2026届高三生物一轮复习导学案第六单元 遗传的物质基础

第六单元 遗传的物质基础 第22课时 DNA是主要的遗传物质 明确 学习目标 课程要求 核心问题 概述多数生物的基因是分子的功能片段，有些病毒的基因在分子上。 1.肺炎链球菌的转化实验和噬菌体侵染细菌的实验的设计思路？ 2.为什么说是主要的遗传物质？ 整合 必备知识 知识整合 一、肺炎链球菌的转化实验 1.格里菲思的肺炎链球菌体内转化实验 2.艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验 【名师点睛】 对 型细菌和 型细菌转化的理解 （1）型细菌加热致死的过程中,其蛋白质变性失活，但是其内部的 在加热结束后随温度的降低又逐渐恢复活性。 （2）转化的实质是 型细菌的 片段整合到 型细菌的 中,使受体细胞获得了新的遗传信息,即发生了基因重组。 （3）一般情况下,转化率很低,形成的 型细菌很少,转化后形成的 型细菌可快速繁殖形成 新的 型细菌。 二、噬菌体侵染细菌的实验 1.实验材料： 噬菌体和大肠杆菌。 （1）噬菌体的模式图 （2）噬菌体的增殖 过程 增殖需要的条件 内容 合成噬菌体 模板 噬菌体的 原料 大肠杆菌提供的4种脱氧核苷酸 合成噬菌体蛋白质 原料 大肠杆菌的氨基酸 场所 大肠杆菌的核糖体 2.实验方法 放射性同位素标记技术，用  、  分别标记噬菌体的蛋白质和。 3.实验过程 （1）标记噬菌体 （2）侵染细菌 【名师点睛】 搅拌和离心的目的不同 （1）搅拌的目的是使吸附在细菌上的噬菌体外壳和细菌分离。 （2）离心的目的是让上清液中析出质量较轻的 噬菌体颗粒,而离心管的沉淀物中留下被侵染的大肠杆菌。 4.实验结果分析 （1）噬菌体侵染细菌时,其进入细菌细胞中,而蛋白质外壳留在外面。 （2）子代噬菌体的各种性状是通过亲代的遗传的。 5.实验结论: 是噬菌体的遗传物质。 【名师点睛】 噬菌体侵染细菌实验的误差分析 （1）标记的噬菌体侵染大肠杆菌 （2）标记的噬菌体侵染大肠杆菌 三、DNA是主要的遗传物质 1.烟草花叶病毒对烟草叶细胞的感染实验 （1）实验材料：烟草花叶病毒（只由蛋白质和组成）、烟草（高等植物）。 （2）实验过程： （3）结论：烟草花叶病毒的遗传物质是  ，不是蛋白质。 2.是主要的遗传物质 生物类型 所含核酸 遗传物质 举例 细胞生物 真核生物 和   动物、植物、真菌 原核生物   细菌 非细胞生物 病毒 仅有   噬菌体、乙肝病毒 病毒 仅有   烟草花叶病毒、病毒 结论：绝大多数生物的遗传物质是  ，所以说  是主要的遗传物质。 【教材深挖】必修“拓展应用”通过肺炎链球菌的转化实验和噬菌体侵染细菌的实验，说明遗传物质的结构具有相对的稳定性、能够精确地自我复制，使亲代与子代间保持遗传的连续性、能够指导蛋白质合成，控制新陈代谢过程和性状发育、在特定条件下产生可遗传的变异等特点。 基础自测 （1） 将加热致死的型细菌与型活细菌混合后注射给小鼠，从死亡小鼠体内只能分离出型细菌。（ ） （2） 在艾弗里的实验中，实验组分别加入了相应的水解酶，这是利用了自变量控制中的加法原理。（ ） （3） 艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验证明了是主要的遗传物质。（ ） （4） 分别用含、的培养基培养噬菌体，可得到被标记的噬菌体。（ ） （5） 在用标记的噬菌体侵染细菌实验中，沉淀物中存在少量放射性可能是搅拌不充分所致。（ ） （6） 用1个含标记的噬菌体去侵染大肠杆菌，裂解释放的子代噬菌体中只有2个含。（ ） （7） 噬菌体可感染肺炎链球菌导致其裂解。（ ） （8） 在真核生物中，是主要的遗传物质。（ ） （9） 细胞核内的遗传物质是，细胞质内的遗传物质是。（ ） （10） 乳酸菌的遗传物质主要分布在染色体上。（ ） 【答案】（1） × （2） × （3） × （4） × （5） √ （6） √ （7） × （8） × （9） × （10） × 提升 关键能力 高考 考情概览 高考考点 2024 2023 2022 2021 2020 肺炎链球菌的转化实验 浙江1月 全国乙 浙江7月 噬菌体侵染细菌的实验 海南、湖南、浙江6月 浙江1月 考点 深度剖析 考点1 肺炎链球菌的转化实验 命题角度 肺炎链球菌转化实验的原理及过程 例1 [（2021·全国乙卷，5）]在格里菲思所做的肺炎链球菌转化实验中，无毒性的型活细菌与被加热致死的型细菌混合后注射到小鼠体内，从小鼠体内分离出了有毒性的型活细菌。某同学根据上述实验，结合现有生物学知识所做的下列推测中，不合理的是（ ） A. 与型细菌相比，型细菌的毒性可能与荚膜多糖有关 B. 型细菌的能够进入型细菌细胞指导蛋白质的合成 C. 加热杀死型细菌使其蛋白质功能丧失而功能可能不受影响 D. 将型细菌的经酶处理后与型细菌混合，可以得到型细菌 【答案】D 【解析】与型细菌相比，型细菌具有荚膜多糖，型细菌有毒，故可推测型细菌的毒性可能与荚膜多糖有关，正确；型细菌的进入型细菌细胞后使型细菌具有了型细菌的性状，可知型细菌的进入型细菌细胞后指导蛋白质的合成，正确；加热杀死的型细菌不会使小鼠死亡，说明加热杀死的型细菌的蛋白质功能丧失，而加热杀死的型细菌的可以使型细菌发生转化，可知其功能不受影响，正确；将型细菌的经酶处理后，被水解为小分子物质，故与型细菌混合，不能得到型细菌，错误。 ［针对训练］ 1．[（2022·浙江1月选考，20）]型肺炎链球菌的某种“转化因子”可使型菌转化为型菌。研究“转化因子”化学本质的部分实验流程如图所示 下列叙述正确的是（ ） A. 步骤①中，酶处理时间不宜过长，以免底物完全水解 B. 步骤②中，甲或乙的加入量不影响实验结果 C. 步骤④中，固体培养基比液体培养基更有利于细菌转化 D. 步骤⑤中，通过涂布分离后观察菌落或鉴定细胞形态得到实验结果 【答案】D 【解析】步骤①中，酶处理时间要足够长，以使底物完全水解，错误；步骤②中，甲或乙的加入量属于无关变量，应相同，否则会影响实验结果，错误；步骤④中，液体培养基比固体培养基更有利于细菌转化，错误；型细菌有荚膜，菌落光滑，型细菌无荚膜，菌落粗糙。步骤⑤中，通过涂布分离后观察菌落或鉴定细胞形态，判断是否出现型细菌，正确。 考点2 噬菌体侵染细菌的实验 命题角度 噬菌体侵染细菌的实验原理和过程 例2 [（2022·浙江6月，22）]下列关于“噬菌体侵染细菌的实验”的叙述，正确的是（ ） A. 需用同时含有和的噬菌体侵染大肠杆菌 B. 搅拌是为了使大肠杆菌内的噬菌体释放出来 C. 离心是为了沉淀培养液中的大肠杆菌 D. 该实验证明了大肠杆菌的遗传物质是 【答案】C ［命题立意］本题以噬菌体侵染细菌的实验为命题情境，考查噬菌体的标记方法、实验过程及实验结论等，考查学生的实验探究和科学思维能力。 ［思维过程］放射性同位素标记法的结果只能检测有无放射性以及放射性的高低，不能检测是哪种元素的放射性 需单独用 标记噬菌体的 和 标记噬菌体的蛋白质，A错误；搅拌是使吸附在细菌上的噬菌体外壳与细菌分离 错误；大肠杆菌的质量大于噬菌体 离心的目的是为了沉淀培养液中的大肠杆菌 正确；注入噬菌体，释放出子代噬菌体 证明噬菌体的遗传物质是，D错误。 ［针对训练］ 2．[（2022·海南，13）]某团队从表①～④实验组中选择两组，模拟噬菌体侵染大肠杆菌实验，验证是遗传物质。结果显示：第一组实验检测到放射性物质主要分布在沉淀物中，第二组实验检测到放射性物质主要分布在上清液中。该团队选择的第一、二组实验分别是（ ） 材料及标记 噬菌体 大肠杆菌 实验组 ① 未标记 标记 ② 标记 标记 ③ 标记 未标记 ④ 标记 未标记 A. ①和④ B. ②和③ C. ②和④ D. ④和③ 【答案】C 【解析】噬菌体侵染细菌时，只有进入细菌，蛋白质外壳没有进入，为了区分和蛋白质，可用标记噬菌体的，用标记噬菌体的蛋白质外壳，根据第一组实验检测到放射性物质主要分布在沉淀物中，说明亲代噬菌体的被标记，根据第二组实验检测到放射性物质主要分布在上清液中，说明第二组噬菌体的蛋白质被标记，正确。 【规律方法】 “两看法”判断子代噬菌体标记情况 高考 真题集训 1．[（2022·湖南，2）]噬菌体侵染大肠杆菌的过程中，下列哪一项不会发生（ ） A. 新的噬菌体合成 B. 新的噬菌体蛋白质外壳合成 C. 噬菌体在自身聚合酶作用下转录出 D. 合成的噬菌体与大肠杆菌的核糖体结合 【答案】C 【解析】噬菌体在大肠杆菌聚合酶作用下转录出，符合题意。 2．[（2022·河北，8）]下列关于遗传物质的经典实验，叙述错误的是（ ） A. 摩尔根依据果蝇杂交实验结果首次推理出基因位于染色体上 B. 孟德尔描述的“遗传因子”与格里菲思提出的“转化因子”化学本质相同 C. 肺炎链球菌体外转化实验和噬菌体侵染细菌实验均采用了能区分和蛋白质的技术 D. 双螺旋模型的碱基互补配对原则解释了分子具有稳定的直径 【答案】A 【解析】摩尔根通过假说—演绎法利用果蝇杂交遗传实验证明了基因位于染色体上，错误；孟德尔描述的“遗传因子”实质是基因，基因通常是有遗传效应的片段，格里菲思提出的“转化因子”是，两者化学本质相同，正确；肺炎链球菌体外转化实验利用酶解法去掉或者蛋白质，噬菌体侵染细菌实验利用同位素标记法区分和蛋白质，两者均采用了能区分和蛋白质的技术，正确；两条链上的碱基由氢键连接形成碱基对，且遵循与配对、与配对的碱基互补配对原则，使分子具有稳定的直径，正确。 3．[（2020·浙江7月选考，12）]下列关于“肺炎链球菌转化实验”的叙述，正确的是（ ） A. 活体转化实验中，型菌转化成的型菌不能稳定遗传 B. 活体转化实验中，型菌的荚膜物质使型菌转化成有荚膜的型菌 C. 离体转化实验中，蛋白质也能使部分型菌转化成型菌且可实现稳定遗传 D. 离体转化实验中，经酶处理的型菌提取物不能使型菌转化成型菌 【答案】D 【解析】活体转化实验中，小鼠体内有大量型菌，说明型菌转化成的型菌能稳定遗传，错误；活体转化实验中，无法说明是哪种物质使型菌转化成有荚膜的型菌，错误；离体转化实验中，只有型菌的才能使部分型菌转化成型菌且可实现稳定遗传，错误；离体转化实验中，经酶处理的型菌提取物，其被水解，故不能使型菌转化成型菌，正确。 对应训练 基础巩固 1．如果用、、标记噬菌体后，让其侵染细菌（无放射性），下列分析正确的是（ ） A. 只有噬菌体的蛋白质被标记了，没有被标记 B. 子代噬菌体的外壳中可检测到、、 C. 子代噬菌体的分子中可检测到、 D. 子代噬菌体的分子中部分含有、、 【答案】C 【解析】分子中含有、，所以用、、标记噬菌体后，噬菌体的蛋白质和都被标记了，错误；由于子代噬菌体蛋白质外壳是以无放射性的细菌中的物质为原料合成的，所以子代噬菌体的外壳中没有放射性，错误；由于、标记了噬菌体分子，的复制方式是半保留复制，所以子代噬菌体的分子中可检测到、，正确；子代噬菌体的分子中不含有，错误。 2．[（2024·河北张家口模拟）]下列关于遗传学史上重要探究活动的叙述，正确的是（ ） A. 孟德尔用假说—演绎法发现了基因的分离定律和自由组合规律 B. 沃森和克里克通过同位素标记法证明是遗传物质 C. 萨顿通过果蝇实验得出推论——基因在染色体上 D. 赫尔希和蔡斯用对比实验证明是遗传物质 【答案】D 【解析】孟德尔用统计学方法分析杂合子自交子代的表型及比例，发现了遗传规律，用假说—演绎法进行了证实，错误；运用同位素标记技术来证明的复制方式为半保留复制这一实验是梅塞尔森和斯塔尔做的，赫尔希和蔡斯分别用和标记噬菌体和蛋白质，通过对比两组实验结果，证明了是遗传物质，错误，正确；摩尔根通过果蝇实验得出推论——基因在染色体上，错误。 3．为了探究烟草花叶病毒的遗传物质，某实验小组进行了如图所示的实验。下列说法正确的是（ ） A. 实验1为空白对照组，以消除无关变量对实验结果的影响，增强实验的可信度 B. 根据实验1、2、3的实验现象可得出结论：烟草花叶病毒的遗传物质是蛋白质 C. 实验4是利用“加法原理”设计的一个补充实验组，可以进一步验证实验结论 D. 该实验是设法将核酸和蛋白质分开后分别研究各自的作用 【答案】D 【解析】没有进行处理的为空白对照，实验2为空白对照组，以消除无关变量对实验结果的影响，增强实验的可信度，错误；实验1、2、3的实验现象显示病毒的能引起烟草患烟草花叶病，蛋白质不能，因而能得出结论：烟草花叶病毒的遗传物质是，错误；实验4是利用“减法原理”设计的一个补充实验组，可以进一步验证实验结论，得出是遗传物质的结论，错误；该实验是设法将核酸和蛋白质分开后分别研究各自的作用，正确。 4．[（2024·山东威海月考）]（多选）肺炎链球菌的转化实质如下：处于特定生长期的型细菌分泌感受态因子诱导自身产生细胞壁自溶素，从而使自身细胞壁局部缺失而呈感受态（一种容易吸收外源的状态），型细菌中控制多糖荚膜合成的相关基因进入型细菌并整合到型细菌的分子上进而表达。随着细菌的繁殖，后代出现型细菌和型细菌两种类型的细菌后代。下列有关说法错误的是（ ） A. 型细菌分泌的细胞壁自溶素可用于分解植物细胞的细胞壁 B. 将型细菌的与型细菌混合，不能产生型细菌和型细菌两种细菌后代 C. 型细菌转变为型细菌，这种可遗传变异属于基因重组 D. 题干中细菌后代中的型细菌主要来源于型细菌的转化 【答案】AD 【解析】细菌细胞壁的主要成分是肽聚糖，而植物细胞的细胞壁的主要成分是纤维素和果胶，因此型细菌分泌的细胞壁自溶素不能用于分解植物细胞的细胞壁，错误；由于只有处于特定生长期的型细菌能够分泌细胞壁自溶素，而型细菌不能分泌细胞壁自溶素，故将型细菌的与型细菌混合，不能产生型细菌和型细菌两种细菌后代，正确；由于转化过程中型细菌转化为型细菌的概率低，故题干中细菌后代中的型细菌主要来源于型细菌的增殖，错误。 5．[（2024·江苏徐州预测）]为了研究噬菌体侵染细菌的过程，研究者分别用和标记的噬菌体侵染了未被放射性标记的大肠杆菌。在短时间保温后进行离心（未搅拌），测定了上清液中的放射性，结果如表。下列相关说法不正确的是（ ） 细菌处理 噬菌体处理 上清液中的放射性比例/% 加入 酶 未加入 酶 不处理 2 1 不处理 8 7 侵染前加热杀死 15 11 侵染前加热杀死 76 13 注：酶与噬菌体同时加入；离心后长链 出现在沉淀物中、短链 出现在上清液中。 A. 用和分别标记了噬菌体的和蛋白质 B. 细菌被杀死后会促进噬菌体被酶降解 C. 被降解后产生的片段离心后会出现在上清液中 D. 由实验结果可知，噬菌体的蛋白质没有进入细菌 【答案】D 【解析】含有元素，蛋白质含有元素，则用和分别标记了噬菌体的和蛋白质，正确；细菌被杀死后加入酶，上清液中的放射性比例上升，说明被降解后产生的片段离心后会出现在上清液中，细菌被杀死后会促进噬菌体被酶降解，、正确；本实验不能判断噬菌体的蛋白质有没有进入细菌，错误。 能力提升 6．[（2024·河北名校联考二模）]下列关于噬菌体侵染细菌实验的叙述,错误的是（ ） A. 噬菌体是专一性寄生在细菌中的病毒，其增殖完全依赖于细菌 B. 用标记的噬菌体侵染细菌时，细菌内发现了标记的 C. 用标记的噬菌体侵染细菌时，细菌内没有发现放射性的 D. 噬菌体通过细菌的核糖体、内质网合成噬菌体外壳蛋白质 【答案】D 【解析】噬菌体是专一性寄生在细菌中的病毒，它的繁殖完全依赖于细菌，正确；用标记噬菌体的，侵染细菌时，进入细菌内，细菌内会出现标记的，正确；用标记噬菌体的蛋白质，侵染细菌时，由于蛋白质外壳不进入细菌，细菌内没有发现放射性的，正确；噬菌体通过细菌的核糖体合成噬菌体的蛋白质，细菌无内质网，错误。 7．