第二章 第三节 第2课时 中心法则、细胞分化及表观遗传-【名师导航】2025-2026学年高中生物必修2 遗传与进化教师用书word（苏教版）

本讲义聚焦高中生物学“中心法则、细胞分化及表观遗传”核心知识点，系统梳理遗传信息传递路径（DNA复制、转录、翻译及RNA病毒特殊过程），衔接基因选择性表达（细胞分化本质）与表观遗传现象（碱基序列不变表型可遗传），构建从信息传递到调控机制的学习支架。 该资料以生命观念（结构与功能观理解分化及表观遗传）和科学思维（分类比较中心法则过程、构建基因控制性状模型）为核心，结合柳穿鱼花型、蜂王工蜂分化等实例，设计正误判断、探究问题及分层作业。课中助力教师高效授课，课后便于学生回顾强化，弥补知识盲点。

第2课时　中心法则、细胞分化及表观遗传 1．概述细胞分化的本质是基因选择性表达的结果，生物的性状主要通过蛋白质实现。 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。 1．生命观念——根据结构和功能观，理解细胞分化的实质和表观遗传现象。 2．科学思维——通过分类与比较，明确中心法则各生理过程的异同；构建基因控制性状的模型，理解基因与性状的关系。 3．社会责任——了解白化病等，关注人类健康。 一、中心法则诠释了基因与生物性状的关系 1．克里克提出的中心法则 (1)内容：遗传信息可以从DNA流向DNA(DNA自我复制)，也可以从DNA流向RNA(转录)，进而流向蛋白质(翻译)。 (2)图示：。 2．积极思维：遗传信息流是单向的吗？ (1)事实 ①流行性感冒病毒等RNA病毒，在感染人体后，它们的RNA能够自我复制并以自身为模板指导蛋白质的合成。 ②劳斯肉瘤病毒等RNA病毒，能以自身RNA为模板，反向合成一段DNA，再以这段DNA为模板，互补合成病毒RNA。 ③朊病毒是一类不含核酸而仅由蛋白质构成的具有感染性的因子。朊病毒与正常蛋白质接触后能改变其折叠状态，将其变为朊病毒。朊病毒能引起羊瘙痒症、疯牛病。 (2)基于以上事实，完善后的中心法则图示： 。 3．基因与生物性状的关系 (1)基因控制性状的两种途径 ①基因蛋白质的结构生物性状。 ②基因酶的合成代谢过程生物性状。 (2)一个基因一般控制一个性状。但是，基因和性状之间的关系也不总是线性的，有时多个基因控制一个性状；有时一个基因影响多种性状。 二、细胞分化的本质是基因选择性表达 1．在不同的体细胞中，虽然基因组序列都一样，但基因的表达却是有选择性的。 2．基因选择性表达的机制非常复杂，涉及多种调控方式。例如，不参与编码蛋白质的微RNA(简称miRNA)也能在转录后介导对mRNA的降解，一些miRNA具有组织特异性和时序性，即只在特定的组织或某个发育阶段起着调控作用。 3．基因选择性表达造成了细胞分化，形成了在形态、结构和功能上不同的细胞类型。不同类型的细胞形成了组织、器官(系统)和个体，因此，细胞分化是多细胞生物个体发育的基础。 三、表观遗传及其作用机制 1．表观遗传是指生物体基因的碱基序列保持不变，而表型发生可遗传变化的现象。 2．作用机制 (1)基因组表观遗传修饰具有DNA甲基化和组蛋白修饰两种重要形式。 (2)DNA甲基化主要发生在基因组DNA上某些区域的胞嘧啶上，它的第5位碳原子和甲基之间通过共价键结合，被修饰为5-甲基胞嘧啶。 (3)组蛋白修饰是指在生物体内不同酶的作用下，在核小体的组蛋白不同氨基酸中加上多种化学基团的现象。这种修饰能改变染色质状态及其开放程度，进而调控基因的表达。 3．表观遗传现象实例 (1)柳穿鱼花型改变的表观遗传现象 ①对称花型的柳穿鱼，基因Lcyc甲基化水平低，基因正常表达。 ②不对称花型的柳穿鱼，基因Lcyc发生了高度甲基化，引起基因表达水平下降，最终导致柳穿鱼的花器官由对称变成了不对称。 (2)蜂王与工蜂的异型分化的表观遗传现象 ①营养条件：在一个蜂群中，所有刚孵化出来的幼虫都能取食蜂王浆。3天后，只有为数极少的幼虫能继续取食蜂王浆，发育为蜂王；绝大多数幼虫只能取食花粉和花蜜，发育为工蜂。 ②作用机制：一些研究表明，Dnmt3蛋白是一种DNA甲基转移酶，它是Dnmt3基因的表达产物，能在没有被甲基化的DNA区域添加甲基基团。敲除Dnmt3基因后，蜜蜂幼虫发育为蜂王，这跟取食蜂王浆有相同的效果。这提示蜂王浆的作用之一应该与改变重要基因的甲基化特征有关。 (正确的打“√”，错误的打“×”) 1．遗传信息流从DNA到RNA再到蛋白质是单向的。 (　　) 2．白化病是酪氨酸酶活性降低造成的。 (　　) 3．某些性状由多个基因共同决定，有的基因可能影响多个性状。 (　　) 4．两个个体的身高相同，二者的基因型可能相同，也可能不同。 (　　) 5．人体肌细胞与幼红细胞中基因、mRNA、蛋白质均不同。 (　　) 6．胰岛B细胞有胰岛素基因而无抗体基因，故可以产生胰岛素而不能产生抗体。 (　　) 7．ATP合成酶基因在不同细胞中选择性表达。 (　　) 8．同卵双胞胎具有的微小差异与表观遗传有关。 (　　) 提示：1．×　有些RNA病毒侵染宿主细胞后，能以自身RNA为模板，反向合成一段DNA。 2．×　白化病是病人体内不能合成酪氨酸酶造成的。 3．√　4．√ 5．×　基因相同，mRNA和蛋白质不完全相同。 6．×　人体每个细胞的基因都相同，表达有差异。 7．×　ATP合成酶基因在不同细胞中都表达。 8．√ 　中心法则诠释了基因与生物性状的关系 1．中心法则的内容及应用 (1)细胞生物及噬菌体等DNA病毒的中心法则 (2)烟草花叶病毒等大部分RNA病毒的中心法则 (3)HIV等逆转录病毒的中心法则 (4)高度分化的细胞内中心法则的表达式 (5)能分裂的细胞内中心法则的表达式 　 (1)逆转录需要逆转录酶。 (2)逆转录和RNA复制只有在某些病毒复制时才能进行。 (3)哺乳动物成熟的红细胞中无遗传信息的传递。 2．中心法则体现了DNA的两大基本功能 (1)传递遗传信息：通过DNA复制完成的，发生于亲代产生子代的生殖过程或细胞增殖过程中。 (2)表达遗传信息：通过转录和翻译完成的，发生在个体发育过程中。 3．中心法则与基因表达的关系 4．体现生物性状的物质 (1)蛋白质是生命活动的主要承担者。部分结构蛋白直接参与生物体、细胞的结构组成，基因可通过控制结构蛋白的合成直接控制生物性状。 (2)体现生物性状的部分物质的化学本质不是蛋白质，如甲状腺激素、色素、淀粉等，该类性状往往是通过基因控制酶的合成来实现的，即基因酶的合成产生该非蛋白质类物质的代谢过程控制生物性状。 1．下图为一组模拟实验，假设实验能正常进行且五支试管中都有产物生成，请分析此图解中A～E试管所模拟的过程分别是什么？ 提示：A—DNA复制；B—转录；C—RNA复制；D—逆转录；E—翻译。 2．如图表示基因与性状之间的关系示意图，据图回答下列问题： (1)过程①和②分别代表什么过程？两者合称是什么？ 提示：①代表转录，②代表翻译，两者合称基因的表达。 (2)囊性纤维化患者肺功能严重受损，其患病的直接原因和根本原因是什么？ 提示：囊性纤维化的直接原因是CFTR蛋白结构异常；根本原因是编码CFTR蛋白的基因缺失了3个碱基。 3．野生型大肠杆菌能在基本培养基上生长。用射线照射野生型大肠杆菌得到一突变株，该突变株在基本培养基上培养时必须添加氨基酸甲后才能生长，该现象说明基因是如何控制生物的性状的？ 提示：突变株不能合成氨基酸甲，而氨基酸甲不能直接接受基因的控制，基因是通过控制相关酶的合成来控制氨基酸甲的合成的，所以该现象说明了基因通过控制酶的合成控制代谢过程，进而间接控制生物性状。 1．如图是4种遗传信息的流动过程，对应的叙述不正确的是(　　) 　 甲　　　　　　　　　　　乙 　 丙　　　　　　 丁 A．甲可表示胰岛细胞中胰岛素合成过程中的遗传信息的传递方向 B．乙可表示逆转录病毒在宿主细胞内繁殖时的遗传信息传递方向 C．丙可表示DNA病毒(如噬菌体)在宿主细胞内繁殖时的遗传信息传递方向 D．