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2023届高考生物二轮复习5遗传的分子基础、变异与进化作业含答案
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这是一份2023届高考生物二轮复习5遗传的分子基础、变异与进化作业含答案，共19页。试卷主要包含了单项选择题，不定项选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
1.龙门山洞穴沟虾是一种新物种,它与我们常见的虾外形差异很大,没有扇形的尾巴和长长的触角,身体里没有色素,几乎透明,甚至连眼睛也没有,看起来宛如科幻电影里的外星生物。下列相关说法正确的是( D )
A.龙门山洞穴沟虾的眼睛退化是自然选择直接作用于基因导致的
B.龙门山洞穴沟虾与常见虾交配能产生可育后代
C.一只龙门山洞穴沟虾中所含有的全部基因就是该物种种群的基
因库
D.龙门山洞穴沟虾与其生活的无机环境之间会在相互影响中协同
进化
解析:自然选择直接作用于生物的表型,使种群的基因频率发生变化;龙门山洞穴沟虾是一种新物种,与常见虾之间有生殖隔离,故两者交配不能产生可育后代;一个种群中全部个体所含有的全部基因就是该物种种群的基因库,一只龙门山洞穴沟虾不能构成一个种群;协同进化指的是不同物种之间、生物与无机环境之间在相互影响中不断进化和发展。
2.T细胞内HIV的遗传物质RNA不能直接翻译成蛋白质;结核杆菌可以边转录边翻译出蛋白质;酵母菌的mRNA从核孔出来之后才能翻译成蛋白质。下列有关上述材料的叙述,错误的是( C )
A.不同生物的mRNA的基本组成单位相同
B.细菌中蛋白质的合成可以在拟核区进行
C.以上三种生物的遗传信息的传递遵循的中心法则各不相同
D.碱基序列相同的DNA分子控制合成的蛋白质可能不同
解析:不同生物的mRNA的基本组成单位相同,都是核糖核苷酸;细菌中蛋白质的合成可以在拟核区进行;酵母菌、结核杆菌的基因表达都要经过转录和翻译过程,这两种生物的遗传信息的传递遵循的中心法则相同,而HIV的遗传物质RNA需要先经过逆转录合成DNA,再经过转录和翻译过程才能合成蛋白质;在不同生物或同种生物的不同细胞中,碱基序列相同的DNA分子上的基因的表达情况可能不同,合成的mRNA也可能不同,控制合成的蛋白质也就可能不同。
3.(2022·山东德州二模)DNA缠绕在组蛋白周围形成核小体,是染色质的结构单位。组蛋白的乙酰化会弱化组蛋白和DNA的相互作用,疏松了染色质的结构,进而调控基因的表达。下列说法错误的是 ( B )
A.DNA粗提取实验中需要将DNA和组蛋白分离
B.大肠杆菌在细胞分裂前要完成组蛋白的合成
C.组蛋白的乙酰化在转录水平调控基因的表达
D.组蛋白的乙酰化可使生物表型发生可遗传变化
解析:染色质的结构单位是核小体,核小体是由DNA缠绕在组蛋白周围形成的,因此DNA粗提取实验中需要将DNA和组蛋白分离;大肠杆菌是原核生物,其细胞中没有染色质,也就不存在由DNA缠绕在组蛋白周围形成的核小体,因此在细胞分裂前没有组蛋白的合成;组蛋白的乙酰化会弱化组蛋白和DNA的相互作用,疏松了染色质的结构,因此组蛋白的乙酰化可以在转录水平调控基因的表达;组蛋白的乙酰化,虽然没有改变基因的碱基序列,但可使生物表型发生可遗传变化。
4.(2022·辽宁大连模拟)某科研团队解析了一种特殊DNA的合成机制,这类特殊的DNA用二腺嘌呤(Z)完全取代正常的腺嘌呤(A),与胸腺嘧啶(T)配对,该碱基对之间形成更稳定的三个氢键,极大地改变了DNA的物理化学特征。研究发现噬菌体中都含有这种特殊的DNA。下列关于这种特殊DNA的叙述,错误的是( A )
A.该种DNA结构中碱基的种类增加,嘌呤的比例也增大
B.该种DNA结构热稳定性更高,拓展了DNA的应用范围
C.该种DNA复制所需酶的种类可能增加,可涉及Z的合成,A的消除
D.该种DNA可能不会被细菌的防御机制识别,对细菌具有更强的
杀伤力
解析:分析题意可知,该特殊DNA中用二腺嘌呤(Z)完全取代正常的腺嘌呤(A),故该种DNA的碱基由ATGC替换为ZTGC,碱基种类并未增加嘌呤∶嘧啶=1∶1,嘌呤的比例不变;正常的DNA中A与T配对,但是A与T之间只有两个氢键,而该种DNA的Z与T之间有三个氢键,热稳定性更高,拓展了DNA的应用范围;由于该种DNA需要用Z完全取代A,故复制所需酶的种类可能增加,可涉及Z的合成,A的消除;噬菌体是一种DNA病毒,结合题意可知,噬菌体中都含有这种特殊的DNA,且该种DNA的物理化学特征发生了极大改变,故可能不会被细菌的防御机制识别,对细菌具有更强的杀伤力。
5.动态突变是指基因中的3个相邻核苷酸重复序列的拷贝数发生倍增而产生的变异,这类变异会导致人类的多种疾病,且重复拷贝数越多,病情越严重。下列关于动态突变的推断正确的是( D )
A.可借助光学显微镜进行观察
B.只发生在生长发育的特定时期
C.会导致染色体上基因的数量有所增加
D.突变基因的翻译产物中某个氨基酸重复出现
