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高中生物高考2020届高考生物一轮复习专题10遗传的分子基次件课件PPT
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这是一份高中生物高考2020届高考生物一轮复习专题10遗传的分子基次件课件PPT，共60页。
专题10 遗传的分子基础
生物 (天津市选考专用)
A组 自主命题·天津卷题组
1.(2013天津理综,7,13分)肠道病毒EV71为单股正链RNA(+RNA)病毒,是引起手足口病的主要 病原体之一。下面为该病毒在宿主细胞内增殖的示意图。 据图回答下列问题:(1)图中物质M的合成场所是 。催化①、②过程的物质N是 。
(2)假定病毒基因组+RNA含有7 500个碱基,其中A和U占碱基总数的40%。以病毒基因组+ RNA为模板合成一条子代+RNA的过程共需要碱基G和C 个。(3)图中+RNA有三方面功能,分别是 。(4)EV71病毒感染机体后,引发的特异性免疫有 。(5)病毒衣壳由VP1、VP2、VP3和VP4四种蛋白组成,其中VP1、VP2、VP3裸露于病毒表面, 而VP4包埋在衣壳内侧并与RNA连接,另外VP1不受胃液中胃酸的破坏。若通过基因工程生 产疫苗,四种蛋白中不宜作为抗原制成疫苗的是 ,更适宜作为抗原制成口服疫苗的是 。
答案 (1)宿主细胞的核糖体 RNA复制酶(或RNA聚合酶或依赖于RNA的RNA聚合酶) (2)9 000 (3)翻译的模板;复制的模板;病毒的重要组成成分 (4)体液免疫和细胞免疫 (5)VP4 VP1
解析 本题考查基因的表达、核酸中相关碱基的计算、特异性免疫等相关知识。(1)肠道病 毒只能营寄生生活,物质M是翻译的产物,因此其合成场所为宿主细胞的核糖体。过程①、② 为合成RNA的过程,参与催化过程的相关酶为RNA复制酶。(2)以病毒基因组+RNA为模板通 过过程①合成-RNA,再通过过程②合成+RNA,即该过程需合成2个RNA分子,+RNA中G+C占60%,则该过程共需要碱基G和C的数目为7 500×60%×2=9 000个。(3)从图示可以看出,+RNA可 以作为翻译的模板翻译成多肽或蛋白质,也可以作为复制的模板,还可以与衣壳一起组成肠道 病毒EV71。(4)当机体感染病毒后,机体可产生细胞免疫和体液免疫。(5)由于VP4包埋在衣壳 内侧并与RNA连接,因此其不宜作为抗原制成疫苗。口服疫苗应能抵抗胃液中胃酸的破坏,因 此VP1更适宜作为抗原制成口服疫苗。
2.( 2008天津理综, 7Ⅰ,10分)下图为人β-珠蛋白基因与其mRNA杂交的示意图,①~⑦表示基因 的不同功能区。 据图回答:(1)上述分子杂交的原理是 ;细胞中β-珠蛋白基因编码区不能翻译的序列是 (填写图中序号)。(2)细胞中β-珠蛋白基因开始转录时,能识别和结合①中调控序列的酶是 。(3)若一个卵原细胞的一条染色体上,β-珠蛋白基因的编码区中一个A替换成T,则由该卵原细 胞产生的卵细胞携带该突变基因的概率是 。(4)上述突变基因的两个携带者婚配,其后代中含该突变基因的概率是 。
答案 Ⅰ.(10分)(1) 碱基互补配对原则 ③和⑤ (2)RNA聚合酶 (3)1/4 (4)3/4
解析 (1)分子杂交的原理是碱基互补配对原则;β-珠蛋白基因编码区包括外显子(②④⑥)和 内含子(③⑤),其中内含子(③⑤)能转录,但不能翻译。(2)转录需要RNA聚合酶的参与,该酶能 识别和结合基因首端的启动子。(3)若一个卵原细胞的一条染色体上的β-珠蛋白基因在复制 时一条染色体中一个A替换成T,则以这条脱氧核苷酸链为模板合成的子代DNA分子发生基因 突变,而以另一条脱氧核苷酸链为模板合成的DNA分子正常,该正常DNA分子进入次级卵母 细胞的概率是 ,再由次级卵母细胞进入卵细胞的概率也为 ,所以由该卵原细胞产生的卵细胞携带该突变基因的概率是 。(4)上述突变基因的两个携带者婚配,根据基因分离定律,其后代中不含该突变基因的概率是 ,其后代中含该突变基因的概率是 。
B组 统一命题、省(区、市)卷题组
考点1 人类对遗传物质的探索过程
1.(2019江苏单科,3,2分)赫尔希和蔡斯的T2噬菌体侵染大肠杆菌实验证实了DNA是遗传物质, 下列关于该实验的叙述正确的是 ( )A.实验中可用15N代替32P标记DNAB.噬菌体外壳蛋白是大肠杆菌编码的C.噬菌体DNA的合成原料来自大肠杆菌D.实验证明了大肠杆菌的遗传物质是DNA
答案 C 本题通过T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验,考查考生对实验原理的理解和对实验结果 的分析能力;试题通过T2噬菌体侵染细菌的实验分析,体现了对科学探究素养中的技术评价与 结果分析要素的考查。本实验巧妙地运用32P标记DNA,将DNA与蛋白质区分开,单独直接观察DNA的遗传作用,DNA 和蛋白质中都含有N,故不可用15N代替32P标记DNA,A错误;子代T2噬菌体的外壳蛋白是由T2噬 菌体DNA控制合成的,B错误;T2噬菌体DNA的合成所需要的原料由大肠杆菌提供,C正确;该实 验证明了T2噬菌体的遗传物质是DNA,D错误。
方法技巧 T2噬菌体侵染细菌实验的误差分析(1)32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌 (2)35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌
2.(2018课标全国Ⅲ,1,6分)下列研究工作中由我国科学家完成的是 ( )A.以豌豆为材料发现性状遗传规律的实验B.用小球藻发现光合作用暗反应途径的实验C.证明DNA是遗传物质的肺炎双球菌转化实验D.首例具有生物活性的结晶牛胰岛素的人工合成
答案 D 本题主要考查生物科学史的相关知识。奥地利的孟德尔以豌豆为材料发现了性状 遗传规律,A错误;美国的卡尔文用14C标记的14CO2,供小球藻进行光合作用,然后追踪检测其放 射性,最终探明了CO2中的碳在光合作用暗反应中的转移途径,B错误;美国的艾弗里的肺炎双 球菌转化实验证明了DNA是遗传物质,C错误;世界上第一个人工合成的蛋白质——具有生物 活性的结晶牛胰岛素,是由我国科学家完成的,D正确。
思维发散 科学研究方法孟德尔用假说—演绎法发现了性状遗传规律;卡尔文用同位素标记法研究光合作用的暗反应 过程;艾弗里设法将DNA、蛋白质和多糖等物质分开,单独地、直接地去观察它们的作用。
3.(2017课标全国Ⅱ,2,6分)在证明DNA是遗传物质的过程中,T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验发 挥了重要作用。下列与该噬菌体相关的叙述,正确的是 ( )A.T2噬菌体也可以在肺炎双球菌中复制和增殖B.T2噬菌体病毒颗粒内可以合成mRNA和蛋白质C.培养基中的32P经宿主摄取后可出现在T2噬菌体的核酸中D.人类免疫缺陷病毒与T2噬菌体的核酸类型和增殖过程相同
答案 C 本题考查T2噬菌体侵染大肠杆菌的过程,以及病毒的相关知识。T2噬菌体专一性寄 生在大肠杆菌体内,因此在肺炎双球菌体内不能复制和增殖,T2噬菌体病毒颗粒内也不能合成 mRNA和蛋白质,A、B错误;T2噬菌体以大肠杆菌体内的物质为原料合成自身的核酸,培养基 中的32P经宿主摄取后可出现在T2噬菌体的核酸中,C正确;人类免疫缺陷病毒的核酸是RNA,该 病毒为逆转录病毒,T2噬菌体的核酸是DNA,二者的核酸类型和增殖过程不同,D错误。
知识归纳 高中生物常见的病毒相关知识小结(1)病毒无细胞结构,在生物学分类上独立成界,既不属于真核生物,也不属于原核生物,主要由 蛋白质和核酸构成。(2)病毒营寄生生活,只有在活细胞内才具有生命现象,因此,只能用活的宿主细胞培养病毒。(3)病毒只含有一种核酸:DNA或RNA,故可根据遗传物质的不同将病毒分为DNA病毒(如T2噬 菌体)和RNA病毒(如烟草花叶病毒)。
4.(2017江苏单科,2,2分)下列关于探索DNA是遗传物质的实验,叙述正确的是 ( )A.格里菲思实验证明DNA可以改变生物体的遗传性状B.艾弗里实验证明从S型肺炎双球菌中提取的DNA可以使小鼠死亡C.赫尔希和蔡斯实验中离心后细菌主要存在于沉淀中D.赫尔希和蔡斯实验中细菌裂解后得到的T2噬菌体都带有32P标记
答案 C 本题重点考查人类对遗传物质探索过程中的经典实验。格里菲思实验只是证明了 转化因子的存在,没有证明转化因子是DNA,A错误;艾弗里实验证明了转化因子是DNA,从S型 肺炎双球菌中提取的DNA使R型细菌转化为S型细菌而导致小鼠死亡,B错误;赫尔希和蔡斯实 验中离心后细菌出现在沉淀中,对沉淀后的细菌继续培养,待其裂解后得到的T2噬菌体并不都 带有32P标记,故C正确,D错误。
易错警示 由于32P标记的T2噬菌体侵染大肠杆菌过程中最终得到的子代T2噬菌数量较多,且 新合成的DNA单链不存在32P,故只有部分T2噬菌体具有放射性。
5.(2016江苏单科,1,2分)下列关于探索DNA是遗传物质实验的相关叙述,正确的是 ( )A.格里菲思实验中肺炎双球菌R型转化为S型是基因突变的结果B.格里菲思实验证明了DNA是肺炎双球菌的遗传物质C.赫尔希和蔡斯实验中T2噬菌体的DNA是用32P直接标记的D.赫尔希和蔡斯实验证明了DNA是T2噬菌体的遗传物质
答案 D 格里菲思实验中肺炎双球菌R型转化为S型是基因重组的结果,A项错误;格里菲思 实验证明了S型肺炎双球菌中含有转化因子,艾弗里实验证明了DNA是遗传物质,B项错误;赫 尔希和蔡斯实验中T2噬菌体的DNA是利用大肠杆菌中含32P的脱氧核苷酸标记的,该实验证明 了DNA是T2噬菌体的遗传物质,C项错误,D项正确。
6.(2015课标全国Ⅰ,5,6分)人或动物PrP基因编码一种蛋白(PrPc),该蛋白无致病性。PrPc的空间 结构改变后成为PrPsc(朊粒),就具有了致病性。PrPsc可以诱导更多的PrPc转变为PrPsc,实现朊粒 的增殖,可以引起疯牛病。据此判断,下列叙述正确的是 ( )A.朊粒侵入机体后可整合到宿主的基因组中B.朊粒的增殖方式与肺炎双球菌的增殖方式相同C.蛋白质空间结构的改变可以使其功能发生变化D.PrPc转变为PrPsc的过程属于遗传信息的翻译过程
答案 C 根据题干信息知,朊粒为蛋白质,不可能整合到宿主的基因组中,A错误;由题干可知, 朊粒的增殖是通过诱导更多的PrPc的空间结构改变实现的,而肺炎双球菌的增殖方式为二分 裂,B错误;蛋白质功能发生变化的一个重要原因是空间结构发生改变,C正确;遗传信息的翻译 过程是指在核糖体上以mRNA为模板合成蛋白质的过程,而PrPc转变为PrPsc的过程是空间结构 的改变,不符合上述特点,D错误。
解题关键 本题以全新的视角,从朊粒出发,结合朊病毒及疯牛病,并与教材多个相关知识点结 合命题,凸显了本题的前瞻性和实用性。解答本题的关键是引导学生理解蛋白质与基因的关 系、朊病毒与细菌的增殖方式、蛋白质空间结构与功能的关系、翻译的过程等相关知识点。
7.(2017课标全国Ⅰ,29,10分)根据遗传物质的化学组成,可将病毒分为RNA病毒和DNA病毒两 种类型。有些病毒对人类健康会造成很大危害。通常,一种新病毒出现后需要确定该病毒的 类型。假设在宿主细胞内不发生碱基之间的相互转换。请利用放射性同位素标记的方法,以体外培 养的宿主细胞等为材料,设计实验以确定一种新病毒的类型。简要写出(1)实验思路,(2)预期 实验结果及结论即可。(要求:实验包含可相互印证的甲、乙两个组)
答案 (1)思路甲组:将宿主细胞培养在含有放射性标记尿嘧啶的培养基中,之后接种新病毒。培养一段时间 后收集病毒并检测其放射性。乙组:将宿主细胞培养在含有放射性标记胸腺嘧啶的培养基中,之后接种新病毒。培养一段时 间后收集病毒并检测其放射性。(2)结果及结论若甲组收集的病毒有放射性,乙组无,即为RNA病毒;反之为DNA病毒。
解析 该题主要考查病毒的增殖以及对照实验设计的思路和方法。该实验设计的目的是确 定新病毒是DNA病毒还是RNA病毒,因为RNA和DNA含有的特有碱基分别是尿嘧啶和胸腺嘧 啶,所以两种病毒增殖所需的原料不同。结合题目所要求的方法(放射性同位素标记法)和所 给的材料(体外培养的宿主细胞)分析,可利用含有放射性标记的尿嘧啶(甲组)和胸腺嘧啶(乙 组)分别培养宿主细胞,之后分别接种新病毒,培养一段时间后收集病毒检测其放射性。若为 RNA病毒,甲组收集的病毒因增殖过程中利用了含放射性的尿嘧啶而具有放射性,乙组收集的 病毒则无放射性;若为DNA病毒,乙组收集的病毒因增殖过程中利用了含放射性的胸腺嘧啶而 具有放射性,甲组收集的病毒则无放射性。
规律总结 对照实验设计的一般思路:(1)取材、分组、编号;(2)控制变量、设置对照实验;(3) 培养、观察、记录实验结果。
8.(2016北京理综,30,18分)研究植物激素作用机制常使用突变体作为实验材料。通过化学方 法处理萌动的拟南芥种子可获得大量突变体。(1)若诱变后某植株出现一个新性状,可通过 交判断该性状是否可以遗传。如果子代 仍出现该突变性状,则说明该植株可能携带 性突变基因,根据子代 ,可 判断该突变是否为单基因突变。(2)经大量研究,探明了野生型拟南芥中乙烯的作用途径,简图如下。
由图可知,R蛋白具有结合乙烯和调节酶T活性两种功能。乙烯与 结合后,酶T的活性 ,不能催化E蛋白磷酸化,导致E蛋白被剪切。剪切产物进入细胞核,调节乙烯响应 基因的表达,植株表现有乙烯生理反应。(3)酶T活性丧失的纯合突变体(1#)在无乙烯的条件下出现 (填“有”或“无”)乙烯 生理反应的表现型。1#与野生型杂交,在无乙烯的条件下,F1的表现型与野生型相同。请结合 上图从分子水平解释F1出现这种表现型的原因: 。(4)R蛋白上乙烯结合位点突变的纯合个体(2#)仅丧失了与乙烯结合的功能。请判断在有乙烯 的条件下,该突变基因相对于野生型基因的显隐性,并结合乙烯作用途径陈述理由: 。(5)番茄中也存在与拟南芥相似的乙烯作用途径。若番茄R蛋白发生了与2#相同的突变,则这 种植株的果实成熟期会 。
答案 (1)自 显 表现型的分离比 (2)R蛋白 被抑制 (3)有 杂合子有野生型基因,可产生有活性的酶T,最终阻断乙烯作用途径 (4)2#与野生型杂交,F1中突变基因表达的R蛋白不能与乙烯结合,导致酶T持续有活性,阻断乙烯作用途径,表现为无乙烯生理反应,其表现型与2#一致,因此突变基因为显性 (5)推迟
解析 本题以植物激素的作用机制为载体考查遗传、变异的相关知识。(1)诱变后某植株出 现一个新性状,要判断该性状是否可以遗传,可以通过自交方法,自交后代若仍出现该突变性 状,则说明该植株可能携带显性突变基因,根据子代的表现型及比例,可判断该突变是否为单基 因突变。(2)由乙烯作用途径简图可知:在有乙烯的条件下,乙烯与R蛋白结合,抑制酶T催化E 蛋白的磷酸化,导致未磷酸化的E蛋白被剪切,剪切产物通过核孔进入细胞核,调节乙烯响应基 因的表达,植株表现有乙烯生理反应,同理在无乙烯的条件下,酶T催化E蛋白的磷酸化,最终表 现无乙烯生理反应。(3)酶T活性丧失的纯合突变体(1#),不能催化E蛋白磷酸化,无乙烯存在条 件下,出现有乙烯生理反应的表现型。野生型在无乙烯存在的条件下,出现无乙烯生理反应。 1#与野生型杂交,在无乙烯条件下,F1的表现型与野生型相同,是因为F1为杂合子,杂合子有野生 型基因,可产生有活性的酶T,最终阻断乙烯作用途径,表现为无乙烯生理反应。(4)2#与野生型 杂交,F1中突变基因表达的R蛋白不能与乙烯结合,导致酶T持续有活性,阻断乙烯作用途径,表 现为无乙烯生理反应,其表现型与2#一致,因此突变基因为显性。(5)据(4)知,若番茄R蛋白发生 了与2#相同的突变时,无法识别乙烯信号,表现为无乙烯生理反应,果实的成熟期会推迟。
思路梳理 获取图文信息→转化信息→表述信息→作答。
考点2 DNA分子的结构与复制
1.(2016课标全国Ⅱ,2,6分)某种物质可插入DNA分子两条链的碱基对之间,使DNA双链不能解 开。若在细胞正常生长的培养液中加入适量的该物质,下列相关叙述错误的是 ( )A.随后细胞中的DNA复制发生障碍B.随后细胞中的RNA转录发生障碍C.该物质可将细胞周期阻断在分裂中期D.可推测该物质对癌细胞的增殖有抑制作用
答案 C 因为该物质可使DNA双链不能解开,DNA复制时需要解旋,所以若在细胞培养液中 加入该物质,会导致细胞中DNA复制发生障碍,A正确;由于RNA主要是在细胞核中以DNA一 条链为模板合成的,因此,RNA转录前需要DNA解旋,B正确;因为该物质使DNA复制不能完成, 所以可将细胞周期阻断在分裂间期,C错误;该物质能抑制DNA复制,因此,可抑制癌细胞增殖, D正确。
审题方法 ①抓住“题眼”——“使DNA双链不能解开”。②挖掘隐含条件:因该物质使 DNA双链无法解旋,从而影响DNA复制、转录等一系列相关的生理活动。
素养解读 本题考查考生是否具有针对特定生物学问题进行分析与判断的能力,属于对科学 思维素养的考查。
2.(2016课标全国Ⅰ,29,10分)在有关DNA分子的研究中,常用32P来标记DNA分子。用α、β和γ 表示ATP或dATP(d表示脱氧)上三个磷酸基团所处的位置(A-Pα~Pβ~Pγ或dA-Pα~Pβ~Pγ)。回答下 列问题:(1)某种酶可以催化ATP的一个磷酸基团转移到DNA末端上,同时产生ADP。若要用该酶把32P 标记到DNA末端上,那么带有32P的磷酸基团应在ATP的 (填“α”“β”或“γ”)位 上。(2)若用带有32P的dATP作为DNA生物合成的原料,将32P标记到新合成的DNA分子上,则带有32P 的磷酸基团应在dATP的 (填“α”“β”或“γ”)位上。(3)将一个某种噬菌体DNA分子的两条链用32P进行标记,并使其感染大肠杆菌,在不含有32P的 培养基中培养一段时间。若得到的所有噬菌体双链DNA分子都装配成噬菌体(n个)并释放,则 其中含有32P的噬菌体所占比例为2/n,原因是 。