丁可表示RNA病毒(如烟草花叶病毒)在宿主细胞内繁殖过程中的遗传信息传递方向 A　[胰岛细胞高度分化，不能进行DNA自我复制，A错误；乙能进行逆转录过程，可表示逆转录病毒在宿主细胞内繁殖时的遗传信息传递方向，B正确；丙包括DNA的复制、转录和翻译，可表示DNA病毒(如噬菌体)在宿主细胞内繁殖时的遗传信息传递方向，C正确；丁包括RNA的自我复制和翻译，可表示RNA病毒(如烟草花叶病毒)在宿主细胞内繁殖过程中的遗传信息传递方向，D正确。] 2．(多选)人体内苯丙酮酸过多可引起苯丙酮尿症，如图表示人体内苯丙氨酸的代谢途径，据图分析正确的是(　　) A．基因1不正常而缺乏酶1可能引起苯丙酮尿症 B．由苯丙氨酸合成黑色素需要多个基因控制 C．该图说明基因可通过控制蛋白质的结构直接控制生物性状 D．基因2突变而缺乏酶2将导致人患白化病 ABD　[由题图可知，基因1不正常而缺乏酶1，则苯丙氨酸只能在细胞中代谢生成苯丙酮酸，导致苯丙酮尿症，A正确；由苯丙氨酸合成黑色素需要酶1、酶2的作用即需要基因1、基因2的控制，B正确；题图体现了基因通过控制酶的合成控制代谢过程，进而间接控制生物性状，C错误；基因2突变，导致酶2不能合成，从而不能形成黑色素，使人患白化病，D正确。] 　细胞分化与表观遗传 1．基因选择性表达的结果 (1)细胞形态的改变：如肌细胞的梭形、哺乳动物成熟红细胞的圆饼状、神经细胞的突起状等。 (2)细胞结构的变化：细胞器的种类和数量发生变化。 (3)细胞功能的特化：执行特定的功能，如运动功能、反射功能、免疫功能等。 (4)特殊分子的合成：如合成唾液淀粉酶、抗体、胰岛素、血红蛋白和肌动蛋白等。 2．表观遗传的主要特点和表观遗传机制 (1)主要特点 ①可遗传性。即通过有丝分裂或减数分裂，表观遗传引起的性状改变能在细胞或个体间世代遗传。 ②可逆性。表观遗传引起的基因表达改变是可逆的。 ③表观遗传中，DNA序列不发生改变。 (2)表观遗传机制 ①基因转录过程的调控，包括DNA甲基化、组蛋白修饰、染色质重塑等。 ②甲基化等修饰抑制了基因的表达。 3．基因与性状的关系 (1)一个基因决定一个性状(多数性状受单基因控制)。 (2)一个基因影响多个性状(如基因间相互作用)。 (3)多个基因控制一个性状(如身高、体重等)。 图解如下： 3．如表是人体内的红细胞(未成熟)、胰岛B细胞、浆细胞(可以分泌抗体)内所含有的部分核基因及这些基因表达的情况(“＋”表示该基因表达，“－”表示该基因未表达)。下列有关说法正确的是(　　) 基因种类 血红蛋 白基因 胰岛素 基因 抗体 基因 有氧呼吸有 关酶基因 红细胞 (未成熟) ＋ － － ＋ 胰岛B细胞 － ① － ＋ 浆细胞 (可以分泌抗体) － － ＋ ② A．①②处均为“＋” B．此表说明细胞分化导致基因的选择性表达 C．三种细胞中mRNA和蛋白质的种类完全不同 D．三种细胞的形态、结构和生理功能不同的根本原因是核基因种类不完全相同 A　[血红蛋白基因只在未成熟的红细胞中表达，胰岛素基因只在胰岛B细胞中表达，抗体基因只在浆细胞中表达，有氧呼吸有关酶基因在三种细胞中均表达，则①②处均为“＋”，A正确；基因的选择性表达导致细胞分化，B错误；三种细胞中mRNA和蛋白质的种类不完全相同，C错误；三种体细胞中都含有表中所列的四种基因，因为人体细胞都来源于同一个受精卵，含有相同的遗传信息，核基因种类完全相同，三种细胞的形态、结构和生理功能不同的根本原因是基因的选择性表达，D错误。] 4．柳穿鱼花的形态结构与Lcyc基因的表达直接相关。如图所示两株体内Lcyc基因序列相同的柳穿鱼植株A和植株B，除了花的形态结构不同外，其他方面基本相同。下列说法正确的是(　　) A．柳穿鱼的叶肉细胞内不存在Lcyc基因 B．两株柳穿鱼体内的Lcyc基因表达时期相同 C．两植株杂交，F1自交的F2中没有与植株B相似的花 D．植株B的Lcyc基因不表达的原因是它被高度甲基化了 D　[根据题干信息可知，植株A和植株B体内含有Lcyc基因，因此柳穿鱼的叶肉细胞内存在Lcyc基因，A错误；由题可知，柳穿鱼花的形态结构与Lcyc基因的表达直接相关，而柳穿鱼植株A和植株B花的形态结构不同，因此Lcyc基因表达时期可能不同，B错误；两植株杂交，F1自交的F2会出现性状分离，可能存在与植株B相似的花，C错误；植株B的Lcyc基因不表达，可能的原因是Lcyc基因高度甲基化，不能与RNA聚合酶结合，故无法进行转录产生mRNA，也就无法进行翻译最终合成Lcyc蛋白，D正确。] 随着分子遗传学的发展，“DNA甲基化影响基因表达”的研究越来越受到关注。某种小鼠体内的A基因能控制蛋白X的合成，a基因不能控制蛋白X的合成。蛋白X是小鼠正常发育必需的一种蛋白质，缺乏时小鼠表现为个体较小(侏儒鼠)。A基因的表达受到A基因上游一段DNA序列(P序列)的调控。P序列甲基化(胞嘧啶上添加—CH3)后，A基因不能表达；P序列非甲基化时，A基因正常表达，如图。A基因的P序列在精子中是非甲基化的，传给子代后能正常表达，在卵细胞中是甲基化的，传给子代后不能表达。 A基因的P序列甲基化导致基因控制的性状发生改变，并未改变基因中的碱基序列。结合文字信息分析和比较可知，DNA甲基化影响卵细胞中基因的表达，由此推出杂交的实验结果。 1．已知基因突变是指DNA分子中发生碱基的替换、增添或缺失，而引起的基因碱基序列的改变。DNA甲基化导致基因控制的性状发生改变。这种现象属于基因突变吗？请说明理由。(生命观念) 提示：不属于，DNA甲基化不改变基因的碱基序列。 2．某基因型为Aa的小鼠是侏儒鼠，产生该侏儒鼠的原因是什么？若纯合侏儒雌鼠与纯合正常雄鼠杂交得F1，F1雌雄个体间随机交配，则F2的表型及比例为多少？(科学思维) 提示：A基因来自卵细胞，P序列甲基化，A基因不能表达。F2的表型及比例为正常鼠∶侏儒鼠＝1∶1。 [课堂小结] 1．核心概念 表观遗传是指生物体基因的碱基序列保持不变，而表型发生可遗传变化的现象。 2．结论语句 (1)基因能通过控制蛋白质的结构直接控制生物性状。 (2)基因还能通过控制酶的合成控制代谢过程，进而间接控制生物性状。 (3)细胞分化的本质是基因的选择性表达，细胞分化是多细胞生物个体发育的基础。 (4)基因组表观遗传修饰具有DNA甲基化和组蛋白修饰两种重要形式。 (5)基因并不决定一切，许多现象不能简单地用基因型决定表型的遗传学理论来解释，而更可能是DNA序列信息、表观遗传信息和环境信息之间相互作用，共同调控着生物的各种生命活动。 1．结合下图分析，下列叙述错误的是(　　) A．生物的遗传信息储存在DNA或RNA的核苷酸序列中 B．核苷酸序列不同的基因可表达出相同的蛋白质 C．遗传信息传递到蛋白质是表型实现的基础 D．编码蛋白质的基因含遗传信息相同的两条单链 D　[生物的遗传物质是DNA或RNA，即遗传信息储存在DNA或RNA的核苷酸序列中，A项正确；因为密码子的简并性，转录形成的mRNA碱基序列不同，最终翻译出的蛋白质可能相同，B项正确；蛋白质是生命活动的主要承担者，即生物的表型是通过蛋白质体现的，C项正确；遗传信息是由碱基序列决定的，DNA两条单链的碱基互补配对，所含遗传信息不同，D项错误。] 2．下列对基因、蛋白质和性状之间的关系的叙述错误的是(　　) A．基因可以通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物性状 B．基因控制蛋白质合成一般按照“DNA→RNA→蛋白质”的途径进行 C．同一株水毛茛水面上下的叶片形状不同表明生物体的性状仅受环境的影响 D．在RNA病毒中RNA作为遗传物质控制性状 C　[同一株水毛茛水面上下的叶片形状不同表明生物体的性状是基因和环境共同作用的结果，C错误。] 3．下列有关细胞分化的分析，错误的是 (　　) A．在个体发育过程中，有序的细胞分化能够增加细胞的类型 B．从细胞器水平分析，细胞分化是细胞器的种类、数目改变的结果 C．细胞分化使各种细胞的遗传物质有所差异，导致细胞的形态和功能各不相同 D．从蛋白质角度分析，细胞分化是蛋白质种类、数量改变的结果，这是细胞分化的直接原因 C　[细胞分化的过程中，细胞会在形态、结构等方面发生稳定性差异，故能够增加细胞的类型，A正确；细胞分化的过程中，细胞的功能会出现差异，细胞器的种类、数目均会发生改变，B正确；细胞分化的过程中，各种细胞的核遗传物质不发生改变，C错误；细胞分化的实质是基因的选择性表达，故蛋白质种类、数量的改变是细胞分化的直接原因，D正确。] 