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2023北京高考总复习生物 专题十 遗传的分子基础（试题word）
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这是一份2023北京高考总复习生物 专题十 遗传的分子基础（试题word），共24页。
专题十 遗传的分子基础
高频考点
考点一 人类对遗传物质的探索
该考点主要考查对课本内容的识记与理解,包括肺炎链球菌体内/外转化实验、T2噬菌体侵染大肠杆菌实验、烟草花叶病毒侵染烟草的实验等内容,要求考生掌握并灵活运用各实验原理,明确人类对遗传物质的探索历程。
基础
1.(2022广东,5,2分)下列关于遗传学史上重要探究活动的叙述,错误的是( )
A.孟德尔用统计学方法分析实验结果发现了遗传规律
B.摩尔根等基于性状与性别的关联证明基因在染色体上
C.赫尔希和蔡斯用对比实验证明DNA是遗传物质
D.沃森和克里克用DNA衍射图谱得出碱基配对方式
答案 D
2.(2022湖南,2,2分)T2噬菌体侵染大肠杆菌的过程中,下列哪一项不会发生( )
A.新的噬菌体DNA合成
B.新的噬菌体蛋白质外壳合成
C.噬菌体在自身RNA聚合酶作用下转录出RNA
D.合成的噬菌体RNA与大肠杆菌的核糖体结合
答案 C
3.(2019浙江4月选考,20,2分)为研究R型肺炎双(链)球菌转化为S型肺炎双(链)球菌的转化物质是DNA还是蛋白质,进行了肺炎双(链)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(链)球菌的主要遗传物质是DNA
答案 C
4.(2017浙江11月选考,17,2分)T2(T2)噬菌体侵染细菌的实验证明了DNA是遗传物质。下列关于该实验的叙述,正确的是 ( )
A.T2(T2)噬菌体内可以合成mRNA
B.搅拌的目的是使T2(T2)噬菌体与细菌充分混合
C.T2(T2)噬菌体与细菌混合培养的时间越长,实验效果越好
D.T2(T2)噬菌体侵染细菌后,产生许多遗传信息相同的子代噬菌体
答案 D
重难
5.(2019江苏,3,2分)赫尔希和蔡斯的T2(T2)噬菌体侵染大肠杆菌实验证实了DNA是遗传物质,下列关于该实验的叙述正确的是( )
A.实验中可用15N代替32P标记DNA
B.噬菌体外壳蛋白是大肠杆菌编码的
C.噬菌体DNA的合成原料来自大肠杆菌
D.实验证明了大肠杆菌的遗传物质是DNA
答案 C
6.(2020浙江1月选考,23,2分)某研究小组用放射性同位素32P、35S分别标记T2(T2)噬菌体,然后将大肠杆菌和被标记的噬菌体置于培养液中培养,如图所示。一段时间后,分别进行搅拌、离心,并检测沉淀物和悬浮液中的放射性。下列分析错误的是( )
A.甲组的悬浮液含极少量32P标记的噬菌体DNA,但不产生含32P的子代噬菌体
B.甲组被感染的细菌内含有32P标记的噬菌体DNA,也可产生不含32P的子代噬菌体
C.乙组的悬浮液含极少量35S标记的噬菌体蛋白质,也可产生含35S的子代噬菌体
D.乙组被感染的细菌内不含35S标记的噬菌体蛋白质,也不产生含35S的子代噬菌体
答案 C
7.(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(T2)噬菌体侵染细菌实验中,用32P标记的T2(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(链)球菌活体细菌转化实验中,R型肺炎双(链)球菌转化为S型菌是基因突变的结果
C.肺炎双(链)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
8.(2022海南,13,3分)某团队从如表①~④实验组中选择两组,模拟T2噬菌体侵染大肠杆菌实验,验证DNA是遗传物质。结果显示:第一组实验检测到放射性物质主要分布在沉淀物中,第二组实验检测到放射性物质主要分布在上清液中。该团队选择的第一、二组实验分别是( )
材料及标记
实验组
T2噬菌体
大肠杆菌
①
未标记
15N标记
②
32P标记
35S标记
③
3H标记
未标记
④
35S标记
未标记
A.①和④ B.②和③ C.②和④ D.④和③
答案 C
9.(2022海南,11,3分)科学家曾提出DNA复制方式的三种假说:全保留复制、半保留复制和分散复制(图1)。对此假说,科学家以大肠杆菌为实验材料,进行了如下实验(图2):
图1
图2
下列有关叙述正确的是( )
A.第一代细菌DNA离心后,试管中出现1条中带,说明DNA复制方式一定是半保留复制
B.第二代细菌DNA离心后,试管中出现1条中带和1条轻带,说明DNA复制方式一定是全保留复制
C.结合第一代和第二代细菌DNA的离心结果,说明DNA复制方式一定是分散复制
D.若DNA复制方式是半保留复制,继续培养至第三代,细菌DNA离心后试管中会出现1条中带和1条轻带
答案 D
考点二 DNA的结构与复制
该考点主要考查DNA结构的探索历程、DNA的结构、DNA复制方式的探究实验、DNA复制过程及相关计算等内容。
基础
1.(2020北京石景山一模,6)在进行DNA分子模型的搭建过程中,能体现DNA分子多样性的做法是( )
A.用不同形状的塑料片表示不同碱基
B.搭建多个随机选用碱基对的DNA分子
C.改变磷酸和脱氧核糖之间的连接方式
D.遵循碱基互补配对原则
答案 B
2.(2022广东,12,2分)λ噬菌体的线性双链DNA两端各有一段单链序列。这种噬菌体在侵染大肠杆菌后其DNA会自连环化(如图),该线性分子两端能够相连的主要原因是( )
A.单链序列脱氧核苷酸数量相等
B.分子骨架同为脱氧核糖与磷酸
C.单链序列的碱基能够互补配对
D.自连环化后两条单链方向相同
答案 C
3.(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
重难
4.(2021北京海淀二模,9)真核细胞的DNA分子复制时可观察到多个复制泡(如图所示)。结合所学知识分析,下列叙述不正确的是( )
A.真核细胞DNA是多起点复制
B.复制起始时间越晚,复制泡越大
C.这种复制方式提高了复制效率
D.DNA分子复制时需要解旋
答案 B
5.(2020北京三月适应性考试,6)大肠杆菌拟核DNA是环状DNA分子。将无放射性标记的大肠杆菌,置于含3H标记的dTTP的培养液中培养,使新合成的DNA链中的脱氧胸苷均被3H标记。在第二次复制未完成时将DNA复制阻断,结果如图所示。
