内容正文:
猜押04 生物变异及进化相关问题
猜押考点
3年真题
考情分析
押题依据
细胞的结构及功能
2024年北京卷第20、21题
2022年北京卷第20题
2025年新高考生物新结构体系下,生物变异及进化类题目以综合性的考查学生的思维能力和推理能力为主;以问题为抓手,创新设问方式,搭建思维平台,引导考生思考。
题目更加注重综合性、应用性、创新性,且是综合性比较强,本题分值较大,试题容量较大,对学科核心素养的考查比较深入。
生物变异及进化类的题型对基因突变的考查形式多样,需要考生注意基因突变和染色体变异的基础知识,要求考生在阅读理解的基础上,依据题目提供的信息,联系所学的知识和方法,实现信息的迁移,达到灵活解题的目的;对这部分内容的考查,多与育种等内容联系考查在实际生产生活中的应用。
难度较大,可以预测2025年新高考大题命题方向将会以基因突变及育种等内容进行综合考查。
题型1 生物变异
1.(2025·北京通州·模拟预测)有研究表明、人体细胞中DNA发生损伤时,P53蛋白能细胞停止在细胞周期的间期并激活DNA的修复,修复后的细胞能够继续完成细胞周期的其余过程,据此分析、下列叙述错误的是( )
A.DNA损伤修复后的细胞与正常细胞相比染色体数目改变
B.P53蛋白参与修复的细胞与正常细胞相比细胞周期变长
C.若细胞内P53基因失活则会导致细胞癌变的风险提高
D.组织内修复中的细胞增多,分裂期细胞所占的比例降低
2.apoB 基因在肠上皮细胞中表达时,由于 mRNA 中某个位点的碱基C 通过脱氨基作用转化为碱基U、使密码子CAA 变成了终止密码子UAA,导致最终合成的蛋白质缺少了羧基端的部分氨基酸序列。下列相关叙述正确的是( )
A.脱氨基作用未改变该mRNA 中嘧啶碱基比例
B.该 mRNA 可与RNA 聚合酶结合完成翻译过程
C.该mRNA 翻译时先合成羧基端的氨基酸序列
D.该蛋白质结构异常的根木原因是基因突变
3.芦笋是雌雄异株植物,雄株性染色体为XY,雌株为XX;其幼茎可食用,雄株产量高。以下为两种培育雄株的技术路线。有关叙述不正确的是( )
A.提高生长素与细胞分裂素的比例促进根的分化
B.幼苗甲、乙和丙的形成均经过脱分化和再分化过程
C.雄株丁亲本的性染色体组成分别为XY、XX
D.植株乙、丙和丁的培育过程中均发生了基因重组
4.某地区的小溪和池塘中生活着一种丽鱼,该丽鱼种群包含两种类型的个体:一种具有磨盘状齿形,专食蜗牛和贝壳类软体动物;另一种具有乳突状齿形,专食昆虫和其他软体动物。两种齿形的丽鱼均能稳定遗传并能相互交配产生可育后代。针对上述现象,下列叙述错误的是( )
A.丽鱼种群牙齿的差异属于可遗传的变异
B.两者在齿形上的差异有利于丽鱼对环境的适应
C.丽鱼种群产生的性状分化可能与基因突变和重组有关
D.两种不同齿形丽鱼的基因库差异明显,形成了两个不同的物种
5.(2025·北京·一模)下列实验方法不能达成实验目的的是( )
A.纸层析法分离叶绿体色素
B.调查法研究遗传病发病率
C.构建数学模型用于研究种群数量增长规律
D.低温诱导洋葱鳞片叶细胞染色体数目加倍
6.(2025·北京·一模)研究人员观察芦笋根尖细胞的有丝分裂并对染色体进行分析,结果如图。下列叙述正确的是( )
A.制作临时装片的流程为解离→染色→漂洗→制片
B.观察到有丝分裂前期细胞染色体形态结构最清晰
C.芦笋的一个染色体组含有10条非同源染色体
D.芦笋花粉母细胞减数分裂可形成20个四分体
7.粳稻和籼稻是水稻的两个品种,二者杂交所产生的子代会出现部分花粉不育现象。研究显示,该现象与来自籼稻的12号染色体上的一段DNA有关。该段DNA含有2个紧密相邻的基因—基因D和基因J,基因D编码的毒蛋白D可以杀死花粉,基因J编码的蛋白质J能解除D蛋白的毒性。研究发现,粳-籼杂交稻产生的花粉中,12号染色体来源于粳稻的不育,来源于籼稻的则可育(如图所示)。据图分析,下列说法正确的是( )
A.粳-籼杂交稻的部分花粉不育现象表明两种水稻之间产生了生殖隔离
B.粳-籼杂交稻自交产生的子代中,基因型为DDJJ的个体占1/4
C.该现象可能是由于基因D和基因J的表达时期不同,但均在花粉时期发挥作用导致的
D.粳-籼杂交稻中若来自籼稻的12号染色体丢失,则其产生的花粉一定可育
8.油菜容易被胞囊线虫侵染造成减产,萝卜具有抗线虫病基因。科研人员以萝卜和油菜为亲本杂交,通过下图所示部分途径获得抗线虫病油菜。下列相关描述,正确的是( )
注:方框中每个大写英文字母表示一个染色体组
A.F1植株因同源染色体联会紊乱而高度不育
B.BC1细胞中染色体组的组成为AACCRR
C.BC2植株群体的染色体数目范围为38—47条
D.BC2再与萝卜不断回交并筛选可获所需品种
9.减数分裂时姐妹染色单体可分别将自身两端粘在一起,着丝粒分裂后,2个环状染色体互锁在一起,如图所示。2个环状染色体随机交换一部分染色体片段后分开,分别进入2个子细胞,交换的部分大小可不相等,位置随机。下列相关叙述错误的是( )
A.具有图示结构的细胞正在进行减数第二次分裂
B.两个环状染色体片段的交换将会导致基因重组
C.上述染色体发生互换造成后代的变异属于可遗传变异
D.若某动物基因型为Ee,其可能产生基因型为EE的配子
10.除草剂敏感与抗性是一对相对性状,除草剂敏感型的大豆经辐射获得抗性突变体。下列叙述正确的是( )
A.突变体若为一条染色体片段缺失所致,则抗性基因是显性基因
B.突变体若为基因突变所致,如果再经诱变有可能恢复为敏感型
C.突变体若为一对同源染色体相同位置片段缺失所致,则再经诱变可恢复为敏感型
D.抗性基因若为敏感型基因中的单个碱基对替换所致,抗性基因一定不能编码肽链
11.为探究高盐胁迫对油菜根细胞分裂的影响,科研人员以高浓度盐溶液处理的油菜根为材料,制作根尖临时装片并进行显微观察,结果如图。下列相关叙述错误的是( )
A.制作装片时需使用盐酸和酒精
B.如图所示细胞位于根尖分生区
C.如图所示细胞出现染色体结构变异
D.如图所示细胞处于有丝分裂末期
12.人类8号染色体在进化过程中的变化如下图所示,下列相关叙述错误的是( )
A.旧世界猴和新世界猴可能存在生殖隔离
B.从祖先进化到人的过程中发生了染色体变异
C.8号染色体上的特异性序列可作为人类起源与进化研究的参考
D.不同生长环境诱导产生的不同变异导致祖先进化方向不同
13.野生型马铃薯大多自交不亲和。研究者培育DMP基因突变的马铃薯,开展如下杂交实验。下列叙述错误的是( )
A.分析种子中双亲的特异性序列可确定其染色体来源
B.基因突变可使父本来源染色体全部或部分消失
C.杂交实验过程中获得的单倍体幼苗由种子发育而来
D.经秋水仙素处理即可获得具有母本优良性状的植株
14.普通六倍体小麦基因组庞大,研究相对困难。拟南芥基因组测序已完成,遗传背景相对清晰。用紫外线分别照射普通小麦愈伤组织的原生质体30s、1min、2min,再与拟南芥原生质体进行融合,可将小麦染色体小片段插入拟南芥基因组。下列叙述错误的是( )
A.紫外线照射可随机破坏染色体结构
B.可利用灭活病毒促进两种原生质体融合
C.需设置单独培养的未融合原生质体作为对照组
D.借助拟南芥的遗传背景对小麦基因组进行研究
15.(2025·北京顺义·一模)杂交制种指生产具有杂种优势的种子,并供应给农民用于播种。使用机械收割,有利于实现杂交种子的规模化生产。
(1)水稻花为两性花,杂交水稻TH是雄性不育系T与育性正常的恢复系H杂交获得的。机械收割前,需人工提前拔除大田中的恢复系植株,目的是 。
(2)科研人员用诱变剂处理野生型水稻,得到能结小粒的水稻M。以M为母本与野生型杂交,M所结种子(F1)为小粒,F1自交所结种子(F2)为正常籽粒,F2自交所结种子(F3)中正常籽粒:小粒≈3:1。由此可知籽粒大小是由 的基因型决定的。
(3)水稻有高秆和矮秆(由隐性基因a控制)、全绿叶和斑叶(由隐性基因b控制)之分。进行下图所示杂交实验,据子代类型及数量分析,小粒基因m与a、b在染色体上的位置及距离可描述为 。
(4)为精确定位m基因,研究人员筛选突变体M和野生型DNA序列中存在单个碱基差异的5个位点。提取F2结小粒种子植株的DNA,将不同株DNA等量混合扩增,然后切成含有不同差异位点的片段并进行测序。针对每个差异位点计算比值(某位点含突变体M碱基的片段数/该位点片段数总和),得出下表数据。推测 位点最可能存在于m基因上,表中V位点的理论值应为 。
染色体
差异位点
突变体M碱基
野生型碱基
比值
3号
Ⅰ
A-T
G-C
0.80
3号
Ⅱ
G-C
C-G
0.63
3号
Ⅲ
G-C
C-G
1
5号
Ⅳ
A-T
G-C
0.52
6号
Ⅴ
A-T
G-C
(5)一般情况下,籽粒大小与籽粒数量呈负相关。科研人员已根据定位信息进一步确定m基因的序列,请绘制出利用籽粒大小的差异,通过机械筛选分离获得杂交水稻TH种子的制种流程图 。(关键词:基因编辑、混种、机械筛选筛的孔径)。
16.(2025·北京顺义·一模)生长因子可结合并激活癌细胞表面的EGFR受体,通过一系列信号传导最终促进ERK磷酸化,p-ERK进入细胞核调控促增殖基因的转录。用于结肠癌治疗的单抗X能与生长因子竞争受体,从上阻断胞内信号通路,但长期使用会产生耐药。
(1)获得单抗X需先通过注射特定抗原对小鼠进行 ,再从脾中获取B细胞,与骨髓瘤细胞融合,并用特定培养基筛选得到 细胞。
(2)M基因编码甲基转移酶M,酶M可使靶基因的mRNA发生甲基化,影响靶基因表达。研究表明耐药结肠癌细胞中M基因表达下调。科研人员给小鼠接种对单抗X敏感的两种结肠癌细胞,并进行单抗X治疗,实验处理及结果如下图。
①上图结果显示 ,验证M基因表达下调导致结肠癌对单抗X产生耐药性。
②科研人员用单抗X处理敏感癌细胞获得耐药癌细胞,从耐药组中挑选靶基因的候选基因,相比对照组,这些基因表达的程度、其对应mRNA的甲基化程度分别表现为 。
(3)进一步研究将靶基因锁定为F基因。科研人员完成以下实验,证明酶M通过甲基化修饰降低FmRNA的稳定性,请补充表中实验结果。
组别
实验处理
检测指标及数据处理
实验结果
1组:对照癌细胞
在培养基中加入转录抑制剂
处理0h、2h、4h、6h、8h后检测FmRNA剩余量,推算FmRNA半衰期。
三组细胞FmRNA的半衰期由大到小的顺序为 。
2组:M基因敲低癌细胞
3组:M基因过表达癌细胞
注:半衰期指某物质含量降低到初始浓度一半时所需的时间
(4)研究表明F蛋白含量与ERK磷酸化水平呈正相关。基于单抗X的作用机理,综合上述研究成果,概括结肠癌细胞对单抗X产生耐药性的本质 。
17.(2025·北京顺义·一模)学习以下材料,回答(1)~(4)题。
基因编辑技术的变革
CRISPR/Cas9系统是基因编辑技术的常用工具.由Cas9蛋白和人工设计的gRNA构成。gRNA嵌入Cas9的RNA结合区,形成稳定的RNA-蛋白复合体。gRNA可识别目标序列,引导Cas9切断DNA双链。这种情况下,细胞内原有的负责修复DNA切口的酶将“行动”起来,修复断裂的DNA(如图示)。
肝脏合成的蛋白T若发生错误折叠后,会聚集在心脏、神经等组织引发疾病。科学家研发了基于CRISPR/Cas9技术的基因治疗产品,命名为N-2001。该产品包含靶向T基因的gRNA和编码Cas9的mRNA,并由亲肝性脂质体包裹,注射到患者体内,取得一定治疗效果。但gRNA识别的序列短小,可能结合基因组中与目标序列相似的非目标序列,造成脱靶。
Cas9的两个结构域分别负责切割DNA双链中的一条,其中一个结构域失活得到nCas9,只能切割DNA中与gRNA结合的那条链。利用nCas9在目标序列的两条链上产生邻近切口,造成双链断裂,能有效减少脱靶效应。但Cas9和nCas9均是对DNA序列的直接改变,一旦发生错误难以纠正。
若使Cas9的两个结构域同时失活,则获得dCas9,dCas9虽然失去了切割DNA的能力,但仍可在gRNA的引导下定位到特定DNA序列上。以此为基础,我国科研人员通过改造获得“dCas9-Tet1”融合蛋白,将Tet1(去甲基化因子)精确地定位到抑癌基因的启动子区域,激活抑癌基因表达。研究表明,该疗法治疗的肺癌模型小鼠,抑癌基因的表达量显著升高,癌细胞增殖迁移能力均明显降低。dCas9基因编辑技术通过改变特定位点的DNA甲基化修饰,调控基因表达,为相关疾病的治疗提供了新思路。
(1)以含Cas9基因的重组质粒为模板,通过 技术扩增得到含Cas9基因的线性DNA片段,在体外转录出Cas9mRNA。
(2)由文中信息可知,N-2001输入到患者体内后,在无外源模板的情况下,其发挥作用的过程是:脂质体进入肝细胞后降解并释放Cas9mRNA→ → →T基因被Cas9剪切发生 →T蛋白含量降低。
(3)切割DNA双链时,nCas9比Cas9脱靶概率低的原因是 。
(4)DNMT是一种作用于基因启动子区域的DNA甲基化酶,通过研究确定了编码DNMT催化结构域的基因序列。请在N-2001基础上,设计一种基因编辑疗法的产品,实现对肝细胞内T基因表达的抑制 。
18.(2025·北京朝阳·一模)PD-L1抗体可用于治疗多种癌症。有些患者在接受PD-L1抗体治疗后,胰岛B细胞受损,研究者对其机制进行了研究。
(1)活化的细胞毒性T细胞表面的PD-1与正常细胞表面的PD-L1结合后,细胞毒性T细胞受到抑制。癌细胞可通过 PD-L1的表达量来逃避细胞毒性T细胞的攻击,而PD-L1抗体能抑制癌细胞的免疫逃逸。
(2)细胞内的HLA能够与多种肽段结合,形成复合物后移动到细胞表面,该过程称为抗原提呈。正常情况下,识别自身正常抗原的细胞毒性T细胞会受抑制甚至凋亡.以避免 病的发生。
(3)胰岛B细胞中可能产生错误翻译的胰岛素,这些异常胰岛素水解产生的肽段与HLs形成的复合物称为ID。研究发现,接受PD-L1抗体治疗后,机体免疫增强,血浆中干扰素IFNγ增多,细胞毒性T细胞群体中特异性识别ID的S型细胞毒性T细胞所占比例也从极低水平显著升高。为研究S型细胞毒性T细胞增加的原因,研究者进行了下图所示实验,图1为图2中乙组的处理过程。
①丙组的处理方式是 。
②图2结果表明IFNγ处理能 。
(4)细胞中的免疫蛋白酶体可将细胞中异常胰岛素水解为肽段。研究者推测IFNγ通过作用于免疫蛋白酶体实现对胰岛B细胞的作用,并进行下表所示实验,检测各组MIP分泌量,验证了推测。请完善表中实验处理和实验结果。
抑制胰岛B细胞中无关蛋白合成
抑制胰岛B细胞中免疫蛋白酶体特定肽链合成
细胞毒性T细胞与 共培养
+
细胞毒性T细胞与 共培养
注:“+”的数量表示MIP分泌量的多少。
(5)综合上述信息,解释某些肿瘤患者接受PD-L1抗体治疗后,胰岛B细胞受损的原因。
19.(2025·北京通州·模拟预测)急性髓性白血病(AML)是一种侵袭性的血癌,研究人员对其癌变机制进行了研究。
(1)研究人员选取小鼠的造血祖细胞进行癌变研究,造血祖细胞是由造血干细胞 形成,仍具有分裂特性。
(2)细胞癌变的根本原因是基因 ,引发个体的细胞数量稳态失衡。研究人员寻找到可诱发AML的癌基因AF9,构建了多四环素(Dox)诱导表达的AF9基因表达载体并导人小鼠基因组中,分离出造血祖细胞并定量(12000个细胞)移植到野生小鼠体内,比较小鼠存活率(如图1),结果显示 。
(3)为确定癌基因AF9是否会诱导所有细胞癌变,研究人员将转基因成功(AF9基因均表达)的单个祖细胞分别置于微孔培养基中进行培养,追踪其分裂历程(操作流程如图2),发现第7天时不同微孔内的细胞密度有显著差异,可知细胞在培养期间的 不同。微孔A中的菌落形成界定为细胞癌变,可见癌基因的表达 。
(4)为进一步探究细胞后续的癌变与细胞早期(24h内)分裂状态的关联,研究人员统计了单个细胞不同分裂次数(1-4次)的细胞占比,并追踪了每个细胞后期发生癌变的比例(如图3),由结果可知 ,进而明确了癌基因AF9更容易诱导分裂旺盛的细胞出现癌变。
20.细菌的接合生殖与细菌的质粒F因子有关。有F因子的菌株为雄性,没有的为雌性。F因子携带的基因表达可以使细菌产生仅用于接合生殖的性菌毛,见图1。具有游离F因子的细菌称为F+菌株。部分细菌中F因子可以整合到细菌拟核DNA上,成为Hfr菌株。Hfr菌株的F因子可能从拟核DNA上脱离下来,又变成游离的F因子。这种脱离下来的F因子上携带了部分拟核DNA基因,使菌株成为F'菌株。不存在F因子的雌性菌株称为F菌株。
(1)雄性菌株与雌性菌株接合时,雄性菌株的性菌毛同雌性菌株紧密连接在一起,然后F因子的一条链被切开,这条链会进入雌性菌株内,在雌性菌株内进行复制,形成一个新的F因子。留在雄性菌株内的F因子单链也会DNA复制成双链。因此,F'菌株和F菌株接合生殖后,菌株的种类是 。虽然细菌存在接合生殖的方式,但是自然界中雌雄菌株的数量依然保持均衡,结合所学知识,请推测其原因: 。
(2)Hfr菌株在和F-菌株接合时,仅有部分F因子片段和部分拟核DNA片段进入雌性菌株内,因为进入F-菌株的F因子片段不完整,使接合后的F-菌株不具有雄性菌株的特点,既接合后的细菌种类依然是Hfr行菌株和F-菌株。但在这一过程中, 菌株拟核DNA发生了 ,有利于细菌的进化。
(3)细菌利用乳糖的机制如下图所示,当存在乳糖时,乳糖可以和阻遏蛋白结合,导致阻遏蛋白无法和操纵基因结合,启动乳糖利用相关基因的表达。某雌性菌株的调节基因发生突变,导致其表达的阻遏蛋白无法与乳糖结合。若这个菌株与F因子携带了正常调节基因的F'菌株进行接合生殖,请分析接合后这个菌株能否利用乳糖,并说明原因: 。
21.玉米籽粒胚乳的颜色有黄色、紫色和杂色,科研人员进行了系列实验来研究胚乳颜色形成的遗传学机制。
(1)表1中杂交组合一与二互为 实验。胚乳是由精子与母本产生的两个极核融合后发育而成,每个极核的染色体组成均与卵细胞一致。胚乳是含有一整套精子染色体的三倍体。
表1
杂交组合
F1胚乳颜色
一
紫色RR(♀)×黄色rr(♂)
紫色
二
紫色RR(♂)×黄色rr(♀)
杂色
上述杂交组合一和二中F1胚乳的基因型分别是 。据此研究人员对胚乳颜色形成的机制作出如下推测。
推测一:可能与胚乳中R基因的数量有关;
