第五单元 遗传的物质基础-（教师用书）【赢在微点·顶层设计】2026年高中生物学高考一轮总复习（单选版）

该高中生物学高考复习讲义聚焦遗传的分子基础核心考点，涵盖遗传物质探索、DNA结构与复制、基因表达及调控等内容，按“微考点梳理—方法指导—真题训练”架构，通过判断题夯实基础、能力题突破难点、高考题实战演练，系统构建知识网络。 讲义突出科学思维与探究实践素养，如用假说—演绎法分析DNA半保留复制、设计同位素标记实验探究遗传物质类型，设置分层练习。创新“考点—真题—提升”三阶模式，助力学生高效突破重点，为教师把控节奏、提升应考能力提供支持。

第五单元 第17讲　DNA是主要的遗传物质 [课标内容]　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。 微考点大突破 考点一　肺炎链球菌的转化实验 　 1.实验材料：两种肺炎链球菌 2.格里菲思的肺炎链球菌转化实验 提醒　①该实验仅能证明S型细菌中含有某种“转化因子”,但“转化因子”的本质不清楚。 ②加热并没有使DNA完全失去活性：加热致死S型细菌的过程中,其蛋白质变性失活,但是其内部的DNA在加热结束后随着温度的降低又逐渐恢复活性。 3.艾弗里的肺炎链球菌转化实验 (1)S型肺炎链球菌可以使人和小鼠患败血症而死亡,具有致病性。(源自必修2 P43)(×) (2)肺炎链球菌的遗传遵循基因的分离定律和自由组合定律。(源自必修2 P43)(×) (3)格里菲思实验中,第四组死亡小鼠身上分离得到的S型活细菌是由S型死细菌转化而来的。(必修2 P43“图3-2”)(×) (4)格里菲思的实验证明DNA可以改变生物体的遗传性状。(源自必修2 P43)(×) (5)在艾弗里的实验中,DNA酶将S型细菌的DNA分解为脱氧核苷酸,因此不能使R型细菌发生转化。(必修2 P44“图3-3”)(√) (6)艾弗里实验中设法除去S型细菌的绝大部分糖类、蛋白质和脂质制成细胞提取物,应用了减法原理。(源自必修2 P44)(×) 某同学在格里菲思实验的基础上补充完成了如下第五组实验：将加热致死的R型细菌注入小鼠体内,小鼠不死亡；第六组实验：将活的S型细菌和加热致死的R型细菌混合后注入小鼠体内,小鼠死亡。该同学由此得出了实验结论：S型细菌未转化为R型细菌,R型细菌体内没有“转化因子”。该同学得出实验结论的证据充足吗?如不充足,应如何补充才能得出正确结论? 答：不充足；应补充第七组实验：抽取第六组实验中死亡小鼠的血液,接种于固体培养基上,观察记录菌落特征。 能力　肺炎链球菌转化实验(考查实验探究) 1.(2021·全国乙卷,T5)在格里菲思所做的肺炎链球菌转化实验中,无致病性的R型活细菌与被加热致死的S型细菌混合后注射到小鼠体内,从小鼠体内分离出了有致病性的S型活细菌。某同学根据上述实验,结合现有生物学知识所做的下列推测中,不合理的是(D) A.与R型细菌相比,S型细菌的致病性可能与荚膜多糖有关 B.S型细菌的DNA能够进入R型细菌细胞指导蛋白质的合成 C.加热致死S型细菌使其蛋白质功能丧失而DNA功能可能不受影响 D.将S型细菌的DNA经DNA酶处理后与R型细菌混合,可以得到S型细菌 解析　R型细菌无荚膜,无致病性,S型细菌有荚膜,有致病性,由此可推测S型细菌的致病性可能与荚膜多糖有关,A项正确；该实验中转化的实质是S型细菌的DNA进入R型细菌并表达,B项正确；加热可使S型细菌蛋白质功能丧失,而加热致死的S型细菌可以使R型细菌发生转化,说明加热致死的S型细菌DNA功能可能正常,C项正确；S型细菌的DNA被DNA酶水解后,就不能使R型细菌发生转化,D项错误。 肺炎链球菌的R型转化为S型原理 R型细菌生长到一定阶段时,就会分泌感受态因子,这种因子会诱导感受态特异蛋白质(如自溶素)的表达,它的表达使R型细菌具有与DNA结合的活性。加热致死的S型细菌遗留下来的DNA片段会与感受态的R型活细菌结合,从而进入细胞,并通过同源重组以置换(基因重组)的方式整合到R型细菌的基因组中,使R型细菌转化为S型细菌。 2.(2022·浙江1月选考,T20)S型肺炎链球菌的某种“转化因子”可使R型细菌转化为S型细菌。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(D) 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　步骤①中,酶处理时间要足够长,以使底物完全水解,A项错误；甲或乙的加入量属于无关变量,应相同且适宜,否则会影响实验结果,B项错误；液体培养基利于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项错误；S型细菌菌落光滑,有荚膜,R型细菌菌落粗糙,无荚膜,通过鉴定细胞形态或观察菌落可以确定是否出现S型细菌,D项正确。 考点二　噬菌体侵染细菌的实验 　 1.实验材料：T2噬菌体和大肠杆菌 (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)实验方法。 放射性同位素标记法。该实验中用35S、32P分别标记蛋白质、DNA。 2.实验过程 (1) 标记噬菌体。 (2) 噬菌体侵染细菌。 提醒　搅拌的目的是使吸附在细菌上的噬菌体和细菌分离；离心的目的是让上清液中析出质量较轻的T2噬菌体颗粒,而离心管的沉淀物中留下被侵染的大肠杆菌。 3.实验结论 (1)直接证明：DNA是噬菌体的遗传物质。 (2)间接证明：DNA能够自我复制,使生物体前后代保持一定的连续性,维持遗传性状的稳定性；DNA能够控制蛋白质的合成,从而控制生物体的代谢和性状。 (1)噬菌体侵染细菌实验比肺炎链球菌转化实验更具有说服力。(源自必修2 P44)(√) (2)分别用含有放射性同位素35S和放射性同位素32P的培养基培养噬菌体。(源自必修2 P45)(×) (3)在T2噬菌体的化学组成中,60%是蛋白质,40%是DNA,仅蛋白质分子中含有硫,磷几乎都存在于DNA分子中。(必修2 P45“相关信息”)(√) (4)离心管的沉淀物中主要是被侵染的大肠杆菌。(源自必修2 P45)(√) 　能否用同时被32P和35S标记的噬菌体去侵染大肠杆菌,原因是什么? 答：不能。因为放射性检测时,只能检测到放射性的存在部位,不能区分是何种元素产生的放射性。 1.“二看法”判断子代噬菌体标记情况 2.噬菌体侵染细菌实验中上清液和沉淀物放射性分析 能力　噬菌体侵染细菌的实验过程和特点(考查科学思维) 1.(2022·湖南卷,T2)T2噬菌体侵染大肠杆菌的过程中,下列哪一项不会发生(C) A.新的噬菌体DNA合成 B.新的噬菌体蛋白质外壳合成 C.噬菌体在自身RNA聚合酶作用下转录出RNA D.合成的噬菌体RNA与大肠杆菌的核糖体结合 解析　噬菌体由蛋白质外壳以及DNA组成,T2噬菌体侵染大肠杆菌的过程中,会有新的噬菌体蛋白质外壳和新的噬菌体DNA合成,A、B两项正确；噬菌体是病毒,没有细胞结构,不能独立进行代谢活动,其自身是无法完成转录过程的,需要在大肠杆菌体内利用大肠杆菌的RNA聚合酶转录出RNA,合成的噬菌体RNA会与大肠杆菌的核糖体结合,C项错误,D项正确。 2.(2022·海南卷,T13)某团队从表中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(C) 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实验中,短时间保温后,用搅拌器搅拌、离心,上清液含有T2噬菌体颗粒,沉淀物为被T2噬菌体感染的大肠杆菌。分析可知,①组中检测不到放射性；②组的沉淀物放射性很高,上清液放射性较低；③组的上清液和沉淀物中均有较强的放射性；④组的上清液放射性很高,沉淀物放射性很低。故选C。 赫尔希和蔡斯分别用32P和35S标记T2噬菌体的DNA和蛋白质,据图分析标记元素所在部位并说出理由：①④。DNA标记的是P,①是磷酸；蛋白质标记的是S,只有R基(④)中可能含有S。 考点三　DNA是主要的遗传物质 　 1.RNA是遗传物质的实验 2.DNA是主要的遗传物质 生物类型 真核生物 原核生物 多数病毒 少数病毒 遗传物质 DNA RNA 核酸种类 2种(DNA和RNA) 1种 (DNA) 1种 (RNA) 碱基种类 5种(A、G、C、T、U) 4种(A、G、C、T) 4种(A、G、C、U) 核苷酸 种类 8种(4种脱氧核苷酸+4种核糖核苷酸) 4种脱氧核苷酸 4种核糖核苷酸 实例 动物、植物和真菌 细菌(包括蓝细菌)等 T2噬菌体、乙肝病毒等 HIV、烟草花叶病毒、禽流感病毒等 结论 绝大多数生物的遗传物质是DNA 少数病毒的遗传物质是RNA DNA是主要的遗传物质 提醒　①病毒的遗传物质是DNA或RNA,由细胞构成的生物的遗传物质是DNA。 ②绝大多数生物的遗传物质是DNA,因此DNA是主要的遗传物质。 (1)烟草花叶病毒的遗传物质主要是RNA。(源自必修2 P46)(×) (2)细胞生物的遗传物质是DNA,病毒的遗传物质是RNA。(源自必修2 P46)(×) (3)绝大多数生物的遗传物质是DNA,少部分病毒的遗传物质是RNA。(源自必修2 P46)(√) 某科研小组在某动物体内发现了一种新型病毒,为了确定该病毒的类别,科研工作者们进行了不同研究,其中一种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。请根据实际情况,分析结论是否正确,并说明理由。 答：错误；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,只能说朋该病毒在增殖过程中进行了DNA复制,并不能判定该病毒为DNA病毒。 能力　探索遗传物质的实验思路和方法(考查科学思维、科学探究) 1.(2025·湖州检测)烟草花叶病毒(TMV)和车前草病毒(HRV)都能感染烟叶,但二者致病的病斑不同,如图所示。下列说法错误的是(D) A.a过程表示用TMV的蛋白质外壳感染烟叶,结果说明TMV的蛋白质外壳没有感染作用 B.b过程表示用HRV的RNA单独感染烟叶,结果说明其具有感染作用 C.c、d过程表示用TMV的蛋白质外壳和HRV的RNA合成的“杂种病毒”感染烟叶,结果说明该“杂种病毒”有感染作用,表现病症为感染HRV的症状,并能从中分离出HRV D.该实验证明只有HRV的RNA是遗传物质,TMV的RNA不是遗传物质 解析　c、d过程表示用TMV的蛋白质外壳和HRV的RNA合成的“杂种病毒”感染烟叶,烟叶出现病斑,说明该“杂种病毒”有感染作用,表现病症为感染HRV的症状,并能从中分离出HRV,C项正确；该实验证明HRV的RNA是遗传物质,不能证明TMV的RNA不是遗传物质,D项错误。 2.慢性乙型肝炎病毒(HBV)是嗜肝病毒的一种,在全球占比较大,严重威胁人类健康。研究者利用放射性同位素标记技术,以体外培养的肝脏细胞等为材料,设计可相互印证的甲、乙两组实验,以确定该病毒的核酸类型。下列有关叙述正确的是(D) A.本实验设置了空白对照组 B.HBV病毒复制所需的原料、模板和酶都来自肝脏细胞 C.本实验应选用35S、32P分别标记该病毒的蛋白质和核酸 D.本实验应先将甲、乙两组肝脏细胞分别培养在含放射性同位素标记的尿嘧啶、胸腺嘧啶的培养基中,再培养HBV病毒 解析　本实验设计的是对比实验,甲、乙均为实验组,没有设置空白对照组,A项错误；该病毒复制所需的原料、场所、能量、酶都来自肝脏细胞,模板来自其自身,B项错误；DNA和RNA的化学组成存在差异,如DNA特有的碱基是T,而RNA特有的碱基是U,因此可用放射性同位素分别标记碱基T和碱基U来获得肝脏细胞,然后用未标记的HBV病毒去侵染,最后通过检测子代病毒的放射性来确定其遗传物质的种类,C项错误；由于病毒无细胞结构,必须寄生于活细胞中才能生存,故本实验应先将甲、乙两组肝脏细胞分别培养在含放射性同位素标记的尿嘧啶、胸腺嘧啶的培养基中,然后用上述肝脏细胞培养HBV病毒,D项正确。 微真题重体悟 　 1.(2024·甘肃卷,T5)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(D) A.格里菲思的肺炎链球菌转化实验中,加热致死的S型细菌的DNA分子在小鼠体内可使R型活细菌的相对性状从无致病性转化为有致病性 B.艾弗里的肺炎链球菌转化实验中,利用自变量控制的“加法原理”,将“S型细菌DNA+DNA酶”加入R型活细菌的培养基中,结果证明DNA是转化因子 C.噬菌体侵染细菌实验中,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　格里菲思的肺炎链球菌转化实验未单独研究每种物质的作用,在艾弗里的肺炎链球菌转化实验中,S型细菌的DNA分子可使R型活细菌的相对性状从无致病性转化为有致病性,A项错误；在艾弗里的肺炎链球菌的转化实验中,利用自变量控制中的“减法原理”设置对照实验,通过观察只有某种物质存在或只有某种物质不存在时,R型细菌的转化情况,最终证明了DNA是遗传物质,例如“S型细菌DNA+DNA酶”组除去了DNA,B项错误；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项错误；烟草花叶病毒的遗传物质是RNA,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项正确。 2.(2020·山东卷,T20)野生型大肠杆菌可以在基本培养基上生长,发生基因突变产生的氨基酸依赖型菌株需要在基本培养基上补充相应氨基酸才能生长。将甲硫氨酸依赖型菌株M和苏氨酸依赖型菌株N单独接种在基本培养基上时,均不会产生菌落。某同学实验过程中发现,将M、N菌株混合培养一段时间,充分稀释后再涂布到基本培养基上,培养后出现许多由单个细菌形成的菌落,将这些菌落分别接种到基本培养基上,培养后均有菌落出现。该同学对这些菌落出现原因的分析,不合理的是(B) A.操作过程中出现杂菌污染 B.M、N菌株互为对方提供所缺失的氨基酸 C.混合培养过程中,菌株获得了对方的遗传物质 D.混合培养过程中,菌株中已突变的基因再次发生突变 解析　据题意可知,除了操作过程中出现杂菌污染,杂菌在基本培养基上生长形成菌落的原因以外,还可能的原因是菌株获得了对方的遗传物质或菌株中已突变的基因再次发生突变,使突变菌株能产生所需的氨基酸,而变成了非依赖型菌株,从而能在基本培养基上生长形成菌落,A、C、D三项正确；M、N菌株混合培养一段时间,稀释涂布到基本培养基上后,培养出现的菌落是由单个细菌形成的,菌落中不可能有M、N菌株同时存在并且互为对方提供所缺失的氨基酸,B项错误。 3.(经典高考题)下列实验及结果中,能作为直接证据说明“核糖核酸是遗传物质”的是(B) A.红花植株与白花植株杂交,F1为红花,F2中红花∶白花=3∶1 B.病毒甲的RNA与病毒乙的蛋白质混合后感染烟草只能得到病毒甲 C.加热致死的S型肺炎链球菌与R型活细菌混合培养后可分离出S型活细菌 D.用放射性同位素标记T2噬菌体外壳蛋白,在子代噬菌体中检测不到放射性 解析　红花植株与白花植株杂交,F1为红花,F2中红花∶白花=3∶1,这是性状分离现象,不能说明RNA是遗传物质,A项错误；病毒甲的RNA与病毒乙的蛋白质混合后感染烟草只能得到病毒甲,说明病毒甲的RNA是遗传物质,B项正确；加热致死的S型肺炎链球菌与R型活细菌混合培养后可分离出S型活细菌,只能说明加热致死的S型细菌中存在转化因子,不能说明RNA是遗传物质,C项错误；用放射性同位素标记T2噬菌体外壳蛋白,在子代噬菌体中检测不到放射性,说明蛋白质未进入大肠杆菌,不能证明RNA是遗传物质,D项错误。 4.(经典高考题)在证明DNA是遗传物质的过程中,T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验发挥了重要作用。下列与该噬菌体相关的叙述,正确的是(C) A.T2噬菌体也可以在肺炎链球菌中复制和增殖 B.T2噬菌体病毒颗粒内可以合成mRNA和蛋白质 C.培养基中的32P经宿主摄取后可出现在T2噬菌体的核酸中 D.人类免疫缺陷病毒与T2噬菌体的核酸类型和增殖过程相同 解析　T2噬菌体专门寄生在大肠杆菌中,不能寄生在肺炎链球菌中,A项错误；T2噬菌体的mRNA和蛋白质的合成只能发生在其宿主细胞中,不能发生于病毒颗粒中,B项错误；T2噬菌体的核酸是DNA,DNA的元素组成为C、H、O、N、P,培养基中的32P经宿主(大肠杆菌)摄取后可出现在T2噬菌体的核酸中,C项正确；人类免疫缺陷病毒(HIV)的核酸是RNA,T2噬菌体的核酸是DNA,且二者的增殖过程不同,D项错误。 5.(经典高考题)根据遗传物质的化学组成,可将病毒分为RNA病毒和DNA病毒两种类型。有些病毒对人类健康会造成很大危害。通常,一种新病毒出现后需要确定该病毒的类型。 假设在宿主细胞内不发生碱基之间的相互转换,请利用放射性同位素标记的方法,以体外培养的宿主细胞等为材料,设计实验以确定一种新病毒的类型。简要写出(1)实验思路,(2)预期实验结果及结论即可。(要求：实验包含可相互印证的甲、乙两个组) 答：(1)甲组：将宿主细胞培养在含有放射性标记尿嘧啶的培养基中,之后接种新病毒。