第六单元 遗传的分子基础
第1讲 DNA是主要的遗传物质、DNA的结构与复制
一、选择题
1.在人类探究遗传物质的过程中,科学家以T2噬菌体作为实验材料,利用放射性同位素标记技术完成了噬菌体侵染细菌的实验。在此实验中,用 35S、32P分别标记的是噬菌体的( )
A.DNA、蛋白质 B.蛋白质、蛋白质 C.DNA、DNA D.蛋白质、DNA
2.创立DNA双螺旋结构模型的科学家是( )
A.达尔文 B.孟德尔 C.格里菲思 D.沃森和克里克
3.噬菌体侵染细菌的实验证明了噬菌体的遗传物质是( )
A.DNA B.蛋白质 C.多糖 D.RNA
4.1952年赫尔希和蔡斯利用放射性同位素标记技术,进行了“噬菌体侵染细菌的实验”。下列相关叙述正确的是( )
A.用 32P和 35S分别标记T2噬菌体的蛋白质和DNA
B.用 35S标记T2噬菌体,侵染、离心后 35S主要存在于沉淀物中
C.合成子代噬菌体的蛋白质所需原料和能量均由细菌提供
D.该实验证明了DNA是主要的遗传物质
5.1928年,格里菲思利用小鼠为实验材料,进行了肺炎链球菌的转化实验,其中所用的R型活细菌无毒性,S型活细菌有毒性。下列有关叙述正确的是( )
A.注射R型活细菌,小鼠死亡
B.注射S型活细菌,小鼠死亡
C.注射加热后杀死的S型细菌,小鼠死亡
D.R型活细菌与加热后杀死的S型细菌混合后注射,小鼠不死亡
6.下列物质与DNA复制无关的是( )
A.ATP B.DNA的两条模板链
C.解旋酶 D.核糖体
7.关于DNA分子双螺旋结构的特点,下列叙述错误的是( )
A.DNA分子由两条反向平行的链组成
B.脱氧核糖和磷酸交替连接,排列在外侧
C.碱基对构成DNA分子的基本骨架
D.两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对
8.已知某个DNA分子的一条链中,碱基A有4 000个,碱基C有5 000个,则在其互补链中碱基G和碱基T的个数分别是( )
A.4 000、4 000 B.5 000、5 000 C.4 000、5 000 D.5 000、4 000
9.下列有关DNA分子结构的叙述中正确的是( )
A.基本组成单位是核糖核苷酸 B.磷酸和五碳糖排列在内侧
C.具有规则的双螺旋结构 D.碱基对之间都能形成一个氢键
10.一个DNA分子经连续3次复制后,可以得到的DNA分子数目是( )
A.2 B.6 C.8 D.16
11.用 32P标记一个DNA分子的两条链,让该DNA分子在 31P的培养液中连续复制4次,则含 32P的子代DNA分子个数是( )
A.1 B.2 C.8 D.16
12.下列有关细胞中基因、DNA、染色体的相关叙述,正确的是( )
A.基因通常是具有遗传效应的DNA片段
B.每个DNA分子上都只有一个基因
C.一条染色体上只有一个DNA分子
D.基因在每个染色体上都成对存在
二、非选择题
13.实验室内现有如下材料:从某生物体细胞内提取的一个DNA分子,具有放射性同位素 3H 标记的4种脱氧核苷酸等,以合成新的DNA分子。请回答下列问题。
(1)在体内进行DNA复制时,需要的酶有 。
(2)在第二代的DNA分子中,有 条含 3H的链。
(3)在第二代的DNA分子中,含有 3H的链的碱基序列 (填“相同”或“不相同”)。
(4)在第五代的全部DNA分子中,有 条不含 3H的链。
14.下面是某兴趣小组为探究某种流感病毒的遗传物质是DNA还是RNA而设计的实验步骤,请将其补充完整。
(1)实验目的:略。
(2)材料用具:显微注射器,该流感病毒的核酸提取液,猪胚胎干细胞,DNA水解酶和RNA水解酶等。
(3)实验步骤:
①把该流感病毒核酸提取液分成相同的A、B、C三组,
。
②取等量的猪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猪胚胎干细胞中。
③将三组猪胚胎干细胞放在相同且适宜的环境中培养一段时间,然后从培养好的猪胚胎干细胞中抽取样品,检测是否有该流感病毒产生。
(4)请预测实验结果及结论:
①
;
②
;
③若A、B、C三组均出现该流感病毒,则该流感病毒的遗传物质既不是DNA也不是RNA。
第2讲 基因的表达
一、选择题
1.在遗传信息的传递过程中,以DNA的一条链为模板合成信使RNA的过程称为( )
A.逆转录 B.转录 C.复制 D.翻译