推测二:可能与胚乳中R基因的来源有关。
(2)为证实上述推测,研究人员利用突变体甲进行了相关实验。
表2
杂交组合
部分F1胚乳
基因型
颜色
三
野生型rr(♀)×甲Rr(♂)
Rrr
杂色
RRrr
杂色
四
野生型rr(♂)×甲Rr(♀)
RRr
紫色
①突变体甲的形成过程如上图,形成甲的过程中发生的变异类型是 。
②研究发现,甲在产生配子时,10号染色体分离有时发生异常,但不影响配子的育性。表2中F1出现少量基因型为RRrr的胚乳的原因是 。
③表2中杂交结果仅支持推测 ,理由是 。
(3)研究人员推测在雌配子形成过程中,M基因表达产物可以降低R基因甲基化水平,使其表达不被抑制。现有M基因纯合突变体乙(mmRR)、野生型紫色玉米(MMRR)和黄色玉米(MMrr)。欲通过杂交实验验证上述推测,请写出实验组的方案并预期结果。
22.大麦是自花传粉,闭花授粉的二倍体农作物(2n=14),因杂交去雄工作很不方便,科学家培育出一种如图所示的6号染色体三体新品系,该三体植株在减数第一次分裂后期:染色体Ⅰ和Ⅱ分离,染色体Ⅲ因结构特殊随机分配。含Ⅲ号染色体的花粉无授粉能力;雄性可育(M)对雄性不育(m)为显性(雄性不育指植株不能产生花粉);椭圆粒种子(R)对长粒种子(r)为显性。请回答下列问题:
(1)控制大麦雄性是否可育和种子形状的两对等位基因 (填“遵循”、“不遵循”)基因的自由组合定律。
(2)欲测定大麦基因组的序列,需要对 条染色体的DNA进行测序。
(3)该三体新品系自交产生的F1的表现型及比例为 。其中形状为 种子种植后方便用来杂交育种。
(4)在大麦群体中由于隐性突变出现一株高产植株,为判断该突变是否发生在6号染色体上,现用题(3)中方便用来杂交育种的植株与高产植株杂交得到F1,F1自交得到F2,单独种植F2各植株,最后统计F2的产量。(不考虑交叉互换)。
若F2普通产量植株:高产植株 = ,则高产突变发生在6号染色体上;
若F2普通产量植株:高产植株 = ,则高产突变发生在其他染色体上。
题型2 生物进化
1.(2025·北京顺义·一模)2025年我国科学家发现了龙城热河蝎的化石。据化石分析,龙城热河蝎生活在陆地,须肢纤细,毒针较长,具有诸多海洋生物的原始特征。与该生物相关的叙述错误的是( )
A.祖先起源于海洋
B.化石是研究其进化最直接的证据
C.与现存蝎子基因差异的根本原因是基因重组
D.保留海洋生物的原始特征是自然选择的结果
2.(2025·北京·一模)细胞色素c是细胞中普遍存在的一种蛋白质。据测算,其氨基酸序列每2000万年发生1%的改变,但对功能无影响。不同生物与人的细胞色素c氨基酸序列差异如表所示,相关叙述正确的是( )
生物
黑猩猩
猕猴
狗
鸡
响尾蛇
金枪鱼
果蝇
天蚕蛾
酵母菌
差异/个
0
1
11
13
14
21
27
31
44
A.生物普遍含有细胞色素c提示他们有共同的祖先
B.表中数据为生物进化提供了比较解剖学证据
C.不同生物间细胞色素c的差异越小,亲缘关系越远
D.自然选择学说可解释细胞色素c的不断变化
3.(2025·北京·一模)大熊猫主要食用冷箭竹,但体内缺乏纤维素酶,靠肠道内的纤维素分解菌帮助消化。由于受到道路、农田等干扰,秦岭地区的大熊猫被分割成几个局域种群,2017年建设秦岭国家公园以保护野生大熊猫。下列叙述正确的是( )
A.国家公园里的大熊猫、冷箭竹共同构成一个群落
B.大熊猫与肠道内纤维素分解菌的种间关系为寄生
C.被分隔在不同局域的大熊猫种群间存在地理隔离
D.建设国家公园属于易地保护生物多样性的措施
4.(2025·北京朝阳·一模)植食性昆虫竹节虫可模拟所栖息植物的枝叶以防御天敌。某地竹节虫种群内有两类个体——纯色和背部有条纹。研究者清除样地中针状叶的腺毛茶上原有的竹节虫,并释放带标记的两类竹节虫各10只,两天后重捕回该地所有标记个体,结果如图。据图可知( )
A.利用该研究结果可以估算样地中竹节虫的种群密度
B.条纹竹节虫重捕数量较高说明其更不易被天敌捕食
C.腺毛茶的针状叶诱发竹节虫突变产生条纹性状
D.当地两类竹节虫间的交配成功率与同类间的相同
5.科学家通过对已灭绝的古人类——尼安德特人的基因组进行测序,发现尼安德特人的部分基因通过智人流向现代人类。下列有关叙述错误的是( )
A.基因组测序的研究需要借助PCR技术
B.尼安德特人可能是通过与智人杂交将其基因遗传给现代人类
C.证明尼安德特人是现代人近亲的依据是 DNA 的核苷酸种类
D.该项研究能够为人类的起源与现代人的进化提供有力的证据
6.青藏高原隆升引起的生态地理隔离促进了物种的形成。该地区某植物不同区域的两个种群,进化过程中出现了花期等性状的分化,种群甲花期结束约20天后,种群乙才开始开花,研究发现两者间人工授粉不能形成有活力的种子。下列叙述错误的是( )
A.花期隔离标志着两个种群间已出现了物种的分化
B.花期隔离进一步增大了种群甲和乙的基因库差异
C.地理隔离和花期隔离限制了两种群间的基因交流
D.物种形成过程实质上是种间生殖隔离建立的过程
7.雄性长颈鹿之间常发生“脖斗”,甩动脖子和头部组成的“流星锤”,击打对手的薄弱部位。科研人员分析了雌雄长颈鹿头部重量的差异。下列相关说法正确的是( )
A.不断发生基因突变导致某一雄性长颈鹿个体头部不断增长
B.取得脖斗优势的雄性个体可能在生殖和生存方面具有优势
C.据图推测雌性个体和雄性个体相似,也通过脖斗相互斗争
D.种群促进头部增大基因的频率在种间协同进化中越来越大
8. 地三色堇主要依靠地昆虫传粉,在20年中,地的三色堇花朵小了,花蜜产量减少,自花授粉的比例增加了,传粉昆虫造访减少,同时期地的昆虫也在大量减少。下列叙述错误的是( )
A.三色堇和传粉昆虫间可能存在协同进化
B.X地三色堇发生的变化是自然选择的结果
C.三色堇中与自花授粉有关基因的频率升高
D.自花授粉有利于增加三色堇的遗传多样性
9.雄性长尾寡妇鸟长着极长的尾羽,科研人员将其尾羽剪短,把剪下的部分粘到其他雄性个体的尾羽上,使之超出自然长度。结果发现,在人工加长尾羽雄鸟的领地中新巢数目最多,依据实验结果分析,下列叙述正确的是( )
A.人工加长尾羽雄鸟的子代多为加长尾羽
B.雄性长尾寡妇鸟的尾羽长度与其繁殖成功率无关
C.交配成功率差异造成繁殖成功率的不同
D.环境稳定条件下控制长尾羽的基因频率将不断增加
10.果蝇3号染色体可发生不同位置的片段颠倒(倒位)。调查某山脉不同海拔地区野生果蝇种群中三种不同倒位变异(ST、AR、CH)个体所占的比例,结果如下表。研究者推测温度是导致该结果的重要因素。相关分析错误的是( )
ST
AR
CH
低海拔
53%
32%
15%
中海拔
30%
48%
22%
高海拔
5%
71%
24%
A.倒位不改变基因数量,对果蝇无影响
B.据表可知AR变异更适应高海拔环境
C.不同温度饲养该地果蝇可检验此推测
D.变异类型分布情况是自然选择的结果
11.痕迹器官是生物体上已经失去用处,但仍然存在的一些器官。鲸和海牛的后肢已经退化,但体内仍保留着后肢骨痕迹;食草动物的盲肠发达,人类的盲肠已经极度退化,完全失去了消化功能。据此分析,下列叙述错误的是( )
A.后肢退化痕迹的保留说明鲸和海牛起源于陆地动物
B.人类的盲肠退化与进化过程中生活习性的改变有关
C.具有痕迹器官的生物是从具有这些器官的生物进化而来的
D.蚯蚓没有后肢的痕迹器官,所以和四足动物没有共同祖先
12.天牛是植食性昆虫,危害侧柏。而管式肿腿蜂体积很小,会随着天牛留下的虫孔钻入树干,在天牛幼虫和蛹体内产卵,吸取营养从而杀死天牛,同时繁殖自身的后代。下列相关叙述错误的是( )
A.管式肿腿蜂和天牛之间是寄生关系 B.天牛、侧柏和肿腿蜂组成生物群落
C.天牛、柏、肿腿蜂相互适应,协同进化 D.放养肿腿蜂能提高生态系统稳定性
13.为了探究抗生素对细菌的选择作用,某小组进行了图1所示实验,将大肠杆菌的培养液均匀涂抹在培养基上,再放4片含氨苄青霉素(Amp)的圆形滤纸片,培养一段时间后,挑取抑菌圈边缘的菌落,重复以上步骤,培养至第Ⅲ代,每代均测量并记录抑菌圈直径,结果如图2所示。下面说法正确的是( )
A.细菌的抗性出现在接触氨苄青霉素后
B.抑菌圈直径越大说明细菌抗药性越强
C.抗生素的选择作用使细菌抗药基因的基因频率升高
D.可通过提高抗生素浓度避免“超级细菌”的产生
14.加拿大底鳟是一种小型鱼类,其体内与细胞呼吸有关的基因LDH-B有多种等位基因,其中等位基因LDH-Bb出现的比例表现出随温度和纬度变化的规律,如图所示。下列叙述正确的是( )
A.LDH-B的多种等位基因的基因频率之和大于1
B.冷水环境中突变产生LDH-Bb的频率比温水环境中高
C.LDH-Bb基因控制的性状与低温下快速供能有关
D.底鳟个体从温水环境游至冷水环境中会发生进化
15.科学家从已灭绝的斑驴化石样本中提取线粒体DNA片段并测序,在测定的229个碱基序列中,仅15个与斑马存在差异,推测二者的共同祖先生活于300~400万年前,这与化石证据相吻合。进一步与牛、人类的线粒体DNA序列进行比对,绘制出下图所示的进化树。下列相关叙述不正确的是( )
A.提取DNA时要避免环境DNA和操作带来的污染
B.线粒体DNA测序结果为进化提供了分子水平的证据
C.基因突变可以为进化提供原材料并决定进化方向
D.牛和斑驴之间的亲缘关系近于人和斑马之间
16.T基因为原癌基因。研究者将同属的新月鱼(有较少的黑素瘤,基因型为TTRR)和剑尾鱼(无黑素瘤,基因型为ttrr)进行种间杂交,F1长有较多的良性黑素瘤。F1与剑尾鱼杂交,子代中一半个体无黑素瘤,一半个体的黑素瘤介于良性和恶性(致死)之间。相关分析错误的是( )
A.R基因抑制黑素瘤形成
B.R基因具有“剂量效应”
C.恶性黑素瘤个体的基因型为TtRr
D.T和R基因可能在生殖隔离中发挥作用
17.褐翅雪雀生活在低温、强紫外线的高海拔区。与低海拔区近缘雪雀相比,褐翅雪雀体重显著增加且DTL基因突变使其具有高DTL酶活性,该酶参与修复紫外线导致的DNA损伤。据此分析错误的是( )
A.环境使褐翅雪雀DTL基因发生突变
B.体重增加有助于褐翅雪雀适应低温
C.DTL酶活性分析可为进化提供证据
D.雪雀种类多样性是协同进化的结果
18.某种鱼生活在相邻但彼此隔离的2个池塘中。在捕食者多的池塘,鱼短时间快速的游动;在捕食者很少的池塘,鱼长时间连续的游动。进一步实验发现,雌鱼表现出对原种群雄鱼更强的交配偏好性。下列叙述错误的是( )
A.两种群间鱼的运动能力差异受捕食者数量的影响
B.雌鱼的交配偏好性不利于两种群的基因交流
C.解除地理隔离后两种群的基因库差异可能逐渐减少
D.雌鱼交配偏好性的出现说明已形成新的物种
19.(2025·北京石景山·一模)西方蜜蜂原产于欧洲,已广泛扩散至世界各地。某地科研人员研究了西方蜜蜂对本土生物的影响。
(1)兰科植物花的结构与相应的传粉昆虫高度适应。每种兰花的传粉者往往比较固定,花的内部结构与其传粉者的形态结构或传粉行为在相互影响中不断进化和发展,这个过程叫 。
(2)为探究西方蜜蜂扩散到某地后对双尾兰传粉的影响,研究者设置了两个实验区——西方蜜蜂和本地蜂(双尾兰的原生传粉者)共存区与仅有西方蜜蜂的区域,观测了双尾兰的相关传粉指标,结果如图1.
①研究者据此认为,西方蜜蜂和本地蜂都以双尾兰花粉为食,但 。
②该实验还应设置的对照组为 。
(3)为探究西方蜜蜂对本地蜂的影响,研究者观测了与西方蜜蜂蜂箱距离不同的本地蜂,得到的结果如图2.
据图推测,西方蜜蜂将会导致本地蜂的种群密度 。请解释原因 。
(4)一些地区的蜂农为提高蜂蜜产量,欲引入采蜜效率高的外来蜂种。针对这种情况,请你为当地政府部门提出一条合理建议 。
20.(2025·北京丰台·一模)学习以下材料,回答(1)~(4)题。
蜘蛛的捕食策略
传统认为结网蜘蛛的捕食策略仅仅是“守网待虫”。深入研究发现结网蜘蛛不仅可以利用身体和蛛丝的颜色吸引猎物,还会在蛛网上做各种装饰物吸引猎物,更有一些结网蜘蛛能利用生活在其网上的体色鲜艳的“盗寄生”蜘蛛来吸引猎物。
我国科学家发现大腹圆蛛的蛛网上的边褐端黑萤多是雄性。边褐端黑萤是一种萤火虫,雄虫有两节发光器,雌虫只有一节。进一步观察发现,大腹圆蛛在捕到猎物后通常会用丝将猎物整个裹住,直接取食。但捕到边褐端黑萤后,并不急于享用美食,而是裹住此萤大部分身体,仅露出腹部的发光器。大腹圆蛛通过多种操控策略,使雄萤只有一节发光器能发光。检测三种情况萤火虫的闪光信号,结果如下图。
分析3种闪光信号,研究者认为这可能是一种新的捕食策略:蜘蛛通过操控触网的雄萤,使其闪光信号改变,从而获得更多猎物。
(1)结网蜘蛛和“盗寄生”蜘蛛的种间关系是 。这是利用物理信息调节生物的种间关系,进而维持 的平衡与稳定。
(2)研究者认为大腹圆蛛能捕获更多雄萤的策略是用萤火虫“钓”萤火虫,依据是 。
(3)为验证这种新的捕食策略,请完善下表中的实验设计(填写字母)。
组别
实验材料
预期结果
对照组
a、e
g、i
实验组1
①
②
实验组2
③
④
a.正常发光的雄性边褐端黑萤
b.正常发光的雌性边褐端黑萤
c.发光器涂黑的雄性边褐端黑萤
d.发光器涂黑的雌性边褐端黑萤
e.有大腹圆蛛的蜘蛛网
f.无大腹圆蛛的蜘蛛网
g.不直接取食,出现操控行为
h.直接取食,不出现操控行为
i.更多雄萤触网
j.很少或者几乎没有吸引到雄萤触网
为进一步确定影响雄萤闪光信号的是大腹圆蛛的毒液还是其咬击行为,实验组的操作是 ,检测闪光信号并与对照组对比。
(4)从物质与能量或进化与适应的角度,分析大腹圆蛛新捕食策略的优势 。
21.学习以下材料,回答(1)~(4)题。
植物对传粉者的回应
绝大多数开花植物依靠传粉者进行繁殖,有些植物通过花的颜色、气味、形状吸引昆虫,有些植物通过提供花蜜、花粉等食物吸引昆虫,高品质、高浓度的食物会延长传粉者的访问时间、提高传粉者的访问频率,从而增加授粉几率促进种群繁衍,月见草就是其中之一。
月见草的花朵艳丽且能分泌大量花蜜,其主要传粉者是鹰蛾(夜晚和清晨行动)和蜜蜂(黄昏和清晨行动)。花蜜对月见草而言是一项重要的能源投资,低浓度花蜜不易吸引传粉者,高浓度花蜜吸引传粉者的同时,将面临若长时间不出现传粉者花蜜被微生物降解、被盗蜜者(只获取花蜜不传粉)盗走等风险。因此,月见草需要平衡花蜜浓度和吸引传粉者。
为探究月见草是否能对传粉者做出回应,科学家用扬声器在月见草上方重复播放不同声音——对照组(不做声音处理)、高频组(158-160kHz,高于自然传粉者翅膀振动频率)、中频组(34-35kHz,介于低频和高频之间的振动频率)、低频组(0.5-1kHz,覆盖自然传粉者翅膀振动频率),检测花蜜产量,结果如图。
花朵产生同频振动(与蜜蜂翅膀振动频率相近)、花蜜增加会吸引更多传粉者,当有传粉者出现时,植物附近出现其他传粉者概率增加9倍。
很多植物都能像月见草一样感知到环境的声音,并做出具有生态意义和适应性价值的反应。
(1)月见草属于生态系统成分中的 ,鹰蛾和蜜蜂通过 方式减小竞争。
(2)实验结果表明,仅在 条件下花朵才会产生同频振动。
(3)结合文中信息,以下说法正确的有
A.植物和传粉者之间存在着反馈调节
B.植物体内缺少接收声音的相关受体
C.植物通过物理、化学信息与传粉者传递信息
D.植物和传粉者生存策略的形成是协同进化的结果
(4)只有当正确的传粉者出现,月见草的花朵才会产生大量花蜜,请从物质和能量的角度阐述该机制的意义 。
22.水稻矮缩病毒(RDV)可借助叶蝉侵染水稻。研究者对三种生物的互作关系进行了研究。
(1)RDV与水稻种间关系是 ;叶蝉通过取食水稻获得水稻同化的 ,在生态系统营养结构中处于 。
(2)利用携带RDV的叶蝉(带毒叶蝉)取食水稻后移除叶蝉,获得带毒水稻作为实验组;用 取食水稻后移除叶蝉,获得对照组水稻。将15头饥饿处理的叶蝉接入图1装置两株水稻的中心点,统计水稻上的叶蝉数量,结果如图2。
图2体现出不带毒、带毒叶蝉对水稻的取食偏好分别是 。
(3)研究发现,RDV感染使水稻释放两种挥发性物质E和H。将叶蝉置于图3a所示的四臂嗅觉仪的中心,其中一臂连接气味源,统计一段时间内叶蝉在四个区域停留的时间,如图3b、c。
①据图3b、c分析E、H对叶蝉的作用 。
②现有无法合成E的突变体甲,无法合成H的突变体乙。利用图1装置设计实验验证“RDV通过诱导水稻产生挥发性物质影响叶蝉的取食偏好”。
组别
左侧水稻
右侧水稻
不带毒叶蝉的实验结果
带毒叶蝉的实验结果
1
野生型
突变体甲
a
a
2
带毒野生型
带毒突变体甲
3
野生型
突变体乙
a
a
4
带毒野生型
带毒突变体乙
请依据图3结果,预期本实验结果 (选择字母填于表内)。
a.左侧水稻上的叶蝉数量与右侧水稻的基本相同
b.左侧水稻上的叶蝉数量多于右侧水稻
c.左侧水稻上的叶蝉数量少于右侧水稻
(4)进一步研究发现,病毒会影响叶蝉嗅觉相关基因的表达。RDV对水稻和叶蝉的影响有利于RDV在水稻间 和繁殖,这是 的结果。
23.学习以下材料,回答(1)~(5)题
新型抗生素有望战胜超级耐药菌
耐碳青霉烯鲍曼不动杆菌(R菌)外膜上的脂多糖(LPS)外衣使其能抵抗多种抗生素,导致抗生素耐药。R菌能引发严重的肺炎和血液感染等,死亡率可达60%。
为解决抗生素耐药问题,研究人员从多种环肽中筛选出对R菌有杀菌活性的环肽X。经过改造,得到杀菌活性更高、特异性更强且对小鼠更安全的环肽Z。
继续研究Z的作用靶点,不断提升培养基中Z的浓度,让R菌进化出对Z的耐药性,然后通过基因测序分析突变位点,发现突变发生在编码Lpt复合物(包括LptA~LptG7种蛋白)的基因中,该复合物参与R菌细胞中LPS转运的机理如图1,箭头代表转运方向。
为确定Z是否影响LPS与LptA结合,制备含LplB2FGC复合物和LPS的脂质体(如图2),分别加入不同浓度的Z和无关环肽,再加入ATP和LptA-His融合蛋白(His是一种短肽标签,可利用His抗体检测带标签的蛋白),进行抗原-抗体杂交,结果如图3。
最后,研究者测试了Z对分离自患者不同感染部位的R菌的体外活性,发现Z对这些菌株均有极强的杀菌活性。将上述菌株接种到模式小鼠体内后,Z仍有强大的杀菌活性。目前,Z已经进入临床测试,如果试验顺利,R菌给医生带来的噩梦有望终结。
