第六单元 基因的本质和表达（教师用书）-【新高考方案】2025版高考生物Ⅰ一轮总复习

第六单元|基因的本质和表达 第1讲　DNA是主要的遗传物质 【学习目标】　1.掌握肺炎链球菌的转化实验和噬菌体侵染细菌的实验的原理和过程；　2.概述绝大多数生物的基因是DNA分子的功能片段，有些病毒的基因在RNA分子上；　 3.明确DNA是生物界主要的遗传物质；　 4.掌握探究生物遗传物质的常用方法。 　 主题研习(一)　肺炎链球菌的转化实验(深化·提能型) 　　　　　　　　　 1．肺炎链球菌的类型(连线) 2．格里菲思的体内转化实验 (1)过程与现象 (2)结果分析 实验①②对比说明R型活细菌致病性，S型活细菌致病性；实验②③对比说明被加热致死的S型细菌致病性。(填“有”或“无”) 实验②③④对比说明R型活细菌可转化为S型活细菌。 (3)结论 加热致死的S型细菌，含有某种促使R型活细菌转化为S型活细菌的活性物质——转化因子。 3．艾弗里的体外转化实验 (1)实验①是对照组，②③④⑤是实验组。 (2)实验①②③④说明蛋白质、RNA、脂质没有转化作用。 (3)实验①⑤说明DNA有转化作用。 (4)结论：DNA是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。 |情|境|探|究| 某同学根据肺炎链球菌转化实验过程，设计如下四组实验： ①S型细菌的DNA＋DNA酶→加入有R型活细菌的培养基→注射入小鼠； ②R型细菌的DNA＋DNA酶→加入有S型活细菌的培养基→注射入小鼠； ③R型细菌＋DNA酶→高温加热后冷却→加入S型细菌的DNA→注射入小鼠； ④S型细菌＋DNA酶→高温加热后冷却→加入R型细菌的DNA→注射入小鼠。 (1)判断各组实验中小鼠的存活情况：小鼠存活的是________，小鼠死亡的是____。(均填序号) (2)请解释各组小鼠存活或死亡的原因。 (3)肺炎链球菌转化实验是指S型细菌的DNA片段整合到R型细菌的DNA中，使受体细胞获得了新的遗传信息，转化的实质是__________而非__________。 答案：(1)①③④　② (2)DNA酶能将DNA水解，①组处理不能使R型细菌转化为S型细菌，且R型细菌无致病性，小鼠存活；②S型细菌有致病性，可使小鼠患肺炎而死亡；高温能使R型细菌死亡，使酶失去活性，高温后加入S型细菌的DNA，不能实现转化，③中小鼠存活；高温能使S型细菌死亡，故④中小鼠存活。　(3)基因重组　基因突变 |认|知|生|成| 1．肺炎链球菌体内和体外转化实验的区别 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) 项目 体内转化实验 体外转化实验 实验构思 将不同类型及组合的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 利用不同的酶，每一组实验特异性地去除一种物质，从而观察这种物质对转化的影响 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 2.肺炎链球菌体内和体外转化实验的联系 (1)体内转化实验是体外转化实验的基础，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。 (2)所用的材料相同：都巧妙选用R型和S型两种肺炎链球菌。 (3)实验设计都遵循对照原则和单一变量原则 题点(一)　肺炎链球菌转化实验的过程和结果分析 1．(2022·浙江1月选考)S型肺炎链球菌的某种“转化因子”可使R型菌转化为S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 解析：选D　酶处理时需要保证相应底物完全水解，A错误；需使R型菌与甲或乙充分接触，因此甲或乙的加入量应适宜，需要保证单一变量原则，所以甲、乙加的量要一致，B错误；液体培养基用于扩大培养，使营养物质和细菌充分接触，加快物质交换的速度，更有利于细菌转化，C错误；S型菌有荚膜菌落光滑，R型菌无荚膜菌落粗糙，通过观察菌落或鉴定细胞形态可以确定R型菌是否转化出S型菌，D正确。 2．(2024·重庆模拟)下图是肺炎链球菌的体内和体外转化实验中 R 型细菌和 S型细菌的数量变化曲线。下列有关说法错误的是(　 ) A．体内转化实验中，小鼠体内的S型活细菌含有R 型细菌的遗传物质 B．高温不能改变 DNA的结构，所以加热致死的S型细菌能将R型细菌转变成S型细菌 C．①可表示体内转化实验中R型细菌(曲线乙)和S型细菌(曲线甲)的数量变化曲线 D．②可表示体外转化实验中R型细菌(曲线甲)和S型细菌(曲线乙)的数量变化曲线 解析：选B　体内转化实验中，加热致死的S型细菌的DNA能将R型细菌转化为S型细菌，小鼠体内的S型活细菌含有R型细菌的遗传物质，A正确；高温能使DNA变性，能改变其结构，但温度降低到合适的温度时，DNA能复性，因此，加热致死的S型细菌能将R型细菌转变成S型细菌，B错误；①中曲线乙先下降而后上升，表现为小鼠对细菌的抵抗过程，因此为体内转化实验，其中R型细菌为曲线乙，S型细菌为曲线甲，C正确；②中显示两种细菌的数量变化均上升，表示体外转化实验，其中R型细菌为曲线甲，S型细菌为曲线乙，因为S型细菌是由R型细菌转化而来的，D正确。 题点(二)　肺炎链球菌转化实验的拓展应用分析 3．(2024·东莞模拟)生物将遗传物质传递给其他细胞而非其子代的过程称为基因水平转移，例如农杆菌可通过感染植物细胞实现其基因向植物基因组的转化。肺炎链球菌有S型和R型两种类型。野生型的S型细菌可以在基本培养基上生长，S型细菌发生基因突变产生的氨基酸依赖型菌株A、B需要在基本培养基上分别补充不同氨基酸才能生长。科学工作者将菌株A和菌株B混合后，涂布于基本培养基上，结果如图。下列叙述正确的是(　 ) A．有多糖荚膜的R型细菌可抵御吞噬细胞的吞噬而表现出毒性 B．S型细菌和R型细菌的结构不同是基因选择性表达的结果 C．野生型的S型细菌突变为A、B菌株说明基因突变是不定向的 D．菌株A和菌株B混合后可能因基因水平转移而发生了基因重组 解析：选D　有多糖荚膜可抵御吞噬细胞的吞噬而表现出毒性的是S型细菌，A错误；S型细菌和R型细菌的结构不同是基因不同的结果，B错误；基因突变具有不定向性，表现为一个基因通过突变可能产生多种等位基因，图示是细菌的突变，不含等位基因，故实验结果不能说明基因突变是不定向的，C错误；菌株A和菌株B含有不同的突变基因，两者混合后，可能发生了基因水平转移，弥补了菌株A或菌株B的不足，D正确。 主题研习(二)　噬菌体侵染细菌实验与烟草花叶病毒感染实验(深化·提能型) 　　　　　　　　　　　　　　 (一)噬菌体侵染细菌的实验 1．T2噬菌体的结构及生活方式 2．T2噬菌体的复制式增殖 3．噬菌体侵染细菌的实验过程和结果 (1)标记噬菌体 T2噬菌体属于病毒，专门寄生在大肠杆菌体内，不能直接用培养基培养。若要标记T2噬菌体，需先标记大肠杆菌。 (2)噬菌体侵染细菌 (3)实验结果分析 ①噬菌体侵染细菌时，其DNA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DNA遗传的。 (二)烟草花叶病毒感染实验及生物的遗传物质 1．烟草花叶病毒感染烟草的实验 2．生物体内的核酸种类及遗传物质 1．实验中“三次”涉及大肠杆菌 2．实验的两个关键环节——“保温”与“搅拌” (1)用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌(理论情况下) (2)用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌(理论情况下) [例1]　(2024·济南模拟)为研究搅拌时间对实验结果的影响，科研人员用35S和32P分别标记的T2噬菌体与未标记的大肠杆菌混合保温，一段时间后搅拌并离心，得到上清液和沉淀物并检测放射性，实验结果如表所示。下列叙述正确的是(　 ) 搅拌时间/min 1 2 3 4 5 上清液35S百分比/% 50 70 75 80 80 上清液32P百分比/% 21 25 28 30 30 被侵染细菌成活率/% 100 100 100 100 100 A.通过搅拌可使吸附在细菌上的噬菌体与细菌完全分离 B．进行噬菌体侵染细菌实验时，搅拌时间不能短于4 min C．搅拌5 min时，上清液含32P的原因是大肠杆菌裂解释放噬菌体 D．32P标记的T2噬菌体侵染大肠杆菌后产生的子代噬菌体都含32P [解析]　上清液35S百分比都没有达到100%，说明通过搅拌不可能使吸附在细菌上的噬菌体与细菌完全分离，A错误；进行噬菌体侵染细菌实验时，搅拌时间达到4 min后，上清液35S百分比才会稳定不再增大，说明搅拌时间不能短于4 min，B正确；被侵染细菌成活率100%，说明被侵染的细菌没有裂解释放子代噬菌体，搅拌5 min时，上清液含32P的原因是有部分含有32P标记的噬菌体没有侵入细菌，搅拌后这部分噬菌体与细菌分离进入上清液中，C错误；由于DNA具有半保留复制的特点，母链含32P，新合成的子链不含，所以32P标记的T2噬菌体侵染大肠杆菌后产生的子代噬菌体中只有少数含32P，D错误。 [答案]　B (二)噬菌体侵染细菌实验中亲子代放射性标记分析 [例2]　(2022·海南高考)某团队从如表①～④实验组中选择两组，模拟T2噬菌体侵染大肠杆菌实验，验证DNA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 实验组　　　　 T2噬菌体 大肠杆菌 ① 未标记 15N标记 ② 32P标记 35S标记 ③ 3H标记 未标记 ④ 35S标记 未标记 A．①和④ B．②和③ C．②和④ D．④和③ [解析]　T2噬菌体侵染大肠杆菌时仅将DNA注入大肠杆菌，蛋白质外壳仍留在细胞外，沉淀物为含有T2噬菌体DNA的大肠杆菌。32P标记DNA、35S标记新合成的子代T2噬菌体的外壳，故②组的放射性物质主要分布在沉淀物中；3H既可标记DNA又可标记蛋白质外壳，所以③组的上清液和沉淀物中均有放射性物质；35S标记噬菌体外壳，因此④组的放射性物质主要分布在上清液中；15N为稳定同位素，①组中检测不到放射性。故第一、二组实验分别是②和④，C正确。 [答案]　C |认|知|生|成|　“二看法”判断子代噬菌体标记情况 [例3]　某科研小组在某动物体内发现了一种新型病毒，为了确定该病毒的分类，小组成员甲、乙、丙、丁进行了如下讨论，正确的是(　 ) A．甲的方法是检测病毒增殖时产生酶的种类，若有DNA聚合酶，则为DNA病毒 B．乙的方法是检测病毒核酸中嘌呤碱基和嘧啶碱基的数量，若嘌呤数≠嘧啶数，则一定为RNA病毒 C．丙的方法是用含放射性尿苷的宿主细胞培养，若子代病毒有放射性，则为RNA病毒 D．丁的方法是分析该病毒的变异频率，若病毒的变异频率较低，则该病毒为DNA病毒 [解析]　对于逆转录病毒，在其增殖的过程中，先进行逆转录，形成DNA，再进行DNA复制、转录和翻译过程，因此，若增殖过程中产生了DNA聚合酶，只能说明该病毒在增殖过程中进行了DNA复制过程，并不能判定其遗传物质为DNA，A错误；病毒的遗传物质是DNA或RNA，而DNA通常为双链，RNA通常为单链，但在少数病毒体内也发现了单链DNA和双链RNA，根据嘌呤数≠嘧啶数不能判定该病毒的遗传物质为RNA，B错误；尿苷中的尿嘧啶是RNA特有的，若子代病毒具有放射性，说明该病毒一定为RNA病毒，C正确；双链DNA或RNA的变异频率均低于单链DNA或RNA的变异频率，因此，变异频率只能作为判定核酸是双链或单链的证据之一，不足以确定核酸的类型，D错误。 [答案]　C |认|知|生|成|　探究“遗传物质”种类的3种方法 题点(一)　噬菌体侵染细菌实验分析 1．(2024·绵阳一模)如图表示赫尔希和蔡斯进行噬菌体侵染细菌实验的部分过程。下列有关该实验的叙述，正确的是(　 ) A．若第一步是用35S标记噬菌体，则一般情况下，②处的放射性很高 B．若第一步是用32P标记噬菌体，则一般情况下，③处的放射性很低 C．①是搅拌离心，目的是使DNA和蛋白质分开，分别观察它们的遗传效应 D．无论标记的是35S还是32P，若混合培养后保温时间过长，则③处的放射性均会增强 解析：选A　若第一步是用35S标记噬菌体，而35S标记的是噬菌体的蛋白质外壳，噬菌体侵染细菌时，蛋白质外壳没有进入细菌，经过搅拌离心后分布在上清液中，因此一般情况下，②处(上清液)的放射性很高，而③处(沉淀物)的放射性很低，即使混合培养后保温时间过长，③处的放射性变化也不大；若第一步是用32P标记噬菌体，而32P标记的是噬菌体的DNA，噬菌体侵染细菌时DNA进入细菌并随着细菌离心到沉淀物中，因此一般情况下，③处(沉淀物)的放射性很高，若混合培养后保温时间过长，子代噬菌体被释放，离心后③处放射性会降低，A正确，B、D错误。①是搅拌离心，搅拌的目的是使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离；离心的目的是让上清液中析出质量较轻的噬菌体颗粒，沉淀物中留下被侵染的细菌，C错误。 2．(2024·张掖模拟)在噬菌体侵染大肠杆菌的实验中，若分别用3H和35S标记噬菌体，再用含不同标记的噬菌体分别侵染普通的大肠杆菌，培育若干代后，子代噬菌体中(　 ) A．大部分能检测到35S B．大部分检测不到3H C．均能检测到3H和35S D．大部分能检测到3H 解析：选B　若用3H标记噬菌体，因为蛋白质和DNA中都含有H,3H会随DNA进入细菌且进入子代，DNA分子复制的方式是半保留复制，复制后只有含亲代DNA链的DNA分子有放射性，即少部分能检测到3H；用35S标记噬菌体，只能标记其蛋白质外壳，蛋白质外壳不进入细菌也不能遗传到子代噬菌体，子代噬菌体检测不到35S，故只有B项符合题意。 题点(二)　噬菌体侵染细菌实验的拓展应用 3．PhaB法是一种间接检测标本中结核分枝杆菌(MTB)的方法，其基本原理如图所示。某种噬菌体能感染和裂解活的MTB，将DNA注入MTB菌体内，进入宿主菌体内的噬菌体可免受杀病毒剂的灭活，在MTB菌体内进行增殖，最后裂解MTB释放出的子代噬菌体又可感染作为指示细胞的快生长分枝杆菌，在24 h内形成清晰的噬菌斑。下列说法错误的是(　 ) A．PhaB法检测MTB仅能检测样本中的活菌数 B．噬菌斑的数量越多，样本中的活菌数也就越多 C．MTB能为噬菌体的增殖提供能量和原料 D．若杀病毒剂的量不足，则会导致检测结果偏小 解析：选D　由于噬菌体只能在活菌中增殖，因此该实验检测的是样品中的活菌数，A正确；该实验中噬菌斑越多，说明被噬菌体侵染的活菌数越多，B正确；噬菌体营寄生生活，细菌能为噬菌体的增殖提供能量和原料，C正确；若杀病毒剂的量不足，则会导致未侵染过MTB的噬菌体直接侵染作为指示细胞的快生长分枝杆菌，从而使噬菌斑数量增多，导致结果偏大，D错误。 题点(三)　生物的遗传物质及探究方法 4．(2024·重庆模拟)已知烟草花叶病毒(TMV)和车前草病毒(HRV)都能侵染烟草叶片，且两者都由蛋白质和RNA组成，如图是探索HRV的遗传物质是蛋白质还是RNA的操作流程图。据图分析下列说法错误的是(　 ) A．本实验运用了对照原则，无空白对照组 B．实验过程中重组病毒的后代是HRV C．该实验可说明RNA是HRV的遗传物质 D．若运用放射性同位素标记法，不能选择15N标记 解析：选A　a组和b组分别由TMV和HRV直接侵染烟草叶片，属于空白对照组，A错误；由e组实验可知，将TMV的蛋白质外壳和HRV的RNA进行重组，获得重组病毒，其后代是HRV，可说明RNA是HRV的遗传物质，B、C正确；病毒的蛋白质外壳和RNA均含有N，故无法用15N将蛋白质外壳和RNA区分开，且15N没有放射性，因此，若运用放射性同位素标记法，不能选择15N标记，D正确。 [反思·收获]　有关生物遗传物质的三点提醒 (1)并不是所有的核酸都能作为遗传物质，如细胞生物中的RNA。 (2)DNA并不是所有生物的遗传物质，如烟草花叶病毒的遗传物质是RNA。 (3)一种生物的遗传物质是唯一的，对某种生物不能说“主要遗传物质”。　　 　　　　　　　　　　　　　　　　 |考|教|衔|接|——教材隐性命题点发掘 (一)教材素材“深加工” 1．(必修2 P44“图3-3”拓展分析)为研究R型细菌转化为S型细菌的转化因子是DNA还是蛋白质，进行了下图所示的转化实验。对本实验作出的分析，正确的是(　 ) A．丙组培养基中没有R型细菌的菌落出现，乙组培养基中有R型细菌的菌落出现 B．如果用RNA酶去除提取物中的RNA，结果没有S型细菌的菌落出现 C．如果提取S型细菌蛋白质并加入DNA酶混合后接种，结果仍有转化活性 D．如果S型细菌的一段DNA插入到R型细菌DNA上，此过程属于基因重组 解析：选D　由于丙组加入DNA酶会将S型细菌细胞提取物中的DNA水解，丙组培养皿中只有R型菌落；由于乙组加入的是蛋白酶，乙组培养皿中有R型及S型菌落，A错误。