【精品解析】浙江省卓越联盟2024-2025学年高一下学期5月月考生物试题

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浙江省卓越联盟2024-2025学年高一下学期5月月考生物试题
一、选择题(本大题共20小题,每小题2分,共40分。每小题列出的四个备选项中只有一个是符合要求的,不选、多选、错选均不得分)
1.组成生物体内蛋白质的天然氨基酸有20种,下列物质不是以氨基酸为原料合成的是(  )
A.脂肪酶 B.胰岛素 C.核酶 D.RNA聚合酶
2.葡萄糖和油脂的组成元素均为C、H和O。等质量的葡萄糖和油脂完全氧化分解,葡萄糖耗氧较_____,产能较_____(  )
A.多、多 B.多、少 C.少、少 D.少、多
3.以幼嫩黑藻的叶绿体为指标进行“胞质环流”的观察,发现叶绿体可顺或逆时针运动。与其运动相关的细胞结构是(  )
A.纺锤体 B.细胞骨架 C.中心体 D.高尔基体
世界首例人造生物“辛西娅”是科学家将山羊支原体的遗传物质破坏,并向其导入一个含有381个基因片段的人造细胞,该生命体可通过不断分裂进行增殖。阅读材料完成下列小题:
4.下列有关人造细胞的叙述错误的是(  )
A.外源DNA是以脱氧核苷酸为组成单位
B.该细胞的细胞膜是以脂双层为基本骨架
C.该研究可作为理解生命规律的模型
D.核孔是某些大分子物质出入细胞核的通道
5.下列有关“辛西娅”遗传信息的叙述错误的是(  )
A.“辛西娅”的遗传物质是DNA
B.遗传信息可以从DNA流向子代DNA
C.遗传信息的流向可运用同位素标记法进行全面研究
D.遗传信息可从DNA流向RNA,再从RNA流向蛋白质
6.ATP是生物体内直接利用的能源物质,下列有关ATP的叙述正确的是(  )
A.ATP中的A是指腺苷,由腺嘌呤和脱氧核糖组成
B.ATP水解失去2个高能磷酸键后,可成为DNA的组成单位
C.ATP的水解往往和机体内某一放能反应相关联
D.ATP在生物体内的含量维持在一定水平,但需要时可快速生成
7.细胞进行有丝分裂时,伴随着各种“加倍”。下列叙述正确的是(  )
A.DNA和基因的加倍不是同一时期
B.染色体数目加倍和染色单体消失不在同一个时期
C.染色体组的加倍发生于分裂末期
D.动物细胞中心体的加倍发生在间期
8.下列哪项说法不支持遗传的染色体学说(  )
A.基因与染色体都作为独立的遗传单位
B.形成配子时,非等位基因与非同源染色体进入配子不是同时发生的
C.等位基因和同源染色体在体细胞中都是成对存在的
D.在形成配子时,同源染色体彼此分离,同时等位基因互相分离
9.下列有关质壁分离及复原实验的叙述正确的是(  )
A.洋葱鳞片叶内表皮细胞在0.3g/mL蔗糖溶液中不发生质壁分离
B.质壁分离后细胞壁和细胞膜之间充满浓度略低于0.3g/mL的蔗糖溶液
C.滴加0.3g/mL蔗糖溶液组在质壁分离复原过程中属于实验组
D.用KNO3溶液代替0.3g/mL蔗糖溶液,观察到的实验现象完全相同
10.玉米长时间水淹,厌氧呼吸产能较少,使液泡吸收H+减缓,引起细胞溶胶H+积累:同时产生的乳酸会使pH进一步降低,达到一定程度会引起细胞酸中毒。细胞可将丙酮酸产乳酸途径转换为丙酮酸产酒精途径,以延缓细胞酸中毒。下列叙述正确的是(  )
A.正常情况下,玉米根细胞细胞液的pH高于细胞溶胶
B.若检测到水淹的玉米根有CO2的产生,不一定能判断是否有酒精生成
C.丙酮酸产乳酸途径转换为产酒精途径时,合成较多的ATP以缓解能量供应不足
D.丙酮酸产乳酸途径转换为产酒精途径时,消耗较多的[H]以缓解酸中毒
11.选用淀粉、蔗糖、淀粉酶和蔗糖酶来探究酶的专一性。下列叙述正确的是(  )
A.各组试管反应温度、pH条件只需相同即可
B.可设计淀粉溶液加蒸馏水组作为实验组
C.若淀粉溶液加蔗糖酶组出现阳性反应,可能是淀粉溶液混有蔗糖
D.反应结束后向各试管中加入KI-I2试剂进行检测
12.p53基因是生物体内一种较著名的基因,其表达的p53蛋白可延迟细胞周期进程以修复DNA的损伤或无法修复时启动细胞凋亡而防止细胞癌变。下列叙述正确的是(  )
A.p53蛋白可使细胞周期停留在M期
B.p53基因是一种原癌基因
C.具有细胞周期的细胞中p53蛋白含量较低
D.p53蛋白可引起细胞坏死
13.孟德尔自由组合定律发生在下列哪个过程中(  )
A.①和② B.② C.③和④ D.③
14.溶酶体酸性环境的维持与膜上H+载体蛋白和H+/Cl-转运蛋白有关,其H+浓度由H+载体蛋白维持。H+/Cl-转运蛋白在H+浓度梯度驱动下,运出H+的同时,把Cl-逆浓度梯度运入溶酶体。H+/Cl-转运蛋白缺失突变体,因Cl-转运受阻导致溶酶体内的吞噬物积累,严重时可导致溶酶体破裂。下列叙述错误的是(  )
A.H+和Cl-均可通过主动转运进入溶酶体
B.H+载体蛋白缺失也可引起溶酶体内的吞噬物积累
C.突变体细胞的溶酶体pH升高
D.突变体细胞中损伤和衰老的细胞器无法得到及时清除
15.有关噬菌体侵染实验的叙述,正确的是(  )
A.若亲代噬菌体含35S,则部分子代噬菌体含35S
B.子代噬菌体的产生需要宿主细胞和亲代噬菌体共同提供遗传信息
C.用35S标记亲代噬菌体,该组实验若搅拌不充分会影响检测结果
D.该实验结果表明DNA是主要的遗传物质,蛋白质无法确定
16.肺炎链球菌转化实验中,S型菌的部分DNA片段进入R型菌内并整合到DNA分子上,使R型菌转化为能合成荚膜多糖的S型菌。下列叙述错误的是(  )
A.R型菌通过基因重组转化为S型菌
B.S型菌转录的mRNA可结合多个核糖体,并合成多条相同的多肽链
C.S型菌的DNA片段在R菌内表达的产物是荚膜多糖
D.S型菌在表达基因时,RNA聚合酶与DNA分子的某一启动部位结合
17.研究人员发现某种肝癌细胞与正常肝细胞的P基因存在如图所示的差异。下列叙述错误的是(  )
A.P基因启动子的甲基化不利于RNA聚合酶的作用,抑制了P基因的表达
B.P基因正常表达可能具有抑制细胞增殖的作用
C.P基因启动子沉默现象可能与环境有关
D.P基因的甲基化未改变基因内部的碱基序列,因此不能遗传给下一代
18.下列有关人类遗传病的叙述错误的是(  )
A.先天性疾病不一定是遗传病
B.在遗传病患者体内均可找到1个或多个致病基因
C.染色体组型图可对某些遗传病的进行初步诊断
D.禁止近亲结婚主要是预防常染色体隐性遗传病
19.人类红绿色盲是伴X染色体隐性遗传病,该病某家族的遗传系谱如图。下列叙述正确的是(  )
A.II-1的父亲一定是患者
B.II-3为携带者的概率是1/2
C.Ⅲ-2的致病基因可能来自I-2
D.Ⅲ-3和正常男性婚配生下的儿子均不患病
20.某动物(2n=4)的基因型为AaXBY,其精巢中两个细胞的染色体组成和基因分布如图所示,其中一个细胞处于有丝分裂某时期。下列叙述错误的是(  )
A.甲细胞处于有丝分裂中期、乙细胞处于减数第二次分裂后期
B.甲细胞中每个染色体组的DNA分子数与乙细胞的相同
C.若甲细胞正常完成分裂则能形成两种基因型的子细胞
D.形成乙细胞过程中发生了基因重组和染色体变异
二、非选择题(本大题共5题,共60分)
21.为提高盐碱地区草莓的产量及品质,筛选出影响植株生长的临界盐浓度,科研人员研究了不同NaCl浓度对草莓苗的植株生理指标和光合参数的影响,结果如表所示。
不同浓度盐处理下草莓植株生理指标及光合参数
NaCl浓度/% 叶色指数 可溶性糖/% 净光合速率 /μmol·m-2·s-1 胞间CO2浓度 /μmol·mmol-1 气孔导度 /mmol·m-2·s-1
0 44.1 2.57 18.5 180.33 115.33
0.1 42.5 2.68 15.7 193.3 107.33
0.3 44.2 4.06 15.1 215.4 92.82
0.5 38.9 1.35 3.4 240.33 67.91
注:叶色指数系利用SPAD-502叶绿素仪测定所得。
回答下列问题:
(1)叶肉细胞中的光合色素,提取后经层析分离,扩散最慢的色素为   ,主要吸收   光。盐添加量不同的条件下,叶绿素含量受影响最显著的处理浓度是   。
(2)本实验中,盐害会引起净光合速率下降。导致光合速率降低的因素分为气孔限制因素和非气孔限制因素,据表中的信息分析,气孔因素   (填“是”或“不是”)光合速率降低的限制因素,理由是   。
(3)0.3%组的净光合速率大于0.5%组,原因可能是前者的   含量高,光反应生成更多的   ,促进了碳反应的进行。碳反应产生的第一个糖是   ,该糖大多数用于   。
(4)综合考虑盐碱地草莓的品质、产量,据表分析宜选择种植的临界盐浓度为   ,判断的依据为   。
22.物理模型是指以实物或图画形式直观地表达认识对象特征的模型。物理模型既包括静态的结构模型,如细胞膜的流动镶嵌模型、DNA双螺旋结构模型等;又包括动态的过程模型,如减数分裂中染色体变化的模型等。请回答下列问题:
(1)细胞模型。通过观察细胞模型,学生可以更好地理解细胞膜上的   与外界或其他细胞膜上的信号分子发生特异性结合,这体现了细胞膜具有细胞识别的功能。
(2)DNA双螺旋结构。该模型展示了DNA分子的结构,帮助学生理解DNA是如何储存遗传信息并通过复制传递给子代及可能发生的突变和重组等过程。
①DNA分子彻底水解可得到3类物质,除了磷酸分子外,还有   和   ;图中3的名称是   。
②噬菌体侵染大肠杆菌的实验中,   (能/不能)选择碳元素进行标记研究,原因是   。
③欲搭建含100个碱基对的DNA片段模型,其中A/T为30对,G/C为70对,则需要连接物的总数为   ;在该模型中,若一条链中A的比例为25%,则另一条链中A的比例是   。
④DNA分子的复制方式是   ,若用③中搭建好的DNA分子模拟遗传信息的传递,则其复制2次需要游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸   个。
(3)减数分裂中染色体变化模型。在制作该模型时,一对大小形态相同的红色和蓝色橡皮泥代表   ;某同学模拟雄性个体减数分裂得到的精子中有2条X染色体,试推断他可能是在   期失误所致。
23.浙江省嘉兴市桐乡市素有“蚕丝被之乡”的美誉,其桑蚕丝产量和品质均非常出色。桑蚕蚕茧的颜色受常染色体上两对等位基因控制,黄色基因A对白色基因a显性,但该基因的表达受到另一对等位基因(B/b)的影响。为进一步研究蚕茧颜色的遗传方式,研究人员选取一对纯合的白茧雌雄个体杂交,F1全为白茧,F2白茧:黄茧=13:3。请回答以下问题:
(1)两对等位基因的遗传分别遵循   定律;对A基因有影响作用的基因是   。
(2)亲本的基因型为   ;F2中和亲本基因型相同的比例是   。
(3)若让F2黄茧蚕中基因型相同的雌雄个体相互交配,则F3中黄茧蚕的比例是   。
(4)为验证F1的基因型,常用   方法来验证,请用遗传图解表示   。
24.江浙地区处于亚热带气候,气温适宜,雨量充沛,阳光充足,以及水资源丰富,形成了适宜水稻生长的生态环境。浙江农科院育种专家通过人工育种技术将野生型水稻(无香味不抗倒伏)培育成具有泰国香米味且抗倒伏的水稻,请回答下列问题。
(1)第一步科研人员选取野生型水稻经过X射线处理后得到有香味不抗倒伏水稻甲和无香味抗倒伏水稻乙。为了进一步探究水稻甲和水稻乙是基因突变还是   引起,可制作香味稻的   ,具体操作是选择   期的细胞分裂图处理加工可得。对比发现,水稻甲和乙均是基因突变引起。其中水稻甲香味的产生是由A基因突变成a基因导致的,据此分析香味的产生是因为   ,导致香味物质分解途径障碍,香味物质在稻米中大量积累的结果。该分析表明基因对生物性状的控制过程是   。
(2)第二步水稻甲和水稻乙杂交,子代F1表型均是无香味抗倒伏。现有2种育种方式获得目标水稻:第一种,F1自交,选出具有目标性状的F2连续自交至不发生   ;第二种,对F1进行   培养,并经   处理,经选择可获得目标稻。其中第二种育种所涉及的可遗传变异类型是   。
25.佛手是金华市特产,被誉为“果中仙品,药中王”,其提取物具有抗菌、抗炎等功效。为探究佛手提取物对小鼠宫颈癌细胞是否具有抑制作用,某科研小组进行了以下实验。实验材料:小鼠宫颈癌细胞、生理状况相同的同周龄雌性健康小鼠若干、佛手提取物溶液(用生理盐水配制)、顺铂溶液(抗癌药物,用生理盐水配制)、生理盐水、电子天平等。
(1)完善实验思路:
①取适量小鼠宫颈癌细胞稀释成单细胞悬液,无菌条件下接种于生理状况相同的同周龄雌性健康小鼠左后肢背部皮下,相同且适宜条件下饲养,选出已成瘤(瘤直径相同且大于5mm)的小鼠240只,   为3组(编号甲、乙、丙)
②甲组:每天每只小鼠腹腔注射   ,作为肿瘤对照组;
乙组:   ,作为阳性对照组;
丙组:   ;
另取80只生理状况相同的同周龄雌性健康的无移植瘤小鼠,和甲组操作一样,作为正常对照组,编号丁;
③连续处理若干天,每隔10天处死各组中20只小鼠,取出移植瘤,精确称量移植瘤总质量并记录,通过与甲组的平均瘤重比较,计算各组的抑瘤率。
(2)根据实验步骤,设计实验数据记录表   。
(3)分析与讨论:
①宫颈癌是一种常见的女性恶性肿瘤,几乎所有宫颈癌都与人乳头瘤病毒(HPV)密切相关。细胞感染HPV后发生癌变的过程中,可能发生   (多选)。
A.细胞代谢水平提高
B.某些基因失活
C.甲基化改变碱基序列
D.细胞膜表面糖蛋白数量减少
②本实验中设置乙组为阳性对照组的目的是   。
③分析结果发现,用顺铂、佛手提取物处理的小鼠抑瘤率相近,但顺铂处理后的小鼠生存状态较差,推测顺铂抑制宫颈癌细胞的特异性较   (填“强”或“弱”)。进一步研究发现佛手提取物可能是通过促进移植瘤小鼠的T淋巴细胞增殖发挥其抗瘤的活性,从细胞的生命历程角度看,T淋巴细胞杀死宫颈癌细胞的过程属于   。
答案解析部分
1.【答案】C
【知识点】蛋白质分子结构多样性的原因;蛋白质在生命活动中的主要功能;酶的本质及其探索历程
【解析】【解答】A、脂肪酶的化学本质是蛋白质,蛋白质的基本组成单位是氨基酸,因此脂肪酶是以氨基酸为原料合成的,A不符合题意;
B、胰岛素的化学本质是蛋白质,蛋白质由氨基酸经脱水缩合反应形成,因此胰岛素是以氨基酸为原料合成的,B不符合题意;
C、核酶是具有催化作用的RNA分子,其化学本质为核酸,基本组成单位是核糖核苷酸,并非以氨基酸为原料合成,C符合题意;
D、RNA聚合酶的化学本质是蛋白质,蛋白质的合成原料为氨基酸,因此RNA聚合酶是以氨基酸为原料合成的,D不符合题意。
故答案为:C。
