新教材高考生物二轮复习专题五遗传的分子基础课件

这是一份新教材高考生物二轮复习专题五遗传的分子基础课件，共60页。PPT课件主要包含了内容索引，网络构建知识串联，长句表达思维训练，RNA，蛋白质，遗传物质，对点训练，RNA聚合酶a，种核糖核苷酸，五碳糖等内容，欢迎下载使用。

碱基排列顺序
蛋白质的结构
1.作为遗传物质,应具备哪些特点?
提示 ①在细胞生长和繁殖的过程中能够精确地自我复制,使得前后代具有一定的连续性。②能够指导蛋白质的合成,从而控制生物体的性状和新陈代谢的过程。③具有储存大量遗传信息的潜在能力。④结构比较稳定,但在特殊情况下又能发生突变,而且突变以后还能继续复制,并能遗传给后代。
2.结合格里菲思的肺炎链球菌转化实验,思考并回答下列问题。(1)在该实验中,如果没有第三组实验,能否得出格里菲思的结论?为什么?(2)如果由你设计完成该转化实验,应该注意哪些无关变量对实验的影响?
提示 (1)否。因为无对照实验,不能说明第四组实验中的S型活细菌是由R型活细菌转化而来的。(2)四组实验应选用年龄、体型、性别相同且健康的小鼠;所用R型活菌液、S型活菌液的浓度及注射量应该相同等。
3.在噬菌体侵染细菌的实验中,搅拌和离心的目的分别是什么?
提示 搅拌的目的是使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离,离心的目的是让上清液中析出质量较轻的T2噬菌体颗粒,而离心管的沉淀物中留下被侵染的大肠杆菌。
4.在证明烟草花叶病毒的遗传物质是RNA的实验中,能否利用噬菌体侵染细菌实验的操作过程?请说明理由。
提示 否。因为烟草花叶病毒侵染烟草细胞时,RNA和蛋白质没有分开,是完整的病毒侵入宿主细胞。因此,本实验只能通过人工分离提纯技术分离RNA和蛋白质,然后再分别导入宿主细胞,单独观察它们的作用。
5.在核糖体上翻译出来的胰岛素是否具有降低血糖的生理作用?请分析原因。
提示 否。在核糖体上翻译出来的只是肽链,还需要被运送到内质网和高尔基体等结构中,盘曲折叠成具有特定空间结构和功能的蛋白质,才能承担相应的功能。
6.某种致癌的RNA病毒是逆转录病毒,其体内是否含有逆转录酶?逆转录酶是怎样产生的?
提示 是。逆转录酶是在宿主体内合成的。
7.真核细胞的线粒体和叶绿体内能否进行基因的表达?它们控制的性状遗传具有什么特点?
提示 能。由于受精卵中的细胞质几乎全部来自母方,线粒体和叶绿体控制的性状只能通过母方遗传给后代。
8.请在格里菲思实验的基础上利用R型活细菌、加热致死的S型细菌、小鼠等为实验材料,设计一个实验方案,证明DNA是遗传物质,蛋白质不是遗传物质。简要写出实验思路并预期实验结果及结论。
提示 实验思路:①将加热致死的S型细菌分离,分别得到蛋白质和DNA。②将分离得到的S型细菌的蛋白质和DNA分别与R型活细菌混合培养一段时间后,再分别注射到甲、乙两组小鼠体内,观察两组小鼠的生存情况。实验结果及结论:甲组小鼠不死亡,乙组小鼠死亡,且在乙组小鼠体内发现S型活细菌,则证明DNA是遗传物质,蛋白质不是遗传物质。
9.原核生物的拟核基因表达速率往往比真核生物的核基因表达速率要快很多,为什么?
提示 原核生物基因表达时转录和翻译可以同步进行,而真核生物基因表达时先完成转录,再进行翻译。
10.起始密码子AUG决定甲硫氨酸,为什么蛋白质的第一个氨基酸往往不是甲硫氨酸?
