2026届高三生物一轮复习讲义高考特训营第六单元　遗传的分子基础

第六单元　遗传的分子基础 第23讲　DNA是主要的遗传物质 课标要求 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 关键词索引 体外转化　体内转化　T2噬菌体　放射性同位素标记技术　遗传物质 特训点一　肺炎链球菌的转化实验 1.两种肺炎链球菌的比较 种类 _______(光滑、粗糙) 有无荚膜 有无毒性 S型细菌 _______ _______ _______ R型细菌 _______ _______ _______ 2.格里菲思的体内转化实验 实验过程 结果分析 结论 ①R型活细菌小鼠_______ R型细菌无毒性 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——_________ ②S型活细菌小鼠_____S型活细菌 S型细菌有毒性 ③加热致死的S型细菌小鼠_______ 加热致死的S型细菌已失活，毒性消失 ④R型活细菌+加热致死的S型细菌小鼠_______活细菌  R型细菌转化为______细菌，且性状可以遗传  3.艾弗里的肺炎链球菌转化实验 4.比较肺炎链球菌体内和体外转化实验 项目 体内转化实验 体外转化实验 培养细菌 ______，体内培养  ______，体外培养  实验原则 R型细菌与S型细菌的毒性对照 S型细菌体内各成分作用的相互对照 实验结果 加热致死的S型细菌能使R型细菌转化为_______ ____________能使R型细菌转化为S型细菌  实验结论 加热致死的S型细菌体内含有某种___________ ______是S型细菌的遗传物质，而蛋白质等其他物质不是遗传物质  联系 ①所用材料相同，都是R型和S型肺炎链球菌 ②体内转化实验是基础，仅说明加热致死的S型细菌体内含有__________；体外转化实验则进一步说明_______________________ ③实验设计都遵循对照原则、单一变量原则 拓展链接 “三点”辨明肺炎链球菌体内转化问题 (1)转化的实质并不是基因发生了突变，而是S型细菌的DNA片段整合到了R型细菌的DNA中，即实现了基因重组。 (2)R型细菌表现出的S型细菌的性状可以遗传下去，说明S型细菌的DNA是遗传物质。 (3)并非所有的R型细菌都能转化为S型细菌，事实上转化的效率很低，并且转化受DNA的纯度、两种细菌的亲缘关系、受体菌的状态等因素影响。 知识必备答案：1.菌落　光滑　有　有　粗糙　无　无 2.①不死亡　②死亡　③不死亡　④死亡　S型　S型　转化因子 3.S型细菌的细胞提取物　蛋白　DNA　R型细菌　DNA　DNA 4.小鼠　培养基　S型细菌　S型细菌的DNA　转化因子　DNA　某种转化因子　转化因子就是DNA 概念诊断 1.肺炎链球菌的遗传遵循基因的分离定律和自由组合定律。(　　) 答案：× 提示：肺炎链球菌是细菌，是原核生物，其遗传不遵循遗传规律。 2.从格里菲思实验中的病死小鼠体内分离得到的肺炎链球菌只有S型而无R型。(　　) 答案：× 提示：从格里菲思的第四组实验中的病死小鼠体内分离得到的肺炎链球菌既有S型，又有R型，原因是转化率不是100%。 3.肺炎链球菌的转化实验证实了细胞内的DNA和RNA都是遗传物质。(　　) 答案：× 提示：肺炎链球菌的转化实验仅证明DNA是遗传物质。 4.艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验通过观察菌落的形态来判断是否发生转化。(　　) 答案：√ 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。(　　) 答案：√ 探究点　肺炎链球菌的转化实验 【情境引领】　对于遗传物质的探索，人类经历了一个漫长而复杂的过程，其中三个先后进行的经典实验，运用不同的实验思路和方法共同证明了“DNA是遗传物质”这一科学认识。 【问题生成】 (1)格里菲思提出“转化因子”的推断。支撑这一推断的重要证据之一是其中一组实验成功将R型活细菌转化为S型活细菌，并导致小鼠死亡。该组实验的处理方法是向小鼠体内注射______________________________。  提示：R型活细菌与加热致死的S型细菌 (2)艾弗里等人证明DNA是转化因子。该实验运用“________原理”控制自变量，发现只有用________处理S型细菌的细胞提取物后，细胞提取物才会失去转化活性，不能将R型细菌转化为S型细菌，但因传统观念“蛋白质是遗传物质”的阻碍，艾弗里等人的结论并没有被人们广泛接受。  提示：减法　DNA酶 【归纳总结】 归纳概括S型细菌和R型细菌转化的实质 (1)加热致死的S型细菌，其蛋白质变性失活，而DNA在加热过程中，氢键断裂，双螺旋解开，但缓慢冷却时，其结构可恢复，类似于PCR技术中的变性、复性。 (2)转化的实质是S型细菌的DNA片段整合到了R型细菌的DNA中，即实现了基因重组。 (3)一般情况下，转化率很低，形成的S型细菌很少，转化后形成的S型细菌可以继续繁殖形成大量的S型细菌，说明S型细菌的DNA是遗传物质。 考法　结合肺炎链球菌的转化实验，考查科学探究 1.(2024·广东六校联考)艾弗里等科学家进行了体外转化实验，他们将S型细菌的细胞提取物分别用不同的酶进行处理后，再与活的R型细菌混合培养进行转化，具体实验分组及对应处理方式如表所示。下列相关分析正确的是(　　) 实验分组 对细胞提取物的处理方式 甲 蛋白酶处理 乙 RNA酶处理 丙 DNA酶处理 丁 酯酶(脂肪酶)处理 A.上述实验中丙组不会发生转化 B.本实验与噬菌体侵染细菌实验都利用了同位素标记技术 C.甲组、乙组、丁组为空白对照组，且都不能发生转化 D.丁组中转化出的S型细菌因具有荚膜而受到机体吞噬细胞的破坏，从而导致生物患病 答案：A 解析：由于丙组加入了DNA酶，导致DNA被分解，则R型细菌不能转化为S型细菌，所以丙组不会发生转化，A项正确；本实验没有利用同位素标记技术，B项错误；甲组、乙组、丁组为相互对照，三组的处理方式都没有导致DNA被分解，则三组都能发生转化，培养基中活菌类型为R型和S型，C项错误；S型细菌的菌体外面有多糖类的荚膜，使菌体可抵抗吞噬细胞的吞噬，不易受到宿主正常防御机制的破坏，从而导致生物患病，D项错误。 2.(2025·湖北襄阳检测)将含有R型肺炎链球菌的培养液加入试管甲；将加热致死的S型肺炎链球菌破碎后制成细胞提取物并加入试管乙，再在试管乙中加入一定量的RNA酶；将试管甲、乙中的液体混合后得到试管丙。下列关于该实验的分析，正确的是(　　) A.加热致死的S型肺炎链球菌中蛋白质和核酸均失去功能 B.试管乙中加入RNA酶的目的是催化转录过程合成mRNA C.此实验并不能证明何种物质是S型肺炎链球菌的遗传物质 D.试管丙中S型肺炎链球菌的数量多于R型肺炎链球菌 答案：C 解析：加热致死的S型肺炎链球菌中蛋白质变性失活，失去功能，核酸变性后在低温条件下可复性，A项错误；试管乙中加入RNA酶的目的是水解RNA，B项错误；将试管甲、乙中的液体混合后得到试管丙，则试管丙中有一部分R型肺炎链球菌转化成S型肺炎链球菌，但转化率较低，故S型肺炎链球菌的数量少于R型肺炎链球菌，D项错误。 特训点二　噬菌体侵染细菌的实验 1.实验材料和方法 (1)实验材料：________和大肠杆菌。  (2)实验方法：__________________法，该实验中用35S、32P分别标记____________。  2.实验思路：将______与蛋白质等分开，______、________去观察DNA的作用。  3.T2噬菌体 (1)T2噬菌体的结构 (2)T2噬菌体的复制式增殖 增殖需要的条件 内容 模板 ______的DNA  合成噬菌体DNA的原料 ________提供的四种脱氧核苷酸 合成噬菌 体蛋白质 原料 大肠杆菌的氨基酸 场所 大肠杆菌的核糖体 4.实验过程及结果 (1)标记噬菌体 (2)噬菌体侵染细菌 5.实验结果分析 (1)噬菌体侵染细菌时，__________进入细菌细胞中，而____________仍留在细胞外。  (2)子代噬菌体的各种性状是通过______________遗传的。  6.结论：________是T2噬菌体的遗传物质。  拓展链接 噬菌体侵染细菌的实验中“三次涉及大肠杆菌” 知识必备答案：1.(1)T2噬菌体　(2)放射性同位素标记　蛋白质和DNA 2.DNA　直接地　单独地 3.(1)蛋白质外壳　S　DNA　P　寄生　(2)噬菌体　大肠杆菌 5.(1)DNA　蛋白质外壳　(2)亲代的DNA 6.DNA 概念诊断 1.T2噬菌体的核酸和蛋白质中均含有硫元素。(　　) 答案：× 提示：仅蛋白质中含有硫元素。 2.噬菌体能在宿主细胞内以二分裂的方式增殖，使该细菌裂解。(　　) 答案：× 提示：病毒无细胞结构，不能以二分裂的方式增殖。 3.赫尔希与蔡斯以噬菌体和细菌为研究材料，通过放射性同位素标记技术区分蛋白质与DNA，证明了DNA是遗传物质。(　　) 答案：√ 4.赫尔希和蔡斯的实验中离心后细菌主要存在于沉淀物中。(　　) 答案：√ 5.T2噬菌体可感染肺炎链球菌导致其裂解。(　　) 答案：× 提示：T2噬菌体是一种专门寄生在大肠杆菌体内的病毒。 6.噬菌体增殖需要细菌提供模板、原料和酶等。(　　) 答案：× 提示：T2噬菌体以自身DNA为模板，利用宿主体内的物质合成子代噬菌体DNA。 探究点　噬菌体侵染细菌的实验 【情境引领】　某科研小组做了噬菌体侵染细菌的实验，经搅拌、离心后的实验数据如图1所示。 【问题生成】 (1)在上述实验中选择32P和35S这两种放射性同位素分别对DNA和蛋白质进行标记，而不用14C和18O进行标记的原因是____________________________ _________________________________________________________________。  提示：S是蛋白质的特征元素，P是DNA的特征元素。若用14C和18O进行标记，由于蛋白质和DNA分子中都含有C和O，且18O不具有放射性，是稳定同位素，因此无法确认被标记的是何种物质 (2)用35S和32P分别标记T2噬菌体的蛋白质和DNA，则被标记的部位分别是________(填图2中编号)。  提示：①② (3)图1中，被侵染的细菌的存活率基本保持在100%，本组数据的意义是__________________________________。细胞外的32P含量有30%，原因是________________________________。上清液中的35S含量先增大后保持在80%左右，原因是________________________________________________。  提示：作为参考数据，以证明细菌未裂解　有部分被32P标记的噬菌体还没有侵染细菌　有约20%的噬菌体没有与细菌脱离 (4)T2噬菌体和细菌保温时间长短与放射性强度的可能关系如图3(甲组为35S标记的T2噬菌体，乙组为32P标记的T2噬菌体)。下列关系中最合理的是__________(填字母)。  图3　　　　　 　　　　　 　　　　　 A.甲组—上清液—① B.乙组—上清液—② C.甲组—沉淀物—③ D.乙组—沉淀物—④ 提示：B (5)图4表示T2噬菌体感染大肠杆菌后，大肠杆菌内放射性RNA与T2噬菌体DNA及大肠杆菌DNA的杂交结果，曲线______(填“a”或“b”)最可能表示放射性RNA与大肠杆菌DNA杂交的结果，出现该趋势的原因可能是__________________________________________________________________ _________________________________________________________________。  提示：b　随着感染时间延长，以大肠杆菌DNA为模板合成的放射性RNA减少 【归纳总结】 1.噬菌体侵染细菌实验中的放射性分析 (1)含32P的噬菌体侵染大肠杆菌 (2)含35S的噬菌体侵染大肠杆菌 2.子代噬菌体的组成物质来源分析 (1)从蛋白质外壳方面分析：由寄主细胞提供原料氨基酸，在寄主细胞的核糖体上合成，与亲代噬菌体的蛋白质外壳无关。 (2)从DNA方面分析：由亲代噬菌体提供模板，利用寄主细胞提供的脱氧核苷酸，通过半保留复制的方式合成子代噬菌体的DNA。 (3)从子代噬菌体方面分析：释放的众多子代噬菌体中，只有少数含有亲代噬菌体DNA的单链，其余子代噬菌体的DNA均由寄主细胞提供原料合成。 3.噬菌体侵染细菌实验放射性分析的“两看”法 考法1　围绕噬菌体侵染细菌实验，考查科学探究 1.(2025·河北保定模拟)为研究搅拌时间对实验结果的影响，科研人员用35S标记的T2噬菌体和32P标记的T2噬菌体分别与未被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 被侵染细菌存活率/% 100 100 100 100 100 A.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3 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 答案：B 解析：上清液35S百分比都没有达到100%，说明搅拌不可能使吸附在细菌上的噬菌体与细菌完全分离，A项错误。进行噬菌体侵染细菌实验时，搅拌时间短于3 min，上清液35S百分比会减小；达到4 min后，上清液35S百分比不再增大，说明搅拌时间不能短于3 min，B项正确。被侵染细菌存活率均为100%，说明被侵染的细菌没有裂解释放子代噬菌体，放射性物质还在沉淀物中，而搅拌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中，C项错误。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项错误。 比较肺炎链球菌体外转化实验和噬菌体侵染细菌实验 考法2　通过同位素标记技术在噬菌体侵染细菌实验中的应用，考查科学思维 2.科研工作者做噬菌体侵染细菌实验时，分别用同位素32P、35S、18O、14C对噬菌体和大肠杆菌成分做了标记，如下表。下列说法正确的是(　　) 标记对象 第一组 第二组 第三组 第四组 噬菌体成分 用35S标记 未标记 用14C标记 用32P标记 大肠杆菌成分 未标记 用18O标记 未标记 用35S标记 A.第一组实验中，保温时间过短会导致部分大肠杆菌进入上清液，进而使上清液放射性偏高 B.第二组实验中，子代噬菌体只有蛋白质外壳中存在18O C.第三组实验中，经过一段时间培养后，子代噬菌体个体的DNA中不一定含有14C D.第四组实验中，若噬菌体DNA在细菌体内复制了三次，释放出的子代噬菌体中含32P的噬菌体和含35S的噬菌体分别占25%、0 答案：C 解析：第一组实验中，标记的是噬菌体的蛋白质外壳，蛋白质外壳不进入细菌，因此实验不受保温时间的影响，同时大肠杆菌密度较大，离心时存在于沉淀物中，A项错误；第二组实验中，子代噬菌体的DNA和蛋白质外壳中都存在18O，B项错误；14C能标记噬菌体的蛋白质外壳和DNA，由于DNA半保留复制且不知复制代数，所以子代噬菌体个体的DNA中不一定含有14C，C项正确；第四组实验中，噬菌体DNA在细菌体内复制了三次，释放出的子代噬菌体中含32P的噬菌体和含35S的噬菌体分别占25%、100%，D项错误。 特训点三　生物的遗传物质 1.验证RNA也是遗传物质的实验 (1)实验材料：烟草花叶病毒和烟草，烟草花叶病毒的化学组成成分是____________。  (2)实验过程及结果： (3)实验结果分析与结论：烟草花叶病毒的______能自我复制，控制其遗传性状，因此______是它的遗传物质。  2.