(1)细菌对抗生素产生耐药性的过程:细菌发生抗药的基因突变, 对其进行选择,抗药基因频率升高。
(2)请完善筛选环肽X的技术路线:将 溶于等量无菌水→浸润无菌圆形滤纸片→将滤纸片放在涂布R菌的培养基上→恒温箱培养→筛选周围出现 的环肽。
(3)若环肽Z对传统抗生素敏感型和对传统抗生素耐药型的两种R菌的杀菌作用 ,则其可能作用于一个未知新靶点。
(4)分析图1,下列关于R菌转运LPS的说法正确的是___
A.Lpt复合物在核糖体中合成
B.LptB、LptG、LptF、LptC分布在内膜上
C.Lpt复合物具有ATP水解酶活性
D.Lpt复合物将LPS从外膜转移到内膜
E.R菌的外膜和人体细胞膜结构一致
(5)分析图3,结果显示与无关环肽相比 。综合以上研究,环肽Z的杀菌机理是 ,导致LPS在细胞中积累,使R菌死亡。
24.学习下列材料,回答(1)-(4)题
大灰蓝蝶的绝迹与重生
大灰蓝蝶曾经存在于英国南部,但数量较少,是蝴蝶爱好者的采集对象,因大灰蓝蝶在野生植物百里香花蕾中产卵,政府专门设立保护区,禁止牛羊啃食植被、并使用病毒控制野兔种群,但是,大灰蓝蜾的数量依热不断下降,并在1970年代末绝迹。
研究发现,大灰蓝蝶的生活不仅依赖百里香,还和红蚁相关,红蚁巢常筑在向阳的山坡,附近草的高度一般在2-3厘米,草过高会降低地表温度,而蚁巢温度过低不利于红蚁幼虫发育,大灰蓝蝶成虫把卵产在红蚁穴附近的百里香花蕾中,孵化出的幼虫以百里香花为食,体色变为与百里香花相同的紫红色。两周后,幼虫落至地面,用蜜腺分泌的蜜露吸引红蚁,同时膨胀身体形似幼蚁,诱骗红蚁将它运至蚁巢,进入蚁巢后的大灰蓝蝶幼虫以红蚁卵和幼虫为食,经10个月发育后化蛹成蝶、飞翔而去,若没有红蚁的收养,大灰蓝蝶的幼虫无法发育为成虫。
大灰蓝蝶在红蚁巢中如何避免被发现?科研人员比较了大灰蓝蝶幼虫和几种红蚁的体表化学物质,发现其种类与所入侵红蚁体表物质接近。科研人员又比较了大灰蓝蝶和红蚁发出的声音,结果如下图。若蚁后发现巢中还有一个“将要发育成蚁后的幼虫”,她会发出化学信号让工蚁把它杀死,如果蚁巢规模太小,大友蓝蝶幼虫会因食物不足而死。实际上,并非所有红蚁都坐以待毙,有的种类的红蚁会直接把大灰蓝蝶幼虫杀死。
大灰蓝蝶的生活史被揭示后,英国从瑞典重新引进大灰蓝蝶,并采取了适当措施,大灰蓝蝶的种群数量终于得到恢复。
(1)大灰蓝蝶属于生态系统成分中的 。
(2)关于大灰蓝蝶被红蚁成功收养的策略,下列说法正确的有_______。
A.大灰蓝蝶幼虫体色为紫红色,与百里香花色相同
B.大灰蓝蝶能够分泌蜜露,且身体膨胀形似幼蚊
C.大灰蓝蝶幼虫体表的化学物质与所有红蚁相同
D.大灰蓝蝶幼虫发出类似蚊后的声音获得特别照顾
(3)综合文中信息,解释1970年代英国保护大灰蓝蝶行动失败的原因是: 。
(4)从进化与适应观的角度分析,红蚁并未因收养大灰蓝蝶而灭绝的原因是红蚁通过 来应对大灰蓝蝶寄生,实现二者协同进化,该进化实例也说明,生态系统的信息传递能够 ,进而维持生态系统的平衡与稳定。
(5)“大灰蓝蝶的绝迹与重生”实例为人类的生物多样性保护工作提供的启示是: (写一点即可)
25.长颈鹿的脖子长达2-3米,这一极端形态演化的成因吸引着一代又一代科学家进行探究。
(1)法国博物学家拉马克认为长颈鹿为了取食高处的树叶,脖子越伸越长,长颈这一 可以遗传给后代,如此循环往复,导致长颈鹿出现极端形态。
(2)英国博物学家达尔文则认为长颈鹿的群体中同时存在长脖子和短脖子的个体,长脖子的个体可以取食到更高处的叶子,容易存活下来,而短脖子的个体则容易饿死,食物起到了 的作用。
(3)雄性长颈鹿之间常发生“脖斗”:甩动脖子和头部组成的“流星锤”,击打对手的薄弱部位。1996年两位动物行为专家分析了雌雄长颈鹿头颈部重量的差异(如下图),发现 ,说明强壮的头颈在雄性中肯定具有某种优势,头颈强壮的雄性可能更容易在争夺配偶时获胜,从而提出求偶竞争才是长颈鹿长颈的主要原因这一新观点。
(4)近日我国古生物学家领衔的国际团队对出土于新疆的古生物——獬豸盘角鹿化石进行研究,找到了支持雄性求偶竞争与头颈部演化的 证据。研究者据此将长颈演化的观点进行综合:长颈鹿的长颈作为雄性求偶斗争中的利器被保留,又成为其取食高处嫩叶的倚仗。
(5)我们还可以寻找分子证据,例如通过 的方法为长颈鹿长颈的演化提供有力支持。
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猜押04 生物变异及进化相关问题
猜押考点
3年真题
考情分析
押题依据
细胞的结构及功能
2024年北京卷第20、21题
2022年北京卷第20题
2025年新高考生物新结构体系下,生物变异及进化类题目以综合性的考查学生的思维能力和推理能力为主;以问题为抓手,创新设问方式,搭建思维平台,引导考生思考。
题目更加注重综合性、应用性、创新性,且是综合性比较强,本题分值较大,试题容量较大,对学科核心素养的考查比较深入。
生物变异及进化类的题型对基因突变的考查形式多样,需要考生注意基因突变和染色体变异的基础知识,要求考生在阅读理解的基础上,依据题目提供的信息,联系所学的知识和方法,实现信息的迁移,达到灵活解题的目的;对这部分内容的考查,多与育种等内容联系考查在实际生产生活中的应用。
难度较大,可以预测2025年新高考大题命题方向将会以基因突变及育种等内容进行综合考查。
题型1 生物变异
1.(2025·北京通州·模拟预测)有研究表明、人体细胞中DNA发生损伤时,P53蛋白能细胞停止在细胞周期的间期并激活DNA的修复,修复后的细胞能够继续完成细胞周期的其余过程,据此分析、下列叙述错误的是( )
A.DNA损伤修复后的细胞与正常细胞相比染色体数目改变
B.P53蛋白参与修复的细胞与正常细胞相比细胞周期变长
C.若细胞内P53基因失活则会导致细胞癌变的风险提高
D.组织内修复中的细胞增多,分裂期细胞所占的比例降低
【答案】A
【分析】基因突变是指DNA分子中碱基对的增添、缺失或替换而引起的基因结构的改变,其发生时间在DNA分子复制时,细胞周期的间期。
【详解】A、DNA损伤修复后的细胞与正常细胞的染色体数目一样,DNA修复不影响染色体数目,A错误;
B、P53蛋白能使细胞停止在细胞周期的间期并激活DNA的修复,DNA分子复制如出现受损,P53蛋白会参与修复,需要相应的时间,使间期延长,所以与同种正常细胞相比,细胞周期时间变长,B正确;
C、由题意可知,P53蛋白能使细胞停止在细胞周期的间期并激活DNA的修复,当P53基因失活,不能正常合成P53蛋白,DNA分子产生错误无法修复,容易癌变,所以细胞癌变的风险提高,C正确;
D、若组织内处于修复中的细胞增多,则位于间期的细胞较多,则分裂期的细胞比例降低,D正确。
故选A。
2. apoB 基因在肠上皮细胞中表达时,由于 mRNA 中某个位点的碱基C 通过脱氨基作用转化为碱基U、使密码子CAA 变成了终止密码子UAA,导致最终合成的蛋白质缺少了羧基端的部分氨基酸序列。下列相关叙述正确的是( )
A.脱氨基作用未改变该mRNA 中嘧啶碱基比例
B.该 mRNA 可与RNA 聚合酶结合完成翻译过程
C.该mRNA 翻译时先合成羧基端的氨基酸序列
D.该蛋白质结构异常的根木原因是基因突变
【答案】A
【分析】1、转录过程以四种核糖核苷酸为原料,以DNA分子的一条链为模板,在DNA解旋酶、RNA聚合酶的作用下消耗能量,合成RNA。
2、翻译过程以氨基酸为原料,以转录过程产生的mRNA为模板,在酶的作用下,消耗能量产生多肽链。多肽链经过折叠加工后形成具有特定功能的蛋白质。
【详解】A、据题意可知,mRNA中某碱基C通过脱氨基作用发生了替换,使密码子CAA变成了终止密码子UAA,故脱氨基作用未改变该mRNA中嘧啶碱基比例,A正确;
B、mRNA与核糖体结合后完成翻译过程,RNA聚合酶可催化转录过程,B错误;
C、该mRNA翻译时先合成氨基端的氨基酸序列,C错误;
D、据题意可知,apoB基因在肠上皮细胞中表达时,由于mRNA中某碱基C通过脱氨基作用发生了替换,使密码子CAA变成了终止密码子UAA,最终合成蛋白质缺少了羧基端的部分氨基酸序列,故该蛋白质结构异常的根本原因不是基因突变,而是mRNA中某碱基C通过脱氨基作用发生了替换,D错误。
故选A。
3.芦笋是雌雄异株植物,雄株性染色体为XY,雌株为XX;其幼茎可食用,雄株产量高。以下为两种培育雄株的技术路线。有关叙述不正确的是( )
A.提高生长素与细胞分裂素的比例促进根的分化
B.幼苗甲、乙和丙的形成均经过脱分化和再分化过程
C.雄株丁亲本的性染色体组成分别为XY、XX
D.植株乙、丙和丁的培育过程中均发生了基因重组
【答案】C
【分析】植物组织培养所遵循的原理是植物细胞的全能性,其流程是:离体的植物组织、器官或细胞(也叫外植体)经过脱分化形成愈伤组织、愈伤组织经过再分化长出丛芽,最终形成植物体。
【详解】A、生长素与细胞分裂素的使用比例影响植物细胞的发育方向,当二者比值高时,有利于根的分化,抑制芽的形成,比值低时,有利于芽的分化、抑制根的形成,比例适中时,促进愈伤组织的形成,A正确;
B、幼苗甲是通过植物组织培养得到的,幼苗乙与幼苗丙的形成是花药离体培养形成单倍体植株的过程,这些过程所用的原理是植物细胞的全能性,技术手段是植物组织培养技术,因此需要经过脱分化与再分化的过程,B正确;
C、花粉是经过减数分裂产生的,其配子含有X染色体或Y染色体,经过花药离体培养,得到单倍体,再经过染色体加倍处理后得到的植株乙与丙的性染色体组成为XX或YY,因此雄株丁的亲本的性染色体组成分别为XX、YY,C错误;
D、植株乙和丙通过花药离体培养获得,产生花药要发生基因重组,雄株丁是通过植株乙和丙杂交而来,所以培育过程发生了基因重组,D正确。
故选C。
4.某地区的小溪和池塘中生活着一种丽鱼,该丽鱼种群包含两种类型的个体:一种具有磨盘状齿形,专食蜗牛和贝壳类软体动物;另一种具有乳突状齿形,专食昆虫和其他软体动物。两种齿形的丽鱼均能稳定遗传并能相互交配产生可育后代。针对上述现象,下列叙述错误的是( )
A.丽鱼种群牙齿的差异属于可遗传的变异
B.两者在齿形上的差异有利于丽鱼对环境的适应
C.丽鱼种群产生的性状分化可能与基因突变和重组有关
D.两种不同齿形丽鱼的基因库差异明显,形成了两个不同的物种
【答案】D
【分析】1、可遗传的变异是由遗传物质的变化引起的变异;不可遗传的变异是由环境引起的,遗传物质没有发生变化。可遗传的变异的来源主要有3个:基因重组、基因突变和染色体变异。
2、生物进化的实质在于种群基因频率的改变,突变和基因重组、自然选择及隔离是物种形成过程中的三个基本环节,在这个过程中,突变和基因重组是产生生物进化的原材料,自然选择使种群的基因频率定向改变并决定生物进化的方向,自然选择下群体基因库中基因频率的改变,并不意味着新物种的形成,因为基因交流并未中断,群体分化并未超出种的界限。只有通过隔离才能最终出现新种,隔离是新物种形成的必要条件。
【详解】A、据题意可知,两种齿形的丽鱼均能稳定遗传并能相互交配产生可育后代,说明丽鱼种群牙齿的差异属于遗传物质发生变化的变异,属于可遗传的变异,A正确;
B、两种齿形的丽鱼的食物类型不同,两者在齿形上的差异有利于丽鱼对环境的适应,B正确;
C、突变和基因重组是产生生物进化的原材料,因此丽鱼种群产生的性状分化可能与基因突变和重组有关,C正确;
D、物种之间的界限是生殖隔离,两种不同齿形丽鱼的基因库差异明显,但不知是否存在生殖隔离,无法判断是否形成了两个不同的物种,D错误。
故选D。
5.(2025·北京·一模)下列实验方法不能达成实验目的的是( )
A.纸层析法分离叶绿体色素
B.调查法研究遗传病发病率
C.构建数学模型用于研究种群数量增长规律
D.低温诱导洋葱鳞片叶细胞染色体数目加倍
【答案】D
【分析】1、叶绿体色素的提取和分离实验:
(1)提取色素原理:色素能溶解在酒精或丙酮等有机溶剂中,所以可用无水酒精等提取色素;
(2)分离色素原理:各色素随层析液在滤纸上扩散速度不同,从而分离色素。溶解度大,扩散速度快;溶解度小,扩散速度慢;
2、生物学中运用差速离心法分离细胞中各种细胞器;
3、通过定期检测培养瓶中的酵母菌种群数量,然后以时间为横坐标,可画出该种群的增长曲线,从而得出该种群在不同时期的增减情况,建立种群数量增长的数学模型。
【详解】A、纸层析法基于不同色素在层析液中溶解度不同,溶解度高的色素在滤纸上扩散速度快,溶解度低的扩散慢,从而能将叶绿体中的叶绿素a、叶绿素b、叶黄素和胡萝卜素等色素分离开,可达成实验目的,A不符合题意;
B、采用调查法,在人群中随机抽样,且调查群体足够大,能够统计出遗传病在人群中的发病率,能达成实验目的,B不符合题意;
C、运用数学模型,如构建种群增长的 “J” 形曲线(在理想条件下)和 “S” 形曲线(存在环境阻力时)等公式或图像模型,可研究种群数量增长规律,能达成实验目的,C不符合题意;
D、低温诱导染色体数目加倍,原理是抑制纺锤体形成,使细胞不能正常分裂,从而染色体数目加倍。但洋葱鳞片叶细胞是高度分化的成熟细胞,不再进行有丝分裂,所以低温处理无法使其染色体数目加倍,不能达成实验目的,D符合题意。
故选D。
6.(2025·北京·一模)研究人员观察芦笋根尖细胞的有丝分裂并对染色体进行分析,结果如图。下列叙述正确的是( )
A.制作临时装片的流程为解离→染色→漂洗→制片
B.观察到有丝分裂前期细胞染色体形态结构最清晰
C.芦笋的一个染色体组含有10条非同源染色体
D.芦笋花粉母细胞减数分裂可形成20个四分体
【答案】C
【分析】观察细胞有丝分裂实验的步骤:解离(解离液由盐酸和酒精组成,目的是使细胞分散开来)、漂洗(洗去解离液,便于染色)、染色(用醋酸洋红等碱性染料)、制片(该过程中压片是为了将根尖细胞压成薄层,使之不相互重叠影响观察)和观察(先低倍镜观察,后高倍镜观察)。
【详解】A、制作观察植物细胞有丝分裂临时装片的流程为解离→漂洗→染色→制片,A错误;
B、有丝分裂中期,染色体的着丝粒整齐地排列在赤道板上,染色体形态比较稳定,数目比较清晰,是观察染色体形态和数目的最佳时期,而不是前期,B错误;
C、从图中可以看出,芦笋体细胞中含有20条染色体,其为二倍体生物,含有2个染色体组,所以一个染色体组含有10条非同源染色体,C正确;
D、四分体是减数分裂过程中同源染色体两两配对形成的结构。已知芦笋体细胞中含有20条染色体,即10对同源染色体,所以芦笋花粉母细胞减数分裂时可形成10个四分体,D错误。
故选C。
7.粳稻和籼稻是水稻的两个品种,二者杂交所产生的子代会出现部分花粉不育现象。研究显示,该现象与来自籼稻的12号染色体上的一段DNA有关。该段DNA含有2个紧密相邻的基因—基因D和基因J,基因D编码的毒蛋白D可以杀死花粉,基因J编码的蛋白质J能解除D蛋白的毒性。研究发现,粳-籼杂交稻产生的花粉中,12号染色体来源于粳稻的不育,来源于籼稻的则可育(如图所示)。据图分析,下列说法正确的是( )
A.粳-籼杂交稻的部分花粉不育现象表明两种水稻之间产生了生殖隔离
B.粳-籼杂交稻自交产生的子代中,基因型为DDJJ的个体占1/4
C.该现象可能是由于基因D和基因J的表达时期不同,但均在花粉时期发挥作用导致的
D.粳-籼杂交稻中若来自籼稻的12号染色体丢失,则其产生的花粉一定可育
【答案】C
【分析】不同物种之间一般是不能相互交配的,即使交配成功,也不能产生可育的后代,这种现象叫做生殖隔离。隔离是物种形成的必要条件,长期的地理隔离可能会导致生殖隔离进而 产生新物种。
【详解】A、该杂交稻仍有部分花粉可育,表明二者之间没有生殖隔离,A错误;
B、粳-籼杂交稻自交,12号染色体来源于粳稻的不育,来源于籼稻的则可育,即粳-籼杂交稻只能产生DJ的花粉,但雌配子可以有两种,比例为1:1,因此基因型为DDJJ的个体为1/2,B错误;
C、由题图可知粳-籼杂交稻花粉母细胞中含有源自籼稻的12号染色体(含DJ)和源自粳稻的12号染色体(不含DJ),杂交稻产生的花粉中,12号染色体源于粳稻(不含DJ)的不育(说明已经含有了毒蛋白D,但没有蛋白质J),源于籼稻(含DJ)的则可育(蛋白质J能解除D蛋白的毒性),由此推测D蛋白的表达发生在J蛋白之前,即基因D在花粉母细胞时期表达,基因J在花粉时期表达。随着同源染色体的分离,不含基因J的花粉无法表达J蛋白,此时在花粉母细胞时期表达的D蛋白发挥作用,使花粉不育;而含有基因J的花粉此时表达出J蛋白,解除D蛋白的毒性,使花粉可育,因此基因D和基因J的作用时期均为花粉时期,C正确;
D、若来自籼稻的12号染色体丢失前基因D已经编码了毒蛋白D,仍会导致花粉出现不育,D错误。
故选C。
8.油菜容易被胞囊线虫侵染造成减产,萝卜具有抗线虫病基因。科研人员以萝卜和油菜为亲本杂交,通过下图所示部分途径获得抗线虫病油菜。下列相关描述,正确的是( )
注:方框中每个大写英文字母表示一个染色体组
A.F1植株因同源染色体联会紊乱而高度不育
B.BC1细胞中染色体组的组成为AACCRR
C.BC2植株群体的染色体数目范围为38—47条
D.BC2再与萝卜不断回交并筛选可获所需品种
【答案】C
【分析】分析图可知,油菜的基因型为AACC,含有38条染色体,可以形成基因型为AC的配子,含有19条染色体;萝卜的基因型为RR,含有18条染色体,可以形成基因型为R的配子,含有9条染色体;异源多倍体的基因型为AACCRR,含有56条染色体,可以形成基因型为ACR的配子,含有28条染色体。
【详解】A、F1植株细胞中一半染色体来自油菜,一半来自萝卜,无同源染色体,A错误;
B、油菜的基因型为AACC,可以形成基因型为AC的配子;异源多倍体的基因型为AACCRR,可以形成基因型为ACR的配子,油菜与异源多倍体杂交后,可以形成基因型为AACCR的BC1,B错误;
C、由于方框中每个大写英文字母表示一个染色体组,由萝卜基因型为RR,2n=18,得R代表的一个染色体组含有9条染色体,同理A和C代表的染色体组中染色体数之和为19,故基因型为AACCR的BC1在形成配子时,R代表的染色体组中的染色体随机分配到配子中,故配子中含有的染色体数目最少为19条,最多为28条;与油菜形成的含有19条染色体的AC配子结合后,得到的BC2植株中的染色体数目为38~47,C正确;
