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中五生物练习卷：遗传、分子生物与生态（12 题・100 分・75 分钟）
练习卷 · 中五生物・12 题・100 分・75 分钟
中五生物练习卷：12 题、100 分、75 分钟。内容涵盖孟德尔单基因与双基因遗传、测交、ABO 血型共显性、性连遗传、DNA 与密码子、PCR、限制酶与凝胶电泳、能量流动、标记重捕法、样方取样、哈代—温伯格平衡与次生演替，每题附完整答案及评分要点。
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：遗传（第 1–4 题）
全部小题均须作答。计算题须列出算式、步骤及单位。
| # | 题目 | 答案与评分要点 |
|---|---|---|
| 1 | 豌豆的高茎（T）对矮茎（t）为显性。园艺师把纯合高茎植株与纯合矮茎植株杂交，得 F1 子代，再让 F1 自花授粉，得 F2 子代共 640 株。 (a) 写出 F1 子代的基因型及表现型。 (b) 用遗传图解说明 F2 的基因型比例。 (c) 计算 F2 中高茎及矮茎植株的预期数目。 (d) 若把 F1 与纯合矮茎植株杂交，预期表现型比例为何？ |
(a) F1 基因型为 Tt，全部为高茎，因为 T 为显性等位基因。 (b) Tt × Tt 的配子为 T 与 t，子代基因型 TT : Tt : tt = 1 : 2 : 1，表现型为 3 高茎 : 1 矮茎。 (c) 高茎 = 640 × 3 ÷ 4 = 480 株；矮茎 = 640 × 1 ÷ 4 = 160 株。 (d) Tt × tt 得 Tt : tt = 1 : 1，即高茎 : 矮茎 = 1 : 1，此即测交。 评分要点：正确写出配子（1 分）、基因型比例（1 分）、两个数目各 1 分、测交比例（1 分）。 |
| 2 | 在豌豆中，圆粒（R）对皱粒（r）为显性，黄子叶（Y）对绿子叶（y）为显性，两对基因位于不同染色体。把两株圆粒黄子叶的双杂合植株（RrYy）杂交，得 800 株后代。 (a) 写出双杂合植株产生的配子种类及比例。 (b) 说明此杂交的表现型比例。 (c) 计算四种表现型的预期数目。 (d) 后代中出现一株皱粒黄子叶植株，写出其可能基因型，并说明如何用测交确定。 |
(a) 配子为 RY、Ry、rY、ry，比例 1 : 1 : 1 : 1，因两对基因位于不同染色体而独立分配。 (b) 表现型比例为 9 圆粒黄子叶 : 3 圆粒绿子叶 : 3 皱粒黄子叶 : 1 皱粒绿子叶。 (c) 圆粒黄子叶 = 800 × 9 ÷ 16 = 450 株；圆粒绿子叶 = 150 株；皱粒黄子叶 = 150 株；皱粒绿子叶 = 800 × 1 ÷ 16 = 50 株。 (d) 基因型为 rrYY 或 rrYy。与纯合皱粒绿子叶（rryy）测交：若后代全部为皱粒黄子叶，亲本为 rrYY；若后代出现皱粒绿子叶，亲本为 rrYy。 评分要点：四种配子（1 分）、9:3:3:1（1 分）、四项数目每项 1 分、测交结论（2 分）。 |
| 3 | 人类 ABO 血型由 IA、IB 与 i 三个等位基因决定，其中 IA 与 IB 为共显性，i 为隐性。一名 A 型血女子（IA i）与一名 B 型血男子（IB i）结婚，育有四名子女。 (a) 列出这对夫妇的配子及子女可能的基因型。 (b) 说明子女可能出现的血型及比例。 (c) 若有 400 对同类婚配的夫妇各有一名子女，计算各血型的预期人数。 (d) 这对夫妇已有一名 O 型子女，下一名子女为 AB 型的概率是多少？ |
(a) 女方配子为 IA 与 i，男方配子为 IB 与 i；受精组合得 IA IB、IA i、IB i 与 ii 四种基因型。 (b) 血型为 AB 型、A 型、B 型与 O 型，比例 1 : 1 : 1 : 1，显示共显性与隐性遗传。 (c) 每种血型预期 400 ÷ 4 = 100 人。 (d) 每次受精为独立事件，概率仍为 1 ÷ 4 = 0.25，即 25%。 评分要点：配子与基因型（2 分）、血型比例（2 分）、计算（2 分）、独立事件概念（2 分）。 |
| 4 | 红绿色盲由 X 染色体上的隐性等位基因引起。一名带有该基因但视觉正常的女子（XB Xb）与一名视觉正常的男子（XB Y）结婚。 (a) 写出父母及子女可能的基因型。 (b) 说明儿子与女儿出现色盲的比例。 (c) 若这对夫妇有 4 名子女，求 4 人视觉全部正常的概率。 (d) 在 400 个同样情况的家庭中，预期多少个家庭的 4 名子女全部正常？ |
