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专题 06 遗传的分子基础
五年考情 考情分析
从近些年的各地高考试题分析，本模块主要考查内
容有DNA是主要的遗传物质、DNA的结构与复制、基
因的表达、表观遗传5个考点。 “DNA是主要的遗传
2024年北京卷第21题
物质”主要依托科学史上的经典实验考查科学家证明
2022年北京卷第18 题
DNA是主要的遗传物质的思路与方法；“DNA的结构
2021年北京卷第2 题
与复制”常结合细胞中DNA分子的结构特点和半保留复
遗传的分子基础
2021年北京卷第4 题 制方式进行考查；“基因的表达”重视对转录、翻译等
2021年北京卷第 21题 的基本概念和生理过程的理解和应用。
预测此部分内容都会以选择题的形式出现在高考试
题中，预计会针对中心法则涉及的五个过程进行命题，
命题多结合图示，分析考查上述生理过程发生的场所、
条件和相关计算。
1、（2024·北京·高考真题）玉米是我国栽培面积最大的农作物，籽粒大小是决定玉米产量的重要因素之一，
研究籽粒的发育机制，对保障粮食安全有重要意义。
（1）研究者获得矮秆玉米突变株，该突变株与野生型杂交，F 表型与___________相同，说明矮秆是隐性
1
性状。突变株基因型记作rr。
（2）观察发现，突变株所结籽粒变小。籽粒中的胚和胚乳经受精发育而成，籽粒大小主要取决于胚乳体
积。研究发现，R基因编码DNA去甲基化酶，亲本的该酶在本株玉米所结籽粒的发育中发挥作用。突变株
的R基因失活，导致所结籽粒胚乳中大量基因表达异常，籽粒变小。野生型及突变株分别自交，检测授粉
后14天胚乳中DNA甲基化水平，预期实验结果为__________________。
（3）已知Q基因在玉米胚乳中特异表达，为进一步探究R基因编码的DNA去甲基化酶对Q基因的调控作
用，进行如下杂交实验，检测授粉后14天胚乳中Q基因的表达情况，结果如表1。
表1
组
杂交组合 Q基因表达情况
别
RRQQ（♀）×RRqq
1 表达
（♂）
2 RRqq（♀）×RRQQ 不表达（♂）
3 rrQQ（♀）×RRqq（♂） 不表达
4 RRqq（♀）×rrQQ（♂） 不表达
综合已有研究和表1结果，阐述R基因对胚乳中Q基因表达的调控机制____。
（4）实验中还发现另外一个籽粒变小的突变株甲，经证实，突变基因不是R或Q。将甲与野生型杂交，F
1
表型正常，F 配子的功能及受精卵活力均正常。利用F 进行下列杂交实验，统计正常籽粒与小籽粒的数量，
1 1
结果如表2。
表2
组别 杂交组合 正常籽粒：小籽粒
F（♂）×甲
1
5 3：1
（♀）
F（♀）×甲
1
6 1：1
（♂）
已知玉米子代中，某些来自父本或母本的基因，即使是显性也无功能。
①根据这些信息，如何解释基因与表2中小籽粒性状的对应关系？请提出你的假设________。
②若F 自交，所结籽粒的表型及比例为____________，则支持上述假设。
1
2、（2022·北京·高考真题）番茄果实成熟涉及一系列生理生化过程，导致果实颜色及硬度等发生变化。果
实颜色由果皮和果肉颜色决定。为探究番茄果实成熟的机制，科学家进行了相关研究。
(1)果皮颜色由一对等位基因控制。果皮黄色与果皮无色的番茄杂交的F 果皮为黄色，F 自交所得F 果皮颜
1 1 2
色及比例为 。
(2)野生型番茄成熟时果肉为红色。现有两种单基因纯合突变体，甲（基因A突变为a）果肉黄色，乙（基
因B突变为b）果肉橙色。用甲、乙进行杂交实验，结果如下图1。据此，写出F 中黄色的基因型：
2
。
(3)深入研究发现，成熟番茄的果肉由于番茄红素的积累而呈红色，当番茄红素量较少时，果肉呈黄色，而
前体物质2积累会使果肉呈橙色，如下图2。上述基因A、B以及另一基因H均编码与果肉颜色相关的酶，但H在果实中的表达量低。根据上述代谢途径，aabb中前体物质2积累、果肉呈橙色的原因是 。
(4)有一果实不能成熟的变异株M，果肉颜色与甲相同，但A并未突变，而调控A表达的C基因转录水平
