精品解析：上海市静安区市北中学2024-2025学年高三上学期期中考试生物试卷

2024学年市北中学第一学期高三年级生物（等级）期中考试试卷 一、瓢虫斑点奥秘（16分） 1. 瓢虫鞘翅上的斑点图案多样而复杂。早期的杂交试验发现，鞘翅的斑点图案由某条染色体上同一位点（H基因位点）的多个等位基因（h、HC、HS、HSP等）控制的。HC、HS、HSP等基因各自在鞘翅相应部位控制黑色素的生成，分别使鞘翅上形成独特的斑点图案；基因型为hh的个体不生成黑色素，鞘翅表现为全红。通过杂交试验研究，并不能确定H基因位点的具体位置、序列等情况。 （1）基因型为HCHC和HSHS的个体杂交，所得F1的表型与两个亲本均不同，如图1所示。F1的黑色凸形是基因型为__________亲本的表型在F1中的表现，表明该亲本的黑色斑是__________（显性/隐性）性状。若F1雌雄个体相互交配，F2表型的比例为__________。 近期通过基因序列研究发现了P和G两个基因位点，推测其中之一就是H基因位点。为验证该推测，研究人员在翻译水平上分别阻止了P和G位点的基因表达，实验结果如表所示。 组1 组2 组3 组4 未阻止表达 阻止表达 （2）研究人员阻止P和G位点的基因表达所使用的表观遗传策略的机制可能是_____。 A. P、G位点基因甲基化 B. 组蛋白乙酰化 C. RNA干扰技术 D. 抑制黑色素原的加工 （3）结果表明，P位点就是控制黑色素生成的H基因位点，那么阻止P位点基因表达的实验结果对应表中_____。 A. 组1 B. 组2 C. 组3 D. 组4 （4）研究人员为进一步研究P位点基因的功能进行了相关实验。两个大小相等的完整鞘翅P位点基因表达产生的mRNA总量，如图甲所示；黑底红点鞘翅面积相等的不同部位P位点基因表达产生mRNA总量，如图乙所示。请结合相关数据，推测P位点基因的功能并说明原因：____________ （5）进一步研究发现，鞘翅上有产生黑色素的上层细胞，也有产生红色素的下层细胞，P位点基因只在产生黑色素的上层细胞内表达，促进黑色素的生成，并抑制下层细胞生成红色素。综合上述研究结果，下列对Fi表型形成原因的分析，正确的有_____。 A. F1鞘翅上，HC、HS选择性表达 B. F1鞘翅红色区域，HC、HS都不表达 C. F1鞘翅黑色凸形区域，HC、HS都表达 D. F1鞘翅上，HC、HS只在黑色区域表达 【答案】（1） ①. HCHC ②. 显性 ③. 1:2:1 （2）CD （3）CD （4）功能：因此P位点基因的表达可以促进鞘翅黑色素的生成，P位点基因在鞘翅不同部位的表达决定黑色斑点面积大小。原因：由图甲可知，黑底红点mRNA总量高于红底黑点；由图乙可知，鞘翅b处的黑色素最多，mRNA也最多，鞘翅a处的黑色素最少，mRNA也最少。 （5）ABD 【解析】 【分析】基因分离定律的实质是位于同源染色体的等位基因随着同源染色体的分开和分离。 【小问1详解】 由图分析，HCHC个体有黑色凸形，所以F1的黑色凸形是基因型为HCHC亲本的表型在F1中的表现，表明该亲本的黑色斑是显性性状。F1的基因型为HCHS，若F1雌雄个体相互交配，F2基因型及比例为HCHC：HCHS：HSHS=1:2:1，三种基因型对应的表型各不相同，所以表型比例为1:2:1。 【小问2详解】 研究人员在翻译水平上阻止P和G位点的基因表达，RNA干扰技术和抑制黑色素原的加工属于翻译水平，CD正确，P、G位点基因甲基化和组蛋白乙酰化是在转录水平上抑制P和G位点基因的表达，AB错误。 故选CD。 【小问3详解】 为验证该推测，研究人员在翻译水平上分别阻止了P和G位点的基因表达，实验结果如表所示。结果表明，P位点就是控制黑色素生成的H基因位点，那么阻止P位点基因表达后实验结果应该是没有黑色素生成，对应3、4组。 【小问4详解】 两个大小相等的完整鞘翅P位点基因表达产生的mRNA总量，如图甲所示，说明P位点基因的表达可以促进鞘翅黑色素的生成，判断的理由是黑底红点P位点基因表达产生的mRNA总量远远大于红底黑点。黑底红点鞘翅面积相等的不同部位P位点基因表达产生的mRNA总量，如图乙所示，图中a、b、c部位mRNA总量的差异，说明P位点基因在鞘翅不同部位的表达决定黑色斑点面积大小。 【小问5详解】 P位点基因只在产生黑色素的上层细胞内表达，促进黑色素的生成，并抑制下层细胞生成红色素，所以红色区域，HC、HS都不表达，HC、HS只在黑色区域表达，根据图（1）可知HC控制黑色凸形生成，HS控制大片黑色区域生成，所以F1鞘翅上，HC、HS选择性表达，黑色凸形区域，HC表达，ABD正确。 二、脆性X综合征（21分） 2. 脆性X综合征（FXS）患者是由于X染色体上编码F蛋白的基因（F基因）序列中，三个核苷酸（CGG）发生多次重复所致。重复序列拷贝数与智力有关，且不稳定，从一代传至下一代时逐渐增加。正常人有5-55个CGG拷贝，当重复序列拷贝数大于200为全突变，男性全突变患者均有智力低下，以中重度为主，女性全突变50%-70%可有不同程度的智力低下，多为轻中度。