【分析】蛋白质的基本组成单位是氨基酸,细胞内的酶绝大多数属于蛋白质,少数为RNA,蛋白质类的酶和激素均以氨基酸为原料合成,RNA类的酶以核糖核苷酸为原料合成。
2.【答案】C
【知识点】脂质的种类及其功能
【解析】【解答】A、等质量的葡萄糖和油脂相比,葡萄糖中氢的比例低、氧的比例高,完全氧化分解时耗氧少、产能少,A错误;
B、等质量的葡萄糖和油脂相比,葡萄糖完全氧化分解耗氧少,并非耗氧多,B错误;
C、等质量的葡萄糖和油脂相比,葡萄糖中C、H比例更低,O比例更高,完全氧化分解时与氢结合的氧气更少,释放的能量也更少,即耗氧少、产能少,C正确;
D、等质量的葡萄糖完全氧化分解产能少,并非产能多,D错误。
故答案为:C。
【分析】糖类和油脂的组成元素均为C、H、O,与糖类相比,油脂分子中氧的含量更低,氢的含量更高,等质量的油脂和糖类彻底氧化分解时,油脂消耗的氧气更多,释放的能量也更多,油脂是细胞内良好的储能物质。
3.【答案】B
【知识点】细胞骨架
【解析】【解答】A、纺锤体仅在细胞分裂过程中形成,主要功能是牵引染色体移动,与细胞质环流和叶绿体的运动无关,A错误;
B、细胞骨架是由蛋白质纤维组成的网架结构,与细胞内物质运输、细胞器运动等生命活动密切相关,叶绿体随细胞质环流的运动依赖细胞骨架,B正确;
C、中心体存在于动物细胞和低等植物细胞中,与细胞有丝分裂有关,黑藻属于高等植物,细胞内不含中心体,且中心体与叶绿体运动无关,C错误;
D、高尔基体主要参与蛋白质的加工、分泌以及植物细胞壁的形成,与细胞质环流和叶绿体的运动无关,D错误。
故答案为:B。
【分析】细胞骨架是由蛋白质纤维构成的网架结构,能够维持细胞形态,参与细胞器的锚定、物质运输、细胞运动等多项生命活动。纺锤体在细胞分裂过程中发挥作用,负责牵引染色体的移动。中心体与细胞的有丝分裂相关,高等植物细胞中不具有中心体。高尔基体可对蛋白质进行加工和分泌,在植物细胞中还参与细胞壁的形成。
【答案】4.D
5.C
【知识点】细胞膜的流动镶嵌模型;中心法则及其发展;细胞核的结构
【解析】原核细胞没有核膜包被的细胞核,也不具有核孔、染色体等结构,细胞膜均以磷脂双分子层作为基本骨架,DNA的基本组成单位是脱氧核苷酸。细胞结构生物的遗传物质都是DNA,遗传信息的传递遵循中心法则,包含DNA复制、转录和翻译过程,由于DNA与RNA的元素组成一致,不能仅用同位素标记法全面研究遗传信息的流向。
4.A、外源DNA的化学本质是脱氧核糖核酸,其基本组成单位是脱氧核苷酸,A正确;
B、细胞膜的基本骨架是磷脂双分子层,即脂双层,该人造细胞的细胞膜也以脂双层为基本骨架,B正确;
C、人造细胞是人工构建的简化生命系统,可作为理解生命规律的研究模型,C正确;
D、该人造细胞由支原体改造而成,支原体属于原核生物,原核细胞无成形的细胞核,不存在核孔结构,D错误。
故答案为:D。
5.A、“辛西娅”属于细胞结构的生命体,细胞生物的遗传物质均为DNA,A正确;
B、“辛西娅”可通过细胞分裂增殖,细胞分裂过程中会发生DNA复制,遗传信息可以从DNA流向子代DNA,B正确;
C、DNA和RNA的组成元素完全相同,无法仅通过同位素标记法全面研究遗传信息的流向,C错误;
D、细胞生物中遗传信息遵循中心法则,可通过转录从DNA流向RNA,再通过翻译从RNA流向蛋白质,D正确。
故答案为:C。
6.【答案】D
【知识点】ATP的化学组成和特点;ATP与ADP相互转化的过程;ATP的作用与意义
【解析】【解答】A、ATP中的A是腺苷,由腺嘌呤和核糖组成,并非腺嘌呤和脱氧核糖,A错误;
B、ATP水解失去2个高能磷酸键后生成腺嘌呤核糖核苷酸,是RNA的组成单位,不能作为DNA的组成单位,B错误;
C、ATP水解会释放能量,往往与机体内的吸能反应相关联,放能反应通常与ATP的合成相关联,C错误;
D、ATP在生物体内的含量较低且维持在相对稳定的水平,机体需要能量时,ATP可通过与ADP的快速转化快速生成,满足生命活动需求,D正确。
故答案为:D。
【分析】ATP的结构简式为A-P~P~P,其中腺苷由腺嘌呤和核糖组成,ATP水解掉两个高能磷酸键后形成的腺嘌呤核糖核苷酸是RNA的基本组成单位。ATP水解释放能量,与细胞内的吸能反应相联系,ATP合成储存能量,与细胞内的放能反应相联系。细胞内ATP的含量很少,但ATP与ADP的相互转化持续进行且速率极快,能够为细胞各项生命活动及时提供能量。
7.【答案】D
【知识点】有丝分裂的过程、变化规律及其意义
【解析】【解答】A、基因是有遗传效应的DNA片段,DNA复制的过程中基因也会同步复制加倍,二者加倍均发生在有丝分裂间期,属于同一时期,A错误;
B、有丝分裂后期着丝粒分裂,姐妹染色单体分开成为染色体,该时期染色体数目加倍,同时染色单体消失,二者发生在同一个时期,B错误;
C、染色体组的数目会随着染色体数目的加倍而加倍,染色体数目加倍发生在有丝分裂后期,因此染色体组加倍也发生在后期,C错误;
D、动物细胞在有丝分裂间期会完成中心体的复制,中心体数目实现加倍,D正确。
故答案为:D。
【分析】有丝分裂分为间期和分裂期,间期主要进行DNA分子的复制和相关蛋白质的合成,动物细胞在此时期还会完成中心体的复制加倍。分裂期的后期着丝粒分裂,姐妹染色单体分离成为染色体,染色体数目和染色体组数目均加倍,染色单体消失。基因是有遗传效应的DNA片段,DNA复制时基因会同步完成复制加倍。
8.【答案】B
【知识点】基因在染色体上的实验证据
【解析】【解答】A、基因与染色体在遗传过程中都保持完整性和独立性,均作为独立的遗传单位,该说法支持遗传的染色体学说,A正确;
B、遗传的染色体学说指出基因与染色体行为存在平行关系,形成配子时,非同源染色体上的非等位基因与非同源染色体会同时自由组合进入配子,该说法不支持遗传的染色体学说,B错误;
C、体细胞中等位基因成对存在,同源染色体也成对存在,体现了基因与染色体的平行关系,该说法支持遗传的染色体学说,C正确;
D、形成配子时,同源染色体彼此分离的同时等位基因也互相分离,基因与染色体行为保持一致,该说法支持遗传的染色体学说,D正确。
故答案为:B。
【分析】遗传的染色体学说认为基因与染色体的行为存在明显的平行关系,基因和染色体在杂交以及配子形成、受精过程中都具有完整性和独立性,体细胞中的基因和同源染色体均成对存在,配子中的基因和染色体均成单存在,体细胞中成对的基因和同源染色体均一个来自父方一个来自母方,形成配子时等位基因会随同源染色体的分离而分离,非同源染色体上的非等位基因会随非同源染色体的自由组合而自由组合。
9.【答案】B
【知识点】质壁分离和复原
【解析】【解答】A、洋葱鳞片叶内表皮细胞是成熟的植物细胞,具备大液泡,在0.3g/mL蔗糖溶液中可以发生质壁分离,仅因无色素不易观察,A错误;
B、细胞壁具有全透性,质壁分离后细胞壁与细胞膜之间充满外界蔗糖溶液,细胞失水会使蔗糖溶液浓度略下降,因此充满浓度略低于0.3g/mL的蔗糖溶液,B正确;
C、质壁分离及复原实验为自身对照实验,滴加0.3g/mL蔗糖溶液组在质壁分离复原过程中属于对照组,C错误;
D、KNO3溶液中的离子可通过主动运输进入细胞,细胞会先质壁分离后自动复原,与蔗糖溶液的实验现象不完全相同,D错误。
故答案为:B。
【分析】成熟的植物细胞拥有大液泡,能够通过渗透作用发生质壁分离与复原,质壁分离的外界条件是外界溶液浓度大于细胞液浓度,内部条件是原生质层的伸缩性大于细胞壁。细胞壁具有全透性,质壁分离状态下细胞壁和原生质层之间会充满外界溶液。质壁分离及复原实验采用自身对照的方法,硝酸钾溶液中的离子可以被植物细胞主动吸收,进而使细胞出现质壁分离后自动复原的现象,蔗糖分子无法进入植物细胞,细胞只会发生质壁分离。
10.【答案】B
【知识点】有氧呼吸的过程和意义;无氧呼吸的过程和意义
【解析】【解答】A、正常情况下玉米根细胞的液泡通过主动运输将细胞溶胶中的H+吸收到液泡内,使液泡内H+浓度高于细胞溶胶,细胞液的pH低于细胞溶胶,A错误;
B、玉米根细胞进行有氧呼吸会产生CO2,进行产酒精的无氧呼吸也会产生CO2,因此检测到水淹玉米根产生CO2,无法判断是有氧呼吸还是无氧呼吸产生的,不能确定是否有酒精生成,B正确;
C、丙酮酸转化为乳酸、丙酮酸转化为酒精都属于无氧呼吸第二阶段,该阶段不释放能量、不合成ATP,转换途径不会增加ATP的合成,无法缓解能量供应不足,C错误;
D、无氧呼吸产乳酸和产酒精的过程,均消耗第一阶段产生的全部[H],二者消耗[H]的量相同,转换途径不会消耗更多[H],D错误。
故答案为:B。
【分析】无氧呼吸分为两个阶段,第一阶段在细胞溶胶中进行,葡萄糖分解为丙酮酸和少量[H],释放少量能量合成ATP;第二阶段丙酮酸在不同酶的作用下转化为乳酸或酒精和二氧化碳,该阶段不产生ATP。植物细胞的有氧呼吸和产酒精的无氧呼吸均会释放二氧化碳,主动运输是逆浓度梯度运输物质的跨膜运输方式,需要消耗能量。
11.【答案】C
【知识点】酶的特性
【解析】【解答】A、探究酶的专一性实验中,温度、pH属于无关变量,不仅需要各组保持相同,还必须控制在适宜的条件下,否则会影响酶的活性,干扰实验结果,A错误;
B、本实验探究酶的专一性,可通过同种酶催化不同底物、不同酶催化同种底物的组合完成,无需设计淀粉溶液加蒸馏水组作为实验组,该组别对实验无验证意义,B错误;
C、蔗糖酶具有专一性,只能催化蔗糖水解,无法催化淀粉水解,若淀粉溶液加蔗糖酶组出现阳性反应,说明底物被水解,最可能是淀粉溶液中混有蔗糖,被蔗糖酶催化分解,C正确;
D、KI-I2试剂只能检测淀粉是否剩余,无法检测蔗糖是否发生水解,本实验底物包含淀粉和蔗糖,应选用斐林试剂检测还原糖的生成,D错误。
故答案为:C。
【分析】酶的专一性指一种酶只能催化一种或一类化学反应,探究酶专一性的实验需遵循单一变量原则与等量原则,无关变量需保持相同且适宜。实验检测试剂需匹配底物与产物的特性,淀粉可与碘液发生显色反应,蔗糖及其水解产物均不能与碘液显色,还原糖能与斐林试剂在水浴加热条件下出现砖红色沉淀。
12.【答案】C
【知识点】细胞的凋亡;细胞凋亡与细胞坏死的区别;细胞癌变的原因
【解析】【解答】A、p53蛋白的作用是修复DNA损伤,DNA的复制和损伤修复主要发生在细胞周期的分裂间期,因此p53蛋白可使细胞周期停留在间期,而非分裂期M期,A错误;
B、原癌基因主要负责调节细胞周期、控制细胞生长和分裂的进程,抑癌基因主要阻止细胞不正常的增殖,p53基因能防止细胞癌变,属于抑癌基因,B错误;
C、p53蛋白可延迟细胞周期进程,具有细胞周期的细胞为连续分裂的细胞,需要顺利完成细胞周期,因此这类细胞中p53蛋白含量较低,C正确;
D、p53蛋白在DNA无法修复时启动的是细胞凋亡,细胞凋亡是由基因决定的程序性死亡,而细胞坏死是病理性的细胞死亡,二者不同,D错误。
故答案为:C。
【分析】细胞周期分为分裂间期和分裂期,DNA的复制与损伤修复发生在分裂间期。细胞的凋亡是由基因控制的程序性死亡,对生物体有利,细胞坏死是受外界不利因素影响导致的病理性死亡。原癌基因调控细胞正常的增殖周期,抑癌基因抑制细胞的异常增殖,防止细胞发生癌变。
13.【答案】A
【知识点】基因的自由组合规律的实质及应用
【解析】【解答】A、孟德尔自由组合定律的实质是减数分裂产生配子时,非同源染色体上的非等位基因随非同源染色体的自由组合而自由组合,图中①(雌性亲本产生雌配子)和②(雄性亲本产生雄配子)均为减数分裂过程,自由组合定律发生在这两个过程中,A正确;
B、②仅为雄性产生雄配子的减数分裂过程,自由组合定律也发生在①(雌性产生雌配子)的减数分裂过程中,B错误;
C、③为受精作用,④为受精卵发育为个体的过程,二者均不发生基因的自由组合,C错误;
D、③为受精作用,不发生基因的自由组合,D错误。
故答案为:A。
【分析】基因的自由组合定律发生在减数第一次分裂后期,此时同源染色体分离,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自由组合,该过程发生在生物产生配子的减数分裂阶段,受精作用和个体发育过程中不发生基因的自由组合。
14.【答案】C
【知识点】物质进出细胞的方式的综合
【解析】【解答】A、溶酶体内H+浓度高于细胞质,H+通过H+载体蛋白逆浓度梯度进入溶酶体,属于主动运输;Cl-通过H+/Cl-转运蛋白逆浓度梯度进入溶酶体,也属于主动运输,因此H+和Cl-均可通过主动转运进入溶酶体,A正确;
B、H+载体蛋白缺失会导致溶酶体内H+浓度无法维持,H+/Cl-转运蛋白依赖H+浓度梯度驱动Cl-转运,H+浓度梯度消失后Cl-转运受阻,溶酶体功能异常,进而引起溶酶体内吞噬物积累,B正确;
C、H+/Cl-转运蛋白缺失突变体中,H+载体蛋白仍持续将H+泵入溶酶体,且原本由H+/Cl-转运蛋白介导的H+外流过程停止,导致溶酶体内H+浓度进一步升高,pH应降低而非升高,C错误;
D、H+/Cl-转运蛋白缺失会导致Cl-转运受阻,溶酶体内吞噬物(包括损伤和衰老的细胞器)积累,溶酶体无法正常发挥分解功能,因此损伤和衰老的细胞器无法得到及时清除,D正确。
故答案为:C。
【分析】主动运输是逆浓度梯度运输物质的跨膜运输方式,需要载体蛋白协助并消耗能量。溶酶体的酸性环境由H+载体蛋白维持,H+通过主动运输进入溶酶体,使溶酶体内H+浓度高于细胞质。H+/Cl-转运蛋白利用H+浓度梯度驱动Cl-逆浓度梯度进入溶酶体,同时顺浓度梯度运出部分H+。当H+/Cl-转运蛋白缺失时,Cl-无法进入溶酶体,溶酶体功能异常,吞噬物积累;而H+载体蛋白仍持续泵入H+,导致溶酶体内H+浓度升高,pH降低。
15.【答案】C
【知识点】噬菌体侵染细菌实验
【解析】【解答】A、35S标记的是噬菌体的蛋白质外壳,噬菌体侵染细菌时蛋白质外壳不进入宿主细胞,子代噬菌体的蛋白质由宿主细胞的原料合成,因此子代噬菌体不含35S,A错误;
B、子代噬菌体的遗传信息仅由亲代噬菌体的DNA提供,宿主细胞只提供原料、酶、能量、核糖体等物质和结构,不提供遗传信息,B错误;
C、用35S标记亲代噬菌体的蛋白质外壳,搅拌的目的是使吸附在细菌表面的蛋白质外壳与细菌分离,若搅拌不充分,部分蛋白质外壳会随细菌进入沉淀物,导致上清液放射性减弱、沉淀物放射性增强,影响检测结果,C正确;
D、该实验结果表明DNA是噬菌体的遗传物质,不能证明DNA是主要的遗传物质,且蛋白质外壳未进入细菌,无法确定蛋白质是否为遗传物质,D错误。
故答案为:C。