极低。C基因在果实中特异性表达，敲除野生型中的C基因，其表型与M相同。进一步研究发现M中C
基因的序列未发生改变，但其甲基化程度一直很高。推测果实成熟与C基因甲基化水平改变有关。欲为此
推测提供证据，合理的方案包括 ，并检测C的甲基化水平及表型。
①将果实特异性表达的去甲基化酶基因导入M
②敲除野生型中果实特异性表达的去甲基化酶基因
③将果实特异性表达的甲基化酶基因导入M
④将果实特异性表达的甲基化酶基因导入野生型
3、（2021·北京·高考真题）下图是马铃薯细胞局部的电镜照片，1~4均为细胞核的结构，对其描述错误的
是（ ）
A．1是转录和翻译的场所 B．2是核与质之间物质运输的通道
C．3是核与质的界膜 D．4是与核糖体形成有关的场所
4、（2021·北京·高考真题）酵母菌的DNA中碱基A约占32%，关于酵母菌核酸的叙述错误的是（ ）
A．DNA复制后A约占32% B．DNA中C约占18%
C．DNA中（A+G）/（T+C）=1 D．RNA中U约占32%
5、（2021·北京·高考真题）近年来发现海藻糖-6-磷酸（T6P）是一种信号分子，在植物生长发育过程中起
重要调节作用。研究者以豌豆为材料研究了T6P在种子发育过程中的作用。
(1)豌豆叶肉细胞通过光合作用在 中合成三碳糖，在细胞质基质中转化为蔗糖后运输到发育的种
子中转化为淀粉贮存。
(2)细胞内T6P的合成与转化途径如下：底物 T6P 海藻糖
将P酶基因与启动子U（启动与之连接的基因仅在种子中表达）连接，获得U-P基因，导入野生型豌豆中
获得U-P纯合转基因植株，预期U-P植株种子中T6P含量比野生型植株 ，检测结果证实了预期，
同时发现U-P植株种子中淀粉含量降低，表现为皱粒。用同样方法获得U-S纯合转基因植株，检测发现植
株种子中淀粉含量增加。
(3)本实验使用的启动子U可以排除由于目的基因 对种子发育产生的间接影响。
(4)在进一步探讨T6P对种子发育的调控机制时，发现U-P植株种子中一种生长素合成酶基因R的转录降低，
U-S植株种子中R基因转录升高。已知R基因功能缺失突变体r的种子皱缩，淀粉含量下降。据此提出假
说：T6P通过促进R基因的表达促进种子中淀粉的积累。请从①~⑤选择合适的基因与豌豆植株，进行转
基因实验，为上述假说提供两个新的证据。写出相应组合并预期实验结果 。
①U-R基因 ②U-S基因 ③野生型植株④U-P植株 ⑤突变体r植株
一、单选题
1．（2024·北京顺义·二模）大肠杆菌是现代生物学研究中的模式生物．环境适宜时约20min繁殖一代。研
究人员将15N标记的大肠杆菌转移到含有14NH Cl的培养基中，40min后收集大肠杆菌，提取其DNA。下
4
列有关叙述正确的是（ ）
A．所有DNA都含有14N B．所有DNA都含有15N
C．含14N的DNA占50% D．含15N的DNA占25%
2．（2024·北京通州·模拟预测）研究发现，在野生型果蝇幼虫中降低lint基因表达，能影响另一基因inr
的表达（如下图），导致果蝇体型变小等异常情况。下列叙述正确的是（ ）
A．lint基因表达对inr基因表达有促进作用
B．提高幼虫lint基因表达可能使其体型变小
C．降低幼虫inr基因表达可能使其体型变小
D．果蝇的体型大小是多个基因共同作用的结果
3．（2024·北京东城·二模）烟草花叶病毒（TMV）由蛋白质和RNA组成，用其RNA侵染正常烟草叶，叶
片中可检测到TMV。TMV侵染会引发烟草细胞中基因N表达上调，介导烟草的抗病毒反应，在侵染位点
处形成坏死斑。以下说法错误的是（ ）A．TMV的遗传物质是RNA
B．可用烟草研磨液培养TMV
C．敲除基因N会降低烟草抗TMV能力
D．坏死斑能限制TMV的进一步扩散
4．（2024·北京西城·二模）大肠杆菌的RNA聚合酶全酶由核心酶和σ因子组成，能转录某类T4噬菌体的
基因。分别将大肠杆菌中的RNA聚合酶全酶和核心酶与3H标记的噬菌体DNA结合，然后加入未标记的
噬菌体DNA。定期将混合物转移至硝化纤维素滤膜上，只有仍与酶结合的带标记DNA方可结合在滤膜上，
实验结果如图。相关分析错误的是（ ）
A．大肠杆菌RNA聚合酶能将噬菌体DNA解旋
