高中生物基因突变的原因综合题

番茄的紫株和绿株由6号染色体上一对等位基因（E，e）控制，正常情况下紫株A与绿株杂交，子代均为紫株．育种工作者将紫株A用X射线照射后再与绿株杂交，发现子代有2株绿株（绿株B），其它均为紫株．绿株B出现的原因有两种假设：
假设一：X射线照射紫株A导致其发生了基因突变．
假设二：X射线照射紫株A导致其6号染色体断裂，含有基因E在内的片段丢失（注：一条染色体片段缺失不影响个体生存，两条染色体缺失相同的片段个体死亡）．
现欲确定哪个假设正确，进行如下实验：
将绿株B与正常纯合的紫株C杂交，F₁再严格自交得F₂，观察F₂的表现型及比例，并做相关结果分析：
（1）若F₂中紫株所占的比例为     ，则假设一正确；若F₂中紫株所占的比例为    ，则假设二正确．
（2）假设_       （填“一”或“二”）还可以利用细胞学方法加以验证．操作时最好选择上述哪株植株？_      ．可在显微镜下对其有丝分裂_       期细胞的染色体进行观察和比较；也可对其减数分裂四分体时期细胞的染色体进行观察和比较，原因是_      ．

玉米为一年生植物。某农场种植的H品种玉米自交后代中，发现了叶片颜色为黄绿色的变异植株。此变异植株因光合作用不足，在开花前死亡。让H品种玉米进行单株自交，其中某株玉米所结种子再种植，子一代中叶片黄绿色有125株，叶片绿色有335株。有研究者对上述变异提出两种假设：
假设1：与叶绿素合成相关的酶的基因（M基因）发生了基因突变；
假设2：叶片黄绿色是由于“含M基因”的染色体片段丢失所致。
请分析回答：
（1）．上述性状分离结果可用假设__________解释。假设2所述的变异属于_____________变异。
（2）．若假设1成立，则叶片黄绿色变异为____________（显性，隐性）突变。检测该变异是否由单基因突变引起__________（能，不能）用测交实验，理由是_____________。
（3）．提取__________________的DNA，利用PCR技术进行特异性扩增，若_______________，则证明假设2不成立。

在哺乳动物体细胞核中，有的X染色体常浓缩成染色较深的染色质体，此即为巴氏小体。研究者普遍认为，巴氏小体的形成是与XIST基因的特异性表达有关， 大量的XIST顺式作用在其中一条X染色体上，引发了该条染色质的广泛甲基化，从 而导致异染色质的形成。请分析回答下列问题

（1）显微镜下观察巴氏小体时，需用       染色后制片。某些性染色体数目异常的细胞核具有不同数目的巴氏小体，如XXY有1个、XXX有2个、XXX有3个，而XO没有巴氏小体，由此推测X染色体浓缩成巴氏小体的生物学意义是维 持雌性个体与雄性个体的x染色体上       量相同。
（2）为探究胚胎发育早期X染色体上Xist基因的表达与x染色体失活的关系，科研 人员将某种雌鼠的胚胎干细胞（PGK细胞）中两条X染色体分别记为X1和 X2（如图1 ），通过基因工程方法将其中X2的Xist基因敲除，获得XT细胞。对PGK 细胞、XT细胞及由它们分化形成的细胞中E和e基因的表达量进行定童分析，实验结果如图2所示。
①由图2分析，火多数PGK和XT细胞中的X染色体         。PGK分化细胞中E基因和e基因表达量高于 80%的细胞数目接近相等，说明X染色体失活是         的。
②由图2分析，XT分化细胞中        染色体失活，实验结果表明          。
③PGK分化细胞的不同细胞中E、e基因表达的差异，是由于这些细胞的        不同。
（3）据上述实验推测，在胚胎发育过程中，雄性哺乳动物体细胞中Xist基因         （填“会”或“不会”）转录。一般情况下，红绿色盲基因携带者的表现型是           。

