新人教一轮复习-10年真题分类训练：专题10 遗传的分子基础（Word版含解析）
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| 名称 | 新人教一轮复习-10年真题分类训练：专题10 遗传的分子基础（Word版含解析） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 685.9KB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 通用版 | ||
| 科目 | 生物学 | ||
| 更新时间 | 2022-05-30 22:32:20 | ||
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新人教一轮复习—10年真题分类训练
专题10 遗传的分子基础
考点一 DNA是主要的遗传物质(人类对遗传物质的探索历程)
1.(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。
2.(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。
3.(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。
4.(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(A.D.Hershey)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.Meselson)等证明DNA进行半保留复制
D.温特(F.W.Went)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。
5.(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。
6.(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。
7.(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。
8.(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。
9.(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。
10.(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。
11.(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。
12.(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。
13.(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。
14.(2012福建理综,2,6分)下表是生物科学史上一些经典实验的叙述,表中“方法与结果”和“结论或观点”能相匹配的是( )
选项 方法与结果 结论或观点
A 观察到植物通过细胞分裂产生新细胞;观察到动物受精卵分裂产生新细胞 所有的细胞都来源于先前存在的细胞
B 单侧光照射下,金丝雀草胚芽鞘向光弯曲生长,去尖端的胚芽鞘不生长也不弯曲 生长素具有极性运输的特点
C 将载有水绵和好氧细菌的装片置于黑暗且缺氧的环境中,用极细光束照射后,细菌集中于有光照的部位 光合作用产生的氧气来自于水
D 将活的R型肺炎双球菌与加热杀死的S型肺炎双球菌混合后注入小鼠体内,小鼠体内出现活的S型菌 DNA是主要遗传物质
答案 A 此题借助几个经典实验考查考生获取信息的能力。观察到细胞分裂产生新细胞,这说明所有的细胞都来源于先前存在的细胞,A正确;金丝雀草胚芽鞘向光弯曲实验可以说明生长素具有促进胚芽鞘生长和横向运输的特点,B错误;好氧细菌聚集在水绵被光束照射的部位,这只能说明光合作用可以产生O2,不能说明O2的来源,C错误;在肺炎双球菌的体内转化实验中,格里菲思仅提出加热杀死的S型细菌中存在某种转化因子,并未指出这种转化因子就是DNA,D错误。
15.(2011江苏单科,12,2分)关于“噬菌体侵染细菌的实验”的叙述,正确的是( )
A.分别用含有放射性同位素35S和放射性同位素32P的培养基培养噬菌体
B.分别用35S和32P标记的噬菌体侵染未被标记的大肠杆菌,进行长时间的保温培养
C.用35S标记噬菌体的侵染实验中,沉淀物存在少量放射性可能是搅拌不充分所致
D.32P、35S标记的噬菌体侵染实验分别说明DNA是遗传物质、蛋白质不是遗传物质
答案 C 培养T2噬菌体要用活的细菌,不能只用培养基,A错误。分别用35S和32P标记的T2噬菌体侵染未被标记的大肠杆菌,进行短时间的保温培养,B错误。32P、35S标记的T2噬菌体侵染实验说明DNA是遗传物质,没有说明蛋白质不是遗传物质,D错误。
16.(2011广东理综,2,4分)艾弗里和同事用R型和S型肺炎双球菌进行实验,结果如下表。从表可知( )
实验组号 接种菌型 加入S型菌物质 培养皿长菌情况
① R 蛋白质 R型
② R 荚膜多糖 R型
③ R DNA R型、S型
④ R DNA(经DNA酶处理) R型
A.①不能证明S型菌的蛋白质不是转化因子
B.②说明S型菌的荚膜多糖有酶活性
C.③和④说明S型菌的DNA是转化因子
D.①~④说明DNA是主要的遗传物质
答案 C ①、②组:R+S型菌的蛋白质/荚膜多糖,只长出R型菌,说明蛋白质/荚膜多糖不是转化因子。③组:R+S型菌的DNA,结果既有R型菌又有S型菌,说明DNA可以使R型菌转化为S型菌。④组:用DNA酶将DNA水解,接种R型菌后只长出R型菌,说明DNA的水解产物不能使R型菌转化为S型菌,从另一方面说明了只有S型菌的DNA才能使R型菌发生转化。故C正确。
17.(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。
考点二 DNA的结构与复制
1.(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。
2.(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。