培养一段时间后收集病毒并检测其放射性。乙组：将宿主细胞培养在含有放射性标记胸腺嘧啶的培养基中,之后接种新病毒。培养一段时间后收集病毒并检测其放射性。 (2)若甲组收集的病毒有放射性,乙组无,即为RNA病毒；反之为DNA病毒。 解析　(1)在用放射性同位素标记法对新病毒遗传物质进行鉴定时,要找出DNA和RNA在化学组成上的区别。题中假设在宿主细胞内不发生碱基之间的相互转换,即从DNA和RNA的碱基组成上进行分析。因此,可使病毒中的DNA或RNA的特殊碱基(DNA的为胸腺嘧啶,RNA的为尿嘧啶)带上标记,根据病毒中放射性标记的检测结果就可作出判断。由于病毒不能在培养基上独立生活,其增殖时的原料只能来自宿主细胞,所以实验中需配制两种培养基,记为甲组和乙组,甲组含有放射性标记的尿嘧啶,乙组含有放射性标记的胸腺嘧啶,分别加入等量的宿主细胞使宿主细胞带上相应标记,之后接种新病毒,培养一段时间后,收集病毒并检测其放射性。(2)本实验有两种不同的结果：一种是甲组有放射性,乙组无,则该新病毒为RNA病毒；另一种为乙组有放射性,甲组无,则该新病毒为DNA病毒。 第18讲　DNA的结构、复制及基因的本质 [课标内容]　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。2.概述DNA分子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.概述DNA分子通过半保留方式进行复制。4.活动：制作DNA分子双螺旋结构模型。 微考点大突破 考点一　DNA的结构 　 1.DNA双螺旋结构模型的构建 2.DNA的结构 提醒　DNA双螺旋结构的考点 ① ② ③ ④ 3.DNA的结构特点 (1)DNA分子中的每个磷酸均连接着一个脱氧核糖和一个碱基。(必修2 P50“图3-8”)(×) (2)生物体内所有基因的碱基总数与DNA分子的碱基总数相同。(必修2 P57、58“思考·讨论”)(×) (3)DNA分子的多样性和特异性主要与它的空间结构密切相关。(源自必修2 P59)(×) (必修2 P52“科学·技术·社会”)在现代刑侦领域中,DNA指纹技术正在发挥着越来越重要的作用,比如可以用于亲子鉴定等。如图是通过提取某小孩和其母亲以及待测定的四位男性的DNA,分别经合适的酶处理后,形成若干DNA片段,然后进行电泳等一系列步骤得到的一组DNA指纹图,请分析：F1~F4中,谁是该小孩真正生物学上的父亲?为什么? 答：F2。C的DNA指纹图中一条带与M DNA指纹图中的一条带相同,另一条带与F2DNA指纹图中的一条带相同。  能力　DNA分子的结构与特点(考查生命观念、科学思维) 1.(2022·广东卷,T12)λ噬菌体的线性双链DNA两端各有一段单链序列。这种噬菌体在侵染大肠杆菌后其DNA会自连环化(如图),该线性分子两端能够相连的主要原因是(C) A.单链序列脱氧核苷酸数量相等 B.分子骨架同为脱氧核糖与磷酸 C.单链序列的碱基能够互补配对 D.自连环化后两条单链方向相同 解析　单链序列脱氧核苷酸数量相等和分子骨架同为脱氧核糖与磷酸都不是该线性DNA分子两端能够相连的主要原因,A、B两项错误；据题图可知,单链序列的碱基能够互补配对,这是该线性DNA分子两端能够相连的主要原因,C项正确；该线性DNA分子自连环化后两条单链方向相反,D项错误。 2.(2021·北京卷,T4)酵母菌的DNA中碱基A约占32%,下列关于酵母菌核酸的叙述错误的是(D) A.DNA复制后A约占32% B.DNA中C约占18% C.DNA中(A+G)/(T+C)=1 D.RNA中U约占32% 解析　DNA的复制方式为半保留复制,且遵循碱基互补配对原则,故DNA复制后碱基A所占比例不变,即子代DNA分子中A也约占32%,A项正确；根据碱基互补配对原则,双链DNA中,A=T,G=C,A约占32%,则C约占(100%-2×32%)÷2=18%,B项正确；双链DNA中,A=T,G=C,(A+G)/(T+C)=1,C项正确；RNA是以DNA中的一条链为模板按照碱基互补配对原则形成的,由于模板链中A所占比例未知,故不能确定RNA中U所占比例,D项错误。 DNA中碱基数量的计算规律 考点二　DNA的复制 　 1.假说—演绎法分析DNA半保留复制的实验证据 2.DNA的复制 (1)概念、时间、场所。 (2)过程。 (3)结果：一个DNA分子形成了两个完全相同的DNA分子。 (4)特点：①边解旋边复制；②半保留复制。 提醒　半保留复制为每个子代DNA分子都保留原DNA的一条链。 (5)准确复制的原因。 ①DNA独特的双螺旋结构,为复制提供了精确的模板。 ②通过碱基互补配对,保证了复制能够准确地进行。 (6)DNA复制的意义：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。 3.染色体、DNA、基因和脱氧核苷酸的关系 (1)将已被15N标记了DNA的大肠杆菌在含14N的培养基中培养繁殖一代,若子代大肠杆菌的DNA分子中既含有14N,又含有15N,则可说明DNA的复制为半保留复制。(必修2 P54“思考·讨论”)(×) (2)真核细胞的DNA复制都发生在细胞核中。(源自必修2 P55)(×) (3)DNA分子复制时,解旋酶与DNA聚合酶不能同时发挥作用。(必修2 P55“图3-10”)(×) (4)单个脱氧核苷酸在DNA聚合酶的作用下连接合成新的子链。(必修2 P55“图3-10”)(×) (5)基因的遗传效应是指基因能够复制、传递和表达性状的过程。(必修2 P57、58“思考·讨论”)(√) 1.(必修2 P56“拓展应用”2)真核细胞中DNA复制的速率一般为50~100 bp/s,果蝇DNA的电镜照片中有一些泡状结构,叫作DNA复制泡,是DNA上正在复制的部分,果蝇DNA上形成多个复制泡,这说明果蝇的DNA有多个复制起点,可从多个起点开始DNA复制,由此加快DNA复制的速率,为细胞分裂做好物质准备。 2.据图思考：生物细胞内所有的DNA聚合酶都只能催化DNA子链从5'→3'方向延伸,但是DNA的两条链是反向平行的,那么DNA的两条链是如何同时作为模板合成其互补链的?DNA复制还需要什么酶? 答：DNA复制过程中,当以a链为模板时,DNA聚合酶可以沿5'→3'方向连续合成新的互补链(称为前导链)；以b链为模板时,DNA聚合酶也是沿5'→3'方向合成新链片段,但是与前导链的合成方向相反,最终合成的互补链(称为后随链)实际上是由许多沿b链5'→3'方向合成的DNA片段连接起来的。因此,还需要DNA连接酶将相邻DNA片段连接起来。DNA复制除DNA聚合酶外,还需要解旋酶、DNA连接酶等的参与。 1.“图解法”分析DNA复制相关计算 (1)将含有15N的DNA放在含有14N的培养基中连续复制n次,则： ①子代DNA共2n个 (2)DNA复制中消耗的脱氧核苷酸数,若一亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个： ①经过n次复制需要消耗游离的该种脱氧核苷酸数为m·(2n-1)。 ②第n次复制所需游离的该种脱氧核苷酸数为m·2n-1。 2.细胞分裂中标记染色体去向的分析 (1)有丝分裂中染色体的标记情况。 用15N标记细胞的DNA分子,然后将其放到含14N的培养液中进行两次有丝分裂,情况如图所示(以一对同源染色体为例)： [注]　表示15N标记的DNA链,表示14N标记的DNA链。 (注：体细胞染色体为2n条) 第一次有丝分裂中期 第一次有丝分裂后期 第二次有丝分裂中期 第二次有丝分裂后期 15N标记的染色体数 2n 4n 2n 2n 15N标记的染色单体数 4n 0 2n 0 1个细胞经两次有丝分裂产生的4个子细胞中有2或3或4个细胞含有15N标记的染色体；每个子细胞含15N标记的染色体为0~2n条。 (2)减数分裂中染色体的标记情况。 用15N标记细胞的DNA分子,然后将其放到含14N的培养液中进行正常减数分裂,情况如图所示(以一对同源染色体为例)： [注]　“”表示15N标记的DNA链,“”表示14N标记的DNA链。 由图可以看出,子细胞中的所有染色体都含15N。 (3)先进行一次有丝分裂再进行一次减数分裂细胞中染色体的标记情况。 用15N标记细胞的DNA分子,然后将其放到含14N的培养液中进行一次有丝分裂,再继续在含14N的培养液中进行一次减数分裂,情况如图所示(以一对同源染色体为例)： [注]　“”表示15N标记的DNA链,“”表示14N标记的DNA链。 若该生物的正常体细胞的核DNA为2n,则经上述过程形成的子细胞中含15N标记DNA的个数为0~n个。 