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专题10遗传的分子基础生物(天津市选考专用)A组自主命题·天津卷题组五年高考1.(2013天津理综,7,13分)肠道病毒EV71为单股正链RNA(+RNA)病毒,是引起手足口病的主要病原体之一。下面为该病毒在宿主细胞内增殖的示意图。 据图回答下列问题:(1)图中物质M的合成场所是。催化①、②过程的物质N是。(2)假定病毒基因组+RNA含有7500个碱基,其中A和U占碱基总数的40%。以病毒基因组+RNA为模板合成一条子代+RNA的过程共需要碱基G和C个。(3)图中+RNA有三方面功能,分别是。(4)EV71病毒感染机体后,引发的特异性免疫有。(5)病毒衣壳由VP1、VP2、VP3和VP4四种蛋白组成,其中VP1、VP2、VP3裸露于病毒表面,而VP4包埋在衣壳内侧并与RNA连接,另外VP1不受胃液中胃酸的破坏。若通过基因工程生产疫苗,四种蛋白中不宜作为抗原制成疫苗的是,更适宜作为抗原制成口服疫苗的是。答案(1)宿主细胞的核糖体RNA复制酶(或RNA聚合酶或依赖于RNA的RNA聚合酶)(2)9000(3)翻译的模板;复制的模板;病毒的重要组成成分(4)体液免疫和细胞免疫(5)VP4VP1解析本题考查基因的表达、核酸中相关碱基的计算、特异性免疫等相关知识。(1)肠道病毒只能营寄生生活,物质M是翻译的产物,因此其合成场所为宿主细胞的核糖体。过程①、②为合成RNA的过程,参与催化过程的相关酶为RNA复制酶。(2)以病毒基因组+RNA为模板通过过程①合成-RNA,再通过过程②合成+RNA,即该过程需合成2个RNA分子,+RNA中G+C占60%,则该过程共需要碱基G和C的数目为7500×60%×2=9000个。(3)从图示可以看出,+RNA可以作为翻译的模板翻译成多肽或蛋白质,也可以作为复制的模板,还可以与衣壳一起组成肠道病毒EV71。(4)当机体感染病毒后,机体可产生细胞免疫和体液免疫。(5)由于VP4包埋在衣壳内侧并与RNA连接,因此其不宜作为抗原制成疫苗。口服疫苗应能抵抗胃液中胃酸的破坏,因此VP1更适宜作为抗原制成口服疫苗。2.(2008天津理综,7Ⅰ,10分)下图为人β-珠蛋白基因与其mRNA杂交的示意图,①~⑦表示基因的不同功能区。 据图回答:(1)上述分子杂交的原理是;细胞中β-珠蛋白基因编码区不能翻译的序列是(填写图中序号)。(2)细胞中β-珠蛋白基因开始转录时,能识别和结合①中调控序列的酶是。(3)若一个卵原细胞的一条染色体上,β-珠蛋白基因的编码区中一个A替换成T,则由该卵原细胞产生的卵细胞携带该突变基因的概率是。(4)上述突变基因的两个携带者婚配,其后代中含该突变基因的概率是。答案Ⅰ.(10分)(1)碱基互补配对原则③和⑤(2)RNA聚合酶(3)1/4(4)3/4解析(1)分子杂交的原理是碱基互补配对原则;β-珠蛋白基因编码区包括外显子(②④⑥)和内含子(③⑤),其中内含子(③⑤)能转录,但不能翻译。(2)转录需要RNA聚合酶的参与,该酶能识别和结合基因首端的启动子。(3)若一个卵原细胞的一条染色体上的β-珠蛋白基因在复制时一条染色体中一个A替换成T,则以这条脱氧核苷酸链为模板合成的子代DNA分子发生基因突变,而以另一条脱氧核苷酸链为模板合成的DNA分子正常,该正常DNA分子进入次级卵母细胞的概率是 ,再由次级卵母细胞进入卵细胞的概率也为 ,所以由该卵原细胞产生的卵细胞携带该突变基因的概率是 。(4)上述突变基因的两个携带者婚配,根据基因分离定律,其后代中不含该突变基因的概率是 ,其后代中含该突变基因的概率是 。1212141434B组统一命题、省(区、市)卷题组考点1人类对遗传物质的探索过程1.(2019江苏单科,3,2分)赫尔希和蔡斯的T2噬菌体侵染大肠杆菌实验证实了DNA是遗传物质,下列关于该实验的叙述正确的是 ()A.实验中可用15N代替32P标记DNAB.噬菌体外壳蛋白是大肠杆菌编码的C.噬菌体DNA的合成原料来自大肠杆菌D.