第29屆國際生物學奧林匹克競賽試題 理論1-2

楊 揚 張 立 張雁云 范六民 周 潔

（1 清華大學生命科學學院 北京 100084 2 北京師范大學生命科學學院 北京 100875 3 北京大學生命科學學院 北京 100871 4 華中師范大學第一附屬中學 湖北武漢 430223）

總時間為3 h。你將在屏幕頂部找到一個倒計時的個人時鐘。

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題目

1～15 題：生物化學與分子生物學；16～26 題：動物生理學與解剖學；27～36 題：植物生理學；37～47 題：生態學與進化。

將采用以下計分方案：

1）有4 個陳述的問題：

正確的陳述數量分數0 1 2 3 4 0.0 0.0 0.0 0.5 1.0

2）有5 個陳述的問題：

正確的陳述數量分數0 1 2 3 4 5 0.00 0.00 0.00 0.25 0.75 1.25

注意：沒有負分。嘗試回答盡可能多的問題。

生物化學與分子生物學

12.戊糖磷酸代謝途徑：戊糖和NADPH 是通過戊糖磷酸代謝途徑合成的。

還原型谷胱甘肽（GSH）可中和體內的活性氧（ROS）。GSH 生成的反應如下所示：

葡萄糖-6-磷酸脫氫酶（G6PD）缺乏的個體中NADPH 水平降低，導致蠶豆病障礙。與其他人群相比，非洲人的G6PD 缺乏更高，且其在非洲的普及率與瘧疾的高患病率呈正相關。

判斷以下陳述是否正確。

A.惡性瘧原蟲對氧化劑的高度易感性可用于解釋瘧疾發病率高的地區G6PD缺乏癥也更加盛行

B.細胞分裂水平的增加伴隨著戊糖磷酸途徑產生的果糖-6 磷酸/核糖-5 磷酸的比例的增加

C.G6PD 缺乏影響患者的分解代謝，而不是合成代謝

D.一些蠶豆病個體的患病原因可能是谷胱甘肽還原酶缺乏

13. DNA 聚合酶Ⅲ：DNA 聚合酶Ⅲ全酶由polⅢ*和β-鉗夾組成，β-鉗夾將polⅢ*與DNA 模板結合在一起。現在需要你檢驗：在后隨鏈的合成中，polⅢ*是否完成合成一個岡崎片段后從β-鉗夾上解離下來，然后與另一個β-鉗夾結合以合成下一個岡崎片段。你已制備了一個引物M13 噬箘體（單鏈DNA 和一個引物）模板（M13mp18）作為供體，并在其上加載β-鉗夾和polⅢ*。

作為受體，你隨后添加了2 個有更多引物的噬箘體DNA 模板，一個（M13Gori）預加載β-鉗夾，另一個（ФX174）缺少β-鉗夾（圖A）。你在復制條件下，將2 個模板一起培養90 min（時間足夠長使供體和受體復制），之后進行凝膠電泳（圖B，泳道1～4）。然后，你重復實驗，但在ФX174 上而非M13Gori 上加載β-鉗夾（圖B，泳道5～8）。

