2024届高三生物二轮复习同步练习：遗传的分子基础、变异和进化（含解析）

遗传的分子基础、变异和进化练习
一、选择题
1.下列有关DNA发现的实验方法或描述错误的是（　　）
A.艾弗里实验与赫尔希、蔡斯的实验，实验材料不同但实验设计思路具有相同之处
B.DNA双螺旋模型的碱基互补配对原则，解释了DNA分子具有稳定的直径
C.一段线性DNA分子会有2个游离的磷酸基团，其中两条脱氧核苷酸链反向平行
D.肺炎双球菌的体内转化实验，R型细菌转化生成的S型细菌与自然的S型细菌完全相同
2.下列关于DNA分子结构和复制过程的叙述，错误的是（　　）
A.双链DNA一条链上的嘌呤碱基数等于嘧啶碱基数，即A＋G＝T＋C
B.磷酸与脱氧核糖交替连接，排列在外侧，构成DNA分子的基本骨架
C.DNA复制过程中解旋酶断裂氢键，DNA聚合酶催化磷酸二酯键形成
D.复制时，双链DNA的两条链均作为模板，且遵循碱基互补配对原则
3.人类免疫缺陷病毒（　HIV　）含有两个相同的单链RNA分子，二者通过局部碱基互补配对形成“吻式”结构，进而形成特殊的“共轴螺旋”，如图所示。下列说法错误的是（　　　　）
A.图中的两个RNA分子是HIV的遗传物质
B.“吻式”结构中，碱基A与U数量相等，C与G数量相等
C.图中虚线内的C与G、A之间均以氢键连接
D.以解开螺旋的RNA分子为模板合成DNA的过程发生在宿主细胞内
4. RNA结合蛋白（　RBP　）是一类在RNA调控过程中与RNA结合的蛋白质的总称。RBP与RNA结合形成的核糖核蛋白复合物能在mRNA生命活动中发挥作用。下列说法正确的是（　　　　）
A.细胞中的RNA聚合酶也是一种RNA结合蛋白
B.RBP存在于细胞核中，细胞质中无RBP
C.RNA结合蛋白的活性发生改变可能会影响细胞正常的分化
D.RNA和RBP的特异性结合依赖于碱基互补配对
5.非编码RNA是细胞中一类不编码蛋白质的RNA，近年来发现胰腺癌患者血液中一种名为HSATⅢ的非编码RNA，可作为胰腺癌的生物标记，用于胰腺癌的早期诊断。下列表述错误的是（　　）
A.正常细胞中的RNA是以DNA的一条链为模板合成的
B.rRNA和tRNA都属于非编码RNA，主要分布在细胞质中
C.非编码RNA上无密码子，不参与细胞中遗传信息的翻译过程
D.若血液中出现大量HSATⅢ，胰腺中某些细胞膜上的糖蛋白会减少
6. HIV的RNA在人体细胞内不能直接作为合成蛋白质的模板，如图表示HIV在T淋巴细胞内的增殖过程，下列分析错误的是（　　）
A.DNA聚合酶参与过程②，RNA聚合酶参与过程③④
B.过程③④形成的mRNA和病毒RNA中碱基排列顺序相同
C.图中病毒RNA中嘌呤碱基数与单链DNA中嘧啶碱基数相等
D.可通过选择性抑制过程①来设计治疗艾滋病的药物
7.研究发现DNA的双螺旋构象有三种，A-DNA、B-DNA、Z-DNA，其中B-DNA是最常见的DNA构象，但A-DNA和Z-DNA具有不同的生物活性。B-DNA中多聚G-C区易形成Z-DNA。在邻近调控系统中，与调节区相邻的转录区被Z-DNA抑制，只有当Z-DNA转变为B-DNA后，转录才得以活化。下列相关叙述错误的是（　　）
A.DNA的三种双螺旋构象中都遵循碱基互补配对原则
B.Z-DNA可能具有更紧凑的双螺旋结构
C.DNA聚合酶更容易跟B-DNA相结合从而调节转录起始活性
D.推测在生物体内DNA双螺旋类型也是多种多样的
8.核糖体是蛋白质合成的场所。某细菌进行蛋白质合成时，多个核糖体串联在一条mRNA上形成念珠状结构——多聚核糖体（如图所示）。多聚核糖体上合成同种肽链的每个核糖体都从mRNA同一位置开始翻译，移动至相同的位置结束翻译。多聚核糖体所包含的核糖体数量由mRNA的长度决定。下列叙述正确的是（　　）
