Question

2．遺傳信息的傳遞和表達
圖1①～③分別表示人體細胞中發(fā)生的3種生物大分子的合成過程．請回答下列問題：

（1）細胞中過程①發(fā)生的主要場所是細胞核．
（2）已知過程②的α鏈中鳥嘌呤與尿嘧啶之和占堿基總數(shù)的54%，α鏈及其模板鏈對應區(qū)段的堿基中鳥嘌呤分別占29%、19%，則與α鏈對應的DNA區(qū)段中腺嘌呤所占的堿基比例為26%．
（3）由于基因中一個堿基對發(fā)生替換，而導致過程③合成的肽鏈中第8位氨基酸由異亮氨酸（密碼子
有AUU、AUC、AUA）變成蘇氨酸（密碼子有ACU、ACC、ACA、ACG），則該基因的這個堿基對替換情況是T∥A替換為C∥G（A∥T替換為G∥C）．
（4）在人體內成熟紅細胞、漿細胞、記憶細胞、致敏T細胞中，能發(fā)生過程②、③而不能發(fā)生過程①的細胞是①②③．
（5）人體不同組織細胞的相同DNA進行過程②時啟用的起始點不完全相同 （在“都相同”、“都不同”、“不完全相同”中選擇），其原因是基因的選擇性表達．
熒光原位雜交可用熒光標記的特異 DNA 片段為探針，與染色體上對應的DNA片段結合，從而將特定的基因在染色體上定位． 請回答下列問題：
（6）DNA熒光探針的制備過程如圖2所示，DNA酶Ⅰ隨機切開了核苷酸之間的磷酸二酯鍵，從而產生切口，隨后在DNA聚合酶I作用下，以熒光標記的脫氧核苷酸為原料，合成熒光標記的DNA 探針．
（7）圖3表示探針與待測基因結合的原理．先將探針與染色體共同煮沸，使DNA雙鏈中氫鍵斷裂，形成單鏈． 隨后在降溫復性過程中，探針的堿基按照堿基互補配對原則，與染色體上的特定基因序列形成較穩(wěn)定的雜交分子．圖中兩條姐妹染色單體中最多可有4條熒光標記的 DNA 片段．
（8）A、B、C分別代表不同來源的一個染色體組，已知AA和BB中各有一對同源染色體可被熒光探針標記． 若植物甲（AABB）與植物乙（AACC）雜交，則其 F₁有絲分裂中期的細胞中可觀察到6個熒光點；在減數(shù)第一次分裂形成的兩個子細胞中分別可觀察到2和4個熒光點．
（9）圖4若用三種不同顏色的熒光，分別標記小鼠精原細胞（基因型為DdEE）的基因D、d和E，觀察其分裂過程，發(fā)現(xiàn)某個次級精母細胞有3種不同顏色的4個熒光點，其原因是減數(shù)第一次分裂四分體時期，同源染色體非姐妹染色單體之間發(fā)生了交叉互換．

Answer 1

分析 1、分析圖1：①是以DNA的兩條鏈為模板，進行的是DNA復制過程，主要發(fā)生在細胞核中；②是以DNA的一條鏈為模板，進行的是轉錄過程，主要發(fā)生在細胞核中；③是以mRNA為模板，進行的是翻譯過程，發(fā)生在核糖體上．
2、基因探針是用放射性同位素、熒光分子等標記的DNA分子作為探針，原理是DNA分子雜交．
3、DNA分子是一個獨特的雙螺旋結構，是由兩條平行的脫氧核苷酸長鏈盤旋而成，外側由脫氧核糖和磷酸交替連接構成基本骨架，內側是堿基對（A-T；C-G）通過氫鍵連接．

解答 解：（1）過程①是以DNA的兩條鏈為模板，進行的是DNA復制過程，主要發(fā)生在細胞核中．
（2）α鏈是mRNA，其中G占29%，U占54%-29%=25%，則其模板鏈中C占29%、A占25%，再者模板鏈中G占19%，則T占27%，則α鏈對應的DNA區(qū)段中A占（25%+27%）÷2=26%．（3）異亮氨酸對應的密碼子與蘇氨酸對應的密碼子中一個不同堿基是第2個堿基，由U變?yōu)镃，則模板基因中堿基替換情況是A∥T替換成G∥C．
（4）在人體內成熟紅細胞中，沒有細胞核和細胞器，所以不能發(fā)生過程①②③．
（5）由于不同組織細胞中基因進行選擇性表達，所以人體不同組織細胞的相同DNA進行過程②時啟用的起始點不完全相同．
（6）根據(jù)題意和圖示分析可知：DNA酶Ⅰ隨機切開了核苷酸之間的磷酸二酯鍵從而產生切口，形成一段一段的DNA分子片段．在DNA聚合酶Ⅰ作用下，以熒光標記的四種脫氧核苷酸為原料，合成熒光標記的DNA探針．
（7）DNA分子是雙鏈結構，通過氫鍵連接．將探針與染色體共同煮沸，使DNA雙鏈中氫鍵斷裂，形成單鏈，隨后在降溫復性過程中，探針的堿基按照A-T、C-G的堿基互補配對原則，與染色體上的特定基因序列形成較穩(wěn)定的雜交分子，圖中兩條姐妹染色單體中含有2個DNA分子共有4條鏈，所以最多可有4條熒光標記的DNA片段．
（8）由于AA和BB中各有一對同源染色體可被熒光探針標記，若植物甲（AABB）與植物乙（AACC）雜交，則其F₁，有絲分裂中期的細胞（AABC）中可觀察到6個熒光點，在減數(shù)第一次分裂形成的兩個子細胞中分別可觀察到含A和含AB的2和4個熒光點．
（9）在減數(shù)第一次分裂過程中聯(lián)會后，同源染色體分離的同時非同源染色體自由組合．次級精母細胞進行減數(shù)第二次分裂，姐妹染色單體分離．由于姐妹染色單體是由同一條染色體通過復制而來的，若不發(fā)生交叉互換基因兩兩相同，應該是4個熒光點，2種顏色．因此出現(xiàn)第三種顏色應該是發(fā)生交叉互換的結果．
故答案為：
（1）細胞核  
（2）26%    
（3）T∥A替換為C∥G（A∥T替換為G∥C）
（4）①②③
（5）不完全相同    基因的選擇性表達
（6）磷酸二酯鍵    脫氧核苷酸     
（7）氫    4
（8）6   2和4
（9）減數(shù)第一次分裂四分體時期，同源染色體非姐妹染色單體之間發(fā)生了交叉互換

點評 本題結合圖解，考查遺傳信息的轉錄和翻譯、DNA的復制、細胞分化及基因工程等知識，要求考生識記DNA復制和遺傳信息表達的過程，能準確判斷圖中各過程的名稱；識記基因工程的原理及操作步驟，了解基因工程的相關應用，能結合所學的知識準確答題．