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主题微课(一) 基因的本质
主题微课(二) 基因的表达与调控
01
02
01
主题微课(一) 基因的本质
深化点(一) 生物遗传物质的探索分析
1.明确噬菌体侵染细菌实验的“两标记”和“三原因”
(1)实验中两次标记的目的
第一次 标记 分别用含35S和32P的培养基培养大肠杆菌,目的是获得带有标记的大肠杆菌
第二次 标记 分别用含35S和32P的大肠杆菌培养T2噬菌体,目的是使噬菌体带上放射性标记
(2)实验中放射性分布误差产生的三个原因
①32P标记DNA
②32S标记蛋白质外壳
2.探索“遗传物质”的三种方法
[例1] (2024·甘肃高考)科学家发现染色体主要是由蛋白质和DNA组成。关于证明蛋白质和核酸哪一种是遗传物质的系列实验,下列叙述正确的是 ( )
A.肺炎链球菌体内转化实验中,加热致死的S型菌株的DNA分子在小鼠体内可使R型活菌的相对性状从无致病性转化为有致病性
B.肺炎链球菌体外转化实验中,利用自变量控制的“加法原理”,将“S型细菌DNA+DNA酶”加入R型活菌的培养基中,结果证明DNA是转化因子
C.噬菌体侵染实验中,用放射性同位素分别标记了噬菌体的蛋白质外壳和DNA,发现其DNA进入宿主细胞后,利用自身原料和酶完成自我复制
D.烟草花叶病毒实验中,以病毒颗粒的RNA和蛋白质互为对照进行侵染,结果发现自变量RNA分子可使烟草出现花叶病斑性状
√
[解析] 格里菲思的肺炎链球菌体内转化实验中，S型菌株的DNA分子使无致病性的R型细菌转化为有致病性的S型细菌，A错误；在肺炎链球菌的体外转化实验中，利用自变量控制中的“减法原理”设置实验，通过观察只有某种物质不存在时，R型细菌的转化情况，最终证明了转化因子可能是DNA，B错误；用T2噬菌体进行噬菌体侵染实验中，而T2噬菌体为DNA病毒，其DNA进入宿主细胞后，利用宿主细胞的原料和酶完成自我复制，C错误；烟草花叶病毒的遗传物质是RNA，在烟草花叶病毒实验中，以病毒颗粒的RNA和蛋白质互为对照进行侵染，结果发现RNA分子可使烟草出现花叶病斑性状，而蛋白质不能使烟草出现花叶病斑性状，D正确。
深化点(二) DNA的结构和复制
1.厘清DNA结构的两种关系和两种化学键
(1)DNA结构中的数量关系
①每个链状DNA分子中,游离的磷酸基团有2个;环状DNA分子中不含游离的磷酸基团。
②A—T之间有两个氢键,G—C之间有三个氢键。
③脱氧核糖数=磷酸数=含氮碱基数。
(2)DNA结构中的位置关系
①单链中相邻碱基通过“—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—”连接。
②互补链间相邻碱基通过氢键相连。
(3)与DNA结构有关的两种化学键
①氢键:连接互补链间相邻碱基的化学键。
②磷酸二酯键:连接单链中相邻两个脱氧核苷酸的化学键。
2.图解DNA的复制与冈崎片段
(1)DNA复制时,由于DNA聚合酶合成方向均是5'到3'方向,而DNA的两条链是反向平行的,故在复制叉附近解开的DNA链,一条是5'到3'方向,另一条是3'到5'方向。
(2)在DNA复制中,滞后链是由DNA聚合酶合成的不连续、相对较短的DNA片段通过DNA连接酶连接而成的长链,此不连续、相对较短的DNA片段称为冈崎片段。
[例2] (2023·山东高考)将一个双链DNA分子的
一端固定于载玻片上,置于含有荧光标记的脱氧核
苷酸的体系中进行复制。甲、乙和丙分别为复制
过程中3个时间点的图像,①和②表示新合成的单链,①的5'端指向解旋方向,丙为复制结束时的图像。该DNA复制过程中可观察到单链延伸暂停现象,但延伸进行时2条链延伸速率相等。已知复制过程中严格遵守碱基互补配对原则,下列说法错误的是 ( )
A.据图分析,①和②延伸时均存在暂停现象
B.甲时①中A、T之和与②中A、T之和可能相等
C.丙时①中A、T之和与②中A、T之和一定相等
D.②延伸方向为5'端至3'端,其模板链3'端指向解旋方向
√
[解析] 据图分析,甲时新合成的单链①比②短,乙时①比②长,因此可以说明①和②延伸时均存在暂停现象,A正确;①和②两条链中碱基是互补的,甲时新合成的单链①比②短,但②中多出的部分可能不含有A、T,因此①中A、T之和与②中A、T之和可能相等,B正确;丙为复制结束时的图像,新合成的单链①与②等长,且①和②是互补的,则丙时①中A、T之和与②中A、T之和一定相等,C正确;由题意可知,①的5'端指向解旋方向,则②的3'端指向解旋方向,其模板链5'端指向解旋方向,D错误。
考法(一) 探索遗传物质本质的经典实验分析
1.(2024·南平三模)下列关于证明DNA是主要遗传物质的相关实验,叙述错误的是( )
A.艾弗里等人的肺炎链球菌转化实验不仅证明了遗传物质是DNA,还证明了DNA可以在同种生物的不同个体之间转移
B.赫尔希和蔡斯在明确T2噬菌体侵染大肠杆菌的过程后,选择其作为证明DNA是遗传物质的实验材料
微课测评作业
√
C.32P标记的T2噬菌体侵染未标记的大肠杆菌,经搅拌、离心后上清液放射性来自子代或亲代噬菌体
D.格里菲思的第四组实验小鼠的血清中含有抗R型肺炎链球菌的抗体
解析:艾弗里等人的肺炎链球菌体外转化实验不仅证明了DNA是使R型活细菌产生稳定遗传变化的物质,即肺炎链球菌的遗传物质是DNA,还证明了DNA可以在S型细菌和R型细菌之间转移,A正确;赫尔希和蔡斯选择T2噬菌体作为证明DNA是遗传物质的实验材料的原因是T2噬菌体只含有DNA和蛋白质两种物质,B错误;
32P标记T2噬菌体的DNA,被标记的T2噬菌体侵染未标记的大肠杆菌,由于保温时间过长或过短,经搅拌、离心后上清液会有放射性,其上清液放射性来自子代或亲代噬菌体,C正确;格里菲思的第四组实验小鼠体内含有S型细菌和R型细菌,其血清中含有抗R型肺炎链球菌的抗体,D正确。
2.(2024·郴州模拟)某实验小组模拟“T2噬菌体侵染大肠杆菌实验”。如图所示,实验操作正确的情况下,下列有关叙述正确的是 ( )
A.上清液和沉淀物放射性都很高
B.子代T2噬菌体均会被35S标记
C.大部分子代T2噬菌体被32P标记
D.实验前需用含32P的培养液培养T2噬菌体
√
解析:32P标记T2噬菌体的DNA,其侵染大肠杆菌时,将含32P的DNA全部注入大肠杆菌中,而蛋白质外壳留在外面,大肠杆菌中的T2噬菌体由于利用大肠杆菌中的原料合成蛋白质和DNA,大肠杆菌含有35S,所以子代T2噬菌体的蛋白质外壳均含35S,少部分子代T2噬菌体的DNA中含32P,在离心时,只有T2噬菌体的蛋白质外壳在上清液中,因此上清液放射性很低,沉淀物放射性很高,B正确,A、C错误;要想得到32P标记的T2噬菌体,需先用含32P的培养液培养大肠杆菌,再用32P标记的大肠杆菌培养T2噬菌体,D错误。
考法(二) DNA分子的结构和基因的本质
3.(2024·武汉模拟)为了构建DNA的双螺旋结构模型,许多科学家进行了不懈努力。以下关于DNA双螺旋结构的说法,错误的是( )
A.DNA通常由两条单链组成,这两条链的方向相反
B.DNA的一条单链的一端有一个游离的磷酸基团
C.G—C碱基对比A—T碱基对更稳定
D.G一定与T配对,A一定与C配对
√
解析:正常情况下,DNA分子是由两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋而成的,具有独特的双螺旋结构;两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对,且碱基的配对是有一定原则的,即A只能与T配对,G只能与C配对,A正确,D错误。DNA的一条单链具有两个末端,一端为3'端,有一个游离羟基,一端为5'端,有一个游离的磷酸基团,B正确。G—C碱基对之间含有3个氢键,A—T碱基对之间含有2个氢键,G—C碱基对比A—T碱基对更稳定,C正确。
4.(2024·重庆模拟)基因和染色体的关系可描述为 ( )
A.基因都在染色体上,二者存在明显的平行关系
B.基因就是染色体,染色体就是基因
C.染色体在基因上,基因是染色体的载体
D.基因在染色体上呈线性排列
√
解析:基因主要在染色体上,此外细胞质中也含有基因,基因和染色体行为存在着明显的平行关系,A错误;染色体的主要成分是DNA和蛋白质,而基因通常是有遗传效应的DNA片段,基因不等于染色体,B错误;基因在染色体上呈线性排列,C错误,D正确。
考法(三) DNA分子的复制
5.(2024·柳州开学考试)“θ”型复制是某些环状DNA复制的方式,从环状双链DNA特定的复制点开始,以正负两链为模板双向进行,正(+)链膨大,负(-)链内陷,形成像希腊字母“θ”的形状。一条新生子链沿母链(+)内侧延长,另一条子链沿母链(-)外侧延长,当延长到一定长度时,通过相应酶连接成闭环,形成两个子代DNA分子。下列说法正确的是 ( )
A.参与该过程的酶有解旋酶和DNA连接酶等
B.复制形成的两条子链的碱基序列相同
C.闭环前,每条子链的3'端有一个游离的磷酸基团
D.“正链膨大,负链内陷”过程中氢键断裂不需要消耗能量
√
解析:DNA复制过程中需要解旋酶打开氢键,DNA连接酶催化磷酸二酯键连接成闭环,形成两个子代DNA分子,故参与环状DNA复制过程的酶有解旋酶和DNA连接酶等,A正确;DNA的两条链是碱基互补的关系,故复制形成的两条子链的碱基序列不同,B错误;闭环前,每条子链的5'端有一个游离的磷酸基团,C错误;氢键断裂需要吸收能量,D错误。
6.(2024·荆州模拟)DNA复制时,一条子链是连续合成的,称为前导链;另一条子链的合成是不连续的,即先合成一些小片段,最后连成一条完整的长链,称为后随链(参见下图)。复制过程中,由于DNA聚合酶不能单独发动新链的合成,只能催化已有链的延长,因此DNA合成是由RNA引物引发的。下列相关判断错误的是 ( )
A.前导链的合成方向与复制叉移动方向一致,后随链的合成方向与之相反
B.前导链合成所需的嘌呤碱基数等于后随链合成所需的嘌呤碱基数
C.图中所示的“空白”区域可能由DNA聚合酶催化合成的新链来填补
D.图中引物的合成方向为5'→3',该过程需要由RNA聚合酶催化进行
√
解析:据题图可知,前导链的合成方向是5'→3'(从右到左),复制叉的移动方向也是从右到左,后随链的合成方向是从左到右,A正确;前导链和后随链是互补的,根据碱基互补配对原则,前导链合成所需的嘌呤碱基数目等于后随链合成所需的嘧啶碱基数目,B错误;空白区域是去除RNA引物后形成的,可能由DNA聚合酶催化合成的新链来填补,C正确;图中的引物是RNA,其合成方向为5'→3',合成过程需要在RNA聚合酶作用下进行,D正确。
02
主题微课(二) 基因的表达与调控
深化点(一) 遗传信息流分析
1.原核细胞与真核细胞中的基因表达
2.不同生物遗传信息的传递类型
[例1] (2024·安徽高考)真核生物细胞中主要有3类RNA聚合酶,它们在细胞内定位和转录产物见下表。此外,在线粒体和叶绿体中也发现了分子量小的RNA聚合酶。下列叙述错误的是 ( )
种类 细胞内定位 转录产物
RNA聚合酶Ⅰ 核仁 5.8SrENA、18SrFN4、28SrRNA
RNA聚合酶Ⅱ 核质 mRNA
RNA聚合酶Ⅲ 核质 tRNA、5SrRNA
注:各类RNA均为核糖体的组成成分。
A.线粒体和叶绿体中都有DNA,两者的基因转录时使用各自的RNA聚合酶
B.基因的DNA发生甲基化修饰,抑制RNA聚合酶的结合,可影响基因表达
C.RNA聚合酶Ⅰ和Ⅲ的转录产物都有rRNA,两种酶识别的启动子序列相同
D.编码RNA聚合酶Ⅰ的基因在核内转录、细胞质中翻译,产物最终定位在核仁
√
[解析] 线粒体和叶绿体中都有DNA,二者均是半自主细胞器,且由题意可知,在线粒体和叶绿体中也发现了分子量小的RNA聚合酶,则其基因转录时使用各自的RNA聚合酶,A正确;基因的DNA发生甲基化修饰,抑制RNA聚合酶的结合,从而影响基因的转录,可影响基因表达,B正确;由题表可知,RNA聚合酶Ⅰ和Ⅲ的转录产物都有rRNA,但种类和在细胞内的定位不同,说明两种酶识别的启动子序列不同,C错误;RNA聚合酶的本质是蛋白质,RNA聚合酶Ⅰ定位在核仁中,该基因在核内转录、细胞质(核糖体)中翻译,产物最终在核仁发挥作用,D正确。