D、筛选BC2植株中胞囊线虫抗性强的个体与油菜(AACC)多代回交,可以不断提高抗线虫病基因在子代中的含量和稳定性,D错误。
故选C。
9.减数分裂时姐妹染色单体可分别将自身两端粘在一起,着丝粒分裂后,2个环状染色体互锁在一起,如图所示。2个环状染色体随机交换一部分染色体片段后分开,分别进入2个子细胞,交换的部分大小可不相等,位置随机。下列相关叙述错误的是( )
A.具有图示结构的细胞正在进行减数第二次分裂
B.两个环状染色体片段的交换将会导致基因重组
C.上述染色体发生互换造成后代的变异属于可遗传变异
D.若某动物基因型为Ee,其可能产生基因型为EE的配子
【答案】B
【分析】减数分裂是有性生殖的生物产生生殖细胞时,从原始生殖细胞发展到成熟生殖细胞的过程,这个过程中DNA复制一次,细胞分裂两次,产生的生殖细胞中染色体数目是本物种体细胞中染色体数目的一半。
【详解】A、由题意可知,环状染色体形成是减数分裂时姐妹染色单体因着丝粒分裂后形成的,因此具有图示结构的细胞正在进行减数第二次分裂,A正确;
B、两个环状染色体片段的交换属于易位,即染色体变异,不会导致基因重组,B错误;
C、染色体互换会造成配子中染色体发生改变,遗传物质发生了改变,产生的这种变异属于可遗传变异,C正确;
D、若某动物基因型为Ee,复制后基因型为EEee,如果在减数第二次分裂后期姐妹染色单分开而未分离就可能会产生EE的配子,D正确。
故选B。
10.除草剂敏感与抗性是一对相对性状,除草剂敏感型的大豆经辐射获得抗性突变体。下列叙述正确的是( )
A.突变体若为一条染色体片段缺失所致,则抗性基因是显性基因
B.突变体若为基因突变所致,如果再经诱变有可能恢复为敏感型
C.突变体若为一对同源染色体相同位置片段缺失所致,则再经诱变可恢复为敏感型
D.抗性基因若为敏感型基因中的单个碱基对替换所致,抗性基因一定不能编码肽链
【答案】B
【分析】基因突变
1、基因突变是指基因中碱基对的增添、缺失或替换。
2、基因突变的类型:自发突变和人工诱变。
3、基因突变的特点:基因突变具有普遍性、低频性(个体的基因突变率低,但种群中个体数,其突变率较高)、随机性、不定向性、多害少利性。
4、基因突变的意义:基因突变是新基因产生的途径;基因突变能为生物进化提供原材料;基因突变是生物变异的根本来源。
【详解】A、突变体若为一条染色体的片段缺失所致,则该抗性基因可能为隐性基因,A错误;
B、突变体若为基因突变所致,由于基因突变具有不定向性,则再经诱变可能恢复为敏感型,B正确;
C、突变体若为一对同源染色体相同位置的片段缺失所致,则相应位置的基因都已经缺失,再经诱变不可恢复为敏感型,C错误;
D、抗性基因若为敏感基因中的单个碱基对替换所致,根据密码子的简并性,则该抗性基因不一定能编码肽链,D错误。
故选B。
11.为探究高盐胁迫对油菜根细胞分裂的影响,科研人员以高浓度盐溶液处理的油菜根为材料,制作根尖临时装片并进行显微观察,结果如图。下列相关叙述错误的是( )
A.制作装片时需使用盐酸和酒精
B.如图所示细胞位于根尖分生区
C.如图所示细胞出现染色体结构变异
D.如图所示细胞处于有丝分裂末期
【答案】D
【分析】观察细胞有丝分裂实验的步骤:解离(解离液由盐酸和酒精组成,目的是使细胞分散开来)、漂洗(洗去解离液,便于染色)、染色(用醋酸洋红等碱性染料)、制片(该过程中压片是为了将根尖细胞压成薄层,使之不相互重叠影响观察)和观察(先低倍镜观察,后高倍镜观察)。
【详解】A、制作装片时使用盐酸与酒精的作用是解离,使细胞分离开,A正确;
BD、图中为姐妹染色单体分离移向细胞两极,为有丝分裂后期,该处细胞位于根尖分生区,原因是根尖分生区分裂旺盛,能进行有丝分裂,B正确,D错误;
C、由图可以看出,在细胞的一极可以看到一段断裂的染色体片段,该变异类型为染色体结构变异,C正确。
故选D。
12.人类8号染色体在进化过程中的变化如下图所示,下列相关叙述错误的是( )
A.旧世界猴和新世界猴可能存在生殖隔离
B.从祖先进化到人的过程中发生了染色体变异
C.8号染色体上的特异性序列可作为人类起源与进化研究的参考
D.不同生长环境诱导产生的不同变异导致祖先进化方向不同
【答案】D
【分析】1、生物的变异分为可遗传变异和不遗传变异,可遗传变异的来源有基因突变、基因重组和染色体畸变,其中染色体畸变,在显微镜下可见。可遗传变异是进化的原材料,进化的实质是基因频率的改变,变异具有不定向性,自然选择决定净化的方向;
2、 物种:分布在一定的自然区域内,具有一定的形态结构和生理功能,而且在自然状态下能够相互交配和繁殖,并能够产生可育后代的一群生物个体;
3、隔离:不同种群间的个体,在自然条件下基因不能发生自由交流的现象。常见的有地理隔离和生殖隔离。
【详解】A、由图可知,旧世界猴和新世界猴染色体组成不同,可能存在生殖隔离,A正确;
B、由图可知,人类的8号染色体是由原始祖先的两条染色体拼接形成的,即在共同原始祖先进化成人类的过程中发生了染色体变异,B正确;
C、8号染色体上的特异性序列能够为人类起源和进化研究提供参考,C正确;
D、变异是不定向的,自然选择决定生物进化的方向,D错误。
故选D。
13.野生型马铃薯大多自交不亲和。研究者培育DMP基因突变的马铃薯,开展如下杂交实验。下列叙述错误的是( )
A.分析种子中双亲的特异性序列可确定其染色体来源
B.基因突变可使父本来源染色体全部或部分消失
C.杂交实验过程中获得的单倍体幼苗由种子发育而来
D.经秋水仙素处理即可获得具有母本优良性状的植株
【答案】D
【分析】结合题图“筛选并鉴定仅有母本来源染色体的种子”可知DMP基因突变可使父本来源染色体全部或部分消失;秋水仙素的作用是抑制纺锤体的形成,使得细胞内染色体数目加倍。
【详解】A、染色体的主要成分是DNA和蛋白质,且DNA具有多样性和特异性,分析种子中双亲的特异性DNA序列可确定其染色体来源,A正确;
B、结合题图“筛选并鉴定仅有母本来源染色体的种子”可知,DMP基因突变可使父本来源染色体全部或部分消失,B正确;
C、结合题图可知,杂交实验过程中获得的单倍体幼苗由种子(仅有母本来源染色体的种子)发育而来,C正确;
D、经秋水仙素处理,染色体成功加倍后,通过筛选可获得具有母本优良性状的植株,D错误。
故选D。
14.普通六倍体小麦基因组庞大,研究相对困难。拟南芥基因组测序已完成,遗传背景相对清晰。用紫外线分别照射普通小麦愈伤组织的原生质体30s、1min、2min,再与拟南芥原生质体进行融合,可将小麦染色体小片段插入拟南芥基因组。下列叙述错误的是( )
A.紫外线照射可随机破坏染色体结构
B.可利用灭活病毒促进两种原生质体融合
C.需设置单独培养的未融合原生质体作为对照组
D.借助拟南芥的遗传背景对小麦基因组进行研究
【答案】B
【分析】染色体变异包括染色体结构变异和染色体数目变异,其中数目变异中又分为整倍性变异和非整倍性变异。可遗传变异包括:基因突变、基因重组、染色体变异,这些变异的遗传物质均发生了改变。
【详解】A、紫外线照射可随机破坏染色体结构,导致发生染色体变异,A正确;
B、可利用PEG促进两种原生质体融合,灭活病毒只能用于动物细胞,B错误;
C、为了排除无关变量的影响,对照组为单独培养的未融合原生质体,C正确;
D、将小麦染色体小片段插入拟南芥基因组,借助拟南芥的遗传背景对小麦基因组进行研究,D正确。
故选B。
15.(2025·北京顺义·一模)杂交制种指生产具有杂种优势的种子,并供应给农民用于播种。使用机械收割,有利于实现杂交种子的规模化生产。
(1)水稻花为两性花,杂交水稻TH是雄性不育系T与育性正常的恢复系H杂交获得的。机械收割前,需人工提前拔除大田中的恢复系植株,目的是 。
(2)科研人员用诱变剂处理野生型水稻,得到能结小粒的水稻M。以M为母本与野生型杂交,M所结种子(F1)为小粒,F1自交所结种子(F2)为正常籽粒,F2自交所结种子(F3)中正常籽粒:小粒≈3:1。由此可知籽粒大小是由 的基因型决定的。
(3)水稻有高秆和矮秆(由隐性基因a控制)、全绿叶和斑叶(由隐性基因b控制)之分。进行下图所示杂交实验,据子代类型及数量分析,小粒基因m与a、b在染色体上的位置及距离可描述为 。
(4)为精确定位m基因,研究人员筛选突变体M和野生型DNA序列中存在单个碱基差异的5个位点。提取F2结小粒种子植株的DNA,将不同株DNA等量混合扩增,然后切成含有不同差异位点的片段并进行测序。针对每个差异位点计算比值(某位点含突变体M碱基的片段数/该位点片段数总和),得出下表数据。推测 位点最可能存在于m基因上,表中V位点的理论值应为 。
染色体
差异位点
突变体M碱基
野生型碱基
比值
3号
Ⅰ
A-T
G-C
0.80
3号
Ⅱ
G-C
C-G
0.63
3号
Ⅲ
G-C
C-G
1
5号
Ⅳ
A-T
G-C
0.52
6号
Ⅴ
A-T
G-C
(5)一般情况下,籽粒大小与籽粒数量呈负相关。科研人员已根据定位信息进一步确定m基因的序列,请绘制出利用籽粒大小的差异,通过机械筛选分离获得杂交水稻TH种子的制种流程图 。(关键词:基因编辑、混种、机械筛选筛的孔径)。
【答案】(1)防止恢复系自交种子混入杂交种子中
(2)母本
(3)在同一条染色体上,m位于a、b之间,且距a更近
(4) III 0.5
(5)
【分析】基因的分离定律的实质是:在杂合体的细胞中,位于一对同源染色体上的等位基因,具有一定的独立性,在减数分裂形成配子的过程中,等位基因会随同源染色体的分开而分离,分别进入两个配子中,独立地随配子遗传给后代。
【详解】(1)水稻花为两性花,既可以自花传粉,也可以异花传粉,育性正常的恢复系会自交,杂交水稻TH是雄性不育系T与育性正常的恢复系H杂交获得的,要想获得杂交水稻种子需要防止恢复系自交种子混入杂交种子中,因此机械收割前,需人工提前拔除大田中的恢复系植株。
(2)据题意可知,F2自交所结种子(F3)中正常籽粒:小粒≈3:1,可能该对性状由一对等位基因控制,正常籽粒对小粒为显性,假定用A/a表示控制该对性状基因,亲代小粒的水稻M(♀aa)与野生型(AA)杂交,M所结种子(F1)应该为Aa,按照孟德尔遗传规律,它应该是正常籽粒,但实际它为小粒,与母本基因型对应的表型一样,推测籽粒大小是由母本的基因型决定的,按照这一推测,F1基因型为Aa,自交后代性状由母本基因型决定,表型为正常籽粒,基因型为AA:Aa:aa=1:2:1,F2自交所结种子(F3)中正常籽粒:小粒≈3:1,符合题意,说明籽粒大小是由母本的基因型决定的推测是正确的。
(3)据题意可知,F1与小粒矮秆斑叶杂交相当于测交,根据图中的测交结果,并不是(1:1)3,不符合自由组合定律,因此这三对等位基因位于一对同源染色体上,且子代+++和mab数量较多,说明m与a、b在同一条染色体上,根据重组率可以判断基因之间距离的远近,基因之间距离越近,越不容易重组,表格中++b和ma+(这两种代表m与b的交换)的数量多于m+b和+a+(这两种代表m与a的交换),它们两者都多余于m++和+ab(这两种代表m于ab的交换)的数量,说明m位于a、b之间,且距a更近。
(4)Ⅲ号位点的比值为1,表明所有F2小粒植株的DNA中,该位点均携带突变体M的碱基(G-C),这说明Ⅲ号位点与m基因完全连锁,未发生重组,因此该位点极可能位于m基因内部或与其紧密相邻的区域。若m基因位于3号染色体(Ⅲ号位点),则6号染色体上的Ⅴ号位点与m基因遵循自由组合定律,F2小粒植株(mm)中,Ⅴ号位点的等位基因应随机来自父本或母本,理论上突变型(M碱基)与野生型碱基的比例为1:1,即比值应为0.5。
(5)一般情况下,籽粒大小与籽粒数量呈负相关,需要筛选得到小籽粒的杂交水稻,题中给出关键词基因编辑(首先通过基因编辑技术获得m基因纯合的结小粒不育系T)、混种(将结小粒不育系T与结大粒恢复系H进行混种,产生子代)、机械筛选筛的孔径(利用机械筛选设备,根据籽粒大小的差异,设计合适的筛孔径,筛选分离出小籽粒),因此流程图为:
16.(2025·北京顺义·一模)生长因子可结合并激活癌细胞表面的EGFR受体,通过一系列信号传导最终促进ERK磷酸化,p-ERK进入细胞核调控促增殖基因的转录。用于结肠癌治疗的单抗X能与生长因子竞争受体,从上阻断胞内信号通路,但长期使用会产生耐药。
(1)获得单抗X需先通过注射特定抗原对小鼠进行 ,再从脾中获取B细胞,与骨髓瘤细胞融合,并用特定培养基筛选得到 细胞。
(2)M基因编码甲基转移酶M,酶M可使靶基因的mRNA发生甲基化,影响靶基因表达。研究表明耐药结肠癌细胞中M基因表达下调。科研人员给小鼠接种对单抗X敏感的两种结肠癌细胞,并进行单抗X治疗,实验处理及结果如下图。
①上图结果显示 ,验证M基因表达下调导致结肠癌对单抗X产生耐药性。
②科研人员用单抗X处理敏感癌细胞获得耐药癌细胞,从耐药组中挑选靶基因的候选基因,相比对照组,这些基因表达的程度、其对应mRNA的甲基化程度分别表现为 。
(3)进一步研究将靶基因锁定为F基因。科研人员完成以下实验,证明酶M通过甲基化修饰降低FmRNA的稳定性,请补充表中实验结果。
组别
实验处理
检测指标及数据处理
实验结果
1组:对照癌细胞
在培养基中加入转录抑制剂
处理0h、2h、4h、6h、8h后检测FmRNA剩余量,推算FmRNA半衰期。
三组细胞FmRNA的半衰期由大到小的顺序为 。
2组:M基因敲低癌细胞
3组:M基因过表达癌细胞
注:半衰期指某物质含量降低到初始浓度一半时所需的时间
(4)研究表明F蛋白含量与ERK磷酸化水平呈正相关。基于单抗X的作用机理,综合上述研究成果,概括结肠癌细胞对单抗X产生耐药性的本质 。
【答案】(1) 免疫 杂交瘤
(2) A组肿瘤体积的增长量大于B组 明显不同、低
(3)2组>1组>3组
(4)癌细胞激活EGFR通路下游信号ERK,绕过单抗X对上游靶点的抑制
【分析】单克隆抗体是指由单个B淋巴细胞进行无性繁殖形成的细胞系所产生出的化学性质单一、特异性强的抗体。
【详解】(1)抗原能引起机体产生特异性免疫,因此获得单抗X需先通过注射特定抗原对小鼠进行免疫,再从脾中获取B细胞,与骨髓瘤细胞融合,并用特定培养基筛选得到能大量增殖并产生抗体的杂交瘤细胞。
(2)①据图可知,A组M基因敲低,B组M基因不敲低,单抗治疗后A组肿瘤的体积大于B组,因此可验证M基因表达下调导致结肠癌对单抗X产生耐药性。
②由于M基因表达下调导致结肠癌对单抗X产生耐药性,而M基因编码甲基转移酶M,酶M可使靶基因的mRNA发生甲基化,影响靶基因表达,因此M基因表达下调会导致耐药组与对照组中的靶基因的甲基化程度不同,表达水平明显有差异,耐药组中M基因表达下调会使靶基因的甲基化水平降低。
(3)2组为M基因敲低癌细胞,M酶催化能力低于1组,3组为M基因过表达癌细胞,M酶催化能力大于1组,若酶M通过甲基化修饰降低FmRNA的稳定性,则FmRNA的稳定性2组>1组>3组,半衰期指某物质含量降低到初始浓度一半时所需的时间,稳定性越强,半衰期越长,因此实验结果为2组>1组>3组。
(4)上述研究结果可知,M基因敲低会使F基因表达增加,进而会导致癌细胞对单抗产生抗药性,研究表明F蛋白含量与ERK磷酸化水平呈正相关,且磷酸化的p-ERK进入细胞核调控促增殖基因的转录。因此可推测结肠癌细胞对单抗X产生耐药性的本质是癌细胞激活EGFR通路下游信号ERK,绕过单抗X对上游靶点的抑制。
17.(2025·北京顺义·一模)学习以下材料,回答(1)~(4)题。
基因编辑技术的变革
CRISPR/Cas9系统是基因编辑技术的常用工具.由Cas9蛋白和人工设计的gRNA构成。gRNA嵌入Cas9的RNA结合区,形成稳定的RNA-蛋白复合体。gRNA可识别目标序列,引导Cas9切断DNA双链。这种情况下,细胞内原有的负责修复DNA切口的酶将“行动”起来,修复断裂的DNA(如图示)。
肝脏合成的蛋白T若发生错误折叠后,会聚集在心脏、神经等组织引发疾病。科学家研发了基于CRISPR/Cas9技术的基因治疗产品,命名为N-2001。该产品包含靶向T基因的gRNA和编码Cas9的mRNA,并由亲肝性脂质体包裹,注射到患者体内,取得一定治疗效果。但gRNA识别的序列短小,可能结合基因组中与目标序列相似的非目标序列,造成脱靶。
Cas9的两个结构域分别负责切割DNA双链中的一条,其中一个结构域失活得到nCas9,只能切割DNA中与gRNA结合的那条链。利用nCas9在目标序列的两条链上产生邻近切口,造成双链断裂,能有效减少脱靶效应。但Cas9和nCas9均是对DNA序列的直接改变,一旦发生错误难以纠正。
若使Cas9的两个结构域同时失活,则获得dCas9,dCas9虽然失去了切割DNA的能力,但仍可在gRNA的引导下定位到特定DNA序列上。以此为基础,我国科研人员通过改造获得“dCas9-Tet1”融合蛋白,将Tet1(去甲基化因子)精确地定位到抑癌基因的启动子区域,激活抑癌基因表达。研究表明,该疗法治疗的肺癌模型小鼠,抑癌基因的表达量显著升高,癌细胞增殖迁移能力均明显降低。dCas9基因编辑技术通过改变特定位点的DNA甲基化修饰,调控基因表达,为相关疾病的治疗提供了新思路。
(1)以含Cas9基因的重组质粒为模板,通过 技术扩增得到含Cas9基因的线性DNA片段,在体外转录出Cas9mRNA。
(2)由文中信息可知,N-2001输入到患者体内后,在无外源模板的情况下,其发挥作用的过程是:脂质体进入肝细胞后降解并释放Cas9mRNA→ → →T基因被Cas9剪切发生 →T蛋白含量降低。
(3)切割DNA双链时,nCas9比Cas9脱靶概率低的原因是 。
(4)DNMT是一种作用于基因启动子区域的DNA甲基化酶,通过研究确定了编码DNMT催化结构域的基因序列。请在N-2001基础上,设计一种基因编辑疗法的产品,实现对肝细胞内T基因表达的抑制 。
【答案】(1)PCR
(2) 合成Cas9蛋白 gRNA引导Cas9定位到T基因 突变