生物的遗传物质[连线] ①生物类型　　　　　　代表生物　　　　　　遗传物质 原核生物 a.T2噬菌体 Ⅰ.DNA b.烟草花叶病毒 ②真核生物 c.大肠杆菌 d.杨树 Ⅱ.RNA ③病毒　　　　 e.金丝猴　　　 拓展链接 遗传物质具有的特点 (1)能精确地自我复制； (2)能指导蛋白质的合成，从而控制生物体的性状和新陈代谢过程； (3)具有储存遗传信息的能力； (4)结构比较稳定。 3.填写关于生物体内核酸种类及遗传物质的表格 生物类型 核酸种类 遗传物质 实例 碱基种类 核苷酸种类 有细 胞结 构的 生物 真核 生物 DNA、 ___ DNA 玉米、小麦、人等 5 8 原核 生物 乳酸菌、蓝细菌等 5 8 无细 胞结 构的 生物 DNA 病毒 DNA DNA T2噬菌体等 4 4 RNA 病毒 RNA RNA 烟草花叶病毒等 4 4 知识必备答案：1.(1)蛋白质和RNA　(2)正常　RNA　患病　(3)RNA　RNA 2. 3.RNA 概念诊断 1.只有细胞内的核酸才是携带遗传信息的物质。(　　) 答案：× 提示：病毒无细胞结构，其体内的核酸也是携带遗传信息的物质。 2.细胞生物的遗传物质的基本组成单位是脱氧核苷酸或核糖核苷酸。(　　) 答案：× 提示：细胞生物的遗传物质是DNA，其基本组成单位是脱氧核苷酸。 3.细胞核内的遗传物质是DNA，细胞质内的遗传物质也是DNA。(　　) 答案：√ 4.所有细胞生物的遗传物质都是DNA。(　　) 答案：√ 5.DNA是所有生物的遗传物质。(　　) 答案：× 提示：部分病毒的遗传物质是RNA。 考法1　通过生物的遗传物质类型，考查科学思维 1.20世纪20年代，科学家就开始利用多种方法，如酶解法、同位素标记法和病毒重组法等，对生物的遗传物质进行了探索。下列有关遗传物质的叙述，正确的是(　　) A.以RNA为遗传物质的生物不一定是没有细胞结构的病毒 B.大部分原核生物的遗传物质是DNA，少部分是RNA C.肺炎链球菌中既有DNA又有RNA，其主要遗传物质是DNA D.烟草花叶病毒的RNA能使烟草感染该病毒，说明RNA是其遗传物质 答案：D 解析：不具有细胞结构的病毒的遗传物质是DNA或RNA，因此以RNA为遗传物质的生物一定是病毒，A项错误；原核生物的遗传物质是DNA，B项错误；肺炎链球菌的细胞内既有DNA又有RNA，但DNA是遗传物质，DNA是主要遗传物质是针对整个生物界而言的，C项错误；烟草花叶病毒的感染和重建实验证明了RNA是遗传物质，D项正确。 考法2　以遗传物质为载体考查科学探究 2.现有新发现的一种感染A细菌的病毒B，科研人员设计了如图所示两种方法来探究该病毒的遗传物质是DNA还是RNA。一段时间后检测甲、乙两组子代病毒B的放射性和丙、丁两组子代病毒B的产生情况。下列相关说法正确的是(　　) A.同位素标记法中，若换用3H标记上述两种核苷酸，不能实现实验目的 B.酶解法中，向丙、丁两组分别加入DNA酶和RNA酶应用了“加法原理” C.若甲组产生的子代病毒B无放射性而乙组有，则说明该病毒的遗传物质是RNA D.若丙组能产生子代病毒B而丁组不能，则说明该病毒的遗传物质是DNA 答案：C 解析：同位素标记法中，只需检测子代病毒B的放射性，不需要确定是哪种物质的放射性，换用3H标记后仍能实现实验目的，A项错误；酶解法中，向丙、丁两组分别加入DNA酶和RNA酶应用了“减法原理”，B项错误；若甲组产生的子代病毒B无放射性而乙组有，说明子代病毒B中含有32P标记的尿嘧啶，说明该病毒的遗传物质是RNA，C项正确；若丙组能产生子代病毒B而丁组不能，说明RNA被RNA酶水解后病毒无法增殖产生子代，所以该病毒的遗传物质是RNA，D项错误。 1.探究思路 (1)若探究哪种物质是遗传物质——设法将该物质与其他物质分开，单独看作用。 (2)若探究未知病毒的遗传物质是DNA还是RNA——利用酶的专一性或同位素标记法。 2.探究方法 一、核心概念——重落实 1.(必修2 P43)格里菲思实验中的加热致死的S型细菌与R型活细菌混合能转化产生S型活细菌的原理是__________；实验结论是__________________________________________________________________ _________________________________________________________________。  提示：基因重组　加热致死的S型细菌中存在可以使R型细菌转化为S型细菌的转化因子 2.(必修2 P44)肺炎链球菌体外转化实验中用到了自变量控制中的“__________”，实验结论是______________________________________ ________________________________。  提示：减法原理　DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质 3.为使得T2噬菌体带上32P标记，其操作过程是________________________ _________________________________________________________________。  提示：先在含32P的培养基中培养大肠杆菌，再用上述大肠杆菌培养T2噬菌体 4.用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌，上清液中含较高放射性的原因是__________________。用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌，沉淀物中有放射性的原因是_________________________________________________________ _________________________________________________________________。  提示：保温时间过短或过长　搅拌不充分，有少量含35S的噬菌体蛋白质外壳吸附在大肠杆菌表面，随大肠杆菌离心到沉淀物中 5.(必修2 P45)搅拌的目的是______________________________________，离心的目的是__________________________________________________________ _________________________________________________________________。  提示：使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离　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感染的大肠杆菌 6.(必修2 P47拓展应用)子代噬菌体的蛋白质外壳的来源：__________________________________________________________________。  提示：子代噬菌体是利用亲代噬菌体的遗传信息，以大肠杆菌的氨基酸为原料合成的 二、真题体验——明考向 1.(2024·甘肃卷改编)科学家发现染色体主要由蛋白质和DNA组成。关于证明蛋白质和核酸哪一种是遗传物质的系列实验，下列叙述正确的是(　　) A.肺炎链球菌体内转化实验证明，加热致死的S型菌株的DNA分子在小鼠体内可使R型活菌的相对性状从无致病性转化为有致病性 B.肺炎链球菌体外转化实验中，利用自变量控制中的“加法原理”，将“S型菌DNA+DNA酶”加入R型活菌的培养基中，结果证明DNA是转化因子 C.噬菌体侵染实验中，用放射性同位素分别标记了噬菌体的蛋白质外壳和DNA，发现其DNA进入宿主细胞后，利用自身原料和酶完成自我复制 D.烟草花叶病毒实验中，以病毒颗粒的RNA和蛋白质互为对照进行侵染，结果发现自变量RNA分子可使烟草出现花叶病斑性状 答案：D 解析：格里菲思的肺炎链球菌体内转化实验未单独研究每种物质的作用，艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验证明，S型菌株的DNA分子可使无致病性的R型活菌转化为有致病性的S型活菌，A项错误；在肺炎链球菌的体外转化实验中，利用自变量控制中的“减法原理”设置对照实验，通过观察只有某种物质存在或只有某种物质不存在时，R型菌的转化情况，最终证明了DNA是遗传物质，例如“S型菌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.(2022·湖南卷改编)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 答案：C 解析：T2噬菌体侵染大肠杆菌后，其DNA会在大肠杆菌体内复制，合成新的噬菌体DNA，A项不符合题意；T2噬菌体侵染大肠杆菌的过程中，只有DNA进入大肠杆菌，T2噬菌体会用自身的DNA和大肠杆菌的氨基酸等来合成新的噬菌体蛋白质外壳，B项不符合题意；噬菌体在大肠杆菌RNA聚合酶作用下转录出RNA，C项符合题意；合成的噬菌体RNA与大肠杆菌的核糖体结合，合成蛋白质，D项不符合题意。 3.(2022·浙江6月选考)下列关于“噬菌体侵染细菌的实验”的叙述，正确的是(　　) A.需用同时含有32P和35S的噬菌体侵染大肠杆菌 B.搅拌是为了使大肠杆菌内的噬菌体释放出来 C.离心是为了沉淀培养液中的大肠杆菌 D.该实验证明了大肠杆菌的遗传物质是DNA 答案：C 解析：实验过程中需单独用32P标记噬菌体的DNA和用35S标记噬菌体的蛋白质，A项错误；搅拌的目的是使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离，B项错误；大肠杆菌的质量大于噬菌体，离心的目的是沉淀培养液中的大肠杆菌，C项正确；该实验证明噬菌体的遗传物质是DNA，D项错误。 4.(2021·全国乙卷)在格里菲思所做的肺炎链球菌转化实验中，无毒性的R型活细菌与被加热杀死的S型细菌混合后注射到小鼠体内，从小鼠体内分离出了有毒性的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型细菌的毒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.加热杀死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 答案：D 解析：在格里菲思所做的肺炎链球菌转化实验中，无毒性的R型活细菌与被加热杀死的S型细菌混合后注射到小鼠体内，从小鼠体内分离出了有毒性的S型活细菌，S型细菌与R型细菌最主要的区别是前者具有多糖类的荚膜，后者不具有多糖类的荚膜，故S型细菌的毒性可能与荚膜多糖有关，A项合理；被加热杀死的S型细菌，其蛋白质已经被破坏，而分离出的S型细菌有毒性，即具备活性蛋白，可推出S型细菌的DNA能够进入R型细菌细胞指导蛋白质的合成，B项合理；加热可使蛋白质变性，由实验结果R型活细菌转化为有毒性的S型活细菌可知，S型细菌的遗传物质未受影响，即加热杀死S型细菌使其蛋白质功能丧失而其DNA功能可能不受影响，C项合理；S型细菌的DNA经DNA酶处理后，无法完成DNA的复制、转录及翻译等过程，故与R型细菌混合后，无法得到S型细菌，D项不合理。 5.(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 答案：D 解析：步骤①中，酶处理时间要足够长，以使底物完全水解，A项错误；步骤②中，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；步骤④中，液体培养基比固体培养基更有利于细菌转化，C项错误；S型细菌有荚膜，菌落光滑，R型细菌无荚膜，菌落粗糙，步骤⑤中，通过涂布分离后观察菌落或鉴定细胞形态，判断是否出现S型细菌，D项正确。 A组(对点特训) 对点1　肺炎链球菌的转化实验 1.(2024·西工大附中调研)格里菲思在进行肺炎链球菌转化实验时，只有在小鼠体内才能成功，他将高温杀死的S型细菌与R型活细菌混合物在培养基中培养时，很难观察到转化现象。而艾弗里在培养基中加了一定量的抗R型细菌的抗体，在体外就比较容易观察到转化现象。下列说法不合理的是(　　) A.抗R型细菌的抗体使S型细菌的DNA较易进入R型细菌，易发生转化作用 B.R型细菌对小鼠免疫力的抵抗力较S型细菌弱，因此在小鼠体内容易转化成功 C.未加抗R型细菌的抗体的培养基中R型细菌的竞争力较强，很难看到转化现象 D.可通过培养基上菌落的特征判断是否出现转化现象 答案：A 解析：在体外条件下，R型细菌的竞争力较强，发生转化的S型细菌很少，很难观察到转化现象，加入抗R型细菌的抗体，抑制R型细菌生长繁殖，易观察到S型细菌，A项不合理，C项合理；根据题意可知，格里菲思转化实验只有在小鼠体内才能成功，而艾弗里实验需要在培养基中加入一定量的抗R型细菌的抗体才易发生转化，说明S型细菌对小鼠免疫力的抵抗力更强，B项合理；R型细菌的菌落表面粗糙，S型细菌的菌落表面光滑，所以实验过程中，可通过观察菌落的特征来判断是否出现转化现象，D项合理。 2.(2024·江苏苏州高三调研)为研究促使R型肺炎链球菌转化为S型肺炎链球菌的转化物质是DNA还是蛋白质，某小组进行了肺炎链球菌体外转化实验，其基本过程如图所示。下列叙述正确的是(　　) A.甲组培养皿中只有S型菌落，推测加热不会破坏转化物质的活性 B.乙组培养皿中有R型菌落和S型菌落，推测转化物质是蛋白质 C.丙组培养皿中只有R型菌落，推测转化物质是DNA D.该实验能证明肺炎链球菌的主要遗传物质是DNA 答案：C 解析：甲组中培养一段时间后可发现有极少的R型细菌转化成了S型细菌，因此甲组培养皿中不仅有S型菌落，也有R型菌落，A项错误；乙组培养皿中加入了蛋白酶，故在乙组的转化中已经排除了蛋白质的干扰，推测转化物质不是蛋白质，B项错误；丙组培养皿中加入了DNA酶，DNA被水解后R型细菌便不发生转化，故可推测转化物质是DNA，C项正确；该实验能证明肺炎链球菌的遗传物质是DNA，D项错误。 3.(2025·湖南岳阳月考)加热致死的S型细菌会释放自身的DNA小片段，这些小片段和R型活细菌表面的感受态因子结合后，双链被解开，其中一条链被降解，另一条链进入受体细菌，和R型细菌的部分同源区段配对，切除并替换相应的单链片段，形成杂合片段(如图所示)，使R型细菌(无荚膜多糖)转变成S型细菌(有荚膜多糖)。下列有关说法错误的是(　　) A.转化形成的S型细菌和原S型细菌的遗传信息不同 B.转化过程中会发生磷酸二酯键的断裂和形成 C.R型细菌转化成S型细菌是发生了基因突变 D.受受体细菌状态等的影响，只有少数R型细菌能转化成S型细菌 答案：C 解析：由于S型细菌DNA片段双链被解开后，一条链被降解，另一条单链进入受体细菌，和R型细菌的部分同源区段配对，切除并替换相应的单链片段，形成杂合片段，可见，由R型细菌转化形成的S型细菌和原S型细菌的遗传信息不同，转化过程中发生了磷酸二酯键的断裂和形成，A、B两项正确；少数R型细菌转化成S型细菌是发生了基因重组，C项错误，D项正确。 对点2　噬菌体侵染细菌的实验 4.(2025·山东济宁月考)某实验小组模拟“噬菌体侵染细菌的实验”做了如下实验(注：不同元素的放射性强度无法区分)。下列说法正确的是(　　) A.部分子代噬菌体的蛋白质外壳和核酸可能都有放射性 B.该实验保温时间过短对上清液的放射性强度几乎无影响 C.搅拌不充分或保温时间过长都会导致上清液的放射性强度增强 D.该实验可以证明噬菌体侵染大肠杆菌时蛋白质外壳未进入细胞 答案：B 解析：被35S标记的噬菌体的蛋白质不进入大肠杆菌，噬菌体以大肠杆菌体内含32P标记的脱氧核苷酸为原料合成子代噬菌体的DNA，以大肠杆菌体内未被标记的氨基酸为原料合成子代噬菌体的蛋白质，因此子代噬菌体的蛋白质外壳没有放射性，A项错误。