专题04 遗传的分子基础-2019年高考真题和模拟题分项汇编生物

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专题04  遗传的分子基础

1．（2019全国卷Ⅰ·2）用体外实验的方法可合成多肽链。已知苯丙氨酸的密码子是UUU，若要在体外合成同位素标记的多肽链，所需的材料组合是
①同位素标记的tRNA
②蛋白质合成所需的酶
③同位素标记的苯丙氨酸
④人工合成的多聚尿嘧啶核苷酸
⑤除去了DNA和mRNA的细胞裂解液
A．①②④
B．②③④
C．③④⑤
D．①③⑤
【答案】C
【解析】分析题干信息可知，合成多肽链的过程即翻译过程。翻译过程以mRNA为模板（mRNA上的密码子决定了氨基酸的种类），以氨基酸为原料，产物是多肽链，场所是核糖体。翻译的原料是氨基酸，要想让多肽链带上放射性标记，应该用同位素标记的氨基酸（苯丙氨酸）作为原料，而不是同位素标记的tRNA，①错误、③正确；合成蛋白质需要模板，由题知苯丙氨酸的密码子是UUU，因此可以用人工合成的多聚尿嘧啶核苷酸作模板，同时要除去细胞中原有核酸的干扰，④、⑤正确；除去了DNA和mRNA的细胞裂解液模拟了细胞中的真实环境，其中含有核糖体、催化多肽链合成的酶等，因此不需要再加入蛋白质合成所需的酶，故②错误。综上所述，ABD不符合题意，C符合题意。故选C。

2．（2019天津卷·1）用3H标记胸腺嘧啶后合成脱氧核苷酸，注入真核细胞，可用于研究
A．DNA复制的场所     
B．mRNA与核糖体的结合
C．分泌蛋白的运输        
D．细胞膜脂质的流动
【答案】A
【解析】DNA复制需要DNA模板、原料脱氧核苷酸、能量ATP和DNA聚合酶，A正确；mRNA与核糖体的结合，开始翻译mRNA上的密码子，需要tRNA运输氨基酸，不需要脱氧核苷酸，B错误；分泌蛋白的需要内质网的加工，形成囊泡运到高尔基体，加工、分类和包装，形成分泌小泡，运到细胞膜，胞吐出去，与脱氧核苷酸无关，C错误；细胞膜脂质的流动与物质跨膜运输有关，无需脱氧核苷酸，D错误。因此，本题答案选A。

3．（2019江苏卷·3）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DNA
B．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
【解析】T2噬菌体侵染细菌的实验步骤：分别用35S或32P标记噬菌体→噬菌体与大肠杆菌混合培养→噬菌体侵染未被标记的细菌→在搅拌器中搅拌，然后离心，检测上清液和沉淀物中的放射性物质；结论：DNA是遗传物质。N是蛋白质和DNA共有的元素，若用15N代替32P标记噬菌体的DNA，则其蛋白质也会被标记，A错误；噬菌体的蛋白质外壳是由噬菌体的DNA在大肠杆菌体内编码的，B错误；噬菌体的DNA合成的模板来自于噬菌体自身的DNA，而原料来自于大肠杆菌，C正确；该实验证明了噬菌体的遗传物质是DNA，D错误。

4．（2019浙江4月选考·20）为研究R型肺炎双球菌转化为S型肺炎双球菌的转化物质是DNA还是蛋白质，进行了肺炎双球菌体外转化实验，其基本过程如图所示：
下列叙述正确的是
A．甲组培养皿中只有S型菌落，推测加热不会破坏转化物质的活性
B．乙组培养皿中有R型及S型菌落，推测转化物质是蛋白质
C．丙组培养皿中只有R型菌落，推测转化物质是DNA
D．该实验能证明肺炎双球菌的主要遗传物质是DNA
【答案】C
【解析】艾弗里的肺炎双球菌体外转化实验中，将S型菌的DNA、蛋白质和荚膜等物质分离开，与R型菌混合培养，观察S型菌各个成分所起的作用。最后再S型菌的DNA与R型菌混合的培养基中发现了新的S型菌，证明了DNA是遗传物质。甲组中培养一段 时间后可发现有极少的R型菌转化成了S型菌，因此甲组培养皿中不仅有S型菌落也有R型菌落，A选项错误；乙组培养皿中加入了蛋白质酶，故在乙组的转化中已经排除了蛋白质的干扰，应当推测转化物质是DNA，B选项错误；丙组培养皿中加入了DNA酶，DNA被水解后R型菌便不发生转化，故可推测是DNA参与了R型菌的转化，C选项正确；该实验只能证明肺炎双球菌的遗传物质是DNA，无法证明还有其他的物质也可做遗传物质，D选项错误。

