大概念5 1 课时1 基因的本质和表达（Word讲义）-【金版新学案】2026年高考生物学大二轮专题复习与测试（广东专版）

课时1　基因的本质和表达 [自我校对]　①双螺旋结构　②通常是有遗传效应的DNA片段　③特定的碱基排列顺序　④有丝分裂间期和减数分裂前的间期　⑤边解旋边复制　⑥DNA的一条链　⑦mRNA　⑧酶的合成　　 1．判断下列有关DNA是主要的遗传物质的实验的叙述的正误 (1)(2024·贵州卷)注射加热致死的S型肺炎链球菌，小鼠不死亡，推测S型肺炎链球菌的DNA被破坏。(×) (2)(2023·天津卷)艾弗里证明DNA是肺炎链球菌的转化因子和探究抗生素对细菌的选择作用都利用了“减法原理”。(×) (3)(2022·广东卷)赫尔希和蔡斯用对比实验证明DNA是遗传物质。(√) (4)(2022·河北卷)肺炎链球菌体外转化实验和噬菌体侵染细菌实验均采用了能区分DNA和蛋白质的技术。(√) 2．判断下列有关DNA结构和复制的叙述的正误 (1)(2024·北京卷)科学家证明“尼安德特人”是现代人的近亲，依据的是DNA的碱基序列。(√) (2)(2022·广东卷)沃森和克里克用DNA衍射图谱得出碱基配对方式。(×) (3)(2022·河北卷)双螺旋模型的碱基互补配对原则解释了DNA分子具有稳定的直径。(√) (4)(2022·重庆卷)DNA半保留复制是以DNA双螺旋结构模型为理论基础的。(√) 3．判断下列有关基因的本质及其指导蛋白质合成的叙述的正误 (1)(2024·湖北卷)某mRNA上特定位置的碱基C在相关酶的作用下转变为碱基U，造成该位置相应的密码子变为终止密码子UAA，该终止密码子对应的DNA模板链序列为5′-ATT-3′。(×) (2)(2024·江苏卷)药物DIC是一种嘌呤类生物合成的前体，能干扰嘌呤的合成，细胞中蛋白质的合成不会受DIC的影响。(×) (3)(2023·山东卷)rRNA上3个相邻的碱基构成一个密码子。(×) (4)(2023·广东卷)RNA逆转录现象的发现是对中心法则的补充。(√) (5)(2022·河北卷)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。(√) 4．判断下列有关基因表达与性状的关系的叙述的正误 (1)(2024·广西卷)自身基因表达和表型发生变化的现象，称为表观遗传。(×) (2)(2024·广东卷)短暂地抑制果蝇幼虫中PcG蛋白(具有组蛋白修饰功能)的合成，会启动原癌基因zfh1的表达，导致肿瘤形成。驱动此肿瘤形成的原因属于表观遗传。(√) (3)(2023·天津卷)癌细胞来源的某种酶，比正常细胞来源的同种酶活性低，原因不可能是酶基因启动子发生甲基化。(√) 保分点一　探究遗传物质本质的相关实验 1．(2024·甘肃卷)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．肺炎链球菌体内转化实验中，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 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，A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，最终证明了DNA是转化因子，B错误；噬菌体的DNA进入宿主细胞后，以自身DNA为模板，利用宿主细胞的原料和酶完成自我复制，C错误；烟草花叶病毒实验中，从烟草花叶病毒中提取的蛋白质不能使烟草感染病毒，而从这些病毒中提取的RNA可使烟草感染病毒，D正确。 2．(2022·海南卷)某团队从表①～④实验组中选择两组，模拟T2噬菌体侵染大肠杆菌实验，验证DNA是遗传物质。结果显示：第一组实验检测到放射性物质主要分布在沉淀物中，第二组实验检测到放射性物质主要分布在上清液中。该团队选择的第一、二组实验分别是(　　) 　材料及标记 实验组　　　 T2噬菌体 大肠杆菌 ① 未标记 15N标记 ② 32P标记 35S标记 ③ 3H标记 未标记 ④ 35S标记 未标记 A．①和④　 B．②和③ C．②和④　 D．④和③ 答案：C 解析：15N是稳定同位素，不含放射性。T2噬菌体侵染大肠杆菌时仅将DNA注入大肠杆菌内，蛋白质外壳留在细胞外，经实验处理后主要分布于上清液中，而沉淀物主要为含有亲代T2噬菌体DNA的大肠杆菌，故②组的放射性物质主要分布在沉淀物中，③组的上清液和沉淀物均有放射性，④组的放射性物质主要分布在上清液中。并且想要验证DNA是遗传物质，应使用32P和35S分别标记T2噬菌体的DNA和蛋白质外壳进行侵染实验，故选C。 ◎(2025·广东广州二模)图示赫尔希和蔡斯利用T2噬菌体侵染细菌以探究遗传物质本质的部分实验过程。下列分析正确的是(　　) A．以含35S的培养基直接培养T2噬菌体，可得到35S标记的噬菌体 B．新合成子代噬菌体DNA、蛋白质的原料均来自亲代噬菌体 C．图中实验结果可证明DNA是主要的遗传物质 D．搅拌不充分会导致沉淀物的放射性偏高 答案：D 解析：噬菌体是病毒，没有细胞结构，不能独立存活，不能直接使用培养基培养T2噬菌体，A错误；新合成子代噬菌体DNA、蛋白质的原料均来自宿主细胞，B错误；图中实验结果沉淀物中放射性很低，上清液的放射性很高，说明为35S标记的噬菌体实验，实验结果说明T2噬菌体的蛋白质未进入大肠杆菌，C错误；用35S标记噬菌体侵染大肠杆菌后，搅拌不充分，部分35S标记的蛋白质外壳会吸附在大肠杆菌上随大肠杆菌进入沉淀物中，导致沉淀物中放射性偏高，D正确。 