内容正文:
雅安市高2023级高三“零诊”考试
生物学试题
本试卷共8页,20题。全卷满分100分。考试用时75分钟
注意事项:
1.答题前,考生务必将自己的姓名、座位号、准考证号填写在答题卡上,并将条形码准确贴在答题卡上对应的虚线框内。
2.选择题选出答案后,用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其他答案标号。非选择题用0.5mm黑色墨水签字笔在答题卡各题目的答题区域内作答,在试题卷上作答,答案无效。
3. 考试结束,监考人只将答题卡收回。
一、选择题:本题共15小题,每小题3分,共45分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。
1. 2025年国家持续推荐“体重管理年”行动,倡导科学认识食物中的有机化合物。下列有关细胞中几种化合物的叙述,正确的是( )
A. 糖类、脂质、蛋白质和核酸在细胞内都是能源物质,且都能在人体内合成
B. 糖类和脂质的元素组成相同,均为C、H、O,且二者在细胞内可以大量相互转化
C. 蛋白质是细胞中含量最多的有机化合物,其基本组成单位是氨基酸,且都含有氮元素
D. 脂肪与磷脂均由1分子甘油和3分子脂肪酸组成,结构差异在于是否含磷酸基团
2. 2025年9月世界首个AI设计的病毒(单链DNA病毒)诞生,该病毒能感染并杀死耐药性细菌。该技术展示了AI在设计用于治疗细菌感染方面的潜力。下列有关病毒的叙述,错误的是( )
A. 该病毒能特异性侵染细菌,与细菌表面所含糖蛋白有关
B. 病毒用作基因工程的载体时对宿主细胞通常具有致病性
C. 病毒的蛋白质外壳是在宿主细胞的核糖体上由自身遗传物质指导合成的
D. 该病毒相较于双链DNA病毒,更易发生基因突变,可能导致其治疗效果不稳定
3. 研究发现Snc1是一种囊泡运输蛋白,可帮助运输分泌性囊泡将蛋白质运送到细胞外后回到高尔基体进行循环利用。通过基因敲除技术去除酵母细胞中的Snc1基因后,导致B蛋白在高尔基体内部大量滞留,细胞培养液中B蛋白的含量显著降低,显微观察发现高尔基体形态出现明显异常褶皱。下列相关叙述错误的是( )
A. B蛋白和其他蛋白质一样,合成过程都起始于游离的核糖体
B. Snc1的功能是介导囊泡与细胞质膜的融合,从而完成B蛋白的分泌
C. 培养液中B蛋白含量显著降低,证明Snc1基因敲除直接抑制了B蛋白的合成
D. 向野生型酵母细胞中加入细胞呼吸抑制剂,可导致培养液中B蛋白的含量下降
4. 我国盐碱地治理中,发现某些耐盐作物能通过复杂的离子转运系统维持细胞内离子稳态。某耐盐植物根细胞膜上的H+-ATP酶和Na+-H+逆向转运蛋白(SOS1蛋白)如图,SOS1蛋白可将Na+从细胞质基质运到细胞外,维持细胞质基质中的低Na+水平。下列分析正确的是( )
A. 细胞膜上的H+-ATP酶因磷酸化导致的空间结构改变是不可逆的
B. 施加磷肥利于根细胞合成ATP,进而增强SOS1蛋白的排Na+能力
C. H+-ATP酶抑制剂会干扰H+的转运,但不影响Na+的转运
D. 图示H+-ATP酶和SOS1蛋白均具有催化作用,但二者催化的化学反应有区别
5. 削皮的苹果在空气中放置一段时间后,切口表面会逐渐变为褐色。该过程主要是苹果细胞中的多酚氧化酶(PPO)在氧气的参与下,催化酚类物质氧化生成褐色产物。某兴趣小组据此提出以下几种推测,下列叙述错误的是( )
A. 未削皮的苹果不变色,是因为果皮阻隔了果肉中的PPO及酚类底物与氧气的接触
B. 向削皮的苹果表面滴加柠檬汁可抑制褐变,可能是因为柠檬汁中含抑制PPO活性的物质
C. 削皮的苹果浸泡在淡盐水中可减缓变色,可能是因为盐水隔绝氧气并抑制PPO活性
D. 少量PPO在短时间内催化大量的酚类物质发生褐变反应,证明酶具有高效性
6. 研究人员发现某种肿瘤细胞即使在氧气充足条件下也优先进行无氧呼吸,这一现象被称为“瓦博格效应”。进一步研究表明,该效应与肿瘤细胞中线粒体功能异常及多种呼吸酶活性改变密切相关。下列分析错误的是( )
A. 该肿瘤细胞的各项生命活动,主要依靠无氧呼吸第一阶段提供能量
B. 该肿瘤细胞中丙酮酸主要在细胞质基质被利用,而非进入线粒体氧化分解
C. 该肿瘤细胞在氧气充足时,相同质量葡萄糖分解产生的ATP量比正常细胞多
D. 无氧呼吸产生的中间产物,可转化为氨基酸等非糖物质,为肿瘤细胞恶性增殖提供原料
7. 在“绿叶中色素的提取和分离”实验中,某同学采用圆形滤纸层析法,在滤纸中心滴加色素滤液,最终得到了四个颜色不同的同心圆环。其层析结果示意图如下。下列相关叙述错误的是( )
A. 提取绿叶中的色素时,加入无水乙醇的目的是为了保护叶绿素不被破坏
B. 最外侧的橙黄色圆环对应的色素,主要吸收蓝紫光
C. 若研磨时未加入碳酸钙,则会导致最内侧的两个圆环颜色明显变浅
D. 该实验中,色素在滤纸上的扩散速率取决于其在层析液中的溶解度
8. 从密闭发酵罐中采集酵母菌时,酵母菌接触O2的最初阶段,细胞产生的H2O2浓度会持续上升,导致细胞受损。为探究无氧条件下,不同浓度的H2O2对酵母菌生长的影响,研究者从密闭发酵罐中取出酵母菌,分别接种至不同H2O2浓度的培养基上,无氧条件下培养后菌落数如下表,相关叙述正确的是( )
H2O2浓度(mmol/L)
平均菌落数(个)
第1组
0
96
第2组
3.75
25
第3组
5
0
A. 与乳酸菌无氧呼吸不同,酵母菌无氧呼吸第二阶段有气体产生并生成少量ATP
B. 结果表明,随H2O2浓度的持续上升,酵母菌受到的损害程度逐渐加深
C. 检验酵母菌无氧呼吸产物酒精时,用浓盐酸酸化的重铬酸钾溶液,观察到橙色变为灰绿色
D. 研究表明,从发酵罐提取酵母菌时,应快速提供充足O2以便高效清除H2O2
9. 科学家在对果蝇(2n)刚毛性状进行研究时发现,基因型MM-的雄果蝇甲长出了一块扇形刚毛,是由于个体发育过程中,部分体细胞有丝分裂时M或M-所在的染色体不分离造成的,其余细胞分裂正常,过程如下图所示。已知M是决定细长形刚毛的显性基因。下列分析不合理的是( )
A. 果蝇甲体细胞的基因型有MM-、MMM-、M-
B. 果蝇甲体细胞有丝分裂后期染色体数目一定是正常体细胞的2倍
C. 果蝇甲进行减数分裂,产生的配子类型只有M和M-两种
D. 若野生型果蝇的某性原细胞减数分裂Ⅱ时某条染色体也发生不分离现象,则该细胞产生的配子种类(染色体数)及比例为n:(n+1):(n-1)=2:1:1