B．RNA聚合酶结合起始密码子启动基因转录
C．σ因子使RNA聚合酶与启动子紧密结合
D．实验加入未标记的噬菌体DNA应过量
5．（2024·北京昌平·二模）为探究DNA甲基化与动脉粥样硬化（As）的关系，研究者给予大耳兔高脂饮
食以制备As模型组，提取脾脏DNA进行水解并检测其甲基化水平，实验结果如下表。相关叙述错误的是
（ ）
组别 DNA甲基化水平（%）
对照
3.706
组
模型
2.259
组
A．DNA甲基化不影响DNA碱基对的排列顺序
B．检测DNA水解产物有无U以排除RNA影响C．高脂饮食引起的As与基因表达水平改变无关
D．As模型组大耳兔的DNA甲基化可能会遗传
6．（2024·北京朝阳·二模）血橙被誉为“橙中贵族”，因果肉富含花色苷，颜色像血一样鲜红而得名。当
遇极寒天气时，为避免血橙冻伤通常提前采摘，此时果肉花色苷含量极少而“血量”不足。血橙中花色苷
合成和调节途径如图。
注：T序列和G序列是Ruby基因启动子上的两段序列
下列分析不合理的是（ ）
A．血橙果肉“血量”多少是通过基因控制酶的合成来调控的
B．低温引起T序列改变及去甲基化进而使血橙“血量”增多
C．同一植株不同血橙果肉的“血量”不同可能与光照有关
D．若提前采摘，可将果实置于低温环境激活Ruby基因表达
7．（2024·北京西城·二模）为加速绿色荧光蛋白基因（GFP）进化，快速获得荧光强度更高的GFP蛋白，
科研人员将DNA1（编码易错DNA聚合酶）和DNA2共同导入大肠杆菌（如图）。下列说法错误的是（
）
A．用卡那霉素筛选含DNA1的大肠杆菌
B．易错DNA聚合酶催化GFP基因复制
C．GFP基因在此复制过程中突变率升高
D．连续传代并筛选强荧光菌落加速GFP进化
8．（2024·北京顺义·一模）科研工作者在果蝇眼中发现一种蛋白E，将E基因导入即将发育为腿的幼虫细
胞中，诱导此处产生了构成眼的不同类型的细胞群，最终在腿的中部形成了眼。据此推测正确的是
（ ）
A．发育为腿的幼虫细胞因缺少E基因而不能发育为眼
B．构成果蝇眼的不同类型的细胞中所含蛋白质完全相同C．蛋白E启动了不同类型细胞群中特异基因的表达
D．蛋白E激活相同基因使发育为腿的细胞转化为眼的不同类型细胞
9．（2024·北京顺义·一模）大肠杆菌是现代生物学研究中的模式生物.环境适宜时约20min繁殖一代。研究
人员将15N标记的大肠杆菌转移到含有14NH Cl的培养基中，40min后收集大肠杆菌，提取其DNA。下列
4
有关叙述正确的是（ ）
A．所有DNA都含有15N
B．所有DNA单链都含有14N
C．含15N的DNA占50%
D．含15N的DNA占25%
10．（2024·北京顺义·一模）洗面奶、沐浴露、纺织品中的微塑料（聚乙烯、聚酯等）会随生活污水排入
土壤，对土壤微生物造成影响，如破坏蛋白质和磷脂的结构，干扰DNA和蛋白质合成，促进HO 等活性
2 2
氧的产生。下列有关微塑料对细胞的影响错误的是（ ）
A．会改变细胞中元素的种类
B．会改变细胞膜的通透性
C．会改变某些酶的催化效率
D．会影响某些基因的表达
11．（2024·北京海淀·一模）端粒是染色体末端的一段DNA片段。端粒酶由RNA 和蛋白质组成， 该酶能
结合到端粒上，以自身的RNA为模板合成并延伸端粒DNA．在正常情况下，端粒酶只在不断分裂的细胞
中具有活性。下列有关端粒酶的叙述， 正确的是（ ）
A．仅由C、H、O、N四种元素组成
B．催化过程以4种脱氧核苷酸为底物
C．组成成分都在核糖体上合成
D．在所有细胞中均具有较高活性
12．（2024·北京东城·一模）西北牡丹在白色花瓣基部呈现色斑，极具观赏价值。研究发现，紫色色斑内
会积累花色素苷。PrF3H基因控制花色素苷合成途径中关键酶的合成。如图，分别提取花瓣紫色和白色部
位的DNA，经不同处理后PCR扩增PrF3H基因的启动子区域，电泳检测扩增产物。分析实验结果可以得
出的结论是（ ）
A．花瓣紫色与白色部位PrF3H基因的碱基序列存在差异
B．白色部位PrF3H基因启动子甲基化程度高于紫色部位
C．PrF3H基因启动子甲基化程度高有利于花色素苷合成
