第六单元 基因的本质与表达（教师用书）-【创新方案】2026年高考生物一轮复习（单选版）

第六单元基因的本质与表达 第1课时　DNA是主要的遗传物质 3.1.1　概述多数生物的基因是DNA分子的功能片段，有些病毒的基因在RNA分子上 一、肺炎链球菌的转化实验 识图作答——理清肺炎链球菌的转化实验 “DNA是遗传物质”的探索是一个漫长、复杂的过程，格里菲思用肺炎链球菌在小鼠体内进行转化实验(图1)；艾弗里团队在体外证明“DNA是遗传物质”(图2)。 (1)格里菲思和艾弗里均使用肺炎链球菌作为实验材料，细菌常作为实验材料的优点有 结构简单、繁殖速度快。  (2)格里菲思通过图1的四组实验结果得出什么实验结论? 提示：加热致死的S型细菌中含有能促使R型活细菌转化为S型活细菌的转化因子。 (3)艾弗里等人证明DNA是“转化因子”。该实验运用减法原理控制自变量，发现只有用DNA酶处理S型细菌的细胞提取物后，提取物才会失去转化活性，不能将R型细菌转化为S型细菌。 (4)图2实验中，①⑤组(填序号)对照可以说明S型细菌的DNA是转化因子。①④组对照说明了S型活细菌的 RNA 不是转化因子(或遗传物质)。  二、噬菌体侵染细菌的实验 1.排序作答——掌握噬菌体侵染细菌实验的基本步骤 某同学总结的噬菌体侵染细菌实验的步骤如下：①用35S标记的T2噬菌体和32P标记的T2噬菌体分别侵染未被标记的大肠杆菌；②经适宜时间的保温培养，搅拌后离心；③在分别含有35S和32P的培养基中培养大肠杆菌；④用已标记的大肠杆菌培养T2噬菌体；⑤分别检测上清液和沉淀物中的放射性。 请按正确的实验步骤排序：③→④→①→②→⑤。 2.识图作答——辨析噬菌体侵染细菌实验的方法 赫尔希和蔡斯进一步证明DNA是遗传物质。如图表示T2噬菌体侵染大肠杆菌实验过程。 (1)实验中被32P标记的噬菌体与未标记的细菌混合过后还要保温一段时间，然后再进行后续操作。 ①如果保温时间过短，被标记的噬菌体不能(填“能”或“不能”)全部侵染到细菌体内，会使上清液中放射性含量变高。 ②如果保温时间过长，会使上清液中放射性含量变高，其可能的原因是 噬菌体在细菌体内大量增殖后，导致细菌裂解，子代噬菌体被释放，离心后就会分布于上清液中。  (2)如图所示试管a、b中保温时间和上清液放射性强度的关系分别为④②(填序号)。 (3)图中离心的目的是让上清液中析出T2噬菌体颗粒，沉淀物中留下被侵染的大肠杆菌。检查a管和b管的上清液和沉淀物中放射性情况，其中，b管中放射性物质分布情况是放射性主要分布在沉淀物中。实验能检测到放射性是因为应用了放射性同位素标记技术。 三、DNA是主要的遗传物质 1.判断正误——辨清教材微点 (1)(2024·贵州卷)注射加热致死的S型肺炎链球菌，小鼠不死亡，可以推论S型肺炎链球菌的DNA被破坏。 (×) (2)与R型细菌相比，S型细菌的毒性可能与荚膜多糖有关。 (√) (3)加热致死的S型细菌，其蛋白质功能丧失，而其DNA功能可能不受影响。 (√) (4)T2噬菌体侵染大肠杆菌实验中搅拌是为了使大肠杆菌内的T2噬菌体释放出来。 (×) (5)从烟草花叶病毒中分别提取蛋白质和RNA，并用提取的蛋白质和RNA分别感染烟草，无法证明RNA是遗传物质。 (×) (6)真核生物的遗传物质是DNA，原核生物的遗传物质是RNA。 (×) 2.识图作答——理清证明烟草花叶病毒的遗传物质的实验思路 继发现DNA是生物体的遗传物质之后，科学家们又将目光转向部分不含DNA的RNA病毒(只含RNA和蛋白质)，烟草花叶病毒(TMV)就是其中的一种，它能使烟草叶片出现花叶病斑。相关的实验过程如图所示。 (1)据所学知识推断，物质甲和乙分别是 RNA、蛋白质。  (2)实验结束后，可从图中所示的甲和丙组中分离出完整的TMV病毒。 融通大概念建构知识体系 　   核心点(一)　肺炎链球菌转化实验的比较分析 [系统知能] 肺炎链球菌两个转化实验的比较 项目 体内转化实验 体外转化实验 科学家 格里菲思 艾弗里及其同事 细菌培 养场所 小鼠体内 培养基(体外) 实验 原理 S型细菌可以使人和小鼠患肺炎，小鼠并发败血症 分别去除某物质，单独观察各种物质的作用 实验 原则 R型细菌与S型细菌的毒性进行对照 S型细菌各成分的作用进行对照 实验 构思 用加热致死的S型细菌注射到小鼠体内作为对照实验来说明确实发生了转化 利用减法原理，分别酶解不同物质、单独地观察某种物质在实验中所起的作用 结果 观察 小鼠是否死亡 培养基中菌落类型 实验 结论 S型细菌体内有“转化因子” S型细菌的DNA是遗传物质，蛋白质等不是遗传物质 联系 ①所用的材料相同：都巧妙选用R型和S型两种肺炎链球菌。②体内转化实验是体外转化实验的基础，体内转化实验仅说明S型细菌体内有“转化因子”；体外转化实验则是前者的延伸，进一步证明了“转化因子”是DNA。③实验设计都遵循对照原则和单一变量原则 　　[典例]　(2025·淮安模拟)从细菌中提取的DNA可以在体外转移到受体细胞中，这一过程称为转化。由于转化受DNA的纯度、两种细菌的亲缘关系、受体菌的状态等因素的影响，所以转化过程中并不是所有的R型细菌都转化成S型细菌，而只是少部分R型细菌转化成S型细菌，其主要转化机理如图。下列叙述正确的是 (　 ) A.肺炎链球菌发生转化的实质是基因突变 B.加热致死的S型细菌中所有物质都永久丧失了活性 C.S型细菌荚膜主要成分与淀粉属于同一类物质 D.转化后的S型细菌与原S型细菌的遗传物质完全不同 [解析]　肺炎链球菌转化的实质是基因重组，A错误；加热致死的S型细菌中，蛋白质变性失活，但DNA在温度恢复的过程中能逐渐恢复活性，B错误；S型细菌荚膜主要成分是多糖，与淀粉属于同一类物质，C正确；转化后的S型细菌同时含有原S型细菌和R型细菌的遗传物质，故转化后的S型细菌与原S型细菌的遗传物质不完全相同，D错误。 [答案]　C 　　[微点拨] 肺炎链球菌转化实验应注意的四个方面 (1)加热致死的S型细菌，其蛋白质变性失活，DNA在加热过程中，双螺旋解开，氢键断裂，但缓慢冷却时，其结构可恢复。 (2)转化的实质是S型细菌的DNA片段整合到R型细菌的DNA中，即实现了基因重组。 (3)一般情况下，转化率很低，形成的S型细菌很少，转化后形成的S型细菌可以遗传下去，快速繁殖形成大量的S型细菌。 (4)S型菌不能转化成R型菌，但基因突变可能导致形成R型菌。 [题点全练] 1.(2024·甘肃高考)科学家发现染色体主要是由蛋白质和DNA组成。关于证明蛋白质和核酸哪一种是遗传物质的系列实验，下列叙述正确的是 (　 ) A.肺炎链球菌体内转化实验中，加热致死的S型菌株的DNA分子在小鼠体内可使R型活菌的相对性状从无致病性转化为有致病性 B.肺炎链球菌体外转化实验中，利用自变量控制的“加法原理”，将“S型细菌DNA+DNA酶”加入R型活菌的培养基中，结果证明DNA是转化因子 C.噬菌体侵染实验中，用放射性同位素分别标记了噬菌体的蛋白质外壳和DNA，发现其DNA进入宿主细胞后，利用自身原料和酶完成自我复制 D.烟草花叶病毒实验中，以病毒颗粒的RNA和蛋白质互为对照进行侵染，结果发现自变量RNA分子可使烟草出现花叶病斑性状 解析：选D　格里菲思的肺炎链球菌体内转化实验未单独研究每种物质的作用，不能说明S型菌株的DNA分子使R型活菌的相对性状从无致病性转化为有致病性，A错误；在肺炎链球菌的体外转化实验中，利用自变量控制中的“减法原理”设置实验，通过观察只有某种物质不存在时R型细菌的转化情况，最终证明了转化因子可能是DNA，B错误；用T2噬菌体进行噬菌体侵染实验中，T2噬菌体为DNA病毒，其DNA进入宿主细胞后，利用宿主细胞的原料和酶完成自我复制，C错误；烟草花叶病毒的遗传物质是RNA，在烟草花叶病毒实验中，以病毒颗粒的RNA和蛋白质互为对照进行侵染，结果发现RNA分子可使烟草出现花叶病斑性状，而蛋白质不能使烟草出现花叶病斑性状，D正确。 2.(2025·沧州模拟)根据S型肺炎链球菌荚膜多糖的差异，将其分为SⅠ、SⅡ、SⅢ等类型，不同类型的S型菌发生基因突变后失去荚膜，成为相应类型的R型菌(RⅠ、RⅡ、RⅢ)，R型菌也可回复突变为相应类型的S型菌(SⅠ、SⅡ、SⅢ)。S型菌的荚膜能阻止外源DNA进入细胞，为探究S型菌的形成机制，科研人员将加热致死的甲菌破碎后获得提取物，冷却后加入乙菌培养液中混合均匀，再接种到平板上，经培养后检测子代细菌的类型。下列相关叙述正确的是 (　 ) A.肺炎链球菌的拟核DNA有2个游离的磷酸基团 B.若甲菌为RⅡ，乙菌为SⅢ，子代细菌可能为SⅢ和RⅡ，则能说明RⅡ是转化而来的 C.若甲菌为SⅢ，乙菌为RⅡ，子代细菌为SⅢ和RⅡ，则能说明SⅢ是转化而来的 D.若甲菌为SⅢ，乙菌为RⅢ，子代细菌为SⅢ和RⅢ，则能排除基因突变的可能 解析：选C　肺炎链球菌的拟核DNA为环状DNA分子，有0个游离的磷酸基团，A错误。该实验的目的是探究S型菌的形成机制，则R型菌为实验对象，S型菌的成分为自变量，且根据题意，S型菌的荚膜能阻止外源DNA进入细胞，则RⅡ的DNA不能进入SⅢ中，不会导致SⅢ转化为RⅡ，B错误。若甲菌为SⅢ，乙菌为RⅡ，RⅡ接受加热致死的SⅢ的DNA，经转化得到SⅢ，繁殖所得子代细菌为SⅢ和RⅡ；RⅡ经回复突变只能得到SⅡ，故若甲菌为SⅢ，乙菌为RⅡ，子代细菌为SⅢ和RⅡ，则能说明SⅢ是转化而来的，C正确。若甲菌为SⅢ，乙菌为RⅢ，RⅢ经转化能形成SⅢ，RⅢ经回复突变也能形成SⅢ，故子代细菌为SⅢ和RⅢ，不能排除基因突变的可能，D错误。 核心点(二)　噬菌体侵染细菌实验的深化探究 [系统知能] 1.噬菌体侵染细菌实验的3个易错点 T2噬菌体 的培养 T2噬菌体是病毒，只能寄生在活细胞内，不能利用含35S或32P的培养基直接培养 T2噬菌体 的标记 不能用35S和32P标记同一T2噬菌体。放射性检测时只能检测到放射性的存在部位，不能确定是何种元素的放射性 两次噬菌 体侵染 该实验涉及两次噬菌体的侵染。标记噬菌体的过程是未标记的噬菌体侵染已标记的大肠杆菌；侵染细菌的实验过程是已标记的噬菌体侵染未标记的大肠杆菌 2.噬菌体侵染细菌实验的“保温”与“搅拌” (1)用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌 (2)用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌 3.比较肺炎链球菌体外转化实验和噬菌体侵染细菌实验 项目 肺炎链球菌体外转化实验 噬菌体侵染细菌实验 设计 思路 设法将DNA与其他物质分开，单独、直接地研究它们各自不同的遗传功能 处理 方法 酶解法：将细胞提取物分别用蛋白酶、酯酶、DNA酶、RNA酶等处理后再与R型活细菌混合培养 同位素标记法：分别用同位素35S、32P标记噬菌体蛋白质和DNA 检测 方式 观察菌落类型 检测放射性同位素存在位置 结论 证明DNA是遗传物质，而蛋白质不是遗传物质 证明DNA是遗传物质，但不能直接证明蛋白质不是遗传物质 　　[例1]　(2024·湖南高考)我国科学家成功用噬菌体治疗方法治愈了耐药性细菌引起的顽固性尿路感染。下列叙述错误的是 (　 ) A.运用噬菌体治疗时，噬菌体特异性侵染病原菌 B.宿主菌经噬菌体侵染后，基因定向突变的几率变大 C.噬菌体和细菌在自然界长期的生存斗争中协同进化 D.噬菌体繁殖消耗宿主菌的核苷酸、氨基酸和能量等 [解析]　噬菌体是一种特异性侵染细菌的病毒，运用噬菌体治疗时，噬菌体特异性侵染病原菌，A正确；基因突变具有不定向性，B错误；噬菌体和细菌在自然界长期的生存斗争中协同进化，C正确；噬菌体作为病毒，侵染细菌后利用宿主细胞的核苷酸、氨基酸和能量等来维持自身的生命活动，D正确。 [答案]　B 　　[微点拨] 噬菌体侵染宿主细胞具有特异性 (1)细菌病毒又叫噬菌体，大多数噬菌体是DNA病毒，不同的噬菌体侵染细菌类型不同，如T2噬菌体专门侵染(寄生)大肠杆菌。 (2)噬菌体和其他病毒一样，必须寄生在宿主细胞内才能繁殖，消耗宿主菌的核苷酸、氨基酸和能量等。 　　[例2]　(2025·洛阳模拟)20世纪20年代，科学家就开始利用多种方法，如酶解法、同位素标记法和病毒重组法等，对生物的遗传物质进行了探索。下列有关遗传物质的叙述，正确的是 (　 ) A.以RNA为遗传物质的生物不一定是没有细胞结构的病毒 B.大部分原核生物的遗传物质是DNA，少部分是RNA C.肺炎链球菌中既有DNA又有RNA，其主要遗传物质是DNA D.烟草花叶病毒的RNA能使烟草感染病毒，说明RNA是其遗传物质 [解析]　具有细胞结构的生物的遗传物质是DNA，不具细胞结构的病毒的遗传物质是DNA或RNA，所以以RNA为遗传物质的生物一定是病毒，A错误；原核生物的遗传物质是DNA，B错误；肺炎链球菌中既有DNA又有RNA，但DNA是遗传物质，DNA是主要遗传物质是针对整个生物界而言的，C错误；烟草花叶病毒的感染和重建实验证明了RNA是烟草花叶病毒的遗传物质，D正确。 [答案]　D 　　[微技法] 探究“遗传物质”种类的3种方法 (1)放射性同位素标记法：标记DNA、RNA、蛋白质等特有的成分，以区别它们是否为遗传物质。 (2)酶解法：利用酶的专一性，用DNA酶、RNA酶处理后观察实验结果，以判断它们是否为遗传物质。 (3)病毒拆分或重组法：一是把病毒成分拆分成核酸和蛋白质分别侵染宿主细胞；二是把两种病毒的核酸和蛋白质进行异种重组，再用重组病毒侵染宿主细胞。这两种方法都可以观察起作用的物质，进而得出结论。 [题点全练] 题点1　噬菌体侵染细菌的实验及拓展 1.(2025·唐山模拟)噬菌体有烈性噬菌体和温和噬菌体之分。烈性噬菌体也称为毒性噬菌体，其繁殖一般分为5个阶段，即吸附、侵入、增殖(复制与生物合成)、成熟(装配)和裂解(释放)。温和噬菌体侵入宿主细胞后，噬菌体的DNA会整合在宿主的DNA上，并可长期随宿主DNA的复制而进行同步复制，一般情况下不进行增殖，是不引起宿主细胞裂解的噬菌体，又称溶源噬菌体。下列有关说法错误的是 (　 ) A.温和噬菌体侵染宿主细菌后发生了基因重组 B.烈性噬菌体合成核酸的原料来自宿主细菌 C.T2噬菌体是一种专门寄生在大肠杆菌体内的温和噬菌体 D.获得32P标记的T2噬菌体的方法是用T2噬菌体侵染被32P标记的大肠杆菌 解析：选C　温和噬菌体侵染宿主细菌后，噬菌体的DNA会整合在细菌的DNA分子上，说明温和噬菌体侵染宿主细菌后会发生基因重组，A正确；烈性噬菌体利用宿主细胞提供的原料、场所、能量完成蛋白质和DNA的合成，B正确；T2噬菌体是一种专门寄生在大肠杆菌体内的烈性噬菌体，C错误；T2噬菌体感染大肠杆菌后，会利用大肠杆菌细胞内物质合成自身的组成成分，因此T2噬菌体侵染被32P标记的大肠杆菌能获得32P标记的T2噬菌体，D正确。 2.(2025·济南模拟)铜绿假单胞菌是造成医院内感染的主要病原菌之一，噬菌体是侵染细菌的病毒。研究人员欲利用铜绿假单胞菌噬菌体和宿主的相互作用，来达到杀灭铜绿假单胞菌的目的。噬菌体JG、噬菌体PaP1、重组噬菌体(噬菌体PaP1的DNA和噬菌体JG的蛋白质外壳)对不同类型(PA1、PAO1)的铜绿假单胞菌的吸附率如图所示。下列叙述不正确的是 (　 ) A.噬菌体JG和噬菌体PaP1主要侵染的铜绿假单胞菌类型不同 B.噬菌体对铜绿假单胞菌的吸附率与其遗传物质DNA直接相关 C.重组噬菌体繁殖产生的子代噬菌体，主要侵染铜绿假单胞菌PA1 D.三种噬菌体都利用铜绿假单胞菌的核糖体合成自身蛋白质外壳 解析：选B　由柱状图可知噬菌体JG对PAO1吸附率高，噬菌体PaP1对PA1的吸附率高，可推测两种噬菌体主要侵染的铜绿假单胞菌类型不同，A正确；重组噬菌体是由噬菌体PaP1的DNA和噬菌体JG 的蛋白质外壳构成的，其吸附结果与噬菌体JG的吸附率基本相同，可推测噬菌体对铜绿假单胞菌的吸附率与其蛋白质外壳直接相关，B错误；重组噬菌体是由噬菌体PaP1的DNA和噬菌体JG的蛋白质外壳构成，其子代应该为噬菌体PaP1，主要侵染的类型与C组结果相同，为PA1，C正确；噬菌体在自身遗传物质的作用下，利用宿主体内的物质来合成自身的组成成分，D正确。 题点2　生物的遗传物质及实验探究 3.(2025·鄂州模拟)烟草花叶病毒和车前草病毒均由一条RNA链和蛋白质外壳组成，下图是两种病毒的重建实验。下列叙述正确的是 (　 ) A.该实验证明了RNA是某些病毒的主要遗传物质 B.重建形成的病毒，病毒形态可能无法稳定维持 C.两种病毒的重建过程中发生了基因重组 D.可利用3H对病毒的两种成分进行标记开展实验探究 解析：选B　该实验证明了RNA是某些病毒的遗传物质，A错误；重建形成的病毒其性状由所含有的RNA控制，由于RNA是单链，易发生变异，因此病毒形态可能无法稳定维持，B正确；两种病毒的重建过程是将不同病毒的RNA和蛋白质进行重新组合，不属于基因重组，C错误；由于蛋白质和RNA都含有H，因此利用3H对病毒的两种成分进行标记不能进行区分，D错误。 4.(2025·武汉模拟)关于DNA是遗传物质的推测，科学家们找到了很多直接或者间接的证据，并解决了很多技术难题，提出了科学的模型。 (1)格里菲思的肺炎链球菌转化实验中，将R型活细菌与加热杀死的S型细菌混合后注射到小鼠体内，从死亡的小鼠体内可以分离得到的细菌为　　　　 　　　　　　　。  (2)艾弗里完成离体转化实验后，有学者认为“DNA可能只是在细胞表面起化学作用形成荚膜，而不是起遗传作用”。利用S型肺炎链球菌中存在的能抗青霉素的突变型(这种对青霉素的抗性不是荚膜产生的)，有人设计了以下实验推翻该假说：R型细菌+抗青霉素的S型细菌的DNA+青霉素，该实验的结果及结论为　　　　 　　　　　　　。  (3)赫尔希和蔡斯的T2噬菌体侵染细菌实验中，为了区分DNA和蛋白质分子，利用放射性同位素标记技术分别制备了用 32P标记DNA的噬菌体和用 35S标记蛋白质的噬菌体。要得到 32P标记DNA的噬菌体，需进行的操作是　　　　 　　　　　　　。 (4)某种感染动物细胞的病毒M主要由核酸和蛋白质组成，为探究病毒M的遗传物质是DNA还是RNA，某研究小组展开了相关实验。 材料用具：该病毒核酸提取物、DNA酶、RNA酶、小白鼠及生理盐水、注射器等。 实验步骤： 2 取健康且生长状况基本一致的小白鼠若干，随机均分成四组，编号分别为A、B、C、D。 ②将配制好的溶液分别注射入小白鼠体内，A组注射适量的病毒核酸提取物和RNA酶，B组注射　　　　　　　　　　　　　　　　　，C组注射　　　　　　　　　　　　　　　　　，D组注射　　　　　　　　　　　　　　　　　　，(已知A组、B组为实验组，C组、D组为对照组且D组为空白对照组)。  ③相同条件下培养一段时间后，观察比较各组小白鼠的发病情况。 结果预测及结论： 若　　　　 　　　　　　　，说明DNA是该病毒的遗传物质　　　　 　　　　　　　。 若　　　　 　　　　　　　，说明RNA是该病毒的遗传物质　　　　 　　　　　　　。 解析：(1)格里菲思的肺炎链球菌转化实验中，将R型活细菌与加热致死的S型细菌混合后注射到小鼠体内，有部分R型活细菌转化为S型细菌，导致小鼠死亡，所以从死亡的小鼠体内可以分离到的细菌是S型细菌和R型细菌。(2)要推翻“DNA可能只是在细胞表面起化学作用形成荚膜，而不是起遗传作用”的观点，可以设计如下实验：R型细菌+抗青霉素的S型细菌的DNA+青霉素，若出现抗青霉素的S型细菌，则证明DNA有遗传作用。(3)噬菌体属于病毒，必须寄生在活细胞内才能增殖，故要得到32P标记DNA的噬菌体，需先用含放射性同位素32P的培养基培养大肠杆菌，再用32P标记的大肠杆菌培养噬菌体。(4)分析题意，该实验的目的是“探究病毒M的遗传物质是DNA还是RNA”，观察指标是小白鼠是否发病，自变量是酶的种类、是否使用酶，DNA酶能催化DNA水解，RNA酶能催化RNA水解，即通过减法原理判断起遗传作用的物质。步骤②中A组注射适量的病毒核酸提取物和RNA酶，已知A组、B组为实验组，则B组应注射等量的病毒核酸提取物和DNA酶，C组、D组为对照组且D组为空白对照组，故C组应注射等量的病毒核酸提取物(和生理盐水)，D组注射等量的生理盐水。预期实验结果：若病毒M的遗传物质为DNA，加入DNA酶的组别会失去遗传作用，即C组和加入RNA酶的A组发病，D组和加入DNA酶的B组不发病。若RNA是该病毒的遗传物质，则加入RNA酶的组别会失去遗传作用，即C组和加入DNA酶的B组发病，D组和加入RNA酶的A组不发病。 答案：(1)R型细菌和S型细菌　(2)出现抗青霉素的S型细菌，所以DNA具有遗传作用　(3)先用含放射性同位素 32P的培养基培养大肠杆菌，然后用 32P标记的大肠杆菌培养噬菌体　(4)等量的病毒核酸提取物和DNA酶　等量的病毒核酸提取物(和生理盐水)　等量的生理盐水　A、C组发病，B、D组不发病　B、C组发病，A、D组不发病 破译新情境病毒入侵细胞的过程 　 　　下图为某种病毒入侵细胞后的增殖和表达过程，ACE2受体是细胞表面的一种糖蛋白，可以与病毒表面的S蛋白特异性识别。病毒(+)RNA既能作为合成(-)RNA的模板，又能作为合成某些蛋白质的目标。分析题图信息回答问题： 　　[问题串知] (1)该病毒的遗传物质与T2噬菌体的遗传物质在组成成分上的差别是前者含有尿嘧啶(或U)和核糖。该病毒表面有多种蛋白质，其中S蛋白是入侵人体细胞的“通行证”，由于这种蛋白的存在，该病毒具有较高的感染性。 (2)在病毒RNA聚合酶的作用下，病毒利用宿主细胞中的原料，按照碱基互补配对原则合成RNA。可与病毒(+)RNA发生碱基互补配对的核酸是(-)RNA和tRNA。 (3)该病毒入侵人体会导致相关疾病。抑制逆转录酶的药物不能(填“能”或“不能”)治疗该病，由此提出一种类似的治疗思路：抑制病毒RNA聚合酶的功能。 (4)某小组想模拟噬菌体侵染细菌的实验来验证该病毒的遗传物质是RNA，此方案是否可行?请说明理由。 提示：不可行。因为该病毒以胞吞的方式进入宿主细胞，蛋白质和核酸等物质都进入到细胞内。 [课时跟踪检测] 一、选择题 1.下列关于遗传物质的叙述正确的是 (　 ) A.人的遗传物质是DNA，蓝细菌的遗传物质是RNA B.艾弗里及其同事通过实验证明了肺炎链球菌的遗传物质主要是DNA C.除了动物、植物、真菌和细菌，其他生物的遗传物质都是RNA D.所有具有细胞结构的生物的遗传物质都是DNA 解析：选D　人的遗传物质是DNA，蓝细菌的遗传物质也是DNA，A错误；艾弗里及其同事通过肺炎链球菌的体外转化实验，证明了肺炎链球菌的遗传物质是DNA，B错误；除了动物、植物、真菌和细菌等细胞生物外，DNA病毒的遗传物质也是DNA，只有RNA病毒的遗传物质才是RNA，C错误；所有具有细胞结构的生物的遗传物质都是 DNA，D正确。 2.(2025·沧州模拟)下列关于人类探索遗传物质过程的叙述，不正确的是 (　 ) A.人们认为蛋白质蕴含遗传信息是因为认识到氨基酸种类多及排列顺序的多样 B.格里菲思的实验中，患败血症的小鼠体内分离出的都是S型菌 C.肺炎链球菌体外转化实验和噬菌体侵染细菌实验的实验思路是相同的 D.噬菌体侵染细菌的实验只观察上清液和沉淀物的放射性不能确定DNA是遗传物质 解析：选B　人们认为蛋白质蕴含遗传信息是因为认识到氨基酸种类多及排列顺序的多样，A正确；格里菲思的实验中，有两组实验小鼠患败血症，其中将R型活细菌和加热致死的S型细菌混合后注射的一组，小鼠体内分离出的大部分是R型细菌，少数是S型细菌，B错误；肺炎链球菌体外转化实验和噬菌体侵染细菌实验的实验思路是相同的，都是把DNA、蛋白质等物质分开，单独、直接地研究它们各自不同的遗传功能，C正确；噬菌体侵染细菌的实验只观察上清液和沉淀物的放射性不能确定DNA是遗传物质，需要观察子代病毒的放射性，D正确。 3.(2025·通辽期末)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，R型菌转化成的S型菌不能稳定遗传 B.活体转化实验中，S型菌的荚膜物质使R型菌转化成有荚膜的S型菌 C.离体转化实验中，蛋白质能使部分R型菌转化成S型菌且可实现稳定遗传 D.离体转化实验中，经DNA酶处理的S型菌提取物不能使R型菌转化成S型菌 解析：选D　活体转化实验中，R型菌转化成S型菌的实质是发生了基因重组，属于可遗传变异，所以S型菌能稳定遗传，A错误；活体转化实验中，无法说明是哪种物质使R型菌转化成有荚膜的S型菌，B错误；离体转化实验中，只有S型菌的DNA才能使部分R型菌转化成S型菌且可实现稳定遗传，蛋白质不能，C错误；离体转化实验中，经DNA酶处理的S型菌提取物，其DNA被水解，故不能使R型菌转化成 S型菌，D正确。 4.如图是艾弗里用两种肺炎链球菌进行的两组实验，实验1得到结果1，实验2得到结果2。下列叙述错误的是 (　 ) A.结果1为培养基上长S型、R型细菌 B.结果 2为培养基上仅长 R型细菌 C.实验 2 自变量控制运用了“减法原理” D.该实验证明了 DNA是主要的遗传物质 解析：选D　实验1中含有S型细菌的DNA，能使得R型细菌转化为S型细菌，因此结果1为培养基上含有S型、R型细菌，A正确；实验2不含有S型细菌的DNA，而DNA为转化因子，则结果2为培养基上仅长 R型细菌，B正确；实验2利用了酶解法去除S型细菌的DNA，采用了“减法原理”，C正确；该实验证明了DNA是遗传物质，但不能得出DNA是主要的遗传物质，D错误。 5.(2025·襄阳模拟)在探究核酸是遗传物质的科学历程中，有T2噬菌体侵染细菌、肺炎链球菌转化、烟草花叶病毒感染和重建等经典实验。下列有关叙述正确的是 (　 ) A.格里菲思的肺炎链球菌转化实验证明了DNA是遗传物质 B.艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验中，有些组别的固体培养基上并没有粗糙型菌落 C.病毒重建实验中，用重组病毒感染烟草，后代病毒仍是重组病毒 D.T2噬菌体侵染细菌实验中，搅拌的目的是使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离 解析：选D　格里菲思的肺炎链球菌转化实验证明了加热致死的S型菌中存在某种转化因子，能将R型菌转化成S型菌，没有证明DNA是遗传物质，A错误；艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验中，所有组别的固体培养基上都有粗糙型菌落，即R型菌，B错误；病毒重建实验中，用重组病毒感染烟草，后代病毒是单一病毒，病毒的类型由遗传物质决定，C错误；T2噬菌体侵染细菌实验中，搅拌的目的是使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离，D正确。 6.某实验小组同学重做了T2噬菌体侵染大肠杆菌实验，流程如图所示。在图中实验条件下，噬菌体每20分钟复制一代，40分钟后开始出现大肠杆菌裂解的情况。下列分析错误的是 (　 ) A.长时间培养后，从A组试管Ⅰ中分离出的T2噬菌体DNA具有放射性 B.长时间培养后，从B组试管Ⅰ中分离出的T2噬菌体蛋白质具有放射性 C.若缩短B组试管Ⅱ的培养时间，则离心后上清液的放射性强度几乎不变 D.培养1小时后，A组试管Ⅱ大部分子代噬菌体含有放射性 解析：选D　A组试管Ⅰ中，T2噬菌体以被32P标记的大肠杆菌为宿主细胞，利用宿主细胞中含32P的原料合成DNA，故长时间培养后，从A组试管Ⅰ中分离出的T2噬菌体DNA具有放射性，A正确；B组试管Ⅰ中，T2噬菌体以被35S标记的大肠杆菌作为宿主细胞，利用宿主细胞中含35S的原料合成蛋白质，故长时间培养后，从B组试管Ⅰ中分离出的T2噬菌体蛋白质具有放射性，B正确；用35S标记的噬菌体侵染未标记的大肠杆菌，由于35S标记噬菌体的蛋白质，而蛋白质不进入大肠杆菌内，故B组试管Ⅱ离心后，上清液中的放射性强度与培养时间无关，C正确；由于DNA为半保留复制，亲代DNA被标记，DNA复制所需原料没有被标记，故子代中只有部分噬菌体具有放射性，则培养1小时后，A组试管Ⅱ大部分子代噬菌体不含放射性，只有小部分含有放射性，D错误。 7.(2025·东城模拟)烟草花叶病毒(TMV)由蛋白质和RNA组成，用其RNA侵染正常烟草叶，叶片中可检测到TMV。TMV侵染会引发烟草细胞中基因N表达上调，介导烟草的抗病毒反应，在侵染位点处形成坏死斑。以下说法错误的是 (　 ) A.TMV的遗传物质是RNA B.可用烟草研磨液培养TMV C.敲除基因N会降低烟草抗TMV的能力 D.坏死斑能限制TMV的进一步扩散 解析：选B　烟草花叶病毒(TMV)由蛋白质和RNA组成，用其RNA侵染正常烟草叶，叶片中可检测到TMV，因此TMV的遗传物质是RNA，A正确；TMV是病毒，必须要在活细胞中才能生存，不可用烟草研磨液培养TMV，B错误；TMV侵染会引发烟草细胞中基因N表达上调，介导烟草的抗病毒反应，在侵染位点处形成坏死斑，因此敲除基因N会降低烟草抗TMV的能力，C正确；坏死斑能限制TMV的进一步扩散，防止整株烟草被感染，D正确。 8.(2025·马鞍山模拟)现有新发现的一种病毒，科研人员设计了如表所示两种方法来探究该病毒的遗传物质。下列叙述错误的是 (　 ) Ⅰ 将该病毒核酸提取物分为两组，一组用适量DNA酶处理(a组)，另一组用等量RNA酶处理(b组)，然后分别侵染宿主细胞 检测是否有子代病毒产生 Ⅱ 将被侵染的宿主细胞分别培养在含有放射性标记的尿嘧啶核糖核苷酸(c组)和胸腺嘧啶脱氧核苷酸(d组)的培养基上，之后接种该病毒 检测子代病毒是否具有放射性 A.Ⅰ中采用的是“减法原理” B.Ⅱ中不能都用3H标记尿嘧啶和胸腺嘧啶 C.a组可作出“该病毒的遗传物质是RNA”的假设 D.b组有病毒产生、d组病毒有放射性说明其遗传物质是DNA 解析：选B　Ⅰ中采用的方法是酶解法，向a、b两组分别加入DNA酶和RNA酶应用了“减法原理”，A正确。尿嘧啶和胸腺嘧啶分别是RNA和DNA特有的碱基，且都含有H元素，因此可以用3H标记尿嘧啶和胸腺嘧啶，B错误。由于该病毒的遗传物质可能是DNA，也可能是RNA，因此a组可作出“该病毒的遗传物质是RNA”的假设，再进一步通过实验来验证该假设的正确性，C正确。b组用RNA酶(RNA被分解)来处理，结果b组有病毒产生，说明该病毒的遗传物质是DNA；d组含有放射性标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸(合成DNA的原料)，结果子代病毒有放射性，说明该病毒可以利用胸腺嘧啶脱氧核苷酸，则该病毒的遗传物质是DNA，D正确。 9.(2025·株洲模拟)将R型细菌与加热致死的S型细菌混合后，注射到小鼠体内，小鼠死亡。该小鼠体内S型、R型细菌含量变化情况及相关叙述，正确的是 (　 ) A.最可能是图1，小鼠的免疫调节致使R型细菌数量逐渐下降 B.最可能是图2，小鼠体内的S型细菌最初来自R型细菌的转化，发生基因重组 C.最可能是图1，死亡小鼠体内只能分离出活的S型细菌 D.最可能是图2，小鼠体内S型细菌与R型细菌为共生关系 解析：选B　将R型细菌与加热致死的S型细菌混合后，注射到小鼠体内，由于已经加热致死的S型细菌含有的DNA能促使R型细菌转化为S型细菌，故小鼠体内的S型细菌最初来自R型细菌的转化，该过程属于基因重组；随着S型细菌的增殖，S型细菌的数量变化呈“S”形曲线，小鼠死亡后，S型细菌的数量逐渐下降；而R型细菌在小鼠体内开始时大部分会被免疫系统消灭，且有部分转化为S型细菌，随着S型细菌增多，小鼠免疫系统被破坏，R型细菌数量又开始增加，小鼠死亡后，R型细菌的数量也逐渐下降，所以小鼠体内S型、R型细菌含量变化情况如图2所示，B正确，A、C、D错误。 10.朊病毒是一种只含蛋白质而不含核酸的病原体，某兴趣小组用朊病毒和无标记的牛脑组织细胞做了下图所示实验，下列有关叙述错误的是 (　 ) A.按①→②→③→④程序进行实验，上清液中几乎不能检测到32P B.按①→②→③→④程序进行实验，沉淀物中几乎不能检测到32P C.按①→②→⑤→③→④程序进行实验，放射性应主要位于上清液中 D.按①→②→⑤→③→④程序进行实验，放射性应主要位于沉淀物中 解析：选C　按①→②→③→④程序进行实验，离心后上清液和沉淀物中几乎均不能检测到32P，因为朊病毒没有核酸，只有蛋白质，蛋白质中P含量极低，所以朊病毒几乎不含P，即试管④中几乎没有32P，A、B正确；按①→②→⑤→③→④程序进行实验，用35S标记的朊病毒侵入牛脑组织细胞，此时放射性物质主要随细胞到沉淀物中，同时会有少量的朊病毒不能成功侵入牛脑组织细胞，离心后位于上清液中，因此上清液中含少量放射性物质，C错误，D正确。 二、非选择题 11.(9分)(2025·湛江模拟)研究发现，一种病毒只含一种核酸(DNA或RNA)，病毒的核酸可能是单链结构也可能是双链结构。以下是探究新病毒的核酸种类和结构类型的实验方法。 (1)酶解法：通过分离提纯技术，提取新病毒的核酸，加入　　　　酶混合培养一段时间，再侵染其宿主细胞，若在宿主细胞内检测不到子代病毒，则病毒为DNA病毒。(1分)  (2)侵染法：将　　　　　　　培养在含有放射性标记的尿嘧啶核糖核苷酸的培养基中繁殖数代，之后接种该病毒，培养一段时间后收集子代病毒并检测其放射性。若检测到子代病毒有放射性，则说明该病毒为　　　　　　　　　　　　　　　　病毒。(2分)  (3)碱基测定法：为确定新病毒的核酸是单链结构还是双链结构，可对此新病毒核酸的碱基组成和A、U、T碱基比例进行测定分析。 ①若含有T，且　　　　，则说明是单链DNA。 ②若含有T，且　　　　，则最可能是双链DNA。 ③若含有U，且　　　　，则说明是单链RNA。 ④若含有U，且A的比例等于U的比例，则最可能是双链RNA。(6分) 答案：(1)DNA(或DNA水解)　(2)该病毒的宿主细胞　RNA　(3)A的比例不等于T的比例　A的比例等于T的比例　A的比例不等于U的比例 12.(10分)烟草花叶病毒(TMV)是一种RNA病毒，会使烟草得花叶病。某实验小组为了探究TMV病毒的遗传物质，将TMV的蛋白质外壳和RNA分离后分别感染烟草，实验结果如图所示。 (1)根据图示实验结果可以得出的实验结论为　　　　　　　　　　　　　。若要进一步证明该结论，可以利用“减法原理”补充一个实验组，实验组的主要操作为 　，  结果是烟草不得花叶病。(4分) (2)霍氏车前草病毒(HRV)也是一种RNA病毒。TMV蛋白质外壳由TMV遗传物质指导合成，可以被TMV抗体灭活，但不受HRV抗体的影响；HRV蛋白质外壳由HRV遗传物质指导合成，可以被HRV抗体灭活，但不受TMV抗体的影响。某实验小组为了证明这两种病毒的遗传物质都是RNA，设计了如下实验： ①用HRV的RNA和TMV的蛋白质外壳重组形成重组病毒A，用　　　　　　　　　　　　　　重组形成重组病毒B。  ②将适量健康烟草平均分成甲、乙两组，分别用上述两种重组病毒感染这两组烟草，一段时间后，从这两组烟草的病斑中分别分离出病毒。 ③分别用TMV抗体和HRV抗体处理甲组分离出的子代病毒，分别用TMV抗体和HRV抗体处理乙组分离出的子代病毒。 实验结果：甲组子代病毒的蛋白质外壳　　　　　　　　　　　　　　　；乙组子代病毒的蛋白质外壳　　　　　　　　　　　　　　　　。  实验结论：霍氏车前草病毒(HRV)和烟草花叶病毒(TMV)的遗传物质都是RNA。(6分) 解析：(1)由题图可知，被TMV的RNA单独感染的烟草得花叶病，而被TMV的蛋白质单独感染的烟草不得花叶病，所以可以得出的结论为TMV的遗传物质是RNA。若要进一步证明该结论，可以利用“减法原理”补充一个实验组，即将TMV的RNA用RNA酶处理后再感染烟草，结果是烟草不会得花叶病。(2)用HRV的RNA和TMV的蛋白质外壳重组形成重组病毒A，用HRV的蛋白质外壳和TMV的RNA重组形成重组病毒B，再用这两种重组病毒感染烟草，从烟草病斑中可以分离出两种子代病毒。若两种病毒的遗传物质均为RNA，则甲组分离出的子代病毒的蛋白质外壳为HRV蛋白质外壳，会被HRV抗体灭活，不会被TMV抗体灭活；乙组分离出的子代病毒的蛋白质外壳为TMV蛋白质外壳，会被TMV抗体灭活，而不会被HRV抗体灭活。 答案：(1)TMV的遗传物质是RNA　将TMV的RNA用RNA酶处理后再感染烟草　(2)HRV的蛋白质外壳和TMV的RNA　会被HRV抗体灭活，而不会被TMV抗体灭活　会被TMV抗体灭活，而不会被HRV抗体灭活 第2课时　DNA的结构、复制及基因的本质 3.1.2　概述DNA分子是由四种脱氧核苷酸构成，通常由两条碱基互补配对的反向平行长链形成双螺旋结构，碱基的排列顺序编码了遗传信息 3.1.3　概述DNA分子通过半保留方式进行复制 一、DNA的结构和基因的本质 1.