10. 普拉德-威利综合征(PWS)是一种源于父源15号染色体特定区域印记基因丢失导致的遗传病。正常情况下,该区域的印记控制中心母源等位基因处于沉默状态。其沉默机制是源于母源染色体上游的非编码区会主动招募组蛋白(EHMT2),形成异染色质化抑制复合物(异染色质是高度压缩,转录不活跃的染色质区域),沉默母源染色体上相关基因。研究发现EHMT2抑制剂能够有效抑制EHMT2的功能,阻止其与异染色质调控因子形成复合体,进而激活母源染色体上的相关基因。下列相关叙述错误的是( )
A. PWS中母源基因沉默,体现了基因表达具有选择性
B. 依据题意推测EHMT2抑制剂通过改变DNA甲基化状态,激活母源相关基因
C. 父源15号染色体特定区域印记基因丢失,属于染色体结构变异
D. 异染色质化抑制复合物的形成,可能会影响RNA聚合酶与基因启动子的结合
11. 急性淋巴细胞白血病(ALL)的发病与染色体易位相关,染色体易位会强制拼接原本无关的基因,形成融合基因,经表达形成融合蛋白,阻断淋巴细胞正常分化。下列关于该致病过程及相关遗传规律的叙述,错误的是( )
A. 染色体易位形成的融合基因,改变了细胞核内基因的碱基总数和种类
B. 融合蛋白可能会导致造血干细胞增殖不受控制,从而形成大量的淋巴细胞
C. 通过基因工程技术改造患者自身T细胞,可靶向治疗急性淋巴细胞白血病
D. 某ALL患者与正常个体婚配,子女一般不会携带该融合基因
12. 图示为核酸的部分结构及遗传信息传递过程的示意图,下列叙述错误的是( )
A. 图中箭头所指碳原子位于五碳糖的2'碳原子,连接的基团为-H
B. 甲、乙链通过氢键连接,一条链上相邻核苷酸之间通过磷酸二酯键连接
C. 若乙链作为翻译模板链,且图中5'-CAU-3'为一个密码子,则其对应的反密码子为 5'-AUG-3'
D. 真核细胞中,遗传信息从甲链流向乙链的过程主要发生在细胞质
13. 在探索遗传物质的过程中,赫尔希和蔡斯做了T2噬菌体侵染细菌的实验,其中一组实验(32P标记噬菌体)流程如图所示。下列关于该实验的分析,错误的是( )
A. 若步骤①中噬菌体侵染时间过长,可能会导致上清液中放射性增强
B. 该实验与用35S标记的实验组相互对照,可证明DNA是遗传物质
C. 若将步骤②去掉,直接离心,对实验结果的定性分析无显著影响
D. 若①培养液含有抑制转录的药物,子代噬菌体的放射性会发生变化
14. RNA编辑是指转录形成的初始RNA在特定酶的作用下发生碱基的增添、缺失或替换,成为成熟RNA的过程。APOB基因广泛存在于哺乳动物的组织细胞中,在肝细胞中表达出含4536个氨基酸的蛋白质,但在肠细胞中表达的蛋白质仅含有2152个氨基酸,这种现象与RNA编辑密切相关。下列分析错误的是( )
A. 依据RNA编辑后合成的蛋白质的氨基酸排列顺序不能推导原基因的碱基排列顺序
B. 推测RNA编辑可修正某些DNA转录过程中产生的错误,维持细胞功能的稳定性
C. APOB基因在肠细胞中表达的蛋白质氨基酸数量减少,可能是RNA编辑导致终止密码子提前出现
D. 肝细胞和肠细胞中APOB基因的遗传信息因RNA编辑而不同
15. 全色盲是由隐性基因控制的视网膜疾病。某夫妻都是全色盲患者,二人因生育去医院做遗传咨询,医生询问了两人家族病史并做了相应检查,发现丈夫的父母均正常,丈夫和其妹妹患病是H基因突变所致。妻子患病是G基因突变所致。临床研究发现,G基因和H基因任意突变都可导致全色盲,且突变的G基因可抑制H基因的表达。下列说法错误的是( )
A. 全色盲的遗传方式是常染色体上的隐性遗传
B. 由题推测,妻子的H蛋白表达正常,丈夫的G蛋白表达正常
C. 丈夫的父母携带了由H基因突变形成的①②基因,导致丈夫患病的H基因是①
D. 妻子不表达G蛋白而导致患病,G基因突变为g基因可能发生了碱基的缺失
二、非选择题(共55分)
16. 为研究雅安地区阴雨天气对茶树光合作用的影响,某研究小组在人工气候室测定了不同光照强度下茶树幼苗的净光合速率,结果如图。已知光照过强会对植物叶片产生一定程度的损伤。回答下列问题:
(1)当光照强度为50μmol·m⁻²·s⁻¹时,茶树叶肉细胞中固定CO2的场所是_____,此时叶肉细胞内能产生ATP的细胞器有________。
(2)当光照强度为800μmol·m⁻²·s⁻¹时,限制茶树幼苗光合速率的主要环境因素有________。
(3)研究发现,连续阴雨天后突然出现强光照,茶树光合速率下降,可能的原因是__________。
(4)阴雨天气条件下,有茶农尝试通过增施氮肥来提高茶树产量,但实际效果并不理想。试从光合作用过程与能量代谢的角度,分析该措施效果有限的主要原因是________。
17. 2025年3月,《自然医学》发表了治疗阿尔茨海默病(AD)的颠覆性突破——间充质干细胞(MSCs)疗法。在49例轻度AD患者中,该疗法展现出惊人的脑保护效应,有效减缓海马体萎缩。MSCs可通过不对称分裂方式增殖,该过程中,细胞的物质分配情况如图1,染色体的分配情况如图2。回答下列问题:
(1)MSCs的细胞分裂方式属于_____(填“有丝分裂”、“减数分裂”);MSCs分裂前,需要进行一定的物质准备,主要包括_____。
(2)据图1、2,简述该疗法中,确保形成足量MSCs的机制是_____(答出2点)。
(3)MSCs疗法治疗AD的临床试验结果如表所示,据表分析。
组别
治疗处理
海马体体积变化/mm³
第16周
第26周
第39周
第1组
4次安慰剂
-0.6
-1.1
-1.6
第2组
1次低剂量MSCs + 3次安慰剂
-0.4
-0.9
-1.4
第3组
4次低剂量MSCs
-0.3
-0.1
-0.5
第4组
4次高剂量MSCs
-0.1
+0.1
-0.5
①该临床试验的自变量是_____。根据试验结果,若要短期治疗某AD患者,最佳治疗方案是_____。
②若要将MSCs疗法推广,提出还需进一步探究的问题:_____(写出一个问题即可)。
18. 水稻是雌雄同株植物,袁隆平创造的三系杂交水稻法让世界亿万人民远离饥饿,水稻雄性不育系的发现为其杂交水稻的研究成功奠定了基础。回答下列问题:
(1)利用雄性不育系进行水稻杂交实验的优点是____。
(2)科研人员发现水稻的雄性不育品系含有细胞质雄性不育品系、细胞核雄性不育品系。现发现一株雄性不育水稻甲,某同学欲设计正反交实验验证甲的雄性不育类型,你认为是否可行_____(填“是”或“否”),理由是:_____。
(3)科研人员将细胞核雄性不育水稻品系乙与雄性可育品系丙进行杂交,F1自交得到F2,结果如下表所示:
亲本
F1
F2
乙×丙
全部表现为雄性可育
雄性可育1321、雄性不育306
①已知乙、丙水稻育性由两对等位基因控制,雄性育性由A/a控制,A对a为完全显性,B基因会抑制不育基因的表达,使之表现为可育。据表中数据分析,这两对基因在染色体上的位置关系是_____,判断依据是_____。