1．纠正肺炎链球菌转化实验的两个易错认知 (1)肺炎链球菌转化实验的实质并不是基因突变 肺炎链球菌转化实验是将S型细菌的DNA片段整合到R型细菌的DNA中，使受体细胞获得了新的遗传信息，即发生了基因重组。 (2)肺炎链球菌转化实验中并非所有的R型细菌都被转化 由于转化受到DNA的纯度、两种细菌的亲缘关系、受体菌的状态等因素的影响，因此转化过程中并不是所有的R型细菌都被转化成S型细菌，只是少部分R型细菌被转化成S型细菌。 2．理解噬菌体侵染大肠杆菌实验中的标记现象疑点 (1)32P标记噬菌体的DNA，因DNA注入到大肠杆菌内，而大肠杆菌经搅拌、离心分布到沉淀物中，故32P主要出现在沉淀物中。35S标记噬菌体的蛋白质，因噬菌体的蛋白质外壳经搅拌、离心分布到上清液中，故35S主要出现在上清液中。 (2)不用14C、3H、18O、15N标记噬菌体的原因是蛋白质和DNA分子中都含有C、H、O、N，且18O、15N不具放射性，是稳定同位素，因此无法确认被标记的是何种物质。 保分点二　DNA的结构和复制 1．(2024·浙江6月选考)下列关于双链DNA分子结构的叙述，正确的是(　　) A．磷酸与脱氧核糖交替连接构成了DNA的基本骨架 B．双链DNA中T占比越高，DNA热变性温度越高 C．两条链之间的氢键形成由DNA聚合酶催化 D．若一条链的G＋C占47%，则另一条链的A＋T也占47% 答案：A 解析：DNA的外侧是由脱氧核糖和磷酸交替连接构成的基本骨架，内侧是由碱基通过氢键连接形成的碱基对，A正确；双链DNA中G—C碱基对占比越高，DNA热变性温度越高，B错误；DNA聚合酶催化形成的是磷酸二酯键，C错误；互补的碱基在单链上所占的比例相等，若一条链的G＋C占47%，则另一条链的G＋C也占47%，A＋T占1－47%＝53%，D错误。 2．(2025·北京卷)1958年，Meselson和Stahl通过15N标记DNA的实验，证明了DNA的半保留复制。关于这一经典实验的叙述正确的是(　　) A．因为15N有放射性，所以能够区分DNA的母链和子链 B．得到的DNA带的位置有三个，证明了DNA的半保留复制 C．将DNA变成单链后再进行离心也能得到相同的实验结果 D．选择大肠杆菌作为实验材料是因为它有环状质粒DNA 答案：B 解析：15N属于稳定同位素，不具有放射性，A错误。亲代大肠杆菌离心后出现一条DNA带(15N/15N-DNA)，位置靠近试管的底部；转移培养后第一代细菌的DNA离心后，试管中也只有一条DNA带(15N/14N-DNA)，位置居中；第二代细菌的DNA离心后，试管中出现两条带，一条带位置居中(15N/14N-DNA)，另一条带的位置更靠上(14N/14N-DNA)，因此得到的DNA带的位置有三个，证明了DNA的半保留复制，B正确。将DNA变成单链后再进行离心，只能得到15N—DNA和14N—DNA两条带，与实验结果不同，C错误。大肠杆菌易培养、繁殖快，因此选择大肠杆菌作为实验材料，D错误。 ◎(2025·广东模拟预测)真核生物线粒体基质内的DNA是双链闭合环状分子，外环为H链，内环为L链。大体过程为：先以L链为模板，合成一段RNA引物(最后它会被切掉，用新合成的DNA片段来填补)，然后在酶的作用下合成新的H链片段，当H链合成2/3时，新的L链开始合成，如图所示。下列关于线粒体DNA的叙述，正确的是(　　) A．DNA内外环的复制是不同步的，但子链都是从3′端向5′端延伸 B．DNA分子中的磷酸二酯键数目、脱氧核苷酸数目和DNA合成过程中脱水数相等 C．推测DNA复制时需要RNA聚合酶、DNA聚合酶和DNA连接酶等 D．用15N只标记亲代DNA，复制n次后含14N/15N的DNA占总数的1/2n 答案：C 解析：根据题干信息“先以L链为模板，合成一段RNA引物，然后在酶的作用下合成新的H链片段，当H链合成2/3时，新的L链开始合成”，所以两条链复制不是同步进行的，DNA复制时，在引物作用下，DNA聚合酶从引物3′端开始延伸DNA链，即DNA的合成方向是从子链的5′端自3′端延伸的，因此以1链和2链为模板合成子链的方向都是5′端→3′端，A错误；由于形成的DNA分子是环状的，因此子链中新形成的磷酸二酯键数目和脱氧核苷酸数目相同，但由于在该DNA复制过程中，先合成了一段RNA序列作为模板，利用核糖核苷酸合成RNA的过程中也要生成水，所以DNA分子中的磷酸二酯键数目、脱氧核苷酸数与生成水的数目是不相等的，B错误；DNA复制需要先合成一段RNA引物，所以需要RNA聚合酶，同时需要DNA聚合酶合成脱氧核苷酸长链，需要DNA连接酶将DNA片段连接，C正确；若15N标记的DNA放在14N的培养液中复制n次得到2n个DNA分子，由于DNA是半保留复制，新合成的子代DNA中含15N的有2个，故14N/15N的DNA占2/2n，D错误。 1．纠正对DNA分子结构和复制的四个错误认知 (1)DNA分子中嘌呤数并不都等于嘧啶数 DNA分子一般为“双螺旋结构”，但也有些DNA分子呈“单链”结构，在“单链”DNA分子中嘌呤数与嘧啶数可能相等也可能不相等。 (2)氢键≠磷酸二酯键 在DNA双链中，氢键连接的是碱基，如A与T之间通过两个氢键相连，而G与C之间通过三个氢键相连。磷酸二酯键连接的是脱氧核苷酸或核糖核苷酸。 (3)DNA分子复制并不只发生于细胞核中 细胞生物中凡存在DNA分子的场所均可进行DNA分子的复制，其场所除细胞核外，还包括叶绿体、线粒体、原核细胞的拟核等。 (4)DNA病毒并不能独立进行DNA复制 病毒的DNA复制必须借助宿主细胞完成，病毒的DNA分子复制时，其提供模板，其他条件(包括场所、原料、酶、能量等)均由宿主细胞提供。 2．理解DNA的半不连续复制现象疑点 (1)连续复制链(前导链)复制方向与解旋方向相同，不连续复制链(后随链)复制方向与解旋方向相反，合成一些小的不连续片段。 (2)连续复制链(前导链)：切除引物后，子链会比母链短一截，这就是端粒DNA在每次细胞分裂后缩短的原因，可由端粒酶延长。 (3)不连续复制链(后随链)：切除引物后继续延长子链，补充切除引物留下的空隙。各个片段由DNA连接酶将其连成一条完整的DNA子链。 保分点三　基因表达 1．(2025·广东卷)VHL基因的一个碱基发生突变，使其编码区中某CCA(编码脯氨酸)变成CCG(编码脯氨酸)，导致合成的mRNA变短，引发VHL综合征。该突变(　　) A．改变了DNA序列中嘧啶的数目 B．没有体现密码子的简并 C．影响了VHL基因的转录起始 D．改变了VHL基因表达的蛋白序列 答案：D 解析：该突变将DNA中的CCA变为CCG，原互补链GGT变为GGC，嘧啶数目(T→C)未改变，仅种类变化，A错误；突变后CCA(脯氨酸)变为CCG(脯氨酸)，不同密码子编码同一氨基酸，体现密码子的简并，B错误；转录起始由启动子调控，突变发生在编码区(外显子)，不影响转录起始，C错误；突变虽未改变脯氨酸，但导致mRNA变短(如提前出现终止密码子)，使翻译提前终止，蛋白序列缩短，D正确。 2．(2025·河北卷)M和N是同一染色体上两个基因的部分序列，其转录方向如图所示。表中对M和N转录产物的碱基序列分析正确的是(　　) 编号 M的转录产物 编号 N的转录产物 ① 5′-UCUACA-3′ ③ 5′-AGCUGU-3′ ② 5′-UGUAGA-3′ ④ 5′-ACAGCU-3′ A．①③　 B．①④　 C．②③　 D．②④ 答案：C 解析：转录的方向为DNA模板链的3′端→5′端，由图可知，M转录的模板链的部分序列为5′-TCTACA-3′，N转录的模板链的部分序列为5′-ACAGCT-3′，因此，M转录产物的部分碱基序列为5′-UGUAGA-3′，N转录产物的部分碱基序列为5′-AGCUGU-3′，C正确。 ◎(2025·广东佛山二模)研究表明，某些环状RNA可以作为microRNA的“海绵”，通过与microRNA结合解除其对特定mRNA的抑制作用，这种机制被称为“microRNA海绵效应”。有关叙述正确的是(　　) A．这些环状RNA通过脱水缩合的方式形成特定的环状结构，不再具有磷酸基团 B．这些环状RNA与microRNA的结合遵循碱基互补配对原则，配对方式与转录相同 C．这些环状RNA能够在相应基因表达的过程中发挥调控作用，主要影响转录过程 D．这些环状RNA能够通过吸附microRNA来减少其活性，从而促进相应基因的表达 答案：D 解析：环状RNA通过脱水缩合的方式形成特定的环状结构，不再具有游离的磷酸基团，但还是含有磷酸基团的，其基本骨架是由核糖与磷酸基团交替连接形成的，A错误；环状RNA与microRNA结合遵循碱基互补配对原则，即A－U、G－C，转录过程遵循碱基互补配对原则，即A－U、G－C、T－A，配对方式不完全相同，B错误；环状RNA能够在相应基因表达的过程中发挥调控作用，主要影响翻译过程，C错误；环状RNA能通过碱基互补配对的原则结合(吸附)microRNA，减少其活性从而促进相应基因的表达，D正确。 1．纠正基因表达中的4个错误认知 (1)转录的产物并不是只有mRNA 转录的产物不只有mRNA，还有tRNA和rRNA等，所以准确来说，转录的产物是RNA。 (2)DNA聚合酶≠RNA聚合酶≠DNA解旋酶 DNA聚合酶的作用是将游离的脱氧核苷酸组成脱氧核苷酸长链。RNA聚合酶有两大作用：一是在转录的过程中，把DNA分子的双螺旋结构解开，得到转录的模板链，二是将游离的核糖核苷酸组成核糖核苷酸长链。DNA解旋酶的作用是解开DNA分子的双螺旋结构。 (3)密码子≠反密码子 mRNA上3个相邻的碱基决定1个氨基酸，每3个这样的碱基叫作1个密码子。每个tRNA上有3个碱基可以与mRNA上的密码子互补配对，叫作反密码子。 (4)模板链≠编码链 DNA分子中的模板链与编码链互补配对，模板链与mRNA互补配对，所以编码链与mRNA碱基序列不完全相同(编码链上是T，则mRNA上是U)，编码链与反密码子碱基序列互补。 2．理解基因表达过程中的方向问题疑点(图中b链为该基因转录时的模板链) (1)基因启动子端是模板链的3′端。 (2)RNA链的合成方向跟DNA复制一样也是5′端→3′端。 (3)密码子按照5′端→3′端的方向读取。核糖体按照5′端→3′端的方向在mRNA上移动，产生的多肽链则是从氨基端开始到羧基端结束。当核糖体移动到终止密码子时翻译结束。 争分点　基因表达的调控(表观遗传、RNA干扰、操纵子等) ◎(2025·江苏卷)甲基化读取蛋白Y识别甲基化修饰的mRNA，引起基因表达效应改变，如图所示。下列相关叙述正确的是(　　) A．甲基化通过抑制转录过程调控基因表达 B．图中甲基化的碱基位于脱氧核糖核苷酸链上 C．蛋白Y可结合甲基化的mRNA并抑制表达 D．