2019-2020年高三生物二輪復習 第一部分 知識落實篇 專題四 遺傳、變異和進化 第1講 遺傳的分子基礎講解.doc

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2019-2020年高三生物二輪復習 第一部分 知識落實篇 專題四 遺傳、變異和進化 第1講 遺傳的分子基礎講解 1.人類對遺傳物質的探索過程(Ⅱ)。 2．DNA分子結構的主要特點(Ⅱ)。 3．基因的概念(Ⅱ)。 4．DNA分子的復制(Ⅱ)。 5．遺傳信息的轉錄和翻譯(Ⅱ)。 1．(xx安徽卷)Qβ噬菌體的遺傳物質(QβRNA)是一條單鏈RNA，當噬菌體侵染大腸桿菌后，QβRNA立即作為模板翻譯出成熟蛋白、外殼蛋白和RNA復制酶(如圖所示)，然后利用該復制酶復制QβRNA。下列敘述正確的是(B) A．QβRNA的復制需經歷一個逆轉錄的過程 B．QβRNA的復制需經歷形成雙鏈RNA的過程 C．一條QβRNA模板只能翻譯出一條肽鏈 D．QβRNA復制后，復制酶基因才能進行表達 解析：QβRNA的復制不需要經歷逆轉錄過程，是由單鏈復制成雙鏈，再形成一條與原來的單鏈相同的子代RNA，所以A錯誤，B正確；由圖可以看出一條QβRNA模板翻譯出的肽鏈至少三條，C錯誤；由題意可知：有QβRNA復制酶，QβRNA的復制才能進行，QβRNA復制酶基因的表達在QβRNA的復制之前， D錯誤。 2．(xx新課標卷Ⅰ)人或動物PrP基因編碼一種蛋白(PrPc)，該蛋白無致病性。 PrPc的空間結構改變后成為PrPsc (朊粒)，就具有了致病性。PrPsc可以誘導更多的PrPc轉變?yōu)镻rPsc，實現朊粒的增殖，可以引起瘋牛病。據此判斷，下列敘述正確的是(C) A．朊粒侵入機體后可整合到宿主的基因組中 B．朊粒的增殖方式與肺炎雙球菌的增殖方式相同 C．蛋白質空間結構的改變可以使其功能發(fā)生變化 D．PrPc轉變?yōu)镻rPsc的過程屬于遺傳信息的翻譯過程 解析：基因是有遺傳效應的DNA分子片段，而朊粒為蛋白質，不能整合到宿主細胞的基因組中，A錯誤；朊粒通過誘導正常的蛋白質轉變?yōu)镻rPsc (朊粒)而實現朊粒的增殖，而肺炎雙球菌的增殖方式是細胞的二分裂，B錯誤；“PrPc的空間結構改變后成為PrPsc (朊粒)，就具有了致病性”，說明蛋白質的空間結構改變導致其功能發(fā)生了變化，C正確；PrPc轉變?yōu)镻rPsc的過程是在某些因素的作用下導致的蛋白質空間結構的變化，遺傳信息存在于基因上，它通過轉錄和翻譯兩個過程才能形成相應的蛋白質，D錯誤。 3．(xx重慶卷)結合下圖分析，下列傳述錯誤的是(D) A．生物的遺傳信息儲存在DNA或RNA的核苷酸序列中 B．核酸苷序列不同的基因可表達出相同的蛋白質 C．遺傳信息傳遞到蛋白質是表現型實現的基礎 D．編碼蛋白質的基因含遺傳信息相同的兩條單鏈 解析：核酸分子中核苷酸的排列順序就代表著遺傳信息，A項正確；由于密碼子的簡并性等原因，不同的核苷酸序列可表達出相同的蛋白質，B項正確；基因通過控制蛋白質的合成來控制生物的性狀，因此遺傳信息傳遞到蛋白質是表現型實現的基礎，C項正確；構成基因的兩條鏈是互補的，其堿基排列順序不同，D項錯誤。 4．(xx新課標卷Ⅱ)某基因的反義基因可抑制該基因的表達。