摘要:
**基本信息**
以5大核心题型构建细胞生命历程与遗传调控的系统性训练,通过图表分析与实验探究融合生命观念与科学思维。
**专项设计**
|模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑|
|----|-----------|----------|----------|
|细胞增殖|7题|结合细胞周期模型与实验观察,考查有丝分裂各时期特征及异常分析|从细胞周期调控机制到有丝分裂过程,构建"过程-调控-应用"逻辑链|
|细胞分化|3题|通过果蝇发育与干细胞分化案例,探究分化本质与全能性|以基因选择性表达为主线,衔接细胞分化与个体发育|
|细胞衰老和死亡|4题|围绕凋亡调控与自噬机制,结合实验数据解读衰老特征|从分子机制到生理意义,建立"基因调控-细胞行为-个体衰老"关联|
|基因表达和调控|8题|涵盖转录翻译过程、表观遗传及癌症机制,突出调控网络分析|以中心法则为核心,延伸表观遗传与疾病调控的应用|
|人类遗传病|9题|通过系谱分析与基因突变案例,考查遗传方式判断与概率计算|整合遗传规律与分子机制,形成"遗传图谱-基因定位-疾病预防"完整链条|
内容正文:
高一生物下学期 期末冲刺必刷31题
(5大题型)
题型1:细胞增殖
1.根据所学知识回答问题。
(1)下图ab表示一个细胞周期,cd表示另一个细胞周期。从图中所示结果分析其细胞周期,正确的是_____(多选)。
A.a阶段DNA发生复制
B.b阶段中发生着丝粒的断裂
C.c阶段中发生染色体的复制
D.d阶段发生中心体的复制
(2)研究人员在研究细胞周期调控机制时,发现了一种促使核仁解体的蛋白质。下列有关叙述正确的是_____(单选)。
A.该蛋白质可能是由核仁合成的一种水解酶
B.该蛋白质对细胞周期的进程具有促进作用
C.抑制该蛋白质可促进细胞核核膜的解体
D.衰老的细胞中该蛋白质的合成速率变快
(3)根据细胞DNA含量不同,将一类连续增殖的细胞分成三组,每组的细胞数如图1。从图1中所示结果分析其细胞周期,正确的是_____(多选)。
A.将周期阻断在DNA复制前会导致甲组细胞数增多
B.乙组细胞正进行着丝粒的分裂
C.甲、乙、丙细胞都可能处于分裂间期
D.丙组中的细胞染色体数不一定相同
细胞周期检查点是细胞周期中的一套保证DNA复制和染色体分配质量的检查机制,是一类负反馈调节机制:当细胞周期进程中出现异常事件,如DNA损伤或DNA复制受阻时,这类调节机制就被激活,及时中断细胞周期的运行。待细胞修复或排除故障后,细胞周期才能恢复运转。图2所示为细胞周期简图及相应检验点位置(字母表示时期),图3所示为细胞周期中的若干细胞图像。
(4)图2中,检验点5的作用为检验纺锤体是否组装完成,由此可推测B时期为细胞周期中的_____(单选)。
A.G1期 B.S期 C.G2期 D.M期
(5)D时期所发生的主要物质变化是_____(单选)。
A.合成与DNA复制有关的酶 B.DNA的精确复制
C.合成组成纺锤丝的蛋白质 D.DNA的平均分配
(6)图3细胞进行有丝分裂正确的顺序______(编号排序)。
(7)图3细胞中含有染色单体的细胞是______(多选)。
A.② B.③ C.④ D.⑤
(8)胸腺嘧啶核苷(TdR)可抑制细胞DNA合成,检验点2的作用是检验细胞中未复制的DNA是否受到损伤,用TdR作用于处于细胞周期中的细胞后,该细胞能否通过检验点2:_____(A能/B不能)。
【答案】(1)ABC
(2)B
(3)ACD
(4)D
(5)B
(6)①③⑤④②⑥
(7)BD
(8)B
【详解】(1)A、图中ab表示一个细胞周期,cd表示另一个细胞周期,一个细胞周期包括分裂期和分裂间期,且分裂间期占据的时间长,因而a阶段为分裂间期,此时细胞中发生DNA发生复制和有关蛋白质的合成,A正确;
B、b阶段持续时间较短,为分裂期,其中发生会着丝粒分裂,B正确;
C、c阶段处于分裂间期,此时细胞中发生DNA复制,也叫染色体的复制,C正确;
D、d阶段为分裂期,中心体的复制发生在分裂间期,D错误。
故选ABC。
(2)A、水解酶是由核糖体合成的,A错误;
B、该蛋白质能促使核仁解体,因而其对细胞周期的进程具有促进作用,B正确;
C、核膜、核仁解体发生在分裂前期,若抑制该蛋白质可抑制细胞核核膜的解体,C错误;
D、衰老的细胞中多种酶活性下降,据此推测,该蛋白质的合成速率变慢,D错误。
故选B。
(3)A、将周期阻断在DNA复制前则细胞无法完成DNA复制过程,因而会导致甲组细胞数增多,A正确;
B、乙组细胞正进行DNA复制和有关蛋白质合成,B错误;
C、分裂间期包括G1期(DNA复制前的准备)、S期(DNA复制过程)和G2期(DNA复制后进入分裂期前的准备),其中DNA的数目依次为2C、2C~4C、4C,据此可知甲、乙、丙细胞都可能处于分裂间期,C正确;
D、丙组中的细胞染色体数不一定相同,如处于有丝分裂前、中期的细胞中染色体数目为正常体细胞中染色体数目,而有丝分裂后期的细胞中染色体数目是体细胞中的两倍,D正确。
故选ACD。
(4)纺锤体组装发生在分裂期(M期),检验点5检验纺锤体是否组装完成,说明B时期为M期,D正确。
故选D。
(5)细胞周期间期顺序为G1期→S期→G2期,G1合成DNA复制相关酶,S期进行DNA复制,G2合成纺锤体相关蛋白,分裂期完成DNA平均分配。根据题4可知,B时期为M期,因而D为S期,主要变化是DNA精确复制,B正确。
故选B。
(6)植物有丝分裂顺序:①(间期,染色质状态,细胞核完整)→③(前期,染色质螺旋为染色体)→⑤(中期,染色体排列在赤道板)→④(后期,姐妹染色单体分离移向两极)→②(末期,染色体到达两极,开始形成细胞板)→⑥(末期结束,细胞板形成,两个子细胞核形成),因此顺序为①③⑤④②⑥。
(7)图3细胞中含有染色单体的细胞是③(有丝分裂前期)、⑤有丝分裂中期,这两个时期的细胞中每条染色体含有两个染色单体,BD正确。
故选BD。
(8)TdR抑制DNA合成,DNA复制受阻,存在未复制的异常DNA,检验点2的作用是检验细胞中未复制的DNA是否受到损伤,因此用TdR作用于处于细胞周期中的细胞后,该细胞不能通过检验点2,B符合题意。
故选B。
2.根据所学知识回答问题。
(1)用光学显微镜观察有丝分裂过程,如果仅从细胞分裂周期来看,图中哪种植物作为实验材料最适合_____(单选)。
(2)洋葱体细胞中有16条染色体,据下图最有可能观察到32条染色体的细胞区域是_____(单选)。
A.① B.② C.③ D.④
(3)观察装片时,找到分裂期细胞后,看不到细胞内染色体的动态变化,原因是_____(单选)。
A.观察时间有限 B.细胞分裂速度慢
C.细胞已死亡 D.观察部位不对
(4)动、植物细胞有丝分裂过程中的主要不同点表现在_____(单选)。
①前期②中期③后期④末期
A.①② B.②③ C.③④ D.①④
(5)观察植物根尖细胞有丝分裂的实验过程中,有同学选择了不同视野进行比较,能够体现细胞分化现象的是下列哪个视野_____(单选)。
A. B. C.
(6)当根不断向前延伸时,根冠外层细胞能够分泌黏液,使根尖穿越土壤缝隙时,得以减少摩擦。尽管如此,根冠外层细胞仍会由于和土壤沙砾摩擦而死亡脱落,但根冠却始终能保持一定的形状和厚度。下列有关说法正确的是_____(多选)。
A.根冠能保持一定的形状和厚度,离不开分生区细胞进行的有丝分裂
B.根冠外层细胞由于和土壤沙砾摩擦而死亡脱落,随后由分生区细胞分裂产生新细胞补充
C.根冠外层细胞和分生区细胞在形态、结构、生理功能上的差异与细胞分化相关
D.显微镜下观察此根尖的分生区细胞,能看到大多数细胞具有染色体
(7)下列实例可以说明细胞具有全能性的是_____(单选)。
A.胡萝卜根韧皮部组织离体培养可形成完整植株
B.蜥蜴受攻击断尾后重新长出尾部
C.皮肤被划破后的伤口重新愈合
D.造血干细胞增殖分化产生各种血细胞
【答案】(1)D
(2)B
(3)C
(4)D
(5)A
(6)ABC
(7)A
【详解】(1)观察有丝分裂实验,需要选择分裂期占细胞周期比例更大的材料,这样视野中分裂期细胞更多,更便于观察。计算得D植物分裂期占细胞周期比例最高(约19%),D正确,ABC错误。
(2)染色体数目加倍(32条)发生在有丝分裂后期着丝粒分裂后,只有根尖分生区细胞能进行有丝分裂;题图中②是分生区能进行有丝分裂,①根冠、③伸长区、④成熟区,高度分化,基本不进行有丝分裂,B正确,ACD错误。
(3)观察有丝分裂装片时,解离步骤已经杀死了细胞,细胞停止生命活动,固定在某一个分裂时期,因此无法观察到染色体的动态变化,C正确,ABD错误。
(4)动植物有丝分裂的主要差异在两个时期:①前期:纺锤体形成方式不同(植物由细胞两极发出纺锤丝形成纺锤体,动物由中心体发出星射线形成纺锤体);④末期:细胞质分裂方式不同(植物形成细胞板分隔细胞,动物细胞膜向内凹陷缢裂),D正确,ABC错误。
(5)细胞分化是细胞形态、结构、功能发生稳定性差异的过程。A视野中可见形态功能特化的导管细胞(高度分化的输导组织细胞),与其他细胞存在明显差异,能体现细胞分化;B、C视野中均为同类型未完全分化/分裂中的细胞,无法体现分化,A正确,BC错误。
(6)A、根冠外层细胞脱落后,需要分生区细胞通过有丝分裂产生新细胞补充,因此根冠能维持形状厚度,A正确;
B、根冠外层细胞死亡脱落后,由分生区分裂产生新细胞分化后补充,B正确;
C、根冠细胞和分生区细胞的形态功能差异是细胞分化的结果,C正确;
D、分生区细胞大多数处于分裂间期,间期为染色质状态,无法看到染色体,D错误。
(7)A、离体的胡萝卜韧皮部细胞发育为完整植株,体现了全能性,A正确;
BCD、未形成完整个体,不能体现全能性,BCD错误。
3.如图展示了一个动物细胞的生命历程。请回答下列问题。
(1)①和②所示的过程,在生物学上分别称为___________和___________。经过②过程细胞内遗传物质___________(改变/不变),而细胞的形态、结构和功能___________(改变/不变),这是因为___________。
(2)图中D细胞属于正常的细胞死亡过程,称为___________,受___________控制。若A为植物细胞,而D细胞能在体外条件下培养成一个植物体,说明D细胞具有___________性。
(3)动物细胞在过程①中与植物细胞的不同之处是___________。
A.间期有DNA的复制 B.前期中心体周围出现纺锤丝
C.后期着丝粒分裂,染色单体分离 D.末期核膜核仁重新形成
(4)过程①中细胞的行为呈现周期性,下列描述该周期的相关说法,正确的是___________。
A.抑制DNA复制的药物作用于图甲的S期或图丙的A→B段
B.一个完整的细胞周期是指图乙的a+b段或b+c段
C.抑制纺锤体形成可使细胞分裂停留在图丙的B→A段
D.细胞中可能含有染色单体的时间段是图甲的M或图乙的b、d或图丙的A→B段
(5)如图为某植物根尖分生区细胞(正常体细胞中有16条染色体)部分时期的显微照片。下列说法正确的是___________。(多选)
A.A细胞中无纺锤体
B.A细胞中染色体着丝粒排列在赤道面上
C.B细胞中有16条染色体
D.B细胞与A细胞中核DNA数目相等
(6)下列选项表示细胞有丝分裂过程中染色体的不同形态特征,其中与遗传物质精确分配到两个子细胞相关的是___________。(多选)
A. B. C. D.
细胞周期内具有一系列的检查点,细胞必须通过这些特定的检查点才能进入到周期循环中。研究证明,细胞周期蛋白依赖性激酶(CDK)在细胞顺利通过检查点中发挥着重要作用。CDK可与细胞周期蛋白(Cyclin)形成CDK/Cyclin复合物,推动细胞跨越细胞周期各时期转换的检查点,且不同的CDK/Cyclin复合物在细胞周期不同时期的作用不同(如图2)。
(7)据图2分析,细胞由静止状态进入细胞周期时首先合成___________;
A.CyclinA B.CyclinB C.CyclinD D.CyclinE
(8)若使更多细胞阻滞在G1/S检查点,可采取的措施有___________。(多选)
A.降低CDK的合成 B.抑制CyclinE活性
C.抑制脱氧核苷酸的吸收 D.抑CyclinA活性
(9)根据图2和相关知识推测,如果将S期细胞和G1期细胞诱导融合,可观察到的现象是___________;
A.G1期细胞启动DNA复制 B.G1期细胞进入M期
C.S期细胞停止DNA复制 D.G1期细胞没有任何变化
(10)胸腺嘧啶脱氧核苷(TdR)可抑制细胞DNA复制,在动物细胞培养液中加入TdR细胞分裂就停止在细胞周期___________。
A.G1/S B.S/G2 C.G2/M D.M/G1
【答案】(1) 细胞增殖/有丝分裂/细胞分裂 细胞分化 不变 改变 基因的选择性表达
(2) 细胞凋亡 基因/遗传物质 全能
(3)B
(4)D
(5)BD
(6)BCD
(7)C
(8)ABC
(9)A
(10)A
【详解】(1)①使细胞数目增加,为细胞分裂(有丝分裂/细胞分裂/细胞增殖);②使细胞形态功能出现差异,为细胞分化;细胞分化是基因选择性表达的结果,遗传物质不改变,仅细胞形态、结构和功能改变,发生稳定性差异。
(2)图中D细胞是由基因/遗传物质控制的正常细胞程序性死亡,称为细胞凋亡;植物体细胞在体外能发育为完整植物体,体现了植物细胞的全能性。
(3)动物细胞与植物细胞有丝分裂的区别在于:动物细胞前期由中心体周围发出纺锤丝形成纺锤体,植物细胞由细胞两极发出纺锤丝;间期DNA复制、后期着丝粒分裂、末期核膜核仁重建是动植物细胞有丝分裂共有的特点,故选B。
(4)A、抑制DNA复制作用于S期(间期),图丙中A→B为分裂期,A错误;
B、完整细胞周期从一次分裂完成开始,到下一次分裂完成结束,应为乙的a+b或c+d,B错误;
C、抑制纺锤体形成,细胞分裂停留在分裂期(图丙A→B段),C错误;
D、染色单体存在于分裂期的前期、中期,M(分裂期)/乙的b、d(分裂期)/丙的A→B(分裂期)都包含有染色单体的时期,D正确。
(5)AB、A细胞着丝粒整齐排列在赤道板上,细胞处于分裂中期,此时已经形成纺锤体,A错误,B正确;
C、B细胞为分裂后期,着丝粒分裂,染色体数目加倍,体细胞16条,B细胞有32条染色体,C错误;
D、A(中期)和B(后期)核DNA都已经完成复制,还未分配到两个细胞核中,核DNA数目相等,D正确。
(6)A、表示末期染色体解螺旋形成染色质,此时遗传物质已经完成分配,因此该图与遗传物质精确分配到两个子细胞无关,A错误;
B、表示分裂间期,此时细胞中正在进行遗传物质的复制,这是遗传物质精确分配到两个子细胞的前提,B正确;
C、表示后期着丝粒分裂,姐妹染色单体分开成为染色体并在纺锤丝的牵引下均匀地移向两极,这保证遗传物质精确分配到两个子细胞中,C正确;
D、表示中期,此时染色体的着丝粒(着丝点)都排列在赤道板上,这为后期着丝粒的分裂做准备,与遗传物质精确分配有关,D正确。
(7)由图2可知,CyclinD-CDK作用于G1期,细胞由静止进入细胞周期首先进入G1期,因此首先合成CyclinD,故选C。
(8)AB、要阻滞细胞在G1/S检查点(阻止细胞从G1进入S期),CyclinE-CDK是推动G1进入S的复合物,因此降低CDK合成、抑制CyclinE活性,都能阻止进入S。AB正确;
C、脱氧核苷酸是DNA复制原料,抑制脱氧核苷酸吸收,DNA无法复制,细胞也会阻滞在G1/S检查点,C正确;
D、CyclinA作用于S期后,抑制CyclinA不会阻滞在G1/S,细胞会阻滞在S/G2检查点,D错误。
(9)S期细胞已经启动DNA复制,细胞内存在活化的DNA复制相关因子,诱导融合后,G1期细胞会被诱导启动DNA复制,故选A。
(10)TdR抑制DNA复制,DNA复制发生在S期,加入TdR后,DNA复制无法启动,细胞会停止在G1期和S期的交界处,即G1/S,故选A。
4.肺腺癌的致病机制
正常细胞的分裂增殖遵循着严格的周期性调控机制。细胞周期中每个时期的任务正确完成后,细胞周期蛋白(Cyclin)与细胞周期蛋白依赖性激酶(CDK)结合形成Cyclin-CDK复合物,驱动细胞周期通过相应的检查点,进入下一时期,确保细胞分裂的有序进行。相关过程如图所示。
(1)细胞周期中检查点2主要检查的是______。(单选)
A.DNA复制有关的酶是否合成
B.核膜核仁是否消失
C.DNA复制是否正确完成
D.组成纺锤丝的蛋白是否合成
(2)CyclinA/B-CDK1能促进细胞内发生的生理变化有__________。(编号选填)
①染色质螺旋化②中心体复制③纺锤体形成④核仁解体⑤DNA解旋
葡萄糖转运蛋白1(GLUT1)是一种能量代谢蛋白,负责促进葡萄糖的转运。研究发现,GLUT1会促进细胞中CyclinD基因和CDK6基因的表达,通过调控CyclinD-CDK6信号通路影响肺腺癌细胞的周期进程。同时,GLUT1也在肺腺癌细胞的转移、侵袭过程中具有重要的作用。丁酸盐是肠道菌群的关键代谢产物,其作为组蛋白去乙酰化酶的抑制剂,促进GLUT1基因的表达。
(3)GLUT1基因的基本组成单位是______。
(4)下列叙述正确的是________。(多选)
A.丁酸盐对GLUT1基因表达的调控方式属于转录水平
B.高浓度的葡萄糖为肺腺癌细胞增殖提供能量
C.CyclinD和CDK6的高表达会抑制肺腺癌细胞的周期进程
D.肺腺癌细胞迁移和侵袭能力增强,会促进肿瘤的进展
(5)肺腺癌细胞增殖过程中会发生的染色体行为有______。(多选)
A. B.
C. D.
(6)某种药物可下调GLUT1基因的表达,则G1期细胞数量会______(增多/不变/减少)、G2期细胞数量会______(增多/不变/减少)。
(7)综合以上信息,提出1条可行的措施来治疗肺腺癌。______________。
【答案】(1)A
(2)①③④
(3)脱氧核苷酸
(4)ABD
(5)BD
(6) 增多 减少
(7)使用药物抑制 GLUT1 基因的表达;抑制丁酸盐的合成或作用;阻断 CyclinD-CDK6 信号通路;抑制 GLUT1 介导的葡萄糖转运等
【分析】细胞周期检查点功能:检查点 1(G₁→S):验证 DNA 复制准备(如酶合成);检查点 2(S→G₂):验证 DNA 复制准确性;检查点 3(G₂→M):验证分裂准备(如纺锤体相关蛋白合成、核膜核仁变化)。 Cyclin-CDK 复合物:不同 Cyclin 与 CDK 结合,驱动细胞周期不同阶段转换(如 CyclinD-CDK4/6 驱动 G₁→S,CyclinA/B-CDK1 驱动 G₂→M)。 肺腺癌调控路径:丁酸盐→促进 GLUT1 转录→GLUT1→促进 CyclinD/CDK6 表达→驱动细胞周期 + 促进转移侵袭。 治疗思路:靶向调控路径中的关键分子(GLUT1、丁酸盐、CyclinD/CDK6),阻断癌细胞增殖和转移。
【详解】(1)细胞周期中,检查点2在G1/S期之间,主要作用是验证G1期的结束,则主要是检查DNA复制有关的酶是否合成,A正确。
故选A。
(2)CyclinA/B-CDK1复合物驱动细胞通过检查点3进入M期,M期前期会发生染色质螺旋化形成染色体、纺锤体形成、核仁解体等变化;②中心体复制发生在G1期到S期,不属于M期变化;⑤DNA解旋发生在DNA复制(S期)或转录过程,与M期无关;
故选①③④。
(3)基因是有遗传效应的DNA片段,DNA的基本组成单位是脱氧核苷酸,因此GLUT1基因的基本组成单位为脱氧核苷酸。
(4)A、丁酸盐作为组蛋白去乙酰化酶抑制剂,通过影响组蛋白乙酰化状态调控基因转录,属于转录水平的调控,A正确;
B、GLUT1促进葡萄糖转运,高浓度葡萄糖可通过细胞呼吸为肺腺癌细胞增殖提供能量,B正确;
C、GLUT1促进CyclinD和CDK6基因表达,进而调控CyclinD-CDK6信号通路促进癌细胞周期进程,C错误;
D、肺腺癌细胞迁移和侵袭能力增强,会导致肿瘤扩散,促进肿瘤进展,D正确。
故选ABD。
(5)A、细胞中染色体移向两极,且细胞质正在分裂,且没有同源染色体,处于减数第二次分裂后期,A不符合题意;
B、染色体高度螺旋、排列整齐,符合有丝分裂中期的染色体行为,B符合题意;
C、同源染色体分离,符合减数第一次分裂后期,C不符合题意;
D、着丝粒分裂,姐妹染色单体分离,含有同源染色体,属于有丝分裂后期的行为,D符合题意。
故选BD。
(6)GLUT1促进CyclinD和CDK6基因表达,CyclinD-CDK4/6复合物驱动细胞从G1期进入S期。若下调GLUT1基因表达,CyclinD和CDK6表达量降低,细胞难以通过G1期检查点,会大量停滞在G1期(G1期细胞数量增多);进入S期和G2期的细胞减少,因此G2期细胞数量减少。
(7)针对题干中调控路径的关键环节,阻断癌细胞周期进展或转移侵袭。 抑制 GLUT1:直接减少葡萄糖转运和 CyclinD/CDK6 表达,双重抑制癌细胞增殖和转移; 抑制丁酸盐:丁酸盐促进 GLUT1 表达,阻断丁酸盐可间接下调 GLUT1,抑制癌细胞进展; 阻断 CyclinD-CDK6 信号通路:直接阻止细胞周期从 G₁期进入 S 期,抑制癌细胞增殖。
5.真菌的有性生殖
粗糙脉孢菌是一种生长在面包上的真菌,通过在子囊中产生子囊孢子来进行繁殖。在有性生殖时,两个菌丝体融合形成合子(2n=14),再先后进行一次减数分裂和一次有丝分裂,最终形成8个子囊孢子(如图)。由于子囊的外形十分狭窄,所以8个子囊孢子按分裂时形成的顺序依次线性排列在子囊中。已知孢子大型(R)对小型(r)为显性,黑色(T)对白色(t)为显性,且这两对基因独立遗传。请回答下列问题:
(1)下列细胞结构中,能够在粗糙脉孢菌中找到的是__________。(编号选填)
①线粒体②叶绿体③核糖体④拟核⑤细胞骨架⑥内质网
(2)对上题中的染色体形态进行观察,应选取的最佳时期是______。(单选)
A.前期 B.中期 C.后期 D.末期
(3)据图可知,粗糙脉孢菌的菌丝体是___倍体,菌丝体中染色体的数目为____条。
若子囊中孢子②为大型黑色,孢子③为小型白色,不考虑基因突变,则图中孢子①的基因型为______。
(4)将两种粗糙脉孢菌(基因型分别为RR和rr)产生的子囊孢子分别培养成菌丝体,两种菌丝体杂交产生合子,该合子产生的子囊孢子的表现型及比例为______。
(5)现有两种不同的粗糙脉孢菌菌株:一种是能合成赖氨酸(lysine)的野生型菌株(记作+),另一种是赖氨酸缺陷型(记作-),其赖氨酸合成基因突变。将这两种菌株进行杂交,对减数分裂后形成的4孢子子囊进行观察分析,可发现6种排列类型(如下表,从上至下依次排列)。则在4孢子子囊中,发生了基因重组的孢子占比是____%(保留1位小数)。
1
2
3
4
5
6
子囊类型
+
+
-
-
-
-
+
+
+
-
+
-
-
+
-
+
+
-
-
+
-
+
+
-
子囊数
105
129
9
5
10
16
(6)让多个基因型为RrTt的合子产生的子囊孢子发育成菌丝体,让这些菌丝体随机受精形成许多新一代合子M,每个合子M会产生8个基因型完全相同或不同的子囊孢子,其中能产生完全相同基因型的子囊孢子的合子M所占的比例为______。(单选)
A.0 B.10% C.1(2)5% D.25%
现有基因型为+和g的两种粗糙脉孢菌进行杂交。发生基因重组后,重组区域的DNA双链出现了不配对的碱基(如图)。细胞内的修复系统有一定几率能识别出不配对的碱基,并随机选择一条DNA单链作为模板进行校正。这种修复会导致最终的8子囊孢子可能出现表型比例异常,如3(+):5(g)。
(7)图中不配对碱基的分离发生在繁殖过程的______阶段。(单选)
A.减数第一次分裂 B.减数第二次分裂 C.有丝分裂
(8)除上述异常比例3(+):5(g)外,还可能出现的比例有______。(多选)
A.5(+)∶3(g) B.2(+)∶6(g) C.4(+)∶4(g) D.8(+)∶0(g)
【答案】(1)①③⑤⑥
(2)B
(3) 14 7 RrTt
(4)大型(R):小型(r):=1:1
(5)14.6%
(6)D
(7)C
(8)ABC
【分析】题图分析:1个粗糙脉孢菌(2n=14)合子通过减数分裂产生4个子囊孢子,然后再通过一次有丝分裂产生8个子囊孢子,发育形成菌丝,最后菌丝通过受精作用,重新形成合子。
【详解】(1)粗糙脉孢菌是一种生长在面包上的真菌,其含有线粒体、核糖体、细胞骨架和内质网等结构,①③⑤⑥正确,②④错误。
故选①③⑤⑥。
(2)有丝分裂中期,染色体形态最稳定,数目最清晰,故对上题中的染色体形态进行观察,应选取的最佳时期是中期,B正确,ACD错误。
故选B。
(3)结合题图和题干信息可知,粗糙脉孢菌的一个子囊中的8个子囊孢子是由合子依次经过减数分裂和有丝分裂后形成的。因为合子中染色体为14条,所以每个子囊孢子中染色体的数目为7条;子囊孢子萌发形成菌丝体,故粗糙脉孢菌的菌丝体是二倍体,菌丝体中染色体的数目为7条。题图可知,①经过减数第二次分裂形成了两个子细胞,这两个子细胞然后分别经过有丝分裂形成了2个②和2个③,若子囊中孢子②为大型黑色,即基因型为RT,孢子③为小型白色,即基因型为rt,不考虑基因突变,则图中孢子①的基因型为RrTt。
(4)将两种粗糙脉孢菌(基因型分别为RR和rr)产生的子囊孢子分别培养成菌丝,两种菌丝(一种为R,另一种为r,杂交产生合子是Rr),则该合子经减数分裂产生的子囊孢子的表现型及比例为大型(R):小型(r):=1:1。
(5)根据题意,子囊孢子在孢子囊中按来自同一个次级细胞呈线性顺序排列,则4孢子阶段孢子囊中第 1、2位置孢子来自同一次级细胞,第 3、4位置孢子来自同一次级细胞。如果没有发生交叉互换,次级细胞内的2条姐妹染色单体完全一样,则4孢子阶段孢子囊中 1、2 位置孢子类型相同,3、4位置孢子类型相同。如果发生了交叉互换,次级细胞内的2条姐妹染色体上有1条发生了基因重组,则 4孢子阶段孢子囊中第 1、2 位置孢子类型不同,3、4位置孢子类型不同,综上所述可知,3、4、5、6四个子囊发生了基因重组,发生重组的子囊比例是(9+5+10+16)/(105+129+9+5+10+16)=40/274≈14.6%。
(6)基因型为RrTt的合子经减数分裂产生的子囊孢子发育成的菌丝有RT∶Rt∶rt∶rt=l∶1∶l∶l,这些菌丝随机受精形成许多新一代合子A(有9种基因型,16种组合形式),能产生相同基因型子囊孢子的合子M是纯合子(4种),所以产生相同基因型子囊孢子的合子M所占比例为4÷16=1/4,D正确,ABC错误。
故选D。
(7)不配对碱基位于双链DNA中,不配对碱基的分离发生在DNA的两条链打开时,一般DNA复制过程中DNA两条链会打开,有丝分裂过程中存在DNA复制,而减数第一次分裂和减数第二次分裂过程中都不存在DNA复制,故图中不配对碱基的分离发生在繁殖过程的有丝分裂阶段,C正确,AB错误。
故选C。
(8)题干信息:细胞内的修复系统有一定几率能识别出不配对的碱基,并随机选择一条DNA单链作为模板进行校正;题图可知,G、C所在的链基因型为+,A、T所在的链基因型为g;若题图A-C中A被修复,而G-T未被修复,则出现的比例为+++++ggg,即5(+)∶3(g);若题图A-C中C被修复,而G-T未被修复,则出现的比例为++gg+ggg,即4(+)∶4(g);若题图A-C、G-T中A和T均被修复,则出现的比例为++++++gg,即6(+):2(g);若题图A-C、G-T中C和G均被修复,则出现的比例为++gggggg,即2(+)∶6(g),综上所述,ABC正确,D错误。
故选ABC。
6.阅读材料,回答下列问题:
减数分裂
减数分裂对保证生物前后代染色体数目的恒定有极大的意义。试想一下,如果配子的形成方式与体细胞的增殖一样通过有丝分裂形成,结果会怎样?