连线串知——了解DNA模型构建的探索成果 2.识图作答——理清DNA双螺旋结构的主要特点 某班级开展制作DNA分子双螺旋结构模型的活动，体验科学家构建模型的过程。下图是某学习小组制作模型的流程图。 (1)由图1的配件构成的图2的结构称为 脱氧核苷酸。图4中①所示配件的中文名称是胞嘧啶。  (2)脱氧核苷酸链按反向平行方式盘旋成双链DNA分子，脱氧核糖和磷酸交替连接形成基本骨架，两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对。 (3)各小组制作的模型彼此不同，体现了DNA分子的多样性，其主要原因是碱基的排列顺序千变万化。 (4)该小组制作完成的DNA模型应该是一个立体的双螺旋结构模型。图4模型中有一处错误，请写出正确的配对方式： A-T(或T-A)，原因是碱基配对要遵循碱基互补配对原则。  3.分析资料——辨清基因的本质 铁皮石斛具有良好的药用和保健价值，常见的石斛属植物有十多种，市场上有人用其他近缘物种假冒铁皮石斛。质检人员从市场上抽检部分商品，对这类植物中较为稳定的“matK基因”进行序列分析，得到四种碱基含量如下表。 组别 matK基因中碱基含量/% T C A G 样品1 37.4 17.4 29.5 15.7 样品2 37.5 17.1 29.8 15.6 样品3 37.6 16.9 30.0 15.5 样品4 37.3 17.4 29.6 15.7 铁皮石斛 37.5 17.1 29.8 15.6 (1)matK基因是有遗传效应的DNA片段，其碱基排列顺序具有特异性。 (2)据表可知，质检人员检测的是该基因的一条单链(填“双链”或“一条单链”)，判断的理由是检测结果中A与T的含量不相等，C与G的含量不相等。 (3)与铁皮石斛的 matK基因中碱基含量比较，能初步确定抽检样品中1、3、4为“假冒品”。 (4)仅依据上述信息，质检人员还无法判断样品 2 一定是铁皮石斛，理由是样品2的matK基因与铁皮石斛的matK基因碱基的排列顺序可能不同。 二、DNA的复制 1.判断正误——辨清教材微点 (1)(2024·北京卷)科学家证明“尼安德特人”是现代人的近亲，依据的是DNA的核苷酸种类。 (×) (2)(2023·河北卷)双螺旋DNA中互补配对的碱基所对应的核苷酸方向相反。 (√) (3)(2024·贵州卷)依据DNA双螺旋结构推测其半保留复制。 (√) (4)对RNA病毒而言，基因就是有遗传效应的RNA片段。 (√) (5)把培养在轻氮(14N)中的大肠杆菌，转移到含有重氮(15N)的培养基中培养，细胞分裂一次后，每个DNA都能检测到放射性。 (×) 2.识图作答——理清DNA半保留复制的证据和过程 为了解DNA分子的复制方式，科学家以大肠杆菌为实验材料，进行了相关实验，如图1所示。离心后试管中DNA的位置有3种可能，如图2所示。某DNA含a、d两条链，其复制的过程如图3所示。 (1)图1所示实验中，科学家探究DNA的复制方式，首先通过同位素标记法来区分亲代DNA和子代DNA，再利用密度梯度离心技术将含有不同氮元素的DNA分开。 (2)按图2所示离心后试管中DNA的可能位置，若图1中第一代大肠杆菌提取DNA并离心后全部位于中带，第二代大肠杆菌提取DNA并离心后 一半位于轻带，一半位于中带，说明DNA复制方式一定是半保留复制。  (3)有人认为，将子一代的DNA分子用解旋酶处理后再离心，离心管出现1/2为轻带、1/2为重带，说明DNA复制是半保留复制。你是否认同该观点?并说明理由。 提示：不认同，用解旋酶处理后会使DNA两条链解开，无论是全保留复制还是半保留复制，都会出现一样的结果。 (4)在人体细胞中，DNA复制主要发生的场所是细胞核，图3中A和B均是DNA分子复制过程所需要的酶，其中A是解旋酶，B是DNA聚合酶。 (5)图3中的d链上端是5'端(填“3'端”或“5'端”)。从DNA复制结果看，DNA复制的特点是半保留复制；从DNA复制过程看，DNA复制的特点是边解旋边复制。DNA分子的复制需要模板、原料、酶、能量等基本条件。 融通大概念建构知识体系 　 核心点(一)　DNA结构的模型分析和计算 [系统知能] 1.图解DNA结构 图2是图1的简化形式，其中①是磷酸二酯键，③是氢键。解旋酶作用于③部位，限制酶、DNA聚合酶和DNA连接酶作用于①部位 2.DNA结构中的两种关系和两种化学键 数量 关系 ①每个双链DNA分子片段中，游离的磷酸基团有2个； ②A—T碱基对有2个氢键，G—C碱基对有3个氢键； ③脱氧核糖数=磷酸数=含氮碱基数 位置 关系 ①单链中相邻碱基：通过脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖连接； ②互补链中相邻碱基：通过氢键连接 两种 化学键 氢键：连接互补链中配对的碱基； 磷酸二酯键：连接单链中相邻两个脱氧核苷酸 3.碱基互补配对原则及相关计算 (1)碱基互补配对原则 DNA碱基互补配对原则是指在DNA分子两条链上的碱基形成碱基对时，A一定与T配对，G一定与C配对的一一对应关系。 (2)有关规律 ①规律一：双链DNA分子中，任意两个非互补碱基之和恒等。如A+G=T+C=A+C=T+G=50%碱基总量；嘌呤碱基=嘧啶碱基。 ②规律二：在双链DNA分子中，互补碱基之和所占比例在任意一条链及整个DNA分子中都相等。 设在双链DNA分子中的一条链上A1+T1=n%，则A+T=A1+A2+T1+T2=(n%+n%)/2=n%。简记为“配对的两碱基之和在单、双链中所占比例相等”。另外，与转录出的RNA中相应碱基和的比例也相等，即A+U=n%。 ③规律三：双链DNA分子中，非互补碱基之和的比值在两条互补链中互为倒数。设双链DNA分子中，一条链上=m，则==m，所以互补链上=。简记为“DNA两互补链中，不配对两碱基和的比值乘积为1”。 　　[典例]　(2024·浙江6月选考)下列关于双链DNA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DNA的基本骨架 B.双链DNA中T占比越高，DNA热变性温度越高 C.两条链之间的氢键形成由DNA聚合酶催化 D.若一条链的G+C占47%，则另一条链的A+T也占47% [解析]　DNA中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成基本骨架，A正确；双链DNA中G—C碱基对占比越高，DNA热变性温度越高，B错误；DNA聚合酶催化形成的是磷酸二酯键，C错误；在双链DNA分子中，若一条链的G+C占47%，则另一条链的G+C也占47%，A+T占1-47%=53%，D错误。 [答案]　A 　　[微点拨] 与DNA氢键有关的3个问题 (1)DNA两条链间配对碱基以氢键连接，一条单链上相邻的碱基通过“脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖”连接。 (2)氢键是一种分子间的作用力，其形成不需要酶，但解链断裂氢键需要酶，如DNA解旋酶、RNA聚合酶等(细胞外可通过高温解链)。 (3)DNA含有的氢键越多热稳定性越高。相同大小的DNA所含碱基C和G的比例越高越稳定，因为每个A和T碱基对之间包含2个氢键，每个C和G碱基对之间包含3个氢键。 [题点全练] 　　　　　　　　　　　　　　　　题点1　DNA的结构及基因的本质 1. (2025·长春期末)如图为 DNA 测序仪显示的某真核生物 DNA 片段一条链的碱基排列顺序图片，其中图1的碱基序列已经解读，其顺序是GGTTATGCGT，下列分析不正确的是 (　 ) A.在刑侦领域，DNA能像指纹一样用来鉴定个人身份，是因为每个 DNA分子都具有特定的碱基排列顺序 B.真核生物的遗传信息蕴藏在 DNA的4种碱基排列顺序之中 C.根据图1，可推知图2的碱基序列为GATGCGTAAG D.真核生物DNA的主要载体是染色体，一条染色体上含有一个或两个DNA分子 解析：选C　DNA分子都具有特定的碱基排列顺序，构成了每个DNA分子的特异性，因此在刑侦领域，DNA能像指纹一样用来鉴定个人身份，A正确；真核生物的遗传物质是DNA，真核生物的遗传信息蕴藏在DNA的4种碱基排列顺序之中，B正确；图1的碱基排列顺序是GGTTATGCGT，因此图中碱基序列从下往上读，而且按由左至右的顺序依次是ACGT，进而推出图2的碱基序列为GATGCGTTCG，C错误；真核生物DNA的主要载体是染色体，一条染色体上含有一个(未复制)或两个DNA分子(已经复制)，D正确。 2.(2025·唐山期末)下列有关基因、DNA、染色体关系的叙述，正确的是 (　 ) A.基因就是指具有遗传效应的DNA片段，在染色体上成对存在 B.对于真核生物而言，DNA位于染色体上，基因的载体就是染色体 C.DNA中碱基特定的排列顺序体现了DNA分子具有特异性 D.一个DNA分子中有一个基因 解析：选C　有些病毒的遗传物质是RNA，对于这类病毒而言，基因就是具有遗传效应的RNA片段，故基因通常是指具有遗传效应的DNA片段，但是位于性染色体上的基因不一定成对存在，A错误；对于真核生物而言，DNA主要位于染色体上，有些位于线粒体、叶绿体中，故除染色体外，线粒体、叶绿体也是基因的载体，B错误；不同DNA分子中碱基排列顺序不同，故DNA中碱基特定的排列顺序体现了DNA分子具有特异性，C正确；一个DNA分子中有多个基因，D错误。 题点2　DNA结构的相关计算 3.(2025·武汉模拟)某双链DNA分子中，腺嘌呤(A)占全部碱基的15%，则胞嘧啶(C)占全部碱基的比例为 (　 ) A.20% B.35% C.40% D.45% 解析：选B　由题意和碱基互补配对原则可知，在某双链DNA分子中，腺嘌呤(A)=胸腺嘧啶(T)=15%，则胞嘧啶(C)=鸟嘌呤(G)=(1-2×15%)÷2=35%，B正确。 4.(2025·青岛模拟)物理模型有助于直观的表达认识对象的特征。某学习小组打算构建脱氧核糖核苷酸和DNA等物质的物理模型。若4种碱基塑料片共32个，其中6个C、10个G、8个A、8个T，脱氧核糖和磷酸之间的连接物24个，脱氧核糖塑料片、磷酸塑料片、代表氢键的连接物、脱氧核糖和碱基之间的连接物等材料均充足，则下列对构建脱氧核糖核苷酸和DNA数量的描述，正确的是 (　 ) A.若构建脱氧核糖核苷酸，最多能够构建24个 B.若构建DNA分子，则最长为7个碱基对 C.构建DNA分子，最多需要34个氢键连接物 D.能搭建出424种不同的DNA分子模型 解析：选A　已知碱基塑料片共32个，脱氧核糖和磷酸之间的连接物有24个，脱氧核糖塑料片、磷酸塑料片、脱氧核糖和碱基之间的连接物等材料充足，因此若构建脱氧核糖核苷酸，最多能够构建24个；结合碱基塑料片有6个C、10个G、8个A、8个T可知，若构建DNA分子，则最长为6个碱基对，若6个碱基对全是G—C碱基对，最多需要6×3=18(个)氢键连接物，A正确，B、C错误。由于所搭建的DNA分子片段最长为6个碱基对，所以不可能搭建出424种不同的DNA分子模型，D错误。 5.(2025·天水模拟)构建DNA双螺旋结构的重要依据是DNA两条单链的碱基数量关系，以下说法正确的是 (　 ) A.一般来说，DNA两条单链不仅碱基数量相等，而且都有A、T、C、G四种碱基 B.在同一DNA分子中，两条单链的(A+C)/(T+G)的值相同 C.在双链DNA分子中，腺嘌呤的量总是等于胞嘧啶的量，鸟嘌呤的量总是等于胸腺嘧啶的量 D.当(A+T)/(G+C)=(A+C)/(T+G)时，可判断这个DNA分子是双链 解析：选A　DNA两条链之间通过碱基互补配对，一般来说，DNA两条单链不仅碱基数量相等，而且都有A、T、C、G四种碱基，A正确；由于DNA两条链之间A与T配对，G与C配对，因此在同一DNA分子中，两条单链的(A+C)/(T+G)的值互为倒数，B错误；由于DNA两条链之间A与T配对，G与C配对，故在双链DNA分子中，腺嘌呤的量总是等于胸腺嘧啶的量，鸟嘌呤的量总是等于胞嘧啶的量，C错误；当(A+T)/(G+C)=(A+C)/(T+G)时，不能判断这个DNA分子是双链，D错误。 核心点(二)　DNA复制的相关实验和计算 [系统知能] 1.证明DNA半保留复制的实验分析 (1)实验假设：DNA以半保留的方式复制。 (2)实验过程 (3)过程分析 ①提取亲代DNA→离心→全部重带。 ②繁殖一代后取出，提取DNA→离心→全部中带。 ③繁殖两代后取出，提取DNA→离心→1/2轻带、1/2中带。 2.归纳概括DNA复制的四个问题 复制的场所 主要场所是细胞核，但在拟核、线粒体、叶绿体、细胞质基质(如质粒)中也可进行DNA复制 影响因素 DNA复制需要酶和ATP，凡是影响酶活性和细胞呼吸的因素，都会影响DNA的复制 过程特点 边解旋边复制；多起点解旋和复制 DNA复制 的准确性 ①DNA具有独特的双螺旋结构，能为复制提供精确的模板；②通过碱基互补配对，保证了复制能够准确地进行 3.分类总结DNA复制相关的计算方法 (1)DNA复制n次的相关数量计算 将含有15N的DNA分子放在含有14N的培养基中连续复制n次，则 子代DNA 共2n个 含15N的DNA分子：2个 只含15N的DNA分子：0个 含14N的DNA分子：2n个 只含14N的DNA分子：2n-2个 脱氧核苷酸 链共2n+1条 含15N的脱氧核苷酸链：2条 含14N的脱氧核苷酸链：2n+1-2条 (2)DNA分子复制过程中消耗的脱氧核苷酸数 ①若亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个，经过n次复制需要消耗该种脱氧核苷酸数为m·(2n-1)。 ②第n次复制需要该种脱氧核苷酸数为m·。 　　[典例]　(2025·荆州模拟)一个被32P标记的DNA分子(两条核苷酸链均被标记)在不含32P的培养液中，连续复制3次，所有子代DNA分子中含有32P的DNA分子数为 (　 ) A.2个　　　B.4个　　　C.6个　　　D.8个 [解析]　1个DNA复制3次后得到8个DNA，由于DNA分子的复制为半保留复制，所以无论复制多少次，2条被32P标记的DNA单链只能分别存在于2个子代DNA中，故最终只有2个子代DNA中含有32P，A正确。 [答案]　A “草图法”计算DNA复制后含标记的分子数(或链数) 　　[微点拨] 　　为清晰计算DNA复制后含标记的分子数(或链数)，可先画出“草图”(如图)，再根据题目的要求进行作答。如第1代含15N的DNA的分子数和链数都是2。 [题点全练] 　　　　　　　　　　　　　　　　 题点1　DNA半保留复制的实验证据 1.(2025·日照模拟)研究者将1个含14N/14N⁃DNA的大肠杆菌转移到以15NH4Cl为唯一氮源的培养液中，培养24 h后，提取子代大肠杆菌的DNA。将DNA双链解开再进行密度梯度离心，试管中出现两种条带(如图)。下列叙述正确的是 (　 ) A.该种大肠杆菌的细胞周期大约为6 h B.根据条带数目和位置可确定DNA的复制方式 C.直接将子代DNA密度梯度离心也能得到两种条带 D.也可通过检测15N放射性强度的高低得到实验结果 解析：选C　据题图及题意分析可知，条带1为14N单链，条带2为15N单链，由于14N单链∶15N单链=1∶7，说明DNA复制了3次，可推知该细菌的细胞周期大约为24÷3=8(h)，A错误；将DNA双链解开再进行密度梯度离心，根据条带的数目和位置只能判断DNA单链的标记情况，无法判断 DNA的复制方式，B错误；DNA复制3次，有2个DNA是15N/14N⁃DNA，在中带，有6个DNA都是N⁃DNA，在重带，即直接将子代DNA进行密度梯度离心也能得到两种条带，C正确；15N没有放射性，D错误。 　　[微点拨] 同位素示踪技术应用中实验结果检测的不同方法 (1)14C、32P、35S等属于放射性同位素，常用放射性自显影技术检测放射性。 (2)18O、15N等属于稳定性同位素，常用质量测定(如光合作用释放O2)、密度梯度离心(如DNA半保留的实验证据)。 2.(2025·扬州模拟)科学家曾提出DNA复制方式的三种假说，如图1。为探究DNA复制的方式，科学家做了图2的实验。下列相关叙述不正确的是 (　 ) A.若第一代细菌DNA离心后，试管中只出现1条带，说明DNA复制方式不可能为全保留复制 B.若第一代细菌DNA离心后，试管中出现1条带，说明DNA复制方式是分散复制 C.若第一代细菌DNA离心后，试管中只出现1条带，第二代细菌DNA离心后，试管中出现2条带，说明DNA复制方式是半保留复制 D.若DNA复制方式为半保留复制，继续培养至第n代(n≥3)，细菌DNA离心后试管中会出现1条中带和1条轻带 解析：选B　若第一代细菌DNA离心后，试管中出现1条带，则可以排除全保留复制，但不能确定是半保留复制还是分散复制，A正确，B错误；由以上分析可知，若第一代细菌DNA离心后，试管中只出现1条带，可排除全保留复制，第二代细菌DNA离心后，试管中出现2条带，则可以排除分散复制，同时确定DNA复制方式是半保留复制，C正确；若DNA复制方式是半保留复制，继续培养至第n代(n≥3)，形成的子代DNA有两种类型(15N/14N、14N/14N)，因此细菌DNA离心后试管中会出现1条中带和1条轻带，D正确。 题点2　DNA复制过程与特点 3.(2024·浙江1月选考)大肠杆菌在含有3H⁃脱氧核苷培养液中培养，3H⁃脱氧核苷掺入到新合成的DNA链中，经特殊方法显色，可观察到双链都掺入3H⁃脱氧核苷的DNA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DNA第2次复制时， 局部示意图如图。DNA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 解析：选B　根据DNA半保留复制的特点，结合题干信息和题图可知，区段①②③对应的显色情况依次为浅色、深色、浅色，B项符合题意。 4.(2025·承德模拟)细胞中DNA分子复制时，在解旋酶的作用下DNA双链解开，DNA单链结合蛋白与解旋后的DNA单链结合，使单链呈伸展状态而有利于复制。