内容正文:
微专题6 遗传的分子基础
1.D 在肺炎链球菌转化实验中,加热杀死的S型细菌中存在某种促使R型活细菌转化为S型活细菌的活性物质,这种物质后来被证明是DNA,A正确;DNA酶处理S型细菌细胞提取液,将提取液中的DNA水解,不能使R型细菌发生转化,该实验通过去除DNA来观察结果,运用了“减法原理”,B正确;用32P-噬菌体侵染细菌,32P标记的是噬菌体的DNA,部分子代噬菌体含32P,说明亲代噬菌体的DNA传递到了子代噬菌体中,可作为DNA是遗传物质的证据,C正确;用烟草花叶病毒感染烟草的实验证明RNA是烟草花叶病毒的遗传物质,烟草是细胞生物,其遗传物质是DNA,D错误。
2.D AT重复序列的稳定性较低,利于环状DNA双链解旋,A错误;整个DNA分子中嘌呤和嘧啶数量相等,各占1/2,但每条链上的嘌呤比例不确定,不一定为1/2,B错误;若用3H标记环状DNA并将其置于不含标记的缓冲液中连续复制3次,子代DNA中1/4有3H标记,C错误;由胸腺嘧啶的数量和占总碱基数的比例可知:该DNA分子的总碱基数为M/q个,因“任意两个不互补的碱基之和占总碱基数的一半”,故该DNA分子中鸟嘌呤的数量=M/2q-M=M(1-2q)/2q个,D正确。
3.A DNA聚合酶只能沿5'→3'方向合成新链,因此后随链需分段合成(冈崎片段),短时间复制形成短链,A正确;短时间复制中,DNA连接酶尚未发挥作用,但主要原因是DNA聚合酶的方向性限制,B错误;解旋酶活性不足会影响复制速度,但不会导致短链形成。短链是因后随链分段复制,C错误;前导链连续合成,后随链分段合成(冈崎片段),D错误。
4.D 由图可知,甲基化修饰发生在mRNA上,即图中甲基化的碱基位于核糖核苷酸链上,图中甲基化影响翻译过程,没有影响转录过程,A、B错误;由图可知,被蛋白Y结合的甲基化修饰mRNA可以正常表达出肽链,没有被蛋白Y结合的甲基化修饰mRNA则被降解,不能翻译产生蛋白质,C错误;DNA的碱基甲基化也属于表观遗传,也可引起表观遗传效应,D正确。
5.D pre-mRNA合成时,RNA聚合酶会与基因中的启动子结合,驱动转录,A正确;因为真核生物的基因存在内含子,而原核生物无相应的剪切机制,所以向原核生物细胞内转移真核生物的基因时,应使用真核生物的成熟mRNA的逆转录产物,B正确;内含子转录形成的RNA会被剪切掉,故若基因突变发生在内含子,则其对翻译产物一般无影响,C正确;翻译时,核糖体沿着成熟的mRNA从5'端向3'端移动,D错误。
6.B dsRNA为双链结构,嘌呤数等于嘧啶数,其嘌呤与嘧啶之比为1∶1。siRNA是由dsRNA加工而来的单链片段,其嘌呤与嘧啶之比不一定为1∶1,A错误;双链dsRNA加工成单链siRNA的过程会发生氢键的断裂,B正确;根据题干信息,siRNA能与瓦螨目标基因的mRNA特异性结合使其降解,导致瓦螨死亡,所以siRNA直接抑制的是翻译过程,C错误;用改造后的S菌来杀死瓦螨属于生物防治,D错误。
7.A 根据题干信息“招募核酸外切酶从mRNA的3'端开始进行降解”可知mRNA降解是从3'端开始,但mRNA合成是从5'端向3'端进行,A错误。核酸外切酶能将mRNA降解为核苷酸,是催化磷酸二酯键的水解;RNA聚合酶催化核糖核苷酸聚合形成RNA,是催化磷酸二酯键的形成,B正确。转录水平调控可以控制mRNA的合成量,mRNA降解调控可以控制mRNA的减少量,二者使细胞内的mRNA数量处于动态变化中,C正确。tRNA对mRNA降解的调控可以影响mRNA是否能进行翻译,有助于实现基因选择性表达,保证细胞分化和个体正常发育,D正确。
