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中五生物练习卷：遗传、DNA 与基因表达（12 题・100 分・75 分钟）附答案
练习卷 · DSE 生物：遗传、DNA 与基因表达全卷
中五生物练习卷，全卷 12 题共 100 分、限时 75 分钟，涵盖孟德尔单基因与双基因杂交、试交、DNA 碱基配对与半保留复制、转录与翻译、点突变与移码、X 连锁遗传、系谱分析、凝胶电泳、PCR 与基因工程。每题附答案与评分要点，适合 DSE 生物操卷及校内试前自测。
卷面资料 年级：中五（S5） ｜ 科目：生物 ｜ 时限：75 分钟 ｜ 总分：100 分 ｜ 题数：12
考生须知：本卷分甲、乙、丙三部，全部题目均须作答，总分 100 分，时限 75 分钟。
作答时须写出基因型与表现型，并以棋盘法或分支法表示杂交结果。
除特别指明外，数值答案须准确至三位有效数字。
建议先用约 20 分钟完成甲部，再用 30 分钟处理乙部，最后 25 分钟复核丙部的实验与应用题。
甲部 遗传的基本原理
每题须写出基因型与表现型，并以棋盘法或分支法表示杂交结果。
| # | 题目 | 答案与评分要点 |
|---|---|---|
| 1 | 豌豆的高茎基因 T 对矮茎基因 t 为显性。两株杂合高茎豌豆（Tt）杂交，共产生 400 株后代。(a) 写出两亲本产生的配子种类及比例；(b) 用棋盘法写出后代的基因型比例与表现型比例；(c) 预计高茎后代的数目；(d) 在高茎后代中，纯合高茎所占的比例是多少。 | 答案：(a) 每株亲本产生 T 与 t 两种配子，比例 1:1。(b) 后代基因型 TT:Tt:tt = 1:2:1，表现型高茎:矮茎 = 3:1。(c) 高茎数目 = 400 × 3/4 = 300 株。(d) 纯合高茎 TT 占全部后代 1/4 即 100 株，故在高茎后代中占 100 ÷ 300 = 1/3。评分要点：(a) 两种配子共 1 分；(b) 基因型比例 1 分、表现型比例 1 分；(c) 算式与数值 1 分；(d) 指出条件概率并算出 1/3 得 2 分。 |
| 2 | 以杂合高茎豌豆（Tt）与矮茎豌豆（tt）进行试交，得到 200 株后代。(a) 说明试交的目的；(b) 预测后代的表现型比例；(c) 计算高茎与矮茎后代各有多少株；(d) 若后代全部为高茎，亲本的基因型应是什么。 | 答案：(a) 目的在于测定表现为显性性状的个体，其基因型是纯合还是杂合。(b) Tt × tt 的后代为 Tt 与 tt，比例 1:1，即高茎:矮茎 = 1:1。(c) 各为 200 × 1/2 = 100 株。(d) 后代全部为高茎，表示该亲本只传递 T 给所有后代，故其基因型为纯合 TT。评分要点：(a) 1.5 分；(b) 1.5 分；(c) 算式与数值 1.5 分；(d) 1.5 分。 |
| 3 | 某双链 DNA 样本共 2,000 个碱基对，其中腺嘌呤（A）占全部碱基的 30%。(a) 求胸腺嘧啶（T）、鸟嘌呤（G）与胞嘧啶（C）各占的百分比；(b) 求样本中 A 与 G 的数目；(c) 求该 DNA 分子中氢键的总数。 | 答案：(a) 由碱基配对，A 与 T 数目相等，故 T = 30%；余下 100% − 60% = 40% 由 G 与 C 平分，各占 20%。(b) 碱基总数 = 2,000 × 2 = 4,000，A = 4,000 × 30% = 1,200 个，G = 4,000 × 20% = 800 个。(c) A-T 配对有 1,200 对，每对 2 个氢键；G-C 配对有 800 对，每对 3 个氢键，故氢键总数 = 2 × 1,200 + 3 × 800 = 4,800 个。评分要点：(a) T 1 分、G 与 C 各 1 分；(b) 碱基总数 1 分、A 与 G 各 0.5 分；(c) 氢键规则 1 分、总数 1 分。 |