3.(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。
4.(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。
5.(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( )
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
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。
6.(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。
7.(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。
8.(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。
9.(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
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。
10.(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。
11.(2013广东理综,2,4分)1953年Watson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。
12.(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。
13.(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N-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。
14.(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。
15.(2012福建理综,5,6分)双脱氧核苷酸常用于DNA测序,其结构与脱氧核苷酸相似,能参与DNA的合成,且遵循碱基互补配对原则。DNA合成时,在DNA聚合酶作用下,若连接上的是双脱氧核苷酸,子链延伸终止;若连接上的是脱氧核苷酸,子链延伸继续。在人工合成体系中,有适量的序列为GTACATACATG的单链模板、胸腺嘧啶双脱氧核苷酸和4种脱氧核苷酸。则以该单链为模板合成出的不同长度的子链最多有( )
A.2种 B.3种 C.4种 D.5种
答案 D 此题考查DNA结构的相关知识。在DNA双螺旋结构中,碱基A与T、G与C分别形成碱基对,胸腺嘧啶双脱氧核苷酸(假定用T'表示)应与A配对形成氢键。故碱基序列为GTACATACATG 的单链模板在正常脱氧核苷酸环境中会生成如下双链DNA分子:
G T A C A T A C A T G
C A T G T A T G T A C
① ② ③ ④
双脱氧核苷酸会使子链合成终止,因此当DNA复制时若加入胸腺嘧啶双脱氧核苷酸(T'),可能会在①②③④位置替换碱基T而形成4种异常DNA片段,故可形成5种DNA分子。
16.(2012山东理综,5,4分)假设一个双链均被32P标记的噬菌体DNA由5 000个碱基对组成,其中腺嘌呤占全部碱基的20%。用这个噬菌体侵染只含31P的大肠杆菌,共释放出100个子代噬菌体。下列叙述正确的是( )
A.该过程至少需要3×105个鸟嘌呤脱氧核苷酸
B.噬菌体增殖需要细菌提供模板、原料和酶等
C.含32P与只含31P的子代噬菌体的比例为1∶49
D.该DNA发生突变,其控制的性状即发生改变
答案 C 本题主要考查了噬菌体侵染细菌过程的相关知识以及DNA分子的有关计算。首先计算得出一个噬菌体DNA中鸟嘌呤脱氧核苷酸占30%,其数量是5 000×2×30%=3 000个,由一个噬菌体增殖为100个噬菌体,至少需要3 000×(100-1)=2.97×105个鸟嘌呤脱氧核苷酸,A错误;噬菌体侵染细菌的过程中,需要细菌提供原料、能量、酶等条件,但模板是由噬菌体提供的,B错误;根据DNA半保留复制的特点可知释放出的100个子代噬菌体中含有32P与只含31P的子代噬菌体分别是2个、98个,比例为1∶49,C正确;DNA发生突变,其控制的性状不一定发生改变,D错误。
17.(2011海南单科,25,2分)关于核酸生物合成的叙述,错误的是 ( )
A.DNA的复制需要消耗能量
B.RNA分子可作为DNA合成的模板
C.真核生物的大部分核酸在细胞核中合成
D.真核细胞染色体DNA的复制发生在有丝分裂前期
答案 D 真核细胞染色体DNA的复制发生在有丝分裂间期;DNA的复制需要消耗能量;可以RNA分子为模板通过逆转录合成DNA分子;真核生物的大部分核酸在细胞核中合成,少数核酸在某些细胞器(如叶绿体、线粒体)中合成。
18.(2011上海单科,27,2分)某双链DNA分子含有400个碱基,其中一条链上A∶T∶G∶C=1∶2∶3∶4。下列表述错误的是( )
A.该DNA分子的一个碱基改变,不一定会引起子代性状的改变
B.该DNA分子连续复制两次,需要游离的腺嘌呤脱氧核苷酸120个
C.该DNA分子中4种碱基的比例为A∶T∶G∶C=3∶3∶7∶7
D.该DNA分子中的碱基排列方式共有4200种
答案 B DNA分子中腺嘌呤脱氧核苷酸有200×3/10=60个。该DNA分子连续复制2次,需要游离的腺嘌呤脱氧核苷酸为:3×60=180个;DNA分子另一条链中A∶T∶G∶C=2∶1∶4∶3,故该DNA分子中4种碱基比例为A∶T∶G∶C=3∶3∶7∶7;DNA双链间碱基互补配对,即DNA分子中有200个碱基对,故该DNA分子中的碱基排列方式共有4200种。
19.(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)。
20.[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。
考点三 基因的表达
1.(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。
2.(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。
3.(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。
