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北京市海淀区2021届高三生物上学期期中试题(Word版附解析)

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时间:2020-12-17

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海淀区 2021 届高三第一学期期中考试生物试卷1. 氮元素是组成细胞的基本元素之一,下列组成细胞的化合物中,含氮元素的是( )A. 糖原 B. 蛋白质 C. 脂肪 D. 水【答案】B【解析】【分析】化合物的元素组成:(1)糖类的元素组成:只有 C、H、O;(2)脂质的元素组成:主要含 C、H、O,有的含有 N、P;(3)蛋白质的元素组成:主要为 C、H、O、N,有的含有S;(4)核酸、磷脂、ATP 的元素组成:C、H、O、N、P。【详解】A、糖原为多糖,只含 C、H、O,A 不符合题意;B、蛋白质的基本组成元素为 C、H、O、N,B 符合题意;C、脂肪的组成元素只有 C、H、O,C 不符合题意;D、水的组成元素只有 H、O,D 不符合题意。故选 B。2. 核酸是遗传信息的携带者,下列关于核酸的组成和分布的表述,正确的是( )A. 除病毒外,一切生物都有核酸存在 B. 真核细胞的 DNA 主要分布在细胞核中C. RNA 分子中嘌呤数总是等于嘧啶数 D. 组成核酸的基本单位是脱氧核糖核苷酸【答案】B【解析】【分析】核酸是遗传信息的携带者,是一切生物的遗传物质,在生物体的遗传、变异和蛋白质的生物合成中具有重要作用。细胞中的核酸根据所含五碳糖的不同分为 DNA(脱氧核糖核酸)和RNA(核糖核酸)两种,构成 DNA 与 RNA 的基本单位分别是脱氧核苷酸和核糖核苷酸。每个脱氧核苷酸分子是由一分子磷酸、一分子脱氧核糖糖和一分子含氮碱基形成,每个核糖核苷酸分子是由一分子磷酸、一分子核糖和一分子含氮碱基形成。【详解】A、核酸是一切生物的遗传物质,A 错误;B、真核细胞的 DNA 主要分布在细胞核中,线粒体和叶绿体中也有少量分布,B 植物;C、RNA 通常呈单链结构,嘌呤数不一定等于嘧啶数(嘌呤数通常不等于嘧啶数),C 错误;D、组成核酸的基本单位是核苷酸,D 错误。故选 B。3. 关于蓝细菌(蓝藻)与黑藻的相同之处,下列表述不正确的是( )A. 均能进行光合作用 B. 均在核糖体上合成蛋白质C. 遗传物质均为 DNA D. 均需高尔基体参与分泌蛋白加工【答案】D【解析】【分析】蓝藻是原核生物,没有被核膜包被的成形的细胞核,没有复杂的细胞器,只有核糖体一种细胞器,含有叶绿素和藻类素,能进行光合作用合成有机物,属于生态系统的生产者;黑藻是高等植物,有成形的细胞核,有复杂的细胞器,能进行光合作用合成有机物,也属于生产者。【详解】A、蓝藻有叶绿素和藻蓝素等光和色素,黑藻是真核生物,有叶绿体,因此均能进行光合作用,A 正确; B、真核生物和原核生物细胞都有核糖体,因此均在核糖体上合成蛋白质,B 正确;C、细胞生物有两大类核酸,但是遗传物质均为 DNA,C 正确;D、蓝藻是原核生物,细胞内无高尔基体,D 错误。故选 D。【点睛】4. 下列有关细胞结构的叙述,正确的是( )A. DNA 和 RNA 等大分子物质可通过核孔进出细胞核B. 溶酶体内部有多种水解酶可分解损伤衰老的细胞器C. 生物的细胞壁都可以被纤维素酶和果胶酶分解D. 在动物细胞有丝分裂间期能观察到纺锤体和中心体【答案】B【解析】【分析】1.植物细胞壁的组成成分是纤维素和果胶,细菌细胞壁的组成成分是肽聚糖,植物细胞壁和细菌细胞壁的组成成分不同,除去细胞壁的方法不同。2.细胞膜的特点:磷脂双分子层构成基本骨架,具有流动性,蛋白质分子镶嵌其中。3.细胞骨架是真核细胞中由蛋白质聚合而成的三维的纤维状网架体系。【详解】A、核孔是大分子物质进出细胞核的通道,但核孔具有选择性,如 DNA 不能通过核孔,A 错误;B、溶酶体含有多种水解酶,可分解损伤衰老的细胞器,B 正确;C、植物细胞细胞壁的成分是果胶和纤维素,可以被纤维素酶和果胶酶分解,但是细菌细胞壁的成分是肽聚糖,不能被纤维素酶和果胶酶分解,C 错误;D、动物细胞有丝分裂间期能看到中心体,因为中心体是细胞器,不能看见纺锤体,因为纺锤体是在细胞有丝分裂过程中前期才出现的,D 错误。故选 B。【点睛】5. 图为小肠上皮细胞吸收并运输葡萄糖进入组织液的示意图。下列相关叙述不正确的是( )A. 葡萄糖通过载体 S 被逆浓度梯度转运进入小肠上皮细胞B. 在基膜侧的载体 G 不具有 ATP 酶活性, 且结构不同于载体 SC. 载体 G 将葡萄糖运出小肠上皮细胞的方式属于主动运输D. 细胞内较低的 Na+浓度需要膜上的 Na+-K+泵消耗 ATP 来维持【答案】C【解析】【分析】分析图示可知,载体 S 可在顺浓度梯度运输 Na+的同时,逆浓度梯度运输葡萄糖进小肠上皮细胞;载体 G 能顺浓度梯度运输葡萄糖出小肠上皮细胞,方式为协助扩散;Na+-K+泵能逆浓度梯度运输 Na+出细胞、K+进细胞,该过程消耗能量,方式为主动运输。【详解】A、由图示可知,葡萄糖通过载体 S 被逆浓度梯度转运进入小肠上皮细胞,该过程由 Na+的电化学梯度驱动,方式为主动运输,A 正确;B、在基膜侧的载体 G 能顺浓度梯度运输葡萄糖,该过程不消耗能量,载体 G 不具有 ATP酶活性,且结构不同于载体 S,B 正确;C、载体 G 将葡萄糖运出小肠上皮细胞是顺浓度梯度,方式属于协助扩散,C 错误;D、Na+-K+泵能主动将 Na+运出细胞,以维持小肠上皮细胞内 Na+处于较低浓度,为葡萄糖主动运进细胞提供 Na+电化学梯度,该过程消耗 ATP,D 正确。故选 C。6. 最近,科学家培养鼠的胚胎干细胞分化出了心肌细胞,一段时间后发育成了直径约 1mm的心脏类器官。这一研究成果对器官移植技术的发展具有重大意义,该研究成果说明( )A. 胚胎干细胞分化程度高于心肌细胞 B. 胚胎干细胞具有无限增殖的能力C. 胚胎干细胞经诱导可发生定向分化 D. 胚胎干细胞内的所有基因都在活跃表达【答案】C【解析】【分析】哺乳动物的胚胎干细胞简称 ES 或 EK 细胞,是由早期胚胎或原始性腺中分离出来的一类细胞,具有胚胎细胞的特性。