若图中DNA的碱基甲基化也可引起表观遗传效应 答案：D 解析：由图可知，甲基化修饰发生在mRNA上，即图中甲基化的碱基位于核糖核苷酸链上，图中甲基化影响翻译过程，没有影响转录过程，A、B错误；由图可知，被蛋白Y结合的甲基化修饰的mRNA可以正常表达出肽链，没有被蛋白Y结合的甲基化修饰的mRNA则被降解，不能翻译产生蛋白质，C错误；DNA的碱基甲基化也属于表观遗传，也可引起表观遗传效应，D正确。 1．表观遗传 (1)DNA的甲基化与基因表达 (2)组蛋白的甲基化和乙酰化 组蛋白是组成染色质的主要蛋白，组蛋白的乙酰化和甲基化修饰影响染色质的结构和基因表达。组蛋白中赖氨酸乙酰化有利于基因表达，而组蛋白不同部位的精氨酸或赖氨酸甲基化可能促进或抑制基因表达。 (3)RNA干扰 RNA干扰(RNAi)主要是对mRNA进行干扰，起作用的有miRNA和siRNA。miRNA是由基因组内源DNA编码产生，其可与目标mRNA配对，影响核糖体的移动，作用过程如图1；siRNA主要来源于外来生物，例如寄生在宿主体内的病毒会产生异源双链RNA(dsRNA)，dsRNA经过酶2的加工后成为siRNA，可引起基因沉默，作用过程如图2。 (4)X染色体失活 是“强制性的男女平等”。雌性动物体细胞中X染色体的失活遵循n－1规律：不管有多少条X染色体，除了一条以外其余的都失活。染色体失活是一个与基因沉默相关的过程。这些变化使失活的X染色体形成巴氏小体。虽然在体细胞中失活的X染色体非常稳定，但在正常发育过程中的一些情况下，整条染色体还可以再被激活。例如，在发育中的原始生殖细胞内，可以激活失活的X染色体。 (5)基因(组)印记 指因亲本来源不同而导致等位基因表达差异的一种遗传现象，DNA甲基化就是基因组印记的重要方式之一。在印记基因中，来自亲本的“印记”在子一代体细胞的有丝分裂中保持终生；但在子一代的原始生殖细胞中，甲基化都会被清除，然后形成配子时，甲基化模式都会被重新设定。 2．操纵子 原核细胞基因表达调控的一种结构形式，下图为大肠杆菌乳糖操纵子模型，P为RNA聚合酶结合位点，lacZ、lacY、lacA为三种结构基因，阻遏蛋白与操纵基因(O)结合会抑制RNA聚合酶与P的结合，阻遏蛋白的作用可以被乳糖解除。 1．(2025·山东名校联盟高三联考)性染色体组成为XX的生物往往会有一条X染色体随机失活。研究发现，X染色体上存在一个活性基因XIST，其编码的小分子RNA与X染色体上大多数基因结合，使这些基因活性被抑制，从而使该条染色体失活，而活性染色体上的XIST基因则处于沉默状态。DNA甲基转移酶基因的敲除能阻止XIST基因的沉默。下列说法不正确的是(　　) A．失活的X染色体上有表达基因，未失活的X染色体上有沉默基因 B．DNA甲基转移酶可能作用于XIST基因的启动子处停止其转录过程，从而使染色体失活 C．X染色体上大多数基因的失活机理与XIST基因的沉默机理不相同 D．该随机失活现象会使X染色体上的某些基因编码的酶或其他产物在两种性别中的含量近乎相等 答案：B 解析：失活的X染色体上存在一个活性基因XIST，其编码的小分子RNA与X染色体上大多数基因结合，使这些基因活性被抑制，而活性染色体上的XIST基因则处于沉默状态，说明失活的X染色体上有表达基因，未失活的X染色体上有沉默基因，A正确；活性基因XIST编码的小分子RNA与X染色体失活有关，DNA甲基转移酶可能作用于XIST基因的启动子处促进其转录过程，从而使染色体失活，B错误；DNA甲基转移酶基因的敲除能阻止XIST基因的沉默，说明DNA甲基转移酶基因表达的DNA甲基转移酶通过使XIST基因甲基化而导致XIST基因的沉默，而X染色体上大多数基因的失活机理则是活性基因XIST编码的小分子RNA与X染色体上大多数基因结合，使这些基因活性被抑制，C正确；性染色体组成为XX的雌性生物往往会有一条X染色体随机失活，使得失活的X染色体上大多数基因活性被抑制，因此该随机失活现象会使X染色体上的某些基因编码的酶或其他产物在两种性别中的含量近乎相等，D正确。 2．(2025·河北沧州一模)操纵子是原核细胞中基因表达调控的一种结构。下图为大肠杆菌乳糖操纵子模型，其中lacZ、lacY、lacA为三种结构基因，在其上游有三个对结构基因起调控作用的核苷酸序列R、P、O，P序列中含有RNA聚合酶结合位点，阻遏蛋白与O序列结合会抑制RNA聚合酶与P序列的结合。下列叙述正确的是(　　) A．R序列的表达产物与O序列结合会抑制结构基因的表达 B．①和②过程中的碱基互补配对方式相同 C．该模型中的三种结构基因在染色体上呈线性排列 D．P序列中有能与RNA聚合酶结合的起始密码子 答案：A 解析：R序列的表达产物—阻遏蛋白与O序列结合，会抑制RNA聚合酶与P序列的结合，无法开始转录，结构基因不能表达，A正确；①和②分别表示转录和翻译过程，两过程中的碱基互补配对分别发生在DNA与mRNA、mRNA与tRNA之间，配对方式不完全相同，B错误；图为大肠杆菌乳糖操纵子模型，大肠杆菌是原核生物，没有染色体，C错误；起始密码子分布在mRNA上，P序列中有启动子，D错误。 课时训练10　基因的本质和表达 (时间：40分钟　满分：60分) (本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！) (1－8题每小题3分，共24分) 保分点一　探究遗传物质本质的相关实验 1．(2025·广东潮州二模)下列实验设计中没有运用“减法原理”的是(　　) A．研究分泌蛋白的合成和分泌过程 B．