深化点(二) 基因表达的调控
1.真核细胞基因表达的调控
真核生物能在特定时间和特定的
细胞中激活特定的基因,从而实现“预
定”的、有序的、不可逆转的分化、发
育过程,并使组织器官在一定环境条件
下保持正常功能。如图:
2.表观遗传调节机制
(1)DNA的甲基化与基因表达
(2)组蛋白的甲基化和乙酰化
组蛋白是组成染色质的主要蛋白,组蛋白的乙酰化和甲基化修饰影响染色质的结构和基因表达。组蛋白中赖氨酸乙酰化有利于基因表达,而组蛋白不同部位的精氨酸或赖氨酸甲基化可能促进或抑制基因表达。
(3)基因组印记
基因组印记是指来自父方和母方的等位基因在通过精子和卵子传递给子代时发生了修饰,使带有亲代印记的等位基因具有不同的表达特性,这种修饰常为DNA甲基化修饰,也包括组蛋白乙酰化、甲基化等修饰。
3.翻译水平的调控——RNA干扰
RNA干扰(RNAi)是有效沉默或抑制目标基因表达的过程,指内源性或外源性双链RNA(dsRNA)介导的细胞内mRNA发生特异性降解,从而导致靶基因的表达沉默,产生相应的功能表型缺失的现象。RNA干扰由转运到细胞质中的双链RNA激活,沉默机制可导致由小干扰RNA
(siRNA)或短发夹RNA(shRNA)诱导实现靶mRNA的降解,或者通过小RNA(miRNA)诱导特定mRNA翻译的抑制。
[例2] (2024·洛阳三模)放射性心脏损伤是由电离辐射诱导的大量心肌细胞凋亡引起的心脏疾病。一项研究表明,circRNA可以通过miRNA调控P基因表达进而影响细胞凋亡,调控机制见图。下列说法错误的是 ( )
A.miRNA参与基因转录后表达的调控,影响蛋白质的合成
B.真核生物前体mRNA是在细胞质中加工的
C.circRNA与miRNA结合减少对P基因表达的抑制作用,从而抑制细胞凋亡
D.多个核糖体与P基因mRNA结合,沿着mRNA的5'向3'移动,可提高蛋白质的翻译效率
√
[解析] 由题图可知,miRNA能与P基因mRNA结合,降低mRNA的翻译水平,即miRNA参与基因转录后表达的调控,影响蛋白质的合成,A正确;由题图可知,真核生物前体mRNA是在细胞核中加工的,以形成circRNA,B错误;circRNA与miRNA结合,可使miRNA与P基因mRNA的结合率降低,从而减少对P基因表达的抑制作用,由于P蛋白可抑制细胞凋亡,因此P基因表达量增加,有利于抑制细胞凋亡,C正确;多个核糖体与P基因mRNA结合,沿着mRNA的5'向3'移动,可在短时间内利用少量mRNA合成大量蛋白质,从而提高蛋白质的翻译效率,D正确。
考法(一) 基因表达与遗传信息流动
1.(2024·衡水模拟)如图为转录和翻译过程,图中
①②为mRNA链的两端。下列分析正确的是( )
A.该过程仅可发生在原核细胞中
B.参与图中转录过程的酶为解旋酶、RNA聚合酶等
C.由1链和2链的长度可知翻译沿着mRNA由①→②的方向进行
D.一条mRNA上可有多个核糖体同时翻译,提高翻译的速度
微 课 测 评 作 业
√
解析:由题图可知,转录过程和翻译过程可同时进行,原核细胞中的基因和真核细胞内叶绿体、线粒体中的基因均可发生,A错误;转录过程中会用到RNA聚合酶,但不会用到解旋酶,B错误;1链长于2链,长的多肽先开始合成,说明翻译沿着mRNA由②→①的方向进行,C错误;一条mRNA上可有多个核糖体同时翻译出多条相同的肽链,提高翻译的速度,D正确。
2.(2024·深圳二模)某正链RNA病毒在宿主细胞内的合成过程(a~e)如图所示,下列分析正确的是 ( )
A.b、d、e过程遵循中心法则,a、c过程不遵循
B.mRNA的碱基排列顺序与RNA(+)的完全相同
C.b过程和e过程中所需要的原料均是氨基酸
D.a~c过程所需原料来自病毒,d、e过程则来自宿主细胞
√
解析:由题图可知,a、c为RNA复制过程,b、e为翻译过程,a、b、c、e过程遵循中心法则,d过程不遵循中心法则,A错误;过程a、c、d的模板和产物均为RNA,但d过程形成的mRNA只用于表达某些蛋白质,长度上比RNA(+)要短得多,B错误;由图可知,b、e两个过程为翻译过程,所需要的原料均是氨基酸,C正确;病毒必须依赖宿主活细胞才能进行增殖过程,且病毒只能为增殖过程提供模板,其增殖过程所需要的原料和能量都需要宿主细胞提供,D错误。
考法(二) 基因结构与基因表达调控
3.(2024·泉州二模)一个基因的转录产物在个体的不同的组织细胞、发育阶段和生理状态下,通过不同的拼接方式可以得到不同的mRNA和翻译产物,称为选择性拼接。下图为鼠降钙素基因在不同组织细胞中表达的过程,据图分析,下列叙述正确的是( )
A.RNA聚合酶以基因一条链为模板转录合成多种前体mRNA
B.选择性拼接过程需要酶催化磷酸二酯键和氢键的断裂和形成
C.鼠降钙素基因表达形成不同的蛋白质,是因为对翻译的调控不同
D.不同组织细胞通过选择性拼接,可以满足机体对不同代谢活动的需要
√
解析:结合图示可以看出,RNA聚合酶以基因一条链为模板转录合成一种前体mRNA,A错误;通过不同的拼接方式可以得到不同的mRNA和翻译产物,选择性拼接过程需要酶催化磷酸二酯键断裂和合成,不涉及氢键的断裂和形成,B错误;鼠降钙素基因表达形成不同的蛋白质,是选择性拼接的结果,不是对翻译调控不同引起的,C错误;通过不同的拼接方式可以得到不同的mRNA和翻译产物,进而可以满足机体对不同代谢活动的需要,D正确。
4.(2024·芜湖模拟)下图所示为大肠杆菌乳糖操纵子模型。结构基因表达的相关酶有利于大肠杆菌利用乳糖。当阻遏物结合到DNA上,结构基因不表达。在培养基中无乳糖时,结构基因几乎不表达;当培养基中含有乳糖时,结构基因能够表达。其调控机制如图所示,相关叙述正确的是 ( )
A.该模型中阻遏物在翻译水平上调控结构基因的表达
B.培养基中无乳糖时,mRNAⅠ也会翻译出蛋白质
C.培养基中含有乳糖时,乳糖与阻遏物结合在DNA上
D.图中mRNAⅡ的a端为5'端,其上含有多个启动子
√
解析:该模型中阻遏物在转录水平上调控结构基因的表达,A错误;培养基中无乳糖时,mRNAⅠ也会翻译出蛋白质,指导合成的阻遏物与结构基因的调控部位结合,阻止了结构基因的表达,B正确;培养基中含有乳糖时,乳糖与阻遏物结合,导致阻遏物构象改变脱离原来结合的DNA,进而使结构基因得以表达,C错误;图中mRNAⅡ的a端为5'端,其上含有多个起始密码子,因而能翻译出多种酶,D错误。
5.细胞膜上转铁蛋白受体(TFR)参与Fe3+的运输,其合成受到Fe3+与铁调蛋白共同调节。下图(a)、(b)分别表示低Fe3+浓度和高Fe3+浓度条件下对TFR翻译过程的调节。(注:AUG和UAG分别代表起始密码子和终止密码子)
(1)依据磷脂分子的结构分析,Fe3+不能自由通过细胞膜的原因是______________________________________________________________________________。
解析:因为磷脂双分子层的内部为磷脂分子的疏水端,不允许亲水的物质自由扩散通过,Fe3+是亲水的小分子(离子),所以不能自由通过。
磷脂双分子层的内部为磷脂分子的疏水端,Fe3+是亲水的小分子(离子),
所以不能自由通过
(2)据图可知,TFR基因的末端富含________碱基对,TFR的mRNA中由特殊序列(富含A—U)形成的茎环结构______ (填“能”或“不能”)改变TFR的氨基酸序列,理由是______________________________。
解析:TFR的mRNA末端富含A—U,所以TFR基因的对应区段富含T—A,UAG为终止密码子,由图可知,终止密码子在茎环结构的前面,所以TFR的mRNA末端形成的茎环结构不能改变TFR的氨基酸序列。
A—T
不能
茎环结构位于终止密码子之后
(3)据图可知,当细胞中Fe3+不足时,TFR的mRNA将______________
___________________________________,其生理意义是______________
________________________________。
解析:由题图可知,高Fe3+浓度条件下,Fe3+与铁调蛋白结合,使mRNA被降解,当Fe3+不足时,TFR的mRNA将与铁调蛋白结合,使mRNA不易被降解,从而保障了翻译正常进行,指导合成更多转铁蛋白受体,来转运更多的Fe3+进入细胞,其生理意义是有利于细胞吸收更多的Fe3+,以满足生命活动的需要。
与铁调蛋白结合
而不易被降解,从而指导合成更多TFR
有利于细胞吸收
更多的Fe3+,以满足生命活动的需要
考法(三) 表观遗传与遗传印记
6.(2024·遵义三模)某种小鼠毛色受基因控制情况如图所示。真黑素和褐黑素比例不同会呈现不同毛色,且褐黑素有淡化毛色的作用。在Avy基因(与a是一对等位基因)“上游”有多个甲基化修饰位点。下列叙述正确的是( )
A.Avy基因“上游”甲基化后,碱基序列未发生变化,因此不可遗传给后代
B.Avy基因“上游”甲基化后,可能导致DNA聚合酶不能与启动子结合
C.基因型为Avya的不同个体毛色不同,Avy甲基化程度越高,小鼠毛色越浅
D.基因通过其表达产物来控制生物性状,基因与性状不是简单的线性关系
解析:甲基化可遗传给后代,A错误;与启动子结合的是RNA聚合酶,B错误;由题图可知,Avy基因甲基化会抑制ASIP蛋白的合成,后者会抑制真黑素的合成,Avy基因甲基化程度越高,真黑素越容易合成,小鼠毛色越深,C错误;基因通过其表达产物来控制生物性状,基因与性状不是简单的线性关系,如TYR基因与Avy基因均可控制小鼠毛色,D正确。
√
7.某种小鼠体内的A基因能控制蛋白X的合成,a基因则不能。蛋白X是小鼠正常发育所必需的,缺乏时表现为侏儒鼠。如图,A基因的表达受A基因上游一段DNA序列(P序列)的调控:P序列甲基化后,A基因不能表达;P序列非甲基化时,A基因正常表达。P序列在精子中是非甲基化的,传给子代后能正常表达,在卵细胞中是甲基化的,传给子代后不能表达。下列说法错误的是 ( )
A.基因型为AAa的三体小鼠,可能是侏儒鼠,也可能是正常鼠
B.侏儒鼠与侏儒鼠交配,子代可能出现正常鼠
C.P序列的甲基化,影响了DNA聚合酶与DNA的结合,导致基因不能正常表达
D.甲基化除了可以发生在DNA中,还能发生在染色体的组蛋白中
√
解析:基因型为AAa的三体小鼠,可能是侏儒鼠,也可能是正常鼠,因为其中的A基因可能来自父本,也可能来自母本,A正确;雄性侏儒鼠细胞中可能含有来自母本卵细胞的A基因,也可能产生含有A基因的精子,由该精子参与受精作用产生的后代不表现侏儒,因此,侏儒鼠与侏儒鼠交配,子代不一定是侏儒鼠,B正确;P序列的甲基化,影响了RNA聚合酶与DNA的结合,导致基因不能正常表达, C错误;甲基化除了可以发生在DNA中,还能发生在染色体的组蛋白中,进而使表型和基因的表达发生可遗传的改变,D正确。主题微课(一) 基因的本质
深化点(一) 生物遗传物质的探索分析
1.明确噬菌体侵染细菌实验的“两标记”和“三原因”
(1)实验中两次标记的目的
第一次 标记 分别用含35S和32P的培养基培养大肠杆菌,目的是获得带有标记的大肠杆菌
第二次 标记 分别用含35S和32P的大肠杆菌培养T2噬菌体,目的是使噬菌体带上放射性标记
(2)实验中放射性分布误差产生的三个原因
①32P标记DNA
②32S标记蛋白质外壳
2.探索“遗传物质”的三种方法
[例1] (2024·甘肃高考)科学家发现染色体主要是由蛋白质和DNA组成。关于证明蛋白质和核酸哪一种是遗传物质的系列实验,下列叙述正确的是 ( )
A.肺炎链球菌体内转化实验中,加热致死的S型菌株的DNA分子在小鼠体内可使R型活菌的相对性状从无致病性转化为有致病性
B.肺炎链球菌体外转化实验中,利用自变量控制的“加法原理”,将“S型细菌DNA+DNA酶”加入R型活菌的培养基中,结果证明DNA是转化因子
C.噬菌体侵染实验中,用放射性同位素分别标记了噬菌体的蛋白质外壳和DNA,发现其DNA进入宿主细胞后,利用自身原料和酶完成自我复制
D.烟草花叶病毒实验中,以病毒颗粒的RNA和蛋白质互为对照进行侵染,结果发现自变量RNA分子可使烟草出现花叶病斑性状
听课记录:
深化点(二) DNA的结构和复制