②F2中雄性不育水稻的基因型为_____。让F2自交,后代表型及比例为_____。自然种植条件下,子代中雄性不育的比例会________(填“增加”、“减少”、“不变”),要确保雄性不育品系的留存,最佳方案是让F2雄性不育水稻与基因型为______的雄性可育水稻杂交。
19. 东方果蝇会在瓜果内部产卵,引起果实早落,给果农带来极大的经济损失。研究雌性特异性致死基因系统以减少雌果蝇数量对提高果农经济效益有重要意义。研究发现东方果蝇的常染色体上存在dsx基因,该基因具有性别特异性剪切识别序列(图1),雌性个体中该序列能使dsx基因的内含子转录的序列被剪切掉,而雄性个体无此功能,因而雌雄果蝇会产生不同版本的成熟mRNA。
(1)与mRNA相比,dsx基因特有的化学组成是____。dsx基因指导合成mRNA的过程称作____,该过程需要的酶主要有____。
图1(注:Stop表示终止密码子对应的DNA序列)
(2)据图1分析,对雌性个体而言,Stop对应的DNA序列在dsx基因表达过程中不起作用,依据是_________;而在雄性个体中,该序列所起的作用是_______。
(3)蓖麻毒素可通过破坏核糖体导致细胞死亡。科研人员通过基因工程将蓖麻毒素基因(RTA基因)融合到一条染色体的dsx基因上形成融合基因1(图2),并培育出一只雄性果蝇,该过程涉及的可遗传变异类型是____。若该雄性果蝇与普通雌果蝇杂交,F1中雄性:雌性=2:1,出现该比例的原因是____。
图2(注:Stop表示终止密码子对应的DNA序列)
20. ZmBES1/BZR1-1基因在调控植物干旱胁迫应答等方面具有重要作用,科研人员利用玉米自交系培养至五叶期幼苗,提取RNA后,用DNA酶处理,以总RNA为模板进行cDNA的合成。PCR扩增ZmBES1/BZR1-1基因,该基因的上游和下游部分碱基序列如图1所示:
①5'-ATGGTCGACACGA……GATCCGGATCCTGA-3'
②3'-TACCAGCTGTGCT……CTAGCCTAGGGACT-5'
图1
(1)将目的基因导入受体细胞的方法中,我国科学家独创的方法是____;若采用农杆菌转化法,其用到的质粒是____,该质粒所含T-DNA的作用是____。
(2)提取RNA后加DNA酶的作用是____;以总RNA作为模板合成的cDNA____(填“是”或“否”)全为ZmBES1/BZR1-1 基因,理由是____(答两点)。
(3)如图所示,基因表达载体除图中所标注的组件外,还应含____。与用同种限制酶切割相比,利用BamH I和Sal I切割质粒,优点是____;现需PCR扩增基因ZmBES1/BZR1-1并与图示质粒构建重组表达载体,基因上游和下游的部分碱基序列,如图1,请设计引物________(书写10个碱基即可),据图分析,转录模板链为_______(填序号)。
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生物学试题
本试卷共8页,20题。全卷满分100分。考试用时75分钟
注意事项:
1.答题前,考生务必将自己的姓名、座位号、准考证号填写在答题卡上,并将条形码准确贴在答题卡上对应的虚线框内。
2.选择题选出答案后,用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其他答案标号。非选择题用0.5mm黑色墨水签字笔在答题卡各题目的答题区域内作答,在试题卷上作答,答案无效。
3. 考试结束,监考人只将答题卡收回。
一、选择题:本题共15小题,每小题3分,共45分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。
1. 2025年国家持续推荐“体重管理年”行动,倡导科学认识食物中的有机化合物。下列有关细胞中几种化合物的叙述,正确的是( )
A. 糖类、脂质、蛋白质和核酸在细胞内都是能源物质,且都能在人体内合成
B. 糖类和脂质的元素组成相同,均为C、H、O,且二者在细胞内可以大量相互转化
C. 蛋白质是细胞中含量最多的有机化合物,其基本组成单位是氨基酸,且都含有氮元素
D. 脂肪与磷脂均由1分子甘油和3分子脂肪酸组成,结构差异在于是否含磷酸基团
【答案】C
【解析】
【详解】A、糖类、脂质、蛋白质可作为能源物质,但核酸的主要功能是储存遗传信息,并非能源物质;此外,人体无法合成某些必需氨基酸和脂肪酸,A错误;
B、糖类元素为C、H、O,但脂质中的磷脂含P和N,元素组成不同;糖类和脂质可相互转化,但脂肪转化为糖类受限,不能“大量”转化,B错误;
C、蛋白质是细胞中含量最多的有机化合物,基本单位为氨基酸,每个氨基酸至少含1个氨基(含N元素),因此所有蛋白质均含N元素,C正确;
D、脂肪由1分子甘油和3分子脂肪酸组成,而磷脂由1分子甘油、2分子脂肪酸和1分子磷酸基团组成,结构差异在于脂肪酸数目和磷酸基团的存在,D错误。
故选C。
2. 2025年9月世界首个AI设计的病毒(单链DNA病毒)诞生,该病毒能感染并杀死耐药性细菌。该技术展示了AI在设计用于治疗细菌感染方面的潜力。下列有关病毒的叙述,错误的是( )
A. 该病毒能特异性侵染细菌,与细菌表面所含糖蛋白有关
B. 病毒用作基因工程的载体时对宿主细胞通常具有致病性
C. 病毒的蛋白质外壳是在宿主细胞的核糖体上由自身遗传物质指导合成的
D. 该病毒相较于双链DNA病毒,更易发生基因突变,可能导致其治疗效果不稳定
【答案】B
【解析】
【详解】A、糖蛋白具有识别能力,该病毒能感染并杀死耐药性细菌,应该与细菌表面所含糖蛋白有关,A正确;
B、病毒作为基因工程载体时需经人工改造,通常去除致病性基因,保留感染能力,因此对宿主细胞无致病性,B错误;
C、病毒蛋白质外壳由自身遗传物质(DNA或RNA)提供模板,利用宿主核糖体合成,C正确;
D、单链DNA结构不稳定,复制时更易发生碱基配对错误,突变率高于双链DNA病毒,可能导致治疗效果波动,D正确。
故选B。
3. 研究发现Snc1是一种囊泡运输蛋白,可帮助运输分泌性囊泡将蛋白质运送到细胞外后回到高尔基体进行循环利用。通过基因敲除技术去除酵母细胞中的Snc1基因后,导致B蛋白在高尔基体内部大量滞留,细胞培养液中B蛋白的含量显著降低,显微观察发现高尔基体形态出现明显异常褶皱。下列相关叙述错误的是( )
A. B蛋白和其他蛋白质一样,合成过程都起始于游离的核糖体
B. Snc1的功能是介导囊泡与细胞质膜的融合,从而完成B蛋白的分泌
C. 培养液中B蛋白含量显著降低,证明Snc1基因敲除直接抑制了B蛋白的合成
D. 向野生型酵母细胞中加入细胞呼吸抑制剂,可导致培养液中B蛋白的含量下降