A、B、C、D、E分别表示几种不同的育种方法，根据图回答：
A．
B．
C．
D．
E．
（1）A图所示过程称克隆技术，新个体丙的性别决定于________亲本。
（2）在B图中，由物种P突变为物种P′，是指导蛋白质合成时，③处的氨基酸由物种P的________改变成了________。（缬氨酸GUC；谷氨酰胺CAG；天冬氨酸GAC）
（3）C图所表示的育种方法最常用的做法是在①处____________。
（4）D图表示的育种方法是杂交育种，若要在F₂中选出最符合生产要求的新品种，最简单的方法是____________。
（5）E图中过程②常用的方法是________，与D方法相比，E方法的突出特点是__________。

肥胖与遗传密切相关，是影响人类健康的重要因素之一。
（1）某肥胖基因发现于一突变系肥胖小鼠，人们对该基因进行了相关研究。
①为确定其遗传方式，进行了杂交实验，根据实验结果与结论完成以下内容。
实验材料：___________小鼠；杂交方法：_______________。
实验结果：子一代表现型均正常；结论：遗传方式为常染色体隐性遗传。
②小鼠肥胖是由于正常基因的编码链（模板链的互补链）部分序列“CTC CGA”中的一个 C 被T 替换，突变为决定终止密码（UAA 或 UGA 或 UAG）的序列，导致该激素不能正常合成，突变后的序列是__________，这种突变________（填“能”或“不能”）使基因的转录终止。
③在人类肥胖症研究中发现，许多人能正常分泌该类激素却仍患肥胖症，其原因是___________。
（2）目前认为，人的体重主要受多基因遗传的控制。假如一对夫妇的基因型均为AaBb（A、B基因使体重增加的作用相同且具累加效应，两对基因独立遗传），从遗传角度分析，其子女体重超过父母的概率是__________，体重低于父母的基因型为___________。
（3）有学者认为，利于脂肪积累的基因由于适应早期人类食物缺乏而得以保留并遗传到现代，表明____________决定生物进化的方向。在这些基因的频率未明显改变的情况下，随着营养条件改善，肥胖发生率明显增高，说明肥胖是___________作用的结果。

有工作者利用不同的方法进行了如下四组实验。请据图回答问题。

（1）图I的番茄韧皮细胞必须经过_______  _______的过程才能形成植物体A的幼苗，该过程依据的原理是_____________。
（2）植物组织培养除了需要提供一定的营养、_______  ______（激素）、温度和光照外，还必须在_________的条件下培养。
（3）已知番茄的红果（Y）对黄果（y）为显性，少室（M）对多室（m）为显性，控制两对相对性状的基因分别位于两对同源染色体上。用红果多室（Yymm）番茄植株的花粉进行II、III有关实验，则II过程中，从花粉形成幼苗B所进行的细胞分裂方式是____,植物体B的基因型有______ 或  _______ 。III过程中植物体C的基因型有______ 或______  或 _____。
（4）在图中IV过程中，在促融因子的作用下，原生质体的融合概率大大增加，经过鉴别和筛选后，通常植物体D能表现出两个亲本的遗传性状，根本原因是_________,植物体D是否可育______。

现有两个品种的番茄，一种是高茎红果（DDRR），另一种是矮茎黄果（ddrr）。将上述两个品种的番茄进行杂交，得到F1。请回答下列问题：
（（1）欲用较快的速度获取纯合矮茎红果植株，应采用的育种方法是_______。
（2）将F₁进行自交得到F₂，获得的矮茎红果番茄群体中，R的基因频率是__________。
（3）如果将上述亲本杂交获得的F₁在幼苗时期就用秋水仙素处理，使其细胞内的染色体加倍，得到的植株与原品种是否为同一个物种？请简要说明理由__________。
（4）如果在亲本杂交产生F₁过程中，D基因所在的同源染色体在减数第一次分裂时不分离，产生的所有配子都能成活，则F₁的表现型有_________。

