备战2025年高考二轮复习生物（广东专版）大单元5 遗传的分子基础、变异与进化 层级二关键突破提升练（Word版附解析）

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1.(2024·广东模拟)端粒酶是一种含有RNA序列的核糖核蛋白,可利用自身RNA中的一段重复序列作为模板合成端粒DNA的重复序列。下列叙述正确的是( )
A.原核细胞内没有端粒,也不存在RNA—蛋白质复合体
B.端粒酶能够合成端粒DNA重复序列,表现出逆转录酶活性
C.推测肿瘤细胞内的端粒酶活性较低,使得细胞能够无限增殖
D.若降低端粒酶的活性或抑制端粒酶的表达,可延缓细胞衰老
答案B
解析原核细胞内没有染色体,因而没有端粒,但是存在RNA—蛋白质复合体,如核糖体,A项错误;端粒酶可利用自身RNA中的一段重复序列作为模板,逆转录合成端粒DNA重复序列,表现出逆转录酶活性,B项正确;肿瘤细胞能够无限增殖,可能与端粒酶活性较高有关,C项错误;细胞会随着细胞分裂次数的增多而衰老,若增加端粒酶的活性或促进端粒酶的表达,可延缓细胞衰老,D项错误。
2.(2024·陕西安康模拟)线粒体DNA(mtDNA)是一种双链环状DNA分子,其复制过程如图所示。下列有关叙述错误的是( )
A.子代DNA1和子代DNA2各自的两条链中新合成的链分别是A链和B链
B.mtDNA复制时,在能量的驱动下DNA聚合酶将DNA的两条链解开
C.mtDNA位于线粒体基质中,该场所中能进行基因的转录过程
D.mtDNA复制时出现D-环的原因之一是两条链的复制起点不在同一位置
答案B
解析据题图可知,子代DNA1是以B链为模板合成的,DNA2则是以A链为模板合成的,由于DNA的A链和B链碱基互补,因此子代DNA1和子代DNA2各自的两条链中新合成的链分别是A链和B链,A项正确;DNA聚合酶没有催化解旋的作用,B项错误;线粒体基质中含有少量DNA和RNA,可进行DNA的复制、转录和翻译,因此mtDNA位于线粒体基质中,该场所中能进行基因的转录过程,C项正确;据题图可知,mtDNA复制时出现D-环的原因之一是两条链的复制起点不在同一位置,D项正确。
3.(2024·重庆模拟)端粒是染色体两端有特殊序列的DNA—蛋白质复合体,端粒DNA序列在每次细胞分裂后都会缩短一截,在端粒DNA序列被“截”短后,端粒内侧正常基因的DNA序列就会受到损伤,导致细胞衰老。端粒长度的维持与端粒酶的活性有关,端粒酶能以自身RNA为模板修复端粒,使之延伸,如图所示。下列叙述正确的是( )
A.端粒酶在修复端粒时需要的原料为核糖核苷酸
B.端粒DNA修复过程中还会用到DNA聚合酶、DNA连接酶
C.卵细胞中的端粒酶活性较高,端粒修复后可进行减数分裂
D.支原体的端粒DNA序列会随复制次数的增加逐渐缩短
答案B
解析端粒酶在修复端粒时需要的原料为脱氧核糖核苷酸,A项错误;DNA修复过程中会用到DNA聚合酶、DNA连接酶,B项正确;卵母细胞中的端粒酶活性较高,卵细胞是成熟的生殖细胞,不能进行减数分裂,C项错误;支原体是原核生物,不存在端粒,D项错误。
4.(2024·山东济宁模拟)端粒酶由蛋白质和RNA组成,能以自身RNA为模板修复端粒,其活性在正常细胞中被抑制,在肿瘤细胞中被激活。研究芪莲舒痞颗粒(QLSP)对胃炎模型鼠胃黏膜细胞端粒酶活性的影响,结果如图。下列叙述正确的是( )
注:胃复春是一种主治胃癌前期病变的临床用药。
A.端粒酶是一种逆转录酶,可被RNA酶彻底降解
B.随QLSP浓度升高,实验组端粒酶活性逐渐升高
C.端粒严重缩短后,可能引起细胞核体积变大、染色质收缩
D.大肠杆菌端粒随分裂次数的增加逐渐缩短,增殖能力减弱
答案C