【答案】C
【解析】
【详解】A、分泌蛋白的合成起始于游离核糖体,随后转移到粗面内质网继续合成。B蛋白属于分泌蛋白,其合成起始于游离核糖体,与其他蛋白质一致,A正确;
B、Snc1作为囊泡运输蛋白,介导分泌囊泡与细胞质膜融合,从而释放B蛋白到细胞外。题干明确Snc1帮助运输分泌性囊泡,B正确;
C、Snc1基因敲除导致B蛋白在高尔基体滞留,说明其运输受阻,而非合成被抑制。培养液中B蛋白减少是因分泌障碍,而非直接抑制合成,C错误;
D、细胞呼吸抑制剂会减少ATP供应,而囊泡运输依赖能量。能量不足时,B蛋白分泌受阻,培养液中含量下降,D正确。
故选C。
4. 我国盐碱地治理中,发现某些耐盐作物能通过复杂的离子转运系统维持细胞内离子稳态。某耐盐植物根细胞膜上的H+-ATP酶和Na+-H+逆向转运蛋白(SOS1蛋白)如图,SOS1蛋白可将Na+从细胞质基质运到细胞外,维持细胞质基质中的低Na+水平。下列分析正确的是( )
A. 细胞膜上的H+-ATP酶因磷酸化导致的空间结构改变是不可逆的
B. 施加磷肥利于根细胞合成ATP,进而增强SOS1蛋白的排Na+能力
C. H+-ATP酶抑制剂会干扰H+的转运,但不影响Na+的转运
D. 图示H+-ATP酶和SOS1蛋白均具有催化作用,但二者催化的化学反应有区别
【答案】B
【解析】
【详解】A、细胞膜上的H+-ATP酶介导H+向细胞外转运时为主动运输,消耗ATP。在主动运输过程中,ATP水解形成ADP和Pi,Pi与H+-ATP酶结合,使H+-ATP酶发生磷酸化,H+-ATP酶磷酸化时伴随着空间构象的改变,这种改变是可逆的,A错误;
B、ATP的元素组成为C、H、O、N、P,施加磷肥利于根细胞合成ATP,进而维持H+浓度差,H+顺浓度梯度进入细胞所释放的势能是驱动Na+转运到细胞外的直接动力,故可以增强SOS1蛋白的排Na+能力,B正确;
C、H+-ATP酶抑制剂会干扰H+向外转运,从而使膜两侧氢离子的浓度差减小,进而为Na+运出细胞提供的势能减少,因此H+-ATP酶抑制剂对Na+运输会产生影响,C错误;
D、图示H+-ATP酶具有催化作用,SOS1蛋白没有催化作用,D错误。
故选B。
5. 削皮的苹果在空气中放置一段时间后,切口表面会逐渐变为褐色。该过程主要是苹果细胞中的多酚氧化酶(PPO)在氧气的参与下,催化酚类物质氧化生成褐色产物。某兴趣小组据此提出以下几种推测,下列叙述错误的是( )
A. 未削皮的苹果不变色,是因为果皮阻隔了果肉中的PPO及酚类底物与氧气的接触
B. 向削皮的苹果表面滴加柠檬汁可抑制褐变,可能是因为柠檬汁中含抑制PPO活性的物质
C. 削皮的苹果浸泡在淡盐水中可减缓变色,可能是因为盐水隔绝氧气并抑制PPO活性
D. 少量PPO在短时间内催化大量的酚类物质发生褐变反应,证明酶具有高效性
【答案】D
【解析】
【详解】A、果皮作为屏障,隔开了果肉里的PPO、酚类底物和氧气的接触,褐变反应无法进行,因此未削皮的苹果不变色,A正确;
B、柠檬汁可能通过酸性环境改变PPO的空间结构,抑制其活性,从而减缓褐变,B正确;
C、苹果细胞中的多酚氧化酶(PPO)在氧气的参与下,催化酚类物质氧化生成褐色产物,可能是淡盐水通过渗透作用使细胞失水,抑制PPO活性,也可能是盐水隔绝氧气,从而抑制褐变,C正确;
D、少量PPO在短时间内催化大量的酚类物质发生褐变反应,证明酶具有催化作用,要证明酶具有高效性,需要和无机催化剂作对比,D错误。
故选D。
6. 研究人员发现某种肿瘤细胞即使在氧气充足条件下也优先进行无氧呼吸,这一现象被称为“瓦博格效应”。进一步研究表明,该效应与肿瘤细胞中线粒体功能异常及多种呼吸酶活性改变密切相关。下列分析错误的是( )
A. 该肿瘤细胞的各项生命活动,主要依靠无氧呼吸第一阶段提供能量
B. 该肿瘤细胞中丙酮酸主要在细胞质基质被利用,而非进入线粒体氧化分解
C. 该肿瘤细胞在氧气充足时,相同质量葡萄糖分解产生的ATP量比正常细胞多
D. 无氧呼吸产生的中间产物,可转化为氨基酸等非糖物质,为肿瘤细胞恶性增殖提供原料
【答案】C
【解析】
【详解】A、无氧呼吸仅在第一阶段产生少量ATP(2分子/葡萄糖),而肿瘤细胞因线粒体功能异常,主要依赖无氧呼吸供能,因此其生命活动主要由无氧呼吸第一阶段提供能量,A正确;
B、由于线粒体功能异常,丙酮酸无法进入线粒体参与有氧呼吸,只能在细胞质基质中被用于无氧呼吸第二阶段(如转化为乳酸),B正确;
C、无氧呼吸每分解1分子葡萄糖仅产生2分子ATP,而有氧呼吸可产生约30-32分子ATP。肿瘤细胞在氧气充足时仍进行无氧呼吸,其ATP产量显著低于正常细胞,C错误;
D、无氧呼吸的中间产物(如丙酮酸)可通过氨基转换作用生成非必需氨基酸,为肿瘤细胞增殖提供原料,D正确。
故选C。
7. 在“绿叶中色素的提取和分离”实验中,某同学采用圆形滤纸层析法,在滤纸中心滴加色素滤液,最终得到了四个颜色不同的同心圆环。其层析结果示意图如下。下列相关叙述错误的是( )
A. 提取绿叶中的色素时,加入无水乙醇的目的是为了保护叶绿素不被破坏
B. 最外侧的橙黄色圆环对应的色素,主要吸收蓝紫光
C. 若研磨时未加入碳酸钙,则会导致最内侧的两个圆环颜色明显变浅
D. 该实验中,色素在滤纸上的扩散速率取决于其在层析液中的溶解度
【答案】A
【解析】
【详解】A、提取色素时加入碳酸钙是为了防止叶绿素被破坏,使实验现象更加明显,而不是无水乙醇,A错误;
B、该实验结果应是得到四个不同颜色、不同大小的同心圆环,圆圈从外到内的排列顺序为:胡萝卜素(橙黄色)、叶黄素(黄色)、叶绿素a(蓝绿色)、叶绿素b(黄绿色)。最外侧色素是胡萝卜素(橙黄色),主要吸收蓝紫光,B正确;
C、光合色素的提取实验中加入碳酸钙的作用是防止叶绿素被破坏,所以如果实验中未加碳酸钙,叶绿素a和叶绿素b较少,即由外向内的第三、四圈颜色较浅,C正确;
D、分离色素时利用的原理是不同色素在层析液中的溶解度不同,溶解度越高,扩散速度越快,反之越慢,D正确。
故选A。
8. 从密闭发酵罐中采集酵母菌时,酵母菌接触O2的最初阶段,细胞产生的H2O2浓度会持续上升,导致细胞受损。为探究无氧条件下,不同浓度的H2O2对酵母菌生长的影响,研究者从密闭发酵罐中取出酵母菌,分别接种至不同H2O2浓度的培养基上,无氧条件下培养后菌落数如下表,相关叙述正确的是( )
H2O2浓度(mmol/L)
平均菌落数(个)
第1组
0
96
第2组
3.75
25
第3组
5
0
A. 与乳酸菌无氧呼吸不同,酵母菌无氧呼吸第二阶段有气体产生并生成少量ATP
B. 结果表明,随H2O2浓度的持续上升,酵母菌受到的损害程度逐渐加深