在遗传咨询时，通过调查构建图1所示的家系图，该家系部分个体F基因的cDNA（体外经特定过程合成的DNA）片段检测结果如图2所示。 （1）下列有关遗传咨询的一般步骤，下列说法错误的是_____。 A. 需要通过询问家族史，进行临床检查和实验室检查做出诊断 B. 运用遗传学基本原理和方法，推算再发风险，预测发病的危险性 C. 可以确定胎儿是否患病，以便家属做出决策 D. 可杜绝遗传病的发生，从而提高人口素质 （2）FXS患者X染色体上F基因序列中，三个核苷酸（CGG）发生多次重复，这种变异属于_____。 A. 易位 B. 基因重组 C. 基因突变 D. 染色体重复 （3）临床观察发现，FXS的男患者通常比女患者症状严重，据图2推测，FXS病症的叙述正确的是_____。 A. FXS患者的CGG发生多次重复，使F基因无法复制 B. 男性FXS患者的F基因无法表达 C. 女性FXS患者的症状较轻是由于部分F基因表达 D. II-5不携带致病基因，其子女患病是由于自身突变所致 研究发现，FXS发病严重程度与CGG的重复次数有关。科研人员提出对这一现象的解释，如图3所示。 （4）据图3可知，以含有CGG重复序列的单链为__________合成子代DNA链时，子链3'端容易滑落并折叠，随3'方向的继续延伸，会导致子链__________。 （5）哺乳动物中，胞嘧啶甲基化易发生在CG二核苷酸处，已知CGG重复序列紧邻F基因起始密码子对应的位置。结合图2中cDNA片段检测结果推测，II-3的CGG重复序列导致F基因表达情况发生变化的分子机制可能是_________________ 研究表明，FXS与智力和情绪障碍有关，患者会出现冲动和癫痫等症状。γ-氨基丁酸（GABA）为海马区神经元分泌的抑制性神经递质。有证据表明，F蛋白与神经元上的GABA受体结合后激活受体的功能，使GABA调控通路发挥正常功能。 （6）请将下列英文字母填入表格适合的位置，补充实验方案，进一步提供新的证据。 A．野生型小鼠 B．F基因敲除的小鼠 C．生理盐水 D．GABA受体激活剂 E．突触前膜 F．突触后膜 组别 1 2 3 实验动物 A _______ _______ 海马区内注射物质 C _______ C 检测指标 _______的电位变化 （7）实验结果若为__________________，则说明上述结论成立。 【答案】（1）CD （2）C （3）BC （4） ①. 模板 ②. CGG重复次数增加 （5）CGG重复序列增多导致CG比例增大，使F基因中胞嘧啶甲基化修饰增多，抑制F基因转录 （6） ①. B ②. B ③. D ④. F （7）1和2组不产生动作电位，3组产生动作电位 【解析】 【分析】1、从细胞中提取RNA后，可利用逆转录可获取cDNA后进行PCR扩增，然后进行电泳，可用于判断某基因在该细胞中是否转录。2、表观遗传是指生物体基因的遗传序列保持不变，但基因表达和表型发生可遗传变化的现象。 【小问1详解】 AB、遗传咨询需要询问和了解家族史，并需要进行临床检查和实验室检查做出诊断，以便更好的绘制出遗传系谱图，根据绘制的遗传系谱图，运用遗传学基本原理和方法，推算再发风险，预测发病的危险性，AB正确； C、遗传咨询不一定能确定胎儿是否患病，具体是否患病需要进行产前诊断，C错误； D、遗传咨询不能杜绝遗传病的发生，但在一定程度上能减缓遗传病的发生，D错误。 故选CD。 【小问2详解】 三个核苷酸（CGG）发生多次重复，属于DNA分子中碱基对的增添，这属于基因突变，故选C。 【小问3详解】 图1中，II-3、III-6都为男性患者，II-2、III-5为女性患者，II-4、II-5、III-7、III-8为正常个体。据图2可以看出，II-3、III-6两位男性患者中均无条带，说明男性患者中的F基因没有表达，而II-2、III-5两位女性患者中出现了550bp和308bp两种条带，II-4、II-5、III-7、III-8正常个体中出现了308bp的条带，说明女患者中有F基因正常表达。据此推测，FXS的男患者通常比女患者症状严重的原因是：FXS患者的CGG发生多次重复，可能会导致男患者的F蛋白不表达，女性患者有2条X染色体，一条染色体上F基因异常表达，另一条染色体上的F基因可表达出正常蛋白质，所以女性患者的症状会较轻。 故选BC。 【小问4详解】 图3是以含有CGG重复序列的单链为模板合成子代DNA的过程。据图3可知，在合成子代DNA的过程中，子链3′端容易滑落并折叠。子链滑落后，在滑落的地方会重新以CGG重复序列的单链为模板，继续合成子代DNA，最终会导致会导致子链CGG重复次数增加。 【小问5详解】 启动子是RNA聚合酶识别和结合位点，是开始转录的位点，启动子甲基化会影响基因的转录。由图2可知II-3的F基因没有表达，这是因为胞嘧啶甲基化容易发生在CG二核苷酸处，且CGG重复序列紧邻F基因启动子对应的位置，所以CGG重复序列增多导致CG比例增大，使F基因中胞嘧啶甲基化修饰增多，抑制F基因转录。 