专题07 简答题必刷30题(期末真题汇编,山东专用)高一生物下学期
2026-06-04
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摘要:
**基本信息**
山东多地高一下期末生物简答题汇编,聚焦遗传、进化、分子生物学等核心模块,通过真实情境(如香蕉育种、心肌细胞凋亡)考查综合应用能力。
**题型特征**
|题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色|
|----|-----------|----------|----------|
|简答题|30道|细胞分裂(图一减数分裂图像分析)、遗传规律(果蝇平衡致死系杂交)、进化(桦尺蛾体色自然选择)、分子机制(组蛋白乙酰化调控基因表达)|情境化设计(枯叶蛱蝶拟态演化);分层设问(基础填空如染色体组加倍试剂+分析推理如配子育性判断);实验探究(验证基因位置的单体杂交实验)|
内容正文:
专题07 简答题必刷
1.【答案】(1) 睾丸 丙 同源染色体分离,非同源染色体自由组合
(2) 会 由于染色体互换,每个次级精母细胞都含M、m,M、m都能与N、n组合,使精子种类增加了(回答合理即可)
(3) DNA复制 1或2 甲
2.【答案】(1) 秋水仙素 抑制纺锤体的形成,导致染色体不能移向细胞的两极,从而引起细胞内染色体数目加倍
(2) ③④⑤ ①②⑤ 这些品种在减数分裂时出现联会紊乱,因此不能形成可育配子
(3) 金手指蕉 茎秆粗壮,叶片、果实和种子都比较大,糖类和蛋白质等营养物质的含量都有所增加
3.【答案】(1) 同源染色体上的非等位基因 脱氧核苷酸排列顺序不同
(2) 染色体结构变异(倒位) 全为翻翅星状眼
(3) 4 3 若F3中正常翅:翻翅=1:2,则说明待检测的雄果蝇的2号染色体上没有发生隐性致死突变;若F3中只有翻翅果蝇,则说明待检测的雄果蝇的2号染色体上发生了隐性致死突变;若F3中出现了突变型果蝇,则说明待检测的雄果蝇的2号染色体上发生了隐性不致死突变
4.【答案】(1) 自然选择 生物的形态结构及其功能适合于该生物在一定的环境中生存和繁殖
(2) 共同由来学说 多方向 2
(3) S对V、P为显性,V对P为显性 杂交
5.【答案】(1) 表观遗传 拟南芥的耐盐性受(A、V基因)两个基因的调控(要答出具体性状和基因数量)
(2) 紧密 RNA聚合酶
(3) 组蛋白去乙酰化酶 降低 抑制
6.【答案】(1) 基因突变 表型
(2) 不是 黑色桦尺蛾与浅色桦尺蛾之间没有产生生殖隔离
(3) 不确定 不能 基因库是一个种群中全部个体所含的全部基因,S、s、S₂只是其中的部分基因
(4) 高 缩小 单向性选择
7.【答案】(1) 紫茎、缺刻叶 AaBB、Aabb、aaBb
(2) 不能 两对基因无论是在一对同源染色体上还是在两对同源染色体上,后代都可以出现比例相同的四种表型
(3) 2 紫茎缺刻叶 AB:Ab:aB:ab=1:1:1:1 Ab:aB=1:1
8.【答案】(1) 解旋酶 3′→5' 脱氧核苷酸
(2) 半保留复制、边解旋边复制 2
(3) 转录、翻译 将mRNA的碱基序列翻译为蛋白质的氨基酸序列
(4)基因miR-223过度表达产生的miR-223RNA与ARCmRNA结合,从而抑制凋亡抑制因子的翻译过程,使凋亡抑制因子合成量降低,使心肌细胞过度凋亡,导致心力衰竭。
9.【答案】(1) 44 按照假说二雄虫体细胞中最多有22条染色体
(2) 不能 无论猜想A还是猜想B的机制都能产生AA的个体 3/4
(3)果蝇后代的遗传多样性(具有变异类型的比例)远高于象鼻虫,有利于适应多变的变化的环境
10.【答案】(1) 是 AUGCAUCCU
(2) 不变 密码子具有简并性,CAU、CAC均为组氨酸的密码子 4
(3) 识别并转运氨基酸 脯氨酸-精氨酸-天冬酰胺
(4)抑制
11.【答案】(1) 不会 这两种植物能够杂交并产生可育后代,属于同一物种,并未产生新的物种 捕食者往往捕食数量多的物种,为其他物种的形成腾出空间
(2) 协同进化 56%
(3)山高谷深易形成地理隔离,阻断基因交流;不同区域的不同自然环境,使自然选择的方向不同,易于新物种的形成
12.【答案】(1) 转录 转录、剪接(加工)、翻译
(2) 核糖体 从左向右
(3) 相同 不完全相同 同一基因转录形成的前体mRNA经剪接后可形成多种不同的成熟mRNA,进而指导合成多种蛋白质 真核生物核基因转录得到的前体mRNA需经剪接体加工形成成熟mRNA才能作为翻译的模板,且转录和翻译的场所不同
13.【答案】(1) 有丝 后 着丝粒分裂,细胞中有同源染色体 将亲代细胞的染色体经过复制之后,精确地平均分配到两个子细胞中
(2) 4 1/4
(3) ⑤或⑥ 精子的细胞核与卵细胞的细胞核融合,使染色体会合在一起又恢复到体细胞中的数目
14.【答案】(1) 游离的4种脱氧核苷酸 碱基互补配对 解旋酶 DNA聚合酶
(2) 羟基 子链b 子链b合成方向与解旋酶移动方向相反
(3) 提高DNA复制的效率 BD
15.【答案】(1) β RNA聚合酶 核孔
(2) 碱基互补配对 核糖体
(3)circRNA能与miRNA结合,从而抑制miRNA与P基因mRNA的结合,使P基因mRNA能正常翻译形成P蛋白,抑制细胞凋亡
(4) 原癌基因 通过抑制P基因的表达(如通过RNA干扰技术靶向降解P基因mRNA);减少circRNA的合成,使其减少吸附更多miRNA,从而促进miRNA对P基因mRNA的结合,减少P蛋白的合成,促进细胞凋亡;设计miRNA类似物,增强对P基因mRNA的沉默作用
16.【答案】(1) 基因在染色体上 基因在染色体上呈线性排列
(2) 让残翅果蝇分别与3种正常翅单体果蝇杂交,观察并统计子代的表型及比例 正常翅:残翅=1:1 全为正常翅
(3) 8或10 野生型:隐性突变型=5:1
(4) 目的基因 操作相对简单,准确率高
17.【答案】(1)丙
(2) 3:1 F1产生的雄配子中,含E基因的雄配子有80%不育,而雌配子育性正常 将F1与野生型甲(ee)进行正反交实验,统计后代表型比例 F1作父本,子代抗旱:不抗旱≈1:5;F1作母本,子代抗旱:不抗旱≈1:1
(3) 2(两/二)
18.【答案】(1) CD GH
(2) 残翅雌果蝇和长翅雄果蝇 雌果蝇均是长翅,雄果蝇均是残翅
(3) 长翅雌果蝇:残翅雄果蝇=2:1 亲本雌果蝇在减数分裂Ⅱ时,XeG的姐妹染色体单体分离后移向同一极
19.【答案】(1) 0/零 不能 该DNA为单链,不遵循碱基互补配对原则
(2) RNA聚合酶、DNA聚合酶 不属于 新合成的DNA+链是以DNA-链为模板重新合成的,而非保留亲代DNA的一条链
(3) 先用含放射性同位素的培养基培养大肠杆菌,再用被标记的大肠杆菌培养φX17噬菌体 35S、蛋白质外壳
20.【答案】(1)杂交种自交后代会发生性状分离,失去杂种优势
(2) 两 杂交组合③的F₂表型比例为9:7,符合两对等位基因自由组合定律的变式
(3) aaBB 2/3 5/五 3/7 有紫线:无紫线=1:3
(4) 让两种待区分水稻分别与粳稻1(aaBB)杂交,观察子代的表型及比例 若子代均为有紫线,则为AABb;若子代有紫线:无紫线=1:1,则为AaBB
21.【答案】(1) 不能 无论B/b、R/r位于同源染色体上还是非同源染色体上,F1的表型均为灰羽 灰羽:白羽=1:1
(2) 5 1/2
(3) 选取F1个体分别与F2灰羽异性个体杂交,单独统计每只雌性个体后代F3的表型及比例 黑羽:灰羽:白羽=1:2:1 黑羽:灰羽:白羽=3:6:7
22.【答案】(1) 遗传物质的碱基序列未改变,但基因表达和表型发生可遗传变化 1/4 黑色雌猫×黄色雄猫
(2) 不能确定 母方 生长发育正常:生长发育缓慢=1:1 基因甲基化/组蛋白修饰
23.【答案】(1) 基因通过控制酶的合成来控制代谢过程,进而控制生物体的性状 I 6 aaXBXB、AAXbY
(2)金黄色雄株产生的含Xd的配子不能成活,只有含Y染色体的精子参与受精作用
(3) 披针形 狭披针形 后代雌性个体全为披针形,雄性个体全为狭披针形
24.【答案】(1) 乙、丁(缺一不可) 不定向性
(2)7/16
(3) 1/4 5/8
(4) 使RNaseZS1酶活性降低(酶合成量减少),对Ub基因转录的mRNA的降解量减少 基因与基因、基因与基因表达产物、基因与环境
25.【答案】(1) 3:1 两对等位基因中应该有一对等位基因是纯合,不会发生分离,而另一对则遵循分离定律,在形成配子时,能产生数量相等的两种配子。
(2) CCrr或ccRR 25/36
(3)rr
(4) 如果子代红花:白花=3:1,则基因D导入C所在的染色体上 如果子代红花:白花=11:5,则基因D导入c所在的染色体上
26.【答案】(1)基因通过控制酶的合成来控制代谢过程,进而控制生物体的性状
(2) 螨害时间、木薯品种 PAL和4CL PAL和4CL在抗螨木薯品种中表达量显著提高;在相同的螨害时间内,其表达量显著高于易感螨品种 H
(3) 翻译 GTTAACACT
27.【答案】(1) aaBB、aabb A/a和B/b位于非同源染色体上
(2) 3/16 3/8
(3) r基因纯合时会抑制酶I的合成 橙 27/64
28.【答案】(1)群体中出现可遗传的有利变异和环境的定向选择
(2) 55% 52.4%
(3) Aatt ③ 3:1
29.【答案】(1) 性状分离 等位基因分离
(2) 遵循 F1雌雄个体相互交配,F2雄兔中灰色长毛:灰色短毛:白色长毛:白色短毛=9:3:3:1
(3) 常 短毛雌兔:长毛雄兔:短毛雄兔=2:1:1
(4)从F2中选择灰色长毛雄兔进行测交,与多只纯合白色短毛雌兔杂交。若后代雌兔全部为灰色长毛,雄兔全部为灰色短毛,则该灰色长毛雄兔为纯合子,可稳定遗传
30.【答案】(1) DNA PaP1的DNA 细菌(绿脓杆菌)的氨基酸
(2) PAO1 PA1
(3)蛋白质外壳
(4) 菌落基本无变化 导入gaIU基因的PA1r+PaP1
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专题07 简答题必刷
1.(24-25高一下·山东枣庄·期末)图一中的甲、乙、丙为一哺乳动物(二倍体)某器官细胞分裂的部分图像,图二为该动物细胞分裂过程中染色体与核DNA数目之比。
(1)根据图一判断该动物器官是_____,其配子中染色体组合的多样性主要与细胞_____(填“甲”“乙”或“丙”)中的染色体行为有关,该时期染色体的行为特点是_____。
(2)丙细胞中含有M、m和N、n基因,且两对基因分别位于两对同源染色体上,若细胞丙中M、m发生互换_____(填“会”或“不会”)影响丙产生的配子种类。原因是_____。
(3)图二中BC段变化的原因是_____,CD段可能含有_____个染色体组。若图二表示减数分裂,则DE段变化的原因与图一中的细胞_____有关。
2.(24-25高一下·山东枣庄·期末)香蕉的原始种是尖苞野蕉和长梗蕉两个野生芭蕉属品种,尖苞野蕉味甜但多籽,长梗蕉软糯但酸涩。人们利用低温或化学物质处理等传统手段,使细胞中染色体数目加倍,从而培育出五个新的栽培品种。图中A(包含11条染色体)、B(包含11条染色体)分别表示不同的染色体组,来自A、B染色体组的染色体不能联会。
(1)在香蕉培育过程中,常用于染色体数目加倍的化学物质是_____,该物质的作用原理是_____。
(2)培育的五个品种属于四倍体的是_____(填序号)。培育的五个品种中不可育的是_____(填序号),原因是_____。
(3)在培育过程中至少需要经过两次染色体加倍的品种是_____(填名称),培育出的五个新的栽培品种和两个野生品种相比,具有的特点包括_____(回答两点)。
3.(24-25高一下·山东聊城·期末)果蝇的翻翅(Cy)对正常翅(+)为显性,星状眼(S)对正常眼(+)为显性,控制这两对性状的基因都位于2号染色体上,且都具有显性纯合致死效应。2号染色体上有一个大片段颠倒可抑制整条2号染色体重组,如图1所示,这样的果蝇品系被称为“平衡致死系”,基因型为+S/Cy+。请回答下列问题。
(1)据图1分析,翻翅基因Cy与星状眼基因S的位置关系是______。星状眼基因S与正常眼基因+的区别是_______。
(2)2号染色体有一个大片段颠倒,这种变异属于____。平衡致死系的雌雄果蝇相互杂交,产生的后代的表型及比例为_____。
(3)利用平衡致死系可以检测果蝇染色体上的突变基因类型(如显性、隐性、是否致死等)。科研工作者利用该系统检测诱变处理后的雄果蝇的2号染色体上是否发生了隐性致死突变,过程如图2所示。他们将待检测的雄果蝇与平衡致死系的雌果蝇交配得F1,F1最多有_____种基因型的个体(考虑突变基因)。在F1中选取翻翅(Cy+/++)雄果蝇,再与平衡致死系的雌果蝇单对交配,分别饲养,杂交得到F2.每一对杂交所产生的F2中有_____种基因型的个体能存活。在F2中选取翻翅(Cy+/++)雌雄个体相互交配,得到F3,预期结果和结论_____。
4.(24-25高一下·山东聊城·期末)枯叶蛱蝶是亚洲独有的一类蝴蝶,研究者对枯叶蛱蝶起源和拟态演化的遗传基础进行了研究。
(1)枯叶蛱蝶叶形拟态,有助于逃避天敌的捕食,是_______的结果。不同枯叶蛱蝶种群适应不同环境,适应在生物学中包含两方面的含义:一是指生物的形态结构适合于完成一定的功能,二是指_________。
(2)蛱蝶通常具有独立的分布区域,但调查发现墨脱地区有多个不同属种的分布。研究者对上述现象提出两种假设:
假设1:墨脱地区为蛱蝶迁入提供了优越的生存条件;
假设2:墨脱地区是蛱蝶的起源中心。
研究者对不同蛱蝶属种的基因组测序、比对,构建了蛱蝶的进化树,结果如图1所示。
生物进化树可表示不同物种的亲缘关系,该研究方法的理论基础是_____。图中显示,墨脱地区枯叶蛱蝶基因流动呈_______特点,上述研究支持假设_______。
(3)借助基因组学分析和转基因技术,确定了Cortex基因控制中华枯叶蛱蝶叶形花纹,五种等位基因组合的基因型与表型对应关系,如图2所示。据图可判断Cortex的五种等位基因中S、V、P的显隐性关系是____。除上述研究方法外,还可通过_______方法验证其关系。
5.(24-25高一下·山东滨州·期末)组蛋白乙酰化及去乙酰化均会影响基因的表达,如图1所示。V基因对拟南芥种子萌发过程中的耐盐性具有负调控作用,A基因通过调控V基因的表达进而影响耐盐性。为探究A基因对该过程的调控机制,科研人员对野生型及A基因低表达突变株的组蛋白乙酰化水平进行检测,结果如图2。
(1)组蛋白乙酰化导致生物性状出现可遗传变化的现象属于_______,从这个实例可以看出基因与性状不是一一对应关系,依据是_____。
(2)据图1分析,组蛋白去乙酰化会引起染色体结构变________(填“紧密”或者“松弛”)。而组蛋白乙酰化有利于______酶识别并与DNA结合,进而促进转录过程。
(3)据图2分析,A基因的表达产物为_______(填“组蛋白乙酰化酶”或“组蛋白去乙酰化酶”),能_______乙酰化水平,从而_______V基因的表达,进而正向调控拟南芥种子萌发过程中耐盐性。
6.(24-25高一下·山东威海·期末)英国曼彻斯特地区分布着一种桦尺蛾,其体色由等位基因S/s控制,黑色(S)对浅色(s)为完全显性。19世纪中叶以前,桦尺蛾几乎都是浅色。随着工业化推进,部分地区因煤烟污染,20世纪中叶,黑色桦尺蛾成为常见类型。
(1)桦尺蛾体色的差异来源于_______,该差异为其体色的进化提供了原材料。煤烟污染的环境直接作用于桦尺蛾的_______(填“基因型”或“表型”),在其选择作用下,发生定向改变,导致桦尺蛾的体色由浅色逐渐到黑色。
(2)与19世纪中叶时的浅色桦尺蛾相比,20世纪中叶时的黑色桦尺蛾______(填“是”或“不是”)新物种,判断依据是_______。
(3)若桦尺蛾种群出现新的突变类型(基因型为S2S2或S2s),则随着自然选择的进行,种群中S2基因频率的变化趋势是_______(填“增大”或“减小”或“不变”或“不确定”)。此时的S、S2、s______(填“能”或“不能”)构成种群的基因库,判断依据是_______。
(4)生物进化过程中存在以下三种类型的选择:稳定性选择是指为达种群中极的变异个体,保留中间的个体;单向性选择是指保留趋向于某一极端的变异个体;分裂性选择是指把种群中的极端变异个体按不同的方向保留下来。稳定性选择有利于表型频率______(填“高”或“低”)的个体,选择的结果是性状的变异范围不断_________。桦尺蛾进化过程中的选择类型属于________。
7.(24-25高一下·山东枣庄·期末)番茄的紫茎和绿茎(相关基因用A、a表示)是一对相对性状,缺刻叶和马铃薯叶(相关基因用B、b表示)是一对相对性状。利用三株不同基因型的番茄①②③进行杂交,实验结果如下图所示。
请回答下列问题
(1)两对性状中,属于显性性状的是_____,番茄①②③的基因型分别是_____。
(2)根据第2组的杂交结果_____(填“能”或“不能”)判断两对基因自由组合,原因是_____。
(3)利用基因检测技术可确定配子的基因型。某科研团队从第_____组中选择表型为_____的一株番茄的配子进行检测,以确定A、a和B、b两对基因的关系(不考虑染色体互换及其它变异)。
①若配子基因组成及比例为_____,则两对基因遵循自由组合定律。
②若配子基因组成及比例为_____,则两对基因不遵循自由组合定律。
8.(24-25高一下·山东滨州·期末)心肌细胞过量凋亡易引起心力衰竭。心肌细胞中凋亡相关基因ARC的复制与表达过程如图所示,其中miR—223是一种非编码RNA。
(1)图1中酶①是_______,酶②会沿着模板链_______(填“3'→5'”或“5′→3′”)的方向将_______添加在子链的末端。
(2)图1所示过程的特点有______(答出2个特点即可),该过程结束时得到的每个DNA中有_______个游离的磷酸基团。
(3)ARC基因表达过程中,过程①②分别代表_______,其中过程②的实质是_______。
(4)据图2分析,基因miR—223过度表达导致心力衰竭的原因是______。
