高考生物二轮专题强化训练7　遗传的分子基础、变异和进化（含解析）

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高考生物二轮专题强化训练
训练7　遗传的分子基础、变异和进化
一、选择题
1．(2022·湖南高三模拟)正常的T4噬菌体侵染大肠杆菌后能使大肠杆菌裂解，当T4噬菌体的任何一个位点的DNA片段发生突变，单独侵染大肠杆菌时均丧失产生子代的能力，不能使大肠杆菌裂解。为了研究基因与DNA的关系，研究者做了如图所示的实验：利用DNA片段中仅一个位点突变的两种T4噬菌体同时侵染大肠杆菌。据此分析，下列叙述错误的是(　　)
A．若甲、乙噬菌体同时侵染大肠杆菌使之裂解，说明二者突变基因可能不同
B．若甲、丙噬菌体同时侵染大肠杆菌大多数不能使之裂解，说明二者突变基因一定不同
C．若甲、乙噬菌体同时侵染大肠杆菌能使之裂解，原因可能是突变的两个基因之间发生了片段交换
D．综合上述所有实验结果推测基因是有一定长度的，而不是一个不能再分割的颗粒
2．(2022·厦门高三模拟)1966年，科学家提出了DNA半不连续复制假说：DNA复制形成互补子链时，一条子链连续形成，另一条子链不连续，即先形成短片段后再进行连接(如图1)，为验证该假说，进行如下实验；用3H标记T4噬菌体，在培养噬菌体的不同时刻，分离出噬菌体DNA并加热使其变性，再进行密度梯度离心，以DNA单链片段分布位置确定片段大小，并检测相应位置DNA单链片段的放射性，结果如图2。下列相关叙述错误的是(　　)
A．与60秒相比，120秒结果中短链片段减少的原因是短链片段连接形成长片段
B．DNA的半不连续复制保证了DNA的两条链能够同时作为模板进行复制
C．该实验可用32P标记的脱氧核苷酸代替3H标记的脱氧核苷酸标记DNA
D．若以DNA连接缺陷的T4噬菌体为材料，则图2中的曲线峰值将右移
3．操纵元是原核细胞基因表达调控的一种组织形式，它由启动子、结构基因(编码蛋白基因)、终止子等部分组成。如图表示大肠杆菌细胞中核糖体蛋白(RP)的合成及调控过程，图中①②表示相关生理过程，mRNA上的RBS是核糖体结合位点。下列相关叙述错误的是(　　)
A．过程①表示转录，所需原料为4种核糖核苷酸
B．过程②表示翻译，需要mRNA、rRNA和tRNA的参与
C．启动子是RNA聚合酶的结合位点
D．终止子一般有UAA、UAG、UGA三种
4．(2022·山东枣庄高三模拟)核糖体由rRNA和蛋白质构成。如图为真核生物不同大小rRNA的形成过程，该过程分A、B两个阶段进行，S代表沉降系数，其大小可代表RNA分子的大小。研究发现在去除蛋白质的情况下，B过程仍可发生，下列叙述正确的是(　　)
A．核糖体是经密度梯度离心法分离下来的最小细胞器
B．45S前体合成的场所是核仁，所需的酶是RNA聚合酶
C．A阶段所示过程为翻译，合成方向是从左到右
D．B过程是转录后加工，参与该过程的酶是蛋白质
5．(2022·江苏高三月考)如图表示NAT10蛋白介导的mRNA乙酰化修饰参与癌症进展的机制，下列相关叙述错误的是(　　)
A．过程②中的mRNA乙酰化修饰，可以提高mRNA的稳定性
B．过程③发生在游离的核糖体上，不需要相关酶和ATP的参与
C．发生转移的胃癌患者体内，NAT10蛋白和COL5A1蛋白水平均较高
D．靶向干预NAT10蛋白介导的mRNA乙酰化修饰，可抑制癌细胞扩散
6．(2022·福建福州高三检测)酪氨酸酶基因(A)有3种隐性突变基因(a1、a2、a3)，均能使该基因失效导致白化病。下图为3种突变基因在A基因编码链(与转录模板链互补)对应的突变位点及碱基变化，下列叙述不正确的是(　　)