正常情况下，上清液的放射性来自被35S标记的噬菌体的蛋白质，若保温时间过短，未侵染大肠杆菌的噬菌体仍会进入上清液，几乎不会影响上清液的放射性强度，B项正确。若搅拌不充分，则被35S标记的噬菌体的蛋白质吸附在大肠杆菌上，离心后留在沉淀物中，会导致上清液的放射性强度减弱；若保温时间过长，会导致大肠杆菌裂解，释放出含32P标记的子代噬菌体，进而导致上清液的放射性强度增强，C项错误。该实验同时使用了放射性同位素32P和35S做标记，且不同元素的放射性强度无法区分，故不能判断子代噬菌体的放射性标记是32P还是35S，因此不能证明蛋白质外壳未进入大肠杆菌，D项错误。 5.(2024·华中师大一附中调研)分别用含有32P和14C的培养基培养大肠杆菌，再用上述大肠杆菌培养T2噬菌体，得到含32P标记或含14C标记的T2噬菌体，然后用32P标记的T2噬菌体和14C标记的T2噬菌体分别侵染未被标记的大肠杆菌，经过短暂保温，再进行搅拌、离心后检测放射性元素分布情况。下列相关分析错误的是(　　) A.32P标记组，沉淀物中放射性明显高于上清液 B.14C标记组，沉淀物和上清液中放射性均较高 C.32P标记组，32P只存在于部分子代噬菌体的DNA中 D.14C标记组，14C存在于子代噬菌体的DNA和蛋白质中 答案：D 解析：32P标记组中，32P存在于标记的T2噬菌体的DNA分子中，随DNA分子进入未被标记的大肠杆菌，放射性主要存在于沉淀物中，只有部分子代噬菌体的DNA中含有32P，A、C两项正确；14C标记组中，14C存在于标记的T2噬菌体的DNA分子和蛋白质外壳中，14C标记的DNA分子进入未被标记的大肠杆菌，存在于沉淀物中，14C标记的蛋白质外壳没有进入大肠杆菌，主要存在于上清液中，故沉淀物和上清液中放射性均较高，B项正确；由于合成子代噬菌体蛋白质的原料全部来自大肠杆菌，因此子代噬菌体的蛋白质中不存在14C，D项错误。 6.研究发现，细菌被T4噬菌体(DNA病毒)侵染后，自身蛋白质合成停止，转而合成噬菌体的蛋白质，在此过程中细菌内合成了新的噬菌体RNA。为探究细菌核糖体是不是噬菌体蛋白质合成的场所，研究者进行了如图所示的实验。下列有关叙述错误的是(　　) A.该实验运用了微生物培养技术和密度梯度离心技术 B.被T4噬菌体侵染后，细菌体内没有合成新的核糖体 C.离心结果表明新合成的噬菌体RNA与“重”核糖体结合 D.细菌为子代噬菌体的形成提供了模板、原料、酶、能量等 答案：D 解析：图示过程中有培养基中培养细菌的过程和对裂解细菌的离心技术，即运用了微生物培养技术和密度梯度离心技术，A项正确；结合图示过程可知，细菌最初的核糖体为“重”核糖体，此后在普通培养基中培养后，经裂解、离心得到的核糖体仍为“重”核糖体，说明被T4噬菌体侵染后，细菌体内没有合成新的核糖体，B项正确；离心结果表明合成了新的蛋白质，且蛋白质中的N为“轻”型，故离心结果表明新合成的噬菌体RNA与“重”核糖体结合，C项正确；细菌为子代噬菌体的形成提供了原料、酶、能量等，模板是由噬菌体提供的，D项错误。 对点3　生物的遗传物质 7.(2024·福建厦门模拟)烟草花叶病毒有S型和R型两种株系，研究人员进行了如下实验： 第①组：S型株系侵染烟草→烟草出现Ⅰ型病斑。 第②组：R型株系侵染烟草→烟草出现Ⅱ型病斑。 第③组：R型株系蛋白质和S型株系RNA构建的重组病毒侵染烟草→烟草出现Ⅰ型病斑。 第④组：S型株系蛋白质和R型株系RNA构建的重组病毒侵染烟草→烟草出现Ⅱ型病斑。 根据实验结果分析，下列叙述错误的是(　　) A.S型病毒和R型病毒可寄生在烟草细胞内 B.S型病毒和R型病毒的遗传信息不完全相同 C.S型病毒和R型病毒的遗传物质为RNA D.第③④组中的子代病毒全为重组病毒 答案：D 解析：烟草花叶病毒的遗传物质是RNA，S型病毒和R型病毒可寄生在烟草细胞内，A、C两项正确；S型病毒和R型病毒的RNA上碱基的排列顺序不同，两者的遗传信息不完全相同，B项正确；用S(R)型株系蛋白质和R(S)型株系RNA构建的重组病毒感染烟草，起遗传效应的是R(S)型株系的RNA，烟草应出现Ⅱ(Ⅰ)型病斑，且从烟草细胞中分离的子代病毒为R(S)型株系，D项错误。 8.科研人员将感染了烟草花叶病毒的烟草叶片的提取液分成甲、乙、丙、丁四组，甲组不做处理，乙组加入蛋白酶，丙组加入RNA酶，丁组加入DNA酶；然后分别接种到正常烟草叶片上一段时间，观察并记录烟草叶片上病斑的数量。下列选项中，能正确表示结果的是(　　) A　　　　 B C　　　　 D 答案：B 解析：感染了烟草花叶病毒的烟草叶片的提取液中含有烟草花叶病毒，烟草花叶病毒的遗传物质是RNA，在甲、乙、丙、丁组中，只有丙组加入了RNA酶，破坏了烟草花叶病毒的遗传物质，故丙组病斑数量最少，而甲、乙、丁组均未破坏烟草花叶病毒的遗传物质，故这三组病斑数量多且数量应一致，B项符合题意。 B组(综合特训) 9.研究发现，一种病毒只含一种核酸(DNA或RNA)，病毒的核酸可能是单链结构也可能是双链结构。新病毒出现后，科研人员首先要确定该病毒的核酸种类和结构类型。下列说法错误的是(　　) A.酶解法：分别用DNA酶和RNA酶处理两组新病毒的核酸，然后将处理过的核酸注入宿主细胞，观察能否产生子代病毒确定核酸类型 B.同位素标记法：分别用含放射性同位素标记的T和U的完全培养基培养病毒，一段时间后收集子代病毒并检测其放射性确定核酸类型 C.碱基测定法：为确定新病毒的核酸是单链结构还是双链结构，可对该病毒核酸的碱基组成和比例进行测定分析 D.最终测定该病毒为单链RNA病毒，研制此病毒的疫苗很困难，原因是单链RNA分子结构不稳定，更容易产生变异 答案：B 解析：分别用DNA酶和RNA酶处理两组新病毒的核酸，然后将处理过的核酸注入宿主细胞，若用DNA酶处理的无子代，用RNA酶处理的有子代，则该病毒为DNA病毒，反之，则为RNA病毒，此法能确定核酸类型，A项正确；应分别用含放射性同位素标记的T和U培养宿主细胞，再接种病毒，一段时间后收集子代病毒并检测其放射性确定核酸类型，B项错误；为确定新病毒的核酸是单链结构还是双链结构，可对该病毒核酸的碱基组成和比例进行测定分析，双链中的嘌呤数与嘧啶数相等，C项正确；最终测定该病毒为单链RNA病毒，研制此病毒的疫苗很困难，原因是单链RNA分子结构不稳定，更容易产生变异，即使研制出疫苗，可能病毒已经发生变异，D项正确。 10.(2025·河南郑州联考)某种感染动物细胞的病毒M主要由核酸和蛋白质组成。为探究病毒M的遗传物质是DNA还是RNA，某研究小组展开了相关实验，如表所示。回答下列问题： 组别 处理方式 实验结果 A 病毒M+活鸡胚培养基 分离得到大量的病毒M B 病毒M+DNA酶+活鸡胚培养基 C (1)该实验运用了__________(填“加法”或“减法”)原理。  (2)C组的处理方式是_____________________________________________。  (3)若鉴定结果表明病毒M是DNA病毒，则B组和C组的实验结果分别是_________________________________________________________________。  (4)若鉴定结果表明病毒M是单链RNA病毒，通过自我复制产生遗传物质，则让病毒M的遗传物质进行复制，至少经过________次复制才能得到病毒M的遗传物质，原因是________________________________________________。  答案：(1)减法原理　(2)病毒M+RNA酶+活鸡胚培养基　(3)不能分离得到病毒M、分离得到大量的病毒M　(4)2　RNA复制时遵循碱基互补配对原则，单链RNA第1次复制后得到的RNA的碱基序列与亲代RNA的互补，第2次复制后得到的RNA的碱基序列与亲代RNA的相同 解析：(1)该实验的目的是“探究病毒M的遗传物质是DNA还是RNA”，实验的自变量是使用的酶的种类，DNA酶能催化DNA水解，RNA酶能催化RNA水解，所依据的生物学原理是酶具有专一性，实验中通过加入的水解酶使核酸分解，因此，该实验运用的是减法原理。(2)根据实验设计的单一变量原则可推测，C组的处理方式是病毒M+RNA酶+活鸡胚培养基。(3)若鉴定结果表明病毒M是DNA病毒，则B组由于DNA被水解，实验结果为不能分离得到病毒M，而C组由于RNA酶不能将DNA水解，因而实验结果为分离得到大量的病毒M。(4)若鉴定结果表明病毒M是单链RNA病毒，通过自我复制产生遗传物质，由于该病毒的遗传物质是单链RNA，则让病毒M的遗传物质进行复制，至少经过2次复制才能得到病毒M的遗传物质，这是因为RNA复制时遵循碱基互补配对原则，单链RNA第1次复制后得到的RNA的碱基序列与亲代RNA的互补，第2次复制后得到的RNA的碱基序列与亲代RNA的相同。 第24讲　DNA的结构、复制及基因的本质 课标要求 1.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盘旋成双螺旋结构，碱基的排列顺序编码了遗传信息 2.概述DNA分子通过半保留方式进行复制 关键词索引 双螺旋结构　碱基互补配对　半保留复制　遗传效应 特训点一　DNA的结构及碱基计算 1.DNA双螺旋模型构建者：沃森和克里克。 2.DNA的结构 [巧记]　利用数字巧记DNA的结构 3.DNA的结构特点 (1)______性：如n个碱基对构成的DNA具有4n种碱基对排列顺序。  (2)______性：如每个DNA分子都有其特定的碱基对排列顺序。  (3)______性：如两条脱氧核苷酸长链中磷酸与脱氧核糖交替排列的顺序不变，碱基对间的配对方式不变，具有双螺旋结构等。  4.DNA的方向性 (1)脱氧核糖上与________相连的碳叫作1'-C，与________相连的碳叫作5'-C。  (2)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。 (3)DNA的两条单链走向________，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。  知识必备答案：2.C、H、O、N、P　脱氧核苷　脱氧核苷酸　脱氧核糖与磷酸　氢键　A—T　G—C　反向平行 3.(1)多样　(2)特异　(3)稳定 4.(1)碱基　磷酸基团　(3)相反 概念诊断 1.沃森和克里克研究DNA分子的结构时，运用了构建物理模型的方法。(　　) 答案：√ 2.每个DNA分子中碱基数＝磷酸数＝核糖数。(　　) 答案：× 提示：DNA分子中无核糖。 3.嘌呤碱基与嘧啶碱基的结合保证了DNA分子空间结构的相对稳定。(　　) 答案：√ 4.生物体内DNA分子中(A+T)/(G+C)的值越大，双链DNA分子的稳定性越高。(　　) 答案：× 提示：G+C含量越高，双链DNA分子越稳定。 5.DNA分子中每个磷酸均连接一个脱氧核糖和一个碱基。(　　) 答案：× 提示：DNA分子中除了每条单链一端的磷酸只连接着一个脱氧核糖，其他磷酸均连接着2个脱氧核糖。 探究点　DNA分子结构 【情境引领】　观察DNA分子结构图像。 【问题生成】 (1)图中④能表示胞嘧啶脱氧核苷酸吗?说明理由。 提示：不能。①(磷酸基团)属于胸腺嘧啶脱氧核苷酸。 (2)解旋酶作用于图中哪个部位?限制性内切核酸酶和DNA连接酶作用于图中哪个部位? 提示：解旋酶作用于⑨(氢键)。限制性内切核酸酶和DNA连接酶作用于⑩(磷酸二酯键)。 (3)A+T与G+C的比值一定相等吗?由此可概括出什么结论?此值的大小体现了什么呢? 提示：不一定。不同DNA分子中的互补碱基之和的比值不一定相同。体现了DNA分子的特异性。 【归纳总结】 DNA分子结构模型的构建及相关解读 (1)由图甲可解读以下信息： (2)图乙是图甲的简化形式，其中a是磷酸二酯键，b是氢键。解旋酶作用于b部位，限制性内切核酸酶和DNA连接酶作用于a部位。 考法1　以DNA分子的结构为载体，考查生命观念 1.下图为某DNA分子的部分平面结构图，该DNA分子片段中含有100个碱基对、40个胞嘧啶。下列说法错误的是(　　) A.③是连接DNA单链上两个核糖核苷酸的化学键 B.该DNA分子复制n次，含母链的DNA分子只有2个 C.①与②交替连接，构成了DNA分子的基本骨架 D.该DNA分子复制n次，需要消耗60×(2n-1)个腺嘌呤脱氧核苷酸 答案：A 解析：④是连接DNA单链上两个脱氧核苷酸的化学键，③是鸟嘌呤脱氧核苷酸中连接磷酸和脱氧核糖的化学键，A项错误；该DNA分子片段中含100个碱基对、40个胞嘧啶，则碱基A有(100×2-40×2)÷2＝60个，该DNA分子复制n次，需要消耗60×(2n-1)个腺嘌呤脱氧核苷酸，D项正确。 考法2　以DNA分子结构的相关计算为载体，考查科学思维 2.下图表示不同DNA分子中各种碱基的比例关系。下列说法正确的是(　　) A.若甲表示不同DNA分子一条单链中碱基G的比例变化，则乙可表示其互补链中C的比例变化 B.若甲表示不同DNA分子一条单链中嘌呤碱基的比例，则乙可以表示其互补链中嘌呤碱基的比例 C.若甲表示不同DNA分子一条单链中A+T的比例，则乙可以表示其互补链中A+T的比例 D.若甲表示不同DNA分子一条单链中(A+G)/(T+C)的值，则乙可以表示其互补链中(T+C)/(A+G)的值 答案：B 解析：DNA分子两条链中的G与C互补，二者含量相同，若甲表示不同DNA分子一条单链中碱基G的比例变化，则甲也可表示其互补链中C的比例变化，A项错误；DNA分子单链中，嘌呤比例+嘧啶比例＝1，若甲表示不同DNA分子一条单链中嘌呤碱基的比例，则乙可以表示其互补链中嘌呤碱基的比例，B项正确；DNA分子中，一条链中的A+T与另一条链中的T+A相等，若甲表示不同DNA分子一条单链中A+T的比例，则甲也可表示其互补链中A+T的比例，C项错误；非互补碱基之和的比值在两条互补链中互为倒数，若甲表示不同DNA分子一条单链中(A+G)/(T+C)的值，则甲可以表示其互补链中(T+C)/(A+G)的值，D项错误。 DNA分子中的碱基数量的计算规律 (1)DNA分子中的碱基数量的计算规律 ①在DNA双链中嘌呤总数与嘧啶总数相同，即A+G＝T+C。 ②互补碱基之和的比例在任意一条链及整个DNA分子中都相同，即若在DNA一条链中＝m，则在其互补链及整个DNA分子中都有＝m。 ③非互补碱基之和的比例在两条互补链中互为倒数，在整个DNA分子中为1，即若在DNA一条链中＝a，则在其互补链中，而在整个DNA分子中＝1。 (2)DNA分子中有关碱基比例计算的解题步骤 ①厘清题中已知的和所求的碱基比例是占整个DNA分子碱基的比例，还是占DNA分子一条链上碱基的比例。 ②画一个DNA分子模式图，并在图中标出已知和所求的碱基： ③根据碱基互补配对原则及其规律进行计算。 特训点二　DNA的复制 1.对DNA复制的推测 (1)沃森和克里克的半保留复制假说 (2)遗传物质自我复制的其他假说 全保留复制是指DNA复制以______为模板，子代DNA的双链都是新合成的。  2.DNA半保留复制的实验证据 (1)实验原理：15N和14N是氮元素的两种______，这两种同位素的相对原子质量不同，含15N的DNA比含14N的DNA密度大，因此，利用离心技术可以在试管中分离开含有相对原子质量不同的氮元素的DNA。  (2)技术方法：________技术和离心技术。  3.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 (5)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。  拓展链接 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。 知识必备答案：1.