答案 (1)γ (2)α (3)一个含有32P标记的噬菌体双链DNA分子经半保留复制后,标记的两条 单链只能分配到两个噬菌体的双链DNA分子中,因此在得到的n个噬菌体中只有2个带有标记
素养解读 本题借助给定的情景问题考查考生的演绎与推理能力,属于科学思维素养的考查。
解析 (1)由题意知,该酶可催化ATP水解产生ADP,此过程中断裂的应是远离“A”的那个高 能磷酸键,从而使ATP中γ位上的磷酸基团脱离,此磷酸基团可在该酶的作用下转移到DNA末 端上。(2)脱氧核苷酸中的磷酸应对应于dATP的α位上的磷酸基团,若用dATP作为DNA生物 合成的原料,则dATP需脱去β位和γ位上的磷酸基团形成脱氧核苷酸,所以参与DNA分子组成 的脱氧核苷酸中只有α位上的磷酸基团。(3)1个噬菌体含有1个双链DNA分子,用DNA分子被32P标记的噬菌体感染大肠杆菌,由于DNA分子复制为半保留复制,即亲代DNA分子的两条链在 复制中保留下来,且分别进入不同的DNA分子中,所以理论上不管增殖多少代,子代噬菌体中 只有2个噬菌体含有32P。
评分细则 (3) 出现半保留复制或半保留复制含义(相应描述半保留复制过程)的给4分;再答 出“标记的两条链只能分配到两个噬菌体中”则可得6分。
考点3 基因的表达
1.(2019课标全国Ⅰ,2,6分)用体外实验的方法可合成多肽链。已知苯丙氨酸的密码子是UUU, 若要在体外合成同位素标记的多肽链,所需的材料组合是 ( )①同位素标记的tRNA②蛋白质合成所需的酶③同位素标记的苯丙氨酸④人工合成的多聚尿嘧啶核苷酸⑤除去了DNA和mRNA的细胞裂解液A.①②④ B.②③④C.③④⑤ D.①③⑤
答案 C 本题以基因表达的相关知识为载体,考查运用所学知识,对某些生物学问题作出合 理判断的能力;试题通过对体外合成多肽链所需材料的判断,体现了对生命观念素养中结构与 功能观要素的考查。体外合成同位素标记的多肽链需以标记的氨基酸(同位素标记的苯丙氨酸等)为原料,以RNA (人工合成的多聚尿嘧啶核苷酸)为模板,除去了DNA和mRNA的细胞裂解液既可防止DNA和 mRNA对体外多肽链合成过程的干扰,又可提供翻译过程所需的核糖体、tRNA、酶等。故选 C。
知能拓展 遗传密码(1)遗传密码:mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻碱基。(2)遗传密码种类:共有64个,其中 AUG和GUG是起始密码,UAA、UAG、UGA是终止密码,不编码氨基酸。(3)遗传密码特点:简 并性(即多个遗传密码可决定一种氨基酸)和通用性(即在原核生物和真核生物中,同一遗传密 码决定相同的氨基酸)。
2.(2018课标全国Ⅰ,2,6分)生物体内的DNA常与蛋白质结合,以DNA-蛋白质复合物的形式存 在。下列相关叙述错误的是( )A.真核细胞染色体和染色质中都存在DNA-蛋白质复合物B.真核细胞的核中有DNA-蛋白质复合物,而原核细胞的拟核中没有C.若复合物中的某蛋白参与DNA复制,则该蛋白可能是DNA聚合酶D.若复合物中正在进行RNA的合成,则该复合物中含有RNA聚合酶
答案 B 真、原核细胞DNA复制时,与DNA结合的蛋白质可能是解旋酶和DNA聚合酶,故真 核细胞的染色体、染色质和原核细胞的拟核中均可能含有DNA-蛋白质复合物,A正确,B错误; 若复合物中的某蛋白质参与DNA复制,则该蛋白质可能是解旋酶或DNA聚合酶,C正确;RNA 聚合酶催化转录过程,若复合物中正在进行RNA的合成,则该复合物中含有RNA聚合酶,D正 确。
知识归纳 生物体内DNA存在形式的对比真核细胞核中的DNA与蛋白质结合在一起形成染色体;细胞质DNA(如线粒体、叶绿体中的 DNA)、原核细胞中的DNA及病毒DNA均不与蛋白质结合形成染色体。
3.(2018江苏单科,3,2分)下列关于DNA 和RNA 的叙述,正确的是 ( )A.原核细胞内DNA的合成都需要DNA片段作为引物B.真核细胞内DNA和RNA的合成都在细胞核内完成C.肺炎双球菌转化实验证实了细胞内的DNA和RNA都是遗传物质D.原核细胞和真核细胞中基因表达出蛋白质都需要DNA和RNA的参与
答案 D 本题主要考查细胞中核酸的相关知识。原核细胞内DNA的合成需要单链DNA或 RNA片段作为引物,A错误;真核细胞内DNA和RNA的合成主要在细胞核内完成,B错误;艾弗 里的肺炎双球菌转化实验证实了细胞内的DNA是遗传物质,C错误;原核细胞和真核细胞中基 因的表达包括转录和翻译两个过程,转录是以DNA的一条链为模板合成RNA的过程,翻译是在 mRNA、tRNA、核糖体的参与下合成蛋白质的过程,故基因的表达需要DNA和RNA的参与,D 正确。
知识归纳 三看法判断转录和翻译过程一看模板:若模板是DNA,则该过程是转录;若模板是RNA,则该过程是翻译;二看原料:若原料是核糖核苷酸,则该过程是转录;若原料是氨基酸,则该过程是翻译;三看产物:若产物是RNA,则该过程是转录;若产物是蛋白质,则该过程是翻译。
4.(2017课标全国Ⅲ,1,6分)下列关于真核细胞中转录的叙述,错误的是 ( )A.tRNA、rRNA和mRNA都从DNA转录而来B.同一细胞中两种RNA的合成有可能同时发生C.细胞中的RNA合成过程不会在细胞核外发生D.转录出的RNA链与模板链的相应区域碱基互补
答案 C 本题考查基因表达过程中的转录等相关知识。正常真核细胞中的tRNA、rRNA和 mRNA都是从DNA转录而来的,A正确。在蛋白质合成旺盛的细胞中,大量合成mRNA的同时, 也需要合成rRNA和tRNA来参与其翻译过程,B正确。植物细胞中存在线粒体DNA与叶绿体 DNA,它们也可以转录合成RNA,C错误。RNA是由DNA模板链相应区域依据碱基互补配对原 则转录出来的,故D正确。
解题关键 本题考查真核细胞中转录过程涉及的知识点,突破此题的关键是全面理解转录过 程及其特点。
5.(2017课标全国Ⅲ,6,6分)下列有关基因型、性状和环境的叙述,错误的是 ( )A.两个个体的身高不相同,二者的基因型可能相同,也可能不相同B.某植物的绿色幼苗在黑暗中变成黄色,这种变化是由环境造成的C.O型血夫妇的子代都是O型血,说明该性状是由遗传因素决定的D.高茎豌豆的子代出现高茎和矮茎,说明该相对性状是由环境决定的
答案 D 控制身高的基因型完全相同的两个人,可能会因营养等环境因素的差异而身高不 同,反之,控制身高的基因型不同的两个人,可能会由于环境因素而身高相同,A正确;在黑暗的 环境中,绿色幼苗由于叶绿素合成受阻而变黄,这种变化是由环境因素造成的,B正确;O型血夫 妇控制血型的基因型均为ii,其后代控制血型的基因型仍为ii,表现为O型血,这是由遗传因素决 定的,C正确;高茎豌豆的子代出现高茎和矮茎,可能是由遗传物质决定的,也可能是由环境影响 的,D错误。
6.(2016江苏单科,18,2分)近年诞生的具有划时代意义的CRISPR/Cas9基因编辑技术可简单、 准确地进行基因定点编辑。其原理是由一条单链向导RNA引导核酸内切酶Cas9到一个特定 的基因位点进行切割。通过设计向导RNA中20个碱基的识别序列,可人为选择DNA上的目标 位点进行切割(见下图)。下列相关叙述错误的是 ( ) A.Cas9蛋白由相应基因指导在核糖体中合成B.向导RNA中的双链区遵循碱基配对原则C.向导RNA可在逆转录酶催化下合成D.若α链剪切位点附近序列为……TCCAGAATC…… 则相应的识别序列为……UCCAGAAUC……
答案 C Cas9蛋白由相应基因转录出的mRNA指导在核糖体中合成,A项正确;向导RNA中 的双链区遵循碱基(互补)配对原则,B项正确;逆转录是以RNA为模板合成DNA,C项错误;α链 与向导RNA都与模板链互补配对,但二者所含碱基有所不同,D项正确。
方法技巧 该题属于高起点、低落点题型,该类题需利用教材相关知识,具体分析、处理相应 问题,不必过分关注新背景信息。
7.(2015重庆理综,5,6分)结合题图分析,下列叙述错误的是 ( ) A.生物的遗传信息储存在DNA或RNA的核苷酸序列中B.核苷酸序列不同的基因可表达出相同的蛋白质C.遗传信息传递到蛋白质是表现型实现的基础D.编码蛋白质的基因含遗传信息相同的两条单链
答案 D 生物的遗传物质是DNA或RNA,遗传信息储存在DNA或RNA的核苷酸序列中,A正 确;由于密码子的简并性,核苷酸序列不同的基因可通过转录和翻译,表达出相同的蛋白质,B正 确;DNA或RNA上的遗传信息只有传递到蛋白质,性状才能得以表现,C正确;基因的两条单链 间的碱基互补配对,两条单链所含遗传信息不同,D错误。
8.(2015课标全国Ⅱ,2,6分,0.447)端粒酶由RNA和蛋白质组成,该酶能结合到端粒上,以自身的 RNA为模板合成端粒DNA的一条链。下列叙述正确的是 ( )A.大肠杆菌拟核的DNA中含有端粒B.端粒酶中的蛋白质为RNA聚合酶C.正常人细胞的每条染色体两端都含有端粒DNAD.正常体细胞的端粒DNA随细胞分裂次数增加而变长
答案 C 端粒是每条染色体两端都有的一段特殊序列的DNA,原核生物不具有染色体,A项 错误,C项正确;由题意可知,端粒酶能够以自身的RNA为模板合成DNA的一条链,故其中的蛋 白质为逆转录酶,B项错误;正常体细胞的端粒DNA序列在每次细胞分裂后会缩短一截,故正常 体细胞的端粒DNA随着细胞分裂次数的增加而变短,D项错误。
解题关键 本题以端粒酶为背景,主要考查原核细胞的结构、中心法则等知识,意在考查学生 理解能力和获取信息的能力。试题难度中等。
9.(2015海南单科,7,2分)下列过程中,由逆转录酶催化的是 ( )A.DNA→RNA B.RNA→DNAC.蛋白质→蛋白质 D.RNA→蛋白质
答案 B 逆转录是在逆转录酶的催化下以RNA为模板合成DNA的过程,B符合题意。
10.(2015海南单科,20,2分)关于密码子和反密码子的叙述,正确的是 ( )A.密码子位于mRNA上,反密码子位于tRNA上B.密码子位于tRNA上,反密码子位于mRNA上C.密码子位于rRNA上,反密码子位于tRNA上D.密码子位于rRNA上,反密码子位于mRNA上
答案 A mRNA上3个相邻的碱基决定1个氨基酸,每3个这样的碱基称为1个密码子;tRNA上 一端的3个碱基可与mRNA上的密码子互补配对,叫反密码子,A项正确。
11.(2015江苏单科,12,2分)下图是起始甲硫氨酸和相邻氨基酸形成肽键的示意图,下列叙述正 确的是 ( ) A.图中结构含有核糖体RNAB.甲硫氨酸处于图中ⓐ的位置C.密码子位于tRNA的环状结构上D.mRNA上碱基改变即可改变肽链中氨基酸的种类
答案 A 本题主要考查翻译的相关知识。核糖体是相邻氨基酸形成肽键的场所,核糖体由 核糖体RNA和蛋白质构成,A正确;甲硫氨酸是第一个氨基酸,位于ⓐ的左边,B错误;密码子位于 mRNA上,tRNA的环状结构上有反密码子,C错误;由于密码子的简并性,mRNA上碱基改变不 一定改变肽链中氨基酸的种类,D错误。
易错分析 错选B者,读图能力欠缺或忽略了甲硫氨酸位于第一位,不是图中ⓐ的位置。错选 C、D的,不理解密码子是mRNA上三个相邻的碱基,tRNA上的是反密码子,由于密码子的简并 性,mRNA上碱基改变不一定改变氨基酸的种类。
12.(2018江苏单科,27,8分)长链非编码RNA(lncRNA)是长度大于200个碱基,具有多种调控功能 的一类RNA分子。如图表示细胞中lncRNA的产生及发挥调控功能的几种方式,请回答下列问 题: (1)细胞核内各种RNA的合成都以 为原料,催化该反应的酶是 。(2)转录产生的RNA中,提供信息指导氨基酸分子合成多肽链的是 ,此过程中还需要的
RNA有 。(3)lncRNA前体加工成熟后,有的与核内 (图示①)中的DNA结合,有的能穿过 (图示②)与细胞质中的蛋白质或RNA分子结合,发挥相应的调控作用。(4)研究发现,人体感染细菌时,造血干细胞核内产生的一种lncRNA,通过与相应DNA片段结合, 调控造血干细胞的 ,增加血液中单核细胞、中性粒细胞等吞噬细胞的数量。该调控过 程的主要生理意义是 。
答案 (1)四种核糖核苷酸 RNA聚合酶(2)mRNA(信使RNA) tRNA和rRNA(转运RNA和核糖体RNA)(3)染色质 核孔(4)分化 增强人体的免疫抵御能力
解析 (1)合成RNA的原料是四种核糖核苷酸。催化RNA合成的酶是RNA聚合酶。(2)翻译过 程需要的RNA有mRNA、rRNA和tRNA,其中mRNA是指导肽链合成的模板,tRNA识别并转运 特定的氨基酸,rRNA参与组成核糖体。(3)图中细胞核中合成的lncRNA有两种去向,一种是与 核内染色质结合,另一种是通过核孔与细胞质中的蛋白质或RNA分子结合。(4)造血干细胞核 内产生的lncRNA与相应DNA片段结合后,可以调控相关基因的表达,使造血干细胞分裂分化 形成单核细胞、中性粒细胞等吞噬细胞。吞噬细胞数量的增加可以增强人体的免疫抵御能 力。
知识拓展 具有调控作用的lncRNAlncRNA又称长链非编码RNA,是近几年发现的具有调控细胞周期和细胞分化功能的RNA分 子,属于非编码RNA,不能被翻译成蛋白质。类似的非编码RNA还有小干涉RNA、反义RNA 等。
C组 教师专用题组
1.(2015安徽理综,4,6分)Qβ噬菌体的遗传物质(QβRNA)是一条单链RNA。当噬菌体侵染大肠 杆菌后,QβRNA立即作为模板翻译出成熟蛋白、外壳蛋白和RNA复制酶(如图所示),然后利用 该复制酶复制QβRNA。下列叙述正确的是 ( ) A.QβRNA的复制需经历一个逆转录过程B.QβRNA的复制需经历形成双链RNA的过程C.一条QβRNA模板只能翻译出一条肽链D.QβRNA复制后,复制酶基因才能进行表达
答案 B 单链QβRNA的复制过程为:先以该RNA为模板合成一条互补RNA,再以互补RNA 为模板合成子代的QβRNA,故此过程中不需要逆转录,但可形成双链RNA,A项错误、B项正 确;由图知以该RNA为模板合成了多种蛋白质,故一条单链QβRNA可翻译出多条肽链,C项错 误;由题干信息可知,侵染大肠杆菌后,QβRNA可立即作为模板翻译出RNA复制酶,D项错误。
2.(2014江苏单科,4,2分)下列叙述与生物学史实相符的是 ( )A.孟德尔用山柳菊为实验材料,验证了基因的分离及自由组合规律B.范·海尔蒙特基于柳枝扦插实验,认为植物生长的养料来自土壤、水和空气C.富兰克林和威尔金斯对DNA双螺旋结构模型的建立也作出了巨大的贡献D.赫尔希和蔡斯用35 S和32P分别标记T2噬菌体的蛋白质和DNA,证明了DNA的半保留复制
答案 C 孟德尔用豌豆为实验材料,验证了基因的分离和自由组合定律,A错误;范·海尔蒙特 基于柳枝扦插实验,认为植物生长所需要的养料主要来自水,B错误;富兰克林和威尔金斯对 DNA双螺旋结构模型的建立作出了巨大贡献,C正确;赫尔希和蔡斯用35S和32P分别标记T2噬菌 体的蛋白质和DNA,证明了DNA是T2噬菌体的遗传物质,D错误。
3.(2014海南单科,24,2分)在其他条件具备的情况下,在试管中加入物质X和物质Z,可得到相应 产物Y。下列叙述正确的是 ( )A.若X是DNA,Y是RNA,则Z是逆转录酶B.若X是DNA,Y是mRNA,则Z是脱氧核苷C.若X是RNA,Y是DNA,则Z是限制性内切酶D.若X是mRNA,Y是在核糖体上合成的大分子,则Z是氨基酸
答案 D 若X是DNA,Y是RNA,则Z是RNA聚合酶,A错误;若X是DNA,Y是mRNA,则Z是核糖 核苷,B错误;若X是RNA,Y是DNA,则Z是逆转录酶,C错误;若X是mRNA,Y是在核糖体上合成的 大分子,则Z是氨基酸,D正确。
4.(2014江苏单科,20,2分)关于基因控制蛋白质合成的过程,下列叙述正确的是 ( )A.一个含n个碱基的DNA分子,转录的mRNA分子的碱基数是n/2个B.细菌的一个基因转录时两条DNA链可同时作为模板,提高转录效率C.DNA聚合酶和RNA聚合酶的结合位点分别在DNA和RNA上D.在细胞周期中,mRNA的种类和含量均不断发生变化
答案 D DNA分子包括基因片段和非基因片段,1个DNA分子中的诸多基因并非全部转录, 故基因转录出的mRNA分子的碱基数小于n/2个,A错误;基因转录时,一条链是模板链,另一条 链是非模板链,B错误;DNA聚合酶和RNA聚合酶的结合位点均在DNA上,C错误;在细胞周期 中,由于基因选择性表达,故mRNA的种类和含量均不断发生变化,D正确。
5.(2014四川理综,3,6分)将牛催乳素基因用32P标记后导入小鼠乳腺细胞,选取仅有一条染色体 上整合有单个目的基因的某个细胞进行体外培养。下列叙述错误的是 ( )A.小鼠乳腺细胞中的核酸含有5种碱基和8种核苷酸B.该基因转录时,遗传信息通过模板链传递给mRNAC.连续分裂n次后,子细胞中32P标记的细胞占1/2n+1D.该基因翻译时所需tRNA与氨基酸种类数不一定相等
答案 C 小鼠乳腺细胞中的核酸有DNA和RNA两种,共包含5种碱基和8种核苷酸,A正确;遗 传信息可通过转录过程传递给mRNA,B正确;亲代细胞仅一条染色体上的一个目的基因进行 了标记,所以连续分裂n次可得到2n个子细胞,其中含有32P标记的细胞有2个,占1/2n-1,C错误;由于 密码子的简并性,一种氨基酸可能由多种tRNA转运,所以翻译过程中tRNA与氨基酸的种类数 不一定相等,D正确。
6.(2014上海单科,12,2分)某病毒的基因组为双链DNA,其一条链上的局部序列为ACGCAT,以 该链的互补链为模板转录出相应的mRNA,后者又在宿主细胞中逆转录成单链DNA(称为cD- NA)。由这条cDNA链为模板复制出的DNA单链上,相应的局部序列应为 ( )A.ACGCAT B.ATGCGTC.TACGCA D.TGCGTA
答案 A 依题可知,某病毒的一段DNA链的互补链转录出的mRNA的序列为ACGCAU,以此 mRNA逆转录形成的cDNA为TGCGTA,再由此cDNA为模板合成的DNA单链为ACGCAT,A项 正确。
7.(2014海南单科,21,2分)下列是某同学关于真核生物基因的叙述:①携带遗传信息 ②能转运氨基酸 ③能与核糖体结合 ④能转录产生RNA ⑤每三个相 邻的碱基组成一个反密码子 ⑥可能发生碱基对的增添、缺失或替换其中正确的是 ( )A.①③⑤ B.①④⑥ C.②③⑥ D.②④⑤
