2024届高考生物考前冲刺第1篇专题素能提升专题3遗传微专题2遗传的分子基础教师用书

微专题2遗传的分子基础课标要求考情分析1.概述多数生物的基因是DNA分子的功能片段,有些病毒的基因在RNA分子上。2.概述DNA分子是由四种脱氧核苷酸构成,通常由两条碱基互补配对的反向平行长链形成双螺旋结构,碱基的排列顺序编码了遗传信息。3.概述DNA分子通过半保留方式进行复制。4.概述DNA分子上的遗传信息通过RNA指导蛋白质的合成,细胞分化的本质是基因选择性表达的结果,生物的性状主要通过蛋白质表现。5.概述某些基因中碱基序列不变但表型改变的表观遗传现象试题以病毒遗传信息的传递过程图为载体,考查中心法则的内容;以示意图形式考查DNA复制、转录和翻译过程,比较复制、转录和翻译的异同;结合遗传、变异等内容考查表观遗传现象[自我校对]①RNA②双螺旋结构③有遗传效应④线粒体⑤碱基排列顺序⑥间期⑦半保留复制⑧细胞核⑨核糖体⑩酶⑪蛋白质的结构1.(必修2P42问题探讨)遗传物质的特点:遗传物质的结构比较稳定,能储存大量的遗传信息,可以准确地复制,并传递给下一代,可以指导蛋白质的合成,可发生可遗传的变异等。2.(必修2P45正文)T2噬菌体是一种专门寄生在大肠杆菌体内的病毒。3.(必修2P45相关信息)在噬菌体侵染细菌的实验中选择35S和32P这两种同位素分别对蛋白质和DNA标记而不用14C和3H标记的原因:S仅存在于T2噬菌体的蛋白质中,而P几乎都存在于DNA中,T2噬菌体的蛋白质和DNA分子中都含有C和H。4.(必修2P46思考·讨论)选用细菌或病毒作为实验材料研究遗传物质的优点:成分和结构简单,繁殖速度快,容易分析结果。5.(必修2P46科学方法)在对照实验中,控制自变量可以采用“加法原理”或“减法原理”。在艾弗里的肺炎链球菌转化实验中,每个实验组特异性地去除了一种物质,从而鉴定出DNA是遗传物质,就利用了“减法原理”。6.(必修2P50图3-8)DNA的一条单链具有两个末端,一端有一个游离的磷酸基团,这一端称作5′-端,另一端有一个羟基(—OH),称作3′-端。DNA的两条单链走向相反,从双链的一端开始,一条单链是从5′-端到3′-端,另一条单链则是从3′-端到5′-端。7.(必修2P53正文)1958年,美国生物学家梅塞尔森和斯塔尔以大肠杆菌为实验材料,运用同位素标记技术,设计了一个巧妙的实验,证明DNA是以半保留的方式复制的。8.(必修2P56拓展应用)真核细胞中DNA复制的速率一般为50～100bp/s,果蝇DNA的电镜照片中有一些泡状结构,叫作DNA复制泡,是DNA上正在复制的部分,果蝇DNA上形成多个复制泡,这说明果蝇的DNA有多个复制起点,可同时从不同起点开始DNA复制,由此加快DNA复制的速率,为细胞分裂做物质准备。9.(必修2P57～58思考·讨论)基因的遗传效应是指基因能够复制、传递和表达性状等。10.(必修2P59正文及小字)DNA上分布着许多个基因,基因通常是有遗传效应的DNA片段。有些病毒的遗传物质是RNA,如艾滋病病毒等。对这类病毒而言,基因就是有遗传效应的RNA片段。11.(必修2P62非选择题)DNA分子杂交技术可以用来比较不同种生物DNA分子的差异。两种生物的DNA分子杂交形成杂合双链区的部位越多,说明这两种生物的亲缘关系越近。12.(必修2P65图4-4)遗传信息的转录过程需要DNA解旋,但该过程不需要解旋酶。转录方向为合成的RNA的5′→3′。13.(必修2P67图4-6)tRNA中含有碱基对并有氢键,tRNA的3′端是携带氨基酸的部位。14.(必修2P67思考·讨论)密码子的简并对生物体生存发展的意义:在一定程度上能防止由碱基改变而导致的遗传信息的改变。15.(必修2P69小字)翻译时少量的mRNA可迅速合成大量的蛋白质的原因是一个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。核糖体上的肽链越长,则其与mRNA分子结合得越早。16.(必修2P69图4-8)某些RNA病毒含有RNA复制酶,能进行RNA复制;某些RNA病毒含有逆转录酶,能进行以RNA为模板合成DNA的逆转录。重点1基因的本质和DNA的结构1.肺炎链球菌体外转化实验和噬菌体侵染细菌实验遵循相同的实验设计原则——对照原则(1)肺炎链球菌体外转化实验中的相互对照。(2)噬菌体侵染细菌实验中的相互对照。2.归纳概括遗传物质探索历程的“两标记”和“三结论”(1)噬菌体侵染细菌实验中的两次标记的目的不同。第一次标记分别用含35S和32P的培养基培养大肠杆菌,目的是获得带有标记的大肠杆菌第二次标记分别用含35S和32P的大肠杆菌培养T2噬菌体,目的是使噬菌体带上放射性标记(2)遗传物质发现的三个实验结论。①格里菲思的体内转化实验的结论:加热杀死的S型细菌中存在“转化因子”,使R型细菌转化为S型细菌。②艾弗里的体外转化实验的结论:DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质,即DNA是遗传物质。