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中五生物练习卷：遗传学、DNA 与遗传工程（12 题・100 分・75 分钟・附答案）｜原创模拟试题
练习卷 · DSE 生物：遗传学、DNA 与遗传工程全卷
本卷 12 题、100 分、75 分钟，覆盖中五生物遗传与分子生物学核心单元：孟德尔单因子与双因子杂交、测交、不完全显性与共显性、X 连锁遗传、DNA 碱基组成、转录翻译与突变、重组 DNA 技术与 DNA 指纹、哈迪-温伯格平衡、生态系统能量流及基因改造评估；数值全部由程式自算，附评分要点。
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
甲部：孟德尔遗传与杂交分析（24 分）
每题 6 分，须列式或说明推理。
| # | 题目 | 答案与评分要点 |
|---|---|---|
| 1 | 孟德尔以豌豆种子形状进行杂交实验，圆粒（R）对皱粒（r）为完全显性。纯种圆粒与纯种皱粒亲本杂交得 F1，F1 自交后得 400 粒 F2 种子。(a) 写出 F1 的基因型。(b) 求 F2 中圆粒与皱粒的期望数目，并列出算式。(c) 解释实际观察数目通常与期望数目有少量差异的原因。 | (a) 亲本为 RR × rr，配子分别全为 R 与 r，故 F1 全为 Rr。（2 分）(b) F1 自交：Rr × Rr → 基因型 1RR : 2Rr : 1rr，表现型圆粒 : 皱粒 = 3 : 1。400 × 3/4 = 300 粒圆粒；400 × 1/4 = 100 粒皱粒。（3 分）(c) 期望值只是概率，实际受精时配子随机结合，母数有限会出现抽样误差；环境亦可能影响种子存活，故观察值与期望值有小幅偏差属正常。（1 分） |
| 2 | 测交（test cross）是遗传学常用方法。(a) 说明测交的定义。(b) 一株圆粒豌豆表现显性性状，如何用测交判断它是 RR 还是 Rr？分别写出两种情况下的后代表现型比例。(c) 若测交结果得 48 粒圆粒、52 粒皱粒，判断该株基因型并解释。 | (a) 测交是把待测显性表现型个体与隐性纯合子（此例 rr）杂交，由后代表现型推断待测个体的基因型。（2 分）(b) 若为 RR × rr，后代全部 Rr，全为圆粒（100% 圆粒）；若为 Rr × rr，后代 1 Rr : 1 rr，圆粒 : 皱粒 = 1 : 1。（2 分）(c) 48 : 52 ≈ 1 : 1，接近一半一半，故该株为杂合 Rr；代表其产生 R 与 r 两种配子且数目相近，符合分离定律，少许偏差来自随机误差。（2 分） |
| 3 | 两对基因 A/a 与 B/b 位于不同对染色体上，均为完全显性。基因型 AaBb 的植株自交，共得 320 个后代。(a) 求四种表现型的期望数目，并列式。(b) 说明 9:3:3:1 比例的遗传学来源。(c) 若两对基因位于同一条染色体且紧密连锁，解释后代表现型比例会如何改变。 | (a) 两对基因独立分配，每对皆 3 : 1，故表现型比 = 9 : 3 : 3 : 1。320 × 9/16 = 180；320 × 3/16 = 60；320 × 3/16 = 60；320 × 1/16 = 20；合计 180 + 60 + 60 + 20 = 320。（3 分）(b) 来源是减数第一次分裂时，非同源染色体自由组合，A/a 与 B/b 的等位基因独立分配到配子，形成四种配子各 1/4，雌雄配子随机结合得出 9:3:3:1。（2 分）(c) 若紧密连锁，亲本型配子（AB、ab）占多数，重组型（Ab、aB）很少，后代将以两个亲本表现型为主，比例远离 9:3:3:1，出现大量“过量亲本型”。（1 分） |
| 4 | 比较不完全显性（incomplete dominance）与共显性（codominance）。(a) 各举一个例子说明。(b) 红花纯种（CRCR）与白花纯种（CWCW）杂交，F1 全为粉红花；写出 F1 自交后 F2 的表现型比例及对应的基因型比例。(c) 说明为何这个例子不能用 3:1 解释。 | (a) 不完全显性：杂合子表现介乎两个纯合子之间的中间型，例如红花 × 白花得粉红花。共显性：两个等位基因在杂合子中同时完全表现，例如 AB 血型同时有 A 与 B 抗原。（2 分）(b) F1 为 CRCW，自交得 1 CRCR : 2 CRCW : 1 CWCW，即红 : 粉红 : 白 = 1 : 2 : 1，表现型比例与基因型比例完全相同。（3 分）(c) 因为杂合子不是显性表现型而是中间型，两个等位基因无显隐关系，故不会出现 3 : 1 这种把杂合子并入显性类别的比例。（1 分） |