(1)观察下列图片写出各图片属于分裂时期
①号细胞属于__________分裂_____期;②号细胞属于____________分裂_____期
③号细胞属于__________分裂_____期;④号细胞属于____________分裂_____期
(2)下列内容中,与减数第一次分裂相对应的变化顺序是( )
①DNA复制②同源染色体分离③着丝点分裂
④同源染色体交叉互换⑤同源染色体联会
A.①⑤④② B.①④②⑤ C.①③② D.③②④⑤
(3)下图1表示某动物卵细胞形成过程,图2、3表示卵细胞形成过程中某阶段的细胞。请据图回答:
①图1中细胞Ⅱ的名称是________,细胞Ⅲ的名称是________,细胞Ⅳ中有________对同源染色体。
②图2表示________分裂________期,此时细胞内有________条染色单体,该细胞的子细胞名称是________。
③图1中有可能观察到图3所示时期的细胞的是________(用①、②、③表示),图3同源染色体的非姐妹染色单体之间可能发生________。此时细胞内DNA为________个。
【答案】(1) 减数第二次 后 减数第一次 前 减数第二次 中 减数第一次 后
(2)A
(3) 次级卵母细胞 (第一)极体 0 减数第二次 后 0 卵细胞和第二极体 ① 交叉互换 8
【详解】(1)①号细胞中染色体的着丝点分裂,姐妹染色单体分开成为染色体,且细胞中不含同源染色体,可知①号细胞属于减数第二次分裂后期;②号细胞中同源染色体联会形成四分体,这是减数第一次分裂前期的典型特征,所以②号细胞属于减数第一次分裂前期;③号细胞中染色体的着丝点排列在赤道板上,且细胞中没有同源染色体,符合减数第二次分裂中期的特点,因此③号细胞属于减数第二次分裂中期;④号细胞中同源染色体分离,向两极移动,这是减数第一次分裂后期的表现,故④号细胞属于减数第一次分裂后期。
(2)①DNA复制发生在减数第一次分裂前的间期;②同源染色体分离发生在减数第一次分裂后期;③着丝点分裂发生在减数第二次分裂后期;④同源染色体交叉互换发生在减数第一次分裂前期联会之后;⑤同源染色体联会发生在减数第一次分裂前期。因此与减数第一次分裂相对应的变化顺序是①⑤④②,A正确,BCD错误。
(3)①图1表示卵细胞形成过程,细胞Ⅱ是由卵原细胞经减数第一次分裂产生的,名称是次级卵母细胞;细胞Ⅲ是由初级卵母细胞经减数第一次分裂产生的,名称是(第一)极体;细胞Ⅳ是卵细胞,其中没有同源染色体,即同源染色体对数为0。
②图2中细胞没有同源染色体,且着丝点分裂,染色体移向细胞两极,符合减数第二次分裂后期的特征,所以图2表示减数第二次分裂后期;此时细胞内没有染色单体,且细胞质不均分,是次级卵母细胞,该细胞的子细胞名称是卵细胞和极体。
③图3细胞中染色体发生联会,所示时期为减数第一次分裂前期,同源染色体联会形成四分体,在图1中①(初级卵母细胞)有可能观察到该时期的细胞;图3同源染色体的非姐妹染色单体之间可能发生交叉互换;此时细胞内DNA为8个。
7.科学家用小鼠作为研究对象,探究哺乳动物胚胎发育中细胞分裂的相关问题。研究人员利用流式细胞仪对小鼠(2n=40)的睾丸中各种细胞进行核DNA含量测定,结果如图1所示(其中精原细胞的核DNA含量为2C)。请回答以下问题:
(1)图1细胞中核DNA含量3C对应细胞周期中的____期。核DNA含量为1C的细胞名称是____。
(2)某小鼠的基因型为AaXBY(等位基因A、a位于8号染色体上),其减数分裂过程中产生了一个基因型为AA的配子。该异常配子形成的可能原因有____
A.8号染色体可能在减数分裂I后期时未分离
B.8号染色体可能在减数分裂Ⅱ后期时未分离
C.性染色体可能在减数分裂I后期时未分离
D.性染色体可能在减数分裂Ⅱ后期时未分离
(3)为进一步了解植物细胞的减数分裂过程,某同学在显微镜下对百合(2n=24)花粉母细胞(相当于动物的初级精母细胞)减数分裂装片进行观察,并拍摄了部分图像如图2所示,请根据减数分裂的顺序用字母和箭头对图2中细胞进行排序:____
科学家通过刺激雌鼠甲的卵子有丝分裂,培养了卵生胚胎干细胞,然后修改该细胞的基因,使这些细胞具备精子的功能,最后将这些细胞注入雌鼠乙的卵子,由此产生了一批具有两个“母亲”的幼年小鼠。
(4)根据以上资料,下列相关叙述错误的是____
A.得到的子代小鼠都是雌性
B.培养得到的卵生胚胎干细胞中不含有同源染色体
C.得到的子代幼鼠细胞中含有同源染色体
D.雌鼠乙的卵子继承了初级卵母细胞四分之一的细胞质
(5)正常情况下,在受精卵发育为健康幼鼠的过程中可发生的事件有____。(填编号)
①有丝分裂 ②减数分裂 ③细胞凋亡 ④细胞分化 ⑤细胞衰老
(6)对比百合根尖细胞和小鼠肠上皮细胞的有丝分裂过程发现,二者在胞质分裂、纺锤丝发出上有差异,与这些差异相关的结构是____
A.中心体 B.细胞壁
C.核膜 D.染色质
【答案】(1) 间/S 精细胞或精子
(2)B
(3)b→a→d→c→g→e→f
(4)BD
(5)①③④⑤
(6)AB
【分析】减数分裂过程:(1)减数第一次分裂前间期:染色体的复制。(2)减数第一次分裂:①前期:联会,同源染色体上的非姐妹染色单体互换;②中期:同源染色体成对的排列在赤道板上;③后期:同源染色体分离,非同源染色体自由组合;④末期:细胞质分裂。(3)减数第二次分裂过程:①前期:核膜、核仁逐渐解体消失,出现纺锤体和染色体;②中期:染色体形态固定、数目清晰;③后期:着丝粒分裂,姐妹染色单体分开成为染色体,并均匀地移向两极;④末期:核膜、核仁重建、纺锤体和染色体消失。
有丝分裂过程:(1)间期:进行DNA的复制和有关蛋白质的合成,即染色体的复制,DNA数目加倍,但染色体数目不变;(2)前期:核膜、核仁逐渐解体消失,出现纺锤体和染色体;(3)中期:染色体形态固定、数目清晰,是观察染色体形态和数目的最佳时期;(4)后期:着丝粒分裂,姐妹染色单体分开成为染色体,染色体数目加倍;(5)末期:核膜、核仁重建、纺锤体和染色体消失。
【详解】(1)精原细胞的核DNA含量为2C,核DNA含量为3C说明细胞正在进行DNA复制,对应细胞周期中的间期或S期,核DNA含量为1C,核DNA数量减半,且该小鼠为雄性,故该细胞为精细胞或精子。
(2)等位基因A、a位于8号染色体上,其减数分裂过程中产生了一个基因型为AA的配子,可能的原因是8号染色体在减数分裂Ⅱ后期时未分离,ACD错误,B正确。
故选B。
(3)减数分裂过程:(1)减数第一次分裂前间期:染色体的复制。(2)减数第一次分裂:①前期:联会,同源染色体上的非姐妹染色单体互换;②中期:同源染色体成对的排列在赤道板上;③后期:同源染色体分离,非同源染色体自由组合;④末期:细胞质分裂。(3)减数第二次分裂过程:①前期:核膜、核仁逐渐解体消失,出现纺锤体和染色体;②中期:染色体形态固定、数目清晰;③后期:着丝粒分裂,姐妹染色单体分开成为染色体,并均匀地移向两极;④末期:核膜、核仁重建、纺锤体和染色体消失。由图可知,减数分裂的顺序为b→a→d→c→g→e→f。
(4)A、子代小鼠的性染色体都是来自雌鼠,故得到的子代小鼠都是雌性,A正确;
B、卵生胚胎干细胞是卵子有丝分裂得到的,故卵生胚胎干细胞中含有同源染色体,B错误;
C、子代幼鼠是由具备精子功能的卵生胚胎干细胞和雌鼠乙的卵子形成的,子代幼鼠细胞中含有同源染色体,C正确;
D、由于在形成卵细胞的过程中,初级卵母细胞和次级卵母细胞的细胞质不均等分裂,故雌鼠乙的卵子没有继承了初级卵母细胞四分之一的细胞质,D错误。
故选BD。
(5)细胞正常的生命历程为分裂、分化、衰老、凋亡,在受精卵发育为健康幼鼠的过程中不会进行减数分裂,故可发生的事件有①③④⑤。
(6)中心体存在于低等植物和动物细胞中,与有丝分裂过程中纺锤丝的形成有关,百合根尖细胞有细胞壁,小鼠肠上皮细胞没有细胞壁,所以二者在胞质分裂有差异。AB正确,CD错误。
故选AB。
题型2:细胞分化
8.果蝇是上海地区常见的一种昆虫,也是生命科学研究中常用的模式生物,其生命周期经历卵、幼虫、蛹、成虫四个阶段,被称为完全变态发育。其幼虫体内有两类细胞,一类是普通的体细胞,一类是成虫盘细胞,果蝇从幼虫到蛹再到成虫的过程称为“羽化”,此过程中幼虫体内大部分细胞“溶解”变为富含营养的糊状物质,而成虫盘发育为昆虫的不同器官并“组装成”一个完整的果蝇,如图所示。
(1)下列为小明制作的模型,其中为核糖、为脱氧核糖,模型中属于果蝇遗传物质基本组成单位的是_____。
A. B.
C. D.
(2)关于果蝇细胞内核酸的叙述中,正确的是_____。
A.其细胞内核酸由C、H、O、N元素组成
B.果蝇细胞内有2种核酸,5种核苷酸
C.果蝇的DNA只分布于细胞核中,RNA只分布于细胞质中
D.细胞内的RNA与DNA具有不同的空间结构
(3)果蝇的遗传信息储存在DNA的_____序列中,果蝇不同发育阶段细胞核中的遗传信息_____(相同/不同/不完全相同)。
(4)成体果蝇大约有250多种细胞,这些细胞功能不同的直接原因是其内部_____不同(填有机物),根本原因是_____。
(5)正常情况下,由成虫盘发育成完整个体过程中,说法正确的是_____。
A.此过程体现了成虫盘细胞的全能性
B.此过程受遗传信息的控制
C.此过程中细胞的种类与数目发生改变
D.蛹中不同细胞的分化能力相同
(6)在果蝇“羽化”过程中,幼虫细胞所经历的生命历程有_____。
A.细胞分化 B.细胞分裂
C.细胞衰老 D.细胞凋亡
【答案】(1)D
(2)AD
(3) 脱氧核苷酸 相同
(4) 蛋白质 基因的选择性表达
(5)BC
(6)ABCD
【分析】真核生物的核酸有DNA,RNA两种,其中DNA为主要遗传物质。
【详解】(1)A、图示为尿嘧啶核糖核苷酸,A不符合题意;
B、图示为胞嘧啶核糖核苷酸,B不符合题意;
C、尿嘧啶是RNA中的含氮碱基,细胞中不存在五碳糖为脱氧核糖碱基为尿嘧啶的核苷酸,C不符合题意;
D、图示为胸腺嘧啶脱氧核苷酸,是DNA特有的核苷酸,D符合题意;
故选D。
(2)A、组成核酸的基本单位,核苷酸由C、H、O、N元素组成,因此其细胞内核酸也由C、H、O、N元素组成,A正确;
B、果蝇细胞内含有2种核酸,8种核苷酸,B错误;
C、线粒体叶绿体中也有少量DNA,C错误;
D、细胞内的DNA都是反向平行的双螺旋结构,RNA为单链结构,D正确;
故选AD。
(3)果蝇的遗传信息储存在DNA的脱氧核苷酸的序列中,不同阶段的果蝇,遗传信息都是相同的。
(4)基因指导蛋白质的合成,蛋白质的功能不同是各细胞功能不同的直接原因,根本原因取决于基因的选择性表达。
(5)A、成虫盘细胞已经是具备成完整的个体的形态了,发育成完整个体过程中不再具备全能性,A错误;
B、生物体的生命活动都受到遗传信息的控制,B正确;
C、在此过程中,细胞的数目和种类发生改变,C正确;
D、蛹中不同细胞的分化能力不同,D错误;
故选BC。
(6)幼虫细胞所经历的生命历程均有细胞分裂、细胞分化、细胞衰老、细胞凋亡,ABCD正确。
故选ABCD。
9. 细胞是构成生物体的结构和功能单位,细胞会经历生长、分裂、分化、衰老和死亡等生命进程。图1是人体不同细胞的形成示意图,其中①~⑮表示细胞,I~IV表示过程。(括号中写序号,横线上写文字)
(1)据图1可知,人体内各种细胞虽然功能不同,但它们却有着共同的来源,即【 】________。图中过程Ⅱ表示________,过程Ⅲ表示________。
(2)图1中细胞③、⑬、⑮中分化能力最强的是细胞________。
(3)图1中细胞①-⑧的主要差异表现为________(编号选填)
①形态结构②遗传信息③细胞器的种类及数目④蛋白质的种类⑤磷脂分子的结构
(4)下列选项表示细胞有丝分裂过程中染色体的不同形态特征,其中与遗传物质精确分配到两个子细胞相关的是________(多选)
A. B.
C. D.
(5)图2为细胞周期中每条染色体中DNA含量变化的曲线图,符合曲线bc段含义的细胞是________。(多选)
A. B.
C. D.
(6)下表为细胞衰老发生的变化,根据已有知识推测衰老细胞相应的功能变化,填在表中A和B处。
衰老的细胞
细胞生化指标变化
功能变化
水分减少细胞皱缩
新陈代谢速度减慢
细胞膜通透性改变载体蛋白结构改变
A________
线粒体结构形变线粒体数量减少
B________
多花黄精是一种多年生药用草本植物,药用部分为根茎,其水提物具有一定的抗肿瘤作用。小鼠细胞内Bcl-2和Bax是与凋亡相关的蛋白。研究人员使用不同浓度的多花黄精水提物处理小鼠黑色素瘤细胞一定时间后,测得这两种蛋白的相对表达量(图3)、细胞凋亡率(图4)和各周期细胞百分比(图5)。
(7)根据图3、4推测,Bcl-2、Bax这两种蛋白的功能依次是________(单选)
A.促进细胞凋亡促进细胞凋亡 B.促进细胞凋亡抑制细胞凋亡
C.抑制细胞凋亡促进细胞凋亡 D.抑制细胞凋亡抑制细胞凋亡
(8)研究人员选出小鼠黑色素瘤细胞,用于抗肿瘤药物的研究。为便于观察和测量,需要一批细胞周期同步化的肿瘤细胞。胸苷(TdR)双阻断法可使细胞周期同步化。现测得小鼠黑色素瘤细胞的G1、S、G2、M期依次为10h、7h、3h、1h,经一次阻断,S期细胞立刻被抑制,其余细胞最终停留在G1/S交界处;洗去TdR可恢复正常的细胞周期,若要使所有细胞均停留在G1/S交界处,第二次阻断应该在第一次洗去TdR之后________h到________h之间进行。(操作时间限定在一个细胞周期内)
(9)分析图3、4、5所示实验结果,结合所学知识,阐述多花黄精的抗肿瘤机理。________。
【答案】1. ⑪受精卵 细胞分裂 细胞分化 2.⑬ 3.①③④ 4.BCD 5.BD 6. 物质运输功能降低 细胞能量供应不足(或有氧呼吸速率降低) 7.C 8. 7 14 9.调控凋亡相关蛋白表达;诱导细胞凋亡;抑制细胞增殖。
【解析】1.人体内各种细胞共同来源于⑪受精卵,它是个体发育的起点.细胞数量增多、形态结构基本相似,属于细胞分裂(Ⅱ);细胞形态、结构和功能发生稳定性差异,属于细胞分化(Ⅲ)。
2.细胞分化能力与分化程度呈负相关:分化程度越低,分化能力越强。 细胞⑬的分化程度低于细胞③和⑮,因此分化能力最强的是细胞⑬。
3.细胞①~⑧均由受精卵分裂、分化而来,遗传信息相同;磷脂分子的结构在所有细胞中一致。 它们的主要差异表现在:形态结构不同;细胞器的种类及数目不同;蛋白质的种类不同。故细胞①-⑧的主要差异表现为①③④。
4.遗传物质精确分配到两个子细胞的核心是DNA复制后,染色体平均分配到两极,需结合有丝分裂各时期染色体形态的作用。
A、末期染色体解螺旋为染色质的形态,此时遗传物质已完成分配,仅为形态恢复,A不符合题意;
B、间期染色质形态,此阶段完成DNA复制和姐妹染色单体形成,是遗传物质精确分配的物质基础,B符合题意;
C、后期染色体形态,着丝粒分裂,姐妹染色单体分离为子染色体,在纺锤丝牵引下分别移向细胞两极,直接实现遗传物质的精确分配,C符合题意;
D、中期染色体形态,染色体高度螺旋化、形态稳定,整齐排列在赤道板上,纺锤丝精准附着于着丝粒两侧,为后期均匀分离奠定基础,D符合题意。
5.bc段:每条染色体含有2个DNA分子,说明存在姐妹染色单体,对应有丝分裂前期、中期(或减数分裂Ⅰ及减数分裂Ⅱ的前期、中期)。
A、染色体解螺旋为染色质,对应末期,A不符合题意;
B、染色质高度螺旋化形成染色体,对应前期,存在姐妹染色单体,每条染色体含2个DNA,B符合题意;
C、染色体向细胞两极移动,对应后期,着丝粒已分裂,无姐妹染色单体,每条染色体仅含1个DNA,C不符合题意。
D、染色体整齐排列在赤道板上,对应中期,存在姐妹染色单体,每条染色体含2个DNA,D符合题意。
6.细胞膜是物质进出细胞的屏障,载体蛋白负责物质的主动运输和协助扩散。结构改变会导致物质运输功能降低。线粒体是细胞的“动力车间”,是有氧呼吸的主要场所。结构和数量异常会导致细胞能量供应不足(或有氧呼吸速率降低)。
7.图3中,随多花黄精水提物浓度升高,Bax表达量上升、Bcl-2表达量下降;图4中细胞凋亡率随浓度升高而上升。Bax表达量与凋亡率正相关,说明其促进细胞凋亡;Bcl-2表达量与凋亡率负相关,说明其抑制细胞凋亡。因此Bcl-2、Bax的功能依次是抑制细胞凋亡、促进细胞凋亡。
8.根据题目,小鼠黑色素瘤细胞的细胞周期各阶段时间为:G1 = 10h,S = 7h,G2 = 3h,M = 1h,总周期为21h。第一次TdR阻断后,S期细胞被抑制,其余细胞均停留在G1/S交界处。洗去TdR后,这些细胞将依次进入S期、G2期、M期,最终回到G1期。要使所有细胞均停留在G1/S交界处,需在第一次洗去TdR后,于特定时间范围内进行第二次阻断。综上所述,第二次阻断应于第一次洗去TdR后7h到14h之间进行。
9.多花黄精的抗肿瘤机理主要体现在以下几个方面:诱导细胞凋亡:多花黄精中的活性成分能够激活肿瘤细胞内的凋亡信号通路,如线粒体途径和死亡受体途径,导致肿瘤细胞程序性死亡。抑制细胞增殖:通过干扰肿瘤细胞的DNA复制和细胞周期进程,多花黄精可以有效抑制肿瘤细胞的分裂和增殖。调控凋亡相关蛋白表达:多花黄精水提物可上调促凋亡蛋白Bax的表达,同时下调抑凋亡蛋白Bcl-2的表达,打破细胞凋亡的平衡,推动细胞进入凋亡程序。
10. 细胞是构成生物体的结构和功能单位。图是人体不同细胞的形成示意图,其中①~⑧表示细胞,Ⅰ、Ⅱ表示过程。回答下列有关问题:
(1)图中表示细胞有丝分裂增殖的过程是___________(填图中序号“Ⅰ”或“Ⅱ”)。
(2)图中①~⑧细胞出现差异的根本原因是___________。
(3)图中①~⑧细胞属于___________细胞(①高度分化/②未分化)(填写序号)。
(4)若细胞分裂失去控制而不断生长和分裂,则会形成癌细胞。科学家研究发现,某种药物可将癌细胞的分裂阻断在分裂间期,从而抑制癌细胞增殖。据此推测,该药物抑制癌细胞增殖的原因可能是___________(答出2点)。
脑缺血会引起局部脑神经缺氧导致轻度受损,甚至造成脑神经细胞死亡而产生不可逆损伤,最终导致患者永久性残疾甚至死亡。骨髓基质细胞(M)是存在于骨髓中具有多种分化潜能的干细胞,它可以诱导生成心肌细胞、成骨细胞及神经细胞等。运用干细胞疗法有可能实现对缺血坏死神经结构与功能的修复和重建。请回答下列问题:
(5)脑缺血所致的神经细胞死亡属于___________(填“细胞衰老”、“细胞凋亡”或“细胞坏死”)。
(6)与心肌细胞相比,骨髓基质细胞的主要特点有___________(编号选填)
①分裂能力强
②分化程度高
③具有全能性
④分化能力强
(7)M可通过___________,增加神经细胞的数量和种类,在脑缺血的治疗中发挥作用。
研究发现,M的线粒体可转移到缺氧损伤脑神经细胞(N)中,实现细胞供能机制的修复。为进一步探究M的线粒体转移对N的影响,进行了表1所示的实验,实验结果如图。
表1实验设计表
分组
第1组
第2组
第3组
处理方法
用含有M线粒体的培养基对N进行培养
用不含线粒体的培养基对N进行培养
用不含线粒体的培养基对___________?___________进行培养
(8)第3组为正常对照组,请将该组的处理方法补充完整:___________。
(9)检测得到各组神经细胞内的ATP水平相对值如图。由图分析比较可知,第1组神经细胞内ATP水平___________正常水平,第2组在实验中起___________作用。
(10)根据上述实验结果,推测M对脑缺血损伤后恢复的可能作用机制___________。
【答案】(1)I
(2)基因选择性表达
(3)①
(4)抑制DNA复制和有关蛋白质合成
(5)细胞坏死
(6)①④
(7)增殖和分化
(8)正常脑神经细胞
(9) 高于 对照
(10)M的线粒体可转移到脑缺血神经细胞中,增加损伤细胞中线粒体数量,使有氧呼吸加强产生更多ATP,为损伤细胞修复提供充足的能量
【分析】细胞的增殖是重要的细胞生命活动,是生物体生长、发育、增殖、遗传的基础。细胞分化是指个体发育中,由一个或一种细胞增殖产生的后代,在形态、结构和生理功能上产生稳定性差异的过程。
【详解】(1)据图分析,过程I表示受精卵的分裂,为有丝分裂,过程II表示分化形成各种形态结构功能不同的细胞。
(2)图中①~⑧细胞是经细胞分裂分化形成的,其形态结构和功能各不相同,其根本原因是基因选择性表达。
(3)由图可知,图中①~⑧细胞是经分裂分化形成的,属于高度分化的细胞。
(4)由题可知,某种药物可将癌细胞的分裂阻断在分裂间期,间期可进行DNA分子的复制、蛋白质的合成等,所以推测该药物可通过抑制癌细胞的DNA分子的复制或蛋白质的合成等来抑制其增殖。
(5)脑缺血导致的神经细胞死亡并非由基因控制,属于不可控的细胞坏死。
(6)据题干信息:骨髓基质细胞(M)是存在于骨髓中具有多种分化潜能的干细胞,它可以诱导生成心肌细胞、成骨细胞及神经细胞等。与心肌细胞相比,骨髓基质细胞的主要特点有①分裂能力强④分化能力强。
(7)骨髓基质细胞(M)是存在于骨髓中具有多种分化潜能的干细胞,故M可通过增殖和分化以达到增加神经细胞数量和种类的目的。
(8)该实验中探究M对缺氧损伤的脑神经细胞N的修复作用,第3组作为正常对照组,则采用正常脑神经细胞作为对照。
(9)由题图可知,第1组神经细胞内ATP水平高于第2组和第3组:第2组在实验中起对照作用。
(10)根据题图分析可知,M的线粒体可转移到脑缺血神经细胞中,增加损伤细胞中线粒体数量,使有氧呼吸加强产生更多ATP,为损伤细胞修复提供充足的能量。
题型3:细胞衰老和死亡
11.丽隐杆线虫体长约1 mm、呈圆柱形、身体透明(如图),有雌雄同体和雄性两种生物类型,能在实验室用培养皿培养,并可以在-80℃下冷冻保存。20℃下,秀丽隐杆线虫平均生活史为3.5天;雌雄同体秀丽隐杆线虫的平均繁殖力为300~350个后代。雌雄同体秀丽隐杆线虫从受精卵到发育成熟,共产生1090个体细胞,其中131个细胞发生凋亡而被清除,最终成体共有959个体细胞。
秀丽隐杆线虫基因组相对较小,约含3000个基因。科学家经过一系列的研究,共有四个基因编码的蛋白质参与细胞凋亡,它们分别是EGL-1、CED-3、CED-4和CED-9,它们相互作用的机制如下图。
(1)秀丽隐杆线虫作为研究器官发育的模型生物,其优势有_____(多选)。
A.身体透明,可以清晰地数出细胞数量
B.基因组相对较小,便于对基因进行研究
C.繁殖周期短,繁殖力强
D.细胞数量少,便于分类观察
(2)秀丽线虫从受精卵到发育成熟的过程中,正常情况下存在的现象有_____(多选)。
A.细胞分裂 B.细胞分化 C.细胞凋亡 D.细胞坏死
(3)以下相关说法正确的是_____(多选)。
A.秀丽隐杆线虫的细胞凋亡是多个基因共同调控的结果
B.秀丽隐杆线虫细胞在凋亡过程中有基因的选择性表达
C.秀丽隐杆线虫体内细胞凋亡的同时也可能产生新细胞
D.秀丽隐杆线虫体内细胞的凋亡不一定代表器官功能的丧失
(4)根据图,描述细胞凋亡过程的分子机制正确的是_____(多选)。
A.CED-4基因的表达能加速细胞凋亡的发生
B.某药物的使用促进了CED-3的活化,会延缓其细胞凋亡
C.用某种药物特异性结合EGL-1,其细胞凋亡可能会变慢
D.细胞凋亡的发生和线粒体有关
铁皮石斛多糖(DOP)是铁皮石斛的主要活性成分,为探究其对动物衰老的影响,进行以下实验。
