五-遗传的分子基础

五遗传的分子基础(30分钟100分)一、选择题:本题共10小题,每小题6分,共60分。每小题只有一个选项符合题目要求。1.(2021·晋中三模)艾弗里等人利用肺炎双球菌转化实验,证明了在不同肺炎双球菌之间传递的转化因子是DNA,他们先对S型菌分别进行如下处理:①利用脱氧核糖核酸酶降解其DNA;②利用核糖核酸酶降解其RNA;③利用蛋白酶降解其蛋白质。然后让上述S型菌分别与R型菌混合培养,检测R型菌转化为S型菌的能力。下列相关叙述正确的是

(

)A.该实验的自变量是R型菌转化为S型菌的能力B.经第①种处理后的实验组中有部分R型菌转化为S型菌C.经第②③种处理后的实验组中的R型菌全部转化为S型菌D.如果同时使用核糖核酸酶和蛋白酶对S型菌进行处理,其他操作不变,也会检测到有R型菌转化为S型菌【解析】选D。该实验自变量是对S型菌分别进行的①②③处理,因变量是检测R型菌转化为S型菌的能力,A错误;经第①种处理后,即利用脱氧核糖核酸酶降解其DNA后,R型菌丧失了转化为S型菌的能力,故无S型菌的产生,B错误;经第②③种处理后,RNA和蛋白质发生降解,但DNA仍可进行转录形成RNA,RNA仍可翻译形成蛋白质,但由于转化效率并非100%,故只有部分R型菌转化为S型菌,C错误;如果同时使用核糖核酸酶和蛋白酶对S型菌进行处理,其他操作不变,由于DNA仍存在,通过转录和翻译,最终也会检测到有R型菌转化为S型菌,D正确。2.(2021·开封一模)为了进一步探究DNA是遗传物质,赫尔希和蔡斯设计并实施了T2噬菌体侵染细菌的实验,下列叙述错误的是 (

)A.该实验用到的技术手段有同位素标记、离心B.若在实验中用35S和32P分别标记两组细菌,则实验结果与原实验相反C.实验中搅拌的目的是使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离D.实验中选择35S和32P同位素分别对蛋白质和DNA标记,不能用14C和18O同位素标记【解析】选B。该实验用到的技术手段有同位素标记和离心,A正确;35S和32P分别标记两组细菌,前者放射性主要在沉淀,与原实验相反,而32P放射性主要在沉淀中与原实验相同,B错误;赫尔希和蔡斯实验中搅拌的目的是使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离,C正确;蛋白质和DNA都含有碳元素和氧元素,用14C和18O对T2噬菌体的DNA和蛋白质进行标记时,无法分清是蛋白质起作用还是DNA在起作用,D正确。

【方法技巧】分析放射性在上清液或沉淀物中的异常步骤:一看:看标记的元素,35S标记蛋白质外壳,32P标记噬菌体DNA;二记:牢记上清液中出现质量较轻的、沉淀物中出现质量较重的,即理论上35S出现在上清液中,32P出现在沉淀物中;三推理:如果35S出现在沉淀物中,说明蛋白质外壳还吸附在大肠杆菌上,搅拌不充分。如果32P出现在上清液中,则可能是亲代噬菌体,说明DNA没有侵入大肠杆菌,即培养时间过短;也可能是子代噬菌体,说明培养时间过长,细菌裂解后子代噬菌体释放出来。3.(2021·广东选择考)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【解析】选B。本题以DNA双螺旋结构模型的构建为载体,考查DNA双螺旋结构模型构建的科学史。赫尔希和蔡斯证明DNA是遗传物质的实验,只能说明DNA是遗传物质,至于DNA的结构如何,该实验没有体现,①不符合题意;DNA的X射线衍射图谱可以用来推测DNA分子的结构,因此,可以为双螺旋结构模型的构建提供依据,而且是非常重要的依据,②符合题意;查哥夫发现的DNA中嘌呤数等于嘧啶数,为沃森和克里克得出碱基互补配对原则提供重要依据,③符合题意;DNA半保留复制是在DNA双螺旋模型建立之后提出的,④不符合题意。

【加固训练】

1.已知某DNA分子中,G与C之和占全部碱基总数的45.8%,其中一条链的T与C分别占该链碱基总数的32.9%和17.1%,则在它的互补链中,T和C分别占该链碱基总数的

(

)A.32.9%和17.1%B.31.3%和18.7%C.18.7%和28.7%D.21.3%和28.7%【解析】选D。已知某DNA分子中,G与C之和占全部碱基总数的45.8%,则C=G=22.9%,A=T=50%-22.9%=27.1%。其中一条链的T与C分别占该链碱基总数的32.9%和17.1%,即T1=32.9%、C1=17.1%,根据碱基互补配对原则,双链DNA分子中,T=(T1+T2)÷2,所以T2=21.3%,同理,C2=28.7%。2.(2021·汉中模拟)某DNA片段中共有a个碱基,其中一条链中A+T占该链碱基总数的50%。下列有关说法正确的是

(

)A.该DNA片段复制时,解旋酶和DNA聚合酶不能同时发挥作用B.该DNA片段中A+T占碱基总数的50%C.若该DNA片段发生基因突变,则会影响嘌呤和嘧啶的比例D.该DNA片段的另一条链中A+G=T+C=a/4【解析】选B。DNA复制时边解旋边复制,因此解旋酶和DNA聚合酶能同时发挥作用,A错误;该DNA片段中,一条链中A+T占该链碱基总数的50%,根据碱基互补配对原则,该DNA片段中A+T占碱基总数的比例也是50%,B正确;若该DNA片段发生基因突变,不会影响嘌呤和嘧啶的比例,嘌呤与嘧啶的比例仍为1,C错误;由B选项可知,该DNA片段中A+T=50%,则A=T=25%,进而推知C=G=25%,但无法得知一条链中A和T、G和C是否相等,因此不能明确其一条链中A+G、T+C的数目,D错误。4.下列关于真核细胞内DNA复制和转录过程的叙述,正确的是 (

)A.新合成的核苷酸链均与相应的模板链方向相同B.都可边解旋边聚合,氢键的断裂和形成均不需要酶催化C.都存在遗传信息的传递,且都能将遗传信息从细胞核传递到细胞质D.都建立在核苷酸与模板链随机碰撞的基础上,当二者能碱基互补时形成氢键【解析】选D。新合成的核苷酸链均与相应的模板链方向相反,A错误;都可边解旋边聚合,氢键的断裂需要酶催化,B错误;都存在遗传信息的传递,只有转录能将遗传信息从细胞核传递到细胞质,C错误;都建立在核苷酸与模板链随机碰撞的基础上,当二者能碱基互补时形成氢键,D正确。5.(2021·昆明二模)下列关于真核细胞中转录的叙述,错误的是

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)A.转录合成的产物间不能发生碱基互补配对B.转录过程中连接A/T和A/U碱基对的氢键均会发生断裂C.线粒体中发生的转录过程有RNA聚合酶参与D.转录过程合成的产物可能降低化学反应的活化能【解析】选A。转录合成的产物包括mRNA、rRNA和tRNA,其中只有mRNA可以作为翻译的模板,tRNA上的反密码子可以与mRNA上的密码子发生碱基互补配对,A错误;转录过程中DNA模板链上的A与合成的RNA上的U配对、T与A配对形成氢键,RNA合成后会与DNA分离,故转录过程中连接A/T和A/U碱基对的氢键均会发生断裂,B正确;细胞核、线粒体和叶绿体中发生的转录过程均有RNA聚合酶的参与催化,C正确;酶是活细胞产生的具有生物催化能力的有机物,大多数是蛋白质,少数是RNA,故转录过程合成的产物——RNA可能降低化学反应的活化能,D正确。6.(2021·吕梁一模)许多真核生物基因的转录物可以以不同方式剪接如图,下列相关叙述正确的是

(

)A.①转录是以DNA的两条链为模板B.②剪接加工所需的酶是限制酶和DNA连接酶C.③过程mRNA在核糖体上移动合成多肽链D.这种选择性剪接允许同一基因产生许多不同的蛋白质【解析】选D。①转录是以DNA的一条链为模板,A错误;②剪接加工的对象是RNA,需要多种酶的参与,不需要限制酶和DNA连接酶,B错误;③过程核糖体在mRNA上移动合成多肽链,C错误;这种选择性剪接可以产生不同的mRNA,所以允许同一基因产生许多不同的蛋白质,D正确。7.(2021·许昌模拟)美国和英国的3位科学家因在丙型肝炎病毒领域的杰出贡献,分享了2020年诺贝尔生理学或医学奖。丙型肝炎病毒(HCV)为单股正链RNA病毒,一个正链RNA复制时,先合成该RNA的互补链,再以互补链为模板合成该正链RNA。下列说法正确的是

(

)A.HCV的RNA自我复制过程中会出现A-U,T-A,G-C配对方式B.HCV的遗传物质结构稳定,不易发生变异C.HCV的遗传信息传递过程一定发生在宿主细胞内D.HCV的RNA自我复制过程中不存在蛋白质与RNA的复合物【解析】选C。HCV的RNA自我复制过程中会出现A-U、G-C配对方式,不会出现T-A配对方式,A错误;HCV的遗传物质是单链RNA,其结构不稳定,易发生变异,B错误;HCV是病毒,没有细胞结构,不能独立进行生命活动,只有寄生在活细胞中才能进行生命活动,因此其遗传信息传递过程一定发生在宿主细胞内,C正确;HCV的RNA自我复制过程中存在蛋白质与RNA的复合物,如RNA复制酶与RNA结合形成的复合物,D错误。8.(2021·昆明模拟)下列关于遗传信息传递、表达的叙述,错误的是

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)A.DNA复制解旋时伴随着ATP的水解B.密码子与反密码子的种类都是64种C.子代DNA分子中,两条单链(A+T)/(C+G)的值相等D.DNA的复制、转录与翻译过程均有氢键的形成与断裂【解析】选B。DNA复制解旋时需要消耗能量,ATP水解供能,A正确;密码子有64种,其中有3种是终止密码子,故决定氨基酸的密码子有61种,tRNA转运氨基酸时反密码子与密码子互补配对,故理论上反密码子有61种,B错误;双链DNA分子中A=T,C=G,故两条单链中(A+T)/(C+G)的值相等,C正确;DNA的复制、转录过程,解旋有氢键的断裂,以母链为模板形成子链有氢键的形成,翻译过程有碱基互补配对形成氢键,tRNA离开核糖体有氢键断裂,D正确。

【知识总结】密码子、tRNA与氨基酸的相互对应关系(1)每种氨基酸对应一种或几种密码子,可由一种或几种tRNA转运。(2)一种密码子只能决定一种氨基酸,一种tRNA只能转运一种氨基酸。(3)密码子有64种,其中终止密码子3种,决定氨基酸的密码子61种。

【加固训练】

(2021·赣州模拟)新冠病毒是一种单链RNA病毒,其遗传信息流动过程不存在RNA→DNA过程。下列相关叙述或推理较合理的是

(

)A.新冠肺炎是一种由新冠病毒感染引起的传染性较高的遗传病B.在该病毒的遗传信息流动过程中不会出现DNA→DNA或DNA→RNA过程C.该病毒在增殖时,催化其RNA合成的酶由宿主细胞的基因控制合成D.该病毒容易发生变异,主要原因是该病毒的遗传物质是单链的核糖核苷酸【解析】选B。新冠肺炎是一种由新冠病毒感染引起的传染性较高的传染病,而不是遗传病,A错误;新冠病毒是一种单链RNA病毒,且其遗传信息流动过程不存在RNA→DNA过程,说明新冠病毒不是逆转录病毒,因此,在该病毒的遗传信息流动过程中不会出现DNA→DNA或DNA→RNA过程,B正确;该病毒在增殖时,催化其RNA合成的酶由病毒RNA的基因控制合成,C错误;该病毒容易发生变异,主要原因是该病毒的遗传物质是单链的核糖核酸,D错误。9.(2021·河北选择考改编)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。如表为三种抗肿瘤药物的主要作用机理。下列叙述错误的是 (

)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【解析】选A。本题主要考查的是遗传信息的传递和表达。脱氧核糖核苷酸是合成DNA的原料,核糖核苷酸是合成RNA的原料,根据表格信息“羟基脲能够阻止脱氧核糖核苷酸的合成”,可以判断用其处理后,肿瘤细胞中只有DNA复制过程出现原料匮乏,A错误;DNA复制和转录过程均需要模板,故用放线菌素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聚合酶的作用是催化DNA的复制,故用阿糖胞苷处理后,肿瘤细胞DNA复制过程中子链无法正常延伸,C正确;正常细胞中DNA复制和转录的过程与肿瘤细胞的相同,如果正常细胞接触到三种药物,也会对正常细胞起作用,故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,D正确。

【知识总结】酶模板原料能量DNA复制解旋酶、DNA聚合酶DNA的两条链4种游离的脱氧核糖核苷酸需要转录RNA聚合酶DNA的一条链4种游离的核糖核苷酸需要10.(2021·郑州二模)基因对性状的控制有多种形式,如白化病由一对等位基因控制,水稻的矮生基因除使水稻表现矮化之外还有提高分蘖力、增加叶绿素含量和增大栅栏细胞等效应,玉米的叶绿素形成与五十多对基因有关。下列叙述错误的是

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)A.老年人头发变白的原因和白化病患者的头发变白的原因不同B.白化病的病因体现了基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状C.水稻的矮生基因与多种性状有关,说明基因与性状间并非简单的线性关系D.通过研究与玉米叶绿素形成有关的五十多对基因,不能准确确定玉米“黄化”的原因【解析】选B。老年人的头发变白是因为酪氨酸酶的活性下降,而白化病是患者体内不能合成酪氨酸酶,A正确;白化病的病因体现了基因通过控制酶的合成来控制代谢过程,进而控制生物体的性状,B错误;水稻的矮生基因与多种性状有关,说明基因与性状间并非简单的线性关系,C正确;基因与基因、基因与基因产物、基因与环境之间存在着复杂的相互作用,所以确定玉米“黄化”的原因,不仅需要从基因入手,还需要研究玉米栽培的环境、环境与基因的关系等,D正确。二、非选择题:本题共2小题,共40分。11.(20分)(2021·毕节二模)图一是用DNA测序仪测出的一个DNA分子片段中一条脱氧核苷酸链的碱基排列顺序(TGCGTATTGG),请回答下列问题。(1)据图一推测,此双链DNA片段中鸟嘌呤脱氧核苷酸的数量是

个。

(2)根据图一脱氧核苷酸链碱基排列顺序,分析图二显示的脱氧核苷酸链碱基序列为

。(从上往下排序)。

(3)图一与图二对应的双链DNA片段中A/G的比值分别为

,由此说明了DNA分子具有

。

(4)一个含1000个碱基对的双链DNA分子中鸟嘌呤脱氧核苷酸占20%,该DNA分子连续复制三次,则第三次复制时需消耗游离的腺嘌呤脱氧核苷酸

个。

【解析】(1)图一中显示的一条链上鸟嘌呤脱氧核苷酸的数量是4个,胞嘧啶脱氧核苷酸的数量是1个,根据碱基互补配对原则,互补链上还有1个鸟嘌呤脱氧核苷酸,即DNA片段中总共有5个鸟嘌呤脱氧核苷酸。(2)看清楚各列所示的碱基种类是读脱氧核苷酸链碱基序列的关键,分析可知,图二碱基序列为CCAGTGCGCC。(3)在双链DNA分子中,因为碱基互补配对,A=T、C=G,图一中的DNA片段的一条脱氧核苷酸链的碱基排列顺序(TGCGTATTGG),可计算出此DNA片段中的A/G=(1+4)/(4+1)=1/1=1;图二中的DNA片段中一条脱氧核苷酸链的碱基排列顺序为CCAGTGCGCC,可计算出此DNA片段中A/G=(1+1)/(3+5)=2/8=1/4,可知:不同生物DNA分子中A/G是不同的,进而(A+T)/(G+C)、T/C也是不同的,体现了DNA分子的特异性。(4)一个DNA分子由1000对碱基组成,G占碱基总数的20%,则C占碱基总数的20%,则A=T=30%,A=1000×2×30%=600,该DNA分子复制三次,则第三次复制时需消耗游离的腺嘌呤脱氧