(a) 母亲为 XB Xb，父亲为 XB Y。儿子的基因型为 XB Y 或 Xb Y；女儿为 XB XB 或 XB Xb。 (b) 儿子中半数（1/2）为色盲；女儿全部视觉正常，但半数为带因者。 (c) 每名子女视觉正常的概率为 3/4，4 人全部正常 = (3/4)^4 = 81/256 = 0.316。 (d) 400 × 0.316 = 126.6，预期约 127 个家庭。 评分要点：基因型（2 分）、儿女比例（2 分）、概率（2 分）、换算家庭数（2 分）。 |
乙部：分子遗传与生物工程（第 5–8 题）
答案须用完整句子表达；解释题须指出因果关系。
| # | 题目 | 答案与评分要点 |
|---|---|---|
| 5 | 某多肽由 150 个氨基酸组成，每个氨基酸由一个密码子编码，并由一个 tRNA 运送。 (a) 求编码该多肽的 mRNA 编码区最少有多少个碱基。 (b) 求基因模板股所需的碱基数目，以及整个基因（双股）的碱基对数目。 (c) 若第 60 个密码子由 UAC 突变为 UAA，说明其对多肽的影响。 (d) 为何实际基因长度往往大于 (b) 的计算值？ |
(a) 每 3 个碱基编码一个氨基酸，mRNA 编码区最少有 150 × 3 = 450 个碱基。 (b) 模板股同样需 450 个碱基；基因双股共 450 对碱基，即 900 个碱基。 (c) UAA 为终止密码子，翻译在第 60 个氨基酸前停止，多肽只有 59 个氨基酸，通常失去原有功能。 (d) 基因还包含启动子、终止子、内含子及非编码调控序列；转录后内含子被剪接移除，故实际基因长度大于编码区。 评分要点：(a) 计算与单位（2 分）、(b) 450 与 900 各 1 分、(c) 终止密码子与后果（3 分）、(d) 非编码序列（2 分）。 |
| 6 | 聚合酶连锁反应（PCR）常用于扩增特定 DNA 片段。实验由单一 DNA 分子开始，经 20 个循环。 (a) 写出每个循环的三个主要步骤及其温度范围。 (b) 计算 20 个循环后可得的 DNA 分子数目。 (c) 说明为何 PCR 需要耐热 DNA 聚合酶。 (d) 若只需 1 000 个分子，最少需要多少个完整循环？ |
(a) 变性（约 95 度）使双股分开；退火（约 55 至 65 度）让引子结合；延伸（约 72 度）由聚合酶合成新链。 (b) 每个循环数目倍增，20 个循环后为 2^20 = 1,048,576 个分子。 (c) 变性步骤的高温会使普通聚合酶变性失效，耐热聚合酶（例如 Taq）在此温度仍保持活性。 (d) 2^10 = 1 024，故最少需要 10 个完整循环。 评分要点：三个步骤及温度（3 分）、分子数目（2 分）、耐热理由（2 分）、循环数目（1 分）。 |
| 7 | 一个环状质体全长 4 000 bp。以限制酶 EcoRI（辨认序列 GAATTC）切割后，凝胶电泳显示两条片段，长度分别为 1 800 bp 及 2 200 bp。 (a) 说明质体上 EcoRI 辨认位置的数目，并解释为何得到两条片段。 (b) 计算两条片段长度总和，并核对与质体总长是否一致。 (c) 说明凝胶电泳中哪一条片段移动较快及其原因。 (d) 若把其中一条片段插入另一个质体以制造重组 DNA，说明须具备的两个条件。 |
(a) 环状质体有两个 EcoRI 辨认位置；环状 DNA 被切两次便分成两段。 (b) 1,800 + 2,200 = 4,000 bp，与质体总长一致。 (c) 1,800 bp 片段移动较快，因分子较短，在凝胶网状结构中受阻较小。 (d) 须用同一种限制酶切割载体以产生互补末端，并以 DNA 连接酶把片段与载体连接；重组质体亦须具备复制起点及选择标记。 评分要点：两个位置（2 分）、长度核对（2 分）、移动原因（2 分）、两个条件（2 分）。 |
| 8 | 某草原生态系的生产者每年固定 48 000 kJ m-2 的能量，能量在相邻营养级之间的传递效率为 10%。 (a) 计算初级消费者、次级消费者及三级消费者可得能量。 (b) 说明其余 90% 能量的去向（至少三项）。 (c) 解释为何食物链通常不超过四至五个营养级。 (d) 若把草原改为农田，对能量传递与营养级数目有何影响？ |
