2023届广东省深圳市光明区高三第一次模拟考试生物试题变式题19-21（解析版）

高三模拟试题PAGEPAGE11.双碳，即碳达峰与碳中和的简称。我国力争2030年前实现碳达峰，2060年前实现碳中和（CO2排放量与减少量相等）。下图为碳循环示意图，图中字母表示生态系统的组成成分，数字表示CO2的排放量或减少量。回答下列问题：（1）生态系统中，碳在生物群落中的传递渠道是______。碳循环具有全球性的原因是______。（2）图中代表生态系统的基石是______（用图中字母表示）。若用图中的数字构建碳中和数学模型，则该数学模型是______（用图中数字表示）。（3）植树种草是将CO2排放量吸收掉的一种方式，而相应物种应以当地为主，原因是______（答出一点即可），这遵循了生态工程的______基本原理。（4）请写出符合“低碳生活”（低碳消耗、低碳排放的生活方式）理念的日常生活习惯______（答出一点即可）。〖答案〗（1）①.食物链、食物网（营养结构）②.大气中的二氧化碳能够随着大气环流在全球范围内流动（2）①.A②.①=②+④+⑥+⑦+⑧（3）①.避免外来物种入侵，保证本地生态系统的安全性；本地物种具有较高的生态适应性②.协调（4）少用一次性筷子、节约用纸、骑自行车出行、减少使用化石燃料等〖解析〗〖祥解〗据图可知，A表示生产者，B表示分解者，C和D表示消费者，①表示光合作用和化能合成作用，②④⑥表示生产者和消费者的呼吸作用，③⑤表示捕食，⑦表示化石燃料的燃烧，⑧表示分解者的分解作用。〖小问1详析〗食物链、食物网是生态系统的营养结构，是生态系统物质循环和能量流动的传递渠道。大气中的二氧化碳能够随着大气环流在全球范围内流动，因此，碳循环具有全球性。〖小问2详析〗A与CO2之间存在双箭头，表示生产者，生态系统的基石是生产者，即图中A代表。图中CO2的排放量包括生产者的呼吸作用产生量（②）、消费者的呼吸作用产生量（④+⑥）、分解者的分解作用产生量（⑧）和煤、石油燃烧产生量（⑦），CO2的减少量是生产者光合作用固定量（①），而碳中和指CO2排放量与减少量相等，因此用图中的数字构建的碳中和数学模型是①=②+④+⑥+⑦+⑧。〖小问3详析〗由于外来物种可能影响本地生态系统的安全性，而本地物种具有较高的生态适应性，因此采用植树种草吸收掉CO2排放量时，应以当地物种为主，这遵循了生态工程的协调基本原理。〖小问4详析〗“低碳生活”是低碳消耗、低碳排放的生活方式，在日常生活中少用一次性筷子、节约用纸、骑自行车出行、减少使用化石燃料等习惯符合该理念。2.党的二十大报告提出，必须牢固树立和践行“绿水青山就是金山银山”的理念，站在人与自然和谐共生的高度谋划发展，积极稳妥推进碳达峰碳中和（2020年9月22日，为应对气候变化，我国提出“二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和”等庄严的目标承诺。注：碳中和是指排出到大气中的CO2量与大气中CO2的减少量相等）。回答下列关于环境的问题。（1）图1为某草场部分生物的食物关系，若要预测某段时间内兔种群数量变化趋势，应选择研究的数量特征是______。如果鹰的食物比例由兔：鼠：蛇=2：2：1调整为1：1：1，其他不变（能量传递效率按10%算），则鹰增加相同的能量，需要植物提供的能量是原来的_____倍（用分数表示）。（2）图2为生物圈中碳循环示意图，其中A～E表示生物圈的组成成分（A、B、C共同组成生物群落），a～d表示碳转移的途径。物质循环是指_____其中c表示______，人类可以通过减少_____（填字母）途径减轻温室效应。（3）请从碳循环的角度分析，“碳中和”是指_______。〖答案〗（1）①.年龄组成②.10/7（2）①.组成生物体的C、H、O、N、P、S等元素不断进行着从无机环境到生物群落，又从生物群落到无机环境的循环过程②.微生物的分解作用（或分解者的分解作用）③.d（3）植物通过光合作用从大气中摄取碳（或CO2）的速率与通过生物呼吸作用和分解作用以及化石燃料燃烧而把碳（或CO2）释放到大气中的速率大致相同〖解析〗〖祥解〗“低碳生活”就是通过各种手段、方法，尽量减少二氧化碳的排放，从而减缓温室效应。〖小问1详析〗若要预测某种群未来的数量变化趋势，需要研究该种群的年龄组成。食物比例为鼠:蛇:兔=2:1:2，能量传递效率为10%时，鹰每增加1kJ能量，需要植物提供的能量为2/5÷10%÷10%+1/5÷10%÷10%÷10%+2/5÷10%÷10%=280（kJ）；改变食物比例后，鹰每增加1kJ，需要植物提供的能量为1/3÷10%÷10%+1/3÷10%÷10%÷10%+1/3÷10%÷10%=400（kJ），即改变食物比例后，鹰增加相同的能量，植物提供的能量是原来的400+280=10/7（倍）。〖小问2详析〗C、D之间为双箭头，且其他成分都有箭头指向D，所以D为大气中的二氧化碳，A为消费者，B为分解者，C为生产者，E为化石燃料。根据碳循环的过程，a主要为光合作用，b和c分别为消费者的呼吸作用和微生物的分解作用，d为化石燃料的燃烧。化石燃料大量燃烧会释放过多CO2，造成温室效应，因而减少d途径能减轻温室效应。物质循环是指组成生物体的C、H、O、N、P、S等元素不断进行着从无机环境到生物群落，又从生物群落到无机环境的循环过程。〖小问3详析〗由题干可知，碳中和是指排出到大气中的CO2量与大气中CO2的减少量相等，即碳循环中CO2的来源和去路平衡。3.图1为我国某山脉北段生态系统的碳循环示意图，其中甲、乙、丙、丁为生态系统的组成成分，A、B、C、D是丙中关系密切的四个种群；图2为生态学家对该生态系统物种丰富度随海拔高度的升高而变化的调查结果。回答下列问题：（1）图1的碳循环途径中不能保证进入生物体的碳元素都能回归大气CO2库，还应该添加的途径是_____，其中①表示的生理过程是_____。（2）图2研究的是图1中_____（填“甲”“乙”或“丙”）成分的数量变化；图1中丁在生态系统中的作用是______。（3）物种丰富度属于________水平上研究的问题，图2中的结果预示该山脉北段木本植物丰富度随海拔高度的上升而_______，这种变化的主要影响因素是________。（4）***提出，中国二氧化碳排放力争于2030年前实现碳达峰，努力争取2060年前实现碳中和。下列相关理解正确的是_____A.碳可在无机环境与生物群落间循环B.不是每个生态系统都可依靠自身实现碳中和C.二氧化碳排放增多是导致气温升高的化学因素D.发展低碳经济、植树造林是实现碳平衡的有效手段〖答案〗（1）①.化石燃料的燃烧②.呼吸作用（2）①.乙②.将动植物遗体残骸及动物排遗物中的有机物分解成无机物（3）①.生物群落②.下降③.温度（4）ABD〖解析〗〖祥解〗生态系统的组成成分是指生产者、消费者、分解者和非生物的物质和能量，分析图1可知，甲与乙之间是双箭头，且乙、丙和丁都可以指向甲，所以甲是大气CO2库，乙是生产者，丙是消费者，丁是分解者，①表示由生产者回到大气CO2库，所以①表示呼吸作用，②表示由生产者指向分解者，③表示分解者的分解作用，据此答题即可。〖小问1详析〗图1的碳循环途径中不能保证进入生物体的碳元素都能回归大气CO2库，还应该添加的途径是化石燃料的燃烧。分析图1可知，甲与乙之间是双箭头，且乙、丙和丁都可以指向甲，所以甲是大气CO2库，乙是生产者，丙是消费者，丁是分解者，①表示由生产者回到大气CO2库，所以①表示呼吸作用，〖小问2详析〗分析图2可知，图2表示的是木本和草本物种丰富度随海拔的变化，所以图2研究的是图1中乙（生产者）成分的数量变化；丁是分解者，分析者在生态系统中的作用是将动植物遗体残骸及动物排遗物中的有机物分解成无机物。