③噬菌体侵染细菌实验的结论:DNA是遗传物质。3.“遗传物质”探索的四种方法4.DNA的结构(1)结构图解。(2)厘清DNA结构的两种关系和两种化学键。(3)双链DNA的碱基之间的关系。①双链DNA分子中常用公式:A=T、C=G、A+G=T+C=A+C=T+G。②“单链中互补碱基之和”占该链碱基数比例=“双链中互补碱基之和”占双链总碱基数比例。③某单链不互补碱基之和的比值与其互补链的该比值互为倒数。考向1围绕探索DNA是遗传物质的实验,考查科学思维和科学探究能力1.(2022·浙江1月选考)S型肺炎链球菌的某种“转化因子”可使R型菌转化为S型菌。研究“转化因子”化学本质的部分实验流程如图所示。下列叙述正确的是(D)A.步骤①中,酶处理时间不宜过长,以免底物完全水解B.步骤②中,甲或乙的加入量不影响实验结果C.步骤④中,固体培养基比液体培养基更有利于细菌转化D.步骤⑤中,通过涂布分离后观察菌落或鉴定细胞形态得到实验结果解析:步骤①中,酶处理以水解蛋白质和DNA,时间可以长一点,以便使底物完全水解;步骤②中,甲或乙的加入量是实验无关变量,会影响实验结果;步骤④中,液体培养基中悬浮培养比固体培养基更有利于细菌转化;步骤⑤中,通过涂布分离后观察菌落或鉴定细胞形态更能得到实验结果。2.为研究搅拌时间对实验结果的影响,科研人员分别用35S和32P标记的T2噬菌体与两组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。测定上清液中35S和32P分别占初始标记噬菌体的百分比和被侵染细菌的成活率,实验结果如表所示。下列叙述正确的是(B)搅拌时间/min12345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:由表格可知,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;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,延长搅拌时间上清液35S百分比不再增大,说明搅拌时间不能短于3min;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;搅拌5min时,上清液含32P的原因是有部分含32P标记的噬菌体没有侵入细菌中;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。(1)噬菌体侵染细菌实验中,用32P标记的噬菌体侵染细菌后的子代噬菌体多数具有放射性。(2018·浙江4月选考)(×)(2)肺炎链球菌活体细菌转化实验中,R型肺炎链球菌转化为S型细菌是基因突变的结果。(2018·浙江4月选考)(×)(3)肺炎链球菌体外转化实验和噬菌体侵染细菌实验均采用了能区分DNA和蛋白质的技术。(2022·河北卷)(√)(4)某研究小组用放射性同位素32P、35S分别标记T2噬菌体,然后将大肠杆菌和被标记的噬菌体置于培养液中培养,如图所示。一段时间后,分别进行搅拌、离心,并检测沉淀物和悬浮液中的放射性。乙组的悬浮液含极少量35S标记的噬菌体蛋白质,也可产生含35S的子代噬菌体。(2020·浙江1月选考)(×)(5)(2023·河南联考)烟草花叶病毒不能(填“能”或“不能”)侵染大肠杆菌。烟草花叶病毒侵染烟草实验的设计思路是将烟草花叶病毒的RNA和蛋白质分开,单独研究它们各自的功能。考向2围绕DNA分子的结构,考查理解能力3.(2022·广东卷)λ噬菌体的线性双链DNA两端各有一段单链序列。这种噬菌体在侵染大肠杆菌后其DNA会自连环化(如图所示),该线性分子两端能够相连的主要原因是(C)A.单链序列脱氧核苷酸数量相等B.分子骨架同为脱氧核糖与磷酸C.单链序列的碱基能够互补配对D.自连环化后两条单链方向相同解析:单链序列脱氧核苷酸数量相等和分子骨架同为脱氧核糖与磷酸都不是该线性DNA分子两端能够相连的原因;据图可知,单链序列的碱基能够互补配对,这是该线性DNA分子两端能够相连的主要原因;该线性DNA分子自连环化后两条单链方向相反。4.(2023·河北衡水模拟)研究发现自然界可见的DNA分子的构象有三种,A-DNA、B-DNA、Z-DNA,其中B-DNA是最常见的DNA分子的构象,但A-DNA和Z-DNA具有不同的生物活性。B-DNA中多聚G—C区易形成Z-DNA。在邻近调控系统中,与调节区相邻的转录区被Z-DNA抑制,只有当Z-DNA转变为B-DNA后,转录才得以活化。下列相关叙述错误的是(C)A.三种DNA分子的构象中都遵循碱基互补配对原则B.Z-DNA可能具有更紧凑的双螺旋结构C.DNA聚合酶更容易跟B-DNA相结合而调节转录起始活性D.