专题突破练7　遗传的分子基础一、单项选择题1.人们对遗传物质本质的探索经历了一个复杂而漫长的过程。从最初认为遗传物质是蛋白质到最终认定遗传物质主要是DNA,其中的探索过程非常耐人寻味。下列有关说法错误的是(　　)A.格里菲思的实验建立在艾弗里实验的基础之上,证实了转化因子的存在B.艾弗里的实验创造性地引入了DNA酶,说明开阔的思路与严谨的思维是成功的必备条件C.赫尔希和蔡斯根据病毒的组成及其独特的增殖方式完成了实验证明,充分体现了实验选材的重要性D.证明烟草花叶病毒的遗传物质是RNA,是对遗传物质内涵的补充,体现了理论的发展和创新2.用DNA双链均被32P标记的一个T2噬菌体侵染被35S标记的大肠杆菌,一段时间后释放出了M个子代T2噬菌体。下列有关叙述正确的是(　　)A.用32P标记T2噬菌体的方法与用35S标记大肠杆菌的方法相同B.这M个子代T2噬菌体中,含32P的T2噬菌体所占的比例为1/MC.若子代T2噬菌体均同时含有32P和35S,则该T2噬菌体只繁殖了一代D.若培养足够长的时间,T2噬菌体和大肠杆菌的标记会发生完全互换3.(2021山东聊城模拟)下图为DNA分子进行半保留复制的部分过程示意图。甲、乙、丙、丁是4条脱氧核苷酸链,DNA聚合酶只能将游离的脱氧核苷酸连接到核苷酸链的3'-端,不能将脱氧核苷酸链的片段进行连接。下列说法错误的是(　　)图1图2图3A.据图分析可知,DNA分子复制过程需要引物、DNA连接酶等B.若图3中脱氧核苷酸甲链中(A+G)/(T+C)=m,则丙链中(T+C)/(A+G)=1/mC.上图过程体现了DNA复制具有边解旋边复制、半保留复制的特点D.T2噬菌体、肺炎链球菌体内可进行图示过程和转录、翻译过程4.(2021山东泰安高三期末)启动子是基因的组成部分。启动子通过与转录因子及聚合酶结合,来控制基因表达的起始时间和表达程度,而单独的启动子本身并不能控制基因活动。多数真核生物基因的启动子中部有一段位于转录起始点上游的DNA序列,其碱基序列为TATAAA(TATA框)。下列说法错误的是(　　)A.将启动子中的TATA框彻底水解,可以得到4种产物B.启动子通过与转录因子以及DNA聚合酶结合来控制基因的复制和转录 C.受精卵中某些基因的启动子突变可能会影响细胞分裂、细胞分化甚至个体发育D.有些基因的启动子突变可能会引发基因表达的调节障碍从而导致性状改变5.(2021山东泰安高考适应性训练)从同一个体的造血干细胞(L)和浆细胞(P)中分别提取它们的全部mRNA(L-mRNA和P-mRNA),并以此为模板在逆转录酶的催化下合成相应的单链DNA(L-cDNA和P-cDNA)。下列叙述正确的是(　　)A.能与L-cDNA互补的P-mRNA中含有编码ATP合成酶的mRNAB.适宜温度下将P-cDNA与L-cDNA混合,可形成双链DNA分子C.P-cDNA的脱氧核苷酸数目是浆细胞(P)DNA的一半D.L-mRNA和P-mRNA都含有原癌基因和抑癌基因　6.人体载脂蛋白的apoB基因在肝、肾细胞中控制合成的蛋白质含有4563个氨基酸,但在小肠细胞中控制合成的蛋白质仅有2153个氨基酸,原因是小肠细胞中的脱氨酶将apoB基因转录的mRNA上的一个碱基C转变成了U,如下图所示。下列相关叙述错误的是(　　)A.与mRNA结合的脱氨酶能使apoB基因发生基因突变B.与mRNA结合的脱氨酶能识别并结合RNA的特定序列C.CAA编码特定的氨基酸,而UAA是终止密码子D.图示机制可导致人体内同一基因控制合成不同的蛋白质7.(2020重庆七校联考)下图为不同种类的药物影响大肠杆菌遗传信息流动,从而抑制大肠杆菌生长繁殖的原理模式图。下列有关叙述错误的是(　　)A.二氯二乙胺能够抑制DNA复制酶的活性,则二氯二乙胺最可能是药物AB.四环素能特异性地与大肠杆菌细胞内的核糖体结合,则四环素可能是药物CC.药物A与药物B的作用对象可能不同,但都可能使DNA不能解旋D.