专题05 非选择题部分【考题猜想】（15个考点）（原卷版+解析版）-高一生物下学期期末考点大串讲（人教版2019必修2）

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基因的传递规律
考点1 分离定律的实质和应用
例1：Ⅰ、豌豆种子中子叶的黄色与绿色由一对遗传因子Y、y控制，现用豌豆进行下列遗传实验，请分析：
(1)豌豆适合作遗传学实验材料的优点有 （答出两点）
(2)实验二黄色子叶戊的遗传因子组成为 。实验一中黄色子叶丙与实验二中黄色子叶戊杂交，所获得的子代黄色子叶个体中能稳定遗传的占 。
Ⅱ、暹罗猫的毛色受基因B和b控制，分别控制黑色、巧克力色、白色，显隐性关系为B＋>B>b，它们之间的关系如下图，它们的遗传遵循分离定律。选择黑色和巧克力色暹罗猫作为亲本进行杂交，所得F1中黑色：巧克力色：白色=2：1：1。请分析并回答下列问题。
(3)F1中黑色猫基因型是 。让F1中的黑色猫和让F1中的巧克力色猫杂交，理论上，F2中白色猫出现的概率是 ，F2巧克力色猫中纯合子占 。
【答案】(1)严格自花传粉、闭花受粉植物，自然状态下一般为纯种；有稳定的易于区分的相对性状；豌豆花较大，易于做人工杂交实验；豌豆种子较多，统计分析更可靠等
(2) YY或Yy 2/5
(3) B+B、B+b 1/8 1/3
【解析】（1）豌豆作为遗传学材料具有的优点有：严格自花传粉、闭花受粉植物，自然状态下一般为纯种；有稳定的易于区分的相对性状；豌豆花较大，易于做人工杂交实验；豌豆种子较多，统计分析更可靠等。
（2）由实验二可判断黄色子叶丁自交产生绿色子叶，说明豌豆种子子叶的黄色和绿色这对相对性状中，黄色是显性性状，亲本黄色的遗传因子组成是Yy，则自交产生的黄色子叶戊的遗传因子组成为1/3YY或2/3Yy。实验一黄子叶甲与绿子叶乙杂交，后代黄子叶丙和绿子叶比例是1：1，说明是测交，黄子叶丙遗传因子组成为Yy，实验一中黄色子叶丙（Yy，能产生配子为1/2Y、1/2y）与实验二中黄色子叶戊（1/3YY或2/3Yy，能产生配子为2/3Y、1/3y）杂交，所获得的子代YY=1/2×2/3=2/6，Yy=1/2×1/3+1/2×2/3=3/6，yy=1/2×1/3=1/6，因此所获得的子代黄色子叶个体中能稳定遗传的占2/5。
（3）基因B+、B和b为一对复等位基因，遗传符合基因的分离定律，黑色、巧克力色、白色，显隐性关系为B＋>B>b， 根据F1的表现型及比例可知亲本的基因型为Bb、B+b，则F1中黑色猫的基因型是B+B、B+b，比例为1：1，F1中的巧克力的基因型是Bb，两者杂交后代白色猫bb所占的比例为1/2×1/4=1/8。F2中巧克力色的基因型及比例为1/4×1/2=1/8BB、2×1/4×1/2=2/8Bb，则巧克力色中纯合子所占的比例为1/3。
【变式1-1】某雌雄同花植物中红果、黄果是一对相对性状，D控制显性性状，d控制隐性性状，如图所示，根据遗传图解回答下列问题：
(1)亲代P的红果植株与黄果植株杂交的操作过程为：去雄→套袋→传粉→再套袋，去雄的个体做 （填父本或母本），套袋的目的是 。
(2)红果、黄果中显性性状是 。判断的理由是 。
(3)F2红果的基因型是 ，F2代中红果所占比例为 。
(4)亲代P的两个个体的杂交相当于 （交配类型）。
(5)对F1中的一株红果植株用某种试剂处理，经检测发现其花粉中含D基因的配子只有1/2有受精能力，将这种处理后的红果植株自交，后代中能够稳定遗传的红果植株所占比例为 。
【答案】(1) 母本 防止其他花粉的干扰
(2) 红果 F1中红果自交发生性状分离
(3) Dd 3/8
(4)测交
(5)1/6
【解析】（1）题中某植物为雌雄同花植物，则亲代红果植株与黄果植株杂交的操作过程为：去雄→套袋→授粉→再套袋；需要进行去雄操作的个体作母本；套袋的目的是防止其他花粉的干扰，从而保证杂交的花粉只是由父本提供。
（2）遗传图解显示，F1红果自交后代发生了性状分离，则说明红果对黄果为显性，同时说明F1红果为杂合子，基因型为Dd。
（3）F1红果的基因型为Dd，其自交产生的F2红果的基因型是DD和Dd，根据F1个体的性状可推测亲本的基因型为Dd和dd，二者杂交产生的F1中红果（Dd）和黄果（dd）的比例为1∶1，则F2代中红果所占比例为1/2×3/4=3/8。
（4）F1红果的基因型为Dd，黄果的基因型为dd，因此，亲代P的两个个体的基因型为Dd和dd，即该杂交相当于测交。
（5）对F1中的一株红果植株（Dd）用某种试剂处理，经检测发现其花粉中含D基因的配子只有1/2有受精能力，则精子中D∶d=1∶2，而卵细胞中D∶d=1∶1，将这种处理后的红果植株自交，产生的后代的基因型和表现型的比例为（1/3×1/2）DD∶（1/3×1/2+2/3×1/2）Dd∶（2/3×1/2）dd=1∶3∶2，即后代中能够稳定遗传的红果植株（DD）所占比例为1/6。
【变式1-2】水稻的育性由一对等位基因M和m控制，基因型为MM和Mm的个体可产生正常的雌、雄配子，基因型为mm的个体只能产生正常的雌配子，表现为雄性不育，基因M可使雄性不育个体恢复育性。研究人员通过转基因技术将基因M与雄配子致死基因A、蓝色素生成基因D一起导入基因型为mm的个体中，并使其插入到一条不含m基因的染色体上，如下图所示。基因D的表达可使种子呈现蓝色，无基因D的种子呈现白色。请回答下列问题：
(1)基因M与m的根本区别是 。利用雄性不育个体（mm）进行水稻育种的优点是 。
(2)转基因个体（ADMmm）产生可育的雄配子基因型为 。转基因个体（ADMmm）自交后得F1，F1个体之间随机授粉，得到的种子中雄性不育种子所占比例为 。
(3)将转基因个体（ADMmm）自交并收获水稻种子，请写出快速辨别雄性不育种子和转基因雄性可有种子的方法： 。若某转基因个体（ADMmm）中的基因D由于发生突变而不能表达，又该如何快速挑选出雄性不育种子？请以该突变转基因个体和雄性不育个体为材料，设计一个可快速挑选出雄性不育种子的实验方案： （写出杂交组合并说明挑选方法）。
【答案】(1) 脱氧核苷酸（或碱基对）的排列顺序不同 无需去雄，操作简便
(2) m 3/4
(3) （观察种子颜色）蓝色为转基因雄性可育，白色为雄性不育 转基因植株×雄性不育植株，挑选方法：雄性不育植株上所结的种子即为雄性不育种子
【解析】（1）基因M与m的不同的根本原因是脱氧核苷酸（或碱基对）的排列顺序不同。雄性不育个体只会产生正常的雌性配子，所以进行水稻育种时，雄性不育个体无需去雄，操作简便。
（2）由图可知，转基因ADMmm个体产生的雄配子为m（含A的雄配子死亡），雌配子为m、mADM，二者比例为1：1，则转基因个体自交，F1的基因型及比例为mm：mmADM＝1：1，其中mmADM为雄性可育，mm为雄性不育；F1中mmADM和mm个体都能产生雌配子，且雌配子的种类及比例为m：mADM＝（1/2×1/2+1/2）：（1/2×1/2）=3：1，F1中只有mmADM个体能产生雄配子，其配子只有m（含A的雄配子死亡），F1个体之间随机授粉，得到的种子中的基因型及比例为mm：mmADM＝3：1，其中mm为雄性不育，所占比例为3/4。
（3）将转基因个体（ADMmm）自交并收获水稻种子，由第（2）小题分析可知，得到的种子中的基因型为mm和mmADM，由于基因D的表达可使种子呈现蓝色，即mmADM转基因雄性可育种子呈现蓝色，无基因D的种子呈现白色，即mm雄性不育种子呈现白色，所以快速辨别雄性不育种子和转基因雄性可育种子的方法是（观察种子颜色）蓝色为转基因雄性可育，白色为雄性不育。
某转基因个体（ADMmm）中的基因D由于发生突变而不能表达，则不能通过颜色进行筛选，为了快速挑选出雄性不育种子，需要的杂交组合是：转基因植株（ADMmm）（父本）×雄性不育植株（mm）（母本），转基因植株（ADMmm）（父本）产生雄配子，其配子只有m（含A的雄配子死亡），雄性不育植株（mm）（母本）只产生配子m，故种子的基因型为mm，表现为雄性不育，因此挑选出雄性不育植株上所结的种子即为雄性不育种子。
考点2 自由组合定律的实质和应用
例2：“喜看稻菽千重浪，遍地英雄下夕烟”，中国科学家团队对水稻科研做出了突出贡献：袁隆平院士被誉为“杂交水稻之父”，朱英国院士为我国杂交水稻的先驱，农民胡代书培育出了越年再生稻等。某兴趣小组在科研部门的协助下进行了下列相关实验：取甲（雄蕊异常，雌蕊正常，表现为雄性不育）、乙（可育）两个品种的水稻进行相关实验，实验过程和结果如下表所示。已知水稻雄性育性由等位基因A/a控制，A对a完全显性，B基因会抑制不育基因的表达，反转为可育。
(1)水稻是雌雄同株两性花的植物，杂交实验中，为了防止母本 须进行人工去雄。水稻的花非常小，人工操作难以实现。后来，科学家在自然界发现了雄性不育（雄蕊不能产生可育花粉）的水稻植株，其在杂交时只能做 ，这就免除了人工去雄的工作，因此作为重要工具用于水稻杂交育种。
(2)不育系的产生是基因突变的结果。上述实验中控制水稻雄性不育的基因是 ，该兴趣小组同学在分析结果后认为A/a和B/b这两对等位基因在遗传时遵循基因的自由组合定律，其判断理由是 。
(3)F2中可育株的基因型共有 种；仅考虑F2中出现雄性不育株的那一半，该部分可育株中能稳定遗传的个体所占的比例为 。
(4)若要利用F2中的两种可育株杂交，使后代雄性不育株的比例最高，则双亲的基因型为 。
(5)现有各种基因型的可育水稻，请利用这些实验材料，设计一次杂交实验，确定某雄性不育水稻丙的基因型。请写出实验思路并预期实验结果，得出相应结论 。
【答案】(1) 自交（自花传粉） 母本
(2) A F1个体自交单株收获得到的F2中的一半表现的性状分离比为可育株∶雄性不育株＝13∶3，而13∶3是9∶3∶3∶1的变式，说明该性状受两对等位基因控制，遵循自由组合定律
(3) 7
(4)aabb和AABb
(5)水稻不育植株的基因型为A_bb，要确定水稻丙的基因型，可采用测交的方法，实验思路为：取基因型为aabb的可育株与水稻丙杂交，观察后代植株的育性。若后代全是雄性不育植株，则丙基因型是AAbb；若后代出现可育植株和雄性不育植株，且比例为1∶1，则丙的基因型为Aabb。
【分析】题意分析，一半F个体自交得到F2代中,可育株:雄性不育株=13:3,是9:3:3: 1的变式，说明该性状受两对等位基因控制,遵循自由组合定律，且这部分子一代的基因型是AaBb。由于B基因会抑制不育基因的表达,反转为可育,说明雄性不育株-定不含B基因，进而确定控制雄性不育的基因为A，可育的基因型为A_ B_ 、aaB_ 、aabb, 雄性不育的基因型是A bb; F，出现两种情况，说明F的基因型有两种且各占1/2，可确定甲的基因型是Aabb、乙的基因型是aaBB,子-代基因型是AaBb、aaBb, aaBb自交后代全部可育，AaBb自交后代可育株:雄性不育株=13: 3。
【解析】（1）水稻是雌雄同株两性花植株，自然状态下会发生自交，故在做人工杂交实验时需对母本去雄并套袋。雄性不育的水稻植株的雄蕊不能产生可育花粉，在杂交实验时只能作为母本接受花粉，而不能作为父本。
（2）B基因会抑制不育基因的表达，反转为可育，说明雄性不育株一定不含B基因，一半F1个体自交得到F2代中，可育株:雄性不育株=13:3，是9:3:3:1的变式，可推测雄性不育株基因型是A_ bb，可育的基因型为A_ B_ 、aaB_ 、aabb，据此确定控制雄性不育的基因为A。F1个体自交得到的F2中的一半出现可育株:雄性不育株=13:3，13: 3是9:3:3: 1的变式，说明该性状受两对等位基因控制，遵循自由组合定律，该比值的出现是基因重组(或自由组合)的结果。
（3）根据F2的表现型及比例可知F1的基因型为1/2aaBb，1/2AaBb，可知甲的基因型是Aabb、乙的基因型是aaBB。aaBb自交后代的基因型共3种，为aaBB、aaBb、aabb；AaBb自交后代的基因型共9种，其中AAbb、Aabb表现为不育，因此可育株的基因型共有9-2=7种。仅考虑F 2中出现雄性不育株的那一半，该部分可育株基因型及比例为1/13AABB、2/13AABb、2/13AaBB、4/13AaBb、 1/13aaBB、 2/13aaBb、 1/3aabb，其中2/13AABb和4/13AaBb自交后代会发生性状分离，其他均能稳定遗传，故该部分可育株中能稳定遗传的个体所占的比例为1-2/13-4/13=7/13。
（4）利用F2中的两种可育株杂交， 要使得得到雄性不育株A_ bb的比例最高，可确定其中一个亲本全部产生b的配子， 则亲本之一的基因型型一定是aabb，另一亲本能产生A的配子， 则另一亲本的基因型为AABb，则所选个体的基因型为aabb和AABb。
（5）水稻不育植株的基因型为A_ bb，要确定水稻丙的基因型，可采用测交的方法，即取基因型为aabb的可育株与水稻丙杂交，观察后代植株的育性；若后代全是雄性不育植株，则丙基因型是AAbb，若后代出现可育植株和雄性不育植株，且比例为1: 1，则丙的基因型为Aabb。
【变式2-1】番茄的紫茎和绿茎是一对相对性状，缺叶和马铃薯叶是一对相对性状，两对基因独立遗传。利用三种不同基因型的番茄进行杂交，实验结果如下图所示。
请回答下列问题。
（1）紫茎和绿茎这对相对性状中，显性性状为 ； 缺刻叶和马铃薯叶这对相对性状中，显性性状为 。
（2）如果用A、a 表示控制紫茎、绿茎的基因，用B、b表示控制缺刻叶、马铃薯叶的基因，那么紫茎缺刻叶①、绿茎缺刻叶②、紫茎缺刻叶③的基因型依次 、 、 。
（3）紫茎缺刻叶①与紫茎缺刻叶③杂交的表型及比值分别为 。
【答案】 紫茎 缺刻叶 AABb aaBb AaBb 紫茎缺刻叶：紫茎马铃尊叶=3：1
【分析】分析题图，由组1可知，缺刻叶对马铃薯叶为显性，紫茎对绿茎为显性，用A、a 表示控制紫茎、绿茎的基因，用B、b表示控制缺刻叶、马铃薯叶的基因，则可推知，番茄①的基因型为AABb，番茄②的基因型为aaBb；
由组2可知，番茄②③杂交后代中，紫茎：绿茎=1：1，缺刻叶：马铃薯叶=3：1，由组1知番茄②的基因型为aaBb，则可推知番茄③的基因型为AaBb。
【解析】（1）由组1中紫茎与绿茎番茄杂交后代均为紫茎可知，紫茎为显性性状；由组1中缺刻叶与缺刻叶番茄杂交后代中出现马铃薯叶可知，缺刻叶为显性性状；
（2）分析组1可知，紫茎×绿茎→紫茎，可知紫茎①为AA，绿茎②为aa，缺刻叶×缺刻叶→缺刻叶：马铃薯叶=3：1，可知缺刻叶①与缺刻叶②均为Bb，故①为AABb，②为aaBb；分析组2可知紫茎×绿茎→紫茎：绿茎=1：1，可知紫茎③为Aa，缺刻叶×缺刻叶→缺刻叶：马铃薯叶=3：1，可知缺刻叶③为Bb，故③为AaBb；
