内容正文:
专题05 遗传的分子基础及生物的变异与进化
考点
5年考情(2021-2025)
命题趋势
考点1 遗传的分子基础
2025·广东-9
2023·广东-2
2022·广东-5
2021·广东-5
2021·广东-7
2023·广东-17
从近五年广东省高考试题来看,遗传的分子基础是常考考点,常在选择题中出现。在最近的高考中,表观遗传、染色体结构变异、基因频率的改变与生物进化等考点出现频率较高。
考点2 生物的变异与育种
2024·广东-10
2024·广东-14
2022·广东-11
2021·广东-11
2021·广东-16
考点3 生物的进化
2025·广东-12
2024·广东-11
2023·广东-5
2022·广东-14
2021·广东-8
2021·广东-10
考点01 遗传的分子基础
1、(2025·广东-9)VHL基因的一个碱基发生突变,使其编码区中某CCA(编码脯氨酸)变成CCG(编码脯氨酸),导致合成的mRNA变短,引发VHL综合征。该突变( )
A. 改变了DNA序列中嘧啶的数目
B. 没有体现密码子的简并性
C. 影响了VHL基因的转录起始
D. 改变了VHL基因表达的蛋白序列
【答案】D
【解析】
【分析】基因表达指基因指导蛋白质合成的过程,包括转录和翻译两个阶段。 转录:以 DNA 的一条链为模板合成 RNA。在细胞核中,RNA 聚合酶与 DNA 结合,解开双链,以其中一条链为模板,按碱基互补配对原则(A - U、T - A、C - G、G - C),利用游离的核糖核苷酸合成 mRNA。mRNA 合成后从核孔进入细胞质。 翻译:以 mRNA 为模板合成蛋白质。在细胞质的核糖体上,mRNA 与核糖体结合,tRNA 携带氨基酸按 mRNA 上密码子顺序依次连接。tRNA 一端的反密码子与 mRNA 上密码子互补配对,另一端携带对应氨基酸。多个氨基酸脱水缩合形成肽链,肽链盘曲折叠形成有特定空间结构和功能的蛋白质。
【详解】A、该突变将DNA中的CCA变为CCG,原互补链GGT变为GGC,嘧啶数目(T→C)未改变,仅种类变化,A错误;
B、突变后CCA(脯氨酸)变为CCG(脯氨酸),不同密码子编码同一氨基酸,体现密码子简并性,B错误;
C、转录起始由启动子调控,突变发生在编码区(外显子),不影响转录起始,C错误;
D、突变虽未改变脯氨酸,但导致mRNA变短(如提前出现终止密码子),使翻译提前终止,蛋白序列缩短,D正确。
故选D。
2、(2023·广东-2)中外科学家经多年合作研究,发现circDNMT1(一种RNA分子)通过与抑癌基因p53表达的蛋白结合诱发乳腺癌,为解决乳腺癌这一威胁全球女性健康的重大问题提供了新思路。下列叙述错误的是( )
A. p53基因突变可能引起细胞癌变
B. p53蛋白能够调控细胞的生长和增殖
C. circDNMT1高表达会使乳腺癌细胞增殖变慢
D. circDNMT1的基因编辑可用于乳腺癌的基础研究
【答案】C
【解析】
【分析】人和动物细胞中的DNA上本来就存在与癌变相关的基因:原癌基因和抑癌基因。一般来说,原癌基因表达的蛋白质是细胞正常的生长和增殖所必需的,这类基因一旦突变或过量表达而导致相应蛋白质活性过强,就可能引起细胞癌变。相反,抑癌基因表达的蛋白质能抑制细胞的生长和增殖,或者促进细胞凋亡,这类基因一旦突变而导致相应蛋白质活性减弱或失去活性,也可能引起细胞癌变。
【详解】A、p53基因是抑癌基因,这类基因突变可能引起细胞癌变,A正确;
B、p53基因是抑癌基因,抑癌基因表达的蛋白质能抑制细胞的生长和增殖,或促进细胞凋亡,B正确;
C、依据题意,circDNMT1通过与抑癌基因p53表达的蛋白结合诱发乳腺癌,则circDNMT1高表达会使乳腺癌细胞增殖变快,C错误;
D、circDNMT1的基因编辑可用于乳腺癌的基础研究,D正确。
故选C。
3、(2022·广东-5)下列关于遗传学史上重要探究活动的叙述,错误的是( )
A. 孟德尔用统计学方法分析实验结果发现了遗传规律
B. 摩尔根等基于性状与性别的关联证明基因在染色体上
C. 赫尔希和蔡斯用对比实验证明DNA是遗传物质
D. 沃森和克里克用DNA衍射图谱得出碱基配对方式
【答案】D
【解析】
【分析】1、孟德尔发现遗传定律用了假说—演绎法,其基本步骤:提出问题→作出假说→演绎推理→实验验证(测交实验) →得出结论。
2、 萨顿运用类比推理的方法提出基因在染色体的假说,摩尔根运用假说—演绎法证明基因在染色体上。
3、赫尔希和蔡斯进行了T2噬菌体侵染细菌的实验,实验步骤:分别用35S或32P标记噬菌体→噬菌体侵染未被标记的细菌→在搅拌器中搅拌,然后离心,检测上清液和沉淀物中的放射性物质,证明了DNA是遗传物质。
4、沃森和克里克用建构物理模型的方法研究DNA的结构。
【详解】A、孟德尔用统计学方法分析杂合子自交子代的表现型及比例,发现了遗传规律,A正确;
B、摩尔根等基于果蝇眼色与性别的关联,证明了基因在染色体上,B正确;
C、赫尔希和蔡斯分别用32P和35S标记T2噬菌体DNA和蛋白质,通过对比两组实验结果,证明了DNA是遗传物质,C正确;
D、沃森和克里克用DNA衍射图谱得出了DNA的螺旋结构,D错误。
故选D。
4、(2021·广东-5)DNA双螺旋结构模型的提出是二十世纪自然科学的伟大成就之一。下列研究成果中,为该模型构建提供主要依据的是( )
①赫尔希和蔡斯证明DNA是遗传物质的实验
②富兰克林等拍摄的DNA分子X射线衍射图谱
③查哥夫发现的DNA中嘌呤含量与嘧啶含量相等
④沃森和克里克提出的DNA半保留复制机制
A. ①② B. ②③ C. ③④ D. ①④
【答案】B
【解析】
【分析】威尔金斯和富兰克林提供了DNA衍射图谱;查哥夫提出碱基A的量总是等于T的量,C的量总是等于G的量;沃森和克里克在以上基础上提出了DNA分子的双螺旋结构模型。
【详解】①赫尔希和蔡斯通过噬菌体侵染大肠杆菌的实验,证明了DNA是遗传物质,与构建DNA双螺旋结构模型无关,①错误;
②沃森和克里克根据富兰克林等拍摄的DNA分子X射线衍射图谱,推算出DNA分子呈螺旋结构,②正确;
③查哥夫发现的DNA中嘌呤含量与嘧啶含量相等,沃森和克里克据此推出碱基的配对方式,③正确;
④沃森和克里克提出的DNA半保留复制机制,是在DNA双螺旋结构模型之后提出的,④错误。
故选B。
5、(2021·广东-7)金霉素(一种抗生素)可抑制tRNA与mRNA的结合,该作用直接影响的过程是( )
A. DNA复制 B. 转录 C. 翻译 D. 逆转录
【答案】C
【解析】
【分析】1、转录是指以DNA的一条链为模板,按照碱基互补配对原则,合成RNA的过程。
2、翻译是指以mRNA为模板,合成具有一定氨基酸排列顺序的蛋白质的过程。
3、DNA复制是指以亲代DNA为模板,按照碱基互补配对原则,合成子代DNA的过程。
4、逆转录是指以RNA为模板,按照碱基互补配对原则,合成DNA的过程。
【详解】分析题意可知,金霉素可抑制tRNA与mRNA的结合,使tRNA不能携带氨基酸进入核糖体,从而直接影响翻译的过程,C正确。
故选C。
6、(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) ①. RNA聚合 ②. miRNA
(3)P蛋白能抑制细胞凋亡,miRNA表达量升高,与P基因的mRNA结合并将其降解的概率上升,导致合成的P蛋白减少,无法抑制细胞凋亡
(4)可通过增大细胞内circRNA的含量,靶向结合miRNA使其不能与P基因的mRNA结合,从而提高P基因的表达量,抑制细胞凋亡
【解析】
【分析】结合题意分析题图可知,miRNA能与mRNA结合,使其降解,降低mRNA的翻译水平。当miRNA与circRNA结合时,就不能与mRNA结合,从而提高mRNA的翻译水平。
【小问1详解】
放射刺激心肌细胞,可产生大量自由基,攻击生物膜的磷脂分子,导致放射性心肌损伤。
【小问2详解】
RNA聚合酶能催化转录过程,以DNA的一条链为模板,通过碱基互补配对原则合成前体mRNA。由图可知,miRNA既能与mRNA结合,降低mRNA的翻译水平,又能与circRNA结合,提高mRNA的翻译水平,故circRNA和mRNA在细胞质中通过对miRNA的竞争性结合,调节基因表达。
【小问3详解】
P蛋白能抑制细胞凋亡,当miRNA表达量升高时,大量的miRNA与P基因的mRNA结合,并将P基因的mRNA降解,导致合成的P蛋白减少,无法抑制细胞凋亡。
【小问4详解】
根据以上信息,除了减少miRNA的表达之外,还能通过增大细胞内circRNA的含量,靶向结合miRNA,使其不能与P基因的mRNA结合,从而提高P基因的表达量,抑制细胞凋亡。
考点02 生物的变异与育种
1、(2024·广东-10)研究发现,短暂地抑制果蝇幼虫中PcG 蛋白(具有组蛋白修饰功能)的合成,会启动原癌基因zfhl的表达,导致肿瘤形成。驱动此肿瘤形成的原因属于( )
A. 基因突变
B. 染色体变异
C. 基因重组
D. 表观遗传
【答案】D
【解析】
【分析】表观遗传是指DNA序列不发生变化,但基因的表达却发生了可遗传的改变,即基因型未发生变化而表现型却发生了改变。表观遗传现象普遍存在于生物体的生长、发育和衰老的整个生命活动过程中。
【详解】由题意可知,短暂地抑制果蝇幼虫中PcG 蛋白(具有组蛋白修饰功能)的合成,会启动原癌基因zfhl的表达,导致肿瘤形成,即基因型未发生变化而表现型却发生了改变,因此驱动此肿瘤形成的原因属于表观遗传,ABC错误、D正确。
故选D。
2、(2024·广东-14)雄性不育对遗传育种有重要价值。为获得以茎的颜色或叶片形状为标记的雄性不育番茄材料,研究者用基因型为 AaCcFf的番茄植株自交,所得子代的部分结果见图。其中,控制紫茎(A)与绿茎(a)、缺刻叶(C)与马铃薯叶(c)的两对基因独立遗传,雄性可育(F)与雄性不育(f)为另一对相对性状,3对性状均为完全显隐性关系。下列分析正确的是( )
A. 育种实践中缺刻叶可以作为雄性不育材料筛选的标记
B. 子代的雄性可育株中,缺刻叶与马铃薯叶的比例约为1:1
C. 子代中紫茎雄性可育株与绿茎雄性不育株的比例约为3:1
D. 出现等量绿茎可育株与紫茎不育株是基因突变的结果
【答案】C
【解析】
【分析】根据绿茎株中绝大多数雄性不育,紫茎株中绝大多数雄性可育,可推测控制绿茎(a)和雄性不育(f)的基因位于同一条染色体,控制紫茎(A)和雄性可育(F)的基因位于同一条染色体;控制紫茎(A)与绿茎(a)、缺刻叶(C)与马铃薯叶(c)的两对基因独立遗传,因此,控制缺刻叶(C)与马铃薯叶(c)的基因位于另一对同源染色体上。因为子代中偶见绿茎可育株与紫茎不育株,且两者数量相等,可推测是减数第一次分裂前期同源染色体非姐妹染色单体发生了互换。
【详解】A、根据绿茎株中绝大多数雄性不育,紫茎株中绝大多数雄性可育,可推测绿茎(a)和雄性不育(f)位于同一条染色体,紫茎(A)和雄性可育(F)位于同一条染色体,由子代雄性不育株中,缺刻叶:马铃薯叶≈3:1可知,缺刻叶(C)与马铃薯叶(c)位于另一对同源染色体上。因此绿茎可以作为雄性不育材料筛选的标记,A错误;
B、控制缺刻叶(C)、马铃薯叶(c)与控制雄性可育(F)、雄性不育(f)的两对基因位于两对同源染色体上,因此,子代雄性可育株中,缺刻叶与马铃薯叶的比例也约为3:1,B错误;
C、由于基因A和基因F位于同一条染色体,基因a和基因f位于同一条染色体,子代中紫茎雄性可育株与绿茎雄性不育株的比例约为3:1,C正确;
D、出现等量绿茎可育株与紫茎不育株是减数第一次分裂前期同源染色体非姐妹染色单体互换的结果,D错误。
故选C。
3、(2022·广东-11)为研究人原癌基因Myc和Ras的功能,科学家构建了三组转基因小鼠(Myc、Ras及Myc+Ras,基因均大量表达),发现这些小鼠随时间进程体内会出现肿瘤(如图)。下列叙述正确的是( )
A. 原癌基因的作用是阻止细胞正常增殖
B. 三组小鼠的肿瘤细胞均没有无限增殖的能力
C. 两种基因在人体细胞内编码功能异常的蛋白质
D. 两种基因大量表达对小鼠细胞癌变有累积效应
【答案】D
【解析】
【分析】人和动物细胞的染色体上本来就存在着与癌有关的基因:原癌基因和抑癌基因。致癌因子使原癌基因和抑癌基因发生突变,导致正常细胞的生长和分裂失控而变成癌细胞。
【详解】A、原癌基因主要负责调节细胞周期,控制细胞生长和分裂的进程。抑癌基因主要是阻止细胞不正常的增殖,A错误;
B、肿瘤细胞可无限增殖,B错误;
C、原癌基因的正常表达对于细胞正常的生长和分裂是必须的,原癌基因Myc和Ras在人体细胞内编码功能正常的蛋白质,C错误;
D、据图分析,同时转入Myc和Ras的小鼠中,肿瘤小鼠比例大于只转入Myc或Ras的小鼠,说明两种基因大量表达对小鼠细胞癌变有累积效应,D正确。
故选D。
4、(2021·广东-11)白菜型油菜(2n=20)的种子可以榨取食用油(菜籽油)。为了培育高产新品种,科学家诱导该油菜未受精的卵细胞发育形成完整植株Bc。下列叙述错误的是( )
A. Bc成熟叶肉细胞中含有两个染色体组
B. 将Bc作为育种材料,能缩短育种年限
C. 秋水仙素处理Bc幼苗可以培育出纯合植株
D. 自然状态下Bc因配子发育异常而高度不育