A．酪氨酸酶基因突变具有不定向性，三种突变基因之间互为等位基因
B．a1基因与A基因的表达产物相比，多一个甘氨酸而其他氨基酸不变
C．a2和a3基因都只替换一个碱基对，表达的产物只有一个氨基酸差异
D．对白化病患者父母(表型正常)进行基因检测，可含其中三种基因
7．(2022·山东临沂高三模拟)雄性不育一般是指雄配子丧失生理机能的现象。某小麦为二倍体雌雄同株植物，雄性不育基因(ms)对雄性可育基因(Ms)为隐性，该对等位基因位于6号染色体上。若某品系植株与雄性不育植株杂交，子代均表现为雄性不育，则此品系为保持系。研究人员获得了一种易位双杂合品系，其染色体和相关基因如图1所示。下列分析错误的是(　　)
注：6、9分别表示6号和9号染色体，69表示9号染色体的片段易位到6号染色体上，96表示6号染色体的片段易位到9号染色体上。
A．图1个体经过减数分裂会产生含有异常染色体的雌配子有3种
B．图1个体作为母本与染色体正常的杂合小麦杂交，子代中出现图2所示个体的比例为1/8
C．若图2个体能作为保持系，则含有69染色体的雄配子不能完成受精作用
D．若图2个体能作为保持系，自交子代中会有1/4仍为保持系
8．穿梭育种是近年来水稻、小麦等禾本科植物育种采用的新模式。农业科学家将一个地区的品种与国内外其他地区的品种进行杂交，然后通过在两个地区间不断地反复交替穿梭种植、选择、鉴定，最终选育出多种具有抗病高产等优良特征的新品种。下列说法正确的是(　　)
A．自然选择的方向不同使各地区的基因频率存在差异，为作物的进化提供了原材料
B．穿梭育种培育的新品种可适应两个地区的环境条件，这是基因突变和自然选择的结果
C．穿梭育种充分地利用了禾本科植物的生物多样性，体现了生物多样性的直接价值
D．穿梭育种克服了地理隔离，使不同地区的水稻和小麦的基因库组成完全相同
9．(2022·江苏连云港高三模拟预测)1870年，某地桦尺蛾浅色(aa)占70%，杂合子(Aa)占20%。由于工业污染，该地的桦尺蛾每年浅色个体减少10%，黑色个体增加10%。下列说法正确的是(　　)
A．该区域的桦尺蛾个体间存在体色差异，体现了物种的多样性
B．桦尺蛾种群中全部的A基因和a基因的综合构成了该种群的基因库
C．1871年该区域的桦尺蛾群体中，a的基因频率应约为77%
D．偶发的变异能否以等位基因的形式被保存，取决于变异频率
10．初步研究表明，新型冠状病毒是由蛋白质包裹的单股正链RNA病毒，用＋RNA表示，其在宿主细胞内的增殖过程如下图所示。下列说法正确的是(　　)
A．过程①和③均在宿主细胞的核糖体上进行
B．过程②和④消耗的嘧啶数和嘌呤数比值相同
C．由图示可知，＋RNA和－RNA上都含有决定氨基酸的密码子
D．新型冠状病毒和T2噬菌体遗传物质化学组成成分相同
11．自交不亲和性是植物在长期进化过程中形成的，有利于进化和适应环境。研究发现油菜自交不亲和性与S位点的基因型有关，机理如图甲所示。育种专家利用自交不亲和系做母本，与其他自交不亲和系、自交系或正常品系进行杂交，既避免了去雄操作，省时省工，又可以通过杂交获得杂种优势，图乙表示相关杂交实验。下列相关说法错误的是(　　)
A．具有自交不亲和特性的品系进行杂交育种时不用对母本进行去雄处理
B．由图甲可知，自交不亲和的原因是双亲基因型相同时花粉管不能萌发
C．自交不亲和的品系，有利于该物种保持遗传的多样性
D．F1是由AAC组成的三倍体，其中C染色体组中含有9条染色体
12．某地有两个习性相似的猴面花姐妹种——粉龙头(花瓣呈粉红色)和红龙头(花瓣呈红色)，起源于一个粉色花的祖先种，两者分布区重叠，前者由黄蜂授粉，后者由蜂鸟授粉。下列分析正确的是(　　)
A．粉龙头和红龙头猴面花是因长期地理隔离，而产生生殖隔离形成的