解析:基因突变是基因碱基序列的改变,光学显微镜下是看不到的;基因突变具有随机性,可以发生在生物个体发育的任何时期;基因突变是基因碱基序列的改变,而基因的数量不变;动态突变是指基因中的3个相邻核苷酸重复序列的拷贝数发生倍增而产生的变异,则其翻译产物中某个氨基酸会重复出现。
6.奥密克戎是新型冠状病毒(单链RNA病毒)变种,世界卫生组织将奥密克戎定义为第五种“关切变异株”。奥密克戎入侵人体细胞后,其RNA直接指导合成两条超长复制酶多肽,再剪切成多个多肽链,然后该病毒RNA才能经这些剪切后形成的复制酶的催化开始复制。下列说法正确的是( D )
A.超长复制酶多肽的合成必须经过转录和翻译两个过程
B.新型冠状病毒变异快,变种多,根本原因是各国的环境复杂
C.该病毒RNA复制所需要的酶来源于宿主细胞相关基因表达产物
D.人类在与新型冠状病毒的斗争中,二者相互选择、协同进化
解析:根据题干“奥密克戎入侵人体细胞后,其RNA直接指导合成两条超长复制酶多肽”,说明超长复制酶多肽的合成是以病毒的RNA为模板直接翻译形成的,不经过转录过程;新型冠状病毒变异快,变种多,根本原因是新型冠状病毒的遗传物质RNA为单链结构,结构不稳定,容易发生变异;由题意可知,该病毒RNA复制所需要的酶来源于以病毒的RNA为模板直接合成的超长复制酶多肽的剪切;在与新型冠状病毒的斗争中,人类不断提高免疫力抵抗病毒感染,而病毒不断变异以便完成对宿主的感染,因而二者相互选择、协同进化。
7.操纵子是基因表达调控的一段序列,它由调节基因(I)、启动子(P)、操纵基因(O,不编码蛋白质)、结构基因等部分组成。如图表示大肠杆菌细胞中乳糖代谢所需酶(结构基因lacZ、lacY、lacA编码)的合成及调控过程。图甲表示环境中没有乳糖时,结构基因的表达被“关闭”的调节机制;图乙表示环境中有乳糖时,结构基因的表达被“打开”的调节机制。下列叙述正确的是( D )
A.图甲中阻遏蛋白的mRNA在细胞核中转录形成
B.图乙中体现了一个mRNA上只有一个起始密码子
C.图乙中RNA聚合酶通过碱基互补配对与启动子准确结合
D.上述调节机制说明环境条件可影响基因的选择性表达
解析:大肠杆菌为原核生物,细胞中没有真正的细胞核,因此,图甲中阻遏蛋白的mRNA不可能在细胞核中转录形成;图乙中一个mRNA为模板指导合成了三种多肽链,该图示说明一个mRNA上含有不止一个起始密码子;RNA聚合酶的化学本质是蛋白质,其结构中不存在碱基,因此,图乙中RNA聚合酶不是通过碱基互补配对与启动子准确结合的;图甲表示环境中没有乳糖时,与乳糖代谢有关的基因被“关闭”;图乙表示环境中有乳糖时,与乳糖代谢有关的基因被“打开”,这种调节机制的存在说明环境条件可影响基因的选择性表达。
8.(2022·山东济南一模)基因组印记是指来源于父本染色体和母本染色体上的等位基因在子代中表达出现差异的一种遗传现象。DNA甲基化是基因组印记最重要的方式之一,甲基化会导致基因无法表达,且在配子形成过程中可发生印记重建。若基因型均为Aa甲(A控制野生型,a控制突变型,“a甲”表示a基因甲基化)的雌雄小鼠杂交,雌性小鼠所产生卵细胞中的基因未出现甲基化,雄性小鼠产生精子时A、a基因均被甲基化。据此推测杂交子代小鼠的野生型与突变型的比例为( C )
A.3∶1B.2∶1
C.1∶1D.无法判断
解析:由题意可知,亲代雌鼠与雄鼠杂交,雄配子中的A基因、a基因均被甲基化,雌配子中的A基因、a基因均不被甲基化,雌雄配子结合的子代有AA甲,表现为A控制的性状即野生型,A甲a表现为a控制的性状即突变型,Aa甲表现为A控制的性状即野生型,aa甲表现为a控制的性状即突变型,因此最终子代的表型及比例是野生型∶突变型=
1∶1。
二、不定项选择题
9.CRISPRCas9是生物学科研的热门技术,该技术源于细菌的一种防御机制。如图所示,当细菌感知到噬菌体侵入时,会通过gRNA识别噬菌体DNA,并通过Cas9蛋白切断目标DNA,从而起到防御作用。下列关于该机制的叙述错误的是( ABD )
A.噬菌体DNA的变化体现了基因突变的不定向性
B.gRNA与目标DNA结合片段中最多含有5种核苷酸
C.Cas9蛋白可破坏DNA分子的磷酸二酯键
D.高倍光学显微镜可观察到该现象
解析:噬菌体DNA被细菌gRNA识别并被Cas9蛋白切割属于特定位点的切割,不是基因突变,不能体现基因突变的不定向性;gRNA为RNA,最多含有4种核糖核苷酸,DNA含有4种脱氧核苷酸,故gRNA与目标DNA结合片段中最多含有8种核苷酸;Cas9蛋白可切断目标DNA,该过程破坏的是DNA分子的磷酸二酯键;题述过程属于分子水平的改变,光学显微镜下无法观察到该现象。
10.如图为人体细胞中DNA控制性状的流程,下列相关叙述错误的是( AC )
A.人体细胞中核糖体的分布位置:游离于细胞质基质中、附着在内质网上
B.图中的蛋白质2可能是催化丙酮酸分解成二氧化碳的酶
C.Ⅲ代表的是tRNA,其转运氨基酸的密码子是UGA
D.核基因发生突变,可能会影响线粒体的性状
