专题7遗传的分子基础（非选择题）-2025届高考生物学模块分练【新高考版】含答案或解析

专题7遗传的分子基础（非选择题）——2025届高考生物学模块考前抢分练【新高考版】1.1958年，科学家通过一系列实验首次证明了DNA的半保留复制，此后科学家便开始了有关DNA复制起点的数目、方向等方面的研究。试回答下列问题：（1）通常一个DNA分子经复制能形成两个完全相同的DNA分子，这是因为DNA独特的______为复制提供了精确的模板，通过______原则，保证了复制能够准确地进行。DNA复制时首先必须解旋，从而在复制起点位置形成复制叉（如图甲所示）。因此，研究中可以根据复制叉的数量推测______。（2）1963年Cairns将不含放射性的大肠杆菌（其拟核DNA呈环状）放在含有3H-胸腺嘧啶的培养基中培养，进一步证明了DNA的半保留复制。根据图乙的大肠杆菌亲代环状DNA示意图，用简图表示复制一次和复制两次后形成的DNA分子。（注：用虚线表示含放射性的脱氧核苷酸链）（3）有一个双链均被32P标记的DNA分子，将其置于只含有31P的环境中复制3次，子代DNA中含32P的单链与含31P的单链数目之比为为_____。探究DNA的复制从一点开始以后是单向进行的还是双向进行的，将不含放射性的大肠杆菌DNA放在含有3H-胸腺嘧啶的培养基中培养，给予适当的条件，让其进行复制，得到图丙所示结果，这一结果说明_____。（4）为了研究大肠杆菌DNA复制是单起点复制还是多起点复制，用第（2）小题的方法，观察到大肠杆菌DNA复制的过程如图丁所示，这一结果说明大肠杆菌细胞中DNA复制是_____起点复制的。2.如图表示发生在真核细胞内的两个生理过程，请据图回答下列问题：（1）过程Ⅰ中甲的名称为_____，与乙相比，丙特有的成分是_____。（2）过程Ⅰ中，方框内应该用______（填“→”或“←一”）标出该过程进行的方向。（3）过程Ⅱ属于基因指导蛋白质合成过程中的______过程，该过程发生在细胞质中的______上，与过程Ⅰ相比，过程Ⅱ特有的碱基配对方式是______。（4）不考虑终止密码子，如果过程Ⅱ合成的一条多肽链中共有150个肽键，则控制合成该肽链的基因编码区至少应有个______碱基，合成该肽链共需______个氨基酸。（5）若过程Ⅱ的多肽链中有一段氨基酸序列为“丝氨酸一谷氨酸一”，携带丝氨酸和谷氨酸的tRNA上的反密码子分别为3'AGA5'、3'CUU5'，则物质①中相应的模板链的碱基序列为______。若该多肽合成到UGC决定的氨基酸后就终止合成，则导致合成结束的终止密码子是______。（6）物质①在同一生物体内不同细胞中表达得到的蛋白质______（填“相同”“不相同”或“不完全相同”），原因是______。3.核糖体是由rRNA和蛋白质构成的。图1表示某真核生物不同大小rRNA的形成过程，该过程分A、B两个阶段进行，S代表沉降系数，其大小可代表RNA分子的大小。请回答：（1）图1中45S前体合成的场所是_____，所需的酶是_____，该酶识别并结合的位置是_____，图中酶在DNA双链上移动的方向是_____（填“从左向右”或“从右向左”）。（2）在细胞周期中，上述合成过程发生在_____期。图1中许多酶同时参与转录的意义是_____。（3）研究发现在去除蛋白质的情况下B过程仍可发生，由此推测RNA具有_____功能。（4）原核生物核糖体中的蛋白质合成如图2所示。图2中物质①与真核细胞核中刚产生的相应物质相比，结构上的区别主要是_____，②表示_____。图2过程中形成①和②所需的原料分别是_____。4.中国科学院生物物理研究所揭示了一种精细的DNA复制起始位，点的识别调控机制。