D．启动子甲基化可调控基因表达说明性状并非由基因控制
13．（2024·北京东城·一模）16SrRNA是原核生物核糖体RNA的一种，在物种间有较大差异。以下关于
16SrRNA的说法错误的是（ ）A．含有A、G、U、C四种碱基
B．是核糖体的重要组成部分
C．通过转运氨基酸参与翻译
D．可为研究生物进化提供证据
14．（2024·北京西城·一模）FTO蛋白可擦除N基因mRNA的甲基化修饰，避免mRNA被Y蛋白识别而
降解，从而提高了鱼类的抗病能力。相关分析正确的是（ ）
A．Y蛋白能识别mRNA甲基化修饰 B．mRNA甲基化会影响其转录
C．mRNA甲基化会提高其稳定性 D．N基因表达会降低鱼类抗病能力
15．（2024·北京石景山·一模）噬菌体侵染大肠杆菌的实验流程如下图所示。该实验条件下，噬菌体每20
分钟复制一代。下列叙述正确的是（ ）
A．该实验证明了DNA的复制方式为半保留复制
B．大肠杆菌为噬菌体增殖提供了模板、原料、酶和能量
C．A组试管III中含32P的子代噬菌体比例较低
D．B组试管III上清液中的放射性强度与接种后的培养时间成正比
16．（2024·北京丰台·一模）斑马鱼幼鱼正常发育温度为28℃，在幼鱼发育的第20~30天用23℃、28℃和
33℃处理，测得雌雄比分别为7：3、1：1和3：7。S1和S2分别为雌、雄性分化指示基因，5-AZA为
DNA甲基化抑制剂。不同条件处理幼鱼的实验结果见下图。下列叙述不正确的是（ ）
A．斑马鱼雌雄表型受环境因素的影响和基因共同决定
B．33℃培育使雄性分化指示基因表达上调促使雄性数量偏多
C．高温提高甲基化水平进而使雌性分化指示基因的表达上调
D．全球气候变化会对斑马鱼群体的性别比例产生影响
17．（2024·北京丰台·一模）人白细胞介素-2（IL-2）是一种细胞因子，含有3个半胱氨酸，分别位于第58、105、125位，其中58位与105位半胱氨酸之间形成的二硫键对保持IL-2活性起重要作用。用大肠杆
菌生产IL-2，为保证产物活性，将IL-2基因中编码125位半胱氨酸的序列突变为丝氨酸序列。下列叙述错
误的是（ ）
A．突变的IL-2基因的序列发生了碱基对的增添
B．天然的和基因工程生产的IL-2均在核糖体上合成
C．突变的IL-2基因的表达降低了二硫键错配的可能
D．大肠杆菌中IL-2基因的复制和表达遵循中心法则
18．（2024·北京密云·模拟预测）两种柳穿鱼植株杂交，F 均开两侧对称花，F 自交产生的F 中开两侧对
1 1 2
称花34株，开辐射对称花的5株。进一步研究发现，两种柳穿鱼植株的Leyc基因碱基序列相同，只是在
开两侧对称花植株中表达，在开辐射对称花植株中不表达，二者Lcyc基因的甲基化情况如下图所示。下列
叙述正确的是（ ）
A．控制两侧对称和辐射对称花的基因所含遗传信息不同
B．F 表型比说明柳穿鱼花型的遗传遵循基因的分离定律
2
C．控制辐射对称花的Lcyc基因的甲基化程度相对较高
D．推测甲基化的程度与Lcyc基因的表达程度成正相关
19．（23-24高三下·北京延庆·阶段练习）细菌glg基因编码糖原合成中的关键酶。细菌糖原合成的平衡受
到CsrA/CsrB系统的调节。CsrA蛋白可结合glgmRNA分子，也可结合CsrB（一种非编码RNA分子），
相关过程如图所示。下列叙述错误的是（ ）
A．抑制CsrB基因的转录能促进细菌糖原合成
B．CsrB与glgmRNA竞争结合CsrA蛋白
C．CsrA蛋白与glgmRNA结合抑制细菌糖原的合成
D．RNA聚合酶识别并结合glg基因的启动子后驱动转录
20．（23-24高三上·北京丰台·期中）关于赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌实验，下列叙述正确的是（ ）
A．分别用含³²P和³⁵S 的培养基培养噬菌体
B．搅拌的目的是使大肠杆菌破裂，释放出子代噬菌体
C．³²P标记噬菌体的实验中，放射性主要分布在沉淀物中D．此实验证明了DNA是主要的遗传物质
二、非选择题
21．（2024·北京·模拟预测）细菌的接合生殖与细菌的质粒F因子有关。有F因子的菌株为雄性，没有的