為研究番茄中的X基因和Y基因對其果實成熟的影響，某研究小組以番茄的非轉基因植株(A組，即對照組)、反義X基因的轉基因植株(B組)和反義Y基因的轉基因植株(C組)為材料進行實驗，在番茄植株長出果實后的不同天數(d)，分別檢測各組果實的乙烯釋放量(果實中乙烯含量越高，乙烯的釋放量就越大)，結果如下表： 　回答下列問題： (1)若在B組果實中沒有檢測到X基因表達的蛋白質，在C組果實中沒有檢測到Y基因表達的蛋白質。可推測，A組果實中與乙烯含量有關的基因有______①______，B組果實中與乙烯含量有關的基因有______②______。 (2)三組果實中，成熟最早的是______①______組，其原因是______②______。如果在35天時采摘A組與B組果實，在常溫下儲存時間較長的應是______③______組。 解析：(1)B組果實沒有檢測到X基因表達的蛋白質，乙烯釋放量比對照組在相應天數要少，C組果實中沒有檢測到Y基因表達的蛋白質，C組乙烯釋放量為零，說明反義X或Y基因抑制X基因或Y基因表達后，就影響了乙烯的合成，因此，對照組A組果實中與乙烯含量有關的基因有X、Y；B組除X、Y基因以外還有反義X基因與乙烯含量有關。(2)乙烯具有促進果實成熟的作用，A組在相同天數釋放的乙烯最多，因此三組果實中A組成熟最早；在35天時采摘A組與B組果實，在常溫下存儲時間較長的應該是B組，因為A組35天后釋放較多的乙烯，B組釋放乙烯量少。 答案：(1)X基因和Y基因　X基因Y基因和反義X基因 (2)A　乙烯具有促進果實成熟的作用，該組果實乙烯含量(或釋放量)高于其他組　B 填充關鍵點 思考連接處 (1)原核生物、真核生物、病毒的遺傳物質分別是什么？ 提示：DNA；DNA；DNA或RNA。 (2)堿基互補配對原則體現在哪些過程中？ 提示：復制、轉錄、翻譯、RNA復制、逆轉錄。 (3)遺傳信息的傳遞與表達和細胞的增殖與分化之間存在怎樣的聯系？ 提示：細胞增殖過程完成了遺傳信息的傳遞，細胞分化過程完成遺傳信息的表達。 1．具有x個堿基對的一個雙鏈DNA分子片段，含有y個嘧啶。下列敘述正確的是(B) A．該分子片段即為一個基因 B．該分子片段中，堿基的比例y/x＝1 C．該DNA單鏈中相鄰的兩個堿基通過氫鍵連接 D．該分子片段完成n次復制需要(2x－y)2n個游離的嘌呤脫氧核苷酸 解析：基因是具有遺傳效應的DNA片段，而題干中并未體現是否能控制生物的相應性狀，無法判斷是否為一個基因，故A錯誤；x是該DNA的堿基對數，則堿基總數A＋T＋C＋G＝2x，雙鏈DNA中A＝T、C＝G，則嘧啶C＋T＝y(tǒng)，嘌呤A＋G＝y(tǒng)，推知y/x＝1，故B正確；DNA單鏈中相鄰的兩個堿基由脫氧核糖、磷酸基團和脫氧核糖連接，DNA兩條鏈中互補的堿基對靠氫鍵連接，故C錯誤；該分子片段中嘧啶等于嘌呤數，根據題干可知含嘌呤脫氧核苷酸為y個，復制n次產生2n個DNA分子，模板1個DNA不需要提供合成的原料，故該過程共需要游離的嘌呤脫氧核苷酸為(2n－1)y個，故D錯誤。 2．下圖為苯丙氨酸部分代謝途徑示意圖。苯丙酮尿癥是由于苯丙氨酸羥化酶基因突變所致。患者的苯丙氨酸羥化酶失活，苯丙氨酸轉化為酪氨酸受阻，組織細胞中苯丙氨酸和苯丙酮酸蓄積，表現為智力低下、毛發(fā)與皮膚顏色較淺等癥狀。下列分析錯誤的是(B) A．一個基因可能會影響多個性狀表現 B．生物的一個性狀只受一個基因的控制 C．