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第第页2025届广东省湛江市高三下学期5月联考生物试题一、选择题:本题共16小题,共40分。第1~12小题,每小题2分;第13~16小题,每小题4分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。1.自2020年以来,广东省发现了潮州堇菜等多个新物种。潮州堇菜是由其他堇菜属植物经过长期进化而来,其原因是自然选择导致()A.同一种群的基因库形成明显差异B.不同种群的基因频率发生相同改变C.突变和基因重组并逐渐形成生殖隔离D.不同种群向不同方向进化并逐渐形成生殖隔离2.在湿地生态工程中,通过移除湖泊、河流中富营养化沉积物和有毒物质,减少水体污染物,增加水体溶氧量。这些措施的主要目的是有利于()A.维持生态系统的自生 B.系统的物质迁移与转化C.生物与生物的协调与适应 D.经济系统与自然系统的统一3.细胞色素c氧化酶是呼吸链上的主要酶之一,将还原型细胞色素c氧化成氧化型细胞色素c,同时消耗氧气和生成水。在真核生物中细胞色素c氧化酶最有可能存在于()A.细胞质基质 B.线粒体基质 C.线粒体内膜 D.线粒体外膜4.杂交技术在生物学上应用广泛,包括个体水平、细胞水平和分子水平都可以运用杂交。下列叙述正确的是()A.生产中培育香蕉脱毒苗常用植物体细胞杂交技术B.构建特定疾病模型的动物可用动物细胞杂交瘤技术C.抗原—抗体杂交可检测目的基因是否转录出了mRNAD.DNA分子杂交技术可以用来比较不同种生物DNA分子的差异5.“妃子笑”荔枝是华南地区优良的荔枝品种,为了提高“妃子笑”的初始坐果率,常喷施植物生长调节剂烯效唑抑制花穗的伸长生长。据此推测烯效唑最可能的作用效果是()A.抑制脱落酸的作用 B.促进脱落酸的作用C.抑制赤霉素的作用 D.促进赤霉素的作用6.c-di-AMP是由两个腺嘌呤核糖核苷酸(AMP)通过特定的磷酸二酯键连接而成的环二腺苷酸,广泛存在于细菌中,具有重要的生理功能和调控作用。下列对c-di-AMP的分析错误的是()A.含有两个腺苷B.可以从ATP或ADP合成C.是细菌的一种高能磷酸化合物D.水解产物可作为转录过程的原料7.紫茎泽兰释放多种化感物质,抑制苣荬菜生长。苣荬菜也会对紫茎泽兰有一定的反馈作用。研究人员用苣荬菜叶片浸取液,研究浸取液对紫茎泽兰种子萌发的影响,结果如下表。下列分析不合理的是()浸取液处理浓度/g·L-1发芽率/%死亡率/%30.039.208.8015.040.405.605.044.003.20048.800.80A.本研究中苣荬菜通过化学信息对紫茎泽兰种子萌发产生影响B.苣荬菜浸取液的浓度越高对紫茎泽兰生长的抑制作用就越强C.苣荬菜和紫茎泽兰的相互影响是不同生物间协同进化的结果D.苣荬菜对紫茎泽兰的反馈有利于维持生态系统的平衡与稳定8.生物学中重要的发现都离不开技术的创新。下列属于我国首先突破的科技成果的是()①首次人工创建单条染色体的真核细胞②首次在体外进行DNA改造成功构建体外重组DNA分子③首台用于全肢体中风康复的脑控人工神经机器人系统④首次获得世界上第一只体细胞克隆羊A.①④ B.②③ C.②④ D.①③9.研究人员使用“粪便DNA标记重捕法”估算祁连山地区雪豹的种群密度。第一次收集到120份粪便样本,分析确定有30只不同个体,第二次收集到150份粪便样本,分析确定有50只不同个体,其中15只与第一次采样的个体相匹配。下列叙述错误的是()A.两次收集粪便样本的区域要保持一致B.调查时需要对雪豹DNA作同位素标记C.该方法还可以调查雪豹种群的性别比例D.该区域的雪豹种群个体数量约为100只10.ρ因子是大肠杆菌内一种蛋白质,它沿着RNA链追踪RNA聚合酶并与RNA聚合酶结合,促使其空间构象发生改变而脱落,同时催化DNA-RNA杂合链分离。下列分析错误的是()A.大肠杆菌ρ因子与RNA的转录终止有关B.ρ因子具有解旋酶活性,能催化氢键的断裂C.ρ因子缺乏会导致合成的RNA无法正常脱落D.ρ因子会促使RNA聚合酶在终止密码子处脱离11.番木瓜的性别决定与性染色体上的基因有关,其性别表现和基因作用如下表,性染色体组成无X染色体的胚胎不能正常发育。下列分析正确的是()性别性染色体组成基因作用雌性XXX染色体上无决定雄性的基因雄性XYY染色体上携带决定雄性的基因两性XYhYh仅携带部分决定雄性的基因A.含有Y或Yh染色体的配子为雄配子B.染色体数目变异导致产生Yh染色体C.两性植株进行自交,后代雌性植株所占比例为1/4D.敲除雄性植株Y染色体上的基因可能获得两性株或雌株12.弃耕农田上进行的演替比沙丘上进行的演替速度更快,其主要原因是两者的()A.植被类型不同 B.气候条件不同C.土壤条件不同 D.物种生态位不同13.研究发现TMEM175蛋白异常会导致神经元中α-synclein蛋白无法被分解,进而聚集致病,相关机制如下图。下列分析错误的是()A.TMEM175蛋白运输H+的方式最可能是协助扩散B.TMEM175蛋白参与溶酶体内酸碱稳态调节C.α-synclein蛋白聚集与溶酶体酶活性增强有关D.敲除TMEM175基因可导致细胞失去自噬能力14.Rag2基因缺陷导致大鼠无法产生B、T淋巴细胞。科研人员将正常大鼠的胚胎干细胞(ES细胞)注射到Rag2基因缺陷大鼠的桑葚胚中,使其产生具有正常ES细胞来源的淋巴细胞群的体细胞嵌合体,从而补充其缺失的淋巴细胞,其过程如图所示。下列分析正确的是()A.嵌合体大鼠产生的B、T细胞直接由ES细胞分化而来B.获得的嵌合体大鼠的大部分细胞的Rag2基因没有缺陷C.注入桑葚胚的ES细胞在囊胚期主要存在于内细胞团D.该实验最终获得了嵌合体大鼠证明ES细胞具有全能性15.研究发现抑郁症与下丘脑——垂体——肾上腺皮质轴(HPA)的过度兴奋有关。与情绪调节密切相关的海马体通过分泌神经递质NE参与调节HPA轴,其机制如图所示。研究发现,GC通过与突触前膜的α2受体结合,进而调控NE的释放,从而维持NE的稳态。下列分析错误的是()A.海马体调节HPA轴产生应激反应属于神经——体液调节B.