解析端粒酶催化的是以RNA为模板合成DNA的过程,是一种逆转录酶,端粒酶由蛋白质和RNA组成,可被蛋白质酶和RNA酶彻底降解,用RNA酶无法将其彻底降解,A项错误;由题图可知,随QLSP浓度升高,端粒酶阳性的小鼠个体数逐渐减少,故随QLSP浓度升高,实验组端粒酶活性逐渐降低,B项错误;随着DNA分裂次数的增加,端粒会逐渐缩短,端粒内侧正常基因的DNA序列就会受到损失,细胞开始衰老,表现为细胞核体积变大、染色质收缩,C项正确;大肠杆菌为原核生物,没有染色体,因而没有端粒,D项错误。
5.(2024·上海松江二模)(10分)DNA复制时,子链的合成与延伸需要RNA引物引导,引物的3'端作为新合成子链的起始。图1、图2分别为真核细胞DNA复制过程及结束阶段示意图,每条链5'→3'的方向由箭头指示,粗线代表母链(a链和b链),细线代表新生链(滞后链和前导链)。
图1
图2
(1)图1中,滞后链延伸的方向和DNA解旋酶的移动方向 (填“相同”或“相反”);前导链的合成需要 (填“一个”或“多个”)RNA引物。
(2)DNA复制结束阶段,需去除引物并填补相应缺口。由于新生链延伸只能沿5'→3'方向进行,导致图2中 (选填编号)处的引物去除后,缺口无法填补,造成DNA缩短。端粒位于真核生物的染色体两端,是由若干串联的DNA重复序列(四膜虫:5'-TTGGGG-3';哺乳动物:5'-TTAGGG-3')和蛋白质形成的复合体。端粒重复序列随着细胞分裂次数的增加而不断减少,导致端粒缩短;当端粒不能再缩短时,细胞就无法继续分裂并开始凋亡。细胞中存在的端粒酶则可以合成并延伸端粒。图3为真核生物四膜虫端粒合成延伸的过程。
图3

(3)四膜虫的一个端粒重复序列所含氢键数 (填“大于”“等于”或“小于”)人类的一个端粒重复序列所含氢键数。正常情况下,人类有丝分裂中期的一个细胞中,含有 个端粒。
(4)端粒重复序列修复使用的原料是 ,端粒酶的作用与 类似。(选填编号)
①脱氧核苷三磷酸 ②核糖核苷三磷酸 ③逆转录酶 ④DNA聚合酶 ⑤RNA聚合酶
(5)下列有关端粒的叙述,错误的是 。
A.端粒酶对维持染色体DNA的完整性起重要作用
B.人类的少数细胞如造血干细胞,端粒酶活性较高
C.人体大部分细胞因缺乏端粒酶基因,故不能延伸端粒
D.癌细胞内可能存在延伸端粒的机制,使其能够无限增殖
答案(1)相反 一个
(2)③
(3)大于 184
(4)① ③
(5)C
解析(1)图1中,滞后链的延伸方向是向左的,DNA解旋酶的移动方向是向右的,二者方向相反;前导链的延伸方向和DNA解旋酶的移动方向相同,前导链的合成需要一个RNA引物。(2)DNA复制结束阶段,需去除引物并填补相应缺口,图2中③处的引物需要去除,缺口无法填补,造成DNA缩短。(3)四膜虫的一个端粒重复序列中G和C的比例较高,G和C通过3个氢键相连,而A和T通过2个氢键相连,因此四膜虫的一个端粒重复序列所含氢键数大于人类的一个端粒重复序列所含氢键数。正常情况下,人类一个细胞中有46条染色体,在有丝分裂过程中染色体进行复制,出现染色单体,端粒位于真核生物染色体的两端,因此端粒数为46×2×2=184(个)。(4)端粒重复序列修复使用的原料是①脱氧核苷三磷酸,端粒酶的作用是以RNA为模板,合成DNA链,因此端粒酶的作用与③逆转录酶类似。(5)端粒酶可以合成并延伸端粒,对维持染色体DNA的完整性起重要作用,A项正确;人类的少数细胞如造血干细胞的分裂能力旺盛,端粒酶活性较高,可维持端粒的长度,B项正确;人体内的大部分细胞都含有端粒酶基因,但是表达的量较低,C项错误;癌细胞内可能存在延伸端粒的机制,使其能够无限增殖,D项正确。
突破点2 遗传信息的表达及其调控
6.(2024·河南濮阳一模)真核细胞内某基因的表达过程如图所示,数字表示相应生理过程。下列叙述错误的是( )
