第28屆國際生物學奧林匹克競賽試題理論1-2

杜 軍 范六民 佟向軍 張雁云 王戎疆

（1 中國人民大學附屬中學 北京 100080 2 北京大學生命科學學院 北京 100871 3 北京師范大學生命科學學院 北京 100875）

理論考試1共計3 h。

1～11題：生命藍圖；12～21題：生命的組成與生長；22～33題：對世界作出反應；34～46題:分享世界。

生命的組成與生長

12.蛋白質進化：實驗發現CwiM是結核分枝桿菌（Mycobacteriumtuberculosis）細胞壁形成的調節者。實驗中測定了野生型和CwiM敲除細胞的長度（圖1）和數目（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）。

判斷以下每個陳述是否正確。

A.CwiM很可能是依賴鋅的

B.CwiM增加細胞存活率

C.CwiM很可能在恥垢分枝桿菌（M.smegmatis）細胞伸長中起作用

D.細胞伸長是存活所必需的

13.乙?；篍dwin Southern爵士（1938—）發明了一種檢測特定生物分子的方法，即根據大小分離它們，再將其轉移至膜上并使用特定的探針探測，包括乙?；捎妙愃频姆绞斤@現（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酰化，在基因敲除細胞中研究了pat和cob在沙門氏菌生長中的作用（圖2）。

判斷以下每個陳述是否正確。

A.cob給蛋白加上乙?；?/p>

B.與經過cob處理的蛋白相比，更多經過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，峰值生長速度相同

D.在檸檬酸中最初生長緩慢，因為細胞需要時間降低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，并用于強化栓皮細胞壁。研究者測量了栓皮層組織特異性基因全年的表達情況，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—）發現了分子伴侶，這類蛋白幫助其他蛋白正確折疊。

判斷以下每個陳述是否正確。

A.木栓（軟木）組織晚春生長最快

B.這些酶產生親水性分子

C.盡管溫度較高，分子伴侶的表達增加可使木栓繼續生長

15.奎寧生物合成：2017—2022年，英國已經承擔治療10億例被忽視的熱帶病的任務，并開發新的治療手段?？鼘庮愃幬飳脦追N疾病有用，但金雞納（Cinchona）樹合成奎寧需要很多步驟。發現酶Ⅰ和Ⅱ可逆地催化將一些底物轉化成一些立體異構體。

判斷以下每個陳述是否正確。

A.過表達酶I可能會增加奎寧的合成

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，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：細胞分裂素是一種參與脅迫信號轉導的植物激素，可能影響對晝夜循環的反應。擬南芥植株在8 h光照／16 h黑暗條件下生長12 d，然后在4種不同的光/暗方案下生長一個周期。此后，在葉片中測量細胞死亡的斑塊。

判斷以下每個陳述是否正確。

A.增加光照是本實驗中細胞分裂素受體敲除突變體中細胞死亡的主要原因

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

C.細胞分裂素增加葉片的脅迫程度

D.細胞分裂素幫助調節晝夜節律相關基因的表達

17.橡樹蟲癭：Ottoline Leyser（1965—）發現，生長素是一種參與調節環境與發育相互作用的植物激素。例如，英國橡木（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。生長素可引起腫瘤生長，但生長素通過氧化降解（圖1）。植物使用酶PPO控制酚類化學物質的氧化（圖2），但生長素不是酚類化合物。從蟲癭中提取出不同的化學組分（基于質量），并與生長素和一種氧化劑混合。然后測量生長素氧化速率。只有組分6和17以含有酚類化合物為主（圖3）。

判斷以下每個陳述是否正確。

A.生長素活性在蟲癭中高

B.組分6和17中的化合物比生長素更容易被氧化

C.分類化合物負責氧化蟲癭中的生長素

D.這些黃蜂幼蟲分泌的生長素樣化合物是驅動蟲癭形成所必需的

E.與健康組織相比，蟲癭中PPO的上調是這些結果產生的原因

18.生長板：生長激素（GH）由腦分泌，可刺激肝臟分泌胰島素樣生長因子1（IGF1）。由軟骨骨化形成的骨骼，隨著動物生長從端生長板伸長。圖1示健康、活躍的生長板，所有生長板因注射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板；圖5示將GH加入至培養皿中的干細胞上。

判斷以下每個陳述是否正確。

A.GH突變可導致侏儒癥

B.IGF1是軟骨細胞長大所必需的

C.即使GH不存在，注射IGF1會導致骨伸長

D.IGF1由軟骨細胞及肝臟產生

19.莖干分支：RMS1基因編碼一種信號蛋白，該蛋白在現代作物中已發生了改變。可通過將來自不同植株的幼苗嫁接并監測其生長研究該基因的活性。

判斷以下每個陳述是否正確。

A.RMS1的活性增加莖干分支

B.RMS1產生的信號向莖端移動,而非向根移動

C.根中RMS1的活性足以供給野生型植物株型結構

D.根中RMS1的活性對野生型植物植株構型的形成是必須的

20.Slit Comm Robo：在果蠅胚胎中，發育中的神經元（紅色）沿著平行于中線的2列生長。有些穿過中線，有些不穿過，從而建立了一個梯子狀結構。中線細胞分泌一種稱為Slit的蛋白，由受體Robo感受。Comm是控制Robo表達的轉錄因子。為了研究這種機制如何引導神經元，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（圖4）果蠅。

判斷以下每個陳述是否正確。

A.相比于野生型，在Comm敲除果蠅中有更多的神經元細胞穿過中線

B.神經元探測到Slit時就會縮回

C.Comm增加Robo的表達

D.神經元一旦跨越中線，變增加Comm的表達

21.Turing模式：Alan Turing（1912—1954）以發明了計算機科學領域和人工智能領域而聞名。Turing還發表了解釋生物學中自發模式形成的方程式。斑馬魚（Daniorerio）條紋由黑色素細胞聚集形成，而棕色條紋是黃色素細胞聚集產生的。為研究斑馬魚條紋是否為Turing模式，通過外科手術取出色素細胞（虛線區域），2周后測量來自前體細胞的黑色素細胞的出現。右下角的刻度標尺為1mm。

判斷以下每個陳述是否正確。

A.黑色素細胞的生存受到緊鄰前體細胞的其他黑色素細胞的刺激

B.來自不同條紋的前體細胞已預先決定成為黑色素細胞或黃色素細胞

C.黑色素細胞的生成受到距離前體細胞＞0.5 mm的其他黑色素細胞刺激

D.黑色素細胞的生成受到距離前體細胞＞0.5 mm的黃色素細胞刺激

（待續）