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专题20 非选择专题
考点一 光合与呼吸专题
考点二 遗传学专题
考点三 生命活动调节专题
考点四 生物与环境专题
考点五 基因工程专题
考点一 光合与呼吸专题
01 细胞膜的结构和功能
【例1】从开花至籽粒成熟，小麦叶片逐渐变黄。与野生型相比，某突变体叶片变黄的速度慢，籽粒淀粉
含量低。研究发现，该突变体内细胞分裂素合成异常，进而影响了类囊体膜蛋白稳定性和蔗糖转化酶活性，
而呼吸代谢不受影响。类囊体膜蛋白稳定性和蔗糖转化酶活性检测结果如图所示，开花14 天后植株的胞间
CO2浓度和气孔导度如表所示，其中Lov 为细胞分裂素合成抑制剂，KT 为细胞分裂素类植物生长调节剂，
气孔导度表示气孔张开的程度。已知蔗糖转化酶催化蔗糖分解为单糖。
检测指标
植株
14 天
21 天
28 天
胞间CO2浓度（μmolCO2mol-1）
野生
型
140
151
270
突变
体
110
140
205
气孔导度（molH2Om-2s-1）
野生
型
125
95
41
1
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突变
体
140
112
78
(1)光反应在类囊体上进行，生成可供暗反应利用的物质有 。结合细胞分裂素的作用，据图分析，与
野生型相比，开花后突变体叶片变黄的速度慢的原因是 。
(2)光饱和点是光合速率达到最大时的最低光照强度。据表分析，与野生型相比，开花14 天后突变体的光
饱和点 （填“高”或“低”），理由是 。
(3)已知叶片的光合产物主要以蔗糖的形式运输到植株各处。据图分析，突变体籽粒淀粉含量低的原因是
。
【答案】(1) ATP、NADPH 突变体细胞分裂素合成更多，而细胞分裂素能促进叶绿素的合成
(2) 高 突变体气孔导度更大而胞间CO2浓度更小，而呼吸作用不受影响，说明相同光照强度下，
突变体光合作用消耗CO2速率更大，因此突变体吸收利用光能的效率更高。在其他限制因素相同的情况下，
突变体可以利用更多的光能，因此光饱和点更高
(3)叶片的光合产物主要以蔗糖的形式运输到植株各处，而蔗糖转化酶催化蔗糖分解为单糖，表中突变体蔗
糖转化酶活性大于野生型，因此突变体内可向外运输到籽粒的蔗糖少于野生型
【分析】光合作用的光反应阶段（场所是叶绿体的类囊体膜上）：水的光解产生[H]与氧气，以及ATP 的
形成。光合作用的暗反应阶段（场所是叶绿体的基质中）：CO2被C5固定形成C3，C3在光反应提供的ATP
和[H]的作用下还原生成糖类等有机物。
【详解】（1）光反应产生的ATP 和NADPH 可用于暗反应C3的还原。对比野生型和突变型不同条件下类
囊体膜蛋白稳定性可知，不同条件下突变型类囊体膜蛋白稳定性均高于野生型，可能是突变型细胞分裂素
合成增加，使类囊体膜蛋白稳定性增强，而细胞分裂素可促进叶绿素的合成，故与野生型相比，开花后突
变体叶片变黄的速度慢。
（2）据表可知，突变体气孔导度更大而胞间CO2浓度更小，而呼吸作用不受影响，说明相同光照强度下，
突变体光合作用消耗CO2速率更大，因此突变体吸收利用光能的效率更高，在其他限制因素相同的情况下，
2
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突变体可以利用更多的光能，因此光饱和点更高。
（3）据图可知，与野生型相比，突变体蔗糖转化酶活性更高，而蔗糖转化酶催化蔗糖分解为单糖，故突
变体内蔗糖减少，且叶片的光合产物主要以蔗糖的形式运输到植株各处，因此突变体向外运输的蔗糖减少，
导致籽粒淀粉含量低。
【变式1-1】当植物吸收的光能过多时，过剩的光能会对光反应阶段的PSⅡ复合体（PSⅡ）造成损伤，使
PSⅡ活性降低，进而导致光合作用强度减弱。细胞可通过非光化学淬灭（NPQ）将过剩的光能耗散，减少
多余光能对PSⅡ的损伤。已知拟南芥的H 蛋白有2 个功能：①修复损伤的PSⅡ；②参与NPQ 的调节。科
研人员以拟南芥的野生型和H 基因缺失突变体为材料进行了相关实验，结果如图所示。实验中强光照射时
对野生型和突变体光照的强度相同，且强光对二者的PSⅡ均造成了损伤。
(1)该实验的自变量为 。该实验的无关变量中，影响光合作用强度的主要环境因素有 （答
出2 个因素即可）。
(2)根据本实验， （填“能”或“不能”）比较出强光照射下突变体与野生型的PSⅡ活性强弱，理由是
。
(3)据图分析，与野生型相比，强光照射下突变体中流向光合作用的能量 （填“多”或“少”）。
若测得突变体的暗反应强度高于野生型，根据本实验推测，原因是 。
【答案】(1) 光、H 蛋白 CO2浓度、温度
(2) 不能 突变体PSⅡ系统光损伤小但不能修复，野生型光PSⅡ系统损伤大但能修复
(3) 少
突变体PNQ 高，PSⅡ系统损伤小，虽然损伤不能修复，但是PSⅡ活性高，光反应产物多
【分析】光合作用过程：
（1）光反应场所在叶绿体类囊体薄膜，发生水的光解、ATP 和NADPH 的生成；
（2）暗反应场所在叶绿体的基质，发生CO2的固定和C3的还原，消耗ATP 和NADPH。
【详解】（1）据题意拟南芥的野生型和H 基因缺失突变体为材料进行了相关实验，实验中强光照射时对
野生型和突变体光照的强度相同，结合题图分析实验的自变量有光照、H 蛋白；影响光合作用强度的主要
3
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环境因素有CO2浓度、温度、水分等。
（2）据图分析，强光照射下突变体的NPQ/相对值比野生型的NPQ/相对值高，能减少强光对PSⅡ复合体
造成损伤。但是野生型含有H 蛋白，能对损伤后的PSⅡ进行修复，故不能确定强光照射下突变体与野生型
的PSⅡ活性强弱。
（3）据图分析，强光照射下突变体中NPQ/相对值，而NPQ 能将过剩的光能耗散，从而使流向光合作用的
能量减少；突变体的NPQ 强度大，能够减少强光对PSII 的损伤且减少作用大于野生型H 蛋白的修复作用，
这样导致突变体的PSⅡ活性高，能为暗反应提供较多的NADPH 和ATP 促进暗反应进行，因此突变体的暗
反应强度高于野生型。
【变式1-2】强光条件下，植物吸收的光能若超过光合作用的利用量，过剩的光能可导致植物光合作用强
度下降，出现光抑制现象。为探索油菜素内酯（BR）对光抑制的影响机制，将长势相同的苹果幼苗进行分
组和处理，如表所示，其中试剂L 可抑制光反应关键蛋白的合成。各组幼苗均在温度适宜、水分充足的条
件下用强光照射，实验结果如图所示。
分
组
处理
甲
清水
乙
BR
丙
BR+L
(1)光可以被苹果幼苗叶片中的色素吸收，分离苹果幼苗叶肉细胞中的色素时，随层析，液在滤纸上扩散速
度最快的色素主要吸收的光的颜色是 。
(2)强光照射后短时间内，苹果幼苗光合作用暗反应达到一定速率后不再增加，但氧气的产生速率继续增加。
苹果幼苗光合作用暗反应速率不再增加，可能的原因有 、 （答出2 种原因即可）；氧气的产