如图是原核细胞中DNA复制过程的DNA单链结合蛋白示意图，下列有关分析错误的是 (　 ) A.在真核细胞中，间期DNA复制与染色体复制是同步进行的 B.DNA是边解旋边复制，两条子链的合成有一条是不连续的 C.DNA能准确复制取决于其具有独特的双螺旋结构 D.DNA单链结合蛋白能防止解旋的DNA单链重新配对 解析：选C　在真核细胞中，间期DNA复制与染色体复制是同步进行的，A正确；由题图可知，DNA是边解旋边复制，在复制的过程中，两条子链的合成有一条是不连续的，B正确；DNA能准确复制的原因有独特的双螺旋结构提供了精确的模板，通过碱基互补配对，保证了复制能够准确地进行，C错误；DNA单链结合蛋白与解旋后的DNA单链结合，可避免两条单链间相互配对而复旋，D正确。 　　[微点拨] DNA复制时模板链的方向和子链延伸的方向 (1)DNA复制时子链延伸的方向是5'端→3'端，相应的模板链的方向是3'端→5'端。 (2)DNA复制时需要引物，DNA聚合酶只能催化游离的脱氧核苷酸连接在引物的3'端。 题点3　DNA分子的相关计算 5.(2025·温州期末)用15N标记含有100个碱基对的DNA分子，其中有胞嘧啶60个。该DNA分子以14N标记的脱氧核苷酸为原料连续复制4次，其结果可能是 (　 ) A.含有14N的DNA分子占100% B.复制过程中需要游离的腺嘌呤脱氧核苷酸640个 C.含15N的脱氧核苷酸链占1/8 D.子代DNA中嘌呤与嘧啶之比是2∶3 解析：选A　由于DNA分子的复制是半保留复制，用15N标记的 DNA分子以14N标记的脱氧核苷酸为原料复制4次生成16个DNA分子，其中2个子代DNA各含1条15N链和1条14N链，其余DNA分子都只含14N，故全部子代DNA都含14N，A正确；亲代DNA含100个碱基对，其中C=G=60(个)，则A=T=40(个)，则复制过程中需游离的腺嘌呤脱氧核苷酸数为(24-1)×40=600(个)，B错误；子代DNA分子中只有两条含15N的单链，因此含15N的脱氧核苷酸链占2÷(24×2)=1/16，C错误；由于双链DNA分子中嘌呤和嘧啶碱基互补配对，所以嘌呤数等于嘧啶数，即子代DNA中嘌呤与嘧啶之比是1∶1，D错误。 6.(2025·通化模拟)用DNA测序仪测出的某生物的一个DNA分子片段上被标记的一条脱氧核苷酸链的碱基排列顺序(5'⁃TGCGTATTGG⁃3')如图1所示，图2为某条脱氧核苷酸链的碱基序列示意图，下列相关分析不正确的是 (　 ) A.图1所示单链的互补链的碱基序列为3'⁃ACGCATAACC⁃5' B.图2所示单链的互补链的碱基序列为5'⁃GGCGCACTGG⁃3' C.图1所示单链及其互补链组成的DNA片段复制3次，需要35个鸟嘌呤脱氧核苷酸 D.与图2所示的单链及其互补链组成的DNA片段相比，图1所示的单链及其互补链组成的DNA片段耐高温的能力更强 解析：选D　图1所示单链的碱基序列为5'⁃TGCGTATTGG⁃3'，其互补链的碱基序列为3'⁃ACGCATAACC⁃5'，A正确；根据图1脱氧核苷酸链的碱基排列顺序可知，图中碱基序列应从上向下读，且由左至右的顺序依次是A、C、G、T，所以图2所示单链为5'⁃CCAGTGCGCC⁃3'，其互补链的碱基序列为5'⁃GGCGCACTGG⁃3'，B正确；图1所示单链及其互补链组成的DNA片段中有5个鸟嘌呤脱氧核苷酸，其复制3次需要鸟嘌呤脱氧核苷酸数目为5×(23-1)=35(个)，C正确；图1所示单链及其互补链组成的DNA片段中碱基对C—G 有5个，图2所示单链及其互补链组成的DNA片段中碱基对C—G有8个，所以图2所示的单链及其互补链组成的DNA片段耐高温能力更强，D错误。 核心点(三)　DNA复制与细胞分裂的关系 [系统知能] 1.DNA分子复制与染色体 2个子 DNA 位置 当1个DNA分子复制形成2个新DNA分子后，这2个子DNA恰位于两条姐妹染色单体上，且由着丝粒连在一起(如图所示)。 子DNA 去向 在有丝分裂后期或减数分裂Ⅱ后期，当着丝粒分裂时，两条姐妹染色单体分开，分别移向细胞两极，此时子DNA随染色单体分开而分开 2.有丝分裂中染色体标记情况 过程 图解 复制一次(母链标记，培养液不含标记同位素)： 转至不含标记同位素的培养液中再培养一个细胞周期： 规律 总结 若只复制一次，产生的子染色体都带有标记；若复制两次，产生的子染色体只有一半带有标记 3.减数分裂中染色体标记情况分析 过程 图解 减数分裂一般选取一对同源染色体为研究对象(母链标记，培养液不含标记同位素)： 规律 总结 由于减数分裂DNA只复制一次，因此产生的子染色体都带有标记 　　[典例]　将正常生长的玉米根尖细胞放在含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的培养液中，待其经历一个细胞周期的时间后，再转入不含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的培养液中培养，让其再经历一个细胞周期的时间。此时获得的子细胞内DNA分子的标记情况不可能为(只考虑其中一对同源染色体上的DNA分子) (　 ) [解析]　依据DNA的半保留复制方式可知，玉米根尖细胞放在含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的培养液中，待其完成1个细胞周期后，每个子细胞中的核DNA分子均为1条链含3H，1条链不含3H；再转入不含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的培养液中培养，在有丝分裂前的间期，每一个核DNA分子经过复制后所形成的2个子代DNA分子中，有1个DNA分子的1条链含3H，另1条链不含3H，另一个DNA分子的2条链都不含有3H，这2个DNA分子分别位于每条染色体的2条姐妹染色单体上，在有丝分裂的后期，着丝粒分裂，2条姐妹染色单体分开成为2条子染色体，由于子染色体移向两极是随机的，获得的子细胞内DNA分子的标记情况可能会出现A、C、D中的结果；B中有一个DNA分子两条链都带有3H标记，不会出现这样的DNA分子，B符合题意。 [答案]　B [题点全练] 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 1.(2025·淄博模拟)一个含有2n条染色体的生物体细胞，其染色体中DNA的两条链都被标记，在不含标记的原料中进行有丝分裂，下列叙述错误的是 (　 ) A.第一次分裂的后期细胞中有4n条带标记的染色体 B.第二次分裂的中期每个细胞中有2n条带标记的染色单体 C.第二次分裂的后期每个细胞中有4n条带标记的染色体 D.第二次分裂结束后有的子细胞中可能不带有标记 解析：选C　含有2n条染色体的生物体细胞，其染色体中DNA的两条链都被标记，在不含标记的原料中进行有丝分裂，根据DNA的半保留复制原理可知，第一次分裂后期的细胞中有4n条染色体，且均带标记，A正确；第一次分裂结束后，每条染色体的DNA分子中均为一条链带标记而另一条链不带标记，第二次分裂时DNA复制后两条姐妹染色单体由一个着丝粒相连，其中只有一条姐妹染色单体被标记，因此第二次分裂中期每个细胞中有2n条带标记的染色单体，第二次分裂后期每个细胞中有2n条带标记的染色体，B正确，C错误；由于有丝分裂后期姐妹染色单体分离后形成的子染色体随机移向两极，结合以上分析可知，第二次分裂结束后有的子细胞中可能不带有标记，D正确。 2.(2025·葫芦岛模拟)将某动物(2N=10)的一个精原细胞置于32P的条件下进行有丝分裂增殖一次得到子细胞A和B，让子细胞A继续在32P条件下进行减数分裂得到精细胞1、2、3、4(1与2、3与4分别来自同一个次级精母细胞)，让子细胞B在不含32P条件下进行减数分裂得到精细胞5、6、7、8(5与6、7与8分别来自同一个次级精母细胞)。不考虑其他变异，则下列叙述不正确的是 (　 ) A.精细胞1与2含有放射性的染色体数目一定相同 B.精细胞5与6含有放射性的染色体数目一定不同 C.精细胞1与3含有放射性的染色体数目一定相同 D.精细胞5与7含有放射性的染色体数目一定不同 解析：选D　将某动物的一个精原细胞置于32P的条件下进行有丝分裂增殖一次得到子细胞A和B，则子细胞A和B的染色体中的DNA分子均为一条链含有32P，另一条链不含32P；让子细胞A继续在32P条件下进行减数分裂，经减数分裂前的间期DNA复制后，得到的初级精母细胞的每条染色体的两条姐妹染色单体均含有32P，则其产生的精细胞1、2、3、4中的染色体均含有32P，所以精细胞1、2、3、4含有放射性的染色体数目一定相同，A、C正确。子细胞B在不含32P条件下进行减数分裂，经减数分裂前的间期DNA复制后，得到的初级精母细胞中的每条染色体的一条姐妹染色单体含有32P，另一条姐妹染色单体不含32P；由于减数分裂Ⅱ后期姐妹染色单体分开后形成的子染色体随机移向细胞两极，且含有32P的染色体为5条，因此来自同一个次级精母细胞的精细胞5与6含有放射性的染色体数目一定不同，精细胞5与7来自不同的次级精母细胞，则精细胞5与7含有放射性的染色体数目可能相同，B正确，D错误。 　　[微点拨] 　　染色体复制后染色单体与DNA链数的关系 (1)含32P的DNA在不含32P的培养基上复制一次，由于DNA的半保留复制，每个DNA都只有一条链含有32P标记。复制形成的两条姐妹染色单体都含有一个带 32P标记的DNA。 (2)上述DNA再复制一次，新形成的子染色体DNA只有一条链含32P，所以复制完的染色体都带32P标记，但是两条姐妹染色单体中只有一条含32P标记，到细胞分裂后期染色体加倍后只有一半染色体含有32P标记，形成子细胞时这些染色体随机移向细胞两极。 破译新情境DNA的复制和延伸 　 　　目前已知的DNA聚合酶都只能延长已存在的DNA链，而不能从头合成DNA链，因此DNA复制时，子链的延伸需要RNA引物引导，引物的3'端作为新合成子链的起始。图1为某DNA部分片段；图2为真核细胞DNA复制过程及结束阶段示意图，每条链5'→3'的方向由箭头指示，粗线代表母链(a链和b链)，细线代表新生链(滞后链和前导链)。端粒是位于染色体末端的一段特殊序列的DNA—蛋白质复合体，后来科学研究发现端粒随着细胞分裂的进行逐渐缩短可能与DNA的复制方式密切相关。 　　[问题串知] (1)图1中④为DNA分子的一个完整单体，其名称为胸腺嘧啶脱氧核糖核苷酸，DNA独特的双螺旋结构，为复制提供了精确的模板。 (2)细胞内DNA复制解开双链需要解旋酶，但DNA分子在体外加热条件下也可以解开双链，研究表明对于相同长度的DNA分子，⑤的含量越高，需要的解旋温度也会越高，原因是A-T碱基对之间有2个氢键，C-G碱基对之间有3个氢键；⑤表示C-G碱基对，其含量越高，氢键数目越多，DNA越稳定。 (3)由图2可知，DNA分子复制的方向是5'端→3'端。图中滞后链延伸的方向和解旋酶的移动方向 相反(填“相同”或“相反”)，其合成需要 多个(填“一个”或“多个”)RNA引物。  (4)DNA复制结束后，需去除所有RNA引物，并由DNA片段继续延伸填补相应缺口。去除引物 ③(填图2中编号)后核苷酸链无法延伸，造成端粒缩短，理由可能是子链的延伸方向为5'端→3'端，去除引物③后，核苷酸链无法延伸，缺口无法填补，造成端粒缩短。  [课时跟踪检测] 一、选择题 1.(2025·青岛模拟)甲生物的核酸中有5种碱基，其中嘌呤占60%、嘧啶占40%；乙生物遗传物质的碱基比例为嘌呤占40%、嘧啶占60%，则甲、乙两种生物分别可能是 (　 ) A.大肠杆菌、烟草花叶病毒 B.肺炎链球菌、T2噬菌体 C.烟草花叶病毒、蓝细菌 D.T2噬菌体、大肠杆菌 解析：选A　甲生物的核酸中有5种碱基，其中嘌呤占60%、嘧啶占40%，说明甲生物既含DNA又含RNA，属于细胞结构生物；乙生物遗传物质的碱基比例为嘌呤占40%、嘧啶占60%，说明乙的遗传物质是单链RNA或单链DNA。大肠杆菌是细胞结构生物，烟草花叶病毒的遗传物质是单链RNA，A符合题意；肺炎链球菌是细胞结构生物，T2噬菌体的遗传物质是双链DNA，B不符合题意；烟草花叶病毒的遗传物质是单链RNA，蓝细菌是细胞结构生物，C不符合题意；T2噬菌体的遗传物质是双链DNA，大肠杆菌是细胞结构生物，D不符合题意。 2.转基因实验表明，转入水母绿色荧光蛋白基因(水母DNA上一段长度为5 170个碱基对的片段)的转基因鼠，在紫外灯照射下也能像水母一样发光。下列分析正确的是 (　 ) A.一个DNA上通常只有一个基因 B.该基因中碱基的排列方式多种多样 C.该基因在不同细胞中的遗传效应相同 D.所有生物的基因都位于DNA分子上 解析：选C　基因通常是有遗传效应的DNA片段，一个DNA分子上通常有很多个基因，A错误；该基因具有特定的碱基排列顺序，B错误；由题意可知，水母绿色荧光蛋白基因在小鼠中也能表达出绿色荧光蛋白，说明该基因在不同细胞中的遗传效应相同，C正确；RNA病毒的遗传物质是RNA，则其基因是有遗传效应的RNA片段，其基因位于RNA分子上，D错误。 3.(2025·金华模拟)利用PCR方法克隆水通道蛋白的基因P，基因P的部分序列如图，请从①~④中选择扩增基因P的合适引物组合 (　 ) A.①② B.①③ C.②③ D.②④ 解析：选A　在引物的作用下，DNA聚合酶从引物的3'端开始延伸DNA链，即DNA的合成方向是从子链的5'端向3'端延伸的， PCR过程需要两种引物，能分别与目的基因两条链的3'端通过碱基互补配对结合，由基因P的部分序列可知，合适的引物分别为①②，A符合题意。 4.(2025·温州模拟)在含有4种碱基的DNA区段中，鸟嘌呤有a个，占该区段全部碱基的比例为b，该DNA区段在体外连续复制4次。下列相关叙述正确的是 (　 ) A.该DNA区段含腺嘌呤a(1/2b-1)个 B.该DNA区段任一单链上的(C+G)占该DNA区段的比例均为2b C.该DNA区段第4次复制时消耗7a个鸟嘌呤脱氧核苷酸 D.可用15N标记DNA的五碳糖来探究DNA的复制方式 解析：选A　该DNA分子中，鸟嘌呤有a个，占该区段全部碱基的比例为b，说明该DNA分子中共有a/b个碱基；由于A=T、C=G，两个不互补配对碱基之和等于所有碱基一半，因此该DNA区段含腺嘌呤为(a/b)÷2-a=a(1/2b-1)个，A正确。该DNA区段鸟嘌呤(G)占该区段全部碱基的比例为b，那么胞嘧啶(C)占该区段全部碱基的比例也为b，(C+G)占该区段全部碱基的比例为2b，任一单链上的(C+G)占该链的比例均为2b，但一条单链上的(C+G)占该DNA区段的比例为b，B错误。该DNA区段第4次复制时消耗a·24-1=8a(个)鸟嘌呤脱氧核苷酸，C错误。DNA的五碳糖的元素组成为C、H、O，没有N元素，不能用15N标记DNA的五碳糖，D错误。 5.某活动小组在构建DNA双螺旋结构模型的过程中，选取的材料种类和数量如表所示，下列说法正确的是 (　 ) 材料名称 磷酸 脱氧核糖 碱基种类 A G T C 材料数量 16 14 5 5 3 3 A.最多可构建4种脱氧核苷酸，6个碱基对 B.这些材料构成的DNA双链中最多有18个氢键 C.双链DNA中每个脱氧核糖均与2分子磷酸相连 D.这些材料最多可构建46种不同碱基序列的DNA 解析：选A　由表格可知，题述材料最多可形成3个A—T碱基对、3个C—G碱基对，最多可构建4种脱氧核苷酸，6个碱基对，并且A和T之间有2个氢键，C和G之间有3个氢键，因此构成的双链DNA片段最多有3×2+3×3=15(个)氢键，A正确，B错误；DNA中绝大多数脱氧核糖与2分子磷酸相连，只有末端的脱氧核糖与1分子磷酸相连，C错误；由表格可知，题述材料可形成3个A—T碱基对、3个C—G碱基对，且碱基对种类和数目确定，因此可构建的DNA种类数不可能为46种，D错误。 6.关于DNA合成原料的来源，科学家曾提出三种假说：①细胞内自主合成；②从培养基中摄取；③二者都有。为验证三种假说，设计如下实验：将被14N标记的大肠杆菌在含15N标记的脱氧核苷酸培养基中培养一代，然后对提取的DNA进行离心，记录离心后试管中DNA的位置。图甲、乙、丙表示DNA在离心管中的可能位置。下列说法正确的是 (　 ) A.大肠杆菌的拟核DNA含有两个游离的磷酸基团 B.离心后离心管不同位置的DNA放射性强度不同 C.若支持观点①，则实验结果应为图丙所示结果 D.若支持观点②，则实验结果应为图乙所示结果 解析：选C　大肠杆菌的拟核DNA是环状DNA，不含游离的磷酸基团，A错误。14N和15N均没有放射性，B错误。由题意可知，若支持观点①，即DNA合成的原料是细胞内自主合成，则合成的DNA没有15N标记，DNA均为14N标记，离心后位于离心管顶部，对应图丙；若支持观点②，即合成DNA的原料是从培养基中摄取，则得到的子代DNA分子一条链是15N，一条链是14N，离心后位于离心管中部，对应图甲，C正确，D错误。 7.(2025·泰安模拟)如图是大肠杆菌细胞中DNA复制模式图，该DNA含有1 000个碱基对，其中腺嘌呤有200个。下列有关叙述正确的是 (　 ) A.在能量的驱动下，酶①将DNA双螺旋的两条链解开 B.酶②和酶③均沿模板链的5'端向3'端方向移动 C.复制结束后形成的甲和乙，将在有丝分裂后期分开 D.该DNA连续复制3次，共需游离的胞嘧啶2 100个 解析：选A　据题图和题干信息分析可知，酶①是解旋酶，在细胞提供的能量的驱动下，可将DNA双螺旋的两条链解开，A正确。酶②和酶③都是DNA聚合酶，DNA聚合酶在复制过程中是沿模板链的3'端向5'端方向移动的，B错误。大肠杆菌是原核生物，其细胞分裂方式为二分裂，在大肠杆菌中，复制结束后形成的甲和乙(即两个新的DNA分子)将在二分裂过程中分开，而非有丝分裂后期，C错误。该DNA含有1 000个碱基对，其中腺嘌呤(A)有200个，由DNA中碱基互补配对原则(A—T、C—G)，可以计算出胞嘧啶(C)的数量为(1 000×2-200×2)/2=800(个)；当该DNA连续复制3次后，将形成23=8(个)DNA分子，开始时有1个DNA分子，相当于形成7个新的DNA分子，每个新的DNA分子都需要800个胞嘧啶，因此共需游离的胞嘧啶为7×800=5 600(个)，D错误。 8.