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专题六 遗传的分子基础

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专题六 遗传的分子基础. 1.(2011 年江苏卷 ) 关于“噬菌体侵染细菌的实验”的叙述,正确的是 ( ) A .分别用含有放射性同位素 35 S 和放射性同位素 32 P 的培养基培养噬菌体 B .分别用 35 S 和 32 P 标记的噬菌体侵染未被标记的大肠杆菌,进行长时间的保温培养 C .用 35 S 标记噬菌体的侵染实验中,沉淀物存在少量放射性可能是搅拌不充分所致 D . 32 P 、 35 S 标记的噬菌体侵染实验分别说明 DNA 是遗传物质、蛋白质不是遗传物质. - PowerPoint PPT Presentation

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1.(2011 年江苏卷 ) “ ”关于 噬菌体侵染细菌的实验 的叙述,正确的是 ( )

A.分别用含有放射性同位素 35S和放射性同位素 32P

的培养基培养噬菌体B.分别用 35S 和 32P标记的噬菌体侵染未被标记的大肠杆菌,进行长时间的保温培养C.用 35S标记噬菌体的侵染实验中,沉淀物存在少量放射性可能是搅拌不充分所致D . 32P 、 35S标记的噬菌体侵染实验分别说明 DNA

是遗传物质、蛋白质不是遗传物质

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【解析】噬菌体在宿主细菌外不能进行正常的生命活动,赫尔希和蔡斯为了把噬菌体用 32P 和 35S标记,首先将大肠杆菌分别培养在含 32P 和 35S的培养基上,再用上述大肠杆菌培养噬菌体,得到 DNA 含 32P标记或蛋白质含 35S标记的噬菌体。然后用 32P 或 35S标记的噬菌体分别侵染未被标记的大肠杆菌,很短时间的保温后,用搅拌器搅拌、离心,若此时搅拌不充分,吸附在大肠杆菌表面的含 35S的蛋白质外壳就可能随大肠杆菌经离心而沉淀;

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该实验只能证明 DNA是遗传物质,不能证明蛋白质不是遗传物质,因为噬菌体的蛋白质外壳在实验中并未进入大肠杆菌细胞内。

【答案】 C

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2.(2011年江苏卷 )关于转录和翻译的叙述,错误的是 (

)

A.转录时以核糖核苷酸为原料B.转录时 RNA聚合酶能识别 DNA中特定碱基序列C . mRNA在核糖体上移动翻译出蛋白质D.不同密码子编码同种氨基酸可增强密码的容错性【解析】转录是指以 DNA的一条链为模板合成 mRNA

的过程,所以所需的原料为核糖核苷酸,所需的酶是RNA聚合酶;转录时, RNA聚合酶能够识别基因编码区上游的非编码区中的 RNA聚合酶结合位点并与之特异性结合,激活 DNA的转录功能;

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翻译过程中核糖体首先结合到 mRNA 上并沿着mRNA向前移动,翻译出多肽链;一种氨基酸可能有几个密码子,这一现象称作密码子的简并性,其对生物体生存的意义在于减少因基因突变所引起的性状上的改变。

【答案】 C

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3.(2011年广东卷 )艾弗里和同事用 R型和 S型肺炎双球菌进行实验,结果如下表,从表可知 ( )

实验组号

接种菌型

加入 S型菌物质

培养皿长菌情况

① R 蛋白质 R型② R 荚膜多糖 R型

③ R DNAR型、 S型

④ RDNA(经DNA酶处理 )

R型

A.① 不能证明 S 型菌的蛋白质不是转化因子B.②说明 S型菌的荚膜多糖有酶活性C .③和④说明 S 型菌的DNA是转化因子D.①~④说明 DNA是主要的遗传物质

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【解析】①、②组加入 S型菌的蛋白质或荚膜多糖,都只长出 R型菌,说明蛋白质和荚膜多糖不是转化因子。③组加入 S型菌的 DNA,结果既有 R型菌又有S型菌,说明 DNA可以使 R型菌转化为 S型菌;④组加入的 DNA酶能将 DNA水解成脱氧核糖核苷酸,结果只长出 R型菌,说明 DNA的水解产物不能使 R

型菌转化为 S型菌,③、④组对比说明了只有 DNA

才能使 R型菌发生转化。

【答案】 C

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4.(2011年江苏卷 )甲、乙图示真核细胞内两种物质的合成过程,下列叙述正确的是 ( )

A .甲、乙所示过程通过半保留方式进行,合成的产物是双链核酸分子B .甲所示过程在细胞核内进行,乙在细胞质基质中进行

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4.(2011年江苏卷 )甲、乙图示真核细胞内两种物质的合成过程,下列叙述正确的是 ( )

