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(共21张PPT)
基因传递的基本规律
第五单元
加强点1　探究基因位于常染色体上还是X染色体上
1.杂交实验法
(1)性状的显隐性是“未知的”,且亲本均为纯合子时
此方法还可以用于判断基因是位于细胞核中还是细胞质中。若正反交结果不同,且子代只表现母本的性状,则控制该性状的基因位于细胞质中。
(2)性状的显隐性是“已知的”
(3)在确定雌性个体为杂合子的条件下
2.数据信息分析法
(1)依据子代性别、性状的数量分析确认
若后代中两种表型在雌雄个体中比例一致,说明遗传与性别无关,则基因可能在常染色体上;若后代中两种表型在雌雄个体中比例不一致,说明遗传与性别有关,则可确定基因在性染色体上。
(2)依据遗传调查所得数据进行推断确认
1.(2025·河南安阳模拟)某动物的性别决定方式为XY型,其眼睛颜色的赤色与青色由B/b基因控制。现用一只纯合赤眼雌性动物与一只纯合青眼雄性动物杂交,F1均为赤眼。不考虑基因位于X、Y染色体的同源区段上,下列叙述正确的是(　　)
A.B/b基因一定位于常染色体上,且赤色为显性性状
B.B/b基因一定位于X染色体上,且赤色为显性性状
C.通过正反交实验可以确定B/b基因在染色体上的位置
D.不能通过F1的雌雄个体相互交配来确定B/b基因在染色体上的位置
C
对点训练
解析:由一只纯合赤眼雌性动物与一只纯合青眼雄性动物杂交,F1均为赤眼,可知赤眼为显性性状,但无法确定该基因是位于常染色体上还是位于X染色体上,A、B错误;若B/b基因位于常染色体上,赤眼雌性动物与纯合青眼雄性动物进行正反交实验得子代均为赤眼;若B/b基因位于X染色体上,纯合赤眼雌性动物与纯合青眼雄性动物进行正交实验所得子代表型均为赤眼,反交实验所得子代表型雄性全为青眼,雌性全为赤眼。故可以进行正反交实验确定B/b基因在染色体上的位置,C正确;若B/b基因位于常染色体上,F1的雌雄个体相互交配所得子代雌性中赤眼∶青眼=3∶1;若B/b基因位于X染色体上,F1的雌雄个体相互交配所得子代雌性中全为赤眼,雄性中赤眼∶青眼=1∶1,故可以通过F1的雌雄个体相互交配来确定B/b基因在染色体上的位置,D错误。
2.(2025·广东佛山模拟)果蝇是遗传学上的常用研究材料(假设控制果蝇眼色的基因用A和a表示),不考虑X、Y染色体的同源区段,回答下列有关问题。
(1)摩尔根当年利用偶然发现的一只白眼雄果蝇与野生型红眼雌果蝇作亲本进行杂交实验,发现F2中白眼雄果蝇占1/4,红眼果蝇占3/4且有雌雄分别,为此他及同事提出了__________________________________________________
_________的假说,并在后续实验中得以验证。请设计测交实验验证上述假说,最能证明其假说的测交方式是_______________________________。若从摩尔根实验中的材料进行挑选,在进行此测交实验前必须做的杂交实验是______________________________________________________,从而获得
_______果蝇。
控制果蝇白眼的基因位于X染色体上,Y染色体上不含它的
等位基因
红眼雄果蝇与白眼雌果蝇进行测交
让F1雌果蝇与亲本中白眼雄果蝇(或F2中白眼雄果蝇)进行杂交
白眼雌
解析:摩尔根及其同事根据杂交实验结果提出了控制果蝇白眼的基因位于X染色体上,Y染色体上不含它的等位基因的假说。由题可知,亲本雌、雄个体的基因型分别是XAXA(红眼雌)和XaY(白眼雄),F1的基因型是XAXa(红眼雌)和XAY(红眼雄),F2的基因型分别为XAXA(红眼雌)、XAXa (红眼雌)、
XAY(红眼雄)、XaY(白眼雄),白眼果蝇都是雄性。用红眼雄果蝇(XAY)与白眼雌果蝇(XaXa)进行测交,后代雌性均为红眼,雄性均为白眼,与常染色体遗传结果不同,可以用于验证摩尔根及其同事的假说。但当前摩尔根的实验中没有出现白眼雌果蝇,因此让F1红眼雌果蝇(XAXa)与亲本中白眼雄果蝇(XaY)或F2中白眼雄果蝇进行杂交,就可以得到白眼雌果蝇(XaXa)。
(2)果蝇眼形的圆眼与棒眼是另一对相对性状,受等位基因B和b控制,其中圆眼为显性。现有各种基因型的纯合果蝇,请通过一次杂交实验,判断出A/a和B/b这两对基因的相对位置关系。请写出实验思路,并预测实验结果及结论。
答案: 实验思路:让纯合的棒眼雌果蝇与圆眼雄果蝇杂交,观察后代雌雄个体的表型。预测实验结果及结论:若后代雌雄个体都为圆眼,则说明A/a和B/b这两对基因分别位于两对同源染色体上;若后代雌果蝇都为圆眼,雄果蝇都为棒眼,则说明A/a和B/b这两对基因均位于X染色体上。
解析: 题中给出了各种纯合的个体,可以利用隐性雌果蝇与显性雄果蝇杂交判断基因B/b是否位于X染色体上。选择纯合的棒眼雌果蝇与圆眼雄果蝇杂交,观察后代雌雄个体表型。如果基因B/b位于常染色体上,则亲本基因型分别是bb和BB,后代基因型是Bb,都表现为圆眼,这样A/a和B/b这两对基因分别位于两对同源染色体上;如果基因B/b位于X染色体上,则亲本基因型分别是XbXb、XBY,后代中雄性都是棒眼,雌性都是圆眼,这样A/a和B/b这两对基因均位于X染色体上。
加强点2　探究基因仅位于X染色体上还是X、Y染色体同源区段上
1.适用条件:已知性状的显隐性和控制性状的基因在性染色体上。
2.基本思路
(1)用“纯合隐性雌×纯合显性雄”进行杂交,观察分析F1的性状。即:
(2)用“杂合显性雌×纯合显性雄”进行杂交,观察分析F1的性状。即:
3.某雌雄异株的植物,其耐盐碱和不耐盐碱是一对相对性状,耐盐碱为显性性状,受一对等位基因控制。现有纯合耐盐碱和不耐盐碱的雌雄株若干,现需设计实验判断控制该性状的基因的位置:①位于常染色体上还是仅位于X染色体上;②仅位于X染色体上还是位于X、Y染色体的同源区段上;③位于细胞核内还是位于细胞质内。下列关于实验方案及实验预测的叙述,不正确的是(　　)
A.用不耐盐碱雌株与耐盐碱雄株杂交可判断①②③
B.用不耐盐碱个体与耐盐碱个体进行正反交实验可判断①③
C.用不耐盐碱个体与耐盐碱个体进行正反交实验,若正反交结果相同,可判断基因位于常染色体上
D.用不耐盐碱的雌株与耐盐碱雄株杂交,若子一代中有两种表型,可判断该基因仅位于X染色体上
C
对点训练