A.过程①与过程②的碱基互补配对方式不完全相同
B.图示过程可体现一个基因可同时控制不同的性状
C.以前体mRNA、成熟mRNA1为模板逆转录所得DNA不同
D.多肽链1与多肽链2空间结构的不同与基因选择性表达有关
答案D
解析过程①表示转录,过程②表示翻译,二者的碱基配对方式不完全相同,A项正确;从图中可以看出,一个基因转录得到的前体mRNA经过剪切可翻译出不同的多肽链,可以产生不同的蛋白质,这些蛋白质可同时控制不同的性状,B项正确;逆转录是将RNA转化为DNA的过程,由于前体mRNA和成熟mRNA 1在序列上有所不同,它们作为模板逆转录所得到的DNA也会不同,C项正确;基因的选择性表达是指在不同细胞类型或不同发育阶段,特定基因被激活或抑制,从而产生不同的蛋白质,多肽链1与多肽链2是由同一基因转录得到的前体mRNA经过剪切翻译得到的,它们的空间结构不同与基因的选择性表达无关,D项错误。
7.(2024·广东模拟)细胞内基因表达时需要核糖体与mRNA结合,研究发现mRNA上有核糖体结合位点(简称RBS,是指mRNA的起始AUG上游约8~13核苷酸处)。近年在大肠杆菌中发现核糖开关也会控制基因表达。核糖开关实质是某些RNA非编码部分内的结构,其作用如图所示。下列分析错误的是( )
大肠杆菌赖氨酸核糖开关基因表达调控方式
A.核糖开关与赖氨酸未结合时,RBS序列暴露,能对基因进行翻译
B.RBS与核糖体结合时,会与tRNA发生碱基互补配对,对基因进行翻译
C.核糖开关与赖氨酸结合时,会暴露RNA降解酶的结合位点,加速了相应mRNA的降解过程
D.大肠杆菌通过核糖开关开启或关闭特定基因表达,使其适应不断改变的生活环境,是生物进化的表现
答案B
解析由题图可知,核糖开关与赖氨酸未结合时,RBS序列暴露,RBS区能与核糖体结合,能对基因进行翻译,A项正确;核糖开关实质是某些RNA非编码部分内的结构,故RBS与核糖体结合时,不会与tRNA发生碱基互补配对,不能对基因进行翻译,B项错误;核糖开关与赖氨酸结合时,会暴露RNA降解酶的结合位点,加速了相应mRNA的降解过程,C项正确;大肠杆菌通过核糖开关开启或关闭特定基因表达,使其适应不断改变的生活环境,是生物进化的表现,对其在不同的环境下生存有积极意义,D项正确。
8.(2024·广东模拟)小干扰RNA(siRNA)有时称为短干扰RNA或沉默RNA,是一类短双链RNA分子,主要参与RNA干扰(RNAi)现象,siRNA被某种酶处理后,能与特定mRNA结合,致使相关基因不能完成表达,即基因沉默。下列相关叙述正确的是( )
A.沉默RNA引起的生物变异是不可遗传的
B.siRNA通过抑制基因的转录使基因沉默
C.短干扰RNA能直接与特定mRNA结合
D.小干扰RNA和tRNA中都含有若干氢键
答案D
解析沉默RNA引起的生物变异,子代依然可能出现,因此该变异是可遗传的,A项错误;根据题干信息可知,siRNA通过抑制翻译使基因沉默,B项错误;短干扰RNA是双链RNA,不能直接与mRNA结合,C项错误;小干扰RNA和tRNA中都有双链区域,都含有若干氢键,D项正确。
9.(2024·广东佛山模拟)海龟体内雄性基因表达的调控机制如下:环境温度较高时,钙离子大量流入性腺细胞,经过一系列信号转导,抑制Kdm6B酶的活性;Kdm6B有利于组蛋白H3的合成,组蛋白H3与DNA结合紧密,导致雄性基因不表达,使得受精卵更易发育为雌性。下列叙述错误的是( )
A.Kdm6B酶催化Kdm6B的分解
B.温度影响了雄性基因的转录过程
C.相同基因型的受精卵在分别发育成雄性和雌性后,体内的RNA和蛋白质已完全不同
D.不同温度条件下海龟发育为雄性或雌性都离不开基因的选择性表达
答案C