【答案】A
【解析】
【分析】1、根据单倍体、二倍体和多倍体的概念可知,由受精卵发育成的生物体细胞中有几个染色体组就叫几倍体;由配子发育成的个体,无论含有几个染色体组都为单倍体。
2、单倍体往往是由配子发育形成的,无同源染色体,故高度不育,而多倍体含多个染色体组,一般茎秆粗壮,果实种子较大。
【详解】A、白菜型油菜(2n=20)的种子,表明白菜型油菜属于二倍体生物,体细胞中含有两个染色体组,而Bc是通过卵细胞发育而来的单倍体,其成熟叶肉细胞中含有一个染色体组,A错误;
BC、Bc是通过卵细胞发育而来的单倍体,秋水仙素处理Bc幼苗可以培育出纯合植株,此种方法为单倍体育种,能缩短育种年限,BC正确;
D、自然状态下,Bc只含有一个染色体组,细胞中无同源染色体,减数分裂不能形成正常配子,而高度不育,D正确。
故选A。
5、(2021·广东-16)人类(2n=46)14号与21号染色体二者的长臂在着丝点处融合形成14/21平衡易位染色体,该染色体携带者具有正常的表现型,但在产生生殖细胞的过程中,其细胞中形成复杂的联会复合物(如图),在进行减数分裂时,若该联会复合物的染色体遵循正常的染色体行为规律(不考虑交叉互换),下列关于平衡易位染色体携带者的叙述,错误的是( )
A. 观察平衡易位染色体也可选择有丝分裂中期细胞
B. 男性携带者的初级精母细胞含有45条染色体
C. 女性携带者的卵子最多含24种形态不同的染色体
D. 女性携带者的卵子可能有6种类型(只考虑图中的3种染色体)
【答案】C
【解析】
【分析】染色体变异是指染色体结构和数目的改变。染色体结构的变异主要有缺失、重复、倒位、易位四种类型。染色体数目变异可以分为两类:一类是细胞内个别染色体的增加或减少,另一类是细胞内染色体数目以染色体组的形式成倍地增加或减少。
【详解】A、14/21平衡易位染色体,是通过染色体易位形成,属于染色体变异,可通过显微镜观察染色体形态观察14/21平衡易位染色体,而有丝分裂中期染色体形态固定,故观察平衡易位染色体也可选择有丝分裂中期细胞,A正确;
B、题干信息可知,14/21平衡易位染色体,由14号和21号两条染色体融合成一条染色体,故男性携带者的初级精母细胞含有45条染色体,B正确;
C、由于发生14/21平衡易位染色体,该女性卵母细胞中含有45条染色体,经过减数分裂该女性携带者的卵子最多含23种形态不同的染色体,C错误;
D、女性携带者的卵子可能有6种类型(只考虑图6中的3种染色体)分别是:①含有14、21号染色体的正常卵细胞、②含有14/21平衡易位染色体的卵细胞、③含有14/21平衡易位染色体和21号染色体的卵细胞、④含有14号染色体的卵细胞、⑤14/21平衡易位染色体和14号染色体的卵细胞、⑥含有21号染色体的卵细胞,D正确。
故选C。
考点03 生物的进化
1、(2025·广东-12)果蝇外骨骼角质中表皮烃的含量不仅影响果蝇的环境适应能力,也影响果蝇的交配对象选择(如图)。表皮烃的合成受mFAS基因控制。下列叙述错误的是( )
A. 突变和自然选择驱动果蝇物种A和物种B的形成
B. 自然选择使具有低表皮烃性状的果蝇适应潮湿环境
C. 果蝇种群A和种群B交配减少加速了新物种的形成
D. mFAS基因突变带来的双重效应足以导致生殖隔离
【答案】D
【解析】
【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、突变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,故突变和自然选择驱动果蝇物种A和物种B的形成,A正确;
B、在潮湿环境中,低表皮烃个体因更高的存活率和繁殖力,其基因频率在种群中逐渐上升,即自然选择使具有低表皮烃性状的果蝇适应潮湿环境,B正确;
C、果蝇种群A和种群B交配减少,导致种群间的基因交流减少,基因频率发生改变,最终形成生殖隔离,加速了新物种的形成,C正确;
D、mFAS基因突变带来的双重效应不足以导致生殖隔离,生殖隔离需多因素协同作用,如基因库的长期积累、地理隔离、自然选择等,D错误。
故选D。
2、(2024·广东-11)EDAR 基因的一个碱基替换与东亚人有更多汗腺等典型体征有关。用M、m分别表示突变前后的EDAR 基因,研究发现,m的频率从末次盛冰期后开始明显升高。下列推测合理的是( )
A. m的出现是自然选择的结果
B. m不存在于现代非洲和欧洲人群中
C. m的频率升高是末次盛冰期后环境选择的结果
D. MM、Mm和mm个体汗腺密度依次下降
【答案】C
【解析】
【分析】1、现代进化理论的基本内容是:①进化是以种群为基本单位,进化的实质是种群的基因频率的改变。②突变和基因重组产生进化的原材料。③自然选择决定生物进化的方向。④隔离导致物种形成。⑤协同进化导致生物多样性的形成。
2、DNA分子中发生碱基的替换、增添或缺失,而引起的基因基因碱基序列的改变,叫作基因突变。基因突变是产生新基因的途径。对生物界的种族繁衍和进化来说,产生了新基因的生物有可能更好地适应环境的变化,开辟新的生存空间,从而出现新的生物类型。因此,基因突变是生物变异的很本来源,为生物的进化提供了丰富的原材料。
【详解】A、根据题意,EDAR 基因的一个碱基替换导致M突变为m,因此m的出现是基因突变的结果,A不符合题意;
B、根据题意,EDAR 基因的一个碱基替换与东亚人有更多汗腺等典型体征有关,因此无法判断m是否存在于现代非洲和欧洲人群中,B不符合题意;
C、自然选择导致基因频率发生定向改变,根据题意,m的频率从末次盛冰期后开始明显升高,因此m的频率升高是末次盛冰期后环境选择的结果,C符合题意;
D、根据题意,m的频率从末次盛冰期后开始明显升高,末次盛冰期后气温逐渐升高,m基因频率升高,M基因频率降低,因此推测MM、Mm和mm个体的汗腺密度依次上升,D不符合题意。
故选C。
3、(2023·广东-5)科学理论随人类认知的深入会不断被修正和补充,下列叙述错误的是( )
A. 新细胞产生方式的发现是对细胞学说的修正
B. 自然选择学说的提出是对共同由来学说的修正
C. RNA逆转录现象的发现是对中心法则的补充
D. 具催化功能RNA的发现是对酶化学本质认识的补充
【答案】B
【解析】
【分析】细胞学说是由德植物学家施莱登和动物学家施旺提出的,其内容为:(1)细胞是一个有机体,一切动植物都是由细胞发育而来,并由细胞和细胞的产物所构成;(2)细胞是一个相对独立的单位,既有它自己的生命,又对与其他细胞共同组成的整体的生命起作用;(3)新细胞可以从老细胞中产生。
【详解】A、细胞学说主要由施莱登和施旺建立,魏尔肖总结出“细胞通过分裂产生新细胞”是对细胞学说的修正和补充,A正确;
B、共同由来学说指出地球上所有的生物都是由原始的共同祖先进化来的;自然选择学说揭示了生物进化的机制,揭示了适应的形成和物种形成的原因。共同由来学说为自然选择学说提供了基础,B错误;
C、中心法则最初的内容是遗传信息可以从DNA流向DNA,也可以从DNA流向RNA,进而流向蛋白质,随着研究的不断深入,科学家发现一些RNA病毒的遗传信息可以从RNA流向RNA(RNA的复制)以及从RNA流向DNA(逆转录),对中心法则进行了补充,C正确;
D、最早是美国科学家萨姆纳证明了酶是蛋白质,在20世纪80年代,美国科学家切赫和奥尔特曼发现少数RNA也具有催化功能,这一发现对酶化学本质的认识进行了补充,D正确。
故选B。
4、(2022·广东-14)白车轴草中有毒物质氢氰酸(HCN)的产生由H、h和D、d两对等位基因决定,H和D同时存在时,个体产HCN,能抵御草食动物的采食。如图示某地不同区域白车轴草种群中有毒个体比例,下列分析错误的是( )
A. 草食动物是白车轴草种群进化的选择压力
B. 城市化进程会影响白车轴草种群的进化
C. 与乡村相比,市中心种群中h的基因频率更高
D. 基因重组会影响种群中H、D的基因频率
【答案】D
【解析】
【分析】分析题意可知:H、h和D、d基因决定HCN的产生,基因型为D_H_的个体能产生HCN,有毒,能抵御草食动物的采食。
【详解】A、分析题意可知,草食动物能采食白车轴草,故草食动物是白车轴草种群进化的选择压力,A正确;
B、分析题中曲线可知,从市中心到市郊和乡村,白车轴草种群中产HCN个体比例增加,说明城市化进程会影响白车轴草的进化,B正确;
C、与乡村相比,市中心种群中产HCN个体比例小,即基因型为D_H_的个体所占比例小,d、h基因频率高,C正确;
D、基因重组是控制不同性状的基因的重新组合,基因重组不会影响种群基因频率,D错误。
故选D。
5、(2021·广东-8)兔的脂肪白色(F)对淡黄色(f )为显性,由常染色体上一对等位基因控制。某兔群由500只纯合白色脂肪兔和1500只淡黄色脂肪兔组成,F、f 的基因频率分别是( )
A. 15%、85% B. 25%、75%
C. 35%、65% D. 45%、55%
【答案】B
【解析】
【分析】基因频率是指在一个种群的基因库中,某个基因占全部等位基因数的比率。
【详解】由题意可知,该兔种群由500只纯合白色脂肪兔(FF)和1500只淡黄色脂肪兔(ff )组成,故F的基因频率=F/(F+f)=(500×2)/(2000×2)=25%,f 的基因频率=1-25%=75%,B正确。
故选B。
6、(2021·广东-10)孔雀鱼雄鱼鱼身具有艳丽的斑点,斑点数量多的雄鱼有更多机会繁殖后代,但也容易受到天敌的捕食。关于种群中雄鱼的平均斑点数量,下列推测错误的是( )
A. 缺少天敌,斑点数量可能会增多
B. 引入天敌,斑点数量可能会减少
C. 天敌存在与否决定斑点数量相关基因的变异方向
D. 自然环境中,斑点数量增减对雄鱼既有利也有弊
【答案】C
【解析】
【分析】自然界中的生物,通过激烈的生存斗争,适应者生存下来,不适应者被淘汰掉,这就是自然选择。
【详解】A、缺少天敌的环境中,孔雀鱼的斑点数量逐渐增多,原因是由于孔雀鱼群体中斑点数多的雄性个体体色艳丽易吸引雌性个体,从而获得更多的交配机会,导致群体中该类型个体的数量增多,A正确;
B、引入天敌的环境中,斑点数量多的雄鱼容易受到天敌的捕食,数量减少,反而斑点数量少的雄鱼获得更多交配机会,导致群体中斑点数量可能会减少,B正确;
C、生物的变异是不定向的,故天敌存在与否不能决定斑点数量相关基因的变异方向,C错误;
D、由题干信息可知,“斑点数量多的雄鱼有更多机会繁殖后代,但也容易受到天敌的捕食”,则斑点少的雄鱼繁殖后代的机会少,但不易被天敌捕食,可知自然环境中,斑点数量增减对雄鱼既有利也有弊,D正确。
故选C。
一、单选题
1.(2025·广东广州·三模)关于生物学研究中的科学原理或方法,下列对应叙述错误的是( )
选项
生物学研究
科学原理或方法
A
细胞膜结构模型的探索过程
提出假说
B
比较过氧化氢在不同条件下的分解
减法原理
C
T2噬菌体侵染大肠杆菌实验
放射性同位素标记法
D
分析赛达伯格湖能量流动
建构模型
A.A B.B C.C D.D
【答案】B
【分析】假说-演绎法:在观察和分析基础上提出问题以后,通过推理和想象提出解释问题的假说,根据假说进行演绎推理,推出预测的结果,再通过实验来检验,如果实验结果与预测相符,就可以认为假说是正确的,反之,则可以认为假说是错误的。
【详解】A、在细胞膜结构模型的探索过程中,科学家们根据当时的研究成果和发现,不断提出各种假说,如脂双层假说、流动镶嵌模型假说等,然后通过进一步的实验和观察来验证或修正这些假说,所以该研究运用了提出假说的方法,A正确;
B、比较过氧化氢在不同条件下的分解实验,是通过设置不同的条件(如加热、加催化剂等)来探究这些条件对过氧化氢分解速率的影响,运用的是加法原理,而不是减法原理。减法原理是指在对照实验中,通过排除某种因素来研究该因素对实验对象的影响,B错误;
C、噬菌体侵染细菌实验中,分别用放射性同位素 32P标记噬菌体的DNA,用放射性同位素35S标记噬菌体的蛋白质外壳,然后通过追踪放射性物质的去向,来研究噬菌体侵染细菌时DNA和蛋白质的作用,运用了放射性同位素标记法,C正确;
D、在分析赛达伯格湖能量流动时,通过构建数学模型(如能量金字塔等)或概念模型等方式,来直观地呈现能量在生态系统中的流动过程和特点等,运用了建构模型的方法,D正确。
故选B。
2.(2025·广东·模拟预测)生物化学、分子生物学和微生物学等学科的基础理论和相关技术的发展催生了基因工程。下列叙述正确的是( )
A.艾弗里的肺炎链球菌转化实验为DNA在不同种生物个体之间转移提供了证据
B.构建重组DNA导入原核细胞并使外源基因成功表达标志着基因工程正式问世
C.用PCR扩增DNA是获取目的基因的唯一方法,为获取目的基因提供了有效手段
D.从细菌、噬菌体等微生物中分离出DNA连接酶为DNA的切割和连接创造了条件
【答案】B
【分析】基因工程又叫DNA重组技术,是在生物化学、分子生物学和微生物学等学科的基础上发展起来的。是指按照人们的意愿,进行严格的设计,并通过体外DNA重组和转基因等技术,赋予生物以新的遗传特性,从而创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。
【详解】A、艾弗里的肺炎链球菌转化实验为DNA在同种生物不同个体之间转移提供了证据,A错误;
