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10年高考生物真题专题分类10遗传的分子基础练习含答案
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这是一份10年高考生物真题专题分类10遗传的分子基础练习含答案，共66页。
1.(2022浙江6月选考,22,2分)下列关于“噬菌体侵染细菌的实验”的叙述,正确的是( )
A.需用同时含有32P和35S的噬菌体侵染大肠杆菌
B.搅拌是为了使大肠杆菌内的噬菌体释放出来
C.离心是为了沉淀培养液中的大肠杆菌
D.该实验证明了大肠杆菌的遗传物质是DNA
答案 C 噬菌体侵染细菌的实验中,设计两组对比实验,分别用含有32P和35S的T2噬菌体侵染大肠杆菌,A错误;在搅拌器中搅拌,使吸附在大肠杆菌外的T2噬菌体与大肠杆菌分离,B错误;离心的目的是让悬浮液中析出质量较轻的T2噬菌体颗粒,沉淀物中留下被侵染的大肠杆菌,C正确;该实验证明了T2噬菌体的遗传物质是DNA,D错误。
2.(2022海南,13,3分)某团队从如表①~④实验组中选择两组,模拟T2噬菌体侵染大肠杆菌实验,验证DNA是遗传物质。结果显示:第一组实验检测到放射性物质主要分布在沉淀物中,第二组实验检测到放射性物质主要分布在上清液中。该团队选择的第一、二组实验分别是( )
A.①和④B.②和③C.②和④D.④和③
答案 C T2噬菌体侵染大肠杆菌时仅将DNA注入大肠杆菌,蛋白质外壳仍留在细胞外,沉淀物为含有T2噬菌体DNA的大肠杆菌,故②组的放射性物质主要分布在沉淀物中、③组的上清液和沉淀物中均有放射性物质、④组的放射性物质主要分布在上清液中;15N为稳定同位素,①组中检测不到放射性。故第一、二组实验分别是②和④,C正确。
易错警示 P是DNA的特征元素,S是蛋白质的特征元素,通常用32P和35S分别标记T2噬菌体的DNA和蛋白质,不能用3H或15N标记的T2噬菌体进行侵染实验,因为T2噬菌体的DNA和蛋白质都含有N、H,无法判断被标记的物质是DNA还是蛋白质。
3.(2022河北,8,2分)关于遗传物质DNA的经典实验,叙述错误的是( )
A.摩尔根依据果蝇杂交实验结果首次推理出基因位于染色体上
B.孟德尔描述的“遗传因子”与格里菲思提出的“转化因子”化学本质相同
C.肺炎双(链)球菌体外转化实验和噬菌体侵染细菌实验均采用了能区分DNA和蛋白质的技术
D.双螺旋模型的碱基互补配对原则解释了DNA分子具有稳定的直径
答案 A 萨顿首次推理出基因位于染色体上,摩尔根运用“假说—演绎法”,依据果蝇杂交实验证明了基因位于染色体上,A错误;孟德尔描述的“遗传因子”与格里菲思提出的“转化因子”的化学本质都是DNA,B正确;肺炎双(链)球菌体外转化实验利用蛋白酶和DNA酶处理细胞提取物,从而将DNA和蛋白质区分开,噬菌体侵染细菌实验利用放射性同位素分别标记DNA和蛋白质,从而探究二者在遗传中的作用,C正确;DNA两条链上的碱基A与T之间、G与C之间通过氢键形成碱基对,使DNA分子具有稳定的直径,D正确。
4.(2022辽宁,4,2分)选用合适的实验材料对生物科学研究至关重要。下表对教材中相关研究的叙述,错误的是( )
答案 B 卡尔文等科学家以小球藻(一种单细胞的绿藻)为材料,利用放射性同位素标记技术,用经过14C标记的14CO2,供小球藻进行光合作用,然后追踪放射性14C的去向,最终探明了CO2中的碳是如何转化为有机物中的碳的,暗反应中从C5到C3再到C5的循环也被称为卡尔文循环,A正确;利用大肠杆菌为材料,运用同位素标记技术及离心技术,证明了DNA半保留复制,B错误;可利用枪乌贼极粗的神经纤维或蛙坐骨神经为材料,研究动作电位产生的原理,C正确;利用T2噬菌体侵染大肠杆菌实验证明了DNA是遗传物质,D正确。
5.(2021浙江1月选考,15,2分)下列关于遗传学发展史上4个经典实验的叙述,正确的是( )
A.孟德尔的单因子杂交实验证明了遗传因子位于染色体上
B.摩尔根的果蝇伴性遗传实验证明了基因自由组合定律
C.T2噬菌体侵染细菌实验证明了DNA是大肠杆菌的遗传物质
D.肺炎双球菌离体转化实验证明了DNA是肺炎双球菌的遗传物质
答案 D 摩尔根是第一个将特定基因(遗传因子)定位在一条特定染色体上的科学家,孟德尔的单因子杂交实验并没有证明这一点,A错误;摩尔根的果蝇伴性遗传实验证明了基因分离定律,B错误;T2噬菌体侵染细菌实验证明了DNA是T2噬菌体的遗传物质,C错误;肺炎双球菌离体转化实验证明了DNA是肺炎双球菌的遗传物质,D正确。
6.(2021广东,5,2分)DNA双螺旋结构模型的提出是二十世纪自然科学的伟大成就之一。下列研究成果中,为该模型构建提供主要依据的是( )
①赫尔希和蔡斯证明DNA是遗传物质的实验
②富兰克林等拍摄的DNA分子X射线衍射图谱
③查哥夫发现的DNA中嘌呤含量与嘧啶含量相等
④沃森和克里克提出的DNA半保留复制机制
A.①② B.②③ C.③④ D.①④
答案 B 沃森和克里克以威尔金斯和其同事富兰克林提供的DNA衍射图谱的有关数据为基础,推算出DNA分子呈螺旋结构;从查哥夫那里得到腺嘌呤的量总是等于胸腺嘧啶的量,鸟嘌呤的量总是等于胞嘧啶的量,于是他们改变了碱基配对方式,让A与T配对,G与C配对,构建出新的DNA模型。所以为该模型提供主要依据的是②③,故选B。
7.(2021全国乙,5,6分)在格里菲思所做的肺炎双球菌转化实验中,无毒性的R型活细菌与被加热杀死的S型细菌混合后注射到小鼠体内,从小鼠体内分离出了有毒性的S型活细菌。某同学根据上述实验,结合现有生物学知识所做的下列推测中,不合理的是( )
A.与R型菌相比,S型菌的毒性可能与荚膜多糖有关
B.S型菌的DNA能够进入R型菌细胞指导蛋白质的合成
C.加热杀死S型菌使其蛋白质功能丧失而DNA功能可能不受影响
D.将S型菌的DNA经DNA酶处理后与R型菌混合,可以得到S型菌答案 D 与R型菌相比,S型菌有毒且菌体有荚膜多糖,推测S型菌的毒性可能与荚膜多糖有关,A正确;加热杀死的S型菌的转化因子进入R型菌中,并将部分R型菌转化成了S型菌,因为加热后蛋白质会变性而DNA热稳定性高,所以加热杀死S型菌使其蛋白质功能丧失而DNA功能可能不受影响,C正确;由于蛋白质功能丧失而DNA结构和功能仍能保持,因此推测S型菌的DNA能够进入R型菌细胞指导蛋白质的合成,B正确;DNA酶可以把S型菌的DNA水解,因此S型菌的DNA经DNA酶处理后的产物不能将R型菌转化成S型菌,D错误。
8.(2020江苏单科,20,2分)同位素可用于追踪物质的运行和变化规律。在生物科学史中,下列科学研究未采用同位素标记法的是( )
A.卡尔文(M.Calvin)等探明CO2中的碳在光合作用中的转化途径
B.赫尔希()等利用T2噬菌体侵染大肠杆菌证明DNA是遗传物质
C.梅塞尔森(M.Meselsn)等证明DNA进行半保留复制
D.温特()证明胚芽鞘产生促进生长的化学物质
答案 D 卡尔文等探明CO2中的碳在光合作用中的转化途径时,用14C标记了CO2中的碳,A不符合题意;赫尔希等利用T2噬菌体侵染大肠杆菌证明DNA是遗传物质的实验中,采用35S、32P分别标记T2噬菌体,B不符合题意;梅塞尔森等证明DNA进行半保留复制时,利用15N标记DNA,C不符合题意;温特证明胚芽鞘产生促进生长的化学物质时并没有采用同位素标记法,D符合题意。
9.(2020浙江7月选考,12,2分)下列关于“肺炎双球菌转化实验”的叙述,正确的是( )
A.活体转化实验中,R型菌转化成的S型菌不能稳定遗传
B.活体转化实验中,S型菌的荚膜物质使R型菌转化成有荚膜的S型菌
C.离体转化实验中,蛋白质也能使部分R型菌转化成S型菌且可实现稳定遗传
D.离体转化实验中,经DNA酶处理的S型菌提取物不能使R型菌转化成S型菌
答案 D 活体转化实验中,R型菌转化成S型菌的实质是S型菌的DNA与R型菌的DNA实现了基因重组,属于可遗传变异,所以转化后形成的S型菌的性状可以稳定遗传下去,A错误;离体转化实验中,分别将S型活菌的DNA、蛋白质、荚膜物质和DNA+DNA酶的混合物加入含R型活菌的培养基中,结果只有加入S型活菌DNA的培养基长出了S型活菌,B、C错误;DNA酶可以将DNA水解成脱氧核苷酸,所以经DNA酶处理的S型菌提取物中不含有S型菌的DNA,无法使R型菌转化成S型菌,D正确。
10.(2019海南单科,21,2分)下列实验及结果中,能作为直接证据说明“核糖核酸是遗传物质”的是( )
A.红花植株与白花植株杂交,F1为红花,F2中红花∶白花=3∶1
B.病毒甲的RNA与病毒乙的蛋白质混合后感染烟草只能得到病毒甲
C.加热杀死的S型肺炎双球菌与R型活菌混合培养后可分离出S型活菌
D.用放射性同位素标记T2噬菌体外壳蛋白,在子代噬菌体中检测不到放射性
答案 B 将病毒甲的RNA(核糖核酸)与病毒乙的蛋白质混合后感染烟草只能得到病毒甲,说明生物性状的遗传是由RNA控制的,可判断RNA是遗传物质;其他选项中的遗传现象不能确认是否与RNA有关,故不能作为判断核糖核酸是遗传物质的直接证据。B项符合题意。
11.(2019浙江4月选考,20,2分)为研究R型肺炎双球菌转化为S型肺炎双球菌的转化物质是DNA还是蛋白质,进行了肺炎双球菌体外转化实验,其基本过程如图所示。
下列叙述正确的是( )
A.甲组培养皿中只有S型菌落,推测加热不会破坏转化物质的活性
B.乙组培养皿中有R型及S型菌落,推测转化物质是蛋白质
C.丙组培养皿中只有R型菌落,推测转化物质是DNA
D.该实验能证明肺炎双球菌的主要遗传物质是DNA
答案 C 本题通过肺炎双球菌转化实验,考查了科学探究中的结果分析。甲组培养皿中有S型菌落和R型菌落,A错误;乙组培养皿中有R型及S型菌落,推测转化物质不是蛋白质,B错误;丙组培养皿中只有R型菌落,推测转化物质是DNA,C正确;该实验能证明肺炎双球菌的遗传物质是DNA,D错误。
12.(2018浙江4月选考,23,2分)下列关于“核酸是遗传物质的证据”的相关实验的叙述,正确的是( )
A.T2噬菌体侵染细菌实验中,用32P标记的T2噬菌体侵染细菌后的子代噬菌体多数具有放射性
B.肺炎双球菌活体细菌转化实验中,R型肺炎双球菌转化为S型菌是基因突变的结果
C.肺炎双球菌离体细菌转化实验中,S型菌的DNA使R型菌转化为S型菌,说明DNA是遗传物质,蛋白质不是遗传物质
D.烟草花叶病毒感染和重建实验中,用TMV A的RNA和TMV B的蛋白质重建的病毒感染烟草叶片细胞后,可检测到A型病毒,说明RNA是TMV A的遗传物质
答案 D 本题通过“核酸是遗传物质的证据”的相关经典实验,体现了对科学探究中结果分析要素的考查。T2噬菌体侵染细菌的实验中,32P标记的是T2噬菌体的DNA,而DNA复制为半保留复制,新链合成过程中的原料由细菌提供,只有少部分子代噬菌体具有放射性,A错误;肺炎双球菌活体细菌转化实验中,R型肺炎双球菌转化为S型菌是基因重组的结果,B错误;肺炎双球菌离体细菌转化实验中,S型菌的DNA使R型菌转化为S型菌,说明DNA是遗传物质,不能说明蛋白质不是遗传物质,C错误。
13.(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 本题主要考查病毒的相关知识及T2噬菌体侵染细菌的过程。T2噬菌体专一性地侵染大肠杆菌,而不能侵染肺炎双球菌,A错误;T2噬菌体营寄生生活,在宿主活细胞中进行遗传物质DNA的复制,合成mRNA和蛋白质,以实现增殖,B错误;用含有32P的培养基培养大肠杆菌,大肠杆菌被32P标记,T2噬菌体寄生在被标记的大肠杆菌中,利用宿主的32P合成T2噬菌体的核酸,C正确;人体免疫缺陷病毒即HIV,其核酸为RNA,增殖时发生逆转录过程,T2噬菌体的核酸为DNA,D错误。
14.(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,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噬菌体数量较多,且新合成的DNA单链不存在32P,因此只有部分T2噬菌体具有放射性。
15.(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。
易错警示 解答此题切记T2噬菌体属于病毒,无细胞结构,不能独立进行新陈代谢,只能寄生在活细胞中,不能直接用普通培养基培养。
16.(2015江苏单科,4,2分)下列关于研究材料、方法及结论的叙述,错误的是( )
A.孟德尔以豌豆为研究材料,采用人工杂交的方法,发现了基因分离与自由组合定律
B.摩尔根等人以果蝇为研究材料,通过统计后代雌雄个体眼色性状分离比,认同了基因位于染色体上的理论
C.赫尔希与蔡斯以噬菌体和细菌为研究材料,通过同位素示踪技术区分蛋白质与DNA,证明了DNA是遗传物质
D.沃森和克里克以DNA大分子为研究材料,采用X射线衍射的方法,破译了全部密码子
答案 D 孟德尔以豌豆为实验材料进行了一系列的实验,发现了基因分离与自由组合定律,A正确;摩尔根等人以果蝇为研究材料,证明了基因在染色体上,B正确;T2噬菌体侵染细菌的实验,证明了DNA是遗传物质,C正确;沃森和克里克以4种脱氧核苷酸为原料,采用物理模型法,发现了DNA双螺旋结构,D错误。
知识归纳 沃森和克里克提出了DNA分子的双螺旋结构模型;遗传密码是尼伦伯格等人利用化学实验破译的;此外,克里克在1958年还提出了中心法则。
17.(2013课标Ⅱ,5,6分,0.739)在生命科学发展过程中,证明DNA是遗传物质的实验是( )
①孟德尔的豌豆杂交实验 ②摩尔根的果蝇杂交实验 ③肺炎双球菌转化实验 ④T2噬菌体侵染大肠杆菌实验 ⑤DNA的X光衍射实验
A.①② B.②③ C.③④ D.④⑤
答案 C 本题主要考查证明DNA是遗传物质的实验的相关知识。①孟德尔通过豌豆杂交实验,发现了“基因的分离定律和自由组合定律”;②摩尔根通过果蝇杂交实验,证明了“基因在染色体上”;③肺炎双球菌的体外转化实验,证明了DNA是遗传物质;④T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验,运用了同位素标记法,证明了DNA是遗传物质;⑤DNA的X光衍射实验为DNA双螺旋结构的确定提供了有力的佐证。故正确答案为选项C。
18.(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,体现了对科学探究素养中实验设计的考查。题目假设病毒在宿主细胞内不发生碱基之间的相互转换,放射性同位素标记的尿嘧啶(U)和胸腺嘧啶(T)只能通过宿主细胞进入病毒。因此,收集新复制的病毒,并检测它的放射性,便可知其核酸的类型。将含有放射性同位素标记的尿嘧啶(U)或胸腺嘧啶(T)的培养基分别标记为甲组、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并检测其放射性。若为RNA病毒,则甲组收集的病毒因增殖过程中利用了含放射性标记的尿嘧啶而具有放射性,乙组收集的病毒无放射性;若为DNA病毒,则乙组收集的病毒因增殖过程中利用了含放射性标记的胸腺嘧啶而具有放射性,甲组收集的病毒无放射性。
考点2 DNA的结构和复制
1.(2023山东,5,2分)将一个双链DNA分子的一端固定于载玻片上,置于含有荧光标记的脱氧核苷酸的体系中进行复制。甲、乙和丙分别为复制过程中3个时间点的图像,①和②表示新合成的单链,①的5'端指向解旋方向,丙为复制结束时的图像。该DNA复制过程中可观察到单链延伸暂停现象,但延伸进行时2条链延伸速率相等。已知复制过程中严格遵守碱基互补配对原则,下列说法错误的是( )
A.据图分析,①和②延伸时均存在暂停现象
B.甲时①中A、T之和与②中A、T之和可能相等
C.丙时①中A、T之和与②中A、T之和一定相等
D.②延伸方向为5'端至3'端,其模板链3'端指向解旋方向
答案 D 据题干信息,延伸进行时2条链延伸速率相等,甲时①比②短,说明①在此前延伸时暂停过,而乙时①比②长,说明②在延伸时暂停过,A正确;甲时①和②等长的部分两条链中A和T是互补的,这段区间①中A、T之和与②中A、T之和相等,若②比①长的部分不存在A和T,那么两条链A、T之和是相等的,B正确;丙时复制结束,①和②作为该DNA的两条子链等长而且互补,按照碱基互补配对原则,①中A、T之和与②中A、T之和一定相等,C正确;DNA子链延伸的方向都是5'端到3'端,①和②是一个DNA复制产生的两条子链,二者反向平行,②又和其模板链反向平行,所以②的模板链和①方向相同,都是5'端指向解旋方向,D错误。
2.(2023浙江6月选考,16,2分)紫外线引发的DNA损伤,可通过“核苷酸切除修复(NER)”方式修复,机制如图所示。着色性干皮症(XP)患者的NER酶系统存在缺陷,受阳光照射后,皮肤出现炎症等症状。患者幼年发病,20岁后开始发展成皮肤癌。下列叙述错误的是( )
A.修复过程需要限制酶和DNA聚合酶
B.填补缺口时,新链合成以5'到3'的方向进行
C.DNA有害损伤发生后,在细胞增殖后进行修复,对细胞最有利
D.随年龄增长,XP患者几乎都会发生皮肤癌的原因,可用突变累积解释
答案 C 修复时需要限制酶识别并切除损伤位点的单链DNA序列,再用DNA聚合酶以另一条链为模板补齐缺口,A正确;DNA聚合酶只能将单个脱氧核苷酸添加到已有脱氧核苷酸链的3'端,所以新链只能从5'到3'的方向合成,B正确;细胞增殖会进行DNA复制,若没有及时修复受损DNA,则增殖产生的子细胞可能会因基因突变导致功能异常,因此在细胞增殖前进行修复,对细胞最有利,C错误;XP患者无法对紫外线引发的DNA损伤进行修复,导致原癌基因、抑癌基因等发生突变的积累,最终导致癌症的产生,D正确。
3.(2022重庆,4,2分)下列发现中,以DNA双螺旋结构模型为理论基础的是( )
A.遗传因子控制性状
B.基因在染色体上
C.DNA是遗传物质
D.DNA半保留复制
答案 D DNA半保留复制是以DNA的两条单链为模板,以游离的脱氧核苷酸为原料,根据碱基互补配对原则合成互补DNA链的过程,因此DNA半保留复制的发现需以DNA双螺旋结构模型为理论基础,D正确。
4.(2022广东,12,2分)λ噬菌体的线性双链DNA两端各有一段单链序列。这种噬菌体在侵染大肠杆菌后其DNA会自连环化(如图),该线性分子两端能够相连的主要原因是( )
A.单链序列脱氧核苷酸数量相等
B.分子骨架同为脱氧核糖与磷酸
C.单链序列的碱基能够互补配对
D.自连环化后两条单链方向相同
答案 C 结合题图可知,线性双链DNA两端单链序列的碱基能够互补配对,导致线性分子两端相连,C正确。
5.(2022浙江6月选考,13,2分)某同学欲制作DNA双螺旋结构模型,已准备了足够的相关材料。下列叙述正确的是( )
A.在制作脱氧核苷酸时,需在磷酸上连接脱氧核糖和碱基
B.制作模型时,鸟嘌呤与胞嘧啶之间用2个氢键连接物相连
C.制成的模型中,腺嘌呤与胞嘧啶之和等于鸟嘌呤和胸腺嘧啶之和
D.制成的模型中,磷酸和脱氧核糖交替连接位于主链的内侧
答案 C 在制作脱氧核苷酸时,需在脱氧核糖上连接磷酸和碱基,A错误;制作模型时,腺嘌呤和胸腺嘧啶之间用2个氢键连接物相连,鸟嘌呤与胞嘧啶之间用3个氢键连接物相连,B错误;制成的DNA双螺旋结构模型遵循碱基互补配对原则,腺嘌呤与胞嘧啶之和等于鸟嘌呤和胸腺嘧啶之和,C正确;制成的模型中,磷酸和脱氧核糖交替连接位于主链的外侧,碱基位于主链内侧,D错误。
6.(2022海南,11,3分)科学家曾提出DNA复制方式的三种假说:全保留复制、半保留复制和分散复制(图1)。对此假说,科学家以大肠杆菌为实验材料,进行了如下实验(图2):
图1 图2
下列有关叙述正确的是( )
A.第一代细菌DNA离心后,试管中出现1条中带,说明DNA复制方式一定是半保留复制
B.第二代细菌DNA离心后,试管中出现1条中带和1条轻带,说明DNA复制方式一定是全保留复制
C.结合第一代和第二代细菌DNA的离心结果,说明DNA复制方式一定是分散复制
D.若DNA复制方式是半保留复制,继续培养至第三代,细菌DNA离心后试管中会出现1条中带和1条轻带
答案 D 第一代细菌DNA离心后,试管中出现1条中带,说明DNA复制方式一定不是全保留复制,可能为半保留复制或分散复制,A错误;若DNA复制方式为全保留复制,则第二代细菌DNA离心后,4个子代DNA分子中,1个为15N15N,3个为14N14N,会在试管中出现1条重带和1条轻带,与题图信息不符,B错误;若第一代和第二代细菌DNA离心后,试管中只出现1条中带,则可说明DNA复制方式为分散复制,与题图信息不符,C错误;若DNA复制方式为半保留复制,继续培养至第三代,得到的8个子代DNA分子中,2个为15N14N,6个为14N14N,细菌DNA离心后试管中会出现1条中带和1条轻带,D正确。
7.(2022河北,16,3分)(多选)人染色体DNA中存在串联重复序列,对这些序列进行体外扩增、电泳分离后可得到个体的DNA指纹图谱。该技术可用于亲子鉴定和法医学分析。下列叙述错误的是( )
A.DNA分子的多样性、特异性及稳定性是DNA鉴定技术的基础
B.串联重复序列在父母与子女之间的遗传不遵循孟德尔遗传定律
C.指纹图谱显示的DNA片段属于人体基础代谢功能蛋白的编码序列
D.串联重复序列突变可能会造成亲子鉴定结论出现错误
答案 BC 不同人的DNA序列有所差异,是DNA分子多样性和特异性的体现,DNA上的碱基序列是相对稳定且可以遗传给后代的,DNA上碱基序列的差异度大小可以作为亲子鉴定的依据,故DNA分子的多样性、特异性和稳定性是DNA鉴定技术的基础,A正确;串联重复序列存在于人染色体DNA中,故在父母与子女之间的遗传遵循孟德尔遗传定律,B错误;指纹图谱显示的DNA片段是一段串联重复的序列,应具有特异性,不属于人体基础代谢功能蛋白的编码序列(该类序列基本无特异性),C错误;据题意可知,串联重复序列经体外扩增、电泳分离后得到的DNA指纹图谱可用于亲子鉴定和法医学分析,故如果串联重复序列突变,可能会造成亲子鉴定结论出现错误,D正确。
8.(2021浙江6月选考,14,2分)含有100个碱基对的一个DNA分子片段,其中一条链的A+T占40%,它的互补链中G与T分别占22%和18%,如果连续复制2次,则需游离的胞嘧啶脱氧核糖核苷酸数量为( )
A.240个 B.180个 C.114个 D.90个
答案 B 根据DNA分子中碱基含量A=T、C=G可知,一条链的A+T和其互补链的A+T以及整个DNA中的A+T的比例是相等的,所以整个DNA分子中G+C占60%,C占30%;一个DNA分子复制2次,形成4个DNA分子,除去模板链,需要提供形成3个DNA分子所需的原料。综上可知,连续复制2次需游离的胞嘧啶脱氧核糖核苷酸100×2×30%×3=180个。
9.(2021辽宁,4,2分)下列有关细胞内的DNA及其复制过程的叙述,正确的是( )
A.子链延伸时游离的脱氧核苷酸添加到3'端
B.子链的合成过程不需要引物参与
C.DNA每条链的5'端是羟基末端
D.DNA聚合酶的作用是打开DNA双链
答案 A DNA复制过程中,DNA聚合酶只能从引物的3'端开始连接脱氧核苷酸,3'端是羟基末端,A选项正确,B、C选项不正确;DNA解旋酶的作用是使DNA的双链解开,DNA聚合酶的作用是将单个的脱氧核苷酸连接起来,D选项错误。
10.(2021北京,4,2分)酵母菌的DNA中碱基A约占32%,关于酵母菌核酸的叙述错误的是( )
A.DNA复制后A约占32%
B.DNA中C约占18%
C.DNA中(A+G)/(T+C)=1
D.RNA中U约占32%
答案 D DNA复制后的碱基组成方式和原有的DNA一样,碱基A仍约占32%,A正确;DNA分子中A和T约占64%,C和G约占36%,则C约占18%,B正确;对于任何双链DNA来说,(A+G)/(T+C)=1,C正确;一个细胞中RNA和DNA的碱基之间没有必要的数量关系,被转录出的RNA和模板链DNA中的碱基有对应的数量关系,D错误。
11.(2021山东,5,2分)利用农杆菌转化法,将含有基因修饰系统的T-DNA插入水稻细胞M的某条染色体上,在该修饰系统的作用下,一个DNA分子单链上的一个C脱去氨基变为U,脱氨基过程在细胞M中只发生一次。将细胞M培育成植株N。下列说法错误的是( )
A.N的每一个细胞中都含T-DNA