能力一　DNA复制的过程与特点(考查科学思维) 1.(2021·辽宁卷,T4)下列有关细胞内的DNA及其复制过程的叙述,正确的是(A) A.子链延伸时游离的脱氧核苷酸添加到3'端 B.子链的合成过程不需要引物参与 C.DNA每条链的5'端是羟基末端 D.DNA聚合酶的作用是打开DNA双链 解析　在DNA复制过程中,DNA聚合酶从引物的3'端延伸子链,即子链延伸时游离的脱氧核苷酸添加到3'端,A项正确；DNA聚合酶不能从头开始合成DNA,而只能从3'端延伸DNA链,因此,子链的合成过程需要引物参与,B项错误；通常将DNA的羟基末端称为3'端,而磷酸基团末端称为5'端,C项错误；解旋酶的作用是打开DNA双链,DNA聚合酶的作用是催化合成DNA子链,D项错误。 2.(2022·海南卷,T11)科学家曾提出DNA复制方式的三种假说：全保留复制、半保留复制和分散复制(如图1)。对此假说,科学家以大肠杆菌为实验材料,进行了如下实验(如图2)： 下列有关叙述正确的是(D) A.第一代细菌DNA离心后,试管中出现1条中带,说明DNA复制方式一定是半保留复制 B.第二代细菌DNA离心后,试管中出现1条中带和1条轻带,说明DNA复制方式一定是全保留复制 C.结合第一代和第二代细菌DNA的离心结果,说明DNA复制方式一定是分散复制 D.若DNA复制方式是半保留复制,继续培养至第三代,细菌DNA离心后试管中会出现1条中带和1条轻带 解析　第一代细菌DNA离心后,试管中出现1条中带,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,继续做第二代DNA密度鉴定,若第二代DNA可以分出一条中带和一条轻带,则可以排除分散复制,同时肯定是半保留复制,A、B、C三项错误；若DNA复制方式是半保留复制,继续培养至第三代,形成的子代DNA有两条链均为14N或一条链含有14N、一条链含有15N两种类型,因此细菌DNA离心后试管中会出现1条中带和1条轻带,D项正确。 能力二　DNA复制的相关计算(考查科学思维) 3.(2021·海南卷,T6)已知5⁃溴尿嘧啶(BU)可与碱基A或G配对。大肠杆菌DNA上某个碱基位点已由A—T转变为A—BU,要使该位点由A—BU转变为G—C,则该位点所在的DNA至少需要复制的次数是(B) A.1　　　　B.2　　　　C.3　　　　D.4 解析　根据题意可知,BU既可以与碱基A配对,又可以和碱基G配对,又知大肠杆菌DNA上某个碱基位点已由A—T转变为A—BU,则该位点所在的DNA复制一次,该位点可能会变为G—BU,再复制一次,该位点可能会变为G—C,即该位点所在的DNA至少需要复制2次才能使该位点由A—BU转变为G—C,B项正确。 4.一个15N标记的、含1 000个碱基对的DNA分子片段,其中一条链中T+A占30%,若将该DNA分子放在含14N的培养基中连续复制3次,下列相关叙述正确的是(D) A.该DNA分子的另一条链中T+A占70% B.该DNA分子中含有A的数目为400个 C.该DNA分子第3次复制时需要消耗1 400个G D.经3次复制后,子代DNA分子中含14N的比例为1 解析　DNA分子片段的一条链中T+A占30%,根据碱基互补配对原则,另一条链中T+A也占30%,A项错误；根据碱基互补配对原则,该DNA分子一条链中T+A占30%,则整个DNA分子中T+A占30%,所以DNA分子中A=T=1 000×2×30%÷2 =300(个),则鸟嘌呤G=1 000-300=700(个),第3次复制时需要消耗G=22×700=2 800(个),B、C两项错误；经3次复制后,8个子代DNA分子中都含14N,故子代DNA分子中含14N的比例为1,D项正确。 准确把握DNA复制的相关计算问题 (1)复制次数：“DNA复制了n次”和“第n次复制”的区别：前者包括所有的复制,后者只包括最后一次复制。 (2)碱基数目：注意碱基的数目单位是“对”还是“个”。 (3)复制模板：在DNA复制过程中,无论复制了几次,含有亲代脱氧核苷酸单链的DNA分子都只有两个。 (4)关键词语：看清是“DNA分子数”还是“链数”,“含”还是“只含”等关键词。 能力三　DNA复制与细胞分裂的关系(考查科学思维) 5.在含有BrdU的培养液中进行DNA复制时,BrdU会取代胸苷掺入到新合成的链中,形成BrdU标记链。当用某种荧光染料对复制后的染色体进行染色,发现含半标记DNA(一条链被标记)的染色单体发出明亮荧光,含全标记DNA(两条链均被标记)的染色单体荧光被抑制(无明亮荧光)。若将一个细胞置于含BrdU的培养液中,培养到第三个细胞周期的中期进行染色并观察(以一条模板DNA观察)。下列推测错误的是(D) A.1/2的染色体无明亮荧光 B.1/4的染色单体发出明亮荧光 C.全部DNA分子被BrdU标记 D.3/4的DNA单链被BrdU标记 解析　DNA复制方式是半保留复制,第一次分裂结束后所有染色体的DNA分子中一条链不含BrdU,另外一条链含有BrdU；第二次分裂结束后有1/2的染色体上的DNA分子两条链均含有BrdU,1/2的染色体上的DNA分子中一条链不含BrdU,另外一条链含有BrdU；到第三次有丝分裂中期,全部DNA分子被BrdU标记,所有染色体均含有姐妹染色单体,其中有1/2的染色体上的2个DNA分子的两条链均含BrdU(荧光被抑制),有1/2的染色体上的2个DNA分子中的1个DNA分子的两条链中的1条含BrdU、1条不含,另1个DNA分子的两条链均含BrdU,所以有1/4的染色单体会发出明亮荧光,故选D。 6.(2025·郑州联考)将某二倍体动物精原细胞(2n=38)全部DNA中的一条单链被32P标记后置于不含32P的培养液中培养,经过减数分裂最终得到4个子细胞,检测相应细胞中标记的情况。若不考虑染色体互换和染色体变异,下列叙述不正确的是(D) A.最终可能出现2个子细胞中含32P,2个不含32P的情况 B.最终可能出现3个子细胞中含32P,1个不含32P的情况 C.减数第一次分裂得到的2个子细胞均含有32P D.减数第二次分裂后期细胞中全部染色体均含32P 解析　精原细胞全部DNA中的一条单链被32P标记后置于不含32P的培养液中培养,经过减数分裂最终得到4个子细胞,由于DNA是半保留复制,细胞中DNA复制后每条染色体上有一条姐妹染色单体含32P,另一条姐妹染色单体不含32P,由于减数第一次分裂发生同源染色体分离,因此经过减数第一次分裂后得到的两个子细胞均含有32P,减数第二次分裂姐妹染色单体分离,形成的子染色体随机移向两极,最终可能出现2个子细胞中含32P、2个不含32P的情况,也可能出现3个子细胞中含32P、1个不含32P的情况,减数第二次分裂后期细胞中一半染色体含32P,A、B、C三项正确,D项错误。 微真题重体悟 　 1.(2024·北京卷,T2)科学家证明“尼安德特人”是现代人的近亲,依据的是DNA的(C) A.元素组成 B.核苷酸种类 C.碱基序列 D.空间结构 解析　人的遗传信息蕴藏在DNA的脱氧核苷酸的排列顺序之中,可作为亲缘关系远近的判断依据,故选C。 2.(2024·河北卷,T4)下列关于DNA复制和转录的叙述,正确的是(D) 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　DNA复制时,脱氧核苷酸通过磷酸二酯键连接成子链,A项错误；复制时,解旋酶将DNA双螺旋的两条链解开,其并不是从5'端到3'端的单向解旋,B项错误；转录时不需要解旋酶,RNA聚合酶即可完成解旋,C项错误；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,D项正确。 3.(2024·浙江1月选考,T10)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(B) 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　大肠杆菌在含有3H⁃脱氧核苷培养液中培养,DNA的复制方式为半保留复制,大肠杆菌拟核DNA第1次复制后产生的子代DNA的两条链一条被3H标记,另一条未被标记,大肠杆菌拟核DNA第2次复制时,以两条链中一条被3H标记,另一条未被标记的DNA分子为模板,结合题干显色情况,DNA双链区段①为浅色,②中两条链均含有3H显深色,③中一条链含有3H一条链不含3H显浅色,A、C、D三项错误,B项正确。 4.(2021·山东卷,T5)利用农杆菌转化法,将含有基因修饰系统的T⁃DNA插入到水稻细胞M的某条染色体上,在该修饰系统的作用下,一个DNA分子单链上的一个C脱去氨基变为U,脱氨基过程在细胞M中只发生一次。