1、集训3遗传物质的分子基础及应用1今年有3位科学家因为对生物钟的研究成果获得诺贝尔奖，他们发现period基因所表达的PER蛋白浓度会随着昼夜交替，呈现与地球自转一致的规律性的24小时周期变化。第二个被发现的控制生物钟的基因“timeless”负责编码TIM蛋白；TIM蛋白的功能是结合PER蛋白，把它们带进细胞核内调节period基因的表达。(1)从材料中推测，TIM蛋白与PER蛋白共同调节period 基因表达过程中的_环节。(2)在果蝇的细胞内，当PER基因指导合成的PER蛋白过多时，会抑制PER基因的表达，导致PER蛋白的合成减缓、甚至停止；而如果细胞中的PER蛋白较少，其合成速度就会加快
2、。这一调节机制是_调节。(3)以上信息表明，基因与基因、基因与_、基因与环境之间存在着复杂的相互作用，这种相互作用形成了一个错综复杂的网络，精细地调节着生物的性状。(4)含羞草的叶子在白天张开，在夜晚闭合，欲探究含羞草这一生物节律现象是否受到环境因素光照周期变化的影响，请写出实验设计思路。_。解析(1)根据题干中“TIM蛋白的功能是结合PER蛋白，把它们带进细胞核内调节period基因的表达”所以二者应是调节period基因表达过程中的转录环节；(2)根据“当PER基因指导合成的PER蛋白过多时，会抑制PER基因的表达，导致PER蛋白的合成减缓、甚至停止；而如果细胞中的PER蛋白较少，其合成速
3、度就会加快”这一信息说明这一调节机制是负反馈调节；(3)根据题干中period基因表达PER蛋白、基因“timeless”编码TIM蛋白、TIM蛋白结合PER蛋白，进入细胞核内调节period基因的表达可以表明基因与基因、基因与基因产物、基因与环境之间存在着复杂的相互作用，这种相互作用形成了一个错综复杂的网络，精细地调节着生物的性状；(4)本实验要“探究含羞草的叶子在白天张开，在夜晚闭合现象是否受到环境因素光照周期变化的影响”这一问题，设计的关键是对照实验的设计，实验组在自然光照周期下进行，对照组要在黑暗或持续光照环境下进行，通过对比达到探究的目的。答案(1)转录(2)(负)反馈(3)基因产物
4、(4)取若干长势相同的含羞草盆栽平均分成两组，一组置于若干个自然光照周期下，一组置于黑暗(或持续光照环境)中相同时间，观察两组含羞草叶子的开闭情况。或：取若干长势相同的含羞草盆栽，观察其在若干个自然光照周期下叶子的开闭规律，然后置于黑暗(或持续光照环境)中相同时间，观察其叶子开闭情况。2(2018江苏卷)长链非编码RNA(lncRNA)是长度大于200个碱基，具有多种调控功能的一类RNA分子。如图表示细胞中lncRNA的产生及发挥调控功能的几种方式，请回答下列问题：(1)细胞核内各种RNA的合成都以_为原料，催化该反应的酶是_。(2)转录产生的RNA中，提供信息指导氨基酸分子合成多肽链的是_，
5、此过程中还需要的RNA有_。(3)lncRNA前体加工成熟后，有的与核内_(图示)中的DNA结合，有的能穿过_(图示)与细胞质中的蛋白质或RNA分子结合，发挥相应的调控作用。(4)研究发现，人体感染细菌时，造血干细胞核内产生的一种lncRNA，通过与相应DNA片段结合，调控造血干细胞的_，增加血液中单核细胞、中性粒细胞等吞噬细胞的数量。该调控过程的主要生理意义是_。解析(1)合成RNA的原料是四种游离的核糖核苷酸，RNA合成过程需要RNA聚合酶的催化。(2)多肽链的合成过程中以mRNA(信使RNA)为模板，tRNA运输相应的氨基酸，在核糖体(主要成分是rRNA和蛋白质)上完成。(3)据图分析，