ES 细胞在形态上,表现为体积小、细胞核大、核仁明显;在功能上,具有发育的全能性,即可以分化为成年动物体内任何一种组织细胞。【详解】A、胚胎干细胞分化程度低于心肌细胞,A 错误;B、胚胎干细胞具有增殖、分化的能力,但不能无限增殖,B 错误;C、由题干信息可知,胚胎干细胞经诱导可发生定向分化,形成特定的组织和器官,C 正确;D、胚胎干细胞内的基因进行选择性表达,并不是所有基因都表达,D 错误。故选 C。7. 下表中实验目 与所选取的实验材料对应最合理的是( )选项 实验目的 实验材料A 提取和分离光合色素 洋葱鳞片叶的B 检测生物组织中的还原糖 胡萝卜块根C 观察质壁分离和质壁分离复原 大蒜根尖D 观察叶绿体的形态和分布 黑藻叶片A. A B. B C. C D. D【答案】D【解析】【分析】提取和分离光合色素的实验中,材料需要含有较多的叶绿体,多在植物体呈绿色的部位取材,如绿叶;检测生物组织中的还原糖利用的是斐林试剂,现象是水浴加热条件下产生砖红色沉淀,因此需要考虑实验材料不能有颜色干扰;观察质壁分离和质壁分离复原实验应选择带颜色的植物细胞,便于观察;观察叶绿体的形态和分布实验应选择含叶绿体且叶绿体易观察的材料,制片易操作较好。【详解】A、洋葱鳞片叶细胞内不含叶绿体,不适合用于提取和分离光合色素,A 错误;B、胡萝卜块根细胞含胡萝卜素,呈橘红色,会对还原糖检测实验的颜色反应观察产生干扰,不适合作为检测还原糖的材料,B 错误;C、大蒜根尖细胞液泡呈无色,细胞失水和吸水不容易观察到,则不适合用于观察质壁分离和质壁分离复原,C 错误;D、黑藻叶片薄而小,细胞层数少,叶绿体较大且清楚,适合用于观察叶绿体的形态和分布,D 正确。故选 D。8. 图是某同学用普通光学显微镜观察到的洋葱根尖分生区的图像,下列叙述不正确的是( )A. 制作根尖临时装片的步骤依次是解离—漂洗—染色—制片B. 甲细胞中每条染色体的着丝粒排列在细胞板上C. 乙细胞中姐妹染色单体分离并被拉向两极D. 乙细胞中的染色体数目是甲的 2 倍,DNA 含量与甲相同【答案】B【解析】【分析】观察植物细胞有丝分裂实验:1.解离:剪取根尖 2-3mm(最好每天的 10-14 点取根,因此时间是洋葱根尖有丝分裂高峰期),立即放入盛有质量分数为 15%的氯化氢溶液和体积分数为 95%的酒精溶液的混合液(1:1)的玻璃皿中,在室温下解离 3-5min。2.漂洗:待根尖酥软后,用镊子取出,放入盛有清水的玻璃皿中漂洗约 10min。3.染色:把洋葱根尖放进盛有质量浓度为 0.01g/mL 或 0.02g/mL 的龙胆紫溶液的培养皿中,染色 3-5min。4.制片:取一干净载玻片,在中央滴一滴清水,将染色的根尖用镊子取出,放入载玻片的水滴中,并且用镊子尖把根尖弄碎,盖上盖玻片,在盖玻片再加一载玻片。然后,用拇指轻轻地压载玻片。取下后加上的载玻片,既制成装片。5.观察:低倍镜观察把制成的洋葱根尖装片先放在低倍镜下观察,要求找到分生区的细胞,特点是:细胞呈正方形,排列紧密,有的细胞正在分裂,然后换成高倍镜观。【详解】A、制作根尖临时装片的步骤依次是解离—漂洗—染色—制片,A 正确;B、由图可知,细胞处于有丝分裂间期,特点为染色体形态稳定,数目清晰,细胞中每条染色体的着丝粒排列在赤道板上,B 错误;C、乙细胞处于有丝分裂后期,着丝点分裂,姐妹染色单体分离,在纺锤丝牵引下被拉向两极,C 正确;D、有丝分裂后期,着丝点分裂,姐妹染色单体分离,染色体数目加倍,D 正确。故选 B。9. 赫尔希和蔡斯的 T2噬菌体侵染大肠杆菌实验证实了 DNA 是遗传物质, 下列关于该实验的叙述正确的是( )A. 实验需分别用含 32P 和 35S 的培养基培养噬菌体B. 搅拌目的是使大肠杆菌破裂,释放出子代噬菌体C. 35S 标记噬菌体的组别,搅拌不充分可致沉淀物的放射性增强D. 32P 标记噬菌体的组别,放射性同位素主要分布在上清液中【答案】C【解析】【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。【详解】A、噬菌体是病毒,没有细胞结构,不能再培养基上独立生存,因此要标记噬菌体需用含 35S 和 32P 标记的大肠杆菌分别培养,A 错误;B、搅拌的目的是使吸附在大肠杆菌上的噬菌体外壳与细菌分离,B 错误;C、用 35S 标记噬菌体的侵染实验中,蛋白质外壳吸附在细菌表面,如果搅拌不充分,则沉淀物的放射性增强,C 正确;D、由于 32P 标记的 DNA 分子进入了细菌,所以 32P 标记的 T2噬菌体侵染大肠杆菌,放射性同位素主要分布于试管的沉淀物中,D 错误。故选 C。10. 番茄的单式花序和复式花序是一对相对性状,由 A、a 基因决定。番茄花的颜色黄色和白色是一对相对性状,由 B、b 基因决定。将纯合的单式花序黄色花植株与复式花序白色花植株进行杂交,所得 F1均为单式花序黄色花。将 F1分别做母本和父本,进行测交,所得后代的表现型和数量如图所示,下列分析不正确的是( )A. 番茄的单式花序和黄色花为显性性状B. 这两对基因的遗传遵循基因的自由组合定律C F1自交后代中复式花序白色花植株占 1/16D. F1产生的基因型为 ab 的花粉可能有 2/3 不育【答案】C【解析】【分析】由纯合的单式花序黄色花植株与复式花序白色花植株进行杂交,所得 F1 均为单式花序黄色花知,番茄的单式花序和黄色花为显性性状。根据 F1 分别做母本和父本,进行测交,所得后代的表现型和数量得出,没有性别差异,故两对基因都位于常染色体上且独立遗传,由于F1做父本时式花序白色花植株少,而 F1做母本后代四种比例为 1:1:1:1,合子无致死现象,所以 F1做父本时式花序白色花植株少的原因是 F1的花粉 ab 部分致死或不育所致。【详解】A、由于纯合的单式花序黄色花植株与复式花序白色花植株进行杂交,所得 F1均为单式花序黄色花,所以番茄的单式花序和黄色花为显性性状,A 正确;B、F1做母本后代四种比例为 1:1:1:1 所以这两对基因的遗传遵循基因的自由组合定律,B 正确;C、由于 F1的花粉 ab 有 2/3 致死,F1产生的雌配子种类及比例 1/4AB、1/4Ab、1/4aB、1/4ab,雄配子种类及比例 3/10AB、3/10Ab、3/10aB、1/10ab,F1 自交后代中复式花序白色花植株 aabb 占 1/40,C 错误;D、F1做母本后代四种比例为 1:1:1:1,合子无致死现象,F1 做父本时式花序白色花植株减少 2/3,原因是 F1的花粉 ab 有 2/3 致死或不育,D 正确。 