（3）紫茎缺刻叶①为AABb，紫茎缺刻叶③为AaBb，二者杂交后代中，均为紫茎，且有缺刻叶：马铃薯叶=3：1，故后代表现型为紫茎缺刻叶：紫茎马铃薯叶=3：1。
【变式2-2】荠菜的果实形状有三角形和卵圆形两种，该性状的遗传涉及两对等位基因，分别用A、a和B、b表示。为探究荠菜果实形状的遗传规律，进行了杂交实验（如下图）。
(1)图中亲本基因型为 。F1测交后代的表型及比例为 。另选两种基因型的亲本杂交，F1和F2的性状表现及比例与图中结果相同，推断亲本基因型为 。
(2)图中F2结三角形果实的荠菜中，部分个体无论自交多少代，其后代表型仍然为三角形果实，这样的个体在F2结三角形果实的荠菜中的比例为 ；还有部分个体自交后发生性状分离，它们的基因型是 。
(3)现有3包基因型分别为AABB、AaBB和aaBB的荠菜种子，由于标签丢失而无法区分。根据以上遗传规律，请设计实验方案确定每包种子的基因型。有已知性状（三角形果实和卵圆形果实）的荠菜种子可供选用。
实验步骤：
①用3包种子长成的植株分别与卵圆形果实种子长成的植株杂交，得F1种子。
②F1种子长成的植株分别与卵圆形果实种子长成的植株杂交，得F2种子。
③F2种子长成植株后，按果实形状的表型统计植株的比例。
结果预测：
Ⅰ．如果 ，则包内种子基因型为AABB；
Ⅱ．如果 ，则包内种子基因型为AaBB；
Ⅲ．如果 ，则包内种子基因型为aaBB。
【答案】(1) AABB和aabb 三角形果实：卵圆形果实=3：1 AAbb和aaBB
(2) 7/15 AaBb、Aabb、aaBb
(3) F2三角形果实与卵圆形果实植株的比例约为3：1 F2三角形果实与卵圆形果实植株的比例约为5：3 F2三角形果实与卵圆形果实植株的比例约为1：1
【分析】分析题图：三角形果实个体和卵圆形果实个体杂交，后代所结果实皆为三角形，则三角形为显性，F2代中三角形果实：卵圆形果实≈15：1，符合孟德尔两对相对性状杂交实验中双杂合子自交比例9：3：3：1的变形（9+3+3）：1，可知纯隐性（基因型为aabb）为卵圆形，其余皆为三角形。
【解析】（1）F2中三角形：卵圆形=301：20≈15：1，是“9：3：3：1”的变式，说明荠菜果实形状的遗传受两对等位基因控制，且它们的遗传遵循基因的自由组合定律。由此还可推知F1的基因型为AaBb，三角形的基因型为A_B_、A_bb、aaB_，卵圆形的基因型为aabb，则亲本的基因型是AABB和aabb。F1的基因型是AaBb，测交后代的基因型是AaBb：aaBb：Aabb：aabb=1：1：1：1，其中AaBb、aaBb、Aabb表现为三角形果实，aabb表现为圆形果实，故测交后代三角形果实：卵圆形果实=3：1。若另选两种基因型的亲本杂交，F1和F2的性状表现及比例与图中结果相同，说明F1的基因型仍然为AaBb，则可推断亲本基因型为AAbb和aaBB。
（2）图中F2三角形果实荠菜中，如果一对等位基因为显性纯合，则无论自交多少代，其后代表现型仍然为三角形果实，这样的个体基因型为：AABB、AABb、AaBB、AAbb、aaBB，在F2三角形果实荠菜中的比例为1/15+2/15+2/15+1/15+1/15=7/15。个体自交后发生性状分离，也就是自交后代会出现三角形和卵圆形，这样个体基因型应同时具有a和b，即AaBb、Aabb和aaBb。
（3）基因型分别为AABB、AaBB、和aaBB的三角形个体与基因型为aabb的卵圆形个体杂交的F2代的表现型情况是有所不同的；基因型分别为AABB、AaBB和aaBB的三角形个体与基因型为aabb的卵圆形个体杂交的子一代再与基因型为aabb的卵圆形个体杂交的后代情况也是有所不同的，据此进行实验设计。原理分析：若包内种子基因型为AABB，则与卵圆形果实种子长成的植株杂交，得到的F1种子为AaBb，F1种子长成的植株再与卵圆形果实种子长成的植株杂交，得到的F2种子为AaBb：Aabb：aaBb：aabb=1：1：1：1，即F2三角形果实与卵圆形果实植株的比例约为3：1。若包内种子基因型为AaBB，则与卵圆形果实种子长成的植株杂交，得到的F1种子为AaBb：aaBb=1：1，F1种子长成的植株分别与卵圆形果实种子长成的植株杂交，得到的F2种子为AaBb：aaBb：Aabb：aabb=1：3：1：3，即F2三角形果实与卵圆形果实植株的比例约为5：3。若包内种子基因型为aaBB，则与卵圆形果实种子长成的植株杂交，得到的F1种子为aaBb，F1种子长成的植株分别与卵圆形果实种子长成的植株杂交，得到的F2种子为aaBb：aabb=1：1，即F2三角形果实与卵圆形果实植株的比例约为1：1。
考点3 伴性遗传特点及应用
例3：家蚕是二倍体生物（2n＝56），雌、雄个体性染色体组成分别是ZW、ZZ。某研究所在野生家蚕资源调查中发现了一些隐性纯合突变体。这些突变体的表型、基因及基因所在染色体见表。回答下列问题。
(1)幼蚕巧克力色的控制基因位于性染色体上，该性状的遗传总是和性别相关联，这种现象称为 。
(2)表中所列的基因，不能与b基因进行自由组合的是 。
(3)正常情况下，雌家蚕的1个染色体组含有 条染色体，雌家蚕处于减数分裂Ⅱ后期的细胞含有 条W染色体。
(4)幼蚕不抗浓核病（D）对抗浓核病（d）为显性，黑色（E）对巧克力色（e）为显性。为鉴定一只不抗浓核病黑色雄性幼蚕的基因型，某同学将其饲养至成虫后，与若干只基因型为ddZeW的雌蚕成虫交配，产生的F1幼蚕全部为黑色，且不抗浓核病与抗浓核病个体的比例为1∶1，则该雄性幼蚕的基因型是 。
(5)家蚕的成虫称为家蚕蛾，已知家蚕蛾有鳞毛和无鳞毛这对相对性状受一对等位基因控制。现有纯合的有鳞毛和无鳞毛的家蚕蛾雌、雄个体若干只，设计实验探究控制有鳞毛和无鳞毛的基因是位于常染色体上还是Z染色体上（不考虑Z、W同源区段），并判断有鳞毛和无鳞毛的显隐性。要求简要写出实验思路、预期结果及结论。
【答案】(1)伴性遗传
(2)a
(3) 28 0或2
(4)DdZEZE
(5)实验思路：让纯合的有鳞毛和无鳞毛的家蚕蛾雌、雄个体进行正反交实验，得到F1，观察并统计F1个体的表现型及比例。预期结果及结论：若正反结果只出现一种性状，则表现出来的性状为显性性状，且控制有鳞毛和无鳞毛的基因是位于常染色体上；若正反交结果不同，则控制有鳞毛和无鳞毛的基因是位于Z染色体上，且F1中雄性个体表现出的性状为显性性状。
【分析】1、位于性染色体上的基因控制的性状在遗传上总是和性别相关联，这种现象叫作伴性遗传。
2、性别决定是指雌雄异体的生物决定性别的方式。性别决定的方式常见的有XY型和ZW型两种。
【解析】（1）位于性染色体上的基因控制的性状在遗传上总是和性别相关联，这种现象叫作伴性遗传。
（2）a与b基因都位于12号染色体上，位于同一对染色体上的基因不能发生自由组合。
（3）家蚕是二倍体生物（2n＝56），正常情况下，雌家蚕的1个染色体组含有28条染色体，减数分裂Ⅱ后期的细胞中染色体着丝粒分裂，含有W染色体的条数为0或2。
（4）该只不抗浓核病黑色雄性幼蚕与若干只基因型为ddZeW的雌蚕成虫交配，产生的F1幼蚕全部为黑色，说明该雄性关于该性状的基因型为ZEZE。且F1中不抗浓核病与抗浓核病个体的比例为1∶1，说明该雄性关于该性状的基因型为Dd，综上分析雄性幼蚕的基因型是DdZEZE。
（5）需要通过实验来探究控制有鳞毛和无鳞毛的基因是位于常染色体上还是Z染色体上（不考虑Z、W同源区段），但由于不知道显隐关系，可以利用正反交实验来探究。
实验思路：让纯合的有鳞毛和无鳞毛的家蚕蛾雌、雄个体进行正反交实验，得到F1，观察并统计F1个体的表现型及比例（假设相关基因为A和a）。
预期结果及结论：若控制有鳞毛和无鳞毛的基因是位于常染色体上，正反交分别为AA×aa、aa×AA，其子一代基因型都为Aa，只出现一种性状，且子一代表现出来的性状为显性性状；若有鳞毛和无鳞毛的基因是位于Z染色体上，正反交分别为ZAZA×ZaW（后代雌雄全为显性性状）、ZaZa×ZAW（后代雄全为显性性状，雌性全为隐性性状），则正反交结果不同，且F1中雄性个体表现出的性状为显性性状。
【变式3-1】昆虫是生物学研究的常用材料，请回答下列问题：
(1)分布于甘肃小陇山的三尾凤蝶（2n=56）是性别决定方式为ZW型的昆虫，是我国特有物种，国家二级保护动物，对其进行基因组测序需要测定 条染色体。
(2)科学家在甘肃临夏炳灵石林新发现一种昆虫，某生物兴趣小组获得了以下信息：该种昆虫的圆眼对棒状眼为显性，且由位于性染色体上的一对等位基因（B/b）控制。他们想知道该昆虫的性别决定方式（XY型或ZW型）。现有纯合的该种昆虫若干，请设计一个杂交实验方案来判断该昆虫的性别决定方式（不考虑性染色体的同源区段）。
实验思路：选择 杂交，观察后代的表型。
实验结果和结论：
若 ，则性别决定方式为XY型；
若 。则性别决定方式为ZW型。
【答案】(1)29
(2) 纯合的圆眼雄与纯合的棒眼雌 雌性全为圆眼，雄性全为棒眼 后代雌雄都为圆眼
【分析】1、鸟类的性别决定是ZW型，雌鸟的性染色体组型是ZW，雄鸟的性染色体组型是ZZ。
2、位于性染色体上的基因控制的性状的遗传总是与性别相关联，叫伴性遗传。伴性遗传也遵循分离定律，是分离定律的特殊形式。
【解析】（1）三尾凤蝶含有28对同源染色体，其中包括一对性染色体，基因组测序需要测定27+2=29条染色体的DNA序列。
（2）ZW型性别决定方式雌性个体是由两条异型的性染色体ZW组成的，XY型性别决定方式雌性个体是由两条同型的性染色体XX组成的，欲判断该昆虫的性染色组成，可将纯合的圆眼雄和纯合的棒眼雌进行（XBY×XbXb或ZBZB×ZbW），观察后代的表现型。
若后代雌性都是圆眼，雄性都是棒眼，则性别决定方式为XY型；
若后代雌雄都是圆眼，则性别决定方式为ZW型。
【变式3-2】以下两对基因与鸡羽毛的颜色有关：芦花羽基因B对全色羽基因b为显性，位于Z染色体上，而W染色体上无相应的等位基因；常染色体上基因T的存在是B或b表现的前提，tt时为白色羽。各种羽色表型见下图。请回答下列问题：
(1)鸡的性别决定方式是 型，其中ZZ为 鸡，ZW为 鸡。
(2)杂交组合TtZbZb×ttZBW子代中出现了芦花羽雄鸡，其基因型为 ，在子代中芦花羽雄鸡所占比值为 ，用该芦花羽雄鸡与ttZBW杂交，预期子代中芦花羽雌鸡所占比值为 。
(3)一只芦花羽雄鸡与ttZbW杂交，子代表型及其比例为芦花羽∶全色羽＝1∶1，则该雄鸡基因型为 。
(4)雏鸡通常难以直接区分雌雄，芦花羽鸡的雏鸡具有明显的羽色特征(绒羽上有黄色头斑)。如采用纯种亲本杂交，以期通过绒羽来区分雏鸡的雌雄，则亲本杂交组合有(写出基因型)： 。
【答案】(1) ZW 雄 雌
(2) TtZBZb 1/4 1/8
(3)TTZBZb
(4)TTZbZb×TTZBW，TTZbZb×ttZBW，ttZbZb×TTZBW
【分析】伴性遗传是指在遗传过程中的子代部分性状由性染色体上的基因控制，这种由性染色体上的基因所控制性状的遗传上总是和性别相关，这种与性别相关联的性别遗传方式就称为伴性遗传。
题意分析，与鸡羽毛颜色有关的基因位于非同源染色体上，因此遵循基因的自由组合定律。根据基因的功能可以判断：芦花羽的基因型为T_ZBZ-、T_ZBW；全色羽的基因型为T_ZbZb、T_ZbW；白色羽的基因型为tt__。
【解析】（1）鸡的性别决定方式是ZW型，其中ZZ为雄鸡，ZW为雌鸡。
（2）杂交组合TtZbZb×ttZBW产生子代的基因型和表现型为TtZBZb（芦花羽）、ttZBZb（白色羽）、TtZbW（全色羽）、ttZbW（白色羽），且比例均等，可见，其中出现的芦花羽雄鸡的基因型为TtZBZb，在子代中芦花羽雄鸡所占比值为1/4，用该芦花羽雄鸡与ttZBW杂交，预期子代中芦花羽雌鸡所占比值为1/2×1/4=1/8。
（3）一只芦花羽雄鸡（T_ZBZ-）与ttZbW杂交，子代表型及其比例为芦花羽∶全色羽＝1∶1，由于没有白色羽出现，且有全色羽出现，因此，该芦花羽雄鸡的基因型一定为TTZBZb。
（4）雏鸡通常难以直接区分雌雄，芦花羽鸡的雏鸡具有明显的羽色特征(绒羽上有黄色头斑)。如采用纯种亲本杂交，则需要选择性染色体上相关基因为隐性雄和显性雌进行杂交即可，因此选择如下个体即可达到目的，分别为TTZbZb×TTZBW，TTZbZb×ttZBW，ttZbZb×TTZBW。
减数分裂
考点1 减数分裂和有丝分裂综合
【例1】如图甲是某动物生殖细胞形成过程的简图，请据图回答下列问题。
(1)图甲是在该动物的 器官中形成的，其中含同源染色体的细胞分裂图像有 （填序号）。
(2)图甲中的②表示 （填名称）细胞；该细胞中核DNA数和染色体数之比为 。若观察到②细胞在前面某时期出现一对联会的两条染色体之间大小明显不同，这一对同源染色体可能是 （常/性）染色体。图甲中的①所示的一个细胞能够形成 个⑦所示的细胞。
(3)发生了图乙中DE段变化的是图甲中的 （填序号）细胞。在BC段，细胞核内完成主要变化是 。
(4)若图乙曲线表示减数分裂过程中的染色体数与核DNA数比值的变化，则基因的分离定律发生在图乙中的 段。
【答案】(1) 卵巢 ①②
(2) 初级卵母 2∶1 性 1
(3) ⑤ DNA复制（染色体复制）
(4) CD
【分析】1、甲图中：①表示卵原细胞，②表示初级卵母细胞，③表示第一极体，④⑤表示次级卵母细胞，⑥表示第二极体，⑦表示卵细胞。
2、图乙中：BC段表示DNA的复制，CD段表示含有染色单体的时期，DE段表示着丝点的分裂。
【解析】（1）根据②不均等分裂可知，该动物为雌性，图甲表示卵细胞的形成过程，在卵巢中进行。①卵原细胞和②初级卵母细胞均含有同源染色体，其余减数第二次分裂的细胞都不含有同源染色体。
（2）②表示初级卵母细胞，处于减数第一次分裂的后期。该细胞中含有染色单体，核DNA：染色体数=8:4=2:1；若观察到②初级卵母细胞在前面某时期即减数第一次分裂的前期出现一对联会的两条染色体之间大小明显不同，说明这对同源染色体为性染色体。甲中①表示卵原细胞，⑦表示卵细胞，一个卵原细胞只能形成一个卵细胞。
（3）图乙DE段染色体数与核DNA数比值由1/2变成1，说明每条染色体上的DNA数目从2个变成1个，发生了着丝粒的分裂，对应甲中的⑤减数第二次分裂的后期。BC段染色体数与核DNA数比值由1变成1/2，说明每条染色体上的DNA数目从1个变成2个，表示DNA的复制。
（4）基因的分离和自由组合定律发生在减数第一次分裂的后期，此时染色体数与核DNA数比值为1/2，对应图乙的CD段。
【变式1-1】图1是某雄性动物体内处于不同分裂时期的细胞模式图，图2表示分裂过程中姐妹染色单体a、b的切面变化及运行轨迹，①→②→③表示a、b位置的变化路径。回答下列问题。