提示 翻译形成的多肽链往往需要进行加工修饰,甲硫氨酸在此过程中会被剪切掉。
1.与遗传物质探究历程有关的实验(1)肺炎链球菌体内和体外转化实验的比较
点拨在对照实验中,与常态比较,人为去除某种影响因素的称为“减法原理”。例如,在艾弗里的肺炎链球菌转化实验中,每个实验组特异性地去除了一种物质,从而鉴定出DNA是遗传物质。
(2)噬菌体侵染细菌实验中“保温时间”与“搅拌”对放射性检测结果的影响①用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌
②用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌
(3)烟草花叶病毒侵染烟草的实验
2.DNA的结构和复制
点拨①DNA聚合酶的作用是催化脱氧核苷酸之间形成磷酸二酯键;②解旋酶破坏的是氢键。
题组一　精典对练——拿高分▶题型一　结合遗传物质探索的实验过程,考查科学思维1.(2021全国乙卷)在格里菲思所做的肺炎链球菌转化实验中,将无毒性的R型活细菌与加热致死的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型细菌相比,S型细菌的毒性可能与荚膜多糖有关B.S型细菌的DNA能够进入R型细菌细胞指导蛋白质的合成C.加热致死的S型细菌使其蛋白质功能丧失而DNA功能可能不受影响D.将S型细菌的DNA经DNA酶处理后与R型细菌混合,可以得到S型细菌
答案 D　解析 R型细菌的菌体没有多糖类的荚膜,在培养基上形成的菌落表面粗糙,是无毒性的;S型细菌的菌体有多糖类的荚膜,在培养基上形成的菌落表面光滑,可以使人和小鼠患肺炎,小鼠并发败血症死亡,是有毒性的,A项合理。将无毒性的R型活细菌与加热致死的S型细菌混合后注射到小鼠体内,从小鼠体内可以分离出有毒性的S型活细菌,是因为高温并没有影响S型细菌DNA的功能,加热致死的S型细菌的遗传物质DNA进入R型活细菌体内发生了基因重组,并指导蛋白质的合成,进而从小鼠体内可以分离出有毒性的S型活细菌,B、C两项合理。DNA酶可以水解S型细菌的DNA使其失去功能,因此将S型细菌的DNA经DNA酶处理后与R型细菌混合,无法得到S型细菌,D项不合理。
2.(2021山东淄博测试)下图是用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌的过程,其中A代表噬菌体侵染细菌、B代表噬菌体空壳、C代表大肠杆菌。下列有关叙述正确的是(　　)
A.图中锥形瓶中的培养液是用来培养大肠杆菌的,培养液中需含32PB.若要证明DNA是遗传物质,还需设计一组用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌的实验作对照C.保温时间延长会提高噬菌体侵染细菌的成功率,使上清液中放射性的比例下降D.噬菌体侵染大肠杆菌的过程中,大肠杆菌为噬菌体繁殖提供了所有条件
答案 B　解析 该实验用32P标记的噬菌体侵染无标记的大肠杆菌,故培养液中不能含32P,A项错误。再设计一组用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌的实验作对照,才能证明DNA是遗传物质,B项正确。保温时间过长会导致部分子代噬菌体释放出来,出现在上清液中,引起上清液的放射性增强,C项错误。噬菌体侵染大肠杆菌的过程中,DNA是噬菌体提供的,DNA复制、转录、翻译的原料以及酶、场所等是大肠杆菌提供的,D项错误。
3.(2021山东烟台模拟)下表为T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验设计方案。下列叙述正确的是(　　)
A.甲组的子代T2噬菌体部分含放射性B.乙组的子代T2噬菌体全部含放射性C.该实验能证明只有DNA才是T2噬菌体的遗传物质D.乙组含放射性的子代T2噬菌体个数与培养时间无关
