2020-2021学年高一年级生物下学期期末测试卷（北京专用）01（全解全析）

2020-2021学年下学期期末测试卷01

高一年级生物全解全析

一、单选题

1.某mRNA分子中尿嗓咤占28%,腺喋吟占18%,则转录此mRNA的DNA分子片段中胸腺喀咤和鸟噂

吟分别占（）

A.46%和54%B.23%和27%C.27%和23%D.46%和27%

【答案】B

【分析】

DNA双链结构中，A与T配对，C与G配对，因此每条链上的A+T的比值与双链中A+T的比值相同，由

于mRNA是以DNA的一条链为模板转录形成的转录过程中DNA上的碱基T与A配对，DNA上的碱基A

与U配对，因此mRNA中U的比值与DNA模板链中的A的比值相同，A的比值与DNA模板链中T的比

值相同。双链DNA中C+G。

【详解】

由题意知，mRNA中的U=28%,A=18%则该mRNA中C+G=l-28%-18%=54%,则双链DNA分子中模板链

中A=28%,T=I8%,C+G=54%,非模板链中T=28%,A=I8%,C+G=54%,双链DNA中的

T=l/2x（28%+18%）=23%,C+G=54%,C=G=l/2x54%=27%。

故选B。

2.进行有性生殖的生物，对维持其前后代体细胞染色体数目恒定起重要作用的生理活动是（）

A.有丝分裂与受精作用B.细胞增殖与细胞分化

C.有丝分裂与减数分裂D.减数分裂与受精作用

【答案】D

【分析】

减数分裂时进行有性生殖的生物，在产生成熟生殖细胞时进行的染色体数目减半的细胞分裂。

受精作用是精子和卵细胞相互识别，融合成为受精卵的过程。

【详解】

经过减数分裂，成熟生殖细胞中的染色体数目比原始牛.殖细胞的减少一半，经过受精作用，受精卵中的染

色体数目又恢复到体细胞中的数目，其中一半来自父方，一半来自母方。故减数分裂和受精作用对于维持

每种生物前后代体细胞中染色体数目的恒定，对于生物的遗传和变异，都是十分重要的。

综上所述，ABC不符合题意，D符合题意。

故选D。

【点睛】

3.一株遗传因子组成为Dd的小麦自交，后代的遗传因子组成有（）

A.1种B.2种C.3种D.4种

【答案】C

【分析】

Dd可以产生的雌雄配子的种类及其比例都是D:d=l：1,因此Dd自交后代的基因型及其比例为DD:Dd:

dd=l：2：I,性状分离比为显性性状：隐性性状=3：1。

【详解】

根据以上分析可知，一株遗传因子组成为Dd的小麦自交，后代遗传因子组成及其比例为DD：Dd：dd=l：

2：1,即后代有DD、Dd、dd共3种遗传因子组成，C正确，ABD错误。

故选C。

4.由X染色体上隐性基因导致的遗传病可能具有的特点（）

A.如果父亲患病，女儿一定不患此病

B.如果母亲患病，儿子一定患此病

C.如果外祖父患病，外孙一定患此病

D.如果祖母为患者，孙女一定患此病

【答案】B

【分析】

分析题干，由X染色体上隐性基因导致的遗传病为伴X染色体隐性遗传病，其特点是隔代交叉遗传、女性

的发病率低于男性。男性的X染色体一定来自母方，一定会传给女儿，据此可判断伴X染色体隐性遗传病

的遗传规律。

【详解】

A、对于伴X染色体隐性遗传病，如果父亲患病，母亲携带致病基因时，女儿可能患此病，A错误；

B、如果母亲患病，其X染色体含有致病基因，一定会传给儿子，儿子一定患此病，B正确；

C、如果外祖父患病，其女儿一定携带致病基因，但其外孙不一定患此病，C错误；

D、如果祖母为患者，其儿子一定为患者，女儿一定携带致病基因，但其外孙不一定患此病，D错误。

故选B。

【点睛】

5.孟德尔在研究两对相对性状的杂交实验时，针对发现的问题提出的假设是（)