| 4 | 在豌豆中，圆粒基因 R 对皱粒基因 r 为显性，黄子叶基因 Y 对绿子叶基因 y 为显性，两对基因位于不同染色体上。两株圆粒黄子叶豌豆（RrYy）杂交，产生 320 株后代。(a) 写出亲本产生的配子种类；(b) 求后代的表现型比例；(c) 计算圆粒黄子叶与皱粒绿子叶的数目；(d) 皱粒黄子叶的数目是多少。 | 答案：(a) 两对基因独立分配，配子为 RY、Ry、rY、ry，各占 1/4。(b) 表现型比例为圆黄:圆绿:皱黄:皱绿 = 9:3:3:1。(c) 圆粒黄子叶 = 320 × 9/16 = 180 株，皱粒绿子叶 = 320 × 1/16 = 20 株。(d) 皱粒黄子叶 = 320 × 3/16 = 60 株。评分要点：(a) 四种配子 1.5 分；(b) 比例 1.5 分；(c) 每项算式与数值 1 分；(d) 1 分。 |
乙部 分子遗传学与基因表达
计算题须列出算式并写出单位，概率可用分数或百分比表示。
| # | 题目 | 答案与评分要点 |
|---|---|---|
| 5 | 某 mRNA 分子由 900 个核苷酸组成，其中包含一个起始密码子与一个终止密码子。(a) 求此 mRNA 的密码子数目；(b) 求翻译后多肽链的氨基酸数目；(c) 说明终止密码子的功能；(d) 若翻译时有 3 个密码子被跳过，氨基酸数目会变成多少。 | 答案：(a) 密码子数目 = 900 ÷ 3 = 300 个。(b) 终止密码子不编码氨基酸，故氨基酸数目 = 300 − 1 = 299 个。(c) 终止密码子不被 tRNA 辨认，没有对应的 tRNA 进入核糖体，令核糖体释放已完成的多肽链，翻译在此终止。(d) 少了 3 个氨基酸，数目变为 299 − 3 = 296 个。评分要点：(a) 2 分；(b) 2 分（须说明减去终止密码子）；(c) 2 分；(d) 2 分。 |
| 6 | 一个含 4,000 个碱基对的 DNA 分子在细胞中以半保留方式复制。经过 3 轮复制后：(a) 求产生的 DNA 分子数目；(b) 求双链的总数；(c) 求含原有旧链的 DNA 分子数目；(d) 说明支持半保留复制的离心实验现象。 | 答案：(a) 每轮复制加倍，3 轮后 DNA 分子数目 = 2³ = 8 个。(b) 每个 DNA 有 2 条链，总数 = 8 × 2 = 16 条。(c) 原有 2 条旧链分别保留在 2 个子代 DNA 中，故有 2 个分子含旧链。(d) 以 15N 标记的 DNA 离心后形成一条重带；转入 14N 培养基复制一代后，全部 DNA 形成一条中等密度带，证明每个子代 DNA 含一条旧链与一条新链；复制两代后才出现重带与轻带。评分要点：(a) 2 分；(b) 2 分；(c) 2 分；(d) 先重带后中带 2 分、解释新旧链各一 2 分。 |
| 7 | 某基因的模板股序列为 3 端 TAC CGT AAA 5 端。(a) 写出转录所得的 mRNA 序列并注明方向；(b) 写出对应的氨基酸序列（AUG 为甲硫氨酸，GCA 为丙氨酸，UUU 为苯丙氨酸）；(c) 若模板股第二个密码子由 CGT 变为 CAT，写出新 mRNA 的第二个密码子并指出突变类型；(d) 若在第二个密码子之前插入一个碱基，说明对多肽链的影响。 | 答案：(a) 依碱基互补与反向平行，mRNA 序列为 5 端 AUG GCA UUU 3 端。(b) 氨基酸序列为甲硫氨酸—丙氨酸—苯丙氨酸。(c) 模板股 CAT 转录为 GUA，属误义突变，第二个氨基酸由丙氨酸变为缬氨酸。(d) 插入一个碱基使阅读框移位，其后所有密码子重新划分，氨基酸序列大幅改变，通常产生无功能的蛋白，称为移码突变。评分要点：(a) 2 分（方向与序列各 1 分）；(b) 2 分；(c) 密码子 2 分、突变类型 2 分；(d) 阅读框 1 分、后果 1 分。 |
| 8 | 人类红绿色盲由 X 染色体上的隐性等位基因引起。一名带因者女性（XCXc）与一名正常色觉男性（XCY）结婚，共生育 400 名子女。(a) 用棋盘法写出子女的基因型及比例；(b) 求儿子中患色盲的比例；(c) 预计 400 名子女中患色盲男婴的数目；(d) 女儿是否可能患色盲，并加以解释。 | 答案：(a) 子女基因型为 XCXC、XCXc、XCY、XcY，各占 1/4。(b) 儿子中一半带 Xc，故儿子患色盲的比例为 1/2。(c) 儿子约有 200 名，其中一半患病，即 100 名。(d) 在此组合下女儿不可能患色盲，因为父亲把正常的 XC 传给所有女儿，女儿至少有一个显性等位基因，只会表现正常或成为带因者。评分要点：(a) 3 分；(b) 2 分；(c) 算式与数值 2 分；(d) 结论与理由 1 分。 |