将细胞M培育成植株N。下列说法错误的是(D) A.N的每一个细胞中都含T⁃DNA B.N自交,子一代中含T⁃DNA的植株占3/4 C.M经n(n≥1)次有丝分裂后,脱氨基位点为A—U的细胞占1/2n D.M经3次有丝分裂后,含T⁃DNA且脱氨基位点为A—T的细胞占1/2 解析　在M培育成N的过程中,增殖方式为有丝分裂。根据题意M细胞中某条染色体上含有T⁃DNA,有丝分裂过程中T⁃DNA会随着水稻DNA的复制而复制,复制后精确分配到子细胞中去,所以细胞M培育成的植株N的每个细胞中都含有T⁃DNA,A项正确。N的原始生殖细胞中其中一条染色体含有T⁃DNA(可记为T),其同源染色体不含T⁃DNA(可记为O),那么N植株可表示为TO,根据分离定律N(TO)自交子一代中含T的植株占3/4,即含T⁃DNA的植株占3/4,B项正确。根据题意M细胞某染色体一个DNA分子单链上的C变为U,由于DNA复制的原料是脱氧核苷酸不含碱基U,故复制n次后脱氨基位点含有A—U的细胞只有一个,复制n次后细胞总数为2n个,所以脱氨基位点为A—U的细胞占1/2n,C项正确。据A项解析知,M经3次有丝分裂后的细胞都含有T⁃DNA。由于M细胞中某染色体一个DNA分子单链上的C变为U,其互补链的对应位点正常为G,所以子代细胞1/2是正常的G—C,1/2是碱基对被替换的。M经3次复制后形成的8个子DNA中4个脱氨基位点为正常的(G—C或C—G)；4个脱氨基位点为替换的,其中一个DNA含有U—A(或A—U),三个DNA为A—T(或T—A),综上分析M经3次有丝分裂后,含T⁃DNA且脱氨基位点为A—T的细胞占3/8,D项错误。 5.(2021·全国甲卷,T30)用一段由放射性同位素标记的DNA片段可以确定基因在染色体上的位置。某研究人员使用放射性同位素32P标记的脱氧腺苷三磷酸(dATP,dA—Pα~Pβ~Pγ)等材料制备了DNA片段甲(单链),对W基因在染色体上的位置进行了研究,实验流程的示意图如图。 回答下列问题： (1)该研究人员在制备32P标记的DNA片段甲时,所用dATP的α位磷酸基团中的磷必须是32P,原因是dATP分子中的两个特殊化学键断裂后形成的dA—P是组成DNA的基本单位之一,所以α位磷酸基团中的磷是32P,才能使DNA具有32P的放射性。 (2)该研究人员以细胞为材料制备了染色体样品,在混合操作之前去除了样品中的RNA分子,去除RNA分子的目的是防止RNA分子与DNA分子碱基互补配对结合,从而影响DNA与染色体对应位点的DNA结合。 (3)为了使片段甲能够通过碱基互补配对与染色体样品中的W基因结合,需要通过某种处理使样品中的染色体DNA解旋。 (4)该研究人员在完成上述实验的基础上,又对动物细胞内某基因的mRNA进行了检测,在实验过程中用某种酶去除了样品中的DNA,这种酶是DNA酶(或DNA水解酶)。 解析　(1)因为dATP分子中的两个特殊化学键断裂后形成的dA—P(腺嘌呤脱氧核糖核苷酸)是组成DNA的基本单位之一,所以只有α位磷酸基团中的磷是32P,才能使DNA合成原料具有放射性,最终使合成的DNA具有32P的放射性。(2)由题意可知,本实验的目的是用一段由放射性同位素标记的DNA片段确定W基因在染色体上的位置,在混合操作之前应去除样品中的RNA分子,若不去除RNA分子,则RNA分子会与DNA分子碱基互补配对结合,从而影响DNA与染色体对应位点的DNA结合,导致无法确定基因在染色体上的位置。(3)DNA要先解开双链,片段甲才能通过碱基互补配对与染色体样品中的W基因结合,因此,需要通过某种处理使样品中的染色体DNA解旋。(4)因为酶具有专一性,故应用DNA酶(或DNA水解酶)去除样品中的DNA。 第19讲　基因的表达 [课标内容]　1.概述DNA分子上的遗传信息通过RNA指导蛋白质的合成,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。2.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。 微考点大突破 考点一　遗传信息的转录和翻译 　 1.RNA的结构与功能 提醒　DNA和RNA合成的判断：用放射性同位素标记T或U可判断DNA或RNA的合成。若大量消耗T,可推断正在进行DNA的合成；若大量利用U,可推断正在进行RNA的合成。 2.遗传信息的转录 提醒　一个DNA分子上有许多个基因,其中某个基因进行转录时,其他基因可能转录,也可能不转录。 3.遗传信息的翻译 提醒　一条mRNA可翻译出一条多肽链,也可能产生多条肽链,此时的多肽链不具有空间结构。 4.遗传信息、密码子、反密码子及与氨基酸的关系 (1)遗传信息、密码子与反密码子之间的联系。 (2)密码子、tRNA和氨基酸之间的对应关系。 ①密码子有64种,不同生物共用一套遗传密码。 a.有2种起始密码子：在真核生物中AUG作为起始密码子；在原核生物中,GUG也可以作为起始密码子,此时它编码甲硫氨酸。 b.有3种终止密码子：UAA、UAG、UGA。正常情况下,终止密码子不编码氨基酸,仅作为翻译终止的信号,但在特殊情况下,终止密码子UGA可以编码硒代半胱氨酸。 ②一种密码子只能决定一种氨基酸,一种tRNA只能转运一种氨基酸。 ③每种氨基酸对应一种或几种密码子(密码子的简并性),可由一种或几种tRNA转运。 5.理顺基因表达中的相关数量关系 DNA碱基数∶mRNA碱基数∶氨基酸数=6∶3∶1。 提醒　①基因中的内含子转录后被剪切。 ②在基因中,有的片段(非编码区)起调控作用,不转录。 ③合成的肽链在加工过程中可能会被剪切掉部分氨基酸。 ④转录出的mRNA中有终止密码子,一般情况下,终止密码子不编码氨基酸。 1.几种常考图示解读 2.“二看法”判断真、原核细胞的基因表达过程 3.真、原核细胞基因的结构和表达 (1)基因的结构。 (2)基因表达遗传信息。 ①原核生物基因。 ②真核生物基因。 (1)rRNA是核糖体的组成成分,原核细胞中可由核仁参与合成。(必修2 P65“图4-3”)(×) (2)tRNA、mRNA、rRNA都是DNA分子转录的产物,转录的方向是从mRNA的5'→3'。(必修2 P65“图4-4”)(√) (3)细菌的一个基因转录时两条DNA链可同时作为模板,提高转录效率。(必修2 P65“图4-4”)(×) (4)密码子是RNA上的三个碱基,决定氨基酸的密码子最多有61种。(必修2 P67“表4-1”)(×) (5)反密码子的读取方向为由氨基酸连接端开始读(由长臂端向短臂端读取)。(必修2 P67“图4-6”)(√) (6)翻译时mRNA在核糖体上每次移动3个碱基的位置。(必修2 P68“图4-7”)(×) (7)翻译时,核糖体的移动方向是5'→3'。(必修2 P68“图4-7”)(√) 1.(必修2 P67“表4-1”)起始密码子AUG决定甲硫氨酸,为什么蛋白质的第一个氨基酸往往不是甲硫氨酸? 答：翻译生成的多肽链往往需进行加工修饰,甲硫氨酸在此过程中往往会被剪切掉。 2.如图是某种tRNA的结构,该tRNA上的反密码子为3'—UCG—5',该tRNA上含有(填“含有”或“不含有”)氢键。 3.根据mRNA中碱基的排列顺序能否准确写出氨基酸的序列?若已知氨基酸的序列,能否确定mRNA中的碱基排列顺序? 答：前者可以,后者不能确定。因为一种密码子只对应一种氨基酸(在一般情况下,终止密码子没有对应的氨基酸),但一种氨基酸可对应多种密码子。 能力一　遗传信息、密码子与反密码子的关系(考查科学思维) 1.(2024·湖北卷,T16)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) A.5'—CAU—3' B.5'—UAC—3' C.5'—TAC—3' D.5'—AUG—3' 解析　DNA的编码链与模板链碱基互补配对,mRNA由模板链转录而来,mRNA上的密码子与tRNA上的反密码子碱基互补配对,如图：,故该序列对应的反密码子为5'—CAU—3',A项正确。 2.(2023·江苏卷,T6)翻译过程如图所示,其中反密码子第1位碱基常为次黄嘌呤(I),与密码子第3位碱基A、U、C皆可配对。下列相关叙述正确的是(D) A.tRNA分子内部不发生碱基互补配对 B.反密码子为5'—CAU—3'的tRNA可转运多种氨基酸 C.mRNA的每个密码子都能结合相应的tRNA D.