B、构建重组DNA导入原核细胞并使外源基因成功表达标志着基因工程正式问世,B正确;
C、获取目的基因有多种方法,用PCR扩增目的基因不是唯一的方法,C错误;
D、DNA连接酶不能切割DNA,D错误。
故选B。
3.(2025·广东惠州·一模)在研究遗传规律和遗传物质过程中,科学家积累了大量的研究方法和经验,下列叙述错误的是( )
A.孟德尔的测交实验结果是对自己所提出的遗传因子传递假说的巧妙验证
B.35S标记的噬菌体侵染实验说明了亲代噬菌体蛋白质外壳并未进入大肠杆菌
C.沃森和克里克提出DNA双螺旋结构,揭示了基因表达中密码子的简并性
D.艾弗里运用“减法原理”,证明了DNA是肺炎链球菌的遗传物质
【答案】C
【分析】肺炎链球菌转化实验包括格里菲思体内转化实验和艾弗里体外转化实验,其中格里菲思体内转化实验证明S型细菌中存在某种“转化因子”,能将R型细菌转化为S型细菌;艾弗里的体外转化实验证明DNA是遗传物质。
【详解】A、孟德尔提出遗传因子传递假说后,通过测交实验 ,即让子一代与隐性纯合子杂交,根据实验结果验证了自己的假说,A正确;
B、用35S标记噬菌体的蛋白质外壳,进行噬菌体侵染大肠杆菌实验,结果放射性主要存在于上清液,说明亲代噬菌体蛋白质外壳并未进入大肠杆菌 ,B正确;
C、沃森和克里克提出 DNA 双螺旋结构,主要揭示了 DNA 的分子结构。而密码子的简并性是指一种氨基酸可能有多种密码子编码,这与 DNA 双螺旋结构的提出并无关联 ,C错误;
D、艾弗里在肺炎链球菌转化实验中,运用 “减法原理”,逐步去除细胞提取物中的各种成分,通过对照实验证明了 DNA 是肺炎链球菌的遗传物质 ,D正确。
故选C。
4.(2025·广东·模拟预测)真核生物线粒体基质内的DNA是双链闭合环状分子,外环为H链,内环为L链。大体过程为:先以L链为模板,合成一段RNA引物(最后它会被切掉,用新合成的DNA片段来填补),然后在酶的作用下合成新的H链片段,当H链合成2/3时,新的L链开始合成,如图所示。下列关于线粒体DNA的叙述,正确的是( )
A.DNA内外环的复制是不同步的,但子链都是从3′端向5′端延伸
B.DNA分子中的磷酸二酯键数目、脱氧核苷酸数目和DNA合成过程中脱水数相等
C.推测DNA复制时需要RNA聚合酶、DNA聚合酶和DNA连接酶等
D.用15N只标记亲代DNA,复制n次后含14N/15N的DNA占总数的1/2n
【答案】C
【分析】1、环状DNA分子没有游离的磷酸基团,环状DNA分子中磷酸二酯键数目和脱氧核苷酸数目相同;
2、DNA复制的条件:(1)、DNA复制需要模板、原料、能量、酶等条件;(2)、DNA复制是边解旋边复制、半保留复制;(3)、DNA复制时,子链只能从5'端向3'端延伸,两条子链的延伸方向相反。
【详解】A、根据题干信息“先以L链为模板,合成一段RNA引物,然后在酶的作用下合成新的H链片段,当H链合成2/3时,新的L链开始合成”,所以两条链复制不是同步进行的,DNA复制时,在引物作用下,DNA聚合酶从引物3'端开始延伸DNA链,即DNA的合成方向是从子链的5'端自3'端延伸的,因此以1链和2链为模板合成子链的方向都是5′端→3′端,A错误;
B、由于形成的DNA分子是环状的,因此子链中新形成的磷酸二酯键数目和脱氧核苷酸数目相同,但由于在该DNA复制过程中,先合成了一段RNA序列作为因为,利用核糖核苷酸合成RNA的过程中也要生成水,所以DNA分子中的磷酸二酯键数目、脱氧核苷酸数与生成水的数目是不等的,B错误;
C、DNA复制需要先合成合成一段RNA引物,所以需要RNA聚合酶,同时需要DNA聚合酶合成脱氧核苷酸长链,需要DNA连接酶将DNA片段连接,C正确;
D、若15N标记的DNA放在14N的培养液中复制n次得到2n个DNA分子,由于DNA是半保留复制,新合成的子代DNA中含15N的有2个,故14N/15N的DNA占2/2n,D错误。
故选C。
5.(2025·广东深圳·三模)下列关于遗传与变异的叙述,不正确的是( )
A.控制豌豆圆粒的DNA增加一段外源的DNA序列,导致圆粒变为皱粒,这种变异属于基因突变
B.基因分子结构的改变即基因突变
C.等位基因的根本差异在于组成基因的核苷酸种类、数目、碱基比例及排列顺序的差异
D.一对相对性状的杂合子自交,后代出现3:1的分离比是等位基因分离的结果
【答案】C
【分析】1、基因突变是指DNA分子中发生碱基对的替换、增添和缺失,而引起的基因结构的改变。
2、DNA分子的特异性:每个特定的DNA分子中具有特定的碱基排列顺序,而特定的排列顺序代表着遗传信息,所以每个特定的DNA分子中都贮存着特定的遗传信息,这种特定的碱基排列顺序就决定了DNA分子的特异性。
3、等位基因位于同源染色体上,在配子形成时,这对同源染色体发生联会,减数第一次分裂后期时又发生分离,这样自交后代才会出现3:1的性状分离比。
【详解】A、插入的外来DNA序列虽然没有改变原DNA分子的基本结构(双螺旋结构),但是使淀粉分支酶基因的碱基序列发生了改变,因此从一定程度上使基因的结构发生了改变,由于该变异发生于基因的内部,因此该变异属于基因突变,A正确;
B、基因突变是基因中碱基对的增添、缺失或替换,因而其分子结构一定发生改变,B正确;
C、等位基因的根本差异在于基因片段中脱氧核苷酸的排列顺序的不同,即碱基排列序列不同,而核苷酸的种类和碱基()的比例一般相同,C错误;
D、等位基因位于同源染色体上,在配子形成时,这对同源染色体在减数第一次分裂前期发生联会,减数第一次分裂后期时发生分离,自交后代才会出现3:1的性状分离比,D正确。
故选C。
【点睛】本题考查基因突变的定义、等位基因的本质和基因分离定律的本质,考查的比较细致,学习的过程中要注意理解,例如等位基因的本质是“基因片段中脱氧核苷酸的排列顺序的不同”。
6.(2025·广东佛山·二模)研究发现肺炎克雷伯菌能以非编码RNA的局部为模板,通过多轮滚环逆转录产生cDNA,如图所示。当克雷伯菌被噬菌体侵染后,会以单链cDNA为模板合成双链cDNA,表达出氨基酸序列重复的蛋白质,抑制细菌自身生长,阻止噬菌体复制。相关叙述正确的是( )
A.克雷伯菌能合成逆转录酶是其阻止噬菌体复制的基础
B.双链cDNA转录产生的mRNA中含有多个终止密码子
C.cDNA的基本组成元素是C、H、O、P
D.cDNA的合成不需要引物的引导
【答案】A
【分析】中心法则:(1)遗传信息可以从DNA流向DNA,即DNA的复制;(2)遗传信息可以从DNA流向RNA,进而流向蛋白质,即遗传信息的转录和翻译。后来中心法则又补充了遗传信息从RNA流向RNA以及从RNA流向DNA两条途径。
【详解】A、肺炎克雷伯菌能以非编码RNA的局部为模板,通过多轮滚环逆转录产生cDNA,当克雷伯菌被噬菌体侵染后,会以单链cDNA为模板合成双链cDNA,然后表达出氨基酸序列重复的蛋白质,抑制细菌自身生长,从而阻止噬菌体复制,雷伯菌能合成逆转录酶是其阻止噬菌体复制的基础,A正确;
B、双链cDNA转录产生的mRNA表达出氨基酸序列重复的蛋白质,含有1个终止密码,B错误;
C、cDNA的基本组成元素是C、H、O、N、P,C错误;
D、以单链cDNA为模板合成双链cDNA需要引物的引导才能进行,D错误。
故选A。
7.(2025·广东广州·三模)2024年诺贝尔生理学或医学奖授予了发现微小核糖核酸(microRNA)及其在转录后基因调控中的作用的两位科学家。如图为真核生物秀丽隐杆线虫Iin-4基因的microRNA抑制Lin-14基因表达的过程。下列有关说法正确的是( )
A.过程①和②都需要解旋酶将DNA的双链解开
B.microRNA通过胞吐的方式进入细胞质发挥作用
C.Iin-4基因突变可能导致合成异常的Lin-14蛋白质
D.上述microRNA作用的原理不适用于治疗苯丙酮尿症
【答案】D
【分析】RNA是在细胞核中,以DNA的一条链为模板合成的,这一过程称为转录,转录是以基因为单位。
【详解】A、过程①和②为转录,RNA聚合酶将DNA的双链解开(不需要解旋酶),并以DNA的一条链为模板进行转录,A错误;
B、生物秀丽隐杆线虫是真核生物,In-4基因的microRNA在细胞核生存通过核孔进入细胞质,发挥作用,B错误;
C、Iin-4基因突变,转录的形成的microRNA异常,不能和Lin-14RNA局部碱基互补配对,这样Lin-14可能合成正常的Lin-14蛋白质,C错误;
D、苯丙酮尿症(PKU)是由于苯丙氨酸羟化酶(PAH)基因缺陷,导致酶缺乏,治疗苯丙酮尿症需要恢复 PAH 的功能。而microRNA的作用主要是抑制基因表达,但 PKU 需要的是恢复PAH基因的表达或功能,因此上述microRNA作用的原理不适用于治疗苯丙酮尿症,D正确。
故选D。
8.(2025·广东广州·模拟预测)大肠杆菌细胞中乳糖代谢所需酶(分别由结构基因lacZ、lacY、lacA编码,其中酶Z具有水解乳糖的功能)的合成及调控过程如下图。下列叙述正确的是( )
A.图中调节机制说明环境条件可以影响大肠杆菌基因的选择性表达
B.lacZ、lacY、lacA三个基因上各自分布有独立的起始密码子和终止密码子
C.RNA聚合酶与启动子识别与结合的过程遵循碱基互补配对原则
D.乳糖与大肠杆菌细胞合成酶Z等酶之间存在负反馈调节
【答案】A
【分析】题图分析:环境中无乳糖时,调节基因控制合成的阻遏蛋白与操纵基因结合,使其无法开启转录。进而避免了催化乳糖代谢所需酶的合成,即避免了物质的浪费;环境中存在乳糖时,阻遏蛋白与乳糖结合,RNA聚合酶可以顺利与操纵基因结合,开启转录,使催化乳糖代谢的相关酶合成,促进了乳糖的利用过程。
【详解】A、观察图 a 和图 b,当环境中没有乳糖时(图 a),阻遏蛋白与操纵基因 O 结合,阻止 RNA 聚合酶与启动子 P 结合,结构基因 lacZ、lacY、lacA 不表达;当环境中有乳糖时(图 b),乳糖与阻遏蛋白结合,使其不能与操纵基因 O 结合,RNA 聚合酶与启动子 P 结合,结构基因得以表达。这表明环境条件(有无乳糖)影响了大肠杆菌基因的选择性表达,A正确;
B、起始密码子和终止密码子位于 mRNA 上,而不是基因上,基因上是启动子和终止子等调控序列,B错误;
C、RNA聚合酶是蛋白质,蛋白质与启动子(DNA 序列)识别与结合的过程不是碱基互补配对原则,碱基互补配对原则发生在核酸之间,C错误;
D、负反馈调节是指某一成分的变化所引起的一系列变化抑制或减弱最初发生变化的那种成分所发生的变化。从图中可知,乳糖的存在促进了酶 Z 等酶的合成,不存在负反馈调节关系,D错误。
故选A。
9.(2025·广东广州·模拟预测)科学家对比古人类与现代人类基因组时,发现与大脑发育相关的基因X。古人类基因X特定区域有一段重复序列,现代人类该区域序列缺失。研究表明,这一缺失增强了基因X在胚胎发育时的表达水平,让大脑神经元数量增多、连接更复杂。下列说法正确的是( )
A.基因X区域序列缺失若发生于减数分裂,不会产生新基因
B.基因X区域序列缺失可能改变RNA聚合酶与基因X的结合位点,影响其表达水平
C.现代人的大脑神经元数量增多、连接更复杂,不利于反射与学习能力的增强
D.现代人类因为基因X区域序列缺失,在自然选择中成为优势物种
【答案】B
【分析】以自然选择学说为核心的现代生物进化理论对自然界的生命史作出了科学的解释:适应是自然选择的结果;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,进而通过隔离形成新的物种;生物进化的过程实际上是生物与生物、生物与无机环境协同进化的过程;生物多样性是协同进化的结果。
【详解】A、基因X区域序列缺失若发生于减数分裂,也会产生新基因,A错误;
B、基因X区域序列缺失若改变RNA聚合酶与基因X的结合位点,则影响其转录水平,B正确;
C、现代人的大脑神经元数量增多、连接更复杂,有利于反射与学习能力的增强,C错误;
D、现代人类在自然选择中成为优势物种,并不是因为基因X区域序列缺失,D错误。
故选B。
10.(2025·广东·模拟预测)叶绿体是半自主性细胞器,不同类型的叶绿体基因表达所需要的RNA聚合酶种类如表所示。下列叙述错误的是( )
RNA聚合酶种类叶绿体基因类型
叶绿体基因编码的RNA聚合酶(PEP)
核基因编码的RNA聚合酶(NEP)
Ⅰ类基因
需要
不需要
Ⅱ类基因
需要
需要
Ⅲ类基因
不需要
需要
A.叶绿体的发育受到核基因和叶绿体基因共同调控
B.Ⅰ类基因的转录发生在细胞核,翻译发生在叶绿体基质
C.RNA聚合酶具有DNA解旋功能和核糖核苷酸聚合功能
D.核基因是在转录水平上调控叶绿体Ⅲ类基因的表达
【答案】B
【分析】1、DNA复制是以亲代DNA分子为模板合成子代DNA分子的过程;转录是在细胞核内,以DNA一条链为模板,按照碱基互补配对原则,合成RNA 的过程;翻译是在细胞质中,以信使RNA为模板,合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。
2、叶绿体是半自主细胞器,含有DNA,能够合成自己的一部分蛋白质,因为能自己合成蛋白质,叶绿体内含有核糖体,其代谢反应的部分蛋白质来自细胞核的核基因控制。