4.(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。
5.(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。
6.(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。
7.(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。
8.(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。
9.(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。
10.(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。
11.(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。
12.(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。
13.(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。
14.(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。
15.(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。
16.(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。
17.(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。
18.(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。
19.(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。
20.(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。
21.(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。
22.(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”。
23.(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。
24.(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。
25.(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。
26.(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。
27.(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。
28.(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。
29.(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。
30.(2012安徽理综,5,6分)图示细胞内某些重要物质的合成过程。该过程发生在( )
A.真核细胞内,一个mRNA分子上结合多个核糖体同时合成多条肽链
B.原核细胞内,转录促使mRNA在核糖体上移动以便合成肽链
C.原核细胞内,转录还未结束便启动遗传信息的翻译
D.真核细胞内,转录的同时核糖体进入细胞核启动遗传信息的翻译
答案 C 本题主要考查基因控制蛋白质合成的相关知识。真核细胞中,在细胞核中发生转录形成mRNA,mRNA从核孔进入细胞质,与多个核糖体结合。原核细胞内,转录还未结束,核糖体便可结合在mRNA上进行肽链的合成,即转录还未结束便可启动遗传信息的翻译。图示信息显示,转录还没有完成,多个核糖体已结合到mRNA分子上,说明该细胞为原核细胞。A、B、D不符合题意,C符合题意。
31.(2011海南单科,15,2分)关于RNA的叙述,错误的是( )
A.少数RNA具有生物催化作用
B.真核细胞内mRNA和tRNA都是在细胞质中合成的
C.mRNA上决定1个氨基酸的3个相邻碱基称为密码子
D.细胞中有多种tRNA,一种tRNA只能转运一种氨基酸
答案 B 真核细胞内的mRNA和tRNA主要是在细胞核内合成的;少数RNA是酶,具有催化作用;mRNA上决定一个氨基酸的3个相邻碱基称为一个密码子;tRNA具有特异性,一种tRNA只能转运一种氨基酸。故B错误。
32.(2011海南单科,16,2分)关于核酸的叙述,正确的是( )
A.只有细胞内的核酸才是携带遗传信息的物质
B.DNA分子中两条脱氧核苷酸链之间的碱基一定是通过氢键连接的
C.分子大小相同、碱基含量相同的核酸分子所携带的遗传信息一定相同
D.用甲基绿和吡罗红混合染色SARS病毒可观察到DNA和RNA的分布
答案 B 没有细胞结构的病毒,其内的核酸也是携带遗传信息的物质;DNA分子中两条单链之间的碱基对是由氢键连接而成的;分子大小相同、碱基含量相同的核酸分子中碱基的排列顺序不一定相同,所以其携带的遗传信息也不一定相同;病毒体内只含一种核酸(DNA或RNA),所以用甲基绿和吡罗红混合染色剂对病毒染色不能观察到DNA和RNA的分布。
33.(2011江苏单科,7,2分)关于转录和翻译的叙述,错误的是( )
A.转录时以核糖核苷酸为原料
B.转录时RNA聚合酶能识别DNA中特定碱基序列
C.mRNA在核糖体上移动翻译出蛋白质
D.不同密码子编码同种氨基酸可增强密码的容错性
答案 C 核糖体在mRNA上移动翻译出蛋白质。
34.(2011安徽理综,5,6分)甲、乙图示真核细胞内两种物质的合成过程,下列叙述正确的是( )
A.甲、乙所示过程通过半保留方式进行,合成的产物是双链核酸分子
B.甲所示过程在细胞核内进行,乙在细胞质基质中进行
C.DNA分子解旋时,甲所示过程不需要解旋酶,乙需要解旋酶
D.一个细胞周期中,甲所示过程在每个起点只起始一次,乙可起始多次