[（2024·河北部分高中联考二模）]（多选）遗传转化是指同源或异源的游离分子质粒或染色体被细菌细胞摄取，通过置换的方式整合进入细菌的基因组中，并得以表达的基因转移过程。科学家已经发现多种细菌具有遗传转化能力，如肺炎链球菌中的型细菌。下列分析正确的是（ ） A. 遗传转化过程中可能发生磷酸二酯键的断裂与形成 B. 经遗传转化形成的型细菌具有原型细菌的全套遗传物质 C. 型细菌的转化率与加热致死的型细菌分子的纯度有关 D. 转化培养基中加入适量氯化钙可能会提高细菌的遗传转化能力 【答案】ACD 【解析】遗传转化过程中，游离分子质粒或染色体被细菌细胞摄取，通过某种方式整合进入细菌的基因组中并得以表达，该过程中存在磷酸二酯键的断裂与形成，正确；经遗传转化形成的型细菌，其基因组中整合了外源，故其不一定具有原型细菌的全套遗传物质，错误；型细菌的转化率与加热致死的型细菌分子的纯度有关，型细菌分子的纯度越高，转化形成的菌越多，型菌的转化率越高，正确；转化培养基中加入适量氯化钙可能会提高细菌的遗传转化能力，正确。 8．[（2024·江苏无锡模拟）]烟草花叶病毒是一种单链病毒，具有和等多种株系。科研人员分别提取了株系和株系的和蛋白质，进行了如表所示的重组实验。下列相关叙述正确的是（ ） 重组实验过程 子代病毒的类型 第一组：蛋白质 感染烟草 株系 第二组：蛋白质 感染烟草 株系 A. 可以通过培养基上不同的菌落特征鉴别的不同株系 B. 将的遗传物质与二苯胺水浴加热，溶液会变成蓝色 C. 根据实验结果可推测，的控制其蛋白质的合成 D. 该病毒在增殖时，催化其合成的酶由宿主细胞的基因控制合成 【答案】C 【解析】病毒专营活细胞寄生，不能用培养基培养，错误；与二苯胺试剂沸水浴加热后，溶液才会变成蓝色，而的遗传物质为，错误；该病毒在增殖时，催化其合成的酶由病毒的基因控制合成，错误。 9．某科学工作者曾重复做了“肺炎链球菌的转化实验”及“噬菌体侵染细菌的实验”。请回答下列有关问题。 Ⅰ.肺炎链球菌体外转化实验的结果如图: （1） 本实验中的实验组是_ _ _ _ 。 （2） 有同学提出第4组实验结果的出现可能是实验时对型细菌加热不彻底造成的,根据第_ _ 组实验结果即可否定此假设。 Ⅱ.在“噬菌体侵染细菌的实验”中，该工作者分别用同位素、、和对噬菌体以及大肠杆菌成分做了如下标记: 组别 第一组 第二组 第三组 噬菌体成分 用标记 未标记 用标记 大肠杆菌成分 用标记 用标记 未标记 （3） 第三组实验中,制备标记的噬菌体的方法是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。标记的是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ （填“”“蛋白质”或“和蛋白质”）。经过一段时间培养后离心,该组检测到放射性的主要分布部位是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ ,得到的子代噬菌体外壳中_ _ _ _ _ _ _ _ （填“一定含有”“一定不含有”或“不一定含有”）。 （4） 第组得到的子代噬菌体蛋白质和中均含有放射性标记。 【答案】（1） 第4组 （2） 3 （3） 用含的培养基培养大肠杆菌,再用噬菌体侵染被标记的大肠杆菌；和蛋白质；沉淀物和上清液；一定不含有 （4） 二 【解析】 （1） 生物实验的原则之一是对照原则,由于第1组实验接种正常型细菌、第2组接种正常型细菌、第3组接种加热致死的型细菌,所以都是对照组;而第4组接种加热致死的型细菌和正常的型细菌的混合液,所以是实验组。 （2） 如果实验时,对型细菌加热不彻底,则第3组实验中也会出现型细菌,所以根据第3组实验结果即可否定此假设。 （3） 第三组实验中,用含的培养基培养大肠杆菌,再用噬菌体侵染被标记的大肠杆菌,就可以得到标记的噬菌体。和蛋白质中都含有,故标记的是和蛋白质。噬菌体的会侵入大肠杆菌内,蛋白质外壳留在细胞外,故经过一段时间培养后离心,检测到放射性主要分布部位是沉淀物和上清液。因为蛋白质外壳不能进入大肠杆菌体内,故子代噬菌体的蛋白质外壳是用大肠杆菌提供的原料合成的,一定不含有。 （4） 和蛋白质中都含有,第二组大肠杆菌成分用标记,故第二组得到的子代噬菌体蛋白质和中均含有放射性标记。 第23课时 DNA的结构、复制和基因的本质 明确 学习目标 课程要求 核心问题 1.概述分子是由4种脱氧核苷酸构成的，通常由两条碱基互补配对的反向平行长链盘旋成双螺旋结构，碱基的排列顺序编码了遗传信息。 2.概述分子通过半保留方式进行复制。 1.双螺旋结构的特点？ 2.怎样证明的半保留复制？ 3.概述复制的过程、条件和意义？ 4.如何理解的多样性和特异性？ 整合 必备知识 知识整合 一、DNA分子的结构与基因本质 1.双螺旋结构模型的构建 （1）构建者：沃森和克里克。 （2）构建过程 2.的结构 【教材延伸】（必修图3-8）的方向解读 （1）脱氧核糖上与碱基相连的碳称作,与磷酸基团相连的碳叫作。 （2）的一条单链具有两个末端,一端有一个游离的磷酸基团,这一端称作端,另一端有一个羟基,称作端。 （3）的两条单链走向相反,从双链的一端起始,一条单链是从端到端的,另一条单链则是从端到端的。 3.结构特点 多样性 若含有个碱基对，则其可能有种碱基排列顺序 特异性 每个分子都有特定的碱基排列顺序 稳定性 两条主链上磷酸与脱氧核糖交替排列的顺序不变，碱基配对方式不变等 【教材深挖】（必修“拓展应用”2）人脸识别技术具有可行性的原因是:每个人都有独特的面部特征,而这些都是由基因决定的,这说明了基因的特异性。 4.基因通常是有遗传效应的 片段 （1）基因本质 基因通常是有遗传效应的片段。有些病毒的遗传物质是，对于这些病毒而言，基因就是有遗传效应的片段。 【知识拓展】 真、原核细胞基因的结构 （2）基因与染色体、、脱氧核苷酸的关系 【名师点睛】 对“基因通常是有遗传效应的 片段”的理解 （1）基因不一定都是 片段,对于 病毒来说,基因也可以是有遗传效应的 片段。 （2）基因可以是一段,但一段 不一定是基因。 二、DNA复制的假说与证据 1.复制的假说: （1）提出者:沃森和克里克。 （2）假说内容:半保留复制。 2.半保留复制的实验 （1）实验者：美国生物学家梅塞尔森和斯塔尔。 （2）研究方法：假说—演绎法。 （3）实验材料：大肠杆菌。 （4）实验技术：同位素标记技术和离心技术。 （5）实验背景：和是氮元素的两种稳定同位素，这两种同位素相对原子质量不同，含的比含的的密度大，因此，利用离心技术可以在试管中分离开含有不同氮元素的。 （6）演绎推理和实验过程及结果: 结果分析: ①立即取出，提取 离心 全部重带。 ②繁殖一代后取出，提取 离心 全部中带。 ③繁殖两代后取出，提取 离心 轻带、中带。 （7）结论:的复制是以半保留的方式进行的。 3.的复制 （1）概念、时间、场所 （2）过程 （3）复制结果:形成两个完全相同的。 （4）特点 （5）准确复制的原因 ①独特的双螺旋结构,为复制提供了精确的模板。 ②通过碱基互补配对,保证了复制能够准确地进行。 （6）意义:将遗传信息从亲代传给子代,保持了遗传信息的连续性。 【教材深挖】（必修“拓展应用”2）从题图照片看出，果蝇复制过程中形成多个复制泡，请解释说明其作用。 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 【答案】说明果蝇的有多个复制起点,可同时从不同起点开始的复制,由此加快复制的速率,为细胞分裂做好物质准备。 ［教考衔接］ 冈崎片段 科学家冈崎提出了 的半不连续复制模型,即 复制时一条子链是连续合成的,而另外一条子链是先合成短的 片段（称为冈崎片段）,再连接形成较长 分子。端粒是位于染色体末端的一段特殊序列的 蛋白质复合体,后来科学研究发现端粒的缩短可能与 的这种复制方式密切相关。 （1） 分子复制的方式是_ _ _ _ _ _ _ _ ,子链的延伸方向是_ _ _ _ _ _ _ _ （填“”或“”）。 （2） 根据图示分析,半不连续复制的原因是 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。 在复制过程中,引物最终会被酶切除,引物切除后的部分“空白”区域,可以通过新链合成修复。但子链最末端引物被切除后的“空白”区域无法修复,根据以上信息推测,端粒缩短的原因可能是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。 【答案】（1） 半保留复制； （2） 在复制时边解旋边复制,并且 聚合酶只能从 催化子链的形成；最末端的引物被切除后形成的“空白”区域无法修复,从而造成端粒 序列的缩短,进而导致端粒的缩短 基础自测 （1） 某同学制作双螺旋结构模型，在制作脱氧核苷酸时，需在磷酸上连接脱氧核糖和碱基。（ ） （2） 分子中每个脱氧核糖上均连接着一个磷酸和一个碱基。（ ） （3） 人体内控制珠蛋白合成的基因由1 700个碱基对组成，其碱基对可能的排列方式有种。（ ） （4） 分子的碱基对总数与所含有的基因的碱基对总数相等。（ ） （5） 在复制方式的探究实验中，若通过对第一代解旋获得的单链进行离心，其结果也可确定复制的方式是全保留复制还是半保留复制。（ ） （6） 生物体内的常与蛋白质结合，以蛋白质复合物的形式存在。若复合物中的某蛋白质参与复制，则该蛋白质一定是聚合酶。（ ） （7） 蛙的红细胞和哺乳动物成熟的红细胞中都可以发生复制过程。（ ） （8） 双链被标记后，复制次，子代中有标记的占。（ ） （9） 一个含有个腺嘌呤的分子经过次复制，共需要消耗腺嘌呤脱氧核苷酸个。（ ） 【答案】（1） × （2） × （3） × （4） × （5） × （6） × （7） × （8） × （9） × 提升 关键能力 高考 考情概览 高考考点 2024 2023 2022 2021 2020 结构模型的构建 重庆、河北、浙江6月 广东 结构、特点与计算 河北、浙江6月 海南 广东 北京 浙江7月 复制过程及计算 浙江6月 山东 海南 山东、浙江6月、海南、辽宁 考点 深度剖析 考点1 DNA的结构 命题角度1 DNA的结构分析 例1 [（2022·浙江6月选考，13）]某同学欲制作双螺旋结构模型，已准备了足够的相关材料，下列叙述正确的是（ ） A. 在制作脱氧核苷酸时，需在磷酸上连接脱氧核糖和碱基 B. 制作模型时，鸟嘌呤与胞嘧啶之间用2个氢键连接物相连 C. 制成的模型中，腺嘌呤与胞嘧啶之和等于鸟嘌呤和胸腺嘧啶之和 D. 制成的模型中，磷酸和脱氧核糖交替连接位于主链的内侧 【答案】C 【解析】在制作脱氧核苷酸时，需在脱氧核糖上连接磷酸和碱基，错误；鸟嘌呤和胞嘧啶之间由3个氢键连接，错误；的两条链之间遵循碱基互补配对原则，即、，故在制作的模型中，正确；分子中脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成基本骨架，碱基在内侧，错误。 ［针对训练］ 1．[（2022·广东，12）] 噬菌体的线性双链两端各有一段单链序列。这种噬菌体在侵染大肠杆菌后其会自连环化（如图），该线性分子两端能够相连的主要原因是（ ） A. 单链序列脱氧核苷酸数量相等 B. 分子骨架同为脱氧核糖与磷酸 C. 单链序列的碱基能够互补配对 D. 自连环化后两条单链方向相同 【答案】C 【解析】单链序列脱氧核苷酸数量相等、分子骨架同为脱氧核糖与磷酸交替连接，不能决定线性分子两端能够相连，、不符合题意；据图可知，单链序列的碱基能够互补配对，决定该线性分子两端能够相连，符合题意；的两条链是反向的，因此自连环化后两条单链方向相反，不符合题意。 命题角度2 DNA结构的相关计算 例2 [（2024·浙江6月选考，9）]下列关于双链分子结构的叙述，正确的是（ ） A. 磷酸与脱氧核糖交替连接构成了的基本骨架 B. 双链中占比越高，热变性温度越高 C. 两条链之间的氢键形成由聚合酶催化 D. 若一条链的占，则另一条链的也占 【答案】A 【解析】的外侧是由脱氧核糖和磷酸交替连接构成的基本骨架，内侧是碱基通过氢键连接形成的碱基对，正确；双链中碱基对占比越高，热变性温度越高，错误；聚合酶催化形成的是磷酸二酯键，错误；互补的碱基在单链上所占的比例相等，若一条链的占，则另一条链的也占，占，错误。 【规律方法】 中的碱基数量的计算规律 设一条链为1链，互补链为2链。根据碱基互补配对原则可知，，，，。 ；。 即：双链中，，。 规律一：双链中嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数，任意两个不互补碱基之和为碱基总数的一半。 ；。 为相应的碱基总数，。 规律二：互补碱基之和所占比例在任意一条链及整个分子中都相等，简记为“补则等”。 与的关系是互为倒数。 规律三：非互补碱基之和的比值在两条互补链中互为倒数，简记为“不补则倒”。 若，，则。 规律四：某种碱基在双链中所占的比例等于它在每一条单链中所占比例和的一半。 ［针对训练］ 2．[（2024·山东聊城期中）]某双链 链和 链分子中鸟嘌呤与胞嘧啶的数量之和占全部碱基总数的， 链中腺嘌呤占。下列关于该分子的叙述，错误的是（ ） A. 链中腺嘌呤与胸腺嘧啶的数量之和占该链碱基总数的 B. 链中， 链中 C. 链中胸腺嘧啶所占的比例是，占双链分子的 D. 的比值可体现不同生物分子的特异性 【答案】B 【解析】分子中与的数量之和占全部碱基总数的，则与的数量之和占全部碱基总数的，互补碱基之和所占比例在任意一条链及整个分子中都相等，因此 链中与的数量之和也占该链碱基总数的，正确；互补碱基之和所占比例在任意一条链及整个分子中都相等，因此 链和 链中相等，都是，错误； 链中胸腺嘧啶所占的比例是，占双链分子的比例是，正确；不同生物的分子中互补碱基之和的比值一般不同，即的比值体现了不同生物分子的特异性，正确。 考点2 DNA的复制 命题角度1 DNA复制方式的实验探究 例3 [（2022·海南，11）]科学家曾提出复制方式的三种假说：全保留复制、半保留复制和分散复制（图1）。对此假说，科学家以大肠杆菌为实验材料，进行了如下实验（图2）。 下列有关叙述正确的是（ ） A. 第一代细菌离心后，试管中出现1条中带，说明复制方式一定是半保留复制 B. 第二代细菌离心后，试管中出现1条中带和1条轻带，说明复制方式一定是全保留复制 C. 结合第一代和第二代细菌的离心结果，说明复制方式一定是分散复制 D. 若复制方式是半保留复制，继续培养至第三代，细菌离心后试管中会出现1条中带和1条轻带 【答案】D ［命题立意］本题通过对 复制方式的三种假说进行实验验证，考查学生的科学探究和科学思维能力。 ［思维过程］（1）获取信息并归纳： 图1信息：①全保留复制就是在复制过程中新的 分子单链结合在一起，形成一条新的 双链，而亲本 双链仍然被保留在一起；②半保留复制是指在新合成的每个 分子中，都保留了原来 分子中的一条链；③分散型复制是在复制过程中亲本 双链被切割成小片段，分散在新合成的两条 双链中。 图2信息：两条链都是 标记的，离心后为重带；两条链都是 标记的，离心后为轻带；一条链是 标记、一条链是 标记的，离心后为中带。 （2）演绎推理： 假设是半保留复制，第一代细菌 离心后，试管中出现1条中带，可以排除全保留复制，但不能肯定是半保留复制或分散复制，因为分散复制时如果均匀分布可能出现中带；继续做子二代 密度梯度离心，若子二代可以分出一条中带和一条轻带，则可以排除分散复制，同时肯定是半保留复制。如果继续培养至第三代，形成的子代 有 和 两种类型，因此细菌 离心后试管中会出现1条中带和1条轻带。 ［针对训练］ 3．研究人员将1个含的大肠杆菌转移到以为唯一氮源的培养液中，培养后提取子代大肠杆菌的。将双螺旋解开，变成单链；然后进行密度梯度离心，试管中出现两种条带（如图）。下列说法正确的是（ ） A. 由结果可推知，该大肠杆菌的细胞周期大约为 B. 根据条带的数目和位置可以确定的复制方式 C. 解开双螺旋的实质是破坏核苷酸之间的磷酸二酯键 D. 若直接将子代进行密度梯度离心也能得到两条条带 【答案】D 【解析】据图分析可知，由于单链单链，说明复制了3次，可推知该大肠杆菌的细胞周期大约为，错误；由于经过热变性后解开了双螺旋，变成单链，所以根据条带的数目和位置只能判断单链的标记情况，无法判断的复制方式，错误；解开双螺旋的实质是破坏碱基对之间的氢键，错误；复制3次，由于的半保留复制，有2个链是，离心后在中带，有6个链都是，离心后在重带，即直接将子代进行密度梯度离心也能得到两条条带，正确。 命题角度2 DNA复制的过程和特点 例4 [（2023·山东，5）]将一个双链分子的一端固定于载玻片上，置于含有荧光标记的脱氧核苷酸的体系中进行复制。甲、乙和丙分别为复制过程中3个时间点的图像，①和②表示新合成的单链，①的端指向解旋方向，丙为复制结束时的图像。该复制过程中可观察到单链延伸暂停现象，但延伸进行时2条链延伸速率相等。已知复制过程中严格遵守碱基互补配对原则，下列说法错误的是（ ） A. 据图分析，①和②延伸时均存在暂停现象 B. 甲时①中A、之和与②中A、之和可能相等 C. 丙时①中A、之和与②中A、之和一定相等 D. ②延伸方向为端至端，其模板链端指向解旋方向 【答案】D 【解析】据图分析，甲时新合成的单链①比②短，乙时①比②长，因此可以说明①和②延伸时均存在暂停现象，正确；①和②两条链中碱基是互补的，甲时新合成的单链①比②短，但②中多出的部分可能不含有、，因此①中、之和与②中、之和可能相等，正确；①和②两条链中碱基是互补的，丙为复制结束时的图像，新合成的单链①与②等长，丙时①中、之和与②中、之和一定相等，正确；①和②两条单链由一个双链分子复制而来，其中一条母链合成子链①时，①的端指向解旋方向，则另一条母链合成子链②时，②的延伸方向为端至端，其模板链端指向解旋方向，错误。 ［命题立意］本题以体外荧光标记的 复制体系为命题情境，考查 半保留复制的过程和特点，考查学生的科学思维能力。 ［思维过程］（1）信息获取。对①链和②链的认知: （2）因果推理 （3）根据半保留复制过程归纳 Ⅰ.聚合酶的特性决定了子链的延伸方向只能是 端 端。 Ⅱ.以解旋方向为标志:①链的 端指向解旋方向,②链的 端指向解旋方向。 （4）辨析碱基关系 【回归教材】（必修“拓展应用”2）真核生物和原核生物的 复制 真核 分子复制是从多个起点开始的，但多起点并非同时进行；而原核生物的 是环状双链且只有一个复制起点，但其复制速度很快，弥补只有一个复制位点的不足。 ［针对训练］ 4．[（2021·辽宁，4）]下列有关细胞内的及其复制过程的叙述，正确的是（ ） A. 子链延伸时游离的脱氧核苷酸添加到端 B. 子链的合成过程不需要引物参与 C. 每条链的端是羟基末端 D. 聚合酶的作用是打开双链 【答案】A 【解析】子链延伸时由端端合成，故游离的脱氧核苷酸添加到端，正确；子链的合成过程需要引物参与，错误；每条链的端是磷酸基团末端，端是羟基末端，错误；解旋酶的作用是打开双链，错误。 命题角度3 DNA复制过程的有关计算 例5 [（2021·浙江6月选考，14）]含有100个碱基对的一个分子片段，其中一条链的占，它的互补链中与分别占和，如果连续复制2次，则需游离的胞嘧啶脱氧核糖核苷酸数量为（ ） A. 240个 B. 180个 C. 114个 D. 90个 【答案】B ［命题立意］本题以 复制过程中的碱基计算为情境，考查 半保留复制的特点，考查学生的科学思维能力。 ［思维过程］（1）该片段含有100个碱基对，即每条链含有100个碱基：其中一条链（设为1链）的占，即（个），则（个）；互补链（设为2链）中与分别占和，即，，可知，则，故该片段中（个）。 （2）已知 复制了2次，则 分子的个数为（个），4个 分子中共有胞嘧啶脱氧核糖核苷酸的数量为（个），原 片段中有60个胞嘧啶脱氧核糖核苷酸，则需要游离的胞嘧啶脱氧核糖核苷酸数量为（个）。 【规律方法】 分析 复制相关计算 （1）将含有的分子放在含有的培养液中连续复制次，则： ①子代共个 ②脱氧核 苷酸链共条 （2）分子复制过程中消耗的脱氧核苷酸数 ①若亲代分子含有某种脱氧核苷酸个，经过次复制需要消耗该种脱氧核苷酸数为。 ②第次复制需要消耗该种脱氧核苷酸数为。 ［针对训练］ 5．[（2021·山东，5）]利用农杆菌转化法，将含有基因修饰系统的插入到水稻细胞的某条染色体上，在该修饰系统的作用下，一个分子单链上的一个C脱去氨基变为，脱氨基过程在细胞中只发生一次。将细胞培育成植株。下列说法错误的是（ ） A. 的每一个细胞中都含有 B. 自交，子一代中含的植株占 C. 经次有丝分裂后，脱氨基位点为的细胞占 D. 经3次有丝分裂后，含且脱氨基位点为的细胞占 【答案】D 【解析】经3次有丝分裂后，形成的子细胞有8个，由于细胞分子单链上的一个脱去氨基变为，是和配对，所以复制3次后，有4个细胞脱氨基位点为,3个细胞脱氨基位点为，1个细胞脱氨基位点为，因此含且脱氨基位点为的细胞占，错误。 高考 真题集训 1．[（2024·河北，5）]某病毒具有蛋白质外壳，其遗传物质的碱基含量如表所示，下列叙述正确的是（ ） 碱基种类 A C 含量 31.2 20.8 28.0 0 20.0 A. 该病毒复制合成的互补链中含量为 B. 病毒的遗传物质可能会引起宿主变异 C. 病毒增殖需要的蛋白质在自身核糖体合成 D. 病毒基因的遗传符合分离定律 【答案】B 【解析】由表可知，该病毒为病毒，根据碱基互补配对原则可知，该病毒复制合成的互补链中含量与原含量一致，为，错误；逆转录病毒经逆转录得到的可能整合到宿主细胞的上，引起宿主变异，正确；病毒增殖需要的蛋白质在宿主细胞的核糖体上合成，错误；必须是进行有性生殖的真核生物的细胞核基因遗传才遵循基因的分离定律，病毒基因的遗传不符合分离定律，错误。 2．[（2021·北京，4）]酵母菌的中碱基A约占，关于酵母菌核酸的叙述错误的是（ ） A. 复制后A约占 B. 中C约占 C. 中 D. 中约占 【答案】D 【解析】分子为半保留复制，复制时遵循、的配对原则，则复制后的约占，正确；酵母菌的中碱基约占，则，，正确；遵循碱基互补配对原则，、，则，正确；由于为单链结构，且是以的一条单链为模板进行转录而来，故中不一定占，错误。 3．[（2021·广东，5）]双螺旋结构模型的提出是二十世纪自然科学的伟大成就之一。下列研究成果中，为该模型构建提供主要依据的是（ ） ①赫尔希和蔡斯证明是遗传物质的实验 ②富兰克林等拍摄的分子射线衍射图谱 ③查哥夫发现的中嘌呤含量与嘧啶含量相等 ④沃森和克里克提出的半保留复制机制 A. ①② B. ②③ C. ③④ D. ①④ 【答案】B 【解析】赫尔希和蔡斯通过噬菌体侵染大肠杆菌的实验，证明了是遗传物质，与构建双螺旋结构模型无关；沃森和克里克根据富兰克林等拍摄的分子射线衍射图谱，推算出分子呈螺旋结构；查哥夫发现的中嘌呤含量与嘧啶含量相等，沃森和克里克据此推出碱基的配对方式；半保留复制机制是在双螺旋结构模型建立之后提出的，故选。 4．[（2020·浙江7月选考，3）]某片段的结构如图所示。下列叙述正确的是（ ） A. ①表示胞嘧啶 B. ②表示腺嘌呤 C. ③表示葡萄糖 D. ④表示氢键 【答案】D 【解析】分析图示可知，（腺嘌呤）与①配对，根据碱基互补配对原则，则①为（胸腺嘧啶），错误；②与（鸟嘌呤）配对，则②为（胞嘧啶），错误；分子中所含的糖③为脱氧核糖，错误；两条链中配对的碱基通过④氢键相连，正确。 对应训练 基础巩固 1．[（2024·河北保定一模）]下列关于结构和复制的叙述，正确的是（ ） A. 分子具有特异性与磷酸和脱氧核糖交替连接形成的骨架有关 B. 分子中的碱基总数等于其内部全部基因所含的碱基数之和 C. 单链中有羟基和磷酸基团的末端分别称为端和端 D. 噬菌体复制时和细胞复制时碱基配对的原则相同 【答案】D 【解析】分子具有特异性与碱基对的排列顺序有关，错误；分子中含有基因片段和非基因片段，故分子中的碱基总数等于其内部全部非基因和全部基因所含的碱基数之和，错误；单链中有羟基和磷酸基团的末端分别称为端和端，错误；噬菌体是病毒，其遗传物质是，细胞生物的遗传物质是；噬菌体复制时和细胞复制时碱基配对的原则相同，正确。 2．[（2025·浙江新阵地一联）]某种噬菌体的遗传物质是一个单链环状。下列叙述错误的是（ ） A. 该中只含有一个游离的磷酸基团 B. 该中的嘌呤数和嘧啶数不一定相同 C. 该的复制以脱氧核糖核苷酸为原料 D. 该的复制方式与半保留复制有所不同 【答案】A 【解析】噬菌体的遗传物质为单链环状的，不含游离的磷酸基团，错误；该为单链环状，中的嘌呤数和嘧啶数不一定相同，正确；的复制以脱氧核糖核苷酸为原料，正确；双链的复制方式为半保留复制，该为单链环状，与半保留复制有所不同，正确。 3．某同学利用塑料片、曲别针、扭扭棒、牙签、橡皮泥、铁丝等材料制作双螺旋结构模型，以加深对结构特点的认识和理解。下列操作或分析错误的是（ ） A. 一条链上相邻的两个碱基通过“脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖”连接在一起 B. 制成的模型上下粗细相同，是因为碱基对与碱基对的形状和直径相同 C. 在构建的不同长度分子中，碱基和C的数量越多化学结构越稳定 D. 观察所构建模型中只连接一个五碳糖的磷酸基团位置，可看出两条链方向相反 【答案】C 【解析】一条链上相邻的两个碱基通过“脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖”连接在一起，正确；碱基对与碱基对具有相同的形状和直径，制成的模型上下粗细相同，正确；在构建的相同长度分子中，碱基和的数量越多，形成的氢键越多，化学结构越稳定，错误；的两条链反向平行，具有方向性，具有游离磷酸基团的一端为该脱氧核苷酸链的端，所以当观察所构建模型中只连接一个五碳糖的磷酸基团位置，可看出两条链方向相反，正确。 4．[（2024·江苏盐城模拟）]某双链分子中，一条单链中，且占该链的比例为，则其互补链中的值及占该互补链的比例分别是（ ） A. ， B. ， C. , D. , 【答案】D 【解析】某双链分子中，一条单链（设为1链），一条互补链（设为2链）。已知1链中，根据碱基互补配对原则，，，，，故2链中。已知1链中占1链的比例为，由于，，故2链中占2链的比例等于1链中占1链的比例，为，符合题意。 5．如图为某分子的部分平面结构图，该分子片段中含有100个碱基对、40个胞嘧啶，则下列说法错误的是（ ） A. ③是连接单链上两个核糖核苷酸的化学键 B. 该分子复制次，含母链的分子只有2个 C. ①与②交替连接，构成了分子的基本骨架 D. 该分子复制次，消耗的腺嘌呤脱氧核苷酸数为个 【答案】A 【解析】④是连接单链上两个脱氧核苷酸的化学键，③是鸟嘌呤脱氧核苷酸中连接磷酸和脱氧核糖的化学键，错误；该分子片段中含100个碱基对、40个胞嘧啶，则（个），该复制次，需要消耗腺嘌呤脱氧核苷酸个，正确。 6．[（2024·安徽三模）]科学家分析了多种生物的碱基组成，一部分实验数据如下表所示。下列叙述错误的是（ ） 生物或器官（细胞） 小麦 人 猪 牛 肝 胰 脾 肾 胃 肺 精子 1.21 1.52 1.43 1.42 1.43 1.29 1.30 1.29 1.30 A. 小麦和人的的值不同，据此初步判断小麦和人的的热稳定性不同 B. 除少数病毒外，所有生物的都由相同的4种碱基组成，说明生物由共同祖先进化而来 C. 同种生物不同器官细胞的的值基本相同，因为它们的序列基本相同 D. 不同生物的的值不一致，说明分子的特异性 【答案】D 【解析】在的双螺旋结构中，碱基对之间有2个氢键，碱基对之间有3个氢键，因此分子中和碱基对比例越高，分子越稳定，故可根据小麦和人的的碱基比例不同，初步判断小麦和人的的热稳定性不同，正确；除少数病毒外，所有生物的都是由相同的4种碱基组成的，从生物进化的角度说明除病毒外的所有生物具有共同的起源，有一定的亲缘关系，正确；同种生物不同器官细胞的中脱氧核苷酸的比例基本相同，这说明同种生物的碱基组成具有一致性，正确；不同生物的的值不一致，说明分子的多样性，错误。 能力提升 7．[（2024·河北保定三模）]复制过程中，复制区的双螺旋分开形成两个子代链，这两个相接区域称为复制叉，此处双螺旋的结构被破坏，而非复制区仍保持着双链结构。复制又从位于复制起始点的位置开始沿着链有序移动，与复制叉移动方向相同的子链连续合成，称为前导链，另一条链称为后随链。下列叙述错误的是（ ） A. 复制时可能有一个或多个起始点 B. 复制区的双链结构往往需要解旋酶打开 C. 前导链的合成从端延伸，后随链从端延伸 D. 起始点可以启动单向复制或双向复制，形成1或2个复制叉 【答案】C 【解析】复制时可能有一个或多个起始点，真核细胞复制多个起点，原核细胞复制1个起点，正确；复制区的双链结构往往需要解旋酶打开，破坏氢键，正确；前导链和后随链的合成都是从端延伸，错误；起始点可以启动单向复制或者双向复制，形成个复制叉，加快复制的速度，正确。 8．[（2024·河北秦皇岛三模）]（多选）噬菌体是一种寄生于大肠杆菌的丝状噬菌体，其为含有6 407个核苷酸的单链环状。噬菌体增殖的部分过程如图所示，其中是单链结合蛋白。下列相关叙述不正确的是（ ） A. 噬菌体的遗传物质复制过程中不需要先合成引物来引导子链延伸 B. 的作用是防止解开的两条单链重新形成双链，利于复制 C. 过程⑥得到的单链环状是过程②~⑤中新合成的 D. 过程②~⑥需要断裂2个磷酸二酯键，合成6 407个磷酸二酯键 【答案】ACD 【解析】①过程需要先合成引物来引导子链延伸，③过程不需要，错误；是单链结合蛋白，由图可知的作用是防止解开的两条单链重新形成双链，利于复制，正确；据题图可知，过程⑥得到的单链环状是原来的，过程②~⑤中新合成的单链存在于复制型双链中，错误；该为含有6 407个核苷酸的单链环状，由图可知过程②~⑥需要断裂2个磷酸二酯键，一共合成6 409个磷酸二酯键，错误。 9．[（2024·安徽合肥三模）]（多选）复制泡是进行同一起点双向复制时形成的。在复制启动时，尚未解开螺旋的亲代双链同新合成的两条子代双链在交界处形成的型结构，称为复制叉。如图为复制时形成复制泡和复制叉的示意图，其中代表相应位置。下列相关叙述正确的是（ ） A. 根据子链的延伸方向可以判断图中处为模板链的端 B. 新合成的两条子链中的值相同 C. 两条子链的延伸方向相反，其中一条链与复制叉的推进方向相同 D. 可同时从不同起点开始复制，形成多个复制泡，提高复制速率 【答案】BCD 【解析】子链的延伸方向是从端向端，且与模板链是反向平行关系，因此，根据子链的延伸方向，可以判断图中处是模板链的端，处是模板链的端，错误；新合成的两条子链中的比值相同，正确；两条子链反向平行，复制时聚合酶只能沿模板链的方向移动，所以延伸方向相反，其中一条链与复制叉的推进方向相同，正确；可同时从不同起点开始复制，形成多个复制泡，提高复制速率，正确。 10．下图为真核生物的结构（图甲）及发生的生理过程（图乙），请据图回答下列问题。 （1） 图甲为的结构示意图，其基本骨架由_ _ 和_ _ （均填序号）交替排列构成，④为_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ （填名称）。 （2） 从图乙可看出，该过程是从个起点开始复制的，从而_ _ 复制速率；图中所示的酶为_ _ 酶，作用于图甲中的_ _ （填序号）。 （3） 若用1个标记的噬菌体侵染未标记的大肠杆菌，释放出300个子代噬菌体，其中含有的噬菌体所占的比例是_ _ _ _ _ _ _ _ 。 （4） 若图甲中的亲代分子含有100个碱基对，将该分子放在含有标记的脱氧核苷酸培养液中复制一次，则子代分子的相对分子质量比原来增加_ _ 。 （5） 若图乙中亲代分子在复制时，一条链上的变成了A，则该分子经过次复制后，发生差错的分子占分子总数的_ _ _ _ _ _ 。 【答案】（1） ①；②；胞嘧啶脱氧核苷酸 （2） 多；提高；解旋；⑨ （3） （4） 100 （5） 【解析】 （1） 分子的基本骨架由①磷酸和②脱氧核糖交替排列构成。图中的④是由一分子脱氧核糖、一分子磷酸和一分子（胞嘧啶）组成的胞嘧啶脱氧核苷酸。 （2） 分析图乙可知，复制过程中有多个起点，这样可以大大提高复制的速率。图乙中的酶使碱基对间的氢键断裂，使双链解旋，应为解旋酶，作用于图甲中的⑨氢键。 （3） 用1个标记的噬菌体侵染大肠杆菌，根据分子半保留复制的特点，新形成的300个噬菌体中有2个噬菌体含，占。 （4） 亲代分子含有100个碱基对，在含有用标记的脱氧核苷酸的培养液中复制一次形成的子代分子一条链含，一条链含，标记的脱氧核苷酸比未标记的相对分子质量增加1，因此子代的相对分子质量比原来增加100。 （5） 分子复制时一条链上的碱基发生突变，另一条链上的碱基不发生突变，以碱基发生突变的单链为模板复制形成的分子都是异常的，以未发生突变的单链为模板合成的分子都是正常的，因此无论复制多少次，发生差错的分子都占分子总数的。 重难突破（九） DNA复制与细胞分裂过程 中的染色体标记问题 高考 考情概览 高考考点 2024 2023 2022 2021 2020 细胞分裂过程中的染色体标记问题 浙江1月、浙江6月 浙江6月 浙江7月 一、有丝分裂中染色体的标记情况 用标记细胞的分子，然后将其放到含的培养液中进行两次有丝分裂，情况如图所示（以一对同源染色体为例）： （注：体细胞染色体为条） 第一次有丝分裂中期 第一次有丝分裂后期 第二次有丝分裂中期 第二次有丝分裂后期 标记的染色体数 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 标记的染色单体数 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 1个细胞经两次有丝分裂产生的4个子细胞中有_ _ _ _ _ _ 个细胞含有标记的染色体；每个子细胞含标记的染色体为_ _ _ _ _ _ _ _ 条。 【答案】； ； ； ； ； 0； ； 0； 2或3或4； 典例1 [（2024·浙江1月选考，10）]大肠杆菌在含有脱氧核苷培养液中培养，脱氧核苷掺入到新合成的链中，经特殊方法显色，可观察到双链都掺入脱氧核苷的区段显深色，仅单链掺入的显浅色，未掺入的不显色。掺入培养中，大肠杆菌拟核第2次复制时，局部示意图如图。双链区段①②③对应的显色情况可能是（ ） A. 深色、浅色、浅色 B. 浅色、深色、浅色 C. 浅色、浅色、深色 D. 深色、浅色、深色 【答案】B 【解析】大肠杆菌在含有脱氧核苷培养液中培养，的复制方式为半保留复制，大肠杆菌拟核第1次复制后产生的子代的两条链一条被标记，另一条未被标记，大肠杆菌拟核第2次复制时，以两条链中一条被标记，另一条未被标记的分子为模板，结合题干显色情况，双链区段①为浅色，②中两条链均含有显深色，③中一条链含有一条链不含显浅色，、、错误，正确。 ［命题立意］本题通过利用 脱氧核苷作原料参与 复制，然后利用特殊方法对复制后的染色体进行染色，分析 半保留复制的特点，考查学生的科学思维能力。 ［思维过程］（1）信息获取与分析 1个 分子中 脱氧核苷的掺入情况 未掺入 只有1条掺入 2条均掺入 染色结果 不显色 浅色 深色 （2）逻辑推理 根尖放在含有 脱氧核苷的培养液中培养： 第一次复制，每一条染色单体中的 都只有一条链含有 脱氧核苷 浅色； 第二次复制，每条染色体上的两条染色单体中，一条单体的 双链都含有 脱氧核苷 深色，一条单体只有一条链含有 脱氧核苷 浅色。 注:表示不含脱氧核苷的单链;表示含脱氧核苷的单链。 二、减数分裂中染色体的标记情况 用标记细胞的分子，然后将其放到含的培养液中进行正常减数分裂，情况如图所示（以一对同源染色体为例）： 由图可以看出，子细胞中的所有染色体都含_ _ _ _ _ _ _ _ 。 【答案】 典例2 某果蝇的基因型为,将其的两条链均被标记的精原细胞放在普通培养基中培养。该精原细胞形成了4个有三种基因型、、的精子。下列相关叙述正确的是（ ） A. 该精原细胞发生了同源染色体非姐妹染色单体间的互换导致三种基因型精子的产生 B. 处于减数分裂Ⅱ前期的细胞中数/染色体数 C. 产生的三种基因型的配子中的都有一条链被标记 D. 在减数分裂Ⅰ后期,移向细胞两极的染色体形态大小都相同 【答案】C 【解析】若发生同源染色体非姐妹染色单体间的互换,一个基因型为的精原细胞将产生四种精子,题意中该精原细胞形成了4个有三种基因型、、的精子,应为精原细胞发生了基因突变,错误;处于减数分裂Ⅱ前期的细胞中每条染色体上含有两个,所以核数/染色体数,细胞中除含有核外还含有质,错误;该精原细胞经过了一次复制,所以产生的三种基因型的配子中的都有一条链被标记,正确;雄性果蝇的和染色体是一对异型的性染色体,减数分裂Ⅰ后期,同源染色体移向细胞两极,所以初级精母细胞在减数分裂Ⅰ后期,移向细胞两极的染色体形态大小不完全相同,错误。 三、先进行一次有丝分裂再进行一次减数分裂细胞中染色体的标记情况 用标记细胞的分子，然后将其放到含的培养液中进行一次有丝分裂，再继续在含的培养液中进行正常减数分裂，情况如图所示（以一对同源染色体为例）： 若该生物的正常体细胞的核为，则经上述过程形成的子细胞中含标记的个数为_ _ _ _ _ _ 个。 【答案】 典例3 [（2024·浙江6月选考，18）]某二倍体动物精原细胞中的均为，精原细胞在不含的培养液中培养，其中1个精原细胞进行一次有丝分裂和减数分裂Ⅰ后，产生甲~丁4个细胞。这些细胞的染色体和染色单体情况如下图所示。 不考虑染色体变异的情况下，下列叙述正确的是（ ） A. 该精原细胞经历了2次复制和2次着丝粒分裂 B. 4个细胞均处于减数分裂Ⅱ前期，且均含有一个染色体组 C. 形成细胞乙的过程发生了同源染色体的配对和交叉互换 D. 4个细胞完成分裂形成8个细胞，可能有4个细胞不含 【答案】C 【解析】图中的细胞是一个精原细胞进行一次有丝分裂和减数分裂Ⅰ后产生的，据图所示，这些细胞含有染色单体，说明着丝粒没有分裂，因此该精原细胞2次复制，1次着丝粒分裂，错误；四个细胞还没有进入减数分裂Ⅱ后期（着丝粒分裂），因此可能处于减数分裂Ⅰ末期、减数分裂Ⅱ前期、中期，且均含有一个染色体组，错误；精原细胞进行一次有丝分裂后，产生的子细胞每个上有一条链含有，减数分裂完成复制后，每条染色体上有1个单体含有，另一个单体不含，减数分裂Ⅰ结束，每个细胞中应该含有2条染色体，四个染色单体，其中有两个单体含有放射性，但乙细胞含有3个染色单体含有放射性，原因是形成乙的过程中发生了同源染色体的配对和互换，正确；甲、丙、丁完成减数分裂Ⅱ至少产生3个含的细胞，乙细胞有3个单体含有，完成减数分裂Ⅱ产生的2个细胞都含有，因此4个细胞完成分裂形成8个细胞，至多有3个细胞不含，错误。 对应训练 1．用标记了玉米根尖分生区细胞的分子双链，再将这些细胞转入不含的培养基中培养，在第二次细胞分裂的中期、后期，一个细胞中的染色体总数和被标记的染色体数分别是（ ） A. 中期20和20、后期40和20 B. 中期20和10、后期40和20 C. 中期20和20、后期40和10 D. 中期20和10、后期40和10 【答案】A 【解析】玉米根尖分生区细胞有丝分裂中期、后期染色体条数分别为20和40条。而第一次有丝分裂完成时，每个分子中都有1条链被标记；第二次有丝分裂过程中，只有一半的分子被标记；中期时，染色单体没有分开，故被标记的染色体数为20条，而后期由于染色单体的分开，染色体数加倍为40条，故被标记的染色体数只有一半，即20条,符合题意。 2．用标记蚕豆根尖分生区细胞的分子双链,再将这些细胞转入含秋水仙素但不含的普通培养基中培养。若秋水仙素对细胞连续发挥作用,则下列相关叙述不正确的是（ ） A. 通过检测链上标记出现的情况,不可推测的复制方式 B. 细胞中第二次复制完成后,每个细胞都带有标记 C. 秋水仙素可抑制纺锤体的形成,但不影响着丝粒的正常分裂 D. 通过对细胞中不含染色单体的染色体计数,即可推测复制的次数 【答案】A 【解析】通过检测链上标记出现的情况,可推测的复制方式是半保留复制,错误;细胞中第二次复制完成后,每条染色体中都有一条染色单体中的带有标记,所以每个细胞都带有标记,正确;秋水仙素可抑制纺锤体的形成,但不影响着丝粒的正常分裂,所以能使细胞内染色体数目加倍,正确;1个分子复制次,形成的分子数是,不含染色单体时一条染色体上含有一个分子,因此通过对细胞中不含染色单体的染色体计数,即可推测复制的次数,正确。 3．将某一细胞中的一条染色体上的用充分标记，其同源染色体上的用充分标记，置于不含放射性的培养液中培养，经过连续两次细胞分裂（不考虑互换）。下列说法正确的是（ ） A. 若进行减数分裂，则四个细胞中均含有和 B. 若进行有丝分裂，某一细胞中含的染色体可能是含染色体的两倍 C. 若进行有丝分裂，则四个细胞中可能三个有放射性，一个没有放射性 D. 若进行减数分裂，则四个细胞中可能两个有放射性，两个没有放射性 【答案】C 【解析】若进行减数分裂，同源染色体会分开，因此四个细胞中有两个细胞都含有，另外两个细胞都含有，都有放射性，、错误；若进行有丝分裂，因为标记的是细胞中的一对同源染色体，因此不会出现含的染色体是含染色体两倍的情况，错误；若进行有丝分裂，复制两次，细胞分裂两次，由于有丝分裂后期，姐妹染色单体分开后形成的子染色体移向细胞两极是随机的，因此，四个细胞中可能三个有放射性，一个没有放射性，正确。 4．取一个含有一对同源染色体的受精卵，让其在含被标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的培养基中完成一次细胞分裂，然后在不含放射性标记的培养基中继续完成一次细胞分裂。下列叙述错误的是（ ） A. 第一次细胞分裂中，细胞内放射性迅速升高的时期是分裂间期 B. 第一次细胞分裂结束后，每个子细胞中都有一半的染色体被标记 C. 第二次细胞分裂的中期，每条染色体中仅有一条单体被标记 D. 第二次细胞分裂结束后，每个子细胞中含的染色体数目可能不同 【答案】B 【解析】胸腺嘧啶是合成的原料，而的复制发生在分裂间期，因此第一次分裂过程中，细胞内放射性迅速升高的时期是分裂间期，正确；第一次分裂完成后，每个子细胞中所有染色体都被标记，错误；第一次分裂完成时，每个子细胞的染色体都被标记，第二次分裂的后期，着丝粒分裂，姐妹染色单体分开并随机移向两极，因此完成两次分裂后，每个子细胞中含标记的染色体数目不一定相同，正确。 5．取自某生物的一个原始生殖细胞，先用标记其8条双链，之后置于含的培养基中培养，得到了4个子细胞。检测它们的放射性，下列推断错误的是（ ） A. 该原始生殖细胞培养期间完成了两次有丝分裂或一次完整的减数分裂过程 B. 若进行有丝分裂，则4个子细胞中含的染色体的子细胞的比例一定是 C. 若进行减数分裂，则减数分裂Ⅱ后期每个细胞中含的染色体均为8条 D. 若细胞分裂过程中发生了基因重组，则4个子细胞中的每条染色体一定都含 【答案】B 【解析】第一次有丝分裂结束后形成的2个子细胞中的染色体均被标记。第二次有丝分裂，分子复制后，每条染色体中1个分子为，1个分子为。分裂结束后形成的4个子细胞均含有8条染色体，含有的染色体数为条，则4个子细胞中含的染色体的子细胞的比例是或或，错误；若进行减数分裂，分子只复制一次，减数分裂Ⅱ后期每个细胞含有8条染色体，每条染色体的分子均是，正确；若细胞分裂过程中发生了基因重组，则细胞进行减数分裂。减数分裂只复制一次，连续分裂两次，形成的4个子细胞中的染色体均是，正确。 6．将某雄性动物细胞的全部分子的两条链经标记（染色体数为）后，置于不含的培养基中培养。经过连续两次细胞分裂后产生4个子细胞，检测子细胞中的放射性情况。下列推断正确的是（ ） A. 若进行有丝分裂，则含染色体的子细胞比例一定为 B. 若进行减数分裂，则含染色体的子细胞比例一定为1 C. 若子细胞中的染色体都含，则一定进行有丝分裂 D. 若子细胞中的染色体不都含，则一定进行减数分裂 【答案】B 【解析】若子细胞中的染色体都含，说明只复制一次，则一定进行减数分裂，错误；若子细胞中的染色体不都含，则一定进行有丝分裂，错误。 7．[（2024·江苏镇江模拟）]某果蝇精原细胞中8条染色体上的已全部被标记，其中一对同源染色体上有基因A和，现给此精原细胞提供含的原料让其连续进行两次分裂，产生四个子细胞，分裂过程中无基因突变和染色体变异发生。下列叙述正确的是（ ） A. 若四个子细胞中均含4条染色体，则一定有一半子细胞含有基因 B. 若四个子细胞中均含8条染色体，则每个子细胞中均含2个A基因 C. 若四个子细胞中的核均含，则每个子细胞均含8条染色体 D. 若四个子细胞中有一半核含，则每个子细胞均含4条染色体 【答案】A 【解析】若四个子细胞中均含4条染色体（染色体数目是体细胞的一半），则细胞进行的是减数分裂，等位基因会发生分离，形成的4个精细胞两两相同，故有一半子细胞含有基因，正确；若四个子细胞中均含8条染色体（染色体数目与体细胞相同），则细胞进行的是有丝分裂，子细胞的基因型与体细胞相同，则每个子细胞中均只含有1个基因和1个基因，错误；若四个子细胞中的核均含，则只复制一次，细胞进行的是减数分裂，四个子细胞为精细胞，染色体数目是体细胞的一半，因此四个子细胞中均含4条染色体，错误；若四个子细胞中有一半核含，说明不止复制一次，则细胞进行的是有丝分裂，所以每个子细胞均含8条染色体，错误。 8．[（2024·吉林通化高三调研）]现建立“动物精原细胞有丝分裂和减数分裂过程”模型。将染色体都被标记的1个精原细胞置于不含的培养液中正常培养，分裂为2个子细胞，其中1个子细胞发育为如图细胞①。细胞①和②的染色体组成如图所示，、是其中的两对基因。下列叙述错误的是（ ） A. 细胞②和③含有的分子数相等 B. 该模型中动物精原细胞的基因型为或 C. 细胞①形成过程中发生了基因突变和基因重组 D. 细胞④～⑦中含的核分子数可能分别有2、1、2、0 【答案】A 【解析】细胞②和③含有的核分子数相等，但细胞质中也有，故两者的分子数不一定相等，错误；据题图可知，细胞①发生了和的互换（基因重组），且发生了、的基因突变，该模型中动物精原细胞的基因型为或，、正确；如果细胞②的和所在染色体含有，且细胞②中所在染色体含有，则所在染色体不含有，因此形成的细胞④含有的核分子数为2个，形成的细胞⑤含有的核分子数为1个，由于细胞③的基因型为为互换的片段，所在的染色体与其中一个所在染色体含有和另一个所在染色体不含，如果含有的2条染色体不移向细胞同一极，则形成的细胞⑥和⑦都含的核分子数为1个，如果含有的2条染色体移向细胞同一极，则形成的细胞⑥和⑦中含的核分子数为2、0，即细胞④～⑦中含的核分子数可能分别是2、1、2、0，正确。 