5．（2019浙江4月选考·22）下列关于遗传信息表达过程的叙述，正确的是
A．一个DNA分子转录一次，可形成一个或多个合成多肽链的模板
B．转录过程中，RNA聚合酶没有解开DNA双螺旋结构的功能
C．多个核糖体可结合在一个mRNA分子上共同合成一条多肽链
D．编码氨基酸的密码子由mRNA上3个相邻的脱氧核苷酸组成
【答案】A
【解析】遗传信息的表达主要包括复制、转录和翻译，基因控制蛋白质的合成包括转录和翻译两个过程，以DNA分子的一条链作为模板合成RNA，在真核细胞中主要在发生细胞核中。翻译是以mRNA为模板合成蛋白质的过程，场所为核糖体。一个DNA分子转录一次，形成的mRNA需要进行剪切加工，可能合成一条或多条模板链，A选项正确；转录过程中，RNA聚合酶兼具解旋功能故不需要DNA解旋酶参与转录，B选项错误；在转录过程中，mRNA上可附着多个核糖体进行翻译，得到数条相同的mRNA，而不是共同合成一条多肽链，C选项错误；mRNA由核糖核苷酸构成，不具有脱氧核苷酸，D选项错误。

6．（2019浙江4月选考·24）二倍体动物某个精原细胞形成精细胞过程中，依次形成四个不同时期的细胞，其染色体组数和同源染色体对数如图所示：
下列叙述正确的是
A．甲形成乙过程中，DNA复制前需合成rRNA和蛋白质
B．乙形成丙过程中，同源染色体分离，着丝粒不分裂
C．丙细胞中，性染色体只有一条X染色体或Y染色体
D．丙形成丁过程中，同源染色体分离导致染色体组数减半
【答案】A
【解析】根据题图分析可知，精原细胞形成精细胞的过程中，S期、减数第一次分裂的前、中、后期均满足甲乙两图中表示的2组染色体组和2N对同源染色体对数；图丙表示减数第二次分裂后期着丝粒断裂后，同源染色体消失，染色体组数暂时加倍的细胞；图丁则表示减数第二次分裂末期形成精细胞后，细胞中的染色体组数和同源染色体对数。DNA复制前需要合成rRNA参与氨基酸的运输，需要合成一些蛋白质，如DNA复制需要的酶等，A选项正确；乙形成丙过程中，同源染色体消失则必然伴随着丝粒的分裂，B选项错误；丙图表示图丙表示减数第二次分裂后期着丝粒断裂后，同源染色体消失，染色体组数暂时加倍的细胞，则性染色体应该是两条X染色体或两条Y染色体，C选项错误；丙形成丁的过程中，为减数第二次分裂，已经不存在同源染色体，是由于细胞分裂成两个而导致的染色体组数减半，D选项错误。

7．（2019浙江4月选考·25）在含有BrdU的培养液中进行DNA复制时，BrdU会取代胸苷掺入到新合成的链中，形成BrdU标记链。当用某种荧光染料对复制后的染色体进行染色，发现含半标记DNA（一条链被标记）的染色单体发出明亮荧光，含全标记DNA（两条链均被标记）的染色单体荧光被抑制（无明亮荧光）。若将一个细胞置于含BrdU的培养液中，培养到第三个细胞周期的中期进行染色并观察。下列推测错误的是
A．1/2的染色体荧光被抑制
B．1/4的染色单体发出明亮荧光
C．全部DNA分子被BrdU标记
D．3/4的DNA单链被BrdU标记
【答案】D
【解析】DNA的复制方式为半保留复制。根据题意分析，复制到第三个细胞周期的中期时，共有4个细胞，以第一代细胞中的某一条染色体为参照，含半标记DNA的染色单体共有2条，含全标记DNA的染色单体共有6条。根据题意可知，在第三个细胞周期中期时，含半标记DNA的染色单体分别在两个细胞中，故有两个细胞的两条染色单体荧光全被抑制，有两个细胞中的一条染色单体发出明亮荧光，一条染色单体荧光被抑制，故A、B选项正确；一个DNA分子中有两条脱氧核苷酸链，由于DNA为半保留复制，故不含BrdU标记的两条脱氧核苷酸链分别位于两个DNA分子中，新复制得到的脱氧核苷酸链必然含BrdU标记，故所有DNA分子都被BrdU标记，C选项正确；以第一代细胞中的某一条染色体为参照，在第三个细胞周期中期时一共有16条DNA单链，含BrdU标记的有14条，故有的DNA单链被BrdU标记，D选项错误。