答案 B 基因是指有遗传效应的DNA片段。①DNA能携带遗传信息;②能转运氨基酸的是 tRNA;③能与核糖体结合的是mRNA;④能转录产生RNA的是DNA;⑤反密码子是tRNA上的结 构;⑥DNA可能发生碱基对的增添、缺失或替换。故选项B正确。
8.(2014江苏单科,6,2分)研究发现,人类免疫缺陷病毒(HIV)携带的RNA在宿主细胞内不能直接 作为合成蛋白质的模板。依据中心法则(下图),下列相关叙述错误的是 ( ) A.合成子代病毒蛋白质外壳的完整过程至少要经过④②③环节B.侵染细胞时,病毒中的蛋白质不会进入宿主细胞C.通过④形成的DNA可以整合到宿主细胞的染色体DNA上D.科学家可以研发特异性抑制逆转录酶的药物来治疗艾滋病
答案 B 依图可知,生理过程①为DNA复制,②为转录,③为翻译,④为逆转录,⑤为RNA复制。HIV属于逆转录病毒,其遗传物质RNA进入细胞后,在逆转录酶催化作用下合成DNA,然后转录出相应的mRNA进而合成新的蛋白质外壳,因此至少经过④②③环节,A正确;宿主细胞无逆转录酶,因此HIV侵染过程中遗传物质RNA和逆转录酶一同进入宿主细胞,B错误;HIV遗传物质RNA在逆转录酶催化作用下合成的DNA可以整合到宿主细胞的染色体DNA上,C正确;通过药物抑制逆转录酶即可抑制HIV的繁殖,D正确。
9.(2014上海单科,29,2分)真核生物细胞内存在着种类繁多、长度为21~23个核苷酸的小分子 RNA(简称miR),它们能与相关基因转录出来的mRNA互补,形成局部双链。由此可以推断这 些miR抑制基因表达的分子机制是 ( )A.阻断rRNA装配成核糖体B.妨碍双链DNA分子的解旋C.干扰tRNA识别密码子D.影响RNA分子的远距离转运
答案 C 根据题意,miR可与相关基因转录形成的mRNA互补,从而阻止mRNA上密码子与转 运RNA上的反密码子结合,进而影响基因的表达,C项正确。
10.(2014上海单科,15,2分)在DNA分子模型搭建实验中,如果用一种长度的塑料片代表A和G, 用另一长度的塑料片代表C和T,那么由此搭建而成的DNA双螺旋的整条模型 ( )A.粗细相同,因为嘌呤环必定与嘧啶环互补B.粗细相同,因为嘌呤环与嘧啶环的空间尺寸相似C.粗细不同,因为嘌呤环不一定与嘧啶环互补D.粗细不同,因为嘌呤环与嘧啶环的空间尺寸不同
答案 A DNA分子由两条反向平行的长链盘旋成规则的双螺旋结构,两条单链之间由嘌呤 和嘧啶组成的碱基对相连,碱基配对遵循互补配对原则。由此可知:DNA分子双螺旋模型粗细 相同,且由嘌呤环和嘧啶环构成的碱基对的空间尺寸相似,A正确。
11.(2014山东理综,5,5分)某研究小组测定了多个不同双链DNA分子的碱基组成,根据测定结 果绘制了DNA分子的一条单链与其互补链、一条单链与其所在DNA分子中碱基数目比值的 关系图,下列正确的是 ( )
答案 C 根据DNA分子的结构特点可知,若DNA分子双链中(A+T)/(C+G)的值均为m,则每条 链中(A+T)/(C+G)的值为m,由此可判断C正确、D错误;DNA分子中(A+C)/(T+G)=1,而每条链 中(A+C)/(T+G)的值不能确定,但两条链中 的值互为倒数,故A、B错误。
12.(2014上海单科,4,2分)某亲本DNA分子双链均以白色表示,以灰色表示第一次复制出的 DNA子链,以黑色表示第二次复制出的DNA子链,该亲本双链DNA连续复制两次后的产物是 ( )
答案 D 根据DNA半保留复制的特点可知,亲代DNA的两条链(白色)应在不同的子代DNA 分子中,A、B错误;第一次复制合成的子链(灰色)应有2条,第二次复制合成的子链(黑色)应有4 条,由此可判断C错误、D正确。
13.(2013课标Ⅰ,1,6分,0.792)关于蛋白质生物合成的叙述,正确的是 ( )A.一种tRNA可以携带多种氨基酸B.DNA聚合酶是在细胞核内合成的C.反密码子是位于mRNA上相邻的3个碱基D.线粒体中的DNA能控制某些蛋白质的合成
答案 D 本题主要考查蛋白质生物合成的相关知识。tRNA具有专一性,一种tRNA只能携带 一种特定的氨基酸;DNA聚合酶是在细胞质中的核糖体上合成的;反密码子是位于tRNA上可 以与mRNA上的密码子互补配对的3个碱基;线粒体中含有DNA、RNA、核糖体以及相关的 酶,能完成转录和翻译过程,因而线粒体中的DNA能控制某些蛋白质的合成。
14.(2014重庆理综,8,20分)肥胖与遗传密切相关,是影响人类健康的重要因素之一。(1)某肥胖基因发现于一突变系肥胖小鼠,人们对该基因进行了相关研究。①为确定其遗传方式,进行了杂交实验,根据实验结果与结论完成以下内容。实验材料: 小鼠;杂交方法: 。实验结果:子一代表现型均正常;结论:遗传方式为常染色体隐性遗传。②正常小鼠能合成一种蛋白类激素,检测该激素的方法是 。小鼠肥胖是由于 正常基因的编码链(模板链的互补链)部分序列“CTC CGA”中的一个C被T替换,突变为决定 终止密码(UAA或UGA或UAG)的序列,导致该激素不能正常合成,突变后的序列是 ,这种突变 (填“能”或“不能”)使基因的转录终止。③在人类肥胖症研究中发现,许多人能正常分泌该类激素却仍患肥胖症,其原因是靶细胞缺乏 相应的 。(2)目前认为,人的体重主要受多基因遗传的控制。假如一对夫妇的基因型均为AaBb(A、B基 因使体重增加的作用相同且具累加效应,两对基因独立遗传),从遗传角度分析,其子女体重超 过父母的概率是 ,体重低于父母的基因型为 。
(3)有学者认为,利于脂肪积累的基因由于适应早期人类食物缺乏而得以保留并遗传到现代,表 明 决定生物进化的方向。在这些基因的频率未明显改变的情况下,随着营养条件 改善,肥胖发生率明显增高,说明肥胖是 共同作用的结果。
答案 (20分)(1)①纯合肥胖小鼠和纯合正常 正反交②抗原抗体杂交(分子检测) CTCTGA(TGA) 不能③受体(2)5/16 aaBb、Aabb、aabb(3)自然选择 环境因素与遗传因素
解析 (1)①要确定肥胖的遗传方式,可将纯合肥胖小鼠和纯合正常小鼠杂交。若正反交子代 都表现为正常,则肥胖的遗传方式为常染色体隐性遗传。若正反交结果不同,则肥胖的遗传方 式还可能为伴性遗传或细胞质遗传。②检测某一特定蛋白质的方法常用抗原抗体杂交法。 “CTC CGA”中的一个C被T替换后变成“CTC TGA”,其互补链转录最后形成的密码子为 “CUC UGA”,“UGA”为终止密码,此突变导致该激素不能合成。DNA的转录是RNA聚合 酶催化的,此基因突变不能使基因的转录终止。(2)在显性累加效应遗传中,基因型为AaBb的夫妇生出的孩子可能会有以下五种类型:①4个显性基因:AABB②3个显性基因:AaBB、AABb③2个显性基因:AAbb、aaBB、AaBb④1个显性基因:Aabb、aaBb⑤0个显性基因:aabb显然①②类型体重超过父母,比例为 + + = ,④⑤类型体重低于父母。(3)自然选择决定生物进化的方向。表现型是环境因素与遗传因素(基因型)共同作用的结果。
A组 2017—2019年高考模拟·考点基础题组
考点1 人类对遗传物质的探索过程
1.(2019安徽六安一中一模,3)甲图表示将杀死的S型菌与R型活菌混合注射到小鼠体内后两种 细菌的含量变化,乙图为用同位素示踪技术完成的T2噬菌体侵染细菌实验的部分操作步骤。 下列相关叙述中,不正确的是 ( )
A.曲线c~d上升与S型菌使小鼠发病后免疫能力降低有关B.甲图中的S型菌是由R型菌转化而来的,S型菌与R型菌致病性的差异是细胞分化的结果C.乙图中如果T2噬菌体和细菌混合后不经过搅拌,悬浮液中的放射性要减弱D.乙图中如果只用15N标记T2噬菌体,则放射性存在于沉淀物和上清液
答案 B 甲图中a~b时间段内,小鼠体内还没形成大量的抵抗R型菌的抗体,导致R型菌数目 增多,而曲线c~d上升与S型菌使小鼠发病后免疫能力降低有关,A正确;甲图中最初的S型菌是 由R型菌转化而来的,S型菌与R型菌致病性的差异是遗传物质不同,B错误;T2噬菌体侵染细菌 时,DNA注入细菌中,而蛋白质外壳留在细菌外,搅拌、离心后细菌主要存在于沉淀物中,蛋白 质外壳主要集中在上清液中,如果不经过搅拌,则吸附在细菌表面的35S标记的蛋白质外壳会随 细菌一起存在于沉淀物中,导致上清液中的放射性减弱,C正确;用15N标记,T2噬菌体的蛋白质和 DNA都会被标记,经搅拌、离心后,沉淀物和上清液都有放射性,D正确。
题后悟道 甲图表示将杀死的S型菌与R型活菌混合注射到小鼠体内后两种细菌的含量变化, S型菌已经被加热杀死,但其遗传物质DNA会转化到R型菌体内,使得一部分R型菌转化为S型 菌并增殖产生更多的S型菌;乙图为用同位素示踪技术完成的T2噬菌体侵染细菌实验,本次操 作是用35S标记蛋白质。
2.(2019福建仙游一中一模,4)如果用3H、15N、32P、35S标记T2噬菌体后,让其侵染细菌,在产生 子代噬菌体组成结构的成分中,能够找到的放射性元素是 ( )A.可在外壳中找到3H、15N 和32PB.可在DNA中找到3H、15N和32PC.可在外壳中找到3H、32P和35SD.可在DNA中找到15N、32P和35S
答案 B 如果用3H、15N、32P、35S标记T2噬菌体,则该T2噬菌体的蛋白质外壳中含有3H、15N、35S,DNA分子中含有3H、15N、32P。T2噬菌体侵染细菌时,T2噬菌体DNA分子进入细菌中,而蛋白质外壳则留在细菌外,在T2噬菌体DNA的指导下,利用细菌细胞中的物质来合成T2噬菌体的组成成分。因此,在产生的子代噬菌体的外壳中找不到3H、15N、35S和32P,A、C错误;由于DNA分子的半保留复制,在产生的子代噬菌体的DNA分子中可找到3H、 15N和32P,但不能找到35S, B正确,D错误。
易错警示 T2噬菌体侵染细菌时,T2噬菌体的DNA分子进入细菌中,而蛋白质外壳则留在细菌 外,在T2噬菌体DNA的指导下,利用细菌内的原料来合成T2噬菌体的蛋白质与DNA。
3.(2019福建漳州一模,16)下列关于“肺炎双球菌的体外转化实验”和“T2噬菌体侵染细菌的 实验”的叙述中,错误的是 ( )A.将S型细菌的DNA与R型活细菌混合培养,一段时间后培养基中会有两种菌落B.在用35S标记的T2噬菌体侵染细菌实验中,细菌裂解后得到的T2噬菌体大多数有放射性C.在用32P标记的T2噬菌体侵染细菌实验中,保温时间太长或太短均可导致上清液放射性升高D.两个实验的设计思路都是设法将DNA与蛋白质分开后单独研究各自的效应
答案 B S型细菌的DNA会使部分R型细菌转化为S型细菌,一段时间后,培养基中会有两种 菌落并存,A正确;35S标记的是T2噬菌体的蛋白质,在T2噬菌体侵染细菌实验中,只有DNA进入大 肠杆菌中,蛋白质外壳留在外面,细菌裂解后得到的子代噬菌体没有放射性,B错误;用32P标记的 T2噬菌体侵染细菌时,保温时间太长,细菌将会裂解,保温时间太短,T2噬菌体没有完全侵入,两 种情况均可导致上清液放射性升高,C正确;两个实验的设计思路均是设法将DNA和蛋白质分 开后单独研究各自的效应,D正确。
题后悟道 肺炎双球菌的体外转化实验和T2噬菌体侵染细菌的实验都是设法将DNA与蛋白 质分离开来,单独地、直接地研究各自在遗传中的作用;T2噬菌体侵染细菌实验证明亲子代之 间具有连续性的物质是DNA,T2噬菌体的遗传物质是DNA。
4.(2019福建龙岩期末,31)下列关于探索DNA是遗传物质的实验叙述,正确的是 ( )A.格里菲思实验证明DNA是使R型肺炎双球菌产生稳定遗传变化的物质B.艾弗里提取的S型菌的DNA与R型活菌混合培养后可观察到两种菌落C.赫尔希和蔡斯实验中搅拌的目的是裂解细菌释放出T2噬菌体D.赫尔希和蔡斯实验中细菌裂解后得到的T2噬菌体都带有32P标记
答案 B 格里菲思的体内转化实验得出的结论是加热杀死的S型细菌中存在“转化因子”, 可使R型细菌转化为S型细菌,A错误;将S型细菌的DNA与R型活菌混合培养,部分R型细菌转化 为S型细菌,一段时间后培养基中会有两种菌落并存,B正确;在赫尔希和蔡斯的T2噬菌体侵染 细菌的实验中,搅拌的目的是使吸附在细菌上的T2噬菌体的蛋白质外壳与细菌脱离,C错误;赫 尔希和蔡斯实验中细菌裂解后得到的T2噬菌体并不是都带有32P标记,T2噬菌体遗传物质是 DNA,只有含有亲代噬菌体DNA链的子代噬菌体才带有32P标记,D错误。
考点2 DNA分子的结构与复制
1.(2019湖南常德期末,12)关于DNA结构与功能的说法,错误的是 ( )A.DNA分子中能储存大量的遗传信息B.DNA分子中每个五碳糖上连接一个磷酸和一个含N碱基C.DNA分子中G与C碱基对含量越高,其分子结构稳定性相对越大D.若DNA分子的一条链中(A+G)/(T+C)<1,则其互补链中该比例大于1
答案 B DNA分子中的碱基对排列顺序蕴含着大量的遗传信息,A正确; DNA分子中脱氧核 苷酸链的脱氧核糖上连接一个或两个磷酸基团和一个含N碱基,B错误;G、C间有3个氢键,A、 T间有2个氢键,故DNA分子中G与C碱基对含量越高,分子结构越稳定,C正确;DNA分子的两条 单链中的(A+G)/(T+C)比例互为倒数,D正确。
2.(2019福建漳州一模,22)如图为真核细胞内某基因(15N标记)结构示意图,该基因的全部碱基中 T占20%。下列说法正确的是 ( ) A.若该基因中含有210个碱基,则该基因中含有的氢键数目为273个B.将该基因置于14N培养液中复制3次后,只含14 N的DNA分子占1/4C.解旋酶只作用于①部位,限制性核酸内切酶只作用于②部位D.该基因的一条核苷酸链中(C+G)/(A+T)为2∶3
答案 A 该基因中含有210个碱基,且T占20%,可计算该基因中A=T=210×20%=42,G=C=63, 故该基因中氢键的数目为63×3+42×2=273个,A正确;将该基因置于14N培养液中复制3次后,只 含14N的DNA分子占6/8,即3/4,B错误;解旋酶作用于氢键(②),限制性核酸内切酶作用于磷酸二 酯键(①),C错误;由于该基因中碱基A和T各占20%,则C占30%,G占30%,该基因中(C+G)∶(A +T)为3∶2,每条链中(C+G)∶(A+T)为3∶2,D错误。
易错警示 DNA分子中,A=T,G=C,整个DNA分子中的(C+G)/(A+T)的值等于每条链中的(C+ G)/(A+T)的值;解旋酶作用于氢键,限制性核酸内切酶作用于磷酸二酯键。
3.(2019福建泉州一模,1)利用DNA指纹技术进行亲子鉴定具有极高的准确率,下列不能作为该 项技术的科学依据的是 ( )A.基因在染色体上呈线性排列B.不同DNA分子具有特定的碱基排列顺序C.同一个体不同体细胞中的核DNA是相同的D.子代的染色体一半来自父方一半来自母方
答案 A 无论是否有亲子关系,真核生物的核基因在染色体上都呈线性排列,不能作为亲子 鉴定的依据,A符合题意;DNA分子具有特异性,具有特定的碱基排列顺序,可以作为亲子鉴定 的依据,B不符合题意;同一个体的不同体细胞都来自受精卵的有丝分裂,核DNA几乎都相同,C 不符合题意;子代个体具备父母双方的核遗传物质,一半来自父方一半来自母方,可以作为亲子 鉴定的依据,D不符合题意。
知识拓展 DNA具有多样性和特异性,不同生物的DNA不同,由DNA指导合成的RNA和蛋白 质也不完全相同,一般来说,某些RNA和蛋白质也可作为亲子鉴定的依据。
4.(2019福建厦门一模,4)如图表示利用大肠杆菌探究DNA复制方式的实验,下列叙述正确的是 ( ) A.可用T2噬菌体代替大肠杆菌进行上述实验B.可用(NH4 SO4、(NH4 SO4分别代替15NH4Cl、14NH4Cl进行上述实验C.试管③中b带的DNA的两条链均含有14ND.仅比较试管②和③的结果不能证明DNA复制为半保留复制
答案 D T2噬菌体是病毒,不能用普通培养基培养,不能用T2噬菌体代替大肠杆菌进行上述 实验,A错误;DNA分子中不含S元素,不能用(NH4 SO4、(NH4 SO4分别代替15NH4Cl、14NH4Cl进行上述实验,B错误;试管③中a带的DNA的两条链均含有14N,而b带的DNA的一条链含有14 N,另一条链含有15N,C错误;需综合比较试管①②③的结果才能证明DNA的半保留复制,D正 确。
题后悟道 试管①的DNA全部被15N标记,离心后位于试管底部,称为“重带”。试管②中 DNA复制 1次,一条链含15N,另一条链含14N,离心后的DNA分子位于试管中部,称为“中带”。 试管③中,DNA分子再复制1次,结果一半DNA分子一条链含15N,另一条链含14N,离心后的DNA 分子位于试管中部;另一部分DNA分子两条链都含14N,离心后的DNA分子位于试管上部,称之 为“轻带”。
考点3 基因的表达
1.(2019天津和平一模,5)将离体的植物用一定浓度的生长素类似物处理,测得细胞内DNA、 RNA、蛋白质的物质含量比值的变化如图。可推知生长素类似物作用于植物细胞的分子机 制是 ( ) A.调节基因的转录,从而促进相关基因的表达B.加速DNA的复制,从而促进细胞的增殖C.改变基因的结构,使细胞纵向伸长D.增加tRNA的种类和数量,使蛋白质含量增加
答案 A 根据柱状图分析,RNA含量和蛋白质含量都有所增加,说明生长素促进了细胞内的 转录过程,从而促进相关基因的表达,A选项正确;根据柱状图分析,处理前后DNA分子含量没 有变化,说明生长素没有调节DNA复制,B选项错误;根据已知无法分析出基因的结构是否发生 改变,C选项错误;tRNA的种类是固定有限的,生长素通过增加mRNA的数量,使蛋白质含量增 加,D选项错误。
2.(2019天津河北一模,6)如图为生物体内遗传信息的传递过程,下列相关叙述正确的是 ( )(注:利福平与红霉素都是抗生素类药物,利福平能抑制RNA聚合酶的活性,红霉素能与核糖体 结合以阻止其发挥作用。) A.在人体神经元的细胞核中发生的过程是①,细胞质中发生的过程是③B.利福平抑菌是通过影响图中②过程实现的,红霉素抑菌是通过影响图中⑤过程实现的C.图中能发生碱基A与T配对的过程有①②④,能发生碱基A与U配对的过程有②③④⑤D.细胞生物的遗传信息传到蛋白质的途径为②③,病毒的遗传信息传到蛋白质的途径为④② ③或③