(a) 初级消费者 = 48,000 × 10% = 4,800 kJ m-2 yr-1；次级消费者 = 480 kJ m-2 yr-1；三级消费者 = 48 kJ m-2 yr-1。 (b) 能量在呼吸作用中以热形式释放、部分随排泄物及遗体流失、未被摄食的部分进入分解者。 (c) 每传一级约损失 90%，可用能量迅速减少，高位营养级无法维持可存活的族群。 (d) 农田多为单一作物，能量集中于一个营养级，食物链更短；但生物多样性下降，系统稳定性较低。 评分要点：三级数值（3 分）、去向三项（3 分）、能量递减解释（2 分）、农田比较（1 分）。 |
丙部：生态与应用（第 9–12 题）
遗传题须用标准符号书写基因型；实验设计题须指出自变数与控制变数。
| # | 题目 | 答案与评分要点 |
|---|---|---|
| 9 | 研究员在校园池塘以标记重捕法估算吴郭鱼的数目：首日捕获 200 尾，全部标记后放回；一周后再捕获 250 尾，其中 40 尾有标记。 (a) 写出估算公式并计算族群大小。 (b) 说明此法成立的三个假设。 (c) 若标记容易脱落，估算值会偏高还是偏低？解释。 (d) 若第二次捕捉集中在池边浅水区，对估算有何影响？ |
(a) 族群大小 N = (首次标记数 × 第二次捕获数) ÷ 第二次中有标记数 = (200 × 250) ÷ 40 = 1,250 尾。 (b) 假设族群封闭（无迁入、迁出、出生与死亡）、标记不影响生存及被捕机会、标记个体在族群中均匀混合。 (c) 标记脱落使第二次样本中有标记的数目偏低，分母变小，估算值偏高。 (d) 若鱼在浅水与深水区分布不均，重捕样本不能代表全族群，估算出现系统性偏差（通常偏低）。 评分要点：公式与数值（3 分）、三个假设（3 分）、偏高解释（1 分）、取样偏差（1 分）。 |
| 10 | 在面积 2 500 m2 的草地以样方调查某野花。随机放置 50 个 0.5 m2 的样方，平均每个样方有 6.4 株。 (a) 计算样方取样总面积及族群密度（株 m-2）。 (b) 估算整片草地的族群大小。 (c) 说明随机取样的重要性，并指出一种确保随机的方法。 (d) 若研究员只在路边放置样方，估算会有何偏差？ |
(a) 取样总面积 = 50 × 0.5 = 25 m2；密度 = 6.4 ÷ 0.5 = 12.8 株 m-2。 (b) 族群大小 = 12.8 × 2,500 = 32,000 株。 (c) 随机取样可避免主观选择造成偏差；例如把草地划成方格，用随机数目决定样方座标。 (d) 路边受人流与光照影响，植株密度与草地中央不同，估算不能代表全区，出现系统性偏差。 评分要点：面积与密度（3 分）、总数（2 分）、随机方法（2 分）、偏差解释（1 分）。 |
| 11 | 某族群的隐性性状由等位基因 a 控制，a 的频率为 0.3，族群处于哈代—温伯格平衡，总数 5 000 人。 (a) 求显性等位基因 A 的频率。 (b) 计算三种基因型的频率。 (c) 估算表现隐性性状的人数及携带者的人数。 (d) 说明若族群出现近亲繁殖，上述频率会如何改变。 |
(a) p = 1 – q = 1 – 0.3 = 0.7。 (b) AA = p2 = 0.49; Aa = 2pq = 2 × 0.7 × 0.3 = 0.42; aa = q2 = 0.09，总和 = 1.00。 (c) 隐性性状 = 5,000 × 0.09 = 450 人；携带者 = 5,000 × 0.42 = 2,100 人。 (d) 近亲繁殖不改变等位基因频率，但增加同型合子（AA 与 aa）比例、减少异型合子比例，故隐性性状的出现率上升。 评分要点：p 值（1 分）、三个频率（3 分）、人数（2 分）、近亲影响（2 分）。 |
| 12 | 一片弃耕农地经历四十年的次生演替。 (a) 排列演替的先后阶段：灌木、先锋草本、乔木林、苔藓与地衣。 (b) 说明演替过程中物种多样性、生物量与土壤有机物含量的变化趋势。 (c) 说明先锋物种能在裸地生存的两个特征。 (d) 设计一个为期三年的调查，比较演替早期与后期样地的物种丰富度，须写出自变数、应变数及抽样方法。 |
(a) 苔藓与地衣 → 先锋草本 → 灌木 → 乔木林。 (b) 物种多样性上升、总生物量增加、土壤有机物与含水量增加，直至顶极群落趋于稳定。 (c) 先锋物种能忍受强光、干旱与贫瘠土壤，并能快速繁殖及散播种子或孢子；地衣可分泌酸分解岩石形成土壤。 (d) 自变数为演替阶段（早期与后期样地）；应变数为物种丰富度（样地内物种数目）；每一样地随机放置 10 个 1 m2 样方，记录各样方物种数目并计算平均值，每季调查一次，为期三年。 评分要点：演替次序（2 分）、三项趋势（2 分）、先锋特征（2 分）、设计三要素（2 分）。 |
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