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阶段整合与能力提升(三)
概 念 导 图
主题1　DNA与RNA的区别与联系
1．DNA和RNA的比较
项目 DNA RNA
全称 脱氧核糖核酸 核糖核酸
分布 主要存在于细胞核中 主要存在于细胞质中
基本组成单位 脱氧核糖核苷酸 核糖核苷酸
碱基 A、T、C、G A、U、C、G
五碳糖 脱氧核糖 核糖
空间结构 通常呈规则的双螺旋结构 通常呈单链结构
分类 通常只有一类 mRNA、tRNA、rRNA三类
功能 只要生物体内存在DNA，DNA就是遗传物质 生物体内无DNA时，RNA是遗传物质；存在DNA时，RNA辅助DNA完成功能
相同点 ①化学组成成分中都有磷酸及碱基A、C、G；②二者都是核酸，核酸中的碱基序列代表遗传信息
联系 RNA是以DNA的一条链为模板转录产生的，即RNA的遗传信息来自DNA
2．RNA与DNA的快速判断
主题2　DNA的复制、转录和翻译的关系
过程 复制 转录 翻译
时间 细胞分裂间期 个体生长、发育的整个过程
场所 主要在细胞核 主要在细胞核 细胞质的核糖体
模板 DNA的两条链 DNA的一条链 mRNA
原料 4种脱氧核苷酸 4种核糖核苷酸 21种氨基酸
产物 2个双链DNA 一个单链RNA(mRNA、tRNA、rRNA) 多肽链
产物 去向 传递到两个子细胞或子代 通过核孔进入细胞质 组成细胞结构蛋白或功能蛋白
特点 ①半保留复制； ②边解旋边复制 边解旋边转录，DNA双链全保留 一条mRNA上可相继结合多个核糖体，同时合成多条肽链
碱基 配对 方式 A—T、T—A、 G—C、C—G A—U、T—A、 G—C、C—G A—U、U—A、 G—C、C—G
信息 传递 DNA→DNA DNA→RNA mRNA→蛋白质
意义 传递遗传信息 表达遗传信息
[合 考 真 题]
1． 某同学用激光笔照射弹簧，可观察到相应图像(如下图)。该实验模拟的是(　　)
A．噬菌体侵染细菌实验
B．DNA分子X射线衍射实验
C．测定 DNA中嘌呤与嘧啶含量
D．探究 DNA半保留复制机制
2．人类基因组由约31.6亿个碱基对组成，已发现的基因超过2万个，分布在24条染色体DNA分子上，其中构成基因的碱基数不超过碱基总数的2%。下列叙述错误的是(　　)
A．基因在染色体上
B．基因是特定DNA片段
C．基因在DNA上分布是连续的
D．DNA分子上有多个基因
3．细胞内DNA的半保留复制保证了遗传信息的连续性，下列叙述错误的是(　　)
A．DNA复制是一个边解旋边复制的过程
B．碱基互补配对保证了复制能够准确地进行
C．DNA复制需要模板、原料、酶等，但不需要能量
D．两个子代DNA分子都由母链和新合成的子链构成
4．哺乳动物小肠细胞中的载脂蛋白B的mRNA在离开细胞核之前，有一个碱基C到U的修饰过程。该过程发生在(　　)
A．复制前 B．转录前
C．转录后 D．翻译后
5．我国科学家首次培育出体细胞克隆猴“中中”和“华华”，实验中使用了去甲基化酶处理体细胞。关于去甲基化酶处理的作用，下列叙述错误的是(　　)
A．可改变基因的碱基序列
B．可影响部分基因的表达
C．可影响细胞的表观遗传
D．可提高体细胞克隆成功率
[高 考 真 题]
1．(北京卷)1958年，Meselson和Stahl通过15N标记DNA的实验，证明了DNA的半保留复制。关于这一经典实验的叙述，正确的是(　　)
A．因为15N有放射性，所以能够区分DNA的母链和子链
B．得到的DNA带的位置有三个，证明了DNA的半保留复制
C．将DNA变成单链后再进行离心也能得到相同的实验结果
D．选择大肠杆菌作为实验材料是因为它有环状质粒DNA
2．(广东卷)Solexa测序是一种将PCR与荧光检测相结合的高通量测序技术。为了确保该PCR过程中，DNA聚合酶催化一个脱氧核苷酸单位完成聚合反应后，DNA链不继续延伸，应保护底物中脱氧核糖结构上的(　　)
A．1′-碱基 B．2′-氢
C．3′-羟基 D．5′-磷酸基团
3．(湖北卷)大数据时代，全球每天产生海量数据，预计2040年需一百万吨硅基芯片才能储存全球一年产生的数据。为解决这一难题，科学家尝试运用DNA来储存数据。我国科学家已经将汉代拓片、熊猫照片等文化数据写入DNA，实现数据长期保存。下列叙述中，DNA可以作为存储介质的优点不包括(　　)