解析由“Kdm6B有利于组蛋白H3的合成,组蛋白H3与DNA结合紧密,导致雄性基因不表达,使得受精卵更易发育为雌性”可以推出,Kdm6B较多时更易发育为雌性。根据题意,环境温度较高时,受精卵更易发育为雌性,所以此时Kdm6B会较多,而此时Kdm6B酶的活性受抑制,即Kdm6B酶活性受抑制时会导致Kdm6B含量增多,说明Kdm6B酶催化Kdm6B的分解,A项正确;由“组蛋白H3与DNA结合紧密,导致雄性基因不表达”可以推出,温度影响了雄性基因的转录过程,B项正确;相同基因型的受精卵在不同条件下分别发育成雄性和雌性后,体内的遗传物质仍相同,但由于基因的选择性表达,雌性个体和雄性个体中的RNA和蛋白质不完全不同,即仍然有相同的,C项错误;个体发育都离不开基因的选择性表达,D项正确。
10.(2024·广东汕头模拟)(14分)心肌细胞因高度分化而不能增殖,基因ARC在心肌细胞中特异性表达,抑制心肌细胞凋亡,以维持正常数量。细胞中某些基因形成的前体RNA在加工过程中会产生许多小RNA,如miR-223(链状)、HRCR(环状)。HRCR可以吸附miR-223,以达到清除它们的目的(如图)。回答下列问题。
(1)ARC基因和基因A、B的 不同,使得3种基因具有特异性。过程①中前体RNA是通过 酶以DNA的一条链为模板合成的。
(2)心肌缺血、缺氧时,会发生RNA干扰现象:基因A过度表达产生过多的miR-223,miR-223与ARC基因的mRNA结合,阻止了基因表达的 过程,进而 (填“促进”或“抑制”)心肌细胞的凋亡,引起心力衰竭。
(3)科研人员认为,HRCR有望开发成为减缓心力衰竭的新药物,其依据是 。
(4)由RNA干扰现象发展来的RNA干扰技术已广泛应用于基因治疗的研究。心脏移植时可能会促进心肌细胞Caspase8蛋白等一系列凋亡蛋白的表达引起器官损伤。研究人员将PCR得到的Caspase8基因 (填“正向”或“反向”)插入启动子下游构建反义融合基因,构建表达载体后通过 方法导入受体细胞中,以抑制凋亡蛋白的产生。有人认为可以用放射性同位素标记的Caspase8基因片段作探针来检测受体细胞中是否存在反义融合基因。根据以上分析,提出你的看法和理由: 。
答案(1)碱基排列顺序(和数量) RNA聚合酶
(2)翻译 促进
(3)HRCR与miR-223碱基互补配对,减少miR-223与基因ARC转录的mRNA结合,有利于基因ARC的成功表达,从而抑制心肌细胞的凋亡
(4)反向 显微注射 这种观点不正确,因为受体细胞中本身就存在Caspase8基因
解析(1)ARC基因和基因A、B的碱基排列顺序(和数量)不同,使得3种基因具有特异性。过程①形成mRNA,称为转录,其中前体RNA是通过RNA聚合酶以DNA的一条链为模板合成的。
(2)由题图可知,②表示翻译过程,基因A过度表达产生过多的miR-223,miR-223与ARC基因的mRNA结合,阻止了基因表达的翻译过程,进而促进心肌细胞的凋亡,引起心力衰竭。
(3)科研人员认为,HRCR有望开发成为减缓心力衰竭的新药物,其依据是HRCR与miR-223碱基互补配对,减少miR-223与基因ARC转录的mRNA结合,有利于基因ARC的成功表达,从而抑制心肌细胞的凋亡。
(4)研究人员将PCR得到的Caspase8基因反向插入启动子下游构建反义融合基因,构建表达载体后通过显微注射法导入受体细胞中,以抑制凋亡蛋白的产生。有人认为可以用放射性同位素标记的Caspase8基因片段作探针来检测受体细胞中是否存在反义融合基因。根据以上分析,我认为这种观点不正确,因为受体细胞中本身就存在Caspase8基因。