解析:从题图可以看出线粒体中也有核糖体;图中的蛋白质2分布在线粒体基质中,而有氧呼吸第二阶段丙酮酸分解成二氧化碳的过程也发生于该部位,所以蛋白质2可能是催化丙酮酸分解成二氧化碳的酶;由题图可知,Ⅲ代表tRNA,其转运氨基酸的反密码子是UGA,密码子是ACU;由题图可知,核基因可以控制线粒体中的蛋白质1的合成,所以核基因发生突变,可能会影响线粒体的性状。
11.蜂群中能持续获得蜂王浆的雌性幼虫会发育成蜂王,而大多数幼虫以花粉和花蜜为食则发育成工蜂。蜂王浆中含有丰富的micrRNA,这些micrRNA被幼虫摄入后与Dnmt3基因的mRNA结合而抑制其表达,从而显著降低幼虫体内dynactinp62基因的甲基化水平。下列叙述正确的是( ABC )
A.蜂王浆中的micr RNA可以不经分解而被蜜蜂幼虫吸收
B.Dnmt3基因的表达产物可能是一种DNA甲基化酶
C.micrRNA通过干扰Dnmt3基因的翻译抑制其表达
D.抑制幼虫的dynactinp62基因表达可以使其发育成蜂王
解析:由题干信息“这些micrRNA被幼虫摄入后与Dnmt 3基因的mRNA结合”可知,蜂王浆中的micrRNA被雌性幼虫摄入后不经分解即可被吸收;根据题干信息“这些micrRNA被幼虫摄入后与Dnmt3基因的mRNA结合而抑制其表达,从而显著降低幼虫体内dynactinp62基因的甲基化水平”推测,Dnmt3基因的表达产物能催化DNA分子甲基化,可能是一种DNA甲基化酶;micrRNA被幼虫摄入后与Dnmt3基因的mRNA结合,抑制翻译过程从而抑制其表达;由题意可知,蜂王浆中含有的micrRNA可显著降低幼虫体内dynactinp62基因的甲基化水平,故抑制幼虫的dynactinp62基因表达,幼虫不会发育成蜂王。
12.T2噬菌体侵染大肠杆菌后,可使菌体破裂形成噬菌斑。T2噬菌体中,基因h+、h控制噬菌斑的透明程度,r+、r控制噬菌斑的大小。用基因组成为hr+和h+r的噬菌体侵染大肠杆菌后,将释放出的子代噬菌体涂布到长满大肠杆菌的培养基上,培养结果如图。下列说法错误的是( ACD )
A.T2噬菌体可在培养基中增殖形成菌落
B.含有r基因病毒的侵染和繁殖能力强
C.体外将hr+病毒和h+r病毒混合后,二者可发生基因重组
D.在大肠杆菌内多数hr+病毒与h+r病毒发生了基因重组
解析:噬菌体是病毒,在培养基中无法增殖;结合图示可知,含有r+的噬菌斑小,含有r的噬菌斑大,因此含有r基因病毒的侵染和繁殖能力强;病毒没有独立生存的能力,所以不能在体外完成重组;结合图示可知,两种混合后出现的较多的是小菌斑透明(hr+)和大菌斑半透明(h+r),说明在大肠杆菌内多数hr+病毒与h+r病毒没有发生基因重组。
三、非选择题
13.螺旋蛆蝇是家畜的毁灭性寄生物,在实验室里对两组个体数相同的螺旋蛆蝇进行不同的处理:一组使用杀虫剂,另一组使用电离辐射促使雄性不育。实验结果如图所示,请回答下列有关问题。
(1)用杀虫剂处理,可使群体中的个体数在短时间内迅速减少,但从处理后的第二世代的个体数又逐渐回升了,其原因是螺旋蛆蝇中存在着
类型,而杀虫剂起了 ,选择出耐药个体,经过逐代 ,耐药变异特性得以逐代积累加强,就逐渐形成了耐药新品种,从而使杀虫剂失效。
(2)用电离辐射促使雄性不育的方法,在遗传学上叫 ,用这种方法最终能达到理想效果,但需要较长时间,其原因是
很低,需要在几代中反复进行,才能使 的数量逐渐增多。
(3)实验结果表明,使用 的方法消灭螺旋蛆蝇的效果较好。
解析:(1)在自然界中,生物个体既能保持亲本的遗传性状,又会出现变异,出现有利变异的个体容易在与环境的斗争中获胜,并将这些变异遗传下去,出现不利变异的个体则容易被淘汰。经过长期的自然选择,微小的有利变异得到积累而成为显著的有利变异,从而产生了适应特定环境的生物新类型。(2)人工诱变能够提高变异的频率,创造人类需要的变异类型,但人工诱变产生的有利变异个体往往不多,需要处理大量材料。(3)分析实验结果图可知,用电离辐射促使雄性不育组的种群个体数较低,不反弹,消灭螺旋蛆蝇的效果较好。
答案:(1)耐药变异 选择作用 选择 (2)人工诱变 基因突变率 突变个体(或雄性不育个体)
(3)电离辐射促使雄性不育
14.玉米(2n=20)是我国重要的粮食作物,近年来常用的一种单倍体育种技术使玉米新品种选育更加高效。
(1)单倍体玉米体细胞的染色体数为 ,因此在 分裂过程中染色体无法联会,导致配子中无完整的 。
(2)研究者发现一种玉米突变体(S),用S的花粉给普通玉米传粉,会结出一定比例的单倍体籽粒(胚是单倍体;胚乳与二倍体籽粒胚乳相同,是含有一整套精子染色体的三倍体。见图1)。
①根据亲本中某基因的差异,通过PCR扩增以确定单倍体胚的来源,结果见图2。
从图2结果可以推测单倍体的胚是由 发育而来。
②玉米籽粒颜色由A、a与R、r两对独立遗传的基因控制,A、R同时存在时籽粒为紫色,缺少A或R时籽粒为白色。紫粒玉米与白粒玉米杂交,结出的籽粒中紫∶白=3∶5,出现这种现象的原因是 。
推测白粒亲本的基因型是 。
③将玉米籽粒颜色作为标记性状,用于筛选S与普通玉米杂交后代中的单倍体,过程如下:
请根据F1籽粒颜色区分单倍体和二倍体籽粒并写出与表型相应的基因型: 。
(3)现有高产抗病白粒玉米纯合子(G)、抗旱抗倒伏白粒玉米纯合子(H),欲培育出高产抗病抗旱抗倒伏的品种。结合(2)③中的育种材料与方法,育种流程应为 ,
将得到的单倍体进行染色体加倍以获得纯合子,选出具有优良性状的个体。
解析:(1)单倍体玉米体细胞的染色体数目与本物种配子的染色体数目相同,即20/2=10。单倍体细胞中无同源染色体,减数分裂过程中染色体无法联会,染色体随机分配,导致配子中无完整的染色体组。(2)①由图2可以看出,单倍体子代PCR扩增的结果与母本完全相同,说明单倍体的胚由母本的卵细胞发育而来。②A、a与R、r两对基因独立遗传,共同控制籽粒的颜色。由题意可推出,亲本中紫粒玉米的基因型为双杂合,白粒玉米的基因型为aaRr或Aarr。③根据图中亲本的基因型可知,二倍体籽粒胚的颜色为紫色,基因型为AaRr;单倍体籽粒由母本的配子发育而来,所以其胚的基因型为ar;胚乳都是由一个精子(基因型为AR)和两个极核(基因型都为ar)结合后发育而来的,基因型为AaaRrr。(3)按照(2)③中的方法,可将G和H杂交,得到F1,再以F1为母本授以突变体S的花粉,再根据籽粒颜色挑出单倍体,将得到的单倍体进行染色体加倍以获得纯合子,选出具有优良性状的个体。
答案:(1)10 减数 染色体组
(2)①卵细胞
②紫粒亲本是杂合子 aaRr或Aarr
③单倍体籽粒胚的表型为白色,基因型为ar;二倍体籽粒胚的表型为紫色,基因型为AaRr;二者胚乳的表型均为紫色,基因型为AaaRrr
(3)将G和H杂交,将所得F1为母本与S杂交,根据籽粒颜色挑出单
倍体
15.三系法杂交水稻是我国研究应用最早的杂交水稻,由不育系、保持系、恢复系三种水稻培育而成,如图所示。不育系A的花粉不育,这种雄性不育性状由细胞质基因cms控制,细胞核含有雄性不育保持基因rf。保持系B能保持不育系的细胞质雄性不育性,其细胞质基因Cms正常可育,能够自交结实。恢复系R含有恢复雄性可育的核基因Rf,与不育系杂交产生的三系杂交稻正常可育且具有杂种优势,即A×R→F1,因为F1的子代的育性、农艺性状等会发生分离,所以F1种植后不再使用,需每年利用不育系育种。
(1)在培育杂交水稻时,选育雄性不育植株的目的是 (答出1点)。
(2)细胞质不育基因可能存在于 (填细胞器)中。繁殖不育系时,不育系A只能作 (填“父本”或“母本”);不育系与恢复系间行种植并单行收获的原因是 。
(3)由题图可知,若三系杂交稻中不育系的基因型表示为cms(rfrf),则保持系的基因型为 ,恢复系的基因型为 。
(4)在三系法杂交育种中,选育恢复系非常关键。研究人员发现几株性状优良、纯度高但不含Rf基因的水稻植株(D),现利用基因工程的技术将两个Rf基因导入不同的植株D中来培育恢复系,为确定Rf基因导入的结果,研究人员的思路是将植株D作为亲本与不育系混合种植,单株收获不育系植株所结种子后,再种植并统计后代的育性情况及其数量比例,请依据上述思路完善结果分析:
①若 ,则说明两个Rf导入保持系D的一条染色体上。
②若 ,则说明 。
③若 ,则说明两个Rf导入保持系D的非同源染色体上。
解析:(1)在培育杂交水稻时,为省去人工去雄(降低人工成本,提高种子质量),需要选育雄性不育植株。
(2)线粒体、叶绿体中含有DNA,细胞质不育基因可能存在于线粒体、叶绿体中。由于不育系A的花粉不育,繁殖不育系时,不育系A只能作母本;不育系与恢复系间行种植并单行收获是因为间行种植易于不育系与恢复系之间杂交,单行收获可以分别获得恢复系和杂交种。
(3)由题意分析可知,保持系能够保持不育系的细胞质雄性不育性,其细胞质中含有可育的Cms基因,因此其基因型为Cms(rfrf);恢复系含有能恢复细胞质雄性不育性的核基因恢复基因(Rf),其还能保持杂交优势,其一定为纯合子,因此其基因型为cms(RfRf)或Cms(RfRf)。
(4)①若两个Rf导入保持系D的一条染色体上,则植株D产生配子为RfRf、O,将植株D作为亲本与不育系cms(rfrf)混合种植,单株收获不育系植株所结种子的基因型为cms(RfRfrf)、cms(Orf),即后代雄性不育植株∶雄性可育植株=1∶1。
②若两个Rf导入保持系D的一对同源染色体上,则植株D产生配子为Rf,将植株D作为亲本与不育系cms(rfrf)混合种植,单株收获不育系植株所结种子的基因型为cms(Rfrf),即后代植株均为雄性可育植株。
③若两个Rf导入保持系D的非同源染色体上,则植株D产生配子为RfRf∶RfO∶OO=1∶2∶1,将植株D作为亲本与不育系cms(rfrf)混合种植,单株收获不育系植株所结种子的基因型为cms(RfrfRfO)∶cms(RfrfOO)∶cms(OOrfO)=1∶2∶1,即后代雄性不育植株∶雄性可育植株=1∶3。
答案:(1)省去人工去雄(降低人工成本,提高种子质量)
(2)线粒体、叶绿体 母本 间行种植易于不育系与恢复系之间杂交,单行收获可以分别获得恢复系和杂交种
