熱點04基因的本質(zhì)與表達

熱點04基因的本質(zhì)與表達熱點04基因的本質(zhì)與表達基因的本質(zhì)與表達是遺傳的分子基礎(chǔ)，作為科研熱點，在歷年高考中也經(jīng)常有與近期生物學(xué)前沿內(nèi)容相聯(lián)系的背景考題，但在高中階段，教材只涉及一些已被廣泛認(rèn)可的基本觀點，因此考題也不可能脫離教材所介紹的內(nèi)容，“超綱”出題（容易出現(xiàn)科學(xué)性錯誤），所以學(xué)生們應(yīng)在考題中認(rèn)真回憶與教材介紹的結(jié)合點，在腦海中盡量還原原文。1.注意審題，提取與教材所介紹的基本知識有關(guān)系的內(nèi)容，忽略復(fù)雜的背景介紹。2.回憶教材原文，掌握好基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成的基本過程，和研究基因的本質(zhì)的實驗操作。以遺傳物質(zhì)探索探索的經(jīng)典實驗為信息載體，對肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實驗，噬菌體侵染細(xì)菌實驗等相關(guān)知識進行變式考察。一、單選題1．（2021·海南·高考真題）終止密碼子為UGA、UAA和UAG。圖中①為大腸桿菌的一段mRNA序列，②~④為該mRNA序列發(fā)生堿基缺失的不同情況（“”表示一個堿基缺失）。下列有關(guān)敘述正確的是（）A．①編碼的氨基酸序列長度為7個氨基酸B．②和③編碼的氨基酸序列長度不同C．②~④中，④編碼的氨基酸排列順序與①最接近D．密碼子有簡并性，一個密碼子可編碼多種氨基酸【答案】C【分析】密碼子是指位于mRNA上三個相鄰的堿基決定一個氨基酸，終止密碼子不編碼氨基酸?！驹斀狻緼、由于終止密碼子不編碼氨基酸，因此①編碼的氨基酸序列長度為6個氨基酸，A錯誤；B、根據(jù)圖中密碼子顯示：在該段mRNA鏈中，②和③編碼的氨基酸序列長度相同，B錯誤；C、②缺失一個堿基，③缺失2個堿基，④缺失一個密碼子中的3個堿基，因此②~④中，④編碼的氨基酸排列順序與①最接近，C正確；D、密碼子有簡并性是指一種氨基酸可以有多個密碼子對應(yīng)，但一個密碼子只能編碼一種氨基酸，D錯誤；故選C。2．（2021·福建·高考真題）水稻等作物在即將成熟時，若經(jīng)歷持續(xù)的干熱之后又遇大雨天氣，穗上的種子就容易解除休眠而萌發(fā)。脫落酸有促進種子休眠的作用，同等條件下，種子對脫落酸越敏感，越容易休眠。研究發(fā)現(xiàn)，XM基因表達的蛋白發(fā)生變化會影響種子對脫落酸的敏感性。XM基因上不同位置的突變影響其蛋白表達的情況和產(chǎn)生的種子休眠效應(yīng)如下圖所示。下列分析錯誤的是（）A．位點1突變會使種子對脫落酸的敏感性降低B．位點2突變可以是堿基對發(fā)生替換造成的C．可判斷位點3突變使XM基因的轉(zhuǎn)錄過程提前終止D．位點4突變的植株較少發(fā)生雨后穗上發(fā)芽的現(xiàn)象【答案】C【分析】1、在植物的生長發(fā)育過程和適應(yīng)環(huán)境變化的過程中，各種激素并不是孤立地起作用，而是多種激素相互作用共同調(diào)節(jié)的；生長素既能促進生長也能抑制生長，既能促進發(fā)芽也能抑制發(fā)芽，既能防止落花落果也能疏花疏果；赤霉素的主要作用是促進細(xì)胞伸長，從而引起植物的增高，促進種子的萌發(fā)和果實的發(fā)育；脫落酸的主要作用是抑制細(xì)胞分裂，促進葉和果實的衰老和脫落；乙烯的主要作用是促進果實成熟；細(xì)胞分裂素的主要作用是促進細(xì)胞分裂。2、分析圖表可知，XM蛋白可使種子對脫落酸的敏感性增強?！