8.D 甲基化修饰一般会影响转录因子或RNA聚合酶与启动子区域的结合,从而调节基因表达,A错误;由图可知,基因通过控制酶的合成来控制代谢过程,进而间接控制生物体的性状,所以血橙果肉“血量”多少体现基因对生物体性状的间接控制,B错误;甲基化等表观遗传修饰虽然不改变碱基序列,但在一定条件下可以通过减数分裂或有丝分裂传递至子代,C错误;由图可知,光照会促进HY5蛋白与G序列结合,激活Ruby基因,促进合成关键酶,使花色苷前体转为花色苷,增加“血量”,同一植株中上层光照多于下层,因此同一植株上层血橙果肉的“血量”一般多于下层血橙果肉,D正确。
9.AB 比较①野生型(R基因正常)和②R基因缺失突变株(无R基因),如果②的淀粉含量低于①,说明R基因对淀粉积累有促进作用,此结果说明“R基因促进淀粉合成”,A正确;③T酶功能缺失突变株(T酶缺失,T6P含量低)淀粉含量低于①野生型(T6P正常),说明T6P对淀粉积累是必需的,②R基因缺失突变株(无R基因)、④R基因和T酶功能都缺失突变体(R基因和T酶均缺失)淀粉含量相等,说明T6P的作用完全依赖R基因(若无R基因,T6P无法发挥作用),直接支持T6P通过R基因促进淀粉积累,B正确;②是R基因缺失突变株,即使提高T6P水平,由于缺乏R基因,淀粉积累也不会增加,若淀粉含量上升,则说明T6P可能通过其他途径促进淀粉积累,与假说矛盾,C错误;③是T酶缺失突变株(T6P含量低),但人为提高R基因表达后淀粉含量增加,说明R基因可直接促进淀粉积累,无需依赖T6P,D错误。
10.BC 基因H/h位于Z染色体上,为一对等位基因,在遗传时遵循基因的分离定律,A正确;仅H表达时为黑羽,仅h表达时为灰羽,二者均不表达时为白羽,因此该家禽种群中灰羽个体的基因型有ZhW、ZhZh、ZHZh(H来自父本),B错误;表观遗传不会改变基因的碱基序列,C错误;让某白羽雌性与杂合灰羽雄性个体杂交,若白羽雌性的基因型为ZHW,杂合灰羽雄性的基因型为ZHZh,则F1中黑羽个体(ZH_)比例可能为1/2,D正确。
11.(1)GAL7、GAL10 RNA聚合酶 (2)空间结构 GAL80p (3)不管半乳糖存在与否,三种基因都能表达 (4)只有半乳糖存在时基因才表达、合成相应的酶,减少物质和能量的浪费(合理即可)
解析:(1)根据图1的箭头方向,GAL7、GAL10的转录方向是从b链的5'端到3'端,所以基因GAL7、GAL10是以a链为模板链进行转录的,GAL1是以b链为模板链进行转录的,转录需要酶的催化才能进行,RNA聚合酶识别并结合启动子,启动转录。(2)存在半乳糖的情况下,根据图2,GAL3p、GAL80p为调控蛋白,与半乳糖、ATP结合,其空间结构会发生改变,在此状态下GAL3p可与GAL80p结合,将其保留在细胞质中,从而让GAL4p在细胞核内启动基因转录。(3)科研人员发现了一种GAL80p酿酒酵母纯合突变体,推测该突变体题述三种基因表达的情况是不管半乳糖存在与否,三种基因都能表达,因为酿酒酵母的基因GAL1、GAL7、GAL10三种基因的表达受环境中半乳糖的调控,如果GAL80p发生突变,则可能会导致其失去正常功能。由于GAL80p在无半乳糖时会抑制GAL基因的表达,它的突变可能使这个抑制作用失效,从而导致GAL1、GAL7、GAL10基因在无半乳糖条件下也会表达。(4)野生型酿酒酵母可根据外界环境中是否存在半乳糖来调节基因表达情况,这种调节机制的意义在于能够根据环境中是否存在半乳糖来调节这些代谢途径相关基因的表达,从而节约资源,减少物质和能量的浪费,提高生存适应性(合理即可)。