A.B表现显性性状，如自交产生四种表现型不同的后代，比例为9：3：3：1

B.B形成配子时，每对遗传因子彼此分离，不同对的遗传因子自由组合

C.B产生数目、种类相等的雌雄配子，且雌雄配子结合机会相等

D.R测交将产生四种表现型不同的后代，比例为1：1：1：1

【答案】B

【分析】

1、假说-演绎法的基本步骤：提出问题一作出假说一演绎推理-实验验证一得出结论。

2、假说内容：（l）B在形成配子时♦，每对遗传因子彼此分离，不同对的遗传因子自由组合；（2）Fl产生雌

雄配子各4种类型，且数目相等；（3）受精时，雌雄配子的结合是随机的，结合方式有16种，遗传因子的

组合形式有9种，性状表现为4种。

【详解】

A、B表现显性性状，F1自交产生四种表现型不同的后代，比例为9：3：3：1,这是孟德尔在两对相对性

状实验中发现的问题，A错误；

B、R形成配子时，每对遗传因子彼此分离，不同对的遗传因子自由组合，Fi产生四种比例相等的配子，这

是孟德尔在两对相对性状实验中发现问题后提出的假说，B正确；

C、B产生四种比例相等的配子，但雌、雄配子数目并不相等，C错误；

D、H测交将产生四种表现型的后代，比例为1：1：1：1,这属于演绎推理内容，D错误。

故选B。

6.一男孩色盲，其父母，祖父母、外祖父母均正常，则此男孩色盲基因来自（）

A.祖母B.祖父C.外祖父D.外祖母

【答案】D

【分析】

1、“已知色盲基因在X染色体上”，假设色盲致病基因用b表示，色觉正常基因用B表示。则女性是色盲的

基因组成是XbX%色盲携带者的基因组成是XBX,色觉正常的基因组成是XBXB;男性色觉正常的基因组

成是XBY,色盲的基因组成是XbY。

2、据题分析，该男孩基因型为XbY,父亲、祖父、外祖父基因型XBY,母亲、祖母、外祖母基因型为XBX-。

【详解】

该男孩基因型为XbY,Xb由母亲提供，而母亲正常，则母亲为携带者XBX%外祖父基因型XBY,母亲的

XB由外祖外提供，即色盲基因来自外祖母。ABC错误，D正确。

故选D。

7.某生物的体细胞含有42条染色体，在减数第一次分裂四分体时期，细胞内含有的染色单体、染色体和

核DNA分子数依次是（）

A.42、84、84B.84、42、84C.84、42、42D.42、42、84

【答案】B

【分析】

减数分裂过程：

（1）减数第一次分裂间期：染色体复制；前期：联会，同源染色体的非姐妹染色单体交叉互换；中期：同

源染色体成对的排列在赤道板上；后期：同源染色体分离非同源染色体自由组合；末期：细胞质分裂，核

膜、核仁重建，纺锤体和染色体消失。

（2）减数第二次分裂：前期：核膜，核仁消失，出现纺锤体和染色体；中期：染色体形态固定，数目清晰;

后期：着丝粒分裂，姐妹染色单体分开成为染色体病均匀的移向两级；末期：核膜核仁重建，纺锤体和染

色体消失。

【详解】

某精原细胞含有42条染色体，在减数第一次分裂形成四分体时，会有21个四分体，由于此时经过了DNA

复制，所有细胞内每条染色体上含有两个染色单体，此时细胞内含有的染色单体数目为84个，染色单体数

等于DNA的数目，复制后染色体数目并未随着DNA的增加而增加，染色体数目为依然为42个，即在减数

第一次分裂形成四分体时，细胞内含有的染色单体、染色体和DNA分子数依次是84、42、84个，B正确,,

ACD错误。

故选B。

【点

8.将豌豆的一对相对性状的纯合显性个体和纯合隐性个体间行种植，另将玉米一对相对性状的纯合显性个

体与纯合隐性个体间行种植。那么，隐性纯合一行植株上所产生的R是（）

A.豌豆和玉米都有显性个体和隐性个体

B.豌豆和玉米的显、隐性个体的比例都是3：1

C.豌豆都为隐性个体，玉米既有显性个体又有隐性个体

D.玉米都为隐性个体，豌豆既有显性个体又有隐性个体

【答案】C

【分析】

题意分析：纯种豌豆在自然情况下是严格的自花传粉，闭花受粉，所以间行种植彼此之间互不影响；而玉

米自然条件下既可进行同株的异花传粉（因雌雄不同花，系自交）又可进行异株间的异花传粉（系杂交），

所以隐性个体上产生的B既有高茎也有矮茎。

【详解】

A、豌豆由于自花传粉，只有隐性个体；玉米可进行异株间的异花传粉，有显性个体和隐性个体，A错误；

B、豌豆都为隐性个体，玉米可进行同株的异花传粉，又可进行异株间的异花传粉，比例不能确定，B错误:

C、结合分析可知，豌豆为严格的闭花受粉，因此隐性纯合个体自交后代都为隐性个体，玉米群体内既可自

交，也可杂交，因此，隐性纯合个体的后代既有显性又有隐性，C正确；

D、玉米既有显性又有隐性，豌豆都为隐性个体，D错误。

故选C。

【点睛】

9.孟德尔在对一对相对性状进行研究的过程中；发现了基因的分离定律。能直接说明基因分离定律实质的

是（）

A.F2的表现型比例为3：1B.Fi产生配子的种类比例为1：1

C.F2基因型的比例为1：2：1D.测交后代的比例为1：1

【答案】B

【分析】

基因分离的实质是减数分裂形成配子时，控制一对相对性状的等位基因随着同源染色体的分开而分离，分

别进入子细胞中。

【详解】

A、F2表现型的比为3：1,属于性状分离，不能说明基因分离定律的实质，A错误；

B、Fi在减数分裂形成配子时，等位基因随着同源染色体的分开而分离，产生配子的比为1：1,该结果最

能直接说明分离定律实质，B正确；

C、F2基因型的比为1：2：I,是产生的配子随机结合形成的，属于结果而不是实质，C错误；

D、测交后代比为1：1,是检测H基因型的，不能说明基因分离定律的实质，D错误。

故选B。

10.在证明DNA是遗传物质的实验中，赫尔希和蔡斯分别用32P和35s标记噬菌体的DNA和蛋白质，如图

所示标记元素所在部位依次是（）

A.①④B.②④

C.①⑤D.③⑤

【答案】A

【分析】

1、根据题意和图示分析可知：①为磷酸；②为脱氧核糖；③为含氮碱基（因为碱基对之间只有2个氢键，

所以是腺噂吟或胸腺嗓咤）；④为R基；⑤为肽键（-CONH-）。

2、由于DNA中含有C、H、O、N、P五种元素，蛋白质中主要含有C、H、O、N四种元素，一般含有S

元素，而噬菌体中只含有DNA和蛋白质两种物质，故用35S、32P分别标记的是噬菌体的蛋白质和DNA。

【详解】

由于P元素存在于磷酸部位，S元素存在于氨基酸的R基中，所以用32P和35s标记噬菌体的DNA和蛋白

质，标记元素所在部位依次是磷酸和R基团，即①和④部位。

故选A。

11.下列关于基因分离定律的几组比例，最能直接说明基因分离定律实质的是（）

A.F2的表型比为3：1B.Fi产生的配子比为1：1

C.F2的基因型比为1：2：1D.测交后代比为1：1

【答案】B

【分析】

分离定律：在生物的体细胞中，控制同一性状的遗传因子成对存在，不想融合：在形成配子时，成对的遗

传因子发生分离，分离后的遗传因子分别进入不同的配子中，随配子遗传给后代。

【详解】

A、F2的表型比为3：1是性状分离比，不能说明基因分离定律实质，A错误；

B、R产生的配子比为1：1,说明成对的遗传因子发生分离，产生不同配子的比为1：1,最能直接说明基

因分离定律实质，B正确；

C、F?的基因型比为1：2：1,只能体现子二代的基因型比例，不能说明基因分离定律实质，C错误；

D、测交后代比为1：1,说明子一代产生的配子比为1：1,不能直接说明基因分离定律实质，D错误；

故选B。

12.在豌豆杂交实验中，为防止自花传粉，下列操作正确的是（）

A.将花粉涂在雌蕊柱头上B.除去未成熟花的雄蕊

C.采集另一植株的花粉D.人工传粉后套上纸袋

【答案】B

【分析】

豌豆是两性花，自然状态下，豌豆是严格的自花闭花传粉植物。在豌豆杂交实验中，一定要防止自花传粉。

【详解】

豌豆是自花传粉、闭花受粉的植物，在豌豆杂交实验中，先除去未成熟花的全部雄蕊，可以保证花粉不落

到同一朵花的雌蕊柱头上，从而防止自花传粉，保证实验的准确性，而将花粉涂在雌蕊柱头上、采集另一

植株的花粉、人工传粉后套上纸袋等手段都不是在防止自花传粉，ACD错误，B正确。

故选B。

13.基因型为AaBb的植株，自交后代产生的B有AAbb、AaBb和aaBB三种基因型，比例为1：2：1,其

等位基因在染色体上的位置应是（）

AaABABAb

■，-.■

A.B.C.D.

bBababaB

【答案】D

【分析】

题中涉及两对基因的遗传，如果两对基因位于两对同源染色体上，则遵循基因的自由组合定律；如果位于

一对同源染色体上，则为连锁，如果不发生交换，则遵循基因的分离定律。

【详解】

A、同源染色体上相同位置一般为等位基因，不可能为非等位基因，A错误；

B、如果两对等位基因位于非同源染色体匕则两对基因的遗传遵循基因的自由组合定律，配子有AB、Ab、

aB、ab四种,后代应出现3x3=9种基因型，B错误;