11.(2024·广东惠州模拟)(12分)最近我国科学家通过实验证实转录因子KLF5(是一类蛋白质)能诱导乳腺癌细胞IGFL2-AS1和IGFL1基因的转录。同时,在炎症因子TNFα的刺激下,KLF5和IGFL2-AS1可以共同诱导IGFL1的表达,促进乳腺癌细胞增殖,作用机制如下图所示。
(1)据图可知,转录因子KLF5通过 (填细胞结构)进入细胞核后能特异性识别基因的 ,并与 酶结合,启动基因IGFL2-AS1和IGFL1的转录过程。敲除KLF5基因的小鼠乳腺癌细胞将明显受到 (填“促进”或“抑制”)。
(2)经研究发现,miRNA在细胞中通常与核酸酶等蛋白质结合成诱导沉默复合物(RISC—miRNA复合物),复合物活化后与靶RNA结合,产生RNA干扰(通过小分子RNA调控基因表达的现象)。结合上图分析,miRNA干扰的机制是 。
据此推测,IGFL2-AS1基因转录的RNA竞争性地与miRNA结合会 (填“促进”或“抑制”)该过程,从而上调IGFL1的表达,诱导乳腺癌细胞增殖。
(3)请结合上述信息,为研发治疗乳腺癌新药提供两种新思路: 。
答案(1)核孔 启动子 RNA聚合 抑制
(2)诱导RISC—miRNA复合物中的核酸酶活化,然后使IGFL1转录的mRNA降解,从而抑制其翻译过程 抑制
(3)设计抑制IGFL2-AS1基因表达(转录、翻译)的药物;设计抑制IGFL1基因表达(转录、翻译)的药物(或研制抑制转录因子KLF5活性的药物;或研制抑制炎症因子TNFα活性的药物)
解析(1)核孔是大分子物质进出细胞核的通道,转录因子KLF5能通过核孔进入细胞核。启动子是位于转录起始位点上游特殊的DNA序列,能与RNA聚合酶结合启动转录,进入细胞核后的转录因子KLF5能特异性识别基因的启动子,并与RNA聚合酶结合,启动基因IGFL2-AS1和IGFL1的转录过程。由题图可知,敲除KLF5基因后,乳腺癌细胞的转录和翻译受到抑制,故小鼠乳腺癌细胞将明显受到抑制。
(2)miRNA在细胞中通常与核酸酶等蛋白质结合成诱导沉默复合物,由题图可知,诱导RISC—miRNA复合物中的核酸酶活化,然后使IGFL1转录的mRNA降解,从而抑制其翻译过程。据此推测IGFL2-AS1基因转录的RNA竞争性地与miRNA结合会抑制上述过程,从而诱导乳腺癌细胞增殖。
(3)结合上述信息,可通过设计抑制IGFL2-AS1基因表达(转录、翻译)的药物;设计抑制IGFL1基因表达(转录、翻译)的药物;研制抑制转录因子KLF5活性的药物;研制抑制炎症因子TNFα活性的药物等来研发治疗乳腺癌新药。
突破点3 变异类型的判断及相关实验
12.(2024·广东湛江一模)果蝇的眼色有红色和朱红色两种,分别由位于常染色体上的V+和V基因控制,V+对V为显性。研究发现基因型为V+VV的重复杂合体(如图所示),其眼色却是朱红色。下列有关分析错误的是( )
A.该实例说明眼色的表型受基因数量的影响
B.通过观察该果蝇有丝分裂中期染色体,可以验证其变异类型
C.该果蝇与染色体正常的VV基因型果蝇杂交,子代眼色表型比为1∶1
D.该类型的雌雄果蝇杂交,子代无致死现象,子代红眼果蝇所占比例为3/4
答案D
解析基因型为V+VV的重复杂合体,其眼色却是朱红色,该实例说明眼色的表型受基因数量的影响,A项正确;有丝分裂中期是观察染色体形态和数目的最佳时期,因此通过观察该果蝇有丝分裂中期染色体,可以确定其变异类型,B项正确;该果蝇V+VV与染色体正常的VV基因型果蝇杂交,后代基因型为V+V和VVV,比例为1∶1,眼色表型比为1∶1,C项正确;该类型的雌雄果蝇杂交,子代基因型为V+V+∶V+VV∶VVVV=1∶2∶1,红眼果蝇所占比例为1/4,D项错误。
13.(2024·广东佛山模拟)下列关于利用基因型为MMNN与mmnn的小麦进行育种的叙述,错误的是( )
A.上述亲本杂交育种得到基因型为MMnn的小麦,其变异发生在减数分裂Ⅱ后期
