九　遗传的分子学基础-2025版世纪金榜二轮生物收官专项辅导与训练

九遗传的分子学基础(20分钟31分)一、单项选择题:共7题,每小题2分,共14分。每题只有一个选项最符合题意。1.(实验探究)为探究“转化因子”的本质,某生物兴趣小组还原了艾弗里的实验,实验分为5组,其中第1组为对照组(培养基上添加了R型细菌和S型细菌提取物),第2~5组为实验组,在对照组的基础上分别添加蛋白酶、RNA酶、酯酶和DNA酶。下列说法正确的是()A.该探究实验运用了加法原理B.只有第1组出现光滑型菌落C.该实验可说明酶具有专一性和高效性D.实验结果表明“转化因子”的本质可能是DNA【解析】选D。在对照组的基础上分别添加蛋白酶、RNA酶、酯酶和DNA酶,分别去掉蛋白质、RNA、脂质、DNA,属于减法原理,A错误;第1组和第2、3、4组均出现光滑型菌落(S型细菌),B错误;酶的专一性是指一种酶催化一种或一类化学反应,该实验结果能说明酶的专一性,但是无法说明酶的高效性(需要与无机催化剂对比),C错误;第5组(水解了DNA)只含有R型细菌,其他四组均含有S型细菌,实验结果表明“转化因子”的本质可能是DNA,D正确。2.某实验小组模拟T2噬菌体侵染大肠杆菌实验。如图所示,实验操作正确的情况下,下列有关叙述正确的是()A.上清液和沉淀物放射性都很高B.子代T2噬菌体均会被35S标记C.大部分子代T2噬菌体被32P标记D.实验前需用含32P的培养液培养T2噬菌体【解析】选B。32P标记噬菌体的DNA,含32P的DNA注入大肠杆菌中,T2噬菌体利用大肠杆菌中的原料合成蛋白质和DNA,在大肠杆菌培养液中含有35S,所以子代噬菌体的蛋白质外壳均含35S,少部分子代噬菌体的DNA中含32P,离心时,子代噬菌体和大肠杆菌一起沉在底部,而蛋白质外壳留在上清液中,因此上清液放射性很低,沉淀物放射性很高,B正确,A、C错误;要想得到32P标记的噬菌体,需先用含32P的培养液培养细菌,再用32P标记的细菌培养噬菌体,D错误。3.某双链DNA分子中有p个碱基G,其中一条链上的嘌呤碱基数量是嘧啶碱基数量的m倍。下列叙述正确的是()A.该DNA分子中嘌呤碱基的数量是嘧啶碱基数量的m倍B.该DNA分子中两个游离的磷酸基团都与五碳糖的3'端的C原子相连C.梅塞尔森和斯塔尔用同位素标记技术证明DNA复制的方式是半保留复制D.该DNA的一条链中的G有p/2个【解析】选C。双链DNA分子中嘌呤碱基和嘧啶碱基互补配对,因此二者总数相等,A错误;该DNA分子两个游离的磷酸基团都与脱氧核糖5'端的C原子相连,B错误;梅塞尔森和斯塔尔以大肠杆菌为材料,利用同位素标记技术证明DNA复制的方式是半保留复制,C正确;双链DNA分子中有p个碱基G,某一条链上的G数量不确定,D错误。4.在生物的各项生命活动中,常涉及“分离”和“结合”。下列有关“分离”和“结合”的叙述正确的是()A.噬菌体侵染细菌的实验中,离心的目的是使噬菌体的DNA与蛋白质分离B.DNA复制过程中,DNA聚合酶和TaqDNA聚合酶都可以使DNA的两条母链分离C.转录过程中,RNA聚合酶需要和基因的起始密码子结合才开始合成RNAD.翻译过程中,氨基酸结合在RNA的3'端后运输至核糖体上进行肽链延伸【解析】选D。