【详解】A、据表分析可知,叶绿体的发育受到核基因和叶绿体基因共同调控,A正确;Ⅰ
B、Ⅰ类基因的转录和翻译都发生在叶绿体基质,B错误;
C、RNA聚合酶以DNA一条链为模板,以4种核糖核苷酸为原料,催化合成RNA,RNA聚合酶具有DNA解旋功能和核糖核苷酸聚合功能,C正确;
D、叶绿体Ⅲ类基因的转录需要核基因编码的RNA聚合酶,故核基因是在转录水平上调控叶绿体Ⅲ类基因的表达,D正确。
故选B。
11.(2025·广东广州·二模)有研究指出,细胞衰老是由各种压力源触发的细胞周期停滞稳定状态,其过程如图所示。研究表明,miR-302b通过调控Cdknla蛋白来逆转衰老细胞中的细胞周期停滞,从而促进增殖并实现整体年轻化。下列说法正确的是( )
A.在压力源触发下,衰老细胞中的各种酶活性降低导致细胞周期停滞
B.据图分析,控制CDK和Cyclin蛋白合成的基因可能属于抑癌基因
C.miR-302b可通过促进衰老细胞中Cdknla的表达恢复其增殖
D.miR-302b可延缓衰老,也可能会增加致癌风险
【答案】D
【分析】衰老细胞的特征:(1)细胞内水分减少,细胞萎缩,体积变小,但细胞核体积增大,染色质固缩,染色加深;(2)细胞膜通透性功能改变,物质运输功能降低;(3)细胞色素随着细胞衰老逐渐累积;(4)有些酶的活性降低;(5)呼吸速度减慢,新陈代谢减慢。
【详解】 A、图中显示是压力源触发产生Cdkn1a蛋白抑制细胞周期相关复合物,进而导致细胞周期停滞,并非是衰老细胞中各种酶活性降低导致细胞周期停滞,A错误;
B、抑癌基因主要作用是阻止细胞不正常增殖。而CDK和Cyclin复合物促进细胞周期进行,即促进细胞增殖所以控制它们合成的基因不是抑癌基因,B错误;
C、已知miR-302b通过调控Cdkn1a蛋白来逆转老细胞的细胞周期停滞。它应是抑制衰老细胞中Cdkn1a的表达,减少Cdkn1a蛋白对CDK-Cyclin复公物的抑制从而恢复增殖,不是促进Cdkn1a表达,C错误;
D、miR-302b可逆转衰老细胞周期停滞,延缓衰老但促进细胞增殖可能会使细胞增殖失控,增加致癌风险,D正确。
故选D。
12.(2025·广东清远·二模)肝脏损伤时肝星状细胞(HSC)被激活导致肝纤维化,HSC活化需大量能量,细胞呼吸第一阶段糖酵解关键酶进入细胞核,影响糖酵解基因表达为细胞供能。下列叙述错误的是( )
A.糖酵解产物丙酮酸转化为乳酸时无ATP生成
B.肝星状细胞通过增强糖酵解代谢维持细胞供能
C.肝星状细胞被激活时糖酵解过程为负反馈调节
D.靶向抑制关键酶可为抗肝纤维化治疗提供新策略
【答案】C
【分析】有氧呼吸的第一、二、三阶段的场所依次是细胞质基质、线粒体基质和线粒体内膜,有氧呼吸第一阶段是葡萄糖分解成丙酮酸和[H],合成少量ATP,第二阶段是丙酮酸和水反应生成二氧化碳、[H]和少量ATP,第三阶段是氧气和[H]反应生成水,合成大量ATP。无氧呼吸第一阶段与有氧呼吸第一阶段完全相同,第二阶段是丙酮酸在不同酶的催化作用下,分解成酒精和二氧化碳,或者转化为乳酸,其场所是细胞质基质。
【详解】A、糖酵解产物丙酮酸在无氧呼吸第二阶段转化为乳酸时,此过程没有ATP生成,ATP在糖酵解第一阶段生成,A正确;
B、由题干“肝脏损伤时肝星状细胞(HSC)被激活导致肝纤维化,HSC活化需大量能量,细胞呼吸第一阶段糖酵解关键酶进入细胞核,影响糖酵解基因表达为细胞供能”可知,肝星状细胞通过增强糖酵解代谢维持细胞供能,B正确;
C、HSC 被激活时需糖酵解供能,应是促进糖酵解过程,而非负反馈调节(负反馈是产物抑制过程),C错误;
D、因为糖酵解与肝星状细胞活化及肝纤维化相关,那么靶向抑制关键酶可影响糖酵解,进而为抗肝纤维化治疗提供新策略,D正确。
故选C。
13.(24-25高三下·湖南长沙·阶段练习)科学技术和科学方法推动了生物学的研究与发展。下列有关叙述中,正确的是( )
A.证明“光合作用释放的氧气来自水”运用了放射性同位素标记法
B.“探究酵母菌细胞的呼吸方式”实验中运用了相互对照的方法
C.萨顿提出“基因位于染色体上”这一结论运用了假说—演绎法
D.提出“基因通常是具有遗传效应的DNA片段”运用了完全归纳法
【答案】B
【分析】1、同位素标记法可用于追踪物质的运行和变化规律。
2、萨顿运用类比推理的方法提出基因在染色体的假说,摩尔根运用假说演绎法证明基因在染色体上。
【详解】A、证明“光合作用释放的氧气来自水”运用了稳定性同位素标记法,18O没有放射性,A错误;
B、“探究酵母菌细胞的呼吸方式”自变量为有氧和无氧条件,两组都是实验组,实验中运用了相互对照的方法,B正确;
C、萨顿提出“基因位于染色体上”这一结论运用了类比推理法,C错误;
D、提出“基因通常是具有遗传效应的DNA片段”运用了不完全归纳法,D错误。
故选B。
14.(23-24高一下·广东深圳·阶段练习)人类基因组计划测定的DNA分子共有31.6亿碱基对,约有2.5万个基因,这些基因的碱基对数目不超过全部碱基对数目的2%。下列叙述错误的是( )
A.人类基因组计划共测定24条染色体上的DNA
B.一条DNA上的基因之间通常是存在间隔序列
C.遗传信息即生物体所能表现出来的遗传性状
D.遗传信息的特异性可用于刑侦上的身份确认
【答案】C
【分析】人类基因组计划的目的是测定人类基因组的全部DNA序列,解读其中包含的遗传信息,人类基因组计划测定的是22 条常染色体+X+Y,共24条染色体上的DNA碱基序列。
【详解】A、人类基因组计划共测定是22 条常染色体+X+Y,即测定24条染色体上的DNA,A正确;
B、基因是具有遗传效应的核酸片段,一条DNA上的基因之间通常是存在间隔序列(非基因序列),B正确;
C、遗传信息控制生物遗传性状,C错误;
D、不同个体遗传信息不同,因此遗传信息的特异性可用于刑侦上的身份确认,D正确。
故选C。
15.(2025·广东广州·模拟预测)果蝇的眼色中,朱红色(v)对红色(V)为隐性。果蝇A因发生染色体片段重复,其基因型为Vvv,表型与vv个体一样表现为朱红色眼,而不是表现为红色眼。下列叙述错误的是( )
A.此变异属于染色体结构变异,可观察有丝分裂中期的染色体形态进行判断
B.果蝇A产生的含V配子与含v配子的比例为1∶2
C.果蝇A进行减数分裂时,联会的同源染色体可能出现“环”状结构
D.该实例说明果蝇眼色的表型受V和v基因数量比例的影响
【答案】B
【分析】染色体变异是指染色体结构和数目的改变。染色体结构的变异主要有缺失、重复、倒位、易位四种类型;染色体数目的变异有染色体组成倍增加或减少和染色体个别数目的增加或减少。
【详解】A、染色体片段重复属于染色体结构变异。在有丝分裂中期,染色体形态稳定、数目清晰,通过观察有丝分裂中期的染色体形态可以判断是否发生了染色体结构变异,A正确;
B、果蝇 A 的基因型为 Vvv,在减数分裂产生配子时,V 和 vv 分别分离,产生配子的情况为 V、vv两种,所以含 V 配子与含 v 配子的比例为1:1,B错误;
C、由于果蝇 A 发生了染色体片段重复,在进行减数分裂时,联会的同源染色体因为重复部分无法正常配对,可能出现 “环” 状结构,C正确;
D、果蝇 A 基因型为 Vvv(有 V 基因)却表现为朱红色眼(与 vv 表现型相同),说明果蝇眼色的表型不是单独受V和v的显隐性控制,还受V和v基因数量比例的影响,D正确。
故选B。
16.(2025·广东汕头·三模)帕金森综合征患者普遍存在溶酶体膜蛋白TMEM175变异(第41位氨基酸由天冬氨酸突变为丙氨酸),最终导致神经元中α-synclein蛋白无法被分解,进而聚集致病,相关机制如下图。下列叙述错误的是( )
A.该病的根本病因是TMEM175基因发生碱基对替换
B.TMEM175蛋白运输H的方式最可能是协助扩散
C.敲除TMEM175基因可能导致细胞失去自噬能力
D.α-synclein蛋白聚集与溶酶体酶活性增强有关
【答案】D
【分析】溶酶体是“消化车间”,内部含有多种水解酶,能分解衰老、损伤的细胞器,吞噬并杀死侵入细胞的病毒或病菌。被溶酶体分解后的产物,如果是对细胞有用的物质,细胞可以再利用,废物则被排出细胞外。溶酶体中的水解酶是蛋白质,在核糖体上合成。
【详解】A、帕金森综合征患者普遍存在溶酶体膜蛋白TMEM175变异(第41位氨基酸由天冬氨酸突变为丙氨酸),该病的根本病因是TMEM175基因发生碱基对替换,A正确;
B、由图可知,TMEM175蛋白通过顺浓度梯度运输H+,属于协助扩散,B正确;
C、溶酶体参与细胞的自噬过程,敲除TMEMI75基因导致溶酶体膜上没有TMEM175蛋白,溶酶体无法外排H+,溶酶体内pH降低,水解酶活性降低,细胞无法通过自噬分解自身的结构,C正确;
D、α-Synuclein蛋白聚集是因为TMEM175蛋白异常,H+无法运出溶酶体,使得溶酶体pH降低,导致水解α-Synuclein蛋白的酶活性降低所致,D错误。
故选D。
17.(2025·广东广州·模拟预测)研究人员发现,慢性粒细胞白血病(CML)患者体内存在特殊的费城染色体,由 9 号与22 号染色体长臂易位形成。此易位使BCR基因和ABL1基因融合,编码出有异常酪氨酸激酶活性的蛋白质,促使细胞不受控增殖。以下关于该病形成的叙述正确的是( )
A.BCR - ABL1融合基因表达出的异常酪氨酸激酶活性蛋白质,不影响细胞的增殖
B.CML患者白细胞数量显著增多,免疫力增强
C.观察减数分裂Ⅱ中期分裂图,可观察到9号与22号染色体长臂之间发生易位
D.减数分裂I前期,9与22号染色体断裂后错接导致易位,此变异属染色体结构变异
【答案】D
【分析】正常的22号染色体和9号染色体是两条非同源染色体,两条染色体互相交换了片段,属于染色体结构变异中的易位。
【详解】A 、根据题干信息,BCR - ABL1 融合基因编码出的异常酪氨酸激酶活性蛋白质会促使细胞不受控增殖,会影响细胞增殖,A错误;
B、CML 患者体内细胞不受控增殖,白细胞数量虽显著增多,但这些增多的白细胞功能异常,并非正常的免疫细胞,患者免疫力不会增强,反而可能下降,B错误;
C、慢性粒细胞白血病患者体内的染色体易位发生在体细胞中,体细胞不进行减数分裂,所以观察减数分裂 Ⅱ 中期分裂图,不能观察到 9 号与 22 号染色体长臂之间发生的易位,C错误;
D、染色体易位是指染色体的某一片段移接到另一条非同源染色体上,9 号与 22 号染色体为非同源染色体,在减数分裂 I 前期,9 与 22 号染色体断裂后错接导致易位,这种变异属于染色体结构变异,D正确。
故选D。
18.(2025·广东广州·模拟预测)线粒体正常的形态和数量与其融合、裂变相关,该过程受drp-1和fzo-1等基因的调控。肌肉细胞衰老过程中线粒体碎片化会增加,造成机体体能下降。下图是研究运动对线虫衰老肌肉细胞线粒体的影响结果。下列叙述错误的是( )
注:颜色越深,代表细胞中的线粒体碎片化程度越高;drp-1、fzo-1代表相关基因功能缺失突变体。
A.与5日龄相比,10日龄线虫的细胞供能明显减少
B.运动可改善野生型线虫线粒体的碎片化,延缓衰老造成的体能下降
C.drp-1基因产物能有效减缓衰老造成的线粒体碎片化
D.fzo-1基因产物放大了运动对线粒体的影响
【答案】C
【分析】线粒体是有氧呼吸的主要场所。有氧呼吸过程分为三个阶段,第一阶段是葡萄糖酵解形成丙酮酸和[H],发生在细胞质基质中;有氧呼吸的第二阶段是丙酮酸和水反应产生二氧化碳和[H],发生在线粒体基质中;有氧呼吸的第三阶段是[H]与氧气反应形成水,发生在线粒体内膜上。无氧呼吸只在细胞质基质中进行,有氧呼吸释放的能量远远多于无氧呼吸。
【详解】A、观察图中野生型线虫在不同日龄下的线粒体碎片化程度,可以看到随着日龄的增加,线粒体碎片化程度明显加深。而对比同一日龄下运动与不运动的线粒体碎片化程度,虽然运动有一定的减缓作用,但整体变化幅度相对较小。因此,与5日龄相比,10日龄线虫的线粒体碎片化程度高,因而供能明显减少,A正确;
B、根据图示信息,颜色越深代表细胞中线粒体碎片化程度越高,野生型线虫无论是10日龄,还是5日龄,运动组与对照组相比较,线粒体的碎片化均降低,说明运动可减缓衰老引起的线粒体碎片化,B正确;
C、观察图中drp−1基因突变体在不同条件下的线粒体碎片化程度,可以看到无论是否运动,随着年龄的增加,线粒体碎片化程度都较低,甚至低于野生型线虫运动组的水平,这说明drp−1基因产物实际上会促进线粒体碎片化,而不是减缓,C错误;
D、对比图中fzo−1基因突变体与野生型线虫在运动条件下的线粒体碎片化程度,可以发现fzo−1基因突变体的线粒体碎片化程度更高,野生型线虫在运动条件下的线粒体碎片化更低,说明fzo−1基因产物在某种程度上放大了运动对线粒体的影响,D正确。
故选C。
19.(2025·广东·模拟预测)二倍体水稻的精子形成过程较为复杂,在花药的特定区域某些体细胞会分化成为小孢子母细胞,小孢子母细胞进行减数分裂形成小孢子,小孢子随后会进一步发育,通常经过两次有丝分裂并逐渐分化成为成熟的精子。下列相关叙述正确的是( )
A.小孢子母细胞进行减数分裂Ⅱ过程中会发生基因重组
B.成熟的精子与卵细胞结合形成受精卵中的遗传物质一半来自父方
C.小孢子母细胞的染色体数与小孢子的染色体数不同
D.用花药离体培养技术培养花药获得的水稻幼苗都是单倍体