RNA酶不能水解DNA，所以用RNA酶水解去除提取物中的RNA，结果仍有S型菌落出现，B错误。蛋白质没有转化活性，C错误。本实验如果S型细菌的一段DNA插入到R型细菌的DNA上，此过程属于基因重组，D正确。 2．(必修2 P45“正文”拓展分析)某同学模拟赫尔希和蔡斯进行了T2噬菌体侵染大肠杆菌的部分实验，将a、b噬菌体(它们已被32P或35S中的其中一种标记)分别侵染甲、乙两管中未标记的大肠杆菌，经保温、搅拌和离心后，检测离心管内放射性物质的位置，结果：甲管上清液有放射性，沉淀物无放射性；乙管上清液无放射性，沉淀物有放射性。下列叙述正确的是(　 ) A．检测结果表明噬菌体的DNA和蛋白质均可侵入大肠杆菌内 B．实验结果表明a的蛋白质外壳和b的DNA均具有放射性 C．伴随着噬菌体DNA的复制，乙管内沉淀物的放射性将逐渐增强 D．可以确定甲管的放射性来自32P，乙管的放射性来自35S 解析：选B　检测结果表明只有噬菌体的DNA可侵入大肠杆菌内，蛋白质没有侵入大肠杆菌内，A错误；由于32P标记的是DNA，而35S标记的是蛋白质外壳，实验结果为甲管上清液有放射性，沉淀物无放射性，乙管上清液无放射性，沉淀物有放射性，表明a噬菌体的蛋白质外壳和b噬菌体的DNA均有放射性，B正确；DNA分子的复制方式为半保留复制，由于原料来自细菌，伴随着噬菌体DNA的复制，沉淀物的放射性不会逐渐增强，C错误；甲管的放射性来自35S，乙管的放射性来自32P，D错误。 (二)科学思维“融会通” 3．(必修2 P45“相关信息”思考探究)T2噬菌体侵染细菌实验中，为什么选择32P和35S这两种同位素分别对DNA和蛋白质进行标记？用14C和18O同位素标记可行吗？原因是用32P和35S标记的原因是S仅存在于T2噬菌体的蛋白质中，而P几乎都存在于DNA分子中。不能用14C和18O同位素标记，因为T2噬菌体的蛋白质和DNA中都含有这两种元素，且18O无放射性。 4．(必修2 P46“思考·讨论T1”拓展思考)噬菌体侵染细菌实验中，以细菌或病毒作为遗传物质探索的实验材料的优点是①个体很小，结构简单，细菌是单细胞生物，病毒无细胞结构，只有核酸和蛋白质外壳，容易看出因遗传物质改变导致的结构和功能的变化。②繁殖快，细菌20～30 min就可繁殖一代，病毒短时间内可大量增殖。 5．(必修2 P62“复习与提高”选择题关键点提炼)艾弗里的肺炎链球菌转化实验、赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌实验都证明了DNA是遗传物质，这两个实验在实验设计思路上的共同点是设法分别研究DNA和蛋白质各自的效应。 |应|用|创|新|——新情境问题的建模训练 1．(2024·惠州一模)如图为肺炎链球菌不同品系间的转化，在R型细菌转化为S型细菌的过程中，下列相关叙述正确的是(　 ) A．加热致死的S型细菌DNA氢键被破坏，因而断裂为多个较短的DNA片段 B．由R型细菌转化得到的S型细菌与原S型细菌的遗传物质完全相同 C．S型细菌中的capS进入R型细菌，使R型转化为S型细菌，属于基因重组 D．capS基因控制多糖类荚膜的形成体现了基因可以直接控制生物性状 解析：选C　加热致死的S型细菌DNA断裂为多个片段，是因为磷酸二酯键被破坏，A错误；由R型细菌转化得到的S型细菌是S型细菌的DNA整合到R型细菌的DNA上，所以转化得到的S型细菌与原S型细菌的遗传物质不完全相同，B错误；S型细菌中的capS进入R型细菌，是荚膜基因插入到R型细菌的DNA上，基因结构没被破坏，属于基因重组，C正确；基因可以直接控制生物性状是指基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状，capS基因控制多糖类荚膜的形成不能体现基因可以直接控制生物性状，D错误。 2．科学家发现一种称为朊病毒的病原微生物(PrPS)，其只有蛋白质，没有核酸，能够侵染牛脑组织，并将牛脑组织中的PrPC蛋白转变为PrPS，二者的氨基酸排列顺序完全相同，但后者具有感染性，可以诱导体内更多的PrPC蛋白转变成PrPS。科研小组欲模拟蔡斯与赫尔希的噬菌体侵染细菌实验，采用35S标记的朊病毒侵染牛脑组织。下列说法错误的是(　 ) A．可先用含35S的培养液培养牛脑组织，再用朊病毒侵染牛脑组织，一段时间后可获得35S标记的朊病毒 B．与赫尔希和蔡斯的实验不同的是，模拟实验过程中不需要搅拌 C．离心后获得上清液和沉淀物，放射性主要集中在上清液 D．上述实验说明蛋白质空间结构的改变可以使其功能发生变化 解析：选C　朊病毒能够侵染牛脑组织而不能在培养基中独立生存，所以要获得被35S标记的朊病毒，就先用含35S的培养基培养牛脑组织，再用朊病毒侵染被35S标记的牛脑组织，一段时间后可获得35S标记的朊病毒，A正确；根据蔡斯与赫尔希的噬菌体侵染细菌实验可知，搅拌的目的是使吸附在细菌上的噬菌体蛋白质外壳与细菌分离，而朊病毒(PrPS)只有蛋白质，没有核酸，其能够侵染牛脑组织，并将牛脑组织中的PrPC蛋白转化为PrPS，说明朊病毒全部侵入牛脑组织，模拟实验过程中不需要搅拌，且离心后放射性主要集中在沉淀物，B正确，C错误；由题干可知，PrPC蛋白可转变成PrPS，二者的氨基酸排列顺序完全相同，说明其空间结构发生了变化，导致其具有感染性，因此可以说明蛋白质空间结构的改变可以使其功能发生变化，D正确。 [课时跟踪检测] 一、选择题 1．艾弗里等通过肺炎链球菌的转化实验，证明了DNA可以在同种生物不同的个体之间转移。下列相关叙述正确的是(　 ) A．肺炎链球菌的染色质主要成分是DNA和蛋白质 B．肺炎链球菌提取液经DNA聚合酶处理后会失去转化作用 C．S型细菌的提取液能使加热杀死的R型细菌发生转化作用 D．转化的DNA片段能够控制酶的合成进而控制肺炎链球菌性状 解析：选D　肺炎链球菌属于原核生物，不具有染色质结构，A错误；起转化作用的是DNA，DNA聚合酶无法破坏DNA，肺炎链球菌提取液经DNA酶处理后DNA被水解，会失去转化作用，B错误；加热杀死的S型细菌的提取液能使R型活细菌发生转化作用，C错误；S型细菌含有荚膜，R型细菌无荚膜，说明转化的DNA片段能够通过控制酶的合成进而控制肺炎链球菌荚膜的形成，从而控制肺炎链球菌的性状，D正确。 2．DNA作为遗传物质具备的特点，不能在“肺炎链球菌体外转化实验”和“噬菌体侵染细菌的实验”中体现的是(　 ) A．具有稳定的双螺旋结构 B．具有储存遗传信息的能力 C．能够自我复制并传递给下一代 D．能够指导蛋白质的合成，控制生物体的性状 解析：选A　两个实验只能证明DNA是遗传物质，但不能体现DNA具有稳定的双螺旋结构，A错误；两个实验证明了DNA是遗传物质就意味着证明了DNA具有储存遗传信息的能力，B正确；两个实验证明了DNA是遗传物质就意味着证明了DNA能够自我复制并传递给下一代，C正确；噬菌体侵染大肠杆菌实验能说明“DNA作为遗传物质能够指导蛋白质合成”，因为子代噬菌体合成所需要的模板是亲代DNA，D正确。 3．(2024·广州二模)用含有放射性同位素32P的培养基培养大肠杆菌，再用上述大肠杆菌培养T2噬菌体，一段时间后，下列物质或结构不会出现放射性的是(　 ) A．大肠杆菌的核糖体 B．大肠杆菌的拟核 C．T2噬菌体的遗传物质 D．T2噬菌体的外壳 解析：选D　大肠杆菌的核糖体是由蛋白质和RNA组成，RNA的组成元素是C、H、O、N、P，大肠杆菌的拟核中是大型环状DNA，DNA的组成元素是C、H、O、N、P，T2噬菌体的遗传物质是DNA，T2噬菌体提供自身DNA作为模板，合成核酸和蛋白质的原料及酶等均由大肠杆菌提供，DNA的组成元素是C、H、O、N、P，蛋白质的组成元素是C、H、O、N、S等，因此由题述培养过程，一段时间后大肠杆菌的核糖体、拟核，T2噬菌体的遗传物质均会出现放射性，而T2噬菌体的外壳不会出现，D符合题意。 4．(2024·岳阳模拟)猴痘病毒可通过飞沫和接触等途径传播，感染后常见症状有发热、头痛、皮疹、肌肉痛等。猴痘病毒由DNA和蛋白质构成。研究者分别利用35S或32P标记猴痘病毒，之后侵染未标记的宿主细胞，短时间保温后，搅拌、离心，检查上清液和沉淀物中的放射性，探究猴痘病毒的遗传物质。下列相关叙述正确的是(　 ) A．在分别含有放射性元素35S和32P的细菌培养液中培养以获得猴痘病毒 B．搅拌、离心的目的是让吸附在宿主细胞表面的DNA与蛋白质分离 C．采用32P标记的一组实验，保温培养时间过长时，上清液中放射性增强 D．若用15N标记猴痘病毒，则上清液和沉淀物中都能检测到放射性物质 解析：选C　病毒只能寄生在活细胞内，所以不能用含有放射性元素35S和32P的细菌培养液培养猴痘病毒，A错误；搅拌、离心的目的是让吸附在宿主细胞表面的蛋白质脱离宿主细胞，B错误；采用32P标记的一组实验，保温培养时间过长时，子代病毒从宿主细胞内释放出来，导致上清液中放射性增强，C正确；猴痘病毒的蛋白质外壳和DNA都含有氮元素，但15N没有放射性，则上清液和沉淀物中都含有15N，但都不能检测到放射性物质，D错误。 5．(2024·郯城一模)人类对遗传物质本质的探索经历了漫长的过程，如图表示相关实验。下列相关叙述错误的是(　 ) A．图1中加热杀死的S型细菌的DNA仍具有活性 B．S型细菌的DNA进入到R型细菌后，R型细菌会发生基因重组 C．图2中用35S标记T2噬菌体，上清液中的放射性较高 D．图2中细胞外出现32P是由于保温时间过长，子代噬菌体被释放 解析：选D　DNA在高温下会解旋，温度降低后会自动复螺旋，图1中加热杀死的S型细菌的蛋白质外壳失去活性，但DNA仍具有活性，A正确；S型细菌的DNA进入到R型细菌后，会整合到R型细菌的DNA上，R型细菌会发生基因重组，B正确；图2中用35S标记T2噬菌体的外壳，搅拌离心之后，噬菌体外壳主要存在于上清液中，故上清液放射性较高，C正确；从图中的信息来看，被侵染的细菌存活率约100%，但细胞外32P占20%以上，故细胞外出现32P不是由于保温时间过长，子代噬菌体被释放，D错误。 6．(2024·遵义摸底)如图表示科研人员探究烟草花叶病毒(TMV)遗传物质的实验过程，由此可以判断(　 ) A．水和苯酚的作用是分离病毒的蛋白质和RNA B．蛋白质是使TMV产生稳定遗传变化的物质 C．侵入烟草细胞的RNA进行了逆转录过程 D．TMV的遗传物质的结构中嘧啶数和嘌呤数相同 解析：选A　分析实验过程图可知，将TMV放在水和苯酚中振荡，可使RNA和蛋白质分离开，A正确；据图可知，RNA是使TMV产生稳定遗传变化的物质，B错误；此实验不能判断TMV的RNA侵入烟草细胞后是否进行了逆转录过程，C错误；据题图可知，TMV的遗传物质是单链RNA，因此，TMV的遗传物质的结构中嘧啶数和嘌呤数不一定相同，D错误。 7．(2024·渝中区二模)枯草杆菌S型对噬菌体敏感，枯草杆菌R型对噬菌体不敏感，噬菌体能特异性地侵染S型细菌。实验小组用三组培养基分别培养S型菌株、R型菌株和混合培养S型＋R型菌株，一段时间后，向三组培养基中接入噬菌体。接入噬菌体后枯草杆菌的相对含量变化如图所示。下列相关叙述正确的是(　 ) A．S型细菌能为噬菌体的增殖提供模板、原料和相关的酶 B．混合培养过程中，有可能发生染色体变异 C．混合培养过程中，噬菌体能侵染被S型细菌转化了的R型枯草杆菌 D．S型和R型枯草杆菌细胞膜上均含有能被噬菌体识别的受体 解析：选C　噬菌体增殖过程中的模板由自身提供，A错误；噬菌体为病毒，枯草杆菌属于原核生物，都不含有染色体，混合培养过程中不会发生染色体变异，B错误；枯草杆菌S型对噬菌体敏感，噬菌体能特异性地侵染S型细菌，使得S型细菌裂解死亡，释放出遗传物质，混合培养过程中，S型细菌的DNA会进入部分R型细菌中，从而使R型细菌转化为S型细菌，混合培养过程中，噬菌体能侵染被S型细菌转化了的R型枯草杆菌，使枯草杆菌的相对含量下降，C正确；枯草杆菌R型对噬菌体不敏感，噬菌体能特异性地侵染S型细菌，则R型枯草杆菌细胞膜上不含有噬菌体识别的受体，D错误。 8．(2024·南宁一模)HIV由核衣壳和包膜两部分组成，包膜的化学组成与细胞膜一致，核衣壳包括衣壳蛋白、两条单链RNA等，其具体结构和入侵宿主细胞及增殖过程如下图所示。现参考噬菌体侵染实验的流程，以HIV和其宿主细胞为材料进行相关实验。下列叙述正确的是(　 ) A．用32P标记的HIV侵染未标记的宿主细胞，搅拌离心后，能在宿主细胞的表面和细胞内检测到放射性 B．若用未标记的HIV侵染32P标记的宿主细胞，子代病毒中只有RNA能检测到放射性，若用未标记的HIV侵染35S标记的宿主细胞，子代病毒中只有蛋白质能检测到放射性 C．用35S标记的HIV侵染未标记的宿主细胞，搅拌离心后，上清液中含有较强的放射性、沉淀中几乎不含放射性 D．用32P标记的HIV侵染未标记的宿主细胞，搅拌离心后，若沉淀中放射性较强、上清液中几乎不含放射性，则说明HIV的遗传物质是RNA 解析：选A　32P标记HIV的包膜和RNA，由图可知HIV通过包膜与宿主细胞的细胞膜相互融合的方式侵入宿主细胞，因此用32P标记的HIV侵染未标记的宿主细胞，搅拌离心后能在宿主细胞的表面和细胞内检测到放射性，A正确。HIV由核衣壳和包膜两部分组成，且包膜来源于宿主细胞的细胞膜，其成分主要为磷脂和蛋白质，若用未标记的HIV侵染32P标记的宿主细胞，子代病毒中包膜和RNA都能检测到放射性；若用未标记的HIV侵染35S标记的宿主细胞，子代病毒中衣壳蛋白和包膜(中的蛋白质成分)能检测到放射性，B错误。35S标记HIV蛋白质，HIV的蛋白质在包膜和核衣壳内都有分布，由图可知，HIV在侵入宿主细胞时包膜与细胞膜相融合，核衣壳整个侵入到宿主细胞内，因此用35S标记的HIV侵染未标记的宿主细胞，搅拌离心后，上清液中几乎不含放射性、沉淀中含有较强的放射性，C错误。32P标记HIV的包膜和RNA，由图可知HIV通过包膜与宿主细胞的细胞膜相互融合的方式侵入宿主细胞，因此用32P标记的HIV侵染未标记的宿主细胞，搅拌离心后能在宿主细胞的表面和细胞内检测到放射性，不能说明HIV的遗传物质是RNA，D错误。 9．(2024·武汉模拟)下列四幅图表示了在“肺炎链球菌转化实验”和“噬菌体侵染细菌的实验”(搅拌强度、搅拌时长等都合理)中放射性强度或相关含量的变化。相关叙述错误的是(　 ) A．图甲表示在“32P标记的噬菌体侵染细菌实验”中，上清液放射性含量的变化 B．图乙表示在“35S标记的噬菌体侵染细菌实验”中，上清液放射性含量的变化 C．图丙中曲线①表示“肺炎链球菌转化实验”中小鼠体内R型细菌的数量变化 D．图丁表示“肺炎链球菌转化实验”中部分R型细菌转化为S型细菌 解析：选C　“32P标记的噬菌体侵染细菌实验”中，一段时间后，细菌被裂解，子代噬菌体释放，因此，上清液中的放射强度先下降而后再上升，A正确；由于35S标记的是噬菌体的蛋白质外壳，侵染时蛋白质外壳不会进入细菌内部，所以随着保温时间延长，上清液放射性强度不变，B正确；在肺炎链球菌的体内转化实验中，R型细菌在小鼠体内开始时大部分会被免疫系统消灭，所以曲线在开始段有所下降，后随着小鼠免疫系统被破坏，R型细菌数量又开始增加，所以曲线上升，可用图丁中曲线④表示，而加热杀死的S型细菌的DNA能将部分R型细菌转化为S型细菌，并通过繁殖使数量增多，曲线上升，故图丁可表示“肺炎链球菌转化实验”中部分R型细菌转化为S型细菌，C错误，D正确。 二、非选择题 10．(2024·恩施期末)绿脓杆菌是常见病原菌，种类繁多。由于该细菌存在自然和获得性抵抗多种抗生素的机制，从而导致利用抗生素进行治疗的效果极差。因此缺乏有针对性的抗生素抗菌制剂。经研究发现，有多种类型的绿脓杆菌噬菌体可寄居在绿脓杆菌细胞内增殖并裂解宿主细胞，从而杀灭绿脓杆菌。为进一步探究使用绿脓杆菌噬菌体治疗绿脓杆菌感染的可能性，研究人员对不同类型的噬菌体以及绿脓杆菌进行了侵染实验：首先用噬菌体PaP1的DNA和噬菌体JG的蛋白质外壳构建成重组噬菌体，然后用重组噬菌体、噬菌体JG、噬菌体PaP1分别对绿脓杆菌的两种不同类型(PA1、PAO1)进行侵染吸附实验，结果如下图所示，回答下列问题： (1)绿脓杆菌细胞与人体细胞在结构上最主要的区别是____________________________。 (2)培养绿脓杆菌噬菌体的方法是___________________________________________。该方法与培养绿脓杆菌的方法存在显著的差异，导致培养方法差异的直接原因是______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 (3)根据B、C组的实验结果可以得出的实验结论是_______________________________ __________________________________________________________________________， 比较A、B、C三组的实验结果可知，噬菌体对绿脓杆菌的吸附主要取决于其__________(填“DNA”或“蛋白质外壳”)的种类。 (4)重组噬菌体增殖产生的子代，主要侵染哪种类型的绿脓杆菌？____，判断理由是_______________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________。 (5)若医学上采用绿脓杆菌噬菌体活性制剂治疗绿脓杆菌感染，你认为突出的优点是____________________________________(答出一点即可)。 解析：(1)绿脓杆菌为原核生物，其细胞与人体细胞(真核细胞)在结构上最主要的区别是无以核膜包被的细胞核。(2)噬菌体为专性寄生物，需要在活细胞中寄生，因此，培养绿脓杆菌噬菌体的方法是先用培养基培养绿脓杆菌，再让绿脓杆菌噬菌体侵染绿脓杆菌，在绿脓杆菌细胞内增殖。该方法与培养绿脓杆菌的方法存在显著的差异，这种差异存在的直接原因是绿脓杆菌噬菌体是一类病毒，不具有独立完成生命活动的能力，必须寄生在宿主细胞内才能代谢增殖，而绿脓杆菌具有细胞结构，有独立的代谢繁殖能力。(3)根据B、C组的实验结果可以看出噬菌体JG主要侵染绿脓杆菌PAO1，噬菌体PaP1主要侵染绿脓杆菌PA1，比较A、B、C三组的实验结果可知，噬菌体对绿脓杆菌的吸附主要取决于其蛋白质外壳的种类。(4)重组噬菌体的遗传物质DNA来自噬菌体PaP1，产生的子代噬菌体的蛋白质外壳与噬菌体PaP1的相同，因此子代噬菌体主要侵染绿脓杆菌PA1。(5)若医学上采用绿脓杆菌噬菌体活性制剂治疗绿脓杆菌感染，则其表现的典型优势见答案。 答案：(1)绿脓杆菌无以核膜包被的细胞核　(2)先用培养基培养绿脓杆菌，再让绿脓杆菌噬菌体侵染绿脓杆菌，在绿脓杆菌细胞内增殖　绿脓杆菌噬菌体是一类病毒，不能独立完成生命活动，必须寄生在宿主细胞内才能代谢增殖，而绿脓杆菌具有细胞结构，有独立的代谢繁殖能力　(3)噬菌体JG主要侵染绿脓杆菌PAO1，噬菌体PaP1主要侵染绿脓杆菌PA1　蛋白质外壳　(4)PA1　重组噬菌体的遗传物质DNA来自噬菌体PaP1，产生的子代噬菌体的蛋白质外壳与噬菌体PaP1的相同，因此子代噬菌体主要侵染绿脓杆菌PA1　(5)能有效杀灭耐抗生素型的绿脓杆菌，从而提高治疗效果；有效减少人类对抗生素的使用和依赖 第2讲　DNA的结构、复制和基因的本质 【学习目标】　1.概述DNA分子是由4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；　 2.理解基因通常是有遗传效应的DNA片段的含义；　 3.概述DNA分子通过半保留方式进行复制；　 4.掌握有关DNA分子结构和复制的计算方法。 构建知识体系 　 主题研习(一)　DNA的结构和基因的本质(深化·提能型) 1．DNA结构模型构建的主要探索成果(连线) 2．图解DNA双螺旋结构 (1)DNA通常是由两条单链组成的，这两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构。 (2)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；碱基排列在内侧。 (3)两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对，并且碱基配对具有一定规律：A一定与T配对，G一定与C配对。碱基之间的这种一一对应的关系，叫作碱基互补配对原则。 3．染色体、DNA、基因和核苷酸的关系 |情|境|探|究| 根据下列DNA的两模型思考回答下列问题： (1)由图1可知，每个DNA分子片段中，游离磷酸基团含有______个。单链中相邻碱基通过________________________________________________连接。互补链中相邻碱基通过____________连接。 (2)图2是图1的简化形式，其中①是__________，②是______。解旋酶作用于______(填序号)部位，限制性内切核酸酶和DNA连接酶作用于____(填序号)部位。 (3)DNA初步水解的产物和彻底水解的产物分别是____________________________。 答案：(1)2　—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—　氢键　(2)磷酸二酯键　氢键　②　①　(3)4种脱氧核苷酸；磷酸、脱氧核糖和4种含氮碱基 |认|知|生|成| 1．DNA结构的两种关系和两种化学键 2．DNA结构的特点 多样性 若DNA含有n个碱基对，则其可能有4n种碱基排列顺序 特异性 每个DNA分子都有碱基特定的排列顺序 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 二双链DNA分子中碱基数量的计算) 1．碱基互补配对图示 2．有关推论 (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双链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中的相应碱基的和的比例也相等，即U＋A＝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(A1＋G1)/(T1＋C1)＝m，则(A1＋G1)/(T1＋C1)＝(T2＋C2)/(A2＋G2)＝m，所以互补链上(A2＋G2)/(T2＋C2)＝1/m。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·铜陵模拟)在一个DNA分子中，腺嘌呤和胸腺嘧啶之和占全部碱基的42%，若其中一条链的胞嘧啶占该链碱基总数的24%，胸腺嘧啶占30%，则在其互补链上，胞嘧啶和胸腺嘧啶分别占(　 ) A．12%和34% B．21%和24% C．34%和12% D．58%和30% [解析]　因为A＋T占全部碱基总数的42%，所以G＋C占全部碱基总数的58%；因为两种互补碱基之和在DNA分子中与在单链上所占比例相等，所以在两条链中A＋T、G＋C均分别占42%、58%；设链1上C1占24%，则链1上G1占34%，其互补链2上C2占34%；设链1上T1占30%，则链1上A1占12%，其互补链2上T2占12%，故选C。 [答案]　C |认|知|生|成| “三步法”解决DNA分子中有关碱基比例的计算 题点(一)　DNA分子的结构及特点 1．如图为某生物的一个环状DNA分子(甲)和其中一个片段(乙)的结构模式图。据图分析，下列叙述错误的是(　 ) A．甲中嘌呤碱基与嘧啶碱基数量相等 B．甲中每个磷酸基团连有2个脱氧核糖 C．乙中的脱氧核苷酸序列有多种可能 D．乙中的2条脱氧核苷酸链反向平行 解析：选C　根据碱基互补配对原则，甲中嘌呤碱基与嘧啶碱基数量相等，A正确；甲为环状DNA分子，其中每个磷酸基团连有2个脱氧核糖，B正确；某生物体内DNA中脱氧核苷酸的排列顺序是特定的，因此乙中的脱氧核苷酸序列是特定的，C错误；乙中的2条脱氧核苷酸链反向平行，D正确。 2．(2024·抚顺二模)λ噬菌体的线性双链DNA两端各有一段单链序列，在侵染大肠杆菌后，其DNA会自连环化，如图所示。下列关于λ噬菌体DNA的说法，错误的是(　 ) A．DNA自连环化前后，嘌呤碱基所占的比例保持不变 B．DNA自连环化时，需要DNA聚合酶将单链片段两端连接 C．DNA自连环化时，单链片段不会脱去游离的磷酸基团 D．该线性DNA分子两端能够相连的主要原因是单链序列的碱基能够互补配对 解析：选B　DNA自连环化前后碱基种类不变，嘌呤碱基所占的比例保持不变，仍占50%，A正确；DNA聚合酶能将游离的脱氧核苷酸连接到DNA分子上，以催化DNA合成，DNA自连环化时，需要DNA连接酶的催化以形成磷酸二酯键，B错误；DNA自连环化时，单链片段不会脱去游离的磷酸基团，游离的磷酸基团会与脱氧核糖连接，C正确；据题图可知，单链序列的碱基能够互补配对，决定该线性DNA分子两端能够相连，D正确。 题点(二)　基因的本质及基因与染色体、DNA的关系 3．(2024·张家口一模)下列有关基因的描述，错误的是(　 ) A．对于绝大多数生物来说，基因是有遗传效应的DNA片段 B．基因中的碱基排列顺序千变万化，构成了基因的多样性 C．基因可通过DNA分子复制把遗传信息传递给下一代 D．基因中的遗传信息均通过密码子反映到蛋白质的分子结构上 解析：选D　除了少数RNA病毒外，对于绝大多数生物来说，基因是有遗传效应的DNA片段，A正确；不同基因中的碱基排列顺序千变万化，构成了基因的多样性，B正确；在细胞分裂过程中，基因可通过DNA分子复制把遗传信息传递给下一代，C正确；由于部分密码子无对应氨基酸等原因，基因中的遗传信息部分通过密码子反映到蛋白质的分子结构上，D错误。 4．(2024·广州模拟)下列有关基因、DNA、染色体的说法，错误的是(　 ) A．碱基特定的排列顺序构成了每一个DNA分子的特异性 B．随着细胞质基因的发现，基因与染色体的关系可概括为染色体是基因的主要载体 C．分子大小相同、碱基含量相同的基因所携带的遗传信息一定相同 D．一条染色体上含有1个或2个DNA分子 解析：选C　分子大小相同、碱基含量相同的基因中碱基排列顺序可能不同，所携带的遗传信息可能不同，C错误。 题点(三)　DNA分子中碱基数量相关计算 5．(2024·龙岩期末)若生物体内DNA分子中(G＋C)/(A＋T)＝a，(A＋C)/(G＋T)＝b，则下列有关两个比值的叙述不正确的是(　 ) A．a值越大，双链DNA分子的稳定性越高 B．DNA分子一条单链及其互补链中，a值相同 C．碱基序列不同的双链DNA分子，b值不同 D．经半保留复制得到的双链DNA分子，b值等于1 解析：选C　G与C之间通过三个氢键相连，A与T之间通过两个氢键相连，a值越大，双链DNA分子的稳定性越高，A正确；DNA分子中互补碱基之和所占比例在任意一条链及整个双链DNA分子中都相等，B正确；双链DNA分子中非互补碱基之和恒等，则其比值等于1，C错误，D正确。 6．(2024·郑州模拟)如图表示DNA分子中的部分关系，下列判断正确的是(　 ) A．若x、y分别表示DNA两条互补链中(A＋G)/(T＋C)的量，则符合甲曲线变化 B．若x、y分别表示DNA两条互补链中(G＋T)/(A＋C)的量，则符合甲曲线变化 C．若x、y分别表示DNA两条互补链中(A＋T)/(G＋C)的量，则符合乙曲线变化 D．若x、y分别表示DNA一条链和整个DNA中嘌呤/嘧啶的量，则符合乙曲线变化 解析：选C　DNA两条互补链中，(A＋G)/(T＋C)的量互为倒数，(G＋T)/(A＋C)的量互为倒数，均不符合甲曲线变化，A、B错误；根据碱基互补配对原则，DNA两条互补链中(A＋T)/(G＋C)的量是相等的，此情况符合乙曲线变化，C正确；双链DNA中嘌呤/嘧啶始终等于1，但DNA一条链中嘌呤/嘧啶的量不确定，故不符合乙曲线变化，D错误。 主题研习(二)　DNA的复制及相关计算(深化·提能型) 　　　　　　　　　　　　　　　　 1．证明DNA半保留复制的实验分析 (1)假说：DNA复制是半保留复制。 (2)材料：大肠杆菌。 (3)技术：同位素标记技术、(密度梯度)离心技术。 (4)实验过程 (5)过程分析 ①提取亲代DNA→离心→全部重带； ②繁殖一代后提取DNA→离心→全部中带； ③繁殖两代后提取DNA→离心→1/2轻带、1/2中带。 (6)结论：DNA的复制是以半保留的方式进行的。 2．DNA复制的过程 (1)概念：以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程。 (2)发生时期：在真核生物中，这一过程是在细胞分裂前的间期，随着染色体的复制而完成的。 (3)过程 (4)场所：真核生物的细胞核、线粒体和叶绿体；原核生物的拟核和细胞质。 (5)结果：一个DNA分子形成了两个完全相同的DNA分子。 (6)意义：DNA通过复制，将遗传信息从亲代细胞传递给子代细胞，从而保持了遗传信息的连续性。 一DNA复制的过程和特点) |情|境|探|究| 据图分析DNA复制过程： (1)图示中的解旋酶和DNA聚合酶各有什么作用？ 提示：前者使氢键打开，将DNA双螺旋的两条链解开；后者将游离的4种脱氧核苷酸按照碱基互补配对原则，依次连接到子链的3′-端，并催化形成磷酸二酯键，从而形成新的子链。 (2)蛙的红细胞和哺乳动物成熟的红细胞，是否都能进行图示过程？ 提示：蛙的红细胞进行无丝分裂，可进行DNA分子的复制；哺乳动物成熟的红细胞无细胞核和各种细胞器，不能进行DNA分子的复制。 (3)通常DNA分子复制从一个复制原点开始，有单向复制和双向复制，如图所示。放射性越高的3H-胸腺嘧啶脱氧核糖核苷(3H-脱氧胸苷)，在放射自显影技术的图像上，感光还原的银颗粒密度越高。 ①请利用放射自显影技术、低放射性3H-脱氧胸苷和高放射性3H-脱氧胸苷，设计实验以确定大肠杆菌DNA复制的方向。 提示：复制开始时，首先用含低放射性3H-脱氧胸苷培养基培养大肠杆菌，一段时间后转移到含有高放射性3H-脱氧胸苷的培养基中继续培养，用放射自显影技术观察复制原点及其两侧银颗粒密度情况。 ②预测实验结果并得出结论。 提示：若复制原点处银颗粒密度低，复制原点的一侧银颗粒密度高，则DNA分子复制为单向复制；若复制原点处银颗粒密度低，复制原点的两侧银颗粒密度高，则DNA分子复制为双向复制。 |认|知|生|成|　归纳概括DNA复制的五个问题 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(如质粒)中也可进行DNA复制 外界条件 对DNA复 制的影响 在DNA复制的过程中，需要酶的催化和ATP供能，凡是影响酶活性和影响细胞呼吸的因素，都会影响DNA的复制 复制方式 半保留复制。新合成的每个DNA分子中，都保留了原来DNA分子中的一条链(模板链) 过程特点 边解旋边复制 DNA复制 的准确性 (1)一般情况下，DNA分子能准确地进行复制。原因是DNA具有独特的双螺旋结构，能为复制提供精确的模板；通过碱基互补配对，保证了复制能够准确地进行； (2)特殊情况下，在外界因素和生物内部因素的作用下，可能造成碱基配对发生差错，引发基因突变 [例1]　(2021·浙江6月选考)含有100个碱基对的一个DNA分子片段，其中一条链的A＋T占40%，它的互补链中G与T分别占22%和18%，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 [解析]　DNA分子中一条链中A＋T＝40%，根据碱基比例关系可推知DNA分子中A＋T＝40%，则G＋C＝60%，DNA分子中G＝C，故一个DNA分子中C＝100×2×30%＝60。连续复制2次，需要游离的胞嘧啶脱氧核苷酸＝(22－1)×60＝180(个)。 [答案]　B |认|知|生|成| “图解法”分析DNA复制的相关计算 (1)将含有15N的DNA分子放在含有14N的培养基中连续复制n次(如上图)，则： 子代DNA 分子共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次复制共需要消耗该种脱氧核苷酸数为m·(2n－1)个。 ②第n次复制需要消耗该种脱氧核苷酸数为m·2n－1个。 (三)细胞分裂中染色体和DNA的标记问题 [例2]　(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]　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。 [答案]　B |认|知|生|成|　细胞分裂中的同位素标记问题 1．DNA分子半保留复制图像及解读 2．进行有丝分裂的细胞在细胞增殖过程中核DNA和染色体的标记情况分析 细胞DNA复制一次细胞分裂一次，如图为连续分裂两次的过程图(以一条染色体为例)。 由图可以看出，第一次有丝分裂形成的两个子细胞中所有核DNA分子均由一条亲代DNA链和一条子链组成；第二次有丝分裂后最终形成的子细胞中含亲代DNA链的染色体条数是0～2n(以体细胞染色体数为2n为例)。 3．进行减数分裂的细胞在分裂过程中核DNA和染色体的标记情况分析 在进行减数分裂之前，DNA复制一次，减数分裂过程中细胞连续分裂两次。如图是一次减数分裂的结果(以一对同源染色体为例)。 由图可以看出，减数分裂过程中细胞虽然连续分裂两次，但DNA只复制一次，所以四个子细胞中所有核DNA分子均由一条亲代DNA链和一条利用新原料合成的子链组成。 题点(一)　DNA复制过程和相关计算 1．(2024·泉州模拟)细胞中在进行DNA复制时所用的引物不是DNA，而是RNA，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。