C . DNA分子解旋时,甲所示过程不需要解旋酶,乙需要解旋酶D .一个细胞周期中,甲所示过程在每个起点只起始一次,乙可起始多次

【解析】甲图描述的是 DNA复制,乙图描述的是 DNA转录。

D

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考点 1 人类对遗传物质的探索过程1 .肺炎双球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验的比较项目 肺炎双球菌转化实验 噬菌体侵染细菌实验

思路相同

设法将 DNA和其他物质分开,单独地、直接地研究它们各自不同的遗传功能

处理方式 直接分离法 同位素标记法

结论 DNA是遗传物质,蛋白质不是遗传物质

DNA是遗传物质 (蛋白质没有进入,不能说明它不是遗传物质 )

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2.RNA是遗传物质的证据

烟草花叶病毒

烟草花叶病毒蛋白质

烟草花叶病毒 RNA

接种健壮烟叶

健 壮烟叶

烟草花叶病毒

接种 感染

分离

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(2011北京海淀期末 )1952 “ ”年 噬菌体小组 的赫尔希和蔡斯研究了噬菌体的蛋白质和 DNA在侵染过程中的功能,请回答下列有关问题:(1) “他们指出 噬菌体在分子生物学的地位就相当于氢原

”子在玻尔量子力学模型中的地位一样 。这句话指出了噬 菌体作实验材料具有 :

____________________________________的特点。结构简单,只含有蛋白质和 DNA( 核酸 )(2)通过____________________________________________________________ 的方法分别获得被 32P 和 35S标记的噬菌体,用标记的噬菌体侵染细菌,从而追踪在侵染过程中 __________________变化

用含 32P 和 35S的培养基分别培养大肠杆菌,再用噬菌体分别侵染被 32P 和 35S 标记的大肠杆菌

DNA和蛋白质的位置

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(3)侵染一段时间后,用搅拌机搅拌,然后离心得到上清液和沉淀物,检测上清液中的放射性,得到如下图所示 的 实 验 结 果 。 搅 拌 的 目 的 是________________________________,所以搅拌时间少于 1分钟时,上清液中的放射性 ________。

搅拌时间 (分钟 )

将噬菌体蛋白质外壳和细菌分离较低

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实验结果表明当搅拌时间足够长以后,上清液中的 35S

和 32P分别占初始标记噬菌体放射性的 80% 和 30%,证明 ______________________________________ 。图中“ ”被侵染细菌 的存活率曲线基本保持在 100%,本组数据的意义是作为对 照 组 , 以 证 明_____________________

___________________ ,否则细胞外 _______ 放射性会增高。

32P

DNA进入细菌,蛋白质没有进入细菌

细菌没有裂解,没有子代噬菌体释放出来

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(4)本实验证明病毒传递和复制遗传特性中 ________

起着作用。DNA

【解析】噬菌体作为实验材料有其优势:只含有蛋白质和 DNA(核酸 ),侵染时,二者自动分离,不会存在相互干扰现象。噬菌体是营寄生生活,要标记噬菌体,需要先标记细菌,再用这种细菌培养噬菌体。 35S

标记细菌的蛋白质外壳, 32P标记 DNA ;

搅拌的目的是使吸附在细菌上的噬菌体蛋白质外壳与细菌分离;所以搅拌时间少于 1分钟时,上清液中的放射性较低,许多噬菌体外壳还吸附在细菌上;

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【解析】当搅拌时间足够长以后,上清液中的 35S 和32P分别占初始标记噬菌体放射性的 80% 和 30%,证明 DNA进入细菌,并随细菌一起沉淀,蛋白质没有

“ ”进入细菌,最后浮上去。图中 被侵染细菌 的存活率曲线基本保持在 100%,本组数据的意义是作为对照组,以证明细菌没有裂解,没有子代噬菌体释放出来,防止细菌裂解对实验的干扰。否则一旦细菌裂解,噬菌体释放出来,细胞外 32P放射性会增高。本实验证明病毒传递和复制遗传特性中 DNA起着作用。

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(2010南通三模 ) “ ”赫尔希和蔡斯在做 噬菌体侵染细菌实验时,应用了放射性同位素标记技术。下列相关说法不正确的是 ( )