答案 D 甲过程表示多起点的DNA的半保留复制,合成的产物是双链DNA分子,该过程主要发生在细胞核内,在一个细胞周期中,DNA只复制一次;乙过程为转录,合成的产物为单链RNA分子,该过程主要发生在细胞核内,在一个细胞周期中,乙可起始多次;DNA的复制和转录均需解旋酶。
35.(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:
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
(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。
36.(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。
37.(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。
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。
38.(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。
39.(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。
40.(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。
41.(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。
42.(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。
考点四 基因表达与性状的关系
1.(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×,即。
2.(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。
3.(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。
4.(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。
5.(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。
6.(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。
7.(2011天津理综,5,6分)土壤农杆菌能将自身Ti质粒的T-DNA整合到植物染色体DNA上,诱发植物形成肿瘤。T-DNA中含有植物生长素合成酶基因(S)和细胞分裂素合成酶基因(R),它们的表达与否能影响相应植物激素的含量,进而调节肿瘤组织的生长与分化。
据图分析,下列叙述错误的是( )
A.当细胞分裂素与生长素的比值升高时,诱发肿瘤生芽
B.清除肿瘤组织中的土壤农杆菌后,肿瘤不再生长与分化
C.图中肿瘤组织可在不含细胞分裂素与生长素的培养基中生长
D.基因通过控制酶的合成控制代谢,进而控制肿瘤组织生长与分化
答案 B 由题中信息知,基因S不表达,基因R表达,细胞分裂素与生长素比值升高,诱发了肿瘤生芽;土壤农杆菌将自身Ti质粒的T-DNA整合到植物染色体上,诱发了植物肿瘤的形成,故清除肿瘤组织中的土壤农杆菌后,肿瘤仍可继续生长、分化。含有细胞分裂素与生长素的培养基影响肿瘤的分化,不影响肿瘤组织的生长;S(R)是通过控制生长素(细胞分裂素)合成酶控制生长素(细胞分裂素)的合成。故D正确。
新人教一轮复习—10年真题分类训练
专题10 遗传的分子基础
考点一 DNA是主要的遗传物质(人类对遗传物质的探索历程)
1.(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。
2.(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。
3.(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。
4.(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(A.D.Hershey)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.Meselson)等证明DNA进行半保留复制
D.温特(F.W.Went)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。
5.(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。
6.(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。
7.(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。
8.(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。
9.(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。
10.(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。
11.(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。
12.(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。
13.(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。
14.(2012福建理综,2,6分)下表是生物科学史上一些经典实验的叙述,表中“方法与结果”和“结论或观点”能相匹配的是( )
选项 方法与结果 结论或观点
A 观察到植物通过细胞分裂产生新细胞;观察到动物受精卵分裂产生新细胞 所有的细胞都来源于先前存在的细胞
B 单侧光照射下,金丝雀草胚芽鞘向光弯曲生长,去尖端的胚芽鞘不生长也不弯曲 生长素具有极性运输的特点
C 将载有水绵和好氧细菌的装片置于黑暗且缺氧的环境中,用极细光束照射后,细菌集中于有光照的部位 光合作用产生的氧气来自于水