2.某DNA分子的一条链中碱基C占该链碱基的比例为36%,则在以其为模板转录而成的mRNA中碱基G所占比例为( )
A.18% B.36% C.50% D.64%
3.胰岛B细胞中的胰岛素基因表达过程中转录的场所是( )
A.核糖体 B.中心体 C.高尔基体 D.细胞核
4.细胞中的翻译是以mRNA为模板合成蛋白质的过程,该过程不需要的物质或结构是( )
A.tRNA B.核糖体 C.氨基酸 D.脱氧核苷酸
5.关于真核细胞的基因表达,下列叙述错误的是( )
A.在细胞的生命历程中,mRNA的种类会不断发生变化
B.基因翻译时,一种tRNA只能识别并转运一种氨基酸
C.转录都发生在细胞核,翻译都发生在细胞质
D.一个DNA分子上的全部基因转录后可合成多个mRNA分子
6.下图为某六肽化合物合成过程的示意图。下列叙述错误的是( )
A.与①→②相比,③→⑤特有的碱基配对方式是U—A
B.根据图中多肽的氨基酸数可以判断出终止密码子是UCU
C.①→②中会产生图中④代表的物质,且④中含有氢键
D.⑥是核糖体,在③上移动的方向是由左向右
7.下图表示蓝细菌DNA上遗传信息、密码子、反密码子间的对应关系。下列说法正确的是( )
A.由图分析可知①链应为DNA的α链
B.DNA形成②的过程发生的场所是细胞核
C.酪氨酸和天冬氨酸的密码子分别是AUG、CUA
D.图中②与③配对的过程需要在核糖体上进行
8.已知一条控制翻译大肠杆菌某蛋白质分子的mRNA共600个碱基,其中A和U共占25%,则控制转录该mRNA的DNA分子中,C与G应该共有( )
A.450个 B.700个 C.800个 D.900个
9.艾滋病是严重威胁人类健康的疾病,由逆转录病毒HIV造成。依据HIV的遗传信息流向,研制抗病毒药物时,不需要考虑的环节是( )
A.DNA→RNA B.RNA→DNA C.RNA→蛋白质 D.蛋白质→蛋白质
10.下列有关中心法则的叙述,错误的是 ( )
A.以核糖核苷酸为原料的生理过程包括转录和RNA复制
B.并非每个细胞都能发生中心法则的各个环节
C.DNA复制、转录、翻译过程所需的原料、模板都不同
D.T2噬菌体、烟草花叶病毒遗传信息的传递不遵循中心法则
11.金鱼草的纯种红花(RR)与纯种白花(rr)杂交,F1杂合子(Rr)在低温、光照充足条件下开红花,而在温暖、遮光条件下开淡黄色花。这一事实说明( )
A.表型与基因型无关 B.表型只由环境决定
C.基因型相同表型一定相同 D.表型是基因型和环境共同作用的结果
12.小鼠体内的黑色素由B基因控制合成,而A+基因可以通过调控抑制黑色素的合成,使小鼠表现出黄色,具体过程如右图所示。A+基因还会发生不同程度的甲基化修饰,从而失去部分调控作用,导致其毛色出现了介于黄色和黑色之间的一系列过渡类型。下列分析正确的是( )
A.B基因通过控制蛋白质的结构直接控制黑色素的合成
B.A+基因甲基化后,由于基因碱基序列改变导致毛色发生了变化
C.同时含有A+基因和B基因的小鼠可能表现出不同的毛色
D.图中实例说明基因与性状的关系是简单的一一对应关系
13.细胞内不同基因的表达效率存在差异,如右图所示。下列叙述错误的是( )
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中的一条链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
二、非选择题
14.右图为蜘蛛的丝腺细胞合成蛛丝蛋白的部分过程示意图。请回答下列问题。
(1)在蛋白质合成过程中,该图表示的过程称为 ,图中①的结构名称是 。
(2)决定②的密码子是 ,连接②与③的化学键称为 。
(3)在物质④合成过程中,与其DNA模板链上碱基A相配对的碱基是 。
15.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。下图表示细胞中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,有的能穿过核孔与细胞质中的蛋白质或RNA分子结合,发挥相应的调控作用。
16.当某些基因转录形成的mRNA分子难与模板链分离时,会形成RNADNA杂交体,这时非模板链、RNADNA杂交体共同构成R环结构。研究表明R环结构会影响DNA复制、转录和基因的稳定性等。下图是原核细胞DNA复制及转录相关过程的示意图,分析回答下列问题。
(1)酶C是 。与酶A相比,酶C除能催化核苷酸之间形成磷酸二酯键外,还能催化 断裂。