噬菌体侵染细菌的实验中,离心的目的是使噬菌体的蛋白质外壳与大肠杆菌分离,A错误;DNA复制过程中,DNA聚合酶和TaqDNA聚合酶都可以使子链延伸,使两条母链分离的酶为解旋酶,B错误;转录过程中,RNA聚合酶需要和基因的启动子结合才开始合成RNA,C错误;翻译过程中,氨基酸结合在tRNA的3'端后运输至核糖体上进行肽链延伸,D正确。5.(2024·上饶三模)某RNA病毒的疫苗生产中常用N1-甲基假尿苷来修饰RNA,可以降低炎症反应和增加刺突蛋白合成,但在少数情况下会导致RNA翻译过程中的“+1核糖体移码”,如图,合成“脱靶蛋白”。(注:CCU脯氨酸;UGC半胱氨酸;CUU亮氨酸;GCC丙氨酸)下列说法错误的是()A.N1-甲基假尿苷修饰后该病毒的RNA碱基序列未发生改变B.经过修饰的RNA稳定性提高,沿核糖体由5'→3'翻译出更多的刺突蛋白C.“脱靶蛋白”与该病毒的抗原蛋白结构不同,不一定引发预期免疫反应D.与灭活疫苗相比,该RNA疫苗可激发体液免疫和细胞免疫【解析】选B。由题图可知,N1-甲基假尿苷修饰后该病毒的RNA碱基序列未发生改变,但在少数情况下会导致RNA翻译过程中的“+1核糖体移码”,A正确;经过N1-甲基假尿苷修饰的RNA稳定性提高,核糖体沿mRNA移动,翻译出刺突蛋白,B错误;结合题图可知,经过N1-甲基假尿苷修饰,密码子发生了改变,合成“脱靶蛋白”和该病毒的抗原蛋白不同,因此脱靶蛋白不一定引发预期的免疫反应,C正确;灭活疫苗一般只引起体液免疫,新型的mRNA疫苗除了能激发体液免疫反应,还有一定程度的细胞免疫反应,D正确。【加固训练】(2024·沧州三模)遗传信息的传递和表达是有方向性的,下列叙述错误的是()A.DNA聚合酶催化新链沿5'→3'方向延伸B.启动子和终止子分别位于模板链的5'端和3'端C.起始密码子在mRNA的5'端,终止密码子在3'端D.mRNA上的密码子与tRNA上的反密码子反向碱基配对【解析】选B。DNA复制时以模板链3'→5'方向进行,DNA聚合酶催化新链合成则是沿5'→3'方向延伸的,A正确;启动子和终止子分别是转录的起点和终点,RNA合成时也是沿5'→3'方向延伸的,RNA延伸的方向与模板链的方向相反,因此启动子和终止子应该分别位于模板链的3'端和5'端,B错误;核糖体在mRNA的5'端的起始密码子的位置与之结合,并沿着mRNA向其3'端移动,直至遇到终止密码子,翻译才结束,C正确;核糖体沿着mRNA序列5'→3'移动,携带氨基酸tRNA的反密码子通过5'→3'与密码子反向碱基配对,D正确。6.(社会热点)劳氏肉瘤病毒(RSV)是一种致癌病毒,其内部含有RNA和蛋白质。RSV会导致鸡肉瘤,对养鸡场危害非常大。如图为RSV遗传信息的流动过程。下列相关叙述正确的是()A.RSV侵染宿主细胞的过程体现了细胞膜选择透过性的结构特点B.RSV侵染宿主细胞时蛋白质均留在了细胞外而RNA进入了细胞内C.RSV合成自身DNA的过程中需要宿主细胞提供核糖核苷酸D.反转录形成的DNA通过核孔后可随机插入宿主细胞的基因组DNA上【解析】选D。据图可知,RSV通过胞吞进入宿主细胞,该过程体现了细胞膜具有一定流动性的结构特性,A错误;RSV侵染宿主细胞时,逆转录酶(化学本质是蛋白质)和RNA都进入了细胞内,B错误;RSV合成自身DNA的过程属于逆转录,产物是DNA,因此需要宿主细胞提供脱氧核苷酸,C错误;据图可知,逆转录形成的DNA通过核孔后可随机插入宿主细胞的基因组DNA上,D正确。