B.单倍体育种可获得基因型为MMnn的小麦,育种的原理有基因重组和染色体变异
C.人工诱变育种时,需要处理大量的小麦萌发种子,且需要经过严格筛选才能得到目标品种
D.多倍体育种获得的基因型为MMmmNNnn的小麦,通常用低温或秋水仙素处理基因型为MmNn的小麦幼苗来获得
答案A
解析杂交育种可获得基因型为MmNn的小麦,其原理是基因重组,发生在减数分裂Ⅰ后期,A项错误;单倍体育种可获得基因型为MMnn的小麦,首先将基因型为MMNN与mmnn的小麦进行杂交,得到基因型为MmNn的小麦,再取其基因型为Mn的花药进行花药离体培养,最后经染色体加倍处理可以得到基因型为MMnn的小麦,育种的原理有基因重组和染色体变异,B项正确;基因突变具有不定向性的特点,所以诱变育种时需要处理大量的材料、经过严格筛选才能得到目标品种,C项正确;基因型为MMmmNNnn的小麦为多倍体,多倍体育种最常用、最有效的方法是用秋水仙素或者低温处理基因型为MmNn的幼苗,使其染色体数目加倍,D项正确。
14.(2024·广东梅州二模)家蚕(2n=28)的性别决定方式为ZW型,一般进行有性生殖,也能进行孤雌生殖(没有雄性参与的生殖)。通过构建家蚕某品种的纯系,可发现并淘汰隐性致死基因和其他不良基因,育种途径如图所示,b育种途径中的热处理能抑制同源染色体分离。下列分析错误的是( )
A.基因重组发生在d过程中
B.b育种途径可能是孤雌生殖
C.c育种途径获得的存活的f不存在隐性致死基因
D.WW致死的原因可能是缺少Z染色体中胚胎发育必需的某些基因
答案A
解析基因重组有自由组合和互换两类,前者发生在减数分裂Ⅰ的后期(非同源染色体的自由组合),后者发生在减数分裂Ⅰ的四分体时期(同源染色体的非姐妹染色单体之间的互换),即基因重组的过程发生在减数分裂过程中,a过程为减数分裂,能发生基因重组,A项错误;家蚕能够进行没有雄性参与的孤雌生殖,b育种途径可能是孤雌生殖,B项正确;c育种途径得到f,依据的遗传学原理是染色体数目变异,使f染色体数目加倍,存活的f不存在隐性致死基因,C项正确;WW不含有Z染色体,WW致死的原因可能是缺少Z染色体中胚胎发育必需的某些基因,D项正确。
15.染色体片段缺失的杂合子生活力降低但能存活,片段缺失的纯合子常因此死亡。控制果蝇红眼和白眼的基因位于X染色体上,且红眼对白眼为显性,现有一红眼雄蝇(甲)与一白眼雌蝇(乙)杂交,子代中出现一例染色体数目正常的白眼雌蝇(丙)。下列相关叙述不正确的是( )
A.正常情况下,甲与乙杂交,后代中只有红眼雌蝇和白眼雄蝇
B.丙的出现可能是甲的精子产生了基因突变或X染色体片段缺失
C.丙与正常红眼雄蝇杂交,统计后代雌雄个体的比例可确定其变异类型
D.基因突变和X染色体片段缺失两种变异均可通过显微镜观察到
答案D
解析果蝇的红眼对白眼为显性,若用A、a基因分别表示果蝇的红眼与白眼,则红眼雄蝇(甲)的基因型为XAY,白眼雌蝇(乙)的基因型为XaXa,正常情况下,甲与乙杂交,后代的基因型及表型为XAXa(红眼雌蝇)、XaY(白眼雄蝇),A项正确。结合A选项的分析,甲的基因型为XAY,乙的基因型为XaXa,杂交后子代中出现一例染色体数目正常的白眼雌蝇(丙),丙的基因型可能为XaXa(甲的精子产生了基因突变导致)或XOXa(O表示甲的精子X染色体片段缺失,刚好丢失了含A基因的片段),B项正确。结合B选项的分析,丙的基因型可能为XaXa或XOXa,丙与正常红眼雄蝇(XAY)杂交,若为基因突变(XaXa)所致,则子代雌蝇均为红眼,雄蝇均为白眼,且雌雄果蝇数目之比为1∶1;若为染色体片段的缺失(XOXa)所致,则杂交子代中雌蝇数目与雄蝇数目之比为2∶1(雄果蝇中片段缺失的纯合子个体死亡),故丙与正常红眼雄蝇杂交,统计后代雌雄个体的比例可确定其变异类型,C项正确。染色体片段的缺失在光学显微镜下可以观察到,但基因突变在显微镜下观察不到,D项错误。
