高考生物三轮专题突破学案和练习：专题5 遗传的分子基础、变异与进化
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| 名称 | 高考生物三轮专题突破学案和练习：专题5 遗传的分子基础、变异与进化 |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 2.6MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 通用版 | ||
| 科目 | 生物学 | ||
| 更新时间 | 2023-05-19 23:42:21 | ||
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文档简介
高考生物三轮专题突破
专题五 遗传的分子基础、变异与进化
[课标内容] 1.亲代传递给子代的遗传信息主要编码在DNA分子上。2.由基因突变、染色体变异和基因重组引起的变异是可以遗传的。3.地球上的现存物种丰富多样，它们来自共同祖先。4.适应是自然选择的结果。
梳理核心知识
提示 深思1：不需要，RNA聚合酶有解旋功能。
深思2：不是，差速离心主要是采取逐渐提高离心速度的方法，以分离多种不同物质或细胞器。
深思3：是遗传物质变化引起的性状变异，可以遗传(采用有性或无性方式)，但并不一定遗传给后代，也不一定可育。
1.遗传物质的特点：遗传物质必须稳定，要能储存大量的遗传信息，可以准确地复制，传递给下一代等。
2.在噬菌体侵染细菌的实验中选择35S和32P这两种同位素分别对蛋白质和DNA标记，而不用14C和18O同位素标记的原因：因为S仅存在于T2噬菌体的蛋白质中，而P几乎都存在于DNA分子中。用14C和18O同位素标记是不可行的，因为T2噬菌体的蛋白质和DNA分子中都含有这两种元素。
3.选用细菌或病毒作为实验材料研究遗传物质的优点：成分和结构简单，繁殖速度快，容易分析结果。
4.艾弗里和赫尔希等人证明DNA是遗传物质实验的共同思路是把DNA与蛋白质分开，单独、直接地观察它们各自的作用。
5.人类基因组计划测定的是24条染色体（22条常染色体＋X＋Y）上DNA的碱基序列。
6.DNA分子杂交技术可以用来比较不同生物DNA分子的差异。不同生物的DNA分子互补的碱基序列结合形成杂合双链区的部位越多，说明两种生物亲缘关系越近。
7.tRNA中含有碱基对并有氢键，另外—OH部位是结合氨基酸的部位。
8.密码的简并性对生物体的生存发展的意义：在一定程度上能防止由碱基改变而导致的生物性状的改变。
9.某些RNA病毒里的RNA复制酶能对RNA进行复制；某些致癌的RNA病毒中含有逆转录酶，它能以RNA为模板合成DNA。
10.抗生素可用于治疗因细菌感染而引起的疾病的原因：核糖体、tRNA和mRNA的结合都是蛋白质的合成所,不可缺少的。抗生素通过干扰细菌核糖体的形成，或阻止tRNA与mRNA的结合，来干扰细菌蛋白质的合成，从而抑制细菌的生长。
11.当DNA分子复制过程中出现差错时，其所携带的遗传信息发生改变，但由于密码子具有简并性，DNA编码的氨基酸不一定改变。
12.三倍体植株不能进行正常的减数分裂形成生殖细胞，因此，不能形成种子。但并不是绝对一颗种子都没有，其原因是在进行减数分裂时，有可能形成正常的生殖细胞。
1.判断有关DNA的结构与复制说法的正误
(1)格里菲思的肺炎双球菌转化实验证明了DNA是遗传物质。(×)
(2)分别用含32P、35S的培养基培养噬菌体，可得到被标记的噬菌体。(×)
(3)在噬菌体侵染细菌实验过程中，通过搅拌、离心使噬菌体的蛋白质和DNA分开。(×)
(4)在用35S标记噬菌体的侵染实验中，沉淀物中存在少量放射性可能是搅拌不充分所致。(√)
(5)同一条脱氧核苷酸链上相邻的两个碱基通过氢键相连。(×)
(6)DNA分子中每个脱氧核糖都连接两个磷酸，每个碱基都连接一个脱氧核糖。(×)
(7)DNA复制合成的子代DNA一条链中嘌呤和嘧啶的数量相等。(×)
2.判断有关基因表达的说法的正误
(1)细胞核中发生的转录过程有RNA聚合酶的参与。(√)
(2)一种tRNA只能转运一种氨基酸，一种氨基酸可能由多种tRNA转运。(√)
(3)每种氨基酸都对应多个密码子，每个密码子都决定一种氨基酸。(×)
(4)存在于叶绿体和线粒体中的DNA都能进行复制、转录，进而翻译出蛋白质。(√)
(5)一个mRNA中含有多个密码子，一个tRNA中只含有一个反密码子。(√)
(6)核糖体与mRNA结合部位形成3个tRNA结合位点。(×)
(7)白化病是由酪氨酸酶活性降低造成的。(×)
(8)结合在同一条mRNA上的核糖体，最终合成的肽链在结构上各不相同。(×)
3.判断有关变异与育种说法的正误
(1)基因突变一定导致生物性状改变，但不一定遗传给后代。(×)
(2)自然突变是不定向的，人工诱变是定向的。(×)
(3)染色体上某个基因的丢失属于基因突变。(×)
(4)DNA分子中发生一个碱基对的缺失会导致染色体结构变异。(×)
(5)淀粉分支酶基因中插入一段外来DNA序列属于基因突变。(√)
(6)多倍体生物的单倍体都是高度不育的。(×)
(7)基因重组发生在受精作用过程中。(×)
(8)染色体片段的倒位和易位必然导致基因排列顺序的变化。(√)
(9)用射线照射大豆使其基因结构发生定向改变，获得种子性状发生变异的大豆属于诱变育种。(×)
(10)三倍体西瓜植株的高度不育与减数分裂同源染色体联会行为有关。(√)
4.判断有关生物进化说法的正误
(1)为了适应冬季寒冷环境，植物会产生抗寒性变异。(×)
(2)一般来说，频率高的基因所控制的性状更适应环境。(√)
(3)生物进化过程的实质在于有利变异的保存。(×)
(4)自然选择通过作用于个体而影响种群的基因频率。(√)
(5)生物进化时基因频率总是变化的。(√)
(6)害虫抗药性增强，是因为杀虫剂刺激害虫产生抗药性，并在后代中不断积累。(×)
(7)捕食关系会降低物种的多样性。(×)
(8)共同进化是指生物和生物之间在相互影响中不断进化和发展。(×)
1.在噬菌体侵染细菌实验中，搅拌和离心的目的分别是_____________________。
提示 搅拌的目的是使吸附在细菌上的噬菌体及其蛋白质外壳与细菌脱离；离心的目的是让上清液中析出重量较轻的T2噬菌体颗粒，沉淀物中留下被感染的大肠杆菌
2.将一个某种噬菌体DNA分子的两条链用32P进行标记，并使其感染大肠杆菌，在不含有32P的培养基中培养一段时间。若得到的所有噬菌体双链DNA分子都装配成噬菌体(n个)并释放，则其中含有32P的噬菌体所占比例为2/n，原因是__________________________________________________。
提示 一个含有32P标记的噬菌体双链DNA分子经半保留复制后，标记的两条单链只能分配到两个噬菌体的双链DNA分子中，因此在得到的n个噬菌体中只有2个带标记
3.一个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，其意义是________________________________________________。
提示 少量的mRNA分子就可以迅速合成大量的蛋白质
4.原核生物的拟核基因表达速率往往比真核生物的核基因表达的速率要快很多，原因是_________________________________________________________。
提示 原核生物基因表达时转录和翻译可以同步进行，真核生物基因表达时先完成转录，再完成翻译
5.囊性纤维病的发病原因说明了基因控制生物性状的途径之一是______________________________________________________。
提示 基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状
6.DNA分子中发生碱基对的替换、增添或缺失是否一定是基因突变？原因是_____________________________________________________。
提示 不一定。基因突变是发生在基因中碱基对的替换、增添或缺失，若碱基对的替换、增添或缺失发生在没有遗传效应的DNA片段，则不属于基因突变
7.三倍体西瓜没有种子的原因是__________________________________。
提示 三倍体在减数分裂时染色体联会紊乱，无法产生正常的配子
8.物种是指___________________________________________________。
提示 在自然状态下相互交配并且产生可育后代的一群生物
9.什么是“精明的捕食者”策略？其原因是什么？
提示 捕食者一般不会将所有的猎物都吃掉，否则自己也无法生存，这就是“精明的捕食者”策略。其基础是捕食者和被捕食者的负反馈调节
10.共同进化是指______________________________________________________。
提示 不同物种之间、生物与无机环境之间在相互影响中不断进化和发展
1.(2021·全国乙卷，5)在格里菲思所做的肺炎双球菌转化实验中，无毒性的R型活细菌与被加热杀死的S型细菌混合后注射到小鼠体内，从小鼠体内分离出了有毒性的S型活细菌。某同学根据上述实验，结合现有生物学知识所做的下列推测中，不合理的是( )
A.与R型菌相比，S型菌的毒性可能与荚膜多糖有关
B.S型菌的DNA能够进入R型菌细胞指导蛋白质的合成
C.加热杀死S型菌使其蛋白质功能丧失而DNA功能可能不受影响
D.将S型菌的DNA经DNA酶处理后与R型菌混合，可以得到S型菌
答案 D
解析 S型菌与R型菌最主要的区别是前者具有多糖类的荚膜，后者不具有多糖类的荚膜，S型细菌有毒，故推测S型菌的毒性可能与荚膜多糖有关，A正确；加热杀死的S型菌其蛋白质已经被破坏，而分离出的S型菌有毒性，即具备活性蛋白，可推出S型菌的DNA能够进入R型菌细胞中指导蛋白质的合成，B正确；加热可使蛋白质变性，由实验结果R型活细菌转化为有毒性的S型活细菌可知，S型菌的遗传物质未受影响，即加热杀死S型菌使其蛋白质功能丧失而其DNA功能可能不受影响，C正确；S型菌的DNA经DNA酶处理后，被降解，失去活性，故与R型菌混合后，无法得到S型菌，D错误。
2.(2021·选择性考试河北卷，8)关于基因表达的叙述，正确的是( )
A.所有生物基因表达过程中用到的RNA和蛋白质均由DNA编码
B.DNA双链解开，RNA聚合酶起始转录、移动到终止密码子时停止转录
C.翻译过程中，核酸之间的相互识别保证了遗传信息传递的准确性
D.多肽链的合成过程中，tRNA读取mRNA上全部碱基序列信息
答案 C
解析 绝大多数生物的遗传物质是DNA，其RNA和蛋白质均由DNA编码，也有某些病毒的遗传物质是RNA，部分RNA病毒可直接以RNA作为模板合成RNA和蛋白质，A错误；RNA聚合酶催化转录过程，从启动子开始启动转录，到终止子结束，终止密码子存在于mRNA上，B错误；翻译过程中，mRNA与tRNA的碱基互补配对，从而保证遗传信息传递的准确性，C正确；多肽链的合成过程中，核糖体读取mRNA上的密码子，D错误。
3.(2021·选择性考试湖南卷，8)金鱼系野生鲫鱼经长期人工选育而成，是中国古代劳动人民智慧的结晶。现有形态多样、品种繁多的金鱼品系。自然状态下，金鱼能与野生鲫鱼杂交产生可育后代。下列叙述错误的是( )
A.金鱼与野生鲫鱼属于同一物种
B.人工选择使鲫鱼发生变异，产生多种形态
C.鲫鱼进化成金鱼的过程中，有基因频率的改变
D.人类的喜好影响了金鱼的进化方向
答案 B
解析 金鱼能与野生鲫鱼杂交产生可育后代，因此二者属于同一物种，A正确；鲫鱼的变异是随机的、不定向的，并不是人工选择使之发生变异，B错误；生物进化的实质是种群基因频率发生改变，C正确；人类的喜好决定了人工选择的方向，所以也影响了金鱼的进化方向，D正确。
4.(2020·全国卷Ⅲ，3)细胞内有些tRNA分子的反密码子中含有稀有碱基次黄嘌呤(I)。含有I的反密码子在与mRNA中的密码子互补配对时，存在如图所示的配对方式(Gly表示甘氨酸)。下列说法错误的是( )
A.一种反密码子可以识别不同的密码子
B.密码子与反密码子的碱基之间通过氢键结合
C.tRNA分子由两条链组成，mRNA分子由单链组成
D.mRNA中的碱基改变不一定造成所编码氨基酸的改变
答案 C
解析 根据图像可知，反密码子CCI可与mRNA中的GGU、GGC、GGA互补配对，说明一种反密码子可以识别不同的密码子，A正确；密码子与反密码子的碱基互补配对，密码子与反密码子的碱基之间通过氢键结合，B正确；tRNA分子和mRNA分子都是单链结构，C错误；由于某些氨基酸可对应多种密码子，故mRNA中的碱基改变不一定造成所编码氨基酸的改变，D正确。
5.(2020·全国卷Ⅰ，32)遗传学理论可用于指导农业生产实践。回答下列问题：
(1)生物体进行有性生殖形成配子的过程中，在不发生染色体结构变异的情况下，产生基因重新组合的途径有两条，分别是__________________________________。
(2)在诱变育种过程中，通过诱变获得的新性状一般不能稳定遗传，原因是____________________，若要使诱变获得的性状能够稳定遗传，需要采取的措施是_______________________________________________。
答案 (1)在减数分裂过程中，随着非同源染色体的自由组合，非等位基因自由组合；同源染色体上的等位基因随着非姐妹染色单体的交换而发生交换，导致染色单体上的基因重组 (2)控制新性状的基因型是杂合的 通过自交筛选性状能稳定遗传的子代
解析 (1)交叉互换型基因重组发生在减数第一次分裂前期同源染色体联会过程中，在该过程中非姐妹染色单体之间进行交叉互换；自由组合型基因重组发生在减数第一次分裂后期，伴随着非同源染色体的自由组合，位于非同源染色体上的非等位基因自由组合。(2)诱变育种过程中，突变体一般为杂合子，即控制新性状的基因型是杂合的，不能稳定遗传；对于杂合子，可以采用连续自交和不断选择的方法，获得纯合子，即通过自交筛选性状能稳定遗传的子代。
微专题1 遗传的分子基础
1.遗传物质的探索过程
(1)肺炎双球菌转化实验
(2)T2噬菌体侵染大肠杆菌实验的误差分析
病毒侵染宿主细胞有特异性
①32P标记DNA的T2噬菌体侵染大肠杆菌
②用35S标记蛋白质T2的噬菌体侵染大肠杆菌
提醒：①不能用35S和32P标记同一T2噬菌体。放射性检测时只能检测到放射性的存在部位，不能确定是何种元素的放射性。
②不能用培养基直接培养T2噬菌体。
③加热杀死S型菌的过程中，其蛋白质变性失活，但是其内部的DNA在加热结束后随温度的降低又逐渐恢复活性。
2.遗传信息的传递和表达
(1)DNA分子复制(以真核细胞为例)
(2)转录：DNA→RNA
(3)翻译：mRNA→蛋白质
提醒：①原核细胞中边转录边翻译，真核细胞中核基因的表达先在细胞核中转录，后在细胞质中完成翻译过程。
②多聚核糖体现象：真、原核细胞中都存在，可同时合成多条多肽链，但不能缩短每条肽链的合成时间。
③起点问题：在一个细胞周期中，DNA复制一次，每个复制起点只起始一次；而在一个细胞周期中，基因可多次转录，因此转录起点可多次起始。
④翻译过程中mRNA并不移动，而是核糖体沿着mRNA移动，进而依次读取密码子，最终因为模板mRNA相同，合成的多个多肽的氨基酸序列完全相同。
3.基因与性状的关系
(1)基因控制性状的途径
提醒：若最终合成的物质并非蛋白质(如植物激素)，则基因对其控制往往是通过“控制酶的合成来控制代谢过程进而控制生物性状”这一间接途径实现的。