【方法规律】不同种类的病毒,侵入宿主细胞的具体方式不同(1)噬菌体侵入细菌的方式:该类型即为课本所介绍类型,先用溶菌酶在宿主细胞壁上“钻”出一个小孔,然后将DNA注入细胞内部,衣壳则留在外面。(2)动物病毒侵入细胞的方式:①直接进入。某些无囊膜病毒,如脊髓灰质炎病毒与细胞膜上受体接触后,衣壳蛋白空间结构发生变化,核酸直接穿过细胞膜到细胞质中。这种方式较为少见。②完整的直接穿过细胞膜,进入细胞质中。见于少数无囊膜病毒,如呼肠孤病毒。③膜融合。有囊膜的病毒,通过囊膜与细胞膜发生融合,把病毒的核衣壳释放到细胞质中,如流感病毒等。④通过细胞的内吞作用,使完整病毒以吞噬泡的形式进入细胞。多数病毒采用这种方式,如痘类病毒等。(3)植物病毒侵入细胞的方式:①病毒借助由机械作用造成的伤口进入植物细胞。②有刺吸式口器昆虫在吸食植物时,将病毒带入细胞。病毒进入细胞后,通过植物的胞间连丝,在细胞间进行传播和扩散。7.★(2024·沧州二模)miRNA是细胞内一种单链小分子RNA,可与mRNA靶向结合。一项新的研究表明,circRNA可以通过miRNA调控P基因表达,进而影响细胞凋亡,其调控机制如图所示。有关说法错误的是()A.前体mRNA被剪切成的单链的circRNA中5'端有1个游离的磷酸基团B.前体mRNA剪切形成circRNA的过程中会有磷酸二酯键的形成和断裂C.circRNA和mRNA在细胞质中通过对miRNA的竞争性结合,调节P基因表达D.miRNA可能通过影响核糖体与mRNA上起始密码子的结合,促进细胞凋亡【解析】A。由题图可知,circRNA是环状,故没有游离的磷酸基团,A错误;前体mRNA剪切形成circRNA的过程中发生了剪切,故有磷酸二酯键的断裂,又形成了环状的circRNA,故有磷酸二酯键的形成,B正确;由题图可知,miRNA既能与mRNA结合,降低mRNA的翻译水平,又能与circRNA结合,提高mRNA的翻译水平,故circRNA和mRNA在细胞质中通过对miRNA的竞争性结合,调节基因表达,C正确;分析题图可知,miRNA通过与P基因mRNA结合,影响P基因mRNA翻译形成P蛋白,进而促进细胞凋亡,D正确。二、多项选择题:共1题,每题3分,共3分。每题有不止一个选项符合题意。每题全选对者得3分,选对但不全的得1分,错选或不答的得0分。8.★★(2024·南昌一模)重叠基因是指两个或两个以上的基因共用一段DNA序列。感染大肠杆菌的φX174噬菌体的遗传物质为环状单链DNA,含有6870个碱基,其中A、G、T、C四种碱基比例依次为20%、10%、30%、40%。图甲表示该噬菌体复制的部分过程,①~④表示相应生理过程,②③均以-DNA为模板。图乙表示该噬菌体部分DNA的碱基排列顺序(图中数字表示对应氨基酸的编号)。下列选项中说法正确的是()A.φX174噬菌体DNA分子中含有0个游离的磷酸基团B.完成过程①和②共需要消耗3435个含A的核苷酸C.③和④过程的碱基配对方式不完全相同D.据图乙推断,D基因和E基因的重叠部分指导合成的氨基酸序列相同【解析】选A、B、C。由题意可知,φX174噬菌体的遗传物质为环状单链DNA,因此φX174噬菌体DNA分子中含有0个游离的磷酸基团,A正确。