A．DNA具有可复制性，有利于数据的传播
B．可通过DNA转录和翻译传递相应数据信息
C．DNA长链中碱基排列的多样化，为大量数据的存储提供可能
D．DNA作为存储介质体积小，为数据携带和保存节约了大量空间
4．(河北卷)M和N是同一染色体上两个基因的部分序列，其转录方向如下图所示。下表中对M和N转录产物碱基序列的分析，正确的是(　　)
编号 M的转录产物 编号 N的转录产物
① 5′-UCUACA-3′ ③ 5′-AGCUGU-3′
② 5′-UGUAGA-3′ ④ 5′-ACAGCU-3′
A．①③ B．①④
C．②③ D．②④
5．(广东卷节选)在繁育陶赛特绵羊的过程中，发现一只臀部骨骼肌尤为发达、产肉量高(美臀)的个体。研究发现，美臀性状由单基因(G/g)突变所导致，以常染色体显性方式遗传。此外，美臀性状仅在杂合子中，且G基因来源于父本时才会表现；母本来源的G基因可通过其雄性子代使下一代杂合子再次表现美臀性状。回答下列问题：
研究发现，美臀性状由G基因及其附近基因(如图)共同参与调控，其中D基因调控骨骼肌发育，其高表达使羊产生美臀性状；M基因的表达则抑制D基因的表达。来自父本的G基因使D基因高表达，而来自母本、具有相同序列的G基因只促进M基因的表达，这种遗传现象属于__ __。GG基因型个体的体型正常，推测其原因：____。
6． (广东卷)放射性心脏损伤是由电离辐射诱导的大量心肌细胞凋亡产生的心脏疾病。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，调控机制见下图。miRNA是细胞内一种单链小分子RNA，可与mRNA靶向结合并使其降解。circRNA是细胞内一种闭合环状RNA，可靶向结合miRNA，使其不能与mRNA结合，从而提高mRNA的翻译水平。回答下列问题：
(1) 放射刺激心肌细胞产生的__ __会攻击生物膜的磷脂分子，导致放射性心肌损伤。
(2) 前体mRNA是通过__ __酶以DNA的一条链为模板合成的，可被剪切成circRNA等多种RNA。circRNA和mRNA在细胞质中通过对__ __的竞争性结合，调节基因表达。
(3) 据图分析，miRNA表达量升高可影响细胞凋亡，其可能的原因是__ __。
(4) 根据以上信息，除了减少miRNA的表达之外，试提出一个治疗放射性心脏损伤的新思路：__ __。
话题1　基因表达的调控
——生命观念(生命的信息观)、科学思维
生活在青藏高原的生物为了适应当地生存环境，除突变基因决定外，环境和基因相互作用同样发挥作用，此外部分基因启动子的甲基化可能抑制其表达。缺氧诱导因子(HIF)包括α、β两种蛋白质，HIF信号通路被认为是高原缺氧适应的关键调控机制，这一机制参与调控一系列与红细胞生成、血管新生、代谢调节等相关基因的表达。调节过程如下图所示，最终激活下游基因转录。
1． 据图分析，缺氧环境PHD的活性较__ __，HIF-α稳定性__ __(选填“不变”“升高”或“下降”)。研究者发现，从平原进入青藏高原生活较长时间后，人体氧供应能力明显增强。据图分析，原因是____。
2．HIF信号通路的活性和稳定性也受到表观遗传的影响，有助于协调机体更好适应缺氧环境。结合图分析，藏牦牛的HIF-α基因启动子甲基化水平可能更__ __，促红细胞生成素(EPO)的mRNA水平更__ __。
3． 研究发现，表观遗传学调节机制存在DNA甲基化修饰机制和染色体组蛋白修饰机制等。科学家为了定点改变相关基因的表达，以提高动物对缺氧环境适应能力，对上述HIF信号通路中某基因进行了靶向甲基化和去甲基化修饰。还需进一步研究__ __(答出一点即可)。
话题2　同位素标记法在生物学中的应用
——科学探究、科学思维
某科研机构发现了一种新型病毒，尝试利用同位素标记法研究该病毒的遗传物质种类。首先将宿主细胞放在__ __中培养，再用该病毒侵染被标记的宿主细胞；一段时间后收集子代病毒并检测其放射性。培养中的各种核苷酸____(选填“需要”或“不需要”)都标记，理由是__ __。
阶段整合与能力提升(三)
概 念 导 图
主题1　DNA与RNA的区别与联系
1．DNA和RNA的比较
项目 DNA RNA
全称 脱氧核糖核酸 核糖核酸
分布 主要存在于细胞核中 主要存在于细胞质中
基本组成单位 脱氧核糖核苷酸 核糖核苷酸
碱基 A、T、C、G A、U、C、G