(2)基因与性状关系
考向1 围绕遗传物质的探索过程考查科学探究的能力
1.(2021·华东师大附中质检)下列关于科学家探究“DNA是遗传物质”实验的叙述中正确的是( )
A.格里菲斯的肺炎双球菌体内转化实验证明了DNA是遗传物质
B.艾弗里将S型菌的DNA与R型活菌混合培养，只有部分R型菌转化为S型菌
C.35S标记的是T2噬菌体的DNA，32P标记的是T2噬菌体的蛋白质
D.噬菌体侵染细菌的实验证明了DNA是主要的遗传物质
答案 B
解析 格里菲斯的体内转化实验只能证明S型细菌含有能让R型细菌转化的转化因子，但不能证明该转化因子就是DNA，A错误；艾弗里的体外转化实验中，将S型菌的DNA与R型菌混合，并不是全部的R型菌都转化为S型菌，B正确；T2噬菌体的DNA不含S元素，T2噬菌体的蛋白质不含P元素，C错误；噬菌体侵染细菌的实验只证明了DNA是遗传物质，但不能证明DNA是主要的遗传物质，D错误。
2.(2021·吉林长春调研)科学家利用R型和S型肺炎双球菌进行如图所示实验，试管中添加R型菌、S型菌提取物及细菌培养液，下列叙述正确的是( )
A.E组试管中可观察到光滑型菌落，其余各组试管中只能观察到粗糙型菌落
B.用加热方法杀死S型菌后得到S型菌各组分用于题述实验，实验结论不发生改变
C.实验结果证明S型菌的DNA能进入R型菌体内，而蛋白质等无法进入R型菌体内
D.为使实验结果更加明显，可提高物质分离纯度
答案 D
解析 菌落的特征在固体培养基上才能观察到，而图示试管中为液体培养基，A错误；该实验中加入的S型菌提取物不能被破坏，加热杀死S型菌后，S型菌的蛋白质被破坏，失去活性，无法验证其作用，也就无法得出相应结论，因此不能使用加热方法杀死S型菌并分离其各组分，应用分离提纯技术，B错误；实验结果证明S型菌DNA能使R型菌转化为S型菌，而蛋白质等不能使R型菌转化为S型菌，但不能证明S型菌的各种成分是否能进入R型菌体内，C错误；物质分离纯度越高，实验结果会更加明显，实验也会更加具有说服力，D正确。
考向2 围绕遗传信息的传递和表达，考查科学思维能力
3.(2021·中原名校质量考评)DNA半保留复制过程是分别以解旋的两条链为模板，合成两个子代DNA分子，在复制起始点呈现叉子的形式，被称为复制叉。DNA连接酶可以将脱氧核苷酸片段连接在一起，如图表示某DNA分子复制的过程。下列说法错误的是( )
A.在复制叉的部位结合有解旋酶、RNA聚合酶
B.DNA复制过程中需要DNA连接酶的参与
C.前导链和后随链延伸的方向都是由5′端向3′端
D.该过程发生的场所不一定是细胞核、线粒体和叶绿体
答案 A
解析 复制叉处进行DNA解旋、合成新链，所以需要解旋酶和DNA聚合酶，A错误；后随链先形成DNA单链的片段，之间需要DNA连接酶相连接，B正确；据图可知，DNA两条链的方向是相反的，但前导链和后随链延伸的方向都是由5′端向3′端，C正确；DNA复制可以发生在原核细胞中，D正确。
4.(2021·山西师大附中质检)如图代表人体胰岛细胞中合成胰岛素的某一过程(AA代表氨基酸)。下列叙述正确的是( )
A.所示过程的模板是DNA的一条链
B.图中所示过程只有两种RNA参与
C.该过程形成的是多肽，要经过加工才能形成胰岛素
D.运输氨基酸的工具是rRNA，其中也含碱基对和氢键
答案 C
解析 图中所示的过程是翻译，其模板是mRNA，A错误；翻译过程三种RNA都要参与，B错误；核糖体上合成的物质是多肽，还需要在内质网和高尔基体上进一步加工，C正确；运输氨基酸的工具是tRNA，D错误。
考向3 围绕中心法则，考查综合分析问题的能力
5.(2021·山东烟台调研)2020年诺贝尔生理学或医学奖颁给了哈维·阿尔特、迈克尔·霍顿和查尔斯·赖斯这三位伟大的科学家，奖励他们在发现丙型肝炎病毒上作出的贡献。如图为丙型肝炎病毒的增殖过程，下列相关叙述错误的是( )
A.该病毒和HIV的增殖过程都需要逆转录酶的参与
B.该病毒侵入宿主细胞后，③过程通常发生在④过程之前
C.③④⑤⑥过程都发生了碱基配对且配对方式完全相同
D.④⑤过程需要消耗的尿嘧啶核糖核苷酸的数目不相同
答案 A
解析 由图可以直接看出该病毒的增殖没有逆转录过程，不需要逆转录酶的参与，A错误；④过程为RNA复制，需要RNA复制酶的催化，而宿主细胞中不含有RNA复制酶，故③过程通常发生在④过程之前，B正确；④⑤过程发生＋RNA和－RNA之间的配对，③⑥过程发生＋RNA上的密码子和tRNA上的反密码子之间的配对，配对方式都是A—U、C—G，C正确；④过程合成的是－RNA，
⑤过程合成的是＋RNA，两者需要消耗的尿嘧啶核糖核苷酸的数目不相同，D正确。
6.(2021·西安高新一中调研)如图表示某细胞内发生的转录和翻译过程，X表示某种酶，下列叙述正确的是( )
A.X为RNA聚合酶，该酶只能在细胞核中发挥作用
B.图中Ⅰ为转录过程，Ⅱ为翻译过程，图示过程只能在真核细胞中进行
C.图中X移动的方向是从右向左，核糖体移动的方向是从左向右
D.a处可能有4种含氮碱基，4种核苷酸，b处可能有5种含氮碱基，8种核苷酸
答案 D
解析 图中X为RNA聚合酶，作用是以DNA的一条链为模板，合成RNA，在叶绿体、线粒体都有该过程发生，A错误；图示过程边转录边翻译，可在原核细胞中进行，B错误；根据RNA链延伸的方向和正在合成的多肽链长短，可判断RNA聚合酶与核糖体的移动方向都是从右向左，C错误；a处只有DNA，有4种含氮碱基，4种核苷酸，b处有DNA和RNA，有5种含氮碱基，8种核苷酸，D正确。
微专题2 可遗传变异的类型和特点
1.突破生物变异的4大问题
提醒：①基因突变一定会导致基因结构的改变，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对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自然条件下，病毒的可遗传变异只有基因突变。
④基因重组一般发生在控制不同性状的基因间，至少两对等位基因，如AABb自交不能发生基因重组，受精过程中也不发生基因重组。
2.“两看”法界定二倍体、多倍体、单倍体
提醒：①单倍体并非都不育，其细胞中也并非都只有一个染色体组，且并非都一定没有等位基因和同源染色体。如由多倍体的配子发育成的个体，若含偶数个染色体组，则形成的单倍体含有同源染色体及等位基因。
②二倍体并非一定可育，如异源二倍体。
③“可遗传”不等于可育。三倍体无子西瓜、骡子、二倍体的单倍体等均表现“不育”，但它们均属可遗传变异。
考向1 围绕变异的类型及特点，考查分析判断能力
1.(2021·辽宁沈阳市联考)下列关于生物变异的叙述，错误的是( )
A.三种可遗传变异均可改变基因中的遗传信息
B.基因突变一定改变遗传信息，但不一定改变生物性状
C.基因重组可以发生于减数第一次分裂的前期或后期
D.同一染色体上基因位置改变引起性状改变属于染色体结构变异
答案 A
解析 基因重组和染色体变异不改变基因中的遗传信息，A错误；由于密码子的简并性等原因，基因突变不一定能改变生物的性状，B正确；减数第一次分裂后期，非同源染色体的自由组合及前期四分体上的非姐妹染色单体交叉互换均可导致基因重组，C正确；同一染色体上基因位置改变引起生物性状改变属于染色体结构变异，D正确。
2.(2021·山东青岛调研)视网膜母细胞瘤基因(R)是一种抑癌基因，杂合子(Rr)仍具有抑癌功能。杂合子在个体发育过程中，一旦体细胞的杂合性丢失形成纯合子(rr)或半合子(r)，形成的细胞就会失去抑癌功能而发生恶性转化。如图为视网膜母细胞瘤细胞杂合性丢失的可能机制，下列分析正确的是( )
A.情况1一定是含R基因的染色体组缺失而导致半合子(r)的产生
B.情况2一定是含R或r基因的染色体易位而导致纯合子(rr)的产生
C.情况3一定是含R基因的染色体片段倒位而导致半合子(r)的产生
D.情况4一定是R基因突变成r基因而导致纯合子(rr)的产生
答案 D
解析 情况1可能是含R基因的染色体缺失而导致半合子(r)的产生，不是缺乏一个染色体组，A错误；情况2是有丝分裂后期，含r基因的姐妹染色单体在着丝点分裂后移向细胞同一极，含R基因的姐妹染色单体在着丝点分裂后移向细胞另一极，导致纯合子(rr)的产生，B错误；情况3是缺失了含R基因的染色体片段而导致半合子(r)的产生，C错误；情况4一定是R基因突变成r基因而导致纯合子(rr)的产生，D正确。
考向2 生物变异类型的实验探究
3.(2021·郑州一中检测)已知性染色体组成为XO(体细胞内只含1条性染色体X)的果蝇，表现为雄性不育。用红眼雌果蝇(XAXA)与白眼雄果蝇(XaY)为亲本进行杂交，在F1群体中，发现一只白眼雄果蝇(记为“W”)。为探究W果蝇出现的原因，某学校研究性学习小组设计将W果蝇与正常白眼雌果蝇杂交，再根据杂交结果，进行分析推理。下列有关实验结果和实验结论的叙述，正确的是( )
A.若子代雌、雄果蝇的表现型都为白眼，则W的出现由环境改变引起
B.若子代雌果蝇都是红眼，雄果蝇都是白眼，则W的出现由基因突变引起
C.若无子代产生，则W的基因组成为XaO
D.若无子代产生，则W的基因组成为XaY，由基因突变引起
答案 C
解析 若W的出现是由环境改变引起的，则其基因型为XAY，XAY(白眼)×XaXa→XAXa(红眼)、XaY(白眼)，A错误；若W的出现是由基因突变引起的，则其基因型为XaY，XaY(白眼)×XaXa→XaXa(白眼)、XaY(白眼)，有子代产生，B、D错误；若W的基因型是XaO，则其不育，无子代产生，C正确。
4.(2021·山东日照模拟)某研究人员在二倍体番茄(2n＝24)群体中偶然发现了一种三体植株，其6号染色体有3条。减数分裂时，3条6号染色体中任意2条随机配对，另l条不配对，配对的2条染色体正常分离，不能配对的另1条染色体随机地移向细胞的任意一极，其余的染色体均正常，形成的配子均可育。下列关于某基因型为AAa的三体番茄的叙述，错误的是( )
A.该三体番茄的形成属于染色体数目变异
B.该三体番茄进行细胞分裂时，细胞中最多含有50条染色体
C.该三体番茄进行自交时，子代的基因型共8种，其中aa所占比例为1/16
D.该三体番茄与基因型为Aa的正常植株杂交，子代中三体植株出现的概率为1/2
答案 C
解析 该三体植株是6号染色体多1条所致，属于染色体数目变异，A正确；正常二倍体植株有24条染色体，该三体番茄植株体细胞中含有25条染色体，在有丝分裂后期，细胞中含有50条染色体，B正确；基因型为AAa的三体番茄产生的配子及比例为AA∶Aa∶A∶a＝1∶2∶2∶1，该三体番茄植株自交，子代的基因型有AAAA、AAAa、AAaa、AAA、AAa、Aaa、AA、Aa、aa，共9种，其中aa占1/36，C错误；在减数分裂过程中，这3条6号染色体的任意2条向细胞一极移动，剩余1条移向细胞的另一极，细胞中其他染色体正常分离，则该三体番茄细胞产生含有2条6号染色体和1条6号染色体的配子的比例均为1/2，其与基因型为Aa的正常植株杂交，子代中三体植株出现的概率为1/2，D正确。
几种常考变异类型产生配子种类及比例的分析方法
注 分析三体产生的配子类型时，为了避免混淆，可以进行标号，如AAa，可以记为A1A2a，则染色体的三种分离方式为1A1A2、1a，1A1、1A2a，1A2、1A1a，最后把A合并即可得到各种配子的比例。
微专题3 生物的进化
1.理清生物进化知识脉络
2.明确隔离、物种形成与进化的关系
提醒：①自然选择直接作用的对象是个体的表现型，不是个体的基因型。
②生物进化了种群基因频率一定改变；种群基因频率改变一定表示生物进化了。
③Aa个体连续自交n次，假设无突变无淘汰等，后代基因型频率改变，基因频率不发生改变。
3.基因频率相关计算
(1)通过基因型频率计算基因频率
基因频率＝该基因纯合子的基因型频率＋杂合子的基因型频率，例如：
A基因频率＝AA的基因型频率＋Aa的基因型频率
a基因频率＝aa的基因型频率＋Aa的基因型频率
(2)X染色体上基因频率的计算(以色盲为例，相关基因用B、b表示，假设色盲在男性中的发病率为7%)
考向1 围绕生物进化与生物的多样性考查分析判断能力
1.(2021·湖北襄阳四中调研)下列关于达尔文自然选择学说的叙述，错误的是( )
A.生存斗争是进化的动力，对维持物种内个体数目的稳定有重要作用
B.达尔文认为遗传和变异是进化的内因，种群基因频率的改变导致生物不断进化
C.达尔文的研究是个体水平的研究，但是仍能合理地解释生物进化原因
D.杀虫剂造成抗药性强的一些害虫生存下来属于适者生存，是自然选择的结果
答案 B
解析 生存斗争是生物进化的动力，在生存斗争中一些个体被淘汰，从而对维持一个物种内个体数的稳定有重要作用，A正确；遗传和变异是进化的内因，但是种群基因频率的改变属于现代生物进化论的内容，B错误；达尔文对生物进化的研究是在个体水平的研究，但是其自然选择学说能合理地解释生物进化，C正确；杀虫剂造成抗药性强的一些害虫生存下来，而抗药性低的被淘汰属于适者生存，是自然选择的结果，D正确。
2.(2021·广东佛山质检)生态学家研究发现，某岛上的地雀种群中喙小的个体只适于食用小坚果，喙大的个体容易咬开大坚果，也食小坚果，但是取食速度较慢。当该岛持续干旱、食物短缺时，喙小的地雀死亡率高于喙大的地雀，新出生的个体喙的平均尺寸增大4%。下列叙述错误的是( )
A.该岛的地雀与其生存环境间存在着共同进化
B.环境的选择导致地雀产生了进化，但不一定就产生新物种
C.地雀喙的适应性变化是自然选择造成的
D.环境选择直接作用的是地雀的基因型
答案 D
解析 生物进化受无机环境的影响，生物进化也会影响无机环境，所以生物与其生存的无机环境之间存在着共同进化，A正确；环境的选择导致地雀种群的基因频率发生变化，地雀发生了进化，但由题干信息并不能得出环境的选择导致地雀产生了新物种这一结论，B正确；地雀喙的适应性变化是自然选择造成的，C正确；环境选择直接作用的是生物的个体，而且是个体的表现型，D错误。
考点2 围绕基因频率的改变与进化，考查科学思维能力
3.(2021·河北衡水金卷)下列有关生物进化的叙述，正确的是( )
A.生物进化的实质是种群基因型频率的改变
B.自然选择直接作用于生物个体的表现型
C.新物种的形成都需要经过长期的地理隔离形成生殖隔离
D.共同进化是指不同物种之间在相互影响中不断进化和发展的过程
答案 B
解析 生物进化的实质是种群基因频率的改变，A错误；自然选择通过直接作用于个体的表现型，淘汰不适应环境的个体而保留适应环境的个体，从而定向改变种群的基因频率，B正确；自然界中大部分新物种的形成都需要经过长期的地理隔离形成生殖隔离，但并非所有新物种形成都要经过地理隔离，如多倍体的产生，C错误；共同进化是指不同物种之间以及生物与无机环境之间在相互影响中不断进化和发展的过程，D错误。
4.(2021·湖南怀化一模)某处于遗传平衡的动物种群中AA、Aa和aa的基因型频率分别为55%、30%和15%，另已知B/b基因仅位于X染色体上。以下分析错误的是( )
A.该种群的子一代中Aa的基因型频率为42%
B.该种群的子二代中A、a的基因频率不会发生改变，aa的基因型频率会发生改变
C.若该种群中雌雄比例为1∶1，则该种群中XbY基因型频率等于Xb基因频率的一半
D.若该种群中A、a控制的显性和隐性性状个体数目相等，则说明A、a的基因频率不相等
答案 B
