知识点7-基因的本质与遗传信息的表达.docx

知识点7 基因的本质与遗传信息的表达
1.(2021·全国乙卷·T5)在格里菲思所做的肺炎双球菌转化实验中,无毒性的R型活细菌与被加热杀死的S型细菌混合后注射到小鼠体内,从小鼠体内分离出了有毒性的S型活细菌。某同学根据上述实验,结合现有生物学知识所做的下列推测中,不合理的是 (　　)
A.与R型菌相比,S型菌的毒性可能与荚膜多糖有关
B.S型菌的DNA能够进入R型菌细胞指导蛋白质的合成
C.加热杀死S型菌使其蛋白质功能丧失而DNA功能可能不受影响
D.将S型菌的DNA经DNA酶处理后与R型菌混合,可以得到S型菌
【解析】选D。本题主要考查肺炎双球菌的体内转化实验。R型菌无多糖类的荚膜,S型菌有多糖类的荚膜,所以S型菌的毒性可能与荚膜多糖有关,A正确;将无毒性的R型菌与加热杀死的有毒性的S型菌混合后注入到小鼠体内,从小鼠体内分离出S型菌,说明S型菌的DNA能进入R型菌细胞指导S型菌的相应蛋白质的合成,B正确;从小鼠体内分离出S型活细菌,说明加热使S型活细菌的蛋白质变性失活,而其DNA的功能不受影响,C正确;DNA酶能将S型菌的DNA水解成脱氧核苷酸而失去作用,因此将S型菌的DNA经DNA酶处理后与R型菌混合得不到S型菌,D错误。
2.(2021·山东等级考·T5)利用农杆菌转化法,将含有基因修饰系统的 T-DNA 插入到水稻细胞 M 的某条染色体上,在该修饰系统的作用下,一个 DNA 分子单链上的一个 C 脱去氨基变为 U,脱氨基过程在细胞 M 中只发生一次。将细胞 M 培育成植株 N。下列说法错误的是 (　　)
A.N 的每一个细胞中都含有 T-DNA
B.N 自交,子一代中含 T-DNA 的植株占 3/4
C.M 经 n(n≥1)次有丝分裂后,脱氨基位点为 A-U 的细胞占 1/2n
D.M 经 3 次有丝分裂后,含T-DNA 且脱氨基位点为 A-T 的细胞占 1/2
【解析】选D。N是由M细胞形成的,在形成过程中没有DNA的丢失,由于T-DNA 插入到水稻细胞 M 的某条染色体上,所以M细胞含有T-DNA,N的每一个细胞中都含有 T-DNA,A正确;N植株的一条染色体中含有T-DNA,可以记为+,因此N植株含有T-DNA的基因型记为+-,如果自交,则子代中相关的基因型为++∶+-∶--=1∶2∶1,有 3/4的植株含 T-DNA,B正确;M中只有1个DNA分子上的单链上的一个 C 脱去氨基变为 U,所以复制n次后,产生的子细胞有2n个,但脱氨基位点为 A-U 的细胞的只有1个,所以这种细胞的比例为1/2n,C正确;如果M 经 3 次有丝分裂后,形成子细胞有8个,由于M细胞 DNA 分子单链上的一个 C 脱去氨基变为 U,所以是G和U配对,所以复制3次后,有4个细胞脱氨基位点为C-G,3个细胞脱氨基位点为A-T,1个细胞脱氨基位点为U-A,因此含T-DNA 且脱氨基位点为 A-T 的细胞占 3/8,D错误。
【方法规律】通过列表解决n次复制后,脱氨基位点的特殊细胞的比例

U-G
DNA
U-A
A-T
1次
U-A、C-G
2个
1个
0个
2次
U-A、 A-T、 C-G、 G-C
4个
1个
1个
3次
U-A、A-T、A-T、T-A、C-G、G-C、C-G、G-C
8个
1个
3个
n次

2n个
1个
(2n-1-1)个
3.(2021·河北选择考·T8)关于基因表达的叙述,正确的是 (　　)
A.所有生物基因表达过程中用到的RNA和蛋白质均由DNA编码
B.DNA双链解开,RNA聚合酶起始转录、移动到终止密码子时停止转录
C.翻译过程中,核酸之间的相互识别保证了遗传信息传递的准确性
D.多肽链的合成过程中,tRNA读取mRNA上全部碱基序列信息
【解析】选C。本题主要考查遗传信息的传递,即基因表达过程。某些RNA病毒的遗传物质是RNA,且具有翻译功能,A错误;终止密码子位于mRNA上,DNA上使转录终止的序列是终止子,B错误;翻译过程mRNA和tRNA两种核酸之间的相互识别保证了遗传信息传递的准确性,C正确;多肽链的合成过程中,是由核糖体来读取mRNA的密码子,而不是tRNA,D错误。
4.(2021·河北选择考·T16)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。如表为三种抗肿瘤药物的主要作用机理。下列叙述正确的是 (　　)
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】选B、C、D。本题主要考查的是遗传信息的传递和表达。脱氧核糖核苷酸是合成DNA的原料,核糖核苷酸是合成RNA的原料,根据表格信息“羟基脲能够阻止脱氧核糖核苷酸的合成”,可以判断用其处理后,肿瘤细胞中只有DNA复制过程出现原料匮乏,A错误;DNA复制和转录过程均需要模板,故用放线菌素D处理后,肿瘤细胞中DNA复制和转录过程都会受到抑制,B正确;DNA聚合酶的作用是催化DNA的复制,故用阿糖胞苷处理后,肿瘤细胞DNA复制过程中子链无法正常延伸,C正确;正常细胞中DNA复制和转录的过程与肿瘤细胞的相同,如果正常细胞接触到三种药物,也会对正常细胞起作用,故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,D正确。
【知识点总结】