答案 D　解析 甲组中35S标记的是大肠杆菌中的蛋白质,用未被标记的T2噬菌体侵染被35S标记的大肠杆菌后,合成子代T2噬菌体蛋白质所需的原料全部由大肠杆菌提供,因此甲组的子代T2噬菌体全部含放射性,A项错误。乙组用32P标记的T2噬菌体侵染未被标记的大肠杆菌,合成子代T2噬菌体DNA时,由大肠杆菌提供原料,由于DNA的复制方式是半保留复制,所以部分子代T2噬菌体因含有亲代T2噬菌体的DNA链而含有放射性,另一部分子代T2噬菌体无放射性,B项错误。该实验不能证明只有DNA才是T2噬菌体的遗传物质,C项错误。乙组中32P标记的是T2噬菌体,子代含放射性的噬菌体的DNA来自亲代,所以子代中含有放射性的噬菌体个体数目是一定的,与培养时间无关,D项正确。
技巧点拨利用“二看法”判断子代噬菌体的标记情况
▶题型二　借助探索遗传物质的思路和方法,考查科学探究4.(2021山东枣庄测试)研究人员从某植物细胞中分离得到甲、乙两种RNA病毒,其结构由蛋白质外壳和RNA组成。现将两种病毒的RNA与蛋白质分离,再重新组合成为“杂种病毒”,然后分别使用不同成分感染此植物细胞。下列有关叙述错误的是(　　)
A.第3组与第6组为对比实验,得到的子代病毒分别为甲病毒和乙病毒B.若第1组与第4组均有子代病毒,则说明RNA是该病毒的主要遗传物质C.若第2组与第5组均没有子代病毒,则说明蛋白质不是该病毒的遗传物质D.合成子代病毒需要的氨基酸和核糖核苷酸均来自其侵染的宿主植物细胞
答案 B　解析 第3组与第6组均为实验组,二者构成对比实验,由于RNA是遗传物质,推测得到的子代病毒取决于亲代重组病毒的RNA类型,故子代分别为甲病毒(第3组子代)和乙病毒(第6组子代),A项正确。若第1组与第4组均有子代病毒,则说明RNA是该病毒的遗传物质,不能体现RNA是否为主要遗传物质,B项错误。若第2组与第5组均没有子代病毒,则说明蛋白质不能在子代病毒的遗传过程中发挥遗传效应,即蛋白质不是该病毒的遗传物质,C项正确。病毒只能依赖活细胞生活,题中RNA病毒由RNA和蛋白质外壳组成,合成子代病毒需要的氨基酸和核糖核苷酸均来自其侵染的宿主植物细胞,D项正确。
5.(2021山东济南测试)禽流感病毒严重危害养殖业。某学校生物兴趣小组的同学通过查阅资料发现,常见的流感病毒都是RNA病毒,同时提出疑问:禽流感病毒的遗传物质是DNA还是RNA?下面是该兴趣小组设计的探究禽流感病毒的遗传物质是DNA还是RNA的实验步骤,请将其补充完整。(1)实验目的:　。 材料用具:显微注射器,禽流感病毒的核酸提取液,鸡胚胎干细胞,DNA水解酶和RNA水解酶等。
(2)实验步骤第一步,把禽流感病毒核酸提取液分成相同的A、B、C三组,分别用等量DNA水解酶、RNA水解酶处理A、B两组核酸提取液,C组不作处理,设置C组的作用是　　　　　　　　　　　　。 第二步,取等量的鸡胚胎干细胞分成三组,用显微注射技术分别把A、B、C三组处理过的核酸提取液注射到三组鸡胚胎干细胞中。第三步,将三组鸡胚胎干细胞放在相同且适宜的环境中培养一段时间,然后从培养好的鸡胚胎干细胞中抽取样品,检测　　　　　　　　　　　　。  
(3)预测结果及结论①若A、C两组出现禽流感病毒,B组没有出现,则说明　; ② 　; ③ 　。
答案 (1)探究禽流感病毒的遗传物质是DNA还是RNA　(2)作为空白对照　是否有禽流感病毒产生　(3)禽流感病毒的遗传物质是RNA　若B、C两组出现禽流感病毒,A组没有出现,则说明禽流感病毒的遗传物质是DNA　若A、B、C三组均出现禽流感病毒,则说明禽流感病毒的遗传物质既不是DNA,也不是RNA
技巧点拨科学探究之实验设计——“遗传物质”探索的三种方法
▶题型三　结合DNA的结构和复制,考查科学思维6.(2021湖北荆州测试)下图表示环状DNA复制的一种方式,因只有一个复制原点,该DNA分子复制形成复制泡而呈现希腊字母“θ”形,随着复制的进行,复制泡逐渐扩大,直至产生2个相同的环状DNA分子。下列相关叙述错误的是(　　)
