高中生物基因诊断和基因治疗综合题

运用所学的生物学知识回答下面的问题：
Ⅰ(8分)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__________________。
(5)能特异性识别③的分子是_____________，它所携带的小分子有机物可用于合成图中【⑤】_____  ____。
Ⅱ某城市注重生态文明的建设，建立人工湿地，形成藻菌共生污水净化系统，对生活和工业污水进行净化处理。
（1）人工湿地中的芦苇属于挺水植物，绿藻属于浮游植物，黑藻属于沉水植物，这种垂直结构显著提高了群落利用                等环境资源的能力。人工湿地中菌类等作为分解者的作用是                                     。湿地生态系统具有较高的生物多样性，一般情况下食物网越复杂，_______________稳定性越高。
(2) 下图是某人工湿地实现废水处理的流程图。请回答：

①输入此氧化塘的能量(类型)有                 。氧化塘中的风车草、圆田螺、细菌等生物共同构成          。
②废水流入厌氧池前，需经稀释处理，是为了防止厌氧池中微生物                 。
③氧化塘后部种植莲等挺水植物，有利于减少出水口处水中的浮游藻类，原因是         
                                                              。
（3）某人工湿地生态系统中主要有甲、乙、丙、丁、戊5个种群，各种群生物体内某重金属的含量如下表。

种群	甲	乙	丙	丁	戊
重金属含量（μg/Kg鲜重）	0.0037	0.0037	0.035	0.035	0.34

已知水中的该重金属被生物体吸收后难以通过代谢排出体外。假设在这5个种群构成的食物网中，消费者只能以其前一个营养级的所有物种为食。
根据表中数据分析上述食物网中处于第二营养级的是__________________。

（1）酶a与酶b结构上的区别是                                          。
（2）图乙所示遗传信息的传递过程称为          ；图中结构⑤的名称是           ；氨基酸②的密码子是            ；图中④形成后到达此场所是否穿过磷脂分子？    ________ 。
（3）在基因B中，α链是转录链，陈教授及助手诱导β链也能转录，从而形成双链mRNA，提高了油脂产量，其原因是                                                  。

下图为生物体内遗传信息的传递与表达过程，据图回答：

（1）比较图一与图二，所需要的条件除模板有所不同之外，           和         也不同。
（2）与图一中A链相比，C链特有的化学组成是                           。
（3）图三所示的是遗传信息传递的规律，被命名为______   _______。图三中可在人体细胞内发生的过程有               。（填序号）
（4）图四中d过程对应于图三中              过程。（填序号）

如图是人体细胞中两种重要有机物A和E的元素组成及相互关系图，请据图回答：

（1）请在①、②中写出两种重要有机物A和E的元素组成。①          ②        。
（2）b→B进行的场所是               ，B→E进行的场所是               。
（3）⑥反应的过程叫做                 ，若b的平均分子量为r，通过⑥反应过程形成m条肽链，经盘曲折叠构成分子量为e的E，则E分子中肽键的数目是                  。

人类各种癌症中的关键基因之一是原癌基因，其突变后表达的产物是G蛋白。当细胞膜表面的酪氨酸激酶受体与生长因子结合后，G蛋白将信号经图中的过程①形成转录激活剂，激活剂激活、启动过程②③，形成大量物质D,导致细胞周期启动并过度分裂（图中字母表示物质，数字表示生理过程）。

（1）癌细胞的两个重要特点是_______________、_______________。
（2）过程②、③合称为_______________。
（3）图中②过程中，主要需要_______________酶，其作用是_______________。
（4）根据图中的信息，从信息交流的角度提出一种抑制癌细胞产生的方法_______________。

请分析并回答下列有关基因位置和性状显隐性判断的问题：
（1）某种观赏猪的一种隐性性状由基因a控制（已知不位于Y染色体上），但不知控制该性状的基因是否位于常染色体上。请你设计一个简单的调查方案进行调查，并预测调查结果。
方案：①寻找具有该隐性性状的观赏猪进行调查。
②统计比较具有该性状观赏猪的         个体数。
结果：①若具有该性状的         ，则基因a位于常染色体上。
②若具有该性状的         ，则基因a不在常染色体上。
（2）果蝇的直毛和非直毛是一对相对性状，相关基因位于X染色体上。从自然界中获得有繁殖能力的直毛雌雄果蝇各一只，非直毛雌雄果蝇各一只，现任意取两只不同性状的雌雄果蝇进行一次杂交，请根据后代的表现型及比例，确定雌雄亲本中的显性性状。（用文字表述）
①                                                 ；
②                                                 ；
③                                                 。

