高中生物基因诊断和基因治疗综合题

右图表示真核细胞中遗传信息的传递过程，请据图回答： 　　　

（1）科学家克里克提出的中心法则包括图中    所示的遗传信息的传递过程。A过程发生在   的间期，B过程需要的原料是   ，图中需要解旋酶的过程有     。
（2）基因突变一般发生在     过程中，它可以为生物进化提供      。
（3）D过程表示tRNA运输氨基酸参与翻译，已知甲硫氨酸和酪氨酸的密码子分别是AUG、UAC，某tRNA上的反密码子是AUG，则该tRNA所携带的氨基酸是         。
（4）图中a、b为mRNA的两端，核糖体在mRNA上的移动方向是      。图中的不同核糖体最终形成的肽链      （填“相同”或“不同”）。

如图是生物体内进行遗传信息传递的部分图解，下表为部分氨基酸的密码子，据图回答：

（1）图中1和2分别代表的物质名称是         、        ，图中共有       种核苷酸。
（2）若甲链中的一段序列为…TACTTCAAA…，据上表推测其编码的氨基酸序列为     。
（3）推测上图表示的过程是        。

I.RNA是生物体内最重要的物质基础之一，它与DNA、蛋白质一起构成了生命的框架。但长期以来，科学家一直认为，RNA仅仅是传递遗传信息的“信使”。前几年，科学家们发现，其中一些RNA小片段能够使特定的植物基因处于关闭状态，这种现象被称作“RNA干扰”(RNAInterference简称RNAi)。近年，分子生物学家发现RNAi在老鼠和人体细胞中也可以“停止基因活动”。此外，生物学家还发现有关“信使RNA”(mRNA)生产过程的许多新信息，以及RNA与蛋白质间的关系。
根据上述材料回答：
（1）老鼠细胞的细胞核、            、            （填二种细胞器）等结构中有RNA的分布。
（2）你认为RNA使特定的基因处于关闭状态，最可能是遗传信息传递的哪个过程受阻？并简述理由。                                                                                                                                                                                     
（3）是否可以说“RNA也可以控制生物的性状”？结合以上材料，说明理由。 
                                                                         
II.下图是酵母菌细胞内某基因控制下合成的mRNA示意图。已知AUG为起始密码子，UAA为终止密码子，该mRNA控制合成的多肽链为“甲硫氨酸一亮氨酸—苯丙氨酸一丙氨酸一亮氨酸一亮氨酸一异亮氨酸一半胱氨酸”。

(4)合成上述多肽链时,转运亮氨酸的tRNA有______种。
(5) 在转录过程中，由于某种原因导致该mRNA中一个碱基(图中处)缺失，则碱基缺失后的mRNA控制合成的多肽链的氨基酸序列是___________________________。
(6) 该基因的碱基数远大于该mRNA的碱基数的两倍，其原因是_____。

从太空返回后种植得到的植株中选择果实较大的个体，已经培育出大果实“太空甜椒”。假设果实大小是一对相对性状，且由单基因（D、d）控制的完全显性遗传，请你用原有的纯种小果实普通甜椒和大果实太空甜椒为实验材料，设计一个方案，以鉴别太空甜椒大果实这一性状的基因型。
1）、太空育种利用的原理是_______________________。
2）、请你在下表中根据需要设计1～2个步骤，在下表中完成你的实验设计方案，并预测实验结果和得出相应的结论（结果和结论要对应，否则不得分）。

步骤	选择的亲本及交配方式	预测的实验结果（子代果实性状）	结论（太空甜椒的基因型）
第一步	大果实太空甜椒自交		Dd
全部为大果实	DD或dd
第二步	纯种小果实普通甜椒×大果实太空甜椒	全部为大果实	DD
全部为小果实

3）、在不同地块栽培这些纯种的大果实太空甜椒时，发现有的地里长出的甜椒都是小果实的，这说明生物的性状是         的结果。
4）、假设普通甜椒的果皮颜色绿色（A）对红色（a）是显性，子叶厚（B）对子叶薄（b）是显性，现把基因型为AaBb 的个体的花粉传给aaBb 的个体，则该植株所结果皮的颜色和子叶的厚薄的分离比分别是      、     。

下图是小鼠细胞内遗传信息传递的部分过程。请据图回答：
      
(1)图甲到图乙所涉及的遗传信息传递方向为(以流程图的形式表示)________   ___。
(2)在小鼠细胞中可进行图甲生理过程的主要场所是______________。
(3)图中的②和④二者在化学组成上的区别是_______________            ______。
(4)图中①是一种酶分子，它能促进③的合成，其名称为__________________。