下列对此实验的理解错误的是( )
A.DNA复制过程中,双链会局部解旋
B.Ⅰ所示的DNA链被3H标记
C.双链DNA复制仅以一条链作为模板
D.DNA复制方式是半保留复制
答案 C
综合
6.(2014福建理综,5,6分)STR是DNA分子上以2~6个核苷酸为单元重复排列而成的片段,单元的重复次数在不同个体间存在差异。现已筛选出一系列不同位点的STR用作亲子鉴定,如7号染色体有一个STR位点以“GATA”为单元,重复7~14次;X染色体有一个STR位点以“ATAG”为单元,重复11~15次。某女性7号染色体和X染色体DNA的上述STR位点如图所示。下列叙述错误的是( )
A.筛选出用于亲子鉴定的STR应具有不易发生变异的特点
B.为保证亲子鉴定的准确率,应选择足够数量不同位点的STR进行检测
C.有丝分裂时,图中(GATA)8和(GATA)14分别分配到两个子细胞
D.该女性的儿子X染色体含有图中(ATAG)13的概率是12
答案 C
考点三 基因的表达
该考点主要考查基因通常是有遗传效应的DNA片段、转录、翻译、中心法则(不同生物的遗传信息传递过程)等内容,转录和翻译的过程常结合蛋白质的结构与功能、细胞器、基因突变等内容进行考查。
基础
1.(2017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
2.(2020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
重难
3.(2022湖南,14,4分)(不定项)大肠杆菌核糖体蛋白与rRNA分子亲和力较强,二者组装成核糖体。当细胞中缺乏足够的rRNA分子时,核糖体蛋白可通过结合到自身mRNA分子上的核糖体结合位点而产生翻译抑制。下列叙述错误的是( )
A.一个核糖体蛋白的mRNA分子上可相继结合多个核糖体,同时合成多条肽链
B.细胞中有足够的rRNA分子时,核糖体蛋白通常不会结合自身mRNA分子
C.核糖体蛋白对自身mRNA翻译的抑制维持了rRNA和核糖体蛋白数量上的平衡
D.编码该核糖体蛋白的基因转录完成后,mRNA才能与核糖体结合进行翻译
答案 D
综合
4.(2016浙江4月选考,24,2分)遗传信息的传递过程如图所示,其中①~④表示四种不同的物质。下列叙述错误的是( )
A.①复制时,2条链均可作为模板链
B.形成②时,需沿整条DNA长链进行
C.密码子CUU编码③所携带的氨基酸
D.②上可同时结合多个核糖体形成多条④
答案 B
5.(2020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
考点四 基因表达与性状的关系
该考点要求学生深刻理解分子水平对个体性状的影响,包括基因对性状的控制方式、基因的选择性表达与细胞分化等内容,通常会以某生物的某一具体性状为情境进行考查,常见的题型为选择题、信号通路类实验题或材料分析题等。
基础
1.(2016上海,29,2分)从同一个体的浆细胞(L)和胰岛B细胞(P)分别提取它们的全部mRNA(L- mRNA和P- mRNA),并以此为模板在逆转录酶的催化下合成相应的单链DNA(L-cDNA和P-cDNA)。其中,能与L-cDNA互补的P- mRNA以及不能与P-cDNA互补的L- mRNA分别含有编码( )
①核糖体蛋白的mRNA ②胰岛素的mRNA
③抗体蛋白的mRNA ④血红蛋白的mRNA
A.①③ B.①④ C.②③ D.②④
答案 A
2.(2021北京海淀一模,9)视网膜神经节细胞(RGC)可把视觉信号从眼睛传向大脑。DNA甲基化是在相关酶的作用下将甲基选择性地添加到DNA上。随年龄增长,DNA甲基化水平升高,使RGC受损后不可恢复,视力下降。科学家将OCT、SOX和KLF三个基因导入成年小鼠的RGC中,改变该成年小鼠DNA甲基化水平,使受损后的RGC能长出新的轴突。下列相关分析不合理的是( )
A.在视觉形成中RGC属于神经中枢
B.DNA的甲基化水平会影响细胞中基因的表达
C.DNA甲基化不改变DNA的碱基排列顺序
D.自然状态下干细胞分化为RGC的过程不可逆
答案 A
重难
3.(2022湖北,6,2分)BMI1基因具有维持红系祖细胞分化为成熟红细胞的能力。体外培养实验表明,随着红系祖细胞分化为成熟红细胞,BMI1基因表达量迅速下降。在该基因过量表达的情况下,一段时间后成熟红细胞的数量是正常情况下的1012倍。根据以上研究结果,下列叙述错误的是( )
A.红系祖细胞可以无限增殖分化为成熟红细胞
B.BMI1基因的产物可能促进红系祖细胞的体外增殖
C.该研究可为解决临床医疗血源不足的问题提供思路
D.红系祖细胞分化为成熟红细胞与BMI1基因表达量有关
答案 A
4.(2021北京朝阳期中,9)果蝇的tra基因转录产生的前体信使RNA在不同条件下可以进行选择性地加工,从而产生不同的最终转录产物。下列相关叙述错误的是( )
A.tra基因转录产生的RNA经加工后的碱基序列可能不同
B.RNA通过选择性加工,可以使tra基因表达出不同的蛋白质
C.这一过程可以使tra基因在不同条件下控制的性状不同
D.最终转录产物不同的原因是tra基因的两条链均作模板
答案 D
5.(2020北京海淀期中,18)氧气感应机制使细胞能够调节新陈代谢以适应低氧水平,细胞中低氧调节基因表达调控的机理如图所示。下列相关分析,不正确的是( )
A.低氧调节基因转录受H蛋白和A蛋白复合物的调控
B.氧含量正常时,进入细胞核中的H蛋白量较少
C.V蛋白功能丧失会导致低氧调节基因表达降低
D.H蛋白的氧依赖性降解从分子水平调控了基因表达
答案 C
综合
6.(2021北京海淀期末,9)SLC基因编码锰转运蛋白。研究发现该基因作为转录模板的这一条DNA链中的碱基序列由CGT变为TGT,导致所编码蛋白中的丙氨酸突变为苏氨酸,使组织中锰元素严重缺乏,引发炎性肠病等多种疾病。下列相关分析不正确的是( )
A.推测患者SLC基因内部发生了碱基的替换
B.SLC基因突变导致其所编码的蛋白质功能改变
C.突变的SLC基因相应mRNA中的变化为CGU→UGU
D.识别并转运丙氨酸和苏氨酸的tRNA不同
答案 C
易混易错
易混
1.不同生物的遗传物质(2020北京平谷一模,7)下列关于遗传物质的叙述正确的是( )