如果把人的精原细胞中的46个核DNA分子用14C标记，此细胞在不含14C的环境中依次经过1次有丝分裂和1次减数分裂，则下列相关描述正确的是 (　 ) A.在有丝分裂的后期，含有放射性的染色体有92条 B.在减数分裂Ⅰ后期，一个初级精母细胞中含有放射性的DNA分子有92个 C.在减数分裂Ⅱ中期，一个次级精母细胞中含放射性的DNA分子是46个 D.形成的8个精细胞中，含有放射性的细胞最少占25% 解析：选A　该精原细胞中的核DNA分子都有14C标记，在有丝分裂前的间期进行一次DNA复制后，根据DNA半保留复制可知，有丝分裂后期产生的92个核DNA分子都有14C标记，则含有放射性的染色体有92条，A正确。经过有丝分裂产生的子细胞中，每个核DNA都有放射性，但每个核DNA分子只有一条链有放射性；减数分裂前的间期进行一次核DNA复制后，形成的92个核DNA分子一半有放射性，一半没有放射性，因此减数分裂Ⅰ后期，一个初级精母细胞中有46个核DNA分子有放射性，B错误。减数分裂Ⅰ过程中的46条染色体都有放射性，每条染色体上1个DNA分子有放射性，1个DNA分子没有放射性；减数分裂Ⅰ结束时形成的一个次级精母细胞中含有23条染色体，且每条染色体上1个DNA分子有放射性，1个DNA分子没有放射性，则减数分裂Ⅱ中期，一个次级精母细胞中含有放射性的DNA分子有23个；若减数分裂Ⅱ后期，染色单体分开后形成的子染色体有放射性的全部移到同一极，没有放射性的全部移到同一极，则减数分裂产生的8个细胞中，至少有4个有放射性，占50%，C、D错误。 9.(2025·南通模拟)短串联重复序列(STR)是DNA序列中核心序列为2~6个碱基的短串联重复结构。20世纪90年代初，STR基因座首次作为一种重要的遗传标记在人类亲子鉴定中被使用，不同人体内STR序列中A—T碱基对所占的比例各不相同，但均大于同一DNA分子中C—G碱基对所占的比例。下列相关叙述错误的是 (　 ) A.DNA分子彻底水解，得到6种小分子物质 B.相对于其他同长度的DNA序列，STR片段结构稳定性更强 C.不同个体短串联重复次数可能不同，是人群中STR多样性的原因之一 D.若某一STR序列一条链中(A+C)为55%，则另一条链中(A+C)为45% 解析：选B　DNA分子彻底水解，得到6种小分子物质，A正确；A—T碱基对含有两个氢键，C—G碱基对含有三个氢键，STR的A—T碱基对所占的比例较大，相对于其他同长度的DNA序列，STR片段结构稳定性可能较差，B错误；不同个体短串联重复次数可能不同，导致STR序列不同，体现出STR的多样性，C正确；STR序列一条链中(A+C)为55%，根据碱基互补配对原则，另一条链中(T+G)为55%，则另一条链中(A+C)为45%，D正确。 10.牛生长激素基因约有1 800个碱基对，将其导入小鼠受精卵内获得的转基因鼠体型明显比野生小鼠体型大，其所在DNA上部分相关基因如图所示。下列相关叙述不正确的是 (　 ) A.牛生长激素基因与牛体色基因中的嘌呤数都等于嘧啶数 B.牛生长激素基因中碱基排列方式约有41 800种 C.牛生长激素基因是有遗传效应的DNA片段 D.牛生长激素基因与牛体色基因之间不遵循自由组合定律 解析：选B　分析题图，牛生长激素基因与牛体色基因都是双链DNA片段，根据碱基互补配对原则可知，牛生长激素基因与牛体色基因中的嘌呤数都等于嘧啶数，A正确；牛生长激素基因只有1种碱基排列方式，B错误；牛生长激素基因是有遗传效应的DNA片段，C正确；牛生长激素基因与牛体色基因分布在同一条染色体上，不遵循自由组合定律，D正确。 二、非选择题 11.(9分)图甲中DNA分子有a和d两条链，将图甲中某一片段放大后如图乙所示，图丙为果蝇DNA 的电镜照片，图中的泡状结构叫作 DNA 复制泡，它是DNA 上正在复制的部分。 (1)图甲中，A和B 均是 DNA 分子复制过程中所需要的酶，其中B能将单个的脱氧核苷酸连接到子链c的　　　　端，从而形成子链。(1分)  (2)有些 DNA 完全解旋成单链所需的温度明显高于其他DNA，其可能的原因是　　　　　。(2分)  (3)DNA 分子一条链上相邻的碱基通过　　　　　　　连接，图乙中两条链通过碱基之间的　　 　　　　相连，并且遵循碱基互补配对原则。(2分)  (4)若图甲中a链的部分序列是5'⁃GCTACT⁃3'， 那么b链相应的序列由5'→3'的碱基序列是　　　　。 (1分) (5)图丙中复制泡的形成的意义：　　　　　　　　　　　　　　　　　 　。从图丙中复制泡的大小可以分析DNA 复制是　　　　　(填“同时”或“不同时”)启动复制。(3分)  解析：(1)分析图甲可知，该图为DNA分子复制过程，其中A为解旋酶，B为DNA聚合酶。DNA聚合酶能将单个的脱氧核苷酸连接到子链的3'端。(2)解旋时解旋酶将碱基对之间的氢键断裂。若有些DNA完全解旋成单链所需的温度明显高于其他DNA，可能是因为这些DNA中碱基对G—C所占的比例较高，含有的氢键较多，DNA结构比较稳定，解旋时所需的能量较多。(3)分析图乙可知，DNA分子一条链上相邻的碱基通过脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖连接。两条链通过碱基之间的氢键相连，碱基之间遵循碱基互补配对原则。(4)DNA分子的两条单链是反向平行的，若图甲中a链的部分序列是5'⁃GCTACT⁃3'，那么根据碱基互补配对原则，b链相应的序列由5'→3'的碱基序列为AGTAGC。(5)复制泡是DNA分子中正在复制的部分，一个DNA分子上存在多个复制泡说明DNA复制是多起点复制的，由不同起点开始复制可提高DNA复制的效率。复制泡的大小不同，说明DNA复制是不同时启动复制。 答案：(1)3'　(2)这些 DNA 中碱基对G—C 所占的比例较高， DNA 结构比较稳定　(3)脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖　氢键　(4)AGTAGC　(5)提高了细胞中 DNA的复制效率　不同时 12.(11分)(2025·杭州模拟)某研究小组用放射性同位素标记T2噬菌体的一种成分后，将其与大肠杆菌混合培养，定时取样、搅拌、离心，并检测沉淀物中的放射性强度，结果如图1所示。 (1)本实验中用放射性同位素标记T2噬菌体的成分是　 　　　，随着时间的延长沉淀物中放射性强度降低的原因　 　　　　 　　　　 　　　　 　　　　 　　　。(3分)  (2)上述实验无法证明DNA复制的方式，研究人员为探究DNA的复制方式，将大肠杆菌置于以15NH4Cl为唯一氮源的培养液中培养多代，再转入以14NH4Cl为唯一氮源的培养液中培养并提取不同世代大肠杆菌的DNA进行离心处理，离心结果如图2所示。已知0世代时DNA条带的平均密度为1.724，4.1世代时图示离心管最左侧DNA条带的平均密度为1.710。 ①据图2可推知，离心管管底位于图2的　　　侧，只根据1.0世代结果可以排除　 　　　　　(填“全保留复制”或“半保留复制”)，理由是　 　　　　 　　　　 　　　　 　　　。(4分)  ②综合分析实验结果可判断DNA复制的方式为半保留复制，因此可推断3.0世代时右侧DNA条带的平均密度约为　　　 　，4.1世代时两个DNA条带含量比约为　 　　　　。(4分)  解析：(1)图1显示，随着混合培养时间的延长，沉淀物中放射性强度先增加后降低。如果放射性物质标记的是T2噬菌体的蛋白质，搅拌后蛋白质外壳与大肠杆菌分离，离心后蛋白质外壳存在于上清液中，则沉淀物的放射性一直很低。如果放射性物质标记的是DNA，随着混合培养时间的延长，噬菌体将DNA注入大肠杆菌增多，沉淀物放射性增加；混合培养时间过长，侵入大肠杆菌中的噬菌体DNA在大肠杆菌内合成了大量噬菌体，导致大肠杆菌裂解，沉淀物放射性降低，故放射性同位素标记的是T2噬菌体的DNA。(2)①图2中，0世代是大肠杆菌置于以15NH4Cl为唯一氮源的培养液中培养多代后得到的，DNA双链都被15N标记，密度最大，离心后应在离心管底部，故离心管管底位于图2的右侧。1.0世代是DNA双链都被15N标记的大肠杆菌在以14NH4Cl为唯一氮源的培养液中培养得到的第一代，离心后只有一条带，可排除全保留复制，因为全保留复制会得到两条链都被14N标记的子代DNA和两条链都被15N标记的亲代DNA，离心后会出现两条带，与图示不符。②3.0世代是DNA双链都被15N标记的大肠杆菌在以14NH4Cl为唯一氮源的培养液中培养得到的第三代，含有15N/14N⁃DNA和14N/14N⁃DNA，故3.0世代右侧DNA为15N/14N⁃DNA，平均密度约为(1.724+1.710)÷2=1.717。4.0世代(4.1世代DNA复制未开始或刚开始，可以看作4.0世代)是DNA双链都被15N标记的大肠杆菌在以14NH4Cl 为唯一氮源的培养液中培养得到的第四代，可看作每个大肠杆菌中的1个15N/15N⁃DNA复制四次，得到16个DNA，其中15N/14N⁃DNA有2个，14N/14N⁃DNA有14个，则两个DNA条带含量比约为7∶1(或1∶7)。 答案：(1)DNA　随着时间的延长，侵入大肠杆菌中的噬菌体DNA在大肠杆菌内合成了大量噬菌体，使大肠杆菌裂解，放射性的DNA随噬菌体到上清液中　(2)①右　全保留复制　若DNA复制方式为全保留复制，则1.0世代应出现两条带　②1.717　 7∶1(或1∶7) 第3课时　基因指导蛋白质的合成 3.1.4　概述DNA分子上的遗传信息通过RNA指导蛋白质的合成 一、遗传信息的转录 1.连线串知——了解RNA的种类和功能 2.识图作答——理清转录的过程 (1)图中④代表RNA聚合酶，兼有解旋和催化合成RNA的作用。 (2)图中②的左端是5'端(填“3'端”或“5'端”)，合成后经核孔进入细胞质与核糖体结合，②代表信使RNA(或mRNA)。合成②的模板是甲链，原料是4种游离的核糖核苷酸，该过程遵循碱基互补配对原则。 (3)图中①和⑤区域中的甲链恰好有一段重复序列：5'⁃AATGGC⁃3'，请写出该区域中乙链和②链中的对应序列。乙链：5'⁃GCCATT⁃3'；②链：5'⁃GCCAUU⁃3'。 二、遗传信息的翻译 1.判断正误——辨清教材微点 (1)所有的RNA都是由DNA的一条链转录形成的。 (×) (2)真核生物中，细胞核基因转录出的mRNA不能直接作为翻译的模板。 (√) (3)tRNA分子中的部分碱基两两配对形成氢键。 (√) (4)多肽链的合成过程中，tRNA读取mRNA上全部的碱基序列信息。 (×) (5)密码子的简并性可以增强生物的容错性，保证转录速度。 (×) (6)转录和翻译过程都存在T—A、A—U、G—C碱基配对方式。 (×) 2.识图作答——掌握翻译的过程 人体内的胰岛素是一种由51个氨基酸分子组成的蛋白质，下图为人体内的胰岛素基因控制合成胰岛素的过程示意图，①~⑥表示物质或结构，a、b表示生理过程。[可能用到的密码子：AUG—甲硫氨酸(起始)、GCU—丙氨酸、AAG—赖氨酸、UUC—苯丙氨酸、 CGA—精氨酸、UCU、UCG—丝氨酸、UAC—酪氨酸] (1)a过程发生的场所是细胞核，需要的酶有 RNA聚合酶，②代表的物质是mRNA，⑥代表的物质是tRNA，它携带的氨基酸是精氨酸。  (2)b过程是翻译，所需的原料是氨基酸。由②指导合成的多肽链片段中氨基酸序列是甲硫氨酸—丙氨酸—丝氨酸—苯丙氨酸。完整胰岛素分子中氨基酸对应①的碱基数至少是306个。 (3)一个②通常可以结合多个核糖体，这种现象的意义是多条多肽链同时合成，大大提高翻译效率。 三、中心法则 识图作答——辨析中心法则的基本内容 下图中①~⑤代表生理过程，→、代表遗传信息的流向。 (1)此图表示遗传信息的传递规律，在遗传学上称为中心法则，克里克于1957年提出时只包含图中①②③(填序号)过程。 (2)人体细胞中①过程发生的主要场所是细胞核。 (3)②过程的原料是核糖核苷酸，③表示的过程是翻译。④表示的过程是RNA复制，⑤过程需要逆转录酶参与。 (4)所需原料相同的过程有①和⑤、②和④(填序号)，需要消耗能量的过程有①②③④⑤(填序号)，此图解也表明生命是物质、能量和信息的统一体。 融通大概念建构知识体系 　 [盘点总结] (1)转录：以DNA的一条链为模板，在RNA聚合酶的作用下合成RNA的过程，通常在细胞核中进行。 (2)翻译：游离在细胞质中的各种氨基酸，以mRNA为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。 (3)密码子：mRNA上决定一个氨基酸的3个相邻碱基。密码子具有简并性。 (4)反密码子：tRNA的一端可以与mRNA上密码子互补配对的3个碱基。终止密码子没有对应的反密码子。 核心点(一)　遗传信息的转录和翻译的综合分析 [系统知能] 1.辨析比较遗传信息、密码子、反密码子 2.分析翻译过程的三种模型图 图甲分析 (1)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ分别为tRNA、核糖体、mRNA、多肽链。(2)一个核糖体与mRNA的结合部位形成2个tRNA结合位点。(3)起点：起始密码子决定的是甲硫氨酸或缬氨酸。(4)终点：识别到终止密码子翻译停止。(5)进程：核糖体沿着mRNA移动，mRNA不移动 图乙分析 该图表示真核细胞的翻译过程，其中①是mRNA，⑥是核糖体，②③④⑤表示正在合成的4条多肽链，具体分析如下：(1)数量关系：一个mRNA可同时结合多个核糖体，形成多聚核糖体。(2)意义：少量的mRNA分子可以迅速合成大量的蛋白质。(3)方向：核糖体的移动方向为从右向左，判断依据是多肽链的长短，长的翻译在前。(4)结果：合成的仅是多肽链，要形成蛋白质往往还需要运送至内质网、高尔基体等结构中进一步加工。(5)形成的多条肽链氨基酸序列相同的原因：有相同的模板mRNA 图丙分析 该图表示原核细胞的转录和翻译过程，图中①是DNA模板链，②③④⑤表示正在合成的4条mRNA，多个核糖体正在其上面同时进行翻译过程 3.归纳DNA复制、转录、翻译的异同(以真核生物为例) 项目 DNA复制 转录 翻译 场所 主要在 细胞核中 主要在 细胞核中 细胞质中 的核糖体 模板 亲代DNA 的两条链 DNA的 一条链 mRNA 原料 4种脱氧 核苷酸 4种核糖 核苷酸 21种氨基酸 条件 解旋酶、 DNA聚合酶、 ATP等 RNA聚合酶、 ATP等 酶、ATP、 tRNA等 产物 2个双链 DNA分子 一条单链 RNA 多肽 特点 半保留复制； 边解旋边复制 边解旋边 转录；DNA 双链全保留 一个mRNA分子 上可结合多个核 糖体，同时合成 多条肽链 遗传信 息传递 DNA→DNA DNA→RNA mRNA→ 蛋白质 　　[典例]　(2025·合肥期末)硒代半胱氨酸(Sec)的分子式为C3H7NO2Se，参与硒蛋白合成。控制硒蛋白合成的mRNA中存在一个呈折叠环状的硒代半胱氨酸引导插入序列(S序列)，该序列对Sec参与多肽链的合成至关重要。下图表示真核细胞硒蛋白的翻译机制，已知AUG(起始密码子)编码甲硫氨酸，UAA、UAG为终止密码子，UGA在正常情况下是终止密码子，在特殊情况下可编码Sec。下列相关叙述错误的是 (　 ) A.Sec的R基为—CH2SeH，携带Sec的tRNA上含有密码子 B.在特殊情况下，真核细胞可编码氨基酸的密码子为62种 C.核糖体在硒蛋白mRNA上的移动方向为5'→3' D.该mRNA中碱基数量与其指导合成的肽链中氨基酸数量的比值大于3 [解析]　硒代半胱氨酸的分子式为C3H7NO2Se，而氨基酸分子的结构通式为C2H4O2NR，故硒代半胱氨酸的R基为—CH2SeH(或—CH3Se)，但tRNA上不存在密码子，密码子在mRNA上，A错误；密码子表中共有64种密码子，由题意可知，UAA、UAG、UGA在正常情况下是终止密码子，在特殊情况下，UGA可编码Sec，则在特殊情况下，真核细胞可编码氨基酸的密码子为62种，B正确；翻译过程中核糖体沿着mRNA移动，移动方向为5'→3'，C正确；mRNA上3个相邻碱基构成一个密码子编码一个氨基酸，但mRNA上存在不翻译的序列，如终止密码子不编码氨基酸，所以mRNA中碱基数量与其指导合成的肽链中氨基酸数量的比值大于3，D正确。 [答案]　A [题点全练] 题点1　遗传信息、密码子和反密码子的关系 1.(2024·湖北高考)编码某蛋白质的基因有两条链，一条是模板链(指导mRNA合成)，其互补链是编码链。若编码链的一段序列为5'⁃ATG⁃3'，则该序列所对应的反密码子是 (　 ) A.5'⁃CAU⁃3' B.5'⁃UAC⁃3' C.5'⁃TAC⁃3' D.5'⁃AUG⁃3' 解析：选A　若编码链的一段序列为5'⁃ATG⁃3'，其与模板链序列碱基互补配对，又因为mRNA上的密码子序列也与模板链序列碱基互补配对，故将编码链序列上的T改为U即可得mRNA序列，则mRNA序列为5'⁃AUG⁃3'；又因为tRNA上的反密码子序列与mRNA上的密码子序列碱基互补配对，所以tRNA上的反密码子序列为5'⁃CAU⁃3'，A符合题意。 　　[微点拨] 注意密码子和反密码子的阅读方向 　　核糖体在mRNA上是沿着5'端→3'端读取密码子的，反密码子与之相反。如甲硫氨酸的密码子是AUG，其对应的反密码子则是UAC，如果标明二者的方向，则分别是5'⁃AUG⁃3'和3'⁃UAC⁃5'。 2.遗传信息的翻译过程中需要密码子与反密码子的相互识别，从而完成氨基酸的正确连接。下列关于密码子以及反密码子的叙述，错误的是 (　 ) A.mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基称为密码子 B.不同生物细胞中，遗传信息翻译时一种密码子只能决定一种氨基酸 C.反密码子是tRNA上的三个可以与mRNA上的密码子互补配对的碱基 D.一种氨基酸可有几种密码子，密码子和反密码子不一定都是一一对应的 解析：选B　密码子是mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基，A正确；在原核细胞中，密码子GUG可编码甲硫氨酸，在真核细胞中，该密码子则编码缬氨酸，B错误；反密码子是tRNA上的三个可以与mRNA上的密码子互补配对的碱基，C正确；一种氨基酸可有几种密码子，这是密码子的简并性，密码子和反密码子不一定都是一一对应的，比如终止密码子就没有对应的反密码子，D正确。 