酶
模板
原料
能量
DNA
复制
解旋酶、DNA聚合酶
DNA的两条链
4种游离的脱氧核糖核苷酸
需要
转录
RNA聚合酶
DNA的一条链
4种游离的核糖核苷酸
需要
5.(2021·广东选择考·T5)DNA双螺旋结构模型的提出是二十世纪自然科学的伟大成就之一。下列研究成果中,为该模型构建提供主要依据的是 (　　)
①赫尔希和蔡斯证明DNA是遗传物质的实验
②富兰克林等拍摄的DNA分子X射线衍射图谱
③查哥夫发现的DNA中嘌呤含量与嘧啶含量相等
④沃森和克里克提出的DNA半保留复制机制
A.①② B.②③ C.③④ D.①④
【解析】选B。本题以DNA双螺旋模型的构建为载体,考查DNA双螺旋模型构建的科学史。赫尔希和蔡斯证明DNA是遗传物质的实验,只能说明DNA是遗传物质,至于DNA的结构如何,该实验没有体现,①不符合题意;DNA的X射线衍射图谱可以用来推测DNA分子的结构,因此,可以为双螺旋结构模型的构建提供依据,而且是非常重要的依据,②符合题意;查哥夫发现的DNA中嘌呤数等于嘧啶数,为沃森和克里克得出碱基互补配对原则提供重要依据,③符合题意;DNA半保留复制是在DNA双螺旋模型建立之后提出的,④不符合题意。
6.(2021·广东选择考·T7)金霉素(一种抗生素)可抑制tRNA与mRNA的结合,该作用直接影响的过程是 (　　)
A.DNA复制 B.转录
C.翻译 D.逆转录
【解析】选C。本题以一种抗生素为背景,主要考查基因表达(转录和翻译)的过程。tRNA的反密码子和mRNA的密码子通过碱基互补配对结合,从而将密码子编码的氨基酸运输到相应的位置,这个过程是翻译的过程。因此,金霉素抑制tRNA与mRNA的结合,直接影响了翻译的过程,C正确。
7.(2021·湖南选择考·T13) 细胞内不同基因的表达效率存在差异,如图所示。下列叙述正确的是 (　　)

A.细胞能在转录和翻译水平上调控基因表达,图中基因A的表达效率高于基因B
B.真核生物核基因表达的①和②过程分别发生在细胞核和细胞质中
C.人的mRNA、rRNA和tRNA都是以DNA为模板进行转录的产物
D.②过程中,rRNA中含有与mRNA上密码子互补配对的反密码子
【解析】选A、B、C。基因的表达包括转录和翻译两个过程,图中基因A表达的蛋白质分子数量明显多于基因B表达的蛋白质分子数量,说明基因A表达的效率高于基因B,A正确;图中①过程为转录,发生在真核细胞的细胞核,②过程为翻译,发生在真核细胞的细胞质中,B正确;人的mRNA、rRNA、tRNA都是以DNA中的一条链为模板转录得到的产物,C正确;反密码子是位于tRNA上与密码子碱基互补配对的3个相邻碱基,rRNA是构成核糖体的成分,不含有反密码子,D错误。
8.(2021·浙江6月选考·T14)含有100个碱基对的一个DNA分子片段,其中一条链的A+T占40%,它的互补链中G与T分别占22%和18%,如果连续复制2次,则需游离的胞嘧啶脱氧核糖核苷酸数量为 (　　)
A.240个 B.180个 C.114个 D.90个
【解析】选B。含200个碱基的DNA分子片段中,一条链的A+T占40%,得出该链中G+C占60%,因此整个DNA分子片段中G+C也占60%,可知C占30%,即200×30%=60个。连续复制2次,需C的数量是(22-1)×60=180个。
【方法规律】碱基计算规律
(1)双链DNA分子中互补的碱基数目相等:即A=T、C=G。
(2)双链DNA分子中任意两不互补的碱基数之和占碱基总数的50%,即:(A+C)%=(T+G)%=50%;双链DNA分子中两不互补的碱基数之和的比值相等,即(A+G)/(T+C)=(A+C)/(T+G)=1。
(3)双链DNA分子中可配对的碱基数之和(A+T或G+C)占全部碱基数的百分比等于其中任意一条单链中该对碱基数之和占该单链碱基数的百分比。即(A1+T1)%=(A2+T2)%=(A+T)%或(G1+C1)%=(G2+C2)%=(G+C)%。双链DNA分子中(A+T)/(G+C)等于每条单链中的(A+T)/(G+C)。
9.(2021·浙江6月选考·T19)某单链RNA病毒的遗传物质是正链RNA(+RNA)。该病毒感染宿主后,合成相应物质的过程如图所示,其中①~④代表相应的过程。下列叙述正确的是 (　　)