A.T2噬菌体侵染大肠杆菌实验证明DNA是主要遗传物质
B.孟德尔的豌豆杂交实验证明遗传物质是DNA
C.原核生物的遗传物质是DNA或RNA
D.有些病毒的遗传物质是RNA
答案 D
2.不同生物的基因表达(2020浙江嘉兴测试,10)如图是与核基因S的表达有关的过程。相关叙述错误的是( )
A.过程①为转录,需要RNA聚合酶的催化
B.过程②为前体mRNA的加工,在细胞核中进行
C.过程③中多个核糖体同时参与同一条肽链的合成
D.过程⑤可防止异常蛋白的产生
答案 C
3.不同生物的基因表达(2018浙江11月选考,23,2分)下列关于洋葱根尖细胞遗传信息转录过程的叙述,正确的是( )
A.一个DNA可转录出多个不同类型的RNA
B.以完全解开螺旋的一条脱氧核苷酸链为模板
C.转录终止时成熟的RNA从模板链上脱离下来
D.可发生在该细胞的细胞核、线粒体和叶绿体中
答案 A
4.不同生物的基因表达(2020北京门头沟一模,6)某生物基因表达过程如图所示。下列叙述与该图相符的是( )
A.在RNA聚合酶作用下DNA双螺旋解开 B.DNA-RNA杂交区域中A应与T配对
C.mRNA翻译只能得到一条肽链 D.该过程发生在真核细胞中
答案 A
5.启动子、终止子与起始密码子、终止密码子(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
情境应用
简单情境
1.基因沉默(2022北京东城一模,7)研究人员在线虫细胞中发现了一种只由21个核苷酸组成的RNA,命名为lin4。lin4本身不能指导蛋白质的合成,但是可以结合在M基因转录出的mRNA上,抑制M蛋白的合成。下列相关说法正确的是( )
A.lin4中碱基的数量关系满足A+G=C+U
B.lin4与M基因的mRNA存在碱基互补的序列
C.lin4通过抑制M基因的转录过程,进而抑制M蛋白的合成
D.若lin4的基因发生突变,则细胞中M蛋白的含量将会下降
答案 B
2.表观遗传(2022北京朝阳一模,7)蜜蜂的幼虫取食蜂王浆发育成蜂王,取食花粉和花蜜则发育成工蜂。DNMT3蛋白是一种DNA甲基化转移酶,能使DNA某些区域甲基化(如图)。敲除DNMT3基因后,蜜蜂幼虫将发育成蜂王,与取食蜂王浆有相同效果。下列有关叙述错误的是( )
A.胞嘧啶和5'-甲基胞嘧啶在DNA分子中均可与鸟嘌呤配对
B.DNA甲基化的本质是基因突变,从而导致性状发生改变
C.蜂王浆可能会使蜜蜂细胞中DNMT3基因的表达水平下降
D.DNA甲基化可能干扰了RNA聚合酶结合DNA相关区域
答案 B
陌生情境
3.组蛋白乙酰化和转录因子对生物生命活动的调控(2022北京东城一模,20)冷驯化指植物经过不致死低温短时间处理后,可以获得更强的抗冷能力。为阐明植物对低温响应的分子机制,科研工作者利用拟南芥展开了相关研究。
(1)在冷驯化过程中,植物感受低温信号后会启动相关冷响应基因(COR基因)的表达以提高冷冻耐受性。CBF蛋白可以结合在COR基因的启动子上,调控COR基因的 过程。研究结果显示,CBF蛋白过表达可导致冷冻耐受性增强,而CBF基因缺失突变体表现为对冷冻敏感,以上信息表明CBF蛋白 。
(2)染色体主要由 和组蛋白组成。组蛋白乙酰化使染色质区域结构变得松散,有利于相关蛋白与某些基因的启动子结合,增强基因的表达水平。组蛋白去乙酰化酶(D)可以去除乙酰基团。已有实验证实,S蛋白能够直接与D相互作用。检测野生型、S缺失突变体和D缺失突变体植株在低温下的生长状况(如表),实验结果表明S蛋白和D分别能够 植株的冷冻耐受性。
22 ℃
-4 ℃
-6 ℃
-8 ℃
-10 ℃
野生型
++++
++++
+++
++
S缺失突变体
++++
++++
+
D缺失突变体
++++
++++
+++
+++
++
注:“+”的数量表示植株中绿叶的数量
(3)科研人员对0 ℃处理后的野生型和三种突变体植株进行了检测,结果如图。此结果支持S蛋白与D在同一通路,且S蛋白通过影响D的作用提高了COR基因启动子区域乙酰化水平这一推测,做出此判断的理由是 。
(4)为进一步研究S蛋白对D的具体作用,科研人员检测了施加蛋白质合成抑制剂条件下野生型和S缺失突变体植株中D的含量,实验结果如下图。
请综合上述实验结果阐述CBF蛋白、D和S蛋白调控拟南芥冷冻耐受的分子机制。
答案 (1)转录 通过促进COR基因转录来增强拟南芥的冷冻耐受性 (2)DNA 提高、降低 (3)3组乙酰化水平低于1组,说明S蛋白可提高COR基因启动子区域组蛋白乙酰化水平;4组与2组的乙酰化水平无显著差异,说明在D缺失时有无S蛋白对乙酰化水平无显著影响,由此可推知S蛋白需要通过影响D的作用提高COR基因启动子区域组蛋白乙酰化水平 (4)在冷处理条件下,S蛋白促进D的降解,导致COR基因启动子区域乙酰化水平上升,该区域的染色质松散,CBF蛋白更容易结合COR基因的启动子,促进COR基因表达,增强拟南芥的冷冻耐受性。
复杂情境
4.密码子的简并性及物种对密码子的偏好(2022北京东城一模,12)为提高转基因抗虫棉的抗性,我国科学家通过基因改造,采用了植物偏好的密码子,大大提高了棉花细胞中抗虫蛋白的表达量,如将天冬氨酸的密码子GAU改为了GAC。此过程发生的变化有( )
A.抗虫蛋白的空间结构发生改变
B.抗虫基因转录的mRNA含量增加
C.抗虫基因的核苷酸序列发生改变
D.棉花细胞染色体的结构发生改变
答案 C
5.新冠病毒(RNA病毒)(2022北京丰台一模,6)新冠病毒的遗传物质RNA表达后,经剪切加工才能形成功能蛋白。抗新冠病毒药物M是一种核苷类似物,能在新冠病毒复制时掺入新合成的RNA中,抑制病毒增殖。相关叙述不正确的是( )
A.阻止蛋白酶的剪切加工能保证功能蛋白的完整性
B.新冠病毒进入人体后引起体液免疫和细胞免疫
C.新冠病毒RNA的复制和表达均发生在宿主细胞中
D.感染病毒的中晚期患者使用药物M治疗效果可能不佳
答案 A
审题解题
1.(2021北京西城期末,2)很多微生物能利用非核糖体肽合成酶(NRPSs)合成多种短的活性肽。NRPSs是蛋白质复合体,由多个模块构成,每一个模块特异性识别一种氨基酸。NRPSs 以模块的特定序列为模板催化合成肽链。相关叙述正确的是( )
A.NRPSs合成多肽需tRNA参与
B.NRPSs合成多肽的模板是mRNA
C.细胞中有多种不同模块序列的NRPSs
D.具有NRPSs的微生物细胞中无核糖体
补充设问
审题方法设问① NRPSs是什么?发挥什么功能?