五碳糖 脱氧核糖 核糖
空间结构 通常呈规则的双螺旋结构 通常呈单链结构
分类 通常只有一类 mRNA、tRNA、rRNA三类
功能 只要生物体内存在DNA，DNA就是遗传物质 生物体内无DNA时，RNA是遗传物质；存在DNA时，RNA辅助DNA完成功能
相同点 ①化学组成成分中都有磷酸及碱基A、C、G；②二者都是核酸，核酸中的碱基序列代表遗传信息
联系 RNA是以DNA的一条链为模板转录产生的，即RNA的遗传信息来自DNA
2．RNA与DNA的快速判断
主题2　DNA的复制、转录和翻译的关系
过程 复制 转录 翻译
时间 细胞分裂间期 个体生长、发育的整个过程
场所 主要在细胞核 主要在细胞核 细胞质的核糖体
模板 DNA的两条链 DNA的一条链 mRNA
原料 4种脱氧核苷酸 4种核糖核苷酸 21种氨基酸
产物 2个双链DNA 一个单链RNA(mRNA、tRNA、rRNA) 多肽链
产物 去向 传递到两个子细胞或子代 通过核孔进入细胞质 组成细胞结构蛋白或功能蛋白
特点 ①半保留复制； ②边解旋边复制 边解旋边转录，DNA双链全保留 一条mRNA上可相继结合多个核糖体，同时合成多条肽链
碱基 配对 方式 A—T、T—A、 G—C、C—G A—U、T—A、 G—C、C—G A—U、U—A、 G—C、C—G
信息 传递 DNA→DNA DNA→RNA mRNA→蛋白质
意义 传递遗传信息 表达遗传信息
[合 考 真 题]
1． 某同学用激光笔照射弹簧，可观察到相应图像(如下图)。该实验模拟的是(　B　)
A．噬菌体侵染细菌实验
B．DNA分子X射线衍射实验
C．测定 DNA中嘌呤与嘧啶含量
D．探究 DNA半保留复制机制
2．人类基因组由约31.6亿个碱基对组成，已发现的基因超过2万个，分布在24条染色体DNA分子上，其中构成基因的碱基数不超过碱基总数的2%。下列叙述错误的是(　C　)
A．基因在染色体上
B．基因是特定DNA片段
C．基因在DNA上分布是连续的
D．DNA分子上有多个基因
解析：基因在DNA上是不连续分布的。
3．细胞内DNA的半保留复制保证了遗传信息的连续性，下列叙述错误的是(　C　)
A．DNA复制是一个边解旋边复制的过程
B．碱基互补配对保证了复制能够准确地进行
C．DNA复制需要模板、原料、酶等，但不需要能量
D．两个子代DNA分子都由母链和新合成的子链构成
解析：DNA复制需要模板、原料、能量、酶等。
4．哺乳动物小肠细胞中的载脂蛋白B的mRNA在离开细胞核之前，有一个碱基C到U的修饰过程。该过程发生在(　C　)
A．复制前 B．转录前
C．转录后 D．翻译后
解析：修饰过程发生在转录形成的mRNA离开细胞核之前，故该过程发生在转录后。
5．我国科学家首次培育出体细胞克隆猴“中中”和“华华”，实验中使用了去甲基化酶处理体细胞。关于去甲基化酶处理的作用，下列叙述错误的是(　A　)
A．可改变基因的碱基序列
B．可影响部分基因的表达
C．可影响细胞的表观遗传
D．可提高体细胞克隆成功率
解析：去甲基化酶可降低甲基化水平，从而影响部分基因的表达和细胞的表观遗传，提高体细胞克隆成功率，但不会改变基因的碱基序列。
[高 考 真 题]
1．(北京卷)1958年，Meselson和Stahl通过15N标记DNA的实验，证明了DNA的半保留复制。关于这一经典实验的叙述，正确的是(　B　)
A．因为15N有放射性，所以能够区分DNA的母链和子链
B．得到的DNA带的位置有三个，证明了DNA的半保留复制
C．将DNA变成单链后再进行离心也能得到相同的实验结果
D．选择大肠杆菌作为实验材料是因为它有环状质粒DNA
解析：15N没有放射性，是通过密度梯度离心技术区分含不同氮元素的DNA，进而区分DNA的母链和子链，A错误；在15N标记DNA的该探究实验中，得到的DNA带的位置有轻带(两条链都含14N)、中带(一条链含14N，一条链含15N)、重带(两条链都含15N)三个，B正确；若将DNA解链为单链后离心，无论是全保留复制还是半保留复制，都是只有两条条带(轻带和重带)，不能证明DNA的半保留复制，C错误；选择大肠杆菌作为实验材料是因为大肠杆菌繁殖快，容易培养，能在短时间内获得大量的子代，便于观察实验结果，而不是因为它有环状质粒DNA，D错误。
2．(广东卷)Solexa测序是一种将PCR与荧光检测相结合的高通量测序技术。为了确保该PCR过程中，DNA聚合酶催化一个脱氧核苷酸单位完成聚合反应后，DNA链不继续延伸，应保护底物中脱氧核糖结构上的(　C　)