答案 C 神经元是高度分化的细胞,不再分裂,则细胞核中不再有①DNA的复制过程,细胞质 中可以发生③翻译过程,A选项错误;通过注内容“利福平能抑制RNA聚合酶的活性”可知利 福平抑制了②转录过程,而“红霉素能与核糖体结合以阻止其发挥作用”可知红霉素可抑制 ③翻译过程,但不会影响⑤RNA复制过程,B选项错误;A与T配对发生在①DNA复制、②转录 和④逆转录过程中,A与U配对发生在⑤RNA复制、②转录、④逆转录和③翻译过程中,C选项 正确;细胞生物的遗传物质为DNA,故其遗传信息传到蛋白质的途径为②转录+③翻译,病毒的 遗传物质为RNA或DNA,其遗传信息传到蛋白质的途径为③翻译或④逆转录+②转录+③翻译 或②转录+③翻译,D选项错误。
3.(2019天津南开一模,3)图1为细胞部分结构示意图,图2为一个细胞周期中RNA相对含量的变 化。下列分析正确的是 ( ) 图1
图2A.图1中的X是细胞中所有大分子物质进出和信息交流的通道B.图1中A、B基因转录时,模板链都与DNA聚合酶结合C.图2中曲线出现两个高峰主要是因为转运氨基酸的rRNA增多D.图2中分裂期RNA含量低的原因之一是染色体高度螺旋化
答案 D DNA不能自由通过X(核孔),A选项错误;转录时DNA模板链与RNA聚合酶结合,B选 项错误;转运氨基酸的是tRNA,图2中曲线出现两个高峰是因为转录过程增加,C选项错误;分裂 期染色质高度缩短螺旋变粗为染色体,高度螺旋的DNA无法转录形成RNA,D选项正确。
4.(2019广东惠州三模,2)图为某植物细胞一个DNA分子中a、b、c三个基因的分布状况,图中 Ⅰ、Ⅱ为无遗传效应的序列。有关叙述正确的是 ( ) A.在同一植物的各种细胞中,a、b、c基因都一定会表达出相应蛋白质B.a、b互为非等位基因,在亲子代间传递时可自由组合C.基因在染色体上呈线性排列,基因的首、尾端存在起始密码子和终止密码子D.基因b中碱基对若发生了改变,则发生了基因突变,但性状不一定改变
答案 D 由于基因的选择性表达,在同一植物的各种细胞中,a、b、c基因不一定都会表达出 相应蛋白质,A错误;位于同一条染色体上的非等位基因不遵循自由组合定律,B错误;起始密码 子和终止密码子位于mRNA上,基因的首、尾端存在启动子和终止子,C错误;由于密码子具有 简并性,基因突变不一定导致性状的改变,D正确。
易错警示 启动子和终止子分别位于基因首、尾端,而起始密码子和终止密码子位于mRNA上。
B组 2017—2019年高考模拟·专题综合题组时间:30分钟 分值:50分一、选择题(每题5分,共30分)
1.(2019天津十二校联考,5)如图表示生物体内遗传信息的传递和表述过程,下列相关叙述不正 确的是 ( ) A.图中①过程在人体细胞内主要发生在细胞核中B.图中③过程一条mRNA链上可同时结合多个核糖体,从而翻译出多条不同的肽链C.图中②④过程需要的原料和酶均不同D.根尖分生区细胞可发生①②③过程
答案 B 在人体细胞中,DNA复制主要发生在细胞核中,在线粒体中也会少量发生,A选项正 确;mRNA可以同时结合多个核糖体,因模板(mRNA)相同,故可同时合成多个相同的肽链(合成 多条肽链的总时间缩短,但每条肽链的合成时间相同),B选项错误;②转录过程需要RNA聚合 酶,原料为4种游离的核糖核苷酸,④逆转录过程需要逆转录酶(用于合成DNA),原料为4种游离 的脱氧核糖核苷酸,C选项正确;植物的根尖分生区细胞分裂旺盛,可以同时进行①DNA复制、 ②转录和③翻译,D选项正确。
2.(2019天津河东二模,4)若基因转录合成的RNA链不能与模板分开,会形成R环(由一条RNA链 与双链DNA中的一条链杂交而组成的三链核酸结构)。下列有关说法正确的是 ( ) A.R环的产生不会影响DNA的复制B.R环中未配对的DNA单链可以进行转录因而不会影响该基因的表达C.杂合链中A—U/T碱基对的比例不会影响R环的稳定性D.RNA链未被快速转运到细胞质中可导致R环形成
答案 D 由于RNA与双链DNA中的一条链杂交,所以DNA无法复制,A选项错误;与RNA结合 的DNA单链为模板链,R环必然影响该基因的表达,B选项错误;因为A、T/U之间有两个氢 键,C、G之间有三个氢键,所以C—G碱基对越多越稳定,C选项错误;mRNA与模板链碱基互补 配对,若其长时间没有从细胞核内排出,则可能与DNA模板链再次结合形成R环,D选项正确。
3.(2019天津五校联考,5)miRNA是一种小分子RNA,某miRNA能抑制W基因控制的蛋白质(W 蛋白)的合成,如图是某真核细胞内形成该miRNA及其发挥作用的过程示意图,下列叙述错误 的是 ( ) A.miRNA基因转录时RNA聚合酶与该基因的启动子相结合B.miRNA基因转录形成的RNA在细胞核内加工后,进入细胞质用于翻译C.miRNA与W基因mRNA结合遵循碱基互补配对原则,即A与U、C与G配对D.miRNA抑制W蛋白的合成是通过阻断其翻译过程正常进行来实现的
答案 B 任何基因转录时RNA聚合酶都与该基因的启动子结合,A选项正确;如图所示,miR- NA基因转录形成的RNA在细胞核内与细胞质中都进行了加工,但没有进行翻译,B选项错误; RNA与RNA的结合遵循碱基互配对原则,A与U配对,C与G配对,C选项正确;如图所示miRNA 蛋白复合物通过与W基因的mRNA结合来阻断其翻译,D选项正确。
4.(2019湖南长沙一模,3)有人将大肠杆菌的DNA聚合酶、4种脱氧核苷三磷酸(其中的脱氧腺 苷三磷酸即dATP已被某种放射性同位素标记)、微量的T2噬菌体DNA的混合液在有Mg2+存在 的条件下于37 ℃时静置30 min,检测发现,DNA分子被该种放射性同位素标记。下列关于该实 验的叙述,正确的是 ( )A.无DNA合成,因为缺乏能量供应B.无DNA合成,因为细菌DNA聚合酶不能催化T2噬菌体的DNA复制C.有DNA合成,新合成DNA的碱基序列与T2噬菌体相同D.有DNA合成,新合成DNA的碱基序列与大肠杆菌相同
答案 C 本题通过信息材料考查考生对实验结果的分析与判断能力,属于对科学探究素养 的考查。dATP是DNA的合成原料之一(dATP脱去两分子磷酸基团,释放大量能量),静置30 min,检测发现,DNA分子被该种放射性同位素标记,说明有新的DNA合成,而混合液中模板只 有T2噬菌体的DNA,故推测是以T2噬菌体的DNA为模板进行了DNA的复制,子代DNA与T2噬菌 体的DNA相同,C正确,A、B、D错误。
审题关键 根据原料(放射性同位素标记的脱氧腺苷三磷酸)、模板(T2噬菌体DNA)、结果 (DNA分子被该种放射性同位素标记)推测:该实验有新DNA合成,DNA发生了复制。
5.(2019福建南平一模,6)研究表明蛙未受精卵细胞的细胞质中,储存有大量的mRNA。蛙卵在 生理盐水中能正常合成mRNA,而物质甲会抑制mRNA的合成。通过设计实验检测蛋白质合 成量,探究蛙受精卵早期分裂过程中(20小时内),蛋白质合成所需要的mRNA来源于卵细胞中 原本储存的mRNA,还是卵细胞受精后新合成的。下列相关叙述正确的是 ( )A.应取等量的受精卵与未受精卵,设置对照实验B.在实验组内加入适量的生理盐水,在对照组内应加入等量的物质甲溶液C.若两组蛋白质的合成量基本相同,说明蛋白质合成所需要的mRNA来源于卵细胞中原本就 储存的mRNAD.也可将受精卵放在含有放射性尿嘧啶的培养液中培养,检测蛋白质放射性的增加量以确认 mRNA的来源
答案 C 本题通过对照实验方案的设计,考查考生的科学探究素养。本实验的目的是探究 蛙受精卵早期分裂过程中,蛋白质合成所需要的mRNA来源于卵细胞中原本储存的mRNA,还 是卵细胞受精后新合成的。这个实验中我们利用能抑制RNA合成的物质甲,设置对照实验,对 照组内加入适量的生理盐水,实验组内应加入等量的物质甲溶液,且两组均取等量的受精卵,若 两组蛋白质的合成量基本相同,说明蛋白质合成所需要的mRNA来源于卵细胞中原本就储存 的mRNA,A、B错误,C正确;实验中需要检测的是蛋白质的合成量,蛋白质的基本单位是氨基 酸,合成的蛋白质中不可能含放射性尿嘧啶,D错误。
易错辨析 本题易错选A,这是考生没有理解对照实验的单一变量原则,对照实验中所使用的 材料应该相同。
6.(2019广东广州一模,2)“无细胞蛋白质合成系统”是以外源DNA或mRNA为模板,人工添加 所需原料和能源物质,以细胞提取物为条件合成蛋白质的体外基因表达系统。下列叙述错误 的是( )A.人工添加的原料中应包含氨基酸B.该系统具备完成转录和翻译的能力C.为保证编码目标蛋白的mRNA数量应适当添加RNA酶D.与胞内蛋白质合成相比,该系统的蛋白质合成过程更易被人工调控
答案 C 本题借助“无细胞蛋白质合成系统”的分析与推断,考查考生的科学思维素养。 基因的表达包括转录、翻译两个阶段,“无细胞蛋白质合成系统”应具备完成转录和翻译的 能力,翻译过程需要以氨基酸为原料,A、B正确;转录阶段所需要的酶是RNA聚合酶,RNA酶是 分解RNA的酶,C错误;与胞内蛋白质合成相比,该系统的蛋白质合成过程更容易人工控制,D正 确。
二、非选择题(共20分)
7.(2019福建福安六中二模,31)(11分)图甲为基因对性状的控制过程,图乙表示细胞内合成某种 酶的一个阶段。据图回答以下问题: 甲 乙
(1)图甲中基因1和基因2 (填“可以”或“不可以”)存在于同一细胞中。(2)图乙中①②③含有五碳糖的有 。决定丝氨酸(Ser)的密码子对应的DNA模板链上 的三个碱基是 。若Gly是该多肽的最后一个氨基酸,则该多肽的终止密码是 。(3)图甲中过程b和图乙所示的过程在生物学上称为 ,最终形成的蛋白质不同的根 本原因是 。(4)图甲中基因1是通过控制 控制人的性状的。若基因2 不能表达,则人会患白化病,为什么? 。
答案 (1)可以(2)①②③ AGC UAG(3)翻译 基因不同(或DNA中碱基序列不同)(4)蛋白质的结构直接 基因2不能表达,人体会缺乏酪氨酸酶,酪氨酸不能形成黑色素,导致白 化病
解析 本题通过图形信息考查对转录、翻译过程的分析与判断,属于对科学思维素养的考 查。(1)同一个体的不同体细胞均由同一个受精卵经过有丝分裂和细胞分化形成,含有的基因 与受精卵一般相同,因此图甲中基因1和基因2可以存在于同一细胞中。(2)图乙中①②③分别 表示核糖体、tRNA、mRNA,其中核糖体主要由蛋白质和rRNA组成,RNA含有的五碳糖是核 糖,因此①②③都含有五碳糖。图乙中决定丝氨酸(Ser)的密码子为UCG,因此对应的DNA模板 链上的三个碱基是AGC;终止密码不编码氨基酸,若Gly是该多肽的最后一个氨基酸,则该多肽 的终止密码是UAG。(3)图甲中的M1与M2和图乙中的③均为mRNA。图甲中的过程b和图乙 所示的过程都是以mRNA为模板合成蛋白质的过程,因此在生物学上均称为翻译,最终形成的 蛋白质不同的根本原因是基因不同(或DNA中碱基序列不同)。(4)血红蛋白直接体现生物性 状,图甲中基因1是通过控制蛋白质的结构直接控制人的性状的。若基因2不能表达,则人体就 不能合成酪氨酸酶,人体缺乏酪氨酸酶,酪氨酸就不能形成黑色素,导致人患白化病。
8.(2019福建厦门一模,30)(9分)环境中较高浓度的葡萄糖会抑制细菌的代谢与生长。某些细 菌可通过 SgrSRNA进行调控,减少葡萄糖的摄入从而解除该抑制作用。其机制如图所示: 请据图回答:(1)生理过程①发生的场所是 ,此过程需要以 作为原料,并在 酶催化下完成。
(2)生理过程②中,tRNA能够识别并转运 ,还能精确地与mRNA上的 进 行碱基互补配对。(3)简述细菌通过 SgrSRNA的调控减少对葡萄糖摄入的机制。 。(写出两点即可)
答案 (1)细胞质基质 核糖核苷酸 RNA聚合(2)氨基酸 密码子(遗传密码)(3)细胞内积累的磷酸化葡萄糖会激活SgrS基因转录出SgrSRNA。一方面,SgrSRNA可促进葡 萄糖载体蛋白G的mRNA的降解,导致葡萄糖载体蛋白G合成减少,使葡萄糖的摄入减少;另一 方面,SgrSRNA翻译产生的SgrS蛋白可与葡萄糖载体蛋白G结合,使其失去转运功能,使葡萄糖 的摄入减少
解析 本题通过基因表达的过程与控制图解考查考生的分析与判断能力,属于对科学思维素 养的考查。(1)生理过程①表示转录,发生在细菌的细胞质基质中,该过程需要RNA聚合酶的催 化,以四种核糖核苷酸为原料。(2)生理过程②表示翻译,该过程中识别并转运氨基酸的工具是 tRNA,tRNA上的反密码子能够精确地与mRNA上的密码子进行碱基互补配对。(3)根据图示 分析可知,细菌细胞内积累的磷酸化葡萄糖会激活SgrS基因转录出SgrSRNA。一方面,SgrSRNA可促进葡萄糖载体蛋白G的mRNA的降解,导致葡萄糖载体蛋白G合成减少,使葡萄糖的摄 入减少;另一方面,SgrSRNA翻译产生的SgrS蛋白可与葡萄糖载体蛋白G结合,使其失去转运功 能,使葡萄糖的摄入减少。
评分细则 (1)细胞质基质(1分)(答细胞质也给分) (四种游离的)核糖核苷酸(1分) RNA聚 合(1分)(答聚合酶不给分) (2)氨基酸(1分) 密码子(遗传密码)(1分,答碱基、遗传信息或反 密码子不给分) (3)细胞内积累的磷酸化葡萄糖会激活SgrS基因转录出SgrSRNA。一方面, SgrSRNA可促进葡萄糖载体蛋白G的mRNA的降解,导致葡萄糖载体蛋白G合成减少,使葡萄 糖的摄入减少;另一方面,SgrSRNA翻译产生的SgrS蛋白可与葡萄糖载体蛋白G结合,使其失去 转运功能,使葡萄糖的摄入减少。(4分,答对一点给2分)(只说到葡萄糖载体蛋白G的数量减少 或葡萄糖载体蛋白G的转运功能丧失的给1分;激活路径没有答的不扣分)
C组 2017—2019年高考模拟·应用创新题组
1.(2019 5·3原创冲刺卷六,1)研究人员在棕黑疣螈的皮肤中鉴别并分离到了短肽Tylotoin,下 列有关叙述正确的是 ( )A.棕黑疣螈体内的Tylotoin与其他蛋白质的最终水解产物完全相同B.在棕黑疣螈体内转运氨基酸的载体都是蛋白质C.在棕黑疣螈细胞质内能发生转录过程D.棕黑疣螈细胞核内核酸分子的嘌呤碱基数目与嘧啶碱基数目一定相等
答案 C 生物体内的蛋白质及肽是由多种氨基酸脱水缩合而成的,其最终水解产物不一定 完全相同,A错误;在棕黑疣螈体内跨膜转运氨基酸的载体是蛋白质,翻译过程中转运氨基酸的 载体是tRNA,B错误;棕黑疣螈细胞质的线粒体中会发生基因表达,所以棕黑疣螈的细胞质内 能发生转录过程,C正确;棕黑疣螈细胞核内的核酸分子包括DNA和RNA,所以细胞核中的核酸 的嘌呤碱基数目与嘧啶碱基数目不一定相等,D错误。
创新点 设问创新。真核生物的线粒体为半自主性细胞器,会发生基因表达过程;细胞核内的 核酸包括DNA及RNA,考生可通过细心判断作答。
2.(2019 5·3原创冲刺卷九,5)研究发现,当在细胞外人工合成多肽时,起始密码子的功能并非 使翻译开始,而是充当定位翻译起始的位置信号。现有编码一条含5个氨基酸的肽链的mR- NA,有人测得其序列为AUGUUUAAAUUUAA(AUG为甲硫氨酸密码子和起始密码子)。以下 说法错误的是 ( )A.可判断测得的这段mRNA序列是错误的B.该多肽链合成过程最多涉及5种密码子C.当在细胞外人工合成多肽时,mRNA若无起始密码子,翻译的起始点是不固定的D.细胞外的翻译系统中需加入酶、mRNA、ATP、tRNA、核糖体、氨基酸等
答案 B 因为生物决定每个氨基酸的mRNA碱基序列为三联密码子,所以基因转录的mRNA 序列应为3的整数倍,A正确;编码一条含5个氨基酸的肽链的mRNA,还应该有一个终止密码子, B错误;由题干“当在细胞外人工合成多肽时,起始密码子的功能并非使翻译开始,而是充当定 位翻译起始的位置信号”可知,当在细胞外人工合成多肽时,若mRNA序列没有起始密码子,其 上的碱基序列随机翻译,翻译的起始点是不固定的,C正确;细胞体翻译是在核糖体上进行的,需 要以酶作为催化剂、mRNA为模板、由ATP提供能量、20种氨基酸为原料,还需要tRNA转运 氨基酸到核糖体,D正确。
创新点 命题角度创新。在细胞外人工合成多肽时,起始密码子的功能并非使翻译开始,而是 充当定位翻译起始的位置信号,因此当mRNA序列没有起始密码子时,其上的碱基序列随机翻 译,即翻译的起始点是不固定的。本题从细胞外人工合成多肽入手,考查学生对基因表达过程的理解和应用,对考生的分析、推 理等科学思维的核心素养要求较高。
3.(2019 5·3原创测卷五,30)Ⅰ.噬菌斑(如图1)是在长满细菌的培养基上,由一个噬菌体侵染细 菌后,细菌不断裂解产生的一个不长细菌的透明区,它是反映噬菌体数量的重要途径之一。现 利用连续取样、在培养基中培养的方法,得到在感染大肠杆菌后T2噬菌斑数量变化曲线(如图 2): (1)曲线a~b段噬菌体已经侵染细菌,但噬菌斑数量不变,说明此阶段 。
(2)d~e段噬菌斑数量不再增加的原因最可能是绝大部分细菌 。Ⅱ.有人将大肠杆菌的核糖体用15N标记,并使该菌被噬菌体侵染,然后把其移入含有32P和35S的 培养基中培养。(3)由实验得知,一旦噬菌体侵染细菌,细菌体内会迅速合成一种RNA。这种RNA含32P,且其碱 基能反映噬菌体DNA的碱基比,而不是大肠杆菌DNA的碱基比,这个实验表明32P标记的RNA 来自 。(4)一部分32P标记的RNA和稍后合成的带35S标记的蛋白质,均与15N标记的核糖体连在一起,这 种相连的关系表明 。(5)35S标记的蛋白质来自以 为模板的翻译过程,可用于 。
答案 Ⅰ.(1)噬菌体在细菌细胞内,细菌还没有裂解 (2)已被裂解Ⅱ.(3)以噬菌体DNA为模板的转录过程 (4)噬菌体利用大肠杆菌的核糖体合成噬菌体的蛋白 质 (5)32P标记的RNA 合成噬菌体的蛋白质外壳
解析 Ⅰ.(1)噬菌斑的数量受噬菌体侵染细菌过程的影响,噬菌体侵入细菌后在细菌内进行增 殖需要时间。(2)如果细菌都已经被裂解,自然噬菌斑就不再增加。Ⅱ.(3)新合成的RNA的原 料来自细菌,但是模板来自噬菌体。(4)噬菌体合成新蛋白质所需的原料和场所(核糖体)均由 细菌提供。(5)新合成的蛋白质是由新转录出的被32P标记的RNA指导合成的,它用于新噬菌体 的蛋白质外壳的构建。
