（试卷满分为100分，考试时间90min）
一、单项选择题（共15道题，每题2分，共30分）
1. DNA是主要的遗传物质，下列与此相关的特征描述错误的是（ ）
A. “双螺旋”结构保证了遗传物质的稳定性
B. 遗传物质的多样性主要由碱基数目决定
C. “半保留”复制保持了遗传信息传递的准确性
D. 能产生可遗传的变异使后代获得遗传多样性
2. mRNA的碱基序列会控制其寿命（半衰期），不同mRNA的寿命各不相同。下列叙述错误的是（ ）
A. mRNA彻底水解产物为磷酸、脱氧核糖及碱基
B. mRNA的寿命与对应基因的碱基排列顺序有关
C. mRNA的寿命与翻译产生的蛋白质含量有关
D. mRNA的半衰期长短是调控基因表达的方式之一
3. 人体载脂蛋白apo-B基因在肝、肾细胞中控制合成的蛋白质含有4563个氨基酸，但在小肠细胞中控制合成的蛋白质仅有2153个氨基酸，原因是小肠细胞中的脱氨酶将apo-B的mRNA上的一个碱基C转变成了U，如图所示。下列相关叙述错误的是（ ）
A. 脱氨酶导致apo-B基因发生基因突变
B. 脱氨酶能识别并结合RNA的特定序列
C. UAA是终止密码子，导致翻译提前终止
D. 该机制导致同一基因控制合成不同蛋白质
4. 农作物的籽粒成熟后大部分掉落的特性称为落粒性，落粒性给水稻收获带来较大的困难。科研人员做了如图所示杂交实验，下列说法正确的是（ ）
A. 控制落粒性的两对基因位于同一染色体上
B. 杂合不落粒水稻自交后代不发生性状分离
C. F2中纯合不落粒水稻植株的比例为7/16
D. 野生稻多表现落粒，不利于水稻种群的繁衍
5. 下列有关基因突变的叙述，正确的是（ ）
A. 基因突变也可以是基因非编码区碱基序列的改变
B. 基因突变前后，基因间的位置关系也会发生改变
C. 只要发生基因突变，其控制的性状就发生改变
D. 基因突变具有多害性，无法作为进化的原材料
6. 枫糖尿病是一种单基因遗传病，患者氨基酸代谢异常。下图是某患者家系中部分成员的该基因带谱，以下推断错误的是（ ）
A. 该病为常染色体隐性遗传病
B. 2号携带该致病基因
C. 3号为杂合子的概率是2/3
D. 1和2再生患此病孩子的概率为1/4
7. 科学家比较了人类与黑猩猩等近缘灵长类动物染色体的差异，确认人类第2号同源染色体是由古猿的两对同源染色体融合而来，其余染色体数相同。人与这些灵长类动物在第4、5、12和17染色体上的倒位变异也存在一些差异。据此作出的推测，不合理的是（ ）
A. 人类可能比黑猩猩等近缘灵长类少了一对染色体
B. 人类与近缘灵长类染色体上存在不同排序的基因
C. 古猿进化为人的过程与2号染色体上的基因有关
D. 染色体数目和结构变异是导致生物进化的主要原因
8. 孔雀、鸳鸯等许多种类的鸟，其雄性个体的羽毛具有颜色鲜艳的条纹，以下哪一条是对这一特征能稳定遗传的最好解释（ ）
A. 条纹羽衣是鸟类躲避天敌良好的伪装，是鸟类对环境的适应
B. 雌性个体优先选择有条纹的雄性，导致控制这一性状的基因频率升高
C. 条纹羽衣具有颜色鲜艳的条纹，使这种鸟更容易被捕食者识别、捕食
D. 雌性对有条雄性的选择，使雄性个体易出现颜色鲜艳相关基因的突变
9. 下列生物技术操作对遗传物质的改造，不会遗传给子代的是（ ）
A. 将胰岛素基因表达质粒转入大肠杆菌，筛选获得基因工程菌
B. 将花青素代谢基因导入植物体细胞，经组培获得花色变异植株
C. 将肠乳糖酶基因导入奶牛受精卵，培育出产低乳糖牛乳的奶牛
D. 将腺苷酸脱氨酶基因转入淋巴细胞后回输患者，进行基因治疗
10. 下列关于各种酶的叙述，不正确的是（ ）
A. DNA连接酶能将2个具有末端互补的DNA片段连接在一起
B. PCR反应体系中的引物可作为DNA聚合酶作用的起点
C. 限制性内切酶可识别一段特殊的核苷酸序列，并在特定位点切割
D. 原核细胞RNA聚合酶以RNA为模板合成互补RNA
11. 下图是快速RT-PCR过程示意图，①和②为逆转录酶催化的逆转录过程，③是PCR过程。据图分析下列说法错误的是（ ）