C、如果两对基因连锁，并且AB基因位于一条染色体上，后代的基因型及比例应为AABB：AaBb：aabb=l：

2：1,C错误；

D、A和b基因连锁，则AaBb能产生Ab和aB两种比例相等的配子,则后代有AAbb,AaBb和aaBB3种

基因型，比例为1：2：1,D正确。

故选D。

14.孟德尔用豌豆做两对相对性状的遗传实验不必考虑的是（）

A.亲本的双方都必须是纯合子

B.两对相对性状各自要有显隐性关系

C.对母本去雄，授以父本花粉

D.显性亲本作父本，隐性亲本作母本

【答案】D

【分析】

孟德尔用纯种黄色圆粒豌豆和纯种绿色皱粒豌豆作亲本进行杂交，无论正交还是反交，结出的种子（R）都

是黄色圆粒的，B自交，F2出现黄色圆粒、绿色皱粒、黄色皱粒、绿色皱粒。

【详解】

A、亲本双方必须是纯合子，如果不是，B就不都是双杂合子，无法得到F2的特殊比值，A正确；

B、进行两对相对性状的杂交实验时，两对相对性状各自要有显隐性关系，便于观察和统计，B正确；

C、进行人工异花授粉后，要对母本去雄，授以父本花粉，C正确；

D、孟德尔杂交实验中，进行了正交实验，也进行了反交实验，因此不一定要以显性亲本作父本，隐性亲本

作母本，D错误。

故选Do

15.下列关于同源染色体的叙述，不正确的是（）

A.一条来自父方，一条来自母方

B.由一条染色体复制而成的两条染色体

C.在减数分裂过程中联会的两条染色体

D.形状和大小一般相同的两条染色体

【答案】B

【分析】

同源染色体指配对的两条染色体，形状和大小一般都相同，一条来自父方，一条来自母方。姐妹染色单体

分开形成的子染色体形状和大小也相同，但来源•样，都来自父方或母方，不能称为同源染色体。

【详解】

ACD、同源染色体是指两条形状和大小一般相同，一条来自父方，一条来自母方的染色体。它们在减数分

裂过程中会发生联会即同源染色体两两配对的现象，形成四分体，ACD正确；

B、由一条染色体复制而成的两条染色体是姐妹染色单体而非同源染色体，B错误。

故选B。

二、非选择题

16.水稻是自花传粉的植物，水稻胚芽鞘上具有紫线性状，该性状可用于杂交水稻种子的筛选。

（1）为探明紫线性状的遗传规律，科研人员利用纯种水稻进行如下杂交实验（图1）。

釉稻1（紫线）

耳紫线

耳紫线F,紫线:无紫线=9:7耳紫线

F,紫线:无紫线=3:1/―F,紫线:无紫线=3:1

*/夔2（无整2

后代无紫线后代无紫线

一—耳紫线

粒稻2（无紫蚣------此-粳稻1（无紫线）

F3紫线:无紫线=9:7

注：连接线上所示为杂交结果

图1

①控制胚芽鞘有无紫线的两对等位基因（B和b,D和d）位于（同源非同源）染色体上，根据以上实

验结果可知，釉稻1和粳稻2的基因型分别是。

②粒稻2和粳稻1杂交后的F2代紫线个体中纯合子比例是。

（2）已知胚芽鞘具有紫线是因为有花青素，进一步研究发现B基因是花青素合成所需的调控蛋白基因，D

基因是花青素合成所需的前基因，对转录的模板DNA链进行序列分析，结果如图2所示。

B基因|CAATGAAATCAAGAACljTGACCTTGTC|CACGCTCAGCCGCAAG翁

b基因［AATGAAATCAAGAACTCACGCTCAGCCGCAAG时

D基因|CCCA|G|CTTCCTCCCT注:每三个相邻的碱基对应mRNA上一个密码子

d基因|CCCA|TJTTCCTCCCTUCG是丝氨酸的密码子，UAG是终止密码子

图2

请据图2分析产生b基因、d基因的机制，并解释bd的水稻胚芽无紫线的原因____。

（3）已知胚芽鞘中花青素的合成与光照有关，科研人员为探明光对Bb、Dd基因的影响，及Bb、Dd基因

的相互作用关系，进行相关实验，结果如图3和图4所示。

图3图4

据图3分析，光能够Bb基因的表达量，结合图4实验结果，推测Bb、Dd基因的表达调控模式为：首

先光激活.