(3)nCas9切割双链产生邻近切口,需两种gRNA分别识别目标基因两条链的两段序列
(4)靶向T基因启动子的gRNA+编码dCas9-DNMT融合蛋白的mRNA+亲肝性脂质体
【分析】CRISPR/Cas9系统由Cas9蛋白和人工设计的gRNA构成。在gRNA引导下,gRNA通过碱基互补配对原则特异性结合目的基因序列,然后Cas9与靶序列结合并将DNA双链切断,对真核细胞的基因组进行特异编辑。
【详解】(1)以含Cas9基因的重组质粒为模板,通过PCR技术扩增得到含Cas9基因的线性DNA片段,而后在体外转录出Cas9mRNA,为定向切割DNA做准备。
(2)由文中信息可知,N-2001输入到患者体内后,在无外源模板的情况下,其发挥作用的过程是:脂质体进入肝细胞后降解并释放Cas9mRNA→合成Cas9蛋白→gRNA引导Cas9蛋白定位到T基因→T基因被Cas9剪切发生突变→T蛋白含量降低,进而发生性状改变。
(3)切割DNA双链时,nCas9切割双链产生邻近切口,需两种gRNA分别识别目标基因两条链的两段序列,因此nCas9特异性更强,因而比Cas9脱靶概率低。
(4)DNMT是一种作用于基因启动子区域的DNA甲基化酶,启动子的甲基化会导致基因表达受阻,进而引起T基因编码蛋白质减少,根据该思路设计使T基因的启动子发生甲基化,因此,通过研究确定了编码DNMT催化结构域的基因序列,在N-2001基础上,设计靶向T基因启动子的gRNA+编码dCas9-DNMT融合蛋白的mRNA+亲肝性脂质体,进而实现T基因启动子甲基化。
18.(2025·北京朝阳·一模)PD-L1抗体可用于治疗多种癌症。有些患者在接受PD-L1抗体治疗后,胰岛B细胞受损,研究者对其机制进行了研究。
(1)活化的细胞毒性T细胞表面的PD-1与正常细胞表面的PD-L1结合后,细胞毒性T细胞受到抑制。癌细胞可通过 PD-L1的表达量来逃避细胞毒性T细胞的攻击,而PD-L1抗体能抑制癌细胞的免疫逃逸。
(2)细胞内的HLA能够与多种肽段结合,形成复合物后移动到细胞表面,该过程称为抗原提呈。正常情况下,识别自身正常抗原的细胞毒性T细胞会受抑制甚至凋亡.以避免 病的发生。
(3)胰岛B细胞中可能产生错误翻译的胰岛素,这些异常胰岛素水解产生的肽段与HLs形成的复合物称为ID。研究发现,接受PD-L1抗体治疗后,机体免疫增强,血浆中干扰素IFNγ增多,细胞毒性T细胞群体中特异性识别ID的S型细胞毒性T细胞所占比例也从极低水平显著升高。为研究S型细胞毒性T细胞增加的原因,研究者进行了下图所示实验,图1为图2中乙组的处理过程。
①丙组的处理方式是 。
②图2结果表明IFNγ处理能 。
(4)细胞中的免疫蛋白酶体可将细胞中异常胰岛素水解为肽段。研究者推测IFNγ通过作用于免疫蛋白酶体实现对胰岛B细胞的作用,并进行下表所示实验,检测各组MIP分泌量,验证了推测。请完善表中实验处理和实验结果。
抑制胰岛B细胞中无关蛋白合成
抑制胰岛B细胞中免疫蛋白酶体特定肽链合成
细胞毒性T细胞与 共培养
+
细胞毒性T细胞与 共培养
注:“+”的数量表示MIP分泌量的多少。
(5)综合上述信息,解释某些肿瘤患者接受PD-L1抗体治疗后,胰岛B细胞受损的原因。
【答案】(1)增加
(2)自身免疫
(3) 细胞毒性T细胞单独培养 增强胰岛B细胞对S型细胞毒性T细胞的激活作用
(4) 胰岛B细胞 ++ IFNγ处理过的胰岛B细胞 ++++ +
(5)PD-L1抗体使机体免疫增强;血浆中IFNγ增多,胰岛B细胞ID提呈增强,对S型细胞毒性T细胞激活作用增强,S型细胞毒性T细胞激活并增殖,且活化S型细胞性T细胞因PD-L1抗体存在,不受胰岛B细胞表面PD-L1抑制,攻击胰岛B细胞。
【分析】细胞免疫过程:抗原经吞噬细胞摄取、处理和呈递给T淋巴细胞,接受抗原刺激后T淋巴细胞会增殖、分化产生记忆细胞和效应T细胞,效应T细胞与相应的靶细胞密切接触,进而导致靶细胞裂解死亡,抗原暴露出来,此时体液中的抗体与抗原发生特异性结合形成细胞集团或沉淀,最后被吞噬细胞吞噬消化。
【详解】(1)活化的细胞毒性T细胞表面的PD-1与正常细胞表面的PD-L1结合后,细胞毒性T细胞受到抑制,癌细胞可通过增加PD-L1的表达量来与PD-1结合抑制T细胞的活性,从而逃避细胞毒性T细胞的攻击。
(2)自身免疫性疾病,是多种因素引起体内病理性自身免疫反应,通过自身免疫反应,破坏和损伤自身组织和细胞成分,导致组织的损害和器官功能障碍所引起的疾病,正常情况下,识别自身正常抗原的细胞毒性T细胞会受抑制甚至凋亡,以避免攻击自身正常细胞或组织而引起自身免疫病的发生。
(3)①为研究S型细胞毒性T细胞增加的原因,设置了甲乙丙三组,甲组为细胞毒性T细胞与胰岛B细胞共培养,乙组为细胞毒性T细胞与IFNγ处理过的胰岛B细胞共培养,因此丙组为细胞毒性T细胞单独培养。②图2 MIP(细胞毒性T细胞激活后释放的细胞因子)含量乙组>甲组>丙组,甲、丙结果表明胰岛B细胞可以促进细胞毒性T细胞的增殖,而乙组最高说明IFNγ处理能增强胰岛B细胞对S型细胞毒性T细胞的激活作用。
(4)研究者推测IFNγ通过作用于免疫蛋白酶体实现对胰岛B细胞的作用,因此实验分为四组,一组为细胞毒性T细胞与胰岛B细胞共培养,抑制胰岛B细胞中无关蛋白合成,结果为MIP分泌量较少,用++表示;另一组为细胞毒性T细胞与IFNγ处理过的胰岛B细胞共培养,抑制胰岛B细胞中无关蛋白合成,由于IFNγ通过作用于免疫蛋白酶体实现对胰岛B细胞的作用,而免疫蛋白酶体可将细胞中异常胰岛素水解为肽段,因此该组的MIP分泌量较多,用++++表示;另两组为细胞毒性T细胞与胰岛B细胞共培养+抑制胰岛B细胞中免疫蛋白酶体特定肽链合成、细胞毒性T细胞与IFNγ处理过的胰岛B细胞共培养+抑制胰岛B细胞中免疫蛋白酶体特定肽链合成,由于这两组均抑制胰岛B细胞中免疫蛋白酶体特定肽链合成,而IFNγ通过作用于免疫蛋白酶体实现对胰岛B细胞的作用,因此MIP的分泌量相同,都较少,用+表示。
(5)某些肿瘤患者接受PD-L1抗体治疗后,PD-L1抗体使机体免疫增强;血浆中IFNγ增多,胰岛B细胞ID提呈增强,对S型细胞毒性T细胞激活作用增强,S型细胞毒性T细胞激活并增殖,且活化S型细胞性T细胞因PD-L1抗体存在,不受胰岛B细胞表面PD-L1抑制,攻击胰岛B细胞,导致胰岛B细胞受损。
19.(2025·北京通州·模拟预测)急性髓性白血病(AML)是一种侵袭性的血癌,研究人员对其癌变机制进行了研究。
(1)研究人员选取小鼠的造血祖细胞进行癌变研究,造血祖细胞是由造血干细胞 形成,仍具有分裂特性。
(2)细胞癌变的根本原因是基因 ,引发个体的细胞数量稳态失衡。研究人员寻找到可诱发AML的癌基因AF9,构建了多四环素(Dox)诱导表达的AF9基因表达载体并导人小鼠基因组中,分离出造血祖细胞并定量(12000个细胞)移植到野生小鼠体内,比较小鼠存活率(如图1),结果显示 。
(3)为确定癌基因AF9是否会诱导所有细胞癌变,研究人员将转基因成功(AF9基因均表达)的单个祖细胞分别置于微孔培养基中进行培养,追踪其分裂历程(操作流程如图2),发现第7天时不同微孔内的细胞密度有显著差异,可知细胞在培养期间的 不同。微孔A中的菌落形成界定为细胞癌变,可见癌基因的表达 。
(4)为进一步探究细胞后续的癌变与细胞早期(24h内)分裂状态的关联,研究人员统计了单个细胞不同分裂次数(1-4次)的细胞占比,并追踪了每个细胞后期发生癌变的比例(如图3),由结果可知 ,进而明确了癌基因AF9更容易诱导分裂旺盛的细胞出现癌变。
【答案】(1)分化
(2) 突变 口服Dox的移植小鼠存活率维持100%一段时间后逐渐降低至0,未口服Dox的移植小鼠存活率一直保持100%
(3) 分裂速率 不一定导致细胞癌变
(4)癌基因AF9不影响细胞的早期分裂;Dox诱导后细胞的细胞癌变概率和早期分裂次数呈正相关
【分析】细胞分化是指在个体发育中,由一个或一种细胞增殖产生的后代,在形态,结构和生理功能上发生稳定性差异的过程。细胞分化的实质:基因的选择性表达。
【详解】(1)造血祖细胞和造血干细胞是两种不同的细胞,而造血祖细胞是由造血干细胞分化形成,造血祖细胞仍具有分裂特性。
(2)细胞癌变的根本原因是基因突变(原癌基因、抑癌基因突变)。通过图1可知,口服Dox的移植小鼠存活率维持100%一段时间(约40天)后逐渐降低至0,未口服Dox的移植小鼠存活率一直保持100%。
(3)发现第7天时不同微孔内的细胞密度有显著差异,表明细胞在培养期间的分裂速率不同,细胞密度大的细胞分裂速率高于细胞密度小的。微孔A中的菌落形成界定为细胞癌变,可见癌基因的表达不一定导致细胞癌变。
(4)探究细胞后续的癌变与细胞早期(24h内)分裂状态的关联,研究人员统计了单个细胞不同分裂次数(1-4次)的细胞占比,并追踪了每个细胞后期发生癌变的比例,图3左图可知,细胞分裂3次内,口服,不口服Dox对细胞占比基本没有影响,细胞分裂4次,口服,不口服Dox对细胞占比出现差异,图3右图可知,0-24h的细胞(口服Dox)随着分裂次数增加,癌变比例增大,由结果可知癌基因AF9不影响细胞的早期分裂;Dox诱导后细胞的细胞癌变概率和早期分裂次数呈正相关,进而明确了癌基因AF9更容易诱导分裂旺盛的细胞出现癌变。
20.细菌的接合生殖与细菌的质粒F因子有关。有F因子的菌株为雄性,没有的为雌性。F因子携带的基因表达可以使细菌产生仅用于接合生殖的性菌毛,见图1。具有游离F因子的细菌称为F+菌株。部分细菌中F因子可以整合到细菌拟核DNA上,成为Hfr菌株。Hfr菌株的F因子可能从拟核DNA上脱离下来,又变成游离的F因子。这种脱离下来的F因子上携带了部分拟核DNA基因,使菌株成为F'菌株。不存在F因子的雌性菌株称为F菌株。
(1)雄性菌株与雌性菌株接合时,雄性菌株的性菌毛同雌性菌株紧密连接在一起,然后F因子的一条链被切开,这条链会进入雌性菌株内,在雌性菌株内进行复制,形成一个新的F因子。留在雄性菌株内的F因子单链也会DNA复制成双链。因此,F'菌株和F菌株接合生殖后,菌株的种类是 。虽然细菌存在接合生殖的方式,但是自然界中雌雄菌株的数量依然保持均衡,结合所学知识,请推测其原因: 。
(2)Hfr菌株在和F-菌株接合时,仅有部分F因子片段和部分拟核DNA片段进入雌性菌株内,因为进入F-菌株的F因子片段不完整,使接合后的F-菌株不具有雄性菌株的特点,既接合后的细菌种类依然是Hfr行菌株和F-菌株。但在这一过程中, 菌株拟核DNA发生了 ,有利于细菌的进化。
(3)细菌利用乳糖的机制如下图所示,当存在乳糖时,乳糖可以和阻遏蛋白结合,导致阻遏蛋白无法和操纵基因结合,启动乳糖利用相关基因的表达。某雌性菌株的调节基因发生突变,导致其表达的阻遏蛋白无法与乳糖结合。若这个菌株与F因子携带了正常调节基因的F'菌株进行接合生殖,请分析接合后这个菌株能否利用乳糖,并说明原因: 。
【答案】(1) F'菌株 接合增加雄性菌株数量,但F因子可能造成雄性菌株的物质和能量的浪费,使其存活能力低于雌性菌株,减少了雄性菌株数量(或F因子可以丢失,避免F因子造成的物质和能量浪费,使雄性菌株变成雄性菌株)
(2) F- 基因重组
(3)不能利用乳糖。因为菌株中原本存在的突变调节基因依然能产生突变的阻遏蛋白,它与操纵基因结合,抑制乳糖相关基因表达
【分析】接合生殖是由两个亲体细胞互相靠拢,形成接合部位,通过接合部位相互交换一部分核物质后再分开进行分裂生殖的一种方式。
【详解】(1),F'菌株和F菌株接合生殖后,F'菌株中的F因子含有部分拟核DNA基因,和F菌株接合生殖后携带了部分拟核DNA基因的F因子,一条链被切开,这条链会进入雌性菌株内,在雌性菌株内进行复制,形成一个新的F因子中还是携带了部分拟核DNA,故菌株的种类是F'菌株。虽然细菌存在接合生殖的方式,但是自然界中雌雄菌株的数量依然保持均衡,结合所学知识,请推测其原因:接合增加雄性菌株数量,但F因子可能造成雄性菌株的物质和能量的浪费,使其存活能力低于雌性菌株,减少了雄性菌株数量(或F因子可以丢失,避免F因子造成的物质和能量浪费,使雄性菌株变成雄性菌株)。
(2)Hfr菌株在和F-菌株接合时,仅有部分F因子片段和部分拟核DNA片段进入雌性菌株内,但在这一过程中F-菌株拟核DNA发生基因重组,有利于细菌的进化。
(3)若这个菌株与F因子携带了正常调节基因的F'菌株进行接合生殖,接合后产生的是F'菌株,原本存在的突变调节基因依然还在,能产生突变的阻遏蛋白,它与操纵基因结合,抑制乳糖相关基因表达,故结合后的F'菌株不能利用乳糖。
21.玉米籽粒胚乳的颜色有黄色、紫色和杂色,科研人员进行了系列实验来研究胚乳颜色形成的遗传学机制。
(1)表1中杂交组合一与二互为 实验。胚乳是由精子与母本产生的两个极核融合后发育而成,每个极核的染色体组成均与卵细胞一致。胚乳是含有一整套精子染色体的三倍体。
表1
杂交组合
F1胚乳颜色
一
紫色RR(♀)×黄色rr(♂)
紫色
二
紫色RR(♂)×黄色rr(♀)
杂色
上述杂交组合一和二中F1胚乳的基因型分别是 。据此研究人员对胚乳颜色形成的机制作出如下推测。
推测一:可能与胚乳中R基因的数量有关;
推测二:可能与胚乳中R基因的来源有关。
(2)为证实上述推测,研究人员利用突变体甲进行了相关实验。
表2
杂交组合
部分F1胚乳
基因型
颜色
三
野生型rr(♀)×甲Rr(♂)
Rrr
杂色
RRrr
杂色
四
野生型rr(♂)×甲Rr(♀)
RRr
紫色
①突变体甲的形成过程如上图,形成甲的过程中发生的变异类型是 。
②研究发现,甲在产生配子时,10号染色体分离有时发生异常,但不影响配子的育性。表2中F1出现少量基因型为RRrr的胚乳的原因是 。
③表2中杂交结果仅支持推测 ,理由是 。
(3)研究人员推测在雌配子形成过程中,M基因表达产物可以降低R基因甲基化水平,使其表达不被抑制。现有M基因纯合突变体乙(mmRR)、野生型紫色玉米(MMRR)和黄色玉米(MMrr)。欲通过杂交实验验证上述推测,请写出实验组的方案并预期结果。
【答案】(1) 正反交 RRr和Rrr
(2) 易位(或染色体结构变异) 突变体甲产生配子时,减数分裂Ⅱ后期含有R基因的10号染色体的姐妹染色单体未分开,导致产生RR型精子,与两个r型极核结合,产生了RRrr型胚乳 二基因型为Rrr与RRrr的胚乳R基因数量不同,但来源均相同,表型一致都为杂色,说明子代胚乳颜色与R基因的数量无关 基因型为RRr和RRrr的胚乳中R基因数量相同,但来源不同,表型不一致,分别为紫色和杂色,说明子代胚乳颜色与R基因的来源有关
(3)突变体乙(mmRR)做母本与黄色玉米(MMrr)做父本杂交,子代胚乳表现为杂色
【分析】1.胚乳是由受精极核发育而来的,受精极核是由2个极核(与卵细胞基因型相同)和1个精子结合而成的。
2.染色体变异可分为染色体结构异常和染色体数目异常两大类型。染色体结构变异可分为缺失、重复、倒位、易位四种类型。染色体结构变异的发生改变了基因在染色体上的数目或排列顺序,从而导致性状的变异,且这种变异多是有害的甚至导致死亡。染色体数目变异包括个别染色体的增减和以染色体组的形式成倍的增减。
【详解】(1)组合一是紫色RR(♀)×黄色rr(♂),组合二是紫色RR(♂)×黄色rr(♀),组合一和二互为正反交实验。胚乳是由精子与母本产生的两个极核融合后发育而成,每个极核的染色体组成均与卵细胞一致。胚乳是含有一整套精子染色体的三倍体。组合一中极核的基因型是R,雄配子基因型是r,则F1胚乳的基因型RRr。组合二中极核的基因型是r,雄配子基因型是R,则F1胚乳的基因型Rrr。
(2)①突变体甲中10号染色体的r基因所在的染色体片段易位到1号染色体上,1号染色体上的相应片段易位到10号染色体上。②组合三是野生型rr(♀)×甲Rr(♂),极核的基因型是r,F1出现少量基因型为RRrr的胚乳,则甲产生的雄配子的基因型是RR,则可知突变体甲产生配子时,减数分裂Ⅱ后期含有R基因的10号染色体的姐妹染色单体未分开,导致产生RR型精子,与两个r型极核结合,产生了RRrr型胚乳。③F1胚乳基因型为RRr和RRrr的胚乳中R基因数量相同,但来源不同,表型不一致,分别为紫色和杂色,说明子代胚乳颜色与R基因的来源有关,子代胚乳颜色与R基因的数量无关。
(3)M基因表达产物可以降低R基因甲基化水平,使其表达不被抑制,欲验证该推测,则需要产生不含M基因同时含R的极核,需要用突变体乙(mmRR)做母本,黄色玉米(MMrr)做父本,根据题(2)R基因来自于父本,胚乳表现为杂色,R基因来自于母本,胚乳表现为紫色,子代胚乳MmmRRr的R基因来自于母本,理论上是紫色,但由于产生雌配子过程中,m基因不降低R基因甲基化水平,表达被抑制,子代胚乳MmmRRr表现为杂色。
22.(19-20高三上·广东·期末)大麦是自花传粉,闭花授粉的二倍体农作物(2n=14),因杂交去雄工作很不方便,科学家培育出一种如图所示的6号染色体三体新品系,该三体植株在减数第一次分裂后期:染色体Ⅰ和Ⅱ分离,染色体Ⅲ因结构特殊随机分配。含Ⅲ号染色体的花粉无授粉能力;雄性可育(M)对雄性不育(m)为显性(雄性不育指植株不能产生花粉);椭圆粒种子(R)对长粒种子(r)为显性。请回答下列问题:
(1)控制大麦雄性是否可育和种子形状的两对等位基因 (填“遵循”、“不遵循”)基因的自由组合定律。
(2)欲测定大麦基因组的序列,需要对 条染色体的DNA进行测序。
(3)该三体新品系自交产生的F1的表现型及比例为 。其中形状为 种子种植后方便用来杂交育种。
(4)在大麦群体中由于隐性突变出现一株高产植株,为判断该突变是否发生在6号染色体上,现用题(3)中方便用来杂交育种的植株与高产植株杂交得到F1,F1自交得到F2,单独种植F2各植株,最后统计F2的产量。(不考虑交叉互换)。
若F2普通产量植株:高产植株 = ,则高产突变发生在6号染色体上;
若F2普通产量植株:高产植株 = ,则高产突变发生在其他染色体上。
【答案】 不遵循 7 雄性可育椭圆形:雄性不育长粒=1:1 长粒 2:1 3:1