A. 逆转录酶具有DNA聚合酶能力
B. ③PCR过程只需要引物b
C. RT-PCR可检测基因表达水平
D. RT-PCR可检测新冠病毒等RNA病毒
12. 某新型病毒是一种RNA病毒，医务工作者利用PCR技术进行病毒检测时，所使用的方法中合理的是（ ）
A. 用细菌培养基直接培养被测试者体内获取的病毒样本
B. 分析该病毒的RNA序列是设计PCR引物的前提条件
C. PCR扩增过程需使用RNA聚合酶和耐高温DNA聚合酶
D. 在恒温条件下进行PCR扩增避免温度变化导致酶失活
13. 下列关于动物细胞培养和植物组织培养的叙述，正确的是（ ）
A. 都需要无菌操作 B. 都需要使用胰蛋白酶
C. 都需要使用抗生素 D. 都需要含5%CO2的气体环境
14. 以下关于细胞工程的叙述错误的是（ ）
A. 植物组织培养的理论基础是植物细胞全能性
B. 动物细胞培养的理论基础是动物细胞核全能性
C. 植物体细胞杂交育种克服了远缘杂交不亲和的障碍
D. 单克隆抗体的制备需要利用动物细胞融合技术
15. 植物细胞表现出全能性的必要条件是（ ）
A. 脱离母体后，给予适宜的营养和其他外界条件
B. 将不同物种的体细胞融合成杂交细胞
C. 将成熟细胞的细胞核移植到去核的卵细胞内
D. 导入其他植物细胞的基因
二、非选择题（共5道题，共70分）
16. （14分）
合成生物学是指利用多种生物技术，让细胞来完成预先设想的各种任务。大肠杆菌（工程菌）可利用现成的有机物生产乙醇等作为生物燃料。为降低成本，研究人员重新设计了工程菌：将某微生物的固碳基因导入工程菌的基因组，使之能产生用于CO2固定和还原的酶，同时还”关闭”了三个参与异养代谢相关酶的基因；将能利用甲酸盐（可再生的储氢物质，具备廉价、易得、无毒、可降解等特性）的非天然酶基因导入工程菌，如下图所示。
将改造后的工程菌放在一定容积的培养基中，除水、无机盐、氮源外，还加入数量有限的糖类、一定浓度的甲酸盐，同时通入CO2浓度为10％的无菌空气；每天取2mL的培养基检测成分变化及工程菌的数量等，当菌体数量达到一个稳定值后，更换培养基，结果如图2。
请回答下列问题：
（1）未改造的大肠杆菌新陈代谢中，同化作用类型为______________；大肠杆菌的异化作用类型为兼性厌氧菌，结合题干信息陈述判断理由：______________。
（2）改造后的工程菌合成有机物的碳来自______________，除了调整大肠杆菌碳源的来源，还对其______________来源进行了改造。改造后的大肠杆菌可利用甲酸盐合成______________，进而驱动生物量的合成。
（3）从图2可知，改造后初期工程菌并不符合要求，请从同化作用类型角度分析理由：______________；培养至约___________天后，才获得符合要求的工程菌。
（4）请评价工程菌用于生物燃料生产的可行性，并说明理由：______________
17. （15分）
色氨酸是大肠杆菌合成蛋白质所必需的一种氨基酸。研究人员发现，在培养基中无论是否添加色氨酸，都不影响大肠杆菌的生长。
（1）研究发现，大肠杆菌有5个与色氨酸合成有关的基因。在需要合成色氨酸时，这些基因通过 ______________（过程）合成相关酶。
（2）进一步发现，在培养基中增加色氨酸后，大肠杆菌相关酶的合成量大大下降。经过测序，研究者发现了大肠杆菌色氨酸（trp）合成相关基因的结构（图1）。
①由图1可知，在培养基中有______________的条件下，trpR指导合成的抑制蛋白能够结合在操纵序列，从而阻止______________与启动子的结合，从而抑制色氨酸相关酶的合成。
②随着研究的深入，研究者发现，色氨酸合成相关基因转录后形成的mRNA的5’端有一段”无关序列”编码出的多肽不是色氨酸合成酶，但将这段多肽对应基因序列敲除后，发现色氨酸合成酶的合成出现了变化（图2）。由此可知，图1中的抑制蛋白的抑制作用是______________（填”完全的”或”不完全的”），推测”无关序列”的作用是_____________。
