专题07 遗传的分子基础-备战2022年高考生物专题提分攻略

第7章 遗传的分子基础

一、基础知识必备
（一）人类对遗传物质的探索过程
1、肺炎双球菌类型
　　　　特点
类型
菌落
荚膜
毒性
S型
光滑
有
有
R型
粗糙
无
无
2、格里菲思的体内转化实验
(1)过程及结果

(2)结论 加热杀死的S型细菌体内含有某种“转化因子”,这种转化因子促使R型活细菌转化为S型活细菌。
3.艾弗里的体外转化实验
(1)方法 直接分离S型细菌的DNA、多糖、蛋白质等,将它们分别与R型细菌混合培养,研究它们各自的遗传功能。
(2)过程与结果

(3)结果分析 S型细菌的DNA使R型细菌发生转化,其他物质不能使R型细菌发生转化。
(4)结论 ① DNA是遗传物质; ②蛋白质、荚膜多糖和DNA水解物不是遗传物质。
（二）噬菌体侵染细菌实验
实验材料
T2噬菌体、大肠杆菌
实验原理
T2噬菌体仅由蛋白质外壳和一个DNA分子组成,T2噬菌体是一种专门寄生在大肠杆菌体内的病毒,侵入细菌后,能在自身遗传物质的作用下,利用大肠杆菌体内的物质进行大量增殖
实验步骤
①标记细菌
细菌+含35S的培养基→含35S的细菌;
细菌+含32P的培养基→含32P的细菌
②标记噬菌体
噬菌体+含35S的细菌→含35S的噬菌体;
噬菌体+含32P的细菌→含32P的噬菌体
③噬菌体侵染细菌
含35S的噬菌体+细菌→上清液放射性很高,沉淀物放射性很低,在新形成的噬菌体中没有检测到35S;
含32P的噬菌体+细菌→上清液放射性很低,沉淀物放射性很高,在新形成的噬菌体中检测到32P
实验分析
35S标记的蛋白质外壳并未进入宿主细胞内,而是留在宿主细胞外;32P标记的DNA进入了宿主细胞内
实验结论
子代噬菌体的各种性状,是通过亲代的DNA遗传的,DNA是噬菌体的遗传物质

（三）烟草花叶病毒感染烟草的实验
实验过程与实
验结果
①烟草花叶病毒→正常烟草→产生花叶病(对照组);
②烟草花叶病毒的RNA→ 正常烟草→产生花叶病(实验组);
③烟草花叶病毒的蛋白质→正常烟草→不产生花叶病(实验组)
实验结论
RNA是烟草花叶病毒的遗传物质,蛋白质不是烟草花叶病毒的遗传物质
（四）DNA 是主要的遗传物质
　科学家通过广泛的实验探索,得出绝大多数生物的遗传物质是DNA,只有少数种类的病毒的遗传物质是RNA。
生物类型
所含核酸
遗传物质
实例
细胞
生物
真核生物
DNA和RNA　
DNA
酵母菌、苹果、人
原核生物
细菌、蓝藻
非细胞
生物　
大多数病毒　
仅有DNA
DNA
T2噬菌体
极少数病毒　
仅有RNA
RNA
HIV、烟草花叶病毒
二、通关秘籍
1、(1)转化的实质并不是基因发生了突变,而是S型细菌的DNA片段整合到了R型细菌的DNA中,即实现了基因重组。
(2)在转化过程中并不是所有的R型细菌均转化成S型细菌,而是只有少部分R型细菌转化成S型细菌。原因是转化受DNA的纯度、两种细菌的亲缘关系、受体菌的状态等因素的影响。
(3)转化后形成的S型细菌的性状可以遗传下去,说明S型细菌的DNA是遗传物质。
2、(1)若用32P和35S标记病毒而宿主细胞未被标记,相当于间接地将核酸和蛋白质分开,只有子代病毒的核酸被32P标记。
(2)若用32P和35S标记宿主细胞而病毒未被标记,则在子代病毒的核酸和蛋白质外壳中均有标记元素。
(3)若用C、H、O、N等标记病毒而宿主细胞未被标记,则只在子代病毒的核酸中有标记元素。
(4)若用C、H、O、N等标记宿主细胞而病毒未被标记,则在子代病毒的核酸和蛋白质外壳中均可找到标记元素。
三、基础知识必备
（一）DNA分子的结构
1.DNA分子的结构层次

