2024届高考生物一轮复习大题专练【配套新教材】（9）遗传的分子基础

这是一份2024届高考生物一轮复习大题专练【配套新教材】（9）遗传的分子基础，共12页。
1.针对人类对遗传物质的探索历程回答问题。
（1）20世纪20年代，科学家普遍认为蛋白质是生物体的遗传物质,作出这一推测的主要依据是______。
（2）格里菲思通过肺炎链球菌的体内转化实验，推测加热致死的S型细菌中含有某种转化因子，能够将R型细菌转化成S型细菌。研究表明，转化的实质就是控制S型细菌荚膜合成的基因整合到了R型细菌的DNA上，这种变异类型属于____。艾弗里通过肺炎链球菌的体外转化实验，得出DNA是遗传物质的结论，他实验设计的思路是____。
（3）1952年，赫尔希和蔡斯完成了噬菌体侵染细菌的实验。在该实验中，首先标记T2噬菌体，具体方法是_____。实验中需要进行保温、搅拌和离心，其中搅拌的目的是_____用32P标记一组的上清液存在少量放射性的原因是______。
（4）艾弗里和赫尔希等人的实验选用了细菌或病毒等结构简单的生物作为实验材料，选用结构简单的生物作为实验材料的优点是_____。
（5）通过烟草花叶病毒感染等实验证明，RNA也可以作为遗传物质。因为_____，所以说DNA是主要的遗传物质。
2.如图为DNA的复制图解，请据图回答下列问题：
（1）DNA复制发生在__________期，动物细胞中DNA复制发生的主要场所是____________，少量也发生在________（细胞器）
（2）②过程称为__________，需要的酶是___________；指出③中的子链有_______________，③过程需要的酶是____________，必须遵循__________原则。
（3）子代DNA分子中只有一条链来自亲代DNA分子，由此说明DNA的复制具有__________特点。
（4）DNA分子比较稳定，主要因为DNA分子具有_______________结构，其基本支架是由________和_____交替链接形成的，
（5）在DNA分子稳定性的比较中，__________碱基对的比例越高，DNA分子稳定性越高，其中碱基对之间通过______键连接。
3.如图为不同生物或生物不同器官（细胞）的DNA分子中（A+T）/（G+C）的比值情况，据图回答问题：
（1）猪的不同组织细胞的DNA分子碱基比例大致相同，原因是_____________。
（2）上述三种生物中的DNA分子，热稳定性最高的是________（填文字）。
（3）假设小麦DNA分子中（A+T）/（G+C）=1.2，那么（A+G）/（T+C）=________。
（4）假如猪的某一DNA分子中有腺嘌呤30%，则该分子一条链上鸟嘌呤含量的最大值可占此链碱基总数的________。
（5）小麦的DNA分子中，（G+C）之和占全部碱基的35.8%，其中一条链的T与C分别占该链碱基总数的32.9%和17.1%，则它的互补链中，T和C分别占碱基总数的________。
4.人体中的促红细胞生成素（EPO）是由肾皮质、肾小管周围间质细胞和肝脏分泌的一种激素样物质，能够促进红细胞生成。当机体缺氧时，低氧诱导因子（HIF）与促红细胞生成素（EPO）基因的低氧应答元件（非编码蛋白质序列）结合，使EPO基因表达加快，促进EPO的合成，该过程如下图所示。回答下列问题：
（1）过程①是_____，需要_____酶的催化；过程②中，除mRNA外，还需要的RNA有_____。
（2）请用中心法则表示图中HIF合成过程中遗传信息的传递方向：_____。
（3）HIF基因的本质是_____，其独特的_____可为复制提供精确的模板。HIF在_____（填“转录”或“翻译”）水平调控EPO基因的表达，促进EPO的合成。
（4）癌细胞因增殖迅速往往会造成肿瘤附近局部供氧不足，但可通过提高HIF基因的表达，刺激机体产生红细胞，为肿瘤提供更多氧气和养分。根据上述机制，请简述一种治疗癌症的措施：_____。