1.厘清DNA结构的两种关系和两种化学键
(1)DNA结构中的数量关系
①每个链状DNA分子中,游离的磷酸基团有2个;环状DNA分子中不含游离的磷酸基团。
②A—T之间有两个氢键,G—C之间有三个氢键。
③脱氧核糖数=磷酸数=含氮碱基数。
(2)DNA结构中的位置关系
①单链中相邻碱基通过“—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—”连接。
②互补链间相邻碱基通过氢键相连。
(3)与DNA结构有关的两种化学键
①氢键:连接互补链间相邻碱基的化学键。
②磷酸二酯键:连接单链中相邻两个脱氧核苷酸的化学键。
2.图解DNA的复制与冈崎片段
(1)DNA复制时,由于DNA聚合酶合成方向均是5'到3'方向,而DNA的两条链是反向平行的,故在复制叉附近解开的DNA链,一条是5'到3'方向,另一条是3'到5'方向。
(2)在DNA复制中,滞后链是由DNA聚合酶合成的不连续、相对较短的DNA片段通过DNA连接酶连接而成的长链,此不连续、相对较短的DNA片段称为冈崎片段。
[例2] (2023·山东高考)将一个双链DNA分子的一端固定于载玻片上,置于含有荧光标记的脱氧核苷酸的体系中进行复制。甲、乙和丙分别为复制过程中3个时间点的图像,①和②表示新合成的单链,①的5'端指向解旋方向,丙为复制结束时的图像。该DNA
复制过程中可观察到单链延伸暂停现象,但延伸进行时2条链延伸速率相等。已知复制过程中严格遵守碱基互补配对原则,下列说法错误的是 ( )
A.据图分析,①和②延伸时均存在暂停现象
B.甲时①中A、T之和与②中A、T之和可能相等
C.丙时①中A、T之和与②中A、T之和一定相等
D.②延伸方向为5'端至3'端,其模板链3'端指向解旋方向
听课记录:
[微课测评作业]
考法(一) 探索遗传物质本质的经典实验分析
1.(2024·南平三模)下列关于证明DNA是主要遗传物质的相关实验,叙述错误的是 ( )
A.艾弗里等人的肺炎链球菌转化实验不仅证明了遗传物质是DNA,还证明了DNA可以在同种生物的不同个体之间转移
B.赫尔希和蔡斯在明确T2噬菌体侵染大肠杆菌的过程后,选择其作为证明DNA是遗传物质的实验材料
C.32P标记的T2噬菌体侵染未标记的大肠杆菌,经搅拌、离心后上清液放射性来自子代或亲代噬菌体
D.格里菲思的第四组实验小鼠的血清中含有抗R型肺炎链球菌的抗体
2.(2024·郴州模拟)某实验小组模拟“T2噬菌体侵染大肠杆菌实验”。如图所示,实验操作正确的情况下,下列有关叙述正确的是 ( )
A.上清液和沉淀物放射性都很高
B.子代T2噬菌体均会被35S标记
C.大部分子代T2噬菌体被32P标记
D.实验前需用含32P的培养液培养T2噬菌体
考法(二) DNA分子的结构和基因的本质
3.(2024·武汉模拟)为了构建DNA的双螺旋结构模型,许多科学家进行了不懈努力。以下关于DNA双螺旋结构的说法,错误的是 ( )
A.DNA通常由两条单链组成,这两条链的方向相反
B.DNA的一条单链的一端有一个游离的磷酸基团
C.G—C碱基对比A—T碱基对更稳定
D.G一定与T配对,A一定与C配对
4.(2024·重庆模拟)基因和染色体的关系可描述为 ( )
A.基因都在染色体上,二者存在明显的平行关系
B.基因就是染色体,染色体就是基因
C.染色体在基因上,基因是染色体的载体
D.基因在染色体上呈线性排列
考法(三) DNA分子的复制
5.(2024·柳州开学考试)“θ”型复制是某些环状DNA复制的方式,从环状双链DNA特定的复制点开始,以正负两链为模板双向进行,正(+)链膨大,负(-)链内陷,形成像希腊字母“θ”的形状。一条新生子链沿母链(+)内侧延长,另一条子链沿母链(-)外侧延长,当延长到一定长度时,通过相应酶连接成闭环,形成两个子代DNA分子。下列说法正确的是 ( )
A.参与该过程的酶有解旋酶和DNA连接酶等
B.复制形成的两条子链的碱基序列相同
C.闭环前,每条子链的3'端有一个游离的磷酸基团
D.“正链膨大,负链内陷”过程中氢键断裂不需要消耗能量
6.(2024·荆州模拟)DNA复制时,一条子链是连续合成的,称为前导链;另一条子链的合成是不连续的,即先合成一些小片段,最后连成一条完整的长链,称为后随链(参见下图)。复制过程中,由于DNA聚合酶不能单独发动新链的合成,只能催化已有链的延长,因此DNA合成是由RNA引物引发的。下列相关判断错误的是 ( )
A.前导链的合成方向与复制叉移动方向一致,后随链的合成方向与之相反
B.前导链合成所需的嘌呤碱基数等于后随链合成所需的嘌呤碱基数
C.图中所示的“空白”区域可能由DNA聚合酶催化合成的新链来填补
D.图中引物的合成方向为5'→3',该过程需要由RNA聚合酶催化进行
主题微课(二) 基因的表达与调控
深化点(一) 遗传信息流分析
1.原核细胞与真核细胞中的基因表达
2.不同生物遗传信息的传递类型
[例1] (2024·安徽高考)真核生物细胞中主要有3类RNA聚合酶,它们在细胞内定位和转录产物见下表。此外,在线粒体和叶绿体中也发现了分子量小的RNA聚合酶。下列叙述错误的是 ( )
种类 细胞内定位 转录产物
RNA聚合酶Ⅰ 核仁 5.8SrENA、18SrFN4、 28SrRNA
RNA聚合酶Ⅱ 核质 mRNA
RNA聚合酶Ⅲ 核质 tRNA、5SrRNA
注:各类RNA均为核糖体的组成成分。
A.线粒体和叶绿体中都有DNA,两者的基因转录时使用各自的RNA聚合酶
B.基因的DNA发生甲基化修饰,抑制RNA聚合酶的结合,可影响基因表达
C.RNA聚合酶Ⅰ和Ⅲ的转录产物都有rRNA,两种酶识别的启动子序列相同
D.编码RNA聚合酶Ⅰ的基因在核内转录、细胞质中翻译,产物最终定位在核仁
听课记录:
深化点(二) 基因表达的调控
1.真核细胞基因表达的调控
真核生物能在特定时间和特定的细胞中激活特定的基因,从而实现“预定”的、有序的、不可逆转的分化、发育过程,并使组织器官在一定环境条件下保持正常功能。如图:
2.表观遗传调节机制
(1)DNA的甲基化与基因表达
(2)组蛋白的甲基化和乙酰化
组蛋白是组成染色质的主要蛋白,组蛋白的乙酰化和甲基化修饰影响染色质的结构和基因表达。组蛋白中赖氨酸乙酰化有利于基因表达,而组蛋白不同部位的精氨酸或赖氨酸甲基化可能促进或抑制基因表达。
(3)基因组印记
基因组印记是指来自父方和母方的等位基因在通过精子和卵子传递给子代时发生了修饰,使带有亲代印记的等位基因具有不同的表达特性,这种修饰常为DNA甲基化修饰,也包括组蛋白乙酰化、甲基化等修饰。
3.翻译水平的调控——RNA干扰
RNA干扰(RNAi)是有效沉默或抑制目标基因表达的过程,指内源性或外源性双链RNA(dsRNA)介导的细胞内mRNA发生特异性降解,从而导致靶基因的表达沉默,产生相应的功能表型缺失的现象。RNA干扰由转运到细胞质中的双链RNA激活,沉默机制可导致由小干扰RNA(siRNA)或短发夹RNA(shRNA)诱导实现靶mRNA的降解,或者通过小RNA(miRNA)诱导特定mRNA翻译的抑制。
[例2] (2024·洛阳三模)放射性心脏损伤是由电离辐射诱导的大量心肌细胞凋亡引起的心脏疾病。一项研究表明,circRNA可以通过miRNA调控P基因表达进而影响细胞凋亡,调控机制见图。下列说法错误的是 ( )
A.miRNA参与基因转录后表达的调控,影响蛋白质的合成
B.真核生物前体mRNA是在细胞质中加工的
C.circRNA与miRNA结合减少对P基因表达的抑制作用,从而抑制细胞凋亡
D.多个核糖体与P基因mRNA结合,沿着mRNA的5'向3'移动,可提高蛋白质的翻译效率
听课记录:
[微课测评作业]
考法(一) 基因表达与遗传信息流动
1.(2024·衡水模拟)如图为转录和翻译过程,图中①②为mRNA链的两端。下列分析正确的是 ( )
A.该过程仅可发生在原核细胞中
B.参与图中转录过程的酶为解旋酶、RNA聚合酶等
C.由1链和2链的长度可知翻译沿着mRNA由①→②的方向进行
D.一条mRNA上可有多个核糖体同时翻译,提高翻译的速度
2.(2024·深圳二模)某正链RNA病毒在宿主细胞内的合成过程(a~e)如图所示,下列分析正确的是 ( )
A.b、d、e过程遵循中心法则,a、c过程不遵循
B.mRNA的碱基排列顺序与RNA(+)的完全相同
C.b过程和e过程中所需要的原料均是氨基酸
D.a~c过程所需原料来自病毒,d、e过程则来自宿主细胞
考法(二) 基因结构与基因表达调控
3.(2024·泉州二模)一个基因的转录产物在个体的不同的组织细胞、发育阶段和生理状态下,通过不同的拼接方式可以得到不同的mRNA和翻译产物,称为选择性拼接。下图为鼠降钙素基因在不同组织细胞中表达的过程,据图分析,下列叙述正确的是 ( )
A.RNA聚合酶以基因一条链为模板转录合成多种前体mRNA
B.选择性拼接过程需要酶催化磷酸二酯键和氢键的断裂和形成
C.鼠降钙素基因表达形成不同的蛋白质,是因为对翻译的调控不同
D.不同组织细胞通过选择性拼接,可以满足机体对不同代谢活动的需要
4.(2024·芜湖模拟)下图所示为大肠杆菌乳糖操纵子模型。结构基因表达的相关酶有利于大肠杆菌利用乳糖。当阻遏物结合到DNA上,结构基因不表达。在培养基中无乳糖时,结构基因几乎不表达;当培养基中含有乳糖时,结构基因能够表达。其调控机制如图所示,相关叙述正确的是 ( )
A.该模型中阻遏物在翻译水平上调控结构基因的表达
B.培养基中无乳糖时,mRNAⅠ也会翻译出蛋白质
C.培养基中含有乳糖时,乳糖与阻遏物结合在DNA上
D.图中mRNAⅡ的a端为5'端,其上含有多个启动子
5.细胞膜上转铁蛋白受体(TFR)参与Fe3+的运输,其合成受到Fe3+与铁调蛋白共同调节。下图(a)、(b)分别表示低Fe3+浓度和高Fe3+浓度条件下对TFR翻译过程的调节。(注:AUG和UAG分别代表起始密码子和终止密码子)
(1)依据磷脂分子的结构分析,Fe3+不能自由通过细胞膜的原因是
。
(2)据图可知,TFR基因的末端富含 碱基对,TFR的mRNA中由特殊序列(富含A—U)形成的茎环结构 (填“能”或“不能”)改变TFR的氨基酸序列,理由是 。
(3)据图可知,当细胞中Fe3+不足时,TFR的mRNA将 ,其生理意义是 。
考法(三) 表观遗传与遗传印记
6.(2024·遵义三模)某种小鼠毛色受基因控制情况如图所示。真黑素和褐黑素比例不同会呈现不同毛色,且褐黑素有淡化毛色的作用。在Avy基因(与a是一对等位基因)“上游”有多个甲基化修饰位点。下列叙述正确的是 ( )
A.Avy基因“上游”甲基化后,碱基序列未发生变化,因此不可遗传给后代
B.Avy基因“上游”甲基化后,可能导致DNA聚合酶不能与启动子结合
C.基因型为Avya的不同个体毛色不同,Avy甲基化程度越高,小鼠毛色越浅
D.基因通过其表达产物来控制生物性状,基因与性状不是简单的线性关系
7.某种小鼠体内的A基因能控制蛋白X的合成,a基因则不能。蛋白X是小鼠正常发育所必需的,缺乏时表现为侏儒鼠。如图,A基因的表达受A基因上游一段DNA序列(P序列)的调控:P序列甲基化后,A基因不能表达;P序列非甲基化时,A基因正常表达。P序列在精子中是非甲基化的,传给子代后能正常表达,在卵细胞中是甲基化的,传给子代后不能表达。下列说法错误的是 ( )
A.基因型为AAa的三体小鼠,可能是侏儒鼠,也可能是正常鼠
B.侏儒鼠与侏儒鼠交配,子代可能出现正常鼠
C.P序列的甲基化,影响了DNA聚合酶与DNA的结合,导致基因不能正常表达
D.甲基化除了可以发生在DNA中,还能发生在染色体的组蛋白中
课堂抓重难点·讲增分点
主题微课(一)
[例1] 选D 格里菲思的肺炎链球菌体内转化实验中，S型菌株的DNA分子使无致病性的R型细菌转化为有致病性的S型细菌，A错误；在肺炎链球菌的体外转化实验中，利用自变量控制中的“减法原理”设置实验，通过观察只有某种物质不存在时，R型细菌的转化情况，最终证明了转化因子可能是DNA，B错误；用T2噬菌体进行噬菌体侵染实验中，而T2噬菌体为DNA病毒，其DNA进入宿主细胞后，利用宿主细胞的原料和酶完成自我复制，C错误；烟草花叶病毒的遗传物质是RNA，在烟草花叶病毒实验中，以病毒颗粒的RNA和蛋白质互为对照进行侵染，结果发现RNA分子可使烟草出现花叶病斑性状，而蛋白质不能使烟草出现花叶病斑性状，D正确。