(1)图1中的核DNA数量是染色体数量2倍的细胞有 。甲细胞的名称为 。
(2)乙细胞中四分体有 个，四分体中的 之间经常发生缠绕，并交换相应的片段。
(3)图2中的姐妹染色单体a、b处于位置②时，对应图1中的细胞有 ，此时期细胞内染色体的行为特征是 。下一时期细胞内染色体的行为特征是 ，此时细胞内染色体数为 条。
【答案】(1) 甲、乙、丙 次级精母细胞
(2) 3 非姐妹染色单体
(3) 甲、丙 着丝粒整齐排列在赤道板上 着丝粒分裂，姐妹染色单体分开，成为两条染色体，由纺锤丝牵引着分别向细胞两极移动 6或12
【分析】细胞周期是指连续分裂的细胞从一-次分裂完成开始至下一次分裂完成为止，称为一个细胞周期。每个细胞周期又分为分裂间期 和分裂期，分裂间期为分裂期进行活跃的物质准备，完成DNA分子的复制和有关蛋白质的合成，同时细胞有适度的生长，分裂 期又分为前期、中期、后期、末期四个时期。
【解析】（1）染色体复制以后每条染色体上有两个染色单体，有两个DNA分子， 包括有丝分裂前期和中期，以及减数第一次分裂各时期，和减数第二次分裂前期和中期，则图1中的核DNA数量是染色体数量2倍的细胞有甲、乙、丙，甲细胞没有同源染色体，且着丝粒排列在赤道板上，则处于减数第二次分裂中期，此动物是雄性动物，则甲名称是次级精母细胞。
（2）乙细胞三对同源染色体配对，则有3个四分体，四分体中的非姐妹染色单体之间经常发生缠绕，并交换相应的片段。
（3）图2中的姐妹染色单体a、b处于位置②时，着丝粒排列在赤道板上，则处于有丝分裂中期或减数第二次分裂中期，对应图1中的甲、丙，下一时期是有丝分裂后期或减数第二次分裂后期，此时细胞内染色体着丝粒分裂，姐妹染色单体分开，成为两条染色体，由纺锤丝牵引着分别向细胞两极移动。此时细胞内染色体暂时加倍为6或12。
【变式1-2】图1为某动物（2N=4）在细胞增殖过程中细胞内染色体数目变化曲线；图2表示细胞分裂的不同时期与每条染色体DNA含量变化的关系；图3表示该生物体内一组细胞分裂图像。回答下列问题：
(1)图1中A、B、C表示的生理过程分别是 、 、 。其中含有同源染色体的是 （填数字序号）。A、B、C过程中均存在染色体数目加倍的时期，原因 （填“完全”或“不完全”）相同。
(2)图2中CD段形成的原因是 ，图3中 细胞对应图2中BC段。
(3)图3中甲、乙、丙分别对应于图1中 （填数字序号）。
(4)根据图3中 细胞可判断该动物属于 （填“雌”或“雄”）性动物。乙图产生的子细胞名称为 。
【答案】(1)减数分裂 受精作用 有丝分裂 ①⑤⑥⑦ 不完全
(2)着丝粒分裂 乙、丙
(3)⑥①②
(4) 乙 雌 次级卵母细胞和（第一）极体
【分析】分析题图可知，图1中A表示减数分裂，B表示受精作用，C表示有丝分裂；图2中AB段进行DNA复制，BC段每条染色体上有2个DNA分子，有姐妹染色单体，CD段着丝粒分裂；图3中甲图处于有丝分裂后期，乙图处于减数第一次分裂后期，丙处于减数第二次分裂中期。
（1）根据染色体数目变化可知，图1中A、B、C表示的生理过程分别是减数分裂、受精作用、有丝分裂。其中含有同源染色体的是①减数第一次分裂、⑤⑥⑦有丝分裂。A、C过程中均存在染色体数目加倍的时期，原因为着丝粒分裂；B染色体数目加倍原因为精卵结合，故原因不完全相同。
（2）图2中CD段形成的原因是着丝粒分裂，图2中BC段每条染色体上有2个DNA分子，有姐妹染色单体，图3中乙、丙细胞对应图2中BC段。
（3）图3中甲图处于有丝分裂后期，乙图处于减数第一次分裂后期，丙处于减数第二次分裂中期。分别对应于图1中⑥①②
（4）根据图3中乙细胞细胞质不均分，可判断该动物属于雌性动物。乙图产生的子细胞名称为次级卵母细胞和（第一）极体。
遗传的物质基础
考点1 DNA的结构特点和复制过程
【例1】如图所示是某DNA分子的部分结构示意图，据图回答：
(1)DNA的基本组成单位是 ，其化学元素组成是 。
(2)DNA分子的空间结构是 ，DNA的两条单链的方向是 ， 在外侧形成基本骨架， 在内侧。
(3)碱基通过 连接成碱基对，遵循 原则。若该DNA分子的一条链中(A＋G)/(T＋C)＝0.5，那么在它的互补链中，(A＋G)/(T＋C)应为 ，在整个DNA分子中上述比例为 。
(4)如图所示的DNA分子片段中，游离的磷酸基团有 个。若图中DNA分子中碱基G有X个，占该DNA分子碱基总数的比例是Y，则该DNA分子的碱基之间的氢键数目是 。
【答案】(1) 脱氧核苷酸 /脱氧核糖核苷酸 C、H、O、N、P
(2) 双螺旋结构 反向平行 磷酸—脱氧核糖 碱基
(3) 氢键 碱基互补配对 2 1
(4) 2/两 X＋X/Y
【分析】DNA呈双螺旋结构，DNA的两条链反向平行，磷酸与脱氧核糖交替连接，排在外侧，构成DNA分子的基本骨架，碱基排在内侧，遵循碱基互补配对原则：A与T配对，G与C配对。
【解析】（1）DNA中文全称为脱氧核糖核酸，组成DNA分子的基本单位为脱氧（核糖）核苷酸，由一分子磷酸、一分子脱氧核糖、一分子含氮碱基组成，含有的元素为C、H、O、N、P。
（2）DNA分子的空间结构是双螺旋结构，DNA的两条单链的方向是反向平行的，磷酸与脱氧核糖交替连接排在外侧形成基本骨架，碱基在内侧，遵循碱基互补配对原则：A与T配对，G与C配对，保证了DNA分子结构的稳定性。
（3）碱基通过氢键连接成碱基对，遵循碱基互补配对原则，A与T配对，之间形成2个氢键，G与C配对，之间形成3个氢键；非互补碱基之和的比例在两条互补链中互为倒数，在整个DNA分子中为1，即若该DNA分子的一条链中(A＋G)/(T＋C)＝0.5，那么在它的互补链中(A＋G)/(T＋C)应为2，在整个DNA分子中上述比例为1。
（4）如图所示的DNA分子片段中，游离的磷酸基团有2个，DNA由两条链构成，每一条链的5，端均含有1个游离的磷酸基团；若图中DNA分子中碱基G有X个，则C含有X个，由于G有X个，占该DNA分子碱基总数的比例是Y，意味着碱基的总数为X/Y，则A与T的数目相等均为（X/Y－2X）÷2，由于A与T之间形成2个氢键，G与C之间形成3个氢键，故该DNA分子的碱基之间的氢键数目是3X＋（X/Y－2X）÷2×2＝X＋X/Y。
【变式1-1】下图甲中的DNA分子有a和d两条链，将甲图中某一片段放大后如乙图所示，结合所学知识回答下列问题：
(1)从甲图可看出DNA复制的方式是 。
(2)甲图中，A和B均是DNA分子复制过程中所需要的酶，其中B能将单个的脱氧核苷酸连接成脱氧核苷酸链，从而形成子链，则A是 酶，B是 酶。
(3)图甲过程在绿色植物根尖分生区细胞中进行的场所有 。
(4)乙图中，5是 ，7是 。若该DNA分子含有100个碱基对，其中腺嘌呤占碱基总数的30%，该 DNA分子连续复制三次，共需要鸟嘌呤脱氧核苷酸 个。
(5)DNA指纹法在案件侦破工作中有着重要作用，从案发现场提取DNA样品，可为案件侦破提供证据，其依据的主要原理是不同DNA所含的 不同。
【答案】(1)半保留复制
(2) 解旋 DNA聚合
(3)细胞核、线粒体
(4) 脱氧核糖 胸腺嘧啶脱氧核苷酸 280
(5)脱氧核苷酸（或碱基）排列顺序
(1)从甲图可看出形成的新DNA分子中都含有一条模板链和一条子链，因此DNA分子的复制是半保留复制。
(2)A酶的作用是断裂氢键，使DNA分子的双螺旋结构解开，因此是解旋酶；B酶的作用是催化形成DNA子链进而进行DNA分子的复制，是DNA聚合酶。
(3)绿色植物根尖分生区细胞中DNA存在于细胞核、线粒体中，因此在细胞核、线粒体都能进行DNA分子复制。
(4)乙图中含有碱基T，说明是DNA分子结构，所以5是脱氧核糖，7是胸腺嘧啶脱氧核糖核苷酸，一个DNA分子中有100个碱基对，其中腺嘌呤占碱基总数的30%，根据碱基互补配对原则，鸟嘌呤占碱基总数的50%-30%=20%，即鸟嘌呤数目为100×2×20%=40个，DNA分子复制方式为半保留复制，因此该DNA分子连续复制三次，则第三次复制时需要的鸟嘌呤数量是（23-1）×40=280个。
(5)不同DNA所含的脱氧核苷酸（或碱基）排列顺序不同，所以从案发现场提取DNA样品，可为案件侦破提供证据
【变式1-2】在氮源为14N和15N的培养基上生长的大肠杆菌，其DNA分子分别为14N-DNA（相对分子质量为a）和15N-DNA（相对分子质量为b）。将亲代大肠杆菌转移到含14N的培养基上，连续繁殖两代（I和Ⅱ），用离心方法分离得到的结果如图所示。回答下列问题：
(1)分布在“中带”的DNA分子含有的N元素类型是 。第Ⅱ代大肠杆菌DNA的平均分子质量为 ，若将所得大肠杆菌继续在含14N的培养基上繁殖至第Ⅲ代，则得到的子代DNA分子中含15N的DNA分子和含14N的DNA分子的比例为 。
(2)DNA分子的复制发生在 （填时期），DNA的两条链按 方式盘旋成双螺旋结构。
(3)在DNA分子模型搭建实验中，如果用一种长度的塑料片代表A和G，用另一种长度的塑料片代表C和T，那么由此搭建而成的DNA双螺旋的整条模型粗细 ，原因是 。
(4)在噬菌体侵染细菌的实验中，先将40个普通噬菌体（放在含32P的培养基中的大肠杆菌中）进行标记，只得到400个被标记的噬菌体，利用它们进行噬菌体侵染大肠杆菌（未被标记）实验，结果培养时间过长，细菌完全裂解，得到了4000个子代噬菌体，请问含有32P噬菌体所占比例最多为 %。
【答案】(1) 14N、15N （3a+b）/4 1∶4
(2) 有丝分裂间期和减数分裂前的间期（或细胞分裂间期） 反向平行
(3) 相同 嘌呤与嘧啶互补配对
(4)20
【分析】DNA的复制：
条件：a、模板：亲代DNA的两条母链；b、原料：四种脱氧核苷酸为；c、能量：（ATP）；d、一系列的酶。缺少其中任何一种，DNA复制都无法进行。
过程： a、解旋：首先DNA分子利用细胞提供的能量，在解旋酶的作用下，把两条扭成螺旋的双链解开，这个过程称为解旋；b、合成子链：然后，以解开的每段链（母链）为模板，以周围环境中的脱氧核苷酸为原料，在有关酶的作用下，按照碱基互补配对原则合成与母链互补的子链。
【解析】（1）图示离心的结果是根据DNA分子分子量大小进行检测的，则分布在重带的DNA分子只含有15N，分布在轻带的DNA分子只含有14N，则图中分布在“中带”的DNA分子含有的N元素类型是14N、15N。
第Ⅱ代大肠杆菌DNA共有4个，2个DNA分子分布在轻带，2个DNA分子分布在中带，则这4个DNA分子的平均分子质量为（2a+a+b）÷4=（3a+b）/4；
若将所得大肠杆菌继续在含14N的培养基上繁殖至第Ⅲ代，则得到的子代DNA分子（8个）中含15N的DNA分子只有2个，而所有的DNA分子均含14N，因此第Ⅲ代中含15N的DNA分子和含14N的DNA分子的比例为2/8=1/4。
（2）DNA分子的复制发生在有丝分裂前的间期和减数分裂前的间期，此时细胞中进行的是DNA复制和有关蛋白质的合成；DNA的两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构。
（3）在DNA分子模型搭建实验中，如果用一种长度的塑料片代表A和G，用另一种长度的塑料片代表C和T，那么由此搭建而成的DNA双螺旋的整条模型粗细相同（或均匀），这是因为构成DNA分子的两条单链为互补关系，且碱基对由嘌呤与嘧啶互补配对产生。
（4）在噬菌体侵染细菌的实验中，先将40个普通噬菌体（放在含32P的培养基中的大肠杆菌中）进行标记，只得到400个被标记的噬菌体，利用它们进行噬菌体侵染大肠杆菌（未被标记）实验，结果培养时间过长，细菌完全裂解，得到了4000个子代噬菌体，根据DNA复制半保留复制的特点可推测，若要求的子代噬菌体中被放射性标记的个体数目最多为多少，则这里需要假设亲代噬菌体DNA的两条链均被32P标记，则子代噬菌体中带有标记的最多有800个，因此，在子代噬菌体中含有32P噬菌体所占比例最多为800/40000=20%。
考点2 基因的表达过程
【例2】图1是人体胰岛素基因控制合成胰岛素的示意图，图2是图1过程②的局部放大图，请据图回答：
(1)图1中过程①在胰岛B细胞的 中发生，催化过程①的酶是 。
(2)图1中过程②称为 ，场所是 。该过程是以 为模板合成具有一定氨基酸序列的蛋白质过程。一种氨基酸可以有几个密码子，这一现象称作密码的 。图1中过程②核糖体移动的方向是 （填“从左到右”或“从右到左”）。
(3)已知胰岛素由两条多肽链共51个氨基酸组成，指导其合成的基因中至少应含碱基 个。
(4)图1中过程②中，一个mRNA上结合多个核糖体的意义是 。
【答案】(1) 细胞核 RNA聚合酶
(2) 翻译 核糖体 mRNA 简并性 从右到左
(3)306
(4)少量的mRNA可以迅速合成出大量的蛋白质
【分析】分析图1：①过程由DNA形成mRNA，表示转录过程，发生在细胞核中；②过程以mRNA为模板合成蛋白质，表示翻译过程，发生在核糖体上。
分析图2：表示正在进行的翻译过程。
【解析】（1）①过程由DNA形成mRNA，表示转录过程，发生在细胞核中。催化过程①（转录）的酶是RNA聚合酶。
（2）②过程以mRNA为模板合成具有一定氨基酸序列的蛋白质过程，表示翻译过程，发生在核糖体上。一种氨基酸可以有几个密码子，这一现象称作密码的简并性。由肽链的长度可知，图1中过程②核糖体移动的方向是从右到左。
（3）DNA（或基因）中碱基数：mRNA上碱基数：氨基酸个数=6：3：1。已知胰岛素由两条多肽链共51个氨基酸组成，指导其合成的基因中至少应含碱基51×6=306（个）。
（4）过程②（翻译）中，一个mRNA上结合多个核糖体，能迅速合成大量的蛋白质，保证了翻译的高效性。
【变式2-1】如图为真核生物 DNA 的结构（图甲）及发生的相关生理过程（图乙、丙、丁），请据图回答下列问题：
(1)图甲为 DNA 的结构示意图，其基本骨架由 和 （填序号）交替连接构成，④为 。图甲含 个游离的磷酸基团。
(2)从图乙可看出，DNA复制具有 的特点。该过程是从多个起点开始复制的，从而可 复制速率；图乙中所示的酶作用于图甲中的⑨，称为 酶。
(3)图丙中的酶1称为 ，催化形成图甲中的 （填序号）。图丙中a链和d链的碱基序列是 的（填“互补配对”或”“相同”）。
(4)图丁过程所需要的酶为 ，2称为 ，5称为 。
【答案】(1) ① ② 胞嘧啶脱氧核苷酸/胞嘧啶脱氧核糖核苷酸 2
(2) 边解旋边复制 提高 解旋酶
(3) DNA聚合酶 ⑩ 互补配对
(4) RNA聚合酶 尿嘧啶核糖核苷酸 胸腺嘧啶脱氧核苷酸/胸腺嘧啶脱氧核糖核苷酸
【分析】题图分析：
甲图：该图为真核生物DNA的结构图，①为磷酸，②为脱氧核糖，③为胞嘧啶，④为胞嘧啶脱氧核苷酸，⑤⑥⑦⑧为含氮碱基，⑨为氢键，⑩为磷酸二酯键。