大肠杆菌细胞是原核细胞,因此大肠杆菌细胞中只有核糖体RNA二、不定项选择题8.(2021山东东营测试)关于艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验(证明DNA是遗传物质的实验),一些科学家认为“DNA可能只是在细胞表面起化学作用,形成荚膜,而不是起遗传作用”。同时代的生物学家哈赤基斯从S型肺炎链球菌中分离出了一种抗青霉素的突变型(记为抗-S,它能产生分解青霉素的酶),提取它的DNA,将DNA与对青霉素敏感的R型细菌(记为非抗-R)共同培养。结果发现,某些非抗-R型细菌被转化为抗-S型细菌并能稳定遗传,从而否定了一些科学家的错误认识。下列关于哈赤基斯实验的分析,正确的是(　　)A.抗-S型细菌的DNA中存在抗青霉素的基因和控制荚膜合成的基因B.实验证明细菌中一些与荚膜形成无关的性状也能发生转化C.若用青霉素筛选非抗-R型细菌,则培养基上会出现非抗-R型细菌菌落D.实验结果表明艾弗里所得DNA是遗传物质的结论是正确的9.(2021山东烟台测试)某个长度为1000个碱基对的双链环状DNA分子中含鸟嘌呤700个。 该DNA分子复制时,1链首先被断开形成3'-端口、5'-端口,接着5'-端与2链发生分离,随后DNA分子以2链为模板,通过滚动从1链的3'-端开始延伸子链,同时还以分离出来的5'-端单链为模板合成另一条子链,其过程如下图所示。下列有关叙述正确的是(　　)A.该DNA分子复制1次共需形成1000个磷酸二酯键,与该键形成相关的酶有DNA聚合酶等B.该DNA分子复制时,以1链和2链为模板合成子链的方向分别为3'-端→5'-端、5'-端→3'-端C.该DNA分子与链状DNA分子的复制过程都是边解旋边复制D.若该DNA分子连续复制n次,则第n次复制所需要的腺嘌呤的数目为(2n-1×300)个10.(2021湖南卷)细胞内不同基因的表达效率存在差异,如下图所示。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的表达,图中基因A的表达效率高于基因BB.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三、非选择题11.艾弗里在探索肺炎链球菌遗传物质的实验中,很好地设计了“加法”实验和“减法”实验,请回答下列问题。(1)在“加法”实验中,艾弗里在培养R型肺炎链球菌的培养基中分别加入了分离提纯的S型肺炎链球菌的DNA、蛋白质等物质。结果只在加入DNA的培养基上出现了S型肺炎链球菌。该实验的结论是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (2)在“加法”实验之后,艾弗里又设计了“减法”实验,他在培养R型肺炎链球菌的培养基中除了加入分离提纯的S型肺炎链球菌的DNA,还同时加入了DNA酶,结果培养基上没有出现S型肺炎链球菌。该实验的结论是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (3)虽然艾弗里的实验设计非常巧妙,但是受当时技术限制,他在实验中提取的DNA纯度最高时也还有少量蛋白质,因此,仍有部分人对实验结果表示怀疑。请参考上述艾弗里的实验,设计一组新的实验加以证明。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。(写出思路即可) 12.(2021全国甲卷)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所示。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　　　　　　　。 13.