5.密码子的摆动理论认为，密码子与反密码子进行碱基互补配对时，前两对碱基严格遵守碱基互补配对原则，第三对碱基（密码子3′端第3位碱基和反密码子5′端第1位碱基，也称为摆动位置）具有一定的自由度，但并非任何碱基之间都可以配对，其规则如表：
回答下列问题。
（1）如图甲，tRNA的_____端携带氨基酸。现有一物种编码甘氨酸的密码子有GGU、GGC、GGA、GGG，依据密码子的摆动理论，则要满足翻译需求，其细胞质中最少需要携带甘氨酸的tRNA种类数为_____种。密码子摆动配对的意义是_____。根据该理论，细胞中的tRNA_____（填“是”或“不是”）61种。
（2）图乙中物质1、2的基本单位分别是_____，图示左右两端中，_____端表示结构1开始读取密码子合成物质2。结构1与物质1结合部位会形成_____个tRNA结合位点。图示生理过程的意义是_____。抗生素抑菌是因为有的能干扰结构1形成，有的能阻止tRNA与物质1结合，根据以上事实说明这些抗生素治疗疾病的机理：_____。
6.人血红蛋白由珠蛋白和血红素结合而成，一个珠蛋白分子包括两条α链和两条非α链。每一条α链由141个氨基酸组成，控制α珠蛋白链的基因位于第16号染色体上，每条16号染色体上有2个基因控制α链的合成，如果出现有关基因缺失而使α链全部或者部分不能合成，则会引起α-海洋性贫血，该病是一种在我国南方发病率较高的遗传病。请回答下列问题：
（1）理论上说，要翻译出1条含有141个氨基酸的多肽链，翻译模板上最多可有_____种密码子（不考虑终止密码子）。
（2）上述实例表明，基因控制性状的方式之一是_____。
（3）决定α链的两对基因在亲子代间遗传过程中是否遵循孟德尔的遗传规律？请简要说明。_____。
（4）在不同α-海洋性贫血个体中，由于其基因缺失的数目不同，表型也不尽相同（如表）：
①贫血的各种症状都与细胞缺氧有关。氧在细胞代谢中直接参与的是有氧呼吸的第_____阶段。
②一对夫妇，育有一名重度贫血患儿，这对夫妇的表型是_____。妻子再次怀孕，为避免生出有严重α-海洋性贫血患儿，医生需要做的是_____。
（5）某学校研究性学习小组拟进行一项调查活动，用于记录调查结果的表格如下所示。
他们在调查α-海洋性贫血的_____。
7.原核生物和真核生物在基因表达方面既有区别又有联系，图甲和图乙为两类不同生物细胞内基因表达的示意图。回答下列问题：
（1）细胞核DNA分子通常在_____期进行复制，DNA分子复制的特点有_____（答出两点）。
（2）图甲所示基因的转录和翻译同时发生在同一空间内，原因是_____。一般只有类似图甲基因表达过程的生物有_____（至少举两例）；合成蛋白质的起点和终点分别是mRNA的_____，该过程除了mRNA外，还需要的核酸分子有_____。
（3）图乙翻译过程的方向是_____（填“a→b”或“b→a”），最终3个核糖体上合成的肽链_____（填“相同”或“不同”），原因是_____。
（4）若图乙是某镰刀型细胞贫血症患者的异常血红蛋白基因表达的过程，则异常血红蛋白基因与镰刀型细胞贫血性状的控制关系是_____。
8.真核生物基因中通常有内含子，而原核生物基因中没有，原核生物没有真核生物所具有的切除内含子对应的RNA序列的机制。已知在人体中基因A（有内含子）可以表达出某种特定蛋白（简称蛋白A）。回答下列问题：
（1）科学家采用_____法，即以mRNA为模板最终合成了人的基因A。以该基因作为目的基因导入大肠杆菌得到了蛋白A，却没有受到原核生物内含子对应RNA序列切除机制的限制，其原因是_____。
（2）与动、植物细胞比较，选用大肠杆菌作为受体细胞，可高效地获得蛋白A，这是因为大肠杆菌具有_____（答出两点即可）等优点。
（3）若要检测基因A是否已成功导入大肠杆菌，可用_____部分DNA片段作为探针，抽样检测大肠杆菌所提取的DNA中是否含有基因A。为使检测结果更精确，往往需扩增待检DNA样品中的目的基因数量。为特异性扩增该段序列而非其他序列，必须设计并添加到扩增体系中的是_____。即使检测到基因A已导入大肠杆菌，也不能说明其已成功表达。可采用_____的方法，检测大肠杆菌已产生相应的蛋白产品。