乙图：乙图表示DNA分子复制过程。
丙图：丙图中DNA的两条链都作为模板，故丙图表示DNA分子复制过程。
丁图：图丁过程只以DNA的一条链作为模板，故表示转录。
【解析】（1）DNA链由脱氧核糖通过磷酸二酯键连接而成，①磷酸和②脱氧核糖构成其基本骨架。④为胞嘧啶脱氧核苷酸/胞嘧啶脱氧核糖核苷酸，链状DNA分子每条链的3，端有一个游离的磷酸基团，故图甲含2个游离的磷酸基团。
（2）DNA边解旋边复制，且可以从多个起点开始复制，从而提高复制的速率。⑨是氢键，复制过程水解氢键的是解旋酶。
（3）图丙中酶1是DNA聚合酶，催化⑩磷酸二酯键形成，两条DNA链间通过碱基互补配对形成完整的分子。
（4）图丁是转录过程，所需要的酶是RNA聚合酶，2是尿嘧啶核糖核苷酸，5是胸腺嘧啶脱氧核苷酸或胸腺嘧啶脱氧核糖核苷酸。
【变式2-2】某些RNA 病毒的遗传信息储存在RNA 分子中，当它们进入宿主细胞后， 先以病毒的 RNA 分子为模板合成一个DNA 分子，再以DNA分子的一条链为模板合成新的病毒RNA ( 图 1 所 示 ) 。R环 (R-lp) 是细胞内一种特殊的三链核酸结构，由一条 mRNA链、 一条DNA 模板链和一条 DNA 非模板链组成(图2所示)。细胞内存在某种RNA 酶 ( 酶X), 酶 X 可以作用于R-1p, 阻止它的积累和持久存在，有助于维持细胞中基因结构的稳定。
(1)图1中③过程是指 能够发生碱基A 与 U 配对的过程有 (填图中序号)。若病毒RNA 分子中U:A:C:G=1:2:3:4, 则形成的 DNA 分子的碱基比例为 。
(2)②过程中新产生的子链延伸方向为 ,①过程中携带氨基酸的结构是 。
(3)R-1p 形成于基因表达的 过程中，该结构中嘌呤碱基与嘧啶碱基的数量是否相等? 。该结构容易导致某些蛋白质的含量下降，原因是 。
(4)酶X 有助于维持细胞中基因结构的稳定，推测其原理是
【答案】(1) 逆转录 ①②③ A∶T∶G∶C=3∶3∶7∶7
(2) 5＇→3＇ tRNA
(3) 转录 不一定相等 该结构影响了翻译过程
(4)酶X水解R-1p中的mRNA，使R-1p中的基因恢复稳定的双螺旋结构
【分析】转录是指通过RNA聚合酶以DNA的一条链为模板合成RNA的过程。游离在细胞质中的各种氨基酸，就以mRNA为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质，这一过程叫做翻译。
【解析】（1）图1中③过程是以RNA为模板合成DNA的过程为逆转录，能够发生碱基A 与 U 配对的过程有①翻译、②转录、③逆转录；若病毒RNA 分子中U:A:C:G=1:2:3:4，则以RNA为模板合成的一条DNA链中T：A：G：C=1：2：3：4，和该DNA链碱基互补配对的另一条DNA链中A：T：C：G=1：2：3：4，则形成的 DNA 分子的碱基比例为A∶T∶G∶C=3∶3∶7∶7。
（2）②转录过程中新产生的子链延伸方向为5＇→3＇，①翻译过程中携带氨基酸的结构是tRNA。
（3）R 环 (R-lp) 是细胞内一种特殊的三链核酸结构，由一条 mRNA 链、 一条 DNA 模板链和一条 DNA 非模板链组成，故R-1p 形成于基因表达的转录过程中，该结构中嘌呤碱基与嘧啶碱基的数量不一定相等；该结构中转录出的mRNA链和一条 DNA 模板链和一条 DNA 非模板链结合，影响了翻译过程，故该结构容易导致某些蛋白质的含量下降。
（4）细胞内存在某种RNA 酶 ( 酶X)， 酶 X 可以作用于R-1p，故可推测酶X水解R-1p中的mRNA，使R-1p中的基因恢复稳定的双螺旋结构，从而有助于维持细胞中基因结构的稳定。
考点3 表观遗传
【例3】如图表示小鼠细胞某DNA片段遗传信息的传递过程：①⑤表示物质或结构，a、b、c表示生理过程。请据图回答（可能用到的密码子：AUG-甲硫氨酸、GCU-丙氨酸、AAG-赖氨酸、UUC-苯丙氨酸、UCU-丝氨酸、UAC-酪氨酸）
(1)在细胞分裂间期能发生的过程是 （填字母），参与c过程的RNA有 ，一段mRNA上相继结合多个核糖体，这种现象存在的意义是 。
(2)由②指导合成的多肽链中氨基酸序列是 。
(3)该DNA片段第三次复制需游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的数目为 个。
(4)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。小鼠细胞中A基因控制IGF-2的合成，若突变为a基因则表达失效。有研究发现，小鼠卵细胞形成时，若A基因特定区域发生如下图的甲基化，会阻断该基因的转录，精子形成时则无此现象。
①A基因的甲基化是否属于基因突变？ ：为什么？ 。
② （填“能”“不能”）在上述卵细胞中检测到A基因的mRNA。某基因型为Aa的小鼠表现为个体矮小，请解释原因 。
【答案】(1) a、b、c mRNA、tRNA、rRNA 少量mRNA就可以迅速合成大量的蛋白质
(2)甲硫氨酸-丙氨酸-丝氨酸-苯丙氨酸
(3)28
(4)不属于 因为甲基化不导致碱基（序列）的改变 不能 A基因来自母本，发生了甲基化不能表达
【分析】转录是在细胞核内，以DNA一条链为模板，按照碱基互补配对原则，合成RNA的过程。
翻译是在核糖体上以mRNA为模板，按照碱基互补配对原则，以tRNA为转运工具、以细胞质里游离的氨基酸为原料合成蛋白质的过程。
题图分析：图中①是DNA，a表示DNA的自我复制过程，需要解旋酶和DNA聚合酶；②是mRNA，b表示转录过程；③是核糖体，④是多肽链，⑤是tRNA，c表示翻译过程。
【解析】（1）在细胞分裂间期发生的DNA复制和有关蛋白质的合成，而蛋白质合成过程包括转录和翻译两个步骤，因此在细胞分裂间期能发生的过程是a复制、b转录、c翻译，参与c过程的RNA有三种，分别为mRNA（翻译的模板）、tRNA（氨基酸的转运工具）、rRNA（核糖体的组成成分），一段mRNA上相继结合多个核糖体，可同时进行多条肽链的合成，因此在细胞中实现了少量mRNA就可以迅速合成大量的蛋白质。
（2）由题图可知，②上的密码子依次是AUG、GCU、UCU、UUC，因此由②指导合成的多肽链中氨基酸序列是甲硫氨酸-丙氨酸-丝氨酸-苯丙氨酸。
（3）图示mRN中A+U的碱基比例是A+U=7/12，mRNA中A+U的碱基比例与转录该mRNA的DNA分子中的A+T的碱基比例相同，因此DNA分子中T+A=7/12，DNA分子是双链结构，所以DNA分子中A=T=7/12×1/2×24=7，DNA分子复制2次形成4个DNA分子，DNA分子复制三次形成8个DNA分子，第三次复制需游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的数目7×（8-4）=28个。
（4）①A基因的甲基化不属于基因突变，因为基因突变指的是基因中发生碱基对替换、缺失或增添等变化，导致的基因结构的改变，且该过程中基因中碱基的排列顺序没有发生改变。
②题中显示，若A基因特定区域发生如下图的甲基化，会阻断该基因的转录，精子形成时则无此现象，据此可知，上述现象可发生在卵细胞中，因此在卵细胞中不能检测到A基因的mRNA，而该基因在精子中会正常表达，若某基因型为Aa的小鼠表现为个体矮小，说明A基因没有正常表达，则可推测该个体的A基因来自母本，且该基因发生了甲基化，而无法表达。
【变式3-1】阅读以下资料，回答相关问题。
资料一：许多哺乳动物在遗传中具有基因印记现象。主要表现为某些成对的基因中来源于父方和母方的两个基因不具有相同的表达活性。在配子发生期间，有些基因会获得标志其来源的遗传修饰，这种修饰常为DNA甲基化修饰，也包括组蛋白乙酰化修饰等，结果导致后代体细胞中两个亲本来源的成对基因只有一个表达，这种现象被称为基因印记，具有这种现象的基因称为印记基因。父源性印记基因是指来源于父方的印记基因，母源性印记基因则是指来源于母方的印记基因。大多数印记基因成簇存在。每个印记基因簇都由一个印记控制中心(ICE)控制，该区域具有亲本特异性修饰，如DNA甲基化等。大部分印记基因簇都至少含有一个长链非编码RNA(IncRNA)的编码序列，该序列指导合成的IncRNA不编码蛋白质，但能调控基因簇中印记基因的表达。下图表示哺乳动物1gf2r印记基因簇的组成和表达情况：

下图表示在哺乳动物的生殖发育中，基因印记的建立和擦除过程(以父源性印记基因为例)：

资料二：DNA甲基化的基本原理是：在DNA的某些区段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，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的半甲基化位点，使其全甲基化。下图表示其过程原理。
(1)基因的表达通常包括 和 两个阶段。
(2)基因印记导致的遗传现象是否属于表观遗传？ (答“属于”或者“不属于”)，判断理由是 。
(3)根据资料一推测，ICE是怎样调控母源染色体上Sle22a2表达的？ 。
(4)DNA甲基化酶在DNA上的作用部位体现了酶的一个重要特性是具有 。由于图3中①过程的方式是 ，导致其产物都是半甲基化产物。
(5)结合上述材料，简要说明DNA甲基化等修饰与细胞分化的关系： 。
【答案】(1) 转录 翻译
(2)属于 在基因印记的遗传中，基因的碱基序列保持不变，但基因的表达和表型发生了可遗传的变化
(3)母源染色体上ICE被甲基化修饰，甲基化抑制了IncRNA基因的转录，由于没有IncRNA的抑制，使Sle22a2基因得以转录
(4)专一性 半保留复制
(5)DNA的甲基化或者去甲基化等调控，使不同细胞中基因选择性表达，从而导致细胞分化
【分析】转录是在细胞核内，以DNA一条链为模板，按照碱基互补配对原则，合成RNA的过程。
翻译是在核糖体中以mRNA为模板，按照碱基互补配对原则，以tRNA为转运工具、以细胞质里游离的氨基酸为原料合成蛋白质的过程。
【解析】（1）基因的表达是指基因控制蛋白质合成的过程，通常包括转录和翻译两个阶段。
（2）基因印记导致的遗传现象属于表观遗传，因为基因印记没有引起基因中碱基排列顺序的改变，只是导致了基因表达和表型的改变，符合表观遗传的概念。
（3）题意显示，非编码RNA(IncRNA)的编码序列指导合成的IncRNA不编码蛋白质，但能调控基因簇中印记基因的表达，据此推测，母源染色体上ICE被甲基化修饰，甲基化抑制了IncRNA基因的转录，由于没有IncRNA的抑制，使Sle22a2基因得以转录，进而翻译出相应的蛋白质。
（4）DNA甲基化酶在DNA上的作用部位体现了酶的专一性特征。图3中①过程为DNA复制过程，该过程表现出半保留复制的特点，因而DNA复制的产生的DNA都是半甲基化产物。
（5）DNA的甲基化或者去甲基化等调控，使不同细胞中基因选择性表达，从而导致细胞分化，即基因的甲基化和去甲基化过程与细胞分化相关。
【变式3-2】人体中的促红细胞生成素（EPO）主要由肾脏的部分细胞分泌，是一种能够促进造血干细胞增殖分化为红细胞的蛋白。研究发现，在氧气供应不足时，低氧诱导因子（HIF）可与促红细胞生成素（EPO）基因的低氧应答元件（非编码蛋白质序列）结合，使得促红细胞生成素（EPO）的mRNA的含量增多，促进EPO的合成，最终导致红细胞增多以适应低氧环境，相关机理如图所示，回答下列问题：
(1)HIF基因的基本骨架是 ，其中一条脱氧核苷酸单链中含 个游离的磷酸基团。
(2)过程①必需的酶是 ；除mRNA外，参与过程②的RNA还有 。过程②中一个mRNA可以与多个核糖体结合的意义是 。
(3)若HIF基因上的某个碱基对缺失，导致合成的肽链变短，其原因是 。
(4)若EPO基因的部分碱基发生了甲基化修饰，导致转录过程受到抑制，这种现象属于表观遗传，其定义为 。
(5)HIF在 （填“转录”或“翻译”）水平调控EPO基因的表达，促进EPO的合成；此外，根据题干信息分析，细胞还可以通过 来加快EPO合成的速度。
(6)上述图示过程反映了生物体基因与 、基因与基因表达产物、 之间存在着复杂的相互作用，共同精细的调控着生物体的生命活动。
【答案】(1) 磷酸和脱氧核糖交替连接 1
(2) RNA聚合酶 tRNA、rRNA 少量mRNA可以合成大量蛋白质
(3)mRNA上的终止密码子提前出现
(4)基因的碱基序列保持不变，但基因表达和表型发生可遗传变化的现象
(5) 转录 增加核糖体的数量
(6) 基因 基因与环境
【分析】据图分析：①为转录，需要RNA聚合酶的参与；②翻译，翻译过程除mRNA外，参与的RNA还有tRNA搬运氨基酸、rRNA和蛋白质组成核糖体，核糖体是翻译的场所。
【解析】（1）HIF基因的基本骨架是磷酸和脱氧核糖交替连接，一条脱氧核苷酸单链的5'端含有1个游离的磷酸基团。
（2）过程①为转录，需要RNA聚合酶的参与；过程②为翻译，翻译过程除mRNA外，参与的RNA还有tRNA搬运氨基酸、rRNA和蛋白质组成核糖体，核糖体是翻译的场所；过程②中一个mRNA可以与多个核糖体结合的意义是少量mRNA可以合成大量蛋白质，提高翻译的速度。
（3）HIF基因上的某个碱基对缺失，可能导致mRNA上的终止密码子提前出现，翻译终止，从而导致合成的肽链变短。
（4）生物体基因的碱基序列保持不变，但基因表达和表型发生可遗传变化的现象，叫作表观遗传。
（5）据题意“在氧气供应不足时，低氧诱导因子（HIF）可与促红细胞生成素（EPO）基因的低氧应答元件（非编码蛋白质序列）结合，使得促红细胞生成素（EPO）的mRNA的含量增多，促进EPO的合成”可知HIF在转录水平调控EPO基因的表达。由于核糖体是细胞内蛋白质的合成车间，细胞还可以通过增加核糖体的数量，提高翻译速度来加快EPO的合成速度。
（6）基因与基因、基因与基因表达产物、基因与环境之间存在着复杂的相互作用，这种相互作用形成了一个错综复杂的网络，精细地调控着生物体的性状。
考点4 肺炎链球菌的转化实验
【例4】肺炎链球菌分为S型菌和R型菌，加热灭活的S型菌会遗留下完整的细菌DNA的各个片段。下图为肺炎链球菌转化实验的实质，据图分析回答下列问题。
(1)艾弗里等人选用肺炎链球菌作为实验材料具有的优点有 ，在该实验中控制自变量采用的实验原理是 。
(2)据图推测S基因的作用是 ，作为遗传物质必须具备的特点有 （答出2点）。
(3)已知S型菌分为SI、SII、SIII类型，R型菌分为RI、RII、RIII类型。R型菌可接受不同S型菌的S基因并转化成相应的S型菌；R型菌只可回复突变为相应类型的S型菌。现有SI、RI、RII三种类型的肺炎链球菌，从中选择合适的肺炎链球菌，设计实验通过观察细菌类型，探究R型菌是发生了转化还是发生了回复突变。