实验1:以添加不同浓度DOP的培养基培养秀丽线虫,测定相关指标,结果如表。
组别
DOP浓度
/(g mL-1)
平均寿命/天
最大寿命/天
培养不同天数细胞活性氧相对含量
5天
10天
15天
1
空白
14.67
20.44
7.2
26.5
31.8
2
50
14.77
22.20
—
—
—
3
250
16.53
23.17
6.9
17.5
28.2
4
750
16.27
21.50
—
—
—
注:活性氧包括O2-、H2O2等;“—”代表没有进行该项实验。
(5)根据结果可知,铁皮石斛多糖具有_____衰老的作用,其原因可能是其_____清除细胞活性氧的功能( )(单选)
A.促进、增强 B.促进、减弱
C.延缓、增强 D.延缓、减弱
实验2:进一步分析DOP对细胞中过氧化氢酶(CAT)和超氧化物歧化酶(SOD,能催化O2-转化为H2O2)活性的影响,结果如下图。
(6)根据图和表信息,分析表中组3和组1存在差异的原因是:_____。
实验3:对skn-1基因失活突变体进行研究,发现DOP对衰老的作用被抑制。推测DOP的作用依赖skn-1基因的调控。
(7)若以skn-1基因失活突变体为材料进行实验2,请绘制柱状图表示DOP处理组该突变体细胞中CAT和SOD的活性_____。
【答案】(1)ABCD
(2)ABC
(3)ABCD
(4)ACD
(5)C
(6)DOP提高了细胞中SOD和CAT的活性,催化O2-转化为H2O2,并加快H2O2的分解,从而降低了细胞活性氧的含量,减弱活性氧对细胞的损伤,延长了寿命
(7)
【详解】(1)A、秀丽隐杆线虫身体透明,可借助显微镜清晰观察计数细胞,因而是研究器官发育的模型生物,A正确;
B、基因组相对较小,便于对基因功能进行研究,B正确;
C、20℃下,秀丽隐杆线虫平均生活史为3.5天,适合实验培养,C正确;
D、成体体细胞数量少且固定,便于细胞分类观察,因而可作为模式生物,D正确。
(2)受精卵发育为成体的过程中,需要通过细胞分裂增加细胞数量,通过细胞分化形成不同功能的组织细胞,题干明确说明发育过程有131个细胞发生程序性凋亡;细胞坏死是受不利因素影响的病理性死亡,正常发育过程中不会出现,ABC正确。
(3)A、题意显示,共有4个基因的蛋白参与细胞凋亡,因此凋亡是多个基因共同调控的结果,A正确;
B、细胞凋亡是基因控制的自动结束生命的过程,该过程是基因选择性表达的结果,正确;
C、秀丽隐杆线虫发育过程中,一边通过凋亡清除多余细胞,一边通过细胞分裂产生新细胞,C正确;
D、细胞凋亡是正常的程序性生命过程,是个体发育的必要环节,不一定代表器官功能的丧失,D正确。
(4)A、CED-4释放后可促进CED-3活化,引发凋亡,因此其表达能加速凋亡,A正确;
B、活化的CED-3会促进凋亡,因此促进CED-3活化会加速凋亡,B错误;
C、EGL-1的作用是结合CED-9、释放CED-4启动凋亡,某种药物结合EGL-1,凋亡启动被抑制,凋亡速度变慢,C正确;
D、CED-9结合CED-9定位在线粒体上,因此细胞凋亡过程和线粒体有关,D正确。
(5)和空白组比,加DOP的组平均寿命、最大寿命都更长,活性氧含量更低,据此可知,DOP可延缓衰老,且通过清除活性氧实现衰老的延缓过程,C正确。
(6)根据实验2可知,DOP处理后CAT和SOD的活性都比空白高,CAT分解H2O2,SOD催化O2-变成H2O2,都可实现活性氧的清除。因此,表中组3和组1存在差异的原因是DOP提高了秀丽隐杆线虫细胞中CAT和SOD的活性,增强了细胞清除活性氧的能力,减少了活性氧积累,降低了活性氧对细胞的损伤,使线虫平均寿命和最大寿命延长。
(7)题意显示,对skn-1基因失活突变体进行研究,发现DOP对衰老的作用被抑制。推测DOP的作用依赖skn-1基因的调控。若以skn-1基因失活突变体为材料进行实验2,则DOP无法提高CAT和SOD的活性,因此DOP处理后,两种酶的活性都和正常的空白组接近,远低于正常野生型DOP处理组,绘图如下:
12.细胞自噬是细胞组分在溶酶体或液泡中降解和再利用的过程,广泛存在于真核细胞中。图1示意某细胞溶酶体形成及发挥作用的过程,图2表示了溶酶体pH的维持机制。
(1)溶酶体是由单层膜构成的囊泡,组成其膜的主要成分是___________。
(2)用含32P的培养液培养图1细胞一段时间,细胞中可检测到放射性物质有___________(多选)。
A.磷脂 B.脂肪 C.蛋白质 D.mRNA
(3)图一中属于细胞自噬途径的是___________(甲/乙)过程。该过程中,包裹着待降解物质的泡状结构需沿着___________运到溶酶体并与溶酶体融合。
(4)合成、加工、转运溶酶体内水解酶所经过的细胞器依次为___________。
①高尔基体 ②核糖体 ③内质网 ④质膜
A.③①④ B.②③① C.②③①④ D.②①③
(5)酸性环境的维持对溶酶体功能的发挥具有重要作用。结合图二分析,H+进入溶酶体的运输方式为___________。
A.自由扩散 B.主动运输 C.协助扩散 D.渗透作用
(6)研究表明,溶酶体中的水解酶少量泄漏到细胞质基质中不会引起细胞损伤,主要原因是___________。
A.水解酶泄漏后立即被分解 B.溶酶体能将水解酶吞噬
C.pH较高导致酶活性降低 D.细胞质基质缺少酶作用的底物
(7)下列关于细胞自噬过程的叙述正确的是___________(多选)。
A.细胞自噬可发生于细胞核中
B.各细胞器在功能上既独立又相互联系
C.自噬过程产生的降解产物可被细胞全部重复利用
D.蛋白质是执行细胞自噬的主要物质
【答案】(1)磷脂(脂质)和蛋白质
(2)ACD
(3) 乙 细胞骨架
(4)B
(5)B
(6)C
(7)ABD
【分析】1、溶酶体形态:内含有多种水解酶;膜上有许多糖,防止本身的膜被水解;作用: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。
2、分泌蛋白的合成与分泌过程:核糖体合成蛋白质→内质网进行粗加工→内质网“出芽”形成囊泡→高尔基体进行再加工形成成熟的蛋白质→高尔基体“出芽”形成囊泡→细胞膜,整个过程还需要线粒体提供能量。
【详解】(1)细胞器膜的主要成分是脂质(主要是磷脂)和蛋白质。
(2)用含32P的培养液培养图1细胞一段时间,细胞中可检测到放射性的物质有磷脂(元素组成是CHO,有的含有P)、蛋白质(可能含有P)、mRNA(元素组成是CHONP),而脂肪的元素组成是CHO,不含P。
故选ACD。
(3)细胞自噬是细胞组分在溶酶体或液泡中降解和再利用的过程,过程乙表示衰老线粒体的自噬过程,甲表示对外界物质的吞噬作用,不属于细胞自噬;细胞骨架是真核细胞中由蛋白质聚合而成的三维的纤维状网架体系,在细胞分裂、细胞生长、细胞物质运输、细胞壁合成等等许多生命活动中都具有非常重要的作用,该过程中,包裹着待降解物质的泡状结构需沿着细胞骨架运到溶酶体并与溶酶体融合。
(4)合成、加工、转运这些水解酶(与分泌蛋白合成过程相同)所经过的细胞器依次为⑥核糖体(合成蛋白质)、⑦内质网(对多肽进行初步加工)、⑤高尔基体(对来自内质网的蛋白质进行加工、分类和包装)。
(5)结合图2分析,H+进入溶酶体消耗了能量,则运输方式为主动运输。
故选B。
(6)研究表明,溶酶体中的水解酶少量泄漏到细胞质基质中不会引起细胞损伤,主要原因是水解酶适合pH较低的地方,而细胞质的pH较高,水解酶进入后会导致酶活性降低。
故选C。
(7)A、细胞自噬可发生于细胞结构中,包括细胞核中,A正确;
B、各细胞器在功能上既独立又相互联系,例如囊泡的出现,B正确;
C、自噬过程产生的降解产物一部分被细胞重复利用,一部分被排出细胞外,C错误;
D、蛋白质(水解酶)是执行细胞自噬的主要物质,D正确。
故选ABD。
13.我国研究人员发现,葡萄籽中PCC1,其结构如图甲所示,能加速机体内衰老细胞的凋亡, 以延缓衰老。研究人员为探究PCC1的抗衰老作用开展实验,相关实验数据如图乙所示。
(1)据图甲及已学知识推断,下列物质与PCC1的元素组成相同的是 (多选)
A.蛋白质 B.脂肪 C.磷脂 D.糖类
(2)在探究PCC1抗衰老作用的实验中,衰老细胞应符合的特征是 (多选)
A.细胞内酶的活性降低 B.细胞内代谢速率减缓
C.细胞质膜转变为小泡 D.细胞的内容物被释放
(3)据图乙推断,支持PCC1能抗衰老的实验证据包括 (多选)
A.PCC1处理后,衰老细胞凋亡比例增大
B.PCC1处理后,正常细胞凋亡比例无显著变化
C.未用PCC1处理,衰老细胞凋亡比例比正常细胞高
D.与未处理的正常细胞相比,PCC1处理的衰老细胞凋亡比例高
研究人员进一步研究发现PCC1延缓细胞衰老的机制,PCC1在衰老细胞内的部分调控过程如下图所示。其中, CDK与cyclinE的复合物参与调控细胞周期的正常进程; Bax和Puma皆为促凋亡蛋白,Bax能为细胞色素c提供通道;p21是细胞周期抑制因子。
(4)据图推测,与衰老细胞增殖缓慢可能相关的事件有 (多选)
A.促进p21基因启动子与RNA聚合酶结合
B.p21蛋白促进与纺锤丝相关蛋白质的合成
C.p21蛋白抑制与DNA复制相关的酶的合成
D.促进p53蛋白磷酸化并与p21基因启动子结合
(5)据图推测,PCC1促进衰老细胞凋亡的机制包括 (多选)
A.抑制细胞色素c的释放 B.促进Puma对Bcl-XL的作用
C.抑制Bcl-XL对Bax的作用 D.促进磷酸化的p53对Bax的作用
(6)研究人员利用癌症小鼠进一步探究PCC1的抗癌效果,相关实验数据如下图所示。其中,“+”表示服用药物;“-”表示对照;MIT是一种化疗药物。据下图及题干信息推测,PCC1治疗癌症的优势是______。(编号选填)
①PCC1能有效抑制肿瘤细胞增殖
②PCC1对抑制肿瘤细胞增殖无显著作用
③PCC1与MIT都能抑制肿瘤细胞的增殖
④联合使用PCC1与MIT抑制肿瘤增殖的效果好
【答案】(1)BD
(2)AB
(3)AB
(4)ACD
(5)BCD
(6)④
【分析】脂肪仅含C、H、O;蛋白质含C、H、O、N(可能含S);磷脂含C、H、O、N、P;糖类含C、H、O。
【详解】(1)图甲显示PCC1结构含C、H、O;脂肪仅含C、H、O;蛋白质含C、H、O、N(可能含S);磷脂含C、H、O、N、P;糖类含C、H、O,故与PCC1的元素组成相同的是脂肪和糖类,BD正确。
故选BD。
(2)AB、细胞内酶的活性降低,细胞内代谢速率减缓均属于细胞衰老的特征,AB正确;
CD、细胞质膜转变为小泡,细胞的内容物被释放均属于细胞凋亡的特征,CD错误。
故选AB。
(3)AB、PCC1处理后,衰老细胞凋亡比例增大,正常细胞凋亡比例无显著变化,说明PCC1可以清除衰老细胞,对正常细胞无影响,支持PCC1能抗衰老,AB正确;
C、未用PCC1处理,衰老细胞凋亡比例比正常细胞高,不支持PCC1能抗衰老,C错误;
D、与未处理的正常细胞相比,PCC1处理的衰老细胞凋亡比例高,该过程包含两个自变量(细胞类型和是否用PCC1处理),不能得出PCC1是否能抗衰老,D错误。
故选AB。
(4)A、p21是细胞周期抑制因子,促进p21基因启动子与RNA聚合酶结合,会抑制转录过程的进行,从而抑制衰老细胞增殖,A正确;
B、p21蛋白促进与纺锤丝相关蛋白质的合成有利于细胞增殖,B错误;
C、p21蛋白抑制与DNA复制相关的酶的合成,抑制DNA复制,从而抑制衰老细胞增殖,C正确;
D、促进p53蛋白磷酸化并与p21基因启动子结合,抑制转录的进行,从而抑制衰老细胞增殖,D正确。
故选ACD。
(5)A、分析题图可知,细胞色素c会促进细胞凋亡,故抑制细胞色素c的释放会抑制衰老细胞凋亡,A错误;
B、PCC1会促进Puma对Bcl-XL的抑制作用,Bcl-XL对Bax的抑制作用减弱,导致细胞色素c的释放增加,以细胞凋亡,B正确;
C、抑制Bcl-XL对Bax的作用,Bcl-XL对Bax的抑制作用减弱,导致细胞色素c的释放增加,以细胞凋亡,C正确;
D、促进磷酸化的p53对Bax的作用,导致细胞色素c的释放增加,以细胞凋亡,D正确。
故选BCD。
(6)①③分析题图可知,服用PCC1与不服用PCC1相比,肿瘤体积基本一样,说明PCC1不能有效抑制肿瘤细胞增殖,①③错误;
②④联合使用PCC1与MIT肿瘤体积显著减小,并且比对照组、单独使用PCC1和MIT时肿瘤体积小,由此可知,PCC1与MIT联合使用时对抑制肿瘤细胞增殖有显著作用,并且联合使用PCC1与MIT抑制肿瘤增殖的效果好,②错误、④正确。
故选④。
14.铜离子是植物多酚氧化酶等多种酶的辅助因子。在农业生产上,用铜盐作微量元素肥料可使农作物显著增产,但过量的铜会对植物生长产生危害。
(1)据题意推测,铜盐使农作物显著增产的原因可能是铜离子可以___(单选)。
A.作为能源物质 B.参与化学反应
C.传递遗传信息 D.维持细胞温度
(2)若通过测定单位时间内底物的消耗量来表示多酚氧化酶的活性,通常采用的方法是___(层析法/分光分度法/同位素标记法)。
(3)长期缺铜会使叶片出现黑色病斑,导致该现象可能的原因是___(单选)。
A.细胞坏死 B.细胞分化
C.细胞分裂 D.细胞生长
研究人员进行了硫酸铜对蚕豆根尖细胞有丝分裂影响的研究,观察发现有丝分裂过程中部分细胞产生了微核,如图所示。微核是一些丧失着丝粒的染色体片段。
(4)图所示的是细胞有丝分裂的___(前期/中期/后期)。下列①~④为观察到该图像所进行的实验操作,正确的操作顺序是___。
①固定、解离、漂洗、染色②用硫酸铜溶液处理细胞③用高倍镜观察④用低倍镜观察
(5)研究人员还发现硫酸铜会干扰纺锤丝的形成。如果用硫酸铜溶液处理蚕豆的花粉母细胞(相当于动物的初级精母细胞),该干扰可能发生在减数分裂___(前期I/后期I/末期I),会导致细胞分裂时染色体___(形成/分离/解旋)异常。
(6)下图为不同浓度的硫酸铜溶液对蚕豆根尖细胞处理的实验结果。根据实验数据并结合题意,从有丝分裂的角度分析,可否得出“在实验浓度范围内,硫酸铜对植物生长有害”的结论?说明理由___。
【答案】(1)B
(2)分光光度法
(3)A
(4) 前期 ②①④③
(5) 前期I 分离
(6)可以。在实验浓度范围内,无论在哪一硫酸铜浓度下微核细胞率均高于对照组;又由于微粒是丧失着丝粒的染色体片段,说明硫酸铜干扰了蚕豆根尖细胞正常的有丝分裂,对其生长有害
【分析】细胞中的无机盐:
(1)存在形式:细胞中大多数无机盐以离子的形式存在,叶绿素中的Mg、血红蛋白中的Fe等以化合态。
(2)无机盐的生物功能:a、复杂化合物的组成成分。b、维持正常的生命活动:如Ca2+可调节肌肉收缩和血液凝固,血钙过高会造成肌无力,血钙过低会引起抽搐。c、维持酸碱平衡和渗透压平衡。
【详解】(1)铜离子是植物多酚氧化酶等多种酶的辅助因子,因而促进细胞代谢,促进增产,铜盐作为无机盐不能作为能源物质、不能传递遗传信息,也不能维持细胞温度,其功能是可以作为酶的辅助因子参与化学反应,B正确。
故选B。
(2)若通过测定单位时间内底物的消耗量来表示多酚氧化酶的活性,通常采用的方法是分光分度法,该方法可以检测溶液中物质浓度的变化。
(3)长期缺铜会使叶片出现黑色病斑,这是细胞坏死的表现,不属于正常的生命现象,而细胞分化、细胞分裂和细胞生长均属于正常的生命现象,A符合题意。
故选A。
(4)图示的细胞中染色体散乱分布、染色体和纺锤体出现,因而处于有丝分裂的前期。本实验的目的是研究硫酸铜对蚕豆根尖细胞有丝分裂影响,若要观察有丝分裂通常选择根尖分生区细胞制片观察,制片的顺序为解离→漂洗→染色→制片,根据该实验的目的可知,需要对根尖分生区细胞进行硫酸铜溶液培养,而后制片观察,因此实验的正确顺序为②用硫酸铜溶液处理细胞→①固定、解离、漂洗、染色→④用低倍镜观察→③用高倍镜观察。
(5)研究人员还发现硫酸铜会干扰纺锤丝的形成。如果用硫酸铜溶液处理蚕豆的花粉母细胞(相当于动物的初级精母细胞),该干扰可能发生在减数分裂前期I,因为该时期细胞中纺锤体形成,进而会导致细胞分裂时染色体分离异常,可能会形成染色体数目加倍的细胞。
(6)下图为不同浓度的硫酸铜溶液对蚕豆根尖细胞处理的实验结果。图示结果显示,“在实验浓度范围内,硫酸铜均会增加微核细胞率,进而导致细胞异常,对植物生长有害,即实验结论可描述为:在实验浓度范围内,无论在哪一硫酸铜浓度下微核细胞率均高于对照组;又由于微粒是丧失着丝粒的染色体片段,说明硫酸铜干扰了蚕豆根尖细胞正常的有丝分裂,对其生长有害。
15.胭脂鱼是我国二级水生保护动物。图1显示胭脂鱼细胞内结构的亚显微结构。图2显示了胭脂鱼淋巴细胞的细胞核在一个细胞周期中的变化,I-IV为细胞周期不同阶段,X1-X4为细胞不同状态。
(1)据题中及图1信息,图1中的膜结构X是____________。
A.内质网膜 B.溶酶体膜 C.液泡膜 D.核膜
(2)膜结构X的主要物质组成是________。
(3)据图1所示,核糖体亚单位穿过膜结构X的运输方式属于___________。
A.自由扩散 B.协助扩散 C.主动运输 D.渗透
(4)下图中a→d表示连续分裂细胞的两个细胞周期。下列叙述不正确的是___________。
A.a和b为一个细胞周期
B.c段结束DNA含量增加一倍
C.遗传物质平分一般发生在d段
D.b和c为一个细胞周期
(5)对图2所示细胞周期各阶段时长关系的推测,正确的是___________(多选)
A.I阶段>Ⅲ阶段
B.GI期+I阶段>II阶段
C.G1期+I阶段>IV阶段
D.G1期+I阶段>II阶段+III阶段+IV阶段
(6)为了清晰观察计数胭脂鱼体细胞中染色体的数目,应该选择___________进行观察。
A.前期 B.中期 C.后期 D.末期
(7)细胞分化在生物界中普遍存在,下列关于胭脂鱼细胞分化的叙述中正确的是___________。
A.细胞分化的过程涉及细胞内遗传物质的改变
B.细胞分化一定是不可逆的,一直保持分化后的状态
C.细胞分化是多细胞生物发育的基础之一
D.分化产生的不同组织细胞内的mRNA完全不同
(8)细胞衰老是一种常见的生物学现象,从细胞学的角度进行分析,这个过程中不会出现的变化是___________。
A.细胞内膜结构流动性减小
B.细胞保持旺盛的分化能力
C.细胞内酶的活性降低
D.细胞内呼吸速率减慢
(9)根据细胞有丝分裂的过程,写出图2中X1和X3两种状态细胞内的核DNA含量差异,据图2描述两种状态细胞核的形态差异;并分别解释这些差异的意义:_________。
【答案】(1)D
(2)脂质和蛋白质
(3)C
(4)D
(5)ABCD
(6)B
(7)C
(8)B
(9)X3细胞内核DNA含量是X1状态的两倍;X3有成形的细胞核,X1无核膜、核仁消失、无成形细胞核;便于细胞内遗传物质平均分配到两个子细胞,保证亲代和子代之间遗传性状的稳定性。
【分析】分析图1:图1是细胞核的部分亚显微结构,其中核糖体亚单位通过核孔出来,且需要消耗能量。
【详解】(1)ABCD、图中膜上含有核孔,所以该膜结构是核膜,D正确,ABC错误。
故选D。
(2)膜的主要成分是脂质和蛋白质。
(3)核糖体亚单位穿过核膜时需要消耗ATP,所以其运输方式是主动运输,C正确,ABD错误,
故选C。
(4)A、一个细胞周期应先是分裂间期、后是分裂期,图中的一个细胞周期可用a和b表示、也可用c和d表示,A正确;
B、c段为分裂间期,此期间发生了DNA的复制,该阶段结束时DNA含量增加一倍,B正确;
C、d段为分裂期,而遗传物质的平均分配一般发生在分裂期,C正确;
D、一个细胞周期应先是分裂间期、后是分裂期,图中的一个细胞周期可用a和b表示、也可用c和d表示,b和c不可表示一个细胞周期,D错误。
故选D。
(5)细胞周期包括分裂间期(G1、S、G2)和分裂期(前、中、后、末),G1期+I阶段代表间期,Ⅱ阶段+Ⅲ阶段+IV阶段代表分裂期。分裂间期大约占整个细胞周期的90%-95%,持续时间最长,并且根据图2细胞周期各阶段时长关系推测可知:
A、I阶段(代表S和G,期)>Ⅲ阶段(代表后期),A正确;
B、G1期+I阶段(G1期+I期代表间期)>Ⅱ阶段,B正确
C、G1期+I阶段(G1期+I期代表间期)>IV阶段(点末期),C正确
D、G1期+I阶段(G1期+I期代表间期)>Ⅱ阶段+Ⅲ阶段+IV阶段(Ⅱ阶段+Ⅲ阶段+IV阶段代表分裂期),D正确。
故选ABCD。
(6)ABCD、有丝分裂中期染色体形态稳定、数目清晰,是观察染色体的形态和数目的最佳时期,ACD错误,B正确。
(7)A、细胞分化的过程中细胞内遗传物质没有改变,A错误;
B、在生物体内细胞分化是不可逆的,在离体的情况下,提供适宜条件,细胞才可能表现全能性,B错误;
C、细胞分化使细胞的种类增多,功能趋于专门化,是多细胞生物发育的基础之一,C正确;
D、分化产生的不同组织细胞内的mRNA有的相同,有的不同,D错误。
故选C。
(8)A、衰老的细胞,细胞膜通透性功能改变,细胞内膜结构流动性减小,A正确:
B、衰老的细胞,细胞的分化能力弱,B错误;
C、衰老的细胞,细胞内多种酶的活性降低,C正确;
D、衰老的细胞,细胞内呼吸速率减慢,D正确。
故选B。
(9)由图可知,X1是细胞分裂结束后产生的子细胞,X3处于分裂前期。由于间期进行了DNA分子的复制,故X3所含DNA含量是体细胞的两倍,而X1是子细胞,所含DNA含量与体细胞相同,即是X3含量的一半。分裂前期的细胞(X1)核膜、核仁会消失解体,染色质高度螺旋化成染色体,出现纺锤体;分裂完成的子细胞(X5)有核膜、核仁,染色体也变回了染色质。核膜核仁消失,染色体变成染色质后,容易进行一系列行为变化便于细胞内遗传物质平均分配到两个子细胞;在分裂未期染色质重新变回染色体,核膜、核仁重建有利于保证亲代和子代之间遗传性状的稳定性。
X3细胞内核DNA含量是X1状态的两倍;X3有成形的细胞核,X1无核膜、核仁消失、无成形细胞核;便于细胞内遗传物质平均分配到两个子细胞,保证亲代和子代之间遗传性状的稳定性。
题型4:基因的表达和调控
16.miRNA是一类短小的单链RNA,它能与靶mRNA互补配对实现对基因表达的调控。图1是线虫细胞中miRNA(lin-4)调控基因lin-14表达的机制。A、B、C表示过程,①、②表示物质。
(1)图1中基因lin-4与lin-14携带的遗传信息不同,其原因是两者的_______。
A.磷酸数量不同 B.五碳糖种类不同
C.碱基序列不同 D.脱氧核糖结构不同
(2)结合已有知识,图1中物质①和②的共同点是_______。
A.都是以碳链为骨架 B.都能为细胞的生存提供能量
C.都与性状的表达有关 D.都是由基本单位组成的序列
(3)分析图1,推测RISC的作用是_______,miRNA的作用是_______。(编号选填)
①切割mRNA
②识别并结合目标mRNA
③引导miRNA前体出细胞核
④阻止lin-14蛋白的合成
(4)分析图1可知,RISC-miRNA复合物会抑制_______(A/B)过程。
(5)综合上述信息和已学知识推断,miRNA对基因表达的调控机制不能_______。
A.遗传给子代
B.使线虫更适应环境
C.体现基因的选择性表达
D.改变lin-14基因的碱基序列
研究发现miRNA也影响肿瘤细胞的增殖和凋亡。骨肉瘤是最常见的原发性恶性骨肿瘤,多在确诊时已有肺部转移。为探究miRNA-9对骨肉瘤细胞的影响,科研人员进行了相关的实验,实验结果如图2所示。
