高中生物基因突变的原因综合题

回答下列关于遗传和变异的问题：

（1）高等动物在产生精子或卵细胞的过程中，位于非同源染色体上的基因会发生＿＿＿＿，同源染色体的非姐妹染色单体之间可能会发生＿＿＿＿，这两种情况都可能导致基因重组，从而产生基因组成不同的配子。
（2）假设物种的染色体数目为2n，在其减数分裂过程中，会出现不同的细胞，甲、乙2个模式图仅表示出了Aa、Bb基因所在的常染色体，那么，图甲表示的是＿＿＿＿（填“初级精母细胞”、“次级精母细胞”或“精细胞”），图乙表示的是＿＿＿＿（填“初级精母细胞”、“次级精母细胞”或“精细胞”）。
（3）某植物的染色体数目为2n，其产生的花粉经培养可得到单倍体植株。单倍体是指＿＿＿＿＿。

现有两个纯合的某作物品种：抗病高秆（易倒伏）和感病矮秆（抗倒伏）品种，已知抗病对感病为显性，高秆对矮秆为显性，但对于控制这两对相对性状的基因所知甚少。回答下列问题：
（1）在育种实践中，若利用这两个品种进行杂交育种，一般来说，育种目的是获得具有_____________优良性状的新品种。
（2）杂交育种前，为了确定F₂代的育种规模，需要正确的预测杂交结果。若按照孟德尔遗传定律来预测杂交结果，需要满足3个条件：条件之一是抗病与感病这对相对性状受一对等位基因控制，且符合分离定律；
其余两个条件是______             ____ _、_____               _____________。
（3）为了确定控制上述两对性状的基因是否满足上述3个条件，可用测交实验来进行检验。请简写出该测交实验的过程：。

果蝇是遗传学常用的材料，回答下列有关遗传学问题。
   
（1）图1表示对雌果蝇眼型的遗传研究结果，由图分析，果蝇眼形由正常眼转变为棒眼是由于     导致的，其中雄性棒眼果蝇的基因型为         。
（2）研究人员构建了一个棒眼雌果蝇品系X^dBX^b，其细胞中的一条X染色体上携带隐性致死基因d，且该基因与棒眼基因B始终连在一起，如图2所示。在纯合（X^dBX^dB、X^dBY）时能使胚胎致死。若棒眼雌果蝇（X^dBX^b）与野生正常眼雄果蝇（X^bY）杂交，F₁果蝇的表现型有三种，分别为棒眼雌果蝇、正常眼雄果蝇和          ，其中雄果蝇占    。若F₁雌果蝇随机交配，则产生的F₂中X^b频率为         。
（3）遗传学上将染色体上某一区段及其带有的基因一起丢失的现象叫缺失，若一对同源染色体中两条染色体在相同区域同时缺失叫缺失纯合子，若仅一条染色体发生缺失而另一条正常叫缺失杂合子。缺失杂合子的生活力降低但能存活，缺失纯合子导致个体胚胎期死亡。现有一红眼雄果蝇X^AY与一白眼雌果蝇X^aX^a杂交，子代中出现一只白眼雌果蝇。请用杂交实验判断这只白眼雌果蝇的出现是由于缺失造成的，还是由于基因突变引起的？
实验设计：选该白眼雌果蝇与多只红眼雄果蝇杂交，观察统计子代中雌雄果蝇数量之比。
结果及结论：
①若子代中雌果蝇数与雄果蝇数比为                ，则为基因突变引起的。
②若子代中雌果蝇数与雄果蝇数比为                 ，则是由于缺失造成的。

青霉素是一种抗菌素。几十年来，由于反复使用，致使某些细菌对青霉素的抗性越来越强。请回答：
（1）青霉素使用之前，细菌对青霉素的抗性存在着______。患者使用青霉素后，体内绝大多数细菌被杀死，这叫做_______；极少数抗药性强的细菌活了下来并繁殖后代，这叫做____________。青霉素的使用对细菌起了_____，这种作用是通过细菌与青霉素之间的________实现的。由于青霉素的反复使用，就会使抗药性状逐代_____并加强。从这个过程可以看出，虽然生物的______是不定向的，但_________在很大程度上是定向的。
（2）自然选择是把自然界中早已存在的________变异选择出来，并使之逐代积累、加强，最终形成生物新品种。
（3）上述过程表明自然选择是一个_____________的过程。

利用遗传变异的原理培育作物新品种，在现代农业生产上得到广泛应用。请回答下面的问题：
(1)水稻的大穗(A)对小穗(a)为显性。基因型为Aa的水稻自交，子一代中，基因型为__________的个体表现出小穗，应淘汰；基因型为__________ 的个体表现出大穗，需进一步自交和选育。
(2)水稻的晚熟(B)对早熟(b)为显性，请回答利用现有纯合水稻品种，通过杂交育种方法培育纯合大穗早熟水稻新品种的问题。培育纯合大穗早熟水稻新品种，选择的亲本基因型分别是_____________和__________。两亲本杂交的目的是__________________________________。