C. 检验酵母菌无氧呼吸产物酒精时,用浓盐酸酸化的重铬酸钾溶液,观察到橙色变为灰绿色
D. 研究表明,从发酵罐提取酵母菌时,应快速提供充足O2以便高效清除H2O2
【答案】B
【解析】
【详解】A、酵母菌无氧呼吸第二阶段将丙酮酸转化为酒精和CO₂,此阶段不生成ATP;而乳酸菌无氧呼吸第二阶段生成乳酸,同样不产生ATP,因此,两者无氧呼吸第二阶段均无ATP生成,A错误;
B、表格数据显示,随着H2O2浓度从0增至5 mmol/L,菌落数从96降至0,说明酵母菌受到的损害程度逐渐加深,B正确;
C、检测酒精需在酸性条件下,但酸化试剂应为浓硫酸而非浓盐酸,C错误;
D、题干指出酵母菌接触O2的最初阶段,细胞产生的H2O2浓度会持续上升,导致细胞受损,若快速提供O2可能加剧H2O2积累,而非高效清除,D错误;
故选B。
9. 科学家在对果蝇(2n)刚毛性状进行研究时发现,基因型MM-的雄果蝇甲长出了一块扇形刚毛,是由于个体发育过程中,部分体细胞有丝分裂时M或M-所在的染色体不分离造成的,其余细胞分裂正常,过程如下图所示。已知M是决定细长形刚毛的显性基因。下列分析不合理的是( )
A. 果蝇甲体细胞的基因型有MM-、MMM-、M-
B. 果蝇甲体细胞有丝分裂后期染色体数目一定是正常体细胞的2倍
C. 果蝇甲进行减数分裂,产生的配子类型只有M和M-两种
D. 若野生型果蝇的某性原细胞减数分裂Ⅱ时某条染色体也发生不分离现象,则该细胞产生的配子种类(染色体数)及比例为n:(n+1):(n-1)=2:1:1
【答案】B
【解析】
【详解】A、由题干信息可知,基因型MM-的雄果蝇甲长出了一块扇形刚毛,是由于个体发育过程中,部分体细胞有丝分裂时M或M-所在的染色体不分离造成的,其余细胞分裂正常,分析题图可知,果蝇甲体细胞的基因型有MM-、MMM-、M-,A正确;
B、果蝇甲部分体细胞进行不正常有丝分裂,体细胞中染色体数目有2n、2n+1、2n-1,有丝分裂后期着丝粒分裂姐妹染色单体分离,染色体数目为4n、4n+2、4n-2,正常体细胞的2倍是4n,B错误;
C、果蝇甲基因型为MM-,进行减数分裂,产生的配子类型只有M和M-两种,C正确;
D、若野生型果蝇的某性原细胞减数分裂Ⅱ时某条染色体也发生不分离现象,则该次级精母细胞会产生多一条染色体的配子和少一条染色体的配子,另外一个次级精母细胞会产生两个染色体数目正常的配子,故该细胞产生的配子种类(染色体数)及比例为n:(n+1):(n-1)=2:1:1,D正确。
故选B。
10. 普拉德-威利综合征(PWS)是一种源于父源15号染色体特定区域印记基因丢失导致的遗传病。正常情况下,该区域的印记控制中心母源等位基因处于沉默状态。其沉默机制是源于母源染色体上游的非编码区会主动招募组蛋白(EHMT2),形成异染色质化抑制复合物(异染色质是高度压缩,转录不活跃的染色质区域),沉默母源染色体上相关基因。研究发现EHMT2抑制剂能够有效抑制EHMT2的功能,阻止其与异染色质调控因子形成复合体,进而激活母源染色体上的相关基因。下列相关叙述错误的是( )
A. PWS中母源基因沉默,体现了基因表达具有选择性
B. 依据题意推测EHMT2抑制剂通过改变DNA甲基化状态,激活母源相关基因
C. 父源15号染色体特定区域印记基因丢失,属于染色体结构变异
D. 异染色质化抑制复合物的形成,可能会影响RNA聚合酶与基因启动子的结合
【答案】B
【解析】
【详解】A、母源基因沉默是由于形成异染色质化抑制复合物导致该区域基因不表达,而该个体的其他基因有的会表达,所以体现了基因选择性表达,A正确;
B、由题目信息可知EHMT2抑制剂是抑制EHMT2功能,阻止EHMT2与异染色质调控因子形成复合体,进而激活母源染色体上的相关基因,而非改变DNA甲基化状态,B错误;
C、父源15号染色体特定区域基因丢失属于染色体结构变异中的缺失,C正确;
D、由题中信息可知异染色质是高度压缩,转录不活跃的染色质区域,由此可推测异染色质化抑制复合物的形成可能会阻碍RNA聚合酶与启动子结合,从而抑制转录,D正确。
故选B。
11. 急性淋巴细胞白血病(ALL)的发病与染色体易位相关,染色体易位会强制拼接原本无关的基因,形成融合基因,经表达形成融合蛋白,阻断淋巴细胞正常分化。下列关于该致病过程及相关遗传规律的叙述,错误的是( )
A. 染色体易位形成的融合基因,改变了细胞核内基因的碱基总数和种类
B. 融合蛋白可能会导致造血干细胞增殖不受控制,从而形成大量的淋巴细胞
C. 通过基因工程技术改造患者自身T细胞,可靶向治疗急性淋巴细胞白血病
D. 某ALL患者与正常个体婚配,子女一般不会携带该融合基因
【答案】A
【解析】
【详解】A、染色体易位是染色体结构变异,融合基因的形成可能导致碱基总数改变,但碱基种类(A、T、C、G)未变,因此A错误;
B、融合蛋白阻断淋巴细胞正常分化,可能导致造血干细胞异常增殖,形成大量未成熟淋巴细胞,B正确;
C、基因工程改造T细胞(如CAR-T疗法)可特异性识别并清除癌细胞,属于靶向治疗,C正确;
D、ALL 的染色体易位通常发生在体细胞(如造血干细胞)中,而非生殖细胞(精子 或卵细胞),因此患者的生殖细胞中一般不携带融合基因,与正常个体婚配后,子女通常不会遗传该融合基因,D正确。
故选A。
12. 图示为核酸的部分结构及遗传信息传递过程的示意图,下列叙述错误的是( )
A. 图中箭头所指碳原子位于五碳糖的2'碳原子,连接的基团为-H
B. 甲、乙链通过氢键连接,一条链上相邻核苷酸之间通过磷酸二酯键连接
C. 若乙链作为翻译模板链,且图中5'-CAU-3'为一个密码子,则其对应的反密码子为 5'-AUG-3'
D. 真核细胞中,遗传信息从甲链流向乙链的过程主要发生在细胞质
【答案】D
【解析】
【详解】A、图中含有尿嘧啶和胸腺嘧啶,应该代表的是转录(或逆转录)过程,图中箭头所指碳原子为脱氧核糖的2'碳原子,其上连接的基团是-H,A正确;
B、一条链上相邻核苷酸之间通过磷酸二酯键连接,甲、乙链通过氢键连接,B正确;
C、若乙链作为翻译模板链,且图中5'-CAU-3'为一个密码子,则其对应的反密码子与之互补配对,应为 5'-AUG-3',C正确;
D、真核细胞中,遗传信息从甲链(DNA链)流向乙链(RNA链)的过程为转录过程,转录主要发生在细胞核中,而不是细胞质,D错误;
故选D。
13. 在探索遗传物质的过程中,赫尔希和蔡斯做了T2噬菌体侵染细菌的实验,其中一组实验(32P标记噬菌体)流程如图所示。下列关于该实验的分析,错误的是( )
A. 若步骤①中噬菌体侵染时间过长,可能会导致上清液中放射性增强
B. 该实验与用35S标记的实验组相互对照,可证明DNA是遗传物质