【分析】遵循自由组合定律的两对基因应位于两对同源染色体上,图示中两对基因连锁,故不遵循基因的自由组合定律。由于雄性不育植株不能产生花粉,故可用mm基因型的个体作母本进行杂交实验,可免去了对母本去雄的操作。
【详解】(1)由图示可知,控制大麦雄性是否可育(M、m)和种子形状(R、r)的两对等位基因均位于6号染色体上,表现为连锁,故两对等位基因不遵循自由组合定律。
(2)大麦是自花传粉,闭花授粉的二倍体农作物,没有性染色体,染色体数为2n=14,故测定大麦基因组的序列,需要对7条染色体的DNA进行测序。
(3)该三体植株在减数第一次分裂后期:染色体Ⅰ和Ⅱ分离,染色体Ⅲ因结构特殊随机分配。可知该个体产生的花粉为MmRr、mr,由于含Ⅲ号染色体的花粉无授粉能力,故能参与受精的花粉为mr,该个体产生的雌配子为MmRr:mr=1:1,且都能参与受精,故该三体新品系自交产生的F1的基因型为MmmRrr:mmrr=1:1,由于雄性可育(M)对雄性不育(m)为显性(雄性不育指植株不能产生花粉);椭圆粒种子(R)对长粒种子(r)为显性,故F1表现型及比例为雄性可育椭圆形:雄性不育长粒=1:1。其中形状为长粒的种子由于雄性不育,故种植后杂交时无需去雄,即方便用来杂交育种。
(4)设控制高产的基因为b,则突变体高产的基因型为bb,则题(3)中方便用来杂交育种的植株基因型为mmBB,其与高产植株(MMbb)杂交得到F1(MmBb),F1自交得到F2,单独种植F2各植株,最后统计F2的产量。(不考虑交叉互换)。若高产突变发生在6号染色体上,则F1(MmBb)产生的雌雄配子均为Mb:mB=1:1,F2的基因型为1MMbb:2MmBb:1mmBB,由于mm表现雄性不育,故mmBB不能产生后代,F2植株MMbb、MmBb分别表现为高产、普通产量,比例为1:2,所以若F2普通产量植株:高产植株 =2:1,则高产突变发生在6号染色体上;若高产突变发生在其他染色体上,则后代配子比例不受雄性不育的影响,F1(Bb)产生的雌雄配子均为b:B=1:1,F2的基因型为1bb:2Bb:1BB,F2植株表现为高产、普通产量,比例为1:3,所以若F2普通产量植株:高产植株 =3:1,则高产突变发生在其它染色体上。
【点睛】利用雄性不育的特点进行基因定位是本题的难点。理解雄性不育的植株不能产生雄配子是解题关键。
题型2 生物进化
1.(2025·北京顺义·一模)2025年我国科学家发现了龙城热河蝎的化石。据化石分析,龙城热河蝎生活在陆地,须肢纤细,毒针较长,具有诸多海洋生物的原始特征。与该生物相关的叙述错误的是( )
A.祖先起源于海洋
B.化石是研究其进化最直接的证据
C.与现存蝎子基因差异的根本原因是基因重组
D.保留海洋生物的原始特征是自然选择的结果
【答案】C
【分析】在研究生物进化的过程中,化石是最重要的、比较全面的证据,化石在地层中出现的先后顺序说明了生物是由简单到复杂、由低等到高等、由水生到陆生逐渐进化而来的。
【详解】A、龙城热河蝎具有海洋生物的原始特征,表明其祖先可能起源于海洋,逐步适应陆地环境,A正确;
B、化石是研究生物进化最直接的证据,可直接反映古生物的形态及演化关系,B正确;
C、基因差异的根本原因是基因突变(产生新等位基因),而基因重组仅在有性生殖中导致个体间差异。现存蝎子与龙城热河蝎的基因差异是长期积累的突变、自然选择及隔离的结果,而非基因重组,C错误;
D、保留原始特征可能是某些性状未被自然选择淘汰(如无显著劣势),或对适应环境仍有作用,属于自然选择的结果,D正确。
故选C。
2.(2025·北京·一模)细胞色素c是细胞中普遍存在的一种蛋白质。据测算,其氨基酸序列每2000万年发生1%的改变,但对功能无影响。不同生物与人的细胞色素c氨基酸序列差异如表所示,相关叙述正确的是( )
生物
黑猩猩
猕猴
狗
鸡
响尾蛇
金枪鱼
果蝇
天蚕蛾
酵母菌
差异/个
0
1
11
13
14
21
27
31
44
A.生物普遍含有细胞色素c提示他们有共同的祖先
B.表中数据为生物进化提供了比较解剖学证据
C.不同生物间细胞色素c的差异越小,亲缘关系越远
D.自然选择学说可解释细胞色素c的不断变化
【答案】A
【分析】动植物体都有细胞色素C的事实说明动植物具有一定的亲缘关系,亲缘关系越近的生物,细胞色素C的差异越小;亲缘关系越远的生物,细胞色素C的差异则越大。
【详解】A、细胞色素c是细胞中普遍存在的一种蛋白质,且不同生物间的细胞色素c具有相似性,只是氨基酸序列存在微小差异。这种普遍性和相似性提示了不同生物可能有共同的祖先,A正确;
B、细胞色素c是一种蛋白质分子,这些生物细胞色素c的相似性,为生物的进化提供分子水平的证据,为共同由来学说提供了间接的证据,B错误;
C、据题表数据分析可知,与人亲缘关系越近的生物,其细胞色素c的氨基酸组成的差异越小,与人亲缘关系越远的生物,其细胞色素c的氨基酸组成的差异越大,C错误;
D、细胞色素c是细胞中普遍含有的蛋白质,不同生物与人的细胞色素c氨基酸序列存在差异,但功能相同,而达尔文自然选择学说强调了由于自然选择的原因,使同一生物在不同环境中进化的方向不同,从而其结构和功能不同,而细胞色素c在不同的生物中结构不同,但功能相同,故自然选择学说不能解释细胞色素c的不断变化,D错误。
故选A。
3.(2025·北京·一模)大熊猫主要食用冷箭竹,但体内缺乏纤维素酶,靠肠道内的纤维素分解菌帮助消化。由于受到道路、农田等干扰,秦岭地区的大熊猫被分割成几个局域种群,2017年建设秦岭国家公园以保护野生大熊猫。下列叙述正确的是( )
A.国家公园里的大熊猫、冷箭竹共同构成一个群落
B.大熊猫与肠道内纤维素分解菌的种间关系为寄生
C.被分隔在不同局域的大熊猫种群间存在地理隔离
D.建设国家公园属于易地保护生物多样性的措施
【答案】C
【分析】保护生物多样性就是在生态系统、物种和基因三个水平上采取保护战略和保护措施。主要有:就地保护,即建立自然保护区;易地保护,如建立遗传资源种质库、植物基因库,以及野生动物园和植物园及水族馆等;制定必要的法规,对生物多样性造成重大损失的活动进行打击和控制。
【详解】A、群落是指在一定时间内聚集在一定区域中各种生物种群的集合,包括动物、植物、微生物等所有生物。而大熊猫和冷箭竹只是这个群落中的两个组成部分,不能代表整个群落,A错误;
B、寄生是指一种生物(寄生者)寄居在另一种生物(宿主)的体内或体表,并从这种生物体上摄取养料来维持生活的现象。而大熊猫与肠道内纤维素分解菌的关系是互利共生,即大熊猫为纤维素分解菌提供生存的环境和食物(纤维素),而纤维素分解菌帮助大熊猫消化纤维素,为大熊猫提供营养,B错误;
C、地理隔离是指由于地理上的障碍而使彼此间无法相遇而不能交配。在题目中,由于受到道路、农田等干扰,秦岭地区的大熊猫被分割成几个局域种群,这些种群之间由于地理障碍而无法相遇交配,因此存在地理隔离,C正确;
D、易地保护是指将濒危生物迁出原地,移入动物园、植物园、水族馆和濒危动物繁育中心等进行特殊的保护和管理。而建设国家公园属于就地保护,即在原来的生活区域中对濒危生物实施保护,D错误。
故选C。
4.(2025·北京朝阳·一模)植食性昆虫竹节虫可模拟所栖息植物的枝叶以防御天敌。某地竹节虫种群内有两类个体——纯色和背部有条纹。研究者清除样地中针状叶的腺毛茶上原有的竹节虫,并释放带标记的两类竹节虫各10只,两天后重捕回该地所有标记个体,结果如图。据图可知( )
A.利用该研究结果可以估算样地中竹节虫的种群密度
B.条纹竹节虫重捕数量较高说明其更不易被天敌捕食
C.腺毛茶的针状叶诱发竹节虫突变产生条纹性状
D.当地两类竹节虫间的交配成功率与同类间的相同
【答案】B
【分析】种群密度的调查方法主要有样方法和标记重捕法。对于活动能力强、活动范围大的个体调查种群密度时适宜用标志重捕法,而一般植物和个体小、活动能力小的动物以及虫卵等种群密度的调查方式常用的是样方法。
【详解】A、根据题意:研究者清除样地中针状叶的腺毛茶上原有的竹节虫,并释放带标记的两类竹节虫各10只,两天后重捕回该地所有标记个体,利用该研究结果不可以估算样地中竹节虫的种群密度,A错误;
B、条纹竹节虫重捕数量较高,说明在调查期间,其存活下来,更不易被天敌捕食,B正确;
C、环境只起选择作用,并不能诱发其突变,C错误;
D、根据以上实验结果无法判断当地两类竹节虫间的交配成功率与同类间的相同,D错误。
故选B。
5.科学家通过对已灭绝的古人类——尼安德特人的基因组进行测序,发现尼安德特人的部分基因通过智人流向现代人类。下列有关叙述错误的是( )
A.基因组测序的研究需要借助PCR技术
B.尼安德特人可能是通过与智人杂交将其基因遗传给现代人类
C.证明尼安德特人是现代人近亲的依据是 DNA 的核苷酸种类
D.该项研究能够为人类的起源与现代人的进化提供有力的证据
【答案】C
【分析】不同生物的DNA和蛋白质等生物大分子的共同点,揭示人们当今生物有着共同的原始祖先,其差异的大小则揭示当今生物种类亲缘关系的远近,以及它们在进化史上出现的顺序。
【详解】A、基因组测序,需要借助PCR技术扩增相应的基因,A正确;
B、由题意“尼安德特人的部分基因通过智人流向现代人类”可推知,尼安德特人可能通过与智人杂交将其基因遗传给现代人类,B正确;
C、尼安德特人和现代人的 DNA 的核苷酸种类相同,但二者DNA的核苷酸的排列顺序不同,因此证明尼安德特人是现代人近亲的依据可以是 DNA 的核苷酸的排列顺序,C错误;
D、基因组测序技术的研究,能够在分子水平上为人类的起源与现代人的进化提供有力的证据,D正确。
故选C。
6.青藏高原隆升引起的生态地理隔离促进了物种的形成。该地区某植物不同区域的两个种群,进化过程中出现了花期等性状的分化,种群甲花期结束约20天后,种群乙才开始开花,研究发现两者间人工授粉不能形成有活力的种子。下列叙述错误的是( )
A.花期隔离标志着两个种群间已出现了物种的分化
B.花期隔离进一步增大了种群甲和乙的基因库差异
C.地理隔离和花期隔离限制了两种群间的基因交流
D.物种形成过程实质上是种间生殖隔离建立的过程
【答案】A
【分析】突变(包括基因突变和染色体变异)和基因重组、自然选择及隔离是物种形成过程的三个基本环节,通过它们的综合作用,种群产生分化,最终导致新物种的形成。突变和基因重组产生生物进化的原材料,自然选择使种群的基因频率发生定向的改变并决定生物进化的方向,隔离是新物种形成的必要条件,新物种形成的标志是产生生殖隔离。
【详解】A、花期隔离只是会导致种群间个体不能进行交配,但不一定导致出现了生殖隔离,花期隔离不能说明两个种群间已出现了物种的分化,A错误;
B、花期隔离使得2个种群间不能进行交配,进一步增大了种群甲和乙的基因库差异,B正确;
C、地理隔离和花期隔离,都能导致不同种群间的个体在自然条件下不能进行交配,都限制了两种群间的基因交流,C正确;
D、生殖隔离是物种形成的标志,故物种形成过程实质上是种间生殖隔离建立的过程,D正确。
故选A。
7.雄性长颈鹿之间常发生“脖斗”,甩动脖子和头部组成的“流星锤”,击打对手的薄弱部位。科研人员分析了雌雄长颈鹿头部重量的差异。下列相关说法正确的是( )
A.不断发生基因突变导致某一雄性长颈鹿个体头部不断增长
B.取得脖斗优势的雄性个体可能在生殖和生存方面具有优势
C.据图推测雌性个体和雄性个体相似,也通过脖斗相互斗争
D.种群促进头部增大基因的频率在种间协同进化中越来越大
【答案】B
【分析】1、达尔文的自然选择学说:
(1)内容:过度繁殖、生存斗争、遗传变异和适者生存。
(2)意义:科学地解释了生物进化的原因和物种多样性形成的原因。
(3)局限性:①对遗传和变异的本质不能做出科学的解释;②对生物进化的解释局限于个体水平;③强调物种形成都是自然选择的结果,不能很好地解释物种大爆发等现象。
2、现代生物进化理论的基本观点:①种群是生物进化的基本单位,②生物进化的实质在于种群基因频率的改变。③突变和基因重组、自然选择及隔离是物种形成过程的三个基本环节,通过它们的综合作用,种群产生分化,最终导致新物种的形成。③其中突变和基因重组产生生物进化的原材料,自然选择使种群的基因频率发生定向的改变并决定生物进化的方向,隔离是新物种形成的必要条件。
【详解】A、基因突变具有不定向性,雄性长颈鹿个体头部不一定不断增长,A错误;
B、雄性头颈部的重量随着年龄始终在增长,说明强壮的头颈在雄性中肯定具有某种优势,头颈强壮的雄性可能更容易在争夺配偶时获胜,B正确;
C、结合题干信息分析,“脖斗”发生在雄性长颈鹿之间,C错误;
D、协同进化是指不同物种之间,生物与无机环境之间,在相互影响中不断进化和发展,因此长颈鹿之间不存在协同进化,D错误。
故选B。
8.地三色堇主要依靠地昆虫传粉,在20年中,地的三色堇花朵小了,花蜜产量减少,自花授粉的比例增加了,传粉昆虫造访减少,同时期地的昆虫也在大量减少。下列叙述错误的是( )
A.三色堇和传粉昆虫间可能存在协同进化
B.X地三色堇发生的变化是自然选择的结果
C.三色堇中与自花授粉有关基因的频率升高
D.自花授粉有利于增加三色堇的遗传多样性
【答案】D
【分析】现代生物进化理论的基本观点:种群是生物进化的基本单位,生物进化的实质在于种群基因频率的改变。突变和基因重组、自然选择及隔离是物种形成过程的三个基本环节,通过它们的综合作用,种群产生分化,最终导致新物种的形成。其中突变和基因重组产生生物进化的原材料,自然选择使种群的基因频率发生定向的改变并决定生物进化的方向,隔离是新物种形成的必要条件。
【详解】A、三色堇花朵变小,花蜜产量随之减少,自花授粉比例上升,传粉昆虫造访减少,相应的昆虫数量减少,说明三色堇和传粉昆虫间可能存在协同进化,二者之间相互影响,A正确;
B、自然选择指生物在生存斗争中适者生存、 不适者被淘汰的现象,A地三色堇在20年间自花授粉的比例增加了25%,传粉昆虫造访减少,其发生的变化是自然选择的结果,B正 确;
C、结合题干,自花授粉的比例增加,即经过自然选择,三色堇中与自花授粉有关基因的频率升高,C正确;
D、自花授粉(相同基因型之间的杂交,不利于不同个体间的基因交流)不利于增加三色堇的遗传多样性,D错误。
故选D。
9.雄性长尾寡妇鸟长着极长的尾羽,科研人员将其尾羽剪短,把剪下的部分粘到其他雄性个体的尾羽上,使之超出自然长度。结果发现,在人工加长尾羽雄鸟的领地中新巢数目最多,依据实验结果分析,下列叙述正确的是( )
A.人工加长尾羽雄鸟的子代多为加长尾羽
B.雄性长尾寡妇鸟的尾羽长度与其繁殖成功率无关
C.交配成功率差异造成繁殖成功率的不同
D.环境稳定条件下控制长尾羽的基因频率将不断增加
【答案】C
【分析】现代生物进化理论的基本观点:①种群是生物进化的基本单位,②生物进化的实质在于种群基因频率的改变。③突变和基因重组、自然选择及隔离是物种形成过程的三个基本环节,通过它们的综合作用,种群产生分化,最终导致新物种的形成。③其中突变和基因重组产生生物进化的原材料,自然选择使种群的基因频率发生定向的改变并决定生物进化的方向,隔离是新物种形成的必要条件。
【详解】A、人工加长尾羽雄鸟的加长尾羽是人工操作加长的,不是可遗传变异,因此人工加长尾羽雄鸟的子代多为正常尾羽,A错误;
B、在人工加长尾羽雄鸟的领地中新巢数目最多,这说明雌性的长尾寡妇鸟倾向于选择尾羽更长的雄鸟交配,即雄性长尾寡妇鸟的尾羽长度与其繁殖成功率有关,B错误;
C、交配成功率的差异可以导致繁殖成功率的不同,如不同类型配子的活性不同会造成繁殖成功率的不同,C正确;
D、自然选择使种群的基因频率发生定向的改变并决定生物进化的方向,因此环境稳定条件下控制长尾羽的基因频率将保持稳定,D错误。
故选C。
10.果蝇3号染色体可发生不同位置的片段颠倒(倒位)。调查某山脉不同海拔地区野生果蝇种群中三种不同倒位变异(ST、AR、CH)个体所占的比例,结果如下表。研究者推测温度是导致该结果的重要因素。相关分析错误的是( )
ST
AR
CH
低海拔
53%
32%
15%
中海拔
30%
48%
22%
高海拔
5%
71%
24%
A.倒位不改变基因数量,对果蝇无影响
B.据表可知AR变异更适应高海拔环境
C.不同温度饲养该地果蝇可检验此推测
D.变异类型分布情况是自然选择的结果
【答案】A
【分析】染色体结构变异:
1、缺失:染色体中某一片段的缺失,例如,猫叫综合征是人的第5号染色体部分缺失引起的遗传病,因为患病儿童哭声轻,音调高,很像猫叫而得名。猫叫综合征患者的两眼距离较远,耳位低下,生长发育迟缓,而且存在严重的智力障碍;果蝇的缺刻翅的形成也是由于一段染色体缺失造成的;
2、重复:染色体增加了某一片段 ,果蝇的棒眼现象就是X染色体上的部分重复引起的;
3、倒位:染色体某一片段的位置颠倒了180度,造成染色体内的重新排列 ,如女性习惯性流产(第9号染色体长臂倒置);
4、易位:染色体的某一片段移接到另一条非同源染色体上或同一条染色体上的不同区域 如惯性粒白血病(第14号与第22号染色体部分易位,夜来香也经常发生这样的变异。
【详解】A、倒位不改变基因数量,但染色体的结构发生了改变,对果蝇有较大的影响,A错误;
B、由表信息可知,随着海拔的升高,AR变异的个体所占的比例增加,说明AR变异更适应高海拔环境,B正确;
C、海拔高度的变化会引起温度的改变,因此可以在不同温度下饲养该地果蝇可检验此推测,C正确;
D、永安街不定向的,自然选择是定向的,因此变异类型分布情况是自然选择的结果,D正确。
故选A。
11.痕迹器官是生物体上已经失去用处,但仍然存在的一些器官。鲸和海牛的后肢已经退化,但体内仍保留着后肢骨痕迹;食草动物的盲肠发达,人类的盲肠已经极度退化,完全失去了消化功能。据此分析,下列叙述错误的是( )
A.后肢退化痕迹的保留说明鲸和海牛起源于陆地动物
B.人类的盲肠退化与进化过程中生活习性的改变有关
C.具有痕迹器官的生物是从具有这些器官的生物进化而来的
D.蚯蚓没有后肢的痕迹器官,所以和四足动物没有共同祖先
【答案】D
【分析】生物的进化不仅在地层中留下了证据(化石),也在当今生物体上留下了许多印迹(如痕迹器官),这些印迹可以作为进化的佐证。
【详解】A、陆地动物具有灵活的后肢,鲸和海牛后肢退化痕迹的保留,说明了其可能起源于陆生动物,A正确;