故选 C。11. 科学家人工构建了一对代号为 X-Y 的新碱基对,X 与 Y 可相互配对,但不能与已知碱基配对。将含 X-Y 碱基对的质粒导入大肠杆菌,并在培养基中添加相应原料,实验结果显示该质粒在大肠杆菌中可进行多轮自我复制。下列叙述正确的是( )A. 该过程需要 DNA 聚合酶的参与B. 该过程所需的脱氧核苷酸有 4 种C. 该质粒上碱基 X 与 Y 的数量不相等D. 含 X-Y 碱基对的基因可准确表达出蛋白质【答案】A【解析】【分析】1、DNA 分子结构的主要特点:DNA 是由两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋而成的双螺旋结构;DNA 的外侧由脱氧核糖和磷酸交替连接构成的基本骨架,内侧是碱基通过氢键连接形成的碱基对,碱基之间的配对遵循碱基互补配对原则(A-T、C-G)。2、DNA 分子复制时,以 DNA 的两条链分别为模板,合成两条新的子链,所以形成的每个DNA 分子各含一条亲代 DNA 分子的母链和一条新形成的子链,为半保留复制。【详解】A、质粒是小型环状 DNA 分子,其复制过程需要 DNA 聚合酶的参与,A 正确;B、含 X-Y 碱基对的质粒复制过程除了需要原来的 4 种脱氧核苷酸,还需要分别含有 X、Y的两种脱氧核苷酸,B 错误;C、该质粒上碱基 X 与 Y 互补配对,数量相等,C 错误;D、X 与 Y 碱基不能与已知碱基配对,无法转录,不能表达出蛋白质,D 错误。故选 A。12. RNase P 是一种核酸内切酶,由 RNA 和蛋白质组成。无活性的 RNase P 通过与前体 tRNA特异性结合被激活,激活的 RNase P 剪切前体 tRNA,所得的成熟 tRNA 进入细胞质基质中发挥作用。以下关于 RNase P 分析不正确的是( )A. 通过破坏磷酸二酯键剪切前体 tRNAB. RNase P 能够催化 tRNA 基因的转录C. RNase P 可能存在于细胞核或某些细胞器中D. pH、温度都会影响 RNase P 的活性【答案】B【解析】【分析】转录:(1)转录是指以 DNA 的一条链为模板,按照碱基互补配对原则,合成 RNA 的过程。(2)场所:主要 细胞核,此外在线粒体和叶绿体中也能进行。(3)条件:模板:DNA 分子 一条链;原料:四种核糖核苷酸(“U”代替“T”与“A”配对,不含“T”);酶:RNA 聚合酶;能量:ATP。(4)转录的产物:mRNA,tRNA,rRNA。【详解】A、RNase P 是一种核酸内切酶,因此通过破坏磷酸二酯键剪切前体 tRNA,A 正确;B、核糖核酸酶 P 能对 tRNA 前体进行剪切加工,不能催化转录过程,催化转录过程中的酶是 RNA 聚合酶,B 错误;C、因为线粒体和叶绿体也可以进行基因表达,因此 RNase P 可能存在于细胞核或某些细胞器中,C 正确;D、pH、温度都会影响酶活性,因此也会影响 RNase P 的活性,D 正确。是的故选 B。【点睛】13. 研究人员使用不同浓度甲醛处理孕鼠,一段时间后取胎鼠肝脏细胞显微镜下观察,统计微核(由细胞有丝分裂后期丧失着丝粒的染色体片段所产生)率和染色体畸变率,实验数据如下表所示。下列叙述不正确的是( )组别 甲醛(mg/kg) 微核率(%0) 畸变率(%0)对照组 0 1.8 0.520 2.4 0.74200 5.6 2.612000 9.0 3.33A. 该数据表明甲醛可促进胎鼠肝脏细胞微核的产生和染色体畸变B. 微核中的遗传信息不能完整传递给子代细胞,导致细胞功能异常C. 染色体断裂导致不含着丝粒的片段丢失,这属于染色体数目变异D. 若染色体片段错接到非同源染色体上,这种变异属于染色体易位【答案】C【解析】【分析】由表格数据可推知,,实验自变量为甲醛浓度,因变量为微核率和畸变率。各实验组与对照组对照可知随甲醛浓度升高,微核率和畸变率都随之升高,表明甲醛可促进胎鼠肝脏细胞微核的产生和染色体畸变。【详解】A、由分析可知,该数据表明甲醛可促进胎鼠肝脏细胞微核的产生和染色体畸变,A 正确;B、微核是由细胞有丝分裂后期丧失着丝粒的染色体片段,不能被纺锤丝牵引,在分裂末期核膜重建后会被遗留在细胞核外,故遗传信息不能完整传递给子代细胞,导致细胞功能异常,B 正确;C、染色体断裂导致不含着丝粒的片段丢失,这属于染色体结构变异中的缺失,C 错误;D、若染色体片段错接到非同源染色体上,这种变异属于染色体易位,D 正确。故选 C。【点睛】染色体变异是指染色体结构或数目的改变。其中结构变异包括缺失、重复、易位和倒位。数目变异分为两类:一类是个别染色体的增加或减少,另一类是以染色体组的形式成倍的增加或减少。14. 下图是野生祖先种和栽培品种香蕉的染色体核型图,下列相关叙述正确的是( )A. 栽培品种和野生祖先种体细胞中每个染色体组都含 11 条染色体B. 栽培品种和野生祖先种都是香蕉,不存在生殖隔离C. 用秋水仙素处理野生祖先种的幼苗可以直接获得栽培品种香蕉D. 栽培品种香蕉可正常进行减数分裂,形成的配子含有 11 条染色体【答案】A【解析】【分析】染色体核型分析是指将待测细胞的染色体依照该生物固有的染色体形态结构特征,按照一定的规定,人为的对其进行配对、编号和分组,并进行形态分析的过程。分析题图的染色体核型,可知栽培品种为三倍体,野生祖先种为二倍体。【详解】A、栽培品种的体细胞中含三个染色体组,野生祖先种体细胞中含两个染色体组,两者每个染色体组都含 11 条染色体,A 正确;B、栽培品种和野生祖先种不能杂交产生后代,存在生殖隔离,属于不同的物种,B 错误;C、用秋水仙素处理野生祖先种的幼苗,染色体加倍成为四倍体,不能直接获得三倍体栽培品种香蕉,C 错误;D、栽培品种香蕉为三倍体,减数分裂时联会紊乱,不能形成正常的配子,D 错误。故选 A。15. 三刺鱼根据栖息环境可分为湖泊型和溪流型(如图所示)。科研人员在实验室中让湖泊型和溪流型三刺鱼进行几代杂交,形成一个实验种群。之后将上述实验种群的幼鱼放生到一条没有三刺鱼的天然溪流中。一年后,他们将这条溪流中的三刺鱼重新捕捞上来进行基因检测。