抑郁症的发生可能与突触前膜α2受体数量减少有关C.从NE到GC的调节过程可以放大激素的调节效应D.GC含量增加到一定程度会抑制海马、下丘脑和垂体16.Muller-5品系是人工创造的一个果蝇品系,基因B(棒眼)和基因W(杏色眼)仅位于X染色体上。Muller-5果蝇的X染色体与野生型果蝇的X染色体不会发生互换重组。如图表示科研人员进行的果蝇杂交实验,假设F2每种个体均有50只,且新突变个体是基因B或W中单基因突变的结果,图中杂合体表型为棒眼杏色眼,不考虑其他变异,下列叙述错误的是()A.F1雌蝇与Muller-5交配,F2中突变基因的频率是1/3B.若F2雌雄个体随机交配,则子代中Muller-5品系占9/16C.F2杂合体与Muller-5交配,子代雌蝇的表型比例为1:1D.在细胞分裂过程中,Muller-5的体细胞中最多含4个基因B二、非选择题:本题共5小题,共60分。17.光能利用效率是影响作物产量的重要因素。研究人员采用LED频闪光源对番茄叶片进行低频闪光频率照射处理,分析不同闪光频率下番茄叶片光合系统的动态响应特征,结果如图1和图2所示。回答下列问题:(1)叶肉细胞中吸收光能的色素分布在。频闪光照射时,黑暗处理瞬间,C3的含量。(2)根据图1的实验结果可知,当闪光频率小于1(每秒闪光次数小于1)时,随着闪光频率的增加,黑暗阶段的光合速率,试解释其原因。(3)研究人员对番茄进行相同条件下LED频闪光处理,光照处理方式如下表所示:组别光照处理方式甲组持续光照10min乙组闪光频率为0.10Hz,处理20min,实际光照时间10min丙组闪光频率为1.0Hz,处理20min,实际光照时间10min结合图2预测,组光合作用制造的有机物的量最多,理由是。18.广东肇庆星湖国家级自然保护区是黄胸鹀、东方白鹳等珍稀候鸟的越冬地。近年来,由于气候变化和人类活动,该湿地水域面积减少。回答下列问题:(1)建立自然保护区属于(填“就地保护”或“易地保护”)措施。生物多样性的间接价值主要体现在等方面。此外,生物多样性在促进生态系统中等方面也具有重要的生态价值。(2)东方白鹳以大型昆虫、鱼类等为食,通过代谢将有机物转化为无机物排出体外,再被生产者重新利用,可见,东方白鹳在生态系统中的作用是:。分析东方白鹳粪便中的食物残渣,发现在越冬不同时期,东方白鹳食物的种类和比例发生改变,食性的改变体现了。(3)为了调查保护区内环颈雉的种群现状,某科研团队在保护区布设若干台红外触发相机,当动物进入感应范围,会触发相机自动拍摄照片或视频,通过计算机分析处理获得记录的数据,这些数据(填“能”“不能”或“不一定能”)表示环颈雉的种群密度,理由是。(4)因为人类活动,N、P等元素大量进入一些湖泊,使一些藻类大量繁殖。构建沉水植物和挺水植物立体群落模式可有效修复富营养化的湖泊生态系统。为了验证该立体群落模式的修复效果,研究人员对富营养化湖泊中甲、乙、丙、丁四个不同区域进行修复实验,甲区不做处理,作为对照,其他各区所做的处理为:。19.药物W可引发肺纤维化,科研人员以小鼠为实验材料,研究了血小板源性生长因子(PDGF)疫苗对肺纤维化的作用效果,结果如下表所示。回答下列问题:药物W处理情况疫苗处理情况肺纤维化细胞相对含量第一组未注射药物W空白组1%注射PDGF疫苗0.8%第二组注射药物W空白组15%注射PDGF疫苗5%(1)传染病的病原体携带抗原,人体内能摄取和加工处理抗原的细胞有(答出3种即可),这些细胞都在这一器官中生成。(2)实验中,两组的空白组均应注射,第二组实验组药物和疫苗注射的先后顺序为。(3)分析第一组的实验结果:注射PDGF疫苗,肺纤维化细胞含量降低,从特异性免疫的角度推测注射PDGF疫苗降低肺纤维化细胞相对含量可能机理是。(4)PDGF疫苗对肺纤维化具有一定的预防作用,得出这一结论的依据是。在免疫预防中,注射疫苗可引起机体产生记忆B细胞,当机制再次接触引起传染病的相同抗原时,记忆B细胞所发生的变化为。20.研究表明,家蚕(性别决定方式为ZW)幼虫体壁的正常显色与尿酸的积累有关。家蚕尿酸主要在脂肪体中合成,然后随着血淋巴转运到体壁细胞中储存,部分随蚕沙排出,从尿酸合成到在体壁细胞积累的过程中任何环节受阻,都会导致体壁尿酸含量减少从而形成油蚕突变体。油蚕oc突变品系和野生型家蚕品系为亲本进行正反交,F1全部为野生型。回答下列问题:(1)根据杂交实验结果可知,油蚕oc突变体为性突变体。(2)实验小组对野生型家蚕和oc突变体5龄第4天幼虫的体壁和血淋巴中的尿酸含量进行测定,实验结果如图1所示,根据实验结果可知oc突变体表现为油蚕的原因是。A1、A2或A3基因功能缺失都会形成油蚕,为了检测oc突变体的靶基因,实验小组继续测定了A1、A2和A3基因在野生型家蚕和oc突变体体壁细胞的表达量,结果如图2所示,根据实验结果可知,oc突变体是由基因突变形成的,理由是。现有该基因敲除的家蚕,试设计杂交实验进一步对该结论进行验证。(3)油蚕oc突变体的体壁尿酸含量中等且分布均匀,为中度油蚕。实验小组又发现了一种新的油蚕os突变体,os突变体体壁尿酸含量极低,表现出明显的油蚕性状,为高度油蚕。为研究os和oc油蚕突变体的遗传规律进行了如下杂交实验(油蚕oc突变体相关基因用A/a表示,油蚕os突变体相关基因用B/b表示):PF1F1随机交配产生F2♀oc×♂os♀高度油蚕和♂正常家蚕?根据实验结果可知,F1家蚕的基因型为,F2的雌性油蚕的表型及比例为(要求区分中度油蚕和高度油蚕)。21.肺癌转移相关蛋白基因(LCMRI)影响肺癌细胞的凋亡,其作用机制可能涉及蛋白质相互作用信号网络。研究人员使用酵母双杂交系统(Y2H系统,原理如图)探究与LCMR1有相互作用的蛋白质。当被检测的诱饵蛋白和猎物蛋白有相互作用时,AD与BD会靠近并激活报告基因,从而筛选出与LCMR1有相互作用的蛋白质进行后续验证。单独的AD或BD并不能激活报告基因的转录。(1)构建诱饵载体时需要使用技术扩增LCMRI基因,若实验中使用的报告基因能激活酵母细胞合成必需氨基酸中的组氨酸,则在配制用于阳性克隆筛选的酵母菌培养基时应注意。