高中 | 第3节 DNA的复制 题目答案及解析

稿件来源:高途

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必修二 遗传与进化

第三章 基因的本质

第3节 DNA的复制

在海洋的深处,水中溶解的氧气本就有限,如果在特殊时期,再有超量的有机物(往往来自进行光合作用的生物的尸体)从表层沉降下来,这些“尸体”的分解过程很容易就能将仅存的氧气消耗殆尽。在这样的缺氧环境里,一类特殊的细菌可能会“挺身而出”,它们能“呼吸”硫酸盐,并将其中的硫还原为硫化氢。这样的环境对多数生物来说往往是致命的$\rm ——$生存所需的氧气匮乏,剧毒的硫化氢却存在。万幸的是,目前全球仅有不到$\rm 0$$\rm 5\%$的海底属于这样的“死亡海域”。

希瓦氏菌为一类兼性厌氧细菌,能在厌氧下利用硫酸盐或者硫单质等产生$\rm H_{2}S$。将这一生理过程类比有氧呼吸,$\rm H_{2}S$相当于有氧呼吸最终产生的$\rm H_{2}O$,则硫单质起到的作用相当于有氧呼吸中消耗的                    

[["氧气(或$\\rm O_{2}$)"]]

由题意可知,硫单质起到的作用相当于有氧呼吸中消耗的$\rm O_{2}$

研究发现,$\rm H_{2}S$可以还原二硫键,破坏蛋白质高级结构,从而抑制某些微生物的生长。图$\rm 1-1$中①$\rm \sim $⑤分别表示硫化氢可能的影响细菌的作用机制,其中②表示通过影响细胞膜从而达到抑菌的作用。字母$\rm a$$\rm b$$\rm c$表示遗传信息的传递过程,$\rm F$$\rm R$表示不同的结构。图$\rm 1-2$表示该细菌细胞中$\rm X$基因的表达过程。

$\rm 1-1$中,③表示硫化氢可能抑制了$\rm a$过程所需的                 (酶)发挥作用。将$\rm 1$$\rm F$$\rm ^{31}P$标记后,放在$\rm ^{32}P$的培养液中连续复制$\rm 4$次,则含$\rm ^{32}P$$\rm F$                 个。

[["$\\rm DNA$解旋酶和$\\rm DNA$聚合酶","$\\rm 2^{4}$(或$\\rm 16$)"]]

$\rm 1-1$中③表示硫化氢可能抑制了$\rm a$过程所需的$\rm DNA$聚合酶和解旋酶的作用,影响了$\rm DNA$的复制过程;由于$\rm DNA$复制具有半保留复制的特点,因此将$\rm 1$$\rm F$$\rm ^{31}P$标记后,放在$\rm ^{32}P$的培养液中连续复制$\rm 4$次,则含$\rm ^{32}P$$\rm F$$\rm 2^{4}=16$个;

$\rm 1-2$中,与$\rm b$过程相比,$\rm a$过程特有的碱基配对方式为                 。核糖体的移动方向是                 (填“从左向右”或“从右向左”)。

[["$\\rm T-A$","从左向右"]]

$\rm 1-2$中,$\rm a$过程是转录过程,发生了$\rm G-C$$\rm C-G$$\rm A-U$$\rm T-A$的配对,$\rm b$过程是翻译过程,发生了$\rm A-U$$\rm U-A$$\rm G-C$$\rm C-G$的配对,因此与$\rm b$过程相比,$\rm a$过程特有的碱基配对方式为$\rm T-A$的配对;由图$\rm 1-2$可知,核糖体的移动方向是从左向右;

$\rm 1-2$中“甲”代表甲硫氨酸,其密码子为$\rm 5$$\rm -$                 $\rm -3$’(填碱基序列)。若$\rm X$基因对应$\rm mRNA$的部分序列为$\rm 5$'$\rm -UCAGCU-3$',则铁蛋白基因上编码链的对应序列为:$\rm 5$'$\rm -$                 $\rm -3$'。

铜绿假单胞菌是难治性下呼吸道感染最常见致病菌之一,严重危害人体的健康。为探究联合使用$\rm H2S$和抗生素$\rm CAZ$对铜绿假单胞菌抑制作用,研究人员进行了相关实验。其中,$\rm NaHS$在水中可产生硫化氢气体。

[["$\\rm AUG$","$\\rm TCAGCT$"]]

$\rm 1-2$中“甲”代表甲硫氨酸,其密码子为$\rm 5$$\rm -AUG-3$’(填碱基序列)。若$\rm X$基因对应$\rm mRNA$的部分序列为$\rm 5$'$\rm -UCAGCU-3$',则转录其生成的模板链上的碱基序列为$\rm 3$'$\rm -AGTCGA-5$',则铁蛋白基因上编码链的对应序列为:$\rm 5$'$\rm -TCAGCT-3$';