4．脊椎动物的一些基因活性与其周围特定胞嘧啶的甲基化有关，甲基化使基因失活，相应的非甲基化能活化基因的表达，以下推测正确的是(　　) A．肝细胞和胰岛B细胞的呼吸酶基因均处于甲基化状态 B．肝细胞和胰岛B细胞的胰岛素基因均处于非甲基化状态 C．肝细胞的呼吸酶基因和胰岛素基因均处于非甲基化状态 D．胰岛B细胞的呼吸酶基因和胰岛素基因均处于非甲基化状态 D　[分析题意可知，相应的非甲基化能活化基因的表达，肝细胞和胰岛B细胞中均存在呼吸酶，表明呼吸酶基因均处于非甲基化状态，肝细胞的胰岛素基因处于甲基化状态，胰岛B细胞的胰岛素基因处于非甲基化状态，A、B、C错误，D正确。] 5．SARS病毒是一种RNA病毒，其遗传物质为单股正链RNA(＋RNA)。如图为SARS病毒在宿主细胞内的增殖过程。请回答下列问题： (1)由图可知SARS病毒的＋RNA可以直接与________(填结构)相结合，利用宿主细胞内的________作为原料合成病毒蛋白。 (2)参与过程②的酶是________，过程①和过程②中的碱基配对方式________(填“相同”“不同”或“不完全相同”)。 (3)据图写出SARS病毒的遗传信息流动途径： _____________________________ _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________(用字母、文字和箭头表示)。 [解析]　(1)SARS病毒的＋RNA可以作为翻译的模板，与核糖体结合并利用宿主细胞内的(游离的)氨基酸为原料合成病毒蛋白。(2)过程②表示以RNA为模板合成RNA，该过程需要的酶是RNA复制酶，过程①和过程②均为RNA中的碱基与RNA中的碱基配对，碱基配对方式均为A—U、C—G，故碱基配对方式相同。(3)SARS病毒的遗传信息流动途径包括RNA的复制和翻译过程，图见答案。 [答案]　(1)核糖体　(游离的)氨基酸　(2)RNA复制酶　相同 (3) 课时分层作业(13)　中心法则、细胞分化及表观遗传 题组一　中心法则 1．下列关于大肠杆菌细胞内遗传信息传递规律的叙述，错误的是(　　) A．在逆转录酶的催化下，从RNA→DNA B．从DNA→DNA，保证了遗传信息的稳定性 C．从DNA→蛋白质，实现了基因对性状的控制 D．从DNA→tRNA，保证细胞内氨基酸的转运 A　[在逆转录酶的催化下，从RNA→DNA只发生在某些病毒侵染宿主细胞的过程中，大肠杆菌属于原核生物，无此过程，A错误；从DNA→DNA，即DNA的复制，通过复制，DNA将遗传信息从亲代传给子代，保证了遗传信息的稳定性、连续性，B正确；从DNA→蛋白质，即基因的表达，基因控制生物体的性状通过控制蛋白质的合成来实现，C正确；从DNA→tRNA，即转录形成tRNA，tRNA具有转运氨基酸的功能，D正确。] 2．下图表示生物界的中心法则，有关叙述正确的是(　　) A．健康的人体内可以发生图中所有过程 B．烟草花叶病毒侵入宿主细胞后发生①→②→③→④的过程 C．⑤过程需要逆转录酶的参与 D．该图揭示了遗传信息传递的一般规律 D　[分析题图可知，健康的人体内可以发生图中①DNA复制、②转录和③翻译过程，④逆转录和⑤RNA复制是健康的人体内无法发生的，A错误；烟草花叶病毒是RNA病毒，侵入宿主细胞后发生⑤RNA复制和⑥翻译过程，B错误；④过程需要逆转录酶的参与，C错误；该图(中心法则)揭示了遗传信息传递的一般规律，D正确。] 3．下图甲为基因表达过程，乙为中心法则图解，①～⑤表示生理过程。下列叙述正确的是(　　) 甲　　　　　　　　　　　乙 A．图甲一定为染色体DNA上的基因表达过程，且需要多种酶参与 B．图甲中核糖体在mRNA上的移动方向为从左到右 C．图乙中涉及碱基A与U或U与A配对的过程是②③④⑤ D．图乙表示的是克里克在1957年提出的中心法则完整图解 C　[图甲可以表示原核细胞中DNA的转录和翻译过程，而原核细胞中无染色体，A项错误；图甲中根据核糖体上肽链的长短，可以判断核糖体在mRNA上的移动方向为从右到左，B项错误；②③④⑤过程分别为转录、翻译、RNA复制和逆转录过程，涉及碱基A与U或U与A配对，C项正确；克里克在1957年提出的中心法则图解只包括图乙中的①②③过程，D项错误。] 题组二　基因与生物性状的关系 4．如图为基因与性状的关系，请根据图示判断下列选项，其中错误的是(　　) A．染色体上的所有基因都能表现出相应的性状 B．多个基因可以影响和控制一个性状 C．单个基因可以影响和控制多个性状 D．图中的产物可以是酶、激素或者抗体 A　[由于基因的选择性表达，染色体上的基因不一定都能表达出相应的性状，A错误；性状E由三种基因决定，表明多个基因可以影响和控制一个性状，B正确；由题图知，性状A、B、C、D由同一种基因决定，说明单个基因可以影响和控制多个性状，C正确；图中产物的化学本质是蛋白质，可以是酶、激素或者抗体，D正确。] 5．牵牛花花的颜色主要是由花青素决定的，如图为花青素的合成与颜色变化途径示意图，从图中不能得出的结论是(　　) A．花的颜色由多个基因共同控制 B．基因可以通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而间接控制生物性状 C．生物性状由基因决定，也受环境影响 D．若基因③不表达，则基因①和基因②也不能表达 D　[花青素决定花的颜色，而花青素的合成是由多个基因共同控制的，A不符合题意；基因①②③分别通过控制酶1、2、3的合成来控制花青素的合成，B不符合题意；花青素在不同酸碱条件下显示不同颜色，说明环境因素也会影响花色，C不符合题意；基因具有独立性，基因③不表达，基因①和基因②仍然能够表达，且从图中也不能看出基因③不表达，则基因①和基因②也不能表达的结论，D符合题意。] 6．(10分)豌豆的圆粒和皱粒是由等位基因R、r控制的相对性状，当R基因插入一段外来DNA片段时就成为r基因。豌豆种子圆粒性状的产生机制如图所示。请据图回答相关问题： (1)a过程被称为________，需要用到的酶为____________，与DNA复制相比，a过程特有的碱基互补配对方式是________。 (2)b过程发生的场所是________，所需要的原料是________，它是通过________转运到核糖体中。若淀粉分支酶含有350个氨基酸，则过程b最多会有____________种tRNA参与。 (3)已知蔗糖甜度比淀粉高，所以新鲜豌豆选择________(填“圆粒”或“皱粒”)的口味更佳。 [解析]　(1)a过程是由基因R形成单链RNA的过程，所以表示的是转录，用到的酶是RNA聚合酶。与DNA复制相比，此过程特有的碱基互补配对方式是A—U。(2)b过程是由mRNA形成淀粉分支酶即蛋白质的过程，即翻译，发生在核糖体上，该过程所需要的原料是氨基酸，运载氨基酸的工具是tRNA。如果淀粉分支酶含有350个氨基酸，则过程b最多会有61种tRNA参与，因为tRNA最多有61种。(3)由图可知圆粒是因为淀粉吸水而涨大的，已知蔗糖甜度比淀粉高，所以新鲜豌豆选择皱粒的会更甜。 [答案]　(除注明外，每空1分，共10分)(1)转录　RNA聚合酶　 A—U(2分)　(2)核糖体　氨基酸　tRNA　61(2分)　(3)皱粒 题组三　细胞分化的本质是基因选择性表达 7．下列有关细胞分化的叙述，不正确的是(　　) A．在不同的体细胞中，虽然基因组序列都一样，但基因表达是选择性的 B．miRNA对基因的调控发生在转录后的阶段 C．同一生物个体不同的细胞中DNA、mRNA、蛋白质的种类和数量互不相同 D．细胞分化是基因在特定的时间和空间条件下选择性表达的结果 C　[在不同的体细胞中，虽然基因组序列都一样，但基因的表达却是有选择性的，A正确；miRNA在转录后介导对mRNA的降解，从而抑制翻译过程，B正确；同一生物个体的不同种类细胞中，基因进行选择性表达，所以不同细胞中的mRNA和蛋白质不同，但DNA相同，C错误；细胞分化是基因在特定的时间和空间条件下选择性表达的结果，D正确。] 题组四　表观遗传及其作用机制 8．