【小问6详解】 γ-氨基丁酸（GABA）是海马区神经元分泌的抑制性神经递质，可以作用于突触后膜，抑制突触后膜的兴奋。为了证明“F蛋白与神经元上的GABA受体结合后激活受体的功能，使GABA调控通路发挥正常功能”这一机制，需要设计3组实验，第1组以野生型小鼠(未敲除F基因)为材料，向海马区注射适量生理盐水；第2组以F基因敲除小鼠为材料，向海马区注射适量且等量GABA受体激活剂；3组以F基因敲除小鼠为材料，向海马区注射等量生理盐水。然后给予小鼠适宜刺激，检测突触后膜是否产生动作电位，以判断相应调控机制是否工作。若上述结论成立，由于第1组小鼠含有F基因，能正常合成F蛋白，F蛋白与神经元上的GABA受体结合后激活受体的功能，GABA这种抑制性神经递质与突触后膜上已经被激活的GABA受体结合，会抑制突触后膜产生动作电位，故1组突触后膜上检测不到动作电位；第2组小鼠虽不含F基因，但是向其海马区注射的GABA受体激活剂可以与神经元上的GABA受体结合，激活GABA受体的功能，然后GABA与突触后膜上已经被激活的GABA受体结合，抑制突触后膜兴奋，故2组突触后膜上检测不到动作电位；第3组小鼠不含F基因，无法产生F蛋白，GABA受体的功能不能被激活，所以GABA不能与GABA受体结合，突触后膜可以兴奋产生动作电位。 【小问7详解】 所以，若实验结果为1组和2组不产生动作电位，3组产生动作电位，则说明上述结论成立。 三、癌细胞与细菌疗法（23分） 3. 癌细胞周围的内环境（微环境）特征与正常组织有很多不同。研究发现癌细胞快速增殖会加速氧气的消耗，同时导致血管异常化，减少正常组织氧气的供应。 （1）相对于正常细胞，癌细胞内发生变化可能有______ A. 无氧呼吸增强 B. 细胞周期变长 C. 糖酵解速度加快 D. 葡萄糖摄入加快 （2）推测与正常细胞微环境相比，癌细胞所处的微环境具有______的特征。 A. O2含量高 B. O2含量低 C. pH较高 D. pH较低 肿瘤患者体内T细胞产生的IFN-γ（抗癌因子）会减少，科学家尝试用“细菌疗法”以提高患者体内IFN-γ的含量来治疗癌症，如图14所示，其中ori是复制起点，AMPr是氨苄青霉素抗性基因，EcoRI等是限制酶的酶切位点。已知Clts基因表达Clts蛋白能抑制启动子PR、PL，在大于42℃时CIts蛋白失活。用超声诱导可产生短暂热效应，提高温度。 （3）根据题意判断，可作为“细菌疗法”中基因工程改造的细菌代谢类型为______（厌氧/需氧）。 （4）该基因工程所需的目的基因为_______。 （5）现通过PCR来扩增目的基因，图1中能起到扩增作用的引物是______。 A. 引物1 B. 引物2 C. 引物3 D. 引物4 （6）下列关于重组温控质粒的说法正确的是______。 A. 多种限制性内切酶酶切位点有利于目的基因与质粒拼接 B. PR和PL双启动子的作用可能是保证目的基因的正常表达 C. 能在氨苄青霉素培养基中生长的是含有重组质粒的工程菌 D. 30℃条件下产生Clts蛋白可以阻碍目的基因的表达 某研究小组为研究“细菌疗法”的治疗效果，按照图2的流程进行实验，实验分组和实验结果见表。 1组 2组 3组 实验处理 静脉注射生理盐水，不施加超声处理 静脉注射含工程菌的生理盐水，不施加超声处理 静脉注射含工程菌的生理盐水，并施加超声处理 检测指标 IFN-γ + + +++ 肿瘤体积 +++ +++ + （7）根据上述实验方案，能否证明“超声能诱导工程菌表达IFN-γ，抑制乳腺癌细胞生长”，请说明理由。______________ （8）联系已学知识和上述信息，分析采用“细菌疗法”治疗癌症的优点______。 A. 实现肿瘤的靶向治疗 B. 根据需要无创调控IFN-γ的量 C. 工程菌在体内不被破坏，持久发挥效应 D. 对正常细胞伤害小 【答案】（1）ACD （2）BD （3）厌氧 （4）IFN-γ基因 （5）AD （6）ABD （7）不能证明。从结果看超声和工程菌都有的条件下，IFN-γ变多，肿瘤体积会变小。由于缺乏单独静脉注射生理盐水+超声的对照组，不能排除肿瘤体积变小是由于超声的作用 （8）ABD 【解析】 【分析】癌细胞的特点：癌细胞能够无限增殖；癌细胞的形态结构发生了变化；癌细胞细胞膜表面的糖蛋白减少。细胞癌变的根本原因是原癌基因和抑癌基因发生基因突变，其中原癌基因负责调节细胞周期，控制细胞生长和分裂的过程，抑癌基因主要是阻止细胞不正常的增殖。 【小问1详解】 ACD、癌细胞的无氧呼吸强度比正常细胞强，即癌细胞糖酵解显著增强，葡萄糖摄入加快，ACD正确； B、癌细胞在适宜条件下能无限增殖，DNA与蛋白质合成均增强，细胞周期时间缩短，B错误。 故选ACD。 【小问2详解】 癌细胞的特征之一是在适宜条件下能无限增殖，需要消耗大量的葡萄糖，产生大量的代谢产物和CO2，使pH降低；同时癌细胞快速增殖会加速氧气的消耗，使癌细胞所处的微环境O2含量低，因此癌细胞所处的微环境中O2含量低，pH较低，BD正确，AC错误。 