碱基I与密码子中碱基配对的特点,有利于保持物种遗传的稳定性 解析　tRNA呈三叶草结构,在局部区域存在碱基互补配对,A项错误；反密码子为5'—CAU—3'的tRNA只能与密码子5'—AUG—3'配对,只携带一种氨基酸,B项错误；mRNA中的终止密码子没有相应的tRNA与其结合,C项错误；由题知,在密码子第3位的碱基A、U或C皆可与反密码子第1位的I配对,增加了密码子的容错率,有利于保持物种遗传的稳定性,D项正确。 能力二　转录和翻译过程分析(考查科学思维) 3.(2024·贵州卷,T7)如图是某基因编码区部分碱基序列,在体内其指导合成肽链的氨基酸序列为甲硫氨酸—组氨酸—脯氨酸—赖氨酸……。下列叙述正确的是(C) [注]　AUG(起始密码子)：甲硫氨酸　CAU、CAC：组氨酸　CCU：脯氨酸　AAG：赖氨酸　UCC：丝氨酸　UAA(终止密码子) A.①链是转录的模板链,其左侧是5'端,右侧是3'端 B.若在①链5~6号碱基间插入一个碱基G,合成的肽链变长 C.若在①链1号碱基前插入一个碱基G,合成的肽链不变 D.碱基序列不同的mRNA翻译得到的肽链不可能相同 解析　mRNA链碱基排列顺序和编码链一致(只是将编码链中的T替换为U),与模板链碱基互补配对,且方向相反,核糖体沿mRNA的5'端向3'端移动,再结合氨基酸的序列可推知,mRNA碱基序列为5'—AUGCAUCCUAAG—3',故①链是转录的模板链,其左侧是3'端,右侧是5'端,A项错误；若在①链5~6号碱基间插入碱基G,则mRNA的5~6号碱基间插入一个C,变为5'—AUGCACUCCUAAG—3',第4个密码子为终止密码子UAA,使合成的肽链变短,B项错误；若在①链1号碱基前插入一个碱基G,肽链的合成仍从起始密码子AUG开始,合成的肽链不变,C项正确；由于密码子的简并性,碱基序列不同的mRNA翻译得到的肽链可能相同,D项错误。 4.(2023·浙江1月选考,T15)核糖体是蛋白质合成的场所。某细菌进行蛋白质合成时,多个核糖体串联在一条mRNA上形成念珠状结构——多聚核糖体(如图所示)。多聚核糖体上合成同种肽链的每个核糖体都从mRNA同一位置开始翻译,移动至相同的位置结束翻译。多聚核糖体所包含的核糖体数量由mRNA的长度决定。下列叙述正确的是(B) A.图示翻译过程中,各核糖体从mRNA的3'端向5'端移动 B.该过程中,mRNA上的密码子与tRNA上的反密码子互补配对 C.图中5个核糖体同时结合到mRNA上开始翻译,同时结束翻译 D.若将细菌的某基因截短,相应的多聚核糖体上所串联的核糖体数目不会发生变化 解析　根据核糖体上的肽链的长度(肽链长的翻译在前),可判断核糖体从mRNA的5'端向3'端移动,A项错误；翻译过程中,mRNA上的密码子与tRNA上的反密码子互补配对,B项正确；由题干可知,题图中核糖体都从mRNA同一位置开始翻译,移动至相同的位置结束翻译,题图中5个核糖体上的肽链长度不同,故5个核糖体先后依次结合到mRNA的起始密码子端开始翻译过程,翻译结束的时间也不同,C项错误；由题干信息“多聚核糖体所包含的核糖体数量由mRNA的长度决定”可知,将细菌的某基因截短会影响相应的多聚核糖体上所串联的核糖体数目,D项错误。 (1)一个mRNA分子上相继结合多个核糖体,同时进行多条肽链的合成,这些肽链的氨基酸序列是相同的,这样少量mRNA分子可以迅速合成大量蛋白质分子。 (2)核糖体上合成的蛋白质往往不具有生物活性,还需要内质网、高尔基体的加工才能形成具有生物活性的蛋白质。 考点二　中心法则的提出及其发展 　 1.提出者：克里克。 2.各种生物遗传信息的传递途径 提醒　一部分RNA病毒自身携带RNA复制酶或逆转录酶,另一部分RNA病毒在入侵宿主细胞后,先通过翻译过程合成相应的酶,再完成RNA复制或逆转录。 3.生命是物质、能量和信息的统一体 在遗传信息的流动过程中,DNA、RNA是信息的载体,蛋白质是信息的表达产物,而ATP为信息的流动提供能量。 (1)转录与DNA复制都遵循碱基互补配对原则,且配对方式相同。(源自必修2 P55、65)(×) (2)线粒体中遗传信息的传递也遵循中心法则。(源自必修2 P69)(√) (3)正常人体细胞中会存在中心法则的每个过程。(源自必修2 P69)(×) (4)少数生物(如一些RNA病毒)的遗传信息可以从RNA流向RNA以及从RNA流向DNA。(源自必修2 P69)(√) (5)如图表示中心法则,则过程⑤有半保留复制的特点,过程⑥发生在核糖体上。(必修2 P69“图4-8”)(×) 某种病毒是一种单股正链RNA(+RNA)病毒,其+RNA进入人体细胞后,既可以作为合成-RNA的模板,也可以作为合成相关酶和蛋白质外壳的模板,而-RNA又可以作为合成+RNA的模板,最后组装成子代病毒颗粒,如图所示。 (1)图中过程③④⑤发生的场所?图中相关酶与RNA聚合酶的合成先后顺序是怎样的?并说明理由。 答：过程③④⑤发生在宿主细胞的核糖体上；先合成相关酶,再合成RNA聚合酶；RNA聚合酶的合成需要相关酶的催化。 (2)图中+RNA的作用有哪些? 答：作为遗传物质,指导-RNA的合成；作为翻译的模板。 (3)引发手足口病的肠道病毒EV71也具有类似如图的过程。婴幼儿患病后,一般一周左右会自愈。研究自愈机制时发现,该病毒正链RNA入侵后,在患者体内经过修饰后会生成双链siRNA,随后正链RNA(+RNA)被降解,反链(-RNA)被保留,反链与后来入侵的正链RNA互补配对,并诱导正链RNA被核糖核酸酶降解。从中心法则信息传递的角度分析,患者自愈的原因是什么? 答：抑制了EV71的(+RNA的)复制和翻译过程。 能力　中心法则的相关过程(考查科学思维) 1.(2022·河北卷,T9)关于中心法则相关酶的叙述,错误的是(C) A.RNA聚合酶和逆转录酶催化反应时均遵循碱基互补配对原则且形成氢键 B.DNA聚合酶、RNA聚合酶和逆转录酶均由核酸编码并在核糖体上合成 C.在解旋酶协助下,RNA聚合酶以单链DNA为模板转录合成多种RNA D.DNA聚合酶和RNA聚合酶均可在体外发挥催化作用 解析　RNA聚合酶催化DNA→RNA的转录过程,逆转录酶催化RNA→DNA的逆转录过程,两过程均遵循碱基互补配对原则,且反应过程中互补配对的碱基之间形成氢键,A项正确；DNA聚合酶、RNA聚合酶和逆转录酶都是蛋白质,由核酸编码,合成场所是核糖体,B项正确；转录过程不需要解旋酶,C项错误；酶在体内外适宜条件下均可发挥作用,D项正确。 2.(2021·浙江6月选考,T19)某单链RNA病毒的遗传物质是正链RNA(+RNA)。该病毒感染宿主后,合成相应物质的过程如图所示,其中①~④代表相应的过程。下列叙述正确的是(A) A.+RNA复制出的子代RNA具有mRNA的功能 B.病毒蛋白基因以半保留复制的方式传递给子代 C.过程①②③的进行需要RNA聚合酶的催化 D.过程④在该病毒的核糖体中进行 解析　结合题图可以看出,以+RNA复制出的子代RNA(+RNA)为模板合成了蛋白质,因此+RNA复制出的子代RNA具有mRNA的功能,A项正确；病毒蛋白基因是RNA,为单链结构,基因不会通过半保留复制的方式传递给子代,B项错误；过程①②是RNA复制,原料是4种核糖核苷酸,需要RNA聚合酶的催化；而过程③是翻译,原料是氨基酸,不需要RNA聚合酶的催化,C项错误；病毒不具有细胞结构,没有核糖体,过程④在宿主细胞的核糖体中进行,D项错误。 考点三　基因表达与性状的关系 　 1.基因表达产物与性状的关系 2.基因的选择性表达与细胞分化 3.表观遗传 4.基因与性状的关系 (1)DNA甲基化抑制了基因的表达,进而对表型产生影响。(源自必修2 P74)(√) (2)表观遗传现象中基因的碱基序列没有改变,属于不可遗传的变异。(源自必修2 P74)(×) (3)双胞胎的差异就与表观遗传有关。(源自必修2 P74)(×) (4)吸烟会导致精子中DNA的甲基化水平升高,从而影响基因的表达。(必修2 P74“与社会的联系”)(√) (5)生物的性状是基因和环境共同作用的结果,基因型相同,表型可能不同；基因型不同,表型可能相同。(源自必修2 P74)(√) (必修2 P73“思考·讨论”)阅读教材中“柳穿鱼花的形态结构和小鼠毛色的遗传”相关资料,回答下列问题： (1)资料1中,柳穿鱼是一种园林花卉。教材所示的两株柳穿鱼,除了花的形态结构不同,其他方面基本相同。 (2)资料2中,某种小鼠实验中子一代的基因型均为Avya,但表现为介于黄色和黑色之间的一系列过渡类型,原因是Avy基因前端甲基化程度越高,Avy基因的表达受到的抑制越明显,小鼠体毛的颜色就越深。 (3)柳穿鱼植株B的Lcyc基因不表达的原因是它被高度甲基化(Lcyc基因有多个碱基连接甲基基团)了。 (4)柳穿鱼Lcyc基因和小鼠Avy基因发生甲基化修饰如图： 从图中看出,两种基因的碱基序列没有改变,但部分碱基发生了甲基化修饰,抑制了基因的表达,进而对表型产生影响。 