甲图表示遗传信息传递的部分过程。乙图表示某研究性学习小组以细菌为实验对象，运用同位素示踪技术及密度梯度离心法对有关DNA复制的方式是全保留还是半保留进行了探究（已知全保留复制中子代DNA均由两条子链构成，培养用的细菌大约每20 min分裂一次，产生子代）。请据图回答：

（1）甲图中涉及的遗传信息传递方向为：         （以流程图的形式表示）。
（2）能特异性识别mRNA上密码子的分子共         种，它与所携带的小分子有机物的携带关系为                   。
（3）分析乙图中实验三的离心结果：如果DNA位于l／2重和l／2轻带位置，则是         复制；如果DNA位于全中带位置，则是         复制。为了进一步得出结论，该小组设计了实验四，请分析：如果DNA位于         （位置及比例，下同）带位置，则是全保留复制；如果DNA位于   带位置，则是半保留复制。
（4）假设某大肠杆菌含¹⁴N的DNA的相对分子质量为a，含¹⁵N的DNA的相对分子质量为b，现将含¹⁵N的DNA的大肠杆菌培养在含¹⁴N的培养基中，子二代DNA的相对分子质量平均为         。

(12分)右图为某生物的性染色体简图： X和Y染色体有一部分是同源的(图中Ⅰ片段)，该部分基因互为等位；另一部分是非同源的(图中的Ⅱ－1、Ⅱ－2片段)，该部分基因不互为等位。

(1)对果蝇基因组进行研究时，应对　 　条染色体进行测序。人类的血友病基因位于右图中的　    　片段。在减数分裂形成配子过程中， X和Y染色体能通过互换发生基因重组的是图中的　    　片段。
(2)失散多年的堂兄弟(同一祖父)分别在台湾和大陆，若从DNA分子水平上鉴别这一关系，最可靠的DNA分子来源是____________________
A.常染色体      B.X染色体      C.Y染色体   D.线粒体
(3)科学家研究黑腹果蝇时发现，刚毛基因(B)对截刚毛基因(b)为完全显性。现有各种纯种果蝇若干，请利用一次杂交实验来推断这对等位基因是位于X、Y染色体上的同源区段还是仅位于X染色体上，请写出遗传图解，并完成推断过程。
①遗传图解：
②推理过程：
a.实验方法：首先选用纯种黑腹果蝇作亲本进行杂交，雌雄两亲本的表现型依次为　  
 　                。
b.预测结果：若子代雄果蝇表现为　   　，则此对等位基因位于X、Y染色体上的同源区段。若子代雄果蝇表现为　   　，则此对等位基因仅位于X染色体上。
(4)现有若干纯合的雌雄果蝇(雌雄果蝇均有显性与隐性性状)，已知控制某性状的基因可能位于常染色体上或X、Y染色体的同源区段(Ⅰ区段)，请补充下列实验方案以确定该基因的位置。
实验方案：
选取若干对表现型分别为　                　的果蝇作为亲本进行杂交，子代(F₁)中无论雌雄均为显性；再选取F₁中雌、雄个体相互交配，观察其后代表现型。
结果预测及结论：
①若　                         ，则该基因位于常染色体上；
② 若　                       　，则该基因位于X、Y染色体的同源区段。

（每空1分，共10分）人类各种癌症中的关键基因之一是原癌基因。其突变后表达的产物是G蛋白。当细胞膜表面的酪氨酸激酶受体与生长因子结合后，G蛋白将信号经图中的过程①形成转录激活剂，激活剂激活、启动过程②③，形成大量物质D，导致细胞周期启动并过度分裂（图中字母表示物质，数字表示生理过程）。