〖小问3详析〗物种丰富度属于生物群落水平上研究的问题。分析图2可知，该山脉北段木本植物丰富度随海拔高度的上升而下降，造成这种变化的主要因素是随着海拔升高，温度越来越低，即这种变化的主要影响因素是温度。〖小问4详析〗A、在生态系统中，组成生物体的C、H、O、N、P、S等化学元素不断地在生物群落和无机环境之间进行循环的过程，就是生态系统的物质循环，其中碳可在无机环境与生物群落间循环，A正确；B、受人类活动等因素的影响，有些自然生态系统依靠自身不能实现碳中和，B正确；C、二氧化碳排放增多导致气温升高的过程中，不属于生态系统的信息传递中的化学因素，C错误；D、发展低碳经济、植树造林可以减少二氧化碳排放和增加二氧化碳的吸收，因此是实现碳平衡的有效手段，D正确。故选ABD。4.为研究外来植物引入对本地生态系统碳循环的影响，研究人员展开了相关实验。请回答下列问题：（1）研究人员构建多个实验生态系统。系统中添加的外来植物、当地植物、土壤微生物和食草动物构成了____________。（2）请在下图中①②处补充文字或相应的生理过程，完善实验生态系统的碳循环过程。______________（3）研究人员测定不同实验系统（引入的外来植物比例不同）的部分指标如下图所示。①结果显示，随外来植物所占比例升高，________________________。②随着快速生长的外来植物的引入，输入生态系统的______增加，其沿______流动，进而影响系统内其他生物的生物量。（4）我国的政府工作报告中提出了“碳中和”的目标，即通过某种方式抵消生态系统产生的CO2，实现CO2“零排放”。根据所学知识，辩证分析引入快速生长的外来植物对“碳中和”的影响：____________。〖答案〗（1）生物群落（2）（3）①.平均比叶面积、食草动物生物量、细菌生物量增加②.总能量③.食物链/食物网营养级（4）结果显示实验周期内CO2固定量增加，有利于碳中和，但引入外来植物，可能造成生物入侵，导致当地生物多样性降低，破坏生态系统的稳定性，不利于碳中和〖解析〗〖祥解〗碳循环，是指碳元素在地球上的生物圈、岩石圈、水圈及大气圈中交换，并随地球的运动循环不止的现象。生物圈中的碳循环主要表现在绿色植物从大气中吸收二氧化碳，在水的参与下经光合作用转化为葡萄糖并释放出氧气，有机体再利用葡萄糖合成其他有机化合物。有机化合物经食物链传递，又成为动物和细菌等其他生物体的一部分。生物体内的碳水化合物一部分作为有机体代谢的能源经呼吸作用被氧化为二氧化碳和水，并释放出其中储存的能量。〖小问1详析〗生物群落是指一定空间内所有生物的集合体，因此系统中添加的外来植物、当地植物、土壤微生物和食草动物等生物构成了生物群落。〖小问2详析〗碳循环发生在生物群落和无机环境中，通过光合作用将CO2转变为有机物，有机物进入生物群落，沿着食物链和食物网传道，通过呼吸作用可以将有机物变成CO2，回到大气中，碳循环可以表示如下。〖小问3详析〗①结合图中三条曲线可知，随着外来植物的比例增大(横坐标），三种曲线都呈上升趋势，因此平均比叶面积、食草动物生物量、细菌生物量增加。②快速生长的外来植物也是生产者，可以固定光能，因此输入生态系统的总能量增加；生产者固定的太阳能是进入生态系统的总能量，在食物链和食物网之间以有机物的形式流动，可以增加系统内其他生物的生物量。〖小问4详析〗结合所学知识，从两方面辩证分析外来植物的引入结果：结果显示实验周期内CO2固定量增加，有利于碳中和，但引入外来植物，可能造成生物入侵，导致当地生物多样性降低，破坏生态系统的稳定性，不利于碳中和。5.下图为某生态系统中碳循环和能量流动的部分示意图，图中甲～戊代表不同组成成分，Ⅰ～Ⅲ表示过程，“⇢”表示流经丙的能量流动情况，A、B、C代表能量流经丙所处营养级的去向，其中数字代表能量值，单位为J/（cm2·a）。（1）图中属于异养生物的有_____（用“甲～戊”表示）。（2）碳在图中Ⅰ～Ⅲ过程中的循环主要是以_____形式进行的。若该生态系统的碳循环达到平衡，则Ⅰ过程摄取碳的速率与_____大致相同。（3）图中乙具有的总能量至少是_____J/（cm2·a）。图中C代表的能量去向是_____。若图中15J/（cm2·a）的1/5以粪便形式流向戊，则第二、三营养级之间的能量传递效率_____。（4）与物质循环相比，能量在流经生态系统各营养级时所具有的特点是_____。（5）下图中A、B、C、D、E、F表示其生物成分，箭头表示物质的传递方向。请分析回答：图中D与E的种间关系是_____，F代表的生态系统成分是_____。若C中的能量不变，将E的食物比例由C：D=1：1调整为2：1，能量传递效率按10%计算，该生态系统传递给E的能量是原来的_____倍。〖答案〗（1）丙、丁、戊（2）①.CO2②.通过生物的呼吸作用和分解作用把碳释放到大气中的速率（3）①.400J/（cm2·a）②.③.15%（4）单向流动、逐级递减（5）①.捕食和种间竞争②.分解者③.1.375〖解析〗〖祥解〗当能量流经某一个营养级时，一部分能量用于自身呼吸作用以热能形式消耗，一部分用于自身的生长、发育和繁殖，其中这部分能量一部分流向分解者，一部分流向下一个营养级，一部分未被利用。〖小问1详析〗异养生物包括消费者和分解者，根据图中指向甲的箭头最多，可知甲是大气中二氧化碳，乙是生产者，丙是消费者，丁是消费者，戊是分解者，所以异养生物包括丙、丁、戊。〖小问2详析〗I表示光合作用固定CO2，Ⅱ、Ⅲ表示细胞呼吸释放CO2，甲是无机环境，在碳循环中代表大气中的库，碳在无机环境和生物群落中主要以CO2的形式传递；在碳循环达到平衡的生态系统中，生产者从大气中摄取碳的速率与通过生物的呼吸作用和分解作用把碳释放到大气中的速率大致相等。〖小问3详析〗能量传递效率在10%到20%之间，A是代表丙摄入的能量，为100J/（cm2·a），其中粪便量为20J/（cm2·a），B代表丙同化的能量为80J/（cm2·a），则乙字少含有80÷20%=400J/（cm2·a）。丙同化量中呼吸作用散失能量为50J/（cm2·a），用于丙自身生长发育繁殖的能量C为30J/（cm2·a），故第二营养级（丙）同化量为80J/(cm2·a)，第三营养级（丁）获得的能量为15×(1-1/5)=12J/(cm2·a)，所以第二、三营养级之间的能量传递效率为12÷80×100%=15%。〖小问4详析〗在生态系统中，能量流动只能从第一营养级流向第二营养级，再依次流向后面的各个营养级，不可逆转，也不能循环流动，即单向流动；输入到一个营养级的能量不可能百分之百地流入下一个营养级，能量在沿食物链流动的过程中是逐级减少的，即逐级递减。〖小问5详析〗E捕食D，为捕食关系，D和E都捕食C，为竞争关系；F代表的是分解者。当E的食物比例为C:D=1:1时，设传递给E的能量为X，则1/2X来自于D，1/2X来自于C，能量传递效率按10%计算，需要C的能量为1/2X÷10%+1/2X÷10%÷10%=55X；当E的食物比例为C:D=2:1时，设传递给E的能量为y，则2/3y来自于C，1/3y来自于D，能量传递效率按10%计算，需要C的能量为2/3y÷10%+1/3y÷10%÷10%=40y，C中的能量不变，则55X=40y，该生态系统传递给E的能量是原来的y÷X=55÷40=1.375倍。6.森林在防风固沙、保持水土、抗御水旱、抵抗风灾等方面，具有十分重要的生态作用。下图1表示大兴安岭森林生态系统的部分结构和功能，图中A～C代表生态系统的某些生物成分，其中B1为食草动物，①～⑩则代表碳元素流动的相应过程；图2中的曲线a表示40年间人类燃烧化石燃料所产生的二氧化碳相对量，曲线b表示40年间环境中二氧化碳的实际增加相对量。回答下列问题：（1）大兴安岭森林生态系统中的碳元素主要以___________的形式储存在植物体内成为森林碳库。