9.(24-25高一下·山东滨州·期末)在恶劣环境下,象鼻虫(2n=22)可通过孤雌生殖产生大量后代。科学家针对其孤雌生殖机制提出了3种假说。
假说一:无融合生殖。卵原细胞未发生DNA复制,细胞质一分为二,染色体全进入一个细胞中,该细胞直接发育为个体。
假说二:产雄孤雌生殖。卵原细胞减数分裂产生的单倍性卵细胞发育成雄性,受精卵发育成雌性。
假说三:自融合生殖。卵原细胞能够进行减数分裂产生单倍性卵细胞,但单倍性的卵细胞不依靠精子来恢复成二倍体。对卵细胞二倍性的恢复有两种猜想:
猜想A:卵细胞自体基因组通过复制来实现。
猜想B:卵细胞与来自同一初级卵母细胞产生的三个极体中的一个随机结合来实现。
(1)若子代雄虫的体细胞中最多含有____条染色体时,可以排除假说二,理由是_____。
(2)若象鼻虫的基因型为Aa且按照假说三的方式进行生殖,子代有的个体基因型为AA,据此_______(填“能”或“不能”)判断出自融合生殖模式为猜想A还是猜想B,理由是_____;若所有卵细胞均存活且繁殖后代,猜想A和B同时存在,子代的基因型及比例为AA:Aa:aa=5:2:5,则亲本卵细胞发生自体基因组复制的比例是______。
(3)从生殖方式对遗传多样性影响的角度分析,如遇剧烈变化的环境,象鼻虫比果蝇更容易灭绝。理由是______。
10.(24-25高一下·山东东营·期末)遗传组成相似的雌性蜜蜂幼虫,若一直以蜂王浆为食将发育成蜂后(蜂王),若以花粉和花蜜为食将发育成工蜂。蜜蜂细胞中的DNMT3蛋白是一种DNA甲基化转移酶,能使DNA某些区域添加甲基基团,DNMT3基因表达的部分过程如下图所示。回答下列问题。
注:AUG(起始密码子):甲硫氨酸;CAU、CAC:组氨酸;UUA、UUG:亮氨酸;CCU、CCC:脯氨酸;AGA:精氨酸;AAC:天冬酰胺;CAA:谷氨酰胺;GGG:甘氨酸;UCU:丝氨酸;GUU:缬氨酸。
(1)若DNMT3蛋白中起始氨基酸序列为甲硫氨酸-组氨酸-…,则图示DNMT3基因的一条链_____(填“是”或“不是”)①过程的模板链,写出①过程产物的9个碱基5’_______3’。
(2)若图示DNMT3基因的一条链中6号碱基A替换为G,则其控制合成的蛋白质中氨基酸序列_______(填“改变”或“不变”),原因是_____。假设某种生物的氨基酸只有14种,其DNA和RNA的碱基组成分别只有A、T及A、U,则该生物的一个密码子至少由______个碱基组成。
(3)②过程中tRNA的作用是________,据虚线框中mRNA上的部分碱基序列,按照核糖体移动方向写出此肽链的部分氨基酸序列为_______(写3个氨基酸)。
(4)DNMT3蛋白使DNA甲基化后阻止了某些基因的表达,推测蜂王浆能______(填“促进”或“抑制”)DNMT3蛋白活性,从而解除甲基化对基因表达的影响。
11.(24-25高一下·山东菏泽·期末)藏南柳和西藏构兰是西藏特有的兰科植物,主要分布于西藏地区且有一定的区域交叉。典型的藏南柳花,均是鲜绿色的;典型的西藏构兰花,均是紫红色的。此外,它们的花色还存在从浅红到深红等一系列的过渡类型。研究发现,这两种植物能够杂交并产生可育后代。请回答下列问题:
(1)这两种兰花的花色存在一系列过渡类型,这一系列花色过渡类型的出现______(填“会”或“不会”)导致生物多样性下降,原因是______。自然界中捕食者的存在有利于增加生物多样性,原因是______。
(2)西藏构兰具有奇特的口袋状花距,非常类似熊蜂蜂王产卵所需要的巢穴或者树洞,从而引诱熊蜂蜂王“入舍”为其传粉。西藏构兰花的结构特点和熊蜂生活习性的形成是二者______的结果。为西藏构兰传粉的熊蜂体色通常染色体上一对等位基因(B/b)控制,在某地区的熊蜂种群中,黑色个体占50%,白色个体占10%,则该地区熊蜂中D的基因频率为60%,则该地区种群中Dd的基因型频率是______。
(3)我国西南地区卧龙自然保护区山高谷深,树状水系的溪流密布,属于全球生物多样性核心地区之一,请从物种形成的角度解释这里生物多样性高的原因是______。
12.(24-25高一下·山东泰安·期末)图甲表示真核生物细胞内蛋白质的合成过程,在真核生物中,基因的初始转录产物(前体mRNA)需经剪接体剪接后形成成熟mRNA才能作为翻译的模板,此过程如图乙所示。
(1)甲、乙两图中均含有的表达过程为________,结合题干信息可知,在真核生物中,基因表达包括三步,依次是_______。
(2)图甲的翻译过程中,________发生移动不断合成肽链,其移动方向为________(填“从左向右”或“从右向左”)。
(3)由图乙可知,同一基因表达的前体mRNA序列________(填“相同”或“不同”),最终得到的成熟mRNA序列________(填“相同”、“不同”或“不完全相同”),由此分析真核生物细胞中同一基因可能指导合成多种蛋白质的原因是________。结合题意和图示推测,真核生物核基因转录和翻译不能同时进行的原因可能有________。
13.(24-25高一下·山东济南·期末)图甲为某动物(2n=4)的一个细胞中的染色体及相关基因,其中①~⑧表示细胞分裂过程中的细胞,请据图回答下列问题:
(1)①细胞处于_______分裂_______期,判断依据是________,该增殖方式过程中______,使细胞的亲代和子代之间保持了遗传的稳定性。
(2)该个体产生的配子最多有_______种类型(只考虑图中的染色体和基因,不考虑基因突变和染色体变异),其中基因A和D进入同一个配子的概率是_______。
(3)该个体与DDXaXa生出一个DdXAXa的子代个体,参与受精作用的是经图中细胞_______(填图中序号)变形而来。受精作用中______,保证了物种染色体数目的稳定。
14.(24-25高一下·山东潍坊·期末)真核生物DNA复制过程如图1。
(1)DNA复制以______为原料,按照________原则合成子链。酶①是_______,酶②是_______。
(2)DNA单链3′端存在的基团是_________(填“磷酸基团”或“羟基”)。图1中________(填“子链a”或“子链b”)不能连续合成,原因是______。
(3)生物体内进行DNA复制时,会从DNA上的同一起点向两个方向同时进行复制,这样复制的意义是______。研究发现,DNA复制过程中会通过DNA连接酶将不连续合成的DNA单链片段连接起来。若抑制细胞中DNA连接酶的活性,可使DNA复制产生的子代DNA片段呈图2的状态,该DNA的复制起点是______(填图2中字母)。
15.(24-25高一下·山东烟台·期末)RNA介导的基因沉默是生物体内一种重要的基因表达调控机制。miRNA是真核细胞中的一类具有调控功能但不编码蛋白质的单链短序列RNA,可靶向结合mRNA。研究表明,circRNA(一种闭合环状RNA)可以通过与miRNA的结合调控P基因表达,进而影响细胞凋亡,调控机制如图所示。
(1)据图分析,前体mRNA是以_______(填“α”或“β”)链为模板转录合成的,该过程需要_______的催化。前体mRNA可被剪切成circRNA,只有加工成熟的RNA才能转运到细胞质中发挥作用,说明_______对大分子物质的转运具有选择性。
(2)miRNA可通过_______的方式靶向结合P基因mRNA,二者结合后可能通过干扰P基因mRNA与_______的结合而阻止翻译的起始。
(3)据图分析,circRNA调控P基因表达进而影响细胞凋亡的机制是_______。
(4)研究发现,P基因与细胞癌变有关,肿瘤细胞中P基因过量表达,推测P基因可能属于_________(填“原癌基因”或“抑癌基因”)。结合图中P基因的表达调控机制提出一条治疗癌症的思路:________。
16.(24-25高一下·山东泰安·期末)基因定位是指基因所属的染色体以及基因在染色体上的位置关系测定,是遗传学研究中的重要环节,常用方法有杂交实验定位法、单体和三体定位法、细胞杂交定位法和DNA分子标记法等。
(1)摩尔根通过假说—演绎法证明了________,并与他的学生绘制出第一幅果蝇各种基因在染色体上的相对位置图,该图说明了________,从此成为了孟德尔理论的坚定支持者。
(2)单体是指有一对同源染色体丢失1条的生物个体。已知控制果蝇正常翅(D)和残翅(d)的基因位于常染色体上,现有3种常染色体单体正常翅的雌雄果蝇以及染色体均正常的正常翅和残翅果蝇,请设计实验判断D/d基因在染色体上的位置,写出实验思路并预期结果及结论。
实验思路:_________;
预期结果及结论:若子代________,则D/d基因位于该单体果蝇丢失的染色体上;若子代________,则D/d基因不位于该单体果蝇丢失的染色体上。
(3)三体是指有一对同源染色体多1条的生物个体。现有Ⅲ号染色体的三体野生型和某隐性突变型果蝇进行杂交实验,杂交过程如图(注:三体在减数分裂时,细胞内任意两条同源染色体可正常联会并分离,另一条同源染色体随机分配,且各种配子及个体的存活率相同)
①图中三体(Ⅲ)野生型2处于减数第二次分裂后期的性母细胞有________条染色体。
②当F₂的果蝇表型及比例为________时,能够确定该隐性突变的基因位于Ⅲ号染色体上。
(4)第一代DNA分子标记法是分子杂交定位,采用带放射性标记的DNA片段(探针,长度通常在几十到几百个碱基)与目的基因互补配对进行定位,因此探针应选用________的部分序列。相较于杂交实验定位法、单体和三体定位法,该方法的优点是________(答出1点即可)。
17.(24-25高一下·山东济南·期末)拟南芥(2N=10)是自花受粉植物,基因高度纯合,易获得突变型,是遗传学实验中常见的模式植物。
(1)拟南芥体细胞中染色体的组成如图1所示。由此可知,正常情况下,拟南芥生殖细胞中染色体的组成最可能是图2中的_______。
(2)科研人员利用基因编辑技术将抗旱能力较弱的野生型拟南芥甲中的e基因改造为具有较强抗旱效应的E基因,筛选后获得了纯合抗旱型拟南芥乙。甲和乙杂交后得到的F1均表现为抗旱性状;F1自交得到的F2个体中,抗旱性状为350株,不抗旱性状为250株。理论上,F2中抗旱与不抗旱植株的比例应为_______,实际比例却为7:5。科研人员发现雄配子存在不育现象,而雌配子正常。试结合比例提出关于F1雌、雄配子育性的合理假说:_______。设计实验验证该假说,实验思路:_______。预期结果:_______。
(3)拟南芥的花型和株高性状稳定易观察,科研人员利用两株纯合拟南芥杂交得F1,F1表现为钟形花高茎;F1自交得F2,其中披针花矮茎210株,披针花高茎1050株,钟形花高茎1260株,钟形花矮茎630株,轮生花高茎210株。不考虑致死和突变。拟南芥花型至少受________对基因控制,控制花型的基因(用A/a、B/b…表示)与株高基因(用H/h表示)的位置关系可表示为_______。
18.(24-25高一下·山东潍坊·期末)果蝇因染色体数目少,繁殖速度快,常作为遗传学研究的实验材料。
(1)MPF在细胞分裂过程中起调控作用,MPF含量升高时,染色质高度螺旋化;而MPF降解时,染色体解螺旋。果蝇卵原细胞中MPF的含量变化如图,DE表示减数分裂I和减数分裂Ⅱ之间短暂的间期。基因的分离和自由组合发生在______(填图中字母)段,同源染色体对数加倍发生在______(填图中字母)段。
(2)果蝇的长翅和残翅由等位基因E/e控制,长翅对残翅为显性。现有纯合的长翅果蝇和残翅果蝇若干,欲通过一次杂交实验判断E/e的位置,选择的杂交组合是______,若后代中________,则E/e仅位于X染色体上。
(3)若果蝇的长翅和残翅基因仅位于X染色体上,且X染色体上存在基因g,g纯合时胚胎无法发育。将长翅雄果蝇与基因型为XEgXeG雌果蝇杂交,子代的表型及比例为______。在后代中偶然发现了一只染色体组成为XXY的残翅果蝇,分析该个体出现的原因是_____。
19.(24-25高一下·山东威海·期末)φX174噬菌体是一种专门寄生在大肠杆菌体内的病毒,由外部的蛋白质衣壳和内部的单链环状DNA(记为DNA+链)构成,因其具有基因组小、复制机制高效的特点而被广泛应用于各类研究中。
(1)φX174噬菌体DNA中共含有______个游离的磷酸基团。若该DNA分子中含碱基A为24%,则据此_____(填“能”或“不能”)推测出碱基G的含量,理由是_____。
(2)φX174噬菌体侵染大肠杆菌后,先以DNA+链为模板合成RNA引物,后在RNA引物的基础上继续连接合成DNA-链,该过程涉及的酶有______。DNA+链和DNA-链形成复制型双链环状DNA后,DNA+链断裂产生游离的3'和5端,以未断裂的DNA-链为模板,DNA+链3端经延伸、切割、环化,不断产生很多拷贝的环状DNA+链。具体过程如下图所示。从复制结果看,上述过程_____(填“属于”或“不属于”)半保留复制,理由是_____。
(3)欲对φX174噬菌体进行放射性同位素标记,具体操作方法是_______;利用标记的φX174噬菌体侵染未标记的大肠杆菌,当放射性主要集中在上清液时,推测实验中用于放射性标记的同位素及其标记物分别是_______。
20.(24-25高一下·山东威海·期末)水稻是自花传粉植物,籼稻和粳稻的杂交种既有籼米的蓬松清香,又有粳米的柔滑微甘,产量明显提高,但需每年制种。农业生产上可根据水稻胚芽鞘上的紫线性状来筛选杂交种,已知胚芽鞘上有无紫线由A/a和B/b控制,为探究两对基因在染色体上的位置关系,科研小组利用纯合的三种水稻品种进行实验,杂交组合和子代表型如下表所示,其中籼稻1有紫线,籼稻2无紫线,基因测序发现,籼稻2中含有基因A。
杂交组合
亲本类型
F1表型
F2表型
①
籼稻1×籼稻2
有紫线
有紫线:无紫线=3:1
②
籼稻1×粳稻1
有紫线
有紫线:无紫线=3:1
③
籼稻2×粳稻1
有紫线
有紫线:无紫线=9:7
(1)籼稻和粳稻的杂交种虽然具有杂种优势,却只能种植一代,需要每年制种的原因是_____。
(2)由杂交结果可知,A/a和B/b位于_____对同源染色体上,判断依据是_____。
(3)粳稻1的基因型为______。杂交组合①的F2有紫线植株中杂合子比例为_____。杂交组合③的F2中无紫线植株基因型有_____种,其中纯合子比例为______。将杂交组合③的F1测交,子代表型及比例为_____。
(4)基因型为AABb和AaBB的水稻胚芽鞘上紫线性状的表型相同,请设计实验将二者区分开来。实验材料:上述3种纯合亲本水稻(籼稻1、籼稻2、粳稻1)及2种待区分水稻。实验思路:______;预期结果及结论:______。
21.(24-25高一下·山东滨州·期末)鹦鹉羽色受常染色体上B/b、R/r两对等位基因控制:基因B控制黑色素的合成,b无控制色素合成的功能,且B对b完全显性;R基因可促进B基因的表达且具有剂量效应,即有两个R时表现为黑羽,有一个R时表现为灰羽,无R时表现白羽。为探究B/b、R/r在染色体上的位置关系,研究人员利用基因型不同的纯合白羽个体杂交获得F1,F1随机交配获得F2,F2中出现不同羽色。不考虑突变和染色体交换。
(1)根据F1的表型_____(填“能”或“不能”)确定B/b、R/r的位置关系,原因是_______。若F2的表型及比例为______,则B/b、R/r位于一对同源染色体上。
(2)若B/b、R/r位于非同源染色体上,则F2中白羽个体有_________种基因型,F2中非白羽个体随机交配得F3,F3黑羽个体中纯合体占______。
(3)现已证实B/b、R/r位于非同源染色体上。若每只雌性个体产生后代均符合理论上的性状分离比。请利用F1、F2中的个体设计杂交实验,确定F2中灰羽个体的基因型。
实验思路:________。
结果讨论:若后代中表型及比例为________,则该灰羽个体基因型为BBRr;
若后代中表型及比例为________,则该灰羽个体的基因型为BbRr。
22.(24-25高一下·山东威海·期末)表观遗传普遍存在于生物体生长、发育和衰老的整个生命历程中,X染色体失活和基因印记是导致其发生的常见作用机制。
(1)猫的毛色基因是由X染色体上的等位基因XO(黄色)和XB(黑色),控制,雌性个体中的两条X染色体中的1条在胚胎发育早期会发生随机失活(染色体高度压缩后使部分基因不能表达)的现象。判断上述现象为表观遗传的依据是_______。玳瑁猫(黄黑相间毛色)与黄色猫杂交,子代中玳瑁猫的概率为_____。欲得到依据毛色即可判断出性别的子代,可选用的亲代杂交组合表型为________。
(2)lgf2(胰岛素样生长因子2)是由lgf2基因控制合成的细胞增殖调控因子,对猫生长发育至关重要。lgf2基因位于常染色体上,分为有功能型(lgf2+)和无功能型(lgf2-),其在遗传时会表现出基因印记现象,即子代中来自双亲的两个等位基因只有一方能表达,而另一方因被印记而不表达。据此推测基因型为lgf2+lgf2-的猫表现为______(填“生长发育正常”或“生长发育迟缓”或“不能确定”)。
①为探究lgf2基因存在的基因印记规律,研究人员设计图所示杂交实验:
分析实验结果可知,遗传时来自_______(填“父方”或“母方”)的lgf2基因被印记而不能表达。若让甲组子代随机交配,其后代的表型和比例为________。
②联系课本所学事例,推测造成基因印记的原因可能是______(答出一种),从而影响基因的表达,使生物表现出表观遗传现象。
23.(24-25高一下·山东聊城·期末)女娄菜是一种雌雄异株的二倍体高等植物,属XY型性别决定。回答下列问题:
(1)女娄菜花色遗传由两对等位基因A和a、B和b共同控制(如图1所示),其中基因A和a位于常染色体上,基因B和b在性染色体上(如图2所示)。
①据图1分析基因对性状的控制途径是___。据图2可知,在减数分裂过程中,X与Y染色体能发生互换的区段是____(填“I”或“Ⅱ”或“Ⅲ”)。
②据图1、2分析,绿花植株的基因型有_____种。若某一白花雌株与一金黄色花雄株杂交所得F1都开绿花,则亲本的雌株、雄株的基因型分别是____。
(2)女娄菜正常植株呈绿色,部分植株呈金黄色,且金黄色仅存在于雄株中(控制相对性状的基因用D和d表示),以下是某研究小组完成的两组杂交实验及结果。
第I组:绿色雌株和金黄色雄株杂交,后代全为绿色雄株。
第Ⅱ组:绿色雌株和金黄色雄株杂交,后代表型及比例为:绿色雄株:金黄色雄株=1:1.