如图是原核细胞中环状DNA复制过程的DNA单链结合蛋白示意图，下列分析正确的是(　 ) A．原核细胞的DNA分子中含有2个游离的磷酸基团 B．DNA单链结合蛋白能使氢键断裂，DNA双链打开 C．酶②会沿着两条模板链的5′→3′移动 D．补齐移除RNA引物后留下的缺口时，需要酶②参与 解析：选D　原核细胞的DNA分子为环状，其不存在游离的磷酸基团，A错误；解旋酶使氢键断裂，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，B错误；子链的延伸方向是5′→3′，故酶②(DNA聚合酶)会沿着两条模板链的3′→5′移动，C错误；补齐移除RNA引物后留下的缺口时，需要补齐缺口处的核苷酸并修复磷酸二酯键，需要酶②参与，D正确。 2．(2024·襄阳模拟)一个双链均被32P标记的DNA由5 000个碱基对组成，其中腺嘌呤占20%，将其置于只含31P的环境中复制3次。下列叙述不正确的是(　 ) A．DNA复制是一个边解旋边复制的过程 B．第三次复制需要2.1×104个游离的胞嘧啶脱氧核苷酸 C．子代DNA分子中含32P的单链与含31P的单链之比为1∶7 D．子代DNA分子中含32P与含31P的分子数之比为1∶4 解析：选B　DNA分子中共有10 000个碱基，其中腺嘌呤有2 000个，则胞嘧啶有3 000个，DNA第三次复制需要游离的胞嘧啶脱氧核苷酸数为(23－1)×3 000－(22－1)×3 000＝1.2×104(个)。 　[反思·收获] 有关DNA复制和计算的4点“注意” (1)DNA中氢键可由解旋酶催化断裂，同时需要ATP供能，也可加热断裂(体外)；而氢键是自动形成的，不需要酶和能量。 (2)注意“DNA复制了n次”和“第n次复制”的区别，前者包括所有的复制，后者只包括第n次的复制。 (3)DNA复制计算时看清题中所给出的碱基的单位是“对”还是“个”；所问的是“DNA分子数”还是“链数”，是“含”还是“只含”。 (4)在真核生物中，DNA复制一般是多起点复制；在原核生物中，DNA复制一般是一个起点。无论是真核生物还是原核生物，DNA复制大多数都是双向进行的。　　　 题点(二)　DNA复制与细胞分裂的关系 3．(2024·重庆高三阶段练)某精原细胞(2N＝6)中DNA被32P充分标记后，在不含32P的培养液中进行一次有丝分裂后再进行减数分裂，共产生8个精细胞(不考虑染色体变异与互换)。下列有关叙述错误的是(　 ) A．减数分裂Ⅰ中期，每个细胞中一定有6条染色体含有32P B．减数分裂Ⅰ后期，每个细胞中一定有6条染色体含有32P C．减数分裂Ⅱ中期，每个细胞中一定有3条染色体含有32P D．每个精细胞中一定有3条染色体含有32P 解析：选D　分析题意，该精原细胞被32P充分标记后，由于DNA分子的半保留复制，经过一次有丝分裂后，每条染色体的DNA都有一条链被标记，再让其进行减数分裂，经过一次半保留复制后，减数分裂Ⅰ中期和减数分裂Ⅰ后期的细胞中，每条染色体(每条染色体中的一条姐妹染色单体)都含有32P标记，A、B正确；在减数分裂Ⅰ后期，由于同源染色体分离，分到两个次级精母细胞中的染色体数目减半，但都有一条姐妹染色单体含有标记，故减数分裂Ⅱ中期，每个细胞中一定有3条染色体含有32P，C正确；减数分裂Ⅱ后期的每个细胞中的6条染色体中有3条染色体被标记，由于着丝粒分裂后，姐妹染色单体分开成为染色体，且随机移向两极，因此不会出现每个精细胞中都有3条染色体被标记，D错误。 4．将某精原细胞(2n＝8)的核DNA分子用15N标记后置于含14N的培养基中培养，经过三次连续的细胞分裂(不考虑互换与染色体变异)。下列相关叙述错误的是(　 ) A．若三次细胞分裂都为有丝分裂，则产生的所有子细胞中含15N染色体的细胞最多为8个 B．若进行一次有丝分裂后进行减数分裂，则减数分裂Ⅱ后期每个细胞中含15N的染色体有8条 C．若三次细胞分裂都为有丝分裂，则第二次分裂后期每个细胞中含有15N的染色体为8条 D．若进行一次有丝分裂后进行减数分裂，则产生的所有精细胞中含有15N的染色体共有16条 解析：选B　经过三次有丝分裂得到8个子细胞，第二次有丝分裂时不是将含15N的DNA全部移向细胞的一侧，而是随机分配，则第二次有丝分裂得到的4个子细胞可能全有15N标记，同理第三次有丝分裂最多得到8个含15N标记的子细胞，A正确；如果进行有丝分裂，经过一次细胞分裂后，形成的2个子细胞中的DNA分子都是15N/14N，再复制一次形成2种DNA分子分别是15N/14N、14N/14N，且着丝粒分裂前这两个DNA分子位于一条染色体上，减数分裂Ⅰ后期同源染色体分离导致减数分裂Ⅱ前、中期含4条上述染色体，则减数分裂Ⅱ后期每个细胞中含15N的染色体有4条，B错误；如果进行三次有丝分裂，经过一次细胞分裂后，形成的2个子细胞中的DNA分子都是15N/14N，再复制一次形成2种DNA分子分别是15N/14N、14N/14N，且着丝粒分裂前这两个DNA分子位于一条染色体上，则第二次分裂后期每个细胞中含有15N/14N的染色体为8条，含有14N/14N的染色体为8条，C正确；依据DNA分子的半保留复制，若一个标记的精原细胞先进行一次有丝分裂，则形成的2个子细胞中，每个DNA分子都有1条链含有15N，每个子细胞再进行减数分裂产生的所有精细胞中含有15N的染色体都是8条，共有两个子细胞进行减数分裂，则产生的所有精细胞中含有15N的染色体共有16条，D正确。 　　　　　　　　　　　　　　　　 |考|教|衔|接|——教材隐性命题点发掘 (一)教材素材“深加工” 1．(必修2 P51“探究·实践”拓展应用)某同学用卡片构建DNA平面结构模型，提供的卡片类型和数量如下表所示，以下说法正确的是(　 ) 卡片类型 脱氧核糖 磷酸 碱基 A T G C 卡片数量 10 10 2 3 3 2 A.最多构建4种脱氧核苷酸，5个脱氧核苷酸对 B．构成的双链DNA片段最多有10个氢键 C．DNA中每个脱氧核糖均与1分子磷酸相连 D．可构建44种不同碱基序列的DNA 解析：选B　由表中给定的碱基数量，并结合碱基互补配对原则可知最多可构建4个脱氧核苷酸对，A错误；构成的双链DNA片段中A与T间的氢键共有4个(A—T共有2对，每对含有2个氢键)，G与C间的氢键共有6个(G—C共有2对，每对含有3个氢键)，即最多有10个氢键，B正确；DNA中位于一端的脱氧核糖分子与1分子磷酸相连，位于内部的脱氧核糖分子均与2分子磷酸相连，C错误；A与T碱基对只有两对，G与C碱基对也只有两对，所以不能构建44种不同碱基序列的DNA，D错误。 2．(必修2 P56“拓展应用T2”变式训练)大多数真核生物的DNA在复制时会出现多个复制泡，每个复制泡的两端有2个复制叉，复制叉的延伸方向如图所示。已知复制时DNA聚合酶只能沿模板链的3′→5′方向移动，下列说法错误的是(　 ) A．图中DNA的复制为双向半保留复制 B．多起点复制加快了DNA的复制速度 C．复制泡3的DNA复制早于复制泡1 D．子链的延伸方向与复制叉的推进方向相同 解析：选D　由图中复制泡的走向可知，DNA复制时以每条链为模板，沿模板链的3′→5′方向移动，图中DNA的复制为多起点不连续双向半保留复制，A正确；多起点复制加快了DNA的复制速度，B正确；根据复制泡的大小可以看出，复制泡3的DNA复制早于复制泡1，C正确；DNA聚合酶只能沿模板链的3′→5′方向移动，两条子链的延伸方向相反，其中一条子链与复制叉的推进方向相反，D错误。 (二)科学思维“融会通” 3．(必修2 P50“图3-8”建模分析)DNA两条链反向平行的原因是脱氧核糖上与碱基相连的碳叫作1′-C，与磷酸基团相连的碳叫作5′-C。DNA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5′-端，另一端有一个羟基(—OH)，称作3′-端。DNA的两条单链按照碱基互补配对原则结合后，走向相反，从双链的一端起始，一条单链是从5′-端到3′-端的，另一条单链则是从3′-端到5′-端的。 4．(必修2 P62“非选择题T1”探究思考)DNA分子杂交技术可以用来比较不同种生物DNA分子的差异。当两种生物的DNA分子的单链形成杂合双链区的部位越多，说明这两种生物的亲缘关系越近，原因是形成杂合双链区的部位越多，两种生物互补的碱基序列越多，DNA碱基序列的一致性越高，说明在生物进化过程中，DNA碱基序列发生的变化越小，因此亲缘关系越近。 |应|用|创|新|——新情境问题的建模训练 1．(2023·山东高考)将一个双链DNA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5′端指向解旋方向，丙为复制结束时的图像。该DNA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、T之和与②中A、T之和可能相等 C．丙时①中A、T之和与②中A、T之和一定相等 D．②延伸方向为5′端至3′端，其模板链3′端指向解旋方向 解析：选D　据图分析，甲时新合成的单链①比②短，乙时①比②长，而延伸进行时2条链延伸速率相等，因此可以说明①和②延伸时均存在暂停现象，A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A、T，因此①中A、T之和与②中A、T之和可能相等，B正确；丙为复制结束时的图像，新 合成的单链①与②等长，且①和②是互补的，则丙时①中A、T之和与②中A、T之和一定相等，C正确；由题意可知，①的5′端指向解旋方向，则②的3′端指向解旋方向，其模板链5′端指向解旋方向，其延伸方向为5′端至3′端，D错误。 2．(2024·洛阳模拟)5-溴尿嘧啶(5-BU)是胸腺嘧啶的类似物，可取代胸腺嘧啶。5-BU能产生两种互变异构体，一种是酮式，一种是烯醇式。酮式可与A互补配对，烯醇式可与G互补配对。在含有5-BU的培养基中培养大肠杆菌，得到少数突变型大肠杆菌。下列说法错误的是(　 ) A．5-BU诱发基因突变发生在DNA复制的过程中 B．突变型大肠杆菌DNA中的碱基数目不发生改变 C．发生突变的DNA分子中碱基A＋T的比例会发生改变 D．5-BU诱发G—C碱基对替换为A—T碱基对的过程需要经过2次DNA复制 解析：选D　基因突变发生在DNA复制过程中，故5-BU诱发基因突变发生在DNA分子复制过程中，A正确；该过程发生了碱基对的替换，故突变型大肠杆菌DNA中的碱基数目不发生改变，B正确；据题干信息可知，培养过程中互变异构体可导致A—T碱基对变成G—C碱基对，故发生突变的DNA分子中碱基A＋T的比例会发生改变，C正确；根据题意5-BrU可以与A配对，又可以和C配对，本题可以仅考虑G—C碱基对的复制，当DNA进行第一次复制时，C—G，G—5-BrU；第二次复制时，5-BrU—A；第三次复制时，A—T，所以需要经过3次复制后，才能实现细胞中某DNA分子某位点上碱基对从G—C到T—A的替换，D错误。 　　　　　　　　　　　　　　　　 一、选择题 1．(2024·琼海模拟)DNA是绝大多数生物的遗传物质，在生物体的遗传、变异和蛋白质的生物合成中具有极其重要的作用。下列有关DNA的叙述，正确的是(　 ) A．单链DNA分子中相邻的碱基通过氢键相连 B．DNA分子中碱基特定的排列顺序构成了每个DNA分子的特异性 C．DNA分子复制过程中，DNA聚合酶既能断开氢键也能连接磷酸二酯键 D．生物体内的DNA数和基因数不同，构成基因的碱基总数大于构成DNA的碱基总数 解析：选B　单链DNA分子中相邻的碱基通过“—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—”相连，A错误；DNA分子的特异性是指每个DNA分子中碱基排列顺序是特定的，B正确；DNA分子复制过程中，DNA聚合酶只能连接磷酸二酯键，不能断开氢键，断开氢键的是解旋酶，C错误；基因通常是有遗传效应的DNA片段，一个DNA分子中含有多个基因，因此生物体内的DNA数和基因数不同，构成基因的碱基总数小于构成DNA的碱基总数，D错误。 2．(2024·辽阳一模)细菌基因组通常为单个环状DNA分子，其复制时从复制原点开始进行双向复制，两个复制叉沿着相反方向前进，最终产生两个环状DNA。下列叙述错误的是(　 ) A．细菌环状DNA分子中存在两个游离的磷酸基团 B．细菌DNA复制过程通常发生在拟核区域 C．细菌环状DNA复制时子链沿5′→3′方向延伸 D．细菌环状DNA分子复制过程中遵循碱基互补配对原则 解析：选A　细菌环状DNA分子中不存在游离的磷酸基团，A错误；细菌为原核生物，其DNA复制过程通常发生在拟核区域，B正确；DNA复制过程中子链的延伸方向是固定的，即沿着5′→3′方向延伸，据此可推测，细菌环状DNA复制时子链延伸方向也是如此，C正确；细菌环状DNA分子复制过程中遵循碱基互补配对原则，D正确。 3．(2024·蚌埠模拟)以下是探究DNA的结构时科学家提供的资料：①通过分析物理性质发现，细胞中的环境是充满水的，而DNA分子的含氮碱基是疏水的，磷酸基团是亲水的；②嘌呤是双环化合物，所占空间大，而嘧啶是单环化合物，所占空间小，但DNA螺旋直径是恒定的，约为2 nm；③富兰克林曾把DNA晶体上下颠倒180°，发现其X衍射图谱是一样的。据材料判断以下说法不正确的是(　 ) A．根据资料①得出磷酸基团可能排列在外侧，含氮碱基可能排列在内侧 B．根据资料②得出嘌呤与嘧啶可能相互配对，使DNA螺旋的直径恒定 C．根据资料②可推测出鸟嘌呤与胞嘧啶配对，腺嘌呤与胸腺嘧啶配对 D．根据资料②③得出DNA分子可能具有两条链，且是反向平行的关系 解析：选C　由资料①细胞中的环境是充满水的，而DNA分子的含氮碱基是疏水的，磷酸基团是亲水的，推测磷酸基团因为亲水性可能排列在外侧，含氮碱基因疏水性排列在内侧，A正确；根据资料②嘌呤是双环化合物，所占空间大，而嘧啶是单环化合物，所占空间小，但DNA螺旋直径是恒定的，可以推测嘌呤与嘧啶可能相互配对，使DNA螺旋的直径恒定，但无法推测鸟嘌呤与胞嘧啶配对，腺嘌呤与胸腺嘧啶配对，B正确，C错误；根据资料②和资料③，推测DNA分子可能具有两条反向平行排列的链，D正确。 4．(2024·万州模拟)在搭建DNA分子模型的实验中，若有脱氧核糖和磷酸之间的连接物14个，脱氧核糖塑料片40个，磷酸塑料片100个，4种碱基塑料片共20个(其中4个C,6个G,3个A,7个T)，代表氢键的连接物若干，脱氧核糖和碱基之间的连接物若干，则(　 ) A．能搭建出一个4碱基对的DNA分子片段 B．能搭建出20个脱氧核苷酸 C．能搭建出410种不同的DNA分子模型 D．所搭建的DNA分子片段最长为7个碱基对 解析：选A　设能搭建的DNA分子含有n个碱基对，则每条链需要脱氧核糖和磷酸之间的连接物的数目为2n－1，共需(2n－1)×2个，已知脱氧核糖和磷酸之间的连接物有14个，则n＝4，所以只能搭建出一个4碱基对的DNA分子片段；该片段含有8个脱氧核苷酸；由于A—T有3对，G—C有4对，因此能搭建的DNA分子模型种类少于44种，综上，B、C、D错误，A正确。 5．(2024·广州一模)研究人员采用化学方法人工合成了四种新碱基：P(嘌呤)、Z(嘧啶)、B(嘌呤)、S(嘧啶)，其中P和Z配对，B和S配对。研究人员进一步利用上述碱基与天然碱基成功构建了一种合成DNA分子，该DNA与天然DNA拥有十分相似的外形结构。下列关于该合成DNA的推断，不合理的是(　 ) A．P—Z碱基对、B—S碱基对与天然碱基对具有相近的形态和直径 B．该合成DNA分子也是由两条反向平行的脱氧核苷酸链盘旋而成 C．该合成DNA分子中，碱基的比例(A＋G＋P＋Z)/(T＋C＋B＋S)＝1 D．四种新碱基加入后，同样长度的DNA能储存的遗传信息量大增 解析：选C　人工合成碱基与天然碱基构建的合成DNA分子与天然DNA拥有十分相似的外形结构，说明P—Z碱基对、B—S碱基对与天然碱基对具有相近的形态和直径，A正确；合成DNA与天然DNA拥有十分相似的外形结构，说明该合成DNA分子也是由两条反向平行的脱氧核苷酸链盘旋而成，B正确；P和Z配对，B和S配对，则该合成DNA分子中，碱基(A＋G＋P＋Z)/(T＋C＋B＋S)不一定为1，C错误；四种新碱基加入后，脱氧核苷酸成为8种，同样长度的DNA排列的可能性由4n变为8n，故同样长度的DNA能储存的遗传信息量大增，D正确。 6．(2024·常州模拟)羟胺可使胞嘧啶转化为羟化胞嘧啶从而与腺嘌呤配对。一个精原细胞在进行DNA复制时，一个DNA分子中有两个胞嘧啶发生了羟化。下列叙述正确的是(　 ) A．该细胞进行两次有丝分裂后，有一个或两个子细胞中含有羟化胞嘧啶 B．该细胞产生的初级精母细胞中四条姐妹染色单体含有羟化胞嘧啶 C．可以通过光学显微镜检测突变位点的位置 D．