A.复制泡的逐渐扩大与解旋酶和DNA聚合酶相关B.在复制泡的扩大过程中有氢键的断裂和形成C.复制泡中的每条DNA子链均通过连续复制逐步向两侧延伸D.子代DNA中包含一条母链和一条子链且没有游离的磷酸基团
答案 C　解析 复制泡的逐渐扩大与解旋酶解开双链以及DNA聚合酶催化子链形成有关,A项正确。在复制泡的扩大过程中,解旋酶使氢键断裂,从而解开双链;子链形成时,新的脱氧核苷酸上的碱基和母链上的碱基之间形成氢键,B项正确。图示的复制从一个起点开始,每一条子链从起点开始向两侧复制,其中一侧为连续复制,一侧为不连续复制,C项错误。环状DNA没有游离的磷酸基团,且DNA的复制方式是半保留复制,子代DNA中含一条母链和一条子链,D项正确。
▶题型四　借助DNA复制的探究实验,考查科学思维和科学探究7.(2021山东卷)利用农杆菌转化法,将含有基因修饰系统的T-DNA插入到水稻细胞M的某条染色体上,在该修饰系统的作用下,1个DNA分子单链上的1个C脱去氨基变为U,脱氨基过程在细胞M中只发生1次。将细胞M培育成植株N。下列说法错误的是(　　)A.植株N的每一个细胞中都含有 T-DNAB.植株N自交,F1中含T-DNA的植株占3/4C.细胞M经n(n≥1)次有丝分裂后,脱氨基位点为A—U的细胞占1/2nD.细胞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　解析 植株N是由细胞M形成的,在形成过程中没有DNA的丢失,由于T-DNA 插入到水稻细胞 M 的某条染色体上,所以细胞M含有T-DNA,因此植株N的每一个细胞中都含有T-DNA,A项正确。植株N的一条染色体中含有T-DNA,可以记为+,因此植株N关于是否含有T-DNA的基因型记为+-,如果自交,则子代中相关的基因型为++∶+-∶--=1∶2∶1,有 3/4的植株含 T-DNA ,B项正确。细胞M中只有1个DNA分子单链上的1个 C 脱去氨基变为 U,所以复制n次后,产生的子细胞有2n个,但脱氨基位点为 A—U 的细胞的只有1个,所以这种细胞的比例为1/2n,C项正确。如果细胞M经3次有丝分裂后,形成的子细胞有8个,由于细胞M DNA分子单链上的1个C脱去氨基变为U,所以是G和U配对,复制3次后,有4个细胞脱氨基位点为C—G,3个细胞脱氨基位点为A—T,1个细胞脱氨基位点为U—A,因此含T-DNA 且脱氨基位点为A—T的细胞占 3/8,D项错误。
8.(2021山东潍坊模拟)下图为DNA复制可能的两种方式,甲组实验用15N(无半衰期)标记细菌的DNA后,将细菌放在只含14N的培养基中繁殖一代,提取子代细菌的DNA进行离心分析;乙组实验用甲组培养的子代细菌放在只含14N的培养基中繁殖一代,提取子代细菌的DNA进行离心分析。下列有关甲、乙两组实验结果与结论的叙述,正确的是(　　)
A.只分析甲组离心管中条带的数量与位置即可确定DNA的复制方式B.只分析甲组离心管中放射性分布的位置即可确定DNA的复制方式C.只分析乙组离心管中条带的数量即可确定DNA的复制方式D.只分析乙组离心管中放射性分布的位置即可确定DNA的复制方式
答案 A　解析 甲组中DNA都用15N标记,在离心管中处于重带,在含14N的培养基中繁殖一代,若DNA的复制方式为半保留复制,合成的子代DNA为15N14N-DNA,在离心管中全处于中带;若是全保留复制,合成的子代DNA为15N15N-DNA、14N14N-DNA,且数量相同,在离心管中的位置分别为重带、轻带,宽度相同,A项正确。乙组实验无论是半保留复制还是全保留复制,离心管中的条带都是两条,C项错误。15N无放射性,无法通过观察放射性分布的位置来判断DNA的复制方式,B、D两项错误。