根据第I、Ⅱ组子代的表型及比例推测,两组子代中均没有出现雌株的原因是______。
(3)已知女娄菜的叶形遗传属于伴X遗传,其叶形有披针形和狭披针形两种类型,研究小组用两个披针形叶的亲本进行杂交实验,后代出现了一定数量的狭披针形叶。请设计杂交实验对“叶形遗传为伴X遗传”加以验证并预测实验结果。
①选择杂交组合:父本____;母本_____。(只写出表型)
②预测其实验结果是____。
24.(24-25高一下·山东菏泽·期末)矮秆水稻具有抗倒伏、产量高等优点,已发现30多个与微效秆相关基因。为探究五类粳稻纯合品系甲~戊中的微效秆基因(均为基因突变)的位置关系,进行了相关杂交实验,F1自交获得F2,结果见下表。其中品系戊表现为“秆高:秆矮=1:1”。
P
F1
F2
甲×乙、甲×丁
野生型
野生型:矮秆=1:1
甲×丙、甲×戊、乙×丙、乙×戊、
野生型
野生型:矮秆=9:7
丙×丁、丙×戊、丁×戊
乙×丁
矮秆
矮秆
(1)数据分析,品系__________的矮秆突变基因为同一基因的等位基因,这体现了基因突变的特点是__________。
(2)乙×戊与丁×戊两个组合的F1杂交,后代矮秆所占比例为__________。
(3)甲×丙与乙×丙两个组合的F1杂交,后代矮秆所占比例为__________,让这些矮秆植株自交,其后代中纯合个体所占比例为__________。
(4)品系戊的温敏不育性状与Ub、TMS5两类基因有关,两者作用及关系如图所示:已知温度≥25℃时,Ub基因会过表达,花粉败育,从分子水平分析品系戊在温度≥25℃时雄性不育的原因是:温度≥25℃时,其TMS5基因突变,__________,Ub基因表达量增多,从而使得品系戊雄性不育。这体现出__________之间存在复杂的相互作用,共同调控着生物体的性状。
25.(24-25高一下·山东东营·期末)豌豆的花色有红色和白色两种类型,受C、c(位于1号染色体上)和R、r两对等位基因控制。某研究小组利用三个纯合品种进行相关实验,结果如下表所示。回答下列问题。
组别
亲本
F1表型
F2表型及数量
实验一
红花品种A×白花品种B
红花
红花1799 白花601
实验二
白花品种B×白花品种C
红花
红花1350 白花1050
(1)统计分析实验一中F2的表型及数量得出F2的性状分离比接近_________,从F1产生配子的角度解释此比例出现的原因为________。
(2)据题干推测,白花品种B的基因型为________;选取实验二中F2红花植株自然状态下种植,得到的子代中红花植株所占的比例为________。
(3)由题干信息可知,当c或r基因纯合时,会掩盖显性基因的作用,这种现象叫作重复隐性上位。豌豆中控制花青素合成的途径如图所示:
基因D可通过另外的代谢途径将中间产物转化为花青素,利用转基因技术向实验二F1红花植株体细胞的1号染色体上导入一个外源基因D(不破坏相关基因),并将其培育成完整植株。可推测基因D能打破______(填“cc”“rr”或“cc和rr”)基因型的上位效应。
(4)为确定基因D导入的是C还是c所在的染色体,研究小组设计了相关实验。实验思路:将该转基因植株自然状态下种植并收获子代,观察子代的表型及比例。
预期结果及结论:①_________;②_______。
26.(24-25高一下·山东潍坊·期末)木质素是作物防御有害生物的重要化学屏障,其合成途径如图1。为探究木质素合成途径基因(PAL、C3H、4CL、COMT)在木薯抗叶螨中的作用,科研人员以抗螨木薯和易感螨木薯为材料,分析叶螨取食上述木薯品种不同时间后,木质素合成途径基因在不同品种间表达量的差异,结果如图2。
(1)PAL表达的蛋白质能催化苯丙氨酸转化为肉桂酸,表明基因表达产物与性状的关系是______。
(2)该实验中的自变量是________,推测基因_______与木薯的抗螨性有关,依据是________,在抗叶螨中发挥重要作用的是_________(填“S”“G”或“H”)型木质素。
(3)研究发现,抗螨木薯细胞中存在一种miRNA,能够跟C3H的mRNA结合,通过抑制______过程降低C3H的表达量。该miRNA的部分碱基序列为5'-GUUAACACU-3',写出C3H转录模板链中与该片段对应的序列5′-_____-3'。
27.(24-25高一下·山东潍坊·期末)某二倍体自花传粉植物的花瓣颜色受两对独立遗传的基因(A/a、B/b)控制。花瓣色素合成的代谢途径如图。不考虑染色体互换。
(1)纯合白花植株的基因型为_______。从基因位置的角度分析,A/a和B/b能够独立遗传的原因是________。
(2)现有基因型为AaBb的植株自交,F1中花瓣为橙色的植株占比为________。F1中自交后代花瓣颜色不出现性状分离的个体占比为_______。
(3)实验中发现一株橙色花瓣的突变株,该突变株自交后代性状分离比为橙色:白色=9:7。经检测发现该突变株存在一对等位基因R和r,且该对等位基因会调节酶I的合成。根据杂交结果推测,R/r基因对酶I的调节作用是_____。为探究基因B/b与R/r是否在同一对染色体上,现将基因型为AABBRR和aabbrr的个体杂交得到F1,F1自交得到F2。若F2中不出现_______色花瓣,则B/b与R/r在同一对染色体上;若F2中红色花瓣个体的比例为_______,则B/b与Rr不在同一对染色体上。
28.(24-25高一下·山东潍坊·期末)某雌雄异株植物耐盐碱性状和性别分别由两对独立遗传的基因A/a和T/t控制。当T存在时,表现为雄株。科研人员对某地该植物种群不同个体进行调查,结果如表。
表型
耐盐碱
不耐盐碱
基因型
AA
Aa
aa
占比
20%
50%
30%
(1)耐盐碱是该植物对环境的一种适应,适应形成的必要条件是_______。
(2)该植物种群中a的基因频率是_________。调查发现,该植物种群每年耐盐碱个体数量增加10%,不耐盐碱个体数量减少10%,一年后,该种群中a的基因频率是________(保留三位有效数字)。
(3)科研人员利用X射线照射多株基因型为AaTt的幼苗诱发染色体结构变异,得到突变株甲和乙。将突变株甲与耐盐碱雌株丙杂交,子代中耐盐碱:不耐盐碱=3:1,且雌株全部为耐盐碱,雄株耐盐碱:不耐盐碱=1:1。植株丙的基因型为_______,下图可能是突变株甲染色体组成的是_____(用下图序号表示)。
若突变株乙中含A的染色体片段移接到了不含T/t的非同源染色体上,将其与丙杂交,则子代中耐盐碱与不耐盐碱植株的比例为_______。
29.(24-25高一下·山东烟台·期末)在某种家兔中,毛的灰色与白色由等位基因B、b控制,长毛与短毛分别由等位基因HL、HS控制,毛发长度除了受基因型控制还受个体性别的影响。某生物育种基地利用现有的纯合灰色短毛兔和纯合白色长毛兔进行杂交实验,产生大量的F1和F2,实验结果如下表。
实验一
(♂)白色长毛X灰色短毛(♀)
F1
雄兔
全为灰色长毛
雌兔
全为灰色短毛
实验二
F1雌雄个体相互交配
F2
雄兔
灰色长毛:灰色短毛:白色长毛:白色短毛=9:3:3:1
雌兔
灰色长毛:灰色短毛:白色长毛:白色短毛=3:9:1:3
(1)F1雌雄兔的毛色均为灰色,F2中同时出现灰色兔和白色兔,这种现象在遗传学上称为______,产生这种现象的根本原因是______。
(2)结合上述实验结果判断,等位基因B、b和H、HS的遗传______(填“遵循”或“不遵循”)自由组合定律,判断依据是______。
(3)综合上述信息判断,等位基因HL、HS位于_______(填“常”或“X”)染色体上。依据上述判断,某科研小组让F1长毛雄兔与多只纯种短毛雌兔杂交,理论上子代雌雄兔的表型及比例为______。
(4)育种基地欲从F2中选育出能稳定遗传的灰色长毛雄兔,写出最简单的选育思路及结果_______。
30.(24-25高一下·山东泰安·期末)绿脓杆菌是一种临床上较常见的致病细菌。科研人员将噬菌体PaP1的DNA和噬菌体JG的蛋白质外壳重组获得重组噬菌体,噬菌体JG、噬菌体PaP1、重组噬菌体对不同类型的绿脓杆菌(PA1、PAO1)的吸附率如下图所示。
(1)PA1的遗传物质是________,重组噬菌体的遗传物质是________,噬菌体侵染细菌时合成噬菌体蛋白质外壳的原料是________。
(2)据上述实验结果推测,噬菌体JG对绿脓杆菌________的杀灭效果更好,重组噬菌体侵染绿脓杆菌后繁殖出的子代噬菌体对绿脓杆菌________的吸附率更高。
(3)据上述实验结果推测,噬菌体对绿脓杆菌的吸附率主要取决于噬菌体的________。
(4)噬菌体PaP1感染绿脓杆菌PA1后,可以杀死大部分的细菌,但总会有一定数量的耐受菌株产生,研究发现和绿脓杆菌PA1相比,PA1r(耐受菌)丢失了一段DNA序列,该序列含有合成脂多糖的关键基因gaIU,为验证gaIU基因的丢失是导致PA1r出现耐受性的原因,科研人员进行了有关实验,部分实验如下
组别
1
2
处理方法
PA1r+PaP1
?
预期结果
?
菌落减少甚至无菌落
请将实验中的处理方法或预期结果补充完整,1组预期结果:________;2组处理方法:________。(填“导入gaIU基因的PA1r+PaP1”或“PA1+PaP1”)
试卷第1页,共3页
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专题07 简答题必刷
1.(24-25高一下·山东枣庄·期末)图一中的甲、乙、丙为一哺乳动物(二倍体)某器官细胞分裂的部分图像,图二为该动物细胞分裂过程中染色体与核DNA数目之比。
(1)根据图一判断该动物器官是_____,其配子中染色体组合的多样性主要与细胞_____(填“甲”“乙”或“丙”)中的染色体行为有关,该时期染色体的行为特点是_____。
(2)丙细胞中含有M、m和N、n基因,且两对基因分别位于两对同源染色体上,若细胞丙中M、m发生互换_____(填“会”或“不会”)影响丙产生的配子种类。原因是_____。
(3)图二中BC段变化的原因是_____,CD段可能含有_____个染色体组。若图二表示减数分裂,则DE段变化的原因与图一中的细胞_____有关。
【答案】(1) 睾丸 丙 同源染色体分离,非同源染色体自由组合
(2) 会 由于染色体互换,每个次级精母细胞都含M、m,M、m都能与N、n组合,使精子种类增加了(回答合理即可)
(3) DNA复制 1或2 甲
【分析】1、有丝分裂不同时期的特点:(1)间期:进行DNA的复制和有关蛋白质的合成;(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;(4)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;(5)末期:核膜、核仁重建、纺锤体和染色体消失。
2、减数分裂过程:(1)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。
【详解】(1)分析图一,丙细胞正在进行同源染色体的分离,且细胞质均等分裂,故丙细胞处于减数第一次分裂后期,为初级精母细胞,该哺乳动物为雄性,则产生图1细胞的器官为睾丸;甲细胞正在进行着丝粒的分裂,且无同源染色体,故甲细胞处于减数第二次分裂后期,为次级精母细胞;乙细胞正在进行着丝粒的分裂,且有同源染色体,故乙细胞处于有丝分裂后期。染色体组合的多样性的原因是同源染色体分离,非同源染色体自由组合,故其配子中染色体组合的多样性主要与丙细胞中的染色体行为有关,该时期染色体的行为特点是同源染色体分离,非同源染色体自由组合。
(2)丙细胞中含有M、m和N、n基因,且两对基因分别位于两对同源染色体上,若细胞丙中M、m发生互换会影响丙产生的配子种类,因为由于染色体互换,每个次级精母细胞都含M、m,M、m都能与N、n组合,使精子种类增加了。
(3)图二中BC段变化的原因是DNA复制,使得每条染色体上含有2个DNA,导致染色体与核DNA数目之比从1变成1/2。CD段可表示G2期和有丝分裂的前、中期,此时含有2个染色体组,CD段也可表示减数第一次分裂和减数第二次分裂的前、中期,减数第一次分裂时期含有2个染色体组,减数第二次分裂的前、中期含有1个染色体组,故CD段可能含有1或2个染色体组。若图二表示减数分裂,则DE段变化的原因是减数第二次分裂后期着丝粒分裂,姐妹染色单体分离,与图一中的细胞甲有关。
2.(24-25高一下·山东枣庄·期末)香蕉的原始种是尖苞野蕉和长梗蕉两个野生芭蕉属品种,尖苞野蕉味甜但多籽,长梗蕉软糯但酸涩。人们利用低温或化学物质处理等传统手段,使细胞中染色体数目加倍,从而培育出五个新的栽培品种。图中A(包含11条染色体)、B(包含11条染色体)分别表示不同的染色体组,来自A、B染色体组的染色体不能联会。
(1)在香蕉培育过程中,常用于染色体数目加倍的化学物质是_____,该物质的作用原理是_____。
(2)培育的五个品种属于四倍体的是_____(填序号)。培育的五个品种中不可育的是_____(填序号),原因是_____。
(3)在培育过程中至少需要经过两次染色体加倍的品种是_____(填名称),培育出的五个新的栽培品种和两个野生品种相比,具有的特点包括_____(回答两点)。
【答案】(1) 秋水仙素 抑制纺锤体的形成,导致染色体不能移向细胞的两极,从而引起细胞内染色体数目加倍
(2) ③④⑤ ①②⑤ 这些品种在减数分裂时出现联会紊乱,因此不能形成可育配子
(3) 金手指蕉 茎秆粗壮,叶片、果实和种子都比较大,糖类和蛋白质等营养物质的含量都有所增加
【分析】人工诱导多倍体的方法很多,如低温处理、用秋水仙素诱发等。其中,用秋水仙素来处理萌发的种子或幼苗,是目前最常用且最有效的方法。当秋水仙素作用于正在分裂的细胞时,能够抑制纺锤体的形成,导致染色体不能移向细胞的两极,从而引起细胞内染色体数目加倍。
【详解】(1)在香蕉培育过程中,常用于染色体数目加倍的化学物质是秋水仙素,该物质的作用原理是抑制纺锤体的形成,导致染色体不能移向细胞的两极,从而引起细胞内染色体数目加倍。
(2)图中A(包含11条染色体)、B(包含11条染色体)分别表示不同的染色体组,来自A、B染色体组的染色体不能联会,其中①②为三倍体,③④⑤为四倍体,这五个品种中不可育的是①②⑤,因为这些品种在减数分裂时出现联会紊乱,因此不能形成可育配子。
(3)如图所示,大麦克的染色体组型为AAA,是同源三倍体,其培育过程为尖苞野蕉(AA)经过一次染色体加倍变为AAAA,再与尖苞野蕉(AA)杂交获得,该过程只经过一次染色体加倍。南华蕉的染色体组型为ABB,其培育过程为长梗蕉(BB)经过一次染色体加倍变为BBBB,再与尖苞野蕉(AA)杂交获得,该过程只经过一次染色体加倍。F-02蕉的染色体组型为AAAA,其培育过程为尖苞野蕉(AA)经过一次染色体加倍获得。F-03蕉的染色体组型为AABB,其培育过程为尖苞野蕉(AA)与长梗蕉(BB)杂交后再经过一次染色体加倍获得。金手指蕉的染色体组型为AAAB,其培育过程为大麦克(AAA)经过一次染色体加倍变为AAAAAA,再与长梗蕉(BB)杂交获得,培育大麦克过程需经过一次染色体加倍,故培育金手指蕉需经过两次染色体加倍。综上所述,只有金手指蕉在培育过程中至少需要经过两次染色体加倍。培育出的五个新的栽培品种和两个野生品种相比,具有的特点包括茎秆粗壮,叶片、果实和种子都比较大,糖类和蛋白质等营养物质的含量都有所增加。
3.(24-25高一下·山东聊城·期末)果蝇的翻翅(Cy)对正常翅(+)为显性,星状眼(S)对正常眼(+)为显性,控制这两对性状的基因都位于2号染色体上,且都具有显性纯合致死效应。2号染色体上有一个大片段颠倒可抑制整条2号染色体重组,如图1所示,这样的果蝇品系被称为“平衡致死系”,基因型为+S/Cy+。请回答下列问题。
(1)据图1分析,翻翅基因Cy与星状眼基因S的位置关系是______。星状眼基因S与正常眼基因+的区别是_______。
(2)2号染色体有一个大片段颠倒,这种变异属于____。平衡致死系的雌雄果蝇相互杂交,产生的后代的表型及比例为_____。
(3)利用平衡致死系可以检测果蝇染色体上的突变基因类型(如显性、隐性、是否致死等)。科研工作者利用该系统检测诱变处理后的雄果蝇的2号染色体上是否发生了隐性致死突变,过程如图2所示。他们将待检测的雄果蝇与平衡致死系的雌果蝇交配得F1,F1最多有_____种基因型的个体(考虑突变基因)。在F1中选取翻翅(Cy+/++)雄果蝇,再与平衡致死系的雌果蝇单对交配,分别饲养,杂交得到F2.每一对杂交所产生的F2中有_____种基因型的个体能存活。在F2中选取翻翅(Cy+/++)雌雄个体相互交配,得到F3,预期结果和结论_____。
【答案】(1) 同源染色体上的非等位基因 脱氧核苷酸排列顺序不同
(2) 染色体结构变异(倒位) 全为翻翅星状眼
(3) 4 3 若F3中正常翅:翻翅=1:2,则说明待检测的雄果蝇的2号染色体上没有发生隐性致死突变;若F3中只有翻翅果蝇,则说明待检测的雄果蝇的2号染色体上发生了隐性致死突变;若F3中出现了突变型果蝇,则说明待检测的雄果蝇的2号染色体上发生了隐性不致死突变
【分析】染色体变异包括染色体数目或结构的改变,染色体结构的改变包括染色体上某一片段的缺失、增加、倒位、易位;基因自由组合定律:同源染色体上等位基因分离的同时,非同源染色体上的非等位基因自由组合。