【分析】噬菌体侵染细菌时只有DNA进入宿主细胞内,蛋白质外壳留在细胞外,子代噬菌体的DNA以亲代DNA为模板进行复制,蛋白质外壳利用宿主细胞的氨基酸合成。搅拌和离心的作用是将噬菌体蛋白质外壳与被侵染的细菌分离开,放射性标记的蛋白质主要出现在上清液中,标记的DNA主要出现在沉淀物中。该实验能够证明DNA是噬菌体的遗传物质,无法证明蛋白质的遗传功能,也不能得出DNA是主要遗传物质的结论。
16.【答案】C
【知识点】肺炎链球菌转化实验;遗传信息的转录
【解析】【解答】A、R型菌转化为S型菌的本质是S型菌的DNA片段整合到R型菌的DNA分子上,该变异类型属于基因重组,A正确;
B、S型菌转录的mRNA可结合多个核糖体形成多聚核糖体,同时进行多条相同多肽链的合成,能够显著提高翻译的效率,B正确;
C、基因表达的直接产物是蛋白质或多肽,荚膜多糖属于糖类,并非由DNA直接表达产生,而是由DNA表达的相关酶催化合成,C错误;
D、基因进行转录时,RNA聚合酶会与DNA分子的启动部位相结合,进而启动转录过程,D正确。
故答案为:C。
【分析】肺炎链球菌的转化属于基因重组,是S型菌的DNA片段整合到R型菌的DNA分子中实现的。多聚核糖体可结合在一条mRNA上同时合成多条相同的多肽链,提高翻译的效率。基因表达包括转录和翻译两个过程,直接产物为蛋白质,多糖、脂质等物质需要在基因表达的酶的催化下合成。转录过程中RNA聚合酶需要识别并结合到DNA的启动子区域,才能启动基因的转录。
17.【答案】D
【知识点】遗传信息的转录;表观遗传
【解析】【解答】A、基因表达的转录阶段需要RNA聚合酶与基因的启动子结合才能启动转录,P基因启动子发生高度甲基化后导致启动子沉默,RNA聚合酶无法与启动子正常结合,进而抑制了P基因的转录过程,最终抑制P基因的表达,A正确;
B、肝癌细胞的特征是无限增殖,而肝癌细胞中P基因启动子高度甲基化、P基因不表达,肝细胞发生癌变;由此可推测P基因正常表达时可能抑制细胞的异常增殖,B正确;
C、表观遗传中的DNA甲基化现象通常受环境因素(如饮食、化学物质、生理状态等)影响,因此P基因启动子沉默(甲基化)的现象可能与环境有关,C正确;
D、表观遗传是指DNA序列未发生改变,但基因表达水平发生可遗传的改变的现象。P基因的甲基化虽未改变基因内部碱基序列,但甲基化的表观标记可通过细胞分裂传递,在生殖细胞中发生的甲基化修饰还可遗传给下一代,因此“不能遗传给下一代”的表述错误,D错误。
故答案为:D。
【分析】表观遗传的核心特征是DNA碱基序列不变,但基因表达可发生可遗传的改变,DNA甲基化是表观遗传的重要形式之一。基因的启动子是RNA聚合酶结合的关键位点,启动子甲基化会阻碍RNA聚合酶与启动子的结合,抑制基因的转录过程,进而抑制基因表达。肝癌细胞中P基因启动子高度甲基化导致P基因沉默,肝细胞癌化(无限增殖),说明P基因正常表达可能抑制细胞增殖;甲基化修饰的发生与环境因素密切相关,且表观遗传的改变可通过细胞增殖传递,部分情况下可遗传给后代。
18.【答案】B
【知识点】人类遗传病的类型及危害;人类遗传病的监测和预防
【解析】【解答】A、先天性疾病是出生时即表现出的疾病,其致病原因包括遗传物质改变和环境因素影响,遗传病是由遗传物质改变引发的疾病,二者概念不同,因此先天性疾病不一定是遗传病,A正确;
B、人类遗传病包含单基因遗传病、多基因遗传病和染色体异常遗传病,染色体异常遗传病由染色体数目或结构异常导致,该类遗传病患者体内不存在致病基因,因此并非所有遗传病患者体内都能找到致病基因,B错误;
C、染色体组型图可呈现细胞内染色体的形态、数目和结构特征,能够对染色体异常遗传病进行初步诊断,C正确;
D、近亲个体携带相同常染色体隐性致病基因的概率更高,禁止近亲结婚能显著降低后代患常染色体隐性遗传病的风险,是预防常染色体隐性遗传病的主要手段,D正确。
故答案为:B。
【分析】人类遗传病是由遗传物质改变引起的人类疾病,主要分为单基因遗传病、多基因遗传病和染色体异常遗传病三类;先天性疾病是出生时就存在的疾病,和遗传病属于不同概念,二者不能等同;染色体组型可以反映染色体的形态和数目特征,可用于染色体异常遗传病的检测;近亲结婚会提高隐性致病基因纯合的概率,禁止近亲结婚主要用于预防常染色体隐性遗传病。
19.【答案】A
【知识点】基因的分离规律的实质及应用;伴性遗传;遗传系谱图
【解析】【解答】A、人类红绿色盲是伴X染色体隐性遗传病,II-1为患病女性(基因型为XaXa),其两条X染色体分别来自父亲和母亲,父亲必须提供携带致病基因的X染色体,因此II-1的父亲一定是患者(XaY),A正确;
B、I-2为患病男性(XaY),其携带致病基因的X染色体一定会传递给女儿II-3,因此II-3的基因型为X X ,一定是携带者,概率为1,B错误;
C、Ⅲ-2为患病男性(XaY),其致病基因来自母亲II-3;II-3的致病基因来自父亲I-2,因此Ⅲ-2的致病基因一定来自I-2,并非“可能”,C错误;
D、II-3为携带者(XAXa),II-4为正常男性(XAY),故Ⅲ-3的基因型为1/2 XAXA 或 1/2 X Xa。Ⅲ-3与正常男性(XAY)婚配,儿子的X染色体来自母亲,若母亲为XAXa,儿子有1/2概率患病(XaY),因此儿子并非均不患病,D错误。
故答案为:A。
【分析】伴X染色体隐性遗传病的核心特点为:男性患者数量多于女性患者;具有隔代交叉遗传现象,即男性患者的致病基因只能从母亲处获得,且只能传递给女儿;女性患者的父亲和儿子一定患病;正常男性的女儿一定不携带致病基因(除非发生新的突变)。
20.【答案】B
【知识点】有丝分裂的过程、变化规律及其意义;减数分裂过程中染色体和DNA的规律性变化;减数分裂与有丝分裂的比较
【解析】【解答】A、甲细胞含有同源染色体,且着丝粒整齐排列在赤道板上,符合有丝分裂中期的特征;乙细胞不含同源染色体,着丝粒分裂,符合减数第二次分裂后期的特征,A正确;
B、甲细胞为有丝分裂中期,含2个染色体组,每个染色体组有2条染色体,每条染色体含2个DNA分子,因此每个染色体组的DNA分子数为4;乙细胞为减数第二次分裂后期,含2个染色体组,每个染色体组有2条染色体,每条染色体含1个DNA分子,因此每个染色体组的DNA分子数为2,二者不相同,B错误;
C、甲细胞中A基因的分布异常(出现3个A和1个a),推测有丝分裂过程中发生了基因突变(如其中一条姐妹染色单体上的A突变为a),正常分裂后会形成两种基因型的子细胞(如AAXBY和AaXBY),C正确;
D、乙细胞形成过程中,减数第一次分裂发生了非同源染色体自由组合(基因重组);同时a基因所在的染色体片段易位到其他染色体上(染色体结构变异),因此发生了基因重组和染色体变异,D正确。
故答案为:B。
【分析】有丝分裂中期的特征是染色体含有同源染色体,着丝粒排列在赤道板上,每条染色体含2个DNA分子;减数第二次分裂后期的特征是无同源染色体,着丝粒分裂,每条染色体含1个DNA分子。染色体组是指一组形态、功能各不相同,携带全部遗传信息的非同源染色体,其DNA分子数等于组内染色体数乘以每条染色体的DNA数。有丝分裂过程中若发生基因突变,会导致子细胞出现两种不同基因型;减数分裂过程中,基因重组包括非同源染色体自由组合和同源染色体互换,染色体变异包括结构变异(如易位)和数目变异。
21.【答案】(1)叶绿素b;红光和蓝紫光;0.5%
(2)不是;气孔导度降低,但胞间CO2浓度升高,说明光合速率降低不是气孔因素
(3)叶绿素;ATP和NADPH;三碳糖;五碳糖的再生
(4)0.3%;该浓度下草莓的可溶性糖含量高
【知识点】叶绿体结构及色素的分布和作用;叶绿体色素的提取和分离实验;影响光合作用的环境因素;光合作用综合
【解析】【解答】(1) 叶绿体中的光合色素采用纸层析法进行分离,色素在层析液中的溶解度越小,随层析液在滤纸条上扩散的速度就越慢,叶绿素b在层析液中的溶解度最小,因此扩散速度最慢。叶绿素b主要吸收红光和蓝紫光,参与光反应阶段的光能吸收和转化过程。叶色指数可以直接反映叶绿素的含量,对比不同浓度NaCl处理下的叶色指数数据,0.5%NaCl处理组的叶色指数下降幅度远大于其他组别,说明该浓度下叶绿素含量受到的影响最显著。
(2) 气孔限制因素引发光合速率降低的典型特征是气孔导度下降,胞间二氧化碳浓度同步降低,二氧化碳供应不足导致暗反应速率减慢。从实验数据来看,随着NaCl浓度升高,气孔导度持续降低,但胞间二氧化碳浓度却不断上升,这表明叶肉细胞的二氧化碳供应并未出现短缺,因此气孔因素不是光合速率降低的限制因素,光合速率下降是由非气孔因素导致的。
(3) 0.3%NaCl处理组的叶色指数高于0.5%处理组,说明前者叶绿素含量更高,叶绿素能够吸收、传递和转化光能,叶绿素含量高会使光反应速率更快,生成更多的ATP和NADPH,为碳反应中三碳化合物的还原提供充足的能量和还原剂,进而使净光合速率更高。光合作用碳反应阶段,三碳化合物被还原后产生的第一个糖是三碳糖,碳反应生成的三碳糖大多数用于五碳糖的再生,以此保证卡尔文循环能够持续进行,只有少部分运出叶绿体用于合成其他有机物。
(4) 综合草莓的产量和品质,适合种植的临界盐浓度为0.3%。判断依据是该浓度下草莓的可溶性糖含量在所有处理组中最高,果实品质更优,同时净光合速率仍保持在较高水平,植株可以正常积累有机物保证产量;当NaCl浓度升高到0.5%时,可溶性糖含量和净光合速率均急剧下降,植株的生长和果实品质都会受到严重影响,因此0.3%是适宜的临界盐浓度。
【分析】叶绿体中的光合色素包含叶绿素和类胡萝卜素,可通过纸层析法分离,不同色素在层析液中的溶解度不同,扩散速度存在差异,叶绿素主要吸收红光和蓝紫光。影响光合速率的环境因素有光照强度、二氧化碳浓度、温度、水分和矿质元素等,光合速率降低的原因分为气孔限制因素和非气孔限制因素,气孔限制与气孔导度降低造成二氧化碳供应不足有关,非气孔限制和叶绿素含量、光合酶活性等因素相关。光合作用分为光反应和碳反应两个阶段,光反应在类囊体薄膜上进行,产生ATP和NADpH为碳反应供能供氢,碳反应在叶绿体基质中进行,包含二氧化碳的固定和三碳化合物的还原过程,三碳糖是碳反应的最初产物,大部分三碳糖会用于五碳糖的再生。植物在逆境环境中会通过积累可溶性糖等物质提高自身抗逆性,生物学实验需遵循单一变量和对照原则,结合实验数据综合分析得出实验结论。
(1)叶肉细胞中的光合色素,提取后经层析分离,扩散最慢的色素为叶绿素b,因为叶绿素b在层析液中的溶解度最小,主要吸收红光和蓝紫光。根据表中数据可知,盐添加量不同的条件下,叶绿素含量受影响最显著的处理浓度是0.5%NaCl处理组。
(2)本实验中,盐害会引起净光合速率下降。导致光合速率降低的因素分为气孔限制因素和非气孔限制因素,据表中的信息分析,气孔因素不是光合速率降低的限制因素,因为表中数据显示,随着NaCl浓度的升高,气孔导度降低,但是胞间二氧化碳浓度却在上升,据此可推测气孔因素不是光合速率降低的限制因素。
(3)0.3%组的净光合速率大于0.5%组,原因可能是前者的色素含量高,色素可用于吸收和转化光能,因此光反应可生成更多的ATP和NADPH,促进了碳反应的进行,因而光合作用强度增强。碳反应产生的第一个糖是三碳糖,该糖大多数用于五碳糖的再生,还有较少的部分用于合成淀粉。
(4)综合考虑盐碱地草莓的品质、产量,据表分析宜选择种植的临界盐浓度为0.3%,因为该浓度下草莓的可溶性糖的含量最高,且还处于盐分较高的环境中。
22.【答案】(1)糖蛋白
(2)碱基;脱氧核糖(二者位置可换);鸟嘌呤脱氧核苷酸;不能;蛋白质和DNA中均有C元素,无法判断子代中放射性的来源;868;5%;半保留复制;90
(3)(一对)同源染色体;减数第二次分裂后期
【知识点】细胞膜的功能;减数分裂过程中染色体和DNA的规律性变化;碱基互补配对原则;DNA分子的结构;DNA分子的复制
【解析】【解答】(1) 细胞膜上的糖蛋白(糖被)分布在细胞膜外侧,能够与外界或其他细胞膜上的信号分子发生特异性结合,从而实现细胞间的识别与信息交流,这体现了细胞膜的细胞识别功能。
(2) ① DNA分子的基本单位是脱氧核苷酸,一分子脱氧核苷酸由磷酸、脱氧核糖和含氮碱基组成,因此DNA彻底水解后,除磷酸外,还能得到脱氧核糖和含氮碱基两类物质。根据碱基互补配对原则,图中与C配对的碱基为G,因此3的结构是由磷酸、脱氧核糖和鸟嘌呤组成的鸟嘌呤脱氧核苷酸(或鸟嘌呤脱氧核糖核苷酸)。
② 噬菌体侵染大肠杆菌的实验中,不能选择碳元素进行标记,原因是蛋白质的基本组成单位氨基酸和DNA的基本组成单位脱氧核苷酸中均含有碳元素,标记碳元素后,无法区分子代噬菌体的放射性来自噬菌体的蛋白质外壳还是DNA分子,无法达到实验目的。
③ 搭建含100个碱基对(200个碱基)的DNA片段模型,需计算各类连接物数量:每个脱氧核苷酸由磷酸、脱氧核糖、碱基通过化学键连接而成,200个脱氧核苷酸共需200×2=400个连接化学键;脱氧核苷酸之间通过磷酸二酯键连接形成脱氧核苷酸链,两条链共需(200-2)=198个磷酸二酯键;碱基对之间通过氢键连接,A-T碱基对含2个氢键,G-C碱基对含3个氢键,氢键总数为30×2 + 70×3=270个;因此需要连接物的总数为400+198+270=868个。
已知该DNA片段中A/T共30对,即总A数=总T数=30个,占全部200个碱基的15%。若一条链中A的比例为25%(该链含100个碱基,则A有25个),则另一条链中A的数量=30-25=5个,占该链碱基的比例为5/100=5%。
④ DNA分子的复制方式为半保留复制,即新合成的DNA分子中,一条链是原来的母链,另一条是新合成的子链。该DNA分子含30个胸腺嘧啶脱氧核苷酸(T),复制2次后得到4个DNA分子,其中新合成的DNA分子数为3个,因此需要游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸数量为3×30=90个。
(3) 在减数分裂染色体变化模型中,一对大小、形态相同的红色和蓝色橡皮泥代表一对同源染色体(红色模拟父方来源,蓝色模拟母方来源,同源染色体形态、大小基本一致)。雄性个体的性染色体组成为XY,正常减数分裂产生的精子中应只含1条X或1条Y染色体;若精子中出现2条X染色体,说明减数第二次分裂后期,着丝粒分裂后,两条X染色体(姐妹染色单体分离形成)未正常分离,移向了细胞的同一极,导致精子中多了1条X染色体。