森林中的不同生物构成了错综复杂的食物链和食物网，生态系统的___________就是沿着这种渠道进行的。（2）分析图1可知，C代表的生态系统的组成成分是___________。该生态系统碳元素流入大气中的过程有___________（填图中数字）。（3）图2中a、b两条曲线变化趋势出现差异的主要原因可能是___________。（4）山斑鸠和黑嘴松鸡为大兴安岭常见的两种植食性动物，野外收集它们的三种天敌动物的粪便，运用显微镜分析可判断它们在天敌动物食物组成中所占的比例，结果如下表。天敌山斑鸠黑嘴松鸡赤狐4030狗獾6040香鼬1000①据表推测，三种天敌动物中___________的种群数量最容易发生剧烈波动②黑嘴松鸡感受到赤狐粪、尿气味，会有躲避到洞穴中的行为，这体现了信息传递具有___________的作用。〖答案〗（1）①.（含碳）有机物②.物质循环和能量流动（2）①.分解者②.①④⑩（3）不同时间生产者的光合作用消耗的二氧化碳的量不同（4）①.香鼬②.调节生物的种间关系，维持生态系统稳定〖解析〗〖祥解〗1、生态系统的结构包括组成成分和营养结构，组成成分包括生产者、消费者、分解者和非生物的物质和能量；营养结构包括食物链和食物网。2、能量是生态系统的动力，是一切生命活动的基础。在生态系统中能量开始于太阳辐射能的固定，结束于生物体的完全分解，绿色植物固定的太阳光能沿着食物链的单向传递叫做能量流动。能量在沿着食物链传递的过程中逐级递减，在生态系统中只有绿色植物才能进行光合作用固定太阳能。3、动物的同化量等于摄入量减去粪便中的能量，各级动物的同化量去向包括呼吸作用的消耗和用于生长、发育与繁殖的能量。用于生长发育和繁殖的能量去向包括流向下一营养级的能量（最高营养级除外）、流向分解者的能量和未被利用的能量。〖小问1详析〗森林生态系统中的碳元素主要以（含碳）有机物的形式储存在植物体内成为森林碳库。森林中的不同生物构成了错综复杂的食物链和食物网，食物链和食物网是生态系统的营养结构，生态系统的物质循环和能量流动就是沿着这种渠道进行的。〖小问2详析〗图中A～C代表生态系统的某些生物成分，其中B1为食草动物，可看出A是生产者、B是消费者（各个B中间存在捕食现象）、C是分解者，碳元素流入大气中的过程有生产者的呼吸作用①，分解者的分解作用④，消费者的呼吸作用⑩。〖小问3详析〗图2中的曲线a表示40年间人类燃烧化石燃料所产生的二氧化碳相对量，曲线b表示40年间环境中二氧化碳的实际增加相对量，二者之间的变化趋势不同，其原因是不同时间生产者的光合作用消耗的二氧化碳的量不同。〖小问4详析〗①据表推测，由于香鼬只以山斑鸠为食，所以三种天敌动物中香鼬的种群数量最容易发生剧烈波动。②黑嘴松鸡感受到赤狐粪、尿的气味，会有躲到洞穴中的行为，这体现了信息传递具有调节生物的种间关系，维持生态系统的稳定作用。7.我国新设立的河北雄安新区将依托白洋淀生态环境建设，打造蓝绿交织、水城共融的生态城市。有研究人员对白洋淀生态系统进行了如下图所示的设计，据图回答下列问题：（1）输入该生态系统的能量有________。（2）在水面浮床上种植挺水植物-浮叶植物-沉水植物组合体现了群落垂直结构的特征，其意义为________。污水流入湿地后，经物理沉降、化学分解微生物分解，污染物最终被分解为无机物，这些物质又被湿地中的植物吸收利用，这样设计的原理是利用了生态系统的_______功能。（3）根据白洋淀能量流动特点合理地确定其载鱼量，保证渔产品的持续高产。这体现了研究生态系统的能量流动可以______。（4）我国承诺力争在2030年前实现碳达峰（CO2的排放不再增长，达到峰值之后逐步降低），2060年前实现“碳中和”（净零排放）的目标。下图表示生物圈中碳循环示意图。①“碳中和"是指通过植树造林、节能减排等形式，抵消CO2排放总量，实现相对“零排放”，达到“碳中和”时，图中X1过程吸收CO2总量_______（填“大于”“等于”或“小于”）Y1、Y2、Y3和Z4过程释放的CO2总量。②植树造林是碳捕集”的重要措施之一，建立绿色低碳循环体系需要世界各国共同参与，主要原因是_________。〖答案〗（1）生产者所固定的光能（太阳能）和污水有机物中的化学能（2）①.提高了群落利用阳光等环境资源的能力②.物质循环（3）合理调整生态系统能量流动关系，使能量持续高效的流向对人类最有益的部分（4）①.大于②.碳循环具有全球性〖解析〗〖祥解〗能量流动指生态系统中能量输入、传递、转化和散失的过程。能量流动是生态系统的重要功能，在生态系统中，生物与环境，生物与生物间的密切联系，可以通过能量流动来实现。能量流动两大特点：单向流动，逐级递减。〖小问1详析〗据图分析可知，湿生植物和水生植物可以进行光合作用，外来污水中含有机物的化学能，故输入该生态系统的能量有生产者固定的光能和污水有机物中的化学能。〖小问2详析〗在水面浮床上种植挺水植物-浮叶植物-沉水植物组合体现了群落垂直结构的特征，可提高群落利用阳光等环境资源的能力。污水流入湿地后，经物理沉降、化学分解及微生物分解，污染物最终被分解为无机物，这些物质又被湿地中的植物吸收利用，这是利用了生态系统的物质循环功能，所以体现了生态工程的原理是物质循环原理。〖小问3详析〗根据白洋淀能量流动特点合理地确定其载鱼量，保证渔产品的持续高产。这体现了研究生态系统的能量流动可以合理调整生态系统中能量流动关系，使能量持续高效的流向对人类最有益的部分。〖小问4详析〗达到“碳中和”时，X1过程吸收的CO2总量应等于CO2排放总量，而CO2排放总量除包括Y1、Y2、Y3和Z4过程释放的CO2外，还包括化石燃料的开采和使用过程中排放的CO2,故图中X1过程吸收的CO2总量大于Y1、Y2、Y3和Z4过程释放的CO2总量。碳循环具有全球性，故建立绿色低碳循环体系需要世界各国共同参与。8.玉米（2n=20）是重要的粮食作物之一。已知等位基因A/a控制高秆、矮秆，等位基因B/b控制抗病、感病。将纯种高秆抗病与纯种矮秆感病玉米杂交，得到F1，F1自交，F2出现的高秆抗病、高秆感病、矮秆抗病、矮秆感病依次为1003株、600株、601株、198株。假设该植物致死的情况仅分为：①合子致死型，即具有某种基因型的个体在胚胎期或成体阶段致死的现象；②配子致死型，即具有某种基因型的配子不能存活的现象。回答下列问题：（1）为建立玉米基因组数据库，科学家需要对玉米细胞中______条染色体的DNA进行测序。（2）与高秆相比，矮秆是______性状。等位基因A/a与B/b的遗传______（填“遵循”或“不遵循”）自由组合定律，依据是______。（3）甲同学认为F2结果的出现属于合子致死型，则致死个体的基因型为______。（4）若仅为一种基因型的配子致死，则乙同学认为F2结果出现的原因是F1个体产生的AB雌配子或雄配子完全致死，而其他基因型的雌雄配子正常。利用各种已知基因型的玉米植株，设计两个杂交方案验证乙同学的假说______。〖答案〗（1）10（2）①.隐性②.遵循③.根据杂交实验可知：F1基因型为AaBb，而F2表现型及其比例为高秆抗病：高秆感病：矮秆抗病：矮秆感病=5：3：3：1，为9：3：3：1变形（3）AaBB和AABb（4）方案1：F1与矮秆感病植株做正交和反交，观察并记录子代表现型及其比例。方案2：F1与基因型为Aabb（或基因型为aaBb）植株做正交和反交，观察并记录子代表现型及其比例。〖解析〗〖祥解〗1、玉米是雌雄同株异花植株，玉米细胞中共含有20条染色体，10对同源染色体。2、F2出现的高秆抗病：高秆感病：矮秆抗病：矮秆感病=5：3：3：1，说明有致死情况产生。致死情况分为两种：合子致死或者配子致死。〖小问1详析〗玉米为雌雄同体植株，因此为建立玉米基因组数据库，科学家需要对玉米细胞中10条染色体的DNA进行测序。