A．1′-碱基 B．2′-氢
C．3′-羟基 D．5′-磷酸基团
解析：DNA子链延伸的方向为5′→3′，为了确保该PCR过程中DNA聚合酶催化一个脱氧核苷酸单位完成聚合反应后，DNA链不继续延伸，应保护底物中脱氧核糖结构上的3′-羟基，使其不能结合下一个脱氧核苷酸的5′-磷酸基团。
3．(湖北卷)大数据时代，全球每天产生海量数据，预计2040年需一百万吨硅基芯片才能储存全球一年产生的数据。为解决这一难题，科学家尝试运用DNA来储存数据。我国科学家已经将汉代拓片、熊猫照片等文化数据写入DNA，实现数据长期保存。下列叙述中，DNA可以作为存储介质的优点不包括(　B　)
A．DNA具有可复制性，有利于数据的传播
B．可通过DNA转录和翻译传递相应数据信息
C．DNA长链中碱基排列的多样化，为大量数据的存储提供可能
D．DNA作为存储介质体积小，为数据携带和保存节约了大量空间
解析：DNA通过半保留复制可快速扩增数据，便于传播；DNA储存数据时，信息读取依赖测序技术而非转录、翻译(后者为生物体内表达遗传信息的过程，与数据存储无关)；DNA碱基对排列顺序的多样性使其可编码海量信息，是存储优势；DNA分子结构紧凑，单位体积存储密度极高，节省空间。
4．(河北卷)M和N是同一染色体上两个基因的部分序列，其转录方向如下图所示。下表中对M和N转录产物碱基序列的分析，正确的是(　C　)
编号 M的转录产物 编号 N的转录产物
① 5′-UCUACA-3′ ③ 5′-AGCUGU-3′
② 5′-UGUAGA-3′ ④ 5′-ACAGCU-3′
A．①③ B．①④
C．②③ D．②④
解析：基因转录是以DNA的一条链为模板，合成RNA的过程，RNA的合成方向是5′→3′，故模板链的方向为3′→5′，分析题图基因的转录方向可知，M基因以上面的链为模板，N基因以下面的链为模板，故M基因转录产物为5′-UGUAGA-3′，N基因转录产物为5′-AGCUGU-3′，②③正确。
5．(广东卷节选)在繁育陶赛特绵羊的过程中，发现一只臀部骨骼肌尤为发达、产肉量高(美臀)的个体。研究发现，美臀性状由单基因(G/g)突变所导致，以常染色体显性方式遗传。此外，美臀性状仅在杂合子中，且G基因来源于父本时才会表现；母本来源的G基因可通过其雄性子代使下一代杂合子再次表现美臀性状。回答下列问题：
研究发现，美臀性状由G基因及其附近基因(如图)共同参与调控，其中D基因调控骨骼肌发育，其高表达使羊产生美臀性状；M基因的表达则抑制D基因的表达。来自父本的G基因使D基因高表达，而来自母本、具有相同序列的G基因只促进M基因的表达，这种遗传现象属于__表观遗传__。GG基因型个体的体型正常，推测其原因：__母源的G基因使M基因高表达，从而抑制父源G基因所致的D基因高表达__。
6． (广东卷)放射性心脏损伤是由电离辐射诱导的大量心肌细胞凋亡产生的心脏疾病。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，调控机制见下图。miRNA是细胞内一种单链小分子RNA，可与mRNA靶向结合并使其降解。circRNA是细胞内一种闭合环状RNA，可靶向结合miRNA，使其不能与mRNA结合，从而提高mRNA的翻译水平。回答下列问题：
(1) 放射刺激心肌细胞产生的__自由基__会攻击生物膜的磷脂分子，导致放射性心肌损伤。
(2) 前体mRNA是通过__RNA聚合__酶以DNA的一条链为模板合成的，可被剪切成circRNA等多种RNA。circRNA和mRNA在细胞质中通过对__miRNA__的竞争性结合，调节基因表达。
(3) 据图分析，miRNA表达量升高可影响细胞凋亡，其可能的原因是__P蛋白能抑制细胞凋亡，miRNA表达量升高，与P基因的mRNA结合并将其降解的概率上升，导致合成的P蛋白减少，无法抑制细胞凋亡__。
(4) 根据以上信息，除了减少miRNA的表达之外，试提出一个治疗放射性心脏损伤的新思路：__可通过增大细胞内circRNA的含量，靶向结合miRNA，使其不能与P基因的mRNA结合，从而提高P基因的表达量，抑制细胞凋亡__。