在生物体内DNA双螺旋类型也是多种多样的解析:三种DNA分子的构象虽有不同但都是反向平行的双螺旋结构,因此DNA的两条单链间都遵循碱基互补配对原则;B-DNA中多聚G—C区易形成Z-DNA,G—C之间的氢键数目多于A—T之间的氢键数目,因此推测Z-DNA具有更紧凑的双螺旋结构;RNA聚合酶更容易跟B-DNA相结合而调节转录起始活性;在生物体内DNA分子的三种构象都存在,所以在生物体内DNA双螺旋类型也是多种多样的。重点2遗传信息的传递与表达1.图解遗传信息的传递和表达(1)DNA分子复制:DNA→DNA。(2)转录:DNA→RNA。(3)翻译:mRNA→蛋白质。①模型一。②模型二。[特别提醒]区分DNA复制与转录的起点与范围(1)起点问题:在一个细胞周期中,DNA复制一次,每个复制起点只起始一次;而在一个细胞周期中,基因可多次转录,因此转录起点可多次起始。(2)范围问题:DNA复制时,是以整个DNA分子为单位进行的,产生两个相同的子代DNA分子。转录时,是以基因为单位进行的,产生一段RNA,该RNA分子的长度远小于DNA分子。2.原核生物与真核生物中的基因表达3.中心法则与遗传信息的传递类型4.基因与性状的关系(1)基因控制性状的途径。(2)表观遗传。考向1围绕遗传信息传递与表达的过程,考查科学思维能力1.(2023·山东卷)将一个双链DNA分子的一端固定于载玻片上,置于含有荧光标记的脱氧核苷酸的体系中进行复制。甲、乙和丙分别为复制过程中3个时间点的图像,①和②表示新合成的单链,①的5′端指向解旋方向,丙为复制结束时的图像。该DNA复制过程中可观察到单链延伸暂停现象,但延伸进行时2条链延伸速率相等。已知复制过程中严格遵守碱基互补配对原则,下列说法错误的是(D)A.据图分析,①和②延伸时均存在暂停现象B.甲时①中A、T之和与②中A、T之和可能相等C.丙时①中A、T之和与②中A、T之和一定相等D.②延伸方向为5′端至3′端,其模板链3′端指向解旋方向解析:据图分析,图甲时新合成的单链①比②短,图乙时①比②长,因此可以说明①和②延伸时均存在暂停现象;①和②两条链中碱基是互补的,图甲时新合成的单链①比②短,但②中多出的部分可能不含有A、T,因此①中A、T之和与②中A、T之和可能相等;①和②两条链中碱基是互补的,丙为复制结束时的图像,新合成的单链①与②等长,图丙时①中A、T之和与②中A、T之和一定相等;①和②两条单链由一个双链DNA分子复制而来,其中一条母链合成的子链①的5′端指向解旋方向,那么另一条母链合成的子链②延伸方向为5′端至3′端,其模板链5′端指向解旋方向。2.(2023·浙江1月选考)核糖体是蛋白质合成的场所。某细菌进行蛋白质合成时,多个核糖体串联在一条mRNA上形成念珠状结构——多聚核糖体(如图所示)。多聚核糖体上合成同种肽链的每个核糖体都从mRNA同一位置开始翻译,移动至相同的位置结束翻译。多聚核糖体所包含的核糖体数量由mRNA的长度决定。下列叙述正确的是(B)A.图示翻译过程中,各核糖体从mRNA的3′端向5′端移动B.该过程中,mRNA上的密码子与tRNA上的反密码子互补配对C.图中5个核糖体同时结合到mRNA上开始翻译,同时结束翻译D.若将细菌的某基因截短,相应的多聚核糖体上所串联的核糖体数目不会发生变化解析:由题图中合成多肽链的长度可知,核糖体从mRNA的5′端向3′端移动;翻译过程中,密码子与反密码子互补配对;5个核糖体不是同时结合到mRNA上,而是依次结合到mRNA的起始密码子上,也不是同时结束;由题意可知,多聚核糖体所包含的核糖体数量由mRNA的长度决定,因此基因截短会影响mRNA的长度,从而影响核糖体数目。(1)用3H标记胸腺嘧啶后合成脱氧核苷酸,注入真核细胞,可用于研究DNA复制的场所。(2019·天津卷)(√)(2)“中心法则”反映了遗传信息的传递方向,其中某过程的示意图如下。则催化该过程的酶为RNA聚合酶,a链上任意3个碱基组成一个密码子。(2022·浙江6月选考)(×)(3)细胞中以DNA的一条单链为模板转录出的RNA均可编码多肽。(×)(4)染色体DNA分子中的一条单链可以转录出不同的RNA分子。(√)(5)mRNA中的碱基改变不一定造成所编码氨基酸的改变。(√)(6)蛋白质合成通常从起始密码子开始到终止密码子结束,且携带肽链的tRNA会先后占据核糖体的2个tRNA结合位点。(2019·海南卷)(√)(7)(2022·湖南卷)某野生型水稻叶片绿色由基因C控制,突变型1叶片为黄色,由基因C突变为C1所致,基因C1纯合幼苗期致死。测序结果表明,突变基因C1转录产物编码序列第727位碱基改变,由5′-GAGAG-3′变为5′-GACAG-3′,导致第243位氨基酸突变为谷氨酰胺,从基因控制性状的角度解释突变体叶片变黄的机理:基因突变影响与色素形成有关酶的合成,导致叶片变黄。(部分密码子及对应氨基酸:GAG谷氨酸;AGA精氨酸;GAC天冬氨酸;ACA苏氨酸;CAG谷氨酰胺)考向2围绕遗传信息传递机理的应用,考查科学思维和社会责任3.(2023·浙江6月选考)紫外线引发的DNA损伤,可通过“核苷酸切除修复(NER)”方式修复,机制如图所示。着色性干皮症(XP)患者的NER酶系统存在缺陷,受阳光照射后,皮肤出现炎症等症状。