新高考适用2023版高考生物二轮总复习专题4基因的本质与表达第3讲基因表达与中心法则

专题四第三讲1．(2022·湖南高考，2)T2噬菌体侵染大肠杆菌的过程中，下列哪一项不会发生(C)A．新的噬菌体DNA合成B．新的噬菌体蛋白质外壳合成C．噬菌体在自身RNA聚合酶作用下转录出RNAD．合成的噬菌体RNA与大肠杆菌的核糖体结合【解析】T2噬菌体侵染大肠杆菌后，其DNA会在大肠杆菌体内复制，合成新的噬菌体DNA，A可以发生的；T2噬菌体侵染大肠杆菌的过程中，只有DNA进入大肠杆菌，T2噬菌体会用自身的DNA和大肠杆菌的氨基酸等来合成新的噬菌体蛋白质外壳，B可以发生的；噬菌体在大肠杆菌RNA聚合酶作用下转录出RNA，C不会发生的；合成的噬菌体RNA与大肠杆菌的核糖体结合，合成蛋白质，D可以发生的。2．(2022·四平市模拟)格里菲思的肺炎链球菌转化实验中，只有在小鼠体内才能转化成功，他将高温杀死的S型细菌与R型活细菌混合物在培养基中体外培养时，很难得到转化现象。而艾弗里在培养基中加了一定量的抗R型菌株的抗体在体外就比较容易观察到转化现象。下列相关解释不合理的是(A)A．未加抗R型菌株抗体的混合物培养基中S型细菌的DNA不易进入R型细菌，很难发生转化B．S型细菌对小鼠免疫力的抵抗力可能更强，因此在小鼠体内容易大量繁殖C．在培养基中R型细菌的竞争力可能更强，因此很难观察到转化现象D．加入的抗R型菌株的抗体抑制了R型菌株的增殖，从而在体外容易观察到转化现象【解析】未加抗R型菌株抗体的混合物培养基中S型细菌的DNA会进入R型细菌，可以转化形成S型细菌，但是由于在体外培养条件下，R型细菌在竞争中处于优势，转化形成的S型细菌被淘汰了，A错误；根据题意，格里菲思的肺炎链球菌转化实验中只有在小鼠体内才能转化成功，而艾弗里在培养基中加了一定量的抗R型菌株的抗体就在体外成功观察到了转化现象，说明S型细菌对小鼠免疫力的抵抗力更强，转化生成的S型细菌在与R型细菌的竞争中占优势，而在体外条件下，R型细菌在竞争中处于优势，B正确；由题意可知，在体外条件下，R型细菌在竞争中处于优势，故很难观察到转化现象，C正确；艾弗里在培养基中加了一定量的抗R型菌株的抗体就在体外成功观察到了转化现象，说明加入的抗R型菌株的抗体抑制了R型菌株的增殖，从而在体外容易观察到转化现象，D正确。3．(2022·济宁模拟)为研究搅拌时间对实验结果的影响，科研人员用35S和32P分别标记的T2噬菌体与未标记的大肠杆菌混合保温，一段时间后搅拌并离心，得到上清液和沉淀物并检测放射性，实验结果如表所示。下列叙述正确的是(B)搅拌时间(min)12345上清液35S百分比(%)5070758080上清液32P百分比(%)2125283030被侵染细菌成活率(%)100100100100100A．通过搅拌可使吸附在细菌上的噬菌体与细菌完全分离B．进行噬菌体侵染细菌实验时，搅拌时间不能短于3minC．搅拌5min时，上清液含32P的原因是大肠杆菌裂解释放噬菌体D．32P标记的T2噬菌体侵染大肠杆菌后产生的子代噬菌体都含32P【解析】上清液35S百分比都没有达到100%，说明通过搅拌不可能使吸附在细菌上的噬菌体与细菌完全分离，A错误；进行噬菌体侵染细菌实验时，搅拌时间短于3min，上清液35S百分比会减小；达到4min后，上清液35S百分比不再增大，说明搅拌时间不能短于3min，B正确；被侵染细菌成活率为100%，说明被侵染的细菌没有裂解释放子代噬菌体，放射性物质还在沉淀物中；搅拌5min时，上清液含32P的原因是有部分含有32P标记的噬菌体没有侵入细菌中，C错误；DNA复制方式是半保留复制，32P标记的T2噬菌体侵染大肠杆菌后产生的子代噬菌体中只有少数含32P，D错误。4．(2022·肇庆高三模拟)对双链DNA分子进行加热会导致DNA解旋为单链结构(这一过程称为DNA分子的变性)，但DNA分子单链中的化学键并没有发生变化。