[例2] 选D 据图分析,甲时新合成的单链①比②短,乙时①比②长,因此可以说明①和②延伸时均存在暂停现象,A正确;①和②两条链中碱基是互补的,甲时新合成的单链①比②短,但②中多出的部分可能不含有A、T,因此①中A、T之和与②中A、T之和可能相等,B正确;丙为复制结束时的图像,新合成的单链①与②等长,且①和②是互补的,则丙时①中A、T之和与②中A、T之和一定相等,C正确;由题意可知,①的5'端指向解旋方向,则②的3'端指向解旋方向,其模板链5'端指向解旋方向,D错误。
微课测评作业
1.选B 艾弗里等人的肺炎链球菌体外转化实验不仅证明了DNA是使R型活细菌产生稳定遗传变化的物质,即肺炎链球菌的遗传物质是DNA,还证明了DNA可以在S型细菌和R型细菌之间转移,A正确;赫尔希和蔡斯选择T2噬菌体作为证明DNA是遗传物质的实验材料的原因是T2噬菌体只含有DNA和蛋白质两种物质,B错误;32P标记T2噬菌体的DNA,被标记的T2噬菌体侵染未标记的大肠杆菌,由于保温时间过长或过短,经搅拌、离心后上清液会有放射性,其上清液放射性来自子代或亲代噬菌体,C正确;格里菲思的第四组实验小鼠体内含有S型细菌和R型细菌,其血清中含有抗R型肺炎链球菌的抗体,D正确。
2.选B 32P标记T2噬菌体的DNA,其侵染大肠杆菌时,将含32P的DNA全部注入大肠杆菌中,而蛋白质外壳留在外面,大肠杆菌中的T2噬菌体由于利用大肠杆菌中的原料合成蛋白质和DNA,大肠杆菌含有35S,所以子代T2噬菌体的蛋白质外壳均含35S,少部分子代T2噬菌体的DNA中含32P,在离心时,只有T2噬菌体的蛋白质外壳在上清液中,因此上清液放射性很低,沉淀物放射性很高,B正确,A、C错误;要想得到32P标记的T2噬菌体,需先用含32P的培养液培养大肠杆菌,再用32P标记的大肠杆菌培养T2噬菌体,D错误。
3.选D 正常情况下,DNA分子是由两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋而成的,具有独特的双螺旋结构;两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对,且碱基的配对是有一定原则的,即A只能与T配对,G只能与C配对,A正确,D错误。DNA的一条单链具有两个末端,一端为3'端,有一个游离羟基,一端为5'端,有一个游离的磷酸基团,B正确。G—C碱基对之间含有3个氢键,A—T碱基对之间含有2个氢键,G—C碱基对比A—T碱基对更稳定,C正确。
4.选D 基因主要在染色体上,此外细胞质中也含有基因,基因和染色体行为存在着明显的平行关系,A错误;染色体的主要成分是DNA和蛋白质,而基因通常是有遗传效应的DNA片段,基因不等于染色体,B错误;基因在染色体上呈线性排列,C错误,D正确。
5.选A DNA复制过程中需要解旋酶打开氢键,DNA连接酶催化磷酸二酯键连接成闭环,形成两个子代DNA分子,故参与环状DNA复制过程的酶有解旋酶和DNA连接酶等,A正确;DNA的两条链是碱基互补的关系,故复制形成的两条子链的碱基序列不同,B错误;闭环前,每条子链的5'端有一个游离的磷酸基团,C错误;氢键断裂需要吸收能量,D错误。
6.选B 据题图可知,前导链的合成方向是5'→3'(从右到左),复制叉的移动方向也是从右到左,后随链的合成方向是从左到右,A正确;前导链和后随链是互补的,根据碱基互补配对原则,前导链合成所需的嘌呤碱基数目等于后随链合成所需的嘧啶碱基数目,B错误;空白区域是去除RNA引物后形成的,可能由DNA聚合酶催化合成的新链来填补,C正确;图中的引物是RNA,其合成方向为5'→3',合成过程需要在RNA聚合酶作用下进行,D正确。
主题微课(二)
[例1] 选C 线粒体和叶绿体中都有DNA,二者均是半自主细胞器,且由题意可知,在线粒体和叶绿体中也发现了分子量小的RNA聚合酶,则其基因转录时使用各自的RNA聚合酶,A正确;基因的DNA发生甲基化修饰,抑制RNA聚合酶的结合,从而影响基因的转录,可影响基因表达,B正确;由题表可知,RNA聚合酶Ⅰ和Ⅲ的转录产物都有rRNA,但种类和在细胞内的定位不同,说明两种酶识别的启动子序列不同,C错误;RNA聚合酶的本质是蛋白质,RNA聚合酶Ⅰ定位在核仁中,该基因在核内转录、细胞质(核糖体)中翻译,产物最终在核仁发挥作用,D正确。
[例2] 选B 由题图可知,miRNA能与P基因mRNA结合,降低mRNA的翻译水平,即miRNA参与基因转录后表达的调控,影响蛋白质的合成,A正确;由题图可知,真核生物前体mRNA是在细胞核中加工的,以形成circRNA,B错误;circRNA与miRNA结合,可使miRNA与P基因mRNA的结合率降低,从而减少对P基因表达的抑制作用,由于P蛋白可抑制细胞凋亡,因此P基因表达量增加,有利于抑制细胞凋亡,C正确;多个核糖体与P基因mRNA结合,沿着mRNA的5'向3'移动,可在短时间内利用少量mRNA合成大量蛋白质,从而提高蛋白质的翻译效率,D正确。
微课测评作业
1.选D 由题图可知,转录过程和翻译过程可同时进行,原核细胞中的基因和真核细胞内叶绿体、线粒体中的基因均可发生,A错误;转录过程中会用到RNA聚合酶,但不会用到解旋酶,B错误;1链长于2链,长的多肽先开始合成,说明翻译沿着mRNA由②→①的方向进行,C错误;一条mRNA上可有多个核糖体同时翻译出多条相同的肽链,提高翻译的速度,D正确。
2.选C 由题图可知,a、c为RNA复制过程,b、e为翻译过程,a、b、c、e过程遵循中心法则,d过程不遵循中心法则,A错误;过程a、c、d的模板和产物均为RNA,但d过程形成的mRNA只用于表达某些蛋白质,长度上比RNA(+)要短得多,B错误;由图可知,b、e两个过程为翻译过程,所需要的原料均是氨基酸,C正确;病毒必须依赖宿主活细胞才能进行增殖过程,且病毒只能为增殖过程提供模板,其增殖过程所需要的原料和能量都需要宿主细胞提供,D错误。
3.选D 结合图示可以看出,RNA聚合酶以基因一条链为模板转录合成一种前体mRNA,A错误;通过不同的拼接方式可以得到不同的mRNA和翻译产物,选择性拼接过程需要酶催化磷酸二酯键断裂和合成,不涉及氢键的断裂和形成,B错误;鼠降钙素基因表达形成不同的蛋白质,是选择性拼接的结果,不是对翻译调控不同引起的,C错误;通过不同的拼接方式可以得到不同的mRNA和翻译产物,进而可以满足机体对不同代谢活动的需要,D正确。
4.选B 该模型中阻遏物在转录水平上调控结构基因的表达,A错误;培养基中无乳糖时,mRNAⅠ也会翻译出蛋白质,指导合成的阻遏物与结构基因的调控部位结合,阻止了结构基因的表达,B正确;培养基中含有乳糖时,乳糖与阻遏物结合,导致阻遏物构象改变脱离原来结合的DNA,进而使结构基因得以表达,C错误;图中mRNAⅡ的a端为5'端,其上含有多个起始密码子,因而能翻译出多种酶,D错误。
5.解析:(1)因为磷脂双分子层的内部为磷脂分子的疏水端,不允许亲水的物质自由扩散通过,Fe3+是亲水的小分子(离子),所以不能自由通过。
(2)TFR的mRNA末端富含A—U,所以TFR基因的对应区段富含T—A,UAG为终止密码子,由图可知,终止密码子在茎环结构的前面,所以TFR的mRNA末端形成的茎环结构不能改变TFR的氨基酸序列。
(3)由题图可知,高Fe3+浓度条件下,Fe3+与铁调蛋白结合,使mRNA被降解,当Fe3+不足时,TFR的mRNA将与铁调蛋白结合,使mRNA不易被降解,从而保障了翻译正常进行,指导合成更多转铁蛋白受体,来转运更多的Fe3+进入细胞,其生理意义是有利于细胞吸收更多的Fe3+,以满足生命活动的需要。
答案:(1)磷脂双分子层的内部为磷脂分子的疏水端,Fe3+是亲水的小分子(离子),所以不能自由通过 (2)A—T 不能 茎环结构位于终止密码子之后 (3)与铁调蛋白结合而不易被降解,从而指导合成更多TFR 有利于细胞吸收更多的Fe3+,以满足生命活动的需要
6.选D 甲基化可遗传给后代,A错误;与启动子结合的是RNA聚合酶,B错误;由题图可知,Avy基因甲基化会抑制ASIP蛋白的合成,后者会抑制真黑素的合成,Avy基因甲基化程度越高,真黑素越容易合成,小鼠毛色越深,C错误;基因通过其表达产物来控制生物性状,基因与性状不是简单的线性关系,如TYR基因与Avy基因均可控制小鼠毛色,D正确。
7.选C 基因型为AAa的三体小鼠,可能是侏儒鼠,也可能是正常鼠,因为其中的A基因可能来自父本,也可能来自母本,A正确;雄性侏儒鼠细胞中可能含有来自母本卵细胞的A基因,也可能产生含有A基因的精子,由该精子参与受精作用产生的后代不表现侏儒,因此,侏儒鼠与侏儒鼠交配,子代不一定是侏儒鼠,B正确;P序列的甲基化,影响了RNA聚合酶与DNA的结合,导致基因不能正常表达,C错误;甲基化除了可以发生在DNA中,还能发生在染色体的组蛋白中,进而使表型和基因的表达发生可遗传的改变,D正确。
9 / 11(共64张PPT)
目 录
01
习题讲评课Ⅰ 选择小题夯基提速练
02
习题讲评课Ⅱ 主观大题应用融通练
1
习题讲评课Ⅰ 选择小题夯基提速练
1.下列关于人类在探索遗传物质实验中的说法,错误的是( )
A.格里菲思肺炎链球菌转化实验的检测指标有两个
B.艾弗里的实验中,向细胞提取物中添加酶利用了加法原理
C.T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验需分别对蛋白质和DNA进行同位素标记
D.探究烟草花叶病毒遗传物质的实验需要将病毒的蛋白质和RNA分离、纯化,分别侵染烟草
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解析:格里菲思肺炎链球菌转化实验的检测指标一个是看小鼠是否死亡,另一个就是看能否从死亡的小鼠体内分离得到S型活细菌,检测指标是两个,A正确;艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验中,向细胞提取物中添加酶去除其中的某种物质,利用了减法原理,B错误;T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验需分别对蛋白质和DNA进行同位素标记,C正确;探究烟草花叶病毒遗传物质的实验需要将病毒的蛋白质和RNA分离、纯化,分别侵染烟草,D正确。
2.(2024·襄阳模拟)下列有关真核细胞DNA复制的叙述,错误的是 ( )
A.只发生在细胞核中
B.具有边解旋边复制的特点
C.通常发生在细胞分裂前的间期
D.需要解旋酶和DNA聚合酶的参与
解析:真核细胞DNA复制的主要场所在细胞核,线粒体和叶绿体中也能进行DNA复制,A错误。
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3.(2024·邯郸三模)真核生物体内的DNA分子曾经一直被认为主要以线性的形式存在于细胞核中,直至1965年发现了一种存在于染色体外的环状DNA分子——染色体外环状DNA(eccDNA),如图为eccDNA的结构示意图。下列相关叙述正确的是 ( )
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A.eccDNA分子的基本骨架由脱氧核糖和碱基交替连接形成
B.eccDNA分子中含C—G碱基对越多,其热稳定性就越差
C.eccDNA分子中每条链上的嘌呤碱基数等于嘧啶碱基数
D.若eccDNA分子有n个碱基对,其中T有m个,则其氢键有(3n-m)个
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解析:eccDNA分子的基本骨架由脱氧核糖和磷酸交替连接形成,A错误;热稳定性与氢键数有关,C与G之间有三个氢键,A与T之间为两个氢键,eccDNA分子中含C—G碱基对越多,其热稳定性就越强,B错误;eccDNA分子中每条链上的嘌呤碱基数与嘧啶碱基数不一定相等,但由于双链之间通过碱基互补配对,故eccDNA分子中嘌呤碱基数与嘧啶碱基数一定相等,C错误;若eccDNA分子有n个碱基对,其中T有m个,则G和C有(2n-2m)个,G=C=n-m,A与T之间有两个氢键相连,C与G之间有三个氢键相连,故该DNA分子中共有氢键3(n-m)+2m=(3n-m)个,D正确。