2、DNA分子的化学组成
基本组成元素
C、H、O、N、P
基本组成物质
磷酸、脱氧核糖、含氮碱基(A、G、C、T四种)
基本组成单位
四种脱氧核苷酸
DNA分子的结构
两条反向平行的脱氧核苷酸链
3.DNA的空间结构
项目
主链
侧链
构成
方式
①脱氧核糖与磷酸交替排列;
②两条主链呈反向平行;
③两条主链盘旋成规则的双螺旋
①主链上对应碱基以氢键连接成对;
②碱基互补配对(A—T,G—C);
③碱基对平面之间平行
位置
双螺旋外侧
双螺旋内侧
4、DNA分子的复制过程
复制时间
体细胞为有丝分裂间期;生殖细胞为减数第一次分裂前的间期
复制场所
主要是细胞核,但在拟核、叶绿体、线粒体、细胞质基质(质粒)中也进行DNA的复制
复制过程
①解旋:利用细胞提供的能量,在解旋酶的作用下,两条螺旋的双链解开;
②合成子链:以解开的每一段母链为模板,在DNA聚合酶等的作用下,利用细胞中游离的4种脱氧核苷酸为原料,按碱基互补配对原则合成与母链互补的一段子链;
③形成子代DNA:每条新链(子链)与对应的模板链(母链)盘绕成双螺旋结构
复制条件
以两条DNA分子的单链为模板,以细胞中游离的4种脱氧核苷酸为原料,需要解旋酶、DNA聚合酶等的催化,需要ATP提供能量
复制特点
边解旋边复制、半保留复制
复制结果
形成两个完全相同的DNA分子
复制意义
将遗传信息从亲代传给了子代,从而保持了遗传信息的连续性

四、通关秘籍
1、巧记DNA分子结构的“五四三二一”
(1)五种元素:C、H、O、N、P;
(2)四种碱基:A、G、C、T,相应的有四种脱氧核苷酸;
(3)三种物质:磷酸、脱氧核糖、含氮碱基;
(4)两条单链:两条反向平行的脱氧核苷酸链;
(5)一种空间结构:规则的双螺旋结构。
2、关于DNA复制
(1)DNA能够精确复制的原因:具有独特的双螺旋结构、碱基互补配对原则。
(2)影响细胞呼吸(ATP供给)的所有因素都可能影响DNA复制。
(3)体外也可进行DNA复制,即PCR扩增技术,除要满足上述条件外,还应注意温度、pH的控制及引物的加入。
五、网络构建


一、 选择题
1．(2017·全国卷Ⅱ)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
【解析】　T2噬菌体只能寄生在大肠杆菌中，并在其细胞中复制和增殖，A错误；T2噬菌体只有在宿主细胞内才能合成mRNA和蛋白质，B错误；培养基中的32P经宿主摄取后进入宿主细胞内部，在宿主细胞内，T2噬菌体以自身DNA为模板，以宿主细胞内的物质(含32P的脱氧核苷酸等)为原料合成子代噬菌体，因此培养基中的32P经宿主摄取后可出现在T2噬菌体的核酸中，C正确；人类免疫缺陷病毒所含的核酸是RNA，T2噬菌体所含的核酸是DNA，故两者的核酸类型不同，增殖过程不完全相同，D错误。
2． 格里菲思的肺炎双球菌转化实验过程和结果如下图所示。下列说法正确的是(　　)
实验1：R型细菌＋小鼠→存活
实验2：S型细菌＋小鼠→死亡
实验3：S型细菌＋加热＋小鼠→存活
实验4：S型细菌＋加热＋R型细菌＋小鼠→死亡
A．实验1为空白对照组，实验2、3和4均为实验组
B．能从实验2和实验4中死亡的小鼠体内分离出S型活细菌和R型活细菌
C．该实验证明了S型细菌的DNA可在R型活细菌内表达出相应的蛋白质
D．对比实验2、3的结果，说明加热能使有毒性的S型活细菌失去毒性
【答案】　D
【解析】 四个实验相互对照，四组实验均为实验组，A项错误；实验2中小鼠体内只存在S型细菌，B项错误；该实验只能证明转化因子的存在，但不能证明其化学成分，C项错误。
3．(2020·常熟检测)下图是用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌的过程，A代表噬菌体侵染细菌、B代表噬菌体空壳、C代表大肠杆菌。下列有关叙述正确的是(　　)

