内均匀分布

23.钙信号：Jean Hanson（1919—1973）发现了肌肉收缩机理。收缩是由钙离子在细胞质中积累引起的，松弛过程中钙离子的累积被迅速消除。钙离子通过质膜上的通道（图1）或内质网膜上的通道（图2）扩散。（图1紫色）质膜上的通道，去极化时开放，孔宽=1 个原子；（图2橙色）内质网上的通道，面向细胞质一侧结合钙离子而开启，孔宽=100 多个原子。下图显示了不同胞内区间中主要生物离子的浓度。

判断以下每个陈述是否正确。

A.钙离子从细胞钙库流入细胞质基质比从胞外流入细胞质基质更快

B.细胞质钙离子返回至内质网时，需要逆电化学梯度

C.在质膜上人工表达钙离子通道（图2）可改善肌肉功能

D.峰值钙流在高频肌肉比低频肌肉更大

24.动作电位传播：Alan Hodgkin 爵士（1914—1998）和Andrew Huxley 爵士（1917—2012）解释了动作电位是如何发生和传播的。（ⅰ）静息神经元在膜两侧具有负电压（膜电位）（膜内为负）；（ⅱ）如果电位负值变小，离子通道打开，使电压变为正；（ⅲ）通道以时间依赖的状态关闭；（ⅳ）膜回到静息负电位前，离子通道不会再次打开；（ⅴ）当膜的一个部分变为正时，电流使得相邻部分的负值变小。可在蠕虫的巨大神经元中触发和测量人工动作电位。将一对邻近的刺激电极放置在蠕虫上，然后再沿轴突放置电压表记录通过的动作电位。实验装置和结果如图1所示，还用其他装置进行了实验（图2～图4）。

判断以下每个陈述是否正确。

A.如果在图1装置中交换电压表电极，仍可测量到动作电位

B.在图2装置中仍可测量到动作电位

C.在图3装置中仍可测量到动作电位

D.图4装置中测量到的动作电位将比图1装置中具有更大的幅度（达到更高的电压）

25.突触信息处理：John Eccles 爵士（1903—1997）和Charles Sherrington 爵士（1857—1952）发现了突触的不同作用，它们决定了神经元如何对相互的刺激作出反应。神经元1、2 和3 被人工激活，且测定了其在4 处引发动作电位的能力。

判断以下每个陈述是否正确。

A.同时刺激神经元1 和3，可激发神经元4

B.神经元2 刺激神经元1

C.仅有神经元2 单独被激发时，神经元4 的电位变得更负

D.如果神经元3 被连续快速刺激2 次，神经元4 将会被激发

26.受体信息处理：虽然Lewis Wolpert（1929—）假设对控制动物发育信号的反应是分级响应，John Gurdon 爵士（1933—）是第1 位将活化受体数量与不同的细胞反应相联系的科学家。神经递质乙酰胆碱可产生分级反应，但如果抑制剂BCM高于临界浓度（＞X mmol／L），则细胞对乙酰胆碱的反应显著低于各种乙酰胆碱浓度下的最大值。每个乙酰胆碱受体都有一个神经递质乙酰胆碱的结合位点。

1）判断以下每个陈述是否正确。

A.BCM 是乙酰胆碱受体的竞争性抑制剂（与乙酰胆碱结合的方式相同）

B.增加乙酰胆碱受体的数量，会增加细胞对乙酰胆碱的敏感性

C.乙酰胆碱处理时，单个的受体产生其最大响应信号的50%

2）计算当完全活跃时，足以产生最大反应的情况下，受体的最小比例。选择与正确答案最接近的比例。

选项：1%、25%、50%、75%、100%

27.醉果蝇：通过果蝇（Drosophila melanogaster）的上位分析发现了发育和癌症最重要的信号通路。这样的筛选还发现，由Arouser基因编码的蛋白质，介导神经元中沿表皮生长因子受体（Egfr）信号途径的信号。Arouser敲除突变体果蝇对乙醇异常敏感（容易喝醉）。

判断以下每个陈述是否正确。

A.野生型Arouser有助于酒精耐受

B.阻断Egfr 活性增加酒精敏感性

C.在Arouser敲除突变体果蝇中过表达Akt，会增加酒精敏感性

D.社会隔离Arouser敲除的突变体果蝇，会使它们更像野生型

28.光遗传学：Tim Bliss（1940—）发现，刺激神经元会使其对未来的刺激更敏感，这是长期记忆的基础。其机制是因为刺激导致离子通道基因的转录。这些通道基因中的一个融合至一种光敏蛋白，并克隆至小鼠体内，就使其能被光纤导入的光激活。按如下处理小鼠：1）在每个细胞中阻断该通道的转录，直至用一个特定的非威胁性的刺激施加在成年小鼠为止；2）这个通道基因的转录在每个细胞中被重新阻断；3）小鼠受到电击，导致其静止不敢动，在一小部分小鼠中，电刺激伴随着光纤向脑中导入闪光；4）再次向小鼠施加非威胁性刺激。