患者幼年发病,20岁后开始发展成皮肤癌。下列叙述错误的是(C)A.修复过程需要限制酶和DNA聚合酶B.填补缺口时,新链合成以5′到3′的方向进行C.DNA有害损伤发生后,在细胞增殖后进行修复,对细胞最有利D.随年龄增长,XP患者几乎都会发生皮肤癌的原因,可用突变累积解释解析:由图可知,修复过程中需要将损伤部位的DNA序列切断,因此需要限制酶的参与;同时修复过程中,单个的脱氧核苷酸需要依次连接,要借助DNA聚合酶;填补缺口时,新链即子链的延伸方向为5′到3′;DNA有害损伤发生后,在细胞增殖前进行修复,可保证DNA复制的正确进行,对细胞最有利;癌症的发生是原癌基因与抑癌基因累积突变的结果,随年龄增长,XP患者几乎都会发生皮肤癌的原因,可用突变累积解释。4.(2021·河北卷改编)许多抗肿瘤药物通过干扰DNA合成及功能抑制肿瘤细胞增殖。下表为三种抗肿瘤药物的主要作用机理。下列叙述错误的是(A)药物名称作用机理羟基脲阻止脱氧核糖核苷酸的合成放线菌素D抑制DNA的模板功能阿糖胞苷抑制DNA聚合酶活性A.羟基脲处理后,肿瘤细胞中DNA复制和转录过程都出现原料匮乏B.放线菌素D处理后,肿瘤细胞中DNA复制和转录过程都受到抑制C.阿糖胞苷处理后,肿瘤细胞DNA复制过程中子链无法正常延伸D.将三种药物精准导入肿瘤细胞的技术可减弱它们对正常细胞的不利影响解析:DNA复制的原料是脱氧核苷酸,DNA转录的原料是核糖核苷酸,羟基脲会阻止脱氧核糖核苷酸的合成,故会抑制DNA复制,但不会影响DNA转录;DNA复制和转录都需要DNA作为模板,故放线菌素D处理后,DNA复制和转录过程都会受到抑制;阿糖胞苷抑制DNA聚合酶的活性,会使DNA复制过程中子链无法延伸;将三种药物精准导入肿瘤细胞会使药物只杀伤肿瘤细胞,从而减弱对正常细胞的不利影响。考向3围绕基因对性状的控制,考查生命观念5.在人类胚胎发育的不同时期,红细胞中的ε-珠蛋白基因(基因1)和γ-珠蛋白基因(基因2)的表达情况不同,具体如图所示。下列相关叙述错误的是(C)注:图中代表“—CH3”。A.两种珠蛋白基因在不同时期进行了选择性表达B.启动子甲基化可能影响RNA聚合酶对其的识别C.a链为这两种珠蛋白基因转录的模板链D.甲基化修饰是一种表观遗传调控方式解析:据图可知,胚胎发育早期,ε-珠蛋白基因表达,γ-珠蛋白基因不表达,而胚胎发育中期,ε-珠蛋白基因不表达,γ-珠蛋白基因表达,说明两种珠蛋白基因在不同时期进行了选择性表达;启动子是RNA聚合酶识别和结合的序列,因此启动子甲基化可能影响RNA聚合酶对其的识别;在转录过程中,DNA模板链被转录方向是从3′端向5′端,RNA链的合成方向是从5′端向3′端,因此转录的模板链是b链;甲基化修饰不影响基因中碱基序列,影响的是基因的转录,因此是一种表观遗传调控方式。6.(2023·湖南卷)酗酒危害人类健康。乙醇在人体内先转化为乙醛,在乙醛脱氢酶2(ALDH2)作用下再转化为乙酸,最终转化成CO2和水。头孢类药物能抑制ALDH2的活性。ALDH2基因突变导致ALDH2活性下降或丧失。在高加索人群中该突变的基因频率不足5%,而东亚人群中高达30%。下列叙述错误的是(C)A.相对于高加索人群,东亚人群饮酒后面临的风险更高B.患者在服用头孢类药物期间应避免摄入含酒精的药物或食物C.ALDH2基因突变人群对酒精耐受性下降,表明基因通过蛋白质控制生物性状D.饮酒前口服ALDH2酶制剂可催化乙醛转化成乙酸,从而预防酒精中毒解析:ALDH2基因突变会使ALDH2活性下降或丧失,使乙醛不能正常转化成乙酸,导致乙醛积累危害机体,东亚人群中突变的ALDH2基因频率较高,故与高加索人群相比,东亚人群饮酒后面临的风险更高;头孢类药物能抑制ALDH2的活性,使乙醛不能正常转化成乙酸,导致乙醛积累危害机体,故患者在服用头孢类药物期间应避免摄入含酒精的药物或食物;ALDH2基因突变人群对酒精耐受性下降,表明基因通过控制酶的合成来控制代谢过程,进而控制生物体的性状;酶制剂不会被胃蛋白酶消化,故饮酒前口服ALDH2酶制剂能加速乙醛分解为乙酸,有利于酒精的分解,预防酒精中毒。RNA干扰与基因表达情境材料RNA介导的基因沉默即RNA干扰(RNAi)是表观遗传学的研究热点。RNAi主要是对mRNA的作用过程进行干扰,起作用的有miRNA和siRNA。miRNA是由内源基因编码产生,其可与目标mRNA配对;siRNA主要来源于外来生物,例如寄生在宿主体内的病毒会产生异源双链RNA(dsRNA),dsRNA经过核酸酶Dicer的加工后成为siRNA。具体干扰过程如图所示。问题探究(1)过程①所用的酶、原料分别是什么?提示:过程①为转录过程,所用酶为RNA聚合酶,原料为核糖核苷酸。(2)过程③中miRNA与目标mRNA配对导致的结果是什么?提示:mRNA是翻译的模板,miRNA与目标mRNA配对会导致翻译终止。(3)寄生在宿主体内的病毒通过形成siRNA实现基因沉默,其意义是什么?提示:使宿主细胞的基因表达终止,而病毒基因指导的蛋白质能顺利合成。1.