(3)Cms(rfrf) Cms(RfRf)或cms(RfRf)
(4)①后代雄性不育植株∶雄性可育植株=1∶1
②后代植株均为雄性可育植株 两个Rf导入保持系D的一对同源染色体上 ③后代雄性不育植株∶雄性可育植株=1∶3
1.龙门山洞穴沟虾是一种新物种,它与我们常见的虾外形差异很大,没有扇形的尾巴和长长的触角,身体里没有色素,几乎透明,甚至连眼睛也没有,看起来宛如科幻电影里的外星生物。下列相关说法正确的是( D )
A.龙门山洞穴沟虾的眼睛退化是自然选择直接作用于基因导致的
B.龙门山洞穴沟虾与常见虾交配能产生可育后代
C.一只龙门山洞穴沟虾中所含有的全部基因就是该物种种群的基
因库
D.龙门山洞穴沟虾与其生活的无机环境之间会在相互影响中协同
进化
解析:自然选择直接作用于生物的表型,使种群的基因频率发生变化;龙门山洞穴沟虾是一种新物种,与常见虾之间有生殖隔离,故两者交配不能产生可育后代;一个种群中全部个体所含有的全部基因就是该物种种群的基因库,一只龙门山洞穴沟虾不能构成一个种群;协同进化指的是不同物种之间、生物与无机环境之间在相互影响中不断进化和发展。
2.T细胞内HIV的遗传物质RNA不能直接翻译成蛋白质;结核杆菌可以边转录边翻译出蛋白质;酵母菌的mRNA从核孔出来之后才能翻译成蛋白质。下列有关上述材料的叙述,错误的是( C )
A.不同生物的mRNA的基本组成单位相同
B.细菌中蛋白质的合成可以在拟核区进行
C.以上三种生物的遗传信息的传递遵循的中心法则各不相同
D.碱基序列相同的DNA分子控制合成的蛋白质可能不同
解析:不同生物的mRNA的基本组成单位相同,都是核糖核苷酸;细菌中蛋白质的合成可以在拟核区进行;酵母菌、结核杆菌的基因表达都要经过转录和翻译过程,这两种生物的遗传信息的传递遵循的中心法则相同,而HIV的遗传物质RNA需要先经过逆转录合成DNA,再经过转录和翻译过程才能合成蛋白质;在不同生物或同种生物的不同细胞中,碱基序列相同的DNA分子上的基因的表达情况可能不同,合成的mRNA也可能不同,控制合成的蛋白质也就可能不同。
3.(2022·山东德州二模)DNA缠绕在组蛋白周围形成核小体,是染色质的结构单位。组蛋白的乙酰化会弱化组蛋白和DNA的相互作用,疏松了染色质的结构,进而调控基因的表达。下列说法错误的是 ( B )
A.DNA粗提取实验中需要将DNA和组蛋白分离
B.大肠杆菌在细胞分裂前要完成组蛋白的合成
C.组蛋白的乙酰化在转录水平调控基因的表达
D.组蛋白的乙酰化可使生物表型发生可遗传变化
解析:染色质的结构单位是核小体,核小体是由DNA缠绕在组蛋白周围形成的,因此DNA粗提取实验中需要将DNA和组蛋白分离;大肠杆菌是原核生物,其细胞中没有染色质,也就不存在由DNA缠绕在组蛋白周围形成的核小体,因此在细胞分裂前没有组蛋白的合成;组蛋白的乙酰化会弱化组蛋白和DNA的相互作用,疏松了染色质的结构,因此组蛋白的乙酰化可以在转录水平调控基因的表达;组蛋白的乙酰化,虽然没有改变基因的碱基序列,但可使生物表型发生可遗传变化。
4.(2022·辽宁大连模拟)某科研团队解析了一种特殊DNA的合成机制,这类特殊的DNA用二腺嘌呤(Z)完全取代正常的腺嘌呤(A),与胸腺嘧啶(T)配对,该碱基对之间形成更稳定的三个氢键,极大地改变了DNA的物理化学特征。研究发现噬菌体中都含有这种特殊的DNA。下列关于这种特殊DNA的叙述,错误的是( A )
A.该种DNA结构中碱基的种类增加,嘌呤的比例也增大
B.该种DNA结构热稳定性更高,拓展了DNA的应用范围
C.该种DNA复制所需酶的种类可能增加,可涉及Z的合成,A的消除
D.该种DNA可能不会被细菌的防御机制识别,对细菌具有更强的
杀伤力
解析:分析题意可知,该特殊DNA中用二腺嘌呤(Z)完全取代正常的腺嘌呤(A),故该种DNA的碱基由ATGC替换为ZTGC,碱基种类并未增加嘌呤∶嘧啶=1∶1,嘌呤的比例不变;正常的DNA中A与T配对,但是A与T之间只有两个氢键,而该种DNA的Z与T之间有三个氢键,热稳定性更高,拓展了DNA的应用范围;由于该种DNA需要用Z完全取代A,故复制所需酶的种类可能增加,可涉及Z的合成,A的消除;噬菌体是一种DNA病毒,结合题意可知,噬菌体中都含有这种特殊的DNA,且该种DNA的物理化学特征发生了极大改变,故可能不会被细菌的防御机制识别,对细菌具有更强的杀伤力。
5.动态突变是指基因中的3个相邻核苷酸重复序列的拷贝数发生倍增而产生的变异,这类变异会导致人类的多种疾病,且重复拷贝数越多,病情越严重。下列关于动态突变的推断正确的是( D )
A.可借助光学显微镜进行观察
B.只发生在生长发育的特定时期
C.会导致染色体上基因的数量有所增加
D.突变基因的翻译产物中某个氨基酸重复出现
解析:基因突变是基因碱基序列的改变,光学显微镜下是看不到的;基因突变具有随机性,可以发生在生物个体发育的任何时期;基因突变是基因碱基序列的改变,而基因的数量不变;动态突变是指基因中的3个相邻核苷酸重复序列的拷贝数发生倍增而产生的变异,则其翻译产物中某个氨基酸会重复出现。
