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金版教程 高考科学复习创新方案 生物学(单选版)
(2023·山东,23)单个精子的DNA提取技术可解决人类遗传学研究中因家系规模小而难以收集足够数据的问题。为研究4对等位基因在染色体上的相对位置关系,以某志愿者的若干精子为材料,用以上4对等位基因的引物,以单个精子的DNA为模板进行PCR后,检测产物中的相关基因,检测结果如表所示。已知表中该志愿者12个精子的基因组成种类和比例与该志愿者理论上产生的配子的基因组成种类和比例相同;本研究中不存在致死现象,所有个体的染色体均正常,各种配子活力相同。
等位
基因
A
a
B
b
D
d
E
e
单个精子编号
1
+
+
+
2
+
+
+
+
3
+
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4
+
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5
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6
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7
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8
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9
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10
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11
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12
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+
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+
“+”表示有;空白表示无。
(1)表中等位基因A、a和B、b的遗传________(填“遵循”或“不遵循”)自由组合定律,依据是______________________________________。据表分析,________(填“能”或“不能”)排除等位基因A、a位于X、Y染色体同源区段上。
(2)已知人类个体中,同源染色体的非姐妹染色单体之间互换而形成的重组型配子的比例小于非重组型配子的比例。某遗传病受等位基因B、b和D、d控制,且只要有1个显性基因就不患该病。该志愿者与某女性婚配,预期生一个正常孩子的概率为17/18,据此画出该女性的这2对等位基因在染色体上的相对位置关系图。(注:用“”形式表示,其中横线表示染色体,圆点表示基因在染色体上的位置。)
(3)本研究中,另有一个精子的检测结果是:基因A、a,B、b和D、d都能检测到。已知在该精子形成过程中,未发生非姐妹染色单体互换和染色体结构变异。从配子形成过程分析,导致该精子中同时含有上述6个基因的原因是______________________________________。
(4)据表推断,该志愿者的基因e位于________染色体上。现有男、女志愿者的精子和卵细胞各一个可供选用,请用本研究的实验方法及基因E和e的引物,设计实验探究你的推断。
①应选用的配子为:________;
②实验过程:略;
③预期结果及结论:________________________________________________________。
答案 (1)不遵循 只产生Ab和aB两种精子(或精子只有Ab和aB两种,且比例1∶1;或未检测到AB和ab精子或A与b基因连锁,a与B基因连锁或A与b基因在一条染色体上,a与B基因在一条染色体上) 能
(2)
(3)这些基因所在的同源染色体在减数分裂Ⅰ期间未分离
(4)X或Y(或性) ①卵细胞 ③若在卵细胞中未检测到E或e基因,则证明该基因位于Y染色体上;若在卵细胞中检测到E或e基因,则证明该基因位于X染色体上
解析 (1)基因a和B一直在同一个精子中,说明二者位于一条染色体上,基因A和b同理,因此这两对等位基因在一对同源染色体上,不能自由组合。精子中不含基因E,且e在精子中出现的概率为1/2,说明e基因位于X或Y染色体的非同源区段,等位基因A/a和基因e自由组合,说明A、a一定在常染色体上。