对双链DNA分子加热使其解开一半时所需的温度称为该DNA的熔点(Tm)。下列有关说法错误的是(B)A．DNA分子变性只是破坏了DNA分子中的氢键B．在格里菲思的肺炎链球菌转化实验中不存在DNA分子的变性C．Tm值的大小与DNA分子中碱基G—C所占的百分比成正相关D．变性后的DNA分子空间结构和生物学功能均发生了改变【解析】根据题中信息可知，DNA分子变性破坏的仅仅是DNA分子中的氢键，A项正确；在格里菲思的肺炎链球菌转化实验中，有一组实验是将加热致死的S型细菌与R型活细菌混合后注射到小鼠体内，在加热的过程中存在变性，B项错误；G—C碱基对之间存在3个氢键，而A—T碱基对之间只存在2个氢键，故G＋C所占的百分比越大，Tm值也越大，C项正确；变性后的DNA分子空间结构和生物学功能均发生了改变，D项正确。5．如图是大肠杆菌体内某代谢过程示意图，有关叙述正确的是(D)A．物质a、b、c的合成过程伴随着水和ATP的生成B．物质a、b、c和mRNA的合成过程都发生在大肠杆菌的拟核中C．合成的物质a、b、c的分子结构相同D．物质a、b、c能同时合成，体现了大肠杆菌物质合成效率高【解析】由图可知，物质a、b、c均为肽链，合成过程中均有水的生成和ATP的消耗，A错误；物质a、b、c的合成发生在大肠杆菌的核糖体，mRNA的合成过程发生在大肠杆菌的拟核中，B错误；物质a、b、c是由同一个DNA分子上的不同基因控制合成的，因此控制物质a、b、c合成的模板不相同，则合成物质a、b、c的结构不同，C错误；物质a、b、c能同时合成，体现了大肠杆菌物质合成效率高，D正确。6．白化病和黑尿症都是酶缺陷引起的分子遗传病，前者不能由酪氨酸合成黑色素，后者不能将尿黑酸转变为乙酰乙酸，排出的尿液因含有尿黑酸，遇空气后氧化变黑。如图表示人体内与之相关的一系列生化过程，图中不能表明的是(D)A．如果控制酶B合成的基因发生突变，可能会导致黑色素无法合成而形成白化病B．若控制酶A合成的基因发生突变，可能会引起多个性状改变C．图中表明一个性状可受两个或两个以上基因的控制D．基因能通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状【解析】控制酶B合成的基因发生突变，可能会导致人体内不能合成黑色素而患白化病，A项正确；若酶A的合成异常，体内酪氨酸不能合成，会导致多个性状发生改变，B项正确；图中表明一个性状可受两个或两个以上基因的控制，C项正确；图示信息能说明基因通过控制酶的合成来控制代谢过程间接控制生物体的性状，D项错误。7．(2022·西飞一中模拟)将一个不含放射性同位素32P标记的大肠杆菌(拟核DNA呈环状，共含有m个碱基，其中有a个胸腺嘧啶)放在含有32P标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的培养基中培养一段时间，检测到如图Ⅰ、Ⅱ两种类型的DNA(虚线表示含有放射性的脱氧核苷酸链)。下列有关该实验的结果预测与分析，正确的是(D)A．DNA第二次复制产生的子代DNA有Ⅰ、Ⅱ两种类型，比例为13B．DNA复制后分配到两个子细胞时，其上的基因遵循基因分离定律C．复制n次需要胞嘧啶的数目是(2n－1)m－a/2D．复制n次形成的放射性脱氧核苷酸单链数为2n＋1－2【解析】由DNA的半保留复制方式可知，DNA第二次复制产生的子代DNA有Ⅰ、Ⅱ两种类型，比例为11，A错误；大肠杆菌是原核生物，其基因不遵循基因分离定律，B错误；一个DNA分子中有m个碱基，a个胸腺嘧啶，则胞嘧啶有(m/2－a)个，复制n次需要胞嘧啶的数目是(m/2－a)·(2n－1)，C错误；无论复制多少次，子代DNA均只有两条链不含标记，故复制n次形成的放射性脱氧核苷酸单链数为2n＋1－2，D正确。