【详解】(1)据图1分析,翻翅基因Cy与星状眼基因S的位置关系是同源染色体上的非等位基因,翻翅基因Cy与正常翅基因+属于等位基因,二者的区别是基因中脱氧核苷酸排列顺序不同。
(2)2号染色体上有一个大片段颠倒,这种变异属于染色体结构变异的倒位,平衡致死系的雌雄果蝇相互杂交,即Cy+/S+和Cy+/S+杂交,由于控制这两对性状的基因都位于2号染色体上,产生的卵细胞为+S、Cy+,产生的精子为+S、Cy+,因此后代基因型是Cy+/S+、Cy+/Cy+和S+/S+,由于显性纯合致死,所以后代只有Cy+/S+(翻翅星状眼)果蝇。
(3)诱变处理后的雄果蝇与平衡致死系的雌果蝇基因型为++/++(其中含有突变基因)、Cy+/ S+,后代基因型Cy+/++、Cy+/++(突变)、S+/++、S+/++(突变),4种; 翻翅(Cy+/++)雄果蝇与平衡致死系(Cy+/S+)的雌果蝇交配,后代基因型是Cy+/Cy+、Cy+/S+、Cy+/++、S+/++,其中Cy+/Cy+显性纯合致死,所以能存活3种; 在F2中选取翻翅(Cy+/++)雌雄个体相互交配,后代比例为翻翅显性纯合体Cy+/Cy+ :正常翅(含有突变基因)++/++:翻翅杂合体Cy+/++=0∶1∶2,根据杂交情况做如下分析:Cy+/Cy+纯合致死,如果F3中,正常翅(含有突变基因)(++/++)∶翻翅杂合体(Cy+/++)=1∶2, 则说明要测定的2号染色体上没有发生隐性致死突变;如果F3中只有翻翅果蝇,即Cy+/Cy+纯合致死,++/++隐性致死,翻翅杂合体(Cy+/++)存活,则说明要测定的2号染色体上发生了隐性致死突变;如果F3中除翻翅果蝇外,还有1/3 左右的突变型,则说明测定的2号染色体上发生了隐性不致死突变。
4.(24-25高一下·山东聊城·期末)枯叶蛱蝶是亚洲独有的一类蝴蝶,研究者对枯叶蛱蝶起源和拟态演化的遗传基础进行了研究。
(1)枯叶蛱蝶叶形拟态,有助于逃避天敌的捕食,是_______的结果。不同枯叶蛱蝶种群适应不同环境,适应在生物学中包含两方面的含义:一是指生物的形态结构适合于完成一定的功能,二是指_________。
(2)蛱蝶通常具有独立的分布区域,但调查发现墨脱地区有多个不同属种的分布。研究者对上述现象提出两种假设:
假设1:墨脱地区为蛱蝶迁入提供了优越的生存条件;
假设2:墨脱地区是蛱蝶的起源中心。
研究者对不同蛱蝶属种的基因组测序、比对,构建了蛱蝶的进化树,结果如图1所示。
生物进化树可表示不同物种的亲缘关系,该研究方法的理论基础是_____。图中显示,墨脱地区枯叶蛱蝶基因流动呈_______特点,上述研究支持假设_______。
(3)借助基因组学分析和转基因技术,确定了Cortex基因控制中华枯叶蛱蝶叶形花纹,五种等位基因组合的基因型与表型对应关系,如图2所示。据图可判断Cortex的五种等位基因中S、V、P的显隐性关系是____。除上述研究方法外,还可通过_______方法验证其关系。
【答案】(1) 自然选择 生物的形态结构及其功能适合于该生物在一定的环境中生存和繁殖
(2) 共同由来学说 多方向 2
(3) S对V、P为显性,V对P为显性 杂交
【分析】现代生物进化理论的基本观点:种群是生物进化的基本单位;生物进化的实质是种群基因频率的改变;突变和基因重组为生物进化提供原材料;自然选择决定生物进化的方向;隔离是形成新物种的必要条件;生殖隔离是新物种形成的标志。
【详解】(1)枯叶蛱蝶叶形拟态,有助于迷惑天敌,逃避天敌的捕食,是适应环境的结果,该性状的出现是长期自然选择的结果。不同枯叶蛱蝶种群适应不同环境,适应在生物学中包含两方面的含义:一是指生物的形态结构适合于完成一定的功能,二是指生物的形态结构及其功能适合于该生物在一定的环境中生存和繁殖。
(2)生物进化树可表示不同物种的亲缘关系,支持该研究方法的理论基础是地球上所有生物都有共同的原始祖先,即共同由来学说。图中显示,墨脱地区枯叶蛱蝶基因流表现出多方向的特点,该事实说明墨脱地区是蛱蝶的起源中心。
(3)据如图判断Cortex的五种等位基因的显隐性关系,根据图中信息可以判断出S对V、P为显性,V对P为显性,另外还可通过设计合理的杂交验证其关系。
5.(24-25高一下·山东滨州·期末)组蛋白乙酰化及去乙酰化均会影响基因的表达,如图1所示。V基因对拟南芥种子萌发过程中的耐盐性具有负调控作用,A基因通过调控V基因的表达进而影响耐盐性。为探究A基因对该过程的调控机制,科研人员对野生型及A基因低表达突变株的组蛋白乙酰化水平进行检测,结果如图2。
(1)组蛋白乙酰化导致生物性状出现可遗传变化的现象属于_______,从这个实例可以看出基因与性状不是一一对应关系,依据是_____。
(2)据图1分析,组蛋白去乙酰化会引起染色体结构变________(填“紧密”或者“松弛”)。而组蛋白乙酰化有利于______酶识别并与DNA结合,进而促进转录过程。
(3)据图2分析,A基因的表达产物为_______(填“组蛋白乙酰化酶”或“组蛋白去乙酰化酶”),能_______乙酰化水平,从而_______V基因的表达,进而正向调控拟南芥种子萌发过程中耐盐性。
【答案】(1) 表观遗传 拟南芥的耐盐性受(A、V基因)两个基因的调控(要答出具体性状和基因数量)
(2) 紧密 RNA聚合酶
(3) 组蛋白去乙酰化酶 降低 抑制
【分析】表观遗传指的是生物体基因的碱基序列不变,但基因的表达和表型发生可遗传变化的现象。基因与性状不是一一对应关系。
【详解】(1)组蛋白乙酰化导致生物性状出现可遗传变化,这种不涉及DNA序列改变但影响基因表达的现象属于表观遗传。从题干可知,A基因通过调控V基因的表达进而影响耐盐性,说明拟南芥的耐盐性受(A、V基因)两个基因的调控,并非一个基因决定一种性状,所以基因与性状不是一一对应关系。
(2)观察图1,组蛋白去乙酰化后,染色质的结构变得更加紧密。因为去乙酰化使得组蛋白与DNA结合更紧密,导致染色体结构紧密。转录过程需要RNA聚合酶识别并结合到DNA上,组蛋白乙酰化后,染色体结构变得松弛,有利于RNA聚合酶识别并与DNA结合,从而促进转录过程。
(3)分析图2,A基因低表达突变株的组蛋白乙酰化水平比野生型高,说明A基因的表达产物会降低组蛋白乙酰化水平,而组蛋白去乙酰化酶能降低组蛋白乙酰化水平,所以A基因的表达产物为组蛋白去乙酰化酶。由前面分析可知,A基因的表达产物(组蛋白去乙酰化酶)能降低乙酰化水平。因为V基因对拟南芥种子萌发过程中的耐盐性具有负调控作用,A基因通过调控V基因表达影响耐盐性,且A基因降低组蛋白乙酰化水平后能正向调控耐盐性,所以A基因降低乙酰化水平会抑制V基因的表达。
6.(24-25高一下·山东威海·期末)英国曼彻斯特地区分布着一种桦尺蛾,其体色由等位基因S/s控制,黑色(S)对浅色(s)为完全显性。19世纪中叶以前,桦尺蛾几乎都是浅色。随着工业化推进,部分地区因煤烟污染,20世纪中叶,黑色桦尺蛾成为常见类型。
(1)桦尺蛾体色的差异来源于_______,该差异为其体色的进化提供了原材料。煤烟污染的环境直接作用于桦尺蛾的_______(填“基因型”或“表型”),在其选择作用下,发生定向改变,导致桦尺蛾的体色由浅色逐渐到黑色。
(2)与19世纪中叶时的浅色桦尺蛾相比,20世纪中叶时的黑色桦尺蛾______(填“是”或“不是”)新物种,判断依据是_______。
(3)若桦尺蛾种群出现新的突变类型(基因型为S2S2或S2s),则随着自然选择的进行,种群中S2基因频率的变化趋势是_______(填“增大”或“减小”或“不变”或“不确定”)。此时的S、S2、s______(填“能”或“不能”)构成种群的基因库,判断依据是_______。
(4)生物进化过程中存在以下三种类型的选择:稳定性选择是指为达种群中极的变异个体,保留中间的个体;单向性选择是指保留趋向于某一极端的变异个体;分裂性选择是指把种群中的极端变异个体按不同的方向保留下来。稳定性选择有利于表型频率______(填“高”或“低”)的个体,选择的结果是性状的变异范围不断_________。桦尺蛾进化过程中的选择类型属于________。
【答案】(1) 基因突变 表型
(2) 不是 黑色桦尺蛾与浅色桦尺蛾之间没有产生生殖隔离
(3) 不确定 不能 基因库是一个种群中全部个体所含的全部基因,S、s、S₂只是其中的部分基因
(4) 高 缩小 单向性选择
【分析】自然选择直接选择的是个体的表型,最终影响了种群的基因频率,自然选择导致种群基因频率定向的改变,是生物进化的实质。
【详解】(1)桦尺蛾体色由等位基因S/s控制,等位基因的产生是基因突变的结果,基因突变能产生新基因,为生物进化提供原材料,所以桦尺蛾体色的差异来源于基因突变。煤烟污染的环境直接作用于桦尺蛾的表型(体色 )。
(2)新物种形成的标志是产生生殖隔离,黑色桦尺蛾与浅色桦尺蛾只是体色不同,它们仍属于同一物种,不存在生殖隔离(可交配产生可育后代),所以不是新物种 。
(3)新突变类型(基因型为S2S2或S2s)的适应能力未知,若S2控制的性状适应环境,其基因频率会增大;若不适应,基因频率会减小,所以种群中S2基因频率的变化趋势是不确定。基因库是一个种群中全部个体所含的全部基因,S、S2、s只是种群基因的一部分,不能代表全部基因,所以不能构成种群的基因库。
(4)稳定性选择保留中间类型个体,中间类型的表型频率在种群中原本就相对高,所以稳定性选择有利于表型频率高的个体。稳定性选择淘汰极端变异个体,保留中间个体,会使种群性状的变异范围不断缩小。桦尺蛾进化过程中,环境选择保留了黑色(趋向于某一极端 )的变异个体,符合单向性选择 “保留趋向于某一极端的变异个体” 的特点,所以属于单向性选择 。
7.(24-25高一下·山东枣庄·期末)番茄的紫茎和绿茎(相关基因用A、a表示)是一对相对性状,缺刻叶和马铃薯叶(相关基因用B、b表示)是一对相对性状。利用三株不同基因型的番茄①②③进行杂交,实验结果如下图所示。
请回答下列问题
(1)两对性状中,属于显性性状的是_____,番茄①②③的基因型分别是_____。
(2)根据第2组的杂交结果_____(填“能”或“不能”)判断两对基因自由组合,原因是_____。
(3)利用基因检测技术可确定配子的基因型。某科研团队从第_____组中选择表型为_____的一株番茄的配子进行检测,以确定A、a和B、b两对基因的关系(不考虑染色体互换及其它变异)。
①若配子基因组成及比例为_____,则两对基因遵循自由组合定律。
②若配子基因组成及比例为_____,则两对基因不遵循自由组合定律。
【答案】(1) 紫茎、缺刻叶 AaBB、Aabb、aaBb
(2) 不能 两对基因无论是在一对同源染色体上还是在两对同源染色体上,后代都可以出现比例相同的四种表型
(3) 2 紫茎缺刻叶 AB:Ab:aB:ab=1:1:1:1 Ab:aB=1:1
【分析】自由组合的实质:当具有两对(或更多对)相对性状的亲本进行杂交,在子一代产生配子时,在等位基因分离的同时,非同源染色体上的基因表现为自由组合。其实质是非等位基因自由组合,即一对染色体上的等位基因与另一对染色体上的等位基因的分离或组合是彼此间互不干扰的,各自独立地分配到配子中去。因此也称为独立分配定律。
【详解】(1)第1组中紫茎与紫茎杂交,后代出现绿茎,紫茎为显性,且双亲均为Aa,缺刻叶和马铃薯叶杂交,后代均为缺刻叶,缺刻叶为显性,双亲为BB、bb,紫茎缺刻叶①的基因型为AaBB,紫茎马铃薯叶②的基因型为Aabb,第2组马铃薯叶与缺刻叶杂交,后代马铃薯叶∶缺刻叶=1∶1,因此绿茎缺刻叶③的基因型为aaBb。
(2)第2组亲本为Aabb、aaBb,两对基因无论是在一对同源染色体上还是在两对同源染色体上,后代都可以出现比例相同的四种表型,因此不能判断两对基因自由组合。
(3)要确定A、a和B、b两对基因的关系,需要AaBb来确定,从第2组紫茎缺刻叶的一株番茄的配子进行检测;若两对基因遵循自由组合定律,则产生的配子为AB:Ab:aB:ab=1:1:1:1;若两对基因不遵循自由组合定律,则第2组的亲本产生的配子为Ab、aB结合得到AaBb,因此AaBb产生的配子为Ab:aB=1:1。
8.(24-25高一下·山东滨州·期末)心肌细胞过量凋亡易引起心力衰竭。心肌细胞中凋亡相关基因ARC的复制与表达过程如图所示,其中miR—223是一种非编码RNA。
(1)图1中酶①是_______,酶②会沿着模板链_______(填“3'→5'”或“5′→3′”)的方向将_______添加在子链的末端。
(2)图1所示过程的特点有______(答出2个特点即可),该过程结束时得到的每个DNA中有_______个游离的磷酸基团。
(3)ARC基因表达过程中,过程①②分别代表_______,其中过程②的实质是_______。
(4)据图2分析,基因miR—223过度表达导致心力衰竭的原因是______。
【答案】(1) 解旋酶 3′→5' 脱氧核苷酸
(2) 半保留复制、边解旋边复制 2
(3) 转录、翻译 将mRNA的碱基序列翻译为蛋白质的氨基酸序列
(4)基因miR-223过度表达产生的miR-223RNA与ARCmRNA结合,从而抑制凋亡抑制因子的翻译过程,使凋亡抑制因子合成量降低,使心肌细胞过度凋亡,导致心力衰竭。
【分析】据图分析:图1表示DNA复制过程,具有半保留复制、边解旋边复制等特点。在图2ARC基因表达过程中,过程①是转录,过程②是翻译。
【详解】(1)图1表示DNA复制过程,酶①是解旋酶,其作用是解开DNA双链。DNA聚合酶(酶②)在合成子链时,会沿着模板链3′→5'的方向将脱氧核苷酸添加在子链的末端。因为DNA聚合酶只能从5' - 端向3' - 端延伸子链 。
(2)图1所示的DNA复制过程的特点有半保留复制(新合成的每个DNA分子中,都保留了原来DNA分子中的一条链)、边解旋边复制(解旋和复制过程同时进行)等。 每个DNA分子是由两条反向平行的脱氧核苷酸链组成,每条链都有一个游离的磷酸基团,所以该过程结束时得到的每个DNA中有2个游离的磷酸基团。
(3)在ARC基因表达过程中,过程①是转录(以DNA的一条链为模板合成RNA的过程),过程②是翻译(以mRNA为模板合成蛋白质的过程)。 翻译的实质是将mRNA中的碱基序列翻译为蛋白质的氨基酸序列。
(4)据图2分析,基因miR - 223过度表达时,miR - 223与ARCmRNA结合形成核酸杂交分子1,导致ARCmRNA不能正常翻译形成凋亡抑制因子 ,使得心肌细胞中凋亡抑制因子减少,心肌细胞过量凋亡,从而引起心力衰竭。
9.(24-25高一下·山东滨州·期末)在恶劣环境下,象鼻虫(2n=22)可通过孤雌生殖产生大量后代。科学家针对其孤雌生殖机制提出了3种假说。
假说一:无融合生殖。卵原细胞未发生DNA复制,细胞质一分为二,染色体全进入一个细胞中,该细胞直接发育为个体。
假说二:产雄孤雌生殖。卵原细胞减数分裂产生的单倍性卵细胞发育成雄性,受精卵发育成雌性。
假说三:自融合生殖。卵原细胞能够进行减数分裂产生单倍性卵细胞,但单倍性的卵细胞不依靠精子来恢复成二倍体。对卵细胞二倍性的恢复有两种猜想:
猜想A:卵细胞自体基因组通过复制来实现。
猜想B:卵细胞与来自同一初级卵母细胞产生的三个极体中的一个随机结合来实现。
(1)若子代雄虫的体细胞中最多含有____条染色体时,可以排除假说二,理由是_____。
(2)若象鼻虫的基因型为Aa且按照假说三的方式进行生殖,子代有的个体基因型为AA,据此_______(填“能”或“不能”)判断出自融合生殖模式为猜想A还是猜想B,理由是_____;若所有卵细胞均存活且繁殖后代,猜想A和B同时存在,子代的基因型及比例为AA:Aa:aa=5:2:5,则亲本卵细胞发生自体基因组复制的比例是______。
(3)从生殖方式对遗传多样性影响的角度分析,如遇剧烈变化的环境,象鼻虫比果蝇更容易灭绝。理由是______。
【答案】(1) 44 按照假说二雄虫体细胞中最多有22条染色体
(2) 不能 无论猜想A还是猜想B的机制都能产生AA的个体 3/4
(3)果蝇后代的遗传多样性(具有变异类型的比例)远高于象鼻虫,有利于适应多变的变化的环境
【分析】1、基因的分离定律的实质是:在杂合体的细胞中,位于一对同源染色体上的等位基因,具有一定的独立性,在减数分裂形成配子的过程中,等位基因会随同源染色体的分开而分离,分别进入两个配子中,独立地随配子遗传给后代。
2、基因的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)假说一、假说三孤雌生殖后代体细胞核DNA数目与亲本相同,都为22,经DNA复制后DNA含量最多可以达到44,只有假说二未受精的卵发育出的雄虫核DNA为11,经DNA 复制后DNA 最多可达到22,若子代雄虫的体细胞中最多含44条染色体时,可以排除假说二。
(2)无论猜想A还是猜想B的机制都能产生AA的个体,子代有的个体基因型为AA,据此不能判断出自融合生殖模式为猜想A还是猜想B。假设进行自体基因组复制的卵细胞比例为X,则与极体融合的卵细胞比例为1−X。自体基因组复制产生的子代基因型全为纯合子(AA或aa),比例为X;与极体融合产生的子代中,Aa的比例为2/3×(1-X)(因为一个卵原细胞减数分裂产生的1个卵细胞和3个极体中,有2个极体与卵细胞基因型不同,融合后产生Aa)。已知子代基因型为AA:Aa:aa=5:2:5,则Aa所占比例为1/6,即2/3×(1-X)=1/6,解得X=3/4,也就是有3/4的卵细胞进行自体基因组复制。