A.+RNA复制出的子代RNA具有mRNA的功能
B.病毒蛋白基因以半保留复制的方式传递给子代
C.过程①②③的进行需RNA聚合酶的催化
D.过程④在该病毒的核糖体中进行
【解析】选A。+RNA能作为翻译时的模板,具有mRNA的功能,A正确;该病毒的遗传物质是RNA,只有双链DNA进行半保留复制,B错误;过程①②的进行需RNA聚合酶的催化,③是翻译过程,不需RNA聚合酶的催化,C错误,过程④在宿主细胞的核糖体中进行,D错误。
【知识总结】中心法则的五大过程
(1)需要解旋的过程及相关酶:DNA复制(两条链都作为模板),需解旋酶;转录(DNA中的一条链作为模板),原核生物需RNA聚合酶解旋。
(2)高等动植物只有DNA复制、转录、翻译三条途径,但具体到不同细胞情况不完全相同,如根尖分生区细胞等分裂旺盛的组织细胞中三条途径都有;但叶肉细胞等高度分化的细胞无DNA复制途径,只有转录和翻译两条途径;哺乳动物成熟的红细胞无遗传信息的传递。
(3)RNA复制和逆转录只发生在被RNA病毒感染的细胞中,是对中心法则的补充和完善。
(4)上述五个过程都需进行碱基互补配对,进行碱基互补配对的场所有细胞核、叶绿体、线粒体、核糖体。
10.(2021·全国甲卷·T30)(9分)用一段由放射性同位素标记的DNA片段可以确定基因在染色体上的位置。某研究人员使用放射性同位素32P标记的脱氧腺苷三磷酸(dATP,dA-Pα~Pβ~Pγ)等材料制备了DNA片段甲(单链),对W基因在染色体上的位置进行了研究,实验流程的示意图如下。

回答下列问题:
(1)该研究人员在制备32P标记的DNA片段甲时,所用dATP的α位磷酸基团中的磷必须是32P,原因是 

　 。 
(2)该研究人员以细胞为材料制备了染色体样品,在混合操作之前去除了样品中的RNA分子,去除RNA分子的目的是 
　。 
(3)为了使片段甲能够通过碱基互补配对与染色体样品中的W基因结合,需要通过某种处理使样品中的染色体DNA　　　　　　　　　　　　。 
(4)该研究人员在完成上述实验的基础上,又对动物细胞内某基因的mRNA进行了检测,在实验过程中用某种酶去除了样品中的DNA,这种酶是　　　　　　　　　　　　。 
【解题指南】
题干中可以获取的信息:用32P标记的DNA单链检测基因的位置,dATP(dA-Pα~Pβ~Pγ)含三个磷酸基团。
必备知识点:DNA的结构和组成,酶的专一性。
【解析】 本题考查DNA的分子结构和复制。DNA的单体是四种脱氧核糖核苷酸,一个脱氧核糖核苷酸中,含有一分子脱氧核糖,一分子磷酸和一分子含氮碱基,dATP(dA-Pα~Pβ~Pγ)中,含有三个磷酸基团,只有在β位和γ位磷酸基团脱离后,才能成为合成DNA的原料,因此只有α位磷酸基团被32P标记,合成的DNA片段才能被32P标记。用DNA片段甲(单链),对W基因在染色体上的位置进行研究,用的是DNA分子杂交技术,32P标记的DNA单链会与W基因的一条链互补配对,形成杂交带,如果W基因在细胞内表达,所形成的RNA就可能与32P标记的DNA单链互补配对,影响对基因位置的判断,因此,在混合操作之前,要先去除样品中的RNA分子,以排除对实验结果的干扰。使用DNA分子杂交原理进行实验,需要先把样品中的双链DNA解旋为单链,体外解旋DNA可以利用其热变性原理,当32P标记的DNA单链与W基因的单链互补配对后,形成杂交带,就可以根据杂交带的位置判断W基因在染色体上的位置了。酶具有专一性,去除DNA,只能选用DNA(水解)酶。
答案:(1) dATP的β位和γ位的磷酸基团脱离,剩余的部分是DNA复制的原料,α位磷酸基团被32P标记才能使合成的DNA具有放射性　(2)避免DNA片段甲与RNA发生互补结合　(3)双链解开,形成单链　(4)DNA(水解)酶