〖小问2详析〗由F2表现型及其比例为高秆：矮秆=2：1可知，高秆为显性性状，矮秆为隐性性状。由亲子代表现型可知，F1基因型为AaBb，而F2表现型及其比例为高秆抗病：高秆感病：矮秆抗病：矮秆感病=5：3：3：1，为9：3：3：1变形，因此等位基因A/a与B/b的遗传遵循自由组合定律。〖小问3详析〗根据自由组合定律，理论上F2中高秆抗病的基因型及其比例应为AABB：AaBB：AABb：AaBb=1：2：2：4，亲代纯种高秆抗病的基因型为AABB，F1基因型为AaBb，因此当致死型的基因型为AaBB和AABb才与亲代、F1、F2的事实相符。〖小问4详析〗由F1（AaBb）产生的雌雄配子的基因型及其比例为AB：Ab：aB：ab=1：1：1：1，若基因型为AaBb个体产生的基因型AB的雌配子完全致死或基因型为AB的雄配子完全致死均可得出题干实验中的F2表现型及其比例。由于需要证明是“基因型为AB的雄配子或雌配子完全致死，而其他基因型的雌雄配子正常”，因此一个亲代的基因型为AaBb，且既可作父本，又可作母本；另一个亲代的基因型不能同时存在AB基因，因此另一个亲代的基因型可以为aabb、aaBb、Aabb。综上分析，杂交方案应该为①F1与矮秆感病植株做正交和反交，观察并记录子代表现型及其比例。②F1与基因型为Aabb（或基因型为aaBb）植株做正交和反交，观察并记录子代表现型及其比例。〖『点石成金』〗本题考查自由组合定律的实质与应用，要求考生掌握判断多对遗传性状的遗传规律，根据子代表现型及比例推测亲本基因型，形成知识网络，解决相关问题。9.小麦的高秆、矮秆，抗病、感病是两对相对性状，分别由等位基因A（a）、B（b）控制。请分析下面实验，回答下列相关问题：实验1：高秆抗病植株与矮秆感病植株杂交得F1，F1自交得F2，F2的表现型及比例：高秆抗病：高秆感病：矮秆抗病：矮秆感病=9:3:3:1。实验2：高秆抗病植株与矮秆感病植株杂交得F1，F1自交得F2，F2的表现型及比例：高秆抗病：高秆感病：矮秆抗病：矮秆感病=9:15:15:25。（1）由实验1可知，A（a）、B（b）位于________（填“同源”或“非同源”）染色体上。（2）实验2中亲本的基因型是________。（3）欲判断这两对等位基因遗传时是否遵循自由组合定律，可采用________组合。①AaBb×AaBb②Aabb×aaBb③AaBb×aabb④AABB×aabb（4）现有一株高秆感病植株，请通过实验来确定其基因型。实验方案：_________________________。预期结果及结论：___________________。〖答案〗①.非同源②.AaBb、aabb③.①③④.实验方案：让该植株自交（或与矮秆植株杂交）⑤.预期结果及结论：若后代植株均为高秆，则该植株基因是AAbb；若后代植株高秆：矮秆=3:1（测交为1:1），则该植株的基因是Aabb〖解析〗〖祥解〗基因的自由组合定律是指两对或两对以上的染色体上的控制生物相对性状的遗传规律；基因自由组合定律的实质是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。〖详析〗（1）由实验1中F2的表现型及比例：高秆抗病∶高秆感病∶矮秆抗病∶矮秆感病=9∶3∶3∶1可知，A（a）、B（b）位于非同源染色体上，两对基因遵循自由组合定律。（2）由实验1子二代分离比可知，高杆、抗病为显性性状。实验2中F2的表现型及比例：高秆抗病∶高秆感病∶矮秆抗病∶矮秆感病=9∶15∶15∶25，即高杆∶矮杆=（9+15）∶（15+25）=3∶5，说明子一代中Aa∶aa=1∶1，抗病∶感病=（9+15）∶（15+25）=3∶5，说明子一代中Bb∶bb=1∶1，所以亲本中高秆抗病植株与矮秆感病植株的基因型分别是AaBb、aabb。（3）欲判断这两对等位基因遗传时是否遵循自由组合定律，则需要证明杂合子减数分裂时能产生四种数量相等的配子，故可采用①AaBb×AaBb、③AaBb×aabb组合。②Aabb×aaBb和④AABB×aabb中无论基因是否符合自由组合，结果都是相同的。（4）现有一株高秆感病（A-bb）植株，欲确定其基因型，可让该植株自交（或与矮秆植株杂交），若后代植株均为高秆，则该植株的基因型是AAbb；若后代植株高秆∶矮秆=3∶1（测交为1∶1），则该植株的基因型是Aabb。〖『点石成金』〗本题考查基因的自由组合定律的相关知识，意在考查学生的理解能力和判断能力，运用所学知识综合分析问题的能力。10.玉米为雌雄同株异花植物，籽粒的颜色受两对等位基因A、a和D、d控制，已知等位基因A、a位于9号染色体上，但等位基因D、d所在染色体情况未知。当A、D基因同时存在时籽粒呈现紫色，有A基因无D基因时籽粒呈现黄色，无A基因时籽粒呈现白色。现有均为杂合子的黄色籽粒和白色籽粒的玉米植株杂交，得到的F₁植株的表现型及比例为紫色：黄色：白色=1：1：2。不考虑交叉互换和突变，回答下列问题；（1）请解释玉米适合作为遗传学实验材料的原因___________________________。(至少列出一点)（2）该亲本中黄色籽粒、白色籽粒植株的基因型分别为________________________。不能根据F₁的表现型及比例确定D、d基因是否位于9号染色体，原因是_________。（3）为确定基因D、d的位置，利用F₁中植株进行进一步实验，选取F₁中_________籽粒植株并进行自交，统计F₂籽粒的颜色种类。若籽粒颜色为_____________________________(写出表现型及比值)，则说明D、d基因不在9号染色体上。若籽粒颜色为_________________________(写出表现型及比值)，则说明D、d基因在9号染色体上。〖答案〗（1）玉米做为遗传材料的优点是：有易于区分的相对性状；雌雄同株异花，既能同株异花传粉，也便于人工授粉；生长周期短，繁殖速度快；产生的后代数量多，便于统计分析（2）①.Aadd和aaDd②.无论D、d基因是否位于9号染色体上，F₁均表现紫色：黄色：白色=1：1：2（3）①.紫色籽粒②.紫色:黄色:白色=9：3：4③.紫色:黄色:白色=2：1：1〖解析〗〖祥解〗分析题意可知：紫色的基因型为A_D_，黄色个体的基因型为A_dd，白色的基因型为aaD_、aadd。〖小问1详析〗玉米做为遗传材料优点是：①有易于区分的相对性状；②雌雄同株异花，既能同株异花传粉，也便于人工授粉；③生长周期短，繁殖速度快；④产生的后代数量多，便于统计分析。〖小问2详析〗分析题意可知：紫色的基因型为A_D_，黄色个体的基因型为A_dd，白色的基因型为aaD_、aadd；又因为两亲本均为杂合子，所以该亲本中籽粒黄色基因型为Aadd、白色玉米植株的基因型为aaDd；无论D、d基因是否位于9号染色体上，Aadd和aaDd产生的配子分别为Ad、ad和aD、ad，F1均表现紫色：黄色：白色＝1：1：2。〖小问3详析〗选取F1中紫色籽粒植株并进行自交，统计每株所结籽粒的颜色种类；若籽粒颜色为紫色、黄色和白色，统计结三种颜色籽粒的植株上紫色：黄色：白色＝9：3：4，则表明D、d基因不在9号染色体上，且两对基因传递时遵循基因的自由组合定律；若若籽粒颜色为紫色、黄色和白色，统计结三种颜色籽粒的植株上紫色：黄色：白色＝2:1:1，则表明D、d基因位于9号染色体上。11.某植物秸秆利用价值较高，已知高秆、矮秆和抗病、感病是该植物的两对相对性状，分别受A-a和B-b控制且两对基因位于两对同源染色体上。回答下列问题：（1）现有矮秆抗病植株和高秆感病植株，可采用____育种的方法短时间内培育出人们所需要的纯合______________植株。（2）矮秆抗病植株（甲）和高秆感病植株（乙）杂交．