设问② NRPSs以何为模板催化合成特定氨基酸序列的短肽?
解题思路设问③ NRPSs的功能类似于哪种细胞器?与该细胞器发挥功能时的区别有哪些?答案 C
补充设问答案 设问① NRPSs是非核糖体肽合成酶,可催化合成多种短的肽链。
设问② NRPSs以蛋白质构成的特定模块序列为模板催化合成特定氨基酸序列的短肽。
设问③ 类似于核糖体;与核糖体参与的翻译过程相比,NRPSs合成多肽时无需mRNA、rRNA和tRNA的参与。
2.(2016江苏,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……
补充设问
审题方法设问① CRISPR/Cas9复合物由几部分构成?功能分别是什么?
设问② 为保证精准切割目标片段,设计CRISPR/Cas9复合物时应注意什么?
解题思路设问③ 如何让细胞表达出CRISPR/Cas9复合物?答案 C
补充设问答案 设问① 由向导RNA和核酸内切酶Cas9两部分构成;向导RNA根据碱基互补配对原则找到要切割的目标DNA片段,核酸内切酶Cas9负责切割目标DNA片段的磷酸二酯键。
设问② 应注意根据目标片段的特有碱基序列设计对应的向导RNA。
设问③ 利用基因工程技术(重组DNA技术),将可转录向导RNA的DNA序列与Cas9基因拼接,将其作为目的基因导入受体细胞,目的基因转录出的向导RNA上无起始密码子(不翻译),Cas9基因转录出的mRNA可与核糖体结合翻译出Cas9蛋白。
3.(2021北京东城二模,21)人类先天性肢体畸形是一种遗传病,某研究小组对患者甲的家系进行了调查,结果如图1。
图1
图2
(1)由图1可知,该病为 遗传病。EN1基因是肢体发育的关键基因。对患者甲和健康志愿者的EN1基因进行测序,结果如图2。推测甲患病的可能原因是EN1基因的碱基 ,使其指导合成肽链的 ,蛋白质的空间结构发生改变,导致肢体发育异常。若对Ⅱ-3个体的EN1基因进行测序,结果可能为 。
(2)对另一先天肢体畸形患者乙的相关基因进行测序,乙的EN1基因序列正常,但该基因附近有一段未知功能的DNA片段(MCR)缺失。研究人员对EN1基因正常,但MCR缺失的肢体畸形纯合小鼠(E+E+M-M-)进行检测,发现其EN1基因表达量显著低于野生型。由此推测患者乙的致病机理为 。
(3)为确定MCR的作用机制,研究人员用表型正常的MCR缺失杂合小鼠(E+E+M+M-)与表型正常的EN1基因突变杂合小鼠(E+E-M+M+)杂交,子代表型及比例为发育正常∶肢体畸形=3∶1。
①子代肢体畸形小鼠的基因型为 。
②真核生物的转录调控大多是通过顺式作用元件与反式作用因子相互作用而实现的。顺式作用元件是指存在于基因旁侧,能影响基因表达的DNA序列,如图3中的TATA box、增强子;反式作用因子是一类蛋白质分子,通过与顺式作用元件结合调控基因转录起始,如图3中的 。
图3
据此研究人员提出两种假设:
假设一:MCR作为顺式作用元件调控EN1基因的表达。假设二:MCR的表达产物作为反式作用因子调控EN1基因的表达。
请根据杂交实验结果判断上述假设是否成立,并说明理由。
补充设问
审题方法设问① (2)题干中“该基因附近有一段未知功能的DNA片段(MCR)缺失”,说明EN1基因与MCR序列的位置关系是什么?
设问② 顺式作用元件、反式作用因子调控基因表达时的上、下游关系是什么?