为雌性。F因子携带的基因表达可以使细菌产生仅用于接合生殖的性菌毛，见图1。具有游离F因子的细菌
称为F+菌株。部分细菌中F因子可以整合到细菌拟核DNA上，成为Hfr菌株。Hfr菌株的F因子可能从拟
核DNA上脱离下来，又变成游离的F因子。这种脱离下来的F因子上携带了部分拟核DNA基因，使菌株
成为F＇菌株。不存在F因子的雌性菌株称为F菌株。
(1)雄性菌株与雌性菌株接合时，雄性菌株的性菌毛同雌性菌株紧密连接在一起，然后F因子的一条链被切
开，这条链会进入雌性菌株内，在雌性菌株内进行复制，形成一个新的F因子。留在雄性菌株内的F因子
单链也会DNA复制成双链。因此，F＇菌株和F菌株接合生殖后，菌株的种类是 。虽然细菌存在接
合生殖的方式，但是自然界中雌雄菌株的数量依然保持均衡，结合所学知识，请推测其原因： 。
(2)Hfr菌株在和F-菌株接合时，仅有部分F因子片段和部分拟核DNA片段进入雌性菌株内，因为进入F-菌
株的F因子片段不完整，使接合后的F-菌株不具有雄性菌株的特点，既接合后的细菌种类依然是Hfr行菌
株和F-菌株。但在这一过程中， 菌株拟核DNA发生了 ，有利于细菌的进化。
(3)细菌利用乳糖的机制如下图所示，当存在乳糖时，乳糖可以和阻遏蛋白结合，导致阻遏蛋白无法和操纵
基因结合，启动乳糖利用相关基因的表达。某雌性菌株的调节基因发生突变，导致其表达的阻遏蛋白无法
与乳糖结合。若这个菌株与F因子携带了正常调节基因的F＇菌株进行接合生殖，请分析接合后这个菌株
能否利用乳糖，并说明原因： 。
22．（2024·北京丰台·二模）中性粒细胞是白细胞的一种，具有吞噬病原体的能力。分化过程中涉及到多
种转录因子的调控，如P蛋白和M蛋白。研究者以斑马鱼（幼体透明）为材料研究二者的关系。
(1)中性粒细胞既参与免疫的第二道防线，也可作为 发挥摄取、加工、处理和呈递抗原的功能，参与第三道防线。
(2)为了探究P蛋白对M基因的调控作用，研究者用P基因低表达斑马鱼突变体作为实验材料，利用带有标
记的核酸分子探针，通过 技术，在发育3天的胚胎中检测M基因的转录情况，结果如图1所示。实
验结果表明P蛋白 M基因的表达。
产生以上结果的原因可能有二：
①P基因减少， ；
②已知M基因是原癌基因，其产生的蛋白质是 所必需的，过表达导致细胞过度增殖，引起阳性细
胞数量增加。
请从下列选项中选出实验组材料及结果，为上述结论提供新证据 。
A．野生型
B．P基因低表达突变体
C．导入P基因
D．导入M基因
E.敲低M基因
F.M基因阳性信号及阳性细胞数量增加
G.M基因阳性信号及阳性细胞数量减少
H.M基因阳性信号及阳性细胞数量不变
(3)为进一步探究P基因调控M基因表达的具体方式，研究者对P蛋白与M基因结合位点进行预测，找出
10个可能的位点如图2.
研究者将M基因启动子10个位点分成3个部分，构建3种启动子突变质粒，分别与GFP（绿色荧光蛋
白）基因相连接：含有①~⑤多位点突变的A、⑥~⑨多位点突变的B以及⑩号位点突变的C．将三种质粒和无突变的质粒D分别注射到野生型和P基因低表达突变体中，结果发现 ，说明P蛋白通过结合
⑩位点，调控M基因的表达，而与其他位点无关。
23．（2024·北京丰台·二模）学习以下材料，回答下面题。病毒的“逃逸”，植物病毒主要侵染植物细胞，
它们的生物学特性和分子机制通常是为了适应植物细胞内的生活环境而特化的。然而，这并不意味着植物
病毒完全不能侵染动物细胞。在某些特定情况下，植物病毒或其组分可在动物细胞中表达或进行某些功能。
自然界中近70%的植物病毒需要依靠介体昆虫传播，这些介体昆虫对植物病毒的持久性传播是导致植物病
害的关键。介体昆虫可以通过自噬途径降解病毒颗粒起到一定的防御作用，过程如图1。病毒也可以劫持
或破坏自噬途径，在介体昆虫体内持续增殖。南方水稻黑条矮缩病毒（SDV）进入白背飞虱（介体昆虫）
的肠道上皮细胞，通过血液循环到达其唾液腺，白背飞虱进食植物时将病毒传播。中国农业科学院某研究
团队发现SDV侵染介体昆虫后“逃逸”的新机制，如图2。