B．两者分布区重叠，导致自然选择对两种群基因频率改变所起的作用相同
C．两个猴面花姐妹种的生活区域重叠越多，对资源的利用就越不充分
D．因起源于同一祖先种，所以粉龙头和红龙头猴面花种群的基因库相同
二、非选择题
13．miRNA是一类由基因编码的，长约22个核苷酸的单链RNA分子。在线虫细胞中，Lin-4基因的转录产物经加工后形成miRNA-miRNA*双链，其中miRNA与Lin-14 mRNA部分配对，使其翻译受阻(这是RNA干扰的一种机制)，进而调控幼虫的正常发育模式。Lin-4 miRNA的形成过程及其对Lin-14基因的表达调控如下图所示。请回答下列问题：
(1)在真核细胞中，miRNA和mRNA合成的场所主要是____________，Lin-14基因转录产物加工为miRNA的场所是________________。图中过程①需要的酶是________________。miRNA的转录模板区段的碱基序列与miRNA*的碱基序列______(填“相同”或“不同”)。
(2)据图判断，Lin-4基因转录产物调控Lin-14基因选择性表达的结果是Lin-14基因___________水平降低。Lin-4基因和mRNA在基本组成单位上的不同表现在______________两个方面。
(3)RNA干扰是一种在转录后通过小分子RNA调控基因表达的现象，另一种RNA干扰(siRNA)通常与核酸酶等蛋白结合成诱导沉默复合体，复合体活化后与靶mRNA结合，沉默复合体产生RNA干扰的可能机制是_______________________________________________________
______________________________________________________________________________。
14．研究发现，当细胞中缺乏氨基酸时，负载tRNA(携带氨基酸的tRNA)会转化为空载tRNA(没有携带氨基酸的tRNA)参与基因表达的调控。如图是缺乏氨基酸时，tRNA调控基因表达的相关过程，图中的①②③④表示过程，a、b、c、d表示合成的多肽链。利用该图作用的机理分析饥饿疗法治疗癌症的方法和原理(饥饿疗法是指通过微导管向肿瘤供血动脉内注入栓塞剂，阻断肿瘤的血液供应，使肿瘤细胞缺血、缺氧死亡)。请回答下列相关问题：
(1)癌细胞被称为不死细胞，能够进行无限增殖，在增殖过程中需要不断合成需要的蛋白质，DNA控制合成蛋白质的过程包括____________(填序号)，参与此过程的RNA有________________________________________________________________________。
(2)根据图中多肽合成的过程，判断核糖体的移动方向为____________，判断a、b、c、d合成的先后顺序为___________________。从图中可知合成蛋白质的速度非常快的原因是_____________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________。
(3)结合饥饿疗法治疗癌症的方法，利用上图展示的调控过程，从两个方面说明如何通过抑制蛋白质的合成，来控制癌细胞的分裂：___________________________________________
_____________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________。
训练7　遗传的分子基础、变异和进化（参考答案）
