2026届高三生物二轮复习课件专题五 第9讲 遗传的分子学基础

专题五 第9讲 遗传的分子学基础 1.DNA是遗传物质的实验证据 ①“减法原理”在艾弗里的肺炎链球菌转化实验中的应用 证明:DNA是遗传物质,蛋白质不是遗传物质。 ②噬菌体侵染细菌实验中的相互对照 使吸附在细菌上的噬菌体外壳与细菌分离 让上清液中析出重量较轻的噬菌体颗粒,沉淀物中留下被侵染的大肠杆菌。 1.赫尔希和蔡斯以T2噬菌体为实验材料,证明DNA是遗传物质,下图是赫尔希和蔡斯实验的部分步骤。下列关于该图示实验的说法,错误的是( ) A.实验中被标记的是T2噬菌体的DNA B.如果保温时间过短,上清液的放射性 会变高 C.离心的目的是使吸附在细菌上的 噬菌体与细菌分离 D.该图示实验无法证明蛋白质不是T2噬菌体的遗传物质 C 2.已知烟草花叶病毒(TMV)和车前草病毒(HRV)都能侵染烟草叶片,且两者都由蛋白质和RNA组成。如图是探索HRV的遗传物质是蛋白质还是RNA的操作流程图。据图分析,下列叙述错误的是( ) A.该实验的因变量是烟草叶片上出现的不同病斑 B.杂交病毒1和杂交病毒2产生的原理是基因重组 C.该实验能说明TMV、HRV的遗传物质是RNA D.若实验运用同位素标记技术,不能选择15N进行标记 B 3.(不定项)肺炎链球菌S型与R型菌株,都对青霉素敏感(青霉素能抑制细菌细胞壁的形成,从而抑制其增殖)。在多代培养的S型细菌中分离出一种抗青霉素的S型细菌记为PenrS型。现用PenrS型细菌和R型细菌进行如图所示的实验。下列分析正确的是( ) A.若组1甲中部分小鼠患败血症, 通过注射青霉素治疗后可康复 B.组2培养基中可能会出现R型 和S型两种菌落 C.组3培养基中出现菌落是因为PenrS 型细菌的DNA转移到了R型细菌中 D.组4培养基中观察不到R型菌落和 S型菌落 BCD 2.DNA的复制 (1)特点: 边解旋边复制 半保留复制 (2)DNA准确复制的原因 DNA具有独特的双螺旋结构,为复制提供精确的模板,碱基互补配对原则,保证了复制能准确地进行。 2.DNA的复制 真核细胞为了提高DNA复制效率,可采取多起点复制策略。 前导链:在复制起点一侧是连续合成的 后随链:先合成一个小片段(冈崎片段)后,切除引物后延伸、连接而成的。 1、已知果蝇的基因组大小为1.8 108 bp,真核细胞中DNA复制的速率一般为50~100 bp/s。图1为果蝇DNA的电镜照片,图中的泡状结构叫作DNA复制泡,是DNA上正在复制的部分(放大部分如图2所示,连续合成的属于前导链,不连续合成的属于后随链)。下列叙述正确的是( ) 图1 图2 A.图1中有多个复制起点,同时开始复制,能加快果蝇DNA复制的速率 B.图2前导链的延伸方向是5'端 3'端,后随链的延伸方向是3'端 5'端 C.DNA独特的双螺旋结构为其先解旋再复制提供了精确的模板 D.用15N标记原料中的胞嘧啶,则再复制后产生的两个DNA分子的相对质量可能不同 D 2、(不定项)某些线性DNA病毒以下图所示方式进行DNA复制,相关叙述正确的是( ) A.复制过程遵循碱基互补配对原则 B.以脱氧核苷酸为原料沿子链的3'端延伸 C.新合成的链1和链2组成一个新的DNA分子 D.该复制方式具有多起点、单向、半不连续复制的特点 AB 3、下图表示利用大肠杆菌探究 DNA复制方式的实验,下列叙述正确的是( ) A.转移到含14NH4Cl的培养液中,无论细胞分裂几次均不会出现试管①中的 DNA带 B.随着复制次数的增加,试管③中的b带比例增加,a带比例降低 C.该实验可以证明 DNA在复制过程中是边解旋边复制 D.大肠杆菌的DNA复制主要在细胞核中进行,但复制产生的DNA主要分布于细胞质中 A P153 5.(2025 长春模拟)迄今为止,许多真核生物物种中都能发现染色体外的DNA颗粒,包括酵母菌、果蝇、线虫、甚至是人。如图为染色体外环状DNA的结构示意图,假设该环状DNA中碱基T有M个,占总碱基数的比例为q。下列关于环状DNA分子的叙述,正确的是( ) A.