(1)氢键　碱基互补配对　氢键　半保留复制　(2)DNA双链 2.(1)稳定同位素　(2)同位素标记 3.(1)间期　线粒体　叶绿体　(2)解旋酶　解开的每一条母链　脱氧核苷酸　DNA聚合酶　(3)完全相同 (4)边解旋边复制　半保留　(5)遗传信息　遗传信息 概念诊断 1.DNA双螺旋结构全部解旋后，开始DNA的复制。(　　) 答案：× 提示：DNA复制是一个边解旋边复制的过程。 2.脱氧核苷酸必须在DNA酶的作用下才能连接形成子链。(　　) 答案：× 提示：脱氧核苷酸必须在DNA聚合酶(或逆转录酶)的作用下才能连接形成子链。 3.原核生物质粒的复制是单起点的，而真核生物DNA复制是多起点的。(　　) 答案：√ 4.在人体内，浆细胞、成熟的红细胞中不发生DNA的复制。(　　) 答案：√ 5.核DNA分子复制过程中的解旋在细胞核中进行，复制在细胞质中进行。(　　) 答案：× 提示：DNA复制是一个边解旋边复制的过程，对于核DNA分子而言，整个过程都在细胞核中进行。 探究点　DNA分子复制机制 【情境引领】　科学家用荧光染料给Rep(DNA解旋酶中作为引擎的那部分结构，驱动复制叉的移动)加上了绿色荧光蛋白，从而获知被标记的分子相对于DNA分子的运动轨迹，结果如图所示。 【问题生成】 (1)DNA分子的一条单链中，具有一个游离的磷酸基团的一端被称为_______(填“3'端”或“5'端”)。  提示：5'端 (2)Rep可以破坏DNA双链之间的氢键吗?请写出判断的依据。 提示：可以。由题干可知，Rep是DNA解旋酶中作为引擎的那部分结构，能驱动复制叉的移动，使得双链打开，故Rep可以破坏DNA双链之间的氢键。 (3)DNA结合蛋白的功能是什么? 提示：可能具有防止DNA单链重新形成双链的作用。 (4)根据材料推断，Rep驱动复制叉移动需要水解ATP提供能量。请写出依据。 提示：DNA复制需要ATP提供能量，Rep驱动复制叉移动也需要水解ATP提供能量。 【归纳总结】 1.DNA复制的半不连续性 DNA两条链反向平行，一条链的方向为5'→3'，另一条链的方向为3'→5'，DNA子链的合成方向只能是5'→3'，故DNA复制时，以3'→5'链为模板时，子链可以沿5'→3'方向连续复制；以另一条链为模板时，每解旋至足够长度，子链再沿5'→3'方向复制，复制合成的DNA片段，再通过DNA连接酶连接起来。 2.明辨DNA复制、“剪接”与“水解”中的四种酶 (1)DNA聚合酶：需借助母链模板，依据碱基互补配对原则，将单个脱氧核苷酸连接到已有的链上。 (2)DNA连接酶：将多个复制起点所复制出的“DNA片段”“缝合”起来形成磷酸二酯键，即连接“片段”。 (3)限制性内切核酸酶：用于切断DNA双链中主链上的磷酸二酯键。 (4)DNA水解酶：用于将DNA分子水解为脱氧核苷酸。 【真题示范】　(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 答案：B 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的两条链中一条被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，则①显浅色；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，B项正确。 考法预测 考法1　以DNA分子复制为载体，考查科学思维及科学探究 1.(2024·湖南娄底校联考)下图表示质粒DNA的滚环复制过程，滚环复制是单向复制的特殊方式，亲代双链DNA的一条链在DNA复制起点处被切开，其5'端游离出来，DNA聚合酶便将脱氧核苷酸聚合在3'端，随着复制的进行，被切断的DNA继续游离下来，形成环状DNA，然后再以单链环状DNA为模板在特定位置形成RNA引物，完成子链的形成。下列相关叙述错误的是(　　) A.质粒DNA呈环状，与拟核DNA结构相似，碱基的配对方式完全相同 B.该DNA分子中每个脱氧核糖都与2个磷酸基团相连 C.切断的DNA在解旋酶的作用下打开氢键的过程中伴随环状双链DNA的滚环复制 D.在滚环复制过程中，以内链为模板合成子链时在外环的5'端引物直接连接脱氧核苷酸 答案：D 解析：质粒DNA、拟核DNA均呈环状，组成的碱基相同，碱基互补配对方式相同，A项正确；DNA分子是环状的，每个脱氧核糖都与2个磷酸基团相连，B项正确；随着DNA的滚环复制，双链DNA在解旋酶的作用下解开氢键，子链DNA完成延伸，即解旋和滚环复制同时进行，C项正确；滚环复制时外链被切开，然后以内链为模板，在切开的外环的3'端直接连接脱氧核苷酸，形成子链DNA，D项错误。 考法2　以DNA分子复制特点为载体，考查科学探究 2.DNA的复制方式有三种假说：全保留复制、半保留复制、弥散复制(子代DNA的每条链都由亲本链的片段与新合成的片段随机拼接而成)。为探究DNA的复制方式，科研小组同学以细菌为材料，进行了如下两组实验。下列叙述错误的是(　　) 实验一：将14N细菌置于15N培养基中培养一代并离心。 实验二：将15N细菌置于14N培养基中连续培养两代并离心。 A.若实验一离心结果为出现重带和轻带，则DNA的复制方式为全保留复制 B.若实验一离心结果为出现中带，可确定DNA的复制方式是半保留复制 C.若实验二离心结果为出现中带和轻带，则DNA的复制方式不是全保留复制 D.若实验二改为连续培养三代并离心，结果只出现一条带，则DNA的复制方式可能为弥散复制 答案：B 解析：若实验一离心结果为出现重带(两条链均含15N)和轻带(两条链均含14N)，则DNA的复制方式为全保留复制，A项正确；若实验一离心结果为出现中带(一条链含15N，一条链含14N或者两条链均含15N和14N)，可确定DNA的复制方式是半保留复制或弥散复制，B项错误；若实验二离心结果为出现中带和轻带，则DNA的复制方式不可能为全保留复制，若为全保留复制，则一定出现重带，C项正确；若DNA的复制方式为弥散复制，无论复制几次，离心后都只出现一条带，若实验二改为连续培养三代并离心，结果只出现一条带，则DNA的复制方式可能为弥散复制，D项正确。 考法3　以DNA复制的有关计算为载体，考查科学思维 3.下图表示大肠杆菌质粒DNA的复制过程，其中复制叉是DNA复制时在DNA链上形成的Y型结构。若该细菌的质粒DNA含有的碱基数目为m，胸腺嘧啶数目为a。下列叙述错误的是(　　) A.该DNA复制的特点为边解旋边复制、双向复制 B.该过程需要解旋酶和DNA酶的参与，且两种酶发挥作用时均消耗ATP C.该DNA复制n次，消耗鸟嘌呤脱氧核苷酸的数目为(2n-1)×(m-2a)/2 D.该DNA复制一次，共形成m个磷酸二酯键 答案：B 解析：据图分析，图中有两个复制叉，部分解旋后开始进行复制，体现该DNA复制的特点是边解旋边复制、双向复制，A项正确；该过程需要解旋酶和DNA聚合酶的参与，且两种酶发挥作用时均消耗ATP，B项错误；一个DNA分子中含有的碱基数目为m，含有T的数目为a，则该DNA分子中含有的G的数目是(m-2a)/2，因此复制n次，共需要G的数目为(2n-1)×(m-2a)/2，C项正确；据题意可知，图中DNA含有的碱基数为m，即含有的脱氧核苷酸数为m，因为该DNA为环状双链分子，磷酸二酯键数等于脱氧核苷酸数，因此复制过程形成两条环状的DNA链，故形成m个磷酸二酯键，D项正确。 利用数学思想分析DNA复制过程中的数量关系 DNA的复制方式是半保留复制，一个DNA分子复制n次，则： (1)DNA分子数 ①子代DNA分子数＝2n个。 ②含有亲代DNA链的子代DNA分子数＝2个。 ③不含亲代DNA链的子代DNA分子数＝(2n-2)个。 (2)脱氧核苷酸链数 ①子代DNA分子中脱氧核苷酸链数＝2n+1条。 ②亲代脱氧核苷酸链数＝2条。 ③新合成的脱氧核苷酸链数＝(2n+1-2)条。 (3)消耗的脱氧核苷酸数 ①若一亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个，则经过n次复制需要消耗该种脱氧核苷酸的数目为m×(2n-1)个。 ②第n次复制需该脱氧核苷酸数＝m×(2n-2n-1)＝(m×2n-1)个。 考法4　借助细胞分裂与细胞复制的关系分析，考查科学思维 4.某雄性动物细胞(染色体数为46条)的DNA双链均被15N标记，将该细胞置于含14N的培养基中培养，经两次连续分裂后形成4个大小相等的子细胞。下列有关说法正确的是(　　) A.若子细胞中染色体数都为46条，则这46条染色体的DNA双链一定为14N/14N B.若子细胞中染色体数都为23条，则这23条染色体的DNA双链一定为15N/14N C.若子细胞中染色体数都为46条，则这46条染色体的DNA双链一定为15N/14N D.若子细胞中染色体数都为23条，则这23条染色体的DNA双链一定为14N/14N 答案：B 解析：若子细胞中染色体数都为46条，则进行了两次有丝分裂，根据DNA半保留复制机制可知，第一次有丝分裂形成的子细胞中的46条染色体的DNA双链均为15N/14N，第二次有丝分裂形成的子细胞中46条染色体的DNA双链的情况不定，可能都是14N/14N，也可能都是15N/14N，也可能部分是14N/14N，部分是15N/14N，A、C两项错误；若子细胞中染色体数都为23条，则进行的是减数分裂，该过程中DNA分子只复制了一次，根据DNA半保留复制机制可知，所有DNA分子的双链均为15N/14N，B项正确，D项错误。 1.DNA复制特点及子代DNA的存在位置与去向 (1)复制时期：有丝分裂前的间期(S期)或减数分裂Ⅰ前的间期。 (2)复制特点：半保留复制，即新DNA分子总有一条链(模板链)来自亲代DNA，另一条链(子链)是新合成的DNA链。 (3)两个子代DNA的存在位置：当一个DNA分子复制形成两个新DNA分子后，这两个新DNA位于两条姐妹染色单体上，且由着丝粒连在一起，如图所示。 (4)两个子代DNA的去向：在有丝分裂后期或减数分裂Ⅱ后期，当着丝粒分裂时，两条姐妹染色单体分开，分别移向细胞两极，此时子代DNA随染色单体分开而分开。 2.DNA分子连续复制两次(目前大部分考查角度属此类)图像及解读(注：设亲代DNA含放射性，放在无放射性的培养基中培养) 特训点三　基因通常是有遗传效应的DNA片段 1.说明基因与DNA关系的实例 2.遗传信息：指DNA中________的排列顺序。  3.DNA的多样性与特异性 (1)多样性：碱基__________的千变万化，构成了DNA的多样性。若某个DNA有n个碱基对，则DNA可有________种碱基对排列方式，从而构成了DNA的多样性。  (2)特异性：每一个特定的DNA都有特定的__________，都储存着特定的遗传信息。  4.基因 由于__________的遗传物质都是________，只有__________的遗传物质是__________，因此，对于绝大多数生物，基因是具有________的DNA片段；对于极少数生物，基因是有遗传效应的RNA片段，所以，基因通常是具有________的DNA片段。  拓展链接 染色体、DNA、基因和脱氧核苷酸的关系 知识必备答案：1.许多　部分　DNA　独立性　性状　遗传效应　有遗传效应的DNA片段 2.4种碱基 3.(1)排列顺序　4n　(2)碱基排列顺序 4.绝大多数生物　DNA　极少数生物　RNA　遗传效应　遗传效应 概念诊断 1.DNA分子中脱氧核糖和磷酸的排列方式代表了遗传信息。(　　) 答案：× 提示：脱氧核苷酸(碱基对)的排列顺序代表了遗传信息。 2.染色体是基因的唯一载体。(　　) 答案：× 提示：除染色体外，真核细胞的线粒体、叶绿体也是基因的载体，原核细胞的拟核和质粒也是基因的载体。 3.真核细胞的基因不只存在于细胞核中，核酸也并非仅存在于细胞核中。(　　) 答案：√ 4.DNA分子中每一个片段都是一个基因。(　　) 答案：× 提示：DNA分子中具有遗传效应的片段才是基因。 考法　结合基因的本质，考查生命观念 1.人类抗体重链基因位于14号染色体上，由VH、DH、JH、CH四个基因片段簇组成，其中功能性VH基因片段约有65个，DH基因片段有27个，JH基因片段有6个，功能性CH基因片段有9个，如图所示。下列有关叙述错误的是(　　) A.VH1、DH1和JH1的基本组成单位相同 B.VH1、DH1和JH1在染色体上呈线性排列 C.VH、DH、JH和CH的多样性是抗体多样性的基础 D.遗传信息主要蕴藏在VH基因片段簇的核糖核苷酸的排列顺序中 答案：D 解析：VH1、DH1和JH1的基本组成单位都是脱氧核苷酸，A项正确；VH1、DH1和JH1在一条染色体上，呈线性排列，B项正确；VH、DH、JH和CH的多样性是抗体多样性的基础，C项正确；遗传信息主要蕴藏在VH基因片段簇的脱氧核苷酸的排列顺序中，D项错误。 2.(2024·山西运城统考)DNA两条链中只有一条具有转录功能，这条具有转录功能的链叫作模板链或反义链，另一条无转录功能的链叫作编码链或有义链。下图表示某哺乳动物一个双链DNA分子中控制毛色的a、b、c三个基因的分布状况，图中Ⅰ、Ⅱ为无遗传效应的碱基序列。下列有关叙述正确的是(　　) A.基因a和基因b在减数分裂过程中遵循基因的自由组合定律 B.RNA聚合酶均结合在a、b、c三个基因的左侧启动转录 C.Ⅰ和Ⅱ也可能发生碱基的增添、缺失或替换，但不属于基因突变 D.起始密码子位于图中的反义链上 答案：C 解析：基因a和基因b在一个DNA分子上，其遗传不遵循基因的自由组合定律，A项错误；转录时RNA聚合酶沿着模板链以3'→5'方向移动，所以RNA聚合酶结合基因a、c的右端启动转录，结合b基因的左侧启动转录，B项错误；基因通常是有遗传效应的DNA片段，Ⅰ和Ⅱ是没有遗传效应的碱基序列，Ⅰ和Ⅱ也可能发生碱基的增添、缺失或替换，不属于基因突变，C项正确；具有转录功能的DNA链叫作模板链或反义链，起始密码子位于mRNA上，不在图中的反义链上，D项错误。 一、核心概念——重落实 1.DNA只含有4种脱氧核苷酸，能够储存足够量遗传信息的原因是_________________________________________________________________。  提示：构成DNA的4种碱基(脱氧核苷酸)的排列顺序千变万化 2.DNA复制的特点是_____________________________________________。  DNA精确复制的原因：______________提供了复制的模板，________________保证了复制的精确进行。  提示：边解旋边复制、半保留复制　DNA双螺旋结构　碱基互补配对原则 3.果蝇DNA形成多个复制泡的原因：__________________________________________________________________ _________________________________________________________________。  提示：果蝇的DNA有多个复制起点，可从不同起点开始DNA的复制，由此加快了DNA复制的速率，为细胞分裂做好准备 4.某哺乳动物体细胞中的DNA分子展开长2 m左右，预测复制完成至少需要8 h，而实际上只需约6 h。据图分析，最可能的原因是__________________。  提示：DNA复制是多个起点、双向复制 5.研究表明，在DNA分子加热解链时，DNA分子中G+C的比例越高，解链需要的温度越高，原因是__________________________________。  提示：DNA分子中G+C的比例越高，氢键数越多，DNA分子结构越稳定 6.将一个带有某种噬菌体DNA分子的两条链用32P进行标记，并使其侵染大肠杆菌，在不含有32P的培养基中培养一段时间。