資源簡(jiǎn)介

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解析高考生物新情境
通過“DNA鑒定技術(shù)”，破解遺傳類題目的應(yīng)用問題
“核心價(jià)值”命題“金線”(為什么考) “知能素養(yǎng)”命題“銀線”(考什么)
(1)DNA指紋技術(shù)在教材必修1、必修2中都有所提及，可用于親子鑒定、偵查犯罪等方面。 (2)通過構(gòu)建思維模型浸潤(rùn)“生命觀念”“社會(huì)責(zé)任”等學(xué)科核心素養(yǎng)。培養(yǎng)學(xué)生知識(shí)遷移、發(fā)散思維和解答實(shí)際新情境問題的能力。 在高考中，DNA指紋技術(shù)常與人類遺傳病、電泳圖譜等知識(shí)結(jié)合考查。由于該技術(shù)涉及DNA的結(jié)構(gòu)和復(fù)制、基因、遺傳信息、限制酶、PCR技術(shù)、電泳等知識(shí)，逐漸成為了高考命題的熱點(diǎn)。 (1)熟知DNA指紋技術(shù)的概念、原理、特點(diǎn)和應(yīng)用。 (2)學(xué)會(huì)分析DNA指紋圖譜。 (3)構(gòu)建“破解DNA指紋技術(shù)類題目”的思維模型。
探究路徑(一)　DNA指紋技術(shù)的應(yīng)用
[見識(shí)新情境]
DNA指紋技術(shù)最早應(yīng)用在一樁移民案中。
1985年，一個(gè)從加納移民到英國(guó)的家庭中最小的兒子返回加納探親，當(dāng)他回到英國(guó)后，海關(guān)發(fā)現(xiàn)他的護(hù)照被涂改了，因此認(rèn)定這個(gè)孩子是“冒牌貨”。警方邀請(qǐng)英國(guó)某大學(xué)的生物學(xué)家對(duì)這個(gè)孩子進(jìn)行DNA指紋鑒別，結(jié)果證實(shí)，從遺傳特征看，這個(gè)孩子是這家兒子的可能性是99.997%。這一結(jié)果促成了這一家人的團(tuán)聚。
由于DNA指紋的高度特異性和穩(wěn)定性，世界各國(guó)目前已經(jīng)在罪犯確認(rèn)、血緣鑒定、確定遇難者身份等方面廣泛使用這項(xiàng)技術(shù)。
[追根于教材]
1．DNA分子的結(jié)構(gòu)
(1)DNA分子由兩條長(zhǎng)鏈按____________方式盤旋成______結(jié)構(gòu)。
(2)DNA分子外側(cè)________________交替連接，構(gòu)成基本骨架。
(3)DNA分子兩條鏈中的堿基通過______連接成堿基對(duì)，遵循______________原則。
提示：(1)反向平行　雙螺旋　(2)脫氧核糖和磷酸　(3)氫鍵　堿基互補(bǔ)配對(duì)
2．DNA分子的特性
(1)特定的空間結(jié)構(gòu)及特殊的堿基配對(duì)原則，構(gòu)成了DNA分子的_______性。
(2)_________________的千變?nèi)f化，構(gòu)成了DNA分子中遺傳信息的多樣性。
(3)堿基的_____________________，構(gòu)成了DNA分子中遺傳信息的特異性。
提示：(1)穩(wěn)定　(2)堿基排列順序　(3)特定排列順序
3．為什么用DNA作親子鑒定，而不用RNA
提示：對(duì)于細(xì)胞生物來說，基因在DNA上，而不在RNA上，且DNA分子具有特異性。
4．現(xiàn)在已知除了同卵雙生的雙胞胎外，每個(gè)人的DNA都是獨(dú)一無二的，就好像指紋一樣，為什么？
提示：DNA分子具有多樣性和特異性。
5．查閱資料回答，除了上述資料中提到的DNA指紋技術(shù)的應(yīng)用以外，該項(xiàng)技術(shù)還有什么應(yīng)用？
提示：除法學(xué)應(yīng)用外，還有醫(yī)學(xué)如病毒檢測(cè)、疾病診斷、性別鑒定等，農(nóng)業(yè)如遺傳育種、食品檢測(cè)等，只要是與生物有關(guān)的方面，都可以應(yīng)用DNA指紋技術(shù)。
探究路徑(二)　DNA指紋技術(shù)的工作原理
[見識(shí)新情境]
DNA指紋技術(shù)的工作原理如下：
(1)提取DNA：將送檢的各種生物學(xué)檢樣(如毛發(fā)、血痕、人體組織等)所含的DNA提取出來。
(2)切割DNA：將提取出來的分子量較大的長(zhǎng)鏈DNA，用特定的限制酶切割成許多長(zhǎng)度不同的小片段。
(3)電泳分離：用凝膠電泳儀，對(duì)完全酶切后的DNA片段進(jìn)行電泳，各酶切片段就會(huì)按其長(zhǎng)度大小在電場(chǎng)中進(jìn)行分離。