A.图示翻译过程中，各核糖体从mRNA的3'端向5'端移动
B.该过程中，mRNA上的密码子与tRNA上的反密码子互补配对
C.图中5个核糖体同时结合到mRNA上开始翻译，同时结束翻译
D.若将细菌的某基因截短，相应的多聚核糖体上所串联的核糖体数目不会发生变化
9.某动物一对染色体上部分基因及其位置如图所示，该动物通过减数分裂产生的若干精细胞中，出现了如图6种异常精子。下列相关叙述正确的是（　　）
A.1和6属于同一变异类型，发生于减数分裂Ⅰ后期
B.2、4、5同属于染色体结构变异，都一定发生了染色体片段断裂
C.3发生了两处变异，一般会改变碱基序列，是变异的根本来源
D.只有2、4发生的变异改变了染色体上DNA的碱基数量
10.雌核生殖是指只依靠雌性原核进行发育的一种特殊生殖方式。图示为科研人员诱导某二倍体生物进行雌核生殖的过程。下列叙述正确的是（　　）
A.①中辐射处理精子的目的是诱发基因突变，有利于获得生物新品种
B.②中低温处理细胞的目的是抑制纺锤体形成，进而阻止着丝粒分裂
C.若不考虑突变，则经方法一和方法二培育的个体均为纯合子
D.若M和N全为雄性，则该种生物可能为ZW型，且WW个体不能存活
11.果蝇的红眼对白眼为显性，它们位于X染色体上，Y染色体上没有，当性染色体组成为XXY时，表现为雌性，一只白眼雌果蝇（甲）与红眼雄果蝇（乙）交配后，产生一只白眼雌果蝇。下列对后代中出现白眼雌果蝇的解释，不合理的是（　　）
A.可能原因是乙减数分裂过程中发生了基因突变
B.可能原因是乙减数分裂过程中发生了交叉互换
C.可能原因是乙减数分裂发生了染色体片段缺失
D.可能原因是甲减数第二次分裂后期两条X染色体未移向两极
12.某种非洲雀以莎草种子为主要食物，种群中的宽喙雀善于打开硬壳种子取食胚，窄喙雀善于处理软壳种子取食胚，宽喙、窄喙分别由A、a基因控制。现有一个雌雄数量相当、自由交配的大种群，种群中A、a基因的频率分别约为60%、40%。下列相关说法错误的是（　　）
A.某种非洲雀种群的基因库包含了所有个体具有的全部基因
B.宽喙雀与窄喙雀的共同进化，有利于自然资源的充分利用
C.种群中宽喙和窄喙个体的长期共存，有利于维持基因多样性
D.若A、a基因位于常染色体上，则种群中窄喙雌雀的比例约为8%
二、非选择题
13. RNA存在于生物细胞以及部分病毒、类病毒中。人体一个细胞含RNA约10 pg。与DNA相比，RNA种类繁多，分子量较小，含量变化大。回答下列问题：
（1）人体细胞合成RNA的场所有细胞核和　　　；细胞核中合成的RNA通过　　　　进入细胞质发挥作用。
（2）细胞中常见的RNA有mRNA、rRNA和tRNA；其中rRNA的作用是　　　　　　　　；tRNA与氨基酸之间的对应关系是　　　　　。
（3）细胞中的RNA由DNA分子转录而来，与DNA分子相比，RNA分子特有的化学组成成分是　　　　　　　　。若人体细胞中转录RNA的模板链发生碱基缺失，则该RNA编码的氨基酸序列是否一定会发生改变，并说明理由。　　　　　　　　　　　　。
（4）HIV的RNA能整合到人体细胞的DNA中，大致过程是　　　　　。
14.基因是有遗传效应的DNA片段，通过转录和翻译进行表达。在人体细胞对氧气的感应和适应机制的研究中发现，机体缺氧时，低氧诱导因子（　HIF　）与促红细胞生成素（　EPO　）基因的低氧应答元件（非编码蛋白质序列）结合，使EPO基因表达加快，促进EPO的合成，过程如图所示。回答下列问题：
（1）HIF基因的基本骨架是　　　　　　　　　　　　　　　　，其中一条脱氧核苷酸单链中含　　　　个游离的磷酸基团。
