热点拓展作业5 遗传的分子基础、变异与进化（学生用书Word版）-【高考快车道】2026年高考生物大二轮专题复习与策略

热点拓展作业(五)　遗传的分子基础、变异与进化 (建议用时：40分钟；本套共13小题，共55分。第1~11小题，每小题3分；第12小题12分；第13小题10分。) 1．(2025·广东卷)Solexa测序是一种将PCR与荧光检测相结合的高通量测序技术。为了确保该PCR过程中，DNA聚合酶催化一个脱氧核苷酸单位完成聚合反应后，DNA链不继续延伸，应保护底物中脱氧核糖结构上的(　　) A．1'-碱基 B．2'-氢 C．3'-羟基 D．5'-磷酸基团 2．(2025·天津一模)采用焦磷酸光化测序法进行DNA测序的原理是：将待测DNA链固定到一个磁珠上，将磁珠包被在单个油水混合小滴(乳滴)中，在该乳滴里进行独立的DNA复制，四种脱氧核苷三磷酸依照T、A、C、G的顺序一个一个进入该乳滴，如果发生碱基配对，就会释放一个焦磷酸(PPi)，PPi经过一系列酶促反应后发出荧光。下列说法正确的是(　　) A．脱氧核苷三磷酸通过磷酸二酯键把脱氧核苷酸接到多核苷酸链的5'端 B．PPi经过一系列的酶促反应后，释放出的能量一部分可转化为光能 C．当胸腺嘧啶脱氧核苷三磷酸进入后能发出荧光，说明此位置模板链上为T D．若将四种脱氧核苷三磷酸同时加入反应体系中，可大大提高DNA测序的效率 3．(2025·陕西安康模拟)人类细胞中的DNA每天都会由于外部(外源)和内部(内源)的代谢进程而遭受多次损伤，下图为DNA损伤时的一种切除修复方式。下列相关说法正确的是(　　) A．图示DNA中形成凸起结构是碱基发生错配导致的 B．酶①为DNA聚合酶，可由左向右将脱氧核苷酸连接到DNA链的3'端 C．图示修复后恢复正常的DNA一定能控制生物体的特有性状 D．酶②可催化相邻的2个核糖核苷酸之间形成磷酸二酯键 4．(2025·北京东城二模)如下图所示，细胞内存在修复DNA损伤的机制，若正在转录的基因发生损伤，来不及修复时，可能发生跨损伤转录。将终止密码子对应序列插入荧光素酶基因，并去除碱基A引入损伤，将损伤的荧光素酶基因导入细菌中进行实验。下列说法错误的是(　　) A．DNA修复的过程中有氢键形成 B．图中终止密码子的序列为TAA C．若检测到细菌产生荧光，能够说明细菌存在跨损伤转录机制 D．跨损伤转录和DNA修复能降低基因突变对细菌的不利影响 5．(2025·河南信阳二模)有的植物具有“越冬记忆”，表现为春化作用，这是经典的染色质修饰介导环境信号响应的表观遗传调控范例。如在拟南芥中，长期的低温会诱发染色质修饰因子多梳家族蛋白(P蛋白)介导开花抑制基因F沉默。经进一步研究发现，子代的“越冬记忆”来自母本，而非父本。下列说法正确的是(　　) A．表观遗传中基因的碱基序列没有发生改变，不能传递给子代 B．P通过修饰染色质，可能使RNA聚合酶无法识别并结合F基因的起始密码子 C．未经低温处理的拟南芥体内，F基因正常表达，促进植物开花 D．F基因“沉默”可能在卵细胞中得以维持并传给子代 6．(2025·安徽合肥三模)如图，CRISPRoff是一个新开发的编辑器，能将甲基(Me)添加在DNA链的特定位点上，使靶基因在被处理的细胞中持久性地保持沉默，另外CRISPRon能逆转该类基因沉默。下列叙述正确的是(　　) A．CRISPRon有助于RNA聚合酶与基因结合以逆转基因沉默 B．组蛋白与DNA分子间通过碱基互补配对结合成染色质(体) C．表观遗传是指DNA发生修饰而使基因表达和表型发生变化的现象 D．新型编辑器CRISPRoff通过改变基因碱基序列实现持久性调控转录 7．(2025·江苏南京三模)XY型哺乳动物雌性个体的一条X染色体失活(形成巴氏小体)对于维持基因表达平衡至关重要。