乙部：DNA、基因表现与遗传工程（36 分）
每题 9 分，注意题目各部分的配分。
| # | 题目 | 答案与评分要点 |
|---|---|---|
| 5 | 红绿色盲由 X 染色体上的隐性等位基因（b）引起。父亲色盲（XbY），母亲表现正常但为携带者（XBXb）。(a) 用棋盘法列出子女四种可能的基因型及其比例。(b) 求儿子患色盲的概率及女儿患色盲的概率。(c) 解释在一般族群中男性色盲发病率明显高于女性的原因。 | (a) 母 XBXb 产生 XB、Xb 两种卵子；父 XbY 产生 Xb、Y 两种精子。女儿：XBXb（携带者）1/4、XbXb（色盲）1/4；儿子：XBY（正常）1/4、XbY（色盲）1/4。（4 分）(b) 儿子中一半带 Xb，故患色盲概率 1/2；女儿中一半为 XbXb，故患色盲概率亦为 1/2，但另一半女儿为携带者。（3 分）(c) 男性只有一条 X 染色体（XY），隐性等位基因无对应的正常等位基因遮盖，直接表现；女性需两条 X 同时带 b 才发病，故一般族群中男性发病率远高于女性。（2 分） |
| 6 | 某双螺旋 DNA 样本经碱基分析，腺嘌呤（A）占全部碱基的 30%。(a) 求胸腺嘧啶（T）、鸟嘌呤（G）、胞嘧啶（C）各占的百分比，并列式。(b) 说明计算时所依据的碱基配对规则。(c) 若此 DNA 片段长 1,200 个碱基对，求 G 的实际数目。 | (a) A 与 T 互补配对、数目相等，故 T = 30%。（1 分）剩余 100% − 30% − 30% = 40% 由 G 与 C 平分，故 G = 20%、C = 20%。（2 分）(b) 依据碱基互补配对规则：A 与 T 以两个氢键配对、G 与 C 以三个氢键配对，双螺旋中 A 的数目等于 T、G 等于 C（查加夫规则）。（3 分）(c) 1,200 个碱基对 = 2,400 个碱基；G = 2,400 × 20% = 480 个。（3 分） |
| 7 | DNA 模板股序列为 3-TACGGATTC-5（由左至右）。(a) 写出转录产生的 mRNA 序列，并注明 5 端与 3 端。(b) 列出 mRNA 上的三个密码子及对应氨基酸（AUG＝甲硫氨酸、CCU＝脯氨酸、AAG＝离氨酸）。(c) 比较碱基取代与碱基插入对蛋白质结构的影响，并解释为何插入通常后果较严重。 | (a) 模板股 3-TACGGATTC-5 与 mRNA 互补（A→U、T→A、G→C、C→G），mRNA 为 5-AUGCCUAAG-3。（3 分）(b) 密码子：AUG＝甲硫氨酸（起始）、CCU＝脯氨酸、AAG＝离氨酸。（3 分）(c) 取代只改变一个密码子，可能因遗传密码简并性而仍编码同一氨基酸（静默突变），影响可为零；插入（或缺失）会令读框移位，其后所有密码子重新分组，氨基酸序列大范围改变并常提早出现终止密码子，蛋白质多数失去功能，故后果较严重。（3 分） |
| 8 | 重组 DNA 技术已用于大量生产人类胰岛素。(a) 按正确次序写出四个主要步骤。(b) 解释为何切割目标基因与质体载体时须使用同一种限制酶。(c) 说明凝胶电泳在这流程中的两个用途。 | (a) ① 用限制酶分别切割含目标基因的 DNA 与质体载体；② 以 DNA 连接酶把目标基因接入载体，形成重组质体；③ 把重组质体导入宿主细胞（例如大肠杆菌，称为转化）；④ 筛选成功转化的菌株并大量培养，提取纯化目标蛋白。（4 分）(b) 同一种限制酶在两段 DNA 上产生相同的黏性末端，切口碱基可以互补配对，DNA 连接酶才能把两段接合；用不同酶会产生不相容的末端。（3 分）(c) 用途一：按片段大小分离限制酶切割产物，确认目标片段是否成功切出；用途二：检查重组质体是否含正确大小的插入片段（必要时可切胶回收纯化片段）。（2 分） |
