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基因表达与性状的关系(20分钟70分)一、选择题(共8小题,每小题5分,共40分)1.科技日报报道,科学家发现一种动物能否被驯化并和人类很好相处,取决于这种动物的“驯化基因”。在生物体中,基因控制性状表现的主要途径是()A.RNA蛋白质(性状) B.DNA蛋白质(性状)C.RNADNA蛋白质(性状)D.DNARNA蛋白质(性状)【解析】选D。DNARNA蛋白质是细胞生物基因控制性状表现的主要途径;只有少数以RNA为遗传物质的生物以RNADNARNA蛋白质或RNA蛋白质为控制性状表现的途径;DNA蛋白质(性状)只在离体实验中发现,还没有在生物体内发现。2.蒜黄和韭黄是在缺乏光照的环境下培育的蔬菜,对形成这种现象的最好解释是()A.环境因素限制了有关基因的表达B.两种均为基因碱基序列的改变C.叶子中缺乏形成叶绿素的基因D.黑暗中植物不进行光合作用 【解析】选A。蒜黄与韭黄的形成是由于缺乏光照,叶绿素不能合成,不是遗传物质发生改变引起的。3.果蝇是遗传学实验中常用的材料之一。如图表示果蝇某一条染色体上的几个基因,下列有关叙述正确的是()A.由图可知,基因是DNA上任意一个片段B.朱红眼基因和深红眼基因是一对等位基因C.图中所示的各个基因是同时并由同一个细胞完成表达的D.基因与性状之间并非是简单的线性关系,基因表达是一个受多种因素影响的复杂过程【解析】选D。基因通常是有遗传效应的DNA片段,而不是任意片段,A错误;等位基因是位于同源染色体上控制相对性状的基因,朱红眼基因和深红眼基因位于同一条染色体上,不属于等位基因,B错误;个体的基因在个体发育的不同时期、不同细胞中选择性表达,C错误;基因的表达受内部因素和外界因素的共同影响,D正确。4.如图为基因与性状的关系示意图,据图判断错误的是()A.一种基因可以影响和控制多种性状B.多种基因可以影响和控制一种性状C.所有基因都能控制表现出相应的性状D.图中的产物可以是酶、激素或者抗体等【解析】选C。由题图可知,性状a、b、c、d受同一种基因产物影响,说明一种基因可以影响和控制多种性状,A正确;性状e受三种基因产物影响,表明多种基因可以影响和控制一种性状,B正确;生物的性状除了受基因控制外,还受环境条件的影响,并非所有基因都能控制表现出相应的性状,C错误;多数酶、有些激素和抗体是蛋白质,可以是基因表达的产物,D正确。5.如图为基因的作用与性状的表现流程示意图。请据图分析,下列有关叙述不正确的是()A.过程是转录,形成RNAB.过程中只需要mRNA、氨基酸、核糖体、酶、ATP即可完成C.基因控制性状的两条途径均涉及转录和翻译过程D.rRNA的合成与核仁有关【解析】选B。过程是转录,以DNA的一条链为模板合成RNA,A项正确;过程还需要tRNA识别、搬运特定的氨基酸,B项错误;基因控制性状的两条途径均涉及蛋白质的合成,涉及转录和翻译过程,C项正确;rRNA的合成与核仁有关,D项正确。6.下列有关基因与性状的叙述,正确的是()A.生物体中一个基因决定一种性状,一种性状由一个基因决定B.血红蛋白基因中有一个碱基对发生改变,血红蛋白结构一定发生改变C.生物的性状由基因决定,同时受环境影响,二者共同对生物的性状起作用D.囊性纤维化说明基因通过控制酶的合成控制代谢过程,进而控制生物性状【解析】选C。生物体中,一个基因可能决定多种性状,一种性状可能由多个基因决定,A错误;由于密码子的简并性(多个密码子编码同一种氨基酸),控制人的血红蛋白的基因中有一个碱基对发生改变,血红蛋白的结构不一定发生改变,B错误;生物的性状由基因决定,还受环境条件的影响,是基因和环境共同作用的结果,C正确;囊性纤维化说明基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物的性状,D错误。7.如图为脉孢霉体内精氨酸的合成途径示意图,从图中能得出的是()A.一种物质的合成只受一个基因的控制B.基因可通过控制酶的合成来控制代谢C.若基因不表达,则基因和也不表达D.