（4）进一步研究发现种子外的壳尖紫色、胚芽鞘紫线是由相同基因控制。已知种子外的壳尖是由母本的体

细胞发育而来，胚芽鞘由受精卵发育而来。科研人员根据表现型能够快速把釉稻（BBdd）和粳稻（bbDD）

杂交后的种子与自交种子、人为混杂的假种子（种子外壳尖紫色，胚芽鞘紫线）区分开来，请分析鉴定不

同种子的依据o

【答案】非同源BBDD、bbdd1/9产生b基因的机制是碱基对的缺失。产生d基因的机制是碱

基对的替换。b基因无法调控花青素合成，d基因不能合成花青素合成所需的酸。增加光激活B/b

基因的表达，再激活D/d基因的表达釉稻（BBdd）和粳稻（bbDD）杂交后的种子都是外壳尖无紫色，

胚芽鞘紫线；自交的种子都是外壳尖无紫色无紫线，人为混杂的假种子都是种子外壳尖紫色，胚芽鞘紫线

【分析】

分析图1：釉稻1紫线和粳稻2无紫线杂交，F2的紫线：无紫线=9:7,说明控制胚芽鞘有无紫线的两对等位

基因（B和b,D和d）位于非同源染色体上，釉稻1的基因型为BBDD,粳稻2的基因型为bbdd。粳稻1

无紫线和釉稻2无紫线，后代F.全为紫线，则粳稻1的基因型为BBdd（或bbDD）,釉稻2的基因型为bbDD

（或BBdd）,

【详解】

（1）①釉稻1和粒稻2杂交，F2的紫线：无紫线=9:7,说明B和b、D和d位于非同源染色体上，粒稻1

和粳稻2的基因型分别是BBDD、bbdd。

②釉稻2的基因型为BBdd（或bbDD）,粳稻1的基因型为bbDD（或BBdd）,二者杂交R的基因型为BbDd,

则F2代紫线个体中纯合子比例是1/9。

（2）如图2：产生b基因的机制是碱基对的缺失。产生d基因的机制是碱基对的替换。b基因无法调控花

青素合成，d基因不能合成花青素合成所需的酶。

（3）据图3分析，光能够增加Bb基因的表达量，结合图4实验结果，推测Bb、Dd基因的表达调控模式

为:首先光激活B/b基因的表达，再激活D/d基因的表达。

（4）由于种子外的壳尖是由母本的体细胞发育而来，胚芽鞘由受精卵发育而来，故釉稻（BBdd）和粳稻

（bbDD）杂交后的种子都是外壳尖无紫色，胚芽鞘紫线；自交的种子都是外壳尖无紫色无紫线，人为混杂

的假种子都是种子外壳尖紫色，胚芽鞘紫线，所以可以快速鉴定开。

【点睛】

本题主要考查基因的自由组合定律、影响基因表达的因素等，解答第四小题的关键是：种子外的壳尖是由

母本的体细胞发育而来，胚芽鞘山受精卵发育而来。

17.玉米是雌雄同株异花植物，得到雄性不育植株对育种具有巨大的应用价值，当前关键问题是如何有效

地保持该品系和繁殖雄性不育植株。

（1）在杂交育种的操作过程中，的工作量较大，而雄性不育植株的最大优势是可省去此环节。

（2）我国科学家采用太空诱变、辐射诱变等途径，得到了一批玉米雄性不育突变体。为研究某雄性不育的

遗传机制，研究人员利用该突变体进行了杂交实验，过程如图所示。雄性不育和雄性可育是一对。由

实验结果可知：雄性不育由位于基因控制（填出选项中的正确字母）。

P雄性不育x雄性可育

突变体植株

F,雄性可育植株

F23雄性可育：1雄性不育

植株植株

A.细胞核中的一对等位B.细胞核中的两对等位

C.细胞质中D.由细胞核和细胞质

（3）科研人员将同一段DNA上紧密连锁（不发生交叉互换）的三个基因A、B、D导入上述杂交实验F2

代雄性不育植株的受精卵中（说明：A可使雄性不育个体恢复育性；B可使含B的花粉自我降解；D为红

色荧光基因），由该受精卵发育获得转基因植株后再使其自交，实验过程及结果如图所示。

转入A、B、D八

雄性不育三个基因转基因抽无荧光植株（49%）

植株*植株*红色荧光植株（51%）

①由于上述受精卵中只转入了一段含A、B、D基因紧密连锁的DNA片段，因此，该片段只能整合到细胞

中一条染色体的DNA上。请解释该实验结果产生的原因：（用文字叙述或图解+简要文字说明。任意

一种形式作答均可，把答案均写在答题卡的统一方框中）。其中（选填"有''或"无"）荧光植株表现为雄

性不育，若将此植株继续与野生型玉米杂交，A、B、D基因（“会”或“不会”）扩散到野生型植株中。

②雄性不育突变体无法通过有性生殖将“雄性不育”的特性持续传递给后代，而科研人员构建的该转基因植株

却能通过自交使后代具有优势，很好地解决了I困扰多年的难题。

雄性不育

（有A.恢复可育）

P：/“XA-

B9

D>

红色荧光（有D）红色荧光

/\

Azx

A

配子:tB

【答案】人工去雄相对性状AD无不会

1

（行B花粉降解）>

A

F.：B

1)

红色荧光植株无荧光植株

1•

既可产生雄性不育突变体后代用于育种，也可同时产生转基因植株，将雄性不育的特性继续传递给子代，

用于保持该品系

【分析】

雄性不育在育种中具有重要意义，由题可知传统的杂交只能获得较少的雄性不育株，无法满足育种需求，

而科研人员利用基因工程技术构建的转基因植株进行自交，既可大量产牛雄性不育突变体子代，也可同时

产生子代转基因植株，利用子代转基因植株的自交，可以继续获得雄性不育株。

【详解】

（1）在杂交育种的操作过程中，人工去雄的工作量较大，而雄性不育植株的最大优势是可省去此环节。

（2）由题可知，雄性不育和雄性可育是一对性对性状。题中雄性不育和雄性可育植株杂交，子一代全为雄

性可育，说明雄性可育为显性，雄性不育为隐性。子一代自交，子二代出现性状分离，其分离比为3：1,

符合基因的分离定律。所以，雄性不育由位于细胞核的一对等位基因控制。故选A。

（3）①杂交实验F2代雄性不育植株的受精卵中被导入•段含A、B、D三个基因的DNA片段，且只能整

合到细胞中一条染色体的DNA上，A可使雄性不育个体恢复育性；B可使含B的花粉自我降解；D为红色

荧光基因。该转基因植株自交，产生的含有目的基因片段的花粉会自我降解，所以花粉中一定不含目的基

因片段（A、B、D三个基因）；该转基因植株产生的雌配子有两种类型，一种含有目的基因片段，一种不含

有目的基因片段。所以该转基因植株自交后代有两种，荧光植株：无荧光植株=1：1。如下图所示：

雄性不育

侑A.恢复可育）

P：/9X1\?