8．下列有关基因、性状和环境的叙述，错误的是(B)A．黄豆芽在光照下变成绿色，这种变化是由环境造成的B．双眼皮夫妇的子代有双眼皮和单眼皮，说明该性状由环境决定C．“牝鸡司晨”现象表明性别受遗传物质和环境因素的共同影响D．一个性状可以受多个基因的影响，一个基因也可以影响多个性状【解析】黄豆芽变成绿色的原因是在光照条件下形成了叶绿素，这种变化是由环境造成的，A正确；双眼皮夫妇的子代有双眼皮和单眼皮，是性状分离的结果，不能说明该性状由环境决定，B错误；“牝鸡司晨”是指原来下过蛋的母鸡，由于体内雄性激素分泌过多，逐渐变成公鸡，长出公鸡的羽毛，发出公鸡的啼声，这种现象称为性反转，性反转现象表明性别受遗传物质和环境因素的共同影响，C正确；基因与性状的关系并不是简单的一一对应的关系，一个性状可以受到多个基因的影响，一个基因也可以影响多个性状，D正确。9．滚环式复制是噬菌体DNA常见的复制方式，其过程如图。相关叙述错误的是(B)A．a链可作为DNA复制的引物B．b链不作为DNA复制的模板C．两条子链的延伸方向都是从5′到3′D．该过程需要DNA聚合酶和DNA连接酶的催化【解析】根据图示，a链断裂开来，可作为DNA复制的引物，A正确；a链和b链都作为DNA复制的模板，B错误；两条子链的延伸方向都是从5′到3′，C正确；噬菌体DNA为环状DNA，所以滚环式复制需要DNA聚合酶和DNA连接酶的催化，D正确。9．(不定项)(2022·河北唐山一模)关于合成DNA的原料——脱氧核苷酸的来源，科学家曾提出三种假说：①细胞内自主合成、②从培养基中摄取、③二者都有。为验证三种假说，设计如下实验：将大肠杆菌在15N标记的脱氧核苷酸培养基中培养一代的时间，然后利用密度梯度离心分离提取的DNA，记录离心后试管中DNA的位置。图1～3表示DNA在离心管中的可能位置。下列叙述正确是(AD)A．若支持观点①，则实验结果为图3B．若支持观点②，则实验结果为图2C．若支持观点③，则实验结果为图1D．大肠杆菌的DNA复制遵循半保留复制原则【解析】将大肠杆菌在15N标记的脱氧核苷酸培养基中培养一代的时间，然后利用密度梯度离心分离提取的DNA，若合成DNA的原料是细胞内自主合成，则合成的DNA没有15N标记，离心后DNA均为14N，位于顶部，对应图3，若合成DNA的原料是从培养基中摄取，则得到的两个子代DNA分子是一条15N，一条14N，离心后位于中部，对应图1，若合成DNA的原料既可以从细胞内自主合成，也可以从培养基中摄取，则合成的DNA的两条链有14N、14N和14N、15N，离心后位于中部和顶部之间，对应图2，A正确，BC错误；无论原核生物还是真核生物，DNA复制的方式都是半保留复制，D正确。10．(2022·濮阳模拟)资料一：某细胞内存在如图所示的遗传信息传递方式以及调控方式。资料二：1982年，科学家发现一种结构异常的蛋白质可在脑细胞内大量“增殖”引起疾病。这种因错误折叠而形成的结构异常的蛋白质，可促使与其具有相同氨基酸序列的蛋白质发生同样的折叠错误。根据资料，判断下列说法错误的是(C)A．资料一表明该细胞内一定存在某种逆转录病毒B．资料一表明蛋白质可能对基因的表达存在反馈调节C．翻译过程中tRNA上的密码子可识别mRNA上的反密码子D．脑细胞中“结构异常的蛋白质”增多会使折叠错误的蛋白质增多【解析】据图可知，细胞内存在逆转录过程，因此该细胞一定寄生了逆转录病毒，A正确；据图可知，蛋白质可以影响DNA和RNA的合成，B正确；翻译过程mRNA上的密码子与tRNA上的反密码子配对，C错误；根据资料二结构异常的蛋白质会使与其具有相同氨基酸序列的蛋白质发生同样的折叠错误，即脑细胞中“结构异常的蛋白质”增多会使折叠错误的蛋白质增多，D正确。10．