B.N自交,子一代中含T-DNA的植株占3/4
C.M经n(n≥1)次有丝分裂后,脱氨基位点为A-U的细胞占1/2n
D.M经3次有丝分裂后,含T-DNA且脱氨基位点为A-T的细胞占1/2
答案 D 植株N是由细胞M经植物组织培养得到的,所以植株N每个细胞中都含有T-DNA,A正确;T-DNA插到了细胞M的一条染色体上,所以该细胞相当于杂合子,N自交,子一代中含T-DNA的植株占3/4,B正确;M经过n次有丝分裂,形成2n个细胞,C变为U只发生在细胞M的一条DNA链上,故A-U只存在于一个细胞中,因此最终脱氨基位点为A-U的细胞占1/2n,C正确;M经3次有丝分裂产生的所有细胞中都含有T-DNA,经1次有丝分裂后一个细胞中的脱氨基位点为U-A,另一个细胞中对应的碱基位点为G-C,经2次有丝分裂后得到的4个细胞中,2个细胞分别具有脱氨基位点U-A、A-T,其余细胞对应碱基位点分别为G-C、C-G,经3次有丝分裂后得到的8个细胞中,4个细胞分别具有脱氨基位点U-A、A-T、A-T、T-A,其余细胞对应碱基位点分别为G-C、C-G、G-C、C-G,故细胞M经3次有丝分裂后,含有T-DNA且脱氨基位点为A-T的细胞占3/8,D错误。
12.(2021河北,16,3分)许多抗肿瘤药物通过干扰DNA合成及功能抑制肿瘤细胞增殖。下表为三种抗肿瘤药物的主要作用机理。下列叙述正确的是( )
A.羟基脲处理后,肿瘤细胞中DNA复制和转录过程都出现原料匮乏
B.放线菌素D处理后,肿瘤细胞中DNA复制和转录过程都受到抑制
C.阿糖胞苷处理后,肿瘤细胞DNA复制过程中子链无法正常延伸
D.将三种药物精准导入肿瘤细胞的技术可减弱它们对正常细胞的不利影响
答案 BCD DNA复制的原料是脱氧核糖核苷酸,转录的原料是核糖核苷酸,所以羟基脲处理后,肿瘤细胞中DNA复制过程出现原料匮乏,但不影响转录过程,A错误;DNA复制和转录都要以DNA链为模板,放线菌素D处理后,肿瘤细胞中DNA复制和转录过程都会受到抑制,B正确;DNA聚合酶能催化DNA复制过程中子链的延伸,阿糖胞苷可抑制DNA聚合酶活性,进而导致DNA复制过程中子链无法正常延伸,C正确;三种药物对正常细胞也会发挥作用,故将三种药物精准导入肿瘤细胞的技术可减弱其对正常细胞的不利影响,D正确。
13.(2017海南单科,24,2分)DNA分子的稳定性与碱基对之间的氢键数目有关。下列关于生物体内DNA分子中(A+T)/(G+C)与(A+C)/(G+T)两个值的叙述,正确的是( )
A.碱基序列不同的双链DNA分子,后一值不同
B.前一个值越大,双链DNA分子的稳定性越高
C.当两个值相同时,可判断这个DNA分子是双链
D.经半保留复制得到的DNA分子,后一值等于1
答案 D 双链DNA分子中碱基数目A=T、G=C,故任何双链DNA分子中(A+C)/(G+T)相同,均等于1,但不同DNA分子的(A+T)/(G+C)不同,A错误,D正确;A、T之间有两个氢键,G、C之间有三个氢键,G+C所占比例越大,DNA分子的稳定性越高,B错误;单链DNA分子中(A+T)/(G+C)与(A+C)/(G+T)两个值也可能相同,C错误。
14.(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35S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。
解后反思 本题错选最多的是B选项,说明学生对科学史实没有深入全面的了解。科学史实是培养学生科学素养的重要素材,也应重视对这部分知识的学习。既要全面了解、体验重大科学研究的探究过程,学习科学研究的思想、方法、原理以及科学精神,也要铭记那些科学的结论和为此做出重要贡献的人们。
15.(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。
16.(2014福建理综,5,6分)STR是DNA分子上以2~6个核苷酸为单元重复排列而成的片段,单元的重复次数在不同个体间存在差异。现已筛选出一系列不同位点的STR用作亲子鉴定,如7号染色体有一个STR位点以“GATA”为单元,重复7~14次;X染色体有一个STR位点以“ATAG”为单元,重复11~15次。某女性7号染色体和X染色体DNA的上述STR位点如图所示。下列叙述错误的是( )
A.筛选出用于亲子鉴定的STR应具有不易发生变异的特点
B.为保证亲子鉴定的准确率,应选择足够数量不同位点的STR进行检测
C.有丝分裂时,图中(GATA)8和(GATA)14分别分配到两个子细胞
D.该女性的儿子X染色体含有图中(ATAG)13的概率是12
答案 C 有丝分裂产生的两个子细胞是相同的,都具有(GATA)8和(GATA)14,C错误;只有不易发生变异的STR才能作为亲子鉴定的依据,A正确;为保证亲子鉴定的准确率,应选择足够数量不同位点的STR进行检测,B正确;儿子的X染色体肯定来自其母亲两条X染色体中的一条,儿子的X染色体含有图中(ATAG)13的概率为1/2,D正确。
17.(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,而每条链中的(A+C)/(T+G)不能确定,但两条链中(A+C)/(T+G)的值互为倒数,故A、B错误。
18.(2013广东理综,2,4分)1953年Watsn和Crick构建了DNA双螺旋结构模型,其重要意义在于( )
①证明DNA是主要的遗传物质
②确定DNA是染色体的组成成分
③发现DNA如何储存遗传信息
④为DNA复制机制的阐明奠定基础
A.①③ B.②③ C.②④ D.③④
答案 D 本题考查DNA双螺旋结构模型的特点及相关知识。沃森和克里克提出的DNA双螺旋结构模型的特点是:(1)DNA分子由两条链组成,这两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构;(2)两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对,并且碱基配对有一定的规律:A一定与T配对,G一定与C配对。DNA中碱基对排列顺序可以千变万化,这为解释DNA如何储存遗传信息提供了依据;一个DNA分子之所以能形成两个完全相同的DNA分子,其原因是DNA分子的双螺旋结构为复制提供了精确的模板,碱基互补配对原则保证复制精确完成,所以DNA双螺旋结构模型的构建为人们后来阐明DNA复制的机理奠定了基础。
19.(2019天津理综,1,6分)用3H标记胸腺嘧啶后合成脱氧核苷酸,注入真核细胞,可用于研究( )
A.DNA复制的场所
B.mRNA与核糖体的结合
C.分泌蛋白的运输
D.细胞膜脂质的流动
答案 A 本题借助DNA复制,考查考生理解所学知识点并作出合理判断的能力;试题通过比较分析的方法体现了生命观念素养中的结构与功能观。胸腺嘧啶是脱氧核苷酸的特有组成成分之一,脱氧核苷酸是DNA复制的原料,故用3H标记的胸腺嘧啶合成脱氧核苷酸,注入真核细胞后可以用于研究DNA复制的场所,A正确。
易混易错 脱氧核糖≠脱氧核苷酸≠脱氧核糖核酸:脱氧核糖是一种五碳糖,脱氧核苷酸是脱氧核糖核酸的基本组成单位,脱氧核糖核酸即DNA分子。
20.(2018浙江4月选考,22,2分)某研究小组进行“探究DNA的复制过程”的活动,结果如图所示。其中培养大肠杆菌的唯一氮源是14NH4Cl或15NH4Cl,a、b、c表示离心管编号,条带表示大肠杆菌DNA离心后在离心管中的分布位置。下列叙述错误的是( )
A.本活动运用了同位素示踪和密度梯度离心技术
B.a管的结果表明该管中的大肠杆菌是在含14NH4Cl的培养液中培养的
C.b管的结果表明该管中的大肠杆菌的DNA都是15N-14N-DNA
D.实验结果说明DNA分子的复制是半保留复制
答案 B 本题通过探究DNA的复制过程,考查了科学探究中的结果分析。本活动中有使用14N和15N,即采用了同位素示踪技术,3个离心管中的条带是经密度梯度离心后得到的,A正确。a管中只有重带,即 15N−15N-DNA,表明该管中的大肠杆菌是在含15NH4Cl的培养液中培养的,B错误。b管中只有中带,即DNA都是15N-14N-DNA,C正确。c管中1/2中带为15N-14N-DNA,1/2轻带为14N-14N-DNA,综合以上可推测,a管中为亲代DNA:15N-15N-DNA,b管中为复制一代后的子代DNA:15N-14N-DNA,c管中为复制两代后的子代DNA:1/215N-14N-DNA、1/214N-14N-DNA,说明DNA分子的复制是半保留复制,D正确。
21.(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 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中演绎与推理要素的考查。因为该物质可使DNA双链不能解开,DNA复制时需要解旋,所以若在细胞正常生长的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的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。
22.(2021全国甲,30,9分)用一段由放射性同位素标记的DNA片段可以确定基因在染色体上的位置。某研究人员使用放射性同位素32P标记的脱氧腺苷三磷酸(dATP,dA—Pα~Pβ~Pγ)等材料制备了DNA片段甲(单链),对W基因在染色体上的位置进行了研究。实验流程的示意图如下。
回答下列问题:
(1)该研究人员在制备32P标记的DNA片段甲时,所用dATP的α位磷酸基团中的磷必须是32P,原因是 。
(2)该研究人员以细胞为材料制备了染色体样品,在混合操作之前去除了样品中的RNA分子,去除RNA分子的目的是 。
(3)为了使片段甲能够通过碱基互补配对与染色体样品中的W基因结合,需要通过某种处理使样品中的染色体DNA 。
(4)该研究人员在完成上述实验的基础上,又对动物细胞内某基因的mRNA进行了检测,在实验过程中用某种酶去除了样品中的DNA,这种酶是 。
答案 (1)合成DNA时,dATP先水解成腺嘌呤脱氧核苷酸,远离A的β位和γ位的磷酸基团脱离形成游离的磷酸,只有α位的磷酸基团会参与形成DNA (2)避免RNA与DNA片段甲形成杂交分子,对基因在染色体上的定位造成干扰 (3)变性解链为单链 (4)DNA酶(或答DNA水解酶)
解析 (1)合成DNA时,dATP先水解成腺嘌呤脱氧核苷酸,远离A的β位和γ位的磷酸基团脱离形成游离的磷酸,只有α位的磷酸基团会参与形成DNA,因此要制备32P标记的DNA片段甲,所用dATP的α位的磷酸基团中的磷必须是32P。(2)RNA是以染色体DNA为模板转录出来的,可能会与DNA片段甲发生碱基互补配对形成杂交分子,从而对基因在染色体上的定位造成干扰。(3)染色体中的基因片段是DNA双链,所以需先通过某种处理使DNA解链为单链。(4)DNA酶(或DNA水解酶)能够催化DNA水解为脱氧核苷酸。若用某种酶去除了样品中的DNA,则该酶是DNA酶(或DNA水解酶)。
23.[2016课标全国Ⅰ,29(1),3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。
答案 (1)γ
解析 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。
考点3 基因指导蛋白质的合成
1.(2023海南,13,3分)噬菌体ФX174的遗传物质为单链环状DNA分子,部分序列如图。
下列有关叙述正确的是( )
A.D基因包含456个碱基,编码152个氨基酸
B.E基因中编码第2个和第3个氨基酸的碱基序列,其互补DNA序列是5'-GCGTAC-3'
C.噬菌体ФX174的DNA复制需要DNA聚合酶和4种核糖核苷酸
D.E基因和D基因的编码区序列存在部分重叠,且重叠序列编码的氨基酸序列相同
答案 B 题图中的噬菌体DNA上,D基因起始区至终止区除了含有152个氨基酸的编码序列,还包含终止密码子的编码序列,故D基因的碱基数为152×3+3=459(个),A错误;据题图可知,E基因编码第2个和第3个氨基酸的碱基序列为5'-GTACGC-3',根据互补DNA与原DNA反向平行及碱基互补配对原则可知,其互补DNA序列是5'-GCGTAC-3',B正确;DNA复制的原料是4种脱氧核糖核苷酸,C错误;D基因和E基因编码区重叠但密码子的读取起点不一致,所以编码的氨基酸序列不相同,D错误。
2.(2023湖南,12,2分)细菌glg基因编码的UDPG焦磷酸化酶在糖原合成中起关键作用。细菌糖原合成的平衡受到CsrAB系统的调节。CsrA蛋白可以结合glg mRNA分子,也可结合非编码RNA分子CsrB,如图所示。下列叙述错误的是( )
A.细菌glg基因转录时,RNA聚合酶识别和结合glg基因的启动子并驱动转录
B.细菌合成UDPG焦磷酸化酶的肽链时,核糖体沿glg mRNA从5'端向3'端移动
C.抑制CsrB基因的转录能促进细菌糖原合成
D.CsrA蛋白都结合到CsrB上,有利于细菌糖原合成
答案 C 启动子位于基因的上游,基因转录时,RNA聚合酶识别、结合启动子并驱动转录,A正确;翻译时,核糖体会沿mRNA从5'端向3'端移动以合成肽链,B正确;抑制CsrB基因的转录会减少非编码RNA分子CsrB的形成,CsrA蛋白就会更多地与glg mRNA分子结合,使glg mRNA分子降解增多,从而抑制UDPG焦磷酸化酶的合成,UDPG焦磷酸化酶在糖原合成中起关键作用,故抑制CsrB基因的转录会使细菌糖原合成减少,C错误;由题图可知,当CsrA蛋白都结合到CsrB上时,CsrA蛋白就不与glg mRNA分子结合,glg mRNA分子构象稳定,可翻译形成UDPG焦磷酸化酶,有利于细菌糖原合成,D正确。
3.(2023全国乙,5,6分)已知某种氨基酸(简称甲)是一种特殊氨基酸,迄今只在某些古菌(古细菌)中发现含有该氨基酸的蛋白质。研究发现这种情况出现的原因是,这些古菌含有特异的能够转运甲的tRNA(表示为tRNA甲)和酶E。酶E催化甲与tRNA甲结合生成携带了甲的tRNA甲(表示为甲-tRNA甲),进而将甲带入核糖体参与肽链合成。已知tRNA甲可以识别大肠杆菌mRNA中特定的密码子,从而在其核糖体上参与肽链的合成。若要在大肠杆菌中合成含有甲的肽链,则下列物质或细胞器中必须转入大肠杆菌细胞内的是( )
①ATP ②甲 ③RNA聚合酶 ④古菌的核糖体 ⑤酶E的基因 ⑥tRNA甲的基因
A.②⑤⑥ B.①②⑤ C.③④⑥ D.②④⑤
答案 A 由题意可知,甲、tRNA甲和酶E仅在某些古细菌中含有,tRNA甲可以识别大肠杆菌mRNA中特定的密码子,在大肠杆菌核糖体上参与肽链的合成,所以若要在大肠杆菌中合成含有甲的肽链,需要转入甲、tRNA甲的基因和酶E的基因,ATP、RNA聚合酶和核糖体均可由大肠杆菌提供,故选A。
知识拓展 1.本题以第22种氨基酸——吡咯赖氨酸为背景展开命题。吡咯赖氨酸是在一种古细菌——产甲烷菌中发现的,其在其他古细菌中也含有,对应的密码子为UAG,该密码子在其他生物体内为终止密码子,其对应的tRNA吡咯赖氨酸在其他生物细胞内不存在。2.在细胞内有几十种氨酰tRNA合成酶,每一种可以同时识别特定的tRNA和氨基酸,并将二者结合形成氨基酸-tRNA用于翻译,不同的氨酰tRNA合成酶与相应的tRNA和氨基酸是一一对应的。题中的酶E是催化吡咯赖氨酸和tRNA吡咯赖氨酸结合的氨酰tRNA合成酶,大肠杆菌中不存在吡咯赖氨酸,所以该种酶在大肠杆菌细胞内也不存在。因此要在大肠杆菌细胞内合成含有吡咯赖氨酸的肽链,需将吡咯赖氨酸、酶E的基因和tRNA吡咯赖氨酸的基因转入大肠杆菌细胞内。
4.(2023浙江6月选考,4,2分)叠氮脱氧胸苷(AZT)可与逆转录酶结合并抑制其功能。下列过程可直接被AZT阻断的是( )
A.复制 B.转录 C.翻译 D.逆转录
答案 D AZT能与逆转录酶结合阻断逆转录过程,D正确。
5.(2023浙江1月选考,15,2分)核糖体是蛋白质合成的场所。某细菌进行蛋白质合成时,多个核糖体串联在一条mRNA上形成念珠状结构——多聚核糖体(如图所示)。多聚核糖体上合成同种肽链的每个核糖体都从mRNA同一位置开始翻译,移动至相同的位置结束翻译。多聚核糖体所包含的核糖体数量由mRNA的长度决定。下列叙述正确的是( )
A.图示翻译过程中,各核糖体从mRNA的3'端向5'端移动
B.该过程中,mRNA上的密码子与tRNA上的反密码子互补配对
C.图中5个核糖体同时结合到mRNA上开始翻译,同时结束翻译
D.若将细菌的某基因截短,相应的多聚核糖体上所串联的核糖体数目不会发生变化
答案 B 根据核糖体上的肽链的长度(肽链长的翻译在前),可判断核糖体从mRNA的5'端向3'端移动,A错误;翻译过程中,mRNA上的密码子与tRNA上的反密码子互补配对,B正确;由题干可知,图中核糖体都从mRNA同一位置开始翻译,移动至相同的位置结束翻译,图中5个核糖体上的肽链长度不同,故5个核糖体先后依次结合到mRNA的起始密码子端开始翻译过程,翻译结束的时间也不同,C错误;由题干信息“多聚核糖体所包含的核糖体数量由mRNA的长度决定”可知,将细菌的某基因截短会影响相应的多聚核糖体上所串联的核糖体数目,D错误。
6.(2023江苏,6,2分)翻译过程如图所示,其中反密码子第1位碱基常为次黄嘌呤(I),与密码子第3位碱基A、U、C皆可配对。下列相关叙述正确的是( )
A.tRNA分子内部不发生碱基互补配对
B.反密码子为5'-CAU-3'的tRNA可转运多种氨基酸
C.mRNA的每个密码子都能结合相应的tRNA
D.碱基I与密码子中碱基配对的特点,有利于保持物种遗传的稳定性
答案 D tRNA呈三叶草结构,在局部区域存在碱基互补配对,A错误;反密码子为5'- CAU-3'的tRNA只能与密码子5'-AUG-3'配对,只携带一种氨基酸,B错误;mRNA中的终止密码子没有相应的tRNA来结合,C错误;由题知,在密码子第3位的碱基A、U或C皆可与反密码子第1位的I配对,增加了密码子的容错率,有利于保持物种遗传的稳定性,D正确。
7.(2023辽宁,18,3分)(不定项)DNA在细胞生命过程中会发生多种类型的损伤。如损伤较小,RNA聚合酶经过损伤位点时,腺嘌呤核糖核苷酸会不依赖于模板掺入mRNA(如图1);如损伤较大,修复因子Mfd识别、结合滞留的RNA聚合酶,“招募”多种修复因子,DNA聚合酶等进行修复(如图2)。下列叙述正确的是( )
A.图1所示的DNA经复制后有半数子代DNA含该损伤导致的突变基因
B.图1所示转录产生的mRNA指导合成的蛋白质氨基酸序列可能不变
C.图2所示的转录过程是沿着模板链的5'端到3'端进行的
D.图2所示的DNA聚合酶催化DNA损伤链的修复,方向是从n到m
答案 ABD 从图1可以看出DNA的一条链损伤,该DNA复制后,以损伤链为模板复制的子代DNA含有突变基因,即图1所示DNA经复制后有半数子代DNA含该损伤导致的突变基因,A正确;图1所示,损伤的DNA转录时掺入腺嘌呤核糖核苷酸后,mRNA未发生改变或mRNA改变区域对应的氨基酸不变(密码子的简并性),则指导合成的蛋白质氨基酸序列可能不变,B正确;图2所示的转录过程是沿着模板链(损伤链)的3'端到5'端进行的,所以m是3'端,n是5'端,图2 DNA聚合酶催化DNA损伤链修复,方向是从5'端到3'端,即从n到m,C错误,D正确。
8.(2022广东,7,2分)拟南芥HPR1蛋白定位于细胞核孔结构,功能是协助mRNA转移。与野生型相比,推测该蛋白功能缺失的突变型细胞中,有更多mRNA分布于( )
A.细胞核B.细胞质
C.高尔基体D.细胞膜
答案 A HPR1蛋白定位于细胞核孔结构,功能是协助mRNA转移。mRNA主要在细胞核内合成,通过核孔进入细胞质中,若HPR1蛋白功能缺失,则mRNA不能转移出细胞核。故在HPR1蛋白功能缺失的突变型细胞中,有更多mRNA分布于细胞核,故选A。
9.(2022湖南,14,4分)大肠杆菌核糖体蛋白与rRNA分子亲和力较强,二者组装成核糖体。当细胞中缺乏足够的rRNA分子时,核糖体蛋白可通过结合到自身mRNA分子上的核糖体结合位点而产生翻译抑制。下列叙述错误的是( )
A.一个核糖体蛋白的mRNA分子上可相继结合多个核糖体,同时合成多条肽链
B.细胞中有足够的rRNA分子时,核糖体蛋白通常不会结合自身mRNA分子
C.核糖体蛋白对自身mRNA翻译的抑制维持了rRNA和核糖体蛋白数量上的平衡
D.编码该核糖体蛋白的基因转录完成后,mRNA才能与核糖体结合进行翻译
答案 D 大肠杆菌是原核生物,没有核膜包被的细胞核,可以边转录边翻译,D错误。
10.(2022浙江6月选考,16,2分)“中心法则”反映了遗传信息的传递方向,其中某过程的示意图如图。
下列叙述正确的是( )
A.催化该过程的酶为RNA聚合酶
B.a链上任意3个碱基组成一个密码子
C.b链的脱氧核苷酸之间通过磷酸二酯键相连
D.该过程中遗传信息从DNA向RNA传递
答案 C 图示为以RNA为模板合成DNA的逆转录过程,逆转录过程需要逆转录酶,A错误;翻译形成多肽的mRNA上可决定一个氨基酸的三个相邻碱基称为密码子,该RNA是逆转录的模板,不是翻译的模板,B错误;b链为单链DNA,单链DNA分子中两个相邻的脱氧核苷酸之间通过磷酸二酯键相连,C正确;逆转录过程中遗传信息从RNA向DNA传递,D错误。
11.(2022辽宁,16,3分)(不定项)视网膜病变是糖尿病常见并发症之一。高血糖环境中,在DNA甲基转移酶催化下,部分胞嘧啶加上活化的甲基被修饰为5'-甲基胞嘧啶,使视网膜细胞线粒体DNA碱基甲基化水平升高,可引起视网膜细胞线粒体损伤和功能异常。下列叙述正确的是( )
A.线粒体DNA甲基化水平升高,可抑制相关基因的表达
B.高血糖环境中,线粒体DNA在复制时也遵循碱基互补配对原则
C.高血糖环境引起的甲基化修饰改变了患者线粒体DNA碱基序列
D.糖尿病患者线粒体DNA高甲基化水平可遗传
答案 ABD 高血糖环境中,视网膜细胞线粒体DNA碱基甲基化水平升高,可引起视网膜细胞线粒体损伤和功能异常,据此可推测线粒体DNA甲基化水平升高,可抑制相关基因的表达,A正确;高血糖环境引起的甲基化修饰指在DNA甲基转移酶催化下,部分胞嘧啶加上活化的甲基,这并未改变患者线粒体DNA碱基序列,线粒体DNA在复制时仍遵循碱基互补配对原则,B正确,C错误;患者线粒体DNA碱基甲基化若发生在配子中,则可能遗传给后代,D正确。
12.(2022河北,9,2分)关于中心法则相关酶的叙述,错误的是( )
A.RNA聚合酶和逆转录酶催化反应时均遵循碱基互补配对原则且形成氢键
B.DNA聚合酶、RNA聚合酶和逆转录酶均由核酸编码并在核糖体上合成
C.在解旋酶协助下,RNA聚合酶以单链DNA为模板转录合成多种RNA
D.DNA聚合酶和RNA聚合酶均可在体外发挥催化作用
答案 C RNA聚合酶催化DNA→RNA的转录过程,逆转录酶催化RNA→DNA的逆转录过程,两过程均遵循碱基互补配对原则,且反应过程中互补配对的碱基之间形成氢键,A正确;DNA聚合酶、RNA聚合酶和逆转录酶都是蛋白质,由核酸编码,合成场所是核糖体,B正确;转录过程不需要解旋酶,C错误;酶能降低化学反应的活化能,在体内外适宜条件下均可发挥作用,D正确。
13.(2021浙江1月选考,22,2分)如图是真核细胞遗传信息表达中某过程的示意图。某些氨基酸的部分密码子(5'→3')是:丝氨酸UCU;亮氨酸UUA、CUA;异亮氨酸AUC、AUU;精氨酸AGA。下列叙述正确的是( )
A.图中①为亮氨酸
B.图中结构②从右向左移动
C.该过程中没有氢键的形成和断裂
D.该过程可发生在线粒体基质和细胞核基质中
答案 B 题图中①对应的密码子为AUU,因此①为异亮氨酸,A错误;根据肽链的延伸情况和mRNA 5'→3'的方向指示,可判断题图中结构②(核糖体)沿着mRNA从右向左移动,B正确;tRNA上的反密码子与mRNA上的密码子碱基互补配对与分离的过程中涉及氢键的形成和断裂,C错误;该过程为翻译过程,可发生在线粒体基质中,但不发生在细胞核基质中,D错误。
14.(2021辽宁,17,3分)脱氧核酶是人工合成的具有催化活性的单链DNA分子。下图为10-23型脱氧核酶与靶RNA结合并进行定点切割的示意图。切割位点在一个未配对的嘌呤核苷酸(图中R所示)和一个配对的嘧啶核苷酸(图中Y所示)之间,图中字母均代表由相应碱基构成的核苷酸。下列有关叙述错误的是( )