【分析】细胞膜的主要成分包括脂质、蛋白质和糖类,其中糖类与蛋白质结合形成糖蛋白,糖蛋白分布在细胞膜外侧,具有识别、保护、润滑等功能,参与细胞间的信息交流。DNA的基本组成单位是脱氧核苷酸,脱氧核苷酸由磷酸、脱氧核糖和含氮碱基(A、T、C、G)组成,DNA分子的结构为双螺旋结构,两条链反向平行,碱基通过氢键互补配对(A-T、G-C),A-T之间有2个氢键,G-C之间有3个氢键。DNA彻底水解的产物是磷酸、脱氧核糖和含氮碱基,初步水解的产物是脱氧核苷酸。噬菌体侵染大肠杆菌的实验中,需选择仅标记DNA或仅标记蛋白质的元素,如32P标记DNA、35S标记蛋白质,因为DNA和蛋白质共有的元素(如C、H、O、N)无法区分二者的去向。DNA分子的复制方式为半保留复制,复制时以两条链为模板,按照碱基互补配对原则合成子链,复制n次需要的游离某种脱氧核苷酸数量为(2n -1)×该脱氧核苷酸在一个DNA分子中的数量。减数分裂过程中,同源染色体在减数第一次分裂后期分离,姐妹染色单体在减数第二次分裂后期分离,若分裂后期染色体未正常分离,会导致配子中染色体数目异常。同源染色体是形态、大小一般相同,一条来自父方、一条来自母方的一对染色体,在减数第一次分裂前期会发生联会现象。
(1)通过观察细胞模型,学生可以更好地理解细胞膜上的糖蛋白与外界或其他细胞膜上的信号分子发生特异性结合,这体现了细胞膜具有细胞识别的功能;
(2)一分子脱氧核苷酸由磷酸、脱氧核糖和碱基组成,因此DNA分子彻底水解可得到3类物质,除了磷酸分子外,还有碱基和脱氧核糖。根据碱基互补配对原则可知,3所含的碱基为G,因此3的名称是鸟嘌呤脱氧(核糖)核苷酸;
噬菌体侵染大肠杆菌的实验中,不能选择碳元素进行标记研究,原因是蛋白质和DNA中均有C元素,无法判断子代中放射性的来源;
欲搭建含100个碱基对的DNA片段模型,其中A/T为30对,G/C为70对,氢键数=30×2+70×3=270;三种小分子连接成脱氧核苷酸共需要化学键数:200×2=400;磷酸二酯键数=200-2=198个;则需要连接物的总数为270+400+198=868;在该模型中,A/T为30对,若一条链中A的比例为25%,则该链中A+T占30%,那么该链中T的比例为5%,则另一条链中A的比例是5%;
DNA分子的复制方式是半保留复制,若用③中搭建好的DNA分子模拟遗传信息的传递,则其复制2次需要游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸数:(22-1)×30=90;
(3)减数分裂中染色体变化模型。在制作该模型时,一对大小形态相同的红色和蓝色橡皮泥代表(一对)同源染色体;某同学模拟雄性个体减数分裂得到的精子中有2条X染色体,试推断他可能是在减数第二次分裂后期,着丝粒分裂后产生的两条X染色体移向了细胞同一极所致。
23.【答案】(1)分离;B基因
(2)AABB、aabb;1/8
(3)5/6
(4)测交;遗传图解:
【知识点】基因的分离规律的实质及应用;交配类型及应用;基因的自由组合规律的实质及应用;9:3:3:1和1:1:1:1的变式分析
【解析】【解答】(1) 两对等位基因分别位于两对同源染色体上,每一对等位基因的遗传都遵循基因的分离定律,两对基因之间共同遵循基因的自由组合定律。根据F2中白茧与黄茧的比例为13:3,这是9:3:3:1的变式,可判断黄茧的出现需要A基因表达且B基因不存在,B基因存在时会抑制A基因的表达,因此对A基因的表达有影响作用的基因是B基因。(2) 由F2的性状分离比可确定黄茧的基因型为A_bb,其余基因型均为白茧,F1的基因型为AaBb。亲本为纯合白茧个体,且杂交后子代全为AaBb,因此亲本的基因型为AABB和aabb。F2中基因型为AABB的个体占1/16,基因型为aabb的个体占1/16,二者相加为1/8,即F2中和亲本基因型相同的个体比例为1/8。
(3) F2中黄茧蚕的基因型及比例为1/3AAbb、2/3Aabb,让基因型相同的雌雄个体相互交配,即进行自交。AAbb自交后代全部为黄茧,Aabb自交后代中黄茧占3/4,白茧占1/4。因此F3中黄茧蚕的比例为1/3×1 + 2/3×3/4 = 5/6。
(4) 验证F1的基因型常用测交方法,即让F1与隐性纯合子aabb杂交。遗传图解如下:
【分析】基因的分离定律是指在减数分裂形成配子的过程中,等位基因会随着同源染色体的分开而分离,分别进入到不同的配子中,独立地随配子遗传给后代。基因的自由组合定律的实质是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。两对等位基因控制的性状杂交,若后代出现9:3:3:1的变式,说明两对基因遵循自由组合定律,且存在基因互作现象,即非等位基因之间会相互影响共同控制生物性状。测交是让杂合子与隐性纯合子进行杂交,该方法可以测定杂合子产生配子的种类和比例,进而确定杂合子的基因型,是验证基因型和遗传定律的常用方法。
(1)子二代的表型及比例是白茧:黄茧=13:3,是9:3:3:1的变式,因此两对等位基因遵循自由组合定律,两对等位基因的遗传分别遵循基因的分离定律。由F2的表型比可知F1的基因型为AaBb,黄色基因A对白色基因a显性,但基因型为AaBb的个体表现为白茧,可知B基因对A基因有抑制作用。
(2)F1的基因型为AaBb,且B基因对A基因有抑制作用,黄茧基因型为A_bb,白茧基因型为A_B_、aa_ _,因此亲本白茧基因型为AABB、aabb,F2中和亲本基因型相同的比例是1/16+1/16=1/8。
(3)F2黄茧蚕中基因型为1/3AAbb、2/3Aabb,基因型相同的雌雄个体相互交配,则F3中黄茧蚕(A_bb)的比例是1/3+2/3×3/4=5/6。
(4)测交的定义是孟德尔在验证自己对性状分离现象的解释是否正确时提出的,为了确定子一代是杂合子还是纯合子,让子一代与隐性纯合子杂交,这就叫测交。在实践中,测交往往用来鉴定某一显性个体的遗传因子组成和它形成的配子类型及其比例。故为验证F1的基因型,测交方法来验证,由于F1基因型为AaBb,且两对基因遵循基因的自由组合定律,故可产生AB、Ab、aB、ab四种配子,且比例为1:1:1:1,aabb可产生ab配子,故用遗传图解表示为
24.【答案】(1)染色体变异;染色体组型;有丝分裂中;基因型为aa的个体无法合成分解香味的酶;基因通过控制酶的合成,控制代谢过程,间接控制生物性状
(2)性状分离;花药离体;秋水仙素;基因重组和染色体变异
【知识点】基因、蛋白质、环境与性状的关系;基因重组及其意义;基因突变的特点及意义;低温诱导染色体加倍实验;育种方法综合
【解析】【解答】(1) X射线属于物理诱变因素,处理野生型水稻后,变异类型可能是基因突变,也可能是染色体结构或数目变异,要判断具体的变异类型,可制作香味稻的染色体组型,染色体组型的制作需要选取有丝分裂中期的细胞,该时期染色体形态稳定、数目清晰,便于观察染色体的形态和数目,以此判断是否发生染色体变异。水稻甲中A基因突变为a基因后出现香味,说明野生型A基因可控制合成分解香味物质的酶,能将香味物质分解,而基因型为aa的个体无法合成分解香味物质的酶,使得香味物质不能被分解而在稻米中大量积累,进而表现出香味,该过程体现了基因通过控制酶的合成来控制代谢过程,进而间接控制生物体的性状。
(2) 第一种育种方式为杂交育种,F1自交后从F2中选出有香味抗倒伏的个体,需连续自交,直到后代不发生性状分离,此时获得的个体为能稳定遗传的纯合子。第二种育种方式为单倍体育种,先对F1进行花药离体培养获得单倍体植株,单倍体植株长势弱小且高度不育,再用秋水仙素处理单倍体幼苗,抑制纺锤体的形成使染色体数目加倍,从而获得纯合二倍体植株。该育种过程中,F1减数分裂产生配子时发生基因重组,花药离体培养和秋水仙素处理的过程涉及染色体数目变异,因此第二种育种涉及的可遗传变异类型是基因重组和染色体变异。
【分析】基因突变是DNA分子中碱基的替换、增添或缺失引起的基因碱基序列改变,属于分子水平的变异,染色体变异包括染色体结构变异和数目变异,属于细胞水平的变异,可通过观察染色体组型区分二者,有丝分裂中期是观察染色体形态和数目的最佳时期。基因对性状的控制有间接和直接两种途径,间接途径是基因通过控制酶的合成控制代谢过程进而控制性状,直接途径是基因通过控制蛋白质结构直接控制性状。诱变育种的原理是基因突变,杂交育种的原理是基因重组,单倍体育种包含花药离体培养和秋水仙素处理染色体加倍两个步骤,原理是染色体数目变异,可遗传变异的来源有基因突变、基因重组和染色体变异。
(1)X射线作为物理诱变因素,可能诱发基因突变或染色体变异。通过制作染色体组型(核型)可观察染色体结构或数目是否异常,区分二者;选择有丝分裂中期细胞(染色体形态稳定、数目清晰),制片后观察分析;野生型为显性(A),突变后为隐性(a)。推测aa基因型无法合成分解香味物质的酶,导致香味物质积累。此过程体现了基因通过控制酶的合成来调控代谢途径,从而影响性状。
(2)F1(AaBB)自交,F2中选aaB_个体(有香味抗倒伏),但其中aaBB为纯合,aaBb为杂合。连续自交可使杂合子后代纯合化,直到不再发生性状分离。通过对F1(AaBB)的花药进行离体培养,可诱导产生单倍体植株,而单倍体植株需用秋水仙素或低温处理,使染色体加倍,获得可育的纯合二倍体。综上所述,其中第二种育种所涉及的可遗传变异类型是基因重组和染色体变异:①基因重组:F1(AaBB)减数分裂形成配子时,等位基因分离和非同源染色体上的非等位基因自由组合(如AB、aB)。②染色体变异:花药离体培养产生单倍体(染色体数目减半),秋水仙素处理使染色体加倍(染色体数目变异)。
25.【答案】(1)随机均分;适量生理盐水;乙组:每天每只小鼠腹腔注射等量顺铂溶液;丙组:每天每只小鼠腹腔注射等量佛手提取物溶液
(2)各组小鼠移植瘤质量及抑瘤率记录表
处理时间(天) 甲组 乙组 丙组
移植瘤质量 抑瘤率 移植瘤质量 抑瘤率 移植瘤质量 抑瘤率
10            
20            
30            
40            
(注:表格中丁组(正常对照组)可省略,甲组的“抑瘤率”栏可省略)
(3)ABD;通过与实验组(丙组)的对照来证明佛手提取物抑癌的有效性(合理即可);弱;细胞凋亡
【知识点】癌细胞的主要特征
【解析】【解答】(1) 实验设计需遵循随机均分、单一变量和对照原则,首先将240只已成瘤的小鼠随机均分为3组,保证各组小鼠初始条件一致,降低实验误差。甲组作为肿瘤对照组,需每天每只小鼠腹腔注射适量生理盐水,排除生理盐水这一溶剂对实验结果的干扰;乙组作为阳性对照组,应每天每只小鼠腹腔注射等量顺铂溶液,顺铂是已知的抗癌药物,可作为标准对照;丙组为实验组,需每天每只小鼠腹腔注射等量佛手提取物溶液,探究佛手提取物的抑癌作用,各组注射试剂的体积保持相同,严格遵循单一变量原则。(2) 实验数据记录表需明确体现自变量处理时间、因变量移植瘤质量和抑瘤率,表格标题为各组小鼠移植瘤质量及抑瘤率记录表,处理时间设置为10、20、30、40天,分组对应甲组、乙组、丙组,其中甲组为肿瘤对照组,抑瘤率无需记录,表格行列与实验观测的时间、指标、组别一一对应。故各组小鼠移植瘤质量及抑瘤率记录表如下:
处理时间(天) 甲组 乙组 丙组
移植瘤质量 抑瘤率 移植瘤质量 抑瘤率 移植瘤质量 抑瘤率
10            
20            
30            
40            
(注:表格中丁组(正常对照组)可省略,甲组的“抑瘤率”栏可省略)
(3) ①癌细胞具有无限增殖的特性,细胞代谢水平会显著提高;细胞癌变的根本原因是原癌基因和抑癌基因发生突变,部分抑癌基因会失活;甲基化属于表观遗传范畴,不会改变基因的碱基序列;癌细胞细胞膜表面的糖蛋白数量减少,细胞间黏着性降低,易在体内分散和转移,因此正确选项为ABD。
②设置乙组阳性对照组,是利用已知具有抗癌效果的顺铂溶液作为参照,通过与丙组佛手提取物处理组的实验结果对比,判断佛手提取物是否具备抑癌作用以及抑癌效果的强弱,同时验证整个实验体系的有效性。
③顺铂与佛手提取物的抑瘤率相近,但顺铂处理后的小鼠生存状态较差,说明顺铂不仅会抑制宫颈癌细胞,还会对小鼠正常细胞造成损伤,其对宫颈癌细胞的抑制特异性较弱。T淋巴细胞特异性识别并杀死宫颈癌细胞,该过程是由基因调控的细胞自动结束生命的过程,属于细胞凋亡。
【分析】细胞癌变的根本原因是原癌基因和抑癌基因发生突变,原癌基因负责调节细胞周期,控制细胞生长和分裂的进程,抑癌基因主要阻止细胞不正常的增殖,癌细胞具有无限增殖、形态结构发生显著变化、细胞膜表面糖蛋白减少易在体内分散和转移等特征,癌细胞代谢旺盛,增殖能力强。表观遗传是指生物体基因的碱基序列保持不变,但基因表达和表型发生可遗传变化的现象,DNA甲基化是常见的表观遗传修饰方式,不会改变碱基序列。实验设计需遵循随机均分、对照原则、单一变量原则和重复原则,阳性对照是用已知效应的处理组作为对照,用于验证实验方法的可行性和判断实验处理的作用效果。细胞凋亡是由基因所决定的细胞自动结束生命的过程,也被称为细胞编程性死亡,是生物体正常的生命历程,免疫系统清除病变细胞的过程属于细胞凋亡。
(1)本实验是探究佛手提取物溶液对小鼠体内宫颈癌细胞是否具有抑制作用,根据给出的材料可知共需要分为四组,分别是肿瘤对照组(移植瘤小鼠+生理盐水)、阳性对照组(移植瘤小鼠+顺铂药物处理)、实验组(移植瘤小鼠+佛手提取物溶液处理)、正常对照组(正常小鼠+生理盐水),其他实验条件要求相同且适宜。因此实验思路为将240只模型小鼠(肿瘤小鼠)随机均分三组,甲组:每天每只小鼠腹腔注射适量生理盐水,作为肿瘤对照组;乙组:每天每只小鼠腹腔注射等量顺铂溶液,作为阳性对照组;丙组:每天每只小鼠腹腔注射等量佛手提取物溶液;另取80只生理状况相同的同周龄雌性健康的无移植瘤小鼠每天每只注射等量生理盐水,作为正常对照组,编号丁组。
(2)记录表用于记录实验数据,表格应包括自变量和因变量及实验分组等内容。该实验的因变量为移植瘤质量和抑瘤率,实验分组为甲、乙、丙、丁,故各组小鼠移植瘤质量及抑瘤率记录表如下:
(3)A、癌细胞具有快速的增殖能力,细胞代谢水平提高,A正确;
B、原癌基因表达的蛋白质是细胞正常的生长和增殖所必需的,这类基因一旦突变或过量表达而导致相应蛋白质活性过强,就可能引起细胞癌变。相反,抑癌基因表达的蛋白质能抑制细胞的生长和增殖,或者促进细胞凋亡,这类基因一旦突变而导致相应蛋白质活性减弱或失去活性,也可能引起细胞癌变。因此细胞癌变过程中,抑癌基因可能失活,B正确;
C、甲基化属于表观遗传,不会改变基因中的碱基序列,C错误;
D、癌细胞细胞膜上的糖蛋白等物质减少,细胞之间的黏着性显著降低,容易在体内分散和转移,D正确。
故选ABD。
阳性对照组与实验组(丙组)对照可证明佛手提取物抑癌的有效性,故设置阳性对照组。用顺铂、佛手提取物处理的小鼠抑瘤率相近,但顺铂处理后的小鼠生存状态较差,推测顺铂对小鼠正常细胞和宫颈癌细胞的抑制无差别,即对宫颈癌细胞的特异性弱。T淋巴细胞杀死宫颈癌细胞的过程属于基因控制的细胞凋亡。