(6)骨肉瘤细胞在快速增殖的过程中发生的现象是_______。
A. B.
C. D.
(7)图3表示骨肉瘤细胞分裂过程中染色体的行为变化,其中有利于保持遗传信息在亲代和子代细胞中一致性的行为有_______(编号选填)。
(8)据图2的结果分析,设置对照组2的目的是_______。miRNA-9对骨肉瘤细胞的增殖起到_______(促进/抑制)作用。
(9)已知CXCR4是一种能促进细胞增殖的蛋白,Bax2是一种能促进细胞凋亡的蛋白,Cyt c是一种能促进细胞呼吸的蛋白,NAMPT是一种能延缓细胞衰老的蛋白。综合上述信息,推测miRNA-9调控_______的蛋白质合成。
A.CXCR4 B.Bax2 C.Cyt c D.NAMPT
【答案】(1)C
(2)ACD
(3) ①④ ②④
(4)B
(5)D
(6)A
(7)①③④⑤
(8) 排除miRNA-9长度对骨肉瘤细胞增殖的影响 抑制
(9)A
【分析】基因表达是指将来自基因的遗传信息合成功能性基因产物的过程。基因表达产物通常是蛋白质,所有已知的生命,都利用基因表达来合成生命的大分子。转录过程由RNA聚合酶进行,以DNA为模板,产物为RNA。RNA聚合酶沿着一段DNA移动,留下新合成的RNA链。翻译是以mRNA为模板合成蛋白质的过程,场所在核糖体。
【详解】(1)基因lin-4和基因lin-14都是一段有遗传效应的DNA,主要是由于碱基序列不同,C正确。
故选C。
(2)①是RNA,②是多肽链,两者都是以碳链为骨架、都与性状的表达有关、都是由基本单位组成的序列,而RNA不能为细胞的生存提供能量,多肽链也不是主要的能源物质,ACD正确,B错误。
故选ACD。
(3)分析图1,推测RISC的作用是切割mRNA(①),mRNA是翻译的模板,因此RISC能阻止lin-14蛋白的合成(④),故选①④;miRNA能识别并结合目标mRNA(②),mRNA是翻译的模板,因此miRNA能阻止lin-14蛋白的合成,故选②④。
(4)RISC-miRNA复合物能与mRNA结合,会抑制翻译过程,即抑制B过程。
(5)A、miRNA是由特定基因转录而来,可以传给下一代,A正确;
B、miRNA是一类短小的单链RNA,它能与靶mRNA互补配对实现对基因表达的调控,使线虫更适应环境,B正确;
C、miRNA是一类短小的单链RNA,仅在某些细胞中表达,体现了基因的选择性表达,C正确;
D、miRNA只是与lin-14基因转录的RNA结合,并未改变lin-14基因的碱基序列,D错误。
故选D。
(6)骨肉瘤细胞在快速增殖的过程中发生有丝分裂,不能发生减数分裂,A为有丝分裂中期,B为减数第二次分裂后期,C为减数第一次分裂中期,D为细胞凋亡,故骨肉瘤细胞能发生A,使其数目增多。A正确,BCD错误。
故选A。
(7)①为染色体复制,②为染色体变成染色质,③为着丝粒分裂,④为染色体排列在细胞中央,⑤为染色质变成染色体,图3表示骨肉瘤细胞分裂过程中染色体的行为变化,其中有利于保持遗传信息在亲代和子代细胞中一致性的行为有①③④⑤,即染色体经过复制后平均地分配给子代细胞。
故选①③④⑤。
(8)为探究miRNA-9对骨肉瘤细胞的影响,设置对照组2(加入与miRNA-9长度相同但序列不同)可以排除miRNA-9长度对骨肉瘤细胞增殖的影响;实验组的细胞增殖速率比对照组1和对照组2都低,因此miRNA-9对骨肉瘤细胞的增殖起到抑制作用。
(9)已知CXCR4是一种能促进细胞增殖的蛋白,miRNA-9对骨肉瘤细胞的增殖起到抑制作用,因此推测miRNA-9调控CXCR4的蛋白质合成。
17.CD4+T淋巴细胞是人体免疫系统中最重要的免疫细胞,图1为人体CD4+T细胞中DNA分子部分片段的平面结构示意图,图2为CD4+T细胞中某个DNA复制过程的示意图。
(1)CD4+T淋巴细胞的遗传物质是_____(单选)。
A.核糖核酸 B.脱氧核糖核酸
C.核糖核苷酸 D.脱氧核糖核苷酸
(2)据图1判断下列叙述正确的是_____(多选)。
A.结构1表示胞嘧啶C
B.结构B表示氢键
C.结构3表示DNA分子的结构骨架
D.结构6表示胸腺嘧啶脱氧核苷酸
(3)小萌想要搭建一个含10个碱基对的DNA分子模型,已知该DNA分子含有3个腺嘌呤,若用订书钉表示图1中的结构2,则需使用订书钉的个数为_____(单选)。
A.10 B.20 C.23 D.27
(4)DNA具有多样性的主要原因是_____(单选)。
A.DNA由4种脱氧核苷酸组成
B.DNA具有规则的双螺旋结构
C.DNA具有碱基互补配对的特点
D.DNA的碱基对有很多种不同的排列顺序
(5)DNA复制时,_____从复制的起点处打开图1中的结构2,使部分双链解开,形成两条单链(单选)。
A.DNA水解酶 B.DNA解旋酶
C.DNA聚合酶 D.RNA聚合酶
(6)判断下列说法正确的是_____(多选)。
A.DNA分子的复制方式为半保留复制
B.以亲代DNA的两条单链为模板进行复制
C.合成子链时需要DNA聚合酶的催化
D.遵循碱基互补配对原则,从3′到5′方向合成子链
(7)M和N是同一染色体上两个基因的部分序列,其转录方向如图3所示。表中对M和N转录产物的碱基序列分析正确的是_____(单选)。
编号
M的转录产物
①
5'-UCUACA-3'
②
5'-UGUAGA-3'
编号
N的转录产物
③
5'-AGCUGU-3'
④
5'-ACAGCU-3'
A.①③ B.①④ C.②③ D.②④
(8)图4表示M蛋白合成和分泌过程,图中决定苯丙氨酸的密码子是_____(单选)。
A.AAG B.GAA C.UUC D.CUU
(9)图4中M蛋白分泌过程中涉及含有膜结构的是_____(多选)。
A.甲 B.乙 C.丙 D.丁
(10)若M基因中的一个碱基对由C/G突变为T/A,则所合成的蛋白质活性是否会发生显著改变?并说明理由_____。
(11)细胞中出现的异常mRNA被SURF复合物识别而发生降解的过程被称为NMD作用,是一种广泛存在于真核细胞中的mRNA质量监控机制,该机制能识别并降解含有提前出现终止密码子的转录产物以防止毒性蛋白的产生。图5中异常mRNA与正常mRNA长度相同,AUG、UAG分别表示起始密码子和终止密码子。下列相关叙述,正确的是______(多选)。
A.异常mRNA经NMD作用,可以获得六种小分子化合物
B.SURF复合物能识别异常mRNA的终止密码子
C.异常mRNA控制合成的毒性蛋白与正常mRNA控制合成的蛋白质相对分子质量相同
D.异常mRNA产生的原因是DNA发生了碱基对的替换,使mRNA中终止密码子提前出现
【答案】(1)B
(2)ABD
(3)D
(4)A
(5)B
(6)ABC
(7)C
(8)C
(9)ABC
(10)密码子具有简并性,突变后的密码子可能仍决定原来的氨基酸(同义突变),因此蛋白质的氨基酸序列可能不变;即使氨基酸序列发生改变,蛋白质的空间结构和功能也可能不受显著影响。
(11)BD
【详解】(1)CD4+T淋巴细胞是人体免疫细胞,属于真核细胞。真核细胞的遗传物质是DNA,即脱氧核糖核酸,ACD错误,B正确。
(2)A、结构1与G配对,应为C(胞嘧啶),A正确;
B、 结构2是碱基对之间的氢键,B正确;
C、 脱氧核糖和磷酸交替连接构成的DNA骨架,但结构3包括了磷酸基团、脱氧核糖和含氮碱基,C错误;
D、 结构6包含T、磷酸和脱氧核糖,结构6表示可一个胸腺嘧啶脱氧核苷酸,D正确。
(3)DNA含10个碱基对,DNA分子中含有3个腺嘌呤,说明A-T碱基对共3对,G-C碱基对共7对,A-T之间2个氢键,G-C之间3个氢键,共3×2+3×7=27个,共27个氢键,ABC错误,D正确。
(4)DNA具有多样性的原因是因为DNA分子中碱基对排列顺序千变万化,ABC错误,D正确。
(5)DNA复制的时候,解旋酶从复制的起点处解开双螺旋结构,ACD错误,B正确。
(6)DNA复制分别以亲代的两条脱氧核苷酸链为模板,按照碱基互补配对原则,在DNA聚合酶的作用下,利用细胞中游离的脱氧核苷酸,从5'到3'方向进行延伸子链,D错误,ABC正确。
(7)转录时,以DNA的3'→5'为模板,RNA合成从5'→3'进行延伸;根据转录方向可知,M基因是以上面一条链为转录的模板链,转录得到的序列为②,N基因是以下面一条链为模板链的,转录出来的序列为③,ABD错误,C正确。
(8)tRNA对应的序列为3'AAG5'(从携带氨基酸的那一侧开始读),对应的mRNA为5'UUC3',ABD错误,C正确。
(9)分析可知,甲是核糖体,乙是内质网,丙是高尔基体,丁是细胞膜,分泌蛋白合成和分泌的过程,需要涉及内质网、高尔基体、细胞膜这些具膜结构的细胞器,D错误,ABC正确。
(10) 基因中的一个碱基对发生突变(由C/G突变为T/A),这属于基因突变中的碱基对替换。这种突变会导致转录出的mRNA上相应的密码子发生改变。 然而,由于密码子具有简并性(即一种氨基酸可能由多个不同的密码子决定),mRNA上密码子的改变并不一定会导致翻译出的蛋白质中氨基酸序列的改变。 即使突变导致了氨基酸序列的改变,如果替换的氨基酸与原氨基酸理化性质相似,或者该改变发生在蛋白质的非关键区域,蛋白质的空间结构和功能(活性)也可能不会发生显著改变。
(11)A、由图示可知,异常mRNA被SURF复合物识别而发生降解的过程是形成核糖核苷酸,因此降解的产物是四种核糖核苷酸,A错误;
B、由图示可知,SURF只能识别异常mRNA的终止密码子,B正确;
C、由于异常mRNA中提前出现了终止密码子,因此其合成的毒性蛋白的分子质量小于正常mRNA控制合成的蛋白质分子质量,C错误;
D、由图示可知,异常mRNA提前出现了终止密码子,故异常mRNA产生的原因是转录它的基因发生碱基对替换造成的,导致终止密码子提前出现,D正确。
18.拟南芥(2n=10)因是自花授粉植物、易获得突变型、生长周期短等,常作为模式生物用于遗传学研究。拟南芥果瓣有紫色和白色两种表型,已知紫色果瓣形成的生物化学途径如图1所示,已知A、a与B、b基因分别位于拟南芥的1号和4号染色体上。
(1)A基因控制合成酶A 的过程包括_____。
A.复制 B.转录 C.逆转录 D.翻译
(2)若要使拟南芥果瓣为紫色,则植株必须具有的基因是_____(编号选填)。
①A ②a ③B ④b
(3)基因型为AaBb的植株自交,子代植株的基因型有_____种,理论上子代果瓣紫色与白色的比例为_____。
用特殊方法制片,在显微镜下观察拟南芥花药减数分裂不同时期细胞中染色体形态、位置和数目,镜检得细胞染色体(白色部分)分布如图2。另有研究人员在拟南芥的一对同源染色体上分别插入表达蓝色荧光的B基因,表达红色荧光的R 基因,基因在染色体上的分布如图3-a,减数分裂过程中这对染色体可能发生如图3-b的改变。
(4)减数分裂和有丝分裂最重要的区别是_____。
A.DNA 复制次数不同
B.染色体复制次数不同
C.同源染色体行为不同
D.纺锤丝的作用不同
(5)图2中属于减数第一次分裂时期的是_____(图2中编号选填)。
(6)基因大多位于染色体,使得二者行为具有一致性,减数分裂过程中能体现基因和染色体行为一致性的有_____。
A.染色体复制,基因复制
B.姐妹染色单体分离,等位基因分离
C.同源染色体分离,等位基因分离
D.非同源染色体自由组合,等位基因自由组合
(7)不考虑插入的基因B、R,图3中由a到b所示发生的变异属于_____。
A.基因突变 B.易位
C.基因重组 D.交叉互换
(8)含有图3所示改造的拟南芥植株,若B、R 基因都正常表达,可能发出红、蓝两种荧光的细胞有_____。
A.初级精母细胞 B.体细胞
C.次级精母细胞 D.精细胞
用拟南芥单倍体诱导系与野生型杂交,可使受精卵发育过程中通过清除一方亲本染色体而获得单倍体。受精后不同温度下进行实验,统计杂交子代染色体数目,结果如图4。
(9)图4中获得的非整倍体拟南芥,染色体数目较为可能的是_____(编号选填)。
①5条 ②7 ③8条 ④10条
(10)由图4可知杂交形成的受精卵清除染色体的能力在25℃下_____(高于/低于)22℃。
【答案】(1)BD
(2)①③
(3) 9 9:7
(4)C
(5)①②
(6)AC
(7)C
(8)ABCD
(9)②③
(10)高于
【分析】基因自由组合定律的实质是:位于非同源染色体上的非等位基因的分离或自由组合是互不干扰的;在减数分裂过程中,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)酶A的化学本质是蛋白质,故A基因控制合成酶A 的过程包括转录和翻译两个过程,故选BD。
(2)据图分析可知,若要使拟南芥果瓣为紫色,植株需要通过酶A将前体物质催化合成中间产物,再通过酶B将中间产物催化合成紫色物质,所以需要相应的基因控制合成酶A酶B,故选①③。
(3)由题图分析可知,表现为紫花的基因型是A_B_,其他都表现为白花,AaBb自交后代基因型共有9种,分别为AABB、AaBB、AABb、AaBb、AAbb、Aabb、aaBB、aaBb、aabb,其比例为A_B_:A_bb:aaB_:aabb=9:3:3:1,因此紫花:白花=9:7。
(4)AB、减数分裂过程中染色体复制1次细胞连续分裂两次,而有丝分裂过程中染色体复制1次细胞只分裂一次,染色体复制的同时DNA也进行了复制,AB错误;
C、减数分裂过程中有其特有的同源染色体配对和同源非姐妹染色单体间的局部交换,而有丝分裂没有,C正确;
D、减数分裂和有丝分裂过程中纺锤丝的作用都是牵引染色体平均分配到两个子细胞中,D错误。
故选C。
(5)分析题图2:四幅图片是减数分裂不同时期的图片且拟南芥体细胞中染色体数目是10条,有5对同源染色体。由于①图和②图均有5个荧光点,且荧光比较明显,①图5个荧光点分布较为散乱,②图5个荧光点分布在图的中央,所以可以判断①图细胞处于减数第一次分裂前期,②图细胞处于减数第一次分裂中期。③图一共有10个荧光点,且荧光点小,均分为两个区域并相对集中与一条线,说明③图中有两个细胞,每个细胞中的染色体数目都是5条,处于减数第二次分裂中期。④图中共有20个荧光点,且分为四部分,可以判断处于减数第二次分裂后期或末期。
(6)基因大多位于染色体上,所以基因和染色体之间具有平行关系,且二者在减数分裂过程中行为一致。染色体复制时,基因也复制;减数第一次分裂后期,同源染色体分离,等位基因也分离;减数第一次分裂后期,非同源染色体自由组合,非同源染色体上的非等位基因也自由组合;姐妹染色单体分离发生在减数第二次分裂后期,此时着丝点分裂,姐妹染色单体分开成为染色体,此时不存在等位基因的分离。综上所述,AC符合题意,BD不符合题意。 故选AC。
(7)不考虑插入的基因B、R,图3中由a到b所示同源染色体之间发生了交叉互换,导致染色体上基因的排列顺序发生改变,所以发生的变异属于基因重组,ABD错误,C正确。
(8)根据图3分析可知,同源染色体之间发生了交叉互换,使B基因和R基因都是位于一条染色体上,若B、R 基因都正常表达,能发出红、蓝两种荧光的细胞有体细胞、初级精母细胞、初级精母细胞、精细胞,ABCD正确。故选ABCD。
(9)拟南芥(2n=10)属于二倍体生物,意味着其体细胞中包含两倍的染色体数目,即正常情况下含有10条染色体。当拟南芥单倍体诱导系与野生型杂交时,通过清除一方亲本的染色体,可以在受精卵发育过程中获得单倍体。根据题目描述和图4分析可知,单倍体拟南芥的染色体数目应为野生型拟南芥体细胞染色体数目的一半,即5条。如果在清除染色体过程中出现部分清除而非完全清除,那么可能会得到染色体数目介于单倍体和二倍体之间的非整倍体,例如7条或8条。10条染色体的情况对应于二倍体,而题目中明确提到是通过清除染色体来获得非整倍体,因此10条的情况在此情境下不太可能,①④错误,②③正确。
(10)根据图4,25℃条件下单倍体拟南芥的比例明显高于22℃条件下的比例。这意味着在25℃下,受精卵清除染色体的能力更强,能够更有效地产生单倍体。因此,杂交形成的受精卵清除染色体的能力在25℃下高于22℃。
19.阅读材料,回答下列问题:
基因调控
细胞核DNA中含有成千上万个基因,蕴含着成千上万条与生物学功能相关的“指令”,都要通过基因表达进行“发布”。细胞采用怎样的机制保证“发布”有条不紊且适时进行?当细胞内部或外部环境改变时,“指挥中心”又会作出怎样的响应?
(1)细胞分化过程中,一般不会发生改变的是( )
A.蛋白质合成 B.染色体数目 C.生理功能 D.形态结构
(2)细胞分化的内在原因是( )
A.遗传物质的改变 B.基因重组
C.基因突变 D.基因选择性表达
(3)有科学家培养鼠胚胎干细胞分化出了心肌细胞,一段时间后发育成了直径约1mm的心脏类器官,这一研究成果说明胚胎干细胞( )
A.分化程度高于心肌细胞 B.具有无限增殖的能力
C.经诱导可发生定向分化 D.能形成有功能的器官
(4)下列关于基因选择性表达的叙述,正确的是( )
A.不同的体细胞中表达的基因全不相同
B.细胞分化的过程中细胞中的遗传物质种类发生了变化
C.细胞分化是基因选择性表达的结果
D.细胞分裂过程中不存在基因的选择性表达
(5)下列哪项不属于表观遗传的特点( )
A.对表型的影响可遗传给后代
B.DNA分子碱基可能连接多个甲基基团
C.甲基化导致DNA碱基序列发生改变
D.可由组蛋白的某些修饰导致
(6)蝴蝶和毛毛虫其实是一个生物处于不同的发育阶段,它们的形态差距很大。处于毛毛虫形态时,蝴蝶形态的基因就处于沉默状态,基因被“锁住”。到了一定的时间,毛毛虫形态开始被锁住,蝴蝶形态开始解锁,最后成功成为蝴蝶。针对该现象,下列叙述不正确的是( )
A.蝴蝶和毛毛虫的基因序列不同
B.蝴蝶和毛毛虫形态的不同是因为表观遗传学
C.蝴蝶和毛毛虫两种形态是基因选择性表达造成的
D.蝴蝶和毛毛虫的基因序列相同
(7)近年来的科学研究发现,个体发育过程中存在着表观遗传现象,即基因碱基序列会在不发生改变的情况下,基因的表达水平与功能发生改变,并产生可遗传表型。DNA甲基化则是产生这种遗传现象的原因之一。下列相关叙述不合理的是( )
A.表观遗传可能与基因转录后的调控有关
B.表观遗传是环境因素引起的,与遗传物质无关
C.DNA甲基化可能影响RNA聚合酶与启动子结合
D.DNA甲基化可能影响到基因的选择性表达
(8)科学研究表明小鼠胶原蛋白COL17A1基因的表达水平的高低可以作为皮肤衰老的一个标志。COL17A1基因表达水平较高的干细胞不容易被淘汰,此机制有利于维持皮肤年轻态。随着年龄的增长,COL17A1基因的表达水平较低的干细胞增加。以下分析不正确的是( )
A.衰老皮肤出现老年斑的原因是控制色素形成的酪氨酸酶活性降低
B.这种“机制”随着年龄的增长逐渐减弱
C.COL17A1基因表达的胶原蛋白可延缓皮肤衰老
D.COL17A1基因在不同干细胞中表达存在差异的现象属于细胞分化
【答案】(1)B
(2)D
(3)C
(4)C
(5)C
(6)A
(7)B
(8)A
【详解】(1)细胞分化是基因选择性表达的结果,染色体数目保持稳定;而蛋白质合成、生理功能、形态结构都会发生改变。B正确,ACD错误。
(2)细胞分化过程中遗传物质不改变,是不同细胞中基因选择性表达导致形态、功能差异。D正确,ABC错误。
(3)A、胚胎干细胞的分化程度低于心肌细胞(干细胞分化程度低,心肌细胞是高度分化的细胞),A错误;
B、胚胎干细胞具有增殖能力,但“无限增殖”是癌细胞的特点,胚胎干细胞的增殖是有限度的,B错误;
C、科学家培养鼠胚胎干细胞分化出心肌细胞,这表明胚胎干细胞经诱导可发生定向分化,C正确;
D、题干中是发育成“心脏类器官”(类似器官的结构),并非完整的器官,D错误。
(4)A、不同的体细胞中表达的基因不完全相同,比如所有细胞都表达呼吸酶基因等管家基因,A错误;
B、细胞分化的过程中细胞中的遗传物质种类不发生变化,只是基因选择性表达导致细胞功能等出现差异,B错误;
C、细胞分化是基因选择性表达的结果,使得细胞在形态、结构和功能上发生稳定性差异,C正确;
D、细胞分裂过程中存在基因的选择性表达,例如分裂间期会进行相关蛋白质的合成等基因表达过程,D错误。
(5)A、表观遗传对表型的影响可遗传给后代,这是表观遗传的特点,A不符合题意;
B、DNA分子碱基可能连接多个甲基基团,这是表观遗传中DNA甲基化的情况,属于表观遗传特点,B不符合题意;
C、甲基化不会导致DNA碱基序列发生改变,只是影响基因表达,不属于表观遗传特点,C符合题意;
D、表观遗传可由组蛋白的某些修饰导致,这是表观遗传的特点,D不符合题意。
(6)A、蝴蝶和毛毛虫是一个生物处于不同发育阶段,基因序列相同,并非不同,A错误;
B、蝴蝶和毛毛虫形态不同是因为表观遗传学,基因碱基序列未改变但表达水平与功能改变,B正确;
C、蝴蝶和毛毛虫两种形态是基因选择性表达造成的,符合表观遗传中基因表达差异导致表型差异的特点,C正确;
D、蝴蝶和毛毛虫基因序列相同,因为是同一生物不同发育阶段,D正确。
(7)A、表观遗传可能与基因转录后的调控有关,这是合理的,A不符合题意;
B、表观遗传基因碱基序列未改变,与遗传物质有关,并非与遗传物质无关,B符合题意;
C、DNA甲基化可能影响RNA聚合酶与启动子结合,从而影响基因表达,是合理的,C不符合题意;
D、DNA甲基化可能影响到基因的选择性表达,符合表观遗传机制,D不符合题意。
(8)A、衰老皮肤出现老年斑的原因是色素沉积,而控制色素形成的酪氨酸酶活性降低是头发变白的原因,该选项分析不正确,A符合题意;
B、随着年龄增长,COL17A1基因表达水平较低的干细胞增加,说明这种“机制”(COL17A1基因表达水平较高的干细胞不容易被淘汰以维持皮肤年轻态)逐渐减弱,B不符合题意;
C、COL17A1基因表达水平较高的干细胞不容易被淘汰,有利于维持皮肤年轻态,说明其表达的胶原蛋白可延缓皮肤衰老,C不符合题意;
D、COL17A1基因在不同干细胞中表达存在差异,这是基因选择性表达的结果,属于细胞分化,D不符合题意。
20.回答下列有关细胞周期与细胞分裂的问题:
细胞周期蛋白依赖性激酶CDK是调节细胞周期从G期向S期转化的关键酶。在乳腺癌细胞中活跃表达的CDK4/6与细胞周期蛋白D(CyclinD)形成复合物(如图中过程1所示)后,可通过过程2促进E2F转录因子释放,该转录因子经过程3触发大量的G1期细胞向S期细胞转化,从而使细胞无限增殖。
(1)在乳腺肿瘤组织中,除了图所示进入G1期或G0期的细胞外,还有________细胞,其中导致癌组织增大的直接原因是________,而引起肿瘤手术或化疗后复发的则是__________细胞。
(2)由图可知,CDK4/6与CyclinD复合物除了能引起E2F转录因子释放外,还能促进____________反应。
(3)被释放后的E2F转录因子能促进细胞内某些化合物的合成,这些化合物含量升高到一定程度就会直接使大量的G1期细胞进入S期,那么“这些化合物”很可能是__________(多选)
A.DNA聚合酶 B.DNA解旋酶 C.氨基酸 D.DNA
E.染色体组蛋白 F.葡萄糖 G.核苷酸
(4)若使乳腺癌细胞的细胞周期阻滞在G1期,不可采取的措施有_________。
A.抑制CDK4/6与CyclinD复合物的形成 B.使用CDK4/6抑制剂
C.抑制E2F转录因子的释放 D.抑制Rb基因与E2F转录因子的结合
E.使用E2F转录因子抑制剂
(5)CDK4、CDK6、CyclinD、E2F转录因子等物质均为蛋白质,决定它们功能不同的根本原因是____________。
(6)研究发现某药物不仅能抑制CDK4/6与CyclinD结合,还能增强免疫功能使癌细胞裂解死亡,其可能的机理是_________________________。
【答案】(1) 不增殖 癌组织中的大部分细胞是连续增殖细胞 暂不增殖(G0)
(2)Rb基因磷酸化
(3)ABE
(4)D
(5)基因的碱基排列顺序不同
(6)该药物可能会促进T淋巴细胞增殖、分化形成致敏T细胞,后者既能分泌淋巴因子杀死癌细胞,又能与癌细胞密切接触,导致其细胞膜通透性增大而裂解死亡
【分析】根据题意和图示可知,一个细胞周期分为间期与分裂期(M期)两个阶段;间期又分为G1期(合成DNA聚合酶等蛋白质,为DNA复制作准备)、S期(DNA复制期)与G2期(合成纺锤丝微管蛋白等蛋白质,为M期做准备);M期又分为前、中、后、末四个时期。细胞周期就包括G1期、S期、G2期、M期四个时期。
【详解】(1)肿瘤组织中有增殖细胞、暂不增殖细胞和不增殖细胞,其中进入G1期的细胞是增殖细胞,进入G0期的细胞是暂不增殖细胞,故在乳腺肿瘤组织中,除了图所示进入G1期或G0期的细胞外,还有不增殖细胞。在癌组织中,暂不增殖和不增殖的细胞很少,大部分是连续进行增殖的细胞,这是导致癌组织增大的直接原因。肿瘤手术或化疗会杀伤大部分增殖细胞,细胞数目降低后,会诱使进入G0期的细胞转为增殖细胞,从而导致肿瘤复发。(2)(3)(4)(5)
(2)由图可知,CDK4/6与CyclinD复合物除了能引起E2F转录因子释放外,还能促进Rb基因磷酸化反应。
(3)S期的细胞会进行DNA复制,而DNA复制需要DNA聚合酶、DNA解旋酶的协助;DNA复制后会与蛋白质(组蛋白)重新结合成染色质,在此过程中,DNA聚合酶、DNA解旋酶和染色体组蛋白均需要在G期大量合成,因此“这些化合物”很可能是DNA聚合酶、DNA解旋酶和染色体组蛋白,故ABE符合题意。
(4)要使乳腺癌细胞的细胞周期阻滞在G1期,最终目的是抑制E2F转录因子的释放,分析题图可知,可采取的措施是抑制CDK4/6与CyclinD复合物的形成、使用CDK4/6抑制剂、抑制E2F转录因子的释放、使用E2F转录因子抑制剂。而抑制Rb基因与E2F转录因子的结合会导致E2F转录因子释放,促使大量的G1期细胞向S期细胞转化,无法使细胞阻滞在G1期,故选D。
(5)基因控制蛋白质的合成,CDK4、CDK6、CyclinD、E2F转录因子等物质均为蛋白质,故决定它们功能不同的根本原因是基因的碱基排列顺序不同。
(6)由题意“某药物不仅能抑制CDK4/6与CyclinD结合,还能增强免疫功能使癌细胞裂解死亡”可知,该药物能增强细胞免疫,而细胞免疫发挥作用的是T淋巴细胞,因此该药物增强免疫功能使癌细胞裂解死亡的机理可能是促进T淋巴细胞增殖、分化形成致敏T细胞,后者既能分泌淋巴因子杀死癌细胞,又能与癌细胞密切接触,导致其细胞膜通透性增大而裂解死亡。
21.玉米是我国重要的农作物,籽粒发育是决定玉米产量和品质的关键因素,研究者在田间筛选到一株玉米籽粒发育异常突变体,表现为成熟籽粒干瘪。为探究玉米籽粒发育的遗传调控机制,科学家进行了相关研究。
(1)将突变体与野生型杂交,得到的F1代籽粒均为野生型,F1代自交后得到的F2代籽粒正常与干瘪的比例约为3:1,说明该性状的遗传符合_____(编号选填①分离定律②自由组合定律③连锁交换定律)。上述果穗上的正常籽粒均发育为植株,其中,F2代自交后代会出现性状分离的植株占F2的比例约为____。
研究发现,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。该突变体籽粒干瘪与Mnl基因突变有关,Mnl基因可以编码胚乳特异的细胞壁蔗糖转化酶,催化蔗糖分解为葡萄糖和果糖,为胚乳的发育提供营养。
(2)突变体及野生型中Mnl基因编码链的结构如图,据此推测突变体籽粒干瘪的机制____。
注:
AUG:起始密码子
UAA:终止密码子
进一步研究证实,突变株的R基因失活,导致所结籽粒胚乳中大量基因表达异常,籽粒变小。R基因编码DNA去甲基化酶,亲本的该酶在本株玉米所结籽粒的发育中发挥作用。
(3)野生型及突变株分别自交,检测授粉后14天胚乳中DNA甲基化水平,预期实验结果为野生型所结籽粒胚乳中DNA甲基化水平____(编号选填①低于②高于)突变株。
已知Q基因在玉米胚乳中特异表达,为进一步探究R基因编码的DNA去甲基化酶对Q基因的调控作用,进行如下杂交实验,检测授粉后14天胚乳中Q基因的表达情况,结果如表。
组别
杂交组合
Q基因表达情况
1
RRQQ(♀)×RRqq(♂)
表达
2
RRqq(♀)×RRQQ(♂)
不表达
3
rrQQ(♀)×RRqq(♂)
不表达
4
RRqq(♀)×rrQQ(♂)
不表达
(4)综合已有研究和表2结果,推测R基因对胚乳中Q基因表达的调控机制,以下说法合理的是______(多选)。