解析:用不耐盐碱雌株与耐盐碱雄株杂交,若子代全为耐盐碱,可判断该基因位于常染色体上或位于X、Y染色体的同源区段上;若子代雌性为耐盐碱,雄性为不耐盐碱,可判断基因仅位于X染色体上;若子代全为不耐盐碱,可判断基因位于细胞质内,故可判断①②③,A正确;用不耐盐碱个体与耐盐碱个体进行正反交实验,若正反交结果相同,可判断基因位于常染色体上或位于X、Y染色体的同源区段上;若正反交结果不同,可判断基因仅位于X染色体上或位于细胞质内,故可判断①③,B正确,C错误;用不耐盐碱的雌株与耐盐碱雄株杂交,如果子一代有两种表型,即雌性为耐盐碱个体,雄性为不耐盐碱个体,可判断基因仅位于X染色体上,D正确。
加强点3　基因位于常染色体上还是X、Y染色体同源区段上
1.在已知性状的显隐性的条件下,若限定一次杂交实验来证明,则可采用“隐性雌×显性雄(杂合)”[即aa(♀)×Aa(♂)或XaXa×XAYa或XaXa×XaYA]杂交组合,观察并分析F1的表型。分析如下:
2.在已知性状的显隐性的条件下,未限定杂交实验次数时,则可采用以下方法,通过观察F2的表型来判断:
4.果蝇的体色(灰身、黑身)和翅型(正常翅、截翅)这两对性状分别由两对等位基因A/a和B/b控制。利用两对纯种果蝇进行了杂交实验,结果如表所示。
子代表型 组合一:黑身正常翅♀
×灰身截翅♂ 组合二:灰身截翅♀×黑身正常翅♂
雌蝇 雄蝇 雌蝇 雄蝇
F1 灰身正常翅 296 290 301 0
灰身截翅 0 0 0 298
对点训练
(1)控制翅型的基因位于____染色体上,判断的依据为_________________
___________________________________________________________。
用纯种正常翅、截翅果蝇进行的正反交实验,正反交实验结果不一致
X
杂交组合一、二是
(2)某同学为了确定控制体色的A/a这对等位基因位于常染色体上还是X、Y染色体的同源区段上,让组合二F1灰身雌、雄果蝇相互交配,然后统计F2中黑身果蝇的性别比例:若__________________________,则说明A/a是位于常染色体上;若_________________,则说明A/a是位于X、Y染色体的同源区段上。
黑身果蝇中雌性∶雄性=1∶1
黑身果蝇全为雄性
解析:某同学为了确定控制体色的A/a这对等位基因位于常染色体上还是X、Y染色体的同源区段上,让组合二F1灰身雌、雄果蝇相互交配(Aa×Aa或XAXa×XAYa),然后统计F2中黑身果蝇的性别比例:若黑身果蝇中雌性∶雄性=1∶1,则说明A/a位于常染色体上;若黑身果蝇全为雄性,则说明A/a位于X、Y染色体的同源区段上。(共13张PPT)
细胞的生命历程
第四单元
1.减数分裂与基因突变
在减数分裂前的间期,DNA分子复制过程中,若复制出现差错,则会引起基因突变,可导致姐妹染色单体上含有等位基因,这种突变能通过配子传递给下一代,如图所示。
2.减数分裂与基因重组
(1)非同源染色体上的非等位基因自由组合导致基因重组(自由组合定律)。在减数分裂Ⅰ后期,因同源染色体分离,非同源染色体自由组合而出现基因重组,如图中A与B或A与b组合。
(2)同源染色体上的非姐妹染色单体间的互换导致基因重组。在减数分裂Ⅰ的四分体时期,因同源染色体的非姐妹染色单体间互换而导致基因重组,如原本A与B组合、a与b组合,经重组可导致A与b组合、a与B组合。
3.减数分裂与染色体变异
在减数分裂过程中,某些原因也会导致出现染色体结构变异和染色体数目变异的配子,可通过配子将这些变异传递给下一代。
4.XXY与XYY异常个体成因分析
(1)XXY成因
(2)XYY成因:父方减数分裂Ⅱ异常,即减数分裂Ⅱ后期Y染色体着丝粒分裂后,两条Y染色体进入同一精细胞。
1.(2024·广东卷)克氏综合征是一种性染色体异常疾病。某克氏综合征患儿及其父母的性染色体组成见图。Xg1和Xg2为X染色体上的等位基因。导致该患儿染色体异常最可能的原因是(　　)
A.精母细胞减数分裂Ⅰ性染色体不分离
B.精母细胞减数分裂Ⅱ性染色体不分离
C.卵母细胞减数分裂Ⅰ性染色体不分离
D.卵母细胞减数分裂Ⅱ性染色体不分离
A
对点训练
解析:根据题图可知,父亲的基因型是XXg1Y,母亲的基因型是XXg2XXg2,患者的基因型是XXg1XXg2Y,故父亲产生的异常精子的基因型是XXg1Y,原因是同源染色体在减数分裂Ⅰ后期没有分离,A正确。
2.(2023·湖南卷)某X染色体显性遗传病由SHOX基因突变所致,某家系中一男性患者与一正常女性婚配后,生育了一个患该病的男孩。究其原因,不可能的是(　　)
A.父亲的初级精母细胞在减数分裂Ⅰ四分体时期,X和Y染色体片段交换
B.父亲的次级精母细胞在减数分裂Ⅱ后期,性染色体未分离
C.母亲的卵细胞形成过程中,SHOX基因发生了突变
D.该男孩在胚胎发育早期,有丝分裂时SHOX基因发生了突变
B
解析:该病属于伴X染色体显性遗传病,设相关基因用A、a表示,若父亲的初级精母细胞在减数分裂Ⅰ四分体时期,X染色体上含显性致病基因的片段和Y染色体片段互换,导致Y染色体上有显性致病基因,从而生出基因型为XaYA的患病男孩,A不符合题意;若父亲的次级精母细胞在减数分裂Ⅱ后期姐妹染色单体未分离,则会形成基因型为XAXA或YY的精子,从而生出基因型为XaYY的不患该病的男孩,B符合题意;因为基因突变是不定向的,母亲的卵细胞形成时SHOX基因可能已经突变成显性致病基因,从而生出基因型为XAY的患病男孩,C不符合题意;若SHOX基因突变成显性致病基因发生在男孩胚胎发育早期,也可能导致该男孩出现XAY的基因型而患该病,D不符合题意。
3.一个基因型为AaXBY的精原细胞进行减数分裂。下列说法错误的是
(　　)
A.若某细胞中无染色单体,且基因组成为AAXBXB,则该细胞可能处于减数分裂Ⅱ后期
B.若产生的精子AXB∶aXB∶AY∶aY=1∶1∶1∶1,则是减数分裂Ⅰ后期基因自由组合的结果
C.处于减数分裂Ⅰ后期和处于减数分裂Ⅱ后期细胞中染色体组数相同,但核DNA数不同
D.若产生了一个AaXB的精子,与该精子同时产生的另三个精子为AaXB、
Y、Y
B
解析:减数分裂过程中,若某细胞无染色单体,且基因组成为AAXBXB,说明该细胞着丝粒已经分裂,则该细胞可能处于减数分裂Ⅱ后期,A正确;正常情况下,一个精原细胞减数分裂只能产生共2种类型的4个精子,若产生的精子为AXB∶aXB∶AY∶aY=1∶1∶1∶1,则可能是减数分裂Ⅰ前期发生了同源染色体非姐妹染色单体之间的互换,B错误;在减数分裂Ⅰ后期和减数分裂Ⅱ后期,染色体组数都与体细胞中的染色体组数相同,但减数分裂Ⅱ后期的核DNA数是减数分裂Ⅰ后期核DNA数的一半,C正确;若产生了一个AaXB的精子,说明减数分裂Ⅰ后期A、a基因所在的同源染色体未分离,故与该精子同时产生的另三个精子为AaXB、Y、Y,D正确。(共14张PPT)