(2)图2为诱饵载体pGBKT7及相关限制酶切位点信息,若LCMRI上没有限制酶BamHⅠ和PstI的识别位点,要将目的基因插入上述两种酶切位点之间,在引物设计时除了添加这两种酶识别序列,考虑基因表达方向以外,还应注意,以保证其正确翻译。重组载体pGBKT7-LCMR1构建完成后转入酵母菌AH109细胞中,在表达LCMR1-BD融合蛋白时使用的启动子是。(3)在特定培养基上筛选出阳性克隆后发现RPL29蛋白可能与LCMR1有相互作用,由于酵母双杂交系统存在假阳性的情况,研究者将分别构建了含有Myc标签的LCMR1蛋白表达载体以及含有Flag标签的RPL29蛋白表达载体并同时转入HEK293细胞进行免疫共沉淀反应以确认两者的相互作用情况,通过Myc抗体从共表达两种重组质粒的细胞裂解液中先沉淀Myc-LCMR1蛋白,并用Flag抗体检测上述沉淀物,实验结果如图3所示,说明。(4)试推测Y2H系统可能会筛选出假阳性的原因是(回答1点即可)。
答案解析部分1.【答案】D【解析】【解答】A、潮州堇菜由其他堇菜属植物进化而来,是堇菜属不同种群间的进化分化,并非同一种群的基因库形成明显差异,同一种群内的基因库差异无法促成新物种的形成,A错误;
B、自然选择会根据不同种群所处的环境差异,决定其进化的不同方向,进而使不同种群的基因频率发生不同方向的改变,而非相同改变,B错误;
C、突变和基因重组是生物进化的原材料,其发生并非由自然选择导致,自然选择的作用是定向改变基因频率,推动不同种群进化并逐渐形成生殖隔离,C错误;
D、自然选择决定生物进化的方向,堇菜属的不同种群在自然选择的作用下向不同方向进化,随着进化的进行,种群间的基因库差异不断积累,最终逐渐形成生殖隔离,而生殖隔离的出现标志着潮州堇菜这一新物种的形成,D正确。
故答案为:D。
【分析】潮州堇菜作为堇菜属的新物种,其形成过程是堇菜属的不同种群在自然选择的作用下,向不同方向发生进化,种群间的基因库差异随着进化不断积累,最终形成了生殖隔离,而生殖隔离的出现标志着这一新物种的正式形成,这一过程符合现代生物进化理论中新物种形成的基本规律。2.【答案】A【解析】【解答】A、移除水体中的富营养化沉积物和有毒物质,减少污染物并增加溶氧量,能改善水生生物的生存环境,为生物组分的生长、繁殖和互利共存创造有利条件,而自生原理的核心就是依靠生物组分实现自组织、自我调节和维持,因此这些措施的主要目的是有利于维持生态系统的自生,A正确;
B、系统的物质迁移与转化侧重促进生态系统内物质的循环流动和转化效率,而该措施主要是改善水体环境,并非直接推动物质的迁移与转化,B错误;
C、生物与生物的协调与适应侧重处理生物间的种间关系,考虑环境容纳量,该措施主要针对水体环境的改善,而非直接调节生物之间的相互关系,C错误;
D、经济系统与自然系统的统一属于生态工程的整体原理,侧重兼顾自然、经济和社会的整体效益,该措施未涉及经济系统的相关内容,D错误。
故答案为:A。
【分析】湿地生态工程中移除污染物、增加水体溶氧量的措施,核心是改善水生生物的生存环境,为生态系统中的生物组分提供适宜的生长繁殖条件,助力生物组分形成互利共存的关系,从而依靠生物自身实现生态系统的自组织和自我维持,这正是生态工程自生原理的体现。该措施未直接推动物质的迁移转化,未侧重调节生物间的相互关系,也未涉及经济系统的内容,因此并非为了体现循环、协调或整体原理。3.【答案】C【解析】【解答】A、细胞质基质是有氧呼吸第一阶段的场所,该阶段仅分解葡萄糖生成丙酮酸,不消耗氧气也不生成水,不存在呼吸链相关的细胞色素c氧化酶,A错误;
B、线粒体基质是有氧呼吸第二阶段的场所,该阶段分解丙酮酸生成二氧化碳和[H],同样不消耗氧气,无此酶的分布,B错误;
C、线粒体内膜是有氧呼吸第三阶段的场所,该阶段的核心是[H]与氧气结合生成水,同时伴随大量能量释放,而细胞色素c氧化酶参与呼吸链反应,能氧化还原型细胞色素c且消耗氧气、生成水,与有氧呼吸第三阶段的反应特征匹配,因此该酶最有可能存在于线粒体内膜,C正确;
D、线粒体外膜主要起分隔线粒体与细胞质基质的作用,并非有氧呼吸的场所,不参与呼吸链的相关反应,不存在该氧化酶,D错误。
故答案为:C。
【分析】细胞色素c氧化酶的功能是参与呼吸链反应、消耗氧气并生成水,这与有氧呼吸第三阶段的反应特征完全一致,而真核生物中有氧呼吸第三阶段的发生场所是线粒体内膜,且呼吸链的相关酶类均分布于此,因此该酶最有可能存在于线粒体内膜。细胞质基质和线粒体基质分别是有氧呼吸第一、二阶段的场所,均不消耗氧气,线粒体外膜不参与有氧呼吸过程,均无该酶的分布。4.【答案】D【解析】【解答】A、生产中培育香蕉脱毒苗常用的是植物组织培养技术,选取植物分生区细胞进行培养,因其病毒含量极少甚至无病毒,并非植物体细胞杂交技术,A错误;
B、动物细胞杂交瘤技术的主要用途是制备单克隆抗体,构建特定疾病模型的动物一般不采用该技术,B错误;
C、抗原—抗体杂交技术的检测对象是目的基因表达出的蛋白质,检测目的基因是否转录出mRNA常用的是分子杂交技术,C错误;
D、DNA分子杂交技术依据碱基互补配对原则,可通过检测杂交带的情况,来比较不同种生物DNA分子的相似性和差异程度,D正确。
故答案为:D。
【分析】杂交技术在不同生物学水平的应用各有侧重,植物组织培养是香蕉脱毒苗培育的常用手段,植物体细胞杂交主要用于培育杂种植株;动物细胞杂交瘤技术专用于单克隆抗体制备,而非疾病模型动物的构建。基因工程中不同检测阶段对应不同杂交技术,转录水平检测mRNA用分子杂交,翻译水平检测蛋白质用抗原—抗体杂交。DNA分子杂交依托碱基互补配对原则,能直观反映不同种生物DNA分子的碱基序列差异,是比较生物DNA分子差异的有效手段。5.【答案】C【解析】【解答】A、脱落酸的主要作用是抑制细胞分裂、促进叶和果实的衰老脱落,与花穗的伸长生长无关,因此烯效唑不可能通过抑制脱落酸的作用来抑制花穗伸长,A错误;
B、脱落酸不参与调控植物茎秆和花穗的伸长生长,促进其作用也无法达到抑制花穗伸长的效果,B错误;
C、赤霉素的核心作用之一是促进细胞伸长,进而引起植株茎秆、花穗等器官的伸长生长,烯效唑能抑制花穗的伸长生长,推测其最可能通过抑制赤霉素的作用,减弱赤霉素对花穗细胞伸长的促进效果,C正确;