A.母本R基因编码的DNA去甲基化酶能降低母本Q基因的甲基化水平
B.母本R基因编码的DNA去甲基化酶对父本的Q基因不起激活作用
C.父本R基因编码的DNA去甲基化酶能降低母本Q基因的甲基化水平
D.父本R基因编码的DNA去甲基化酶对父本的Q基因不起激活作用
【答案】(1) ① 2/3
(2)突变体籽粒Mnl基因编码区中插入了166个碱基对,转录出的mRNA中提前出现了终止密码子,翻译提前终止(蛋白质合成提前终止),细胞壁蔗糖转化酶的空间结构改变,导致蔗糖分解为葡萄糖和果糖减少,为胚乳的发育提供营养的过程减弱,因而胚乳细胞缺乏营养,籽粒干瘪
(3)①
(4)ABD
【分析】基因分离定律的实质:进行有性生殖的生物在进行减数分裂产生配子时,等位基因随同源染色体分离而分离,分别进入不同的配子中,随配子独立遗传给后代。
【详解】(1)野生型与突变型杂交,F1均为野生型,说明野生型为显性性状,F2代籽粒正常与干瘪的比例约为3:1,符合基因的分离定律(①)。F2代中显性性状的个体(籽粒正常)中,纯合子占1/3,杂合子占2/3,因此,自交后代会出现性状分离的个体(杂合子)的比例约为2/3。
(2)结合图示可知,突变体籽粒Mnl基因编码区中插入了166个碱基对,转录出的mRNA中提前出现了终止密码子,翻译提前终止(蛋白质合成提前终止),细胞壁蔗糖转化酶的空间结构改变,活性丧失,导致蔗糖分解为葡萄糖和果糖减少,为胚乳的发育提供营养的过程减弱,因而胚乳细胞缺乏营养,籽粒干瘪。
(3)野生型R基因正常,能编码DNA去甲基化酶,催化DNA去甲基化,所以野生型及突变株分别自交,野生型植株所结籽粒胚乳中DNA甲基化水平更低。
(4)A、从组别1(母本RRQQ,Q基因表达)和组别3(母本rrQQ,Q基因不表达)对比可知,母本的R基因可以激活自身的Q基因,说明该酶能降低母本Q基因的甲基化水平,A正确;
B、从组别2(母本RRqq,父本RRQQ,Q基因不表达)可知,母本的R基因无法激活父本来源的Q基因,B正确;
C、根据组别3结果,父本R基因编码的DNA去甲基化酶不能降低母本Q基因的甲基化水平,C错误;
D、从组别2(父本RRQQ,Q基因不表达)可知,父本的R基因无法激活自身的Q基因,D正确。
故选ABD。
22.阅读材料,回答下列问题:
中心法则
生物体从亲代继承的主要不是物质,也不是能量,而是信息—世代相传、通过漫长的进化过程形成的遗传程序。这种信息的传递遵循着一定的规律—中心法则。
(1)DNA分子复制解旋时,下列哪对碱基从氢键连接处断裂( )
A.鸟嘌呤与胸腺嘧啶 B.鸟嘌呤与尿嘧啶
C.鸟嘌呤与胞嘧啶 D.腺嘌呤与尿嘧啶
(2)将用15N标记的一个DNA分子放在含有14N的培养基中,让其复制三次,则含有15N的DNA分子占全部DNA分子的比例是( )
A.1:2 B.1:4 C.1:6 D.1:8
(3)下列关于基因指导蛋白质合成的叙述,正确的是( )
A.生物体翻译的场所均在核糖体
B.只有转录的过程遵循碱基互补配对原则
C.每种tRNA均能识别并转运一种或多种氨基酸
D.基因的多样性取决于碱基的种类和数量
(4)密码子存在于( )
A.DNA B.mRNA C.tRNA D.核糖体
(5)一个转运RNA的一端三个碱基是CGA,此RNA运载的氨基酸是( )
A.酪氨酸(密码子UAC) B.谷氨酸(密码子GAG)
C.精氨酸(密码子CGA) D.丙氨酸(密码子GCU)
(6)下图表示遗传信息在生物大分子间的传递规律。能在洋葱根尖分生区细胞内发生的过程有( )
A.①②③ B.②③④ C.①②⑤ D.②④⑤
(7)下图是基因控制蛋白质的合成过程示意图,请回答下列问题:
①图中DNA的模板链是_______;
②遗传信息是指______________分子E链上的____________________的排列顺序。
③tRNA的功能是识别____________并转运特定的氨基酸;
④图中细胞核内发生的过程叫作_____________,核糖体上发生的过程叫____________。
⑤遗传物质DNA主要分布在_____________,也有一部分分布在_______。
【答案】(1)C
(2)B
(3)A
(4)B
(5)D
(6)C
(7) E DNA 脱氧核苷酸(碱基) 密码子 转录 翻译 细胞核 细胞质
【详解】(1)在DNA分子中,鸟嘌呤与胞嘧啶互补配对,二者之间形成3个氢键;腺嘌呤与胸腺嘧啶互补配对,二者之间形成2个氢键。DNA分子复制解旋时,鸟嘌呤与胞嘧啶从氢键连接处断裂,C正确,ABD错误。
(2)DNA分子复制为半保留复制,将用15N标记的一个DNA分子放在含有14N的培养基中复制三次,共产生23=8个DNA分子,其中含有15N的DNA分子有2个,那么含有15N的DNA分子占全部DNA分子的比例是2:8=1:4,B正确,ACD错误。
(3)A、生物体翻译的场所均在核糖体,无论是真核生物还是原核生物,翻译过程都是在核糖体上进行的,A正确;
B、转录和翻译过程都遵循碱基互补配对原则,B错误;
C、每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸,C错误;
D、基因的多样性取决于碱基的排列顺序,而不是种类和数量,D错误。
(4)密码子是指mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基,所以密码子存在于mRNA上,B正确,ACD错误。
(5)转运RNA一端三个碱基是CGA,根据碱基互补配对原则,对应的mRNA上的密码子是GCU,而GCU对应的氨基酸是丙氨酸,所以此RNA运载的氨基酸是丙氨酸,D正确,ABC错误。
(6)洋葱根尖分生区细胞能进行有丝分裂,在有丝分裂过程中会发生DNA分子的复制(①)、转录(②)和翻译(⑤)过程;③是逆转录过程,④是RNA分子复制过程,这两个过程只能发生在被某些病毒侵染的细胞中,所以能在洋葱根尖分生区细胞内发生的过程有①②⑤,C正确,ABD错误。
(7)①mRNA 的碱基序列为AUG GCU UCU UUC,根据碱基互补配对原则(A-U,T-A,C-G,G-C),DNA 模板链应为 TAC CGA AGA AAG,因此图中DNA的模板链是E 链。
②遗传信息是指DNA(脱氧核糖核酸) 分子E链(DNA 链)上的脱氧核苷酸(或碱基对 / 碱基)的排列顺序。
③tRNA的功能是识别密码子并转运特定的氨基酸,tRNA上的反密码子与mRNA上的密码子互补配对来实现对氨基酸的转运。
④图中细胞核内发生的过程是转录,即以DNA的一条链为模板合成RNA;核糖体上发生的过程是翻译,即合成蛋白质的过程。
⑤遗传物质DNA主要分布在细胞核的染色体上,这是DNA的主要存在部位,同时也有一部分分布在细胞质的线粒体和叶绿体中,比如在植物细胞的叶绿体和动物细胞的线粒体中都含有少量DNA。
23.如图是遗传信息在生物大分子间传递的示意图。图中字母表示物质,编号表示过程。
(1)图中结构X是___________,可被碱性染料_______________染成深色。
(2)若A的编码链序列为5' -GGACTGATT-3',则B的序列为__________。
A.5' -CCUGACUAA-3' B.5' -AAUCAGUCC-3'
C.5' -UUAGUCAGG-3' D.5' -GGACUGAUU-3'
(3)过程④的名称是__________,会发生过程④的生物有_____________(举一例)。
(4)真核生物的DNA分子和由其转录出的某一成熟mRNA的长度相比,后者长度往往明显短于前者,可能的原因有_________。
①转录的模板不是整个DNA分子
②基因的启动子和终止子不转录
③基因中内含子转录出的 RNA前体相关片段会被剪切
④肽链在加工过程中可能会剪切掉部分氨基酸
⑤起始密码子和终止密码子不是由基因转录出的
A.①②③ B.②③④ C.①②④ D.①③⑤
烟草中的尼古丁是主要的有害物质。研究发现吸烟还可能会导致后代患多动症(也称“轻微脑功能障碍综合征”)的概率上升。为研究相关分子机制,科学家们利用小鼠开展了下列研究。科研人员对实验组小鼠进行尼古丁处理后,检测与多动症密切相关的蛋白分子Wnt4在F₀和F₁代小鼠相关组织细胞中的表达水平,结果见图1。蛋白分子 Wnt4的表达通常会被一种RNA分子(microRNA-15b)调控,科研人员对F₀和F₁代小鼠细胞中的microRNA-15b分子的表达水平进行了分析,实验结果见图2。
(5)图1结果为科研人员对实验组小鼠进行尼古丁处理后检测多动症密切相关的蛋白分子 Wnt4在F₀和F₁代小鼠相关组织细胞中的表达水平(*代表与对照组有显著差异,*的数量越多,差异越显著),此结果说明_______________。
对microRNA-15b基因进一步分析发现,尼古丁导致了F₀代小鼠睾丸中microRNA-15b基因启动子区域的高甲基化,且这种甲基化修饰可以传递到F₁代,并在F₁代脑组织中造成microRNA-15b的异常表达。
(6)结合图1、图2分析可知, microRNA-15b会________(促进/抑制)Wnt4蛋白的表达。请综合上述图1、图2研究结果及题干信息,分析吸烟可能会导致F₁代患多动症的概率上升的分子机制: _________________。
【答案】(1) 染色体 醋酸洋红、龙胆紫
(2)D
(3) 逆转录 艾滋病病毒/HIV
(4)A
(5)尼古丁对F0和F1代小鼠不同的组织细胞中Wnt4的表达影响不同,对F0-脑组织的Wnt4表达起抑制作用,但无显著差异;对F0-精子中的Wnt4表达有显著促进作用,对F1-脑组织的Wnt4表达促进效果最显著
(6) 抑制 吸烟可能使生殖器官中的microRNA-15b基因启动子区域的高甲基化,且这种甲基化修饰可以传递到F1代,并在F1代脑组织中造成microRNA-15b的表达量下降,对Wnt4蛋白的表达的抑制作用减弱,导致F1-脑组织细胞的Wnt4表达显著增高,患多动症概率上升
【详解】(1)图中X由DNA和蛋白质组成,是染色体,可以被碱性染料如醋酸洋红、龙胆紫染成深色。
(2)转录时形成的B(即mRNA)与DNA的模板链上的碱基序列互补(RNA中的U与DNA中A互补),且RNA链的方向与DNA模板链的方向相反,因此若A的编码链(与模板链互补)序列为5'-GGACTGATT-3',则B的序列与编码链相似,只是U取代了T的位置,为5' -GGACUGAUU-3',即D正确,ABC错误。
(3)过程④是由RNA单链形成DNA链,为逆转录过程,发生在RNA逆转录病毒的宿主细胞内,如艾滋病病毒感染辅助性T细胞后可发生逆转录过程。
(4)①基因是DNA上有遗传效应的片段,因此转录的模板不是整个DNA分子,①正确;
②③基因结构包括编码区和非编码区,转录时只转录编码区的遗传信息,因此位于非编码区的启动子和终止子遗传信息不能转录到RNA中,导致形成的RNA比DNA短;编码区又分为外显子和内含子,其中内含子转录的遗传信息不能编码氨基酸,因此形成的RNA还要将内含子转录的部分剪切掉,因此形成的成熟RNA要比DNA短,②③正确;
④肽链在加工过程中可能会剪切掉部分氨基酸,该过程不能解释成熟RNA长度明显缩短的原因,④错误;
⑤起始密码子和终止密码子是由基因转录出产生的,⑤正确。
(5)分析柱形图,该实验的自变量为有无尼古丁处理及不同小鼠的不同组织细胞,因变量是Wnt4的表达水平,由实验结果可知,尼古丁对F0和F1代小鼠不同的组织细胞中Wnt4的表达影响不同,对F0-脑组织的Wnt4表达起抑制作用,但无显著差异;对F0-精子中的Wnt4表达有显著促进作用,对F1-脑组织的Wnt4表达促进效果更显著。
(6)结合题干信息及图2和图3,对比相同组织的对照组和尼古丁处理组可知,对照组的microRNA-15b相对表达水平高时,蛋白分子Wnt4的表达量低,尼古丁处理组的microRNA-15b相对表达水平低时,蛋白分子Wnt4的表达量显著增大,故microRNA-15b会抑制Wnt4蛋白的表达。吸烟可能使生殖器官中的microRNA-15b基因启动子区域的高甲基化,且这种甲基化修饰可以传递到F1代,并在F1代脑组织中造成microRNA-15b的表达量下降,对Wnt4蛋白的表达的抑制作用减弱,导致F1-脑组织细胞的Wnt4表达显著增高,患多动症概率上升。
24.研究发现,当细胞中缺乏氨基酸时,负载tRNA(携带氨基酸的tRNA)会转化为空载tRNA(没有携带氨基酸的tRNA)参与基因表达的调控。下图是缺乏氨基酸时,tRNA调控基因表达的相关过程,图中的①②③④表示过程,a、b、c、d表示合成的多肽链。利用该图作用的机理分析饥饿疗法治疗癌症的方法和原理(饥饿疗法是指通过微导管向肿瘤供血动脉内注入栓塞剂,阻断肿瘤的血液供应,使肿瘤细胞缺血、缺氧死亡)。回答相关问题:
(1)癌细胞被称为不死细胞,能够进行无限增殖,增殖过程中DNA的复制方式是______。
A.半保留复制 B.全保留复制
C.先解旋再复制 D.边解旋边复制
(2)根据图中多肽合成的过程,判断核糖体的移动方向为______(A.“从左向右”或B.“从右向左”),多肽链a、b、c、d上的氨基酸序列______(A.“相同”或B.“不同”)。
(3)实验室内模拟图中①过程必需的一组条件是_____。
①酶②游离的核糖核苷酸③ATP④DNA分子⑤mRNA⑥tRNA⑦适宜温度⑧适宜的酸碱度
A.①②③④⑤⑥ B.②③④⑤⑥⑦
C.②③④⑤⑦⑧ D.①②③④⑦⑧
(4)据图分析,空载tRNA抑制过程①和过程②的调控方式分别属于______、______。(编号选填)
①转录水平 ②转录后水平 ③翻译水平 ④翻译后水平
(5)结合饥饿疗法治疗癌症的方法,利用上图展示的调控过程,说明栓塞剂注射控制癌细胞死亡的作用机理。_______
【答案】(1)A
(2) B A
(3)D
(4) ① ③
(5)由图可知,缺少氨基酸会使负载tRNA(携带氨基酸的tRNA)转化为空载tRNA,空载tRNA通过抑制DNA的转录减少蛋白质的合成,空载tRNA还可以激活蛋白激酶抑制蛋白质的合成,减少蛋白质的含量,从而阻断肿瘤的血液供应,使肿瘤细胞缺血、缺氧死亡
【详解】(1)DNA分子复制时,以DNA的两条链为模板,合成两条新的子链,每个DNA分子各含一条亲代DNA分子的母链和一条新形成的子链,由此可知,DNA的复制方式是半保留复制,A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
(2)依据图可知,最早合成的多肽是a(肽链最长),其次是b、c、d,所以核糖体沿mRNA移动的方向是从右到左;因为一个mRNA可以相继结合多个核糖体,由于模板链相同,因此多肽链a、b、c、d上的氨基酸序列相同。
(3)转录的条件有模板、原料、酶和能量,所以转录需要DNA分子作模板,以游离的核苷酸作原料,在RNA聚合酶的催化下合成RNA,整个过程由ATP提供能量,同时需要适宜的温度和酸碱度保证酶的活性。ABC不符合题意,D符合题意。
故选D。
(4)分析题图,图中①为以DNA为模板合成RNA的转录过程,②为以mRNA为模板合成蛋白质的翻译过程,故空载tRNA抑制过程①和过程②的调控方式分别属于转录水平和翻译水平。
(5)由图可知,缺少氨基酸会使负载tRNA(携带氨基酸的tRNA)转化为空载tRNA,空载tRNA通过抑制DNA的转录减少蛋白质的合成,空载tRNA还可以激活蛋白激酶抑制蛋白质的合成,减少蛋白质的含量,从而阻断肿瘤的血液供应,使肿瘤细胞缺血、缺氧死亡。
25.表观遗传是指DNA序列不改变,而基因的表达发生可遗传的改变。DNA甲基化是表观遗传中最常见的现象之一,某些基因在启动子上存在富含双核苷酸“CG”的区域,称为“CG岛”。其中的胞嘧啶在发生甲基化后转变成5-甲基胞嘧啶但仍能与鸟嘌呤互补配对。细胞中存在两种DNA甲基化酶(如图1所示),从头甲基化酶只作用于非甲基化的DNA,使其半甲基化;维持甲基化酶只作用于DNA的非甲基化位点,使其全甲基化。
(1)由于图2中过程①的方式是半保留复制,所以其产物都是___________(半/全)甲基化的,因此过程②必须经过___________的催化才能获得与亲代分子相同的甲基化状态。
(2)研究发现,启动子中“CG岛”的甲基化会影响相关蛋白质与启动子的结合,从而抑制___________过程。
小鼠的A基因编码胰岛素生长因子-2(IGF-2),a基因无此功能(Aa位于常染色体上)。IGF-2是小鼠正常发育必需的一种蛋白质,缺乏时小鼠个体矮小。在小鼠胚胎中,来自父本的A及其等位基因能够表达,来自母本的则不能表达。检测发现,这对基因的启动子在精子中是非甲基化的,在卵细胞中则是甲基化的。
(3)若杂合矮小雌鼠与纯合正常雄鼠杂交,则F1的基因型应有___________,表现型应为___________。
(4)若F1中的杂合个体雌雄交配,则后代中表现型种类及其比例为___________。
(5)F1的所有配子中,配子的类型及比例为___________。若F1雌雄个体间随机自由交配,则F2的基因型种类及比例应为___________;表现型种类及其比例应为___________。
【答案】(1) 半 维持甲基化酶
(2)基因的表达(转录)
(3) AA和Aa 全部正常
(4)正常∶矮小=1∶1
(5) A:a=3:1 AA:Aa:aa=9:6:1 正常:矮小=3:1
【分析】根据题意分析可知:由于表现遗传是指DNA序列不改变,而基因的表达发生可遗传的改变,说明其基因没有发生突变;根据题干信息,应用基因分离定律分析胚胎中基因的表达情况,推测后代的表现型;根据图示分析DNA复制的半保留特点和DNA甲基化形成过程。
【详解】(1)图2中过程①的模板链都含甲基,过程①的方式是半保留复制,而复制后都只含一个甲基,所以其产物都是半甲基化的,因此过程②必须经过维持甲基化酶的催化才能获得与亲代分子相同的甲基化状态。
(2)由于RNA聚合酶与启动子结合,催化基因进行转录。研究发现,启动子中“CG岛”的甲基化会影响相关蛋白质(RNA聚合酶)与启动子的结合,不能合成mRNA,从而抑制基因的表达(转录)。
(3)由于在小鼠胚胎中,来自父本的 A 及其等位基因能够表达,来自母本的A则不能表达,所以杂合矮小雌鼠基因型为Aa,纯合正常雄鼠基因型为AA,杂交后F1基因型有AA(雄鼠A与雌鼠A结合)和Aa(雄鼠A与雌鼠a结合),由于来自父本的A及其等位基因能表达,所以F1表现型全部正常。
(4)杂合矮小雌鼠(Aa)与杂合正常雄鼠(Aa)杂交,雌雄配子及比例为A:a=1:1,雌雄配子随机结合,子代的基因型及比例为AA:Aa:aa=1:2:1,由于在小鼠胚胎中,来自父本的A及其等位基因能够表达,来自母本的A则不能表达,后代中Aa基因型的个体中的A基因有些来自父亲,有些来自母亲,所以Aa基因型个体一半表现为正常,一半表现为矮小,因此杂交后代的表现型及其比例应为正常:矮小=1:1。
(5)F1的基因型为AA:Aa=1:1,F1雌雄个体间随机交配,产生的雄配子及其比例为A:a=3:1,产生的雌配子及比例为A:a=3:1,所以后代的基因型种类及比例为AA:Aa:aa=9:6:1,由于后代中Aa基因型的个体中的A基因有些来自父亲,有些来自母亲,所以Aa基因型个体一半表现为正常,一半表现为矮小,因此F1雌雄个体间随机自由交配,F2的表现型及比例为正常:矮小=3:1。
26.蜜蜂 (2n=32)属于真社会性动物,蜂群中的蜂王(雌蜂可育)与工蜂(雌蜂不育)均由受精卵发育而来,雄蜂(可育)由未受精的卵细胞直接发育而来。
(1)由题干信息可知,蜜蜂的性别取决于 。
A.染色体数目 B.性染色体类型
C.染色体类型 D.性染色体上的基因
(2)在工蜂体细胞有丝分裂中,与纺锤体形成密切相关的细胞器是________。
雄蜂产生精子的过程会进行特殊的“假减数分裂”,其过程如图1所示,其中数字代表过程,字母代表细胞。
(3)下列关于雄蜂的叙述正确的是 。
A.雄蜂细胞中最多含 16条染色体
B.雄蜂在减数分裂时不会出现联会现象
C.细胞 a 中染色体和DNA 的比值为 1:1
D.细胞 d 正在发生同源染色体的分开
(4)据图1描述雄蜂产生精子的过程和人体(男性)产生精子过程的两个不同点。__________
蜜蜂是完全变态发育的昆虫,经历受精卵→幼虫→蛹→成虫四个阶段,蜜蜂在幼虫时期持续食用蜂王浆则发育为蜂王,而以花蜜为食的幼虫则发育成工蜂,幼虫发育成蜂王的机理如图所示:
(5)下列关于蜂王和工蜂的发育机制叙述正确的是 (多选)
A.Dnmt3基因表达的产物是一种 DNA 甲基化酶
B.部分被甲基化的基因的遗传信息不发生改变
C.DNA 甲基化可能干扰了 RNA 聚合酶与启动子的结合
D.敲除Dnmt3基因后幼虫不能育成蜂王
E.工蜂的甲基化水平能遗传给后代
【答案】(1)A
(2)中心体
(3)A
(4)雄峰减数分裂Ⅰ后期,没有同源染色体分离,只产生一个次级精母细胞,人体减数分裂Ⅰ后期,同源染色体发生分离,产生两个次级精母细胞;雄峰次级精母细胞减数分裂Ⅱ时,细胞质不均等分裂,最终只产生一个精细胞,而人体细胞进行减数分裂Ⅱ时,细胞质均等分裂,最终产生4个精细胞
(5)ABC
【分析】表观遗传:生物体基因的碱基序列不变,但基因表达和表型发生可遗传变化的现象。
【详解】(1)蜂群中的蜂王(雌蜂可育)与工蜂(雌蜂不育)均由受精卵发育而来,含有32条染色体,二雄蜂(可育)由未受精的卵细胞直接发育而来,含16条染色体,所以蜜蜂的性别由染色体数目决定。
故选A。
(2)在工蜂体细胞有丝分裂中,中心体发出星射线组成纺锤体。
(3)A、雄峰体细胞有16条染色体,当其进行有丝分裂时,在后期含有32条染色体,A错误;
B、雄峰不含同源染色体,所以减数分裂时不会出现联会的现象,B正确;
C、细胞a中的染色体含有姐妹染色单体,所以染色体和DNA的比值为1:2,C错误;
D、细胞d正在发生姐妹染色单体分开,D错误。
故选B。
(4)雄峰减数分裂Ⅰ后期,没有同源染色体分离,只产生一个次级精母细胞,人体减数分裂Ⅰ后期,同源染色体发生分离,产生两个次级精母细胞;雄峰次级精母细胞减数分裂Ⅱ时,细胞质不均等分裂,最终只产生一个精细胞,而人体细胞进行减数分裂Ⅱ时,细胞质均等分裂,最终产生4个精细胞。
(5)A、抑制Dnmt3基因表达后可以显著降低幼虫体内基因的甲基化水平,说明其表达产物可能是一种DNA甲基化酶,A正确;
B、DNA甲基化没有改变碱基序列,属于表观遗传,因此被甲基化的基因的遗传信息不发生改变,B正确;
C、DNA甲基化可能干扰了RNA聚合酶与启动子的结合,阻止转录过程,C正确;
D、NMT3基因使胞嘧啶甲基化,通过一系列作用最终使得幼虫不能发育为蜂王,敲除该基因,幼虫可能发育为蜂王,D错误;
E、工蜂不能产生配子,所以其甲基化水平不能遗传给后代,E错误。
故选ABC。
题型5:人类遗传病
27.施奈德结晶状角膜营养不良(SCCD)是一种因UBIAD1基因突变,使胆固醇、磷脂等在眼角膜中异常积累而混浊化,逐渐视力衰退、丧失的遗传病。图1为某个SCCD患者家族的系谱图。
(1)引起SCCD的UBIAD1基因突变类型有很多种,其中常见的突变类型是UBIAD1第102位氨基酸的种类异常(N102S突变型)。推测该基因突变是由于其编码区的碱基对发生了_______。
A.插入 B.缺失 C.易位 D.替换
(2)通过基因测序分析,图1家系在世的5例患者均为N102S突变型,其余家族成员均未查出N102S突变。由此判断,该家系中SCCD的遗传方式是________。
A.常染色体显性遗传 B.伴X染色体显性遗传
C.常染色体隐性遗传 D.伴X染色体隐性遗传
(3)Ⅲ-7体内一定带有致病基因的细胞有________。
A.精原细胞 B.初级精母细胞
C.次级精母细胞 D.眼角膜细胞
(4)Ⅳ-4号与表型正常的男性结婚后,为预防SCCD患儿的出生,可采取的措施包括________。
A.遗传咨询和产前诊断
B.对Ⅳ-4号进行基因检测
C.对Ⅳ-4号的配偶进行基因检测
D.对胎儿细胞进行基因检测
HMGCoA还原酶是胆固醇合成途径中的关键酶。图2展示了固醇促进HMGCoA还原酶降解的分子机制。
(5)图2显示,正常情况下,当细胞内胆固醇含量过高时,角膜细胞内质网上的UBIAD1含量_______,HMGCoA还原酶含量_______,使得胆固醇含量_______。
A.减少、减少、增加 B.减少、减少、减少
C.增加、减少、增加 D.增加、增加、减少
(6)图2中正常途径下的胆固醇稳态调节机制称为_______调节。
(7)根据图2分析,UBIAD1基因N102S突变导致患者的角膜细胞中_______,最终导致稳态失衡,眼角膜混浊化。(编号选填并排序)
①HMGCoA还原酶去泛素化
②内质网合成胆固醇过多,异常积累
③UBIAD1转运至高尔基体
④GGpp不能与UBIAD1结合
⑤UBIAD1不能从内质网解离
⑥GGpp与UBIAD1结合
⑦HMGCoA还原酶不能从内质网上释放
⑧UBIAD1结构发生改变
【答案】(1)D
(2)A
(3)ABD
(4)AD
(5)B
(6)反馈(负反馈)
(7)⑧④⑤⑦②
【详解】(1)UBIAD1第102位氨基酸的种类异常、数量不变,推测该基因突变是由于其编码区的碱基对发生了替换,ABC错误,D正确。
(2)患者都带有N102S 突变,正常人全无该突变,即有致病基因就患病(不存在携带者),判定为显性遗传,且III-2患病,IV-3正常,排除伴X染色体显性遗传,BCD错误,A正确。
(3)Ⅲ-7 为男性患者(母亲正常,其为杂合子),其所有体细胞都携带致病基因 ,而减数分裂I后期等位基因随同源染色体分开而分离,次级精母细胞或配子可能不含致病基因,C不符合题意,ABD符合题意。
(4)A、遗传咨询可评估再发风险,产前诊断(如基因检测)可判断胎儿是否患病,A正确;
B、已明确Ⅳ-4 是患者,再做基因检测对 “预防患儿出生” 没有额外帮助,B错误;
C、配偶表型正常,根据题意 “正常人无致病基因”,不需要再检测,C错误;
D、Ⅳ-4(杂合子)与配偶(隐性纯合)生育的胎儿,有 50% 概率患病、50% 概率正常。通过对胎儿细胞进行基因检测,可直接判断胎儿是否携带致病基因,D正确。
(5)当细胞内胆固醇含量过高时:胆固醇会促进 UBIAD1 与 HMG-CoA 还原酶结合,随后 GGOH(GGpp)会诱导UBIAD1 解离并转运至高尔基体,最终被蛋白酶体降解。因此,内质网上的 UBIAD1 含量减少。同时,HMG-CoA 还原酶被泛素化修饰,进而被降解,其含量减少。这一降解过程会抑制胆固醇的合成,最终使细胞内胆固醇含量减少,ACD错误,B正确。
(6)胆固醇浓度升高时,通过调节促进胆固醇合成关键酶HMGCoA还原酶降解,减少胆固醇合成,维持稳态,属于反馈(负反馈)调节。
(7)N102S突变后,导致UBIAD1结构改变(⑧)→GGpp无法结合突变的UBIAD1(④)→UBIAD1无法从内质网解离(⑤)→HMGCoA还原酶无法从内质网膜释放被降解(⑦)→HMGCoA还原酶持续发挥作用,胆固醇合成过多沉积(②),最终导致角膜混浊。
28.多囊肾病 (PKD) 是常见的单基因遗传病之一,主要病理特征是双侧肾脏形成多个大小不等的液性囊肿,进行性增大,破坏肾脏的结构和功能,常伴肝囊肿,50%病人发展成肾功能衰竭。图1是一多囊肾病家族遗传系谱图。
(1)据图 1分析,该家族的多囊肾病遗传方式为______。
(2)若相关基因用A/a表示,则II - 3的基因型为______,II - 3与II - 4再生一个正常女孩的概率是______。
(3)图2表示该家族一个体内某细胞减数分裂过程中部分染色体以及该病相关基因的图像,则该细胞可能出现在该家族下列个体中______。(编号选填)
①I - 2 ②II - 2 ③II - 3 ④III - 3
(4)经分析该家族多囊肾病是由基因 PKD1突变导致的,编码 PKD1的基因中某个碱基对被替换,表达产物酶X变为酶Y,表显示了与酶X相比,酶Y可能出现的四种状况,对这四种状况出现的原因判断正确的是______。(多选)
比较指标
①
②
③
④
酶Y活性/酶X活性
100%
50%
10%
150%
酶Y氨基酸数目/酶X氨基酸数
1
1
小于 1
大于 1
A.状况①不一定发生氨基酸序列变化
B.状况②一定是氨基酸种类减少50%
C.状况③可能是因为突变导致tRNA的种类减少
D.状况④可能是因为突变导致终止密码位置变化