细胞分化时一条X染色体上的Xist基因转录增强，产生较多的XistRNA，XistRNA与该X染色体结合导致其失活。相关叙述错误的是(　　) A．细胞分化前雌性个体中Xist基因表达量较低 B．XistRNA阻止RNA聚合酶与起始密码子结合，抑制基因转录 C．Xist基因在X染色体失活前表达，导致该染色体形成巴氏小体 D．正常雌性个体中，同时存在父源和母源X染色体上的Xist基因表达 8．(2025·江西模拟预测)siRNA是一类长度为21~25bp的双链RNA分子，已广泛用于RNA干扰(RNAi)技术，其部分作用机制如图所示。下列说法错误的是(　　) 注：Dicer是一种核糖核酸内切酶，RISC(RNA诱导沉默复合体)是一种由siRNA、Argonaute蛋白和Dicer复合形成的复合体。 A．外源siRNA递送进入靶细胞的过程需要消耗能量 B．若把外源siRNA的一条链送入细胞内，可能不会产生RNA干扰现象 C．该种RNAi技术和DNA的甲基化是在同一水平上抑制基因表达的 D．利用RNAi技术可以抑制某些病毒基因的表达，从而控制病毒的增殖 9．(2025·四川德阳二模)ABI4蛋白是一种转录因子，它会与CYP707A基因的启动子区域结合并抑制基因的表达，从而影响CYP707A酶羟基化脱落酸(ABA)，使ABA保持较高含量。已知ABI4基因位于2号染色体，科学家们将一段T-DNA插入ABI4基因后，获得abi4隐性突变体，欲利用该突变体对另一种隐性突变植株abi10的突变基因进行定位，以下相关说法错误的是(　　) A．ABA主要在根冠、萎蔫的叶片合成，可以促进气孔关闭 B．与野生型比，abi4突变体种子的休眠时间将更长 C．若abi4与abi10杂交后，子二代均表现为突变型，则abi10和abi4是同一基因的不同突变类型 D．若abi4与abi10杂交后，子二代突变型的比例为7/16，则abi10的突变基因不位于2号染色体上 10．(2025·广东广州二模)香豌豆的红花和白花性状受一对等位基因控制，科研人员将抗除草剂基因导入杂合红花香豌豆细胞后，利用筛选后的单个细胞经植物组织培养获得了甲、乙、丙、丁4株抗除草剂植株，将其分别自交，子代表型及比例见下表。已知目的基因插入位点的数量和位置随机，插入不影响配子和个体存活。下列关于抗除草剂基因插入位点的叙述正确的是(　　) 亲本 编号 自交子代性状及比例 抗除草 剂红花 抗除草 剂白花 不抗除草 剂红花 不抗除草 剂白花 甲 3 0 0 1 乙 0 15 0 1 丙 9 3 3 1 丁 45 15 3 1 A．甲植株中至多实现单一位点插入，且插入位点在红花基因所在的染色体上 B．乙植株中至多实现双位点插入，且有一个插入位点在红花基因内 C．丙植株中至少实现单一位点插入，且与控制花色的基因位于非同源染色体上 D．丁植株中至少实现双位点插入，且其中一个插入位点与花色基因所在染色体相同 11．(2025·江苏盐城二模)研究发现，玉米细胞质中T基因导致雄性不育，可被显性核恢复基因(R基因)恢复育性，作用机理如图所示。相关基因型的表示方法：质基因写在括号外，核基因写在括号内，如T(RR)。下列叙述正确的是(　　) A．减数分裂中R基因和T基因可以自由组合 B．T基因通常以精子为载体传递给下一代 C．R蛋白通过阻止T基因的表达恢复育性 D．T(Rr)的玉米自交，后代约有1/4为雄性不育个体 12．(12分)(2025·广东广州模拟)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的修饰，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_______ 13．