依据图回答下列问题：

（1）在生物体内图a所示的过程是_______，进行的主要场所是______，其所需的原料是     _______，产物是________。
（2）图b所示的过程是______，进行的场所是_____，所需的原料是______，此原料的种类有_______种。
（3）碱基①②③分别为______、_______、________，图b中的Ⅰ、Ⅱ分别为______、_______，若Ⅰ所示的三个碱基为UAC，则此时Ⅰ所携带的氨基酸的密码子为________。
（4）若已知R链中（A+G）/（T+C）的值为0.8，Y链中的（A+G）/（T+C）的值为________， R、Y链构成的DNA分子中（A+G）/（T+C）的值应为_________。
（5）人体有的细胞不会发生图a和图b所示的过程，如______，其原因是____________

下面是与遗传密码破译有关的方法和过程，请回答相关问题：
（1）用离心的方法将培养液中的大肠杆菌集中，加入玻璃珠振荡使细胞破裂，用DNA酶处理使其中的DNA分解，再用离心的方法除去细胞壁和细胞膜等较重的成分，得到的便是能够合成蛋白质的无细胞体系，无细胞体系中含有＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿、mRNA、氨基酸和各种＿＿＿＿＿＿等物质或结构。
（2）无细胞体系中原有的mRNA在30～60分钟后将自动分解，蛋白质合成就停止了。如果向体系中加入外源mRNA，蛋白质合成又可以进行。要使蛋白质合成能持续进行，还需向体系中加入＿＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿＿。
（3）试验者向体系中加入了人工合成的只含尿嘧啶的多聚核苷酸，发现所合成的多肽只含有一种氨基酸，即苯丙氨酸。如果遗传密码是三联密码，那么苯丙氨酸的密码应该是＿＿＿＿＿＿。

Ⅰ．请回答下列有关遗传信息传递的问题：为研究某病毒的致病过程，在实验室中做了如下图所示的模拟实验。

（1）从病毒中分离得到物质A。
已知A是单链的生物大分子，其部分碱基序列为—GAACAUGUU—。将物质A加入试管甲中，反应后得到产物X。经测定产物X的部分碱基序列是—CTTGTACAA—，则试管甲中模拟的是         过程。
（2）将提纯的产物X加入试管乙，反应后得到产物Y。产物Y是能与核糖体结合的单链大分子，则产物Y是        ，试管乙中模拟的是        过程。
（3）将提纯的产物Y加入试管丙中，反应后得到产物Z。产物Z是组成该病毒外壳的化合物，则产物Z是          。若该病毒感染了小鼠上皮细胞，则组成子代病毒外壳的化合物的原料来自      。
Ⅱ.下面图甲表示正常人体内血红蛋白合成的某个阶段，图乙是某同学画的相关遗传信息的传递过程。请分析回答下列问题：

（1）图甲所表示的过程为图乙中           （填字母）阶段，该过程进行时最多可能需要结构Ⅰ               种。
（2）图乙中所示的所有过程中，正常人体内一般不会发生            （填字母）过程，除此之外发生在相同场所的两个不同过程分别是             （填名称）。
（3）基因对性状的控制方式主要有两种，除了图中通过合成血红蛋白直接影响人体的这一性状这种方式外，另一种方式是通过控制           ，从而控制生物性状。

(22分，每空2分)I．多数真核生物基因中编码蛋白质的序列被一些不编码蛋白质的序列隔开，每一个不编码蛋白质的序列称为一个内含子。这类基因经转录、加工形成的mRNA中只含有编码蛋白质的序列。某同学为检测某基因中是否存在内含子，进行了下面的实验：
步骤①：获取该基因的双链DNA片段及其mRNA；
步骤②：加热DNA双链使之成为单链，并与步骤①所获得的mRNA按照碱基配对原则形成双链分子；
步骤③：制片、染色、电镜观察，可观察到图中结果。