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微专题6 遗传的分子基础
一、单项选择题
1.(2025·北京东城二模)“DNA是主要的遗传物质”是经长期研究得出的结论。下列叙述错误的是( )
A.加热杀死的S型细菌中存在某种促使R型活细菌转化为S型活细菌的活性物质
B.DNA酶处理的S型细菌细胞提取液不能使R型细菌发生转化,实验运用了“减法原理”
C.用32P-噬菌体侵染细菌,部分子代噬菌体含32P,可作为DNA是遗传物质的证据
D.用烟草花叶病毒感染烟草的实验证明RNA是烟草花叶病毒和烟草的遗传物质
2.(2025·山西晋城二模)研究发现,许多真核生物细胞中都存在染色体外的环状DNA分子,环状DNA的复制原点通常富含AT重复序列,有利于复制起始蛋白的结合,启动复制过程。下列叙述正确的是( )
A.复制原点富含AT重复序列,不利于环状DNA双链解旋
B.环状DNA分子的一条脱氧核苷酸链上的嘌呤比例为1/2
C.若用3H标记环状DNA并将其置于不含标记的缓冲液中连续复制3次,子代DNA中一半有标记
D.若环状DNA分子中胸腺嘧啶为M个,占总碱基数的比例为q,则其含有鸟嘌呤M(1-2q)/2q个
3.某实验小组为研究DNA复制机制,向培养液中加入过量3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸,并在短时间内(如30秒)分离新合成的DNA分子。电泳检测发现:DNA片段长度较短,且放射性主要集中在分子量较小的区域。若延长培养时间(如10分钟),则长链DNA比例显著增加。下列解释最合理的是( )
A.DNA聚合酶只能沿模板链的3'→5'方向合成,导致新链分段复制
B.DNA连接酶未发挥作用,无法连接片段
C.解旋酶活性不足,未能充分打开双链DNA
D.DNA复制时两条链同时连续合成
4.(2025·江苏高考15题)甲基化读取蛋白Y识别甲基化修饰的mRNA,引起基因表达效应改变,如图所示。下列相关叙述正确的是( )
A.甲基化通过抑制转录过程调控基因表达
B.图中甲基化的碱基位于脱氧核糖核苷酸链上
C.蛋白Y可结合甲基化的mRNA并抑制表达
D.若图中DNA的碱基甲基化也可引起表观遗传效应
5.(2025·甘肃白银二模)原核生物的基因为连续基因,没有外显子、内含子之分。而大多数真核生物的基因为不连续基因,即基因的编码序列(外显子)被非编码序列(内含子)隔开。内含子可参与转录形成pre-mRNA,在pre-mRNA形成成熟mRNA时,内含子对应区段会被剪切掉。下列说法错误的是( )
A.pre-mRNA合成时,RNA聚合酶会与基因中的启动子结合
B.向原核生物细胞内转移真核生物的基因时应使用其成熟mRNA的逆转录产物
C.若基因突变发生在内含子,则其对翻译产物一般无影响
D.翻译时,核糖体沿着成熟的mRNA从3'端向5'端移动
6.为杀死蜜蜂寄生虫瓦螨,研究人员对蜜蜂肠道中的S菌进行改造,使其能释放特定的双链RNA(dsRNA)。进入瓦螨体内的dsRNA被加工成siRNA后,能与瓦螨目标基因的mRNA特异性结合使其降解,导致瓦螨死亡。下列叙述正确的是( )
A.siRNA的嘌呤与嘧啶之比和dsRNA相同
B.dsRNA加工成siRNA会发生氢键的断裂
C.瓦螨死亡的原因是目标基因的转录被抑制
D.用改造后的S菌来杀死瓦螨属于化学防治