肺炎链球菌的体外转化实验 C．达尔文探究植物的向光性实验 D．基因编辑敲除某基因以验证其功能 答案：A 解析：研究分泌蛋白的合成和分泌过程利用3H标记的亮氨酸来追踪氨基酸的路径，运用了同位素标记法，未运用“减法原理”，A符合题意；在艾弗里的肺炎链球菌转化实验中，每个实验组特异性地去除了一种物质，从而鉴定出DNA是遗传物质，这种自变量的设置就是运用了“减法原理”，B不符合题意；达尔文探究植物的向光性实验中，其中一组实验去掉了胚芽鞘的尖端，这种自变量的设置就是运用了“减法原理”，C不符合题意；基因编辑敲除某基因以验证其功能，这种自变量的设置就是运用了“减法原理”，D不符合题意。 2．(2025·广东肇庆二模)朊病毒侵入牛体内后，可以诱导牛脑部组织细胞中的蛋白PrPc的空间结构发生改变，成为蛋白PrPSc，实现朊病毒的增殖，最终引起疯牛病。某小组设计实验如下，结果证实了朊病毒是不含核酸且具有感染性的蛋白质。下列叙述正确的是(　　) A．操作①②提取的朊病毒中分别含有35S、32P B．搅拌后离心的目的是使牛脑部组织细胞裂解释放朊病毒 C．甲试管上清液和沉淀物的实验现象一定与乙试管不同 D．子代蛋白PrPSc的形成场所是牛脑部组织细胞中的核糖体 答案：C 解析：由于朊病毒的元素组成是C、H、N、O、S，故32P不会出现在朊病毒中，A错误；搅拌后离心的目的是使牛脑部组织细胞与吸附在细胞表面的朊病毒分离，B错误；甲试管上清液和沉淀物中可能都含有放射性，乙试管上清液和沉淀物中都没有放射性，C正确；朊病毒诱导牛脑部组织细胞中的蛋白PrPc的空间结构发生改变，成为蛋白PrPSc，实现朊病毒的增殖，所以子代朊病毒的蛋白PrPSc是现有的蛋白质发生空间结构改变形成的，形成场所不是核糖体，D错误。 保分点二　DNA的结构和复制 3．(2025·辽宁大连一模)某同学要构建链状DNA平面结构模型。用带孔的小圆片、五边形木片、长方形木片分别表示磷酸、脱氧核糖、含氮碱基，数量各50个：用铁丝和订书钉分别代表化学键和氢键，数量充足。下列叙述错误的是(　　) A．应先构建出脱氧核苷酸模型　 B．长方形木片排列在模型内侧 C．每个五边形连接2个小圆片　 D．模型中碱基对最多可以有25个 答案：C 解析：DNA的基本组成单位是脱氧核苷酸，所以构建链状DNA平面结构模型应先构建出脱氧核苷酸模型，A正确；在DNA结构中，磷酸和脱氧核糖交替连接排列在外侧，含氮碱基排列在内侧，长方形木片表示含氮碱基，所以长方形木片排列在模型内侧，B正确；DNA链两端的脱氧核苷酸中的五边形(脱氧核糖)只连接1个小圆片(磷酸)，而中间的五边形连接2个小圆片，C错误；由于碱基互补配对原则，A与T配对，G与C配对，所以50个含氮碱基最多可形成25个碱基对，D正确。 4．(2025·广东广州二模)紫外线主要通过诱导DNA链中相邻的胸腺嘧啶形成嘧啶二聚体而损伤DNA。DNA复制时，嘧啶二聚体无法作模板，子链在此处随机引入碱基后再进行延伸，导致发生突变，严重时会导致细胞死亡。生物进化过程中形成了多种修复机制，图示大肠杆菌两种常见的修复嘧啶二聚体机制，其中光解酶需可见光提供能量。在某DNA损伤只形成一个嘧啶二聚体的前提下，下列叙述错误的是(　　) A．若该损伤的DNA分子未发生修复，复制时无法形成碱基序列正常的DNA B．DNA修复机制的存在使大肠杆菌发生基因突变的频率下降 C．依赖内切酶、外切酶的DNA修复过程还需DNA连接酶等的参与 D．用紫外线进行消毒后保持黑暗一段时间，有利于提高消毒效果 答案：A 解析：DNA复制时，嘧啶二聚体无法作模板，子链在此处随机引入碱基后再进行延伸，导致发生突变，因此如果DNA损伤未修复，复制时会随机引入碱基，导致突变，但由于DNA复制时两条链都可以作为模板，另一条链上的碱基序列是正常的，可通过DNA复制形成正常的DNA序列，A错误；DNA修复机制可以修复损伤，减少突变的发生，从而降低基因突变的频率，B正确；DNA修复过程中，内切酶和外切酶负责切除损伤部分，DNA连接酶负责连接修复后的DNA片段，C正确；光解酶需可见光提供能量来修复嘧啶二聚体，用紫外线进行消毒后保持黑暗一段时间，光解酶无法发挥作用，不能修复被紫外线损伤的DNA，从而使DNA受损，因此有利于提高消毒效果，D正确。 5．(2025·河南开封二模)哺乳动物线粒体DNA复制的过程如图所示。下列叙述正确的是(　　) A．OH、OL是线粒体DNA两条链的启动子 B．线粒体DNA的复制方式属于半保留复制 C．按照碱基互补配对原则，A链和H链的碱基互补 D．L链作模板时，其子链的延伸方向是3′端→5′端 答案：B 解析：图示是线粒体DNA复制过程，线粒体DNA两条链分别从OH、OL开始复制，OH、OL是线粒体DNA两条链的复制起点，A错误；线粒体DNA分别以H链、L链为模板进行复制，其方式属于半保留复制，B正确；按照碱基互补配对原则，L链和H链、L链和A链的碱基互补，所以A链和H链的碱基相同，C错误；DNA复制时两条子链的延伸方向都是5′端→3′端，D错误。 保分点三　基因表达 6．许多抗肿瘤药物通过干扰DNA的合成及其功能抑制肿瘤细胞增殖，例如羟基脲能阻止脱氧核苷酸的合成、放线菌素D能抑制DNA的模板功能、阿糖胞苷能抑制DNA聚合酶的活性。相关叙述错误的是(　　) A．羟基脲处理后，肿瘤细胞中DNA复制和转录过程都出现原料匮乏 B．放线菌素D处理后，肿瘤细胞中DNA复制和转录过程都受到抑制 C．阿糖胞苷处理后，肿瘤细胞DNA复制过程中，子链无法正常延伸 D．