题点2　转录和翻译的过程 3.(2024·河北高考)下列关于DNA复制和转录的叙述，正确的是 (　 ) A.DNA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DNA双链由5'端向3'端解旋 C.复制和转录时，在能量的驱动下解旋酶将DNA双链解开 D.DNA复制合成的子链和转录合成的RNA延伸方向均为由5'端向3'端 解析：选D　DNA复制时，脱氧核苷酸通过磷酸二酯键连接成子链，A错误；复制时，在细胞提供的能量驱动下，解旋酶将DNA双链解开，其中一条由5'端向3'端解旋，另一条由3'端向5'端解旋，B错误；转录时，RNA聚合酶将DNA双链解开，而不是解旋酶，C错误；DNA复制合成的子链和转录合成的RNA均由5'端向3'端延伸，D正确。 4.(2024·安徽高考)真核生物细胞中主要有3类RNA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RNA聚合酶。下列叙述错误的是 (　 ) 种类 细胞内定位 转录产物 RNA聚合酶Ⅰ 核仁 5.8SrRNA、18SrRNA、 28SrRNA RNA聚合酶Ⅱ 核质 mRNA RNA聚合酶Ⅲ 核质 tRNA、5SrRNA 注：各类rRNA均为核糖体的组成成分。 A.线粒体和叶绿体中都有DNA，两者的基因转录时使用各自的RNA聚合酶 B.基因的DNA发生甲基化修饰，抑制RNA聚合酶的结合，可影响基因表达 C.RNA聚合酶Ⅰ和Ⅲ的转录产物都有rRNA，两种酶识别的启动子序列相同 D.编码RNA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 解析：选C　线粒体和叶绿体中都有DNA，二者均是半自主细胞器，且由题意可知，在线粒体和叶绿体中也发现了分子量小的RNA聚合酶，则其基因转录时使用各自的RNA聚合酶，A正确；基因的DNA发生甲基化修饰，抑制RNA聚合酶的结合，从而影响基因的转录，可影响基因表达，B正确；由题表可知，RNA聚合酶Ⅰ和Ⅲ的转录产物都有rRNA，但种类和在细胞内的定位不同，说明两种酶识别的启动子序列不同，C错误；RNA聚合酶的本质是蛋白质，RNA聚合酶Ⅰ定位在核仁中，该基因在核内转录、细胞质(核糖体)中翻译，产物最终在核仁发挥作用，D正确。 题点3　基因表达中的相关计算 5.(2025·贵阳期末)假设有一段mRNA上有90个碱基，其中U有25个，C有35个，那么转录该mRNA的DNA分子区段中，A+G的个数以及该mRNA翻译成的蛋白质所含氨基酸的个数分别是(不考虑终止密码子) (　 ) A.90、30 B.90、20 C.60、20 D.60、30 解析：选A　RNA是以DNA的一条链为模板转录而来的，若mRNA有 90个碱基，则转录该mRNA的DNA含有碱基数为90×2=180(个)。根据碱基互补配对原则，DNA双链中不配对碱基之和占碱基总数的一半，所以A+G共有90个。翻译过程中，mRNA中每3个碱基决定一个氨基酸，所以经翻译合成的蛋白质分子中氨基酸的数目是mRNA碱基数目的1/3，该mRNA上有90个碱基，则该mRNA翻译成的蛋白质所含氨基酸的个数为90÷3=30(个)。 6.(2025·遂宁模拟)噬菌体ΦX174的遗传物质为单链环状DNA分子，部分序列如图。下列有关叙述错误的是 (　 ) A.D基因包含459个碱基，编码152个氨基酸 B.噬菌体ΦX174的DNA复制需要DNA聚合酶和4种脱氧核糖核苷酸 C.E基因中编码第2个和第3个氨基酸的碱基序列，其互补DNA序列是5'⁃GCGTAC⁃3' D.E基因和D基因的编码区序列存在部分重叠，且重叠序列编码的氨基酸序列相同 解析：选D　根据图示信息，D基因能编码152个氨基酸，但D基因上还应包含终止密码子对应的序列，且噬菌体ΦX174的遗传物质为单链环状DNA分子，故D基因应包含152×3+3=459(个)碱基，A正确；DNA的基本单位是脱氧核糖核苷酸，噬菌体ΦX174的DNA复制需要DNA聚合酶和4种脱氧核糖核苷酸，B正确；E基因中编码第2个和第3个氨基酸的碱基序列5'⁃GTACGC⁃3'，根据DNA分子两条链反向平行，其互补DNA序列是5'⁃GCGTAC⁃3'，C正确；E基因和D基因的编码区序列存在部分重叠，但重叠序列编码的氨基酸序列不相同，D错误。 核心点(二)　中心法则与生物类型的关系 [系统知能] 归纳总结不同生物中心法则表达式 生物种类 举例 遗传信息的传递过程 DNA 病毒 T2噬菌体 RNA 病毒 烟草花 叶病毒 逆转录 病毒 艾滋病病毒 细胞 生物 动物、植物、 细菌、真菌等 总途径 [题点全练] 　　　　　　　　　　　　　　　　 1.(2025·淮安模拟)艾滋病病毒是逆转录病毒，其增殖过程如图。治疗艾滋病的药物“拉夫咪啶”能使逆转录酶的活性丧失。下列描述错误的是 (　 ) A.①过程产生的双链用DNA水解酶处理后，剩下的单链可作为合成DNA的模板 B.①过程形成的双链与②过程形成的双链，碱基互补配对方式不完全相同 C.拉夫咪啶阻断信息流动的方向与③过程信息流动的方向相反 D.②和④过程合成的方向都是按5'→3'延长的规律进行的 解析：选A　①过程为逆转录过程，产生的双链(病毒RNA和DNA单链形成的杂化双链)用RNA水解酶处理后，剩下的DNA单链可作为合成DNA的模板，A错误；①过程形成的双链是RNA/DNA杂化双链，其碱基互补配对方式与②过程形成的双链(DNA/DNA链)不完全相同，B正确；拉夫咪啶阻断的是逆转录过程，而逆转录过程的信息流动方向(RNA→DNA)与③转录过程(DNA→RNA)相反，C正确；②过程为DNA的复制，④过程为翻译，②和④过程都是按照5'→3'延长的规律进行的，D正确。 2.(2025·沈阳模拟)狂犬病毒(RV)外形呈弹状，核衣壳呈螺旋对称，表面具有包膜，内含单链-RNA。RV与宿主细胞结合后，将其核酸—蛋白复合体释放至细胞质，并通过如图途径进行增殖。下列相关推断错误的是 (　 ) A.过程②发生在宿主细胞的核糖体上 B.图中-RNA可作为病毒RNA复制和翻译外壳蛋白的模板 C.狂犬病毒RNA的复制过程由①和③组成 D.过程①和③所需的原料、能量和酶均来自宿主细胞 解析：选B　过程②表示翻译，发生在宿主细胞的核糖体上，A正确；图中-RNA可作为病毒RNA复制的模板，+RNA作为翻译外壳蛋白的模板，B错误；过程①和③组成狂犬病毒RNA的复制过程，所需的原料、能量和酶均来自宿主细胞，C、D正确。 　　[微技法] 判断中心法则各生理过程的三大依据 破译新情境负载tRNA和空载tRNA 　 　　研究发现，当细胞中缺乏氨基酸时，负载tRNA(携带氨基酸的tRNA)会转化为空载tRNA(没有携带氨基酸的tRNA)参与基因表达的调控。下图是缺乏氨基酸时，tRNA调控基因表达的相关过程，图中的①~④表示过程，a~d表示合成的多肽链。 　　[问题串知] (1)过程①是转录，人体不同组织细胞的相同DNA分子，进行转录过程时启用的起始点不完全相同(填“都相同”“都不同”或“不完全相同”)，其原因是不同的细胞表达的基因不完全相同(基因的选择性表达)。 (2)过程②中核糖体的移动方向是从左向右(填“从右向左”或“从左向右”)，图中核糖体可以在较短的时间合成较多的肽链的主要原因是 一个mRNA分子上可以相继结合多个核糖体。  (3)最终形成的多肽链a~d上的氨基酸种类和序列相同(填“相同”或“不相同”)，原因是翻译的模板相同。 (4)若mRNA的碱基序列发生改变，但其形成的肽链中氨基酸序列并没有发生改变，原因是密码子的简并性。 (5)据图分析，当细胞中缺乏氨基酸时，负载tRNA会转化为空载tRNA，空载tRNA抑制蛋白质合成的机制是通过激活蛋白激酶抑制翻译过程和抑制基因的转录。 [课时跟踪检测] 一、选择题 1.(2025年1月·八省联考内蒙古卷)UUU和UUC为苯丙氨酸(Phe)密码子，CCU、CCC、CCA和CCG为脯氨酸(Pro)密码子，AAA和AAG为赖氨酸(Lys)密码子。以下模板链中，能表达出Phe⁃Pro⁃Lys三肽的是 (　 ) A.5'—CTTCGGGAA—3' B.5'—AAGGGCTTC—3' C.5'—ATCCCGAAG—3' D.5'—CAACGGGTT—3' 解析：选A　若模板链为5'—CTTCGGGAA—3'，根据碱基互补配对原则可知，其转录得到的mRNA序列为3'—GAAGCCCUU—5'，翻译时核糖体沿着mRNA从5'端移向3'端，因此翻译出的三肽序列为Phe⁃Pro⁃Lys，A符合题意；同理分析可知，B、C、D项所示模板链均不能表达出Phe⁃Pro⁃Lys三肽，B、C、D不符合题意。 2.图中甲表示酵母丙氨酸 tRNA的结构示意图。乙和丙是甲相应部分的放大图，其中I表示次黄嘌呤，能够与A、U或C配对。下列有关叙述正确的是 (　 ) A.图中的 tRNA 可以同时结合两个氨基酸 B.丙氨酸的密码子与反密码子是一一对应的 C.单链 tRNA分子中含有氢键 D.转录图丙所示序列的基因片段含有2个腺嘌呤 解析：选C　图中tRNA的3'⁃OH端是结合氨基酸的部位，一个tRNA只能结合一个氨基酸，A错误；据题意，丙氨酸的反密码子是CGI，则丙氨酸的密码子可能是GCA、GCU、GCC，故丙氨酸的密码子与反密码子并非是一一对应的，B错误；单链tRNA分子内部存在局部双链区，双链区存在碱基互补配对，故存在氢键，C正确；转录时遵循碱基互补配对原则，转录图丙所示序列的双链DNA片段为TGGACGAG/ACCTGCTC，含三个腺嘌呤，D错误。 3.(2025·衡阳模拟)真核生物的mRNA在加工过程中，经腺苷酸转移酶催化，在3'端会加上100~200个腺嘌呤核糖核苷酸，因此成熟mRNA的3'端都有一个由碱基A组成的polyA尾。有polyA尾和无polyA尾的mRNA控制合成的蛋白质相同，但有polyA尾的mRNA可以结合更多核糖体。下列叙述正确的是 (　 ) A.polyA尾相邻碱基A之间有1个磷酸和1个核糖 B.有polyA尾的mRNA指导合成的肽链的氨基酸数目更多 C.polyA尾可能会提高mRNA的翻译效率 D.与polyA尾相对应的基因的末端都含有多个A—T碱基对 解析：选C　polyA尾相邻碱基A之间有1个磷酸和2个核糖，A错误；有polyA尾的mRNA与无polyA尾的mRNA指导合成的肽链的氨基酸数目相同，B错误；有polyA尾的mRNA可以结合更多核糖体，会提高mRNA的翻译效率，C正确；据题意可知，polyA尾是在RNA加工过程中，经腺苷酸转移酶催化，加到mRNA的3'端，D错误。 4.(2025·南昌模拟)细胞内不同基因的表达效率存在差异，如图所示。下列叙述不正确的是 (　 ) 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mRNA、rRNA和tRNA都是以DNA为模板进行转录的产物 D.②过程中，rRNA中含有与mRNA上密码子互补配对的反密码子 解析：选D　基因的表达包括转录和翻译两个过程，图中基因A表达的蛋白质分子数量明显多于基因B表达的蛋白质分子，说明基因A的表达效率高于基因B，A正确。核基因的转录是以DNA的一条链为模板转录出RNA的过程，发生的场所为细胞核；翻译是以mRNA为模板翻译出具有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，B正确。人体中的三种RNA(mRNA、rRNA、tRNA)都是以DNA中的一条链为模板转录而来的，C正确。反密码子位于tRNA上，rRNA是构成核糖体的成分，不含有反密码子，D错误。 5.脊髓灰质炎病毒是一种单股正链RNA(+RNA)病毒，如图表示该病毒在细胞内增殖过程。下列有关叙述错误的是 (　 ) A.过程①为翻译过程，是以+RNA为模板合成蛋白质 B.过程②为RNA复制，形成的-RNA与+RNA碱基序列相同 C.过程③与过程②使用的酶相同，酶X为RNA聚合酶 D.+RNA→+RNA的过程，消耗的嘌呤碱基数等于嘧啶碱基数 解析：选B　过程①为翻译过程，是以+RNA为模板合成特定氨基酸序列的蛋白质，A正确；过程②③为RNA复制，形成的-RNA与+RNA碱基序列互补，B错误；过程③与过程②使用的酶均为酶X，酶X为RNA聚合酶，C正确；+RNA复制产生子代+RNA的过程，必须先复制为-RNA，然后复制为+RNA，所以消耗的原料为合成互补的两条RNA链的核糖核苷酸，因此消耗的嘌呤碱基数等于嘧啶碱基数，D正确。 6.(2025·赣州模拟)我国科研人员发现蛋白质二硫键异构酶(PDI)参与蛋白质中二硫键的形成，其在老年小鼠组织中表达量增加。研究发现，PDI缺失会显著抑制内质网中的H2O2向细胞核释放，进而引起受到H2O2调控的SERPINEI基因的表达量减少，从而延缓细胞衰老。下列有关叙述正确的是 (　 ) A.PDI催化二硫键形成过程中蛋白质相对分子质量不变 B.造血干细胞中PDI的表达量显著高于衰老细胞 C.促进SERPINEI基因的表达可以加速细胞衰老 D.PDI通过直接作用于SERPINEI基因延缓细胞衰老 解析：选C　PDI催化蛋白质形成二硫键时会脱去两个-SH中的H而形成-S-S-，蛋白质相对分子质量会减小，A错误；PDI在老年小鼠组织中表达量增加，PDI缺失会延缓细胞衰老，故在衰老细胞中PDI表达量显著高于造血干细胞，B错误；SERPINEI基因的表达量减少，可以延缓细胞衰老，故促进SERPINEI基因表达，可以加速细胞衰老，C正确；由题意可知，PDI通过调节内质网中的H2O2向细胞核释放，进而调控SERPINEI基因的表达，并非直接作用，D错误。 7.(2025·盐城模拟)KLF5(是一类蛋白质)能诱导乳腺癌细胞IGFL2⁃AS1基因和IGFL1基因的转录。同时，在炎症因子TNFα刺激下，KLF5和IGFL2⁃AS1可以共同影响IGFL1的表达，促进乳腺癌细胞增殖，作用机制如图所示，①~⑦代表相关生理过程。miRNA是一种小分子RNA，可以与RISC结合形成复合物，RISC⁃miRNA复合物中存在核酸酶。下列有关叙述正确的是 (　 ) A.KLF5进入细胞核后能特异性识别基因的起始密码子 B.敲除KLF5基因的小鼠乳腺癌细胞将明显受到抑制 C.促进⑦过程进行，对⑤过程具有促进作用 D.提高IGFL2⁃AS1基因转录水平，对乳腺癌细胞增殖有抑制作用 解析：选B　KLF5进入细胞核后能诱导基因的转录，故其能特异性识别基因的启动子，而不是起始密码子(起始密码子位于mRNA)，A错误；依据图示，KLF5和增强子结合，会增强基因IGFL1的转录，使蛋白质IGFL1增多，促进乳腺癌细胞增殖，所以敲除KLF5基因的小鼠乳腺癌细胞将明显受到抑制，B正确；⑦过程表示基因IGFL1形成的转录产物与RISC⁃miRNA复合物结合，促进⑦过程进行，则IGFL1基因转录出的mRNA无法与核糖体结合翻译出相应蛋白质，即⑤过程被抑制，C错误；IGFL2⁃AS1基因的转录产物会与miRNA结合成复合物，减少RISC⁃miRNA复合物的数量，进而减少其与IGFL1基因形成的转录产物结合，则IGFL1基因形成的转录产物可与核糖体结合翻译出IGFL1，促进乳腺癌细胞增殖，D错误。 8.(2025·徐州期末)B基因编码的蛋白质与水稻花药正常发育有关，B 突变为b，导致 bb个体雄性不育。对B和b基因及其编码的蛋白质进行测序，结果如图所示。下列相关叙述错误的是 (　 ) A.亮氨酸 (L)至少有2种密码子 B.b基因所在的染色体发生染色体缺失 C.终止密码子在 mRNA 中提前出现导致肽链变短 D.图中B基因和b基因编码的多肽链第一个氨基酸不是W 解析：选B　由题图可知，肽链合成终止时，图中TGA对应的密码子为ACU，不是终止密码子，而与TGA互补的ACT对应的密码子为UGA，是终止密码子，所以图中的DNA链不是转录的模板链，是编码链。CTT对应的DNA碱基是GAA，对应的密码子是CUU；CTG对应的DNA碱基是GAC，对应的密码子是CUG，故亮氨酸(L)至少有2种密码子，A正确。图中发生的是基因内部碱基的缺失，基因数量没有改变，属于基因突变，B错误。分析题图可知，终止密码子在mRNA中提前出现导致肽链变短，C正确。由题图可知，W对应的密码子为UGG，不是起始密码子，故图中B基因和b基因编码的多肽链第一个氨基酸不是W，D正确。 9.原核细胞中同一个mRNA分子在不同的位点可结合多个核糖体，已知有些核糖体可以从mRNA的内部开始翻译，有三个核糖体合成的产物分别为①②③，这三个核糖体的结合位点如图。下列叙述正确的是 (　 ) A.原核细胞的翻译场所和转录场所由不同的膜系统分隔开 B.与原核生物相比，真核生物核基因的转录和翻译在时间和空间上没有分开 C.这三个核糖体在mRNA上的结合位点不同将导致产物①②③不一定相同 D.图中多个核糖体共同合成一条肽链的过程提高了翻译效率 解析：选C　原核细胞可以边转录边翻译，且并无膜分隔；真核细胞先转录后翻译，在时间和空间上都是分开的，A、B错误。这三个核糖体虽结合同一个mRNA，但由于是从不同位点开始翻译，故翻译的产物①②③的氨基酸序列不一定相同，C正确。与图中mRNA结合的多个核糖体各自合成一条肽链，而不是共同合成同一条肽链，D错误。 10.(2025·南通模拟)空间转录组技术可测定特定细胞在某一功能状态下转录出来的所有mRNA。该技术设计了一种标签TIVA⁃tag(包括一段尿嘧啶序列和蛋白质)，该标签进入活细胞后与mRNA的腺嘌呤序列尾(真核细胞mRNA均具有)结合得到产物TIVA⁃tag⁃mRNA，回收并纯化该产物之后，将mRNA洗脱下来用于转录组分析。下列叙述正确的是 (　 ) A.TIVA⁃tag与染色体、ATP含有的五碳糖相同 B.推测TIVA⁃tag与mRNA结合的场所在细胞质基质 C.上述过程涉及氢键和磷酸二酯键的形成和断裂 D.同一生物的不同活细胞利用该技术获得的TIVA⁃tag⁃mRNA种类相同 解析：选B　染色体含有脱氧核糖，TIVA⁃tag和ATP含有核糖，A错误；mRNA存在于细胞质基质，推测TIVA⁃tag与mRNA结合的场所在细胞质基质，B正确；TIVA⁃tag与mRNA的腺嘌呤序列尾结合形成的是氢键，洗脱断裂的也是氢键，不涉及磷酸二酯键的形成和断裂，C错误；同一生物的不同活细胞基因选择性表达的情况不同，产生的mRNA不同，利用该技术获得的TIVA⁃tag⁃mRNA种类不相同，D错误。 