（4）艾弗里等人的肺炎双球菌转化实验为证明DNA是遗传物质做出了重要贡献，也可以说是基因工程的先导，如果说他们的工作为基因工程理论的建立提供了启示，那么，这一启示是_____。
答案以及解析
1.答案：（1）氨基酸多种多样的排列顺序，可能蕴含着遗传信息
（2）基因重组；在每个实验组中特异性地去除了一种物质，然后在缺少这种物质的情况下观察实验结果的变化
（3）分别用含32P和35S的培养基培养大肠杆菌，再用被标记的大肠杆菌培养T2噬菌体；使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离；保温时间过短，有一部分噬菌体还没有侵染到大肠杆菌细胞内，经离心后分布于上清液中；保温时间过长，噬菌体在大肠杆菌内增殖后释放子代噬菌体，经离心后分布于上清液中
（4）容易观察出因遗传物质改变导致的结构和功能的变化（合理即可）
（5）绝大多数生物的遗传物质是DNA，所以说DNA是主要的遗传物质。
解析：（1）20世纪20年代，人们已经认识到蛋白质是由多种氨基酸连接而成的生物大分子。各种氨基酸可以按照不同的顺序排列，形成不同的蛋白质。这就使人们很自然地想到，氨基酸多种多样的排列顺序，可能蕴含着遗传信息。
当时对于其他生物大分子的研究，还没有发现与此类似的结构特点。因此，当时大多数科学家认为，蛋白质是生物体的遗传物质。
（2）转化的实质就是S型细菌中控制荚膜合成的基因整合到了R型细菌的DNA上，属于基因重组。艾弗里肺炎链球菌的体外转化实验的思路主要是在每个实验组中特异性地去除了一种物质，然后观察在没有这种物质的情况下实验结果的变化。
（3）T2噬菌体是病毒，只能在活细胞中增殖，不能用培养基培养，应先分别用含32P和35S的培养基培养大肠杆菌，再用上述大肠杆菌培养T2噬菌体。搅拌的目的是使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离。用32P标记的是T2噬菌体的DNA分子，而在侵染过程中DNA分子进人大肠杆菌中，离心时随大肠杆菌一同沉淀，上清液存在少量放射性的原因是保温时间过短，有一部分噬菌体DNA还没有侵染进人大肠杆菌细胞内，经离心后分布于上清液中：或保温时间过长，噬菌体在大肠杆菌内增殖后释放子代噬菌体，经离心后分布于上清液中。
（4）结构简单的生物容易观察出因遗传物质改变导致的结构和功能的变化。
（5）噬菌体侵染大肠杆菌实验，证明了T2噬菌体的遗传物质是DNA，而烟草花叶病毒感染等实验证明，RNA也可以作为遗传物质。由于绝大多数生物的遗传物质是DNA，所以说DNA是主要的遗传物质。
2.答案：（1）间；细胞核；线粒体
（2）解旋；解旋酶；II、III；DNA聚合酶；碱基互补配对
（3）半保留复制
（4）双螺旋；磷酸；脱氧核糖
（5）G和C；氢
解析：（1）DNA复制发生在有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期。动物细胞中DNA复制发生的主要场所是细胞核，少量也发生在线粒体（植物细胞还有叶绿体）。
（2）②过程称为解旋，需要解旋酶催化；图中③的子链有Ⅱ、Ⅲ，形成③过程需要DNA聚合酶催化，而且必须遵循碱基互补配对原则。
（3）子代DNA分子中只有一条链来自亲代DNA分子，还有一条链是新的子链，由此说明DNA的复制具有半保留复制特点。
（4）DNA分子比较稳定，主要因为DNA分子具有双螺旋结构，其基本支架是由磷酸和脱氧核糖交替链接形成的。
（5）在DNA分子稳定性的比较中，由于G和C碱基对形成3个氢键，而A和T碱基对只形成2个氢键，所以G和C碱基对的比例越高，DNA分子稳定性越高，其中碱基对之间通过氢键连接。
3.答案：（1）不同的组织细胞来源于同一个受精卵
（2）小麦
（3）1
（4）40%
（5）31.3%；18.7%