将药物精准导入肿瘤细胞的技术可以减弱它们对正常细胞的副作用 答案：A 解析：羟基脲能够阻止脱氧核糖核苷酸的合成，从而影响肿瘤细胞中DNA复制过程，而转录过程需要的原料是核糖核苷酸，不会受到影响，A错误；放线菌素D能抑制DNA的模板功能，由于DNA复制和转录都要以DNA为模板，因此会抑制DNA复制和转录，B正确；阿糖胞苷通过抑制DNA聚合酶活性来影响DNA复制过程，DNA聚合酶活性受抑制后，会使肿瘤细胞DNA复制过程中子链无法正常延伸，C正确；将三种药物精准导入肿瘤细胞可以抑制肿瘤细胞的增殖，同时可以减弱它们对正常细胞的不利影响，D正确。 7．(2025·广东汕头二模)转录激活因子TAZ通过促进miR-29a(一种小分子RNA)的合成而抑制O-糖基化修饰酶基因(GALNT18)的表达，减少小细胞肺癌细胞O-糖基化修饰进而抑制其转移，其机制见图。下列叙述错误的是(　　) A．TAZ可以提高miR-29a基因的转录水平 B．miR-29a通过碱基互补识别GALNT18mRNA C．miR-29a从转录水平调控GALNT18的功能 D．GALNT18高表达促进小细胞肺癌细胞的转移 答案：C 解析：题干中明确提到转录激活因子TAZ通过促进miR-29a(一种小分子RNA)的合成，转录激活因子作用于转录过程，所以TAZ可以提高miR-29a基因的转录水平，A正确；从图中可以看出miR-29a与GALNT18 mRNA存在相互作用，在RNA的相互作用中，通常是通过碱基互补配对原则进行识别的，所以miR-29a通过碱基互补识别GALNT18 mRNA，B正确；由图可知miR-29a与GALNT18 mRNA结合后导致其降解，这是在翻译水平上调控GALNT18的功能(mRNA是翻译的模板，通过影响mRNA来影响翻译过程进而影响基因功能)，C错误；题干表明TAZ通过抑制GALNT18的表达，减少小细胞肺癌细胞O-糖基化修饰进而抑制其转移，那么反过来可以推出GALNT18高表达会促进小细胞肺癌细胞的转移，D正确。 8．(2025·天津武清一模)研究发现，鱼体内用于去除RNA甲基化修饰的m6A去甲基化酶FTO，可擦除NOD基因的mRNA甲基化修饰，避免mRNA被YTHDF2蛋白质识别并降解，从而提高鱼类的抗病能力。下列叙述正确的是(　　) A．mRNA的甲基化修饰会抑制RNA聚合酶与mRNA的结合 B．FTO蛋白基因表达增强有利于提高mRNA的稳定性 C．饲喂适量的FTO抑制剂有助于提高鱼类的抗病能力 D．mRNA甲基化不会改变遗传物质的碱基序列和生物的表型 答案：B 解析：RNA聚合酶是与DNA上的启动子结合，启动转录过程，并非与mRNA结合，A错误；FTO可擦除NOD基因的mRNA甲基化修饰，避免mRNA被YTHDF2蛋白质识别并降解，这意味着FTO蛋白基因表达增强，能使更多mRNA避免被降解，从而有利于提高mRNA的稳定性，B正确；因为FTO能提高鱼类抗病能力，而饲喂FTO抑制剂会抑制FTO的作用，不利于提高鱼类抗病能力，C错误；虽然mRNA甲基化不改变遗传物质的碱基序列，但从题干可知它会影响mRNA的降解，进而影响基因表达，最终可能改变生物的表型，D错误。 (9－12题每小题5分，共20分) 9．(2025·广东佛山二模)研究发现肺炎克雷伯菌能以非编码RNA的局部为模板，通过多轮滚环逆转录产生cDNA，如图所示。当克雷伯菌被噬菌体侵染后，会以单链cDNA为模板合成双链cDNA，表达出氨基酸序列重复的蛋白质，抑制细菌自身生长，阻止噬菌体复制。相关叙述正确的是(　　) A．克雷伯菌能合成逆转录酶是其阻止噬菌体复制的基础 B．双链cDNA转录产生的mRNA中含有多个终止密码子 C．cDNA的基本组成元素是C、H、O、P D．cDNA的合成不需要引物的引导 答案：A 解析：肺炎克雷伯菌能以非编码RNA的局部为模板，通过多轮滚环逆转录产生cDNA，当克雷伯菌被噬菌体侵染后，会以单链cDNA为模板合成双链cDNA，然后表达出氨基酸序列重复的蛋白质，抑制细菌自身生长，从而阻止噬菌体复制，克雷伯菌能合成逆转录酶是其阻止噬菌体复制的基础，A正确；双链cDNA转录产生的mRNA表达出氨基酸序列重复的蛋白质，含有1个终止密码子，B错误；cDNA的基本组成元素是C、H、O、N、P，C错误；以单链cDNA为模板合成双链cDNA需要引物的引导才能进行，D错误。 10．(2025·广东肇庆二模)2024年诺贝尔生理学或医学奖授予了发现微小核糖核酸(microRNA)及其在转录后基因调控中的作用的两位科学家。如图为真核生物秀丽隐杆线虫lin-4基因的microRNA抑制lin-14基因表达的过程。下列有关说法错误的是(　　) A．过程①和②都需要RNA聚合酶将DNA的双链解开 B．lin-4microRNA和lin-14mRNA的碱基排列顺序不相同 C．lin-4和lin-14至少含有2个碱基排列顺序相同的DNA片段 D．设计新的microRNA能治疗单基因隐性遗传病 答案：D 解析：过程①和②为转录，RNA聚合酶将DNA的双链解开，并以DNA的一条链为模板进行转录，A正确；lin-4microRNA和lin-14mRNA只有部分碱基互补配对，因此两者的碱基排列顺序不同，B正确；由于lin-4microRNA和lin-14mRNA的配对区域有2个，所以可推测lin-4和lin-14中碱基排列顺序相同的DNA片段至少有2个，C正确；microRNA通过与目标mRNA结合来抑制基因表达，但单基因隐性遗传病的病因是基因突变导致的功能缺失，而microRNA难以直接补充或修复突变的基因，因此不能通过设计microRNA来治疗单基因隐性遗传病，D错误。 