二、非选择题 11.(12分)(2025·武汉模拟)脑源性神经营养因子(BDNF)由两条肽链构成，能够促进和维持中枢神经系统正常的生长发育，若BDNF基因表达受阻，则会导致精神分裂症。下图表示BDNF基因的表达及调控过程。 (1)甲过程需要　　　　　　酶的催化，以　　　　为原料；乙过程发生在　　 　上。(3分)  (2)若miRNA⁃195以图中DNA片段的整条链为模板进行转录，测定发现miRNA⁃195中C占27.4%，G占22.7%，则相应的DNA片段中T所占的比例为　　　 　。(2分)  (3)图2中tRNA所携带的氨基酸为　　 　。(AGC：丝氨酸；UCG：丝氨酸；GCU：丙氨酸；CGA：精氨酸)(1分)  (4)由图1可知，miRNA⁃195基因调控BDNF基因表达的机理是　　　　　　， 从而使BDNF基因表达的mRNA无法与核糖体结合。精神分裂症患者与正常人相比，丙过程　　　　(填“减弱”“不变”或“增强”)，若甲过程反应强度不变，则BDNF的含量将　　　　(填“减少”“不变”或“增加”)。基于上述分析，请提出一种治疗该疾病的思路：　　　　　　　　　　　　　　　　　　。(6分)  解析：(1)分析题图1可知，甲为转录过程，转录是以DNA的一条链为模板合成RNA的过程，需要RNA聚合酶的催化，以四种核糖核苷酸为原料。乙为翻译过程，发生在核糖体上。(2)若miRNA⁃195以图中DNA片段的整条链为模板进行转录，测定发现miRNA⁃195中C占27.4%，G占22.7%，即mRNA中C+G的含量为50.1%，则DNA中C+G的含量也为50.1%，故 DNA分子中A+T=1-50.1%=49.9%；又因为在双链DNA分子中A和T的数量相等，因此该DNA片段中T所占的比例为49.9%÷2=24.95%。(3)图2中tRNA上的反密码子为3'⁃GCU⁃5'，则其对应的密码子为5'⁃CGA⁃3'，该密码子决定的氨基酸是精氨酸，因此其所携带的氨基酸为精氨酸。(4)由图1可知，miRNA⁃195基因调控BDNF基因表达的机理是miRNA⁃195基因转录形成的miRNA⁃195与BDNF基因转录形成的mRNA形成局部双链结构，从而使BDNF基因表达的mRNA无法与核糖体结合。由题意可知，若BDNF基因表达受阻，则会导致精神分裂症，故精神分裂症患者与正常人相比，丙过程增强，若甲过程反应强度不变，则由于翻译过程受阻，BDNF的含量将减少。基于上述分析，治疗该疾病的思路可以为促进BDNF基因的转录(或抑制miRNA⁃195基因转录)。 答案：(1)RNA聚合　四种核糖核苷酸　核糖体　(2)24.95%　(3)精氨酸　(4)miRNA⁃195基因转录形成的miRNA⁃195与BDNF基因转录形成的mRNA形成局部双链结构　增强　减少　促进BDNF基因的转录(或抑制miRNA⁃195基因转录) 第4课时　基因表达与性状的关系 3.1.4　概述细胞分化的本质是基因选择性表达的结果，生物的性状主要通过蛋白质表现 3.1.5　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 一、基因表达产物与性状的关系 1.判断正误——辨清教材微点 (1)基因与性状之间是一一对应的关系，基因型与表型则不是一一对应的。 (×) (2)囊性纤维化的发病原因表明酶在代谢中的重要作用。 (×) (3)生物体的性状大多数是由基因决定的，有些是由环境决定的。 (×) (4)一个基因可以影响多个性状。 (√) (5)基因与基因、基因与基因表达产物、基因与环境之间相互作用，共同调控着生物体的性状。 (√) 2.连线串知——了解基因控制性状的实例 3.阅读材料——掌握基因控制性状的途径 材料一　某种牵牛花的花色有红、紫、蓝三种，研究人员发现该植物的花色与液泡膜上两种H+ 转运蛋白X(由基因A控制)和Y(由基因E 控制)的合成或功能有关，抑制红花植株中X蛋白或Y 蛋白的功能会使其细胞液由酸性变为中性，导致植物开紫花。 材料二　某自花传粉植物的花色由两对独立遗传的基因A/a与B/b控制(机制如图所示)，正常情况下，双显性的植株开红花，但在干旱环境中却开白花。 (1)材料一反映出的基因与生物性状的关系是基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状；一个性状可以受多个基因的影响(答出2点)。 (2)材料二反映出的基因控制生物体性状的途径是基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物体的性状。同时，生物体的性状还受环境因素的影响。 二、基因的选择性表达与细胞分化 分析结果——理解细胞分化的本质 科学家提取了同一只鸡的输卵管细胞、红细胞、胰岛细胞，对这3种细胞中的部分DNA和mRNA进行了检测，结果如下表所示。 检测的 3种细胞 卵清蛋白基因、珠蛋白基因、胰岛素基因、核糖体蛋白基因 卵清蛋白 mRNA 珠蛋白 mRNA 胰岛素 mRNA 核糖体蛋白 mRNA 输卵管 细胞 ++++ + - - + 红细胞 ++++ - + - + 胰岛细胞 ++++ - - + + 说明：“+”表示检测发现相应的分子，“-”表示检测未发现相应的分子。 (1)在胚胎发育早期，各个细胞彼此相似，通过细胞分裂使细胞数量增加，同时通过细胞分化，由一种细胞增殖产生的后代在形态、结构和功能上发生稳定性差异，使细胞的种类增加。 (2)这三种细胞中合成的蛋白质种类不完全相同(填“相同”“完全不同”或“不完全相同”)。 (3)3种细胞中的核糖体蛋白基因都表达了，可以推测该基因指导合成的蛋白质可能是维持细胞基本生命活动所必需的。 (4)研究结果表明细胞分化的本质是基因的选择性表达。 三、表观遗传 识图作答——理清表观遗传的含义和机理 图1为DNA的甲基化过程，以及甲基化DNA产生新甲基化DNA的过程，图2为我国科研人员发现肠癌DNA甲基化调控的新机制。 (1)DNA甲基化后，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的变化。  (2)图1中过程①是DNA复制，过程②必须经过维持甲基化酶的催化作用才能获得与亲代分子相同的甲基化状态。 (3)图2甲表明去甲基化酶能进入细胞，但无法进入细胞核发挥作用，抑癌基因上游序列高度甲基化会导致肿瘤恶化。 (4)有实验表明，TET2能被蛋白酶水解，推断它的化学本质是蛋白质。由图2乙可知，激活的β⁃catenin蛋白能够促进TET2通过核孔从细胞质进入细胞核，使抑癌基因上游序列去甲基化，抑癌基因甲基化水平降低引起肿瘤消退。 融通大概念建构知识体系 　   核心点(一)　基因表达与性状的关系的综合分析 [系统知能] 1.基因控制性状的两种途径 (1)直接控制途径：基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。 (2)间接控制途径：基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物体的性状。 2.基因与性状的关系 (1)在大多数情况下，基因与性状并不是简单的一一对应的关系。 ①一个性状可以受到多个基因的影响。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Ghd7基因。 (2)生物体的性状也不完全由基因决定，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)基因与基因、基因与基因表达产物、基因与环境之间相互作用，共同调控生物体的性状。 [题点全练] 　　　　　　　　　　　　　　　　 题点1　基因表达与性状的关系 1.(2025·滨州期末)暹罗猫因具有独特的毛色而深受人们喜爱，其四肢、尾巴和面部的毛色往往比躯干更深。研究发现，暹罗猫体内负责编码酪氨酸酶的基因发生了“温度敏感型”突变，使得该酶在温度超过38 ℃时就会失活，从而导致黑色素无法形成。下列有关说法错误的是 (　 ) A.上述基因是通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状 B.由题干推测暹罗猫四肢、尾巴和面部这些部位因温度较低所以毛色比躯干更深 C.暹罗猫胚胎发育的温度稳定在38 ℃以上，小猫出生时会出现类似于白化病的症状 D.生物的性状不完全由基因决定，还受到环境因素的影响 解析：选A　暹罗猫体内负责编码酪氨酸酶的基因发生了“温度敏感型”突变，使得该酶在温度超过38 ℃时就会失活，从而导致黑色素无法形成，由此可知，上述基因是通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物体的性状，A错误；由题意可知，暹罗猫四肢、尾巴和面部这些部位因温度较低，不会影响黑色素的形成，故毛色比躯干更深，B正确；暹罗猫胚胎发育的温度稳定在38 ℃以上，会导致黑色素无法形成，故小猫出生时会出现类似于白化病的症状，C正确；生物的性状由基因和环境因素共同决定，D正确。 　　[微点拨] 蛋白质与生物体性状的关系 (1)生物体的性状受DNA或RNA的控制，但主要通过蛋白质来体现。 (2)基因对性状的间接控制和直接控制大多是通过蛋白质来起作用的，与前者相关的蛋白质是酶、激素等，与后者相关的蛋白质是生物体的结构物质。 (3)体现某性状的物质并不一定是蛋白质，如黑色素、淀粉等，此类性状往往是通过基因控制性状的间接途径实现的。 2.(2025·承德模拟)普通金鱼(TT)能合成酪氨酸氧化酶，使酪氨酸转变为各种色素，使金鱼呈现出绚丽的色彩；而突变型(tt)是酪氨酸氧化酶缺陷型，不能合成色素而使身体透明。普通金鱼和身体透明的金鱼杂交，F1是一种半透明金鱼，也就是说单个T基因合成的色素量不能完全改变透明状态，所以杂合体呈半透明状态。下列关于金鱼体色的说法，错误的是 (　 ) A.能够体现金鱼体色的各种色素主要分布在金鱼细胞的细胞液中 B.金鱼体色的形成包含“DNA(基因)→mRNA→蛋白质”的传递过程 C.金鱼体色的遗传说明基因通过控制酶的合成来控制代谢过程进而控制生物体的性状 D.F1中半透明鱼雌雄个体随机交配，F2中普通金鱼∶透明金鱼∶半透明金鱼=1∶1∶2 解析：选A　细胞液是植物细胞液泡中的液体，金鱼细胞中没有液泡，A错误；金鱼体色的形成是基因表达的过程，包括转录和翻译两个阶段，包含“DNA(基因)→mRNA→蛋白质”的传递过程，B正确；金鱼体色的遗传说明基因通过控制酶的合成来控制代谢过程进而控制生物体的性状，C正确；F1半透明金鱼的基因型是Tt，其雌雄个体随机交配，F2中普通金鱼∶半透明金鱼∶透明金鱼=1∶2∶1，D正确。 题点2　细胞分化与基因表达的调控 3.(2025·哈尔滨期末)下列关于细胞分化的叙述，不正确的是 (　 ) A.细胞分化的本质是基因选择性表达 B.基因选择性表达与基因表达的调控有关 C.生物多种性状的形成，是以细胞分化为基础的 D.已分化细胞的遗传物质和mRNA 都没有变化 解析：选D　细胞分化的本质是基因选择性表达，其遗传物质并未改变，A正确；基因的选择性表达与基因表达的调控有关，一般是在转录水平实现，B正确；细胞分化使细胞种类增多，生物多种性状的形成，是以细胞分化为基础的，C正确；已分化细胞的遗传物质没有变化，但mRNA有所不同，D错误。 4.(2025·岳阳模拟)人的血红蛋白由4条肽链组成，控制人的血红蛋白的基因分别位于11号、16号染色体上，人的不同发育时期血红蛋白分子的组成不同。下图表示人的不同时期表达的血红蛋白基因及血红蛋白组成，下列分析不正确的是 (　 ) A.血红蛋白基因属于奢侈基因，在人的配子中均不表达 B.图中的多种血红蛋白基因之间均为非等位基因，其表达有时间顺序 C.基因与性状之间并不都是一一对应的关系，血红蛋白受多个基因控制 D.胎儿的红细胞中存在图中血红蛋白基因，但成年人的红细胞中不存在 解析：选D　血红蛋白基因只在红细胞中表达，属于奢侈基因，在人的配子中均不表达，A正确。图中的多种血红蛋白基因是位于同一染色体的不同位置或者非同源染色体上的非等位基因，人的不同发育时期表达的血红蛋白基因不同，B正确。从图示可以看出，基因与性状之间并不都是一一对应的线性关系，血红蛋白受多个基因控制，C正确。人的成熟红细胞中没有细胞核，故没有图中所示的任何基因；但未成熟的红细胞中含有细胞核，有血红蛋白基因，D错误。 　　[微点拨] 与“根本原因”有关的两种物质 　　从物质层面看，不同生物之间存在差异的根本原因是DNA(基因)不同；同一生物不同体细胞存在差异的根本原因是mRNA不同。 核心点(二)　表观遗传 [系统知能] 1.表观遗传的分子机制 (1)DNA的甲基化。基因中的碱基序列没有变化，但部分碱基发生了甲基化修饰，抑制了基因的表达，进而影响表型。 (2)构成染色体的组蛋白的乙酰化修饰。真核生物细胞核中的DNA与一些蛋白质结合在一起，带负电荷的DNA“缠绕”在带正电荷的蛋白质(如组蛋白)上，使原来细长的DNA分子盘绕成紧密的结构。组蛋白的正电荷一旦减少，其与DNA的结合就会减弱，这部分的DNA就会“松开”，激活相关基因的转录。 2.表观遗传的特点 普遍性 普遍存在于生物体的生长、发育和衰老的整个生命活动过程中 不变性 基因的碱基序列保持不变 可遗传性 基因表达和表型可以遗传给后代 可逆性 DNA的甲基化修饰可以发生可逆性变化，即发生甲基化修饰的DNA可以去甲基化 　　[典例]　(2024·贵州高考)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 [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，A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，B正确；细胞Ⅱ经氮胞苷处理后，再培养可合成催乳素，这一特性可以遗传，所以处理后细胞Ⅱ的子代细胞能合成催乳素，C正确；题干中细胞Ⅰ和细胞Ⅱ两种类型就是按催乳素合成基因是否甲基化划分的，D错误。 [答案]　D 　　[微点拨] 分析表观遗传现象需要注意的3个问题 (1)表观遗传并不遵循孟德尔遗传规律。 (2)表观遗传可以通过有丝分裂和减数分裂传递被修饰的基因。 (3)表观遗传一般是影响基因的转录过程，进而影响蛋白质的合成。 [题点全练] 　　　　　　　　　　　　　　　　 1.(2024·黑吉辽卷)如图表示DNA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DNA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E的作用是催化DNA复制 B.甲基是DNA半保留复制的原料之一 C.环境可能是引起DNA甲基化差异的重要因素 D.DNA甲基化不改变碱基序列和生物个体表型 解析：选C　据题图可知，酶E的作用是催化DNA分子中胞嘧啶脱氧核苷酸发生甲基化修饰，A错误；DNA半保留复制后形成的子代链并没有携带甲基基团，说明甲基不是DNA半保留复制的原料之一，B错误；由题意可知，50岁同卵双胞胎间基因组DNA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DNA甲基化差异的重要因素，C正确；DNA甲基化使相关脱氧核苷酸带上甲基基团，并没有改变DNA的碱基序列，但DNA甲基化可能影响基因的表达，进而影响生物个体表型，D错误。 2.(2024·北京高考)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，F1表型与　　　　　相同，说明矮秆是隐性性状。突变株基因型记作rr。  (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，R基因编码DNA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R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DNA甲基化水平，预期实验结果为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (3)已知Q基因在玉米胚乳中特异表达，为进一步探究R基因编码的DNA去甲基化酶对Q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Q基因的表达情况，结果如表1。 表1 组别 杂交组合 Q基因表达情况 1 RRQQ(♀)×RRqq(♂) 表达 2 RRqq(♀)×RRQQ(♂) 不表达 3 rrQQ(♀)×RRqq(♂) 不表达 4 RRqq(♀)×rrQQ(♂) 不表达 综合已有研究和表1结果，阐述R基因对胚乳中Q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R或Q。将甲与野生型杂交，F1表型正常，F1配子的功能及受精卵活力均正常。利用F1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。 表2 组别 杂交组合 正常籽粒∶小籽粒 5 F1(♂)×甲(♀) 3∶1 6 F1(♀)×甲(♂) 1∶1 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F1自交，所结籽粒的表型及比例为　　　　　　　　　　　　　　　　，则支持上述假设。  解析：(1)若矮秆是隐性性状，矮秆玉米突变株与野生型杂交，F1表型与野生型相同。(2)野生型R基因正常，能编码DNA去甲基化酶，催化DNA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DNA甲基化水平更低。