C. 若将步骤②去掉,直接离心,对实验结果的定性分析无显著影响
D. 若①培养液含有抑制转录的药物,子代噬菌体的放射性会发生变化
【答案】D
【解析】
【详解】A、若步骤①中噬菌体侵染时间过长,可能会导致大肠杆菌裂解后释放出子代噬菌体,经离心后上清液中放射性增强,A正确;
B、该实验为32P标记的实验组与用35S标记的实验组相互对照,形成对比实验,可证明DNA是遗传物质,B正确;
C、搅拌的目的是使吸附在细菌上的噬菌体颗粒与细菌分离,离心的目的通过离心力将密度不同的物质分层,使较轻的噬菌体颗粒留在上清液,而较重的细菌沉淀在管底。由于32P本来就会出现在沉淀物中,若将步骤②搅拌去掉,直接离心,会使吸附在细菌上的噬菌体颗粒不能与细菌分离,随细菌沉淀,不会影响沉淀物的放射性,对实验结果的定性分析无显著影响,C正确;
D、若①培养液含有抑制转录的药物,会导致噬菌体的蛋白质外壳不能合成,不能形成子代噬菌体,D错误。
故选D。
14. RNA编辑是指转录形成的初始RNA在特定酶的作用下发生碱基的增添、缺失或替换,成为成熟RNA的过程。APOB基因广泛存在于哺乳动物的组织细胞中,在肝细胞中表达出含4536个氨基酸的蛋白质,但在肠细胞中表达的蛋白质仅含有2152个氨基酸,这种现象与RNA编辑密切相关。下列分析错误的是( )
A. 依据RNA编辑后合成的蛋白质的氨基酸排列顺序不能推导原基因的碱基排列顺序
B. 推测RNA编辑可修正某些DNA转录过程中产生的错误,维持细胞功能的稳定性
C. APOB基因在肠细胞中表达的蛋白质氨基酸数量减少,可能是RNA编辑导致终止密码子提前出现
D. 肝细胞和肠细胞中APOB基因的遗传信息因RNA编辑而不同
【答案】D
【解析】
【详解】A、RNA编辑改变了初始RNA的碱基序列,导致成熟RNA的序列与原基因不完全对应,因此无法通过蛋白质的氨基酸序列推导原基因的碱基排列顺序,A正确;
B、某些DNA在转录时可能发生错误,形成有错误的RNA,RNA编辑可以将转录形成的初始RNA在特定酶的作用下发生碱基的增添、缺失或替换,从而修正转录过程产生错误,B正确;
C、肠细胞中APOB基因表达的蛋白质氨基酸数量减少,可能是RNA编辑导致终止密码子提前出现,使翻译提前终止,C正确;
D、肝细胞和肠细胞的遗传信息储存在DNA中,RNA编辑仅改变RNA序列,未改变APOB基因的DNA序列,因此肝细胞和肠细胞中的APOB基因遗传信息相同,D错误。
故选D。
15. 全色盲是由隐性基因控制的视网膜疾病。某夫妻都是全色盲患者,二人因生育去医院做遗传咨询,医生询问了两人家族病史并做了相应检查,发现丈夫的父母均正常,丈夫和其妹妹患病是H基因突变所致。妻子患病是G基因突变所致。临床研究发现,G基因和H基因任意突变都可导致全色盲,且突变的G基因可抑制H基因的表达。下列说法错误的是( )
A. 全色盲的遗传方式是常染色体上的隐性遗传
B. 由题推测,妻子的H蛋白表达正常,丈夫的G蛋白表达正常
C. 丈夫的父母携带了由H基因突变形成的①②基因,导致丈夫患病的H基因是①
D. 妻子不表达G蛋白而导致患病,G基因突变为g基因可能发生了碱基的缺失
【答案】B
【解析】
【详解】A、分析题图1,正常的父母生出了患病的女儿,“无中生有”为隐性,且女儿患病而父亲表现为正常,说明该病为常染色体隐性遗传病,A正确;
B、妻子是G基因突变导致的患病,妻子体内突变的G 基因会抑制H基因的表达,导致H 基因的表达量下降,B错误;
C、结合图2DNA序列分析,丈夫的父亲有两个①②突变基因表现为正常,丈夫的母亲含有一个①突变基因也表现为正常,丈夫只能从母亲获得突变后的①基因,若从父亲处获得②基因,则患病丈夫与父亲的基因型一致,应该表现为正常,所以患病丈夫从父母处获得的均为①基因,即导致丈夫患病的H基因是①,C正确;
D、妻子不表达G蛋白而导致患病,相关蛋白结构如图3所示。据图分析g蛋白质丢失了部分的氨基酸序列,推测G基因突变为g基因可能发生了碱基的缺失,D正确。
故选B。
二、非选择题(共55分)
16. 为研究雅安地区阴雨天气对茶树光合作用的影响,某研究小组在人工气候室测定了不同光照强度下茶树幼苗的净光合速率,结果如图。已知光照过强会对植物叶片产生一定程度的损伤。回答下列问题:
(1)当光照强度为50μmol·m⁻²·s⁻¹时,茶树叶肉细胞中固定CO2的场所是_____,此时叶肉细胞内能产生ATP的细胞器有________。
(2)当光照强度为800μmol·m⁻²·s⁻¹时,限制茶树幼苗光合速率的主要环境因素有________。
(3)研究发现,连续阴雨天后突然出现强光照,茶树光合速率下降,可能的原因是__________。
(4)阴雨天气条件下,有茶农尝试通过增施氮肥来提高茶树产量,但实际效果并不理想。试从光合作用过程与能量代谢的角度,分析该措施效果有限的主要原因是________。
【答案】(1) ①. 叶绿体基质 ②. 叶绿体、线粒体
(2)二氧化碳浓度、温度等
(3)强光线可能会导致光抑制(或光损伤)
(4)阴雨天气条件下,低光照强度限制茶树光合作用,但低光照强度对茶树呼吸作用影响不大,所以通过增施氮肥来提高茶树产量的措施不理想。
【解析】
【分析】光合作用是指绿色植物通过叶绿体利用光能将二氧化碳和水转变为储存能量的有机物,同时释放氧气的过程,光合作用的过程可以分为光反应阶段和暗反应阶段;影响光合作用的内因主要有光合作用的色素和酶及基粒的数量,外因主要有光照强度、温度和二氧化碳浓度等。
【小问1详解】
叶肉细胞中固定CO2的场所是叶绿体基质,叶肉细胞内能产生ATP的细胞器有叶绿体和线粒体。
【小问2详解】
当光照强度为800μmol·m⁻²·s⁻¹时,随着光照强度的提高,茶树光合作用速率不再提升,此时限制茶树幼苗光合速率的主要环境因素有二氧化碳浓度、温度等。
【小问3详解】
连续阴雨天后突然出现强光照,可能会导致光抑制(或光损伤),导致茶树光合速率下降。
【小问4详解】
阴雨天气条件下,低光照强度限制茶树光合作用,但低光照强度对茶树呼吸作用影响不大,所以通过增施氮肥来提高茶树产量的措施不理想。
17. 2025年3月,《自然医学》发表了治疗阿尔茨海默病(AD)的颠覆性突破——间充质干细胞(MSCs)疗法。在49例轻度AD患者中,该疗法展现出惊人的脑保护效应,有效减缓海马体萎缩。MSCs可通过不对称分裂方式增殖,该过程中,细胞的物质分配情况如图1,染色体的分配情况如图2。回答下列问题:
(1)MSCs的细胞分裂方式属于_____(填“有丝分裂”、“减数分裂”);MSCs分裂前,需要进行一定的物质准备,主要包括_____。
(2)据图1、2,简述该疗法中,确保形成足量MSCs的机制是_____(答出2点)。