(3)果蝇后代的遗传多样性(具有变异类型的比例)远高于象鼻虫,有利于适应多变的变化的环境,如遇剧烈变化的环境,象鼻虫比果蝇更容易灭绝。
10.(24-25高一下·山东东营·期末)遗传组成相似的雌性蜜蜂幼虫,若一直以蜂王浆为食将发育成蜂后(蜂王),若以花粉和花蜜为食将发育成工蜂。蜜蜂细胞中的DNMT3蛋白是一种DNA甲基化转移酶,能使DNA某些区域添加甲基基团,DNMT3基因表达的部分过程如下图所示。回答下列问题。
注:AUG(起始密码子):甲硫氨酸;CAU、CAC:组氨酸;UUA、UUG:亮氨酸;CCU、CCC:脯氨酸;AGA:精氨酸;AAC:天冬酰胺;CAA:谷氨酰胺;GGG:甘氨酸;UCU:丝氨酸;GUU:缬氨酸。
(1)若DNMT3蛋白中起始氨基酸序列为甲硫氨酸-组氨酸-…,则图示DNMT3基因的一条链_____(填“是”或“不是”)①过程的模板链,写出①过程产物的9个碱基5’_______3’。
(2)若图示DNMT3基因的一条链中6号碱基A替换为G,则其控制合成的蛋白质中氨基酸序列_______(填“改变”或“不变”),原因是_____。假设某种生物的氨基酸只有14种,其DNA和RNA的碱基组成分别只有A、T及A、U,则该生物的一个密码子至少由______个碱基组成。
(3)②过程中tRNA的作用是________,据虚线框中mRNA上的部分碱基序列,按照核糖体移动方向写出此肽链的部分氨基酸序列为_______(写3个氨基酸)。
(4)DNMT3蛋白使DNA甲基化后阻止了某些基因的表达,推测蜂王浆能______(填“促进”或“抑制”)DNMT3蛋白活性,从而解除甲基化对基因表达的影响。
【答案】(1) 是 AUGCAUCCU
(2) 不变 密码子具有简并性,CAU、CAC均为组氨酸的密码子 4
(3) 识别并转运氨基酸 脯氨酸-精氨酸-天冬酰胺
(4)抑制
【分析】DNA甲基化为DNA化学修饰的一种形式,能够在不改变DNA序列的前提下,改变遗传表现。大量研究表明,DNA甲基化能引起染色质结构、DNA构象、DNA稳定性及DNA与蛋白质相互作用方式的改变,从而控制基因表达。
【详解】(1)起始氨基酸为甲硫氨酸(AUG ),对应 DNA 模板链 TAC,图中 DNA 链含 TAC,故①是模板链;转录产物(RNA )为 AUGCAUCCU(9 个碱基 )。
(2)DNA 链中 6 号碱基 A→G,对应密码子由 CAU→CAC(均编码组氨酸 ),故①不变;若氨基酸 14 种,碱基 4 种(DNA:A、T;RNA:A、U ),密码子至少需 4 个碱基(23=8 不够,24=16够 ),所以需要4 个碱基。
(3)tRNA 作用是识别并转运氨基酸;mRNA 序列 CCAAAGAAC,对应氨基酸为脯氨酸(CCA )、精氨酸(AGA )、天冬酰胺(AAC ),所以氨基酸的序列为脯氨酸 - 精氨酸 - 天冬酰胺 。
(4)DNMT3 蛋白使 DNA 甲基化抑制基因表达,蜂王浆让幼虫发育成蜂王(基因表达活跃 ),故蜂王浆抑制 DNMT3 蛋白活性。
11.(24-25高一下·山东菏泽·期末)藏南柳和西藏构兰是西藏特有的兰科植物,主要分布于西藏地区且有一定的区域交叉。典型的藏南柳花,均是鲜绿色的;典型的西藏构兰花,均是紫红色的。此外,它们的花色还存在从浅红到深红等一系列的过渡类型。研究发现,这两种植物能够杂交并产生可育后代。请回答下列问题:
(1)这两种兰花的花色存在一系列过渡类型,这一系列花色过渡类型的出现______(填“会”或“不会”)导致生物多样性下降,原因是______。自然界中捕食者的存在有利于增加生物多样性,原因是______。
(2)西藏构兰具有奇特的口袋状花距,非常类似熊蜂蜂王产卵所需要的巢穴或者树洞,从而引诱熊蜂蜂王“入舍”为其传粉。西藏构兰花的结构特点和熊蜂生活习性的形成是二者______的结果。为西藏构兰传粉的熊蜂体色通常染色体上一对等位基因(B/b)控制,在某地区的熊蜂种群中,黑色个体占50%,白色个体占10%,则该地区熊蜂中D的基因频率为60%,则该地区种群中Dd的基因型频率是______。
(3)我国西南地区卧龙自然保护区山高谷深,树状水系的溪流密布,属于全球生物多样性核心地区之一,请从物种形成的角度解释这里生物多样性高的原因是______。
【答案】(1) 不会 这两种植物能够杂交并产生可育后代,属于同一物种,并未产生新的物种 捕食者往往捕食数量多的物种,为其他物种的形成腾出空间
(2) 协同进化 56%
(3)山高谷深易形成地理隔离,阻断基因交流;不同区域的不同自然环境,使自然选择的方向不同,易于新物种的形成
【分析】协同进化是指两个或多个物种在长期的相互作用中,彼此影响、相互适应,从而形成特定的结构或行为特征。
生物多样性主要包括三个层次的内容:遗传多样 (基因多样性)、物种多样性和生态系统多样性。
物种:能够在自然状态 下相互交配并且产生可育后代的一群生物称为一个物种。
【详解】(1)①这两种兰花的花色存在一系列过渡类型,不会增加当地杓兰物种的多样性。
②原因是:物种多样性的增加依赖于不同物种的形成,而题干中提到这两种植物能够杂交并产生可育后代,说明它们属于同一物种或近缘物种,过渡类型只是同一物种内的表型变异,不构成新物种,因此不会增加物种多样性。
③自然界中捕食者的存在有利于增加物种多样性原因是:捕食者通过控制某些物种的数量,防止其在生态系统中占据绝对优势,从而为其他物种提供生存空间,促进生态系统的稳定和多样性。
(2)①西藏杓兰花的结构特点和熊蜂生活习性的形成是二者协同进化的结果。
②已知熊蜂体色由常染色体上一对等位基因D(深色)和d(浅色)控制,深色表型占92%,D的基因频率为64%。 设D的基因频率为p=0.64,则d的基因频率为q=1-p=0.36,根据哈迪-温伯格平衡,基因型频率为:DD=p2=0.642=0.4096,Dd=2pq=2x0.64x0.36=0.4608,dd=q2=0.362=0.1296,深色表型包括 DD和 Dd,即p2+2pq=0.4096+0.4608=0.8704,但题目中深色表型占92%,说明实际数据与理论值略有偏差,但题目要求我们根据D的基因频率64%计算Dd的频率,因此直接使用公式 2pg=2x0.64x0.36=0.4608,即Dd占46.08%,
(3)我国西南地区卧龙自然保护区生物多样性高,从物种形成的角度解释,原因是:该地区地理环境复杂,山高谷深,形成了多个相对隔离的小生境,有利于地理隔离的发生。地理隔离是物种形成的重要条件之一,它使得种群之间基因交流受阻,在不同环境中独立进化,最终形成多个新物种,从而提高了该地区的生物多样性。
【点睛】本题考查生物多样性、物种形成、自然选择与遗传平衡等知识点,重点在于理解物种多样性与过渡类型的关系、捕食者对物种多样性的影响、协同进化与遗传平衡计算、地理隔离与物种形成等核心概念。
12.(24-25高一下·山东泰安·期末)图甲表示真核生物细胞内蛋白质的合成过程,在真核生物中,基因的初始转录产物(前体mRNA)需经剪接体剪接后形成成熟mRNA才能作为翻译的模板,此过程如图乙所示。
(1)甲、乙两图中均含有的表达过程为________,结合题干信息可知,在真核生物中,基因表达包括三步,依次是_______。
(2)图甲的翻译过程中,________发生移动不断合成肽链,其移动方向为________(填“从左向右”或“从右向左”)。
(3)由图乙可知,同一基因表达的前体mRNA序列________(填“相同”或“不同”),最终得到的成熟mRNA序列________(填“相同”、“不同”或“不完全相同”),由此分析真核生物细胞中同一基因可能指导合成多种蛋白质的原因是________。结合题意和图示推测,真核生物核基因转录和翻译不能同时进行的原因可能有________。
【答案】(1) 转录 转录、剪接(加工)、翻译
(2) 核糖体 从左向右
(3) 相同 不完全相同 同一基因转录形成的前体mRNA经剪接后可形成多种不同的成熟mRNA,进而指导合成多种蛋白质 真核生物核基因转录得到的前体mRNA需经剪接体加工形成成熟mRNA才能作为翻译的模板,且转录和翻译的场所不同
【分析】本题围绕真核生物基因表达(转录、剪接、翻译 ),考查基因表达过程、翻译方向、前体 mRNA 剪接及转录翻译时空特性,需结合图示与真核生物基因表达特点解题。
【详解】(1)甲图包括转录和翻译两个过程,图乙为转录和mRNA加工的过程,甲、乙两图中均含有的表达过程为转录,在真核生物中,基因表达首先是DNA转录生成前体mRNA,然后前体mRNA经过剪接等转录后修饰形成成熟mRNA,最后成熟mRNA进行翻译合成蛋白质,所以依次是转录、剪接(加工)、翻译。
(2)在翻译过程中,核糖体沿着mRNA移动,读取密码子并合成肽链。根据图中tRNA的移动方向以及肽链的延伸情况,可以判断核糖体的移动方向是从左向右。
(3)同一基因的DNA序列是固定的,所以转录形成的前体mRNA序列相同,但由于同一基因转录形成的前体mRNA经剪接后可形成多种不同的成熟mRNA,进而指导合成多种蛋白质,因此最终得到的成熟mRNA序列不完全相同。真核生物核基因转录得到的前体mRNA需经剪接体加工形成成熟mRNA才能作为翻译的模板,且转录和翻译的场所不同,所以转录和翻译不能同时进行。
13.(24-25高一下·山东济南·期末)图甲为某动物(2n=4)的一个细胞中的染色体及相关基因,其中①~⑧表示细胞分裂过程中的细胞,请据图回答下列问题:
(1)①细胞处于_______分裂_______期,判断依据是________,该增殖方式过程中______,使细胞的亲代和子代之间保持了遗传的稳定性。
(2)该个体产生的配子最多有_______种类型(只考虑图中的染色体和基因,不考虑基因突变和染色体变异),其中基因A和D进入同一个配子的概率是_______。
(3)该个体与DDXaXa生出一个DdXAXa的子代个体,参与受精作用的是经图中细胞_______(填图中序号)变形而来。受精作用中______,保证了物种染色体数目的稳定。
【答案】(1) 有丝 后 着丝粒分裂,细胞中有同源染色体 将亲代细胞的染色体经过复制之后,精确地平均分配到两个子细胞中
(2) 4 1/4
(3) ⑤或⑥ 精子的细胞核与卵细胞的细胞核融合,使染色体会合在一起又恢复到体细胞中的数目
【分析】据图分析:甲是精原细胞,基因型是DdXAY,①细胞是有丝分裂的后期。②是初级精母细胞,③④是次级精母细胞。⑤⑥⑦⑧是精细胞。
【详解】(1)观察①细胞,着丝粒分裂,细胞中有同源染色体,可以判断其处于有丝分裂的后期。有丝分裂将亲代细胞的染色体经过复制之后,精确地平均分配到两个子细胞中,使细胞的亲代和子代之间保持了遗传的稳定性。
(2)该个体的基因型为DdXAY,位于非同源染色体上的非等位基因自由组合,所以产生的配子最多有2×2 = 4种类型(DXA、DY、dXA、dY)。基因A和D位于非同源染色体上,它们进入同一个配子的概率是1/2×1/2=1/4。
(3)该个体(DdXAY)与DDXaXa生出一个DdXAXa的子代个体,其中DXa来自母方,父本产生含dXA的配子,据图分析可知 :该精原细胞经减数分裂产生的4个精细胞两两相同,两两互补,即⑧⑦相同,都是DY,则⑤⑥相同,都是dXA。故参与受精作用的是经图中细胞⑤或⑥变形而来。受精作用中,精子和卵细胞的结合使受精卵中的染色体数目恢复到体细胞中的数目,保证了物种染色体数目的稳定。
14.(24-25高一下·山东潍坊·期末)真核生物DNA复制过程如图1。
(1)DNA复制以______为原料,按照________原则合成子链。酶①是_______,酶②是_______。
(2)DNA单链3′端存在的基团是_________(填“磷酸基团”或“羟基”)。图1中________(填“子链a”或“子链b”)不能连续合成,原因是______。
(3)生物体内进行DNA复制时,会从DNA上的同一起点向两个方向同时进行复制,这样复制的意义是______。研究发现,DNA复制过程中会通过DNA连接酶将不连续合成的DNA单链片段连接起来。若抑制细胞中DNA连接酶的活性,可使DNA复制产生的子代DNA片段呈图2的状态,该DNA的复制起点是______(填图2中字母)。
【答案】(1) 游离的4种脱氧核苷酸 碱基互补配对 解旋酶 DNA聚合酶
(2) 羟基 子链b 子链b合成方向与解旋酶移动方向相反
(3) 提高DNA复制的效率 BD
【分析】DNA分子进行半保留复制,一条子链的合成是连续的,另一条子链的合成是不连续的;解旋酶能使双链DNA解开,DNA聚合酶催化子链的合成,而且DNA子链的延伸方向只能从5′端向3′端进行。
【详解】(1)DNA复制开始时,DNA分子首先利用细胞提供的能量,在解旋酶的作用下,把两条螺旋的双链解开,这个过程叫解旋。然后,DNA聚合酶等以解开的每一条母链为模板,以细胞中游离的4种脱氧核苷酸为原料,按照碱基互补配对原则,各自合成与母链互补的一条子链。可见,酶①是解旋酶,酶②是DNA聚合酶。
(2)DNA的一条单链具有两个末端,一端有一个游离的磷酸基团,这一端称作5′端,另一端有一个羟基(–OH),称作3′端,因此DNA单链3′端存在的基团是羟基。DNA聚合酶只能将游离的脱氧核苷酸加到子链的3′端,在DNA聚合酶的作用下,子链的合成方向是从5′端到3′端,据此并分析图1可知:子链b合成方向与解旋酶移动的方向相反,表明子链b不能连续合成。
(3)生物体内进行DNA复制时,会从DNA上的同一起点向两个方向同时进行复制,这样可以提高DNA复制的效率。DNA子链的延伸方向只能从5′端向3′端进行,DNA复制过程中一条子链是连续合成的,另一条子链是分段合成的,DNA连接酶会将不连续合成的DNA单链片段连接起来。若抑制细胞中DNA连接酶的活性,则会导致不连续合成的DNA单链片段无法连接起来,据此分析图2呈现的信息可推知:该DNA的复制起点是BD。
15.(24-25高一下·山东烟台·期末)RNA介导的基因沉默是生物体内一种重要的基因表达调控机制。miRNA是真核细胞中的一类具有调控功能但不编码蛋白质的单链短序列RNA,可靶向结合mRNA。研究表明,circRNA(一种闭合环状RNA)可以通过与miRNA的结合调控P基因表达,进而影响细胞凋亡,调控机制如图所示。
(1)据图分析,前体mRNA是以_______(填“α”或“β”)链为模板转录合成的,该过程需要_______的催化。前体mRNA可被剪切成circRNA,只有加工成熟的RNA才能转运到细胞质中发挥作用,说明_______对大分子物质的转运具有选择性。
(2)miRNA可通过_______的方式靶向结合P基因mRNA,二者结合后可能通过干扰P基因mRNA与_______的结合而阻止翻译的起始。
(3)据图分析,circRNA调控P基因表达进而影响细胞凋亡的机制是_______。
(4)研究发现,P基因与细胞癌变有关,肿瘤细胞中P基因过量表达,推测P基因可能属于_________(填“原癌基因”或“抑癌基因”)。结合图中P基因的表达调控机制提出一条治疗癌症的思路:________。
【答案】(1) β RNA聚合酶 核孔
(2) 碱基互补配对 核糖体
(3)circRNA能与miRNA结合,从而抑制miRNA与P基因mRNA的结合,使P基因mRNA能正常翻译形成P蛋白,抑制细胞凋亡
(4) 原癌基因 通过抑制P基因的表达(如通过RNA干扰技术靶向降解P基因mRNA);减少circRNA的合成,使其减少吸附更多miRNA,从而促进miRNA对P基因mRNA的结合,减少P蛋白的合成,促进细胞凋亡;设计miRNA类似物,增强对P基因mRNA的沉默作用
【分析】基因表达包括转录和翻译两个过程,其中转录是以DNA的一条链为模板合成RNA的过程,该过程主要在细胞核中进行,需要RNA聚合酶参与;翻译是以mRNA为模板合成蛋白质的过程,该过程发生在核糖体上,需要以氨基酸为原料,还需要酶、能量和tRNA。
【详解】(1)据题图分析可知,转录时,RNA聚合酶结合启动子后,沿DNA的3'→5'方向移动,按碱基互补配对原则合成RNA链(5'→3'),故前体mRNA是以β链为模板转录合成的,转录过程需要RNA聚合酶的催化,该酶能催化核糖核苷酸聚合形成RNA。circRNA需要加工为成熟的RNA后才能被转移到细胞质中发挥作用,该过程是通过核孔进行的,说明核孔对大分子物质的转运具有选择性。
(2)据题图分析可知,miRNA可通过碱基互补配对的方式靶向结合P基因mRNA。翻译过程中,mRNA需要与核糖体结合才能进行翻译,二者结合后可能通过干扰P基因mRNA与核糖体的结合而阻止翻译的起始。
(3)据题干信息和题图可知,P蛋白可抑制细胞凋亡,miRNA与P基因mRNA靶向结合导致P基因mRNA翻译出P蛋白减少,无法抑制细胞凋亡,而circRNA能与miRNA结合,提高P基因mRNA的翻译水平,故circRNA调控P基因表达进而影响细胞凋亡的机制是circRNA能与miRNA结合,从而抑制miRNA与P基因mRNA的结合,使P基因mRNA能正常翻译形成P蛋白,抑制细胞凋亡。