创新点 以噬菌体的培养为背景信息,多维度考查遗传学核心概念,从而考查考生对中心法则 的理解和应用。
专题10 遗传的分子基础
生物 (天津市选考专用)
A组 自主命题·天津卷题组
1.(2013天津理综,7,13分)肠道病毒EV71为单股正链RNA(+RNA)病毒,是引起手足口病的主要 病原体之一。下面为该病毒在宿主细胞内增殖的示意图。 据图回答下列问题:(1)图中物质M的合成场所是 。催化①、②过程的物质N是 。
(2)假定病毒基因组+RNA含有7 500个碱基,其中A和U占碱基总数的40%。以病毒基因组+ RNA为模板合成一条子代+RNA的过程共需要碱基G和C 个。(3)图中+RNA有三方面功能,分别是 。(4)EV71病毒感染机体后,引发的特异性免疫有 。(5)病毒衣壳由VP1、VP2、VP3和VP4四种蛋白组成,其中VP1、VP2、VP3裸露于病毒表面, 而VP4包埋在衣壳内侧并与RNA连接,另外VP1不受胃液中胃酸的破坏。若通过基因工程生 产疫苗,四种蛋白中不宜作为抗原制成疫苗的是 ,更适宜作为抗原制成口服疫苗的是 。
答案 (1)宿主细胞的核糖体 RNA复制酶(或RNA聚合酶或依赖于RNA的RNA聚合酶) (2)9 000 (3)翻译的模板;复制的模板;病毒的重要组成成分 (4)体液免疫和细胞免疫 (5)VP4 VP1
解析 本题考查基因的表达、核酸中相关碱基的计算、特异性免疫等相关知识。(1)肠道病 毒只能营寄生生活,物质M是翻译的产物,因此其合成场所为宿主细胞的核糖体。过程①、② 为合成RNA的过程,参与催化过程的相关酶为RNA复制酶。(2)以病毒基因组+RNA为模板通 过过程①合成-RNA,再通过过程②合成+RNA,即该过程需合成2个RNA分子,+RNA中G+C占60%,则该过程共需要碱基G和C的数目为7 500×60%×2=9 000个。(3)从图示可以看出,+RNA可 以作为翻译的模板翻译成多肽或蛋白质,也可以作为复制的模板,还可以与衣壳一起组成肠道 病毒EV71。(4)当机体感染病毒后,机体可产生细胞免疫和体液免疫。(5)由于VP4包埋在衣壳 内侧并与RNA连接,因此其不宜作为抗原制成疫苗。口服疫苗应能抵抗胃液中胃酸的破坏,因 此VP1更适宜作为抗原制成口服疫苗。
2.( 2008天津理综, 7Ⅰ,10分)下图为人β-珠蛋白基因与其mRNA杂交的示意图,①~⑦表示基因 的不同功能区。 据图回答:(1)上述分子杂交的原理是 ;细胞中β-珠蛋白基因编码区不能翻译的序列是 (填写图中序号)。(2)细胞中β-珠蛋白基因开始转录时,能识别和结合①中调控序列的酶是 。(3)若一个卵原细胞的一条染色体上,β-珠蛋白基因的编码区中一个A替换成T,则由该卵原细 胞产生的卵细胞携带该突变基因的概率是 。(4)上述突变基因的两个携带者婚配,其后代中含该突变基因的概率是 。
答案 Ⅰ.(10分)(1) 碱基互补配对原则 ③和⑤ (2)RNA聚合酶 (3)1/4 (4)3/4
解析 (1)分子杂交的原理是碱基互补配对原则;β-珠蛋白基因编码区包括外显子(②④⑥)和 内含子(③⑤),其中内含子(③⑤)能转录,但不能翻译。(2)转录需要RNA聚合酶的参与,该酶能 识别和结合基因首端的启动子。(3)若一个卵原细胞的一条染色体上的β-珠蛋白基因在复制 时一条染色体中一个A替换成T,则以这条脱氧核苷酸链为模板合成的子代DNA分子发生基因 突变,而以另一条脱氧核苷酸链为模板合成的DNA分子正常,该正常DNA分子进入次级卵母 细胞的概率是 ,再由次级卵母细胞进入卵细胞的概率也为 ,所以由该卵原细胞产生的卵细胞携带该突变基因的概率是 。(4)上述突变基因的两个携带者婚配,根据基因分离定律,其后代中不含该突变基因的概率是 ,其后代中含该突变基因的概率是 。
B组 统一命题、省(区、市)卷题组
考点1 人类对遗传物质的探索过程
1.(2019江苏单科,3,2分)赫尔希和蔡斯的T2噬菌体侵染大肠杆菌实验证实了DNA是遗传物质, 下列关于该实验的叙述正确的是 ( )A.实验中可用15N代替32P标记DNAB.噬菌体外壳蛋白是大肠杆菌编码的C.噬菌体DNA的合成原料来自大肠杆菌D.实验证明了大肠杆菌的遗传物质是DNA
答案 C 本题通过T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验,考查考生对实验原理的理解和对实验结果 的分析能力;试题通过T2噬菌体侵染细菌的实验分析,体现了对科学探究素养中的技术评价与 结果分析要素的考查。本实验巧妙地运用32P标记DNA,将DNA与蛋白质区分开,单独直接观察DNA的遗传作用,DNA 和蛋白质中都含有N,故不可用15N代替32P标记DNA,A错误;子代T2噬菌体的外壳蛋白是由T2噬 菌体DNA控制合成的,B错误;T2噬菌体DNA的合成所需要的原料由大肠杆菌提供,C正确;该实 验证明了T2噬菌体的遗传物质是DNA,D错误。
方法技巧 T2噬菌体侵染细菌实验的误差分析(1)32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌 (2)35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌
2.(2018课标全国Ⅲ,1,6分)下列研究工作中由我国科学家完成的是 ( )A.以豌豆为材料发现性状遗传规律的实验B.用小球藻发现光合作用暗反应途径的实验C.证明DNA是遗传物质的肺炎双球菌转化实验D.首例具有生物活性的结晶牛胰岛素的人工合成
答案 D 本题主要考查生物科学史的相关知识。奥地利的孟德尔以豌豆为材料发现了性状 遗传规律,A错误;美国的卡尔文用14C标记的14CO2,供小球藻进行光合作用,然后追踪检测其放 射性,最终探明了CO2中的碳在光合作用暗反应中的转移途径,B错误;美国的艾弗里的肺炎双 球菌转化实验证明了DNA是遗传物质,C错误;世界上第一个人工合成的蛋白质——具有生物 活性的结晶牛胰岛素,是由我国科学家完成的,D正确。
思维发散 科学研究方法孟德尔用假说—演绎法发现了性状遗传规律;卡尔文用同位素标记法研究光合作用的暗反应 过程;艾弗里设法将DNA、蛋白质和多糖等物质分开,单独地、直接地去观察它们的作用。
3.(2017课标全国Ⅱ,2,6分)在证明DNA是遗传物质的过程中,T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验发 挥了重要作用。下列与该噬菌体相关的叙述,正确的是 ( )A.T2噬菌体也可以在肺炎双球菌中复制和增殖B.T2噬菌体病毒颗粒内可以合成mRNA和蛋白质C.培养基中的32P经宿主摄取后可出现在T2噬菌体的核酸中D.人类免疫缺陷病毒与T2噬菌体的核酸类型和增殖过程相同
答案 C 本题考查T2噬菌体侵染大肠杆菌的过程,以及病毒的相关知识。T2噬菌体专一性寄 生在大肠杆菌体内,因此在肺炎双球菌体内不能复制和增殖,T2噬菌体病毒颗粒内也不能合成 mRNA和蛋白质,A、B错误;T2噬菌体以大肠杆菌体内的物质为原料合成自身的核酸,培养基 中的32P经宿主摄取后可出现在T2噬菌体的核酸中,C正确;人类免疫缺陷病毒的核酸是RNA,该 病毒为逆转录病毒,T2噬菌体的核酸是DNA,二者的核酸类型和增殖过程不同,D错误。
知识归纳 高中生物常见的病毒相关知识小结(1)病毒无细胞结构,在生物学分类上独立成界,既不属于真核生物,也不属于原核生物,主要由 蛋白质和核酸构成。(2)病毒营寄生生活,只有在活细胞内才具有生命现象,因此,只能用活的宿主细胞培养病毒。(3)病毒只含有一种核酸:DNA或RNA,故可根据遗传物质的不同将病毒分为DNA病毒(如T2噬 菌体)和RNA病毒(如烟草花叶病毒)。
4.(2017江苏单科,2,2分)下列关于探索DNA是遗传物质的实验,叙述正确的是 ( )A.格里菲思实验证明DNA可以改变生物体的遗传性状B.艾弗里实验证明从S型肺炎双球菌中提取的DNA可以使小鼠死亡C.赫尔希和蔡斯实验中离心后细菌主要存在于沉淀中D.赫尔希和蔡斯实验中细菌裂解后得到的T2噬菌体都带有32P标记
答案 C 本题重点考查人类对遗传物质探索过程中的经典实验。格里菲思实验只是证明了 转化因子的存在,没有证明转化因子是DNA,A错误;艾弗里实验证明了转化因子是DNA,从S型 肺炎双球菌中提取的DNA使R型细菌转化为S型细菌而导致小鼠死亡,B错误;赫尔希和蔡斯实 验中离心后细菌出现在沉淀中,对沉淀后的细菌继续培养,待其裂解后得到的T2噬菌体并不都 带有32P标记,故C正确,D错误。
易错警示 由于32P标记的T2噬菌体侵染大肠杆菌过程中最终得到的子代T2噬菌数量较多,且 新合成的DNA单链不存在32P,故只有部分T2噬菌体具有放射性。
5.(2016江苏单科,1,2分)下列关于探索DNA是遗传物质实验的相关叙述,正确的是 ( )A.格里菲思实验中肺炎双球菌R型转化为S型是基因突变的结果B.格里菲思实验证明了DNA是肺炎双球菌的遗传物质C.赫尔希和蔡斯实验中T2噬菌体的DNA是用32P直接标记的D.赫尔希和蔡斯实验证明了DNA是T2噬菌体的遗传物质
答案 D 格里菲思实验中肺炎双球菌R型转化为S型是基因重组的结果,A项错误;格里菲思 实验证明了S型肺炎双球菌中含有转化因子,艾弗里实验证明了DNA是遗传物质,B项错误;赫 尔希和蔡斯实验中T2噬菌体的DNA是利用大肠杆菌中含32P的脱氧核苷酸标记的,该实验证明 了DNA是T2噬菌体的遗传物质,C项错误,D项正确。
6.(2015课标全国Ⅰ,5,6分)人或动物PrP基因编码一种蛋白(PrPc),该蛋白无致病性。PrPc的空间 结构改变后成为PrPsc(朊粒),就具有了致病性。PrPsc可以诱导更多的PrPc转变为PrPsc,实现朊粒 的增殖,可以引起疯牛病。据此判断,下列叙述正确的是 ( )A.朊粒侵入机体后可整合到宿主的基因组中B.朊粒的增殖方式与肺炎双球菌的增殖方式相同C.蛋白质空间结构的改变可以使其功能发生变化D.PrPc转变为PrPsc的过程属于遗传信息的翻译过程
答案 C 根据题干信息知,朊粒为蛋白质,不可能整合到宿主的基因组中,A错误;由题干可知, 朊粒的增殖是通过诱导更多的PrPc的空间结构改变实现的,而肺炎双球菌的增殖方式为二分 裂,B错误;蛋白质功能发生变化的一个重要原因是空间结构发生改变,C正确;遗传信息的翻译 过程是指在核糖体上以mRNA为模板合成蛋白质的过程,而PrPc转变为PrPsc的过程是空间结构 的改变,不符合上述特点,D错误。
解题关键 本题以全新的视角,从朊粒出发,结合朊病毒及疯牛病,并与教材多个相关知识点结 合命题,凸显了本题的前瞻性和实用性。解答本题的关键是引导学生理解蛋白质与基因的关 系、朊病毒与细菌的增殖方式、蛋白质空间结构与功能的关系、翻译的过程等相关知识点。
7.(2017课标全国Ⅰ,29,10分)根据遗传物质的化学组成,可将病毒分为RNA病毒和DNA病毒两 种类型。有些病毒对人类健康会造成很大危害。通常,一种新病毒出现后需要确定该病毒的 类型。假设在宿主细胞内不发生碱基之间的相互转换。请利用放射性同位素标记的方法,以体外培 养的宿主细胞等为材料,设计实验以确定一种新病毒的类型。简要写出(1)实验思路,(2)预期 实验结果及结论即可。(要求:实验包含可相互印证的甲、乙两个组)
答案 (1)思路甲组:将宿主细胞培养在含有放射性标记尿嘧啶的培养基中,之后接种新病毒。培养一段时间 后收集病毒并检测其放射性。乙组:将宿主细胞培养在含有放射性标记胸腺嘧啶的培养基中,之后接种新病毒。培养一段时 间后收集病毒并检测其放射性。(2)结果及结论若甲组收集的病毒有放射性,乙组无,即为RNA病毒;反之为DNA病毒。
解析 该题主要考查病毒的增殖以及对照实验设计的思路和方法。该实验设计的目的是确 定新病毒是DNA病毒还是RNA病毒,因为RNA和DNA含有的特有碱基分别是尿嘧啶和胸腺嘧 啶,所以两种病毒增殖所需的原料不同。结合题目所要求的方法(放射性同位素标记法)和所 给的材料(体外培养的宿主细胞)分析,可利用含有放射性标记的尿嘧啶(甲组)和胸腺嘧啶(乙 组)分别培养宿主细胞,之后分别接种新病毒,培养一段时间后收集病毒检测其放射性。若为 RNA病毒,甲组收集的病毒因增殖过程中利用了含放射性的尿嘧啶而具有放射性,乙组收集的 病毒则无放射性;若为DNA病毒,乙组收集的病毒因增殖过程中利用了含放射性的胸腺嘧啶而 具有放射性,甲组收集的病毒则无放射性。
规律总结 对照实验设计的一般思路:(1)取材、分组、编号;(2)控制变量、设置对照实验;(3) 培养、观察、记录实验结果。
8.(2016北京理综,30,18分)研究植物激素作用机制常使用突变体作为实验材料。通过化学方 法处理萌动的拟南芥种子可获得大量突变体。(1)若诱变后某植株出现一个新性状,可通过 交判断该性状是否可以遗传。如果子代 仍出现该突变性状,则说明该植株可能携带 性突变基因,根据子代 ,可 判断该突变是否为单基因突变。(2)经大量研究,探明了野生型拟南芥中乙烯的作用途径,简图如下。
由图可知,R蛋白具有结合乙烯和调节酶T活性两种功能。乙烯与 结合后,酶T的活性 ,不能催化E蛋白磷酸化,导致E蛋白被剪切。剪切产物进入细胞核,调节乙烯响应 基因的表达,植株表现有乙烯生理反应。(3)酶T活性丧失的纯合突变体(1#)在无乙烯的条件下出现 (填“有”或“无”)乙烯 生理反应的表现型。1#与野生型杂交,在无乙烯的条件下,F1的表现型与野生型相同。请结合 上图从分子水平解释F1出现这种表现型的原因: 。(4)R蛋白上乙烯结合位点突变的纯合个体(2#)仅丧失了与乙烯结合的功能。请判断在有乙烯 的条件下,该突变基因相对于野生型基因的显隐性,并结合乙烯作用途径陈述理由: 。(5)番茄中也存在与拟南芥相似的乙烯作用途径。若番茄R蛋白发生了与2#相同的突变,则这 种植株的果实成熟期会 。
答案 (1)自 显 表现型的分离比 (2)R蛋白 被抑制 (3)有 杂合子有野生型基因,可产生有活性的酶T,最终阻断乙烯作用途径 (4)2#与野生型杂交,F1中突变基因表达的R蛋白不能与乙烯结合,导致酶T持续有活性,阻断乙烯作用途径,表现为无乙烯生理反应,其表现型与2#一致,因此突变基因为显性 (5)推迟
解析 本题以植物激素的作用机制为载体考查遗传、变异的相关知识。(1)诱变后某植株出 现一个新性状,要判断该性状是否可以遗传,可以通过自交方法,自交后代若仍出现该突变性 状,则说明该植株可能携带显性突变基因,根据子代的表现型及比例,可判断该突变是否为单基 因突变。(2)由乙烯作用途径简图可知:在有乙烯的条件下,乙烯与R蛋白结合,抑制酶T催化E 蛋白的磷酸化,导致未磷酸化的E蛋白被剪切,剪切产物通过核孔进入细胞核,调节乙烯响应基 因的表达,植株表现有乙烯生理反应,同理在无乙烯的条件下,酶T催化E蛋白的磷酸化,最终表 现无乙烯生理反应。(3)酶T活性丧失的纯合突变体(1#),不能催化E蛋白磷酸化,无乙烯存在条 件下,出现有乙烯生理反应的表现型。野生型在无乙烯存在的条件下,出现无乙烯生理反应。 1#与野生型杂交,在无乙烯条件下,F1的表现型与野生型相同,是因为F1为杂合子,杂合子有野生 型基因,可产生有活性的酶T,最终阻断乙烯作用途径,表现为无乙烯生理反应。(4)2#与野生型 杂交,F1中突变基因表达的R蛋白不能与乙烯结合,导致酶T持续有活性,阻断乙烯作用途径,表 现为无乙烯生理反应,其表现型与2#一致,因此突变基因为显性。(5)据(4)知,若番茄R蛋白发生 了与2#相同的突变时,无法识别乙烯信号,表现为无乙烯生理反应,果实的成熟期会推迟。
思路梳理 获取图文信息→转化信息→表述信息→作答。
考点2 DNA分子的结构与复制
1.(2016课标全国Ⅱ,2,6分)某种物质可插入DNA分子两条链的碱基对之间,使DNA双链不能解 开。若在细胞正常生长的培养液中加入适量的该物质,下列相关叙述错误的是 ( )A.随后细胞中的DNA复制发生障碍B.随后细胞中的RNA转录发生障碍C.该物质可将细胞周期阻断在分裂中期D.可推测该物质对癌细胞的增殖有抑制作用
答案 C 因为该物质可使DNA双链不能解开,DNA复制时需要解旋,所以若在细胞培养液中 加入该物质,会导致细胞中DNA复制发生障碍,A正确;由于RNA主要是在细胞核中以DNA一 条链为模板合成的,因此,RNA转录前需要DNA解旋,B正确;因为该物质使DNA复制不能完成, 所以可将细胞周期阻断在分裂间期,C错误;该物质能抑制DNA复制,因此,可抑制癌细胞增殖, D正确。
审题方法 ①抓住“题眼”——“使DNA双链不能解开”。②挖掘隐含条件:因该物质使 DNA双链无法解旋,从而影响DNA复制、转录等一系列相关的生理活动。
素养解读 本题考查考生是否具有针对特定生物学问题进行分析与判断的能力,属于对科学 思维素养的考查。
2.(2016课标全国Ⅰ,29,10分)在有关DNA分子的研究中,常用32P来标记DNA分子。用α、β和γ 表示ATP或dATP(d表示脱氧)上三个磷酸基团所处的位置(A-Pα~Pβ~Pγ或dA-Pα~Pβ~Pγ)。回答下 列问题:(1)某种酶可以催化ATP的一个磷酸基团转移到DNA末端上,同时产生ADP。若要用该酶把32P 标记到DNA末端上,那么带有32P的磷酸基团应在ATP的 (填“α”“β”或“γ”)位 上。(2)若用带有32P的dATP作为DNA生物合成的原料,将32P标记到新合成的DNA分子上,则带有32P 的磷酸基团应在dATP的 (填“α”“β”或“γ”)位上。(3)将一个某种噬菌体DNA分子的两条链用32P进行标记,并使其感染大肠杆菌,在不含有32P的 培养基中培养一段时间。若得到的所有噬菌体双链DNA分子都装配成噬菌体(n个)并释放,则 其中含有32P的噬菌体所占比例为2/n,原因是 。
答案 (1)γ (2)α (3)一个含有32P标记的噬菌体双链DNA分子经半保留复制后,标记的两条 单链只能分配到两个噬菌体的双链DNA分子中,因此在得到的n个噬菌体中只有2个带有标记
素养解读 本题借助给定的情景问题考查考生的演绎与推理能力,属于科学思维素养的考查。