（2）完成过程①需　　　　酶催化，②过程中，除mRNA外，还需要的RNA有　　　　　　。
（3）由图可知HIF是通过调控EPO基因表达的　　　　过程来促进EPO合成的，不同人体中HIF基因和EPO基因的区别是　　　　　　。
（4）癌症患者体内由于癌细胞迅速增殖，会造成肿瘤附近局部供氧不足，因此癌细胞常常会提高HIF蛋白的表达，刺激机体产生　　　　，为肿瘤提供更多氧气和养分。
15.科研工作者利用某二倍体植物（2n＝20）进行实验。该植物的红花和白花由5号染色体上的一对等位基因（D、d）控制。正常情况下纯合红花植株与白花植株杂交，子代均为红花植株。育种工作者用X射线照射红花植株A后，再使其与白花植株杂交，发现子代有红花植株932株，白花植株1株（白花植株B）。请分析回答下列问题。
（1）若对该植物基因组进行测序，发现一个DNA分子有3个碱基对发生了改变，但该DNA控制合成的蛋白质均正常，试说出两种可能的原因：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　；
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
（2）关于白花植株B产生的原因，科研人员提出了以下三种假设：
假设一：X射线照射红花植株A导致其发生了基因突变。
假设二：X射线照射红花植株A导致其5号染色体断裂，含有基因D的片段缺失。
假设三：X射线照射红花植株A导致其5号染色体丢失一条。
①经显微镜观察，白花植株B减数分裂Ⅰ前期四分体为　　　　个，则可以否定假设三。
②若假设二成立，则下图所示杂交实验中，白花植株B能产生　　　　种配子，F1自交得到的F2中，红花植株所占的比例应为　　　　。（注：一条染色体片段缺失不影响个体生存，两条同源染色体缺失相同的片段则个体死亡）
　　P　　　白花B　　×　　纯合红花C
　　　　　　 　　　　F1
　　　　　　　　 　　自交
　　　　　　　　 　　F2
③若假设一成立，有人认为：白花植株A一定发生了D→d的隐性突变，请判断该说法是否正确并说明原因：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
16.某二倍体植物（2n＝14）开两性花，可自花传粉。研究者发现有雄性不育植株（即雄蕊发育异常不能产生有功能的花粉，但雌蕊发育正常能接受正常花粉而受精结实），欲选育并用于杂交育种。请回答下列问题：
（1）在杂交育种中，雄性不育植株作为亲本，与豌豆相比，其应用优势是不必进行　　　　操作。
（2）为在开花前即可区分雄性不育植株和可育植株，育种工作者培育出一个三体新品种，其体细胞中增加一条带有易位片段的染色体。相应基因与染色体的关系如图（基因 M 控制可育，m 控制雄性不育；基因 R 控制种子为茶褐色，r 控制黄色）。带有易位片段的染色体不能参与联会，因而该三体新品种的细胞在减数分裂时，联会的两条同源染色体彼此分离，分别移向细胞两极，而带有易位片段的染色体随机移向一极。
①三体新品种的培育利用了　　　　　　　　　原理，据图推测控制育性和种子颜色的基因是否遵循自由组合定律　　　　，原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
②若欲利用此品种植株自交后代雄性不育植株作为杂交育种的材料，可选择　　　　色的种子留种；若欲继续获得新一代的雄性不育植株，可选择　　　色的种子种植后进行自交。
答案：