9．[（2024·河北衡水模拟）]下列关于某二倍体动物精原细胞连续分裂2次形成4个子细胞过程中变化情况的叙述，正确的是（ ） A. 若细胞进行有丝分裂，且所有的两条链被标记，则在不含的培养液中分裂，4个子细胞中每个细胞的所有染色体都含 B. 若细胞进行减数分裂，且所有的一条链被标记，则在不含的培养液中分裂，4个子细胞中有一半所有染色体均含 C. 若细胞进行有丝分裂，且一条染色体的两条链被标记，则在不含的培养液中分裂，4个子细胞中只有1个细胞含 D. 若细胞进行减数分裂，且所有未被标记，在含的培养液中分裂，则在减数分裂Ⅱ后期细胞中所有均含 【答案】D 【解析】某二倍体动物精原细胞，假设其核数目为，若进行1次有丝分裂得到2个细胞，则每个细胞中每个的一半单链带有标记，再进行一次有丝分裂，由于半保留复制，有丝分裂后期个核分子的一半单链带有标记，个核分子2条链都不被标记，分开时姐妹染色单体随机分配到两极，4个子细胞中每个细胞不是所有染色体都含，错误；某二倍体动物精原细胞，假设其核数目为，若细胞进行减数分裂，且所有的一条链被标记，根据半保留复制的特点，则在不含的培养液中分裂，核复制之后个分子中，个核分子一半单链带有标记，个核分子2条链都不被标记，减数分裂Ⅱ后期，着丝粒分裂，姐妹染色单体分开，随机分配到细胞两极，不能保证4个子细胞中有一半所有染色体均含（这种情况是带有标记的均分到细胞一极导致的），错误；某二倍体动物精原细胞，假设其核数目为，若进行1次有丝分裂得到2个细胞，则每个细胞中每个的一半单链带有标记，再进行一次有丝分裂，由于半保留复制，有丝分裂后期个核分子的一半单链带有标记，个核分子2条链都不被标记，分开时姐妹染色单体随机分配到两极，4个子细胞中每个细胞都有可能含，错误；若细胞进行减数分裂，且所有未被标记，在含的培养液中分裂，复制方式为半保留复制，复制之后的每条染色体上含有2个分子，且每个分子的2条链中均有1条含有，减数分裂Ⅰ结束后，在减数分裂Ⅱ后期（着丝粒分裂，姐妹染色单体分开）细胞中所有均含，正确。 10．[（2024·黑龙江二模）]（多选）某二倍体动物的基因型为，现将其中一个精原细胞的全部染色体双链用放射性同位素标记，并放入只含的培养基中培养，分裂过程中产生的一个子细胞中染色体及其基因位置如图所示，若分裂过程中只发生一次基因突变或互换。下列叙述错误的是（ ） A. 若图中细胞的4条染色体均有放射性，说明该精原细胞没有进行有丝分裂 B. 若图中细胞有3条染色体有放射性，说明该精原细胞发生了基因突变 C. 若图中细胞有2条染色体有放射性，说明该精原细胞至少经过一次有丝分裂 D. 若图中细胞有1条染色体有放射性，说明该精原细胞至少经过2次复制 【答案】BD 【解析】若图中细胞的4条染色体均有放射性，根据半保留复制可知，每个分子复制一次，此时细胞正进行减数分裂，说明该精原细胞没有进行有丝分裂，正确；图示为减数分裂Ⅱ后期细胞，若有3条染色体有放射性，则推测精原细胞先经历了至少一次有丝分裂，再进行减数分裂，并存在缠绕互换现象，错误；若该精原细胞在减数分裂前只进行了一次有丝分裂，则形成的减数分裂Ⅱ后期的细胞内含有2条染色体有放射性，但是若减数分裂前经过了不止一次的有丝分裂，而每一次有丝分裂时若有标记的都分到一个细胞内，该细胞进行减数分裂也会得到上述结果，故说明该精原细胞在减数分裂前至少进行了一次有丝分裂，正确；因为细胞中共有4条染色体，在第一次复制后子代都具有放射性，第二次复制后，一半的分子具有放射性，位于同一条染色体的姐妹染色单体：一条有放射性，一条无放射性。而图中分子只有一个有放射性，因此在进行减数分裂之前细胞已进行至少两次有丝分裂，第二次有丝分裂的后期姐妹染色单体分开后随机移向细胞的两极，所以在细胞中具有放射性的染色体有可能是0条、1条、2条、3条、4条，所以分子第三次复制就可能出现只有1条染色体具有放射性的情况，错误。 11．（多选）将某二倍体动物精原细胞的一个核两条链用进行标记,放入没有放射性的培养液中进行两次连续有丝分裂或减数分裂。将第一次分裂产生的两个细胞记为子一代,把第二次分裂产生的四个细胞记为子二代。下列对这两次连续分裂的叙述（不考虑互换和突变）,不正确的是（ ） A. 若子一代细胞与子二代细胞的核数目相同,一定为有丝分裂 B. 若子一代细胞与子二代细胞的染色体的数目相同,一定为减数分裂 C. 若子一代中有细胞含有2个标记的核,一定为有丝分裂 D. 若子二代中有一半的细胞含标记的染色体,一定为减数分裂 【答案】BCD 【解析】若子一代细胞与子二代细胞的核数目相同,说明都与亲代细胞相等,则一定为有丝分裂,正确；子一代细胞与子二代细胞的染色体的数目相同时,若和亲本染色体数相同,则为有丝分裂,若染色体数只是亲本细胞的一半,则为减数分裂,错误；有丝分裂过程中被标记的分子复制后,会随着姐妹染色单体分开后形成的子染色体进入两个子细胞,所以有丝分裂的子代细胞中只有1个标记的核,错误；根据半保留复制可知,有丝分裂子一代细胞中全部含有1个一条链被标记的核,子二代4个细胞中有一半的细胞含标记的染色体;减数分裂的子二代细胞中也会出现一半细胞被标记的情况,错误。 第24课时 基因的表达 明确 学习目标 课程要求 核心问题 1.概述分子上的遗传信息通过指导蛋白质的合成。 2.举例说明生物的性状主要通过蛋白质表现。 3.概述细胞分化的本质是基因选择性表达的结果。 4.概述某些基因中碱基序列不变，但表型改变的表观遗传现象。 1.基因如何指导蛋白质的合成? 2.中心法则是如何描述遗传信息的传递规律的? 3.基因如何控制生物体的性状? 4.细胞分化与基因表达有什么关系? 5.什么是表观遗传? 整合 必备知识 知识整合 一、遗传信息的转录和翻译 1.的结构与功能 2.遗传信息的转录 【知识拓展】 （北师大版）1961年，南非生物学家布伦纳、法国生物学家雅各布和美国遗传学家梅瑟生经过实验发现，用噬菌体侵染细菌，在培养基中添加含 标记的尿嘧啶，培养一段时间后，裂解细菌离心并分离出 与核糖体，分离出的 含有 标记。他们把分离得到的 分别与细菌的 和噬菌体的 杂交，发现 可与噬菌体的 形成 双链杂交分子，不能与细菌的 结合，说明新合成的 与噬菌体的 具有很高的同源性，新合成的 是以噬菌体的 为模板合成的。因为尿嘧啶是 特有的成分，所以实验中选择 作为标记物可以只标记新合成的。 3.遗传信息的翻译 【教材深挖】（必修“思考·讨论”）多种密码子编码同一种氨基酸的现象称为密码子的简并。密码子的简并既可以增强密码容错性,也可以保证使用频率高的氨基酸的运输效率,从而保证翻译的速度。 4.遗传信息、密码子与反密码子之间的联系 二、中心法则及基因表达与性状的关系 1.中心法则 （1）提出者:克里克。 （2）中心法则的内容: 的复制;②转录;③翻译;④复制;⑤逆转录。 （3）在遗传信息的流动过程中，、是信息的载体，蛋白质是信息的表达产物，而为信息的流动提供能量，可见，生命是物质、能量和信息的统一体。 2.基因表达产物与性状的关系 （1）直接控制途径（用文字和箭头表示）:基因蛋白质的结构生物体的性状 实例:囊性纤维化 （2）间接控制途径（用文字和箭头表示）:基因酶的合成代谢过程生物体的性状 实例:白化病、豌豆的圆粒和皱粒（粒形）等。 ①白化病致病机理图解: ②豌豆的圆粒和皱粒的形成机理图解: 3.基因的选择性表达与细胞分化 （1）不同基因在不同细胞中的表达: 基因类型 合成蛋白质的类型 举例 所有细胞中都表达的基因 维持细胞基本生命活动所必需的 核糖体蛋白基因、合成酶基因 某类细胞中特异性表达的基因 不是维持细胞基本生命活动所必需的 卵清蛋白基因、胰岛素基因 （2）细胞分化的本质:基因的选择性表达。 （3）细胞分化的结果: ①分子水平变化:同一个体的体细胞中  和蛋白质不完全相同。 ②细胞水平变化:细胞具有不同的形态和功能。 4.表观遗传 5.基因与性状的关系 （1）在大多数情况下,基因与性状的关系并不是简单的一一对应的关系 ①一个性状可以受多个基因的影响,例如人的身高。 ②一个基因也可以影响多个性状,例如水稻中的基因。 （2）生物体的性状不完全由基因决定,环境对性状也有着重要影响。例如后天的营养和体育锻炼等对人的身高也有重要作用。 （3）总结:基因与基因、基因与基因表达产物、基因与环境之间存在着复杂的相互作用,这种相互作用形成了一个错综复杂的网络,精细地调控着生物体的性状。 基础自测 （1） 一个转录只能转录出1条、1种。（ ） （2） 聚合酶和聚合酶的结合位点分别位于和上。（ ） （3） 复制和转录过程中都需要经过解旋，因此都需要解旋酶。（ ） （4） 每种氨基酸都对应多个密码子，每个密码子都决定一种氨基酸。（ ） （5） 密码子的简并有利于提高转录的速率。（ ） （6） 少数生物（如一些病毒）的遗传信息可以从流向以及从流向。（ ） （7） 转录与复制都遵循碱基互补配对原则，且配对方式相同。（ ） （8） 中心法则涉及的全部过程均可发生在正常人体细胞内。（ ） （9） 基因控制生物性状时指导合成的终产物一定都是蛋白质。（ ） 【答案】（1） × （2） × （3） × （4） × （5） × （6） √ （7） × （8） × （9） × 提升 关键能力 高考 考情概览 高考考点 2024 2023 2022 2021 2020 遗传信息的转录和翻译 河北、湖北、贵州、安徽、黑吉辽 浙江1月、全国乙、江苏、湖南、山东、海南 湖南 辽宁、河北、广东、浙江1月、福建 全国Ⅱ、全国Ⅲ 中心法则 河北、浙江6月 浙江6月、河北 全国Ⅲ 基因表达与性状的关系 贵州、广东、黑吉辽 湖南、海南、山东 河北、重庆、重庆、天津、辽宁、北京 湖南 浙江1月 考点 深度剖析 考点1 遗传信息的转录和翻译 命题角度1 遗传信息、密码子、反密码子的分析判断 例1 [（2024·湖北，16）]编码某蛋白质的基因有两条链，一条是模板链（指导合成），其互补链是编码链。若编码链的一段序列为，则该序列所对应的反密码子是（ ） A. B. C. D. 【答案】A ［命题立意］本题考查反密码子的碱基序列，要求学生明确模板链、编码链、密码子和反密码子的关系，考查学生的科学思维能力。 ［思维过程］编码链的一段序列为 模板链的一段序列为 碱基序列为 该序列所对应的反密码子是，A正确。 【名师点睛】 模板链与编码链 在转录的时候,会以 的一条链为模板,称为模板链,而另一条链称为编码链。上含有多个基因,转录时可以以不同的链作为模板链,即就双链 分子中的一条链来说,既是某些基因的模板链,又是另一些基因的编码链。 ［针对训练］ 1．生物体中编码的某些碱基改变后，可以产生被称为校正的分子。某种突变产生了一种携带甘氨酸但是识别精氨酸遗传密码的。上识别遗传密码的三个碱基称为反密码子。下列叙述错误的是（ ） A. 分子上的反密码子并不决定其携带的氨基酸种类 B. 新合成的多肽链中，原来精氨酸的位置可被替换为甘氨酸 C. 此种突变改变了编码蛋白质氨基酸序列的遗传密码序列 D. 校正分子的存在可以弥补某些突变引发的遗传缺陷 【答案】C 【解析】根据题干信息可知，此种突变发生在编码的序列上，且产生了校正分子，并没有改变编码蛋白质氨基酸序列的遗传密码序列，错误。 命题角度2 转录和翻译过程的分析 例2 [（2024·贵州，7）]如图是某基因编码区部分碱基序列，在体内其指导合成肽链的氨基酸序列为：甲硫氨酸—组氨酸—脯氨酸—赖氨酸……下列叙述正确的是（ ） 注：（起始密码子）：甲硫氨酸、组氨酸 脯氨酸 赖氨酸 丝氨酸（终止密码子） A. ①链是转录的模板链，其左侧是端，右侧是端 B. 若在①链号碱基间插入一个碱基，合成的肽链变长 C. 若在①链1号碱基前插入一个碱基，合成的肽链不变 D. 碱基序列不同的翻译得到的肽链不可能相同 【答案】C 【解析】转录是以的一条链为模板，按照碱基互补配对原则合成的过程，由于起始密码子是，故①链是转录的模板链，转录时模板链读取的方向是，即左侧是端，右侧是端，错误；在①链号碱基间插入一个碱基，将会导致终止密码子提前出现，故合成的肽链变短，错误；若在①链1号碱基前插入一个碱基，在起始密码子之前加了一个碱基，不影响起始密码子和终止密码子之间的序列，故合成的肽链不变，正确；由于是翻译模板，但由于密码子的简并性，故碱基序列不同的翻译得到的肽链也可能相同，错误。 ［针对训练］ 2．[（2023·湖南，12）]细菌基因编码的焦磷酸化酶在糖原合成中起关键作用。细菌糖原合成的平衡受到系统的调节。蛋白可以结合分子，也可结合非编码分子，如图所示。下列叙述错误的是（ ） A. 细菌基因转录时，聚合酶识别和结合基因的启动子并驱动转录 B. 细菌合成焦磷酸化酶的肽链时，核糖体沿从端向端移动 C. 抑制基因的转录能促进细菌糖原合成 D. 蛋白都结合到上，有利于细菌糖原合成 【答案】C 【解析】基因转录时，聚合酶识别并结合到基因的启动子区域从而启动转录，正确；基因表达中的翻译是核糖体沿着的端向端移动，正确；由题图可知，抑制基因转录会使的减少，使更多地与结合形成不稳定构象，最终核糖核酸酶会降解，而基因编码的焦磷酸化酶在糖原合成中起关键作用，故抑制基因的转录能抑制细菌糖原合成，错误；由题图及选项分析可知，若都结合到上，则没有与结合，从而使不被降解而正常进行翻译，有利于细菌糖原的合成，正确。 考点2 中心法则及基因与性状的关系 命题角度1 依托中心法则，考查遗传信息的流动 例3 [（2021·浙江6月选考，19）]某单链病毒的遗传物质是正链。该病毒感染宿主后，合成相应物质的过程如图所示，其中①～④代表相应的过程。下列叙述正确的是（ ） A. 复制出的子代具有的功能 B. 病毒蛋白基因以半保留复制的方式传递给子代 C. 过程①②③的进行需要聚合酶的催化 D. 过程④在该病毒的核糖体中进行 【答案】A 【解析】结合图示可以看出，以复制出的子代为模板合成了蛋白质，因此复制出的子代具有的功能，正确；病毒蛋白基因是，为单链结构，通过两次复制过程将基因传递给子代，而不是通过半保留复制传递给子代，错误；过程①②是复制，原料是4种核糖核苷酸，需要聚合酶的催化；而过程③是翻译，原料是氨基酸，不需要聚合酶的催化，错误；病毒不具有细胞结构，没有核糖体，过程④在宿主细胞的核糖体中进行，错误。 【归纳总结】 不同生物遗传信息的传递途径 【名师点睛】 一部分 病毒自身携带 复制酶或逆转录酶，另一部分 病毒在入侵宿主细胞后,先通过翻译过程合成相应的酶,再完成 复制或逆转录。 ［针对训练］ 3．[（2020· 全国Ⅲ,1）]下列关于真核生物的遗传信息及其传递的叙述，错误的是（ ） A. 遗传信息可以从流向，也可以从流向蛋白质 B. 细胞中以的一条单链为模板转录出的均可编码多肽 C. 细胞中分子的碱基总数与所有基因的碱基数之和不相等 D. 染色体分子中的一条单链可以转录出不同的分子 【答案】B 【解析】根据中心法则可知，可以经过转录形成，即遗传信息从流向了，可以做模板进行翻译，即遗传信息从流向了蛋白质，正确；转录形成的有三种，即、和，其中可以编码多肽的只有，错误；基因通常是有遗传效应的片段，所以细胞中分子的碱基总数大于所有基因的碱基数之和，两者不相等，正确；转录是以基因为单位进行的，一个分子中含有多个基因，所以染色体分子中的一条单链可以转录出不同的分子，正确。 命题角度2 结合具体实例，分析基因表达产物与性状的关系 例4 [（2023·湖南，3）]酗酒危害人类健康。乙醇在人体内先转化为乙醛，在乙醛脱氢酶作用下再转化为乙酸，最终转化成和水。头孢类药物能抑制的活性。基因某突变导致活性下降或丧失。在高加索人群中该突变的基因频率不足，而东亚人群中高达。下列叙述错误的是（ ） A. 