下列对表观遗传的叙述，错误的是(　　) A．柳穿鱼Lcyc基因的部分碱基发生了甲基化修饰，抑制了基因的表达 B．DNA甲基化修饰可以遗传给后代，使后代出现不同的表型 C．基因组成相同的同卵双胞胎所具有的微小差异与表观遗传有关 D．构成染色体的组蛋白发生甲基化、乙酰化等修饰也会影响基因的表达 B　[DNA甲基化修饰可以遗传给后代，使后代出现同样的表型，B错误。] 9．黄色小鼠(AA)与黑色小鼠(aa)雌雄个体交配，产生的F1(Aa)中，不同个体出现了不同体色。研究表明，不同体色的小鼠A基因的碱基序列相同，但A基因上二核苷酸(CpG)胞嘧啶有不同程度的甲基化(如图)现象出现，甲基化不影响DNA复制。有关分析错误的是(　　) A．碱基甲基化不影响碱基互补配对过程 B．甲基化是引起基因结构改变的常见原因 C．F1个体体色的差异与A基因甲基化程度有关 D．甲基化可能影响RNA聚合酶与该基因的结合 B　[由题干信息可知，碱基甲基化不影响DNA复制，而DNA复制过程中存在碱基互补配对，故碱基甲基化不影响碱基互补配对过程，A正确；据图可知，甲基化并未改变基因中碱基的数目或排列顺序，故不会引起基因结构改变，B错误；由题干信息可知，F1个体的基因型都是Aa，而A基因碱基序列相同，A基因上二核苷酸(CpG)胞嘧啶有不同程度的甲基化现象出现，说明F1个体体色的差异与A基因甲基化程度有关，C正确；甲基化可能影响RNA聚合酶与该基因的结合，从而影响该基因的表达，造成子代体色的差异，D正确。] 10．(8分)请根据材料回答下列问题。 材料：20世纪60年代，科学家对“遗传信息如何从DNA传递到蛋白质”这一问题展开了广泛而深入的研究。科学家们经过实验发现，用噬菌体侵染细菌，在培养基中添加含14C标记的尿嘧啶，培养一段时间后，裂解细菌离心并分离出RNA与核糖体，分离出的RNA含有14C标记。他们把分离得到的RNA分子分别与细菌的DNA和噬菌体的DNA杂交，发现RNA可与噬菌体的DNA形成DNA－RNA双链杂交分子，不能与细菌的DNA结合。 (1)实验中，选择尿嘧啶作为标记物的原因是____________________________，合成含14C标记的RNA分子的模板是________________________，新合成的含14C标记的RNA通常和核糖体结合在一起，开始进行______________过程。 (2)实验结果表明，DNA到蛋白质之间的遗传信息传递途径是____________________(用文字和箭头表示)。 [解析]　(1)材料中的实验探究的是遗传信息的表达，而尿嘧啶是RNA分子特有的碱基，因此选择尿嘧啶作为标记物。由材料信息可知，分离出的含14C标记的RNA可与噬菌体的DNA形成DNA—RNA双链杂交分子，不能与细菌的DNA结合，则合成含14C标记的RNA分子的模板为噬菌体DNA的一条链，新合成的含14C标记的RNA通常和核糖体结合在一起，进行翻译。(2)由实验过程可知，DNA通过转录生成RNA，RNA再在核糖体上通过翻译合成蛋白质，则DNA到蛋白质之间的遗传信息传递途径是DNA→RNA→蛋白质。 [答案]　(每空2分，共8分)(1)尿嘧啶是RNA分子特有的碱基　噬菌体DNA的一条链　翻译　(2)DNA→RNA→蛋白质 11．牵牛花的颜色可随液泡中酸碱度的不同而发生变化，如液泡中的花青素在碱性环境时显蓝色，中性环境时显紫色，酸性环境时显红色，生理机制如下图所示。下列说法中正确的是(　　) A．可以通过用无水乙醇提取花青素，体外模拟不同pH环境验证花色变化的机理 B．图中a、b过程是同时进行的，也能够发生在原核细胞中 C．牵牛花在清晨时开蓝花，中午转为紫色，下午则可能为红色 D．蛋白质R是一种载体蛋白，说明基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物性状 D　[据图分析，a表示转录，b表示翻译，生成的蛋白质R为载体蛋白，可以协助H＋进入液泡，进而使花青素显现不同的颜色。花青素为水溶性色素，不可以用无水乙醇来提取，A错误；在真核细胞中a、b过程不是同时进行的，B错误；清晨，牵牛花经历了一个晚上，因为没有光，所以不能进行光合作用，只进行呼吸作用，氧化分解有机物，产生大量的二氧化碳，那么清晨的牵牛花含二氧化碳较多，二氧化碳溶于水呈酸性，使牵牛花中的花青素显红色，C错误；蛋白质R是一种载体蛋白，说明基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物性状，D正确。] 12．SARS病毒和埃博拉病毒是威胁人类健康的高致病性RNA病毒。两种病毒侵入宿主细胞后的增殖过程如图所示。下列说法错误的是(　　) A．两种病毒的遗传物质均为单链RNA B．两种病毒的RNA均需至少复制两次才能获得子代病毒RNA C．两种病毒首次RNA复制所需的酶均在侵入宿主细胞后合成 D．SARS病毒的RNA可直接作为翻译的模板，埃博拉病毒的RNA需复制后才能作为翻译的模板 C　[分析题意可知，两种病毒的遗传物质都是单链RNA，单链RNA不稳定，容易发生变异，A正确；RNA复制一次得到的RNA与亲代RNA是互补的，第二次复制得到的RNA才与亲代RNA的碱基序列保持一致，因此两种病毒的RNA均需要至少复制两次才能获得子代病毒RNA，B正确；分析可知，SARS病毒是在侵入宿主细胞后，病毒RNA上的RNA复制酶基因翻译形成RNA复制酶，而根据图示无法得知埃博拉病毒的RNA复制所需的酶是否是在宿主细胞内合成的(实际上该酶是埃博拉病毒自身携带的)，C错误；分析可知SARS病毒的RNA可直接作为翻译的模板，而埃博拉病毒的RNA经过复制后产生的mRNA才能作为翻译的模板，D正确。] 13．(多选)下列叙述错误的是(　　) A．表观遗传现象由于基因的碱基序列没有改变，因此生物体的性状也不会发生改变 B．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 C．表观遗传现象比较少见，不能普遍存在于生物整个生命活动过程中 D．基因、环境和性状之间的关系：DNA序列信息、表观遗传信息和环境信息之间相互作用，共同调控着生物的各种生命活动 AC　[表观遗传现象中基因的碱基序列没有改变，但基因功能发生了可遗传的变化，并最终导致了表型的变化，A错误；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，B正确；表观遗传现象普遍存在于自然界中，普遍存在于生物整个生命活动过程中，C错误；基因、环境和性状之间的关系：DNA序列信息、表观遗传信息和环境信息之间相互作用，共同调控着生物的各种生命活动，D正确。] 14．(多选)在一个蜂群中，少数幼虫一直取食蜂王浆而发育成蜂王，而大多数幼虫以花粉和花蜜为食将来发育成工蜂。DNMT3蛋白是DNMT3基因表达的一种DNA甲基化转移酶，能使DNA上某些基因甲基化(如图所示)，进而影响基因的表达。敲除DNMT3基因后，蜜蜂幼虫将发育成蜂王，这与取食蜂王浆有相同的效果。下列有关叙述正确的是(　　) A．据图可知，5′-甲基胞嘧啶在DNA分子中可以与鸟嘌呤配对 B．蜂群中蜜蜂幼虫发育成蜂王可能与体内基因DNMT3被甲基化有关 C．DNA甲基化后可能干扰了RNA聚合酶等对DNA部分区域的识别和结合 D．被甲基化的DNA片段中碱基序列发生改变，使生物的性状也发生改变 ABC　[5′-甲基胞嘧啶在DNA分子中可以与鸟嘌呤配对，A正确；DNMT3蛋白是DNMT3基因表达的一种DNA甲基化转移酶，敲除DNMT3基因后，蜜蜂幼虫将发育成蜂王，这说明蜂群中蜜蜂幼虫发育成蜂王可能与体内基因DNMT3被甲基化有关，B正确；DNA甲基化后能使DNA某些区域添加甲基基团，影响基因的表达，可能干扰了RNA聚合酶等对DNA部分区域的识别和结合，C正确；从图中可知，被甲基化的DNA片段中碱基序列未发生改变，D错误。] 15．(16分)SARS病毒是一种RNA病毒。RNA病毒可以分为多种，其中包含可进行RNA复制的病毒和逆转录病毒，这两种病毒的增殖过程如图所示。