若得到的所有噬菌体双链DNA分子都装配成噬菌体(n个)并释放，则其中含有32P的噬菌体所占比例为2/n，原因是________________________________________________________________ ______________________________________________________________。  提示：一个含32P标记的噬菌体双链DNA分子经半保留复制后，标记的两条单链分配到两个噬菌体的双链DNA分子中，因此得到的n个噬菌体中，只有两个带标记 二、真题体验——明考向 1.(2024·吉林卷)下图表示DNA半保留复制和甲基化修饰过程。研究发现，50岁同卵双胞胎间基因组DNA甲基化的差异普遍比3岁同卵双胞胎间的差异大。下列叙述正确的是(　　) A.酶E的作用是催化DNA复制 B.甲基是DNA半保留复制的原料之一 C.环境可能是引起DNA甲基化差异的重要因素 D.DNA甲基化不改变碱基序列和生物个体表型 答案：C 解析：酶E的作用是催化DNA甲基化，A项错误；DNA半保留复制的原料为四种脱氧核糖核苷酸，没有甲基，B项错误；“研究发现，50岁同卵双胞胎间基因组DNA甲基化的差异普遍比3岁同卵双胞胎间的差异大”，说明环境可能是引起DNA甲基化差异的重要因素，C项正确；DNA甲基化不改变碱基序列，但会影响生物个体表型，D项错误。 2.(2023·山东卷)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、乙和丙分别表示复制过程中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，丙表示复制结束时的图像。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 答案：D 解析：甲时新合成的单链①比②短，乙时①比②长，因此可以说明①和②延伸时均存在暂停现象，A项正确；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项正确；①和②两条链中碱基是互补的，丙为复制结束时的图像，丙时新合成的单链①与②等长，因此①中A、T之和与②中A、T之和一定相等，C项正确；①和②两条单链由一个双链DNA分子复制而来，其中一条母链合成子链时①的5'端指向解旋方向，那么另一条母链合成子链时②延伸方向为5'端至3'端，其模板链5'端指向解旋方向，D项错误。 3.(2022·广东卷)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 答案：C 解析：单链序列脱氧核苷酸数量相等，分子骨架同为脱氧核糖与磷酸交替连接，不能决定线性DNA分子两端能够相连，A、B两项错误；据题图可知，单链序列的碱基能够互补配对，决定线性DNA分子两端能够相连，C项正确；DNA的两条链是反向的，因此自连环化后两条单链方向相反，D项错误。 4.(2022·辽宁卷)选用合适的实验材料对生物科学研究至关重要。下表对教材中相关研究的叙述，错误的是(　　) 选项 实验材料 生物学研究 A 小球藻 卡尔文循环 B 肺炎链球菌 DNA半保留复制 C 枪乌贼 动作电位原理 D T2噬菌体 DNA是遗传物质 答案：B 解析：小球藻含有叶绿体，能进行光合作用，所以可用小球藻研究卡尔文循环，A项正确；肺炎链球菌可用于研究生物的遗传物质，而研究DNA半保留复制一般用大肠杆菌，B项错误；科学家以枪乌贼离体神经纤维为实验材料，研究动作电位原理，C项正确；赫尔希与蔡斯通过T2噬菌体侵染细菌的实验，证明了DNA是遗传物质，D项正确。 5.(2021·辽宁卷)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 答案：A 解析：细胞内DNA复制时，子链延伸方向为5'→3'，故游离的脱氧核苷酸添加到3'端，A项正确；子链的合成过程需要引物参与，B项错误；DNA每条链的5'端是磷酸基团末端，3'端是羟基末端，C项错误；解旋酶的作用是打开DNA双链，D项错误。 A组(对点特训) 对点1　DNA的结构及碱基计算 1.微卫星DNA(STR)是真核细胞基因组中含有高度重复序列的DNA，富含A—T碱基对，不同个体的STR具有明显的差异。下列有关STR的说法，错误的是(　　) A.不同生物的STR序列不同体现了DNA具有多样性 B.STR彻底水解产物是磷酸、脱氧核糖和四种碱基 C.相对于其他DNA序列，STR序列结构的稳定性可能较好 D.STR序列可作为遗传标记基因用于个体鉴定 答案：C 解析：由于碱基对的排列顺序不同，不同生物的STR序列不同，体现了DNA具有多样性，A项正确；STR是DNA分子，彻底水解后可以得到6种小分子物质，即脱氧核糖、磷酸、4种碱基，B项正确；STR序列中A—T碱基对所占比例较多，而A与T之间形成两个氢键，G与C之间形成三个氢键，故相对于其他同长度DNA序列，STR序列中氢键的数目相对较少，所以STR序列结构的稳定性可能较差，C项错误；由于不同个体的STR具有明显的差异，STR序列可作为遗传标记基因用于个体鉴定，D项正确。 2.下图为某生物的一个环状DNA分子(甲)及其一个片段(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 答案：C 解析：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项正确；甲为环状DNA分子，其中每个磷酸基团连有2个脱氧核糖，B项正确；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项错误；乙中的2条脱氧核苷酸链反向平行，D项正确。 3.(2025·山东淄博期中)某双链(α链和β链)DNA分子中鸟嘌呤与胞嘧啶的数量之和占全部碱基总数的56%，α链中腺嘌呤占28%。下列关于该DNA分子的叙述，错误的是(　　) A.β链中腺嘌呤与胸腺嘧啶的数量之和占该链碱基总数的44% B.α链中(G+C)/(A+T)＝11/14，β链中(G+C)/(A+T)＝14/11 C.α链中胸腺嘧啶所占的比例是16%，占双链DNA分子的8% D.(A+T)/(G+C)的值可体现不同生物DNA分子的特异性 答案：B 解析：DNA分子中G与C的数量之和占全部碱基总数的56%，则A与T的数量之和占全部碱基总数的44%，互补碱基之和所占比例在任意一条链及整个DNA分子中都相等，因此β链中A与T的数量之和也占该链碱基总数的44%，A项正确；互补碱基之和所占比例在任意一条链及整个DNA分子中都相等，因此α链和β链中(G+C)/(A+T)相等，都是56%/44%＝14/11，B项错误；α链中胸腺嘧啶所占的比例是1-56%-28%＝16%，占双链DNA分子的8%＝16%÷2，C项正确；不同生物的DNA分子中互补碱基之和的比值一般不同，即(A+T)/(C+G)的值体现了不同生物DNA分子的特异性，D项正确。 对点2　DNA的复制 4.(2024·广东惠州调研)下图为某原核细胞DNA分子的复制方式模式图，图中“→”表示复制方向。下列叙述错误的是(　　) A.由图可知，该DNA分子复制方式为多起点双向复制 B.除图示酶外，DNA分子复制还需DNA聚合酶等 C.DNA分子复制时，子链的延伸方向是相同的 D.解旋经过含G—C碱基对较多的区域时，消耗的能量相对较多 答案：A 解析：图中DNA只有一个复制起点，不能说明该DNA分子复制方式为多起点双向复制，A项错误；图示解旋酶能打开双链间的氢键，使双链DNA解旋，DNA分子复制还需要DNA聚合酶等，B项正确；DNA分子两条链是反向平行的，而复制的时候只能从5'端向3'端延伸，所以两条子链的合成方向相反，但子链的延伸方向相同，C项正确；G—C碱基对含有三个氢键，A—T碱基对含有两个氢键，故解旋经过含G—C碱基对较多的区域时，消耗的能量相对较多，D项正确。 5.(2025·山东济南月考)亚硝酸盐可使DNA的某些碱基脱去氨基，腺嘌呤(A)脱氨基之后转变为次黄嘌呤(I)，与胞嘧啶(C)配对。一个精原细胞在进行核DNA复制时，一个DNA分子的两个腺嘌呤碱基发生脱氨基作用(不考虑其他变异)，不可能出现的现象是(　　) A.进行两次有丝分裂后，两个子细胞中含有次黄嘌呤 B.产生的四个精子中，只有两个精子的DNA序列发生改变 C.DNA序列发生改变的精子正常受精后，一定含有异常基因 D.形成的两个次级精母细胞不一定都含有次黄嘌呤 答案：C 解析：根据题意可知，基因通常是有遗传效应的DNA片段，如果该DNA序列的改变并未发生在基因结构中，则不一定会产生基因突变，即DNA序列发生改变的精子正常受精后，未必含有异常基因，C项符合题意；若发生脱氨基作用的两个腺嘌呤位于一条染色体上，则该精原细胞进行减数分裂，形成的两个次级精母细胞中，只有一个含有次黄嘌呤，D项不符合题意。 6.关于合成DNA的原料——脱氧核苷酸的来源，科学家曾提出三种假说：①细胞内自主合成；②从培养基中摄取；③二者都有。为验证三种假说，设计如下实验：将大肠杆菌在15N标记的脱氧核苷酸培养基中培养一代，然后利用密度梯度离心分离提取的DNA，记录离心后试管中DNA的位置。图1~图3表示DNA在离心管中的可能位置。下列有关叙述正确是(　　) A.若支持假说①，则实验结果为图3 B.若支持假说②，则实验结果为图2 C.若支持假说③，则实验结果为图1 D.大肠杆菌的DNA复制不遵循半保留复制原则 答案：A 解析：将大肠杆菌在15N标记的脱氧核苷酸培养基中培养一代，然后利用密度梯度离心分离提取的DNA，若合成DNA的原料是细胞内自主合成，则合成的两个子代DNA分子没有15N标记，均含14N，离心后位于顶部，对应图3，A项正确；若合成DNA的原料是从培养基中摄取，则得到的两个子代DNA分子都是一条链含15N，一条链含14N，离心后位于中部，对应图1，B项错误；若合成DNA的原料既可以是细胞内自主合成，也可以从培养基中摄取，则合成的两个子代DNA分子的两条新链上可能既有14N又有15N，离心后位于中部和顶部之间，对应图2，C项错误；大肠杆菌DNA复制的方式是半保留复制，即DNA分子解旋形成两条模板链，模板链复制形成子链，然后两条模板链分别与新合成的子链组成子代DNA分子，D项错误。 7.某果蝇精原细胞中8条染色体上的DNA已全部被15N标记，其中1对同源染色体上有基因A和a，现给此精原细胞提供含14N的原料让其连续进行两次分裂，产生4个子细胞，分裂过程中无基因突变和染色体变异发生。下列有关叙述错误的是(　　) A.若子细胞中均含4条染色体，则一定有一半子细胞含有a基因 B.若子细胞中均含8条染色体，则每个子细胞中均含1个A基因和1个a基因 C.若子细胞中的核DNA均含15N，则每个子细胞均含8条染色体 D.若子细胞中一半的核DNA含15N，则每个子细胞均含8条染色体 答案：C 解析：若4个子细胞中均含4条染色体(染色体数目是体细胞的一半)，则说明此精原细胞进行的是减数分裂，等位基因会发生分离，形成的4个精细胞两两相同，故有一半子细胞含有a基因，A项正确；若4个子细胞中均含8条染色体(染色体数目与体细胞相同)，则此精原细胞进行的是有丝分裂，子细胞的基因型与体细胞相同，则每个子细胞中均只含有1个A基因和1个a基因，B项正确；若4个子细胞中的核DNA均含15N，说明DNA只复制1次，则此精原细胞进行的是减数分裂，产生的4个子细胞为精细胞，染色体数目是体细胞的一半，因此每个子细胞均含4条染色体，C项错误；若4个子细胞中一半的核DNA含15N，说明DNA不止复制1次，则此精原细胞进行的是有丝分裂，所以每个子细胞均含8条染色体，D项正确。 对点3　基因通常是有遗传效应的DNA片段 8.(2024·河北张家口一模)下列有关基因的描述，错误的是(　　) A.对于绝大多数生物来说，基因通常是有遗传效应的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 答案：D 解析：除少数RNA病毒外，对于绝大多数生物来说，基因通常是有遗传效应的DNA片段，A项正确；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项正确；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项正确；基因中的遗传信息通过氨基酸的排列顺序反映到蛋白质的分子结构上，D项错误。 B组(综合特训) 9.研究人员将1个含14N-DNA的大肠杆菌转移到以15NH4Cl为唯一氮源的培养液中，培养24 h后提取子代大肠杆菌的DNA。将DNA双螺旋解开，变成单链；然后进行密度梯度离心，试管中出现2种条带(如图)。下列说法正确的是(　　) A.由结果可推知，该大肠杆菌的细胞周期大约为16 h B.根据条带的数目和位置可以确定DNA的复制方式 C.解开DNA双螺旋的实质是破坏核苷酸之间的磷酸二酯键 D.若直接将子代DNA进行密度梯度离心，也能得到2条条带 答案： D 解析：据图分析可知，由于14N单链∶15N单链＝1∶7，说明DNA复制了3次，可推知该大肠杆菌的细胞周期大约为24/3＝8 h，A项错误；由于DNA经过热变性后解开了双螺旋，变成单链，所以根据条带的数目和位置只能判断DNA单链的标记情况，无法判断DNA的复制方式，B项错误；解开DNA双螺旋的实质是破坏碱基对之间的氢键，C项错误；DNA复制3次，由于DNA的半保留复制，有2个DNA链是15N/14N，离心后在中带，有6个DNA链都是15N/15N，离心后在重带，即直接将子代DNA进行密度梯度离心，也能得到2条条带，D项正确。 10.如图1所示，将SP8噬菌体的双链DNA温和加热，两条链分离(即DNA变性)，用密度梯度离心分离两条链；用SP8噬菌体感染枯草杆菌细胞后提取RNA(图1中c)，分别让其与分离的SP8噬菌体DNA单链混合。SP8噬菌体的DNA分子由两条碱基组成很不平均的链构成，如图2所示。回答下列问题： (1)SP8噬菌体双链DNA中嘌呤与嘧啶的数量关系可用简式表示为___________，其中a链的嘌呤与嘧啶的数量关系可用文字表示为_____________________。  (2)构成a、b链的核苷酸由________键连接，a链与b链之间由______键连接。  (3)图1中显示的实验结果是____________________________________________ _________________________________________________________________。  (4)由实验可知，________链为“重链”，“重链”的碱基组成特点是____________________，________链为模板链。  (5)为什么要用SP8噬菌体感染枯草杆菌细胞后提取RNA? __________________________________________________________________ _________________________________________________________________。  答案：(1)G+A＝C+T　嘌呤少于嘧啶　(2)磷酸二酯　氢　 (3)只与SP8噬菌体DNA的一条链杂交形成DNA-RNA杂合分子，不与另一条链杂交　(4)b　嘌呤多于嘧啶　b　(5)噬菌体是病毒，没有自己的酶系统，只能在宿主细胞中复制和转录 解析：(1)双链DNA中，嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数，由图可知，a链的嘌呤少于嘧啶，为“轻链”。(2)DNA分子单链上脱氧核苷酸由磷酸二酯键连接，两条链之间由氢键连接。(3)图1的实验结果显示，SP8噬菌体DNA的b链与RNA分子杂交形成DNA-RNA杂合分子，不与a链杂交。(4)由图可知，b链的嘌呤多于嘧啶，且b链经密度梯度离心后位于a链下方，为“重链”。