解析：（1）猪的不同组织细胞中DNA分子碱基比例大致相同，是因为它们由同一个受精卵发育而来，含有的DNA分子相同。
（2）在A与T之间有两个氢键，G与C之间有三个氢键，根据题图中数值可判断小麦中（G+C）所占比例最大，所以小麦DNA的热稳定性最高。
（3）根据碱基互补配对原则，A=T，C=G，因此只要是双链DNA分子，（A+G）/（T+C）的值均为1。
（4）据A+G=T+C=50%，该DNA分子中有腺嘌呤30%，可知鸟嘌呤占20%。若所有鸟嘌呤分布在一条链上，则一条链上的鸟嘌呤含量最大值可占此链碱基总数的40%。
（5）DNA分子中（G+C）占全部碱基的比例与在单链DNA中该比例相等；已知一条链中G+C=35.8%，因T与C分别占32.9%与17.1%，则可推知该链中的A=1-（G+C+T）=31.3%，G=35.8%-17.1%=18.7%，则它的互补链中T和C分别与该链中A与G含量相等。
4.（1）答案：转录；RNA聚合；rRNA、tRNA
解析：本题考查遗传信息的转录和翻译。过程①表示转录，需要RNA聚合酶催化；过程②表示翻译，mRNA作为翻译的模板，tRNA运输氨基酸，rRNA和蛋白质组成核糖体，是翻译的场所。
（2）答案：
解析： HIF合成过程中遗传信息的传递过程包括转录和翻译，即：。
（3）答案：具有遗传效应的DNA片段；双螺旋结构；转录
解析：基因通常是具有遗传效应的DNA片段；基因中独特的双螺旋结构为复制提供精确的模板。由题意可知，HIF在转录水平调控EPO基因的表达促进EPO的合成。
（4）答案：可以通过抑制HIF基因的表达来达到治疗癌症的目的
解析：癌细胞因增殖迅速往往会造成肿瘤附近局部供氧不足，但可通过提高HIF基因的表达，刺激机体产生红细胞，为肿瘤提供更多氧气和养分。根据上述机制，可以通过抑制HIF基因的表达来达到治疗癌症的目的。
5.答案：（1）3′；2；降低了第3个碱基发生突变造成的误差（加快翻译速度或有利于保持遗传的稳定或有利于适应环境）；不是
（2）核糖核苷酸、氨基酸；右；2；加快翻译的速度（或可以迅速合成大量的蛋白质）；核糖体、tRNA与mRNA的结合都是蛋白质合成不可缺少的，题中抗生素可干扰细菌蛋白质的合成
解析：（1）据题表可知，密码子3′端第3位碱基A或U或C都可以和次黄嘌呤配对，而密码子3′端第3位碱基G只能和C配对，编码甘氨酸的密码子有GGU、GGC、GGA、GGG，依据密码子的摆动理论可知，细胞质中最少需要携带甘氨酸的tRNA的种类为2种，即CCI、CCC。一般来说，决定氨基酸的密码子有61种，则与其对应的反密码子应有61种，但由于第三对碱基有一定的自由度，一个tRNA可以对应多个密码子，因此细胞中的tRNA不是61种。
（2）图乙中物质1、2分别是mRNA和多肽，基本单位分别是核糖核苷酸、氨基酸。根据肽链的长短可知，右端表示结构1开始读取密码子合成物质2。
6.答案：（1）62
（2）基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状
（3）每对基因之间遵循基因分离定律，两对基因之间不遵循基因自由组合定律
（4）三；双方都为中度贫血或者一方中度贫血，另一方轻度贫血；对胎儿进行基因诊断（或基因检测）
（5）发病率
解析：（1）本题考查基因表达、基因控制生物性状的方式。能决定氨基酸的密码子最多有62种。
（2）有关基因缺失而使α链全部或者部分不能合成，则会引起α-海洋性贫血，这说明基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。
（3）控制α珠蛋白链的基因位于第16号染色体上，每条16号染色体上有2个基因控制α链的合成，可见有两对等位基因控制α珠蛋白合成，每对基因之间遵循基因分离定律，两对基因都位于同一对染色体上，不遵循基因自由组合定律。