D 将活的R型肺炎双球菌与加热杀死的S型肺炎双球菌混合后注入小鼠体内,小鼠体内出现活的S型菌 DNA是主要遗传物质
答案 A 此题借助几个经典实验考查考生获取信息的能力。观察到细胞分裂产生新细胞,这说明所有的细胞都来源于先前存在的细胞,A正确;金丝雀草胚芽鞘向光弯曲实验可以说明生长素具有促进胚芽鞘生长和横向运输的特点,B错误;好氧细菌聚集在水绵被光束照射的部位,这只能说明光合作用可以产生O2,不能说明O2的来源,C错误;在肺炎双球菌的体内转化实验中,格里菲思仅提出加热杀死的S型细菌中存在某种转化因子,并未指出这种转化因子就是DNA,D错误。
15.(2011江苏单科,12,2分)关于“噬菌体侵染细菌的实验”的叙述,正确的是( )
A.分别用含有放射性同位素35S和放射性同位素32P的培养基培养噬菌体
B.分别用35S和32P标记的噬菌体侵染未被标记的大肠杆菌,进行长时间的保温培养
C.用35S标记噬菌体的侵染实验中,沉淀物存在少量放射性可能是搅拌不充分所致
D.32P、35S标记的噬菌体侵染实验分别说明DNA是遗传物质、蛋白质不是遗传物质
答案 C 培养T2噬菌体要用活的细菌,不能只用培养基,A错误。分别用35S和32P标记的T2噬菌体侵染未被标记的大肠杆菌,进行短时间的保温培养,B错误。32P、35S标记的T2噬菌体侵染实验说明DNA是遗传物质,没有说明蛋白质不是遗传物质,D错误。
16.(2011广东理综,2,4分)艾弗里和同事用R型和S型肺炎双球菌进行实验,结果如下表。从表可知( )
实验组号 接种菌型 加入S型菌物质 培养皿长菌情况
① R 蛋白质 R型
② R 荚膜多糖 R型
③ R DNA R型、S型
④ R DNA(经DNA酶处理) R型
A.①不能证明S型菌的蛋白质不是转化因子
B.②说明S型菌的荚膜多糖有酶活性
C.③和④说明S型菌的DNA是转化因子
D.①~④说明DNA是主要的遗传物质
答案 C ①、②组:R+S型菌的蛋白质/荚膜多糖,只长出R型菌,说明蛋白质/荚膜多糖不是转化因子。③组:R+S型菌的DNA,结果既有R型菌又有S型菌,说明DNA可以使R型菌转化为S型菌。④组:用DNA酶将DNA水解,接种R型菌后只长出R型菌,说明DNA的水解产物不能使R型菌转化为S型菌,从另一方面说明了只有S型菌的DNA才能使R型菌发生转化。故C正确。
17.(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。
考点二 DNA的结构与复制
1.(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。
2.(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。
3.(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。
4.(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。
5.(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( )
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
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。
6.(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。
7.(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。
8.(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。
9.(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
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。
10.(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。
11.(2013广东理综,2,4分)1953年Watson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。
12.(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。
13.(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N-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。
14.(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。
15.(2012福建理综,5,6分)双脱氧核苷酸常用于DNA测序,其结构与脱氧核苷酸相似,能参与DNA的合成,且遵循碱基互补配对原则。DNA合成时,在DNA聚合酶作用下,若连接上的是双脱氧核苷酸,子链延伸终止;若连接上的是脱氧核苷酸,子链延伸继续。在人工合成体系中,有适量的序列为GTACATACATG的单链模板、胸腺嘧啶双脱氧核苷酸和4种脱氧核苷酸。则以该单链为模板合成出的不同长度的子链最多有( )
A.2种 B.3种 C.4种 D.5种
答案 D 此题考查DNA结构的相关知识。在DNA双螺旋结构中,碱基A与T、G与C分别形成碱基对,胸腺嘧啶双脱氧核苷酸(假定用T'表示)应与A配对形成氢键。故碱基序列为GTACATACATG 的单链模板在正常脱氧核苷酸环境中会生成如下双链DNA分子:
G T A C A T A C A T G
C A T G T A T G T A C
① ② ③ ④
双脱氧核苷酸会使子链合成终止,因此当DNA复制时若加入胸腺嘧啶双脱氧核苷酸(T'),可能会在①②③④位置替换碱基T而形成4种异常DNA片段,故可形成5种DNA分子。
16.(2012山东理综,5,4分)假设一个双链均被32P标记的噬菌体DNA由5 000个碱基对组成,其中腺嘌呤占全部碱基的20%。用这个噬菌体侵染只含31P的大肠杆菌,共释放出100个子代噬菌体。下列叙述正确的是( )
A.该过程至少需要3×105个鸟嘌呤脱氧核苷酸
B.噬菌体增殖需要细菌提供模板、原料和酶等
C.含32P与只含31P的子代噬菌体的比例为1∶49
D.该DNA发生突变,其控制的性状即发生改变