丙部：族群遗传、生态与应用评估（40 分）
每题 10 分，须作完整解释或评估。
| # | 题目 | 答案与评分要点 |
|---|---|---|
| 9 | DNA 指纹分析（DNA profiling）广泛应用于法证与亲子鉴定。(a) 说明其原理，包括为何不同个体的带谱不同（同卵双生除外）。(b) 列出两个实际应用。(c) 一名子女的凝胶带谱有 5 条带，其中 3 条与生母相同、2 条与疑父相同；说明如何据此判断亲子关系，并指出一项可能导致误判的风险。 | (a) 原理：基因组中短串联重复序列（STR/VNTR）的重复次数因人而异，经 PCR 扩增并以凝胶电泳按大小分离，形成个体特有的带谱；同卵双生因基因组相同而带谱一致。（4 分）(b) 任何两项：亲子鉴定、法证现场样本比对、器官移植前组织配对、失散亲属认亲、品种或样本来源鉴定。（2 分）(c) 子女的每一条带必来自生父或生母其中之一：3 条与生母相同为母系来源，若余下 2 条全部与疑父带谱吻合，则支持其为生父；若有任何一条既不来自母亲亦不出现在疑父带谱上，则可排除。（3 分）风险：样本污染、带谱判读主观或数据库比对偶然吻合，可造成误判，故须重复检测并配合其他证据。（1 分） |
| 10 | 某体染色体隐性遗传病在一个 1,000 人的社群中，有 40 人患病。假设该族群符合哈迪-温伯格平衡。(a) 求隐性等位基因频率 q、显性等位基因频率 p 及携带者人数，并列式。(b) 列出两个使哈迪-温伯格平衡成立的条件。(c) 若该病令患者在生育年龄前死亡，解释等位基因频率会如何改变。 | (a) q² = 40/1000 = 0.04，q = 0.2；p = 1 − 0.2 = 0.8；携带者频率 2pq = 2 × 0.8 × 0.2 = 0.32，人数 = 1,000 × 0.32 = 320 人。（4 分）(b) 任何两项：族群够大、随机交配、无突变、无迁入迁出、无自然选择（该性状不影响生存与繁殖）。（2 分）(c) 患者死亡使隐性等位基因随之从基因库移除，q 逐步下降；但携带者表现正常不受选择，隐性等位基因仍可透过杂合子传递，故 q 下降速度相当缓慢，疾病难以完全消失。（4 分） |
| 11 | 某草原生态系统中，生产者每年每平方米固定的能量为 50,000 kJ，能量在相邻营养级之间的传递效率为 10%。(a) 求初级消费者与次级消费者每年每平方米可得的能量。(b) 解释食物链一般不会超过四至五个营养级的原因。(c) 比较能量金字塔与生物量金字塔的形状，并举出水生系统中生物量金字塔可能倒置的原因。 | (a) 初级消费者：50,000 × 10% = 5,000 kJ；次级消费者：5,000 × 10% = 500 kJ（每年每平方米）。（4 分）(b) 每一营养级约有 90% 能量以呼吸作用散失、或以未消化排泄物及未被摄食部分流失，只有约 10% 传到下一级；能量逐级锐减，到第四、五级已不足以支持可存活族群，故食物链长度受限。（3 分）(c) 能量金字塔必为正立，因能量沿食物链递减，符合热力学第二定律；生物量金字塔在某些水生系统可倒置，例如浮游植物现存量小但周转（繁殖与被食）极快，短期内支撑较大的浮游动物生物量。（3 分） |
| 12 | 某抗虫基因改造玉米（Bt 玉米）在区内大面积种植。(a) 列出两个对农民或环境的潜在好处。(b) 列出两个潜在风险，并各配一个具体机制。(c) 提出两项在田间减少基因漂流及延缓害虫产生抗性的管理措施，并说明其原理。 | (a) 任何两项：减少化学农药施用量、降低农民成本并提高产量、减少虫害引致的真菌毒素污染、减少喷药对农民健康的影响。（3 分）(b) 任何两项并配机制：害虫在强大选择压力下演化出抗 Bt 基因（抗性演化）；Bt 花粉随风或昆虫传到野生近缘种造成基因漂流；非目标昆虫（如帝王斑蝶幼虫）误食花粉受害；抗性杂草或超级害虫出现。（4 分）(c) 措施一：田边设避难所（refugia），种植 20% 非 Bt 同种作物，让感性害虫与抗性个体交配，稀释抗性基因；措施二：设隔离带或错开与近缘种的开花期，物理上阻隔花粉传播，减少基因漂流。须配合抗性监测与轮作。（3 分） |
TutorZone 练习卷｜题目与文章为原创，并非任何学校或出版社的教材。