某实验小组为了探究SARS病毒是上述哪种类型的病毒，设计了模拟实验，请回答下列问题： (1)可进行RNA复制的病毒在产生子代RNA时，需在宿主细胞内以______________为原料，至少复制________次，才能得到子代RNA分子。该病毒的遗传信息流动方向为_______________________________________________ (用文字和箭头表示)。 (2)病毒增殖过程中，与可进行RNA复制的病毒相比，逆转录病毒除了额外需要________酶，其不同的碱基配对方式为__________。 (3)补充完善实验思路，并预测结果。 试管编号 加入试管的物质 甲 该病毒的核酸 带放射性的四种核糖核苷酸缓冲溶液 核酸复制、逆转录所需的酶，ATP，适宜的温度 乙 该病毒的核酸 X溶液 核酸复制、逆转录所需的酶，ATP，适宜的温度 ①取两支试管分别编号为甲、乙，加入的物质如表所示，其中，X溶液为____________________。 ②保温一段时间后，将试管中的各物质分离后检测合成的核酸是否有放射性。 ③若检测结果为甲试管中合成的核酸无放射性，乙试管中合成的核酸有放射性，则说明该病毒为____________。 (4)某同学按照如上设计进行实验后发现，最终甲、乙两支试管内均无法检测到子代病毒，其原因是___________________________________________________ _____________________________________________________________________。 [解析]　(1)RNA的复制以游离的核糖核苷酸为原料；复制第一次可以获得与其互补的RNA链，只有再复制一次才能得到子代RNA，所以至少需要复制2次；该病毒的遗传信息流动方向：。(2)病毒增殖过程中，与RNA复制病毒相比，逆转录病毒除了额外需要逆转录酶，其特有的碱基配对方式是A—T。(3)①甲试管中加入带放射性的四种核糖核苷酸缓冲溶液，则乙试管中加入带放射性的四种脱氧核苷酸缓冲溶液与之形成对照。③若检测结果为甲试管中合成的核酸无放射性，乙试管中合成的核酸有放射性，则说明该病毒具有DNA合成的过程，即该病毒为逆转录病毒。(4)病毒需在宿主细胞内才能增殖。 [答案]　(每空2分，共16分)(1)游离的核糖核苷酸　2　　(2)逆转录　A—T (3)①带放射性的四种脱氧核苷酸缓冲溶液 ③逆转录病毒　(4)病毒需在宿主细胞内才能增殖 阶段综合测评(二)　(第二章) 一、单项选择题 1．艾弗里完成肺炎链球菌体外转化实验后，持反对观点者认为“DNA可能只是在细胞表面起化学作用形成荚膜，而不是起遗传作用”。已知S型细菌中存在能抗青霉素的突变型(这种对青霉素的抗性不是荚膜产生的)。下列实验设计思路能反驳上述观点的是(　　) A．R型细菌＋抗青霉素的S型细菌的DNA→预期出现抗青霉素的S型细菌 B．R型细菌＋抗青霉素的S型细菌的DNA→预期出现不抗青霉素的S型细菌 C．R型细菌＋不抗青霉素的S型细菌的DNA→预期出现不抗青霉素的S型细菌 D．R型细菌＋不抗青霉素的S型细菌的DNA→预期出现抗青霉素的S型细菌 A　[R型细菌＋抗青霉素的S型细菌的DNA→预期出现抗青霉素的S型细菌，这说明抗青霉素的S型细菌的DNA控制其子代出现了相应的性状，DNA起遗传作用，能反驳题述观点，A符合题意。] 2．赫尔希和蔡斯的T2噬菌体侵染大肠杆菌实验证实了DNA是遗传物质，下列关于该实验的叙述正确的是 (　　) A．实验中可用15N代替32P标记DNA B．T2噬菌体外壳蛋白是大肠杆菌编码的 C．T2噬菌体DNA的合成原料来自大肠杆菌 D．实验证明了大肠杆菌的遗传物质是DNA C　[蛋白质和DNA中都含有N元素，若用15N代替32P标记，则蛋白质和DNA都会被标记，无法区分T2噬菌体的蛋白质和DNA，A错误；T2噬菌体的蛋白质外壳是以T2噬菌体的DNA为模板，利用大肠杆菌体内的原料合成的，是T2噬菌体自身的DNA编码的，B错误；子代T2噬菌体DNA是以亲代T2噬菌体自身的DNA为模板，以大肠杆菌的脱氧核苷酸为原料合成的，C正确；该实验证明了T2噬菌体的遗传物质是DNA，D错误。] 3．发现DNA是生物的遗传物质之后，科学家又将目光转向部分不含DNA的RNA病毒，烟草花叶病毒(TMV)就是其中的一种，它能使烟草叶片出现花叶病斑。下图为相关的实验过程，下列叙述不正确的是(　　) A．通过本实验能够证明极少数病毒的遗传物质是RNA B．图中用X溶液处理TMV的目的是将病毒的RNA和蛋白质分离 C．组成RNA的化学元素是C、H、O、N、P D．该实验能够说明蛋白质不是TMV的遗传物质 A　[本实验只能证明TMV的遗传物质是RNA，不能证明其他病毒的遗传物质是RNA，A错误；由图示可知，用X溶液处理TMV的目的是将病毒的RNA与蛋白质分离，分别研究两者的作用，B正确；RNA的化学组成元素有C、H、O、N、P，C正确；由图示可知蛋白质不能使烟草被感染，说明蛋白质不是TMV的遗传物质，D正确。] 4．DNA分子双螺旋结构模型是1953年沃森和克里克提出的，若如图所示的链状DNA片段包含基因M，下列说法正确的是(　　) A．图中a可以代表基因M，b可以代表基因M的等位基因m B．若基因M与另一个基因中的的值相等，则这两个基因相同 C．图中A、T、C、G通过碱基互补配对，构成该DNA双螺旋结构的基本骨架 D．该DNA共有2个游离的磷酸 D　[基因是有遗传效应的DNA片段，即基因是一段有遗传效应的DNA双链，A错误；若基因M与另一个基因中的的值相等，但是碱基序列不相同，则这两个基因不同，B错误；脱氧核糖和磷酸交替连接构成DNA的基本骨架，C错误；双链DNA分子每条链都含有1个游离的磷酸，因此图中两条链共有2个游离的磷酸，D正确。] 5．在制作DNA双螺旋结构模型的实验中，代表4种碱基的塑料片共30个，其中6个C、10个G、6个A、8个T，脱氧核糖和磷酸之间的连接物18个，代表脱氧核糖、磷酸的塑料片、代表氢键的连接物、脱氧核糖和碱基之间的连接物等材料均充足，则制作出的模型中碱基对最多有(　　) A．5个　　　 B．10个 C．12个 D．15个 A　[在双链DNA分子中，碱基之间的配对遵循碱基互补配对原则，即A＝T、G＝C，则A—T有6对，G—C有6对。设能搭建的DNA分子含有n个碱基对，则每条链需要脱氧核糖和磷酸之间的连接物的数目为2n－1，两条链共需(2n－1)×2个，已知脱氧核糖和磷酸之间的连接物有18个，则n＝5，所以制作出的模型中碱基对最多有5个，A符合题意。] 6．某研究小组进行“探究DNA的复制过程”的实验：将DNA都被15N标记的大肠杆菌转移到含14NH4Cl的普通培养液中，繁殖一代后提取子代大肠杆菌的DNA(F1DNA)，将F1DNA热变性处理后进行离心，离心管中出现的两个条带分别对应图中的两个峰。下列相关叙述错误的是 (　　) A．该实验运用了同位素标记技术和密度梯度离心技术 B．实验结果可排除复制时DNA母链中掺入新核苷酸的假设 C．不进行热变性处理的F1DNA，离心后结果与图中的不同 D．实验结果说明DNA分子的复制是半保留复制 D　[该实验运用了同位素标记技术和密度梯度离心技术，形成了不同的密度带，A正确；实验结果中，只有14N(子链)和15N(母链)两条条带，说明复制时DNA母链中未掺入新核苷酸，B正确；不进行热变性处理的F1DNA，离心后全是中带，C正确；热变性处理后DNA分子的双链打开，仅有密度梯度超速离心结果无法说明DNA分子的复制是半保留复制，D错误。] 7．大肠杆菌拟核含有一个环状DNA分子，细胞分裂前先进行DNA的复制。据图分析，下列说法错误的是(　　) A．上述过程需要解旋酶、DNA聚合酶的参与 B．把只含14N的甲放在含15N的培养液中复制三次，子代中不含14N的DNA占75% C．若甲总碱基数为a，含有腺嘌呤p个，则鸟嘌呤的数目为a/2－p D．