解析 (1)由题意知,该酶可催化ATP水解产生ADP,此过程中断裂的应是远离“A”的那个高 能磷酸键,从而使ATP中γ位上的磷酸基团脱离,此磷酸基团可在该酶的作用下转移到DNA末 端上。(2)脱氧核苷酸中的磷酸应对应于dATP的α位上的磷酸基团,若用dATP作为DNA生物 合成的原料,则dATP需脱去β位和γ位上的磷酸基团形成脱氧核苷酸,所以参与DNA分子组成 的脱氧核苷酸中只有α位上的磷酸基团。(3)1个噬菌体含有1个双链DNA分子,用DNA分子被32P标记的噬菌体感染大肠杆菌,由于DNA分子复制为半保留复制,即亲代DNA分子的两条链在 复制中保留下来,且分别进入不同的DNA分子中,所以理论上不管增殖多少代,子代噬菌体中 只有2个噬菌体含有32P。
评分细则 (3) 出现半保留复制或半保留复制含义(相应描述半保留复制过程)的给4分;再答 出“标记的两条链只能分配到两个噬菌体中”则可得6分。
考点3 基因的表达
1.(2019课标全国Ⅰ,2,6分)用体外实验的方法可合成多肽链。已知苯丙氨酸的密码子是UUU, 若要在体外合成同位素标记的多肽链,所需的材料组合是 ( )①同位素标记的tRNA②蛋白质合成所需的酶③同位素标记的苯丙氨酸④人工合成的多聚尿嘧啶核苷酸⑤除去了DNA和mRNA的细胞裂解液A.①②④ B.②③④C.③④⑤ D.①③⑤
答案 C 本题以基因表达的相关知识为载体,考查运用所学知识,对某些生物学问题作出合 理判断的能力;试题通过对体外合成多肽链所需材料的判断,体现了对生命观念素养中结构与 功能观要素的考查。体外合成同位素标记的多肽链需以标记的氨基酸(同位素标记的苯丙氨酸等)为原料,以RNA (人工合成的多聚尿嘧啶核苷酸)为模板,除去了DNA和mRNA的细胞裂解液既可防止DNA和 mRNA对体外多肽链合成过程的干扰,又可提供翻译过程所需的核糖体、tRNA、酶等。故选 C。
知能拓展 遗传密码(1)遗传密码:mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻碱基。(2)遗传密码种类:共有64个,其中 AUG和GUG是起始密码,UAA、UAG、UGA是终止密码,不编码氨基酸。(3)遗传密码特点:简 并性(即多个遗传密码可决定一种氨基酸)和通用性(即在原核生物和真核生物中,同一遗传密 码决定相同的氨基酸)。
2.(2018课标全国Ⅰ,2,6分)生物体内的DNA常与蛋白质结合,以DNA-蛋白质复合物的形式存 在。下列相关叙述错误的是( )A.真核细胞染色体和染色质中都存在DNA-蛋白质复合物B.真核细胞的核中有DNA-蛋白质复合物,而原核细胞的拟核中没有C.若复合物中的某蛋白参与DNA复制,则该蛋白可能是DNA聚合酶D.若复合物中正在进行RNA的合成,则该复合物中含有RNA聚合酶
答案 B 真、原核细胞DNA复制时,与DNA结合的蛋白质可能是解旋酶和DNA聚合酶,故真 核细胞的染色体、染色质和原核细胞的拟核中均可能含有DNA-蛋白质复合物,A正确,B错误; 若复合物中的某蛋白质参与DNA复制,则该蛋白质可能是解旋酶或DNA聚合酶,C正确;RNA 聚合酶催化转录过程,若复合物中正在进行RNA的合成,则该复合物中含有RNA聚合酶,D正 确。
知识归纳 生物体内DNA存在形式的对比真核细胞核中的DNA与蛋白质结合在一起形成染色体;细胞质DNA(如线粒体、叶绿体中的 DNA)、原核细胞中的DNA及病毒DNA均不与蛋白质结合形成染色体。
3.(2018江苏单科,3,2分)下列关于DNA 和RNA 的叙述,正确的是 ( )A.原核细胞内DNA的合成都需要DNA片段作为引物B.真核细胞内DNA和RNA的合成都在细胞核内完成C.肺炎双球菌转化实验证实了细胞内的DNA和RNA都是遗传物质D.原核细胞和真核细胞中基因表达出蛋白质都需要DNA和RNA的参与
答案 D 本题主要考查细胞中核酸的相关知识。原核细胞内DNA的合成需要单链DNA或 RNA片段作为引物,A错误;真核细胞内DNA和RNA的合成主要在细胞核内完成,B错误;艾弗 里的肺炎双球菌转化实验证实了细胞内的DNA是遗传物质,C错误;原核细胞和真核细胞中基 因的表达包括转录和翻译两个过程,转录是以DNA的一条链为模板合成RNA的过程,翻译是在 mRNA、tRNA、核糖体的参与下合成蛋白质的过程,故基因的表达需要DNA和RNA的参与,D 正确。
知识归纳 三看法判断转录和翻译过程一看模板:若模板是DNA,则该过程是转录;若模板是RNA,则该过程是翻译;二看原料:若原料是核糖核苷酸,则该过程是转录;若原料是氨基酸,则该过程是翻译;三看产物:若产物是RNA,则该过程是转录;若产物是蛋白质,则该过程是翻译。
4.(2017课标全国Ⅲ,1,6分)下列关于真核细胞中转录的叙述,错误的是 ( )A.tRNA、rRNA和mRNA都从DNA转录而来B.同一细胞中两种RNA的合成有可能同时发生C.细胞中的RNA合成过程不会在细胞核外发生D.转录出的RNA链与模板链的相应区域碱基互补
答案 C 本题考查基因表达过程中的转录等相关知识。正常真核细胞中的tRNA、rRNA和 mRNA都是从DNA转录而来的,A正确。在蛋白质合成旺盛的细胞中,大量合成mRNA的同时, 也需要合成rRNA和tRNA来参与其翻译过程,B正确。植物细胞中存在线粒体DNA与叶绿体 DNA,它们也可以转录合成RNA,C错误。RNA是由DNA模板链相应区域依据碱基互补配对原 则转录出来的,故D正确。
解题关键 本题考查真核细胞中转录过程涉及的知识点,突破此题的关键是全面理解转录过 程及其特点。
5.(2017课标全国Ⅲ,6,6分)下列有关基因型、性状和环境的叙述,错误的是 ( )A.两个个体的身高不相同,二者的基因型可能相同,也可能不相同B.某植物的绿色幼苗在黑暗中变成黄色,这种变化是由环境造成的C.O型血夫妇的子代都是O型血,说明该性状是由遗传因素决定的D.高茎豌豆的子代出现高茎和矮茎,说明该相对性状是由环境决定的
答案 D 控制身高的基因型完全相同的两个人,可能会因营养等环境因素的差异而身高不 同,反之,控制身高的基因型不同的两个人,可能会由于环境因素而身高相同,A正确;在黑暗的 环境中,绿色幼苗由于叶绿素合成受阻而变黄,这种变化是由环境因素造成的,B正确;O型血夫 妇控制血型的基因型均为ii,其后代控制血型的基因型仍为ii,表现为O型血,这是由遗传因素决 定的,C正确;高茎豌豆的子代出现高茎和矮茎,可能是由遗传物质决定的,也可能是由环境影响 的,D错误。
6.(2016江苏单科,18,2分)近年诞生的具有划时代意义的CRISPR/Cas9基因编辑技术可简单、 准确地进行基因定点编辑。其原理是由一条单链向导RNA引导核酸内切酶Cas9到一个特定 的基因位点进行切割。通过设计向导RNA中20个碱基的识别序列,可人为选择DNA上的目标 位点进行切割(见下图)。下列相关叙述错误的是 ( ) A.Cas9蛋白由相应基因指导在核糖体中合成B.向导RNA中的双链区遵循碱基配对原则C.向导RNA可在逆转录酶催化下合成D.若α链剪切位点附近序列为……TCCAGAATC…… 则相应的识别序列为……UCCAGAAUC……
答案 C Cas9蛋白由相应基因转录出的mRNA指导在核糖体中合成,A项正确;向导RNA中 的双链区遵循碱基(互补)配对原则,B项正确;逆转录是以RNA为模板合成DNA,C项错误;α链 与向导RNA都与模板链互补配对,但二者所含碱基有所不同,D项正确。
方法技巧 该题属于高起点、低落点题型,该类题需利用教材相关知识,具体分析、处理相应 问题,不必过分关注新背景信息。
7.(2015重庆理综,5,6分)结合题图分析,下列叙述错误的是 ( ) A.生物的遗传信息储存在DNA或RNA的核苷酸序列中B.核苷酸序列不同的基因可表达出相同的蛋白质C.遗传信息传递到蛋白质是表现型实现的基础D.编码蛋白质的基因含遗传信息相同的两条单链
答案 D 生物的遗传物质是DNA或RNA,遗传信息储存在DNA或RNA的核苷酸序列中,A正 确;由于密码子的简并性,核苷酸序列不同的基因可通过转录和翻译,表达出相同的蛋白质,B正 确;DNA或RNA上的遗传信息只有传递到蛋白质,性状才能得以表现,C正确;基因的两条单链 间的碱基互补配对,两条单链所含遗传信息不同,D错误。
8.(2015课标全国Ⅱ,2,6分,0.447)端粒酶由RNA和蛋白质组成,该酶能结合到端粒上,以自身的 RNA为模板合成端粒DNA的一条链。下列叙述正确的是 ( )A.大肠杆菌拟核的DNA中含有端粒B.端粒酶中的蛋白质为RNA聚合酶C.正常人细胞的每条染色体两端都含有端粒DNAD.正常体细胞的端粒DNA随细胞分裂次数增加而变长
答案 C 端粒是每条染色体两端都有的一段特殊序列的DNA,原核生物不具有染色体,A项 错误,C项正确;由题意可知,端粒酶能够以自身的RNA为模板合成DNA的一条链,故其中的蛋 白质为逆转录酶,B项错误;正常体细胞的端粒DNA序列在每次细胞分裂后会缩短一截,故正常 体细胞的端粒DNA随着细胞分裂次数的增加而变短,D项错误。
解题关键 本题以端粒酶为背景,主要考查原核细胞的结构、中心法则等知识,意在考查学生 理解能力和获取信息的能力。试题难度中等。
9.(2015海南单科,7,2分)下列过程中,由逆转录酶催化的是 ( )A.DNA→RNA B.RNA→DNAC.蛋白质→蛋白质 D.RNA→蛋白质
答案 B 逆转录是在逆转录酶的催化下以RNA为模板合成DNA的过程,B符合题意。
10.(2015海南单科,20,2分)关于密码子和反密码子的叙述,正确的是 ( )A.密码子位于mRNA上,反密码子位于tRNA上B.密码子位于tRNA上,反密码子位于mRNA上C.密码子位于rRNA上,反密码子位于tRNA上D.密码子位于rRNA上,反密码子位于mRNA上
答案 A mRNA上3个相邻的碱基决定1个氨基酸,每3个这样的碱基称为1个密码子;tRNA上 一端的3个碱基可与mRNA上的密码子互补配对,叫反密码子,A项正确。
11.(2015江苏单科,12,2分)下图是起始甲硫氨酸和相邻氨基酸形成肽键的示意图,下列叙述正 确的是 ( ) A.图中结构含有核糖体RNAB.甲硫氨酸处于图中ⓐ的位置C.密码子位于tRNA的环状结构上D.mRNA上碱基改变即可改变肽链中氨基酸的种类
答案 A 本题主要考查翻译的相关知识。核糖体是相邻氨基酸形成肽键的场所,核糖体由 核糖体RNA和蛋白质构成,A正确;甲硫氨酸是第一个氨基酸,位于ⓐ的左边,B错误;密码子位于 mRNA上,tRNA的环状结构上有反密码子,C错误;由于密码子的简并性,mRNA上碱基改变不 一定改变肽链中氨基酸的种类,D错误。
易错分析 错选B者,读图能力欠缺或忽略了甲硫氨酸位于第一位,不是图中ⓐ的位置。错选 C、D的,不理解密码子是mRNA上三个相邻的碱基,tRNA上的是反密码子,由于密码子的简并 性,mRNA上碱基改变不一定改变氨基酸的种类。
12.(2018江苏单科,27,8分)长链非编码RNA(lncRNA)是长度大于200个碱基,具有多种调控功能 的一类RNA分子。如图表示细胞中lncRNA的产生及发挥调控功能的几种方式,请回答下列问 题: (1)细胞核内各种RNA的合成都以 为原料,催化该反应的酶是 。(2)转录产生的RNA中,提供信息指导氨基酸分子合成多肽链的是 ,此过程中还需要的
RNA有 。(3)lncRNA前体加工成熟后,有的与核内 (图示①)中的DNA结合,有的能穿过 (图示②)与细胞质中的蛋白质或RNA分子结合,发挥相应的调控作用。(4)研究发现,人体感染细菌时,造血干细胞核内产生的一种lncRNA,通过与相应DNA片段结合, 调控造血干细胞的 ,增加血液中单核细胞、中性粒细胞等吞噬细胞的数量。该调控过 程的主要生理意义是 。
答案 (1)四种核糖核苷酸 RNA聚合酶(2)mRNA(信使RNA) tRNA和rRNA(转运RNA和核糖体RNA)(3)染色质 核孔(4)分化 增强人体的免疫抵御能力
解析 (1)合成RNA的原料是四种核糖核苷酸。催化RNA合成的酶是RNA聚合酶。(2)翻译过 程需要的RNA有mRNA、rRNA和tRNA,其中mRNA是指导肽链合成的模板,tRNA识别并转运 特定的氨基酸,rRNA参与组成核糖体。(3)图中细胞核中合成的lncRNA有两种去向,一种是与 核内染色质结合,另一种是通过核孔与细胞质中的蛋白质或RNA分子结合。(4)造血干细胞核 内产生的lncRNA与相应DNA片段结合后,可以调控相关基因的表达,使造血干细胞分裂分化 形成单核细胞、中性粒细胞等吞噬细胞。吞噬细胞数量的增加可以增强人体的免疫抵御能 力。
知识拓展 具有调控作用的lncRNAlncRNA又称长链非编码RNA,是近几年发现的具有调控细胞周期和细胞分化功能的RNA分 子,属于非编码RNA,不能被翻译成蛋白质。类似的非编码RNA还有小干涉RNA、反义RNA 等。
C组 教师专用题组
1.(2015安徽理综,4,6分)Qβ噬菌体的遗传物质(QβRNA)是一条单链RNA。当噬菌体侵染大肠 杆菌后,QβRNA立即作为模板翻译出成熟蛋白、外壳蛋白和RNA复制酶(如图所示),然后利用 该复制酶复制QβRNA。下列叙述正确的是 ( ) A.QβRNA的复制需经历一个逆转录过程B.QβRNA的复制需经历形成双链RNA的过程C.一条QβRNA模板只能翻译出一条肽链D.QβRNA复制后,复制酶基因才能进行表达
答案 B 单链QβRNA的复制过程为:先以该RNA为模板合成一条互补RNA,再以互补RNA 为模板合成子代的QβRNA,故此过程中不需要逆转录,但可形成双链RNA,A项错误、B项正 确;由图知以该RNA为模板合成了多种蛋白质,故一条单链QβRNA可翻译出多条肽链,C项错 误;由题干信息可知,侵染大肠杆菌后,QβRNA可立即作为模板翻译出RNA复制酶,D项错误。
2.(2014江苏单科,4,2分)下列叙述与生物学史实相符的是 ( )A.孟德尔用山柳菊为实验材料,验证了基因的分离及自由组合规律B.范·海尔蒙特基于柳枝扦插实验,认为植物生长的养料来自土壤、水和空气C.富兰克林和威尔金斯对DNA双螺旋结构模型的建立也作出了巨大的贡献D.赫尔希和蔡斯用35 S和32P分别标记T2噬菌体的蛋白质和DNA,证明了DNA的半保留复制
答案 C 孟德尔用豌豆为实验材料,验证了基因的分离和自由组合定律,A错误;范·海尔蒙特 基于柳枝扦插实验,认为植物生长所需要的养料主要来自水,B错误;富兰克林和威尔金斯对 DNA双螺旋结构模型的建立作出了巨大贡献,C正确;赫尔希和蔡斯用35S和32P分别标记T2噬菌 体的蛋白质和DNA,证明了DNA是T2噬菌体的遗传物质,D错误。
3.(2014海南单科,24,2分)在其他条件具备的情况下,在试管中加入物质X和物质Z,可得到相应 产物Y。下列叙述正确的是 ( )A.若X是DNA,Y是RNA,则Z是逆转录酶B.若X是DNA,Y是mRNA,则Z是脱氧核苷C.若X是RNA,Y是DNA,则Z是限制性内切酶D.若X是mRNA,Y是在核糖体上合成的大分子,则Z是氨基酸
答案 D 若X是DNA,Y是RNA,则Z是RNA聚合酶,A错误;若X是DNA,Y是mRNA,则Z是核糖 核苷,B错误;若X是RNA,Y是DNA,则Z是逆转录酶,C错误;若X是mRNA,Y是在核糖体上合成的 大分子,则Z是氨基酸,D正确。
4.(2014江苏单科,20,2分)关于基因控制蛋白质合成的过程,下列叙述正确的是 ( )A.一个含n个碱基的DNA分子,转录的mRNA分子的碱基数是n/2个B.细菌的一个基因转录时两条DNA链可同时作为模板,提高转录效率C.DNA聚合酶和RNA聚合酶的结合位点分别在DNA和RNA上D.在细胞周期中,mRNA的种类和含量均不断发生变化
答案 D DNA分子包括基因片段和非基因片段,1个DNA分子中的诸多基因并非全部转录, 故基因转录出的mRNA分子的碱基数小于n/2个,A错误;基因转录时,一条链是模板链,另一条 链是非模板链,B错误;DNA聚合酶和RNA聚合酶的结合位点均在DNA上,C错误;在细胞周期 中,由于基因选择性表达,故mRNA的种类和含量均不断发生变化,D正确。
5.(2014四川理综,3,6分)将牛催乳素基因用32P标记后导入小鼠乳腺细胞,选取仅有一条染色体 上整合有单个目的基因的某个细胞进行体外培养。下列叙述错误的是 ( )A.小鼠乳腺细胞中的核酸含有5种碱基和8种核苷酸B.该基因转录时,遗传信息通过模板链传递给mRNAC.连续分裂n次后,子细胞中32P标记的细胞占1/2n+1D.该基因翻译时所需tRNA与氨基酸种类数不一定相等
答案 C 小鼠乳腺细胞中的核酸有DNA和RNA两种,共包含5种碱基和8种核苷酸,A正确;遗 传信息可通过转录过程传递给mRNA,B正确;亲代细胞仅一条染色体上的一个目的基因进行 了标记,所以连续分裂n次可得到2n个子细胞,其中含有32P标记的细胞有2个,占1/2n-1,C错误;由于 密码子的简并性,一种氨基酸可能由多种tRNA转运,所以翻译过程中tRNA与氨基酸的种类数 不一定相等,D正确。
6.(2014上海单科,12,2分)某病毒的基因组为双链DNA,其一条链上的局部序列为ACGCAT,以 该链的互补链为模板转录出相应的mRNA,后者又在宿主细胞中逆转录成单链DNA(称为cD- NA)。由这条cDNA链为模板复制出的DNA单链上,相应的局部序列应为 ( )A.ACGCAT B.ATGCGTC.TACGCA D.TGCGTA
答案 A 依题可知,某病毒的一段DNA链的互补链转录出的mRNA的序列为ACGCAU,以此 mRNA逆转录形成的cDNA为TGCGTA,再由此cDNA为模板合成的DNA单链为ACGCAT,A项 正确。
7.(2014海南单科,21,2分)下列是某同学关于真核生物基因的叙述:①携带遗传信息 ②能转运氨基酸 ③能与核糖体结合 ④能转录产生RNA ⑤每三个相 邻的碱基组成一个反密码子 ⑥可能发生碱基对的增添、缺失或替换其中正确的是 ( )A.①③⑤ B.①④⑥ C.②③⑥ D.②④⑤
答案 B 基因是指有遗传效应的DNA片段。①DNA能携带遗传信息;②能转运氨基酸的是 tRNA;③能与核糖体结合的是mRNA;④能转录产生RNA的是DNA;⑤反密码子是tRNA上的结 构;⑥DNA可能发生碱基对的增添、缺失或替换。故选项B正确。