16.(2024·江西新余二模)科研人员将野生型个体(YSn/YSn)与焦刚毛黄体(ysn/ysn)杂交,其子代基因型为YSn/ysn,正常情况下,应只表现出野生型的正常刚毛灰体,但在实验结果中发现有的子代个体身上出现了部分黄体组织,并且这部分黄体组织的刚毛为焦刚毛,更为巧合的是二者出现的范围、大小都一致。这种情况的出现可能是有丝分裂过程中染色体互换造成的,如图所示。下列分析错误的是( )
A.杂合子(YSn/ysn)有丝分裂产生的两个子细胞的基因型可能不同
B.图中染色体发生“体细胞联会交换”时,其他染色体也同时在联会
C.这种现象属于基因重组,会偶然发生在杂合子有丝分裂过程中
D.这种身体部分出现黄体焦刚毛的个体后代不一定会出现这种性状
答案B
解析有丝分裂过程中如果发生染色体互换,则产生的两个子细胞的基因型可能不同,A项正确;有丝分裂过程中不存在同源染色体的普遍联会,B项错误;基因重组是指控制不同性状的基因重新组合,有丝分裂过程中染色体互换会导致基因重组,C项正确;有丝分裂过程中染色体互换是随机发生的,这种身体部分出现黄体焦刚毛的个体后代不一定会出现这种性状,D项正确。
17.(10分)玉米非糯性基因(A)对糯性基因(a)为显性,植株紫色基因(B)对植株绿色基因(b)为显性,这两对等位基因分别位于第9号和第6号染色体上。现有非糯性紫株、非糯性绿株和糯性紫株三个纯种品系供实验选择。
(1)若要验证基因的自由组合定律,应选择的杂交组合是 。
(2)当用X射线照射纯合糯性紫株玉米花粉后,将其授于纯合糯性绿株的个体上,发现在F1的734株中有2株为绿色。关于这2株绿色植株产生的原因,有两种推测。
推测一:少数花粉中紫色基因(B)突变为绿色基因(b),导致F1中少数绿株的产生。
推测二:6号染色体载有紫色基因(B)的区段缺失导致的。已知第6号染色体区段缺失的雌、雄配子可育,而缺失纯合子(两条同源染色体均缺失相同片段)致死。
某同学设计了以下杂交实验,以探究X射线照射花粉后产生的变异类型。
实验步骤
第一步:选上述绿色植株与 纯种品系杂交,得到F2;
第二步:让F2植株自交,得到F3;
第三步:观察并记录F3 。
结果预测及结论
①若F3中 ,说明推测一成立;
②若F3中 ,说明推测二成立。
答案(1)非糯性绿株和糯性紫株
(2)非糯性紫株(或糯性紫株) 植株的颜色及比例 ①紫株∶绿株=3∶1 ②紫株∶绿株=6∶1
解析(1)若要验证基因的自由组合定律,杂交获得的F1的基因型应该是AaBb,因此选择的亲本是非糯性绿株(AAbb)和糯性紫株(aaBB)。(2)纯合糯性紫株玉米的基因型是aaBB,产生的精子基因型是aB,纯合糯性绿株的基因型是aabb,产生的卵细胞基因型是ab,正常情况下,杂交后代的基因型是aaBb,都是紫株。如果用X射线照射纯合糯性紫株玉米花粉后,将其授于纯合糯性绿株的个体上,发现在F1的734株中有2株为绿色,绿株出现的可能原因是精子中的B基因突变形成b,或者精子中B基因所在的染色体片段缺失。仅考虑与植株颜色有关的基因,如果是基因突变引起的,该突变绿株的基因型是bb,与紫株纯合品系杂交,F2的基因型是Bb,F2自交,得到F3的基因型及比例是BB∶Bb∶bb=1∶2∶1,表型及比例为紫株∶绿株=3∶1;如果是染色体片段缺失引起的,则突变绿株的基因型用B-b表示,与紫株纯合品系杂交,F2的基因型是Bb、BB-,比例是1∶1,Bb自交后代的基因型及比例是BB∶Bb∶bb=1∶2∶1,BB-自交后代的基因型及比例是BB∶BB-∶B-B-=1∶2∶1,其中B-B-致死,因此F2自交得到的F3的表型及比例是紫株∶绿株=6∶1。