丙部 遗传分析与生物技术
应用题须说明所用原理，并指出结论所依据的证据。
| # | 题目 | 答案与评分要点 |
|---|---|---|
| 9 | 某家族遗传病的系谱显示：第一代一对表现正常的夫妇，生下一个患病的女儿与一个表现正常的儿子；该正常儿子与一名表现正常的女性结婚，生下两个患病儿子与一个正常女儿。(a) 推断该病的遗传模式并说明理由；(b) 写出第一代夫妇的基因型；(c) 求该儿子夫妇再生一名患病孩子的概率；(d) 遗传辅导时应向该家庭说明什么。 | 答案：(a) 常染色体隐性遗传。理由：表现正常的父母生下患病女儿，若为 X 连锁隐性，患病女儿的父亲必定患病，与系谱不符；故致病基因位于常染色体，父母均为带因者。(b) 第一代夫妇为 Aa × Aa。(c) 该儿子表现正常但为带因者 Aa，若妻子亦为带因者 Aa，Aa × Aa 生下 aa 的概率为 1/4。(d) 应说明每次怀孕仍有 1/4 患病风险、可考虑产前检测、带因者本身表现正常但可把基因传给子女、并建议避免近亲婚配。评分要点：(a) 模式 1 分、理由 2 分；(b) 3 分；(c) 3 分；(d) 每项 0.25 分共 1 分。 |
| 10 | 以限制酶切割一个环状质体后，用凝胶电泳分析，得到五条片段，长度分别为 850、600、450、300 及 150 个碱基对。(a) 求该质体的总长度；(b) 说明 DNA 片段在凝胶中的迁移距离与片段长度的关联；(c) 求最短片段与最长片段的长度比；(d) 另一样本只出现 1,150 与 1,200 两条片段，总长度相同，说明两者的差异。 | 答案：(a) 总长度 = 850 + 600 + 450 + 300 + 150 = 2,350 个碱基对。(b) 片段越短，在凝胶中的迁移距离越远；凝胶形成网状结构，短片段较易穿过孔隙。(c) 150 : 850 = 3 : 17。(d) 两者总长度相同但片段数目不同，表示第二个样本的酶切位点少了三个，可能是点突变使原有切点消失，或该质体原本就缺少这些序列。评分要点：(a) 2 分；(b) 3 分；(c) 2 分；(d) 差异 1.5 分、原因 1.5 分。 |
| 11 | 聚合酶链反应（PCR）每个循环包括变性 30 秒、退火 30 秒与延伸 60 秒，每个循环使目标 DNA 的数目加倍。(a) 求一个循环所需的时间；(b) 进行 20 个循环后，目标 DNA 的数目是最初的多少倍；(c) 计算 30 个循环所需的总时间；(d) 说明 PCR 为何需要耐热的 DNA 聚合酶。 | 答案：(a) 一个循环需 30 + 30 + 60 = 120 秒，即 2 分钟。(b) 20 个循环后为 2 的 20 次方，即 1,048,576 倍。(c) 总时间 = 30 × 2 = 60 分钟。(d) 变性步骤须加热至约 95 度使双链分开，普通 DNA 聚合酶在高温下会变性失去活性，耐热聚合酶（例如 Taq 聚合酶）在高温仍保持活性，可在每个循环重复使用，不必每轮添加新酶。评分要点：(a) 2 分；(b) 算式 2 分、数值 2 分；(c) 2 分；(d) 2 分。 |
| 12 | 一个长 4,000 个碱基对的质体用同一种限制酶切开，插入一段长 800 个碱基对的目的基因，再以 DNA 连接酶连接。(a) 求重组质体的总长度；(b) 说明为何要用同一种限制酶切开质体与目的基因；(c) 说明黏性末端在重组过程中的作用；(d) 若目的基因以相反方向插入，会有什么后果。 | 答案：(a) 重组质体长度 = 4,000 + 800 = 4,800 个碱基对。(b) 同一种限制酶在两者上产生相同的黏性末端，使质体与目的基因能以互补碱基配对，再由 DNA 连接酶把磷酸二酯键接合。(c) 黏性末端是单链突出的序列，能与互补序列形成氢键，把两个 DNA 片段暂时固定在一起，提高接合效率。(d) 目的基因反向插入时，其转录方向与质体上的启动子相反，RNA 聚合酶不能正确转录该基因，基因无法表达。评分要点：(a) 2 分；(b) 3 分；(c) 3 分；(d) 2 分。 |
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