环状DNA一般比线性DNA结合更紧密更稳定,但储存的遗传信息较少 B.环状DNA中碱基数与磷酸二酯键数相等,每条链上嘌呤碱基所占比例为1/2 C.若该DNA分子连续复制n次,则需要鸟嘌呤的数目为(2n-1) M(1-2q)/2q个 D.若该DNA用3H标记,将其置于不含标记的培养液中连续复制3次,子代DNA有1/2被标记 √ 3.转录和翻译:DNA mRNA 蛋白质 P49[高考变式探究] (1)原核生物同时进行转录与翻译的重要意义是_ _(至少写出两条)。 ①节省时间 ②快速应答,快速适应环境变化 ③空间利用高效 具有解旋、 催化磷酸二酯键形成的作用 mRNA的延伸方向从5’ 3’ 必修2 P65 P48 1.(2025 河北高考)M和N是同一染色体上两个基因的部分序列,其转录方向如图所示。表中对M和N转录产物的碱基序列分析正确的是( ) 编号 M的转录产物 编号 N的转录产物 ① 5'-UCUACA-3' ③ 5'-AGCUGU-3' ② 5'-UGUAGA-3' ④ 5'-ACAGCU-3' A.①③ B.①④ C.②③ D.②④ √ P153 8.(2025 三亚模拟)研究人员发现一种terfa基因突变导致的小头畸形突变体斑马鱼mise,相关变化如下表所示。 下列叙述错误的是( ) A.基因表达过程中,当tRNA的反密码子为5'-GAU-3'时,其携带的氨基酸为亮氨酸 B.与野生型相比,mise突变体的terfa基因编码的肽链中的一个脯氨酸被替换为亮氨酸 C.与野生型相比,mise突变体的terfa基因发生了碱基的替换,导致其编码的肽链变短 D.与编码链序列相同的RNA可靶向抑制terfa基因的翻译过程,使斑马鱼出现小头畸形 √ √ √ P48 3.(2025 河南高考)构成染色体的组蛋白可发生乙酰化。由组蛋白基因 表达到产生乙酰化的组蛋白,需经历转录、转录后加工、翻译、翻译后 加工与修饰等过程。下列叙述错误的是( ) A.组蛋白乙酰化不改变自身的氨基酸序列,但可影响个体表型 B.具有生物活性的tRNA的形成涉及转录和转录后加工过程 C.编码组蛋白的mRNA上结合的核糖体数量不同,可影响翻译的准确度和 效率 D.组蛋白乙酰化发生在翻译后,是基因表达调控的结果,也会影响基因的 表达 √ 高阶思维应用6 基因的表达调控 【思维 探究】【情境】表观遗传编辑技术 表观遗传编辑技术是近年来生物医学领域的一大突破,它允许研究人员在不改变DNA序列的前提下,调控基因的表达。表观遗传编辑技术通过精确地定位到目标基因的启动子区域,使用特定的编辑复合物(如融合了转录抑制因子的dCas9蛋白)介导甲基化或其他表观遗传修饰,从而实现对基因表达的静默。这种技术的优势在于其可逆性和高度的特异性。 【思维 源点】基因的表达调控 1.转录水平的调控: (1)DNA甲基化:DNA甲基化是一种表观遗传修饰机制,通过甲基基团共价结合于DNA分子中的特定胞嘧啶位点,进而调控并抑制相关基因的转录活性。 (2)组蛋白修饰:组蛋白修饰(如乙酰化、甲基化、磷酸化等)通过改变组蛋白电荷或招募效应蛋白复合体,调控染色质的开放或封闭状态,进而调控靶基因的转录活性。 (3)转录因子结合:转录因子是一类能与DNA特定序列(如启动子、增强子、沉默子等调控元件)结合的蛋白质,激活或抑制转录起始复合物的组装,从而调控目标基因的转录效率。 【思维 源点】基因的表达调控 1.转录水平的调控: (4)染色质重塑:染色质重塑通过动态调控核小体定位与染色质结构开放性,调控转录因子与DNA调控元件的可及性,从而实现基因转录活性的双向调控。 (5)非编码RNA作用:非编码RNA(如长链非编码RNA、微小RNA)通过与DNA、RNA或蛋白质形成分子互作网络,在表观遗传调控、转录起始及mRNA稳定性等层面多维度调控基因表达。 P156 6.(2025 潍坊一模)斑马鱼胚胎中的原始生殖细胞(PGCs)具有分化的双重潜能,过程如图。药物5-Aza能通过调节DNA甲基转移酶1的活性调控DNA甲基化水平,5-Aza浓度越高,PGCs向雌性生殖细胞发育的比例也越高。