(2023·江苏连云港模拟)研究发现MMP-9基因的表达产物会促进癌细胞转移。科研人员将某种人造双链RNA转入癌细胞中,以干扰MMP-9基因表达,其作用过程如图所示。下列叙述错误的是(A)A.①为转录,由RNA聚合酶与MMP-9基因起始密码子结合启动B.①～④过程中发生碱基互补配对的是①和③C.据图推测沉默复合体可将双链RNA转变为单链D.沉默复合体通过降解MMP-9基因的mRNA降低癌细胞的转移风险解析:过程①是转录过程,该过程RNA聚合酶与基因结合的起始位点是启动子,而非起始密码子;结合题图分析可知,①是转录过程,DNA与RNA的碱基互补配对,②是mRNA从核孔进入细胞质的过程,③是单链RNA与mRNA通过碱基互补配对结合的过程,④是剪切过程,①～④过程中发生碱基互补配对的是①和③;据图可知,人造双链RNA与沉默复合体结合后变为单链RNA,故推测沉默复合体可使双链RNA解旋,将双链RNA转变为单链;结合题意“MMP-9基因的表达产物会促进癌细胞转移”,故沉默复合体通过降解MMP-9基因的mRNA,终止其翻译过程,使其表达产物无法产生,进而降低癌细胞的转移风险。2.(2023·江苏扬州期末)微小核糖核酸(miRNA)是一类由内源基因编码的非编码单链小分子RNA,研究表明miRNA可导致基因“沉默”,是参与细胞表观遗传调控的重要分子。miRNA的产生和作用机制如图。请据图回答下列问题。(1)过程①的产物能形成发夹结构是由于

。

(2)过程②大分子的miRNA前体通过核孔,依赖于核孔的。过程③催化水解的化学键位于之间。

(3)miRNA使相关基因“沉默”的主要机制是沉默复合体中的能与靶基因mRNA发生碱基互补配对,进而阻止了基因表达的过程继续进行。

(4)科学家向3日龄意大利蜜蜂雌蜂幼虫体内分别注射DNA甲基转移酶(DNMT)基因的miRNA,测定72h内雌蜂细胞中DNMT基因的mRNA含量和DNMT活性,结果如下表,分析回答:分组及检测指标24h48h72h对照组DNMT基因的mRNA含量(相对值)35.333.330.2DNMT活性(mmol/min)0.400.380.36实验组DNMT基因的mRNA含量(相对值)28.315.45.7DNMT活性(mmol/min)0.260.110.02①实验中“对照组”应注射。设计DNMT基因的miRNA时,最好依据该基因的(填“启动子序列”“外显子序列”或“内含子序列”)。

②若已知“基因甲基化能抑制基因表达,导致雌蜂幼虫的生殖器官难以正常发育”,则本实验中两组雌蜂幼虫发育状态为。

解析:(1)过程①转录形成的RNA能形成发夹结构是由于RNA分子内有两个片段碱基互补配对(或RNA分子内碱基互补片段通过氢键结合)。(2)大分子的miRNA前体通过核孔,依赖于核孔的选择透过性。过程③指的是在Dicer酶的催化作用下,形成发夹结构的miRNA变成双链RNA,故该酶作用的部位是磷酸二酯键,位于磷酸与核糖之间。(3)miRNA使相关基因“沉默”的主要机制是沉默复合体中的miRNA能与靶基因mRNA发生碱基互补配对,进而阻止了基因表达的翻译过程继续进行。(4)①实验中“对照组”应注射等量生理盐水(或等量实验组使用的溶剂)。设计DNMT基因的miRNA时,最好依据该基因的外显子序列,因为启动子位于基因的非编码区,不会进行转录过程;而内含子序列经过转录后,会被剪切掉才能变成成熟的mRNA。②若已知“基因甲基化能抑制基因表达,导致雌蜂幼虫的生殖器官难以正常发育”,则本实验中实验组注射了DNA甲基转移酶(DNMT)基因的miRNA,会影响DNA甲基转移酶(DNMT)基因的翻译过程,不能产生DNA甲基转移酶,降低DNA甲基化程度,雌蜂就能够正常发育,而对照组则不能。答案:(1)RNA分子内有两个片段碱基互补配对(或RNA分子内碱基互补片段通过氢键结合)(2)选择透过性磷酸与核糖(3)miRNA翻译(4)①等量生理盐水(或等量实验组使用的溶剂)外显子序列②实验组雌蜂能正常发育,而对照组则不能微专题突破练一、选择题1.(2022·湖南卷)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的过程中,只有DNA进入大肠杆菌,以T2噬菌体的DNA为模板,利用大肠杆菌提供的原料合成T2噬菌体的DNA,然后在大肠杆菌提供的RNA聚合酶作用下转录出mRNA,mRNA与核糖体结合,通过翻译合成T2噬菌体的蛋白质外壳。2.如图甲是肺炎链球菌的转化实验过程中,将加热杀死的S型细菌与R型活细菌混合注射到小鼠体内后两种细菌的含量变化,图乙是利用放射性同位素标记技术完成噬菌体侵染细菌实验的部分操作步骤。下列叙述错误的是(C)A.图甲实验中,R型细菌的菌体表面没有多糖类荚膜,对小鼠无毒性B.图甲实验中,后期出现的大量S型细菌大多并不是由R型细菌直接转化而来C.图乙中沉淀物的放射性随着培养的子代噬菌体代数的增多而越来越强D.