F1均为高杆感病植株，由此推导出这两对相对性状中显性性状分别是__________，F1与甲杂交，F2的表现型及比例是高轩感病：矮秆感病：高秆抗病：矮秆抗病=1：1：2：2。推测出现该比值的可能的两种原因：第一种原因：F1产生含有________________基因的配子50%致死。第二种原因：________________植株幼苗期有50%死亡。①为检测具体原因，让F2中矮秆感病自交，若所得F3的表现型及比例为__________，则符合第一种原因；若所得F3的表现型及比例为________，则符合第二种原因。②该植物的一个种群中有高秆感病、矮秆感病、高秆抗病、矮杆抗病四种表现型，对应比例为1：1：1：1，该植物种群随机受粉，如此繁殖下去．该物种______（填“是”或“否”）发生了进化．理由：________________________。〖答案〗①.单倍体②.矮杆抗病③.高秆、感病④.B⑤.感病（或高秆感病和矮秆感病）⑥.感病与抗病比为5：4⑦.感病与抗病比为3：2⑧.是⑨.基因频率发生了改变〖解析〗〖祥解〗单倍体育种的优点：缩短育种年限，加快育种进程；缺点：技术复杂，需与杂交育种配合，成活率较低。〖详析〗（1）能够缩短育种年限的育种方法是单倍体育种，因此让矮杆抗病植株与高杆感病植株杂交，得到子一代，用单倍体育种方法培育人们需要的矮杆抗病植株。（2）矮杆抗病植株（甲）和高杆感病植株（乙）杂交，F1均为高杆感病植株，说明高杆对矮杆是显性性状，感病对抗病是显性；杂交子一代的基因型是AaBb，与甲（aabb）杂交，F2的表现型及比例是高杆感病（AaBb）：矮杆感病（aaBb）：高杆抗病（Aabb）：矮杆抗病（aabb）=1:1:2:2，说明子一代产生的可育配子的类型及比例是AB：aB：Ab：ab=1:1:2:2，即含有B的配子50%死亡，或者是AaBb、aaBb个体的在幼苗期50%死亡。①如果是含有B的配子50%死亡，F2中矮杆感病基因型是aaBb，产生的有活力的配子类型及比例是aB：ab=1:2，自交后代的基因型及比例是aaBB：aaBb：aabb=1:4:4，表现型及比例是矮杆感病：矮杆抗病=5:4。如果是含有B植株幼苗期50%死亡，aaBb自交后代的基因型及比例是aaBB：aaBb：aabb=1:2:1，由于aaB—50%死亡，则自交后子三代的表现型及比例是矮杆感病：矮杆抗病=3:2。②自然状态下，感病植株会因感染病原体而死亡，因此繁殖下去，抗病基因的基因频率会逐渐升高，感病基因的基因频率会逐渐下降，因此该物种会发生进化。〖『点石成金』〗生物进化的实质是基因频率的改变，生物进化不一定导致新物种的形成。12.已知某种雌雄同株异花植物，其遗传存在很多致死现象。（说明：a．合子致死型，即具有某种基因型的个体在胚胎期或成体阶段致死的现象；b．配子致死型，即具有某种基因型的配子不能存活的现象。）（1）相较于豌豆杂交实验过程，该植物进行杂交实验时不需要的操作是________________________。（2）已知等位基因A/a控制高秆、矮秆，等位基因B/b控制抗病、感病。将纯种高秆感病植株与纯种矮秆抗病植株杂交，得到F1，F1自交，F2中高秆抗病：高秆感病；矮秆抗病：矮秆感病=5：3：3：1。①基因A在染色体上的位置称为______。等位基因A/a与B/b的遗传遵循____________定律。②若F2结果的出现是由于合子致死，则致死个体的基因型为____________。③若F2结果的出现是由于某一种基因型的配子致死，则基因型______的雌配子或雄配子完全致死，而其他基因型的雌雄配子正常。研究发现是该基因型的雄配子致死导致的，请设计测交实验进行验证，用遗传图解表示。______________________________（3）研究发现某些生物的基因家族存在一种“自私基因”，可通过“杀死”不含该基因的配子来扭曲分离比例。已知该植物有三种花色，分别为红花（DD）、粉红花（Dd）和白花（dd），D基因是一种“自私基因”，杂合体在产生配子时，D基因能杀死体内2/3不含该基因的雄配子。现让基因型为Dd的植株自交得到F1，F1个体随机交配得到F2，则F2中白花占比为________________。〖答案〗（1）去雄（2）①.基因座位②.自由组合③.AaBB和AABb④.AB⑤.（3）3/32〖解析〗〖祥解〗基因自由组合定律的实质是：控制不同性状的遗传因子的分离和组合是互不干扰的；在形成配子时，决定同一性状的成对的遗传因子彼此分离，决定不同性状的遗传因子自由组合。〖小问1详析〗由于该植物是雌雄同株异花植物，所以杂交实验过程不需要去雄。〖小问2详析〗①基因A在染色体上的位置称为基因座位。F2中高秆抗病：高秆感病；矮秆抗病：矮秆感病=5：3：3：1，是9：3：3：1的变形，说明等位基因A/a与B/b的遗传的遵循自由组合定律。②根据自由组合定律，理论上F2中高秆抗病的基因型及其比例应为AABB：AaBB：AABb：AaBb=1：2：2：4，亲代纯种高秆抗病的基因型为AABB，F1基因型为AaBb，因此当致死型的基因型为AaBB和AABb才与亲代、F1F2的事实相符。③由F1（AaBb）产生的雌雄配子的基因型及其比例为AB：Ab：aB：ab=1：1：1：1，若基因型为AaBb个体产生的基因型AB的雌配子完全致死或基因型为AB的雄配子完全致死均可得出题干实验中的F2表现型及其比例。研究发现是该基因型的雄配子致死导致的，需要证明是”基因型为AB的雄配子，而其他基因型的雌雄配子正常“，因此一个亲代的基因型为AaBb，可作父本，母本不能同时存在AB基因，因此另一个亲代的基因型可以为aabb、aaBb、Aabb。综上分析，杂交方案应该为父本F1与母本矮秆感病植株杂交，观察并记录子代表现型及其比例。遗传图解如下：〖小问3详析〗基因是一种“自私基因”，在产生配子时，能杀死体内2/3不含该基因的雄配子则基因型为Dd的植株自交，雄配子比例为D:d=3:1，雌配子D:d=1:1，则F1中红花（DD）：粉红花（Dd）：白花（dd）=3：4：1，即DD占3/8，Dd占1/2，dd占1/8，因此子一代产生的雌配子的种类及比例为D=3/8+1/2×1/2=5/8，d=3/8，由于D基因是一种“自私基因”，在产生配子时，能杀死体内2/3不含该基因的雄性配子，因此子一代产生的雄配子的种类及比例为D=3/8+1/2×1/2=5/8、d=1/2×1/2×1/3+1/8=5/24，因此雄配子中D占3/4，d占1/4，因此F1中个体随机受粉产生的后代的表现型比例为：白花（dd）=3/8×1/4=3/32。13.果蝇棒眼和正常眼的眼型受到一对等位基因A/a控制，正常翅和卷翅受到另一对等位基因B/b控制。某同学选择不同类型的亲本进行杂交实验，研究眼型和翅型的遗传机制，得到下表所示结果。回答下列问题：亲本（P）F1表型及比例甲组正常翅♂×卷翅♀正常翅♂∶正常翅♀∶卷翅♂∶卷翅♀＝1∶1∶1∶1乙组卷翅♀×卷翅♂正常翅♂∶正常翅♀∶卷翅♂∶卷翅♀＝1∶1∶2∶2丙组棒眼正常翅♀×正常眼卷翅♂棒眼正常翅♂∶棒眼正常翅♀∶棒眼卷翅♂∶棒眼卷翅♀＝1∶1∶1∶1（1）眼型和翅型这两对相对性状中，____________属于显性性状。根据杂交实验结果，可以确定控制____________的基因位于常染色体上。乙组多次杂交实验F1的表型及比例均相同，对F1出现该表型及比例的合理解释是____________。（2）若控制眼型的基因A/a位于常染色体上，则丙组亲本的基因型为____________。选择F1的棒眼卷翅♂和棒眼正常翅♀杂交，若F2的表型及比例为____________，则可以证明A/a与B/b位于非同源染色体上。