A.生物体的遗传信息储存在DNA或RNA的碱基序列中
B.抑制RNA聚合酶的活性会抑制细胞中②的发生
C.人体心肌细胞的细胞核内可发生过程①②,细胞质内发生过程③
D.图中所示过程均遵循碱基互补配对原则,过程③和④的配对方式相同
4.中心法则揭示了生物遗传信息传递的一般规律,如图所示。下列叙述错误的是 ( )
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解析:生物体的遗传信息储存在DNA或RNA的碱基序列中,A正确。②表示转录,该过程需要RNA聚合酶的参与,故抑制RNA聚合酶的活性会抑制细胞中②的发生,B正确。人体的心肌细胞是高度分化的细胞,不能进行细胞分裂,但能进行基因的表达(转录和翻译),故人体心肌细胞的细胞核内能发生过程②,C错误。③表示翻译,会发生mRNA的密码子和tRNA上的反密码子间的碱基互补配对;④表示RNA的复制,也会发生碱基互补配对,二者的配对方式相同,即都包括:A—U、U—A、G—C、C—G,D正确。
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5.当细菌在慢生长(慢复制)时,其环形DNA从起点开始进行正常的双向复制。当进入快生长(快复制)时,细菌内DNA复制到一半以上时,在模板DNA和新合成的一半DNA这两段DNA的中间同时开始复制,与此同时,已经复制了一半以上的DNA继续完成复制过程。下列叙述错误的是 ( )
A.细菌环状DNA分子中不含游离的磷酸基团
B.营养充足时,大肠杆菌可利用快生长模式快速增殖
C.细菌快生长时其拟核DNA上最多有4处正在发生解螺旋
D.细菌慢生长、快生长过程都会形成蛋白质—DNA复合体
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解析:细菌环状DNA分子中不含游离的磷酸基团,A正确;DNA复制需要能量,当营养充足时,大肠杆菌可利用快生长模式,快速复制DNA,使大肠杆菌快速增殖,B正确;由题干信息可知,当进入快生长(快复制)时,细菌内DNA复制到一半以上时,在模板DNA和新合成的一半DNA这两段DNA的中间同时开始复制,与此同时,已经复制了一半以上的DNA继续完成复制过程,由于细菌DNA为双向复制,所以细菌快生长时其拟核DNA上最多有6处正在发生解螺旋,C错误;DNA的复制需要酶的参与,所以细菌慢生长、快生长过程都会形成蛋白质—DNA复合体,D正确。
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6.某二倍体小鼠,控制其毛色的等位基因G(黑色)、g(灰色)只位于X染色体上。受表观遗传的影响,基因G、g来自母本时不表达,且基因G、g均不表达时小鼠表型为白色。某雄性小鼠与杂合子雌性小鼠杂交,F1小鼠中出现白色、黑色两种不同的毛色。下列说法正确的是 ( )
A.来自母本的G基因与来自父本的G基因碱基序列不同
B.亲本雄性小鼠表型可能为灰色
C.亲本杂合子雌性小鼠表型为黑色
D.F1中小鼠自由交配,F2中小鼠表型黑色∶灰色∶白色=1∶1∶2
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解析:基因G、g来自母本时不表达,且基因G、g均不表达时小鼠表型为白色,而来自父本时无影响,该现象受表观遗传的影响,则来自母本的G基因与来自父本的G基因的碱基序列相同,A错误;亲本雄性小鼠的X染色体来自母本,所以亲本雄性小鼠表型为白色,B错误;亲本杂合子雌性小鼠的基因型为XGXg,若其中的XG来自母本,则该雌性小鼠的表型为灰色,若其中的Xg来自母本,则该雌性小鼠的表型为黑色,C错误;
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由题意推测亲本雄性小鼠的基因型为XGY,雌性小鼠的基因型为XGXg,
F1小鼠的基因型及其比例为XGXG∶XGXg∶XGY∶XgY=1∶1∶1∶1,
产生的雌配子为3/4XG、1/4Xg,产生的雄配子为1/4XG、1/4Xg、1/2Y,基因G、g来自母本时不表达,所以F1中小鼠自由交配,F2中小鼠表型黑色∶灰色∶白色=1∶1∶2,D正确。
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7.下图表示NAT10蛋白介导的mRNA乙酰化修饰参与癌症进展的机制,图中(+)表示促进,(-)表示抑制,下列相关叙述错误的是 ( )
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A.过程①是转录,需要解旋酶、RNA聚合酶参与
B.过程②中的乙酰化修饰可以提高mRNA的稳定性
C.NAT10蛋白同时具有乙酰化催化功能及与RNA结合的活性
D.肿瘤组织中NAT10蛋白的表达水平与COL5A1蛋白的表达水平呈正相关
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解析:过程①是转录,转录不需要解旋酶,但需要RNA聚合酶,A错误;在NAT10蛋白介导下进行了乙酰化修饰,乙酰化修饰后的mRNA指导了COL5A1蛋白的合成,未被NAT10蛋白介导修饰的mRNA会被降解,所以过程②中的乙酰化修饰可以提高mRNA的稳定性,B正确;图中COL5A1基因转录形成的mRNA,有的在NAT10蛋白介导下进行了乙酰化修饰,乙酰化修饰后的mRNA指导了COL5A1蛋白的合成,由此可知,NAT10蛋白同时具有乙酰化催化功能及与RNA结合的活性,C正确;
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由题图可知,在NAT10蛋白介导下被乙酰化修饰的COL5A1基因转录形成的mRNA可以指导COL5A1蛋白的合成,而未被修饰的COL5A1基因转录形成的mRNA会被降解,而且COL5A1蛋白促进了胃癌细胞的转化与转移,因此在肿瘤组织中,NAT10蛋白的表达水平与COL5A1蛋白的表达水平呈正相关,D正确。
8.(2024·安庆模拟)下图是人体某细胞的细胞核中发生的两个过程,下列有关叙述正确的是 ( )
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A.基因1进行转录,α链延伸的方向是从5'→3'
B.基因2进行复制,酶1为RNA聚合酶、酶2为DNA聚合酶
C.基因1和基因2正在发生的过程碱基配对方式相同
D.甲基化不仅抑制基因1的表达,也能抑制基因2的复制
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解析:无论转录还是复制,核苷酸延伸的方向都是从5'→3',A正确;基因2进行复制,酶1为解旋酶、酶2为DNA聚合酶,B错误;基因1正在进行转录,基因2正在进行复制,转录过程存在A—U配对,复制过程无A—U配对,C错误;甲基化抑制基因表达,不抑制基因的复制,D错误。
9.青蒿素是一种脂质类药物,主要用于治疗疟疾,如图为黄花蒿产生青蒿素的代谢过程(涉及基因均为核基因)。下列相关叙述正确的是 ( )
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A.若细胞中FPP合成酶基因不表达,则ADS基因也不表达
B.图示体现了基因通过控制酶的合成,直接控制生物性状
C.①②过程发生在细胞核内,但碱基互补配对的方式有差异
D.抑制SQS基因的表达是提高青蒿素产量的途径之一
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解析:基因是相对独立的,若细胞中FPP合成酶基因不表达,不能确定ADS基因是否可以表达,A错误;图示体现了基因通过控制酶的合成控制代谢过程,从而间接控制生物性状,B错误;①表示转录,发生在细胞核内,②表示翻译,发生在细胞质的核糖体上,转录和翻译的碱基互补配对方式有差异,其中转录特有T—A,翻译特有U—A,C错误;据题图分析,抑制SQS基因的表达可以减少中间产物FPP转化为其他萜类化合物,从而更多地转化为青蒿素,D正确。
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10.(2024·揭阳模拟)条锈菌病毒PsV5是我国发现的一种单链RNA病毒,该病毒寄生在小麦条锈菌(专性寄生真菌)中。对PsV5的研究为更好地认识和防治小麦条锈病提供了新思路。下列相关叙述正确的是 ( )
A.条锈菌病毒PsV5和小麦条锈菌的遗传物质元素组成相同
B.条锈菌病毒PsV5的基因通常是具有遗传效应的RNA片段
C.感染PsV5病毒的小麦条锈菌会将病毒RNA遗传给子代
D.PsV5病毒和小麦条锈菌都营寄生生活,都没有独立代谢能力
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解析：条锈菌病毒PsV5是一种单链RNA病毒,其遗传物质是RNA,小麦条锈菌的遗传物质是DNA,DNA和RNA的元素组成相同,A正确;条锈菌病毒PsV5的遗传物质是RNA,因此,该病毒的基因是具有遗传效应的RNA片段,B错误;感染PsV5病毒的小麦条锈菌不会将病毒RNA遗传给子代,C错误;PsV5病毒和小麦条锈菌都营寄生生活,但小麦条锈菌具有独立代谢能力,D错误。
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11.(2024·泉州开学考试)大肠杆菌的RNA聚合酶由α、β、γ、σ等亚基组成,含有所有亚基的酶称全酶,无σ的酶称核心酶。离体实验表明：用全酶催化转录的RNA和细胞内所转录的RNA,其起始点相同,序列相同;若仅用核心酶催化转录,则模板链和起始点的选择具有随意性,往往同一段DNA的两条链都被转录。下列说法错误的是 ( )
A.σ亚基的作用可能是参与启动子的识别
B.全酶所转录的RNA上三个相邻的碱基构成一个密码子
C.核心酶可以使RNA链从5'→3'方向延伸
D.若仅用核心酶可能会因为RNA链的互补结合而影响翻译
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解析：据题干信息“含有所有亚基的酶称全酶,无σ的酶称核心酶”“用全酶催化转录的RNA和细胞内所转录的RNA,其起始点相同,序列相同;仅用核心酶催化转录,则模板链和起始点的选择具有随意性”可知,σ亚基的作用可能是参与启动子的识别,A正确;RNA分为mRNA、rRNA和tRNA,全酶所转录的mRNA上每3个相邻的碱基决定1个氨基酸,每3个这样的碱基叫作1个密码子,B错误;
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由于磷酸二酯键的形成是有方向的,RNA聚合酶催化转录过程中,游离的核糖核苷酸连接在RNA链的3'端,可见核心酶可以使RNA链从5'→3'方向延伸,C正确;仅用核心酶催化转录,则模板链和起始点的选择具有随意性,往往同一段DNA的两条链都被转录,可见若仅用核心酶可能会因为RNA链的互补结合而影响翻译,D正确。
12.核糖开关是一段具有复杂结构的RNA序列,能感受环境因素的变化而改变自身的结构和功能,从而调控基因的表达。在枯草杆菌中,有些基因的mRNA上具有SAM感受型核糖开关,其调节机制如图所示。据图分析,下列叙述正确的是 ( )
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A.SAM可以抑制相关基因的翻译来调节代谢过程
B.RBS的下游区域中存在启动子,是翻译的起始位置
C.环境因素的变化可改变某些基因自身的结构和功能,进而影响该基因的表达
D.由于核糖开关分子内部存在碱基互补配对的区域,导致基因不能表达