A．图中锥形瓶中的培养液是用来培养大肠杆菌的，培养液中需含32P的无机盐
B．若要证明DNA是遗传物质，还需设计一组用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌的实验作对照
C．保温时间延长会提高噬菌体侵染细菌的成功率，使上清液中放射性的比例下降
D．噬菌体侵染大肠杆菌的过程中，大肠杆菌为噬菌体繁殖提供了所有条件
【答案】　B
【解析】 该实验用32P标记的噬菌体侵染无标记的大肠杆菌，故培养液不能用32P标记，A错误；再设计一组用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌的实验作对照，才能证明DNA是遗传物质，B正确；保温时间过长，会导致子代噬菌体释放出来，出现在上清液，引起上清液的放射性增强，C错误；噬菌体侵染大肠杆菌过程中，DNA是噬菌体提供的，DNA复制、转录、翻译的原料，酶、场所等是大肠杆菌提供的，D错误。故选B。
4．将加热杀死的S型细菌与R型细菌混合后，注射到小鼠体内，小鼠体内S型、R型细菌含量的变化情况如图所示。下列有关叙述不正确的是(　　)

A．实验过程中，R型细菌内DNA发生了重组
B．曲线ab段小鼠体内还没形成大量的相应抗体
C．曲线bc段绝大多数的R型细菌转化成了S型细菌
D．cd段上升的原因可能是S型细菌降低了小鼠的免疫能力
【答案】　C
【解析】 R型细菌转化为S型细菌，是S型细菌的DNA进入R型细菌体内，使R型细菌内DNA发生了重组，A正确；曲线ab段上升的原因是小鼠的体内还没有形成大量的免疫R型细菌的抗体，因而R型细菌能进行大量繁殖，B正确；曲线bc段下降的原因是一部分R型细菌被小鼠的免疫系统消灭，且只有少数R型细菌转化成S型细菌，C错误；从曲线中看出S型细菌数量逐渐上升，S型细菌降低了小鼠的免疫能力，从而导致cd段R型细菌的数量上升，D正确。
5．(2020·湖北名校联盟)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
【解析】 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；不同DNA分子具有特定的碱基排列顺序，故DNA具有特异性，可以作为亲子鉴定的依据，B不符合题意；同一个体不同体细胞是有丝分裂而来，故核DNA是相同的，可以作为亲子鉴定的依据，C不符合题意；子代的染色体一半来自父方一半来自母方，即核DNA一半来自父方，一半来自母方，携带父母双方的遗传物质，故可以作为亲子鉴定的依据，D不符合题意。
6．(不定项)下列有关基因的叙述，不正确的是(　　)
A．摩尔根将孟德尔的“遗传因子”这一名词重新命名为“基因”
B．随着细胞质基因的发现，基因与染色体的关系可概括为染色体是基因的主要载体
C．一个DNA分子上有多个基因，基因是有遗传效应的DNA片段
D．研究表明，基因与性状的关系并不都是简单的线性关系
【答案】　A
【解析】 摩尔根运用假说—演绎法证明基因在染色体上，约翰逊给“遗传因子”起了一个新名字为“基因”，A错误；DNA主要存在于染色体上，少量存在于细胞质中，故染色体是基因的主要载体，B正确；基因是有遗传效应的DNA片段，一个DNA分子上有多个基因，C正确；生物的性状是由基因和环境共同决定的，基因与性状的关系并不都是简单的线性关系，D正确。
7．正常情况下，DNA分子在复制时，DNA单链结合蛋白能与解旋后的DNA单链结合，使单链呈伸展状态而有利于复制。下图是大肠杆菌DNA复制过程的示意图，下列有关分析错误的是(　　)