请完成下表实验设计:

组别菌液处理$\rm 5\;\rm h$后培养结果(存活率)
$\rm 1$                                                  $\rm 95\%$
$\rm 2$加入$\rm 1ml$含有$\rm CAZ$的无菌生理盐水$\rm 15\%$
$\rm 3$加入$\rm 1ml$含有$\rm NaHS$的无菌生理盐水$\rm 30\%$
$\rm 4$                                                  $\rm 2\%$
[["

加入$\\rm 1ml$无菌生理盐水;加入$\\rm 1ml$含有$\\rm CAZ$$\\rm NaHS$的无菌生理盐水

"]]

由对照实验原则可知,组$\rm 1$菌液的处理应为加入$\rm 1ml$无菌生理盐水,组$\rm 4$的菌液处理应为加入$\rm 1ml$含有$\rm CAZ$$\rm NaHS$的无菌生理盐水;

请根据上表实验结果,分析$\rm H_{2}S$和抗生素$\rm CAZ$对铜绿假单胞菌抑制作用。                                                                                  

[["

$\\rm H_{2}S$和抗生素$\\rm CAZ$单独使用均降低了铜绿假单胞菌存活率,但是联合使用$\\rm H_{2}S$和抗生素$\\rm CAZ$的组别存活率更低,说明使用$\\rm H_{2}S$和抗生素$\\rm CAZ$联合使用有更好的抗菌效果

"]]

由表格信息可知,$\rm H_{2}S$和抗生素$\rm CAZ$单独使用均降低了铜绿假单胞菌存活率,但是联合使用$\rm H_{2}S$和抗生素$\rm CAZ$的组别存活率更低,说明使用$\rm H_{2}S$和抗生素$\rm CAZ$联合使用有更好的抗菌效果;

$\rm H_{2}S$除了可以抑制某些细菌的生长,还可以参与特殊的光合作用。例如,绿硫细菌是一类厌氧的光合细菌,能够利用硫化氢等硫化物进行光合作用,其细胞内进行的光反应和暗反应过程如图$\rm 15$。绿硫细菌的无氧光合作用需要满足两个基本条件:一、处于海洋的表层,有足够的阳光射入;二、有充足的硫化物。在表层海水里,大部分情况下,硫化物就来自深层海水释放出的硫化氢气体。

据图$\rm 2$推测,图中$\rm ATP$合酶向细胞质基质转运$\rm H^{+}$的过程是                (填写跨膜运输方式)。光合片层内腔中高浓度$\rm H+$的形成原因包括                                                  和内腔中$\rm H_{2}S$分解产生$\rm H^{+}$

[["

协助扩散;细胞质基质中的$\\rm H^{+}$转运进内腔中

"]]

据图可知,图$\rm 2$中,$\rm ATP$合酶运输$\rm H^{+}$能够生成$\rm ATP$,是利用$\rm H^{+}$浓度差为能量合成$\rm ATP$,说明是顺浓度梯度的,且需要蛋白质的协助,因此$\rm ATP$合酶向细胞质基质转运$\rm H^{+}$的过程是方式是协助扩散;光合片层内腔中高浓度$\rm H+$的形成原因包括细胞质基质中的$\rm H^{+}$转运进内腔中和内腔中$\rm H_{2}S$分解产生$\rm H^{+}$

下列有关绿硫细菌的叙述,正确的是$\rm (\quad\ \ \ \ )$

["

绿硫细菌的光合色素分布于叶绿体类囊体薄膜上

","

绿硫细菌合成的有机物中稳定的化学能全部来自$\\rm H_{2}S$中的化学能

","

绿硫细菌分解$\\rm H_{2}S$产生$\\rm H^{+}$相当于叶绿体中的暗反应

","

绿硫细菌光合作用过程中不产生$\\rm O_{2}$

"]
[["D"]]

$\rm A$、绿硫细菌是原核生物,没有叶绿体,$\rm A$错误;

$\rm B$、由图可知,绿硫细菌合成的有机物中稳定的化学能所需能量来自氧化$\rm H_{2}S$释放的化学能和菌绿素复合体吸收的光能,$\rm B$错误;

$\rm C$、绿硫细菌分解$\rm H_{2}S$产生$\rm H^{+}$相当于叶绿体中的光反应,$\rm C$错误;

$\rm D$、绿硫细菌光合作用过程中不产生$\rm O_{2}$,产生的是硫,$\rm D$正确。

故选:$\rm D$

绿硫细菌细胞中的$\rm RNA$,其功能有                 (编号选填)。

①传递遗传信息②作为遗传物质③转运氨基酸④构成核糖体

[["①③④"]]

硫细菌细胞中的$\rm RNA$,其功能有传递遗传信息($\rm mRNA$)、转运氨基酸($\rm tRNA$)、构成核糖体($\rm rRNA$),故选:①③④。

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