(2021山东泰安模拟)腺病毒是双链环状DNA病毒,可引起狗患传染性肝炎和喉气管炎,其侵染狗肝细胞后的表达过程如图1所示,图2是图1中某过程的示意图。回答下列问题。图1图2(1)图1中腺病毒的DNA能够与狗的核DNA分子整合在一起,原因是　。 腺病毒DNA与狗的核DNA分子遗传信息不同的根本原因是　　　　　　　　　　　。 (2)图2是图1中　　　　(填序号)过程的示意图。一个mRNA分子上能结合多个核糖体的意义是　　　　　　　　　　　　　　　　　　;其上3个核糖体合成的3条肽链　　　　(填“相同”或“不相同”)。 (3)若该mRNA中腺嘌呤和尿嘧啶共有60个,占40%,则转录形成该mRNA的基因中的G和T至少分别为　　　　个。 14.(2021山东菏泽模拟)心肌细胞不能增殖,ARC基因在心肌细胞中能特异性表达,抑制细胞凋亡,以维持其正常数量。细胞中某些基因转录形成的前体RNA加工过程中会产生许多小RNA,如miR-223(链状)、HRCR(环状)。HRCR可以吸附miR-223,以达到清除它们的目的(如下图所示)。当心肌细胞缺血、缺氧时,某些基因过度表达会产生过多的miR-223,导致心肌细胞凋亡,最终引起心力衰竭。请回答下列问题。 (1)催化过程①的酶是　　　　,过程②核糖体移动的方向是　　　　(用a、b和箭头表示)。该过程最终合成的T1、T2、T3三条肽链结构　　　　(填“相同”或“不相同”)。 (2)当心肌缺血、缺氧时,某些基因过度表达产生大量的miR-223,其通过　　　　　　　　原则,与ARC基因转录产生的mRNA结合形成核酸杂交分子1,使过程②因缺少　　　　而被抑制,从而凋亡抑制因子无法合成,最终导致心肌细胞凋亡。与ARC基因相比,核酸杂交分子1中特有的碱基对是　　　　。 (3)科研人员认为,HRCR有望成为减缓心力衰竭的新药物,据图分析其依据是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 专题突破练7　遗传的分子基础1.A　解析:格里菲思的肺炎链球菌体内转化实验证明了S型细菌中存在某种转化因子,能将R型细菌转化为S型细菌;艾弗里通过体外转化实验(即证明DNA是遗传物质的实验)证明了转化因子是DNA,即艾弗里的实验建立在格里菲思实验的基础之上,A项错误。在艾弗里的实验中,用DNA酶处理S型细菌的DNA并与R型细菌混合培养,结果培养基上仅有R型细菌生长,该实验与“以S型细菌的DNA与R型细菌混合培养”的实验形成对照,证明DNA的分解产物不是遗传物质,进而从反面证明DNA是遗传物质,使肺炎链球菌转化实验更加严谨,说明开阔的思路与严谨的思维是成功的必备条件,B项正确。赫尔希和蔡斯根据T2噬菌体病毒的组成(只有DNA和蛋白质)及其独特的增殖方式完成了实验证明,充分体现了实验选材的重要性,C项正确。烟草花叶病毒侵染烟草实验证明烟草花叶病毒的遗传物质是RNA,是对此前绝大多数生物的遗传物质是DNA的实验补充,体现了理论的发展和创新,D项正确。2.C　解析:将大肠杆菌放在含有35S的培养基中进行培养,可得到含35S的大肠杆菌;而T2噬菌体不能直接用普通培养基培养,需要先在含32P的培养基中培养大肠杆菌,得到含32P的大肠杆菌,再用含32P的大肠杆菌培养T2噬菌体,从而得到含32P的T2噬菌体,A项错误。DNA进行半保留复制,这M个子代T2噬菌体中,含32P的T2噬菌体有2个,故其所占的比例为2/M,B项错误。DNA进行半保留复制,只有T2噬菌体繁殖一代时,子代T2噬菌体才均含32P;T2噬菌体利用大肠杆菌体内的物质合成蛋白质,所以T2噬菌体繁殖一代时,子代T2噬菌体可均含35S,C项正确。培养足够长的时间,会出现不含32P而含35S的T2噬菌体,一般不会出现含32P的大肠杆菌,D项错误。3.D　解析:DNA复制时需要引物,另外DNA复制时其中一条子链形成时需要先形成脱氧核苷酸链的片段,然后在DNA连接酶的催化下再将其进行连接,A项正确。 