解题思路设问③ (3)中子代肢体畸形小鼠的基因型是什么?请用图形表示。答案 (1)常染色体隐性 增添 氨基酸序列改变 均与正常基因序列一致或既有正常基因序列又有突变基因序列 (2)由MCR的缺失,使EN1基因表达量降低,导致患者肢体发育异常 (3)①E+E-M+M- ②转录因子、TBP 假设一成立,假设二不成立。若MCR为顺式作用元件,基因型为E+E-M+M-的个体细胞中,一条染色体上存在正常的EN1基因但缺少MCR,导致EN1基因无法表达;另一条染色体上虽存在MCR,但没有正常的EN1基因,无法表达正常蛋白。则该个体应表现为肢体畸形,与实验结果一致。若MCR表达产物为反式作用因子,基因型为E+E-M+M-的个体可以表达出反式作用因子,调控正常的EN1基因表达。则该个体表型正常,与实验结果不符。
补充设问答案 设问① EN1基因与MCR序列位于同一条染色体上(二者连锁)。
设问② 反式作用因子→顺式作用元件→基因转录。
设问③
专题十 遗传的分子基础
高频考点
考点一 人类对遗传物质的探索
该考点主要考查对课本内容的识记与理解,包括肺炎链球菌体内/外转化实验、T2噬菌体侵染大肠杆菌实验、烟草花叶病毒侵染烟草的实验等内容,要求考生掌握并灵活运用各实验原理,明确人类对遗传物质的探索历程。
基础
1.(2022广东,5,2分)下列关于遗传学史上重要探究活动的叙述,错误的是( )
A.孟德尔用统计学方法分析实验结果发现了遗传规律
B.摩尔根等基于性状与性别的关联证明基因在染色体上
C.赫尔希和蔡斯用对比实验证明DNA是遗传物质
D.沃森和克里克用DNA衍射图谱得出碱基配对方式
答案 D
2.(2022湖南,2,2分)T2噬菌体侵染大肠杆菌的过程中,下列哪一项不会发生( )
A.新的噬菌体DNA合成
B.新的噬菌体蛋白质外壳合成
C.噬菌体在自身RNA聚合酶作用下转录出RNA
D.合成的噬菌体RNA与大肠杆菌的核糖体结合
答案 C
3.(2019浙江4月选考,20,2分)为研究R型肺炎双(链)球菌转化为S型肺炎双(链)球菌的转化物质是DNA还是蛋白质,进行了肺炎双(链)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(链)球菌的主要遗传物质是DNA
答案 C
4.(2017浙江11月选考,17,2分)T2(T2)噬菌体侵染细菌的实验证明了DNA是遗传物质。下列关于该实验的叙述,正确的是 ( )
A.T2(T2)噬菌体内可以合成mRNA
B.搅拌的目的是使T2(T2)噬菌体与细菌充分混合
C.T2(T2)噬菌体与细菌混合培养的时间越长,实验效果越好
D.T2(T2)噬菌体侵染细菌后,产生许多遗传信息相同的子代噬菌体
答案 D
重难
5.(2019江苏,3,2分)赫尔希和蔡斯的T2(T2)噬菌体侵染大肠杆菌实验证实了DNA是遗传物质,下列关于该实验的叙述正确的是( )
A.实验中可用15N代替32P标记DNA
B.噬菌体外壳蛋白是大肠杆菌编码的
C.噬菌体DNA的合成原料来自大肠杆菌
D.实验证明了大肠杆菌的遗传物质是DNA
答案 C
6.(2020浙江1月选考,23,2分)某研究小组用放射性同位素32P、35S分别标记T2(T2)噬菌体,然后将大肠杆菌和被标记的噬菌体置于培养液中培养,如图所示。一段时间后,分别进行搅拌、离心,并检测沉淀物和悬浮液中的放射性。下列分析错误的是( )
A.甲组的悬浮液含极少量32P标记的噬菌体DNA,但不产生含32P的子代噬菌体
B.甲组被感染的细菌内含有32P标记的噬菌体DNA,也可产生不含32P的子代噬菌体
C.乙组的悬浮液含极少量35S标记的噬菌体蛋白质,也可产生含35S的子代噬菌体
D.乙组被感染的细菌内不含35S标记的噬菌体蛋白质,也不产生含35S的子代噬菌体
答案 C
7.(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(T2)噬菌体侵染细菌实验中,用32P标记的T2(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(链)球菌活体细菌转化实验中,R型肺炎双(链)球菌转化为S型菌是基因突变的结果
C.肺炎双(链)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
8.(2022海南,13,3分)某团队从如表①~④实验组中选择两组,模拟T2噬菌体侵染大肠杆菌实验,验证DNA是遗传物质。结果显示:第一组实验检测到放射性物质主要分布在沉淀物中,第二组实验检测到放射性物质主要分布在上清液中。该团队选择的第一、二组实验分别是( )
材料及标记
实验组
T2噬菌体
大肠杆菌
①
未标记
15N标记
②
32P标记
35S标记
③
3H标记
未标记
④
35S标记
未标记
A.①和④ B.②和③ C.②和④ D.④和③
答案 C
9.(2022海南,11,3分)科学家曾提出DNA复制方式的三种假说:全保留复制、半保留复制和分散复制(图1)。对此假说,科学家以大肠杆菌为实验材料,进行了如下实验(图2):
图1
图2
下列有关叙述正确的是( )
A.第一代细菌DNA离心后,试管中出现1条中带,说明DNA复制方式一定是半保留复制
B.第二代细菌DNA离心后,试管中出现1条中带和1条轻带,说明DNA复制方式一定是全保留复制
C.结合第一代和第二代细菌DNA的离心结果,说明DNA复制方式一定是分散复制
D.若DNA复制方式是半保留复制,继续培养至第三代,细菌DNA离心后试管中会出现1条中带和1条轻带
答案 D
考点二 DNA的结构与复制
该考点主要考查DNA结构的探索历程、DNA的结构、DNA复制方式的探究实验、DNA复制过程及相关计算等内容。
基础
1.(2020北京石景山一模,6)在进行DNA分子模型的搭建过程中,能体现DNA分子多样性的做法是( )
A.用不同形状的塑料片表示不同碱基
B.搭建多个随机选用碱基对的DNA分子
C.改变磷酸和脱氧核糖之间的连接方式
D.遵循碱基互补配对原则
答案 B
2.(2022广东,12,2分)λ噬菌体的线性双链DNA两端各有一段单链序列。这种噬菌体在侵染大肠杆菌后其DNA会自连环化(如图),该线性分子两端能够相连的主要原因是( )
A.单链序列脱氧核苷酸数量相等
B.分子骨架同为脱氧核糖与磷酸
C.单链序列的碱基能够互补配对
D.自连环化后两条单链方向相同
答案 C
3.(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
重难
4.(2021北京海淀二模,9)真核细胞的DNA分子复制时可观察到多个复制泡(如图所示)。结合所学知识分析,下列叙述不正确的是( )
A.真核细胞DNA是多起点复制
B.复制起始时间越晚,复制泡越大
C.这种复制方式提高了复制效率
D.DNA分子复制时需要解旋
答案 B
5.(2020北京三月适应性考试,6)大肠杆菌拟核DNA是环状DNA分子。将无放射性标记的大肠杆菌,置于含3H标记的dTTP的培养液中培养,使新合成的DNA链中的脱氧胸苷均被3H标记。在第二次复制未完成时将DNA复制阻断,结果如图所示。
下列对此实验的理解错误的是( )
A.DNA复制过程中,双链会局部解旋
B.Ⅰ所示的DNA链被3H标记
C.双链DNA复制仅以一条链作为模板
D.DNA复制方式是半保留复制
答案 C
综合
6.(2014福建理综,5,6分)STR是DNA分子上以2~6个核苷酸为单元重复排列而成的片段,单元的重复次数在不同个体间存在差异。现已筛选出一系列不同位点的STR用作亲子鉴定,如7号染色体有一个STR位点以“GATA”为单元,重复7~14次;X染色体有一个STR位点以“ATAG”为单元,重复11~15次。某女性7号染色体和X染色体DNA的上述STR位点如图所示。下列叙述错误的是( )
A.筛选出用于亲子鉴定的STR应具有不易发生变异的特点
B.为保证亲子鉴定的准确率,应选择足够数量不同位点的STR进行检测
C.有丝分裂时,图中(GATA)8和(GATA)14分别分配到两个子细胞
D.该女性的儿子X染色体含有图中(ATAG)13的概率是12
答案 C
考点三 基因的表达
该考点主要考查基因通常是有遗传效应的DNA片段、转录、翻译、中心法则(不同生物的遗传信息传递过程)等内容,转录和翻译的过程常结合蛋白质的结构与功能、细胞器、基因突变等内容进行考查。
基础
1.(2017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
2.(2020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
重难
3.(2022湖南,14,4分)(不定项)大肠杆菌核糖体蛋白与rRNA分子亲和力较强,二者组装成核糖体。当细胞中缺乏足够的rRNA分子时,核糖体蛋白可通过结合到自身mRNA分子上的核糖体结合位点而产生翻译抑制。下列叙述错误的是( )
A.一个核糖体蛋白的mRNA分子上可相继结合多个核糖体,同时合成多条肽链
B.细胞中有足够的rRNA分子时,核糖体蛋白通常不会结合自身mRNA分子
C.核糖体蛋白对自身mRNA翻译的抑制维持了rRNA和核糖体蛋白数量上的平衡
D.编码该核糖体蛋白的基因转录完成后,mRNA才能与核糖体结合进行翻译
答案 D
综合
4.(2016浙江4月选考,24,2分)遗传信息的传递过程如图所示,其中①~④表示四种不同的物质。下列叙述错误的是( )
A.①复制时,2条链均可作为模板链
B.形成②时,需沿整条DNA长链进行
C.密码子CUU编码③所携带的氨基酸
D.②上可同时结合多个核糖体形成多条④
答案 B
5.(2020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
考点四 基因表达与性状的关系
该考点要求学生深刻理解分子水平对个体性状的影响,包括基因对性状的控制方式、基因的选择性表达与细胞分化等内容,通常会以某生物的某一具体性状为情境进行考查,常见的题型为选择题、信号通路类实验题或材料分析题等。
基础
1.(2016上海,29,2分)从同一个体的浆细胞(L)和胰岛B细胞(P)分别提取它们的全部mRNA(L- mRNA和P- mRNA),并以此为模板在逆转录酶的催化下合成相应的单链DNA(L-cDNA和P-cDNA)。其中,能与L-cDNA互补的P- mRNA以及不能与P-cDNA互补的L- mRNA分别含有编码( )
①核糖体蛋白的mRNA ②胰岛素的mRNA
③抗体蛋白的mRNA ④血红蛋白的mRNA
A.①③ B.①④ C.②③ D.②④
答案 A
2.(2021北京海淀一模,9)视网膜神经节细胞(RGC)可把视觉信号从眼睛传向大脑。DNA甲基化是在相关酶的作用下将甲基选择性地添加到DNA上。随年龄增长,DNA甲基化水平升高,使RGC受损后不可恢复,视力下降。科学家将OCT、SOX和KLF三个基因导入成年小鼠的RGC中,改变该成年小鼠DNA甲基化水平,使受损后的RGC能长出新的轴突。下列相关分析不合理的是( )
A.在视觉形成中RGC属于神经中枢
B.DNA的甲基化水平会影响细胞中基因的表达
C.DNA甲基化不改变DNA的碱基排列顺序
D.自然状态下干细胞分化为RGC的过程不可逆
答案 A
重难
3.(2022湖北,6,2分)BMI1基因具有维持红系祖细胞分化为成熟红细胞的能力。体外培养实验表明,随着红系祖细胞分化为成熟红细胞,BMI1基因表达量迅速下降。在该基因过量表达的情况下,一段时间后成熟红细胞的数量是正常情况下的1012倍。根据以上研究结果,下列叙述错误的是( )
A.红系祖细胞可以无限增殖分化为成熟红细胞
B.BMI1基因的产物可能促进红系祖细胞的体外增殖
C.该研究可为解决临床医疗血源不足的问题提供思路
D.红系祖细胞分化为成熟红细胞与BMI1基因表达量有关
答案 A
4.(2021北京朝阳期中,9)果蝇的tra基因转录产生的前体信使RNA在不同条件下可以进行选择性地加工,从而产生不同的最终转录产物。下列相关叙述错误的是( )
A.tra基因转录产生的RNA经加工后的碱基序列可能不同
B.RNA通过选择性加工,可以使tra基因表达出不同的蛋白质
C.这一过程可以使tra基因在不同条件下控制的性状不同
D.最终转录产物不同的原因是tra基因的两条链均作模板
答案 D
5.(2020北京海淀期中,18)氧气感应机制使细胞能够调节新陈代谢以适应低氧水平,细胞中低氧调节基因表达调控的机理如图所示。下列相关分析,不正确的是( )
A.低氧调节基因转录受H蛋白和A蛋白复合物的调控
B.氧含量正常时,进入细胞核中的H蛋白量较少
C.V蛋白功能丧失会导致低氧调节基因表达降低
D.H蛋白的氧依赖性降解从分子水平调控了基因表达
答案 C
综合
6.(2021北京海淀期末,9)SLC基因编码锰转运蛋白。研究发现该基因作为转录模板的这一条DNA链中的碱基序列由CGT变为TGT,导致所编码蛋白中的丙氨酸突变为苏氨酸,使组织中锰元素严重缺乏,引发炎性肠病等多种疾病。下列相关分析不正确的是( )
A.推测患者SLC基因内部发生了碱基的替换
B.SLC基因突变导致其所编码的蛋白质功能改变
C.突变的SLC基因相应mRNA中的变化为CGU→UGU
D.识别并转运丙氨酸和苏氨酸的tRNA不同
答案 C
易混易错
易混
1.不同生物的遗传物质(2020北京平谷一模,7)下列关于遗传物质的叙述正确的是( )
A.T2噬菌体侵染大肠杆菌实验证明DNA是主要遗传物质
B.孟德尔的豌豆杂交实验证明遗传物质是DNA
C.原核生物的遗传物质是DNA或RNA
D.有些病毒的遗传物质是RNA
答案 D
2.不同生物的基因表达(2020浙江嘉兴测试,10)如图是与核基因S的表达有关的过程。相关叙述错误的是( )
A.过程①为转录,需要RNA聚合酶的催化
B.过程②为前体mRNA的加工,在细胞核中进行
C.过程③中多个核糖体同时参与同一条肽链的合成
D.过程⑤可防止异常蛋白的产生
答案 C
3.不同生物的基因表达(2018浙江11月选考,23,2分)下列关于洋葱根尖细胞遗传信息转录过程的叙述,正确的是( )
A.一个DNA可转录出多个不同类型的RNA
B.以完全解开螺旋的一条脱氧核苷酸链为模板
C.转录终止时成熟的RNA从模板链上脱离下来
D.可发生在该细胞的细胞核、线粒体和叶绿体中
答案 A
4.不同生物的基因表达(2020北京门头沟一模,6)某生物基因表达过程如图所示。下列叙述与该图相符的是( )
A.在RNA聚合酶作用下DNA双螺旋解开 B.DNA-RNA杂交区域中A应与T配对
C.mRNA翻译只能得到一条肽链 D.该过程发生在真核细胞中
答案 A
5.启动子、终止子与起始密码子、终止密码子(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
情境应用
简单情境
1.基因沉默(2022北京东城一模,7)研究人员在线虫细胞中发现了一种只由21个核苷酸组成的RNA,命名为lin4。lin4本身不能指导蛋白质的合成,但是可以结合在M基因转录出的mRNA上,抑制M蛋白的合成。下列相关说法正确的是( )
A.lin4中碱基的数量关系满足A+G=C+U
B.lin4与M基因的mRNA存在碱基互补的序列
C.lin4通过抑制M基因的转录过程,进而抑制M蛋白的合成
D.若lin4的基因发生突变,则细胞中M蛋白的含量将会下降
答案 B
2.表观遗传(2022北京朝阳一模,7)蜜蜂的幼虫取食蜂王浆发育成蜂王,取食花粉和花蜜则发育成工蜂。DNMT3蛋白是一种DNA甲基化转移酶,能使DNA某些区域甲基化(如图)。敲除DNMT3基因后,蜜蜂幼虫将发育成蜂王,与取食蜂王浆有相同效果。下列有关叙述错误的是( )
A.胞嘧啶和5'-甲基胞嘧啶在DNA分子中均可与鸟嘌呤配对
B.DNA甲基化的本质是基因突变,从而导致性状发生改变
C.蜂王浆可能会使蜜蜂细胞中DNMT3基因的表达水平下降
D.DNA甲基化可能干扰了RNA聚合酶结合DNA相关区域
答案 B
陌生情境
3.组蛋白乙酰化和转录因子对生物生命活动的调控(2022北京东城一模,20)冷驯化指植物经过不致死低温短时间处理后,可以获得更强的抗冷能力。为阐明植物对低温响应的分子机制,科研工作者利用拟南芥展开了相关研究。
(1)在冷驯化过程中,植物感受低温信号后会启动相关冷响应基因(COR基因)的表达以提高冷冻耐受性。CBF蛋白可以结合在COR基因的启动子上,调控COR基因的 过程。研究结果显示,CBF蛋白过表达可导致冷冻耐受性增强,而CBF基因缺失突变体表现为对冷冻敏感,以上信息表明CBF蛋白 。
(2)染色体主要由 和组蛋白组成。组蛋白乙酰化使染色质区域结构变得松散,有利于相关蛋白与某些基因的启动子结合,增强基因的表达水平。组蛋白去乙酰化酶(D)可以去除乙酰基团。已有实验证实,S蛋白能够直接与D相互作用。检测野生型、S缺失突变体和D缺失突变体植株在低温下的生长状况(如表),实验结果表明S蛋白和D分别能够 植株的冷冻耐受性。
22 ℃
-4 ℃
-6 ℃
-8 ℃
-10 ℃
野生型
++++
++++
+++
++
S缺失突变体
++++
++++
+
D缺失突变体
++++
++++
+++
+++
++
注:“+”的数量表示植株中绿叶的数量
(3)科研人员对0 ℃处理后的野生型和三种突变体植株进行了检测,结果如图。此结果支持S蛋白与D在同一通路,且S蛋白通过影响D的作用提高了COR基因启动子区域乙酰化水平这一推测,做出此判断的理由是 。
(4)为进一步研究S蛋白对D的具体作用,科研人员检测了施加蛋白质合成抑制剂条件下野生型和S缺失突变体植株中D的含量,实验结果如下图。
请综合上述实验结果阐述CBF蛋白、D和S蛋白调控拟南芥冷冻耐受的分子机制。
答案 (1)转录 通过促进COR基因转录来增强拟南芥的冷冻耐受性 (2)DNA 提高、降低 (3)3组乙酰化水平低于1组,说明S蛋白可提高COR基因启动子区域组蛋白乙酰化水平;4组与2组的乙酰化水平无显著差异,说明在D缺失时有无S蛋白对乙酰化水平无显著影响,由此可推知S蛋白需要通过影响D的作用提高COR基因启动子区域组蛋白乙酰化水平 (4)在冷处理条件下,S蛋白促进D的降解,导致COR基因启动子区域乙酰化水平上升,该区域的染色质松散,CBF蛋白更容易结合COR基因的启动子,促进COR基因表达,增强拟南芥的冷冻耐受性。
复杂情境
4.密码子的简并性及物种对密码子的偏好(2022北京东城一模,12)为提高转基因抗虫棉的抗性,我国科学家通过基因改造,采用了植物偏好的密码子,大大提高了棉花细胞中抗虫蛋白的表达量,如将天冬氨酸的密码子GAU改为了GAC。此过程发生的变化有( )
A.抗虫蛋白的空间结构发生改变
B.抗虫基因转录的mRNA含量增加
C.抗虫基因的核苷酸序列发生改变
D.棉花细胞染色体的结构发生改变
答案 C
5.新冠病毒(RNA病毒)(2022北京丰台一模,6)新冠病毒的遗传物质RNA表达后,经剪切加工才能形成功能蛋白。抗新冠病毒药物M是一种核苷类似物,能在新冠病毒复制时掺入新合成的RNA中,抑制病毒增殖。相关叙述不正确的是( )
A.阻止蛋白酶的剪切加工能保证功能蛋白的完整性
B.新冠病毒进入人体后引起体液免疫和细胞免疫
C.新冠病毒RNA的复制和表达均发生在宿主细胞中
D.感染病毒的中晚期患者使用药物M治疗效果可能不佳
答案 A
审题解题
1.(2021北京西城期末,2)很多微生物能利用非核糖体肽合成酶(NRPSs)合成多种短的活性肽。NRPSs是蛋白质复合体,由多个模块构成,每一个模块特异性识别一种氨基酸。NRPSs 以模块的特定序列为模板催化合成肽链。相关叙述正确的是( )
A.NRPSs合成多肽需tRNA参与
B.NRPSs合成多肽的模板是mRNA
C.细胞中有多种不同模块序列的NRPSs
D.具有NRPSs的微生物细胞中无核糖体
补充设问
审题方法设问① NRPSs是什么?发挥什么功能?