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解析：SAM是mRNA上的感受型核糖开关,RBS区是核糖体结合的位点,与翻译过程有关,由题图可知,SAM可以使RBS区段形成双链而不能与核糖体结合来抑制相关基因的翻译进而调节代谢过程,A正确;启动子是DNA中与RNA聚合酶识别并结合的区域,而RBS为mRNA上的核糖体结合位点,mRNA上不存在启动子,B错误;由题干信息可知,环境因素变化不是改变基因的结构和功能,而是改变核糖开关的结构和功能,进而影响基因的翻译过程,C错误;由题图可知,核糖开关无论开或关均存在双链区域,故基因不能表达的原因并不是核糖开关分子内部存在碱基互补配对的区域,D错误。
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习题讲评课Ⅱ 主观大题应用融通练
一、基本题点考法训练
1.(13分)洋葱根尖分生区细胞的遗传信息的传递和表达过程如图所示,图中字母a~g表示物质,序号①~③表示过程。回答下列问题:
(1)过程①表示DNA复制,发生的主要场所是_________,该过程以a链和d链为模板,分别按照碱基互补配对合成子链(b链和c链),体现了DNA复制的______________________________特点。复制过程中a链中的A(腺嘌呤)与b链中的_____________互补配对。
(2)过程②表示______,需要___________酶参与催化反应过程。已知模板链(e链)的部分碱基序列为3'-CAATTG-5',则f链中相对应区域的碱基序列为________________。过程②完成后,形成的f链长度________ (填“长于”“等于”或“短于”)模板链(e链)的总长度。
细胞核
半保留复制,遵循碱基互补配对
T(胸腺嘧啶)
转录
RNA聚合
5'-GUUAAC-3'
短于
(3)过程③中核糖体结合g链开始翻译的位置靠近______ (填“A端”或“B端”),一条g链结合多个核糖体的意义是_______________________
____________________________。经检测,多肽链的第2、10、35位置都是丙氨酸,但g链上对应的碱基序列不完全相同,该现象可以得出的结论是__________________________________________________。
A端
少量的mRNA分子就
可以迅速合成大量的蛋白质
有些氨基酸可以由多种密码子决定(密码子具有简并性)
2.(9分)脑源性神经营养因子(BDNF)是由两条肽链构成,能够促进和维持中枢神经系统正常的生长发育。若BDNF基因表达受阻则会导致精神分裂症的发生。图1为BDNF基因表达及调控过程,图2为细胞中的某物质结构示意图,图3代表细胞中的某生理活动。请据图回答下列问题:
(1)图1中过程乙需要以________为原料。图2中tRNA的功能是_______________________________________。图3所示过程中酶X在DNA上的移动方向是_________ (填“从左到右”或“从右到左”)。
解析:图1中过程乙为翻译,需要以氨基酸为原料。图2中tRNA能携带特定氨基酸并识别mRNA中的密码子,是转运氨基酸的工具。图3所示过程中酶X是RNA聚合酶,根据右侧形成的RNA链可知,酶X在DNA上的移动方向是从右到左。
氨基酸
携带特定氨基酸并识别mRNA中的密码子
从右到左
(2)miRNA是一类在人体内广泛分布的内源性非编码RNA,长度为19~25个核苷酸,能特异性调控相应基因的表达。如图1中的miRNA-195基因表达产物_____________能调控BDNF基因的表达,因此精神分裂症患者与正常人相比BDNF含量______。下列关于miRNA的叙述正确的是______。
miRNA-195
少
B
A.miRNA由相应的RNA复制产生
B.miRNA可通过核孔转移至细胞质,发挥作用
C.miRNA基因在转录时需要解旋酶与RNA聚合酶参与
D.翻译是核糖体沿着miRNA移动,从起始密码子开始,读到终止密码子结束
解析:图1中的miRNA-195基因表达产物miRNA-195可与BDNF基因转录形成的mRNA互补形成双链,使BDNF基因转录产生的mRNA无法与核糖体结合,抑制BDNF基因表达。BDNF基因表达受阻,则会导致精神分裂症的发生,因此精神分裂症患者与正常人相比,BDNF含量少。据图1可知,miRNA由相应的基因转录产生,A错误;miRNA属于大分子,可通过核孔转移至细胞质,发挥作用,B正确;miRNA基因在转录时需要RNA聚合酶参与,不需要解旋酶,C错误;翻译是核糖体沿着mRNA移动,从起始密码子开始,读到终止密码子结束,miRNA不能作为翻译的模板,D错误。故选B。
3.(13分)(2024·连云港模拟)表观遗传通过调控基因表达进而影响性状。多种类型的肿瘤研究中发现表观遗传调控异常可导致肿瘤发生,如DNA甲基化异常、组蛋白修饰异常和非编码RNA(如miRNA)调控异常等因素。据图分析回答下列问题:
(1)组蛋白修饰乙酰化和去乙酰化是染色体结构调节的重要机制之一。组蛋白乙酰化通常使染色体结构松弛,有利于______________识别并结合在启动子部位,进行转录;而当___________________的活性过高时,染色质处于紧密状态,从而______相关基因的表达。
解析:组蛋白乙酰化通常使染色体结构松弛,有利于RNA聚合酶与基因的启动子部位结合,启动转录;组蛋白去乙酰化酶活性过高时,DNA与蛋白质结合紧密,染色质处于紧密状态,抑制基因的表达。
RNA聚合酶
组蛋白去乙酰化酶
抑制
(2)miRNA通过_____________方式与靶向mRNA的序列结合,在_________ (填“转录前”“转录后”或“翻译后”)抑制基因的表达,减少蛋白质的合成。
解析:miRNA与靶向mRNA之间能进行碱基互补配对;mRNA是转录后的产物,转录的产物与miRNA结合,在翻译前抑制翻译过程。
碱基互补配对
转录后
(3)在研究肿瘤发生机制时发现,基因的_________区域高度甲基化则可能导致_________的表达被抑制,或原癌基因和抑癌基因中发生多次__________________________________,都可引起肿瘤的发生。
解析:启动子与RNA聚合酶结合启动转录,若基因的启动子区域高度甲基化,会导致抑癌基因转录受抑制,从而抑制抑癌基因的表达;原癌基因与抑癌基因均与癌变相关,而癌变是多个突变基因的累积,因此原癌基因和抑癌基因中发生多次基因突变也可引起肿瘤的发生。
启动子
抑癌基因
基因突变(碱基的替换、增添或缺失)
(4)DNA甲基化通常发生胞嘧啶的碳原子上,该过程_________ (填“改变了”或“未改变”)生物体的遗传信息。研究DNA甲基化转移酶抑制剂,促进有关基因的表达,是癌症治疗药物开发的主要思路,生物药阿扎胞苷属于胞嘧啶类似物,可替代DNA复制过程中的胞嘧啶脱氧核苷酸,推测其可以治疗肿瘤的原因: ________________________________
______________________。
未改变
降低DNA接受甲基的能力,又抑制
DNA甲基化转移酶活性
解析:DNA甲基化通常发生在胞嘧啶的碳原子上,未改变基因的碱基序列,因此未改变生物体的遗传信息;生物药阿扎胞苷属于胞嘧啶类似物,可替代DNA复制过程中的胞嘧啶脱氧核苷酸,阿扎胞苷可能降低DNA接受甲基的能力,又抑制DNA甲基化转移酶活性,从而可以治疗肿瘤。
二、新情境问题强化训练
4.(13分)(2024·广州三模)茄子是自花传粉植物,其果皮颜色由两对独立遗传的等位基因(相关基因用A/a、B/b表示)控制,研究人员用纯种紫皮茄子与白皮茄子进行正反交,F1均为紫皮,F1自交,F2中紫皮∶绿皮∶白皮=12∶3∶1。据此回答问题。
(1)根据正反交的结果判断,控制茄子果皮颜色的基因位于_________
___________。
细胞核
(或染色体)
解析:茄子是自花传粉植物,没有性染色体与常染色体之分。纯种紫皮茄子和白皮茄子正反交,F1均为紫花,据此可以做出的判断是紫皮是显性性状,且控制茄子皮的基因位于细胞核中(或染色体上)。
(2)基于实验结果,有同学们提出果皮色形成的两种模式,如图1所示。
①能合理解释F2结果的是________ (填“模式一”或“模式二”),F2中紫皮个体的基因型应有____种。
②为验证该模式,若将F2中白色个体与F1杂交,子代的表型及比例为____________________________。
模式二
6
紫色∶绿色∶白色=2∶1∶1
解析:①若为模式一,紫色的基因型为A_B_,绿色为A_bb,白色为aa_ _,则F2中的分离比应该为紫色∶绿色∶白色=9∶3∶4;若为模式二,紫色的基因型为A_B_和A_bb,绿色为aaB_,白色为aabb,则F2中紫皮∶绿皮∶白皮=12∶3∶1,故能合理解释F2结果的是模式二。F2中紫皮个体的基因型共有6种,分别为AABB、AABb、AaBB、AaBb、AAbb、Aabb。
②若为该模式,则F2中白色个体(aabb)与F1(AaBb)杂交,子代的表型及比例为紫色∶绿色∶白色=2∶1∶1。
(3)进一步研究发现,光信号诱导花青素形成的信号通路如图2所示。据图2可知,基因可通过_____________________________,进而控制性状。当光照显著增强时,花青素含量却不会升得过高,请在图中虚线框内绘图说明其调节机制及对光照增强变化的响应。(说明:增强用“+”表示,减弱用“-”表示)。
控制酶的合成来控制代谢过程
答案:
解析:由图2可知,基因通过控制花青素合成酶的合成来控制代谢过程,间接控制生物性状。光信号可以诱导花青素形成,但当光照显著增强时,花青素含量却不会升得过高,故推测其中存在反馈抑制途径,SM2会抑制花青素合成酶基因的表达,且随光照的显著增强,该抑制过程会增强(图示见答案)。
(4)综合上述研究可知茄子果皮颜色这一性状是_____________共同作用的结果。
解析:根据上述研究可知,茄子果皮颜色是由基因和环境(如光)共同作用的结果。
基因与环境
5.(12分)(2024·珠海三模)生活在青藏高原的生物为了适应当地生存环境,除突变基因决定外,环境和基因相互作用同样发挥作用,此外部分基因启动子的甲基化可能抑制其表达。缺氧诱导因子(HIF)包括α、β两种蛋白质,HIF信号通路被认为是高原缺氧适应的关键调控机制,这一机制参与调控一系列与红细胞生成、血管新生、代谢调节等相关基因的表达。调节过程如图所示,最终激活下游基因转录。
(1)据图分析,缺氧环境PHD的活性较_____,HIF-α稳定性______ (填“不变”“升高”或“下降”)。研究者发现,从平原进入青藏高原生活较长时间后,人体氧供应能力明显增强。据图分析,原因是___________________
_______________________________________________________________________________________________________________________________________________。
低
升高
蛋白与HIF-β蛋白结合,进入细胞核内,与ARNT结合激活HRE(低氧反应
元件基因),这一机制参与调控一系列与红细胞生成、血管新生、代谢调
节等相关基因的表达
在缺氧条件下,HIF-α
解析:在常氧条件下,经过PHD的催化,HIF-α蛋白发生羟基化,使得VHL蛋白能够与之识别并结合,从而导致HIF-α蛋白降解。在缺氧条件下PHD的活性较低,HIF-α稳定性升高。在缺氧条件下,HIF-α蛋白与HIF-β蛋白结合,进入细胞核内,与ARNT结合激活HRE(低氧反应元件基因),这一机制参与调控一系列与红细胞生成、血管新生、代谢调节等相关基因的表达,从而导致人体氧供应能力明显增强。
(2)HIF信号通路的活性和稳定性也受到表观遗传的影响,有助于协调机体更好适应缺氧环境。结合图分析,藏牦牛的HIF-α的基因启动子甲基化水平可能较____,促红细胞生成素(EPO)的mRNA水平较____。