（3）已知果蝇的横脉正常翅和横脉缺失翅是一对相对性状，野生型果蝇均为横脉正常翅，控制翅横脉的基因和眼型基因A/a均位于X染色体上。某果蝇品系的X染色体上部分基因可以抑制性染色体之间发生交换，利用这些品系的性状作为标记性状进行杂交实验，可用于检测X染色体上的基因突变类型。研究人员利用横脉正常翅正常眼雄果蝇经诱变处理后与纯合横脉正常翅棒眼雌果蝇杂交，F1相互交配得到F2。若F2的雌雄果蝇的表型和比例为____________，则该突变类型为隐性致死突变；若F2出现横脉正常翅棒眼∶横脉缺失翅正常眼＝3∶1，则说明____________。〖答案〗（1）①.棒眼和卷翅②.翅型③.卷翅基因纯合致死（2）①.AAbb，aaBb②.棒眼卷翅∶正常眼卷翅∶棒眼正常翅∶正常眼正常翅＝3∶1∶3∶1（3）①.横脉正常翅棒眼♀∶横脉正常翅棒眼♂＝2∶1②.横脉缺失翅是X染色体隐性突变造成的，该突变不致死〖解析〗〖祥解〗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。〖小问1详析〗乙组中，亲代均表现为卷翅，子代出现了正常翅，说明卷翅为显性性状。丙组中，亲代表现为棒眼和正常眼，子代均表现为棒眼，说明棒眼为显性性状。三组杂交实验中，翅型在子代雌雄个体中的表现相同，说明基因B/b位于常染色体上。乙组杂交子代中显性∶隐性＝2∶1，则推测F1出现题述表型及比例可能是显性纯合致死引起的。〖小问2详析〗若基因A/a位于常染色体上，且由于翅型在子代雌雄个体中的表现相同，基因B/b也位于常染色体上，可知丙组亲本的基因型组合为AAbb♀×aaBb♂，F1的棒眼卷翅（AaBb）♂和棒眼正常翅（Aabb）♀杂交，若两对基因自由组合，子代会出现（3∶1）（1∶1）的性状分离，即棒眼卷翅∶正常眼卷翅∶棒眼正常翅∶正常眼正常翅＝3∶1∶3∶1。〖小问3详析〗利用诱变处理的横脉正常翅正常眼雄果蝇与纯合横脉正常翅棒眼雌果蝇杂交，若突变类型为隐性致死突变，则F2雄果蝇隐性纯合致死即雄果蝇只会出现横脉正常翅棒眼的表型，因此F2的雌雄果蝇的表型和比例为横脉正常翅棒眼♀∶横脉正常翅棒眼♂＝2∶1；若F2出现横脉正常翅棒眼∶横脉缺失翅正常眼＝3∶1，则说明横脉缺失翅属于隐性突变但不致死。14.某经济作物（性别决定方式为XY型）的花色有红色、黄色、白色三种，由等位基因A/a和B/b控制，其中有一对等位基因位于X染色体上。等位基因A/a和B/b对该植物花色的控制情况：当B基因存在时，植株的花色为红色；含A基因、不含B基因时，植株的花色为黄色；其他情况，植株的花色为白色。开红花的雌株甲与开黄花的雄株乙杂交，F1均开红花，F1雌雄株之间随机受粉，所得F2的表现型及其比例为红花雌株：红花雄株：黄花雄株：白花雄株=8：4：3：1。回答下列问题：（1）等位基因A/a和B/b中，位于X染色体上的是______（填“A/a”或“B/b”）（2）F2中红花雌株的基因型有______种。取F2中一株红花雌株与一株白花雄株杂交，若所得雌雄子代中均有红花：黄花：白花=2：1：1，则该红花雌株的基因型为______。（3）若将F2所有红花雌株和白花雄株随机混合种植在一起，在自然状态下繁殖一代，则所得子代中雄株的表现型及其比例为__________________。（4）该经济作物不抗虫，科研人员利用基因工程培育出转基因抗虫新品种，基因工程选用的外植体来自F1，科研人员从获得的转基因抗虫新品种中筛选出了3株一对同源染色上仅导入一个抗虫基因的转基因植株，命名为S1（雌株）、S2（雌株）、S3（雄株）。①若S2和S3植株中各含有一个抗虫基因，且S2的抗虫基因与B基因在同一条染色体上，S3的抗虫基因与A基因在同一条染色体上，则S2与S3杂交，所得子代中不抗虫植株占______。②若S1和S3植株中各含有两个抗虫基因，S1和S3，的抗虫基因位于两对同源染色体上，且与A/a和B/b所在的同源染色体均不同，S1与S3杂交，所得子代的表现型比例为______。〖答案〗（1）B/b（2）①.6②.AaXBXb（3）红花：黄花：白花=6∶1∶1（4）①.1/4②.120：60：45：15：8：4：3：1〖解析〗〖祥解〗基因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自由组合是互不干扰的；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。〖小问1详析〗由于“等位基因A/a和B/b控制，其中有一对等位基因位于X染色体上”，说明两对基因遵循自由组合定律，由于含A基因、不含B基因时，植株的花色为黄色；其他情况，植株的花色为白色，根据“开红花的雌株甲与开黄花的雄株乙杂交，F1均开红花，F1雌雄株之间随机受粉，所得F2的表现型及其比例为红花雌株：红花雄株：黄花雄株：白花雄株=8：4：3：1”可知，位于X染色体的应为B/b。〖小问2详析〗由于当B基因存在时，植株的花色为红色，含A基因、不含B基因时，植株的花色为黄色，其他情况，植株的花色为白色，植株甲、乙的基因型分别为aaXBXB，AAXbY，F1的基因型为AaXBXb、AaXBY，F2红花雌株的基因型为____XBXB、____XBXb，共有3×2=6种；取F2中一株红花雌株与一株白花雄株杂交，若所得雌雄子代中均有红花：黄花：白花=2：1：1，即子代雌花中红花____XBX-占比2/8=1/4，黄花A__XbXb=2/8=1/4，则该红花雌株应为双杂合子，基因型为AaXBXb。〖小问3详析〗F2中所有红花雌株产生的配子及比例为为AXB∶AXb∶aXB∶aXb=3∶1∶3∶1，白花雄株产生的配子及比例为aXb∶aY=1∶1，若将F2所有红花雌株和白花雄株随机混合种植在一起，在自然状态下繁殖一代，根据棋盘法可知，所得子代中雄株的表现型及其比例为红花（__XBY）：黄花（A-XbY）：白花（aaXbY）=6∶1∶1。〖小问4详析〗①若S2的抗虫基因与B基因在同一条染色体上，S3的抗虫基因与A基因在同一条染色体上，由于A和B所在染色体为非同源染色体，则根据自由组合定律可知，S2与S3杂交，所得子代中不抗虫植株占1/2×1/2=1/4。②分析题意，S1和S3植株中各含有两个抗虫基因，且一对同源染色体上仅导入一个抗虫基因，故S1与S3中均含有两个分别位于两对同源染色体上的抗虫基因，S1与S3杂交，所得子代的表现型比例为120：60：45：15：8：4：3：1。15.人体中血清白蛋白可以运输脂肪酸、胆色素、氨基酸、类固醇激素、金属离子和许多治疗分子等，同时参与维持血浆正常的渗透压，在临床上应用广泛。但从人体中直接提取的血清白蛋白含量少，且易受污染，生物反应器可以解决此项难题。回答下列问题：（1）从人体获取的血清白蛋白基因可通过______技术进行扩增，扩增后的血清白蛋白基因与启动子、______和______等构建成基因表达载体。构建乳腺生物反应器时选用的是乳腺蛋白基因的启动子，其目的是__________________。（2）科学家将构建好的基因表达载体通过______技术导入奶牛的受精卵中。受精卵继续培养至胚胎。当胚胎发育至______阶段，取其______做DNA分析来进行性别鉴定，筛选出发育状态良好的______（填“雌”或“雄”）性胚胎进行移植，使其生长发育成转基因动物，将来可从牛奶中提取得到大量的人血清白蛋白。（3）有人提议将乳腺蛋白基因的启动子换成uroplakinⅡ基因启动子（高效促进目的蛋白在膀胱特异性表达及分泌），可增加血清白蛋白的产量。请分析产量高的原因__________________。〖答案〗（1）①.PCR②.终止子③.标记基因④.使目的基因在动物体内的乳腺细胞中表达，从而在乳汁中获取所需产品（2）①.显微注射②.囊胚③.滋养层细胞④.