实验思路： 。
实验结果及结论：
若 则说明只发生了转化；
若 则说明只发生了回复突变；
若 则说明发生了转化和回复突变。
【答案】(1) 个体很小，结构简单，繁殖快 减法原理
(2) 控制荚膜形成 能自我复制、指导蛋白质的合成、储存遗传信息、结构稳定
(3) 选取SI菌加热杀死后和RⅡ菌混合培养，一段时间后观察细菌类型 培养基中出现SI 培养基中出现SII 培养基中出现SI 、SII
【分析】1、R型和S型肺炎链球菌的区别是前者没有荚膜（菌落表现粗糙），后者有荚膜（菌落表现光滑）。
2、由肺炎链球菌转化实验可知，只有S型菌有毒，会导致小鼠死亡，S型菌的DNA才会是R型菌转化为S型菌。
【解析】（1）肺炎链球菌属于原核生物，具有个体很小，结构简单，繁殖快的特点，故艾弗里等人选用肺炎链球菌作为实验材料；艾弗里的实验中通过相关酶去除对应物质，属于减法原理。
（2）两种肺炎链球菌的区别在于有无荚膜，据图可知，S基因可使R型菌转化为S型菌，说明S基因的作用是控制荚膜形成；作为遗传物质必须具备的特点有：能自我复制、指导蛋白质的合成、储存遗传信息、结构稳定。
（3）分析题意，本实验目的是通过观察细菌类型，探究R型菌是发生了转化还是发生了回复突变，由于R型菌可接受不同S型菌的S基因并转化成相应的S型菌，R型菌只可回复突变为相应类型的S型菌，故可选取SI菌加热杀死后和RⅡ菌混合培养，一段时间后观察细菌类型。
实验结果及结论：
若只发生了转化，即S型菌的S基因并转化成相应的S型菌，则培养基中出现SI；若发生了回复突变，则R型菌只可回复突变为相应类型的S型菌，培养基中出现SII；若生了转化和回复突变，则会出现两种S型菌，即SI 、SII。
【变式4-1】下图是艾弗里等研究人员所做的有关肺炎双球菌体外转化实验，回答下列问题：
（1）实验③表明，将S型细菌的 与R型活细菌混合培养，部分R型细菌转化成S型细菌。从变异的角度看，以上过程发生了 （填“基因突变”“基因重组”或“染色体变异”）。
（2）如果在实验③中用 处理提取的DNA，就不能使R型活细菌发生转化。
（3）该实验可以证明 是遗传物质，其最关键的设计思路是 。
【答案】 DNA 基因突变 DNA酶 DNA 把有毒性S型细菌的DNA和蛋白质等成分分开，单独地去观察它们的作用
【分析】R型和S型肺炎双球菌的区别是前者没有荚膜（菌落表现粗糙），后者有荚膜（菌落表现光滑）。由肺炎双球菌转化实验可知，只有S型菌有毒，会导致小鼠死亡，S型菌的DNA才会是R型菌转化为S型菌。在艾弗里证明遗传物质是DNA的实验中，艾弗里将S型细菌的DNA、蛋白质、糖类等物质分离开，单独的、直接的观察它们各自的作用。另外还增加了一组对照实验，即DNA酶和S型活菌中提取的DNA与R型菌混合培养。
【解析】（1）图中①②将S型细菌的多糖和蛋白质与R型活细菌混合培养，其后代都为R型细菌，没有发生转化现象。图中③将S型细菌的DNA与R型活细菌混合培养，其后代有R型细菌和S型细菌，说明有部分R型细菌转化为S型细菌，后代中的细菌类型为R型和S型，从变异的角度看，以上过程发生了基因突变。
（2）艾弗里等人发现通过以上的实验步骤并不严密，仍不足以完全说明DNA是转化因子即遗传物质，又做了一组对照实验③，其设计为将经过DNA酶处理的S型细菌的DNA加入到含有R型细菌的培养基中，结果没有出现S型细菌，后代中的细菌类型仍为R型。
（3）该实验说明：DNA是该生物的遗传物质，蛋白质和多糖不是该生物的遗传物质，其最关键的设计思路是把有毒性S型细菌的DNA和蛋白质等成分分开，单独地去观察它们的作用。
【变式4-2】20世纪20年代，科学家利用小鼠进行了一系列体内转化实验，如图1所示；感受态R型细菌与S型细菌之间的转化过程如图2所示，感受态是指受体菌易接受外源DNA片段，并能实现转化的一种生理状态。请据图回答下列问题。
（1）在实验4死亡的小鼠中能够分离出 型细菌和 型细菌。
（2）除了观察菌落特征或用显微镜观察细菌有无荚膜外，据图1可知，还可以将细菌注入小鼠体内，通过观察小鼠的 来区分R型和S型细菌。
（3）图2步骤 （填数字）是将S型细菌加热杀死的过程；S型细菌的DNA双链片段与A细胞膜表面的相关DNA结合蛋白结合，其中一条链在核酸酶的作用下分解，另一条链与感受态特异蛋白结合进入R型细菌细胞内；C细胞经DNA复制和细胞分裂后，产生大量的 型细菌导致小鼠患败血症死亡，R型细菌转化为S型细菌的原理是 。
【答案】 S R 生活情况 ① S 基因重组（DNA重组）
【分析】肺炎双球菌转化实验包括格里菲思体内转化实验和艾弗里体外转化实验，其中格里菲思体内转化实验证明S型细菌中存在某种“转化因子”，能将R型细菌转化成S型细菌；艾弗里体外转化实验证明S型细菌的DNA起到“转化因子”的作用，DNA是遗传物质。
【解析】（1）S型细菌中存在某种“转化因子”，能将部分R型细菌转化成S型细菌，因此，在实验4中死亡的小鼠中能够分离出S型和R型细菌。
（2）据图1可知：可以用注射法，通过观察小鼠的生活情况来区分R型和S型细菌。
（3）识图分析可知，图2中步骤①是将S型细菌加热杀死的过程；C细胞经DNA复制和细胞分裂后，产生大量的S型细菌导致小鼠患败血症死亡，根据图2中R型细胞转化为S型细菌的过程可知，S型细菌DNA的一条链与感受态特异蛋白结合进入R型细菌细胞内，使得C细胞分裂后形成大量的S型细菌，因此转化原理为基因重组（DNA分子重组）。
考点5 噬菌体侵染细菌实验
【例5】回答下列与噬菌体侵染细菌实验有关的问题：
Ⅰ．1952年，赫尔希和蔡斯利用放射性同位素标记的新技术，完成了著名的噬菌体侵染细菌的实验，下面是实验的部分步骤：
(1)赫尔希和蔡斯用不同的放射性同位素分别标记噬菌体的DNA和蛋白质，而不是标记在同一种噬菌体上，这其中蕴涵的设计思路是： 。
(2)若要大量制备用35S标记的噬菌体，需先用含35S的培养基培养 ，再用噬菌体去侵染 。
(3)噬菌体侵染细菌之后，合成新的噬菌体蛋白质外壳需要 。
A．细菌的DNA及其氨基酸B．噬菌体的DNA及其氨基酸
C．噬菌体的DNA和细菌的氨基酸D．细菌的DNA及噬菌体的氨基酸
(4)上述实验中， （填“能”或“不能”）用15N来标记噬菌体的DNA，理由是 。
Ⅱ．在赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌实验中，用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌，在理论上，上清液中不含放射性，下层沉淀物中具有很高的放射性；而实验的实际最终结果显示：在离心后的上清液中，也具有一定的放射性，而下层的沉淀物放射性强度比理论值略低。
(5)在理论上，上清液放射性应该为0，其原因是被32P标记的是噬菌体的DNA，在侵染细菌时，理论上应将 全部注入细菌体内，离心后沉淀。
(6)由于实验数据和理论数据之间有较大的误差，由此对实验过程进行误差分析：
a．在实验中，从噬菌体和大肠杆菌混合培养到用离心机分离，这一段时间如果过长，会使上清液的放射性含量升高，其原因是 。
b．在实验中，如果有一部分噬菌体没有侵染到大肠杆菌细胞内，将 （填“是”或“不是”）误差的来源，理由是 。
【答案】(1)分离DNA和蛋白质，单独观察其作用
(2)大肠杆菌 含35S的大肠杆菌
(3)C
(4)不能 N元素在DNA和蛋白质中都含有
(5)噬菌体的DNA
(6)部分含32P的噬菌体被细菌裂解释放 是 含32P的噬菌体没有侵染细菌，离心后含32P的噬菌体会到上清液中
【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。
（1）在赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌实验中，采用的方法是同位素标记法，即用32P和35S分别标记噬菌体的DNA和蛋白质，其目的是分离DNA和蛋白质，单独观察其作用。
（2）由于噬菌体是病毒，不能在培养基中独立生存，因此为了获得含35S的噬菌体，应先将大肠杆菌在含35S的培养基上培养，再用噬菌体去侵染该大肠杆菌。
（3）噬菌体侵染细菌的过程中，合成新噬菌体的蛋白质外壳所需原料（氨基酸）和酶来自细菌，模板（DNA）来自噬菌体，故选C。
（4）上述实验中，不能用15N来标记噬菌体DNA，理由是DNA和蛋白质中均有N元素，不能将DNA和蛋白质区分开，单独观察它们的作用。
（5）根据题意，32P标记的是噬菌体的DNA，在理论上，噬菌体已将含32P的DNA全部注入大肠杆菌内，上清液中只含噬菌体蛋白质外壳，因此上清液放射性应该为0。
（6）由于实验数据和理论数据之间有较大的误差，由此对实验过程进行误差分析：
a．在实验中，从噬菌体和大肠杆菌混合培养到用离心机分离，这一段时间如果过长，噬菌体在大肠杆菌内增殖后释放出来，经离心后分布于上清液中，会使上清液的放射性含量升高。
b．在实验中，如果有一部分噬菌体没有侵染到大肠杆菌细胞内，没有侵入大肠杆菌的噬菌体经离心后分布于上清液中，使上清液出现放射性，因此这将是误差的来源。
【变式5-1】1952年,赫尔希和蔡斯完成了著名的T2噬菌体侵染细菌的实验,下面是实验的部分步骤,请据图回答下列问题:
(1)该实验分别用32P和35S标记T2噬菌体的 、 。
(2)该实验包括4个步骤: ①T2噬菌体侵染细菌 ②用32P和35S分别标记T2噬菌体③放射性检测 ④离心分离。其实验步骤的正确顺序是 。
(3)噬菌体侵染细菌之后,合成新的噬菌体蛋白质外壳需要 。
A．细菌的DNA及其氨基酸B．噬菌体的DNA及其氨基酸
C．噬菌体的DNA和细菌的氨基酸D．细菌的DNA及噬菌体的氨基酸
(4)在赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌实验中，用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌，在理论上，上清液不含有放射性，而实验最终结果显示，在离心液的上层，也有一定的放射性，而下层的放射性比理论值低。
①在赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌实验中，采用的方法是 。
②从理论上讲，上清液的放射性应该为0，由于实验数据和理论数据之间有较大的误差，由此对实验过程进行误差分析：
a．在实验过程中，从噬菌体与大肠杆菌混合培养，到用离心机分离，这一段时间如果过长，会使上清液的放射性增高，其原因是 。
b．在实验过程中，如果 ，也会使上清液的放射性增高，产生误差。
(5)上述实验中，不能用15N来标记噬菌体DNA，理由是 。
【答案】(1) DNA 蛋白质
(2)②①④③
(3)C
(4) 放射性同位素标记技术 噬菌体增殖后从大肠杆菌中释放出来 噬菌体与大肠杆菌混合培养时间过短，部分噬菌体未侵入大肠杆菌
(5)DNA和蛋白质中均有N元素
【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。
【解析】（1）P是DNA的特征元素，S是蛋白质的特征元素，所以该实验分别用32P和35S标记T2噬菌体的DNA和蛋白质。
（2）噬菌体属于病毒，只能寄生在大肠杆菌细胞内，故T2噬菌体侵染细菌的实验步骤为：先用分别含有35S和32P的培养基培养细菌→再用噬菌体分别与含有35S和32P的细菌混合培养，分别用35S或32P标记噬菌体→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，所以该实验步骤的正确顺序是②①④③。
（3）噬菌体侵染细菌之后，合成新的噬菌体蛋白质外壳需要噬菌体的DNA（提供模板）和细菌的氨基酸（原料）。
（4）①在赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌实验中，采用的方法是放射性同位素标记技术。
②若保温时间过长，则噬菌体增殖后从大肠杆菌中释放出来，会使上清液的放射性增高；若噬菌体与大肠杆菌混合培养时间过短，部分噬菌体未侵入大肠杆菌，也会使上清液的放射性增高，产生误差。
（5）由于DNA（元素组成为C、H、O、N、P）和蛋白质（元素组成主要是C、H、O、N）中均有N元素，故上述实验中，不能用15N来标记噬菌体DNA。
【变式5-2】如图一所示的是噬菌体侵染细菌过程示意图，图二所示的是 1952 年赫尔希和蔡斯利用同位素标记法完成的噬菌体侵染细菌实验的部分实验过程。请回答下列问题：
（1）根据图一写出噬菌体侵染细菌的正确顺序是：B→ →C。
（2）根据图二实验结果可知，用于标记噬菌体的同位素是 ，请完成标记 T2噬菌体的操作步骤：①配制适合细菌生长的培养基，在培养基中加入用放射性标记的 ，作为合成 DNA 的原料。②在培养基中接种细菌，培养一段时间后， 再用此细菌培养T2噬菌体。
（3）噬菌体侵染细菌后，合成子代噬菌体的蛋白质外壳需要
A．细菌的 DNA 及其氨基酸 B．噬菌体的 DNA 及其氨基酸
C．噬菌体的 DNA 和细菌的氨基酸 D．细菌的 DNA 及噬菌体的氨基酸
（4）噬菌体侵染细菌的实验得出的结论是 。
【答案】 D→A→E 32P 4种脱氧核苷酸 C DNA是T2噬菌体的遗传物质
【分析】1、噬菌体的结构：蛋白质外壳（C、H、O、N、S）和DNA（C、H、O、N、P）。
2、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。
3、实验结论：DNA是遗传物质。
【解析】（1）噬菌体侵染细菌的正确顺序是：B吸附→D注入→A合成→E组装→C释放。
（2）根据图二实验结果可知，沉淀物中放射性很强，故用于标记噬菌体的同位素是32P，标记的是噬菌体的DNA。噬菌体没有细胞结构，是寄生在细菌中的，所以标记T2噬菌体的操作步骤：①配制适合细菌生长的培养基，在培养基中加入用放射性标记的4种脱氧核苷酸作为合成DNA的原料。
②在培养基中接种细菌，培养一段时间后，再用此细菌培养T2噬菌体。
（3）噬菌体侵染细菌后，合成子代噬菌体的蛋白质外壳需要噬菌体的DNA作模板，细菌的氨基酸作原料，C正确，
故选C。
（4）噬菌体侵染细菌实验的结论是：DNA是T2噬菌体的遗传物质。
考点6 烟草花叶病毒感染实验
【例6】如图是烟草花叶病毒侵染烟草的实验，回答下列相关问题
（1）据丙图可知，从烟草花叶病毒分离出来的 可以侵染正常烟叶，使其出现病态，且从病态叶可以分离得到烟草花叶病毒子代
（2）乙图实验结果是：烟叶 （填“有”或“没有”）感染烟草花叶病毒
（3）由甲乙丙三组实验可知： 是烟草花叶病毒的遗传物质， 不是其遗传物质.