胞嘧啶发生羟化的DNA分子中，嘌呤与嘧啶的含量不相等 解析：选A　一个DNA分子中有两个胞嘧啶发生了羟化，若这两个发生羟化的胞嘧啶位于DNA分子的一条链上，则进行两次有丝分裂后，只有一个子细胞中含有羟化胞嘧啶；若这两个发生羟化的胞嘧啶位于DNA分子的两条链上，则进行两次有丝分裂后，有两个子细胞中含有羟化胞嘧啶，A正确。由于DNA分子具有半保留复制的特点，若一个精原细胞在进行DNA复制时，一个DNA分子中有两个胞嘧啶发生羟化，则形成的初级精母细胞中可能有一条或两条姐妹染色单体含有羟化胞嘧啶，不可能有四条姐妹染色单体含有羟化胞嘧啶，B错误。基因突变的位点在光学显微镜下观察不到，C错误。由于羟化胞嘧啶依然是与嘌呤配对，因此胞嘧啶发生羟化的DNA分子中嘌呤与嘧啶的含量相等，D错误。 7．(2024·南宁模拟)将全部DNA分子双链经32P标记的雄性动物细胞(染色体数为2n＝10)置于不含32P的培养基中培养。经过连续3次细胞分裂后产生8个子细胞，检测子细胞中的情况。下列推断正确的是(　 ) A．若只进行有丝分裂，则含32P染色体的子细胞所占比例≤1/2 B．若进行一次有丝分裂再进行一次减数分裂，则含32P染色体的子细胞所占比例≥1/2 C．若第一次分裂产生的某细胞中有10条染色体且都含32P，则可确定第一次分裂为有丝分裂 D．若子细胞中的染色体不都含32P，则一定进行了三次有丝分裂 解析：选B　将全部DNA分子的双链经32P标记的雄性动物细胞(染色体数为2n＝10)置于不含32P的培养基中培养，若只进行有丝分裂，则DNA要复制三次，由于有丝分裂后期着丝粒分裂后，两条子染色体移向细胞两极是随机的，每个子细胞中含有32P染色体的数可能是0～10条，即含有32P的子细胞所占最大比例为1，A错误；若进行一次有丝分裂再进行一次减数分裂，共产生8个细胞，则DNA要复制两次，由于减数分裂Ⅱ后期着丝粒分裂后，染色体随机移向细胞两极，因此含32P染色体的子细胞最少有4个，最多有8个，即含32P染色体的子细胞所占比例≥1/2，B正确；若第一次分裂产生的细胞有10条染色体都含有32P，则可能是有丝分裂，也可能是减数分裂(该细胞处于减数分裂Ⅱ后期，着丝粒分裂后)，C错误；若子细胞中的染色体不都含32P，说明DNA分子复制不止一次，可能进行的是一次有丝分裂和一次减数分裂，也可能进行的是三次有丝分裂，D错误。 8．(2024·广州二模)科学家将大肠杆菌的DNA全部用15N进行标记，然后转移到以14NH4Cl 为唯一氮源的培养液中繁殖三代，测定各代DNA分子的密度，从而验证DNA分子的半保留复制，结果如图所示。下列说法正确的是(　 ) A．图中阴影是利用放射自显影技术检测放射性同位素15N的结果 B．丙显示15N/15N-DNA分子所在的位置 C．有3/4的子二代DNA处于甲位置 D．乙、丙位置中每个DNA分子的相对分子质量相差2 解析：选B　15N无放射性，图中阴影是密度梯度离心结果，A错误；丙显示的位置为亲代DNA离心位置，表示重带即15N/15N-DNA分子所在的位置，B正确；子二代DNA一半为14N/14N-DNA分子、一半为15N/14N-DNA分子，子二代DNA的1/2处于甲位置，C错误；每个DNA分子中有大量碱基均含有N，故乙、丙位置中每个DNA分子的相对分子质量相差不止2，D错误。 9．亲代链分开及新生DNA开始复制处称为复制子，真核生物的核DNA中包含多个复制子，每个复制子都有自己的起始点(图中1～6)，每个起始点均富含AT序列。通常每个复制子从起始点开始双向复制形成复制泡，在复制泡的相遇处，新生DNA融合成完整的子代DNA。下列叙述不正确的是(　 ) A．DNA上不同复制子起始复制的时间不同，据图可知6号起始点是最晚解旋的 B．每个起始点均富含AT序列，这与A和T间的氢键数比G和C间少有关 C．复制泡中两个新生子链的碱基序列相同 D．核DNA中包含多个复制子，可以提高DNA复制的效率 解析：选C　DNA上不同复制泡大小不同表示不同复制子起始复制的时间不同，复制泡越大，复制的起始时间越早，据图可知6号起始点对应的复制泡最小，因此是最晚解旋的，A正确；每个起始点均富含AT序列，这与A和T间的氢键数比G和C间少有关，氢键数越少越容易解旋，B正确；子链和母链之间遵循碱基互补配对原则，两条母链的碱基互补配对，复制泡中两个新生子链的碱基序列也互补，C错误；核DNA是多起点复制，其中包含多个复制子，可以提高DNA复制的效率，D正确。 10．(2024·昆明高三期末)某基因型为AaXbY的精原细胞(2n＝16)所有DNA分子双链均用15N标记，置于含14N的培养基中培养。经过1次有丝分裂后，再分别完成减数分裂，发现了一个AXbY的异常精细胞。若无其他突变和互换发生，下列说法正确的是(　 ) A．与该异常精细胞同时产生的另外3个精细胞的基因型为aXbY、A、A B．产生该异常精细胞的初级精母细胞中被标记的染色体有16条，且所有的核DNA分子都含15N C．产生该异常精细胞的次级精母细胞在减数分裂Ⅱ后期，有9个核DNA含15N D．分裂产生的某个精细胞中的核DNA不可能都含15N 解析：选C　含有XY染色体的异常精细胞，是由于减数分裂Ⅰ时同源染色体XY未正常分离导致的，若其基因型为AXbY，则同时产生的另外3个精细胞的基因型为AXbY、a、a，A错误；由于DNA的半保留复制，经过1次有丝分裂后，产生的精原细胞中的16个核DNA均有一条15N标记的链和一条14N的标记的链，再经过减数分裂前间期的DNA的半保留复制后，初级精母细胞中被标记的染色体有16条，但此时期的32个核DNA分子中只有16个含15N，B错误；产生该异常精细胞的次级精母细胞减数分裂Ⅱ前、中期含9条染色体，每条染色体上含2个DNA，其中一个DNA双链均为14N，另一个DNA一条链含14N一条链含15N，因此在减数分裂Ⅱ后期被标记的核DNA共9条，C正确；减数分裂Ⅱ后期，姐妹染色单体分离产生的两条染色体中一条含15N，另一条不含15N，含15N的染色体可能会均移向次级卵母细胞的同一级，因此有可能分裂产生的某个精细胞中的核DNA都含15N，D错误。 二、非选择题 11．DNA分子双螺旋结构模型提出之后，人们推测DNA可能通过图1中三种方式进行复制。生物兴趣小组准备通过实验来探究DNA复制方式，基本思路是用14N标记大肠杆菌的DNA双链，然后在含15N的培养基上让其繁殖两代，提取每代大肠杆菌的DNA并作相应处理，可能出现的实验结果如图2。 (1)该实验将会用到的实验技术有____________________技术和密度梯度离心技术。若亲代大肠杆菌繁殖一代，出现实验结果1，可以说明DNA复制方式不是全保留复制，理由是______________________________________________________。 (2)若亲代大肠杆菌繁殖二代，出现实验结果2，说明DNA复制方式是______________复制。按照此复制方式： ①亲代大肠杆菌繁殖n代(n≥2)，实验结果中轻带、中带、重带中DNA分子数量之比应为________________________。 ②图3中DNA片段2至少需要经过______次复制才能获得DNA片段3。 解析：(1)本研究使用了14N对大肠杆菌的DNA分子进行了标记，置于含15N的培养基上让大肠杆菌繁殖，应用了同位素标记技术，同时用密度梯度离心技术对DNA分子进行分离；若亲代大肠杆菌繁殖一代，出现实验结果1(离心后只有1条中带)，可以排除全保留复制，因为若为全保留复制，则DNA复制一代后形成的2个DNA分子是一个只含14N，另一个只含15N，实验结果应出现一条轻带和一条重带。(2)亲代大肠杆菌繁殖二代，形成4个DNA分子，经离心出现实验结果2，则DNA复制方式是半保留复制。①亲代大肠杆菌繁殖n代(n≥2)，无论复制多少代，形成的2n个DNA分子，只含14N的0个，一条链含14N、一条链含15N的有两个，只含15N的有(2n－2)个，即实验结果中轻带、中带、重带中DNA分子数量之比应为0∶2∶(2n－2)。②图3中从DNA片段2到DNA片段3 G—U替换为了A—T，进行第一次复制时会出现A—U(模板链上的碱基U与A配对)；进行第二次复制时会出现T与A配对，即至少需要经过2次复制，DNA片段2中G—U可替换为A—T，才能获得DNA片段3。 答案：(1)同位素标记　若为全保留复制，实验结果1应出现轻带和重带　(2)半保留　①0∶2∶(2n－2)　②2 第3讲　基因的表达及其与性状的关系 【学习目标】　1.概述DNA分子上的遗传信息通过RNA指导蛋白质的合成，理解中心法则的含义；　2.理解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.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。 建 构 知 识 体 系 　 主题研习(一)　基因指导蛋白质的合成(深化·提能型) 　　　　　　　　　　　　　　　　 (一)遗传信息的转录和翻译 1．RNA的结构与功能 2．遗传信息的转录 (1)场所：真核细胞主要是细胞核，在叶绿体、线粒体中也能发生转录过程；原核细胞发生在拟核、质粒处。 (2)条件 模板 原料 能量 酶 DNA的一条链 4种核糖核苷酸 ATP RNA聚合酶 (3)过程(以形成mRNA为例) (4)产物：信使RNA(mRNA)、核糖体RNA(rRNA)、转运RNA(tRNA)。 3．遗传信息的翻译 (1)场所或装配机器：核糖体。 (2)条件 模板 原料 能量 酶 搬运工具 mRNA 氨基酸 ATP 多种酶 tRNA (3)过程 (4)产物：多肽蛋白质。 4．遗传信息、密码子、反密码子及与氨基酸的关系 (1)相关概念及联系 (2)明确氨基酸与密码子、反密码子的数量关系 ①一种氨基酸可对应一种或几种密码子(即密码子具有简并性)，可由一种或几种tRNA转运，一种tRNA只能识别并转运一种氨基酸。 ②终止密码子并非不能编码氨基酸，如UGA在特殊情况下，可以编码硒代半胱氨酸。 ③在原核生物中，GUG作为起始密码子时编码甲硫氨酸。 (二)中心法则 1．提出者：克里克。 2．补充后的内容图解 ①DNA的复制；②转录；③翻译；④RNA的复制；⑤逆转录。 3．不同生物遗传信息的传递过程 4．生命是物质、能量和信息的统一体 (1)DNA、RNA是遗传信息的载体。 (2)蛋白质是遗传信息的表达产物。 (3)ATP为信息的流动提供能量。 (一)对比分析真核生物中的DNA复制、转录和翻译 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分子 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 一条mRNA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 　　[例1]　(2024·长沙期末)图1和图2是蛋白质合成的示意图。下列相关描述错误的是(　 ) A．图1表示转录过程，③为参与该过程的RNA聚合酶 B．图1转录的方向是从左向右，产物②是RNA C．图2表示翻译过程，终止密码子位于mRNA的a端 D．图2过程中碱基互补配对的方式有A—U、U—A、C—G、G—C [解析]　分析题图可知，图1表示转录过程，③为参与该过程的RNA聚合酶，A正确；因为DNA左边一段已经转录完成，所以图1转录的方向是从左向右，产物②是RNA，B正确；根据肽链的延伸方向可知，图中核糖体移动方向是从左向右，起始密码子位于a端，终止密码子位于b端，C错误；图2过程为翻译，其碱基互补配对的方式是A—U、U—A、C—G、G—C，D正确。 [答案]　C |情|境|探|究| 下图表示翻译过程的三种模式图，回答有关问题： 1．图甲模型分析 (1)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ分别为tRNA、核糖体、mRNA、多肽链。 (2)一个核糖体与mRNA的结合部位形成个tRNA结合位点。 (3)翻译起点：起始密码子决定的是甲硫氨酸或缬氨酸。 (4)翻译终点：识别到终止密码子(不决定氨基酸)翻译停止。 (5)翻译进程：核糖体沿着mRNA移动，mRNA不移动。 2．图乙模型分析 图乙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：图乙中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。 3．图丙模型分析 图丙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，在核糖体上同时进行翻译过程。 |认|知|生|成| “两看法”判断真核、原核生物基因表达过程 [例2]　(2022·浙江6月选考)“中心法则”反映了遗传信息的传递方向，其中某过程的示意图如下。下列叙述正确的是(　 ) A．催化该过程的酶为RNA聚合酶 B．a链上任意3个碱基组成一个密码子 C．b链的脱氧核苷酸之间通过磷酸二酯键相连 D．该过程中遗传信息从DNA向RNA传递 [解析]　图示为逆转录过程，催化该过程的酶为逆转录酶，A错误；mRNA上能决定一个氨基酸的3个相邻碱基才可组成一个密码子，B错误；b链为单链DNA，DNA单链上的相邻的两个脱氧核苷酸之间通过磷酸二酯键连接，C正确；该过程为逆转录，遗传信息从RNA向DNA传递，D错误。 [答案]　C |认|知|生|成| 判断中心法则各生理过程的三大依据 题点(一)　遗传信息、密码子与反密码子的关系 1．(2024·长沙模拟)如图表示基因表达过程中决定异亮氨酸的密码子与反密码子的配对情况。反密码子的第一个碱基(从5′到3′方向阅读)与密码子的第三个碱基配对。反密码子与密码子配对时，密码子的第一位、第二位是严格按照碱基配对原则进行，而第三个碱基配对不严格，特别是tRNA反密码子中除A、G、C、U外，往往在第一位出现次黄嘌呤I，I可以与U、A、C形成碱基对，这种现象称为密码子的摆动性。下列说法错误的是(　 ) A．图中表示翻译过程，可发生在人体肝细胞的核糖体中 B．决定该异亮氨酸的DNA模板链碱基序列为5′­TAC­3′ C．根据摆动性学说，图中反密码子可能是5′­IAU­3′ D．每种tRNA的3′­端只能识别并转运一种氨基酸 解析：选B　翻译过程中密码子和反密码子配对，发生在核糖体中，A正确；由于密码子碱基序列是5′­AUC­3′，因此决定该异亮氨酸的DNA模板链碱基序列为3′­TAG­5′，B错误；根据摆动性学说，反密码子的第一位是I，可以与密码子第三位的U、A、C形成碱基对，因此图中反密码子可能是5′­IAU­3′，C正确；每种tRNA只能转运一种氨基酸，氨基酸结合在tRNA的3′­端，D正确。 题点(二)　转录和翻译的相关过程 2．如图表示细胞内的相关生理过程，下列有关叙述正确的是(　 ) A．图1中组成b、c的化学成分完全相同 B．图1中a的移动方向与图2中e的移动方向相同 C．细胞内酶的合成都必须经过图1、图2所示过程 D．在真核、原核细胞中，图1、图2所示过程均可能同时同地进行 解析：选D　b为胞嘧啶脱氧核苷酸，c为胞嘧啶核糖核苷酸，两者的五碳糖不同，前者是脱氧核糖，后者是核糖，A错误；图1中a的移动方向是向左，图2中e的移动方向是向右，B错误；细胞内的酶绝大多数是蛋白质，少数是RNA，其中RNA的合成不需要经过图2所示过程(翻译过程)，C错误；在真核细胞的线粒体和叶绿体中、原核细胞中，图1转录过程、图2翻译过程均可能同时同地进行，D正确。 3．(2024年1月·安徽高考适应性演练)大肠杆菌的RNA聚合酶功能强大，可以自主解开双链DNA，并进行RNA的合成。合成出的RNA一端，很快会结合核糖体合成多肽链。某同学绘制了一幅大肠杆菌转录和翻译的模式图，请同学们进行评议。下列有关该图的评议，正确的是(　 ) A．RNA聚合酶沿模板链移动的方向应该是从5′向3′ B．RNA聚合酶结合位置应该包含整个DNA的解链区 C．双链解开的DNA应该在RNA合成结束后恢复双螺旋 D．图中移动的3个核糖体上已合成的肽链长度应该相同 解析：选C　RNA聚合酶沿模板链移动的方向应该是从3′向5′，A错误；转录时，RNA聚合酶与模板链的启动子结合，启动转录，不包含整个DNA的解链区，B错误；RNA合成后从DNA链上释放，而后DNA双螺旋恢复，C正确；图中移动的3个核糖体上已合成的肽链长度不同，D错误。 题点(三)　中心法则的相关分析 4．春季是流感高发季节，甲型H1N1流感病毒是引起流感的一类病毒。该病毒为单股负链RNA(－RNA)病毒，下图为该病毒在宿主细胞内增殖的示意图，下列叙述正确的是(　 ) A．子代病毒中的RNA具有mRNA功能 B．甲型H1N1流感病毒可在含血清的动物细胞培养液中繁殖 C．甲型H1N1流感病毒与HIV的遗传信息传递方向相同 D．