基因可通過控制酶的合成控制代謝過程，進而控制性狀 D．在嬰幼兒時期限制對苯丙氨酸的攝入可緩解患者的病癥 解析：苯丙氨酸羥化酶基因突變引起苯丙酮尿癥，引起組織細胞中苯丙氨酸和苯丙酮酸蓄積，表現為智力低下、毛發(fā)與皮膚顏色較淺等癥狀，說明一個基因可影響多個性狀表現；基因和性狀并不是簡單的一一對應關系，一個基因會影響多種性狀，也可能多個基因決定生物的同一種性狀；圖示過程中基因通過控制苯丙氨酸羥化酶和苯丙氨酸轉氨酶從而控制代謝過程，從而間接控制生物性狀；嬰幼兒時期限制對苯丙氨酸的攝入可減少苯丙酮酸的生成量，緩解患者的病癥。 3．(xx豐臺區(qū)統(tǒng)考)早在1956年，科學家們就發(fā)現，用噬菌體處理大腸桿菌后，大腸桿菌細胞內有大量不穩(wěn)定的RNA合成。1961年，Sol Spiegelman和他的同事做了如下的實驗，證明了蛋白質合成過程中有RNA中間體的存在。 第一步：用T4噬菌體感染大腸桿菌。 第二步：在感染后第2、4、6、8、10分鐘時往培養(yǎng)基中加入3H－尿嘧啶，并培養(yǎng)1 min。 第三步：粉碎細菌并分離提取RNA。 第四步：分別提取T4噬菌體和大腸桿菌的DNA，熱變性后，轉移到硝酸纖維素薄膜上。 第五步：將上述硝酸纖維素薄膜一起置于第三步提取的RNA溶液中，65℃下過夜，取出后充分洗滌。 第六步：測量每張膜的放射性強度。 請分析并回答下列問題： (1)大腸桿菌有一層由肽聚糖構成的細胞壁，T4噬菌體能將其____________順利地注入大腸桿菌內，由此推測噬菌體外殼蛋白內一定含有________________ 。 (2)選擇3H－尿嘧啶加入培養(yǎng)基的原因是____________。第四步中若不進行熱變性處理____________(填“能”或“不能”)得到實驗結果，原因是________________________________________________________________________。 (3)第五步中，在硝酸纖維素薄膜上會形成____________分子。要使實驗結果更準確，在第五步中，還應設置一對照組，該對照組的處理是________________________________________________________________________。 (4)測量每張膜的放射性強度，得到如下的結果，其中曲線A表示 ____________________ 說明這些RNA是以 ________________的DNA為模板合成的。 解析：(1)T4噬菌體侵染大腸桿菌時，蛋白質外殼留在細胞外，DNA注入到細胞內，T4噬菌體能突破細胞壁，將其DNA順利注入大腸桿菌內，說明吸附在大腸桿菌表面的噬菌體外殼蛋白內一定含有能分解肽聚糖的酶(溶菌酶)。(2)3H－尿嘧啶是合成RNA的原料，可使RNA帶上標記，故選擇3H－尿嘧啶加入培養(yǎng)基；若不進行熱變性，DNA仍為雙鏈結構，不能與后期的RNA分子進行堿基互補配對，不能進行后續(xù)的分子雜交。 (3)第四步中，硝酸纖維素膜上附著有單鏈的DNA，將硝酸纖維素膜置于第三步提取的RNA溶液中，RNA會與對應DNA模板鏈發(fā)生堿基互補配對，得到DNA－RNA雜交分子；將一不含DNA分子的硝酸纖維素薄膜置于RNA溶液中作為對照組，與可產生雜交分子的實驗組進行對比。 (4)噬菌體侵染大腸桿菌后，以噬菌體DNA為模板轉錄合成大量RNA，在一定時間內，隨著感染時間增加，轉錄產生的RNA越多，A曲線表示與T4噬菌體雜交的放射性RNA分子，這些RNA是以T4噬菌體的RNA為模板合成的。 答案：(1)DNA　溶菌酶(分解肽聚糖的酶、肽聚糖酶、肽聚糖水解酶) (2)3H－尿嘧啶是合成RNA的原料，能將RNA標記上　不能　熱變性使DNA雙鏈解開成為單鏈，以便后期的分子雜交反應 (3)DNA－RNA雜交　將一不含DNA的硝酸纖維素薄膜置于RNA溶液中 (4)與T4噬菌體DNA雜交的放射性RNA　T4噬菌體 4．(xx綿陽診斷)番茄果實成熟時，多聚半乳糖醛酸酶(PG)顯著增加，促進果實變紅變軟，但不利于長途運輸和保鮮。科學家通過下圖流程得到了改造植株，可以抑制果實成熟?；卮鹣铝袉栴}： (1)過程①需要的原料是______________ ，過程②需要一種重要的酶是 _____________________ 。 (2)反義基因不能直接導入受體細胞中，而需要________________協助，反義基因與PG基因功能上最主要的區(qū)別是__________________。 (3)推測PG促進番茄變軟成熟的原理是____________ ，該改造過程是通過抑制PG基因表達中的____________過程來達到減少PG量的目的。 (4)受體細胞因具有______________性而可以培養(yǎng)成改造植株，組織培養(yǎng)過程中希望細胞既分裂又分化，使用細胞分裂素和生長素的順序應該是_______________________________________________。 (5)若有兩個反義基因導入細胞染色體上，且該植株自交后代不會出現性狀分離現象，請在下圖中畫出反義基因(T)在染色體上的位置關系。 解析：(1)過程①表示基因轉錄形成mRNA，故所需原料是四種核糖核苷酸；過程②表示逆轉錄形成基因的過程，故所需的酶是逆轉錄酶。(2)基因工程操作的基本步驟是：目的基因的獲取、基因表達載體的構建、將目的基因導入受體細胞、目的基因的檢測和鑒定。所以反義基因必須要與運載體結合構建基因表達載體。反義基因是由PG基因轉錄形成的mRNA再復制形成的互補鏈即反義RNA逆轉錄形成的，故二者轉錄的模板鏈是不同的。(3)植物細胞細胞壁成分主要是纖維素和果膠，PG即為多聚半乳糖醛酸酶，它能催化分解果膠，瓦解植物的細胞壁和胞間層，使果實組織變軟。由題圖可知，該改造過程是通過抑制PG基因表達中的翻譯過程來達到減少PG量的目的。(4)據題圖分析，受體細胞可通過組織培養(yǎng)形成改造植株，說明受體細胞具有全能性；植物組織培養(yǎng)過程中，生長素和細胞分裂素是啟動細胞分裂、脫分化和再分化的關鍵性激素，在生長素存在的情況下，細胞分裂素呈現加強的趨勢。故使用順序不同，其結果也不同。要使細胞既分裂又分化，使用細胞分裂素和生長素的順序應該是先使用細胞分裂素，后使用生長素。(5)若兩個反義基因導入細胞染色體上，且該植株自交后代不會出現性狀分離現象，則這兩個反義基因必在一對同源染色體上。 答案：(1)四種核糖核苷酸　逆轉錄酶 (2)運載體　轉錄的模板鏈不同 (3)促進細胞壁上的果膠分解，使組織軟化　翻譯 (4)全能　先使用細胞分裂素，后使用生長素 (5)