【答案】C
【分析】基因重组的主要类型包括染色体互换和自由组合,染色体互换发生在减数分裂Ⅰ前期,自由组合发生在减数分裂Ⅰ后期。
【详解】A、基因重组的主要类型包括染色体互换和自由组合,因此基因重组发生在减数分裂Ⅰ过程中,A错误;
B、精子几乎不含细胞质,故受精卵中的质遗传物质几乎均来自于卵细胞,来自父方的遗传物质少于一半,B错误;
C、结合题干信息可知,小孢子母细胞的染色体数(2n)与小孢子的染色体数(n)一般不同,C正确;
D、花药中含有小孢子母细胞和小孢子,因此用花药离体培养技术培养花药获得的水稻幼苗是二倍体或单倍体,D错误。
故选C。
20.(2025·广东深圳·二模)如图为一对同源染色体在减数分裂联会时的简图,该图能反映的染色体结构变异类型为( )
A.染色体片段倒位 B.染色体片段缺失
C.染色体片段重复 D.染色体片段易位
【答案】A
【分析】染色体变异包括染色体数目变异和染色体结构变异。染色体数目变异可以分为两类:一类是细胞内个别染色体的增减,另一类是细胞内染色体数目以一套完整的非同源染色体为基数成倍地增减。染色体结构变异主要有4种类型:染色体某一片段的缺失,如果蝇缺刻翅;染色体中某一片段的增加,如果蝇棒状眼;染色体的某一片段移接到另一条非同源染色体上,如果蝇的花斑眼;染色体的某一片段位置颠倒,如果蝇卷翅的形成。
【详解】ABCD、从联会后的图形可以看出:图中染色体出现的情况是由于染色体片段的颠倒引起的倒位,BCD错误,A正确。
故选A。
21.(2025·广东揭阳·模拟预测)同域性物种形成是指分布在同一地区内的种群间由于某些因素,出现生殖隔离而形成新物种的过程。异域性物种形成是指种群由于地理隔离,各自独立进化而产生新物种的过程。下列叙述错误的是( )
A.二倍体植物变为四倍体的过程属于同域性物种形成
B.加拉帕戈斯群岛多种地雀的形成属于异域性物种形成
C.同域性物种形成的可能性比异域性物种形成更大
D.上述两种物种形成的方式均由可遗传变异提供原材料
【答案】C
【分析】现代生物进化理论内容:种群是生物进化的基本单位,生物进化的实质是种群基因频率的定向改变;突变和基因重组为生物进化提供原材料;自然选择决定生物进化的方向;隔离是物种形成的必要条件。
【详解】A、二倍体植物由于低温等因素抑制了纺锤体的形成,最终在同一地域产生了四倍体,该过程属于同域性物种形成,A正确;
B、加拉帕戈斯群岛多种地雀的形成是由于地理障碍导致不同区域的地雀不能进行基因交流,最终形成不同种类的地雀,属于异域性物种形成,B正确;
C、新物种的形成一般都先经过长时间的地理隔离,即异域性物种形成的可能性比同域性物种形成更大,C错误;
D、同域性物种形成和异域性物种形成均是遗传物质发生改变所引起的,即上述两种物种形成的方式均由可遗传变异提供原材料,D正确。
故选C。
22.(2025·广东广州·模拟预测)建立者效应是指由少数个体建立的新群体因基因库局限性等作用,导致其遗传特征与原群体产生显著差异的过程。我国朱鹮保护工作者在成功实现人工繁育和野化放飞后,开展朱鹮隔离在不同迁地的保护研究。下列叙述错误的是( )
A.迁地的新群体基因库与原群体的差异,会随着新种群的繁衍而被放大
B.突变和基因重组是朱鹮种群进化的基础
C.迁地中不同的环境条件可定向改变朱鹮种群的基因频率
D.迁入到不同环境的朱鹮因缺乏天敌均呈“J”形增长
【答案】D
【分析】现代进化理论的基本内容是:①进化是以种群为基本单位,进化的实质是种群的基因频率的改变。②突变和基因重组产生进化的原材料。③自然选择决定生物进化的方向。④隔离导致物种形成。
【详解】A、地理隔离会限制不同种群间的基因交流,迁地的新群体基因库与原群体的差异,会随着新种群的繁衍而被放大,A正确;
B、突变和基因重组为生物进化提供原材料,是朱鹮种群进化的基础,B正确;
C、迁地中不同的环境条件的自然选择可定向改变朱鹮种群的基因频率,C正确;
D、“J”形增长的条件是食物和空间充裕、气候适宜、没有敌害等,而迁入到不同环境的朱鹮因缺乏天敌这一个条件,种群数量不一定呈“J”形增长,D错误。
故选D。
23.(2025·广东深圳·二模)植物甲和植物乙为二倍体。甲生活在阳光充足的悬崖顶,乙生活在悬崖底的林荫中。在某些山地坡度缓和的地方,甲和乙分别沿着斜坡向下和向上扩展,在斜坡上相遇并杂交产生丙。若丙不能产生子代,则下列叙述错误的是( )
A.甲和乙存在生殖隔离
B.甲种群基因频率若改变则说明甲发生了进化
C.甲、乙、丙含有的基因共同构成一个种群的基因库
D.甲、乙向斜坡的扩展可能与种内竞争有关
【答案】C
【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、甲和乙杂交产生丙,丙不能产生子代(不可育),说明甲和乙仍然存在生殖隔离,A正确;
B、生物进化的实质在于种群基因频率的改变,故甲种群基因频率的改变说明甲发生了进化,B正确;
C、甲、乙、丙不是同一个物种,含有的基因不能构成一个种群的基因库,C错误;
D、甲、乙向斜坡的扩展可能与环境变化、种内竞争等因素有关,D正确。
故选C。
24.(2025·广东珠海·模拟预测)加拉帕戈斯群岛主要由13个岛屿组成,不同岛屿的环境差异较大,其上分别生活13种不同的地雀,这些地雀的喙形差别很大,它们是由共同祖先经过长期进化形成的。研究发现,干旱年份喙形较大的地雀繁殖成功率更高,但近十年气候变暖导致小喙个体比例上升。小喙的出现与ALX1基因突变密切相关。下列说法错误的是( )
A.气候变暖导致ALX1基因突变造成小喙个体比例上升
B.ALX1基因突变可能通过影响胚胎发育影响喙形大小
C.地雀各种群基因库的差异积累导致最终形成生殖隔离
D.小喙个体相对更能适应变暖的环境是自然选择的结果
【答案】A
【分析】现代生物进化理论的主要内容为:适应是自然选择的结果;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,进而通过隔离形成新的物种;生物进化的过程实际上是生物与生物生物与无机环境协同进化的过程;生物多样性是协同进化的结果。
【详解】A、基因突变具有不定向性,不是由气候变暖诱导产生的。气候变暖只是对已存在的不同喙形地雀进行了选择,使小喙个体比例上升,A错误;
B、ALX1基因突变后小喙个体出现,推测该基因突变可能通过影响胚胎发育过程中相关结构的形成,进而影响喙形大小,B正确。
C、不同岛屿环境差异大,地雀各种群在不同环境下基因频率定向改变,基因库差异不断积累,当差异达到一定程度,就可能导致生殖隔离,形成不同物种,C正确;
D、近十年气候变暖导致小喙个体比例上升,说明小喙个体相对更能适应变暖的环境,这是自然选择(环境对生物的选择作用)的结果,D正确。
故选A。
二、解答题
25.(2025·广东惠州·三模)桃源黑猪是我国地方猪种的典型代表,具有瘦肉率低的缺陷。MSNT(肌肉生长抑制素)是控制动物“双肌性状”的基因,其功能为可抑制动物骨骼肌增生,增加脂肪沉积。研究人员利用sgMSNT/Cas9复合物敲除MSNT基因获得了桃源黑猪新品种。图1中的sgMSNT/Cas9复合物中,sgMSNT是能准确识别MSNT基因序列的RNA,并引导Cas9蛋白对DNA进行切割。图2为利用该技术成功敲除MSNT基因后,通过胚胎工程获得桃源黑猪新品种的操作步骤。回答下列问题:
(1)Cas9蛋白相当于 酶,可催化 键断裂,若图1中复合物所识别的DNA序列为5′-CCATC-3′,则sgMSNT的序列为 。
(2)图1所示技术可弥补桃源黑猪瘦肉率低的缺陷的原因是 。
(3)图2中形成重构胚后可通过 法(写1种)激活,为获得更多胚胎,可在胚胎发育到 期时进行 。
【答案】(1) 限制 磷酸二酯 5′-GAUGG-3′
(2)sgMSNT/Cas9复合物通过使MSNT基因被切割破坏,抑制MSNT基因表达,从而达到促进桃源黑猪骨骼肌增生,减少脂肪沉积,瘦肉率增加的效果。
(3) 电刺激、Ca2+载体、乙醇、蛋白酶合成抑制剂 囊胚或桑葚胚 胚胎分割
【分析】基因工程的基本操作步骤主要包括:(1)目的基因的获取;(2)基因表达载体的构建(核心);(3)将目的基因导入受体细胞;(4)目的基因的检测与鉴定。
【详解】(1)据题干信息“Cas9蛋白对DNA进行切割”可知,Cas9蛋白相当于限制酶;故可可催化磷酸二酯键的断裂;sgMSNT是能准确识别MSNT基因序列的RNA,据图可知,sgMSNT可与靶核酸分子(需要切割的DNA片段)互补配对,若所识别的DNA序列为5′-CCATC-3′,结合碱基互补配对和双链反向平行关系,则sgMSNT的序列为5′-GAUGG-3′。
(2)sgMSNT/Cas9复合物通过使MSNT基因被切割破坏,抑制MSNT基因表达,从而达到促进桃源黑猪骨骼肌增生,减少脂肪沉积,瘦肉率增加的效果,以此来弥补桃源黑猪瘦肉率低的缺陷。
(3)胚激活可通过电刺激、Ca2+载体、乙醇、蛋白酶合成抑制剂等方法来进行;为获得更多胚胎,可进行胚胎分割,即在胚胎发育到囊胚或桑葚胚时进行胚胎分割。
26.(2025·广东深圳·模拟预测)土壤盐渍化严重影响植物生长发育,研究植物应对盐胁迫的机制对提高作物产量至关重要。图1表示在不同盐浓度处理下,野生型拟南芥(WT)、CDK8缺失突变体(cdk8)和AHL10缺失突变体(ahl10)的净光合速率变化。请回答下列问题:
注:基因1编码的铁氧还蛋白主要参与NADPH的形成。基因2为盐胁迫响应基因,可减弱盐胁迫对基因1的影响,S蛋白能抑制基因2的表达。
(1)据图1可知,随着盐浓度的升高,WT的净光合速率变化趋势是 。CDK8对植物在盐胁迫下维持光合能力具有 (填“促进”或“抑制”)作用。
(2)为进一步探寻CDK8在盐胁迫下调控光合能力的机理,科研人员测定了盐胁迫下植物体内相关基因表达量和S蛋白招募量(图2)。盐胁迫下基因1的表达量 ,该变化影响光合作用的 阶段,进而影响植物的光合速率。研究发现,CDK8通过直接磷酸化AHL10来促进其降解,推测CDK8在盐胁迫响应中调控光合能力的分子机制: 。
(3)据上述研究提出一种提高作物耐盐性的育种策略: 。
【答案】(1) 先基本不变,后下降 促进
(2) 下降 光反应 CDK8通过直接磷酸化AHL10,促进其降解,从而减少S蛋白招募量,解除对盐胁迫相应基因(基因2)的抑制,使基因2表达量增加,减弱盐胁迫对基因1的抑制,维持光合能力
(3)通过基因工程技术提高作物中CDK8基因的表达量(或培育CDK8基因高表达的作物品种)或降低AHL10基因的表达量(或使AHL10基因发生突变或持续磷酸化)
【分析】分析图1,与WT相比,在不同盐浓度下,CDK8缺失突变体净光合速率明显降低。分析图2,与对照组相比,盐胁迫下WT组基因1和S蛋白招募量减少,基因2表达量增加,而与WT组相比,盐胁迫处理的CDK8组S蛋白招募量有所增加,基因2表达减少。
【详解】(1)据图1可知,随着盐浓度的升高,WT的净光合速率变化趋势是先基本不变,后下降。与WT相比,在不同盐浓度下,CDK8缺失突变体净光合速率明显降低,说明CDK8对植物在盐胁迫下维持光合能力具有促进作用。
(2)由图2可知,与对照组相比,盐胁迫下的WT组基因1的表达量下降,基因1编码的铁氧还蛋白主要参与NADPH的形成,故该变化影响光合作用的光反应阶段,进而影响植物的光合速率。分析图2,盐胁迫下,基因1和S蛋白招募量减少,基因2表达量增加,而与WT组相比,盐胁迫处理的CDK8组S蛋白招募量有所增加,基因2表达减少,又CDK8通过直接磷酸化AHL10来促进其降解,故推测CDK8在盐胁迫响应中调控光合能力的分子机制为CDK8通过直接磷酸化AHL10,促进其降解,从而减少S蛋白招募量,解除对盐胁迫相应基因(基因2)的抑制,使基因2表达量增加,减弱盐胁迫对基因1的抑制,维持光合能力。
(3)结合上题可知,要提高作物耐盐性,可通过基因工程技术提高作物中CDK8基因的表达量(或培育CDK8基因高表达的作物品种)或降低AHL10基因的表达量(或使AHL10基因发生突变或持续磷酸化)。
27.(2025·广东广州·模拟预测)玉米是我国种植面积最大的粮食作物,研究籽粒的发育机制对提高产量有重要意义。
(1)DNA甲基化是表观遗传调控中一种重要修饰,它并未改变 ,但基因的表达和表型发生了可遗传的变化。
(2)科研团队从玉米B73品系突变体库中筛选得到两种去甲基化酶的突变体,突变后的相关基因分别为a和b。
① 测序发现,两个突变基因均为单个碱基发生替换,导致最终合成的多肽链缩短,形成的DNA去甲基化酶功能减弱。这种变异类型属于 。
② 玉米籽粒中的胚和胚乳经受精发育而成,籽粒大小主要取决于胚乳体积。两对基因均为杂合的植株自交后代中,纯合双突变体籽粒的重量明显低于其他基因型个体,所占比例为1/16。推测基因A/a、B/b的位置关系最可能是 。
③ 研究人员检测了授粉14天后双杂合植株自交后代胚乳中的DNA甲基化情况,结果如下表。请解释纯合双突变体的籽粒比其他个体的籽粒轻的原因 。
基因组成
A_B_
aaB_
A_bb
aabb
胚乳基因的DNA甲基化水平
*
**
***
*****
注:“*”越多,表示甲基化水平越高
