北京曲一线图书策划有限公司 2023版《5年高考3年模拟》A版
应用创新题组 A
应用 同位素标记问题
2.(2020淮阴、姜堰期中联考,31)同位素标记法在遗传学的研究中发挥了重要作用。请
根据所学知识回答:
(1)现提供3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸、尿嘧啶核糖核苷酸以及亮氨酸,若要研究抗
体的合成与转运,应选择 ;若要验证抗体合成所需的直接模板,应选择
。
(2)为探究T2噬菌体的遗传物质,用放射性同位素标记的T2噬菌体侵染未被标记的大肠
杆菌,经短时间保温培养、搅拌、离心,检测到上清液中的放射性很低。此组实验标记的
元素是 ,离心的目的是
。
(3)科学家将15N标记的DNA分子(15N15N-DNA)放到含有14N的培养液中培养,让其复制
三次。将亲代DNA和每次复制产物置于试管进行离心,结果如图。其中代表复制两次
后的分层结果是 (填字母),理由是
。
答案 (1)3H标记的亮氨酸 3H标记的尿嘧啶核糖核苷酸 (2)P 让上清液中析出质量
较轻的T2噬菌体外壳,沉淀物中留下被感染的大肠杆菌 (3)c DNA复制方式为半保留
复制,15N15N-DNA分子复制两次后,子代中1/2为15N14N-DNA,1/2为14N14N-DNA,离心结
果与c相符
解析 (1)抗体的化学本质是蛋白质,其基本组成单位是氨基酸,因此若要研究抗体的合成
与转运,应选择3H标记的亮氨酸;蛋白质合成的直接模板是mRNA,因此若要验证抗体合
成所需的直接模板,应选择3H标记的尿嘧啶核糖核苷酸。(2)T2噬菌体侵染大肠杆菌的
实验分两组,一组T2噬菌体用35S对其蛋白质外壳进行标记,另一组用32P对T2噬菌体的北京曲一线图书策划有限公司 2023版《5年高考3年模拟》A版
核酸进行标记。T2噬菌体在侵染大肠杆菌时,只是把遗传物质DNA注入大肠杆菌,因此
如果标记的是蛋白质,则上清液放射性高,沉淀物放射性很低;如果标记的是DNA,则上清
液放射性很低,沉淀物放射性高。综上所述,题述实验标记的元素是P。此实验过程中,离
心的目的是让上清液中析出质量较轻的T2噬菌体外壳,沉淀物中留下被感染的大肠杆
菌。(3)由于DNA分子的复制是半保留复制,用15N标记的DNA分子在含有14N的培养
基上培养,复制一次后,每个DNA分子均为一条链含15N,另一条链含14N,离心后全部位于
中间层,对应题图中的b;复制两次后,得到4个DNA分子,其中含15N和14N的DNA分子
为2个,只含14N的DNA分子为2个,离心后分层结果对应题图中的c;复制三次后,得到8
个DNA分子,其中含15N和14N的DNA分子为2个,只含14N的DNA分子为6个,离心后
分层结果对应题图中的d。
创新 基因表达的调控
1.(2021南通启东期中,17 模型新)在一个蜂群中,少数幼虫一直取食蜂王浆而发育成蜂
王,而大多数幼虫以花粉和花蜜为食将发育成工蜂。DNMT3蛋白是DNMT3基因表达的
一种DNA甲基化转移酶,能使DNA某些区域添加甲基基团(如图所示)。敲除DNMT3
基因后,蜜蜂幼虫将发育成蜂王,这与取食蜂王浆有相同的效果。下列有关叙述正确的是
(多选)( )
A.被甲基化的DNA片段中遗传信息发生了改变
B.蜂群中蜜蜂幼虫发育成蜂王可能与体内重要基因被甲基化有关
C.DNA甲基化后可能干扰了RNA聚合酶等对DNA部分区域的识别和结合
D.胞嘧啶和5-甲基胞嘧啶在DNA分子中都可以与鸟嘌呤配对
答案 BCD 从题图可以看出,DNA甲基化并没有改变DNA内部的碱基排列顺序,未改