回答下列关于生物变异的问题：
（1）2013年8月18日，中国“神舟十号”飞船搭载的“大红袍1号”和“正山小种1号”等茶种顺利移交给武夷山茶叶育种基地的科研人员，进入了基地的培育与筛种阶段。这是利用太空条件使相关茶种发生了             （填变异类型），进而选育出品优或量高的新品种。但实际培育过程中，会出现处理过的种子有的出苗后不久就死亡，绝大多数的产量和品质下降等情况，这说明                        。在其中也发现了极少数的个体品质好、产量高，这说明变异是            。
（2）如图甲表示镰刀型细胞贫血症的发病机理，该病      （填“能”或“不能”）通过光学显微镜直接观察到，转运缬氨酸的tRNA一端裸露的三个碱基应该是          。

（3）某动物的基因型为AABb，该动物体的一个体细胞有丝分裂过程中一条染色体上的基因如图乙所示，则两条姐妹染色单体上的基因不同的原因是                        。

以下是教材当中的结论性语句，请填写：
（1）核酸是细胞内携带_________的物质，在生物的遗传、变异和______的生物合成中具有极其重要的作用。
（2）__________分裂形成四分体时期，位于同源染色体上的______随着非姐妹染色单体交叉而互换，导致______上基因重组。
（3）动物和人体内仍保留着少数具有分裂和分化能力的细胞叫__________。
（4）原癌基因和抑癌基因突变，导致正常细胞的生长和______失控变成癌细胞。
（5）基因通过控制______来控制______过程，进而控制生物的性状；基因还能通过控制________直接控制生物的性状。

中国科学家屠呦呦获得2015诺贝尔生理学或医学奖的获奖理由是“有关疟疾新疗法的发现”——可以显著降低疟疾患者死亡率的青蒿素。青蒿素是治疗疟疾的重要药物。利用雌雄同株的野生型青蒿（二倍体，体细胞染色体数为18），通过传统育种和现代生物技术可培育高青蒿素含量的植株。请回答以下相关问题：
（1）假设野生型青蒿白青秆（A）对紫红秆（a）为显性，稀裂叶（B）对分裂叶（ｂ）为显性，两对性状独立遗传，则野生型青蒿最多有_________种基因型；若F1代中白青秆、稀裂叶植株所占比例为3/8，则其杂交亲本的基因型组合为_________，该F1代中紫红秆、分裂叶植株所占比例为_____________。
（2）四倍体青蒿中青蒿素含量通常高于野生型青蒿，低温处理野生型青蒿正在有丝分裂的细胞会导致染色体不分离，从而获得四倍体细胞并发育成植株，推测低温处理导致细胞染色体不分离的原因是___________，四倍体青蒿与野生型青蒿杂交后代体细胞的染色体数为_________。
（3）从青蒿中分离了cyp基因（题31图为基因结构示意图），其编码的cyp酶参与青蒿素合成。①若该基因一条单链中（G+T）/（A+C）=2/3，则其互补链中（G+T）/（A+C）= _________。②若该基因经改造能在大肠杆菌中表达CYP酶，则改造后的cyp基因编码区无_________ （填字母）。③若cyp基因的一个碱基对被替换，使cyp酶的第50位氨基酸由谷氨酸变成缬氨酸，则该基因突变发生的区段是_________ （填字母）。

小麦是一种重要的粮食作物，改善小麦的遗传性状是科学工作者不断努力的目标，下图是遗传育种的一些途径。

（1）以矮秆易感病（ddrr）和高秆抗病（DDRR）小麦为亲本进行杂交，培育矮秆抗病小麦品种过程中，F₁自交产生F₂，其中矮秆抗病类型出现的比例是________，选F₂矮秆抗病类型连续自交、筛选，直至__________。
（2）如想在较短时间内获得上述新品种小麦，可选图中__________（填字母）途径所用的方法。其中的F环节是_____________。
（3）科学工作者欲使小麦获得燕麦抗锈病的性状，应该选择图中__________（填字母）表示的技术手段最为合理可行，一般要经过的四个步骤是：_________；_________；__________；_________。
（4）小麦与玉米杂交，受精卵发育初期出现玉米染色体在细胞分裂时全部丢失的现象，将种子中的胚取出进行组织培养，得到的是小麦__________植株。