1 / 1浙江省卓越联盟2024-2025学年高一下学期5月月考生物试题
一、选择题(本大题共20小题,每小题2分,共40分。每小题列出的四个备选项中只有一个是符合要求的,不选、多选、错选均不得分)
1.组成生物体内蛋白质的天然氨基酸有20种,下列物质不是以氨基酸为原料合成的是(  )
A.脂肪酶 B.胰岛素 C.核酶 D.RNA聚合酶
【答案】C
【知识点】蛋白质分子结构多样性的原因;蛋白质在生命活动中的主要功能;酶的本质及其探索历程
【解析】【解答】A、脂肪酶的化学本质是蛋白质,蛋白质的基本组成单位是氨基酸,因此脂肪酶是以氨基酸为原料合成的,A不符合题意;
B、胰岛素的化学本质是蛋白质,蛋白质由氨基酸经脱水缩合反应形成,因此胰岛素是以氨基酸为原料合成的,B不符合题意;
C、核酶是具有催化作用的RNA分子,其化学本质为核酸,基本组成单位是核糖核苷酸,并非以氨基酸为原料合成,C符合题意;
D、RNA聚合酶的化学本质是蛋白质,蛋白质的合成原料为氨基酸,因此RNA聚合酶是以氨基酸为原料合成的,D不符合题意。
故答案为:C。
【分析】蛋白质的基本组成单位是氨基酸,细胞内的酶绝大多数属于蛋白质,少数为RNA,蛋白质类的酶和激素均以氨基酸为原料合成,RNA类的酶以核糖核苷酸为原料合成。
2.葡萄糖和油脂的组成元素均为C、H和O。等质量的葡萄糖和油脂完全氧化分解,葡萄糖耗氧较_____,产能较_____(  )
A.多、多 B.多、少 C.少、少 D.少、多
【答案】C
【知识点】脂质的种类及其功能
【解析】【解答】A、等质量的葡萄糖和油脂相比,葡萄糖中氢的比例低、氧的比例高,完全氧化分解时耗氧少、产能少,A错误;
B、等质量的葡萄糖和油脂相比,葡萄糖完全氧化分解耗氧少,并非耗氧多,B错误;
C、等质量的葡萄糖和油脂相比,葡萄糖中C、H比例更低,O比例更高,完全氧化分解时与氢结合的氧气更少,释放的能量也更少,即耗氧少、产能少,C正确;
D、等质量的葡萄糖完全氧化分解产能少,并非产能多,D错误。
故答案为:C。
【分析】糖类和油脂的组成元素均为C、H、O,与糖类相比,油脂分子中氧的含量更低,氢的含量更高,等质量的油脂和糖类彻底氧化分解时,油脂消耗的氧气更多,释放的能量也更多,油脂是细胞内良好的储能物质。
3.以幼嫩黑藻的叶绿体为指标进行“胞质环流”的观察,发现叶绿体可顺或逆时针运动。与其运动相关的细胞结构是(  )
A.纺锤体 B.细胞骨架 C.中心体 D.高尔基体
【答案】B
【知识点】细胞骨架
【解析】【解答】A、纺锤体仅在细胞分裂过程中形成,主要功能是牵引染色体移动,与细胞质环流和叶绿体的运动无关,A错误;
B、细胞骨架是由蛋白质纤维组成的网架结构,与细胞内物质运输、细胞器运动等生命活动密切相关,叶绿体随细胞质环流的运动依赖细胞骨架,B正确;
C、中心体存在于动物细胞和低等植物细胞中,与细胞有丝分裂有关,黑藻属于高等植物,细胞内不含中心体,且中心体与叶绿体运动无关,C错误;
D、高尔基体主要参与蛋白质的加工、分泌以及植物细胞壁的形成,与细胞质环流和叶绿体的运动无关,D错误。
故答案为:B。
【分析】细胞骨架是由蛋白质纤维构成的网架结构,能够维持细胞形态,参与细胞器的锚定、物质运输、细胞运动等多项生命活动。纺锤体在细胞分裂过程中发挥作用,负责牵引染色体的移动。中心体与细胞的有丝分裂相关,高等植物细胞中不具有中心体。高尔基体可对蛋白质进行加工和分泌,在植物细胞中还参与细胞壁的形成。
世界首例人造生物“辛西娅”是科学家将山羊支原体的遗传物质破坏,并向其导入一个含有381个基因片段的人造细胞,该生命体可通过不断分裂进行增殖。阅读材料完成下列小题:
4.下列有关人造细胞的叙述错误的是(  )
A.外源DNA是以脱氧核苷酸为组成单位
B.该细胞的细胞膜是以脂双层为基本骨架
C.该研究可作为理解生命规律的模型
D.核孔是某些大分子物质出入细胞核的通道
5.下列有关“辛西娅”遗传信息的叙述错误的是(  )
A.“辛西娅”的遗传物质是DNA
B.遗传信息可以从DNA流向子代DNA
C.遗传信息的流向可运用同位素标记法进行全面研究
D.遗传信息可从DNA流向RNA,再从RNA流向蛋白质
【答案】4.D
5.C
【知识点】细胞膜的流动镶嵌模型;中心法则及其发展;细胞核的结构
【解析】原核细胞没有核膜包被的细胞核,也不具有核孔、染色体等结构,细胞膜均以磷脂双分子层作为基本骨架,DNA的基本组成单位是脱氧核苷酸。细胞结构生物的遗传物质都是DNA,遗传信息的传递遵循中心法则,包含DNA复制、转录和翻译过程,由于DNA与RNA的元素组成一致,不能仅用同位素标记法全面研究遗传信息的流向。
4.A、外源DNA的化学本质是脱氧核糖核酸,其基本组成单位是脱氧核苷酸,A正确;
B、细胞膜的基本骨架是磷脂双分子层,即脂双层,该人造细胞的细胞膜也以脂双层为基本骨架,B正确;
C、人造细胞是人工构建的简化生命系统,可作为理解生命规律的研究模型,C正确;
D、该人造细胞由支原体改造而成,支原体属于原核生物,原核细胞无成形的细胞核,不存在核孔结构,D错误。
故答案为:D。
5.A、“辛西娅”属于细胞结构的生命体,细胞生物的遗传物质均为DNA,A正确;
B、“辛西娅”可通过细胞分裂增殖,细胞分裂过程中会发生DNA复制,遗传信息可以从DNA流向子代DNA,B正确;
C、DNA和RNA的组成元素完全相同,无法仅通过同位素标记法全面研究遗传信息的流向,C错误;
D、细胞生物中遗传信息遵循中心法则,可通过转录从DNA流向RNA,再通过翻译从RNA流向蛋白质,D正确。
故答案为:C。
6.ATP是生物体内直接利用的能源物质,下列有关ATP的叙述正确的是(  )
A.ATP中的A是指腺苷,由腺嘌呤和脱氧核糖组成
B.ATP水解失去2个高能磷酸键后,可成为DNA的组成单位
C.ATP的水解往往和机体内某一放能反应相关联
D.ATP在生物体内的含量维持在一定水平,但需要时可快速生成
【答案】D
【知识点】ATP的化学组成和特点;ATP与ADP相互转化的过程;ATP的作用与意义
【解析】【解答】A、ATP中的A是腺苷,由腺嘌呤和核糖组成,并非腺嘌呤和脱氧核糖,A错误;
B、ATP水解失去2个高能磷酸键后生成腺嘌呤核糖核苷酸,是RNA的组成单位,不能作为DNA的组成单位,B错误;
C、ATP水解会释放能量,往往与机体内的吸能反应相关联,放能反应通常与ATP的合成相关联,C错误;
D、ATP在生物体内的含量较低且维持在相对稳定的水平,机体需要能量时,ATP可通过与ADP的快速转化快速生成,满足生命活动需求,D正确。
故答案为:D。
【分析】ATP的结构简式为A-P~P~P,其中腺苷由腺嘌呤和核糖组成,ATP水解掉两个高能磷酸键后形成的腺嘌呤核糖核苷酸是RNA的基本组成单位。ATP水解释放能量,与细胞内的吸能反应相联系,ATP合成储存能量,与细胞内的放能反应相联系。细胞内ATP的含量很少,但ATP与ADP的相互转化持续进行且速率极快,能够为细胞各项生命活动及时提供能量。
7.细胞进行有丝分裂时,伴随着各种“加倍”。下列叙述正确的是(  )
A.DNA和基因的加倍不是同一时期
B.染色体数目加倍和染色单体消失不在同一个时期
C.染色体组的加倍发生于分裂末期
D.动物细胞中心体的加倍发生在间期
【答案】D
【知识点】有丝分裂的过程、变化规律及其意义
【解析】【解答】A、基因是有遗传效应的DNA片段,DNA复制的过程中基因也会同步复制加倍,二者加倍均发生在有丝分裂间期,属于同一时期,A错误;
B、有丝分裂后期着丝粒分裂,姐妹染色单体分开成为染色体,该时期染色体数目加倍,同时染色单体消失,二者发生在同一个时期,B错误;
C、染色体组的数目会随着染色体数目的加倍而加倍,染色体数目加倍发生在有丝分裂后期,因此染色体组加倍也发生在后期,C错误;
D、动物细胞在有丝分裂间期会完成中心体的复制,中心体数目实现加倍,D正确。
故答案为:D。
【分析】有丝分裂分为间期和分裂期,间期主要进行DNA分子的复制和相关蛋白质的合成,动物细胞在此时期还会完成中心体的复制加倍。分裂期的后期着丝粒分裂,姐妹染色单体分离成为染色体,染色体数目和染色体组数目均加倍,染色单体消失。基因是有遗传效应的DNA片段,DNA复制时基因会同步完成复制加倍。
8.下列哪项说法不支持遗传的染色体学说(  )
A.基因与染色体都作为独立的遗传单位
B.形成配子时,非等位基因与非同源染色体进入配子不是同时发生的
C.等位基因和同源染色体在体细胞中都是成对存在的
D.在形成配子时,同源染色体彼此分离,同时等位基因互相分离
【答案】B
【知识点】基因在染色体上的实验证据
【解析】【解答】A、基因与染色体在遗传过程中都保持完整性和独立性,均作为独立的遗传单位,该说法支持遗传的染色体学说,A正确;
B、遗传的染色体学说指出基因与染色体行为存在平行关系,形成配子时,非同源染色体上的非等位基因与非同源染色体会同时自由组合进入配子,该说法不支持遗传的染色体学说,B错误;
C、体细胞中等位基因成对存在,同源染色体也成对存在,体现了基因与染色体的平行关系,该说法支持遗传的染色体学说,C正确;
D、形成配子时,同源染色体彼此分离的同时等位基因也互相分离,基因与染色体行为保持一致,该说法支持遗传的染色体学说,D正确。
故答案为:B。
【分析】遗传的染色体学说认为基因与染色体的行为存在明显的平行关系,基因和染色体在杂交以及配子形成、受精过程中都具有完整性和独立性,体细胞中的基因和同源染色体均成对存在,配子中的基因和染色体均成单存在,体细胞中成对的基因和同源染色体均一个来自父方一个来自母方,形成配子时等位基因会随同源染色体的分离而分离,非同源染色体上的非等位基因会随非同源染色体的自由组合而自由组合。
9.下列有关质壁分离及复原实验的叙述正确的是(  )
A.洋葱鳞片叶内表皮细胞在0.3g/mL蔗糖溶液中不发生质壁分离
B.质壁分离后细胞壁和细胞膜之间充满浓度略低于0.3g/mL的蔗糖溶液
C.滴加0.3g/mL蔗糖溶液组在质壁分离复原过程中属于实验组
D.用KNO3溶液代替0.3g/mL蔗糖溶液,观察到的实验现象完全相同
【答案】B
【知识点】质壁分离和复原
【解析】【解答】A、洋葱鳞片叶内表皮细胞是成熟的植物细胞,具备大液泡,在0.3g/mL蔗糖溶液中可以发生质壁分离,仅因无色素不易观察,A错误;
B、细胞壁具有全透性,质壁分离后细胞壁与细胞膜之间充满外界蔗糖溶液,细胞失水会使蔗糖溶液浓度略下降,因此充满浓度略低于0.3g/mL的蔗糖溶液,B正确;
C、质壁分离及复原实验为自身对照实验,滴加0.3g/mL蔗糖溶液组在质壁分离复原过程中属于对照组,C错误;
D、KNO3溶液中的离子可通过主动运输进入细胞,细胞会先质壁分离后自动复原,与蔗糖溶液的实验现象不完全相同,D错误。
故答案为:B。
【分析】成熟的植物细胞拥有大液泡,能够通过渗透作用发生质壁分离与复原,质壁分离的外界条件是外界溶液浓度大于细胞液浓度,内部条件是原生质层的伸缩性大于细胞壁。细胞壁具有全透性,质壁分离状态下细胞壁和原生质层之间会充满外界溶液。质壁分离及复原实验采用自身对照的方法,硝酸钾溶液中的离子可以被植物细胞主动吸收,进而使细胞出现质壁分离后自动复原的现象,蔗糖分子无法进入植物细胞,细胞只会发生质壁分离。
10.玉米长时间水淹,厌氧呼吸产能较少,使液泡吸收H+减缓,引起细胞溶胶H+积累:同时产生的乳酸会使pH进一步降低,达到一定程度会引起细胞酸中毒。细胞可将丙酮酸产乳酸途径转换为丙酮酸产酒精途径,以延缓细胞酸中毒。下列叙述正确的是(  )
A.正常情况下,玉米根细胞细胞液的pH高于细胞溶胶
B.若检测到水淹的玉米根有CO2的产生,不一定能判断是否有酒精生成
C.丙酮酸产乳酸途径转换为产酒精途径时,合成较多的ATP以缓解能量供应不足
D.丙酮酸产乳酸途径转换为产酒精途径时,消耗较多的[H]以缓解酸中毒
【答案】B
【知识点】有氧呼吸的过程和意义;无氧呼吸的过程和意义
【解析】【解答】A、正常情况下玉米根细胞的液泡通过主动运输将细胞溶胶中的H+吸收到液泡内,使液泡内H+浓度高于细胞溶胶,细胞液的pH低于细胞溶胶,A错误;
B、玉米根细胞进行有氧呼吸会产生CO2,进行产酒精的无氧呼吸也会产生CO2,因此检测到水淹玉米根产生CO2,无法判断是有氧呼吸还是无氧呼吸产生的,不能确定是否有酒精生成,B正确;
C、丙酮酸转化为乳酸、丙酮酸转化为酒精都属于无氧呼吸第二阶段,该阶段不释放能量、不合成ATP,转换途径不会增加ATP的合成,无法缓解能量供应不足,C错误;
D、无氧呼吸产乳酸和产酒精的过程,均消耗第一阶段产生的全部[H],二者消耗[H]的量相同,转换途径不会消耗更多[H],D错误。
故答案为:B。
【分析】无氧呼吸分为两个阶段,第一阶段在细胞溶胶中进行,葡萄糖分解为丙酮酸和少量[H],释放少量能量合成ATP;第二阶段丙酮酸在不同酶的作用下转化为乳酸或酒精和二氧化碳,该阶段不产生ATP。植物细胞的有氧呼吸和产酒精的无氧呼吸均会释放二氧化碳,主动运输是逆浓度梯度运输物质的跨膜运输方式,需要消耗能量。
11.选用淀粉、蔗糖、淀粉酶和蔗糖酶来探究酶的专一性。下列叙述正确的是(  )
A.各组试管反应温度、pH条件只需相同即可
B.可设计淀粉溶液加蒸馏水组作为实验组
C.若淀粉溶液加蔗糖酶组出现阳性反应,可能是淀粉溶液混有蔗糖
D.反应结束后向各试管中加入KI-I2试剂进行检测
【答案】C
【知识点】酶的特性
【解析】【解答】A、探究酶的专一性实验中,温度、pH属于无关变量,不仅需要各组保持相同,还必须控制在适宜的条件下,否则会影响酶的活性,干扰实验结果,A错误;
B、本实验探究酶的专一性,可通过同种酶催化不同底物、不同酶催化同种底物的组合完成,无需设计淀粉溶液加蒸馏水组作为实验组,该组别对实验无验证意义,B错误;
C、蔗糖酶具有专一性,只能催化蔗糖水解,无法催化淀粉水解,若淀粉溶液加蔗糖酶组出现阳性反应,说明底物被水解,最可能是淀粉溶液中混有蔗糖,被蔗糖酶催化分解,C正确;
D、KI-I2试剂只能检测淀粉是否剩余,无法检测蔗糖是否发生水解,本实验底物包含淀粉和蔗糖,应选用斐林试剂检测还原糖的生成,D错误。
故答案为:C。
【分析】酶的专一性指一种酶只能催化一种或一类化学反应,探究酶专一性的实验需遵循单一变量原则与等量原则,无关变量需保持相同且适宜。实验检测试剂需匹配底物与产物的特性,淀粉可与碘液发生显色反应,蔗糖及其水解产物均不能与碘液显色,还原糖能与斐林试剂在水浴加热条件下出现砖红色沉淀。