生速率继续增加的原因是 。
(3)据图分析，与甲组相比，乙组加入BR 后光抑制 （填“增强”或“减弱”）；乙组与丙组相比，
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说明BR 可能通过 发挥作用。
【答案】(1)蓝紫
(2) 五碳化合物供应不足
CO2供应不足 强光照射后短时间内，光反应速率增强，水光解产生氧气的速率增强
(3) 减弱 促进光反应关键蛋白的合成
【分析】该实验探索油菜素内酯（BR）对光抑制的影响机制，自变量是对幼苗不同的处理，因变量为光合
作用强度，由曲线可知，BR 可能通过促进光反应关键蛋白的合成来减弱光抑制现象。
【详解】（1）苹果幼苗叶肉细胞中的色素有叶绿素a、叶绿素b、叶黄素、胡萝卜素，其中胡萝卜素在层
析液中溶解度最大，故色素分离时，随层析液在滤纸上扩散速度最快的色素是胡萝卜素，主要吸收蓝紫光。
（2）影响光合作用的外界因素有光照强度、CO2的含量，温度等；其内部因素有酶的活性、色素的数量、
五碳化合物的含量等。强光照射后短时间内，苹果幼苗光合作用暗反应达到一定速率后不再增加，可能的
原因有五碳化合物供应不足、CO2供应不足；氧气的产生速率继续增加的原因是强光照射后短时间内，光
反应速率增强，水光解产生氧气的速率增强。
（3）据图分析，与甲组相比，乙组加入BR 后光合作用强度较高，说明加入BR 后光抑制减弱；乙组用
BR 处理，丙组用BR 和试剂L 处理，与乙组相比，丙组光合作用强度较低，由于试剂L 可抑制光反应关键
蛋白的合成，说明BR 可能通过促进光反应关键蛋白的合成发挥作用的。
考点二 遗传学专题
【例1】某二倍体两性花植物的花色、茎高和籽粒颜色3 种性状的遗传只涉及2 对等位基因，且每种性状
只由1 对等位基因控制，其中控制籽粒颜色的等位基因为D、d；叶边缘的光滑形和锯齿形是由2 对等位基
因A、a 和B、b 控制的1 对相对性状，且只要有1 对隐性纯合基因，叶边缘就表现为锯齿形。为研究上述
性状的遗传特性，进行了如表所示的杂交实验。另外，拟用乙组F1自交获得的F2中所有锯齿叶绿粒植株的
叶片为材料，通过PCR 检测每株个体中控制这2 种性状的所有等位基因，以辅助确定这些基因在染色体上
的相对位置关系。预期对被检测群体中所有个体按PCR 产物的电泳条带组成（即基因型）相同的原则归类
后，该群体电泳图谱只有类型Ⅰ或类型Ⅱ，如图所示，其中条带③和④分别代表基因a 和d。已知各基因
的PCR 产物通过电泳均可区分，各相对性状呈完全显隐性关系，不考虑突变和染色体互换。
组
别
亲本杂交组合
F1的表型及比例。
甲
紫花矮茎黄粒×红花高茎绿
粒
紫花高茎黄粒∶红花高茎绿粒∶紫花矮茎黄粒∶红花矮茎绿粒=1 1 1 1
∶∶∶
乙
锯齿叶黄粒×锯齿叶绿粒
全部为光滑叶黄粒
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(1)据表分析，由同一对等位基因控制的2 种性状是 ，判断依据是 。
(2)据表分析，甲组F1随机交配，若子代中高茎植株占比为 ，则能确定甲组中涉及的2 对等位基因独
立遗传。
(3)图中条带②代表的基因是 ；乙组中锯齿叶黄粒亲本的基因型为 。若电泳图谱为类型Ⅰ，则
被检测群体在F2中占比为 。
(4)若电泳图谱为类型Ⅱ，只根据该结果还不能确定控制叶边缘形状和籽粒颜色的等位基因在染色体上的相
对位置关系，需辅以对F2进行调查。已知调查时正值F2的花期，调查思路： ；预期调查结果并得出
结论： 。（要求：仅根据表型预期调查结果，并简要描述结论）
【答案】(1) 花色和籽粒颜色 甲组子代中紫花的籽粒全是黄粒，红花的籽粒全是绿粒且颜色性状
和茎秆高度可以自由组合
(2)9/16
(3) A aaBBDD 1/4
(4) 统计F2所有个体的表现型和比例 若锯齿叶红花：锯齿叶紫花：光滑形紫花=1：1:2，则三对
基因位于一对同源染色体上；若光滑形紫花：光滑形红花：锯齿形紫花：锯齿形红花=6:3:6:1，则A/a、
D/d 位于一对同源染色体上，B/b 位于另一对染色体上。
【分析】1、根据乙组杂交后代全是黄粒可知，黄粒是显性性状，对应的基因型为D-。根据题干信息可知，
光滑形对应的基因型为A-B-，锯齿形对应的基因型为A-bb、aaB-、aabb。
2、根据甲组的子代中，紫花全是黄粒，红花全是绿粒可知，花色和籽粒颜色受一对等位基因控制。设茎
高的相关基因为E/e，根据子代中，四种表现型的比例为1:1:1:1 可知，亲本的基因型组合为：EeDd×eedd
或Eedd×eeDd。
3、根据电泳图谱，类型Ⅰ中有三种基因型，且有的个体没有a；类型Ⅱ中只有一种基因型，且均不含a。
【详解】（1）根据表格中甲组的杂交子代中，紫花的籽粒全是黄粒，红花的籽粒全是绿粒且颜色性状和
茎秆高度可以自由组合，结合题干信息“花色、茎高和籽粒颜色3 种性状的遗传只涉及2 对等位基因”可
知，花色和籽粒颜色是由一对等位基因控制的。
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（2）根据乙组杂交结果可知，黄粒是显性性状，用D 表示，设茎高的相关基因为E/e。若高茎为显性，则
甲组亲本的基因型组合为：Eedd×eeDd，E/e 和D/d 可能位于一对或两对同源染色体上，F1中茎高相关的
基因型及比例为Ee:ee=1:1，F1随机交配，子代中EE:Ee:ee=1:6:9，高茎E-植株占比为7/16。若高茎为隐
性性状，则甲组亲本的基因型组合为EeDd×eedd，F1中茎高相关的基因型及比例为Ee:ee=1:1，F1随
机交配，子代中高茎E-植株占比为9/16。故子代中高茎站9/16，说明两对基因独立遗传。
（3）类型Ⅰ中有三种基因型，且有的个体没有a；类型Ⅱ中只有一种基因型，且均不含a。根据乙组亲本
和子代的表现型可知，亲本中关于叶边缘的基因型组合aaBB 和AAbb，关于籽粒颜色的基因型组合为DD
和dd，亲本的基因型组合可能为aaBBDD×AAbbdd 或aaBBdd×AAbbDD，F1的基因型为AaBbDd。乙组F1
自交获得的F2中所有锯齿叶绿粒植株（dd）不外乎为A_bbdd、aaB_dd、aabbdd，电泳结果若为类
型Ⅰ，则该群体有三种基因型，若为类型Ⅱ，则只有一种基因型。若D/d、A/a 和B/b 位于三对同源染色体
上，则电泳结果应该有9 种基因型，与电泳结果不符；若三对基因位于一对同源染色体上，则F1中基因的
位置关系如图：
，若为①，则F2的锯齿叶绿粒植株的基因型只有一种，为
AAbbdd，对应类型Ⅱ。若为②，则F2的锯齿叶绿粒植株的基因型只有一种，为aaBBdd，与类型Ⅰ和Ⅱ均
不相符。若三对基因位于两对同源染色体上，则存在以下可能性，③A/a 和B/b 位于一对同源染色体上，
则F1中基因的位置关系如图：
，则F2的锯齿叶绿粒植株的基因型只有2 种基因
型：aaBBdd 和AAbbdd，与类型Ⅰ和Ⅱ均不相符。若A/a 和D/d 位于一对同源染色体上，则F1中基因的位