(4)原癌基因表达的蛋白质是细胞正常的生长和增殖所必需的,这类基因一旦突变或过量表达而导致相应蛋白质活性过强,就可能引起细胞癌变。抑癌基因表达的蛋白质能抑制细胞的生长和增殖,或者促进细胞凋亡,这类基因一旦突变而导致相应蛋白质活性减弱或失去活性,也可能引起细胞病变,据题图分析可知,P基因与细胞癌变有关,肿瘤细胞中P基因过量表达,推测P基因可能属于原癌基因。治疗癌症的目的是为了杀死癌细胞,使癌细胞凋亡,结合图中P基因的表达调控机制可知,P蛋白可抑制细胞凋亡,故可以通过抑制P基因的表达(如通过RNA干扰技术靶向降解P基因mRNA);减少circRNA的合成,使其减少吸附更多miRNA,从而促进miRNA对P基因mRNA的结合,减少P蛋白的合成,促进细胞凋亡;设计miRNA类似物,增强对P基因mRNA的沉默作用。
16.(24-25高一下·山东泰安·期末)基因定位是指基因所属的染色体以及基因在染色体上的位置关系测定,是遗传学研究中的重要环节,常用方法有杂交实验定位法、单体和三体定位法、细胞杂交定位法和DNA分子标记法等。
(1)摩尔根通过假说—演绎法证明了________,并与他的学生绘制出第一幅果蝇各种基因在染色体上的相对位置图,该图说明了________,从此成为了孟德尔理论的坚定支持者。
(2)单体是指有一对同源染色体丢失1条的生物个体。已知控制果蝇正常翅(D)和残翅(d)的基因位于常染色体上,现有3种常染色体单体正常翅的雌雄果蝇以及染色体均正常的正常翅和残翅果蝇,请设计实验判断D/d基因在染色体上的位置,写出实验思路并预期结果及结论。
实验思路:_________;
预期结果及结论:若子代________,则D/d基因位于该单体果蝇丢失的染色体上;若子代________,则D/d基因不位于该单体果蝇丢失的染色体上。
(3)三体是指有一对同源染色体多1条的生物个体。现有Ⅲ号染色体的三体野生型和某隐性突变型果蝇进行杂交实验,杂交过程如图(注:三体在减数分裂时,细胞内任意两条同源染色体可正常联会并分离,另一条同源染色体随机分配,且各种配子及个体的存活率相同)
①图中三体(Ⅲ)野生型2处于减数第二次分裂后期的性母细胞有________条染色体。
②当F₂的果蝇表型及比例为________时,能够确定该隐性突变的基因位于Ⅲ号染色体上。
(4)第一代DNA分子标记法是分子杂交定位,采用带放射性标记的DNA片段(探针,长度通常在几十到几百个碱基)与目的基因互补配对进行定位,因此探针应选用________的部分序列。相较于杂交实验定位法、单体和三体定位法,该方法的优点是________(答出1点即可)。
【答案】(1) 基因在染色体上 基因在染色体上呈线性排列
(2) 让残翅果蝇分别与3种正常翅单体果蝇杂交,观察并统计子代的表型及比例 正常翅:残翅=1:1 全为正常翅
(3) 8或10 野生型:隐性突变型=5:1
(4) 目的基因 操作相对简单,准确率高
【分析】基因定位技术多样,摩尔根用假说 - 演绎法证明基因在染色体上并绘基因位置图;单体定位法借单体(一对同源染色体丢 1 条 ),用正常翅单体果蝇与残翅果蝇杂交,依子代翅型判断基因位置;三体定位法利用三体(一对同源染色体多 1 条 ),通过杂交实验,观察减数分裂染色体数及子代表型比例确定基因;DNA 分子标记法(如第一代的分子杂交 )用带标记、与目的基因互补的 DNA 探针定位,优点是精准、高效,能直接基于核酸互补配对,快速确定基因在染色体上的位置 。
【详解】(1)摩尔根以果蝇为实验材料,通过假说 - 演绎法,证明了基因在染色体上 。他的实验(如白眼果蝇杂交实验 ),通过观察性状遗传与染色体的关联,推理出基因位于染色体上。摩尔根及其学生绘制的果蝇基因相对位置图,直观呈现了多个基因在染色体上的分布,说明基因在染色体上呈线性排列 (即基因在染色体上按一定顺序依次排列 ),支持了孟德尔遗传理论的染色体基础。
(2)单体正常翅果蝇基因型为D0(0代表丢失的染色体 ),残翅果蝇基因型为dd 。若D/d基因在丢失染色体上,单体产生配子为D和0 ,与残翅果蝇配子d结合,后代基因型为Dd(正常翅 )和0d(因丢失染色体不含正常D基因,表现残翅 ),表型为正常翅:残翅 = 1:1。若D/d基因不在丢失染色体上,单体基因型为DD ,与残翅果蝇dd杂交,后代基因型全为Dd(正常翅 ),表型全为正常翅 。
(3)果蝇正常体细胞染色体数2n=8,三体(Ⅲ)野生型2体细胞染色体数为9。减数第二次分裂后期,着丝点分裂,染色体数加倍。若减数第一次分裂时,Ⅲ号染色体中两条联会分离,一条随机分配,次级性母细胞染色体数可能为4或5,后期染色体数则为8或10。
设隐性突变基因为a,三体野生型基因型为AAA,隐性突变体为aa。F1三体野生型为AAa,产生配子及比例AA:Aa:A:a=1:2:2:1 。与隐性突变体aa杂交,因此后代中基因型及比例为AAa:Aaa:Aa:aa=1:2:2:1 ,隐性突变体(aa )占比1/6,野生型占5/6,故表型及比例为野生型:隐性突变体 = 5:1 ,可确定基因位于 Ⅲ 号染色体上 。
(4)分子杂交定位法中,探针是带放射性标记的 DNA 片段,需与目的基因互补配对 ,才能通过碱基互补原则,特异性结合目的基因,实现定位。相较于杂交实验定位法(需多代杂交、表型观察 )、单体 / 三体定位法(依赖染色体数量变异及杂交后代分析 ),DNA 分子标记法特异性强(直接基于核酸互补,精准识别目的基因 )、定位准确(无需复杂遗传杂交,直接在分子层面确定基因位置 ),或操作更简便、结果更直接。
17.(24-25高一下·山东济南·期末)拟南芥(2N=10)是自花受粉植物,基因高度纯合,易获得突变型,是遗传学实验中常见的模式植物。
(1)拟南芥体细胞中染色体的组成如图1所示。由此可知,正常情况下,拟南芥生殖细胞中染色体的组成最可能是图2中的_______。
(2)科研人员利用基因编辑技术将抗旱能力较弱的野生型拟南芥甲中的e基因改造为具有较强抗旱效应的E基因,筛选后获得了纯合抗旱型拟南芥乙。甲和乙杂交后得到的F1均表现为抗旱性状;F1自交得到的F2个体中,抗旱性状为350株,不抗旱性状为250株。理论上,F2中抗旱与不抗旱植株的比例应为_______,实际比例却为7:5。科研人员发现雄配子存在不育现象,而雌配子正常。试结合比例提出关于F1雌、雄配子育性的合理假说:_______。设计实验验证该假说,实验思路:_______。预期结果:_______。
(3)拟南芥的花型和株高性状稳定易观察,科研人员利用两株纯合拟南芥杂交得F1,F1表现为钟形花高茎;F1自交得F2,其中披针花矮茎210株,披针花高茎1050株,钟形花高茎1260株,钟形花矮茎630株,轮生花高茎210株。不考虑致死和突变。拟南芥花型至少受________对基因控制,控制花型的基因(用A/a、B/b…表示)与株高基因(用H/h表示)的位置关系可表示为_______。
【答案】(1)丙
(2) 3:1 F1产生的雄配子中,含E基因的雄配子有80%不育,而雌配子育性正常 将F1与野生型甲(ee)进行正反交实验,统计后代表型比例 F1作父本,子代抗旱:不抗旱≈1:5;F1作母本,子代抗旱:不抗旱≈1:1
(3) 2(两/二)
【分析】图 1 展示拟南芥正常体细胞染色体组,因拟南芥2N=10 ,图中染色体成对存在(共 5 对 ),体现其二倍体、染色体数稳定的特点 。图 2 是染色体变异后的细胞,甲、乙、丙、丁中染色体形态、数量与图 1 不同,可能因染色体缺失、易位等变异,如乙、丙、丁染色体数量减少、形态改变,反映拟南芥基因高度纯合下,突变导致染色体结构或数目变异,使染色体组型改变,为遗传研究提供突变材料,助力探究染色体变异对表型的影响。
【详解】(1)生殖细胞染色体数为体细胞的一半(N=5),同时生殖细胞中应包含一套完整的染色体组,即每种染色体都有,图 2 中乙丙虽然数量均符合减半,但是乙并没有包含所有类型的染色体,故选丙。
(2)甲(ee)× 乙(EE),F1 基因型为 Ee。自交时,若配子正常,后代基因型及比例为 EE:Ee:ee=1:2:1,表型比抗旱:不抗旱 = 3:1。实际比例 7:5 偏离理论,因雄配子不育。F1(Ee )产生雄配子 E 和 e,若含 E 的雄配子 80% 不育,则可育雄配子 E:e=1×20%:1=1:5;雌配子 E:e=1:1,故提出 F1 含E的雄配子 80% 不育,雌配子正常。让 F1作父本(与 ee 杂交 )、F1作母本(与 ee 杂交 ),观察子代表型。F1作父本时,雄配子 E:e=1:5,子代抗旱(Ee ): 不抗旱(ee )≈1:5;F1作母本时,雌配子 E:e=1:1,子代抗旱:不抗旱 ≈1:1。
(3)F2中披针形花:钟形花=(210+1050+630):(1260+210)=9:7 ,符合9:3:3:1 的变式,说明花型受2对等位基因控制,遵循自由组合定律,A_B_ 表现一种花型(如披针形),A_bb 、aaB_ 、aabb 表现另一种花型如钟形。又因为钟形花均为矮茎,披针形花均为高茎。说明花形与茎株高连锁。 A/a与H/h位于同一对染色体,B/b位于另一对染色体。(或者B/b与 H/h 位于同一对染色体,A/a位于另一对染色体。)
18.(24-25高一下·山东潍坊·期末)果蝇因染色体数目少,繁殖速度快,常作为遗传学研究的实验材料。
(1)MPF在细胞分裂过程中起调控作用,MPF含量升高时,染色质高度螺旋化;而MPF降解时,染色体解螺旋。果蝇卵原细胞中MPF的含量变化如图,DE表示减数分裂I和减数分裂Ⅱ之间短暂的间期。基因的分离和自由组合发生在______(填图中字母)段,同源染色体对数加倍发生在______(填图中字母)段。
(2)果蝇的长翅和残翅由等位基因E/e控制,长翅对残翅为显性。现有纯合的长翅果蝇和残翅果蝇若干,欲通过一次杂交实验判断E/e的位置,选择的杂交组合是______,若后代中________,则E/e仅位于X染色体上。
(3)若果蝇的长翅和残翅基因仅位于X染色体上,且X染色体上存在基因g,g纯合时胚胎无法发育。将长翅雄果蝇与基因型为XEgXeG雌果蝇杂交,子代的表型及比例为______。在后代中偶然发现了一只染色体组成为XXY的残翅果蝇,分析该个体出现的原因是_____。
【答案】(1) CD GH
(2) 残翅雌果蝇和长翅雄果蝇 雌果蝇均是长翅,雄果蝇均是残翅
(3) 长翅雌果蝇:残翅雄果蝇=2:1 亲本雌果蝇在减数分裂Ⅱ时,XeG的姐妹染色体单体分离后移向同一极
【分析】该曲线呈现的是果蝇卵原细胞增殖阶段中 MPF含量的变化情况 。横坐标为细胞增殖阶段,从 A 到 H划分不同时期;纵坐标是 MPF含量。曲线走势有多次波动,AB 段 MPF含量低且平稳;BC 段上升,CD 段保持较高水平,此阶段染色质高度螺旋化,对应减数第一次分裂等时期;DE 段下降,EF段又上升并维持,FG段下降,G-H 段再次上升等 。像 FG段若对应有丝分裂,会发生同源染色体对数加倍情况,MPF含量变化与细胞分裂的不同时期以及染色质的螺旋化、解螺旋状态相关,MPF含量升高时染色质高度螺旋化,降低时染色体解螺旋。
【详解】(1)基因的分离和自由组合发生在减数第一次分裂后期。MPF含量升高时染色质高度螺旋化,对应分裂期。图中 CD 段 MPF含量升高,处于减数第一次分裂时期,所以基因的分离和自由组合发生在CD 段 。因为减数第一次分裂后期发生同源染色体分离、非同源染色体自由组合,此时期染色质高度螺旋化,MPF含量高 。同源染色体对数加倍发生在有丝分裂后期。有丝分裂后期着丝点分裂,姐妹染色单体分离,同源染色体对数暂时加倍。图中 GH段 MPF含量变化符合有丝分裂分裂期特征,所以同源染色体对数加倍发生在GH段 。
(2)要通过一次杂交实验判断E/e的位置,选择残翅雌果蝇和长翅雄果蝇 。因为若基因在 X 染色体上,这种组合的杂交结果会出现明显的性别差异;若在常染色体上,后代雌雄表型无性别差异 。若E/e仅位于 X 染色体上,亲本残翅雌果蝇(XeXe)和长翅雄果蝇(XEY)杂交,后代基因型为XEXe(雌果蝇,长翅)、XeY(雄果蝇,残翅),即雌果蝇均是长翅,雄果蝇均是残翅 。
(3)长翅雄果蝇(XEY )与基因型为XEgXeG雌果蝇杂交,后代基因型及比例为XEXE(长翅雌):XEXe(长翅雌):XEY(长翅雄):XeY(残翅雄) = 1:1:1:1 。又因 X 染色体上g纯合(XgXg、XgY)时胚胎无法发育,实际存活后代中长翅雌果蝇:残翅雄果蝇 = 2:1 。染色体组成为 XXY的残翅果蝇,基因型为XeGXeGY 。该个体出现的原因是亲本雌果蝇在减数分裂Ⅱ时,XeG的姐妹染色单体分离后移向同一极 。这样会产生含XeGXeG的卵细胞,与含Y的精子结合,就形成了 XXY的残翅果蝇 。因为雌果蝇基因型为XEgXeG ,减数分裂Ⅱ异常时,XeG姐妹染色单体未正常分离,导致卵细胞携带两条XeG染色体,受精后出现 XXY个体 。
19.(24-25高一下·山东威海·期末)φX174噬菌体是一种专门寄生在大肠杆菌体内的病毒,由外部的蛋白质衣壳和内部的单链环状DNA(记为DNA+链)构成,因其具有基因组小、复制机制高效的特点而被广泛应用于各类研究中。
(1)φX174噬菌体DNA中共含有______个游离的磷酸基团。若该DNA分子中含碱基A为24%,则据此_____(填“能”或“不能”)推测出碱基G的含量,理由是_____。
(2)φX174噬菌体侵染大肠杆菌后,先以DNA+链为模板合成RNA引物,后在RNA引物的基础上继续连接合成DNA-链,该过程涉及的酶有______。DNA+链和DNA-链形成复制型双链环状DNA后,DNA+链断裂产生游离的3'和5端,以未断裂的DNA-链为模板,DNA+链3端经延伸、切割、环化,不断产生很多拷贝的环状DNA+链。具体过程如下图所示。从复制结果看,上述过程_____(填“属于”或“不属于”)半保留复制,理由是_____。
(3)欲对φX174噬菌体进行放射性同位素标记,具体操作方法是_______;利用标记的φX174噬菌体侵染未标记的大肠杆菌,当放射性主要集中在上清液时,推测实验中用于放射性标记的同位素及其标记物分别是_______。
【答案】(1) 0/零 不能 该DNA为单链,不遵循碱基互补配对原则
(2) RNA聚合酶、DNA聚合酶 不属于 新合成的DNA+链是以DNA-链为模板重新合成的,而非保留亲代DNA的一条链
(3) 先用含放射性同位素的培养基培养大肠杆菌,再用被标记的大肠杆菌培养φX17噬菌体 35S、蛋白质外壳
【分析】T2噬菌体侵染细菌的实验步骤:分别用35S或32P标记噬菌体→噬菌体与大肠杆菌混合培养→噬菌体侵染未被标记的细菌→在搅拌器中搅拌,然后离心,检测上清液和沉淀物中的放射性物质。该实验的结论:DNA是遗传物质。
【详解】(1)φX174噬菌体的DNA是单链环状,没有游离的磷酸基团(链状DNA两端有游离磷酸基团,环状首尾相连无游离端)。该DNA是单链,单链DNA的碱基不严格遵循互补配对原则(只有双链DNA才严格遵循),所以已知A的含量,不能推测G的含量。
(2)以DNA链为模板合成RNA引物,需要RNA聚合酶(催化RNA合成 );在RNA引物基础上合成DNA-链,需要DNA 聚合酶(催化DNA链延伸),所以涉及的酶是RNA聚合酶、DNA聚合酶。半保留复制的特点是新合成的DNA分子中,保留亲代DNA的一条链,新合成一条链,而φX174噬菌体复制时,新合成的DNA+链是以DNA-链为模板重新合成的,没有保留亲代DNA+链,所以不属于半保留复制。
(3)噬菌体是病毒,需寄生在活细胞(大肠杆菌 )内繁殖,所以欲对φX174噬菌体进行放射性同位素标记,具体操作方法是先用含放射性同位素的培养基培养大肠杆菌,再用被标记的大肠杆菌培养φX17噬菌体。噬菌体侵染细菌实验中,若放射性主要集中在上清液(上清液含噬菌体蛋白质外壳),说明标记的是蛋白质外壳,多数蛋白质含S元素,常用35S标记。
20.(24-25高一下·山东威海·期末)水稻是自花传粉植物,籼稻和粳稻的杂交种既有籼米的蓬松清香,又有粳米的柔滑微甘,产量明显提高,但需每年制种。农业生产上可根据水稻胚芽鞘上的紫线性状来筛选杂交种,已知胚芽鞘上有无紫线由A/a和B/b控制,为探究两对基因在染色体上的位置关系,科研小组利用纯合的三种水稻品种进行实验,杂交组合和子代表型如下表所示,其中籼稻1有紫线,籼稻2无紫线,基因测序发现,籼稻2中含有基因A。
杂交组合
亲本类型
F1表型
F2表型
①
籼稻1×籼稻2
有紫线
有紫线:无紫线=3:1
②
籼稻1×粳稻1
有紫线
有紫线:无紫线=3:1
③
籼稻2×粳稻1
有紫线
有紫线:无紫线=9:7
(1)籼稻和粳稻的杂交种虽然具有杂种优势,却只能种植一代,需要每年制种的原因是_____。
(2)由杂交结果可知,A/a和B/b位于_____对同源染色体上,判断依据是_____。
(3)粳稻1的基因型为______。杂交组合①的F2有紫线植株中杂合子比例为_____。杂交组合③的F2中无紫线植株基因型有_____种,其中纯合子比例为______。将杂交组合③的F1测交,子代表型及比例为_____。
(4)基因型为AABb和AaBB的水稻胚芽鞘上紫线性状的表型相同,请设计实验将二者区分开来。实验材料:上述3种纯合亲本水稻(籼稻1、籼稻2、粳稻1)及2种待区分水稻。实验思路:______;预期结果及结论:______。
【答案】(1)杂交种自交后代会发生性状分离,失去杂种优势
(2) 两 杂交组合③的F₂表型比例为9:7,符合两对等位基因自由组合定律的变式