发现溪流型标志基因的基因频率增加了约 2.5%,而湖泊型标志基因的基因频率则减少了。对上述材料分析,下列选项正确的是( )A. 自然选择可以定向改变种群的基因频率,但不一定导致新物种的形成B. 突变和基因重组使种群产生定向变异,导致基因频率改变,为进化提供原材料C. 溪流型和湖泊型三刺鱼不属于同一物种,两个物种存在竞争关系D. 溪流型三刺鱼在新环境中繁殖能力增强,导致两种三刺鱼发生协同进化【答案】A【解析】【分析】生物进化的实质是种群的基因频率的改变,自然选择使种群的基因频率定向改变,突变和基因重组的不定向为生物进化提供原材料,生殖隔离的产生是新物种的形成的标志,地理隔离使同种生物不同种群间不能进行基因交流。【详解】A、自然选择可以定向改变种群的基因频率,但不一定导致新物种的形成,A 正确;B、突变和基因重组可以使种群产生变异,但是变异是不定向的,突变和基因重组为进化提供原材料,B 错误;C、溪流型和湖泊型三刺鱼能杂交产生一个种群,属于同一物种,C 错误;D、协同进化是不同物种之间、生物与无机环境之间在相互影响中不断进化和发展。溪流型和湖泊型三刺鱼是同种生物,不存在协同进化,D 错误。故选 A。16. 胰岛素是人体内降低血糖的唯一激素。研究人员对胰岛素分泌的调节机制进行了相关研究。(1)胰岛 B 细胞分泌胰岛素的机制如图 1 所示。血液中的葡萄糖浓度升高时,葡萄糖通过葡萄糖转运蛋白进入胰岛 B 细胞。据图可知,细胞内葡萄糖通过_________过程被分解,导致细胞内 ATP 浓度__________,引起胰岛 B 细胞质膜上的 K+通道磷酸化进而____________,K+外流受阻,细胞膜电位发生变化。电位变化导致膜上 Ca2+通道开放,Ca2+_____________促使细胞通过_______________方式释放胰岛素。(2)研究发现 H 蛋白可与 Ca2+通道结合,敲除 H 蛋白基因的小鼠血浆中胰岛素浓度显著低于野生型。为研究 H 蛋白调控胰岛素分泌的机制,研究人员在 ISN 细胞(胰岛 B 细胞瘤细胞)中转入能够抑制 H 蛋白基因转录的载体,将其作为实验组,用转入空载体的 ISN 细胞作为对照组,进行了下列实验。①检测两组细胞 Ca2+通道基因的转录量,结果如图 2 所示。图中结果说明,抑制 H 蛋白基因的转录___________。②在实验组和对照组 ISN 细胞中分别表达荧光标记的 Ca2+通道蛋白,检测两组细胞细胞膜上的荧光强度,统计不同荧光强度的细胞所占比例,结果如图 3 所示。依据图中数据_________________,研究人员判断实验组缺少 H 蛋白导致定位到细胞膜上的 Ca2+通道减少。③通过后续实验,研究人员还发现实验组 Ca2+通道的转运能力下降。综合以上实验结果,推测敲除 H 蛋白基因的小鼠体内胰岛素分泌减少的机制: ______________。【答案】 (1). 细胞呼吸 (2). 升高(或增加) (3). 关闭 (4). 内流 (5). 胞吐 (6). 对 Ca2+通道基因的转录无影响 (7). 与对照组相比,实验组细胞膜上 Ca2+通道弱荧光强度细胞的比例高,而中等、高荧光强度的细胞比例低 (8). 体内缺少 H 蛋白,不影响 Ca2+通道基因的转录,但使细胞膜上的 Ca2+通道减少,同时降低 Ca2+通道蛋白转运能力,Ca2+内流减少,从而减少了胰岛 B 细胞通过胞吐释放胰岛素的量【解析】【分析】胰岛素是唯一能降低血糖的激素,其作用分为两个方面:促进血糖氧化分解、合成糖原、转化成非糖类物质;抑制肝糖原的分解和非糖类物质转化。当胰岛素和其受体结合后,一方面促进葡萄糖的氧化分解、合成糖原和转化形成非糖类物质,另一方面使细胞膜上的葡萄糖转运蛋白增加,促进葡萄糖进入细胞,而使血糖浓度降低。【详解】(1)据图可知,细胞内葡萄糖通过细胞呼吸氧化分解,使得细胞内 ATP 含量升高,ATP 作为信号分子,与 ATP 敏感的 K+通道蛋白上的识别位点结合,导致 ATP 敏感的 K+通道关闭,K+外流受阻,细胞膜电位发生变化。进而触发 Ca2+通道打开,Ca2+内流增加,促进胰岛 B 细胞通过胞吐作用加强胰岛素的分泌。(2)①检测两组细胞 Ca2+通道基因的转录量,由图 2 可知,试验组和对照组无明显差异,图中结果说明,抑制 H 蛋白基因的转录对 Ca2+通道基因的转录无影响。②由于 H 基因不影响 Ca2+通道蛋白的合成,依据图 3 中数据可知,与对照组相比,实验组细胞膜上 Ca2+通道弱荧光强度细胞的比例高,而中等、高荧光强度的细胞比例低,因此推断实验组缺少 H 蛋白导致定位到细胞膜上的 Ca2+通道减少。③由图 2 和图 3 的结果可以推测敲除 H 蛋白基因的小鼠,体内胰岛素分泌减少的机制为:体内缺少 H 蛋白,不影响 Ca2+通道基因的转录,但使细胞膜上的 Ca2+通道减少,同时降低Ca2+通道蛋白转运能力,Ca2+内流减少,从而减少了胰岛 B 细胞通过胞吐释放胰岛素的量。【点睛】本题考查血糖调节、激素调节的相关知识,意在考查学生的识图能力和判断能力,运用所学知识综合分析问题和解决问题的能力。17. 光合作用是地球上最重要的化学反应。科学家利用合成生物学的方法模拟光合作用,进行如下研究。(1)高等植物的光合作用主要在叶肉细胞的_______________(填写细胞器名称)中进行,植物光合作用中物质与能量的变化是_____________________________。(2)科学家从菠菜叶肉细胞中分离出__________________,用磷脂分子包裹形成图 1 所示的油包水液滴结构,并在其中加入足量 NADP+、ADP 等物质。比较图 1 结构的外膜与细胞膜,写出两者在物质组成和结构上的区别(至少各写出一点)________________________。(3)科学家对油包水液滴采取明暗交替处理,一段时间内检测此结构内产生 NADPH(即[H])的量,结果如图 2 所示。由图可知,NADPH 含量明期上升,暗期________________。NADPH 含量出现上述变化的原因是_______________________。这说明油包水液滴内的人工光反应系统构建成功。(4)进一步将多种酶等物质加入油包水液滴内,通入充足的____________作为原料,形成化学反应循环。