根据图甲可知,-DNA的功能是作为转录、复制的模板;含有6870个碱基,其中A、G、T、C四种碱基比例依次为20%、10%、30%、40%,过程①合成一条与噬菌体+DNA互补的-DNA,消耗含A的核苷酸数量与+DNA中的含T的核苷酸数量相等,过程2合成一条与-DNA互补的+DNA,消耗含A的核苷酸数量与-DNA中的含T的核苷酸数量相等,共消耗约6870×50%=3435个含A的核苷酸,B正确。过程③④分别为DNA—RNA,mRNA—tRNA之间发生碱基互补配对,前者为A-U、T-A、G-C、C-G;后者为A-U、U-A、G-C、C-G,C正确。据图乙可知,基因D和基因E的重叠部分相差一个碱基,故对应的密码子不同,指导合成的氨基酸序列也不相同,D错误。三、非选择题:共1题,共14分。9.(2024·泰州一模)近期,人类第一款基于CRISPR技术的Casgevy疗法获准用于治疗镰状细胞贫血等疾病。相关信息如图1和图2所示。请回答下列问题:(1)镰状细胞贫血是一种单基因(或常染色体隐性)遗传病,患者β珠蛋白分子中缬氨酸代替了谷氨酸,致使去氧血红蛋白溶解度降低并聚集形成纤维结构,压迫细胞膜致使红细胞弯曲成镰刀状。由此说明基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。

【解析】(1)镰状细胞贫血是一种位于常染色体上的一对等位基因控制的隐性遗传病;根据题目信息患者β珠蛋白分子中缬氨酸代替了谷氨酸,致使去氧血红蛋白溶解度降低并聚集形成纤维结构,压迫细胞膜致使红细胞弯曲成镰刀状可得:基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物的性状。(2)γ基因启动子上游的调控序列中含有BCL11A蛋白结合位点,BCL11A蛋白是一种转录因子,可抑制胎儿血红蛋白的合成。出生后,随着个体的发育进行,BCL11A蛋白的表达水平逐渐提高,γ基因的表达逐渐被沉默(或抑制、或关闭)。镰状细胞贫血患者一般在出生一年后出现症状,而婴儿通常无症状,请尝试解释原因:

婴儿体内由γ珠蛋白参与的血红蛋白正常,一年后,由异常β珠蛋白参与的血红蛋白不正常。

【解析】(2)结合图1信息及(2)信息“镰状细胞贫血患者一般在出生一年后出现症状”可得,胎儿刚出生时红细胞正常,随着个体发育的进行,逐渐产生镰刀状红细胞,说明个体内BCL11A蛋白对血红蛋白的合成抑制作用逐渐增强,由此可推测BCL11A蛋白含量上升,BCL11A蛋白的表达水平逐渐提高;分析图1可得,胎儿出生后约3个月的时间γ珠蛋白基本就消失了,说明γ基因的表达逐渐沉默(或抑制、或关闭);在γ珠蛋白存在期间,婴儿并未出现镰状细胞贫血的症状,在γ珠蛋白消失,替换成β珠蛋白后一段时间出现症状,说明婴儿体内γ珠蛋白参与的血红蛋白正常,一年后,由β珠蛋白参与的血红蛋白不正常。(3)据图2判断,Cas9是一种限制酶,能催化磷酸二酯键水解,但需要依赖向导RNA识别基因组DNA上的靶点序列,才能使DNA分子在特定序列附近被切断。

【解析】(3)据图2判断,Cas9是一种需要依赖向导RNA才能识别DNA上碱基序列的限制性内切核酸酶(简称限制酶),其作用是催化磷酸二酯键的水解,切割DNA。(4)Casgevy疗法大致过程:从患者体内提取合适的造血干细胞,通过电穿孔导入特异性靶向BCL11A增强子的CRISP