实验证明了大肠杆菌的遗传物质是DNA答案C本题通过T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验,考查考生对实验原理的理解和对实验结果的分析能力;试题通过T2噬菌体侵染细菌的实验分析,体现了对科学探究素养中的技术评价与结果分析要素的考查。本实验巧妙地运用32P标记DNA,将DNA与蛋白质区分开,单独直接观察DNA的遗传作用,DNA和蛋白质中都含有N,故不可用15N代替32P标记DNA,A错误;子代T2噬菌体的外壳蛋白是由T2噬菌体DNA控制合成的,B错误;T2噬菌体DNA的合成所需要的原料由大肠杆菌提供,C正确;该实验证明了T2噬菌体的遗传物质是DNA,D错误。方法技巧T2噬菌体侵染细菌实验的误差分析(1)32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌 (2)35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌 2.(2018课标全国Ⅲ,1,6分)下列研究工作中由我国科学家完成的是 ()A.以豌豆为材料发现性状遗传规律的实验B.用小球藻发现光合作用暗反应途径的实验C.证明DNA是遗传物质的肺炎双球菌转化实验D.首例具有生物活性的结晶牛胰岛素的人工合成答案D本题主要考查生物科学史的相关知识。奥地利的孟德尔以豌豆为材料发现了性状遗传规律,A错误;美国的卡尔文用14C标记的14CO2,供小球藻进行光合作用,然后追踪检测其放射性,最终探明了CO2中的碳在光合作用暗反应中的转移途径,B错误;美国的艾弗里的肺炎双球菌转化实验证明了DNA是遗传物质,C错误;世界上第一个人工合成的蛋白质——具有生物活性的结晶牛胰岛素,是由我国科学家完成的,D正确。思维发散科学研究方法孟德尔用假说—演绎法发现了性状遗传规律;卡尔文用同位素标记法研究光合作用的暗反应过程;艾弗里设法将DNA、蛋白质和多糖等物质分开,单独地、直接地去观察它们的作用。3.(2017课标全国Ⅱ,2,6分)在证明DNA是遗传物质的过程中,T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验发挥了重要作用。下列与该噬菌体相关的叙述,正确的是 ()A.T2噬菌体也可以在肺炎双球菌中复制和增殖B.T2噬菌体病毒颗粒内可以合成mRNA和蛋白质C.培养基中的32P经宿主摄取后可出现在T2噬菌体的核酸中D.人类免疫缺陷病毒与T2噬菌体的核酸类型和增殖过程相同答案C本题考查T2噬菌体侵染大肠杆菌的过程,以及病毒的相关知识。T2噬菌体专一性寄生在大肠杆菌体内,因此在肺炎双球菌体内不能复制和增殖,T2噬菌体病毒颗粒内也不能合成mRNA和蛋白质,A、B错误;T2噬菌体以大肠杆菌体内的物质为原料合成自身的核酸,培养基中的32P经宿主摄取后可出现在T2噬菌体的核酸中,C正确;人类免疫缺陷病毒的核酸是RNA,该病毒为逆转录病毒,T2噬菌体的核酸是DNA,二者的核酸类型和增殖过程不同,D错误。知识归纳高中生物常见的病毒相关知识小结(1)病毒无细胞结构,在生物学分类上独立成界,既不属于真核生物,也不属于原核生物,主要由蛋白质和核酸构成。(2)病毒营寄生生活,只有在活细胞内才具有生命现象,因此,只能用活的宿主细胞培养病毒。(3)病毒只含有一种核酸:DNA或RNA,故可根据遗传物质的不同将病毒分为DNA病毒(如T2噬菌体)和RNA病毒(如烟草花叶病毒)。4.(2017江苏单科,2,2分)下列关于探索DNA是遗传物质的实验,叙述正确的是 ()A.格里菲思实验证明DNA可以改变生物体的遗传性状B.艾弗里实验证明从S型肺炎双球菌中提取的DNA可以使小鼠死亡C.赫尔希和蔡斯实验中离心后细菌主要存在于沉淀中D.赫尔希和蔡斯实验中细菌裂解后得到的T2噬菌体都带有32P标记答案C本题重点考查人类对遗传物质探索过程中的经典实验。格里菲思实验只是证明了转化因子的存在,没有证明转化因子是DNA,A错误;艾弗里实验证明了转化因子是DNA,从S型肺炎双球菌中提取的DNA使R型细菌转化为S型细菌而导致小鼠死亡,B错误;赫尔希和蔡斯实验中离心后细菌出现在沉淀中,对沉淀后的细菌继续培养,待其裂解后得到的T2噬菌体并不都带有32P标记,故C正确,D错误。