(4)變性：先用堿性溶液使凝膠板中分離開的雙鏈DNA片段變性為單鏈片段，然后將凝膠板夾在尼龍膜中，使這些單鏈DNA片段印潰、轉(zhuǎn)移并永久性地固定在尼龍膜上。
(5)DNA分子雜交：讓放射性DNA探針與尼龍膜上的單鏈DNA片段進(jìn)行分子雜交。
(6)放射顯影：用放射性膠片與尼龍膜疊放，尼龍膜上的放射性探針便會(huì)發(fā)出X射線使膠片曝光，從而使雜交有探針的長(zhǎng)度不同的DNA片段位置顯影在膠片上。
這樣的特征DNA片段條狀圖譜，便是DNA指紋(如圖)。
[追根于教材]
1．“DNA指紋”是指什么？
提示：DNA中的堿基序列。
2．DNA探針實(shí)際是一種已知堿基序列的DNA片段。用DNA探針尋找基因所依據(jù)的原理是什么？
提示：堿基互補(bǔ)配對(duì)原則。
3．用DNA指紋技術(shù)作親子鑒定時(shí)，孩子的DNA指紋圖譜中的條帶，一半與其生母相吻合，另一半與其生父相吻合，原因是什么？
提示：孩子的每一對(duì)同源染色體中的兩條染色體，必定一條來自母方，一條來自父方。
4．提取某小孩和其母親以及三位男性的DNA，進(jìn)行DNA指紋鑒定，部分結(jié)果如圖所示，則該小孩的生物學(xué)父親是_______(填字母)。
提示：B
5．分析如圖1所示家族遺傳系譜圖，回答下列有關(guān)問題：
Ⅱ-7再次懷孕并生育一胎兒。對(duì)該家族部分成員的有關(guān)DNA用_______酶進(jìn)行切割，分離結(jié)果如圖2所示，由此DNA指紋圖譜分析，該胎兒_____(填“患有”或“不患有”)甲病，原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
提示：限制　患有　由圖可知，Ⅰ-1、Ⅱ-4、Ⅱ-7都患甲病，特有片段是C、Ⅰ片段，而胎兒也有，所以胎兒也患甲病
【歸納建模】
1．DNA指紋概念的理解
(1)人類基因組DNA中貯存著可供正常生存和遺傳的信息。
(2)DNA中核苷酸的排列方式叫作序列，DNA序列中存在三種類型：?jiǎn)慰截愋蛄小⒅械瘸潭戎貜?fù)序列和高度重復(fù)序列。
(3)在高度重復(fù)序列中存在重復(fù)序列單元的“核心序列”，把核心序列串聯(lián)起來作為分子探針，與不同個(gè)體的DNA進(jìn)行分子雜交，就會(huì)呈現(xiàn)出各自特有的雜交圖譜，它們與人的指紋一樣，具有專一性和特征性，因人而異，被稱為“DNA指紋”。
2．DNA指紋技術(shù)的特點(diǎn)
(1)特異性：不同的個(gè)體或群體有不同的DNA指紋圖譜。同卵雙胞胎的DNA指紋圖譜完全相同。
(2)穩(wěn)定性：同一個(gè)體無病變的不同組織，產(chǎn)生的DNA指紋圖譜完全一致。
(3)多位點(diǎn)性：DNA指紋區(qū)中絕大多數(shù)區(qū)帶是獨(dú)立遺傳的，因此一個(gè)DNA指紋能同時(shí)檢測(cè)基因組中數(shù)十個(gè)位點(diǎn)的變異性。
(4)遺傳性：DNA指紋圖譜中的區(qū)帶是可以遺傳的，DNA指紋區(qū)帶遵循孟德爾遺傳方式，DNA指紋圖譜中幾乎每一條帶紋都能在其雙親的圖譜中找到，若不能找到則是基因突變的結(jié)果。
3．DNA指紋圖譜中條帶的識(shí)別
圖譜中位置、寬度、長(zhǎng)短相同的條帶，代表相同的遺傳信息。
【類題訓(xùn)練】
1．下列關(guān)于DNA指紋技術(shù)的敘述正確的是(　 )
A．應(yīng)用DNA指紋技術(shù)首先需用合適的DNA酶將待檢測(cè)的樣品DNA切成片段
B．切除的DNA片段可以用差速離心法進(jìn)行分離
C．該技術(shù)利用了DNA分子的特異性
D．通過檢測(cè)線粒體DNA可以鑒定父子關(guān)系
解析：選C　應(yīng)用DNA指紋技術(shù)首先需用合適的限制酶將待檢測(cè)的樣品DNA切成片段，A錯(cuò)誤；切除的DNA片段可以用電泳法進(jìn)行分離，B錯(cuò)誤；該技術(shù)利用了DNA分子的特異性，C正確；因?yàn)榫€粒體來自母方，所以通過檢測(cè)線粒體DNA可以鑒定母子關(guān)系，D錯(cuò)誤。
2．如圖是一對(duì)夫婦和三個(gè)子女的部分DNA指紋圖譜，下列分析錯(cuò)誤的是(　 )
A．基因Ⅰ和基因Ⅱ可能位于一條染色體上
B．基因Ⅱ與基因Ⅳ可能位于一條染色體上
C．基因Ⅲ可能位于X染色體上
D．基因Ⅴ不可能位于Y染色體上
解析：選A　基因Ⅰ和基因Ⅱ，在三個(gè)子女體內(nèi)并不同時(shí)存在，所以基因Ⅰ和基因Ⅱ不可能位于同一條染色體上，A錯(cuò)誤。