变DNA片段的遗传信息,A错误;由题干信息推断,敲除DNMT3基因后,不能翻译
DNMT3蛋白,DNA某些区域没有被甲基化,蜜蜂幼虫将发育成蜂王,B正确;DNA甲基化
后可能干扰了RNA聚合酶等对DNA部分区域的识别和结合,导致转录过程发生变化,使
生物表现出不同的性状,C正确;胞嘧啶和5-甲基胞嘧啶在DNA分子中都可以与鸟嘌呤
配对,D正确。北京曲一线图书策划有限公司 2023版《5年高考3年模拟》A版
2.(2022届河北邯郸摸底,7 素材新)DNA甲基化是指DNA分子胞嘧啶上共价连接一个
甲基。基因组中转录沉默区常常发生甲基化。将携带甲基化和非甲基化肌动蛋白基因
的重组质粒分别导入培养的肌细胞后,发现二者转录水平相同。下列推测不合理的是(
)
A.DNA甲基化改变了碱基对的排列顺序,属于基因突变
B.基因启动子甲基化后,可能会影响RNA聚合酶的结合
C.细胞中基因甲基化后,可能会影响细胞的结构和功能
D.肌细胞可能通过相关的酶移除甲基基团,完成去甲基化
答案 A DNA甲基化不改变碱基种类和排列顺序,不属于基因突变,A错误;启动子是
RNA聚合酶识别和结合部位,启动子甲基化,会影响RNA聚合酶的结合,B正确;基因甲基
化后,可影响表达,从而影响细胞的结构和功能,C正确;肌细胞中可能存在去甲基化的酶
将甲基基团移除,因而两组肌细胞肌动蛋白基因转录水平相同,D正确。北京曲一线图书策划有限公司 2023版《5年高考3年模拟》A版
应用创新题组 B
应用 同位素标记问题
1.(2021郑州一联,8 生活情境&生理情境)幽门螺杆菌主要寄生于人体胃中,是引起很多消化道疾病的首要
致病细菌。体检时可通过14C尿素呼气试验来检测幽门螺杆菌感染情况。受试者口服14C标记的尿素胶囊
后,尿素可被幽门螺杆菌产生的脲酶催化分解为NH 和14CO。定时收集受试者吹出的气体并测定其中是否
3 2
含有14CO。以下叙述错误的是( )
2
A.幽门螺杆菌的同化类型是异养型
B.受试者吹出的气体中不含有14CO,说明感染幽门螺杆菌的风险较高
2
C.幽门螺杆菌虽然可以产生脲酶,但是不具有内质网和高尔基体
D.幽门螺杆菌适宜在酸性条件下生存
答案 B 幽门螺杆菌的同化类型是异养型,A正确;若受试者吹出的气体中不含有14CO,说明14C标记的尿
2
素未分解,即感染幽门螺杆菌的风险较低,B错误;幽门螺杆菌为原核生物,不具有内质网和高尔基体,C正确;
人体胃中是酸性环境,因此幽门螺杆菌适宜在酸性条件下生存,D正确。
创新篇 守正出奇
创新 基因表达的调控
1.(2022届河南六市重点高中联考,21 生理情境:甲基化)DNA甲基化是指在甲基转移酶的催化作用下将甲
基转移到正常的碱基上的过程。甲基化不改变基因的遗传信息,但该基因表达受到抑制。下列说错误的是(
)
A.甲基转移酶发挥作用需要与DNA分子进行结合
B.癌症发生的机制可能是抑癌基因甲基化的结果
C.若某基因发生了甲基化,则该基因所控制的性状不变
D.若某蛋白参与DNA转录,则该蛋白可能是RNA聚合酶
答案 C DNA甲基化是指在甲基转移酶的催化作用下将甲基转移到正常的碱基上的过程,甲基转移酶发
挥作用需要与DNA分子进行结合,A正确;DNA的甲基化可导致基因表达受抑制,抑癌基因表达的蛋白质能
抑制细胞的生长和增殖,或促进细胞凋亡,若抑癌基因甲基化,则可能导致癌症的发生,B正确;若某基因发生了
甲基化,该基因表达受到抑制,则该基因所控制的性状会发生改变,C错误;若某蛋白参与DNA转录,则该蛋白
可能是RNA聚合酶,D正确。北京曲一线图书策划有限公司 2023版《5年高考3年模拟》A版