解析 该种群中与A、a有关的各基因型频率分别为AA＝55%、Aa＝30%、aa＝15%，该种群中A的基因频率＝AA的基因型频率＋1/2Aa的基因型频率＝0.55＋1/2×0.3＝0.7，则a的基因频率＝1－0.7＝0.3。根据遗传平衡定律可知，该种群子一代中Aa的基因型频率＝2×0.7×0.3＝0.42，即42%，A正确；由于该种群处于遗传平衡状态，所以该种群的子二代中A、a的基因频率不会发生改变，aa的基因型频率也不会发生改变，B错误；由于雄性只有一条X染色体，则雄性中XbY基因型频率就是种群中Xb基因频率，但雄性占个体总数的1/2，则该种群中XbY的基因型频率为Xb基因频率的一半，C正确；若该种群中A、a控制的显性和隐性性状个体数目相等，即aa＝50%，由遗传平衡定律可知，a的基因频率约为0.7，则A的基因频率约为0.3，所以A、a的基因频率不相等，D正确。
5.(2021·西安五校联考)如图为某家族的遗传系谱图，甲病基因用A或a表示，乙病基因用E或e表示，其中有一种病的基因位于X染色体上；男性人群中隐性基因a的频率为1%。下列推断正确的是( )
A.2号的基因型是EeXAXa
B.7号为甲病患者的概率是1/600
C.5号的基因型是aaXEXe
D.4号与2号基因型相同的概率是1/3
答案 D
解析 甲病为常染色体隐性遗传病，乙病为伴X染色体隐性遗传病。2号的基因型为AaXEXe，A错误；男性人群中隐性基因a的频率为1%，则A的基因频率为99%，根据遗传平衡定律，AA的基因型频率为99%×99%，Aa的基因型频率为2×1%×99%，3号的基因型为Aa的概率为Aa/(AA＋Aa)＝2/101，4号的基因型为1/3AA、2/3Aa，因此7号为甲病患者的概率是1/4×2/101×2/3＝1/303，B错误；5号的基因型是aaXEXe或aaXEXE，C错误；2号的基因型为AaXEXe，4号关于甲病的基因型为1/3AA、2/3Aa，关于乙病的基因型为1/2XEXe、1/2XEXE，因此4号与2号基因型相同的概率是2/3×1/2＝1/3，D正确。
高考命题热点聚焦4 变异在生产实践中的应用
可遗传变异在生产实践中的应用是历年高考考查的重点，从历年真题看，主要从两个方面考查：一是利用变异个体培育新品种，如2020年全国卷Ⅲ32，2020年北京卷21，2020年山东等级考23等；二是探究变异的根源，进行疾病的预防与治疗，如2019年江苏卷18，2018年江苏卷15等。
材料一 水稻的杂种表现为生长和产量的优势，但水稻一般是自花传粉且去雄困难，很难实施人工杂交，袁隆平等成功培育出高产杂交水稻的关键是在野生稻中找到了雄性不育植株。科学研究已证明水稻雄性是否可育是由细胞核基因(可育基因R对不育基因r为显性)和细胞质基因(可育基因为N，不育基因为S，细胞质中基因都成单存在，子代的细胞质基因全部来自母方)共同控制的。基因R能够抑制基因S的表达，当细胞质中有基因N时，植株都表现为雄性可育。如图表示利用雄性不育植株培育杂种水稻的过程。
材料二 电影《我不是药神》讲述了一位从最初单纯为了赚钱贩卖慢粒白血病药物，到后来深入接触慢粒白血病病人后，低价卖药帮助病人的老板的蜕变过程。电影中涉及的慢粒白血病简称“慢粒”，是一类造血干细胞异常的克隆性恶性疾病。其致病机理可能如下：
图中BCR－ABL蛋白是一种活性加强的酪氨酸激酶，由于该酶活性的异常升高，激活了下游的信号转导通路而造成造血干细胞增殖和凋亡的紊乱。慢粒白血病就是由造血干细胞增殖和凋亡的紊乱造成的。
1.(2021·选择性考试广东卷，11)白菜型油菜(2n＝20)的种子可以榨取食用油(菜籽油)。为了培育高产新品种，科学家诱导该油菜未受精的卵细胞发育形成完整植株Bc。下
列叙述错误的是( )
A.Bc成熟叶肉细胞中含有两个染色体组
B.将Bc作为育种材料，能缩短育种年限
C.秋水仙素处理Bc幼苗可以培育出纯合植株
D.自然状态下Bc因配子发育异常而高度不育
答案 A
解析 白菜型油菜是二倍体，有两个染色体组，植株Bc是由该油菜的卵细胞发育而成的单倍体植株，故其成熟叶肉细胞中含有一个染色体组，A错误；在单倍体育种中可以用单倍体幼苗Bc作为实验材料，通过秋水仙素诱导其染色体加倍来获取纯合植株，能明显缩短育种年限，B、C正确；植株Bc仅含有一个染色体组，在形成配子时，由于染色体联会紊乱而使其配子发育异常，最终导致高度不育，D正确。
2.(2020·全国卷Ⅲ，32)普通小麦是目前世界各地栽培的重要粮食作物。普通小麦的形成包括不同物种杂交和染色体加倍过程，如图所示(其中A、B、D分别代表不同物种的一个染色体组，每个染色体组均含7条染色体)。在此基础上，人们又通过杂交育种培育出许多优良品种。回答下列问题：
(1)在普通小麦的形成过程中，杂种一是高度不育的，原因是_______________________________________________________。
已知普通小麦是杂种二染色体加倍形成的多倍体，普通小麦体细胞中有________条染色体。一般来说，与二倍体相比，多倍体的优点是__________________(答出2点即可)。
(2)若要用人工方法使植物细胞染色体加倍，可采用的方法有_________________________________________________(答出1点即可)。
(3)现有甲、乙两个普通小麦品种(纯合子)，甲的表现型是抗病易倒伏，乙的表现型是易感病抗倒伏。若要以甲、乙为实验材料设计实验获得抗病抗倒伏且稳定遗传的新品种，请简要写出实验思路。
答案 (1)无同源染色体，不能进行正常的减数分裂 42 营养物质含量高、茎秆粗壮 (2)秋水仙素处理 (3)甲、乙两个品种杂交，F1自交，选取F2中既抗病又抗倒伏、且自交后代不发生性状分离的植株。
解析 (1)杂种一(AB)含有一粒小麦的一个染色体组(A)和斯氏麦草的一个染色体组(B)，由于杂种一无同源染色体，不能进行正常的减数分裂，故其高度不育。普通小麦(AABBDD)有6个染色体组，结合题干信息“A、B、D分别代表不同物种的一个染色体组，每个染色体组均含7条染色体”可知，普通小麦体细胞中有42条染色体。一般来说，与二倍体植株相比，多倍体植株茎秆粗壮，叶片、果实和种子都比较大，糖类和蛋白质等营养物质的含量增加。(2)人工诱导多倍体的方法有：用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗，低温处理等。(3)若要以甲(抗病易倒伏)和乙(易感病抗倒伏)小麦纯种为实验材料，获得抗病抗倒伏且稳定遗传的新品种，可通过杂交育种或单倍体育种的方法来实现。
方法一：P 甲(抗病易倒伏) × 乙(易感病抗倒伏)
↓
F1
↓
F2 抗病易倒伏、抗病抗倒伏、易感病易倒伏、易感病抗倒伏
↓
筛选出抗病抗倒伏小麦植株进行连续自交，自交后代不发生性状分离的植株即为目标植株
方法二：P 甲(抗病易倒伏) × 乙(易感病抗倒伏)
↓
F1
↓花药离体培养
单倍体幼苗
↓用秋水仙素处理
F2 抗病易倒伏、抗病抗倒伏、易感病易倒伏、易感病抗倒伏
↓
从中选择抗病抗倒伏的小麦植株即可
1.(2021·广东中山市调研)下图所示植物花粉粒中有2个染色体组，染色体数为24条，基因组成为AaBb，这2对基因分别位于2对同源染色体上，过程③是用秋水仙素处理幼苗。下列说法错误的是( )
A.图中发生基因重组的过程是①，过程③中发生了染色体变异
B.过程③中，细胞中染色体数目最多时是96条
C.图中单倍体幼苗不含同源染色体，高度不育
D.图中个体Ⅰ的基因型为AAaaBBbb，体细胞中含有四个染色体组
答案 C
解析 基因重组发生在减数第一次分裂过程中，即过程①，过程③实现了染色体数目加倍，过程③中发生了染色体变异，A正确；过程③的处理是用秋水仙素处理幼苗，染色体数目加倍，数目达到48条，有丝分裂后期的染色体数目可达到96条，B正确；花粉粒中有2个染色体组，所以单倍体植株细胞中含有2个染色体组，存在同源染色体，不一定不可育，C错误；图中个体Ⅰ是单倍体幼苗经秋水仙素处理后得到的，其基因型为AAaaBBbb，体细胞中含有四个染色体组，D正确。
2.(2021·江西九江调研)如图为13三体综合征的发生原理和父母生育风险模式图，已知图中父方的13号染色体与21号染色体发生异常连接而成为一条染色体，图中仅表示出父亲产生部分精子的染色体情况。下列相关叙述正确的是( )
13三体综合征的发生原理和父母生育风险模式图
A.理论上父方减数分裂产生与图相关染色体的精子有四种
B.子代中无症状携带者发生的概率为1/4
C.图中亲代的子代中不会出现21三体综合征的患者
D.图中13三体患者体细胞中染色体数最多有47条
答案 B
解析 父本能够形成六种精子，A错误；子代存活的只有4种，因此携带者概率为1/4，B正确；当精细胞中有异常染色体和正常21号染色体时，能够形成21三体综合征患者，C错误；13三体患者体细胞中最多有94条染色体，D错误。
3.(2021·1月八省联考江苏卷，25)大麦是高度自交植物，配制杂种相当困难。育种工作者采用染色体诱变的方法培育获得三体品系，该品系的一对染色体上有紧密连锁的两个基因，一个是雄性不育基因 (ms)，使植株不能产生花粉，另一个是黄色基因(r)，控制种皮的颜色。这两个基因的显性等位基因Ms能形成正常花粉，R控制茶褐色种皮，带有这两个显性基因的染色体片段易位连接到另一染色体片段上，形成一个额外染色体，成为三体，该品系的自交后代分离出两种植株，如下图所示。请回答下列问题：
(1)已知大麦的体细胞染色体是7对，育成的新品系三体大麦体细胞染色体为__________条。
(2)三体大麦减数分裂时，若其他染色体都能正常配对，唯有这条额外的染色体，在后期随机分向一极，其中花粉中有额外染色体的配子无受粉能力。三体大麦减数分裂Ⅰ细胞两极染色体数之比为______________。减数分裂结束后可产生的配子基因组成是________和__________。
(3)三体大麦自花受粉后，____________种皮的个体为雄性不育，____________种皮的个体与亲本一样， 雄性可育。由于种皮颜色不同，可采用机选方式分开，方便实用，在生产中采用不育系配制杂种的目的是___________________________。
(4)三体大麦自花授粉，子代黄色种皮的种子和茶褐色种皮的种子的理论比值为____________，但在生产实践中发现，大多数种子为黄色种皮，这是因为____________________________________________________________。
答案 (1)15 (2)7∶8 msr MsmsRr (3)黄色 茶褐色 对母本不用去雄处理，方便杂交 (4)1∶1 可能雌配子MsmsRr与雄配子msr受精时能力较低，可能受精后生长发育受影响
解析 (1)大麦体细胞染色体有7对，再加上一条额外染色体即2×7＋1＝15(条)。(2)减数分裂Ⅰ细胞两极染色体数应一极为7条，一极为8条，则两极染色体数为7∶8；由于msr两极均有而MsR仅一极有，所以配子基因型为MsmsRr和msr。(4)茶褐色基因与雄性可育相连，黄色与雄性不育相连，三体产生雌配子MsmsRr与msr，且比例为1∶1，故子代黄色种皮与茶褐色种皮种子理论比值为1∶1；大多数为黄色种皮可能是因为雌配子MsmsRr受精时能力比较低，或者含额外染色体的受精卵不能正常生长发育。
专题强化练
(时间：40分钟 满分：90分)
一、选择题(本题共6小题，每小题6分，共36分)
1.(2021·广东惠州调研)赫尔希和蔡斯精妙的实验设计使得T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验更具有说服力。下列相关叙述正确的是( )
A.该实验和艾弗里的细菌转化实验的设计思路不同
B.因为DNA和蛋白质都含有O元素，所以也可以用18O替代35S或32P
C.如果保温时间太久，则用35S标记的一组实验沉淀物中的放射性更强
D.该实验只能证明DNA是遗传物质，而不能证明DNA是主要的遗传物质
答案 D
解析 两个实验的思路都是设法将蛋白质和DNA分开，单独观察它们的作用，A错误；如果用18O替代35S或32P标记噬菌体，则无法单独研究蛋白质和DNA的作用，B错误；35S标记的是蛋白质，保温时间太久，沉淀物中的放射性也不会增强，C错误；噬菌体侵染细菌的实验可以证明DNA是遗传物质，但不能证明DNA是主要的遗传物质，D正确。
2.(2021·1月八省联考河北卷，11)生物大分子之间的相互结合在生物体的生命活动中发挥重要作用。下列叙述正确的是( )
A.蛋白质与DNA结合后都能调控基因表达
B.RNA聚合酶与起始密码子结合启动转录的起始
C.RNA与蛋白质的结合在细胞生物中普遍存在
D.DNA与RNA的结合可发生在HIV中
答案 C
解析 某些蛋白质与DNA 结合不能调控基因的表达，如限制酶，A错误；RNA聚合酶与基因的启动子结合启动转录的起始，B错误；RNA与蛋白质的结合在细胞生物中普遍存在，如核糖体，C正确；HIV复制增殖时DNA与RNA的结合出现在宿主细胞内，D错误。
3.(2021·河南顶级名校联考)基因最初转录形成的是hnRNA，其在细胞核内经加工成为成熟的mRNA。甲、乙为小鼠的β－球蛋白基因(图中的实线为基因)分别与其hnRNA、mRNA的杂交结果。下列叙述正确的是( )
A.图甲中的RNA可以直接作为翻译的模板
B.hnRNA和mRNA之间杂交会出现杂交带
C.hnRNA加工成mRNA的过程需要解旋酶和RNA水解酶参与
D.hnRNA形成过程进行的碱基互补配对方式与翻译过程不同
答案 D
解析 图甲中的RNA是hnRNA，不能直接作为翻译的模板，A错误；mRNA是由hnRNA加工形成的，二者不能杂交，B错误；hnRNA加工成mRNA的过程不需要解旋酶，C错误；β－球蛋白基因的hnRNA形成过程是转录过程，模板是DNA的一条链，产物是RNA，而翻译过程进行的碱基互补配对是发生在mRNA上密码子和tRNA上反密码子之间，所以两个过程的碱基互补配对方式不同，D正确。
4.(2021·武汉市调研)研究人员利用60Co－γ，射线处理某品种花生，获得了高油酸花生突变体。研究发现，该突变与花生细胞中的M基因有关，含有MA基因的花生油酸含量与原花生品种无显著差异，含有MB基因的花生油酸含量较高，从而获得了高油酸型突变体，如下图所示。下列分析错误的是( )
A.利用60Co－γ射线处理花生的方法属于人工诱变，具有可在短时间内提高突变率等优点
B.MA基因和MB基因都是通过基因突变形成的，两基因中的嘧啶碱基所占比例相同
C.若直接在M基因的第442位插入一个“A—T”碱基对，则也可获得高油酸型突变体
D.MB基因中“A—T”碱基对的插入使基因结构发生改变，可能导致具有活性的某种蛋白质无法合成
答案 C
解析 60Co－γ射线处理花生的方法属于人工诱变，人工诱变具有可在短时间内提高突变率等优点，A正确；根据题意可知，MA基因和MB基因都是通过基因突变形成的，双链DNA分子中，嘧啶碱基和嘌呤碱基互补配对，都是各占一半，B正确；根据题干信息，无法判断第448位的碱基对在MA碱基中起什么作用，故不能推断出直接在M基因的第442位插入一个“A—T”碱基对，是否可以获得高油酸型突变体，C错误；由于MB基因中的碱基对发生了增添，基因结构发生改变，可能会导致某蛋白质不能合成、合成的某蛋白质没有生物活性或活性改变等情况发生，进而获得高油酸型突变体，D正确。
5.(2021·西安五校联考)科学家以大肠杆菌为实验材料，运用同位素标记技术，巧妙地设计实验证实了DNA的半保留复制方式。下列实验方法组合正确的是( )
①先用含有15N标记的NH4Cl培养液连续培养大肠杆菌
②先用含有14N的NH4Cl标记大肠杆菌DNA
③将大肠杆菌转移到含14N的培养液中，在不同时刻收集大肠杆菌并提取DNA
④加入解旋酶、DNA聚合酶以及一定量的脱氧核苷酸
⑤亲代和子代DNA经密度梯度离心后，记录并比较不同密度条带的DNA
A.①③④ B.①③⑤
C.②④⑤ D.③④⑤