A．在真核细胞中，DNA复制可发生在细胞分裂的间期
B．DNA复制时，两条子链复制的方向是相反的，且都是连续形成的
C．如图所示过程可发生在大肠杆菌的拟核中，酶①和酶②都是在核糖体上合成的
D．DNA单链结合蛋白能防止解旋的DNA单链重新配对
【答案】　B
【解析】 DNA分子的两条链是反向平行的，从图中可以看出，在复制的过程中，子链的形成是由片段连接而成的，B项错误。
8．(2020·天津高三期末)在体外用14C标记半胱氨酸­tRNA复合物中的半胱氨酸(Cys)，得到*Cys­tRNACys，再用无机催化剂镍将其中的半胱氨酸还原成丙氨酸(Ala)，得到*Ala­tRNACys(见下图，tRNA不变)。如果该*Ala­tRNACys参与翻译过程，那么下列叙述正确的是(　　)

A．在一个mRNA分子上可以同时合成多条被14C标记的多肽链
B．反密码子与密码子的配对由tRNA上结合的氨基酸决定
C．新合成的肽链中，原来Cys的位置不会被替换为14C标记的Ala
D．新合成的肽链中，原来Ala的位置会被替换为14C标记的Cys
【答案】　A
【解析】 多聚核糖体是指一条mRNA上同时结合多个核糖体，可同时合成多条被14C 标记的多肽链，A正确；反密码子与密码子按碱基互补原则进行配对，与tRNA携带的氨基酸无关，B错误；由于该tRNA携带的氨基酸由Cys替换成Ala，则新合成的肽链中，原来Cys的位置会被替换成Ala，C错误；该tRNA本应运输Cys，则Ala的位置不会替换为Cys，D错误。
9．(2019·海南高考)下列关于蛋白质合成的叙述错误的是(　　)
A．蛋白质合成通常从起始密码子开始到终止密码子结束
B．携带肽链的tRNA会先后占据核糖体的2个tRNA结合位点
C．携带氨基酸的tRNA都与核糖体的同一个tRNA结合位点结合
D．最先进入核糖体的携带氨基酸的tRNA在肽键形成时脱掉氨基酸
【答案】　C
【解析】 蛋白质合成中，翻译的模板是mRNA，从起始密码子开始到终止密码子结束，A正确；核糖体同时占据两个密码子位点，携带肽链的tRNA会先后占据核糖体的2个tRNA结合位点，通过反密码子与密码子进行互补配对，B正确、C错误；最先进入核糖体的携带氨基酸的tRNA在肽键形成时脱掉氨基酸，继续运输其他氨基酸，D正确。
10．(2020·承德一中检测)如图所示线粒体蛋白的转运与细胞核密切相关。用某种抑制性药物处理细胞后，发现细胞质基质中的T蛋白明显增多。下列相关叙述正确的是(　　)

A．线粒体内外膜之间是线粒体基质
B．过程①②受线粒体的调控
C．据图推测该药物最可能抑制了③过程
D．M蛋白可能与有氧呼吸第三阶段关系密切
【答案】　D
【解析】 线粒体内膜以内是线粒体基质，A错误；过程①转录和过程②RNA从核孔出细胞核不受线粒体的调控，B错误；用某种抑制性药物处理细胞后，发现细胞质基质中的T蛋白明显增多，推测该药物最可能抑制了④过程，C错误；依据M蛋白在线粒体中的位置推断，M蛋白可能与有氧呼吸第三阶段关系密切，因为有氧呼吸第三个阶段在线粒体内膜完成，D正确。
11．(2020·廊坊联考)下图表示发生在水稻叶肉细胞内的某生理过程。下列相关叙述错误的是(　　)