判断以下每个陈述是否正确。

A.小鼠形成了闪光与触电之间的关联，可解释4 中静止不敢动的行为

B.相同的神经元被电击和光纤闪光激活

C.闪光刺激的小鼠对非威胁性刺激有错误的记忆

D.如果在实验后向对照组小鼠显示电击装置，对照小鼠可能会吓得静止不动

29.挖洞鼠：Francis Galton 爵士（1822—1911）开创了行为遗传学领域。挖洞鼠（Juscelinomys）的洞具有一些可量化的特征，包括逃生通道的有无（图1）和进口通道的长度（图2）。物种A 和物种B 杂交，子一代F1和物种A 会交，得到后代BC。在BC 鼠中，进口通道的长度与逃生通道的有无不相关。

判断以下每个陈述是否正确。

A.进口通道的长度是由单独一个基因决定的

B.“有逃生通道”的等位基因对“无逃生通道”的等位基因是显性的

C.可通过洞穴的特征，将子一代F1与物种A及物种B 区分开

D.决定进口通道长度的基因与决定逃生通道有无的基因，在基因组上离得很近

30.蜜蜂飞行：英国发明的雷达，已被用于追踪英国蜜蜂（Apis mellifera）的飞行。为了研究蜜蜂的采食行为，进行了下列实验：1） 假花中放置有糖水，蜜蜂从蜂箱中刚释放出来（图1）；2）给蜜蜂一定的时间，从而对该装置建立经验（图2）；3）糖水被从一朵花中全部取出，使其变空，然后置于另一朵花里（图3）；4）允许蜜蜂对新装置建立经验，2 个代表性的飞行分布显示在图4a 和4b 中。

判断以下每个陈述是否正确。

A.在采集花中糖水时，蜜蜂持续尝试建立最短的访问路径

B.有过经验的蜜蜂不会搜寻新花，除非环境发生变化

C.如果在它们的路线上遇到非预期的情况，蜜蜂会表现出迷惑的行为

D.蜜蜂会在它们蜂箱周围可访问范围内，访问所有有营养的花

31.模因论：Richard Dawkins（1941—）提出了模因的思想，Frederic Bartlett 爵士（1886—1969）表明，先前的知识改变了对新刺激的加工处理。Bartlett 要求英国人根据记忆，复制印第安人面具的绘画。这被传递给一个新人进行记忆和复制，并且再次传递了几次（图1）。最近这项研究已被重复（图2）。代表性的复制品显示如图。

判断以下每个陈述对于Bartlett 的实验（图1）或重复实验（图2），哪个更为真实。

选项：实验1、实验2

A.记忆倾向于简化原来的对象

B.对象往往被记忆为更熟悉的对象，而非实际情况

C.该研究的参与者被指示要专注于准确的复制

D.记忆中包括实际物体上不存在的特征

32.垂体：下丘脑是稳态调节中枢，而垂体后叶和垂体前叶分泌的多种激素调节身体的大多数功能。为了研究这3 种结构如何在大鼠（Rattus norvegicus）中协调作用，分别进行电刺激，并观察2个垂体腺分泌激素的受影响情况（图1）。随后，将整个垂体移植至具有不同血液供应的位置，以研究它们为什么通常从下丘脑静脉接收血液（图2）。

判断以下每个陈述是否正确。

A.下丘脑对2 个垂体腺分泌激素都有控制作用

B.下丘脑血液特异性地具有垂体前叶存活所必需的因子

C.下丘脑神经元支配垂体后叶

D.下丘脑激素导致垂体后叶分泌激素

33.肥胖小鼠：Frederick Banting 爵士（1891—1941）和John Macleod（1876—1935）发现胰岛素并发明了现代糖尿病治疗方法。这带动了对体重平衡及肥胖的类似研究：2 只小鼠（Mus musculus）品系（肥胖，Ob；糖尿病，Db）具有相同的过度饮食表型。每个品系都是单基因缺陷，但不同的基因。损伤大脑中专门负责调解饥饿感的弓形核，能产生类似的表型。小鼠通过手术进行连接，允许少量血液在它们之间流动，然后观察。

判断以下每个陈述是否正确。

A.手术连接使得小鼠能自由分享营养

B.Db突变体过度产生食欲抑制物质

C.基因Ob和Db的产物在相同的途径中起作用

D.基因Ob的野生型（WT）产物促进激活弓形核的途径

E.可通过实施激素治疗一些人类肥胖的病例

（待续）