2.(2022届河南六市重点高中联考,26 生活情境&生理情境)经典遗传学是基于基因碱基序列改变所致基因
表达水平的变化,如基因突变等。而表观遗传学主要研究基因碱基序列不变,但表现型改变的现象。这种表
现型改变可能通过多种机制,包括DNA甲基化、染色质重塑和非编码RNA调控等。回答下列问题:
(1)在一个蜂群中,所有刚孵化出来的幼虫都能取食蜂王浆。3天后,只有为数极少的幼虫能继续取食蜂王浆,
发育为蜂王;绝大多数幼虫只能取食花粉和花蜜,发育为工蜂。假设蜜蜂的工蜂和蜂王的遗传物质完全相同,
对此较为合理的解释是 。
(2)通常,基因表达调控区域的甲基化程度的降低使基因表达的效率提高。2017年11月,世界首例体细胞克
隆猴“中中”和“华华”在上海中国科学院神经科学研究所诞生。研究人员向核移植后的细胞中注入去甲
基化酶Kdm4d的mRNA,目的是 。
(3)已知雌性动物(XX)的两条X染色体中随机的一条X染色体失活,而雄性(XY)中单条X染色体保持活性。
根据该理论,请分析抗维生素D佝偻病的男性患者与女性患者的发病程度是否相似?理由是 。
(4)非编码RNA是指不能翻译为蛋白质的功能性RNA分子。近年来大量研究表明,非编码RNA在表观遗传
学的调控中扮演了越来越重要的角色。其中一种机制是RNA干扰,即该非编码RNA能特异性地与mRNA
结合,抑制mRNA的功能。与非编码RNA有关的那段DNA片段是否可以称为基因? (填“可以”
或“不可以”)。科学家利用RNA干扰技术可应用于研究某个基因的功能,分析其作用原理是
。
答案 (1)表现型除了受遗传物质的影响还受环境因素的影响 (2)降低基因甲基化程度,提高基因表达效率
(3)女性患者的基因型可能是XDXD和XDXd,基因型是XDXD或为XDXd且Xd失活时,发病程度与男性患者一致,
基因型是XDXd且XD失活时,发病程度与男性患者不一致 (4)不可以 非编码RNA可以与mRNA特异性结
合抑制翻译过程,影响基因的表达
解析 (1)表现型由基因型和环境因素共同决定,题中遗传物质相同的幼虫,只是取食食物有差别,最后表现出
不同的性状,说明表现型除了受遗传物质的影响还受环境因素的影响。(2)基因表达调控区域的甲基化程度
的降低使基因表达的效率提高,所以加入去甲基化酶Kdm4d的mRNA可以降低基因甲基化程度,提高基因
表达的效率。(3)女性抗维生素佝偻病患者的基因型是XDXD、XDXd,男性患者的基因型是XDY,据题意知,如
果XDXD失活一条X染色体,则还留下一条含致病基因的X染色体,这种情况发病程度与男性患者一致;若
XDXd失活一条不含致病基因的X染色体,保持活性的是XD则发病程度与男性患者一致,如果保持活性的是
Xd则发病程度与男性患者不一致。(4)非编码RNA可以与mRNA特异性结合抑制翻译过程,影响基因的表
达,在科学家利用RNA干扰技术应用于研究某个基因的功能时,可以分两组,一组有非编码RNA干扰,看该基
因不表达的情况,一组没有干扰,该基因表达,以此研究其功能。北京曲一线图书策划有限公司 2023版《5年高考3年模拟》A版
应用创新题组 C
创新 基因表达的调控
1.(2021韶关一模,15 素材新)小鼠常染色体基因(A)表达的igf -2生长因子对小鼠的生长起重要作用,缺乏
时个体矮小。减数分裂形成卵子时,雌鼠的A、a基因会发生甲基化(部分胞嘧啶转化成5-甲基胞嘧啶),导致
该基因在子代中不能转录,而雄鼠的A、a基因若存在甲基化,在减数分裂形成精子时则会去甲基化。据此推
测正确的是( )
A.雌鼠体内无igf -2生长因子
B.甲基化的A基因在雄鼠体内可正常转录
C.甲基化降低了RNA聚合酶的活性
D.矮小雌、雄鼠杂交,后代可生出正常雌鼠