明暗交替处理,在该化学反应循环中可检测到乙醇酸(一种有机酸)的生成,这一化学反应循环模拟了光合作用的___________阶段。检测此结构中 NADPH 的含量,推测其随明暗时段的变化是________。(5)从资源利用、生态环境保护等方面提出一条本研究可能的应用前景_________。【答案】 (1). 叶绿体 (2). 物质变化:二氧化碳和水转化成有机物(或淀粉、糖类),释放氧气;能量变化:将光能转化为有机物中稳定的化学能 (3). 类囊体(或基粒) (4). 油包水液滴外膜 细胞膜物质组成只有磷脂分子,无蛋白质、糖蛋白、糖脂等物质主要由磷脂分子和蛋白质组成,还有糖蛋白、糖脂等物质结构 由单层磷脂分子构成由磷脂双分子层组成基本骨架,蛋白质分子镶嵌或贯穿在磷脂双分子层中 (5). 保持不变 (6). 在明期类囊体上发生光反应产生并积累 NADPH;在暗期 NADPH没有生成也没有消耗,其含量保持稳定 (7). CO2 (8). 暗(碳)反应 (9). 明期上升,暗期下降 (10). 可摆脱土地种植的限制,人工光反应系统利用光能固定 CO2,合成有机物,将光能转化为有机物中的化学能,解决能源短缺问题;充分利用 CO2 以降低温室效应,保证大气碳氧平衡【解析】【分析】光合作用是指绿色植物通过叶绿体,利用光能,把二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物,并且释放出氧气的过程,包括光反应和暗反应两个阶段。细胞膜主要由脂质和蛋白质组成,还有少量糖类,磷脂双分子层构成细胞膜的基本骨架,膜上的蛋白质与细胞膜的功能相关。【详解】(1)高等植物的光合作用主要在叶肉细胞的叶绿体中进行,植物在光合作用过程中将二氧化碳和水转化成有机物(或淀粉、糖类),并释放氧气,将光能转化为有机物中稳定的化学能。(2)分析图 1 可知,科学家从菠菜叶肉细胞中分离出类囊体,并用磷脂分子包裹形成图 1所示的油包水液滴结构,并在其中加入足量 NADP+、ADP 等物质。图 1 结构的外膜只由一层磷脂分子构成,无蛋白质、糖蛋白、糖脂等物质;而细胞膜主要由磷脂分子和蛋白质组成,还有糖蛋白、糖脂等物质,其结构是由磷脂双分子层构成基本骨架,蛋白质分子镶嵌或贯穿在磷脂双分子层中。(3)科学家对油包水液滴采取明暗交替处理,由图 2 可知,此结构内 NADPH 含量在明期上升,暗期基本保持不变,说明此结构内的类囊体膜上在明期进行了光反应过程,产生了NADPH 并逐渐积累,而在暗期,NADPH 没有生成也没有消耗,其含量保持稳定。这说明油包水液滴内的人工光反应系统构建成功。(4)进一步将多种酶等物质加入油包水液滴内,通入充足的 CO2作为原料,形成化学反应循环。明暗交替处理,在该化学反应循环中可检测到乙醇酸(一种有机酸)的生成,这一化学反应循环模拟了光合作用的暗反应阶段。由于暗反应过程会消耗 NADPH,且在暗期也能进行,则此结构中 NADPH 的含量在明期上升,暗期下降。(5)从资源利用、生态环境保护等方面,利用本实验的研究结果可摆脱土地种植的限制,通过人工光反应系统利用光能固定 CO2,合成有机物,将光能转化为有机物中的化学能,解决能源短缺问题;充分利用 CO2以降低温室效应,保证大气碳氧平衡。【点睛】本题考查细胞膜、光合作用及相关应用相关知识,要求考生掌握细胞膜的组成和结构,明确光合作用的过程和场所,并能结合图示信息利用光合作用解决实际生产中的问题。18. 阅读以下材料,回答(1)~(5)题。细胞能量代谢与癌症线粒体是细胞内的动力车间,细胞生命活动所需的能量绝大部分来自线粒体。很多研究发现线粒体损伤导致的细胞能量代谢异常与癌症的发生密切相关。正常情况下,细胞在有氧、无氧情况下分别进行有氧呼吸和无氧呼吸。德国生理学家 Warburg在 1924 年提出瓦尔堡(Warburg)效应,即肿瘤细胞无论在有氧或无氧情况下,都主要通过无氧呼吸进行代谢,大量消耗葡萄糖而无法高效产能,并释放大量乳酸。肿瘤细胞产生的乳酸可被单羧酸转运蛋白(MCT)转运出肿瘤细胞,以防止乳酸对细胞自身造成毒害。Warburg 认为癌症是一种代谢异常疾病。在一些环境因素如辐射、致癌物、压力、化学试剂等的刺激下,引发线粒体损伤,细胞呼吸出现功能障碍后,可能会形成肿瘤。但上世纪 70 年代,研究发现恶性肿瘤存在染色体异常和基因突变,使人们将恶性肿瘤发生的根本原因归结于遗传物质的改变,因此对 Warburg 的观点产生很大争议。争议的焦点在于细胞能量代谢异常是癌症产生的原因还是细胞癌变导致的结果。线粒体中的细胞色素 C 氧化酶(CcO)参与氧气生成水的过程,并促成用于合成 ATP 的跨膜电位,通过氧化磷酸化为细胞提供能量。在患者的实体肿瘤最缺氧区,存在有缺陷的 CcO。最近,某研究小组以骨、肾、乳腺和食管的细胞系为实验材料,发现仅破坏 CcO 的单个蛋白质亚基,可导致线粒体功能发生重大变化,进而细胞表现出癌细胞的所有特征。研究人员观察到,破坏 CcO 会引发线粒体激活应激信号到细胞核,发送求救警报,警告细胞出现缺陷,检测到多种促进肿瘤发展基因的表达量均上升。基于这些发现,研究人员可找到一些肿瘤治疗的潜在药物作用靶点,从而达到控制和治疗癌症的目的。(1)对绝大多数生物来说,有氧呼吸是细胞呼吸的主要形式,细胞通过有氧呼吸把葡萄糖等有机物彻底氧化分解,产生_____________,释放能量,生成大量 ATP。肿瘤细胞主要通过无氧呼吸来提供能量,葡萄糖代谢生成_________后不再通过线粒体进行有氧氧化,而是在酶的作用下转化成乳酸,其中的大部分能量存留在乳酸中。(2)根据文中信息,推测 CcO 发挥作用的场所是___________。细胞中破坏 CcO 的单个蛋白质亚基,可导致线粒体功能发生重大变化,进而细胞表现出癌细胞的所有特征,这些特征包括本文提到的___________及教材中的________(各写出两点)。(3)Warburg 效应在肿瘤影像医学诊断方面获得应用,方法是通过对葡萄糖进行放射性标记,来识别机体内的肿瘤细胞。根据文中信息,推测其原理是________。(4)你认为文中对 CcO 功能的研究结果支持了下列哪种观点?并写明理由。_______观点一:细胞能量代谢异常是癌症产生的原因。观点二:细胞能量代谢异常是细胞癌变后导致的结果。(5)根据本文信息,请写出可供癌症筛查的指标,并提出治疗癌症的思路_______。