（3）”无关序列”包含具有一定反向重复特征4个区域，其转录出的mRNA序列，1中富含色氨酸的密码子，2和3可碱基互补配对，3和4也可碱基互补配对形成发卡结构（启动转录终止的信号）。
①当培养基缺乏色氨酸时，携带______________tRNA数量少，进入核糖体时间长，核糖体在mRNA上滑动慢，此时2、3区配对，RNA聚合酶继续转录，最终合成色氨酸。
②依据信息叙述在色氨酸浓度高时，色氨酸基因终止转录的机制：______________
（4）”无关序列”在控制大肠杆菌代谢的过程中起到了一种”RNA开关”的功能，其意义是______________。
18. （11分）
两位女性研究者因为发现了犀利的基因技术”CRISPR/Cas9基因编辑技术”获得2020年诺贝尔化学奖。该技术利用了存在于细菌中防御系统。在人工设计的条件下，通过sgRNA与基因组靶序列的特异性结合，引导Cas9蛋白”切割”基因组DNA（如下图所示）。请联系所学回答下列问题。
（1）sgRNA与基因组靶序列可以特异性结合的原因是______________，Cas9核酸酶可以在sgRNA的引导下打开目标基因中的______________键，使得基因组DNA断裂。在______________酶的作用下，断裂的DNA可重新拼接。
（2）有研究者利用该技术，敲除了大鼠胰岛素受体底物1（Irsl）基因，获得了糖尿病模型动物。流程如下：
根据已知Irsl基因的______________，设计两种sgRNA；构建含有两种sgRNA基因和______________基因的表达载体；利用______________法，将上述基因的体外表达产物RNA，导入大鼠的______________（细胞）。
（3）提取转基因大鼠DNA，用PCR的方法检测Irsl编辑情况，结果如图。其中WT为野生型大鼠，由图可知2号大鼠比野生型大鼠的PCR产物短95bp，研究者据此确定其为阳性结果，即Irsl被敲除失活，因为______________对应序列在Irsl基因上的位置相距95bp。
（4）2号大鼠P与野生型WT大鼠杂交，提取后代DNA，用相同引物进行PCR，结果如上图。______________属于杂交后代，说明基因编辑结果可以稳定遗传。
19. （18分）
水稻是我国主要的农作物之一，水稻的花为两性花，雄性不育植株不能产生可育花粉，但能产生正常雌配子。
（1）在杂交育种时，选育雄性不育植株的优点是______________。
（2）科研工作者获得了2种温敏不育系的水稻，其雄性不育的起点温度分别为23.3℃和26℃。在制备高产水稻杂交种子时，由于大田中环境温度会有波动，应选用雄性不育起点温度为______________℃的品系，原因是______________。
①在雄性不育系大田中偶然发现一株黄叶突变体X，将突变体X与正常水稻H杂交得F1均为绿叶，F1自交得F2群体中绿叶、黄叶之比为3：1。由以上可以推测，X的黄叶性状由______________性基因控制。
②为确定控制黄叶基因的位置，选用某条染色体上的两种分子标记（RM411和WY146），分别对F2的绿色叶群体的10个单株（10G）和黄色叶群体10个单株（10Y）进行PCR，之后对所获得的DNA进行电泳，电泳结果可反映个体的基因型。M为标准样品，结果如下图所示。
从上图可以看出，每图的10G个体中的基因型为______________种，其中_____________（填写”图1″或”图2″）的比例与理论比值明显不同，出现不同的最可能原因是______________。每图中10Y的表现均一致，说明两个遗传标记与黄叶基因在染色体上的位置关系是______________。
③与普通雄性不育系相比，利用此自然黄叶突变体培育出的不育系在实际生产中应用的优势是______________。
（3）我国科研人员发现非温敏雄性不育系mm品系，其优点不受环境变化影响。