3．STR是DNA分子上以2～6個(gè)核苷酸為單元重復(fù)排列而成的片段，單元的重復(fù)次數(shù)在不同個(gè)體間存在差異。現(xiàn)已篩選出一系列不同位點(diǎn)的STR用作親子鑒定，如7號(hào)染色體有一個(gè)STR位點(diǎn)以“GATA”為單元，重復(fù)7～17次；X染色體有一個(gè)STR位點(diǎn)以“ATAG”為單元，重復(fù)11～15次。某女性7號(hào)染色體和X染色體DNA的上述STR位點(diǎn)如圖所示。下列敘述錯(cuò)誤的是(　 )
A．篩選出用于親子鑒定的STR應(yīng)具有不易發(fā)生變異的特點(diǎn)
B．為保證親子鑒定的準(zhǔn)確率，應(yīng)選擇足夠數(shù)量不同位點(diǎn)的STR進(jìn)行檢測(cè)
C．有絲分裂時(shí)，圖中(GATA)8和(GATA)14分別分配到兩個(gè)子細(xì)胞
D．該女性的兒子X染色體含有圖中(ATAG)13的概率是1/2
解析：選C　由于單元的重復(fù)次數(shù)在不同個(gè)體間存在差異，即具有特異性，因此可用于親子鑒定。篩選出的用于親子鑒定的STR一定要具有特異性和穩(wěn)定性，A正確；選擇足夠數(shù)量不同位點(diǎn)的STR進(jìn)行檢測(cè)，可提高個(gè)體的特異性，進(jìn)而保證親子鑒定的準(zhǔn)確性，B正確；有絲分裂形成的子細(xì)胞的遺傳物質(zhì)和親代細(xì)胞完全相同，所以每個(gè)子細(xì)胞均含有(GATA)8和(GATA)14，C錯(cuò)誤；該女性只能遺傳一條X染色體給其兒子，所以該女性的兒子X染色體含有圖中(ATAG)13的概率是1/2，D正確。
4．依據(jù)如圖所示的信息，回答下列問題。
(1)若在活細(xì)胞內(nèi)發(fā)生圖中“加熱變性”的結(jié)果，必需有_________酶的參與。
(2)假設(shè)一模板鏈中含N個(gè)腺嘌呤脫氧核苷酸，通過上述操作能得到______種長(zhǎng)度不同的脫氧核苷酸鏈。
(3)所得到的各種長(zhǎng)度不同的脫氧核苷酸鏈之所以能通過電泳而發(fā)生分離，主要是依據(jù)它們的________差異。
(4)若用上述測(cè)序方法讀出堿基G的位置，則必須加入帶標(biāo)記的____________________類似物。
(5)采用上述鏈終止法測(cè)定某一雙鏈DNA中的全部堿基排序，你認(rèn)為至少要按圖中所示模式操作______次。
答案：(1)解旋　(2)N　(3)分子量　(4)鳥嘌呤脫氧核苷酸　(5)3
[應(yīng)用、創(chuàng)新考法增分訓(xùn)練]
題組一　縱覽探索歷程，培養(yǎng)科學(xué)思維
1．將含有R型肺炎鏈球菌的培養(yǎng)液加入試管甲，將加熱殺死的S型肺炎鏈球菌破碎后得到細(xì)胞提取物放入試管乙，并在試管乙中加入一定量的RNA酶；將試管甲、乙中的液體混合得到試管丙。下列關(guān)于該實(shí)驗(yàn)的分析，正確的是(　 )
A．加熱殺死的S型肺炎鏈球菌中蛋白質(zhì)和核酸均失去功能
B．試管乙中加入RNA酶的目的是催化轉(zhuǎn)錄過程合成mRNA
C．此實(shí)驗(yàn)并不能證明何種物質(zhì)是S型肺炎鏈球菌的遺傳物質(zhì)
D．試管甲、乙混合后，試管丙中S型肺炎鏈球菌的數(shù)量多于R型
解析：選C　加熱殺死的S型肺炎鏈球菌中蛋白質(zhì)變性失活，失去功能，核酸變性后在一定溫度條件下可復(fù)性，A錯(cuò)誤；試管乙中加入RNA酶的目的是水解RNA，B錯(cuò)誤；此實(shí)驗(yàn)由于沒有把蛋白質(zhì)、莢膜多糖、DNA等物質(zhì)分開，故并不能證明何種物質(zhì)是S型肺炎鏈球菌的遺傳物質(zhì)，C正確；試管甲、乙混合后，試管丙中有一部分R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化成S型細(xì)菌，但轉(zhuǎn)化率較低，故S型肺炎鏈球菌的數(shù)量少于R型，D錯(cuò)誤。
2．科學(xué)家建立了一個(gè)蛋白質(zhì)體外合成體系(含有人工合成的多聚尿嘧啶核苷酸、除去了DNA和mRNA的細(xì)胞提取液)。在盛有該合成體系的四支試管中分別加入苯丙氨酸、絲氨酸、酪氨酸和半胱氨酸后，發(fā)現(xiàn)只有加入苯丙氨酸的試管中出現(xiàn)了多肽鏈。下列敘述錯(cuò)誤的是(　 )
A．合成體系中多聚尿嘧啶核苷酸為翻譯的模板
B．合成體系中的細(xì)胞提取液含有核糖體
C．反密碼子為UUU的tRNA可攜帶苯丙氨酸
D．試管中出現(xiàn)的多肽鏈為多聚苯丙氨酸