甲型H1N1流感病毒的遗传物质储存在基因中 解析：选D　据图可知，子代病毒中的RNA是－RNA，以－RNA为模板形成的mRNA才具有mRNA的功能，A错误；甲型H1N1流感病毒无细胞结构，必须寄生在活细胞内才能生存，不可在含血清的动物细胞培养液中繁殖，B错误；甲型H1N1流感病毒遗传信息的传递方向为RNA复制和翻译，HIV属于逆转录病毒，遗传信息的传递方向为逆转录、DNA复制、转录和翻译过程，两者遗传信息传递方向并不完全相同，C错误；基因通常是有遗传效应的DNA片段，但RNA病毒中具有遗传效应的RNA片段也属于基因，D正确。 主题研习(二)　基因表达与性状的关系(深化·提能型) 　　　　　　　　　　　　 |情|境|探|究| (1)镰状细胞贫血、囊性纤维化分析 (2)皱粒豌豆的形成机制、白化病分析 |认|知|生|成|　基因控制性状的两种方式 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。 二分析基因的选择性表达与细胞分化 |情|境|探|究| 下图是人体三种细胞内的部分基因及它们的活动状态，请据图分析回答下列问题： (1)上述基因属于管家基因的是，属于奢侈基因的是b、c、d。 (2)这三种细胞“血红蛋白基因”均不能表达，所以这三种细胞不包括红细胞；A细胞可产生“胰岛素”，应为胰岛B细胞；B细胞可产生“生长激素”，应为垂体细胞。 (3)细胞分化是奢侈基因选择性表达的结果。 |认|知|生|成|　基因的类型与细胞分化 |情|境|探|究| 在一个蜂群中，少数幼虫一直取食蜂王浆而发育成蜂王，而大多数幼虫以花粉和花蜜为食将发育成工蜂。Dnmt3蛋白是Dnmt3基因表达的一种DNA甲基化转移酶，能使DNA某些区域添加甲基基团(如图所示)，DNA被甲基化后会干扰RNA聚合酶的识别。敲除Dnmt3基因后，蜜蜂幼虫将发育成蜂王，这与取食蜂王浆有相同的效果。 (1)据上述研究解释蜜蜂幼虫因食物不同而发育不同的原因。 提示：蜜蜂的幼虫以花粉和花蜜为食，Dnmt3基因表达一种DNA甲基化转移酶，造成一些基因被甲基化而不能表达，发育成工蜂；蜜蜂的幼虫以蜂王浆为食，Dnmt3基因不表达，一些基因正常表达而发育成蜂王。 (2)结合上述信息分析DNA甲基化与基因突变的原理是否相同。 提示：DNA的甲基化会导致基因不能表达或表达水平不同，从而引起生物表型的改变；DNA甲基化不改变碱基序列，因此，DNA甲基化与基因突变原理不同。 (3)DNA甲基化常发生于DNA的CG序列密集区，发生甲基化后，会影响这段DNA和某些蛋白相结合。推测甲基化程度影响基因表达的机制。 提示：DNA甲基化影响了RNA聚合酶与该区域的结合，导致发生甲基化的DNA(基因)转录过程受到抑制，进而无法完成翻译过程，影响了相关性状的表达。 |认|知|生|成| 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，使细长的DNA卷成紧密的结构。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 可遗传 基因表达和表型可以遗传给后代 不变性 基因的碱基序列保持不变 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 3．理解表观遗传需注意的两个问题 (1)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。 (2)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(一)　基因对性状的控制与细胞分化 1．(2024·武汉模拟)如图表示人体内苯丙氨酸的代谢途径，尿黑酸在人体内积累会使人的尿液中含有尿黑酸，这种尿液暴露于氧气中会变成黑色，这种症状称为尿黑酸症。下列说法错误的是(　 ) A．酶⑤的缺乏会导致患白化病，酶③的缺乏会导致患尿黑酸症 B．由图可推知同种底物经不同种酶的催化得到的产物不同 C．若图中的酶均由不同的基因表达产生，则可推知基因和性状之间并不都是简单的一一对应关系 D．若图中的酶均由不同的基因表达产生，则说明基因可通过控制酶的合成直接控制生物体的性状 解析：选D　该图体现了基因可通过控制酶的合成控制代谢过程，进而间接控制生物体的性状，D错误。 2．(2024·重庆模拟)科学家提取了鸡的输卵管细胞、红细胞(有细胞核)和肌肉细胞，对这3种细胞中的mRNA进行了检测，结果如下表所示，下列叙述正确的是(　 ) 检测的 3种细胞 呼吸酶 卵清蛋白 珠蛋白 肌动蛋白 mRNA mRNA mRNA mRNA 输卵管细胞 ＋ ＋ － － 红细胞 ＋ － ＋ － 肌肉细胞 ＋ － － ＋ 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。 A．题干所述的mRNA都是在细胞质中形成的 B．这三种细胞中形成的蛋白质完全不同 C．细胞核中1个DNA分子中的一条单链可以转录出不同的RNA分子 D．mRNA中的碱基改变一定造成所编码的氨基酸改变 解析：选C　mRNA通过转录形成，题干所述的mRNA形成场所是细胞核，A错误；由表格可知，三种细胞中都含有呼吸酶mRNA，说明三种细胞都合成呼吸酶，即三种细胞中有相同的蛋白质，B错误；基因通常是有遗传效应的DNA片段，一个DNA上可有多个基因，转录出不同的RNA分子，C正确；由于密码子的简并性，mRNA中的碱基改变不一定造成所编码的氨基酸改变，D错误。 题点(二)　表观遗传现象 3．(2023·海南高考)某植物的叶形与R基因的表达直接相关。现有该植物的植株甲和乙，二者R基因的序列相同。植株甲R基因未甲基化，能正常表达；植株乙R基因高度甲基化，不能表达。下列有关叙述正确的是(　 ) A．植株甲和乙的R基因的碱基种类不同 B．植株甲和乙的R基因的序列相同，故叶形相同 C．植株乙自交，子一代的R基因不会出现高度甲基化 D．植株甲和乙杂交，子一代与植株乙的叶形不同 解析：选D　植株甲和乙的R基因的序列相同，因此所含的碱基种类也相同，A错误。植株甲和乙的R基因的序列相同，但植株甲R基因未甲基化，能正常表达；植株乙R基因高度甲基化，不能表达，因而植株甲和乙叶形不同，B错误。甲基化相关的性状可以遗传，因此，植株乙自交，子一代的R基因会出现高度甲基化，C错误。植株甲含有未甲基化的R基因，故植株甲和乙杂交，受植株甲R基因的影响，子一代与植株乙的叶形不同，D正确。 4．(2023·山东高考)某种XY型性别决定的二倍体动物，其控制毛色的等位基因G、g只位于X染色体上，仅G表达时为黑色，仅g表达时为灰色，二者均不表达时为白色。受表观遗传的影响，G、g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F1。亲本与F1组成的群体中，黑色个体所占比例不可能是(　 ) A．2/3 B．1/2 C．1/3 D．0 解析：选A　G、g只位于X染色体上，则该雄性基因型是XGY或XgY，杂合子雌性基因型为XGXg。若该雄性基因型为XGY，与XGXg杂交产生的F1基因型分别为XGXG、XGXg、XGY、XgY，在亲本与F1组成的群体中，父本XGY的G基因来自其母亲，因此G不表达，该父本呈现白色；当母本XGXg的G基因来自其母亲、g基因来自其父亲时，该母本的g基因表达，表现为灰色，当母本XGXg的g基因来自其母亲、G基因来自其父亲时，该母本的G基因表达，表现为黑色，因此母本表型可能为灰色或黑色；F1中基因型为XGXG的个体必定有一个G基因来自父本，G基因可以表达，因此F1中的XGXG表现为黑色；XGXg个体中G基因来自父本，g基因来自母本，因此G基因表达，g基因不表达，该个体表现为黑色；XGY的G基因来自母本，G基因不表达，因此该个体表现为白色；XgY个体的g基因来自母本，因此g基因不表达，该个体表现为白色，综上所述，在亲本杂交组合为XGY和XGXg的情况下，F1中的XGXG、XGXg一定表现为黑色，当母本XGXg也为黑色时，该群体中黑色个体比例为3/6，即1/2；当母本XGXg为灰色时，黑色个体比例为2/6，即1/3。若该雄性基因型为XgY，与XGXg杂交产生的F1基因型分别为XGXg、XgXg、XGY、XgY，在亲本与F1组成的群体中，父本XgY的g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XGXg可能为灰色或黑色；F1中基因型为XGXg的个体G基因来自母本，g基因来自父本，因此g基因表达，G基因不表达，该个体表现为灰色；XgXg个体的两个g基因必定有一个来自父本，g基因可以表达，因此该个体表现为灰色；XGY的G基因来自母本，G基因不表达，因此该个体表现为白色；XgY个体的g基因来自母本，因此g基因不表达，该个体表现为白色，综上所述，在亲本杂交组合为XgY和XGXg的情况下，F1中所有个体都不表现为黑色，当母本XGXg为灰色时，该群体中黑色个体比例为0；当母本XGXg为黑色时，该群体中黑色个体比例为1/6。综合上述两种情况可知，A符合题意。 题点(三)　基因与性状的关系 5．水稻分蘖(茎基部发生分枝)受多个基因控制，水稻MADS基因家族能控制侧芽分化和分蘖等过程。重力因素通过影响HSFA2D基因进而影响LAZY1基因的表达，最终调控分蘖的方向。相关说法错误的是(　 ) A．水稻分蘖过程受到多个基因的共同调控 B．每个基因可以独立控制生物的某个性状 C．MADS基因家族可以控制水稻分蘖等多个性状 D．LAZY1基因的表达受环境和其他基因影响 解析：选B　根据题干信息“水稻分蘖(茎基部发生分枝)受多个基因控制”可知，水稻分蘖过程受到多个基因的共同调控，A正确；基因不都能独立控制生物的性状，且基因与性状之间并不是简单的一一对应的关系，B错误；根据题干信息“水稻MADS基因家族能控制侧芽分化和分蘖等过程”可知，MADS基因家族可以控制水稻分蘖等多个性状，C正确；根据题干信息“重力因素通过影响HSFA2D基因进而影响LAZY1基因的表达，最终调控分蘖的方向”可知，LAZY1基因的表达受环境和其他基因影响，D正确。 　　　　　　　　　　　　　　　　 |考|教|衔|接|——教材隐性命题点发掘 (一)教材素材“深加工” 1．(必修2 P69“拓展应用”变式训练)不同药物的抗菌机制如表所示，下列叙述正确的是(　 ) 药物 抗菌机制 红霉素 能与核糖体结合，抑制肽链的延伸 环丙沙星 抑制细菌DNA的复制 利福平 抑制细菌RNA聚合酶的活性 万古霉素 抑制细菌细胞壁的合成 A.红霉素起到抗菌作用的原因是阻断和抑制了细菌蛋白质的合成 B．环丙沙星可用于抑制艾滋病病毒、流感病毒在人体细胞内的增殖 C．利福平抑制细菌RNA聚合酶的活性，阻断了细菌DNA的翻译过程 D．万古霉素阻断了构成细菌细胞壁的几丁质合成，从而抑制细菌增殖 解析：选A　红霉素与核糖体结合后，抑制肽链的延伸，从而抑制翻译过程，因此，红霉素起到抗菌作用的原因是阻断和抑制了细菌蛋白质的合成，A正确；艾滋病病毒、流感病毒的遗传物质是RNA，而环丙沙星抑制的是细菌DNA复制，B错误；DNA的转录过程需要RNA聚合酶的作用，利福平抑制细菌DNA的转录过程，C错误；几丁质广泛存在于甲壳类动物和昆虫的外骨骼中，构成细菌细胞壁的主要成分是肽聚糖，D错误。 2．(必修2 P73“思考·讨论”素材分析)某种小鼠的黄体毛受显性基因Avy控制，黑体毛受隐性基因a控制。纯合的黄体毛小鼠与纯合的黑体毛小鼠杂交，F1出现了介于黄色和黑色之间的一系列过渡类型。进一步研究发现，在Avy基因的前端有一段特殊的核苷酸序列(简称P序列)，P序列中的碱基甲基化程度越高，小鼠体毛颜色就越深。下列有关叙述错误的是(　 ) A．Avy基因复制时，甲基化的胞嘧啶不能与鸟嘌呤配对 B．碱基甲基化不改变基因的遗传信息，但会影响生物表型 C．P序列中碱基甲基化程度与Avy基因的表达水平密切相关 D．F1小鼠的体毛颜色虽然不同，但相关的基因型相同 解析：选A　碱基的甲基化修饰会抑制基因的表达，主要抑制转录，但不干扰基因的复制，复制时甲基化的胞嘧啶能与鸟嘌呤正常配对，A错误；碱基的甲基化是引起表观遗传的修饰之一，基因的碱基序列不发生改变，即不会改变基因的遗传信息，但会使基因的表达发生可遗传变化，进而影响生物的表型，B正确；纯合的黄体毛小鼠(AvyAvy)与黑体毛小鼠(aa)杂交，F1小鼠的基因型均为Avya，而P序列中的碱基甲基化程度越高，小鼠体毛颜色就越深，说明P序列中碱基甲基化程度与Avy基因的表达水平密切相关，因此，F1小鼠的体毛颜色虽然不同，但相关的基因型相同，C、D正确。 (二)科学思维“融会通” 3．(必修2 P69“楷体字及图示”模型分析)如图表示一个mRNA分子上可相继结合多个核糖体，同时进行多条肽链的合成的过程。图示翻译方向是A→B(填“A→B”或“B→A”)，判断依据是由c中三条链的长度可看出越靠近B侧越长，可确认翻译方向是A→B。 4．(2024年1月·甘肃高考适应性演练)(必修2 P75“拓展应用T3”探究分析)某品系小鼠的雄性个体有白色和黑色两种毛色，雌性个体有白色、黑色和黑白嵌合(如图所示)三种毛色，毛色由X染色体上的一对等位基因B(黑色)和b(白色)控制。黑白嵌合雌鼠是由于胚胎发育早期体细胞X染色体的随机失活造成的。回答下列问题。 (1)雌鼠的X染色体随机失活是一种表观遗传现象。表观遗传是指生物体__________________保持不变，但________________发生可遗传变化的现象。 (2)研究表明，雌鼠的X染色体随机失活与DNA甲基化密切相关。请从DNA甲基化与基因表达的关系角度，说明雌性小鼠黑白嵌合表型产生的原因是_______________________ ___________________________________________________________________________。 (3)黑白嵌合雌性小鼠的基因型是____________；黑白嵌合雌性小鼠和黑色雄鼠杂交后代的毛色表型及其比例为___________________________________________________________ _________________________________________________________________________。 解析：根据题意可知，黑白嵌合雌性小鼠的基因型是XBXb；黑白嵌合雌性小鼠(XBXb)和黑色雄鼠(XBY)杂交后代的毛色表型及其比例为黑色雌鼠∶黑白嵌合雌鼠∶黑色雄鼠∶白色雄鼠＝1∶1∶1∶1。 答案：(1)基因的碱基序列　基因表达和表型　 (2)细胞内DNA甲基化水平升高，对染色体上的组蛋白产生影响，进而导致X染色体随机失活，一部分细胞表达黑色基因，一部分细胞表达白色基因　 (3)XBXb　黑色雌鼠∶黑白嵌合雌鼠∶黑色雄鼠∶白色雄鼠＝1∶1∶1∶1 |应|用|创|新|——新情境问题的建模训练 1．(2024·祁东模拟)m6A是真核生物RNA中的一种表观遗传修饰方式，我国科学家阐明了m6A修饰在鱼类先天免疫过程中的分子调控机制。NOD1是鱼类体内一种重要的免疫受体，去甲基化酶FTO可以“擦除”NOD1 mRNA的m6A修饰，进而避免m6A识别蛋白对NOD1 mRNA的识别和降解。下列相关说法不正确的是(　 ) A．DNA甲基化、RNA甲基化等表观遗传不遵循孟德尔遗传定律 B．m6A修饰未改变基因的碱基序列，但这种修饰可以遗传给后代 C．m6A修饰能够影响mRNA的稳定性，进而影响NOD1基因的转录 D．抑制去甲基化酶FTO的活性会导致鱼的免疫能力下降 解析：选C　m6A修饰是一种表观遗传修饰方式，表观遗传并未改变基因的碱基序列，而与环境变化密切相关，故表观遗传不遵循孟德尔遗传定律，但这种修饰可以遗传给后代，A、B正确；m6A修饰能够影响mRNA的稳定性，mRNA作为翻译的模板，进而影响NOD1基因的翻译过程，C错误；抑制去甲基化酶FTO的活性导致NOD1 mRNA被识别和降解，NOD1蛋白含量减少，鱼的免疫能力下降，D正确。 2．(2024·沈阳一模)RhyB­RNA是大肠杆菌中的一种小RNA，仅在铁“饥饿”时表达。当铁供应不足时，此RNA会与铁储存蛋白(一类含铁量高的蛋白质)的mRNA配对结合，致使mRNA被降解；当铁供应充足时，铁储存蛋白的mRNA稳定性提高。下列叙述错误的是(　 ) A．RhyB­RNA是通过RNA聚合酶以DNA单链为模板合成的 B．RhyB­RNA通过氢键与铁储存蛋白的mRNA相结合 C．铁供应不足时，铁储存蛋白的mRNA翻译受阻 D．RhyB­RNA合成量的增加，有利于铁储存蛋白的合成 解析：选D　RhyB­RNA是转录的产物，是通过RNA聚合酶以DNA单链为模板合成的，A正确；RhyB­RNA与铁储存蛋白的mRNA发生碱基互补配对，即RhyB­RNA通过氢键与铁储存蛋白的mRNA相结合，B正确；结合题干，铁供应不足时，致使铁储存蛋白的mRNA被降解，从而使得其翻译受阻，C正确；RhyB­RNA合成量的增加，与铁储存蛋白的mRNA结合增加，导致该mRNA降解增加，不利于铁储存蛋白的合成，D错误。 [课时跟踪检测] 　　　　　　　　　　　　　　　　 一、选择题 1．(2024·厦门期末)下列关于DNA和RNA的叙述，错误的是(　 ) A．某些RNA能降低化学反应的活化能，某些RNA能转运物质 B．mRNA、tRNA、rRNA均参与蛋白质的合成过程 C．不是所有生物的DNA和RNA上都能储存遗传信息 D．所有生物体内的DNA都是链状的双螺旋结构 解析：选D　有些酶的化学本质是RNA，能够降低化学反应的活化能，tRNA具有运输氨基酸的功能，A正确；蛋白质的合成过程中，模板是mRNA，运输氨基酸的工具是tRNA，其合成场所核糖体的主要成分是rRNA和蛋白质，B正确；细胞生物的遗传信息都储存在DNA中，其含有的RNA不能储存遗传信息，C正确；并不是所有生物的DNA都是链状的双螺旋结构，如原核生物的DNA呈环状，某些病毒的DNA是单链，D错误。 2．如图所示的中心法则揭示了生物遗传信息在DNA、RNA和蛋白质之间的流动过程，下列相关叙述正确的是(　 ) A．正常人体细胞中，可发生a、b、c、d、e所有过程 B．a、d过程所需的原料相同，b、e过程所需的原料不同 C．b过程需要RNA聚合酶催化，而d过程需要逆转录酶催化 D．真核细胞中c过程的发生场所是高尔基体 解析：选C　逆转录过程和RNA自我复制是某些病毒进行增殖时才可发生的过程，正常人体细胞中，可发生a、b、c过程，不会发生d、e过程，A错误。a、d过程分别是DNA复制和RNA逆转录，都是合成DNA，所需的原料都是脱氧核苷酸；b、e过程分别是DNA转录和RNA复制，都是合成RNA，所需的原料都是核糖核苷酸，B错误。b过程是DNA转录合成RNA需要RNA聚合酶催化，而d过程是RNA逆转录形成DNA需要逆转录酶催化，C正确；c过程表示翻译过程，翻译发生在核糖体中，D错误。 3．(2024年1月·广西高考适应性演练)启动子中CpG岛上的胞嘧啶发生甲基化修饰，会使启动子区高度螺旋化，还会导致(　 ) A．相关基因的表达受到影响 B．CpG岛的甲基化引发基因突变 C．相关基因编码区的碱基序列改变 D．单链中相邻的CG碱基之间氢键断裂 解析：选A　启动子发生了甲基化修饰，会使染色质高度螺旋化，凝缩成团，不利于RNA聚合酶与被甲基化修饰的启动子结合，影响相关基因的转录，最终影响基因的表达，但并不改变基因编码区的碱基序列，A正确，B、C错误；被甲基化的DNA单链上相邻的C和G之间不是通过氢键连接，而是通过“—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—”连接，D错误。 4．甲硫氨酸是构成人体的必需氨基酸，R基为—CH2CH2SCH3，相应密码子是5′­AUG­3′。下列叙述正确的是(　 ) A．含有甲硫氨酸的蛋白质，其组成元素仅有C、H、O、N、S五种元素 B．每个甲硫氨酸含有一个游离的氨基和两个游离的羧基 C．转运甲硫氨酸的tRNA上的反密码子为5′­UAC­3′ D．人的血清白蛋白的第一个氨基酸并不是甲硫氨酸(或缬氨酸)说明该蛋白合成时经过了修饰加工 解析：选D　含有甲硫氨酸的蛋白质，其组成元素一定有C、H、O、N、S五种元素，但也可以有别的元素，如Se，A错误；甲硫氨酸的R基中不含氨基或羧基，所以每个甲硫氨酸含有一个游离的氨基和一个游离的羧基，B错误；甲硫氨酸的密码子是5′­AUG­3′，根据碱基互补配对原则，转运甲硫氨酸的tRNA上的反密码子为5′­CAU­3′，C错误；因为起始密码子对应的氨基酸是甲硫氨酸或缬氨酸，肽链合成时第一个氨基酸是甲硫氨酸或缬氨酸，所以人的血清白蛋白的第一个氨基酸并不是甲硫氨酸或缬氨酸说明该蛋白合成时经过了修饰加工，D正确。 5．(2024·郑州模拟)UGA通常作为终止密码子，释放因子RF可与之结合使翻译终止。当UGA的下游出现特殊茎环结构时，UGA能编码硒代半胱氨酸，使翻译继续进行。下列说法错误的是(　 ) A．RF可能通过识别UGA，使肽链和核糖体从mRNA上释放 B．翻译中核糖体沿mRNA从3′­端向5′­端移动 C．mRNA的结构会影响携带硒代半胱氨酸的tRNA与UGA的识别 D．若基因中控制UGA的碱基序列改变，其控制的性状将可能发生可遗传的变化 解析：选B　翻译的终止需要释放因子RF，RF可以识别终止密码子UGA，可能引起肽链和核糖体从mRNA上释放，A正确；翻译中核糖体沿mRNA从5′­端向3′­端移动，B错误；由题干“UGA通常作为蛋白质合成的终止密码子，当UGA的下游出现特殊茎环结构时，UGA能编码硒代半胱氨酸，使翻译继续进行”可知，如果UGA的下游没有特殊茎环结构，UGA就作为终止子，因此mRNA的结构会影响携带硒代半胱氨酸的tRNA与UGA的识别，C正确；若基因中控制UGA的碱基序列改变，导致其对应的密码子发生改变，其控制的性状可能发生可遗传的变化，D正确。 6．如图所示为人体内基因对性状的控制过程，下列叙述正确的是(　 ) A．①②和⑦⑥都表示基因的表达过程，但发生在不同细胞中 B．由题中信息判断基因1和基因2的遗传一定遵循自由组合定律 C．生物体中一个基因只能决定一种性状 D．⑦→⑥→⑤过程说明基因可通过控制酶的合成，直接控制生物的性状 解析：选A　由图可知，①和⑦表示转录，②和⑥表示翻译，基因的表达包括转录和翻译，图中的血红蛋白的形成只发生在红细胞中，酪氨酸酶在皮肤和眼睛等组织细胞中表达，A正确；仅由题中信息不能确定这两个基因是否位于同一对同源染色体上，因此无法判断两基因的遗传是否遵循自由组合定律，B错误；生物体中一个基因可以参与控制多种性状，C错误；⑦→⑥→⑤过程说明基因可通过控制酶的合成，间接控制生物的性状，D错误。 7．(2024·中山模拟)我国科学家用人工方法合成具有生物活性的酵母丙氨酸转运核糖核酸(用tRNAyAla表示)。在兔网织红细胞裂解液体系中加入人工合成的tRNAyAla和3H­丙氨酸，不但发现人工合成的tRNAyAla能携带3H­丙氨酸，而且能将所携带的丙氨酸参与到蛋白质合成中去。此外还发现另外四种天然的tRNA携带3H－丙氨酸。下列相关叙述错误的是(　 ) A．tRNAyAla只能识别并转运丙氨酸 B．tRNAyAla为单链结构，不含氢键 C．同一氨基酸可由多种tRNA携带 D．tRNAyAla存在能与mRNA上的丙氨酸密码子配对的反密码子 解析：选B　每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸，所以tRNAyAla只能识别并转运丙氨酸，A正确；tRNAyAla为单链结构，tRNA链经折叠成三叶草形，部分区域碱基配对存在氢键，B错误；由题干可知，发现四种天然的tRNA携带3H­丙氨酸，所以同一氨基酸可由多种tRNA携带，C正确；tRNAyAla能将所携带的3H­丙氨酸参与到蛋白质合成中去，所以存在能与mRNA上的丙氨酸密码子配对的反密码子，D正确。 8．(2024·锦州模拟)细菌内一条mRNA可能含有多个AUG密码子，但仅起始密码子AUG上游有一段SD序列，该序列能与rRNA互补结合。下列叙述正确的是(　 ) A．SD序列很可能与转录过程的起始有关 B．SD序列突变以后产生的多肽链会变长 C．mRNA中含有的多个AUG并不是都作为起始密码子 D．一条mRNA结合多个核糖体就表明有多个SD序列 解析：选C　SD碱基序列可使翻译能准确从起始密码子开始，推测SD序列很可能与翻译过程的起始有关，A错误；SD碱基序列与翻译过程的起始有关，SD序列突变后，可能不会启动翻译过程，因此可能不会产生肽链，B错误；由题意可知，仅上游有一段SD序列的AUG可以作为起始密码子，因此mRNA中含有的多个AUG并不是都作为起始密码子，C正确；一条mRNA结合多个核糖体，多个核糖体可能是从一个位点结合的，并不能表明一条mRNA上有多个SD序列，D错误。 9．(2024·宁德模拟)管家基因是指所有细胞中均要稳定表达的一类基因，奢侈基因是指不同类型的细胞特异性表达的基因。基因的选择性表达与DNA的甲基化有关，甲基化能关闭某些基因的表达。下列叙述错误的是(　 ) A．管家基因结构应保持相对稳定，且一般情况下持续表达 B．管家基因表达产物是维持细胞基本生命活动所必需的 C．有些奢侈基因的表达产物赋予各种类型细胞特异的形态结构 D．DNA的甲基化过程改变了碱基种类与数量，使细胞呈现多样化 解析：选D　根据题干信息“管家基因是指所有细胞中均要稳定表达的一类基因”可知，管家基因结构应保持相对稳定，且一般情况下持续表达，且其表达的产物应该是维持细胞基本生命活动所必需的，A、B正确；奢侈基因只在特定细胞中表达，有些表达产物可以赋予细胞特异的形态结构，C正确；DNA甲基化不会改变DNA中碱基的种类与数量，D错误。 10．(2024·南宁模拟)mRNA的部分区域可以调控自身的翻译过程。如图1、图2是mRNA调控翻译的两种机制，已知AUG为起始密码子，编码甲硫氨酸，其上游的一段序列为核糖体结合位点。下列相关分析错误的是(　 ) A．核糖体结合到mRNA上时，携带甲硫氨酸的tRNA立即与mRNA进行碱基配对 B．翻译速率过快时，机体可以通过合成翻译阻抑蛋白来对基因的表达进行调节 C．图2表明温度升高会使碱基对之间的氢键断裂，从而促进核糖体与mRNA的结合 D．图1、图2中调控翻译的两种机制均是通过调节核糖体与mRNA的结合来实现的 解析：选A　由图1可知，在AUG上游有一段序列是核糖体结合位点，核糖体结合到mRNA上时，携带甲硫氨酸的tRNA不会立即与mRNA进行碱基配对，A错误；由图示可知，翻译阻抑蛋白抑制蛋白质合成，因此翻译速率过快时，机体可以通过合成翻译阻抑蛋白来对基因的表达进行调节，B正确；由图2可知，温度升高会使碱基对之间的氢键断裂，从而促进核糖体与mRNA的结合，C正确；由图示信息可知，图1、图2中调控翻译的两种机制均是通过调节核糖体与mRNA的结合来实现的，D正确。 11．(2024·徐州期中)人体肝脏和小肠细胞中合成载脂蛋白的方式如图所示，下列叙述错误的是(　 ) A．mRNA与核糖体的结合依靠密码子与反密码子的相互配对 B．翻译过程中核糖体沿着mRNA移动，遇到终止密码子时翻译自行停止 C．图示编辑具有组织或细胞特异性，表明同一基因指导合成的蛋白质不一定相同 D．小肠中合成小蛋白的原因是由于mRNA的碱基改变导致终止密码子(UAA)提前出现 解析：选A　mRNA与tRNA的结合依靠密码子与反密码子的相互配对，A错误；翻译过程中核糖体沿着mRNA移动，遇到终止密码子时翻译自行停止，B正确；由图分析可知，同一基因指导合成的蛋白质可能不同，小肠细胞中控制合成的蛋白质氨基酸数减少是由于mRNA编辑后终止密码子UAA提前出现，C、D正确。 12．(2024·舒城模拟)研究发现，AGPAT2基因表达的下调会延缓脂肪生成。湖羊尾部蓄脂量小，而广灵大尾羊尾部蓄脂量大。研究人员以若干只两种羊的尾部脂肪组织为材料，检测AGPAT2基因启动子区7个位点的甲基化程度及基因表达水平，结果如图。下列叙述正确的是(　 ) A．甲基化程度的差异会导致两种羊脂肪组织中AGPAT2基因的碱基序列不同 B．DNA甲基化直接阻碍翻译过程实现了对AGPAT2基因表达的调控 C．第33和63位点上的甲基化差异是影响AGPAT2基因表达量的关键因素 D．两种羊中AGPAT2基因的甲基化程度与其在脂肪组织中的表达量呈正相关 解析：选C　甲基化不会改变基因的碱基序列，A错误。DNA甲基化直接阻碍转录过程实现了对AGPAT2基因表达的调控，B错误。看图可知湖羊和广灵大尾羊AGPAT2基因启动子区在第33和63位点上的甲基化差异，应该是影响AGPAT2基因表达量的关键因素，C正确。湖羊AGPAT2基因启动子区甲基化程度较高，尾部蓄脂量小；广灵大尾羊AGPAT2基因启动子区甲基化程度较低，尾部蓄脂量大，故两种羊中AGPAT2基因的甲基化程度与其在脂肪组织中的表达量呈负相关，D错误。 13．(2024·海口模拟)人体细胞中具有修复或清除受损DNA的作用机制(部分过程如图)，以保证基因组的完整性。下列有关叙述正确的是(　 ) A．过程①②发生在细胞核，所需的模板、原料等相同 B．过程③属于负反馈调节，有利于受损DNA的修复 C．修复图中受损DNA所需的酶有解旋酶和DNA聚合酶 D．p53基因与p21基因发生突变可能会导致细胞癌变 解析：选D　图中①表示基因控制蛋白质的合成，包括转录和翻译，分别发生于细胞核和细胞质中；②过程为转录，发生于细胞核中，两过程所需的模板、原料等不完全相同，A错误。分析题图可知，③过程可以促进p53蛋白的合成，属于正反馈调节，B错误。修复酶系统利用DNA修复酶对DNA进行修复，C错误。p21基因和p53基因共同作用可以修复或清除受损DNA，减少受损DNA的复制和积累，p53基因与p21基因发生突变可能会使受损DNA不断复制和积累，最终可能导致细胞癌变，D正确。 二、非选择题 14．生物体细胞中存在ARC基因、基因1、基因2等基因，基因1、基因2转录后形成前体RNA，前体RNA在相应酶的作用下被加工形成miR­223和HRCR，从而参与细胞中的生命活动。如图为三种基因参与的部分生命活动图解。据图回答下列问题： (1)过程①需要的酶是____________，与过程②相比，过程①特有的碱基互补配对方式是__________________。 (2)该生物体细胞在进行过程②时，短时间内少量的mRNA就可以迅速合成大量的蛋白质，原因是___________________________________________________________________ _______________________________________________________________________。 (3)构成HRCR的基本组成单位是__________________。由图推测，分裂旺盛的细胞中该物质的含量__________(填“较少”或“较多”)。 (4)研究发现，在一些实体肿瘤中也存在图中三种基因参与的生命活动，为了限制肿瘤快速生长，可以通过调节图中过程③和④来实现，进行调节的思路是______________。 解析：(1)过程①表示转录，需要的酶是RNA聚合酶，该过程的碱基互补配对方式有T—A、A—U、C—G、G—C；过程②表示翻译，该过程的碱基互补配对方式有U—A、A—U、C—G、G—C；因此过程①特有的碱基互补配对方式是T—A。(2)通常一个mRNA分子上可以相继结合多个核糖体，同时进行多条肽链的合成，因此该生物体细胞在进行过程②时，短时间内少量的mRNA就可以迅速合成大量的蛋白质。(3)HRCR是环状RNA，其基本组成单位是核糖核苷酸。HRCR增多时，可以与更多的miR­223结合，从而使ARC基因表达的凋亡抑制因子的数量增多，抑制细胞凋亡。所以分裂旺盛的细胞中该物质的含量较多。(4)为了限制肿瘤快速生长，就要减少凋亡抑制因子的合成，因此要使过程③增强，让更多的miR­223与ARC基因转录的mRNA结合，那么过程④应减弱。 答案：(1)RNA聚合酶　T—A　(2)一个mRNA分子上可以相继结合多个核糖体，同时进行多条肽链的合成　(3)核糖核苷酸　较多　(4)促进过程③，抑制过程④ 15．肥胖是诸多心、脑血管疾病和代谢性疾病的危险因素；脂肪过度蓄积、高脂血症(血清中甘油三酯TG和总胆固醇TC的水平升高)是肥胖的常见症状。细胞自噬是将细胞内受损、变性、衰老的蛋白质或细胞器运输到溶酶体内并降解的过程。非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)是常见的慢性肝脏疾病，研究表明mRNA N6­甲基腺嘌呤(m6A)甲基化修饰与脂质代谢存在密切联系，其调控机制如下图所示： (1)图中自噬溶酶体的形成体现了生物膜的结构特点是________________________。有研究表明，METTL3介导的m6A修饰会影响肝癌细胞周期，细胞周期指___________________ ___________________________________________________________________________。 (2)Rubicon基因是一种自噬负调控基因，请据图阐述NAFLD的发病机理： __________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________。 (3)根据上图，为临床干预NAFLD提供一种思路：______________________________ ______________________________________________________________________。 解析：(1)图中自噬溶酶体的形成体现了生物膜的结构特点是具有一定的流动性。细胞周期是指连续分裂的细胞，从一次细胞分裂完成时开始，到下一次细胞分裂完成时为止所经历的过程。