故选BD。 【小问3详解】 癌细胞快速增殖会加速氧气的消耗，使癌细胞所处的微环境O2含量低，因此用“细菌疗法”以提高患者体内IFN-γ的含量来治疗癌症，细菌所处环境为低氧环境，因此可作为“细菌疗法”中基因工程改造的细菌代谢类型为厌氧。 【小问4详解】 据题意可知，科学家尝试用“细菌疗法”以提高患者体内IFN-γ的含量来治疗癌症，因此需要将目的基因IFN-γ基因与质粒连接形成重组质粒。 【小问5详解】 DNA聚合酶只能从引物的3'端延伸子链，因此要想扩增出目的基因，应该用引物1和4，AD正确，BC错误。 故选AD。 【小问6详解】 A、质粒具有多种限制性核酸内切酶的酶切位点，所以可以作为多种目的基因的运载体，用不同的限制酶切割，也可以产生相同的黏性末端，便于连接；或不同限制酶切割，产生不同的黏性末端，可以避免目的基因和载体的自身连接，提高重组效率，A正确； B、双启动子的作用可能是保证目的基因的高水平表达（高效转录），B正确； C、据题意可知，插入目的基因不会破坏标记基因（氨苄青霉素抗性基因），因此重组质粒和非重组质粒都能在氨苄青霉素培养基中生长，C错误； D、Clts基因表达Clts蛋白能抑制启动子PR、PL，在大于42℃时Clts蛋白失活，因此30℃条件下产生Clts蛋白可以阻碍目的基因的表达，D正确。 故选ABD。 【小问7详解】 从结果看超声和工程菌都有的条件下，IFN-γ变多，肿瘤体积会变小。由于缺乏单独静脉注射生理盐水+超声的对照组，不能排除肿瘤体积变小是由于超声的作用，故根据上述实验方案，不能证明“超声能诱导工程菌表达IFN-γ，抑制乳腺癌细胞生长”。 【小问8详解】 AD、细菌在侵染宿主细胞具有专一性，因此采用“细菌疗法”治疗癌症能实现肿瘤的靶向治疗，对正常细胞伤害小，AD正确； B、题中显示超声处理能诱导工程菌表达IFN-γ，因此可以根据需要无创调控IFN-γ的量，B正确； C、工程菌发挥作用后会被机体免疫系统清除，不能持久发挥效应，C错误。 故选ABD。 （四）生物工程（22分） 4. 科学家将基因A（人的生长激素基因）与pBR322质粒进行重组，得到的重组质粒导入牛的受精卵，使其发育为转基因牛，再通过细胞工程培育为转基因克隆牛。pBR322质粒含有两个抗生素抗性基因和5个限制酶切点（如图2）。将重组质粒导入大肠杆菌，并成功地在大肠杆菌中得以表达。请据图回答问题。 （1）图1中显示的人的生长激素基因是通过人工合成的，图中①过程需要的酶是______，图中②过程需要的酶是______。 A．解旋酶 B．DNA聚合酶 C．RNA聚合酶 D．逆转录酶 （2）图1中的mRNA是从人体的哪种组织细胞中获取的______。 A. 下丘脑 B. 垂体 C. 甲状腺细胞 D. 骨细胞 重组质粒形成与否需要鉴定和筛选，方法是将重组质粒的DNA分子导入大肠杆菌，通过含抗生素的培养基进行培养，观察大肠杆菌的生长、繁殖情况进行判断，如图3所示： （3）如果受体菌在培养基A上能生长、繁殖形成菌落，而不能在培养基B上生长、繁殖，则使用限制酶a的切点是图2中的________。 A. 切点1 B. 切点2 C. 切点3 D. 切点4 E. 切点5 （4）如果受体菌在培养基A上不能生长、繁殖形成菌落，而在培养基B上能生长、繁殖，则即目的基因插入了__________中。在进行工程菌筛选时，在含四环素的培养基上长出的菌落不一定是导入重组质粒的大肠杆菌，这是因为__________。 科研人员还发现，基因B（胸腺素β4基因）在提高动物绒毛产量方面有重要作用，构建表达载体的过程如下图所示： （5）片段D是基因B中的某一片段，下列叙述错误的是______。 A. 该图中含有两个密码子 B. 图中③和④代表两个不同的脱氧核苷酸 C. 若只用该片段中的3个碱基对，可以排列出43种片段 D. 搭建该片段中的3个碱基对，需要磷酸和脱氧核糖之间的连接物6个 （6）用基因B和质粒构建重组质粒后用EcoRI完全酶切并进行电泳观察，可出现长度为1.1kb和_____kb，或者____kb和_____kb的片段。（重组质粒上目的基因的插入位点与EcoRI的识别位点之间的碱基对忽略不计） 【答案】（1） ①. D ②. B （2）B （3）CDE （4） ①. 抗氨苄青霉素基因 ②. 导入空质粒的大肠杆菌也可以在含四环素的培养基上生长 （5）ABD （6） ①. 5.6 ②. 3.1 ③. 3.6 【解析】 【分析】由图可知，①是逆转录，②是获取目的基因，切点1可破坏抗氨苄青霉素基因，切点3、4、5可破坏抗四环素基因，切点2对这两个基因无影响。 【小问1详解】 根据图1分析，目的基因是通过mRNA逆转录形成的，①过程需要逆转录酶的催化。②过程为DNA的复制，需要DNA聚合酶的参与。 【小问2详解】 根据题意，生长激素基因是目的基因，该基因表达产物由垂体细胞分泌，所以需要从垂体细胞中提取mRNA。 