红色荧光（彳JD）红色荧光

其中无荧光植株表现为雄性不育，若将此植株继续与野生型玉米杂交，A、B、D基因不会扩散到野生型植

株中。

②雄性不育在育种中具有重要意义，但是雄性不育突变体无法通过有性生殖将“雄性不育'’的特性持续传递给

后代，而科研人员构建的该转基因植株进行自交，既可大量产生雄性不育突变体子代，也可同时产生子代

转基因植株，而子代转基因植株依然可以进行自交，继续产生雄性不育突变体。

【点睛】

本题结合基因工程考察了育种过程中雄性不育株的获得方法，意在考察学生分析题意，提取有效信息，及

对所学知识迁移应用的能力。思路开阔，熟练掌握分离定律的基本解题方法是解答本题的关键。

18.为充分利用野生稻的优良性状，科研人员将野生稻（Y）与栽培水稻（T）进行远缘杂交获得R,Fi与

亲本相比结实率降低。

（1）水稻既可自交也可杂交。自交或杂交，均通过生殖产生后代，亲本需经分裂产生两性配子。

（2）将F,作为母本与T杂交，得到子代筛选结实率为1/2的个体作为母本再与T杂交，连续多次后获得的

结实率为1/2的个体，此类个体自交，后代中结实率为1/2的个体记为NIL-q。用T、NIL-q进行如下实验。

组别甲乙丙

$Tx(jNIL-q?NIL-qx6TNIL-q«T«

结实率11/21/21

注：水稻染色体无性染色体、常染色体的区分。

①甲组和丁组相比，雌配子的来源相同，而雄配子来源不同，可见两组雄配子的育性（填“正常”或"减

半”）。

②乙组和丁组相比，雌配子的来源不同，而雄配子来源相同，可见两组育性不同的原因是，雌配子的育性

（填“正常”或“减半

③NIL-q既有纯合子又有杂合子，但自交结实率均为1/2.由此可以推测NIL-q育性减半的性状是由

（填“亲本体细胞基因型决定的”或“亲本产生的配子基因型决定的”）。

（3）经实验，初步将控制育性降低的基因定位于来自Y的1号染色体某一片段上。为进一步定位使育性降

低的基因位置，选取此片段杂合的NIL-q自交，获得多种类型的纯合植株。

①因NIL-q产生配子过程中发生,故子代中1号染色体上的DNA不同片段会分别来自Y与T。

②分析这些纯合植株的DNA片段来源与结实率，如下图所示。

L1-L6为1号染色体上不同位置的分子标记，可用于检测染色体不同的片段的来源

左图黑色区域表示来自Y的DNA片段，白色区域表示来自T的DNA片段。

可以判断，控制育性降低的基因位于（分子标记）之间。通过分析此DNA区段的核甘酸序列，确定

这一区段中的A基因为控制育性降低的基因，并初步揭示了A基因决定性状的机制。

（4）通过检测两性配子的育性，科研人员又发现育性正常的配子中含a基因的配子在特定情况下出现半数

不育的情况。预测特定情况下基因型为Aa的NIL-q个体自交后代的基因型及比例为。

（5）欲利用野生稻改良栽培稻，本研究在获得改良栽培稻方面的价值是：。

【答案】有性减数正常减半亲本体细胞基因型决定的四分体的非姐妹染色单体间的

交叉互换L3—L5AA：Aa：aa=2：3：I揭示野生稻和栽培稻杂交后代不育的分子机制，为克服

栽培稻与野生稻远缘杂交的障碍提供研究思路，利于用杂交的方法将野生稻的优良性状引入到栽培稻中。

【分析】

结合题意可知：本题为发现在特定条件下可以使含a基因的配子半数不育，说明可以通过该研究，在后续

育种中，需要筛选纯合子时可以比自交剔除隐性纯合个体更迅速的减少隐性基因的基因频率，减少育种年

限。为育种提供一定的理论依据。

【详解】

（1）水稻属于高等植物，其无论自交还是杂交都是通过有性生殖产生后代；亲本通过减数分裂产生配子。

（2）①据表可知：甲和丁结实率都为1,说明两组雄配子的育性正常。

②乙和丁对比：乙组结实率减半，两组差别是乙组雌配子来源于NIL-q,说明NIL-q雌配子育性减半。

③杂合子的自交后代结实率也为1/2,说明即使配子基因型不带有使结实率减半的基因，后代仍会结实率减

半，因此不是山配子基因型决定，而是由亲本体细胞基因型决定的。

（3）①同一条染色体上有两个亲本的基因，说明发生了四分体的非姐妹染色单体间的交叉互换。

②根据R5、R6,说明L5之后的片段来自于Y时，不会出现结实率减少。根据R4,说明L3之后的片段来

自Y时，会出现结实率减少，因此是在L3-L5之间。

（4）基因型为Aa的NIL-q个体自交，又因“育性正常的配子中含a基因的配子在特定情况下出现半数不育

的情况”，又结合（2）可知，雄配子来源相同时，NIL-q雌配子育性减半，故Aa自交，雄配子A：1=1：1,