(10分)(2025·湖南岳阳一模)雄性不育是杂交水稻育种过程中的重要性状，在“二系法”杂交水稻研究中，光/温敏雄性不育系具有一系两用的突出优点，其育种过程如图所示： (1)水稻光/温敏雄性不育系一系两用说明____________存在着复杂的相互作用，精细调控着生物的性状。在高温条件下，水稻光/温敏雄性不育植株的花粉不能正常发育，因此在杂交过程中只能作为________。 (2)在长日照条件下，水稻的光/温敏雄性不育系有一定比例的自交结实率，严重影响了杂交育种的进程。水稻幼叶鞘的紫色和绿色受一对等位基因A和a控制，紫色为显性，请利用水稻的这对相对性状，设计一代杂交实验解决上述的育种问题：________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ ___________________________________________________________________。 (3)研究发现籼稻的12号染色体上有2个相邻的基因：基因D编码的毒蛋白可以杀死花粉，基因J编码的蛋白质能解除毒蛋白的毒性。粳—籼杂交稻花粉的育性如下图所示，这与基因D和基因J的表达时期和作用时期有关。据此推测，基因D与基因J的作用时期分别是________(填序号：①花粉母细胞时期、②花粉时期)。 (4)在研究中科学家利用电离辐射处理粳—籼杂交稻，使基因J/j发生染色体易位(易位后J/j依然是一对等位基因，但不再位于12号染色体上)，请推测易位后粳—籼杂交稻自交产生的子代中双杂合(DdJj)植株的比例为________。  学科网（北京）股份有限公司 $ 热点拓展作业(五) 1．C　[已知DNA聚合酶催化延伸子链方向只能从5′→3′，原因是脱氧核苷酸的3′碳有羟基，可以结合下一个脱氧核苷酸的5′碳的磷酸基团，故为了DNA聚合酶催化一个脱氧核苷酸单位完成聚合反应后，DNA链不继续延伸，应保护底物中脱氧核糖结构上的3′-羟基，使其不能结合下一个脱氧核苷酸的5′碳的磷酸基团，C正确。] 2．B　[在DNA合成过程中，脱氧核苷三磷酸通过磷酸二酯键把脱氧核苷酸接到多核苷酸链的3′—OH末端，A错误；PPi经过一系列的酶促反应后，释放出的能量一部分可转化为光能，从而发出荧光，B正确；根据碱基互补配对原则，胸腺嘧啶(T)与腺嘌呤(A)配对，当胸腺嘧啶脱氧核苷三磷酸进入后能发出荧光，说明此位置模板链上为A，C错误；若将四种脱氧核苷三磷酸同时加入反应体系中，就无法根据碱基配对产生荧光的情况来确定模板链上的碱基顺序，不能提高DNA测序的效率，D错误。] 3．B　[碱基错配一般不会导致明显的空间扭曲，DNA凸起结构通常由核苷酸缺失/插入或大片段损伤(如紫外线导致的嘧啶二聚体)引起，A错误；DNA聚合酶(酶①)的合成方向为5′→3′，即从左向右将脱氧核苷酸连接到DNA链的3′—OH端，符合图中修复合成方向，B正确；若图示修复后恢复正常的DNA位于非基因片段，则修复后不一定能控制生物体的特有性状，C错误；DNA的基本单位是脱氧核苷酸，而非核糖核苷酸，酶②可催化相邻的2个脱氧核苷酸之间形成磷酸二酯键，D错误。] 4．B　[DNA修复过程中，DNA双链需要重新配对，配对过程中会形成氢键，A正确；终止密码子在mRNA上，mRNA中不含T，B错误；如果细菌中存在跨损伤转录机制，即使荧光素酶基因中有损伤，细菌仍可能通过跨损伤转录产生荧光素酶，进而产生荧光，因此，检测到荧光可以说明细菌存在跨损伤转录机制，C正确；跨损伤转录和DNA修复都是细胞应对DNA损伤的机制，能够降低基因突变对细菌的不利影响，D正确。] 5．D　[表观遗传中基因的碱基序列虽然没有发生改变，但可以通过一些机制传递给子代，题干中提到子代的“越冬记忆”就是表观遗传信息的传递，A错误；RNA聚合酶识别并结合的是基因的启动子，而起始密码子在mRNA上，所以P蛋白不可能使RNA聚合酶无法识别并结合F基因的起始密码子，B错误；根据题意，开花抑制基因F正常表达时是抑制植物开花的，而不是促进，C错误；由于子代的“越冬记忆”来自母本，所以F基因“沉默”这种表观遗传状态可能在卵细胞中得以维持并传给子代，D正确。] 