【答案】 (1). CO2 和 H2O (2). 丙酮酸 (3). 线粒体内膜 (4). 癌细胞在有氧和无氧情况下都主要通过无氧呼吸代谢;大量消耗葡萄糖而无法高效产能;释放大量乳酸 (5). 能够无限增殖;细胞膜上的糖蛋白等物质减少,细胞之间的黏着性显著下降,容易在体内分散和转移 (6). 肿瘤细胞生长旺盛,主要通过无氧呼吸进行代谢,比正常细胞消耗的葡萄糖更多,因此有肿瘤细胞的组织比正常组织有更强的放射性,可通过检测放射性强度来识别机体内的肿瘤细胞 (7). 支持观点一文中所述,CcO 参与氧气生成水 过程,可知 CcO 是有氧呼吸的关键酶,仅破坏 CcO 的单个蛋白质亚基,就可导致线粒体功能发生重大变化,进而细胞表现出癌细胞的所有特征。即因为破坏了线粒体中有氧呼吸的关键酶,导致线粒体能量代谢功能异常,引发细胞癌变 (8). 癌症筛查可检测的指标:组织细胞的葡萄糖消耗速率;某些促进肿瘤发展基因的表达量(合理即可)治疗癌症的思路:抑制线粒体应激信号通路相应组分的表达,阻断应激信号到细胞核的信号通路,防止细胞癌变;抑制癌细胞中单羧酸转运蛋白(MCT)功能,阻止乳酸排出,抑制肿瘤细胞生长;抑制癌细胞无氧呼吸相关酶的表达,有效降低肿瘤细胞的能量供应【解析】【分析】线粒体是细胞进行有氧呼吸的主要场所,生命活动所需要的能量,大约 95%来自线粒体,是细胞的“动力车间”。有氧呼吸过程分为三个阶段,第一阶段是葡萄糖酵解形成丙酮酸和[H],发生在细胞中基质中;有氧呼吸的第二阶段是丙酮酸和水反应产生二氧化碳和[H],发生在线粒体基质中,有氧呼吸的第三阶段是[H]与氧气反应形成水,发生在线粒体内膜上。【详解】(1)有氧呼吸把葡萄糖等有机物彻底氧化分解,产生 CO2 和 H2O 释放能量,生成大量 ATP。肿瘤细胞主要通过无氧呼吸来提供能量,葡萄糖代谢生成丙酮酸后不再通过线粒体进行有氧氧化,而是在酶的作用下转化成乳酸,其中的大部分能量存留在乳酸中。(2)线粒体中的细胞色素 C 氧化酶(CcO)参与氧气生成水的过程,推测 CcO 发挥作用的场的所是线粒体内膜。细胞中破坏 CcO 的单个蛋白质亚基,可导致线粒体功能发生重大变化,进而细胞表现出癌细胞的所有特征,这些特征包括本文提到的癌细胞在有氧和无氧情况下都主要通过无氧呼吸代谢,及教材中的大量消耗葡萄糖而无法高效产能,释放大量乳酸。(3)Warburg 效应在肿瘤影像医学诊断方面获得应用,方法是通过对葡萄糖进行放射性标记,来识别机体内的肿瘤细胞,其原理是癌细胞能够无限增殖,其细胞膜上的糖蛋白等物质减少,细胞之间的黏着性显著下降,容易在体内分散和转移。(4)支持观点一,文中所述,CcO 参与氧气生成水的过程,可知 CcO 是有氧呼吸的关键酶,仅破坏 CcO 的单个蛋白质亚基,就可导致线粒体功能发生重大变化,进而细胞表现出癌细胞的所有特征。即因为破坏了线粒体中有氧呼吸的关键酶,导致线粒体能量代谢功能异常,引发细胞癌变(5)根据本文信息可知,癌症筛查可检测的指标有:组织细胞的葡萄糖消耗速率;某些促进肿瘤发展基因的表达量等。治疗癌症的思路为:抑制线粒体应激信号通路相应组分的表达,阻断应激信号到细胞核的信号通路,防止细胞癌变;抑制癌细胞中单羧酸转运蛋白(MCT)功能,阻止乳酸排出,抑制肿瘤细胞生长;抑制癌细胞无氧呼吸相关酶的表达,有效降低肿瘤细胞的能量供应等。【点睛】本题结合题干信息,考查线粒体的结构和功能、有氧呼吸的过程以及治疗癌症的方法,考查了学生获取信息的能力和分析理解的能力,难度不大。19. 稻瘟病和褐飞虱是严重影响水稻生产的两大病虫害。稻瘟病病菌种类繁多,为培育抗病虫害的水稻新品种,育种工作者进行了下列相关研究。(1)现有纯合水稻品系甲和乙,甲对稻瘟病病菌 X 表现为抗病,对稻瘟病病菌 Y 感病;乙对病菌 Y 抗病,对病菌 X 感病。对病菌 X 的抗病与感病由一对基因 M、m 控制;对病菌 Y的抗病与感病由一对基因 H、h 控制。①育种工作者将甲和乙作为亲本进行杂交,得到 F1,F1自交得 F2。F1对病菌 X 和 Y 均表现为抗病,检测 F2统计结果如下表所示。抗病感病抗病150株53株感病 52 株17株据表分析,水稻的抗病相对于感病均为_____________性状。推测这两对抗病基因在染色体上的位置关系为__________。甲和乙的基因型分别为________________。同时对病菌 X 和 Y具有抗性的 F2植株中纯合子所占比例为_______________。②育种工作者根据 M/m、H/h 的基因序列设计特异性引物,分别对 F2部分植株的 DNA 进行 PCR 扩增。已知 M 比 m 片段短,h 比 H 片段短,扩增结果如图所示。据图判断符合选育目标的植株编号为___________,依据是__________。(2)研究发现,甲和乙对稻瘟病病菌 Z 均表现为抗病。为研究甲和乙中对病菌 Z 抗病基因的位置,育种工作者用两种水稻杂交,F1均对病菌 Z 表现为抗病,统计 F1自交后代 F2的性状分离比。①若 F2对病菌 Z 的表型及比例为_____________,则甲和乙对病菌 Z 的抗病基因可能位于同一个位点,或者位于一对同源染色体上不发生交叉互换的两个位点。②若 F2对病菌 Z 的表型及比例为_____________,则甲和乙对病菌 Z 的抗病基因位于两对同源染色体上。(3)通过筛选获得具有上述抗病基因且品质优良的纯合品系丙,欲将抗褐飞虱性状(由一对等位基因控制)与品系丙的抗病及各种优良性状整合在同一植株上,可采用的正确育种步骤是___________(按正确順序选填下列字母)。a.抗褐飞虱品系与野生型进行杂交b.抗褐飞虱品系与品系丙进行杂交c.品系丙与野生型进行杂交d.杂交后代自交筛选抗褐飞虱个体,使其与品系丙杂交e.杂交后代自交筛选抗稻瘟病个体,使其与抗褐飞虱品系杂交f.多次重复 d,筛选抗褐飞虱个体g.多次重复 e,筛选抗稻瘟病个体自交,后代中选取目的基因纯合的植株,进行稻瘟病抗性和褐飞虱抗性田间实验鉴定。【答案】 (1). 显性 (2). 位于非同源染色体上 (3). MMhh 和 mmHH (4). 1/9 (5). 3、4、5 (6). PCR 扩增结果仅有 M 和 H 条带,无 m 和 h 条带,为纯合抗病植株 (7). 全为抗病 (8). 