丙链与丁链互补,甲链与丁链互补,故甲链与丙链中的碱基序列相同,若甲链中(A+G)/(T+C)=m,则丙链中(T+C)/(A+G)=1/m,B项正确。图示过程体现了DNA复制过程中解旋未完成,DNA复制已经开始,形成的子代DNA分子含有一条母链和一条子链,因此可以体现DNA复制具有边解旋边复制、半保留复制的特点,C项正确。肺炎链球菌体内除图示过程外,还可进行转录、翻译过程;T2噬菌体的DNA复制、转录、翻译过程都发生在宿主细胞内,不能发生在噬菌体体内,D项错误。4.B　解析:TATA框是碱基序列为TATAAA的DNA片段,故将其彻底水解,可以得到磷酸、脱氧核糖和碱基A、T4种产物,A项正确。启动子是RNA聚合酶识别与结合的位点,启动子通过与转录因子以及RNA聚合酶结合来控制基因的转录,据题干信息无法得出其能控制DNA复制,B项错误。受精卵中某些基因的启动子突变会导致对应的基因转录异常,从而会影响细胞分裂、细胞分化甚至个体发育,C项正确。有些基因的启动子突变可能会导致控制特定性状的基因无法转录,对应的mRNA不能形成,从而影响翻译过程,最终会导致性状改变,D项正确。5.A　解析:造血干细胞和浆细胞中编码ATP合成酶的基因都能转录产生相应的mRNA,A项正确。造血干细胞和浆细胞中表达的基因不完全相同,故细胞内含有的mRNA不完全相同,由mRNA逆转录产生的cDNA也不完全相同,故将P-cDNA与L-cDNA混合不能形成双链DNA分子,B项错误。由于基因的选择性表达,P-cDNA的脱氧核苷酸数目少于浆细胞(P)DNA的一半,C项错误。原癌基因和抑癌基因都在DNA上,不在mRNA上,D项错误。6.A　解析:脱氨酶将apoB基因转录的mRNA上的一个碱基C转变成了U,但apoB基因没有改变,A项错误。与mRNA结合的脱氨酶能识别并结合RNA的特定序列,B项正确。CAA编码特定的氨基酸,而UAA是终止密码子,使翻译提前终止,C项正确。图示机制导致人体同一基因在不同的细胞中控制合成不同的蛋白质,D项正确。7.D　解析:药物A影响DNA的复制,而DNA复制酶与DNA的复制有关,所以二氯二乙胺最可能是药物A。四环素与大肠杆菌细胞内的核糖体结合从而影响翻译过程,所以四环素可能是药物C。在DNA复制和转录过程中都会发生DNA分子解旋的过程,所以药物A(影响复制)与药物B(影响转录)都可能使DNA不能解旋。大肠杆菌细胞中可以发生翻译过程,所以细胞内含有核糖体RNA(rRNA)、mRNA和tRNA。8.ABD　解析:由题意可知,抗-S型细菌的DNA中存在抗青霉素的基因和控制荚膜合成的基因,A项正确。抗-R型细菌能产生分解青霉素的酶,说明与荚膜形成无关的性状也能发生转化,B项正确。非抗-R型细菌对青霉素敏感,在含青霉素的培养基上不会出现非抗-R型细菌菌落,C项错误。将抗-S型细菌的DNA与对青霉素敏感的R型细菌共同培养,结果发现,某些非抗-R型细菌被转化为抗-S型细菌并能稳定遗传,表明艾弗里所得DNA是遗传物质的结论是正确的,D项正确。9.CD　解析:DNA分子单链上相邻的脱氧核苷酸之间形成磷酸二酯键,因此该双链环状DNA复制1次形成2000个磷酸二酯键,与该键形成相关的酶有DNA聚合酶等,A项错误。该DNA分子复制时,以1链和2链为模板合成子链的方向均为5'-端→3'-端,B项错误。该DNA分子与链状DNA分子的复制过程相似,均为边解旋边复制、半保留复制,C项正确。长度为1000个碱基对的双链环状DNA分子中含鸟嘌呤700个,则其中含有的腺嘌呤的数目为1000-700=300(个),若该DNA分子连续复制n次,则第n次复制相当于新形成DNA的数目为2n-1个,因此需要腺嘌呤的数目为(2n-1×300)个,D项正确。 10.ABC　解析:基因的表达包括遗传信息的转录和翻译两个过程,题图中基因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的表达效率高于基因B,A项正确。