易错警示由于32P标记的T2噬菌体侵染大肠杆菌过程中最终得到的子代T2噬菌数量较多,且新合成的DNA单链不存在32P,故只有部分T2噬菌体具有放射性。5.(2016江苏单科,1,2分)下列关于探索DNA是遗传物质实验的相关叙述,正确的是 ()A.格里菲思实验中肺炎双球菌R型转化为S型是基因突变的结果B.格里菲思实验证明了DNA是肺炎双球菌的遗传物质C.赫尔希和蔡斯实验中T2噬菌体的DNA是用32P直接标记的D.赫尔希和蔡斯实验证明了DNA是T2噬菌体的遗传物质答案D格里菲思实验中肺炎双球菌R型转化为S型是基因重组的结果,A项错误;格里菲思实验证明了S型肺炎双球菌中含有转化因子,艾弗里实验证明了DNA是遗传物质,B项错误;赫尔希和蔡斯实验中T2噬菌体的DNA是利用大肠杆菌中含32P的脱氧核苷酸标记的,该实验证明了DNA是T2噬菌体的遗传物质,C项错误,D项正确。6.(2015课标全国Ⅰ,5,6分)人或动物PrP基因编码一种蛋白(PrPc),该蛋白无致病性。PrPc的空间结构改变后成为PrPsc(朊粒),就具有了致病性。PrPsc可以诱导更多的PrPc转变为PrPsc,实现朊粒的增殖,可以引起疯牛病。据此判断,下列叙述正确的是 ()A.朊粒侵入机体后可整合到宿主的基因组中B.朊粒的增殖方式与肺炎双球菌的增殖方式相同C.蛋白质空间结构的改变可以使其功能发生变化D.PrPc转变为PrPsc的过程属于遗传信息的翻译过程答案C根据题干信息知,朊粒为蛋白质,不可能整合到宿主的基因组中,A错误;由题干可知,朊粒的增殖是通过诱导更多的PrPc的空间结构改变实现的,而肺炎双球菌的增殖方式为二分裂,B错误;蛋白质功能发生变化的一个重要原因是空间结构发生改变,C正确;遗传信息的翻译过程是指在核糖体上以mRNA为模板合成蛋白质的过程,而PrPc转变为PrPsc的过程是空间结构的改变,不符合上述特点,D错误。解题关键本题以全新的视角,从朊粒出发,结合朊病毒及疯牛病,并与教材多个相关知识点结合命题,凸显了本题的前瞻性和实用性。解答本题的关键是引导学生理解蛋白质与基因的关系、朊病毒与细菌的增殖方式、蛋白质空间结构与功能的关系、翻译的过程等相关知识点。7.(2017课标全国Ⅰ,29,10分)根据遗传物质的化学组成,可将病毒分为RNA病毒和DNA病毒两种类型。有些病毒对人类健康会造成很大危害。通常,一种新病毒出现后需要确定该病毒的类型。假设在宿主细胞内不发生碱基之间的相互转换。请利用放射性同位素标记的方法,以体外培养的宿主细胞等为材料,设计实验以确定一种新病毒的类型。简要写出(1)实验思路,(2)预期实验结果及结论即可。(要求:实验包含可相互印证的甲、乙两个组)答案(1)思路甲组:将宿主细胞培养在含有放射性标记尿嘧啶的培养基中,之后接种新病毒。培养一段时间后收集病毒并检测其放射性。乙组:将宿主细胞培养在含有放射性标记胸腺嘧啶的培养基中,之后接种新病毒。培养一段时间后收集病毒并检测其放射性。(2)结果及结论若甲组收集的病毒有放射性,乙组无,即为RNA病毒;反之为DNA病毒。解析该题主要考查病毒的增殖以及对照实验设计的思路和方法。该实验设计的目的是确定新病毒是DNA病毒还是RNA病毒,因为RNA和DNA含有的特有碱基分别是尿嘧啶和胸腺嘧啶,所以两种病毒增殖所需的原料不同。结合题目所要求的方法(放射性同位素标记法)和所给的材料(体外培养的宿主细胞)分析,可利用含有放射性标记的尿嘧啶(甲组)和胸腺嘧啶(乙组)分别培养宿主细胞,之后分别接种新病毒,培养一段时间后收集病毒检测其放射性。若为RNA病毒,甲组收集的病毒因增殖过程中利用了含放射性的尿嘧啶而具有放射性,乙组收集的病毒则无放射性;若为DNA病毒,乙组收集的病毒因增殖过程中利用了含放射性的胸腺嘧啶而具有放射性,甲组收集的病毒则无放射性。规律总结对照实验设计的一般思路:(1)取材、分组、编号;(2)控制变量、设置对照实验;(3)培养、观察、记录实验结果。8.(2016北京理综,30,18分)研究植物激素作用机制常使用