抗病:感病=15:1 (9). b、d、f【解析】【分析】自由组合定律的实质: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。适用范围:①适用两对或两对以上相对性状的遗传,并且非等位基因均位于不同对的同源染色体上。②非同源染色体上的非等位基因自由组合,发生在减数第一次分裂过程中,因此只有进行有性生殖的生物,才能出现基因的自由组合。③按遗传基本定律遗传的基因,均位于细胞核中的染色体上。【详解】(1)①由题意可知,F1对病菌 X 表现为抗病,自交后得 F2中,只分析对病菌 X 抗病和感病时,性状分离比对病菌 X 抗病:感病=203:69 近似于 3:1,因此病菌 X 的抗病对感病为显性性状;同理,只分析 F2中,只分析对病菌 Y 抗病和感,性状分离比对病菌 Y 抗病:感病=202:70,近似于 3:1,因此病菌 Y 的抗病对感病为显性性状。F1对病菌 X 和 Y均表现为抗病,F1自交得 F2,F2性状分离比为 9:3:3:1,由此性状分离比可知,M、m基因与 H、h 在减数分裂时可以进行自由组合,因此这两对抗病基因分别位于两对非同源染色体上。甲对稻瘟病病菌 X 表现为抗病,对稻瘟病病菌 Y 感病;乙对病菌 Y 抗病,对病菌X 感病,甲和乙亲本杂交得到 F1,F1自交得 F2,F2性状分离比为 9:3:3:1,因此,甲和乙基因型分别为 MMhh 和 mmHH;F2性状中,同时对病菌 X 和 Y 具有抗性的植株的基因型可以表示为 M_H_,占 F2的 9/16,其中只有 MMHH 为纯合子,占 F2的 1/16,因此,病菌 X和 Y 具有抗性的 F2植株中纯合子所占比例为 1/9;②已知 M 比 m 片段短,由 M/m 基因 PCR 扩增结果图可知,编号为 2、3、4、5、6 的植株 DNA条带分别低于编号 1、6、7、8、9、10,因此编号为 2、3、4、5 的植株只含有 M 基因,对病菌 X 具有抗性;又因为 h 比 H 片段短,由 H/h 基因 PCR 扩增结果图可知,编号 3、4、5、6 的植株 DNA 条带位于扩增结果图的上方,且只有一条条带,说明编号 3、4、5、6 的植株只含有 H 基因,对病菌 Y 具有抗性;最后,根据题意育种工作者选育的目标植株基因型为 MMHH,综上所述,编号 3、4、5 的植株为符合选育要求,原因是在 PCR 扩增结果中仅有 M 和 H 条带,无 m 和 h 条带,为纯合抗病植株。(2)甲和乙对稻瘟病病菌 Z 均表现为抗病,二者杂交产生 F1,均对病菌 Z 表现为抗病,F1自交产生 F2,根据题意,分析如下:①假设甲和乙对病菌 Z 的抗病基因可能位于同一个位点,或者位于一对同源染色体上不发生交叉互换的两个位点,因此 F2对病菌 Z 的表型及比例为全为抗病;②假设甲和乙对病菌 Z 的抗病基因位于两对同源染色体上,说明两对等位基因共同控制对病菌 Z 的抗病或感病,所以 F2对病菌 Z 的表型及比例为 15:1。(3)欲将抗褐飞虱性状与品系丙的抗病及各种优良性状整合在同一植株上,因此按照杂交育种的育种步骤,先让二者进行杂交,然后进行选优,筛选出抗褐飞虱个体,继续与品系丙进行杂交,此步可以重复多次,直至出现稻瘟病抗性基因和褐飞虱抗性基因纯合的植株,因此,可采用的正确育种步骤是 b、d、f。【点睛】本题考查自由组合定律的实质及应用、PCR 技术的原理和作物育种等相关知识,意在考查学生对所学知识的理解及掌握程度,培养了学生分析题意、获取信息、解决问题的能力。20. 鱼鳞病是一种遗传所致的皮肤疾病,临床表现为皮肤干燥、伴有鱼鳞状脱屑。(1)图 1 为某鱼鳞病家族系谱图。据图分析该遗传病的遗传方式最可能是___________,判断依据是___________。(2)Ⅲ-14 为该家族发现的一位鱼鳞病女性患者,通过对患者细胞学鉴定,发现该患者核型为 45,XO,推测该女性患者鱼鳞病致病基因来自于_______________,理由是_______________。该患者染色体数目异常的原因是__________。(3)鱼鳞病的病因是由于患者体内缺乏类固醇硫酸酯酶(STS)所致,已知编码 STS 的基因含有 10 个外显子,根据 STS 基因的编码区外显子 1 及外显子 10 序列设计引物,对该家系中相关成员的基因进行 PCR 检测,结果如图 2 所示。同时在患者细胞中不能检测到 STS 蛋白,由此推测患者的整个 STS 基因__________________。(4)此外,还有些患者 STS 基因的 PCR 扩增条带与正常人相同,但也表现出鱼鳞病症状,推测是由于发生了基因_____________。这种患者的 STS 由于_________________,不能与底物结合,进而失去了____________功能。底物积累可使胆固醇合成受限,导致皮肤角质层扁平细胞的_____________结构异常,引起表皮屏障功能障碍,造成皮肤干燥,易损伤。(5)鱼鳞病目前还没有较好的治疗方法,最常用的方法是加强皮肤保湿和护理。通过遗传咨询和_______________可对该病进行预防和监测,进而降低该病的发病率。请结合本研究,提出可能根治鱼鳞病的思路_____________。【答案】 (1). 伴 X 染色体隐性遗传 (2). 双亲正常,能生出患病孩子,判断是隐性;男患者比例明显高,第二代男性均不患病,排除伴 Y 染色体遗传,因此判断为伴 X 染色体隐性遗传 (3). Ⅱ-6(或女患者母亲) (4). Ⅱ-7(女患者的父亲)表现正常,不含致病基因;Ⅰ-1(女患者的外祖父)是患者,判断Ⅱ-6(女患者母亲)携带致病基因 (5). Ⅱ-6(母方)减数分裂正常,Ⅱ-7(父方)减数分裂时性染色体未正常分离,不含性染色体的精子与含致病基因的卵细胞受精 (6). 缺失 (7). 突变(或内部碱基对的替换) (8). 空间结构异常 (9). 催化(或水解) (10). 膜(或细胞膜) (11). 产前诊断 (12). 通过基因治疗,将 STS 基因导入患者细胞内【解析】【分析】1、分析图 1,由遗传系谱图可知,该家系中全是男性患者,又因为Ⅲ-9、Ⅲ-12 患病,但其父亲Ⅱ-4、Ⅱ-7 不患病,故不是伴 Y 遗传。无中生有为隐性,又因为该病男性患者的比例多于女性患者的比例,最可能是伴 X 隐性遗传病。