(3) aaBB 2/3 5/五 3/7 有紫线:无紫线=1:3
(4) 让两种待区分水稻分别与粳稻1(aaBB)杂交,观察子代的表型及比例 若子代均为有紫线,则为AABb;若子代有紫线:无紫线=1:1,则为AaBB
【分析】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组合是互不干扰的;在减数分裂形成配子的过程中,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)水稻是自花传粉植物,杂交种为杂合子,自交后其后代会发生性状分离,失去杂种优势,所以需每年制种获取新的杂交种 。
(2)杂交组合③的F2表型比例为9:7(9:3:3:1的变式 ),说明两对基因独立遗传,遵循自由组合定律,位于两对同源染色体上。
(3)组合③籼稻2(含A、无紫线)×粳稻1,F2表型比例为9:7,说明F1是AaBb ,所以籼稻2基因型是AAbb,粳稻1基因型为aaBB。组合①中,籼稻 1(有紫线纯合,基因型为AABB)×籼稻 2(AAbb ),F1为AABb ,F2有紫线中AABB(纯合):AABb(杂合 )=1:2 ,杂合子比例为2/3 。杂交组合③的F2中无紫线植株基因型有5种,具体有AAbb、Aabb、aaBB、aaBb、aabb。组合③F2无紫线共7份,纯合子为AAbb、aaBB、aabb,共3份,比例为3/7。组合③F1(AaBb )与aabb测交,后代基因型为AaBb(有紫线)、Aabb(无紫线)、aaBb(无紫线)、aabb(无紫线),表型及比例为有紫线:无紫线=1:3。
(4)要区分AABb和AaBB,可利用测交或杂交,可让两种待区分水稻分别与粳稻1(aaBB)杂交,观察子代的表型及比例。若为AABb,AABb×aaBB→AaBB、AaBb,子代均为有紫线;若为AaBB,AaBB×aaBB→AaBB:aaBB=1:1,子代有紫线:无紫线=1:1。
21.(24-25高一下·山东滨州·期末)鹦鹉羽色受常染色体上B/b、R/r两对等位基因控制:基因B控制黑色素的合成,b无控制色素合成的功能,且B对b完全显性;R基因可促进B基因的表达且具有剂量效应,即有两个R时表现为黑羽,有一个R时表现为灰羽,无R时表现白羽。为探究B/b、R/r在染色体上的位置关系,研究人员利用基因型不同的纯合白羽个体杂交获得F1,F1随机交配获得F2,F2中出现不同羽色。不考虑突变和染色体交换。
(1)根据F1的表型_____(填“能”或“不能”)确定B/b、R/r的位置关系,原因是_______。若F2的表型及比例为______,则B/b、R/r位于一对同源染色体上。
(2)若B/b、R/r位于非同源染色体上,则F2中白羽个体有_________种基因型,F2中非白羽个体随机交配得F3,F3黑羽个体中纯合体占______。
(3)现已证实B/b、R/r位于非同源染色体上。若每只雌性个体产生后代均符合理论上的性状分离比。请利用F1、F2中的个体设计杂交实验,确定F2中灰羽个体的基因型。
实验思路:________。
结果讨论:若后代中表型及比例为________,则该灰羽个体基因型为BBRr;
若后代中表型及比例为________,则该灰羽个体的基因型为BbRr。
【答案】(1) 不能 无论B/b、R/r位于同源染色体上还是非同源染色体上,F1的表型均为灰羽 灰羽:白羽=1:1
(2) 5 1/2
(3) 选取F1个体分别与F2灰羽异性个体杂交,单独统计每只雌性个体后代F3的表型及比例 黑羽:灰羽:白羽=1:2:1 黑羽:灰羽:白羽=3:6:7
【分析】据题干信息可知:黑羽基因型B-RR,灰羽基因型为B_Rr,白羽基因型为B_rr、bb_ _。
【详解】(1)不能。因为不同基因型的纯合白羽个体杂交(BBrr×bbRR),无论B/b、R/r在染色体上的位置关系如何(位于一对同源染色体上还是两对非同源染色体上),F1的基因型都只有一种(BbRr),表型也只有一种(灰羽)。故仅根据F1的表型无法判断两对等位基因的位置关系。若B/b、R/r位于一对同源染色体上,设亲本纯合白羽个体基因型为BBrr和bbRR,则F1基因型为BbRr,F1产生的配子类型及比例为Br:bR = 1:1(不考虑交叉互换),F1随机交配,F2的基因型及比例为BBrr:BbRr:bbRR=1:2:1,表型及比例为灰羽:白羽 = 1:1。
(2)若B/b、R/r位于非同源染色体上,亲本纯合白羽个体基因型为BBrr和bbRR,F1基因型为BbRr,F1自交,F2的基因型有3×3 = 9种。其中黑羽基因型为BBRR、BbRR,灰羽基因型为BBRr、BbRr,白羽基因型为BBrr、Bbrr、bbRR、bbRr、bbrr,共5种。 F2中非白羽个体(黑羽B - RR:灰羽B - Rr)中,BBRR占 1/9,BbRR占2/9,BBRr占2/9,BbRr占 4/9。产生BR配子的概率为(1/9 + 2/9×1/2+2/9×1/2 + 4/9×1/4 = 4/9,Br配子的概率为2/9×1/2 + 4/9×1/4 = 2/9,bR配子的概率为2/9×1/2 + 4/9×1/4 = 2/9。 产生br配子的概率为4/9×1/4 = 1/9。F3黑羽个体(B - RR)=4/9×4/9 + 4/9×2/9×2=32/81。纯合体BBRR=4/9×4/9=16/81。故F3黑羽个体中纯合体占16/81÷32/81=1/2。
(3)新增小题选取F1个体分别与F2灰羽异性个体杂交,单独统计每只雌性个体后代F3的表型及比例.。若灰羽个体基因型为BBRr,则F1BbRr×BBRr,Bb×BB,后代BB:Bb=1:1,Rr×Rr,后代RR:Rr:rr=1:2:1。故后代表型及比例为黑羽:灰羽:白羽=1:2:1。若该灰羽个体的基因型为BbRr,BbRr×BbRr,按照自由组合定律,后代黑羽基因型B-RR(3),灰羽基因型为B_Rr(6),白羽基因型为B_rr、bb_ _(7),即黑羽:灰羽:白羽=3:6:7。
22.(24-25高一下·山东威海·期末)表观遗传普遍存在于生物体生长、发育和衰老的整个生命历程中,X染色体失活和基因印记是导致其发生的常见作用机制。
(1)猫的毛色基因是由X染色体上的等位基因XO(黄色)和XB(黑色),控制,雌性个体中的两条X染色体中的1条在胚胎发育早期会发生随机失活(染色体高度压缩后使部分基因不能表达)的现象。判断上述现象为表观遗传的依据是_______。玳瑁猫(黄黑相间毛色)与黄色猫杂交,子代中玳瑁猫的概率为_____。欲得到依据毛色即可判断出性别的子代,可选用的亲代杂交组合表型为________。
(2)lgf2(胰岛素样生长因子2)是由lgf2基因控制合成的细胞增殖调控因子,对猫生长发育至关重要。lgf2基因位于常染色体上,分为有功能型(lgf2+)和无功能型(lgf2-),其在遗传时会表现出基因印记现象,即子代中来自双亲的两个等位基因只有一方能表达,而另一方因被印记而不表达。据此推测基因型为lgf2+lgf2-的猫表现为______(填“生长发育正常”或“生长发育迟缓”或“不能确定”)。
①为探究lgf2基因存在的基因印记规律,研究人员设计图所示杂交实验:
分析实验结果可知,遗传时来自_______(填“父方”或“母方”)的lgf2基因被印记而不能表达。若让甲组子代随机交配,其后代的表型和比例为________。
②联系课本所学事例,推测造成基因印记的原因可能是______(答出一种),从而影响基因的表达,使生物表现出表观遗传现象。
【答案】(1) 遗传物质的碱基序列未改变,但基因表达和表型发生可遗传变化 1/4 黑色雌猫×黄色雄猫
(2) 不能确定 母方 生长发育正常:生长发育缓慢=1:1 基因甲基化/组蛋白修饰
【分析】表观遗传是指不改变DNA序列的前提下,通过化学修饰、染色质结构改变等方式调控基因表达的机制。它解释了为何同一套基因在不同细胞或环境中会呈现不同功能,并影响发育、疾病和环境适应等过程。
【详解】(1)上述现象中遗传物质的碱基序列未改变,但基因表达和表型发生可遗传变化,属于表观遗传;玳瑁猫(黄黑相间毛色XOXB)与黄色猫(XOY)杂交,子代中玳瑁猫(XOXB)的概率为1/4;黑色雌猫(XBXB)×黄色雄猫(XOY),后代为XBY(黑色雄猫)、XOXB(玳瑁雌猫),根据毛色可判定性别。
(2)来自双亲的两个等位基因只有一方能表达,而另一方因被印记而不表达,lgf2+lgf2-的猫,由于不确定lgf2+来自哪方不确定其是否能表达,因此表现不能确定。①分析乙组可知,母本为lgf2+lgf2+,产生的雌配子为lgf2+,父本为lgf2-lgf2-,产生的雄配子为lgf2-,得到的子一代为lgf2+lgf2-,表现为生长发育迟缓,因此来自母方的lgf2基因被印记而不能表达;甲组亲本为lgf2+lgf2+(♂)×lgf2-lgf2-(♀),甲组的子代为lgf2+lgf2-,产生的雌配子和雄配子均为1/2lgf2+、1/2lgf2-,由于雌配子中lgf2+不表达,因此后代的表型及比例为生长发育正常(lgf2+lgf2+、lgf2+lgf2-):生长发育缓慢(lgf2+lgf2-、lgf2-lgf2-)=1:1。②基因甲基化或组蛋白修饰均可能影响基因表达,可造成基因印记。
23.(24-25高一下·山东聊城·期末)女娄菜是一种雌雄异株的二倍体高等植物,属XY型性别决定。回答下列问题:
(1)女娄菜花色遗传由两对等位基因A和a、B和b共同控制(如图1所示),其中基因A和a位于常染色体上,基因B和b在性染色体上(如图2所示)。
①据图1分析基因对性状的控制途径是___。据图2可知,在减数分裂过程中,X与Y染色体能发生互换的区段是____(填“I”或“Ⅱ”或“Ⅲ”)。
②据图1、2分析,绿花植株的基因型有_____种。若某一白花雌株与一金黄色花雄株杂交所得F1都开绿花,则亲本的雌株、雄株的基因型分别是____。
(2)女娄菜正常植株呈绿色,部分植株呈金黄色,且金黄色仅存在于雄株中(控制相对性状的基因用D和d表示),以下是某研究小组完成的两组杂交实验及结果。
第I组:绿色雌株和金黄色雄株杂交,后代全为绿色雄株。
第Ⅱ组:绿色雌株和金黄色雄株杂交,后代表型及比例为:绿色雄株:金黄色雄株=1:1.
根据第I、Ⅱ组子代的表型及比例推测,两组子代中均没有出现雌株的原因是______。
(3)已知女娄菜的叶形遗传属于伴X遗传,其叶形有披针形和狭披针形两种类型,研究小组用两个披针形叶的亲本进行杂交实验,后代出现了一定数量的狭披针形叶。请设计杂交实验对“叶形遗传为伴X遗传”加以验证并预测实验结果。
①选择杂交组合:父本____;母本_____。(只写出表型)
②预测其实验结果是____。
【答案】(1) 基因通过控制酶的合成来控制代谢过程,进而控制生物体的性状 I 6 aaXBXB、AAXbY
(2)金黄色雄株产生的含Xd的配子不能成活,只有含Y染色体的精子参与受精作用
(3) 披针形 狭披针形 后代雌性个体全为披针形,雄性个体全为狭披针形
【分析】伴性遗传是指基因位于性染色体上,其遗传方式与性别相关联的遗传现象。由于性染色体(如XY型生物的X和Y染色体,ZW型生物的Z和W染色体)在雌雄个体中的组成不同,导致这些基因控制的性状在雌雄个体中的表现型及比例存在差异。
【详解】(1)①图1显示基因A控制酶A的合成,基因B控制酶B的合成,通过两种酶催化代谢过程形成绿花,因此途径是通过控制酶的合成来控制代谢过程,进而控制生物性状。减数分裂中,X和Y染色体的同源区段可发生互换,图2中Ⅰ为同源区段,因此是Ⅰ。
②绿花需同时含A基因(常染色体)和B基因(性染色体),雌性绿花植株基因型为A-XBX-,共4种,雄性绿花植株基因型为A-XBY,共2种,因此绿花植株基因型共6种。白花雌株(无A基因或无B基因)与金黄色花雄株(有A 基因但无B基因)杂交,F1全为绿花(有A基因和B基因),因此白花雌株需为aaXBXB,金黄色花雄株需为 AAXbY。
(2)由第I组绿色雌株和金黄色雄株杂交,后代全为绿色雄株,可确定绿色是显性性状,金黄色是隐性性状,由第Ⅱ组杂交后代表现型及比例可知,控制植株颜色的基因位于X染色体上,则第I组应该有雌性后代,但第I组后代全为雄性,说明金黄色雄株产生的含Xd的配子不能成活,只有含Y染色体的精子参与受精作用。
(3)两个披针形叶的亲本进行杂交实验,后代出现了一定数量的狭披针形叶,说明披针形叶相对于狭披针形叶是显性性状。要验证叶型遗传为伴X遗传,可进行如下实验:
①选择杂交组合:父本披针形;母本狭披针形。
②预测其实验结果:若是伴X遗传, 则亲本的基因型为XEY和XeXe,二者杂交,后代雌性个体全为披针形(XEXe),雄性个体全为狭披针形(XeY)。
24.(24-25高一下·山东菏泽·期末)矮秆水稻具有抗倒伏、产量高等优点,已发现30多个与微效秆相关基因。为探究五类粳稻纯合品系甲~戊中的微效秆基因(均为基因突变)的位置关系,进行了相关杂交实验,F1自交获得F2,结果见下表。其中品系戊表现为“秆高:秆矮=1:1”。
P
F1
F2
甲×乙、甲×丁
野生型
野生型:矮秆=1:1
甲×丙、甲×戊、乙×丙、乙×戊、
野生型
野生型:矮秆=9:7
丙×丁、丙×戊、丁×戊
乙×丁
矮秆
矮秆
(1)数据分析,品系__________的矮秆突变基因为同一基因的等位基因,这体现了基因突变的特点是__________。
(2)乙×戊与丁×戊两个组合的F1杂交,后代矮秆所占比例为__________。
(3)甲×丙与乙×丙两个组合的F1杂交,后代矮秆所占比例为__________,让这些矮秆植株自交,其后代中纯合个体所占比例为__________。
(4)品系戊的温敏不育性状与Ub、TMS5两类基因有关,两者作用及关系如图所示:已知温度≥25℃时,Ub基因会过表达,花粉败育,从分子水平分析品系戊在温度≥25℃时雄性不育的原因是:温度≥25℃时,其TMS5基因突变,__________,Ub基因表达量增多,从而使得品系戊雄性不育。这体现出__________之间存在复杂的相互作用,共同调控着生物体的性状。
【答案】(1) 乙、丁(缺一不可) 不定向性
(2)7/16
(3) 1/4 5/8
(4) 使RNaseZS1酶活性降低(酶合成量减少),对Ub基因转录的mRNA的降解量减少 基因与基因、基因与基因表达产物、基因与环境
【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。本题围绕矮秆水稻微效基因的遗传规律及基因互作展开,涵盖基因突变特点、基因自由组合定律、遗传概率计算及基因与性状的关系等知识点,图片呈现了不同品系杂交的实验结果及基因作用关系 。
【详解】(1)乙 × 丁的F1自交,F2全为矮秆,说明乙、丁的矮秆突变基因为同一基因的等位基因;甲与乙、丁杂交,F2野生型:矮秆 = 1:1,也验证乙、丁突变基因的关联性,体现基因突变的不定向性。因等位基因是同一基因座位的不同形式,杂交结果可判断基因是否等位,而不定向性指基因突变可产生多种等位基因。
(2)乙 × 戊、丁 × 戊的F1均为野生型,F2野生型:矮秆 = 9:7,符合两对基因自由组合(9:3:3:1 的变式 )。两组合F1杂交,AaBb×AaBb,后代基因型及比例:野生(A_B_ )9/16,后代矮秆比例为7/16。
(3)甲 × 丙、乙 × 丙的两 F1(AaBb )杂交,仅看等位基因 A/a :Aa×Aa → 矮秆(aa )占 1/4 ;基因 B/b 纯合不影响表型,故后代矮秆占 1/4 。矮秆植株基因型及比例:A_bb(3/7 ,含 AAbb、Aabb )、aaB_(3/7 ,含 aaBB、aaBb )、aabb(1/7 )。自交后纯合情况:AAbb、aaBB、aabb 自交全纯合;Aabb、aaBb 自交纯合子占 1/2 。总纯合比例:(3/7×1/3+3/7×2/3×1/2)+(3/7×1/3+3/7×2/3×1/2)+1/7=5/8,故纯合个体占 5/8 。
(4)温度≥25℃时,TMS5 基因突变使 RNaseZSI酶活性降低,Ub 基因 mRNA 降解减少、表达量增加,导致雄性不育;体现基因与基因、基因与环境的复杂互作。因基因通过表达产物调控性状,环境(温度 )影响基因表达,进而改变性状。
25.(24-25高一下·山东东营·期末)豌豆的花色有红色和白色两种类型,受C、c(位于1号染色体上)和R、r两对等位基因控制。某研究小组利用三个纯合品种进行相关实验,结果如下表所示。回答下列问题。
组别
亲本
F1表型
F2表型及数量
实验一
红花品种A×白花品种B
红花
红花1799 白花601
实验二
白花品种B×白花品种C
红花
红花1350 白花1050
(1)统计分析实验一中F2的表型及数量得出F2的性状分离比接近_________,从F1产生配子的角度解释此比例出现的原因为________。
(2)据题干推测,白花品种B的基因型为________;选取实验二中F2红花植株自然状态下种植,得到的子代中红花植株所占的比例为________。
(3)由题干信息可知,当c或r基因纯合时,会掩盖显性基因的作用,这种现象叫作重复隐性上位。豌豆中控制花青素合成的途径如图所示:
基因D可通过另外的代谢途径将中间产物转化为花青素,利用转基因技术向实验二F1红花植株体细胞的1号染色体上导入一个外源基因D(不破坏相关基因),并将其培育成完整植株。可推测基因D能打破______(填“cc”“rr”或“cc和rr”)基因型的上位效应。