答案 C 本题主要考查了噬菌体侵染细菌过程的相关知识以及DNA分子的有关计算。首先计算得出一个噬菌体DNA中鸟嘌呤脱氧核苷酸占30%,其数量是5 000×2×30%=3 000个,由一个噬菌体增殖为100个噬菌体,至少需要3 000×(100-1)=2.97×105个鸟嘌呤脱氧核苷酸,A错误;噬菌体侵染细菌的过程中,需要细菌提供原料、能量、酶等条件,但模板是由噬菌体提供的,B错误;根据DNA半保留复制的特点可知释放出的100个子代噬菌体中含有32P与只含31P的子代噬菌体分别是2个、98个,比例为1∶49,C正确;DNA发生突变,其控制的性状不一定发生改变,D错误。
17.(2011海南单科,25,2分)关于核酸生物合成的叙述,错误的是 ( )
A.DNA的复制需要消耗能量
B.RNA分子可作为DNA合成的模板
C.真核生物的大部分核酸在细胞核中合成
D.真核细胞染色体DNA的复制发生在有丝分裂前期
答案 D 真核细胞染色体DNA的复制发生在有丝分裂间期;DNA的复制需要消耗能量;可以RNA分子为模板通过逆转录合成DNA分子;真核生物的大部分核酸在细胞核中合成,少数核酸在某些细胞器(如叶绿体、线粒体)中合成。
18.(2011上海单科,27,2分)某双链DNA分子含有400个碱基,其中一条链上A∶T∶G∶C=1∶2∶3∶4。下列表述错误的是( )
A.该DNA分子的一个碱基改变,不一定会引起子代性状的改变
B.该DNA分子连续复制两次,需要游离的腺嘌呤脱氧核苷酸120个
C.该DNA分子中4种碱基的比例为A∶T∶G∶C=3∶3∶7∶7
D.该DNA分子中的碱基排列方式共有4200种
答案 B DNA分子中腺嘌呤脱氧核苷酸有200×3/10=60个。该DNA分子连续复制2次,需要游离的腺嘌呤脱氧核苷酸为:3×60=180个;DNA分子另一条链中A∶T∶G∶C=2∶1∶4∶3,故该DNA分子中4种碱基比例为A∶T∶G∶C=3∶3∶7∶7;DNA双链间碱基互补配对,即DNA分子中有200个碱基对,故该DNA分子中的碱基排列方式共有4200种。
19.(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)。
20.[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。
考点三 基因的表达
1.(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。
2.(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。
3.(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。
4.(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。
5.(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。
6.(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。
7.(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。
8.(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。
9.(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。
10.(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。
11.(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。
12.(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。
13.(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。
14.(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。
15.(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。
16.(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。
17.(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。
18.(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。
19.(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。
20.(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。
21.(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。
22.(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”。
23.(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。
24.(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。
25.(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。
26.(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。
27.(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。
28.(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。
29.(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。
30.(2012安徽理综,5,6分)图示细胞内某些重要物质的合成过程。该过程发生在( )
A.真核细胞内,一个mRNA分子上结合多个核糖体同时合成多条肽链