相对于高加索人群，东亚人群饮酒后面临的风险更高 B. 患者在服用头孢类药物期间应避免摄入含酒精的药物或食物 C. 基因突变人群对酒精耐受性下降，表明基因通过蛋白质控制生物性状 D. 饮酒前口服酶制剂可催化乙醛转化成乙酸，从而预防酒精中毒 【答案】D 【解析】由题干可知,乙醇在人体内先转化为乙醛,可以使乙醛转化为乙酸,乙酸再经过一系列反应最终转化成和水,若基因突变,则可导致活性下降或丧失,高加索人群中该突变的基因频率不足,而东亚人群中高达,所以相对于高加索人群,东亚人群饮酒后面临的风险更高,正确;头孢类药物能抑制的活性,所以患者在服用头孢类药物期间,应避免摄入含酒精的药物或食物,正确;基因突变人群体内的活性下降或丧失,对酒精耐受性下降,说明基因通过控制酶的合成来控制代谢过程,进而间接控制生物体的性状,且绝大多数酶的化学本质是蛋白质,因此基因突变后引起生物性状改变可表明基因通过蛋白质控制生物性状，正确;人体内的酒精代谢主要发生在肝脏中,酶是生物大分子，无法通过消化系统进入肝脏发挥作用,错误。 ［命题立意］本题以酒精在体内的转化及其影响因素为命题情境，考查基因对性状的控制途径，考查学生的科学思维能力，培养健康意识。 ［思维过程］结合图示获取信息并归纳： 信息①：乙醇在人体内转化，酶制剂是大分子，不能进入人体细胞。 信息②：头孢类药物能抑制 的活性，影响体内乙醇的转化过程。 信息③：基因突变，活性下降或丧失，大多数酶是蛋白质。 信息④：东亚人群突变率高，对酒精的转化影响更大。 ［针对训练］ 4．皱粒豌豆的形成是由于编码蛋白的基因中插入了一段（碱基对）的片段（如图所示），从而使豌豆种子内淀粉合成受阻，使淀粉含量降低，当豌豆成熟时不能有效地保留水分，导致种子皱缩。下列相关叙述正确的是（ ） A. 皱粒豌豆的出现是基因突变的结果 B. 该实例说明基因可以通过控制酶的合成来直接控制生物体的性状 C. 外来序列的插入，导致编码蛋白的基因转录形成的中脱氧核苷酸数目增加 D. 翻译出的蛋白缺少了61个氨基酸，可能是因为中终止子提前出现 【答案】A 【解析】皱粒豌豆的形成是由于编码蛋白的基因中插入了一段（碱基对）的片段，属于基因突变中碱基的增添，正确；该实例说明基因可以通过控制淀粉合成酶1的合成控制豌豆的粒形，说明基因可以通过控制酶的合成来间接控制生物体的性状，错误；外来序列的插入，导致编码蛋白的基因转录形成的中核糖核苷酸数目增加，错误；翻译出的蛋白缺少了61个氨基酸，可能是因为中终止密码子提前出现，终止子是分子中基因末端的一段序列，错误。 命题角度3 基因选择性表达与性状间的关系 例5 [（2021·湖南，13）]（多选）细胞内不同基因的表达效率存在差异，如图所示。下列叙述正确的是（ ） A. 细胞能在转录和翻译水平上调控基因表达，图中基因A的表达效率高于基因B B. 真核生物核基因表达的①和②过程分别发生在细胞核和细胞质中 C. 人的、和都是以为模板进行转录的产物 D. ②过程中，中含有与上密码子互补配对的反密码子 【答案】ABC 【解析】基因的表达包括转录和翻译两个过程，图中基因表达的蛋白质分子数量明显多于基因表达的蛋白质分子数量，说明基因表达的效率高于基因的，正确；核基因的转录是以的一条链为模板转录出的过程，发生的场所为细胞核，翻译是以为模板翻译出具有一定氨基酸排列顺序的多肽链，翻译发生的场所在细胞质中的核糖体上，正确；三种、、都是以中的一条链为模板转录而来的，正确；反密码子位于上，是构成核糖体的成分，不含有反密码子，错误。 ［针对训练］ 5．[（2024·湖南郴州模拟）]合成酶是植物体内乙烯合成的限速酶，如表是科学家以番茄合成酶基因为探针，研究番茄果实不同成熟阶段及不同组织中该基因的表达情况。下列相关分析正确的是（ ） 果实成熟的不同阶段 叶片 雌蕊 雄蕊 根 绿果 变红 桃红 橙红 亮红 红透 - - - - 注：“-”表示该基因不表达，“”表示该基因表达，“”的数目越多表示表达水平越高。 A. 该基因的表达水平在不同的组织和果实成熟的不同阶段差异不明显 B. 橙红和亮红的果实细胞中该基因转录产物可能相对较多 C. 绿果、雌蕊、叶片和根中无该基因及其转录产物，体现了细胞基因的选择性表达 D. 果实中该基因表达水平高于叶片，说明前者的分化程度高于后者 【答案】B 【解析】根据表中信息可知，在番茄的不同组织以及果实成熟的不同阶段，合成酶基因的表达水平存在明显差异，错误；橙红和亮红的果实中，合成酶基因表达水平最高，故其细胞中该基因的转录产物可能相对较多，正确；番茄不同的组织和果实成熟的不同阶段合成酶基因的表达水平不同，体现了不同细胞中基因的选择性表达，而绿果、雌蕊、叶片和根中都含有该基因，错误；果实中合成酶基因的表达水平高于叶片，说明该基因进行了选择性表达，但不能说明果实的分化程度高于叶片，错误。 命题角度4 表观遗传 例6 [（2023·山东，7）]某种型性别决定的二倍体动物，其控制毛色的等位基因、只位于染色体上，仅表达时为黑色，仅表达时为灰色，二者均不表达时为白色。受表观遗传的影响，、来自父本时才表达，来自母本时不表达。某雄性与杂合子雌性个体为亲本杂交，获得4只基因型互不相同的。亲本与组成的群体中，黑色个体所占比例不可能是（ ） A. B. C. D. 0 【答案】A ［命题立意］本题以某种动物的毛色遗传考查表观遗传的特点，考查学生的科学思维能力。 ［思维过程］（1）提取信息： 、只位于 染色体上，则该雄性基因型可能是 或，杂合子雌性基因型为。 受表观遗传的影响，、来自父本时才表达，来自母本时不表达。 （2）演绎推理： 假设1：该雄性基因型为 基因型、、、。在亲本与 组成的群体中，父本 的 基因来自其母亲，因此 不表达，该父本呈现白色；当母本 的 基因来自其母亲，基因来自其父亲时，该母本的 基因表达，表现为灰色，当母本 的 基因来自其母亲，基因来自其父亲时，该母本的 基因表达，表现为黑色，因此母本表型可能为灰色或黑色；中基因型为、的个体必定有一个 基因来自父本，基因可以表达，因此 中的、表现为黑色；、中的、基因来自母本，因此不表达，个体表现为白色，综上所述，中的、表现为黑色，当母本 为黑色时，该群体中黑色个体比例为，即；当母本 为灰色时，黑色个体比例为，即。 假设2：该雄性基因型为 基因型、、、，在亲本与 组成的群体中，父本 的 基因来自其母亲，因此 不表达，该父本呈现白色；根据上面的分析可知，母本 可能为灰色或黑色；中基因型为 的个体 基因来自母本，基因来自父本，因此 基因表达，该个体表现为灰色；个体的两个 基因有一个来自父本，因此该个体表现为灰色；同理，、表现为白色，综上所述，中所有个体都不表现为黑色，当母本 为灰色时，该群体中黑色个体比例为0，当母本 为黑色时，该群体中黑色个体比例为。 ［针对训练］ 6．[（2024· 黑吉辽，9）]如图表示半保留复制和甲基化修饰过程。研究发现，50岁同卵双胞胎间基因组甲基化的差异普遍比3岁同卵双胞胎间的差异大。下列叙述正确的是（ ） A. 酶的作用是催化复制 B. 甲基是半保留复制的原料之一 C. 环境可能是引起甲基化差异的重要因素 D. 甲基化不改变碱基序列和生物个体表型 【答案】C 【解析】由图可知，酶的作用是催化甲基化，错误；半保留复制的原料为四种脱氧核糖核苷酸，没有甲基，错误；“研究发现，50岁同卵双胞胎间基因组甲基化的差异普遍比3岁同卵双胞胎间的差异大”，说明环境可能是引起甲基化差异的重要因素，正确；甲基化不改变碱基序列，但会影响生物个体表型，错误。 高考 真题集训 1．[（2024·河北，4）]下列关于复制和转录的叙述，正确的是（ ） A. 复制时，脱氧核苷酸通过氢键连接成子链 B. 复制时，解旋酶使双链由端向端解旋 C. 复制和转录时，在能量的驱动下解旋酶将双链解开 D. 复制合成的子链和转录合成的延伸方向均为由端向端 【答案】D 【解析】复制时，脱氧核苷酸通过磷酸二酯键连接成子链，错误；复制时，解旋酶使得双链从复制起点开始，以双向进行的方式解旋，这并不是从端到端的单向解旋，错误；转录时不需要解旋酶，聚合酶即可完成解旋，错误；复制合成的子链和转录合成的延伸方向均为由端向端，正确。 2．[（2024·安徽，11）]真核生物细胞中主要有3类聚合酶，它们在细胞内定位和转录产物见下表。此外，在线粒体和叶绿体中也发现了分子量小的聚合酶。下列叙述错误的是（ ） 种类 细胞内定位 转录产物 聚合酶Ⅰ 核仁 、、 聚合酶Ⅱ 核质 聚合酶Ⅲ 核质 、 注：各类 均为核糖体的组成成分。 A. 线粒体和叶绿体中都有，两者的基因转录时使用各自的聚合酶 B. 基因的发生甲基化修饰，抑制聚合酶的结合，可影响基因表达 C. 聚合酶Ⅰ和Ⅲ的转录产物都有，两种酶识别的启动子序列相同 D. 编码聚合酶Ⅰ的基因在核内转录、细胞质中翻译，产物最终定位在核仁 【答案】C 【解析】线粒体和叶绿体中都有，二者均是半自主细胞器，其基因转录时使用各自的聚合酶，正确；基因的发生甲基化修饰，抑制聚合酶的结合，从而影响基因的转录，可影响基因表达，正确；由表可知，聚合酶Ⅰ和Ⅲ的转录产物都有，但种类不同，说明两种酶识别的启动子序列不同，错误；聚合酶的本质是蛋白质，编码聚合酶Ⅰ的基因在核仁中，该基因在核内转录、细胞质（核糖体）中翻译，产物最终定位在核仁发挥作用，正确。 3．[（2023·全国乙卷，5）]已知某种氨基酸（简称甲）是一种特殊氨基酸，迄今只在某些古菌（古细菌）中发现含有该氨基酸的蛋白质。研究发现这种情况出现的原因是：这些古菌含有特异的能够转运甲的（表示为）和酶，酶催化甲与结合生成携带了甲的（表示为甲），进而将甲带入核糖体参与肽链合成。已知可以识别大肠杆菌中特定的密码子，从而在其核糖体上参与肽链的合成。若要在大肠杆菌中合成含有甲的肽链，则下列物质或细胞器中必须转入大肠杆菌细胞内的是（ ） ②甲 聚合酶 ④古菌的核糖体 ⑤酶的基因 的基因 A. ②⑤⑥ B. ①②⑤ C. ③④⑥ D. ②④⑤ 【答案】A 【解析】根据题干信息“已知可以识别大肠杆菌中特定的密码子，从而在其核糖体上参与肽链的合成”，说明该肽链合成所需能量、核糖体、聚合酶均由大肠杆菌提供，①③④不符合题意；据题意可知，甲是一种特殊氨基酸，迄今只在某些古菌（古细菌）中发现含有该氨基酸的蛋白质，所以要在大肠杆菌中合成含有甲的肽链，必须往大肠杆菌细胞内转入甲，②符合题意；古菌含有特异的能够转运甲的和酶，酶催化甲与结合生成携带了甲的，进而将甲带入核糖体参与肽链合成，所以大肠杆菌细胞内要含有的基因以便合成，大肠杆菌细胞内也要含有酶的基因以便合成酶，催化甲与结合，⑤⑥符合题意，故选。 4．[（2022·河北，9）]下列关于中心法则相关酶的叙述，错误的是（ ） A. 聚合酶和逆转录酶催化反应时均遵循碱基互补配对原则且形成氢键 B. 聚合酶、聚合酶和逆转录酶均由核酸编码并在核糖体上合成 C. 在解旋酶协助下，聚合酶以单链为模板转录合成多种 D. 聚合酶和聚合酶均可在体外发挥催化作用 【答案】C 【解析】聚合酶催化的转录过程，逆转录酶催化的逆转录过程，两个过程中均遵循碱基互补配对原则，且存在之间的氢键形成，正确；聚合酶、聚合酶和逆转录酶的本质都是蛋白质，蛋白质是由核酸控制合成的，其合成场所是核糖体，正确；以单链为模板转录合成多种是转录过程，该过程不需要解旋酶，错误；酶起催化作用，作用机理是降低化学反应的活化能，在适宜条件下，酶在体内、体外均可发挥作用，如体外扩增分子的技术中可用到热稳定聚合酶，正确。 5．[（2024·贵州，5）]大鼠脑垂体瘤细胞可分化成细胞Ⅰ和细胞Ⅱ两种类型，仅细胞Ⅰ能合成催乳素。细胞Ⅰ和细胞Ⅱ中催乳素合成基因的碱基序列相同，但细胞Ⅱ中该基因多个碱基被甲基化。细胞Ⅱ经氮胞苷处理后，再培养可合成催乳素。下列叙述错误的是（ ） A. 甲基化可以抑制催乳素合成基因的转录 B. 氮胞苷可去除催乳素合成基因的甲基化 C. 处理后细胞Ⅱ的子代细胞能合成催乳素 D. 该基因甲基化不能用于细胞类型的区分 【答案】D 【解析】由题意可知，细胞Ⅰ和细胞Ⅱ中催乳素合成基因的碱基序列相同，但细胞Ⅱ中该基因多个碱基被甲基化，导致仅细胞Ⅰ能合成催乳素，说明甲基化可以抑制催乳素合成基因的转录，正确；细胞Ⅱ经氮胞苷处理后，再培养可合成催乳素，说明氮胞苷可去除催乳素合成基因的甲基化，正确；甲基化可以遗传，同理，细胞Ⅱ经氮胞苷处理后，再培养可合成催乳素，这一特性也可遗传，所以处理后细胞Ⅱ的子代细胞能合成催乳素，正确；题中细胞Ⅰ和细胞Ⅱ两种类型就是按基因是否甲基化划分的，错误。 对应训练 基础巩固 1．下列关于图中①②两种核酸分子的叙述，正确的是（ ） A. ①②中的嘌呤碱基数都等于嘧啶碱基数 B. 遗传基因在①上，密码子位于②上 C. ②是由①转录而来的 D. 肺炎链球菌和噬菌体均含①和② 【答案】C 【解析】①是双链，嘌呤碱基数与嘧啶碱基数相等，②是，嘌呤碱基数与嘧啶碱基数不一定相等，错误；②是，密码子位于上，反密码子位于上，错误；、和都是由转录而来的，正确；噬菌体是病毒，自身没有，错误。 2．如图表示细胞内遗传信息的传递过程，下列有关叙述错误的是（ ） A. 相较于过程②和③，过程①特有的碱基配对方式是 B. 真核细胞由过程②形成的和都需要加工 C. 过程③中核糖体在上的移动方向是由到 D. 图示可以搬运密码子为的氨基酸 【答案】D 【解析】因为反密码子从的端端读取，即，故图示可以搬运密码子为的氨基酸，错误。 3．[（2024·河北衡水三模）]中心法则指出遗传信息从传递给，再从传递给蛋白质，即完成遗传信息的转录和翻译的过程。下列有关说法正确的是（ ） A. 过程①中随着酶B发挥作用酶A也发挥作用 B. 酶C和酶B发挥的作用完全相同 C. 过程③中的核糖体沿着的端向端移动 D. 过程②和③同时进行不会发生在真核细胞中 【答案】A 【解析】复制过程是边解旋边复制，所以过程①中随着酶发挥作用酶也发挥作用，正确；酶和酶发挥的作用不完全相同，酶使氢键断裂，酶除了使氢键断裂，还催化核糖核苷酸的连接，错误；过程③中的核糖体沿着的端向端移动，错误；过程②和③同时进行会发生在真核细胞的线粒体和叶绿体中，错误。 4．[（2024·山东德州模拟）]劳氏肉瘤病毒是一种单链病毒,属于逆转录病毒。该病毒首先以自身为模板,经逆转录形成双链并整合到宿主细胞的上,进而指导子代病毒和蛋白质的合成。下列关于劳氏肉瘤病毒的说法，正确的是（ ） A. 逆转录和转录过程中需要的原料相同 B. 遗传信息蕴藏在的四种脱氧核苷酸的排列顺序中 C. 遗传信息的复制和表达分别发生在病毒和宿主细胞中 D. 遗传信息的传递过程中存在、的配对 【答案】D 【解析】逆转录是以为模板合成的过程,需要的原料为脱氧核苷酸,转录是以为模板合成的过程,需要的原料是核糖核苷酸,错误;劳氏肉瘤病毒是一种单链病毒,遗传信息蕴藏在的四种核糖核苷酸的排列顺序中,错误;病毒没有细胞结构,不能进行独立的代谢,遗传信息的复制和表达都发生在宿主细胞中,错误;遗传信息的传递过程如转录的过程中存在、的配对,正确。 5．[（2024·河北唐山二模）]甲基转移酶能使基因中胞嘧啶甲基化。下列说法正确的是（ ） A. 胞嘧啶的甲基化导致基因的碱基序列发生改变 B. 胞嘧啶甲基化导致相应基因的基因频率降低 C. 基因通过控制的结构直接控制生物体的性状 D. 在无的条件下，双链均甲基化的复制两次可得到去甲基化的 【答案】D 【解析】甲基化是表观遗传的一种类型，表观遗传是指生物体基因的碱基序列保持不变，但基因表达和表型发生可遗传变化的现象，故胞嘧啶的甲基化并未改变基因的碱基序列，错误；基因频率是某基因占其等位基因的比值，胞嘧啶甲基化只是基因中胞嘧啶甲基化，但是基因的种类和数量并未发生改变，故胞嘧啶甲基化不会导致相应基因的基因频率降低，错误；据题干，基因合成甲基转移酶，是基因通过控制酶的合成影响代谢进而间接控制生物体的性状，错误；结合的半保留复制特点，一个双链均甲基化的复制一次时，得到的两个分子均为一条甲基化的链和一条正常的链，复制两次后会得到2个分子，其两条链均为正常链，无甲基化，另外2个分子均为一条链甲基化，另一条链正常，故在无的条件下，双链均甲基化的复制两次可得到去甲基化的，正确。 