SDV侵染白背飞虱后，促进Atgs基因的表达激活了自噬，其中Atg8Ⅱ蛋白与早期自噬体膜结合，参与早
期自噬体的延伸和闭合。进一步研究发现在自噬体膜上有很多正在组装和成熟的病毒颗粒，且病毒外壳蛋
白P10可以与溶酶体膜上的LAMP1互作，操纵白背飞虱自噬，使SDV逃过防御，促进其持久传播。
这解释了为什么病毒可以在特定的介体昆虫中存活并高效持久传播，同时为阻断病毒的持久传播提供了新
策略。
(1)自噬体具有双层膜结构，白背飞虱中具有双层膜的结构还有 。自噬体与溶酶体融合的过程体现了
细胞膜具有 的结构特点。
(2)写出SDV在白背飞虱细胞内遗传信息的传递过程 （用文字和箭头表示）。
(3)依据文中信息，下列叙述正确的是（ ）（多选）
A．SDV与ITGB3结合后以胞吐的方式进入细胞
B．自噬体膜为病毒蛋白P10的大量聚集提供了场所
C．Atg8Ⅱ基因表达有助于SDV病毒量的下降
D．介体昆虫细胞自噬有利于SDV的增殖和传播
(4)综合文中信息，概括病毒在特定的介体昆虫中存活并高效持久传播的适应性对策 。24．（2024·北京东城·二模）铝毒害会限制植物生长，对农业和生态安全造成威胁。对植物如何感知铝进
而启动抗铝响应开展研究。
(1)无机盐在细胞中大多数以 形式存在，对细胞和生物体的生命活动有重要作用。有些无机
盐对细胞有毒害，具有抗性的植物有更多的机会产生后代，经过长期的 ，后代抗性不断增
强。
(2)为研究ALR1与植物抗铝性的关系，研究者利用拟南芥进行实验，测量根长并计算相对值，根长相对值
=有金属离子处理的根长/无金属离子处理的根长×100%，结果如图1、图2。
综合图1、图2结果，推测 。
(3)植物根分泌的有机酸阴离子能结合并限制铝离子进入根，这是植物抗铝性的核心作用。ALMT1和
MATE为有机酸盐外排转运蛋白，在 条件下分别检测野生型、ALR1缺失突变体和ALR1过
表达突变体植株根部细胞中相应基因的表达情况，结果表明这两种蛋白参与ALR1介导的抗铝性。
(4)ALMT1和MATE的表达由转录调控因子STOP1控制。检测各组植株中STOP1的mRNA和蛋白含量，
由此推测ALR1仅通过抑制STOP1蛋白水解调控植物的抗铝性。请在图3中画出有铝条件下各组的实验结
果 。
(5)最终确定ALR1是铝离子受体。除本题中提到的ALR1调控植物抗铝性的信号通路外，还需证明ALR1
能 ，才能得出此结论。
25．（2024·北京顺义·一模）油胞是柑橘叶片、果实等器官的分泌结构，可产生和储存精油。我国科学家
以柑橘油胞为模式系统揭示植物分泌结构起始和发育的机制。
(1)有性生殖的柑橘具有单胚性。大多数柑橘品种无性生殖，由胚珠的体细胞发育为多个胚，即多胚性。柑
橘的多胚性使后代不发生 。
(2)HP 是金柑变异品种，因无油胞口感更甜，具有多胚性、3~6年才能结实。为破解无油胞突变的秘密，研究者利用单胚性且结实所需时间短的HK作为 ，与HP杂交，得到F 群体，繁育F 群体。F 中有油胞
1 2 2
与无油胞植株的比例接近3：1。同时发现，F 中有油胞植株叶缘均有锯齿.无油胞植株叶缘均光滑，推测相
2
关基因与性状的关系。
推测一：两对相对性状由一对等位基因控制。
推测二：两对相对性状分别由位于 上的两对等位基因控制，其中油胞基因和锯齿基因在 染色体上且
距离近。
(3)柑橘的枝刺（见图1）由枝条变态而来，枝刺基部有油胞结构而刺尘没有。科研人员已将油胞基因定位
在一个包含54个基因的区域。通过进一步对比 ，找到了与油胞发育有关的关键基因M，已知M蛋白作
为转录因子能调控叶缘锯齿化。科学家在M基因中插入1个碱基对，导致插入位点后的密码子的 改变，
获得M基因功能缺失突变体。该突变体叶片表型为 ，从而证明M蛋白除可调控叶缘锯齿化，还可调控
油胞发育。
(4)利用柑橘枝刺筛选到M基因的上游基因D，推测D蛋白与M基因的启动子结合，促进油胞发育。为验
证推测，人工合成与M基因启动子碱基序列相同的探针P，进行荧光标记。使用 作为竞争物，按图2的
步骤进行实验，结果如图3。
(5)为进一步寻找M蛋白激活的下游基因，最符合要求的基因应满足以下哪些条件 。