答案 B
解析 科学家用含有15N标记的NH4Cl培养液来培养大肠杆菌，让大肠杆菌繁殖几代，再将大肠杆菌转移到含有14N的普通培养液中，然后在不同时刻收集大肠杆菌并提取DNA，再将提取的DNA进行密度梯度离心，记录离心后试管中DNA的位置。DNA在大肠杆菌细胞内进行复制，无须提供酶和原料。正确的实验方法组合为①③⑤，B正确。
6.(2021·选择性考试广东卷，10)孔雀鱼雄鱼的鱼身具有艳丽的斑点，斑点数量多的雄鱼有更多机会繁殖后代，但也容易受到天敌的捕食。关于种群中雄鱼的平均斑点数量，下列推测错误的是( )
A.缺少天敌，斑点数量可能会增多
B.引入天敌，斑点数量可能会减少
C.天敌存在与否决定斑点数量相关基因的变异方向
D.自然环境中，斑点数量增减对雄鱼既有利也有弊
答案 C
解析 由题意可知，孔雀鱼雄鱼的斑点数量越多，越利于繁殖后代，但易被天敌捕食，故自然环境中，斑点数量的增减对孔雀鱼雄鱼既有利也有弊，在缺少天敌时，孔雀鱼雄鱼的斑点数量可能会增多，A、D推测正确；引入天敌后，斑点数量多的孔雀鱼雄鱼易被天敌捕食逐渐被淘汰，而斑点少的孔雀鱼雄鱼更易长期生存下去，孔雀鱼雄鱼的平均斑点数量可能会减少，B推测正确；变异具有不定向性，因此孔雀鱼雄鱼的斑点数量相关基因的变异方向与天敌存在与否无关，C推测错误。
二、非选择题(本题共5小题，共54分)
7.(2021·东北师大附中调研)(12分)回答下列有关生物遗传物质发现历程的问题：
(1)早期人们认为蛋白质和核酸都可能作为遗传物质，请从构成蛋白质和核酸的角度，说出你的理由：___________________________________________________。
(2)艾滋病病毒的遗传信息蕴藏在________的排列顺序中；RNA结构不稳定，容易受到环境影响而发生突变；RNA还能发生自身催化的水解反应，不易产生更长的多核苷酸链，携带的遗传信息量有限；所以，RNA作为遗传物质的功能逐渐被DNA代替，请写出两个DNA能替代RNA作为大多数生物的遗传物质的优点：①____________________________________________________________；
②___________________________________________________________。
(3)艾弗里通过肺炎双球菌体外转化实验最终得出的结论是：______________________________________________________________。
(4)与肺炎双球菌转化实验相比，噬菌体侵染细菌实验更具有说服力，请说出理由：________________________________________________________________。
答案 (1)单体的排列顺序是构成其多样性主要原因(答出“排列顺序”“多样性”即可)
(2)碱基(核糖核苷酸) 碱基数目多；结构相对稳定 复制的准确性高(答出任意两点且答案合理即可)
(3)DNA是遗传物质，蛋白质等其他物质不是遗传物质
(4)用同位素标记法将蛋白质和DNA彻底分开，只有DNA进入细菌细胞(答案合理即可)
解析 (1)组成蛋白质和核酸的单体分别是氨基酸和核苷酸；种类数量有限的氨基酸和核苷酸通过不同的排列分别形成了多种多样的蛋白质和核酸。(2)艾滋病病毒的遗传物质是RNA，其中的核糖核苷酸的排列顺序代表了遗传信息。DNA分子的结构与RNA相比更复杂，而且DNA具有双螺旋结构，含有更多的核苷酸能够储存大量的遗传信息；DNA的双螺旋结构比RNA的单链结构相对稳定，这是DNA作为遗传物质的原因之一；DNA复制的准确性更高，更适合作为遗传物质。
(3)艾弗里将S型菌的各种成分分离，分别进行肺炎双球菌的体外转化实验，加入S型菌的蛋白质等其他物质，无法转化出S型菌；而加入S型菌的DNA，可以转化S型菌。(4)肺炎双球菌转化实验分离DNA时，其中还混有少量的蛋白质(大约混有0.02%的蛋白质)；当时的物质分离和提纯技术还有一定的困难，所以认为不能完全排除蛋白质的作用。而噬菌体侵染细菌的实验，利用同位素标记法，进入细菌细胞的只有DNA，证实了DNA是遗传物质。
8.(2021·河南九师联盟)(14分)研究发现，当细胞中缺乏氨基酸时，负载tRNA(携带氨基酸的tRNA)转化为空载tRNA(没有携带氨基酸的tRNA)参与基因表达的调控。下图是缺乏氨基酸时，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。利用该图的作用机理，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)，回答相关问题：
(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：___________________________________________________________。
答案 (1)①② mRNA、tRNA、rRNA
(2)由右向左 a、b、c、d 一个mRNA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tRNA)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，影响癌细胞的分裂
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、tRNA、rRNA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的转录减少蛋白质的合成，空载tRNA还可以激活蛋白激酶抑制多肽的合成，减少蛋白质合成，从而影响癌细胞的分裂。
9.(2021·成都七中调研)(8分)如图为一对雌雄果蝇体细胞的染色体图解，其中红眼(A)对白眼(a)为显性，长翅(D)对残翅(d)为显性。如表为果蝇性染色体组成与其性别的关系，雌果蝇(XXY)产生的可育配子中性染色体有1条或2条。请分析图和表回答以下问题：
性染色体组成 XY XX XXX XXY XO XYY YY
性别 雄性 雌性 超雌性(死亡) 雌性 雄性 雄性 超雄性(死亡)
(1)正常雄果蝇的一个染色体组中包含________条染色体。
(2)若这一对雌雄果蝇交配，则F1中的白眼残翅果蝇的基因型是____________；表现为红眼长翅的雌果蝇中杂合子所占的比例为____________。
(3)在这对雌雄果蝇的某次杂交实验中，产生了一只白眼雌果蝇，原因可能有以下三种：一、环境因素改变了果蝇的表现型，遗传物质未变；二、亲本减数分裂过程中出现基因突变；三、亲本减数分裂过程中出现染色体不分离的现象。请设计简单的杂交实验，探究该白眼雌果蝇产生的原因。
实验步骤：
①选择________果蝇与该雌果蝇进行杂交；
②_________________________________________________。
结果预测：
①若后代中雌果蝇均表现为红眼，雄果蝇全表现为红眼或红眼∶白眼＝1∶1，则为第一种原因；
②若_______________________________________________；则为第二种原因；
③若_________________________________________________。
则为第三种原因，且可进一步推知，减数分裂异常发生于________(填“父本”或“母本”)减数第________次分裂过程中。
答案 (1)4 (2)ddXaY 5/6
(3)实验步骤：①正常红眼雄 ②统计后代的表现型和比例 结果预测：②后代中雌果蝇均为红眼，雄果蝇均为白眼 ③后代雌果蝇中红眼∶白眼＝4∶1，雄果蝇中红眼∶白眼＝1∶4 母本 二
解析 (1)由题图可知，果蝇含有4对同源染色体，正常果蝇的一个染色体组中包含4条染色体。(2)图中雌果蝇的基因型是DdXAXa，雄果蝇的基因型是DdXAY，DdXAXa与DdXAY杂交，产生的F1中白眼残翅果蝇的基因型是ddXaY；红眼长翅雌果蝇的基因型是D_XAX_，其中纯合子的基因型是DDXAXA，所占的比例是1/3×1/2＝1/6，则红眼长翅雌果蝇中杂合子所占的比例是1－1/6＝5/6。(3)DdXAXa与DdXAY杂交，只考虑眼色，则产生的子代雌果蝇的基因型为XAXA、XAXa。若在DdXAXa与DdXAY杂交的后代中出现了白眼雌果蝇，根据题意可知，该白眼雌果蝇产生的原因可能是：一、环境因素改变了果蝇的表现型，遗传物质未变；二、亲本减数分裂过程中发生基因突变；三、亲本减数分裂过程中发生染色体不分离的现象。探究该白眼雌果蝇产生的原因的实验步骤如下：①选择正常红眼雄果蝇(XAY)与该白眼雌果蝇进行杂交；②统计后代的表现型和比例。结果预测：①若是第一种原因，则待测白眼雌果蝇的基因型是XAXA或XAXa，由于雄果蝇的基因型为XAY，则二者交配，产生的后代中雌果蝇均表现为红眼，雄果蝇全表现为红眼或红眼∶白眼＝1∶1；②若是第二种原因，则待测白眼雌果蝇的基因型是XaXa，由于雄果蝇的基因型为XAY，则二者交配，产生的后代中雌果蝇均表现为红眼，雄果蝇均表现为白眼；③若是第三种原因，则待测白眼雌果蝇的基因型是XaXaY，XaXaY产生的雌配子的类型及比例为XaXa∶Y∶Xa∶XaY＝1∶1∶2∶2，由于雄果蝇的基因型为XAY，则其产生的雄配子的类型及比例为XA∶Y＝1∶1。XaXaY产生的雌配子与XA精子结合，所得后代的基因型及比例是XAXaXa(死亡)∶XAY(红眼雄性)∶XAXa(红眼雌性)∶XAXaY(红眼雌性)＝1∶1∶2∶2；XaXaY产生的雌配子与Y精子结合，所得后代的基因型及比例是XaXaY(白眼雌性)∶YY(死亡)∶XaY(白眼雄性)∶XaYY(白眼雄性)＝1∶1∶2∶2，综上可知，杂交后代雌果蝇中红眼∶白眼为4∶1，雄果蝇中红眼∶白眼为1∶4。基因型为XaXaY的个体是由于母本在减数第二次分裂时，含有Xa的染色体没有分离，产生基因型为XaXa的卵细胞，该卵细胞与Y精子结合形成的。
10.(2021·方原市五中质检)(8分)科学家斯特恩用果蝇杂交实验证明了在减数分裂时由于染色体片段的交换导致了遗传重组，请回答下列问题：
(1)选择上图所示的两个果蝇作为亲本，雌果蝇的一条染色体上带有隐性突变基因c－粉色和显性突变基因B－棒眼，此条X染色体上缺失了一个片段，另一条X染色体上相应的________都是野生型的，但染色体带有Y染色体的片段，这种变异类型属于________；雄果蝇的表现型为粉色正常眼，雌果蝇的表现型为________。
(2)杂交子代中雄果蝇有四种表现型，红色正常眼、粉色棒眼、红色棒眼和粉色正常眼，这说明母本产生了四种配子，________、________、________和________，产生四种配子的原因是__________________________________________。
(3)在显微镜下观察子代雄果蝇新类型的组织细胞装片，如果观察到染色体________________________，则证明了基因重组的发生父本产生2种配子，请写出子代雌果蝇的表现型________________________。
答案 (1)等位基因 染色体结构变异(易位) 红色棒眼
(2)Cb cB cb CB 同源染色体上的非姐妹染色单体之间发生了交叉互换
(3)有缺失和Y片段，或正常染色体的形态
红色正常眼、粉色棒眼、红色棒眼、粉色正常眼
解析 (1)位于一对同源染色体相同位置上控制同一性状不同形态的基因是等位基因，X染色体上带有Y染色体片段属于染色体结构变异的易位。雌果蝇的基因型是XBcXbC是红色棒眼。(2)雄果蝇有四种表现型，红色正常眼、粉色棒眼、红色棒眼和粉色正常眼，基因型是XbCY、XBcY、XBCY、XbcY，所以母本产生了四种配子XbC、XBc、XBC、Xbc，母本基因型是XBbXbC，产生配子是XBb和XbC，由于同源染色体上的非姐妹染色单体之间发生了交叉互换，产生了XbC、XBc、XBC、Xbc四种配子。(3)母体染色体其中一条有缺失，另一条有Y染色体片段，如果观察到一条染色体上有缺失和Y片段，另一条为正常染色体的形态，则证明发生了基因重组，母本产生了四种基因XbC、XBc、XBC、Xbc，父本产生2种配子Xbc、Y。雌性果蝇基因型是XbCXbc、XBcXbc、XBCXbc、XbcXbc，表现型是红色正常眼、粉色棒眼、红色棒眼、粉色正常眼。
11.(科学探究)(2021·湖南永州模拟)(12分)已知玉米子粒有色(B)对无色(b)为显性，饱满(R)对凹陷(r)为显性。为研究这两对相对性状的遗传特点，某兴趣小组用纯合有色饱满玉米与无色凹陷玉米杂交，所得F1自交，统计F2的表现型及比例为有色饱满∶有色凹陷∶无色饱满∶无色凹陷＝281∶19∶19∶81。回答下列问题：
(1)上述杂交实验中两对相对性状的遗传________(填“遵循”或“不遵循”)自由组合定律，依据是___________________________________________。
(2)F1减数分裂形成的雌配子的基因型及比例是__________________。
(3)某同学在用纯合有色玉米与无色玉米进行杂交实验时，在后代群体中偶然发现了一粒无色玉米(甲)。出现该无色玉米(甲)的原因可能是亲本玉米在产生配子过程中发生了基因突变或染色体片段缺失。现有正常纯合有色玉米(乙)与无色玉米(丙)可供选择，请完成下列实验步骤及结果预测，以探究其原因(注：一对同源染色体都缺失相同片段时受精卵致死，各类型配子活力相同)。
实验步骤：①用甲与________杂交，获得F1；②F1随机交配，观察、统计F2表现型及比例。
结果预测：
如果F2表现型及比例为_______________________________，则原因为基因突变；
如果F2表现型及比例为_________________________，则原因为染色体片段缺失。
答案 (1)不遵循 F2中每对相对性状表现型的分离比都符合3∶1，而两对相对性状表现型的分离比不符合9∶3∶3∶1或其变式
(2)BR∶Br∶bR∶br＝9∶1∶1∶9
(3)乙 有色∶无色＝3∶1 有色∶无色＝4∶1
解析 突破点：“281∶19∶19∶81”是不常见的比例，可先分析一下是否与9∶3∶3∶1接近，然后可对性状进行逐对分析，发现有色∶无色＝(281＋19)∶(19＋81)＝3∶1，饱满∶凹陷＝(281＋19)∶(19＋81)＝3∶1。(1)由上述分析可知，每对基因都符合分离定律，但子代的表现型及比例并不符合9∶3∶3∶1或其变式，说明两对等位基因的遗传不遵循自由组合定律。(2)F1个体的基因型是BbRr，F1产生的雌雄配子的基因型及比例相同。根据F2中无色凹陷(bbrr)个体占81/400，可知F1产生的雌配子中基因型为br的占9/20，F2中无色饱满个体(bbRR、bbRr)占19/400，设F1产生的雌配子中基因型为bR的所占比例为a，则a2＋2×(9/20)×a＝19/400，解得a＝1/20，同理可得F1产生的雌配子中基因型为Br的配子也占1/20，则F1产生的雌配子中基因型为BR的占1－9/20－1/20－1/20＝9/20，故F1减数分裂形成的雌配子种类和比例是BR∶Br∶bR∶br＝9∶1∶1∶9。(3)若甲为亲本减数分裂时发生了基因突变形成的，则甲的基因型为bb，甲与乙(BB)杂交，F1基因型为Bb，F1自由交配的后代为有色∶无色＝3∶1；若甲为亲本减数分裂时发生了染色体片段缺失形成的，则甲的基因型为bO(O表示缺失片段的染色体)。其与正常纯合有色玉米乙(BB)杂交，F1的基因型及比例为Bb∶BO＝1∶1，F1产生的配子类型及比例为B∶b∶O＝2∶1∶1，F1自由交配，理论上F2中一对同源染色体都缺失相同片段的个体占(1/4)×(1/4)＝1/16(致死)，无色个体(bb、bO)占(1/4)×(1/4)＋2×(1/4)×(1/4)＝3/16，其余均表现为有色性状，占1－1/16－3/16＝12/16，所以F2中有色∶无色＝12∶3＝4∶1。