答案 D 如果雌鼠体内的A基因来自父本,则该雌鼠体内的A基因可以正常表达,产生igf -2生长因子,A
错误;甲基化的A基因在雄鼠体内不能正常转录,但是在形成精子的过程中会去甲基化,B错误; 由题可知,基
因甲基化后不能转录,但不能判断是否是甲基化降低了RNA聚合酶的活性,C错误; 矮小雌、雄鼠杂交,若雄
鼠由于含有甲基化的A而表现为矮小,那么雄鼠在形成精子时会发生去甲基化,精子中的A基因是正常的,遗
传给子代后,后代可生出正常雌鼠,D正确。
2.(2021山东威海期末,7 素材新)某种实验小鼠体毛颜色的黄色和黑色分别受等位基因Avy和a控制。纯种
黄色小鼠与黑色小鼠杂交生了多只子一代小鼠,它们分别表现出介于黄色和黑色之间的一系列过渡类型的
不同体色。研究表明,在Avy基因的前端有一段特殊的碱基序列,其上具有多个可发生DNA甲基化修饰的位
点,甲基化不影响DNA的复制,但甲基化程度越高,Avy基因的表达受到的抑制越明显,小鼠体毛的颜色就越深。
下列说法正确的是 ( )
A.甲基化可能通过影响碱基互补配对来影响Avy基因的表达
B.甲基化可能阻止了RNA聚合酶与Avy基因的结合
C.子一代小鼠基因型的不同导致了体色的差异
D.子一代小鼠通过受精作用产生子二代的过程中等位基因Avy和a发生分离
答案 B 甲基化不影响DNA的复制,DNA复制中也有碱基互补配对,如果甲基化通过影响碱基互补配对来
影响Avy基因的表达,也会影响DNA复制,A错误;甲基化可影响Avy基因的表达,基因表达通过转录和翻译完
成,故甲基化可能阻止了RNA聚合酶与Avy基因的结合,B正确;亲代是纯种的黄色和黑色小鼠,子代基因型只
有一种,子代体色不同不是基因型不同导致的,C错误;等位基因Avy和a发生分离发生在减数分裂过程中,不
发生在受精作用过程中,D错误。北京曲一线图书策划有限公司 2023版《5年高考3年模拟》A版
3.(2021河南月考,23 素材新)某种小鼠的毛色受一对等位基因控制,让纯种黄毛鼠与黑毛鼠杂交,所得子一
代的毛色出现介于黄色与黑色之间的一系列过渡类型。研究表明,过渡类型的出现与黄毛基因前端的一段
特殊碱基序列有关,这段碱基序列具有多个可发生DNA甲基化修饰的位点(如图)。当这些位点没有甲基化
时,黄毛基因正常表达,子一代小鼠的毛色表现为黄色;当这些位点甲基化时,黄毛基因的表达就受到抑制,且
这段序列甲基化程度越高,黄毛基因的表达受到的抑制越明显,小鼠的毛色就越深。下列相关叙述错误的是
( )
A.黄毛基因是显性基因,黑毛基因是隐性基因
B.杂合小鼠的毛色差异与甲基化修饰导致黄毛基因突变有关
C.让杂合小鼠自由交配,所得子代的基因型最多有3种
D.题干所述事例说明基因型相同,表型不一定相同
答案 B 甲基化修饰只是影响该基因的表达,不改变基因结构,故不会导致基因突变,B错误;设杂合小鼠基
因型为Aa,杂合小鼠自由交配,所得子代的基因型最多有AA、Aa、aa共3种,C正确;子一代小鼠基因型为
Aa,但表型不同,D正确。
4.(2021合肥期末,16 模型新)多细胞生物体生长发育过程中,细胞中基因表达过程的复杂调控,实现细胞中
基因在时间、空间上高度有序地选择性表达,进而形成生物体复杂的性状表现。蜂群中由受精卵发育成的
幼虫取食蜂王浆,最后发育成蜂王,这种幼虫以花粉和花蜜为食将发育成工蜂。科学家发现蜂王浆抑制
DNMT3基因表达DNMT3蛋白,该蛋白是一种DNA甲基化转移酶,能使DNA某些区域添加甲基基团(如图
所示)从而影响基因的表达。敲除DNMT3基因后,蜜蜂幼虫将发育成蜂王,这与取食蜂王浆有相同的效果。
下列有关叙述错误的是( )
