疟疾是一种由疟原虫引起的疾病。疟原虫为单细胞生物可在按蚊和…——2021 高考生物第 24 题答案解析

2021_湖北卷 (生物)

2021 湖北 第 24 题 解答题 区分题
2021_湖北卷 (生物)

24. 疟疾是一种由疟原虫引起的疾病。疟原虫为单细胞生物可在按蚊和人两类宿主中繁殖。我国科学家发现
了治疗疟疾的青蒿素。随着青蒿素类药物广泛应用逐渐出现了对青蒿素具有抗药性的疟原虫。
为了研究疟原虫对青蒿素的抗药性机制,将一种青蒿素敏感(S 型) 的疟原虫品种分成两组:一组逐渐增加
青蒿素的浓度,连续培养若干代,获得具有抗药性(R 型)的甲群体,另一组为乙群体(对照组) 。对甲和
乙两群体进行基因组测序,发现在甲群体中发生的 9 个碱基突变在乙群体中均未发生,这些突变发生在 9
个基因的编码序列上,其中 7 个基因编码的氨基酸序列发生了改变。
为确定 7 个突变基因与青蒿素抗药性的关联性,现从不同病身上获取若干疟原虫样本,检测疟原虫对青蒿
素的抗药性(与存活率正相关)并测序,以S 型疟原虫为对照,与对照的基因序列相同的设为野生型“ +”,
不同的设为突变型“ -”。部分样本的结果如表。
疟原虫 存活率(%) 基因1 基因2 基因3 基因4 基因5 基因6 基因7
对照 0.04 + + + + + + +
1 0.2 + + + + + + -
2 3.8 + + + - + + -
3 5.8 + + + - - + -

4 23. 1 + + + + - - -
5 27.2 + + + + - - -
6 27.3 + + + - + - -
7 28.9 + + + - - - -
8 31.3 + + + + - - -
9 58.0 + + + - + - -
回答下列问题:
(1)连续培养后疟原虫获得抗药性的原因是______________________,碱基突变但氨基酸序列不发生改变
的原因是______________________。
(2)7 个基因中与抗药性关联度最高的是___________,判断的依据是______________________。
(3) 若青蒿素抗药性关联度最高的基因突变是导致疟原虫抗青蒿素的直接原因, 利用现代分子生物学手段,
将该突变基因恢复为野生型,而不改变基因组中其他碱基序。经这种基因改造后的疟原虫对青蒿素的抗药
性表现为___________。
(4)根据生物学知识提出一条防控疟疾的合理化建议:___________。

参考答案

(1) ①. 通过基因突变可产生抗青蒿素的个体,连续培养过程中,在青蒿素的定向选择作用 下,疟原虫种群中抗青蒿素的相关基因的频率升高,抗药性个体数增多; (2) 密码子具有简并性 (2) ①. 基因 6 ②. 与对照组相比,在有突变基因 6 和 7 的 4~9 组中,疟原虫的存活率都大幅提 高,但在有突变基因 7 的 1、2、3 组中,疟原虫的存活率提高的幅度不大; (3) S 型(对青蒿素敏感); (4) 做好按蚊的防治工作

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【答案】 (1) ①. 通过基因突变可产生抗青蒿素的个体,连续培养过程中,在青蒿素的定向选择作用
下,疟原虫种群中抗青蒿素的相关基因的频率升高,抗药性个体数增多 ②. 密码子具有简并性
(2) ①. 基因 6 ②. 与对照组相比,在有突变基因 6 和 7 的 4~9 组中,疟原虫的存活率都大幅提
高,但在有突变基因 7 的 1、2、3 组中,疟原虫的存活率提高的幅度不大
(3)S 型(对青蒿素敏感)
(4)做好按蚊的防治工作
【解析】
【分析】 结合题意分析:青蒿素“抗药性”的产生是疟原虫基因突变导致的,经过青蒿素的不断选择,可以导
致疟原虫种群中抗药性基因的频率增大。
【小问 1 详解】
基因突变可以产生新基因,进而可能产生新性状,在疟原虫的种群中,通过基因突变可产生抗青蒿素的个
体,连续培养过程中,在青蒿素的定向选择作用下,疟原虫种群中抗青蒿素的相关基因的频率升高,抗药
性个体数增多;由于密码子具有简并性,即一种氨基酸可能由一个或多个密码子对应,故碱基突变但氨基
酸序列可能也不发生改变。
【小问 2 详解】

结合题意,与对照的基因序列相同的设为野生型“+”,不同的设为突变型“-”,分析表格数据 : 与对照组相比,
在有突变基因 6 和 7 的 4~9 组中,疟原虫的存活率都大幅提高,但在有突变基因 7 的 1、2、3 组中,疟原
虫的存活率提高的幅度不大,故推测 7 个基因中与抗药性关联度最高的是基因 6。
【小问 3 详解】
结合(3)可知,7 个基因中与抗药性关联度最高的是基因 6,若基因 6 的基因突变是导致疟原虫抗青蒿素
的直接原因,则采用现代分子生物学手段将其恢复为野生型后,其抗药性性状也随之消失,故经这种基因
改造后的疟原虫对青蒿素的抗药性表现为 S 型(对青蒿素敏感) 。
【小问 4 详解】
据题干信息“疟原虫为单细胞生物可在按蚊和人两类宿主中繁殖”,故为减少疟原虫的数量,可做好按蚊的防
治工作,令宿主的数量减少从而减少疟原虫。
【点睛】本题结合青蒿素对于疟原虫的防治实验考查自然选择与适应等相关知识,意在考查考生能理解所
学知识的要点,把握知识间的内在联系、理论联系实际,综合运用所学知识解决自然界和社会生活中的一
些生物学问题的能力。

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