专题五 遗传的分子基础、变异与进化
[课标内容] 1.亲代传递给子代的遗传信息主要编码在DNA分子上。2.由基因突变、染色体变异和基因重组引起的变异是可以遗传的。3.地球上的现存物种丰富多样，它们来自共同祖先。4.适应是自然选择的结果。
梳理核心知识
提示 深思1：不需要，RNA聚合酶有解旋功能。
深思2：不是，差速离心主要是采取逐渐提高离心速度的方法，以分离多种不同物质或细胞器。
深思3：是遗传物质变化引起的性状变异，可以遗传(采用有性或无性方式)，但并不一定遗传给后代，也不一定可育。
1.遗传物质的特点：遗传物质必须稳定，要能储存大量的遗传信息，可以准确地复制，传递给下一代等。
2.在噬菌体侵染细菌的实验中选择35S和32P这两种同位素分别对蛋白质和DNA标记，而不用14C和18O同位素标记的原因：因为S仅存在于T2噬菌体的蛋白质中，而P几乎都存在于DNA分子中。用14C和18O同位素标记是不可行的，因为T2噬菌体的蛋白质和DNA分子中都含有这两种元素。
3.选用细菌或病毒作为实验材料研究遗传物质的优点：成分和结构简单，繁殖速度快，容易分析结果。
4.艾弗里和赫尔希等人证明DNA是遗传物质实验的共同思路是把DNA与蛋白质分开，单独、直接地观察它们各自的作用。
5.人类基因组计划测定的是24条染色体（22条常染色体＋X＋Y）上DNA的碱基序列。
6.DNA分子杂交技术可以用来比较不同生物DNA分子的差异。不同生物的DNA分子互补的碱基序列结合形成杂合双链区的部位越多，说明两种生物亲缘关系越近。
7.tRNA中含有碱基对并有氢键，另外—OH部位是结合氨基酸的部位。
8.密码的简并性对生物体的生存发展的意义：在一定程度上能防止由碱基改变而导致的生物性状的改变。
9.某些RNA病毒里的RNA复制酶能对RNA进行复制；某些致癌的RNA病毒中含有逆转录酶，它能以RNA为模板合成DNA。
10.抗生素可用于治疗因细菌感染而引起的疾病的原因：核糖体、tRNA和mRNA的结合都是蛋白质的合成所,不可缺少的。抗生素通过干扰细菌核糖体的形成，或阻止tRNA与mRNA的结合，来干扰细菌蛋白质的合成，从而抑制细菌的生长。
11.当DNA分子复制过程中出现差错时，其所携带的遗传信息发生改变，但由于密码子具有简并性，DNA编码的氨基酸不一定改变。
12.三倍体植株不能进行正常的减数分裂形成生殖细胞，因此，不能形成种子。但并不是绝对一颗种子都没有，其原因是在进行减数分裂时，有可能形成正常的生殖细胞。
1.判断有关DNA的结构与复制说法的正误
(1)格里菲思的肺炎双球菌转化实验证明了DNA是遗传物质。(×)
(2)分别用含32P、35S的培养基培养噬菌体，可得到被标记的噬菌体。(×)
(3)在噬菌体侵染细菌实验过程中，通过搅拌、离心使噬菌体的蛋白质和DNA分开。(×)
(4)在用35S标记噬菌体的侵染实验中，沉淀物中存在少量放射性可能是搅拌不充分所致。(√)
(5)同一条脱氧核苷酸链上相邻的两个碱基通过氢键相连。(×)
(6)DNA分子中每个脱氧核糖都连接两个磷酸，每个碱基都连接一个脱氧核糖。(×)
(7)DNA复制合成的子代DNA一条链中嘌呤和嘧啶的数量相等。(×)
2.判断有关基因表达的说法的正误
(1)细胞核中发生的转录过程有RNA聚合酶的参与。(√)
(2)一种tRNA只能转运一种氨基酸，一种氨基酸可能由多种tRNA转运。(√)
(3)每种氨基酸都对应多个密码子，每个密码子都决定一种氨基酸。(×)
(4)存在于叶绿体和线粒体中的DNA都能进行复制、转录，进而翻译出蛋白质。(√)
(5)一个mRNA中含有多个密码子，一个tRNA中只含有一个反密码子。(√)
(6)核糖体与mRNA结合部位形成3个tRNA结合位点。(×)
(7)白化病是由酪氨酸酶活性降低造成的。(×)
(8)结合在同一条mRNA上的核糖体，最终合成的肽链在结构上各不相同。(×)
3.判断有关变异与育种说法的正误
(1)基因突变一定导致生物性状改变，但不一定遗传给后代。(×)
(2)自然突变是不定向的，人工诱变是定向的。(×)
(3)染色体上某个基因的丢失属于基因突变。(×)
(4)DNA分子中发生一个碱基对的缺失会导致染色体结构变异。(×)
(5)淀粉分支酶基因中插入一段外来DNA序列属于基因突变。(√)
(6)多倍体生物的单倍体都是高度不育的。(×)
(7)基因重组发生在受精作用过程中。(×)
(8)染色体片段的倒位和易位必然导致基因排列顺序的变化。(√)
(9)用射线照射大豆使其基因结构发生定向改变，获得种子性状发生变异的大豆属于诱变育种。(×)
(10)三倍体西瓜植株的高度不育与减数分裂同源染色体联会行为有关。(√)
4.判断有关生物进化说法的正误
(1)为了适应冬季寒冷环境，植物会产生抗寒性变异。(×)
(2)一般来说，频率高的基因所控制的性状更适应环境。(√)
(3)生物进化过程的实质在于有利变异的保存。(×)
(4)自然选择通过作用于个体而影响种群的基因频率。(√)
(5)生物进化时基因频率总是变化的。(√)
(6)害虫抗药性增强，是因为杀虫剂刺激害虫产生抗药性，并在后代中不断积累。(×)
(7)捕食关系会降低物种的多样性。(×)
(8)共同进化是指生物和生物之间在相互影响中不断进化和发展。(×)
1.在噬菌体侵染细菌实验中，搅拌和离心的目的分别是_____________________。
提示 搅拌的目的是使吸附在细菌上的噬菌体及其蛋白质外壳与细菌脱离；离心的目的是让上清液中析出重量较轻的T2噬菌体颗粒，沉淀物中留下被感染的大肠杆菌
2.将一个某种噬菌体DNA分子的两条链用32P进行标记，并使其感染大肠杆菌，在不含有32P的培养基中培养一段时间。若得到的所有噬菌体双链DNA分子都装配成噬菌体(n个)并释放，则其中含有32P的噬菌体所占比例为2/n，原因是__________________________________________________。
提示 一个含有32P标记的噬菌体双链DNA分子经半保留复制后，标记的两条单链只能分配到两个噬菌体的双链DNA分子中，因此在得到的n个噬菌体中只有2个带标记
3.一个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，其意义是________________________________________________。
提示 少量的mRNA分子就可以迅速合成大量的蛋白质
4.原核生物的拟核基因表达速率往往比真核生物的核基因表达的速率要快很多，原因是_________________________________________________________。
提示 原核生物基因表达时转录和翻译可以同步进行，真核生物基因表达时先完成转录，再完成翻译
5.囊性纤维病的发病原因说明了基因控制生物性状的途径之一是______________________________________________________。
提示 基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状
6.DNA分子中发生碱基对的替换、增添或缺失是否一定是基因突变？原因是_____________________________________________________。
提示 不一定。基因突变是发生在基因中碱基对的替换、增添或缺失，若碱基对的替换、增添或缺失发生在没有遗传效应的DNA片段，则不属于基因突变
7.三倍体西瓜没有种子的原因是__________________________________。
提示 三倍体在减数分裂时染色体联会紊乱，无法产生正常的配子
8.物种是指___________________________________________________。
提示 在自然状态下相互交配并且产生可育后代的一群生物
9.什么是“精明的捕食者”策略？其原因是什么？
提示 捕食者一般不会将所有的猎物都吃掉，否则自己也无法生存，这就是“精明的捕食者”策略。其基础是捕食者和被捕食者的负反馈调节
10.共同进化是指______________________________________________________。
提示 不同物种之间、生物与无机环境之间在相互影响中不断进化和发展
1.(2021·全国乙卷，5)在格里菲思所做的肺炎双球菌转化实验中，无毒性的R型活细菌与被加热杀死的S型细菌混合后注射到小鼠体内，从小鼠体内分离出了有毒性的S型活细菌。某同学根据上述实验，结合现有生物学知识所做的下列推测中，不合理的是( )
A.与R型菌相比，S型菌的毒性可能与荚膜多糖有关
B.S型菌的DNA能够进入R型菌细胞指导蛋白质的合成
C.加热杀死S型菌使其蛋白质功能丧失而DNA功能可能不受影响
D.将S型菌的DNA经DNA酶处理后与R型菌混合，可以得到S型菌
答案 D
解析 S型菌与R型菌最主要的区别是前者具有多糖类的荚膜，后者不具有多糖类的荚膜，S型细菌有毒，故推测S型菌的毒性可能与荚膜多糖有关，A正确；加热杀死的S型菌其蛋白质已经被破坏，而分离出的S型菌有毒性，即具备活性蛋白，可推出S型菌的DNA能够进入R型菌细胞中指导蛋白质的合成，B正确；加热可使蛋白质变性，由实验结果R型活细菌转化为有毒性的S型活细菌可知，S型菌的遗传物质未受影响，即加热杀死S型菌使其蛋白质功能丧失而其DNA功能可能不受影响，C正确；S型菌的DNA经DNA酶处理后，被降解，失去活性，故与R型菌混合后，无法得到S型菌，D错误。
2.(2021·选择性考试河北卷，8)关于基因表达的叙述，正确的是( )
A.所有生物基因表达过程中用到的RNA和蛋白质均由DNA编码
B.DNA双链解开，RNA聚合酶起始转录、移动到终止密码子时停止转录
C.翻译过程中，核酸之间的相互识别保证了遗传信息传递的准确性
D.多肽链的合成过程中，tRNA读取mRNA上全部碱基序列信息
答案 C
解析 绝大多数生物的遗传物质是DNA，其RNA和蛋白质均由DNA编码，也有某些病毒的遗传物质是RNA，部分RNA病毒可直接以RNA作为模板合成RNA和蛋白质，A错误；RNA聚合酶催化转录过程，从启动子开始启动转录，到终止子结束，终止密码子存在于mRNA上，B错误；翻译过程中，mRNA与tRNA的碱基互补配对，从而保证遗传信息传递的准确性，C正确；多肽链的合成过程中，核糖体读取mRNA上的密码子，D错误。
3.(2021·选择性考试湖南卷，8)金鱼系野生鲫鱼经长期人工选育而成，是中国古代劳动人民智慧的结晶。现有形态多样、品种繁多的金鱼品系。自然状态下，金鱼能与野生鲫鱼杂交产生可育后代。下列叙述错误的是( )
A.金鱼与野生鲫鱼属于同一物种
B.人工选择使鲫鱼发生变异，产生多种形态
C.鲫鱼进化成金鱼的过程中，有基因频率的改变
D.人类的喜好影响了金鱼的进化方向
答案 B
解析 金鱼能与野生鲫鱼杂交产生可育后代，因此二者属于同一物种，A正确；鲫鱼的变异是随机的、不定向的，并不是人工选择使之发生变异，B错误；生物进化的实质是种群基因频率发生改变，C正确；人类的喜好决定了人工选择的方向，所以也影响了金鱼的进化方向，D正确。
4.(2020·全国卷Ⅲ，3)细胞内有些tRNA分子的反密码子中含有稀有碱基次黄嘌呤(I)。含有I的反密码子在与mRNA中的密码子互补配对时，存在如图所示的配对方式(Gly表示甘氨酸)。下列说法错误的是( )
A.一种反密码子可以识别不同的密码子
B.密码子与反密码子的碱基之间通过氢键结合
C.tRNA分子由两条链组成，mRNA分子由单链组成
D.mRNA中的碱基改变不一定造成所编码氨基酸的改变
答案 C
解析 根据图像可知，反密码子CCI可与mRNA中的GGU、GGC、GGA互补配对，说明一种反密码子可以识别不同的密码子，A正确；密码子与反密码子的碱基互补配对，密码子与反密码子的碱基之间通过氢键结合，B正确；tRNA分子和mRNA分子都是单链结构，C错误；由于某些氨基酸可对应多种密码子，故mRNA中的碱基改变不一定造成所编码氨基酸的改变，D正确。
5.(2020·全国卷Ⅰ，32)遗传学理论可用于指导农业生产实践。回答下列问题：
(1)生物体进行有性生殖形成配子的过程中，在不发生染色体结构变异的情况下，产生基因重新组合的途径有两条，分别是__________________________________。
(2)在诱变育种过程中，通过诱变获得的新性状一般不能稳定遗传，原因是____________________，若要使诱变获得的性状能够稳定遗传，需要采取的措施是_______________________________________________。
答案 (1)在减数分裂过程中，随着非同源染色体的自由组合，非等位基因自由组合；同源染色体上的等位基因随着非姐妹染色单体的交换而发生交换，导致染色单体上的基因重组 (2)控制新性状的基因型是杂合的 通过自交筛选性状能稳定遗传的子代
解析 (1)交叉互换型基因重组发生在减数第一次分裂前期同源染色体联会过程中，在该过程中非姐妹染色单体之间进行交叉互换；自由组合型基因重组发生在减数第一次分裂后期，伴随着非同源染色体的自由组合，位于非同源染色体上的非等位基因自由组合。(2)诱变育种过程中，突变体一般为杂合子，即控制新性状的基因型是杂合的，不能稳定遗传；对于杂合子，可以采用连续自交和不断选择的方法，获得纯合子，即通过自交筛选性状能稳定遗传的子代。
微专题1 遗传的分子基础
1.遗传物质的探索过程
(1)肺炎双球菌转化实验
(2)T2噬菌体侵染大肠杆菌实验的误差分析
病毒侵染宿主细胞有特异性
①32P标记DNA的T2噬菌体侵染大肠杆菌
②用35S标记蛋白质T2的噬菌体侵染大肠杆菌
提醒：①不能用35S和32P标记同一T2噬菌体。放射性检测时只能检测到放射性的存在部位，不能确定是何种元素的放射性。
②不能用培养基直接培养T2噬菌体。
③加热杀死S型菌的过程中，其蛋白质变性失活，但是其内部的DNA在加热结束后随温度的降低又逐渐恢复活性。
2.遗传信息的传递和表达
(1)DNA分子复制(以真核细胞为例)
(2)转录：DNA→RNA
(3)翻译：mRNA→蛋白质
提醒：①原核细胞中边转录边翻译，真核细胞中核基因的表达先在细胞核中转录，后在细胞质中完成翻译过程。
②多聚核糖体现象：真、原核细胞中都存在，可同时合成多条多肽链，但不能缩短每条肽链的合成时间。
③起点问题：在一个细胞周期中，DNA复制一次，每个复制起点只起始一次；而在一个细胞周期中，基因可多次转录，因此转录起点可多次起始。
④翻译过程中mRNA并不移动，而是核糖体沿着mRNA移动，进而依次读取密码子，最终因为模板mRNA相同，合成的多个多肽的氨基酸序列完全相同。
3.基因与性状的关系
(1)基因控制性状的途径
提醒：若最终合成的物质并非蛋白质(如植物激素)，则基因对其控制往往是通过“控制酶的合成来控制代谢过程进而控制生物性状”这一间接途径实现的。
(2)基因与性状关系
考向1 围绕遗传物质的探索过程考查科学探究的能力
1.(2021·华东师大附中质检)下列关于科学家探究“DNA是遗传物质”实验的叙述中正确的是( )
A.格里菲斯的肺炎双球菌体内转化实验证明了DNA是遗传物质
B.艾弗里将S型菌的DNA与R型活菌混合培养，只有部分R型菌转化为S型菌
C.35S标记的是T2噬菌体的DNA，32P标记的是T2噬菌体的蛋白质