(2)Rubicon基因是一种自噬负调控基因，在METTL3的作用下，Rubicon mRNA m6A甲基化修饰水平升高，YTHDF1与m6A结合，提高了Rubicon mRNA的稳定性，RUBICON表达量增高，抑制自噬溶酶体形成，导致肝细胞内脂滴不能通过自噬溶酶体途径降解，加重脂滴在肝细胞内堆积。(3)根据题图，为临床干预NAFLD提供一种思路：抑制METTL3的合成，即抑制Rubicon mRNAm6A甲基化修饰，使Rubicon mRNA可以正常降解。 答案：(1)具有一定的流动性　连续分裂的细胞，从一次分裂完成时开始，到下一次分裂完成时为止所经历的过程　(2)在METTL3的作用下，Rubicon mRNA m6A甲基化修饰水平升高，YTHDF1与m6A结合，提高了Rubicon mRNA的稳定性，RUBICON表达量增高，抑制自噬溶酶体形成，导致肝细胞内脂滴不能通过自噬溶酶体途径降解，加重脂滴在肝细胞内堆积 (3)抑制Rubicon mRNA m6A甲基化修饰(或抑制METTL3的合成，合理即可) 第4讲　素养提升课——破译新情境·系统实验知能 一、破译新情境——抽象、理性的学科情境要读懂 　　　　　　　　　　　　　　　　 新情境问题(一)　 遗传信息表达类材料多维解读 [科普科研材料] 材料一　20世纪40年代，科学家发现剪去两株不同伞藻的伞帽并将细胞核互换，伞藻会长出与细胞核对应的新伞帽，且在刚除去细胞核而未移植新核之前，细胞质中仍能进行一段时间的蛋白质合成。1955年，科学家用RNA酶水解洋葱根尖细胞和变形虫细胞中的RNA，发现蛋白质合成停止；若加入RNA则重新开始蛋白质的合成。 材料二　研究发现细胞中存在端粒酶，该酶由RNA和结合蛋白组成，具有逆转录酶的活性。另有研究表明，细胞核中的DNA可以通过某种途径直接转移到细胞质中的核糖体上，不需要通过RNA也可以控制蛋白质的合成。 材料三　研究发现，组蛋白(染色体的基本组成单位)上某些位点的氨基酸残基发生修饰，如甲基化、乙酰化或磷酸化等，能招募特定种类的蛋白质与之结合，决定特定基因的表达是打开还是关闭，从而使亲子代均表现出一定的表型。根据上述发现，研究人员得出了“组蛋白修饰是表观遗传的重要机制”的结论。启动子是位于基因上游的一段有特殊序列的DNA片段，当其被RNA聚合酶识别和结合后能驱动基因转录。某些组蛋白去乙酰化会引起启动子序列中的DNA发生甲基化，从而导致“基因沉默”。 [内蕴知识解读] (1)材料一的科学实验的结果表明细胞内核酸与蛋白质合成存在的关系是_____________ __________________________________________________________________________。 (2)材料二中显示的遗传信息流向分别是____________和____________。 (3)请根据表观遗传的概念，结合材料三中的描述，概括得出“组蛋白修饰是表观遗传的重要机制”这一结论的依据_______________________________________________________ __________________________________________________________________________。 (4)材料三中引起“基因沉默”的原因是_________________________________________ ___________________________________________________________________________。 答案：(1)没有RNA时，蛋白质的合成不能进行。细胞核中的DNA不是蛋白质合成的直接模板，需要靠RNA联系　(2)RNA→DNA　DNA→蛋白质　(3)组蛋白发生修饰后决定特定基因的表达是打开还是关闭，而基因的碱基序列保持不变；亲子代均表现一定的表型，说明基因表达和表型发生了可遗传变化　(4)组蛋白去乙酰化引起启动子序列中的DNA发生甲基化，影响了RNA聚合酶与启动子的识别与结合，导致基因不能转录，最终无法翻译出相应的蛋白质，表现为“基因沉默” [迁移创新训练] 1．(2024·武汉模拟)miRNA是一类广泛存在于真核细胞中的微小RNA。该RNA的前体经剪接加工最终与其他蛋白质形成沉默复合物，该复合物可通过与靶基因的mRNA结合来介导mRNA的降解，从而调控生物性状。下列分析正确的是(　 ) A．miRNA基因的表达过程包括转录和翻译两个阶段 B．原核细胞不存在RNA剪接过程，因而不存在RNA­蛋白质复合物 C．miRNA含有的碱基越多，其沉默复合物作用的靶基因的种类越少 D．沉默复合物将基因沉默的原理是通过碱基互补配对抑制靶基因的转录 解析：选C　miRNA基因不翻译成蛋白质，miRNA基因的表达过程不包括翻译阶段，A错误；原核细胞含有核糖体，核糖体的组成成分是rRNA和蛋白质，且在翻译的时候也会存在RNA­蛋白质复合物，B错误；根据碱基互补配对原则，miRNA含有的碱基越多，能够配对的靶基因的mRNA序列越少，则其沉默复合物作用的靶基因的种类越少，C正确；miRNA与其他蛋白质形成沉默复合物，然后与靶基因的mRNA结合来介导mRNA的降解，从而调控生物性状，所以沉默复合物将基因沉默的原理是通过碱基互补配对抑制靶基因的翻译，D错误。 2．(2024·襄阳一模)已知组蛋白乙酰化与去乙酰化分别是由HAT(组蛋白乙酰化转移酶)和HDAC(去乙酰化转移酶)催化的，组蛋白的乙酰化促进转录，而去乙酰化则抑制转录。染色质上的组蛋白被乙酰化后成为活性染色质、去乙酰化后成为非活性染色质，如图。下列相关推测不合理的是(　 ) A．染色质中的组蛋白乙酰化与去乙酰化不属于可逆反应 B．HDAC复合物使组蛋白去乙酰化伴随着对基因转录的抑制 C．激活因子、抑制因子可能改变了组蛋白的空间结构 D．活性染色质更便于DNA聚合酶与DNA的结合 解析：选D　催化乙酰化与去乙酰化的酶不同，反应条件不同，故不是可逆反应，A正确；HDAC催化去乙酰化，而去乙酰化则抑制转录，B正确；激活因子、抑制因子使组蛋白乙酰化与去乙酰化，可能改变了组蛋白的空间结构，C正确；在HAT复合物作用下染色质具有转录活性，更便于RNA聚合酶与DNA的结合，D错误。 新情境问题(二)　 基因结构及基因表达的调控 [科普科研材料] 材料一　基因的结构与遗传信息的表达 真核细胞和原核细胞基因都分为编码区和非编码区，不同的是真核生物基因的编码区是不连续的，分为内含子和外显子。原核生物转录的mRNA可直接作为翻译的模板(见图1)；真核生物基因转录时，编码区中内含子和外显子都转录，但在形成成熟mRNA时，内含子转录部分被切去，并把外显子转录部分连接起来，加工成熟的mRNA作为翻译的模板(见图2)。 材料二　基因表达的调控 1．转录水平的调控 以大肠杆菌中某结构基因的表达为例。无诱导物存在时：阻遏蛋白与操纵基因结合阻止了RNA聚合酶与启动子(P)的结合，使得结构基因不能正常转录(如图1)；有诱导物(乳糖)存在时：诱导物与阻遏蛋白结合，使阻遏蛋白结构改变，不能与操纵基因结合，则RNA聚合酶结合到启动子(P)上并启动结构基因的表达(如图2)。 2．翻译水平的调控 RNA干扰是有效沉默或抑制目标基因表达的过程，指内源性或外源性双链RNA(dsRNA)介导的细胞内mRNA发生特异性降解，从而导致靶基因的表达沉默，产生相应的功能表型缺失的现象。 [内蕴知识解读] (1)从真核细胞基因结构角度，分析基因突变不一定导致生物性状改变的原因是_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 (2)结合转录水平的调控可知，当环境中无乳糖时，在转录水平上影响基因的表达的原理是_____________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________。 (3)当环境中有乳糖时，大肠杆菌结构基因表达的调节过程为_______________________ ___________________________________________________________________________。 β­半乳糖苷酶可以水解乳糖，使上述过程减弱，这种调节机制是____________，可使大肠杆菌避免物质和能量的浪费。 答案：(1)真核细胞内，当突变点位于基因结构的非编码区或编码区的内含子部分时，转录产生的mRNA模板并不改变，生物性状不改变　(2)阻遏蛋白会与操纵基因结合，阻碍RNA聚合酶与P结合　(3)乳糖与阻遏蛋白结合，改变其构象，使之不能与操纵基因结合，使得RNA聚合酶可以与P(启动子)结合，使结构基因能够表达　反馈调节 [迁移创新训练] 1．(2024·佛山一模)用鸡卵清蛋白成熟的mRNA与鸡卵清蛋白基因的DNA单链杂交，结果如图所示。对于造成此结果的原因，下列分析最合理的是(　 ) A．图中的DNA单链内部存在碱基互补配对 B．图中的DNA单链不是鸡卵清蛋白mRNA的模板链 C．鸡卵清蛋白基因的转录过程是不连续、跳跃式的 D．鸡卵清蛋白mRNA成熟前需要经过剪切加工 解析：选D　图中表示的是mRNA与DNA单链进行的碱基互补配对，并无DNA单链内部的碱基互补配对，A错误；由题图可知，mRNA大部分可与DNA单链完成碱基互补配对，则该DNA单链是鸡卵清蛋mRNA的模板链，而成熟的mRNA最可能经过了剪切，所以mRNA比模板链短，且DNA链中有未配对的片段，B错误，D正确；鸡卵清蛋白基因的转录过程不是跳跃式的，转录是连续的，只是因为转录完成后进行了剪切，才出现了如图的结果，C错误。 2．下图表示大肠杆菌色氨酸合成过程中基因的转录调节机制，其中阻遏蛋白是由远离色氨酸操纵子的调节基因(trpR)编码的一种蛋白质。下列叙述正确的是(　 ) A．trpR与色氨酸操纵子可能位于同一条染色体上 B．RNA聚合酶与色氨酸操纵子识别结合的过程遵循碱基互补配对原则 C．图中调节机制体现了微生物在利用环境资源和对生存环境适应的灵活性 D．色氨酸是色氨酸操纵子经过转录、翻译后的直接产物 解析：选C　大肠杆菌是原核生物，其DNA没有和蛋白质形成染色体，A错误。RNA聚合酶不含碱基，其与色氨酸操纵子识别结合的过程不遵循碱基互补配对原则，B错误。色氨酸操纵子的激活与否根据生存环境中有无色氨酸而定，当生存环境中有足够的色氨酸时，该操纵子自动关闭；缺乏色氨酸时，操纵子被打开，该负反馈调节机制体现了微生物在利用环境资源和对生存环境适应的灵活性，C正确。色氨酸操纵子负责调控色氨酸的生物合成，但色氨酸不是多肽链，不是转录、翻译的直接产物，D错误。 二、系统实验知能——实验设计常用的“加法原理”和“减法原理” 高考生物实验相关题重点考查实验设计思路，“加法原理”和“减法原理”是实验设计过程中控制自变量的两种常用的原理。科学地利用这两个原理设计生物实验有助于得出可靠、真实的实验结果或结论。与常态比较，人为增加某种影响因素的称为“加法原理”，而人为去除某种影响因素的称为“减法原理”。 (一)运用“加法原理”设计实验 ―→―→―→ [例1]　为验证“植物顶芽产生的生长素能够抑制侧芽生长”，选取长势良好、生长状况相同的多株幼苗，随机分成A、B、C、D四组，A组幼苗不作任何处理，其他三组均去除顶芽。然后B组幼苗切口不作任何处理；C组幼苗切口处放置不含生长素的空白琼脂块；D组幼苗切口处放置含生长素的琼脂块。四组幼苗均置于相同且适宜的条件下培养。 (1)对比A组和B组幼苗的预期结果，说明顶芽抑制了侧芽的生长。 (2)对比B组和C组幼苗的预期结果，说明琼脂块本身对侧芽生长没有影响。 (3)对比A、B、C、D四组幼苗的预期结果，说明对侧芽生长起抑制作用的是顶芽产生的生长素。 [分析]　D组虽没有顶芽，但采用了实验设计的“加法原理”，通过切口处添加放置含生长素的琼脂块，验证了植物顶芽产生的生长素能够抑制侧芽生长。 (二)运用“减法原理”设计实验 ―→―→―→ [例2]　如设置A密闭装置放入绿色植物和NaOH溶液，设置B密闭装置放入绿色植物和水。证明二氧化碳是光合作用原料的实验组是装置，A装置中NaOH溶液的作用是去除空气中二氧化碳，A和B组中有淀粉生成的装置是。 [分析]　A装置中通过放入NaOH溶液去除空气中的二氧化碳，从而证明了二氧化碳是光合作用的原料，利用了“减法原理”。 (三)同时运用“减法原理”和“加法原理”设计实验 [例3]　探究胰岛素的生理作用时，选取健康、生长状况相同的多只小鼠，禁食处理后随机分成甲、乙、丙、丁四组。甲组小鼠注射10 mL生理盐水，乙、丙、丁三组分别注射10 mL胰岛素溶液，一段时间后，乙、丙、丁三组出现反应迟钝、嗜睡等低血糖症状，甲组未出现低血糖症状。 (1)乙、丙、丁三组小鼠出现低血糖症状后进行第二次注射，乙组小鼠注射10 mL生理盐水；为尽快缓解低血糖症状，给丙组小鼠注射10 mL某激素溶液、丁组小鼠注射某营养物质，问：丙组小鼠注射的激素是胰高血糖素，丁组小鼠注射的营养物质是葡萄糖。 (2)第二次注射后，丙、丁两组小鼠的症状都得到了缓解，缓解的机理分别是丙组小鼠胰高血糖素能促进非糖物质转化为葡萄糖、促进肝糖原分解成葡萄糖，升高血糖，丁组小鼠注射葡萄糖，直接升高血糖。 [分析]　乙、丙、丁三组小鼠第一次分别注射10 mL胰岛素溶液后，血糖降低从而出现反应迟钝、嗜睡等低血糖症状。第二次注射后丙组注射的激素是胰高血糖素，具有升高血糖的作用；丁组注射的营养物质是葡萄糖，直接补充血糖，使血糖浓度直接升高，症状得到缓解。两次注射就是分别运用了“减法原理”和“加法原理”巧妙设计实验。 [专题提能训练] 1．(2024·合肥期中)在科学实验中，通常运用“加法原理”或“减法原理”对自变量进行控制。下列实验中对自变量的控制运用“加法原理”的是(　 ) A．艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验 B．探究烟草花叶病毒的遗传物质 C．验证光是植物光合作用的必要条件 D．比较过氧化氢在不同条件下的分解 解析：选D　艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验中，用蛋白酶、RNA酶、DNA酶等处理细胞提取物，是人为的去除某种因素的影响，运用了“减法原理”，A错误；探究烟草花叶病毒的遗传物质实验中，单独用病毒的各部分分别感染宿主细胞，观察各部分的作用，运用了“减法原理”，B错误；利用绿色植物验证光是光合作用的必要条件时，以生长在正常条件下的绿色植物为对照组，以生长在无光但其他都与对照组相同条件下的绿色植物作为实验组，即与常态相比，实验组人为去除了光这种影响因素，运用了“减法原理”，C错误；比较过氧化氢在不同条件下的分解实验时，通过添加FeCl3溶液、肝脏研磨液进行探究，运用了“加法原理”，D正确。 2．为了探究烟草花叶病毒(TMV)的遗传物质，某实验小组进行了如下图所示实验。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RNA 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．该实验与格里菲思的肺炎链球菌的转化实验都是设法将核酸和蛋白质分开后分别研究各自的效应 解析：选B　没有做出处理的为空白对照，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，A错误；实验1、2、3的实验现象显示TMV的RNA能引起烟草花叶病，蛋白质不能，因而能得出：烟草花叶病毒的遗传物质是RNA，B正确；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RNA是遗传物质的结论，C错误；格里菲思的肺炎链球菌的体内转化实验并未将核酸和蛋白质分开，D错误。 3．对照实验中，控制自变量时，与常态相比，人为增加某种影响因素，称为“加法原理”，反之为“减法原理”。艾弗里及其同事用肺炎链球菌做实验，结果如下表。下列叙述正确的是(　 ) 实验 组号 接种 菌型 加入不同处理的 S型细菌细胞提取物 培养皿 长菌情况 ① R 不作处理 R型、S型 ② R 蛋白酶 ？ ③ R RNA酶 R型、S型 ④ R 酯酶 R型、S型 ⑤ R DNA酶 R型 A.②培养皿中只出现R型细菌 B．该实验控制自变量采用了“加法原理”，因为不同组中加入了不同的酶 C．该实验说明S型细菌的细胞提取物中含转化因子，而转化因子很可能就是DNA D．①～⑤说明DNA是主要的遗传物质 解析：选C　蛋白酶能将蛋白质水解，但蛋白质不是转化因子，因此有部分R型细菌转化为S型细菌，②培养皿中会出现R型细菌和S型细菌，A错误；该实验控制自变量采用了“减法原理”，因为不同组中加入了不同的酶，去除了相应物质，B错误；该实验说明S型细菌的细胞提取物中含转化因子，而转化因子很可能就是DNA，C正确；①～⑤能说明DNA是遗传物质，但不能说明DNA是主要的遗传物质，D错误。 学科网（北京）股份有限公司 $$