请回答：
图中凸环形成的原因是____________________，说明该基因有     个内含子。
若蓝藻基因编码区与该生物基因编码区长度一样，则其编码的氨基酸的数目比该生物基因编码的氨基酸的数目______ 。（少，相等，多）
II．番茄果实成熟过程中，某种酶（PG）开始合成并显著增加，促使果实变红变软。但不利于长途运输和长期保鲜。科学家利用反义RNA技术（见图解），可有效解决此问题。该技术的核心是，从番茄体细胞中获得指导PG合成的信使RNA，继而以该信使RNA为模板人工合成反义基因并将之导入离体番茄体细胞，经组织培养获得完整植株。新植株在果实发育过程中，反义基因经转录产生的反义RNA与细胞原有mRNA（靶mRNA）互补形成双链RNA，阻止靶mRNA进一步翻译形成PG，从而达到抑制果实成熟的目的。请结合图解回答：

反义基因像一般基因一样是一段双链的DNA分子，合成该分子的第一条链时，使用的模板是细胞质中的信使RNA，原料是四种______________，所用的酶是______________。
开始合成的反义基因第一条链是与模板RNA连在一起的杂交双链，通过加热去除RNA，然后再以反义基因第一条链为模板合成第二条链，这样一个完整的反义基因被合成。若要以完整双链反义基因克隆成百上千的反义基因，所用复制方式为__________________。
将人工合成的反义基因导入番茄叶肉细胞的运输工具是________________，该目的基因与运输工具相结合需要使用的酶有___________________________________，。假如反义基因最终的导入位置是在受体细胞的细胞质中，要想通过杂交使得这个基因传下去，则应在杂交中选择转基因植物做_____________________（选“母本”或“父本”）
离体番茄体细胞，组织培养获得完整植株。其培养基成分与动物细胞培养液相比较特有的成分是_____________ 。
20世纪90年代由美国科学家首先提出了“人类基因组计划”，也积极开展了其他生物基因组的研究。按照此计划，需要测定的马的单倍体基因组为_____________条染色体（马为二倍体，其染色体条数为64）。

根据要求回答基因与染色体、遗传规律、伴性遗传等方面的问题：
(1)某试验动物正常体细胞中有28条染色体，雌雄异体。下图是科学家对其一条染色体上部分基因的测序结果，请据图回答问题：

①图中黑毛与长毛两个基因是否为等位基因？__________。
②欲测定该试验动物基因组的核苷酸序列，应测定________条染色体中的DNA分子。
(2)假设该试验动物鼻的高矮受一对等位基因控制，基因型BB为高鼻，Bb为中鼻，bb为矮鼻。长耳与短耳受另一对等位基因控制(用C、c表示)，只要有一个C基因就表现为长耳。这两对等位基因的遗传遵循自由组合定律。现有高鼻短耳与矮鼻长耳两个纯种品系杂交产生F₁，F₁自交得F₂。则F₂的表现型有________种，其中高鼻长耳个体的基因型为________，占F₂的比例为________。
(3)若该试验动物黑毛与白毛由两对同源染色体上的两对等位基因(A₁与a₁，A₂与a₂)控制，且含显性基因越多颜色越深。现有黑毛与白毛两个纯系杂交得F₁，F₁自交得F₂，F₂中出现了黑毛、黑灰毛、灰毛、灰白毛、白毛五个品系。F₂中，五个品系的个体比例是        
____________________________________________________________________。
(4)该试验动物属于XY型性别决定。D、d基因位于X染色体上，d是隐性可致死基因(导致隐性的受精卵不能发育，但X^d的配子有活性)。能否选择出雌雄个体杂交。使后代只有雌性？________。请根据亲代和子代基因型情况说明理由___________________。

(11分)下表表示果蝇6个品系(都是纯系)的性状和携带这些基因的染色体，品系②~⑥
都只有一个性状是隐性性状，其他性状都为显性性状。请回答下列问题：

品系	①	②	③	④	⑤	⑥
性状	野生型	残翅	黑体		白眼	紫眼
染色体		II(a基因)	II	X（b基因）	III	II

(1)如果研究果蝇的基因组，应测定               条染色体上的DNA序列。
(2)形成果蝇棕眼、紫眼的直接原因与色素形成有关，形成色素需要经历一系列的生化反应，而每一反应各需要一种酶催化，这些酶分别由相应的基因编码。该实例表明基因控制性状的方式之一是                                               。
(3)研究伴性遗传时，选择上表中           (填标号)品系之间交配最恰当;用常染色体上
的基因通过翅和眼的性状验证自由组合定律的实验时，选择               (填标号)品系
之间交配最恰当。
(4)让品系②的雌性个体与品系④的雄性个体进行交配，得到的F 的基因型可能有      。
(5)在正常情况下，果蝇的长翅和残翅是一对相对性状，但残翅果蝇的数量不到长翅果蝇的5%
请用现代生物进化理论简要分析原因。
                                                                          