稳态与调节
第八单元
1.神经系统对激素分泌调节类型的模型构建及判断
(1)甲状腺激素、性激素等分泌调节属于甲类型,即:
(2)抗利尿激素的分泌调节属于乙类型,即由下丘脑合成,垂体释放。
(3)胰岛素、胰高血糖素、肾上腺素等的分泌调节属于丙类型,即:
2.人体生命活动调节的三种方式
1.如图为人体的生命活动调节示意图,下列叙述错误的是(　　)
A.饭后血糖升高时,人体可以通过“刺激→A→C→D”途径促进胰岛素的分泌
B.人体内的甲状腺激素可能完成H过程
C.当人的手被针刺时,可以通过“刺激→A→B→效应器”,使手缩回
D.人在吃得过咸的条件下,可以通过“刺激→A→C→D→F”,使饮水量增加
D
解析:人在吃过咸的食物时,细胞外液渗透压升高,下丘脑的渗透压感受器兴奋,兴奋传至大脑皮层,通过产生渴觉来使饮水量增加,D错误。
对点训练
2.(2025·江苏连云港模拟)褪黑素是由哺乳动物松果体产生的一种激素,具有缩短入睡时间、延长睡眠时间,进而调整睡眠的作用。褪黑素的分泌调节过程如图所示,下列叙述不正确的是(　　)
A.该过程不能体现激素的分级调节
B.长时间光照会使褪黑素的分泌减少
C.该过程中褪黑素的分泌存在反馈调节
D.褪黑素分泌的调节是神经调节,未体现体液调节
D
解析:分级调节是一种分层控制的方式,常见的调控为下丘脑—垂体—内分泌腺轴,图中所示调节方式属于神经—体液调节,其中下丘脑为神经中枢,松果体为效应器,未体现激素的分级调节,A正确,D错误;由题图可知,暗信号可促使褪黑素增多,则光信号会抑制褪黑素分泌,导致褪黑素分泌减少,B正确;褪黑素含量增多时,抑制下丘脑向松果体传递兴奋,即存在反馈调节,C正确。
3.(2025·辽宁葫芦岛模拟)鸡存在性反转现象。芳香化酶是雌性胚胎中把雄激素转变为雌激素的关键酶,并且仅在雌性性腺中存在。在鸡胚性分化之前抑制芳香化酶的表达,能有效地使ZW个体由雌性向雄性发生性反转,以下为母鸡产蛋的调节机制(甲、乙、丙表示器官,a、b、c表示相应激素)。回答下列问题。
(1)图中甲是_________,乙是______,光照刺激母鸡产蛋的调节方式为____________调节。
下丘脑
垂体
神经—体液
解析:性激素的分泌存在下丘脑—垂体—性腺的分级调节,据此分析图中的甲是下丘脑,乙是垂体,光照刺激母鸡产蛋的过程中,既有下丘脑等参与的神经调节,也有促性激素释放激素等参与的激素调节,故调节方式为神经—体液调节。
(2)当c含量增加到一定程度时,会抑制甲和乙分泌相应激素,从而维持c的含量稳定,这说明c的分泌存在__________调节机制。若想检测乙的功能有无问题,可以通过测定血液中b的含量进行判断,而无须对器官乙进行取样,原因是_____________________________________________________
___________________。
(负)反馈
激素通过体液运输,可分布在全身各处,血液中的激素含量可
反应相关器官的情况
解析: c是性激素,当c含量增加到一定程度时,会抑制甲(下丘脑)和乙(垂
体)分泌相应激素,从而维持c的含量稳定,说明c的分泌存在(负)反馈调节机制。乙是垂体,若想检测垂体的功能有无问题,可通过测定血液中b促性腺激素的含量进行判断,而无须对器官乙进行取样,原因是激素通过体液运输,可分布在全身各处,血液中的激素含量可反应相关器官的情况。
(3)为验证芳香化酶能否使鸡发生性反转,科研人员取多个雌性鸡胚,随机均分为两组,编号A、B组。实验组A组注射适量的__________________
___________;对照组B组注射等量的生理盐水,相同且适宜条件下,培养一段时间后,检测各鸡胚血液中_______________________的含量。如果____________________________________________,则支持“芳香化酶能使鸡发生性反转”的假说。
生理盐水配制的芳香
化酶抑制剂
雌、雄激素(或性激素)
A组的雌激素含量低于B组,且A组雄激素含量升高
解析: 分析题意可知,鸡的性别分化与其细胞中的芳香化酶含量密切相关,若该酶缺乏,则会导致ZW个体由雌性向雄性发生性反转的现象,若要验证该假说,则实验的自变量是芳香化酶的作用情况,因变量是鸡的性别,可通过雌激素的含量进行分析,实验设计应遵循对照与单一变量原则,故可设计实验如下:取多个(生长状况一致的)雌性鸡胚,随机均分为两组,编号A、B组。实验组A组注射适量的生理盐水配制的芳香化酶抑制剂,对照组B组注射等量的生理盐水,相同且适宜条件下,培养一段时间后,检测各鸡胚血液中雌、雄激素(或性激素)的含量。如果A组的雌激素含量低于B组,且A组雄激素含量升高,则支持“芳香化酶能使鸡发生性反转”的假说。(共18张PPT)
生物与环境
第九单元
加强点1　根据各类信息构建食物链(网)的方法
1.依据捕食关系曲线构建
根据先上升先下降者为被捕食者,后上升后下降者为捕食者,可以确定图1中食物链为C→B→A。
2.根据所含能量(生物量)构建
(1)分析依据:根据相邻营养级间能量传递效率为10%~20%,可推测能量相差在5倍以内,很可能为同一营养级。
(2)分析结果:
图2生物可形成一条食物链:丙→甲→乙→丁
图3生物可形成食物网:
3.根据生物富集构建
生物体 A B C D E
有机汞浓度/ppm 0.06 7 0.51 68 0.39
(1)分析依据:生物富集现象。重金属、农药等有害物质被生物体吸收后难以排出体外,所以此类物质会随着食物链逐级积累,即营养级越高的个体中含有有害物质的量越多,其含量往往是上一营养级个体含量的5~10倍。
(2)分析结果:
4.依据提供的食物信息构建
信息:古树上有红蜘蛛、蚜虫、草蛉、七星瓢虫、麻雀、花喜鹊6种动物,它们之间的关系是草蛉、七星瓢虫捕食红蜘蛛、蚜虫;红蜘蛛、蚜虫以植物的各器官为食物;麻雀、花喜鹊以红蜘蛛、蚜虫、草蛉为食。依据捕食关系由低营养级→高营养级直接绘图,可得到图4所示食物网。
1.如图表示三种可构成一条食物链的生物(营养级不同)在某河流不同深度的分布情况。下列有关分析错误的是 (　　)
A.三种生物构成的食物链是物种甲→物种乙→物种丙
B.若物种甲表示绿藻,它在不同水深处的个体数量不同,主要是温度的原因
C.物种乙的数量突然增加,短时间内物种丙的数量也会增加
D.若物种丙表示肉食性鱼,该种群营养级高,所含能量较少