（1）癌细胞的特点是________________________________（至少两点）。过程②③合称为                。
（2）G蛋白与GTP作用后获取能量，变为转录激活剂。GTP与ATP都是能源物质，参照ATP的命名方法，请写出GTP的中文名称：__________________。
（3）图中所示过程中，均需要解旋酶的过程是            。（填序号）
（4）分析原癌基因，一般需要PCR扩增原癌基因。下列物质是PCR扩增所需要必须的物质有(多选)              。

A．游离的脱氧核苷酸

B．DNA聚合酶

C．游离的核糖核苷酸

D．mRNA

E．tRNA                 F．解旋酶         G．RNA聚合酶
（5）突变的原癌基因在人体中指令合成的蛋白质与通过转基因技术将突变的原癌基因转入细菌中合成的蛋白质，它们的分子结构相同，原因是                             。
（6）根据图中的信息，从信息传递的角度提出一种抑制癌细胞产生的方法：
_                                                   __                  

（9分)瑞典卡罗林斯卡医学院将诺贝尔生理学或医学奖授予德国科学家哈拉尔德·楚尔·豪森及两名法国科学家弗朗索瓦丝·巴尔西诺西和吕克·蒙塔尼。其中，巴尔西诺西和蒙塔尼的获奖成就是发现了艾滋病病毒(HIV)。如图为艾滋病病毒(HIV)侵染人体淋巴细胞及其增殖过程示意图。请分析回答：

(1)HIV主要感染免疫系统中的________细胞。HIV在结构上与大肠杆菌最显著的差异是________。
(2)HIV进入细胞后，能以________为模板，在________酶的作用下合成________，并  整合到被感染细胞的染色体上。
(3)病毒是非细胞形态的生命体，它的主要生命活动必须在细胞内实现。病毒与细胞在起源上的关系是人们很感兴趣的问题，目前主要存在两种观点：
生物大分子→病毒→细胞；②生物大分子→细胞→病毒。
请根据上述资料并结合你所学的相关知识，找出支持第二种观点的依据。
________________________________________________________________________。
(4)细菌细胞壁的主要成分是肽聚糖，青霉素抑制肽聚糖的合成，从而起到抑制细菌生长的作用。艾滋病病人能否通过注射青霉素抑制病毒的增殖？为什么？
__________________，_____________________________________________________。
(5) 由于HIV变异有____________________________________等特点，给疫苗的研究带来了很大困难。

分析有关基因表达的资料，回答问题:
取同种生物的不同类型细胞，检测其基因表达，结果如下图。已知基因1、2、3、4分别是晶状体蛋白基因、胰岛素基因、ATP水解酶基因和血红蛋白基因。

（1）基因的表达需经历________和________两个过程，其中发生在细胞核中的过程需要________和________的催化。
（2）基因1最可能是________基因，基因4最可能是      ________基因。
（3）4种基因控制合成的蛋白质中，ATP水解酶作用于ATP的________，胰岛素作用的靶细胞是________或   ________。
（4）同种生物之所以有以上不同类型的细胞，根本原因是________。

甲、乙表示真核细胞内基因表达的两个主要步骤，请回答（括号中填编号，横线上填文字）：

（1）图甲进行的主要场所是___________，所需要的原料是_________。图乙所示过程称为__________，完成此过程的细胞器是[    ]______     。
（2）图乙中⑥的名称是___________，若其上的三个碱基为UGU，则在⑦上与之对应的三个碱基序列是___________。
（3）已知某基因片段碱基排列如下图。由它控制合成的多肽中含有“—脯氨酸—谷氨酸—谷氨酸—赖氨酸—”的氨基酸序列（脯氨酸的密码子是：CCU、CCC、CCA、CCG；谷氨酸的GAA、GAG；赖氨酸的是AAA、AAG；甘氨酸的是GGU、GGC、GGA、GGG）。
   
①翻译上述多肽的mRNA是由该基因的       链转录的（以图中①或②表示）。
②若该基因片段指导合成的多肽的氨基酸排列顺序变成了“—脯氨酸—谷氨酸—甘氨酸—赖氨酸—”。则该基因片段模板链上的一个碱基发生的变化是：           。