①M基因功能缺失突变体中此基因表达水平显著上调
②柑橘枝刺基部此基因表达水平显著高于刺尖
③获得此基因功能缺失突变体，突变体叶片油胞数目减少
26．（2024·北京丰台·二模）研究者在秦岭地区发现了棕色大熊猫。(1)研究者研究了三个大熊猫家系，如图1所示（Qizai和Dandan为棕色），据此推测大熊猫棕色的遗传方
式最可能是由 （常/X）染色体上的 基因控制。
(2)为进一步研究熊猫毛色的差异，对黑色和棕色毛发进行了显微观察，结果如图2。据图分析，大熊猫毛
色差异的原因是 。
(3)研究者发现B基因的外显子1发生的25个碱基对的缺失可能与毛色变异有关。B基因相应的mRNA序
列见图3。据图分析，25个碱基对的缺失导致毛色变异的可能原因是 。
(4)黑色素主要沉积在淀粉样蛋白上，B蛋白的作用可能与PMEL水解生成淀粉样蛋白有关，图4显示淀粉
样蛋白的生成过程。为进一步研究B基因影响熊猫毛色的机理，研究者设计了下列实验：
①向黑色素瘤细胞中导入一小段RNA，干扰B基因的 过程导致细胞内B蛋白含量仅为正常细胞的
25%。
②通过蛋白质电泳与抗原—抗体杂交技术检测PMEL切割后的片段，部分结果如图5.B蛋白在PMEL上的
作用位点是 （a/b/c/d），做出此判断的依据是 。
(5)综合以上研究概述B基因突变影响熊猫毛色的机理 。
27．（2024·北京房山·一模）茄子花色、果皮色等性状是育种选种的重要依据，研究人员对以上两对相对
性状的遗传规律展开研究。
(1)纯种紫花和白花茄子正反交，F 均为紫花，据此可以做出的判断是 ，F 自交后，F 的紫花∶白花
1 1 2
=3∶1，可推断茄子花色的遗传遵循 定律。
(2)茄子的果皮色由两对独立遗传的等位基因（相关基因用A/a、B/b表示）控制。研究人员用纯种紫皮茄
子与白皮茄子杂交得到F，F 均为紫皮，F 自交，F 的紫皮∶绿皮∶白皮=12∶3∶1。基于此结果，同学
1 1 1 2
们提出果皮色形成的两种模式，如图1所示。
能合理解释F 结果的是 （填“模式一”或“模式二”），从子二代性状分离比角度阐明理由 。
2
(3)研究人员发现光诱导植物花青素形成的部分信号通路，光激活受体CRY，引起下游转录因子H蛋白和
M蛋白积累，进而促进花青素合成关键基因CHS和DFR的表达合成花青素。
①将H蛋白与用CHS基因的启动子部分片段制作的探针混合并电泳，结果如图2所示。该实验表明H蛋
白可与CHS基因的启动子区域特异性结合，请说明理由 。注：5×10×15×表示未标记探针的倍数
②花青素在植物细胞内具有抗氧化活性、抗癌和延缓衰老等功效，强光促进花青素合成，含量过高时会通
过相关转录因子抑制花青素基因表达，通过 机制维持花青素相对稳定。
28．（2024·北京顺义·一模）人在衰老过程中某些性状会发生改变，为寻找衰老的原因，科研人员对染色
质开展了相关研究。
(1)由图1可知，导致个体衰老的原因包括某些染色质区域 ，某些DNA 。
(2)DNA甲基化会抑制转录并引发更紧密的染色质结构的形成，推测衰老染色质结构松散会 （促进/抑
制）基因表达。
(3)科研人员推测：核内DNA断裂后的修复会导致表观遗传信息紊乱或丢失，加速细胞衰老。为验证该推
测，科研人员基于图2原理，利用以下实验材料构建ICE模型鼠。①Cre酶基因：源自噬菌体，其编码的酶进入细胞核后作用于DNA上的Lx序列，导致两个Lx间的DNA
片段丢失；
②I-E核酸酶基因：编码的I-E核酸酶位于细胞核，与诱导剂T、Cre酶形成复合物，切割DNA；
③口服诱导剂T：小分子化合物，可诱导Cre酶进细胞核。
请完善技术路线 ：
(4)染色质上的修复蛋白因子可修复受损DNA，通过对ICE小鼠的检测，发现已修复的DNA未发生碱基序
列的改变。通过检测 ，可知获得的ICE鼠表观遗传信息紊乱；检测细胞的形态结构，可知细胞衰老。
29．（2024·北京朝阳·一模）学习以下材料，回答（1）~（4）题。
构建“动态调控”的工程酵母菌
酿酒酵母作为极具潜力的细胞工厂，经遗传改造后被广泛的应用于生物燃料、化工产品、医药保健品等的
合成，但代谢途径改变常造成细胞生长受损即存在“生长”与“生产”之间的矛盾。为解决这一矛盾，我