驹斀狻緼、種子正常休眠，主要由脫落酸起作用，而位點1突變則無XM蛋白產(chǎn)生，休眠減少，可推測脫落酸作用減弱，即敏感性降低，A正確；B、比較表中位點2突變和無突變表達的蛋白質(zhì)圖示，蛋白質(zhì)長度相同，只是中間有一小段氨基酸序列不同，可推測該突變可能是堿基對發(fā)生替換造成的，B正確；C、比較表中位點3突變和無突變表達的蛋白質(zhì)圖示，蛋白質(zhì)長度變短，可推測模板mRNA上的終止密碼提前，翻譯提前終止，C錯誤；D、位點4突變是XM蛋白的表達倍增，使得種子對脫落酸的敏感性增強，雨后穗上的種子不易解除休眠而萌發(fā)，D正確。故選C。3．（2021·北京·高考真題）下圖是馬鈴薯細(xì)胞局部的電鏡照片，1~4均為細(xì)胞核的結(jié)構(gòu)，對其描述錯誤的是（）A．1是轉(zhuǎn)錄和翻譯的場所 B．2是核與質(zhì)之間物質(zhì)運輸?shù)耐ǖ繡．3是核與質(zhì)的界膜 D．4是與核糖體形成有關(guān)的場所【答案】A【分析】據(jù)圖分析，1~4均為細(xì)胞核的結(jié)構(gòu)，則1是染色質(zhì)，2是核孔，3是核膜，4是核仁，據(jù)此分析作答?！驹斀狻緼、1是染色質(zhì)，細(xì)胞核是DNA復(fù)制和轉(zhuǎn)錄的主要場所，翻譯的場所是核糖體，A錯誤；B、2是核孔，核孔是核與質(zhì)之間物質(zhì)運輸?shù)耐ǖ溃哂羞x擇透過性，B正確；C、3是核膜，是核與質(zhì)的界膜，為細(xì)胞核提供了一個相對穩(wěn)定的環(huán)境，C正確；D、4是核仁，真核細(xì)胞中核仁與核糖體的形成有關(guān)，D正確。故選A。4．（2021·河北·高考真題）關(guān)于基因表達的敘述，正確的是（）A．所有生物基因表達過程中用到的RNA和蛋白質(zhì)均由DNA編碼B．DNA雙鏈解開，RNA聚合酶起始轉(zhuǎn)錄、移動到終止密碼子時停止轉(zhuǎn)錄C．翻譯過程中，核酸之間的相互識別保證了遺傳信息傳遞的準(zhǔn)確性D．多肽鏈的合成過程中，tRNA讀取mRNA上全部堿基序列信息【答案】C【分析】翻譯過程以氨基酸為原料，以轉(zhuǎn)錄過程產(chǎn)生的mRNA為模板，在酶的作用下，消耗能量產(chǎn)生多肽鏈。多肽鏈經(jīng)過折疊加工后形成具有特定功能的蛋白質(zhì)。【詳解】A、RNA病毒的蛋白質(zhì)由病毒的遺傳物質(zhì)RNA編碼合成，A錯誤；B、DNA雙鏈解開，RNA聚合酶與啟動子結(jié)合進行轉(zhuǎn)錄，移動到終止子時停止轉(zhuǎn)錄，B錯誤；C、翻譯過程中，核酸之間通過堿基互補配對相互識別保證了遺傳信息傳遞的準(zhǔn)確性，C正確；D、沒有相應(yīng)的反密碼子與mRNA上的終止密碼子配對，故tRNA不能讀取mRNA上全部堿基序列信息，D錯誤。故選C。5．（2021·廣東·高考真題）金霉素（一種抗生素）可抑制tRNA與mRNA的結(jié)合，該作用直接影響的過程是（）A．DNA復(fù)制 B．轉(zhuǎn)錄 C．翻譯 D．逆轉(zhuǎn)錄【答案】C【分析】1、轉(zhuǎn)錄是指以DNA的一條鏈為模板，按照堿基互補配對原則，合成RNA的過程。2、翻譯是指以mRNA為模板，合成具有一定氨基酸排列順序的蛋白質(zhì)的過程。3、DNA復(fù)制是指以親代DNA為模板，按照堿基互補配對原則，合成子代DNA的過程。4、逆轉(zhuǎn)錄是指以RNA為模板，按照堿基互補配對原則，合成DNA的過程?！驹斀狻糠治鲱}意可知，金霉素可抑制tRNA與mRNA的結(jié)合，使tRNA不能攜帶氨基酸進入核糖體，從而直接影響翻譯的過程，C正確。故選C。二、多選題6．（2021·遼寧·高考真題）脫氧核酶是人工合成的具有催化活性的單鏈DNA分子。下圖為1023型脫氧核酶與靶RNA結(jié)合并進行定點切割的示意圖。