8.(2014江苏单科,6,2分)研究发现,人类免疫缺陷病毒(HIV)携带的RNA在宿主细胞内不能直接 作为合成蛋白质的模板。依据中心法则(下图),下列相关叙述错误的是 ( ) A.合成子代病毒蛋白质外壳的完整过程至少要经过④②③环节B.侵染细胞时,病毒中的蛋白质不会进入宿主细胞C.通过④形成的DNA可以整合到宿主细胞的染色体DNA上D.科学家可以研发特异性抑制逆转录酶的药物来治疗艾滋病
答案 B 依图可知,生理过程①为DNA复制,②为转录,③为翻译,④为逆转录,⑤为RNA复制。HIV属于逆转录病毒,其遗传物质RNA进入细胞后,在逆转录酶催化作用下合成DNA,然后转录出相应的mRNA进而合成新的蛋白质外壳,因此至少经过④②③环节,A正确;宿主细胞无逆转录酶,因此HIV侵染过程中遗传物质RNA和逆转录酶一同进入宿主细胞,B错误;HIV遗传物质RNA在逆转录酶催化作用下合成的DNA可以整合到宿主细胞的染色体DNA上,C正确;通过药物抑制逆转录酶即可抑制HIV的繁殖,D正确。
9.(2014上海单科,29,2分)真核生物细胞内存在着种类繁多、长度为21~23个核苷酸的小分子 RNA(简称miR),它们能与相关基因转录出来的mRNA互补,形成局部双链。由此可以推断这 些miR抑制基因表达的分子机制是 ( )A.阻断rRNA装配成核糖体B.妨碍双链DNA分子的解旋C.干扰tRNA识别密码子D.影响RNA分子的远距离转运
答案 C 根据题意,miR可与相关基因转录形成的mRNA互补,从而阻止mRNA上密码子与转 运RNA上的反密码子结合,进而影响基因的表达,C项正确。
10.(2014上海单科,15,2分)在DNA分子模型搭建实验中,如果用一种长度的塑料片代表A和G, 用另一长度的塑料片代表C和T,那么由此搭建而成的DNA双螺旋的整条模型 ( )A.粗细相同,因为嘌呤环必定与嘧啶环互补B.粗细相同,因为嘌呤环与嘧啶环的空间尺寸相似C.粗细不同,因为嘌呤环不一定与嘧啶环互补D.粗细不同,因为嘌呤环与嘧啶环的空间尺寸不同
答案 A DNA分子由两条反向平行的长链盘旋成规则的双螺旋结构,两条单链之间由嘌呤 和嘧啶组成的碱基对相连,碱基配对遵循互补配对原则。由此可知:DNA分子双螺旋模型粗细 相同,且由嘌呤环和嘧啶环构成的碱基对的空间尺寸相似,A正确。
11.(2014山东理综,5,5分)某研究小组测定了多个不同双链DNA分子的碱基组成,根据测定结 果绘制了DNA分子的一条单链与其互补链、一条单链与其所在DNA分子中碱基数目比值的 关系图,下列正确的是 ( )
答案 C 根据DNA分子的结构特点可知,若DNA分子双链中(A+T)/(C+G)的值均为m,则每条 链中(A+T)/(C+G)的值为m,由此可判断C正确、D错误;DNA分子中(A+C)/(T+G)=1,而每条链 中(A+C)/(T+G)的值不能确定,但两条链中 的值互为倒数,故A、B错误。
12.(2014上海单科,4,2分)某亲本DNA分子双链均以白色表示,以灰色表示第一次复制出的 DNA子链,以黑色表示第二次复制出的DNA子链,该亲本双链DNA连续复制两次后的产物是 ( )
答案 D 根据DNA半保留复制的特点可知,亲代DNA的两条链(白色)应在不同的子代DNA 分子中,A、B错误;第一次复制合成的子链(灰色)应有2条,第二次复制合成的子链(黑色)应有4 条,由此可判断C错误、D正确。
13.(2013课标Ⅰ,1,6分,0.792)关于蛋白质生物合成的叙述,正确的是 ( )A.一种tRNA可以携带多种氨基酸B.DNA聚合酶是在细胞核内合成的C.反密码子是位于mRNA上相邻的3个碱基D.线粒体中的DNA能控制某些蛋白质的合成
答案 D 本题主要考查蛋白质生物合成的相关知识。tRNA具有专一性,一种tRNA只能携带 一种特定的氨基酸;DNA聚合酶是在细胞质中的核糖体上合成的;反密码子是位于tRNA上可 以与mRNA上的密码子互补配对的3个碱基;线粒体中含有DNA、RNA、核糖体以及相关的 酶,能完成转录和翻译过程,因而线粒体中的DNA能控制某些蛋白质的合成。
14.(2014重庆理综,8,20分)肥胖与遗传密切相关,是影响人类健康的重要因素之一。(1)某肥胖基因发现于一突变系肥胖小鼠,人们对该基因进行了相关研究。①为确定其遗传方式,进行了杂交实验,根据实验结果与结论完成以下内容。实验材料: 小鼠;杂交方法: 。实验结果:子一代表现型均正常;结论:遗传方式为常染色体隐性遗传。②正常小鼠能合成一种蛋白类激素,检测该激素的方法是 。小鼠肥胖是由于 正常基因的编码链(模板链的互补链)部分序列“CTC CGA”中的一个C被T替换,突变为决定 终止密码(UAA或UGA或UAG)的序列,导致该激素不能正常合成,突变后的序列是 ,这种突变 (填“能”或“不能”)使基因的转录终止。③在人类肥胖症研究中发现,许多人能正常分泌该类激素却仍患肥胖症,其原因是靶细胞缺乏 相应的 。(2)目前认为,人的体重主要受多基因遗传的控制。假如一对夫妇的基因型均为AaBb(A、B基 因使体重增加的作用相同且具累加效应,两对基因独立遗传),从遗传角度分析,其子女体重超 过父母的概率是 ,体重低于父母的基因型为 。
(3)有学者认为,利于脂肪积累的基因由于适应早期人类食物缺乏而得以保留并遗传到现代,表 明 决定生物进化的方向。在这些基因的频率未明显改变的情况下,随着营养条件 改善,肥胖发生率明显增高,说明肥胖是 共同作用的结果。
答案 (20分)(1)①纯合肥胖小鼠和纯合正常 正反交②抗原抗体杂交(分子检测) CTCTGA(TGA) 不能③受体(2)5/16 aaBb、Aabb、aabb(3)自然选择 环境因素与遗传因素
解析 (1)①要确定肥胖的遗传方式,可将纯合肥胖小鼠和纯合正常小鼠杂交。若正反交子代 都表现为正常,则肥胖的遗传方式为常染色体隐性遗传。若正反交结果不同,则肥胖的遗传方 式还可能为伴性遗传或细胞质遗传。②检测某一特定蛋白质的方法常用抗原抗体杂交法。 “CTC CGA”中的一个C被T替换后变成“CTC TGA”,其互补链转录最后形成的密码子为 “CUC UGA”,“UGA”为终止密码,此突变导致该激素不能合成。DNA的转录是RNA聚合 酶催化的,此基因突变不能使基因的转录终止。(2)在显性累加效应遗传中,基因型为AaBb的夫妇生出的孩子可能会有以下五种类型:①4个显性基因:AABB②3个显性基因:AaBB、AABb③2个显性基因:AAbb、aaBB、AaBb④1个显性基因:Aabb、aaBb⑤0个显性基因:aabb显然①②类型体重超过父母,比例为 + + = ,④⑤类型体重低于父母。(3)自然选择决定生物进化的方向。表现型是环境因素与遗传因素(基因型)共同作用的结果。
A组 2017—2019年高考模拟·考点基础题组
考点1 人类对遗传物质的探索过程
1.(2019安徽六安一中一模,3)甲图表示将杀死的S型菌与R型活菌混合注射到小鼠体内后两种 细菌的含量变化,乙图为用同位素示踪技术完成的T2噬菌体侵染细菌实验的部分操作步骤。 下列相关叙述中,不正确的是 ( )
A.曲线c~d上升与S型菌使小鼠发病后免疫能力降低有关B.甲图中的S型菌是由R型菌转化而来的,S型菌与R型菌致病性的差异是细胞分化的结果C.乙图中如果T2噬菌体和细菌混合后不经过搅拌,悬浮液中的放射性要减弱D.乙图中如果只用15N标记T2噬菌体,则放射性存在于沉淀物和上清液
答案 B 甲图中a~b时间段内,小鼠体内还没形成大量的抵抗R型菌的抗体,导致R型菌数目 增多,而曲线c~d上升与S型菌使小鼠发病后免疫能力降低有关,A正确;甲图中最初的S型菌是 由R型菌转化而来的,S型菌与R型菌致病性的差异是遗传物质不同,B错误;T2噬菌体侵染细菌 时,DNA注入细菌中,而蛋白质外壳留在细菌外,搅拌、离心后细菌主要存在于沉淀物中,蛋白 质外壳主要集中在上清液中,如果不经过搅拌,则吸附在细菌表面的35S标记的蛋白质外壳会随 细菌一起存在于沉淀物中,导致上清液中的放射性减弱,C正确;用15N标记,T2噬菌体的蛋白质和 DNA都会被标记,经搅拌、离心后,沉淀物和上清液都有放射性,D正确。
题后悟道 甲图表示将杀死的S型菌与R型活菌混合注射到小鼠体内后两种细菌的含量变化, S型菌已经被加热杀死,但其遗传物质DNA会转化到R型菌体内,使得一部分R型菌转化为S型 菌并增殖产生更多的S型菌;乙图为用同位素示踪技术完成的T2噬菌体侵染细菌实验,本次操 作是用35S标记蛋白质。
2.(2019福建仙游一中一模,4)如果用3H、15N、32P、35S标记T2噬菌体后,让其侵染细菌,在产生 子代噬菌体组成结构的成分中,能够找到的放射性元素是 ( )A.可在外壳中找到3H、15N 和32PB.可在DNA中找到3H、15N和32PC.可在外壳中找到3H、32P和35SD.可在DNA中找到15N、32P和35S
答案 B 如果用3H、15N、32P、35S标记T2噬菌体,则该T2噬菌体的蛋白质外壳中含有3H、15N、35S,DNA分子中含有3H、15N、32P。T2噬菌体侵染细菌时,T2噬菌体DNA分子进入细菌中,而蛋白质外壳则留在细菌外,在T2噬菌体DNA的指导下,利用细菌细胞中的物质来合成T2噬菌体的组成成分。因此,在产生的子代噬菌体的外壳中找不到3H、15N、35S和32P,A、C错误;由于DNA分子的半保留复制,在产生的子代噬菌体的DNA分子中可找到3H、 15N和32P,但不能找到35S, B正确,D错误。
易错警示 T2噬菌体侵染细菌时,T2噬菌体的DNA分子进入细菌中,而蛋白质外壳则留在细菌 外,在T2噬菌体DNA的指导下,利用细菌内的原料来合成T2噬菌体的蛋白质与DNA。
3.(2019福建漳州一模,16)下列关于“肺炎双球菌的体外转化实验”和“T2噬菌体侵染细菌的 实验”的叙述中,错误的是 ( )A.将S型细菌的DNA与R型活细菌混合培养,一段时间后培养基中会有两种菌落B.在用35S标记的T2噬菌体侵染细菌实验中,细菌裂解后得到的T2噬菌体大多数有放射性C.在用32P标记的T2噬菌体侵染细菌实验中,保温时间太长或太短均可导致上清液放射性升高D.两个实验的设计思路都是设法将DNA与蛋白质分开后单独研究各自的效应
答案 B S型细菌的DNA会使部分R型细菌转化为S型细菌,一段时间后,培养基中会有两种 菌落并存,A正确;35S标记的是T2噬菌体的蛋白质,在T2噬菌体侵染细菌实验中,只有DNA进入大 肠杆菌中,蛋白质外壳留在外面,细菌裂解后得到的子代噬菌体没有放射性,B错误;用32P标记的 T2噬菌体侵染细菌时,保温时间太长,细菌将会裂解,保温时间太短,T2噬菌体没有完全侵入,两 种情况均可导致上清液放射性升高,C正确;两个实验的设计思路均是设法将DNA和蛋白质分 开后单独研究各自的效应,D正确。
题后悟道 肺炎双球菌的体外转化实验和T2噬菌体侵染细菌的实验都是设法将DNA与蛋白 质分离开来,单独地、直接地研究各自在遗传中的作用;T2噬菌体侵染细菌实验证明亲子代之 间具有连续性的物质是DNA,T2噬菌体的遗传物质是DNA。
4.(2019福建龙岩期末,31)下列关于探索DNA是遗传物质的实验叙述,正确的是 ( )A.格里菲思实验证明DNA是使R型肺炎双球菌产生稳定遗传变化的物质B.艾弗里提取的S型菌的DNA与R型活菌混合培养后可观察到两种菌落C.赫尔希和蔡斯实验中搅拌的目的是裂解细菌释放出T2噬菌体D.赫尔希和蔡斯实验中细菌裂解后得到的T2噬菌体都带有32P标记
答案 B 格里菲思的体内转化实验得出的结论是加热杀死的S型细菌中存在“转化因子”, 可使R型细菌转化为S型细菌,A错误;将S型细菌的DNA与R型活菌混合培养,部分R型细菌转化 为S型细菌,一段时间后培养基中会有两种菌落并存,B正确;在赫尔希和蔡斯的T2噬菌体侵染 细菌的实验中,搅拌的目的是使吸附在细菌上的T2噬菌体的蛋白质外壳与细菌脱离,C错误;赫 尔希和蔡斯实验中细菌裂解后得到的T2噬菌体并不是都带有32P标记,T2噬菌体遗传物质是 DNA,只有含有亲代噬菌体DNA链的子代噬菌体才带有32P标记,D错误。
考点2 DNA分子的结构与复制
1.(2019湖南常德期末,12)关于DNA结构与功能的说法,错误的是 ( )A.DNA分子中能储存大量的遗传信息B.DNA分子中每个五碳糖上连接一个磷酸和一个含N碱基C.DNA分子中G与C碱基对含量越高,其分子结构稳定性相对越大D.若DNA分子的一条链中(A+G)/(T+C)<1,则其互补链中该比例大于1
答案 B DNA分子中的碱基对排列顺序蕴含着大量的遗传信息,A正确; DNA分子中脱氧核 苷酸链的脱氧核糖上连接一个或两个磷酸基团和一个含N碱基,B错误;G、C间有3个氢键,A、 T间有2个氢键,故DNA分子中G与C碱基对含量越高,分子结构越稳定,C正确;DNA分子的两条 单链中的(A+G)/(T+C)比例互为倒数,D正确。
2.(2019福建漳州一模,22)如图为真核细胞内某基因(15N标记)结构示意图,该基因的全部碱基中 T占20%。下列说法正确的是 ( ) A.若该基因中含有210个碱基,则该基因中含有的氢键数目为273个B.将该基因置于14N培养液中复制3次后,只含14 N的DNA分子占1/4C.解旋酶只作用于①部位,限制性核酸内切酶只作用于②部位D.该基因的一条核苷酸链中(C+G)/(A+T)为2∶3
答案 A 该基因中含有210个碱基,且T占20%,可计算该基因中A=T=210×20%=42,G=C=63, 故该基因中氢键的数目为63×3+42×2=273个,A正确;将该基因置于14N培养液中复制3次后,只 含14N的DNA分子占6/8,即3/4,B错误;解旋酶作用于氢键(②),限制性核酸内切酶作用于磷酸二 酯键(①),C错误;由于该基因中碱基A和T各占20%,则C占30%,G占30%,该基因中(C+G)∶(A +T)为3∶2,每条链中(C+G)∶(A+T)为3∶2,D错误。
易错警示 DNA分子中,A=T,G=C,整个DNA分子中的(C+G)/(A+T)的值等于每条链中的(C+ G)/(A+T)的值;解旋酶作用于氢键,限制性核酸内切酶作用于磷酸二酯键。
3.(2019福建泉州一模,1)利用DNA指纹技术进行亲子鉴定具有极高的准确率,下列不能作为该 项技术的科学依据的是 ( )A.基因在染色体上呈线性排列B.不同DNA分子具有特定的碱基排列顺序C.同一个体不同体细胞中的核DNA是相同的D.子代的染色体一半来自父方一半来自母方
答案 A 无论是否有亲子关系,真核生物的核基因在染色体上都呈线性排列,不能作为亲子 鉴定的依据,A符合题意;DNA分子具有特异性,具有特定的碱基排列顺序,可以作为亲子鉴定 的依据,B不符合题意;同一个体的不同体细胞都来自受精卵的有丝分裂,核DNA几乎都相同,C 不符合题意;子代个体具备父母双方的核遗传物质,一半来自父方一半来自母方,可以作为亲子 鉴定的依据,D不符合题意。
知识拓展 DNA具有多样性和特异性,不同生物的DNA不同,由DNA指导合成的RNA和蛋白 质也不完全相同,一般来说,某些RNA和蛋白质也可作为亲子鉴定的依据。
4.(2019福建厦门一模,4)如图表示利用大肠杆菌探究DNA复制方式的实验,下列叙述正确的是 ( ) A.可用T2噬菌体代替大肠杆菌进行上述实验B.可用(NH4 SO4、(NH4 SO4分别代替15NH4Cl、14NH4Cl进行上述实验C.试管③中b带的DNA的两条链均含有14ND.仅比较试管②和③的结果不能证明DNA复制为半保留复制
答案 D T2噬菌体是病毒,不能用普通培养基培养,不能用T2噬菌体代替大肠杆菌进行上述 实验,A错误;DNA分子中不含S元素,不能用(NH4 SO4、(NH4 SO4分别代替15NH4Cl、14NH4Cl进行上述实验,B错误;试管③中a带的DNA的两条链均含有14N,而b带的DNA的一条链含有14 N,另一条链含有15N,C错误;需综合比较试管①②③的结果才能证明DNA的半保留复制,D正 确。
题后悟道 试管①的DNA全部被15N标记,离心后位于试管底部,称为“重带”。试管②中 DNA复制 1次,一条链含15N,另一条链含14N,离心后的DNA分子位于试管中部,称为“中带”。 试管③中,DNA分子再复制1次,结果一半DNA分子一条链含15N,另一条链含14N,离心后的DNA 分子位于试管中部;另一部分DNA分子两条链都含14N,离心后的DNA分子位于试管上部,称之 为“轻带”。
考点3 基因的表达
1.(2019天津和平一模,5)将离体的植物用一定浓度的生长素类似物处理,测得细胞内DNA、 RNA、蛋白质的物质含量比值的变化如图。可推知生长素类似物作用于植物细胞的分子机 制是 ( ) A.调节基因的转录,从而促进相关基因的表达B.加速DNA的复制,从而促进细胞的增殖C.改变基因的结构,使细胞纵向伸长D.增加tRNA的种类和数量,使蛋白质含量增加
答案 A 根据柱状图分析,RNA含量和蛋白质含量都有所增加,说明生长素促进了细胞内的 转录过程,从而促进相关基因的表达,A选项正确;根据柱状图分析,处理前后DNA分子含量没 有变化,说明生长素没有调节DNA复制,B选项错误;根据已知无法分析出基因的结构是否发生 改变,C选项错误;tRNA的种类是固定有限的,生长素通过增加mRNA的数量,使蛋白质含量增 加,D选项错误。
2.(2019天津河北一模,6)如图为生物体内遗传信息的传递过程,下列相关叙述正确的是 ( )(注:利福平与红霉素都是抗生素类药物,利福平能抑制RNA聚合酶的活性,红霉素能与核糖体 结合以阻止其发挥作用。) A.在人体神经元的细胞核中发生的过程是①,细胞质中发生的过程是③B.利福平抑菌是通过影响图中②过程实现的,红霉素抑菌是通过影响图中⑤过程实现的C.图中能发生碱基A与T配对的过程有①②④,能发生碱基A与U配对的过程有②③④⑤D.细胞生物的遗传信息传到蛋白质的途径为②③,病毒的遗传信息传到蛋白质的途径为④② ③或③