（4）除自变量不同以外，无关变量均保持相同且适宜，这是实验设计中的 原则（填“可重复性”或“对照原则”或“单一变量”）
【答案】 RNA 没有 RNA 蛋白质 单一变量
【分析】由图可知，烟草花叶病毒和病毒的RNA侵染正常烟叶，均会出现病态，病毒的蛋白质外壳不会引起病态，说明病毒的遗传物质是RNA。
【解析】（1）据丙图可知，烟草花叶病毒RNA可以侵染正常烟叶，使其出现病态，，说明RNA是遗传物质，从病态叶可以分离得到烟草花叶病毒子代。
（2）乙图烟叶未出现病态，说明烟叶没有感染烟草花叶病毒。
（3）由上述实验结果可知，病毒的RNA可以引起烟叶出现病态，说明RNA是烟草花叶病毒的遗传物质，蛋白质不是其遗传物质。
（4）除自变量不同以外，无关变量均保持相同且适宜（以排除无关变量的影响），即单一变量原则。
【点睛】细胞生物的遗传物质是DNA，病毒的遗传物质是DNA或RNA。大多数生物的遗传物质是DNA，故DNA是主要的遗传物质。
【变式6-1】生物的遗传物质是什么？这个问题曾经引发了不少科学家大胆推测和实验探究，其实验设计的巧妙之处耐人寻味、令人叹服！以下是关于探究生物遗传物质的一些实验方法。
(1)课题一：探究生物的遗传物质是核酸还是蛋白质。①酶解法在艾弗里及其同事的肺炎链球菌体外转化实验中，几个实验组分别加入蛋白酶、RNA酶、酯酶和DNA酶，最终确定肺炎链球菌的遗传物质是DNA．该实验是采用 （填“加法原理”或“减法原理”）控制自变量的。②同位素标记法为了探究T2噬菌体的遗传物质是DNA还是蛋白质，应该分别标记 。③重组病毒侵染法已知烟草花叶病毒（TMV）和车前草病毒（HRV）都能侵染烟草叶片，且两者都由蛋白质和RNA组成的。如图是探索HRV的遗传物质是RNA还是蛋白质的操作流程图。如果从烟草叶中提取到重组病毒的子代是 （填“HRV病毒”或“TMV病毒”），则说明HRV病毒的遗传物质是RNA而不是蛋白质。
(2)课题二：探究某病毒的遗传物质是DNA还是RNA① 法：通过分离提纯技术，提取某病毒的核酸，加入 酶混合培养一段时间，再侵染其宿主细胞，若在宿主细胞内检测不到子代病毒，则病毒为RNA病毒。②同位素标记法和侵染法：将 培养在含有放射性标记的胸腺嘧啶的培养基中繁殖数代，之后接种 ，培养一段时间后收集子代病毒并检测其放射性，若检测到子代病毒有放射性，则说明该病毒为 病毒，同时还做一组对比实验。③碱基测定法：为确定新病毒的核酸是单链结构还是双链结构，可对此新病毒核酸的碱基组成和A、U、T碱基比例进行测定分析。若含有U，且 ，则说明是单链RNA．
【答案】(1) 减法原理 病毒的DNA和蛋白质特有的元素（或P和S） HRV病毒
(2) 酶解 RNA（水解） 该病毒的宿主细胞 该病毒 DNA A的比例不等于U的比例
【分析】1、肺炎链球菌转化实验包括格里菲斯体内转化实验和艾弗里体外转化实验，其中格里菲斯体内转化实验证明S型细菌中存在某种“转化因子”，能将R型细菌转化为S型细菌，艾弗里体外转化实验证明DNA是遗传物质。
2、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。
【解析】（1）①艾弗里和他的同事所进行的肺炎链球菌体外转化实验中利用酶的专一性，分别用蛋白酶、RNA酶或酯酶和DNA酶，最终确定肺炎链球菌的遗传物质是DNA，这样逐渐排除各种物质的作用，利用了减法原理控制自变量的。
②同位素标记法为了探究T2噬菌体的遗传物质是DNA还是蛋白质，应该分别标记病毒的DNA和蛋白质特有的元素（或P和S）。
③将重组病毒侵染烟草叶片，如果从烟草叶中提取到重组病毒的子代是HRV病毒，则说明HRV病毒的遗传物质是RNA而不是蛋白质。
（2）探究某病毒的遗传物质是DNA还是RNA：
①酶解法：通过分离提纯技术，提取某病毒的核酸，加入RNA（水解）酶混合培养一段时间，再侵染其宿主细胞，若在宿主细胞内检测不到子代病毒，则病毒为RNA病毒。
②同位素标记法和侵染法：将该病毒的宿主细胞培养在含有放射性标记的胸腺嘧啶的培养基中繁殖数代，之后接种该病毒，培养一段时间后收集子代病毒并检测其放射性，若检测到子代病毒有放射性，则说明该病毒为DNA病毒，同时还做一组对比实验。
③碱基测定法：为确定新病毒的核酸是单链结构还是双链结构，可对此新病毒核酸的碱基组成和A、U、T碱基比例进行测定分析。若含有U，且A的比例不等于U的比例，则说明是单链RNA。
【变式6-2】烟草在我国的种植历史悠久，具有较高的经济价值。请结合所学知识，完成下列实验相关内容。
（1）将烟草叶片浸泡于较高浓度的蔗糖溶液中，其叶肉细胞会因 作用而失水，该过程中细胞液的浓度会 ，若将该材料制片进行镜检，可观察到叶肉细胞出现 现象。
（2）制作和观察根尖细胞有丝分裂临时装片：烟草根尖解离后，再经 ，然后用龙胆紫溶液（甲紫）使染色体呈 色，最后制作临时装片进行显微观察。为研究细胞周期各时期的特点，往往需要移动装片，至少要观察 个不同时期的细胞。
（3）为验证烟科草花叶病毒（TMV）的遗传物质是RNA，有关实验如下表。其中TMV的蛋白质与RNA是将TMV置于相关溶液中振荡后分离得到。
①甲组实验结果说明感染后的烟草叶片中有TMV子代产生，由此推测，TMV的RNA侵入烟草细胞后，将以该RNA作为 ，合成子代RNA分子，并在烟草细胞的核糖体上指导合成TMV的 。
②表中丙组的实验结果是 ，设置丙组对照的目的是 。
【答案】 渗透 变大 质壁分离 漂洗 紫 5 模板 蛋白质 叶片不出现病斑 与甲组形成对照，进一步说明RNA的作用
【分析】1、把成熟的植物细胞放置在某些对细胞无毒害的物质溶液中，当细胞液的浓度小于外界溶液的浓度时，细胞液中的水分子就透过原生质层进入到外界溶液中，使原生质层和细胞壁都出现一定程度的收缩。由于原生质层比细胞壁的收缩性大，当细胞不断失水时，原生质层就会与细胞壁逐渐分离开来，也就是逐渐发生了质壁分离。
2、观察植物细胞有丝分裂装片的步骤是：解离→漂洗→染色→制片。
【解析】（1）若将烟草叶片浸泡于较高浓度的蔗糖溶液中，此时外界溶液浓度大于烟草叶肉细胞细胞液浓度，细胞会发生渗透失水，该过程中随水分的减少，细胞液浓度会增加；在显微镜下可观察到叶肉细胞发生质壁分离（细胞壁与原生质体分离）现象。
（2）在制作和观察根尖细胞有丝分裂中，经解离处理后，需要先用清水漂洗后（洗去解离液），再用甲紫染液进行染色，甲紫可使染色体呈紫色；细胞周期包括分裂间期和分裂期（前期、中期、后期和末期），故为研究细胞周期各时期的特点，往往需要移动装片，至少要观察5个不同时期的细胞。
（3）①病毒主要由核酸和蛋白质组成，甲组RNA感染烟草叶片出现病斑，由此推测，TMV的RNA侵入烟草细胞后，将以该RNA作为模板合成子代RNA分子，并在烟草细胞的核糖体上指导合成TMV的蛋白质。
②酶具有专一性，RNA经RNA酶处理后，RNA被水解，则再用其感染烟草，不具备遗传效应，故表中丙组的实验结果是叶片不出现病斑；设置丙组对照的目的是与甲组形成对照，可进一步说明RNA在侵染实验中的作用。
生物的变异与进化
考点1 基因突变和基因重组
【例1】牵牛花的颜色受一对等位基因（A、a）控制，某同学在众多开红花的椬株中偶然发现了一株开白花的植株，该同学欲通过实验来探究白花植株出现的原因。请回答下列问题：
(1)控制牵牛花颜色的一对等位基因的遗传符合 定律，A和a基因不同是因为基因中 不同。
(2)若在相同的环境条件下让该白花植株自交，若子代 ，则白花变异为可遗传的变异，若子代 ，则白花变异为不可遗传的变异。
(3)若已确定白花变异为可遗传的变异，由于在众多的红花植株中只有一株开白花的植株，则该变异更可能为 （填“基因突变”或“基因重组”）。
(4)若已确定白花变异为基因突变，让该白花植株自交，通过观察子代的表现型来确定白花的出现是隐性突变还是显性突变导致的。
若子代 ，则白花的出现是隐性突变导致的；
若子代 ，则白花的出现是显性突变导致的。
【答案】(1) 基因分离 碱基的排列顺序
(2)出现白花 不出现白花
(3)基因突变
(4)全为白花 白花：红花=3：1
【分析】可遗传变异是由于遗传物质改变引起的变异，其性状可以遗传给子代，不可遗传变异是指遗传物质没有发生改变，其性状不能遗传给子代。
【解析】（1）一对等位基因遵循基因分离定律；A和a是等位基因，等位基因的不同是指基因中的碱基排列顺序不同。
（2）可遗传变异是由于遗传物质改变引起的变异，其性状可以遗传给子代，不可遗传变异是指遗传物质没有发生改变，其性状不能遗传给子代。因此若白花植株自交，后代出现白花，则说明是可遗传变异，若没有出现白花，则说明是不可遗传变异。
（3）根据题干可知，白花变异为可遗传变异，且是由一对等位基因控制，因此其出现的原因是基因突变，基因重组是指控制不同性状的基因重新组合，即适用于两对或两对以上的等位基因控制的性状。
（4）若白花是隐性突变导致，即白花是隐性性状，其自交后代都是白花；若白花是显性突变，则白花是杂合子，自交后代出现白花：红花=3：1。
【变式1-1】双子叶植物女娄菜（2N=24）为雌雄异株，性别决定为XY型，其叶型有宽叶和窄叶两种类型，宽叶由显性基因B控制，窄叶由隐性基因b控制，B和b均位于X染色体上，含有基因b的花粉粒致死，请回答下列问题：
(1)若对女娄菜的基因组进行测序，需要测 条染色体上DNA的碱基序列。
(2)宽叶基因与窄叶基因的根本区别是 ；宽叶和窄叶的基因型共有 种。
(3)现以杂合宽叶雌株和宽叶雄株为亲本进行杂交得F1，F1自由授粉得到的F2表现型及比例是 。若F2中发现了一株XXY的窄叶雄株，分析其形成的原因可能是 。
(4)女娄菜2号染色体上的基因S在编码蛋白质时，控制最前端几个氨基酸的DNA序列如图所示，已知起始密码子为AUG，基因S发生转录时模板链是 链。若基因S中箭头所指碱基对G/C缺失，则该处对应的密码子将改变为 。
【答案】(1)13
(2) 碱基排列顺序不同 4
(3) 宽叶雌株：宽叶雄株：窄叶雄株=2：3：1 雌株减数第二次分裂后期姐妹染色单体分离异常
(4) b GUU
【分析】题意分析，不同类型的生物基因组测序的计算方法有差异，没有性染色体的生物，测序的染色体条数=染色体总数×1/2；有性染色体的生物，测序的染色体条数=常染色体总数×1/2+两条异型的性染色体。
【解析】（1）女娄菜（2N=24）为XY型性别决定植物，如果对女娄菜的基因组进行测序，需要测（24-2）×1/2+X+Y共13条染色体上DNA的碱基序列。
（2）新基因的产生是基因突变的结果，基因突变指的是基因结构中碱基的增添、缺失或替换引起的碱基序列的改变，据此控制，宽叶基因与窄叶基因的根本区别是基因中碱基排列顺序的不同，题中显示含有基因b的花粉粒致死，故群体中不会出现Xb类型的精子，故不存在XbXb的个体，宽叶和窄叶的基因型共有4种，分别是XBXB、 XBXb、XBY和XbY。
（3）现以杂合宽叶雌株XBXb和宽叶雄株XBY为亲本进行杂交得F1，F1基因型为XBXB、 XBXb、XBY、XbY，含有基因b的花粉粒致死，故F1产生的卵细胞XB∶Xb=3∶1，产生的精子XB∶Y=1∶2，故F1自由授粉得到的F2表现型及比例是宽叶雌株∶宽叶雄株∶窄叶雄株=2∶3∶1，若F2中发现了一株XXY的窄叶雄株，J即其基因型为XbXbY，则该个体只能是基因型为XbXb的卵细胞和含Y的精子结合形成的，则该卵细胞产生的原因是基因型为XBXb雌株在减数第二次分裂后期姐妹染色单体分离异常导致的。
（4）女娄菜2号染色体上的基因S在编码蛋白质时，控制最前端几个氨基酸的DNA序列如图所示，已知起始密码子为AUG，由于密码子位于mRNA上，则基因S发生转录时模板链是b链，转录产生的mRNA链的碱基顺序为GUAUGCAAGUCUCC。若基因S中箭头所指碱基对G/C缺失，则转录得到的mRNA链为GUAUGCAAGUUCC，由于AUG为起始密码，则该mRNA上的密码子依次为AUG、CAA、GUU，即因为碱基缺失，该处对应的密码子将由原来的GUC改变为GUU。
【变式1-2】已知小香猪背部皮毛颜色是由位于两对常染色体上的两对等位基因（A、a和B、b）共同控制的，共有四种表型：黑色（A_B_）、褐色（aaB_）、棕色（A_bb）和白色（aabb）。请回答：
(1)小香猪背部皮毛颜色是由基因控制 的合成来控制代谢过程，从而间接控制生物的性状。
(2)如图为一只黑色小香猪（AaBb）产生的一个初级精母细胞，1位点为A基因，2位点为a基因，某同学认为该现象出现的原因可能是基因突变或同源染色体非姐妹染色单体间的互换：
①若是发生同源染色体非姐妹染色单体间的互换，则该初级精母细胞产生的配子的基因型是 。
②若是发生基因突变，且为隐性突变（突变后形成隐性基因），该初级精母细胞产生的配子的基因型是AB、aB、ab或 。
(3)某同学欲对上面的假设进行验证并预测实验结果，设计了如下实验：
实验方案：用该黑色小香猪（AaBb）与基因型为 的雌性个体进行测交，观察子代表型。
结果预测：①如果子代 ，则为发生了同源染色体非姐妹染色单体间的互换。②如果子代 ，则为基因发生了隐性突变。
【答案】(1)酶
(2) AB、Ab、aB、ab四种 AB、aB、ab或Ab、aB、ab三种
(3) aabb 出现四种体色的小香猪 后代会出现黑色、褐色和白色或者褐色、棕色和白色三种体色。
【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。
【解析】（1）小香猪背部皮毛颜色是由基因控制酶的合成来控制代谢过程，从而间接控制生物的性状。另外基因还可直接控制蛋白质的结构来直接控制性状。
（2）①若是发生同源染色体非姐妹染色单体间的互换，则该初级精母细胞产生的次级精母细胞的基因型为Aabb和AaBB，因而经过减数第二次分裂后产生的配子的基因型是AB、Ab、aB、ab。
②若是发生基因突变，且为隐性突变（突变后形成隐性基因），该初级精母细胞的基因型可表示为AaaaBBbb，由于同源染色体彼此分离、非同源染色体自由组合，因而该初级精母细胞产生的次级精母细胞的基因型为aaBB和Aabb或AaBB和aabb，则产生配子的基因型是AB、aB、ab或Ab、aB、ab。
（3）某同学欲对上面的假设进行验证并预测实验结果，设计测交实验，如下：
用该黑色小香猪（AaBb）与基因型为aabb的雌性个体进行测交，观察子代表型。结果预测：
①如果发生了同源染色体非姐妹染色单体间的互换，则该黑色小香猪会产生四种类型的配子，因而测交结果会产生四种体色的小香猪。
②如果基因发生了隐性突变，则该黑色小香猪产生三种类型的配子，则测交后代会出现黑色（AaBb）、褐色（aaBb）和白色（aabb）或者褐色（aaBb）、棕色（Aabb）和白色（aabb）。
考点2 染色体变异及育种
【例2】回答下列关于生物变异的问题：
(1)2013年8月18 日，中国“神舟”十号飞船搭载的“大红袍1号”和“正山小种1号”等茶种顺利移交给武夷山茶叶育种基地的科研人员，进入基地的培育与筛种阶段。这是利用太空条件使相关茶种发生了 （填变异类型），进而选育出品优或量高的新品种。但实际培育过程中，会出现处理过的种子有的出苗后不久就死亡，绝大多数的产量和品质下降等情况，这说明了该变异具有 的特点。为克服这一缺点，可进行的操作是大量处理材料。
(2)图甲中②表示基因控制蛋白质合成过程中的一个环节，②过程表示 。图甲表示镰刀型细胞贫血症的发病机理，该病发病的根本原因是 ，其中β上的三个碱基分别是 ，这是决定缬氨酸的密码子。
(3)某动物的基因型为AABb，该动物体的一个体细胞有丝分裂过程中一条染色体上的基因如图乙，则两条姐妹染色单体上的基因不同的原因是发生了 （填“基因突变”或“基因重组（交叉互换）”）。
(4)图丙表示两种类型的变异。其中属于基因重组的是 （填序号），属于染色体结构变异的是 （填序号），两种变异的主要区别是 （通过光学显微镜观察）。
【答案】(1) 基因突变 多害少利性
(2) 转录 基因中一个碱基对发生了替换 GUA
(3)基因突变
(4) ① ② ①不能在显微镜下看到②能在显微镜下看到
【分析】1、根据题意和图示分析可知：图甲是人类镰刀型细胞贫血症的病因分析，图中①过程是DNA分子的复制，②是转录过程；α链是DNA转录的模板链，碱基组成为CAT，β链是mRNA上的碱基序列，碱基组成为GUA。
2、图乙为有丝分裂过程中一条染色体上的基因，该染色体含有姐妹染色单体，但在相同位置上的基因不同，说明间期发生了基因突变。
3、图丙中①发生在同源染色体的非姐妹染色单体之间片段的互换，属于交叉互换，发生在减数第一次分裂的四分体时期，属于基因重组；②发生在非同源染色体之间染色体片段的互换，属于染色体结构变异中的易位。
【解析】（1）太空育种是利用太空中各种射线及失重等条件使种子发生基因突变，再进行有目的的筛选；基因突变具有多害少利性，反而使得新品种不适应环境而死亡。
（2）图甲中②表示以DNA为模板合成mRNA的过程，即转录过程；由图甲可知，镰刀型细胞贫血症的根本原因是DNA在复制时，其中的一个碱基对被另一个碱基对所替换；对照题图中谷氨酸转录过程可知，模板链为α链，异常的转录模板链上的三个碱基是CAT，根据碱基互补配对原则，β链（mRNA）上的三个碱基分别是GUA。