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置关系如图：
或
，若为④，则F2的锯齿叶绿粒植株的基因
型为AAbbdd，与类型Ⅱ相符；若为⑤，则F2的锯齿叶绿粒植株的基因型有三种，均为aa，与类型Ⅰ和Ⅱ
均不相符。若B/b 和D/d 位于一对同源染色体上，则F1中基因的位置关系如图：
或
，若为⑥，则F2的锯齿叶绿粒植株的基因型有三种：AAbbdd、Aabbdd、
aabbdd，与类型Ⅰ相符。若为⑦，则F2的锯齿叶绿粒植株的基因型只有一种：aaBBdd，与类型Ⅰ和Ⅱ均不
相符。上述假设中，符合类型Ⅰ的为⑥，乙组中锯齿叶黄粒亲本的基因型为aaBBDD。子代中有的个体含
有A，有的个体不含A，B/b 和D/d 相关的基因均为纯合子，电泳图中，有的个体含有条带②，据此推测条
带②代表的基因是A。若电泳图谱为类型Ⅰ，F1中基因的位置为⑥，子代中锯齿叶绿粒植株--bbdd 占1/4。
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（4）若电泳图为类型Ⅱ，则F1可能为
或
，要确定三对基因的位置
关系，可以统计F2所有个体的表现型和比例，若三对基因位于一对同源染色体上，则子代中锯齿叶红花
（AAbbdd）：锯齿叶紫花（aaBBDD）：光滑形紫花（AaBbDd）=1:1:2；若A/a、D/d 位于一对同源染色
体上，B/b 位于另一对染色体上，则子代中光滑形紫花（6AaB-Dd）：光滑形红花（3AAB-dd）：锯齿形
紫花（3aaB-DD、1aabbDD、2AabbDd）：锯齿形红花（1AAbbdd）=6:3:6:1。
【变式1-1】单个精子的DNA 提取技术可解决人类遗传学研究中因家系规模小而难以收集足够数据的问题。
为研究4 对等位基因在染色体上的相对位置关系，以某志愿者的若干精子为材料，用以上4 对等位基因的
引物，以单个精子的DNA 为模板进行PCR 后，检测产物中的相关基因，检测结果如表所示。已知表中该
志愿者12 个精子的基因组成种类和比例与该志愿者理论上产生的配子的基因组成种类和比例相同；本研究
中不存在致死现象，所有个体的染色体均正常，各种配子活力相同。
等位基因
A
a
B
b
D
d
E
e
单
个
精
子
编
号
1
+
+
+
2
+
+
+
+
3
+
+
+
4
+
+
+
+
5
+
+
+
6
+
+
+
+
7
+
+
+
8
+
+
+
+
9
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9
+
+
+
10
+
+
+
+
11
+
+
+
12
+
+
+
+
注“+”表示有；空白表示无
(1)表中等位基因A、a 和B、b 的遗传 （填“遵循”或“不遵循”）自由组合定律，依据是 。
据表分析， （填“能”或“不能”）排除等位基因A、a 位于X、Y 染色体同源区段上。
(2)已知人类个体中，同源染色体的非姐妹染色单体之间互换而形成的重组型配子的比例小于非重组型配子
的比例。某遗传病受等位基因B、b 和D、d 控制，且只要有1 个显性基因就不患该病。该志愿者与某女性
婚配，预期生一个正常孩子的概率为17/18，据此画出该女性的这2 对等位基因在染色体上的相对位置关系
图： 。（注：用“
”形式表示，其中横线表示染色体，圆点表示基因在染色体上的位置）。
(3)本研究中，另有一个精子的检测结果是：基因A、a，B、b 和D、d 都能检测到。已知在该精子形成过
程中，未发生非姐妹染色单体互换和染色体结构变异。从配子形成过程分析，导致该精子中同时含有上述
6 个基因的原因是 。
(4)据表推断，该志愿者的基因e 位于 染色体上。现有男、女志愿者的精子和卵细胞各一个可供
选用，请用本研究的实验方法及基因E 和e 的引物，设计实验探究你的推断。
①应选用的配子为： ；②实验过程：略；③预期结果及结论： 。
【答案】(1) 不遵循 结合表中信息可以看出，基因型为aB Ab=1 1
∶
∶，因而可推测，等位基因A、a
和B、b 位于一对同源染色体上。 能
(2)
(3)形成该精子的减数第一次分裂后期这三对等位基因所在的染色体没有正常分离而是进入到同一个次级精
母细胞中，此后该次级精母细胞进行正常的减数第二次分裂导致的
(4) X 或Y 卵细胞 若检测的卵细胞中有E 或e 基因，则可得出基因Ee 位于X 染色体上；若
检测的卵细胞中无E 或e 基因，则可得出基因Ee 位于Y 染色体上
【分析】基因自由组合定律的实质是：位于非同源染色体上的非等位基因的分离或自由组合是互不干扰的；
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在减数分裂过程中，同源染色体上的等位基因彼此分离的同时，非同源染色体上的非等位基因自由组合。
【详解】（1）题中显示，表中该志愿者12 个精子的基因组成种类和比例与该志愿者理论上产生的配子的
基因组成种类和比例相同，结合表中信息可以看出，基因型为aB Ab=1 1
∶
∶，因而可推测，等位基因A、a 和
B、b 位于一对同源染色体上，因而其遗传“不遵循”自由组合定律。表中显示含有e 的配子和不含e 的配
子的比例表现为1 1∶，因而可推测e 基因位于X 或Y 染色体上，根据表中精子类型和比例可以看出，A、a
与E、e 这两对等位基因表现为自由组合，因而能排除等位基因A、a 位于X、Y 染色体同源区段上。
（2）统计结果显示，该志愿者关于B、b 和D、d 的配子比例为Bd bD BD bd=2 2 1 1
∶
∶
∶
∶∶∶，某遗传病受等位基
因B、b 和D、d 控制，且只要有1 个显性基因就不患该病。该志愿者与某女性婚配，预期生一个正常孩子
的概率为17/18，即生出患病孩子bbdd 的概率为1/18=1/6×1/3，说明该女性产生bd 的卵细胞的比例为1/3，
则BD 配子比例也为1/3，二者共占2/3，均属于非重组型配子，说明该女性体内的相关基因处于连锁关系，
即应该为B 和D 连锁，b 和d 连锁，据此画出该女性的这2 对等位基因在染色体上的相对位置关系图如下：
（3）根据表中的精子种类和比例可知，等位基因型A/a，B/b 和D/d 为连锁关系，而异常精子的形成过程
中，未发生非姐妹染色单体互换和染色体结构变异。则从配子形成过程分析，导致该精子中同时含有上述
6 个基因的原因是形成该精子的减数分裂中，减数第一次分裂后期这三对等位基因所在的染色体没有正常
分离而是进入到同一个次级精母细胞中，此后该次级精母细胞进行正常的减数第二次分裂导致的。
（4）根据题（1）分析，该志愿者的基因e 位于X 或Y 染色体上。现有男、女志愿者的精子和卵细胞各一
个可供选用，由于要用本研究的实验方法，且选用男性的精子无法确定等位基因位于X 染色体还是Y 染色
体，因此应该选择女志愿者的卵细胞进行实验。用E 和e 的引物，以卵细胞的DNA 为模板进行PCR 后，