【答案】(1)常染色体显性遗传
(2) AA或Aa 1/6
(3)①③
(4)AD
【分析】常染色体显性遗传病:多指、并指、软骨发育不全,发病特点:患者多,且表现多代连续得病,且与性别无关;常染色体隐性遗传病:白化病、先天聋哑、苯丙酮尿症;发病特点:患者少,个别代有患者,一般不连续,且与性别无关。
【详解】(1)系谱图1中显示患病的Ⅰ-1与Ⅰ-2结婚生出了正常的女儿Ⅱ-2,可推知多囊肾病为常染色体显性遗传病。
(2)相关基因用A/a表示,图1中患病的Ⅰ-1与Ⅰ-2结婚生出了正常的女儿Ⅱ-2,因此可知Ⅰ-1与Ⅰ-2的基因型为Aa,则患病女儿Ⅱ-3的基因型为1/3AA或2/3Aa,Ⅱ-3与表现型正常的Ⅱ-4(aa)婚配,生一个正常且为女孩的概率是2/3×1/2×1/2=1/6。
(3)根据图2细胞质不均等分开的趋势,以及着丝点分裂的行为表现可知,细胞为次级卵母细胞,其中含有A基因,说明该细胞取自女性患者的卵巢内,图中只有Ⅰ-2和Ⅱ-3两个患病女性,即①③符合题意。
故选①③。
(4)A、状况①结果是突变后酶X与酶Y的活性一致,其中的氨基酸数目也未发生改变,因此可能基因突变后,由于密码子的兼并性,基因突变后并未引起氨基酸的改变,据此可知改变后不一定发生氨基酸序列变化,A正确;
B、状况②中酶活性降低一半,而两酶的氨基酸数目没有变化,可能是氨基酸种类发生改变,但不一定是氨基酸种类减少一半所致,最可能的原因是酶的空间结构发生变化,B错误;
C、替换后导致转录的终止密码位置提前,因此,酶Y的氨基酸数目会大大减少,进而对其活性造成很大的影响,该突变不会导致tRNA的种类的变化,C错误;
D、状况④的变化是酶Y的活性变大,并且其中氨基酸的数目也增多,因此可知突变的结果是引起转录出的mRNA中终止密码错后出现,D正确。
故选AD。
29.图为某家族有关“Ⅰ型糖原贮积症”患病情况的遗传系谱图
(1)其中Ⅱ-8携带致病基因,说明该病的遗传方式为(显性/隐性)_________遗传病。且由图可知该致病基因位于(X/常)_________染色体上,判断依据是________。
(2)在一次体检中,13号发现自己还患有红绿色盲。图是人类XY染色体上的有关区段示意图,红绿色盲基因在染色体上的位置是_______。
A.Ⅰ1 B.Ⅰ2 C.Ⅱ1 D.Ⅱ2
人体中糖原的分解过程如图20所示。研究发现,“Ⅰ型糖原贮积症”是由于控制糖原代谢过程中有关酶的基因发生了突变(基因的碱基对发生增加、替换或缺失),引起患者体内葡萄糖-6-磷酸大量积累,导致糖原大量沉积。
(3)据题意可推测,“Ⅰ型糖原贮积症”患者的发病原因是体内控制图20中________(酶)的基因发生了突变。
图表示正常人和患者体内该酶的结构示意图。
(4)据图分析基因突变导致该酶活性改变的分子机理。________。
血友病是伴X隐性遗传病。现有一对非血友病的夫妇生了两个正常的非双胞胎女儿。大女儿与一个非血友病的男子结婚,生了一个患血友病的男孩。小女儿与一个非血友病的男子结婚,并已怀孕。
(5)大女儿再生一个正常孩子的概率为________。
该家庭的父亲和大女儿已经做了相关基因的检测,其电泳结果见图;
(6)小女儿的检测结果可能是_______。
A.情况一或情况二
B.情况一或情况三
C.情况二或情况三
D.情况一、情况二或情况三
(7)图中的基因________(填数字)可能为血友病的基因位点。红绿色盲是伴X染色体隐性遗传病,试分析这两种致病基因在遗传时是否遵循基因的自由组合定律?_______,理由是________。
【答案】(1) 隐性 常 Ⅱ-5患病,Ⅲ-11(或Ⅰ-1)正常
(2)D
(3)酶3
(4)基因突变改变了酶的空间结构,导致酶失去活性
(5)3/4
(6)A
(7) 1 不遵循 两对基因都位于X染色体上
【分析】位于同源染色体上的非等位基因不能发生自由组合,不符合自由组合定律,位于非同源染色体上的非等位基因符合自由组合定律。
【详解】(1)Ⅱ-8携带致病基因而表现型正常,说明该病是隐性病,Ⅱ-5是患者,Ⅲ-11正常,说明该病是常染色体隐性遗传病。
(2)红绿色盲是X染色体上隐性基因控制的遗传病,位于Ⅱ2位置,D正确,ABC错误。
故选D。
(3)“Ⅰ型糖原贮积症”是由于控制糖原代谢过程中有关酶的基因发生了突变,引起患者体内葡萄糖-6-磷酸大量积累,导致糖原大量沉积,说明酶1和酶2正常,酶3异常,即控制酶3的基因发生了突变。
(4)根据图示信息,基因突变导致酶3空间结构发生改变,导致酶失去活性,进而功能改变。
(5)一对非血友病的夫妇生了两个正常的非双胞胎女儿,双亲的基因型是XBXb和XBY,女儿的基因可能是XBXB或XBXb,大女儿与一个非血友病的男子结婚,生了一个患血友病的男孩,说明大女儿的基因型是XBXb,其丈夫的基因型是XBY,生正常孩子的概率是3/4。
(6)大女儿是杂合子,父亲正常,说明上面的条带是B基因,下面的条带是b基因,小女儿的基因型可能是XBXB或XBXb,即可能是情况一或者情况二,A正确,BCD错误。
故选A。
(7)血友病由位于X染色体上的隐性基因决定,故图中的1位点可能代表血友病基因;红绿色盲和血友病基因都在X染色体上,位于一对同源染色体上的基因不符合自由组合定律。
30.雷特综合征(简称RTT)是一种罕见的遗传病,由MECP2基因突变引起。临床特征为手部刻板动作,运动协调能力逐渐丧失等。RTT的发病与BDNF有关。BDNF是一种神经营养因子,能抑制或缓解神经细胞的程序性死亡,其合成受多种因素的调节。某研究团队发现,补充BHBA(β-羟基丁酸)可以使小鼠体内的BDNF水平显著上升,其部分作用机制如下图:
(1)某RTT患者只有一条染色体上的MECP2基因存在致病性突变,而另一条染色体上的MECP2基因正常,则该患者精子形成过程中,每个___________(编号选填)一定含有致病基因;可能含有两个致病基因的细胞有___________(编号选填)
①精原细胞 ②初级精母细胞 ③次级精母细胞 ④精细胞 ⑤第一极体 ⑥第二极体
(2)H3K4met表示组蛋白H3上的某种氨基酸甲基化,下列有关叙述正确的是___________。(单选)
A.H3K4met可能导致BDNF基因的碱基序列改变
B.H3K4met可能导致BDNF基因的某些碱基甲基化
C.H3K4met可能影响BDNF基因表达中的转录过程
D.H3K4met可能影响BDNF基因表达中的翻译过程
(3)由题意可以推测,RTT患者体内BDNF的含量___________(增加/减少/无明显变化)从而影响神经细胞的程序性死亡。
(4)下列有关神经细胞程序性死亡的描述中,正确的是___________(单选)
A.等同于神经细胞衰老 B.是神经细胞自主的死亡
C.等同于神经细胞坏死 D.是神经细胞被动的死亡
(5)根据题干信息及已学知识,下列叙述错误的是___________(多选)
A.MECP2基因、BDNF等物质可与双缩脲试剂发生显色反应,结果呈现紫色
B.细胞在合成BDNF物质时,DNA和RNA的种类、数量均发生改变
C.BHBA促进Ca2+通道通透性增大,促进CaMKⅡ磷酸化,促进BDNF基因表达
D.若BDNF由119个氨基酸构成,则BDNF基因至少含357个碱基
(6)经研究发现,MECP2与BDNF的合成有关。请根据所给信息及图3推测,MECP2会___________(促进/抑制)BDNF基因的表达。
(7)目前,RTT的治疗方法还在不断研究迭代中,下列思路可行的有___________(多选)
A.通过基因编辑修正突变的MECP2基因,提高其表达量
B.通过RNA干扰技术靶向作用于BDNF基因的表达过程
C.通过药物降低细胞内CaMKⅡ的含量、升高PKA的含量
D.通过药物降低BDNF基因中H2AKub/H3K4met的比值
研究显示,BDNF基因和Tumstatin基因(肿瘤抑素蛋白基因)可能通过共同信号通路互相作用,影响肿瘤生长和转移。为研究肿瘤抑素的作用,研究人员构建了转入Tumstatin基因的人神经胶质瘤细胞株U251并设计了三组实验:组1为未转基因的U251,组2为转入空白载体的U251,组3为转入Tumstatin基因的U251,相关检测结果如图1、图2。
注:**表示与对照组相比均有显著性差异。
(8)三组实验中属于对照组的是___________。图2中组2实验数据___________(能/不能)支持导入空白载体具有与组3相似作用的结论。
(9)据图1、2分析肿瘤抑素发挥作用的机理:___________。
(10)在肿瘤抑素的合成和转运过程中,细胞的某些结构会发生膜面积的变化,如图所示,曲线f表示的结构为___________(单选)
A.细胞质膜 B.高尔基体 C.内质网 D.核糖体
【答案】(1) ①② ①②③
(2)C
(3)减少
(4)B
(5)ABD
(6)促进
(7)AD
(8) 组1、组2 不能
(9)由图2,转Tumstatin基因的U251细胞(组3)的上清液中的肿瘤抑素含量明显高于未转入Tumstatin基因的U251细胞(组1和组2);由图2,转Tumstatin基因的U251细胞(组3)的凋亡率显著高于未转入Tumstatin基因的U251细胞(组1和组2);说明肿瘤抑素可以被U251分泌到细胞外,并促进细胞凋亡
(10)B
【分析】 分泌蛋白的合成与分泌过程:核糖体合成蛋白质→内质网进行粗加工→内质网“出芽”形成囊泡→高尔基体进行再加工形成成熟的蛋白质→高尔基体“出芽”形成囊泡→细胞膜,整个过程还需要线粒体提供能量。
【详解】(1)分析题意可知,某RTT患者只有一条染色体上的MECP2基因存在致病性突变,而另一条染色体上的MECP2基因正常,则该个体是杂合子,该患者精子形成过程中,其①精原细胞和经过复制后的得到的 ②初级精母细胞 一定含有致病基因;且①精原细胞 (处于有丝分裂后期时)、②初级精母细胞(染色体完成复制后)、 ③次级精母细胞 (含有致病基因且处于减数第二次分裂后期,着丝粒分裂后)可能含有两个致病基因,而④精细胞含有1个或不含致病基因,⑤第一极体 、 ⑥第二极体是雌性动物生殖细胞减数分裂过程的产物。
(2)A、H3K4met表示组蛋白H3第4位赖氨酸(K)的甲基化修饰,属于表观遗传修饰,不会改变DNA的碱基序列,A错误;
B、DNA甲基化是碱基(如胞嘧啶)的修饰,而H3K4met是组蛋白修饰,二者不同,B错误;
CD、组蛋白甲基化(如H3K4met)通过改变染色质结构(如开放或紧缩),调控基因的转录活性。H3K4甲基化通常与转录激活相关,可能促进BDNF基因的转录,但不会直接影响翻译,C正确,D错误。
故选C。
(3)分析题意可知,BDNF作为神经营养因子,能抑制或缓解神经元的程序性死亡,由题意可以推测,RTT患者体内BDNF的含量减少,从而影响神经细胞的程序性死亡。
(4)细胞的程序性死亡是主动的、受调控的过程,由细胞内特定信号通路,属于细胞自主的死亡方式,而细胞衰老是逐渐的功能衰退,不必然导致死亡,坏死是被动的、病理性的细胞死亡,常伴随炎症反应,也不等同于程序性死亡,B符合题意。
故选B。
(5)A、MECP2基因的本质是核酸,与双缩脲试剂发生紫色反应的物质是蛋白质,A错误;
B、细胞在合成BDNF物质时,DNA种类和数量不变,但由于转录和翻译,RNA的种类、数量均发生改变,B错误;
C、由图可知,BHBA促进 Ca2+ 通道通透性增大,促进CaMKⅡ磷酸化,促进BDNF基因表达,C正确;
D、蛋白质所含氨基酸与对应的基因所含碱基数之比=1:6,若BDNF由119个氨基酸构成,则BDNF基因至少含119×6=714个碱基,D错误。
故选ABD。
(6)BDNF作为神经营养因子,能抑制或缓解神经元的程序性死亡,经研究发现,MECP2与BDNF的合成有关,MECP2基因突变会导致发病,所以MECP2会促进BDNF基因的表达,从而缓解神经元程序性死亡,降低发病率。
(7)A、RTT主要由MECP2基因突变引起,通过基因编辑修复突变基因,是根本性治疗策略,A正确;
B、BDNF是MECP2下游的关键神经保护蛋白,其表达在RTT患者中较低,抑制BDNF会加重症状,B错误;
C、据图可知,CaMKⅡ能够激活BDNF转录,而PKA不利于BDNF表达,故通过药物降低细胞内CaMKⅡ的含量、升高PKA的含量不利于治疗,C错误;
D、H3K4met表示组蛋白H3上的某种氨基酸甲基化,是组蛋白修饰标记,通过药物降低BDNF基因中H2AKub/H3K4met的比值可达到治疗效果,D正确。
故选AD。
(8)由题意可知,组1为未转基因的U251,组2为转入空白载体的U251,均为对照组;因为组2(转入空白载体)的实验结果与组1(未转基因)相比没有显著性差异,而组3(转Tum基因)的结果与组1相比有显著性差异,说明空白载体并未产生与Tum基因相似的作用,所以图2中组2实验数据不能支持导入空白载体具有与组3相似作用的结论。
(9)据图可知,转Tum基因的U251细胞(组3)的上清液,即分泌出的肿瘤抑素含量明显高于组1和组2,从图2可以看出,转Tum基因的U251细胞(组3)的凋亡率明显高于组1和组2,说明肿瘤抑素可以被U251分泌到细胞外,并促进细胞凋亡。
(10)在分泌蛋白合成过程中,内质网膜面积减小,高尔基体膜面积先增大后减小,细胞膜面积增大,所以图中d表示内质网、e表示细胞膜、f表示高尔基体,ACD错误,B正确。
故选B。
31.遗传性牙龈纤维瘤病(HGF)是一种罕见的口腔遗传病,全口牙龈弥漫性纤维增生病变,严重影响咀嚼、语音、美观及心理健康。我国科学家对某一典型的HGF家系(如图)进行了研究,发现ZNF862基因(用A/a表示)突变导致HGF发生。
(1)经检测,II-3不携带HGF的致病基因。据图分析,可推断该致病基因为_______。
(显性/隐性)基因,位于_______(常/X/Y)染色体
(2)分析图,与II-2的基因型相同的是_______。
A.I-2 B.II-4 C.III-2 D.III-1
(3)II-2睾丸中的细胞可含有致病基因的个数是_______。(编号选填)
① 0 ② 1 ③ 2 ④ 4
(4)II-2和妻子欲再生一个孩子,后代患病的概率是_______,为避免生出患病孩子,可以为该夫妇提出可行性的建议是_______。(编号选填)
①B超检查 ②基因检测 ③染色体分析 ④性别检测
(5)III-3准备结婚,因家族原因,她对自己是否需要基因检测进行了遗传咨询。如果你是遗传咨询师,请给出正确建议及理由_______。
【答案】(1) 显性 常
(2)ABCD
(3)①②③
(4) 1/2 ②
(5)不需要。因该病的遗传方式是常染色体显性遗传病,III-3表型正常,基因型为aa,不携带致病基因,因而不需要进行基因检测
【分析】遗传病是由基因突变或染色体异常引起的疾病,具有先天性和家族聚集性。主要分为单基因病(如地中海贫血)、多基因病(如高血压)和染色体病(如唐氏综合征)。
【详解】(1)II-3不携带HGF的致病基因,II-3正常,因此该病为常染色体显性遗传病,II-3的基因型为aa。若该病为隐性,则Ⅰ-2患病,II-3一定携带HGF的致病基因,且若该病为伴X染色体显性,则II-1正常,生下的III-1应该也正常,而图中III-1患病。故该病为常染色体显性遗传病。
(2)A、II-2的基因型为Aa,I-2的基因型为Aa,A正确;
B、I-1的基因型为aa,因此患病的II-4的基因型为Aa,B正确;
C、II-5的基因型为aa,因此患病的III-2的基因型为Aa,C正确;
D、II-1的基因型为aa,因此患病的III-1的基因型为Aa,D正确。
故选ABCD。
(3)II-2的基因型为Aa,睾丸中既可进行有丝分裂,又可进行减数分裂,体细胞中含有1个a基因,有丝分裂和减数第一次分裂的细胞中含有2个a基因,减数第二次分裂细胞中含有0或2个a基因,因此选①②③。
(4)II-2(Aa)和妻子(aa)欲再生一个孩子,后代患病(Aa)的概率是1/2。由于该病是基因突变引起的,属于常染色体显性遗传病,为避免生出患病孩子,可以为该夫妇提出可行性的建议是②:
①B超检查:该病在B超下观察不到,①错误;
②基因检测 : 通过检测胎儿的基因可以预防有病胎儿出生,②正确;
③染色体分析 :该病是基因突变引起的分析,检测染色体无从得知胎儿是否患病,③错误;
④性别检测:该病为常染色体显性遗传病,与性别无关,④错误。
故选②。
(5)III-3(aa)准备结婚,不携带致病基因,因而不需要进行基因检测。
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高一生物下学期 期末冲刺必刷31题
(5大题型)
题型1:细胞增殖
1.根据所学知识回答问题。
(1)下图ab表示一个细胞周期,cd表示另一个细胞周期。从图中所示结果分析其细胞周期,正确的是_____(多选)。
A.a阶段DNA发生复制
B.b阶段中发生着丝粒的断裂
C.c阶段中发生染色体的复制
D.d阶段发生中心体的复制
(2)研究人员在研究细胞周期调控机制时,发现了一种促使核仁解体的蛋白质。下列有关叙述正确的是_____(单选)。
A.该蛋白质可能是由核仁合成的一种水解酶
B.该蛋白质对细胞周期的进程具有促进作用
C.抑制该蛋白质可促进细胞核核膜的解体
D.衰老的细胞中该蛋白质的合成速率变快
(3)根据细胞DNA含量不同,将一类连续增殖的细胞分成三组,每组的细胞数如图1。从图1中所示结果分析其细胞周期,正确的是_____(多选)。
A.将周期阻断在DNA复制前会导致甲组细胞数增多
B.乙组细胞正进行着丝粒的分裂
C.甲、乙、丙细胞都可能处于分裂间期
D.丙组中的细胞染色体数不一定相同
细胞周期检查点是细胞周期中的一套保证DNA复制和染色体分配质量的检查机制,是一类负反馈调节机制:当细胞周期进程中出现异常事件,如DNA损伤或DNA复制受阻时,这类调节机制就被激活,及时中断细胞周期的运行。待细胞修复或排除故障后,细胞周期才能恢复运转。图2所示为细胞周期简图及相应检验点位置(字母表示时期),图3所示为细胞周期中的若干细胞图像。
(4)图2中,检验点5的作用为检验纺锤体是否组装完成,由此可推测B时期为细胞周期中的_____(单选)。
A.G1期 B.S期 C.G2期 D.M期
(5)D时期所发生的主要物质变化是_____(单选)。
A.合成与DNA复制有关的酶 B.DNA的精确复制
C.合成组成纺锤丝的蛋白质 D.DNA的平均分配
(6)图3细胞进行有丝分裂正确的顺序______(编号排序)。
(7)图3细胞中含有染色单体的细胞是______(多选)。
A.② B.③ C.④ D.⑤
(8)胸腺嘧啶核苷(TdR)可抑制细胞DNA合成,检验点2的作用是检验细胞中未复制的DNA是否受到损伤,用TdR作用于处于细胞周期中的细胞后,该细胞能否通过检验点2:_____(A能/B不能)。
2.根据所学知识回答问题。
(1)用光学显微镜观察有丝分裂过程,如果仅从细胞分裂周期来看,图中哪种植物作为实验材料最适合_____(单选)。
(2)洋葱体细胞中有16条染色体,据下图最有可能观察到32条染色体的细胞区域是_____(单选)。
A.① B.② C.③ D.④
(3)观察装片时,找到分裂期细胞后,看不到细胞内染色体的动态变化,原因是_____(单选)。
A.观察时间有限 B.细胞分裂速度慢
C.细胞已死亡 D.观察部位不对
(4)动、植物细胞有丝分裂过程中的主要不同点表现在_____(单选)。
①前期②中期③后期④末期
A.①② B.②③ C.③④ D.①④
(5)观察植物根尖细胞有丝分裂的实验过程中,有同学选择了不同视野进行比较,能够体现细胞分化现象的是下列哪个视野_____(单选)。
A. B. C.
(6)当根不断向前延伸时,根冠外层细胞能够分泌黏液,使根尖穿越土壤缝隙时,得以减少摩擦。尽管如此,根冠外层细胞仍会由于和土壤沙砾摩擦而死亡脱落,但根冠却始终能保持一定的形状和厚度。下列有关说法正确的是_____(多选)。
A.根冠能保持一定的形状和厚度,离不开分生区细胞进行的有丝分裂
B.根冠外层细胞由于和土壤沙砾摩擦而死亡脱落,随后由分生区细胞分裂产生新细胞补充
C.根冠外层细胞和分生区细胞在形态、结构、生理功能上的差异与细胞分化相关
D.显微镜下观察此根尖的分生区细胞,能看到大多数细胞具有染色体
(7)下列实例可以说明细胞具有全能性的是_____(单选)。
A.胡萝卜根韧皮部组织离体培养可形成完整植株
B.蜥蜴受攻击断尾后重新长出尾部
C.皮肤被划破后的伤口重新愈合
D.造血干细胞增殖分化产生各种血细胞
3.如图展示了一个动物细胞的生命历程。请回答下列问题。
(1)①和②所示的过程,在生物学上分别称为___________和___________。经过②过程细胞内遗传物质___________(改变/不变),而细胞的形态、结构和功能___________(改变/不变),这是因为___________。
(2)图中D细胞属于正常的细胞死亡过程,称为___________,受___________控制。若A为植物细胞,而D细胞能在体外条件下培养成一个植物体,说明D细胞具有___________性。
(3)动物细胞在过程①中与植物细胞的不同之处是___________。
A.间期有DNA的复制 B.前期中心体周围出现纺锤丝
C.后期着丝粒分裂,染色单体分离 D.末期核膜核仁重新形成
(4)过程①中细胞的行为呈现周期性,下列描述该周期的相关说法,正确的是___________。
A.抑制DNA复制的药物作用于图甲的S期或图丙的A→B段
B.一个完整的细胞周期是指图乙的a+b段或b+c段
C.抑制纺锤体形成可使细胞分裂停留在图丙的B→A段
D.细胞中可能含有染色单体的时间段是图甲的M或图乙的b、d或图丙的A→B段
(5)如图为某植物根尖分生区细胞(正常体细胞中有16条染色体)部分时期的显微照片。下列说法正确的是___________。(多选)
A.A细胞中无纺锤体
B.A细胞中染色体着丝粒排列在赤道面上
C.B细胞中有16条染色体
D.B细胞与A细胞中核DNA数目相等
(6)下列选项表示细胞有丝分裂过程中染色体的不同形态特征,其中与遗传物质精确分配到两个子细胞相关的是___________。(多选)
A. B. C. D.
细胞周期内具有一系列的检查点,细胞必须通过这些特定的检查点才能进入到周期循环中。研究证明,细胞周期蛋白依赖性激酶(CDK)在细胞顺利通过检查点中发挥着重要作用。CDK可与细胞周期蛋白(Cyclin)形成CDK/Cyclin复合物,推动细胞跨越细胞周期各时期转换的检查点,且不同的CDK/Cyclin复合物在细胞周期不同时期的作用不同(如图2)。
(7)据图2分析,细胞由静止状态进入细胞周期时首先合成___________;
A.CyclinA B.CyclinB C.CyclinD D.CyclinE
(8)若使更多细胞阻滞在G1/S检查点,可采取的措施有___________。(多选)
A.降低CDK的合成 B.抑制CyclinE活性
C.抑制脱氧核苷酸的吸收 D.抑CyclinA活性
(9)根据图2和相关知识推测,如果将S期细胞和G1期细胞诱导融合,可观察到的现象是___________;
A.G1期细胞启动DNA复制 B.G1期细胞进入M期
C.S期细胞停止DNA复制 D.G1期细胞没有任何变化
(10)胸腺嘧啶脱氧核苷(TdR)可抑制细胞DNA复制,在动物细胞培养液中加入TdR细胞分裂就停止在细胞周期___________。
A.G1/S B.S/G2 C.G2/M D.M/G1
4.肺腺癌的致病机制
正常细胞的分裂增殖遵循着严格的周期性调控机制。细胞周期中每个时期的任务正确完成后,细胞周期蛋白(Cyclin)与细胞周期蛋白依赖性激酶(CDK)结合形成Cyclin-CDK复合物,驱动细胞周期通过相应的检查点,进入下一时期,确保细胞分裂的有序进行。相关过程如图所示。
(1)细胞周期中检查点2主要检查的是______。(单选)
A.DNA复制有关的酶是否合成
B.核膜核仁是否消失
C.DNA复制是否正确完成
D.组成纺锤丝的蛋白是否合成
(2)CyclinA/B-CDK1能促进细胞内发生的生理变化有__________。(编号选填)
①染色质螺旋化②中心体复制③纺锤体形成④核仁解体⑤DNA解旋
葡萄糖转运蛋白1(GLUT1)是一种能量代谢蛋白,负责促进葡萄糖的转运。研究发现,GLUT1会促进细胞中CyclinD基因和CDK6基因的表达,通过调控CyclinD-CDK6信号通路影响肺腺癌细胞的周期进程。同时,GLUT1也在肺腺癌细胞的转移、侵袭过程中具有重要的作用。丁酸盐是肠道菌群的关键代谢产物,其作为组蛋白去乙酰化酶的抑制剂,促进GLUT1基因的表达。
(3)GLUT1基因的基本组成单位是______。
(4)下列叙述正确的是________。(多选)
A.丁酸盐对GLUT1基因表达的调控方式属于转录水平
B.高浓度的葡萄糖为肺腺癌细胞增殖提供能量
C.CyclinD和CDK6的高表达会抑制肺腺癌细胞的周期进程
D.肺腺癌细胞迁移和侵袭能力增强,会促进肿瘤的进展
(5)肺腺癌细胞增殖过程中会发生的染色体行为有______。(多选)
A. B.
C. D.
(6)某种药物可下调GLUT1基因的表达,则G1期细胞数量会______(增多/不变/减少)、G2期细胞数量会______(增多/不变/减少)。
(7)综合以上信息,提出1条可行的措施来治疗肺腺癌。______________。
5.真菌的有性生殖
粗糙脉孢菌是一种生长在面包上的真菌,通过在子囊中产生子囊孢子来进行繁殖。在有性生殖时,两个菌丝体融合形成合子(2n=14),再先后进行一次减数分裂和一次有丝分裂,最终形成8个子囊孢子(如图)。由于子囊的外形十分狭窄,所以8个子囊孢子按分裂时形成的顺序依次线性排列在子囊中。已知孢子大型(R)对小型(r)为显性,黑色(T)对白色(t)为显性,且这两对基因独立遗传。请回答下列问题:
(1)下列细胞结构中,能够在粗糙脉孢菌中找到的是__________。(编号选填)
①线粒体②叶绿体③核糖体④拟核⑤细胞骨架⑥内质网
(2)对上题中的染色体形态进行观察,应选取的最佳时期是______。(单选)
A.前期 B.中期 C.后期 D.末期
(3)据图可知,粗糙脉孢菌的菌丝体是___倍体,菌丝体中染色体的数目为____条。
若子囊中孢子②为大型黑色,孢子③为小型白色,不考虑基因突变,则图中孢子①的基因型为______。
(4)将两种粗糙脉孢菌(基因型分别为RR和rr)产生的子囊孢子分别培养成菌丝体,两种菌丝体杂交产生合子,该合子产生的子囊孢子的表现型及比例为______。
(5)现有两种不同的粗糙脉孢菌菌株:一种是能合成赖氨酸(lysine)的野生型菌株(记作+),另一种是赖氨酸缺陷型(记作-),其赖氨酸合成基因突变。将这两种菌株进行杂交,对减数分裂后形成的4孢子子囊进行观察分析,可发现6种排列类型(如下表,从上至下依次排列)。则在4孢子子囊中,发生了基因重组的孢子占比是____%(保留1位小数)。
1
2
3
4
5
6
子囊类型
+
+
-
-
-
-
+
+
+
-
+
-
-
+
-
+
+
-
-
+
-
+
+
-
子囊数
105
129
9
5
10
16
(6)让多个基因型为RrTt的合子产生的子囊孢子发育成菌丝体,让这些菌丝体随机受精形成许多新一代合子M,每个合子M会产生8个基因型完全相同或不同的子囊孢子,其中能产生完全相同基因型的子囊孢子的合子M所占的比例为______。(单选)
A.0 B.10% C.1(2)5% D.25%
现有基因型为+和g的两种粗糙脉孢菌进行杂交。发生基因重组后,重组区域的DNA双链出现了不配对的碱基(如图)。细胞内的修复系统有一定几率能识别出不配对的碱基,并随机选择一条DNA单链作为模板进行校正。这种修复会导致最终的8子囊孢子可能出现表型比例异常,如3(+):5(g)。
(7)图中不配对碱基的分离发生在繁殖过程的______阶段。(单选)
A.减数第一次分裂 B.减数第二次分裂 C.有丝分裂
(8)除上述异常比例3(+):5(g)外,还可能出现的比例有______。(多选)
A.5(+)∶3(g) B.2(+)∶6(g) C.4(+)∶4(g) D.8(+)∶0(g)
6.阅读材料,回答下列问题:
减数分裂
减数分裂对保证生物前后代染色体数目的恒定有极大的意义。试想一下,如果配子的形成方式与体细胞的增殖一样通过有丝分裂形成,结果会怎样?