6．A　[基因沉默是指相关基因无法表达，而CRISPRon能逆转基因沉默，即有助于基因与RNA聚合酶结合以恢复表达，A正确；蛋白质分子一般不含碱基，因此组蛋白与DNA分子间不能通过碱基互补配对结合，B错误；组蛋白发生修饰影响基因表达也属于表观遗传，C错误；CRISPRoff没有改变基因碱基序列，D错误。] 7．B　[细胞分化前雌性个体中Xist基因表达量较低，分化时表达量会上升，A正确；XistRNA阻止RNA聚合酶与启动子结合，抑制基因转录，起始密码子位于mRNA上，与翻译有关，B错误；Xist基因在X染色体失活前过量表达，与该X染色体结合导致该染色体形成巴氏小体，C正确；正常雌性个体中，同时存在父源和母源X染色体上的Xist基因表达，D正确。] 8．C　[siRNA属于大分子物质，以胞吞的形式进入靶细胞，该过程需要消耗能量，A正确；由图可知，siRNA解链成单链后，其中一条链引导RISC与靶mRNA结合，导致靶mRNA降解，因此若把外源siRNA的一条链送入细胞内，该条链可能无法与靶mRNA结合，可能不会产生RNA干扰现象，B正确；该种RNAi技术是在翻译水平上抑制基因表达的，DNA的甲基化是在转录水平上抑制基因表达的，C错误；RNAi技术可以抑制基因表达，因此利用RNAi技术可以通过抑制病毒基因的表达，从而控制病毒的增殖，D正确。] 9．B　[ABA主要在根冠、萎蔫的叶片合成，可促进气孔关闭，这是ABA的基本生理功能，A正确；abi4突变体中ABI4基因功能受影响，ABA含量降低，而ABA能促进种子休眠，ABA含量降低，种子休眠时间应变短，不是更长，B错误；若abi4与abi10杂交，子二代均表现为突变型，符合一对等位基因杂交的遗传规律，说明二者是同一基因的不同突变类型，C正确；若子二代突变型比例为7/16，符合两对等位基因位于非同源染色体上(遵循自由组合定律)的性状分离比(9∶3∶3∶1的变形)，已知abi4突变基因在2号染色体上，所以可推出abi10的突变基因不位于2号染色体上，D正确。] 10．C　[甲植株自交后代中，抗除草剂红花∶抗除草剂白花∶不抗除草剂红花∶不抗除草剂白花＝3∶0∶0∶1，甲植株中抗除草剂基因可以为多位点插入红花基因所在的染色体上，A错误；乙植株自交后代中，抗除草剂红花∶抗除草剂白花∶不抗除草剂红花∶不抗除草剂白花＝0∶15∶0∶1，即抗除草剂∶不抗除草剂＝15∶1，全为白花，说明乙植株中抗除草剂基因可以为多位点插入且有一个抗除草剂基因插入红花基因内，B错误；由题意可知，丙植株自交后代中，抗除草剂红花∶抗除草剂白花∶不抗除草剂红花∶不抗除草剂白花＝9∶3∶3∶1，说明抗除草剂基因与控制花色的基因遵循基因的自由组合定律，因此丙植株中至少实现单一位点插入，且与控制花色的基因位于非同源染色体上，C正确；丁植株自交后代中，抗除草剂红花∶抗除草剂白花∶不抗除草剂红花∶不抗除草剂白花＝45∶15∶3∶1，性状分离比例之和为64，说明由三对等位基因控制，且遵循基因的自由组合定律，其中抗除草剂∶不抗除草剂＝15∶1，说明控制这对性状的基因有两对，且位于两对同源染色体上，红花∶白花＝3∶1，由一对等位基因控制，因此说明抗除草剂基因在丁植株中至少为双位点插入，但没有插入花色基因所在的染色体上，D错误。] 11．