检测产物中的相关基因。③若检测的卵细胞中有E 或e 基因，则可得出基因E/e 位于X 染色体上；若检测
的卵细胞中无E 或e 基因，则可得出基因E/e 位于Y 染色体上。
【变式1-2】果蝇的正常眼与无眼是1 对相对性状，受1 对等位基因控制，要确定该性状的遗传方式，需从
基因与染色体的位置关系及显隐性的角度进行分析。以正常眼雌果蝇与无眼雄果蝇为亲本进行杂交，根据
杂交结果绘制部分后代果蝇的系谱图，如图所示。不考虑致死、突变和X、Y 染色体同源区段的情况。
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(1)据图分析，关于果蝇无眼性状的遗传方式，可以排除的是 。若控制该性状的基因位于X 染色体上，
Ⅲ-1 与Ⅲ-2 杂交的子代中正常眼雄果蝇的概率是 。
(2)用Ⅱ-1 与其亲本雄果蝇杂交获得大量子代，根据杂交结果 （填“能”或“不能”）确定果蝇正常
眼性状的显隐性，理由是 。
(3)以系谱图中呈现的果蝇为实验材料设计杂交实验，确定无眼性状的遗传方式。（要求：①只杂交一次；
②仅根据子代表型预期结果；③不根据子代性状的比例预期结果）实验思路： ；预期结果并得出
结论： 。
(4)若果蝇无眼性状产生的分子机制是由于控制正常眼的基因中间缺失一段较大的DNA 片段所致，且该对
等位基因的长度已知。利用PCR 及电泳技术确定无眼性状的遗传方式时，只以Ⅱ-3 为材料，用1 对合适的
引物仅扩增控制该对性状的完整基因序列，电泳检测PCR 产物，通过电泳结果 （填“能”或“不
能”）确定无眼性状的遗传方式，理由是 。
【答案】(1) 伴X 染色体显性遗传、伴Y 染色体遗传 3/8
(2) 不能 无论正常眼是显性还是隐性，子代雌雄果蝇中正常眼与无眼的比例均为1:1
(3) Ⅱ-2（或：Ⅱ-1；或：Ⅱ-4）与Ⅱ-3 果蝇杂交，观察子代表型 若子代全为正常眼果蝇，则为常
染色体显性遗传；若子代出现无眼雌果蝇，则为常染色体隐性遗传；若子代无眼果蝇全为雄性，则为伴X
染色体隐性遗传
(4) 不能 无论是常染色体显性遗传还是伴X 染色体隐性遗传，其PCR 产物电泳后都仅出现一个
条带，且对应的均为正常眼基因的长度
【分析】不考虑致死、突变和X、Y 同源区段遗传，果蝇的有眼与无眼可能是常染色体显性或常染色体隐
性或伴X 染色体显性、伴X 染色体隐性遗传。假设控制正常眼和无眼性状的基因由A/a 控制。
【详解】（1）题干中已经排除了致死、突变和X、Y 同源区段遗传，Ⅰ-1 正常眼雌果蝇与Ⅰ-2 无眼雄果蝇
杂交，Ⅱ雌果蝇出现正常眼，说明该性状的遗传不可能为伴X 显性遗传，如果是伴X 显性遗传，雌果蝇均
为无眼;Ⅰ-4 正常眼雌果蝇与Ⅰ-3 无眼雄果蝇杂交，Ⅱ-3 雄果蝇出现正常眼，说明该性状的遗传不可能为伴
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Y 遗传，如果是伴Y 遗传，Ⅱ-3 雄果蝇应为无眼。若控制该性状的基因位于X 染色体上，则无眼为隐性性
状，Ⅰ-2 的基因型为XaY，Ⅱ-2 的基因型为XAXa，Ⅱ-3 基因型为XAY，则Ⅲ-2 的基因型为1/2XAXA、
1/2XAXa，Ⅲ-1 基因型为XAY，两者杂交，卵细胞的基因型及比例为XA X
∶
a=3 1∶，精子的基因型及比例为
XA Y=1 1
∶
∶，后代正常眼雄果蝇的概率为3/4×1/2=3/8。
（2）图示无眼性状的遗传方式可能是伴X 隐性遗传、常染色体显性遗传、常染色体隐性遗传。如果无眼
性状为隐性性状，基因位于X 染色体上，Ⅰ-2 的基因型为XaY，Ⅱ-1 的基因型为XAXa，两者杂交，后代数
量足够多，后代基因型及比例为XAXa： XaXa：XAY：XaY=1：1：1：1，表型为正常眼雌性：无眼雌性：
正常眼雄性：无眼雄性=1：1：1：1；如果位于常染色体上，Ⅰ-2 的基因型为aa，Ⅱ-1 的基因型为Aa，两
者杂交，后代数量足够多，后代基因型及比例为Aa：aa =1：1，表型为正常眼：无眼=1：1，雌雄比例为
1:1，正常眼雌性：无眼雌性：正常眼雄性：无眼雄性=1：1：1：1；如果无眼性状为显性性状，基因只能
位于常染色体上，Ⅰ-2 的基因型为Aa，Ⅱ-1 的基因型为aa，两者杂交，后代数量足够多，后代基因型及
比例也为Aa：aa =1：1，表型为正常眼：无眼=1：1，雌雄比例为1:1，正常眼雌性：无眼雌性：正常眼雄
性：无眼雄性=1：1：1：1，故不能判断无眼性状的显隐性关系。
（3）若要确定无眼性状的遗传方式，可通过测交或者杂交的方式判断，根据题干信息只杂交一次杂交、
仅根据子代表型预期结果，不涉及子代性状分离比的条件，测交是在已知相对性状显隐性的条件下进行的，
不适用于本题。故选择Ⅱ-2 和Ⅱ-3 杂交的方式来判断。如无眼性状的遗传为伴X 隐性遗传，Ⅱ-2 和Ⅱ-3 的
基因型为XAXa×XAY，后代雌果蝇均为正常眼、雄果蝇有正常眼和无眼，只有雄果蝇有无眼性状；如无眼
性状为常染色体隐性遗传，Ⅱ-2 和Ⅱ-3 的基因型为Aa×Aa，后代雌蝇、雄蝇既有正常眼也有无眼；如无眼
性状为常染色体显性遗传，Ⅱ-2 和Ⅱ-3 的基因型为aa×aa，后代雌蝇、雄蝇都只有正常眼。
（4）若无眼性状产生的分子机制是由正常眼基因缺失一段较大的DNA 片段所致，则无眼基因的长度比正
常眼基因短。若无眼性状的遗传为伴X 隐性遗传，Ⅱ-3 的基因型为XAY，PCR 扩增后，产物只有一条显示
带（A 为正常基因）；若无眼性状的遗传常染色体显性遗传，Ⅱ-3 的基因型为aa，PCR 扩增后电泳的产物
也有一条显示带（a 为正常基因），两者位置相同；若无眼性状的遗传常染色体隐性遗传，Ⅱ-3 的基因型
为Aa，PCR 扩增后电泳的产物有两条显示带，故根据电泳结果不能确定无眼性状的遗传方式。
考点三 生命活动调节专题
【例1】由肝细胞合成分泌、胆囊储存释放的胆汁属于消化液，其分泌与释放的调节方式如图所示。
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(1)图中所示的调节过程中，迷走神经对肝细胞分泌胆汁的调节属于神经调节，说明肝细胞表面有 。
肝细胞受到信号刺激后，发生动作电位，此时膜两侧电位表现为 。
(2)机体血浆中大多数蛋白质由肝细胞合成。肝细胞合成功能发生障碍时，组织液的量 （填“增加”
或“减少”）。临床上可用药物A 竞争性结合醛固酮受体增加尿量，以达到治疗效果，从水盐调节角度分
析，该治疗方法使组织液的量恢复正常的机制为 。
(3)为研究下丘脑所在通路胆汁释放量是否受小肠Ⅰ细胞所在通路的影响，据图设计以下实验，已知注射各
试剂所用溶剂对实验检测指标无影响。
实验处理：一组小鼠不做注射处理，另一组小鼠注射 （填序号）。①ACh 抑制剂②CCK 抗体
③ACh 抑制剂+CCK 抗体
检测指标：检测两组小鼠的 。
实验结果及结论：若检测指标无差异，则下丘脑所在通路不受影响。
【答案】(1) 迷走神经递质受体 外负内正
(2) 增加 药物A 竞争性结合醛固酮受体，抑制醛固酮的作用，减少肾小管和集合管对钠离子的重