(不定项)(2022·扬州模拟)cGAS蛋白在正常情况下处于休眠状态，一旦cGAS检测到DNA存在于细胞核外，如来自细菌、胞内损伤或来自病原体的DNA，就会产生cGAMP，引发一系列反应，其结果有两种：一是细胞得到修复，二是引发细胞凋亡。具体机理如下图，下列相关说法正确的是(ACD)A．①②过程都存在A—U的碱基配对B．当cGAS检测到线粒体DNA存在于细胞质基质，cGAMP含量会增加最后引发细胞凋亡C．基因的表达受外界环境因素和内部调节因子的影响D．研究发现cGAS还存在于细胞核内，推测其活性可能被抑制而无法被基因组DNA激活【解析】转录过程①中DNA与RNA碱基配对，翻译过程②中mRNA与tRNA碱基互补配对，转录和翻译过程中都有A—U配对，A正确；根据题干信息，当cGAS检测到线粒体DNA存在于细胞质基质，cGAMP含量会增加最后引发细胞凋亡或者细胞修复，B错误；根据题干信息，基因的表达受外界环境因素(细菌或来自病原体的DNA)和内部调节因子(细胞核DNA)的影响，C正确；存在于细胞核内的cGAS没有激活细胞因子的表达，推测其可能的原因是其活性可能被抑制而无法被基因组DNA激活，D正确。11．病毒学家和基因学专家长期以来一直对蝙蝠很感兴趣，因为蝙蝠携带并传播致命病毒，但它们本身却不生病。科学家发现蝙蝠可能带有大量与干扰素和自然杀伤相关的“家族基因”，这与其他哺乳动物有很大的不同。如图为蝙蝠DNA复制结构示意图。请回答下列问题。(1)蝙蝠“基因家族”组成的基本单位是脱氧核糖核苷酸，可彻底水解为磷酸、脱氧核糖和(4种)含氮碱基。(2)蝙蝠DNA短时间内可大量复制，提高复制效率的原因是多起点双向复制，碱基对C和G所占比例越高的DNA分子其结构越稳定。(3)蝙蝠不同体细胞的(核)DNA分子相同(填“相同”或“不同”)，原因是不同体细胞来源于同一个受精卵的有丝分裂。(4)研究蝙蝠基因组的意义是有助于人们理解动物传染病的传播机制，还能帮助人们更好地了解蝙蝠对致命病毒所具备的特殊免疫力，进而研发相关药物治疗疾病(合理即可)。【解析】(1)基因的基本单位是脱氧核糖核苷酸，可彻底水解为磷酸、脱氧核糖和4种含氮碱基。(2)据图可知，蝙蝠DNA短时间内可大量复制，提高复制效率的原因是多起点双向复制，碱基C和G所占比例越高的DNA分子其结构越稳定。(3)蝙蝠不同组织细胞的(核)DNA分子相同，因为这些组织细胞来源于同一个受精卵的有丝分裂。(4)从蝙蝠基因组上获取的知识，有助于人们理解动物传染病的传播机制，还能帮助人们更好地了解蝙蝠对致命病毒所具备的特殊免疫力，进而研发相关药物。12．如图为人体胰岛素基因控制合成胰岛素的过程示意图。据图回答：(1)胰岛素基因的本质是具有遗传效应的DNA片段，其独特的双螺旋结构为复制提供精确的模板。(2)图1中过程①发生所需的酶是RNA聚合酶，过程②称为翻译。该细胞与人体其他细胞在形态结构和生理功能上不同，根本原因是基因的选择性表达。(3)图中苏氨酸的密码子是ACU，决定图2中mRNA的基因的碱基序列为。(4)图1中一个mRNA上结合多个核糖体的意义是在短时间内合成大量的同种蛋白质。【解析】(1)人体胰岛素基因的本质是具有遗传效应的DNA片段，DNA独特的双螺旋结构为复制提供精确的模板。(2)图1中过程①转录需要RNA聚合酶，由图2中的核糖体、tRNA、mRNA及肽链可推断过程②为翻译。个体内细胞由于分化而在形态结构和生理功能等方面发生稳定性差异，细胞分化的根本原因是基因的选择性表达。(3)mRNA上决定1个氨基酸3个相邻的碱基，称作1个密码子，图中苏氨酸的密码子是ACU，根据转录过程中的碱基互补配对原则，决定图2中mRNA的基因的碱基序列为。(4)一个mRNA分子上可以相继结合多个核糖体，同时进行多条肽链的合成可在短时间内合成大量的同种蛋白质。13．环境中较高浓度的葡萄糖会抑制细菌的代谢与生长。某些细菌可通过SgrSRNA进行调控，减少葡萄糖的摄入从而解除该抑制作用。