题组二　易错防范——不失分1.科学结论的获得离不开严谨的推理和确凿的实验证据,科学家对基因本质的探索历程也是如此。判断下列有关遗传物质探索实验的叙述是否正确。(1)加热致死的S型肺炎链球菌与R型活细菌混合培养后可分离出S型活细菌,能作为直接证据说明“核糖核酸是遗传物质”[2019海南卷,T21C改编]。(　　)(2)证明DNA是遗传物质的肺炎链球菌转化实验由我国科学家完成[2018全国Ⅲ卷,T1C]。(　　)(3)肺炎链球菌转化实验证实了细胞内的DNA和RNA都是遗传物质[2018江苏卷,T3C]。(　　)
(4)赫尔希等利用T2噬菌体侵染大肠杆菌证明DNA是遗传物质未运用同位素标记技术[2020江苏卷,T20B]。(　　)(5)赫尔希和蔡斯的T2噬菌体侵染大肠杆菌实验中可用15N代替32P标记DNA[2019江苏卷,T3A]。(　　)(6)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。T2噬菌体也可以在肺炎链球菌中复制和增殖[2017全国Ⅱ卷,T2A]。(　　)
2.(2021山东泰安模拟)为探究格里菲思提出的“转化因子”的化学本质,艾弗里做了以下相关实验: ①先去除S型细菌中的绝大部分蛋白质,发现其仍然可以发生转化;②用催化多糖分解的酶处理S型细菌后,其仍然具有转化活性;③不断去除各种成分,最终得到纯化的转化因子,将其与DNA的化学性质进行比较,发现两者几乎一致,据此推断转化因子就是DNA;④用DNA酶处理后,转化因子的转化能力丧失,确认了转化因子就是DNA。
下列分析不合理的是(　　)A.①的实验结果说明蛋白质不是转化因子B.②的实验结果说明多糖不是转化因子C.③的实验去除的各种成分中包括脂质、RNA等D.④的实验结果是对③中实验推断的证明
答案 A　解析 ①的实验去除的是S型细菌中的绝大部分蛋白质,不是所有蛋白质,因此并不能说明蛋白质不是转化因子,只能说明去除的蛋白质不是转化因子,A项不合理。②的实验用催化多糖分解的酶处理S型细菌后,去除了S型细菌中的所有多糖,实验结果是仍然具有转化活性,说明多糖不是转化因子,B项合理。③的实验不断去除各种成分,最终得到并推断纯化的转化因子是DNA,说明去除的各种成分中包括脂质、RNA等,C项合理。④的实验用DNA酶处理后,转化因子的转化能力丧失,确认了转化因子就是DNA,该实验结果是对③中实验推断的证明,D项合理。
3.DNA作为绝大多数生物的遗传物质,其双螺旋结构和碱基互补配对原则保证了结构的稳定性,而其上的脱氧核苷酸的排列顺序就代表了遗传信息,并通过DNA复制,将遗传物质准确地传递给下一代。判断下列有关基因的本质和结构的叙述是否正确。(1)某膜蛋白基因中CTCTT重复次数的增加提高了该基因中嘧啶碱基的比例[2020江苏卷,T9B]。(　　)(2)细胞中DNA分子的碱基对数等于所有基因的碱基对数之和[2017海南卷,T23C]。(　　)(3)生物体内DNA分子中(A+T)/(G+C)的值越大,双链DNA分子的稳定性越高[2017海南卷,T24B]。(　　)
(4)梅塞尔森和斯塔尔证明DNA复制是半保留复制未运用同位素标记技术[2020江苏卷,T20C]。(　　)(5)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DNA复制的场所[2019天津卷,T1A]。(　　)(6)现有DNA分子的两条单链均只含有14N(表示为14N14N-DNA)的大肠杆菌,若将该大肠杆菌在含有15N的培养基中繁殖两代,再转到含有14N的培养基中繁殖一代,则理论上DNA分子的组成类型有15N14N-DNA和14N14N-DNA两种,其比例为3∶1[2018海南卷,T15D]。(　　)
4.(2021山东东营测试)用15N标记的一个DNA分子,其中G碱基有100个。先将该DNA分子置于14N培养基中培养,复制一次后,再转入15N培养基中培养复制一次。下列关于两次复制后结果的叙述,错误的是(　　)A.含15N的脱氧核糖核酸占100%B.含14N的脱氧核糖核酸链占25%C.两次复制共需要G碱基300个D.离心处理后,轻密度带占1/2