A．上图表示翻译合成蛋白质的过程
B．物质①②都是主要在细胞核内通过转录产生的
C．图中异亮氨酸对应的密码子是AUC
D．该过程需要RNA聚合酶的催化
【答案】　D
【解析】 题图表示翻译合成蛋白质的过程，A正确；物质①②是RNA，都是主要在细胞核内通过转录产生的，B正确；图中异亮氨酸对应的密码子是mRNA上的AUC，C正 确；RNA聚合酶的催化是转录过程，该过程为翻译，D错误。
12．(2020·北京海淀区高三期末)科研人员测定某噬菌体单链DNA的序列，得到其编码蛋白质的一些信息，如下图所示。据此作出的分析，不正确的是(　　)

A．谷氨酸(Glu)至少有两种密码子
B．终止密码子分别为TAA或TGA
C．一个碱基对替换可能引起两种蛋白发生改变
D．基因重叠能经济地利用DNA的遗传信息量
【答案】　B
【解析】 90号和149号都编码Glu，并且碱基不同，所以Glu至少有两种密码子，A正确；密码子是mRNA编码一个氨基酸的三个碱基，而这是DNA分子，没有密码子，B错误；由于两个基因共用一个DNA分子片段，所以一个碱基对替换可能引起两种蛋白发生改变，C正确；图中基因D的碱基序列中包含了基因E的起始到基因E的终止，由此看出基因发生了重叠，这样就增大了遗传信息储存的容量，也能经济地利用DNA的遗传信息量，D正确。
13．(2020·常熟检测)1957年克里克提出“中心法则”，1970年他又重申了中心法则的重要性并完善了中心法则(如图)。下列有关叙述错误的是(　　)

A．①～⑤过程都可以在细胞内发生　
B．①～⑤过程均遵循碱基互补配对原则
C．①和⑤过程在大肠杆菌细胞中可以同时进行
D．中心法则揭示了生物界共用同一套遗传密码
【答案】　D
【解析】 ①～⑤过程表示遗传信息的流动，都可以在细胞内发生，A正确；图中所有过程都遵循碱基互补配对原则，B正确；①是将DNA中遗传信息传递给RNA，为转录过程，⑤是将RNA中遗传信息翻译成氨基酸序列的过程，即翻译，大肠杆菌细胞为原核细胞，没有细胞核，转录和翻译可同时进行，C正确；中心法则揭示了遗传信息的流动方向或传递规律，并没有揭示生物界共用同一套遗传密码，D错误。
14．(2020·广东六校联考)长翅果蝇幼虫正常的培养温度为25 ℃，将孵化后4～7天的长翅果蝇幼虫放在35～37 ℃的环境中处理6～24小时后，得到了一些残翅果蝇，这些残翅果蝇在25 ℃下产生的后代仍是长翅果蝇。下列相关叙述错误的是(　　)
A．环境条件的改变可以引起生物性状的改变
B．控制果蝇翅型基因的表达受温度影响
C．果蝇翅的发育可能与某种酶有关
D．本实验中残翅果蝇的产生是基因突变的结果
【答案】　D
【解析】 生物的性状是基因型和环境共同作用的结果，根据题目信息，长翅果蝇发生的变异是环境影响的结果。环境温度影响酶的活性，进一步影响了基因的表达，遗传物质没有发生变化。
15．(2020·名校联考)下图表示某生物细胞内遗传信息的复制和表达过程，下列说法正确的是(　　)

A．图示过程主要发生在衣藻、蓝藻、细菌等单细胞生物体内
B．图中三个生理过程都有氢键的形成和断裂
C．图中遗传信息的传递方向是DNA→RNA，RNA→蛋白质
D．图中的“核酸－蛋白质”复合体有核糖体、染色体、DNA－酶等
【答案】　C
【解析】 图中显示复制、转录、翻译三个生理过程同时进行，主要发生在原核生物，衣藻是真核生物，A错误；翻译过程有tRNA反密码子和mRNA密码子的配对碱基之间氢键的形成和断裂，B正确；图中遗传信息的传递方向是DNA→DNA，DNA→RNA，RNA→蛋白质，C错误；图中的“核酸－蛋白质”复合体有核糖体、DNA－酶等，无染色体，D错误。
16．(2020·北京101中学检测)如图表示蓝藻DNA上遗传信息、密码子、反密码子间的对应关系。判断下列说法正确的是(　　)