【小问3详解】 根据题意，受体菌能在含青霉素的培养基上生存，不能在含四环素的培养基上生存，所以限制酶切点位于四环素基因内部，由图可知，是切点3、4、5。 故选CDE。 【小问4详解】 根据题意，受体菌不能在含青霉素的培养基上生存，能在含四环素的培养基上生存，所以目的基因插入抗氨苄青霉素基因内部。导入空质粒的大肠杆菌也可以在含四环素的培养基上生长，所以在进行工程菌筛选时，在含四环素的培养基上长出的菌落不一定是导入重组质粒的大肠杆菌。 【小问5详解】 A、基因是有遗传效应的DNA片段,密码子在mRNA上，该图中没有密码子，A错误； B、图中③是一个脱氧核苷酸，而④不代表脱氧核苷酸，B错误； C、若只用该片段中的3个碱基对，则共有4×4×4=43种排列顺序，C正确； D、片段含有3个碱基对，则含有6个脱氧核苷酸，6个核苷酸的形成就需要磷酸和脱氧核糖之间的连接物6个，除此之外脱氧核苷酸之间也需要磷酸和脱氧核糖之间的连接物4个，共10个，D错误。 故选ABC。 【小问6详解】 分析图可知，目的基因上存在着EcoRI酶的切割位点，构建重组质粒时使用PvuI，重组质粒长度为2.7+4=6.7kb，目的基因可正向或反向连接到质粒上。使用EcoRI切割之后进行电泳检测，若电泳图谱中出现长度为1.1kb(0.8-0.7+1.0)和5.6kb[2.7-(0.8-0.7+(4.0-1.0)]或者3.1kb[(0.8-0.7)+3.0]和3.6kb[2.7-(0.8-0.7)+1.0]的片段，故用目的基因和质粒B构建重组质粒后用EcoRI完全酶切并进行电泳观察，可出现长度为1.1kb和5.6kb，或者3.1kb和3.6kb的片段。 （五）CBE系统（18分） 5. 科研人员开发了一种可将C-G碱基对转变为T-A碱基对的单碱基编辑工具（简称CBE系统）。该系统由三个元件构成，其中“dCas9蛋白+胞苷脱氨酶”在sgRNA的引导下，对结合区域目标位点的碱基C进行编辑，最终实现C→T的不可逆编辑，不需要DNA链断裂，如图1所示。嘧啶的结构式如图2所示。 （1）下列关于CBE系统的说法中错误的是____。 A. 过程①中发生了氢键的断裂和形成 B. 过程①中发生了磷酸二酯键的断裂和形成 C. 过程②模板链至少经过1次复制得到碱基编辑DNA D. 碱基C经过脱氨反应变成碱基U （2）图中CBE系统与靶DNA结合区域可能存在的碱基互补配对有_______。（序号选填） ①A-T ②C-T ③C-U ④A-U ⑤U-T ⑥C-G （3）根据所学知识分析，CBE系统不可以____。 A. 提供更多生物进化的原材料 B. 决定变异的方向 C. 改变生物进化的方向 D. 改变基因频率 某研究发现MYB10基因自然变异导致草莓果实成白色，严重影响营养价值。科学家利用单碱基编辑系统对二倍体野生草莓果实中MYB10基因定点突变，为培育优良草莓品种提供了有价值的候选基因。 （4）已知二倍体野生草莓中MYB10基因编码链第468-488位碱基序列为5'-ACAGGACATGGGACGGATAA-3'，为实现该区域编码多肽链中的组氨酸定点突变为酪氨酸，应设计的sgRNA序列是____。（组氨酸：CAU、CAC酪氨酸：UAU、UAC） A. 5'--UGUCCUGUACCCUGCCUAUU--3' B. 3'--UGUCCUGUACCCUGCCUAUU--5' C. 5'--ACAGGACAUGGGACGGAUAA--3 D. 3'--ACAGGACAUGGGACGGAUAA--5' （5）利用下图质粒和目的基因构建CBE系统，为高效连接和筛选，结合pHSE401质粒上限制酶识别位点，推测目的基因上游和下游含有的限制酶识别位点组合可以为____（序号选填）。 限制酶 识别序列和切割位点 XbaI 5'-T↓TCGAG-3' SmaI 5'-CCC↓GGG-3' EcoRI 5'-A↓AATTT-3' SacI 5'-C↓TCGAG-3' HindH 5'-A↓AGCTT-3' BclI 5'-G↓AATTC-3’ ①XbaI和SacI ②SacI和EcoRI ③Xbal和HindIII ④SmaI和SacI ⑤HindIII和EcoRI ⑥XbaI和Bell （6）除上述单碱基编辑技术获得定点突变目的基因，还可以采用PCR技术获得单碱基突变基因。你倾向于选择哪种技术获得定点突变基因，并阐述理由_______ 【答案】（1）BC （2）①④⑥ （3）C （4）A （5）①③⑤ （6）选择单碱基编辑技术；PCR技术获得点突变基因时，需要设计4个引物，经过多次步骤所获得目的基因需要导入细胞内验证突变效果，过程繁琐；单碱基编辑技术不断裂DNA双链可以通过编辑系统实现胞内编辑。选择PCR；单碱基编辑技术可能出现脱靶现象，且每种单碱基编辑技术仅适用于某种碱基对的替换。PCR技术可以对目的基因进行任何位点、任何碱基点突变 【解析】 【分析】分析题图：过程①中基因组DNA双链先解开，其中的一条链与sgRNA结合；在过程②氨基C脱氨作用下发生了碱基种类的改变：G→U），过程③中以B链为模板进行DNA复制形成碱基编辑DNA。 