A.脱氧核酶的作用过程受温度的影响
B.图中Y与两个R之间通过氢键相连
C.脱氧核酶与靶RNA之间的碱基配对方式有两种
D.利用脱氧核酶切割 mRNA可以抑制基因的转录过程
答案 BCD 脱氧核酶具有催化活性,属于酶类,发挥作用时需要适宜的温度,温度会影响酶的活性,A正确;图中R与Y分别代表的是嘌呤核苷酸和嘧啶核苷酸,一条RNA链相邻的核苷酸之间靠磷酸二酯键相连,而不是氢键,B错误;脱氧核酶的化学本质是DNA,与靶RNA结合时进行碱基互补配对的方式有A-U、T-A、C-G,C错误;mRNA是翻译的模板,利用脱氧核酶切割mRNA,可以抑制基因的翻译过程,D错误。
15.(2021广东,7,2分)金霉素(一种抗生素)可抑制tRNA与mRNA的结合,该作用直接影响的过程是( )
A.DNA复制 B.转录 C.翻译 D.逆转录
答案 C DNA复制是以DNA为模板合成DNA的过程,不涉及tRNA与mRNA的结合,A不符合题意;转录是以DNA的一条链为模板合成RNA的过程,依据题意分析可知金霉素没有抑制转录过程,B不符合题意;tRNA与mRNA结合发生在翻译过程中,金霉素的作用直接影响的过程是翻译,C符合题意;逆转录是以RNA为模板合成DNA的过程,此过程中不涉及tRNA与mRNA的结合,D不符合题意。
16.(2021湖南,13,4分)细胞内不同基因的表达效率存在差异,如图所示。下列叙述正确的是 ( )
A.细胞能在转录和翻译水平上调控基因表达,图中基因A的表达效率高于基因B
B.真核生物核基因表达的①和②过程分别发生在细胞核和细胞质中
C.人的mRNA、rRNA和tRNA都是以DNA为模板进行转录的产物
D.②过程中,rRNA中含有与mRNA上密码子互补配对的反密码子
答案 ABC 图中①和②过程分别表示转录和翻译,真核生物核基因的转录和翻译分别发生在细胞核和细胞质中,B正确;与基因B相比,基因A转录合成的mRNA数量以及等量mRNA翻译合成的蛋白质分子数量明显较多,说明基因A的表达效率高于基因B,A正确;人体内与翻译过程有关的3种RNA都是转录的产物,C正确;反密码子位于tRNA上,可与mRNA上的密码子互补配对,D错误。
17.(2021河北,8,2分)关于基因表达的叙述,正确的是( )
A.所有生物基因表达过程中用到的RNA和蛋白质均由DNA编码
B.DNA双链解开,RNA聚合酶起始转录、移动到终止密码子时停止转录
C.翻译过程中,核酸之间的相互识别保证了遗传信息传递的准确性
D.多肽链的合成过程中,tRNA读取mRNA上全部碱基序列信息
答案 C 真核生物和原核生物基因表达过程中用到的RNA与蛋白质均由DNA编码,但某些RNA病毒可以通过RNA复制出来的mRNA进行翻译,此时的mRNA不是由DNA编码的,A错误;转录时,RNA聚合酶移动到终止子时停止转录,B错误;翻译过程中,mRNA与tRNA通过密码子和反密码子的相互识别保证了遗传信息传递的准确性,C正确;翻译时,核糖体沿着mRNA移动,当核糖体读取到mRNA的终止密码子时,肽链的合成终止,mRNA终止密码子以后的序列不再被读取,D错误。
18.(2020课标全国Ⅲ,1,6分)关于真核生物的遗传信息及其传递的叙述,错误的是( )
A.遗传信息可以从DNA流向RNA,也可以从RNA流向蛋白质
B.细胞中以DNA的一条单链为模板转录出的RNA均可编码多肽
C.细胞中DNA分子的碱基总数与所有基因的碱基数之和不相等
D.染色体DNA分子中的一条单链可以转录出不同的RNA分子
答案 B 真核生物的遗传物质是DNA,因此真核生物的遗传信息贮藏在DNA中,遗传信息的传递遵循中心法则,即遗传信息可以从DNA流向DNA,也可以从DNA流向RNA,进而流向蛋白质,A正确;细胞中一个DNA分子中含有多个基因,而每个基因都具有独立性,因此以DNA的一条单链为模板转录出的RNA可以是mRNA(可编码多肽),也可以是tRNA或rRNA,B错误、D正确;由于基因通常是具有遗传效应的DNA片段,在DNA分子中还存在没有遗传效应的片段,因此细胞中DNA分子的碱基总数与所有基因的碱基数之和不相等,C正确。
19.(2020课标全国Ⅲ,3,6分)细胞内有些tRNA分子的反密码子中含有稀有碱基次黄嘌呤(I)。含有I的反密码子在与mRNA中的密码子互补配对时,存在如图所示的配对方式(Gly表示甘氨酸)。下列说法错误的是( )
A.一种反密码子可以识别不同的密码子
B.密码子与反密码子的碱基之间通过氢键结合
C.tRNA分子由两条链组成,mRNA分子由单链组成
D.mRNA中的碱基改变不一定造成所编码氨基酸的改变
答案 C 由题图可知,位于tRNA上的反密码子CCI可以识别mRNA上的GGU、GGC、GGA三种不同的密码子,A正确;密码子和反密码子的碱基之间通过氢键且按照碱基互补配对的原则结合,B正确;tRNA和mRNA分子均由一条链组成,其中tRNA链经过折叠形成三叶草的叶形,其一端是携带氨基酸的部位,另一端是三个相邻的碱基构成的反密码子,反密码子与mRNA上的密码子结合,C错误;由题图可知,mRNA上的三种密码子GGU、GGC、GGA决定的氨基酸均为甘氨酸,所以mRNA中的碱基改变不一定造成所编码氨基酸的改变,D正确。
20.(2020天津,3,4分)对于基因如何指导蛋白质合成,克里克认为要实现碱基序列向氨基酸序列的转换,一定存在一种既能识别碱基序列,又能运载特定氨基酸的分子。该种分子后来被发现是( )
A.DNA B.mRNA C.tRNA D.rRNA
答案 C tRNA比mRNA小得多,分子结构也很特别,RNA链经过折叠,看上去像三叶草的叶形,其一端携带氨基酸,另一端有3个特殊的碱基,每个tRNA的这3个碱基可以与mRNA上的密码子互补配对,所以tRNA是一种既能识别碱基序列,又能运载特定氨基酸的分子,C正确。
21.(2020江苏单科,9,2分)某膜蛋白基因在其编码区的5'端含有重复序列CTCTTCTCTTCTCTT,下列叙述正确的是( )
A.CTCTT重复次数改变不会引起基因突变
B.CTCTT重复次数增加提高了该基因中嘧啶碱基的比例
C.若CTCTT重复6次,则重复序列之后编码的氨基酸序列不变
D.CTCTT重复次数越多,该基因编码的蛋白质相对分子质量越大
答案 C 基因内部碱基对的增添、缺失或替换都会导致基因结构改变,引起基因突变,A错误。双链DNA分子中,A=T,C=G,嘌呤碱基数等于嘧啶碱基数,B错误。CTCTT重复序列转录出来的mRNA不含起始密码子AUG或GUG,不改变起始密码子后对应的氨基酸序列,C正确。若基因碱基总数不变,重复序列越多,可编码的氨基酸碱基序列越短,编码的蛋白质相对分子质量越小;若基因碱基总数因重复序列的增多而增多,但重复序列中不含起始密码子,编码的氨基酸序列可能不变;若因重复序列的增多而影响了基因的表达,编码的氨基酸序列变短;以上几种情况都不可能使基因编码的蛋白质相对分子质量变大,D错误。
22.(2019课标全国Ⅲ,2,6分)下列与真核生物细胞核有关的叙述,错误的是( )
A.细胞中的染色质存在于细胞核中
B.细胞核是遗传信息转录和翻译的场所
C.细胞核是细胞代谢和遗传的控制中心
D.细胞核内遗传物质的合成需要能量
答案 B 本题借助细胞核的结构与功能,考查考生理解所学知识,作出合理判断的能力;试题通过基础判断的形式体现了生命观念素养中的结构与功能观要素。真核细胞的DNA与蛋白质等结合形成染色质,存在于细胞核中,A正确;细胞核是细胞代谢和遗传的控制中心,是DNA复制和转录的主要场所,翻译的场所是核糖体,B错误,C正确;细胞核内DNA的复制(遗传物质的合成)需要消耗能量,D正确。
23.(2019海南单科,4,2分)某种抗生素可以阻止tRNA与mRNA 结合,从而抑制细菌生长。据此判断,这种抗生素可直接影响细菌的( )
A.多糖合成 B.RNA合成
C.DNA复制 D.蛋白质合成
答案 D 本题通过抗生素直接影响细菌的什么生理过程分析考查了科学思维素养中的演绎与推理要素。多糖合成不需要经过tRNA与mRNA结合,A不符合题意;RNA合成可以通过转录或RNA复制的方式,均不需要tRNA与mRNA结合,B不符合题意;DNA复制需要经过DNA与相关酶结合,不需要经过tRNA与mRNA结合,C不符合题意;翻译过程需要经过tRNA与mRNA结合,故该抗生素可能通过作用于翻译过程影响蛋白质合成,D符合题意。
24.(2019海南单科,20,2分)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 蛋白质合成过程中,翻译的模板是mRNA,翻译的起点和终点通常分别是起始密码子和终止密码子,A正确;核糖体与mRNA的结合部位有2个携带氨基酸(或多肽键)的tRNA结合位点,C错误;最先进入核糖体(位点1)的tRNA携带的氨基酸与位点2的tRNA携带的氨基酸反应形成肽键,位点1上的tRNA脱掉氨基酸并离开核糖体,原位点2的tRNA(携带肽链)进入位点1,B、D正确。
25.(2019浙江4月选考,22,2分)下列关于遗传信息表达过程的叙述,正确的是( )
A.一个DNA分子转录一次,可形成一个或多个合成多肽链的模板
B.转录过程中,RNA聚合酶没有解开DNA双螺旋结构的功能
C.多个核糖体可结合在一个mRNA分子上共同合成一条多肽链
D.编码氨基酸的密码子由mRNA上3个相邻的脱氧核苷酸组成
答案 A 一个DNA分子可包含多个基因,其转录一次,可形成一个或多个合成多肽链的模板,A正确;转录过程中,RNA聚合酶有解开DNA双螺旋结构的功能,B错误;多个核糖体可相继结合在一个mRNA分子上合成多条相同的多肽链,C错误;编码氨基酸的密码子由mRNA上3个相邻的核糖核苷酸组成,D错误。
26.(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。
素养解读 本题借助蛋白质的不同功能,通过基础判断形式考查生命观念中的结构与功能观。
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。
27.(2018浙江4月选考,25,2分)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。某真核细胞内形成该miRNA及其发挥作用的过程示意图如图。下列叙述正确的是( )
A.miRNA基因转录时,RNA聚合酶与该基因的起始密码相结合
B.W基因转录形成的mRNA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T、C与G配对
D.miRNA抑制W蛋白的合成是通过双链结构的miRNA直接与W基因mRNA结合所致
答案 B 转录时RNA聚合酶与该基因的某一启动部位相结合,起始密码在mRNA上,A错误;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,C错误;miRNA蛋白质复合物与W基因mRNA直接结合,D错误。
28.(2018天津理综,6,6分)某生物基因型为A1A2,A1和A2的表达产物N1和N2可随机组合形成二聚体蛋白,即N1N1、N1N2、N2N2三种蛋白。若该生物体内A2基因表达产物的数量是A1的2倍,则由A1和A2表达产物形成的二聚体蛋白中,N1N1型蛋白占的比例为( )
A.1/3 B.1/4
C.1/8 D.1/9
答案 D 本题以基因的表达为载体,考查概率的计算,体现了科学思维素养中的分析与推断要素。由题意可知,基因型为A1A2的生物体内基因的表达产物N1与N2的数量比为1∶2,且表达产物N1与N2又可随机组合形成二聚体蛋白,因此N1与N1结合的概率为13×13,即19。
29.(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 根据中心法则,正常真核细胞中的tRNA、rRNA和mRNA都以DNA的某一条链为模板转录而来,A正确;不同RNA形成过程中所用的DNA模板链可能是不同的,所以两种RNA的合成可以同时进行,互不干扰,B正确;真核细胞中的线粒体和叶绿体为半自主性细胞器,线粒体DNA与叶绿体DNA在基因表达过程中也会合成RNA,C错误;转录产生RNA的过程遵循碱基互补配对原则,因此转录出的RNA链可以与模板链的相应区域碱基互补,D正确。
素养解读 本题借助基础判断考查考生对生物学问题进行归纳与概括的能力,属于对科学思维素养的考查。
解题关键 本题主要考查基因表达过程中的转录等相关知识,熟知真核细胞中基因表达的过程以及遵循的原则是正确解答该题的关键。
30.(2017江苏单科,23,3分)在体外用14C标记半胱氨酸-tRNA复合物中的半胱氨酸(Cys),得到*Cys-tRNACys,再用无机催化剂镍将其中的半胱氨酸还原成丙氨酸(Ala),得到水*Ala-tRNACys(见图,tRNA不变)。如果该*Ala-tRNACys参与翻译过程,那么下列说法正确的是(多选)( )
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 AC 本题主要考查翻译的特点及从新情境中获取信息解决问题的能力。在一个mRNA分子上可以先后结合多个核糖体,可同时合成多条多肽链,A正确;反密码子与密码子的配对遵循碱基互补配对原则,是由密码子决定的,B错误;依据题干信息可知,用无机催化剂镍将*Cys-tRNACys中的半胱氨酸还原成丙氨酸时,tRNA不变,由此推测与其配对的密码子也未变,但所决定的氨基酸由半胱氨酸转变为丙氨酸,新合成的肽链中,原来Cys的位置会被替换为14C标记的Ala,C正确,D错误。
疑难突破 本题解题的关键是审清题干,从题干中获得有效解题信息。突破点是*Cys-tRNACys转变为*Ala-tRNACys时,“tRNA未变”这一关键信息。
31.(2016海南单科,25,2分)依据中心法则,若原核生物中的DNA编码序列发生变化后,相应蛋白质的氨基酸序列不变,则该DNA序列的变化是( )
A.DNA分子发生断裂
B.DNA分子发生多个碱基增添
C.DNA分子发生碱基替换
D.DNA分子发生多个碱基缺失
答案 C 本题以基因突变知识的考查为背景,考查学生运用归纳与概括、模型与建构的方法解决生物学问题,属于对科学思维素养的考查。由于密码子的简并性,DNA分子发生碱基替换可能使蛋白质的氨基酸序列不变,C正确;DNA编码序列的碱基增添或缺失均会导致氨基酸序列改变。
32.(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(如图)。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。
33.(2016江苏单科,22,5分)为在酵母中高效表达丝状真菌编码的植酸酶,通过基因改造,将原来的精氨酸密码子CGG改变为酵母偏爱的密码子AGA,由此发生的变化有( )
A.植酸酶氨基酸序列改变
B.植酸酶mRNA序列改变
C.编码植酸酶的DNA热稳定性降低
D.配对的反密码子为UCU
答案 BCD 密码子CGG与AGA均编码精氨酸,故A错误。将基因中序列改造为序列,使mRNA中原来的CGG序列改造为AGA序列,故植酸酶mRNA序列发生了改变;配对的反密码子也由GCC变为UCU,故B、D正确。因G—C对间的氢键数多于A—T对间的氢键数,故改造后的基因的热稳定性降低,故C正确。
知识归纳 若基因碱基序列发生变化,相应的mRNA碱基序列一定变化,对应的反密码子一定变化,但控制合成蛋白质的氨基酸序列不一定改变。
34.(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。
易错提醒 PrPc的本质是蛋白质,不是DNA。
35.(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DNA
D.正常体细胞的端粒DNA随细胞分裂次数增加而变长
答案 C 原核生物不具有染色体,不含端粒,A项错误,C项正确;由题意可知,端粒酶可以自身的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。
知识拓展 端粒由简单的DNA高度重复序列组成,用于保持染色体的完整性和控制细胞周期。DNA分子每次分裂复制,端粒就缩短一点,一旦端粒消耗殆尽,细胞将会立即激活凋亡机制,即细胞走向凋亡。所以端粒的长度反映细胞复制史及复制潜能,被称为细胞寿命的“有丝分裂钟”。
36.(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(终止密码子除外);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。
37.(2015江苏单科,12,2分,0.53)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RNA
B.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。
易错警示 密码子是mRNA上三个相邻的决定氨基酸的碱基(终止密码子除外),反密码子位于tRNA上。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。
38.(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: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。
39.(2015四川理综,6,6分)M基因编码含63个氨基酸的肽链。该基因发生插入突变,使mRNA增加了一个三碱基序列AAG,表达的肽链含64个氨基酸。以下说法正确的是( )
A.M基因突变后,参与基因复制的嘌呤核苷酸比例增加
B.在M基因转录时,核糖核苷酸之间通过碱基配对连接
C.突变前后编码的两条肽链,最多有2个氨基酸不同
D.在突变基因的表达过程中,最多需要64种tRNA参与
答案 C 在基因中嘌呤碱基与嘧啶碱基配对,基因发生插入突变后,嘌呤碱基数仍会等于嘧啶碱基数,故A错误;在M基因转录时,核糖核苷酸之间通过磷酸二酯键连接,B错误;若AAG插入点在密码子之间,突变前后编码的两条肽链,只有1个氨基酸不同,若AAG插入点在某一密码子中,则突变前后编码的两条肽链,最多有2个氨基酸不同,故C正确;因与决定氨基酸的密码子配对的反密码子共有61种,故基因表达过程中,最多需要61种tRNA参与,D错误。
40.(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→DNA
C.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正确。
知识拓展 逆转录酶具有三种功能:一是以RNA为模板,催化合成DNA单链;二是催化合成的cDNA与模板RNA形成杂交分子;三是以反转录合成的第一条DNA单链为模板,再合成第二条DNA单链,形成双链DNA。
41.(2013海南单科,14,2分)对摩尔根等人提出“果蝇的白眼基因位于X染色体上”这一结论没有影响的是( )
A.孟德尔的遗传定律
B.摩尔根的精巧实验设计
C.萨顿提出的遗传的染色体假说
D.克里克提出的中心法则
答案 D 摩尔根等人提出“果蝇的白眼基因位于X染色体上”的结论是建立在孟德尔的遗传定律、萨顿提出的“基因位于染色体上”的假说及摩尔根利用白眼果蝇进行的实验基础上;该结论与遗传信息的传递和表达即中心法则无关。
42.(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mRNA
C.连续分裂n次后,子细胞中32P标记的细胞占1/2n+1
D.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。
43.(2013课标全国Ⅰ,1,6分)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 tRNA具有专一性,一种tRNA只能携带一种特定的氨基酸,A错误;DNA聚合酶是在细胞质中的核糖体上合成的,B错误;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,C错误;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,D正确。
44.(2013海南单科,12,2分)甲(ATGG)是一段单链DNA片段,乙是该片段的转录产物,丙(A—P~P~P) 是转录过程中的一种底物。下列叙述错误的是( )
A.甲、乙、丙的组分中均有糖
B.甲、乙共由6种核苷酸组成
C.丙可作为细胞内的直接能源物质
D.乙的水解产物中含有丙
答案 D 甲是一段单链DNA片段,甲(ATGG)的转录产物是乙(UACC),丙是直接能源物质ATP, 甲、乙、丙的组分中均有五碳糖,A、C正确;甲(ATGG)与乙(UACC)共有6种核苷酸,B正确;乙的水解产物中含有AMP,不含有ATP。D错误。
45.(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 基因通常是指具有遗传效应的DNA片段。①DNA能携带遗传信息;②细胞内能转运氨基酸的是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。
46.(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。
47.(2023全国乙,32,10分)某种观赏植物的花色有红色和白色两种。花色主要是由花瓣中所含色素种类决定的,红色色素是由白色底物经两步连续的酶促反应形成的,第1步由酶1催化,第2步由酶2催化。其中酶1的合成由A基因控制,酶2的合成由B基因控制。现有甲、乙两个不同的白花纯合子,某研究小组分别取甲、乙的花瓣在缓冲液中研磨,得到了甲、乙花瓣的细胞研磨液,并用这些研磨液进行不同的实验。
实验一:探究白花性状是由A或B基因单独突变还是共同突变引起的
①取甲、乙的细胞研磨液在室温下静置后发现均无颜色变化。
②在室温下将两种细胞研磨液充分混合,混合液变成红色。
③将两种细胞研磨液先加热煮沸,冷却后再混合,混合液颜色无变化。
实验二:确定甲和乙植株的基因型
将甲的细胞研磨液煮沸,冷却后与乙的细胞研磨液混合,发现混合液变成了红色。
回答下列问题。
(1)酶在细胞代谢中发挥重要作用,与无机催化剂相比,酶所具有的特性是 (答出3点即可);煮沸会使细胞研磨液中的酶失去催化作用,其原因是高温破坏了酶的 。
(2)实验一②中,两种细胞研磨液混合后变成了红色,推测可能的原因是 。
(3)根据实验二的结果可以推断甲的基因型是 ,乙的基因型是 ;若只将乙的细胞研磨液煮沸,冷却后与甲的细胞研磨液混合,则混合液呈现的颜色是 。
答案 (1)高效性、专一性、作用条件较温和 空间结构 (2)甲和乙的白花性状是由A或B基因单独突变引起的,且二者的突变基因不同 (3)AAbb aaBB 白色
解析 (1)与无机催化剂相比,酶具有高效性、专一性和作用条件较温和的特性。过酸、过碱或温度过高都会破坏酶的空间结构,使酶永久失活。(2)由题干可推知红色色素的形成途径:
白色底物X红色色素(X指第1步反应的生成物)。甲、乙两种细胞研磨液在室温下静置后均无颜色变化,但将其充分混合后变成红色,推测甲、乙细胞中分别合成酶1、酶2(或酶2、酶1),当两种细胞研磨液混合后,白色底物可经酶1和酶2的催化形成红色色素,甲和乙是由A或B基因单独突变引起的,且二者的突变基因不同。(3)甲、乙为两种不同的白花纯合子,将甲的细胞研磨液煮沸(相关酶变性失活),冷却后与乙的细胞研磨液混合变成了红色,说明甲细胞中含有第1步反应的生成物,乙细胞中含第2步反应的酶,故可推知甲的基因型为AAbb,乙的基因型为aaBB。只将乙的细胞研磨液煮沸,催化第2步反应的酶2失去了催化作用,故混合液呈现白色。
48.(2023广东,17,10分)放射性心脏损伤是由电离辐射诱导的大量心肌细胞凋亡产生的心脏疾病。一项新的研究表明,circRNA可以通过miRNA调控P基因表达进而影响细胞凋亡,调控机制见图。miRNA是细胞内一种单链小分子RNA,可与mRNA靶向结合并使其降解。circRNA是细胞内一种闭合环状RNA,可靶向结合miRNA使其不能与mRNA结合,从而提高mRNA的翻译水平。