A.利用放射性同位素标记技术的目的是追踪 T2噬菌体 DNA和蛋白质分子的去向B.用 35S标记蛋白质是由于 T2噬菌体化学组成中 S

只存在于蛋白质中C.用含 32P的肉汤培养基培养 T2噬菌体获得 DNA被标记的 T2噬菌体D.检测离心后试管中上清液和沉淀物的放射性差异可推测侵入细菌中的物质

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【解析】 T2噬菌体是细菌病毒,营寄生生活,繁殖必须在大肠杆菌体内完成,要获得 32P 的 T2噬菌体,必须先用含 32P的肉汤培养基培养大肠杆菌,获得被 32P标记的大肠杆菌,再用普通 T2噬菌体去侵染含 32P的大肠杆菌即可。

【答案】 C

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考点 2 DNA 与 RNA的分子结构1.从基本组成元素和化学成分及空间结构进行比较,找出它们的相同点和不同点。2 、 DNA的特性( 1)多样性:碱基对的排列顺序是千变万化的。排列种数: 4n ( n为碱基对对数)。( 2)特异性:每个特定 DNA分子的碱基对排列顺序是特定的。( 3)双螺旋结构的相对稳定性(我能定性的强、弱与分子结构中 G/C碱基对的比例有关, G/C碱基对之间形成三个氢键,故含量越高,稳定性越强)。 RNA是单链,较DNA不稳定。

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例 2.双链 DNA分子含有 400个碱基,其中一条链上A T G C∶ ∶ ∶ = 1 2 3 4∶ ∶ ∶ 。则有关该 DNA分子的叙述,错误的是 ( )

A.该 DNA分子的一个碱基改变,不一定会引起子代 性状的改变

B.该 DNA分子连续复制两次,需要游离的腺嘌呤脱氧核苷酸 180个C.该 DNA分子中 4种含氮碱基 A T G C∶ ∶ ∶ = 3 3 7 7∶ ∶ ∶D.该 DNA分子中的碱基排列方式共有 4200种

D

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【解析】由于密码子具有简并性,该 DNA分子的一个碱基改变,不一定会引起子代性状的改变。该 DNA分子中一条链上 A T G C∶ ∶ ∶ = 1 2 3 4∶ ∶ ∶ ,因此整个 DNA分子中 A + T的比例是 3/10,根据碱基互补配对原则, A 和 T所占的比例均是 15%,整个 DNA分子共有 A 60个,该 DNA分子连续复制两次,得到 4 个 DNA分子,其中共需要游离的腺嘌呤脱氧核苷酸 180个。同理可推,整个 DNA分子中 G 和 C所占比例均是 35%,该 DNA分子中 4种含氮碱基 A T G C∶ ∶ ∶ =3 3 7 7∶ ∶ ∶ 。含 400个碱基的 DNA在不考虑每种碱基比例关系的情况下,可能的碱基排列方式共有 4200种,但因该 DNA

碱基数的比例已确定,故碱基排列方式肯定少于 4200 种。

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【变式题 2 】 (2009江苏卷 ) 下列有关生物体遗传物质的叙述,正确的是 ( )A .豌豆的遗传物质主要是 DNAB.酵母菌的遗传物质主要分布在染色体上C . T2噬菌体的遗传物质含有硫元素D . HIV的遗传物质水解产生 4 种脱氧核苷酸【解析】 DNA是主要的遗传物质,对于某种生物来说遗传物质是一定的。豌豆和酵母菌都是真核生物,遗传物质是 DNA,主要分布在染色体上。 T2噬菌体和 HIV 都是病毒,遗传物质分别是 DNA 和RNA , DNA不含硫元素, RNA水解产物是 4种核

糖核苷酸。

B

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考点3 DNA分子的复制 ( 遗传信息的传递 )

在掌握 DNA分子复制的概念、时间、场所、过程、条件、特点及意义的基础上,关注真核生物 DNA复制的高效性:多起点、双向复制。

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【例 3 】 (2009江苏卷 ) 下图为真核生物染色体上DNA分子复制过程示意图,有关叙述错误的是 (

)

A.图中 DNA分子复制是从多个起点同时开始的B.图中 DNA分子复制是边解旋边双向复制的C.真核生物 DNA分子复制过程需要解旋酶D.真核生物的这种复制方式提高了复制速率

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【解析】从图中只能看出 DNA复制有多个复制起点,由于复制环的大小不一样,所以 DNA复制起始的时间是不同的。从图中箭头的方向可知 DNA分子复制是边解旋边双向复制的。真核生物 DNA分子复制过程需要解旋酶、 DNA聚合酶等参与。多起点、边解

旋边双向复制的方式提高了复制的效率。

【答案】 A

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【变式题 3 】 (2010镇江模拟 )下图为高等植物细胞DNA复制过程模式图,请根据图示过程,回答问题:

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(1)由图示得知, 1 个 DNA分子复制出乙、丙 2 个 DNA分子,其方式是 __________________。(2)DNA 解旋酶能使双链 DNA 解开,但需要细胞提供___________。除了图中所示酶外,丙 DNA分子的合成还需要 _____________酶。(3)从图中可以看出合成两条子链的方向 _________。(4)细胞中 DNA复制的场所有 ________________________;在 复 制 完 成 后 , 乙 、 丙 分 开 的 时 期 为____________________

_________________。(5)若一个卵原细胞的一条染色体上的 b 珠蛋白基因在复制时一条脱氧核苷酸链中一个 A替换成 T,则由该卵原细胞产生的卵细胞携带该突变基因的概率是 __________。

半保留复制

能 量(ATP)DNA 连接 相反

有丝分裂后期、减数第二次分裂后期

细胞核、线粒体和叶绿体

1/4

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【解析】 (1)从图中可以看出乙、丙两个 DNA分子均保留了亲代的一半 (均有一条母链 ),故是半保留复制。 (2)DNA复制过程需要解旋酶和 DNA聚合酶,并且要消耗能量,但图中丙 DNA分子中新合成的子链是在引物的启动下形成的多个小片段,只有把这些片段连接起来才能形成完整的 DNA分子,故还需要 DNA连接酶。 (3)从图中 DNA聚合酶的移动方向和引物的位置,可以看出合成两条子链的方向是相反的。 (4)高等植物细胞中 DNA存在的场所均能完成复制,实现遗传信息的传递。复制后乙、丙的分开是由于着丝点分裂,发生在有丝分裂的后期和减数第二次分裂的后期。

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(5)本小题比较适宜用图解法来处理 (如下图 )。图中卵原细胞中有一对同源染色体,没有复制的时候每条染色体上有一个 DNA分子,每个 DNA分子由两条脱氧核苷酸链组成,虚线表示发生突变的脱氧核苷酸链,实线表示正常的脱氧核苷酸链。

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考点4 基因的表达

在真核生物中由于核膜的存在,把细胞核基因表达的转录和翻译过程在时间和空间上被分隔开,而原核生物无核膜,转录和翻译可以同时进行。翻译过程中核糖体可以移动,一个信使 RNA分子上可以结合多个核糖体,同时进行多条肽链的合成,因此少量的 DNA分子就可以迅速地合成出大量的蛋白质。

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【例 4 】 (2008江苏卷 ) 下图为原核细胞中转录、翻译的示意图。据图判断,下列描述中正确的是 ( 多选 )( )

A .图中表示 4 条多肽链正在合成 B.转录尚未结束,翻译即已开始 C .多个核糖体共同完成一条多肽链的翻译 D .一个基因在短时间内可表达出多条多肽链

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【解析】图中既有 DNA模板链,又有核糖体的结合,表明转录尚未结束,翻译即已开始。翻译时,每个 RNA上结合多个核糖体,每个核糖体上合成一条肽链,这样可有效提高基因表达的效率。

【答案】 BD

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【变式题 4】下图为细胞中多聚核糖体合成蛋白质的示意图,下列说法正确的是 ( )

A.该过程表明生物体内少量的 mRNA可以迅速合成出的大量的蛋白质B.该过程的模板是核糖核苷酸,原料是 20种游离的氨基酸C.核糖体移动的方向是从左到右D.合成①的场所一定在细胞核,合成②的场所一定是在细胞质

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【解析】该过程是翻译过程,模板是 mRNA,场所可以是细胞核、线粒体和叶绿体。从肽链的长短可以发现按时间先后多肽链的合成依次是②③④⑤,所以核糖体的移动方向是从右到左。多聚核糖体合成蛋白质大大提高了合成的效率。

【答案 】 D

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考点5 中心法则的解读

生物界遗传信息的传递方向为:

不同生物遗传信息的传递方向有差异。

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【例 5 】 (2010海南卷 )下列关于遗传信息传递的叙述,错误的是 ( )

A.线粒体和叶绿体中遗传信息的传递遵循中心法则B . DNA中的遗传信息是通过转录传递给 mRNA的C . DNA中的遗传信息可决定蛋白质中氨基酸的排列顺序D . DNA病毒中没有 RNA,但其遗传信息的传递不遵循中心法则【解析】细胞核基因和细胞质基因的遗传信息的传递都遵循中心法则。 DNA 中的遗传信息通过转录传递给了mRNA,进一步通过翻译决定了蛋白质的合成。 DNA病毒中虽然没有 RNA,但其遗传信息的传递也遵循中心法则,在宿主细胞中完成。