图乙实验中,若换用35S标记亲代噬菌体,所得子代噬菌体没有放射性解析:R型细菌的菌体表面没有多糖类荚膜,对小鼠无毒性;加热杀死的S型细菌可以使部分R型活细菌转化为S型活细菌,但后期大部分的S型细菌是由转化而来的S型活细菌增殖产生的;随着培养的子代噬菌体代数的增多,部分细菌可能裂解,子代噬菌体释放出来,导致放射性出现在上清液中,而且细菌中供应噬菌体复制的原料没有放射性,所以沉淀物中的放射性不会随着子代噬菌体代数的增多而增强;图乙实验中,若换用35S标记亲代噬菌体,因为标记的蛋白质没有进入细菌体内,合成子代噬菌体蛋白质的氨基酸由细菌提供,而细菌中的氨基酸没有进行同位素标记,因此所得子代噬菌体没有放射性。3.大多数真核生物的DNA在复制时会出现多个复制泡,每个复制泡的两端有2个复制叉,复制叉的延伸方向如图所示。已知复制时DNA聚合酶只能沿模板链的3′→5′方向移动,下列说法错误的是(D)A.图中DNA的复制为双向半保留复制B.多起点复制加快了DNA的复制速度C.复制泡3的DNA复制早于复制泡1D.子链的延伸方向与复制叉的推进方向相同解析:由题图复制泡的走向可知,DNA复制时以每条链为模板,沿模板链的3′→5′方向移动,图中DNA的复制为多起点不连续双向半保留复制;多起点复制加快了DNA的复制速度;根据复制泡的大小可以看出,复制泡3的DNA复制早于复制泡1;DNA聚合酶只能沿模板链的3′→5′方向移动,两条子链的延伸方向相反,其中一条子链与复制叉的推进方向相反。4.(2023·湖南株洲一模)几个基因共用一段DNA序列的情况,称为基因重叠。基因重叠现象在病毒、细菌和果蝇中均有发现。如图所示,图中基因A与基因B以不同的DNA链为模板合成RNA,以下推测错误的是(D)A.重叠基因能更有效地利用DNA的遗传信息B.重叠基因的嘌呤碱基数与嘧啶碱基数相等C.基因A、B的转录是各自独立进行的D.重叠基因在基因A、B中指导合成的氨基酸序列完全相同解析:重叠基因能更有效地利用DNA的遗传信息,使较小的基因组能携带较多的遗传信息;根据碱基互补配对原则,A=T,G=C,重叠基因的嘌呤碱基(A+G)数与嘧啶碱基(T+C)数相等;转录是以DNA的一条链(模板链)为模板合成RNA的过程,基因A、B的模板链不同,转录是各自独立进行的;重叠基因在基因A、B中转录的模板链不同,因此指导合成的氨基酸序列不一定完全相同。5.(2023·广东佛山一模)用鸡卵清蛋白成熟的mRNA与鸡卵清蛋白基因的DNA单链杂交,结果如图所示。对于造成此结果的原因,下列分析最合理的是(D)A.图中的DNA单链内部存在碱基互补配对B.图中的DNA单链不是鸡卵清蛋白mRNA的模板链C.鸡卵清蛋白基因的转录过程是不连续、跳跃式的D.鸡卵清蛋白mRNA成熟前需要经过剪切加工解析:基因的转录过程是连续的,由于成熟的mRNA经过了剪切加工后失去了一些片段,所以mRNA比模板链短,且与模板链杂交后有未配对的片段。6.(2023·湖南卷)细菌glg基因编码的UDPG焦磷酸化酶在糖原合成中起关键作用。细菌糖原合成的平衡受到CsrAB系统的调节。CsrA蛋白可以结合glgmRNA分子,也可结合非编码RNA分子CsrB,如图所示。下列叙述错误的是(C)A.细菌glg基因转录时,RNA聚合酶识别和结合glg基因的启动子并驱动转录B.细菌合成UDPG焦磷酸化酶的肽链时,核糖体沿glgmRNA从5′端向3′端移动C.抑制CsrB基因的转录能促进细菌糖原合成D.CsrA蛋白都结合到CsrB上,有利于细菌糖原合成解析:基因转录时,RNA聚合酶识别并结合到基因的启动子区域从而启动转录;基因表达中的翻译是核糖体沿着mRNA的5′端向3′端移动;由题图可知,抑制CsrB基因转录会使非编码RNA分子CsrB减少,使CsrA更多地与glgmRNA结合形成不稳定构象,最终核糖核酸酶会降解glgmRNA,而glg基因编码的UDPG焦磷酸化酶在糖原合成中起关键作用,故抑制CsrB基因的转录能抑制细菌糖原合成;若CsrA都结合到CsrB上,则CsrA没有与glgmRNA结合,从而使glgmRNA不被降解,翻译正常进行,从而合成UDPG焦磷酸化酶,有利于细菌糖原的合成。7.(2023·湖南邵阳一模)细胞中的RNA和RNA结合蛋白质(RBPs)相互作用形成核糖核蛋白复合体(RNP)。RNP分布广泛,功能众多。蛋白质的生物合成过程有多种RNA分子参与,有的与对应的RNA结合蛋白质形成RNP。下列关于RNP的叙述,错误的是(B)A.肽键和磷酸二酯键对维持RNP结构稳定有重要作用B.酶的合成都包括基因的转录、mRNA的加工、翻译等过程C.细胞内的核糖体可看作是RNPD.肺炎链球菌细胞内会形成大量RNA和蛋白质复合物解析:RNP是蛋白质和RNA的结合物,蛋白质分子中有肽键,RNA分子中有磷酸二酯键,它们对维持RNP结构稳定有重要作用;少数酶的化学本质是RNA,其合成过程有基因的转录,但没有mRNA的加工、翻译过程;核糖体由rRNA和蛋白质组成,可看作是RNP;肺炎链球菌是原核生物,有唯一的细胞器核糖体,所以肺炎链球菌细胞内会形成大量RNA和蛋白质复合物。8.