【题目】
基因与环境的“共舞”
生物体的细胞中有一本生命之书——基因组。人的生命源于一个受精卵,初始的全能或多能细胞中的DNA,在转录因子的协同作用下被激活或抑制,让细胞走向不同的“命运”,最终在细胞中表达“一套特定组合”的基因。
生命处于不断变化的环境中,亿万年的进化让生命之书中蕴藏了应对环境变化的强大潜力。细胞中基因的表达始于染色质的解螺旋,各种转录因子结合到DNA上,启动表达。研究发现,这些过程中都存在着调控,这种调控不改变DNA序列,但会对基因进行修饰,从而引起基因表达的变化及表型改变,并且有的改变是可遗传的,即表观遗传。例如DNA上结合一个甲基基团(甲基化),能引起染色质结构、DNA构象的改变,从而改变基因表达。表观遗传提供了基因何时、何处、合成何种RNA及蛋白的指令,从而更精确地控制着基因表达。
表观遗传是个体适应外界环境的机制,在环境变化时,生物可以通过重编程消除原有的表观遗传标记,产生适应新环境的表观遗传标记,这样既适应了环境变化,也避免了DNA反复突变造成的染色体不稳定与遗传信息紊乱。
表观遗传与人的发育和疾病密不可分。胚胎发育早期,建立与子宫内环境相适应的表观遗传修饰是胚胎发育过程的核心任务。母体的饮食、供氧、感染、吸烟等与后代的高血压、II型糖尿病等疾病密切相关。表观遗传改变增加了患有特定疾病的风险,但人体可在相当程度上忍受这些改变而不发病,经历十几年或者几十年的持续压力,表观修饰的弹性被耗尽,细胞或者组织再也无法正常行使功能,从而产生疾病。
现代进化理论认为生物进化是种群基因频率的改变,现代分子遗传学则认为基因型决定生物个体的表型。然而,表观遗传学的研究表明,遗传并不是那么简单,表观遗传对遗传观的冲击,也使进化观的讨论更加复杂。
生命本质上是物质、能量和信息的统一体,基因与环境的“共舞”,才会奏响生命与环境相适应、协同进化的美妙“乐章”。
(1)全能或多能细胞走向不同“命运”的过程称为_______,依据本文,这一过程是________的结果。
(2)遗传学家提出中心法则,概括了自然界生物的遗传信息传递过程。请在方框内绘出已概括的中心法则图_______。
(3)基因突变和基因重组不属于表观遗传,其原因是基因突变和基因重组_______发生了改变。
(4)人们用“病来如山倒”形容疾病的发生比较突然。请结合文中内容,用30字内的一句话,作为反驳这种观点的内容:_______。
(5)在进化上,有一种观点叫做“获得性遗传”,认为“获得的变异可遗传给后代”。从基因与环境关系角度,这种观点是否有科学依据?请结合本文阐述理由:_______。
【答案】细胞分化 基因选择性表达和表观遗传共同作用 染色体的DNA序列 疾病是环境因素持续作用下,表观修饰弹性被耗尽的结果 有,环境变化可引起基因的表观修饰,这种变异有可能遗传(或“没有,环境变化若未引起基因的表观修饰,这种变异不遗传”)
【解析】
中心法则及其发展:生物体内遗传信息传递的一般规律是中心法则。(1)遗传信息可以从DNA流向DNA,即DNA的复制。(2)可以从DNA流向RNA,进而流向蛋白质即遗传信息的转录和翻译,后来,中心法则又补充了遗传信息RNA流向RNA和RNA流向DNA两条途径。
(1)文中所讲的全能或多能细胞走向不同“命运”的过程是基因选择性表达的过程,称为细胞分化,依据本文的论点可知,这一过程是基因选择性表达和表观遗传共同作用的结果。
(2)由分析可知,遗传学家提出中心法则,概括了自然界生物的遗传信息传递过程。其中遗传信息传递过程如下:
(3)题意显示,表观遗传是个体适应外界环境的机制,在环境变化时,生物可以通过重编程消除原有的表观遗传标记,产生适应新环境的表观遗传标记,这样既适应了环境变化,也避免了DNA反复突变造成的染色体不稳定与遗传信息紊乱,即表观遗传是一种遗传修饰,而遗传物质并未改变,而基因突变和基因重组使染色体的DNA序列发生了改变,因此基因突变和基因重组不属于表观遗传。
(4)题意显示,表观遗传改变增加了患有特定疾病的风险,但人体可在相当程度上忍受这些改变而不发病,经历十几年或者几十年的持续压力,表观修饰的弹性被耗尽,细胞或者组织再也无法正常行使功能,从而产生疾病,简言之,患病是因为在环境因素持续作用下,表观修饰弹性被耗尽的结果,因此用“病来如山倒”形容疾病的发生是不合适的。