D　[自由组合定律是指位于非同源染色体上的非等位基因在减数分裂过程中自由组合，R基因位于细胞核，T基因位于细胞质，它们不遵循自由组合定律，A错误；玉米的质基因主要通过卵细胞传递给下一代，而不是精子，所以T基因通常以卵细胞为载体传递给下一代，B错误；由图可知，R蛋白与线粒体膜上的T蛋白结合，从而阻止T蛋白发挥作用(并非阻止T基因表达)，恢复育性，C错误；自交过程中，T基因可随母本遗传给子代，所以子代中雄性不育个体的基因型应为T(rr)，基因型为Rr的玉米自交，产生基因型为rr的个体的概率为1/4，即雄性不育个体的概率＝1/4，D正确。] 12．解析：(1)DNA甲基化是表观遗传调控中一种重要的修饰，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。(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基因来自父本，不能合成酶B，H基因不表达，BBhh(♀)×bbHH(♂)子代H基因来自父本，不表达。 答案：(除标注外，每空2分，共12分)(1)基因的碱基序列(1分)　(2)①基因突变(1分)　②两对基因分别位于两对同源染色体上　③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)①表达　②不表达　③不表达 13．解析：(1)由题图可知：水稻光/温敏雄性不育系在低温且短日照条件下表现为雄性可育，可用于自交留种，在高温或长日照条件下表现为雄性不育，可作为母本与雄性可育杂交，以获得F1杂交种，这说明基因与环境存在着复杂的相互作用，精细调控着生物的性状。在高温条件下，水稻光/温敏雄性不育植株的花粉不能正常发育，因此在杂交过程中不能作为父本，只能作为母本接受外来花粉。(2)由图可知，光/温敏雄性不育植株可能进行自交或者杂交，因此要求通过叶鞘的颜色性状区别自交和杂交过程，可以选择基因型为aa的植株作母本，基因型为AA的植株作父本，则自交亲本为aa×aa，杂交亲本为AA×aa，两种交配方式子代表型不相同。因此可以选择绿色叶鞘光/温敏雄性不育系作为母本，纯合的紫色叶鞘正常株为父本在长日照条件下进行杂交，选择子代表型为紫色叶鞘的植株留种，淘汰绿色叶鞘植株，即可获得杂交种。(3)由图可知：粳—籼杂交稻花粉母细胞中含有源自籼稻的12号染色体(含基因D和基因J)和源自粳稻的12号染色体(不含基因D和基因J)，杂交稻产生的花粉中，12号染色体源于粳稻(不含基因D和基因J)的不育(说明已经含有基因D编码的毒蛋白，但没有基因J编码的蛋白质)，源于籼稻(含基因D和基因J)的则可育(基因J编码的蛋白质能解除基因D编码的毒蛋白的毒性)，由此推测基因D编码的毒蛋白的表达发生在基因J编码的蛋白质的表达之前，即基因D在①花粉母细胞时期表达，基因J在②花粉时期表达。随着同源染色体的分离，不含基因J的花粉无法表达基因J编码的蛋白质，此时在花粉母细胞时期基因D编码的毒蛋白发挥作用，使花粉不育；而含有基因J的花粉此时表达出基因J编码的蛋白质，解除基因D编码的毒蛋白的毒性，使花粉可育，因此基因D和基因J的作用时期均为②花粉时期。(4)粳—籼杂交稻的基因型为DdJj。若通过电离辐射使基因J/j发生染色体易位，且易位后依然是一对等位基因(不位于12号染色体上)，则此时基因D/d和J/j的遗传遵循基因的自由组合定律，杂交稻产生的雌配子的基因型及其比例为1/4DJ、1/4Dj、1/4dJ、1/4dj，产生的可育雄配子的基因型及其比例为1/2DJ、1/2dJ(基因型为Dj和dj的雄配子不育，因为没有基因J)。可见，易位后粳—籼杂交稻自交产生的子代中，双杂合植株(DdJj)的比例为1/2DJ×1/4dj＋1/2dJ×1/4Dj＝1/4。 答案：(每空2分，共10分)(1)基因与环境　母本　(2)选择绿色叶鞘光/温敏雄性不育系作为母本，纯合的紫色叶鞘正常株为父本在长日照条件下进行杂交，选择子代表型为紫色叶鞘的植株留种，淘汰绿色叶鞘植株　(3)②②　(4)1/4 学科网（北京）股份有限公司 $