上述过程主要依靠两个起点同时进行复制，以提高复制效率 D　[图示过程为DNA的复制，首先需要解旋酶解开双链，然后需要DNA聚合酶参与合成DNA，A正确；根据DNA半保留复制的特点分析，1个DNA分子复制三次产生的DNA分子有8个，其中有2个DNA分子含14N，其他6个DNA分子都不含14N，不含14N的DNA占75%，B正确；甲为双链DNA分子，根据碱基互补配对原则，A＝T，G＝C，若总碱基数为a，含有腺嘌呤p个，则鸟嘌呤的数目为(a－2p)/2＝a/2－p，C正确；图中显示从DNA的一个复制起点开始进行双向复制，以提高复制的效率，D错误。] 8．如图①～③分别表示人体细胞中三种生物大分子的合成过程。下列叙述正确的是(　　) ①　　　　②　　　　　　 ③ A．图①②③所示过程所用原料都有核苷酸，参与③过程的RNA有三类 B．人体不同组织细胞的同一DNA分子进行②过程时的起始点有所不同 C．图①②所示过程都需要解旋酶的催化 D．能进行图②③所示过程的细胞都能进行图①所示过程 B　[图③所示过程表示翻译，原料是氨基酸，而不是核苷酸，A错误；人体不同组织细胞表达的基因不同，所以同一DNA分子进行图②所示过程(转录)时的起始点有所不同，B正确；RNA聚合酶具有解旋的功能，故图②所示过程(转录)不需要解旋酶，C错误；高度分化的细胞中可以进行转录(图②所示过程)和翻译(图③所示过程)，但不能进行DNA的复制(图①所示过程)，D错误。] 9．下列关于DNA和RNA的结构与功能的说法，错误的是(　　) A．区分单双链DNA、单双链RNA四种核酸可以依据碱基比率和种类判定 B．双链DNA分子中碱基G、C含量越高，其结构稳定性相对越大 C．含有DNA的生物，遗传物质是DNA不是RNA D．含有RNA的生物，遗传物质是RNA不是DNA D　[组成DNA和RNA的碱基种类不完全相同，且双链DNA和RNA分子中碱基之间的配对遵循碱基互补配对原则，因此区分单双链DNA、单双链RNA四种核酸可以根据碱基比率和种类判定，A正确；双链DNA分子中，C和G之间有3个氢键，A和T之间有2个氢键，因此碱基G、C含量越高，其结构稳定性相对越大，B正确；含有DNA的生物，遗传物质是DNA而不是RNA，C正确；含有RNA的生物，遗传物质是RNA或DNA，D错误。] 10．下列关于遗传信息的传递和表达叙述正确的是 (　　) A．中心法则总结了遗传信息在细胞内的传递规律，病毒的增殖过程不遵循中心法则 B．基因与性状的关系并不都是简单的线性关系 C．在细胞分裂过程中，DNA的复制都是随着染色体的复制而完成的 D．有的抗生素能够阻止tRNA和mRNA的结合，从而阻止基因表达的转录过程 B　[中心法则总结了遗传信息在细胞内的传递规律，病毒的增殖过程在细胞内进行，同样遵循中心法则，A错误；基因与性状的关系并不都是简单的线性关系，一个性状可以受到多个基因控制，一个基因也可以影响多个性状，B正确；细胞中线粒体和叶绿体的DNA不与蛋白质结合形成染色体，线粒体和叶绿体DNA的复制不是随着染色体的复制而完成的，C错误；有的抗生素能够阻止tRNA和mRNA的结合，能够阻止基因表达的翻译过程，D错误。] 11．如图表示真核细胞中遗传信息表达过程中相关物质间的关系。下列叙述正确的是(　　) A．物质a为遗传物质，可以是一段DNA或一段RNA B．一个物质b可以将多种氨基酸运送到核糖体 C．过程①形成的RNA产物均需要在细胞核内加工成熟 D．过程②中，核糖体读取mRNA上的遗传密码并沿着mRNA移动 D　[真核细胞生物的遗传物质是DNA，A错误；b代表tRNA，一个tRNA只能转运一种氨基酸，B错误；过程①表示转录，细胞核内基因转录而来的RNA产物经过加工才能成为成熟的RNA，而细胞质(如线粒体)中基因转录而来的RNA不需要在细胞核内加工，C错误；过程②表示翻译，该过程中核糖体读取mRNA上的遗传密码并沿着mRNA移动，D正确。] 12．下图表示中心法则，下列有关叙述正确的是(　　) A．过程①～⑦都会在人体的遗传信息传递时发生 B．人体细胞内的过程③主要发生在细胞核中，产物都是mRNA C．过程③存在A—U、C—G、T—A、G—C碱基配对方式 D．过程⑤有半保留复制的特点，过程⑥发生在核糖体上 C　[由图分析可知，过程①②为DNA的复制，过程⑦为逆转录，过程③为转录，过程④⑤均为RNA的复制，过程⑥为翻译。能在人体的遗传信息传递时发生的是过程①③⑥，A错误；人体细胞内的过程③转录主要发生在细胞核中，产物是RNA，包括mRNA、rRNA、tRNA等，B错误；过程③为转录，存在A—U、C—G、T—A、G—C碱基配对方式，C正确；过程⑤为RNA的复制，没有半保留复制的特点，双链DNA的复制有半保留复制的特点，过程⑥翻译发生在核糖体上，D错误。] 13．基因在表达过程中如有异常mRNA出现，异常mRNA就会被细胞分解，如图是S基因的表达过程，下列有关叙述正确的是(　　) A．①③过程中的碱基配对方式完全相同 B．②过程中mRNA可以同时结合多个核糖体 C．④过程中生成的核苷酸可以继续用于DNA复制 D．S基因中存在不能转录翻译成多肽链的片段 D　[分析题图可知，①过程为转录，③过程为翻译，这两个过程中的碱基配对方式存在差异，A错误；②过程为RNA前体加工成mRNA的过程，该过程中mRNA不与核糖体结合，B错误；DNA复制的原料是脱氧核苷酸，经过④过程得到的为核糖核苷酸，不可以继续用于DNA复制，C错误；根据题图可知，S基因中某些片段转录后会被切除，不能用来翻译成多肽链，D正确。] 14．表观遗传是指生物体基因的碱基序列保持不变，但基因表达和表型发生可遗传变化的现象，对此现象的理解错误的是(　　) A．基因前端的一段特殊的碱基序列发生了甲基化修饰属于表观遗传 B．同卵双胞胎之间的微小差异与表观遗传无关 C．细胞质中的调控因子对基因的表达起调节作用 D．正常细胞的分化可体现出细胞层次上的表观遗传 B　[基因前端的一段特殊的碱基序列发生了甲基化修饰，基因中脱氧核苷酸的排列顺序不变，但基因表达发生异常，属于表观遗传，A正确；同卵双胞胎之间的微小差异与表观遗传有关，B错误；细胞质中的调控因子对基因的表达起调节作用，C正确；细胞分化的实质是基因的选择性表达，已经分化的细胞的遗传物质通常没有改变，正常细胞的分化可体现出细胞层次上的表观遗传，D正确。] 15．大鼠脑垂体瘤细胞可分化成细胞Ⅰ和细胞Ⅱ两种类型，仅细胞Ⅰ能合成催乳素。细胞Ⅰ和细胞Ⅱ中催乳素合成基因的碱基序列相同，但细胞Ⅱ中该基因多个碱基被甲基化。细胞Ⅱ经氮胞苷处理后，再培养可合成催乳素。下列叙述错误的是(　　) A．甲基化可以抑制催乳素合成基因的转录 B．氮胞苷可去除催乳素合成基因的甲基化 C．处理后细胞Ⅱ的子代细胞能合成催乳素 D．该基因甲基化不能用于细胞类型的区分 D　[由题意可知，细胞Ⅰ和细胞Ⅱ中催乳素合成基因的碱基序列相同，但细胞Ⅱ中该基因多个碱基被甲基化，导致仅细胞Ⅰ能合成催乳素，说明甲基化可以抑制催乳素合成基因的转录，A正确；细胞Ⅱ经氮胞苷处理后，再培养可合成催乳素，说明氮胞苷可去除催乳素合成基因的甲基化，B正确；处理后细胞Ⅱ的子代细胞能合成催乳素，C正确；题中细胞Ⅰ和细胞Ⅱ两种类型就是按基因是否甲基化划分的，D错误。] 二、多项选择题 16．T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验中，若甲组用3H标记的T2噬菌体侵染35S标记的大肠杆菌，乙组用14C标记的T2噬菌体侵染32P标记的大肠杆菌，有关叙述正确的是(　　) A．甲组的大肠杆菌可由含35S的培养基直接培养获得 B．甲组子代T2噬菌体的蛋白质外壳均含3H、35S C．乙组子代T2噬菌体的DNA均含14C、32P D．甲、乙两组实验无法说明DNA是T2噬菌体的遗传物质 AD　[大肠杆菌可以在培养基上生存和繁殖，甲组的大肠杆菌可由含35S的培养基直接培养获得，A正确；T2噬菌体侵染时，蛋白质外壳没有进入大肠杆菌，子代T2噬菌体的蛋白质外壳是以大肠杆菌内的氨基酸为原料合成的，所以甲组子代T2噬菌体的蛋白质外壳均含35S，不含3H，B错误；14C标记的T2噬菌体，其DNA带14C标记，T2噬菌体侵染大肠杆菌时，以T2噬菌体的DNA为模板，以大肠杆菌中的脱氧核苷酸为原料合成子代DNA，所以乙组子代T2噬菌体的DNA均含32P，少部分含14C，C错误；3H和14C均同时标记了T2噬菌体的DNA和蛋白质，所以甲、乙两组均无法根据有无放射性区分DNA和蛋白质，无法说明T2噬菌体的遗传物质是DNA还是蛋白质，D正确。] 