8．（2019·天津市联考）反义RNA是指与mRNA或其他RNA互补的小分子RNA，当其与特定基因的mRNA互补结合时，可阻断该基因的mRNA的表达。研究发现抑癌基因的一个邻近基因能指导合成反义RNA，其作用机理如图。下列有关叙述错误的是
A．将该反义RNA导入正常细胞，可能导致正常细胞癌变
B．反义RNA不能与DNA互补结合，故不能用其制作DNA探针
C．能够抑制该反义RNA形成的药物有助于预防癌症的发生
D．该反义RNA能与抑癌基因转录的mRNA的碱基序列互补
【答案】B
【解析】分析题图：图示为反义RNA阻断基因表达的机理图，抑癌基因的一个邻近基因能指导合成反义RNA，该反义RNA能与抑癌基因表达产生的mRNA结合形成杂交RNA，进而阻断相应蛋白质的合成。将该反义RNA导入正常细胞，可导致抑癌基因不能正常表达生成相应蛋白质，不能阻止细胞不正常分裂，因此可能导致正常细胞癌变，A正确；反义RNA能与DNA中一条单链互补配对，因此也可以用其制作DNA探针，B错误；由A选项可知，反义RNA的形成能导致正常细胞癌变，故能够抑制该反义RNA形成的药物有助于预防癌症的发生，C正确；由图可知，该反义RNA能与抑癌基因转录的mRNA的碱基序列互补形成杂交双链RNA，D正确。

9．（2019·湖南省衡阳市三模）“无细胞蛋白质合成系统”是以外源DNA或mRNA为模板，人工添加所需原料和能源物质以细胞提取物为条件合成蛋白质的体外基因表达系统。下列叙述正确的是
A．人工添加的原料中应包含脱氧核苷酸
B．该系统具备完成转录和翻译的能力
C．为保证编码目标蛋白的数量应适当添加DNA酶
D．该系统的蛋白质合成过程不遵循碱基互补配对
【答案】B
【解析】体外基因表达系统包含转录和翻译过程，而转录的过程需要核糖核苷酸为原料，翻译的过程需要氨基酸为原料，整个过程不需要脱氧核苷酸为原料，A错误；该系统能合成蛋白质，而蛋白质的合成包括转录和翻译两个过程，因此其具备完成转录和翻译的能力，B正确；为保证编码目标蛋白的mRNA数量应适当添加RNA聚合酶，如果添加了DNA酶，则会导致模板DNA被水解而破坏，C错误；蛋白质合成过程，是信使RNA和转运RNA进行碱基互补配对，D错误。

10．（2019·湖北省黄冈市模拟）某些情况下，细胞中携带丙氨酸的tRNA上反密码子中某个碱基改变，对丙氨酸的携带和转运不产生影响。下列说法正确的是
A．tRNA的合成需要RNA复制酶的参与
B．细胞分化的结果是造成tRNA的种类和数量发生改变
C．碱基改变后该tRNA仍能正常携带丙氨酸，但合成的蛋白质的功能可能发生改变
D．tRNA上结合氨基酸的位点在反密码子上
【答案】C
【解析】tRNA是通过转录形成的，需要RNA聚合酶的参与，A错误；细胞分化的结果是造成mRNA的种类和数量以及蛋白质的种类和数量发生改变，不同细胞中转运氨基酸的tRNA的种类是相同的，B错误；碱基改变后该tRNA能识别的密码子发生改变，虽然仍能正常携带丙氨酸，但合成的蛋白质的结构和功能可能发生改变，C正确；反密码子是位于tRNA上的与密码子互补的三个碱基，tRNA上结合氨基酸的位点在反密码子外，D错误。故选C。