答案 C 神经元是高度分化的细胞,不再分裂,则细胞核中不再有①DNA的复制过程,细胞质 中可以发生③翻译过程,A选项错误;通过注内容“利福平能抑制RNA聚合酶的活性”可知利 福平抑制了②转录过程,而“红霉素能与核糖体结合以阻止其发挥作用”可知红霉素可抑制 ③翻译过程,但不会影响⑤RNA复制过程,B选项错误;A与T配对发生在①DNA复制、②转录 和④逆转录过程中,A与U配对发生在⑤RNA复制、②转录、④逆转录和③翻译过程中,C选项 正确;细胞生物的遗传物质为DNA,故其遗传信息传到蛋白质的途径为②转录+③翻译,病毒的 遗传物质为RNA或DNA,其遗传信息传到蛋白质的途径为③翻译或④逆转录+②转录+③翻译 或②转录+③翻译,D选项错误。
3.(2019天津南开一模,3)图1为细胞部分结构示意图,图2为一个细胞周期中RNA相对含量的变 化。下列分析正确的是 ( ) 图1
图2A.图1中的X是细胞中所有大分子物质进出和信息交流的通道B.图1中A、B基因转录时,模板链都与DNA聚合酶结合C.图2中曲线出现两个高峰主要是因为转运氨基酸的rRNA增多D.图2中分裂期RNA含量低的原因之一是染色体高度螺旋化
答案 D DNA不能自由通过X(核孔),A选项错误;转录时DNA模板链与RNA聚合酶结合,B选 项错误;转运氨基酸的是tRNA,图2中曲线出现两个高峰是因为转录过程增加,C选项错误;分裂 期染色质高度缩短螺旋变粗为染色体,高度螺旋的DNA无法转录形成RNA,D选项正确。
4.(2019广东惠州三模,2)图为某植物细胞一个DNA分子中a、b、c三个基因的分布状况,图中 Ⅰ、Ⅱ为无遗传效应的序列。有关叙述正确的是 ( ) A.在同一植物的各种细胞中,a、b、c基因都一定会表达出相应蛋白质B.a、b互为非等位基因,在亲子代间传递时可自由组合C.基因在染色体上呈线性排列,基因的首、尾端存在起始密码子和终止密码子D.基因b中碱基对若发生了改变,则发生了基因突变,但性状不一定改变
答案 D 由于基因的选择性表达,在同一植物的各种细胞中,a、b、c基因不一定都会表达出 相应蛋白质,A错误;位于同一条染色体上的非等位基因不遵循自由组合定律,B错误;起始密码 子和终止密码子位于mRNA上,基因的首、尾端存在启动子和终止子,C错误;由于密码子具有 简并性,基因突变不一定导致性状的改变,D正确。
易错警示 启动子和终止子分别位于基因首、尾端,而起始密码子和终止密码子位于mRNA上。
B组 2017—2019年高考模拟·专题综合题组时间:30分钟 分值:50分一、选择题(每题5分,共30分)
1.(2019天津十二校联考,5)如图表示生物体内遗传信息的传递和表述过程,下列相关叙述不正 确的是 ( ) A.图中①过程在人体细胞内主要发生在细胞核中B.图中③过程一条mRNA链上可同时结合多个核糖体,从而翻译出多条不同的肽链C.图中②④过程需要的原料和酶均不同D.根尖分生区细胞可发生①②③过程
答案 B 在人体细胞中,DNA复制主要发生在细胞核中,在线粒体中也会少量发生,A选项正 确;mRNA可以同时结合多个核糖体,因模板(mRNA)相同,故可同时合成多个相同的肽链(合成 多条肽链的总时间缩短,但每条肽链的合成时间相同),B选项错误;②转录过程需要RNA聚合 酶,原料为4种游离的核糖核苷酸,④逆转录过程需要逆转录酶(用于合成DNA),原料为4种游离 的脱氧核糖核苷酸,C选项正确;植物的根尖分生区细胞分裂旺盛,可以同时进行①DNA复制、 ②转录和③翻译,D选项正确。
2.(2019天津河东二模,4)若基因转录合成的RNA链不能与模板分开,会形成R环(由一条RNA链 与双链DNA中的一条链杂交而组成的三链核酸结构)。下列有关说法正确的是 ( ) A.R环的产生不会影响DNA的复制B.R环中未配对的DNA单链可以进行转录因而不会影响该基因的表达C.杂合链中A—U/T碱基对的比例不会影响R环的稳定性D.RNA链未被快速转运到细胞质中可导致R环形成
答案 D 由于RNA与双链DNA中的一条链杂交,所以DNA无法复制,A选项错误;与RNA结合 的DNA单链为模板链,R环必然影响该基因的表达,B选项错误;因为A、T/U之间有两个氢 键,C、G之间有三个氢键,所以C—G碱基对越多越稳定,C选项错误;mRNA与模板链碱基互补 配对,若其长时间没有从细胞核内排出,则可能与DNA模板链再次结合形成R环,D选项正确。
3.(2019天津五校联考,5)miRNA是一种小分子RNA,某miRNA能抑制W基因控制的蛋白质(W 蛋白)的合成,如图是某真核细胞内形成该miRNA及其发挥作用的过程示意图,下列叙述错误 的是 ( ) A.miRNA基因转录时RNA聚合酶与该基因的启动子相结合B.miRNA基因转录形成的RNA在细胞核内加工后,进入细胞质用于翻译C.miRNA与W基因mRNA结合遵循碱基互补配对原则,即A与U、C与G配对D.miRNA抑制W蛋白的合成是通过阻断其翻译过程正常进行来实现的
答案 B 任何基因转录时RNA聚合酶都与该基因的启动子结合,A选项正确;如图所示,miR- NA基因转录形成的RNA在细胞核内与细胞质中都进行了加工,但没有进行翻译,B选项错误; RNA与RNA的结合遵循碱基互配对原则,A与U配对,C与G配对,C选项正确;如图所示miRNA 蛋白复合物通过与W基因的mRNA结合来阻断其翻译,D选项正确。
4.(2019湖南长沙一模,3)有人将大肠杆菌的DNA聚合酶、4种脱氧核苷三磷酸(其中的脱氧腺 苷三磷酸即dATP已被某种放射性同位素标记)、微量的T2噬菌体DNA的混合液在有Mg2+存在 的条件下于37 ℃时静置30 min,检测发现,DNA分子被该种放射性同位素标记。下列关于该实 验的叙述,正确的是 ( )A.无DNA合成,因为缺乏能量供应B.无DNA合成,因为细菌DNA聚合酶不能催化T2噬菌体的DNA复制C.有DNA合成,新合成DNA的碱基序列与T2噬菌体相同D.有DNA合成,新合成DNA的碱基序列与大肠杆菌相同
答案 C 本题通过信息材料考查考生对实验结果的分析与判断能力,属于对科学探究素养 的考查。dATP是DNA的合成原料之一(dATP脱去两分子磷酸基团,释放大量能量),静置30 min,检测发现,DNA分子被该种放射性同位素标记,说明有新的DNA合成,而混合液中模板只 有T2噬菌体的DNA,故推测是以T2噬菌体的DNA为模板进行了DNA的复制,子代DNA与T2噬菌 体的DNA相同,C正确,A、B、D错误。
审题关键 根据原料(放射性同位素标记的脱氧腺苷三磷酸)、模板(T2噬菌体DNA)、结果 (DNA分子被该种放射性同位素标记)推测:该实验有新DNA合成,DNA发生了复制。
5.(2019福建南平一模,6)研究表明蛙未受精卵细胞的细胞质中,储存有大量的mRNA。蛙卵在 生理盐水中能正常合成mRNA,而物质甲会抑制mRNA的合成。通过设计实验检测蛋白质合 成量,探究蛙受精卵早期分裂过程中(20小时内),蛋白质合成所需要的mRNA来源于卵细胞中 原本储存的mRNA,还是卵细胞受精后新合成的。下列相关叙述正确的是 ( )A.应取等量的受精卵与未受精卵,设置对照实验B.在实验组内加入适量的生理盐水,在对照组内应加入等量的物质甲溶液C.若两组蛋白质的合成量基本相同,说明蛋白质合成所需要的mRNA来源于卵细胞中原本就 储存的mRNAD.也可将受精卵放在含有放射性尿嘧啶的培养液中培养,检测蛋白质放射性的增加量以确认 mRNA的来源
答案 C 本题通过对照实验方案的设计,考查考生的科学探究素养。本实验的目的是探究 蛙受精卵早期分裂过程中,蛋白质合成所需要的mRNA来源于卵细胞中原本储存的mRNA,还 是卵细胞受精后新合成的。这个实验中我们利用能抑制RNA合成的物质甲,设置对照实验,对 照组内加入适量的生理盐水,实验组内应加入等量的物质甲溶液,且两组均取等量的受精卵,若 两组蛋白质的合成量基本相同,说明蛋白质合成所需要的mRNA来源于卵细胞中原本就储存 的mRNA,A、B错误,C正确;实验中需要检测的是蛋白质的合成量,蛋白质的基本单位是氨基 酸,合成的蛋白质中不可能含放射性尿嘧啶,D错误。
易错辨析 本题易错选A,这是考生没有理解对照实验的单一变量原则,对照实验中所使用的 材料应该相同。
6.(2019广东广州一模,2)“无细胞蛋白质合成系统”是以外源DNA或mRNA为模板,人工添加 所需原料和能源物质,以细胞提取物为条件合成蛋白质的体外基因表达系统。下列叙述错误 的是( )A.人工添加的原料中应包含氨基酸B.该系统具备完成转录和翻译的能力C.为保证编码目标蛋白的mRNA数量应适当添加RNA酶D.与胞内蛋白质合成相比,该系统的蛋白质合成过程更易被人工调控
答案 C 本题借助“无细胞蛋白质合成系统”的分析与推断,考查考生的科学思维素养。 基因的表达包括转录、翻译两个阶段,“无细胞蛋白质合成系统”应具备完成转录和翻译的 能力,翻译过程需要以氨基酸为原料,A、B正确;转录阶段所需要的酶是RNA聚合酶,RNA酶是 分解RNA的酶,C错误;与胞内蛋白质合成相比,该系统的蛋白质合成过程更容易人工控制,D正 确。
二、非选择题(共20分)
7.(2019福建福安六中二模,31)(11分)图甲为基因对性状的控制过程,图乙表示细胞内合成某种 酶的一个阶段。据图回答以下问题: 甲 乙
(1)图甲中基因1和基因2 (填“可以”或“不可以”)存在于同一细胞中。(2)图乙中①②③含有五碳糖的有 。决定丝氨酸(Ser)的密码子对应的DNA模板链上 的三个碱基是 。若Gly是该多肽的最后一个氨基酸,则该多肽的终止密码是 。(3)图甲中过程b和图乙所示的过程在生物学上称为 ,最终形成的蛋白质不同的根 本原因是 。(4)图甲中基因1是通过控制 控制人的性状的。若基因2 不能表达,则人会患白化病,为什么? 。
答案 (1)可以(2)①②③ AGC UAG(3)翻译 基因不同(或DNA中碱基序列不同)(4)蛋白质的结构直接 基因2不能表达,人体会缺乏酪氨酸酶,酪氨酸不能形成黑色素,导致白 化病
解析 本题通过图形信息考查对转录、翻译过程的分析与判断,属于对科学思维素养的考 查。(1)同一个体的不同体细胞均由同一个受精卵经过有丝分裂和细胞分化形成,含有的基因 与受精卵一般相同,因此图甲中基因1和基因2可以存在于同一细胞中。(2)图乙中①②③分别 表示核糖体、tRNA、mRNA,其中核糖体主要由蛋白质和rRNA组成,RNA含有的五碳糖是核 糖,因此①②③都含有五碳糖。图乙中决定丝氨酸(Ser)的密码子为UCG,因此对应的DNA模板 链上的三个碱基是AGC;终止密码不编码氨基酸,若Gly是该多肽的最后一个氨基酸,则该多肽 的终止密码是UAG。(3)图甲中的M1与M2和图乙中的③均为mRNA。图甲中的过程b和图乙 所示的过程都是以mRNA为模板合成蛋白质的过程,因此在生物学上均称为翻译,最终形成的 蛋白质不同的根本原因是基因不同(或DNA中碱基序列不同)。(4)血红蛋白直接体现生物性 状,图甲中基因1是通过控制蛋白质的结构直接控制人的性状的。若基因2不能表达,则人体就 不能合成酪氨酸酶,人体缺乏酪氨酸酶,酪氨酸就不能形成黑色素,导致人患白化病。
8.(2019福建厦门一模,30)(9分)环境中较高浓度的葡萄糖会抑制细菌的代谢与生长。某些细 菌可通过 SgrSRNA进行调控,减少葡萄糖的摄入从而解除该抑制作用。其机制如图所示: 请据图回答:(1)生理过程①发生的场所是 ,此过程需要以 作为原料,并在 酶催化下完成。
(2)生理过程②中,tRNA能够识别并转运 ,还能精确地与mRNA上的 进 行碱基互补配对。(3)简述细菌通过 SgrSRNA的调控减少对葡萄糖摄入的机制。 。(写出两点即可)
答案 (1)细胞质基质 核糖核苷酸 RNA聚合(2)氨基酸 密码子(遗传密码)(3)细胞内积累的磷酸化葡萄糖会激活SgrS基因转录出SgrSRNA。一方面,SgrSRNA可促进葡 萄糖载体蛋白G的mRNA的降解,导致葡萄糖载体蛋白G合成减少,使葡萄糖的摄入减少;另一 方面,SgrSRNA翻译产生的SgrS蛋白可与葡萄糖载体蛋白G结合,使其失去转运功能,使葡萄糖 的摄入减少
解析 本题通过基因表达的过程与控制图解考查考生的分析与判断能力,属于对科学思维素 养的考查。(1)生理过程①表示转录,发生在细菌的细胞质基质中,该过程需要RNA聚合酶的催 化,以四种核糖核苷酸为原料。(2)生理过程②表示翻译,该过程中识别并转运氨基酸的工具是 tRNA,tRNA上的反密码子能够精确地与mRNA上的密码子进行碱基互补配对。(3)根据图示 分析可知,细菌细胞内积累的磷酸化葡萄糖会激活SgrS基因转录出SgrSRNA。一方面,SgrSRNA可促进葡萄糖载体蛋白G的mRNA的降解,导致葡萄糖载体蛋白G合成减少,使葡萄糖的摄 入减少;另一方面,SgrSRNA翻译产生的SgrS蛋白可与葡萄糖载体蛋白G结合,使其失去转运功 能,使葡萄糖的摄入减少。
评分细则 (1)细胞质基质(1分)(答细胞质也给分) (四种游离的)核糖核苷酸(1分) RNA聚 合(1分)(答聚合酶不给分) (2)氨基酸(1分) 密码子(遗传密码)(1分,答碱基、遗传信息或反 密码子不给分) (3)细胞内积累的磷酸化葡萄糖会激活SgrS基因转录出SgrSRNA。一方面, SgrSRNA可促进葡萄糖载体蛋白G的mRNA的降解,导致葡萄糖载体蛋白G合成减少,使葡萄 糖的摄入减少;另一方面,SgrSRNA翻译产生的SgrS蛋白可与葡萄糖载体蛋白G结合,使其失去 转运功能,使葡萄糖的摄入减少。(4分,答对一点给2分)(只说到葡萄糖载体蛋白G的数量减少 或葡萄糖载体蛋白G的转运功能丧失的给1分;激活路径没有答的不扣分)
C组 2017—2019年高考模拟·应用创新题组
1.(2019 5·3原创冲刺卷六,1)研究人员在棕黑疣螈的皮肤中鉴别并分离到了短肽Tylotoin,下 列有关叙述正确的是 ( )A.棕黑疣螈体内的Tylotoin与其他蛋白质的最终水解产物完全相同B.在棕黑疣螈体内转运氨基酸的载体都是蛋白质C.在棕黑疣螈细胞质内能发生转录过程D.棕黑疣螈细胞核内核酸分子的嘌呤碱基数目与嘧啶碱基数目一定相等
答案 C 生物体内的蛋白质及肽是由多种氨基酸脱水缩合而成的,其最终水解产物不一定 完全相同,A错误;在棕黑疣螈体内跨膜转运氨基酸的载体是蛋白质,翻译过程中转运氨基酸的 载体是tRNA,B错误;棕黑疣螈细胞质的线粒体中会发生基因表达,所以棕黑疣螈的细胞质内 能发生转录过程,C正确;棕黑疣螈细胞核内的核酸分子包括DNA和RNA,所以细胞核中的核酸 的嘌呤碱基数目与嘧啶碱基数目不一定相等,D错误。
创新点 设问创新。真核生物的线粒体为半自主性细胞器,会发生基因表达过程;细胞核内的 核酸包括DNA及RNA,考生可通过细心判断作答。
2.(2019 5·3原创冲刺卷九,5)研究发现,当在细胞外人工合成多肽时,起始密码子的功能并非 使翻译开始,而是充当定位翻译起始的位置信号。现有编码一条含5个氨基酸的肽链的mR- NA,有人测得其序列为AUGUUUAAAUUUAA(AUG为甲硫氨酸密码子和起始密码子)。以下 说法错误的是 ( )A.可判断测得的这段mRNA序列是错误的B.该多肽链合成过程最多涉及5种密码子C.当在细胞外人工合成多肽时,mRNA若无起始密码子,翻译的起始点是不固定的D.细胞外的翻译系统中需加入酶、mRNA、ATP、tRNA、核糖体、氨基酸等
答案 B 因为生物决定每个氨基酸的mRNA碱基序列为三联密码子,所以基因转录的mRNA 序列应为3的整数倍,A正确;编码一条含5个氨基酸的肽链的mRNA,还应该有一个终止密码子, B错误;由题干“当在细胞外人工合成多肽时,起始密码子的功能并非使翻译开始,而是充当定 位翻译起始的位置信号”可知,当在细胞外人工合成多肽时,若mRNA序列没有起始密码子,其 上的碱基序列随机翻译,翻译的起始点是不固定的,C正确;细胞体翻译是在核糖体上进行的,需 要以酶作为催化剂、mRNA为模板、由ATP提供能量、20种氨基酸为原料,还需要tRNA转运 氨基酸到核糖体,D正确。
创新点 命题角度创新。在细胞外人工合成多肽时,起始密码子的功能并非使翻译开始,而是 充当定位翻译起始的位置信号,因此当mRNA序列没有起始密码子时,其上的碱基序列随机翻 译,即翻译的起始点是不固定的。本题从细胞外人工合成多肽入手,考查学生对基因表达过程的理解和应用,对考生的分析、推 理等科学思维的核心素养要求较高。
3.(2019 5·3原创测卷五,30)Ⅰ.噬菌斑(如图1)是在长满细菌的培养基上,由一个噬菌体侵染细 菌后,细菌不断裂解产生的一个不长细菌的透明区,它是反映噬菌体数量的重要途径之一。现 利用连续取样、在培养基中培养的方法,得到在感染大肠杆菌后T2噬菌斑数量变化曲线(如图 2): (1)曲线a~b段噬菌体已经侵染细菌,但噬菌斑数量不变,说明此阶段 。
(2)d~e段噬菌斑数量不再增加的原因最可能是绝大部分细菌 。Ⅱ.有人将大肠杆菌的核糖体用15N标记,并使该菌被噬菌体侵染,然后把其移入含有32P和35S的 培养基中培养。(3)由实验得知,一旦噬菌体侵染细菌,细菌体内会迅速合成一种RNA。这种RNA含32P,且其碱 基能反映噬菌体DNA的碱基比,而不是大肠杆菌DNA的碱基比,这个实验表明32P标记的RNA 来自 。(4)一部分32P标记的RNA和稍后合成的带35S标记的蛋白质,均与15N标记的核糖体连在一起,这 种相连的关系表明 。(5)35S标记的蛋白质来自以 为模板的翻译过程,可用于 。
答案 Ⅰ.(1)噬菌体在细菌细胞内,细菌还没有裂解 (2)已被裂解Ⅱ.(3)以噬菌体DNA为模板的转录过程 (4)噬菌体利用大肠杆菌的核糖体合成噬菌体的蛋白 质 (5)32P标记的RNA 合成噬菌体的蛋白质外壳
解析 Ⅰ.(1)噬菌斑的数量受噬菌体侵染细菌过程的影响,噬菌体侵入细菌后在细菌内进行增 殖需要时间。(2)如果细菌都已经被裂解,自然噬菌斑就不再增加。Ⅱ.(3)新合成的RNA的原 料来自细菌,但是模板来自噬菌体。(4)噬菌体合成新蛋白质所需的原料和场所(核糖体)均由 细菌提供。(5)新合成的蛋白质是由新转录出的被32P标记的RNA指导合成的,它用于新噬菌体 的蛋白质外壳的构建。
创新点 以噬菌体的培养为背景信息,多维度考查遗传学核心概念,从而考查考生对中心法则 的理解和应用。
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