能力一　表观遗传的特点(考查科学思维) 1.(2022·天津卷,T5)小鼠Avy基因控制黄色体毛,该基因上游不同程度的甲基化修饰会导致其表达受不同程度抑制,使小鼠毛色发生可遗传的改变。下列有关叙述正确的是(A) A.Avy基因的碱基序列保持不变 B.甲基化促进Avy基因的转录 C.甲基化导致Avy基因编码的蛋白质结构改变 D.甲基化修饰不可遗传 解析　Avy基因上游有不同程度的甲基化修饰,但它的碱基序列保持不变,A项正确；Avy基因上游不同程度的甲基化修饰会导致其表达受不同程度抑制,基因表达包括转录和翻译,B项错误；甲基化会导致基因表达受抑制,但由于基因碱基序列不变,所以甲基化不会导致Avy基因编码的蛋白质结构发生改变,C项错误；据题意可知,甲基化修饰使小鼠毛色发生可遗传的改变,D项错误。 2.(2025·湛江模拟)小鼠胰岛素样生长因子2由Igf2基因控制合成,不仅参与血糖调节,也是调节生长发育的重要激素之一。Igf2基因的F形式发育正常,F基因突变为f后发育为矮小型小鼠。Igf2基因在传递过程中存在基因印记现象,相关表达过程如图所示。下列叙述错误的是(D) A.Igf2基因的生理效应表明,基因与性状的关系不是一一对应的 B.基因印记现象属于表观遗传,基因的甲基化不会改变碱基序列 C.图中亲代雄性小鼠和雌性小鼠的基因型相同,但两者的表型不同 D.一对基因型为Ff的雌雄小鼠杂交,子代的表型均为矮小型 解析　Igf2基因既能调控血糖,又能调控生长发育,说明基因和性状的关系不是一一对应的,A项正确；基因印记现象为DNA甲基化,属于表观遗传,基因的甲基化不改变碱基序列,B项正确；题图中的亲代雄性小鼠和雌性小鼠的基因型都是Ff,但是由于雄性小鼠的F被甲基化,不能表达,因此其表型与ff相同,即矮小型,雌性小鼠的f被甲基化,F可以正常表达,因此其体型为正常型,C项正确；一对基因型为Ff的雌雄小鼠杂交,分析题图可知,亲代雄性小鼠产生的配子及比例为F∶f=1∶1,亲代雌性小鼠产生的配子及比例为F∶f=1∶1,但雌配子中F和f均被甲基化,相当于仅产生f一种雌配子,则子代既有正常型又有矮小型,且比例为1∶1,D项错误。 能力二　基因与性状的关系(考查生命观念) 3.(2023·湖南卷,T3)酗酒危害人类健康。乙醇在人体内先转化为乙醛,在乙醛脱氢酶2(ALDH2)作用下再转化为乙酸,最终转化成CO2和水。头孢类药物能抑制ALDH2的活性。ALDH2基因某突变导致ALDH2活性下降或丧失。在高加索人群中该突变的基因频率不足5%,而东亚人群中高达30%~50%。下列叙述错误的是(D) A.相对于高加索人群,东亚人群饮酒后面临的风险更高 B.患者在服用头孢类药物期间应避免摄入含酒精的药物或食物 C.ALDH2基因突变人群对酒精耐受性下降,表明基因通过蛋白质控制生物性状 D.饮酒前口服ALDH2酶制剂可催化乙醛转化成乙酸,从而预防酒精中毒 解析　若ALDH2基因突变,则可导致ALDH2活性下降或丧失,高加索人群中该突变的基因频率不足5%,而东亚人群中高达30%~50%,所以相对于高加索人群,东亚人群饮酒后面临的风险更高,A项正确；头孢类药物能抑制ALDH2的活性,因此患者在服用头孢类药物期间,应避免摄入含酒精的药物或食物,B项正确；ALDH2基因突变人群体内的ALDH2活性下降或丧失,对酒精耐受性下降,说明基因通过控制酶的合成来控制代谢过程,进而控制生物体的性状,又知ALDH2的化学本质是蛋白质,此实例表明基因通过蛋白质控制生物性状,C项正确；ALDH2酶制剂可将乙醛转化为乙酸,但口服ALDH2酶制剂(化学本质是蛋白质)后,ALDH2酶制剂会被消化道中的蛋白酶分解,因此饮酒前口服ALDH2酶制剂不能催化乙醛转化为乙酸,无法预防酒精中毒,D项错误。 4.(2025·惠州联考)为研究与植物生长相关的基因及其作用,科学家获得了基因A、B、C失活的多种突变体,电泳分析各植株中蛋白m和蛋白n的表达情况,结果如图。下列分析正确的是(D) A.实验中a、e组是对照组,b、c、d组为实验组 B.由a组、b组可推知基因A可能促进蛋白m和蛋白n的合成 C.由a、b、e组可知基因B、C均抑制A基因的表达 D.正常植物体内,A、B、C三种基因的表达可能受到激素的调控 解析　分析题图可知,图中的a是野生型,而b~e是不同的突变体,故a组是对照组,b、c、d、e组是实验组,A项错误；对比a组和b组实验,A突变体含有蛋白m和n,野生型没有两种蛋白,说明基因A可能促进蛋白m和蛋白n的分解,B项错误；对比a组和b、e组实验,A突变体含有蛋白m和n,野生型和A+B+C三突变体没有两种蛋白,不能推知基因B、C均抑制A基因的表达,C项错误；激素发挥作用可通过影响基因的表达实现,故正常植物体内,A、B、C三种基因的表达可能受到激素的调控,D项正确。 微真题重体悟 　 1.(2022·广东卷,T7)拟南芥HPR1蛋白定位于细胞核孔结构,功能是协助mRNA转移。与野生型相比,推测该蛋白功能缺失的突变型细胞中,有更多mRNA分布于(A) A.细胞核 B.细胞质 C.高尔基体 D.细胞膜 解析　HPR1蛋白定位于细胞核孔结构,功能是协助mRNA转移。mRNA主要在细胞核内合成,通过核孔进入细胞质中,若HPR1蛋白功能缺失,则mRNA不能转移出细胞核。故在HPR1蛋白功能缺失的突变型细胞中,有更多mRNA分布于细胞核,故选A。 2.(2020·全国卷Ⅲ,T3)细胞内有些tRNA分子的反密码子中含有稀有碱基次黄嘌呤(I)。含有I的反密码子在与mRNA中的密码子互补配对时,存在如图所示的配对方式(Gly表示甘氨酸)。下列说法错误的是(C) A.一种反密码子可以识别不同的密码子 B.密码子与反密码子的碱基之间通过氢键结合 C.tRNA分子由两条链组成,mRNA分子由单链组成 D.mRNA中的碱基改变不一定造成所编码氨基酸的改变 解析　根据题图可知,反密码子CCI可与mRNA中的GGU、GGC、GGA互补配对,说明一种反密码子可以识别不同的密码子,A项正确；密码子与反密码子的碱基互补配对,碱基之间通过氢键结合,B项正确；tRNA分子和mRNA分子都是单链结构,C项错误；由于某些氨基酸可对应多种密码子,故mRNA中的碱基改变不一定造成所编码氨基酸的改变,D项正确。 3.(2023·海南卷,T13)噬菌体ФX174的遗传物质为单链环状DNA分子,部分序列如图。 下列有关叙述正确的是(B) A.D基因包含456个碱基,编码152个氨基酸 B.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' C.噬菌体ФX174的DNA复制需要DNA聚合酶和4种核糖核苷酸 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　题图中的噬菌体DNA上,D基因起始区至终止区除了含有152个氨基酸的编码序列,还包含终止密码子的编码序列,故D基因的碱基数为152×3+3=459(个),A项错误；据题图可知,E基因编码第2个和第3个氨基酸的碱基序列为5'-GTACGC-3',根据互补DNA与原DNA反向平行及碱基互补配对原则可知,其互补DNA序列是5'—GCGTAC—3',B项正确；DNA复制的原料是4种脱氧核糖核苷酸,C项错误；D基因和E基因编码区重叠但密码子的读取起点不一致,所以编码的氨基酸序列不相同,D项错误。 4.(2023·湖南卷,T12)细菌glg基因编码的UDPG焦磷酸化酶在糖原合成中起关键作用。细菌糖原合成的平衡受到CsrAB系统的调节。CsrA蛋白可以结合glg mRNA分子,也可结合非编码RNA分子CsrB,如图所示。下列叙述错误的是(C) A.细菌glg基因转录时,RNA聚合酶识别和结合glg基因的启动子并驱动转录 B.细菌合成UDPG焦磷酸化酶的肽链时,核糖体沿glg mRNA从5'端向3'端移动 C.抑制CsrB基因的转录能促进细菌糖原合成 D.CsrA蛋白都结合到CsrB上,有利于细菌糖原合成 解析　基因转录时,RNA聚合酶识别并结合到基因的启动子区域从而启动转录,A项正确；翻译过程中核糖体沿着mRNA的5'端向3'端移动,B项正确；由题图可知,抑制CsrB基因转录会使CsrB RNA减少,使CsrA更多地与glg mRNA结合形成不稳定构象,最终核糖核酸酶会降解glg mRNA,而glg基因编码的UDPG焦磷酸化酶在糖原合成中起关键作用,故抑制CsrB基因的转录能抑制细菌糖原合成,C项错误；综合上述分析可知,若CsrA蛋白都结合到CsrB上,而不与glg mRNA结合,就会使glg mRNA不被降解,有利于细菌糖原的合成,D项正确。 