11．(2025·河南五市一模)西北牡丹在白色花瓣基部呈现色斑，极具观赏价值。研究发现，紫色色斑内会积累花色素苷。PrF3H基因控制花色素苷合成途径中关键酶的合成。分别提取花瓣紫色和白色部位的DNA，经不同处理后PCR扩增PrF3H基因的启动子区域，电泳检测扩增产物，如下图所示。分析实验结果可以得出的结论是(　　) 注：McrBC只能切割DNA的甲基化区域，对未甲基化区域不起作用；“＋”表示加入McrBC，“－”表示未加入McrBC。 A．花瓣紫色与白色部位PrF3H基因的碱基序列存在差异 B．白色部位PrF3H基因启动子高度甲基化 C．PrF3H基因启动子甲基化程度高有利于花色素苷合成 D．启动子甲基化可调控基因表达说明性状并非由基因控制 答案：B 解析：紫色部位和白色部位PrF3H的碱基序列相同，只是甲基化程度不同，A错误；根据启动子区域的电泳图可知，白色部位加入McrBC后没有出现电泳条带，而McrBC只能切割DNA的甲基化区域，说明白色区域的启动子高度甲基化，B正确；白色部位PrF3H基因启动子甲基化程度高，而花色素苷表达少，因此可以推测PrF3H基因启动子甲基化程度高不利于花色素苷合成，C错误；启动子甲基化属于表观遗传，说明生物性状是由基因决定的，D错误。 12．(2025·广东广州模拟预测)大肠杆菌细胞中乳糖代谢所需酶(分别由结构基因lacZ、lacY、lacA编码，其中酶Z具有水解乳糖的功能)的合成及调控过程如下图。下列叙述正确的是(　　) A．图中调节机制说明环境条件可以影响大肠杆菌基因的选择性表达 B．lacZ、lacY、lacA三个基因上各自分布有独立的起始密码子和终止密码子 C．RNA聚合酶与启动子识别与结合的过程遵循碱基互补配对原则 D．乳糖与大肠杆菌细胞合成酶Z等酶之间存在负反馈调节 答案：A 解析：观察图a和图b，当环境中没有乳糖时(图a)，阻遏蛋白与操纵基因O结合，阻止RNA聚合酶与启动子P结合，结构基因lacZ、lacY、lacA不表达；当环境中有乳糖时(图b)，乳糖与阻遏蛋白结合，使其不能与操纵基因O结合，RNA聚合酶与启动子P结合，结构基因得以表达。这表明环境条件(有无乳糖)影响了大肠杆菌基因的选择性表达，A正确。起始密码子和终止密码子位于mRNA上，而不是基因上，基因上有启动子和终止子等调控序列，B错误。RNA聚合酶是蛋白质，蛋白质与启动子(DNA序列)识别与结合的过程不遵循碱基互补配对原则，碱基互补配对原则发生在核酸之间，C错误。负反馈调节是指某一成分的变化所引起的一系列变化抑制或减弱最初发生变化的那种成分所发生的变化。从图中可知，乳糖的存在促进了酶Z等酶的合成，不存在负反馈调节关系，D错误。 13．(8分)(2025·重庆五区一模)一种影响斑马鱼肝脏发育的钙调蛋白酶的两个控制基因Capn3a(基因型表示Capn3a＋/＋)均正常时肝脏正常，当该基因被敲低(基因型无变化，降低mRNA的含量，简称Capn3a－MO)会出现小肝脏表型，但当两个Capn3a基因都被敲除(终止密码子提前，形成无功能的蛋白质，称无义突变PTC，基因型表示Capn3a－/－)时该突变体的肝脏却发育正常，对这一反常现象我国研究人员用下图所示的机制——“遗传补偿效应”(GCR)来解释。请回答： (1)据图，当无义突变基因表达的PTC－mRNA进入到__________进行首轮翻译时会触发NMD途径，引起降解。COMPASS在无义基因的PTC－mRNA引导下，靶向到同源基因并改变其启动子区域组蛋白H3K4me3的修饰，促进同源基因表达形成遗传补偿效应，同源基因因H3K4me3的修饰而影响其活性的方式属于__________。 (2)在PTC－mRNA如何激发补偿效应(GCR)时需要的关键因子上存在争议：步骤①的观点认为需要upf3a，与NMD过程中upf1、upf2、upf3b无关；步骤②的观点需要NMD过程中的upf1。研究人员利用CRISPR/Cas9基因编辑技术构建的upf1－/－、upf2－/－、upf3b－/－、upf3a－/－等四种突变体，分别与Capn3a－/－相互杂交，可以在________代可分别获得上述四个因子与Capn3a形成的双敲除突变体，通过观察其遗传补偿效应，支持了步骤①的观点，则相关的实验结果是______ __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 (3)根据遗传补偿效应机制，Capn3a－MO之所以没有观察到遗传补偿效应，是因为缺少______________。斑马鱼超过80%的基因被敲除后没有表型变化，致使很难研究这些基因的功能，根据本研究结论，你认为可以采取的方法是________________________________。 答案：(1)细胞质(核糖体)　表观遗传　(2)F2　Capn3a－/－和upf3a－/－的双敲除突变体没观察到遗传补偿效应(或小肝脏表型)，其他双敲除组合均观察到遗传补偿效应　(3)PTC－mRNA　阻断遗传补偿效应(同时敲除upf3a基因) 解析：(1)无义突变基因表达的PTC－mRNA通过核孔进入细胞质进行首轮翻译时会触发NMD途径，引起降解。同源基因启动子区域发生了组蛋白H3K4me3的修饰，这属于表观遗传。