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专题提升卷三　遗传的分子基础
一、 选择题
1．下列有关肺炎链球菌转化实验的叙述，正确的是(　　)
A．加热致死的S型菌的荚膜直接转移至R型活菌上
B．格里菲思提出加热致死的S型菌中存在转化因子
C． DNA酶处理S型菌的提取物运用了加法原理
D．艾弗里利用同位素标记法证明DNA是遗传物质
2．图1为人体造血干细胞中DNA分子部分片段的平面结构示意图，图2为该细胞中某个DNA复制过程的示意图。下列叙述错误的是(　　)
图1
图2
A．图1的甲链和乙链可作为图2过程的模板
B．图1的双螺旋结构使DNA分子具有较强的特异性
C．图2发生的过程，可以有多个起点
D．图2中的酶1、酶2分别是解旋酶和DNA聚合酶
3．RNA世界假说是科学家依据多年的研究而提出的一条关于生命科学的理论，其主要观点为在生命起源的早期阶段，RNA是生命的主要构成要素和遗传物质。以下科学事实中不支持该假说的是(　　)
A．HIV的遗传物质是RNA
B．核糖体中的rRNA可以催化肽键的形成
C．mRNA、tRNA和rRNA都以DNA为模板转录而来
D．细胞中是先合成核糖核苷酸，再将核糖核苷酸转变成脱氧核苷酸
4．下列实验与采用的科学方法对应错误的是(　　)
A．艾弗里通过加入多种酶控制变量发现DNA是遗传物质——减法原理控制变量法
B．研究大量生物的遗传物质，得出DNA是主要遗传物质的结论——完全归纳法
C．噬菌体侵染细菌实验证明噬菌体的遗传物质是DNA——放射性同位素标记法
D．摩尔根设计果蝇杂交实验将白眼基因定位在X染色体上——假说—演绎法
5．真核生物细胞核内刚刚转录而来的RNA称为前体mRNA，需经蛋白复合物剪切、拼接后才能产生成熟的mRNA，再运出细胞核后进行翻译，其主要流程如下图所示。下列叙述正确的是(　　)
A．基因的转录和翻译过程中碱基互补配对方式相同
B．蛋白复合物剪切前体mRNA时使氢键断裂
C．在真核细胞中，染色体上基因的转录和翻译是在细胞中不同区室中进行的
D．成熟mRNA可相继结合多个核糖体，生成多条不同种类的肽链
6．水稻分蘖(茎基部发生分枝)受多个基因控制，水稻MADS基因家族能控制侧芽分化和分蘖过程。重力因素通过影响HSFA2D基因来影响LAZY1基因的表达，最终调控分蘖的方向。相关说法错误的是(　　)
A．水稻分蘖过程受到多个基因的共同调控
B．每个基因可以独立控制生物的某个性状
C．MADS基因可以控制水稻分蘖等多个性状
D．LAZY1基因的表达受环境和其他基因影响
二、 非选择题
7．鲍曼不动杆菌是一种毒性较强的细菌，对多种抗生素具有耐药性，因此被称为“超级细菌”。某研究团队利用侵染鲍曼不动杆菌的Φ噬菌体联合抗生素成功清除了患者肺部的耐药鲍曼不动杆菌，而噬菌体疗法一般对人无危害，这体现出了噬菌体疗法的巨大潜力。回答下列问题：
(1) 噬菌体疗法一般对人体没有伤害，可能的原因是______________________________ ______________。与T2噬菌体增殖过程类似，Φ噬菌体增殖过程中需要宿主细胞提供________________________________(答出2点)等条件。噬菌体联合抗生素治疗时，抗生素作为外源施加的压力，________(填“促进”或“抑制”)耐药鲍曼不动杆菌的裂解。
(2) 假设Φ噬菌体在宿主细胞内不发生遗传物质的改变，则可利用放射性同位素标记的____________________(填碱基种类)以及体外培养的宿主细胞作为材料，设计实验验证Φ噬菌体是DNA病毒而不是RNA病毒。与Φ噬菌体相比，HIV(逆转录病毒)增殖过程中特有的遗传信息流动方向是____________________(用文字和箭头表示)。
(3) 若要制备含有32P标记的Φ噬菌体，具体做法是_______________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
若用3H标记的Φ噬菌体去侵染鲍曼不动杆菌，经搅拌、离心后放射性存在于________________(填“上清液”“沉淀物”或“上清液和沉淀物”)中。
8．生物体内DNA的结构与其功能密切相关，也能在一定程度上反映其与环境的关系，某科学家分析了猪和牛两种生物DNA的碱基组成，如下表所示。回答下列问题：
生物 猪 牛
器官 肝 脾 胰 肺 肾 胃
((A＋T))/((G＋C)) 1.43 1.43 1.42 1.29 1.29 1.30
(1) 同种生物不同器官细胞的DNA中脱氧核苷酸的比例基本相同，其原因是________________________________。不同生物的A、T之和与G、C之和的比值不一致，这说明了每种生物DNA具有________。