【小问1详解】 A、过程①中基因组DNA双链先解开，其中的一条链与sgRNA结合，过程①中发生了氢键的断裂和形成，A正确； B、据图可知，在过程①氨基C脱氨作用下发生了碱基种类的改变：G→U），过程①中并未发生了磷酸二酯键的断裂和形成，B错误； C、过程②模板链至少经过2次复制得到碱基编辑DNA，即C-G碱基对转变为T-A碱基对，C错误； D、由图2可知，碱基C经过脱氨反应变成碱基U，D正确。 故选BC。 【小问2详解】 图中CBE系统（主要是sgRNA与DNA碱基配对）与靶DNA（含有碱基A、T、G、C）结合区域可能存在的碱基互补配对有A-T 、A-U、C-G，故选①④⑥。 【小问3详解】 CBE系统中单碱基编辑属于基因突变，且是定点突变，因此能决定变异的方向，改变基频率，能提供更多生物进化的原材料，但是不能改变生物进化的方向，生物进化的方向取决于生物所处的环境，ABD正确，C错误。 故选C。 【小问4详解】 氨基酸是根据密码子读取的，密码子位于mRNA上，组氨酸：CAU、CAC，酪氨酸：UAU、UAC，实现该区域编码多肽链中的组氨酸定点突变为酪氨酸，即CAU→UAU或CAC→UAC，已知二倍体野生草莓中MYB10基因编码链第468-488位碱基序列为5’-ACAGGACATGGGACGGATAA-3’，根据碱基互补配对原则以及链的方向性可知，应设计的sgRNA序列是5’-UGUCCUGUACCCUGCCUAUU-3’，A正确，BCD错误。故选A。 【小问5详解】 进行限制酶的选择时，选用两种限制酶，有利于目的基因与质粒的正确连接，结合题图可知，质粒上有2种标记基因，保留1个即可，结合复制原点和转录的方向可知，可选用XbaI和HindⅢ或HindⅢ和EcoRI或XbaI和SacI进行切割。 故选①③⑤。 【小问6详解】 除上述单碱基编辑技术获得定点突变目的基因，还可以采用PCR技术获得单碱基突变基因，若选择单碱基编辑技术，PCR技术获得点突变基因时，需要设计4个引物，经过多次步骤，所获得目的基因仍需要导入细胞内验证突变效果，过程繁琐。单碱基编辑技术不断裂DNA双链，可以通过编辑系统实现胞内编辑。选择PCR。单碱基编辑技术可能出现脱靶现象，且每种单碱基编辑技术仅适用某种碱基对的替换；PCR技术可以对目的基因任意位点任意碱基点突变。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 2024学年市北中学第一学期高三年级生物（等级）期中考试试卷 一、瓢虫斑点奥秘（16分） 1. 瓢虫鞘翅上的斑点图案多样而复杂。早期的杂交试验发现，鞘翅的斑点图案由某条染色体上同一位点（H基因位点）的多个等位基因（h、HC、HS、HSP等）控制的。HC、HS、HSP等基因各自在鞘翅相应部位控制黑色素的生成，分别使鞘翅上形成独特的斑点图案；基因型为hh的个体不生成黑色素，鞘翅表现为全红。通过杂交试验研究，并不能确定H基因位点的具体位置、序列等情况。 （1）基因型为HCHC和HSHS的个体杂交，所得F1的表型与两个亲本均不同，如图1所示。F1的黑色凸形是基因型为__________亲本的表型在F1中的表现，表明该亲本的黑色斑是__________（显性/隐性）性状。若F1雌雄个体相互交配，F2表型的比例为__________。 近期通过基因序列研究发现了P和G两个基因位点，推测其中之一就是H基因位点。为验证该推测，研究人员在翻译水平上分别阻止了P和G位点的基因表达，实验结果如表所示。 组1 组2 组3 组4 未阻止表达 阻止表达 （2）研究人员阻止P和G位点的基因表达所使用的表观遗传策略的机制可能是_____。 A. P、G位点基因甲基化 B. 组蛋白乙酰化 C. RNA干扰技术 D. 抑制黑色素原的加工 （3）结果表明，P位点就是控制黑色素生成的H基因位点，那么阻止P位点基因表达的实验结果对应表中_____。 A. 组1 B. 组2 C. 组3 D. 组4 （4）研究人员为进一步研究P位点基因的功能进行了相关实验。两个大小相等的完整鞘翅P位点基因表达产生的mRNA总量，如图甲所示；黑底红点鞘翅面积相等的不同部位P位点基因表达产生mRNA总量，如图乙所示。请结合相关数据，推测P位点基因的功能并说明原因：____________ （5）进一步研究发现，鞘翅上有产生黑色素的上层细胞，也有产生红色素的下层细胞，P位点基因只在产生黑色素的上层细胞内表达，促进黑色素的生成，并抑制下层细胞生成红色素。综合上述研究结果，下列对Fi表型形成原因的分析，正确的有_____。 A. F1鞘翅上，HC、HS选择性表达 B. F1鞘翅红色区域，HC、HS都不表达 C. F1鞘翅黑色凸形区域，HC、HS都表达 D. F1鞘翅上，HC、HS只在黑色区域表达 二、脆性X综合征（21分） 2. 脆性X综合征（FXS）患者是由于X染色体上编码F蛋白的基因（F基因）序列中，三个核苷酸（CGG）发生多次重复所致。