1．B　[由题意可知，当T4噬菌体的任何一个位点的DNA片段发生突变，单独侵染大肠杆菌时均不能使大肠杆菌裂解，若甲、乙噬菌体同时侵染大肠杆菌使之裂解，说明这两种突变型噬菌体体内分别含有对方所缺少的正常基因，通过片段交换产生了正常噬菌体，这说明二者突变基因可能不同，A、C正确；若甲、丙噬菌体同时侵染大肠杆菌大多数不能使之裂解，表明两突变体产生的蛋白质不能相互弥补缺陷，故两者的突变基因可能相同；少数能使之裂解原因是两个突变体的DNA之间发生片段的交换，使得其中一个噬菌体的DNA拥有了全部的正常基因，从而能裂解大肠杆菌，B错误，D正确。]
2．D　[图2中，与60秒结果相比，120秒时有些短链片段连接成长链片段，所以短链片段减少了，A正确；DNA的半不连续复制，使得一条子链连续形成，另一条子链不连续形成，即先形成短片段后再进行连接，保证了DNA的两条链能够同时作为模板进行复制，B正确；32P和3H都具有放射性，脱氧核苷酸中含有H和P，故该实验可用32P标记的脱氧核苷酸代替3H标记的脱氧核苷酸标记DNA，C正确；DNA连接缺陷的T4噬菌体内缺少DNA连接酶，复制形成的短链片段无法连接，故图2中的曲线峰值将向左移，D错误。]
3．D　[据图分析，过程①是以基因(DNA)的一条链为模板合成RNA的过程，该过程中以4种核糖核苷酸为原料，A正确；过程②表示翻译，故需要mRNA(模板)、rRNA(参与构成核糖体)和tRNA(转运氨基酸)的参与，B正确；启动子是RNA聚合酶识别和结合的部位，用于驱动基因的转录，C正确；UAA、UAG、UGA属于终止密码子而非终止子，D错误。]
4．B　[分离细胞器的方法是差速离心法，不是密度梯度离心法，A错误；真核生物的核仁与核糖体的形成有关，45S前体合成的场所是核仁，所需的酶是RNA聚合酶，B正确；分析题意可知，图示为rRNA的形成过程，表示的是转录过程，C错误；根据题意“研究发现在去除蛋白质的情况下，B过程仍可发生”推测，参与该过程的酶是RNA，D错误。]
5．B
6．C　[图中A基因突变为a1、a2和a3三种基因，这三种基因是控制同一性状不同表现形式的基因，属于等位基因，也可以说明基因突变具有不定向性，A正确；a1是在A基因编码链的GAG的GA之间插入了GGG，编码链变为GGGGAG，相比以前多了三个碱基GGG，所以其模板链多了CCC，转录形成的mRNA多了GGG，因此多了一个甘氨酸，而其他氨基酸不变，B正确；a2是CGA变为TGA，DNA分子的模板链是ACT，转录形成的mRNA上的密码子为UGA，是终止密码子，所以如果发生a2突变，则编码的蛋白质少了多个氨基酸，C错误；白化病患者父母表型正常，携带患病基因，可能发生在a1、a2或a3，因此进行基因检测，可含其中三种基因，D正确。]
7．D　[根据图1中染色体的情况可知，在减数分裂分裂Ⅰ后期会发生同源染色体分离、非同源染色体自由组合的现象，因此该个体经过减数分裂会产生含有异常染色体的雌配子，共有3种类型，A正确；图1个体作为母本会产生4种配子，基因型为ms69、ms696、Ms699、Ms6996、与染色体正常的杂合小麦(Msms6699，该个体产生两种比例相等的配子)杂交，子代中出现图2所示个体的比例为1/4×1/2＝1/8，B正确； 若图2个体能作为保持系，则含有69染色体的雄配子不能完成受精作用 ，因为该配子参与受精的话，会导致产生的后代表现为雄性可育，与题意不符，C正确；若图2个体能作为保持系，其产生的雌配子(ms69、Ms699)正常，而雄配子(Ms699)不能正常授粉，则其自交子代中会有1/2仍为保持系，D错误。]