研究发现，含有组蛋白变体H2A.Z的核小体（染色体的基本结构单位）能够通过结合组蛋白甲基化转移酶SUV420H1，促进核小体上组蛋白H4的第二十位氨基酸发生二甲基化修饰，带有二甲基化修饰的H2A.Z的核小体能进一步招募复制起始位点识别蛋白ORC1，从而帮助DNA复制起始位点的识别。回答下列问题：（1）DNA复制起始位点被识别后，首先与复制起始位点结合的酶是_____。（2）T细胞是一种发挥免疫作用的淋巴细胞，能进行增殖。研究人员特异性地去除T细胞染色体上的H2A.Z核小体后，T细胞的增殖速率将_____，原因是_____。（3）研究还发现，组蛋白上其他位点的氨基酸残基发生修饰，如甲基化、乙酰化或磷酸化等，能招募特定种类的蛋白质与之结合，决定特定基因的表达是打开还是关闭，从而使亲子代均表现出一定的性状。根据上述发现，研究人员得出了“组蛋白修饰是表观遗传的重要机制”的结论。请根据表观遗传的概念，结合材料中的描述，概括得出上述结论的依据：_______。（4）启动子是位于基因首端的一段特殊序列的DNA片段，当其被_______酶识别和结合后能驱动基因转录。某些组蛋白去乙酰化会引起启动子序列中的DNA发生甲基化，从而导致“基因沉默”，试分析上述过程引起“基因沉默”的原因是_______，该机理为研发抗肿瘤药物提供了新思路。5.表现遗传是指DNA序列不改变，而基因的表达发生可遗传的改变。DNA甲基化是表现遗传中最常见的现象之一。某些基因在启动子上存在富含双核苷酸“CG”的区域，称为“CG岛”。其中的胞嘧啶在发生甲基化后转变成5-甲基胞嘧啶但仍能与鸟嘌呤互补配对。细胞中存在两种DNA甲基化酶（如图1所示），从头甲基化酶只作用于非甲基化的DNA，使其半甲基化；维持甲基化酶只作用于DNA的半甲基化位点，使其全甲基化。请回答：（1）由上述材料可知，DNA甲基化_____（填“会”或“不会”）改变基因转录产物的碱基序列。（2）由于图2中过程①的方式是_____，所以其产物都是甲基化的，因此过程②必须经过_____的催化才能获得与亲代分子相同的甲基化状态。（3）研究发现，启动子中“CG岛”的甲基化会影响_____与启动子的结合，从而抑制基因的表达。（4）小鼠的A基因编码胰岛素生长因子-2（IGF-2），a基因无此功能（A、a位于常染色体上）。IGF-2是小鼠正常发育必需的一种蛋白质，缺乏时小鼠个体矮小。在小鼠胚胎中，来自父本的A基因能够表达，来自母本的则不能表达。检测发现，这对基因的启动子在精子中是非甲基化的，在卵细胞中则是甲基化的。若纯合矮小雌鼠与纯合正常雄鼠杂交，则F1的表现型应为_____。F1雌雄个体间随机交配，则F2的表现型及其比例应为_____。（5）5-氮杂胞苷（AZA）常用于临床上治疗DNA甲基化引起的疾病。推测AZA可能的作用机制之一是：AZA在_____过程中掺入DNA分子，导致与DNA结合的甲基化酶活性降低，从而降低DNA的甲基化程度。另一种可能的机制是：AZA与“CG岛”中的_____竞争甲基化酶，从而降低DNA的甲基化程度。6.表观遗传是指基因的碱基序列不改变，而基因表达和表型发生可遗传变化的现象。DNA甲基化是表观遗传中最常见的现象之一。某些基因在启动子上存在富含双核苷酸的区域，称为“CpG岛”。其中的胞嘧啶在发生甲基化后转变成5-甲基胞嘧啶，5-甲基胞嘧啶仍能与鸟嘌呤互补配对。细胞中存在两种DNA甲基化酶（如图1所示），从头甲基化酶只作用于非甲基化的DNA使其半甲基化；维持甲基化酶只作用于DNA的半甲基化位点，使其全甲基化。回答下列问题：（1）图2中过程①是DNA以______方式进行复制，其产物都是______（填“全”或“半”）甲基化的，因此，过程②必须经过______的催化才能获得与亲代分子相同的甲基化状态。（2）研究发现，启动子中“CpG岛”的甲基化会影响相关蛋白质与启动子的结合，从而抑制______。（3）小鼠的A基因编码胰岛素样生长因子-2（IGF-2），a基因无此功能（A、a位于常染色体上）。IGF-2是小鼠正常发育所必需的一种蛋白质，缺乏时小鼠个体矮小。在小鼠胚胎中，来自父本的A基因及其等位基因能够表达，来自母本的则不能表达。检测发现，这对基因的启动子在精子中是非甲基化的，在卵细胞中则是甲基化的。若纯合矮小雌鼠与纯合正常雄鼠杂交，则F1的表型应为______F1雌雄个体间随机交配，则F2的表型及其比例应为______。（4）5-氮杂胞嘧啶核苷（5-AZA）常用于临床上治疗DNA甲基化引起的疾病。推测5-AZA可能的作用机制之一是：5-AZA与“CpG岛”中的_____竞争甲基化酶，从而降低DNA的甲基化程度。

答案以及解析1.答案：（1）双螺旋结构；碱基互补配对；复制起点数量（2）（3）1:7；DNA复制是双向的（4）单解析：（1）DNA独特的双螺旋结构为复制提供了精确的模板，通过碱基互补配对原则，保证了复制能够准确地进行。因DNA复制时首先必须解旋，从而在复制起，点位置形成复制叉，所以可以根据复制叉的数量推测复制起点的数量。（2）因为DNA复制为半保留复制，故复制一次所得的2个DNA分子中，1条链带放射性标记，1条不带。第二次复制所得的4个DNA分子中，2个DNA分子1条链带放射性标记，1条链不带，2个DNA分子两条链均带放射性标记。（3）将双链均被32P标记的DNA分子置于只含有31P的环境中复制3次，子代DNA中含32P的单链为2条，含31P的单链为2×23-2=14（条），故子代DNA中含32P的单链与含31P的单链数目之比为2:14=1:7。由图丙可以看出：该DNA分子在复制起点处形成两个复制叉，复制为双向进行。（4）由图丁可以看出：该DNA分子只有一个复制起点。2.答案：（1）RNA聚合酶；核糖（2）←（3）翻译；核糖体；U-A（4）906；151（5）3'AGACTT5'；UAG（6）不完全相同；不同细胞内基因进行选择性表达解析：（1）分析图示可知，过程Ⅰ为转录过程，该过程需要RNA聚合酶的催化，因此图中甲为RNA聚合酶；乙为胞嘧啶脱氧核苷酸，丙为胞嘧啶核糖核苷酸，两者的五碳糖不同，前者的五碳糖是脱氧核糖，后者的五碳糖是核糖，所以与乙相比，丙特有的成分是核糖。（2）过程Ⅰ中，根据RNA聚合酶的位置可知转录的方向是从右向左转录，因此方框中应标“←”。（3）过程Ⅱ是以RNA为模板合成蛋白质的过程，属于基因指导蛋白质合成过程中的翻译过程，该过程发生在细胞质中的核糖体上。过程Ⅰ的碱基配对方式为A一U、T一A、C一G、G一C，过程Ⅱ的碱基配对方式为A一U、U一A、C一G、G一C，所以与过程Ⅰ相比，过程Ⅱ特有的碱基配对方式是U一A。（4）不考虑终止密码子，如果合成的多肽链中共有150个肽键，根据氨基酸数=肽键数+肽链数，则氨基酸数为150+1=151（个）；根据基因编码区中碱基数：mRNA中碱基数：多肽中氨基酸数=6：3：1可知，控制合成该肽链的基因编码区至少应有的碱基数为151×6=906（个）。（5）携带丝氨酸和谷氨酸的tRNA上的反密码子分别为3'AGA5'、3'CUU5'，则丝氨酸和谷氨酸对应的密码子为5'UCU3'。密码子在mRNA上，mRNA是以DNA的一条链为模板转录而来的，所以根据碱基互补配对原则，物质①中相应的模板链的碱基序列为3'AGACTT5'。若该多肽合成到UGC决定的氨基酸后就终止合成，则UGC后的一个密码子就是终止密码子，因此由图可知导致合成结束的终止密码子是UAG。（6）物质①在同一生物体内不同细胞中表达得到的蛋白质不完全相同，原因是不同细胞内基因进行选择性表达。解析：3.答案：（1）核仁；RNA聚合酶；启动子；从左向右（2）间；可短时间产生大量的rRNA，有利于形成核糖体，有利于蛋白质的合成（3）催化（4）原核生物中的物质①没有内含子转录出来的相应序列；多肽链；核糖核苷酸和氨基酸解析：本题考查基因表达和核仁的功能等相关知识。（1）图1中45S前体合成的场所是核仁，所需的酶是RNA聚合酶，该酶识别并结合的位置是启动子；根据45S前体链的长短可判断，图中酶在DNA双链上移动的方向是从左向右。（2）在细胞周期中，有关蛋白质的合成过程发生在间期。图1中许多酶同时参与转录的意义是可短时间产生大量的rRNA，有利于形成核糖体，有利于蛋白质的合成。（3）研究发现在去除蛋白质的情况下B过程仍可发生，由此推测RNA具有催化功能。（4）图2表示原核生物核糖体中的蛋白质合成，其中物质①（mRNA）与真核细胞核中刚产生的相应物质相比，结构上的区别主要是原核细胞的①中没有内含子转录出的相应序列，②表示多肽链。图2过程中形成①mRNA和②多肽链所需的原料分别是核糖核苷酸和氨基酸。4.答案：（1）解旋酶（2）降低；去除H2A.Z核小体后，细胞缺少二甲基化修饰的H2A.Z核小体，不能招募复制起始位点识别蛋白，无法对DNA复制起始位点进行识别，导致细胞无法进行DNA复制，T细胞增殖速率降低（3）组蛋白修饰可决定特定基因的表达是打开还是关闭，而基因的碱基序列保持不变；亲子代均表现出一定的性状，说明基因表达和性状发生了可遗传变化（4）RNA聚合组蛋白去乙酰化引起启动子序列中的DNA发生甲基化，影响了RNA聚合酶对启动子的识别与结合，导致基因不能转录，最终无法翻译出相应的蛋白质，表现为“基因沉默解析：（1）DNA复制起始位点被识别后，首先与复制起始位点结合的酶是解旋酶，使DNA解旋成单链。（2）由于去除H2A.Z核小体后，细胞缺少二甲基化修饰的H2A.Z核小体二甲基化修饰的H2A.Z核小体的作用是能进一步招募复制起始位，点识别蛋白ORC1，从而帮助DNA复制起始位，点的识别，因此二甲基化修饰的H2A.Z核小体缺少后将不能招募复制起始位点识别蛋白，无法对DNA复制起始位，点进行识别，导致细胞无法进行DNA复制，所以T细胞的增殖速率降低。（3）根据材料中的描述，组蛋白修饰可决定特定基因的表达是打开还是关闭，而基因的碱基序列保持不变；亲子代均表现出一定的性状，说明基因表达和性状发生了可遗传变化，这些均符合表观遗传的概念，故据此可以得出“组蛋白修饰是表观遗传的重要机制”这一结论。（4）转录过程中，启动子被RNA聚合酶识别和结合，从而启动转录。由于组蛋白去乙酰化会引起启动子序列中的DNA发生甲基化，DNA甲基化将影响RNA聚合酶对启动子的识别与结合，导致基因不能转录，最终无法翻译出相应的蛋白质，最终表现为“基因沉默。5.答案：（1）不会（2）半保留复制；维持甲基化酶（3）RNA聚合酶（4）全部正常；正常：矮小=1:1（5）DNA复制；胞嘧啶解析：（1）本题考查DNA分子的复制、遗传信息的转录和翻译、基因的分离定律的实质及应用，意在考查学生图形的分析能力、相关知识的深度理解能力。DNA甲基化是表现遗传中最常见的现象之一，而表现遗传是指DNA序列不改变，而基因的表达发生可遗传的改变，所以DNA甲基化不会改变基因转录产物的碱基序列。（2）图2中过程①的模板链都含甲基，而复制后都只含一个甲基，说明过程①的方式是半保留复制，所以其产物都是半甲基化DNA。因此过程②必须经过维持甲基化酶的催化才能获得与亲代分子相同的全甲基化状态。（3）RNA聚合酶与启动子结合，催化基因进行转录。研究发现，启动子中“CG岛”的甲基化会影响相关蛋白质（RNA聚合酶）与启动子的结合，不能合成mRNA，从而抑制基因的表达。（4）由于在小鼠胚胎中，来自父本的A及其等位基因能够表达，所以纯合矮小雌鼠与纯合正常雄鼠杂交，则F1的表现型应为全部正常。卵细胞中的A及其等位基因由于启动子甲基化而不表达，精子中的A及其等位基因由于启动子非甲基化而表达，并且含A的精子：含a的精子=1:1，所以F1雌雄个体间随机交配，则F2的表现型及其比例应为正常：矮小=1:1。（5）5-氮杂胞苷（