(1)观察下列图片写出各图片属于分裂时期
①号细胞属于__________分裂_____期;②号细胞属于____________分裂_____期
③号细胞属于__________分裂_____期;④号细胞属于____________分裂_____期
(2)下列内容中,与减数第一次分裂相对应的变化顺序是( )
①DNA复制②同源染色体分离③着丝点分裂
④同源染色体交叉互换⑤同源染色体联会
A.①⑤④② B.①④②⑤ C.①③② D.③②④⑤
(3)下图1表示某动物卵细胞形成过程,图2、3表示卵细胞形成过程中某阶段的细胞。请据图回答:
①图1中细胞Ⅱ的名称是________,细胞Ⅲ的名称是________,细胞Ⅳ中有________对同源染色体。
②图2表示________分裂________期,此时细胞内有________条染色单体,该细胞的子细胞名称是________。
③图1中有可能观察到图3所示时期的细胞的是________(用①、②、③表示),图3同源染色体的非姐妹染色单体之间可能发生________。此时细胞内DNA为________个。
7.科学家用小鼠作为研究对象,探究哺乳动物胚胎发育中细胞分裂的相关问题。研究人员利用流式细胞仪对小鼠(2n=40)的睾丸中各种细胞进行核DNA含量测定,结果如图1所示(其中精原细胞的核DNA含量为2C)。请回答以下问题:
(1)图1细胞中核DNA含量3C对应细胞周期中的____期。核DNA含量为1C的细胞名称是____。
(2)某小鼠的基因型为AaXBY(等位基因A、a位于8号染色体上),其减数分裂过程中产生了一个基因型为AA的配子。该异常配子形成的可能原因有____
A.8号染色体可能在减数分裂I后期时未分离
B.8号染色体可能在减数分裂Ⅱ后期时未分离
C.性染色体可能在减数分裂I后期时未分离
D.性染色体可能在减数分裂Ⅱ后期时未分离
(3)为进一步了解植物细胞的减数分裂过程,某同学在显微镜下对百合(2n=24)花粉母细胞(相当于动物的初级精母细胞)减数分裂装片进行观察,并拍摄了部分图像如图2所示,请根据减数分裂的顺序用字母和箭头对图2中细胞进行排序:____
科学家通过刺激雌鼠甲的卵子有丝分裂,培养了卵生胚胎干细胞,然后修改该细胞的基因,使这些细胞具备精子的功能,最后将这些细胞注入雌鼠乙的卵子,由此产生了一批具有两个“母亲”的幼年小鼠。
(4)根据以上资料,下列相关叙述错误的是____
A.得到的子代小鼠都是雌性
B.培养得到的卵生胚胎干细胞中不含有同源染色体
C.得到的子代幼鼠细胞中含有同源染色体
D.雌鼠乙的卵子继承了初级卵母细胞四分之一的细胞质
(5)正常情况下,在受精卵发育为健康幼鼠的过程中可发生的事件有____。(填编号)
①有丝分裂 ②减数分裂 ③细胞凋亡 ④细胞分化 ⑤细胞衰老
(6)对比百合根尖细胞和小鼠肠上皮细胞的有丝分裂过程发现,二者在胞质分裂、纺锤丝发出上有差异,与这些差异相关的结构是____
A.中心体 B.细胞壁
C.核膜 D.染色质
题型2:细胞分化
8.果蝇是上海地区常见的一种昆虫,也是生命科学研究中常用的模式生物,其生命周期经历卵、幼虫、蛹、成虫四个阶段,被称为完全变态发育。其幼虫体内有两类细胞,一类是普通的体细胞,一类是成虫盘细胞,果蝇从幼虫到蛹再到成虫的过程称为“羽化”,此过程中幼虫体内大部分细胞“溶解”变为富含营养的糊状物质,而成虫盘发育为昆虫的不同器官并“组装成”一个完整的果蝇,如图所示。
(1)下列为小明制作的模型,其中为核糖、为脱氧核糖,模型中属于果蝇遗传物质基本组成单位的是_____。
A. B.
C. D.
(2)关于果蝇细胞内核酸的叙述中,正确的是_____。
A.其细胞内核酸由C、H、O、N元素组成
B.果蝇细胞内有2种核酸,5种核苷酸
C.果蝇的DNA只分布于细胞核中,RNA只分布于细胞质中
D.细胞内的RNA与DNA具有不同的空间结构
(3)果蝇的遗传信息储存在DNA的_____序列中,果蝇不同发育阶段细胞核中的遗传信息_____(相同/不同/不完全相同)。
(4)成体果蝇大约有250多种细胞,这些细胞功能不同的直接原因是其内部_____不同(填有机物),根本原因是_____。
(5)正常情况下,由成虫盘发育成完整个体过程中,说法正确的是_____。
A.此过程体现了成虫盘细胞的全能性
B.此过程受遗传信息的控制
C.此过程中细胞的种类与数目发生改变
D.蛹中不同细胞的分化能力相同
(6)在果蝇“羽化”过程中,幼虫细胞所经历的生命历程有_____。
A.细胞分化 B.细胞分裂
C.细胞衰老 D.细胞凋亡
9. 细胞是构成生物体的结构和功能单位,细胞会经历生长、分裂、分化、衰老和死亡等生命进程。图1是人体不同细胞的形成示意图,其中①~⑮表示细胞,I~IV表示过程。(括号中写序号,横线上写文字)
(1)据图1可知,人体内各种细胞虽然功能不同,但它们却有着共同的来源,即【 】________。图中过程Ⅱ表示________,过程Ⅲ表示________。
(2)图1中细胞③、⑬、⑮中分化能力最强的是细胞________。
(3)图1中细胞①-⑧的主要差异表现为________(编号选填)
①形态结构②遗传信息③细胞器的种类及数目④蛋白质的种类⑤磷脂分子的结构
(4)下列选项表示细胞有丝分裂过程中染色体的不同形态特征,其中与遗传物质精确分配到两个子细胞相关的是________(多选)
A. B.
C. D.
(5)图2为细胞周期中每条染色体中DNA含量变化的曲线图,符合曲线bc段含义的细胞是________。(多选)
A. B.
C. D.
(6)下表为细胞衰老发生的变化,根据已有知识推测衰老细胞相应的功能变化,填在表中A和B处。
衰老的细胞
细胞生化指标变化
功能变化
水分减少细胞皱缩
新陈代谢速度减慢
细胞膜通透性改变载体蛋白结构改变
A________
线粒体结构形变线粒体数量减少
B________
多花黄精是一种多年生药用草本植物,药用部分为根茎,其水提物具有一定的抗肿瘤作用。小鼠细胞内Bcl-2和Bax是与凋亡相关的蛋白。研究人员使用不同浓度的多花黄精水提物处理小鼠黑色素瘤细胞一定时间后,测得这两种蛋白的相对表达量(图3)、细胞凋亡率(图4)和各周期细胞百分比(图5)。
(7)根据图3、4推测,Bcl-2、Bax这两种蛋白的功能依次是________(单选)
A.促进细胞凋亡促进细胞凋亡 B.促进细胞凋亡抑制细胞凋亡
C.抑制细胞凋亡促进细胞凋亡 D.抑制细胞凋亡抑制细胞凋亡
(8)研究人员选出小鼠黑色素瘤细胞,用于抗肿瘤药物的研究。为便于观察和测量,需要一批细胞周期同步化的肿瘤细胞。胸苷(TdR)双阻断法可使细胞周期同步化。现测得小鼠黑色素瘤细胞的G1、S、G2、M期依次为10h、7h、3h、1h,经一次阻断,S期细胞立刻被抑制,其余细胞最终停留在G1/S交界处;洗去TdR可恢复正常的细胞周期,若要使所有细胞均停留在G1/S交界处,第二次阻断应该在第一次洗去TdR之后________h到________h之间进行。(操作时间限定在一个细胞周期内)
(9)分析图3、4、5所示实验结果,结合所学知识,阐述多花黄精的抗肿瘤机理。________。
10. 细胞是构成生物体的结构和功能单位。图是人体不同细胞的形成示意图,其中①~⑧表示细胞,Ⅰ、Ⅱ表示过程。回答下列有关问题:
(1)图中表示细胞有丝分裂增殖的过程是___________(填图中序号“Ⅰ”或“Ⅱ”)。
(2)图中①~⑧细胞出现差异的根本原因是___________。
(3)图中①~⑧细胞属于___________细胞(①高度分化/②未分化)(填写序号)。
(4)若细胞分裂失去控制而不断生长和分裂,则会形成癌细胞。科学家研究发现,某种药物可将癌细胞的分裂阻断在分裂间期,从而抑制癌细胞增殖。据此推测,该药物抑制癌细胞增殖的原因可能是___________(答出2点)。
脑缺血会引起局部脑神经缺氧导致轻度受损,甚至造成脑神经细胞死亡而产生不可逆损伤,最终导致患者永久性残疾甚至死亡。骨髓基质细胞(M)是存在于骨髓中具有多种分化潜能的干细胞,它可以诱导生成心肌细胞、成骨细胞及神经细胞等。运用干细胞疗法有可能实现对缺血坏死神经结构与功能的修复和重建。请回答下列问题:
(5)脑缺血所致的神经细胞死亡属于___________(填“细胞衰老”、“细胞凋亡”或“细胞坏死”)。
(6)与心肌细胞相比,骨髓基质细胞的主要特点有___________(编号选填)
①分裂能力强
②分化程度高
③具有全能性
④分化能力强
(7)M可通过___________,增加神经细胞的数量和种类,在脑缺血的治疗中发挥作用。
研究发现,M的线粒体可转移到缺氧损伤脑神经细胞(N)中,实现细胞供能机制的修复。为进一步探究M的线粒体转移对N的影响,进行了表1所示的实验,实验结果如图。
表1实验设计表
分组
第1组
第2组
第3组
处理方法
用含有M线粒体的培养基对N进行培养
用不含线粒体的培养基对N进行培养
用不含线粒体的培养基对___________?___________进行培养
(8)第3组为正常对照组,请将该组的处理方法补充完整:___________。
(9)检测得到各组神经细胞内的ATP水平相对值如图。由图分析比较可知,第1组神经细胞内ATP水平___________正常水平,第2组在实验中起___________作用。
(10)根据上述实验结果,推测M对脑缺血损伤后恢复的可能作用机制___________。
题型3:细胞衰老和死亡
11.丽隐杆线虫体长约1 mm、呈圆柱形、身体透明(如图),有雌雄同体和雄性两种生物类型,能在实验室用培养皿培养,并可以在-80℃下冷冻保存。20℃下,秀丽隐杆线虫平均生活史为3.5天;雌雄同体秀丽隐杆线虫的平均繁殖力为300~350个后代。雌雄同体秀丽隐杆线虫从受精卵到发育成熟,共产生1090个体细胞,其中131个细胞发生凋亡而被清除,最终成体共有959个体细胞。
秀丽隐杆线虫基因组相对较小,约含3000个基因。科学家经过一系列的研究,共有四个基因编码的蛋白质参与细胞凋亡,它们分别是EGL-1、CED-3、CED-4和CED-9,它们相互作用的机制如下图。
(1)秀丽隐杆线虫作为研究器官发育的模型生物,其优势有_____(多选)。
A.身体透明,可以清晰地数出细胞数量
B.基因组相对较小,便于对基因进行研究
C.繁殖周期短,繁殖力强
D.细胞数量少,便于分类观察
(2)秀丽线虫从受精卵到发育成熟的过程中,正常情况下存在的现象有_____(多选)。
A.细胞分裂 B.细胞分化 C.细胞凋亡 D.细胞坏死
(3)以下相关说法正确的是_____(多选)。
A.秀丽隐杆线虫的细胞凋亡是多个基因共同调控的结果
B.秀丽隐杆线虫细胞在凋亡过程中有基因的选择性表达
C.秀丽隐杆线虫体内细胞凋亡的同时也可能产生新细胞
D.秀丽隐杆线虫体内细胞的凋亡不一定代表器官功能的丧失
(4)根据图,描述细胞凋亡过程的分子机制正确的是_____(多选)。
A.CED-4基因的表达能加速细胞凋亡的发生
B.某药物的使用促进了CED-3的活化,会延缓其细胞凋亡
C.用某种药物特异性结合EGL-1,其细胞凋亡可能会变慢
D.细胞凋亡的发生和线粒体有关
铁皮石斛多糖(DOP)是铁皮石斛的主要活性成分,为探究其对动物衰老的影响,进行以下实验。
实验1:以添加不同浓度DOP的培养基培养秀丽线虫,测定相关指标,结果如表。
组别
DOP浓度
/(g mL-1)
平均寿命/天
最大寿命/天
培养不同天数细胞活性氧相对含量
5天
10天
15天
1
空白
14.67
20.44
7.2
26.5
31.8
2
50
14.77
22.20
—
—
—
3
250
16.53
23.17
6.9
17.5
28.2
4
750
16.27
21.50
—
—
—
注:活性氧包括O2-、H2O2等;“—”代表没有进行该项实验。
(5)根据结果可知,铁皮石斛多糖具有_____衰老的作用,其原因可能是其_____清除细胞活性氧的功能( )(单选)
A.促进、增强 B.促进、减弱
C.延缓、增强 D.延缓、减弱
实验2:进一步分析DOP对细胞中过氧化氢酶(CAT)和超氧化物歧化酶(SOD,能催化O2-转化为H2O2)活性的影响,结果如下图。
(6)根据图和表信息,分析表中组3和组1存在差异的原因是:_____。
实验3:对skn-1基因失活突变体进行研究,发现DOP对衰老的作用被抑制。推测DOP的作用依赖skn-1基因的调控。
(7)若以skn-1基因失活突变体为材料进行实验2,请绘制柱状图表示DOP处理组该突变体细胞中CAT和SOD的活性_____。
12.细胞自噬是细胞组分在溶酶体或液泡中降解和再利用的过程,广泛存在于真核细胞中。图1示意某细胞溶酶体形成及发挥作用的过程,图2表示了溶酶体pH的维持机制。
(1)溶酶体是由单层膜构成的囊泡,组成其膜的主要成分是___________。
(2)用含32P的培养液培养图1细胞一段时间,细胞中可检测到放射性物质有___________(多选)。
A.磷脂 B.脂肪 C.蛋白质 D.mRNA
(3)图一中属于细胞自噬途径的是___________(甲/乙)过程。该过程中,包裹着待降解物质的泡状结构需沿着___________运到溶酶体并与溶酶体融合。
(4)合成、加工、转运溶酶体内水解酶所经过的细胞器依次为___________。
①高尔基体 ②核糖体 ③内质网 ④质膜
A.③①④ B.②③① C.②③①④ D.②①③
(5)酸性环境的维持对溶酶体功能的发挥具有重要作用。结合图二分析,H+进入溶酶体的运输方式为___________。
A.自由扩散 B.主动运输 C.协助扩散 D.渗透作用
(6)研究表明,溶酶体中的水解酶少量泄漏到细胞质基质中不会引起细胞损伤,主要原因是___________。
A.水解酶泄漏后立即被分解 B.溶酶体能将水解酶吞噬
C.pH较高导致酶活性降低 D.细胞质基质缺少酶作用的底物
(7)下列关于细胞自噬过程的叙述正确的是___________(多选)。
A.细胞自噬可发生于细胞核中
B.各细胞器在功能上既独立又相互联系
C.自噬过程产生的降解产物可被细胞全部重复利用
D.蛋白质是执行细胞自噬的主要物质
13.我国研究人员发现,葡萄籽中PCC1,其结构如图甲所示,能加速机体内衰老细胞的凋亡, 以延缓衰老。研究人员为探究PCC1的抗衰老作用开展实验,相关实验数据如图乙所示。
(1)据图甲及已学知识推断,下列物质与PCC1的元素组成相同的是 (多选)
A.蛋白质 B.脂肪 C.磷脂 D.糖类
(2)在探究PCC1抗衰老作用的实验中,衰老细胞应符合的特征是 (多选)
A.细胞内酶的活性降低 B.细胞内代谢速率减缓
C.细胞质膜转变为小泡 D.细胞的内容物被释放
(3)据图乙推断,支持PCC1能抗衰老的实验证据包括 (多选)
A.PCC1处理后,衰老细胞凋亡比例增大
B.PCC1处理后,正常细胞凋亡比例无显著变化
C.未用PCC1处理,衰老细胞凋亡比例比正常细胞高
D.与未处理的正常细胞相比,PCC1处理的衰老细胞凋亡比例高
研究人员进一步研究发现PCC1延缓细胞衰老的机制,PCC1在衰老细胞内的部分调控过程如下图所示。其中, CDK与cyclinE的复合物参与调控细胞周期的正常进程; Bax和Puma皆为促凋亡蛋白,Bax能为细胞色素c提供通道;p21是细胞周期抑制因子。
(4)据图推测,与衰老细胞增殖缓慢可能相关的事件有 (多选)
A.促进p21基因启动子与RNA聚合酶结合
B.p21蛋白促进与纺锤丝相关蛋白质的合成
C.p21蛋白抑制与DNA复制相关的酶的合成
D.促进p53蛋白磷酸化并与p21基因启动子结合
(5)据图推测,PCC1促进衰老细胞凋亡的机制包括 (多选)
A.抑制细胞色素c的释放 B.促进Puma对Bcl-XL的作用
C.抑制Bcl-XL对Bax的作用 D.促进磷酸化的p53对Bax的作用
(6)研究人员利用癌症小鼠进一步探究PCC1的抗癌效果,相关实验数据如下图所示。其中,“+”表示服用药物;“-”表示对照;MIT是一种化疗药物。据下图及题干信息推测,PCC1治疗癌症的优势是______。(编号选填)
①PCC1能有效抑制肿瘤细胞增殖
②PCC1对抑制肿瘤细胞增殖无显著作用
③PCC1与MIT都能抑制肿瘤细胞的增殖
④联合使用PCC1与MIT抑制肿瘤增殖的效果好
14.铜离子是植物多酚氧化酶等多种酶的辅助因子。在农业生产上,用铜盐作微量元素肥料可使农作物显著增产,但过量的铜会对植物生长产生危害。
(1)据题意推测,铜盐使农作物显著增产的原因可能是铜离子可以___(单选)。
A.作为能源物质 B.参与化学反应
C.传递遗传信息 D.维持细胞温度
(2)若通过测定单位时间内底物的消耗量来表示多酚氧化酶的活性,通常采用的方法是___(层析法/分光分度法/同位素标记法)。
(3)长期缺铜会使叶片出现黑色病斑,导致该现象可能的原因是___(单选)。
A.细胞坏死 B.细胞分化
C.细胞分裂 D.细胞生长
研究人员进行了硫酸铜对蚕豆根尖细胞有丝分裂影响的研究,观察发现有丝分裂过程中部分细胞产生了微核,如图所示。微核是一些丧失着丝粒的染色体片段。
(4)图所示的是细胞有丝分裂的___(前期/中期/后期)。下列①~④为观察到该图像所进行的实验操作,正确的操作顺序是___。
①固定、解离、漂洗、染色②用硫酸铜溶液处理细胞③用高倍镜观察④用低倍镜观察
(5)研究人员还发现硫酸铜会干扰纺锤丝的形成。如果用硫酸铜溶液处理蚕豆的花粉母细胞(相当于动物的初级精母细胞),该干扰可能发生在减数分裂___(前期I/后期I/末期I),会导致细胞分裂时染色体___(形成/分离/解旋)异常。
(6)下图为不同浓度的硫酸铜溶液对蚕豆根尖细胞处理的实验结果。根据实验数据并结合题意,从有丝分裂的角度分析,可否得出“在实验浓度范围内,硫酸铜对植物生长有害”的结论?说明理由___。
15.胭脂鱼是我国二级水生保护动物。图1显示胭脂鱼细胞内结构的亚显微结构。图2显示了胭脂鱼淋巴细胞的细胞核在一个细胞周期中的变化,I-IV为细胞周期不同阶段,X1-X4为细胞不同状态。
(1)据题中及图1信息,图1中的膜结构X是____________。
A.内质网膜 B.溶酶体膜 C.液泡膜 D.核膜
(2)膜结构X的主要物质组成是________。
(3)据图1所示,核糖体亚单位穿过膜结构X的运输方式属于___________。
A.自由扩散 B.协助扩散 C.主动运输 D.渗透
(4)下图中a→d表示连续分裂细胞的两个细胞周期。下列叙述不正确的是___________。
A.a和b为一个细胞周期
B.c段结束DNA含量增加一倍
C.遗传物质平分一般发生在d段
D.b和c为一个细胞周期
(5)对图2所示细胞周期各阶段时长关系的推测,正确的是___________(多选)
A.I阶段>Ⅲ阶段
B.GI期+I阶段>II阶段
C.G1期+I阶段>IV阶段
D.G1期+I阶段>II阶段+III阶段+IV阶段
(6)为了清晰观察计数胭脂鱼体细胞中染色体的数目,应该选择___________进行观察。
A.前期 B.中期 C.后期 D.末期
(7)细胞分化在生物界中普遍存在,下列关于胭脂鱼细胞分化的叙述中正确的是___________。
A.细胞分化的过程涉及细胞内遗传物质的改变
B.细胞分化一定是不可逆的,一直保持分化后的状态
C.细胞分化是多细胞生物发育的基础之一
D.分化产生的不同组织细胞内的mRNA完全不同
(8)细胞衰老是一种常见的生物学现象,从细胞学的角度进行分析,这个过程中不会出现的变化是___________。
A.细胞内膜结构流动性减小
B.细胞保持旺盛的分化能力
C.细胞内酶的活性降低
D.细胞内呼吸速率减慢
(9)根据细胞有丝分裂的过程,写出图2中X1和X3两种状态细胞内的核DNA含量差异,据图2描述两种状态细胞核的形态差异;并分别解释这些差异的意义:_________。
题型4:基因的表达和调控
16.miRNA是一类短小的单链RNA,它能与靶mRNA互补配对实现对基因表达的调控。图1是线虫细胞中miRNA(lin-4)调控基因lin-14表达的机制。A、B、C表示过程,①、②表示物质。
(1)图1中基因lin-4与lin-14携带的遗传信息不同,其原因是两者的_______。
A.磷酸数量不同 B.五碳糖种类不同
C.碱基序列不同 D.脱氧核糖结构不同
(2)结合已有知识,图1中物质①和②的共同点是_______。
A.都是以碳链为骨架 B.都能为细胞的生存提供能量
C.都与性状的表达有关 D.都是由基本单位组成的序列
(3)分析图1,推测RISC的作用是_______,miRNA的作用是_______。(编号选填)
①切割mRNA
②识别并结合目标mRNA
③引导miRNA前体出细胞核
④阻止lin-14蛋白的合成
(4)分析图1可知,RISC-miRNA复合物会抑制_______(A/B)过程。
(5)综合上述信息和已学知识推断,miRNA对基因表达的调控机制不能_______。
A.遗传给子代
B.使线虫更适应环境
C.体现基因的选择性表达
D.改变lin-14基因的碱基序列
研究发现miRNA也影响肿瘤细胞的增殖和凋亡。骨肉瘤是最常见的原发性恶性骨肿瘤,多在确诊时已有肺部转移。为探究miRNA-9对骨肉瘤细胞的影响,科研人员进行了相关的实验,实验结果如图2所示。
(6)骨肉瘤细胞在快速增殖的过程中发生的现象是_______。
A. B.
C. D.
(7)图3表示骨肉瘤细胞分裂过程中染色体的行为变化,其中有利于保持遗传信息在亲代和子代细胞中一致性的行为有_______(编号选填)。
(8)据图2的结果分析,设置对照组2的目的是_______。miRNA-9对骨肉瘤细胞的增殖起到_______(促进/抑制)作用。
(9)已知CXCR4是一种能促进细胞增殖的蛋白,Bax2是一种能促进细胞凋亡的蛋白,Cyt c是一种能促进细胞呼吸的蛋白,NAMPT是一种能延缓细胞衰老的蛋白。综合上述信息,推测miRNA-9调控_______的蛋白质合成。
A.CXCR4 B.Bax2 C.Cyt c D.NAMPT
17.CD4+T淋巴细胞是人体免疫系统中最重要的免疫细胞,图1为人体CD4+T细胞中DNA分子部分片段的平面结构示意图,图2为CD4+T细胞中某个DNA复制过程的示意图。
(1)CD4+T淋巴细胞的遗传物质是_____(单选)。
A.核糖核酸 B.脱氧核糖核酸
C.核糖核苷酸 D.脱氧核糖核苷酸
(2)据图1判断下列叙述正确的是_____(多选)。
A.结构1表示胞嘧啶C
B.结构B表示氢键
C.结构3表示DNA分子的结构骨架
D.结构6表示胸腺嘧啶脱氧核苷酸
(3)小萌想要搭建一个含10个碱基对的DNA分子模型,已知该DNA分子含有3个腺嘌呤,若用订书钉表示图1中的结构2,则需使用订书钉的个数为_____(单选)。
A.10 B.20 C.23 D.27
(4)DNA具有多样性的主要原因是_____(单选)。
A.DNA由4种脱氧核苷酸组成
B.DNA具有规则的双螺旋结构
C.DNA具有碱基互补配对的特点
D.DNA的碱基对有很多种不同的排列顺序
(5)DNA复制时,_____从复制的起点处打开图1中的结构2,使部分双链解开,形成两条单链(单选)。
A.DNA水解酶 B.DNA解旋酶
C.DNA聚合酶 D.RNA聚合酶
(6)判断下列说法正确的是_____(多选)。
A.DNA分子的复制方式为半保留复制
B.以亲代DNA的两条单链为模板进行复制
C.合成子链时需要DNA聚合酶的催化
D.遵循碱基互补配对原则,从3′到5′方向合成子链
(7)M和N是同一染色体上两个基因的部分序列,其转录方向如图3所示。表中对M和N转录产物的碱基序列分析正确的是_____(单选)。
编号
M的转录产物
①
5'-UCUACA-3'
②
5'-UGUAGA-3'
编号
N的转录产物
③
5'-AGCUGU-3'
④
5'-ACAGCU-3'
A.①③ B.①④ C.②③ D.②④
(8)图4表示M蛋白合成和分泌过程,图中决定苯丙氨酸的密码子是_____(单选)。
A.AAG B.GAA C.UUC D.CUU
(9)图4中M蛋白分泌过程中涉及含有膜结构的是_____(多选)。
A.甲 B.乙 C.丙 D.丁
(10)若M基因中的一个碱基对由C/G突变为T/A,则所合成的蛋白质活性是否会发生显著改变?并说明理由_____。
(11)细胞中出现的异常mRNA被SURF复合物识别而发生降解的过程被称为NMD作用,是一种广泛存在于真核细胞中的mRNA质量监控机制,该机制能识别并降解含有提前出现终止密码子的转录产物以防止毒性蛋白的产生。图5中异常mRNA与正常mRNA长度相同,AUG、UAG分别表示起始密码子和终止密码子。下列相关叙述,正确的是______(多选)。
A.异常mRNA经NMD作用,可以获得六种小分子化合物
B.SURF复合物能识别异常mRNA的终止密码子
C.异常mRNA控制合成的毒性蛋白与正常mRNA控制合成的蛋白质相对分子质量相同
D.异常mRNA产生的原因是DNA发生了碱基对的替换,使mRNA中终止密码子提前出现
18.拟南芥(2n=10)因是自花授粉植物、易获得突变型、生长周期短等,常作为模式生物用于遗传学研究。拟南芥果瓣有紫色和白色两种表型,已知紫色果瓣形成的生物化学途径如图1所示,已知A、a与B、b基因分别位于拟南芥的1号和4号染色体上。
(1)A基因控制合成酶A 的过程包括_____。
A.复制 B.转录 C.逆转录 D.翻译
(2)若要使拟南芥果瓣为紫色,则植株必须具有的基因是_____(编号选填)。
①A ②a ③B ④b
(3)基因型为AaBb的植株自交,子代植株的基因型有_____种,理论上子代果瓣紫色与白色的比例为_____。
用特殊方法制片,在显微镜下观察拟南芥花药减数分裂不同时期细胞中染色体形态、位置和数目,镜检得细胞染色体(白色部分)分布如图2。另有研究人员在拟南芥的一对同源染色体上分别插入表达蓝色荧光的B基因,表达红色荧光的R 基因,基因在染色体上的分布如图3-a,减数分裂过程中这对染色体可能发生如图3-b的改变。
(4)减数分裂和有丝分裂最重要的区别是_____。
A.DNA 复制次数不同
B.染色体复制次数不同
C.同源染色体行为不同
D.纺锤丝的作用不同
(5)图2中属于减数第一次分裂时期的是_____(图2中编号选填)。
(6)基因大多位于染色体,使得二者行为具有一致性,减数分裂过程中能体现基因和染色体行为一致性的有_____。
A.染色体复制,基因复制
B.姐妹染色单体分离,等位基因分离
C.同源染色体分离,等位基因分离
D.非同源染色体自由组合,等位基因自由组合
(7)不考虑插入的基因B、R,图3中由a到b所示发生的变异属于_____。
A.基因突变 B.易位
C.基因重组 D.交叉互换
(8)含有图3所示改造的拟南芥植株,若B、R 基因都正常表达,可能发出红、蓝两种荧光的细胞有_____。
A.初级精母细胞 B.体细胞
C.次级精母细胞 D.精细胞
用拟南芥单倍体诱导系与野生型杂交,可使受精卵发育过程中通过清除一方亲本染色体而获得单倍体。受精后不同温度下进行实验,统计杂交子代染色体数目,结果如图4。
(9)图4中获得的非整倍体拟南芥,染色体数目较为可能的是_____(编号选填)。
①5条 ②7 ③8条 ④10条
(10)由图4可知杂交形成的受精卵清除染色体的能力在25℃下_____(高于/低于)22℃。
19.阅读材料,回答下列问题:
基因调控
细胞核DNA中含有成千上万个基因,蕴含着成千上万条与生物学功能相关的“指令”,都要通过基因表达进行“发布”。细胞采用怎样的机制保证“发布”有条不紊且适时进行?当细胞内部或外部环境改变时,“指挥中心”又会作出怎样的响应?