回答下列问题:
(1)放射刺激心肌细胞产生的 会攻击生物膜的磷脂分子,导致放射性心肌损伤。
(2)前体mRNA是通过 酶以DNA的一条链为模板合成的,可被剪切成circRNA等多种RNA。circRNA和mRNA在细胞质中通过对 的竞争性结合,调节基因表达。
(3)据图分析,miRNA 表达量升高可影响细胞凋亡,其可能的原因是
。
(4)根据以上信息,除了减少miRNA的表达之外,试提出一个治疗放射性心脏损伤的新思路 。
答案 (1)自由基 (2)RNA聚合 miRNA (3)部分miRNA与P基因mRNA结合,使P蛋白不能合成或合成减少 (4)增多circRNA的量或促进P蛋白的合成或加入细胞凋亡抑制剂
解析 (1)辐射以及有害物质入侵会刺激细胞产生自由基,自由基可以攻击和破坏细胞内各种执行正常功能的生物分子,当攻击生物膜的磷脂分子时会产生新的自由基,这些新产生的自由基又会去攻击其他的分子,导致放射性心肌损伤。(2)前体mRNA通过转录产生,转录以DNA的一条链为模板,在RNA聚合酶的催化作用下完成。由题意知,miRNA可与mRNA靶向结合并使其降解,而circRNA可靶向结合miRNA使其不能与mRNA结合,故circRNA和mRNA在细胞质中通过对miRNA的竞争性结合调节基因表达。(3)由图可知,P基因mRNA指导合成的P蛋白会抑制细胞凋亡,miRNA表达量升高时,部分miRNA与P基因mRNA结合后,使P基因mRNA降解,不能合成P蛋白,而促进细胞凋亡过程。(4)由题意知,放射性心脏损伤是由电离辐射诱导的大量心肌细胞凋亡产生的心脏疾病,减少凋亡的心肌细胞的数目就可以治疗该病。由图可知,P蛋白会抑制细胞凋亡,circRNA会竞争性结合miRNA,从而减少miRNA与P基因mRNA的结合,减弱miRNA对P蛋白表达的抑制作用,使P蛋白维持对细胞凋亡的抑制作用。故可通过增多细胞质中的circRNA的量或促进P蛋白的合成或加入细胞凋亡抑制剂来治疗放射性心脏损伤。
49.(2022江苏,21,12分)科学家研发了多种RNA药物用于疾病治疗和预防。图中①~④示意4种RNA药物的作用机制。请回答下列问题。
(1)细胞核内RNA转录合成以 为模板,需要 的催化。前体mRNA需加工为成熟的mRNA,才能转运到细胞质中发挥作用,说明 对大分子物质的转运具有选择性。
(2)机制①:有些杜兴氏肌营养不良症患者DMD蛋白基因的51外显子片段中发生 ,提前产生终止密码子,从而不能合成DMD蛋白。为治疗该疾病,将反义RNA药物导入细胞核,使其与51外显子转录产物结合形成 ,DMD前体mRNA剪接时,异常区段被剔除,从而合成有功能的小DMD蛋白,减轻症状。
(3)机制②:有些高胆固醇血症患者的PCSK9蛋白可促进低密度脂蛋白的内吞受体降解,血液中胆固醇含量偏高。转入与PCSK9 mRNA特异性结合的siRNA,导致PCSK9 mRNA被剪断,从而抑制细胞内 的合成,治疗高胆固醇血症。
(4)机制③:mRNA药物进入患者细胞内可表达正常的功能蛋白,替代变异蛋白发挥治疗作用。通常将mRNA药物包装成脂质体纳米颗粒,目的是 。
(5)机制④:编码新冠病毒S蛋白的mRNA疫苗,进入人体细胞,在内质网上的核糖体中合成S蛋白,经过 修饰加工后输送出细胞,可作为 诱导人体产生特异性免疫反应。
(6)接种了两次新型冠状病毒灭活疫苗后,若第三次加强接种改为重组新型冠状病毒疫苗,根据人体特异性免疫反应机制分析,进一步提高免疫力的原因有
。
答案 (1)DNA的一条链 RNA聚合酶 核孔 (2)突变(碱基的替换、增添或缺失) 双链RNA (3)PCSK9蛋白 (4)保护并把 mRNA送入细胞内,使之能够表达正常的功能蛋白 (5)内质网和高尔基体 抗原 (6)重组新型冠状病毒疫苗作为抗原可持续刺激机体产生更多的记忆细胞和抗体,进一步提高机体的免疫力
解析 (1)细胞核中的RNA是以DNA的一条链为模板,在RNA聚合酶的催化作用下合成的。前体mRNA不能通过核孔,而成熟的mRNA可通过核孔,说明核孔对大分子物质的转运具有选择性。(2)外显子是基因中可以编码蛋白质的脱氧核苷酸序列,外显子中碱基的替换、增添或缺失可能导致mRNA中终止密码子提前出现,进而影响蛋白质的合成。可利用反义RNA药物与51外显子转录的mRNA通过碱基互补配对结合为双链RNA,在对DMD前体mRNA修饰的过程中将该异常双链区段切除,从而合成有功能的小DMD蛋白,减轻症状。(3)PCSK9蛋白可促进低密度脂蛋白的内吞受体降解,导致血液中胆固醇含量偏高,可以转入与PCSK9 mRNA特异性结合的siRNA,二者结合形成双链RNA,使PCSK9 mRNA被剪断,从而抑制PCSK9 mRNA的表达,达到治疗疾病的目的。(4)脂质体包裹mRNA药物既可以保护mRNA药物,又能使该大分子通过脂质体与细胞膜融合的方式进入细胞,使之表达正常的功能蛋白。(5)由图可知,mRNA疫苗需在细胞内合成抗原蛋白,分泌到细胞外,刺激机体产生免疫应答。故该抗原蛋白的合成、加工、分泌过程需核糖体、内质网、高尔基体和线粒体(提供能量)参与。(6)重组新冠病毒疫苗可以具有与新冠病毒灭活疫苗相同的抗原成分,故第三次注射重组新冠病毒疫苗可以持续刺激机体发生二次免疫反应,产生更多的抗体和记忆细胞,进一步提高免疫力。
50.(2020课标全国Ⅱ,29,10分)大豆蛋白在人体内经消化道中酶的作用后,可形成小肽(短的肽链)。回答下列问题:
(1)在大豆细胞中,以mRNA为模板合成蛋白质时,除mRNA外还需要其他种类的核酸分子参与,它们是 。
(2)大豆细胞中大多数mRNA和RNA聚合酶从合成部位到执行功能部位需要经过核孔。就细胞核和细胞质这两个部位来说,作为mRNA合成部位的是 ,作为mRNA执行功能部位的是 ;作为RNA聚合酶合成部位的是 ,作为RNA聚合酶执行功能部位的是 。
(3)部分氨基酸的密码子如表所示。若来自大豆的某小肽对应的编码序列为UACGAACAUUGG,则该小肽的氨基酸序列是 。若该小肽对应的DNA序列有3处碱基发生了替换,但小肽的氨基酸序列不变,则此时编码小肽的RNA序列为 。
答案 (1)rRNA、tRNA (2)细胞核 细胞质 细胞质 细胞核 (3)酪氨酸-谷氨酸-组氨酸-色氨酸
UAUGAGCACUGG
解析 (1)在大豆细胞中,蛋白质的合成(翻译)是在核糖体上进行的,需要mRNA、rRNA和tRNA的参与。该过程中,rRNA作为核糖体的重要组成成分,是核糖体行使其重要功能所必需的;mRNA作为翻译的模板,含有密码子,行使传达DNA上遗传信息的功能;tRNA把对应的氨基酸运送到核糖体上。(2)大豆细胞中,大多数mRNA是在细胞核中以DNA为模板转录而来的,因细胞核中不含核糖体,细胞核中转录而来的mRNA经过加工成为成熟的mRNA后,需要通过核孔复合体转移到细胞质中的核糖体上进行翻译;RNA聚合酶催化转录过程,其化学本质为蛋白质,因此其合成部位是细胞质,细胞质中合成的RNA聚合酶通过核孔复合体进入细胞核,参与转录过程。(3)已知该小肽对应的编码序列为UACGAACAUUGG,则其中含有的密码子为UAC、GAA、CAU、UGG,根据题中提供的密码子表可知对应的氨基酸分别为酪氨酸、谷氨酸、组氨酸、色氨酸,因此该小肽的氨基酸序列为酪氨酸-谷氨酸-组氨酸-色氨酸。若该小肽对应的DNA序列有3处碱基发生了替换,但相应的氨基酸序列不变,即发生碱基替换后的DNA转录而来的mRNA中相应密码子对应的氨基酸并未改变,题表中4种氨基酸除色氨酸外,都含有两种密码子,因此该DNA序列发生的3处碱基替换影响的只能是酪氨酸、谷氨酸、组氨酸对应的密码子,所以此时编码小肽的RNA序列应为UAUGAGCACUGG。
51.(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 (8分) (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 本题以lncRNA对基因表达的调控机制图解为信息载体,考查了基因表达所需的条件及调控特点,体现了科学思维素养中的归纳与概括要素。(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lncRNA
lncRNA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。
52.(2016北京理综,31,16分)嫁接是我国古代劳动人民早已使用的一项农业生产技术,目前也用于植物体内物质转运的基础研究。研究者将具有正常叶形的番茄(X)作为接穗,嫁接到叶形呈鼠耳形的番茄(M)砧木上,结果见图1。
图1 图2
(1)上述嫁接体能够成活,是因为嫁接部位的细胞在恢复分裂、形成 组织后,经 形成上下连通的输导组织。
(2)研究者对X和M植株的相关基因进行了分析,结果见图2。由图可知,M植株的P基因发生了类似于染色体结构变异中的 变异,部分P基因片段与L基因发生融合,形成P-L基因(P-L)。以P-L为模板可转录出 ,在 上翻译出蛋白质,M植株鼠耳叶形的出现可能与此有关。
(3)嫁接体正常叶形的接穗上长出了鼠耳形的新叶。为探明其原因,研究者进行了相关检测,结果见下表。
①检测P-L mRNA需要先提取总RNA,再以mRNA为模板 出cDNA,然后用PCR技术扩增目的片段。
②检测P-L DNA需要提取基因组DNA,然后用PCR技术对图2中 (选填序号)位点之间的片段扩增。
a.Ⅰ~Ⅱ b.Ⅱ~Ⅲ c.Ⅱ~Ⅳ d.Ⅲ~Ⅳ
(4)综合上述实验,可以推测嫁接体中P-L基因的mRNA 。
答案 (1)愈伤 细胞分化
(2)重复 mRNA 核糖体
(3)①反转录 ②c
(4)从砧木被运输到接穗新生叶中,发挥作用,影响新生叶的形态
解析 本题是一道综合能力考查题。试题情境新颖,难度不大。(1)嫁接体能够成活,是因为嫁接部位的细胞在恢复分裂形成愈伤组织后,经细胞分化形成输导组织。(2)据图2可知:M植株中的P基因发生了片段的重复,部分P基因片段与L基因发生融合,形成P-L基因(P-L),以形成的P-L为模板转录出mRNA,在核糖体上翻译出蛋白质。(3)①检测P-L mRNA需先提取总RNA,再以mRNA为模板反转录出cDNA,然后用PCR技术扩增目的片段。②检测P-L DNA需要先提取基因组DNA,然后设计特定的引物进行扩增,能扩增出P-L目的片段,说明存在P-L DNA,据图中信息知,应选择扩增Ⅱ~Ⅳ之间的片段,c选项正确。(4)据主题干信息“嫁接是我国古代劳动人民早已使用的一项农业生产技术,目前也用于植物体内物质转运的基础研究”、(2)中“M植株鼠耳叶形的出现可能与此有关”和表格中实验结果可推知:嫁接体中P-L基因的mRNA从砧木(M)被运输到接穗(X)新生叶中,发挥作用,影响新生叶的形态。
53.(2015江苏单科,33,8分)荧光原位杂交可用荧光标记的特异DNA片段为探针,与染色体上对应的DNA片段结合,从而将特定的基因在染色体上定位。请回答下列问题:
图1 图2
(1)DNA荧光探针的制备过程如图1所示,DNA酶Ⅰ随机切开了核苷酸之间的 键从而产生切口,随后在DNA聚合酶Ⅰ作用下,以荧光标记的 为原料,合成荧光标记的DNA探针。
(2)图2表示探针与待测基因结合的原理。先将探针与染色体共同煮沸,使DNA双链中 键断裂,形成单链。随后在降温复性过程中,探针的碱基按照 原则,与染色体上的特定基因序列形成较稳定的杂交分子。图中两条姐妹染色单体中最多可有 条荧光标记的DNA片段。
(3)A、B、C分别代表不同来源的一个染色体组,已知AA和BB中各有一对同源染色体可被荧光探针标记。若植物甲(AABB)与植物乙(AACC)杂交,则其F1有丝分裂中期的细胞中可观察到 个荧光点;在减数第一次分裂形成的两个子细胞中分别可观察到 个荧光点。
答案 (8分)(1)磷酸二酯 脱氧核苷酸 (2)氢 碱基互补配对 4 (3)6 2和4
解析 本题主要考查DNA的结构、复制、有丝分裂和减数分裂的相关知识。(1)DNA酶Ⅰ可使DNA分子断裂成为片段,为限制酶,其作用为切开两个核苷酸之间的磷酸二酯键。合成DNA分子的原料为4种脱氧核苷酸。(2)DNA分子受热变性,氢键断裂,解旋为单链。探针的碱基与染色体上的特定基因序列按照碱基互补配对的原则,形成杂交分子。由于每条染色单体含有一个DNA分子,一个DNA分子可以有2条荧光标记的片段,所以两条姐妹染色单体中最多有4条荧光标记的片段,但只能观察到两个荧光点。(3)植物甲与植物乙的杂交后代F1为AABC,在有丝分裂中期已完成了DNA复制,并且A和B都可以被荧光探针标记,所以可观察到6个荧光点。F1AABC在减数第一次分裂形成的两个子细胞分别含有A、AB,因此分别可观察到2和4个荧光点。
错因分析 (1)“酯键”错写为“脂键”较多;很多学生被复杂背景迷惑,填写为DNA聚合酶或聚合酶;(2)可能由于是最后一题,部分考生来不及作答,空白较多;(3)部分考生没能正确审题,“分别”意味着该空有两个数字,考生对于减数分裂和有丝分裂的知识迁移不够,在新情境下不能灵活运用相关知识,对于荧光点的去向和数量搞不清楚,出现了2或4、6、3等多种答案。
54.(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 (13分)(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是翻译的产物包括衣壳蛋白、蛋白酶等,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+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来专门对付该病毒感染。(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。
55.(2013江苏单科,32,9分)图①~③分别表示人体细胞中发生的3种生物大分子的合成过程。请回答下列问题:
(1)细胞中过程②发生的主要场所是 。
(2)已知过程②的α链中鸟嘌呤与尿嘧啶之和占碱基总数的54%,α链及其模板链对应区段的碱基中鸟嘌呤分别占29%、19%,则与α链对应的DNA区段中腺嘌呤所占的碱基比例为 。
(3)由于基因中一个碱基对发生替换,而导致过程③合成的肽链中第8位氨基酸由异亮氨酸(密码子有AUU、AUC、AUA)变成苏氨酸(密码子有ACU、ACC、ACA、ACG),则该基因的这个碱基对替换情况是 。
(4)在人体内成熟红细胞、浆细胞、记忆细胞、效应T细胞中,能发生过程②、③而不能发生过程①的细胞是 。
(5)人体不同组织细胞的相同DNA进行过程②时启用的起始点 (在“都相同”、“都不同”、“不完全相同”中选择),其原因是 。
答案 (9分)
(1)细胞核
(2)26%
(3)T//A替换为C//G(A//T替换为G//C)
(4)浆细胞和效应T细胞
(5)不完全相同 不同组织细胞中基因进行选择性表达
解析 本题主要考查生物大分子的合成过程,注意区分DNA分子复制和DNA分子转录过程所用模板链的区别。(1)过程②以DNA分子的一条链为模板合成的α链为RNA链,该过程为转录,其发生的主要场所是细胞核。(2)α链及其模板链对应区段的碱基中G分别占29%、19%,则α链中G+C占48%,则α链对应的DNA区段中G+C占48%,A+T占52%,A=T=26%。(3)根据题干中信息可以看出,mRNA上相应碱基的变化是U→C,则该基因的这个碱基对的替换情况是A//T替换成G//C。(4)过程①、②、③分别为DNA复制、转录和翻译。成熟红细胞没有细胞核和任何细胞器,不能发生过程①②③。记忆细胞受抗原刺激时,会发生增殖和分化,因此可以进行过程①。效应T细胞和浆细胞是高度分化的细胞,不能进行增殖,可以进行蛋白质合成,所以能发生过程②、③而不能发生过程①的细胞是效应T细胞和浆细胞。(5)转录是以基因为单位的,由于不同组织细胞中基因的选择性表达,不同细胞表达的基因不完全相同,因此人体不同组织细胞的相同DNA进行转录的起始点不完全相同。
考点4 基因表达与性状的关系
1.(2023海南,11,3分)某植物的叶形与R基因的表达直接相关。现有该植物的植株甲和乙,二者R基因的序列相同。植株甲R基因未甲基化,能正常表达;植株乙R基因高度甲基化,不能表达。下列有关叙述正确的是 ( )
A.植株甲和乙的R基因的碱基种类不同
B.植株甲和乙的R基因的序列相同,故叶形相同
C.植株乙自交,子一代的R基因不会出现高度甲基化
D.植株甲和乙杂交,子一代与植株乙的叶形不同
答案 D 基因甲基化会影响基因的表达,但不改变其碱基种类与碱基序列,故植株甲、乙的R基因的碱基种类、序列相同;植株甲R基因未甲基化,植株乙R基因高度甲基化,二者的叶形与R基因表达直接相关,故二者叶形不同,A、B错误。甲基化修饰可以遗传给后代,使后代出现同样的表型,故植株乙自交,子一代的R基因会出现高度甲基化,C错误。植株甲、乙杂交,子一代中来自植株甲的R基因可正常表达,所以叶形与植株甲相同,与植株乙不同,D正确。
2.(2023河北,6,2分)关于基因、DNA、染色体和染色体组的叙述,正确的是( )
A.等位基因均成对排布在同源染色体上
B.双螺旋DNA中互补配对的碱基所对应的核苷酸方向相反
C.染色体的组蛋白被修饰造成的结构变化不影响基因表达
D.一个物种的染色体组数与其等位基因数一定相同
答案 B 细胞内决定相对性状的等位基因绝大部分成对地排布在同源染色体上,但在具有异型性染色体的个体细胞内,位于性染色体上的等位基因并非完全成对排布,A错误。双螺旋DNA是由两条单链按反向平行方式盘旋构成的,且两条链上的碱基遵循碱基互补配对原则一一对应,故组成DNA双螺旋结构中的互补配对碱基所对应的单体核苷酸方向相反,B正确。在生物表观遗传中,除了DNA甲基化,构成染色体的组蛋白发生甲基化、乙酰化等修饰也会影响基因的表达,C错误。一个基因可以发生不同的突变,产生一个以上的等位基因,这样一个物种的染色体组数与其等位基因的数目不一定相等,D错误。
3.(2023河北,7,2分)DNA中的胞嘧啶甲基化后可自发脱氨基变成胸腺嘧啶。下列叙述错误的是( )
A.启动子被甲基化后,可能影响RNA聚合酶与其结合
B.某些甲基化修饰可遗传给后代,使后代出现同样的表型
C.胞嘧啶的甲基化能够提高该位点的突变频率
D.基因模板链中的甲基化胞嘧啶脱氨基后,不影响该基因转录产物的碱基序列
答案 D 启动子是RNA聚合酶特异性识别与结合的部位,启动子被甲基化后可能影响RNA聚合酶的识别与结合,A正确;甲基化修饰产生的变异为可遗传变异,若发生在生殖细胞中,可能传给后代,B正确;胞嘧啶甲基化后可自发脱氨基变成胸腺嘧啶,故胞嘧啶的甲基化会提高该位点的突变频率,C正确;模板链中的甲基化胞嘧啶脱氨基后会变为胸腺嘧啶(T),则转录产物该位点的碱基会由G变为A,D错误。
阅读下列材料,回答第4、5题。
基因启动子区发生DNA甲基化可导致基因转录沉默。研究表明,某植物需经春化作用才能开花,该植物的DNA甲基化水平降低是开花的前提。用5-azaC处理后,该植株开花提前,检测基因组DNA,发现5'胞嘧啶的甲基化水平明显降低,但DNA序列未发生改变,这种低DNA甲基化水平引起的表型改变能传递给后代。
4.(2023浙江1月选考,5,2分)这种DNA甲基化水平改变引起表型改变,属于( )
A.基因突变 B.基因重组
C.染色体变异 D.表观遗传
答案 D 生物体基因的碱基序列保持不变,但基因表达和表型发生可遗传变化的现象,叫作表观遗传,比如DNA甲基化,构成染色体的组蛋白发生甲基化、乙酰化等修饰。
5.(2023浙江1月选考,6,2分)该植物经5-azaC去甲基化处理后,下列各项中会发生显著改变的是( )
A.基因的碱基数量 B.基因的碱基排列顺序
C.基因的复制 D.基因的转录
答案 D 由题意可知,基因启动子区发生DNA甲基化可导致基因转录沉默,故该植物经5-azaC去甲基化处理后,其基因的转录水平会升高,D正确。
6.(2022重庆,18,2分)研究发现在野生型果蝇幼虫中降低lint基因表达,能影响另一基因inr的表达(如图),导致果蝇体型变小等异常。下列叙述错误的是( )
A.lint基因的表达对inr基因的表达有促进作用
B.提高幼虫lint基因表达可能使其体型变大
C.降低幼虫inr基因表达可能使其体型变大
D.果蝇体型大小是多个基因共同作用的结果
答案 A 与野生型果蝇幼虫(WT)相比,降低lint基因表达后的幼虫(lintRi)体内inr基因的相对表达量显著上升,说明lint基因的表达对inr基因的表达有抑制作用,A错误;由题意可知,降低幼虫lint基因表达,可使inr基因的相对表达量增加,从而导致果蝇体型变小等异常,说明提高幼虫lint基因表达或降低inr基因表达可能使果蝇体型变大,B、C正确;由题意知,果蝇体型大小与lint、inr基因的表达情况有关,说明果蝇体型大小是多个基因共同作用的结果,D正确。
7.(2022天津,5,4分)小鼠Avy基因控制黄色体毛,该基因上游不同程度的甲基化修饰会导致其表达受不同程度抑制,使小鼠毛色发生可遗传的改变。有关叙述正确的是( )
A.Avy基因的碱基序列保持不变
B.甲基化促进Avy基因的转录
C.甲基化导致Avy基因编码的蛋白质结构改变
D.甲基化修饰不可遗传
答案 A Avy基因的上游发生了不同程度的甲基化修饰,并没有改变Avy基因的碱基序列,Avy基因的碱基序列保持不变,A正确;Avy基因上游不同程度的甲基化修饰会导致其表达受不同程度抑制,说明甲基化抑制Avy基因的转录,B错误;因为Avy基因的碱基序列不变,所以Avy基因编码的蛋白质结构不变,小鼠表型变化是由于甲基化修饰使基因表达受不同程度抑制,相关蛋白质的表达量存在差异,C错误;通过题干中的信息“小鼠毛色发生可遗传的改变”可推知,甲基化修饰可以遗传,D错误。
8.(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。
易错警示 遗传信息是指DNA或RNA的核苷酸的排列顺序,双链DNA分子的两条链的核苷酸排列顺序不同,遗传信息不同。
9.(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 本题通过基础判断的形式考查基因型、性状与环境的关系,属于对科学思维素养的考查。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,这种变化是由环境造成的,B正确;O型血夫妇的基因型均为ii,其后代的基因型仍为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,主要是由遗传物质决定的,也可能是由环境影响的,D错误。
10.(2017海南单科,23,2分)下列关于真核生物遗传物质和性状的叙述,正确的是( )
A.细胞中染色体的数目始终等于DNA的数目
B.有丝分裂有利于保持亲代细胞和子代细胞间遗传性状的稳定
C.细胞中DNA分子的碱基对数等于所有基因的碱基对数之和
D.生物体中,一个基因决定一种性状,一种性状由一个基因决定
答案 B DNA未复制时及着丝点分裂后,一条染色体含一个DNA,间期DNA复制后,一条染色体含两个DNA,A错误;体细胞有丝分裂产生的子细胞含有一套与母细胞相同的遗传信息,可保证亲代细胞和子代细胞间遗传性状的稳定,B正确;细胞中基因通常是有遗传效应的DNA片段,没有遗传效应的DNA片段不是基因,故细胞中DNA分子的碱基对数大于所有基因的碱基对数之和,C错误;生物体中,一个基因可能决定多种性状,一种性状可能由多个基因决定,D错误。
材料及标记
实验组
T2噬菌体
大肠杆菌
①
未标记
15N标记
②
32P标记
35S标记
③
3H标记
未标记
④
35S标记
未标记
选项
实验材料
生物学研究
A
小球藻
卡尔文循环
B
肺炎链球菌
DNA半保留复制
C
枪乌贼
动作电位原理
D
T2噬菌体
DNA是遗传物质
药物名称
作用机理
羟基脲
阻止脱氧核糖核苷酸的合成
放线菌素D
抑制DNA的模板功能
阿糖胞苷
抑制DNA聚合酶活性
氨基酸
密码子
色氨酸
UGG
谷氨酸
GAA
GAG
酪氨酸
UAC
UAU
组氨酸
CAU