A．分析题图可知①链应为DNA中的α链
B．DNA形成②的过程发生的场所是细胞核
C．酪氨酸和天冬氨酸的密码子分别是AUG、CUA
D．图中②与③配对的过程在核糖体上进行
【答案】　D
【解析】 分析题图可知转录的模板链是β链，A项错误；蓝藻是原核细胞，DNA形成②的过程发生的场所是拟核，B项错误；密码子是mRNA上决定氨基酸的三个相邻的碱基，因此酪氨酸和天冬氨酸的密码子分别是CAU、UAG，C项错误； 图中②与③配对的过程发生在翻译过程中，在核糖体上进行，D项正确。
17．黄色小鼠(AA)与黑色小鼠(aa)杂交，产生的F1(Aa)不同个体出现了不同体色。研究表明，不同体色的小鼠A基因的碱基序列相同，但A基因上二核苷酸(CpG)胞嘧啶有不同程度的甲基化(如图)现象出现，甲基化不影响基因DNA复制。有关分析错误的是(　　)

A．F1个体体色的差异与A基因甲基化程度有关
B．甲基化可能影响RNA聚合酶与该基因的结合
C．碱基甲基化不影响碱基互补配对过程
D．甲基化是引起基因突变的常见方式
【答案】　D
【解析】 根据题意和题图分析，基因型都为Aa的小鼠毛色不同，关键原因是A基因上二核苷酸(CpG)胞嘧啶有不同程度的甲基化，甲基化不影响基因DNA复制，但影响该基因的表达，所以会影响小鼠的毛色出现差异。由此可知，F1个体的基因型都是Aa，但体色有差异，显然与A基因甲基化程度有关，A正确；RNA聚合酶与该基因的结合属于基因表达的关键环节，而A基因甲基化会影响其表达过程，B正确；碱基甲基化不影响DNA复制过程，而DNA复制过程有碱基互补配对过程，C正确；基因突变是基因中碱基对增添、缺失或替换导致基因结构的改变，而基因中碱基甲基化后仍然属于该基因，所以不属于基因突变，D错误。
二、非选择题
18．(2020·衡中同卷)早期，科学家对DNA分子复制方式的预测如图甲所示，1958年，科学家以大肠杆菌为实验材料，设计了一个巧妙的实验，证实了DNA以半保留的方式复制。试管②③④⑤是模拟实验中可能出现的结果(如图乙)。回答下列问题。

甲

乙
培养过程：
Ⅰ.在含15N的培养液中培养若干代，使DNA双链均被15N标记(试管①)
Ⅱ.转至含14N的培养液中培养，每30 min复制一代。
Ⅲ.取出每代DNA的样本离心，记录结果。
(1)本实验运用的主要技术为______________________，步骤Ⅰ的目的是标记大肠杆菌中的________；至少需要________min才会出现试管④的结果。
(2)30 min后离心只有1条中等密度带(如试管③所示)，则可以排除DNA复制的方式是______________； 为进一步确定DNA复制的方式，科学家对结果③中的DNA分子用解旋酶处理后离心，若出现____________________________，则DNA复制的方式为半保留复制。
(3)若某次实验的结果中，中带比以往实验结果所呈现的略宽，其原因可能是新合成的DNA单链中N元素仍有少部分为________。
【答案】　(1)同位素示踪技术　DNA　60　(2)全保留复制　重带和轻带两种条带　(3)15N
【解析】　(1)本实验运用的主要技术为同位素示踪技术，步骤Ⅰ的目的是标记大肠杆菌中的DNA出现试管④的结果至少需要DNA复制两次，每次复制的时间为30 min，因此至少需要60 min才会出现试管④的结果。(2)复制一代后离心只有1条中等密度带，说明DNA复制方式不会为全保留复制。如果DNA的复制方式为分散复制，则每一条脱氧核苷酸链既保留母链部分又有子链部分，则可能出现不了清晰的条带，而半保留复制能出现清晰的重带和轻带两种条带。(3)若中带比以往实验结果所呈现的略宽，其原因可能是新合成的DNA单链中N元素仍有少部分为15N。因为转移培养时，可能带入了少量的原来的培养基。
19．(2020·山东模拟)2019年诺贝尔生理学或医学奖授予在低氧感应方面做出贡献的科学家。研究发现，合成促红细胞生成素(EPO)的细胞持续表达低氧诱导因子(HIF­1α)。在氧气供应正常时，HIF­1α合成后很快被降解；在氧气供应不足时，HIF­1α不被降解，细胞内积累的HIF­1α可促进EPO的合成，使红细胞增多以适应低氧环境，相关机理如下图所示。此外，该研究可为癌症等诸多疾病的治疗提供新思路。