(3)基因印记表达是子代中的等位基因基于亲本来源特异性表达的现象,即子代只表达来源于母方(或父方)的等位基因。研究人员用B73品系(BBhh)和另一稳定遗传的品系做亲本进行杂交实验,证明与胚乳发育有关的H/h为母源等位基因,且其特异性表达由来自母本的酶B介导的DNA去甲基化导致。请在下表中补充其余3组的亲本基因型及H基因表达情况。
组别
杂交组合
H基因表达情况
1
BBhh(♀)× BBHH(♂)
不表达
2
BBHH(♀)×BBhh (♂)
①
3
bbHH(♀)× BBhh(♂)
②
4
BBhh(♀)× bbHH(♂)
③
【答案】(1)基因的碱基序列
(2) 基因突变 两对基因分别位于两对同源染色体上 纯合双突变体不能产生去甲基化酶A或B,DNA甲基化水平高于其他个体,胚乳发育较慢,籽粒较轻
(3) 表达 不表达 不表达
【分析】生物体基因的碱基序列保持不变,但基因表达和表型发生可遗传变化的现象,叫作表观遗传。
基因自由组合定律实质:同源染色体上的等位基因彼此分离的同时,非同源染色体上的非等位基因自由组合。
【详解】(1)DNA甲基化是表观遗传调控中一种重要修饰,它并未改变基因的碱基序列,但基因的表达和表型发生了可遗传的变化,这种现象叫做表观遗传。
(2)①测序发现,两个突变基因均为单个碱基发生替换,这属于基因突变,即碱基对的增添、缺失、替换导致的基因结构的改变属于基因突变。
②两对基因均为杂合的植株自交后代中,纯合双突变体籽粒的重量明显低于其他基因型个体,所占比例为1/16。推测纯合双突变体籽粒的基因型为aabb,其所占比例为1/16,说明双杂合植株自交产生的子代表型比为9∶3∶3∶1的变式,两对等位基因遵循基因的自由组合定律,位于非同源染色体上。
③据表可知,aabb甲基化水平最高,其重量最低,而籽粒大小主要取决于胚乳体积,可能是由于酶A和酶B均能使促进胚乳组织发育的相关基因去甲基化,提高其表达水平。单突变体分别能合成酶A或酶B,发挥去甲基化作用,双突变体aabb中酶A和酶B均无法合成,因此相关基因的甲基化水平高,胚乳发育受抑制。
(3)基因印记表达是子代中的等位基因基于亲本来源特异性表达的现象,即子代只表达来源于母方(或父方)的等位基因。欲证明与胚乳发育有关的H/h为母源等位基因,且其特异性表达由来自母本的酶B介导的DNA去甲基化导致,可设置下列杂交组合:BBhh(♀)×BBHH(♂)、BBHH(♀)×BBhh(♂)、bbHH(♀)×BBhh(♂)、BBhh(♀)×bbHH(♂),由于在酶B介导的DNA去甲基化影响下,子代特异性表达母源基因H/h,所以BBhh(♀)×BBHH(♂)子代H基因来自父本不表达,BBHH(♀)×BBhh(♂)子代可合成酶B,H基因来自母本,可正常表达,bbHH(♀)×BBhh(♂)子代B基因来自于父本,不能合成酶B,H基因不表达,BBhh(♀)×bbHH(♂)子代H基因来自于父本,不表达。
28.(2025·广东广州·模拟预测)马铃薯块茎蛾是马铃薯上重要的世界性害虫,会对马铃薯造成毁灭性的危害,该害虫目前已成为影响马铃薯产业发展的重要因素。请回答下列问题。
(1)马铃薯块茎蛾成虫昼伏夜出,具趋光性,对马铃薯块茎蛾成虫进行研究时,通常可用 的方法调查其种群密度。目前生产上对马铃薯块茎蛾的防治主要还是依赖化学农药,但效果会随着施药期的延长而下降,原因是 。
(2)马铃薯被取食后,叶片会释放挥发性有机物,这些化合物可吸引块茎蛾幼虫的天敌中华甲虫蒲螨前来产卵。可见,信息能够 ,进而维持生态系统的平衡与稳定。
(3)为研发马铃薯块茎蛾的绿色防控新技术,比较了中华甲虫蒲螨数量(60和100只)和以昆虫为寄主的真菌种类(K5和K6)以及二者共同处理对马铃薯块茎蛾化蛹数和羽化数的影响。在筛选合适的真菌时,需要考虑的问题是 。实验结果如上图,据此分析,组别 的防治效果最好。
【答案】(1) 黑光灯诱捕 在杀虫剂的选择作用下,块茎蛾群中的抗药性基因频率逐渐增加
(2)调节生物的种间关系
(3) 真菌对中华甲虫蒲螨没有毒性,不影响中华甲虫蒲螨的存活 100螨+K6
【分析】调查种群密度常用的方法有样方法、标记重捕法、黑光灯诱捕法、逐个计数法。
【详解】(1)马铃薯块茎蛾成虫具趋光性,宜采用黑光灯诱捕法调查其种群密度。用化学农药对马铃薯块茎蛾进行化学防治,长期使用后,在杀虫剂的选择作用下,块茎蛾群中的抗药性基因频率逐渐增加,马铃薯块茎蛾对杀虫剂的抗性增强,药效降低。
(2)马铃薯被取食后,叶片会释放挥发性有机物,这些化合物可吸引块茎蛾幼虫的天敌中华甲虫蒲螨前来产卵,体现了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。
(3)在筛选合适的真菌时,需要考虑的问题是真菌对中华甲虫蒲螨没有毒性,不影响中华甲虫蒲螨的存活。
分析图表可知,100螨+K6处理下马铃薯块茎蛾化蛹数和羽化数最低,其防治效果最好。
三、实验题
29.(2025·广东惠州·一模)微小RNA(miRNA)是一类由内源基因编码的长度约为22个核苷酸的非编码单链RNA分子,参与调控某些基因的表达,影响生命过程中一系列的重要进程,包括细胞增殖,细胞凋亡等。miRNA的形成过程和调控机理如下图所示,请结合信息回答下列问题:
(1)细胞核中形成初级miRNA的过程叫 ,剪切后经过 (结构)进入细胞质,图中再剪切过程主要是某种水解酶断开miRNA中的 ,最终形成成熟miRNA。
(2)成熟miRNA与靶mRNA的两种结合方式均会减少靶基因的翻译产物,据图分析两种方式作用机理的不同之处是 。
(3)研究团队为研究miR-509-5p(一种miRNA)在人黑色素瘤细胞中对ACLY(参与促进细胞增殖过程中有关代谢的关键酶)含量的影响,相关结果如下表:
表:不同处理时人黑色素瘤细胞中ACLY的含量
组别
ACLY相对含量
对照组
0.81
miR-509-5p增强组
0.32
miR-509-5p拮抗组
1.06
①据此可以推断人黑色素瘤细胞中miR-509-5p的含量与ACLY的相对含量呈 关系。表中数据还能否说明miR-509-5p是通过图示中“结合方式1”还是“结合方式2”来影响ACLY的相对含量?(若能,请说明理由,若不能,请提出进一步研究的思路) 。
②根据以上研究内容,尝试提出一个治疗人黑色素瘤的新思路: 。
【答案】(1) 转录 核孔 磷酸二酯键
(2)方式1中miRNA与mRNA结合后阻止核糖体移动,从而抑制翻译;方式2中miRNA与mRNA结合,导致mRNA降解
(3) 负相关 不能说明,需要测定对照组和实验组中人黑色素瘤细胞ACLYmRNA的含量并对比分析 通过促进细胞中miR-509-5p的表达,降低ACLY蛋白表达量,从而抑制细胞的增殖;或降低ACLY mRNA表达量,减少ACLY蛋白,从而抑制细胞的增殖
【分析】基因表达包括转录和翻译两个过程,其中转录是以DNA的一条链为模板合成RNA的过程,该过程主要在细胞核中进行,需要解旋酶和RNA聚合酶参与;翻译是以mRNA为模板合成蛋白质的过程,该过程发生在核糖体上,需要以氨基酸为原料,还需要酶、能量和tRNA等。
【详解】(1)RNA是在细胞核中,通过 RNA聚合酶以DNA的一条链为模板合成的,这一过程 叫作转录;细胞核中形成初级miRNA的过程叫转录;题图可知,初级miRNA剪切后经过核孔进入细胞质,图中再剪切过程主要是某种水解酶断开miRNA中核糖与磷酸之间的磷酸二酯键,最终形成成熟miRNA。
(2)题图可知,方式1中miRNA与mRNA结合后阻止核糖体移动,从而抑制翻译;方式2中miRNA与mRNA结合,导致mRNA降解。
(3)①由题表可知,人黑色素瘤细胞中miR-509-5p的含量与ACLY的相对含量呈负相关的关系;但表中数据不能说明miR-509-5p是通过图示中“结合方式1”还是“结合方式2”来影响ACLY的相对含量。需要测定对照组和实验组中人黑色素瘤细胞ACLYmRNA的含量并对比分析。
②ACLY是参与促进细胞增殖过程中有关代谢的关键酶,治疗人黑色素瘤需要抑制ACLY的活性,故治疗人黑色素瘤的新思路:通过促进细胞中miR-509-5p的表达,降低ACLY蛋白表达量,从而抑制细胞的增殖;或降低ACLY mRNA表达量,减少ACLY蛋白,从而抑制细胞的增殖。
30.(2025·广东广州·三模)星形胶质细胞中的I蛋白与动物学习记忆能力有关。科研人员对T蛋白的作用机理进行了系列研究。
(1)星形胶质细胞的 末梢与神经元胞体或树突相接近形成 ,其形态、功能和数量会影响学习记忆能力。
(2)科研人员获得星形胶质细胞中敲除T基因的小鼠X,进行两组实验。实验一:在水槽中放置一平台,对小鼠进行5天平台实验,测定野生型和小鼠X到达平台所用时间,结果如图1.实验二:将野生型和小鼠X置于暗箱中,记录运动轨迹(运动轨迹可反映小鼠运动能力),结果如图2.
①图1显示,与野生型相比,小鼠X到达平台的时间更长。请提出两种合理的假设解释实验结果。
假设一:T蛋白可维持小鼠的学习记忆能力。
假设二: 。
②图2实验结果排除了 (填“假设一”或“假设二”)。
(3)科学家显微拍摄野生型和小鼠X的神经细胞,发现小鼠X海马区的突触数量显著降低。为研究T蛋白缺失导致突触数量降低的原因,还需在细胞水平上进一步观察记录 。
(4)钙波指细胞内的钙在某个区域瞬时性增高,并以很快的速度在细胞内传播。钙波强度可调节星形胶质细胞与神经元间的交流,以及神经细胞的发育。A蛋白位于星形胶质细胞的细胞膜上,敲除A基因,钙波强度减弱。敲除T基因的小鼠,A基因启动子区域维持甲基化修饰。请综合分析,完善T蛋白影响学习记忆的机理为: 。
【答案】(1) 轴突 突触
(2) T蛋白可维持小鼠的运动能力 二
(3)海马区神经细胞的数量和突起(或轴突、树突)数量
(4)
【分析】1、学习是神经系统不断地接受刺激,获得新的行为、习惯和积累经验的过程,记忆则是将获得的经验进行贮存和再现。2、学习和记忆的机理:①学习和记忆涉及脑内神经递质的作用以及某些种类蛋白质的合成;②短期记忆主要与神经元的活动及神经元之间的联系有关,尤其是与大脑皮层下一个形状像海马的脑区有关;③长期记忆可能与新突触的建立有关。
【详解】(1)学习和记忆涉及脑内神经递质的作用以及某些种类蛋白质的合成,短期记忆主要与神经元的活动及神经元之间的联系有关,尤其是与大脑皮层下一个形状像海马的脑区有关,长期记忆可能与新突触的建立有关,因此星形胶质细胞的轴突末梢与神经元胞体或树突相接近形成突触,其形态、功能和数量会影响学习记忆能力。
(2) ①图1显示,与野生型相比,小鼠X到达平台的时间更长,可能是小鼠X缺乏T蛋白,使小鼠学习记忆能力下降,也有可能是可能是小鼠X缺乏T蛋白使小鼠的运动能力下降,因此可做出假设:假设一:T蛋白可维持小鼠的学习记忆能力 (或敲除 T蛋白后会导致小鼠学习记忆能力下降);假设二:T蛋白可维持小鼠的运动能力;T蛋白可维持小鼠的正常精神状态 (或敲除T蛋白后会导致小鼠运动能力下降或出现精神障碍)。②由图2可以看出,小鼠X的运动轨迹与野生型的运动轨迹差别不大,说明缺乏T蛋白对小鼠的运动能力影响不大,因此排除假设二。
(3) 研究T蛋白缺失导致突触数量降低的原因,还需在细胞水平上进一步观察记录小鼠X海马区神经细胞的数量和突起(或轴突、树突)数量,并与野生型进行比较。
(4) 由题意可知,A蛋白位于星形胶质细胞的细胞膜上,敲除A基因,钙波强度减弱。敲除T基因的小鼠,A基因启动子区域维持甲基化修饰,可以得出T蛋白影响学习记忆的机理为:T蛋白促进A基因去甲基化,促进A蛋白的合成,使钙波强度增强,增加突触的数量,从而增强学习记忆能力。机理可表示为:
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专题05 遗传的分子基础及生物的变异与进化
考点
5年考情(2021-2025)
命题趋势
考点1 遗传的分子基础
2025·广东-9
2023·广东-2
2022·广东-5
2021·广东-5
2021·广东-7
2023·广东-17
从近五年广东省高考试题来看,遗传的分子基础是常考考点,常在选择题中出现。在最近的高考中,表观遗传、染色体结构变异、基因频率的改变与生物进化等考点出现频率较高。
考点2 生物的变异与育种
2024·广东-10
2024·广东-14
2022·广东-11
2021·广东-11
2021·广东-16
考点3 生物的进化
2025·广东-12
2024·广东-11
2023·广东-5
2022·广东-14
2021·广东-8
2021·广东-10
考点01 遗传的分子基础
1、(2025·广东-9)VHL基因的一个碱基发生突变,使其编码区中某CCA(编码脯氨酸)变成CCG(编码脯氨酸),导致合成的mRNA变短,引发VHL综合征。该突变( )
A. 改变了DNA序列中嘧啶的数目
B. 没有体现密码子的简并性
C. 影响了VHL基因的转录起始
D. 改变了VHL基因表达的蛋白序列
2、(2023·广东-2)中外科学家经多年合作研究,发现circDNMT1(一种RNA分子)通过与抑癌基因p53表达的蛋白结合诱发乳腺癌,为解决乳腺癌这一威胁全球女性健康的重大问题提供了新思路。下列叙述错误的是( )
A. p53基因突变可能引起细胞癌变
B. p53蛋白能够调控细胞的生长和增殖
C. circDNMT1高表达会使乳腺癌细胞增殖变慢