切割位點在一個未配對的嘌呤核苷酸（圖中R所示）和一個配對的嘧啶核苷酸（圖中Y所示）之間，圖中字母均代表由相應(yīng)堿基構(gòu)成的核苷酸。下列有關(guān)敘述錯誤的是（）A．脫氧核酶的作用過程受溫度的影響B(tài)．圖中Y與兩個R之間通過氫鍵相連C．脫氧核酶與靶RNA之間的堿基配對方式有兩種D．利用脫氧核酶切割mRNA可以抑制基因的轉(zhuǎn)錄過程【答案】BCD【分析】基因控制蛋白質(zhì)的合成包括轉(zhuǎn)錄和翻譯兩個過程，其中轉(zhuǎn)錄是以DNA的一條鏈為模板合成mRNA的過程，主要在細(xì)胞核中進行；翻譯是以mRNA為模板合成蛋白質(zhì)的過程，發(fā)生在核糖體上。【詳解】A、脫氧核酶的本質(zhì)是DNA，溫度會影響脫氧核酶的結(jié)構(gòu)，從而影響脫氧核酶的作用，A正確；B、圖示可知，圖中Y與兩個R之間通過磷酸二酯鍵相連，B錯誤；C、脫氧核酶本質(zhì)是DNA，與靶RNA之間的堿基配對方式有AU、TA、CG、GC四種，C錯誤；D、利用脫氧核酶切割mRNA可以抑制基因的翻譯過程，D錯誤。故選BCD。7．（2021·湖南·高考真題）細(xì)胞內(nèi)不同基因的表達效率存在差異，如圖所示。下列敘述正確的是（）

A．細(xì)胞能在轉(zhuǎn)錄和翻譯水平上調(diào)控基因表達，圖中基因A的表達效率高于基因BB．真核生物核基因表達的①和②過程分別發(fā)生在細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)中C．人的mRNA、rRNA和tRNA都是以DNA為模板進行轉(zhuǎn)錄的產(chǎn)物D．②過程中，rRNA中含有與mRNA上密碼子互補配對的反密碼子【答案】ABC【分析】基因的表達的產(chǎn)物是蛋白質(zhì)，包括轉(zhuǎn)錄和翻譯兩個過程，圖中①為轉(zhuǎn)錄過程，②為翻譯過程?！驹斀狻緼、基因的表達包括轉(zhuǎn)錄和翻譯兩個過程，圖中基因A表達的蛋白質(zhì)分子數(shù)量明顯多于基因B表達的蛋白質(zhì)分子，說明基因A表達的效率高于基因B，A正確；B、核基因的轉(zhuǎn)錄是以DNA的一條鏈為模板轉(zhuǎn)錄出RNA的過程，發(fā)生的場所為細(xì)胞核，翻譯是以mRNA為模板翻譯出具有氨基酸排列順序的多肽鏈，翻譯的場所發(fā)生在細(xì)胞質(zhì)中的核糖體，B正確；C、三種RNA（mRNA、rRNA、tRNA）都是以DNA中的一條鏈為模板轉(zhuǎn)錄而來的，C正確；D、反密碼子位于tRNA上，rRNA是構(gòu)成核糖體的成分，不含有反密碼子，D錯誤。故選ABC。8．（2021·河北·高考真題）許多抗腫瘤藥物通過干擾DNA合成及功能抑制腫瘤細(xì)胞增殖。下表為三種抗腫瘤藥物的主要作用機理。下列敘述正確的是（）藥物名稱作用機理羥基脲阻止脫氧核糖核苷酸的合成放線菌素D抑制DNA的模板功能阿糖胞苷抑制DNA聚合酶活性A．羥基脲處理后，腫瘤細(xì)胞中DNA復(fù)制和轉(zhuǎn)錄過程都出現(xiàn)原料匱乏B．放線菌素D處理后，腫瘤細(xì)胞中DNA復(fù)制和轉(zhuǎn)錄過程都受到抑制C．阿糖胞苷處理后，腫瘤細(xì)胞DNA復(fù)制過程中子鏈無法正常延伸D．將三種藥物精準(zhǔn)導(dǎo)入腫瘤細(xì)胞的技術(shù)可減弱它們對正常細(xì)胞的不利影響【答案】BCD【分析】根據(jù)表格中信息可知，羥基脲阻止脫氧核糖核苷酸的合成，從而影響DNA復(fù)制過程中原料的供應(yīng)；放線菌素D通過抑制DNA的模板功能，可以影響DNA復(fù)制和轉(zhuǎn)錄，因為DNA復(fù)制和轉(zhuǎn)錄均需要DNA模板；阿糖胞苷通過抑制DNA聚合酶活性而影響DNA復(fù)制過程?！