6、lncRNA前体加工成熟后，有的与核内染色质中的DNA结合，有的能穿过核孔进入细胞质中。(4)血液中单核细胞、中性粒细胞等吞噬细胞都来源于造血干细胞，故可推出lncRNA与相应DNA片段结合可调控造血干细胞的分化，血液中的这些吞噬细胞都参与免疫过程，所以该调控过程可以增强人体的免疫抵御能力。答案(1)四种核糖核苷酸RNA聚合酶(2)mRNA(信使RNA)tRNA和rRNA(转运RNA和核糖体RNA)(3)染色质核孔(4)分化增强人体的免疫抵御能力3科学研究表明，在细胞周期中，染色体的两条姐妹染色单体之间可能发生部分交换。某同学为了能够在显微镜下观察到有丝分裂染色单体部分交换这一现象，搜集获得如
7、下资料并展开了研究：A将细胞置于含有BrdU的某种培养基中培养，细胞能不断增殖。当DNA复制时，BrdU可替代胸腺嘧啶脱氧核苷酸掺入到DNA的子链中。B由于掺入BrdU的情况不同，经特殊染色后，着色的深浅也不同；在染色单体中，若DNA只有一条单链掺有BrdU，则着色深；若DNA的两条单链都掺有BrdU，使DNA双链螺旋程度降低，则着色浅。C将处于不同细胞周期的中期细胞进行常规制片，经特殊染色后，在显微镜下可观察每条染色体的姐妹染色单体的着色情况。根据上述资料回答问题：(1)若观察到置于含有BrdU的该种培养基中培养的细胞中所有染色体上的两条姐妹染色单体着色深，则该细胞正处于有丝分裂第_个细胞周
8、期的中期。(2)显微镜下有丝分裂第二个细胞周期的中期细胞可观察到_。(3)若要观察有丝分裂中姐妹染色单体是否发生交换，应选择第几个细胞周期进行观察？请描述发生交换时观察到的现象。_。解析(1)若细胞中的所有染色体上的两条姐妹染色单体着色深，说明在染色单体中的DNA都只有一条单链掺有BrdU，所以该细胞正处于第一个细胞周期的中期。(2)若细胞正处于第二个细胞周期的中期，则细胞内的所有染色体中，一条染色单体的DNA分子只有一条单链含有BrdU，另一条染色单体的DNA分子的两条单链都含有BrdU。因此显微镜下可观察到有丝分裂第二个细胞周期的中期细胞中的所有染色体上的两条姐妹染色单体一条着色深、一条着
9、色浅。(3)由于在第一个细胞周期的中期，细胞中所有染色体上的两条姐妹染色单体着色深，无法辨别出染色体的两条姐妹染色单体之间是否发生部分交换。第二个细胞周期的中期的细胞中所有染色体上的两条姐妹染色单体一条着色深、一条着色浅。因此若要观察有丝分裂中姐妹染色单体是否发生交换，应选择处于第二个细胞周期中期的细胞进行观察。如果在显微镜下观察到染色体上着色深的染色单体中含有着色浅的染色单体片段，着色浅的染色单体中含有着色深的染色单体片段，则说明染色体的两条姐妹染色单体之间可能发生部分交换。答案(1)一(2)细胞中的所有染色体上的两条姐妹染色单体一条着色深，一条着色浅(3)二染色体上着色深的染色单体中含有着
10、色浅的染色单体片段，着色浅的染色单体中含有着色深的染色单体片段4图分别表示人体细胞中发生的3种生物大分子的合成过程。请回答下列问题：(1)过程发生的主要时期是_和_。(2)过程发生的场所是_，消耗的有机物是_，链形成后通过_进入到细胞质中与核糖体结合。(3)已知过程的链中鸟嘌呤与尿嘧啶之和占碱基总数的54%，链及其模板链对应区段的碱基中鸟嘌呤分别占30%、20%，则与链对应的DNA区段中腺嘌呤所占的碱基比例为_。(4)图中y是某种tRNA，它由_(“三个”或“多个”)核糖核苷酸组成。其中CAA称为_，一种y可以转运_种氨基酸。解析(1)过程表示DNA的复制，发生在有丝分裂的间期和减数第一次分裂