B
对点训练
解析:一般情况下,营养级越低的生物个体数量越多,根据三个物种的个体数量及在不同深度的分布情况可知,三种生物构成的食物链是物种甲→物种乙→物种丙,A正确;绿藻在不同水深处的个体数量不同,主要原因是光照强度不同,B错误;物种丙以物种乙为食,因此当物种乙数量突然增加时,短时间内物种丙数量也会增加,C正确;物种丙属于第三营养级,相比第一、二营养级,第三营养级所含的能量较少,D正确。
2.(2024·江西卷)假设某个稳定生态系统只存在一条食物链。研究人员调查了一段时间内这条食物链上其中4种生物的相关指标(如表,表中“—”表示该处数据省略)。根据表中数据,判断这4种生物在食物链中的排序,正确的是(　　)
物种 流经生物的能量/kJ 生物体内镉浓度/μg/g 生物承受的捕食压力指数(一般情况下,数值越大,生物被捕食的压力越大)
① — 0.03 15.64
② — 0.08 —
③ 1.60×106 — 1.05
④ 2.13×108 — —
A.④③①②　　　　　　　 B.④②①③
C.①③②④ D.④①②③
答案:D
解析:根据流经生物的能量判断④的营养级低,③的营养级高;根据生物体内镉浓度判断①的营养级低,②的营养级高;根据生物承受的捕食压力指数推测①的营养级低于③。综合判断4种生物在食物链中的排序是④①②③,A、B、C错误,D正确。
加强点2　能量流动过程中的相关计算
1.能量流动过程中相关“最值”计算
在食物链(网)中,若题干中未做具体说明,则一般认为能量传递的最低效率为10%,最高效率为20%。
2.能量传递效率的有关“定值”计算
(1)已确定营养级间能量传递效率的,不能按“最值”法计算,而需按具体数值计数。例如,在食物链A→B→C→D中,能量传递效率分别为a%、b%、c%,若A的能量为M,则D获得的能量为M×a%×b%×c%。
(2)如果是在食物网中,某一营养级同时从上一营养级多种生物获得能量,且各途径所获得的能量比例确定,则按照各单独的食物链进行计算后合并。
3.人工能量输入计算
对一些特殊状态下有人工能量输入的生态系统的能量流动计算时,要注意输入能量的正确处理。如对某生态系统的第二营养级人工补充能量,则计算第一营养级到第二营养级能量传递效率时,不能考虑人工补充能量,而进行第二营养级到第三营养级能量传递效率计算时,需考虑人工补充能量,因为第二营养级同化的能量由第一营养级和人工补充的能量两部分组成,这两部分都参与传向第三营养级的过程。
3.(2025·湖北孝感模拟)在如图所示的食物网中,假如猫头鹰的食物有2/5来自兔子,2/5来自鼠,1/5来自蛇,那么猫头鹰若增加20 g体重,最少需要消耗植物(　　)
A.600 g B.900 g
C.1 600 g D.5 600 g
B
对点训练
解析:通过食物链植物→兔→猫头鹰,猫头鹰增重20 g×2/5=8 g,最少需要消耗植物的量为8 g÷20%÷20%=200 g;通过食物链植物→鼠→猫头鹰,猫头鹰增重20 g×2/5=8 g,最少需要消耗植物的量为8 g÷20%÷20%=200 g;通过食物链植物→鼠→蛇→猫头鹰,猫头鹰增重20 g×1/5=4 g,最少需要消耗植物的量为4 g÷20%÷20%÷20%=500 g。所以合计需要消耗植物200 g+
200 g+500 g=900 g。
4.(2025·广东深圳模拟)如图表示某一生态系统中的能量流动过程,其中甲、乙、丙代表生物成分,A、B、C、D、E、F代表能量。下列叙述错误的是
(　　)
A.E表示的是各营养级呼吸作用散失的能量
B.A流入甲是通过光合作用实现的
C.C/B的数值可代表能量由第二营养级流向第三营养级的传递效率
D.生态系统中乙的个体数量可能大于甲
C
解析:E表示的是各营养级呼吸作用散失的能量,A正确;图中甲是生产者,
A是其同化的能量,是通过其光合作用实现的,B正确;乙、丙分别处于第
二、第三营养级,同化的能量分别为B、C,第二营养级由有机物输入的能量为F,则能量由第二营养级流向第三营养级的传递效率=C/(B+F),C错误;图中甲是生产者,乙是初级消费者,后者的数量可能大于前者,如森林中虫的数量大于树,D正确。(共28张PPT)
细胞的能量供应和利用
第三单元
加强点1　光呼吸与光抑制
1.光呼吸
(1)发生条件
①干旱、炎热条件下,气孔关闭,阻止CO2进入叶片和O2逸出叶片。
②Rubisco具有两面性(或双功能)。
(2)过程
(3)发生场所:叶绿体、过氧化物酶体、线粒体。
2.光抑制
(1)概念:植物的光合系统所接受的光能超过光合作用所需时,光合功能便降低,这就是光合作用的光抑制。
(2)机理:光合系统的破坏,PSⅡ是光破坏的主要场所。发生光破坏后的结果:电子传递受阻,光合效率下降。
1.(2024·辽宁卷)在光下叶绿体中的C5能与CO2反应形成C3;当CO2/O2比值低时,C5也能与O2反应形成C2等化合物。C2在叶绿体、过氧化物酶体和线粒体中经过一系列化学反应完成光呼吸过程。上述过程在叶绿体与线粒体中主要物质变化如图1所示。
对点训练
光呼吸将已经同化的碳释放,且整体上是消耗能量的过程。回答下列问题。
(1)反应①是___________过程。
CO2的固定
解析:在光合作用的暗反应过程中,CO2在特定酶的作用下,与C5结合形成两个C3分子,这个过程称作CO2的固定,故反应①是CO2的固定过程。
(2)与光呼吸不同,以葡萄糖为反应物的有氧呼吸产生NADH的场所是
____________和____________ 。
细胞质基质
线粒体基质
解析: 有氧呼吸的第一、二、三阶段的场所依次是细胞质基质、线粒体基质和线粒体内膜。有氧呼吸第一阶段是葡萄糖分解成丙酮酸和NADH,合成少量ATP;第二阶段是丙酮酸和水反应生成二氧化碳和NADH,合成少量ATP,第三阶段是前两个阶段产生的NADH与O2结合生成水,故以葡萄糖为反应物的有氧呼吸产生NADH的场所是细胞质基质、线粒体基质。
(3)我国科学家将改变光呼吸的相关基因转入某种农作物野生型植株(WT),得到转基因株系1和2,测定净光合速率,结果如图2、图3。图2中植物光合作用CO2的来源除了有外界环境外,还可来自_______和______