解析：(1) 放射刺激心肌细胞，可产生大量自由基。自由基攻击生物膜的磷脂分子，导致放射性心肌损伤。(2) RNA聚合酶能催化转录过程，以DNA的一条链为模板，通过碱基互补配对原则合成前体mRNA。由图可知，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的竞争性结合来调节基因表达。(3) P蛋白能抑制细胞凋亡，当miRNA表达量升高时，大量的miRNA与P基因的mRNA结合，并将P基因的mRNA降解，导致合成的P蛋白减少，无法抑制细胞凋亡。(4) 除了减少miRNA的表达之外，还能通过增大细胞内circRNA的含量，靶向结合miRNA，使其不能与P基因的mRNA结合，从而提高P基因的表达量，抑制细胞凋亡。
话题1　基因表达的调控
——生命观念(生命的信息观)、科学思维
生活在青藏高原的生物为了适应当地生存环境，除突变基因决定外，环境和基因相互作用同样发挥作用，此外部分基因启动子的甲基化可能抑制其表达。缺氧诱导因子(HIF)包括α、β两种蛋白质，HIF信号通路被认为是高原缺氧适应的关键调控机制，这一机制参与调控一系列与红细胞生成、血管新生、代谢调节等相关基因的表达。调节过程如下图所示，最终激活下游基因转录。
1． 据图分析，缺氧环境PHD的活性较__低__，HIF-α稳定性__升高__(选填“不变”“升高”或“下降”)。研究者发现，从平原进入青藏高原生活较长时间后，人体氧供应能力明显增强。据图分析，原因是__在缺氧条件下，HIF-α蛋白与HIF-β蛋白结合，进入细胞核内，与ARNT结合，激活HRE(低氧反应元件基因)，这一机制参与调控一系列与红细胞生成、血管新生、代谢调节等相关基因的表达__。
2．HIF信号通路的活性和稳定性也受到表观遗传的影响，有助于协调机体更好适应缺氧环境。结合图分析，藏牦牛的HIF-α基因启动子甲基化水平可能更__低__，促红细胞生成素(EPO)的mRNA水平更__高__。
3． 研究发现，表观遗传学调节机制存在DNA甲基化修饰机制和染色体组蛋白修饰机制等。科学家为了定点改变相关基因的表达，以提高动物对缺氧环境适应能力，对上述HIF信号通路中某基因进行了靶向甲基化和去甲基化修饰。还需进一步研究__此项操作是否会对该动物的表型产生影响、子代出现相似表型的程度和概率__(答出一点即可)。
解析：在常氧条例下，经过PHD的催化，HIF-α蛋白发生羟基化，使得VHL蛋白能够与之识别并结合，从而导致HIF-α蛋白降解。在缺氧条件下PHD的活性较低，HIF-α稳定性升高。藏牦牛长期生活在低氧环境中，其HIF-α基因启动子甲基化水平可能更低，表达出更多的HIF-α蛋白，HIF-α蛋白与HIF-β蛋白结合，进入细胞核内，与ARNT结合，激活HRE(低氧反应元件基因)，使得促红细胞生成素(EPO)的mRNA的含量增多，促进EPO的合成，最终导致红细胞增多以适应低氧环境。
话题2　同位素标记法在生物学中的应用
——科学探究、科学思维
某科研机构发现了一种新型病毒，尝试利用同位素标记法研究该病毒的遗传物质种类。首先将宿主细胞放在__含有放射性标记的核苷酸的培养基__中培养，再用该病毒侵染被标记的宿主细胞；一段时间后收集子代病毒并检测其放射性。培养中的各种核苷酸__不需要__(选填“需要”或“不需要”)都标记，理由是__若对各种核苷酸都进行放射性标记，则子代病毒中都能检测到放射性__。(共31张PPT)
阶段整合与能力提升(三)
概 念 导 图
概 念 导 图
归纳拓展
DNA与RNA的区别与联系
1
主题
1
1．DNA和RNA的比较
项目 DNA RNA
全称 脱氧核糖核酸 核糖核酸
分布 主要存在于细胞核中 主要存在于细胞质中
基本组成单位 脱氧核糖核苷酸 核糖核苷酸
碱基 A、T、C、G A、U、C、G
五碳糖 脱氧核糖 核糖
空间结构 通常呈规则的双螺旋结构 通常呈单链结构
项目 DNA RNA
分类 通常只有一类 mRNA、tRNA、rRNA三类
功能 只要生物体内存在DNA，DNA就是遗传物质 生物体内无DNA时，RNA是遗传物质；存在DNA时，RNA辅助DNA完成功能
相同点 ①化学组成成分中都有磷酸及碱基A、C、G；②二者都是核酸，核酸中的碱基序列代表遗传信息
联系 RNA是以DNA的一条链为模板转录产生的，即RNA的遗传信息来自DNA
2．RNA与DNA的快速判断
DNA的复制、转录和翻译的关系
1
主题
2
过程 复制 转录 翻译
时间 细胞分裂间期 个体生长、发育的整个过程
场所 主要在细胞核 主要在细胞核 细胞质的核糖体