若基因不存在,则瓜氨酸仍可合成精氨酰琥珀酸【解析】选B。基因可通过控制酶的合成来控制代谢过程,从而控制生物的性状。由题图可知,精氨酸的合成需要酶的参与,而它们分别受基因的控制,A项错误;基因具有一定的独立性,基因不表达时,基因可能表达,只是无法合成精氨酸,C项错误;若基因不存在,酶不能合成,则瓜氨酸精氨酰琥珀酸的途径不能进行,D项错误。8.近来研究发现,小鼠体内的HMGIC基因与肥胖直接相关,具有HMGIC基因缺陷的实验鼠与作为对照的小鼠,吃同样多的高脂肪食物,一段时间后,对照组的小鼠变得十分肥胖,而具有HMGIC基因缺陷的实验鼠体重仍然保持正常,据此判断下列说法正确的是()A.此项研究表明肥胖与基因有关,与环境无关B.HMGIC基因是通过控制酶的合成来控制代谢,进而控制生物的性状C.小鼠的胖和瘦是一对相对性状D.体重正常的小鼠HMGIC基因一定正常【解析】选C。此项研究表明肥胖不仅与HMGIC基因有关,而且与环境(吃较多的高脂肪食物)也有关,A错误;该实验没有证明HMGIC基因是通过控制相关酶的合成来控制代谢,进而控制生物的性状,B错误;相对性状是同种生物同一性状的不同表现类型,所以小鼠的胖和瘦是一对相对性状,C正确;体重正常的小鼠HMGIC基因可能不正常,D错误。二、非选择题(共2小题,共30分)9.(12分)1970年,科学家发现了致癌的RNA病毒。该病毒感染人体细胞后,将其基因组整合到人的基因组中,从而诱发人的细胞癌变。回答下列问题:(1)RNA病毒进入人体细胞后,以自身的RNA为模板,通过_酶,合成DNA片段。在此过程中,存在的碱基互补配对方式有_,其原料为宿主细胞提供的_。(2)若将同一人体胰岛B细胞和浆细胞的全部的mRNA分别提取出来,通过相关的酶反应分别获得多段DNA单链,通过碱基测序发现两份DNA单链的序列_(填“相同”“不同”或“不完全相同”); 说明人体胰岛B细胞和浆细胞的基因表达具有_。【解析】(1)以RNA为模板合成DNA的过程为逆转录过程,需要逆转录酶的催化,原料是宿主细胞提供的脱氧核苷酸;该过程遵循碱基互补配对原则,具体为A-T、U-A、C-G、G-C。(2)同一人体不同的细胞中含有的基因是相同的,但是基因是选择性表达的,所以将胰岛B细胞和浆细胞的全部的mRNA分别提取出来,通过相关的酶反应分别获得多段DNA单链,检测的结果是这些DNA单链的序列不完全相同。答案:(1)逆转录 A-T、U-A、C-G、G-C4种脱氧核苷酸(2)不完全相同选择性10.(18分)豌豆的圆粒和皱粒是由等位基因R、r控制的相对性状,当R基因插入一段外来DNA片段时就成为r基因。豌豆种子圆粒性状的产生机制如图所示。据图回答相关问题:(1)a过程被称为_,需要用到的酶为_,与DNA复制相比,a过程特有的碱基互补配对方式是_。(2)b过程发生的场所是_,所需要的原料是_,它是通过_转运到核糖体中。若淀粉分支酶含有350个氨基酸,则过程b最多会有_种tRNA参与。(3)已知蔗糖甜度比淀粉高,所以新鲜豌豆选择_(填“圆粒”或“皱粒”)的口味更佳。图示过程体现了基因通过_,进而控制生物性状。【解析】(1)a过程是由基因R形成单链RNA的过程,所以表示的是转录,用到的是RNA聚合酶。与DNA复制相比,此过程特有的碱基互补配对方式是A-U。(2)b过程是由mRNA形成淀粉分支酶即蛋白质的过程,即翻译,发生在核糖体上,该过程所需要的原料是氨基酸,运载氨基酸的工具是tRNA。如果淀粉分支酶含有350个氨基酸,则过程b最多会有61种tRNA参与,因为tRNA最多有61种。(3)由图可知圆粒是因为淀粉吸水而涨大的,已知蔗糖甜度比淀粉高,所以新鲜豌豆选择皱粒的会更甜。图示过程体现的是基因通过控制酶的合成来控制代谢过程,进而控制生物性状。答案:(1)转录RNA聚合酶A-U(2)核糖体氨基酸tRNA61(3)皱粒控制酶的合成来控制代谢过程(10分钟30分)1.(6分)SPL蛋白是植物中广泛存在的一类调控基因转录的分子。不同植物的SPL蛋白结构不同,但均有一个大约由80个氨基酸构成的结构相同的功能区,可识别并结合到某些基因的特定区域。