CAC
实验材料
检测对象
M植株的叶
X植株的叶
接穗新生叶
P-L mRNA
有
无
有
P-L DNA
有
无
无
1.(2022浙江6月选考,22,2分)下列关于“噬菌体侵染细菌的实验”的叙述,正确的是( )
A.需用同时含有32P和35S的噬菌体侵染大肠杆菌
B.搅拌是为了使大肠杆菌内的噬菌体释放出来
C.离心是为了沉淀培养液中的大肠杆菌
D.该实验证明了大肠杆菌的遗传物质是DNA
答案 C 噬菌体侵染细菌的实验中,设计两组对比实验,分别用含有32P和35S的T2噬菌体侵染大肠杆菌,A错误;在搅拌器中搅拌,使吸附在大肠杆菌外的T2噬菌体与大肠杆菌分离,B错误;离心的目的是让悬浮液中析出质量较轻的T2噬菌体颗粒,沉淀物中留下被侵染的大肠杆菌,C正确;该实验证明了T2噬菌体的遗传物质是DNA,D错误。
2.(2022海南,13,3分)某团队从如表①~④实验组中选择两组,模拟T2噬菌体侵染大肠杆菌实验,验证DNA是遗传物质。结果显示:第一组实验检测到放射性物质主要分布在沉淀物中,第二组实验检测到放射性物质主要分布在上清液中。该团队选择的第一、二组实验分别是( )
A.①和④B.②和③C.②和④D.④和③
答案 C T2噬菌体侵染大肠杆菌时仅将DNA注入大肠杆菌,蛋白质外壳仍留在细胞外,沉淀物为含有T2噬菌体DNA的大肠杆菌,故②组的放射性物质主要分布在沉淀物中、③组的上清液和沉淀物中均有放射性物质、④组的放射性物质主要分布在上清液中;15N为稳定同位素,①组中检测不到放射性。故第一、二组实验分别是②和④,C正确。
易错警示 P是DNA的特征元素,S是蛋白质的特征元素,通常用32P和35S分别标记T2噬菌体的DNA和蛋白质,不能用3H或15N标记的T2噬菌体进行侵染实验,因为T2噬菌体的DNA和蛋白质都含有N、H,无法判断被标记的物质是DNA还是蛋白质。
3.(2022河北,8,2分)关于遗传物质DNA的经典实验,叙述错误的是( )
A.摩尔根依据果蝇杂交实验结果首次推理出基因位于染色体上
B.孟德尔描述的“遗传因子”与格里菲思提出的“转化因子”化学本质相同
C.肺炎双(链)球菌体外转化实验和噬菌体侵染细菌实验均采用了能区分DNA和蛋白质的技术
D.双螺旋模型的碱基互补配对原则解释了DNA分子具有稳定的直径
答案 A 萨顿首次推理出基因位于染色体上,摩尔根运用“假说—演绎法”,依据果蝇杂交实验证明了基因位于染色体上,A错误;孟德尔描述的“遗传因子”与格里菲思提出的“转化因子”的化学本质都是DNA,B正确;肺炎双(链)球菌体外转化实验利用蛋白酶和DNA酶处理细胞提取物,从而将DNA和蛋白质区分开,噬菌体侵染细菌实验利用放射性同位素分别标记DNA和蛋白质,从而探究二者在遗传中的作用,C正确;DNA两条链上的碱基A与T之间、G与C之间通过氢键形成碱基对,使DNA分子具有稳定的直径,D正确。
4.(2022辽宁,4,2分)选用合适的实验材料对生物科学研究至关重要。下表对教材中相关研究的叙述,错误的是( )
答案 B 卡尔文等科学家以小球藻(一种单细胞的绿藻)为材料,利用放射性同位素标记技术,用经过14C标记的14CO2,供小球藻进行光合作用,然后追踪放射性14C的去向,最终探明了CO2中的碳是如何转化为有机物中的碳的,暗反应中从C5到C3再到C5的循环也被称为卡尔文循环,A正确;利用大肠杆菌为材料,运用同位素标记技术及离心技术,证明了DNA半保留复制,B错误;可利用枪乌贼极粗的神经纤维或蛙坐骨神经为材料,研究动作电位产生的原理,C正确;利用T2噬菌体侵染大肠杆菌实验证明了DNA是遗传物质,D正确。
5.(2021浙江1月选考,15,2分)下列关于遗传学发展史上4个经典实验的叙述,正确的是( )
A.孟德尔的单因子杂交实验证明了遗传因子位于染色体上
B.摩尔根的果蝇伴性遗传实验证明了基因自由组合定律
C.T2噬菌体侵染细菌实验证明了DNA是大肠杆菌的遗传物质
D.肺炎双球菌离体转化实验证明了DNA是肺炎双球菌的遗传物质
答案 D 摩尔根是第一个将特定基因(遗传因子)定位在一条特定染色体上的科学家,孟德尔的单因子杂交实验并没有证明这一点,A错误;摩尔根的果蝇伴性遗传实验证明了基因分离定律,B错误;T2噬菌体侵染细菌实验证明了DNA是T2噬菌体的遗传物质,C错误;肺炎双球菌离体转化实验证明了DNA是肺炎双球菌的遗传物质,D正确。
6.(2021广东,5,2分)DNA双螺旋结构模型的提出是二十世纪自然科学的伟大成就之一。下列研究成果中,为该模型构建提供主要依据的是( )
①赫尔希和蔡斯证明DNA是遗传物质的实验
②富兰克林等拍摄的DNA分子X射线衍射图谱
③查哥夫发现的DNA中嘌呤含量与嘧啶含量相等
④沃森和克里克提出的DNA半保留复制机制
A.①② B.②③ C.③④ D.①④
答案 B 沃森和克里克以威尔金斯和其同事富兰克林提供的DNA衍射图谱的有关数据为基础,推算出DNA分子呈螺旋结构;从查哥夫那里得到腺嘌呤的量总是等于胸腺嘧啶的量,鸟嘌呤的量总是等于胞嘧啶的量,于是他们改变了碱基配对方式,让A与T配对,G与C配对,构建出新的DNA模型。所以为该模型提供主要依据的是②③,故选B。
7.(2021全国乙,5,6分)在格里菲思所做的肺炎双球菌转化实验中,无毒性的R型活细菌与被加热杀死的S型细菌混合后注射到小鼠体内,从小鼠体内分离出了有毒性的S型活细菌。某同学根据上述实验,结合现有生物学知识所做的下列推测中,不合理的是( )
A.与R型菌相比,S型菌的毒性可能与荚膜多糖有关
B.S型菌的DNA能够进入R型菌细胞指导蛋白质的合成
C.加热杀死S型菌使其蛋白质功能丧失而DNA功能可能不受影响
D.将S型菌的DNA经DNA酶处理后与R型菌混合,可以得到S型菌答案 D 与R型菌相比,S型菌有毒且菌体有荚膜多糖,推测S型菌的毒性可能与荚膜多糖有关,A正确;加热杀死的S型菌的转化因子进入R型菌中,并将部分R型菌转化成了S型菌,因为加热后蛋白质会变性而DNA热稳定性高,所以加热杀死S型菌使其蛋白质功能丧失而DNA功能可能不受影响,C正确;由于蛋白质功能丧失而DNA结构和功能仍能保持,因此推测S型菌的DNA能够进入R型菌细胞指导蛋白质的合成,B正确;DNA酶可以把S型菌的DNA水解,因此S型菌的DNA经DNA酶处理后的产物不能将R型菌转化成S型菌,D错误。
8.(2020江苏单科,20,2分)同位素可用于追踪物质的运行和变化规律。在生物科学史中,下列科学研究未采用同位素标记法的是( )
A.卡尔文(M.Calvin)等探明CO2中的碳在光合作用中的转化途径
B.赫尔希()等利用T2噬菌体侵染大肠杆菌证明DNA是遗传物质
C.梅塞尔森(M.Meselsn)等证明DNA进行半保留复制
D.温特()证明胚芽鞘产生促进生长的化学物质
答案 D 卡尔文等探明CO2中的碳在光合作用中的转化途径时,用14C标记了CO2中的碳,A不符合题意;赫尔希等利用T2噬菌体侵染大肠杆菌证明DNA是遗传物质的实验中,采用35S、32P分别标记T2噬菌体,B不符合题意;梅塞尔森等证明DNA进行半保留复制时,利用15N标记DNA,C不符合题意;温特证明胚芽鞘产生促进生长的化学物质时并没有采用同位素标记法,D符合题意。
9.(2020浙江7月选考,12,2分)下列关于“肺炎双球菌转化实验”的叙述,正确的是( )
A.活体转化实验中,R型菌转化成的S型菌不能稳定遗传
B.活体转化实验中,S型菌的荚膜物质使R型菌转化成有荚膜的S型菌
C.离体转化实验中,蛋白质也能使部分R型菌转化成S型菌且可实现稳定遗传
D.离体转化实验中,经DNA酶处理的S型菌提取物不能使R型菌转化成S型菌
答案 D 活体转化实验中,R型菌转化成S型菌的实质是S型菌的DNA与R型菌的DNA实现了基因重组,属于可遗传变异,所以转化后形成的S型菌的性状可以稳定遗传下去,A错误;离体转化实验中,分别将S型活菌的DNA、蛋白质、荚膜物质和DNA+DNA酶的混合物加入含R型活菌的培养基中,结果只有加入S型活菌DNA的培养基长出了S型活菌,B、C错误;DNA酶可以将DNA水解成脱氧核苷酸,所以经DNA酶处理的S型菌提取物中不含有S型菌的DNA,无法使R型菌转化成S型菌,D正确。
10.(2019海南单科,21,2分)下列实验及结果中,能作为直接证据说明“核糖核酸是遗传物质”的是( )
A.红花植株与白花植株杂交,F1为红花,F2中红花∶白花=3∶1
B.病毒甲的RNA与病毒乙的蛋白质混合后感染烟草只能得到病毒甲
C.加热杀死的S型肺炎双球菌与R型活菌混合培养后可分离出S型活菌
D.用放射性同位素标记T2噬菌体外壳蛋白,在子代噬菌体中检测不到放射性
答案 B 将病毒甲的RNA(核糖核酸)与病毒乙的蛋白质混合后感染烟草只能得到病毒甲,说明生物性状的遗传是由RNA控制的,可判断RNA是遗传物质;其他选项中的遗传现象不能确认是否与RNA有关,故不能作为判断核糖核酸是遗传物质的直接证据。B项符合题意。
11.(2019浙江4月选考,20,2分)为研究R型肺炎双球菌转化为S型肺炎双球菌的转化物质是DNA还是蛋白质,进行了肺炎双球菌体外转化实验,其基本过程如图所示。
下列叙述正确的是( )
A.甲组培养皿中只有S型菌落,推测加热不会破坏转化物质的活性
B.乙组培养皿中有R型及S型菌落,推测转化物质是蛋白质
C.丙组培养皿中只有R型菌落,推测转化物质是DNA
D.该实验能证明肺炎双球菌的主要遗传物质是DNA
答案 C 本题通过肺炎双球菌转化实验,考查了科学探究中的结果分析。甲组培养皿中有S型菌落和R型菌落,A错误;乙组培养皿中有R型及S型菌落,推测转化物质不是蛋白质,B错误;丙组培养皿中只有R型菌落,推测转化物质是DNA,C正确;该实验能证明肺炎双球菌的遗传物质是DNA,D错误。
12.(2018浙江4月选考,23,2分)下列关于“核酸是遗传物质的证据”的相关实验的叙述,正确的是( )
A.T2噬菌体侵染细菌实验中,用32P标记的T2噬菌体侵染细菌后的子代噬菌体多数具有放射性
B.肺炎双球菌活体细菌转化实验中,R型肺炎双球菌转化为S型菌是基因突变的结果
C.肺炎双球菌离体细菌转化实验中,S型菌的DNA使R型菌转化为S型菌,说明DNA是遗传物质,蛋白质不是遗传物质
D.烟草花叶病毒感染和重建实验中,用TMV A的RNA和TMV B的蛋白质重建的病毒感染烟草叶片细胞后,可检测到A型病毒,说明RNA是TMV A的遗传物质
答案 D 本题通过“核酸是遗传物质的证据”的相关经典实验,体现了对科学探究中结果分析要素的考查。T2噬菌体侵染细菌的实验中,32P标记的是T2噬菌体的DNA,而DNA复制为半保留复制,新链合成过程中的原料由细菌提供,只有少部分子代噬菌体具有放射性,A错误;肺炎双球菌活体细菌转化实验中,R型肺炎双球菌转化为S型菌是基因重组的结果,B错误;肺炎双球菌离体细菌转化实验中,S型菌的DNA使R型菌转化为S型菌,说明DNA是遗传物质,不能说明蛋白质不是遗传物质,C错误。
13.(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 本题主要考查病毒的相关知识及T2噬菌体侵染细菌的过程。T2噬菌体专一性地侵染大肠杆菌,而不能侵染肺炎双球菌,A错误;T2噬菌体营寄生生活,在宿主活细胞中进行遗传物质DNA的复制,合成mRNA和蛋白质,以实现增殖,B错误;用含有32P的培养基培养大肠杆菌,大肠杆菌被32P标记,T2噬菌体寄生在被标记的大肠杆菌中,利用宿主的32P合成T2噬菌体的核酸,C正确;人体免疫缺陷病毒即HIV,其核酸为RNA,增殖时发生逆转录过程,T2噬菌体的核酸为DNA,D错误。
14.(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,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噬菌体数量较多,且新合成的DNA单链不存在32P,因此只有部分T2噬菌体具有放射性。
15.(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。
易错警示 解答此题切记T2噬菌体属于病毒,无细胞结构,不能独立进行新陈代谢,只能寄生在活细胞中,不能直接用普通培养基培养。
16.(2015江苏单科,4,2分)下列关于研究材料、方法及结论的叙述,错误的是( )
A.孟德尔以豌豆为研究材料,采用人工杂交的方法,发现了基因分离与自由组合定律
B.摩尔根等人以果蝇为研究材料,通过统计后代雌雄个体眼色性状分离比,认同了基因位于染色体上的理论
C.赫尔希与蔡斯以噬菌体和细菌为研究材料,通过同位素示踪技术区分蛋白质与DNA,证明了DNA是遗传物质
D.沃森和克里克以DNA大分子为研究材料,采用X射线衍射的方法,破译了全部密码子
答案 D 孟德尔以豌豆为实验材料进行了一系列的实验,发现了基因分离与自由组合定律,A正确;摩尔根等人以果蝇为研究材料,证明了基因在染色体上,B正确;T2噬菌体侵染细菌的实验,证明了DNA是遗传物质,C正确;沃森和克里克以4种脱氧核苷酸为原料,采用物理模型法,发现了DNA双螺旋结构,D错误。
知识归纳 沃森和克里克提出了DNA分子的双螺旋结构模型;遗传密码是尼伦伯格等人利用化学实验破译的;此外,克里克在1958年还提出了中心法则。
17.(2013课标Ⅱ,5,6分,0.739)在生命科学发展过程中,证明DNA是遗传物质的实验是( )
①孟德尔的豌豆杂交实验 ②摩尔根的果蝇杂交实验 ③肺炎双球菌转化实验 ④T2噬菌体侵染大肠杆菌实验 ⑤DNA的X光衍射实验
A.①② B.②③ C.③④ D.④⑤
答案 C 本题主要考查证明DNA是遗传物质的实验的相关知识。①孟德尔通过豌豆杂交实验,发现了“基因的分离定律和自由组合定律”;②摩尔根通过果蝇杂交实验,证明了“基因在染色体上”;③肺炎双球菌的体外转化实验,证明了DNA是遗传物质;④T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验,运用了同位素标记法,证明了DNA是遗传物质;⑤DNA的X光衍射实验为DNA双螺旋结构的确定提供了有力的佐证。故正确答案为选项C。
18.(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,体现了对科学探究素养中实验设计的考查。题目假设病毒在宿主细胞内不发生碱基之间的相互转换,放射性同位素标记的尿嘧啶(U)和胸腺嘧啶(T)只能通过宿主细胞进入病毒。因此,收集新复制的病毒,并检测它的放射性,便可知其核酸的类型。将含有放射性同位素标记的尿嘧啶(U)或胸腺嘧啶(T)的培养基分别标记为甲组、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并检测其放射性。若为RNA病毒,则甲组收集的病毒因增殖过程中利用了含放射性标记的尿嘧啶而具有放射性,乙组收集的病毒无放射性;若为DNA病毒,则乙组收集的病毒因增殖过程中利用了含放射性标记的胸腺嘧啶而具有放射性,甲组收集的病毒无放射性。
考点2 DNA的结构和复制
1.(2023山东,5,2分)将一个双链DNA分子的一端固定于载玻片上,置于含有荧光标记的脱氧核苷酸的体系中进行复制。甲、乙和丙分别为复制过程中3个时间点的图像,①和②表示新合成的单链,①的5'端指向解旋方向,丙为复制结束时的图像。该DNA复制过程中可观察到单链延伸暂停现象,但延伸进行时2条链延伸速率相等。已知复制过程中严格遵守碱基互补配对原则,下列说法错误的是( )
A.据图分析,①和②延伸时均存在暂停现象
B.甲时①中A、T之和与②中A、T之和可能相等
C.丙时①中A、T之和与②中A、T之和一定相等
D.②延伸方向为5'端至3'端,其模板链3'端指向解旋方向
答案 D 据题干信息,延伸进行时2条链延伸速率相等,甲时①比②短,说明①在此前延伸时暂停过,而乙时①比②长,说明②在延伸时暂停过,A正确;甲时①和②等长的部分两条链中A和T是互补的,这段区间①中A、T之和与②中A、T之和相等,若②比①长的部分不存在A和T,那么两条链A、T之和是相等的,B正确;丙时复制结束,①和②作为该DNA的两条子链等长而且互补,按照碱基互补配对原则,①中A、T之和与②中A、T之和一定相等,C正确;DNA子链延伸的方向都是5'端到3'端,①和②是一个DNA复制产生的两条子链,二者反向平行,②又和其模板链反向平行,所以②的模板链和①方向相同,都是5'端指向解旋方向,D错误。
2.(2023浙江6月选考,16,2分)紫外线引发的DNA损伤,可通过“核苷酸切除修复(NER)”方式修复,机制如图所示。着色性干皮症(XP)患者的NER酶系统存在缺陷,受阳光照射后,皮肤出现炎症等症状。患者幼年发病,20岁后开始发展成皮肤癌。下列叙述错误的是( )
A.修复过程需要限制酶和DNA聚合酶
B.填补缺口时,新链合成以5'到3'的方向进行
C.DNA有害损伤发生后,在细胞增殖后进行修复,对细胞最有利
D.随年龄增长,XP患者几乎都会发生皮肤癌的原因,可用突变累积解释
答案 C 修复时需要限制酶识别并切除损伤位点的单链DNA序列,再用DNA聚合酶以另一条链为模板补齐缺口,A正确;DNA聚合酶只能将单个脱氧核苷酸添加到已有脱氧核苷酸链的3'端,所以新链只能从5'到3'的方向合成,B正确;细胞增殖会进行DNA复制,若没有及时修复受损DNA,则增殖产生的子细胞可能会因基因突变导致功能异常,因此在细胞增殖前进行修复,对细胞最有利,C错误;XP患者无法对紫外线引发的DNA损伤进行修复,导致原癌基因、抑癌基因等发生突变的积累,最终导致癌症的产生,D正确。
3.(2022重庆,4,2分)下列发现中,以DNA双螺旋结构模型为理论基础的是( )
A.遗传因子控制性状
B.基因在染色体上
C.DNA是遗传物质
D.DNA半保留复制
答案 D DNA半保留复制是以DNA的两条单链为模板,以游离的脱氧核苷酸为原料,根据碱基互补配对原则合成互补DNA链的过程,因此DNA半保留复制的发现需以DNA双螺旋结构模型为理论基础,D正确。
4.(2022广东,12,2分)λ噬菌体的线性双链DNA两端各有一段单链序列。这种噬菌体在侵染大肠杆菌后其DNA会自连环化(如图),该线性分子两端能够相连的主要原因是( )
A.单链序列脱氧核苷酸数量相等
B.分子骨架同为脱氧核糖与磷酸
C.单链序列的碱基能够互补配对
D.自连环化后两条单链方向相同
答案 C 结合题图可知,线性双链DNA两端单链序列的碱基能够互补配对,导致线性分子两端相连,C正确。
5.(2022浙江6月选考,13,2分)某同学欲制作DNA双螺旋结构模型,已准备了足够的相关材料。下列叙述正确的是( )
A.在制作脱氧核苷酸时,需在磷酸上连接脱氧核糖和碱基
B.制作模型时,鸟嘌呤与胞嘧啶之间用2个氢键连接物相连
C.制成的模型中,腺嘌呤与胞嘧啶之和等于鸟嘌呤和胸腺嘧啶之和
D.制成的模型中,磷酸和脱氧核糖交替连接位于主链的内侧
答案 C 在制作脱氧核苷酸时,需在脱氧核糖上连接磷酸和碱基,A错误;制作模型时,腺嘌呤和胸腺嘧啶之间用2个氢键连接物相连,鸟嘌呤与胞嘧啶之间用3个氢键连接物相连,B错误;制成的DNA双螺旋结构模型遵循碱基互补配对原则,腺嘌呤与胞嘧啶之和等于鸟嘌呤和胸腺嘧啶之和,C正确;制成的模型中,磷酸和脱氧核糖交替连接位于主链的外侧,碱基位于主链内侧,D错误。
6.(2022海南,11,3分)科学家曾提出DNA复制方式的三种假说:全保留复制、半保留复制和分散复制(图1)。对此假说,科学家以大肠杆菌为实验材料,进行了如下实验(图2):
图1 图2
下列有关叙述正确的是( )
A.第一代细菌DNA离心后,试管中出现1条中带,说明DNA复制方式一定是半保留复制
B.第二代细菌DNA离心后,试管中出现1条中带和1条轻带,说明DNA复制方式一定是全保留复制
C.结合第一代和第二代细菌DNA的离心结果,说明DNA复制方式一定是分散复制
D.若DNA复制方式是半保留复制,继续培养至第三代,细菌DNA离心后试管中会出现1条中带和1条轻带
答案 D 第一代细菌DNA离心后,试管中出现1条中带,说明DNA复制方式一定不是全保留复制,可能为半保留复制或分散复制,A错误;若DNA复制方式为全保留复制,则第二代细菌DNA离心后,4个子代DNA分子中,1个为15N15N,3个为14N14N,会在试管中出现1条重带和1条轻带,与题图信息不符,B错误;若第一代和第二代细菌DNA离心后,试管中只出现1条中带,则可说明DNA复制方式为分散复制,与题图信息不符,C错误;若DNA复制方式为半保留复制,继续培养至第三代,得到的8个子代DNA分子中,2个为15N14N,6个为14N14N,细菌DNA离心后试管中会出现1条中带和1条轻带,D正确。
7.(2022河北,16,3分)(多选)人染色体DNA中存在串联重复序列,对这些序列进行体外扩增、电泳分离后可得到个体的DNA指纹图谱。该技术可用于亲子鉴定和法医学分析。下列叙述错误的是( )
A.DNA分子的多样性、特异性及稳定性是DNA鉴定技术的基础
B.串联重复序列在父母与子女之间的遗传不遵循孟德尔遗传定律
C.指纹图谱显示的DNA片段属于人体基础代谢功能蛋白的编码序列
D.串联重复序列突变可能会造成亲子鉴定结论出现错误
答案 BC 不同人的DNA序列有所差异,是DNA分子多样性和特异性的体现,DNA上的碱基序列是相对稳定且可以遗传给后代的,DNA上碱基序列的差异度大小可以作为亲子鉴定的依据,故DNA分子的多样性、特异性和稳定性是DNA鉴定技术的基础,A正确;串联重复序列存在于人染色体DNA中,故在父母与子女之间的遗传遵循孟德尔遗传定律,B错误;指纹图谱显示的DNA片段是一段串联重复的序列,应具有特异性,不属于人体基础代谢功能蛋白的编码序列(该类序列基本无特异性),C错误;据题意可知,串联重复序列经体外扩增、电泳分离后得到的DNA指纹图谱可用于亲子鉴定和法医学分析,故如果串联重复序列突变,可能会造成亲子鉴定结论出现错误,D正确。
8.(2021浙江6月选考,14,2分)含有100个碱基对的一个DNA分子片段,其中一条链的A+T占40%,它的互补链中G与T分别占22%和18%,如果连续复制2次,则需游离的胞嘧啶脱氧核糖核苷酸数量为( )
A.240个 B.180个 C.114个 D.90个
答案 B 根据DNA分子中碱基含量A=T、C=G可知,一条链的A+T和其互补链的A+T以及整个DNA中的A+T的比例是相等的,所以整个DNA分子中G+C占60%,C占30%;一个DNA分子复制2次,形成4个DNA分子,除去模板链,需要提供形成3个DNA分子所需的原料。综上可知,连续复制2次需游离的胞嘧啶脱氧核糖核苷酸100×2×30%×3=180个。
9.(2021辽宁,4,2分)下列有关细胞内的DNA及其复制过程的叙述,正确的是( )
A.子链延伸时游离的脱氧核苷酸添加到3'端
B.子链的合成过程不需要引物参与
C.DNA每条链的5'端是羟基末端
D.DNA聚合酶的作用是打开DNA双链
答案 A DNA复制过程中,DNA聚合酶只能从引物的3'端开始连接脱氧核苷酸,3'端是羟基末端,A选项正确,B、C选项不正确;DNA解旋酶的作用是使DNA的双链解开,DNA聚合酶的作用是将单个的脱氧核苷酸连接起来,D选项错误。
10.(2021北京,4,2分)酵母菌的DNA中碱基A约占32%,关于酵母菌核酸的叙述错误的是( )
A.DNA复制后A约占32%
B.DNA中C约占18%
C.DNA中(A+G)/(T+C)=1
D.RNA中U约占32%
答案 D DNA复制后的碱基组成方式和原有的DNA一样,碱基A仍约占32%,A正确;DNA分子中A和T约占64%,C和G约占36%,则C约占18%,B正确;对于任何双链DNA来说,(A+G)/(T+C)=1,C正确;一个细胞中RNA和DNA的碱基之间没有必要的数量关系,被转录出的RNA和模板链DNA中的碱基有对应的数量关系,D错误。
11.(2021山东,5,2分)利用农杆菌转化法,将含有基因修饰系统的T-DNA插入水稻细胞M的某条染色体上,在该修饰系统的作用下,一个DNA分子单链上的一个C脱去氨基变为U,脱氨基过程在细胞M中只发生一次。将细胞M培育成植株N。下列说法错误的是( )
A.N的每一个细胞中都含T-DNA
B.N自交,子一代中含T-DNA的植株占3/4
C.M经n(n≥1)次有丝分裂后,脱氨基位点为A-U的细胞占1/2n
D.M经3次有丝分裂后,含T-DNA且脱氨基位点为A-T的细胞占1/2