下列说法正确的是( ) A.DNA甲基化不会导致碱基序列发生改变 B.PGCs的DNA甲基化水平升高,胚胎更可能 发育成雌性 C.5-Aza能降低DNA甲基转移酶1的活性 D.斑马鱼胚胎发育成雄性过程中不存在去 甲基化 √ √ 4.原核生物基因表达实例分析: 原核生物基因表达以操纵子为单位调控基因转录。大肠杆菌乳糖操纵子调节机制为:若缺少乳糖,阻遏蛋白结合到操纵基因上,结果结构基因不能转录出mRNA;若存在乳糖,乳糖和调节基因产生的阻遏蛋白结合,使阻遏蛋白不能再和操纵基因结合,失去阻遏作用,使结构基因转录出mRNA。图像如下。 1.(2025 衡阳二模)基因表达的调控可发生在转录前水平,最典型的例子是沙门杆菌两种鞭毛的基因选择性表达。沙门杆菌的两种鞭毛分别由不连锁的两个基因H1、H2编码,且同时只能表达一个。H2基因的上游有一段序列,称hin基因(倒位基因),该基因有H2的启动子,如下图所示。下列说法错误的是( ) A.阻遏物基因表达时产生的阻遏物蛋白阻止了RNA聚合酶的功能 B.H1基因能表达是由于基因组内部结构变化使阻遏物蛋白不能合成 C.据图可知,H2基因和阻遏物基因共用一个启动子 D.H1基因转录出的mRNA经蛋白酶剪切和拼接后可能参与相关调控 √ P155 5.操纵子是原核细胞中基因表达调控的一种结构。如图为大肠杆菌乳糖操纵子模型,其中lacZ、lacY、lacA为三种结构基因,在其上游有三个对结构基因起调控作用的核苷酸序列R、P、O,P序列中含有RNA聚合酶结合位点,阻遏蛋白与O序列结合会抑制RNA聚合酶与P序列的结合。下列叙述错误的是( ) A.R序列的表达产物与O序列结合会抑制结构基因的表达 B.①和②过程中的碱基互补配对方式完全相同 C.该模型中的三种结构基因在染色体上呈线性排列 D.P序列中有能与RNA聚合酶结合的起始密码子 √ √ √ 2.(2025 泰安模拟)斑马鱼幼鱼正常发育温度为28 ,在幼鱼发育的第20~30天用23 、28 和33 处理,测得雌雄比分别为7∶3、1∶1和3∶7。S1和S2分别为雌、雄性分化指示基因,5-AZA为DNA甲基化抑制剂,不同条件处理幼鱼的实验结果见图。下列说法错误的是( ) A.基因S1表达时需要消耗核糖核苷酸、氨基酸 B.推测相对于28 、33 ,23 时RNA聚合酶更易与基因S1的启动子结合 C.高温导致S1基因甲基化水平升高,进而抑制其复制和表达 D.斑马鱼性别分化受基因表达调控,且受到环境因素的影响 √ 【加固训练】 1.(2025 湛江一模)研究发现在炎症因子TNF 刺激下,KLF5蛋白能诱导乳腺癌细胞中IGFL2-AS1基因和IGFL1基因的转录,具体过程如图所示。其中miRNA与RISC结合形成的RISC-miRNA复合物通过识别和结合靶mRNA,使靶mRNA降解。图中①~⑦代表相关生理过程。下列分析正确的是( ) A.KLF5识别基因的调控区后,可能与DNA聚合酶结合,启动基因IGFL2-AS1和IGFL1的转录 B.IGFL2-AS1基因转录的RNA和RISC竞争性地与miRNA结合,会促进⑦过程 C.若提高IGFL2-AS1基因的转录水平,则会促进乳腺癌细胞的增殖 D.图中过程⑤中核糖体移动的方向为由右向左 √ 【加固训练】 2.(2025 黄冈模拟)RNA干扰(RNAi)技术是一种重要的基因沉默手段,其具体过程是外源性或内源性的长双链RNA被核酶Dicer切割成20~30个碱基的siRNA;siRNA被RNA诱导沉默复合物(RISC)捕获,其中一条链被释放,留下导引链在RISC中;导引链与靶标mRNA互补结合后,RISC将mRNA切割成小片段,导致mRNA的降解或转录抑制(如图所示)。下列相关叙述错误的是( ) A.导引链与靶标mRNA互补结合的过程中存在A-U和U-A的配对方式 B.siRNA与靶标mRNA结合后,mRNA会失去其遗传功能并导致基因序列改变 C.长双链RNA被核酶Dicer切割为siRNA的过程涉及磷酸二酯键的断裂 D.RNAi涉及外源性或内源性的长双链RNA诱发的同源mRNA的高效特异性降解 √ $