解析：選C　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，所以在人工合成體系中多聚尿嘧啶核苷酸為翻譯的模板，A正確；翻譯需要核糖體的參與，所以人工合成體系中的細(xì)胞提取液含有核糖體，才能進(jìn)行翻譯過程，B正確；該實(shí)驗(yàn)以多聚尿嘧啶核苷酸為翻譯的模板，則密碼子為UUU……，在加入苯丙氨酸的試管中出現(xiàn)多肽鏈，證明反密碼子為AAA的tRNA可攜帶苯丙氨酸，C錯(cuò)誤；只有加入苯丙氨酸的試管中出現(xiàn)了多肽鏈，因此，該實(shí)驗(yàn)說明以多聚尿嘧啶核苷酸序列為模板合成的多肽鏈為多聚苯丙氨酸，D正確。
3．(2022·濰坊二模)自然選擇有3種類型：①穩(wěn)定選擇，把種群中極端變異個(gè)體淘汰，保留中間類型；②分裂選擇，把種群中極端變異個(gè)體按照不同方向保留，淘汰中間個(gè)體；③單向選擇，在群體中保存趨于某一極端變異個(gè)體，淘汰另一極端變異個(gè)體。3種自然選擇類型建模如圖Ⅰ～Ⅲ，下列相關(guān)說法錯(cuò)誤的是(　 )
A．進(jìn)化過程中生存環(huán)境最穩(wěn)定的可能是Ⅰ
B．Ⅱ中的自然選擇是不定向的，可能形成兩個(gè)物種
C．三種自然選擇類型都會(huì)導(dǎo)致種群基因頻率發(fā)生改變
D．鐮狀細(xì)胞貧血雜合個(gè)體對(duì)瘧疾的感染率比正常人低屬于單向選擇
解析：選B　Ⅰ屬于穩(wěn)定選擇，因此進(jìn)化過程中生存環(huán)境最穩(wěn)定的可能是Ⅰ，A正確；根據(jù)圖Ⅱ可知，自然選擇是定向的，B錯(cuò)誤；自然選擇可以使基因頻率發(fā)生定向改變，因此三種自然選擇類型都會(huì)導(dǎo)致種群基因頻率發(fā)生改變，C正確；根據(jù)題干“單向選擇，在群體中保存趨于某一極端變異個(gè)體，淘汰另一極端變異個(gè)體”可知，鐮狀細(xì)胞貧血雜合個(gè)體對(duì)瘧疾的感染率比正常人低屬于單向選擇，D正確。
4．(2022·唐山一模)關(guān)于合成DNA的原料——脫氧核糖核苷酸的來源，科學(xué)家曾提出三種假說：①細(xì)胞內(nèi)自主合成、②從培養(yǎng)基中攝取、③二者都有。為驗(yàn)證三種假說，設(shè)計(jì)如下實(shí)驗(yàn)：將大腸桿菌在15N標(biāo)記的脫氧核糖核苷酸培養(yǎng)基中培養(yǎng)一代的時(shí)間，然后利用密度梯度離心分離提取的DNA，記錄離心后試管中DNA的位置。圖1～3表示DNA在離心管中的可能位置。下列敘述正確的是(　 )
A．若支持觀點(diǎn)①，則實(shí)驗(yàn)結(jié)果為圖3
B．若支持觀點(diǎn)②，則實(shí)驗(yàn)結(jié)果為圖2
C．若支持觀點(diǎn)③，則實(shí)驗(yàn)結(jié)果為圖1
D．大腸桿菌的DNA復(fù)制不遵循半保留復(fù)制原則
解析：選A　將大腸桿菌在15N標(biāo)記的脫氧核糖核苷酸培養(yǎng)基中培養(yǎng)一代的時(shí)間，然后利用密度梯度離心分離提取的DNA，若合成DNA的原料是細(xì)胞內(nèi)自主合成，則合成的DNA沒有15N標(biāo)記，離心后DNA均為14N，位于頂部，對(duì)應(yīng)圖3；若合成DNA的原料是從培養(yǎng)基中攝取，則得到的兩個(gè)子代DNA分子是一條含15N，一條含14N，離心后位于中部，對(duì)應(yīng)圖1；若合成DNA的原料既可以細(xì)胞內(nèi)自主合成，也可以從培養(yǎng)基中攝取，則合成的DNA的兩條鏈一條含14N，另一條含14N和15N，離心后位于中部和頂部之間，對(duì)應(yīng)圖2，A正確，B、C錯(cuò)誤。無論原核生物還是真核生物，DNA復(fù)制的方式都是半保留復(fù)制，D錯(cuò)誤。
題組二　關(guān)注人體健康，體現(xiàn)責(zé)任擔(dān)當(dāng)
5．(2022·南通模擬)如圖表示NAT10蛋白介導(dǎo)的mRNA乙酰化修飾參與癌癥進(jìn)展的機(jī)制，下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是(　 )
A．過程②中的mRNA乙酰化修飾，可以提高mRNA的穩(wěn)定性
B．過程③發(fā)生在游離的核糖體上且需要相關(guān)酶和ATP的參與
C．發(fā)生轉(zhuǎn)移的胃癌患者體內(nèi)，NAT10蛋白和COL5A1蛋白水平均較高
D．靶向干預(yù)NAT10蛋白介導(dǎo)的mRNA乙酰化修飾，可抑制癌細(xì)胞擴(kuò)散