答案 D 植株N是由细胞M经植物组织培养得到的,所以植株N每个细胞中都含有T-DNA,A正确;T-DNA插到了细胞M的一条染色体上,所以该细胞相当于杂合子,N自交,子一代中含T-DNA的植株占3/4,B正确;M经过n次有丝分裂,形成2n个细胞,C变为U只发生在细胞M的一条DNA链上,故A-U只存在于一个细胞中,因此最终脱氨基位点为A-U的细胞占1/2n,C正确;M经3次有丝分裂产生的所有细胞中都含有T-DNA,经1次有丝分裂后一个细胞中的脱氨基位点为U-A,另一个细胞中对应的碱基位点为G-C,经2次有丝分裂后得到的4个细胞中,2个细胞分别具有脱氨基位点U-A、A-T,其余细胞对应碱基位点分别为G-C、C-G,经3次有丝分裂后得到的8个细胞中,4个细胞分别具有脱氨基位点U-A、A-T、A-T、T-A,其余细胞对应碱基位点分别为G-C、C-G、G-C、C-G,故细胞M经3次有丝分裂后,含有T-DNA且脱氨基位点为A-T的细胞占3/8,D错误。
12.(2021河北,16,3分)许多抗肿瘤药物通过干扰DNA合成及功能抑制肿瘤细胞增殖。下表为三种抗肿瘤药物的主要作用机理。下列叙述正确的是( )
A.羟基脲处理后,肿瘤细胞中DNA复制和转录过程都出现原料匮乏
B.放线菌素D处理后,肿瘤细胞中DNA复制和转录过程都受到抑制
C.阿糖胞苷处理后,肿瘤细胞DNA复制过程中子链无法正常延伸
D.将三种药物精准导入肿瘤细胞的技术可减弱它们对正常细胞的不利影响
答案 BCD DNA复制的原料是脱氧核糖核苷酸,转录的原料是核糖核苷酸,所以羟基脲处理后,肿瘤细胞中DNA复制过程出现原料匮乏,但不影响转录过程,A错误;DNA复制和转录都要以DNA链为模板,放线菌素D处理后,肿瘤细胞中DNA复制和转录过程都会受到抑制,B正确;DNA聚合酶能催化DNA复制过程中子链的延伸,阿糖胞苷可抑制DNA聚合酶活性,进而导致DNA复制过程中子链无法正常延伸,C正确;三种药物对正常细胞也会发挥作用,故将三种药物精准导入肿瘤细胞的技术可减弱其对正常细胞的不利影响,D正确。
13.(2017海南单科,24,2分)DNA分子的稳定性与碱基对之间的氢键数目有关。下列关于生物体内DNA分子中(A+T)/(G+C)与(A+C)/(G+T)两个值的叙述,正确的是( )
A.碱基序列不同的双链DNA分子,后一值不同
B.前一个值越大,双链DNA分子的稳定性越高
C.当两个值相同时,可判断这个DNA分子是双链
D.经半保留复制得到的DNA分子,后一值等于1
答案 D 双链DNA分子中碱基数目A=T、G=C,故任何双链DNA分子中(A+C)/(G+T)相同,均等于1,但不同DNA分子的(A+T)/(G+C)不同,A错误,D正确;A、T之间有两个氢键,G、C之间有三个氢键,G+C所占比例越大,DNA分子的稳定性越高,B错误;单链DNA分子中(A+T)/(G+C)与(A+C)/(G+T)两个值也可能相同,C错误。
14.(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35S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。
解后反思 本题错选最多的是B选项,说明学生对科学史实没有深入全面的了解。科学史实是培养学生科学素养的重要素材,也应重视对这部分知识的学习。既要全面了解、体验重大科学研究的探究过程,学习科学研究的思想、方法、原理以及科学精神,也要铭记那些科学的结论和为此做出重要贡献的人们。
15.(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。
16.(2014福建理综,5,6分)STR是DNA分子上以2~6个核苷酸为单元重复排列而成的片段,单元的重复次数在不同个体间存在差异。现已筛选出一系列不同位点的STR用作亲子鉴定,如7号染色体有一个STR位点以“GATA”为单元,重复7~14次;X染色体有一个STR位点以“ATAG”为单元,重复11~15次。某女性7号染色体和X染色体DNA的上述STR位点如图所示。下列叙述错误的是( )
A.筛选出用于亲子鉴定的STR应具有不易发生变异的特点
B.为保证亲子鉴定的准确率,应选择足够数量不同位点的STR进行检测
C.有丝分裂时,图中(GATA)8和(GATA)14分别分配到两个子细胞
D.该女性的儿子X染色体含有图中(ATAG)13的概率是12
答案 C 有丝分裂产生的两个子细胞是相同的,都具有(GATA)8和(GATA)14,C错误;只有不易发生变异的STR才能作为亲子鉴定的依据,A正确;为保证亲子鉴定的准确率,应选择足够数量不同位点的STR进行检测,B正确;儿子的X染色体肯定来自其母亲两条X染色体中的一条,儿子的X染色体含有图中(ATAG)13的概率为1/2,D正确。
17.(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,而每条链中的(A+C)/(T+G)不能确定,但两条链中(A+C)/(T+G)的值互为倒数,故A、B错误。
18.(2013广东理综,2,4分)1953年Watsn和Crick构建了DNA双螺旋结构模型,其重要意义在于( )
①证明DNA是主要的遗传物质
②确定DNA是染色体的组成成分
③发现DNA如何储存遗传信息
④为DNA复制机制的阐明奠定基础
A.①③ B.②③ C.②④ D.③④
答案 D 本题考查DNA双螺旋结构模型的特点及相关知识。沃森和克里克提出的DNA双螺旋结构模型的特点是:(1)DNA分子由两条链组成,这两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构;(2)两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对,并且碱基配对有一定的规律:A一定与T配对,G一定与C配对。DNA中碱基对排列顺序可以千变万化,这为解释DNA如何储存遗传信息提供了依据;一个DNA分子之所以能形成两个完全相同的DNA分子,其原因是DNA分子的双螺旋结构为复制提供了精确的模板,碱基互补配对原则保证复制精确完成,所以DNA双螺旋结构模型的构建为人们后来阐明DNA复制的机理奠定了基础。
19.(2019天津理综,1,6分)用3H标记胸腺嘧啶后合成脱氧核苷酸,注入真核细胞,可用于研究( )
A.DNA复制的场所
B.mRNA与核糖体的结合
C.分泌蛋白的运输
D.细胞膜脂质的流动
答案 A 本题借助DNA复制,考查考生理解所学知识点并作出合理判断的能力;试题通过比较分析的方法体现了生命观念素养中的结构与功能观。胸腺嘧啶是脱氧核苷酸的特有组成成分之一,脱氧核苷酸是DNA复制的原料,故用3H标记的胸腺嘧啶合成脱氧核苷酸,注入真核细胞后可以用于研究DNA复制的场所,A正确。
易混易错 脱氧核糖≠脱氧核苷酸≠脱氧核糖核酸:脱氧核糖是一种五碳糖,脱氧核苷酸是脱氧核糖核酸的基本组成单位,脱氧核糖核酸即DNA分子。
20.(2018浙江4月选考,22,2分)某研究小组进行“探究DNA的复制过程”的活动,结果如图所示。其中培养大肠杆菌的唯一氮源是14NH4Cl或15NH4Cl,a、b、c表示离心管编号,条带表示大肠杆菌DNA离心后在离心管中的分布位置。下列叙述错误的是( )
A.本活动运用了同位素示踪和密度梯度离心技术
B.a管的结果表明该管中的大肠杆菌是在含14NH4Cl的培养液中培养的
C.b管的结果表明该管中的大肠杆菌的DNA都是15N-14N-DNA
D.实验结果说明DNA分子的复制是半保留复制
答案 B 本题通过探究DNA的复制过程,考查了科学探究中的结果分析。本活动中有使用14N和15N,即采用了同位素示踪技术,3个离心管中的条带是经密度梯度离心后得到的,A正确。a管中只有重带,即 15N−15N-DNA,表明该管中的大肠杆菌是在含15NH4Cl的培养液中培养的,B错误。b管中只有中带,即DNA都是15N-14N-DNA,C正确。c管中1/2中带为15N-14N-DNA,1/2轻带为14N-14N-DNA,综合以上可推测,a管中为亲代DNA:15N-15N-DNA,b管中为复制一代后的子代DNA:15N-14N-DNA,c管中为复制两代后的子代DNA:1/215N-14N-DNA、1/214N-14N-DNA,说明DNA分子的复制是半保留复制,D正确。
21.(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 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中演绎与推理要素的考查。因为该物质可使DNA双链不能解开,DNA复制时需要解旋,所以若在细胞正常生长的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的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。
22.(2021全国甲,30,9分)用一段由放射性同位素标记的DNA片段可以确定基因在染色体上的位置。某研究人员使用放射性同位素32P标记的脱氧腺苷三磷酸(dATP,dA—Pα~Pβ~Pγ)等材料制备了DNA片段甲(单链),对W基因在染色体上的位置进行了研究。实验流程的示意图如下。
回答下列问题:
(1)该研究人员在制备32P标记的DNA片段甲时,所用dATP的α位磷酸基团中的磷必须是32P,原因是 。
(2)该研究人员以细胞为材料制备了染色体样品,在混合操作之前去除了样品中的RNA分子,去除RNA分子的目的是 。
(3)为了使片段甲能够通过碱基互补配对与染色体样品中的W基因结合,需要通过某种处理使样品中的染色体DNA 。
(4)该研究人员在完成上述实验的基础上,又对动物细胞内某基因的mRNA进行了检测,在实验过程中用某种酶去除了样品中的DNA,这种酶是 。
答案 (1)合成DNA时,dATP先水解成腺嘌呤脱氧核苷酸,远离A的β位和γ位的磷酸基团脱离形成游离的磷酸,只有α位的磷酸基团会参与形成DNA (2)避免RNA与DNA片段甲形成杂交分子,对基因在染色体上的定位造成干扰 (3)变性解链为单链 (4)DNA酶(或答DNA水解酶)
解析 (1)合成DNA时,dATP先水解成腺嘌呤脱氧核苷酸,远离A的β位和γ位的磷酸基团脱离形成游离的磷酸,只有α位的磷酸基团会参与形成DNA,因此要制备32P标记的DNA片段甲,所用dATP的α位的磷酸基团中的磷必须是32P。(2)RNA是以染色体DNA为模板转录出来的,可能会与DNA片段甲发生碱基互补配对形成杂交分子,从而对基因在染色体上的定位造成干扰。(3)染色体中的基因片段是DNA双链,所以需先通过某种处理使DNA解链为单链。(4)DNA酶(或DNA水解酶)能够催化DNA水解为脱氧核苷酸。若用某种酶去除了样品中的DNA,则该酶是DNA酶(或DNA水解酶)。
23.[2016课标全国Ⅰ,29(1),3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。
答案 (1)γ
解析 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。
考点3 基因指导蛋白质的合成
1.(2023海南,13,3分)噬菌体ФX174的遗传物质为单链环状DNA分子,部分序列如图。
下列有关叙述正确的是( )
A.D基因包含456个碱基,编码152个氨基酸
B.E基因中编码第2个和第3个氨基酸的碱基序列,其互补DNA序列是5'-GCGTAC-3'
C.噬菌体ФX174的DNA复制需要DNA聚合酶和4种核糖核苷酸
D.E基因和D基因的编码区序列存在部分重叠,且重叠序列编码的氨基酸序列相同
答案 B 题图中的噬菌体DNA上,D基因起始区至终止区除了含有152个氨基酸的编码序列,还包含终止密码子的编码序列,故D基因的碱基数为152×3+3=459(个),A错误;据题图可知,E基因编码第2个和第3个氨基酸的碱基序列为5'-GTACGC-3',根据互补DNA与原DNA反向平行及碱基互补配对原则可知,其互补DNA序列是5'-GCGTAC-3',B正确;DNA复制的原料是4种脱氧核糖核苷酸,C错误;D基因和E基因编码区重叠但密码子的读取起点不一致,所以编码的氨基酸序列不相同,D错误。
2.(2023湖南,12,2分)细菌glg基因编码的UDPG焦磷酸化酶在糖原合成中起关键作用。细菌糖原合成的平衡受到CsrAB系统的调节。CsrA蛋白可以结合glg mRNA分子,也可结合非编码RNA分子CsrB,如图所示。下列叙述错误的是( )
A.细菌glg基因转录时,RNA聚合酶识别和结合glg基因的启动子并驱动转录
B.细菌合成UDPG焦磷酸化酶的肽链时,核糖体沿glg mRNA从5'端向3'端移动
C.抑制CsrB基因的转录能促进细菌糖原合成
D.CsrA蛋白都结合到CsrB上,有利于细菌糖原合成
答案 C 启动子位于基因的上游,基因转录时,RNA聚合酶识别、结合启动子并驱动转录,A正确;翻译时,核糖体会沿mRNA从5'端向3'端移动以合成肽链,B正确;抑制CsrB基因的转录会减少非编码RNA分子CsrB的形成,CsrA蛋白就会更多地与glg mRNA分子结合,使glg mRNA分子降解增多,从而抑制UDPG焦磷酸化酶的合成,UDPG焦磷酸化酶在糖原合成中起关键作用,故抑制CsrB基因的转录会使细菌糖原合成减少,C错误;由题图可知,当CsrA蛋白都结合到CsrB上时,CsrA蛋白就不与glg mRNA分子结合,glg mRNA分子构象稳定,可翻译形成UDPG焦磷酸化酶,有利于细菌糖原合成,D正确。
3.(2023全国乙,5,6分)已知某种氨基酸(简称甲)是一种特殊氨基酸,迄今只在某些古菌(古细菌)中发现含有该氨基酸的蛋白质。研究发现这种情况出现的原因是,这些古菌含有特异的能够转运甲的tRNA(表示为tRNA甲)和酶E。酶E催化甲与tRNA甲结合生成携带了甲的tRNA甲(表示为甲-tRNA甲),进而将甲带入核糖体参与肽链合成。已知tRNA甲可以识别大肠杆菌mRNA中特定的密码子,从而在其核糖体上参与肽链的合成。若要在大肠杆菌中合成含有甲的肽链,则下列物质或细胞器中必须转入大肠杆菌细胞内的是( )
①ATP ②甲 ③RNA聚合酶 ④古菌的核糖体 ⑤酶E的基因 ⑥tRNA甲的基因
A.②⑤⑥ B.①②⑤ C.③④⑥ D.②④⑤
答案 A 由题意可知,甲、tRNA甲和酶E仅在某些古细菌中含有,tRNA甲可以识别大肠杆菌mRNA中特定的密码子,在大肠杆菌核糖体上参与肽链的合成,所以若要在大肠杆菌中合成含有甲的肽链,需要转入甲、tRNA甲的基因和酶E的基因,ATP、RNA聚合酶和核糖体均可由大肠杆菌提供,故选A。
知识拓展 1.本题以第22种氨基酸——吡咯赖氨酸为背景展开命题。吡咯赖氨酸是在一种古细菌——产甲烷菌中发现的,其在其他古细菌中也含有,对应的密码子为UAG,该密码子在其他生物体内为终止密码子,其对应的tRNA吡咯赖氨酸在其他生物细胞内不存在。2.在细胞内有几十种氨酰tRNA合成酶,每一种可以同时识别特定的tRNA和氨基酸,并将二者结合形成氨基酸-tRNA用于翻译,不同的氨酰tRNA合成酶与相应的tRNA和氨基酸是一一对应的。题中的酶E是催化吡咯赖氨酸和tRNA吡咯赖氨酸结合的氨酰tRNA合成酶,大肠杆菌中不存在吡咯赖氨酸,所以该种酶在大肠杆菌细胞内也不存在。因此要在大肠杆菌细胞内合成含有吡咯赖氨酸的肽链,需将吡咯赖氨酸、酶E的基因和tRNA吡咯赖氨酸的基因转入大肠杆菌细胞内。
4.(2023浙江6月选考,4,2分)叠氮脱氧胸苷(AZT)可与逆转录酶结合并抑制其功能。下列过程可直接被AZT阻断的是( )
A.复制 B.转录 C.翻译 D.逆转录
答案 D AZT能与逆转录酶结合阻断逆转录过程,D正确。
5.(2023浙江1月选考,15,2分)核糖体是蛋白质合成的场所。某细菌进行蛋白质合成时,多个核糖体串联在一条mRNA上形成念珠状结构——多聚核糖体(如图所示)。多聚核糖体上合成同种肽链的每个核糖体都从mRNA同一位置开始翻译,移动至相同的位置结束翻译。多聚核糖体所包含的核糖体数量由mRNA的长度决定。下列叙述正确的是( )
A.图示翻译过程中,各核糖体从mRNA的3'端向5'端移动
B.该过程中,mRNA上的密码子与tRNA上的反密码子互补配对
C.图中5个核糖体同时结合到mRNA上开始翻译,同时结束翻译
D.若将细菌的某基因截短,相应的多聚核糖体上所串联的核糖体数目不会发生变化
答案 B 根据核糖体上的肽链的长度(肽链长的翻译在前),可判断核糖体从mRNA的5'端向3'端移动,A错误;翻译过程中,mRNA上的密码子与tRNA上的反密码子互补配对,B正确;由题干可知,图中核糖体都从mRNA同一位置开始翻译,移动至相同的位置结束翻译,图中5个核糖体上的肽链长度不同,故5个核糖体先后依次结合到mRNA的起始密码子端开始翻译过程,翻译结束的时间也不同,C错误;由题干信息“多聚核糖体所包含的核糖体数量由mRNA的长度决定”可知,将细菌的某基因截短会影响相应的多聚核糖体上所串联的核糖体数目,D错误。
6.(2023江苏,6,2分)翻译过程如图所示,其中反密码子第1位碱基常为次黄嘌呤(I),与密码子第3位碱基A、U、C皆可配对。下列相关叙述正确的是( )
A.tRNA分子内部不发生碱基互补配对
B.反密码子为5'-CAU-3'的tRNA可转运多种氨基酸
C.mRNA的每个密码子都能结合相应的tRNA
D.碱基I与密码子中碱基配对的特点,有利于保持物种遗传的稳定性
答案 D tRNA呈三叶草结构,在局部区域存在碱基互补配对,A错误;反密码子为5'- CAU-3'的tRNA只能与密码子5'-AUG-3'配对,只携带一种氨基酸,B错误;mRNA中的终止密码子没有相应的tRNA来结合,C错误;由题知,在密码子第3位的碱基A、U或C皆可与反密码子第1位的I配对,增加了密码子的容错率,有利于保持物种遗传的稳定性,D正确。
7.(2023辽宁,18,3分)(不定项)DNA在细胞生命过程中会发生多种类型的损伤。如损伤较小,RNA聚合酶经过损伤位点时,腺嘌呤核糖核苷酸会不依赖于模板掺入mRNA(如图1);如损伤较大,修复因子Mfd识别、结合滞留的RNA聚合酶,“招募”多种修复因子,DNA聚合酶等进行修复(如图2)。下列叙述正确的是( )
A.图1所示的DNA经复制后有半数子代DNA含该损伤导致的突变基因
B.图1所示转录产生的mRNA指导合成的蛋白质氨基酸序列可能不变
C.图2所示的转录过程是沿着模板链的5'端到3'端进行的
D.图2所示的DNA聚合酶催化DNA损伤链的修复,方向是从n到m
答案 ABD 从图1可以看出DNA的一条链损伤,该DNA复制后,以损伤链为模板复制的子代DNA含有突变基因,即图1所示DNA经复制后有半数子代DNA含该损伤导致的突变基因,A正确;图1所示,损伤的DNA转录时掺入腺嘌呤核糖核苷酸后,mRNA未发生改变或mRNA改变区域对应的氨基酸不变(密码子的简并性),则指导合成的蛋白质氨基酸序列可能不变,B正确;图2所示的转录过程是沿着模板链(损伤链)的3'端到5'端进行的,所以m是3'端,n是5'端,图2 DNA聚合酶催化DNA损伤链修复,方向是从5'端到3'端,即从n到m,C错误,D正确。
8.(2022广东,7,2分)拟南芥HPR1蛋白定位于细胞核孔结构,功能是协助mRNA转移。与野生型相比,推测该蛋白功能缺失的突变型细胞中,有更多mRNA分布于( )
A.细胞核B.细胞质
C.高尔基体D.细胞膜
答案 A HPR1蛋白定位于细胞核孔结构,功能是协助mRNA转移。mRNA主要在细胞核内合成,通过核孔进入细胞质中,若HPR1蛋白功能缺失,则mRNA不能转移出细胞核。故在HPR1蛋白功能缺失的突变型细胞中,有更多mRNA分布于细胞核,故选A。
9.(2022湖南,14,4分)大肠杆菌核糖体蛋白与rRNA分子亲和力较强,二者组装成核糖体。当细胞中缺乏足够的rRNA分子时,核糖体蛋白可通过结合到自身mRNA分子上的核糖体结合位点而产生翻译抑制。下列叙述错误的是( )
A.一个核糖体蛋白的mRNA分子上可相继结合多个核糖体,同时合成多条肽链
B.细胞中有足够的rRNA分子时,核糖体蛋白通常不会结合自身mRNA分子
C.核糖体蛋白对自身mRNA翻译的抑制维持了rRNA和核糖体蛋白数量上的平衡
D.编码该核糖体蛋白的基因转录完成后,mRNA才能与核糖体结合进行翻译
答案 D 大肠杆菌是原核生物,没有核膜包被的细胞核,可以边转录边翻译,D错误。
10.(2022浙江6月选考,16,2分)“中心法则”反映了遗传信息的传递方向,其中某过程的示意图如图。
下列叙述正确的是( )
A.催化该过程的酶为RNA聚合酶
B.a链上任意3个碱基组成一个密码子
C.b链的脱氧核苷酸之间通过磷酸二酯键相连
D.该过程中遗传信息从DNA向RNA传递
答案 C 图示为以RNA为模板合成DNA的逆转录过程,逆转录过程需要逆转录酶,A错误;翻译形成多肽的mRNA上可决定一个氨基酸的三个相邻碱基称为密码子,该RNA是逆转录的模板,不是翻译的模板,B错误;b链为单链DNA,单链DNA分子中两个相邻的脱氧核苷酸之间通过磷酸二酯键相连,C正确;逆转录过程中遗传信息从RNA向DNA传递,D错误。
11.(2022辽宁,16,3分)(不定项)视网膜病变是糖尿病常见并发症之一。高血糖环境中,在DNA甲基转移酶催化下,部分胞嘧啶加上活化的甲基被修饰为5'-甲基胞嘧啶,使视网膜细胞线粒体DNA碱基甲基化水平升高,可引起视网膜细胞线粒体损伤和功能异常。下列叙述正确的是( )
A.线粒体DNA甲基化水平升高,可抑制相关基因的表达
B.高血糖环境中,线粒体DNA在复制时也遵循碱基互补配对原则
C.高血糖环境引起的甲基化修饰改变了患者线粒体DNA碱基序列
D.糖尿病患者线粒体DNA高甲基化水平可遗传
答案 ABD 高血糖环境中,视网膜细胞线粒体DNA碱基甲基化水平升高,可引起视网膜细胞线粒体损伤和功能异常,据此可推测线粒体DNA甲基化水平升高,可抑制相关基因的表达,A正确;高血糖环境引起的甲基化修饰指在DNA甲基转移酶催化下,部分胞嘧啶加上活化的甲基,这并未改变患者线粒体DNA碱基序列,线粒体DNA在复制时仍遵循碱基互补配对原则,B正确,C错误;患者线粒体DNA碱基甲基化若发生在配子中,则可能遗传给后代,D正确。
12.(2022河北,9,2分)关于中心法则相关酶的叙述,错误的是( )
A.RNA聚合酶和逆转录酶催化反应时均遵循碱基互补配对原则且形成氢键
B.DNA聚合酶、RNA聚合酶和逆转录酶均由核酸编码并在核糖体上合成
C.在解旋酶协助下,RNA聚合酶以单链DNA为模板转录合成多种RNA
D.DNA聚合酶和RNA聚合酶均可在体外发挥催化作用
答案 C RNA聚合酶催化DNA→RNA的转录过程,逆转录酶催化RNA→DNA的逆转录过程,两过程均遵循碱基互补配对原则,且反应过程中互补配对的碱基之间形成氢键,A正确;DNA聚合酶、RNA聚合酶和逆转录酶都是蛋白质,由核酸编码,合成场所是核糖体,B正确;转录过程不需要解旋酶,C错误;酶能降低化学反应的活化能,在体内外适宜条件下均可发挥作用,D正确。
13.(2021浙江1月选考,22,2分)如图是真核细胞遗传信息表达中某过程的示意图。某些氨基酸的部分密码子(5'→3')是:丝氨酸UCU;亮氨酸UUA、CUA;异亮氨酸AUC、AUU;精氨酸AGA。下列叙述正确的是( )
A.图中①为亮氨酸
B.图中结构②从右向左移动
C.该过程中没有氢键的形成和断裂
D.该过程可发生在线粒体基质和细胞核基质中
答案 B 题图中①对应的密码子为AUU,因此①为异亮氨酸,A错误;根据肽链的延伸情况和mRNA 5'→3'的方向指示,可判断题图中结构②(核糖体)沿着mRNA从右向左移动,B正确;tRNA上的反密码子与mRNA上的密码子碱基互补配对与分离的过程中涉及氢键的形成和断裂,C错误;该过程为翻译过程,可发生在线粒体基质中,但不发生在细胞核基质中,D错误。
14.(2021辽宁,17,3分)脱氧核酶是人工合成的具有催化活性的单链DNA分子。下图为10-23型脱氧核酶与靶RNA结合并进行定点切割的示意图。切割位点在一个未配对的嘌呤核苷酸(图中R所示)和一个配对的嘧啶核苷酸(图中Y所示)之间,图中字母均代表由相应碱基构成的核苷酸。下列有关叙述错误的是( )
A.脱氧核酶的作用过程受温度的影响
B.图中Y与两个R之间通过氢键相连
C.脱氧核酶与靶RNA之间的碱基配对方式有两种