_____(填生理过程)。7~10时,株系1和2与WT净光合速率逐渐产生差异,原因是_______________________________________________________
___________________________________________________________________________________________________________。据图3中的数据
_____(填“能”或“不能”)计算出株系1的总光合速率,理由是_______
_________________________________________________________________________________________________________________________。
光呼吸
细胞
呼吸
7~10时,随着光照强度的增强,株系1和2由于转入了改变光呼吸
的相关基因,光呼吸速率降低,与O2反应的C5减少,更多的C5参与CO2的固定,与WT相比,株系1和株系2的净光合速率较高
不能
总光合
速率=净光合速率+呼吸速率,呼吸速率为光照强度为0时CO2的释放速率,由图无法得出株系1的呼吸速率,故无法计算出株系1的总光合速率
解析: 由图1可知,在线粒体中进行光呼吸的过程中,也会产生CO2,因此植物光合作用CO2的来源除了外界环境外,还可来自光呼吸、细胞呼吸。7~10时,随着光照强度的增加,株系1和2由于转入了改变光呼吸的相关基因,光呼吸速率降低,与O2反应的C5减少, 更多的C5参与CO2的固定,与WT相比,株系1和株系2的净光合速率较高。总光合速率=净光合速率+呼吸速率,呼吸速率为光照强度为0时CO2的释放速率,由图示无法得出株系1的呼吸速率,故无法计算出株系1的总光合速率。
(4)结合上述结果分析,选择转基因株系1进行种植,产量可能更具优势,判断的依据是__________________________________________________
________________。
与株系2、WT相比,转基因株系1的净光合速率最大,积
累的有机物较多
解析: 由图2、图3可知,与株系2、WT相比,转基因株系1的净光合速率最大,故积累的有机物较多,因此选择转基因株系1进行种植,产量可能更具优势。
加强点2　二氧化碳的浓缩机制
1.C4途径固定CO2的方式
玉米、甘蔗等起源于热带的植物,叶肉细胞的叶绿体内,在有关酶的催化作用下,CO2首先被一种三碳化合物(PEP)固定,形成一个四碳化合物(C4)。C4进入维管束鞘细胞的叶绿体中,释放出一个CO2,并形成另一种三碳化合物——丙酮酸。释放出来的CO2进入卡尔文循环;丙酮酸则再次进入叶肉细胞中的叶绿体内,在有关酶的催化下,通过ATP提供的能量,转化成PEP,继续固定CO2。
具体过程如图所示。
这种以四碳化合物(C4)为光合最初产物的途径称为C4途径,而卡尔文循环这种以三碳化合物(C3)为光合最初产物的途径则称为C3途径。相应的植物被称为C4植物和C3植物。
C4途径的生物学意义在于,热带植物为了防止水分过度蒸发,常常关闭叶片上的气孔,这样空气中的CO2就不易进入叶肉细胞,不能满足光合作用对CO2的需求。而C4途径中能固定CO2的羧化酶对CO2有很高的亲和力,使叶肉细胞能有效地固定和浓缩CO2,供维管束鞘细胞中叶绿体内的C3途径利用。
2.景天科植物的CO2固定(CAM途径)
景天酸代谢是许多肉质植物的一种特殊代谢方式,在夜间气孔开放,大气中的CO2从气孔进入,被磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)羧化酶催化,与PEP结合形成草酰乙酸(OAA),再经苹果酸脱氢酶作用还原为苹果酸,储存于液泡中。在白天,苹果酸从液泡中释放出来,经脱羧酶作用形成CO2和丙酮酸,CO2产生后用于卡尔文循环,如图所示。
3.蓝细菌的CO2浓缩机制
蓝细菌具有CO2浓缩机制,如图所示。
2.根据光合作用中CO2固定方式的不同,可以将植物分为多种类型,其中C3和C4植物的光合速率随外界CO2浓度的变化如图所示(CO2饱和点是指植物光合速率开始达到最大值时的外界CO2浓度)。据图分析,下列说法错误的是(　　)
对点训练
A.在低CO2浓度下,C4植物光合速率更易受CO2浓度变化的影响
B.在C4植物CO2饱和点时,C4植物的光合速率要比C3植物的低
C.适当扩大C3植物的种植面积,可能更有利于实现碳中和的目标
D.在干旱条件下,气孔开度减小,C4植物生长效果要优于C3植物
答案:B
解析:分析题图可知,在低CO2浓度下,浓度稍微
提高,C4植物光合速率快速提高,C3植物在CO2
浓度很低时不进行光合作用,故低CO2浓度下C4
植物光合速率更易受CO2浓度变化的影响,A正
确;据题图可知,在C4植物CO2饱和点(外界CO2
体积分数为350×10-6左右)时,C4植物的光合速
率要比C3植物的高,B错误;C3植物的CO2饱和点更高,能利用更多的CO2,故适当扩大C3植物的种植面积,可能更有利于实现碳中和的目标,C正确;在干旱条件下,气孔开度减小,C4植物能利用更低浓度的CO2,生长效果要优于C3植物,D正确。
3.(2021·辽宁卷)早期地球大气中的O2浓度很低,大约3.5亿年前,大气中O2浓度显著增加,CO2浓度明显下降。现在大气中的CO2浓度约390 μmol·mol-1,
是限制植物光合作用速率的重要因素。核酮糖二磷酸羧化酶/加氧酶(Rubisco)是一种催化CO2固定的酶,在低浓度CO2条件下,催化效率低。有些植物在进化过程中形成了CO2浓缩机制,极大地提高了Rubisco所在局部空间位置的CO2浓度,促进了CO2的固定。回答下列问题。
(1)真核细胞叶绿体中,在Rubisco的催化下,CO2被固定形成__________
_______,进而被还原生成糖类,此过程发生在____________中。
三碳化合
物(C3)
叶绿体基质
解析:光合作用的暗反应中,CO2被固定形成三碳化合物(C3),进而被
还原生成糖类,此过程发生在叶绿体基质中。
叶绿体
细胞呼吸和光合作用
①由这种CO2浓缩机制可以推测,PEPC与无机碳的亲和力_____(填“高
于”“低于”或“等于”)Rubisco。
②图2所示的物质中,可由光合作用光反应提供的是_____________。图
中由Pyr转变为PEP的过程属于________ (填“吸能反应”或“放能反
应”)。
③若要通过实验验证某植物在上述CO2浓缩机制中碳的转变过程及相应场所,可以使用___________技术。
高于
吸能反应
NADPH和ATP
同位素示踪
AC(共25张PPT)
生物的变异与进化
第七单元
加强点1　基因突变的类型与判断方法
1.突变类型
2.判定方法