答案 D　解析 将一个含15N的DNA分子置于14N培养基中培养复制一次后,每个DNA分子一条链为15N链,一条链为14N链,接着再转入15N培养基中培养复制一次后,共有4个DNA分子,其中2个DNA分子全为含15N的DNA,另外2个DNA分子为一条链含15N、一条链含14N的DNA,即含15N的脱氧核糖核酸占100%,含14N的脱氧核糖核酸链占25%,A、B两项正确。该DNA复制两次所需的G碱基的数目为(22-1)×100=300(个),C项正确。DNA复制完成并离心处理后,只有重密度带和中密度带,没有轻密度带,D项错误。
易错点拨DNA复制相关计算的四个误区
1.基因的表达过程(1)转录
　3种RNA均参与翻译过程,且均为转录产物
mRNA、核糖体、正在合成的肽链
(3)基因表达的三点拓展
2.利用“三看”法判断遗传信息的流动过程
3.运用归纳与概括的科学思维方法串联生命系统的信息传递
4.基因与性状的关系(1)基因控制性状的途径
特别提醒若最终合成的物质并非蛋白质(如植物激素),则基因对其控制往往是通过“控制酶的合成来控制代谢过程进而控制生物体性状”这一间接途径实现的。
(2)基因与性状的关系
　基因与性状间并非都是简单的线性关系
题组一　精典对练——拿高分▶题型一　结合遗传信息的传递和表达过程,考查科学思维1.(2021山东淄博三模)研究人员在分离大肠杆菌的多聚核糖体时,发现核糖体与DNA及一些蛋白质复合物耦联在一起,形成复合结构,其组成如下图所示。下列叙述错误的是(　　)
A.核糖体通过mRNA与质粒DNA发生耦联B.大肠杆菌的转录过程和翻译过程同时进行C.在mRNA上,核糖体的移动方向为a→bD.启动子和终止子决定了翻译的开始和终止
答案 D　解析 由题图可知,核糖体通过mRNA与质粒DNA发生耦联。大肠杆菌属于原核生物,无以核膜为界限的细胞核,故其转录过程和翻译过程同时进行。由题图可知,在mRNA上,肽链从a到b越来越长,故核糖体的移动方向为a→b。启动子和终止子分别驱动和终止目的基因的转录过程,起始密码子和终止密码子决定了翻译的开始和终止。
2.(2020天津卷)完整的核糖体由大、小两个亚基组成。下图为真核细胞核糖体大、小亚基的合成、装配及运输过程示意图。下列相关叙述正确的是(　　)
A.上图所示过程可发生在有丝分裂中期B.细胞的遗传信息主要储存于rDNA中C.核仁是合成rRNA和核糖体蛋白的场所D.核糖体亚基在细胞核中装配完成后由核孔运出
答案 D　解析 在有丝分裂前期,核仁解体,核膜消失,直到有丝分裂末期,出现新的核膜、核仁,因此题图所示过程不可能发生在有丝分裂中期,A项错误。细胞的遗传信息主要储存于染色体中的DNA中,B项错误。核仁是rRNA的合成场所,而核糖体蛋白的合成场所是核糖体,C项错误。核糖体亚基由rRNA和蛋白质组成,在细胞核中装配完成后由核孔运出,D项正确。
3.(2021山东潍坊三模)TATA框是构成真核生物启动子的元件之一,位于转录起始点上游,其序列格式为TATAWAW(W代表A或T)。RNA聚合酶与TATA框牢固结合之后才能开始转录。下列相关叙述错误的是(　　)A.TATA框是一段DNA序列,RNA聚合酶可识别这一序列B.TATA框中含有该基因转录形成mRNA的起始密码子对应序列C.TATA框与RNA聚合酶结合后的转录过程存在氢键的断裂与形成D.可通过诱导某基因的TATA框缺失来调控基因的选择性表达
答案 B　解析 由题干信息可知,TATA框是一段DNA序列,RNA聚合酶可识别这一序列,A项正确。TATA框是一段DNA序列,而起始密码子位于mRNA上,因此TATA框不可能含有起始密码子对应序列,B项错误。转录是以DNA的一条链为模板合成RNA的过程,该过程中DNA分子要解旋,DNA的两条链都要分开,有氢键的断裂;之后RNA与DNA分离,DNA重新成为双螺旋结构,有氢键的形成,C项正确。根据题干“RNA聚合酶与TATA框牢固结合之后才能开始转录”可推知,该研究为人们主动“关闭”某个异常基因提供了思路,即可通过诱导某基因的TATA框缺失来调控基因的选择性表达,D项正确。