7.(2025·安徽黄山二模)tRNA不仅参与翻译过程,还对mRNA的降解起到调控作用。tRNA在细胞内可以被加工成各种tRNA片段,如tRFs和tiRNAs等。这些tRNA片段可以通过与mRNA的互补配对结合到特定的mRNA上,进而使mRNA降解为核苷酸,如招募核酸外切酶从mRNA的3'端开始进行降解。下列叙述错误的是( )
A.mRNA的降解与合成一样,都具有方向性,且都是从3'端开始向5'端进行的
B.核酸外切酶催化磷酸二酯键的水解,RNA聚合酶催化磷酸二酯键的形成
C.转录水平调控和mRNA降解调控,使细胞内的mRNA数量处于动态变化中
D.tRNA对mRNA降解的调控有助于实现基因选择性表达,保证细胞分化和个体正常发育
二、不定项选择题
8.血橙因果肉富含花色苷(C16H16O6),颜色鲜红而得名。当遇极寒天气时,为避免血橙冻伤,通常提前采摘,此时果肉花色苷含量极少而鲜红不足。血橙中花色苷合成和调节途径如图所示。下列分析合理的是( )
A.甲基化的T序列不影响RNA聚合酶与Ruby基因启动子的结合
B.血橙果肉颜色的控制情况可反映出基因对性状控制的直接途径
C.T序列甲基化修饰没有改变基因的碱基序列,不能遗传给后代
D.同一植株上层血橙果肉的颜色一般较下层血橙果肉颜色更鲜红
9.(2025·河北唐山二模)藻糖-6-磷酸(T6P)是一种信号分子,在细胞中由T酶催化合成,在种子成熟过程中起重要调节作用。研究发现,T6P含量下降,R基因的转录水平降低。据此提出假说:T6P通过促进R基因的表达促进种子中淀粉的积累。已知T酶活性与T6P含量呈正相关,为验证该假说,准备以下实验材料:①野生型;②R基因缺失突变株;③T酶功能缺失突变株;④R基因和T酶功能都缺失突变体。下列说法合理的是( )
A.若淀粉含量②低于①,则说明R基因促进淀粉合成
B.若淀粉含量③低于①,且②等于④,则支持该假说
C.设法提高②中的T6P水平,若淀粉含量上升,则与假说矛盾
D.设法提高③R基因表达量,若淀粉含量升高,则支持该假说10.(2025·黑龙江哈尔滨二模)某家禽(性别决定方式为ZW型)的羽色受等位基因H/h控制,基因H/h只位于Z染色体上,仅H表达时为黑羽,仅h表达时为灰羽,二者均不表达时为白羽。受表观遗传的影响,基因H、h来自父本时不表达,来自母本时正常表达。下列分析不正确的是( )
A.基因H、h在遗传时遵循基因的分离定律
B.该家禽种群中灰羽个体的基因型共有2种,为ZhW、ZhZh
C.表观遗传通过改变基因的碱基序列导致生物体表型发生变化
D.让某白羽雌性与杂合灰羽雄性个体杂交,F1中黑羽个体比例可能为1/2
三、非选择题
11.(2025·山东烟台模拟)酿酒酵母的基因GAL1、GAL7、GAL10编码的三种酶为半乳糖转变为葡萄糖-1-磷酸的代谢途径中的关键酶,三种基因的表达受环境中半乳糖的调控。图1表示三种基因在染色体上的位置,箭头表示转录方向。图2表示半乳糖对三种基因表达的影响,GAL3p、GAL80p为该过程的调控蛋白。
(1)由图1可知,基因 是以a链为模板链进行转录的,转录时 识别并结合启动子,启动转录。
(2)存在半乳糖的情况下,GAL3p与半乳糖、ATP结合,其 发生改变,在此状态下GAL3p可与 结合,从而将其保留在细胞质中。在细胞核中,GAL4p蛋白的一个结合位点与UAS结合,另一个位点募集转录复合体,从而使GAL基因转录。
(3)科研人员发现了一种GAL80p酿酒酵母纯合突变体,推测该突变体上述三种基因表达的情况是 。
(4)野生型酿酒酵母可根据外界环境中是否存在半乳糖来调节基因表达情况,这种调节机制的意义是 。
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