吸收，促进钠离子的排泄，从而增加尿量，使组织液的量恢复正常
(3)
②
胆汁释放量
【分析】由图可知，食物通过促进下丘脑相关通路，增加Ach 的释放，同时通过小肠Ⅰ细胞通路，增加
CCK 的释放，二者均可作用与肝细胞分泌胆汁，后者汉能促进胆囊平滑肌收缩，进一步促进胆囊胆汁的释
放。
【详解】（1）迷走神经对肝细胞分泌胆汁的调节属于神经调节，说明肝细胞表面有迷走神经递质受体。
发生动作电位膜两侧电位表现为外负内正。
（2）肝细胞合成功能发生障碍时，血浆蛋白减少，血浆渗透压降低，水分大量渗透到组织液，组织液的
量增加，导致组织水肿。药物A 竞争性结合醛固酮受体，减少醛固酮的作用，从而减少肾小管对钠离子的
重吸收，增加尿量，使组织液的量恢复正常。
（3）由图可知，小肠Ⅰ细胞所在通路相关的物质是CCK，即自变量是是否注射CCK，因变量是胆囊释放
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胆汁的量。所以实验处理：一组小鼠不做注射处理，另一组小鼠注射CCK 抗体。检测指标：检测两组小
鼠的胆汁释放量。
【变式1-1】研究显示，糖尿病患者由于大脑海马神经元中蛋白Tau 过度磷酸化，导致记忆力减退。细胞自
噬能促进过度磷酸化的蛋白Tau 降解，该过程受蛋白激酶cPKCγ 的调控。为探究相关机理，以小鼠等为材
料进行了以下实验。
实验I：探究高糖环境和蛋白激酶cPKCγ 对离体小鼠海马神经元自噬的影响。配制含有5mmol/L 葡萄糖的
培养液模拟正常小鼠的体液环境。将各组细胞分别置于等量培养液中，A 组培养液不处理，B 组培养液中
加入75mmol/L 的X 试剂1mL，C 组培养液中加入75mmol/L 葡萄糖溶液1mL。实验结果见图甲。
实验Ⅱ：通过水迷宫实验检测小鼠的记忆能力，连续5 天测量4 组小鼠的逃避潜伏期，结果见图乙。逃避
潜伏期与记忆能力呈负相关，实验中的糖尿病记忆力减退模型小鼠（TD 小鼠）通过注射药物STZ 制备。
(1)人体中血糖的来源有 （答出2 个方面的来源即可）。已知STZ 是通过破坏某种细胞引起了小鼠
血糖升高，据此推测，这种细胞是 。
(2)实验I 的C 组中，在含5mmol/L 葡萄糖的培养液中加入75mmol/L 葡萄糖溶液后，细胞吸水、体积变大，
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说明加入该浓度葡萄糖溶液后培养液的渗透压 （填“升高”或“降低”），B 组实验结果可说
明渗透压的变化对C 组结果 （填“有”或“没有”）干扰。图甲中A 组和C 组的实验结果说明
蛋白激酶cPKCγ 对海马神经元自噬水平的影响是
(3)图乙中a、b 两条曲线所对应的实验动物分别是 （填标号）。
①正常小鼠 ②敲除cPKCγ 基因的小鼠 ③TD 小鼠 ④敲除cPKCγ 基因的TD 小鼠
(4)对TD 小鼠进行干预后，小鼠的记忆能力得到显著提高。基于本研究，写出2 种可能的干预思路：
。
【答案】(1) 食物中糖类的消化吸收、肝糖原分解、脂肪等非糖物质转化 胰岛B 细胞
(2) 降低 没有 在葡萄糖浓度正常时，蛋白激酶cPKCγ 对自噬水平无明显影响；在高浓度葡
萄糖条件下，蛋白激酶cPKCγ 能提高细胞自噬水平
(3)④③
(4)①抑制Tau 磷酸化
②提高蛋白激酶cPKCγ 的活性；降低血糖（注射胰岛素）；提高自噬水平
【分析】由图乙可知，a 曲线变化平缓，应对应正常小鼠，b 曲线变化相对快些，应对应TD 小鼠，但
cPKCγ 基因正常，所以缓于cd 两曲线。
【详解】（1）人体中血糖可通过食物中糖类的消化吸收、肝糖原分解、脂肪等非糖物质转化提供。某种
细胞破坏而导致血糖升高，说明胰岛素分泌不足，推测这种细胞为胰岛B 细胞。
（2）在含5mmol/L 葡萄糖的培养液中加入75mmol/L 葡萄糖溶液后，细胞吸水、体积变大，说明加入该浓
度葡萄糖溶液后培养液的渗透压降低。B 组较A 组而言，自噬水平相对值不变，说明渗透压的变化对C 组
结果没有干扰。由题意可知，细胞自噬能促进过度磷酸化的蛋白Tau 降解，该过程受蛋白激酶cPKCγ 的调
控，三组的实验结果说明在葡萄糖浓度正常时，蛋白激酶cPKCγ 对自噬水平无明显影响；在高浓度葡萄糖
条件下，蛋白激酶cPKCγ 能提高细胞自噬水平。
（3）逃避潜伏期与记忆能力呈负相关，图乙中a、b 两条曲线逃避潜伏期较长，说明记忆力较差。蛋白
Tau 过度磷酸化，导致记忆力减退，细胞自噬能促进过度磷酸化的蛋白Tau 降解。由（2）可知，蛋白激酶
cPKCγ 促进海马神经元自噬，所以敲除cPKCγ 基因后，细胞自噬过程受阻，记忆力减退。图中a 曲线逃避
潜伏期最长，说明记忆力最差，对应敲除cPKCγ 基因的TD 小鼠，b 曲线对应TD 小鼠，其cPKCγ 基因正
常，逃避潜伏期低于敲除cPKCγ 基因的TD 小鼠。d 对应正常小鼠，C 组对应敲除cPKCγ 基因的小鼠。
（4）由题意可知，由于糖尿病导致小鼠记忆力减退，所以可通过注射胰岛素降低血糖使小鼠记忆力得到
提高，也可通过抑制Tau 磷酸化、提高蛋白激酶cPKr 的活性、或使cPKCγ 基因过量表达，提高自噬水平
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达到提升记忆力的作用。
【变式1-2】迷走神经是与脑干相连的脑神经，对胃肠的蠕动和消化腺的分泌活动起促进作用，还可通过
一系列过程产生抗炎效应，如图所示。
分组
处理
TNF-α 浓
度
甲
腹腔注射生理盐水
+
乙
腹腔注射LPS
++++
丙
腹腔注射LPS+A 处理
++
注：“+”越多表示浓度越高
(1)迷走神经中促进胃肠蠕动的神经属于 （填“交感神经”或“副交感神经”）。交感神经和副交感
神经对同一器官的作用通常是相反的，其意义是 。
(2)消化液中的盐酸在促进消化方面的作用有 、 、 。（答出3 种作用即可）
(3)研究人员对图中抗炎过程进行了相关实验，实验分组及结果见表。通过腹腔注射脂多糖（LPS）可使大
鼠出现炎症，检测TNF-α 浓度可评估炎症程度。据图分析，若丙组的A 处理仅在肠巨噬细胞内起作用，推
测A 处理的3 种可能的作用机制： ； ； 。
【答案】(1) 副交感神经 可以使机体对外界刺激作出更精确的反应，使机体更好地适应环境的变
化。
(2) 为胃蛋白酶提供适宜pH
使食物中的蛋白质变性 使促胰液素分泌增加（或其他合理答案，以上三个空的答案顺序可颠
倒）
(3) 抑制TNF-α 合成 抑制TNF-α 释放 增加N 受体数量（或其他合理答案，以上三个空的
答案顺序可颠倒）
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【分析】外周神经系统包括脑神经和脊神经，它们都含有传入神经(感觉神经)和传出神经(运动神经)。传出
神经又可分为支配躯体运动的神经(躯体运动神经)和支配内脏器官的神经(内脏运动神经），其中内脏运动