技巧点拨“三步”判断真、原核细胞的DNA复制、转录及翻译
▶题型二　借助基因对性状的控制及中心法则,考查科学思维4.(2021黑龙江哈尔滨模拟)甲、乙、丙三图代表着生物的三种遗传和表达方式,如下图所示。据图分析,下列叙述错误的是(　　)
A.需要tRNA和核糖体同时参与的过程有2、5、9
B.上述三种方式的遗传信息流动可总结为
C.原核生物遗传信息的传递方式用图甲表示D.可与模板链上的碱基A发生A—T配对的过程是3、7
解析 甲、乙、丙三图代表着生物的三种遗传和表达方式,其中1、8表示转录过程,2、5、9表示翻译过程,3表示DNA复制过程,4、6表示RNA复制过程,7表示逆转录过程。tRNA和核糖体同时参与的是翻译过程,即题图中的2、5、9过程,A项正确。由以上分析可知,上述三种方式的遗传信息流动可总结为 ,B项错误。原核生物遗传信息的传递方式为 ,可用图甲表示,C项正确。可与模板链上的碱基A发生A—T配对的过程是3(DNA复制)、7(逆转录),D项正确。
5.(2021山东烟台模拟)香稻米香气馥郁,被视为水稻中的珍品。香稻含有多种挥发性有机物质,其中2-乙酰-1-吡咯啉(2-AP)是香稻中主要的挥发性物质。已知基因B编码酶B,基因F编码酶F,基因B的数量决定2-AP的积累量,2-AP的积累量与水稻的香味强度密切相关。2-AP的合成和代谢途径如下图所示。下列有关叙述错误的是(　　)
A.基因F发生隐性突变后,稻米表现出香味性状B.无香味纯合水稻的基因型是bbFF、bbff、BBFFC.基因b不能控制酶B合成,基因型为Bbff的水稻无香味D.图示过程体现了基因通过控制酶的合成来控制代谢过程进而间接控制生物体的性状
答案 C　解析 由题干可知,基因B数量越多,则香味越浓,基因F存在会产生酶F分解2-AP,故基因F发生隐性突变(f)后导致酶F的功能缺失,2-AP积累使稻米产生香味,A项正确。无香味纯合水稻可能是无基因B,或同时有基因B、F,故可能的基因型是bbFF、bbff、BBFF,B项正确。基因型为Bbff的水稻因为有基因B存在,可产生2-AP,且无酶F的分解,故表现为有香味,C项错误。图示过程体现了基因通过控制酶的合成来控制代谢过程进而间接控制生物体的性状,D项正确。
▶题型三　借助新信息,结合遗传信息传递和表达过程,考查科学思维6.(2021山东模拟)在已知3个碱基编码1个氨基酸的前提下,有科学家利用蛋白质的体外合成技术,完成了如下图所示的实验过程。下列有关分析或推测,错误的是(　　)
注Tyr为酪氨酸,Ser为丝氨酸,Phe为苯丙氨酸,Cys为半胱氨酸。
A.除去DNA和mRNA的细胞提取液至少提供了tRNA、ATP、核糖体B.除去DNA和mRNA的目的是排除原细胞中DNA和mRNA的干扰C.各试管中加入的多聚尿嘧啶核苷酸相当于mRNAD.本实验不能确定UUU是苯丙氨酸的遗传密码
答案 D　解析 该实验模拟的是翻译过程,各试管中加入的多聚尿嘧啶核苷酸为翻译的模板,各试管加入的不同氨基酸为翻译的原料,翻译过程还需要tRNA、ATP、酶和核糖体的参与,所以除去DNA和mRNA的细胞提取液至少提供了tRNA、ATP和核糖体,A项正确。除去DNA和mRNA的目的是排除原细胞中DNA再转录成mRNA以及已经合成的mRNA对实验结果的干扰,B项正确。各试管中加入的多聚尿嘧啶核苷酸相当于mRNA,因为决定氨基酸的密码子位于mRNA上,C项正确。该实验中,相当于mRNA的多聚尿嘧啶核苷酸的碱基全为U,只有加入苯丙氨酸的试管中合成了苯丙氨酸肽链,则可以确定UUU是苯丙氨酸的遗传密码,D项错误。
7.(2021山东泰安联考)新型冠状病毒为单股正链(+RNA)病毒,是引起新冠肺炎疫情的病原体。下图为该病毒在宿主细胞内增殖的示意图。下列有关分析正确的是(　　)