其机制如图所示：请据图回答：(1)生理过程①发生的场所是拟核，此过程需要以核糖核苷酸作为原料，并在RNA聚合酶催化下完成。(2)生理过程②中，tRNA能够识别并转运氨基酸，还能精确地与mRNA上的密码子(遗传密码)进行碱基互补配对。(3)简述细菌通过SgrSRNA的调控减少对葡萄糖摄入的机制：细胞内积累的磷酸化葡萄糖会激活SgrS基因转录出SgrSRNA。一方面，SgrSRNA可促进葡萄糖载体蛋白G的mRNA的降解，导致葡萄糖载体蛋白G合成减少，使葡萄糖的摄入减少；另一方面，SgrSRNA翻译产生的SgrS蛋白可与葡萄糖载体蛋白G结合，使其失去转运功能，使葡萄糖的摄入减少。(写出两点即可)【解析】(1)生理过程①表示转录，发生在细菌的拟核中，该过程需要RNA聚合酶的催化，以四种核糖核苷酸为原料。(2)生理过程②表示翻译，该过程中识别并转运氨基酸的工具是tRNA，tRNA上的反密码子能够精确地与mRNA上的密码子进行碱基互补配对。(3)根据图示分析可知，细菌细胞内积累的磷酸化葡萄糖会激活SgrS基因转录出SgrSRNA。一方面，SgrSRNA可促进葡萄糖载体蛋白G的mRNA的降解，导致葡萄糖载体蛋白G合成减少，使葡萄糖的摄入减少；另一方面，SgrSRNA翻译产生的SgrS蛋白可与葡萄糖载体蛋白G结合，使其失去转运功能，使葡萄糖的摄入减少。14．科学家根据病毒的遗传信息传递过程研制相应的药物。HIV病毒与新冠病毒的遗传信息传递不同。根据相关材料回答下列问题：材料一人类免疫缺陷病毒(HIV)是逆转录RNA病毒，该病毒在T细胞内增殖的过程如图1所示，其中①～⑤表示相应生理过程。材料二新冠病毒是蛋白包裹的单链正链RNA病毒，通过S蛋白与人ACE2互作的分子机制，来感染人的呼吸道上皮细胞。图2表示病毒侵染宿主细胞的增殖过程。材料三洛匹那韦/利托那韦是原本用于艾滋病治疗的药物，但研究表明也可以用于治疗新冠病毒引起的肺炎。洛匹那韦/利托那韦的作用对象是HIV蛋白酶，它们与HIV蛋白酶的活性中心结合进而抑制其活性。冠状病毒切割多聚蛋白的主要蛋白酶是3CLPro，研究者通过分子动力学模拟的方法发现洛匹那韦/利托那韦能与SARS病毒的3CLPro活性中心结合。而SARS病毒和新型冠状病毒的3CLPro蛋白氨基酸序列一致性达96%。此前洛匹那韦/利托那韦在SARS治疗中也表现出一定的有效性。(1)HIV的逆转录过程需要逆转录酶催化，逆转录酶来自HIV(填“HIV”或“T细胞”)，在逆转录过程中，逆转录酶的作用是催化以RNA为模板合成DNA的过程。(2)在新冠病毒的增殖过程中过程③表示在RNA聚合酶催化下，由正链RNA得到负链RNA的过程，该过程的原料是核糖核苷酸。②表示遗传信息表达的翻译过程，该过程的场所是宿主细胞的核糖体(细胞质)。(3)洛匹那韦/利托那韦可能通过抑制新型冠状病毒的3CLPro蛋白酶活性治疗新型冠状病毒肺炎，但治疗艾滋病的药物用于治疗新型冠状病毒肺炎具有局限性，体现在这两种药物并不是为新型冠状病毒的3CLPro量身定做的抑制剂，在亲和力和特异性上肯定不是最佳。(4)治疗艾滋病还有其他几种药物，如AZT和雷特格韦，它们作用的对象分别是HIV的逆转录酶和整合酶，请问AZT和雷特格韦能否用于治疗新型冠状病毒肺炎，请说明理由。不能，因为新型冠状病毒不是逆转录病毒，不具有逆转录酶和整合酶。(5)根据文中信息，新型冠状病毒治疗药物还有哪些其他可能的研发思路？可以抑制病毒与细胞结合，或者抑制胞吞、抑制装配或释放等。15．(2022·连云港模拟)表观遗传是指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“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。(说明：甲基为—CH3)(1)