重复序列拷贝数与智力有关，且不稳定，从一代传至下一代时逐渐增加。正常人有5-55个CGG拷贝，当重复序列拷贝数大于200为全突变，男性全突变患者均有智力低下，以中重度为主，女性全突变50%-70%可有不同程度的智力低下，多为轻中度。在遗传咨询时，通过调查构建图1所示的家系图，该家系部分个体F基因的cDNA（体外经特定过程合成的DNA）片段检测结果如图2所示。 （1）下列有关遗传咨询的一般步骤，下列说法错误的是_____。 A. 需要通过询问家族史，进行临床检查和实验室检查做出诊断 B. 运用遗传学基本原理和方法，推算再发风险，预测发病的危险性 C. 可以确定胎儿是否患病，以便家属做出决策 D. 可杜绝遗传病的发生，从而提高人口素质 （2）FXS患者X染色体上F基因序列中，三个核苷酸（CGG）发生多次重复，这种变异属于_____。 A. 易位 B. 基因重组 C. 基因突变 D. 染色体重复 （3）临床观察发现，FXS的男患者通常比女患者症状严重，据图2推测，FXS病症的叙述正确的是_____。 A. FXS患者的CGG发生多次重复，使F基因无法复制 B. 男性FXS患者的F基因无法表达 C. 女性FXS患者的症状较轻是由于部分F基因表达 D. II-5不携带致病基因，其子女患病是由于自身突变所致 研究发现，FXS发病严重程度与CGG的重复次数有关。科研人员提出对这一现象的解释，如图3所示。 （4）据图3可知，以含有CGG重复序列的单链为__________合成子代DNA链时，子链3'端容易滑落并折叠，随3'方向的继续延伸，会导致子链__________。 （5）哺乳动物中，胞嘧啶甲基化易发生在CG二核苷酸处，已知CGG重复序列紧邻F基因起始密码子对应的位置。结合图2中cDNA片段检测结果推测，II-3的CGG重复序列导致F基因表达情况发生变化的分子机制可能是_________________ 研究表明，FXS与智力和情绪障碍有关，患者会出现冲动和癫痫等症状。γ-氨基丁酸（GABA）为海马区神经元分泌的抑制性神经递质。有证据表明，F蛋白与神经元上的GABA受体结合后激活受体的功能，使GABA调控通路发挥正常功能。 （6）请将下列英文字母填入表格适合的位置，补充实验方案，进一步提供新的证据。 A．野生型小鼠 B．F基因敲除的小鼠 C．生理盐水 D．GABA受体激活剂 E．突触前膜 F．突触后膜 组别 1 2 3 实验动物 A _______ _______ 海马区内注射物质 C _______ C 检测指标 _______的电位变化 （7）实验结果若为__________________，则说明上述结论成立。 三、癌细胞与细菌疗法（23分） 3. 癌细胞周围的内环境（微环境）特征与正常组织有很多不同。研究发现癌细胞快速增殖会加速氧气的消耗，同时导致血管异常化，减少正常组织氧气的供应。 （1）相对于正常细胞，癌细胞内发生变化可能有______ A. 无氧呼吸增强 B. 细胞周期变长 C. 糖酵解速度加快 D. 葡萄糖摄入加快 （2）推测与正常细胞微环境相比，癌细胞所处的微环境具有______的特征。 A. O2含量高 B. O2含量低 C. pH较高 D. pH较低 肿瘤患者体内T细胞产生的IFN-γ（抗癌因子）会减少，科学家尝试用“细菌疗法”以提高患者体内IFN-γ的含量来治疗癌症，如图14所示，其中ori是复制起点，AMPr是氨苄青霉素抗性基因，EcoRI等是限制酶的酶切位点。已知Clts基因表达Clts蛋白能抑制启动子PR、PL，在大于42℃时CIts蛋白失活。用超声诱导可产生短暂热效应，提高温度。 （3）根据题意判断，可作为“细菌疗法”中基因工程改造的细菌代谢类型为______（厌氧/需氧）。 （4）该基因工程所需的目的基因为_______。 （5）现通过PCR来扩增目的基因，图1中能起到扩增作用的引物是______。 A. 引物1 B. 引物2 C. 引物3 D. 引物4 （6）下列关于重组温控质粒的说法正确的是______。 A. 多种限制性内切酶酶切位点有利于目的基因与质粒拼接 B. PR和PL双启动子的作用可能是保证目的基因的正常表达 C. 能在氨苄青霉素培养基中生长的是含有重组质粒的工程菌 D. 30℃条件下产生Clts蛋白可以阻碍目的基因的表达 某研究小组为研究“细菌疗法”的治疗效果，按照图2的流程进行实验，实验分组和实验结果见表。 1组 2组 3组 实验处理 静脉注射生理盐水，不施加超声处理 静脉注射含工程菌的生理盐水，不施加超声处理 静脉注射含工程菌的生理盐水，并施加超声处理 检测指标 IFN-γ + + +++ 肿瘤体积 +++ +++ + （7）根据上述实验方案，能否证明“超声能诱导工程菌表达IFN-γ，抑制乳腺癌细胞生长”，请说明理由。______________ （8）联系已学知识和上述信息，分析采用“细菌疗法”治疗癌症的优点______。 A. 实现肿瘤的靶向治疗 B. 根据需要无创调控IFN-γ的量 C. 工程菌在体内不被破坏，持久发挥效应 D. 