解析：選B　據(jù)題圖分析可知，圖中過程②中COL5A1基因轉(zhuǎn)錄形成的mRNA被乙酰化修飾，修飾的mRNA不易被降解，可以提高mRNA的穩(wěn)定性，A正確；圖中過程③為COL5A1蛋白的合成過程，該蛋白合成后需要分泌出細(xì)胞，分泌蛋白的合成場(chǎng)所是內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的核糖體，B錯(cuò)誤；由圖可知，在NAT10蛋白介導(dǎo)下，被乙酰化修飾的COL5A1基因轉(zhuǎn)錄形成的mRNA可以指導(dǎo)COL5A1蛋白的合成，而未被修飾的COL5A1基因轉(zhuǎn)錄形成的mRNA會(huì)被降解，而且COL5A1蛋白促進(jìn)了胃癌細(xì)胞的轉(zhuǎn)移，因此發(fā)生轉(zhuǎn)移的胃癌患者體內(nèi)，NAT10蛋白和COL5A1蛋白水平均較高，C正確；靶向干預(yù)NAT10蛋白介導(dǎo)的mRNA乙酰化修飾，將會(huì)減少COL5A1蛋白的合成，同時(shí)利于COL5A1基因轉(zhuǎn)錄形成的mRNA的降解，可抑制癌細(xì)胞擴(kuò)散，D正確。
6.(2022·濟(jì)寧模擬)α-地中海貧血(簡(jiǎn)稱α-地貧)是由血紅蛋白中的α-珠蛋白合成異常引起的溶血性疾病。研究顯示每條16號(hào)染色體上有2個(gè)α-珠蛋白基因(如圖)，α-珠蛋白基因的個(gè)數(shù)與表型的關(guān)系如下表。下列敘述正確的是(　 )
α-珠蛋白基 因數(shù)量/個(gè) 4 3 2 1 0
表型 正常 輕型α-地貧 中型α-地貧 重型α- 地貧 胎兒期死亡
A．α-珠蛋白基因缺失屬于基因突變
B．一對(duì)輕型α-地貧的夫婦所生子女為重型α-地貧的概率是1/4
C．若一對(duì)夫婦均為中型α-地貧患者則其后代表型可能有2種
D．一對(duì)中型α-地貧夫婦后代有重型患者，則該夫婦基因在染色體上的分布相同
解析：選C　α-珠蛋白基因缺失屬于染色體上的基因片段丟失，屬于染色體變異，A錯(cuò)誤；輕型α-地貧有3個(gè)α-珠蛋白基因，因此其16號(hào)染色體其中一條正常，另一條上只有1個(gè)α-珠蛋白基因，這對(duì)夫婦產(chǎn)生的配子都有兩種類型：只含1個(gè)α-珠蛋白基因和含2個(gè)α-珠蛋白基因，且比例是1∶1，他們的子女的α-珠蛋白基因數(shù)量是2個(gè)、3個(gè)、4個(gè)，因此為重型α-地貧的概率為0，B錯(cuò)誤；若一對(duì)夫婦均為中型α-地貧患者，當(dāng)這對(duì)夫婦的α-珠蛋白基因都只位于1條染色體上時(shí)，他們的子女的α-珠蛋白基因數(shù)量是2個(gè)(表現(xiàn)為中型α-地貧)、4個(gè)(正常)、0個(gè)(胎兒期死亡)，這樣產(chǎn)生的后代表型可能為2種，C正確；當(dāng)該對(duì)中型α-地貧夫婦中的一方的2個(gè)α-珠蛋白基因只位于1條染色體上，另一方的2個(gè)α-珠蛋白基因分別位于2條染色體上時(shí)，后代可存在重型患者，這種情況下該夫婦基因在染色體上的分布不同，D錯(cuò)誤。
題組三　引入科普情境，增長(zhǎng)知識(shí)見識(shí)
7．(2022·廣東高考)λ噬菌體的線性雙鏈DNA兩端各有一段單鏈序列。這種噬菌體在侵染大腸桿菌后其DNA會(huì)自連環(huán)化(如圖所示)，該線性分子兩端能夠相連的主要原因是(　 )
A．單鏈序列脫氧核苷酸數(shù)量相等
B．分子骨架同為脫氧核糖與磷酸
C．單鏈序列的堿基能夠互補(bǔ)配對(duì)
D．自連環(huán)化后兩條單鏈方向相同
解析：選C　單鏈序列脫氧核苷酸數(shù)量相等和分子骨架同為脫氧核糖與磷酸都不是該線性DNA分子兩端能夠相連的原因，A、B錯(cuò)誤；據(jù)圖可知，單鏈序列的堿基能夠互補(bǔ)配對(duì)，這是該線性DNA分子兩端能夠相連的主要原因，C正確；該線性DNA分子自連環(huán)化后兩條單鏈方向相反，D錯(cuò)誤。
8．(2022·桃城區(qū)一模)科學(xué)家在研究和鑒定一些動(dòng)物谷胱甘肽過氧化酶的作用時(shí)發(fā)現(xiàn)了硒代半胱氨酸(非必需氨基酸)，并提出硒代半胱氨酸由密碼子UGA編碼，其結(jié)構(gòu)和半胱氨酸類似，只是其中的硫原子被硒取代。最初，人們僅把UGA視為多肽合成的終止密碼子，現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)它在某些情況下也可以編碼硒代半胱氨酸。下列敘述正確的是(　 )
A．硒代半胱氨酸的出現(xiàn)使運(yùn)載氨基酸的tRNA種類發(fā)生改變，tRNA的密碼子中含有ACU堿基序列
B．正常情況下每個(gè)基因均含有終止密碼子
C．多肽鏈中若含有1個(gè)硒代半胱氨酸，則其直接模板中可能含有兩個(gè)UGA序列
D．反密碼子與密碼子的配對(duì)方式由tRNA上結(jié)合的氨基酸決定