17．图甲是果蝇体细胞内基因表达过程示意图，图乙是tRNA的结构示意图。请据图判断下列说法，正确的是(　　) 甲　　　　　　　　　　　 乙 A．图甲中过程①需要DNA聚合酶，过程⑦需要RNA聚合酶 B．图甲中②③④⑤完全合成后，它们的氨基酸排列顺序相同 C．图乙中c是反密码子，能与图甲中的mRNA上的密码子互补配对 D．图乙中a可以携带多种氨基酸，b处通过氢键连接形成双链区 BC　[图甲中过程①需要RNA聚合酶，过程⑦需要蛋白质合成酶，A错误；图甲中②③④⑤完全合成后，它们的氨基酸排列顺序相同，因为合成它们的模板是同一条mRNA，B正确；图乙中c是反密码子，与图甲中的mRNA上的密码子互补配对，C正确；图乙中a可以携带一种氨基酸，b处通过碱基之间的氢键连接形成双链区，D错误。] 18．物质a能抑制真核细胞RNA聚合酶Ⅱ、Ⅲ参与的转录过程，但RNA聚合酶Ⅰ以及线粒体、叶绿体和原核生物的RNA聚合酶对其均不敏感。下表为真核生物三种RNA聚合酶的分布、功能及特点，相关分析不合理的是(　　) 酶 细胞内定位 转录的产物 对物质a的敏感程度 RNA聚合酶Ⅰ 核仁 rRNA 不敏感 RNA聚合酶Ⅱ 核基质 hnRNA 敏感 RNA聚合酶Ⅲ 核基质 tRNA 对物质a的敏感程度存在物种差异性 注：部分hnRNA是mRNA的前体，核基质是细胞核中除染色质与核仁外的成分。 A．翻译过程和三种酶参与的过程中发生的碱基互补配对方式完全相同 B．三种酶的识别位点均位于DNA分子上，三者发挥作用时都需要温和的条件 C．使用物质a会导致肺炎链球菌细胞内核糖体数量明显减少而影响其生命活动 D．RNA聚合酶Ⅲ的活性减弱可能会影响真核细胞内RNA聚合酶Ⅰ、Ⅱ的合成 AC　[转录过程中发生T—A、A—U、C—G和G—C的碱基互补配对，翻译过程中发生A—U、U—A、C—G和G—C的碱基互补配对，A符合题意；三种酶的识别位点均位于DNA分子上，酶发挥催化作用需要温和的条件，B不符合题意；原核生物的RNA聚合酶对物质a不敏感，故物质a不会导致肺炎链球菌细胞内核糖体数量明显减少，C符合题意；RNA聚合酶Ⅲ催化合成tRNA，tRNA参与蛋白质的合成，RNA聚合酶Ⅰ和RNA聚合酶Ⅱ的化学本质为蛋白质，因此RNA聚合酶Ⅲ的活性减弱可能会影响真核细胞内RNA聚合酶Ⅰ和RNA聚合酶Ⅱ的合成，D不符合题意。] 19．科学家通过研究分离出了能够控制昼夜节律的P基因，它能够编码P蛋白。另外发现，D基因编码的D蛋白能够减缓P蛋白在细胞中的积累；T基因编码的T蛋白与P蛋白结合后进入细胞核，能够调节P基因的表达。下列叙述错误的是 (　　) A．在一个生物个体内，P基因只存在于特定的细胞中 B．P蛋白通过核孔从细胞核转移到细胞质中 C．P蛋白在细胞质中积累从而抑制细胞核内P基因的表达 D．由题干信息可知，基因与性状的关系并不都是简单的一一对应关系 ABC　[同一生物体内所有体细胞都来源于同一个受精卵的有丝分裂，基因一般相同，即P基因一般存在于所有的体细胞中，A错误；P蛋白在细胞质的核糖体中合成，穿过核孔进入细胞核，B错误；根据生物体的负反馈调节机制，P蛋白在细胞核中积累会抑制细胞核内P基因的表达，C错误；由题意可知，昼夜节律与多个基因有关，故基因与生物性状之间并不是简单的一一对应关系，D正确。] 三、非选择题 20．(12分)赫尔希和蔡斯研究T2噬菌体侵染细菌的实验：分别用35S和32P标记的T2噬菌体与大肠杆菌混合保温，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。搅拌时间不同，上清液中的放射性强度不同，结果如表所示。 搅拌时间(min) 1 2 3 4 5 上清液35S百分比(%) 50 70 75 80 80 上清液32P百分比(%) 21 25 28 30 30 被侵染细菌成活率(%) 100 100 100 100 100 请分析回答下列问题： (1)获得含有35S标记或32P标记的T2噬菌体的具体操作是_____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________。 实验时，用来与被标记的T2噬菌体混合的大肠杆菌________(填“带有”或“不带有”)放射性。 (2)实验过程中，搅拌的目的是__________________________________________。搅拌5 min，被侵染细菌的成活率为100%，而上清液中仍有32P放射性出现，说明： ______________________________________________________________ _____________________________________________________________________。 (3)若1个带有32P标记的T2噬菌体侵染未被标记的大肠杆菌，大肠杆菌裂解后释放出100个子代T2噬菌体，其中带有32P标记的T2噬菌体有________个，出现该数目说明DNA的复制方式是________。 [解析]　(1)T2噬菌体是病毒，只能寄生在活细胞中，不能用一般培养基培养，所以获得被32P或35S标记的噬菌体，需先用分别含32P和35S的培养基培养大肠杆菌，再用上述大肠杆菌培养T2噬菌体。实验时，用来与被标记的T2噬菌体混合的大肠杆菌不带有放射性。(2)用标记的T2噬菌体侵染未标记的大肠杆菌。一段时间后，用搅拌器搅拌，然后离心得到上清液和沉淀物，搅拌的目的是使吸附在细菌上的T2噬菌体与细菌分离。搅拌5 min，被侵染细菌的成活率为100%，而上清液中仍有32P放射性出现，说明有一部分含有32P标记的T2噬菌体没有侵入细菌中，且被侵染的细菌没有裂解释放子代T2噬菌体。(3)由于DNA的复制方式是半保留复制，最初带有32P标记的T2噬菌体DNA的两条链只参与形成两个DNA分子，所以100个子代噬菌体中，只有2个T2噬菌体带有32P标记。 [答案]　(每空2分，共12分)(1)在分别含有35S和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　不带有　(2)使吸附在细菌上的T2噬菌体与细菌分离　有一部分含有32P标记的T2噬菌体没有侵入细菌中，且被侵染的细菌没有裂解释放子代T2噬菌体　(3)2　半保留复制 21．(11分)图一表示某细胞中发生的DNA复制及基因表达的过程，图二为基因与性状的关系示意图，请据图回答下列问题： 图一 图二 (1)图一所示细胞为________(填“原核”或“真核”)细胞。图中核糖体的运动方向是________(填“从左向右”或“从右向左”)。 (2)图一所示的遗传信息流动方向为__________________。 (3)能特异性识别mRNA上密码子的分子是________，该分子中存在碱基互补配对。 (4)图二①过程所示局部图如下，该片段内有________种核苷酸。 …－C－T－C－T－C－A－… …－G－A－G－A－G－U－… (5)在真核细胞的细胞核中，图二中①过程合成的mRNA通过________进入细胞质中，与核糖体结合在一起指导蛋白质的合成。 (6)图二中②过程涉及________种RNA，这些RNA分子都是以DNA的一条链为模板转录而来的。 (7)基因对性状的控制是通过控制蛋白质的合成实现的。白化病是缺乏合成黑色素的酶所致，这属于基因对性状的________(填“直接”或“间接”)控制。 (8)据图二可知，生物的性状具有多样性的直接原因是蛋白质具有多样性，根本原因是______________________________________________________________。 [解析]　(1)图一所示细胞中转录和翻译能够同时进行，为原核细胞。根据多肽链的长度判断图中翻译过程的方向是从左向右。(2)图一所示细胞中发生的过程包括DNA的复制、转录和翻译，因此遗传信息的流动方向为。(3)能够特异性识别mRNA上密码子的分子是tRNA(转运RNA)。