D. circDNMT1的基因编辑可用于乳腺癌的基础研究
3、(2022·广东-5)下列关于遗传学史上重要探究活动的叙述,错误的是( )
A. 孟德尔用统计学方法分析实验结果发现了遗传规律
B. 摩尔根等基于性状与性别的关联证明基因在染色体上
C. 赫尔希和蔡斯用对比实验证明DNA是遗传物质
D. 沃森和克里克用DNA衍射图谱得出碱基配对方式
4、(2021·广东-5)DNA双螺旋结构模型的提出是二十世纪自然科学的伟大成就之一。下列研究成果中,为该模型构建提供主要依据的是( )
①赫尔希和蔡斯证明DNA是遗传物质的实验
②富兰克林等拍摄的DNA分子X射线衍射图谱
③查哥夫发现的DNA中嘌呤含量与嘧啶含量相等
④沃森和克里克提出的DNA半保留复制机制
A. ①② B. ②③ C. ③④ D. ①④
5、(2021·广东-7)金霉素(一种抗生素)可抑制tRNA与mRNA的结合,该作用直接影响的过程是( )
A. DNA复制 B. 转录 C. 翻译 D. 逆转录
6、(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_________。
考点02 生物的变异与育种
1、(2024·广东-10)研究发现,短暂地抑制果蝇幼虫中PcG 蛋白(具有组蛋白修饰功能)的合成,会启动原癌基因zfhl的表达,导致肿瘤形成。驱动此肿瘤形成的原因属于( )
A. 基因突变
B. 染色体变异
C. 基因重组
D. 表观遗传
2、(2024·广东-14)雄性不育对遗传育种有重要价值。为获得以茎的颜色或叶片形状为标记的雄性不育番茄材料,研究者用基因型为 AaCcFf的番茄植株自交,所得子代的部分结果见图。其中,控制紫茎(A)与绿茎(a)、缺刻叶(C)与马铃薯叶(c)的两对基因独立遗传,雄性可育(F)与雄性不育(f)为另一对相对性状,3对性状均为完全显隐性关系。下列分析正确的是( )
A. 育种实践中缺刻叶可以作为雄性不育材料筛选的标记
B. 子代的雄性可育株中,缺刻叶与马铃薯叶的比例约为1:1
C. 子代中紫茎雄性可育株与绿茎雄性不育株的比例约为3:1
D. 出现等量绿茎可育株与紫茎不育株是基因突变的结果
3、(2022·广东-11)为研究人原癌基因Myc和Ras的功能,科学家构建了三组转基因小鼠(Myc、Ras及Myc+Ras,基因均大量表达),发现这些小鼠随时间进程体内会出现肿瘤(如图)。下列叙述正确的是( )
A. 原癌基因的作用是阻止细胞正常增殖
B. 三组小鼠的肿瘤细胞均没有无限增殖的能力
C. 两种基因在人体细胞内编码功能异常的蛋白质
D. 两种基因大量表达对小鼠细胞癌变有累积效应
4、(2021·广东-11)白菜型油菜(2n=20)的种子可以榨取食用油(菜籽油)。为了培育高产新品种,科学家诱导该油菜未受精的卵细胞发育形成完整植株Bc。下列叙述错误的是( )
A. Bc成熟叶肉细胞中含有两个染色体组
B. 将Bc作为育种材料,能缩短育种年限
C. 秋水仙素处理Bc幼苗可以培育出纯合植株
D. 自然状态下Bc因配子发育异常而高度不育
5、(2021·广东-16)人类(2n=46)14号与21号染色体二者的长臂在着丝点处融合形成14/21平衡易位染色体,该染色体携带者具有正常的表现型,但在产生生殖细胞的过程中,其细胞中形成复杂的联会复合物(如图),在进行减数分裂时,若该联会复合物的染色体遵循正常的染色体行为规律(不考虑交叉互换),下列关于平衡易位染色体携带者的叙述,错误的是( )
A. 观察平衡易位染色体也可选择有丝分裂中期细胞
B. 男性携带者的初级精母细胞含有45条染色体
C. 女性携带者的卵子最多含24种形态不同的染色体
D. 女性携带者的卵子可能有6种类型(只考虑图中的3种染色体)
考点03 生物的进化
1、(2025·广东-12)果蝇外骨骼角质中表皮烃的含量不仅影响果蝇的环境适应能力,也影响果蝇的交配对象选择(如图)。表皮烃的合成受mFAS基因控制。下列叙述错误的是( )
A. 突变和自然选择驱动果蝇物种A和物种B的形成
B. 自然选择使具有低表皮烃性状的果蝇适应潮湿环境
C. 果蝇种群A和种群B交配减少加速了新物种的形成
D. mFAS基因突变带来的双重效应足以导致生殖隔离
2、(2024·广东-11)EDAR 基因的一个碱基替换与东亚人有更多汗腺等典型体征有关。用M、m分别表示突变前后的EDAR 基因,研究发现,m的频率从末次盛冰期后开始明显升高。下列推测合理的是( )
A. m的出现是自然选择的结果
B. m不存在于现代非洲和欧洲人群中
C. m的频率升高是末次盛冰期后环境选择的结果
D. MM、Mm和mm个体汗腺密度依次下降
3、(2023·广东-5)科学理论随人类认知的深入会不断被修正和补充,下列叙述错误的是( )
A. 新细胞产生方式的发现是对细胞学说的修正
B. 自然选择学说的提出是对共同由来学说的修正
C. RNA逆转录现象的发现是对中心法则的补充
D. 具催化功能RNA的发现是对酶化学本质认识的补充
4、(2022·广东-14)白车轴草中有毒物质氢氰酸(HCN)的产生由H、h和D、d两对等位基因决定,H和D同时存在时,个体产HCN,能抵御草食动物的采食。如图示某地不同区域白车轴草种群中有毒个体比例,下列分析错误的是( )
A. 草食动物是白车轴草种群进化的选择压力
B. 城市化进程会影响白车轴草种群的进化
C. 与乡村相比,市中心种群中h的基因频率更高
D. 基因重组会影响种群中H、D的基因频率
5、(2021·广东-8)兔的脂肪白色(F)对淡黄色(f )为显性,由常染色体上一对等位基因控制。某兔群由500只纯合白色脂肪兔和1500只淡黄色脂肪兔组成,F、f 的基因频率分别是( )
A. 15%、85% B. 25%、75%
C. 35%、65% D. 45%、55%
6、(2021·广东-10)孔雀鱼雄鱼鱼身具有艳丽的斑点,斑点数量多的雄鱼有更多机会繁殖后代,但也容易受到天敌的捕食。关于种群中雄鱼的平均斑点数量,下列推测错误的是( )
A. 缺少天敌,斑点数量可能会增多
B. 引入天敌,斑点数量可能会减少
C. 天敌存在与否决定斑点数量相关基因的变异方向
D. 自然环境中,斑点数量增减对雄鱼既有利也有弊
一、单选题
1.(2025·广东广州·三模)关于生物学研究中的科学原理或方法,下列对应叙述错误的是( )
选项
生物学研究
科学原理或方法
A
细胞膜结构模型的探索过程
提出假说
B
比较过氧化氢在不同条件下的分解
减法原理
C
T2噬菌体侵染大肠杆菌实验
放射性同位素标记法
D
分析赛达伯格湖能量流动
建构模型
A.A B.B C.C D.D
2.(2025·广东·模拟预测)生物化学、分子生物学和微生物学等学科的基础理论和相关技术的发展催生了基因工程。下列叙述正确的是( )
A.艾弗里的肺炎链球菌转化实验为DNA在不同种生物个体之间转移提供了证据
B.构建重组DNA导入原核细胞并使外源基因成功表达标志着基因工程正式问世
C.用PCR扩增DNA是获取目的基因的唯一方法,为获取目的基因提供了有效手段
D.从细菌、噬菌体等微生物中分离出DNA连接酶为DNA的切割和连接创造了条件
3.(2025·广东惠州·一模)在研究遗传规律和遗传物质过程中,科学家积累了大量的研究方法和经验,下列叙述错误的是( )
A.孟德尔的测交实验结果是对自己所提出的遗传因子传递假说的巧妙验证
B.35S标记的噬菌体侵染实验说明了亲代噬菌体蛋白质外壳并未进入大肠杆菌
C.沃森和克里克提出DNA双螺旋结构,揭示了基因表达中密码子的简并性
D.艾弗里运用“减法原理”,证明了DNA是肺炎链球菌的遗传物质
4.(2025·广东·模拟预测)真核生物线粒体基质内的DNA是双链闭合环状分子,外环为H链,内环为L链。大体过程为:先以L链为模板,合成一段RNA引物(最后它会被切掉,用新合成的DNA片段来填补),然后在酶的作用下合成新的H链片段,当H链合成2/3时,新的L链开始合成,如图所示。下列关于线粒体DNA的叙述,正确的是( )
A.DNA内外环的复制是不同步的,但子链都是从3′端向5′端延伸
B.DNA分子中的磷酸二酯键数目、脱氧核苷酸数目和DNA合成过程中脱水数相等
C.推测DNA复制时需要RNA聚合酶、DNA聚合酶和DNA连接酶等
D.用15N只标记亲代DNA,复制n次后含14N/15N的DNA占总数的1/2n
5.(2025·广东深圳·三模)下列关于遗传与变异的叙述,不正确的是( )
A.控制豌豆圆粒的DNA增加一段外源的DNA序列,导致圆粒变为皱粒,这种变异属于基因突变
B.基因分子结构的改变即基因突变
C.等位基因的根本差异在于组成基因的核苷酸种类、数目、碱基比例及排列顺序的差异
D.一对相对性状的杂合子自交,后代出现3:1的分离比是等位基因分离的结果
6.(2025·广东佛山·二模)研究发现肺炎克雷伯菌能以非编码RNA的局部为模板,通过多轮滚环逆转录产生cDNA,如图所示。当克雷伯菌被噬菌体侵染后,会以单链cDNA为模板合成双链cDNA,表达出氨基酸序列重复的蛋白质,抑制细菌自身生长,阻止噬菌体复制。相关叙述正确的是( )
A.克雷伯菌能合成逆转录酶是其阻止噬菌体复制的基础
B.双链cDNA转录产生的mRNA中含有多个终止密码子
C.cDNA的基本组成元素是C、H、O、P
D.cDNA的合成不需要引物的引导
7.(2025·广东广州·三模)2024年诺贝尔生理学或医学奖授予了发现微小核糖核酸(microRNA)及其在转录后基因调控中的作用的两位科学家。如图为真核生物秀丽隐杆线虫Iin-4基因的microRNA抑制Lin-14基因表达的过程。下列有关说法正确的是( )
A.过程①和②都需要解旋酶将DNA的双链解开
B.microRNA通过胞吐的方式进入细胞质发挥作用
C.Iin-4基因突变可能导致合成异常的Lin-14蛋白质
D.上述microRNA作用的原理不适用于治疗苯丙酮尿症
8.(2025·广东广州·模拟预测)大肠杆菌细胞中乳糖代谢所需酶(分别由结构基因lacZ、lacY、lacA编码,其中酶Z具有水解乳糖的功能)的合成及调控过程如下图。下列叙述正确的是( )
A.图中调节机制说明环境条件可以影响大肠杆菌基因的选择性表达
B.lacZ、lacY、lacA三个基因上各自分布有独立的起始密码子和终止密码子
C.RNA聚合酶与启动子识别与结合的过程遵循碱基互补配对原则
D.乳糖与大肠杆菌细胞合成酶Z等酶之间存在负反馈调节
9.(2025·广东广州·模拟预测)科学家对比古人类与现代人类基因组时,发现与大脑发育相关的基因X。古人类基因X特定区域有一段重复序列,现代人类该区域序列缺失。研究表明,这一缺失增强了基因X在胚胎发育时的表达水平,让大脑神经元数量增多、连接更复杂。下列说法正确的是( )
A.基因X区域序列缺失若发生于减数分裂,不会产生新基因
B.基因X区域序列缺失可能改变RNA聚合酶与基因X的结合位点,影响其表达水平
C.现代人的大脑神经元数量增多、连接更复杂,不利于反射与学习能力的增强
D.现代人类因为基因X区域序列缺失,在自然选择中成为优势物种
10.(2025·广东·模拟预测)叶绿体是半自主性细胞器,不同类型的叶绿体基因表达所需要的RNA聚合酶种类如表所示。下列叙述错误的是( )
RNA聚合酶种类叶绿体基因类型
叶绿体基因编码的RNA聚合酶(PEP)
核基因编码的RNA聚合酶(NEP)
Ⅰ类基因
需要
不需要
Ⅱ类基因
需要
需要
Ⅲ类基因
不需要
需要
A.叶绿体的发育受到核基因和叶绿体基因共同调控
B.Ⅰ类基因的转录发生在细胞核,翻译发生在叶绿体基质
C.RNA聚合酶具有DNA解旋功能和核糖核苷酸聚合功能
D.核基因是在转录水平上调控叶绿体Ⅲ类基因的表达
11.(2025·广东广州·二模)有研究指出,细胞衰老是由各种压力源触发的细胞周期停滞稳定状态,其过程如图所示。研究表明,miR-302b通过调控Cdknla蛋白来逆转衰老细胞中的细胞周期停滞,从而促进增殖并实现整体年轻化。下列说法正确的是( )
A.在压力源触发下,衰老细胞中的各种酶活性降低导致细胞周期停滞
B.据图分析,控制CDK和Cyclin蛋白合成的基因可能属于抑癌基因
C.miR-302b可通过促进衰老细胞中Cdknla的表达恢复其增殖
D.miR-302b可延缓衰老,也可能会增加致癌风险
12.(2025·广东清远·二模)肝脏损伤时肝星状细胞(HSC)被激活导致肝纤维化,HSC活化需大量能量,细胞呼吸第一阶段糖酵解关键酶进入细胞核,影响糖酵解基因表达为细胞供能。下列叙述错误的是( )
A.糖酵解产物丙酮酸转化为乳酸时无ATP生成
B.肝星状细胞通过增强糖酵解代谢维持细胞供能
C.肝星状细胞被激活时糖酵解过程为负反馈调节
D.靶向抑制关键酶可为抗肝纤维化治疗提供新策略
13.(24-25高三下·湖南长沙·阶段练习)科学技术和科学方法推动了生物学的研究与发展。下列有关叙述中,正确的是( )
A.证明“光合作用释放的氧气来自水”运用了放射性同位素标记法
B.“探究酵母菌细胞的呼吸方式”实验中运用了相互对照的方法
C.萨顿提出“基因位于染色体上”这一结论运用了假说—演绎法
D.提出“基因通常是具有遗传效应的DNA片段”运用了完全归纳法