D、赤霉素促进细胞伸长从而使花穗伸长,若烯效唑促进赤霉素的作用,会使花穗的伸长生长更明显,与题干中抑制花穗伸长的效果相悖,D错误。
故答案为:C。
【分析】不同植物内源激素的生理功能具有特异性,赤霉素是调控植物细胞伸长、进而促进花穗等器官伸长生长的关键激素,而脱落酸的作用集中在抑制细胞分裂和促进衰老脱落,与花穗伸长无关。烯效唑作为植物生长调节剂,其作用是抑制花穗的伸长生长,结合激素的功能可知,其最可能的作用机理是抑制赤霉素的作用,从而减弱赤霉素对花穗细胞伸长的促进作用,达到抑制花穗伸长的目的。6.【答案】C【解析】【解答】A、c-di-AMP由两个腺嘌呤核糖核苷酸连接而成,每个腺嘌呤核糖核苷酸都包含由腺嘌呤和核糖构成的腺苷,因此该物质含有两个腺苷,A正确;
B、腺嘌呤核糖核苷酸可以由ATP水解脱去两个磷酸基团、或ADP水解脱去一个磷酸基团得到,而c-di-AMP由腺嘌呤核糖核苷酸合成,因此其可以从ATP或ADP为原料合成,B正确;
C、高能磷酸化合物的特点是含有高能磷酸键,水解时能释放大量能量,而c-di-AMP是细菌中的信息分子,不含高能磷酸键,并非高能磷酸化合物,C错误;
D、c-di-AMP水解可得到腺嘌呤核糖核苷酸,而腺嘌呤核糖核苷酸是构成RNA的基本单位之一,能作为转录过程合成RNA的原料,D正确。
故答案为:C。
【分析】c-di-AMP的基本构成单位是腺嘌呤核糖核苷酸,因此具备两个腺苷的结构,其合成可通过ATP或ADP水解得到的腺嘌呤核糖核苷酸为原料完成。该物质作为细菌的调控信息分子,不含高能磷酸键,不符合高能磷酸化合物的特征,其水解产物腺嘌呤核糖核苷酸,可作为转录合成RNA的原料之一。7.【答案】B【解析】【解答】A、苣荬菜叶片浸取液中含有其释放的化学物质,这些化学物质属于化学信息,本研究中该浸取液对紫茎泽兰种子萌发产生影响,说明苣荬菜通过化学信息发挥作用,A合理;
B、实验仅检测了不同浓度浸取液对紫茎泽兰种子发芽率和死亡率的影响,种子的萌发情况不能完全代表植株的生长状况,无法从实验结果推出浸取液浓度越高对紫茎泽兰生长的抑制作用越强的结论,B不合理;
C、紫茎泽兰释放化感物质抑制苣荬菜生长,苣荬菜也能通过释放化学物质对紫茎泽兰的种子萌发产生影响,二者之间的相互影响、相互制约是不同生物间协同进化的结果,C合理;
D、苣荬菜对紫茎泽兰的反馈作用能调节二者之间的种间关系,避免紫茎泽兰过度繁殖,有利于维持生态系统的平衡与稳定,D合理。
故答案为:B。
【分析】苣荬菜通过叶片浸取液中的化学物质影响紫茎泽兰种子萌发,这是化学信息在种间的传递,而二者之间的相互抑制作用是协同进化的结果,这种反馈作用能调节种间关系,利于生态系统的稳定。但实验仅探究了浸取液对紫茎泽兰种子萌发的影响,种子萌发与植株生长是不同的生长阶段,实验结果无法反映浸取液对植株生长的作用效果,因此不能得出浸取液浓度越高对其生长抑制作用越强的结论。8.【答案】D【解析】【解答】①我国科学家首次人工创建出单条染色体的真核细胞,该成果为我国率先突破的科技成就,①正确;
②首次在体外完成DNA改造并构建体外重组DNA分子的成果由美国科学家取得,并非我国的突破,②错误;
③全球首台用于全肢体中风康复的脑控人工神经机器人系统由我国研发问世,属于我国首先突破的科技成果,③正确;
④世界上第一只体细胞克隆羊多莉由英国科学家培育成功,并非我国的科技突破,④错误。
故答案为:D。
【分析】生物学领域的多项重要科技成果由不同国家率先突破,其中我国在人工创建单条染色体的真核细胞、研发脑控人工神经机器人系统等方面实现了首次突破,而体外重组DNA分子的构建由美国率先完成,体细胞克隆羊的培育由英国率先实现。准确区分不同国家的标志性生物科技成果,能清晰把握现代生物技术的发展历程和各国的研究突破方向。9.【答案】B【解析】【解答】A、该方法属于标记重捕法的变式,调查种群密度时需保证调查范围一致,因此两次收集粪便样本的区域要保持相同,才能准确估算种群数量,A正确;
B、粪便DNA标记重捕法利用DNA分子的特异性来区分不同雪豹个体,无需对雪豹的DNA进行同位素标记,通过DNA序列比对即可识别个体,B错误;
C、雪豹的粪便DNA中包含性别相关的遗传信息,通过对DNA的分析可判断个体性别,因此该方法还能调查雪豹种群的性别比例,C正确;
D、标记重捕法的计算公式为种群数量=初次捕获数×再次捕获数÷重捕中标记数,代入数据可得该区域雪豹数量为30×50÷15=100只,D正确。
故答案为:B。
【分析】粪便DNA标记重捕法是标记重捕法的改进型,借助DNA特异性识别个体,无需人工标记DNA,且遵循标记重捕法的核心要求,即两次调查区域一致。该方法除了能通过公式30×50÷15估算出种群数量约100只,还可利用粪便DNA分析个体性别,进而调查种群性别比例。而同位素标记并非该方法的操作步骤,这是其与传统标记重捕法的重要区别。10.【答案】D【解析】【解答】A、ρ因子能促使RNA聚合酶脱落并催化DNA-RNA杂合链分离,这两个过程均是转录终止的关键步骤,说明大肠杆菌ρ因子与RNA的转录终止密切相关,A正确;
B、DNA-RNA杂合链之间通过氢键连接,ρ因子能催化该杂合链分离,说明其具有解旋酶的活性,可催化氢键的断裂,B正确;
C、ρ因子是促使RNA聚合酶脱落的关键物质,若ρ因子缺乏,其无法与RNA聚合酶结合并改变其空间构象,会导致合成的RNA和RNA聚合酶无法正常脱落,C正确;
D、终止密码子位于mRNA上,是翻译终止的信号,而转录的终止发生在DNA的特定位点,ρ因子促使RNA聚合酶脱落的位点是DNA上的转录终止区,并非在终止密码子处,D错误。
故答案为:D。
【分析】ρ因子是大肠杆菌参与转录终止的重要蛋白质,其兼具结合RNA聚合酶和催化DNA-RNA杂合链分离的功能,前者促使RNA聚合酶脱落,后者依靠解旋酶活性完成杂合链的分离,二者共同推动转录过程终止,若ρ因子缺乏则会导致转录产物和酶无法正常脱落。需要注意区分转录和翻译的终止信号,ρ因子作用于转录过程,针对的是DNA上的转录终止位点,而终止密码子是翻译的终止信号,并非ρ因子的作用位点,这是避免混淆的关键。11.【答案】D【解析】【解答】A、含Y染色体的配子为雄配子,但两性植株的性染色体组成为XYh,可产生含X和含Yh的两种雌雄配子,并非含Yh的配子仅为雄配子,A错误;