D.噬菌体侵染细菌的实验证明了DNA是主要的遗传物质
答案 B
解析 格里菲斯的体内转化实验只能证明S型细菌含有能让R型细菌转化的转化因子，但不能证明该转化因子就是DNA，A错误；艾弗里的体外转化实验中，将S型菌的DNA与R型菌混合，并不是全部的R型菌都转化为S型菌，B正确；T2噬菌体的DNA不含S元素，T2噬菌体的蛋白质不含P元素，C错误；噬菌体侵染细菌的实验只证明了DNA是遗传物质，但不能证明DNA是主要的遗传物质，D错误。
2.(2021·吉林长春调研)科学家利用R型和S型肺炎双球菌进行如图所示实验，试管中添加R型菌、S型菌提取物及细菌培养液，下列叙述正确的是( )
A.E组试管中可观察到光滑型菌落，其余各组试管中只能观察到粗糙型菌落
B.用加热方法杀死S型菌后得到S型菌各组分用于题述实验，实验结论不发生改变
C.实验结果证明S型菌的DNA能进入R型菌体内，而蛋白质等无法进入R型菌体内
D.为使实验结果更加明显，可提高物质分离纯度
答案 D
解析 菌落的特征在固体培养基上才能观察到，而图示试管中为液体培养基，A错误；该实验中加入的S型菌提取物不能被破坏，加热杀死S型菌后，S型菌的蛋白质被破坏，失去活性，无法验证其作用，也就无法得出相应结论，因此不能使用加热方法杀死S型菌并分离其各组分，应用分离提纯技术，B错误；实验结果证明S型菌DNA能使R型菌转化为S型菌，而蛋白质等不能使R型菌转化为S型菌，但不能证明S型菌的各种成分是否能进入R型菌体内，C错误；物质分离纯度越高，实验结果会更加明显，实验也会更加具有说服力，D正确。
考向2 围绕遗传信息的传递和表达，考查科学思维能力
3.(2021·中原名校质量考评)DNA半保留复制过程是分别以解旋的两条链为模板，合成两个子代DNA分子，在复制起始点呈现叉子的形式，被称为复制叉。DNA连接酶可以将脱氧核苷酸片段连接在一起，如图表示某DNA分子复制的过程。下列说法错误的是( )
A.在复制叉的部位结合有解旋酶、RNA聚合酶
B.DNA复制过程中需要DNA连接酶的参与
C.前导链和后随链延伸的方向都是由5′端向3′端
D.该过程发生的场所不一定是细胞核、线粒体和叶绿体
答案 A
解析 复制叉处进行DNA解旋、合成新链，所以需要解旋酶和DNA聚合酶，A错误；后随链先形成DNA单链的片段，之间需要DNA连接酶相连接，B正确；据图可知，DNA两条链的方向是相反的，但前导链和后随链延伸的方向都是由5′端向3′端，C正确；DNA复制可以发生在原核细胞中，D正确。
4.(2021·山西师大附中质检)如图代表人体胰岛细胞中合成胰岛素的某一过程(AA代表氨基酸)。下列叙述正确的是( )
A.所示过程的模板是DNA的一条链
B.图中所示过程只有两种RNA参与
C.该过程形成的是多肽，要经过加工才能形成胰岛素
D.运输氨基酸的工具是rRNA，其中也含碱基对和氢键
答案 C
解析 图中所示的过程是翻译，其模板是mRNA，A错误；翻译过程三种RNA都要参与，B错误；核糖体上合成的物质是多肽，还需要在内质网和高尔基体上进一步加工，C正确；运输氨基酸的工具是tRNA，D错误。
考向3 围绕中心法则，考查综合分析问题的能力
5.(2021·山东烟台调研)2020年诺贝尔生理学或医学奖颁给了哈维·阿尔特、迈克尔·霍顿和查尔斯·赖斯这三位伟大的科学家，奖励他们在发现丙型肝炎病毒上作出的贡献。如图为丙型肝炎病毒的增殖过程，下列相关叙述错误的是( )
A.该病毒和HIV的增殖过程都需要逆转录酶的参与
B.该病毒侵入宿主细胞后，③过程通常发生在④过程之前
C.③④⑤⑥过程都发生了碱基配对且配对方式完全相同
D.④⑤过程需要消耗的尿嘧啶核糖核苷酸的数目不相同
答案 A
解析 由图可以直接看出该病毒的增殖没有逆转录过程，不需要逆转录酶的参与，A错误；④过程为RNA复制，需要RNA复制酶的催化，而宿主细胞中不含有RNA复制酶，故③过程通常发生在④过程之前，B正确；④⑤过程发生＋RNA和－RNA之间的配对，③⑥过程发生＋RNA上的密码子和tRNA上的反密码子之间的配对，配对方式都是A—U、C—G，C正确；④过程合成的是－RNA，
⑤过程合成的是＋RNA，两者需要消耗的尿嘧啶核糖核苷酸的数目不相同，D正确。
6.(2021·西安高新一中调研)如图表示某细胞内发生的转录和翻译过程，X表示某种酶，下列叙述正确的是( )
A.X为RNA聚合酶，该酶只能在细胞核中发挥作用
B.图中Ⅰ为转录过程，Ⅱ为翻译过程，图示过程只能在真核细胞中进行
C.图中X移动的方向是从右向左，核糖体移动的方向是从左向右
D.a处可能有4种含氮碱基，4种核苷酸，b处可能有5种含氮碱基，8种核苷酸
答案 D
解析 图中X为RNA聚合酶，作用是以DNA的一条链为模板，合成RNA，在叶绿体、线粒体都有该过程发生，A错误；图示过程边转录边翻译，可在原核细胞中进行，B错误；根据RNA链延伸的方向和正在合成的多肽链长短，可判断RNA聚合酶与核糖体的移动方向都是从右向左，C错误；a处只有DNA，有4种含氮碱基，4种核苷酸，b处有DNA和RNA，有5种含氮碱基，8种核苷酸，D正确。
微专题2 可遗传变异的类型和特点
1.突破生物变异的4大问题
提醒：①基因突变一定会导致基因结构的改变，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对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自然条件下，病毒的可遗传变异只有基因突变。
④基因重组一般发生在控制不同性状的基因间，至少两对等位基因，如AABb自交不能发生基因重组，受精过程中也不发生基因重组。
2.“两看”法界定二倍体、多倍体、单倍体
提醒：①单倍体并非都不育，其细胞中也并非都只有一个染色体组，且并非都一定没有等位基因和同源染色体。如由多倍体的配子发育成的个体，若含偶数个染色体组，则形成的单倍体含有同源染色体及等位基因。
②二倍体并非一定可育，如异源二倍体。
③“可遗传”不等于可育。三倍体无子西瓜、骡子、二倍体的单倍体等均表现“不育”，但它们均属可遗传变异。
考向1 围绕变异的类型及特点，考查分析判断能力
1.(2021·辽宁沈阳市联考)下列关于生物变异的叙述，错误的是( )
A.三种可遗传变异均可改变基因中的遗传信息
B.基因突变一定改变遗传信息，但不一定改变生物性状
C.基因重组可以发生于减数第一次分裂的前期或后期
D.同一染色体上基因位置改变引起性状改变属于染色体结构变异
答案 A
解析 基因重组和染色体变异不改变基因中的遗传信息，A错误；由于密码子的简并性等原因，基因突变不一定能改变生物的性状，B正确；减数第一次分裂后期，非同源染色体的自由组合及前期四分体上的非姐妹染色单体交叉互换均可导致基因重组，C正确；同一染色体上基因位置改变引起生物性状改变属于染色体结构变异，D正确。
2.(2021·山东青岛调研)视网膜母细胞瘤基因(R)是一种抑癌基因，杂合子(Rr)仍具有抑癌功能。杂合子在个体发育过程中，一旦体细胞的杂合性丢失形成纯合子(rr)或半合子(r)，形成的细胞就会失去抑癌功能而发生恶性转化。如图为视网膜母细胞瘤细胞杂合性丢失的可能机制，下列分析正确的是( )
A.情况1一定是含R基因的染色体组缺失而导致半合子(r)的产生
B.情况2一定是含R或r基因的染色体易位而导致纯合子(rr)的产生
C.情况3一定是含R基因的染色体片段倒位而导致半合子(r)的产生
D.情况4一定是R基因突变成r基因而导致纯合子(rr)的产生
答案 D
解析 情况1可能是含R基因的染色体缺失而导致半合子(r)的产生，不是缺乏一个染色体组，A错误；情况2是有丝分裂后期，含r基因的姐妹染色单体在着丝点分裂后移向细胞同一极，含R基因的姐妹染色单体在着丝点分裂后移向细胞另一极，导致纯合子(rr)的产生，B错误；情况3是缺失了含R基因的染色体片段而导致半合子(r)的产生，C错误；情况4一定是R基因突变成r基因而导致纯合子(rr)的产生，D正确。
考向2 生物变异类型的实验探究
3.(2021·郑州一中检测)已知性染色体组成为XO(体细胞内只含1条性染色体X)的果蝇，表现为雄性不育。用红眼雌果蝇(XAXA)与白眼雄果蝇(XaY)为亲本进行杂交，在F1群体中，发现一只白眼雄果蝇(记为“W”)。为探究W果蝇出现的原因，某学校研究性学习小组设计将W果蝇与正常白眼雌果蝇杂交，再根据杂交结果，进行分析推理。下列有关实验结果和实验结论的叙述，正确的是( )
A.若子代雌、雄果蝇的表现型都为白眼，则W的出现由环境改变引起
B.若子代雌果蝇都是红眼，雄果蝇都是白眼，则W的出现由基因突变引起
C.若无子代产生，则W的基因组成为XaO
D.若无子代产生，则W的基因组成为XaY，由基因突变引起
答案 C
解析 若W的出现是由环境改变引起的，则其基因型为XAY，XAY(白眼)×XaXa→XAXa(红眼)、XaY(白眼)，A错误；若W的出现是由基因突变引起的，则其基因型为XaY，XaY(白眼)×XaXa→XaXa(白眼)、XaY(白眼)，有子代产生，B、D错误；若W的基因型是XaO，则其不育，无子代产生，C正确。
4.(2021·山东日照模拟)某研究人员在二倍体番茄(2n＝24)群体中偶然发现了一种三体植株，其6号染色体有3条。减数分裂时，3条6号染色体中任意2条随机配对，另l条不配对，配对的2条染色体正常分离，不能配对的另1条染色体随机地移向细胞的任意一极，其余的染色体均正常，形成的配子均可育。下列关于某基因型为AAa的三体番茄的叙述，错误的是( )
A.该三体番茄的形成属于染色体数目变异
B.该三体番茄进行细胞分裂时，细胞中最多含有50条染色体
C.该三体番茄进行自交时，子代的基因型共8种，其中aa所占比例为1/16
D.该三体番茄与基因型为Aa的正常植株杂交，子代中三体植株出现的概率为1/2
答案 C
解析 该三体植株是6号染色体多1条所致，属于染色体数目变异，A正确；正常二倍体植株有24条染色体，该三体番茄植株体细胞中含有25条染色体，在有丝分裂后期，细胞中含有50条染色体，B正确；基因型为AAa的三体番茄产生的配子及比例为AA∶Aa∶A∶a＝1∶2∶2∶1，该三体番茄植株自交，子代的基因型有AAAA、AAAa、AAaa、AAA、AAa、Aaa、AA、Aa、aa，共9种，其中aa占1/36，C错误；在减数分裂过程中，这3条6号染色体的任意2条向细胞一极移动，剩余1条移向细胞的另一极，细胞中其他染色体正常分离，则该三体番茄细胞产生含有2条6号染色体和1条6号染色体的配子的比例均为1/2，其与基因型为Aa的正常植株杂交，子代中三体植株出现的概率为1/2，D正确。
几种常考变异类型产生配子种类及比例的分析方法
注 分析三体产生的配子类型时，为了避免混淆，可以进行标号，如AAa，可以记为A1A2a，则染色体的三种分离方式为1A1A2、1a，1A1、1A2a，1A2、1A1a，最后把A合并即可得到各种配子的比例。
微专题3 生物的进化
1.理清生物进化知识脉络
2.明确隔离、物种形成与进化的关系
提醒：①自然选择直接作用的对象是个体的表现型，不是个体的基因型。
②生物进化了种群基因频率一定改变；种群基因频率改变一定表示生物进化了。
③Aa个体连续自交n次，假设无突变无淘汰等，后代基因型频率改变，基因频率不发生改变。
3.基因频率相关计算
(1)通过基因型频率计算基因频率
基因频率＝该基因纯合子的基因型频率＋杂合子的基因型频率，例如：
A基因频率＝AA的基因型频率＋Aa的基因型频率
a基因频率＝aa的基因型频率＋Aa的基因型频率
(2)X染色体上基因频率的计算(以色盲为例，相关基因用B、b表示，假设色盲在男性中的发病率为7%)
考向1 围绕生物进化与生物的多样性考查分析判断能力
1.(2021·湖北襄阳四中调研)下列关于达尔文自然选择学说的叙述，错误的是( )
A.生存斗争是进化的动力，对维持物种内个体数目的稳定有重要作用
B.达尔文认为遗传和变异是进化的内因，种群基因频率的改变导致生物不断进化
C.达尔文的研究是个体水平的研究，但是仍能合理地解释生物进化原因
D.杀虫剂造成抗药性强的一些害虫生存下来属于适者生存，是自然选择的结果
答案 B
解析 生存斗争是生物进化的动力，在生存斗争中一些个体被淘汰，从而对维持一个物种内个体数的稳定有重要作用，A正确；遗传和变异是进化的内因，但是种群基因频率的改变属于现代生物进化论的内容，B错误；达尔文对生物进化的研究是在个体水平的研究，但是其自然选择学说能合理地解释生物进化，C正确；杀虫剂造成抗药性强的一些害虫生存下来，而抗药性低的被淘汰属于适者生存，是自然选择的结果，D正确。
2.(2021·广东佛山质检)生态学家研究发现，某岛上的地雀种群中喙小的个体只适于食用小坚果，喙大的个体容易咬开大坚果，也食小坚果，但是取食速度较慢。当该岛持续干旱、食物短缺时，喙小的地雀死亡率高于喙大的地雀，新出生的个体喙的平均尺寸增大4%。下列叙述错误的是( )
A.该岛的地雀与其生存环境间存在着共同进化
B.环境的选择导致地雀产生了进化，但不一定就产生新物种
C.地雀喙的适应性变化是自然选择造成的
D.环境选择直接作用的是地雀的基因型
答案 D
解析 生物进化受无机环境的影响，生物进化也会影响无机环境，所以生物与其生存的无机环境之间存在着共同进化，A正确；环境的选择导致地雀种群的基因频率发生变化，地雀发生了进化，但由题干信息并不能得出环境的选择导致地雀产生了新物种这一结论，B正确；地雀喙的适应性变化是自然选择造成的，C正确；环境选择直接作用的是生物的个体，而且是个体的表现型，D错误。
考点2 围绕基因频率的改变与进化，考查科学思维能力
3.(2021·河北衡水金卷)下列有关生物进化的叙述，正确的是( )
A.生物进化的实质是种群基因型频率的改变
B.自然选择直接作用于生物个体的表现型
C.新物种的形成都需要经过长期的地理隔离形成生殖隔离
D.共同进化是指不同物种之间在相互影响中不断进化和发展的过程
答案 B
解析 生物进化的实质是种群基因频率的改变，A错误；自然选择通过直接作用于个体的表现型，淘汰不适应环境的个体而保留适应环境的个体，从而定向改变种群的基因频率，B正确；自然界中大部分新物种的形成都需要经过长期的地理隔离形成生殖隔离，但并非所有新物种形成都要经过地理隔离，如多倍体的产生，C错误；共同进化是指不同物种之间以及生物与无机环境之间在相互影响中不断进化和发展的过程，D错误。
4.(2021·湖南怀化一模)某处于遗传平衡的动物种群中AA、Aa和aa的基因型频率分别为55%、30%和15%，另已知B/b基因仅位于X染色体上。以下分析错误的是( )
A.该种群的子一代中Aa的基因型频率为42%
B.该种群的子二代中A、a的基因频率不会发生改变，aa的基因型频率会发生改变
C.若该种群中雌雄比例为1∶1，则该种群中XbY基因型频率等于Xb基因频率的一半
D.若该种群中A、a控制的显性和隐性性状个体数目相等，则说明A、a的基因频率不相等
答案 B
解析 该种群中与A、a有关的各基因型频率分别为AA＝55%、Aa＝30%、aa＝15%，该种群中A的基因频率＝AA的基因型频率＋1/2Aa的基因型频率＝0.55＋1/2×0.3＝0.7，则a的基因频率＝1－0.7＝0.3。根据遗传平衡定律可知，该种群子一代中Aa的基因型频率＝2×0.7×0.3＝0.42，即42%，A正确；由于该种群处于遗传平衡状态，所以该种群的子二代中A、a的基因频率不会发生改变，aa的基因型频率也不会发生改变，B错误；由于雄性只有一条X染色体，则雄性中XbY基因型频率就是种群中Xb基因频率，但雄性占个体总数的1/2，则该种群中XbY的基因型频率为Xb基因频率的一半，C正确；若该种群中A、a控制的显性和隐性性状个体数目相等，即aa＝50%，由遗传平衡定律可知，a的基因频率约为0.7，则A的基因频率约为0.3，所以A、a的基因频率不相等，D正确。