(1)细胞分化过程中,一般不会发生改变的是( )
A.蛋白质合成 B.染色体数目 C.生理功能 D.形态结构
(2)细胞分化的内在原因是( )
A.遗传物质的改变 B.基因重组
C.基因突变 D.基因选择性表达
(3)有科学家培养鼠胚胎干细胞分化出了心肌细胞,一段时间后发育成了直径约1mm的心脏类器官,这一研究成果说明胚胎干细胞( )
A.分化程度高于心肌细胞 B.具有无限增殖的能力
C.经诱导可发生定向分化 D.能形成有功能的器官
(4)下列关于基因选择性表达的叙述,正确的是( )
A.不同的体细胞中表达的基因全不相同
B.细胞分化的过程中细胞中的遗传物质种类发生了变化
C.细胞分化是基因选择性表达的结果
D.细胞分裂过程中不存在基因的选择性表达
(5)下列哪项不属于表观遗传的特点( )
A.对表型的影响可遗传给后代
B.DNA分子碱基可能连接多个甲基基团
C.甲基化导致DNA碱基序列发生改变
D.可由组蛋白的某些修饰导致
(6)蝴蝶和毛毛虫其实是一个生物处于不同的发育阶段,它们的形态差距很大。处于毛毛虫形态时,蝴蝶形态的基因就处于沉默状态,基因被“锁住”。到了一定的时间,毛毛虫形态开始被锁住,蝴蝶形态开始解锁,最后成功成为蝴蝶。针对该现象,下列叙述不正确的是( )
A.蝴蝶和毛毛虫的基因序列不同
B.蝴蝶和毛毛虫形态的不同是因为表观遗传学
C.蝴蝶和毛毛虫两种形态是基因选择性表达造成的
D.蝴蝶和毛毛虫的基因序列相同
(7)近年来的科学研究发现,个体发育过程中存在着表观遗传现象,即基因碱基序列会在不发生改变的情况下,基因的表达水平与功能发生改变,并产生可遗传表型。DNA甲基化则是产生这种遗传现象的原因之一。下列相关叙述不合理的是( )
A.表观遗传可能与基因转录后的调控有关
B.表观遗传是环境因素引起的,与遗传物质无关
C.DNA甲基化可能影响RNA聚合酶与启动子结合
D.DNA甲基化可能影响到基因的选择性表达
(8)科学研究表明小鼠胶原蛋白COL17A1基因的表达水平的高低可以作为皮肤衰老的一个标志。COL17A1基因表达水平较高的干细胞不容易被淘汰,此机制有利于维持皮肤年轻态。随着年龄的增长,COL17A1基因的表达水平较低的干细胞增加。以下分析不正确的是( )
A.衰老皮肤出现老年斑的原因是控制色素形成的酪氨酸酶活性降低
B.这种“机制”随着年龄的增长逐渐减弱
C.COL17A1基因表达的胶原蛋白可延缓皮肤衰老
D.COL17A1基因在不同干细胞中表达存在差异的现象属于细胞分化
20.回答下列有关细胞周期与细胞分裂的问题:
细胞周期蛋白依赖性激酶CDK是调节细胞周期从G期向S期转化的关键酶。在乳腺癌细胞中活跃表达的CDK4/6与细胞周期蛋白D(CyclinD)形成复合物(如图中过程1所示)后,可通过过程2促进E2F转录因子释放,该转录因子经过程3触发大量的G1期细胞向S期细胞转化,从而使细胞无限增殖。
(1)在乳腺肿瘤组织中,除了图所示进入G1期或G0期的细胞外,还有________细胞,其中导致癌组织增大的直接原因是________,而引起肿瘤手术或化疗后复发的则是__________细胞。
(2)由图可知,CDK4/6与CyclinD复合物除了能引起E2F转录因子释放外,还能促进____________反应。
(3)被释放后的E2F转录因子能促进细胞内某些化合物的合成,这些化合物含量升高到一定程度就会直接使大量的G1期细胞进入S期,那么“这些化合物”很可能是__________(多选)
A.DNA聚合酶 B.DNA解旋酶 C.氨基酸 D.DNA
E.染色体组蛋白 F.葡萄糖 G.核苷酸
(4)若使乳腺癌细胞的细胞周期阻滞在G1期,不可采取的措施有_________。
A.抑制CDK4/6与CyclinD复合物的形成 B.使用CDK4/6抑制剂
C.抑制E2F转录因子的释放 D.抑制Rb基因与E2F转录因子的结合
E.使用E2F转录因子抑制剂
(5)CDK4、CDK6、CyclinD、E2F转录因子等物质均为蛋白质,决定它们功能不同的根本原因是____________。
(6)研究发现某药物不仅能抑制CDK4/6与CyclinD结合,还能增强免疫功能使癌细胞裂解死亡,其可能的机理是_________________________。
21.玉米是我国重要的农作物,籽粒发育是决定玉米产量和品质的关键因素,研究者在田间筛选到一株玉米籽粒发育异常突变体,表现为成熟籽粒干瘪。为探究玉米籽粒发育的遗传调控机制,科学家进行了相关研究。
(1)将突变体与野生型杂交,得到的F1代籽粒均为野生型,F1代自交后得到的F2代籽粒正常与干瘪的比例约为3:1,说明该性状的遗传符合_____(编号选填①分离定律②自由组合定律③连锁交换定律)。上述果穗上的正常籽粒均发育为植株,其中,F2代自交后代会出现性状分离的植株占F2的比例约为____。
研究发现,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。该突变体籽粒干瘪与Mnl基因突变有关,Mnl基因可以编码胚乳特异的细胞壁蔗糖转化酶,催化蔗糖分解为葡萄糖和果糖,为胚乳的发育提供营养。
(2)突变体及野生型中Mnl基因编码链的结构如图,据此推测突变体籽粒干瘪的机制____。
注:
AUG:起始密码子
UAA:终止密码子
进一步研究证实,突变株的R基因失活,导致所结籽粒胚乳中大量基因表达异常,籽粒变小。R基因编码DNA去甲基化酶,亲本的该酶在本株玉米所结籽粒的发育中发挥作用。
(3)野生型及突变株分别自交,检测授粉后14天胚乳中DNA甲基化水平,预期实验结果为野生型所结籽粒胚乳中DNA甲基化水平____(编号选填①低于②高于)突变株。
已知Q基因在玉米胚乳中特异表达,为进一步探究R基因编码的DNA去甲基化酶对Q基因的调控作用,进行如下杂交实验,检测授粉后14天胚乳中Q基因的表达情况,结果如表。
组别
杂交组合
Q基因表达情况
1
RRQQ(♀)×RRqq(♂)
表达
2
RRqq(♀)×RRQQ(♂)
不表达
3
rrQQ(♀)×RRqq(♂)
不表达
4
RRqq(♀)×rrQQ(♂)
不表达
(4)综合已有研究和表2结果,推测R基因对胚乳中Q基因表达的调控机制,以下说法合理的是______(多选)。
A.母本R基因编码的DNA去甲基化酶能降低母本Q基因的甲基化水平
B.母本R基因编码的DNA去甲基化酶对父本的Q基因不起激活作用
C.父本R基因编码的DNA去甲基化酶能降低母本Q基因的甲基化水平
D.父本R基因编码的DNA去甲基化酶对父本的Q基因不起激活作用
22.阅读材料,回答下列问题:
中心法则
生物体从亲代继承的主要不是物质,也不是能量,而是信息—世代相传、通过漫长的进化过程形成的遗传程序。这种信息的传递遵循着一定的规律—中心法则。
(1)DNA分子复制解旋时,下列哪对碱基从氢键连接处断裂( )
A.鸟嘌呤与胸腺嘧啶 B.鸟嘌呤与尿嘧啶
C.鸟嘌呤与胞嘧啶 D.腺嘌呤与尿嘧啶
(2)将用15N标记的一个DNA分子放在含有14N的培养基中,让其复制三次,则含有15N的DNA分子占全部DNA分子的比例是( )
A.1:2 B.1:4 C.1:6 D.1:8
(3)下列关于基因指导蛋白质合成的叙述,正确的是( )
A.生物体翻译的场所均在核糖体
B.只有转录的过程遵循碱基互补配对原则
C.每种tRNA均能识别并转运一种或多种氨基酸
D.基因的多样性取决于碱基的种类和数量
(4)密码子存在于( )
A.DNA B.mRNA C.tRNA D.核糖体
(5)一个转运RNA的一端三个碱基是CGA,此RNA运载的氨基酸是( )
A.酪氨酸(密码子UAC) B.谷氨酸(密码子GAG)
C.精氨酸(密码子CGA) D.丙氨酸(密码子GCU)
(6)下图表示遗传信息在生物大分子间的传递规律。能在洋葱根尖分生区细胞内发生的过程有( )
A.①②③ B.②③④ C.①②⑤ D.②④⑤
(7)下图是基因控制蛋白质的合成过程示意图,请回答下列问题:
①图中DNA的模板链是_______;
②遗传信息是指______________分子E链上的____________________的排列顺序。
③tRNA的功能是识别____________并转运特定的氨基酸;
④图中细胞核内发生的过程叫作_____________,核糖体上发生的过程叫____________。
⑤遗传物质DNA主要分布在_____________,也有一部分分布在_______。
23.如图是遗传信息在生物大分子间传递的示意图。图中字母表示物质,编号表示过程。
(1)图中结构X是___________,可被碱性染料_______________染成深色。
(2)若A的编码链序列为5' -GGACTGATT-3',则B的序列为__________。
A.5' -CCUGACUAA-3' B.5' -AAUCAGUCC-3'
C.5' -UUAGUCAGG-3' D.5' -GGACUGAUU-3'
(3)过程④的名称是__________,会发生过程④的生物有_____________(举一例)。
(4)真核生物的DNA分子和由其转录出的某一成熟mRNA的长度相比,后者长度往往明显短于前者,可能的原因有_________。
①转录的模板不是整个DNA分子
②基因的启动子和终止子不转录
③基因中内含子转录出的 RNA前体相关片段会被剪切
④肽链在加工过程中可能会剪切掉部分氨基酸
⑤起始密码子和终止密码子不是由基因转录出的
A.①②③ B.②③④ C.①②④ D.①③⑤
烟草中的尼古丁是主要的有害物质。研究发现吸烟还可能会导致后代患多动症(也称“轻微脑功能障碍综合征”)的概率上升。为研究相关分子机制,科学家们利用小鼠开展了下列研究。科研人员对实验组小鼠进行尼古丁处理后,检测与多动症密切相关的蛋白分子Wnt4在F₀和F₁代小鼠相关组织细胞中的表达水平,结果见图1。蛋白分子 Wnt4的表达通常会被一种RNA分子(microRNA-15b)调控,科研人员对F₀和F₁代小鼠细胞中的microRNA-15b分子的表达水平进行了分析,实验结果见图2。
(5)图1结果为科研人员对实验组小鼠进行尼古丁处理后检测多动症密切相关的蛋白分子 Wnt4在F₀和F₁代小鼠相关组织细胞中的表达水平(*代表与对照组有显著差异,*的数量越多,差异越显著),此结果说明_______________。
对microRNA-15b基因进一步分析发现,尼古丁导致了F₀代小鼠睾丸中microRNA-15b基因启动子区域的高甲基化,且这种甲基化修饰可以传递到F₁代,并在F₁代脑组织中造成microRNA-15b的异常表达。
(6)结合图1、图2分析可知, microRNA-15b会________(促进/抑制)Wnt4蛋白的表达。请综合上述图1、图2研究结果及题干信息,分析吸烟可能会导致F₁代患多动症的概率上升的分子机制: _________________。
24.研究发现,当细胞中缺乏氨基酸时,负载tRNA(携带氨基酸的tRNA)会转化为空载tRNA(没有携带氨基酸的tRNA)参与基因表达的调控。下图是缺乏氨基酸时,tRNA调控基因表达的相关过程,图中的①②③④表示过程,a、b、c、d表示合成的多肽链。利用该图作用的机理分析饥饿疗法治疗癌症的方法和原理(饥饿疗法是指通过微导管向肿瘤供血动脉内注入栓塞剂,阻断肿瘤的血液供应,使肿瘤细胞缺血、缺氧死亡)。回答相关问题:
(1)癌细胞被称为不死细胞,能够进行无限增殖,增殖过程中DNA的复制方式是______。
A.半保留复制 B.全保留复制
C.先解旋再复制 D.边解旋边复制
(2)根据图中多肽合成的过程,判断核糖体的移动方向为______(A.“从左向右”或B.“从右向左”),多肽链a、b、c、d上的氨基酸序列______(A.“相同”或B.“不同”)。
(3)实验室内模拟图中①过程必需的一组条件是_____。
①酶②游离的核糖核苷酸③ATP④DNA分子⑤mRNA⑥tRNA⑦适宜温度⑧适宜的酸碱度
A.①②③④⑤⑥ B.②③④⑤⑥⑦
C.②③④⑤⑦⑧ D.①②③④⑦⑧
(4)据图分析,空载tRNA抑制过程①和过程②的调控方式分别属于______、______。(编号选填)
①转录水平 ②转录后水平 ③翻译水平 ④翻译后水平
(5)结合饥饿疗法治疗癌症的方法,利用上图展示的调控过程,说明栓塞剂注射控制癌细胞死亡的作用机理。_______
25.表观遗传是指DNA序列不改变,而基因的表达发生可遗传的改变。DNA甲基化是表观遗传中最常见的现象之一,某些基因在启动子上存在富含双核苷酸“CG”的区域,称为“CG岛”。其中的胞嘧啶在发生甲基化后转变成5-甲基胞嘧啶但仍能与鸟嘌呤互补配对。细胞中存在两种DNA甲基化酶(如图1所示),从头甲基化酶只作用于非甲基化的DNA,使其半甲基化;维持甲基化酶只作用于DNA的非甲基化位点,使其全甲基化。
(1)由于图2中过程①的方式是半保留复制,所以其产物都是___________(半/全)甲基化的,因此过程②必须经过___________的催化才能获得与亲代分子相同的甲基化状态。
(2)研究发现,启动子中“CG岛”的甲基化会影响相关蛋白质与启动子的结合,从而抑制___________过程。
小鼠的A基因编码胰岛素生长因子-2(IGF-2),a基因无此功能(Aa位于常染色体上)。IGF-2是小鼠正常发育必需的一种蛋白质,缺乏时小鼠个体矮小。在小鼠胚胎中,来自父本的A及其等位基因能够表达,来自母本的则不能表达。检测发现,这对基因的启动子在精子中是非甲基化的,在卵细胞中则是甲基化的。
(3)若杂合矮小雌鼠与纯合正常雄鼠杂交,则F1的基因型应有___________,表现型应为___________。
(4)若F1中的杂合个体雌雄交配,则后代中表现型种类及其比例为___________。
(5)F1的所有配子中,配子的类型及比例为___________。若F1雌雄个体间随机自由交配,则F2的基因型种类及比例应为___________;表现型种类及其比例应为___________。
26.蜜蜂 (2n=32)属于真社会性动物,蜂群中的蜂王(雌蜂可育)与工蜂(雌蜂不育)均由受精卵发育而来,雄蜂(可育)由未受精的卵细胞直接发育而来。
(1)由题干信息可知,蜜蜂的性别取决于 。
A.染色体数目 B.性染色体类型
C.染色体类型 D.性染色体上的基因
(2)在工蜂体细胞有丝分裂中,与纺锤体形成密切相关的细胞器是________。
雄蜂产生精子的过程会进行特殊的“假减数分裂”,其过程如图1所示,其中数字代表过程,字母代表细胞。
(3)下列关于雄蜂的叙述正确的是 。
A.雄蜂细胞中最多含 16条染色体
B.雄蜂在减数分裂时不会出现联会现象
C.细胞 a 中染色体和DNA 的比值为 1:1
D.细胞 d 正在发生同源染色体的分开
(4)据图1描述雄蜂产生精子的过程和人体(男性)产生精子过程的两个不同点。__________
蜜蜂是完全变态发育的昆虫,经历受精卵→幼虫→蛹→成虫四个阶段,蜜蜂在幼虫时期持续食用蜂王浆则发育为蜂王,而以花蜜为食的幼虫则发育成工蜂,幼虫发育成蜂王的机理如图所示:
(5)下列关于蜂王和工蜂的发育机制叙述正确的是 (多选)
A.Dnmt3基因表达的产物是一种 DNA 甲基化酶
B.部分被甲基化的基因的遗传信息不发生改变
C.DNA 甲基化可能干扰了 RNA 聚合酶与启动子的结合
D.敲除Dnmt3基因后幼虫不能育成蜂王
E.工蜂的甲基化水平能遗传给后代
题型5:人类遗传病
27.施奈德结晶状角膜营养不良(SCCD)是一种因UBIAD1基因突变,使胆固醇、磷脂等在眼角膜中异常积累而混浊化,逐渐视力衰退、丧失的遗传病。图1为某个SCCD患者家族的系谱图。
(1)引起SCCD的UBIAD1基因突变类型有很多种,其中常见的突变类型是UBIAD1第102位氨基酸的种类异常(N102S突变型)。推测该基因突变是由于其编码区的碱基对发生了_______。
A.插入 B.缺失 C.易位 D.替换
(2)通过基因测序分析,图1家系在世的5例患者均为N102S突变型,其余家族成员均未查出N102S突变。由此判断,该家系中SCCD的遗传方式是________。
A.常染色体显性遗传 B.伴X染色体显性遗传
C.常染色体隐性遗传 D.伴X染色体隐性遗传
(3)Ⅲ-7体内一定带有致病基因的细胞有________。
A.精原细胞 B.初级精母细胞
C.次级精母细胞 D.眼角膜细胞
(4)Ⅳ-4号与表型正常的男性结婚后,为预防SCCD患儿的出生,可采取的措施包括________。
A.遗传咨询和产前诊断
B.对Ⅳ-4号进行基因检测
C.对Ⅳ-4号的配偶进行基因检测
D.对胎儿细胞进行基因检测
HMGCoA还原酶是胆固醇合成途径中的关键酶。图2展示了固醇促进HMGCoA还原酶降解的分子机制。
(5)图2显示,正常情况下,当细胞内胆固醇含量过高时,角膜细胞内质网上的UBIAD1含量_______,HMGCoA还原酶含量_______,使得胆固醇含量_______。
A.减少、减少、增加 B.减少、减少、减少
C.增加、减少、增加 D.增加、增加、减少
(6)图2中正常途径下的胆固醇稳态调节机制称为_______调节。
(7)根据图2分析,UBIAD1基因N102S突变导致患者的角膜细胞中_______,最终导致稳态失衡,眼角膜混浊化。(编号选填并排序)
①HMGCoA还原酶去泛素化
②内质网合成胆固醇过多,异常积累
③UBIAD1转运至高尔基体
④GGpp不能与UBIAD1结合
⑤UBIAD1不能从内质网解离
⑥GGpp与UBIAD1结合
⑦HMGCoA还原酶不能从内质网上释放
⑧UBIAD1结构发生改变
28.多囊肾病 (PKD) 是常见的单基因遗传病之一,主要病理特征是双侧肾脏形成多个大小不等的液性囊肿,进行性增大,破坏肾脏的结构和功能,常伴肝囊肿,50%病人发展成肾功能衰竭。图1是一多囊肾病家族遗传系谱图。
(1)据图 1分析,该家族的多囊肾病遗传方式为______。
(2)若相关基因用A/a表示,则II - 3的基因型为______,II - 3与II - 4再生一个正常女孩的概率是______。
(3)图2表示该家族一个体内某细胞减数分裂过程中部分染色体以及该病相关基因的图像,则该细胞可能出现在该家族下列个体中______。(编号选填)
①I - 2 ②II - 2 ③II - 3 ④III - 3
(4)经分析该家族多囊肾病是由基因 PKD1突变导致的,编码 PKD1的基因中某个碱基对被替换,表达产物酶X变为酶Y,表显示了与酶X相比,酶Y可能出现的四种状况,对这四种状况出现的原因判断正确的是______。(多选)
比较指标
①
②
③
④
酶Y活性/酶X活性
100%
50%
10%
150%
酶Y氨基酸数目/酶X氨基酸数
1
1
小于 1
大于 1
A.状况①不一定发生氨基酸序列变化
B.状况②一定是氨基酸种类减少50%
C.状况③可能是因为突变导致tRNA的种类减少
D.状况④可能是因为突变导致终止密码位置变化
29.图为某家族有关“Ⅰ型糖原贮积症”患病情况的遗传系谱图
(1)其中Ⅱ-8携带致病基因,说明该病的遗传方式为(显性/隐性)_________遗传病。且由图可知该致病基因位于(X/常)_________染色体上,判断依据是________。
(2)在一次体检中,13号发现自己还患有红绿色盲。图是人类XY染色体上的有关区段示意图,红绿色盲基因在染色体上的位置是_______。
A.Ⅰ1 B.Ⅰ2 C.Ⅱ1 D.Ⅱ2
人体中糖原的分解过程如图20所示。研究发现,“Ⅰ型糖原贮积症”是由于控制糖原代谢过程中有关酶的基因发生了突变(基因的碱基对发生增加、替换或缺失),引起患者体内葡萄糖-6-磷酸大量积累,导致糖原大量沉积。
(3)据题意可推测,“Ⅰ型糖原贮积症”患者的发病原因是体内控制图20中________(酶)的基因发生了突变。
图表示正常人和患者体内该酶的结构示意图。
(4)据图分析基因突变导致该酶活性改变的分子机理。________。
血友病是伴X隐性遗传病。现有一对非血友病的夫妇生了两个正常的非双胞胎女儿。大女儿与一个非血友病的男子结婚,生了一个患血友病的男孩。小女儿与一个非血友病的男子结婚,并已怀孕。
(5)大女儿再生一个正常孩子的概率为________。
该家庭的父亲和大女儿已经做了相关基因的检测,其电泳结果见图;
(6)小女儿的检测结果可能是_______。
A.情况一或情况二
B.情况一或情况三
C.情况二或情况三
D.情况一、情况二或情况三
(7)图中的基因________(填数字)可能为血友病的基因位点。红绿色盲是伴X染色体隐性遗传病,试分析这两种致病基因在遗传时是否遵循基因的自由组合定律?_______,理由是________。
30.雷特综合征(简称RTT)是一种罕见的遗传病,由MECP2基因突变引起。临床特征为手部刻板动作,运动协调能力逐渐丧失等。RTT的发病与BDNF有关。BDNF是一种神经营养因子,能抑制或缓解神经细胞的程序性死亡,其合成受多种因素的调节。某研究团队发现,补充BHBA(β-羟基丁酸)可以使小鼠体内的BDNF水平显著上升,其部分作用机制如下图:
(1)某RTT患者只有一条染色体上的MECP2基因存在致病性突变,而另一条染色体上的MECP2基因正常,则该患者精子形成过程中,每个___________(编号选填)一定含有致病基因;可能含有两个致病基因的细胞有___________(编号选填)
①精原细胞 ②初级精母细胞 ③次级精母细胞 ④精细胞 ⑤第一极体 ⑥第二极体
(2)H3K4met表示组蛋白H3上的某种氨基酸甲基化,下列有关叙述正确的是___________。(单选)
A.H3K4met可能导致BDNF基因的碱基序列改变
B.H3K4met可能导致BDNF基因的某些碱基甲基化
C.H3K4met可能影响BDNF基因表达中的转录过程
D.H3K4met可能影响BDNF基因表达中的翻译过程
(3)由题意可以推测,RTT患者体内BDNF的含量___________(增加/减少/无明显变化)从而影响神经细胞的程序性死亡。
(4)下列有关神经细胞程序性死亡的描述中,正确的是___________(单选)
A.等同于神经细胞衰老 B.是神经细胞自主的死亡
C.等同于神经细胞坏死 D.是神经细胞被动的死亡
(5)根据题干信息及已学知识,下列叙述错误的是___________(多选)
A.MECP2基因、BDNF等物质可与双缩脲试剂发生显色反应,结果呈现紫色
B.细胞在合成BDNF物质时,DNA和RNA的种类、数量均发生改变
C.BHBA促进Ca2+通道通透性增大,促进CaMKⅡ磷酸化,促进BDNF基因表达
D.若BDNF由119个氨基酸构成,则BDNF基因至少含357个碱基
(6)经研究发现,MECP2与BDNF的合成有关。请根据所给信息及图3推测,MECP2会___________(促进/抑制)BDNF基因的表达。
(7)目前,RTT的治疗方法还在不断研究迭代中,下列思路可行的有___________(多选)
A.通过基因编辑修正突变的MECP2基因,提高其表达量
B.通过RNA干扰技术靶向作用于BDNF基因的表达过程
C.通过药物降低细胞内CaMKⅡ的含量、升高PKA的含量
D.通过药物降低BDNF基因中H2AKub/H3K4met的比值
研究显示,BDNF基因和Tumstatin基因(肿瘤抑素蛋白基因)可能通过共同信号通路互相作用,影响肿瘤生长和转移。为研究肿瘤抑素的作用,研究人员构建了转入Tumstatin基因的人神经胶质瘤细胞株U251并设计了三组实验:组1为未转基因的U251,组2为转入空白载体的U251,组3为转入Tumstatin基因的U251,相关检测结果如图1、图2。
注:**表示与对照组相比均有显著性差异。
(8)三组实验中属于对照组的是___________。图2中组2实验数据___________(能/不能)支持导入空白载体具有与组3相似作用的结论。
(9)据图1、2分析肿瘤抑素发挥作用的机理:___________。
(10)在肿瘤抑素的合成和转运过程中,细胞的某些结构会发生膜面积的变化,如图所示,曲线f表示的结构为___________(单选)
A.细胞质膜 B.高尔基体 C.内质网 D.核糖体
31.遗传性牙龈纤维瘤病(HGF)是一种罕见的口腔遗传病,全口牙龈弥漫性纤维增生病变,严重影响咀嚼、语音、美观及心理健康。我国科学家对某一典型的HGF家系(如图)进行了研究,发现ZNF862基因(用A/a表示)突变导致HGF发生。
(1)经检测,II-3不携带HGF的致病基因。据图分析,可推断该致病基因为_______。
(显性/隐性)基因,位于_______(常/X/Y)染色体
(2)分析图,与II-2的基因型相同的是_______。
A.I-2 B.II-4 C.III-2 D.III-1
(3)II-2睾丸中的细胞可含有致病基因的个数是_______。(编号选填)
① 0 ② 1 ③ 2 ④ 4
(4)II-2和妻子欲再生一个孩子,后代患病的概率是_______,为避免生出患病孩子,可以为该夫妇提出可行性的建议是_______。(编号选填)
①B超检查 ②基因检测 ③染色体分析 ④性别检测
(5)III-3准备结婚,因家族原因,她对自己是否需要基因检测进行了遗传咨询。如果你是遗传咨询师,请给出正确建议及理由_______。
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