神经的活动不受意识支配，称为 自主神经系统。
【详解】（1）当人处于安静状态时，副交感神经活动占据优势，此时，心跳减慢，但胃肠的蠕动和消化
液的分泌会加强，有利于食物的消化和营养物质的吸收；自主神经系统自主神经系统由交感神经和 副交
感神经两部分组成。它们的作用通常是相反的，可以使机体对外界刺激作出更精确的反应，使机体更好地
适应环境的变化。
（2）盐酸在促进消化方面可以有以下作用：使蛋白质变性，有利于蛋白酶与之结合；提供胃蛋白酶发挥
催化作用的适宜pH；刺激小肠黏膜产生促胰液素，促进胰液分泌，进而促进消化。
（3）结合图示可知，丙组的TNF-α 浓度低，炎症程度低于乙组，TNF-α 作为一种细胞因子，化学成分是
一种蛋白质，仅考虑A 在肠巨噬细胞内起作用，可能的原因是抑制TNF-α 合成；抑制TNF-α 释放；增加N
受体数量。
考点四 生物与环境专题
【例1】研究群落时，不仅要调查群落的物种丰富度，还要比较不同群落的物种组成。β 多样性是指某特定
时间点，沿某一环境因素梯度，不同群落间物种组成的变化。它可用群落a 和群落b 的独有物种数之和与
群落a、b 各自的物种数之和的比值表示。
(1)群落甲中冷杉的数量很多，据此 （填“能”或“不能”）判断冷杉在该群落中是否占据优势。群
落甲中冷杉在不同地段的种群密度不同，这体现了群落空间结构中的 。从协同进化的角度分析，冷
杉在群落甲中能占据相对稳定生态位的原因是 。
(2)群落甲、乙的物种丰富度分别为70 和80，两群落之间的β 多样性为0.4，则两群落的共有物种数为
（填数字）。
(3)根据β 多样性可以科学合理规划自然保护区以维系物种多样性。群落丙、丁的物种丰富度分别为56 和
98，若两群落之间的β 多样性高，则应该在群落 （填“丙”“丁”或“丙和丁”）建立自然保护区，
理由是 。
【答案】(1) 不能 水平结构 冷杉与其他物种在长期的自然选择过程中，相互适应、相互依
存，形成了相对稳定的生态关系
(2)45
(3) 丙和丁 在群落丙和丁建立自然保护区，可以保护更多的物种，维系物种多样性
【分析】由题意可知，β 多样性可用群落a 和群落b 的独有物种数之和与群落a、b 各自的物种数之和的比
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值表示，则计算两群落共有物种数，可以使用以下公式：共有物种数=(群落甲物种数＋群落乙物种数)×β
多样性。
【详解】（1）判断冷杉是否占据优势，不能仅仅根据数量多少，还需要考虑其他因素，如冷杉在群落中
的生态作用、与其他物种的关系等。群落空间结构包括水平结构和垂直结构，冷杉在不同地段的种群密度
不同，体现了群落的水平结构。冷杉能在群落甲中占据相对稳定的生态位，是因为它与其他物种之间存在
竞争和互利共生关系，通过协同进化，冷杉适应了群落的环境，与其他物种形成了相对稳定的生态关系。
（2）由题意可知，β 多样性可用群落a 和群落b 的独有物种数之和与群落a、b 各自的物种数之和的比值表
示，则计算两群落共有物种数，可以使用以下公式：独有物种数之和=(群落甲物种数＋群落乙物种数)×β
多样性，将题目中的数据代入公式，得到：独有物种数之和=(70 + 80) ×0.4 = 60，因此，两群落共有物种数
为[70 + 80-60]/2=45。
（3）β 多样性高表示两群落之间的物种组成差异较大，在这种情况下，在群落丙和丁建立自然保护区可以
保护更多的物种。这是因为自然保护区的建立可以保护物种的栖息地和生态环境，减少人类活动对物种的
干扰和破坏，从而维系物种的多样性。在群落丙和丁建立自然保护区，可以将两个群落的物种都纳入保护
范围，更好地保护生物多样性。
【变式1-1】研究群落中植物类群的丰富度时；不仅要统计物种数，还要统计物种在群落中的相对数量。
群落中某一种植物的个体数占该群落所有植物个体数的百分比可用相对多度表示。在某退耕农田自然演替
过程中，植物物种甲、乙和丙分别在不同阶段占据优势，它们的相对多度与演替时间的关系如图所示。
(1)该群落演替与在火山岩上进行的群落演替相比，除了演替起点的不同，区别还在于该群落演替类型
（答出2 点区别即可）
(2)在研究该群落植物类群丰富度的过程中，统计丙的相对数量采用了记名计算法。根据记名计算法适用对
象的特点分析，丙的特点是 。
(3)据图分析，第30 年至第50 年乙种群密度的变化是 （填“增大”“减小”或“不能确
定”），原因是 。
(4)该农田退耕前后的变化，说明人类活动对群落演替的影响是 。
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【答案】(1)时间短，速度较快
(2)个体较大，种群数量有限
(3) 不能确定 由于30-50 年丙的相对多度在增加，故无法确定该群落总的植物个体数的变化，相
应的，虽然乙植物占比（相对多度）在减小，但无法确定其具体的种群密度在减小，可能只是丙个体数目
增加的更快，占比更多，优势取代
(4)人类活动会使群落演替按照不同于自然演替的方向和速度进行
【分析】初生演替：是指一个从来没有被植物覆盖的地面，或者是原来存在过植被，但是被彻底消灭了的
地方发生的演替。初生演替的一般过程是裸岩阶段→地衣阶段→苔藓阶段→草本植物阶段→灌木阶段→森
林阶段。
次生演替：原来有的植被虽然已经不存在，但是原来有的土壤基本保留，甚至还保留有植物的种子和其他
繁殖体的地方发生的演替，次生演替的一般过程是草本植物阶段→灌木阶段→森林阶段。
【详解】（1）退耕农田自然演替是在有一定植被的基础上进行的，为次生演替，火山岩上进行的群落演
替为初生演替。初生演替比次生演替经历的时间长，速度较缓慢，次生演替的影响因素是要是人类活动，
而初生演替的影响因素是自然元素。
（2）记名计算法是指在一定面积的样地中，直接数出各种群的个体数目，这一般用于个体较大、种群数
量有限的群落。
（3）群落中某一种植物的个体数占该群落所有植物个体数的百分比可用相对多度表示，第30 年至第50 年
乙种群的相对多度下降，图中纵坐标为相对多度，是该种植物个体数所占百分比，而不是具体的数目，其
变化无法直接反映种群密度的变化。由于30-50 年丙的相对多度在增加，故无法确定该群落总的植物个体
数的变化，相应的，虽然乙植物占比（相对多度）在减小，但无法确定其具体的种群密度在减小，可能只
是丙个体数目增加的更快，占比更多，优势取代。
（4）该农田退耕前后的变化，说明人类活动往往会使群落演替按照不同于自然演替的方向和速度进行。
【变式1-2】在一个群落中随机选取大量样方，某种植物出现的样方数占全部样方数的百分比为该物种的
频度，频度分级标准如表所示。在植物种类分布均匀且稳定性较高的生物群落中，各频度级植物物种数在
该群落植物物种总数中的占比呈现一定的规律，如图所示。
频度
级
1%~20%21%~40%
41%~60%
AB
C
20
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61%~80%