b链能与SP8噬菌体感染枯草杆菌细胞后提取的RNA杂交，说明b链是转录过程中的模板链。(5)噬菌体是病毒，没有自己的酶系统，只能在宿主细胞中复制和转录。 第25讲　基因的表达 课标要求 1.概述DNA分子上的遗传信息通过RNA指导蛋白质的合成 2.举例说明生物的性状主要通过蛋白质表现 3.概述细胞分化的本质是基因的选择性表达 4.概述某些基因中碱基序列不变，但表型改变的表观遗传现象 关键词索引 转录　RNA　翻译　中心法则　直接控制　间接控制　表观遗传 特训点一　遗传信息的转录和翻译 1.RNA的组成、结构与类型 2.真核细胞中遗传信息的转录 (1)场所：主要是________，在________、________中也能发生转录过程。  (2)条件 (3)过程 (4)产物： _________________________________________________________。  3.翻译 (1)场所或装配机器：______。  (2)条件 (3)过程 (4)产物：多肽蛋白质。 (5)密码子与反密码子 项目 密码子 反密码子 位置 _____ _____ 作用 直接决定蛋白质中______的序列  识别_____ 特点 与__________上的碱基互补  与____________的碱基互补  拓展链接 辨析遗传信息、密码子与反密码子 (1)界定遗传信息、密码子(遗传密码)、反密码子 (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(密码子的简并性)，可由一种或几种tRNA转运。 ②除部分终止密码子外，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密码子有64种(64种密码子中有3种终止密码子，其中UGA是终止密码子，但在特殊情况下，UGA可以编码硒代半胱氨酸，所以有62种决定氨基酸的密码子)。 4.比较复制、转录和翻译 项目 复制 转录 翻译 时间 细胞分裂的间期 生物个体发育的____过程  场所 主要是细胞核 主要是细胞核 _____ 模板 DNA的两条单链 ___________ 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、能量 ________酶、能量 多种酶、能量、tRNA 产物 ___________ 1个单链RNA 多肽链 模板 去向 分别进入两个子代DNA分子中 恢复原样，重新组成_________________ 水解成单个核糖核苷酸 碱基 配对 A—T、T—A、 C—G、G—C A—U、T—A、 C—G、G—C A—U、U—A、 C—G、G—C 意义 传递遗传信息 ________遗传信息，使生物表现出各种性状 拓展链接 有关转录和翻译的6点提醒 (1)转录的产物不只有mRNA，还有tRNA、rRNA，但只有mRNA携带遗传信息，3种RNA都参与翻译过程，但作用不同。 (2)tRNA并非仅由三个核糖核苷酸(碱基)构成，而是含有几十个至上百个核糖核苷酸(碱基)。 (3)并不是所有的密码子都决定氨基酸，其中终止密码子不决定氨基酸。特殊情况下，UGA可以编码硒代半胱氨酸。 (4)转录和翻译过程中A不是与T配对，而是与U配对。 (5)翻译过程中mRNA并不移动，而是核糖体沿着mRNA移动，进而读取下一个密码子。 (6)真核生物首先在细胞核转录，然后在细胞质中翻译，异地、先后进行；原核细胞是边转录边翻译，同地、同时进行。 知识必备答案：1.DNA　RNA　DNA　RNA　蛋白质　识别并转运氨基酸　核糖体 2.(1)细胞核　叶绿体　线粒体　(2)DNA的一条链　4种核糖核苷酸　RNA聚合酶　(3)RNA聚合酶　游离的核糖核苷酸　RNA　(4)信使RNA、核糖体RNA、转运RNA 3.(1)核糖体　(2)氨基酸　(3)mRNA　tRNA　mRNA tRNA　mRNA　终止密码子　(5)mRNA　tRNA　氨基酸　密码子　模板链　mRNA中密码子 4.整个　核糖体　基因的一条链　RNA聚合　2个双链DNA　双螺旋结构的DNA　表达 概念诊断 1.遗传信息转录的产物只有mRNA。(　　) 答案：× 提示：遗传信息转录的产物有mRNA、tRNA、rRNA等。 2.原核生物可以边转录边翻译。(　　) 答案：√ 3.转录过程中DNA双链解开，需要解旋酶。(　　) 答案：× 提示：转录过程中DNA双链解开，需要RNA聚合酶。 4.终止密码子一定不编码氨基酸。(　　) 答案：× 提示：特殊情况下，终止密码子UGA可以编码硒代半胱氨酸。 5.每种氨基酸都对应多个密码子，每个密码子都决定一种氨基酸。(　　) 答案：× 提示：每种氨基酸可对应一个或多个密码子，并非每个密码子都决定一种氨基酸，如终止密码子一般不决定氨基酸。 探究点　真核细胞内基因表达过程 【情境引领】　下图是真核细胞内基因表达的示意图。图中一个基因可由若干个外显子与内含子组成，基因被转录后经拼接加工把内含子转录出的片段切除，就形成了成熟mRNA。 【问题生成】 (1)图中基因2的两条链都可以作为转录的模板吗?为什么?图中基因1、2和3模板链一定都在图示DNA分子的同一条链上吗? 提示：不可以。因为转录时只能以基因2的一条链为模板。不一定。 (2)图中c所指的3条链最终的氨基酸序列是否相同?为什么? 提示：相同。因为这3条链的模板相同(均为a)。 (3)图中信息显示，一条mRNA分子上可结合多个核糖体，这有什么意义?图中核糖体移动的方向是什么? 提示：少量的mRNA分子可以迅速合成大量的蛋白质。图中核糖体移动的方向为由左向右。 (4)翻译过程中，核糖体是如何使肽链延伸和终止的?从核糖体上脱落下来的是有特定功能的成熟蛋白质吗? 提示：翻译过程中，核糖体在mRNA上移动并依次读取密码子，进行肽链的合成，直到读取到mRNA上的终止密码子，合成才能终止。刚从核糖体上脱落下来的物质只能称之为多肽，其必须经过一定的加工才能成为具有特定功能的成熟蛋白质。 (5)由图中信息可知，转录水平调控不仅控制基因______，还控制转录________。加工水平调控为我们理解基因控制生物性状体现的__________(填“多因一效”“一因一效”或“一因多效”)提供了理论依据。  提示：能否转录　次数　一因多效 【归纳总结】 1.“三看法”判断转录和翻译图解 方法一：看场所。图甲所示过程发生在核糖体上，所以图甲表示翻译过程；图乙所示过程发生在细胞核中，所以图乙表示转录过程。 方法二：看模板。图甲所示过程的模板有碱基U，该模板链为mRNA，所以图甲表示翻译过程；图乙所示过程的模板为DNA，所以图乙表示转录过程。 方法三：看产物。图甲所示过程的产物是多肽，所以图甲表示翻译过程；图乙所示过程的产物是RNA，所以图乙表示转录过程。 2.“两看法”判断真核生物与原核生物基因表达的过程图 【真题示范】　(2024·湖北卷)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' 提升信息转化能力 信息 转化信息(对接问题) 一条是模板链(指导mRNA合成)，其互补链是编码链 DNA中指导mRNA合成的链为模板链，与模板链配对的为编码链 mRNA上的密码子与DNA编码链的碱基序列相近，只是不含T，用U代替，据此答题 答案：A 解析：若编码链的一段序列为5'—ATG—3'，则模板链的一段序列为3'—TAC—5'，则mRNA碱基序列为5'—AUG—3'，该序列所对应的反密码子是5'—CAU—3'，A项正确。 考法预测 考法1　围绕遗传信息的转录和翻译过程，考查科学思维 1.下图表示MUT酶(一种维生素B12依赖型的线粒体酶)的合成及作用途径，若图示分解或转化过程不能发生，则机体内会形成甲基丙二酸等有害物质，其在血液中积聚会导致甲基丙二酸尿症。下列说法错误的是(　　) A.图示翻译过程中核糖体从左到右读取mRNA上的密码子 B.导肽M对应的基因片段发生突变不影响MUT酶发挥作用 C.推测维生素B12与MUT酶结合后可改变MUT酶的形状 D.改变饮食结构可减轻甲基丙二酸尿症患者的症状 答案：B 解析：根据多肽链的长度(长的在右，短的在左)可知，图示翻译过程中核糖体从左到右读取mRNA上的密码子，A项正确；由题图可知，导肽M可引导MUT酶进入线粒体，若其对应的基因片段发生突变，则可能导致导肽M不合成或不能引导MUT酶进入线粒体，使MUT酶不能发挥作用，B项错误；改变饮食结构，减少摄入含缬氨酸、异亮氨酸、苏氨酸等的食物，可减轻甲基丙二酸尿症患者的症状，D项正确。 考法2　围绕遗传信息、密码子、反密码子，考查科学思维 2.图中甲表示酵母丙氨酸tRNA的结构示意图，乙和丙是甲相应部分的放大图，其中I表示次黄嘌呤，能够与A、U或C配对。下列有关叙述正确的是(　　) A.图中tRNA的P端是结合氨基酸的部位 B.丙氨酸的密码子与反密码子是一一对应的 C.单链tRNA分子内部不存在碱基互补配对 D.转录丙所示序列的双链DNA片段共含有3个腺嘌呤 答案：D 解析：图中tRNA的3'—OH端是结合氨基酸的部位，A项错误；据题图可知，丙氨酸的反密码子是CGI，则丙氨酸的密码子可能是GCA、GCU、GCC，B项错误；单链tRNA分子内部存在局部双链区，双链区存在碱基互补配对，C项错误；转录时遵循碱基互补配对原则，转录丙所示序列的双链DNA片段为 —TGGACGAG— —ACCTGCTC—，共含有3个腺嘌呤(A)，D项正确。 考法3　围绕转录和翻译的相关计算，考查科学思维 3.某蛋白质的A、B两条肽链是由一个基因编码的，其中A链中有m个氨基酸，B链中有n个氨基酸。下列有关叙述正确的是(　　) A.该蛋白质的肽键数为m+n-1 B.编码该蛋白质合成的mRNA至少有m+n+1个密码子 C.控制该蛋白质合成的DNA中至少有6(m+n)个碱基 D.该基因的两条DNA单链分别编码该蛋白质的两条肽链 答案：C 解析：因为肽键数＝氨基酸数-肽链数，则该蛋白质的肽键数为(m+n)-2，A项错误；该蛋白质中有m+n个氨基酸，则编码该蛋白质合成的mRNA至少含有m+n个密码子，B项错误；DNA(或基因)中碱基数∶mRNA上碱基数∶氨基酸个数＝6∶3∶1，该蛋白质中有m+n个氨基酸，则控制该蛋白质合成的DNA(或基因)中至少有6(m+n)个碱基，C项正确；基因的两条DNA单链中只有一条能作为模板转录形成mRNA，再以mRNA为模板翻译形成蛋白质，A、B两条肽链是由该基因的不同区段编码的，不是两条DNA单链分别编码A、B两条肽链，D项错误。 1.基因表达过程中的相关数量关系 转录、翻译过程中DNA(基因)碱基数∶mRNA碱基数∶多肽链氨基酸数≈6∶3∶1，即： 基因表达过程中，蛋白质中氨基酸的数目＝参加转运的tRNA数目≈1/3 mRNA的碱基数目≈1/6基因中的碱基数。 2.实际基因表达过程中的数量关系不符合6∶3∶1的原因 (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，终止密码子不编码氨基酸。 注：解答蛋白质合成的相关计算问题时，应看清是DNA上的碱基对数还是碱基个数，是mRNA上密码子的个数还是碱基的个数，是合成蛋白质所需氨基酸的个数还是种类数。 特训点二　中心法则及基因与性状的关系 1.中心法则的内容与发展 (1)总表达式 ①DNA的复制；②________；③翻译；④__________；⑤__________。  (2)写出下列各类生物遗传信息的传递过程(中心法则) 生物种类 遗传信息的传递过程 病毒类 生物 DNA病毒 _______________________ 某些RNA病毒 逆转录病毒 细胞类 生物 2.基因控制生物体的性状途径 (1)间接控制途径：基因________的合成细胞_______生物体的性状。  (2)直接控制途径：基因____________的结构生物体的性状。  3.基因的选择性表达与细胞分化和表观遗传 (1)基因类型 ①所有细胞中都表达的基因：指导合成的蛋白质是维持细胞基本生命活动所________的，如________________、__________。  ②只在某类细胞中___________表达的基因，如卵清蛋白基因、胰岛素基因。  (2)细胞分化的本质： ______________________________________________。  (3)表观遗传 ①概念：生物体基因的__________保持不变，但____________和__________发生可遗传变化的现象，叫作表观遗传。  ②机制：DNA的甲基化及构成染色体的组蛋白的甲基化、乙酰化等修饰。 (4)基因与性状间的对应关系 Ⅱ.生物体的性状还受________的影响。  Ⅲ.基因与基因、基因与基因产物、__________之间存在着复杂的相互作用，这种相互作用形成了一个错综复杂的网络，精细地调控着生物体的________。  知识必备答案：1.(1)转录　RNA的复制　RNA逆转录　(2) 2.(1)酶　代谢　(2)蛋白质 3.(1)①必需　核糖体蛋白基因　ATP合成酶基因　②特异性　(2)基因的选择性表达　(3)①碱基序列　基因表达　表型　(4)Ⅰ.①一个基因　②一个基因　③多个基因　Ⅱ.环境　Ⅲ.基因与环境　性状 概念诊断 1.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。(　　) 答案：√ 2.转录与DNA复制都遵循碱基互补配对原则，且配对方式完全相同。(　　) 答案：× 提示：转录和复制的过程都遵循碱基互补配对原则，转录过程中碱基互补配对的方式是A—U、T—A、C—G和G—C，复制过程中碱基互补配对的方式是A—T、T—A、C—G和G—C。 3.中心法则涉及的全部过程均可发生在正常人体细胞内。(　　) 答案：× 提示：正常细胞中往往不会发生逆转录和RNA复制过程。 4.基因通过控制酶的合成直接控制生物性状。(　　) 答案：× 提示：基因通过控制酶的合成间接控制生物性状。 5.柳穿鱼Lcyc基因的部分碱基发生甲基化修饰，抑制了基因的表达。(　　) 答案：√ 6.生物体中，一个基因决定一种性状，一种性状由一个基因决定。(　　) 答案：× 提示：基因与性状间存在一对一、一对多、多对一等关系。 探究点　基因与性状的关系 【情境引领】　阅读材料：(必修2 P73思考·讨论)“柳穿鱼花的形态结构和小鼠毛色的遗传”。 【问题生成】 (1)资料1中，柳穿鱼是一种园林花卉，图中的两株柳穿鱼，除了花的________不同，其他方面基本相同。  提示：形态结构 (2)资料2中，某种小鼠实验中子一代的基因型均为Avya，但毛色表现出介于黄色和黑色之间的一系列过渡类型，原因是_______________________________ _________________________________________________________________。  提示：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)资料1中，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。  提示：高度甲基化　碱基连接甲基基团 (4)柳穿鱼Lcyc基因和小鼠Avy基因发生甲基化修饰，如图所示。 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。  提示：碱基序列 【归纳总结】 1.表观遗传 (1)表观遗传出现的主要原因：组蛋白甲基化、组蛋白乙酰化和DNA甲基化等。 (2)表观遗传的特点 ①可遗传：基因表达和表型可以遗传给后代。 ②不变性：基因的碱基序列保持不变。 ③可逆性：DNA的甲基化修饰可以发生可逆性变化，即被修饰的DNA可以发生去甲基化。 (3)理解表观遗传时注意三个问题 ①表观遗传不遵循孟德尔遗传规律。 ②表观遗传可以通过有丝分裂和减数分裂传递被修饰的基因。 ③表观遗传一般通过影响基因的转录过程，进而影响蛋白质的合成。 2.表型模拟 生物的表型＝基因型+环境，表型模拟是指由于受环境影响而出现表型与基因型不符合的现象。如果蝇长翅(V)和残翅(v)的遗传受温度的影响，其表型、基因型与环境的关系如下表所示。 温度 基因型 表型 25 ℃(正常温度) VV、Vv 长翅 vv 残翅 35 ℃ VV、Vv、vv 残翅 【真题示范】　(2024·浙江1月选考)某种蜜蜂的蜂王和工蜂具有相同的基因组。雌性工蜂幼虫的主要食物是花蜜和花粉，若喂食蜂王浆，也能发育成为蜂王。利用分子生物学技术降低DNA甲基化酶的表达后，即使一直喂食花蜜、花粉，雌性工蜂幼虫也会发育成蜂王。下列推测正确的是(　　) A.花蜜、花粉可降低幼虫发育过程中DNA的甲基化 B.蜂王DNA的甲基化程度高于工蜂 C.蜂王浆可以提高蜜蜂DNA的甲基化程度 D.DNA的低甲基化是蜂王发育的重要条件 答案：D 解析：降低DNA甲基化酶的表达后，即使一直喂食花蜜花粉，雌性工蜂幼虫也会发育成蜂王，说明甲基化不利于雌性工蜂幼虫发育成蜂王，而雌性工蜂幼虫的主要食物是花蜜和花粉，不会发育成蜂王，因此花蜜、花粉可能增强幼虫发育过程中DNA的甲基化，A项错误；甲基化不利于雌性工蜂幼虫发育成蜂王，故蜂王DNA的甲基化程度低于工蜂，B项错误；蜂王浆可以降低蜜蜂DNA的甲基化程度，使雌性工蜂幼虫发育成蜂王，C项错误；甲基化不利于雌性工蜂幼虫发育成蜂王，因此DNA的低甲基化是蜂王发育的重要条件，D项正确。 考法预测 考法1　围绕中心法则的过程，考查科学思维 1.下图是中心法则示意图，下列相关叙述错误的是(　　) A.果蝇精原细胞的基因突变主要发生在a过程 B.洋葱根尖细胞的b过程可以发生在细胞核和线粒体中 C.c、d过程所需的原料分别是氨基酸、脱氧核苷酸 D.d、e过程可分别发生在HIV和烟草花叶病毒体内 答案：D 解析：DNA分子自我复制时需要解旋，解旋后的DNA分子不稳定，易发生突变，故果蝇精原细胞的基因突变主要发生在a过程，A项正确；在真核细胞中，a和b过程都主要发生在细胞核中，此外这两个过程在线粒体和叶绿体中也能进行，洋葱根尖细胞没有叶绿体，故洋葱根尖细胞的b过程可以发生在细胞核和线粒体中，B项正确；c过程表示翻译过程，所需的原料为氨基酸，d过程表示逆转录过程，所需的原料是脱氧核苷酸，C项正确；d过程表示逆转录过程，e过程表示RNA分子的复制过程，两过程均发生在宿主细胞内，不会发生在病毒体内，D项错误。 2.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的功能 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完全相同 D.甲型H1N1流感病毒的遗传物质储存在基因中 答案：D 解析：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项错误；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项错误；甲型H1N1流感病毒遗传信息的传递方向为RNA复制和翻译，而HIV属于逆转录病毒，其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项错误；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项正确。 1.厘清中心法则与基因表达的关系[生命观念] 2.“三看法”判断中心法则各过程 考法2　围绕表观遗传，考查科学思维 3.(2024·江苏南通调研)染色质由DNA、组蛋白等组成。组蛋白乙酰化引起染色质结构松散，有关基因进行表达；组蛋白去乙酰化，有关基因表达受到抑制(见下图)。下列有关叙述正确的是(　　) A.组蛋白乙酰化可能发生在细胞分化过程中 B.过程c需要解旋酶先催化DNA双链解旋 C.一个DNA分子通过过程c只能合成一种mRNA分子 D.过程d还需要核糖体、tRNA、核糖核苷酸、ATP等参与 答案：A 解析：细胞分化是基因选择性表达的结果，组蛋白乙酰化使染色质结构松散，有利于基因的表达，A项正确；过程c表示转录过程，转录过程需要RNA聚合酶参与，RNA聚合酶有催化解旋的功能，B项错误；因为一个DNA分子上有多个基因，因此，一个DNA分子可以通过过程c(转录过程)合成多种mRNA，进而合成多种蛋白质，C项错误；过程d表示翻译过程，翻译时游离在细胞质中的各种氨基酸由tRNA转运，以mRNA为模板，在核糖体上合成一条具有特定氨基酸序列的多肽链，此过程需要ATP提供能量，但是不需要核糖核苷酸，D项错误。 一、核心概念——重落实 1.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，____________________________________________。  提示：少量的mRNA分子就可以迅速合成大量的蛋白质 2.转录的场所是________________________，条件是模板(__________)、原料(____________)、酶(__________)和能量(____________)，遵循的原则是__________________________，产物是______________。  提示：细胞核(主要)、线粒体、叶绿体　DNA的一条链　4种核糖核苷酸　RNA聚合酶　ATP　碱基互补配对(A与U、T与A、C与G、G与C)　单链RNA 3.翻译的场所是________，条件是模板(________)、原料(________)、转运工具(________)、酶、能量(ATP)，遵循的原则是______________________________，产物是________。  提示：核糖体　mRNA　氨基酸　tRNA　碱基互补配对(A与U、U与A、C与G、G与C)　肽链 4.(必修2 P65正文归纳)RNA聚合酶是一个多功能酶，不仅可以打开DNA双链，还可以_________________________________________________________。  提示：把核糖核苷酸依次连接，形成mRNA分子 5.(必修2 P67表4-1拓展)起始密码子AUG决定甲硫氨酸，但是成熟蛋白质的第一个氨基酸往往不是甲硫氨酸的原因：翻译生成的多肽链往往需进行加工修饰，甲硫氨酸______________________。  提示：在此过程中会被剪切掉 6.(必修2 P72思考·讨论)3种细胞中的DNA都含有卵清蛋白基因、珠蛋白基因和胰岛素基因，但只检测到其中一种基因的mRNA，这一事实说明了什么? _________________________________________________________________。  提示：细胞中并不是所有的基因都表达，基因的表达存在选择性 二、真题体验——明考向 1.(2024·安徽卷)真核生物细胞中主要有3类RNA聚合酶，它们在细胞内定位和转录产物见下表。此外，在线粒体和叶绿体中也发现了分子量小的RNA聚合酶。下列叙述错误的是(　　) 种类 细胞内定位 转录产物 RNA聚合酶Ⅰ 核仁 5.8SrRNA、18SrRNA、28SrRNA RNA聚合酶Ⅱ 核质 mRNA RNA聚合酶Ⅲ 核质 tRNA、5SrRNA 注：各类rRNA均为核糖体的组成成分 A.线粒体和叶绿体中都有DNA，两者的基因转录时使用各自的RNA聚合酶 B.基因的DNA发生甲基化修饰，抑制RNA聚合酶的结合，可影响基因表达 C.RNA聚合酶Ⅰ和Ⅲ的转录产物都有rRNA，两种酶识别的启动子序列相同 D.编码RNA聚合酶Ⅰ的基因在核内转录、细胞质中翻译，产物最终定位在核仁 答案：C 解析：线粒体和叶绿体中都有DNA，二者均是半自主细胞器，其基因转录时使用各自的RNA聚合酶，A项正确；基因的DNA发生甲基化修饰，抑制RNA聚合酶的结合，从而影响基因的转录，可影响基因表达，B项正确；RNA聚合酶Ⅰ和Ⅲ的转录产物都有rRNA，但种类不同，说明两种酶识别的启动子序列不同，C项错误；RNA聚合酶的本质是蛋白质，编码RNA聚合酶Ⅰ的基因在核内转录、细胞质(核糖体)中翻译，产物最终定位在核仁发挥作用，D项正确。 2.(2023·江苏卷)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 答案：D 解析：tRNA链存在空间折叠，局部双链之间通过碱基对相连，A项错误；反密码子为5'—CAU—3'的tRNA只能与密码子3'—GUA—5'配对，只能携带一种氨基酸，B项错误；mRNA中有终止密码子，核糖体读取到终止密码子时翻译结束，终止密码子没有相应的tRNA结合，C项错误；由题意可知，密码子第3位的碱基A、U或C可与反密码子第1位的I配对，这种配对方式增加了反密码子与密码子识别的灵活性，提高了容错率，有利于保持物种遗传的稳定性，D项正确。 3.(2023·湖南卷)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 答案：C 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；基因表达中的翻译是核糖体沿着mRNA的5'端向3'端移动，B项正确；抑制CsrB基因转录会使CsrB的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；若CsrA蛋白都结合到CsrB上，则CsrA没有与glg mRNA结合，从而使glg mRNA不被降解而正常进行，有利于细菌糖原的合成，D项正确。 4.(2023·广东卷)放射性心脏损伤是由电离辐射诱导大量心肌细胞凋亡产生的心脏疾病。一项新的研究表明，circRNA可以通过miRNA调控P基因表达进而影响细胞凋亡，调控机制如图。miRNA是细胞内一种单链小分子RNA，可与mRNA靶向结合并使其降解。circRNA是细胞内一种闭合环状RNA，可靶向结合miRNA使其不能与mRNA结合，从而提高mRNA的翻译水平。 回答下列问题： (1)放射刺激心肌细胞产生的________会攻击生物膜的磷脂分子，导致放射性心肌损伤。  (2)前体mRNA是通过________酶以DNA的一条链为模板合成的，可被剪切成circRNA等多种RNA。circRNA和mRNA在细胞质中通过对________的竞争性结合，调节基因表达。  (3)据图分析，miRNA表达量升高可影响细胞凋亡，其可能的原因是____________________________________________________________________ _________________________________________________________________。  (4)根据以上信息，除减少miRNA的表达之外，试提出一个治疗放射性心脏损伤的新思路： ________________________________________________________ _________________________________________________________________。  答案：(1)自由基　(2)RNA聚合　miRNA　(3)P蛋白能抑制细胞凋亡，当miRNA表达量升高时，大量的miRNA与P基因mRNA结合并将其降解，导致合成的P蛋白减少，无法抑制细胞凋亡　(4)可增大细胞内circRNA的含量，circRNA可靶向结合miRNA使其不能与P基因mRNA结合，从而提高P基因的表达量，抑制细胞凋亡 解析：(1)放射刺激心肌细胞产生的自由基会攻击生物膜的磷脂分子，导致放射性心肌损伤。(2)RNA聚合酶能催化转录过程，以DNA的一条链为模板，通过碱基互补配对原则合成前体mRNA。由图可知，miRNA既能与P基因mRNA结合，降低mRNA的翻译水平，又能与circRNA结合，提高mRNA的翻译水平，故circRNA和mRNA在细胞质中通过对miRNA的竞争性结合，调节基因表达。(3)P蛋白能抑制细胞凋亡，当miRNA表达量升高时，大量的miRNA与P基因mRNA结合并将其降解，导致合成的P蛋白减少，无法抑制细胞凋亡。(4)根据以上信息，除减少miRNA的表达之外，还可增大细胞内circRNA的含量，circRNA可靶向结合miRNA使其不能与P基因mRNA结合，从而提高P基因的表达量，抑制细胞凋亡。 A组(对点特训) 对点1　遗传信息的转录和翻译 1.氨基酰tRNA是一种与对应的氨基酸相结合的tRNA。在翻译过程中，氨基酰tRNA将氨基酸传递到核糖体中，在那里会与正在延伸中的多肽链合并并将氨基酸加入其中。下列说法正确的是(　　) A.在氨基酰tRNA的合成过程中，tRNA的5'端与对应氨基酸相连 B.氨基酰tRNA中的反密码子在翻译过程中决定氨基酸的排列顺序 C.由于密码子的简并，部分tRNA能转运多种氨基酸 D.在翻译过程中，核糖体与mRNA的结合部位会形成两个氨基酰tRNA的结合位点 答案：D 解析：在翻译过程中，tRNA的3'端与对应氨基酸相连，A项错误；在翻译过程中决定氨基酸的排列顺序的是mRNA上的密码子，B项错误；一种tRNA只能转运一种氨基酸，C项错误；在翻译过程中，核糖体会沿着mRNA移动，核糖体与mRNA的结合部位会形成两个氨基酰tRNA的结合位点，D项正确。 2.研究发现，如果RNA聚合酶运行过快，会导致其与DNA聚合酶相“撞车”而使DNA折断，引发细胞癌变。一种特殊酶类RECQL5可以吸附到RNA聚合酶上减缓其运行速度，扮演“刹车”的角色，从而抑制癌症发生。下列分析错误的是(　　) A.转录产生的RNA可能与核糖体结合，指导蛋白质的合成 B.RNA聚合酶沿着DNA的整条链从3'端移动到5'端合成一个RNA分子 C.DNA聚合酶和RNA聚合酶均可以与DNA链结合，但催化底物不同 D.RECQL5可以与RNA聚合酶结合进而减缓细胞内蛋白质合成的速率 答案：B 解析：转录产生的mRNA是翻译的模板，mRNA与核糖体结合后指导蛋白质的合成，A项正确；基因通常是有遗传效应的DNA片段，一个DNA上有多个基因，真核细胞多以单个基因为单位进行转录，B项错误；催化DNA复制和转录的酶分别为DNA聚合酶和RNA聚合酶，两种酶的催化底物分别是脱氧核苷酸和核糖核苷酸，C项正确；RECQL5可以减缓RNA聚合酶的运行速度，从而减缓转录过程，进而减缓蛋白质合成的速率，D项正确。 3.(2024·四川成都七中校考)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(如图所示)。该结构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.反密码子与终止密码子互补配对是肽链终止延伸的信号 C.细菌基因发生突变后，转录生成的mRNA上结合的核糖体数目可能不变 D.图中5个核糖体同时结合到mRNA上开始翻译，同时结束翻译 答案：C 解析：翻译的模板是mRNA，翻译过程中，核糖体从mRNA的5'端向3'端移动，A项错误；翻译时，mRNA上的密码子与tRNA上的反密码子互补配对，但终止密码子不编码氨基酸，无对应的反密码子，B项错误；某基因发生突变后，相应的mRNA的长度可能不变，由于密码子的简并等，氨基酸的数目可能不变，转录生成的mRNA上结合的核糖体数目可能不变，C项正确；图中5个核糖体相继结合到mRNA上开始翻译，并非同时开始同时结束，D项错误。 4.RhyB-RNA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，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.RhyB-RNA是通过RNA聚合酶以DNA单链为模板合成的 B.RhyB-RNA通过氢键与铁储存蛋白的mRNA结合 C.