判斷以下陳述是否正確。

A.復制完成后，polⅢ*從其原始β-鉗夾解離

B.這些數據與β-鉗夾不是復制所必需的說法一致

C.polⅢ*更傾向與預先加載β-鉗夾的受體模板結合

D.根據結果，一個β-鉗夾足以合成每個復制叉的后隨鏈上的所有岡崎片段

14.對硝基苯酚：下面的酶催化反應包括2 步：

對硝基苯基肽→對硝基苯酚+肽

對硝基苯酚在波長405 nm 處具有最大吸光度。反應的進度曲線如下所示。

判斷以下陳述是否正確。

A.在酶促機制的第1 步中，對硝基苯酚被釋放

B.該酶促機制的限速步驟是第2 步

C.酶活性可從曲線的區域“a”的斜率確定

D.一種反應產物激活酶

15.氨基酸代謝：由蛋白質降解產生的氨基酸可通過轉化為檸檬酸循環的中間體而進一步代謝。下述標記的氨基酸是通過降解標記的蛋白質獲得。

檸檬酸循環如下。注意，大多數α-氨基酸可通過轉氨反應直接轉化成它們相應的α-酮酸，如下所示。

判斷以下陳述是否正確。

A.將天冬氨酸引入檸檬酸循環后，標記將首先出現在草酸乙酸中

B.將丙氨酸引入檸檬酸循環后，標記將首先出現在檸檬酸鹽中

C.在第1 輪循環期間，標記的丙氨酸將產生14CO2

D.標記的谷氨酸將在循環的第2 輪產生14CO2

動物生理學和解剖學

16.疼痛傳遞：在圖a 中，描繪了疼痛和溫度感覺途徑。一級神經元進入脊髓并與二級神經元形成突觸，其軸突終止于丘腦。三級神經元將信息傳遞至大腦皮質。圖b 顯示了震動和本體感受（關節位置）感覺通路。一級神經元的軸突末端位于腦干中并與二級神經元形成突觸，二級神經元穿過中線，其軸突終止于丘腦。最后，感覺信息通過三級神經元傳導至皮層。

發生意外的患者，腰胸部的脊髓的右腹側和左側背部的白質損傷。

判斷以下陳述是否正確。

A.患者的右手溫度覺受損

B.患者左腿震動覺受損

C.患者左腿關節位置覺和右腿溫度覺受損

D.患者左腿痛覺受損

17.心臟對情緒狀態的反應：對情緒刺激的感知是大腦與心臟之間的相互作用過程。在實驗中，在受試者心動周期的不同階段，將描繪情緒面部表情的圖片快速且以一定順序展示，按照情緒強度評定為0～100 的等級評估受試者面部的情緒強度。鑒于杏仁核在恐懼過程中的作用，在呈現面部表情圖像時（使用fMRI 方法），對正常個體和具有純自主神經衰弱（PAF）的受試者中測量杏仁核反應。研究結果如下（考慮p＜0.05 表示組間有顯著差異）

判斷以下陳述是否正確。

A.收縮期對恐懼面部圖像的感知高于舒張期

B.杏仁核在收縮期和舒張期，對中性面部圖像和恐懼面部圖像的反應相反

C.增加動脈壓力感受器對頸動脈和主動脈的敏感性，可能會導致對恐懼感的顯著降低

D.與舒張期相比，收縮期的杏仁核血流量增加無法解釋本研究的結果

18.光的折射：當光束以傾斜角度進入另一介質時，其方向將改變，稱為光折射。光束方向的這種變化量可通過斯涅爾定律（Snell’s law）計算，其中“n”是折射常數。

這種現象也是透鏡中光束轉換和轉向的原理，透鏡的功率可通過以下公式計算，透鏡的光學功率表明光束的會聚或發散程度。（D：透鏡功率，r：曲率半徑）

D=（n1-n2）/r

下圖顯示了Anablepssp.的眼睛結構，它可同時看到水中和陸地場景中的物體。

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

判斷以下陳述是否正確。

A.晶狀體的折射率最大

B.晶狀體的折射量最大

C.光束通過房水（充盈于眼房中的無色透明流動液體）時比在角膜中更加發散

D.考慮到Anableps魚晶狀體的不同直徑，光線1 和光線2 分別屬于陸地和水中空間

19.甲狀腺激素運輸：甲狀腺激素通過蛋白質在血液中運輸。TBG（甲狀腺激素結合球蛋白）是主要的甲狀腺激素轉運蛋白。許多因素影響TBG濃度，例如，雌激素和OCP（口服避孕藥）等。OCP增加TBG 濃度。T3RU（T3 樹脂攝取）測定是定量血液中未結合的TBG 的方法。它間接測量患者TBG 結合放射性標記T3 的能力。患者甲狀腺激素水平越低，放射性標記的T3 將與TBG 結合。因此，由于放射性T3 僅可以未結合的形式被檢測到，因此，T3RU 測定結果將更低。