(4)题图所示的片段中，有碱基T和U，可以推断为转录过程，既有脱氧核苷酸，也有核糖核苷酸，再根据碱基的种类可知含有腺嘌呤脱氧核苷酸、胞嘧啶脱氧核苷酸、胸腺嘧啶脱氧核苷酸、腺嘌呤核糖核苷酸、鸟嘌呤核糖核苷酸、尿嘧啶核糖核苷酸，共有6种核苷酸。(5)mRNA是生物大分子，在真核细胞中通过核孔进入细胞质。(6)图二中②过程为翻译过程，需要mRNA(翻译的模板)、tRNA(转运氨基酸)、rRNA(与蛋白质一起构成核糖体)三种RNA分子的参与。(7)白化病是由酪氨酸酶不能合成，酪氨酸不能转化成黑色素导致的，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性状，属于基因对性状的间接控制。(8)蛋白质是由基因控制合成的，蛋白质多样性的根本原因是基因具有多样性。 [答案]　(除注明外，每空1分，共11分)(1)原核　从左向右　(2)(2分) (3)tRNA(转运RNA)　(4)6　(5)核孔　(6)3　(7)间接　(8)基因具有多样性(遗传物质具有多样性)(2分) 22．(12分)人的多种生理生化过程都表现出一定的昼夜节律。研究表明，下丘脑SCN细胞中PER基因表达产物的浓度呈周期性变化。图1为该基因表达过程示意图，图2和图3是对其部分过程的放大。请据图回答下列问题： 图1　　　　　　　图2 图3 (1)图1所示过程②中核糖体的移动方向是____________。 (2)图2和图3分别对应图1中的过程________(填图中序号)，与图3所示过程相比，图2所示过程特有的碱基配对方式是________。 (3)图2所示过程的进行需要________酶的催化，图3中决定氨基酸“天”的密码子是________。 (4)长期营养不良会影响人体昼夜节律，并使人体睡眠质量降低。据图3分析，可能的原因是人体内氨基酸水平较低，部分tRNA由于没有携带氨基酸而成为空载tRNA，空载tRNA进入核糖体，导致________终止，从而影响人体昼夜节律。 [解析]　(1)根据多肽链的长度判断核糖体移动的方向是从左向右。(2)图2表示转录，对应图1中的过程①，图3表示翻译，对应图1中的过程②，与图3所示过程相比，图2所示过程特有的碱基配对方式是T－A。(3)转录过程中需要RNA聚合酶的催化；密码子是mRNA上决定氨基酸的三个相邻的碱基，因此图3中决定氨基酸“天”的密码子是GAC。(4)长期营养不良会影响人体昼夜节律，并使人体睡眠质量降低。据图3分析，可能的原因是人体内氨基酸水平较低，部分tRNA由于没有携带氨基酸而成为空载tRNA，空载tRNA进入核糖体，导致PER蛋白的合成终止，从而影响人体昼夜节律。 [答案]　(每空2分，共12分)(1)从左向右 (2)①、②　T—A　(3)RNA聚合　GAC (4)PER蛋白的合成 23．(12分)如图表示某基因选择性表达的过程，请据图回答问题： (1)由图可知，蛋白激酶A活化过程发生在________(填场所)中，活化后通过________进入细胞核，从而调控靶基因的表达。 (2)过程①以________为原料，催化该过程的酶是________。 (3)过程②称为________，该过程除了需要图中所示mRNA作为模板，还需要________种RNA的参与，在该过程中一个mRNA上通常相继结合多个核糖体，主要意义是__________________________________。 (4)科研人员发现有些功能蛋白A的相对分子质量变小了，经测序表明这些分子前端的氨基酸序列是正确的，但从某个谷氨酸开始，以后(含该谷氨酸)的所有氨基酸序列全部丢失，因此推测转录该功能蛋白A基因的模板链上相应位置的碱基发生的变化是________________________(已知谷氨酸密码子：GAA、GAG；终止密码子：UAA、UAG、UGA；起始密码子：AUG)。 [解析]　(1)由图可知，蛋白激酶A活化过程发生在细胞质(或细胞质基质)中，活化后从核孔进入细胞核。(2)过程①为转录，原料为核糖核苷酸，在RNA聚合酶的催化作用下合成RNA。(3)过程②为翻译，除了图示的mRNA作为模板，还需要tRNA和rRNA的参与，其中tRNA识别并转运氨基酸，rRNA是核糖体的组成成分。一个mRNA上结合多个核糖体的意义是少量的mRNA可以迅速合成大量的肽链，提高翻译效率。(4)由题意知，从谷氨酸之后(含该谷氨酸)所有的氨基酸序列丢失，即mRNA上谷氨酸的密码子变为终止密码子，根据提供的密码子可知，谷氨酸的密码子为GAA、GAG，对比终止密码子UAA、UAG、UGA，可推测mRNA上发生的碱基变化是G→U，则功能蛋白A基因上发生的碱基变化可能是C→A或CTT→ATT，或CTC→ATC。 [答案]　(除注明外，每空1分，共12分)(1)细胞质(或细胞质基质)　核孔　(2)核糖核苷酸(2分)　RNA聚合酶　(3)翻译　2(2分)　少量的mRNA可以迅速合成大量的肽链，提高翻译效率(2分)　(4)C→A(或CTT→ATT，或CTC→ATC)(2分) 24．(11分)心肌细胞不能增殖，ARC基因在心肌细胞中特异性表达，抑制其细胞凋亡，以维持正常数量。细胞中某些基因转录形成的前体RNA加工过程中会产生许多小RNA，如miR－223(链状)、HRCR(环状)。HRCR可以吸附miR－223等，以达到清除它们的目的(如图)。当心肌细胞缺血、缺氧时，某些基因过度表达会产生过多的miR－223，导致心肌细胞凋亡，最终引起心力衰竭。请回答下列问题： (1)过程①的原料是______________，催化该过程的酶是________；过程②的场所是__________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________。 (2)若某HRCR中含有n个碱基，则其中有______________________________ 个磷酸二酯键。链状小RNA越短越容易被HRCR吸附，这是因为其碱基数目少，特异性________，更容易与HRCR结合。与ARC基因相比，核酸杂交分子1中特有的碱基对是___________________________________________________ _____________________________________________________________________。 (3)缺血、缺氧时，某些基因过度表达产生过多的miR－223，会导致过程②因________的缺失而受阻，最终导致心力衰竭。 (4)科研人员认为，HRCR有望成为减缓心力衰竭的新药物，其依据是_____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________。 [解析]　根据题意和图示分析可知，图中①表示转录形成RNA，②表示翻译过程，其中mRNA可与miR－223结合形成核酸杂交分子1，miR－223可与HRCR结合形成核酸杂交分子2。(1)过程①形成RNA，称为转录，催化该过程的酶是RNA聚合酶，原料是核糖核苷酸；过程②表示翻译，翻译过程的场所是核糖体。(2)HRCR为单链环状RNA分子，其中所含磷酸二酯键数目与碱基数目相同，因此若某HRCR中含有n个碱基，则其中有n个磷酸二酯键。链状小RNA越短越容易被HRCR吸附，这是因为其碱基数目少，特异性弱，更容易与HRCR结合。与ARC基因(碱基配对方式为A—T、C—G)相比，核酸杂交分子1(碱基配对方式为A—U、T—A、C—G)中特有的碱基对是A—U。(3)缺血、缺氧时，某些基因过度表达产生过多的miR－223，miR－223与mRNA结合形成核酸杂交分子1，导致过程②因模板的缺失而受阻，最终导致心力衰竭。(4)科研人员认为，HRCR有望成为减缓心力衰竭的新药物，其依据是HRCR与miR－223碱基互补配对，导致ARC基因的表达增加，抑制心肌细胞的凋亡。 [答案]　(除注明外，每空1分，共11分)(1)核糖核苷酸　 RNA聚合酶　核糖体　(2)n(2分)　弱　A—U　(3)模板(2分)　(4)HRCR与miR－223碱基互补配对，导致ARC基因的表达增加，抑制心肌细胞的凋亡(2分) 38 / 38 学科网（北京）股份有限公司 $