5.(2020·全国卷Ⅱ,T29)大豆蛋白在人体内经消化道中酶的作用后,可形成小肽(短的肽链)。回答下列问题： (1)在大豆细胞中,以mRNA为模板合成蛋白质时,除mRNA外还需要其他种类的核酸分子参与,它们是rRNA、tRNA。 (2)大豆细胞中大多数mRNA和RNA聚合酶从合成部位到执行功能部位需要经过核孔。就细胞核和细胞质这两个部位来说,作为mRNA合成部位的是细胞核,作为mRNA执行功能部位的是细胞质；作为RNA聚合酶合成部位的是细胞质,作为RNA聚合酶执行功能部位的是细胞核。 (3)部分氨基酸的密码子如表所示。若来自大豆的某小肽对应的编码序列为UACGAACAUUGG,则该小肽的氨基酸序列是酪氨酸—谷氨酸—组氨酸—色氨酸。若该小肽对应的DNA序列有3处碱基发生了替换,但小肽的氨基酸序列不变,则此时编码小肽的RNA序列为UAUGAGCACUGG。 氨基酸 密码子 色氨酸 UGG 谷氨酸 GAA GAG 酪氨酸 UAC UAU 组氨酸 CAU CAC 解析　(1)以mRNA为模板翻译合成蛋白质时,还需要tRNA作为氨基酸的运载工具,另外,rRNA参与构成的核糖体为蛋白质的合成场所。(2)mRNA在细胞核中合成后,需经过核孔进入细胞质中与核糖体结合,执行翻译功能。RNA聚合酶的化学本质是蛋白质,是在细胞质中的核糖体上合成的,其合成后需经过核孔进入细胞核中参与转录过程。(3)小肽的编码序列为mRNA的碱基序列,其上有决定氨基酸的密码子,据题表可知,该小肽的氨基酸序列是酪氨酸—谷氨酸—组氨酸—色氨酸。因谷氨酸、酪氨酸和组氨酸不仅仅对应一种密码子,故若该小肽对应的DNA序列有3处碱基发生了替换,但小肽的氨基酸序列不变,则对照题表,可判断该小肽对应的mRNA上的编码序列变为UAUGAGCACUGG。 争分提升课(七)　基因表达的调控 　 　　　基因表达调控是生物体内基因表达的调节控制,使细胞中基因表达的过程在时间、空间上处于有序状态,并对环境条件的变化作出反应的复杂过程。基因表达的调控可在多个层次上进行,主要表现包括染色质水平、转录水平和翻译水平的调控。 1.染色质水平上的调控 　　基因转录前染色质结构需要发生一系列重要变化,这是基因转录的前提,真核生物的DNA与组蛋白和一些非组蛋白构成染色质结构,染色质又分为常染色质和异染色质。呈现不同凝聚状态的染色质结构,表现出不同的基因表达活性状态。常染色质结构比较松散,DNA局部序列暴露,基因表达处于活性状态。异染色质结构高度致密,DNA被组蛋白结合,染色质的基因表达活性处于阻遏状态。 1.染色质主要由DNA和组蛋白组成。组蛋白乙酰化会引起染色质结构松散,使染色质上的相关基因得以表达；组蛋白去乙酰化则会使染色质上的相关基因表达受到抑制,过程如图所示。下列相关叙述错误的是(D) A.RNA聚合酶具有解螺旋的作用,有利于c过程的进行 B.c过程需要的原料是核糖核苷酸,该过程可发生在细胞核中 C.组蛋白乙酰化可能发生在细胞分化的过程中 D.进行d过程时,1个核糖体仅能容纳1个tRNA 解析　c表示转录,需要RNA聚合酶将DNA双链解旋暴露模板链上的碱基,有利于转录的进行,A项正确；c表示转录,是以DNA的一条链为模板合成RNA的过程,需要的原料是核糖核苷酸,真核细胞中该过程可发生在细胞核中,B项正确；细胞分化是基因选择性表达的结果,存在基因的表达,组蛋白乙酰化使染色体结构松散,有利于基因的表达,C项正确；d过程表示翻译,翻译过程中,1个核糖体中可以容纳2个tRNA,D项错误。 2.转录水平上的调控 　　该调控是最主要的基因调控方式。转录调控是指以DNA为模板合成RNA的调控,所有的细胞都具有大量序列特异的DNA结合蛋白,这些蛋白能准确地识别并结合到特异的DNA序列,在转录水平上起着开关的作用。该调控重点是在特定组织或细胞中、在特定的生长发育阶段、在特定的机体内外条件下,选择特定基因进行转录表达。 2.为了便于对某特定基因的作用进行研究,科学家开发出一种基因靶向抑制工具CRISPRi,其作用机制如图所示。其中dCas9是将Cas9(核酸酶)中两个氨基酸替换得到的,失去了酶活性,但仍保留结合DNA的能力。利用sgRNA的单链区域可结合DNA单链的功能将dCas9带到靶基因的位置,从而阻止RNA聚合酶的通过。下列说法正确的是(D) A.CRISPRi发挥作用时存在磷酸二酯键和氢键的断裂及重新形成 B.与编码Cas9的基因相比,编码dCas9的基因中碱基数目和种类发生了改变 C.若sgRNA单链区的序列为5'—CCGAUU—3',则a链中与之互补的序列为5'—GGCTAA—3' D.CRISPRi可能通过使靶基因不能转录或者转录出的mRNA变短来发挥作用 解析　根据题意可知,dCas9失去了酶活性,但仍保留结合DNA的能力,故题图中CRISPRi发挥作用时不存在磷酸二酯键的断裂及重新形成,A项错误；dCas9是将Cas9中两个氨基酸替换得到的,与编码Cas9的基因相比,编码dCas9的基因中碱基数目没有发生改变,B项错误；根据碱基互补配对原则,和两条链反向平行的特点,可知若sgRNA单链区的序列为5'—CCGAUU—3',则a链中与之互补的序列为3'—GGCTAA—5',C项错误；根据题干信息“利用sgRNA的单链区域可结合DNA单链的功能将dCas9带到靶基因的位置,从而阻止RNA聚合酶的通过”,可知,CRISPRi可能通过使靶基因不能转录或者转录出的mRNA变短来发挥作用,D项正确。 3.翻译水平上的调控 　　这是基因表达调控的重要环节。翻译的速率和细胞生长的速度之间是密切协调的。在肽链合成的起始、延伸和终止三个阶段中,对翻译起始速率的调控是最重要的,而在翻译的延伸和终止阶段也存在着调控因素。 3.(2025·南京模拟)心肌细胞过量凋亡易引起心力衰竭。如图为心肌细胞中凋亡基因ARC表达的相关调节过程,miR⁃223是一种非编码RNA。下列相关叙述正确的是(C) A.过程①需DNA聚合酶识别并结合启动子 B.过程②正在合成的肽链的氨基酸序列相同 C.基因miR⁃223过度表达,可能导致心力衰竭 D.若某RNA能与miR⁃223竞争性结合ARC mRNA,则有望成为减缓心力衰竭的新药物 解析　过程①是转录,需RNA聚合酶识别并结合启动子,A项错误；过程②是翻译,存在多聚核糖体,最终合成的肽链的氨基酸序列相同,B项错误；基因miR⁃223过度表达产生RNA与ARC mRNA结合,从而抑制凋亡抑制因子的翻译过程,使凋亡抑制因子合成量降低,使心肌细胞过度凋亡,可能导致心力衰竭,C项正确；若某RNA能与miR⁃223竞争性结合ARC mRNA,仍会抑制凋亡抑制因子的表达,使心肌细胞过度凋亡,不能减缓心力衰竭,D项错误。 4.转铁蛋白(Tf)能与细胞膜上的转铁蛋白受体(TfR)结合,介导含铁的蛋白质从细胞外进入细胞内。细胞内转铁蛋白受体mRNA(TfR⁃mRNA)的稳定性受Fe3+含量的调节(如图),铁反应元件是TfR⁃mRNA上一段富含碱基A、U的序列,当细胞中Fe3+浓度高时,铁调节蛋白由于结合Fe3+而不能与铁反应元件结合,导致TfR⁃mRNA易水解。回答下列问题： [注]　AUG为起始密码子,UAA为终止密码子。 (1)若转铁蛋白受体由n个氨基酸组成,指导其合成的mRNA的碱基数远大于3n,主要原因是mRNA中有大量不翻译的碱基序列。 若TfR基因中某碱基对发生缺失,会导致合成的肽链变短,其原因是基因突变导致mRNA上终止密码子提前出现。 (2)铁调节蛋白与Fe3+结合会改变铁调节蛋白的空间结构,当细胞中Fe3+不足时,TfR⁃mRNA将难被水解,能指导合成更多的转铁蛋白受体(TfR),其生理意义是有利于细胞从外界吸收更多的Fe3+,以满足生命活动的需要。 (3)原核生物的mRNA通常在转录完成之前便可启动蛋白质的翻译,但真核生物的核基因必须在mRNA形成之后才能翻译蛋白质,针对这一差异,从细胞结构的角度给予合理的解释：原核细胞没有核膜,可以边转录边翻译；真核生物有核膜,mRNA需要在细胞核形成,通过核孔运出细胞核后才能与核糖体结合进行翻译。 解析　(1)指导转铁蛋白受体合成的mRNA的碱基序列上存在不能决定氨基酸的密码子,即大量不翻译的碱基序列,故合成的转铁蛋白受体mRNA的碱基数远大于3n；基因内部碱基对的增添、缺失或替换可能导致mRNA上终止密码子提前出现,进而使翻译合成的肽链变短。(2)据题图分析可知,铁调节蛋白与Fe3+结合会改变铁调节蛋白的空间结构。根据题意,当细胞中Fe3+浓度低时,TfR⁃mRNA将难水解,能指导合成更多的转铁蛋白受体,有利于细胞从外界吸收更多的Fe3+,以满足生命活动的需要。(3)见答案。 学科网（北京）股份有限公司 $$