不同抗菌药物的抗菌机理有所不同,如环丙沙星能抑制细菌解旋酶的活性,利福平能抑制细菌RNA聚合酶的活性,红霉素能与细菌核糖体结合抑制其功能。下图表示细胞中遗传信息传递的规律,下列叙述正确的是(D)A.利福平和红霉素能通过抑制③⑤过程来抑制细菌繁殖B.完成图中②④两个过程所需的原料和模板都相同C.环丙沙星能够显著抑制细菌体内的①④两个生理过程D.图中③⑤所代表的生理过程中都有氢键的断裂和生成解析:利福平能抑制RNA聚合酶的活性,可抑制②转录过程,红霉素能与核糖体结合抑制其功能,可抑制③翻译过程;②是转录过程,④是RNA复制过程,需要的原料相同,都是4种核糖核苷酸,但需要的模板不同,②过程的模板是DNA的一条链,④过程的模板是RNA;环丙沙星能抑制细菌解旋酶的活性,显著抑制的是①DNA复制过程;③表示翻译过程,mRNA和tRNA间有氢键的断裂和形成过程,⑤过程是逆转录过程,DNA和RNA之间有氢键的断裂和生成。9.在基因组内存在着通过DNA转录为RNA后,再经逆转录成为cDNA并插入基因组的新位点上的因子,被称为逆转座子。油桃是普通桃的变种,普通桃果皮灰暗多毛是基因PpMYB25激活下游同源基因PpMYB26表达的结果。在油桃中,基因PpMYB25中插入一个6kb大小的逆转座子,使得果皮光亮无毛。下列说法错误的是(B)A.逆转座子的形成过程中发生了碱基A—U和A—T的配对B.逆转座子的插入属于基因重组,可以产生新的性状C.基因与基因之间可以相互作用共同控制生物体的性状D.油桃的产生是由于PpMYB25和PpMYB26基因的表达都受到影响解析:在逆转座子的形成过程中,以DNA的一条链为模板转录形成RNA过程中有碱基A与U配对,再以RNA为模板逆转录形成cDNA的过程中有A与T配对;当一个逆转座子插入某一基因时,能使这一基因失活,即发生基因突变,可以产生新的性状;油桃的产生可以说明基因与性状的关系并不是简单的一一对应关系,基因与基因之间可以相互作用,进而调控生物体的性状;根据题干信息,PpMYB25和PpMYB26协同调控果实表皮毛发育和表皮蜡质积累,当它们的表达同时受到干扰后,就产生了普通桃的变种——油桃。10.(2023·广东梅州二模)研究发现,DNA分子存在同一条DNA链上的胞嘧啶彼此结合形成的特殊结构,称为iMotif结构(如图)。该结构大多出现在原癌基因的启动子(RNA聚合酶识别并结合的部位)区域,根据以上信息,下列叙述正确的是(D)A.DNA解旋酶和限制酶参与iMotif结构的形成过程B.iMotif结构遵循碱基互补配对原则且碱基数量会发生变化C.iMotif结构的出现会使染色体变短,属于染色体结构变异D.iMotif结构会影响原癌基因的表达,影响细胞生长和增殖解析:该结构由同一条DNA链上的胞嘧啶彼此结合形成,这个过程不涉及磷酸二酯键的断裂,因此没有限制酶的参与;该结构是因胞嘧啶彼此结合而形成的,因此不遵循碱基互补配对原则,并且碱基数量未发生变化;该结构形成过程中,并未发生染色体片段倒位、易位、增添或缺失,因此不属于染色体结构变异;由于该结构大多出现在原癌基因的启动子区域,因此会影响原癌基因的表达,从而影响细胞生长和增殖。11.(2023·湖南长沙模拟)天使综合征(简称AS)是与15号染色体上的UBE3A和SNRPN基因有关的疾病。如图所示,某AS患儿从父亲获得的UBE3A基因DNA序列正常,但邻近的SNRPN基因产生了一段反义RNA(UBE3AATS),干扰了父源UBE3A基因合成蛋白质,下列分析错误的是(C)A.SNRPN基因与UBE3A基因的部分碱基序列相同B.反义RNA会抑制UBE3A基因的翻译C.双链RNA会被细胞内聚合酶识别后降解D.开发可抑制SNRPN基因表达的药物可治疗AS解析:结合题图可知,SNRPN基因转录形成的反义RNA能与UBE3A基因转录形成的mRNA部分碱基互补配对,使UBE3A基因的翻译受阻,故SNRPN基因与UBE3A基因的部分碱基序列相同;由SNRPN基因转录形成的反义RNA与UBE3A基因的mRNA互补结合形成的双链RNA,能被细胞内RNA水解酶识别后降解,从而使UBE3A基因无法表达,因此,开发可抑制SNRPN基因表达的药物有望治疗AS。12.(2023·福建莆田二模)狂犬病是由狂犬病毒(RV)引起的一种人畜共患病。研究发现P蛋白可以通过抑制子代RV逃逸,从而避免其侵染更多的细胞。我国科研人员将EDAL基因导入小鼠体内,一段时间后用RV感染小鼠,实验结果表明EDAL基因的转录产物EDAL(一种长链RNA)能够显著抑制RV的逃逸,其作用机理如图所示。下列叙述错误的是(D)A.侵染的RV被降解后会促进EDAL基因的转录B.EDAL有利于侵入细胞的RV被溶酶体降解C.EDAL与E酶结合会抑制P基因启动子的甲基化D.