科研人员将连锁的三个基因M、P和R（P是与花粉代谢有关的基因，R为红色荧光蛋白基因）与Ti质粒连接，构建______________，转入雄性不育水稻植株细胞中，获得转基因植株，如图所示。将转基因植株自交，结果如下图：
①用遗传图解解释转基因植株自交后的性状分离比：______________
②推测M、P、R基因的在育种过程中的功能：______________
20. （12分）
针对肿瘤细胞可设计和研制靶向药物，特异性杀伤肿瘤细胞。
（1）如下图所示，细胞通过转铁蛋白（Tf）与转铁蛋白受体（TfR）特异性结合来摄取铁元素。肿瘤细胞由于增殖快速，需要更多的铁元素，其细胞表面TfR的表达量___________（”上升”或”下降”）。利用单克隆抗体技术，可研制抗TfR的抗体，它们通过______________从而可以抑制肿瘤细胞增殖。
（2）请写出用小鼠制备TfR的单克隆抗体的流程。______________
（3）由于在本实验中单独使用鼠源抗体效果不佳，考虑利用抗体介导杀伤细胞来裂解癌细胞，该过程如图2所示。若无论何种抗体，杀伤细胞都可与之结合，最终使靶细胞裂解死亡，则说明抗体Fc段在不同种类的抗体中______________（”相同”或”不同”）。
（4）人的杀伤细胞无法识别鼠源单克隆抗体的Fc段，科学家用基因工程的方法获得了人（Fc）-鼠（Fab）嵌合抗体，请补充该基因工程的基本步骤。
①从分泌鼠源单克隆抗体的杂交瘤细胞中提取总RNA，______________；
②构建含______________的表达载体；
③将其导入真核细胞中进行表达；
④______________。
【试题答案】
单项选择题
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 |
B | A | A | B | A | C | D | B | D | D | B | B | A | B | A |
非选择题
16. （14分）
（1）异养
“可产生乙醇”判断大肠杆菌可进行无氧呼吸；”培养时通入10％CO2的空气”判断其可进行有氧呼吸。
（2）CO2 能量 NADH（可多答ATP）
（3）培养初期工程菌对外源糖碳的依赖性较高，此时工程菌同化类型主要是异养并非自养。
343
（4）不可以。实验中二氧化碳浓度达到10％，而在自然条件下难以达到，不能存活。
可以。获得的大肠杆菌可以将甲酸盐和二氧化碳转化为乙醇等生物燃料，成本较低。
17. （15分）
（1）转录和翻译（表达）
（2）①色氨酸； RNA聚合酶
②不完全的； 响应色氨酸的浓度变化，进一步抑制色氨酸合成酶相关基因的转录；
（3）色氨酸
在色氨酸浓度高时，携带色氨酸tRNA数量多，进入核糖体时间短，核糖体在mRNA上滑动快，核糖体进入2位置，2/3不能配对，3和4也可碱基互补配对形成发卡结构（启动转录终止的信号）。
（4）既能满足代谢需要，又避免物质物质和能量的浪费；
18. （11分）
（1）sgRNA与靶序列互补 磷酸二酯键 DNA连接酶
（2）碱基序列 Cas9 显微注射 受精卵
（3）两条sgRNA
（4）2 3 7 9
19. （18分）
（1）无需进行去雄，大大减轻了杂交操作的工作量。
（2）23.3
不育起点温度越低，授粉时出现雄性可育的情况越少，不易出现自交和杂交种混杂的现象
①隐性
②2 图1 待测样本数少 位于同一条染色体上
③在苗期可筛选出杂交种中混有的自交种（合理即得分）
（3）重组DNA
①遗传图解
②M基因的功能，使转基因植株雄配子可育
P基因功能，使带有P基因的花粉败育
R基因的功能，作为标记基因辨别转基因品系和雄性不育系
20. （12分）
（1）上升 与TfR特异性结合，竞争性抑制Tf与TfR结合，从而抑制细胞摄取铁元素
（2）
①用TfR免疫接种小鼠
②分离小鼠的B细胞与骨髓瘤细胞融合
③筛选既能无限增殖又能分泌TfR抗体的杂交瘤细胞
④大量培养获得抗体
（3）相同（2分）
（4）①逆转录获得Fab基因
②Fab基因与人Fc基因的人-鼠嵌合抗体基因
④对目的基因的导入和表达进行检测