14.(23-24高一下·广东深圳·阶段练习)人类基因组计划测定的DNA分子共有31.6亿碱基对,约有2.5万个基因,这些基因的碱基对数目不超过全部碱基对数目的2%。下列叙述错误的是( )
A.人类基因组计划共测定24条染色体上的DNA
B.一条DNA上的基因之间通常是存在间隔序列
C.遗传信息即生物体所能表现出来的遗传性状
D.遗传信息的特异性可用于刑侦上的身份确认
15.(2025·广东广州·模拟预测)果蝇的眼色中,朱红色(v)对红色(V)为隐性。果蝇A因发生染色体片段重复,其基因型为Vvv,表型与vv个体一样表现为朱红色眼,而不是表现为红色眼。下列叙述错误的是( )
A.此变异属于染色体结构变异,可观察有丝分裂中期的染色体形态进行判断
B.果蝇A产生的含V配子与含v配子的比例为1∶2
C.果蝇A进行减数分裂时,联会的同源染色体可能出现“环”状结构
D.该实例说明果蝇眼色的表型受V和v基因数量比例的影响
16.(2025·广东汕头·三模)帕金森综合征患者普遍存在溶酶体膜蛋白TMEM175变异(第41位氨基酸由天冬氨酸突变为丙氨酸),最终导致神经元中α-synclein蛋白无法被分解,进而聚集致病,相关机制如下图。下列叙述错误的是( )
A.该病的根本病因是TMEM175基因发生碱基对替换
B.TMEM175蛋白运输H的方式最可能是协助扩散
C.敲除TMEM175基因可能导致细胞失去自噬能力
D.α-synclein蛋白聚集与溶酶体酶活性增强有关
17.(2025·广东广州·模拟预测)研究人员发现,慢性粒细胞白血病(CML)患者体内存在特殊的费城染色体,由 9 号与22 号染色体长臂易位形成。此易位使BCR基因和ABL1基因融合,编码出有异常酪氨酸激酶活性的蛋白质,促使细胞不受控增殖。以下关于该病形成的叙述正确的是( )
A.BCR - ABL1融合基因表达出的异常酪氨酸激酶活性蛋白质,不影响细胞的增殖
B.CML患者白细胞数量显著增多,免疫力增强
C.观察减数分裂Ⅱ中期分裂图,可观察到9号与22号染色体长臂之间发生易位
D.减数分裂I前期,9与22号染色体断裂后错接导致易位,此变异属染色体结构变异
18.(2025·广东广州·模拟预测)线粒体正常的形态和数量与其融合、裂变相关,该过程受drp-1和fzo-1等基因的调控。肌肉细胞衰老过程中线粒体碎片化会增加,造成机体体能下降。下图是研究运动对线虫衰老肌肉细胞线粒体的影响结果。下列叙述错误的是( )
注:颜色越深,代表细胞中的线粒体碎片化程度越高;drp-1、fzo-1代表相关基因功能缺失突变体。
A.与5日龄相比,10日龄线虫的细胞供能明显减少
B.运动可改善野生型线虫线粒体的碎片化,延缓衰老造成的体能下降
C.drp-1基因产物能有效减缓衰老造成的线粒体碎片化
D.fzo-1基因产物放大了运动对线粒体的影响
19.(2025·广东·模拟预测)二倍体水稻的精子形成过程较为复杂,在花药的特定区域某些体细胞会分化成为小孢子母细胞,小孢子母细胞进行减数分裂形成小孢子,小孢子随后会进一步发育,通常经过两次有丝分裂并逐渐分化成为成熟的精子。下列相关叙述正确的是( )
A.小孢子母细胞进行减数分裂Ⅱ过程中会发生基因重组
B.成熟的精子与卵细胞结合形成受精卵中的遗传物质一半来自父方
C.小孢子母细胞的染色体数与小孢子的染色体数不同
D.用花药离体培养技术培养花药获得的水稻幼苗都是单倍体
20.(2025·广东深圳·二模)如图为一对同源染色体在减数分裂联会时的简图,该图能反映的染色体结构变异类型为( )
A.染色体片段倒位 B.染色体片段缺失
C.染色体片段重复 D.染色体片段易位
21.(2025·广东揭阳·模拟预测)同域性物种形成是指分布在同一地区内的种群间由于某些因素,出现生殖隔离而形成新物种的过程。异域性物种形成是指种群由于地理隔离,各自独立进化而产生新物种的过程。下列叙述错误的是( )
A.二倍体植物变为四倍体的过程属于同域性物种形成
B.加拉帕戈斯群岛多种地雀的形成属于异域性物种形成
C.同域性物种形成的可能性比异域性物种形成更大
D.上述两种物种形成的方式均由可遗传变异提供原材料
22.(2025·广东广州·模拟预测)建立者效应是指由少数个体建立的新群体因基因库局限性等作用,导致其遗传特征与原群体产生显著差异的过程。我国朱鹮保护工作者在成功实现人工繁育和野化放飞后,开展朱鹮隔离在不同迁地的保护研究。下列叙述错误的是( )
A.迁地的新群体基因库与原群体的差异,会随着新种群的繁衍而被放大
B.突变和基因重组是朱鹮种群进化的基础
C.迁地中不同的环境条件可定向改变朱鹮种群的基因频率
D.迁入到不同环境的朱鹮因缺乏天敌均呈“J”形增长
23.(2025·广东深圳·二模)植物甲和植物乙为二倍体。甲生活在阳光充足的悬崖顶,乙生活在悬崖底的林荫中。在某些山地坡度缓和的地方,甲和乙分别沿着斜坡向下和向上扩展,在斜坡上相遇并杂交产生丙。若丙不能产生子代,则下列叙述错误的是( )
A.甲和乙存在生殖隔离
B.甲种群基因频率若改变则说明甲发生了进化
C.甲、乙、丙含有的基因共同构成一个种群的基因库
D.甲、乙向斜坡的扩展可能与种内竞争有关
24.(2025·广东珠海·模拟预测)加拉帕戈斯群岛主要由13个岛屿组成,不同岛屿的环境差异较大,其上分别生活13种不同的地雀,这些地雀的喙形差别很大,它们是由共同祖先经过长期进化形成的。研究发现,干旱年份喙形较大的地雀繁殖成功率更高,但近十年气候变暖导致小喙个体比例上升。小喙的出现与ALX1基因突变密切相关。下列说法错误的是( )
A.气候变暖导致ALX1基因突变造成小喙个体比例上升
B.ALX1基因突变可能通过影响胚胎发育影响喙形大小
C.地雀各种群基因库的差异积累导致最终形成生殖隔离
D.小喙个体相对更能适应变暖的环境是自然选择的结果
二、解答题
25.(2025·广东惠州·三模)桃源黑猪是我国地方猪种的典型代表,具有瘦肉率低的缺陷。MSNT(肌肉生长抑制素)是控制动物“双肌性状”的基因,其功能为可抑制动物骨骼肌增生,增加脂肪沉积。研究人员利用sgMSNT/Cas9复合物敲除MSNT基因获得了桃源黑猪新品种。图1中的sgMSNT/Cas9复合物中,sgMSNT是能准确识别MSNT基因序列的RNA,并引导Cas9蛋白对DNA进行切割。图2为利用该技术成功敲除MSNT基因后,通过胚胎工程获得桃源黑猪新品种的操作步骤。回答下列问题:
(1)Cas9蛋白相当于 酶,可催化 键断裂,若图1中复合物所识别的DNA序列为5′-CCATC-3′,则sgMSNT的序列为 。
(2)图1所示技术可弥补桃源黑猪瘦肉率低的缺陷的原因是 。
(3)图2中形成重构胚后可通过 法(写1种)激活,为获得更多胚胎,可在胚胎发育到 期时进行 。
26.(2025·广东深圳·模拟预测)土壤盐渍化严重影响植物生长发育,研究植物应对盐胁迫的机制对提高作物产量至关重要。图1表示在不同盐浓度处理下,野生型拟南芥(WT)、CDK8缺失突变体(cdk8)和AHL10缺失突变体(ahl10)的净光合速率变化。请回答下列问题:
注:基因1编码的铁氧还蛋白主要参与NADPH的形成。基因2为盐胁迫响应基因,可减弱盐胁迫对基因1的影响,S蛋白能抑制基因2的表达。
(1)据图1可知,随着盐浓度的升高,WT的净光合速率变化趋势是 。CDK8对植物在盐胁迫下维持光合能力具有 (填“促进”或“抑制”)作用。
(2)为进一步探寻CDK8在盐胁迫下调控光合能力的机理,科研人员测定了盐胁迫下植物体内相关基因表达量和S蛋白招募量(图2)。盐胁迫下基因1的表达量 ,该变化影响光合作用的 阶段,进而影响植物的光合速率。研究发现,CDK8通过直接磷酸化AHL10来促进其降解,推测CDK8在盐胁迫响应中调控光合能力的分子机制: 。
(3)据上述研究提出一种提高作物耐盐性的育种策略: 。
27.(2025·广东广州·模拟预测)玉米是我国种植面积最大的粮食作物,研究籽粒的发育机制对提高产量有重要意义。
(1)DNA甲基化是表观遗传调控中一种重要修饰,它并未改变 ,但基因的表达和表型发生了可遗传的变化。
(2)科研团队从玉米B73品系突变体库中筛选得到两种去甲基化酶的突变体,突变后的相关基因分别为a和b。
① 测序发现,两个突变基因均为单个碱基发生替换,导致最终合成的多肽链缩短,形成的DNA去甲基化酶功能减弱。这种变异类型属于 。
② 玉米籽粒中的胚和胚乳经受精发育而成,籽粒大小主要取决于胚乳体积。两对基因均为杂合的植株自交后代中,纯合双突变体籽粒的重量明显低于其他基因型个体,所占比例为1/16。推测基因A/a、B/b的位置关系最可能是 。
③ 研究人员检测了授粉14天后双杂合植株自交后代胚乳中的DNA甲基化情况,结果如下表。请解释纯合双突变体的籽粒比其他个体的籽粒轻的原因 。
基因组成
A_B_
aaB_
A_bb
aabb
胚乳基因的DNA甲基化水平
*
**
***
*****
注:“*”越多,表示甲基化水平越高
(3)基因印记表达是子代中的等位基因基于亲本来源特异性表达的现象,即子代只表达来源于母方(或父方)的等位基因。研究人员用B73品系(BBhh)和另一稳定遗传的品系做亲本进行杂交实验,证明与胚乳发育有关的H/h为母源等位基因,且其特异性表达由来自母本的酶B介导的DNA去甲基化导致。请在下表中补充其余3组的亲本基因型及H基因表达情况。
组别
杂交组合
H基因表达情况
1
BBhh(♀)× BBHH(♂)
不表达
2
BBHH(♀)×BBhh (♂)
①
3
bbHH(♀)× BBhh(♂)
②
4
BBhh(♀)× bbHH(♂)
③
28.(2025·广东广州·模拟预测)马铃薯块茎蛾是马铃薯上重要的世界性害虫,会对马铃薯造成毁灭性的危害,该害虫目前已成为影响马铃薯产业发展的重要因素。请回答下列问题。
(1)马铃薯块茎蛾成虫昼伏夜出,具趋光性,对马铃薯块茎蛾成虫进行研究时,通常可用 的方法调查其种群密度。目前生产上对马铃薯块茎蛾的防治主要还是依赖化学农药,但效果会随着施药期的延长而下降,原因是 。
(2)马铃薯被取食后,叶片会释放挥发性有机物,这些化合物可吸引块茎蛾幼虫的天敌中华甲虫蒲螨前来产卵。可见,信息能够 ,进而维持生态系统的平衡与稳定。
(3)为研发马铃薯块茎蛾的绿色防控新技术,比较了中华甲虫蒲螨数量(60和100只)和以昆虫为寄主的真菌种类(K5和K6)以及二者共同处理对马铃薯块茎蛾化蛹数和羽化数的影响。在筛选合适的真菌时,需要考虑的问题是 。实验结果如上图,据此分析,组别 的防治效果最好。
三、实验题
29.(2025·广东惠州·一模)微小RNA(miRNA)是一类由内源基因编码的长度约为22个核苷酸的非编码单链RNA分子,参与调控某些基因的表达,影响生命过程中一系列的重要进程,包括细胞增殖,细胞凋亡等。miRNA的形成过程和调控机理如下图所示,请结合信息回答下列问题:
(1)细胞核中形成初级miRNA的过程叫 ,剪切后经过 (结构)进入细胞质,图中再剪切过程主要是某种水解酶断开miRNA中的 ,最终形成成熟miRNA。
(2)成熟miRNA与靶mRNA的两种结合方式均会减少靶基因的翻译产物,据图分析两种方式作用机理的不同之处是 。
(3)研究团队为研究miR-509-5p(一种miRNA)在人黑色素瘤细胞中对ACLY(参与促进细胞增殖过程中有关代谢的关键酶)含量的影响,相关结果如下表:
表:不同处理时人黑色素瘤细胞中ACLY的含量
组别
ACLY相对含量
对照组
0.81
miR-509-5p增强组
0.32
miR-509-5p拮抗组
1.06
①据此可以推断人黑色素瘤细胞中miR-509-5p的含量与ACLY的相对含量呈 关系。表中数据还能否说明miR-509-5p是通过图示中“结合方式1”还是“结合方式2”来影响ACLY的相对含量?(若能,请说明理由,若不能,请提出进一步研究的思路) 。
②根据以上研究内容,尝试提出一个治疗人黑色素瘤的新思路: 。
30.(2025·广东广州·三模)星形胶质细胞中的I蛋白与动物学习记忆能力有关。科研人员对T蛋白的作用机理进行了系列研究。
(1)星形胶质细胞的 末梢与神经元胞体或树突相接近形成 ,其形态、功能和数量会影响学习记忆能力。
(2)科研人员获得星形胶质细胞中敲除T基因的小鼠X,进行两组实验。实验一:在水槽中放置一平台,对小鼠进行5天平台实验,测定野生型和小鼠X到达平台所用时间,结果如图1.实验二:将野生型和小鼠X置于暗箱中,记录运动轨迹(运动轨迹可反映小鼠运动能力),结果如图2.
①图1显示,与野生型相比,小鼠X到达平台的时间更长。请提出两种合理的假设解释实验结果。
假设一:T蛋白可维持小鼠的学习记忆能力。
假设二: 。
②图2实验结果排除了 (填“假设一”或“假设二”)。
(3)科学家显微拍摄野生型和小鼠X的神经细胞,发现小鼠X海马区的突触数量显著降低。为研究T蛋白缺失导致突触数量降低的原因,还需在细胞水平上进一步观察记录 。
(4)钙波指细胞内的钙在某个区域瞬时性增高,并以很快的速度在细胞内传播。钙波强度可调节星形胶质细胞与神经元间的交流,以及神经细胞的发育。A蛋白位于星形胶质细胞的细胞膜上,敲除A基因,钙波强度减弱。敲除T基因的小鼠,A基因启动子区域维持甲基化修饰。请综合分析,完善T蛋白影响学习记忆的机理为: 。
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