B、Yh仅携带部分决定雄性的基因,推测其是Y染色体发生结构变异(如片段缺失)导致的,并非染色体数目变异的结果,B错误;
C、两性植株的基因型为XYh,自交时产生的配子类型为X和Yh,后代基因型及比例为XX:XYh:YhYh=1:2:1,而性染色体组成无X染色体的胚胎不能正常发育,YhYh个体因无X染色体无法存活,因此存活后代中雌性植株(XX)所占比例为1/3,C错误;
D、雄性植株的雄性性状由Y染色体上的相关基因决定,敲除该基因的部分片段,Y染色体可能变为仅含部分雄性决定基因的Yh,植株表现为两性株;若敲除全部决定雄性的基因,Y染色体失去雄性决定作用,植株可表现为雌株,D正确。
故答案为:D。
【分析】番木瓜的性别由性染色体上的雄性决定基因调控,Y与Yh的差异源于染色体结构变异,且两性植株可产生含Yh的雌雄配子,与仅产生含Y雄配子的雄性植株不同。两性植株自交的后代中,无X染色体的YhYh个体致死,因此雌性植株比例并非简单的孟德尔分离比例。通过基因敲除调控Y染色体上的雄性决定基因,可改变植株的性别表现,敲除部分基因可获得两性株,敲除全部相关基因则可获得雌株,这也印证了Y染色体上雄性决定基因对其性别表型的关键作用。12.【答案】C【解析】【解答】A、弃耕农田和沙丘演替的初期植被类型虽有不同,但植被类型是演替的结果而非影响演替速度的主要原因,A错误;
B、若二者处于同一区域,气候条件基本一致,即便气候不同,也并非是导致二者演替速度差异的核心因素,B错误;
C、弃耕农田属于次生演替,原有土壤条件基本保留,还残留有植物的种子和繁殖体,而沙丘属于初生演替,无土壤条件,需先经历漫长的土壤形成过程,土壤条件的差异是导致二者演替速度不同的主要原因,C正确;
D、物种生态位不同是演替过程中群落内的物种特征,并非决定弃耕农田和沙丘演替速度差异的关键,D错误。
故答案为:C。
【分析】初生演替起始于没有土壤、没有植物繁殖体的裸岩、沙丘等环境,次生演替起始于土壤条件基本保留,且保留有植物种子和繁殖体的弃耕农田、火灾后的草原等环境。演替速度的决定因素,土壤条件是基础,具备土壤条件的次生演替因无需经历漫长的土壤形成过程,且有原有繁殖体,演替速度远快于初生演替。沙丘、火山岩、裸岩上的演替为初生演替,弃耕农田、过量砍伐的森林、火灾后的草原上的演替为次生演替。13.【答案】C【解析】【解答】A、从机制图中可看出,H+是顺浓度梯度通过TMEM175蛋白从溶酶体内运输到细胞质基质,该过程不需要消耗能量,借助膜蛋白完成,运输方式最可能是协助扩散,A正确;
B、TMEM175蛋白是溶酶体膜蛋白,可调控H+进出溶酶体,而溶酶体内的酸碱环境依赖H+浓度维持,因此该蛋白参与溶酶体内酸碱稳态的调节,B正确;
C、TMEM175蛋白异常会导致H+无法正常运出溶酶体,溶酶体内H+浓度过高、pH降低,使溶酶体中分解α-synclein蛋白的水解酶活性降低,而非增强,进而导致该蛋白无法被分解而聚集,C错误;
D、细胞自噬过程依赖溶酶体中水解酶的催化作用,敲除TMEM175基因后,溶酶体膜上无该蛋白,H+无法外排导致溶酶体内pH异常,水解酶活性显著降低,溶酶体无法正常发挥降解功能,最终细胞会失去正常的自噬能力,D正确。
故答案为:C。
【分析】顺浓度梯度、需载体蛋白、不耗能的运输为协助扩散,TMEM175蛋白运输H+符合该特征。溶酶体内的pH依赖H+浓度维持,膜蛋白对H+的转运是调节溶酶体内酸碱平衡的关键方式。溶酶体水解酶的催化活性受pH影响,过酸的环境会导致酶的空间结构改变,活性降低甚至失活。细胞自噬依赖溶酶体中多种水解酶对胞内异常蛋白、损伤细胞器的降解,水解酶功能异常会直接导致自噬能力丧失。14.【答案】C【解析】【解答】A、嵌合体大鼠的B、T淋巴细胞并非由ES细胞直接分化而来,而是ES细胞先分化形成造血干细胞,造血干细胞再进一步分化产生B、T淋巴细胞,A错误;
B、该嵌合体大鼠由Rag2基因缺陷大鼠的桑葚胚发育而来,其大部分体细胞均来自该缺陷大鼠的受精卵,因此大部分细胞的Rag2基因存在缺陷,仅ES细胞来源的淋巴细胞群基因正常,B错误;
C、桑葚胚阶段注入的正常ES细胞,在发育至囊胚期时主要存在于内细胞团中,而内细胞团会发育为胎儿的各种组织,这为ES细胞分化形成正常淋巴细胞提供了基础,C正确;
D、细胞全能性的体现需要细胞发育为完整个体,该实验中ES细胞仅分化形成了嵌合体大鼠中的部分正常体细胞,并未独立发育为完整的大鼠个体,因此无法证明ES细胞具有全能性,D错误。
故答案为:C。
【分析】造血干细胞是B、T淋巴细胞的前体细胞,各类淋巴细胞均由造血干细胞增殖分化而来,而非胚胎干细胞直接分化。嵌合体大鼠的主体细胞来自Rag2基因缺陷的桑葚胚,仅部分细胞由注入的正常ES细胞分化而来,因此大部分细胞仍存在基因缺陷。桑葚胚注入的外源ES细胞,在囊胚期会融入内细胞团,内细胞团是胚胎发育中形成胎儿各种组织的基础。需细胞具备发育为完整个体的潜能,仅分化形成部分组织细胞无法体现全能性。15.【答案】B【解析】【解答】A、海马体通过分泌神经递质NE作用于下丘脑,属于神经调节,而下丘脑通过分泌激素作用于垂体、垂体分泌激素作用于肾上腺皮质的过程属于体液调节,因此海马体调节HPA轴产生应激反应的过程属于神经—体液调节,A正确;
B、GC与突触前膜的α2受体结合可调控NE的释放以维持其稳态,若突触前膜α2受体数量减少,GC对NE释放的调控作用减弱,会导致NE释放增多,进而持续抑制HPA轴的过度兴奋,不易引发抑郁症;抑郁症与HPA轴过度兴奋有关,推测其发生可能与α2受体数量增多,导致NE释放减少,对HPA轴的抑制作用减弱有关,B错误;
C、从NE到GC的调节过程存在下丘脑—垂体—肾上腺皮质的分级调节,分级调节可以将激素的调节效应逐级放大,使少量的上游激素就能产生较强的下游生理效应,C正确;