解析：選C　正常情況下，三種終止密碼子不編碼氨基酸，tRNA的種類是61種，現(xiàn)在有一種終止密碼子(UGA)編碼硒代半胱氨酸，則tRNA的種類變?yōu)?2種。根據(jù)密碼子與反密碼子堿基互補(bǔ)配對(duì)，編碼硒代半胱氨酸的密碼子是UGA，則tRNA中的反密碼子是ACU，A錯(cuò)誤；密碼子位于mRNA上，正常情況下每個(gè)基因轉(zhuǎn)錄出的mRNA均含有終止密碼子，B錯(cuò)誤；翻譯的直接模板為mRNA，編碼硒代半胱氨酸需要UGA序列，若該mRNA的終止密碼子為UGA，則該多肽鏈的直接模板中可能含有兩個(gè)UGA序列，C正確；反密碼子與密碼子按堿基互補(bǔ)配對(duì)原則進(jìn)行配對(duì)，與tRNA上結(jié)合的氨基酸無關(guān)，D錯(cuò)誤。
9．(2022·天心區(qū)模擬)微小核糖核酸(microRNA)是一類長(zhǎng)約22個(gè)核苷酸的非編碼RNA，廣泛存在于各種生物中。microRNA通過與靶基因的mRNA結(jié)合阻斷蛋白編碼基因的表達(dá)，且microRNA與結(jié)直腸癌等腸道疾病關(guān)系密切。下列敘述正確的是(　 )
A．microRNA能與mRNA結(jié)合，前者上有反密碼子，后者上有密碼子
B．microRNA 可能會(huì)抑制腸道細(xì)胞內(nèi)原癌基因或抑癌基因的表達(dá)
C．microRNA可在轉(zhuǎn)錄水平上對(duì)蛋白編碼基因的表達(dá)進(jìn)行調(diào)節(jié)
D．microRNA和靶基因mRNA通過磷酸二酯鍵結(jié)合形成局部雙鏈
解析：選B　反密碼子只存在于tRNA上，A錯(cuò)誤；microRNA通過與靶基因的mRNA結(jié)合阻斷蛋白編碼基因的表達(dá)，且與結(jié)直腸癌等腸道疾病關(guān)系密切，說明microRNA可能會(huì)抑制腸道細(xì)胞內(nèi)原癌基因或抑癌基因的表達(dá)，B正確；microRNA能與靶mRNA結(jié)合，而mRNA是翻譯的模板，因此其可在翻譯水平上對(duì)蛋白編碼基因的表達(dá)進(jìn)行調(diào)節(jié)，C錯(cuò)誤；microRNA和靶基因mRNA通過氫鍵結(jié)合形成局部雙鏈，D錯(cuò)誤。
題組四　關(guān)注生產(chǎn)生活，分析解決問題
10．中國(guó)首創(chuàng)的人造麥類新作物八倍體小黑麥，由于具有品質(zhì)佳、抗逆性強(qiáng)和抗病害等特點(diǎn)，在生產(chǎn)上有廣闊的應(yīng)用前景。其培育過程如圖所示(其中A、B、D、R分別代表不同物種的一個(gè)染色體組)。下列有關(guān)敘述正確的是(　 )
A．將小黑麥的花粉粒進(jìn)行花藥離體培養(yǎng)得到的四倍體高度不育
B．圖中秋水仙素抑制了雜種一細(xì)胞分裂過程中著絲粒的分裂
C．普通小麥與黑麥雜交產(chǎn)生了后代，說明二者間不存在生殖隔離
D．雜種一的部分細(xì)胞染色體組數(shù)與小黑麥部分細(xì)胞染色體組數(shù)相同
解析：選D　將小黑麥的花粉粒進(jìn)行花藥離體培養(yǎng)得到的是單倍體，A錯(cuò)誤。圖中秋水仙素作用于雜種一的細(xì)胞分裂前期，抑制紡錘體的形成，B錯(cuò)誤。普通小麥與黑麥雜交產(chǎn)生的雜種一為ABDR，由于不存在同源染色體，減數(shù)分裂過程中不能正常的聯(lián)會(huì)，無法產(chǎn)生正常的配子，故雜種一不育，說明普通小麥與黑麥存在生殖隔離，C錯(cuò)誤。雜種一中處于有絲分裂后期的細(xì)胞中染色體組數(shù)為8個(gè)，其余細(xì)胞染色體組數(shù)為4個(gè)；小黑麥處于減數(shù)分裂Ⅱ前期、中期和末期的細(xì)胞中染色體組數(shù)為4個(gè)，處于有絲分裂前期、中期和末期及減數(shù)分裂Ⅰ及減數(shù)分裂Ⅱ后期的細(xì)胞中染色體組數(shù)為8個(gè)，故雜種一的部分細(xì)胞染色體組數(shù)與小黑麥部分細(xì)胞染色體組數(shù)相同，D正確。
11．家蠶中雄蠶比雌蠶出絲率高且生絲質(zhì)量好。蠶的受精卵顏色由10號(hào)常染色體上兩對(duì)等位基因(A/a，B/b)控制，基因型為aaB_的受精卵為杏黃色；A_bb的受精卵為淡黃褐色；aabb的受精卵為白色；AaBb、AABb、AABB和AaBB等受精卵均為黑色。育種工作者用如圖方法選擇出雌蠶甲，以便根據(jù)受精卵顏色篩選雄蠶用于生產(chǎn)(減數(shù)分裂中具有同源區(qū)段的染色體聯(lián)會(huì)后分離并移向細(xì)胞兩極)。下列敘述錯(cuò)誤的是(　 )
A．相對(duì)于原種雌蠶，雌蠶甲發(fā)生了染色體結(jié)構(gòu)變異和數(shù)目變異