12.p53基因是生物体内一种较著名的基因,其表达的p53蛋白可延迟细胞周期进程以修复DNA的损伤或无法修复时启动细胞凋亡而防止细胞癌变。下列叙述正确的是(  )
A.p53蛋白可使细胞周期停留在M期
B.p53基因是一种原癌基因
C.具有细胞周期的细胞中p53蛋白含量较低
D.p53蛋白可引起细胞坏死
【答案】C
【知识点】细胞的凋亡;细胞凋亡与细胞坏死的区别;细胞癌变的原因
【解析】【解答】A、p53蛋白的作用是修复DNA损伤,DNA的复制和损伤修复主要发生在细胞周期的分裂间期,因此p53蛋白可使细胞周期停留在间期,而非分裂期M期,A错误;
B、原癌基因主要负责调节细胞周期、控制细胞生长和分裂的进程,抑癌基因主要阻止细胞不正常的增殖,p53基因能防止细胞癌变,属于抑癌基因,B错误;
C、p53蛋白可延迟细胞周期进程,具有细胞周期的细胞为连续分裂的细胞,需要顺利完成细胞周期,因此这类细胞中p53蛋白含量较低,C正确;
D、p53蛋白在DNA无法修复时启动的是细胞凋亡,细胞凋亡是由基因决定的程序性死亡,而细胞坏死是病理性的细胞死亡,二者不同,D错误。
故答案为:C。
【分析】细胞周期分为分裂间期和分裂期,DNA的复制与损伤修复发生在分裂间期。细胞的凋亡是由基因控制的程序性死亡,对生物体有利,细胞坏死是受外界不利因素影响导致的病理性死亡。原癌基因调控细胞正常的增殖周期,抑癌基因抑制细胞的异常增殖,防止细胞发生癌变。
13.孟德尔自由组合定律发生在下列哪个过程中(  )
A.①和② B.② C.③和④ D.③
【答案】A
【知识点】基因的自由组合规律的实质及应用
【解析】【解答】A、孟德尔自由组合定律的实质是减数分裂产生配子时,非同源染色体上的非等位基因随非同源染色体的自由组合而自由组合,图中①(雌性亲本产生雌配子)和②(雄性亲本产生雄配子)均为减数分裂过程,自由组合定律发生在这两个过程中,A正确;
B、②仅为雄性产生雄配子的减数分裂过程,自由组合定律也发生在①(雌性产生雌配子)的减数分裂过程中,B错误;
C、③为受精作用,④为受精卵发育为个体的过程,二者均不发生基因的自由组合,C错误;
D、③为受精作用,不发生基因的自由组合,D错误。
故答案为:A。
【分析】基因的自由组合定律发生在减数第一次分裂后期,此时同源染色体分离,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自由组合,该过程发生在生物产生配子的减数分裂阶段,受精作用和个体发育过程中不发生基因的自由组合。
14.溶酶体酸性环境的维持与膜上H+载体蛋白和H+/Cl-转运蛋白有关,其H+浓度由H+载体蛋白维持。H+/Cl-转运蛋白在H+浓度梯度驱动下,运出H+的同时,把Cl-逆浓度梯度运入溶酶体。H+/Cl-转运蛋白缺失突变体,因Cl-转运受阻导致溶酶体内的吞噬物积累,严重时可导致溶酶体破裂。下列叙述错误的是(  )
A.H+和Cl-均可通过主动转运进入溶酶体
B.H+载体蛋白缺失也可引起溶酶体内的吞噬物积累
C.突变体细胞的溶酶体pH升高
D.突变体细胞中损伤和衰老的细胞器无法得到及时清除
【答案】C
【知识点】物质进出细胞的方式的综合
【解析】【解答】A、溶酶体内H+浓度高于细胞质,H+通过H+载体蛋白逆浓度梯度进入溶酶体,属于主动运输;Cl-通过H+/Cl-转运蛋白逆浓度梯度进入溶酶体,也属于主动运输,因此H+和Cl-均可通过主动转运进入溶酶体,A正确;
B、H+载体蛋白缺失会导致溶酶体内H+浓度无法维持,H+/Cl-转运蛋白依赖H+浓度梯度驱动Cl-转运,H+浓度梯度消失后Cl-转运受阻,溶酶体功能异常,进而引起溶酶体内吞噬物积累,B正确;
C、H+/Cl-转运蛋白缺失突变体中,H+载体蛋白仍持续将H+泵入溶酶体,且原本由H+/Cl-转运蛋白介导的H+外流过程停止,导致溶酶体内H+浓度进一步升高,pH应降低而非升高,C错误;
D、H+/Cl-转运蛋白缺失会导致Cl-转运受阻,溶酶体内吞噬物(包括损伤和衰老的细胞器)积累,溶酶体无法正常发挥分解功能,因此损伤和衰老的细胞器无法得到及时清除,D正确。
故答案为:C。
【分析】主动运输是逆浓度梯度运输物质的跨膜运输方式,需要载体蛋白协助并消耗能量。溶酶体的酸性环境由H+载体蛋白维持,H+通过主动运输进入溶酶体,使溶酶体内H+浓度高于细胞质。H+/Cl-转运蛋白利用H+浓度梯度驱动Cl-逆浓度梯度进入溶酶体,同时顺浓度梯度运出部分H+。当H+/Cl-转运蛋白缺失时,Cl-无法进入溶酶体,溶酶体功能异常,吞噬物积累;而H+载体蛋白仍持续泵入H+,导致溶酶体内H+浓度升高,pH降低。
15.有关噬菌体侵染实验的叙述,正确的是(  )
A.若亲代噬菌体含35S,则部分子代噬菌体含35S
B.子代噬菌体的产生需要宿主细胞和亲代噬菌体共同提供遗传信息
C.用35S标记亲代噬菌体,该组实验若搅拌不充分会影响检测结果
D.该实验结果表明DNA是主要的遗传物质,蛋白质无法确定
【答案】C
【知识点】噬菌体侵染细菌实验
【解析】【解答】A、35S标记的是噬菌体的蛋白质外壳,噬菌体侵染细菌时蛋白质外壳不进入宿主细胞,子代噬菌体的蛋白质由宿主细胞的原料合成,因此子代噬菌体不含35S,A错误;
B、子代噬菌体的遗传信息仅由亲代噬菌体的DNA提供,宿主细胞只提供原料、酶、能量、核糖体等物质和结构,不提供遗传信息,B错误;
C、用35S标记亲代噬菌体的蛋白质外壳,搅拌的目的是使吸附在细菌表面的蛋白质外壳与细菌分离,若搅拌不充分,部分蛋白质外壳会随细菌进入沉淀物,导致上清液放射性减弱、沉淀物放射性增强,影响检测结果,C正确;
D、该实验结果表明DNA是噬菌体的遗传物质,不能证明DNA是主要的遗传物质,且蛋白质外壳未进入细菌,无法确定蛋白质是否为遗传物质,D错误。
故答案为:C。
【分析】噬菌体侵染细菌时只有DNA进入宿主细胞内,蛋白质外壳留在细胞外,子代噬菌体的DNA以亲代DNA为模板进行复制,蛋白质外壳利用宿主细胞的氨基酸合成。搅拌和离心的作用是将噬菌体蛋白质外壳与被侵染的细菌分离开,放射性标记的蛋白质主要出现在上清液中,标记的DNA主要出现在沉淀物中。该实验能够证明DNA是噬菌体的遗传物质,无法证明蛋白质的遗传功能,也不能得出DNA是主要遗传物质的结论。
16.肺炎链球菌转化实验中,S型菌的部分DNA片段进入R型菌内并整合到DNA分子上,使R型菌转化为能合成荚膜多糖的S型菌。下列叙述错误的是(  )
A.R型菌通过基因重组转化为S型菌
B.S型菌转录的mRNA可结合多个核糖体,并合成多条相同的多肽链
C.S型菌的DNA片段在R菌内表达的产物是荚膜多糖
D.S型菌在表达基因时,RNA聚合酶与DNA分子的某一启动部位结合
【答案】C
【知识点】肺炎链球菌转化实验;遗传信息的转录
【解析】【解答】A、R型菌转化为S型菌的本质是S型菌的DNA片段整合到R型菌的DNA分子上,该变异类型属于基因重组,A正确;
B、S型菌转录的mRNA可结合多个核糖体形成多聚核糖体,同时进行多条相同多肽链的合成,能够显著提高翻译的效率,B正确;
C、基因表达的直接产物是蛋白质或多肽,荚膜多糖属于糖类,并非由DNA直接表达产生,而是由DNA表达的相关酶催化合成,C错误;
D、基因进行转录时,RNA聚合酶会与DNA分子的启动部位相结合,进而启动转录过程,D正确。
故答案为:C。
【分析】肺炎链球菌的转化属于基因重组,是S型菌的DNA片段整合到R型菌的DNA分子中实现的。多聚核糖体可结合在一条mRNA上同时合成多条相同的多肽链,提高翻译的效率。基因表达包括转录和翻译两个过程,直接产物为蛋白质,多糖、脂质等物质需要在基因表达的酶的催化下合成。转录过程中RNA聚合酶需要识别并结合到DNA的启动子区域,才能启动基因的转录。
17.研究人员发现某种肝癌细胞与正常肝细胞的P基因存在如图所示的差异。下列叙述错误的是(  )
A.P基因启动子的甲基化不利于RNA聚合酶的作用,抑制了P基因的表达
B.P基因正常表达可能具有抑制细胞增殖的作用
C.P基因启动子沉默现象可能与环境有关
D.P基因的甲基化未改变基因内部的碱基序列,因此不能遗传给下一代
【答案】D
【知识点】遗传信息的转录;表观遗传
【解析】【解答】A、基因表达的转录阶段需要RNA聚合酶与基因的启动子结合才能启动转录,P基因启动子发生高度甲基化后导致启动子沉默,RNA聚合酶无法与启动子正常结合,进而抑制了P基因的转录过程,最终抑制P基因的表达,A正确;
B、肝癌细胞的特征是无限增殖,而肝癌细胞中P基因启动子高度甲基化、P基因不表达,肝细胞发生癌变;由此可推测P基因正常表达时可能抑制细胞的异常增殖,B正确;
C、表观遗传中的DNA甲基化现象通常受环境因素(如饮食、化学物质、生理状态等)影响,因此P基因启动子沉默(甲基化)的现象可能与环境有关,C正确;
D、表观遗传是指DNA序列未发生改变,但基因表达水平发生可遗传的改变的现象。P基因的甲基化虽未改变基因内部碱基序列,但甲基化的表观标记可通过细胞分裂传递,在生殖细胞中发生的甲基化修饰还可遗传给下一代,因此“不能遗传给下一代”的表述错误,D错误。
故答案为:D。
【分析】表观遗传的核心特征是DNA碱基序列不变,但基因表达可发生可遗传的改变,DNA甲基化是表观遗传的重要形式之一。基因的启动子是RNA聚合酶结合的关键位点,启动子甲基化会阻碍RNA聚合酶与启动子的结合,抑制基因的转录过程,进而抑制基因表达。肝癌细胞中P基因启动子高度甲基化导致P基因沉默,肝细胞癌化(无限增殖),说明P基因正常表达可能抑制细胞增殖;甲基化修饰的发生与环境因素密切相关,且表观遗传的改变可通过细胞增殖传递,部分情况下可遗传给后代。
18.下列有关人类遗传病的叙述错误的是(  )
A.先天性疾病不一定是遗传病
B.在遗传病患者体内均可找到1个或多个致病基因
C.染色体组型图可对某些遗传病的进行初步诊断
D.禁止近亲结婚主要是预防常染色体隐性遗传病
【答案】B
【知识点】人类遗传病的类型及危害;人类遗传病的监测和预防
【解析】【解答】A、先天性疾病是出生时即表现出的疾病,其致病原因包括遗传物质改变和环境因素影响,遗传病是由遗传物质改变引发的疾病,二者概念不同,因此先天性疾病不一定是遗传病,A正确;
B、人类遗传病包含单基因遗传病、多基因遗传病和染色体异常遗传病,染色体异常遗传病由染色体数目或结构异常导致,该类遗传病患者体内不存在致病基因,因此并非所有遗传病患者体内都能找到致病基因,B错误;
C、染色体组型图可呈现细胞内染色体的形态、数目和结构特征,能够对染色体异常遗传病进行初步诊断,C正确;
D、近亲个体携带相同常染色体隐性致病基因的概率更高,禁止近亲结婚能显著降低后代患常染色体隐性遗传病的风险,是预防常染色体隐性遗传病的主要手段,D正确。
故答案为:B。
【分析】人类遗传病是由遗传物质改变引起的人类疾病,主要分为单基因遗传病、多基因遗传病和染色体异常遗传病三类;先天性疾病是出生时就存在的疾病,和遗传病属于不同概念,二者不能等同;染色体组型可以反映染色体的形态和数目特征,可用于染色体异常遗传病的检测;近亲结婚会提高隐性致病基因纯合的概率,禁止近亲结婚主要用于预防常染色体隐性遗传病。
19.人类红绿色盲是伴X染色体隐性遗传病,该病某家族的遗传系谱如图。下列叙述正确的是(  )
A.II-1的父亲一定是患者
B.II-3为携带者的概率是1/2
C.Ⅲ-2的致病基因可能来自I-2
D.Ⅲ-3和正常男性婚配生下的儿子均不患病
【答案】A
【知识点】基因的分离规律的实质及应用;伴性遗传;遗传系谱图
【解析】【解答】A、人类红绿色盲是伴X染色体隐性遗传病,II-1为患病女性(基因型为XaXa),其两条X染色体分别来自父亲和母亲,父亲必须提供携带致病基因的X染色体,因此II-1的父亲一定是患者(XaY),A正确;
B、I-2为患病男性(XaY),其携带致病基因的X染色体一定会传递给女儿II-3,因此II-3的基因型为X X ,一定是携带者,概率为1,B错误;
C、Ⅲ-2为患病男性(XaY),其致病基因来自母亲II-3;II-3的致病基因来自父亲I-2,因此Ⅲ-2的致病基因一定来自I-2,并非“可能”,C错误;
D、II-3为携带者(XAXa),II-4为正常男性(XAY),故Ⅲ-3的基因型为1/2 XAXA 或 1/2 X Xa。Ⅲ-3与正常男性(XAY)婚配,儿子的X染色体来自母亲,若母亲为XAXa,儿子有1/2概率患病(XaY),因此儿子并非均不患病,D错误。
故答案为:A。
【分析】伴X染色体隐性遗传病的核心特点为:男性患者数量多于女性患者;具有隔代交叉遗传现象,即男性患者的致病基因只能从母亲处获得,且只能传递给女儿;女性患者的父亲和儿子一定患病;正常男性的女儿一定不携带致病基因(除非发生新的突变)。
20.某动物(2n=4)的基因型为AaXBY,其精巢中两个细胞的染色体组成和基因分布如图所示,其中一个细胞处于有丝分裂某时期。下列叙述错误的是(  )
A.甲细胞处于有丝分裂中期、乙细胞处于减数第二次分裂后期
B.甲细胞中每个染色体组的DNA分子数与乙细胞的相同
C.若甲细胞正常完成分裂则能形成两种基因型的子细胞
D.形成乙细胞过程中发生了基因重组和染色体变异
【答案】B
【知识点】有丝分裂的过程、变化规律及其意义;减数分裂过程中染色体和DNA的规律性变化;减数分裂与有丝分裂的比较
【解析】【解答】A、甲细胞含有同源染色体,且着丝粒整齐排列在赤道板上,符合有丝分裂中期的特征;乙细胞不含同源染色体,着丝粒分裂,符合减数第二次分裂后期的特征,A正确;
B、甲细胞为有丝分裂中期,含2个染色体组,每个染色体组有2条染色体,每条染色体含2个DNA分子,因此每个染色体组的DNA分子数为4;乙细胞为减数第二次分裂后期,含2个染色体组,每个染色体组有2条染色体,每条染色体含1个DNA分子,因此每个染色体组的DNA分子数为2,二者不相同,B错误;
C、甲细胞中A基因的分布异常(出现3个A和1个a),推测有丝分裂过程中发生了基因突变(如其中一条姐妹染色单体上的A突变为a),正常分裂后会形成两种基因型的子细胞(如AAXBY和AaXBY),C正确;
D、乙细胞形成过程中,减数第一次分裂发生了非同源染色体自由组合(基因重组);同时a基因所在的染色体片段易位到其他染色体上(染色体结构变异),因此发生了基因重组和染色体变异,D正确。
故答案为:B。
【分析】有丝分裂中期的特征是染色体含有同源染色体,着丝粒排列在赤道板上,每条染色体含2个DNA分子;减数第二次分裂后期的特征是无同源染色体,着丝粒分裂,每条染色体含1个DNA分子。染色体组是指一组形态、功能各不相同,携带全部遗传信息的非同源染色体,其DNA分子数等于组内染色体数乘以每条染色体的DNA数。有丝分裂过程中若发生基因突变,会导致子细胞出现两种不同基因型;减数分裂过程中,基因重组包括非同源染色体自由组合和同源染色体互换,染色体变异包括结构变异(如易位)和数目变异。