模板 DNA的两条链 DNA的一条链 mRNA
原料 4种脱氧核苷酸 4种核糖核苷酸 21种氨基酸
产物 2个双链DNA 一个单链RNA(mRNA、tRNA、rRNA) 多肽链
过程 复制 转录 翻译
产物 去向 传递到两个子细胞或子代 通过核孔进入细胞质 组成细胞结构蛋白或功能蛋白
特点 ①半保留复制； ②边解旋边复制 边解旋边转录，DNA双链全保留 一条mRNA上可相继结合多个核糖体，同时合成多条肽链
碱基 配对 方式 A—T、T—A、 G—C、C—G A—U、T—A、 G—C、C—G A—U、U—A、
G—C、C—G
信息 传递 DNA→DNA DNA→RNA mRNA→蛋白质
意义 传递遗传信息 表达遗传信息
体验真题
B
[合 考 真 题]
1． 某同学用激光笔照射弹簧，可观察到相应图像(如下图)。该实验模拟的是 (　 )
A．噬菌体侵染细菌实验
B．DNA分子X射线衍射实验
C．测定 DNA中嘌呤与嘧啶含量
D．探究 DNA半保留复制机制
C
解析：基因在DNA上是不连续分布的。
2．人类基因组由约31.6亿个碱基对组成，已发现的基因超过2万个，分布在24条染色体DNA分子上，其中构成基因的碱基数不超过碱基总数的2%。下列叙述错误的是 (　 )
A．基因在染色体上
B．基因是特定DNA片段
C．基因在DNA上分布是连续的
D．DNA分子上有多个基因
C
解析：DNA复制需要模板、原料、能量、酶等。
3．细胞内DNA的半保留复制保证了遗传信息的连续性，下列叙述错误的是 (　 )
A．DNA复制是一个边解旋边复制的过程
B．碱基互补配对保证了复制能够准确地进行
C．DNA复制需要模板、原料、酶等，但不需要能量
D．两个子代DNA分子都由母链和新合成的子链构成
C
解析：修饰过程发生在转录形成的mRNA离开细胞核之前，故该过程发生在转录后。
4．哺乳动物小肠细胞中的载脂蛋白B的mRNA在离开细胞核之前，有一个碱基C到U的修饰过程。该过程发生在 (　 )
A．复制前 B．转录前
C．转录后 D．翻译后
A
5．我国科学家首次培育出体细胞克隆猴“中中”和“华华”，实验中使用了去甲基化酶处理体细胞。关于去甲基化酶处理的作用，下列叙述错误的是 (　 )
A．可改变基因的碱基序列
B．可影响部分基因的表达
C．可影响细胞的表观遗传
D．可提高体细胞克隆成功率
解析：去甲基化酶可降低甲基化水平，从而影响部分基因的表达和细胞的表观遗传，提高体细胞克隆成功率，但不会改变基因的碱基序列。
B
[高 考 真 题]
1．(北京卷)1958年，Meselson和Stahl通过15N标记DNA的实验，证明了DNA的半保留复制。关于这一经典实验的叙述，正确的是 (　 )
A．因为15N有放射性，所以能够区分DNA的母链和子链
B．得到的DNA带的位置有三个，证明了DNA的半保留复制
C．将DNA变成单链后再进行离心也能得到相同的实验结果
D．选择大肠杆菌作为实验材料是因为它有环状质粒DNA
解析：15N没有放射性，是通过密度梯度离心技术区分含不同氮元素的DNA，进而区分DNA的母链和子链，A错误；在15N标记DNA的该探究实验中，得到的DNA带的位置有轻带(两条链都含14N)、中带(一条链含14N，一条链含15N)、重带(两条链都含15N)三个，B正确；若将DNA解链为单链后离心，无论是全保留复制还是半保留复制，都是只有两条条带(轻带和重带)，不能证明DNA的半保留复制，C错误；选择大肠杆菌作为实验材料是因为大肠杆菌繁殖快，容易培养，能在短时间内获得大量的子代，便于观察实验结果，而不是因为它有环状质粒DNA，D错误。
解析：DNA子链延伸的方向为5′→3′，为了确保该PCR过程中DNA聚合酶催化一个脱氧核苷酸单位完成聚合反应后，DNA链不继续延伸，应保护底物中脱氧核糖结构上的3′-羟基，使其不能结合下一个脱氧核苷酸的5′-磷酸基团。
2．(广东卷)Solexa测序是一种将PCR与荧光检测相结合的高通量测序技术。为了确保该PCR过程中，DNA聚合酶催化一个脱氧核苷酸单位完成聚合反应后，DNA链不继续延伸，应保护底物中脱氧核糖结构上的 (　 )
A．1′-碱基 B．2′-氢
C．3′-羟基 D．5′-磷酸基团
C
B