(5)进化使得生命蕴藏了应对环境变化的强大潜力,研究发现,进化过程中存在着表观遗传,即存在着调控,这种调控不改变DNA序列,但会对基因进行修饰,从而引起基因表达的变化及表型改变,并且有的改变是可遗传的。因此“获得性遗传”有道理,即环境变化可引起基因的表观修饰,这种变异有可能遗传。
科目:高中生物 来源: 题型:
【题目】水稻是自花传粉的植物,其杂种一代会出现杂种优势(产量等性状优于双亲),但这种优势无法在自交后代中保持。科研人员为解决这一问题做了相关实验。请回答问题:
(1)自然条件下,筛选出水稻品种ZH11的雄性不育突变体(hms1)。在杂交育种中,雄性不育植株只能作为亲本中的____________(父本/母本),其应用优势是不必进行__________操作,极大地减轻了人的工作量。
(2)若将野生型ZH11和突变体(hms1)杂交,F2中突变型占1/4,说明这对相对性状是由__________对基因控制的,遵循__________定律。
(3)为研究湿度与雄性不育突变体产生的关系,研究人员将野生型ZH11和突变体(hms1)分别在不同湿度条件下自交,结实率如图1,将野生型和突变体的花粉放置于高浓度溶液中做脱水实验,结果如图2:
由图1实验结果突变体在__________条件下表现为雄性不育。
由图2实验结果推测:突变体的花粉可能在结构或化学组成方面存在缺陷,导致花粉___________________,产生雄性不育突变体。
(4)进一步研究发现,突变体的产生是由于HMS1基因插入了8个碱基对而发生基因突变,转变为hms1基因后,其转录出的mRNA,在翻译时_____________________,使花粉细胞中催化脂肪酸链延伸的酶A分子量变小。特长链脂肪酸的缺少会影响花粉壁中含油层的形成。
(5)综上研究,阐述产生雄性不育突变体的可能机理_________________。
(6)结合以上材料,请设计对利用hms1培育生产用水稻杂交种或如何保存突变体(hms1)其一的简要流程____________________。
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科目:高中生物 来源: 题型:
【题目】下图是反射弧的局部结构示意图。电表的电极连接在神经纤维的膜外,其中b点为电表②两接线端之间的中点。下列说法正确的是( )
A.b点受刺激时膜外电位由正变负
B.刺激b点时,电表①的指针也会发生偏转
C.刺激b点,肌肉收缩,即为发生了反射活动
D.兴奋由神经元b传到神经元c的过程不需要消耗能量
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科目:高中生物 来源: 题型:
【题目】如图是我国常见的一种生态农业示意图,请据图回答下列问题:
(1)从物质和能量的角度思考,生态农业遵循_________和__________的生态学基本原理。农作物、鸡分别属于该生态系统成分中的________、________。
(2)该生态系统由生产者和消费者构成的捕食食物链共有_____条,这些食物链彼此相互交错连接共同构成一个食物网,食物链和食物网是生态系统的______结构。
(3)建立该生态系统的意义有____________
①减少化肥的利用 ②开发沼气等清洁能源
③提高能量传递效率 ④废物资源化,增加经济效益
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科目:高中生物 来源: 题型:
【题目】科研人员得到黄体隐性突变体果蝇(M),M的体重比野生型(黑体)小。为研究是否可将黄体基因作为筛选体重性状的标记基因,进行图1所示杂交实验。
(1)F1雌蝇的表现型为_______。将F1雌蝇与野生型雄蝇杂交,在全部F2个体中,黑体:黄体的比例约为_______。F2雄蝇中II号个体的X染色体上携带黄体基因片段,其原因是________。
(2)科研人员选择F2中的黄体雄蝇,进行图2所示杂交实验。