B．雌蠶甲產(chǎn)生含W染色體的配子比含Z染色體的配子少一條染色體
C．育種時(shí)雌蠶甲與基因型為aaBB的雄蠶雜交，需選擇杏黃色受精卵用于生產(chǎn)
D．該育種過程通過人工選擇獲得優(yōu)良品種，但該家蠶種群未發(fā)生進(jìn)化
解析：選D　相對(duì)于原種雌蠶，雌蠶甲少了一條10號(hào)染色體，且10號(hào)染色體含基因A的片段易位到W染色體上，所以發(fā)生了染色體結(jié)構(gòu)變異和數(shù)目變異，A正確；雌蠶甲少了一條10號(hào)染色體，且具有同源區(qū)段的染色體聯(lián)會(huì)后分離并移向細(xì)胞兩極，所以產(chǎn)生含W染色體的配子比含Z染色體的配子少一條染色體，B正確；育種時(shí)雌蠶甲(基因型為aBZWA)與基因型為aaBB的雄蠶雜交，后代為aaBBZZ和aBZWA，需選擇杏黃色受精卵用于生產(chǎn)，C正確；該育種過程通過人工選擇獲得優(yōu)良品種，會(huì)導(dǎo)致基因頻率發(fā)生改變，所以該家蠶種群發(fā)生了進(jìn)化，D錯(cuò)誤。
12．下列是一組法醫(yī)檢驗(yàn)DNA時(shí)常用到的生物技術(shù)或物質(zhì)：
①PCR技術(shù)是把某一DNA片段在體外酶的作用下，合成許多相同片段的一種方法，利用它能迅速而特異的擴(kuò)增任何要求的目的基因或DNA分子片段；
②限制酶能識(shí)別特定的DNA序列并進(jìn)行剪切，不同的限制酶可以對(duì)不同的核酸序列進(jìn)行剪切以選擇目的基因或DNA片段；
③電泳技術(shù)則是在外電場(chǎng)作用下，利用分子攜帶電荷不同，把待測(cè)分子的混合物放在一定介質(zhì)(如瓊脂糖凝膠)中進(jìn)行分離和分析的實(shí)驗(yàn)技術(shù)，利用它能分離氨基酸、多肽、蛋白質(zhì)、核苷酸、核酸等物質(zhì)，也可用作親子法學(xué)鑒定。
(1)PCR技術(shù)能把某一DNA片段進(jìn)行擴(kuò)增，依據(jù)的原理是_____________________
________________________________________________________________________；
利用PCR技術(shù)擴(kuò)增DNA片段時(shí)用到的“體外酶”通常是指_____________________
________________________________________________________________________。
(2)電泳過程中分子遷移率除與本身所帶電荷的多少有關(guān)以外，你認(rèn)為還受什么因素影響？________________________________________________________________________
________________________________________________________________________(至少列出一種)。
(3)如果將含有2條多肽鏈共48個(gè)氨基酸的蛋白質(zhì)進(jìn)行徹底的水解，然后再將得到的氨基酸混合物進(jìn)行電泳，結(jié)果如下圖1所示。則可推知蛋白質(zhì)由__________種氨基酸構(gòu)成，該蛋白質(zhì)水解時(shí)需要的水分子數(shù)是__________。
(4)由于每個(gè)人的DNA條帶(經(jīng)電泳后)分布圖是獨(dú)一無二的，因此“DNA指紋法”可幫助進(jìn)行親子鑒定或幫助司法部門進(jìn)行案件偵破。如果取某小孩和其母親以及另外四位待測(cè)男性的DNA，經(jīng)合適的酶處理以后得到若干DNA片段，再經(jīng)電泳以后得到“DNA指紋圖譜”，如圖2所示，請(qǐng)分析：四位男性中有可能是該小孩的生物學(xué)父親的是________。
(5)現(xiàn)以3種不同的限制酶對(duì)6.2 kb大小的線狀DNA進(jìn)行剪切后，用凝膠電泳分離各DNA片段，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖3所示。3種不同的限制酶在此DNA片段上相應(yīng)切點(diǎn)的位置是__________。(請(qǐng)從下列各項(xiàng)中選擇)
答案：(1)DNA復(fù)制　耐高溫的DNA聚合酶　
(2)分子大小或分子量　(3)6　46　(4)F2、F4　
(5)D
13．(2022·龍巖模擬)某學(xué)校實(shí)驗(yàn)小組在某種株高正常的野生型水稻(2n＝24)中獲得了一株矮生型突變體(為某對(duì)基因發(fā)生突變引起)。將該植株與野生型純合子雜交后，F(xiàn)1全為野生型，F(xiàn)1自交，F(xiàn)2中野生型∶矮生型＝3∶1。請(qǐng)回答下列問題：
(1)該矮生型突變體植株噴施赤霉素(二萜類酸物質(zhì))后株高恢復(fù)正常，可推測(cè)野生型正常株高的基因是通過________________________，從而控制植株的高度。該矮生植株的形成是野生型基因發(fā)生了________(填“顯性”或“隱性”)突變的結(jié)果。
(2)當(dāng)體細(xì)胞缺失一對(duì)同源染色體中的一條染色體時(shí)，稱為單體(能存活并可育，染色體數(shù)為2n－1)，這種變異屬于________________變異，可用于基因的染色體定位。人工構(gòu)建該種水稻的單體系(正常株高)應(yīng)有________種單體。現(xiàn)有純合正常株高的各種單體系，請(qǐng)利用題干中F2植株進(jìn)一步探究矮生基因是否位于1號(hào)染色體上，寫出實(shí)驗(yàn)方案及預(yù)期結(jié)果與結(jié)論。
實(shí)驗(yàn)方案：______________________________________________________________
________________________________________________________________________。
預(yù)期結(jié)果與結(jié)論：__________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)若矮生基因位于1號(hào)染色體上，讓矮生1號(hào)染色體單體與正常株高1號(hào)染色體單體雜交，F(xiàn)1野生型∶矮生型＝2∶1，出現(xiàn)這種性狀分離比的原因是__________________________；若讓F1自由交配，F(xiàn)2的表型及比例為__________________。
解析：(1)該矮生型突變體植株噴施赤霉素后株高恢復(fù)正常，赤霉素化學(xué)成分為二萜類酸物質(zhì)，不是蛋白質(zhì)，因此野生型正常株高的基因是通過控制與赤霉素合成有關(guān)酶的合成來控制赤霉素的合成，從而控制植株的高度。矮生型突變體植株與野生型純合子雜交，F(xiàn)1全為野生型，說明矮生型屬于隱性性狀，因此該矮生植株的形成是野生型基因發(fā)生了隱性突變的結(jié)果。(2)當(dāng)體細(xì)胞缺失一對(duì)同源染色體中的一條染色體(染色體數(shù)目減少)時(shí)，該變異為染色體數(shù)目變異。當(dāng)體細(xì)胞缺失一對(duì)同源染色體中的一條染色體時(shí)，稱為單體，該水稻有12對(duì)同源染色體，因此有12種單體。要利用題干中F2植株進(jìn)一步探究矮生基因(隱性基因)是否位于1號(hào)染色體上，可以利用F2中矮生植株與正常株1號(hào)單體進(jìn)行雜交(假設(shè)相關(guān)基因?yàn)锳和a)，觀察子代的表型及比例。若矮生基因不位于1號(hào)染色體上，F(xiàn)2中矮生植株(aa)與正常株1號(hào)單體(AA)進(jìn)行雜交，后代基因型為Aa，則子代全為正常株高。若矮生基因位于1號(hào)染色體上，F(xiàn)2中矮生植株(aa)與正常株1號(hào)單體(AO)進(jìn)行雜交，后代基因型為Aa∶aO＝1∶1，則子代為野生型∶矮生型＝1∶1。(3)若矮生基因位于1號(hào)染色體上，矮生1號(hào)染色體單體的基因型為aO，正常株高1號(hào)染色體單體的基因型為AO，兩者雜交，理論上，其后代的基因型以及比例為AO∶Aa∶aO∶OO＝1∶1∶1∶1，但后代野生型∶矮生型＝2∶1，說明不含1號(hào)染色體的個(gè)體(OO)不能存活。F1產(chǎn)生的配子種類以及比例為A∶a∶O＝1∶1∶1，讓F1自由交配，F(xiàn)2中野生型的基因型為AA、Aa和AO，矮生型的基因型為aa和aO，因此野生型∶矮生型＝(1/3×1/3＋2×1/3×1/3＋2×1/3×1/3)∶(1/3×1/3＋2×1/3×1/3)＝5∶3。
答案：(1)控制與赤霉素合成有關(guān)酶的合成來控制赤霉素的合成　隱性　(2)染色體數(shù)目　12　將F2中矮生植株與正常株1號(hào)單體進(jìn)行雜交，觀察子代的表型及比例　若子代全為正常株高，則矮生基因不位于1號(hào)染色體上；若子代為野生型∶矮生型＝1∶1，則矮生基因位于1號(hào)染色體上　(3)不含1號(hào)染色體的個(gè)體不能存活　野生型∶矮生型＝5∶3

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