二、非选择题(本大题共5题,共60分)
21.为提高盐碱地区草莓的产量及品质,筛选出影响植株生长的临界盐浓度,科研人员研究了不同NaCl浓度对草莓苗的植株生理指标和光合参数的影响,结果如表所示。
不同浓度盐处理下草莓植株生理指标及光合参数
NaCl浓度/% 叶色指数 可溶性糖/% 净光合速率 /μmol·m-2·s-1 胞间CO2浓度 /μmol·mmol-1 气孔导度 /mmol·m-2·s-1
0 44.1 2.57 18.5 180.33 115.33
0.1 42.5 2.68 15.7 193.3 107.33
0.3 44.2 4.06 15.1 215.4 92.82
0.5 38.9 1.35 3.4 240.33 67.91
注:叶色指数系利用SPAD-502叶绿素仪测定所得。
回答下列问题:
(1)叶肉细胞中的光合色素,提取后经层析分离,扩散最慢的色素为   ,主要吸收   光。盐添加量不同的条件下,叶绿素含量受影响最显著的处理浓度是   。
(2)本实验中,盐害会引起净光合速率下降。导致光合速率降低的因素分为气孔限制因素和非气孔限制因素,据表中的信息分析,气孔因素   (填“是”或“不是”)光合速率降低的限制因素,理由是   。
(3)0.3%组的净光合速率大于0.5%组,原因可能是前者的   含量高,光反应生成更多的   ,促进了碳反应的进行。碳反应产生的第一个糖是   ,该糖大多数用于   。
(4)综合考虑盐碱地草莓的品质、产量,据表分析宜选择种植的临界盐浓度为   ,判断的依据为   。
【答案】(1)叶绿素b;红光和蓝紫光;0.5%
(2)不是;气孔导度降低,但胞间CO2浓度升高,说明光合速率降低不是气孔因素
(3)叶绿素;ATP和NADPH;三碳糖;五碳糖的再生
(4)0.3%;该浓度下草莓的可溶性糖含量高
【知识点】叶绿体结构及色素的分布和作用;叶绿体色素的提取和分离实验;影响光合作用的环境因素;光合作用综合
【解析】【解答】(1) 叶绿体中的光合色素采用纸层析法进行分离,色素在层析液中的溶解度越小,随层析液在滤纸条上扩散的速度就越慢,叶绿素b在层析液中的溶解度最小,因此扩散速度最慢。叶绿素b主要吸收红光和蓝紫光,参与光反应阶段的光能吸收和转化过程。叶色指数可以直接反映叶绿素的含量,对比不同浓度NaCl处理下的叶色指数数据,0.5%NaCl处理组的叶色指数下降幅度远大于其他组别,说明该浓度下叶绿素含量受到的影响最显著。
(2) 气孔限制因素引发光合速率降低的典型特征是气孔导度下降,胞间二氧化碳浓度同步降低,二氧化碳供应不足导致暗反应速率减慢。从实验数据来看,随着NaCl浓度升高,气孔导度持续降低,但胞间二氧化碳浓度却不断上升,这表明叶肉细胞的二氧化碳供应并未出现短缺,因此气孔因素不是光合速率降低的限制因素,光合速率下降是由非气孔因素导致的。
(3) 0.3%NaCl处理组的叶色指数高于0.5%处理组,说明前者叶绿素含量更高,叶绿素能够吸收、传递和转化光能,叶绿素含量高会使光反应速率更快,生成更多的ATP和NADPH,为碳反应中三碳化合物的还原提供充足的能量和还原剂,进而使净光合速率更高。光合作用碳反应阶段,三碳化合物被还原后产生的第一个糖是三碳糖,碳反应生成的三碳糖大多数用于五碳糖的再生,以此保证卡尔文循环能够持续进行,只有少部分运出叶绿体用于合成其他有机物。
(4) 综合草莓的产量和品质,适合种植的临界盐浓度为0.3%。判断依据是该浓度下草莓的可溶性糖含量在所有处理组中最高,果实品质更优,同时净光合速率仍保持在较高水平,植株可以正常积累有机物保证产量;当NaCl浓度升高到0.5%时,可溶性糖含量和净光合速率均急剧下降,植株的生长和果实品质都会受到严重影响,因此0.3%是适宜的临界盐浓度。
【分析】叶绿体中的光合色素包含叶绿素和类胡萝卜素,可通过纸层析法分离,不同色素在层析液中的溶解度不同,扩散速度存在差异,叶绿素主要吸收红光和蓝紫光。影响光合速率的环境因素有光照强度、二氧化碳浓度、温度、水分和矿质元素等,光合速率降低的原因分为气孔限制因素和非气孔限制因素,气孔限制与气孔导度降低造成二氧化碳供应不足有关,非气孔限制和叶绿素含量、光合酶活性等因素相关。光合作用分为光反应和碳反应两个阶段,光反应在类囊体薄膜上进行,产生ATP和NADpH为碳反应供能供氢,碳反应在叶绿体基质中进行,包含二氧化碳的固定和三碳化合物的还原过程,三碳糖是碳反应的最初产物,大部分三碳糖会用于五碳糖的再生。植物在逆境环境中会通过积累可溶性糖等物质提高自身抗逆性,生物学实验需遵循单一变量和对照原则,结合实验数据综合分析得出实验结论。
(1)叶肉细胞中的光合色素,提取后经层析分离,扩散最慢的色素为叶绿素b,因为叶绿素b在层析液中的溶解度最小,主要吸收红光和蓝紫光。根据表中数据可知,盐添加量不同的条件下,叶绿素含量受影响最显著的处理浓度是0.5%NaCl处理组。
(2)本实验中,盐害会引起净光合速率下降。导致光合速率降低的因素分为气孔限制因素和非气孔限制因素,据表中的信息分析,气孔因素不是光合速率降低的限制因素,因为表中数据显示,随着NaCl浓度的升高,气孔导度降低,但是胞间二氧化碳浓度却在上升,据此可推测气孔因素不是光合速率降低的限制因素。
(3)0.3%组的净光合速率大于0.5%组,原因可能是前者的色素含量高,色素可用于吸收和转化光能,因此光反应可生成更多的ATP和NADPH,促进了碳反应的进行,因而光合作用强度增强。碳反应产生的第一个糖是三碳糖,该糖大多数用于五碳糖的再生,还有较少的部分用于合成淀粉。
(4)综合考虑盐碱地草莓的品质、产量,据表分析宜选择种植的临界盐浓度为0.3%,因为该浓度下草莓的可溶性糖的含量最高,且还处于盐分较高的环境中。
22.物理模型是指以实物或图画形式直观地表达认识对象特征的模型。物理模型既包括静态的结构模型,如细胞膜的流动镶嵌模型、DNA双螺旋结构模型等;又包括动态的过程模型,如减数分裂中染色体变化的模型等。请回答下列问题:
(1)细胞模型。通过观察细胞模型,学生可以更好地理解细胞膜上的   与外界或其他细胞膜上的信号分子发生特异性结合,这体现了细胞膜具有细胞识别的功能。
(2)DNA双螺旋结构。该模型展示了DNA分子的结构,帮助学生理解DNA是如何储存遗传信息并通过复制传递给子代及可能发生的突变和重组等过程。
①DNA分子彻底水解可得到3类物质,除了磷酸分子外,还有   和   ;图中3的名称是   。
②噬菌体侵染大肠杆菌的实验中,   (能/不能)选择碳元素进行标记研究,原因是   。
③欲搭建含100个碱基对的DNA片段模型,其中A/T为30对,G/C为70对,则需要连接物的总数为   ;在该模型中,若一条链中A的比例为25%,则另一条链中A的比例是   。
④DNA分子的复制方式是   ,若用③中搭建好的DNA分子模拟遗传信息的传递,则其复制2次需要游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸   个。
(3)减数分裂中染色体变化模型。在制作该模型时,一对大小形态相同的红色和蓝色橡皮泥代表   ;某同学模拟雄性个体减数分裂得到的精子中有2条X染色体,试推断他可能是在   期失误所致。
【答案】(1)糖蛋白
(2)碱基;脱氧核糖(二者位置可换);鸟嘌呤脱氧核苷酸;不能;蛋白质和DNA中均有C元素,无法判断子代中放射性的来源;868;5%;半保留复制;90
(3)(一对)同源染色体;减数第二次分裂后期
【知识点】细胞膜的功能;减数分裂过程中染色体和DNA的规律性变化;碱基互补配对原则;DNA分子的结构;DNA分子的复制
【解析】【解答】(1) 细胞膜上的糖蛋白(糖被)分布在细胞膜外侧,能够与外界或其他细胞膜上的信号分子发生特异性结合,从而实现细胞间的识别与信息交流,这体现了细胞膜的细胞识别功能。
(2) ① DNA分子的基本单位是脱氧核苷酸,一分子脱氧核苷酸由磷酸、脱氧核糖和含氮碱基组成,因此DNA彻底水解后,除磷酸外,还能得到脱氧核糖和含氮碱基两类物质。根据碱基互补配对原则,图中与C配对的碱基为G,因此3的结构是由磷酸、脱氧核糖和鸟嘌呤组成的鸟嘌呤脱氧核苷酸(或鸟嘌呤脱氧核糖核苷酸)。
② 噬菌体侵染大肠杆菌的实验中,不能选择碳元素进行标记,原因是蛋白质的基本组成单位氨基酸和DNA的基本组成单位脱氧核苷酸中均含有碳元素,标记碳元素后,无法区分子代噬菌体的放射性来自噬菌体的蛋白质外壳还是DNA分子,无法达到实验目的。
③ 搭建含100个碱基对(200个碱基)的DNA片段模型,需计算各类连接物数量:每个脱氧核苷酸由磷酸、脱氧核糖、碱基通过化学键连接而成,200个脱氧核苷酸共需200×2=400个连接化学键;脱氧核苷酸之间通过磷酸二酯键连接形成脱氧核苷酸链,两条链共需(200-2)=198个磷酸二酯键;碱基对之间通过氢键连接,A-T碱基对含2个氢键,G-C碱基对含3个氢键,氢键总数为30×2 + 70×3=270个;因此需要连接物的总数为400+198+270=868个。
已知该DNA片段中A/T共30对,即总A数=总T数=30个,占全部200个碱基的15%。若一条链中A的比例为25%(该链含100个碱基,则A有25个),则另一条链中A的数量=30-25=5个,占该链碱基的比例为5/100=5%。
④ DNA分子的复制方式为半保留复制,即新合成的DNA分子中,一条链是原来的母链,另一条是新合成的子链。该DNA分子含30个胸腺嘧啶脱氧核苷酸(T),复制2次后得到4个DNA分子,其中新合成的DNA分子数为3个,因此需要游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸数量为3×30=90个。
(3) 在减数分裂染色体变化模型中,一对大小、形态相同的红色和蓝色橡皮泥代表一对同源染色体(红色模拟父方来源,蓝色模拟母方来源,同源染色体形态、大小基本一致)。雄性个体的性染色体组成为XY,正常减数分裂产生的精子中应只含1条X或1条Y染色体;若精子中出现2条X染色体,说明减数第二次分裂后期,着丝粒分裂后,两条X染色体(姐妹染色单体分离形成)未正常分离,移向了细胞的同一极,导致精子中多了1条X染色体。
【分析】细胞膜的主要成分包括脂质、蛋白质和糖类,其中糖类与蛋白质结合形成糖蛋白,糖蛋白分布在细胞膜外侧,具有识别、保护、润滑等功能,参与细胞间的信息交流。DNA的基本组成单位是脱氧核苷酸,脱氧核苷酸由磷酸、脱氧核糖和含氮碱基(A、T、C、G)组成,DNA分子的结构为双螺旋结构,两条链反向平行,碱基通过氢键互补配对(A-T、G-C),A-T之间有2个氢键,G-C之间有3个氢键。DNA彻底水解的产物是磷酸、脱氧核糖和含氮碱基,初步水解的产物是脱氧核苷酸。噬菌体侵染大肠杆菌的实验中,需选择仅标记DNA或仅标记蛋白质的元素,如32P标记DNA、35S标记蛋白质,因为DNA和蛋白质共有的元素(如C、H、O、N)无法区分二者的去向。DNA分子的复制方式为半保留复制,复制时以两条链为模板,按照碱基互补配对原则合成子链,复制n次需要的游离某种脱氧核苷酸数量为(2n -1)×该脱氧核苷酸在一个DNA分子中的数量。减数分裂过程中,同源染色体在减数第一次分裂后期分离,姐妹染色单体在减数第二次分裂后期分离,若分裂后期染色体未正常分离,会导致配子中染色体数目异常。同源染色体是形态、大小一般相同,一条来自父方、一条来自母方的一对染色体,在减数第一次分裂前期会发生联会现象。
(1)通过观察细胞模型,学生可以更好地理解细胞膜上的糖蛋白与外界或其他细胞膜上的信号分子发生特异性结合,这体现了细胞膜具有细胞识别的功能;
(2)一分子脱氧核苷酸由磷酸、脱氧核糖和碱基组成,因此DNA分子彻底水解可得到3类物质,除了磷酸分子外,还有碱基和脱氧核糖。根据碱基互补配对原则可知,3所含的碱基为G,因此3的名称是鸟嘌呤脱氧(核糖)核苷酸;
噬菌体侵染大肠杆菌的实验中,不能选择碳元素进行标记研究,原因是蛋白质和DNA中均有C元素,无法判断子代中放射性的来源;
欲搭建含100个碱基对的DNA片段模型,其中A/T为30对,G/C为70对,氢键数=30×2+70×3=270;三种小分子连接成脱氧核苷酸共需要化学键数:200×2=400;磷酸二酯键数=200-2=198个;则需要连接物的总数为270+400+198=868;在该模型中,A/T为30对,若一条链中A的比例为25%,则该链中A+T占30%,那么该链中T的比例为5%,则另一条链中A的比例是5%;
DNA分子的复制方式是半保留复制,若用③中搭建好的DNA分子模拟遗传信息的传递,则其复制2次需要游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸数:(22-1)×30=90;
(3)减数分裂中染色体变化模型。在制作该模型时,一对大小形态相同的红色和蓝色橡皮泥代表(一对)同源染色体;某同学模拟雄性个体减数分裂得到的精子中有2条X染色体,试推断他可能是在减数第二次分裂后期,着丝粒分裂后产生的两条X染色体移向了细胞同一极所致。
23.浙江省嘉兴市桐乡市素有“蚕丝被之乡”的美誉,其桑蚕丝产量和品质均非常出色。桑蚕蚕茧的颜色受常染色体上两对等位基因控制,黄色基因A对白色基因a显性,但该基因的表达受到另一对等位基因(B/b)的影响。为进一步研究蚕茧颜色的遗传方式,研究人员选取一对纯合的白茧雌雄个体杂交,F1全为白茧,F2白茧:黄茧=13:3。请回答以下问题:
(1)两对等位基因的遗传分别遵循   定律;对A基因有影响作用的基因是   。
(2)亲本的基因型为   ;F2中和亲本基因型相同的比例是   。
(3)若让F2黄茧蚕中基因型相同的雌雄个体相互交配,则F3中黄茧蚕的比例是   。
(4)为验证F1的基因型,常用   方法来验证,请用遗传图解表示   。
【答案】(1)分离;B基因
(2)AABB、aabb;1/8
(3)5/6
(4)测交;遗传图解:
【知识点】基因的分离规律的实质及应用;交配类型及应用;基因的自由组合规律的实质及应用;9:3:3:1和1:1:1:1的变式分析
【解析】【解答】(1) 两对等位基因分别位于两对同源染色体上,每一对等位基因的遗传都遵循基因的分离定律,两对基因之间共同遵循基因的自由组合定律。根据F2中白茧与黄茧的比例为13:3,这是9:3:3:1的变式,可判断黄茧的出现需要A基因表达且B基因不存在,B基因存在时会抑制A基因的表达,因此对A基因的表达有影响作用的基因是B基因。(2) 由F2的性状分离比可确定黄茧的基因型为A_bb,其余基因型均为白茧,F1的基因型为AaBb。亲本为纯合白茧个体,且杂交后子代全为AaBb,因此亲本的基因型为AABB和aabb。F2中基因型为AABB的个体占1/16,基因型为aabb的个体占1/16,二者相加为1/8,即F2中和亲本基因型相同的个体比例为1/8。