(3)MSCs疗法治疗AD的临床试验结果如表所示,据表分析。
组别
治疗处理
海马体体积变化/mm³
第16周
第26周
第39周
第1组
4次安慰剂
-0.6
-1.1
-1.6
第2组
1次低剂量MSCs + 3次安慰剂
-0.4
-0.9
-1.4
第3组
4次低剂量MSCs
-0.3
-0.1
-0.5
第4组
4次高剂量MSCs
-0.1
+0.1
-0.5
①该临床试验的自变量是_____。根据试验结果,若要短期治疗某AD患者,最佳治疗方案是_____。
②若要将MSCs疗法推广,提出还需进一步探究的问题:_____(写出一个问题即可)。
【答案】(1) ①. 有丝分裂 ②. DNA分子的复制和有关蛋白质的合成
(2)不对称分裂过程中染色体不是随机分配的,含有永生化链的染色体进入同一个子细胞;干细胞每次分裂都会产生一个干细胞
(3) ①. MSCs的输注剂量(低剂量/高剂量)和输注次数(1次/4次) ②. 4次高剂量MSCs ③. 多次高剂量输注是否增加不良反应风险(合理即可)
【解析】
【分析】一个完整的细胞周期包括分裂间期和分裂期,分裂期又划分为前期、中期、后期和末期四个时期。
【小问1详解】
分析题图2可知,干细胞分裂形成的两个子细胞中的染色体数目与干细胞相同,故MSCs的细胞分裂方式属于有丝分裂;MSCs分裂前,需要进行一定的物质准备,即分裂间期,主要包括DNA分子的复制和有关蛋白质的合成。
【小问2详解】
由图1和图2可知,不对称分裂过程中染色体不是随机分配的,含有永生化链的染色体进入同一个子细胞,保证了干细胞每次分裂都会产生一个干细胞,确保形成足量MSCs。
【小问3详解】
①分析表格可知,该临床试验的自变量是MSCs的输注剂量(低剂量/高剂量)和输注次数(1次/4次)。根据试验结果,第4组(4次高剂量MSCs),其海马体体积在第26周出现正向增长(+0.1 mm³),且第39周萎缩程度(-0.5 mm³)显著低于其他组,故可知若要短期治疗某AD患者,最佳治疗方案是4次高剂量MSCs。
②若要将MSCs疗法推广,提出还需进一步探究多次高剂量输注是否增加不良反应风险。
18. 水稻是雌雄同株植物,袁隆平创造的三系杂交水稻法让世界亿万人民远离饥饿,水稻雄性不育系的发现为其杂交水稻的研究成功奠定了基础。回答下列问题:
(1)利用雄性不育系进行水稻杂交实验的优点是____。
(2)科研人员发现水稻的雄性不育品系含有细胞质雄性不育品系、细胞核雄性不育品系。现发现一株雄性不育水稻甲,某同学欲设计正反交实验验证甲的雄性不育类型,你认为是否可行_____(填“是”或“否”),理由是:_____。
(3)科研人员将细胞核雄性不育水稻品系乙与雄性可育品系丙进行杂交,F1自交得到F2,结果如下表所示:
亲本
F1
F2
乙×丙
全部表现为雄性可育
雄性可育1321、雄性不育306
①已知乙、丙水稻育性由两对等位基因控制,雄性育性由A/a控制,A对a为完全显性,B基因会抑制不育基因的表达,使之表现为可育。据表中数据分析,这两对基因在染色体上的位置关系是_____,判断依据是_____。
②F2中雄性不育水稻的基因型为_____。让F2自交,后代表型及比例为_____。自然种植条件下,子代中雄性不育的比例会________(填“增加”、“减少”、“不变”),要确保雄性不育品系的留存,最佳方案是让F2雄性不育水稻与基因型为______的雄性可育水稻杂交。
【答案】(1)无需去雄操作
(2) ①. 否 ②. 雄性不育个体只能作母本,不能正反交
(3) ①. 位于两对(非)同源染色体上 ②. F₂雄性可育与雄性不育比例约为13∶3,符合9∶3∶3∶1变式 ③. AAbb、Aabb ④. 雄性可育∶雄性不育=47∶5 ⑤. 减少 ⑥. AABb
【解析】
【分析】雄性不育水稻品系乙(A_bb)与雄性可育品系丙(_ _B_)进行杂交,全部表现为雄性可育(A_Bb),F2中雄性可育1321、雄性不育306,约为13∶3,符合9∶3∶3∶1变式,说明这两对基因位于两对(非)同源染色体上。
【小问1详解】
雄性不育系只能产生可育雌配子,不能产生可育雄配子,利用雄性不育系进行水稻杂交实验无需去雄操作。
【小问2详解】
科研人员发现水稻的雄性不育品系含有细胞质雄性不育品系、细胞核雄性不育品系。现发现一株雄性不育水稻甲,某同学欲设计正反交实验验证甲的雄性不育类型,这种方法不可行,因为雄性不育个体只能作母本,不能作父本,不能正反交。
【小问3详解】
①已知乙、丙水稻育性由两对等位基因控制,雄性育性由A/a控制,A对a为完全显性,B基因会抑制不育基因的表达,使之表现为可育。据表中数据分析,雄性不育水稻品系乙(A_bb)与雄性可育品系丙(_ _B_)进行杂交,全部表现为雄性可育(A_Bb),F2中雄性可育1321、雄性不育306,约为13∶3,符合9∶3∶3∶1变式,说明者两对基因位于两对(非)同源染色体上,F1基因型为AaBb。
②F1基因型为AaBb,F2中雄性不育水稻的基因型为AAbb、Aabb。让F2自交,只有F2中雄性可育个体可以自交,即1/13AABB、2/13AABb、2/13AaBB、4/13AaBb、2/13aaBB、2/13aaBb、1/13aabb,只有2/13AABb和4/13AaBb自交后代会出现雄性不育,比例为2/13×1/4+4/13×3/16=5/52。雄性可育的比例为1-5/52=47/52。让F2自交,后代表型及比例为雄性可育∶雄性不育=47∶5。自然种植条件下,雄性不育不能自交,无法产生子代,故子代中雄性不育的比例会减少,要确保雄性不育品系的留存,最佳方案是让F2雄性不育水稻AAbb、Aabb,与基因型为AABb的雄性可育水稻杂交,后代会出现1/2雄性不育和1/2雄性可育。
19. 东方果蝇会在瓜果内部产卵,引起果实早落,给果农带来极大的经济损失。研究雌性特异性致死基因系统以减少雌果蝇数量对提高果农经济效益有重要意义。研究发现东方果蝇的常染色体上存在dsx基因,该基因具有性别特异性剪切识别序列(图1),雌性个体中该序列能使dsx基因的内含子转录的序列被剪切掉,而雄性个体无此功能,因而雌雄果蝇会产生不同版本的成熟mRNA。
(1)与mRNA相比,dsx基因特有的化学组成是____。dsx基因指导合成mRNA的过程称作____,该过程需要的酶主要有____。
图1(注:Stop表示终止密码子对应的DNA序列)
(2)据图1分析,对雌性个体而言,Stop对应的DNA序列在dsx基因表达过程中不起作用,依据是_________;而在雄性个体中,该序列所起的作用是_______。