雌配子A：a=2：1,故测特定情况下基因型为Aa的NIL-q个体自交后代的基因型及比例为AA：Aa：aa=2：

3：1,

（5）本研究发现野生稻有-影响育性的基因,并培育出后代结实率1/2的品种NLIL-q,并发现在特定条件下

可以使含a基因的配子半数不育，说明可以通过该研究，在后续育种中，需要筛选纯合子时可以比自交剔

除隐性纯合个体更迅速的减少隐性基因的基因频率，减少育种年限。即可揭示野生稻和栽培稻杂交后代不

育的分子机制，为克服栽培稻与野生稻远缘杂交的障碍提供研究思路，利于用杂交的方法将野牛稻的优良

性状引入到栽培稻中。

【点睛】

解答本题的关键是明确题意，尤其是注意每一小问之间的联系，进而在对（4）解答时准确判定雌雄配子的

比例，进而分析作答。

19.阅读下列材料，并回答问题：

纤维素酶的分子改造

纤维素酶的分子改造先后经历了以下3个阶段：以定点突变为基础的“定点理性设计“；以易错PCR等技

术主导的“定向进化”；以数据驱动设计或结构生物信息学指导的“结构理性设计

引物a引物c

XXX-二L

PCR13l物bWl物d

、-TPCR2

产物AB

产物CD

AB上链「

重叠延伸

,CD下链

突变产物AD

图1

20世纪80年代，随着定点突变技术的快速发展，纤维素酶理性改造策略应运而生。该技术的基本思路是：

先研究分析纤维素酶的三维结构信息，再基于对其结构与功能关系的理解，选定特定的氨基酸进行改造，

找到并改变相对应的脱氧核甘酸序列（基因）。常用的定点突变技术是重叠延伸PCR（过程如图1）,可对目

的基因特定碱基进行定点替换、缺失或者插入，实现对目的蛋白的改造。

然而，目前仅获得了纤维素酶家族的少数成员三维结构，通过定点突变为代表的理性设计进行纤维素酶分

子的改造在短期内仍难以获得广泛的成效。因此，采用“非理性”设计就成为一种重要的研究手段。所谓“非

理性”设计，即定向进化，就是在对蛋白质的三维结构及催化机制不是很清楚的条件下，模拟自然进化过程,

利用易错PCR等技术对基因进行随机突变，提高基因突变频率和基因突变的多样性，并与定向筛选策略相

结合，最终获得具有某些优良特性的酶分子（过程如图2）。

引入突变

2o

载体骨架

随机质粒

®_在适当的

具有优良

平板上筛选特性的前

大肠杆菌

图2

尽管定向进化技术在对纤维素酶进行改造时可能会得到意想不到的“有益收获”，但由于对要改造的蛋白质分

子结构信息并不清楚，因此操作起来具有明显的“盲目性

近十年随着计算机运算能力大幅提升以及先进算法不断涌现，计算机辅助蛋白质设计改造得到了极大的重

视和发展，形成了“结构理性设计”的新策略。这一策略借助蛋白质保守位点及蛋白质的三维结构分析，通过

非随机的方式选取若干个氨基酸位点作为改造靶点，并结合有效密码子的理性选用，构建"小而精’’的突变体

文库。与定向进化相比，”结构理性设计''可提供明确的改造方案，大幅降低建立、筛选突变体文库所需的工

作量，增大理性设计成功的概率。

（1）纤维素酶的分子改造过程属于_____工程。

（2）根据图1所示的重叠延伸PCR过程，回答下列问题。

①该过程应该分别选择图中所示的哪种引物？请填写以下表格（若选用该引物划“才‘，若不选用该引物划

"X"）。_____

引物a引物b引物c引物d

PCR1

PCR2

重叠延伸

②重叠延伸PCR通过实现定点突变，引物b和c上的突变位点的碱基应____。PCR1和PCR2需要分

别进行的原因是o

（3）请据图2写出用定向进化策略改造纤维素酶的操作过程一。

（4）用定向进化策略改造纤维素酶，下列哪些说法正确？。

A.定向进化策略可以使纤维素酶朝着人们需要的方向进化

B,定向进化策略获得的纤维素酶的基因序列在筛选前是已知的

C.定向进化策略的实质是达尔文进化论在分子水平上的延伸和应用

D.与定点诱变相比，定向进化策略不需解析酶的结构和功能，更接近自然进化过程

E。基因工程技术是定向进化策略改造纤维素酶的基础

（5）有人认为，以数据驱动设计或结构生物信息学指导的“结构理性设计'’必将成为纤维素酶的分子改造的

主流方向。该说法是否正确，请结合本文作出判断，并撰写一段文字，向公众进行科学解释。

【答案】蛋白质

引物a引物b引物C引物d

PCR1XX

PCR2XXT

重叠延伸4XX

在引物b和c上引入突变互补配对引物b和引物c可以互补配对，导致引物失效利用易错

PCR等技术对纤维素基因进行随机突变一将突变纤维素酶基因与载体相连，构建基因表达载体一将突变纤