6.奥密克戎是新型冠状病毒(单链RNA病毒)变种,世界卫生组织将奥密克戎定义为第五种“关切变异株”。奥密克戎入侵人体细胞后,其RNA直接指导合成两条超长复制酶多肽,再剪切成多个多肽链,然后该病毒RNA才能经这些剪切后形成的复制酶的催化开始复制。下列说法正确的是( D )
A.超长复制酶多肽的合成必须经过转录和翻译两个过程
B.新型冠状病毒变异快,变种多,根本原因是各国的环境复杂
C.该病毒RNA复制所需要的酶来源于宿主细胞相关基因表达产物
D.人类在与新型冠状病毒的斗争中,二者相互选择、协同进化
解析:根据题干“奥密克戎入侵人体细胞后,其RNA直接指导合成两条超长复制酶多肽”,说明超长复制酶多肽的合成是以病毒的RNA为模板直接翻译形成的,不经过转录过程;新型冠状病毒变异快,变种多,根本原因是新型冠状病毒的遗传物质RNA为单链结构,结构不稳定,容易发生变异;由题意可知,该病毒RNA复制所需要的酶来源于以病毒的RNA为模板直接合成的超长复制酶多肽的剪切;在与新型冠状病毒的斗争中,人类不断提高免疫力抵抗病毒感染,而病毒不断变异以便完成对宿主的感染,因而二者相互选择、协同进化。
7.操纵子是基因表达调控的一段序列,它由调节基因(I)、启动子(P)、操纵基因(O,不编码蛋白质)、结构基因等部分组成。如图表示大肠杆菌细胞中乳糖代谢所需酶(结构基因lacZ、lacY、lacA编码)的合成及调控过程。图甲表示环境中没有乳糖时,结构基因的表达被“关闭”的调节机制;图乙表示环境中有乳糖时,结构基因的表达被“打开”的调节机制。下列叙述正确的是( D )
A.图甲中阻遏蛋白的mRNA在细胞核中转录形成
B.图乙中体现了一个mRNA上只有一个起始密码子
C.图乙中RNA聚合酶通过碱基互补配对与启动子准确结合
D.上述调节机制说明环境条件可影响基因的选择性表达
解析:大肠杆菌为原核生物,细胞中没有真正的细胞核,因此,图甲中阻遏蛋白的mRNA不可能在细胞核中转录形成;图乙中一个mRNA为模板指导合成了三种多肽链,该图示说明一个mRNA上含有不止一个起始密码子;RNA聚合酶的化学本质是蛋白质,其结构中不存在碱基,因此,图乙中RNA聚合酶不是通过碱基互补配对与启动子准确结合的;图甲表示环境中没有乳糖时,与乳糖代谢有关的基因被“关闭”;图乙表示环境中有乳糖时,与乳糖代谢有关的基因被“打开”,这种调节机制的存在说明环境条件可影响基因的选择性表达。
8.(2022·山东济南一模)基因组印记是指来源于父本染色体和母本染色体上的等位基因在子代中表达出现差异的一种遗传现象。DNA甲基化是基因组印记最重要的方式之一,甲基化会导致基因无法表达,且在配子形成过程中可发生印记重建。若基因型均为Aa甲(A控制野生型,a控制突变型,“a甲”表示a基因甲基化)的雌雄小鼠杂交,雌性小鼠所产生卵细胞中的基因未出现甲基化,雄性小鼠产生精子时A、a基因均被甲基化。据此推测杂交子代小鼠的野生型与突变型的比例为( C )
A.3∶1B.2∶1
C.1∶1D.无法判断
解析:由题意可知,亲代雌鼠与雄鼠杂交,雄配子中的A基因、a基因均被甲基化,雌配子中的A基因、a基因均不被甲基化,雌雄配子结合的子代有AA甲,表现为A控制的性状即野生型,A甲a表现为a控制的性状即突变型,Aa甲表现为A控制的性状即野生型,aa甲表现为a控制的性状即突变型,因此最终子代的表型及比例是野生型∶突变型=
1∶1。
二、不定项选择题
9.CRISPRCas9是生物学科研的热门技术,该技术源于细菌的一种防御机制。如图所示,当细菌感知到噬菌体侵入时,会通过gRNA识别噬菌体DNA,并通过Cas9蛋白切断目标DNA,从而起到防御作用。下列关于该机制的叙述错误的是( ABD )
A.噬菌体DNA的变化体现了基因突变的不定向性
B.gRNA与目标DNA结合片段中最多含有5种核苷酸
C.Cas9蛋白可破坏DNA分子的磷酸二酯键
D.高倍光学显微镜可观察到该现象
解析:噬菌体DNA被细菌gRNA识别并被Cas9蛋白切割属于特定位点的切割,不是基因突变,不能体现基因突变的不定向性;gRNA为RNA,最多含有4种核糖核苷酸,DNA含有4种脱氧核苷酸,故gRNA与目标DNA结合片段中最多含有8种核苷酸;Cas9蛋白可切断目标DNA,该过程破坏的是DNA分子的磷酸二酯键;题述过程属于分子水平的改变,光学显微镜下无法观察到该现象。
10.如图为人体细胞中DNA控制性状的流程,下列相关叙述错误的是( AC )
A.人体细胞中核糖体的分布位置:游离于细胞质基质中、附着在内质网上
B.图中的蛋白质2可能是催化丙酮酸分解成二氧化碳的酶
C.Ⅲ代表的是tRNA,其转运氨基酸的密码子是UGA
D.核基因发生突变,可能会影响线粒体的性状
解析:从题图可以看出线粒体中也有核糖体;图中的蛋白质2分布在线粒体基质中,而有氧呼吸第二阶段丙酮酸分解成二氧化碳的过程也发生于该部位,所以蛋白质2可能是催化丙酮酸分解成二氧化碳的酶;由题图可知,Ⅲ代表tRNA,其转运氨基酸的反密码子是UGA,密码子是ACU;由题图可知,核基因可以控制线粒体中的蛋白质1的合成,所以核基因发生突变,可能会影响线粒体的性状。