(4)为确定基因D导入的是C还是c所在的染色体,研究小组设计了相关实验。实验思路:将该转基因植株自然状态下种植并收获子代,观察子代的表型及比例。
预期结果及结论:①_________;②_______。
【答案】(1) 3:1 两对等位基因中应该有一对等位基因是纯合,不会发生分离,而另一对则遵循分离定律,在形成配子时,能产生数量相等的两种配子。
(2) CCrr或ccRR 25/36
(3)rr
(4) 如果子代红花:白花=3:1,则基因D导入C所在的染色体上 如果子代红花:白花=11:5,则基因D导入c所在的染色体上
【分析】在该豌豆花色遗传中,由于花色受 C、c(1 号染色体)和 R、r 两对等位基因控制,纯合亲本杂交产生的 F1 形成配子时,两对等位基因会随非同源染色体自由组合,产生多种配子。而F2 出现特殊的 3:1(实验一)和 9:7等比例,是因存在上位效应 。比如隐性上位,即某对基因(如隐性 cc 或显性 CC )会掩盖另一对基因(R/r )的表型效应,,体现了基因互作(上位效应)对自由组合后代表型分离比的重塑。
【详解】(1)实验一 F2 红花:白花 ≈3:1,但是由2对等位基因控制,说明这两对等位基因中应该有一对等位基因是纯合,不会发生分离,而另一对则遵循分离定律,即F1 在形成配子时,能产生数量相等的两种配子,且雌雄配子随机结合。
(2)结合题干,实验二中的白花品种为纯合子,且白花与白花杂交,后代出现红花,说明红花可能是双显性状,而两个白花均为单显,所以白花B的基因型为CCrr 或ccRR。F1的基因型为CcRr,实验二中F2红花有四种基因型,分别为CCRR(占1/9,自交后均为红花)、CCRr(占2/9,自交后3/4为红花)、CcRr(占4/9,自交后9/16为红花)、CcRR(占2/9,自交后3/4为红花)、子代中红花植株红花占1/9+2/9×3/4+4/9×9/16+2/9×3/4= 25/36。
(3)从代谢途径看,R/r 控制花青素合成,当rr 纯合时,无法合成花青素,即使有C 基因(合成中间产物 )也没用,所以外源基因D 可将中间产物转化为花青素,打破rr 纯合导致的上位效应,因为rr 纯合时原本无法合成花青素,D 提供了新途径,所以能打破rr 基因型的上位效应。
(4)假设F1 基因型为CcRr ,若基因D导入C 所在染色体,那么该植株基因型可看作CDcRr,此时C与D连锁,这样即使rr纯合,也依旧为红花,白花只有当cc纯合时才能产生,故红花:白花=3:1 ;当D 与c连锁时,该植株基因型可看作CcDRr,此时如果为CCrr,无法产生中间产物,依旧为白花,所以白花条件变为cc__(占1/4)或CCrr(占1/16),红花:白花=11:5。
26.(24-25高一下·山东潍坊·期末)木质素是作物防御有害生物的重要化学屏障,其合成途径如图1。为探究木质素合成途径基因(PAL、C3H、4CL、COMT)在木薯抗叶螨中的作用,科研人员以抗螨木薯和易感螨木薯为材料,分析叶螨取食上述木薯品种不同时间后,木质素合成途径基因在不同品种间表达量的差异,结果如图2。
(1)PAL表达的蛋白质能催化苯丙氨酸转化为肉桂酸,表明基因表达产物与性状的关系是______。
(2)该实验中的自变量是________,推测基因_______与木薯的抗螨性有关,依据是________,在抗叶螨中发挥重要作用的是_________(填“S”“G”或“H”)型木质素。
(3)研究发现,抗螨木薯细胞中存在一种miRNA,能够跟C3H的mRNA结合,通过抑制______过程降低C3H的表达量。该miRNA的部分碱基序列为5'-GUUAACACU-3',写出C3H转录模板链中与该片段对应的序列5′-_____-3'。
【答案】(1)基因通过控制酶的合成来控制代谢过程,进而控制生物体的性状
(2) 螨害时间、木薯品种 PAL和4CL PAL和4CL在抗螨木薯品种中表达量显著提高;在相同的螨害时间内,其表达量显著高于易感螨品种 H
(3) 翻译 GTTAACACT
【分析】基因表达产物与性状的关系:(1)基因通过控制酶的合成来控制代谢过程,进而控制生物体的性状;(2)基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的形状。
【详解】(1)PAL表达的蛋白质能催化苯丙氨酸转化为肉桂酸,说明PAL表达的蛋白质是酶,表明基因表达产物与性状的关系是:基因通过控制酶的合成来控制代谢过程,进而控制生物体的性状。
(2)该实验中的自变量是螨害时间、木薯品种,由图2可知,PAL和4CL在抗螨木薯品种中表达量显著提高;在相同的螨害时间内,其表达量显著高于易感螨品种,而C3H和COMT的相对表达量在抗螨木薯和易感螨木薯中基本相同,推测基因PAL和4CL与木薯的抗螨性有关。结合图1可知,在抗叶螨中发挥重要作用的是H型木质素。
(3)mRNA是翻译过程中的模板,miRNA能够跟C3H的mRNA结合,通过抑制翻译过程降低C3H的表达量。该miRNA可与mRNA进行碱基互补配对,而mRNA又和C3H转录模板进行碱基互补配对,由此可知,该miRNA的部分碱基序列与C3H转录模板基本相同(除碱基U和T的区别),因此,C3H转录模板链中与该片段对应的序列5′-GTTAACACT-3'。
27.(24-25高一下·山东潍坊·期末)某二倍体自花传粉植物的花瓣颜色受两对独立遗传的基因(A/a、B/b)控制。花瓣色素合成的代谢途径如图。不考虑染色体互换。
(1)纯合白花植株的基因型为_______。从基因位置的角度分析,A/a和B/b能够独立遗传的原因是________。
(2)现有基因型为AaBb的植株自交,F1中花瓣为橙色的植株占比为________。F1中自交后代花瓣颜色不出现性状分离的个体占比为_______。
(3)实验中发现一株橙色花瓣的突变株,该突变株自交后代性状分离比为橙色:白色=9:7。经检测发现该突变株存在一对等位基因R和r,且该对等位基因会调节酶I的合成。根据杂交结果推测,R/r基因对酶I的调节作用是_____。为探究基因B/b与R/r是否在同一对染色体上,现将基因型为AABBRR和aabbrr的个体杂交得到F1,F1自交得到F2。若F2中不出现_______色花瓣,则B/b与R/r在同一对染色体上;若F2中红色花瓣个体的比例为_______,则B/b与Rr不在同一对染色体上。
【答案】(1) aaBB、aabb A/a和B/b位于非同源染色体上
(2) 3/16 3/8
(3) r基因纯合时会抑制酶I的合成 橙 27/64
【分析】基因通过控制酶的合成来控制代谢进而生物的性状,根据题目意思可知A_B_同时存在为红色花瓣、A_bb为橙色花瓣、aa_ _为白色花瓣,花瓣颜色受两对基因独立遗传,说明遵循自由组合定律。
【详解】(1)根据题目意思可知A_B_同时存在为红色花瓣,A_bb为橙色花瓣,aa_ _为白色花瓣,纯合白花植株的基因型为aaBB、aabb。A/a和B/b位于非同源染色体上遵循自由组合定律能够独立遗传。
(2)AaBb的植株自交,F1中花瓣为橙色的植株A_bb为3/16,F1中自交后代花瓣颜色不出现性状分离的个体(1/16AABB、1/16AAbb、1/16aaBB、2/16aaBb、1/16aabb)占比为3/8。
(3)该突变株自交后代性状分离比为橙色:白色=9:7,其基因型为:AaRrbb,说明A_R_bb为橙色,aaR_bb、A_rrbb、aarrbb基因型为白色,说明r基因纯合时会抑制酶I的合成。现将基因型为AABBRR和aabbrr的个体杂交得到F1,假设B/b与R/r在同一对染色体上,B与R连锁,b与r连锁 ,AaBbRr自交,则F2不会橙色花瓣,只会出现红色(A_BBR_)和白色(A_bbrr)。若不在同一对染色体上,遵循自由组合定律,红色花瓣基因型为A_B_R_,A_占3/4,B_占3/4,R_占3/4,所以比例为3/4×3/4×3/4 = 27/64 。
28.(24-25高一下·山东潍坊·期末)某雌雄异株植物耐盐碱性状和性别分别由两对独立遗传的基因A/a和T/t控制。当T存在时,表现为雄株。科研人员对某地该植物种群不同个体进行调查,结果如表。
表型
耐盐碱
不耐盐碱
基因型
AA
Aa
aa
占比
20%
50%
30%
(1)耐盐碱是该植物对环境的一种适应,适应形成的必要条件是_______。
(2)该植物种群中a的基因频率是_________。调查发现,该植物种群每年耐盐碱个体数量增加10%,不耐盐碱个体数量减少10%,一年后,该种群中a的基因频率是________(保留三位有效数字)。
(3)科研人员利用X射线照射多株基因型为AaTt的幼苗诱发染色体结构变异,得到突变株甲和乙。将突变株甲与耐盐碱雌株丙杂交,子代中耐盐碱:不耐盐碱=3:1,且雌株全部为耐盐碱,雄株耐盐碱:不耐盐碱=1:1。植株丙的基因型为_______,下图可能是突变株甲染色体组成的是_____(用下图序号表示)。
若突变株乙中含A的染色体片段移接到了不含T/t的非同源染色体上,将其与丙杂交,则子代中耐盐碱与不耐盐碱植株的比例为_______。
【答案】(1)群体中出现可遗传的有利变异和环境的定向选择
(2) 55% 52.4%
(3) Aatt ③ 3:1
【分析】基因的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)群体中出现可遗传的有利变异和环境的定向选择是适应形成的必要条件。
(2)在一个种群基因库中,某个基因占全部等位基因数的比值,叫作基因频率。该植物种群中a的基因频率=aa的基因型频率+1/2Aa的基因型频率=30%+1/2×50%=55%。AA、Aa、aa的基因型频率分别为20%、50%、30%,假设三者对应的数量分别为20、50和30,一年后AA的个体数为20×(1+10%)=22,Aa的个体数为50×(1+10%)=55,aa的个体数为30×(1-10%)=27,因此,一年后该种群的个体数为104,a的基因频率为(27×2+55)÷(104×2)×100%≈52.4%。
(3) 耐盐碱雌株丙的基因型为A_tt,突变株甲与耐盐碱雌株丙杂交,子代中有不耐盐碱个体(aa)出现,所以丙的基因型为Aatt。丙能产生At和at两种配子,甲与丙杂交所得的后代中雌株全部为耐盐碱,说明甲产生的配子中必定同时含有A和t基因,只有③符合条件,因此,图中可能是突变株甲染色体组成的是③。若突变株乙中含A的染色体片段移接到了不含T/t的非同源染色体上,则乙产生的配子中有1/2含有A基因,有1/2不含A基因,丙产生的配子中1/2含有A基因,有1/2不含A基因,甲与丙杂交,子代不耐盐碱植株所占的比例为1/2×1/2=1/4,耐盐碱植株所占的比例1-1/4=3/4,因此,子代中耐盐碱与不耐盐碱植株的比例为3:1。
29.(24-25高一下·山东烟台·期末)在某种家兔中,毛的灰色与白色由等位基因B、b控制,长毛与短毛分别由等位基因HL、HS控制,毛发长度除了受基因型控制还受个体性别的影响。某生物育种基地利用现有的纯合灰色短毛兔和纯合白色长毛兔进行杂交实验,产生大量的F1和F2,实验结果如下表。
实验一
(♂)白色长毛X灰色短毛(♀)
F1
雄兔
全为灰色长毛
雌兔
全为灰色短毛
实验二
F1雌雄个体相互交配
F2
雄兔
灰色长毛:灰色短毛:白色长毛:白色短毛=9:3:3:1
雌兔
灰色长毛:灰色短毛:白色长毛:白色短毛=3:9:1:3
(1)F1雌雄兔的毛色均为灰色,F2中同时出现灰色兔和白色兔,这种现象在遗传学上称为______,产生这种现象的根本原因是______。
(2)结合上述实验结果判断,等位基因B、b和H、HS的遗传______(填“遵循”或“不遵循”)自由组合定律,判断依据是______。
(3)综合上述信息判断,等位基因HL、HS位于_______(填“常”或“X”)染色体上。依据上述判断,某科研小组让F1长毛雄兔与多只纯种短毛雌兔杂交,理论上子代雌雄兔的表型及比例为______。
(4)育种基地欲从F2中选育出能稳定遗传的灰色长毛雄兔,写出最简单的选育思路及结果_______。
【答案】(1) 性状分离 等位基因分离
(2) 遵循 F1雌雄个体相互交配,F2雄兔中灰色长毛:灰色短毛:白色长毛:白色短毛=9:3:3:1
(3) 常 短毛雌兔:长毛雄兔:短毛雄兔=2:1:1
(4)从F2中选择灰色长毛雄兔进行测交,与多只纯合白色短毛雌兔杂交。若后代雌兔全部为灰色长毛,雄兔全部为灰色短毛,则该灰色长毛雄兔为纯合子,可稳定遗传
【分析】实验二中,F1雌雄个体相互交配,F2雄兔中长毛:短毛=3:1,雌兔中长毛:短毛=1:3,等位基因HL、HS位于常染色体上,杂合子HLHS在雄兔中表现为长毛,在雌兔中表现为短毛。
【详解】(1)F1雌雄兔的毛色均为灰色,F2中同时出现灰色兔和白色兔,这种现象在遗传学上称为性状分离,产生这种现象的根本原因是等位基因分离。
(2)F1雌雄个体相互交配,F2雄兔中灰色长毛:灰色短毛:白色长毛:白色短毛=9:3:3:1,则等位基因B、b和H、HS的遗传遵循自由组合定律。
(3)实验二中,F1雌雄个体相互交配,F2雄兔中长毛:短毛=3:1,雌兔中长毛:短毛=1:3,等位基因HL、HS位于常染色体上,杂合子HLHS在雄兔中表现为长毛,在雌兔中表现为短毛。依据上述判断,某科研小组让F1长毛雄兔(HLHS)与多只纯种短毛雌兔(HSHS)杂交,理论上子代雌雄兔的表型及比例为:短毛雌兔:长毛雄兔:短毛雄兔=2:1:1。
(4)选育思路:从F2中选择灰色长毛雄兔进行测交,与多只纯合白色短毛雌兔杂交。若后代雌兔全部为灰色长毛,雄兔全部为灰色短毛,则该灰色长毛雄兔为纯合子,可稳定遗传。
30.(24-25高一下·山东泰安·期末)绿脓杆菌是一种临床上较常见的致病细菌。科研人员将噬菌体PaP1的DNA和噬菌体JG的蛋白质外壳重组获得重组噬菌体,噬菌体JG、噬菌体PaP1、重组噬菌体对不同类型的绿脓杆菌(PA1、PAO1)的吸附率如下图所示。
(1)PA1的遗传物质是________,重组噬菌体的遗传物质是________,噬菌体侵染细菌时合成噬菌体蛋白质外壳的原料是________。
(2)据上述实验结果推测,噬菌体JG对绿脓杆菌________的杀灭效果更好,重组噬菌体侵染绿脓杆菌后繁殖出的子代噬菌体对绿脓杆菌________的吸附率更高。
(3)据上述实验结果推测,噬菌体对绿脓杆菌的吸附率主要取决于噬菌体的________。
(4)噬菌体PaP1感染绿脓杆菌PA1后,可以杀死大部分的细菌,但总会有一定数量的耐受菌株产生,研究发现和绿脓杆菌PA1相比,PA1r(耐受菌)丢失了一段DNA序列,该序列含有合成脂多糖的关键基因gaIU,为验证gaIU基因的丢失是导致PA1r出现耐受性的原因,科研人员进行了有关实验,部分实验如下
组别
1
2
处理方法
PA1r+PaP1
?
预期结果
?
菌落减少甚至无菌落
请将实验中的处理方法或预期结果补充完整,1组预期结果:________;2组处理方法:________。(填“导入gaIU基因的PA1r+PaP1”或“PA1+PaP1”)
【答案】(1) DNA PaP1的DNA 细菌(绿脓杆菌)的氨基酸
(2) PAO1 PA1
(3)蛋白质外壳
(4) 菌落基本无变化 导入gaIU基因的PA1r+PaP1
【分析】1、噬菌体没有细胞结构,只能寄生在活细胞内,故噬菌体和铜绿假单胞菌之间的种间关系是寄生。噬菌体侵染铜绿假单胞菌时,其尾丝蛋白通过与细胞壁上的脂多糖结合进而吸附在铜绿假单胞菌表面,不同噬菌体的尾丝蛋白不同,这就使得噬菌体的侵染具有高度的特异性(专一性)。
2、据图分析:A组重组噬菌体对PAO1绿脓杆菌的吸附率与B组噬菌体JG相似,B组噬菌体JG对PAO1绿脓杆菌的吸附率高,C组噬菌体PaP1对PA1绿脓杆菌的吸附率高,根据A、B、C组的实验结果可以得出:重组噬菌体主要侵绿脓杆菌PAO1,噬菌体JG主要侵染绿脓杆菌PAO1,噬菌体PaP1主要侵染绿脓杆菌PA1,以及噬菌体对绿脓杆菌的吸附主要取决于其蛋白质外壳。
【详解】(1)据题意知,绿脓杆菌属于原核生物,PA1的遗传物质是DNA。将噬菌体PaP1的DNA和噬菌体JG的蛋白质外壳重组获得重组噬菌体,重组噬菌体的遗传物质是PaP1的DNA,噬菌体为病毒,合成病毒的原料来源于宿主细胞,蛋白质的基本单位为氨基酸,故噬菌体侵染细菌时合成噬菌体外壳蛋白质的原料是宿主细胞的氨基酸。
(2)分析题图,噬菌体JG对PAO1绿脓杆菌的吸附率高,对绿脓杆菌PAO1的杀灭效果更好,重组噬菌体侵染绿脓杆菌后繁殖出的子代噬菌体对绿脓杆菌PA1的吸附率更高。
(3)通过比较A、B、C三组的实验结果可知,重组噬菌体对PAO1绿脓杆菌的吸附率高,与噬菌体JG相似,重组噬菌体由噬菌体PaP1的DNA和噬菌体JG的蛋白质外壳组成,所以噬菌体对绿脓杆菌的吸附主要取决于其蛋白质外壳。
(4)若gaIU基因的丢失是导致PA1r出现耐受性的原因,噬菌体PaP1r(不含gaIU基因)感染绿脓杆菌PA1后,不能杀死细菌,所以第1组实验的预期结果为菌落基本无变化。第2组实验结果是菌落减少甚至无菌落,则处理方法应为导入gaIU基因的PA1r+PaP1。
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