(2) 研究发现，某些生活在高温热泉中的细菌，其DNA中G、C含量显著高于常温下生活的生物，其可能原因是_______________________________________________________ ________________________________________________________________________。
(3) 沃森和克里克在提出DNA分子双螺旋结构模型后，又提出DNA复制的方式为____________，随后这一假说被其他科学家证实。在遗传信息流动过程中，信息的载体和表达产物以及为信息流动供能的物质分别是____________________________。
(4) 一个精原细胞(2N＝20)被32P充分标记后，再置于31P的培养基中先后完成一次有丝分裂和减数分裂，产生了8个精细胞(不考虑染色体变异与片段交换)。这8个精细胞中有________个细胞可能有放射性，每个精细胞中放射性染色体条数可能是________条。
9．青光眼的房水排出堵塞，导致眼内压升高压迫视神经，造成不可逆性的失明。近年来由于对电子产品(手机、电脑)的过度使用，青光眼发病人群呈现明显的年轻化趋势。研究发现，位于眼球前房角中小梁网细胞内的基因TGFB1和基因GDF7的异常表达与青光眼有关，相关机制如图所示。回答下列问题：
注：DNMT1是甲基化转移酶，使基因的甲基化水平升高；TET是去甲基化酶，使基因的甲基化水平降低。
(1) 与正常眼相比，青光眼患者房水堵塞的直接原因是___________________________ ____________________________________________________________________________________________________。
(2) 据图可知，青光眼患者的TGFB1蛋白和GDF7蛋白的含量都________(填“增加”或“减少”)，原因是____________________________________________________________ ___________________________________________________________________。
(3) 据图分析，青光眼患者如果不及时校正生活习惯和接受治疗，患病程度会越来越严重，理由是____________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。
(4) 请结合GDF7基因的表达与青光眼的关系，提出一个治疗青光眼的治疗措施：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。
10．人参皂苷Rb1(以下简称Rb1)是人参中的一种重要成分，对人体具有多种药理作用。为探究Rb1对肝脏癌细胞的作用，科研人员将肝癌细胞置于不同条件下进行培养，24 h后检测三组细胞的凋亡率、凋亡调节蛋白和相关RNA的含量，结果如下表所示。回答下列问题：
组别 细胞凋亡率 Bax蛋白 Bcl-2蛋白 miR-34a
普通培养液 ＋ ＋ ＋＋＋ ＋
普通培养液＋ 低浓度Rb1 ＋＋ ＋＋ ＋＋ ＋＋
普通培养液＋ 高浓度Rb1 ＋＋＋ ＋＋＋ ＋ ＋＋＋
注：“＋”的数量表示相对值的多少。
(1) 由实验结果推测，控制Bax蛋白合成的基因属于________(填“原癌”或“抑癌)基因，依据是______________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。
(2) miR-34a是一种能与Bcl-2 mRNA碱基互补配对的微小RNA，其对Bcl-2蛋白的合成具有________(填“促进”或“抑制”)作用，推测其作用机理是______________________ __________________________________________________________________________________________________________________________。
(3) 基于上述结果，有人提出可用Rb1研发治疗肝癌的新药物。但也有人认为还需探究Rb1是否会促进正常细胞的凋亡，请设计实验对这一问题进行探究，写出实验思路：________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
11．miRNA是真核细胞中一类不编码蛋白质的短序列RNA，其主要功能是调控其他基因的表达。研究发现，Bcl-2是一个抗凋亡基因，其编码的蛋白质有抑制细胞凋亡的作用。该基因的表达受MIR-15a基因控制合成的miRNA调控，如图1所示。图1中A、B表示过程，①②表示物质，图2表示B过程的相关机制。回答下列问题：
图1
图2