B、人类的盲肠退化可能是由于生活习性的改变,不需要盲肠的消化而使其退化,B正确;
C、具有痕迹器官的生物说明这些器官在这些生物中存在过,也说明该生物是从具有这些器官的生物进化而来的,C正确;
D、蚯蚓没有后肢的痕迹器官,也可能有其他痕迹器官和四足动物类似,也可能和四足动物类似的痕迹器官在进化中消失,所以蚯蚓没有后肢的痕迹器官,不能说明和四足动物没有共同祖先,D错误。
故选D。
12.天牛是植食性昆虫,危害侧柏。而管式肿腿蜂体积很小,会随着天牛留下的虫孔钻入树干,在天牛幼虫和蛹体内产卵,吸取营养从而杀死天牛,同时繁殖自身的后代。下列相关叙述错误的是( )
A.管式肿腿蜂和天牛之间是寄生关系 B.天牛、侧柏和肿腿蜂组成生物群落
C.天牛、侧柏、肿腿蜂相互适应,协同进化 D.放养肿腿蜂能提高生态系统稳定性
【答案】B
【分析】种间关系包括:(1)捕食:指捕食者捕食被捕食者,获得必要的营养。如七星瓢虫捕食蚜虫、狼捕食野兔。(2)竞争:两种生物争夺相同的生存空间或生存条件。如“草盛豆苗稀”,杂草和水稻争夺养料、阳光等。(3)寄生:一种生物生活在另一种生物的体表或体内,并获得所需要的营养,对被寄生的个体造成一定危害。如蛔虫、血吸虫等寄生在人或动物体内,菟丝子寄生在其他植物体上。(4)共生:两种生物共同生活在一起,对双方都有利。如根瘤菌和豆科植物。
【详解】 A、管式肿腿蜂在天牛幼虫和蛹体内产卵,吸取营养从而杀死天牛,可判断管式肿腿蜂和天牛之间是寄生关系,A正确;
B、群落是指在一定空间内所有生物种群的集合体,天牛、侧柏和肿腿蜂不能组成生物群落,B错误;
C、2. 不同物种之间,生物与无机环境之间在相互影响中不断进化和发展,这就是协同进化,天牛、侧柏、肿腿蜂相互适应,协同进化,C正确;
D、放养肿腿蜂是生物种类增加,能提高生态系统稳定性,D正确。
故选B。
13.为了探究抗生素对细菌的选择作用,某小组进行了图1所示实验,将大肠杆菌的培养液均匀涂抹在培养基上,再放4片含氨苄青霉素(Amp)的圆形滤纸片,培养一段时间后,挑取抑菌圈边缘的菌落,重复以上步骤,培养至第Ⅲ代,每代均测量并记录抑菌圈直径,结果如图2所示。下面说法正确的是( )
A.细菌的抗性出现在接触氨苄青霉素后
B.抑菌圈直径越大说明细菌抗药性越强
C.抗生素的选择作用使细菌抗药基因的基因频率升高
D.可通过提高抗生素浓度避免“超级细菌”的产生
【答案】C
【分析】本实验的思路为:将含抗生素的滤纸片放到接种了大肠杆菌的平板培养基上,滤纸片周围会出现抑菌圈,在抑菌圈边缘生长的细菌可能是耐药菌;若抗生素对细菌起选择作用,则随着培养次数增多,耐药菌的比例增大,在连续培养几代后,抑菌圈的平均直径变小。
【详解】A、细菌的抗性出现在接触氨苄青霉素之前,A错误;
B、抑菌圈直径的大小可以反映细菌的抗药性,抑菌圈直径越大,说明其抗药性越弱,B错误;
C、抗生素的存在对细菌的抗药性变异起到了选择作用,使细菌抗药基因的基因频率升高,C正确;
D、提高抗生素浓度,会加强对细菌抗药性变异的选择作用,导致“超级细菌”的产生,D错误。
故选C。
14.加拿大底鳟是一种小型鱼类,其体内与细胞呼吸有关的基因LDH-B有多种等位基因,其中等位基因LDH-Bb出现的比例表现出随温度和纬度变化的规律,如图所示。下列叙述正确的是( )
A.LDH-B的多种等位基因的基因频率之和大于1
B.冷水环境中突变产生LDH-Bb的频率比温水环境中高
C.LDH-Bb基因控制的性状与低温下快速供能有关
D.底鳟个体从温水环境游至冷水环境中会发生进化
【答案】C
【分析】1、基因频率指的是在一个种群基因库,某个基因 占该基因和其全部等位基因数的比率;基因型频率一个种群中某基因型个体数占全部个体数的比率。当一个种群中某基因的频率发生改变时,该种群生物发生了进化,但不一定形成新物种。
2、现代生物进化理论认为,个体不是进化的单位,种群才是进化的单位。在自然界中,由于存在基因突变、基因重组和自然选择等因素,种群的基因频率总是在不断变化的,生物进化的过程实质上就是种群基因频率发生变化的过程。
3、分析题图:自变量为温度和维度,因变量为等位基因LDH-Bb出现比例,在冷水环境和高维度环境中等位基因LDH-Bb出现比例较高,而温水环境和低纬度环境中其出现比例较低。
【详解】A、假设在一个种群中有一对等位基因 A 和 a,基因 A 的频率为 p,基因 a的频率为 q, 则 p+q=1;故LDH-B的多种等位基因的基因频率之和等于1,A错误;
B、体内与细胞呼吸有关的基因LDH-B有多种等位基因,分析题图可知,冷水环境中等位基因LDH-Bb出现比例比温水环境中高,B错误;
C、题干信息:基因LDH-B与细胞呼吸有关,题图可知,冷水环境中LDH-Bb出现比例很高,故LDH-Bb基因控制的性状与低温下快速供能有关,C正确;
D、生物进化的过程实质上是种群基因频率发生变化的过程,故底鳟个体属于个体而不是种群,其从温水环境游至冷水环境中不会发生进化,D错误。
故选C。
15.科学家从已灭绝的斑驴化石样本中提取线粒体DNA片段并测序,在测定的229个碱基序列中,仅15个与斑马存在差异,推测二者的共同祖先生活于300~400万年前,这与化石证据相吻合。进一步与牛、人类的线粒体DNA序列进行比对,绘制出下图所示的进化树。下列相关叙述不正确的是( )
A.提取DNA时要避免环境DNA和操作带来的污染
B.线粒体DNA测序结果为进化提供了分子水平的证据
C.基因突变可以为进化提供原材料并决定进化方向
D.牛和斑驴之间的亲缘关系近于人和斑马之间
【答案】C
【分析】突变(基因突变和染色体变异)能为生物进化提供原材料,变异是不定向的,自然选择决定生物进化的方向,生物进化的实质是种群基因频率的定向改变。
【详解】A、应保证DNA均来自样本生物的DNA,保证实验结果的准确性,故提取DNA时要避免环境DNA和操作带来的污染,A正确;
B、线粒体DNA测序技术可以用于精确测定细胞中所含的DNA的种类、数量和结构,进而推断出细胞的表型特征,从而为研究人员提供更有效的研究方法,线粒体DNA测序结果为进化提供了分子水平的证据 ,B正确;
C、基因突变可以为进化提供原材料,但是为生物进化提供方向的为自然选择,C错误;
D、从题图可知,人和斑马的起源分支更早,牛和斑驴的起源分支更晚,牛和斑驴之间的亲缘关系近于人和斑马之间,D正确。
故选C。
16.T基因为原癌基因。研究者将同属的新月鱼(有较少的黑素瘤,基因型为TTRR)和剑尾鱼(无黑素瘤,基因型为ttrr)进行种间杂交,F1长有较多的良性黑素瘤。F1与剑尾鱼杂交,子代中一半个体无黑素瘤,一半个体的黑素瘤介于良性和恶性(致死)之间。相关分析错误的是( )
A.R基因抑制黑素瘤形成
B.R基因具有“剂量效应”
C.恶性黑素瘤个体的基因型为TtRr
D.T和R基因可能在生殖隔离中发挥作用
【答案】C
【分析】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。细胞癌变与原癌基因和抑癌基因发生基因突变有关,癌细胞具有的特征有:无限增殖、形态结构发生显著变化细胞膜上的糖蛋白减少、细胞之间的黏着性降低、易在体内分散转移。
【详解】AB、分析题意可知,基因型为TTRR的新月鱼和基因型是ttrr的剑尾鱼杂交,F1基因型是TtRr,对比TTRR有较少的黑素瘤,ttrr无黑素瘤,而TtRr有较多的黑素瘤可推知,T形成黑色瘤,R基因能抑制黑素瘤的形成,且R基因多,黑素瘤的形成少,说明R基因具有“剂量效应”,AB正确;
C、恶性黑素瘤个体应缺少抑制基因R,但原癌基因T数量多,推测其基因型应为TTrr,C错误;
D、分析题意可知,同属的两种鱼杂交后,子代黑素瘤的比例升高,也会出现因黑素瘤而死亡的个体,推测T和R基因可能在生殖隔离中发挥作用,D正确。
故选C。
17.褐翅雪雀生活在低温、强紫外线的高海拔区。与低海拔区近缘雪雀相比,褐翅雪雀体重显著增加且DTL基因突变使其具有高DTL酶活性,该酶参与修复紫外线导致的DNA损伤。据此分析错误的是( )
A.环境使褐翅雪雀DTL基因发生突变
B.体重增加有助于褐翅雪雀适应低温
C.DTL酶活性分析可为进化提供证据
D.雪雀种类多样性是协同进化的结果
【答案】A
【分析】生物进化理论的内容:种群是生物进化的基本单位;突变和基因重组提供进化的原材料;自然选择导致种群基因频率的定向改变;通过隔离形成新的物种。基因频率的改变会受到突变、选择、迁移和遗传漂变的影响。自然选择的实质是环境对变异所对应的基因的选择,因而可以改变种群的基因频率。
【详解】A、环境对褐翅雪雀DTL基因具有选择作用,A错误;
B、体重增加,主要是脂肪增多,脂肪具有保温作用,则体重增加有助于褐翅雪雀适应低温,B正确;
C、DTL酶活性分析可在分子水平为进化提供证据,C正确;
D、不同物种之间,生物与无机环境之间,在相互影响中不断进化和发展,这就是协同进化,雪雀种类多样性是协同进化的结果,D正确。
故选A。
18.某种鱼生活在相邻但彼此隔离的2个池塘中。在捕食者多的池塘,鱼短时间快速的游动;在捕食者很少的池塘,鱼长时间连续的游动。进一步实验发现,雌鱼表现出对原种群雄鱼更强的交配偏好性。下列叙述错误的是( )
A.两种群间鱼的运动能力差异受捕食者数量的影响
B.雌鱼的交配偏好性不利于两种群的基因交流
C.解除地理隔离后两种群的基因库差异可能逐渐减少
D.雌鱼交配偏好性的出现说明已形成新的物种
【答案】D
【分析】现代生物进化理论的基本观点:①种群是生物进化的基本单位,②生物进化的实质在于种群基因频率的改变。③突变和基因重组、自然选择及隔离是物种形成过程的三个基本环节,通过它们的综合作用,种群产生分化,最终导致新物种的形成。③其中突变和基因重组产生生物进化的原材料,自然选择使种群的基因频率发生定向的改变并决定生物进化的方向,隔离是新物种形成的必要条件。
【详解】A、在捕食者多的池塘,鱼短时间快速的游动;在捕食者很少的池塘,鱼长时间连续的游动,两种群间鱼的运动能力差异受捕食者数量的影响,A正确;
B、雌鱼表现出对原种群雄鱼更强的交配偏好性,雌鱼的交配偏好性不利于两种群的基因交流,B正确;
C、解除地理隔离后,两种群能够进行基因交流,两个种群的基因库差异可能逐渐减少,C正确;
D、雌鱼交配偏好性的出现并不能说明已形成新的物种,新物种产生的标志是产生了生殖隔离,D错误。
故选D。
19.(2025·北京石景山·一模)西方蜜蜂原产于欧洲,已广泛扩散至世界各地。某地科研人员研究了西方蜜蜂对本土生物的影响。
(1)兰科植物花的结构与相应的传粉昆虫高度适应。每种兰花的传粉者往往比较固定,花的内部结构与其传粉者的形态结构或传粉行为在相互影响中不断进化和发展,这个过程叫 。
(2)为探究西方蜜蜂扩散到某地后对双尾兰传粉的影响,研究者设置了两个实验区——西方蜜蜂和本地蜂(双尾兰的原生传粉者)共存区与仅有西方蜜蜂的区域,观测了双尾兰的相关传粉指标,结果如图1.
①研究者据此认为,西方蜜蜂和本地蜂都以双尾兰花粉为食,但 。
②该实验还应设置的对照组为 。
(3)为探究西方蜜蜂对本地蜂的影响,研究者观测了与西方蜜蜂蜂箱距离不同的本地蜂,得到的结果如图2.
据图推测,西方蜜蜂将会导致本地蜂的种群密度 。请解释原因 。
(4)一些地区的蜂农为提高蜂蜜产量,欲引入采蜜效率高的外来蜂种。针对这种情况,请你为当地政府部门提出一条合理建议 。
【答案】(1)协同进化
(2) 只有本地蜂能给双尾兰成功传粉 仅有本地蜂的区域
(3) 下降 本地蜂食物来源减少,导致死亡率上升;雌蜂数量下降,降低种群出生率
(4)加强对外来蜂引入的管理,制定准入和养殖范围等规则
【分析】由图1可知,共存区花粉移除率高于仅西方密封区,但二者都能移除花粉,说明西方蜜蜂和本地蜂都以双尾兰花粉为食,共存区成功授粉率达30%左右,仅西方密封区,几乎不能授粉,说明只有本地蜂能给双尾兰成功传粉。
由图2可知,本地蜂与欧洲蜜蜂蜂箱越近,雌蜂数量越少,出生率降低,从而导致本地蜂数量下降。
【详解】(1)生物与生物、生物与环境直接相互影响、不断进化和发展的过程叫协同进化。
(2)①由图1可知,共存区花粉移除率高于仅西方蜜蜂区,但二者都能移除花粉,说明西方蜜蜂和本地蜂都以双尾兰花粉为食,共存区成功授粉率达30%左右,仅西方蜜蜂区,几乎不能授粉,说明只有本地蜂能给双尾兰成功传粉。
②该实验的自变量是蜜蜂的品种,所以还以设置只有本地蜂的区域作为对照组。
(3)由图2可知,本地蜂与欧洲蜜蜂蜂箱越近,雌蜂数量越少,出生率降低,从而导致本地蜂数量下降,同时,可能二者存在竞争关系,欧洲蜂的加入,导致本地蜂食物来源减少,死亡率上升。
(4)结合(3)可知,外来蜂可能会对本地蜂的生存造成一定的影响,所以应加强对外来蜂引入的管理,制定准入和养殖范围等规则,避免造成物种入侵,对当地经济和生态造成不良影响。
20.(2025·北京丰台·一模)学习以下材料,回答(1)~(4)题。
蜘蛛的捕食策略
传统认为结网蜘蛛的捕食策略仅仅是“守网待虫”。深入研究发现结网蜘蛛不仅可以利用身体和蛛丝的颜色吸引猎物,还会在蛛网上做各种装饰物吸引猎物,更有一些结网蜘蛛能利用生活在其网上的体色鲜艳的“盗寄生”蜘蛛来吸引猎物。
我国科学家发现大腹圆蛛的蛛网上的边褐端黑萤多是雄性。边褐端黑萤是一种萤火虫,雄虫有两节发光器,雌虫只有一节。进一步观察发现,大腹圆蛛在捕到猎物后通常会用丝将猎物整个裹住,直接取食。但捕到边褐端黑萤后,并不急于享用美食,而是裹住此萤大部分身体,仅露出腹部的发光器。大腹圆蛛通过多种操控策略,使雄萤只有一节发光器能发光。检测三种情况萤火虫的闪光信号,结果如下图。
分析3种闪光信号,研究者认为这可能是一种新的捕食策略:蜘蛛通过操控触网的雄萤,使其闪光信号改变,从而获得更多猎物。
(1)结网蜘蛛和“盗寄生”蜘蛛的种间关系是 。这是利用物理信息调节生物的种间关系,进而维持 的平衡与稳定。
(2)研究者认为大腹圆蛛能捕获更多雄萤的策略是用萤火虫“钓”萤火虫,依据是 。
(3)为验证这种新的捕食策略,请完善下表中的实验设计(填写字母)。
组别
实验材料
预期结果
对照组
a、e
g、i
实验组1
①
②
实验组2
③
④
a.正常发光的雄性边褐端黑萤
b.正常发光的雌性边褐端黑萤
c.发光器涂黑的雄性边褐端黑萤
d.发光器涂黑的雌性边褐端黑萤
e.有大腹圆蛛的蜘蛛网
f.无大腹圆蛛的蜘蛛网
g.不直接取食,出现操控行为
h.直接取食,不出现操控行为
i.更多雄萤触网
j.很少或者几乎没有吸引到雄萤触网
为进一步确定影响雄萤闪光信号的是大腹圆蛛的毒液还是其咬击行为,实验组的操作是 ,检测闪光信号并与对照组对比。
(4)从物质与能量或进化与适应的角度,分析大腹圆蛛新捕食策略的优势 。
【答案】(1) 原始合作 生态系统
(2)雄萤被捕获操控后的闪光信号比飞翔时减弱,接近雌萤的信号
(3) ce hj af j 将大腹圆蛛的毒液注射到雄萤体内/模拟大腹圆蛛咬击雄萤
(4)物质与能量:该捕食策略使大腹圆蛛消耗更少能量,获得更多的食物(物质与能量)。进化与适应:该捕食策略是大腹圆蛛进化的结果,利于提高其生存和繁殖能力,更好地适应环境。
【分析】种间关系:
原始合作:两种生物共同生活在一起时.双方都受益,但分开后,各自也能独立生活。例如,海葵固着于寄居蟹的螺壳上。寄居蟹的活动,可以使海葵更有效地捕食:海葵则用有毒的刺细胞为寄居蟹提供保护。
互利共生:两种生物长期共同生活在一起,相互依存,彼此有利。例如,豆科值物和根瘤菌之间,豆科植物向根瘤菌提供有机养料,根瘤菌则将空气中的氮气转变为含氮的养料,供植物利用。
捕食关系:一种生物以另一种生物为食的种间关系。前者谓之捕食者,后者谓被捕食者。例如,兔和草类、狼和兔等都是捕食关系。
种间竞争:两种或更多种生物共同利用同样的有限资源和空间而产生的相互排斥的现象。例如,同一草原上生活的非洲狮和斑鬣狗。
寄生:一种生物从另一种生物(宿主)的体液、组织或已消化的物质中获取营养并通常对宿主产生危害的现象。例如,马蛔虫与马。
【详解】(1)原始合作是指两种生物共同生活在一起时.双方都受益,但分开后,各自也能独立生活。结网蜘蛛利用 “盗寄生” 蜘蛛体色鲜艳来吸引猎物, “盗寄生” 蜘蛛在结网蜘蛛的蛛网上生活,二者的种间关系是原始合作。物理信息(如颜色等)调节生物种间关系,进而维持生态系统的平衡与稳定。
(2)从图中可以看出,触网并被操控的雄萤的闪光信号比飞翔时减弱,接近雌萤的信号,这就使得雄萤有可能被这种信号吸引而触网,因此研究者认为大腹圆蛛能捕获更多雄萤的策略是用萤火虫 “钓” 萤火虫。
(3)对照组是正常发光的雄性边褐端黑萤(a)和有大腹圆蛛的蜘蛛网(e),预期结果是不直接取食,出现操控行为(g)且更多雄萤触网(i)。
实验组 1 要探究发光对吸引雄萤的影响,所以实验材料应是发光器涂黑的雄性边褐端黑萤(c)和有大腹圆蛛的蜘蛛网(e),预期结果是直接取食,不出现操控行为很少(h)且几乎没有吸引到雄萤触网(j)。
实验组 2 要排除大腹圆蛛的影响,实验材料是正常发光的雄性边褐端黑萤(a)和无大腹圆蛛的蜘蛛网(f),预期结果是很少或者几乎没有吸引到雄萤触网(j)。
为进一步确定影响雄萤闪光信号的是大腹圆蛛的毒液还是其咬击行为,实验组的操作是将大腹圆蛛的毒液注射到雄萤体内或模拟大腹圆蛛咬击雄萤,检测闪光信号并与对照组对比。
(4)从物质与能量角度:大腹圆蛛通过这种新捕食策略,利用雄萤的闪光信号吸引更多雄萤,增加了获取食物(物质和能量)的机会,该捕食策略使大腹圆蛛消耗更少能量,获得更多的食物。从进化与适应角度:这种新策略是大腹圆蛛在长期进化过程中形成的对环境的一种适应,利于提高其生存和繁殖能力,更好地适应环境。
21.学习以下材料,回答(1)~(4)题。
植物对传粉者的回应
绝大多数开花植物依靠传粉者进行繁殖,有些植物通过花的颜色、气味、形状吸引昆虫,有些植物通过提供花蜜、花粉等食物吸引昆虫,高品质、高浓度的食物会延长传粉者的访问时间、提高传粉者的访问频率,从而增加授粉几率促进种群繁衍,月见草就是其中之一。