（3）体细胞在进行有丝分裂时不能进行联会，所以不能发生同源染色体间的交叉互换，因此，该细胞中两条姐妹染色单体上的基因不同的原因只能是基因突变。
（4）从题图丙中可以看出，①属于同源染色体间的交叉互换，所以属于基因重组；②属于非同源染色体间的互换，所以属于染色体结构变异；两种变异的主要区别是①基因重组不能通过光学显微镜观察到，而②染色体结构变异能通过光学显微镜观察到。
【变式2-1】某雌雄同株的二倍体植物的窄叶对宽叶为显性(分别用B、b 表示)，杂合子类型体细胞中部分染色体及基因位置如图甲所示，对其进行诱变处理得到图乙、丙 所示的变异类型。已知类型乙植株中含不正常染色体的雄配子的受精能力只有正常雄配子的一半；类型丙植株产生的不同配子活力相同，但受精卵中同时缺少B 和 b 基因时不能存活。
(1)乙、丙所发生的染色体结构变异类型分别为 、 这些变异能够 使排列在染色体上基因的 发生改变，导致性状的变异。
(2)类型乙植株自交，理论上所得子代中窄叶与宽叶的比例约为 类型丙植 株自交，理论上所得子代中窄叶植株约占 。
(3)若要判断类型乙植株自交后代中某窄叶植株是否为纯合子，最简捷的方法是让其 ，观察统计后代的性状表现。若后代 ,则说明该植株为纯合子。
(4)上述诱变处理也可能引起染色体片段发生倒位，倒位片段的长度会影响减数分裂过程中 时期的染色体行为。下图所示变异属于染色体倒位的是 。
【答案】(1) 缺失 易位 数目或排列顺序
(2) 2:1 4/5
(3) 自交 未发生性状分离
(4) 四分体(联会) B
【分析】体细胞或生殖细胞内染色体数目或结构的变化，称为染色体变异。包括染色体数目变异和染色体结构变异。 染色体结构变异包括缺失、增添、易位、倒位，会使排列在染色体上的基因数目或排列顺序发生改变，导致性状的变异。
【解析】（1）据图分析可知乙发生的染色体结构变异类型为缺失，丙中染色体片段移接到另一条非同源染色体，其发生的染色体结构变异类型为易位，这些变异能够 使排列在染色体上基因的数目或排列顺序发生改变，导致性状的变异。
（2）乙植株中含不正常染色体的雄配子的受精能力只有正常雄配子的一半，类型乙植株自交产生的雄配子基因型及比例为B：b=1：2，雌配子基因型及比例为B：b=1：1，子代中bb=2/31/2=1/3，故理论上所得子代中窄叶与宽叶的比例约为2：1；丙植株产生的不同配子活力相同，但受精卵中同时缺少B 和 b 基因 时不能存活，丙植株自交，其产生的雌雄配子基因型及比例为Bb：BO：bO：OO=1：1：1：1，所得子代中有1/16受精卵中同时缺少B 和 b 基因 时不能存活，剩余15份中，含有B基因的植株占12份，故理论上所得子代中窄叶植株约占4/5。
（3）若要判断类型乙植株自交后代中某窄叶植株是否为纯合子，最简捷的方法是让其自交，观察统计后代的性状表现，若后代未发生性状分离，则说明该植株为纯合子。
（4）倒位是指染色体的某一片段位置颠倒，倒位片段的长度会影响减数分裂过程中四分体时期的染色体行为；图中所示变异属于染色体倒位的是B。
【变式2-2】与二倍体植株相比，多倍体植株常常茎秆粗壮，叶片、果实和种子都比较大，糖类和蛋白质的含量都有所增加。因此，人们常常采用人工诱导多倍体的方法来获得多倍体植株，培育新品种。请阅读下列资料，回答与育种有关的问题：
a．鲍文奎是中国八倍体小黑麦研究的创始人，他采用染色体加倍技术，利用异源六倍体普通小麦（AABBDD，2n＝42）与黑麦（RR，2n＝14）杂交，培育了异源八倍体小黑麦，在国际上处于领先地位。鲍文奎团队创造了小黑麦原始品系4700多个，培育出抗逆性强、蛋白质含量高的品种95个，八倍体小黑麦育种研究基本上解决了结实率和种子饱满度问题。其培育过程如图1所示。
b．目前，我国是世界上西瓜最大消费国和生产国，三倍体西瓜的细胞通常比二倍体的大，植株抗逆性强，在生产上具有很好的经济价值。将某二倍体西瓜（基因型为Aa）经过处理得到四倍体西瓜，以其为母本，用其他二倍体西瓜（基因型为aa）作父本进行杂交，将得到的种子种下去，就会长出三倍体西瓜。其培育过程如图2所示。
(1)异源八倍体小黑麦的配子中有 个染色体组，有 条染色体。
(2)图1中F1和图2中三倍体无子西瓜都是高度不育的，原因是 。图1和图2中人工诱导染色体数目加倍的方法有 （填两种）等，二者的作用原理是 。
(3)与普通小麦和黑麦相比，异源八倍体小黑麦抗逆性强、蛋白质含量高的原因可能是 。
(4)图2中三倍体西瓜籽的基因型及比例为 。为鉴定四倍体植株细胞中染色体数目是否加倍，可首先取其幼嫩的芽尖，再按“固定→ →制片”等步骤正确操作后，制得四倍体植株芽尖的临时装片。最后选择处于中期的细胞进行染色体数目统计。
【答案】(1) 4 28
(2) 二者的生殖细胞减数分裂时出现联会紊乱，不能形成可育的配子 低温、秋水仙素处理 抑制纺锤体的形成，导致染色体不能移向细胞两极，从而引起细胞内染色体数目加倍
(3)八倍体小黑麦具有普通小麦和黑麦的遗传物质，遗传了双亲的优良性状（或八倍体小黑麦比普通小麦和黑麦有更多的染色体（遗传物质），基因表达产物更多，合理即可
(4) AAa∶Aaa∶aaa＝1∶4∶1 解离→漂洗→染色
【分析】多倍体是指由受精卵发育而成、体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体。人工诱导单倍体的方法很多，如低温处理等，目前最常用而且最有效的方法是用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗。
【解析】（1）由图1可知：六倍体普通小麦的体细胞含有6个染色体组、42条染色体，黑麦的体细胞含有2个染色体组、14条染色体，二者杂交产生的F1的体细胞含有4个染色体组、28条染色体；经过人工诱导F1细胞中的染色体数目加倍，进而培育成的异源八倍体小黑麦的体细胞中含有8个染色体组、56条染色体。由此可推知：异源八倍体小黑麦通过减数分裂产生的配子中有4个染色体组，有28条染色体。
（2）图1中F1的体细胞含有的4个染色体组（ABDR）分别来源于不同的物种，图2中三倍体无子西瓜的体细胞含有3个染色体组，由于二者在形成生殖细胞的减数分裂过程中出现联会紊乱，不能形成可育的配子，所以图1中F1和图2中三倍体无子西瓜都是高度不育的。
人工诱导染色体数目加倍的方法有低温处理、用一定浓度的秋水仙素处理等。用低温、秋水仙素处理，都能抑制纺锤体的形成，导致染色体不能移向细胞两极，从而引起细胞内染色体数目加倍。
（3）八倍体小黑麦具有普通小麦和黑麦的遗传物质，遗传了双亲的优良性状（或八倍体小黑麦比普通小麦和黑麦有更多的染色体），导致基因表达产物更多，所以，与普通小麦和黑麦相比，异源八倍体小黑麦抗逆性强、蛋白质含量高。
（4）在图2中，将基因型为Aa的某二倍体西瓜经过处理后，得到的四倍体西瓜的基因型为AAaa，该四倍体西瓜产生的配子的基因型及其比例为AA∶Aa∶aa＝1∶4∶1。基因型为aa的二倍体西瓜只产生一种基因型为a的配子。以该四倍体西瓜为母本，以基因型为aa的二倍体西瓜作父本进行杂交，将得到的种子种下去，最终获得的三倍体西瓜籽的基因型及比例为AAa∶Aaa∶aaa＝1∶4∶1。为鉴定四倍体植株细胞中染色体数目是否加倍，取其幼嫩的芽尖制作临时装片，其操作流程为：固定→解离→漂洗→染色→制片。
考点3 变异类型判断及基因定位（单体、三体）
【例3】水稻为两性花植物，其易倒伏对抗倒伏为显性（由基因A、a控制）、抗病对不抗病为显性（由基因B、b控制）。科研人员将两种表型不同的水稻植株作为亲本进行杂交，得到F1中易倒伏抗病∶易倒伏不抗病∶抗倒伏不抗病∶抗倒伏抗病=1∶1∶1∶1。不考虑四分体时期的染色体互换，据此回答下列问题：
(1)欲培育出一种能稳定遗传的既抗倒伏又抗病的优良水稻品种，若两对等位基因独立遗传，用杂交并逐代自交的方法获得该优良水稻品种，所依据的育种原理是 。科研人员还采用花药离体培养的方法，然后经过人工诱导使染色体数目加倍，从而快速获得大量所需品种，这种育种方法是 。此外，还可利用X射线、紫外线处理F1中的抗倒伏抗病植株，但该方法获得的变异个体不一定符合人们的需要，主要原因是 。
(2)若基因A/a、B/b位于两对同源染色体上，则科研人员选用的亲本基因型组合为 ；若基因A/a、B/b位于一对同源染色体上，则科研人员选用的亲本基因型组合为 。
(3)如果要探究基因A/a、B/b是否位于一对同源染色体上，请利用题述F1为实验材料，设计一种最简单的实验思路并预期实验结果及结论。
实验思路： ，观察并统计后代水稻植株的表型及比例。
预期实验结果及结论：①若后代的表型及比例为 ，则说明基因A/a、B/b位于两对同源染色体上。
②若后代的表型及比例为 ，则说明基因A/a、B/b位于一对同源染色体上。
【答案】(1) 基因重组 单倍体育种 基因突变具有不定向性（或突变的方向难以控制）
(2) AaBb×aabb或Aabb×aaBb Aabb×aaBb
(3) 选择F1中的易倒伏抗病的水稻植株进行自交 易倒伏抗病∶易倒伏不抗病∶抗倒伏抗病∶抗倒伏不抗病=9∶3∶3∶1 易倒伏不抗病∶易倒伏抗病∶抗倒伏抗病=1∶2∶1
【分析】基因自由组合定律的内容及实质：
1、自由组合定律：控制不同性状的遗传因子的分离和组合是互不干扰的；在形成配子时，决定同一性状的成对的遗传因子彼此分离，决定不同性状的遗传因子自由组合。
2、实质
（1）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。
（2）在减数分离过程中，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。
3、适用条件：
（1）有性生殖的真核生物；
（2）细胞核内染色体上基因；
（3）两对或两对以上位于非同源染色体上的非等位基因。
4、细胞学基础：基因的自由组合定律发生在减数第一次分裂后期。
【解析】（1）杂交育种的优点就是将优良性状通过最简便的方式集中在一起，其原理是基因重组；将花药离体培养，然后用秋水仙素处理的育种方法是单倍体育种，该种育种方法最突出的优点是明显缩短育种年限；基因突变具有不定向性，故诱变育种得到的个体不一定符合人们的需要。
（2）两种表型不同的水稻植株作为亲本进行杂交，得到F1中易倒伏抗病∶易倒伏不抗病∶抗倒伏不抗病∶抗倒伏抗病=1∶1∶1∶1，若基因A/a、B/b位于两对同源染色体上，则亲本的基因型组合有两种：AaBb×aabb或Aabb×aaBb；若基因A/a、B/b位于一对同源染色体上，则亲本的基因型组合只有一种：Aabb×aaBb。
（3）因为水稻为两性花植物，故探究基因A/a、B/b是否位于一对同源染色体上的最简单的实验思路是：选择F1中的易倒伏抗病的水稻植株（AaBb）进行自交，观察并统计后代水稻植株的表型及比例。
预期实验结果及结论：①若基因A/a、B/b位于两对同源染色体上，则后代植株的表型及比例为易倒伏抗病∶易倒伏不抗病∶抗倒伏抗病∶抗倒伏不抗病=9∶3∶3∶1；②若基因A/a，B/b位于一对同源染色体上，则亲本的基因型组合只能为Aabb×aaBb，此时亲本产生的雌雄配子为Ab、ab、aB、ab，故F1中的AaBb植株只能产生Ab、aB两种配子，故AaBb植株自交，后代的表型及比例为易倒伏不抗病∶易倒伏抗病∶抗倒伏抗病=1∶2∶1。
【变式3-1】果蝇具有4对同源染色体，摩尔根的合作者布里吉斯发现红眼雄果蝇（XBY）和白眼雌果蝇（XbXb）杂交所产生的大量子一代中出现了一只白眼雌果蝇。有分析认为，该白眼雌果蝇出现的原因有三种：亲本果蝇在产生配子过程中发生了基因突变或染色体片段缺失，以及染色体数目异常（注：B和b基因都缺失时，胚胎致死；各类型配子活力相同。XXY的个体为雌果蝇，XO的个体为雄果蝇）。
(1)如果是染色体数目异常导致出现白眼雌果蝇，则该白眼雌果蝇的基因型可能为 ，形成的原因可能是 。
(2)如果已经排除染色体数目异常，请设计通过一次杂交实验判断该白眼雌果蝇产生的原因。写出实验思路，并预测结果。
①实验思路：让 交配，观察并记录子代的性别及比例。
②结果预测及结论：
Ⅰ.如果 ，则为基因突变。
Ⅱ.如果 ，则为染色体片段缺失。
【答案】(1) XbXbY 亲代雌果蝇在减数分裂Ⅰ或减数分裂Ⅱ中X染色体分离发生异常，产生XbXb的异常卵细胞
(2)该白眼雌果蝇与正常的雄果蝇 雌果蝇∶雄果蝇=1∶1 雌果蝇∶雄果蝇=2∶1
【分析】根据题干信息分析，控制果蝇眼色的基因位于X染色体上，红眼对白眼为显性，说明控制果蝇眼色的遗传遵循基因的分离定律。红眼雄果蝇(XBY)和白眼雌果蝇(XbXb)杂交，子一代基因型应该为XBXb、XbY，而实际上后代出现白眼雌果蝇，其原因可能有三种：基因突变（XbXb）、染色体片段缺失（X-Xb）、染色体数目异常（XbXbY）。
【解析】（1）红眼雄果蝇(XBY)和白眼雌果蝇(XbXb)杂交，子一代基因型应该为XBXb、XbY，如果是染色体数目异常导致出现白眼雌果蝇，则该白眼雌果蝇的基因型为XbXbY，原因是亲代雌果蝇在减数分裂Ⅰ或减数分裂Ⅱ中X染色体分离发生异常，产生XbXb的异常卵细胞。
（2）根据题意分析，后代出现了白眼雌果蝇，其原因可能有三种：基因突变（XbXb）、染色体片段缺失（X-Xb）、染色体数目异常（XbXbY），要求通过一次杂交的方法来确定亲本果蝇在产生配子过程中发生了基因突变，还是染色体片段缺失，则可以让这只白眼雌果蝇与正常的雄果蝇（红眼）（XBY）交配，观察并记录子代的表现型及比例。
②结果预测：
Ⅰ、若为基因突变，说明该白眼雌果蝇的基因型为XbXb，则后代基因型应该为XBXb、XbY，后代雌：雄=1:1。
Ⅱ、若为染色体片段缺失，说明该白眼雌果蝇的基因型为X-Xb，则后代基因型为XBXb、XBX-、X-Y（胚胎致死）、XbY，表现型比例为雌果蝇：雄果蝇=2:1。
【变式3-2】某严格自花传粉的二倍体植物（2n），野生型为红花，突变型为白花。研究人员围绕花色性状的显隐性关系和花色控制基因及在染色体上的定位，进行了以下相关实验。请分析回答问题。
(1)在甲地的种群中，该植物出现一株白花突变型植株。让白花植株自交，若后代 ，说明该突变型为纯合子。将该白花植株与野生型杂交，子一代为红花植株，子二代红花植株与白花植株的比为3∶1，出现该结果的条件是：
①红花和白花受一对等位基因控制，且基因完全显性；
②配子 并能随机结合；
③受精卵的发育能力及各基因型植株存活率相同。
(2)在乙地的种群中，该植物也出现了一株白花突变型植株，且和甲地的白花突变同为隐性突变。为确定甲、乙两地的白花突变是否由相同的等位基因控制，可将 杂交，当子一代表现型为红花植株时，可确定两地的白花突变型由不同的等位基因控制；若子二代中表现型及比例为 时，可确定白花突变型由两对等位基因控制，且两对等位基因位于非同源染色体上。
(3)单体（2n-1）可用于基因的染色体定位。人工构建该种植物的单体系（红花）有n种单体。若白花由隐性基因控制，将白花突变植株与该种植物单体系中的全部单体分别杂交，留种并单独种植，当子代出现表现型及比例为 时，可将白花突变基因定位于该单体所缺少的染色体。
(4)三体（2n+1）也可用于基因的染色体定位。若白花由一对隐性突变基因控制，将白花突变型植株与三体系（红花纯合）中全部三体分别杂交，留种并单独种植，当子二代出现表现型及比例为 时，可将白花突变基因定位。
【答案】(1) 不发生性状分离或全为白花植株 具有相同成活率
(2) 甲、乙两地的白花突变型植株 红花植株∶白花植株=9∶7
(3)红花植株∶白花植株=1∶1
(4)红花植株∶白花植株=31∶5
【分析】 基因自由组合定律：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。
【解析】（1）纯合体自交后代不发生性状分离，如果白花突变体自交后代全是白花，说明该突变体是纯合子；白花植株与野生型杂交，子一代全为红花，子二代红花：白花=3：1，符合孟德尔基因的分离定律，说明红花和白花受一对等位基因控制，且子一代产生的配子具有相同成活率并能随机结合，配子结合形成的受精卵发育能力及各基因型植株存活率相同。
（2） 要确定甲、乙两地的白花突变是否由相同的等位基因控制，应将这两地的白花突变型植物杂交，若两地的白花突变由不同的等位基因控制，若这2对等位基因用A（a）、B（b）表示，又它们均为隐性突变、严格自花传粉，则甲地白花植物基因型为aaBB，乙地白花植物基因型为AAbb，它们杂交F1代基因型为AaBb，全为红花，若两对等位基因位于非同源染色体上，F1代自交，F2代基因型及比例是A_B_（ 红花）：AA_bb（白花）：aaB_（ 白花）：aabb（白花）=9：3：3：1，即红花植株：白花植株=9：7。