果蝇卷翅基因A是2号染色体(常染色体)上的一个显性突变基因，其等位基因a控制野生型翅型。

(1)杂合卷翅果蝇的体细胞中2号染色体上DNA碱基排列顺序  (相同/不相同)，位于该对染色体上决定不同性状基因的传递  (遵循/不遵循)基因自由组合定律。
(2)卷翅基因A纯合时致死，推测在随机交配的果蝇群体中，卷翅基因的频率会逐代  。
(3)研究者发现2号染色体上的另一纯合致死基因B，从而得到“平衡致死系”果蝇，其基因与染色体关系如右图。
该品系的雌雄果蝇交配(不考虑交叉互换和基因突变)，其子代中杂合子的概率是  ；子代与亲代相比，子代A基因的频率  (上升/下降/不变)。
(4)欲利用“平衡致死系”果蝇来检测野生型果蝇的一条2号染色体上是否出现决定新性状的隐性突变基因，可做下列杂交实验(不考虑杂交过程中的交叉互换及新的基因突变)：
P“平衡致死系”果蝇(♀)×待检野生型果蝇(♂)
           
F₁选出卷翅雌雄果蝇随机交配
F₂       ？
若F₂的表现型及比例为        ，说明待检野生型果蝇的2号染色体上没有决定新性状的隐性突变基因。
若F₂的表现型及比例为        ，说明待检野生型果蝇的2号染色体上有决定新性状的隐性突变基因。

科研人员向野生型拟南芥的核基因组中随机插入已知序列的Ds片段（含卡那霉素抗性基因），导致被插入基因突变，筛选得到突变体Y。因插入导致某一基因（基因A）的功能丧失，从突变体Y的表现型可以推测野生型基因A的功能。
（1）将突变体Y自交所结的种子用70%酒精_____    ___处理后，接种在含有卡那霉素的培养基中，适宜条件下光照培养。由于卡那霉素能引起野生型植物黄化，一段时间后若培养基上的幼苗颜色为绿色，则可确定植株DNA中含有______    __。
（2）统计培养基中突变体Y的自交后代，绿色幼苗3326株、黄色幼苗3544株，培养基中突变体Y的自交后代结果表明相关基因______     __（填“符合”或“不符合”）孟德尔自交实验的比例。
（3）研究人员进一步设计测交实验以检测突变体Y产生的__________  ____，实验内容及结果见下表。

测交亲本	实验结果
突变体Y（♀）×野生型（♂）	绿色：黄色=1.03：1
突变体Y（♂）×野生型（♀）	黄色

由实验结果可知，Ds片段插入引起的基因突变会导致____                __致死，进而推测基因A的功能与______                __有关。
（4）提取突变体Y的基因组DNA，限制酶切割后用_______          _连接，依据Ds片段的已知序列设计引物，扩增出_____           ____，进一步测定其序列。

(6分)假如有两个纯种小麦，一个的性状是高秆(D，易倒伏)，能抗锈病(T)；另一个的性状是矮秆(d，抗倒伏，易锈病(t)。用这两种纯种小麦进行以下两种不同的育种试验。请据图回答问题。

(1) A所示的育种方法是叫       育种，这种育种方法依据的原理是                。
(2) F₂矮秆抗锈小麦的基因型为                         两种，其中符合要求的小麦品种的基因型为______________。
(3) B所示的育种方法叫     育种，这种育种方法的优点是                   。

通过各种方法改善农作物的遗传性状，提高粮食产量一直是育种工作者不断努力的目标，下图表示一些育种途径。请回答下列问题：

（1）图中需用到限制酶的育种途径是         （填数字），该育种途径的原理是        ，PCR技术可以为该途径提供         ，在PCR的过程中催化子链合成的酶是          。
（2）图中（7）途径是             ，途径(5)(7)(8)相对于途径(5)(6)的优势是               。
（3）以矮秆易感稻瘟病（ddrr）和高秆抗稻瘟病（DDRR）水稻为亲本，通过途径（5）、（6）得到ddRR。该育种过程中第一次筛选在     （P/F₁/F₂）中进行，得到基因型肯定为ddRR的植株至少需要    年。

下图是科学家以二倍体水稻(2N＝24)为亲本的几种不同育种方法示意图，请据图回答：

(1)科学家培育出了抗旱的水稻新品种，而海岛水稻从来没有出现过抗旱类型，有人打算也培养出抗旱的海岛水稻新品种，但是用海岛水稻与抗旱的陆地水稻进行了多次杂交，始终得不到子代，原因是______。
(2)A→D表示的育种方法称为杂交育种，其依据的原理是     ，与A→B→C表示的育种方法相比，后者的优点表现在________________。
(3)B常用的方法是________。E表示的育种方法是________，其基本的工具是            。
(4)F表示的育种方法依据的原理是     。