对正常细胞伤害小 （四）生物工程（22分） 4. 科学家将基因A（人的生长激素基因）与pBR322质粒进行重组，得到的重组质粒导入牛的受精卵，使其发育为转基因牛，再通过细胞工程培育为转基因克隆牛。pBR322质粒含有两个抗生素抗性基因和5个限制酶切点（如图2）。将重组质粒导入大肠杆菌，并成功地在大肠杆菌中得以表达。请据图回答问题。 （1）图1中显示的人的生长激素基因是通过人工合成的，图中①过程需要的酶是______，图中②过程需要的酶是______。 A．解旋酶 B．DNA聚合酶 C．RNA聚合酶 D．逆转录酶 （2）图1中的mRNA是从人体的哪种组织细胞中获取的______。 A. 下丘脑 B. 垂体 C. 甲状腺细胞 D. 骨细胞 重组质粒形成与否需要鉴定和筛选，方法是将重组质粒的DNA分子导入大肠杆菌，通过含抗生素的培养基进行培养，观察大肠杆菌的生长、繁殖情况进行判断，如图3所示： （3）如果受体菌在培养基A上能生长、繁殖形成菌落，而不能在培养基B上生长、繁殖，则使用限制酶a的切点是图2中的________。 A. 切点1 B. 切点2 C. 切点3 D. 切点4 E. 切点5 （4）如果受体菌在培养基A上不能生长、繁殖形成菌落，而在培养基B上能生长、繁殖，则即目的基因插入了__________中。在进行工程菌筛选时，在含四环素的培养基上长出的菌落不一定是导入重组质粒的大肠杆菌，这是因为__________。 科研人员还发现，基因B（胸腺素β4基因）在提高动物绒毛产量方面有重要作用，构建表达载体的过程如下图所示： （5）片段D是基因B中的某一片段，下列叙述错误的是______。 A. 该图中含有两个密码子 B. 图中③和④代表两个不同的脱氧核苷酸 C. 若只用该片段中的3个碱基对，可以排列出43种片段 D. 搭建该片段中的3个碱基对，需要磷酸和脱氧核糖之间的连接物6个 （6）用基因B和质粒构建重组质粒后用EcoRI完全酶切并进行电泳观察，可出现长度为1.1kb和_____kb，或者____kb和_____kb的片段。（重组质粒上目的基因的插入位点与EcoRI的识别位点之间的碱基对忽略不计） （五）CBE系统（18分） 5. 科研人员开发了一种可将C-G碱基对转变为T-A碱基对的单碱基编辑工具（简称CBE系统）。该系统由三个元件构成，其中“dCas9蛋白+胞苷脱氨酶”在sgRNA的引导下，对结合区域目标位点的碱基C进行编辑，最终实现C→T的不可逆编辑，不需要DNA链断裂，如图1所示。嘧啶的结构式如图2所示。 （1）下列关于CBE系统的说法中错误的是____。 A. 过程①中发生了氢键的断裂和形成 B. 过程①中发生了磷酸二酯键的断裂和形成 C. 过程②模板链至少经过1次复制得到碱基编辑DNA D. 碱基C经过脱氨反应变成碱基U （2）图中CBE系统与靶DNA结合区域可能存在的碱基互补配对有_______。（序号选填） ①A-T ②C-T ③C-U ④A-U ⑤U-T ⑥C-G （3）根据所学知识分析，CBE系统不可以____。 A. 提供更多生物进化的原材料 B. 决定变异的方向 C. 改变生物进化的方向 D. 改变基因频率 某研究发现MYB10基因自然变异导致草莓果实成白色，严重影响营养价值。科学家利用单碱基编辑系统对二倍体野生草莓果实中MYB10基因定点突变，为培育优良草莓品种提供了有价值的候选基因。 （4）已知二倍体野生草莓中MYB10基因编码链第468-488位碱基序列为5'-ACAGGACATGGGACGGATAA-3'，为实现该区域编码多肽链中的组氨酸定点突变为酪氨酸，应设计的sgRNA序列是____。（组氨酸：CAU、CAC酪氨酸：UAU、UAC） A. 5'--UGUCCUGUACCCUGCCUAUU--3' B. 3'--UGUCCUGUACCCUGCCUAUU--5' C. 5'--ACAGGACAUGGGACGGAUAA--3 D. 3'--ACAGGACAUGGGACGGAUAA--5' （5）利用下图质粒和目的基因构建CBE系统，为高效连接和筛选，结合pHSE401质粒上限制酶识别位点，推测目的基因上游和下游含有的限制酶识别位点组合可以为____（序号选填）。 限制酶 识别序列和切割位点 XbaI 5'-T↓TCGAG-3' SmaI 5'-CCC↓GGG-3' EcoRI 5'-A↓AATTT-3' SacI 5'-C↓TCGAG-3' HindH 5'-A↓AGCTT-3' BclI 5'-G↓AATTC-3’ ①XbaI和SacI ②SacI和EcoRI ③Xbal和HindIII ④SmaI和SacI ⑤HindIII和EcoRI ⑥XbaI和Bell （6）除上述单碱基编辑技术获得定点突变目的基因，还可以采用PCR技术获得单碱基突变基因。你倾向于选择哪种技术获得定点突变基因，并阐述理由_______ 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $