内容正文:
课时微练(十九) 基因的表达
1.(多选)翻译过程可分为如图所示的三个阶段,①~④表示参与翻译的物质或结构,其中④是能引起肽链释放的蛋白质。据图分析,下列叙述错误的是 (ABC)
A.通常,每种①通过自身的反密码子识别并转运一种氨基酸
B.翻译过程中,②将会沿③的a端(5'端)向b端(3'端)移动
C.④通过碱基互补配对识别终止密码子UAA引起肽链释放,翻译过程终止
D.为提高翻译效率,通常③上会相继结合多个②,同时进行多条肽链的合成
解析 ①tRNA与氨基酸的正确识别靠的是一种酶(氨基酰—tRNA合成酶),氨基酸中不含碱基,反密码子不能识别氨基酸,A项错误;根据延伸过程中肽链的转移可知,核糖体移动的方向是由b→a,即②(核糖体)将会沿③(mRNA)的b端(5'端)向a端(3'端)移动,B项错误;④是能引起肽链释放的蛋白质,不含碱基,因此不能通过碱基互补配对识别终止密码子UAA,C项错误;为提高翻译效率,通常③(mRNA)上会相继结合多个②(核糖体),同时进行多条肽链的合成,D项正确。
2.某种蜜蜂的蜂王和工蜂具有相同的基因组。雌性工蜂幼虫主要食物是花蜜和花粉,若喂食蜂王浆,也能发育成为蜂王。利用分子生物学技术降低DNA甲基化酶的表达后,即使一直喂食花蜜、花粉,雌性工蜂幼虫也会发育成蜂王。下列推测正确的是 (D)
A.花蜜、花粉可降低幼虫发育过程中DNA的甲基化
B.蜂王DNA的甲基化程度高于工蜂
C.蜂王浆可以提高蜜蜂DNA的甲基化程度
D.DNA的低甲基化是蜂王发育的重要条件
解析 DNA甲基化酶可使DNA甲基化,降低DNA甲基化酶的表达,会使DNA甲基化程度降低,可使工蜂发育成蜂王,与喂食蜂王浆作用相似,因此可推测蜂王浆可降低蜜蜂DNA的甲基化程度,C项错误,D项正确;花蜜、花粉不会降低DNA的甲基化,A项错误;由题意分析,蜂王DNA的甲基化程度低于工蜂,B项错误。
3.人禽流感是感染禽流感病毒后引起的以呼吸道症状为主的临床综合征。禽流感病毒的遗传物质为单链-RNA,如图为禽流感病毒入侵细胞后的增殖示意图。请回答下列问题:
(1)禽流感病毒通过胞吞(方式)进入细胞。由于内涵体pH较低,导致囊膜蛋白空间结构改变,内涵体的两层膜发生融合,释放病毒衣壳进入细胞质。
(2)过程②需要RNA聚合酶催化形成多种mRNA;过程③利用氨基酸作为原料,参与该过程的RNA除了mRNA外还有tRNA、rRNA。
(3)在核糖体(填场所)合成的病毒蛋白进入细胞核与病毒-RNA结合,初步装配形成核蛋白核心;另一些病毒蛋白需经过内质网和高尔基体加工后转移到细胞膜上。
(4)病毒的一条-RNA共含有m个碱基,其中腺嘌呤、尿嘧啶的数量分别为a、b,则以该-RNA为模板合成一条子代-RNA,共需要消耗m-a-b个胞嘧啶核糖核苷酸。
(5)已知禽流感病毒基因中一个碱基发生替换,导致病毒蛋白H的第627位氨基酸由谷氨酸(密码子为GAA或GAG)变成赖氨酸(密码子为AAA或AAG),请推测禽流感病毒基因中碱基的变化情况是C→U。
(6)蛋白H是病毒基因组复制过程中的关键蛋白。科研人员将能与蛋白H的mRNA完全配对的干扰RNA导入宿主细胞,可起到抗病毒的效果,其机理是抑制翻译过程,使蛋白H不能合成,阻止病毒基因的复制,从而阻止其增殖。
解析 (1)由题图可知,禽流感病毒通过胞吞进入细胞。高温、过酸、过碱会改变蛋白质的空间结构,使其失活。由于内涵体pH较低,导致囊膜蛋白空间结构改变,内涵体的两层膜发生融合,释放病毒衣壳进入细胞质。(2)过程②为转录过程,需要RNA聚合酶催化形成多种mRNA;过程③为翻译过程,利用氨基酸作为原料,参与该过程的RNA除了mRNA外还有tRNA和rRNA。tRNA转运氨基酸至核糖体,rRNA是核糖体的组成部分。(3)核糖体是蛋白质的合成场所,内质网和高尔基体是蛋白质的加工场所,在核糖体合成的病毒蛋白进入细胞核与病毒-RNA结合,初步装配形成核蛋白核心;另一些病毒蛋白需经过内质网和高尔基体加工后转移到细胞膜上。(4)以-RNA为模板合成一条子代-RNA,需要先以-RNA为模板合成一条+RNA,再以这条+RNA为模板合成-RNA。-RNA与+RNA是碱基互补配对关系,以-RNA为模板合成一条子代+RNA需要消耗的胞嘧啶核糖核苷酸的数目等于-RNA中鸟嘌呤的数目,以这条+RNA为模板合成-RNA需要消耗的胞嘧啶核糖核苷酸的数目等于+RNA中鸟嘌呤的数目,也就是-RNA中胞嘧啶的数目,因此整个过程中需要的胞嘧啶核糖核苷酸的数目为-RNA中鸟嘌呤和胞嘧啶核糖核苷酸数目之和,即m-a-b。(5)已知禽流感病毒基因中一个碱基发生替换,导致病毒蛋白H的第627位氨基酸由谷氨酸(密码子为GAA或GAG)变成赖氨酸(密码子为AAA或AAG),密码子中的G变为A,根据碱基互补配对原则,那么基因模板中的碱基变化应该是C变为U。(6)将能与蛋白H的mRNA完全配对的干扰RNA导入宿主细胞,导致蛋白H的mRNA无法作为翻译的模板,抑制翻译过程,使蛋白H不能合成,阻止病毒基因的复制,从而阻止其增殖。
课时微练(二十一) 染色体变异与生物育种
水稻是我国最重要的粮食作物。稻瘟病是由稻瘟病菌(Mp)侵染水稻引起的病害,严重危害我国粮食生产安全。与使用农药相比,抗稻瘟病基因的利用是控制稻瘟病更加有效、安全和经济的措施。
(1)水稻对Mp表现出的抗病与感病为一对相对性状。为判断某抗病水稻是否为纯合子,可通过观察自交子代性状是否分离来确定。
(2)现有甲(R1R1r2r2r3r3)、乙(r1r1R2R2r3r3)、丙(r1r1r2r2R3R3)三个水稻抗病品种,抗病(R)对感病(r)为显性,三对抗病基因位于不同染色体上。根据基因的DNA序列设计特异性引物,用PCR方法可将样本中的R1、r1、R2、r2、R3、r3区分开。这种方法可用于抗病品种选育中基因型的鉴定。
①甲品种与感病品种杂交后,对F2不同植株的R1、r1进行PCR扩增。已知R1比r1片段短。从扩增结果(如图)推测可抗病的植株有1和3。
②为了在较短时间内将甲、乙、丙三个品种中的抗病基因整合,选育新的纯合抗病植株,下列育种步骤的正确排序是a、c、d、b(填选项字母)。
a.甲×乙,得到F1
b.用PCR方法选出R1R1R2R2R3R3植株
c.R1r1R2r2r3r3植株×丙,得到不同基因型的子代
d.用PCR方法选出R1r1R2r2R3r3植株,然后自交得到不同基因型的子代
(3)研究发现,水稻的抗病表现不仅需要自身抗病基因(R1、R2、R3等)编码的蛋白,也需要Mp基因(A1、A2、A3等)编码的蛋白。只有R蛋白与相应的A蛋白结合,抗病反应才能被激活。若基因型为R1R1r2r2R3R3和r1r1R2R2R3R3的水稻,被基因型为a1a1A2A2a3a3的Mp侵染,推测这两种水稻的抗病性表现依次为感病、抗病。
(4)研究人员每年用Mp(A1A1a2a2a3a3)人工接种水稻品种甲(R1R1r2r2r3r3),几年后甲品种丧失了抗病性,检测水稻的基因未发现变异。推测甲品种抗病性丧失的原因是Mp的A1基因发生了突变。
(5)水稻种植区的Mp是由不同基因型组成的群体。大面积连续种植某个含单一抗病基因的水稻品种,将会引起Mp种群(A类)基因(型)频率改变,使该品种抗病性逐渐减弱直至丧失,无法在生产中继续使用。
(6)根据本题所述水稻与Mp的关系,为避免水稻品种抗病性丧失过快,请从种植和育种两个方面给出建议:将含有不同抗病基因的品种轮换/间隔种植;将多个不同抗病基因通过杂交整合到一个品种中。
解析 (1)水稻的抗病与感病为一对相对性状。为判断某抗病水稻是否为纯合体,可让其自交。若自交后代出现性状分离,则该水稻为杂合子;若自交后代没出现性状分离,则该水稻为纯合子。(2)①由于基因R1比r1片段短,可判断植株1、3中含有R1,故植株1、3抗病。②为培育R1R1R2R2R3R3植株,可先将甲×乙杂交,获得F1(R1r1R2r2r3r3),然后将F1与丙杂交,从二者后代中用PCR方法选出R1r1R2r2R3r3植株,再将R1r1R2r2R3r3自交获得不同基因型的子代,用PCR方法从中选出R1R1R2R2R3R3植株即可。(3)只有R蛋白与相应A蛋白结合后,水稻的抗病反应才能被激活,基因型为a1a1A2A2a3a3的Mp可产生A2蛋白,故被该Mp侵染时,R1R1r2r2R3R3水稻表现为感病,r1r1R2R2R3R3水稻表现为抗病。(4)每年用基因型为A1A1a2a2a3a3的Mp人工接种水稻品种甲R1R1r2r2r3r3,两者只要有一者发生突变,水稻品种就可能失去抗性,若检测水稻基因未发现变异,说明很可能是Mp的A1基因发生了突变。(5)由于自然选择,大面积连续种植单一抗病基因水稻品种,会引起Mp种群基因频率的改变,使水稻品种的抗病性逐渐减弱直至丧失。(6)为避免水稻品种的抗病性丧失过快,我们可以将不同水稻品种间隔种植,或将多个不同抗病基因通过杂交整合到一个品种中。
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