（4）①氧气和［H］反应生成水，释放大量的能量，为有氧呼吸第三阶段，发生在线粒体内膜上。②重度α-海洋性贫血患儿缺失3个基因，可表示为AOOO（O表示基因缺失），他是由AO、OO的配子结合的受精卵发育而来的，又因为缺失3个基因的个体无法活到成年，因而可推知双亲中可能是一方缺失2个基因，一方缺失1个基因或者双方都缺失2个基因，表现为双方中的一方为中度贫血，另一方为轻度贫血或者双方都为中度贫血。妻子再次怀孕时，为避免生出有严重α-海洋性贫血患儿，医生需要对胎儿进行基因检测。
（5）由于研究性学习小组设计的调查结果记录表中只统计正常和α-海洋性贫血的人数，说明他们的目的是调查α-海洋性贫血的发病率。
7.答案：（1）细胞分裂间（或有丝分裂的间期和减数第一次分裂前的间）；半保留复制、边解旋边复制、双向复制、多起点复制
（2）细胞中没有由核膜包被的细胞核；蓝藻、大肠杆菌、肺炎双球菌（合理即可）；起始密码子、终止密码子；tRNA、rRNA
（3）a→b；相同；翻译的模板（mRNA）相同
（4）异常血红蛋白基因通过控制合成异常的血红蛋白直接控制患者的镰刀型细胞贫血性状
解析：本题主要考查遗传信息的转录和翻译过程。
（1）细胞核DNA分子通常在细胞分裂间期进行复制，DNA分子复制的特点有半保留复制、边解旋边复制等。
（2）图甲所示基因的转录和翻译同时发生在同一空间内，原因是细胞中没有由核膜包被的细胞核。一般只有类似图甲基因表达过程的生物属于原核生物，如蓝藻、大肠杆菌等细菌。合成蛋白质的起点和终点分别是mRNA的起始密码子、终止密码子，该过程除了mRNA外，还需要的核酸分子有tRNA、rRNA。
（3）图乙中翻译过程的方向是肽链由短及长的方向，即a→b。翻译这些肽链的模板mRNA相同，因此最终3个核糖体上合成的肽链相同。
（4）异常血红蛋白基因与镰刀型细胞贫血性状的控制关系是异常血红蛋白基因通过控制合成异常的血红蛋白直接控制患者的镰刀型细胞贫血性状。
8.答案：（1）逆转录；逆转录法得到的基因A没有内含子，在大肠杆菌中无需切除内含子对应的RNA序列，因此可表达出蛋白A
（2）繁殖快、容易培养、代谢旺盛
（3）放射性标记的基因A；两种引物；抗原—抗体杂交
（4）DNA可以从一种生物个体转移到另一种生物个体
解析：（1）科学家采用逆转录法，即以mRNA为模板最终合成了人的基因A。真核生物的基因编码区是不连续的，含有内含子和外显子，内含子和外显子都会转录产生相应的RNA，但内含子转录来的RNA被切除产生的RNA为mRNA，之后翻译产生相应的蛋白质。原核生物的基因编码区是连续的，不含有内含子和外显子，编码区直接转录产生相应的RNA，之后翻译产生相应的蛋白质。逆转录法得到的基因A没有内含子，在大肠杆菌中无需切除内含子对应的RNA序列，因此可表达出蛋白A。
（2）原核生物作为基因工程中的受体细胞的原因是繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较少，最常用的原核细胞是大肠杆菌。
（3）若要检测目的基因A是否成功导入大肠杆菌，采用的检测方法是DNA分子杂交技术，可用放射性标记的基因A的部分DNA片段作为探针，抽样检测大肠杆菌所提取的DNA中是否含有基因A。为特异性扩增该段序列而非其他序列，必须设计并添加到扩增体系中的是两种引物。检测目的基因是否翻译成蛋白质可用抗原—抗体杂交技术，故可用抗原—抗体杂交的方法，检测大肠杆菌已产生相应的蛋白产品。
（4）艾弗里等人的肺炎双球菌转化实验通过S型DNA转移到R型体内从而产生新的S型菌，从而为证明DNA是遗传物质做出了重要贡献，该实验为基因工程理论的建立提供了DNA可以从一种生物个体转移到另一种生物个体的启示。
反密码子（5′端）第1位碱基
密码子（3′端）第3位碱基
A
U
C
G
G
U或C
U
G
I（稀有碱基——次黄嘌呤）
A或C
缺失基因数目
血红蛋白含量（mg/dL）
贫血程度
寿命
1
10~15
轻度
正常
2
7~10
中度
比常人短
3
小于7
重度
无法活到成年
调查对象表型
高一年级
高二年级
高三年级
合计
男
女
男
女
男
女
男
女
正常
α-海洋性贫血