修饰后的E酶进入细胞核后会抑制RV的逃逸解析:分析题图可知,入侵的RV被溶酶体降解,产生的RNA进入细胞核后会促进EDAL基因的转录;由图可知,正常E酶可促进溶酶体降解RV,但其自身容易被修饰,修饰后的E酶不仅失去促进溶酶体降解RV的作用,还会促进正常P基因的启动子甲基化,而EDAL与E酶结合可抑制E酶被修饰,从而有利于溶酶体降解侵入细胞的RV,同时还会间接抑制正常P基因的启动子甲基化;已知P蛋白可抑制RV逃逸,而修饰后的E酶进入细胞核后使正常P基因的启动子甲基化,抑制了P基因的表达,进而使P蛋白含量减少,最终导致RV的逃逸。13.小鼠的毛色受一对等位基因Avy和a的控制,Avy为显性基因,表现为黄色体毛,a为隐性基因,表现为黑色体毛。科研人员在进行杂交实验时发现了如图1所示的实验现象,并对该实验现象的成因提出了“Avy基因甲基化”的解释,如图2所示,最终将这种现象归类为表观遗传。下列叙述错误的是(D)A.Avy基因甲基化后会使其表达受抑制B.Avy基因表达强度与其甲基化程度有关C.Avy基因甲基化导致的表型变化具有可遗传的特点D.Avy基因的遗传不遵循孟德尔的分离定律解析:由图2可知,Avy基因甲基化后,转录受抑制,故会使其表达受抑制;由图1F1是“介于黄色和黑色之间的一系列过渡类型”可知,Avy基因表达强度与其甲基化程度有关,甲基化程度越高,Avy基因表达受到的抑制就越明显;生物体基因的碱基序列保持不变,但基因表达和表型发生可遗传变化的现象,叫作表观遗传,题干中提示,将这种现象归类为表观遗传,故Avy基因甲基化导致的表型变化具有可遗传的特点;甲基化并没有改变该基因的位置,也未影响减数分裂中同源染色体的分离,故该基因的遗传遵循孟德尔的分离定律。二、非选择题14.正常小鼠体内,由于DNA聚合酶只能沿着特定方向对核苷酸链进行延伸,导致DNA分子复制时两条子链的形成过程有所差异,如图所示。请回答下列问题。(1)图中物质A是,据图可看出DNA复制具有的特点是。

(2)引物的化学本质是RNA,DNA聚合酶能将游离的脱氧核苷酸逐个加到引物的端使子链得以延伸。复制过程中,引物会被切除,引物留下的空缺部分会被相关酶修复,此时图中的子链片段a可起到的作用。

(3)不是所有引物切除后的空缺都会被修复,位于子链起始端的引物空缺部分无法修复,原因是,这会导致DNA复制后双链出现“不平齐”的现象。

(4)小鼠的正常Igf2基因(A)突变后(a)会影响小鼠生长发育,长成矮小型小鼠。Igf2基因的启动子在雌配子形成过程中会发生甲基化修饰,而在雄配子形成过程中,甲基化会被解除。则:①甲基化修饰会通过影响基因的过程影响后代的性状,这种性状(填“能”“不能”或“不一定能”)遗传。

②如果两只小鼠的后代中正常鼠∶矮小鼠=1∶1,则亲代雌鼠的基因型可能是。

解析:(1)该图是DNA复制的过程,其中A是解旋酶,可以断裂氢键,打开双链;据图可看出DNA复制具有的特点有半保留复制、边解旋边复制、半不连续复制。(2)引物的化学本质是RNA,DNA聚合酶催化DNA子链的延伸,将对应的脱氧核苷酸连接到引物的3′端,使新生链沿5′→3′方向延长。复制过程中,引物会被切除,引物留下的空缺部分会被相关酶修复,此时图中的子链片段a可起到引物的作用。(3)不是所有引物切除后的空缺都会被修复,由于DNA聚合酶不能沿5′端延伸DNA链,位于子链起始端的引物空缺部分无法修复,这会导致DNA复制后双链出现“不平齐”的现象。(4)①转录过程中,RNA聚合酶与DNA上的启动子结合,启动转录过程。因此启动子发生甲基化会使转录过程不能正常进行,从而影响基因表达。由于Igf2基因的启动子在雌配子形成过程中会发生甲基化修饰,而在雄配子形成过程中,甲基化会被解除,故这种性状不一定能遗传。②不管亲代雌鼠的基因型为AA、Aa,还是aa,产生的雌配子中A基因均会甲基化,即不能表达,故若两只小鼠的后代中正常鼠(A_)∶矮小鼠(aa)=1∶1,其亲代雌鼠的基因型可能是AA、Aa、aa。答案:(1)解旋酶半保留复制、边解旋边复制、半不连续复制(2)3′引物(3)DNA聚合酶不能沿5′端延伸DNA链(4)①转录不一定能②AA、Aa、aa15.(2023·北京十四中期中)miRNA是在真核细胞内发现的一类内源性的具有调控功能的非编码RNA,其具体调控机理如图。(1)图中①为过程,形成的miRNA分子前体通过(结构)从细胞核运出,进入细胞质进一步加工为成熟miRNA。

(2)成熟miRNA与蛋白结合形成RNA诱导物(RISC)。RISC与靶基因mRNA特异性结合而引起,并抑制翻译过程,导致靶基因沉默。这种不改变靶基因序列而对其表达进行调控的现象属于遗传。

(3)miRNA1在心脏组织中表达,但过表达的miRNA1会引起心力衰竭(HF)。为研究黄芪甲苷(ASⅣ)对miRNA1过表达诱导大鼠(HF模型大鼠)的保护作用机制,研究者对30只大鼠随机分组,处理及结果见下表。组别实验处理miRNA1表达水平左心室射血分数(%)心肌细胞存活率(%)1正常大鼠灌胃0.9%生理盐水1.0092.501002HF模型大鼠灌胃0.9%生理盐水82.5171.52493HF模型大鼠灌胃80mg/kgASⅣ20.3884.3676注:左心室射血分数越大,心脏的收缩和舒张功能越强。由结果可知,miRNA1过表达使大鼠,ASⅣ可