5.(2021·西安五校联考)如图为某家族的遗传系谱图，甲病基因用A或a表示，乙病基因用E或e表示，其中有一种病的基因位于X染色体上；男性人群中隐性基因a的频率为1%。下列推断正确的是( )
A.2号的基因型是EeXAXa
B.7号为甲病患者的概率是1/600
C.5号的基因型是aaXEXe
D.4号与2号基因型相同的概率是1/3
答案 D
解析 甲病为常染色体隐性遗传病，乙病为伴X染色体隐性遗传病。2号的基因型为AaXEXe，A错误；男性人群中隐性基因a的频率为1%，则A的基因频率为99%，根据遗传平衡定律，AA的基因型频率为99%×99%，Aa的基因型频率为2×1%×99%，3号的基因型为Aa的概率为Aa/(AA＋Aa)＝2/101，4号的基因型为1/3AA、2/3Aa，因此7号为甲病患者的概率是1/4×2/101×2/3＝1/303，B错误；5号的基因型是aaXEXe或aaXEXE，C错误；2号的基因型为AaXEXe，4号关于甲病的基因型为1/3AA、2/3Aa，关于乙病的基因型为1/2XEXe、1/2XEXE，因此4号与2号基因型相同的概率是2/3×1/2＝1/3，D正确。
高考命题热点聚焦4 变异在生产实践中的应用
可遗传变异在生产实践中的应用是历年高考考查的重点，从历年真题看，主要从两个方面考查：一是利用变异个体培育新品种，如2020年全国卷Ⅲ32，2020年北京卷21，2020年山东等级考23等；二是探究变异的根源，进行疾病的预防与治疗，如2019年江苏卷18，2018年江苏卷15等。
材料一 水稻的杂种表现为生长和产量的优势，但水稻一般是自花传粉且去雄困难，很难实施人工杂交，袁隆平等成功培育出高产杂交水稻的关键是在野生稻中找到了雄性不育植株。科学研究已证明水稻雄性是否可育是由细胞核基因(可育基因R对不育基因r为显性)和细胞质基因(可育基因为N，不育基因为S，细胞质中基因都成单存在，子代的细胞质基因全部来自母方)共同控制的。基因R能够抑制基因S的表达，当细胞质中有基因N时，植株都表现为雄性可育。如图表示利用雄性不育植株培育杂种水稻的过程。
材料二 电影《我不是药神》讲述了一位从最初单纯为了赚钱贩卖慢粒白血病药物，到后来深入接触慢粒白血病病人后，低价卖药帮助病人的老板的蜕变过程。电影中涉及的慢粒白血病简称“慢粒”，是一类造血干细胞异常的克隆性恶性疾病。其致病机理可能如下：
图中BCR－ABL蛋白是一种活性加强的酪氨酸激酶，由于该酶活性的异常升高，激活了下游的信号转导通路而造成造血干细胞增殖和凋亡的紊乱。慢粒白血病就是由造血干细胞增殖和凋亡的紊乱造成的。
1.(2021·选择性考试广东卷，11)白菜型油菜(2n＝20)的种子可以榨取食用油(菜籽油)。为了培育高产新品种，科学家诱导该油菜未受精的卵细胞发育形成完整植株Bc。下
列叙述错误的是( )
A.Bc成熟叶肉细胞中含有两个染色体组
B.将Bc作为育种材料，能缩短育种年限
C.秋水仙素处理Bc幼苗可以培育出纯合植株
D.自然状态下Bc因配子发育异常而高度不育
答案 A
解析 白菜型油菜是二倍体，有两个染色体组，植株Bc是由该油菜的卵细胞发育而成的单倍体植株，故其成熟叶肉细胞中含有一个染色体组，A错误；在单倍体育种中可以用单倍体幼苗Bc作为实验材料，通过秋水仙素诱导其染色体加倍来获取纯合植株，能明显缩短育种年限，B、C正确；植株Bc仅含有一个染色体组，在形成配子时，由于染色体联会紊乱而使其配子发育异常，最终导致高度不育，D正确。
2.(2020·全国卷Ⅲ，32)普通小麦是目前世界各地栽培的重要粮食作物。普通小麦的形成包括不同物种杂交和染色体加倍过程，如图所示(其中A、B、D分别代表不同物种的一个染色体组，每个染色体组均含7条染色体)。在此基础上，人们又通过杂交育种培育出许多优良品种。回答下列问题：
(1)在普通小麦的形成过程中，杂种一是高度不育的，原因是_______________________________________________________。
已知普通小麦是杂种二染色体加倍形成的多倍体，普通小麦体细胞中有________条染色体。一般来说，与二倍体相比，多倍体的优点是__________________(答出2点即可)。
(2)若要用人工方法使植物细胞染色体加倍，可采用的方法有_________________________________________________(答出1点即可)。
(3)现有甲、乙两个普通小麦品种(纯合子)，甲的表现型是抗病易倒伏，乙的表现型是易感病抗倒伏。若要以甲、乙为实验材料设计实验获得抗病抗倒伏且稳定遗传的新品种，请简要写出实验思路。
答案 (1)无同源染色体，不能进行正常的减数分裂 42 营养物质含量高、茎秆粗壮 (2)秋水仙素处理 (3)甲、乙两个品种杂交，F1自交，选取F2中既抗病又抗倒伏、且自交后代不发生性状分离的植株。
解析 (1)杂种一(AB)含有一粒小麦的一个染色体组(A)和斯氏麦草的一个染色体组(B)，由于杂种一无同源染色体，不能进行正常的减数分裂，故其高度不育。普通小麦(AABBDD)有6个染色体组，结合题干信息“A、B、D分别代表不同物种的一个染色体组，每个染色体组均含7条染色体”可知，普通小麦体细胞中有42条染色体。一般来说，与二倍体植株相比，多倍体植株茎秆粗壮，叶片、果实和种子都比较大，糖类和蛋白质等营养物质的含量增加。(2)人工诱导多倍体的方法有：用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗，低温处理等。(3)若要以甲(抗病易倒伏)和乙(易感病抗倒伏)小麦纯种为实验材料，获得抗病抗倒伏且稳定遗传的新品种，可通过杂交育种或单倍体育种的方法来实现。
方法一：P 甲(抗病易倒伏) × 乙(易感病抗倒伏)
↓
F1
↓
F2 抗病易倒伏、抗病抗倒伏、易感病易倒伏、易感病抗倒伏
↓
筛选出抗病抗倒伏小麦植株进行连续自交，自交后代不发生性状分离的植株即为目标植株
方法二：P 甲(抗病易倒伏) × 乙(易感病抗倒伏)
↓
F1
↓花药离体培养
单倍体幼苗
↓用秋水仙素处理
F2 抗病易倒伏、抗病抗倒伏、易感病易倒伏、易感病抗倒伏
↓
从中选择抗病抗倒伏的小麦植株即可
1.(2021·广东中山市调研)下图所示植物花粉粒中有2个染色体组，染色体数为24条，基因组成为AaBb，这2对基因分别位于2对同源染色体上，过程③是用秋水仙素处理幼苗。下列说法错误的是( )
A.图中发生基因重组的过程是①，过程③中发生了染色体变异
B.过程③中，细胞中染色体数目最多时是96条
C.图中单倍体幼苗不含同源染色体，高度不育
D.图中个体Ⅰ的基因型为AAaaBBbb，体细胞中含有四个染色体组
答案 C
解析 基因重组发生在减数第一次分裂过程中，即过程①，过程③实现了染色体数目加倍，过程③中发生了染色体变异，A正确；过程③的处理是用秋水仙素处理幼苗，染色体数目加倍，数目达到48条，有丝分裂后期的染色体数目可达到96条，B正确；花粉粒中有2个染色体组，所以单倍体植株细胞中含有2个染色体组，存在同源染色体，不一定不可育，C错误；图中个体Ⅰ是单倍体幼苗经秋水仙素处理后得到的，其基因型为AAaaBBbb，体细胞中含有四个染色体组，D正确。
2.(2021·江西九江调研)如图为13三体综合征的发生原理和父母生育风险模式图，已知图中父方的13号染色体与21号染色体发生异常连接而成为一条染色体，图中仅表示出父亲产生部分精子的染色体情况。下列相关叙述正确的是( )
13三体综合征的发生原理和父母生育风险模式图
A.理论上父方减数分裂产生与图相关染色体的精子有四种
B.子代中无症状携带者发生的概率为1/4
C.图中亲代的子代中不会出现21三体综合征的患者
D.图中13三体患者体细胞中染色体数最多有47条
答案 B
解析 父本能够形成六种精子，A错误；子代存活的只有4种，因此携带者概率为1/4，B正确；当精细胞中有异常染色体和正常21号染色体时，能够形成21三体综合征患者，C错误；13三体患者体细胞中最多有94条染色体，D错误。
3.(2021·1月八省联考江苏卷，25)大麦是高度自交植物，配制杂种相当困难。育种工作者采用染色体诱变的方法培育获得三体品系，该品系的一对染色体上有紧密连锁的两个基因，一个是雄性不育基因 (ms)，使植株不能产生花粉，另一个是黄色基因(r)，控制种皮的颜色。这两个基因的显性等位基因Ms能形成正常花粉，R控制茶褐色种皮，带有这两个显性基因的染色体片段易位连接到另一染色体片段上，形成一个额外染色体，成为三体，该品系的自交后代分离出两种植株，如下图所示。请回答下列问题：
(1)已知大麦的体细胞染色体是7对，育成的新品系三体大麦体细胞染色体为__________条。
(2)三体大麦减数分裂时，若其他染色体都能正常配对，唯有这条额外的染色体，在后期随机分向一极，其中花粉中有额外染色体的配子无受粉能力。三体大麦减数分裂Ⅰ细胞两极染色体数之比为______________。减数分裂结束后可产生的配子基因组成是________和__________。
(3)三体大麦自花受粉后，____________种皮的个体为雄性不育，____________种皮的个体与亲本一样， 雄性可育。由于种皮颜色不同，可采用机选方式分开，方便实用，在生产中采用不育系配制杂种的目的是___________________________。
(4)三体大麦自花授粉，子代黄色种皮的种子和茶褐色种皮的种子的理论比值为____________，但在生产实践中发现，大多数种子为黄色种皮，这是因为____________________________________________________________。
答案 (1)15 (2)7∶8 msr MsmsRr (3)黄色 茶褐色 对母本不用去雄处理，方便杂交 (4)1∶1 可能雌配子MsmsRr与雄配子msr受精时能力较低，可能受精后生长发育受影响
解析 (1)大麦体细胞染色体有7对，再加上一条额外染色体即2×7＋1＝15(条)。(2)减数分裂Ⅰ细胞两极染色体数应一极为7条，一极为8条，则两极染色体数为7∶8；由于msr两极均有而MsR仅一极有，所以配子基因型为MsmsRr和msr。(4)茶褐色基因与雄性可育相连，黄色与雄性不育相连，三体产生雌配子MsmsRr与msr，且比例为1∶1，故子代黄色种皮与茶褐色种皮种子理论比值为1∶1；大多数为黄色种皮可能是因为雌配子MsmsRr受精时能力比较低，或者含额外染色体的受精卵不能正常生长发育。
专题强化练
(时间：40分钟 满分：90分)
一、选择题(本题共6小题，每小题6分，共36分)
1.(2021·广东惠州调研)赫尔希和蔡斯精妙的实验设计使得T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验更具有说服力。下列相关叙述正确的是( )
A.该实验和艾弗里的细菌转化实验的设计思路不同
B.因为DNA和蛋白质都含有O元素，所以也可以用18O替代35S或32P
C.如果保温时间太久，则用35S标记的一组实验沉淀物中的放射性更强
D.该实验只能证明DNA是遗传物质，而不能证明DNA是主要的遗传物质
答案 D
解析 两个实验的思路都是设法将蛋白质和DNA分开，单独观察它们的作用，A错误；如果用18O替代35S或32P标记噬菌体，则无法单独研究蛋白质和DNA的作用，B错误；35S标记的是蛋白质，保温时间太久，沉淀物中的放射性也不会增强，C错误；噬菌体侵染细菌的实验可以证明DNA是遗传物质，但不能证明DNA是主要的遗传物质，D正确。
2.(2021·1月八省联考河北卷，11)生物大分子之间的相互结合在生物体的生命活动中发挥重要作用。下列叙述正确的是( )
A.蛋白质与DNA结合后都能调控基因表达
B.RNA聚合酶与起始密码子结合启动转录的起始
C.RNA与蛋白质的结合在细胞生物中普遍存在
D.DNA与RNA的结合可发生在HIV中
答案 C
解析 某些蛋白质与DNA 结合不能调控基因的表达，如限制酶，A错误；RNA聚合酶与基因的启动子结合启动转录的起始，B错误；RNA与蛋白质的结合在细胞生物中普遍存在，如核糖体，C正确；HIV复制增殖时DNA与RNA的结合出现在宿主细胞内，D错误。
3.(2021·河南顶级名校联考)基因最初转录形成的是hnRNA，其在细胞核内经加工成为成熟的mRNA。甲、乙为小鼠的β－球蛋白基因(图中的实线为基因)分别与其hnRNA、mRNA的杂交结果。下列叙述正确的是( )
A.图甲中的RNA可以直接作为翻译的模板
B.hnRNA和mRNA之间杂交会出现杂交带
C.hnRNA加工成mRNA的过程需要解旋酶和RNA水解酶参与
D.hnRNA形成过程进行的碱基互补配对方式与翻译过程不同
答案 D
解析 图甲中的RNA是hnRNA，不能直接作为翻译的模板，A错误；mRNA是由hnRNA加工形成的，二者不能杂交，B错误；hnRNA加工成mRNA的过程不需要解旋酶，C错误；β－球蛋白基因的hnRNA形成过程是转录过程，模板是DNA的一条链，产物是RNA，而翻译过程进行的碱基互补配对是发生在mRNA上密码子和tRNA上反密码子之间，所以两个过程的碱基互补配对方式不同，D正确。
4.(2021·武汉市调研)研究人员利用60Co－γ，射线处理某品种花生，获得了高油酸花生突变体。研究发现，该突变与花生细胞中的M基因有关，含有MA基因的花生油酸含量与原花生品种无显著差异，含有MB基因的花生油酸含量较高，从而获得了高油酸型突变体，如下图所示。下列分析错误的是( )
A.利用60Co－γ射线处理花生的方法属于人工诱变，具有可在短时间内提高突变率等优点
B.MA基因和MB基因都是通过基因突变形成的，两基因中的嘧啶碱基所占比例相同
C.若直接在M基因的第442位插入一个“A—T”碱基对，则也可获得高油酸型突变体
D.MB基因中“A—T”碱基对的插入使基因结构发生改变，可能导致具有活性的某种蛋白质无法合成
答案 C
解析 60Co－γ射线处理花生的方法属于人工诱变，人工诱变具有可在短时间内提高突变率等优点，A正确；根据题意可知，MA基因和MB基因都是通过基因突变形成的，双链DNA分子中，嘧啶碱基和嘌呤碱基互补配对，都是各占一半，B正确；根据题干信息，无法判断第448位的碱基对在MA碱基中起什么作用，故不能推断出直接在M基因的第442位插入一个“A—T”碱基对，是否可以获得高油酸型突变体，C错误；由于MB基因中的碱基对发生了增添，基因结构发生改变，可能会导致某蛋白质不能合成、合成的某蛋白质没有生物活性或活性改变等情况发生，进而获得高油酸型突变体，D正确。
5.(2021·西安五校联考)科学家以大肠杆菌为实验材料，运用同位素标记技术，巧妙地设计实验证实了DNA的半保留复制方式。下列实验方法组合正确的是( )
①先用含有15N标记的NH4Cl培养液连续培养大肠杆菌
②先用含有14N的NH4Cl标记大肠杆菌DNA
③将大肠杆菌转移到含14N的培养液中，在不同时刻收集大肠杆菌并提取DNA
④加入解旋酶、DNA聚合酶以及一定量的脱氧核苷酸
⑤亲代和子代DNA经密度梯度离心后，记录并比较不同密度条带的DNA
A.①③④ B.①③⑤
C.②④⑤ D.③④⑤
答案 B
解析 科学家用含有15N标记的NH4Cl培养液来培养大肠杆菌，让大肠杆菌繁殖几代，再将大肠杆菌转移到含有14N的普通培养液中，然后在不同时刻收集大肠杆菌并提取DNA，再将提取的DNA进行密度梯度离心，记录离心后试管中DNA的位置。DNA在大肠杆菌细胞内进行复制，无须提供酶和原料。正确的实验方法组合为①③⑤，B正确。