驹斀狻緼、據(jù)分析可知，羥基脲阻止脫氧核糖核苷酸的合成，從而影響腫瘤細(xì)胞中DNA復(fù)制過程，而轉(zhuǎn)錄過程需要的原料是核糖核苷酸，不會受到羥基脲的影響，A錯誤；B、據(jù)分析可知，放線菌素D通過抑制DNA的模板功能，可以抑制DNA復(fù)制和轉(zhuǎn)錄，因為DNA復(fù)制和轉(zhuǎn)錄均需要DNA模板，B正確；C、阿糖胞苷抑制DNA聚合酶活性而影響DNA復(fù)制過程，DNA聚合酶活性受抑制后，會使腫瘤細(xì)胞DNA復(fù)制過程中子鏈無法正常延伸，C正確；D、將三種藥物精準(zhǔn)導(dǎo)入腫瘤細(xì)胞的技術(shù)可以抑制腫瘤細(xì)胞的增殖，由于三種藥物是精準(zhǔn)導(dǎo)入腫瘤細(xì)胞，因此，可以減弱它們對正常細(xì)胞的不利影響，D正確；故選BCD。三、綜合題9．（2021·遼寧·高考真題）水稻為二倍體雌雄同株植物，花為兩性花?，F(xiàn)有四個水稻淺綠葉突變體W、X、Y、Z，這些突變體的淺綠葉性狀均為單基因隱性突變（顯性基因突變?yōu)殡[性基因）導(dǎo)致。回答下列問題：（1）進行水稻雜交實驗時，應(yīng)首先除去__________未成熟花的全部__________，并套上紙袋。若將W與野生型純合綠葉水稻雜交，F(xiàn)1自交，F(xiàn)2的表現(xiàn)型及比例為__________。（2）為判斷這四個突變體所含的淺綠葉基因之間的位置關(guān)系，育種人員進行了雜交實驗，雜交組合及F1葉色見下表。實驗分組母本父本F1葉色第1組WX淺綠第2組WY綠第3組WZ綠第4組XY綠第5組XZ綠第6組YZ綠實驗結(jié)果表明，W的淺綠葉基因與突變體__________的淺綠葉基因?qū)儆诜堑任换颉檫M一步判斷X、Y、Z的淺綠葉基因是否在同一對染色體上，育種人員將第4、5、6三組實驗的F1自交，觀察并統(tǒng)計F2的表現(xiàn)型及比例。不考慮基因突變、染色體變異和互換，預(yù)測如下兩種情況將出現(xiàn)的結(jié)果：①若突變體X、Y、Z的淺綠葉基因均在同一對染色體上，結(jié)果為__________。②若突變體X、Y的淺綠葉基因在同一對染色體上，Z的淺綠葉基因在另外一對染色體上，結(jié)果為__________。（3）葉綠素a加氧酶的功能是催化葉綠素a轉(zhuǎn)化為葉綠素b。研究發(fā)現(xiàn)，突變體W的葉綠素a加氧酶基因OsCAO1某位點發(fā)生堿基對的替換，造成mRNA上對應(yīng)位點堿基發(fā)生改變，導(dǎo)致翻譯出的肽鏈變短。據(jù)此推測，與正常基因轉(zhuǎn)錄出的mRNA相比，突變基因轉(zhuǎn)錄出的mRNA中可能發(fā)生的變化是__________。【答案】（1）母本

雄蕊

綠葉：淺綠葉=3：1（2）Y、Z三組均為綠葉：淺綠葉=1：1第4組綠葉：淺綠葉=1：1；第5組和第6組綠葉：淺綠葉=9：7（3）終止密碼提前出現(xiàn)【分析】基因自由組合定律的實質(zhì)：位于非同源染色體上的非等位基因的分離或組合是互不干擾的；在減數(shù)分裂過程中，同源染色體上的等位基因彼此分離的同時，非同源染色體上的非等位基因自由組合。（1）水稻為雌雄同株兩性花，利用水稻進行雜交時，應(yīng)先除去母本未成熟花的全部雄蕊（防止自花受粉），并套袋，防止外來花粉干擾。若將淺綠葉W（隱性純合）與野生型純合綠葉水稻雜交，F(xiàn)1為雜合子，自交后代F2的表現(xiàn)型及比例為綠葉：淺綠葉=3：1。（2）分析表格：W、X、Y、Z均為單基因隱性突變形成的淺綠葉突變體，第1組W、X雜交，F(xiàn)1仍為淺綠葉，說明W和X為相同隱性基因控制；第2組W、Y雜交，第3組W、Z雜交，F(xiàn)1均表現(xiàn)綠葉，說明W的淺綠葉基因與Y、Z不是同一基因，即屬于非等位基因。