81%~100%
D
E
(1)若植物甲为该群落的优势种，则植物甲的频度最可能属于 级，而调查发现该频度级中的植物乙不
是优势种，则乙的种群密度和分布范围的特点分别是 、 。
(2)若某草地植物物种的频度级符合上图所示比例关系，且属于D 频度级的植物有16 种，则该草地中植物
类群的丰富度为 种。
(3)若研究植物甲的生态位，通常需要研究的因素有______（填标号）。
A．甲在该区域出现的频率
B．甲的种群密度
C．甲的植株高度
D．甲与其他物种的关系
(4)随着时间的推移，群落可能会发生演替。群落演替的原因是 。
【答案】(1) E 小
广
(2)200
(3)ABCD
(4)环境不断变化；生物本身不断的繁殖，迁移或者迁徙；种内与种间关系的改变；人类活动的干扰
【分析】生态位：
1、概念：一个物种在群落中的地位和作用，包括所处的空间位置、占用资源的情况以及与其他物种的关
系等。
2、研究内容： (1) 植物：在研究领域内的出现频率、种群密度、植株高度以及与其他物种的关系等。(2)
动物：栖息地、食物、天敌以及与其他物种的关系等。
【详解】（1）优势种是指群落中占优势的种类，它包括群落每层中在数量上最多、体积上最大、对生境
影响最大的种类，而某种植物出现的样方数占全部样方数的百分比为该物种的频度，因此若植物甲为该群
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落的优势种，则植物甲的频度最可能属于E 级。调查发现E 级中的植物乙不是优势种，说明植物乙的种群
密度小，同时说明植物乙在整个群落中分布范围广。
（2）由图可知，D 频度级物种数所占百分比为8%，属于D 频度级的植物有16 种，则该草地中植物类群
的丰富度为16÷8%=200 种。
（3）研究植物的生态位，通常要研究它在该区域出现的频率、种群密度、植株高度等特征，同时也要研
究它与其他物种的关系。
故选ABCD。
（4）群落演替的原因：①环境不断变化，为群落中某些物种提供有利的繁殖条件，但对另一些物种生存
产生不利影响。②生物本身不断的繁殖，迁移或者迁徙。③种内与种间关系的改变。④人类活动的干扰：
人对生物群落的影响远远超过其他的自然因素。
考点五 基因工程专题
【例1】研究发现基因L 能够通过脱落酸信号途径调控大豆的逆境响应。利用基因工程技术编辑基因L，
可培育耐盐碱大豆品系。在载体上的限制酶BsaI 切点处插入大豆基因L 的向导DNA 序列，将载体导入大
豆细胞后，其转录产物可引导核酸酶特异性结合基因组上的目标序列并发挥作用。载体信息、目标基因L
部分序列及相关结果等如图所示。
(1)用PCR 技术从大豆基因组DNA 中扩增目标基因L 时，所用的引物越短，引物特异性越 （填
“高”或“低”）。限制酶在切开DNA 双链时，形成的单链突出末端为黏性末端，若用BsaI 酶切大豆基
因组DNA，理论上可产生的黏性末端最多有 种。载体信息如图甲所示，经BsaI 酶切后，载体上保
留的黏性末端序列应为5'- -3'和5'- -3'。
(2)重组载体通过农杆菌导入大豆细胞，使用抗生素 筛选到具有该抗生素抗性的植株①∶④。为了鉴
定基因编辑是否成功，以上述抗性植株的DNA 为模板，通过PCR 扩增目标基因L，部分序列信息及可选
用的酶切位点如图乙所示，PCR 产物完全酶切后的电泳结果如图丙所示。据图可判断选用的限制酶是
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，其中纯合的突变植株是 （填序号）。
(3)实验中获得1 株基因L 成功突变的纯合植株，该植株具有抗生素抗性，检测发现其体细胞中只有1 条染
色体有T-DNA 插入。用抗生素筛选这个植株的自交子代，其中突变位点纯合且对抗生素敏感的植株所占比
例为 ，筛选出的敏感植株可用于后续的品种选育。
【答案】(1) 低 256 GTTT CAAT
(2) 卡那霉素 Sac Ⅰ ④
(3)1/4
【分析】1、基因工程的基本操作程序包括目的基因的筛选与获取，基因表达载体的构建，将目的基因导
入受体细胞和目的基因的检测与鉴定。
2、PCR 是一项根据DNA 半保留复制的原理，在体外提供参与DNA 复制的各种组分与反应条件，对目的
基因的核苷酸序列进行大量复制的技术，利用PCR 可以快速的获取和扩增目的基因。
【详解】（1）引物是一小段能与DNA 母链的一段碱基序列互补配对的短单链核酸，用于PCR 的引物长度
通常为20~30 个核苷酸。由此可知，在利用PCR 技术从大豆基因组DNA 中扩增目的基因时，所用的引物
越短，则引物的特异性就越低。根据题意可知，限制酶在切开DNA 双链时，形成的单链突出末端为黏性
末端，若用BsaI 酶切大豆基因组DNA，图中给出的只是载体信息，大豆基因组无法从图中看出。只能根
据理论来推测，BsaI 切割产生的黏性末端是NNNN，四个碱基最多可能有256 种排列顺序，故答案应为
256。根据图甲所示的载体信息，经BsaI 酶切后，载体上保留的黏性末端序列应为5'-GTTT-3'和5'-
CAAT-3'。
（2）根据图示信息可知，重组载体通过农杆菌导入大豆细胞当中的片段包含了卡那霉素抗性基因，因此
可以通过使用卡那霉素筛选到具有该抗生素抗性的植株。根据图甲可知，目标基因L 的目标序列跟突变序
列之间的差异只有在Sac Ⅰ酶切位点上存在差异，BamH Ⅰ和EcoR Ⅰ这两个酶切位点完全相同，根据图丙及
题意可知，所展示的电泳结果可知，要以上述抗性植株的DNA 为模板，通过PCR 扩增目标基因L，并对
PCR 产物完全酶切后进行电泳从而判断植株含有的是目标序列还是突变序列，因此只能选用限制酶Sac Ⅰ，
限制酶Sac Ⅰ在突变序列存在酶切位点，但是目标序列没有，因此经过该酶酶切后突变序列的电泳条带会出
现两条，目标序列是一条带，根据图丙结果可知，只有④为纯和突变的植株。
（3）根据题意可知，在实验当中获得了一株基因l 成功突变的纯合之中，已知该植株具有抗生素抗性，经
过检测发现其体细胞中只有一条染色体含有T-DNA 插入。根据图示可知，抗生素抗性基因在T-DNA 片段
上，因此如果用抗生素来筛选该植株进行自交，可知其配子中含有抗生素抗性基因的比例为1/2，不含T-
DNA（对抗生素敏感）的配子比例为1/2，因此突变位点纯合且对抗生素敏感的植株所占比例应该为
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1/2×1/2=1/4，纯突变位点纯合且具有抗生素抗性的植株所占比例应该为3/4，可以筛选出的敏感植株可用于
后续的品种选育。
【变式1-1】科研人员构建了可表达J-V5 融合蛋白的重组质粒并进行了检测，该质粒的部分结构如图甲所
示，其中V5 编码序列表达标签短肽V5。
(1)与图甲中启动子结合的酶是 。除图甲中标出的结构外，作为载体，质粒还需具备的结构有
（答出2 个结构即可）。
(2)构建重组质粒后，为了确定J 基因连接到质粒中且插入方向正确，需进行PCR 检测，若仅用一对引物，