（3）该严格自花传粉的二倍体植物植物有2n条染色体，n对同源染色体，同源染色体上的基因相同，每次只需缺一对同源染色体中的任意一条，共需构建n种缺体。白花由一对隐性突变基因（A、a）控制，其基因型为aa，若该缺体缺少的染色体上含有该基因，则其基因型为A0，亲本：aa×A0，F1：Aa红花：a0白花=1：1。
（4）白花由一对隐性突变基因（A、a）控制，其基因型为aa，若该三体（红花纯合）基因型为AAA，亲本：aa×AAA，F1：Aa红花：AAa红花=1：1，即Aa占1/2，其自交后代中aa白花占1/2×1/4，AAa占1/2，其产生配子种类及比例1/6AA、1/6a、1/3Aa、1/3A，自交后代中aa白花占1/2×1/6×1/6，因此F2白花占：1/8+1/72＝5/36，红花占31/36，红花植株：白花植株=31：5。
考点4 现代生物进化理论
【例4】根据下列材料，回答有关生物进化的问题。
材料一：某原产地的某种一年生植物a，分别引种到低纬度和高纬度地区种植，很多年以后移植到原产地，开花时期如图所示。
材料二：某地蝽的喙长而锋利，可刺穿无患子科植物的坚硬果皮，获得食物，如图1所示。1920年引入新种植物——平底金苏雨树，其果皮较薄，蝽也喜食，如图2所示。调查发现，当地蝽喙的长度变化如图3所示。
(1)材料一中，植物a引种到低纬度和高纬度地区，使原属于同一个物种的种群a、b和c之间形成 隔离，种群b和种群c个体之间由于花期不同，已不能正常传粉，说明已产生了 隔离。
(2)材料二中，蝽蟓的长喙与短喙为一对相对性状。分析图3可知，引入平底金苏雨树的60年间，该地区决定蝽蟓 （填“短喙”或“长喙”）的基因频率增加。蝽蟓取食果实，对当地无患子科植物种子的传播非常重要，引入平底金苏雨树后，当地无患子科植物种群数量会下降。无患子科植物果实的果皮也存在变异，果皮较 （填“薄”或“厚”）的植株更容易延续后代。
(3)进化过程中，当地无患子科植物、平底金苏雨树和蝽蟓均得以生存繁衍，这是物种间 的结果。
【答案】(1) 地理 生殖
(2) 短喙 薄
(3)协同进化
【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，生物进化的实质在于种群基因频率的改变；突变和基因重组产生生物进化的原材料；自然选择决定生物进化的方向；隔离是新物种形成的必要条件。
【解析】（1）将植物a引种到低纬度和高纬度地区，这样原属于同一个物种的种群a、b和c之间形成地理隔离；种群b和种群c个体之间由于花期不同，已不能正常授粉，这说明种群b和c已产生了生殖隔离，不是一个物种。
（2）蝽蟓的长喙与短喙为一对相对性状，分析图3可知，引入平底金苏雨树后的60年间，该地区决定蝽蟓短喙性状的基因频率增加，这是自然选择的结果。由于蝽蟓取食果实，对当地无患子科植物种子的传播非常重要，故无患子科植物果实的果皮也存在变异，果皮较薄的植株更容易延续后代，易被蝽蟓取食，利于种子传播。
（3）进化过程中，当地无患子科植物、平底金苏雨树和蝽蟓均得以生存繁衍，这是它们之间在相互影响中不断进化和发展的具体体现，这是物种间协同进化的结果。
【变式4-1】如图为甲、乙两岛屿上鸟类的分布情况，甲岛上分布有S、L两种鸟，乙岛上的鸟类是迁移的S鸟的后代。请回答下列问题：
(1)甲岛上S鸟全部个体的集合称为一个 ，它是 的基本单位。
(2)由于甲岛与乙岛彼此独立，两岛上的S鸟存在 ，在长期进化过程中，甲、乙两岛上Ｓ鸟的喙出现差异。让两岛上的S鸟雌雄个体交配，若 ，则说明两岛上的S鸟存在 ，已不是同一个物种。
(3)科学家对甲、乙两岛上的S鸟部分等位基因A/a、E/e的显性基因频率作了统计，甲岛上的S鸟A、E基因频率分别为40%与65%；乙岛上的S鸟A、E基因频率分别为90%与60%。则乙岛上的S鸟中Ee杂合子出现的频率是 %。
(4)近几年岛上鸟的数量明显减小，专家提出要加以保护，这是在 层次上保护生物的多样性。
【答案】(1) 种群 生物进化
(2) 地理隔离 不能产生后代或产生的后代不可育 生殖隔离
(3)48%
(4)物种多样性/基因多样性
【分析】生活在一定区域的同种生物全部个体的集合叫做种群。不同物种之间一般不能相互交配的，即使交配成功，也不能产生可与的后代，这种现象叫作生殖隔离；同种生物由于地理障碍而分成不同的种群，使得种群间不能发生基因交流的现象，叫作地理隔离。
【解析】（1）生活在一定区域的同种生物全部个体的集合叫做种群，故甲岛上S鸟全部个体的集合称为一个种群，它是生物进化和繁殖的基本单位。
（2）同种生物由于地理障碍而分成不同的种群，使得种群间不能发生基因交流的现象，叫作地理隔离，由于甲岛与乙岛彼此独立，所以两岛上的S鸟存在地理隔离；不同物种之间一般不能相互交配的，即使交配成功，也不能产生可与的后代，这种现象叫作生殖隔离。让两岛上的S鸟雌雄个体交配，若不能产生后代或产生的后代不可育，则说明两岛上的S鸟存在生殖隔离，已不是同一个物种。
（3）已知乙岛上的S鸟A、E基因频率分别为90%与60%，则e基因频率为1-60%=40%，故乙岛上的S鸟中Ee杂合子出现的频率是2×60%×40%=48%。
（4）生物多样性主要包括三个层次的内容：基因多样性、物种多样性、生态系统多样性，近几年岛上鸟的数量明显减小，专家提出要加以保护，这是在物种多样性/基因多样性层次上保护生物的多样性。
【变式4-2】从化石分析来看，距今1000年前，某山林曾生活着A、B、C三个品种的彩蝶，三个品种的彩蝶形状差异很大，分别集中分布于该山林的甲、乙、丙三个区域，如下图所示：距今500年前，在乙、丙两区之间曾出现过一条宽阔的大河，如今大河早已干涸，该山林甲、乙区域依然保留A、B彩蝶，丙区域原C品种形状的彩蝶已经绝迹，出现的是一种新的形状的彩蝶（D彩蝶），且甲、乙两区结合处的A、B彩蝶依然能互相交配产生可育后代，乙、丙两区结合处的B、D彩蝶能杂交，但所产受精卵不能发育成成虫。请回答下列问题：
(1)研究彩蝶进化最直接、最重要的证据是 。 是生物进化的基本单位。
(2)从距今1000年前至今，这片山林彩蝶的物种数量 （填“增加”、“减少”或“不变”），其判断依据是 ，这片山林彩蝶 （是/否）进化。
(3)B、D彩蝶能杂交，但所产受精卵不能发育为成虫，推测B、D彩蝶可能有共同的起源，但如今两种群的基因库却有较大的差异。这片山林中除了彩蝶还有很多种生物，生物多样性主要包括 、 、 三个层次，生物多样性是 的结果。
(4)某彩蝶种群中某性状的基因型频率：BB、Bb、bb分别为20%、50%、30%，因为感染了细菌，一年后基因型BB、Bb的个体数量分别增加了35%、8%，bb的个体数量减少了10%，这一年，该种群b的基因频率下降了 。
【答案】(1) 化石 种群
(2) 增加 原来是一个物种的三个品种，现在是两个物种 是
(3) 遗传多样性（基因多样性） 物种多样性 生态系统多样性 协同进化（共同进化）
(4)5%
【解析】（1）化石是指保存在岩层中的古生物遗物和生活遗迹，是进化最直接、最重要的证据；种群是生物进化的基本单位。
（2）从距今1000年前至今，这片山林彩蝶原来是“A、B、C三个品种的彩蝶”，“A、B彩蝶依然能互相交配产生可有后代”，说明A、B不存在生殖隔离，是一个物种的不同品种，现在“甲、乙区域依然保留A、B彩蝶，丙区域原C品种形状的彩蝶已经绝迹，出现的是一种新的形状的彩蝶（D彩蝶）”，“B、D彩蝶能杂交，但所产受精卵不能发育成成虫”，说明B、D存在生殖隔离，是两个物种，所以物种数量增加；物种的形成过程中必然涉及基因频率的改变，而生物进化的实质是种群基因频率的改变，故这片山林彩蝶发生了进化。
（3）生物多样性主要包括遗传多样性（基因多样性）、物种多样性和生态系统多样性三个方面；生物多样性是生物与生物、生物与无间环境之间协同进化的结果。
（4）BB、Bb、bb分别为20%、50%、30%，该种群b的基因频率为30%+12×50%=55%，一年后基因型BB的个体数量为20%×（1+35%）=27%，Bb的个体数量为50%×（1+8%）=54%，bb的个体数量为30%×（1-10%）=27%，BB：Bb：bb=1：2：1，该种群b的基因频率为（2+1×2）÷（1×2+2×2+1×2）=50%，这一年，该种群b的基因频率下降了55%-50%=5%。
考点5 探究抗生素对细菌的选择作用
【例5】“超级细菌”又叫多重耐药性细菌，不是特指某一种细菌，泛指对多种抗生素有耐药性的细菌。为探究某种细菌对各种抗生素的药敏程度，生物兴趣小组的同学们设计了如图的实验：将含有相同浓度A、B、C三种抗生素的相同滤纸片放置在已接种被检菌的固体培养基（一种为细菌提供生存空间和营养的基质）表面，抗生素向周围扩散，如果抑制生长，则在滤纸片周围出现抑菌圈（图中灰色部分），图中D放置相同的不含抗生素的滤纸片，结果如图1所示。回答下列问题：
(1)衡量本实验结果的指标是 。D组存在的意义是 。
(2)上述图中最有效的是B培养皿中的抗生素，理由是 。
(3)用上述最有效的抗生素对细菌进行处理，并测定细菌数量变化，如图所示：
①向培养基中加抗生素的时刻为 点。
②部分细菌的抗药性产生于环境变化之 （填“前”“中”或“后”），抗生素对细菌变异的作用不是“诱导”而是 。
③尽管有抗药性基因存在，但使用抗生素仍然能治疗由细菌引起的感染，原因在于细菌种群中 。
(4)我国卫生部门建立了细菌耐药预警机制，当某抗菌药物的主要目标细菌耐药率超过30%时，医疗机构就要将这一预警信息进行通报。请分析这一要求的合理性。 。
【答案】(1) 抑菌圈的大小 作为对照，排除滤纸片对抑菌圈的大小的影响
(2)相同量的抗生素产生的抑菌圈最大
(3) B 前 选择 有抗药性基因的个体占极少数
(4)加强对细菌耐药性的监控，有利于将细菌耐药率控制在低水平
【分析】自然选择通过作用于种群中个体的表现型，使适应环境的个体生存，不适应环境的个体逐渐被淘汰而定向改变种群的基因频率，进而使生物向着一定的方向进化。
【解析】（1）由题意可知，如果抗生素能够抑制细菌的生长，那么在含有抗生素的滤纸片周围出现抑菌圈，所以衡量本实验结果的指标是抑菌圈的大小。D组与A、B、C组的不同之处是不含抗生素，其作用是作为对照，排除滤纸片本身对抑菌圈的大小的影响。
（2）由题意可知，A、B、C组添加的是含有相同浓度的不同抗生素，其中B组的抗生素产生的抑菌圈最大，所以上述图中最有效的是B培养皿中的抗生素。
（3）①抗生素会使细菌中不具抗药性的个体大量死亡而数量下降，分析图可知，向培养基中加抗生素的时刻为B点。
②变异是不定向的，而自然选择是定向的，细菌的抗药性在环境变化之前就已经产生了，自然选择是性状的选择者，而不是诱导者。
③在细菌种群中，含有抗药性基因的个体毕竟只占极少数，所以尽管有抗药性基因存在，但使用抗生素仍然能治疗由细菌引起的感染。
（4）该要求可以加强对细菌耐药性的监控，有利于将细菌耐药率控制在低水平， 避免主要目标菌耐药性的进一步增强 。
【变式5-1】随着抗生素的人均用量增多，细菌耐药率也逐年提高。为宣传滥用抗生素的危害提供科研证据，微生物社团开展了如下“抗生素对细菌选择作用”的实验，请回答有关问题。
取少量大肠杆菌的培养液，均匀涂在培养皿内的培养基上，再放上4片含有链霉素（抗生素）的圆形滤纸，而后在无菌适宜条件培养12～16h，滤纸片周围出现抑制大肠杆菌生长的环圈（简称抑菌圈，见下图）。测量并记录抑菌图的直径并取平均值，记为n1。再从抑菌圈边缘的菌落上挑取细菌，重复上述步骤，培养至第五代。测量并记录每一代抑菌圈直径的平均值（n2~n5）。由实验数据可以推测出：大肠杆菌对链霉素的抗药性逐代增强。
(1)根据抑菌圈大小可判定药物抑菌效果，抑菌圈越小，抑菌作用越 。随着培养代数的增加，抑菌圈直径数据从n2到n5会 。
(2)大肠杆菌对链霉素的抗药性变异来源于 。大肠杆菌对链霉素的耐药率逐代提高是 的结果。
(3)人类不断研发新的抗生素，致病细菌对新药的耐药性也在不断提高，甚至出现了无药可治的“超级病菌”。请用现代生物进化理论观点简析“超级病菌”出现的主要原因 。
(4)微生物社团的同学想进一步探究防止“超级病菌”出现的方法，就从上述实验中的第五代抑菌圈边缘挑取大肠杆菌进行接种，调换含有庆大霉素（另一种抗生素）的滤纸片，重复培养5代；又在抑菌圈边缘重新挑取大肠杆菌培养，恢复使用链霉素滤纸片，测得抑菌圈直径平均值为n11（＞n5）。据此实验数据推测：防止“超级病菌”出现的思路是 。
【答案】(1)弱 逐渐变小
(2) 基因突变 链霉素对大肠杆菌抗药性进行了定向选择
(3)抗生素的滥用，使耐药菌生存和繁植的机会增加，耐药性基因在细菌种群中的基因频率逐年上升，形成“超级病菌”
(4)当致病细菌耐药率超过一定值时，及时更换抗生素类药物，将致病细菌耐药率控制在低水平
【分析】生物进化的实质是种群基因频率的改变。自然选择能使基因频率发生定向变化。如常年使用抗生素，种群中抗药基因的频率会定向增加。
【解析】（1）根据抑菌圈大小可判定药物抑菌效果，抑菌圈越小，抑菌作用越弱；随着培养代数的增加，细菌耐药性越来越强，抑菌圈直径越小，故随着培养代数的增加，抑菌圈直径数据从n2到n5会逐渐变小。
（2）大肠杆菌属于原核生物，其可遗传变异只能来源于基因突变；自然选择决定生物进化方向，大肠杆菌对链霉素的耐药率逐代提高是链霉素对大肠杆菌抗药性进行了定向选择的结果。
（3）抗生素的滥用，使耐药菌生存和繁植的机会增加，耐药性基因在细菌种群中的基因频率逐年上升，形成“超级病菌”。
（4）分析题意可知，从上述实验中的第五代抑菌圈边缘挑取大肠杆菌进行接种，调换含有庆大霉素（另一种抗生素）的滤纸片，重复培养5代；又在抑菌圈边缘重新挑取大肠杆菌培养，恢复使用链霉素滤纸片，测得抑菌圈直径平均值为n11（＞n5），故当致病细菌耐药率超过一定值时，及时更换抗生素类药物，将致病细菌耐药率控制在低水平。
【变式5-2】材料一：同源器官在比较解剖学上是指起源相同、结构和部位相似而形态和功能不同的器官，如鸟的翼、蝙蝠的翼手、鲸的鳍、马的前肢和人的上肢等。
材料二：碳青霉烯类抗生素是治疗重度感染的一类药物。如表为2005-2008年，该类抗生素在某医院住院患者中的人均使用量，以及从患者体内分离得到的某种细菌对该类抗生素的耐药率变化。
回答下列问题：
(1)同源器官的存在可以证明 。除同源器官外，可以证明生物进化的证据还有 。（至少答两点）
(2)细菌的耐药基因大多是由 产生的，其进化的本质是 。从进化的角度看，耐药率逐年升高的原因是 。
(3)人类不断研发和使用新的抗生素，细菌对新药的耐药性也在不断提高，二者之间仿佛发生了一场竞赛。作为这场竞赛的参与者，我们可以怎么做？ （答出一点即可）。
【答案】(1) 生物有共同的祖先 化石、胚胎发育学、分子生物学等
(2) 基因突变 种群基因频率的改变 随着抗生素人均使用量的增加，不耐药的细菌生存和繁殖的机会减少，耐药菌生存和繁殖的机会增加，耐药性基因在细菌种群中的频率逐年上升
(3)合理使用抗生素、防止滥用抗生素
【分析】现代进化理论的基本内容是：进化是以种群为基本单位，进化的实质是种群的基因频率的改变；突变和基因重组产生进化的原材料；自然选择决定生物进化的方向；隔离导致物种形成。
【解析】（1）同源器官的存在证明：凡是具有同源器官的生物，都是由共同的原始祖先进化而来的。同源器官的外形差异由于在进化过程中适应不同的环境、行使不同的功能逐渐形成的。同源器官属于比较解剖学的证据，除了比较解剖学证据，还有化石、胚胎发育学、分子生物学等证据也可证明生物有共同的祖先。
（2）细菌的耐药基因大多是由基因突变产生。生物进化的本质是种群基因频率的改变。从进化的角度来看，病菌中本来就存在着抗药性的差异，抗生素的作用是对病菌进行自然选择，不耐药的细菌生存和繁殖的机会减少，耐药菌生存和繁殖的机会增加，耐药性基因在细菌种群中的频率逐年上升。
（3）针对细菌对新药的耐药性不断提高的现象，我们的做法应该是合理使用抗生素、防止滥用抗生素。
基因的传递规律
考点1 分离定律的实质和应用
考点2 自由组合定律的实质和应用
考点3 伴性遗传特点及应用
减数分裂
考点1 减数分裂和有丝分裂综合
遗传的物质基础
考点1 DNA的结构特点和复制过程
考点2 基因的表达过程
考点3 表观遗传
考点4 肺炎链球菌的转化实验
考点5 噬菌体侵染细菌实验
考点6 烟草花叶病毒感染实验
生物的变异与进化
考点1 基因突变和基因重组
考点2 染色体变异及育种
考点3 变异类型判断及基因定位（单体、三体）
考点4 现代生物进化理论
考点5 探究抗生素对细菌的选择作用
P
F1
F1个体自交单株收获，种植并统计F2表现型
甲与乙杂交
全部可育
一半全部可育
另一半可育株：雄性不育株＝13：3
突变体表型
基因
基因所在染色体
第二隐性灰卵
a
12号
第二多星纹
b
12号
抗浓核病
d
15号
幼蚕巧克力色
e
Z
组别
实验处理
实验结果
甲组
RNA感染烟草
叶片出现病斑
乙组
蛋白质感染烟草
叶片不出现病斑
丙组
RNA经RNA酶处理后，感染烟草
?
年份
2005
2006
2007
2005
住院患者该类抗生素的人均使用量/g
0．074
0．12
0．14
0．19
某种细菌对该类抗生素的耐药率/%
2．6
6．11
10．9
25．5