2、分析图 2,根据 PCR 对 STS 基因的编码区外显子 1 及外显子 10 序列设计引物,对家系中相关成员的基因扩增的结果分析可知,患者的扩增产物无 292bp、363bp 片段;正常人扩增产物有 292bp、363bp 片段。【详解】(1)由Ⅱ-4×Ⅱ-5→Ⅲ-9,无中生有为隐性;又因为图中患者均为男性,而Ⅲ-9 的父亲Ⅱ-4 正常,排除伴 Y 染色体遗传,因此最可能是伴 X 隐性遗传病。(2)Ⅲ-14 为鱼鳞病患者,核型为 45,XO,因Ⅰ-1 是患者,Ⅱ-6 表现正常,故Ⅱ-6 为杂合子,携带致病基因,而Ⅱ-7 表现正常,不含致病基因,故Ⅲ-14 致病基因来自母亲Ⅱ-6。Ⅲ-14为鱼鳞病的原因是Ⅱ-6 减数分裂正常,提供含致病基因的卵细胞,Ⅱ-7 减数分裂时性染色体未正常分离,不含性染色体的精子与含致病基因的卵细胞受精导致的。(3)根据图 2 结果显示,对患者进行 DNA 扩增和分析,患者无 292bp、363bp 片段,细胞内不能检测到 STS 蛋白,说明 STS 蛋白没有合成,可能是相关基因缺失导致的。(4)患者 STS 基因的 PCR 扩增条带与正常人相同,但也表现出鱼鳞病症状,推测是由于发生了基因突变,该基因表达的 STS 蛋白空间结构异常,不能与催化的底物结合形成中间产物,失去催化功能,造成硫酸胆固醇积聚,角质层细胞的细胞膜结构异常,形成鳞屑。(5)遗传病的检测和预防手段主要是遗传咨询和产前诊断。优生措施:禁止近亲结婚,提倡适龄生育等。结合上述研究,可知 STS 基因表达的 STS 蛋白能催化胆固醇的正常合成,皮肤屏障功能正常,避免鱼鳞病的发生。所以可利用基因治疗,将 STS 基因导入患者细胞内,对鱼鳞病进行治疗。【点睛】解答本题的关键是根据图中遗传病“无中生有”的典型特征判断该遗传病为隐性遗传病,再结合后代发病的都是男性判断该病最可能的遗传方式。21. 酵母菌是一种单细胞真菌,可通过无性生殖和有性生殖进行繁殖。(1)酵母菌在营养条件适宜时进行无性生殖,可通过_______________分裂产生新个体,繁殖速度快。营养状况不好时,一些可进行有性生殖的二倍体酵母菌通过减数分裂产生单倍体,在合适条件下再萌发,经过细胞融合重新形成二倍体酵母菌。减数分裂过程中能发生______________,因面产生的后代具有更大的____性。酵母菌在不同条件下的不同生殖方式,体现了生物对环境的_____________。(2)某实验室发现一种缺失了 X 基因的突变体酵母菌。突变体中会有部分个体减数分裂后产生染色体数目异常的单倍体孢子,这样的孢子活力下降。科研人员对其机制进行了相关研究。图为酵母菌减数分裂过程示意图(只标注了其中一对染色体),图中左侧为野生型酵母菌,右侧为突变体酵母菌产生染色体异常的单倍体孢子的过程。①据图分析,减数分裂的 MI 于 MII 过程中,突变体染色体行为变化的特征是________________。观察发现突变体酵母菌产生的单倍体孢子中约 16.4%染色体数目异常,据此推测__________%的亲代酵母细胞减数分裂发生异常。②进一步观察发现突变体酵母菌在产生染色体异常的单倍体孢子过程中,在___________期同源染色体联会正常。此时,同源染色体间形成以蛋白质为主要成分的链状结构,称为联会复合体(SC)。依据图中信息,在减数分裂过程中,突变体与野生型相比 SC 含量变化的差异是_____________,导致染色体行为异常。结合上述信息,推测野生型酵母菌中 X 基因的功能是_______________。③为验证上述推测,科研人员将 X 基因转入___________酵母菌中,可观察或检测___________(至少写出两点)。【答案】 (1). 有丝 (2). 基因重组 (3). 多样 (4). 适应 (5). 减数第一次分裂同源染色体未分离;减数第二次分裂,染色体的着丝粒分裂,姐妹染色单体分开,非姐妹染色单体进入同一个细胞 (6). 16.4 (7). 减数第一次分裂前 (8). 在减数第一次分裂时期 SC 降解慢(或未完全降解) (9). 促进 SC 降解,促进同源染色体联会后分离 (10). 突变体 (11). 观察单倍体孢子中染色体的数目;检测孢子的活力【解析】【分析】无性生殖过程只存在有丝分裂,有性生殖过程中存在减数分裂产生配子的过程。分析图示可知,突变体在减数分裂产生配子的过程中,减数第一次分裂同源染色体不能分离,减数第二次分裂过程中着丝点不能分裂,所以产生的 4 个孢子均异常。【详解】(1)酵母菌在营养条件适宜时进行无性生殖,可通过有丝分裂产生新个体,繁殖速度快。营养状况不好时,一些可进行有性生殖的二倍体酵母菌通过减数分裂产生单倍体,在合适条件下再萌发,经过细胞融合重新形成二倍体酵母菌。减数分裂过程中同源染色体分离的同时,非同源染色体自由组合,导致非同源染色体上的非等位基因发生重组,另外在减数第一次分裂前期发生的同源染色体的非姐妹染色单体之间的交叉互换也能导致基因重组,使其产生的配子种类增加,因面产生的后代具有更大的多样性。酵母菌在不同条件下的不同生殖方式,体现了生物对环境的适应性。(2)①据图分析可知,减数分裂的 MI 期同源染色体未分离,MII 期染色体的着丝粒分裂,姐妹染色单体分开,非姐妹染色单体进入同一个细胞中。一个亲代细胞可产生 4 个孢子,突变体产生的 4 个孢子均异常,所以若观察发现突变体酵母菌产生的单倍体孢子中约 16.4%染色体数目异常,据此可推测 16.4%的亲代酵母细胞减数分裂发生异常。②进一步观察发现突变体酵母菌在产生染色体异常的单倍体孢子过程中,在减数第一次分裂前期同源染色体联会正常。此时,同源染色体间形成以蛋白质为主要成分的链状结构,称为联会复合体(SC)。依据图中信息,在减数分裂过程中,同源染色体未分离,说明突变体与野生型相比 SC 在减数第一次分裂时期降解慢,导致染色体行为异常。结合上述信息,推测野生型酵母菌中 X 基因的功能是促进 SC 降解,促进同源染色体联会后分离。③为验证上述推测,科研人员将 X 基因转入突变体酵母菌中,可观察或检测单倍体孢子中染色体的数目或检测孢子的活力,以证明上述推测是否正确。【点睛】本题考查异常减数分裂,意在考查考生分析图示、获取信息,并结合所学知识解决问题的能力。

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