当铁供应不足时，铁储存蛋白的mRNA翻译受阻 D.RhyB-RNA合成量增多，有利于铁储存蛋白的合成 答案：D 解析：RhyB-RNA是转录的产物，是通过RNA聚合酶以DNA单链为模板合成的，A项正确；RhyB-RNA与铁储存蛋白的mRNA发生碱基互补配对，即RhyB-RNA通过氢键与铁储存蛋白的mRNA结合，B项正确；结合题干可知，当铁供应不足时，铁储存蛋白的mRNA被降解，从而使得其翻译受阻，C项正确；RhyB-RNA合成量增多，则其与铁储存蛋白的mRNA的结合增多，导致该mRNA降解增多，不利于铁储存蛋白的合成，D项错误。 对点2　中心法则及基因与性状的关系 5.(2024·山东师大附中高三检测)下图表示丙型肝炎病毒的增殖过程，下列相关叙述正确的是(　　) A.该病毒和HIV的增殖过程都需要逆转录酶参与 B.该病毒侵入宿主细胞后，③过程通常发生在④过程之后 C.③④⑤⑥过程都发生了碱基配对且配对方式完全相同 D.④⑤过程需消耗的尿嘧啶核糖核苷酸数目相同 答案：C 解析：由图可以直接看出，该病毒的增殖过程没有逆转录过程，不需要逆转录酶的参与，A项错误；④过程为RNA复制，需要RNA复制酶的催化，而宿主细胞中不含有RNA复制酶，故③过程通常发生在④过程之前，B项错误；④⑤过程发生+RNA和-RNA之间的配对，③⑥过程发生+RNA上的密码子和tRNA上的反密码子之间的配对，配对方式都是A—U、C—G，C项正确；④过程合成的是-RNA，⑤过程合成的是+RNA，两者需要消耗的尿嘧啶核糖核苷酸数目不一定相同，D项错误。 6.皱粒豌豆的形成机制：编码SBE1蛋白的基因中插入了一段800 bp(碱基对)的Ips-r片段(如图所示)，从而使豌豆种子内淀粉合成受阻，使淀粉含量降低，当豌豆成熟时不能有效地保留水分，导致种子皱缩。下列相关叙述正确的是(　　) A.皱粒豌豆的出现是基因突变的结果 B.该实例说明基因可以通过控制酶的合成来直接控制生物体的性状 C.外来DNA序列的插入，导致编码SBE1蛋白的基因转录形成的mRNA中脱氧核苷酸数目增加 D.翻译出的SBE1蛋白缺少了61个氨基酸，可能是因为mRNA中终止子提前出现 答案：A 解析：皱粒豌豆的形成是由于编码SBE1蛋白的基因中插入了一段800 bp的Ips-r片段，属于基因突变中碱基的增添，A项正确；该实例说明基因可以通过控制淀粉合成酶1的合成来控制豌豆的粒形，说明基因可以通过控制酶的合成来间接控制生物体的性状，B项错误；外来DNA序列的插入，导致编码SBE1蛋白的基因转录形成的mRNA中核糖核苷酸数目增加，C项错误；翻译出的SBE1蛋白缺少了61个氨基酸，可能是因为mRNA中终止密码子提前出现，终止子是DNA分子中基因末端的一段序列，D项错误。 7.已知组蛋白的乙酰化与去乙酰化分别是由HAT(组蛋白乙酰转移酶)和HDAC(组蛋白脱乙酰酶)催化的，组蛋白的乙酰化促进转录，而组蛋白的去乙酰化则抑制转录。染色质上的组蛋白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。下列相关推测错误的是(　　) A.染色质中组蛋白的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 答案：D 解析：催化乙酰化与去乙酰化的酶不同，反应条件不同，故组蛋白的乙酰化与去乙酰化不是可逆反应，A项正确；HDAC催化去乙酰化，而去乙酰化则抑制转录，B项正确；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项正确；在HAT复合物的作用下，染色质具有转录活性，更便于RNA聚合酶与DNA的结合，D项错误。 B组(综合特训) 8.(2024·山东青岛高三调研)禽流感病毒的遗传物质为单链-RNA，下图为禽流感病毒入侵细胞后的增殖示意图。请回答下列问题： (1)过程②需要________________催化形成多种mRNA；过程③利用________作为原料，参与该过程的RNA除mRNA外，还有_______________________。  (2)在____________(填场所)合成的病毒蛋白进入细胞核与病毒-RNA结合，初步装配形成核蛋白核心；另一些病毒蛋白需经过__________________加工后转移到细胞膜上。  (3)病毒的一条-RNA共含有m个碱基，其中腺嘌呤、尿嘧啶的数量分别为a、b，则以该-RNA为模板合成一条子代-RNA，共需要消耗________个胞嘧啶核糖核苷酸。  (4)已知禽流感病毒基因中一个碱基发生替换，导致病毒蛋白H的第627位氨基酸由谷氨酸(密码子为GAA或GAG)变成赖氨酸(密码子为AAA或AAG)，请推测禽流感病毒基因中碱基的变化情况是_____________。  答案：(1)RNA聚合酶　氨基酸　tRNA、rRNA　(2)核糖体　内质网和高尔基体　(3)m-a-b　(4)C→U 解析：(1)过程②为转录过程，需要RNA聚合酶催化形成多种mRNA；过程③为翻译过程，利用氨基酸作为原料，参与该过程的RNA除mRNA外，还有tRNA和rRNA。tRNA转运氨基酸至核糖体，rRNA是核糖体的组成部分。(2)核糖体是蛋白质的合成场所，内质网和高尔基体是蛋白质的加工场所，在核糖体合成的病毒蛋白进入细胞核与病毒-RNA结合，初步装配形成核蛋白核心；另一些病毒蛋白需经过内质网和高尔基体加工后转移到细胞膜上。(3)以-RNA为模板合成一条子代-RNA，需要先以-RNA为模板合成一条+RNA，再以这条+RNA为模板合成-RNA。-RNA与+RNA是碱基互补配对关系，以-RNA为模板合成一条子代+RNA需要消耗的胞嘧啶核糖核苷酸的数目等于该-RNA中鸟嘌呤的数目，以这条+RNA为模板合成-RNA需要消耗的胞嘧啶核糖核苷酸的数目等于+RNA中鸟嘌呤的数目，也就是该-RNA中胞嘧啶的数目，因此整个过程中需要的胞嘧啶核糖核苷酸的数目为该-RNA中鸟嘌呤和胞嘧啶核糖核苷酸的数目之和，即m-a-b。(4)已知禽流感病毒基因中一个碱基发生替换，导致病毒蛋白H的第627位氨基酸由谷氨酸(密码子为GAA或GAG)变成赖氨酸(密码子为AAA或AAG)，密码子中的G变为A，根据碱基互补配对原则，那么基因模板中的碱基变化应该是C变为U。 9.图1表示DNA的胞嘧啶甲基化与去甲基化的代谢过程，TET酶修复异常甲基化的位点，继而生成未甲基化胞嘧啶。回答下列问题： (1)甲基化不改变基因的________，但可影响基因的________，从而使生物的表型发生可遗传变化，这种遗传机制称为________。  (2)在胞嘧啶的修饰过程中，可通过测定细胞中的_________________________ ________________(答出两点即可)来反映基因的甲基化程度。甲基转移酶使胞嘧啶发生甲基化，TET酶则可修复异常甲基化位点，二者的作用结果不同，体现了酶具有________的特性，除此之外，酶还具有的特性是______________(答出两点即可)。  (3)研究人员检测了对照人群(A)、轻度吸烟人群(B)和重度吸烟人群(C)精子中的5-mdC、5-hmdC、m6A的平均水平，结果如图2所示。m6A是哺乳动物细胞中常见的RNA甲基化修饰形式。 吸烟者精子的基因组DNA甲基化水平较不吸烟者______(填“高”或“低”)。吸烟者的m6A水平降低的原因可能是________________________________ ________________________________________。  答案：(1)碱基序列　表达　表观遗传　(2)甲基转移酶的含量、5-甲基胞嘧啶的含量　专一性　高效性、酶的作用条件比较温和　(3)高　吸烟者的基因组DNA甲基化水平较高，转录的水平降低，导致m6A水平降低 解析：(1)甲基化不改变基因的碱基序列，但基因表达和表型发生可遗传变化，这种遗传机制称为表观遗传。表观遗传的分子生物学机制包括：DNA的甲基化、基因印记、RNA干扰和组蛋白修饰。(2)胞嘧啶的修饰是一个酶促反应，催化该反应的甲基转移酶越多，甲基化程度越高，因此可通过测定细胞中的甲基转移酶的含量、5-甲基胞嘧啶的含量来反映基因的甲基化程度。甲基转移酶的作用和TET酶的作用不同，表明一种酶只能催化一种或一类化学反应，体现了酶的催化具有专一性。此外，酶还具有高效性和酶的作用条件比较温和两个特性。(3)基因的甲基化产物是5-mdC，观察图2中第一个图可知，吸烟者精子的基因组DNA甲基化水平较不吸烟者高。甲基化程度的高低会影响其转录的水平，而吸烟者的基因组DNA甲基化水平较高，因此转录的水平降低，导致m6A水平降低。 一、冈崎片段和基因表达的调控 情境素材 1.DNA复制与冈崎片段 DNA复制时，由于DNA聚合酶合成方向均是5'→3'，而DNA的两条链是反向平行的，故在复制叉附近解开的DNA链，一条是5'端到3'端方向，另一条是3'端到5'端方向。那么如何解释DNA的两条链是同时进行复制的呢?学者冈崎等人发现，在DNA复制中，滞后链是由DNA聚合酶合成的不连续、相对较短的DNA片段通过DNA连接酶连接而成的长链，此不连续、相对较短的DNA片段称为冈崎片段。如图： 2.基因的结构与基因表达的调控 (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 情境应用 1.(2024·广东湛江模拟)研究发现，DNA复制始于基因组中的复制起点，即启动蛋白的靶标位点。启动蛋白能识别富含A—T碱基对的序列，一旦复制起点被识别，启动蛋白就会募集其他蛋白质一起形成前复制复合物，从而解开双链DNA，形成复制叉(如图)。下列叙述正确的是(　　) A.复制开始时，酶X将DNA双螺旋的两条链解开 B.DNA复制在细胞分裂前的间期随染色体复制完成 C.冈崎片段在DNA聚合酶的催化作用下连接形成滞后链 D.DNA解旋困难程度与A—T碱基对所占比例呈正相关 答案：B 解析：由题图可知，酶X为DNA聚合酶，催化前导链和滞后链的合成，解旋酶将DNA解旋，A项错误；染色体主要由DNA和蛋白质组成，DNA复制在细胞分裂前的间期随染色体复制完成，B项正确；冈崎片段在DNA连接酶的催化作用下连接形成滞后链，C项错误；A—T碱基对含两个氢键，C—G碱基对含三个氢键，含C—G碱基对多的DNA解旋所需能量更多，解旋更加困难，D项错误。 2.操纵元是原核细胞基因表达调控的一种组织形式，它由启动子、结构基因(编码蛋白基因)、终止子等部分组成。下图表示大肠杆菌细胞中核糖体蛋白(RP)的合成及调控过程，图中①②表示相关生理过程，mRNA上的RBS是核糖体结合位点。下列叙述错误的是(　　) A.过程①表示转录过程，所需原料为4种核糖核苷酸 B.过程②表示翻译过程，需要mRNA、rRNA和tRNA的参与 C.启动子是RNA聚合酶的结合位点 D.终止子有UAA、UAG、UGA三种 答案：D 解析：据题图分析可知，过程①是以基因的一条链为模板合成RNA的过程，表示转录过程，该过程以4种核糖核苷酸为原料，A项正确；过程②表示翻译过程，该过程是以mRNA为模板合成蛋白质的过程，故需要mRNA、rRNA(参与构成核糖体)和tRNA(转运氨基酸)的参与，B项正确；启动子是RNA聚合酶的结合位点，用于驱动基因的转录，C项正确；UAA、UAG、UGA属于终止密码子，而非终止子，D项错误。 二、表观印记与遗传印记 情境素材 1.表观遗传的原因 (1)DNA甲基化：DNA分子中的碱基被选择性加上甲基的现象。某个基因发生足够多的甲基化后，其转录会被阻止，从而被关闭。甲基化还可以被移除，移除后基因就会被开启。 (2)组蛋白是决定染色体螺旋程度的重要因素，组蛋白常受到多种化学修饰，如甲基化、乙酰化等，称为组蛋白修饰。组蛋白修饰可通过影响染色体螺旋化程度，从而调控基因的表达。 2.遗传印记 遗传印记，又称基因组印记，是指基因根据亲代性别的不同而有不同的表达。印记基因的存在能导致细胞中两个等位基因的一个表达而另一个不表达。DNA甲基化是遗传印记的重要方式之一。 情境应用 1.(2022·辽宁卷改编)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。下列叙述错误的是(　　) 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 答案：C 解析：线粒体DNA甲基化水平升高，可抑制相关基因的表达，进而引起视网膜细胞线粒体损伤和功能异常，A项正确；；线粒体DNA也是双螺旋结构，在复制时也遵循碱基互补配对原则，B项正确；甲基化修饰并不改变患者线粒体DNA碱基序列，C项错误；糖尿病患者线粒体DNA高甲基化水平可遗传，D项正确。 2.(2023·福建南平二模)遗传印记是指同一个基因由于来源于父本与母本的不同而产生表达差异的现象。DNA甲基化是指不改变DNA序列，通过碱基连接甲基基团来抑制基因表达，是遗传印记的重要方式之一。胰岛素样生长因子2(Igf2)基因是最早发现的印记基因，位于小鼠7号常染色体上，存在功能型的A基因和无功能型的a基因，A基因能促进小鼠生长，而a基因无此功能。Igf2基因在雌鼠形成配子时印记重建为甲基化，在雄鼠形成配子时印记重建为去甲基化，过程如图所示。回答下列问题。 (1)图中雌雄鼠基因型相同，但表型不同的原因是_______________________ ________________________________________________。  (2)图中雌鼠在形成配子时，A和a基因的遗传遵循基因的________定律。雌鼠的A基因来自它的________(填“母本”“父本”或“不确定”)。  (3)某研究小组要验证雌配子形成过程中A基因印记重建为甲基化。现有小鼠若干：①纯合的生长正常雌鼠；②杂合的生长正常雌鼠；③杂合的生长缺陷雌鼠；④纯合的生长正常雄鼠；⑤纯合的生长缺陷雄鼠。请选择一个杂交组合并预期实验结果。 杂交组合：________(写序号)。  预期实验结果：___________________________________________________。  (4)小鼠毛色褐色(B)对黄色(b)为显性，且基因B、b没有遗传印记，已知该对等位基因位于常染色体上。将基因型为AaBb的雌雄鼠杂交，根据子代生长情况和毛色可以推知基因B、b是否在7号染色体上。若子代中生长正常褐色鼠∶生长缺陷褐色鼠∶生长正常黄色鼠∶生长缺陷黄色鼠＝______________，则基因B、b不在7号染色体上。  答案：(1)雄鼠的A基因甲基化，其表达受到抑制，雌鼠的A基因没有甲基化，可正常表达　(2)分离　父本　(3)①×⑤(或②×⑤)　子代全为生长缺陷鼠　(4)3∶3∶1∶1 解析：(1)亲代雌雄鼠的基因型相同，但表型不同，原因是雄鼠的A基因甲基化，其表达受到抑制，雌鼠的A基因没有甲基化，可正常表达。(2)A基因和a基因为一对等位基因，其遗传遵循基因的分离定律；由图中配子形成过程中印记重建发生的机制可知，在雄鼠形成配子时印记重建为去甲基化，在雌鼠形成配子时印记重建为甲基化，雌鼠的A基因未甲基化，可以断定A基因来自它的父本。(3)为验证雌配子形成过程中A基因印记重建为甲基化，可以选择纯合的生长正常雌鼠或杂合的生长正常雌鼠与纯合的生长缺陷雄鼠杂交得到F1，观察并统计F1的表型及比例，若F1全为生长缺陷鼠，说明雌配子形成过程中A基因印记重建为甲基化。(4)将基因型为AaBb的雌雄鼠杂交，若基因B、b不在7号染色体上，分别考虑两对基因的遗传，雌鼠产生的配子中A基因不能表达，雄鼠产生含A基因和a基因的两种数量相等的配子，则子代中生长正常鼠∶生长缺陷鼠＝1∶1，子代中褐色鼠∶黄色鼠＝3∶1，则子代中生长正常褐色鼠∶生长缺陷褐色鼠∶生长正常黄色鼠∶生长缺陷黄色鼠＝3∶3∶1∶1。 学科网（北京）股份有限公司 $