2026届高三生物二轮复习八 遗传的分子学基础

**基本信息** 以遗传分子基础为核心，通过跨情境案例整合DNA结构复制、基因表达调控及实验应用，突出科学思维与探究实践的方法体系。 **综合设计** |模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |DNA结构与复制|4题（如环状DNA复制、大肠杆菌复制起点）|信息提取法、半保留复制模型构建|从线性到环状DNA结构，推导复制起点定位及原料计算，体现结构与功能观| |基因表达调控|3题（如miRNA作用、terfa基因突变）|图表分析法、碱基互补配对推理|从转录后调控到基因突变效应，构建“RNA调控-蛋白表达-性状改变”逻辑链| |实验与应用|3题（如细菌转化、尼古丁实验）|实验结果反推法、变量控制思维|结合经典实验与现代技术，展现“现象观察-机制探究-应用拓展”的探究实践路径|

八 遗传的分子学基础 (30分钟　26分) 一、选择题:本题共9小题,每小题2分,共18分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。 1.线粒体DNA(mtDNA)呈双链环状。单个人体小肠上皮细胞或拟南芥叶肉细胞都有500多个线粒体,前者含有数千个经复制而来的mtDNA,后者含有50多个经复制而来的mtDNA。线粒体的融合和分裂普遍存在。下列叙述错误的是(　　) A.线粒体中含有一条mtDNA B.人体和拟南芥的体细胞所需能量主要由线粒体提供 C.细胞代谢旺盛时,线粒体的分裂活动可能会强于线粒体的融合活动 D.线粒体的融合和分裂可实现线粒体之间的物质交换和信息交流 【解题指南】解答本题时要打破惯性思维“线粒体含有DNA”,根据题目给的信息拟南芥叶肉细胞有500多个线粒体含有50多个经复制而来的mtDNA分析推理。 【解析】选A。拟南芥叶肉细胞有500多个线粒体,含有50多个经复制而来的mtDNA,据此推算其线粒体中不一定含有mtDNA,A错误;线粒体是有氧呼吸的主要场所,人体和拟南芥的体细胞所需能量主要由线粒体提供,B正确;细胞代谢旺盛时,需要更多的能量,线粒体数量应增加,此时线粒体的分裂活动应强于线粒体的融合活动,C正确;线粒体通过融合和分裂交换遗传物质和其他物质,可实现线粒体之间的物质交换和信息交流,D正确。 【知识拓展】线粒体遗传密码 线粒体中拥有一套独特的遗传系统。在线粒体的遗传密码中最常见的差异是:AUA由异亮氨酸变为甲硫氨酸的密码子、UGA由终止密码子变为色氨酸的密码子、AGA和AGG由精氨酸的密码子变为终止密码子。通过线粒体遗传密码和通用遗传密码的对比,可以推导出遗传密码演化过程的可能模式。 2.利巴韦林(RBV)是一种广谱抗病毒药物,对多种RNA病毒具有明显的抑制作用,其结构式及作用原理如图所示。下列分析错误的是(　　) A.RBV与病毒核酸的元素组成种类相同 B.RBV可以通过干扰素来干扰病毒复制 C.RTP与鸟苷三磷酸的结构相似 D.RBV可能对DNA病毒也有抑制增殖的作用 【解析】选A。病毒核酸元素组成是C、H、O、N、P,根据RBV的结构式可知,RBV只有C、H、O、N元素,而没有P元素,RBV与病毒核酸的元素组成种类不相同,A错误;结合图示分析,RBV经过酶催化形成RTP,RTP通过与胞嘧啶配对,阻断RNA合成进而抑制病毒增殖,也可以通过增强干扰素相关基因表达,进而干扰病毒复制,B正确;RTP可以与胞嘧啶配对,鸟嘌呤也可以和胞嘧啶配对,因此RTP与鸟苷三磷酸的结构相似,C正确;DNA上也有胞嘧啶,RBV在酶的催化下形成RTP可以与胞嘧啶配对,从而阻断DNA复制,RBV可能对DNA病毒也有抑制增殖的作用,D正确。 