1.(2025·湖北荆州模拟)某种动物(ZW型)Z染色体上的某个基因突变后的表达产物会导致胚胎发育停滞而死亡,W染色体上无该基因或其等位基因。下列关于该种突变的叙述,错误的是(　　)
A.若该突变为显性突变,则雌性个体产生的卵细胞不携带突变基因
B.若该突变为显性突变,则该动物种群中雄性个体均为隐性纯合子
C.若该突变为隐性突变,则该动物种群中雌、雄个体的数量相等
D.若该突变为隐性突变,则雌、雄个体杂交,子代致死的均为雌性个体
C
对点训练
解析:假设该突变基因用A/a表示,若该突变为显性突变,则雌性个体(ZaW)产生的卵细胞不携带突变基因,A正确;若该突变为显性突变,则出现突变基因的个体会死亡,所以该动物种群中雄性个体均为隐性纯合子,B正确;若该突变为隐性突变,则该种动物种群中雄性个体(ZAZA和ZAZa)与雌性个体(ZAW)的数量不相等,C错误;若该突变为隐性突变,则雌(ZAW)、雄(ZAZA和ZAZa)个体杂交,子代致死的均为雌性(ZaW)个体,D正确。
加强点2　不同突变体是否为同一位点突变的判断
1.两种突变来自一对基因突变(隐性突变)
2.两种突变来自两对基因突变(隐性突变)
2.野生型拟南芥的叶片是光滑形边缘,研究影响其叶片形状的基因时,发现了6个不同的隐性突变,每个隐性突变只涉及1个基因。这些突变都能使拟南芥的叶片表现为锯齿状边缘。利用上述突变培育成6个不同纯合突变体①~⑥,每个突变体只有1种隐性突变。不考虑其他突变,根据表中的杂交实验结果,下列推断错误的是(　　)
杂交组合 子代叶片边缘
①×② 光滑形
①×③ 锯齿状
①×④ 锯齿状
①×⑤ 光滑形
②×⑥ 锯齿状
对点训练
A.②和③杂交,子代叶片边缘为光滑形
B.③和④杂交,子代叶片边缘为锯齿状
C.②和⑤杂交,子代叶片边缘为光滑形
D.④和⑥杂交,子代叶片边缘为光滑形
C
解析:①×③、①×④的子代叶片边缘全为锯齿状,说明①与③④是同一基因突变而来,这3种隐性基因互为等位基因,①和②杂交的子代叶片边缘为光滑形,说明②的隐性基因与①的隐性基因是非等位基因,因此②和③杂交,子代叶片边缘为光滑形,③和④杂交,子代叶片边缘为锯齿状,A、B正确;①×②、①×⑤的子代全为光滑形,说明①与②、①与⑤是分别由不同基因发生隐性突变导致的,但②与⑤可能是同一基因突变形成的,也可能是不同基因突变形成的,若为前者,则②和⑤杂交,子代叶片边缘为锯齿状,若为后者,子代叶片边缘为光滑形,C错误;①与②是由不同基因发生隐性突变导致的,①与④应是同一基因突变而来的,②×⑥的子代全为锯齿状,说明②与⑥是同一基因突变形成的,则④与⑥是不同基因突变形成的,④和⑥杂交,子代叶片边缘为光滑形,D正确。
加强点3　变异类型的综合判断
提醒:①基因突变一定会导致基因碱基序列的改变,但不一定引起生物性状的改变。
②真核生物DNA的非基因区发生碱基改变不属于基因突变,突变的基因不一定都能遗传给后代。
③基因重组一般发生在控制不同性状的基因间,至少涉及两对等位基因,如AABb自交不能发生基因重组,受精过程也不发生基因重组。
④表观遗传基因碱基序列没有改变,但性状发生了改变,且可遗传。
3.(2024·广东卷)研究发现,短暂地抑制果蝇幼虫中PcG 蛋白(具有组蛋白修饰功能)的合成,会启动原癌基因zfhl的表达,导致肿瘤形成。驱动此肿瘤形成的原因属于(　　)
A.基因突变　　　　　　　 B.染色体变异
C.基因重组 D.表观遗传
D
对点训练
解析:由题意可知,短暂地抑制果蝇幼虫中PcG 蛋白(具有组蛋白修饰功能)的合成,会启动原癌基因zfhl的表达,导致肿瘤形成,即基因型未发生变化而表型却发生了改变,因此驱动此肿瘤形成的原因属于表观遗传,
D正确。
加强点4　判断特定基因是否位于特定染色体上
1.利用单体定位
2.利用三体定位
3.利用染色体片段缺失定位
4.(2025·湖北黄石模拟)科研人员常采用突变体与三体杂交的方法确定突变基因在染色体上的位置。已知水稻的正常熟对早熟为显性,由基因B/b控制。现有早熟突变株水稻,为判断突变基因是在9号还是在11号染色体上,科研人员以该突变株为父本,分别与9号染色体和11号染色体的三体纯合正常熟水稻杂交,选择F1中的三体与早熟水稻杂交得到F2(说明:实验过程中不考虑突变,各种配子均能存活且受精机会均等;三体在减数分裂时,配对的两条染色体彼此分离,另一条染色体随机移向细胞一极;三体和二倍体存活机会相等),结果如表。下列叙述正确的是(　　)
对点训练
亲本(♀) F2表型及比例
早熟 正常熟
9号染色体三体 85 88
11号染色体三体 36 172
A.无法用光学显微镜观察鉴定三体水稻
B.突变基因b位于9号染色体上
C.亲本为11号染色体三体的F2的正常熟水稻中三体占3/5
D.F2中正常熟水稻的基因型为BBb或Bbb
答案:C
解析:染色体数目变异在光学显微镜下可以观察到,A错误;若突变基因位于三体上,则F1测交所得F2的表型及比例为正常熟∶早熟=5∶1,对应表格数据可知突变基因b位于11号染色体上,B错误;若基因B/b在11号染色体上,则该突变体与11 三体(BBB)杂交,产生的F1的基因型为BBb和Bb,且比例为1∶1,然后从F1中选出三体(BBb)进行测交,则产生的后代基因型及比例为BBb∶Bbb∶Bb∶bb=1∶2∶2∶1,F2的正常熟水稻中三体占3/5,基因型有BBb、Bbb、Bb三种,C正确,D错误。
加强点5　探究变异的类型
利用“假说—演绎法”探究变异的类型
(1)假说—演绎法的基本内容
(2)变异类型实验探究题的答题模板
5.(2025·河北廊坊模拟)某科研小组对野生纯合小鼠进行X射线处理,得到一只雄性突变型小鼠。对该小鼠研究发现,突变性状是由位于一条染色体上的某基因突变产生的。该小组想知道突变基因的显隐性及其在染色体上的位置,设计了如下杂交实验方案,请将下列方案补充完整。(注:除要求外,不考虑性染色体的同源区段;相应基因用D/d表示)
(1)杂交方法:__________________________________。
让突变型雄鼠与多只野生型雌鼠交配
对点训练
解析:根据题干可知,这只突变型小鼠是雄性,所以应该让该突变型雄鼠与多只野生型雌鼠交配,然后根据子代的表型及比例来确定突变基因的显隐性和位于哪条染色体上。
(2)观察统计:统计并绘制子代雌雄小鼠中野生型和突变型的数量表格。
项目 野生型 突变型 突变型/(野生型+突变型)
雄性小鼠 A
雌性小鼠 B
(3)结果分析与结论:
①如果A=1,B=0,说明突变基因位于__________。
②如果A=0,B=1,说明突变基因为_____ (填“显性”或“隐性”),且位于____________。