解析:藏牦牛长期生活在低氧环境中,其HIF-α的基因启动子甲基化水平可能较低,表达出较多的HIF-α蛋白,HIF-α蛋白与HIF-β蛋白结合,进入细胞核内,与ARNT结合激活HRE(低氧反应元件基因),使得促红细胞生成素(EPO)的mRNA的含量增多,促进EPO的合成,最终导致红细胞增多以适应低氧环境。
低
高
(3)研究发现,表观遗传学调节机制存在DNA甲基化修饰机制和染色体组蛋白修饰机制等。科学家为了定点改变相关基因的表达,以提高动物对缺氧环境适应能力,对上述HIF信号通路中某基因进行了靶向甲基化和去甲基化修饰。还需进一步研究_____________________________
_______________________________________(答出一点即可)。
解析:见答案。
此项操作是否会对该动物的表型
产生影响、子代出现相似表型的程度和概率习题讲评课Ⅰ 选择小题夯基提速练
(本卷每小题4分,满分48分)
1.下列关于人类在探索遗传物质实验中的说法,错误的是 ( )
A.格里菲思肺炎链球菌转化实验的检测指标有两个
B.艾弗里的实验中,向细胞提取物中添加酶利用了加法原理
C.T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验需分别对蛋白质和DNA进行同位素标记
D.探究烟草花叶病毒遗传物质的实验需要将病毒的蛋白质和RNA分离、纯化,分别侵染烟草
2.(2024·襄阳模拟)下列有关真核细胞DNA复制的叙述,错误的是 ( )
A.只发生在细胞核中
B.具有边解旋边复制的特点
C.通常发生在细胞分裂前的间期
D.需要解旋酶和DNA聚合酶的参与
3.(2024·邯郸三模)真核生物体内的DNA分子曾经一直被认为主要以线性的形式存在于细胞核中,直至1965年发现了一种存在于染色体外的环状DNA分子——染色体外环状DNA(eccDNA),如图为eccDNA的结构示意图。下列相关叙述正确的是 ( )
A.eccDNA分子的基本骨架由脱氧核糖和碱基交替连接形成
B.eccDNA分子中含C—G碱基对越多,其热稳定性就越差
C.eccDNA分子中每条链上的嘌呤碱基数等于嘧啶碱基数
D.若eccDNA分子有n个碱基对,其中T有m个,则其氢键有(3n-m)个
4.中心法则揭示了生物遗传信息传递的一般规律,如图所示。下列叙述错误的是 ( )
A.生物体的遗传信息储存在DNA或RNA的碱基序列中
B.抑制RNA聚合酶的活性会抑制细胞中②的发生
C.人体心肌细胞的细胞核内可发生过程①②,细胞质内发生过程③
D.图中所示过程均遵循碱基互补配对原则,过程③和④的配对方式相同
5.当细菌在慢生长(慢复制)时,其环形DNA从起点开始进行正常的双向复制。当进入快生长(快复制)时,细菌内DNA复制到一半以上时,在模板DNA和新合成的一半DNA这两段DNA的中间同时开始复制,与此同时,已经复制了一半以上的DNA继续完成复制过程。下列叙述错误的是 ( )
A.细菌环状DNA分子中不含游离的磷酸基团
B.营养充足时,大肠杆菌可利用快生长模式快速增殖
C.细菌快生长时其拟核DNA上最多有4处正在发生解螺旋
D.细菌慢生长、快生长过程都会形成蛋白质—DNA复合体
6.某二倍体小鼠,控制其毛色的等位基因G(黑色)、g(灰色)只位于X染色体上。受表观遗传的影响,基因G、g来自母本时不表达,且基因G、g均不表达时小鼠表型为白色。某雄性小鼠与杂合子雌性小鼠杂交,F1小鼠中出现白色、黑色两种不同的毛色。下列说法正确的是 ( )
A.来自母本的G基因与来自父本的G基因碱基序列不同
B.亲本雄性小鼠表型可能为灰色
C.亲本杂合子雌性小鼠表型为黑色
D.F1中小鼠自由交配,F2中小鼠表型黑色∶灰色∶白色=1∶1∶2
7.下图表示NAT10蛋白介导的mRNA乙酰化修饰参与癌症进展的机制,图中(+)表示促进,(-)表示抑制,下列相关叙述错误的是 ( )
A.过程①是转录,需要解旋酶、RNA聚合酶参与
B.过程②中的乙酰化修饰可以提高mRNA的稳定性
C.NAT10蛋白同时具有乙酰化催化功能及与RNA结合的活性
D.肿瘤组织中NAT10蛋白的表达水平与COL5A1蛋白的表达水平呈正相关
8.(2024·安庆模拟)下图是人体某细胞的细胞核中发生的两个过程,下列有关叙述正确的是 ( )
A.基因1进行转录,α链延伸的方向是从5'→3'
B.基因2进行复制,酶1为RNA聚合酶、酶2为DNA聚合酶
C.基因1和基因2正在发生的过程碱基配对方式相同
D.甲基化不仅抑制基因1的表达,也能抑制基因2的复制
9.青蒿素是一种脂质类药物,主要用于治疗疟疾,如图为黄花蒿产生青蒿素的代谢过程(涉及基因均为核基因)。下列相关叙述正确的是 ( )
A.若细胞中FPP合成酶基因不表达,则ADS基因也不表达
B.图示体现了基因通过控制酶的合成,直接控制生物性状
C.①②过程发生在细胞核内,但碱基互补配对的方式有差异
D.抑制SQS基因的表达是提高青蒿素产量的途径之一
10.(2024·揭阳模拟)条锈菌病毒PsV5是我国发现的一种单链RNA病毒,该病毒寄生在小麦条锈菌(专性寄生真菌)中。对PsV5的研究为更好地认识和防治小麦条锈病提供了新思路。下列相关叙述正确的是 ( )
A.条锈菌病毒PsV5和小麦条锈菌的遗传物质元素组成相同
B.条锈菌病毒PsV5的基因通常是具有遗传效应的RNA片段
C.感染PsV5病毒的小麦条锈菌会将病毒RNA遗传给子代
D.PsV5病毒和小麦条锈菌都营寄生生活,都没有独立代谢能力
11.(2024·泉州开学考试)大肠杆菌的RNA聚合酶由α、β、γ、σ等亚基组成,含有所有亚基的酶称全酶,无σ的酶称核心酶。离体实验表明:用全酶催化转录的RNA和细胞内所转录的RNA,其起始点相同,序列相同;若仅用核心酶催化转录,则模板链和起始点的选择具有随意性,往往同一段DNA的两条链都被转录。下列说法错误的是 ( )
A.σ亚基的作用可能是参与启动子的识别
B.全酶所转录的RNA上三个相邻的碱基构成一个密码子
C.核心酶可以使RNA链从5'→3'方向延伸
D.若仅用核心酶可能会因为RNA链的互补结合而影响翻译
12.核糖开关是一段具有复杂结构的RNA序列,能感受环境因素的变化而改变自身的结构和功能,从而调控基因的表达。在枯草杆菌中,有些基因的mRNA上具有SAM感受型核糖开关,其调节机制如图所示。据图分析,下列叙述正确的是 ( )
A.SAM可以抑制相关基因的翻译来调节代谢过程
B.RBS的下游区域中存在启动子,是翻译的起始位置
C.环境因素的变化可改变某些基因自身的结构和功能,进而影响该基因的表达
D.由于核糖开关分子内部存在碱基互补配对的区域,导致基因不能表达
习题讲评课Ⅰ
1.选B 格里菲思肺炎链球菌转化实验的检测指标一个是看小鼠是否死亡,另一个就是看能否从死亡的小鼠体内分离得到S型活细菌,检测指标是两个,A正确;艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验中,向细胞提取物中添加酶去除其中的某种物质,利用了减法原理,B错误;T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验需分别对蛋白质和DNA进行同位素标记,C正确;探究烟草花叶病毒遗传物质的实验需要将病毒的蛋白质和RNA分离、纯化,分别侵染烟草,D正确。
2.选A 真核细胞DNA复制的主要场所在细胞核,线粒体和叶绿体中也能进行DNA复制,A错误。
3.选D eccDNA分子的基本骨架由脱氧核糖和磷酸交替连接形成,A错误;热稳定性与氢键数有关,C与G之间有三个氢键,A与T之间为两个氢键,eccDNA分子中含C—G碱基对越多,其热稳定性就越强,B错误;eccDNA分子中每条链上的嘌呤碱基数与嘧啶碱基数不一定相等,但由于双链之间通过碱基互补配对,故eccDNA分子中嘌呤碱基数与嘧啶碱基数一定相等,C错误;若eccDNA分子有n个碱基对,其中T有m个,则G和C有(2n-2m)个,G=C=n-m,A与T之间有两个氢键相连,C与G之间有三个氢键相连,故该DNA分子中共有氢键3(n-m)+2m=(3n-m)个,D正确。
4.选C 生物体的遗传信息储存在DNA或RNA的碱基序列中,A正确。②表示转录,该过程需要RNA聚合酶的参与,故抑制RNA聚合酶的活性会抑制细胞中②的发生,B正确。人体的心肌细胞是高度分化的细胞,不能进行细胞分裂,但能进行基因的表达(转录和翻译),故人体心肌细胞的细胞核内能发生过程②,C错误。③表示翻译,会发生mRNA的密码子和tRNA上的反密码子间的碱基互补配对;④表示RNA的复制,也会发生碱基互补配对,二者的配对方式相同,即都包括:A—U、U—A、G—C、C—G,D正确。
5.选C 细菌环状DNA分子中不含游离的磷酸基团,A正确;DNA复制需要能量,当营养充足时,大肠杆菌可利用快生长模式,快速复制DNA,使大肠杆菌快速增殖,B正确;由题干信息可知,当进入快生长(快复制)时,细菌内DNA复制到一半以上时,在模板DNA和新合成的一半DNA这两段DNA的中间同时开始复制,与此同时,已经复制了一半以上的DNA继续完成复制过程,由于细菌DNA为双向复制,所以细菌快生长时其拟核DNA上最多有6处正在发生解螺旋,C错误;DNA的复制需要酶的参与,所以细菌慢生长、快生长过程都会形成蛋白质—DNA复合体,D正确。
6.选D 基因G、g来自母本时不表达,且基因G、g均不表达时小鼠表型为白色,而来自父本时无影响,该现象受表观遗传的影响,则来自母本的G基因与来自父本的G基因的碱基序列相同,A错误;亲本雄性小鼠的X染色体来自母本,所以亲本雄性小鼠表型为白色,B错误;亲本杂合子雌性小鼠的基因型为XGXg,若其中的XG来自母本,则该雌性小鼠的表型为灰色,若其中的Xg来自母本,则该雌性小鼠的表型为黑色,C错误;由题意推测亲本雄性小鼠的基因型为XGY,雌性小鼠的基因型为XGXg,F1小鼠的基因型及其比例为XGXG∶XGXg∶XGY∶XgY=1∶1∶1∶1,产生的雌配子为3/4XG、1/4Xg,产生的雄配子为1/4XG、1/4Xg、1/2Y,基因G、g来自母本时不表达,所以F1中小鼠自由交配,F2中小鼠表型黑色∶灰色∶白色=1∶1∶2,D正确。
7.选A 过程①是转录,转录不需要解旋酶,但需要RNA聚合酶,A错误;在NAT10蛋白介导下进行了乙酰化修饰,乙酰化修饰后的mRNA指导了COL5A1蛋白的合成,未被NAT10蛋白介导修饰的mRNA会被降解,所以过程②中的乙酰化修饰可以提高mRNA的稳定性,B正确;图中COL5A1基因转录形成的mRNA,有的在NAT10蛋白介导下进行了乙酰化修饰,乙酰化修饰后的mRNA指导了COL5A1蛋白的合成,由此可知,NAT10蛋白同时具有乙酰化催化功能及与RNA结合的活性,C正确;由题图可知,在NAT10蛋白介导下被乙酰化修饰的COL5A1基因转录形成的mRNA可以指导COL5A1蛋白的合成,而未被修饰的COL5A1基因转录形成的mRNA会被降解,而且COL5A1蛋白促进了胃癌细胞的转化与转移,因此在肿瘤组织中,NAT10蛋白的表达水平与COL5A1蛋白的表达水平呈正相关,D正确。
8.选A 无论转录还是复制,核苷酸延伸的方向都是从5'→3',A正确;基因2进行复制,酶1为解旋酶、酶2为DNA聚合酶,B错误;基因1正在进行转录,基因2正在进行复制,转录过程存在A—U配对,复制过程无A—U配对,C错误;甲基化抑制基因表达,不抑制基因的复制,D错误。
9.选D 基因是相对独立的,若细胞中FPP合成酶基因不表达,不能确定ADS基因是否可以表达,A错误;图示体现了基因通过控制酶的合成控制代谢过程,从而间接控制生物性状,B错误;①表示转录,发生在细胞核内,②表示翻译,发生在细胞质的核糖体上,转录和翻译的碱基互补配对方式有差异,其中转录特有T—A,翻译特有U—A,C错误;据题图分析,抑制SQS基因的表达可以减少中间产物FPP转化为其他萜类化合物,从而更多地转化为青蒿素,D正确。
10.选A 条锈菌病毒PsV5是一种单链RNA病毒,其遗传物质是RNA,小麦条锈菌的遗传物质是DNA,DNA和RNA的元素组成相同,A正确;条锈菌病毒PsV5的遗传物质是RNA,因此,该病毒的基因是具有遗传效应的RNA片段,B错误;感染PsV5病毒的小麦条锈菌不会将病毒RNA遗传给子代,C错误;PsV5病毒和小麦条锈菌都营寄生生活,但小麦条锈菌具有独立代谢能力,D错误。