11、前的间期。(2)过程表示转录，发生的主要场所是细胞核，线粒体中也能发生转录，转录的原料是4种游离的核糖核苷酸，需要消耗能量，合成的RNA通过核孔进入到细胞质中。(3)链为mRNA，已知mRNA中GU54%，其中G30%，则U24%，模板链中CmRNA中的G30%，AmRNA中U24%，已知模板链中G20%，则模板链中T130%24%20%26%，即模板链中AT占该链碱基的50%，根据碱基互补配对原则，双链中AT占双链碱基的比例也是50%，所以AT25%。(4)tRNA是由多个核糖核苷酸组成，其上的三个碱基称为一个反密码子。一种tRNA只能转运一种氨基酸。答案(1)有丝分裂的间期减数第一次分裂前
12、的间期(2)细胞核、线粒体ATP、核糖核苷酸核孔(3)25%(4)多个反密码子一5miRNA是真核细胞中一类不编码蛋白质的短序列RNA，其主要功能是调控其他基因的表达，在细胞分化、凋亡、个体发育和疾病发生等方面起着重要作用。研究发现，Bcl2是一个抗凋亡基因，其编码的蛋白质有抑制细胞凋亡的作用，该基因的表达受MIR15a基因控制合成的miRNA调控，如图所示。请分析回答下列问题：(1)A过程是_，需要_的催化。(2)B过程中能与发生碱基互补配对的是_，物质是指_。(3)据图分析可知，miRNA调控Bcl2基因表达的机理是_。(4)若MIR15a基因缺失，则细胞发生癌变的可能性_(填“上升”“不
13、变”或“下降”)，理由是_。解析(1)A过程是转录，需要RNA聚合酶的催化。(2)B过程表示翻译，mRNA与tRNA(反密码子)发生碱基互补配对；物质表示翻译形成的多肽链。(3)MIR15a基因控制合成的miRNA，可与Bcl2基因转录生成的mRNA发生碱基互补配对形成双链，阻断翻译过程。(4)若MIR15a基因缺失，则细胞发生癌变的可能性上升，理由是MIR15a基因缺失，无法合成miRNA，无法调控Bcl2基因的表达，使Bcl2基因表达产物增加，抑制细胞凋亡，细胞癌变的可能性增加。答案(1)转录RNA聚合酶(2)tRNA(或反密码子)多肽(或多肽链)(3)miRNA能与Bcl2基因转录生成的
14、mRNA发生碱基互补配对，形成双链，阻断翻译过程(4)上升MIR15a基因缺失，无法合成miRNA，无法调控Bcl2基因的表达，使Bcl2基因表达产物增加，抑制细胞凋亡，细胞癌变的可能性增加6下图甲、乙表示两种不同类型的生物基因的表达过程，回答下列问题：(1)图甲表示_(填“原核”或“真核”)细胞中基因的表达过程，在DNARNA杂交区域中DNA中的碱基A应与RNA中的碱基_配对。(2)图甲所示细胞由于_，所以转录、翻译同时发生在同一空间内，参与翻译的RNA分子有_。(3)图乙所示细胞的基因转录形成的mRNA需要通过_才能进入细胞质。翻译时一条mRNA可以结合多个核糖体，一般来说每个核糖体合成的