D

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【变式题 5 】 (2008上海卷 )中心法则揭示了生物遗传信息由 DNA向蛋白质传递与表达的过程。请回答下列问题。

(1)a 、 b 、 c 、 d 所表示的四个过程依次为___________ 、 _______ 、 _______ 和 _______。(2)需要 tRNA和核糖体同时参与的过程是 ____(用图中的字母回答 )。

DNA 复制转录 翻译 逆转录

C

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(3)a过程发生在真核细胞分裂的 ______期。(4)在真核细胞中, a 和 b两个过程发生的主要场所是 ________________。(5) 能特异性识别信使 RNA 上密码子的分子是_________________ _ ___,后者所携带的分子是 __________。

间(S)

细胞核

tRNA( 转 运RNA)

氨基酸

(6)RNA病毒的遗传信息传递与表达的途径有 ( 用类似本题图中的形式表述 ):

① ;

② RNA DNA RNA 蛋白 质 。

逆转录 转录 翻译

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【解析】根据中心法则,不难回答 (1) 和(6) 。 DNA复制发生在细胞分裂的间期,复制和转录进行的主要场所是细胞核,翻译过程中需要模板 (mRNA)、原料 (20种游离氨基酸 )、能量、酶、tRNA和核糖体,其中 tRNA上的反密码子能识别mRNA上的密码子,另一端可以携带特定的氨基酸。

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考点6 遗传信息、密码子和反密码子

【例 6 】 ((2010天津卷 )根据表中的已知条件,判断苏氨酸的密码子是 ( )

A.TGU B . UGA

C.ACU D . UCU

DNA双链T G

mRNA

tRNA反密码子 A A

氨基酸 苏氨酸

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【解析】据表, mRNA的密码子和 tRNA上的反密码子互补配对,可推知 mRNA的密码子最后的碱基为 U ; DNA的一条链为 TG,另一条链为 AC,若DNA转录时的模板链为 TG链,则 mRNA的密码子为 ACU ,若 DNA 转录时的模板链为 AC 链,则mRNA的密码子为 UGU。【答案 】 C

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【变式题 6 】 (2010盐城三模 )DNA分子模板链上的碱基序列携带的遗传信息最终翻译成的氨基酸如下表所示。则右图所示的转运 RNA(tRNA)所携带的氨基酸是 (注:反密码子从携带氨基酸的一端开始读码 )( )

GCA CGT ACG TGC

精氨酸 丙氨酸 半胱氨酸 苏氨酸

A. 精氨酸 B.丙氨酸C .半胱氨酸 D .苏氨酸

Page 45: 专题六 遗传的分子基础

【解析】表中给出的碱基是 DNA分子模板链上的碱基,而非 mRNA上的密码子。由表中的信息可得出精氨酸、丙氨酸、半胱氨酸、苏氨 酸 的 密 码 子 分 别 是CGU 、 GCA 、 UGC 、 ACG,图示中反密码子是 UGC,故对应的密码子是 ACG。【答案 】 D

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考点7 基因与性状的关系【例 7】如图为人体内基因对性状的控制过程的示意图,下列相关叙述不正确的是 ( )

Page 47: 专题六 遗传的分子基础

A .图中①②过程发生的场所分别是细胞核、细胞质中的核糖体B.导致③过程变化的根本原因一般发生于细胞分裂的间期C.人体衰老引起白发的原因是图中酪氨酸酶的活性下降D .据图分析可知,基因对性状的控制是通过控制酶的合成进而影响人体内的代谢活动来进行的【解析】图中①②分别表示转录和翻译过程,③是基因突变,图中①②③ (④)途径表示基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物的性状,①②⑤途径表示基因控制酶

的合成来控制代谢过程,进而间接控制生物的性状。【答案 】 D

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【变式题 7】下图为为脉孢霉体内精氨酸的合成途径示意图。

从图中不能得出的结论是 ( )A .精氨酸的合成是由多对基因控制的B.基因可以通过控制酶的合成来控制代谢C.若基因②不表达,则基因③和④也不表达D .若产生鸟氨酸依赖突变型脉孢霉,则可能是基因①发生突变

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【解析】由图示可知,精氨酸的合成是连续的化学变化过程,缺少任何一种基因导致的缺少任何一种酶都将使精氨酸的合成受到影响,所以精氨酸的合成是由多对基因控制的,但每一对基因的表达都是独立的,如果基因①发生突变,酶 1 缺乏, N 乙酰鸟氨酸就不能合成鸟氨酸,则脉孢霉培养基中必须加入鸟氨酸才能使余下的化学反应顺利进行,形

成鸟氨酸依赖突变型脉孢霉。

【答案】 C