雌（3）雌性牛只有在哺乳期才能分泌乳汁，而尿液不会受到性别和发育期的影响，尿液的分泌总量要比乳汁的分泌量大〖解析〗〖祥解〗基因工程技术的基本步骤：（1）目的基因的获取：方法有从基因文库中获取、利用PCR技术扩增和人工合成。（2）基因表达载体的构建：是基因工程的核心步骤，基因表达载体包括目的基因、启动子、终止子和标记基因等。（3）将目的基因导入受体细胞：根据受体细胞不同，导入的方法也不一样。（4）目的基因的检测与鉴定。〖小问1详析〗利用PCR技术可扩增血清白蛋白基因。扩增后的血清白蛋白基因与启动子、终止子、标记基因等构建成基因表达载体。而且目的基因必须插入到启动子和终止子之间。由于基因的选择性表达，要想基因特异性地只在乳腺细胞中表达，选用的是乳腺蛋白基因的启动子，其目的是使目的基因在动物体内的乳腺细胞中表达，从而在乳汁中获取所需产品；〖小问2详析〗将重组质粒导入动物细胞通常使用显微注射技术，所以基因表达载体通过显微注射技术导入奶牛的受精卵中进行体外培养。受精卵继续培养至胚胎。当胚胎发育至囊胚阶段，取滋养层细胞做DNA分析来进行性别鉴定，目的产物要从乳汁中获取，所以筛选出发育状态良好的雌性胚胎进行移植，使其生长发育成转基因动物；〖小问3详析〗雌性牛只有在哺乳期才能分泌乳汁，而尿液不会受到性别和发育期的影响，尿液的分泌总量要比乳汁的分泌量大，因此将乳腺蛋白基因的启动子换成uroplakinⅡ基因启动子，可增加血清白蛋白的产量。16.（1）细菌的CRISPR/Cas9系统通过将入侵噬菌体和质粒DNA的片段整合到CRISPR中，并利用相应的CRISPRRNAs（crRNAs）来指导同源序列的降解，从而提供免疫性。Cas9在基因工程中起到类似于_______（填物质）的作用。CRISPR/Cas9在基因敲除、基因治疗等多方面显示出广阔的应用前景。若要进行基因治疗，首先要获得正常基因，目前比较常用的方法之一是从cDNA文库中获取，但获得的基因与人体内正常基因相比要短，但若要获得的是原核基因则基本相同，原因是___________________。（2）科学家尝试将某种重组基因导入小鼠体内，以研究该基因的作用机理，常用的导入方法是___________________。目前比较常用的导入对象是小鼠的胚胎干细胞，因为ES细胞在功能上具有________________。经过早期胚胎培养之后获得的胚胎需要经过胚胎移植到_______雌性动物的体内，最终发育成具有新性状的个体。（3）为了提高胚胎的利用率，科学家选用发育良好的__________进行胚胎分割，在此过程中，需要注意的是______________分割。〖答案〗①.限制酶②.真核基因的编码区是不连续的，转录时要剪切掉内含子，所以逆转录得到的基因要短于正常基因，而原核细胞基因的编码区则是连续的③.显微注射法④.发育的全能性⑤.同种的、生理状态相同的⑥.桑椹胚或囊胚⑦.内细胞团均等〖解析〗〖祥解〗1、哺乳动物的胚胎干细胞简称ES或EK细胞，是由早期胚胎或原始性腺中分离出来的一类细胞。胚胎干细胞具有胚胎细胞的特性，在形态上表现为体积小，细胞核大，核仁明显；在功能上，具有发育的全能性，可分化为成年动物体内任何一种组织细胞。另外，在体外培养的条件下，可以增殖而不发生分化，可进行冷冻保存，也可进行遗传改造。2、将目的基因导入受体细胞：根据受体细胞不同，导入的方法也不同。将目的基因导入植物细胞的方法有农杆菌转化法、基因枪法和花粉管通道法；将目的基因导入动物细胞最有效的方法是显微注射法；将目的基因导入微生物细胞的方法是感受态细胞法。3、进行胚胎分割时，应选择发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚。分割时要注意将内细胞团均等分割，否则会影响分割后胚胎的恢复和进一步发育。〖详析〗（1）Cas9系统能将入侵噬菌体和质粒DNA的片段整合到CRISPR中，对外源DNA进行切割，类似于限制酶的作用。cDNA文库是由某生物发育的某个时期的mRNA反转录产生的DNA片段构成，由于真核基因的编码区是不连续的，转录时要剪切掉内含子，所以逆转录得到的基因要短于正常基因，而原核细胞基因的编码区则是连续的，逆转录获得的基因与原核基因基本相同。（2）将目的基因导入动物细胞最有效的方法是显微注射法。ES细胞在功能上，具有发育的全能性，可分化为成年动物体内任何一种组织细胞，常用来作基因工程的受体细胞。为提高胚胎移植的成活率，需要将早期胚胎移植到同种的、生理状态相同的雌性动物的体内，最终发育成具有新性状的个体。（3）进行胚胎分割时，应选择发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚。分割时要注意将内细胞团均等分割，否则会影响分割后胚胎的恢复和进一步发育。〖『点石成金』〗本题考查基因工程和胚胎工程的相关知识，意在考查知识记能力和判断能力，运用所学知识综合分析问题的能力。17.临床上人血清白蛋白主要作为血浆容量扩充剂广泛应用于出血性休克、烧伤等的治疗。研究人员利用农杆菌转化法将人血清白蛋白基因导入水稻胚乳细胞中，成功培育出能产生人血清白蛋白的转基因水稻。回答下列问题：（1）利用血清白蛋白mRNA，在___________的催化下获得双链DNA片段（血清白蛋白基因），再利用PCR技术扩增得到血清白蛋白基因。PCR扩增时，要设计一对引物（引物1和引物2），PCR过程完成三次循环所需引物的总数为_____________（2）在构建基因表达载体时，常用同种限制酶对含人血清白蛋白基因的DNA片段和Ti质粒进行酶切，目的是__________________。在基因工程中，农杆菌Ti质粒上的T-DNA片段的功能是__________________________。（3）血清白蛋白基因应插入Ti质粒中启动子的下游，其原因是__；除此之外，构建的表达载体还需要具有的结构有________（答出两点即可）。（4）与利用乳腺生物反应器生产人血清白蛋白相比，利用转基因植物生产药用蛋白的优势在于______（答出三点即可）。〖答案〗（1）①.逆转录酶②.14（2）①.形成相同的黏性末端，以便进行连接②.将目的基因整合到受体细胞染色体DNA上（3）①.血清白蛋白基因是通过逆转录得到的，无启动子等调控序列，故插入位点在启动子后②.复制原点、标记基因、终止子（4）不受性别限制，生产周期更短，更容易大规模培养等〖解析〗〖祥解〗1、利用PCR可以在体外进行DNA片段的扩增。PCR利用了DNA的热变性原理，通过调节温度来控制DNA双链的解聚与结合。PCR仪实质上就是一台能够自动调控温度的仪器，一次PCR一般要经历30次循环。2、基因工程技术的基本步骤：（1）目的基因的获取：方法有从基因文库中获取、利用PCR技术扩增和人工合成。（2）基因表达载体的构建：是基因工程的核心步骤，基因表达载体包括目的基因、启动子、终止子和标记基因等。（3）将目的基因导入受体细胞：根据受体细胞不同，导入的方法也不一样。将目的基因导入植物细胞的方法有农杆菌转化法、基因枪法和花粉管通道法；将目的基因导入动物细胞最有效的方法是显微注射法；将目的基因导入微生物细胞的方法是感受态细胞法。（4）目的基因的检测与鉴定：分子水平上的检测。〖小问1详析〗RNA逆转录为DNA需要逆转录酶的参与，所以利用血清白蛋白mRNA，在逆转录酶的催化下获得双链DNA片段（血清白蛋白基因）。PCR过程完成一次循环产生两个DNA分子，所需引物为2个，完成第二次循环产生四个DNA分子，所需引物为4个，完成第三次循环产生8个DNA分子，所需引物为8个，所以PCR过程完成三次循环所需引物的总数为：2+4+8=14。〖小问2详析〗限制酶可以识别特定的DNA序列，并在特定的位点将DNA片段切开，形成黏性末端，因此用同种限制酶对含人血清白蛋白基因的DNA片段和Ti质粒进行酶切，目的是形成相同的黏性末端，以便进行连接。