6.(2021·选择性考试广东卷，10)孔雀鱼雄鱼的鱼身具有艳丽的斑点，斑点数量多的雄鱼有更多机会繁殖后代，但也容易受到天敌的捕食。关于种群中雄鱼的平均斑点数量，下列推测错误的是( )
A.缺少天敌，斑点数量可能会增多
B.引入天敌，斑点数量可能会减少
C.天敌存在与否决定斑点数量相关基因的变异方向
D.自然环境中，斑点数量增减对雄鱼既有利也有弊
答案 C
解析 由题意可知，孔雀鱼雄鱼的斑点数量越多，越利于繁殖后代，但易被天敌捕食，故自然环境中，斑点数量的增减对孔雀鱼雄鱼既有利也有弊，在缺少天敌时，孔雀鱼雄鱼的斑点数量可能会增多，A、D推测正确；引入天敌后，斑点数量多的孔雀鱼雄鱼易被天敌捕食逐渐被淘汰，而斑点少的孔雀鱼雄鱼更易长期生存下去，孔雀鱼雄鱼的平均斑点数量可能会减少，B推测正确；变异具有不定向性，因此孔雀鱼雄鱼的斑点数量相关基因的变异方向与天敌存在与否无关，C推测错误。
二、非选择题(本题共5小题，共54分)
7.(2021·东北师大附中调研)(12分)回答下列有关生物遗传物质发现历程的问题：
(1)早期人们认为蛋白质和核酸都可能作为遗传物质，请从构成蛋白质和核酸的角度，说出你的理由：___________________________________________________。
(2)艾滋病病毒的遗传信息蕴藏在________的排列顺序中；RNA结构不稳定，容易受到环境影响而发生突变；RNA还能发生自身催化的水解反应，不易产生更长的多核苷酸链，携带的遗传信息量有限；所以，RNA作为遗传物质的功能逐渐被DNA代替，请写出两个DNA能替代RNA作为大多数生物的遗传物质的优点：①____________________________________________________________；
②___________________________________________________________。
(3)艾弗里通过肺炎双球菌体外转化实验最终得出的结论是：______________________________________________________________。
(4)与肺炎双球菌转化实验相比，噬菌体侵染细菌实验更具有说服力，请说出理由：________________________________________________________________。
答案 (1)单体的排列顺序是构成其多样性主要原因(答出“排列顺序”“多样性”即可)
(2)碱基(核糖核苷酸) 碱基数目多；结构相对稳定 复制的准确性高(答出任意两点且答案合理即可)
(3)DNA是遗传物质，蛋白质等其他物质不是遗传物质
(4)用同位素标记法将蛋白质和DNA彻底分开，只有DNA进入细菌细胞(答案合理即可)
解析 (1)组成蛋白质和核酸的单体分别是氨基酸和核苷酸；种类数量有限的氨基酸和核苷酸通过不同的排列分别形成了多种多样的蛋白质和核酸。(2)艾滋病病毒的遗传物质是RNA，其中的核糖核苷酸的排列顺序代表了遗传信息。DNA分子的结构与RNA相比更复杂，而且DNA具有双螺旋结构，含有更多的核苷酸能够储存大量的遗传信息；DNA的双螺旋结构比RNA的单链结构相对稳定，这是DNA作为遗传物质的原因之一；DNA复制的准确性更高，更适合作为遗传物质。
(3)艾弗里将S型菌的各种成分分离，分别进行肺炎双球菌的体外转化实验，加入S型菌的蛋白质等其他物质，无法转化出S型菌；而加入S型菌的DNA，可以转化S型菌。(4)肺炎双球菌转化实验分离DNA时，其中还混有少量的蛋白质(大约混有0.02%的蛋白质)；当时的物质分离和提纯技术还有一定的困难，所以认为不能完全排除蛋白质的作用。而噬菌体侵染细菌的实验，利用同位素标记法，进入细菌细胞的只有DNA，证实了DNA是遗传物质。
8.(2021·河南九师联盟)(14分)研究发现，当细胞中缺乏氨基酸时，负载tRNA(携带氨基酸的tRNA)转化为空载tRNA(没有携带氨基酸的tRNA)参与基因表达的调控。下图是缺乏氨基酸时，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。利用该图的作用机理，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)，回答相关问题：
(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：___________________________________________________________。
答案 (1)①② mRNA、tRNA、rRNA
(2)由右向左 a、b、c、d 一个mRNA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tRNA)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，影响癌细胞的分裂
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、tRNA、rRNA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的转录减少蛋白质的合成，空载tRNA还可以激活蛋白激酶抑制多肽的合成，减少蛋白质合成，从而影响癌细胞的分裂。
9.(2021·成都七中调研)(8分)如图为一对雌雄果蝇体细胞的染色体图解，其中红眼(A)对白眼(a)为显性，长翅(D)对残翅(d)为显性。如表为果蝇性染色体组成与其性别的关系，雌果蝇(XXY)产生的可育配子中性染色体有1条或2条。请分析图和表回答以下问题：
性染色体组成 XY XX XXX XXY XO XYY YY
性别 雄性 雌性 超雌性(死亡) 雌性 雄性 雄性 超雄性(死亡)
(1)正常雄果蝇的一个染色体组中包含________条染色体。
(2)若这一对雌雄果蝇交配，则F1中的白眼残翅果蝇的基因型是____________；表现为红眼长翅的雌果蝇中杂合子所占的比例为____________。
(3)在这对雌雄果蝇的某次杂交实验中，产生了一只白眼雌果蝇，原因可能有以下三种：一、环境因素改变了果蝇的表现型，遗传物质未变；二、亲本减数分裂过程中出现基因突变；三、亲本减数分裂过程中出现染色体不分离的现象。请设计简单的杂交实验，探究该白眼雌果蝇产生的原因。
实验步骤：
①选择________果蝇与该雌果蝇进行杂交；
②_________________________________________________。
结果预测：
①若后代中雌果蝇均表现为红眼，雄果蝇全表现为红眼或红眼∶白眼＝1∶1，则为第一种原因；
②若_______________________________________________；则为第二种原因；
③若_________________________________________________。
则为第三种原因，且可进一步推知，减数分裂异常发生于________(填“父本”或“母本”)减数第________次分裂过程中。
答案 (1)4 (2)ddXaY 5/6
(3)实验步骤：①正常红眼雄 ②统计后代的表现型和比例 结果预测：②后代中雌果蝇均为红眼，雄果蝇均为白眼 ③后代雌果蝇中红眼∶白眼＝4∶1，雄果蝇中红眼∶白眼＝1∶4 母本 二
解析 (1)由题图可知，果蝇含有4对同源染色体，正常果蝇的一个染色体组中包含4条染色体。(2)图中雌果蝇的基因型是DdXAXa，雄果蝇的基因型是DdXAY，DdXAXa与DdXAY杂交，产生的F1中白眼残翅果蝇的基因型是ddXaY；红眼长翅雌果蝇的基因型是D_XAX_，其中纯合子的基因型是DDXAXA，所占的比例是1/3×1/2＝1/6，则红眼长翅雌果蝇中杂合子所占的比例是1－1/6＝5/6。(3)DdXAXa与DdXAY杂交，只考虑眼色，则产生的子代雌果蝇的基因型为XAXA、XAXa。若在DdXAXa与DdXAY杂交的后代中出现了白眼雌果蝇，根据题意可知，该白眼雌果蝇产生的原因可能是：一、环境因素改变了果蝇的表现型，遗传物质未变；二、亲本减数分裂过程中发生基因突变；三、亲本减数分裂过程中发生染色体不分离的现象。探究该白眼雌果蝇产生的原因的实验步骤如下：①选择正常红眼雄果蝇(XAY)与该白眼雌果蝇进行杂交；②统计后代的表现型和比例。结果预测：①若是第一种原因，则待测白眼雌果蝇的基因型是XAXA或XAXa，由于雄果蝇的基因型为XAY，则二者交配，产生的后代中雌果蝇均表现为红眼，雄果蝇全表现为红眼或红眼∶白眼＝1∶1；②若是第二种原因，则待测白眼雌果蝇的基因型是XaXa，由于雄果蝇的基因型为XAY，则二者交配，产生的后代中雌果蝇均表现为红眼，雄果蝇均表现为白眼；③若是第三种原因，则待测白眼雌果蝇的基因型是XaXaY，XaXaY产生的雌配子的类型及比例为XaXa∶Y∶Xa∶XaY＝1∶1∶2∶2，由于雄果蝇的基因型为XAY，则其产生的雄配子的类型及比例为XA∶Y＝1∶1。XaXaY产生的雌配子与XA精子结合，所得后代的基因型及比例是XAXaXa(死亡)∶XAY(红眼雄性)∶XAXa(红眼雌性)∶XAXaY(红眼雌性)＝1∶1∶2∶2；XaXaY产生的雌配子与Y精子结合，所得后代的基因型及比例是XaXaY(白眼雌性)∶YY(死亡)∶XaY(白眼雄性)∶XaYY(白眼雄性)＝1∶1∶2∶2，综上可知，杂交后代雌果蝇中红眼∶白眼为4∶1，雄果蝇中红眼∶白眼为1∶4。基因型为XaXaY的个体是由于母本在减数第二次分裂时，含有Xa的染色体没有分离，产生基因型为XaXa的卵细胞，该卵细胞与Y精子结合形成的。
10.(2021·方原市五中质检)(8分)科学家斯特恩用果蝇杂交实验证明了在减数分裂时由于染色体片段的交换导致了遗传重组，请回答下列问题：
(1)选择上图所示的两个果蝇作为亲本，雌果蝇的一条染色体上带有隐性突变基因c－粉色和显性突变基因B－棒眼，此条X染色体上缺失了一个片段，另一条X染色体上相应的________都是野生型的，但染色体带有Y染色体的片段，这种变异类型属于________；雄果蝇的表现型为粉色正常眼，雌果蝇的表现型为________。
(2)杂交子代中雄果蝇有四种表现型，红色正常眼、粉色棒眼、红色棒眼和粉色正常眼，这说明母本产生了四种配子，________、________、________和________，产生四种配子的原因是__________________________________________。
(3)在显微镜下观察子代雄果蝇新类型的组织细胞装片，如果观察到染色体________________________，则证明了基因重组的发生父本产生2种配子，请写出子代雌果蝇的表现型________________________。
答案 (1)等位基因 染色体结构变异(易位) 红色棒眼
(2)Cb cB cb CB 同源染色体上的非姐妹染色单体之间发生了交叉互换
(3)有缺失和Y片段，或正常染色体的形态
红色正常眼、粉色棒眼、红色棒眼、粉色正常眼
解析 (1)位于一对同源染色体相同位置上控制同一性状不同形态的基因是等位基因，X染色体上带有Y染色体片段属于染色体结构变异的易位。雌果蝇的基因型是XBcXbC是红色棒眼。(2)雄果蝇有四种表现型，红色正常眼、粉色棒眼、红色棒眼和粉色正常眼，基因型是XbCY、XBcY、XBCY、XbcY，所以母本产生了四种配子XbC、XBc、XBC、Xbc，母本基因型是XBbXbC，产生配子是XBb和XbC，由于同源染色体上的非姐妹染色单体之间发生了交叉互换，产生了XbC、XBc、XBC、Xbc四种配子。(3)母体染色体其中一条有缺失，另一条有Y染色体片段，如果观察到一条染色体上有缺失和Y片段，另一条为正常染色体的形态，则证明发生了基因重组，母本产生了四种基因XbC、XBc、XBC、Xbc，父本产生2种配子Xbc、Y。雌性果蝇基因型是XbCXbc、XBcXbc、XBCXbc、XbcXbc，表现型是红色正常眼、粉色棒眼、红色棒眼、粉色正常眼。
11.(科学探究)(2021·湖南永州模拟)(12分)已知玉米子粒有色(B)对无色(b)为显性，饱满(R)对凹陷(r)为显性。为研究这两对相对性状的遗传特点，某兴趣小组用纯合有色饱满玉米与无色凹陷玉米杂交，所得F1自交，统计F2的表现型及比例为有色饱满∶有色凹陷∶无色饱满∶无色凹陷＝281∶19∶19∶81。回答下列问题：
(1)上述杂交实验中两对相对性状的遗传________(填“遵循”或“不遵循”)自由组合定律，依据是___________________________________________。
(2)F1减数分裂形成的雌配子的基因型及比例是__________________。
(3)某同学在用纯合有色玉米与无色玉米进行杂交实验时，在后代群体中偶然发现了一粒无色玉米(甲)。出现该无色玉米(甲)的原因可能是亲本玉米在产生配子过程中发生了基因突变或染色体片段缺失。现有正常纯合有色玉米(乙)与无色玉米(丙)可供选择，请完成下列实验步骤及结果预测，以探究其原因(注：一对同源染色体都缺失相同片段时受精卵致死，各类型配子活力相同)。
实验步骤：①用甲与________杂交，获得F1；②F1随机交配，观察、统计F2表现型及比例。
结果预测：
如果F2表现型及比例为_______________________________，则原因为基因突变；
如果F2表现型及比例为_________________________，则原因为染色体片段缺失。
答案 (1)不遵循 F2中每对相对性状表现型的分离比都符合3∶1，而两对相对性状表现型的分离比不符合9∶3∶3∶1或其变式
(2)BR∶Br∶bR∶br＝9∶1∶1∶9
(3)乙 有色∶无色＝3∶1 有色∶无色＝4∶1
解析 突破点：“281∶19∶19∶81”是不常见的比例，可先分析一下是否与9∶3∶3∶1接近，然后可对性状进行逐对分析，发现有色∶无色＝(281＋19)∶(19＋81)＝3∶1，饱满∶凹陷＝(281＋19)∶(19＋81)＝3∶1。(1)由上述分析可知，每对基因都符合分离定律，但子代的表现型及比例并不符合9∶3∶3∶1或其变式，说明两对等位基因的遗传不遵循自由组合定律。(2)F1个体的基因型是BbRr，F1产生的雌雄配子的基因型及比例相同。根据F2中无色凹陷(bbrr)个体占81/400，可知F1产生的雌配子中基因型为br的占9/20，F2中无色饱满个体(bbRR、bbRr)占19/400，设F1产生的雌配子中基因型为bR的所占比例为a，则a2＋2×(9/20)×a＝19/400，解得a＝1/20，同理可得F1产生的雌配子中基因型为Br的配子也占1/20，则F1产生的雌配子中基因型为BR的占1－9/20－1/20－1/20＝9/20，故F1减数分裂形成的雌配子种类和比例是BR∶Br∶bR∶br＝9∶1∶1∶9。(3)若甲为亲本减数分裂时发生了基因突变形成的，则甲的基因型为bb，甲与乙(BB)杂交，F1基因型为Bb，F1自由交配的后代为有色∶无色＝3∶1；若甲为亲本减数分裂时发生了染色体片段缺失形成的，则甲的基因型为bO(O表示缺失片段的染色体)。其与正常纯合有色玉米乙(BB)杂交，F1的基因型及比例为Bb∶BO＝1∶1，F1产生的配子类型及比例为B∶b∶O＝2∶1∶1，F1自由交配，理论上F2中一对同源染色体都缺失相同片段的个体占(1/4)×(1/4)＝1/16(致死)，无色个体(bb、bO)占(1/4)×(1/4)＋2×(1/4)×(1/4)＝3/16，其余均表现为有色性状，占1－1/16－3/16＝12/16，所以F2中有色∶无色＝12∶3＝4∶1。
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