6．图1中Ⅲ、Ⅱ、Ⅰ表示哺乳动物一条染色体上相邻的三个基因,、为基因的间隔序列;图2为Ⅰ基因进行的某种生理过程。下列叙述错误的是（ ） A. Ⅲ、Ⅱ、Ⅰ基因在不同的细胞中表达的情况可能不同 B. 图2中甲为聚合酶,丙中所含的五碳糖是核糖 C. 若丙中占,则丙对应的乙片段中占 D. 图2为Ⅰ基因转录过程,其方向是由右向左进行 【答案】C 【解析】不同细胞的形成是细胞分化的结果,而细胞分化的根本原因是基因的选择性表达,因此Ⅲ、Ⅱ、Ⅰ基因在不同的细胞中表达的情况可能不同,正确;图2表示转录过程,甲为聚合酶,丙为转录的产物,中所含的五碳糖是核糖,正确;若丙中占,则丙对应的乙片段中也占,则占,但乙片段中的含量无法确定,错误;根据图2丙的脱落方向可知,转录的方向是从右向左,正确。 能力提升 7．[（2024·河北衡水模拟）]下图为转录和翻译过程的示意图，图中①②为链的两端。下列分析正确的是（ ） A. 该过程仅可发生在原核细胞中 B. 参与图中转录过程的酶为解旋酶、聚合酶等 C. 由1链和2链的长度可知翻译沿着由的方向进行 D. 一个上可有多个核糖体同时翻译，提高翻译的速度 【答案】D 【解析】由图可知，转录过程和翻译过程可同时进行，原核细胞中的基因和真核细胞内叶绿体、线粒体中的基因均可同进行两过程，因此该过程可发生在原核细胞和真核细胞内，错误；转录过程中会用到聚合酶，但不会用到解旋酶，错误；1链长于2链，长的多肽先开始合成，说明翻译沿着由的方向进行，错误；一个上可有多个核糖体同时翻译，可同时翻译出多条相同的肽链，提高翻译的速度，正确。 8．[（2024·河北邢台二模）]（多选）一个基因的转录产物在个体的不同组织细胞、发育阶段和生理状态下，通过不同的剪接方式可以得到不同的和翻译产物，称为选择性剪接。下图为鼠降钙素基因在不同组织细胞中表达的过程。据图分析，下列叙述不正确的是（ ） A. 聚合酶以基因一条链为模板转录合成多种前体 B. 选择性剪接过程需要酶催化磷酸二酯键和氢键的断裂和形成 C. 鼠降钙素基因表达形成不同的蛋白质，是因为对翻译的调控不同 D. 不同组织细胞通过选择性剪接，可以满足机体对不同代谢活动的需要 【答案】ABC 【解析】结合图示可以看出，聚合酶以基因一条链为模板转录合成一种前体，错误；通过不同的剪接方式可以得到不同的和翻译产物，选择性剪接过程需要酶催化磷酸二酯键断裂和合成，不需要氢键的断裂和形成，错误；通过不同的剪接方式可以得到不同的和翻译产物，即鼠降钙素基因表达形成不同的蛋白质，是选择性剪接的结果，不是对翻译调控不同引起的，错误；通过不同的剪接方式可以得到不同的和翻译产物，进而可以满足机体对不同代谢活动的需要，是机体正常生长、发育的需要，正确。 9．[（2024·安徽六安模拟）]（多选）小鼠体内的黑色素由B基因控制合成，而基因可以通过调控抑制黑色素的合成，使小鼠毛色表现出黄色，具体过程如图所示。基因还会发生不同程度的甲基化修饰，从而失去部分调控作用，导致其毛色出现了介于黄色和黑色之间的一系列过渡类型。下列分析不正确的是（ ） A. B基因通过控制蛋白质的结构直接控制黑色素的合成 B. 基因甲基化后，由于基因碱基序列改变导致毛色发生变化 C. 同时含有基因和B基因的小鼠可能表现出不同的毛色 D. 图中实例说明基因与性状的关系是简单的一一对应关系 【答案】ABD 【解析】基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制黑色素的合成，错误；基因发生甲基化修饰后，基因碱基序列并未发生改变，而是由于基因表达受到了调控，导致毛色发生变化，错误；基因发生不同程度的甲基化修饰后，基因表达的程度可能不同，从而失去部分调控作用而表现出介于黄色和黑色之间的毛色，正确；由图中信息可知，黑色素至少受基因和基因控制，所以基因与性状的关系并不是简单的一一对应关系，错误。 10．[（2024·山东菏泽模拟）]图甲、乙、丙分别表示某真核细胞内与某一分子相关的三种生理过程,请回答下列问题。 （1） 甲、乙、丙三种生理过程中,发生在细胞核中的生理过程有_ _ _ _ ,代表遗传信息表达的是_ _ _ _ 过程。图中、、、、、、、所示的长链中,_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 是核糖核苷酸长链。 （2） 已知乙过程的链中鸟嘌呤与尿嘧啶之和占碱基总数的,链及其模板链对应区段的碱基中鸟嘌呤分别占、,则与链对应的区段中腺嘌呤所占的碱基比例为_ _ _ _ _ _ _ _ 。 （3） 甲过程所需要的酶主要有_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 等;乙过程中,是以_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 为模板合成的;丙过程中能发生碱基互补配对的两种物质是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ ,与链结合的细胞器在链上移动的方向是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ （填“A端端”或“B端端”）。 【答案】（1） 甲、乙；乙、丙；、 （2） （3） 解旋酶和聚合酶；的一条链；与；A端端 【解析】 （1） 分析题图可知,图中甲过程表示复制,乙过程表示转录,丙过程表示翻译,复制和转录过程主要发生在细胞核中,遗传信息的表达包括转录和翻译两个过程。乙过程转录形成的和丙过程翻译的模板都是。 （2） 链是,其中占,则占,则其模板链中占、占,模板链中占,则占,则链对应的双链区段中,,占。 （3） 复制主要需要解旋酶和聚合酶的催化;转录过程中,是以的一条链为模板合成的;翻译过程中与能发生碱基互补配对。根据肽链的长度大于,可推测出该细胞器在链上移动的方向是端端。 培优专题（五） 基因表达中的调控问题 高考 考情概览 高考考点 2024 2023 2022 2021 2020 基因表达中的调控问题 北京、浙江6月、江苏 湖南 北京 基因选择性表达是指在特定条件或特定细胞类型中，基因仅在一部分细胞或某些时间点中进行表达的现象。这一现象在生物界广泛存在，对于个体发育、组织分化以及疾病发生有着重要影响。基因选择性表达的调控机制，包括甲基化、组蛋白乙酰化、染色质状态等。可以分为转录水平上的调控和翻译水平上的调控。 一、转录水平上的调控 甲基化对基因选择性表达的调控：甲基化是一种重要的表观遗传修饰，通过甲基化的方式调节基因的表达。甲基化主要发生在基因组的位点上，可以通过阻碍转录因子结合或招募甲基结合蛋白来抑制基因的表达。在特定细胞类型中，甲基化的模式会发生改变，从而决定了基因选择性表达的形成。与基因的启动子区域的甲基化状态密切相关，甲基化修饰可以将某些基因沉默或激活，从而实现基因选择性表达。组蛋白乙酰化与基因选择性表达的关联：组蛋白乙酰化是另一种重要的表观遗传修饰，通过调节染色质的松弛程度来影响基因的表达。乙酰化修饰可以通过激活转录因子、染色质重塑和促进转录初始过程等多种方式来影响基因的选择性表达。乙酰化修饰使得染色质更加开放，使得转录因子更容易与结合并启动基因的转录。不同细胞类型中的组蛋白乙酰化模式存在差异，从而决定了基因的选择性表达。在科学研究中，可以通过嘌呤和嘧啶类似物进入生物体后，一般先转变为相应的核苷酸后才能发挥抑制作用。可通过模板功能抑制剂，如放线菌素，可以与形成非共价复合物，抑制其模板的作用。某些抗生素或化学药物，如利福霉素等都是聚合酶的抑制物。 典例1 [（2021·北京，21）]近年来发现海藻糖磷酸是一种信号分子，在植物生长发育过程中起重要调节作用。研究者以豌豆为材料研究了在种子发育过程中的作用。 （1） 豌豆叶肉细胞通过光合作用在_ _ _ _ _ _ _ _ 中合成三碳糖，在细胞质基质中转化为蔗糖后运输到发育的种子中转化为淀粉贮存。 （2） 细胞内的合成与转化途径如下： 底物海藻糖 将酶基因与启动子（启动与之连接的基因仅在种子中表达）连接，获得基因，导入野生型豌豆中获得纯合转基因植株，预期植株种子中含量比野生型植株，检测结果证实了预期，同时发现植株种子中淀粉含量降低，表现为皱粒。用同样方法获得纯合转基因植株，检测发现植株种子中淀粉含量增加。 （3） 本实验使用的启动子可以排除由于目的基因_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 对种子发育产生的间接影响。 （4） 在进一步探讨对种子发育的调控机制时，发现植株种子中一种生长素合成酶基因的转录降低，植株种子中基因转录升高。已知基因功能缺失突变体的种子皱缩，淀粉含量下降。据此提出假说：通过促进基因的表达促进种子中淀粉的积累。请从①～⑤选择合适的基因与豌豆植株，进行转基因实验，为上述假说提供两个新的证据。写出相应组合并预期实验结果。 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。 基因 基因 ③野生型植株 植株 ⑤突变体植株 【答案】（1） 叶绿体基质 （2） 低 （3） 在其他器官（过量）表达 （4） ②⑤；与突变体植株相比，转基因植株种子的淀粉含量不变，仍皱缩或①④；与植株相比，转基因植株种子淀粉含量增加，为圆粒或②④；与植株相比，转基因植株种子基因转录提高，淀粉含量增加，为圆粒（答出任意两条即可） 【解析】 （1） 豌豆叶肉细胞通过光合作用形成三碳糖是暗反应过程，该过程发生在叶绿体基质中。 （2） 结合题意可知，酶基因与启动子结合后则可启动基因表达，则基因在种子中表达增高，酶增多，更多转化为海藻糖，故预期植株种子中含量比野生型植株低。 （3） 结合题意可知，启动子启动与之连接的基因仅在种子中表达，该过程可以排除由于目的基因在其他器官（过量）表达对种子发育产生的间接影响。 （4） 分析题意可知，本实验的目的是验证通过促进基因的表达促进种子中淀粉的积累，且结合（2）可知，植株种子中淀粉含量降低，表现为皱粒。用同样方法获得纯合转基因植株，检测发现植株种子中淀粉含量增加，实验设计应遵循对照与单一变量原则，故可设计实验如下：基因，酶可以较高表达基因功能缺失突变体，与突变体植株相比，转基因植株种子的淀粉含量不变，仍皱缩；基因，基因较高表达植株，基因表达较高，与植株相比，转基因植株种子淀粉含量增加，为圆粒；基因，酶可以较高表达植株，基因表达较高，与植株相比，转基因植株种子基因转录提高，淀粉含量增加，为圆粒。 二、翻译的水平上的调控 翻译起始因子的功能调控：是蛋白质合成过程中重要的起始因子。有些物质可以影响的活性，调节蛋白质合成的速度。培养的真核细胞处于营养不足（“饥饿”）时，失活，最终导致肽链合成起始效率降低。 阻遏蛋白的调节作用：所有进入细胞质的分子并不是都可以立即与核糖体结合翻译成蛋白质。一些特定的翻译抑制蛋白可以与一些的端结合，从而抑制蛋白质翻译。真核细胞中研究较清楚的是铁蛋白。铁蛋白的分子的端非编码区有一段约30个核苷酸的序列，称为铁反应元件，可折叠成一个茎-环结构（即发夹结构），结合一个铁结合调节蛋白。铁蛋白未与铁结合时，可与茎环结构结合，抑制翻译。若有铁与该蛋白结合，则该蛋白从上解离，的翻译效率可提高100多倍。 对翻译的调节作用：根据蛋白质滑动搜索模型，以真核为模板的翻译开始于最靠近其端的第一个。以上的真核符合第一规律。但在有些中，在起始密码子的上游端非编码区有一个或数个，称为。的阅读框通常与正常编码区的阅读框不一致，不是正常的开放阅读框。如果从开始翻译，很快就会遇到终止密码子。因此，若从开始翻译，就会翻译出无活性的短肽。和正常的起始密码子都有一定的概率作为翻译的起始密码子。因此，可以降低正常启动翻译的作用，使翻译维持在较低的水平。多存在于原癌基因中，是控制原癌基因表达的重要调控因素。缺失是某些原癌基因翻译激活的原因。 典例2 [（2024·浙江6月选考，25）]瓢虫鞘翅上的斑点图案多样而复杂。早期的杂交实验发现，鞘翅的斑点图案由某条染色体上同一位点基因位点的多个等位基因、、、等控制。、、等基因各自在鞘翅相应部位控制黑色素的生成，分别使鞘翅上形成独特的斑点图案；基因型为的个体不生成黑色素，鞘翅表现为全红。通过杂交实验研究，并不能确定基因位点的具体位置、序列等情况。回答下列问题。 （1） 两个体杂交，所得的表型与两个亲本均不同，如图所示。 的黑色凸形是基因型为_ _ _ _ _ _ _ _ 亲本的表型在中的表现，表明该亲本的黑色斑是_ _ 性状。若雌、雄个体相互交配，表型的比例为_ _ _ _ _ _ _ _ 。 （2） 近期通过基因序列研究发现了和两个基因位点，推测其中之一就是基因位点。为验证该推测，研究人员在翻译水平上分别阻止了和位点的基因表达，实验结果如表所示。结果表明，位点就是控制黑色素生成的基因位点，那么阻止位点基因表达的实验结果对应表中哪两组？_ _ _ _ _ _ ，判断的依据是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。 此外，还可以在_ _ 水平上阻止基因表达，以分析基因对表型的影响。 组别 组1 组2 组3 组4 未阻止表达 阻止表达 （3） 为进一步研究位点基因的功能，进行了相关实验。两个大小相等的完整鞘翅位点基因表达产生的总量，如图甲所示，说明位点基因的表达可以促进鞘翅黑色素的生成，判断的理由是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ ；黑底红点鞘翅面积相等的不同部位位点基因表达产生的总量，如图乙所示，图中、、部位总量的差异，说明位点基因在鞘翅不同部位的表达决定_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。 （4） 进一步研究发现，鞘翅上有产生黑色素的上层细胞，也有产生红色素的下层细胞，位点基因只在产生黑色素的上层细胞内表达，促进黑色素的生成，并抑制下层细胞生成红色素。综合上述研究结果，下列对第（1）题中表型形成原因的分析，正确的有哪几项？_ _ 。 A. 鞘翅上，、选择性表达 B. 鞘翅红色区域，、都不表达 C. 鞘翅黑色凸形区域，、都表达 D. 鞘翅上，、只在黑色区域表达 【答案】（1） ；显性； （2） 组3、组4；组3和组4相应位点基因表达被阻止后，黑色素无法形成，表现为全红；组1和组2相应基因位点表达被阻止后不影响黑色素生成，表型不变；转录 （3） 黑色素多的鞘翅总量高，黑色素少的鞘翅总量低；黑色素在鞘翅上不同部位的分布 （4） ABD ［命题立意］本题以瓢虫鞘翅上的斑点图案多样而复杂为情境，考查了遗传定律、通过转录和翻译的阻遏，出现表型的变化来推理基因的位点、通过基因的表达量研究基因的功能。 ［思维过程］（1）题干中的关键信息“、、等基因各自在鞘翅相应部位控制黑色素的生成，分别使鞘翅上形成独特的斑点图案”，表明不同的基因只在相应部位表达。 由题图信息可知：。的性状基本与 相同，中间部位出现的黑色凸形源于亲本。雌、雄个体相互交配 基因型及比例为 表型比例为。 （2）演绎推理：假设 位点就是控制黑色素生成的 基因位点，阻止 位点基因表达后没有黑色素生成。实验结果显示：1、2组基本没有变化，3、4组阻止表达后黑色素基本没有合成，表现为红色。 （3）图甲可知：黑底红点的 总量高，红底黑点的 总量低，说明 位点基因的表达可以促进鞘翅黑色素的生成。图乙显示：、、三部分面积相同，但是黑色部分的面积不同，对应的 总量也不同，呈正相关。 （4）位点基因只在产生黑色素的上层细胞内表达，促进黑色素的生成，并抑制下层细胞生成红色素，所以红色区域，、都不表达，、只在黑色区域表达，根据图（1）可知 控制黑色凸形生成，控制大片黑色区域生成，所以 鞘翅上，、选择性表达，黑色凸形区域，表达，A、B、D正确。 高考 真题集训 1．[（2024·江苏，15）]图示果蝇细胞中基因沉默蛋白的缺失，引起染色质结构变化，导致细胞增殖失控形成肿瘤。下列相关叙述错误的是（ ） A. 使组蛋白甲基化和染色质凝集，抑制了基因表达 B. 细胞增殖失控可由基因突变引起，也可由染色质结构变化引起 C. 和组蛋白的甲基化修饰都能影响细胞中基因的转录 D. 图示染色质结构变化也是原核细胞表观遗传调控的一种机制 【答案】D 【解析】使组蛋白甲基化和染色质凝集，影响聚合酶与分子的结合，抑制了基因表达，正确；细胞增殖失控可由基因突变（如原癌基因和抑癌基因发生突变）引起；根据题意“基因沉默蛋白的缺失，引起染色质结构变化，导致细胞增殖失控形成肿瘤”可知，也可由染色质结构变化引起，正确；和组蛋白的甲基化修饰属于表观遗传，都能影响细胞中基因的转录，正确；原核细胞没有染色质，错误。 2．[（2024·北京，21）]玉米是我国栽培面积最大的农作物，籽粒大小是决定玉米产量的重要因素之一，研究籽粒的发育机制，对保障粮食安全有重要意义。 （1） 研究者获得矮秆玉米突变株，该突变株与野生型杂交，表型与_ _ _ _ _ _ 相同，说明矮秆是隐性性状。突变株基因型记作。 （2） 观察发现，突变株所结籽粒变小。籽粒中的胚和胚乳经受精发育而成，籽粒大小主要取决于胚乳体积。研究发现，基因编码去甲基化酶，亲本的该酶在本株玉米所结籽粒的发育中发挥作用。突变株的基因失活，导致所结籽粒胚乳中大量基因表达异常，籽粒变小。野生型及突变株分别自交，检测授粉后14天胚乳中甲基化水平，预期实验结果为_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。 （3） 已知基因在玉米胚乳中特异表达，为进一步探究基因编码的去甲基化酶对基因的调控作用，进行如下杂交实验，检测授粉后14天胚乳中基因的表达情况，结果如表1。 组别 杂交组合 基因表达情况 1 （♀）（♂） 表达 2 （♀）（♂） 不表达 3 （♀）（♂） 不表达 4 （♀）（♂） 不表达 表1 综合已有研究和表1结果，阐述基因对胚乳中基因表达的调控机制：_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。 （4） 实验中还发现另外一个籽粒变小的突变株甲，经证实，突变基因不是或。将甲与野生型杂交，表型正常，配子的功能及受精卵活力均正常。利用进行下列杂交实验，统计正常籽粒与小籽粒的数量，结果如表2。 组别 杂交组合 正常籽粒∶小籽粒 5 （♂） 甲（♀） 6 （♀） 甲（♂） 表2 已知玉米子代中，某些来自父本或母本的基因，即使是显性也无功能。 ① 根据这些信息，如何解释基因与表2中小籽粒性状的对应关系？请提出你的假设：_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。 ② 若自交，所结籽粒的表型及比例为_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ ，则支持上述假设。 【答案】（1） 野生型 （2） 野生型所结籽粒胚乳中甲基化水平低于突变株 （3） 基因编码的去甲基化酶只能对本株玉米所结籽粒的胚乳中来自本植株的基因发挥功能 （4） ① 籽粒变小受到两对等位基因的控制，任意一对等位基因中的显性基因正常发挥功能的个体表现为正常籽粒，没有显性基因或显性基因均无法正常发挥功能的个体表现为小籽粒，其中有一对等位基因的显性基因来自母本的时候无法发挥功能 ② 正常籽粒∶小籽粒 【解析】 （1） 若矮秆是隐性性状，矮秆玉米突变株与野生型杂交，子代表型与野生型相同。 （2） 野生型基因正常，能编码去甲基化酶，催化去甲基化，所以野生型及突变株分别自交，野生型植株所结籽粒胚乳中甲基化水平更低。 （3） 由组别2、4可知，母本中的基因编码的去甲基化酶无法为父本提供的基因去甲基化，由组别3可知父本中基因编码的去甲基化酶不能对母本上所结籽粒的胚乳中的基因发挥功能。结合前面的研究成果：亲本的该酶在本株玉米所结籽粒的发育中发挥作用，可得基因编码的去甲基化酶只能对本株玉米所结籽粒的胚乳中来自本植株的基因发挥功能。 （4） ① 甲与野生型杂交得到的子代为正常个体，说明小籽粒为隐性性状。与甲杂交属于测交，作父本时，结果出现正常籽粒∶小籽粒，推测该性状受到两对等位基因的控制，且只有不含显性基因的个体表现为小籽粒。作母本时，与甲杂交，后代正常籽粒∶小籽粒，结合题目中“已知玉米子代中，某些来自父本或母本的基因，即使是显性也无功能”推测，母本产生配子时有一对等位基因是不发挥功能的。因此提出的假设为：籽粒变小受到两对等位基因的控制，任意一对等位基因中的显性基因正常发挥功能的个体表现为正常籽粒，没有显性基因或显性基因均无法正常发挥功能的个体表现为小籽粒，其中有一对等位基因的显性基因来自母本的时候无法发挥功能。 ② 自交，产生的精子中含显性基因正常发挥功能的配子∶不含显性基因的配子，产生的卵细胞中含显性基因正常发挥功能的配子∶不含显性基因的配子和含显性基因不发挥功能的配子，所以自交所结籽粒的表型及比例为正常籽粒∶小籽粒。 对应训练 1．[（2024·河北沧州期末）]是真核生物中存在的一类调控特定基因表达的，如图为基因的表达过程及发挥作用的机制。下列叙述错误的是（ ） A. ①过程为转录，无须解旋酶的参与 B. ②过程为翻译，发生的碱基配对方式与③过程相同 C. 通过抑制翻译过程来抑制基因的表达 D. 基因均通过转录和翻译过程控制蛋白质的合成 【答案】D 【解析】①过程为转录，需要聚合酶的参与，不需要解旋酶，正确；②过程为翻译，上的密码子与上的反密码子互补配对，③过程为与间的互补配对，两过程发生的碱基配对方式相同，均为、，正确；与结合，通过抑制翻译过程来抑制基因的表达，正确；如图，基因通过转录出与结合影响基因的表达，并不是所有基因均通过转录和翻译过程控制蛋白质的合成，错误。 2．[（2024·山东青岛期末）]（多选）科研工作者发现，当细胞中缺乏氨基酸时，负载携带氨基酸的会转化为空载没有携带氨基酸的参与基因表达的调控。如图是缺乏氨基酸时调控基因表达的相关过程，图中的①②③④表示过程。下列说法正确的是（ ） A. 参与过程①的酶有聚合酶 B. 图中核糖体的移动方向为从左向右 C. ①②过程共有的碱基配对方式是与C配对 D. 空载通过抑制转录和翻译过程抑制蛋白质合成 【答案】AD 【解析】①过程是转录过程，以为模板合成，此过程需要聚合酶，不需要解旋酶，正确；根据肽链的长度可知，左侧肽链较长，结合核糖体的时间较早，说明过程②中核糖体在上的移动方向是从右向左，错误；①过程是转录过程，碱基配对方式为“、、、”，②过程是翻译过程，是以为模板，在的协助下合成多肽链，碱基配对方式为“、、、”，①②过程共有的碱基配对方式是、、，错误；当细胞缺乏氨基酸时，空载通过激活蛋白激酶抑制基因表达，也可以抑制基因的转录，从而快速停止蛋白质的合成，即通过控制①（转录）②（翻译）过程来影响基因的表达，正确。 3．（多选）是一类由基因编码的长约22个核苷酸的单链分子。在线虫中,基因的转录产物经加工后形成双链,其中与部分配对,使其翻译受阻,进而调控幼虫的正常发育模式。的形成过程及其对基因的调控如图所示。下列有关叙述不正确的是（ ） A. 转录的模板链碱基序列与的碱基序列相同 B. 用抗原—抗体杂交技术可检测到线虫内基因表达的蛋白质 C. 图中过程①、过程②分别需要聚合酶、限制性内切核酸酶 D. 基因调控基因选择性表达的结果是基因翻译水平降低 【答案】ABC 【解析】图中①表示转录过程;②表示前体1经过加工形成前体2的过程,与部分配对,使其翻译受阻。转录的模板链碱基序列与的碱基序列可以发生碱基互补配对,而不是相同,错误；据图可知,基因的转录产物经加工后形成双链,其中与部分配对,使其翻译受阻,说明基因属于调控基因,并没有形成蛋白质,故不能用抗原—抗体杂交技术检测到线虫内基因表达的蛋白质,错误；图中过程①为转录,需要聚合酶催化,过程②为前体1经过加工形成前体2,需要剪切的剪切酶催化,而限制性内切核酸酶识别的是的特定序列,是对的特定部位进行剪切,错误；据图可知,基因调控基因选择性表达的结果是基因翻译水平降低,正确。 4．[（2024·山东淄博模拟）]真核细胞内的寿命极短,易被核酸酶降解。为了提高自身稳定性,需要与细胞内的一些蛋白质相结合形成复合物。调节这些蛋白质的含量能调节的稳定性,从而控制翻译的过程。下列相关叙述错误的是（ ） A. 与蛋白质结合后,可能会将核酸酶的切点掩盖从而避免被降解 B. 与蛋白质形成的复合物可为蛋白质的合成提供场所 C. 蛋白质作为翻译产物可对的功能进行一定程度上的调节 D. 基因表达调控体现在多个方面,这共同维护了遗传信息的稳定传递 【答案】B 【解析】根据题干信息“为了提高自身稳定性,需要与细胞内的一些蛋白质相结合形成复合物”推测,与蛋白质结合形成多肽链稳定结构,可能是为掩盖核酸酶的切点,避免被酶降解,正确;蛋白质的合成场所是核糖体,核糖体是由和蛋白质组成的,错误;题中所指的翻译产物是蛋白质,蛋白质对的功能产生影响,一定程度上体现出反馈调节,正确;基因表达调控体现在多个方面,可使细胞中基因表达的过程在时间、空间上处于有序状态,并对环境条件的变化作出反应,以共同维护遗传信息的稳定传递,正确。 5．[（陕西2025年适应性测试）]提高番茄中果糖的含量有助于增加果实甜度，我国科学家发现催化果糖生成的关键酶的稳定性受磷酸化的蛋白调控，在小果番茄基因的启动子区存在特定序列，可被蛋白结合而影响该基因表达。基因与决定番茄果实大小的基因高度连锁，不易交换。作用机制如图。下列叙述正确的是（ ） A. 结合基因编码起始密码子的序列从而抑制该基因表达 B. 高表达基因植株中的蛋白更稳定，番茄果实甜度低 C. 通过编辑基因去除其编码蛋白的特定磷酸化位点可增加大果甜度 D. 大果番茄与小果番茄杂交易通过基因重组获得大而甜的番茄果实 【答案】C 【解析】起始密码子位于上，基因上不存在起始密码子，错误；高表达基因植株中蛋白更容易被降解，番茄果实甜度低，错误；通过编辑基因去除其编码蛋白的特定磷酸化位点可增加大果甜度，因为其促进磷酸化效果减弱，正确；大果番茄与小果番茄杂交不易获得甜的番茄，错误。 6．在原核生物中,大多数基因表达的调控是通过操纵子实现的。如图表示大肠杆菌乳糖操纵子模型及其调节过程:大肠杆菌乳糖操纵子包括、、三个结构基因（编码参与乳糖代谢的酶,其中酶能够水解乳糖）以及启动子和操纵基因。没有乳糖存在时,调节基因编码的阻遏蛋白与操纵基因结合,导致聚合酶不能与启动子结合,结构基因无法表达;有乳糖存在时,阻遏蛋白与乳糖结合后构象变化,失去与操纵基因的亲和力,从而使结构基因得以表达。下列关于结构基因的表达及调控受环境中乳糖的影响,叙述正确的是（ ） A. 结构基因转录时, 链和 链均可作为模板 B. 酶催化乳糖水解,可使结构基因的表达受抑制 C. 阻遏蛋白与操纵基因的结合是一个不可逆的过程 D. 当乳糖为唯一碳源时,结构基因不表达 【答案】B 【解析】转录时,双链分子中只有一条链作为转录模板,指导转录生成,此链称为模板链,错误;结合题干“其中酶能够水解乳糖”以及“没有乳糖存在时……结构基因无法表达”可知,酶催化乳糖水解,可使结构基因的表达受抑制,正确;结合题干“没有乳糖存在时,调节基因编码的阻遏蛋白与操纵基因结合,导致聚合酶不能与启动子结合,结构基因无法表达;有乳糖存在时,阻遏蛋白与乳糖结合后构象变化,失去与操纵基因的亲和力,从而使结构基因得以表达”可知，阻遏蛋白与操纵基因的结合是一个可逆的过程,错误;从题干“有乳糖存在时……结构基因得以表达”可知,当乳糖为唯一碳源时,结构基因可以正常表达,错误。 7．[（2024·山东济宁模拟）]某些基因在启动子上存在富含双核苷酸“”的区域,称为“”岛。其中的胞嘧啶在发生甲基化后变成甲基胞嘧啶,但仍能与鸟嘌呤互补配对。细胞中存在两种甲基化酶（如图1所示）,从头甲基化酶只作用于非甲基化的,使其半甲基化;维持甲基化酶只作用于的半甲基化位点,使其全甲基化。请回答下列问题。 （1） 由于图2中过程①的方式是_ _ _ _ _ _ _ _ ,其产物都是（填“全”或“半”）甲基化的,因此,过程②必须经过_ _ _ _ _ _ _ _ 酶的催化才能获得与亲代分子相同的甲基化状态。 （2） 研究发现,启动子中“”岛的甲基化会影响相关蛋白质与启动子的结合,从而抑制_ _ _ _ _ _ _ _ 。 （3） 小鼠的A基因编码胰岛素生长因子,基因无此功能、位于常染色体上。是小鼠正常发育必需的一种蛋白质,缺乏时小鼠个体矮小。在小鼠胚胎中,来自父本的A及其等位基因能够表达,来自母本的则不能表达。检测发现,这对基因的启动子在精子中是非甲基化的,在卵细胞中则是甲基化的。若纯合矮小雌鼠与纯合正常雄鼠杂交,则的表型应为_ _ _ _ _ _ _ _ 。个体随机交配,表型及比例应为_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。结合配子中A及其等位基因启动子的甲基化状态,分析出现这种比例的原因是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。 （4） 氮杂胞苷常用于临床上治疗甲基化引起的疾病。推测可能的作用机制之一是:在_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 过程中掺入分子,导致与结合的甲基化酶活性降低,从而降低的甲基化程度。另一种可能的机制是:与“岛”中的_ _ _ _ _ _ 竞争甲基化酶,从而降低的甲基化程度。 【答案】（1） 半保留复制；半；维持甲基化 （2） 基因的表达 （3） 全部正常；正常∶矮小；卵细胞中的A及其等位基因由于启动子甲基化而不表达,精子中的A及其等位基因由于启动子非甲基化而表达,并且含A的精子∶含的精子 （4） 复制；胞嘧啶 【解析】 （1） 图2中过程①的模板链都含甲基,而复制后都只含一个甲基,说明过程①的方式是半保留复制,所以其产物都是半甲基化的。因此过程②必须经过维持甲基化酶的催化才能获得与亲代分子相同的甲基化状态。 （2） 由于聚合酶与启动子结合,催化基因进行转录。研究发现,启动子中“岛”的甲基化会影响聚合酶与启动子的结合,不能合成,从而抑制基因的表达。 （3） 由于在小鼠胚胎中,来自父本的及其等位基因能够表达,所以纯合矮小雌鼠与纯合正常雄鼠杂交,则的表型应为全部正常。由于卵细胞中的及其等位基因由于启动子甲基化而不表达,精子中的及其等位基因由于启动子非甲基化而表达,并且含的精子∶含的精子,所以雌、雄个体间随机交配,则的表型及其比例应为正常∶矮小。 （4） 氮杂胞苷常用于临床上治疗甲基化引起的疾病。推测可能的作用机制之一是:在复制过程中掺入分子,导致与结合的甲基化酶活性降低,从而降低的甲基化程度。另一种可能的机制是:由于胞嘧啶在发生甲基化后转变成甲基胞嘧啶但仍能与鸟嘌呤互补配对,所以与“岛”中的胞嘧啶竞争甲基化酶,从而降低的甲基化程度。 第页 学科网（北京）股份有限公司 $$