在基因工程中，农杆菌Ti质粒上的T-DNA片段的功能是将目的基因整合到受体细胞染色体DNA上。〖小问3详析〗血清白蛋白基因应插入Ti质粒中启动子的下游，其原因是：血清白蛋白基因是通过逆转录得到的，无启动子等调控序列，故插入位点在启动子后。基因表达载体包括目的基因、启动子、终止子和标记基因等，所以本题中构建的表达载体还需要具有的结构有：复制原点、标记基因、终止子。〖小问4详析〗利用转基因植物生产药用蛋白的优势在于不受性别限制，生产周期更短，更容易大规模培养等。18.随着社会的发展，器官移植日渐普遍。大多数移植器官都来自意外事故中失去生命的人，由于每年适合移植的器官太少，科学家开始寻找新的“人体配件”，比如说从动物身上获取。当患者获得他人或动物器官时，其免疫系统会很快发现有异物进入身体，而现在还没有特效药来阻止免疫排斥反应的发生，还没有任何药物能让人体把猪心当作自身心脏对待。（1）研究工作在继续，借助基因技术，科学家已改变了猪的几种遗传物质，使它们的心脏和人类心脏更加接近。α-1，3半乳糖苷转移酶是猪细胞表面存在而人体内没有的抗原，利用基因打靶技术对猪细胞α-1，3半乳糖苷转移酶基因进行改造，去除α-1，3半乳糖苷转移酶引起的免疫排斥反应，主要过程如图。①构建打靶载体需要___________________（填酶的名称）。打靶载体构建后，“靶基因”即α-1，3半乳糖苷转移酶基因_____________________（填“能”或“不能”）表达，原因是_________________。②利用克隆技术，使突变ES细胞增殖、分化，培育出不能合成α-1，3半乳糖苷转移酶的猪器官，但还不能将此器官直接移植入人体，原因是__________________________。（2）利用人体细胞克隆组织或器官，其和自身的组织或器官具有相同的____________，这样不仅可以消除人体器官移植中的排异反应，而且可以解决可供移植的人体器官严重缺乏的难题。比如说，用心脏病患者的一个细胞克隆出一个新的心脏，然后移植到患者体内，患者不需要通过药物来避免排异反应，因为克隆出的心脏所用的原材料就来自他本人。（3）我国“全面二孩”政策给一些高龄夫妇带来了福音，他们借助试管婴儿技术实现了自己的“二孩”愿望。试管婴儿技术__________（填“属于”或“不属于”）克隆技术，其技术手段有_____________、早期胚胎培养和胚胎移植。胚胎培养液中除了一些无机盐和有机盐外，还需要添加“两素”（维生素、激素）、“两酸”等营养成分，以及血清等物质，其中“两酸”是指____________。〖答案〗①.限制酶和DNA连接酶②.不能③.基因结构被破坏④.人体对猪细胞还存在其他抗原引起的免疫排斥反应⑤.遗传物质和性状⑥.不属于⑦.体外受精⑧.氨基酸、核苷酸〖解析〗〖祥解〗将新霉素抗性基因插入a-1,3半乳糖苷转移酶基因形成打靶载体，然后将打靶载体导入胚胎干细胞(野生ES细胞),与含有同源序列的DNA分子重新组合,发生置换，形成突变ES细胞基因，该过程的实质是基因重组。〖详析〗(1)①构建打靶载体需要切割新霉素抗性基因和a-1，3半乳糖苷转移酶基因，并将两者连接起来，因此需要的酶有限制酶和DNA连接酶。插入新霉素抗性基因后，“靶基因”结构被破坏，所以不能表达。②由于人体对猪细胞还存在其他抗原引起的免疫排斥反应，因此得到的器官还不能直接移植入人体。(2)利用人体细胞克隆的组织或器官，和自身的组织或器官具有相同的遗传物质和性状，这样不仅可以消除人体器官移植中的排异反应，而且可以解决可供移植的人体器官严重缺乏的难题。(3)试管婴儿技术实际上属于有性生殖，不属于克隆技术，其技术手段包括体外受精、早期胚胎培养、胚胎移植等；胚胎培养液中除了一些无机盐和有机盐外，还需要添加“两素”、“两酸”等营养成分，以及血清等物质，其中“两酸”是指氨基酸、核苷酸。〖『点石成金』〗本题考查基因工程的运用，意在考查学生综合运用所学知识解决问题的能力。19.人组织纤溶酶原激活物（htPA）是一种重要的药用蛋白，可在转htPA基因母羊的羊乳中获得．流程如下：（1）基因工程操作的核心步骤是______________。DNA连接酶是将两个DNA片段连接起来的酶，常见的有_____和_____。（2）为获取更多的卵（母）细胞，要对供体母羊注射促性腺激素，使其_____。采集的精子需要经过_____，才具备受精能力。若受精作用发生在体内，则有两道屏障防止多精入卵，其中第一道屏障是_____。（3）将重组表达载体导入羊受精卵常用的方法是_____。为了获得转基因母羊，移植前需对已成功转入目的基因的胚胎进行_____。利用胚胎分割和胚胎移植技术可获得多个转基因个体，这属于_______生殖，胚胎分割用的胚胎一般是_____胚。（4）若在转htPA基因母羊的羊乳中检测到_____，说明目的基因成功表达。〖答案〗①.基因表达载体的构建②.E．coliDNA连接酶③.T4DNA连接酶④.超数排卵⑤.获能⑥.透明带反应⑦.显微注射法⑧.性别鉴定⑨.无性生殖⑩.桑椹胚或者囊⑪.htPA（或人组织纤溶酶原激活物）〖解析〗〖祥解〗1、基因工程的基本工具（1）“分子手术刀”--限制性核酸内切酶（限制酶）（2）“分子缝合针”−−DNA连接酶（3）“分子运输车”--载体2、基因工程的基本操作程序第一步：目的基因的获取第二步：基因表达载体的构建第三步：将目的基因导入受体细胞第四步：目的基因的检测和表达3、目的基因分子水平上的检测：①检测转基因生物染色体的DNA是否插入目的基因−−DNA分子杂交技术；②检测目的基因是否转录出了mRNA−−分子杂交技术；③检测目的基因是否翻译成蛋白质--抗原-抗体杂交技术。4、该基因工程需要对羊的性别进行选择，由于只有母羊能够分泌乳汁，因此选择母羊的胚胎进行移植。〖详析〗（1）基因表达载体的构建是基因工程操作的核心步骤，可以用E．coliDNA连接酶或T4DNA连接酶将两个DNA片段连接起来；（2）为获取更多的卵（母）细胞，要对供体母羊注射促性腺激素，使其超数排卵。采集的精子需要经过获能（处理），才具备受精能力。透明带反应是防止多精入卵的第一道屏障；（3）将重组表达载体导入受精卵常用的方法是显微注射法。为了获得母羊，移植前需对已成功转入目的基因的胚胎进行性别鉴定，以选择母羊的胚胎进行移植。将发育到桑椹胚或者囊胚的胚胎进行分割，然后进行胚胎移植技术可获得多个转基因个体，这属于无性生殖；（4）若目的基因成功表达，则在转htPA基因母羊的羊乳中能检测到htPA（或人组织纤溶酶原激活物）。〖『点石成金』〗本题考查了基因工程和胚胎工程的相关知识，要求考生能够识记基因工程的操作步骤，明确该基因工程中需要选择母羊进行胚胎移植；识记胚胎工程的相关技术及应用，能结合所学的知识准确答题。20.人的血清白蛋白在临床上需求量很大。将人的血清白蛋白基因转入奶牛细胞中，就可以利用牛的乳腺细胞生产血清白蛋白。大致过程如下：（1）获得人血清白蛋白基因后，常利用__________技术，在体外将其大量扩增。要使人的血清白蛋白基因在奶牛乳腺细胞中特异性表达，完整的基因表达载体要包括目的基因、____________、__________、标记基因等部分。（2）通过①采集的精子需放在一定浓度的肝素溶液中进行培养，其目的是______________。（3）要实现过程②超数排卵，应在性成熟母牛发情期某一阶段用__________处理，然后在恰当时期进行胚胎收集，即______________。（4）若要一次获得多只完全相同的转基因牛，在对囊胚阶段的胚胎进行分割时，应注意将____________________均等分割。一般培养至________或__________期，再进行胚