(2)upf1－/－、upf2－/－、upf3b－/－、upf3a－/－等四种突变体，其对于Capn3a基因而言是正常的，Capn3a－/－突变体，其upf1、upf2、upf3b、upf3a是正常的，四种突变体分别与Capn3a－/－相互杂交，子一代都是双杂合，则F1继续自由交配所得出F2可得到上述四个因子与Capn3a形成的双敲除突变体。若补偿效应(GCR)需要的关键因子是upf3a，则Capn3a－/－和upf3a－/－的双敲除突变体无法实现遗传补偿，会出现小肝脏表型，其他双敲除组合因含有正常的关键因子upf3a，均观察到遗传补偿效应。(3)单基因敲除的Capn3a－MO没有出现遗传补偿效应，是因为缺少PTC－mRNA的转录，进而缺乏PTC－mRNA的诱导。斑马鱼超过80%的基因被敲除后没有表型变化，发生了遗传补偿效应，致使很难研究这些基因的功能，据此可阻断遗传补偿效应或同时敲除upf3a基因，使得遗传补偿效应不发生。 14．(8分)(2025·河南名校一模联考)研究发现小鼠毛色的遗传受多种因素调控，其中复等位基因Avy/A/a起着关键作用。A基因可使黑素细胞短暂地合成褐黑素，令小鼠毛色表现为胡椒色，a基因无此效果，令小鼠毛色表现为黑色。Avy基因是在A基因编码区上游的PS1A内插入IAP序列所得，IAP可作为启动子促使相关基因持续表达，令小鼠毛色表现为黄色，而其中的LTR区发生甲基化会使IAP的作用消失。具体机制如图所示，回答下列问题： (1)若Avy基因的IAP的LTR区处于低甲基化状态，则小鼠的毛色为________；研究发现甲基化可以遗传数千代，这使生物进化理论得到进一步完善，即生物进化的原材料可来自________________________________________________________ ______________________________________________________________________ (答出4点)。 (2)给怀孕小鼠的膳食中添加叶酸、维生素B12、胆碱、甜菜碱等富含甲基的添加剂，会使基因型为Avya的子代小鼠毛色呈现从黄色到胡椒色的一系列过渡类型，其原因是_____________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 (3)某种群中的小鼠基因型全为Avya，且雌雄比例相当，该种群中Avy基因LTR区高甲基化(简称甲基化，可视为IAP无作用)的比例为30%，未甲基化(包括低甲基化和未甲基化，可视为IAP作用完全)的比例为70%。小鼠随机交配，不考虑其他影响毛色的因素，则子代未甲基化的Avy基因的基因频率为________，子代中黄色小鼠所占的比例为________(注：基因甲基化与否不影响其遗传规律)。 (4)在小鼠胚胎发育过程中，Avy基因LTR区的甲基化状态会发生动态变化。利用绿色荧光蛋白基因构建转基因小鼠可实时监测LTR区的甲基化动态，该实验的设计思路为______________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 答案：(1)黄色　基因突变、基因重组、染色体变异和表观遗传　(2)富含甲基的食物使子代小鼠体内Avy基因LTR区的甲基化程度发生改变，导致IAP的作用不同程度地消失，几乎未消失的表现为黄色，几乎完全消失的表现为胡椒色，其余的为过渡类型　(3)35%　57.75%　(4)将绿色荧光蛋白基因与Avy基因的LTR区域连接，使GFP的表达受LTR区甲基化状态调控，通过观察绿色荧光的变化来实时监测LTR区的甲基化动态 解析：(1)已知Avy基因是在A基因编码区上游的PS1A内插入IAP序列所得，IAP可作为启动子促使相关基因持续表达，令小鼠毛色表现为黄色，当基因的IAP的LTR区处于低甲基化状态时，IAP作用正常，可促使相关基因持续表达，所以小鼠的毛色为黄色。生物进化的原材料可来自基因突变、基因重组、染色体变异和表观遗传。基因突变产生新的等位基因，基因重组产生多样化的基因组合，染色体变异会导致染色体结构或数目改变，表观遗传变异如本题中的甲基化也能引起生物可遗传的性状改变，它们都为生物进化提供了原材料。(2)给怀孕小鼠的膳食中添加富含甲基的添加剂，富含甲基的食物使子代小鼠体内Avy基因LTR区的甲基化程度发生改变，导致IAP的作用不同程度地消失，几乎未消失的表现为黄色，几乎完全消失的表现为胡椒色，其余的为过渡类型。(3)小鼠基因型全为Avya，且雌雄比例相当，小鼠随机交配，AvyAvy∶Avya∶aa＝1∶2∶1，则子代Avy基因的基因频率为50%，Avy未甲基化的比例为70%，那么子代未甲基化的Avy未基因的基因频率为50%×70%＝35%，甲基化的Avy甲基因频率为50%×30%＝15%，a的基因频率为50%，后代只要出现Avy未基因就表现黄色，所以黄色小鼠的基因型为Avy未Avy甲、Avy未a、Avy未Avy未，所占比例为15%×35%×2＋35%×50%×2＋35%×35%＝57.75%。(4)将绿色荧光蛋白基因与Avy基因的LTR区连接，构建基因表达载体，然后将其导入小鼠受精卵中，培育转基因小鼠。当Avy基因LTR区处于低甲基化状态时，绿色荧光蛋白基因表达，小鼠表现出绿色荧光；当Avy基因LTR区处于高甲基化状态时，绿色荧光蛋白基因不表达，小鼠不表现出绿色荧光，从而可实时监测LTR区的甲基化动态。 学科网（北京）股份有限公司 $