D、从调节机制来看,GC含量增加到一定程度时,会通过反馈调节分别抑制海马体的NE分泌、下丘脑和垂体相关激素的分泌,从而避免HPA轴过度兴奋,维持整个调节系统的稳态,D正确。
故答案为:B。
【分析】过程中既有神经递质参与的神经调节环节,又有激素参与的体液调节环节,即可判定为神经—体液调节。下丘脑—垂体—靶腺的分级调节体系能实现激素调节效应的放大,增强调节效果。激素含量升高到一定程度时,会反过来抑制上游分泌器官的活动,维持激素含量的稳态,避免调节过程过度激活。受体数量的变化会直接影响信号分子的作用效果,受体减少会导致信号分子调控作用减弱,受体增多则会增强调控作用。16.【答案】C【解析】【解答】A、F2中每种个体各50只,含突变基因的个体为杂合体(50只,雌性)和甲(50只,雄性),故突变基因频率为(50+50)÷(50×2+50×2+50+50)=1/3,A正确;
B、设新突变基因为c,F2雌配子比例为Xᴮᵂ:Xᶜ=3:1,雄配子比例为Xᴮᵂ:Xᶜ:Y=1:1:2,随机交配后,Muller-5品系(XᴮᵂXᴮᵂ、XᴮᵂY)数量占比为9/16,B正确;
C、F2杂合体基因型为XᴮᵂXᶜ,与Muller-5雄蝇(XᴮᵂY)交配,子代雌蝇基因型为XᴮᵂXᴮᵂ、XᴮᵂXᶜ,表型均为棒眼杏色眼,并非1:1的比例关系,C错误;
D、雌性Muller-5果蝇的X染色体上含基因B,体细胞进行有丝分裂时,DNA复制后细胞内会出现4条含基因B的染色单体,即最多含4个基因B,D正确。
故答案为:C。
【分析】基因频率的计算:需统计含突变基因的个体数和种群中该染色体的总基因数,结合题干中个体数量计算突变基因的频率。随机交配的基因型推导:先确定雌雄配子的种类和比例,再通过配子结合计算子代各基因型的占比,进而确定目标品系的比例。伴X遗传的表型分析:根据亲本的基因型推导子代雌蝇的基因型,结合题干中“杂合体表型为棒眼杏色眼”的信息判断表型比例。有丝分裂DNA复制后,基因数量会加倍,雌性个体的两条X染色体复制后可出现多个相同基因。17.【答案】(1)类囊体薄膜;升高(2)逐渐增大;闪光频率增加,光照时积累的ATP和NADPH增多,黑暗时可利用这些物质还原更多的C3,使黑暗阶段光合速率增大(3)丙;由图2可知,闪光频率为1.0Hz时,番茄叶片实际吸收光能不变,但是光能转化效率最高,在实际光照时间相同的情况下,丙组吸收的光能转化效率高,合成的有机物最多【解析】【解答】(1)叶肉细胞中参与光合作用的色素能够吸收、传递和转化光能,这些色素分布在叶绿体的类囊体薄膜上,类囊体薄膜是光反应的场所,为色素发挥作用提供了结构基础。频闪光照射时进行黑暗处理的瞬间,光反应会立即停止,不再产生ATP和NADPH,而暗反应中C3的还原过程需要ATP和NADPH供能和提供还原剂,因此C3的还原速率会迅速下降,但此时CO2的固定过程不受光照影响,仍然在正常进行,持续将CO2和C5结合生成C3,C3的生成速率大于还原速率,最终导致C3的含量升高。
(2)从图1的实验结果能清晰看出,当闪光频率小于1Hz时,黑暗阶段的光合速率会随着闪光频率的增加而逐渐增大。这是因为闪光频率的增加,会让单位时间内的光照次数增多,在光照阶段,番茄叶片的光反应能够更充分地进行,进而产生并积累更多的ATP和NADPH。而暗反应的进行不需要光照,黑暗阶段时光反应停止,但光照阶段积累的ATP和NADPH还能继续为暗反应中C3的还原提供能量和还原剂,积累的ATP和NADPH越多,黑暗阶段能够被还原的C3就越多,暗反应的速率也就越高,最终表现为黑暗阶段的光合速率逐渐增大。
(3)结合图2的实验结果可预测丙组光合作用制造的有机物的量最多。原因是甲组为持续光照10min,乙组和丙组的闪光频率分别为0.10Hz和1.0Hz,处理时间均为20min,且三组的实际光照时间均为10min。从图2中能看到,与闪光频率0.10Hz相比,闪光频率为1.0Hz时,番茄叶片实际吸收的光能并没有发生变化,说明三组实验中叶片吸收的光能总量相近,但闪光频率1.0Hz时的光能转化效率显著更高。光能转化效率越高,意味着叶片将吸收的光能转化为有机物中稳定化学能的比例越高,在吸收光能总量相近的情况下,丙组能将更多的光能用于光合作用的暗反应,合成更多的有机物,因此丙组光合作用制造的有机物的量最多。
【分析】光合作用的色素分布在叶绿体的类囊体薄膜上,该结构是光反应的场所,光反应为暗反应提供ATP和NADPH,暗反应包括CO2的固定和C3的还原,C3的还原需要光反应提供的ATP和NADPH,而CO2的固定不需要光照,光反应停止后,积累的ATP和NADPH还能继续推动暗反应短暂进行。光合速率受光反应和暗反应的共同影响,光照阶段积累的ATP和NADPH的量会影响黑暗阶段暗反应的进行速率。LED频闪光处理中,实际光照时间相同的情况下,叶片实际吸收的光能总量相近,而光能转化效率决定了光能转化为有机物中化学能的比例,光能转化效率越高,光合作用制造的有机物量越多。(1)叶肉细胞中吸收光能的色素分布在叶绿体的类囊体薄膜上。频闪光照射时,黑暗处理瞬间,光反应停止,不再产生ATP和NADPH,C3的还原减弱,但CO2的固定仍在进行,所以C3的含量增多。(2)从图1可以看出,当闪光频率小于1时,随着闪光频率的增加,黑暗阶段的光合速率增大。这是因为闪光频率增加,光照时产生的ATP和NADPH增多,在黑暗时,这些积累的ATP和NADPH可以继续用于C3的还原,从而使黑暗阶段能够还原更多的C3,光合速率增大。(3)根据图2,与闪光频率为0.10Hz相比,闪光频率为1.0Hz时番茄叶片的实际吸收光能无差别,但是光能转化效率更高;在甲组、乙组、丙组实际光照时间都为10min的情况下,丙组由于光能转化效率高,意味着它能吸收更多的光能并能更高效地将其转化为化学能,进而合成更多的有机物,所以丙组光合作用制造的有机物最多。18.【答案】(1)就地保护;调节生态系统功能;基因流动和协同进化(2)加速生态系统的物质循环;生物对环境的适应(3)不能;记录的数据只表示环颈雉的种群数量,而非种群密度(4)乙区种植挺水植物、丙区种植沉水植物、丁区种植挺水植物和沉水植物【解析】【解答】(1)建立自然保护区是在珍稀生物的原有栖息地对其进行保护,属于就地保护措施,易地保护则是将保护对象迁移到原有栖息地之外进行保护。生物多样性的间接价值是指对生态系统起到的重要调节功能,也叫生态功能,这是其间接价值的主要体现。生物多样性还能在生态系统中促进基因流动和协同进化,不同种群间的基因流动可增加遗传多样性,生物与生物、生物与无机环境间的协同进化能推动生态系统的稳定发展,这是其重要的生态价值。