(1) 图中A代表的过程是________，该过程中①链延伸的方向是________________(填“3′端到5′端”或“5′端到3′端”)。
(2) 图2的核糖体甲、乙中更早结合到mRNA分子上的是________，正在进入核糖体甲的氨基酸是________(部分密码子及其对应的氨基酸：GGC——甘氨酸；CCG——脯氨酸；GCC——丙氨酸；CGG——精氨酸)。
(3) 图1中成熟miRNA单链中腺嘌呤占18%，尿嘧啶占42%，成熟miRNA与①形成的双链区中鸟嘌呤所占的比例为________。
(4) 据图1分析可知，成熟miRNA的大量产生会________(填“促进”或“抑制”)细胞凋亡，请简述其机理：____________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(5) Bcl-2基因在癌细胞中高表达，基于上述分析，请提出一种治疗癌症的思路：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
12．基因与性状之间具有复杂的关系。
材料Ⅰ：牵牛花的颜色主要由花青素决定，花青素的合成与显色途径如下图所示。
材料Ⅱ：我国科学家研究发现，水稻Ghd7基因编码的蛋白质不仅参与开花的调控，而且对水稻的生长、发育和产量都有重要作用。
(1) 据材料Ⅰ分析，基因X通过控制______________直接控制生物体的性状。据材料Ⅰ、Ⅱ分析，基因与性状的数量关系是______________________________；牵牛花颜色受______________共同影响。
(2) 春化作用(低温处理)可导致某些基因DNA甲基化水平降低，这是萝卜开花的前提。
①不同基因的本质区别是______________________。DNA的甲基化可导致表观遗传现象，即生物体基因的碱基序列保持不变，但________________________________的现象。
②春化作用时间较长且需要一定条件。研究发现，5-azaC可使萝卜不经春化作用而正常开花，5-azaC的作用机理是______________________________________。
专题提升卷三　遗传的分子基础
题号 1 2 3 4 5 6
答案 B B C B C B
1．B
2．B　解析：DNA复制是以DNA的双链为模板进行的，所以图1的甲链和乙链可作为图2过程的模板，A正确；DNA的双螺旋结构使其具有稳定性，特异性由碱基排列顺序决定，B错误；DNA复制可多起点进行，C正确；酶1是解旋酶(解旋)，酶2是DNA聚合酶(合成子链)，D正确。
3．C　解析：mRNA、tRNA和rRNA都以DNA为模板转录而来，说明先有DNA，再有RNA，不支持该假说，C符合题意。
4．B　解析：研究大量生物的遗传物质，得出DNA是主要遗传物质的结论，该结论得出所用的方法是不完全归纳法，B错误。
5．C　解析：基因的转录过程中碱基互补配对方式为A—U、T—A、C—G、G—C，翻译过程中碱基互补配对方式为A—U、U—A、C—G、G—C，二者碱基互补配对方式不完全相同，A错误；蛋白复合物剪切前体mRNA时，剪切的是磷酸二酯键，B错误；在真核细胞中，染色体上基因的转录发生在细胞核中，翻译发生在细胞质中的核糖体上，两个过程在细胞中不同区室中进行，C正确；成熟mRNA可相继结合多个核糖体，由于模板相同，生成的是多条相同种类的肽链，D错误。
6．B
7．(1) 噬菌体只能专—性地寄生在细菌细胞中　能量、原料、酶和场所(任答2点)　促进　(2) 尿嘧啶和胸腺嘧啶　RNADNA　(3) 先用含32P的培养基培养鲍曼不动杆菌，再用Φ噬菌体去侵染32P标记的鲍曼不动杆菌，收集子代Φ噬菌体　上清液和沉淀物
8．(1) 由同一个受精卵有丝分裂而来　特异性　(2) G、C之间含氢键较多，对稳定DNA结构有一定作用　(3) 半保留复制　DNA和RNA、蛋白质、ATP　(4) 4～8　0～10
解析：(1) 同种生物不同器官的细胞由同一个受精卵经过有丝分裂而来，有丝分裂保证了亲子代细胞间遗传物质的稳定性，所以同种生物不同器官细胞的DNA中脱氧核苷酸的比例基本相同。不同生物的A、T之和与G、C之和的比值不一致，说明每种生物DNA中碱基对的排列顺序具有特异性。即每种生物的DNA具有特异性。(2) 在DNA分子中，G—C碱基对之间有3个氢键，A—T碱基对之间有2个氢键。某些生活在高温热泉中的细菌，其DNA中G、C含量显著高于常温下生活的生物，可能原因是G、C含量高，DNA分子中氢键数量多，DNA结构更稳定，更能适应高温环境。(3) 沃森和克里克提出DNA复制的方式为半保留复制。在遗传信息流动过程中，信息的载体是核酸(DNA和RNA)，表达产物是蛋白质，为信息流动供能的物质是ATP。(4) 经有丝分裂产生的精原细胞，DNA一条链有标记，另一条没有标记，染色体复制后的一条染色单体有标记，另一条没有，非同源染色体在减数分裂Ⅱ后期形成的子染色体随机组合，所以每个次级精母细胞形成的精子中含有放射性标记的个数为1～2，4个次级精母细胞形成的精子中含有放射性标记的个数为4～8，即这8个精细胞中有4～8个细胞可能有放射性。若MⅠ后所有含放射性的染色体移向细胞的一侧，则精细胞最多有10条染色体带有放射性，最少有0条染色体带有放射性，即每个精细胞中放射性染色体可能是0～10条。