設(shè)W（X）的淺綠葉基因為a，Y的淺綠葉基因為b，Z的淺綠葉基因為c，當(dāng)任何一對隱性基因純合時就表現(xiàn)為淺綠葉。①若突變體X、Y、Z的淺綠葉基因均在同一對染色體上，則第4組為X（aaBBCC）×Y（AAbbCC），F(xiàn)1基因型為AaBbCC，F(xiàn)1產(chǎn)生的配子為aBC、AbC，自交后代F2為1aaBBCC（淺綠葉）、1AAbbCC（淺綠葉）、2AaBbCC（綠葉），即綠葉：淺綠葉=1：1；同理第5組和第6組的結(jié)果也是綠葉：淺綠葉=1：1。②若突變體X、Y的淺綠葉基因在同一對染色體上，Z的淺綠葉基因在另外一對染色體上，則第4組為X（aaBBCC）×Y（AAbbCC），結(jié)果與上一小問X、Y、Z的淺綠葉基因均在同一對染色體上時相同，即綠葉：淺綠葉=1：1；第5組為X（aaBBCC）×Z（AABBcc），F(xiàn)1基因型為AaBBCc，F(xiàn)1產(chǎn)生配子時，A、a和C、c可以進行自由組合，產(chǎn)生4種配子，自交后代F2符合9：3：3：1，由于何一對隱性基因純合時就表現(xiàn)為淺綠葉，則F2的表現(xiàn)型為綠葉：淺綠葉=9：7；第6組為Y（AAbbCC）×Z（AABBcc），F(xiàn)1基因型為AABbCc，F(xiàn)1產(chǎn)生配子時，B、b和C、c可以進行自由組合，F(xiàn)2結(jié)果與第5組相同，即綠葉：淺綠葉=9：7。（3）分析題意可知，OsCAO1基因某位點發(fā)生堿基對的替換，造成mRNA上對應(yīng)位點堿基發(fā)生改變，有可能使終止密碼提前出現(xiàn)，導(dǎo)致翻譯出的肽鏈變短。10．（2021·北京·高考真題）近年來發(fā)現(xiàn)海藻糖6磷酸（T6P）是一種信號分子，在植物生長發(fā)育過程中起重要調(diào)節(jié)作用。研究者以豌豆為材料研究了T6P在種子發(fā)育過程中的作用。（1）豌豆葉肉細(xì)胞通過光合作用在__________中合成三碳糖，在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中轉(zhuǎn)化為蔗糖后運輸?shù)桨l(fā)育的種子中轉(zhuǎn)化為淀粉貯存。（2）細(xì)胞內(nèi)T6P的合成與轉(zhuǎn)化途徑如下：底物T6P海藻糖將P酶基因與啟動子U（啟動與之連接的基因僅在種子中表達）連接，獲得UP基因，導(dǎo)入野生型豌豆中獲得UP純合轉(zhuǎn)基因植株，預(yù)期UP植株種子中T6P含量比野生型植株__________，檢測結(jié)果證實了預(yù)期，同時發(fā)現(xiàn)UP植株種子中淀粉含量降低，表現(xiàn)為皺粒。用同樣方法獲得US純合轉(zhuǎn)基因植株，檢測發(fā)現(xiàn)植株種子中淀粉含量增加。（3）本實驗使用的啟動子U可以排除由于目的基因__________對種子發(fā)育產(chǎn)生的間接影響。（4）在進一步探討T6P對種子發(fā)育的調(diào)控機制時，發(fā)現(xiàn)UP植株種子中一種生長素合成酶基因R的轉(zhuǎn)錄降低，US植株種子中R基因轉(zhuǎn)錄升高。已知R基因功能缺失突變體r的種子皺縮，淀粉含量下降。據(jù)此提出假說：T6P通過促進R基因的表達促進種子中淀粉的積累。請從①~⑤選擇合適的基因與豌豆植株，進行轉(zhuǎn)基因?qū)嶒?，為上述假說提供兩個新的證據(jù)。寫出相應(yīng)組合并預(yù)期實驗結(jié)果________。①UR基因②US基因③野生型植株④UP植株⑤突變體r植株【答案】（1）葉綠體基質(zhì)（2）低（3