SPL基因最初是从植物花序cDNA(由mRNA逆转录形成)文库中得到的。下列相关叙述正确的是()A.SPL是80个氨基酸构成的蛋白质B.SPL可催化特定基因的翻译过程C.SPL基因能在花序细胞中表达D.SPL在不同植物中功能差异较大【解析】选C。由题意知,不同植物的 SPL 蛋白结构不同,SPL 蛋白有大约 80 个氨基酸构成的功能区,所以该蛋白的氨基酸会多于80个,A错误;SPL 可识别并结合到某些基因的特定区域,可见其可催化特定基因的转录,B错误;SPL 基因最初是从植物花序的 mRNA 逆转录得到的,本身 SPL是一种蛋白质,说明 SPL 基因能在花序细胞中表达,C正确;SPL在不同植物中功能类似,D错误。2.(6分)MicroRNA(miRNA)是一类由内源基因编码的长度约为22个核苷酸的非编码单链RNA分子,某miRNA能使W基因控制的蛋白质(W蛋白)合成过程提前终止。如图是某真核细胞内该miRNA形成及发挥作用的过程示意图。下列叙述不正确的是()A.图中转录过程需要的原料是四种核糖核苷酸B.图中核糖体移动的方向是从左至右C.miRNA与W基因mRNA结合过程发生了A与T之间的配对D.miRNA主要在W基因表达过程的翻译阶段发挥作用【解析】选C。图中转录的产物是RNA,RNA的基本组成单位是四种核糖核苷酸,A正确;根据题干信息可知,该miRNA能使W基因控制的蛋白质合成过程提前终止,结合图中信息可知,miRNA蛋白质复合物在核糖体右侧发挥作用,故核糖体移动的方向是从左至右,B正确;miRNA与W基因mRNA结合遵循碱基互补配对原则,即A与U、C与G配对,C错误;由题图信息可知,该miRNA与蛋白质结合形成的miRNA蛋白质复合物直接与W基因的mRNA结合,从而使翻译过程终止,D正确。【实验探究】3.(18分)人体细胞中的P21基因控制合成的P21蛋白可通过调控细胞周期来抑制细胞的恶性增殖。科研人员发现,与P21基因启动子区某段DNA序列互补的RNA分子(saRNA)对P21基因的表达有影响,并对此进行了研究。(1)P21基因的启动子区有_酶的识别与结合位点,此酶可催化相邻两个核苷酸分子的_之间形成化学键。(2)脂质体是磷脂分散于水中时形成的具有_层分子结构的球形囊泡,可与细胞膜融合,将物质送入细胞内部。研究人员将包裹了人工合成的saRNA的脂质体转入人胆囊癌细胞中,同时设置对照,对照组将包裹了_的脂质体转入同种细胞。一段时间后,检测P21基因的mRNA生成量及胆囊癌细胞的存活率,结果如图所示。图示说明_。(3)研究发现,P21基因启动子区合成的RNA能募集一种蛋白至此区域抑制转录过程,当saRNA转入细胞后,经处理并活化,活化的saRNA能与上述RNA结合,使转录过程的抑制作用_,从而影响P21基因的表达,由此为癌症的治疗提供了新的思路和方法。【解析】(1)启动子是RNA聚合酶识别与结合的位点,RNA聚合酶能催化相邻两个核苷酸分子的核糖和磷酸之间形成磷酸二酯键。(2)由脂质体可与细胞膜融合判断其应为具有双层磷脂分子的球形囊泡。saRNA是与P21基因启动子区某段DNA序列互补的RNA分子,它可能会增强P21基因的转录,从而影响P21基因的表达。实验设计需要遵循对照原则,实验组将包裹了人工合成的saRNA的脂质体转入人胆囊癌细胞中,则对照组应将包裹了与saRNA序列不同的RNA分子的脂质体转入同种细胞中,排除无关变量对实验的影响,一段时间后,检测P21基因的mRNA生成量及胆囊癌细胞的存活率,根据实验结果可知,saRNA可增强P21基因的表达且使癌细胞存活率降低。(3)P21基因启动子区合成的RNA能募集一种蛋白至此区域抑制转录过程,而活化的saRNA能与这种RNA结合,从而使转录过程的抑制作用减弱,进而影响P21基因的表达。答案:(1)RNA聚合核糖与磷酸(2)双与saRNA序列不同的RNA分子saRNA可增强P21基因的表达且使癌细胞存活率降低(3)减弱- 8 -
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