(2)R环结构通常出现在DNA非转录模板链上富含碱基G的片段,R环中含有碱基G的核苷酸有 ,富含G的片段容易形成R环的原因是 。对这些基因而言,R环是否出现可作为 的判断依据。
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第1讲 DNA是主要的遗传物质、DNA的结构与复制
1.D 用 35S、32P分别标记的是噬菌体的蛋白质和DNA。
2.D 创立DNA双螺旋结构模型的科学家是沃森和克里克。
3.A 噬菌体侵染细菌的实验中 32P标记的DNA能进入细菌并在新形成的噬菌体中检测到 32P,而 35S标记蛋白质后无此现象,说明了噬菌体的遗传物质是DNA。
4.C 32P标记的是T2噬菌体的DNA,35S标记的是T2噬菌体的蛋白质,侵染时蛋白质不能进入细菌,故 35S主要存在于上清液中;该实验证明了DNA是T2噬菌体的遗传物质,合成子代噬菌体的蛋白质所需原料和能量均由细菌提供。
5.B 肺炎链球菌的转化实验,R型活细菌无毒性,不会使小鼠死亡;S型活细菌有毒性,会使小鼠死亡,加热杀死的S型细菌无毒性,小鼠不死亡;加热杀死的S型细菌与R型活细菌混合后,能将R型活细菌转化为S型活细菌,使小鼠死亡。
6.D 核糖体是翻译的场所,与DNA复制无关。
7.C 脱氧核糖和磷酸交替连接,排列在外侧,构成DNA分子的基本骨架。
8.D 因为配对方式是A—T,C—G,所以数量上A=T,C=G。
9.C DNA具有规则的双螺旋结构,基本组成单位是脱氧核苷酸,磷酸和五碳糖排列在外侧构成DNA分子的基本骨架,碱基对之间存在两个或三个氢键。
10.C 一个DNA分子经连续3次复制后,可以得到的DNA分子数目是8(23)。
11.B 一个DNA,无论复制多少次,母链永远是两条,含母链的DNA永远只有两个。
12.A 基因通常是具有遗传效应的DNA片段,一条染色体上一般只有一个DNA分子,一个DNA分子上一般有多个基因。当染色体复制形成染色单体时,一条染色体上有2个DNA分子,基因此时成对存在。
13.【答案】 (1)解旋酶、DNA聚合酶 (2)2 (3)不相同 (4)2
【解析】 此题重在考查DNA分子的化学组成和分子结构特点以及DNA自我复制的原理,需注意:①解旋,由解旋酶将一个DNA分子形成两条母链。②DNA聚合酶以每一条母链为模板,按照碱基互补配对原则,从周围吸收新的脱氧核苷酸,形成新的脱氧核苷酸链参与构成子代DNA分子。新合成的两条子链碱基序列互补,但不相同。③DNA分子复制还需ATP等必需条件。
14.【答案】 (3)分别用等量的相同浓度的DNA水解酶、RNA水解酶处理A、B两组核酸提取液,C组不做处理 (4)①若A、C两组出现该流感病毒,B组没有出现,则该流感病毒的遗传物质是RNA
②若B、C两组出现该流感病毒,A组没有出现,则该流感病毒的遗传物质是DNA
【解析】 病毒主要是由蛋白质外壳和核酸组成的,核酸是遗传物质,核酸为DNA或RNA中的一种,根据题目要求探究的问题及给予的材料、试剂分析可知,实验中分别利用DNA水解酶、RNA水解酶处理该病毒核酸提取液,然后注射到猪胚胎干细胞中培养,由于酶具有专一性,可根据培养后是否检测到该流感病毒来判断其核酸类型。
第2讲 基因的表达
1.B 以DNA的一条链为模板合成信使RNA的过程称为转录。
2.B 该DNA分子的一条链中碱基C占该链碱基的比例为36%,则在以其为模板转录而成的mRNA中碱基G与其互补配对,二者数量相同,所占比例也为36%。
3.D 真核细胞DNA一般存在于细胞核、线粒体等处,胰岛素基因的转录发生在细胞核。
4.D 脱氧核苷酸是DNA复制的原料,翻译过程不需要的物质是脱氧核苷酸。
5.C 在细胞的生命历程中,存在基因的选择性表达,mRNA的种类会不断发生变化;基因翻译时,一种tRNA只能识别并转运一种氨基酸,而一种氨基酸可以由多种tRNA转运;真核细胞的基因不都存在于细胞核,如线粒体、叶绿体中也存在基因,故转录不是都发生在细胞核;一个DNA分子上有许多个基因,所以一个DNA分子上的全部基因转录后可合成多个mRNA分子。
6.B 题图中①为DNA,②③是mRNA,④是tRNA,⑤是多肽。①→②过程表示转录,其碱基配对方式是A—U、T—A、G—C、C—G,③→⑤过程表示翻译,其碱基配对方式是A—U、U—A、G—C、C—G,所以与①→②相比,③→⑤特有的碱基配对方式是U—A;根据题图中多肽的氨基酸数可以判断出终止密码子是UAA;①→②所示的转录过程会产生题图中④代表的tRNA,tRNA中含有氢键;⑥是核糖体,根据④的箭头方向及肽链情况可知,核糖体在③上由左向右移动。
