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湖北省2025学年高二下学期4月期中生物试题2

一、细胞的基本结构和功能

(1)细胞是生命的基本单位，其结构和功能的研究对于理解生命现象具有重要意义。细胞的基本结构包括细胞膜、细胞质、细胞核以及细胞器等。细胞膜作为细胞的边界，具有选择性透过性，可以保护细胞免受外界环境的侵害，同时维持细胞内环境的稳定。细胞膜由磷脂双分子层和蛋白质组成，其面积可达细胞表面积的数千倍，这为细胞提供了广阔的表面积以进行物质交换。例如，哺乳动物的红细胞细胞膜面积约为140平方微米，而其表面积与体积的比值约为2.2，这种结构特点使得红细胞能够有效地进行氧气和二氧化碳的交换。

(2)细胞质是细胞膜与细胞核之间的区域，包含细胞器、细胞骨架和细胞基质等。细胞器如线粒体、内质网、高尔基体等，分别负责能量代谢、蛋白质合成、物质转运等功能。线粒体是细胞的“动力工厂”，其内部含有大量的DNA和RNA，能够自主合成蛋白质，为细胞提供能量。据研究，一个成熟的哺乳动物细胞中，线粒体的数量可达数千个，它们共同协作，使得细胞能够维持正常的生理活动。细胞骨架则由微管、微丝和中间纤维组成，负责维持细胞形态、细胞分裂和细胞运动等功能。例如，在细胞分裂过程中，细胞骨架的重组对于染色体的正确分配至关重要。

(3)细胞核是细胞的控制中心，其中含有DNA和RNA，负责储存和传递遗传信息。DNA分子由四种碱基（腺嘌呤、胸腺嘧啶、鸟嘌呤和胞嘧啶）组成，其双螺旋结构能够稳定地存储大量的遗传信息。据估计，人类细胞的DNA分子总长度可达2米，但通过高度折叠，这些DNA能够被压缩到细胞核的有限空间内。细胞核内还含有核仁，负责合成核糖体RNA，核糖体是蛋白质合成的场所。在蛋白质合成过程中，细胞核与细胞质之间的核孔复合体起着关键作用，它允许RNA和蛋白质等分子在核质之间进行交换。例如，在真核生物中，核孔复合体的数量和活性与细胞的生长和分化密切相关。

二、遗传信息的传递与表达

(1)遗传信息的传递是生物进化的重要基础，其核心过程包括DNA复制、转录和翻译。DNA复制是生物体繁殖和遗传信息传递的关键步骤，它确保了每一代生物体都能获得完整的遗传信息。在复制过程中，DNA聚合酶催化DNA链的合成，其过程高度精确，错误率极低。例如，人类细胞的DNA复制错误率大约为每10亿个碱基对中有一个，这一精度保证了遗传信息的稳定性。

(2)转录是将DNA上的遗传信息转化为RNA的过程，这一过程由RNA聚合酶催化。转录产生的RNA包括信使RNA（mRNA）、转运RNA（tRNA）和核糖体RNA（rRNA）。mRNA携带遗传信息从细胞核转移到细胞质，指导蛋白质的合成。tRNA识别mRNA上的密码子，并运输相应的氨基酸到核糖体。rRNA是核糖体的组成成分，参与蛋白质的合成。转录过程复杂且高效，能够确保遗传信息的准确传递。例如，人类基因组的转录过程涉及数千个基因，每天大约有1%的基因被转录。

(3)翻译是在核糖体上，根据mRNA上的密码子序列合成蛋白质的过程。这一过程涉及多种酶和tRNA的参与，能够精确地将遗传信息转化为特定的氨基酸序列，从而形成功能性蛋白质。翻译过程中，tRNA识别mRNA上的密码子，并带来相应的氨基酸，核糖体则将氨基酸连接成多肽链。蛋白质的合成是生物体结构和功能的基础，它决定了生物体的生长发育和生命活动。例如，在细菌中，蛋白质合成的效率非常高，一些细菌的蛋白质合成速率可达每秒约50个氨基酸。

三、生物多样性与生物进化

(1)生物多样性是指地球上所有生物种类、遗传差异和生态系统的多样性。根据联合国教科文组织的数据，全球已知的物种数量约为180万种，但实际存在的物种数量可能远超过这一数字。生物多样性对于维持生态系统的稳定和功能的发挥至关重要。例如，热带雨林是全球生物多样性最丰富的地区之一，其面积仅占地球陆地面积的7%，却拥有超过地球陆生生物种类的一半。

(2)生物进化是生物多样性形成的基础，它是指生物种群随时间在遗传上发生的变化。达尔文的自然选择理论是现代生物进化理论的核心，它解释了生物进化的机制。通过自然选择，具有有利变异的个体更有可能生存和繁殖，从而在种群中传播这些变异。例如，长颈鹿的长颈是通过长期的进化过程形成的，使得它们能够获取更高处的树叶，从而在竞争食物时具有优势。

(3)生物进化与人类活动密切相关。人类对自然环境的改造和资源的利用对生物多样性产生了深远影响。例如，栖息地破坏、过度捕猎、环境污染等因素导致了大量物种的灭绝。根据世界自然保护联盟（IUCN）的数据，目前有近四成的哺乳动物、鸟类和爬行动物面临灭绝的风险。因此，保护生物多样性已成为全球性的挑战，需要采取有效措施，如建立自然保护区、实施物种保护计划、推广可持续发展的理念等，以确保生物多样性的长期存续。

四、生态系统与生物循环