真核生物核基因的转录(①过程)是以DNA的一条链为模板转录出RNA的过程,发生的场所为细胞核;翻译(②过程)是以mRNA为模板翻译出具有氨基酸排列顺序的多肽链,场所为细胞质中的核糖体,B项正确。三种RNA(mRNA、rRNA、tRNA)都是以DNA中的一条链为模板转录而来的,C项正确。反密码子位于tRNA上,rRNA是构成核糖体的成分,不含有反密码子,D项错误。11.答案(1)DNA是肺炎链球菌的遗传物质,蛋白质等其他物质不是(2)DNA只有保持结构完整才能作为遗传物质(或DNA水解产物不是肺炎链球菌的遗传物质)(3)将实验提取的DNA用蛋白酶进行处理,然后再加入培养R型肺炎链球菌的培养基中,观察是否出现S型肺炎链球菌12.答案(1)32P标记的dATP作为DNA生物合成的原料,在合成DNA时,dATP要断开两个高能磷酸键,即只有α位磷酸基团参与DNA的合成　(2)防止混合操作之前W基因转录生成的RNA对实验结果产生影响　(3)解旋　(4)DNA酶解析:(1)明确dATP去掉远离腺苷的两个磷酸基团后,是DNA的基本单位。合成DNA的原料是4种脱氧核苷酸,每个脱氧核苷酸都是由一分子磷酸、一分子脱氧核糖、一分子含氮碱基组成的。用带有32P标记的dATP作为合成DNA的原料,将32P标记到新合成的DNA分子上,dATP要断开两个高能磷酸键,则带有32P的磷酸基团应在dATP的α位上。(2)混合之前,细胞中含有W基因通过转录生成的RNA,该RNA分子能与DNA片段甲形成杂交带,对实验结果造成干扰,所以混合操作之前应去除样品中的RNA分子。(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解旋为单链。(4)酶具有专一性,DNA酶能去除样品中的DNA,而对RNA无影响。13.答案(1)不同生物DNA的结构具有统一性,都具有双螺旋结构(有相同的黏性末端,能够进行碱基互补配对)　碱基的排列顺序不同(2)②　少量的mRNA分子就可以迅速合成大量的蛋白质　相同(3)90、60解析:(1)腺病毒的DNA能够与狗的核DNA分子整合在一起,原因是不同生物DNA的结构具有统一性,都具有双螺旋结构;腺病毒的DNA与狗的核DNA分子遗传信息不同的根本原因是碱基的排列顺序不同。(2)图2是图1中②过程的示意图,即翻译过程。一个mRNA分子上能结合多个核糖体的意义是少量的mRNA分子就可以迅速合成大量的蛋白质;因为模板相同,所以其上3个核糖体合成的3条肽链相同。(3)若该mRNA中腺嘌呤和尿嘧啶共有60个,占40%,则该mRNA中共有碱基150个,则转录形成该mRNA的基因中至少含有碱基300个,A+T为120个,T为60个,G+C为180个,G为90个。14.答案(1)RNA聚合酶　a→b　相同　(2)碱基互补配对　模板　A—U　(3)HRCR可通过碱基互补配对原则与miR-223结合并将其清除,使ARC基因的表达增强,抑制心肌细胞的凋亡解析:(1)过程①为转录,所需的酶是RNA聚合酶;过程②是翻译,由肽链的长短可判断,核糖体移动的方向是a→b,该过程最终合成的T1、T2、T3三条肽链结构是相同的。(2)当心肌缺血、缺氧时,某些基因过度表达产生大量的miR-223,其通过碱基互补配对原则,与ARC基因转录产生的mRNA结合形成核酸杂交分子1,使过程② 因缺少模板而被抑制,从而凋亡抑制因子无法合成,最终导致心肌细胞凋亡。与ARC基因(碱基配对方式为A—T、G—C)相比,核酸杂交分子1(碱基配对方式为A—U、G—C)中特有的碱基对是A—U。(3)科研人员认为,HRCR有望成为减缓心力衰竭的新药物,据题图分析其依据是HRCR可通过碱基互补配对原则与miR-223结合并将其清除,使ARC基因的表达增强,抑制心肌细胞的凋亡。