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

该高中生物学讲义聚焦遗传的物质基础核心模块，涵盖DNA作为主要遗传物质的实验证据、DNA分子结构与半保留复制、基因表达及调控等高考重点内容，按课标要求分讲次逻辑递进，通过考点系统梳理、科学方法指导（如DNA复制计算规律、基因表达过程模型）、真题深度解析等环节，助力学生构建完整知识网络，突破实验分析、综合计算等难点。 讲义突出科学思维与探究实践素养培育，如通过肺炎链球菌转化实验设计分析培养实验探究能力，结合DNA复制与细胞分裂的模型构建深化科学思维；设置教材基础辨析、能力提升题、真题演练等分层练习，精准匹配学生认知层次，为教师把控复习节奏提供清晰路径，有效提升学生对遗传核心知识的综合应用与应试能力。

第五单元　遗传的物质基础 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 教材基础辨析 (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)() 教材素材拓展 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:________________________________________________________________________________________________________________________。 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(　　) 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 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(　　) 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 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____________法。该实验中用35S、32P分别标记______________。 　 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:____________________________________________________。 (2)间接证明:DNA能够________,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________的合成,从而控制生物体的代谢和性状。 教材基础辨析 (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)() 教材素材拓展 　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:________________________________________________________________________________________________________________________。 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(　　) 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 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(　　) 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 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:______ _ _________________________________________________________________________________________________________________。 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________ 少数病毒的遗传物质是____ 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。 教材基础辨析 (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)() 教材素材拓展 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:________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 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(　　) 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 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(　　) 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 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(　　) 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 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(　　) 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 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(　　) 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 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(　　) 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 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) 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 教材基础辨析 (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)() 教材素材拓展 (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:________________________________________________________________________________________________________________________。 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(　　) 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 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(　　) 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% 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________的DNA分子。 (4)特点:①____________;②____________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________结构,为复制提供了精确的模板。 ②通过______________,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________从亲代细胞传递给子代细胞,从而保持了________的连续性。 3.染色体、DNA、基因和脱氧核苷酸的关系 教材基础辨析 (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”)() 教材素材拓展 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________________________ ________________________________________________________________________________________________。 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:________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 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脱氧核苷酸链共2n+1条 (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.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 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(　　) 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 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(　　) A.1　　　B.2　　　C.3　　　D.4 4.(多选)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(　　) 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2 800个G D.经3次复制后,子代DNA分子中含14N的比例为1 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(　　) 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 6.(多选)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,下列叙述正确的是(　　) 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 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(　　) A.元素组成 B.核苷酸种类 C.碱基序列 D.空间结构 2.(2024·河北卷,T4)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 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(　　) 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 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(　　) 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 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___________________________________________________________________________________________________________。 (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__________________________________________________________________________________ _________________________。 (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__________。 (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________________。 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____________;在原核生物中,GUG也可以作为起始密码子,此时它编码________。 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________________。 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。 教材基础辨析 (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”)() 教材素材拓展 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:________________________________________________________________________________________________________________________。 2.如图是某种tRNA的结构,该tRNA上的反密码子为______________,该tRNA上________(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:________________________________________________________________________________________________________________________。 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.5'—CAU—3' B.5'—UAC—3' C.5'—TAC—3' D.5'—AUG—3' 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(　　) 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 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(　　) [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 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(　　) 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 (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______的,这样________________________________________________________________________________________________________________________。 (2)核糖体上合成的蛋白质往往不具有生物活性,还需要____________________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:________。 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,__________是信息的载体,________是信息的表达产物,而________为信息的流动提供能量。 教材基础辨析 (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”)() 教材素材拓展 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:________________________________________________________________________________________________________________________。 (2)图中+RNA的作用有哪些? 答:________________________________________________________________________________________________________________________。 (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:____________________________________________________。 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(　　) 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 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.+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 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 教材基础辨析 (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)() 教材素材拓展 (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________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___________________________________________________________________________________________________________。 (3)柳穿鱼植株B的Lcyc基因不表达的原因是它被______________(Lcyc基因有多个____________________)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____________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.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 2.(多选)(2022·辽宁卷,T16)视网膜病变是糖尿病常见并发症之一。高血糖环境中,在DNA甲基转移酶催化下,部分胞嘧啶加上活化的甲基被修饰为5'-甲基胞嘧啶,使视网膜细胞线粒体DNA碱基甲基化水平升高,可引起视网膜细胞线粒体损伤和功能异常。下列叙述正确的是(　　) A.线粒体DNA甲基化水平升高,可抑制相关基因的表达 B.高血糖环境中,线粒体DNA在复制时也遵循碱基互补配对原则 C.高血糖环境引起的甲基化修饰改变了患者线粒体DNA碱基序列 D.糖尿病患者线粒体DNA高甲基化水平可遗传 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(　　) 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 4.(多选)(2025·唐山模拟)如图表示人体内基因对性状的控制,下列叙述正确的是(　　) A.①过程需要解旋酶的催化,②过程需要tRNA的协助 B.基因1和基因2可出现在人体的同一个细胞中 C.④⑤过程形成的结果存在差异的根本原因是发生了碱基的替换 D.图中过程体现了基因控制生物体性状的直接途径和间接途径 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.细胞核 B.细胞质 C.高尔基体 D.细胞膜 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(　　) 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 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(　　) 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 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(　　) 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 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________________。 (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________,作为mRNA执行功能部位的是________;作为RNA聚合酶合成部位的是________,作为RNA聚合酶执行功能部位的是________。 (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________________________________。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________________________________。 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 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(　　) 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 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(　　) 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 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.(多选)(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。下列相关叙述错误的是(　　) 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 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____________________________________________________。 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________________________________ ____ ______ _________________________________________________________________。 (2)铁调节蛋白与Fe3+结合会改变铁调节蛋白的________,当细胞中Fe3+不足时,TfR-mRNA将_________ ___ __________________________,其生理意义是____________________________________________。 (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:_________________________ _____________________________________________________。 学科网（北京）股份有限公司 $$