(2)由题表可知,该志愿者的精子中Bd∶BD∶bd∶bD=2∶1∶1∶2,因为重组型配子概率小于非重组型配子概率,所以重组型配子(BD和bd)概率为1/3,非重组型配子(Bd、bD)概率为2/3。由“只要有1个显性基因就不患该病”可知,题述遗传病的患病个体的基因型为bbdd。该志愿者与某女性婚配生一个正常孩子的概率为17/18,则生出患病孩子的概率为1/18,该女性产生bd配子的概率为1/18÷1/6=1/3,若该女性含1个显性基因,则其基因型为Bbdd或bbDd,产生bd的概率均为1/2,不符合题意,故其基因型为BbDd。从概率上推断该配子为基因型为BbDd的个体产生的非重组型配子,且另一种非重组型配子为BD,即BD在一条染色体上,bd在另一条染色体上,这2对等位基因在染色体上的相对位置关系图见答案。
(3)正常精子只含一对等位基因中的一个基因,而题述精子含有三对等位基因,说明在减数分裂Ⅰ期间三对等位基因所在的同源染色体未分离。
(4)由(1)分析可知,该志愿者的基因e位于性染色体上,但无法确定在X还是Y染色体上,因此选择卵细胞进行PCR,卵细胞只含有X染色体,根据基因E和e的引物进行PCR,若扩增不出E或e基因,说明基因E/e位于Y染色体上,若能够扩增出E或e基因,说明基因E/e位于X染色体上。
题号
侧重的核心素养
具体的核心素养表现
对应的学习目标
(1)
生命观念科学思维
水平Ⅲ,能够根据问题情境的分析,运用实验数据联想推演客观事物的本质联系,并用生命观念指导于实践
反映能够利用结构与功能观分析孟德尔遗传定律的遵循条件,结合题干信息判断基因在染色体上的位置,通过数据分析得出结论
(2)
科学思维
水平Ⅲ,能够运用结构与功能观等观念解释情景中的生命现象,调动相关知识分析模型中呈现的问题
知道基因和染色体的关系,结合实验结果分析构建模型解决生活实践或学习探索中的问题
(3)
生命观念科学思维
水平Ⅲ,能够运用生物学规律和原理,对可能的结果作出预测或解释,并能合理的表达
能结合减数分裂过程中染色体的变化规律,探究配子中染色体的组合类型
(4)
科学思维社会责任
水平Ⅳ,能够在新的问题情境中,基于事实和证据,运用科学思维的方法展开探讨,并指导生活实践
培养科学探究能力和知识的应用能力
(2023·广东,17)放射性心脏损伤是由电离辐射诱导的大量心肌细胞凋亡产生的心脏疾病。一项新的研究表明,circRNA可以通过miRNA调控P基因表达进而影响细胞凋亡,调控机制见下图。miRNA是细胞内一种单链小分子RNA,可与mRNA靶向结合并使其降解。circRNA是细胞内一种闭合环状RNA,可靶向结合miRNA使其不能与mRNA结合,从而提高mRNA的翻译水平。
回答下列问题:
(1)放射刺激心肌细胞产生的________会攻击生物膜的磷脂分子,导致放射性心肌损伤。
(2)前体mRNA是通过________酶以DNA的一条链为模板合成的,可被剪切成circRNA等多种RNA。circRNA和mRNA在细胞质中通过对________的竞争性结合,调节基因表达。
(3)据图分析,miRNA表达量升高可影响细胞凋亡,其可能的原因是____________________
_______________________________________________________________。
(4)根据以上信息,除了减少miRNA的表达之外,试提出一个治疗放射性心脏损伤的新思路________________________________________________________。
答案 (1)自由基
(2)RNA聚合 miRNA
(3)miRNA表达量升高,导致其与P基因mRNA的结合量增加,P基因mRNA翻译合成的P蛋白减少,从而促进细胞凋亡
(4)促进前体mRNA的合成;促进circRNA的合成;促进P蛋白的合成
解析 (2)前体mRNA是通过转录形成的,转录是在RNA聚合酶的催化下,以DNA的一条链为模板合成RNA的过程。据图可知,P基因mRNA可通过翻译过程合成P蛋白,P蛋白可抑制细胞凋亡。miRNA可以和P基因mRNA结合,导致P基因mRNA的翻译过程受阻,P蛋白合成减少,从而促进细胞凋亡。circRNA可以和miRNA结合,使miRNA不能和P基因mRNA结合,导致P蛋白合成增多,从而抑制细胞凋亡。可见,circRNA和mRNA在细胞质中通过对miRNA的竞争性结合,调节基因表达。
(4)若要治疗放射性心脏损伤,须抑制细胞凋亡。一方面,可以促进P蛋白的合成,以提高细胞中P蛋白的含量;另一方面,可以促进前体mRNA的合成或促进circRNA的合成。
题号
侧重的核心素养