1. D　艾弗里实验材料是S型细菌和R型细菌，赫尔希、蔡斯的实验材料是T2噬菌体，但是实验设计思路都是设法将DNA与其他物质分开，单独、直接研究它们各自不同的遗传功能，A正确；DNA双螺旋模型的碱基互补配对原则，解释了DNA分子具有稳定的直径，A—T、G—C碱基对具有相同的大小，B正确；一条脱氧核苷酸链会有1个游离的磷酸基团，DNA的两条脱氧核苷酸链反向平行盘旋成规则的双螺旋结构，C正确；R型细菌转化成S型细菌的实质是S型细菌的DNA片段整合到R型细菌的DNA中，即发生了基因重组，所以R型细菌转化生成的S型细菌与自然的S型细菌不完全相同，D错误。
2.A　双链DNA分子一条链上的嘌呤碱基数不一定等于嘧啶碱基数，整个双链DNA分子中A＋G＝C＋T，A错误；磷酸和脱氧核糖交替连接，排列在外侧，构成DNA分子的基本骨架，内侧是碱基对，B正确；DNA复制过程中解旋酶断裂氢键，使双链DNA解旋形成单链，DNA聚合酶催化脱氧核苷酸之间形成磷酸二酯键，C正确；双链DNA分子的两条链均作为复制的模板，DNA复制时遵循碱基互补配对原则，D正确。
3.C　病毒由蛋白质外壳和内部遗传物质构成，人类免疫缺陷病毒（　HIV　）含有两个相同的单链RNA分子，图中的两个RNA分子是HIV的遗传物质，A正确；“吻式”结构中，碱基发生了互补配对，遵循碱基互补配对原则，A与U配对，G与C配对，故“吻式”结构中，碱基A与U数量相等，C与G数量相等，B正确；图中虚线内的C与G之间以氢键连接，C与A位于同一个RNA分子的一条链上，以磷酸二酯键连接，C错误；病毒侵入宿主细胞后才开始进行增殖，故以解开螺旋的RNA分子为模板合成DNA的过程发生在宿主细胞内，D正确。
4. C　细胞中的RNA聚合酶在转录时与DNA结合，属于DNA结合蛋白，A错误；mRNA是翻译的模板，翻译的场所是细胞质的核糖体，RBP与RNA结合形成的核糖核蛋白复合物能在mRNA生命活动中发挥作用，因此RBP存在于细胞质中，B错误；细胞分化的实质是基因选择性表达，而mRNA是翻译的模板，因此RNA结合蛋白的活性发生改变可能会影响蛋白质的合成，进而影响细胞正常的分化，C正确；RBP是一种蛋白质，没有碱基，因此RNA和RBP的特异性结合不是依赖于碱基互补配对，D错误。
5. C　正常细胞中的RNA是以DNA的一条链为模板合成的，A正确；rRNA和tRNA都属于非编码RNA，主要分布在细胞质中，B正确；非编码RNA上无密码子，rRNA参与构成核糖体，tRNA参与氨基酸的运输，均参与遗传信息的翻译过程，C错误；若血液中出现大量HSATⅢ，其为非编码RNA，使胰腺中某些细胞膜上的糖蛋白会减少，D正确。
6. B　②表示DNA的单链复制，DNA聚合酶的功能是聚合脱氧核苷酸，参与过程②，③④表示转录，RNA聚合酶的功能是解旋和聚合核糖核苷酸，参与过程③④，A正确；过程③④形成的mRNA和病毒RNA中碱基排列顺序不一定相同，因为两者的模板可能不同，B错误；图中单链DNA是通过病毒RNA碱基互补配对合成的，所以图中病毒RNA中嘌呤碱基数与单链DNA中嘧啶碱基数相等，C正确；由于HIV是逆转录病毒，通过①过程合成单链DNA，进而进行增殖，所以可通过选择性抑制过程①抑制病毒的增殖，设计治疗艾滋病的药物，D正确。
7. C　三种DNA的空间构象虽有不同但都是反向平行双螺旋结构，因此DNA的两条单链间都遵循碱基互补配对原则，A正确；因为B-DNA中多聚G—C区易形成Z-DNA，G—C之间的氢键数目多于A—T之间的氢键数目，因此推测Z-DNA可能具有更紧凑的双螺旋结构，B正确；RNA聚合酶更容易跟B-DNA相结合从而调节转录起始活性，C错误；在生物体内DNA三种双螺旋构象都存在，D正确。