(2)东方白鹳作为消费者,以生产者和其他消费者为食,通过自身的代谢过程将摄取的有机物转化为无机物排出体外,这些无机物能被生产者重新吸收利用,加快了物质从生物群落返回无机环境的过程,因此其在生态系统中的作用是加速生态系统的物质循环。在越冬的不同时期,保护区内的食物资源分布、种类等环境条件会发生变化,东方白鹳的食物种类和比例随之改变,这种食性的调整是为了更好地适应环境的变化,体现了生物对环境的适应。
(3)这些数据不能表示环颈雉的种群密度,因为种群密度的定义是种群在单位面积或单位体积中的个体数量,而红外触发相机记录的数据只能反映出保护区内环颈雉的种群数量多少,并未结合拍摄区域的面积或体积等关键信息,无法计算出单位面积或体积内的个体数,因此不能代表其种群密度。
(4)该实验的目的是验证沉水植物和挺水植物立体群落模式对富营养化湖泊的修复效果,实验的自变量为植物的种植类型,包括单独种植挺水植物、单独种植沉水植物、混合种植挺水植物和沉水植物,甲区不做处理作为空白对照,因此其他各区的处理为:乙区种植挺水植物、丙区种植沉水植物、丁区同时种植挺水植物和沉水植物,通过对比不同处理区的修复效果,验证立体群落模式的作用。
【分析】就地保护是在生物原有栖息地进行的保护,是保护生物多样性最有效的措施,易地保护为辅助措施。生物多样性的间接价值主要体现在调节生态系统功能的生态价值上,还能促进生态系统中的基因流动和协同进化。消费者能通过自身的代谢活动将有机物转化为无机物,加速生态系统的物质循环,生物的性状和行为会随环境变化做出调整,体现生物对环境的适应。种群密度是单位面积或单位体积内的个体数,仅记录种群数量无法表示种群密度。验证多种生物组合的作用效果时,实验设计需设置空白对照、单一生物处理组和生物组合处理组,通过对比分析实验结果。(1)就地保护需满足两个条件:①在物种原有栖息地实施;②保护对象为完整生态系统1。与迁地保护(如动物园、植物园)形成对比,题干中“自然保护区”符合就地保护定义。生物多样性价值分为直接价值(药用、工业原料等)和间接价值(水土保持、气候调节等)。题干中“调节生态系统”属于间接价值。基因流动通过个体迁移增加种群遗传多样性,协同进化指物生物之间,生物与无机环境之间相互影响进化(如传粉昆虫与开花植物),两者共同维持生态网络稳定性。(2)东方白鹳通过代谢将有机物转化为无机物,加速了生态系统中物质从生物群落回到无机环境的过程,即加速生态系统的物质循环。越冬不同时期食性改变,是生物为适应环境变化做出的调整,体现了生物对环境的适应。(3)种群密度是指种群在单位面积或单位体积中的个体数,而布设红外触发相机记录的数据只是种群数量,没有涉及面积或体积等信息,所以不能表示环颈雉的种群密度。(4)构建沉水植物和挺水植物立体群落模式可有效修复富营养化的湖泊生态系统,该实验的自变量是沉水植物和挺水植物的有无,故在甲、乙、丙、丁四个不同区域进行修复实验,甲区不做处理,作为对照,另外3区则分别种植挺水植物、种植沉水植物、种植挺水植物和沉水植物。19.【答案】(1)B细胞、树突状细胞和巨噬细胞;骨髓(2)等量的生理盐水;先注射PDGF疫苗后再注射药物W(3)PDGF疫苗通过抗原呈递细胞激活辅助性T细胞产生细胞因子,进行细胞免疫(4)疫苗组肺纤维化细胞含量低于空白组;迅速增殖分化,分化后快速产生大量的抗体【解析】【解答】(1)人体内能摄取和加工处理抗原的细胞属于抗原呈递细胞,这类细胞主要包括B细胞、树突状细胞和巨噬细胞,除此之外,朗格汉斯细胞等也具备该功能,题目要求答出3种即可。这些抗原呈递细胞都由骨髓中的造血干细胞分化而来,均在骨髓这一器官中生成。
(2)实验设计需遵循单一变量原则,本实验的自变量为是否注射药物W、是否注射PDGF疫苗,空白组作为对照,需要排除溶剂等无关变量的影响,因此两组的空白组均应注射等量的生理盐水。该实验的目的是研究PDGF疫苗对药物W引发的肺纤维化的作用效果,要验证疫苗的预防作用,需让机体先接触疫苗产生免疫应答,再接触药物W引发肺纤维化,因此第二组实验组应先注射PDGF疫苗,后注射药物W。
(3)第一组中未注射药物W的情况下,注射PDGF疫苗组的肺纤维化细胞相对含量低于空白组,从特异性免疫的角度分析,PDGF疫苗作为抗原,会被抗原呈递细胞摄取和加工处理后呈递给辅助性T细胞,激活的辅助性T细胞会产生细胞因子,细胞因子可调控免疫细胞的增殖分化,进而启动细胞免疫,细胞免疫过程中产生的效应T细胞能识别并裂解异常的肺纤维化细胞,从而降低了肺纤维化细胞的相对含量。
(4)判断PDGF疫苗对肺纤维化具有预防作用,需对比相同药物W处理情况下,疫苗处理组和空白组的肺纤维化细胞相对含量,第二组中注射药物W后,注射PDGF疫苗组的肺纤维化细胞相对含量为5%,远低于空白组的15%,这一实验结果是得出该结论的依据。在免疫预防中,初次注射疫苗会刺激机体产生记忆B细胞,当机体再次接触相同抗原时,记忆B细胞会迅速增殖分化,快速形成大量的浆细胞,浆细胞进而产生大量的抗体,及时清除抗原,发挥免疫保护作用。