3．(湖北卷)大数据时代，全球每天产生海量数据，预计2040年需一百万吨硅基芯片才能储存全球一年产生的数据。为解决这一难题，科学家尝试运用DNA来储存数据。我国科学家已经将汉代拓片、熊猫照片等文化数据写入DNA，实现数据长期保存。下列叙述中，DNA可以作为存储介质的优点不包括 (　 )
A．DNA具有可复制性，有利于数据的传播
B．可通过DNA转录和翻译传递相应数据信息
C．DNA长链中碱基排列的多样化，为大量数据的存储提供可能
D．DNA作为存储介质体积小，为数据携带和保存节约了大量空间
解析：DNA通过半保留复制可快速扩增数据，便于传播；DNA储存数据时，信息读取依赖测序技术而非转录、翻译(后者为生物体内表达遗传信息的过程，与数据存储无关)；DNA碱基对排列顺序的多样性使其可编码海量信息，是存储优势；DNA分子结构紧凑，单位体积存储密度极高，节省空间。
C
4．(河北卷)M和N是同一染色体上两个基因的部分序列，其转录方向如下图所示。下表中对M和N转录产物碱基序列的分析，正确的是 (　 )
A．①③ B．①④
C．②③ D．②④
编号 M的转录产物 编号 N的转录产物
① 5′-UCUACA-3′ ③ 5′-AGCUGU-3′
② 5′-UGUAGA-3′ ④ 5′-ACAGCU-3′
解析：基因转录是以DNA的一条链为模板，合成RNA的过程，RNA的合成方向是5′→3′，故模板链的方向为3′→5′，分析题图基因的转录方向可知，M基因以上面的链为模板，N基因以下面的链为模板，故M基因转录产物为5′-UGUAGA-3′，N基因转录产物为5′-AGCUGU-3′，②③正确。
5．(广东卷节选)在繁育陶赛特绵羊的过程中，发现一只臀部骨骼肌尤为发达、产肉量高(美臀)的个体。研究发现，美臀性状由单基因(G/g)突变所导致，以常染色体显性方式遗传。此外，美臀性状仅在杂合子中，且G基因来源于父本时才会表现；母本来源的G基因可通过其雄性子代使下一代杂合子再次表现美臀性状。回答下列问题：
研究发现，美臀性状由G基因及其附近基因(如图)共同参与调控，其中D基因调控骨骼肌发育，其高表达使羊产生美臀性状；M基因的表达则抑制D基因的表达。来自父本的G基因使D基因高表达，而来自母本、具有相同序列的G基因只促进M基因的表达，这种遗传现象属于____________。GG基因型个体的体型正常，推测其原因：________________________________________________________________。
表观遗传
母源的G基因使M基因高表达，从而抑制父源G基因所致的D基因高表达
6． (广东卷)放射性心脏损伤是由电离辐射诱导的大量心肌细胞凋亡产生的心脏疾病。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，调控机制见下图。miRNA是细胞内一种单链小分子RNA，可与mRNA靶向结合并使其降解。circRNA是细胞内一种闭合环状RNA，可靶向结合miRNA，使其不能与mRNA结合，从而提高mRNA的翻译水平。回答下列问题：
(1) 放射刺激心肌细胞产生的__________会攻击生物膜的磷脂分子，导致放射性心肌损伤。
(2) 前体mRNA是通过___________酶以DNA的一条链为模板合成的，可被剪切成circRNA等多种RNA。circRNA和mRNA在细胞质中通过对_________的竞争性结合，调节基因表达。
(3) 据图分析，miRNA表达量升高可影响细胞凋亡，其可能的原因是_________________________________________________________________________________________________________________________。
(4) 根据以上信息，除了减少miRNA的表达之外，试提出一个治疗放射性心脏损伤的新思路：__________________________________________________________ ___________________________________________________________。
自由基
RNA聚合
miRNA
P蛋白能抑制细胞凋亡，miRNA表达量升高，与P基因的mRNA结合并将其降解的概率上升，导致合成的P蛋白减少，无法抑制细胞凋亡
可通过增大细胞内circRNA的含量，靶向结合miRNA，使其不能与P基因的mRNA结合，从而提高P基因的表达量，抑制细胞凋亡