8. B　图示翻译过程中，各核糖体从mRNA的5'端向3'端移动，A错误；该过程中，mRNA上的密码子与tRNA上的反密码子互补配对，tRNA通过识别mRNA上的密码子携带相应氨基酸进入核糖体，B正确；图中5个核糖体依次结合到mRNA上开始翻译，从识别到起始密码子开始进行翻译，到识别到终止密码子结束翻译，并非是同时开始同时结束，C错误；若将细菌的某基因截短，则由该基因转录而成的mRNA长度缩短，由题干可知相应的多聚核糖体上所串联的核糖体数目会受到影响，D错误。
9. B　1和6异常精子形成的原因可能是减数分裂Ⅰ的四分体时期，同源染色体的非姐妹染色单体之间发生了互换，属于基因重组，两者很可能来自同一个初级精母细胞，A错误；2发生了染色体片段缺失、4发生了染色体片段重复、5发生了染色体片段倒位，三者都属于染色体结构变异，染色体结构变异的基础是染色体片段断裂，B正确；3中d基因出现的原因一定是基因突变，基因突变是指基因中碱基的替换、增添或缺失，故在基因中一定存在碱基顺序的改变，A处的变异有可能是基因重组，基因重组不是变异的根本来源，C错误；3基因突变的过程中碱基的数量也可能发生改变，D错误。
10. D　雌核生殖只依靠雌性原核进行发育，①中辐射处理精子的目的是使其染色体失去活性，A错误；低温处理细胞可抑制纺锤体形成，但不能阻止着丝粒分裂，B错误；若减数分裂Ⅰ前期发生同源染色体的非姐妹染色单体间的互换，则方法二培育的个体可能不是纯合子，C错误；M和N中含有同型性染色体，若均为雄性，则该种生物可能为ZW型，且WW个体不能存活，D正确。
11. B　如果乙减数分裂发生基因突变，产生Xa的配子，那么该白眼雌果蝇的基因型是XaXa，A正确；基因在XY染色体的非同源区段，所以即使乙的其他染色体间发生了交叉互换，也只能产生性染色体为XA和Y的配子，子代只能产生红眼雌果蝇，B错误；乙减数分裂发生染色体片段缺失，产生不含A基因的X染色体，则形成XaX－的白眼雌果蝇，C正确；甲减数第二次分裂后期两条X染色体未移向两极，产生的XaXa卵细胞和乙产生的Y染色体结合形成XaXaY的白眼雌果蝇，D正确。
12. B　种群基因库是指一个种群中全部个体所含有的全部基因，某种非洲雀种群的基因库包含了所有个体具有的全部基因，A正确；共同进化发生于生物与环境、不同物种之间，宽喙雀与窄喙雀属于同一物种，B错误；根据题干，宽喙和窄喙之别是由单个等位基因的差异造成的，这说明经自然选择得到了很多的表现类型，根本上保留了多种基因，有利于维持其基因的多样性，C正确；若A、a基因位于常染色体上，则种群中窄喙雌雀的比例约为aa＝（40%）2＝16%，其中雌雀的比例为16%×1/2＝8%，D正确。
13.解析：（1）人体细胞合成RNA是转录的过程，场所主要在细胞核中，少量在线粒体中；细胞核中合成的RNA是大分子物质，通过核孔进入细胞质发挥作用。（2）细胞中常见的RNA有mRNA、rRNA和tRNA，其中rRNA的作用是参与核糖体的形成；细胞中有多种tRNA，一种tRNA只能转运一种氨基酸，但一种氨基酸可以由一种或多种tRNA转运。（3）与DNA分子相比，RNA分子特有的化学组成成分是核糖和尿嘧啶。人体细胞中转录RNA的模板链发生碱基缺失，该RNA编码的氨基酸序列不一定会发生改变，因为碱基的缺失可能发生在DNA的非编码区。（4）HIV为逆转录病毒，其RNA能整合到人体细胞的DNA中，大致过程是：经逆转录形成DNA后再整合到人体的DNA分子中。
答案：（1）线粒体　核孔　（2）参与核糖体的形成　一种tRNA只能转运一种氨基酸，但一种氨基酸可以由一种或多种tRNA转运　（3）核糖和尿嘧啶　不一定；碱基的缺失可能发生在DNA的非编码区　（4）经逆转录形成DNA后再整合到人体的DNA分子中