9．(1) ECM沉积在小梁网细胞间　(2) 增加　基因TGFB1和基因GDF7的甲基化程度均降低，转录效率更高　(3) 激活通路的TGFB1蛋白和GDF7蛋白分别通过各自的途径使本身的含量继续增多　(4) 抑制TET的相关活性；提高基因GDF7的甲基化水平；抑制基因GDF7的表达；减少GDF7蛋白的含量等
解析：(1) 根据题干信息可知，青光眼是由房水排出堵塞导致眼内压升高。题图中显示，TGFB1蛋白和GDF7蛋白的异常表达均会导致ECM沉积增加。ECM沉积在小梁网细胞间会堵塞房水排出的通道，直接导致房水排出受阻。(2) 题图中显示，基因TGFB1和基因GDF7甲基化水平均下降，因此，TGFB1蛋白和GDF7蛋白的含量都增加，原因是两基因甲基化程度均降低，转录效率更高。(3) 题图中显示，TGFB1蛋白和GDF7蛋白的异常表达会形成一个正反馈循环；TGFB1蛋白通过抑制DNMT1(TGFB1会抑制RASAL1，使其对RaS的促进作用减弱，从而导致DNMT1的作用减弱)，进一步降低甲基化水平，增加自身表达。GDF7蛋白作用于基因GDF7，增加自身表达。这种正反馈机制会导致TGFB1蛋白和GDF7蛋白含量持续增加，病情逐渐加重。(4) 基因GDF7的过度表达是由于甲基化水平降低(在去甲基化酶TET的作用下)。因此，可以通过以下方式治疗青光眼：抑制TET的相关活性，减少去甲基化作用；提高基因GDF7的甲基化水平，降低其转录效率；直接抑制基因GDF7的表达或减少GDF7蛋白的含量。
10．(1) 抑癌　随着Bax蛋白含量增加，肝癌细胞凋亡率上升，说明Bax蛋白具有促进细胞凋亡的作用　(2) 抑制　miR-34a通过与Bcl-2 mRNA结合成双链结构，阻碍核糖体与Bcl-2 mRNA结合，抑制翻译过程(通过与Bcl-2 mRNA结合成双链结构，促进Bcl-2 mRNA的降解，抑制翻译过程)　(3) 将相同生理状态的正常肝细胞分为两组，分别培养在普通培养液与添加Rb1的普通培养液中，24 h后检测并对比两组肝细胞的凋亡率(或将相同生理状态的正常细胞分为三组，分别在普通培养液、添加低浓度Rb1的普通培养液以及添加高浓度Rb1的普通培养液中培养24 h，检测并对比三组细胞的调亡率)
11．(1) 转录　5′端到3′端　(2) 乙　脯氨酸　(3) 20%　(4) 促进　miRNA能与Bcl-2基因转录生成的mRNA发生碱基互补配对，形成双链，阻断其翻译过程，Bcl-2基因表达量下调，对细胞凋亡的抑制作用减弱　(5) 促进MIR-15a基因的表达，使其转录出更多的miRNA，与Bcl-2基因转录出的mRNA结合，抑制其翻译
解析：(1) 据图分析，A过程表示转录，B过程表示翻译，①表示转录形成的mRNA，②表示翻译形成的多肽。MIR-15a基因控制合成的miRNA可与Bcl-2基因转录生成的mRNA发生碱基互补配对，形成双链，阻断翻译过程。(2) 图2中乙上的肽链更长，因此更早结合到mRNA分子上的是乙。tRNA的3′端携带氨基酸进入核糖体，图2中正在进入核糖体甲的tRNA上的反密码子是3′-GGC-5′，对应密码子5′-CCG-3′，编码的是脯氨酸。(3) 成熟miRNA与①形成的双链区遵循碱基互补配对原则，成熟miRNA单链中腺嘌呤占18%，尿嘧啶占42%，则双链区的A、T占双链的18%＋42%＝60%，G、C占1－60%＝40%，双链区域的G＝C＝20%。
12．(1) 蛋白质的结构　基因与性状的关系并不是简单的一一对应的关系　基因和环境因素　(2)①碱基的排列顺序不同　基因表达和表型发生可遗传变化　②降低某些基因DNA甲基化水平
解析：(1) 据材料Ⅰ分析，基因X通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。据材料Ⅰ、Ⅱ分析，基因与性状并不是简单的一一对应的关系。由材料Ⅰ可知，合成花青素受到基因的调控，同时花青素呈现不同的颜色受H＋浓度的影响，可见牵牛花颜色受基因和环境因素共同影响。(2) ②春化作用(低温处理)可导致某些基因DNA甲基化水平降低，导致萝卜开花；5-azaC可使萝卜不经春化作用而正常开花，5-azaC的作用机理是降低某些基因DNA甲基化水平。

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