B.原核细胞内,转录促使mRNA在核糖体上移动以便合成肽链
C.原核细胞内,转录还未结束便启动遗传信息的翻译
D.真核细胞内,转录的同时核糖体进入细胞核启动遗传信息的翻译
答案 C 本题主要考查基因控制蛋白质合成的相关知识。真核细胞中,在细胞核中发生转录形成mRNA,mRNA从核孔进入细胞质,与多个核糖体结合。原核细胞内,转录还未结束,核糖体便可结合在mRNA上进行肽链的合成,即转录还未结束便可启动遗传信息的翻译。图示信息显示,转录还没有完成,多个核糖体已结合到mRNA分子上,说明该细胞为原核细胞。A、B、D不符合题意,C符合题意。
31.(2011海南单科,15,2分)关于RNA的叙述,错误的是( )
A.少数RNA具有生物催化作用
B.真核细胞内mRNA和tRNA都是在细胞质中合成的
C.mRNA上决定1个氨基酸的3个相邻碱基称为密码子
D.细胞中有多种tRNA,一种tRNA只能转运一种氨基酸
答案 B 真核细胞内的mRNA和tRNA主要是在细胞核内合成的;少数RNA是酶,具有催化作用;mRNA上决定一个氨基酸的3个相邻碱基称为一个密码子;tRNA具有特异性,一种tRNA只能转运一种氨基酸。故B错误。
32.(2011海南单科,16,2分)关于核酸的叙述,正确的是( )
A.只有细胞内的核酸才是携带遗传信息的物质
B.DNA分子中两条脱氧核苷酸链之间的碱基一定是通过氢键连接的
C.分子大小相同、碱基含量相同的核酸分子所携带的遗传信息一定相同
D.用甲基绿和吡罗红混合染色SARS病毒可观察到DNA和RNA的分布
答案 B 没有细胞结构的病毒,其内的核酸也是携带遗传信息的物质;DNA分子中两条单链之间的碱基对是由氢键连接而成的;分子大小相同、碱基含量相同的核酸分子中碱基的排列顺序不一定相同,所以其携带的遗传信息也不一定相同;病毒体内只含一种核酸(DNA或RNA),所以用甲基绿和吡罗红混合染色剂对病毒染色不能观察到DNA和RNA的分布。
33.(2011江苏单科,7,2分)关于转录和翻译的叙述,错误的是( )
A.转录时以核糖核苷酸为原料
B.转录时RNA聚合酶能识别DNA中特定碱基序列
C.mRNA在核糖体上移动翻译出蛋白质
D.不同密码子编码同种氨基酸可增强密码的容错性
答案 C 核糖体在mRNA上移动翻译出蛋白质。
34.(2011安徽理综,5,6分)甲、乙图示真核细胞内两种物质的合成过程,下列叙述正确的是( )
A.甲、乙所示过程通过半保留方式进行,合成的产物是双链核酸分子
B.甲所示过程在细胞核内进行,乙在细胞质基质中进行
C.DNA分子解旋时,甲所示过程不需要解旋酶,乙需要解旋酶
D.一个细胞周期中,甲所示过程在每个起点只起始一次,乙可起始多次
答案 D 甲过程表示多起点的DNA的半保留复制,合成的产物是双链DNA分子,该过程主要发生在细胞核内,在一个细胞周期中,DNA只复制一次;乙过程为转录,合成的产物为单链RNA分子,该过程主要发生在细胞核内,在一个细胞周期中,乙可起始多次;DNA的复制和转录均需解旋酶。
35.(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:
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
(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。
36.(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。
37.(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。
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。
38.(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。
39.(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。
40.(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。
41.(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。
42.(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。
考点四 基因表达与性状的关系
1.(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×,即。
2.(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。
3.(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。
4.(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。
5.(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。
6.(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。
7.(2011天津理综,5,6分)土壤农杆菌能将自身Ti质粒的T-DNA整合到植物染色体DNA上,诱发植物形成肿瘤。T-DNA中含有植物生长素合成酶基因(S)和细胞分裂素合成酶基因(R),它们的表达与否能影响相应植物激素的含量,进而调节肿瘤组织的生长与分化。
据图分析,下列叙述错误的是( )
A.当细胞分裂素与生长素的比值升高时,诱发肿瘤生芽
B.清除肿瘤组织中的土壤农杆菌后,肿瘤不再生长与分化
C.图中肿瘤组织可在不含细胞分裂素与生长素的培养基中生长
D.基因通过控制酶的合成控制代谢,进而控制肿瘤组织生长与分化
答案 B 由题中信息知,基因S不表达,基因R表达,细胞分裂素与生长素比值升高,诱发了肿瘤生芽;土壤农杆菌将自身Ti质粒的T-DNA整合到植物染色体上,诱发了植物肿瘤的形成,故清除肿瘤组织中的土壤农杆菌后,肿瘤仍可继续生长、分化。含有细胞分裂素与生长素的培养基影响肿瘤的分化,不影响肿瘤组织的生长;S(R)是通过控制生长素(细胞分裂素)合成酶控制生长素(细胞分裂素)的合成。故D正确。
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