8．C　[自然选择的方向不同使各地区的基因频率存在差异，突变和基因重组为作物的进化提供了原材料，A错误；根据题干信息“将一个地区的品种与国内外其他地区的品种进行杂交”可知，穿梭育种利用的主要原理是基因重组，穿梭育种培育的新品种可适应两个地区的环境条件，这是基因重组和自然选择的结果，B错误；穿梭育种充分地利用了禾本科植物的生物多样性，具有科研价值，体现了生物多样性的直接价值，C正确；不同地区环境条件不同，自然选择方向不同，使不同地区的水稻和小麦的基因库组成可能存在差异，D错误。]
9．C　[该区域的桦尺蛾个体间存在体色差异，体现了遗传(基因)的多样性，A错误；桦尺蛾种群中所有个体的全部基因构成该种群的基因库，仅有A基因和a基因不构成基因库，B错误；假设原桦尺蛾种群中的数量为100只，一年后，浅色个体aa数量为70－70×10%＝63(只)，杂合子(Aa)数量为20＋20×10%＝22(只)，黑色个体(AA)数量为10＋10×10%＝11(只)，则1871年该地区桦尺蛾种群中a的基因频率为(63×2＋22)/[(63＋22＋11)×2]×100%≈77%，C正确；种群基因频率的改变是通过环境对生物表型的选择来实现的，故偶发的变异能否以等位基因的形式被保存，取决于环境因素，D错误。]
10．A　[病毒没有细胞结构，过程①和③为合成蛋白质的翻译过程，均在宿主细胞的核糖体上进行，A正确；过程②消耗的嘧啶数和嘌呤数比值与过程④消耗的嘧啶数和嘌呤数比值的倒数相等，B错误；由图示可知，＋RNA可作为RNA复制酶和外壳蛋白合成的直接模板，其含有决定氨基酸的密码子，而－RNA上没有，C错误；新型冠状病毒的遗传物质是RNA，T2噬菌体的遗传物质是DNA，两者遗传物质化学组成成分不同，D错误。]
11．B　[具有自交不亲和特性的品系，自身的花粉与自身的卵细胞无法结合，故进行杂交育种时自身的花粉不会对其造成干扰，不用对母本进行去雄处理，A正确；图甲中S1S2的花粉无法在S1S2、S1S3的柱头上萌发，而在S3S4的柱头上可以萌发，说明其自交不亲和与花粉萌发相关，双亲基因型相同(S1S2、S1S2)或不同时(S1S2、S1S3)花粉管都可能不能萌发，B错误；自交不亲和，其自交无法产生后代，只能与其他个体进行杂交，增加了不同个体间的基因交流，有利于保持遗传的多样性，C正确；由图乙可知，F1由AA、AACC杂交而成，染色体组成为AAC，其中A染色体组染色体有20÷2＝10(条)，C染色体组染色体有38÷2－10＝9(条)，D正确。]
12．C
13．(1)细胞核　细胞核和细胞质　RNA聚合酶　不同
(2)翻译　五碳糖和碱基　(3)诱导沉默复合体中的核酸酶活化后会使mRNA降解，使相应基因的翻译受阻
14．(1)①②　mRNA、tRNA、rRNA　(2)由右向左　a、b、c、d　一个mRNA分子上可以相继结合多个核糖体，同时进行多条肽链的合成，因此少量的mRNA可以迅速合成大量的蛋白质　(3)缺少氨基酸会使负载tRNA(携带氨基酸的RNA)转化为空载tRNA。空载tRNA通过抑制DNA的转录和激活蛋白激酶抑制蛋白质合成，减少蛋白质的含量，影响细胞的分裂
解析　(1)DNA控制蛋白质的合成包括图中的①转录、②翻译两个过程；需要mRNA(翻译的模板)、tRNA(转运氨基酸)、rRNA(参与构成核糖体)三种RNA共同参与完成。(2)依据图可知，最早合成的多肽是a，其次是b、c、d，所以核糖体沿mRNA移动的方向是从右到左；因为一个mRNA分子上可以相继结合多个核糖体，同时进行多条肽链的合成，因此少量的mRNA可以迅速合成大量的蛋白质。(3)由图可知，缺少氨基酸会使负载tRNA(携带氨基酸的tRNA)转化为空载tRNA，空载tRNA通过抑制DNA的转录从而减少蛋白质的合成，空载tRNA还可以激活蛋白激酶抑制蛋白质的合成，减少蛋白质的含量，从而影响癌细胞的分裂。