7.D 根据碱基互补配对原则,可知①链是β链;蓝细菌属于原核生物,没有由核膜包被的细胞核;tRNA的一端的三个相邻的碱基是反密码子,密码子在mRNA上;题图中②与③配对的过程是翻译,需要在核糖体上进行。
8.D 由题意可知,转录该mRNA的DNA分子含有1200个碱基。mRNA中A和U共占25%,可知A+U=150个,则转录形成该mRNA的DNA模板链上T+A=150个,DNA分子中非模板链上A+T=150个,整个DNA分子中A+T=300个,则该DNA分子中C+G=1 200-
300=900个。
9.D 艾滋病毒是RNA逆转录病毒,其遗传信息流向有,RNA→DNA,DNA→DNA,
DNA→RNA,RNA→蛋白质,不需要考虑蛋白质→蛋白质环节。
10.D 核糖核苷酸是构成RNA的原料,中心法则的内容中形成RNA的过程包括转录和RNA复制;并非每个细胞都能发生中心法则的各个环节,细胞生物一般都能发生转录和翻译过程,分裂的细胞还能进行DNA复制,RNA复制和逆转录只发生在被某些RNA病毒感染的宿主细胞中;DNA复制的模板是DNA的两条链,原料是四种脱氧核苷酸,转录的模板是DNA的一条链,原料是四种核糖核苷酸,翻译的模板是mRNA,原料是氨基酸,故DNA复制、转录、翻译过程所需的原料、模板都不同;T2噬菌体为DNA病毒,遗传信息的传递过程包括DNA复制、转录和翻译,烟草花叶病毒为RNA病毒,不能逆转录,遗传信息的传递过程包括RNA复制和翻译,二者遗传信息的传递也遵循中心法则。
11.D 由题意可知,F1杂合子(Rr)在不同的环境中有不同的表型,这一事实说明表型是基因型和环境共同作用的结果。
12.C B基因通过控制酶的合成来控制代谢过程,间接控制黑色素的合成;A+基因发生甲基化修饰后,基因碱基序列并未发生改变,而是基因表达受到了调控,导致毛色发生了变化;A+基因发生不同程度的甲基化修饰后,表达的程度可能不同,从而失去部分调控作用而表现出介于黄色和黑色之间的毛色;由题图中信息可知,黑色素至少受A+基因和B基因控制,其中A+基因还存在表观遗传现象,所以基因与性状的关系并不是简单的一一对应关系。
13.D 基因的表达包括转录和翻译两个过程,题图中基因A表达的蛋白质分子数量明显多于基因B表达的蛋白质分子数量,说明基因A表达的效率高于基因B表达的效率;核基因的转录是以DNA的一条链为模板转录出RNA的过程,发生的场所为细胞核,翻译是以mRNA为模板翻译出具有一定氨基酸排列顺序的多肽链,翻译发生的场所在细胞质中的核糖体上;三种RNA(mRNA、rRNA、tRNA)都是以DNA中的一条链为模板转录而来的;反密码子位于tRNA上,rRNA是构成核糖体的成分,不含有反密码子。
14.【答案】 (1)翻译 核糖体 (2)UCU 肽键 (3)U
【解析】 (1)在蛋白质合成过程中,题图表示的过程称为翻译,题图中①的结构名称是核糖体。(2)决定②的密码子位于④mRNA上,是UCU,连接②与③(分别代表不同的氨基酸)的化学键称为肽键。
(3)在物质④合成过程中,与其DNA模板链上碱基A相配对的碱基是U。
15.【答案】 (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
【解析】 (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)题图中细胞核中合成的lncRNA有两种去向,一种是与核内染色质中的DNA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。
16.【答案】 (1)RNA聚合酶 氢键 (2)鸟嘌呤脱氧核苷酸和鸟嘌呤核糖核苷酸 模板链与mRNA之间形成的氢键比例高,mRNA不易脱离模板链 基因是否转录(或表达)
【解析】 (1)分析题图,酶A为DNA聚合酶,酶C 为RNA聚合酶,二者都能催化磷酸二酯键形成,RNA聚合酶还能使氢键断裂,使DNA解旋成单链。
(2)R环包括DNA链和RNA链,含有碱基G的核苷酸有鸟嘌呤脱氧核苷酸和鸟嘌呤核糖核苷酸。富含G的片段模板链与mRNA之间形成的氢键比例高,mRNA不易脱离模板链,容易形成R环。又因为R环是在转录时出现的,故根据是否出现R环可以判断基因是否转录。