月见草的花朵艳丽且能分泌大量花蜜,其主要传粉者是鹰蛾(夜晚和清晨行动)和蜜蜂(黄昏和清晨行动)。花蜜对月见草而言是一项重要的能源投资,低浓度花蜜不易吸引传粉者,高浓度花蜜吸引传粉者的同时,将面临若长时间不出现传粉者花蜜被微生物降解、被盗蜜者(只获取花蜜不传粉)盗走等风险。因此,月见草需要平衡花蜜浓度和吸引传粉者。
为探究月见草是否能对传粉者做出回应,科学家用扬声器在月见草上方重复播放不同声音——对照组(不做声音处理)、高频组(158-160kHz,高于自然传粉者翅膀振动频率)、中频组(34-35kHz,介于低频和高频之间的振动频率)、低频组(0.5-1kHz,覆盖自然传粉者翅膀振动频率),检测花蜜产量,结果如图。
花朵产生同频振动(与蜜蜂翅膀振动频率相近)、花蜜增加会吸引更多传粉者,当有传粉者出现时,植物附近出现其他传粉者概率增加9倍。
很多植物都能像月见草一样感知到环境的声音,并做出具有生态意义和适应性价值的反应。
(1)月见草属于生态系统成分中的 ,鹰蛾和蜜蜂通过 方式减小竞争。
(2)实验结果表明,仅在 条件下花朵才会产生同频振动。
(3)结合文中信息,以下说法正确的有
A.植物和传粉者之间存在着反馈调节
B.植物体内缺少接收声音的相关受体
C.植物通过物理、化学信息与传粉者传递信息
D.植物和传粉者生存策略的形成是协同进化的结果
(4)只有当正确的传粉者出现,月见草的花朵才会产生大量花蜜,请从物质和能量的角度阐述该机制的意义 。
【答案】(1) 生产者 在不同时间段到访花朵
(2)低频
(3)ACD
(4)传粉者来访时快速响应,分泌更高浓度的花蜜,吸引更多传粉者,提高传粉效率,促进种群繁衍;在没有传粉者时,降低花蜜浓度,既满足繁衍的需要又减少物质和能量的浪费。
【分析】信息传递在生态系统中的作用:
(1)个体:生命活动的正常进行,离不开信息的作用;
(2)种群:生物种群的繁衍,离不开信息传递;
(3)群落和生态系统:能调节生物的种间关系,维持生态系统的稳定。
【详解】(1)月见草是绿色植物,能进行光合作用合成有机物,同时将光能转化为化学能储存在有机物中,为生态系统异养生物提供所需的物质和能量,属于生产者;由题意“鹰蛾(夜晚和清晨行动)和蜜蜂(黄昏和清晨行动)”可以看出,鹰蛾和蜜蜂通过在不同时间段到访花朵的方式减小竞争;
(2)由图可知,随着传粉者翅膀振动频率的降低,花蜜浓度逐渐升高,由此可见,仅在低频条件下花朵才会产生同频振动;
(3)A、由题意“花蜜对月见草而言是一项重要的能源投资,低浓度花蜜不易吸引传粉者,高浓度花蜜吸引传粉者的同时,将面临若长时间不出现传粉者花蜜被微生物降解、被盗蜜者(只获取花蜜不传粉)盗走等风险”可知,植物和传粉者之间存在着反馈调节,A正确;
B、由题意可知,改变频率会影响花蜜的产量,但不能判断出植物体内缺少接收声音的相关受体,B错误;
C、植物通过物理、化学信息与传粉者传递信息,从而影响花蜜浓度及吸引传粉者,C正确;
D、植物和传粉者生存策略的形成是长期自然选择的结果,是植物和传粉者协同进化的结果,D正确。
故选ACD。
(4)只有当正确的传粉者出现,月见草的花朵才会产生大量花蜜,传粉者来访时快速响应,分泌更高浓度的花蜜,吸引更多传粉者,提高传粉效率,促进种群繁衍;在没有传粉者时,降低花蜜浓度,既满足繁衍的需要又减少物质和能量的浪费。
22.水稻矮缩病毒(RDV)可借助叶蝉侵染水稻。研究者对三种生物的互作关系进行了研究。
(1)RDV与水稻种间关系是 ;叶蝉通过取食水稻获得水稻同化的 ,在生态系统营养结构中处于 。
(2)利用携带RDV的叶蝉(带毒叶蝉)取食水稻后移除叶蝉,获得带毒水稻作为实验组;用 取食水稻后移除叶蝉,获得对照组水稻。将15头饥饿处理的叶蝉接入图1装置两株水稻的中心点,统计水稻上的叶蝉数量,结果如图2。
图2体现出不带毒、带毒叶蝉对水稻的取食偏好分别是 。
(3)研究发现,RDV感染使水稻释放两种挥发性物质E和H。将叶蝉置于图3a所示的四臂嗅觉仪的中心,其中一臂连接气味源,统计一段时间内叶蝉在四个区域停留的时间,如图3b、c。
①据图3b、c分析E、H对叶蝉的作用 。
②现有无法合成E的突变体甲,无法合成H的突变体乙。利用图1装置设计实验验证“RDV通过诱导水稻产生挥发性物质影响叶蝉的取食偏好”。
组别
左侧水稻
右侧水稻
不带毒叶蝉的实验结果
带毒叶蝉的实验结果
1
野生型
突变体甲
a
a
2
带毒野生型
带毒突变体甲
3
野生型
突变体乙
a
a
4
带毒野生型
带毒突变体乙
请依据图3结果,预期本实验结果 (选择字母填于表内)。
a.左侧水稻上的叶蝉数量与右侧水稻的基本相同
b.左侧水稻上的叶蝉数量多于右侧水稻
c.左侧水稻上的叶蝉数量少于右侧水稻
(4)进一步研究发现,病毒会影响叶蝉嗅觉相关基因的表达。RDV对水稻和叶蝉的影响有利于RDV在水稻间 和繁殖,这是 的结果。
【答案】(1) 寄生 物质和能量 第二营养级
(2) (相同数量的)不带毒叶蝉 (不带毒叶蝉偏好取食)带毒水稻;(带毒叶蝉偏好取食)不带毒水稻
(3) E只吸引不带毒叶蝉,H只对带毒叶蝉有趋避作用
组别
左侧水稻
右侧水稻
不带毒叶蝉的实验结果
带毒叶蝉的实验结果
1
野生型
突变体甲
a
a
2
带毒野生型
带毒突变体甲
b
a
3
野生型
突变体乙
a
a
4
带毒野生型
带毒突变体乙
a
c
(4) 传播 进化(自然选择)
【分析】群落的种间关系中有捕食、种间竞争、寄生和互利共生等,寄生,即两种生物在一起生活,一方受益,另一方受害,后者给前者提供营养物质和居住场所,这种生物的关系称为寄生。
【详解】(1)RDV寄生在水稻的活细胞中才能生长繁殖,故RDV与水稻种间关系是寄生;叶蝉通过取食水稻获得水稻同化的物质和能量,属于初级消费者,在生态系统营养结构中处于第二营养级。
(2)分析题意可知,该实验的自变量是叶蝉是否带毒,故应用(相同数量的)不带毒叶蝉取食水稻后移除叶蝉,获得对照组水稻。分析图2,实验组中含有不带毒叶蝉的数量多于对照组,实验组中含有带毒叶蝉的数量少于对照组,由此可知,图2体现出不带毒、带毒叶蝉对水稻的取食偏好分别是(不带毒叶蝉偏好取食)带毒水稻、(带毒叶蝉偏好取食)不带毒水稻。
(3)①分析图3,不带毒叶蝉在靠近物质E区域聚集,带毒叶蝉在远离物质H区域聚集,由此可知,E、H对叶蝉的作用:E只吸引不带毒叶蝉,H只对带毒叶蝉有趋避作用。
②组别2带毒野生型可以合成物质E和物质H,突变体甲无法合成E,左侧水稻为带毒野生型会吸引不带毒叶蝉,右侧水稻不会吸引不带毒叶蝉,故不带毒叶蝉的实验结果为b左侧水稻上的叶蝉数量多于右侧水稻;左侧水稻和右侧水稻都会对带毒叶蝉有趋避作用,故带毒叶蝉的实验结果为a左侧水稻上的叶蝉数量与右侧水稻的基本相同。组别4带毒野生型可以合成物质E和物质H,突变体乙无法合成H,左侧水稻和右侧水稻都会吸引不带毒叶蝉,故不带毒叶蝉的实验结果为a左侧水稻上的叶蝉数量与右侧水稻的基本相同;左侧水稻对带毒叶蝉有趋避作用,右侧水稻对带毒叶蝉没有趋避作用,故带毒叶蝉的实验结果为c左侧水稻上的叶蝉数量少于右侧水稻。具体如表:
组别
左侧水稻
右侧水稻
不带毒叶蝉的实验结果
带毒叶蝉的实验结果
1
野生型
突变体甲
a
a
2
带毒野生型
带毒突变体甲
b
a
3
野生型
突变体乙
a
a
4
带毒野生型
带毒突变体乙
a
c
(4)进一步研究发现,病毒会影响叶蝉嗅觉相关基因的表达。RDV对水稻和叶蝉的影响有利于RDV在水稻间传播和繁殖,这是进化(自然选择)的结果。
23.学习以下材料,回答(1)~(5)题
新型抗生素有望战胜超级耐药菌
耐碳青霉烯鲍曼不动杆菌(R菌)外膜上的脂多糖(LPS)外衣使其能抵抗多种抗生素,导致抗生素耐药。R菌能引发严重的肺炎和血液感染等,死亡率可达60%。
为解决抗生素耐药问题,研究人员从多种环肽中筛选出对R菌有杀菌活性的环肽X。经过改造,得到杀菌活性更高、特异性更强且对小鼠更安全的环肽Z。
继续研究Z的作用靶点,不断提升培养基中Z的浓度,让R菌进化出对Z的耐药性,然后通过基因测序分析突变位点,发现突变发生在编码Lpt复合物(包括LptA~LptG7种蛋白)的基因中,该复合物参与R菌细胞中LPS转运的机理如图1,箭头代表转运方向。
为确定Z是否影响LPS与LptA结合,制备含LplB2FGC复合物和LPS的脂质体(如图2),分别加入不同浓度的Z和无关环肽,再加入ATP和LptA-His融合蛋白(His是一种短肽标签,可利用His抗体检测带标签的蛋白),进行抗原-抗体杂交,结果如图3。
最后,研究者测试了Z对分离自患者不同感染部位的R菌的体外活性,发现Z对这些菌株均有极强的杀菌活性。将上述菌株接种到模式小鼠体内后,Z仍有强大的杀菌活性。目前,Z已经进入临床测试,如果试验顺利,R菌给医生带来的噩梦有望终结。
(1)细菌对抗生素产生耐药性的过程:细菌发生抗药的基因突变, 对其进行选择,抗药基因频率升高。
(2)请完善筛选环肽X的技术路线:将 溶于等量无菌水→浸润无菌圆形滤纸片→将滤纸片放在涂布R菌的培养基上→恒温箱培养→筛选周围出现 的环肽。
(3)若环肽Z对传统抗生素敏感型和对传统抗生素耐药型的两种R菌的杀菌作用 ,则其可能作用于一个未知新靶点。
(4)分析图1,下列关于R菌转运LPS的说法正确的是___
A.Lpt复合物在核糖体中合成
B.LptB、LptG、LptF、LptC分布在内膜上
C.Lpt复合物具有ATP水解酶活性
D.Lpt复合物将LPS从外膜转移到内膜
E.R菌的外膜和人体细胞膜结构一致
(5)分析图3,结果显示与无关环肽相比 。综合以上研究,环肽Z的杀菌机理是 ,导致LPS在细胞中积累,使R菌死亡。
【答案】(1)抗生素
(2) 等量不同种类的环肽 抑菌圈
(3)相似
(4)ABC
(5) 随Z浓度增加,LPS-LptA复合物含量越来越低 环肽Z抑制了LPS与LptA的结合,阻断了LPS的转运
【分析】现代生物进化理论的基本观点:①种群是生物进化的基本单位;②生物进化的实质在于种群基因频率的改变;③突变和基因重组、自然选择及隔离是物种形成过程的三个基本环节,通过它们的综合作用,种群产生分化,最终导致新物种的形成。其中突变和基因重组产生生物进化的原材料,自然选择使种群的基因频率发生定向的改变并决定生物进化的方向,隔离是新物种形成的必要条件。
【详解】(1)细菌对抗生素产生耐药性的过程:细菌发生抗药的基因突变,抗生素对其进行选择,抗药基因频率升高。
(2)由题意可知,要从多种环肽中筛选出对R需要菌有杀菌活性的环肽,将等量不同种类的环肽溶于等量无菌水→浸润无菌圆形滤纸片→将滤纸片放在涂布R菌的培养基上→恒温箱培养→筛选周围出现抑菌圈的环肽;
(3)如果环肽Z对传统抗生素敏感型和对传统抗生素耐药型的两种R菌的杀菌作用相似,则其可能作用于一个未知新靶点;
(4)A、由题意可知,Lpt复合物是一种蛋白质,蛋白质在核糖体中合成的,A正确;
B、由图1 可以看出,LptB、LptG、LptF、LptC是将LPS转运至细胞外膜,因此LptB、LptG、LptF、LptC分布在内膜上,B正确;
C、Lpt复合物在转运LPS的同时促进ATP的水解,为LPS转运提供能量,因此Lpt复合物具有ATP水解酶活性,C正确;
D、由图可知Lpt复合物将LPS从内膜转移到细胞外膜,D错误;
E、R菌的外膜和人体细胞膜结构不一致,E错误。
故选ABC。
(5)由图3可知,结果显示与无关环肽相比随Z浓度增加,LPS-LptA复合物含量越来越低,由此可知环肽Z的杀菌机理是环肽Z抑制了LPS与LptA的结合,阻断了LPS的转运,导致LPS在细胞中积累,使R菌死亡。
24.学习下列材料,回答(1)-(4)题
大灰蓝蝶的绝迹与重生
大灰蓝蝶曾经存在于英国南部,但数量较少,是蝴蝶爱好者的采集对象,因大灰蓝蝶在野生植物百里香花蕾中产卵,政府专门设立保护区,禁止牛羊啃食植被、并使用病毒控制野兔种群,但是,大灰蓝蜾的数量依热不断下降,并在1970年代末绝迹。
研究发现,大灰蓝蝶的生活不仅依赖百里香,还和红蚁相关,红蚁巢常筑在向阳的山坡,附近草的高度一般在2-3厘米,草过高会降低地表温度,而蚁巢温度过低不利于红蚁幼虫发育,大灰蓝蝶成虫把卵产在红蚁穴附近的百里香花蕾中,孵化出的幼虫以百里香花为食,体色变为与百里香花相同的紫红色。两周后,幼虫落至地面,用蜜腺分泌的蜜露吸引红蚁,同时膨胀身体形似幼蚁,诱骗红蚁将它运至蚁巢,进入蚁巢后的大灰蓝蝶幼虫以红蚁卵和幼虫为食,经10个月发育后化蛹成蝶、飞翔而去,若没有红蚁的收养,大灰蓝蝶的幼虫无法发育为成虫。
大灰蓝蝶在红蚁巢中如何避免被发现?科研人员比较了大灰蓝蝶幼虫和几种红蚁的体表化学物质,发现其种类与所入侵红蚁体表物质接近。科研人员又比较了大灰蓝蝶和红蚁发出的声音,结果如下图。若蚁后发现巢中还有一个“将要发育成蚁后的幼虫”,她会发出化学信号让工蚁把它杀死,如果蚁巢规模太小,大友蓝蝶幼虫会因食物不足而死。实际上,并非所有红蚁都坐以待毙,有的种类的红蚁会直接把大灰蓝蝶幼虫杀死。
大灰蓝蝶的生活史被揭示后,英国从瑞典重新引进大灰蓝蝶,并采取了适当措施,大灰蓝蝶的种群数量终于得到恢复。
(1)大灰蓝蝶属于生态系统成分中的 。
(2)关于大灰蓝蝶被红蚁成功收养的策略,下列说法正确的有_______。
A.大灰蓝蝶幼虫体色为紫红色,与百里香花色相同
B.大灰蓝蝶能够分泌蜜露,且身体膨胀形似幼蚊
C.大灰蓝蝶幼虫体表的化学物质与所有红蚁相同
D.大灰蓝蝶幼虫发出类似蚊后的声音获得特别照顾
(3)综合文中信息,解释1970年代英国保护大灰蓝蝶行动失败的原因是: 。
(4)从进化与适应观的角度分析,红蚁并未因收养大灰蓝蝶而灭绝的原因是红蚁通过 来应对大灰蓝蝶寄生,实现二者协同进化,该进化实例也说明,生态系统的信息传递能够 ,进而维持生态系统的平衡与稳定。
(5)“大灰蓝蝶的绝迹与重生”实例为人类的生物多样性保护工作提供的启示是: (写一点即可)
【答案】(1)消费者
(2)ABC
(3)未充分考虑到大灰蓝蝶与红蚁和百里香的关系
(4) 种间竞争 调节生物的种间关系
(5)充分尊重自然界现存的种间关系,不能随意捕杀某类生物
【分析】生态系统的结构包括生态系统的组成成分和营养结构,组成成分又包括非生物的物质和能量,生产者、消费者和分解者,营养结构就是指食物链和食物网。生产者主要指绿色植物和化能合成作用的生物,消费者主要指动物,分解者指营腐生生活的微生物和动物。
【详解】(1)分析题意可知,大灰蓝蝶以百里香和红蚁卵等为食,属于消费者。
(2)A、体色变为与百里香花相同的紫红色可在红蚁穴附近存在而不被发现,是被红蚁成功收养的策略之一,A正确;
B、两周后,幼虫落至地面,用蜜腺分泌的蜜露吸引红蚁,同时膨胀身体形似幼蚁,诱骗红蚁将它运至蚁巢,是被红蚁成功收养的策略之一,B正确;
C、结合题干信息“大灰蓝蝶种类与所入侵红蚁体表物质接近”可知,该特点不易被发现,是被红蚁成功收养的策略之一,C正确;
D、据图可知,与被收养前相比,收养后的大灰蓝蝶幼虫发出类似蚊后的声音,但改声音可能导致被杀死,不利于生存,D错误。
故选ABC。
(3)分析题意可知,大灰蓝蝶的生存与百里香、红蚁等密切相关,若只是专门设立保护区,禁止牛羊啃食植被、并使用病毒控制野兔种群,而未考虑到红蚁和百里香的关系,也会导致保护行动失败。
(4)协同进化是指不同物种之间、生物与无机环境之间在相互影响中不断进化和发展,分析题意可知,并非所有红蚁都坐以待毙,有的种类的红蚁会直接把大灰蓝蝶幼虫杀死,红蚁并未因收养大灰蓝蝶而灭绝的原因是红蚁通过种间竞争来应对大灰蓝蝶寄生,实现二者协同进化;该进化实例也说明,生态系统的信息传递能够调节生物的种间关系,进而维持生态系统的平衡与稳定。
(5)“大灰蓝蝶的绝迹与重生”实例为人类的生物多样性保护工作提供的启示是:充分尊重自然界现存的种间关系,不能随意捕杀某类生物。
25.长颈鹿的脖子长达2-3米,这一极端形态演化的成因吸引着一代又一代科学家进行探究。
(1)法国博物学家拉马克认为长颈鹿为了取食高处的树叶,脖子越伸越长,长颈这一 可以遗传给后代,如此循环往复,导致长颈鹿出现极端形态。
(2)英国博物学家达尔文则认为长颈鹿的群体中同时存在长脖子和短脖子的个体,长脖子的个体可以取食到更高处的叶子,容易存活下来,而短脖子的个体则容易饿死,食物起到了 的作用。
(3)雄性长颈鹿之间常发生“脖斗”:甩动脖子和头部组成的“流星锤”,击打对手的薄弱部位。1996年两位动物行为专家分析了雌雄长颈鹿头颈部重量的差异(如下图),发现 ,说明强壮的头颈在雄性中肯定具有某种优势,头颈强壮的雄性可能更容易在争夺配偶时获胜,从而提出求偶竞争才是长颈鹿长颈的主要原因这一新观点。
(4)近日我国古生物学家领衔的国际团队对出土于新疆的古生物——獬豸盘角鹿化石进行研究,找到了支持雄性求偶竞争与头颈部演化的 证据。研究者据此将长颈演化的观点进行综合:长颈鹿的长颈作为雄性求偶斗争中的利器被保留,又成为其取食高处嫩叶的倚仗。
(5)我们还可以寻找分子证据,例如通过 的方法为长颈鹿长颈的演化提供有力支持。
【答案】(1)性状
(2)自然选择(或定向选择或选择)
(3)与雌性不同,雄性头颈部的重量随着年龄始终在增长
(4)直接
(5)基因测序
【分析】达尔文的生物进化论主要由共同由来和自然选择两大学说组成。化石为研究生物进化提供了直接的证据,比较解剖学和胚胎学以及细胞和分子水平的研究,为生物进化论提供了有力的支持。同种生物由于地理障碍而分成不同的种群,使得种群间不能发生基因交流的现象,叫做地理隔离。生殖隔离是区分物种的标志。提取题干中有效信息,结合生物进化知识来解题。
【详解】(1)脖子长是一种形态特征,是一种性状,可以从亲代传给子代。
(2)长脖子个体能得到更多食物,在生存斗争中有优势,食物起到了选择作用。
(3)据图,随着年龄的增长,雄性头部、颈部的质量一直在增大,而雌性是先增大后稳定,说明强壮的头颈在雄性中有某种优势。
(4)化石是研究生物进化的直接证据。
(5)化石为研究生物进化提供了直接的证据,比较解剖学和胚胎学以及细胞和分子水平的研究,为生物进化论提供了有力的支持。可以通过基因测序的方法从分子水平寻找证据为长颈鹿长颈的演化提供有力支持。
【点睛】通过长颈鹿进化,考查自然选择学说的内容。
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