某观赏植物花色有红、白两种类型，由两对等位基因控制（分别用A、a，B、b表示）。现有甲、乙两个白花品系，分别与一纯合的红花品系丙进行杂交，结果如下表，请据此回答问题。

杂交组合	组合1	组合2
P[	甲×丙	乙×丙
F1类型及比例	全是红花	全是红花
F2类型及比例	红花:白花=9:7	红花:白花=3:1

（1）两白花亲本的基因型为：甲___________________，乙__________________。
（2）杂交组合1的F₂中，白花的基因型有___________种；若对F₁测交，子代的表现型和比例是______________________________________________。杂交组合2的F₂中，能稳定遗传的类型所占比例是____________。
（3）补充完成下图模型，以说明基因是如何控制上述性状的。

（4）利用现有的品种，如欲得到更多样的花色类型，最合适的育种方法是_______________________。

I.下图中①②③④⑤⑥代表玉米细胞内某生理过程中的相关物质，→表示④⑤的移动方向，请据图回答：

（1）图中①④分别表示                。
（2）已知几种氨基酸的密码子如下表：

第一个 字母	第二个字母	第三个 字母
U	C
U	苯丙氨酸	丝氨酸	U
苯丙氨酸	丝氨酸	C
亮氨酸	丝氨酸	G
C	亮氨酸	脯氨酸	U
A	甲硫氨酸	苏氨酸	G
G	缬氨酸	丙氨酸	A
缬氨酸	丙氨酸	U

请补充图中合成的多肽前几个氨基酸序列：甲硫氨酸-                               
（3）在基因工程中以⑥为模板反转录得到的目的基因与①的区别在于：
                                                                              
Ⅱ．玉米是雌雄异花的植物，通常顶部开雄花序，腋部开雌花序。花期同株和异株能自由授粉。其性别是由两对基因(B和b、T和t)决定的，B控制腋部雌花序、T控制顶部雄花序。基因型为B T 的玉米，顶部开雄花序腋部开雌花序（雌雄同株）；基因型为bbT 的玉米腋部长不出雌花序顶部开雄花序（雄株）；基因型为B tt的玉米腋部雌花序，顶部花序也变成了雌花序（雌株）。请分析回答：
（1）基因型为bbtt的玉米植株性别是          
（2）在一次育种实验中将玉米甲品种（bbtt）与乙品种（BBTT）间行种植，花期自由授粉，待籽粒成熟分开收种，第二年播种甲品种所结种子（F₁），F₁花期也自由授粉，得到籽粒（F₂），预测F₂的性别及比例为：                                                   
（3）如果第二年播种乙品种所结种子，得到的F₂性别及比例与以上预测相同吗？      ，为什么？                                                                         

回答下列关于遗传密码破译的问题：
(1)1954年，科学家对遗传密码进行探讨，RNA分子中有______种碱基，蛋白质分子中有_________种氨基酸，因此编码一个氨基酸至少需要_________个相邻的碱基，才能组合出构成蛋白质全部氨基酸所需的遗传密码。
(2) 科学家进一步讨论遗传密码的阅读方式：重叠或非重叠的方式（阅读框如图4）。如果密码的阅读方式是非重叠的，一个碱基的改变最多会影响_________个氨基酸；如果密码的阅读方式是重叠的，一个碱基的改变最多影响_________个氨基酸。后来人们发现在镰刀形细胞贫血症患者的血红蛋白中仅有一个氨基酸发生了改变，这说明密码的阅读方式是__________________。

图4
(3)1961年，克里克和其同事用噬菌体做实验，如果DNA分子缺失或插入一个、二个、四个碱基，所得到的重组体都是严重缺陷的，不能感染大肠杆菌；而缺失或插入三个核苷酸，所得到的重组体却具有感染性。这为遗传密码是由_________个碱基构成，阅读方式是____________的，遗传密码之间_________（有/无）分隔符的观点提供了实验证据。
(4)尼伦伯格使用只有尿嘧啶的多聚核糖核苷酸，在无细胞的蛋白质合成体系中合成了多聚苯丙氨酸，由此推断苯丙氨酸的遗传密码是______________。