(1)如果氧气供应不足，HIF­1α进入细胞核，与其他因子(ARNT)一起与EPO基因上游的调控序列结合，增强该基因的________，使EPO合成和分泌增加。EPO刺激骨髓造血干细胞，使其__________________________________，生成大量红细胞，从而提高氧气的运输能力。
(2)正常条件下，氧气通过________的方式进入细胞，细胞内的HIF­1α在脯氨酰羟化酶的作用下被羟基化，最终被降解。如果将细胞中的脯氨酰羟化酶基因敲除，EPO基因的表达水平会________(填“升高”或“降低”)，其原因是___________________________________。
(3)一些实体肿瘤(如肝癌)中的毛细血管生成滞后，限制了肿瘤的快速发展。研究发现，血管内皮生长因子能促进血管内皮细胞增殖和毛细血管的生成。假设血管内皮生长因子的合成与EPO合成的调节途径类似，且途径有两个：途径①相当于图中HIF­1α的降解过程，途径②相当于HIF­1α对EPO合成的调控过程。为了限制肿瘤快速生长，可以通过调节途径①和途径②来实现，进行调节的思路是______________________________________________________________________________________。
【答案】　(1)表达水平(或转录)　增殖和分化　(2)自由扩散　升高　该基因被敲除后，缺少脯氨酸酰羟化酶，HIF­1α不能被降解，其进入细胞核与ARNT一起与EPO基因上游的调控序列结合，增强EPO基因的表达　(3)促进途径①，抑制途径②
【解析】　(1)若氧气供应不足，HIF­1α进入细胞核，与ARNT一起与EPO基因上游的调控序列结合，增强该基因的表达水平，使EPO合成和分泌增加。EPO(促红细胞生成素)可刺激骨髓造血干细胞增殖和分化，生成大量红细胞，从而提高氧气的运输能力。(2)氧气进入细胞的方式为自由扩散；若脯氨酰羟化酶基因被敲除，细胞中缺少脯氨酸酰羟化酶，则HIF­1α不能被降解，其积累后，可进入细胞核与ARNT一起增强EPO基因的表达。(3)由题意可知，毛细血管生成滞后可限制肿瘤的快速生长，而毛细血管生成受血管内皮生长因子的调控。结合图解可知，途径①会降低细胞中血管内皮生长因子的含量，进而抑制毛细血管的生成，可限制肿瘤的快速生长，途径②则会增加细胞中血管内皮生长因子的含量，因此为限制肿瘤快速生长，应促进途径①、抑制途径②。
20．(2017·全国卷Ⅰ)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】　该实验的目的是鉴定一种病毒的遗传物质是DNA还是RNA，要求使用的实验方法是同位素标记法。DNA和RNA的元素组成相同，都含有C、H、O、N、P，因此只标记化学元素是不可行的，而DNA和RNA的不同之处在于含氮碱基不同，因此可在培养基中分别加入含有放射性标记的胸腺嘧啶和含有放射性标记的尿嘧啶，看病毒的增殖是利用了含有放射性标记的胸腺嘧啶来合成DNA，还是利用了含有放射性标记的尿嘧啶来合成RNA。