11.蜂群中能持续获得蜂王浆的雌性幼虫会发育成蜂王,而大多数幼虫以花粉和花蜜为食则发育成工蜂。蜂王浆中含有丰富的micrRNA,这些micrRNA被幼虫摄入后与Dnmt3基因的mRNA结合而抑制其表达,从而显著降低幼虫体内dynactinp62基因的甲基化水平。下列叙述正确的是( ABC )
A.蜂王浆中的micr RNA可以不经分解而被蜜蜂幼虫吸收
B.Dnmt3基因的表达产物可能是一种DNA甲基化酶
C.micrRNA通过干扰Dnmt3基因的翻译抑制其表达
D.抑制幼虫的dynactinp62基因表达可以使其发育成蜂王
解析:由题干信息“这些micrRNA被幼虫摄入后与Dnmt 3基因的mRNA结合”可知,蜂王浆中的micrRNA被雌性幼虫摄入后不经分解即可被吸收;根据题干信息“这些micrRNA被幼虫摄入后与Dnmt3基因的mRNA结合而抑制其表达,从而显著降低幼虫体内dynactinp62基因的甲基化水平”推测,Dnmt3基因的表达产物能催化DNA分子甲基化,可能是一种DNA甲基化酶;micrRNA被幼虫摄入后与Dnmt3基因的mRNA结合,抑制翻译过程从而抑制其表达;由题意可知,蜂王浆中含有的micrRNA可显著降低幼虫体内dynactinp62基因的甲基化水平,故抑制幼虫的dynactinp62基因表达,幼虫不会发育成蜂王。
12.T2噬菌体侵染大肠杆菌后,可使菌体破裂形成噬菌斑。T2噬菌体中,基因h+、h控制噬菌斑的透明程度,r+、r控制噬菌斑的大小。用基因组成为hr+和h+r的噬菌体侵染大肠杆菌后,将释放出的子代噬菌体涂布到长满大肠杆菌的培养基上,培养结果如图。下列说法错误的是( ACD )
A.T2噬菌体可在培养基中增殖形成菌落
B.含有r基因病毒的侵染和繁殖能力强
C.体外将hr+病毒和h+r病毒混合后,二者可发生基因重组
D.在大肠杆菌内多数hr+病毒与h+r病毒发生了基因重组
解析:噬菌体是病毒,在培养基中无法增殖;结合图示可知,含有r+的噬菌斑小,含有r的噬菌斑大,因此含有r基因病毒的侵染和繁殖能力强;病毒没有独立生存的能力,所以不能在体外完成重组;结合图示可知,两种混合后出现的较多的是小菌斑透明(hr+)和大菌斑半透明(h+r),说明在大肠杆菌内多数hr+病毒与h+r病毒没有发生基因重组。
三、非选择题
13.螺旋蛆蝇是家畜的毁灭性寄生物,在实验室里对两组个体数相同的螺旋蛆蝇进行不同的处理:一组使用杀虫剂,另一组使用电离辐射促使雄性不育。实验结果如图所示,请回答下列有关问题。
(1)用杀虫剂处理,可使群体中的个体数在短时间内迅速减少,但从处理后的第二世代的个体数又逐渐回升了,其原因是螺旋蛆蝇中存在着
类型,而杀虫剂起了 ,选择出耐药个体,经过逐代 ,耐药变异特性得以逐代积累加强,就逐渐形成了耐药新品种,从而使杀虫剂失效。
(2)用电离辐射促使雄性不育的方法,在遗传学上叫 ,用这种方法最终能达到理想效果,但需要较长时间,其原因是
很低,需要在几代中反复进行,才能使 的数量逐渐增多。
(3)实验结果表明,使用 的方法消灭螺旋蛆蝇的效果较好。
解析:(1)在自然界中,生物个体既能保持亲本的遗传性状,又会出现变异,出现有利变异的个体容易在与环境的斗争中获胜,并将这些变异遗传下去,出现不利变异的个体则容易被淘汰。经过长期的自然选择,微小的有利变异得到积累而成为显著的有利变异,从而产生了适应特定环境的生物新类型。(2)人工诱变能够提高变异的频率,创造人类需要的变异类型,但人工诱变产生的有利变异个体往往不多,需要处理大量材料。(3)分析实验结果图可知,用电离辐射促使雄性不育组的种群个体数较低,不反弹,消灭螺旋蛆蝇的效果较好。
答案:(1)耐药变异 选择作用 选择 (2)人工诱变 基因突变率 突变个体(或雄性不育个体)
(3)电离辐射促使雄性不育
14.玉米(2n=20)是我国重要的粮食作物,近年来常用的一种单倍体育种技术使玉米新品种选育更加高效。
(1)单倍体玉米体细胞的染色体数为 ,因此在 分裂过程中染色体无法联会,导致配子中无完整的 。
(2)研究者发现一种玉米突变体(S),用S的花粉给普通玉米传粉,会结出一定比例的单倍体籽粒(胚是单倍体;胚乳与二倍体籽粒胚乳相同,是含有一整套精子染色体的三倍体。见图1)。
①根据亲本中某基因的差异,通过PCR扩增以确定单倍体胚的来源,结果见图2。
从图2结果可以推测单倍体的胚是由 发育而来。
②玉米籽粒颜色由A、a与R、r两对独立遗传的基因控制,A、R同时存在时籽粒为紫色,缺少A或R时籽粒为白色。紫粒玉米与白粒玉米杂交,结出的籽粒中紫∶白=3∶5,出现这种现象的原因是 。
推测白粒亲本的基因型是 。
③将玉米籽粒颜色作为标记性状,用于筛选S与普通玉米杂交后代中的单倍体,过程如下:
请根据F1籽粒颜色区分单倍体和二倍体籽粒并写出与表型相应的基因型: 。
(3)现有高产抗病白粒玉米纯合子(G)、抗旱抗倒伏白粒玉米纯合子(H),欲培育出高产抗病抗旱抗倒伏的品种。结合(2)③中的育种材料与方法,育种流程应为 ,
将得到的单倍体进行染色体加倍以获得纯合子,选出具有优良性状的个体。