【分析】人体内的抗原呈递细胞包括B细胞、树突状细胞和巨噬细胞等,均由骨髓中的造血干细胞分化生成,可完成抗原的摄取和加工处理。实验设计需遵循单一变量和对照原则,空白对照需注射等量的生理盐水排除无关变量干扰,验证疫苗的预防作用时需先注射疫苗再接触致病因素。PDGF疫苗可作为抗原引发特异性免疫,通过激活辅助性T细胞产生细胞因子启动细胞免疫,裂解肺纤维化细胞降低其含量。对比药物W处理组中疫苗组和空白组的肺纤维化细胞含量,可证明疫苗的预防作用,记忆B细胞在再次接触相同抗原时会迅速增殖分化并诱导浆细胞产生大量抗体。(1)传染病的病原体携带抗原,人体内能摄取和加工处理抗原的细胞为抗原呈递细胞,主要有B细胞、树突状细胞和巨噬细胞,这些细胞都在骨髓中生成。(2)本实验的自变量为有无注射药物W,以及有无注射PDGF疫苗,因此两组的空白组均应注射等量生理盐水。已知药物W可引发肺纤维化,第二组中肺纤维化细胞相对含量较高,第二组应先注射PDGF疫苗后再注射药物W。(3)由第一组实验结果可知,PDGF疫苗组的肺纤维化细胞含量降低,可推测注射PDGF疫苗可能通过抗原呈递细胞激活辅助性T细胞产生细胞因子,进行细胞免疫。(4)由实验结果可知,疫苗组肺纤维化细胞含量低于空白组,说明PDGF疫苗对肺纤维化具有一定的预防作用。当机制再次接触引起传染病的相同抗原时,记忆B细胞会迅速增殖分化、分化后快速产生大量的抗体。20.【答案】(1)隐(2)尿酸从血淋巴转运到体壁细胞的过程受阻;A2;A2基因在oc突变体体壁细胞中的表达量明显低于野生型,而A1、A3基因表达量无明显差异;将oc突变体与A2基因敲除的家蚕杂交,若子代全为油蚕,则可验证oc突变体是由A2基因突变形成的(3)AaZBZb和AaZbW(ZAbZaB和ZAbWa);正常家蚕:高度油蚕:中度油蚕=3:4:1(正常家蚕:高度油蚕:中度油蚕=1:2:1)【解析】【解答】(1)油蚕oc突变品系与野生型家蚕品系进行正反交实验,F1全部表现为野生型,说明野生型对oc突变型为显性性状,因此油蚕oc突变体为隐性突变体;正反交结果一致,也排除了控制该性状的基因位于Z染色体非同源区段的可能,初步判断为常染色体隐性遗传。
(2)对比图1中野生型和oc突变体的尿酸含量数据,野生型体壁中尿酸含量高、血淋巴中尿酸含量低,而oc突变体体壁中尿酸含量显著降低、血淋巴中尿酸含量显著升高,说明尿酸在血淋巴中大量积累,无法正常转运到体壁细胞中储存,因此oc突变体表现为油蚕的原因是尿酸从血淋巴转运到体壁细胞的过程受阻。根据图2的基因表达量电泳结果,A1基因和A3基因在野生型与oc突变体体壁细胞中的表达量无明显差异,而A2基因在oc突变体体壁细胞中的表达量显著低于野生型,说明A2基因的表达异常是导致oc突变体形成的核心原因,即oc突变体是由A2基因突变形成的。
验证实验设计:将oc突变体与A2基因敲除的家蚕进行杂交,观察子代的表型。若子代全部表现为油蚕(无野生型个体),则说明oc突变体的突变基因与A2基因为同一个基因,验证oc突变体是由A2基因突变形成的;若子代中出现野生型个体,则说明两者不是同一个基因。
(3)情况一:已知oc突变体为常染色体隐性遗传(基因型为aa,表现为中度油蚕),os突变体杂交结果显示F1雌性为高度油蚕、雄性为正常家蚕,结合家蚕ZW型性别决定方式(雌性为ZW,雄性为ZZ),可判断控制os性状的基因(B/b)位于Z染色体上,且os突变体为隐性遗传(Zb为突变基因)。亲本♀oc的基因型为aaZBW(野生型ZB,os突变体为Zb),♂os的基因型为AAZbZb(os为高度油蚕,雄性纯合ZbZb,常染色体为AA以避免oc性状),杂交后F1雄性基因型为AaZBZb(同时含A和ZB,表现正常),雌性基因型为AaZbW(含Zb,表现高度油蚕),因此F1基因型为AaZBZb(♂)和AaZbW(♀)。F1随机交配,常染色体上Aa×Aa后代为A_(3/4):aa(1/4),性染色体上ZBZb×ZbW后代雌性为ZBW(1/2)、ZbW(1/2)。雌性个体的基因型及表型为:A_ZBW(正常家蚕,比例3/4×1/2=3/8)、A_ZbW(高度油蚕,比例3/4×1/2=3/8)、aaZBW(中度油蚕,比例1/4×1/2=1/8)、aaZbW(高度油蚕,比例1/4×1/2=1/8),因此F2雌性油蚕的表型及比例为正常家蚕:高度油蚕:中度油蚕=3:4:1。
情况二:家蚕的性别决定方式为ZW型,雌性为ZW,雄性为ZZ。根据杂交实验结果,F1雌雄表型存在显著差异,说明控制oc和os油蚕性状的基因位于Z染色体的同源区段(W染色体上存在对应的等位基因),且正常表型需要同时具备A基因的野生型(记为A)和B基因的野生型(记为B),中度油蚕由a基因纯合且携带B基因导致,高度油蚕由b基因纯合且携带A基因导致。
亲本雌性oc(中度油蚕)的基因型为ZAbWa,亲本雄性os(高度油蚕)的基因型为ZaBZAb。两者杂交后,雄性子代的基因型为ZAbZaB(两条Z染色体分别携带Ab和aB基因,同时具备A和B基因,表现为正常家蚕),雌性子代的基因型为ZAbWa(Z染色体携带Ab基因,W染色体携带a基因,具备A但缺乏B,表现为高度油蚕),与F1表型结果一致。F1随机交配时,雄性ZAbZaB产生两种配子,类型及比例为ZAb:ZaB=1:1;雌性ZAbWa产生两种配子,类型及比例为ZAb:Wa=1:1。雌雄配子随机结合后,F2雌性个体(ZW)的基因型及对应表型如下:ZaB(雄配子)与Wa(雌配子)结合:ZaBWa→基因型为aa且携带B,表现为中度油蚕,占比1/4;ZAb(雄配子)与Wa(雌配子)结合:ZAbWa→基因型为A且携带b,表现为高度油蚕,占比1/4;ZAb(雄配子)与ZAb(雌配子)结合:ZAbZAbW→基因型为A且携带b,表现为高度油蚕,占比1/4;ZaB(雄配子)与ZAb(雌配子)结合:ZaBZAbW→基因型为A且携带B,表现为正常家蚕,占比1/4。因此F2雌性油蚕的表型及比例为正常家蚕:高度油蚕:中度油蚕=1:2:1。
【分析】基因的分离定律和自由组合定律的实质是进行有性生殖的生物在减数分裂产生配子时,同源染色体上的等位基因随同源染色体分离而分离,非同源染色体上的非等位基因自由组合;伴性遗传是指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,ZW型性别决定的生物中,雌性为ZW,雄性为ZZ,性状表现会因性别不同而出现差异;基因突变是指基因中碱基对的增添、缺失或替换导致基因结构的改变,基因突变可导致基因表达量或表达产物功能异常,进而引起生物性状改变;基因表达的检测可通过核酸电泳等技术分析基因的转录水平,判断基因是否正常表达;杂交实验可用于验证基因的显隐性、基因的位置以及基因突变的靶基因,通过分析
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