①与步骤3的黄体雄蝇相比,步骤5的黄体雄蝇的X染色体上,来自野生型果蝇的区段所占比例________(填“增大”或“减小”)。
②科研人员从步骤1~21所做的杂交和筛选工作,其目的是_________。
③利用步骤21得到的黄体雄蝇,培育纯合黄体雌蝇的杂交方案是:_______,从而建立黄体果蝇品系(果蝇N)。
(3)科研人员测定野生型、黄体果蝇M和N的体重,得到图3所示结果。由实验结果推测________。
(4)利用黄体基因作为标记基因,可在幼体阶段预测成年个体的体重,并辅助筛选。请在家禽或农作物的生产实践方面,举出一个利用性状标记辅助筛选的实例:_______。
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科目:高中生物 来源: 题型:
【题目】研究人员在不同季节对一小型湖泊水体进行采样,调查浮游藻类的数量和种类,结果如下图所示。 下列叙述符合生态学原理的是( )
A.温度是影响该水体中藻类种群变化的重要因素
B.如果该水体发生富营养化,藻的种类会有所增加
C.夏季可能是该湖泊中浮游动物种类最多的季节
D.浮游藻类中的氧元素会有10%~ 20%进入浮游动物
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科目:高中生物 来源: 题型:
【题目】ClB品系果蝇具有一条正常的X染色体(X+)和一条含CB区段的X染色体(),其中C表示染色体上的倒位区,可抑制X染色体间交叉交换;l基因导致雄性果蝇胚胎致死;B为显性棒眼基因。ClB品系可用于隐性突变和致死突变的检测。回答下列问题:
(1)ClB品系果蝇的染色体出现倒位区,表明该品系果蝇发生了_________变异。
(2)自然状态下一般不存在基因型为的果蝇,原因是________________________。
(3)下图是研究ⅹ射线对正常眼果蝇Ⅹ染色体诱变示意图。
F1代中棒眼个体为_______________(填雄性或雌性),所占比例为_____________。为了鉴定X染色体上是否发生了隐性突变,可用正常眼雄蝇和F1中的ClB雌果蝇杂交,若杂交后代中________________,则说明X染色体上发生了隐性突变。
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科目:高中生物 来源: 题型:
【题目】人体血糖的相对稳定是神经系统和多种激素共同作用的结果。如图为人进食后,血液中胰岛素和胰高血糖素浓度的变化情况。请回答下列问题:
(1)图中曲线a、b分别表示________、_________________。
(2)当血糖升高时,下丘脑通过分泌__________(填“神经递质”或“激素”)调节胰岛B细胞的活动。某糖尿病患者体检时,发现体内的胰岛素含量正常,但其体内的血糖浓度却较高,可能的原因是________________________________________________________。
(3)有一种糖尿病,是因为患者体内某种T细胞过度激活为效应T细胞后,选择性地与胰岛B细胞密切接触,导致胰岛B细胞死亡而发病,这种糖尿病属于_____________病。患者______(填“能”或“不能”)用定期注射胰岛素的方法控制血糖。
(4)与神经调节相比,体液调节的特点有,作用途径是通过______________;作用范围较为____________等。
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科目:高中生物 来源: 题型:
【题目】如图为某果蝇四条染色体上部分基因示意图,下列叙述错误的是( )
A.该果蝇的表现型为长翅灰身刚毛白眼
B.图示基因在染色体上的位置可用荧光标记技术测定
C.丙和丁染色体在减数第一次分裂前期可发生部分联会
D.若减数分裂时,基因D、e、a、b出现在细胞的同一极,则说明发生了交叉互换
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