解析:(1)单倍体玉米体细胞的染色体数目与本物种配子的染色体数目相同,即20/2=10。单倍体细胞中无同源染色体,减数分裂过程中染色体无法联会,染色体随机分配,导致配子中无完整的染色体组。(2)①由图2可以看出,单倍体子代PCR扩增的结果与母本完全相同,说明单倍体的胚由母本的卵细胞发育而来。②A、a与R、r两对基因独立遗传,共同控制籽粒的颜色。由题意可推出,亲本中紫粒玉米的基因型为双杂合,白粒玉米的基因型为aaRr或Aarr。③根据图中亲本的基因型可知,二倍体籽粒胚的颜色为紫色,基因型为AaRr;单倍体籽粒由母本的配子发育而来,所以其胚的基因型为ar;胚乳都是由一个精子(基因型为AR)和两个极核(基因型都为ar)结合后发育而来的,基因型为AaaRrr。(3)按照(2)③中的方法,可将G和H杂交,得到F1,再以F1为母本授以突变体S的花粉,再根据籽粒颜色挑出单倍体,将得到的单倍体进行染色体加倍以获得纯合子,选出具有优良性状的个体。
答案:(1)10 减数 染色体组
(2)①卵细胞
②紫粒亲本是杂合子 aaRr或Aarr
③单倍体籽粒胚的表型为白色,基因型为ar;二倍体籽粒胚的表型为紫色,基因型为AaRr;二者胚乳的表型均为紫色,基因型为AaaRrr
(3)将G和H杂交,将所得F1为母本与S杂交,根据籽粒颜色挑出单
倍体
15.三系法杂交水稻是我国研究应用最早的杂交水稻,由不育系、保持系、恢复系三种水稻培育而成,如图所示。不育系A的花粉不育,这种雄性不育性状由细胞质基因cms控制,细胞核含有雄性不育保持基因rf。保持系B能保持不育系的细胞质雄性不育性,其细胞质基因Cms正常可育,能够自交结实。恢复系R含有恢复雄性可育的核基因Rf,与不育系杂交产生的三系杂交稻正常可育且具有杂种优势,即A×R→F1,因为F1的子代的育性、农艺性状等会发生分离,所以F1种植后不再使用,需每年利用不育系育种。
(1)在培育杂交水稻时,选育雄性不育植株的目的是 (答出1点)。
(2)细胞质不育基因可能存在于 (填细胞器)中。繁殖不育系时,不育系A只能作 (填“父本”或“母本”);不育系与恢复系间行种植并单行收获的原因是 。
(3)由题图可知,若三系杂交稻中不育系的基因型表示为cms(rfrf),则保持系的基因型为 ,恢复系的基因型为 。
(4)在三系法杂交育种中,选育恢复系非常关键。研究人员发现几株性状优良、纯度高但不含Rf基因的水稻植株(D),现利用基因工程的技术将两个Rf基因导入不同的植株D中来培育恢复系,为确定Rf基因导入的结果,研究人员的思路是将植株D作为亲本与不育系混合种植,单株收获不育系植株所结种子后,再种植并统计后代的育性情况及其数量比例,请依据上述思路完善结果分析:
①若 ,则说明两个Rf导入保持系D的一条染色体上。
②若 ,则说明 。
③若 ,则说明两个Rf导入保持系D的非同源染色体上。
解析:(1)在培育杂交水稻时,为省去人工去雄(降低人工成本,提高种子质量),需要选育雄性不育植株。
(2)线粒体、叶绿体中含有DNA,细胞质不育基因可能存在于线粒体、叶绿体中。由于不育系A的花粉不育,繁殖不育系时,不育系A只能作母本;不育系与恢复系间行种植并单行收获是因为间行种植易于不育系与恢复系之间杂交,单行收获可以分别获得恢复系和杂交种。
(3)由题意分析可知,保持系能够保持不育系的细胞质雄性不育性,其细胞质中含有可育的Cms基因,因此其基因型为Cms(rfrf);恢复系含有能恢复细胞质雄性不育性的核基因恢复基因(Rf),其还能保持杂交优势,其一定为纯合子,因此其基因型为cms(RfRf)或Cms(RfRf)。
(4)①若两个Rf导入保持系D的一条染色体上,则植株D产生配子为RfRf、O,将植株D作为亲本与不育系cms(rfrf)混合种植,单株收获不育系植株所结种子的基因型为cms(RfRfrf)、cms(Orf),即后代雄性不育植株∶雄性可育植株=1∶1。
②若两个Rf导入保持系D的一对同源染色体上,则植株D产生配子为Rf,将植株D作为亲本与不育系cms(rfrf)混合种植,单株收获不育系植株所结种子的基因型为cms(Rfrf),即后代植株均为雄性可育植株。
③若两个Rf导入保持系D的非同源染色体上,则植株D产生配子为RfRf∶RfO∶OO=1∶2∶1,将植株D作为亲本与不育系cms(rfrf)混合种植,单株收获不育系植株所结种子的基因型为cms(RfrfRfO)∶cms(RfrfOO)∶cms(OOrfO)=1∶2∶1,即后代雄性不育植株∶雄性可育植株=1∶3。
答案:(1)省去人工去雄(降低人工成本,提高种子质量)
(2)线粒体、叶绿体 母本 间行种植易于不育系与恢复系之间杂交,单行收获可以分别获得恢复系和杂交种
(3)Cms(rfrf) Cms(RfRf)或cms(RfRf)
(4)①后代雄性不育植株∶雄性可育植株=1∶1
②后代植株均为雄性可育植株 两个Rf导入保持系D的一对同源染色体上 ③后代雄性不育植株∶雄性可育植株=1∶3
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