③如果A=0,B=____,说明突变基因为隐性,且位于X染色体上。
④如果A=B=1/2,说明突变基因为______ (填“显性”或“隐性”),且位于____________。
Y染色体上
显性
X染色体上
0
显性
常染色体上
解析: ①若突变基因位于Y染色体上,子代中雄性全为突变型小鼠,雌性全为野生型小鼠;②若突变基因位于X染色体上,且为显性,子代中雄性全为野生型小鼠,雌性全为突变型小鼠;③若突变基因位于X染色体上,且为隐性,则该突变型雄鼠与野生型雌鼠的基因型分别为XdY和XDXD,二者杂交所得子代中雄性和雌性全为野生型小鼠;④若突变基因位于常染色体上,且为显性,则该突变型雄鼠与野生型雌鼠的基因型分别为Dd和dd,二者杂交所得子代中雌雄性小鼠中都有突变型和野生型。
(4)拓展分析:
如果基因位于X、Y染色体的同源区段,且突变后性状发生改变,则突变性状为_______________ (填“显性性状”或“隐性性状”),该个体的基因型为_______________。
显性性状
XDYd或XdYD
解析: 若突变基因位于X、Y染色体的同源区段,突变后性状发生改变,说明突变性状为显性性状,该个体的基因型为XDYd或XdYD。(共12张PPT)
细胞的基本结构与物质运输
第二单元
加强点1　主动运输的能量与“泵”的类型
1.主动运输的三种类型
(1)主动运输的能量来源分为三类(如图):ATP直接提供能量(ATP驱动泵)、
间接供能(协同转运蛋白)、光驱动(光驱动泵)。
(2)协同运输是一种物质的逆浓度梯度跨膜运输,其依赖于另一种物质的顺浓度梯度转运,该过程消耗的能量来自离子电化学梯度。
2.与物质出入细胞有关的几种“泵”
(1)Na+-K+泵
(2)质子泵
(3)钙泵
钙泵是Ca2+激活的ATP酶,每水解一个ATP转运两个Ca2+到细胞外,形成Ca2+梯度。通常细胞质游离的Ca2+浓度很低,胞外的Ca2+即使很少量涌入胞内,都会引起胞质游离的Ca2+浓度显著变化,导致一系列生理反应。Ca2+内流能迅速地将细胞外信号传入细胞内,因此Ca2+是一种十分重要的信号物质。
C
对点训练
加强点2　耐盐碱植物的抗盐胁迫机制
耐盐植物能够在高盐胁迫的逆境中正常生长,其根细胞特殊的转运机制发挥了十分重要的作用。如图是耐盐植物根细胞参与抵抗盐胁迫有关的结构示意图。
据图可知,图示各结构中H+浓度存在明显差异,这种差异主要由位于细胞膜和液泡膜上的H+-ATP泵来维持。
H+的这种分布特点可将Na+转运到胞外或液泡内,Na+转运到胞外或液泡内是由细胞膜或液泡膜两侧的H+浓度差所驱动的。
大量的Na+进入细胞提高了细胞液浓度,使细胞液的渗透压升高,有利于根细胞对水分的吸收。
盐胁迫条件下,植物根部细胞降低Na+毒害的“策略”是使Na+进入液泡或排出细胞。
2.(2024·甘肃卷)维持细胞的Na+平衡是植物的耐盐机制之一。盐胁迫下,植物细胞膜(或液泡膜)上的H+-ATP酶(质子泵)和Na+-H+逆向转运蛋白可以将Na+从细胞质基质中转运到细胞外(或液泡中),以维持细胞质基质中的低Na+水平(见图)。下列叙述错误的是(　　)
A.细胞膜上的H+-ATP酶磷酸化时伴随着空间构象的改变
B.细胞膜两侧的H+浓度梯度可以驱动Na+转运到细胞外
C.H+-ATP酶抑制剂会干扰H+的转运,但不影响Na+转运
D.盐胁迫下Na+-H+逆向转运蛋白的基因表达水平可能提高
C
对点训练
解析:由题图可知,细胞膜上的H+-ATP酶可将细胞内的H+运出细胞,消耗ATP,H+-ATP酶磷酸化时伴随着空间构象的改变,A正确;H+顺浓度梯度进入细胞所释放的势能是驱动Na+转运到细胞外的直接动力,B正确;H+-ATP酶抑制剂干扰H+的转运,影响膜两侧H+浓度,进而影响Na+的运输,C错误;耐盐植株的Na+-H+逆向转运蛋白比普通植株多,以适应高盐环境,因此盐胁迫下Na+-H+逆向转运蛋白的基因表达水平可能提高,D正确。(共21张PPT)
生物技术与工程
第十单元
加强点1　PCR技术及其应用
1.原理与过程的归纳
2.PCR技术的应用类型
(1)采用RT PCR技术检测RNA病毒感染
常规的PCR过程是由依赖DNA的DNA聚合酶以DNA作为模板进行扩增的,而RT PCR则由依赖RNA的DNA聚合酶(逆转录酶)来完成。首先,由逆转录酶将RNA单链转录为与其互补的DNA(cDNA),再通过常规PCR和相应引物进行另一DNA链的合成以及DNA双链的扩增。RT PCR是一种很灵敏的技术,可以检测很低拷贝数的RNA,广泛应用于遗传病的诊断,并且可以用于定量监测某种RNA的含量。
(2)利用反向PCR技术扩增已知DNA序列两侧的未知DNA序列
利用PCR技术进行基因扩增时,为了便于设计引物,要求目的基因两侧的序列是已知的。当DNA的某些序列已知,而需要扩增已知序列两端的未知序列时,可采用反向PCR技术。
(3)利用不对称PCR技术扩增大量单链DNA(ssDNA)
不对称PCR的原理是使用不等量的一对引物来扩增以产生大量的单链DNA,两条引物的比例通常为100∶1,这样随着PCR反应的进行,浓度低的引物很快被消耗光,高浓度引物随即产生大量的目的单链DNA。低浓度引物的加入保证了扩增过程具有足够多的模板,而高浓度引物则保证了单链DNA的大量合成。
(4)利用巢式PCR技术进行扩增
巢式PCR的目的在于目的片段的特异性扩增,需要根据目的片段设计外围引物和巢式引物。首先使用目的片段外围的引物对模板进行扩增,然后对其扩增产物进行纯化,并作为第二轮扩增的模板。第二轮扩增使用内部的巢式引物进行扩增得到目的片段,第二次PCR扩增得到的目的片段短于第一次扩增。巢式PCR的优点在于采取两轮PCR对目的片段进行扩增,如果第一轮得到的是非特异性片段,那么第二轮在错误片段上进行引物配对并扩增的概率极低,大大提升了特异性。缺点是由于对同一片段进行了两次PCR反应,引起交叉污染的概率较大。
(5)利用重叠延伸PCR技术进行定点突变
重叠延伸PCR也叫重组PCR。通过采用分别具有互补末端的引物扩增两条DNA,使两个PCR产物形成了同源区,从而在随后的扩增反应中通过同源区的延伸,将不同来源的扩增片段重叠拼接起来。该技术广泛应用于基因的定点突变、融合基因的构建、长片段的分步合成、目的基因的敲除等方面。
1.(2025·湖南长沙模拟)反转录PCR又称逆转录PCR(RT PCR),是以mRNA为模板进行的特殊PCR,过程如图。下列相关叙述错误的是(　　)
A.图示过程需要控制温度,否则可能得不到产物