(3)由组别2、4可知，母本中的R基因编码的DNA去甲基化酶无法为父本提供的Q基因去甲基化，由组别3可知父本中R基因编码的DNA去甲基化酶不能对母本上所结籽粒的胚乳中的Q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R基因编码的DNA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Q基因发挥功能。(4)①籽粒变小的突变株甲与野生型杂交，得到的F1表型正常，说明小籽粒为隐性性状。F1与甲杂交属于测交，F1作父本时，出现正常籽粒∶小籽粒=3∶1，由于F1配子的功能及受精卵活力均正常，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。F1作母本时，与甲杂交，后代正常籽粒∶小籽粒=1∶1，结合题干中“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，子代中来自母本的一对等位基因中显性基因是不发挥功能的。因此提出的假设：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在上述假设的基础上，若F1的基因型用AaBb表示，且假设母本产生的配子中A基因无功能(B基因无功能结果相同)，则F1自交，F1产生的精子中含显性基因且正常发挥功能的配子(AB、Ab、aB)∶不含显性基因的配子(ab)=3∶1，F1产生的卵细胞中含显性基因且正常发挥功能的配子[AB(A基因不发挥功能，但B基因可发挥功能)、aB]∶不含显性基因的配子和含显性基因但不发挥功能的配子(ab、Ab)=1∶1，所以F1自交所结籽粒的表型及比例为正常籽粒∶小籽粒=(1-1/4×1/2)∶(1/4×1/2)=7∶1。 答案：(1)野生型　(2)野生型所结籽粒胚乳中DNA甲基化水平低于突变株　(3)R基因编码的DNA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Q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=7∶1 破译新情境表观遗传 　 　　表观遗传通过调控基因表达进而影响性状。多种类型的肿瘤研究中发现表观遗传调控异常可导致肿瘤发生，如DNA甲基化异常、组蛋白修饰异常和非编码RNA(如miRNA)调控异常等因素，如图。其中组蛋白修饰乙酰化和去乙酰化是染色体结构调节的重要机制之一。组蛋白乙酰化通常使染色体结构松弛，有利于RNA聚合酶识别并结合在启动子部位。 　　[问题串知] (1)DNA甲基化、组蛋白乙酰化修饰等都不会改变基因的碱基序列，但会引起表型的改变，这种现象称为表观遗传。 (2)当组蛋白去乙酰化酶的活性过高(填“过低”或“过高”)时，染色质处于紧密状态，从而抑制相关基因的表达。 (3)在研究肿瘤发生机制时发现，基因的启动子区域高度甲基化则可能导致抑癌基因的表达被抑制，或原癌基因和抑癌基因中发生多次基因突变，都可引起肿瘤的发生。 (4)由资料分析，基因选择性表达的原因可能与哪些过程有关? 提示：与DNA甲基化和去甲基化、组蛋白修饰乙酰化去乙酰化等过程有关。 (5)图中miRNA抑制翻译过程的机制是什么? 提示：通过碱基互补配对的方式与靶向mRNA的序列结合，从而抑制翻译的过程。 (6)研究DNA甲基化转移酶抑制剂，促进有关基因的表达，是癌症治疗药物开发的主要思路，生物药阿扎胞苷属于胞嘧啶类似物，可替代DNA复制过程中的胞嘧啶脱氧核苷酸，推测该药物可以治疗肿瘤的原因。 提示：降低DNA接受甲基的能力，抑制DNA甲基化转移酶活性。 [课时跟踪检测] 一、选择题 1.(2025·南昌模拟)细胞色素b和细胞色素c都是存在于人体线粒体内膜上的蛋白质，对细胞的电子传递和能量转移起重要作用。这两种蛋白质在结构上存在差异的根本原因是 (　 ) A.编码的基因不同 B.参与转运的tRNA不同 C.翻译的场所不同 D.参与加工的细胞器不同 解析：选A　细胞色素b和细胞色素c是两种蛋白质，蛋白质在结构上存在差异的根本原因是编码的基因不同，A正确；由于蛋白质中的氨基酸种类可能有差异，参与转运的tRNA可能有不同，但不是根本原因，B错误；翻译的场所均在核糖体，C错误；参与加工的细胞器均为内质网和高尔基体，D错误。 2.科学家向小鼠的体细胞转入一种基因，使之诱变为iPS细胞，iPS细胞能增殖分化为肝细胞等细胞。该肝细胞与iPS细胞相比，说法正确的是 (　 ) A.DNA分子中的碱基排列顺序不同 B.基因指导蛋白质合成的过程不同 C.细胞内mRNA的种类和数量不完全相同 D.细胞内蛋白质的种类不同 解析：选C　由题干信息可知，肝细胞是iPS细胞增殖分化而来的，细胞分化过程中遗传物质不发生改变，即两种细胞内DNA分子中的碱基排列顺序相同，A错误；肝细胞与iPS细胞相比，基因指导蛋白质合成的过程相同，即DNA→RNA→蛋白质，B错误；细胞分化的实质是基因的选择性表达，肝细胞是iPS细胞增殖分化而来的，则两细胞内mRNA的种类和数量不完全相同，蛋白质的种类也不完全相同，C正确，D错误。 3.(2025·武汉模拟)野生型圆粒豌豆中具有功能正常的淀粉分支酶基因R，控制合成较多的淀粉。基因R的长度约为3.3 kb(1kb等于1 000个碱基对)，皱粒豌豆中的基因r长度约为4.1 kb。基因R、r在细胞中均全长转录。皱粒豌豆的淀粉分支酶缺失了最后的61个氨基酸，导致其活性大大降低。下列分析正确的是 (　 ) A.基因R突变成基因r发生了碱基的替换 B.基因r转录出的mRNA序列比基因R的长 C.基因r转录出的mRNA序列中缺失了终止密码子 D.基因r表达的淀粉分支酶不能催化淀粉合成 解析：选B　基因R的长度约为3.3 kb，基因r的长度约为4.1kb，说明基因R突变成基因r发生了碱基的增添，A错误；基因R、r均能全长转录，故基因r转录出的mRNA序列比基因R的长，B正确；皱粒豌豆的淀粉分支酶缺失了最后的61个氨基酸，说明基因r转录出的mRNA序列中提前出现了终止密码子，C错误；基因r表达的淀粉分支酶活性大大降低，但仍能催化淀粉合成，D错误。 4.精神分裂症(SZ)由遗传和环境因素综合作用所致。研究发现SZ患者的甲基化位点显著增多，与正常个体在组蛋白(磷酸化)修饰上也存在明显差异。下列叙述错误的是 (　 ) A.SZ患者可能存在过度的DNA甲基化现象 B.DNA甲基化属于表观遗传，而组蛋白磷酸化修饰不属于 C.SZ受遗传和环境综合作用，可能是一种多基因遗传病 D.组蛋白修饰可通过影响染色质状态等从而影响基因表达 解析：选B　由题意可知，SZ患者的甲基化位点显著增多，与正常个体在组蛋白(磷酸化)修饰上也存在明显差异，因此SZ患者可能存在过度的DNA甲基化现象，A正确；DNA 甲基化及组蛋白磷酸化修饰都属于表观遗传，B错误；精神分裂症(SZ)由遗传和环境因素综合作用所致，可能是一种多基因遗传病，因为多基因遗传病容易受环境因素的影响，C正确；组蛋白修饰能改变染色质状态及其开放程度，进而调控基因的表达，D正确。 5.(2024·天津高考)环境因素可通过下图所示途径影响生物性状。有关叙述错误的是 (　 ) A.①可引起DNA的碱基序列改变 B.②可调节③水平的高低 C.②引起的变异不能为生物进化提供原材料 D.④可引起蛋白质结构或功能的改变 解析：选C　物理、化学等环境因素可诱发DNA发生碱基的增添、缺失或替换，导致DNA碱基序列发生改变，A正确。DNA的甲基化修饰可影响相关基因的转录水平，进而影响基因的表达程度，B正确。DNA的甲基化修饰引起的变异属于可遗传变异，可遗传变异能为进化提供原材料，C错误。环境因素可改变蛋白质的结构或功能，D正确。 6.(2025·龙岩期末)兔的毛色由毛囊细胞产生的黑色素决定，黑色素分为真黑素和褐黑素两类，含真黑素的毛色为黑色，含褐黑素的毛色为褐色，不含黑色素的毛色为白色。细胞中色素合成过程如图所示，三对基因独立遗传。下列叙述正确的是 (　 ) A.图中三种基因通过控制蛋白质的结构直接控制兔的毛色 B.纯合白色兔的基因型为ttaabb C.基因型为ttaabb、TtaaBb的兔子杂交，白色兔占3/4 D.图中信息表明基因与性状是一一对应的关系 解析：选C　三种基因都是通过控制酶的合成控制代谢过程，进而控制生物体性状，A错误；纯合白色兔的基因型为ttaabb、ttAAbb、ttaaBB、TTaabb，B错误；基因型为ttaabb、TtaaBb的兔子杂交，白色兔(tt____、T_aabb)所占比例是1/2+1/2×1×1/2=3/4，C正确；图中信息表明兔的毛色由多对基因控制，说明基因与性状不是一一对应的关系，D错误。 7.(2024·海南高考)某种鸟的卵黄蛋白原基因的启动子部分区域存在甲基化修饰。成熟雌鸟产生的雌激素可将此甲基化去除，雄鸟因缺乏雌激素仍保持高度甲基化。下列有关叙述正确的是 (　 ) A.卵黄蛋白原基因在成熟雌鸟中可以表达，在雄鸟中表达受到抑制 B.卵黄蛋白原基因转录出的mRNA中，含有甲基化区域序列的互补序列 C.该种雌鸟和雄鸟交配产生的雌雄后代发育成熟后，体内均无卵黄蛋白原 D.卵黄蛋白原基因的乙酰化和甲基化均可产生表观遗传现象 解析：选A　由题意可知，成熟雌鸟产生的雌激素可去除卵黄蛋白原基因的启动子的甲基化修饰，故卵黄蛋白原基因在成熟雌鸟中可以表达；雄鸟因缺乏雌激素卵黄蛋白原基因的启动子仍保持高度甲基化，故卵黄蛋白原基因在雄鸟中表达受到抑制，A正确。该鸟卵黄蛋白原基因的启动子部分区域存在甲基化修饰，启动子是RNA聚合酶识别与结合的位点，用于驱动基因的转录，本身不被转录，故在成熟雌鸟体内，卵黄蛋白原基因转录出的mRNA中，不含甲基化区域序列的互补序列；而在成熟雄鸟体内，甲基化的卵黄蛋白原基因无法转录，不能形成mRNA，B错误。该种雌鸟和雄鸟交配产生的雌雄后代发育成熟后，卵黄蛋白原基因在成熟雌性后代中可以表达，成熟雌性后代中有卵黄蛋白原，C错误。DNA的甲基化、组蛋白的甲基化和组蛋白的乙酰化修饰均可产生表观遗传现象，D错误。 8.表观遗传现象普遍存在于生物体生长、发育和衰老的整个生命活动过程中。下列相关说法不正确的是 (　 ) A.部分碱基的甲基化修饰抑制了基因表达，使生物性状发生改变 B.基因发生甲基化修饰属于基因表达的调控，与环境因素无关 C.表观遗传现象是可遗传的，但不能用孟德尔遗传规律进行解释 D.生物体的性状不完全是由基因决定的，环境也对其有重要影响 解析：选B　部分碱基的甲基化修饰会抑制基因表达，进而对表型产生影响，A正确；环境因素可能通过影响基因的甲基化水平进而影响基因表达，B错误；表观遗传是可遗传的，但是生物体基因的碱基序列保持不变，所以不能用孟德尔遗传规律进行解释，C正确；生物体的表型不仅与基因有关，也与环境有关，D正确。 9.(2025·石家庄模拟)研究人员通过RNA沉默技术，特异性降低苹果细胞内多酚氧化酶基因的表达水平，使苹果被切开后即使长时间暴露在空气中也不会被氧化褐变。如图是此过程原理示意图，下列有关叙述错误的是 (　 ) A.细胞内多酚氧化酶基因的表达包括图示中的①②过程 B.“RNA沉默”的含义是mRNA不能翻译产生多酚氧化酶 C.苹果褐变过程体现了基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状 D.目的基因与多酚氧化酶基因转录出的mRNA序列互补，且需同时在同一细胞内表达 解析：选C　细胞内多酚氧化酶基因的表达包括转录(①过程)和翻译(②过程)，A正确；据图可知，目的基因转录形成的mRNA可以和多酚氧化酶基因转录形成的mRNA互补配对，形成RNA双链，使多酚氧化酶基因形成的mRNA不能与核糖体结合，从而阻止了翻译过程，B正确；苹果的褐变需要多酚氧化酶的参与，体现了基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，间接控制生物体的性状，C错误；要使目的基因转录形成的mRNA和多酚氧化酶基因转录形成的mRNA互补配对，应使目的基因转录形成的mRNA与多酚氧化酶基因转录形成的mRNA互补，且要同时在同一细胞内表达，D正确。 二、非选择题 10.(9分)研究发现ALAE、BACE1⁃AS等非编码RNA，虽不编码蛋白质但对细胞的生命活动调节有重要作用。神经元细胞中存在某种K蛋白，能与GAP43 mRNA结合形成复合体，从而抑制GAP43蛋白的合成，ALAE可通过调控GAP43蛋白的合成来调控神经元轴突的延伸，调控机理如图。 (1)神经元细胞内ALAE合成时，以　　　　　　为模板，以　　　　　　为原料，需要　　　　　　酶参与。(3分)  (2)据图分析，ALAE调控神经元轴突延伸的机理是　　　　　　　　　。(2分)  (3)除上述功能外，RNA的功能还有　　　　　　　　　　　　　　　(答两点)。(2分)  (4)阿尔茨海默病患者体内一种BACE1⁃AS水平高于正常人。BACE1⁃AS可以与BACE1基因的mRNA结合，使后者不易被降解，导致细胞中BACE1蛋白质含量增加，最终影响神经系统的功能，请根据以上信息，从基因表达角度提供一条治疗阿尔茨海默病的思路：　　　　　　　　　　　　　　　。(2分)  解析：(1)ALAE属于RNA，RNA的形成过程属于转录，因此神经元细胞内ALAE合成时，以DNA(ALAE基因)的一条链为模板，以核糖核苷酸为原料，需要RNA聚合酶的参与。(2)据题干可知，神经元细胞中存在某种K蛋白，能与GAP43 mRNA结合形成复合体，从而抑制GAP43蛋白的合成，据图可知，ALAE可与K蛋白结合，使K蛋白与GAP43 mRNA分离，促进翻译合成GAP43，从而促进轴突延伸。(3)图示中RNA是作为翻译的模板和对细胞生命活动起调节作用，此外，翻译时tRNA作为运载氨基酸的工具；rRNA是核糖体的组成成分；RNA可作为酶催化化学反应；RNA可作为RNA病毒的遗传物质携带遗传信息。(4)据题干可知，BACE1⁃AS属于RNA，是DNA转录产生的，阿尔茨海默病患者体内一种BACE1⁃AS水平高于正常人，因此抑制BACE1⁃AS相关DNA片段转录可作为治疗阿尔茨海默病的一条思路；BACE1⁃AS可以与BACE1基因的mRNA结合，使后者不易被降解，导致细胞中BACE1蛋白质含量增加，最终影响神经系统的功能，因此降低BACE1⁃AS与BACE1基因的mRNA结合概率或促进BACE1基因的mRNA的降解或抑制BACE1基因的转录或抑制BACE1基因的mRNA的翻译，使BACE1蛋白质含量减少，都可作为治疗阿尔茨海默病的思路。 答案：(1)DNA(ALAE基因)的一条链　核糖核苷酸　RNA聚合　(2)ALAE可与K蛋白结合，使K蛋白与GAP43 mRNA分离，促进翻译合成GAP43，从而促进轴突延伸　(3)运输氨基酸；核糖体的组成成分；作为酶催化化学反应；作为RNA病毒的遗传物质携带遗传信息(答两点)　(4)抑制BACE1⁃AS相关DNA片段转录；降低BACE1⁃AS与BACE1基因的mRNA结合概率；促进BACE1基因的mRNA的降解；抑制BACE1基因的转录；抑制BACE1基因的mRNA的翻译，使BACE1蛋白质含量减少(答出一条即可) 11.(10分)(2025·武汉模拟)果实颜色是番茄重要的品质性状之一。我国科研工作者在515份番茄资源中发现了7份果实呈现条斑状的变异材料，培育得到7份能稳定遗传的条斑状株系。 (1)番茄果实颜色受TAGL1基因的调控。以其中一份条斑状株系gs为材料，获得TAGL1超表达株系和TAGL1敲除株系，并检测三者的叶绿素含量。发现　　　，表明TAGL1的表达抑制叶绿素合成。(2分) (2)gs株系同一果实表面有绿条斑(GS)和浅绿条斑(LGS)，经检测，在浅绿条斑中TAGL1表达量高于绿条斑，推测浅绿条斑和绿条斑中TAGL1的碱基序列　　　　(填“相同”或“不同”)。进一步探究TAGL1对条斑性状的调控，发现其分子机制和相关蛋白的表达量如图：  结合图1、图2和(1)，阐述TAGL1对绿条斑性状的调控路径：TAGL1转录形成siRNA和scaffold RNA　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　， 表现为绿条斑。(3分) (3)为进一步探究7份条斑状株系是否都有类似上述调控路径，先将野生型番茄分别与7份条斑状株系杂交，F1均表现为野生型，推断条斑状性状是　　　　(填“显性”或“隐性”)性状。若以7份条斑状株系为实验材料，仅通过一代杂交实验确认它们是否为同一基因突变的结果，写出实验设计思路及预期结果。  实验设计思路：　　　　　　　　　　　　　　　。 预期结果：　　　　　　　　　　　　　　　。(5分)  解析：(1)番茄果实颜色受TAGL1基因的调控，若TAGL1的表达抑制叶绿素合成，则TAGL1超表达株系叶绿素含量最少，TAGL1敲除株系叶绿素含量最多，条斑状株系gs中叶绿素含量介于两者之间，即叶绿素含量：TAGL1敲除株系>gs>TAGL1超表达株系。(2)由图1可知，GS和LGS基因中启动子的甲基化程度不同，导致在浅绿条斑中TAGL1表达量高于绿条斑，但浅绿条斑和绿条斑中TAGL1的碱基序列相同。结合图1、图2和(1)可知，TAGL1对绿条斑性状的调控路径为TAGL1转录形成siRNA和scaffold RNA，通过RdDM途径抑制(四种)去甲基化酶的表达，使TAGL1启动子的甲基化程度增加，从而抑制TAGL1的表达，对叶绿素合成的抑制作用减弱。(3)野生型番茄分别与7份条斑状株系杂交，F1均表现为野生型，说明野生型为显性性状，条斑状为隐性性状。若想通过一代杂交实验确认7份条斑状株系是否为同一基因突变的结果，可将7份条斑状株系分别两两杂交，观察F1果实表型。若F1果实表现为野生型，则杂交亲本不是同一基因突变的结果；若F1果实表现为条斑状，则杂交亲本是同一基因突变的结果。 答案：(1)叶绿素含量：TAGL1敲除株系>gs>TAGL1超表达株系　(2)相同　通过RdDM途径抑制(四种)去甲基化酶的表达，使TAGL1启动子的甲基化程度增加，从而抑制TAGL1的表达，对叶绿素合成的抑制作用减弱　(3)隐性　将7份条斑状株系分别两两杂交，观察F1果实表型　若F1果实表现为野生型，则杂交亲本不是同一基因突变的结果；若F1果实表现为条斑状，则杂交亲本是同一基因突变的结果 25 / 76 学科网（北京）股份有限公司 $$