具体的核心素养表现
对应的学习目标
(1)
生命观念
水平Ⅱ,能够基于生物学基本观点结合材料信息解决问题
反映在理解自由基产生的原因和影响的基础上,形成结构与功能观等生命观念
(2)
生命观念科学思维
水平Ⅱ,在特定的问题情境中,能调动相关知识分析模型中呈现的问题
反映在理解遗传信息转录的基础上,阐释遗传信息在生命活动中的重要作用
(3)
科学思维
水平Ⅲ,能够基于实事和证据,采用恰当的科学思维方式揭示生物学规律
反映结合新情景探索细胞凋亡的原因,考查学生的审辩式思维
(4)
科学探究社会责任
水平Ⅳ,能够基于生物学基本观点,提出解决生活实践问题的策略,具有通过科学实践解决人类所面临问题的意识和思想
反映利用细胞凋亡机制为治疗相关疾病提供治疗思路的相关目标的落实情况,考查学生的创造性思维
1.(2023·江苏苏北四市高三期末)真核细胞内染色体外环状DNA(eccDNA)是游离于染色体基因组外的DNA,DNA的损伤可能会导致eccDNA的形成。下图中途径1、2分别表示真核细胞中DNA复制的两种情况,a、b、a′和b′表示子链的两端,①~④表示生理过程。请据图回答相关问题:
(1)途径1中酶2为________,途径2中④过程需要________酶的作用。
(2)途径2中a、b、a′和b′中为5′-端的是____________________________。
(3)观察过程①③可推测DNA复制采用了______________等方式,极大地提升了复制速率。eccDNA能自我复制的原因是____________________________________________。
(4)下列可能属于eccDNA形成原因的有________。
A.DNA发生双链断裂 B.染色体片段丢失
C.染色体断裂后重新连接 D.DNA中碱基互补配对
(5)eccDNA在肿瘤细胞中普遍存在,肿瘤细胞分裂时,因eccDNA无________(填结构),而无法与________连接,导致不能平均分配到子细胞中。由此可见,eccDNA的遗传________(填“遵循”或“不遵循”)孟德尔遗传规律。
答案 (1)DNA聚合酶 DNA连接
(2)a和a′
(3)双向、多起点 eccDNA上有复制起点(复制原点)
(4)ABC
(5)着丝粒 纺锤丝 不遵循
解析 (1)途径1为线性DNA复制过程,该过程中的酶1为解旋酶,酶2为DNA聚合酶,途径2为环状DNA形成和复制的过程,④为损伤DNA由线性形成环状DNA过程,即该过程需要DNA连接酶的作用。
(2)DNA复制过程中子链的延伸方向是由5′→3′延伸的过程,根据复制方向可知,途径2中a、a′为5′-端。
(4)根据题意可知,DNA的损伤可能会导致eccDNA的形成,而DNA发生双链断裂、染色体片段丢失、染色体断裂等都是DNA损伤的表现,而DNA碱基互补配对不会导致环状DNA的形成,因此,A、B、C符合题意。
(5)eccDNA在肿瘤细胞中普遍存在,肿瘤细胞分裂时,因eccDNA无着丝粒,因此无法与纺锤丝连接,只能随机分配到子细胞中。由于eccDNA不能均等分配到子细胞中,因此,eccDNA的遗传不遵循孟德尔遗传规律。
2.青蛙经常作为生物实验材料被使用,某实验小组在实验室培育青蛙,对青蛙胚胎发育过程进行观察,下列关于蛙胚胎发育过程的叙述,正确的是( )
A.通过细胞分裂不断增加细胞数量,并在一定时期发生细胞分化
B.胚胎发育过程中细胞不断分裂,但不发生凋亡
C.随着细胞分裂次数的增加,蛙胚的有机物总量不断增加
D.发育过程中蛙胚从环境中获得的氧气和营养物质逐渐增加
答案 A
3.为进一步优化生育政策,我国现实施一对夫妻可以生育三个子女的政策。目前,我国每年试管婴儿数量逾20万例次。如图为试管婴儿的培育过程示意图。
回答下列问题:
(1)常用________________激素刺激排卵。试管婴儿涉及的生物工程技术主要有________(答出两点即可)。
(2)减数分裂形成精子的过程中,会发生由________和________导致的基因重组,从而形成多种遗传组成的精子。
(3)胚胎在植入前还要进行染色体检查,请分析该技术对人口优生的益处与对性别比例的潜在影响:①对优生的益处是__________________________;②对性别比例的潜在影响是______________________。(列出一点即可)
答案 (1)促性腺 体外受精、早期胚胎培养、胚胎移植
(2)非同源染色体自由组合 同源染色体非姐妹染色单体互换
(3)规避染色体遗传病 可能用于选择胎儿性别
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