(3)蓖麻毒素可通过破坏核糖体导致细胞死亡。科研人员通过基因工程将蓖麻毒素基因(RTA基因)融合到一条染色体的dsx基因上形成融合基因1(图2),并培育出一只雄性果蝇,该过程涉及的可遗传变异类型是____。若该雄性果蝇与普通雌果蝇杂交,F1中雄性:雌性=2:1,出现该比例的原因是____。
图2(注:Stop表示终止密码子对应的DNA序列)
【答案】(1) ①. 脱氧核糖和胸腺嘧啶##脱氧核糖和碱基T ②. 转录 ③. RNA聚合酶
(2) ①. Stop对应的DNA序列在dsx基因内含子中,该基因具有性别特异性剪切识别序列,雌性个体中该序列能使dsx基因的内含子转录的序列被剪切掉 ②. 转录形成的mRNA中作终止密码子,使翻译停止
(3) ①. 基因重组 ②. 该雄性果蝇与普通雌果蝇杂交,雌果蝇中有一半个体含有融合基因,则这种雌性的dsx基因具有特异性剪切识别序列能使融合基因中dsx基因的内含子转录的序列被剪切掉,雌果蝇会产生成熟RTA的mRNA,从而翻译出相应的RTA蛋白质,导致雌果蝇死亡。而雄性个体的特异性剪切识别序列不能使融合基因中dsx基因的内含子转录的序列被剪切掉,因而雄果蝇不能产生成熟RTA的mRNA,不能翻译出相应的RTA蛋白质,不会导致雄果蝇死亡
【解析】
【分析】基因工程是指按照人们的愿望,进行严格的设计,通过体外DNA重组和转基因技术,赋予生物以新的遗传特性,创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品;基因工程是在DNA分子水平上进行设计和施工的,又叫做DNA重组技术。
【小问1详解】
dsx基因是有遗传效应的DNA片段,与mRNA相比,DNA特有的化学组成是脱氧核糖和胸腺嘧啶T。dsx基因指导合成mRNA的过程称作转录,该过程需要的酶主要有RNA聚合酶。
【小问2详解】
由题干信息可知,Stop对应的DNA序列在dsx基因内含子中,该基因具有性别特异性剪切识别序列,雌性个体中该序列能使dsx基因的内含子转录的序列被剪切掉,故对雌性个体而言,Stop对应的DNA序列在dsx基因表达过程中不起作用。而在雄性个体中,该序列所起的作用是该序列不能使dsx基因的内含子转录的序列被剪切掉,在转录形成的mRNA中作终止密码子,使翻译停止。
【小问3详解】
基因工程的原理是基因重组,科研人员通过基因工程将蓖麻毒素基因(RTA基因)融合到一条染色体的dsx基因上形成融合基因1(图2),并培育出一只雄性果蝇,该过程涉及的可遗传变异类型是基因重组。设融合基因为R,则该雄性果蝇的基因型为R0,与普通雌果蝇00杂交,F1中雌性个体有R0:00=1:1,基因型为R0的个体的dsx基因具有特异性剪切识别序列能使融合基因中dsx基因的内含子转录的序列被剪切掉,雌果蝇会产生成熟RTA的mRNA,从而翻译出相应的RTA蛋白质,导致雌果蝇死亡。而雄性个体的特异性剪切识别序列不能使融合基因中dsx基因的内含子转录的序列被剪切掉,因而雄果蝇不能产生成熟RTA的mRNA,不能翻译出相应的RTA蛋白质,不会导致雄果蝇死亡,故F1中雄性:雌性=2:1。
20. ZmBES1/BZR1-1基因在调控植物干旱胁迫应答等方面具有重要作用,科研人员利用玉米自交系培养至五叶期幼苗,提取RNA后,用DNA酶处理,以总RNA为模板进行cDNA的合成。PCR扩增ZmBES1/BZR1-1基因,该基因的上游和下游部分碱基序列如图1所示:
①5'-ATGGTCGACACGA……GATCCGGATCCTGA-3'
②3'-TACCAGCTGTGCT……CTAGCCTAGGGACT-5'
图1
(1)将目的基因导入受体细胞的方法中,我国科学家独创的方法是____;若采用农杆菌转化法,其用到的质粒是____,该质粒所含T-DNA的作用是____。
(2)提取RNA后加DNA酶的作用是____;以总RNA作为模板合成的cDNA____(填“是”或“否”)全为ZmBES1/BZR1-1 基因,理由是____(答两点)。
(3)如图所示,基因表达载体除图中所标注的组件外,还应含____。与用同种限制酶切割相比,利用BamH I和Sal I切割质粒,优点是____;现需PCR扩增基因ZmBES1/BZR1-1并与图示质粒构建重组表达载体,基因上游和下游的部分碱基序列,如图1,请设计引物________(书写10个碱基即可),据图分析,转录模板链为_______(填序号)。
【答案】(1) ①. 花粉管通道法 ②. Ti 质粒 ③. 可转移至受体细胞并整合到受体细胞染色体的 DNA 上
(2) ①. 去除 RNA 中残留的基因组 DNA,避免干扰 PCR 结果 ②. 否 ③. ①总 RNA 包含细胞所有表达基因的 mRNA;②逆转录酶无特异性,会逆转录所有 mRNA
(3) ①. 目的基因(和复制原点) ②. 防止质粒自身环化及目的基因反向连接(或实现目的基因定向插入) ③. 上游引物:5'-ATGGTCGACA-3',下游引物:5'-TCAGGATCCG-3' ④. ①
【解析】
【分析】基因工程的步骤包括目的基因的筛选与获取、基因表达载体的构建、将目的基因导入受体细胞、目的基因的检测与鉴定。基因表达载体的构建是基因工程的核心步骤。
【小问1详解】
将目的基因导入受体细胞的方法中,我国科学家独创的方法是花粉管通道法。Ti质粒上的T-DNA(转移 DNA)具有转移能力,可转移至受体细胞并整合到受体细胞染色体的DNA上。
【小问2详解】
提取的RNA中可能混有DNA,所以用DNA酶处理去除RNA中残留的基因组DNA,避免干扰 PCR 结果。以总RNA作为模板合成的cDNA不全为ZmBES1/BZR1-1基因。从细胞中提取的RNA包含细胞所有表达基因的mRNA,并且逆转录酶无特异性,会逆转录所有mRNA,所以反转录的cDNA有多种,不都是目的基因。
【小问3详解】
基因表达载体的核心组件包括:①目的基因;②启动子;③终止子④标记基因⑤复制原点。用BamH I和Sal I切割质粒,切口碱基序列不同,可防止质粒自身环化及目的基因反向连接。默认图1左侧(①链5')为上游:PCR的引物应与DNA模板链的3'互补配对,使子链由5'到3'延伸,所以上游引物:5'-ATGGTCGACA-3',下游引物:5'-TCAGGATCCG-3'。图1DNA的下游含有BamH I的识别序列,上游含有SalI的识别序列,BamH I的识别序列靠近基因表达载体的启动子,所以目的基因插入表达载体时图1下游靠近启动子,转录时RNA聚合酶从模板链的3'向5'移动,所以①链为转录的模板链。
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