解析：(1) 放射刺激心肌细胞，可产生大量自由基。自由基攻击生物膜的磷脂分子，导致放射性心肌损伤。(2) RNA聚合酶能催化转录过程，以DNA的一条链为模板，通过碱基互补配对原则合成前体mRNA。由图可知，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的竞争性结合来调节基因表达。(3) P蛋白能抑制细胞凋亡，当miRNA表达量升高时，大量的miRNA与P基因的mRNA结合，并将P基因的mRNA降解，导致合成的P蛋白减少，无法抑制细胞凋亡。(4) 除了减少miRNA的表达之外，还能通过增大细胞内circRNA的含量，靶向结合miRNA，使其不能与P基因的mRNA结合，从而提高P基因的表达量，抑制细胞凋亡。
素养发展
基因表达的调控
1
话题
1
——生命观念(生命的信息观)、科学思维
生活在青藏高原的生物为了适应当地生存环境，除突变基因决定外，环境和基因相互作用同样发挥作用，此外部分基因启动子的甲基化可能抑制其表达。缺氧诱导因子(HIF)包括α、β两种蛋白质，HIF信号通路被认为是高原缺氧适应的关键调控机制，这一机制参与调控一系列与红细胞生成、血管新生、代谢调节等相关基因的表达。调节过程如下图所示，最终激活下游基因转录。
1． 据图分析，缺氧环境PHD的活性较______，HIF-α稳定性________(选填“不变”“升高”或“下降”)。研究者发现，从平原进入青藏高原生活较长时间后，人体氧供应能力明显增强。据图分析，原因是____________________________ _____________________________________________________________________________________________________________________________________________。
2．HIF信号通路的活性和稳定性也受到表观遗传的影响，有助于协调机体更好适应缺氧环境。结合图分析，藏牦牛的HIF-α基因启动子甲基化水平可能更______，促红细胞生成素(EPO)的mRNA水平更______。
低
升高
在缺氧条件下，HIF-α蛋白与HIF-β蛋白结合，进入细胞核内，与ARNT结合，激活HRE(低氧反应元件基因)，这一机制参与调控一系列与红细胞生成、血管新生、代谢调节等相关基因的表达
低
高
3． 研究发现，表观遗传学调节机制存在DNA甲基化修饰机制和染色体组蛋白修饰机制等。科学家为了定点改变相关基因的表达，以提高动物对缺氧环境适应能力，对上述HIF信号通路中某基因进行了靶向甲基化和去甲基化修饰。还需进一步研究__________________________________________________________________ _____(答出一点即可)。
解析：在常氧条例下，经过PHD的催化，HIF-α蛋白发生羟基化，使得VHL蛋白能够与之识别并结合，从而导致HIF-α蛋白降解。在缺氧条件下PHD的活性较低，HIF-α稳定性升高。藏牦牛长期生活在低氧环境中，其HIF-α基因启动子甲基化水平可能更低，表达出更多的HIF-α蛋白，HIF-α蛋白与HIF-β蛋白结合，进入细胞核内，与ARNT结合，激活HRE(低氧反应元件基因)，使得促红细胞生成素(EPO)的mRNA的含量增多，促进EPO的合成，最终导致红细胞增多以适应低氧环境。
此项操作是否会对该动物的表型产生影响、子代出现相似表型的程度和概率
同位素标记法在生物学中的应用
1
话题
2
——科学探究、科学思维
某科研机构发现了一种新型病毒，尝试利用同位素标记法研究该病毒的遗传物质种类。首先将宿主细胞放在__________________________________中培养，再用该病毒侵染被标记的宿主细胞；一段时间后收集子代病毒并检测其放射性。培养中的各种核苷酸__________(选填“需要”或“不需要”)都标记，理由是________________________________________________________________。
含有放射性标记的核苷酸的培养基
不需要
若对各种核苷酸都进行放射性标记，则子代病毒中都能检测到放射性

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