11.选B 据题干信息“含有所有亚基的酶称全酶,无σ的酶称核心酶”“用全酶催化转录的RNA和细胞内所转录的RNA,其起始点相同,序列相同;仅用核心酶催化转录,则模板链和起始点的选择具有随意性”可知,σ亚基的作用可能是参与启动子的识别,A正确;RNA分为mRNA、rRNA和tRNA,全酶所转录的mRNA上每3个相邻的碱基决定1个氨基酸,每3个这样的碱基叫作1个密码子,B错误;由于磷酸二酯键的形成是有方向的,RNA聚合酶催化转录过程中,游离的核糖核苷酸连接在RNA链的3'端,可见核心酶可以使RNA链从5'→3'方向延伸,C正确;仅用核心酶催化转录,则模板链和起始点的选择具有随意性,往往同一段DNA的两条链都被转录,可见若仅用核心酶可能会因为RNA链的互补结合而影响翻译,D正确。
12.选A SAM是mRNA上的感受型核糖开关,RBS区是核糖体结合的位点,与翻译过程有关,由题图可知,SAM可以使RBS区段形成双链而不能与核糖体结合来抑制相关基因的翻译进而调节代谢过程,A正确;启动子是DNA中与RNA聚合酶识别并结合的区域,而RBS为mRNA上的核糖体结合位点,mRNA上不存在启动子,B错误;由题干信息可知,环境因素变化不是改变基因的结构和功能,而是改变核糖开关的结构和功能,进而影响基因的翻译过程,C错误;由题图可知,核糖开关无论开或关均存在双链区域,故基因不能表达的原因并不是核糖开关分子内部存在碱基互补配对的区域,D错误。
4 / 4习题讲评课Ⅱ 主观大题应用融通练(拍照上传,现场评卷)
(本卷共5题,满分60分)
一、基本题点考法训练
1.(13分)洋葱根尖分生区细胞的遗传信息的传递和表达过程如图所示,图中字母a~g表示物质,序号①~③表示过程。回答下列问题:
(1)过程①表示DNA复制,发生的主要场所是 ,该过程以a链和d链为模板,分别按照碱基互补配对合成子链(b链和c链),体现了DNA复制的 特点。复制过程中a链中的A(腺嘌呤)与b链中的 互补配对。
(2)过程②表示 ,需要 酶参与催化反应过程。已知模板链(e链)的部分碱基序列为3'-CAATTG-5',则f链中相对应区域的碱基序列为 。过程②完成后,形成的f链长度 (填“长于”“等于”或“短于”)模板链(e链)的总长度。
(3)过程③中核糖体结合g链开始翻译的位置靠近 (填“A端”或“B端”),一条g链结合多个核糖体的意义是
。经检测,多肽链的第2、10、35位置都是丙氨酸,但g链上对应的碱基序列不完全相同,该现象可以得出的结论是 。
2.(9分)脑源性神经营养因子(BDNF)是由两条肽链构成,能够促进和维持中枢神经系统正常的生长发育。若BDNF基因表达受阻则会导致精神分裂症的发生。图1为BDNF基因表达及调控过程,图2为细胞中的某物质结构示意图,图3代表细胞中的某生理活动。请据图回答下列问题:
(1)图1中过程乙需要以 为原料。图2中tRNA的功能是 。图3所示过程中酶X在DNA上的移动方向是 (填“从左到右”或“从右到左”)。
(2)miRNA是一类在人体内广泛分布的内源性非编码RNA,长度为19~25个核苷酸,能特异性调控相应基因的表达。如图1中的miRNA 195基因表达产物 能调控BDNF基因的表达,因此精神分裂症患者与正常人相比BDNF含量 。下列关于miRNA的叙述正确的是 。
A.miRNA由相应的RNA复制产生
B.miRNA可通过核孔转移至细胞质,发挥作用
C.miRNA基因在转录时需要解旋酶与RNA聚合酶参与
D.翻译是核糖体沿着miRNA移动,从起始密码子开始,读到终止密码子结束
3.(13分)(2024·连云港模拟)表观遗传通过调控基因表达进而影响性状。多种类型的肿瘤研究中发现表观遗传调控异常可导致肿瘤发生,如DNA甲基化异常、组蛋白修饰异常和非编码RNA(如miRNA)调控异常等因素。据图分析回答下列问题:
(1)组蛋白修饰乙酰化和去乙酰化是染色体结构调节的重要机制之一。组蛋白乙酰化通常使染色体结构松弛,有利于 识别并结合在启动子部位,进行转录;而当 的活性过高时,染色质处于紧密状态,从而 相关基因的表达。
(2)miRNA通过 方式与靶向mRNA的序列结合,在 (填“转录前”“转录后”或“翻译后”)抑制基因的表达,减少蛋白质的合成。
(3)在研究肿瘤发生机制时发现,基因的 区域高度甲基化则可能导致 的表达被抑制,或原癌基因和抑癌基因中发生多次 ,都可引起肿瘤的发生。
(4)DNA甲基化通常发生胞嘧啶的碳原子上,该过程 (填“改变了”或“未改变”)生物体的遗传信息。研究DNA甲基化转移酶抑制剂,促进有关基因的表达,是癌症治疗药物开发的主要思路,生物药阿扎胞苷属于胞嘧啶类似物,可替代DNA复制过程中的胞嘧啶脱氧核苷酸,推测其可以治疗肿瘤的原因:
。
二、新情境问题强化训练
4.(13分)(2024·广州三模)茄子是自花传粉植物,其果皮颜色由两对独立遗传的等位基因(相关基因用A/a、B/b表示)控制,研究人员用纯种紫皮茄子与白皮茄子进行正反交,F1均为紫皮,F1自交,F2中紫皮∶绿皮∶白皮=12∶3∶1。据此回答问题。
(1)根据正反交的结果判断,控制茄子果皮颜色的基因位于 。
(2)基于实验结果,有同学们提出果皮色形成的两种模式,如图1所示。
①能合理解释F2结果的是 (填“模式一”或“模式二”),F2中紫皮个体的基因型应有 种。
②为验证该模式,若将F2中白色个体与F1杂交,子代的表型及比例为 。
(3)进一步研究发现,光信号诱导花青素形成的信号通路如图2所示。据图2可知,基因可通过 ,进而控制性状。当光照显著增强时,花青素含量却不会升得过高,请在图中虚线框内绘图说明其调节机制及对光照增强变化的响应。(说明:增强用“+”表示,减弱用“-”表示)。
(4)综合上述研究可知茄子果皮颜色这一性状是 共同作用的结果。
5.(12分)(2024·珠海三模)生活在青藏高原的生物为了适应当地生存环境,除突变基因决定外,环境和基因相互作用同样发挥作用,此外部分基因启动子的甲基化可能抑制其表达。缺氧诱导因子(HIF)包括α、β两种蛋白质,HIF信号通路被认为是高原缺氧适应的关键调控机制,这一机制参与调控一系列与红细胞生成、血管新生、代谢调节等相关基因的表达。调节过程如图所示,最终激活下游基因转录。
(1)据图分析,缺氧环境PHD的活性较 ,HIF α稳定性 (填“不变”“升高”或“下降”)。研究者发现,从平原进入青藏高原生活较长时间后,人体氧供应能力明显增强。据图分析,原因是
。
(2)HIF信号通路的活性和稳定性也受到表观遗传的影响,有助于协调机体更好适应缺氧环境。结合图分析,藏牦牛的HIF α的基因启动子甲基化水平可能较 ,促红细胞生成素(EPO)的mRNA水平较 。
(3)研究发现,表观遗传学调节机制存在DNA甲基化修饰机制和染色体组蛋白修饰机制等。科学家为了定点改变相关基因的表达,以提高动物对缺氧环境适应能力,对上述HIF信号通路中某基因进行了靶向甲基化和去甲基化修饰。还需进一步研究
(答出一点即可)。
习题讲评课Ⅱ
1.(1)细胞核 半保留复制,遵循碱基互补配对 T(胸腺嘧啶)
(2)转录 RNA聚合 5'-GUUAAC-3' 短于 (3)A端 少量的mRNA分子就可以迅速合成大量的蛋白质 有些氨基酸可以由多种密码子决定(密码子具有简并性)
2.解析:(1)图1中过程乙为翻译,需要以氨基酸为原料。图2中tRNA能携带特定氨基酸并识别mRNA中的密码子,是转运氨基酸的工具。图3所示过程中酶X是RNA聚合酶,根据右侧形成的RNA链可知,酶X在DNA上的移动方向是从右到左。
(2)图1中的miRNA-195基因表达产物miRNA-195可与BDNF基因转录形成的mRNA互补形成双链,使BDNF基因转录产生的mRNA无法与核糖体结合,抑制BDNF基因表达。BDNF基因表达受阻,则会导致精神分裂症的发生,因此精神分裂症患者与正常人相比,BDNF含量少。据图1可知,miRNA由相应的基因转录产生,A错误;miRNA属于大分子,可通过核孔转移至细胞质,发挥作用,B正确;miRNA基因在转录时需要RNA聚合酶参与,不需要解旋酶,C错误;翻译是核糖体沿着mRNA移动,从起始密码子开始,读到终止密码子结束,miRNA不能作为翻译的模板,D错误。故选B。
答案:(1)氨基酸 携带特定氨基酸并识别mRNA中的密码子
从右到左 (2)miRNA-195 少 B
3.解析:(1)组蛋白乙酰化通常使染色体结构松弛,有利于RNA聚合酶与基因的启动子部位结合,启动转录;组蛋白去乙酰化酶活性过高时,DNA与蛋白质结合紧密,染色质处于紧密状态,抑制基因的表达。
(2)miRNA与靶向mRNA之间能进行碱基互补配对;mRNA是转录后的产物,转录的产物与miRNA结合,在翻译前抑制翻译过程。
(3)启动子与RNA聚合酶结合启动转录,若基因的启动子区域高度甲基化,会导致抑癌基因转录受抑制,从而抑制抑癌基因的表达;原癌基因与抑癌基因均与癌变相关,而癌变是多个突变基因的累积,因此原癌基因和抑癌基因中发生多次基因突变也可引起肿瘤的发生。
(4)DNA甲基化通常发生在胞嘧啶的碳原子上,未改变基因的碱基序列,因此未改变生物体的遗传信息;生物药阿扎胞苷属于胞嘧啶类似物,可替代DNA复制过程中的胞嘧啶脱氧核苷酸,阿扎胞苷可能降低DNA接受甲基的能力,又抑制DNA甲基化转移酶活性,从而可以治疗肿瘤。
答案:(1)RNA聚合酶 组蛋白去乙酰化酶 抑制 (2)碱基互补配对 转录后 (3)启动子 抑癌基因 基因突变(碱基的替换、增添或缺失) (4)未改变 降低DNA接受甲基的能力,又抑制DNA甲基化转移酶活性
4.解析:(1)茄子是自花传粉植物,没有性染色体与常染色体之分。纯种紫皮茄子和白皮茄子正反交,F1均为紫花,据此可以做出的判断是紫皮是显性性状,且控制茄子皮的基因位于细胞核中(或染色体上)。
(2)①若为模式一,紫色的基因型为A_B_,绿色为A_bb,白色为aa_ _,则F2中的分离比应该为紫色∶绿色∶白色=9∶3∶4;若为模式二,紫色的基因型为A_B_和A_bb,绿色为aaB_,白色为aabb,则F2中紫皮∶绿皮∶白皮=12∶3∶1,故能合理解释F2结果的是模式二。F2中紫皮个体的基因型共有6种,分别为AABB、AABb、AaBB、AaBb、AAbb、Aabb。
②若为该模式,则F2中白色个体(aabb)与F1(AaBb)杂交,子代的表型及比例为紫色∶绿色∶白色=2∶1∶1。
(3)由图2可知,基因通过控制花青素合成酶的合成来控制代谢过程,间接控制生物性状。光信号可以诱导花青素形成,但当光照显著增强时,花青素含量却不会升得过高,故推测其中存在反馈抑制途径,SM2会抑制花青素合成酶基因的表达,且随光照的显著增强,该抑制过程会增强(图示见答案)。
(4)根据上述研究可知,茄子果皮颜色是由基因和环境(如光)共同作用的结果。
答案:(1)细胞核(或染色体) (2)①模式二 6 ②紫色∶绿色∶白色=2∶1∶1 (3)控制酶的合成来控制代谢过程 (4)基因与环境
5.解析:(1)在常氧条件下,经过PHD的催化,HIF-α蛋白发生羟基化,使得VHL蛋白能够与之识别并结合,从而导致HIF-α蛋白降解。在缺氧条件下PHD的活性较低,HIF-α稳定性升高。在缺氧条件下,HIF-α蛋白与HIF-β蛋白结合,进入细胞核内,与ARNT结合激活HRE(低氧反应元件基因),这一机制参与调控一系列与红细胞生成、血管新生、代谢调节等相关基因的表达,从而导致人体氧供应能力明显增强。
(2)藏牦牛长期生活在低氧环境中,其HIF-α的基因启动子甲基化水平可能较低,表达出较多的HIF-α蛋白,HIF-α蛋白与HIF-β蛋白结合,进入细胞核内,与ARNT结合激活HRE(低氧反应元件基因),使得促红细胞生成素(EPO)的mRNA的含量增多,促进EPO的合成,最终导致红细胞增多以适应低氧环境。
(3)见答案。
答案:(1)低 升高 在缺氧条件下,HIF-α蛋白与HIF-β蛋白结合,进入细胞核内,与ARNT结合激活HRE(低氧反应元件基因),这一机制参与调控一系列与红细胞生成、血管新生、代谢调节等相关基因的表达 (2)低 高 (3)此项操作是否会对该动物的表型产生影响、子代出现相似表型的程度和概率
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