B.RT PCR技术中,不需要已知mRNA的全部序列
C.过程③中子链沿着模板链的5'→3'方向延伸
D.RT PCR技术可应用于RNA病毒感染的检测
C
对点训练
解析:过程③中,在引物作用下,DNA聚合酶从引物3'端开始延伸DNA链,即子链沿着模板链的3'→5'方向延伸,C错误。
2.(2025·湖北十堰模拟)不对称PCR是利用不等量的一对引物来产生大量单链DNA(ssDNA)的方法。加入的一对引物中含量较少的被称为限制性引物,含量较多的被称为非限制性引物。PCR反应的最初的若干次循环中,其扩增产物主要是双链DNA(dsDNA),但当限制性引物消耗完后,就会产生大量的ssDNA。不对称PCR的简单过程如图所示。假设模板DNA分子初始数量为a个,6次循环后开始扩增产生ssDNA。下列叙述错误的是(　　)
A.限制性引物和非限制性引物均需要依据模板DNA的碱基序列来设计
B.据图可知,最后大量获得的ssDNA与图中甲链的碱基序列相同
C.该不对称PCR过程中需要(26-1)a个限制性引物
D.上述过程中子链分别沿限制性引物的5'端、非限制性引物的3'端延伸
答案:D
解析:PCR扩增时需要已知目的基因两侧的碱基序列来设计引物,因此限制性引物和非限制性引物均需要依据模板DNA的碱基序列来设计,A正确;非限制性引物与乙链结合,最后大量获得的ssDNA与图中甲链的碱基序列一致,B正确;PCR扩增时引物是新子链的一部分,假设模板DNA分子初始数量为a个,6次循环后产生26个DNA分子,因此该不对称PCR过程中需要(26-1)a个限制性引物,C正确;扩增时耐高温的DNA聚合酶将4种脱氧核苷酸连接至引物的3'端,D错误。
加强点2　基因编辑技术及其应用
CRISPR/Cas9基因编辑技术能对基因进行定点编辑,其原理是由一条单链向导RNA(sgRNA)引导内切核酸酶Cas9到一个特定的基因位点进行切割(如图)。
CRISPR复合体中的sgRNA的主要功能是与靶向基因(目的基因)上特定碱基序列互补,从而定向引导Cas9蛋白与靶向基因结合,并在特定位点切割DNA。
CRISPR/Cas9基因编辑技术培育转基因生物,与传统的基因工程相比,其明显优点是可将目的基因定点插入所需位点,避免了因目的基因随机插入宿主细胞DNA引起的生物安全性问题。CRISPR/Cas9基因编辑技术在基因治疗、基因水平进行动植物的育种、研究基因的功能等方面有广阔的应用前景。
3.(2025·湖北宜昌模拟)CRISPR/Cas9基因编辑技术根据靶基因序列设计向导sgRNA,精确引导核酸酶Cas9切割与sgRNA配对的DNA,相关酶在修复断裂DNA的过程中会改变连接部位的碱基序列。科研人员通过删除编码PD 1蛋白基因的2、3、4片段造成蛋白质的功能缺失,制作PD 1基因敲除鼠的流程如图1所示。将体外转录获得的Cas9 mRNA和sgRNA导入小鼠的受精卵中,获得了12只基因编辑小鼠。利用PCR鉴定小鼠的基因型,电泳结果如图2所示。已知P1和P2是PCR的引物,下列相关分析正确的是 (　　)
对点训练
A.核酸酶Cas9敲除2、3、4片段作用在磷酸二酯键,引起的变异属于基因重组
B.欲将基因的2、3、4共3个片段切除,敲除前需要设计3个向导sgRNA
C.图2中,4和12个体杂交的子代均为基因敲除纯合子(不考虑性别)
D.图2中,3、5、9个体的体内均能检测到PD 1基因,8和10个体则不能检测到该基因
答案:C
解析:图1中,通过删除编码PD 1蛋白功能区的2、3、4片段造成蛋白的功能性缺失,指的是将野生型基因内部的部分碱基剪切,作用在磷酸二酯键,改变的是基因内部的碱基序列,属于可遗传变异中的基因突变,A错误;图1中,需要将基因的2、3、4共3个片段切除,需要设计片段2和片段4的2个sgRNA,B错误;基因敲除后,其核苷酸数量减少,电泳时移动速度快,距离加样孔远,即4和12个体均为敲除纯合子,杂交的子代均为基因敲除纯合子,C正确;3和8个体的基因未敲除,5个体和9个体为基因敲除杂合子,体内均能检测到PD 1基因,
10个体为突变基因纯合子不能检测到PD 1基因,D错误。
4.(2025·广东云浮模拟)水蛭素是一种蛋白质,可用于预防和治疗血栓。某科研团队运用重叠延伸PCR技术在水蛭素基因中的特定位点引入特定突变,使水蛭素第47位的天冬酰胺(密码子为AAC、AAU)替换为赖氨酸(密码子为AAA、AAG),从而提高水蛭素的抗凝血活性。原理如图。
注:图中的引物2和3的突起处代表与模板链不能互补的突变位点。
(1)由以上事例可知,要对蛋白质的结构进行改造,需要通过___________
_________________来完成。
(或基因定点突变)
改造基因
(2)若拟突变位点的碱基对为A—T,则需要让其突变为____________才能达到目的。引物2的突变位点(突起处)应设计为______ (假设引物为单链DNA)。
　A或G
T—A或C—G
解析:若拟突变位点的碱基对为A—T,则需要让其突变为T—A或C—G,对应的密码子由AAU变成AAA或由AAC变成AAG,即可使天冬酰胺替换为赖氨酸。
(3)在第一阶段获得2种具有重叠片段DNA的过程中,引物1、引物2组成的反应系统和引物3、引物4组成的反应系统中均进行一次复制,共产生____种DNA分子。该阶段必须将引物1、2和引物3、4置于不同反应系统中,这是因为_________________________________________________________
_____。
3
引物2和3中存在互补配对片段,置于同一反应系统时会结合而失去
作用
解析: 若两个反应系统均进行一次复制,则会产生3种不同的DNA分子,因为引物1和4产生的DNA分子相同。
(4)利用重叠延伸PCR技术还可以将两个不同来源的DNA片段拼接起来。有人想利用该技术把基因M和N拼接在一起,设计基因M的引物M1、M2,基因N的引物N1、N2。在设计这4种引物时,特别要注意的问题是_______
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M1、M2中的一种引物与N1、N2中的一种引物必须具有互补配对的片段
解析: 重叠互补引物的设计是重叠延伸PCR技术成功的关键。拼接基因M和N时,设计引物需要注意找到两种基因的重叠部分,即M1、M2中的一种引物与N1、N2中的一种引物必须具有互补配对的片段。

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