依據以上陳述和生理學反饋原理，判斷以下陳述是否正確。

A.在原發性甲狀腺功能減退癥中，甲狀腺功能檢查如下：

TSH 增加 T4 降低 T3RU 降低

B.一個甲狀腺功能正常者使用口服避孕藥OCP 后，甲狀腺功能檢查如下：

TSH 正常 T4 降低 T3RU 降低

C.在原發性甲狀腺功能亢進癥中，甲狀腺功能檢查如下：

TSH 增加 T4 增加 T3RU 增加

D.在繼發性甲狀腺功能減退癥（垂體功能障礙）中，甲狀腺功能檢查如下：

TSH 降低 T4 降低 T3RU 降低

E.在甲狀腺功能減退癥（下丘腦功能障礙）中，甲狀腺功能檢查如下：

TSH 正常 T4 降低 T3RU 降低

20.精子活力：精子活力對卵細胞受精至關重要。在包括魚類在內的大多數動物中，精子在雄性生殖器官（睪丸或生殖管道）中都是不動的。當精子進入雌性生殖道（體內受精的動物）或釋放到水生環境中（體外受精的動物）后，精子的運動就會被觸發。下表中顯示了梭魚（Esox lucius）、鱘魚（Acipenser ruthenus）和鱈魚（Gadus morhua）的淡水、海水和精漿的離子組成和滲透壓。梭魚和鱘魚在淡水中產卵，鱈魚在海水中產卵。

A）滲透壓對梭魚（空心標記）和鱈魚（實心標記）精子活力啟動的影響。使用NaCl 和蔗糖制備梭魚精子活化培養基，使用NaCl 和人工海鹽制備鱈魚精子的活化培養基。B）滲透壓對鱘魚精子活力啟動的影響。使用NaCl 和蔗糖制備鱘魚精子活化培養基。C）鉀離子（K+）對鱘魚精子活力啟動和精子速度的影響。KCl（mM）加入到NaCl或蔗糖制備的活化培養基中，滲透壓為40 mOsmol/kg。

鈉Na+（mM）氯Cl-（mM）鉀K+（mM）鈣Ca2+（mM）滲透壓（mOsmol/kg）淡水0.26 0.22 0.07 0.38＜1～5海水469 546 10 10 1 000梭魚75 112 82 2 302鱘魚20 6 1 0.2 51鱈魚197 179 6 3 385

利用圖表判斷以下陳述是否正確。

A.梭魚和鱈魚的精子活力分別在低滲和高滲環境中被觸發

B.在生理條件下，滲透壓是抑制鱘魚精子活力啟動的主要因素

C.鱘魚的精子活力在排入低K+離子的低滲環境后被觸發

D.環境滲透壓是海洋魚類的精子從生殖系統釋放到水環境后引發精子活力啟動的關鍵信號

21.Epstein-Barr 病毒篩查：鼻咽癌與Epstein-Barr 病毒（EBV）感染密切相關。在最近一項針對超過20 000 名參與者的研究發現，血漿中EBV DNA 的檢測顯示可用于篩查鼻咽癌。然而，5.4%沒有鼻咽癌的參與者在測試時在血漿中具有可檢測的EBV DNA。下圖顯示了環境溫度對測試結果的影響。

靈敏度是指能正確檢測出患有該病癥患者的測試。計算方法為：陽性測試患者數/患者個體總數。

特異性則與正確識別沒有疾病的人的測試能力有關。計算方法為：陰性測試的健康個體數/健康個體總數。

根據上述數據，判斷以下陳述是否正確。

A.根據上圖，在較溫暖的地方進行測試將提高特異性

B.當測試變得更敏感時，測試的特異性將增加

C.100%特異測試將是100%敏感的

D.為了排查某種疾病，最好使用高靈敏性測試而非高特異性測試

（待續）