11．（2019·陕西省教学质量检测）基因在转录形成mRNA时，有时会形成难以分离的DNA—RNA杂交区段，称为R环结构，这种结构会影响DNA复制、转录和基因的稳定性。以下说法正确的是
A．细胞DNA复制和转录的场所在细胞核中
B．mRNA难以从DNA上分离可能是这种DNA片段的模板链与mRNA之间形成的氢键比例较高
C．是否出现R环结构可作为是否发生复制的判断依据
D．DNA—RNA杂交区段最多存在5种核苷酸
【答案】B
【解析】细胞DNA复制和转录的场所主要在细胞核中，线粒体和叶绿体中也可发生，A错误；mRNA难以从DNA上分离可能是这种DNA片段的模板链与mRNA之间形成的氢键比例较高，即G—C碱基对形成比例较多有关，B正确；正常基因转录时也会形成DNA—RNA杂交区段，因此，是否出现R环结构不可作为是否发生复制的判断依据，C错误；DNA—RNA杂交区段最多存在8种核苷酸，因为DNA中最多可存在4种脱氧核苷酸，RNA中最多可存在4种核糖核苷酸，D错误；因此，本题答案选B。

12．（2019·陕西名校联盟联考）逆转录病毒A的侵染会导致大肠杆菌死亡。某生物兴趣小组利用该病毒和T2噬菌体两种病毒进行相关转化实验，实验操作及结果如下表所示。下列叙述错误的是
A．通过①②组对比能说明DNA是遗传物质
B．通过③④组对比不能说明RNA是遗传物质
C．③组RNA逆转录合成DNA需消耗脱氧核苷酸
D．①③组大肠杆菌进行相应处理后会出现死亡现象
【答案】B
【解析】①②组从噬菌体中分离DNA和蛋白质分别注射到大肠杆菌体内，通过①②两组对比能说明DNA是遗传物质，A正确；③④两组分别注射RNA+逆转录酶和其他蛋白+逆转录酶，通过③④两组对比能说明RNA是遗传物质，B错误；③组RNA通过逆转录形成DNA需要消耗脱氧核糖核苷酸，C正确；①③组都在大肠杆菌细胞中检测到了病毒，说明两种病毒可在大肠杆菌体内增殖，故进行相应处理后会死亡，D正确。

13．（2019·山东省潍坊市二模）基因转录出的初始RNA，要经过加工才能与核糖体结合发挥作用：初始RNA经不同方式 的剪切可被加工成翻译不同蛋白质的mRNA；某些初始RNA的剪切过程需要非蛋白质类的酶参与。而且大多数真核细胞mRNA只在个体发育的某一阶段合成，发挥完作用后以不同的速度被降解。下列相关叙述错误的是
A．一个基因可参与生物体多个性状的控制
B．催化某些初始RNA剪切过程的酶是通过转录过程合成的
C．初始RNA的剪切、加工在是核糖体内完成的
D．mRNA的合成与降解是细胞分化的基础，可促进个体发育
【答案】C
【解析】据题意可知，初始RNA经不同方式的剪切可被加工成翻译不同蛋白质的mRNA，因此一个基因可能控制生物体的多种性状，A正确；酶的化学本质是蛋白质或RNA，而题中说“某些剪切过程不需要蛋白质类的酶参与”，则这些mRNA的剪切由RNA催化完成，这些作为酶的RNA通过转录过程合成的，B正确； 转录过程主要发生在细胞核内，因此RNA在细胞核内合成，则其剪切、加工也应在细胞核内完成，C错误； 据题意可知，大多数真核细胞mRNA只在个体发育的某一阶段合成，不同的mRNA合成后以不同的速度被降解，说明mRNA的产生与降解是细胞分化的基础，可促进个体发育，D正确。故选C。