(3) F2中黄茧蚕的基因型及比例为1/3AAbb、2/3Aabb,让基因型相同的雌雄个体相互交配,即进行自交。AAbb自交后代全部为黄茧,Aabb自交后代中黄茧占3/4,白茧占1/4。因此F3中黄茧蚕的比例为1/3×1 + 2/3×3/4 = 5/6。
(4) 验证F1的基因型常用测交方法,即让F1与隐性纯合子aabb杂交。遗传图解如下:
【分析】基因的分离定律是指在减数分裂形成配子的过程中,等位基因会随着同源染色体的分开而分离,分别进入到不同的配子中,独立地随配子遗传给后代。基因的自由组合定律的实质是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。两对等位基因控制的性状杂交,若后代出现9:3:3:1的变式,说明两对基因遵循自由组合定律,且存在基因互作现象,即非等位基因之间会相互影响共同控制生物性状。测交是让杂合子与隐性纯合子进行杂交,该方法可以测定杂合子产生配子的种类和比例,进而确定杂合子的基因型,是验证基因型和遗传定律的常用方法。
(1)子二代的表型及比例是白茧:黄茧=13:3,是9:3:3:1的变式,因此两对等位基因遵循自由组合定律,两对等位基因的遗传分别遵循基因的分离定律。由F2的表型比可知F1的基因型为AaBb,黄色基因A对白色基因a显性,但基因型为AaBb的个体表现为白茧,可知B基因对A基因有抑制作用。
(2)F1的基因型为AaBb,且B基因对A基因有抑制作用,黄茧基因型为A_bb,白茧基因型为A_B_、aa_ _,因此亲本白茧基因型为AABB、aabb,F2中和亲本基因型相同的比例是1/16+1/16=1/8。
(3)F2黄茧蚕中基因型为1/3AAbb、2/3Aabb,基因型相同的雌雄个体相互交配,则F3中黄茧蚕(A_bb)的比例是1/3+2/3×3/4=5/6。
(4)测交的定义是孟德尔在验证自己对性状分离现象的解释是否正确时提出的,为了确定子一代是杂合子还是纯合子,让子一代与隐性纯合子杂交,这就叫测交。在实践中,测交往往用来鉴定某一显性个体的遗传因子组成和它形成的配子类型及其比例。故为验证F1的基因型,测交方法来验证,由于F1基因型为AaBb,且两对基因遵循基因的自由组合定律,故可产生AB、Ab、aB、ab四种配子,且比例为1:1:1:1,aabb可产生ab配子,故用遗传图解表示为
24.江浙地区处于亚热带气候,气温适宜,雨量充沛,阳光充足,以及水资源丰富,形成了适宜水稻生长的生态环境。浙江农科院育种专家通过人工育种技术将野生型水稻(无香味不抗倒伏)培育成具有泰国香米味且抗倒伏的水稻,请回答下列问题。
(1)第一步科研人员选取野生型水稻经过X射线处理后得到有香味不抗倒伏水稻甲和无香味抗倒伏水稻乙。为了进一步探究水稻甲和水稻乙是基因突变还是   引起,可制作香味稻的   ,具体操作是选择   期的细胞分裂图处理加工可得。对比发现,水稻甲和乙均是基因突变引起。其中水稻甲香味的产生是由A基因突变成a基因导致的,据此分析香味的产生是因为   ,导致香味物质分解途径障碍,香味物质在稻米中大量积累的结果。该分析表明基因对生物性状的控制过程是   。
(2)第二步水稻甲和水稻乙杂交,子代F1表型均是无香味抗倒伏。现有2种育种方式获得目标水稻:第一种,F1自交,选出具有目标性状的F2连续自交至不发生   ;第二种,对F1进行   培养,并经   处理,经选择可获得目标稻。其中第二种育种所涉及的可遗传变异类型是   。
【答案】(1)染色体变异;染色体组型;有丝分裂中;基因型为aa的个体无法合成分解香味的酶;基因通过控制酶的合成,控制代谢过程,间接控制生物性状
(2)性状分离;花药离体;秋水仙素;基因重组和染色体变异
【知识点】基因、蛋白质、环境与性状的关系;基因重组及其意义;基因突变的特点及意义;低温诱导染色体加倍实验;育种方法综合
【解析】【解答】(1) X射线属于物理诱变因素,处理野生型水稻后,变异类型可能是基因突变,也可能是染色体结构或数目变异,要判断具体的变异类型,可制作香味稻的染色体组型,染色体组型的制作需要选取有丝分裂中期的细胞,该时期染色体形态稳定、数目清晰,便于观察染色体的形态和数目,以此判断是否发生染色体变异。水稻甲中A基因突变为a基因后出现香味,说明野生型A基因可控制合成分解香味物质的酶,能将香味物质分解,而基因型为aa的个体无法合成分解香味物质的酶,使得香味物质不能被分解而在稻米中大量积累,进而表现出香味,该过程体现了基因通过控制酶的合成来控制代谢过程,进而间接控制生物体的性状。
(2) 第一种育种方式为杂交育种,F1自交后从F2中选出有香味抗倒伏的个体,需连续自交,直到后代不发生性状分离,此时获得的个体为能稳定遗传的纯合子。第二种育种方式为单倍体育种,先对F1进行花药离体培养获得单倍体植株,单倍体植株长势弱小且高度不育,再用秋水仙素处理单倍体幼苗,抑制纺锤体的形成使染色体数目加倍,从而获得纯合二倍体植株。该育种过程中,F1减数分裂产生配子时发生基因重组,花药离体培养和秋水仙素处理的过程涉及染色体数目变异,因此第二种育种涉及的可遗传变异类型是基因重组和染色体变异。
【分析】基因突变是DNA分子中碱基的替换、增添或缺失引起的基因碱基序列改变,属于分子水平的变异,染色体变异包括染色体结构变异和数目变异,属于细胞水平的变异,可通过观察染色体组型区分二者,有丝分裂中期是观察染色体形态和数目的最佳时期。基因对性状的控制有间接和直接两种途径,间接途径是基因通过控制酶的合成控制代谢过程进而控制性状,直接途径是基因通过控制蛋白质结构直接控制性状。诱变育种的原理是基因突变,杂交育种的原理是基因重组,单倍体育种包含花药离体培养和秋水仙素处理染色体加倍两个步骤,原理是染色体数目变异,可遗传变异的来源有基因突变、基因重组和染色体变异。
(1)X射线作为物理诱变因素,可能诱发基因突变或染色体变异。通过制作染色体组型(核型)可观察染色体结构或数目是否异常,区分二者;选择有丝分裂中期细胞(染色体形态稳定、数目清晰),制片后观察分析;野生型为显性(A),突变后为隐性(a)。推测aa基因型无法合成分解香味物质的酶,导致香味物质积累。此过程体现了基因通过控制酶的合成来调控代谢途径,从而影响性状。
(2)F1(AaBB)自交,F2中选aaB_个体(有香味抗倒伏),但其中aaBB为纯合,aaBb为杂合。连续自交可使杂合子后代纯合化,直到不再发生性状分离。通过对F1(AaBB)的花药进行离体培养,可诱导产生单倍体植株,而单倍体植株需用秋水仙素或低温处理,使染色体加倍,获得可育的纯合二倍体。综上所述,其中第二种育种所涉及的可遗传变异类型是基因重组和染色体变异:①基因重组:F1(AaBB)减数分裂形成配子时,等位基因分离和非同源染色体上的非等位基因自由组合(如AB、aB)。②染色体变异:花药离体培养产生单倍体(染色体数目减半),秋水仙素处理使染色体加倍(染色体数目变异)。
25.佛手是金华市特产,被誉为“果中仙品,药中王”,其提取物具有抗菌、抗炎等功效。为探究佛手提取物对小鼠宫颈癌细胞是否具有抑制作用,某科研小组进行了以下实验。实验材料:小鼠宫颈癌细胞、生理状况相同的同周龄雌性健康小鼠若干、佛手提取物溶液(用生理盐水配制)、顺铂溶液(抗癌药物,用生理盐水配制)、生理盐水、电子天平等。
(1)完善实验思路:
①取适量小鼠宫颈癌细胞稀释成单细胞悬液,无菌条件下接种于生理状况相同的同周龄雌性健康小鼠左后肢背部皮下,相同且适宜条件下饲养,选出已成瘤(瘤直径相同且大于5mm)的小鼠240只,   为3组(编号甲、乙、丙)
②甲组:每天每只小鼠腹腔注射   ,作为肿瘤对照组;
乙组:   ,作为阳性对照组;
丙组:   ;
另取80只生理状况相同的同周龄雌性健康的无移植瘤小鼠,和甲组操作一样,作为正常对照组,编号丁;
③连续处理若干天,每隔10天处死各组中20只小鼠,取出移植瘤,精确称量移植瘤总质量并记录,通过与甲组的平均瘤重比较,计算各组的抑瘤率。
(2)根据实验步骤,设计实验数据记录表   。
(3)分析与讨论:
①宫颈癌是一种常见的女性恶性肿瘤,几乎所有宫颈癌都与人乳头瘤病毒(HPV)密切相关。细胞感染HPV后发生癌变的过程中,可能发生   (多选)。
A.细胞代谢水平提高
B.某些基因失活
C.甲基化改变碱基序列
D.细胞膜表面糖蛋白数量减少
②本实验中设置乙组为阳性对照组的目的是   。
③分析结果发现,用顺铂、佛手提取物处理的小鼠抑瘤率相近,但顺铂处理后的小鼠生存状态较差,推测顺铂抑制宫颈癌细胞的特异性较   (填“强”或“弱”)。进一步研究发现佛手提取物可能是通过促进移植瘤小鼠的T淋巴细胞增殖发挥其抗瘤的活性,从细胞的生命历程角度看,T淋巴细胞杀死宫颈癌细胞的过程属于   。
【答案】(1)随机均分;适量生理盐水;乙组:每天每只小鼠腹腔注射等量顺铂溶液;丙组:每天每只小鼠腹腔注射等量佛手提取物溶液
(2)各组小鼠移植瘤质量及抑瘤率记录表
处理时间(天) 甲组 乙组 丙组
移植瘤质量 抑瘤率 移植瘤质量 抑瘤率 移植瘤质量 抑瘤率
10            
20            
30            
40            
(注:表格中丁组(正常对照组)可省略,甲组的“抑瘤率”栏可省略)
(3)ABD;通过与实验组(丙组)的对照来证明佛手提取物抑癌的有效性(合理即可);弱;细胞凋亡
【知识点】癌细胞的主要特征
【解析】【解答】(1) 实验设计需遵循随机均分、单一变量和对照原则,首先将240只已成瘤的小鼠随机均分为3组,保证各组小鼠初始条件一致,降低实验误差。甲组作为肿瘤对照组,需每天每只小鼠腹腔注射适量生理盐水,排除生理盐水这一溶剂对实验结果的干扰;乙组作为阳性对照组,应每天每只小鼠腹腔注射等量顺铂溶液,顺铂是已知的抗癌药物,可作为标准对照;丙组为实验组,需每天每只小鼠腹腔注射等量佛手提取物溶液,探究佛手提取物的抑癌作用,各组注射试剂的体积保持相同,严格遵循单一变量原则。(2) 实验数据记录表需明确体现自变量处理时间、因变量移植瘤质量和抑瘤率,表格标题为各组小鼠移植瘤质量及抑瘤率记录表,处理时间设置为10、20、30、40天,分组对应甲组、乙组、丙组,其中甲组为肿瘤对照组,抑瘤率无需记录,表格行列与实验观测的时间、指标、组别一一对应。故各组小鼠移植瘤质量及抑瘤率记录表如下:
处理时间(天) 甲组 乙组 丙组
移植瘤质量 抑瘤率 移植瘤质量 抑瘤率 移植瘤质量 抑瘤率
10            
20            
30            
40            
(注:表格中丁组(正常对照组)可省略,甲组的“抑瘤率”栏可省略)
(3) ①癌细胞具有无限增殖的特性,细胞代谢水平会显著提高;细胞癌变的根本原因是原癌基因和抑癌基因发生突变,部分抑癌基因会失活;甲基化属于表观遗传范畴,不会改变基因的碱基序列;癌细胞细胞膜表面的糖蛋白数量减少,细胞间黏着性降低,易在体内分散和转移,因此正确选项为ABD。
②设置乙组阳性对照组,是利用已知具有抗癌效果的顺铂溶液作为参照,通过与丙组佛手提取物处理组的实验结果对比,判断佛手提取物是否具备抑癌作用以及抑癌效果的强弱,同时验证整个实验体系的有效性。
③顺铂与佛手提取物的抑瘤率相近,但顺铂处理后的小鼠生存状态较差,说明顺铂不仅会抑制宫颈癌细胞,还会对小鼠正常细胞造成损伤,其对宫颈癌细胞的抑制特异性较弱。T淋巴细胞特异性识别并杀死宫颈癌细胞,该过程是由基因调控的细胞自动结束生命的过程,属于细胞凋亡。
【分析】细胞癌变的根本原因是原癌基因和抑癌基因发生突变,原癌基因负责调节细胞周期,控制细胞生长和分裂的进程,抑癌基因主要阻止细胞不正常的增殖,癌细胞具有无限增殖、形态结构发生显著变化、细胞膜表面糖蛋白减少易在体内分散和转移等特征,癌细胞代谢旺盛,增殖能力强。表观遗传是指生物体基因的碱基序列保持不变,但基因表达和表型发生可遗传变化的现象,DNA甲基化是常见的表观遗传修饰方式,不会改变碱基序列。实验设计需遵循随机均分、对照原则、单一变量原则和重复原则,阳性对照是用已知效应的处理组作为对照,用于验证实验方法的可行性和判断实验处理的作用效果。细胞凋亡是由基因所决定的细胞自动结束生命的过程,也被称为细胞编程性死亡,是生物体正常的生命历程,免疫系统清除病变细胞的过程属于细胞凋亡。
(1)本实验是探究佛手提取物溶液对小鼠体内宫颈癌细胞是否具有抑制作用,根据给出的材料可知共需要分为四组,分别是肿瘤对照组(移植瘤小鼠+生理盐水)、阳性对照组(移植瘤小鼠+顺铂药物处理)、实验组(移植瘤小鼠+佛手提取物溶液处理)、正常对照组(正常小鼠+生理盐水),其他实验条件要求相同且适宜。因此实验思路为将240只模型小鼠(肿瘤小鼠)随机均分三组,甲组:每天每只小鼠腹腔注射适量生理盐水,作为肿瘤对照组;乙组:每天每只小鼠腹腔注射等量顺铂溶液,作为阳性对照组;丙组:每天每只小鼠腹腔注射等量佛手提取物溶液;另取80只生理状况相同的同周龄雌性健康的无移植瘤小鼠每天每只注射等量生理盐水,作为正常对照组,编号丁组。
(2)记录表用于记录实验数据,表格应包括自变量和因变量及实验分组等内容。该实验的因变量为移植瘤质量和抑瘤率,实验分组为甲、乙、丙、丁,故各组小鼠移植瘤质量及抑瘤率记录表如下:
(3)A、癌细胞具有快速的增殖能力,细胞代谢水平提高,A正确;
B、原癌基因表达的蛋白质是细胞正常的生长和增殖所必需的,这类基因一旦突变或过量表达而导致相应蛋白质活性过强,就可能引起细胞癌变。相反,抑癌基因表达的蛋白质能抑制细胞的生长和增殖,或者促进细胞凋亡,这类基因一旦突变而导致相应蛋白质活性减弱或失去活性,也可能引起细胞癌变。因此细胞癌变过程中,抑癌基因可能失活,B正确;
C、甲基化属于表观遗传,不会改变基因中的碱基序列,C错误;
D、癌细胞细胞膜上的糖蛋白等物质减少,细胞之间的黏着性显著降低,容易在体内分散和转移,D正确。
故选ABD。
阳性对照组与实验组(丙组)对照可证明佛手提取物抑癌的有效性,故设置阳性对照组。用顺铂、佛手提取物处理的小鼠抑瘤率相近,但顺铂处理后的小鼠生存状态较差,推测顺铂对小鼠正常细胞和宫颈癌细胞的抑制无差别,即对宫颈癌细胞的特异性弱。T淋巴细胞杀死宫颈癌细胞的过程属于基因控制的细胞凋亡。
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