设问② NRPSs以何为模板催化合成特定氨基酸序列的短肽?
解题思路设问③ NRPSs的功能类似于哪种细胞器?与该细胞器发挥功能时的区别有哪些?答案 C
补充设问答案 设问① NRPSs是非核糖体肽合成酶,可催化合成多种短的肽链。
设问② NRPSs以蛋白质构成的特定模块序列为模板催化合成特定氨基酸序列的短肽。
设问③ 类似于核糖体;与核糖体参与的翻译过程相比,NRPSs合成多肽时无需mRNA、rRNA和tRNA的参与。
2.(2016江苏,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……
补充设问
审题方法设问① CRISPR/Cas9复合物由几部分构成?功能分别是什么?
设问② 为保证精准切割目标片段,设计CRISPR/Cas9复合物时应注意什么?
解题思路设问③ 如何让细胞表达出CRISPR/Cas9复合物?答案 C
补充设问答案 设问① 由向导RNA和核酸内切酶Cas9两部分构成;向导RNA根据碱基互补配对原则找到要切割的目标DNA片段,核酸内切酶Cas9负责切割目标DNA片段的磷酸二酯键。
设问② 应注意根据目标片段的特有碱基序列设计对应的向导RNA。
设问③ 利用基因工程技术(重组DNA技术),将可转录向导RNA的DNA序列与Cas9基因拼接,将其作为目的基因导入受体细胞,目的基因转录出的向导RNA上无起始密码子(不翻译),Cas9基因转录出的mRNA可与核糖体结合翻译出Cas9蛋白。
3.(2021北京东城二模,21)人类先天性肢体畸形是一种遗传病,某研究小组对患者甲的家系进行了调查,结果如图1。
图1
图2
(1)由图1可知,该病为 遗传病。EN1基因是肢体发育的关键基因。对患者甲和健康志愿者的EN1基因进行测序,结果如图2。推测甲患病的可能原因是EN1基因的碱基 ,使其指导合成肽链的 ,蛋白质的空间结构发生改变,导致肢体发育异常。若对Ⅱ-3个体的EN1基因进行测序,结果可能为 。
(2)对另一先天肢体畸形患者乙的相关基因进行测序,乙的EN1基因序列正常,但该基因附近有一段未知功能的DNA片段(MCR)缺失。研究人员对EN1基因正常,但MCR缺失的肢体畸形纯合小鼠(E+E+M-M-)进行检测,发现其EN1基因表达量显著低于野生型。由此推测患者乙的致病机理为 。
(3)为确定MCR的作用机制,研究人员用表型正常的MCR缺失杂合小鼠(E+E+M+M-)与表型正常的EN1基因突变杂合小鼠(E+E-M+M+)杂交,子代表型及比例为发育正常∶肢体畸形=3∶1。
①子代肢体畸形小鼠的基因型为 。
②真核生物的转录调控大多是通过顺式作用元件与反式作用因子相互作用而实现的。顺式作用元件是指存在于基因旁侧,能影响基因表达的DNA序列,如图3中的TATA box、增强子;反式作用因子是一类蛋白质分子,通过与顺式作用元件结合调控基因转录起始,如图3中的 。
图3
据此研究人员提出两种假设:
假设一:MCR作为顺式作用元件调控EN1基因的表达。假设二:MCR的表达产物作为反式作用因子调控EN1基因的表达。
请根据杂交实验结果判断上述假设是否成立,并说明理由。
补充设问
审题方法设问① (2)题干中“该基因附近有一段未知功能的DNA片段(MCR)缺失”,说明EN1基因与MCR序列的位置关系是什么?
设问② 顺式作用元件、反式作用因子调控基因表达时的上、下游关系是什么?
解题思路设问③ (3)中子代肢体畸形小鼠的基因型是什么?请用图形表示。答案 (1)常染色体隐性 增添 氨基酸序列改变 均与正常基因序列一致或既有正常基因序列又有突变基因序列 (2)由MCR的缺失,使EN1基因表达量降低,导致患者肢体发育异常 (3)①E+E-M+M- ②转录因子、TBP 假设一成立,假设二不成立。若MCR为顺式作用元件,基因型为E+E-M+M-的个体细胞中,一条染色体上存在正常的EN1基因但缺少MCR,导致EN1基因无法表达;另一条染色体上虽存在MCR,但没有正常的EN1基因,无法表达正常蛋白。则该个体应表现为肢体畸形,与实验结果一致。若MCR表达产物为反式作用因子,基因型为E+E-M+M-的个体可以表达出反式作用因子,调控正常的EN1基因表达。则该个体表型正常,与实验结果不符。
补充设问答案 设问① EN1基因与MCR序列位于同一条染色体上(二者连锁)。
设问② 反式作用因子→顺式作用元件→基因转录。
设问③
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