14.解析：（1）磷酸和脱氧核糖交替连接排列在外侧构成DNA分子的基本骨架，基因位于DNA上，因此HIF基因的基本骨架是磷酸和脱氧核糖交替连接排列在外侧。根据DNA的结构图可知，其中一条脱氧核苷酸单链中含1个游离的磷酸基团。（2）完成过程①转录需ATP、核糖核苷酸、RNA聚合酶等物质从细胞质进入细胞核。②翻译过程中，除mRNA外，还需要的RNA有tRNA（参与运输氨基酸）、rRNA（构成核糖体）。（3）据图可知，HIF在转录水平调控EPO基因的表达，促进EPO的合成，此外，细胞还可以通过降低氧气浓度来加快EPO合成的速度。不同基因的区别在于碱基序列不同。（4）由于癌细胞迅速增殖会造成肿瘤附近局部供氧不足，因此癌细胞常常会提高HIF蛋白的表达，刺激机体产生红细胞（红细胞能运输氧气），为肿瘤提供更多氧气和养分，因此治疗肿瘤时，可以通过抑制HIF蛋白基因的表达来达到治疗目的。
答案：（1）磷酸和脱氧核糖交替连接排列在外侧　1
（2）RNA聚合　tRNA、rRNA　（3）转录　碱基序列不同　（4）红细胞
15.解析：（1）若对该植物基因组进行测序，发现一个DNA分子有3个碱基对发生了改变，该DNA控制合成的蛋白质均正常，则可能的原因为：①发生改变的部位没有发生在基因序列中，而是发生在非基因序列中；②发生改变的部位发生在基因内部，但改变后转录出的密码子和原来的密码子决定的氨基酸种类相同；③发生改变的部位在该基因的内含子的部位。（2）①染色体变异可用显微镜观察到，因此，若X射线照射红花植株A导致其5号染色体丢失一条，进而产生了不含5号染色体的配子参与受精形成了白花植株B，即该白花植株中含有的染色体条数为19条，则白花植株B减数分裂Ⅰ前期四分体为9个，若观察到10个，则可以否定假设三。②若假设二成立，即X射线照射红花植株A导致其5号染色体断裂，含有基因D的片段缺失，即产生了不含基因D的配子并参与受精形成了该白花植株B，即白花植株B中5号染色体丢失了一段。则题图所示杂交实验中，白花植株B能产生2种配子，即F1的基因型可表示为Dd、DO（其中O代表的是D基因缺失的5号染色体）各占1/2，则F1自交得到的F2中，植株基因型及比例应为1DD、2Dd、1dd、1DD、2DO、1OO（致死），可见存活的7份个体中有6份表现为红花，即红花比例为6/7。③若假设一成立，则白花植株A未必一定发生了D→d的隐性突变，若是另一对基因发生了突变，抑制了D基因的功能，则同样会产生白花植株B。
答案：（1）该3个碱基对改变引起了密码子改变，但对应的氨基酸未改变　该3个碱基对改变发生于DNA的非基因序列（或该3个碱基对改变发生于基因的非编码区）　（2）①10　②2　6/7　③不正确，也可能是另一对基因发生了突变，抑制了D基因的功能
16.解析：（1）雄性不育植株作为亲本，可以不必进行去雄操作，而豌豆是自花传粉和闭花授粉的植物，杂交过程中必须进行去雄处理。（2）①三体新品种的培育利用了染色体变异原理，包括染色体数目和结构的变异。由于控制育性和种子颜色的两对等位基因位于同源染色体上，因此这两对等位基因不遵循基因的自由组合定律。②根据题意，该植株的基因型为MmmRrr，产生的配子为mr和MmRr，其中，mr的配子是正常的配子，MmRr的配子是异常的，不能和雌配子结合，则雄性个体产生的配子只有mr能与雌配子结合，两种雌配子的种类为mr和MmRr，则受精卵为mmrr和MmmRrr，表现型为黄色雄性不育和茶褐色可育。要利用此品种植株自交后代作为杂交育种的材料，可选择黄色的种子留种；若欲继续获得新一代的雄性不育植株，可选择茶褐色的种子种植后进行自交，可以获得雄性不育系。
答案：（1）去雄　（2）①染色体变异（染色体结构和数目变异）　否　该两对等位基因位于同源染色体上　②黄　茶褐