国研究者在酿酒酵母中构建了群体密度调控的蛋白降解系统。
在酿酒酵母中表达拟南芥的细胞分裂素合成酶和细胞分裂素受体．并使细胞分裂素响应途径与酵母菌内源
的Ypd1-Skn7信号转导途径结合，构建出群体密度感应系统，如图。当菌体密度增至足够高时，扩散到胞外的细胞分裂素浓度达到一定阈值，会进入细胞与受体结合，引起Skn7与特定启动子中一段重复序列
（SD）结合，导致下游基因从低表达状态显著上调表达水平，通过选择适当的下游基因，实现了细胞分裂
素信号的正反馈激活。研究者利用绿色荧光蛋白基因（GFP）作为报告基因进行检测，发现当酵母菌菌体
数量达到一定值时，荧光强度开始随菌体数量增加而显著增强。
生长素受体与生长素（IAA）结合后，可进一步结合特定蛋白并导致特定蛋白的降解。这些特定蛋白中共
同的氨基酸序列称为IAA蛋白降解决定子。研究者在酵母菌中表达生长素受体，并将IAA蛋白降解决定子
与目标蛋白融合表达，构建了IAA诱导的蛋白降解系统。
法尼烯是喷气燃料的替代品。酿酒酵母可利用F酶将法尼基焦磷酸（FPP）合成为法尼烯，E酶会与F酶竞
争FPP催化合成麦角固醇，麦角固醇过少时严重影响菌体数量增加。研究者将群体密度感应系统和IAA诱
导的蛋白降解系统整合，使工程酵母菌生长到一定密度后，才启动E酶的降解，实现对其代谢的动态调控，
提高了生产效率。
(1)研究者从拟南芥中 目的基因，构建 后再导入酿酒酵母，经检测鉴定后获得工程菌。
(2)如何通过提高细胞分裂素浓度实现其信号的正反馈激活，请选择适宜的基因和启动子填在图中。①
② ③ 基因A： 基因B：
a．持续表达下游基因的启动子
b．能结合细胞分裂素的启动子
c．含有SD的启动子
d．细胞分裂素合成酶基因
e．细胞分裂素受体基因
(3)为将群体密度感应系统和IAA诱导的蛋白降解系统整合入酿酒酵母，从而解决法尼烯生产中的问题，一
方面需要将群体密度感应系统中的 基因替换为IAA合成酶基因，一方面还需导入 基因替换酵母菌
内源的E酶基因。
(4)综合所学知识和文中信息，以下说法正确的是____。
A．利用酿酒酵母工业生产法尼烯涉及发酵工程和基因工程技术
B．文中的两个系统均属于转录水平的代谢调控手段
C．工程菌大量增殖后，细胞分裂素合成多，IAA合成少，利于F酶催化FPP合成法尼烯D．通过引入两个系统，实现了工程菌生长和生产的平衡，有利于提高法尼烯生产效率
E．该策略也可推广至酿酒酵母多种代谢途径的调控，应用前景广阔
30．（2024·北京西城·一模）茄子的果皮和花因富含花青素而呈现紫色。花青素能清除人体内的自由基、
增强免疫力等。为揭示茄子花青素合成的分子机制，科研人员开展了相关研究。
(1)研究者用甲、乙两白花白果纯合突变体进行杂交，结果如图1．已知甲为单基因突变体（A突变为a）。
①据图1可知，茄子花色由 对基因控制。而F 紫果：白果为27：37，可得出果皮颜色由3对独立遗
2
传的基因控制，理由是 。
②两亲本的基因型为 （另外两对基因为D/d、M/m）。
(2)研究者推测，M基因的调控具有组织特异性，其突变会抑制果皮花青素合成，却不抑制花中花青素合成。
可选用亲本乙与表型为紫花白果的纯合体杂交进行验证，若F 表型及比例为 ，则支持上述推测。
2
(3)光是诱导茄子花青素合成的信号之一，进一步研究上述基因与光信号间诱导成色的机制。克隆茄子蓝光
受体基因CRY1和光信号调控因子基因COP1．将CRY1与黄色荧光蛋白基因（YFP）的C端融合（CRY1-
cYFP），COP1与YFP的N端融合（COP1-nYFP）分别构建质粒，并转入烟草叶片表皮细胞中瞬时表达，
检测荧光，结果如图2。
结果说明CRY1能与COP1发生依赖蓝光的相互作用。本实验除nYFP+cYFP外，还应设置的对照组为
。研究者还证实了COP1与M基因表达产物M蛋白也存在互作，并使M降解。
(4)进一步研究表明，前体物质（无色）在D酶催化下转变为无色花青素，无色花青素在A酶催化下生成花
青素（紫色）。M蛋白能促进D基因的表达。综合上述研究，在答题卡上完善野生型茄子果皮成色的过程
（选择其一）。