Rb是一种抑癌基因，它在许多不同种类的肿瘤细胞中常常处于突变状态。Rb编码的pRb蛋白能与E2F结合形成复合物。细胞中的E2F能与RNA聚合酶结合启动基因的转录。下图表示pRb蛋白的作用机理。请分析回答相关问题：

（1）图中过程Ⅱ发生的主要场所是_____，RNA聚合酶在DNA上的结合部位称为_____。
（2）高度分化的细胞中，图解中的蛋白激酶最可能处于_____（“激活”或“抑制”）状态。
（3）细胞中Rb基因突变最可能发生于图中的过程_____。研究人员发现一例Rb患者，其Rb基因发生了一对碱基替换，使得精氨酸密码子变成了终止密码。已知精氨酸密码子有CGU、CGC、AGA、AGG，终止密码子有UAA、UAG、UGA，据此推测，该患者Rb基因转录模板链中发生的碱基变化是_____。
（4）与正常细胞相比，肿瘤细胞能无限增殖。癌细胞的增殖方式是_____。癌细胞易发生转移的原因是_____。
（5）结合图示分析可知，肿瘤细胞无限增殖的机理是突变的Rb基因编码的蛋白质不能与_____结合，而使其能够不断启动基因表达合成大量的DNA聚合酶，促进细胞分裂。

已知水稻的光效（光能利用效率）由一对基因（A、a）控制，抗病性由另一对基因（B、b）控制，两对基因独立遗传。高光效抗病水稻的育种方案如下，请回答下列问题

（1）水稻的低光效与高光效这对相对性状中，________是显性性状，而甲的基因型为______________。
（2）假设辐射处理后得到一株水稻，检测突变基因转录出的mRNA，发现第二个密码子中的一个碱基发生替换，问该水稻的光能利用效率一定提高吗？__________，原因是_______________。
（3）若用乙培育高光效抗病水稻新品种，为了提高其在子代中的比例，采用的育种方法最好是___________，其比例为________。
（4）如图为一株水稻（Aa）减数分裂过程中的一个细胞，同一条染色体的两条姐妹染色单体的同一位点上的基因分别是A和a，造成这种结果的可能原因有___________。若要使水稻的高光效基因在玉米植株中表达，从理论上讲常用的育种方法是_______。

玉米（2n＝20）是一种雌雄同株植物。下表表示5个玉米纯系的表现型、相应的基因型及基因所在的染色体。其中②～⑤品系均只有一个性状属隐性，其他性状均为显性。

（1）如果研究玉米的基因组，应测定________条染色体上的DNA碱基序列。
（2）若要进行自由组合定律的实验，选择品系②和③作亲本是否可行？___________；原因是____________。
（3）选择品系③和⑤做亲本杂交得F₁，F₁再自交得F₂，则F₂表现为长节高茎的植株中，纯合子的几率为________。
（4）为了提高玉米的产量，在农业生产中使用的玉米种子都是杂交种。现有长果穗（A）白粒（b）和短果穗（a）黄粒（B）两个玉米杂合子品种，为了达到长期培育长果穗黄粒（AaBb）玉米杂交种的目的，科研人员设计了以下快速育种方案。

①请在括号内填写相关的基因型。
②处理方法A和B分别是指______________、_____________。以上方案所依据的育种原理有__________。

为获得纯合高蔓抗病番茄植株，采用了下图所示的方法。图中两对相对性状独立遗传，高蔓（A）、感病（B）是显性性状。据图分析回答：

（1）过程①表示的育种方式是_________，F1自交获得的F2中，高蔓抗病植株中纯合子占_______________。
（2）过程②表示的育种方式是_______________，可以取任一植株的适宜花药作培养材料，培养得到的单倍体基因型有______种；用秋水仙素处理，使染色体数目加倍，获得的二倍体植株的基因型分别是_______。
（3）过程③表示的育种方式是__________，叶肉细胞培育成转基因植株的过程体现了细胞的__________性。
（4）过程④表示的育种方式是__________，该育种方法的优点是_______。