A.①②③④⑤⑥过程中都有碱基互补配对B.该病毒的+RNA与其对应的-RNA中碱基G+A的个数相同C.催化①②过程的RNA复制酶的化学本质是RNAD.该病毒RNA复制需经历形成双链RNA的过程
答案 D　解析 由题图可知,①②③④都表示RNA的复制过程,需要RNA复制酶的参与,⑤为蛋白质的翻译过程,⑥为重组子代病毒的过程。①②③④⑤过程中都有碱基互补配对,⑥过程中不存在碱基互补配对,A项错误。该病毒的+RNA与其对应的-RNA碱基互补配对,因此该病毒的+RNA与其对应的-RNA中碱基G+A的个数不同,B项错误。催化①②过程的RNA复制酶的化学本质是蛋白质,C项错误。该病毒复制时,以+RNA为模板合成-RNA时,需经历形成双链RNA的过程,D项正确。
题组二　易错防范——不失分1.基因的表达包括遗传信息的转录和翻译两个过程。基因表达调控着细胞的结构和功能,同时也是细胞分化、形态发生及生物体的多功能性和适应性的基础。判断下列有关基因表达的叙述是否正确。(1)细胞中以DNA的一条单链为模板转录出的RNA均可编码多肽[2020全国Ⅲ卷,T1B]。(　　)(2)密码子与反密码子的碱基之间通过氢键结合[2020全国Ⅲ卷,T3B]。(　　)(3)遗传信息可以从DNA流向RNA,也可以从RNA流向蛋白质[2020全国Ⅲ卷,T1A]。(　　)
(4)一个mRNA分子可以结合多个核糖体[2019海南卷,T1C]。(　　)(5)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蛋白质的合成[2019海南卷,T4D]。(　　)(6)携带肽链的tRNA会先后占据核糖体的2个tRNA结合位点 [2019海南卷,T20B]。(　　)(7)原核细胞内DNA的合成都需要DNA片段作为引物[2018江苏卷,T3A]。(　　)(8)细胞中的RNA合成过程不会在细胞核外发生[2017全国Ⅲ卷,T1C]。(　　)
2.(2021山东烟台一模)细胞中出现的异常mRNA被SURF复合物识别而发生降解的过程称为NMD作用,是一种广泛存在于真核细胞中的mRNA质量监控机制,该机制能识别并降解含有提前终止密码子的转录产物以防止毒性蛋白的产生。图中异常mRNA与正常mRNA长度相同,AUG、UAG分别表示起始密码子和终止密码子。据图分析,下列说法错误的是(　　)
A.NMD作用有助于人类对染色体异常遗传病的防治B.SURF复合物只能识别异常mRNA的终止密码子C.NMD的降解机制可以有效防止相对分子质量减小的毒性蛋白的产生D.异常mRNA产生的原因是DNA发生了碱基替换,其降解产物为核糖核苷酸
答案 A　解析 异常mRNA与正常mRNA长度相同,故异常mRNA产生的原因是转录它的基因发生了碱基的替换,其降解产物为核糖核苷酸,则NMD作用有助于基因突变导致的基因遗传病的防治,A项错误,D项正确。SURF复合物只能识别异常mRNA的终止密码子,B项正确。根据题干“该机制能识别并降解含有提前终止密码子的转录产物以防止毒性蛋白的产生”可知,NMD降解机制能有效防止相对分子质量减小的毒性蛋白的产生,C项正确。
3.(2021山东临沂模拟)假设一段mRNA上有120个碱基,其中A有30个,G有50个,那么转录该mRNA的DNA分子区段中,C+T的个数以及该mRNA翻译成的蛋白质所需氨基酸的个数分别是(不考虑终止密码子)(　　)A.120个、40个　　　　　B.80个、40个C.60个、20个 D.40个、20个
答案 A　解析 mRNA是以DNA的一条链为模板转录而来的,若该段mRNA上有120个碱基,则转录该mRNA的DNA分子中含有的碱基数为120×2=240(个)。根据碱基互补配对原则,DNA双链中不配对碱基之和占碱基总数的一半,所以C和T共有120个。翻译过程中,mRNA中每3个碱基决定1个氨基酸,所以经翻译合成的蛋白质分子中氨基酸数目是mRNA碱基数目的1/3,该mRNA上有120个碱基,则该mRNA翻译成的蛋白质所需氨基酸的个数为120÷3=40(个)。