15、多肽长度_(填“相同”或“不同”)，每个核糖体完成翻译所需的时间_(填“相同”或“不同”)。图乙中核糖体移动的方向是_(填“ab”或“ba”)。(4)图甲、乙两种生物共有的细胞器是_；图中所示的遗传信息的流动方向都是_。解析(1)由图可知，图甲中转录、翻译过程发生在同一场所内，可表示原核细胞内的基因表达过程。在DNARNA杂交区域中，DNA链上的碱基A与RNA链上碱基U配对。(2)原核细胞由于没有核膜围成的细胞核，所以基因的表达可以在同一空间内进行。翻译时需要mRNA、tRNA、rRNA三种RNA的参与。(3)真核细胞内的基因在细胞核中转录形成mRNA，需通过核孔进入细胞质进行翻译。多个核糖体
16、以同一条mRNA链进行翻译时，每个核糖体翻译所需的时间相同，合成的多肽也相同。由ab核糖体上的肽链越来越长，说明核糖体由ab运动。(4)真核、原核生物唯一共有的细胞器是核糖体，图中表示基因的表达，遗传信息的流动方向都是DNAmRNA蛋白质。答案(1)原核U(2)没有核膜包被的细胞核mRNA、tRNA、rRNA(3)核孔相同相同ab(4)核糖体DNAmRNA蛋白质7蛋白质折叠是将肽链折叠形成特殊的形状，使蛋白质呈现出特定功能的过程，不正确折叠的蛋白质会对细胞产生破坏性的影响。细胞拥有一套完整的折叠助手“工厂”，这种折叠助手就是分子伴侣，图甲是触发因子(TF)的分子伴侣的工作过程。研究表明，在合成
17、的起始阶段，核糖体可以预防多肽链进行折叠缠绕；在翻译的过程中，触发因子(TF)可以结合至核糖体和延长的多肽链上，保证延长中的多肽链不要过早折叠以保证蛋白质折叠的高效性。请回答下列问题：(1)蛋白质折叠的主要目的是使蛋白质具有一定的_，从而呈现出特定功能。(2)由图甲可知，触发因子(TF)在抑制初生多肽链过早折叠的功能上与核糖体是_(填“协同”或“拮抗”)作用。(3)图乙所示过程主要发生在哪类细胞中？_，理由是_。(4)基因H、N编码各自蛋白质前3个氨基酸的DNA序列如图丙所示，起始密码子均为AUG。若基因H的箭头所指碱基对GC突变为AT，其对应密码子的变化是_。(5)下列有关说法正确的有_(多
18、选)。A图丙中基因H所发生的变化属于基因突变BDNA片段中GC碱基对含量高，则热稳定性高CDNA、酶、激素的合成都需要模板D图丙中基因N转录以a链为模板(6)若人体不同组织细胞的相同DNA进行图乙的转录过程，则启用的起始点_(填“都相同”“都不同”或“不完全相同”)，其原因是_。解析(1)蛋白质折叠的主要目的是形成一定的空间结构，有利于实现其功能。(2)由图甲可知，TF与核糖体的功能类似，均能抑制初生多肽链过早折叠，两者为协同作用。(3)图乙所示为基因的转录和翻译同时进行，主要发生在原核细胞中，因为原核细胞中无细胞核，两者可同时进行。(4)由起始密码子为AUG可知，基因H以b链为模板合成mRN
19、A，故原mRNA中的碱基序列为AUGGUCUCC。若基因H的箭头所指碱基对GC突变为AT，得到的mRNA中的碱基序列为AUGAUCUCC，即对应的密码子由GUC变为AUC。(5)图丙中基因H的碱基发生替换，属于基因突变；GC之间形成三个氢键，AT之间形成两个氢键，因此DNA片段中GC碱基对含量高，则热稳定性高；只有蛋白质类激素在合成时需要模板，其他激素的合成不需要模板；由起始密码子为AUG可知，基因N的模板链是a链，基因H的模板链是b链。(6)在不同组织细胞中基因进行选择性表达，产物不完全相同，所以转录过程中启用的起始点不完全相同。答案(1)空间结构(2)协同(3)原核细胞图中转录和翻译是同时进行的(4)由GUC变为AUC(5)ABD(6)不完全相同不同组织细胞中基因进行选择性表达