应选择图甲中的引物 。已知J 基因转录的模板链位于b 链，由此可知引物F1 与图甲中J 基因的
（填“a 链”或“b 链”）相应部分的序列相同。
(3)重组质粒在受体细胞内正确表达后，用抗J 蛋白抗体和抗V5 抗体分别检测相应蛋白是否表达以及表达
水平，结果如图乙所示。其中，出现条带1 证明细胞内表达了 ，条带2 所检出的蛋白
（填“是”或“不是”）由重组质粒上的J 基因表达的。
【答案】(1) RNA 聚合酶 限制酶切割位点、标记基因、复制原点等
(2) F2和R1或F1与R2
a 链
(3) J-V5 融合蛋白 不是
【分析】基因工程的关键步骤是构建基因表达载体，基因表达载体主要由启动子、目的基因、标记基因和
终止子组成，其中标记基因用于筛选重组DNA 分子，可以是四环素、氨苄青霉素等抗性基因，也可以是
荧光蛋白基因或产物能显色的基因。
【详解】（1）基因表达载体的构建启动子是为了启动下游基因的“表达”，表达首先需要转录，因此
RNA 聚合酶识别和结合的部位才是转录的起始。作为运载体必须具备的条件：①要具有限制酶的切割位点；
②要有标记基因（如抗性基因），以便于重组后重组子的筛选；③能在宿主细胞中稳定存在并复制；④是
安全的，对受体细胞无害，而且要易从供体细胞分离出来，图中甲有启动子和终止子等，因此质粒还需具
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备的结构有限制酶的切割位点、标记基因、复制原点等。
（2）据图甲可知，引物F2与R1或F1与R2结合部位包含J 基因的碱基序列，因此推测为了确定J 基因连接
到质粒中且插入方向正确，进行PCR 检测时，若仅用一对引物，应选择图甲中的引物F2和R1或F1与R2。
b 是模板链，而根据图上启动子和终止子的位置可知转录方向是图上从左向右，对应的模板链方向应该是
3’-5'，非模板链（也就是a 链）是5'-3'；考虑到DNA 复制的方向是子链的5’-3'，引物基础上延伸的方向肯
定是5'-3'，所以引物结合的单链其方向是3'-5'；图中F1 是前引物，在左侧，所以其配对的单链是3’-5'的b
链，故其序列应该与a 链相应部分的序列相同。
（3）据图乙可知，用抗J 蛋白抗体和抗V5 抗体分别检测，均出现条带1，说明条带1 是J-V5 融合蛋白。
抗J 蛋白抗体检测出现条带2，抗V5 抗体检测不出现条带2，说明条带2 所检出的蛋白不是由重组质粒上
的融合的J 基因表达的。
【变式1-2】某种类型的白血病由蛋白P 引发，蛋白UBC 可使P 被蛋白酶识别并降解，药物A 可通过影响
这一过程对该病起到治疗作用。为探索药物A 治疗该病的机理，需构建重组载体以获得融合蛋白FLAG-P
和FLAG-P△。P△是缺失特定氨基酸序列的P，FLAG 是一种短肽，连接在P 或P△的氨基端，使融合蛋白
能与含有FLAG 抗体的介质结合，但不影响P 或P△的功能。
(1)为构建重组载体，需先设计引物，通过PCR 特异性扩增P 基因。用于扩增P 基因的引物需满足的条件是
、为使PCR 产物能被限制酶切割，需在引物上添加相应的限制酶识别序列，该限制酶识别序列应添加在引
物的 （填“3'端”或“5'端”）。
(2)PCR 扩增得到的P 基因经酶切连接插入载体后，与编码FLAG 的序列形成一个融合基因，如图甲所示，
其中“ATGTGCA”为P 基因编码链起始序列。将该重组载体导入细胞后，融合基因转录出的mRNA 序列正
确，翻译出的融合蛋白中FLAG 的氨基酸序列正确，但P 基因对应的氨基酸序列与P 不同。据图甲分析，
出现该问题的原因是 。修改扩增P 基因时使用的带有EcoRⅠ识别序列的引物来解决该问题，具体修
改方案是 。
(3)融合蛋白表达成功后，将FLAG-P、FLAG-P△、药物A 和UBC 按照图乙中的组合方式分成5 组。各组
样品混匀后分别流经含FLAG 抗体的介质，分离出与介质结合的物质并用UBC 抗体检测，检测结果如图
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丙所示。已知FLAG-P 和FLAG-P△不能降解UBC，由①②③组结果的差异推测，药物A 的作用是 ；
由②④组或③⑤组的差异推测，P△中缺失的特定序列的作用是 。
(4)根据以上结果推测，药物A 治疗该病的机理是 。
【答案】(1) 能与P 基因母链的一段碱基序列互补配对、短单链核酸
5'端
(2) P 基因编码链的第一个碱基与EcoRⅠ识别序列的最后两个碱基编码一个氨基酸，导致mRNA 的密
码子被错位读取。
在引物中的EcoRⅠ识别序列3'端添加1 个碱基
(3) 增强FLAG-P 与UBC 的结合 参与P 与UBC 的结合
(4)药物A 通过增强P 与UBC 结合促进P 降解。
【分析】PCR 过程：①变性：当温度上升到90℃以上时，双链DNA 解旋为单链；②温度下降到50℃左右
时，两种引物通过碱基互补配对与两条单链DNA 结合；③延伸：当温度上升到72℃左右时，溶液中的4
种脱氧核苷酸在耐高温的DNA 聚合酶的作用下，根据碱基互补配对原则合成新的DNA 链。
【详解】（1）引物是一小段能与DNA 母链的一段碱基序列互补配对的短单链核苷酸，因此设计扩增P 基
因的引物，需要两种引物分别与两条模板链3'端的碱基序列互补。DNA 聚合酶延伸时，是将脱氧核苷酸加
到引物的3'端，为了不破坏目的基因，该限制酶识别序列应添加在引物的5'端。
（2）融合基因转录出的mRNA 序列正确，翻译出的融合蛋白中FLAG 的氨基酸序列正确，但P 基因对应
的氨基酸序列与P 不同，说明P 基因翻译时出错。由图可看出，在转录出的mRNA 中，限制酶识别序列对
应的最后两个碱基与P 基因对应的第一个碱基构成一个密码子，导致读码框改变，翻译出的氨基酸序列改
变，可通过在EcoRⅠ识别序列3'端添加1 个碱基，使其碱基数目加上FLAG 的碱基数目为3 的倍数，这样
能保证P 基因转录出的mRNA 上的读码框不改变，能够正常翻译。
（3）①组仅添加UBC，处理后，用UBC 抗体检测，不出现杂交带；②组添加UBC 和FLAG-P，出现杂交
带；③组添加UBC、药物A 和FLAG-P，杂交带更加明显，说明药物A 的作用是促进UBC 与FLAG-P 的
结合。由②④组或③⑤组的差异在于②③组使用FLAG-P，出现杂交带；④⑤组使用FLAG-P△，不出现杂
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交带，据此推测P△中缺失的特定序列是与UBC 结合的关键序列。
（4）根据（3）的分析推测，药物A 促进UBC 与FLAG-P 的结合，从而促进蛋白P 被蛋白酶识别并降解，
达到治疗的目的。
【点睛】本题难点在于分析翻译出错的原因，需要结合翻译相关知识对图进行仔细分析方可得出结论。
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