14．（2019·北京市西城区二模）真核细胞部分蛋白质需在内质网中进行加工。研究发现，错误折叠的蛋白质会通过与内质网中的伴侣蛋白结合而被“扣留”在内质网中，直到正确折叠（如图所示）。下列叙述不正确的是
A．错误折叠的蛋白作为信号调控伴侣蛋白基因表达
B．转录因子和伴侣蛋白mRNA通过核孔进出细胞核
C．伴侣蛋白能使错误折叠的蛋白空间结构发生改变
D．蛋白质A和伴侣蛋白由细胞核中同一基因编码
【答案】D
【解析】分泌蛋白合成与分泌过程：核糖体合成蛋白质→内质网进行粗加工→内质网“出芽”形成囊泡→高尔基体进行再加工形成成熟的蛋白质→高尔基体“出芽”形成囊泡→细胞膜，整个过程还需要线粒体提供能量。识图分析可知，图中错误折叠的蛋白使内质网膜上的受体活化，进而促进转录因子的形成，转录因子形成后通过核孔进入细胞核调控伴侣基因的表达过程；内质网中错误折叠的蛋白形成后，与内质网中的伴侣蛋白结合而被“扣留”在内质网中，在伴侣蛋白的影响下形成正确折叠的蛋白。根据以上分析可知，错误折叠的蛋白作为信号激活内质网膜上的受体，形成转录因子进入细胞核内调控伴侣蛋白基因的表达，A正确；识图分析可知，转录因子和伴侣蛋白mRNA通过核孔进出细胞核，B正确；错误折叠的蛋白与内质网中的伴侣蛋白结合而被“扣留”在内质网中，在伴侣蛋白作用下能使错误折叠的蛋白空间结构发生改变形成正确折叠的蛋白，C正确；蛋白质A和伴侣蛋白属于不同的蛋白质，因此由细胞核中不同的基因编码，D错误。

15．（2019·河北省唐山市模拟）心肌细胞不能增殖，ARC基因在心肌细胞中特异性表达，抑制其细胞凋亡，以维持正常数量。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等，以达到清除它们的目的（如下图）。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：
（1）过程①的原料是________，催化该过程的酶是________。过程②的场所是________。
（2）若某HRCR中含有n个碱基，则其中有________个磷酸二酯键。链状小RNA越短越容易被HRCR吸附，这是因为其碱基数目少，特异性________，更容易与HRCR结合。与ARC基因相比，核酸杂交分子1中特有的碱基对是________。
（3）缺血、缺氧时，某些基因过度表达产生过多的miR-223，会导致过程②因________的缺失而受阻，最终导致心力衰竭。
（4）科研人员认为，HRCR有望成为减缓心力衰竭的新药物，其依据是_________________________。
【答案】（1）核糖核苷酸    RNA聚合酶    核糖体   
（2）n    弱    A—U   
（3）模板   
（4）HRCR与miR-223碱基互补配对，导致ARC基因的表达增加，抑制心肌细胞的凋亡   
【解析】根据题意和图示分析可知：图中①表示转录形成mRNA、②表示翻译过程，其中mRNA可与miR-223结合形成核酸杂交分子1， miR-223可与HRCR结合形成核酸杂交分子2。（1）过程①形成mRNA，称为转录，催化该过程的酶是RNA聚合酶，原料是核糖核苷酸，过程②表示翻译，翻译过程的场所是核糖体。（2）HRCR为单链环状RNA分子，其中所含磷酸二酯键数目与氢键数目相同，因此若某HRCR中含有n个碱基，则其中有n个磷酸二酯键。链状小RNA越短越容易被HRCR吸附，这是因为其碱基数目少，特异性弱，更容易与HRCR结合。与ARC基因(碱基配对方式为A—T、C—G)相比，核酸杂交分子1 (碱基配对方式为A—U、T—A、C—G )中所有的碱基对是A—U。（3）缺血、缺氧时，某些基因过度表达产生过多的miR-223， miR-223与mRNA结合形成核酸杂交分子1，导致过程②因模板的缺失而受阻，最终导致心力衰竭。（4）科研人员认为， HRCR有望成为减缓心力衰竭的新药物，其依据是HRCR与miR-223碱基互补配对，导致ARC基因的表达增加，抑制心肌细胞的凋亡。


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