囊性纤维化是一种严重的遗传性疾病，导致这一疾病发生的主要原因是编码CFTR蛋白的基因发生突变，下图表示CFTR蛋白在氯离子跨膜运输过程中的作用。

（1）图中所示为细胞膜的_____________模型，其中构成细胞膜的基本支架是______________，氯离子跨膜运输的正常进行是由膜上____________决定的。
（2）在正常细胞内，氯离子在CFTR蛋白的协助下通过_____________方式转运至细胞外，随着氯离子在细胞外浓度逐渐升高，水分子向膜外扩散的速度____________，使覆盖于肺部细胞表面的黏液被稀释。
（3）汗液内氯化钠含量增加是本病的特征。对于囊性纤维化患者的肺部感染，新一代的抗生素可能更有效。但人工合成的仅由磷脂双分子层构成的封闭球状结构称为脂质体，所有带电荷的分子不管它多小，都很难通过脂质体，即使脂质体外离子浓度很高。这是因为磷脂双分子层的内部是疏水的。缬氨霉素是一种十二肽的抗生素，若将它插入到脂质体的脂双层内，可使K⁺的运输速度提高1 00000倍，但却不能有效提高Na⁺的运输速率，由此可以得出：
①________________________________________________；
②________________________________________________。
（4）主动运输所需的载体蛋白实际上是一些酶蛋白复合体。与被动运输不同，该类膜蛋白都能水解________，但与普通的酶不同的是，它不对所转运的分子进行催化。

下图为某家族患原发低钾性周期性麻痹的遗传系谱：

（1）该病的致病基因最可能是      性遗传，位于     染色体上。
（2）若Ⅲ₁与正常女性（X^BX^b，b为眼球震颤基因）婚配，所生的子女只患一种病的概率是        。
（3）研究人员检测了该家族中正常人和患者相应基因的编码链（非模板链）碱基序列，如图所示：

图中四种不同形状曲线代表四种碱基，峰的顺序表示碱基序列，且一个峰对应一个碱基。该家族正常人的基因编码链的碱基序列为CGCTCCTTCCGTCT       ，患者的基因在“↓”所指位置处碱基发生了   → 改变，导致由其合成的肽链上原来对应的       变为       。（丙氨酸GCA，精氨酸CGU，丝氨酸AGU，组氨酸CAU）
（4）该基因突变导致骨骼肌细胞膜上K⁺通道蛋白的         发生变化，使血钾浓度降低，最终不能引起骨骼肌“兴奋—收缩”偶联，导致肌无力。
（5）要了解Ⅳ₁与Ⅳ₂的后代是否携带致病基因，需到医院进行遗传咨询，并对Ⅴ₁做         。

下图表示某种农作物品种①和②培育出品种⑥的方法。请回答下列问题：

(1)由品种①和②培育出品种③，再由品种③培育出品种⑥的过程V的育种方法在生物学上叫              。
（2）过程Ⅱ依据的原理是             。
（3）过程Ⅲ常用的方法是                 ，培养出的④植株叫是否可育           （填“可育”或“不育”）。
（4）将品种④培养成品种⑥常常用化学物质秋水仙素处理幼苗，其作用机制是                       。

根据以下材料回答有关蓖麻遗传的问题
材料一：下图表示蓖麻矮化的基因调控机制。

材料二：下图表示材料一中①②两个具体过程

请回答：
(1)材料一中：③过程形成双链RNA，推测是两种RNA之间发生       ，导致翻译过程中不能与核糖体结合，最终得到矮秆植株。
(2)材料二中：①过程的α链中鸟嘌呤与尿嘧啶之和占碱基总数的54%，α链及其模板链对应区段的碱基中鸟嘌呤分别占29%、19%，则与α链对应的DNA区段中腺嘌呤所占的碱基比例为________。
(3)若细胞色素P450基因中一个碱基对发生替换，而导致过程②合成的肽链中第8位氨基酸由异亮氨酸(密码子有AUU、AUC、AUA)变成苏氨酸(密码子有ACU、ACC、ACA、ACG)，则该基因的这个碱基对替换情况是               。

下图表示利用某种农作物①和②两个品种分别培育出④、⑤、⑥三个品种的过程。根据上述过程，回答下列问题：

(1)用①和②培育⑤所采用的方法Ⅰ和Ⅱ分别称为___________和_________,该过程所依据的原理是________________________。
(2)用③经④培育成⑤的方法称为____________，其优点是____________________。
(3)用③培育成④常用方法Ⅲ是_______________________________________。
(4)由③培育出⑥的常用方法Ⅳ是____                     __，其形成的⑥称为______________。