维素酶基因（重组表达载体）导入大肠杆菌（受体细胞）一具有某些优良特性的酶的筛选与鉴定。ACDE

正确、基于蛋白质保守位点及蛋白质的三维结构分析，“结构理性设计”可提供明确的改造方案，大幅降低建

立、筛选突变体文库所需的工作量【解析】

【分析】

（1）PCR技术利用DNA双链复制的原理进行体外扩增DNA,该过程不需要解旋酶的参与，在较高温度下

DNA双链解旋，然后降温，使两种引物分别与DNA某一片段两端的碱基序列结合，最后再升高温度，在

热稳定DNA聚合酶的作用下，两条子链以相反的方向进行延伸。

（2）基因工程与蛋白质工程的不同：前者生产自然界中已经存在的蛋白质，后者生产自然界中原本不存在

的蛋白质。前者是后者的基础，蛋白质工程仍需对基因进行修饰和改造。

【详解】

（1）纤维素酶的分子改造过程是生产自然界中原本不存在的蛋白质，属于蛋白质工程的范畴。

（2）①PCR扩增DNA的过程中，新合成的两条单链延伸方向相反，PCR1应选择引物a和b,PCR2应选

择引物c和d,重叠延伸时应选择引物a和d。

②重叠延伸PCR通过在引物b和c上引入突变实现定点突变，引物b和c分别和第一代DNA的两条单链

的对应碱基互补，则其上的突变位点的碱基应互补配对。由于引物b和引物c可以互补配对，导致引物失

效，所以PCR1和PCR2需要分别进行。

（3）根据图2可知，用定向进化策略改造纤维素酶时，需先获得突变基因，利用易错PCR等技术对纤维素

基因进行随机突变，然后将突变纤维素酶基因与载体相连，构建基因表达载体，再将将突变纤维素酶基因

（重组表达载体）导入大肠杆菌（受体细胞），最后进行具有某些优良特性的酶的筛选与鉴定。

（4）A、根据题意可知，定向进化策略可以使纤维素酶朝着人们需要的方向进化，A正确；

B、定向进化是在对蛋白质的三维结构及催化机制不是很清楚的条件下，模拟自然进化过程，利用易错PCR

等技术对基因进行随机突变，定向进化策略获得的纤维素酶的基因序列在筛选前是未知的，B错误；

C、达尔文进化论认为：生物的变异是不定向的，自然选择是定向的，据图可知，定向进化策略利用易错

PCR等技术对基因进行随机突变，然后进行筛选，实质是达尔文进化论在分子水平上的延伸和应用，C正

确：

D、与定点诱变相比，定向进化策略不需解析酶的结构和功能，更接近自然进化过程，D正确；

E、蛋白质工程是在基因工程的基础上进行的，基因工程技术是定向进化策略改造纤维素酶的基础。

故选ACDE»

（5）以数据驱动设计或结构生物信息学指导的“结构理性设计”基于蛋白质保守位点及蛋白质的三维结构分

析，“结构理性设计'’可提供明确的改造方案，大幅降低建立、筛选突变体文库所需的工作量，必将成为纤维

素酶的分子改造的主流方向，因此该说法是正确的。

【点

本题考查学生对PCR技术、自然选择学说的理解。解答本题的关键是应充分利用资料中的文字、图表信息,

明确PCR过程中每次循环新合成的两条单链延伸方向相反。

20.小麦是我国重要的粮食作物，但蜥虫经常给小麦生产带来严重威胁、，研究人员将掌叶半夏中含有的凝

集素基因PPA转入到普通小麦品种中，获得抗蜡效果较好的转基因小麦。

（1）为探究外源PPA基因在转基因小麦细胞中的存在位置和遗传方式，以纯合的转PPA基因小麦和野生

型小麦进行正反交，根据序列设计引物，通过PCR鉴定得到的R代。若正交和反交后代均能扩增

出目的基因条带，则证明PPA基因在转基因小麦中存在细胞核遗传。继续对F2代进行PCR鉴定，若亲代

中母本为转基因植株时，F?代扩增结果为；而亲代中父本为转基因植株时，F2代扩增结果为,

则证明该基因同时存在细胞质遗传。

(2)实验结果表明，细胞核和细胞质中都含有PPA基因。细胞核中的PPA基因用R表示，未导入PPA基

因用r表示；细胞质中含PPA基因用S表示，未导入PPA基因用N表示(见下图)。

以纯合的转基因植株做父本(基因型用S(RR)表示)，野生型植株做母本进行杂交实验，请写出B、F2的基

因型_______。

(3)回交是指子代与亲本之一进行杂交的过程。通过多代的连续回交，可以逐步将转基因小麦的细胞核，

置换成野生型小麦不携带PPA基因的细胞核，从而仅保持细胞质中的PPA基因，以防止该基因通过花粉扩

散到其他近亲作物中。

请写出利用纯合转基因植株和野生型植株为亲本，培育仅含细胞质遗传的转基因抗虫小麦的流程。

(用文字或者图示作答均可)

【答案】PPA基因所有个体均能扩增出条带能扩增和不能扩增的个体比例为3：1