D.利用脱氧核酶切割 mRNA可以抑制基因的转录过程
答案 BCD 脱氧核酶具有催化活性,属于酶类,发挥作用时需要适宜的温度,温度会影响酶的活性,A正确;图中R与Y分别代表的是嘌呤核苷酸和嘧啶核苷酸,一条RNA链相邻的核苷酸之间靠磷酸二酯键相连,而不是氢键,B错误;脱氧核酶的化学本质是DNA,与靶RNA结合时进行碱基互补配对的方式有A-U、T-A、C-G,C错误;mRNA是翻译的模板,利用脱氧核酶切割mRNA,可以抑制基因的翻译过程,D错误。
15.(2021广东,7,2分)金霉素(一种抗生素)可抑制tRNA与mRNA的结合,该作用直接影响的过程是( )
A.DNA复制 B.转录 C.翻译 D.逆转录
答案 C DNA复制是以DNA为模板合成DNA的过程,不涉及tRNA与mRNA的结合,A不符合题意;转录是以DNA的一条链为模板合成RNA的过程,依据题意分析可知金霉素没有抑制转录过程,B不符合题意;tRNA与mRNA结合发生在翻译过程中,金霉素的作用直接影响的过程是翻译,C符合题意;逆转录是以RNA为模板合成DNA的过程,此过程中不涉及tRNA与mRNA的结合,D不符合题意。
16.(2021湖南,13,4分)细胞内不同基因的表达效率存在差异,如图所示。下列叙述正确的是 ( )
A.细胞能在转录和翻译水平上调控基因表达,图中基因A的表达效率高于基因B
B.真核生物核基因表达的①和②过程分别发生在细胞核和细胞质中
C.人的mRNA、rRNA和tRNA都是以DNA为模板进行转录的产物
D.②过程中,rRNA中含有与mRNA上密码子互补配对的反密码子
答案 ABC 图中①和②过程分别表示转录和翻译,真核生物核基因的转录和翻译分别发生在细胞核和细胞质中,B正确;与基因B相比,基因A转录合成的mRNA数量以及等量mRNA翻译合成的蛋白质分子数量明显较多,说明基因A的表达效率高于基因B,A正确;人体内与翻译过程有关的3种RNA都是转录的产物,C正确;反密码子位于tRNA上,可与mRNA上的密码子互补配对,D错误。
17.(2021河北,8,2分)关于基因表达的叙述,正确的是( )
A.所有生物基因表达过程中用到的RNA和蛋白质均由DNA编码
B.DNA双链解开,RNA聚合酶起始转录、移动到终止密码子时停止转录
C.翻译过程中,核酸之间的相互识别保证了遗传信息传递的准确性
D.多肽链的合成过程中,tRNA读取mRNA上全部碱基序列信息
答案 C 真核生物和原核生物基因表达过程中用到的RNA与蛋白质均由DNA编码,但某些RNA病毒可以通过RNA复制出来的mRNA进行翻译,此时的mRNA不是由DNA编码的,A错误;转录时,RNA聚合酶移动到终止子时停止转录,B错误;翻译过程中,mRNA与tRNA通过密码子和反密码子的相互识别保证了遗传信息传递的准确性,C正确;翻译时,核糖体沿着mRNA移动,当核糖体读取到mRNA的终止密码子时,肽链的合成终止,mRNA终止密码子以后的序列不再被读取,D错误。
18.(2020课标全国Ⅲ,1,6分)关于真核生物的遗传信息及其传递的叙述,错误的是( )
A.遗传信息可以从DNA流向RNA,也可以从RNA流向蛋白质
B.细胞中以DNA的一条单链为模板转录出的RNA均可编码多肽
C.细胞中DNA分子的碱基总数与所有基因的碱基数之和不相等
D.染色体DNA分子中的一条单链可以转录出不同的RNA分子
答案 B 真核生物的遗传物质是DNA,因此真核生物的遗传信息贮藏在DNA中,遗传信息的传递遵循中心法则,即遗传信息可以从DNA流向DNA,也可以从DNA流向RNA,进而流向蛋白质,A正确;细胞中一个DNA分子中含有多个基因,而每个基因都具有独立性,因此以DNA的一条单链为模板转录出的RNA可以是mRNA(可编码多肽),也可以是tRNA或rRNA,B错误、D正确;由于基因通常是具有遗传效应的DNA片段,在DNA分子中还存在没有遗传效应的片段,因此细胞中DNA分子的碱基总数与所有基因的碱基数之和不相等,C正确。
19.(2020课标全国Ⅲ,3,6分)细胞内有些tRNA分子的反密码子中含有稀有碱基次黄嘌呤(I)。含有I的反密码子在与mRNA中的密码子互补配对时,存在如图所示的配对方式(Gly表示甘氨酸)。下列说法错误的是( )
A.一种反密码子可以识别不同的密码子
B.密码子与反密码子的碱基之间通过氢键结合
C.tRNA分子由两条链组成,mRNA分子由单链组成
D.mRNA中的碱基改变不一定造成所编码氨基酸的改变
答案 C 由题图可知,位于tRNA上的反密码子CCI可以识别mRNA上的GGU、GGC、GGA三种不同的密码子,A正确;密码子和反密码子的碱基之间通过氢键且按照碱基互补配对的原则结合,B正确;tRNA和mRNA分子均由一条链组成,其中tRNA链经过折叠形成三叶草的叶形,其一端是携带氨基酸的部位,另一端是三个相邻的碱基构成的反密码子,反密码子与mRNA上的密码子结合,C错误;由题图可知,mRNA上的三种密码子GGU、GGC、GGA决定的氨基酸均为甘氨酸,所以mRNA中的碱基改变不一定造成所编码氨基酸的改变,D正确。
20.(2020天津,3,4分)对于基因如何指导蛋白质合成,克里克认为要实现碱基序列向氨基酸序列的转换,一定存在一种既能识别碱基序列,又能运载特定氨基酸的分子。该种分子后来被发现是( )
A.DNA B.mRNA C.tRNA D.rRNA
答案 C tRNA比mRNA小得多,分子结构也很特别,RNA链经过折叠,看上去像三叶草的叶形,其一端携带氨基酸,另一端有3个特殊的碱基,每个tRNA的这3个碱基可以与mRNA上的密码子互补配对,所以tRNA是一种既能识别碱基序列,又能运载特定氨基酸的分子,C正确。
21.(2020江苏单科,9,2分)某膜蛋白基因在其编码区的5'端含有重复序列CTCTTCTCTTCTCTT,下列叙述正确的是( )
A.CTCTT重复次数改变不会引起基因突变
B.CTCTT重复次数增加提高了该基因中嘧啶碱基的比例
C.若CTCTT重复6次,则重复序列之后编码的氨基酸序列不变
D.CTCTT重复次数越多,该基因编码的蛋白质相对分子质量越大
答案 C 基因内部碱基对的增添、缺失或替换都会导致基因结构改变,引起基因突变,A错误。双链DNA分子中,A=T,C=G,嘌呤碱基数等于嘧啶碱基数,B错误。CTCTT重复序列转录出来的mRNA不含起始密码子AUG或GUG,不改变起始密码子后对应的氨基酸序列,C正确。若基因碱基总数不变,重复序列越多,可编码的氨基酸碱基序列越短,编码的蛋白质相对分子质量越小;若基因碱基总数因重复序列的增多而增多,但重复序列中不含起始密码子,编码的氨基酸序列可能不变;若因重复序列的增多而影响了基因的表达,编码的氨基酸序列变短;以上几种情况都不可能使基因编码的蛋白质相对分子质量变大,D错误。
22.(2019课标全国Ⅲ,2,6分)下列与真核生物细胞核有关的叙述,错误的是( )
A.细胞中的染色质存在于细胞核中
B.细胞核是遗传信息转录和翻译的场所
C.细胞核是细胞代谢和遗传的控制中心
D.细胞核内遗传物质的合成需要能量
答案 B 本题借助细胞核的结构与功能,考查考生理解所学知识,作出合理判断的能力;试题通过基础判断的形式体现了生命观念素养中的结构与功能观要素。真核细胞的DNA与蛋白质等结合形成染色质,存在于细胞核中,A正确;细胞核是细胞代谢和遗传的控制中心,是DNA复制和转录的主要场所,翻译的场所是核糖体,B错误,C正确;细胞核内DNA的复制(遗传物质的合成)需要消耗能量,D正确。
23.(2019海南单科,4,2分)某种抗生素可以阻止tRNA与mRNA 结合,从而抑制细菌生长。据此判断,这种抗生素可直接影响细菌的( )
A.多糖合成 B.RNA合成
C.DNA复制 D.蛋白质合成
答案 D 本题通过抗生素直接影响细菌的什么生理过程分析考查了科学思维素养中的演绎与推理要素。多糖合成不需要经过tRNA与mRNA结合,A不符合题意;RNA合成可以通过转录或RNA复制的方式,均不需要tRNA与mRNA结合,B不符合题意;DNA复制需要经过DNA与相关酶结合,不需要经过tRNA与mRNA结合,C不符合题意;翻译过程需要经过tRNA与mRNA结合,故该抗生素可能通过作用于翻译过程影响蛋白质合成,D符合题意。
24.(2019海南单科,20,2分)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 蛋白质合成过程中,翻译的模板是mRNA,翻译的起点和终点通常分别是起始密码子和终止密码子,A正确;核糖体与mRNA的结合部位有2个携带氨基酸(或多肽键)的tRNA结合位点,C错误;最先进入核糖体(位点1)的tRNA携带的氨基酸与位点2的tRNA携带的氨基酸反应形成肽键,位点1上的tRNA脱掉氨基酸并离开核糖体,原位点2的tRNA(携带肽链)进入位点1,B、D正确。
25.(2019浙江4月选考,22,2分)下列关于遗传信息表达过程的叙述,正确的是( )
A.一个DNA分子转录一次,可形成一个或多个合成多肽链的模板
B.转录过程中,RNA聚合酶没有解开DNA双螺旋结构的功能
C.多个核糖体可结合在一个mRNA分子上共同合成一条多肽链
D.编码氨基酸的密码子由mRNA上3个相邻的脱氧核苷酸组成
答案 A 一个DNA分子可包含多个基因,其转录一次,可形成一个或多个合成多肽链的模板,A正确;转录过程中,RNA聚合酶有解开DNA双螺旋结构的功能,B错误;多个核糖体可相继结合在一个mRNA分子上合成多条相同的多肽链,C错误;编码氨基酸的密码子由mRNA上3个相邻的核糖核苷酸组成,D错误。
26.(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。
素养解读 本题借助蛋白质的不同功能,通过基础判断形式考查生命观念中的结构与功能观。
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。
27.(2018浙江4月选考,25,2分)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。某真核细胞内形成该miRNA及其发挥作用的过程示意图如图。下列叙述正确的是( )
A.miRNA基因转录时,RNA聚合酶与该基因的起始密码相结合
B.W基因转录形成的mRNA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T、C与G配对
D.miRNA抑制W蛋白的合成是通过双链结构的miRNA直接与W基因mRNA结合所致
答案 B 转录时RNA聚合酶与该基因的某一启动部位相结合,起始密码在mRNA上,A错误;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,C错误;miRNA蛋白质复合物与W基因mRNA直接结合,D错误。
28.(2018天津理综,6,6分)某生物基因型为A1A2,A1和A2的表达产物N1和N2可随机组合形成二聚体蛋白,即N1N1、N1N2、N2N2三种蛋白。若该生物体内A2基因表达产物的数量是A1的2倍,则由A1和A2表达产物形成的二聚体蛋白中,N1N1型蛋白占的比例为( )
A.1/3 B.1/4
C.1/8 D.1/9
答案 D 本题以基因的表达为载体,考查概率的计算,体现了科学思维素养中的分析与推断要素。由题意可知,基因型为A1A2的生物体内基因的表达产物N1与N2的数量比为1∶2,且表达产物N1与N2又可随机组合形成二聚体蛋白,因此N1与N1结合的概率为13×13,即19。
29.(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 根据中心法则,正常真核细胞中的tRNA、rRNA和mRNA都以DNA的某一条链为模板转录而来,A正确;不同RNA形成过程中所用的DNA模板链可能是不同的,所以两种RNA的合成可以同时进行,互不干扰,B正确;真核细胞中的线粒体和叶绿体为半自主性细胞器,线粒体DNA与叶绿体DNA在基因表达过程中也会合成RNA,C错误;转录产生RNA的过程遵循碱基互补配对原则,因此转录出的RNA链可以与模板链的相应区域碱基互补,D正确。
素养解读 本题借助基础判断考查考生对生物学问题进行归纳与概括的能力,属于对科学思维素养的考查。
解题关键 本题主要考查基因表达过程中的转录等相关知识,熟知真核细胞中基因表达的过程以及遵循的原则是正确解答该题的关键。
30.(2017江苏单科,23,3分)在体外用14C标记半胱氨酸-tRNA复合物中的半胱氨酸(Cys),得到*Cys-tRNACys,再用无机催化剂镍将其中的半胱氨酸还原成丙氨酸(Ala),得到水*Ala-tRNACys(见图,tRNA不变)。如果该*Ala-tRNACys参与翻译过程,那么下列说法正确的是(多选)( )
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 AC 本题主要考查翻译的特点及从新情境中获取信息解决问题的能力。在一个mRNA分子上可以先后结合多个核糖体,可同时合成多条多肽链,A正确;反密码子与密码子的配对遵循碱基互补配对原则,是由密码子决定的,B错误;依据题干信息可知,用无机催化剂镍将*Cys-tRNACys中的半胱氨酸还原成丙氨酸时,tRNA不变,由此推测与其配对的密码子也未变,但所决定的氨基酸由半胱氨酸转变为丙氨酸,新合成的肽链中,原来Cys的位置会被替换为14C标记的Ala,C正确,D错误。
疑难突破 本题解题的关键是审清题干,从题干中获得有效解题信息。突破点是*Cys-tRNACys转变为*Ala-tRNACys时,“tRNA未变”这一关键信息。
31.(2016海南单科,25,2分)依据中心法则,若原核生物中的DNA编码序列发生变化后,相应蛋白质的氨基酸序列不变,则该DNA序列的变化是( )
A.DNA分子发生断裂
B.DNA分子发生多个碱基增添
C.DNA分子发生碱基替换
D.DNA分子发生多个碱基缺失
答案 C 本题以基因突变知识的考查为背景,考查学生运用归纳与概括、模型与建构的方法解决生物学问题,属于对科学思维素养的考查。由于密码子的简并性,DNA分子发生碱基替换可能使蛋白质的氨基酸序列不变,C正确;DNA编码序列的碱基增添或缺失均会导致氨基酸序列改变。
32.(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(如图)。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。
33.(2016江苏单科,22,5分)为在酵母中高效表达丝状真菌编码的植酸酶,通过基因改造,将原来的精氨酸密码子CGG改变为酵母偏爱的密码子AGA,由此发生的变化有( )
A.植酸酶氨基酸序列改变
B.植酸酶mRNA序列改变
C.编码植酸酶的DNA热稳定性降低
D.配对的反密码子为UCU
答案 BCD 密码子CGG与AGA均编码精氨酸,故A错误。将基因中序列改造为序列,使mRNA中原来的CGG序列改造为AGA序列,故植酸酶mRNA序列发生了改变;配对的反密码子也由GCC变为UCU,故B、D正确。因G—C对间的氢键数多于A—T对间的氢键数,故改造后的基因的热稳定性降低,故C正确。
知识归纳 若基因碱基序列发生变化,相应的mRNA碱基序列一定变化,对应的反密码子一定变化,但控制合成蛋白质的氨基酸序列不一定改变。
34.(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。
易错提醒 PrPc的本质是蛋白质,不是DNA。
35.(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DNA
D.正常体细胞的端粒DNA随细胞分裂次数增加而变长
答案 C 原核生物不具有染色体,不含端粒,A项错误,C项正确;由题意可知,端粒酶可以自身的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。
知识拓展 端粒由简单的DNA高度重复序列组成,用于保持染色体的完整性和控制细胞周期。DNA分子每次分裂复制,端粒就缩短一点,一旦端粒消耗殆尽,细胞将会立即激活凋亡机制,即细胞走向凋亡。所以端粒的长度反映细胞复制史及复制潜能,被称为细胞寿命的“有丝分裂钟”。
36.(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(终止密码子除外);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。
37.(2015江苏单科,12,2分,0.53)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RNA
B.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。
易错警示 密码子是mRNA上三个相邻的决定氨基酸的碱基(终止密码子除外),反密码子位于tRNA上。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。
38.(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: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。
39.(2015四川理综,6,6分)M基因编码含63个氨基酸的肽链。该基因发生插入突变,使mRNA增加了一个三碱基序列AAG,表达的肽链含64个氨基酸。以下说法正确的是( )
A.M基因突变后,参与基因复制的嘌呤核苷酸比例增加
B.在M基因转录时,核糖核苷酸之间通过碱基配对连接
C.突变前后编码的两条肽链,最多有2个氨基酸不同
D.在突变基因的表达过程中,最多需要64种tRNA参与
答案 C 在基因中嘌呤碱基与嘧啶碱基配对,基因发生插入突变后,嘌呤碱基数仍会等于嘧啶碱基数,故A错误;在M基因转录时,核糖核苷酸之间通过磷酸二酯键连接,B错误;若AAG插入点在密码子之间,突变前后编码的两条肽链,只有1个氨基酸不同,若AAG插入点在某一密码子中,则突变前后编码的两条肽链,最多有2个氨基酸不同,故C正确;因与决定氨基酸的密码子配对的反密码子共有61种,故基因表达过程中,最多需要61种tRNA参与,D错误。
40.(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→DNA
C.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正确。
知识拓展 逆转录酶具有三种功能:一是以RNA为模板,催化合成DNA单链;二是催化合成的cDNA与模板RNA形成杂交分子;三是以反转录合成的第一条DNA单链为模板,再合成第二条DNA单链,形成双链DNA。
41.(2013海南单科,14,2分)对摩尔根等人提出“果蝇的白眼基因位于X染色体上”这一结论没有影响的是( )
A.孟德尔的遗传定律
B.摩尔根的精巧实验设计
C.萨顿提出的遗传的染色体假说
D.克里克提出的中心法则
答案 D 摩尔根等人提出“果蝇的白眼基因位于X染色体上”的结论是建立在孟德尔的遗传定律、萨顿提出的“基因位于染色体上”的假说及摩尔根利用白眼果蝇进行的实验基础上;该结论与遗传信息的传递和表达即中心法则无关。
42.(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mRNA
C.连续分裂n次后,子细胞中32P标记的细胞占1/2n+1
D.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。
43.(2013课标全国Ⅰ,1,6分)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 tRNA具有专一性,一种tRNA只能携带一种特定的氨基酸,A错误;DNA聚合酶是在细胞质中的核糖体上合成的,B错误;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,C错误;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,D正确。
44.(2013海南单科,12,2分)甲(ATGG)是一段单链DNA片段,乙是该片段的转录产物,丙(A—P~P~P) 是转录过程中的一种底物。下列叙述错误的是( )
A.甲、乙、丙的组分中均有糖
B.甲、乙共由6种核苷酸组成
C.丙可作为细胞内的直接能源物质
D.乙的水解产物中含有丙
答案 D 甲是一段单链DNA片段,甲(ATGG)的转录产物是乙(UACC),丙是直接能源物质ATP, 甲、乙、丙的组分中均有五碳糖,A、C正确;甲(ATGG)与乙(UACC)共有6种核苷酸,B正确;乙的水解产物中含有AMP,不含有ATP。D错误。
45.(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 基因通常是指具有遗传效应的DNA片段。①DNA能携带遗传信息;②细胞内能转运氨基酸的是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。
46.(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。
47.(2023全国乙,32,10分)某种观赏植物的花色有红色和白色两种。花色主要是由花瓣中所含色素种类决定的,红色色素是由白色底物经两步连续的酶促反应形成的,第1步由酶1催化,第2步由酶2催化。其中酶1的合成由A基因控制,酶2的合成由B基因控制。现有甲、乙两个不同的白花纯合子,某研究小组分别取甲、乙的花瓣在缓冲液中研磨,得到了甲、乙花瓣的细胞研磨液,并用这些研磨液进行不同的实验。
实验一:探究白花性状是由A或B基因单独突变还是共同突变引起的
①取甲、乙的细胞研磨液在室温下静置后发现均无颜色变化。
②在室温下将两种细胞研磨液充分混合,混合液变成红色。
③将两种细胞研磨液先加热煮沸,冷却后再混合,混合液颜色无变化。
实验二:确定甲和乙植株的基因型
将甲的细胞研磨液煮沸,冷却后与乙的细胞研磨液混合,发现混合液变成了红色。
回答下列问题。
(1)酶在细胞代谢中发挥重要作用,与无机催化剂相比,酶所具有的特性是 (答出3点即可);煮沸会使细胞研磨液中的酶失去催化作用,其原因是高温破坏了酶的 。
(2)实验一②中,两种细胞研磨液混合后变成了红色,推测可能的原因是 。
(3)根据实验二的结果可以推断甲的基因型是 ,乙的基因型是 ;若只将乙的细胞研磨液煮沸,冷却后与甲的细胞研磨液混合,则混合液呈现的颜色是 。
答案 (1)高效性、专一性、作用条件较温和 空间结构 (2)甲和乙的白花性状是由A或B基因单独突变引起的,且二者的突变基因不同 (3)AAbb aaBB 白色
解析 (1)与无机催化剂相比,酶具有高效性、专一性和作用条件较温和的特性。过酸、过碱或温度过高都会破坏酶的空间结构,使酶永久失活。(2)由题干可推知红色色素的形成途径:
白色底物X红色色素(X指第1步反应的生成物)。甲、乙两种细胞研磨液在室温下静置后均无颜色变化,但将其充分混合后变成红色,推测甲、乙细胞中分别合成酶1、酶2(或酶2、酶1),当两种细胞研磨液混合后,白色底物可经酶1和酶2的催化形成红色色素,甲和乙是由A或B基因单独突变引起的,且二者的突变基因不同。(3)甲、乙为两种不同的白花纯合子,将甲的细胞研磨液煮沸(相关酶变性失活),冷却后与乙的细胞研磨液混合变成了红色,说明甲细胞中含有第1步反应的生成物,乙细胞中含第2步反应的酶,故可推知甲的基因型为AAbb,乙的基因型为aaBB。只将乙的细胞研磨液煮沸,催化第2步反应的酶2失去了催化作用,故混合液呈现白色。
48.(2023广东,17,10分)放射性心脏损伤是由电离辐射诱导的大量心肌细胞凋亡产生的心脏疾病。一项新的研究表明,circRNA可以通过miRNA调控P基因表达进而影响细胞凋亡,调控机制见图。miRNA是细胞内一种单链小分子RNA,可与mRNA靶向结合并使其降解。circRNA是细胞内一种闭合环状RNA,可靶向结合miRNA使其不能与mRNA结合,从而提高mRNA的翻译水平。
回答下列问题:
(1)放射刺激心肌细胞产生的 会攻击生物膜的磷脂分子,导致放射性心肌损伤。
(2)前体mRNA是通过 酶以DNA的一条链为模板合成的,可被剪切成circRNA等多种RNA。circRNA和mRNA在细胞质中通过对 的竞争性结合,调节基因表达。
(3)据图分析,miRNA 表达量升高可影响细胞凋亡,其可能的原因是
。
(4)根据以上信息,除了减少miRNA的表达之外,试提出一个治疗放射性心脏损伤的新思路 。
答案 (1)自由基 (2)RNA聚合 miRNA (3)部分miRNA与P基因mRNA结合,使P蛋白不能合成或合成减少 (4)增多circRNA的量或促进P蛋白的合成或加入细胞凋亡抑制剂
解析 (1)辐射以及有害物质入侵会刺激细胞产生自由基,自由基可以攻击和破坏细胞内各种执行正常功能的生物分子,当攻击生物膜的磷脂分子时会产生新的自由基,这些新产生的自由基又会去攻击其他的分子,导致放射性心肌损伤。(2)前体mRNA通过转录产生,转录以DNA的一条链为模板,在RNA聚合酶的催化作用下完成。由题意知,miRNA可与mRNA靶向结合并使其降解,而circRNA可靶向结合miRNA使其不能与mRNA结合,故circRNA和mRNA在细胞质中通过对miRNA的竞争性结合调节基因表达。(3)由图可知,P基因mRNA指导合成的P蛋白会抑制细胞凋亡,miRNA表达量升高时,部分miRNA与P基因mRNA结合后,使P基因mRNA降解,不能合成P蛋白,而促进细胞凋亡过程。(4)由题意知,放射性心脏损伤是由电离辐射诱导的大量心肌细胞凋亡产生的心脏疾病,减少凋亡的心肌细胞的数目就可以治疗该病。由图可知,P蛋白会抑制细胞凋亡,circRNA会竞争性结合miRNA,从而减少miRNA与P基因mRNA的结合,减弱miRNA对P蛋白表达的抑制作用,使P蛋白维持对细胞凋亡的抑制作用。故可通过增多细胞质中的circRNA的量或促进P蛋白的合成或加入细胞凋亡抑制剂来治疗放射性心脏损伤。
49.(2022江苏,21,12分)科学家研发了多种RNA药物用于疾病治疗和预防。图中①~④示意4种RNA药物的作用机制。请回答下列问题。
(1)细胞核内RNA转录合成以 为模板,需要 的催化。前体mRNA需加工为成熟的mRNA,才能转运到细胞质中发挥作用,说明 对大分子物质的转运具有选择性。
(2)机制①:有些杜兴氏肌营养不良症患者DMD蛋白基因的51外显子片段中发生 ,提前产生终止密码子,从而不能合成DMD蛋白。为治疗该疾病,将反义RNA药物导入细胞核,使其与51外显子转录产物结合形成 ,DMD前体mRNA剪接时,异常区段被剔除,从而合成有功能的小DMD蛋白,减轻症状。
(3)机制②:有些高胆固醇血症患者的PCSK9蛋白可促进低密度脂蛋白的内吞受体降解,血液中胆固醇含量偏高。转入与PCSK9 mRNA特异性结合的siRNA,导致PCSK9 mRNA被剪断,从而抑制细胞内 的合成,治疗高胆固醇血症。
(4)机制③:mRNA药物进入患者细胞内可表达正常的功能蛋白,替代变异蛋白发挥治疗作用。通常将mRNA药物包装成脂质体纳米颗粒,目的是 。
(5)机制④:编码新冠病毒S蛋白的mRNA疫苗,进入人体细胞,在内质网上的核糖体中合成S蛋白,经过 修饰加工后输送出细胞,可作为 诱导人体产生特异性免疫反应。
(6)接种了两次新型冠状病毒灭活疫苗后,若第三次加强接种改为重组新型冠状病毒疫苗,根据人体特异性免疫反应机制分析,进一步提高免疫力的原因有
。
答案 (1)DNA的一条链 RNA聚合酶 核孔 (2)突变(碱基的替换、增添或缺失) 双链RNA (3)PCSK9蛋白 (4)保护并把 mRNA送入细胞内,使之能够表达正常的功能蛋白 (5)内质网和高尔基体 抗原 (6)重组新型冠状病毒疫苗作为抗原可持续刺激机体产生更多的记忆细胞和抗体,进一步提高机体的免疫力
解析 (1)细胞核中的RNA是以DNA的一条链为模板,在RNA聚合酶的催化作用下合成的。前体mRNA不能通过核孔,而成熟的mRNA可通过核孔,说明核孔对大分子物质的转运具有选择性。(2)外显子是基因中可以编码蛋白质的脱氧核苷酸序列,外显子中碱基的替换、增添或缺失可能导致mRNA中终止密码子提前出现,进而影响蛋白质的合成。可利用反义RNA药物与51外显子转录的mRNA通过碱基互补配对结合为双链RNA,在对DMD前体mRNA修饰的过程中将该异常双链区段切除,从而合成有功能的小DMD蛋白,减轻症状。(3)PCSK9蛋白可促进低密度脂蛋白的内吞受体降解,导致血液中胆固醇含量偏高,可以转入与PCSK9 mRNA特异性结合的siRNA,二者结合形成双链RNA,使PCSK9 mRNA被剪断,从而抑制PCSK9 mRNA的表达,达到治疗疾病的目的。(4)脂质体包裹mRNA药物既可以保护mRNA药物,又能使该大分子通过脂质体与细胞膜融合的方式进入细胞,使之表达正常的功能蛋白。(5)由图可知,mRNA疫苗需在细胞内合成抗原蛋白,分泌到细胞外,刺激机体产生免疫应答。故该抗原蛋白的合成、加工、分泌过程需核糖体、内质网、高尔基体和线粒体(提供能量)参与。(6)重组新冠病毒疫苗可以具有与新冠病毒灭活疫苗相同的抗原成分,故第三次注射重组新冠病毒疫苗可以持续刺激机体发生二次免疫反应,产生更多的抗体和记忆细胞,进一步提高免疫力。
50.(2020课标全国Ⅱ,29,10分)大豆蛋白在人体内经消化道中酶的作用后,可形成小肽(短的肽链)。回答下列问题:
(1)在大豆细胞中,以mRNA为模板合成蛋白质时,除mRNA外还需要其他种类的核酸分子参与,它们是 。
(2)大豆细胞中大多数mRNA和RNA聚合酶从合成部位到执行功能部位需要经过核孔。就细胞核和细胞质这两个部位来说,作为mRNA合成部位的是 ,作为mRNA执行功能部位的是 ;作为RNA聚合酶合成部位的是 ,作为RNA聚合酶执行功能部位的是 。
(3)部分氨基酸的密码子如表所示。若来自大豆的某小肽对应的编码序列为UACGAACAUUGG,则该小肽的氨基酸序列是 。若该小肽对应的DNA序列有3处碱基发生了替换,但小肽的氨基酸序列不变,则此时编码小肽的RNA序列为 。
答案 (1)rRNA、tRNA (2)细胞核 细胞质 细胞质 细胞核 (3)酪氨酸-谷氨酸-组氨酸-色氨酸
UAUGAGCACUGG
解析 (1)在大豆细胞中,蛋白质的合成(翻译)是在核糖体上进行的,需要mRNA、rRNA和tRNA的参与。该过程中,rRNA作为核糖体的重要组成成分,是核糖体行使其重要功能所必需的;mRNA作为翻译的模板,含有密码子,行使传达DNA上遗传信息的功能;tRNA把对应的氨基酸运送到核糖体上。(2)大豆细胞中,大多数mRNA是在细胞核中以DNA为模板转录而来的,因细胞核中不含核糖体,细胞核中转录而来的mRNA经过加工成为成熟的mRNA后,需要通过核孔复合体转移到细胞质中的核糖体上进行翻译;RNA聚合酶催化转录过程,其化学本质为蛋白质,因此其合成部位是细胞质,细胞质中合成的RNA聚合酶通过核孔复合体进入细胞核,参与转录过程。(3)已知该小肽对应的编码序列为UACGAACAUUGG,则其中含有的密码子为UAC、GAA、CAU、UGG,根据题中提供的密码子表可知对应的氨基酸分别为酪氨酸、谷氨酸、组氨酸、色氨酸,因此该小肽的氨基酸序列为酪氨酸-谷氨酸-组氨酸-色氨酸。若该小肽对应的DNA序列有3处碱基发生了替换,但相应的氨基酸序列不变,即发生碱基替换后的DNA转录而来的mRNA中相应密码子对应的氨基酸并未改变,题表中4种氨基酸除色氨酸外,都含有两种密码子,因此该DNA序列发生的3处碱基替换影响的只能是酪氨酸、谷氨酸、组氨酸对应的密码子,所以此时编码小肽的RNA序列应为UAUGAGCACUGG。
51.(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 (8分) (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 本题以lncRNA对基因表达的调控机制图解为信息载体,考查了基因表达所需的条件及调控特点,体现了科学思维素养中的归纳与概括要素。(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lncRNA
lncRNA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。
52.(2016北京理综,31,16分)嫁接是我国古代劳动人民早已使用的一项农业生产技术,目前也用于植物体内物质转运的基础研究。研究者将具有正常叶形的番茄(X)作为接穗,嫁接到叶形呈鼠耳形的番茄(M)砧木上,结果见图1。
图1 图2
(1)上述嫁接体能够成活,是因为嫁接部位的细胞在恢复分裂、形成 组织后,经 形成上下连通的输导组织。
(2)研究者对X和M植株的相关基因进行了分析,结果见图2。由图可知,M植株的P基因发生了类似于染色体结构变异中的 变异,部分P基因片段与L基因发生融合,形成P-L基因(P-L)。以P-L为模板可转录出 ,在 上翻译出蛋白质,M植株鼠耳叶形的出现可能与此有关。
(3)嫁接体正常叶形的接穗上长出了鼠耳形的新叶。为探明其原因,研究者进行了相关检测,结果见下表。
①检测P-L mRNA需要先提取总RNA,再以mRNA为模板 出cDNA,然后用PCR技术扩增目的片段。
②检测P-L DNA需要提取基因组DNA,然后用PCR技术对图2中 (选填序号)位点之间的片段扩增。
a.Ⅰ~Ⅱ b.Ⅱ~Ⅲ c.Ⅱ~Ⅳ d.Ⅲ~Ⅳ
(4)综合上述实验,可以推测嫁接体中P-L基因的mRNA 。
答案 (1)愈伤 细胞分化
(2)重复 mRNA 核糖体
(3)①反转录 ②c
(4)从砧木被运输到接穗新生叶中,发挥作用,影响新生叶的形态
解析 本题是一道综合能力考查题。试题情境新颖,难度不大。(1)嫁接体能够成活,是因为嫁接部位的细胞在恢复分裂形成愈伤组织后,经细胞分化形成输导组织。(2)据图2可知:M植株中的P基因发生了片段的重复,部分P基因片段与L基因发生融合,形成P-L基因(P-L),以形成的P-L为模板转录出mRNA,在核糖体上翻译出蛋白质。(3)①检测P-L mRNA需先提取总RNA,再以mRNA为模板反转录出cDNA,然后用PCR技术扩增目的片段。②检测P-L DNA需要先提取基因组DNA,然后设计特定的引物进行扩增,能扩增出P-L目的片段,说明存在P-L DNA,据图中信息知,应选择扩增Ⅱ~Ⅳ之间的片段,c选项正确。(4)据主题干信息“嫁接是我国古代劳动人民早已使用的一项农业生产技术,目前也用于植物体内物质转运的基础研究”、(2)中“M植株鼠耳叶形的出现可能与此有关”和表格中实验结果可推知:嫁接体中P-L基因的mRNA从砧木(M)被运输到接穗(X)新生叶中,发挥作用,影响新生叶的形态。
53.(2015江苏单科,33,8分)荧光原位杂交可用荧光标记的特异DNA片段为探针,与染色体上对应的DNA片段结合,从而将特定的基因在染色体上定位。请回答下列问题:
图1 图2
(1)DNA荧光探针的制备过程如图1所示,DNA酶Ⅰ随机切开了核苷酸之间的 键从而产生切口,随后在DNA聚合酶Ⅰ作用下,以荧光标记的 为原料,合成荧光标记的DNA探针。
(2)图2表示探针与待测基因结合的原理。先将探针与染色体共同煮沸,使DNA双链中 键断裂,形成单链。随后在降温复性过程中,探针的碱基按照 原则,与染色体上的特定基因序列形成较稳定的杂交分子。图中两条姐妹染色单体中最多可有 条荧光标记的DNA片段。
(3)A、B、C分别代表不同来源的一个染色体组,已知AA和BB中各有一对同源染色体可被荧光探针标记。若植物甲(AABB)与植物乙(AACC)杂交,则其F1有丝分裂中期的细胞中可观察到 个荧光点;在减数第一次分裂形成的两个子细胞中分别可观察到 个荧光点。
答案 (8分)(1)磷酸二酯 脱氧核苷酸 (2)氢 碱基互补配对 4 (3)6 2和4
解析 本题主要考查DNA的结构、复制、有丝分裂和减数分裂的相关知识。(1)DNA酶Ⅰ可使DNA分子断裂成为片段,为限制酶,其作用为切开两个核苷酸之间的磷酸二酯键。合成DNA分子的原料为4种脱氧核苷酸。(2)DNA分子受热变性,氢键断裂,解旋为单链。探针的碱基与染色体上的特定基因序列按照碱基互补配对的原则,形成杂交分子。由于每条染色单体含有一个DNA分子,一个DNA分子可以有2条荧光标记的片段,所以两条姐妹染色单体中最多有4条荧光标记的片段,但只能观察到两个荧光点。(3)植物甲与植物乙的杂交后代F1为AABC,在有丝分裂中期已完成了DNA复制,并且A和B都可以被荧光探针标记,所以可观察到6个荧光点。F1AABC在减数第一次分裂形成的两个子细胞分别含有A、AB,因此分别可观察到2和4个荧光点。
错因分析 (1)“酯键”错写为“脂键”较多;很多学生被复杂背景迷惑,填写为DNA聚合酶或聚合酶;(2)可能由于是最后一题,部分考生来不及作答,空白较多;(3)部分考生没能正确审题,“分别”意味着该空有两个数字,考生对于减数分裂和有丝分裂的知识迁移不够,在新情境下不能灵活运用相关知识,对于荧光点的去向和数量搞不清楚,出现了2或4、6、3等多种答案。
54.(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 (13分)(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是翻译的产物包括衣壳蛋白、蛋白酶等,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+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来专门对付该病毒感染。(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。
55.(2013江苏单科,32,9分)图①~③分别表示人体细胞中发生的3种生物大分子的合成过程。请回答下列问题:
(1)细胞中过程②发生的主要场所是 。
(2)已知过程②的α链中鸟嘌呤与尿嘧啶之和占碱基总数的54%,α链及其模板链对应区段的碱基中鸟嘌呤分别占29%、19%,则与α链对应的DNA区段中腺嘌呤所占的碱基比例为 。
(3)由于基因中一个碱基对发生替换,而导致过程③合成的肽链中第8位氨基酸由异亮氨酸(密码子有AUU、AUC、AUA)变成苏氨酸(密码子有ACU、ACC、ACA、ACG),则该基因的这个碱基对替换情况是 。
(4)在人体内成熟红细胞、浆细胞、记忆细胞、效应T细胞中,能发生过程②、③而不能发生过程①的细胞是 。
(5)人体不同组织细胞的相同DNA进行过程②时启用的起始点 (在“都相同”、“都不同”、“不完全相同”中选择),其原因是 。
答案 (9分)
(1)细胞核
(2)26%
(3)T//A替换为C//G(A//T替换为G//C)
(4)浆细胞和效应T细胞
(5)不完全相同 不同组织细胞中基因进行选择性表达
解析 本题主要考查生物大分子的合成过程,注意区分DNA分子复制和DNA分子转录过程所用模板链的区别。(1)过程②以DNA分子的一条链为模板合成的α链为RNA链,该过程为转录,其发生的主要场所是细胞核。(2)α链及其模板链对应区段的碱基中G分别占29%、19%,则α链中G+C占48%,则α链对应的DNA区段中G+C占48%,A+T占52%,A=T=26%。(3)根据题干中信息可以看出,mRNA上相应碱基的变化是U→C,则该基因的这个碱基对的替换情况是A//T替换成G//C。(4)过程①、②、③分别为DNA复制、转录和翻译。成熟红细胞没有细胞核和任何细胞器,不能发生过程①②③。记忆细胞受抗原刺激时,会发生增殖和分化,因此可以进行过程①。效应T细胞和浆细胞是高度分化的细胞,不能进行增殖,可以进行蛋白质合成,所以能发生过程②、③而不能发生过程①的细胞是效应T细胞和浆细胞。(5)转录是以基因为单位的,由于不同组织细胞中基因的选择性表达,不同细胞表达的基因不完全相同,因此人体不同组织细胞的相同DNA进行转录的起始点不完全相同。
考点4 基因表达与性状的关系
1.(2023海南,11,3分)某植物的叶形与R基因的表达直接相关。现有该植物的植株甲和乙,二者R基因的序列相同。植株甲R基因未甲基化,能正常表达;植株乙R基因高度甲基化,不能表达。下列有关叙述正确的是 ( )
A.植株甲和乙的R基因的碱基种类不同
B.植株甲和乙的R基因的序列相同,故叶形相同
C.植株乙自交,子一代的R基因不会出现高度甲基化
D.植株甲和乙杂交,子一代与植株乙的叶形不同
答案 D 基因甲基化会影响基因的表达,但不改变其碱基种类与碱基序列,故植株甲、乙的R基因的碱基种类、序列相同;植株甲R基因未甲基化,植株乙R基因高度甲基化,二者的叶形与R基因表达直接相关,故二者叶形不同,A、B错误。甲基化修饰可以遗传给后代,使后代出现同样的表型,故植株乙自交,子一代的R基因会出现高度甲基化,C错误。植株甲、乙杂交,子一代中来自植株甲的R基因可正常表达,所以叶形与植株甲相同,与植株乙不同,D正确。
2.(2023河北,6,2分)关于基因、DNA、染色体和染色体组的叙述,正确的是( )
A.等位基因均成对排布在同源染色体上
B.双螺旋DNA中互补配对的碱基所对应的核苷酸方向相反
C.染色体的组蛋白被修饰造成的结构变化不影响基因表达
D.一个物种的染色体组数与其等位基因数一定相同
答案 B 细胞内决定相对性状的等位基因绝大部分成对地排布在同源染色体上,但在具有异型性染色体的个体细胞内,位于性染色体上的等位基因并非完全成对排布,A错误。双螺旋DNA是由两条单链按反向平行方式盘旋构成的,且两条链上的碱基遵循碱基互补配对原则一一对应,故组成DNA双螺旋结构中的互补配对碱基所对应的单体核苷酸方向相反,B正确。在生物表观遗传中,除了DNA甲基化,构成染色体的组蛋白发生甲基化、乙酰化等修饰也会影响基因的表达,C错误。一个基因可以发生不同的突变,产生一个以上的等位基因,这样一个物种的染色体组数与其等位基因的数目不一定相等,D错误。
3.(2023河北,7,2分)DNA中的胞嘧啶甲基化后可自发脱氨基变成胸腺嘧啶。下列叙述错误的是( )
A.启动子被甲基化后,可能影响RNA聚合酶与其结合
B.某些甲基化修饰可遗传给后代,使后代出现同样的表型
C.胞嘧啶的甲基化能够提高该位点的突变频率
D.基因模板链中的甲基化胞嘧啶脱氨基后,不影响该基因转录产物的碱基序列
答案 D 启动子是RNA聚合酶特异性识别与结合的部位,启动子被甲基化后可能影响RNA聚合酶的识别与结合,A正确;甲基化修饰产生的变异为可遗传变异,若发生在生殖细胞中,可能传给后代,B正确;胞嘧啶甲基化后可自发脱氨基变成胸腺嘧啶,故胞嘧啶的甲基化会提高该位点的突变频率,C正确;模板链中的甲基化胞嘧啶脱氨基后会变为胸腺嘧啶(T),则转录产物该位点的碱基会由G变为A,D错误。
阅读下列材料,回答第4、5题。
基因启动子区发生DNA甲基化可导致基因转录沉默。研究表明,某植物需经春化作用才能开花,该植物的DNA甲基化水平降低是开花的前提。用5-azaC处理后,该植株开花提前,检测基因组DNA,发现5'胞嘧啶的甲基化水平明显降低,但DNA序列未发生改变,这种低DNA甲基化水平引起的表型改变能传递给后代。
4.(2023浙江1月选考,5,2分)这种DNA甲基化水平改变引起表型改变,属于( )
A.基因突变 B.基因重组
C.染色体变异 D.表观遗传
答案 D 生物体基因的碱基序列保持不变,但基因表达和表型发生可遗传变化的现象,叫作表观遗传,比如DNA甲基化,构成染色体的组蛋白发生甲基化、乙酰化等修饰。
5.(2023浙江1月选考,6,2分)该植物经5-azaC去甲基化处理后,下列各项中会发生显著改变的是( )
A.基因的碱基数量 B.基因的碱基排列顺序
C.基因的复制 D.基因的转录
答案 D 由题意可知,基因启动子区发生DNA甲基化可导致基因转录沉默,故该植物经5-azaC去甲基化处理后,其基因的转录水平会升高,D正确。
6.(2022重庆,18,2分)研究发现在野生型果蝇幼虫中降低lint基因表达,能影响另一基因inr的表达(如图),导致果蝇体型变小等异常。下列叙述错误的是( )
A.lint基因的表达对inr基因的表达有促进作用
B.提高幼虫lint基因表达可能使其体型变大
C.降低幼虫inr基因表达可能使其体型变大
D.果蝇体型大小是多个基因共同作用的结果
答案 A 与野生型果蝇幼虫(WT)相比,降低lint基因表达后的幼虫(lintRi)体内inr基因的相对表达量显著上升,说明lint基因的表达对inr基因的表达有抑制作用,A错误;由题意可知,降低幼虫lint基因表达,可使inr基因的相对表达量增加,从而导致果蝇体型变小等异常,说明提高幼虫lint基因表达或降低inr基因表达可能使果蝇体型变大,B、C正确;由题意知,果蝇体型大小与lint、inr基因的表达情况有关,说明果蝇体型大小是多个基因共同作用的结果,D正确。
7.(2022天津,5,4分)小鼠Avy基因控制黄色体毛,该基因上游不同程度的甲基化修饰会导致其表达受不同程度抑制,使小鼠毛色发生可遗传的改变。有关叙述正确的是( )
A.Avy基因的碱基序列保持不变
B.甲基化促进Avy基因的转录
C.甲基化导致Avy基因编码的蛋白质结构改变
D.甲基化修饰不可遗传
答案 A Avy基因的上游发生了不同程度的甲基化修饰,并没有改变Avy基因的碱基序列,Avy基因的碱基序列保持不变,A正确;Avy基因上游不同程度的甲基化修饰会导致其表达受不同程度抑制,说明甲基化抑制Avy基因的转录,B错误;因为Avy基因的碱基序列不变,所以Avy基因编码的蛋白质结构不变,小鼠表型变化是由于甲基化修饰使基因表达受不同程度抑制,相关蛋白质的表达量存在差异,C错误;通过题干中的信息“小鼠毛色发生可遗传的改变”可推知,甲基化修饰可以遗传,D错误。
8.(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。
易错警示 遗传信息是指DNA或RNA的核苷酸的排列顺序,双链DNA分子的两条链的核苷酸排列顺序不同,遗传信息不同。
9.(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 本题通过基础判断的形式考查基因型、性状与环境的关系,属于对科学思维素养的考查。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,这种变化是由环境造成的,B正确;O型血夫妇的基因型均为ii,其后代的基因型仍为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,主要是由遗传物质决定的,也可能是由环境影响的,D错误。
10.(2017海南单科,23,2分)下列关于真核生物遗传物质和性状的叙述,正确的是( )
A.细胞中染色体的数目始终等于DNA的数目
B.有丝分裂有利于保持亲代细胞和子代细胞间遗传性状的稳定
C.细胞中DNA分子的碱基对数等于所有基因的碱基对数之和
D.生物体中,一个基因决定一种性状,一种性状由一个基因决定
答案 B DNA未复制时及着丝点分裂后,一条染色体含一个DNA,间期DNA复制后,一条染色体含两个DNA,A错误;体细胞有丝分裂产生的子细胞含有一套与母细胞相同的遗传信息,可保证亲代细胞和子代细胞间遗传性状的稳定,B正确;细胞中基因通常是有遗传效应的DNA片段,没有遗传效应的DNA片段不是基因,故细胞中DNA分子的碱基对数大于所有基因的碱基对数之和,C错误;生物体中,一个基因可能决定多种性状,一种性状可能由多个基因决定,D错误。
材料及标记
实验组
T2噬菌体
大肠杆菌
①
未标记
15N标记
②
32P标记
35S标记
③
3H标记
未标记
④
35S标记
未标记
选项
实验材料
生物学研究
A
小球藻
卡尔文循环
B
肺炎链球菌
DNA半保留复制
C
枪乌贼
动作电位原理
D
T2噬菌体
DNA是遗传物质
药物名称
作用机理
羟基脲
阻止脱氧核糖核苷酸的合成
放线菌素D
抑制DNA的模板功能
阿糖胞苷
抑制DNA聚合酶活性
氨基酸
密码子
色氨酸
UGG
谷氨酸
GAA
GAG
酪氨酸
UAC
UAU
组氨酸
CAU
CAC
实验材料
检测对象
M植株的叶
X植株的叶
接穗新生叶
P-L mRNA
有
无
有
P-L DNA
有
无
无
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