18.(2024·广东深圳二模)(15分)普通小麦(AABBDD,A、B、D分别表示三个不同物种的染色体组)是世界上广为栽培的主要粮食作物之一,养活了约占全球三分之一以上的人口。白粉病严重影响小麦产量,选育抗白粉病优良小麦品种是保障粮食安全的重要途径。回答下列问题。
(1)普通小麦起源于一粒小麦、山羊草和节节麦在自然条件下的远缘杂交。其染色体组的来源如图1。请完成图2中二粒小麦自然产生过程的图解:①是 ;②表示 ,使染色体数目加倍。
图1
图2
(2)普通小麦(AABBDD)每个染色体组的某条染色体上都有MLO基因。利用基因组编辑技术,敲除所有MLO基因后获得隐性突变体植株ml—aabbdd,其性状表现与野生型相比,结果如下表。
结果表明,MLO基因与具体性状的对应关系是 。
(3)科学家在ml—aabbdd群体中发现一个新型突变株ml—R32,在其B染色体组上MLO基因相邻位置因缺失了304 kb的一个染色体大片段,导致局部染色体三维空间重排,激活了其上游紧邻的TMT3基因的表达,恢复了株高和产量,这种遗传现象称为表观遗传,其判断的依据是 。为验证正是TMT3基因的表达导致了ml—R32株高和产量的恢复,请设计一个验证实验,要求写出实验思路和预期实验结果。 。
(4)科学家用杂交法进行验证,结果同样与预期相符。即用ml—R32纯合突变体作为母系,并与两个不同的父系杂交:①ml—R32×ml—aaBBdd(感病、产量正常),②ml—R32×ml—aabbdd。请推测①杂交组合中科学家的预期:F2表型及其比例为 。
答案(1)AB(幼苗) 低温(等自然条件的剧烈变化)或秋水仙素处理
(2)既控制感病性状又影响生长发育和产量(或MLO基因具有多效性)
(3)TMT3基因的碱基序列没有变化,之所以被激活是因为染色体结构发生变化 实验思路:同等种植条件下,对比敲除TMT3基因的ml—R32小麦与ml—R32小麦的株高和产量。预期实验结果:敲除TMT3基因的ml—R32小麦,株高和产量下降
(4)感病、产量正常∶抗病、产量正常=3∶1
解析(1)图2中一粒小麦(AA)与山羊草(BB)进行杂交,其产物是AB,细胞中具有2个染色体组;AB通过低温诱导或秋水仙素处理萌发的种子或幼苗,使染色体数目加倍,形成二粒小麦AABB。图2为二粒小麦自然产生过程,因此②表示低温诱导或秋水仙素处理使染色体数目加倍,①是AB(幼苗)。
(2)敲除所有MLO基因后获得隐性突变体植株,与野生型相比,突变体抗白粉病的能力下降,株高和产量也下降,由此说明MLO基因既控制感病性状又影响生长发育和产量(或MLO基因具有多效性)。
(3)表观遗传是指DNA序列不发生变化,但基因的表达却发生了可遗传的改变,由题意可知,TMT3基因的碱基序列没有变化,之所以被激活是因为染色体结构发生变化,因此这种遗传现象称为表观遗传。为验证TMT3基因的表达导致了ml—R32株高和产量的恢复,该实验的自变量为是否含有TMT3基因,因变量为ml—R32小麦的株高和产量,故实验思路为:同等种植条件下,对比敲除TMT3基因的ml—R32小麦与ml—R32小麦的株高和产量。若敲除TMT3基因的ml—R32小麦株高和产量下降,说明TMT3基因的表达导致了ml—R32株高和产量的恢复。
(4)ml—R32纯合突变体(aabbdd)表现为抗病、产量正常,与ml—aaBBdd(感病、产量正常)进行杂交,F1的基因型为aaBbdd,F1进行自交,F1产生配子的种类及比例为aBd∶abd=1∶1,F2基因型及比例为aaBBdd∶aaBbdd∶aabbdd=1∶2∶1,F2表型及其比例为感病、产量正常∶抗病、产量正常=3∶1。植株
白粉病
株高和产量
野生型(MLO—AABBDD)
感病
正常
突变体(ml—aabbdd)
抗病
下降