(6)某实验小组对果蝇的灰体 (V)与黑体(v)这对相对性状做遗传研究。如果用含有某种添加
剂的食物喂养果蝇，所有果蝇都是黑体，现有一只用含有这种添加剂的食物喂养的黑体雄果蝇，请设计一个实验探究其基因型，写出简要的实验设计思路。
                                                                             
                                                                             
                                                                             

根据下列材料回答问题：
材料一 艾滋病是由HIV病毒侵染人体细胞后引起的，研究获知其为RNA病毒，并能产生逆转录酶。HIV有100种不同的形态，有20%的遗传物质因人而异，众鑫HIV变异株是目前研制HIV疫苗的主要障碍。
材料二  1918年，发生了世界范围的大流感，当年死亡人数约4000万。现在已从1918年大流感受豁者的组织样本中提取了该流感病毒RNA，并经实验分析确定其由8个基因组成，碱基总数为a，其中G的数量为b。据以上材料回答下列问题：
（1）构成HIV病毒、流感病毒遗传物质的含氮碱基有4种，能否推断出它们的比例关系？为什么？
                                                                          
（2）该流感病毒的基因控制合成的蛋白质最可能有       种，根据中心法则分析，该病毒遗传信息的传递过程与人体不同的步骤可能有                                   。
（3）艾滋病毒在人体内产生相应的DNA所需的模板及原料分别为     和        。
（4）若病毒RNA某片段碱基序列为AACCGU，则形成的DNA对应片段应含胸腺嘧啶
   个，含嘌呤碱基     个，HIV众多变异类型的形成是              的结果。

去冬今春，河北、山西、山东、河南、江苏和安徽等地的严重干旱将导致农作物减产，故具有抗旱性状的农作物有重要的经济价值。研究发现，多数抗旱性作物能通过细胞代谢，产生一种代谢产物，调节根部细胞液内的渗透压，此代谢产物在叶肉细胞中却很难找到。
（1）在抗旱性农作物的叶肉细胞中找不到与抗旱有关代谢产物的根本原因是________。
（2）现有一抗旱植物，其体细胞内有一个抗旱基因R，其等位基因为r（不抗旱）。R、r基因转录链上部分核苷酸序列如下：
r：…ATAAGCATGACATTA…    R：…ATAAGCAAGACATTA…
己知旱敏型rr植株的某一细胞基因型变成了Rr，则此变化是基因中_______________所导致的。若该细胞是一卵原细胞，则其分裂产生的卵细胞基因型是R的几率是    。
（3）现已制备足够多的R探针和r探针，通过探针来检测某植物相关的基因型。据图回答下列问题：

① 细胞中R或r基因的解旋发生在___________________过程中。
②DNA杂交发生在____________________两者之间。
③若被检植物发生A现象，不发生C现象，则被检植物的基因型为_______。

中心法则揭示了生物遗传信息由DNA向蛋白质传递与表达的过程。请回答下列问题。

(1)a、b、c所表示的三个过程依次分别是________、________、________
(2)需要tRNA和核糖体同时参与的过程是________ (用图中的字母回答)。
(3)a过程发生在真核细胞分裂的________期。
(4)在真核细胞中，a和b两个过程发生的主要场所是________________。
(5)能特异性识别信使RNA上密码子的大分子是________，其所携带的小分子是________。
(6)RNA病毒的遗传信息传递与表达的途径有(用类似本题图中的形式表述)：
①________________________________；②________________________________。

观察下面的某生理过程示意图（甲表示甲硫氨酸，丙表示丙氨酸），回答问题：

（1）丙氨酸的密码子是     ，连接甲和丙的化学键的结构简式是     。
（2）若②中尿嘧啶和腺嘌呤之和占42%，则相应的①分子片段中胞嘧啶占    。
（3）若该过程合成的物质是胰岛素，③中合成的物质首先进入     中进行初步加工，该物质运出细胞的方式是    ，该过程的特点是不需要     （载体、能量），需要       （载体、能量）。
（4）在该生理过程中，遗传信息的流动途径是                 ，细胞中决定氨基酸种类的密码子共有          种。
（5）一种氨基酸可以由多个密码子决定，这对生物生存和发展的重要意义是    
                           。