3.(2025·济南模拟)科学家哈赤基斯证实了那些与荚膜形成毫无关系的一些细菌性状(如对药物的敏感性和抗性)也会发生转化。他用一种抗青霉素的S型菌,提取出它的DNA,加到一个对青霉素敏感的R型菌的培养物中。结果发现,这些R型菌有的转化成对青霉素敏感的S型菌,有的转化成抗青霉素的R型菌,还有的转化成抗青霉素的S型菌。下列解释不合理的是(　　) A.抗青霉素S型菌的DNA携带有荚膜形成所需要的信息 B.抗青霉素S型菌的DNA携带有对青霉素抗性机制的形成所需要的信息 C.荚膜的形成和对青霉素的抗性是由同一个基因控制的 D.该实验证实了DNA与荚膜的关系是遗传性的而非生理性的(形成荚膜的原料) 【解析】选C。用抗青霉素的S型菌的DNA,加到一个对青霉素敏感的R型菌的培养物,结果发现,这些R型菌有的转化成对青霉素敏感的S型菌,有的转化成抗青霉素的R型菌,还有的转化成抗青霉素的S型菌,说明了抗青霉素S型菌的DNA不仅携带有荚膜形成所需要的信息,还携带有对青霉素抗性机制的形成所需要的信息,A、B正确;从实验结果看,荚膜形成和青霉素抗性是不同的转化结果,若由同一个基因控制,不会出现有的转化成只抗青霉素的R型菌(无荚膜)等多种情况,应该是由不同基因分别控制荚膜形成和青霉素抗性,C错误;该实验证实了DNA与荚膜的关系是遗传性的,即基因可以控制荚膜的形成,而不是生理性的,D正确。 4.研究表明,miR-140在肾癌细胞中的表达显著上调,而miR-140可与K9mRNA结合而抑制其发挥作用。下图是miRNA调控基因表达的机制。下列说法错误的是(　　) A.miRNA基因在细胞中只发生转录过程,不发生翻译过程 B.Dicer酶在细胞核里切割初级miRNA,形成单链 C.肾癌细胞中miR-140的含量与K9蛋白的含量呈负相关 D.沉默复合体RISC可能通过碱基互补配对使相应基因翻译受阻 【解析】选B。根据图示可知,成熟miRNA与mRNA结合,抑制mRNA发挥作用,故miRNA基因的表达只包括转录过程,A正确;miRNA基因首先在细胞核内转录出较长的初级miRNA,然后在细胞核内由Drosha加工成前体miRNA,在Exportin5复合物的帮助下被转运出细胞核,在细胞质中由Dicer酶剪切为双链miRNA,双链解链成为成熟的单链miRNA,B错误;miR-140通过与K9mRNA结合而抑制其发挥作用,从而抑制K9mRNA翻译产生K9蛋白质,所以肾癌细胞中miR-140与K9蛋白的含量呈负相关,癌细胞中K9蛋白的含量明显低于正常组织,C正确;据题图可知,沉默复合体RISC通过碱基互补配对与mRNA结合,使相应基因翻译受阻,D正确。 5.(2025·惠州模拟)迄今为止,许多真核生物物种中都能发现染色体外的DNA颗粒,包括酵母菌、果蝇、线虫,甚至是人。如图为染色体外环状DNA的结构示意图,假设该环状DNA中碱基T有M个,占总碱基数的比例为q。下列关于环状DNA分子的叙述,正确的是(　　) A.环状DNA一般比线性DNA结合更紧密更稳定,但储存的遗传信息较少 B.环状DNA中碱基数与磷酸二酯键数相等,每条链上嘌呤碱基所占比例为1/2 C.若该DNA分子连续复制n次,则需要鸟嘌呤的数目为(2n-1)×M(1-2q)/2q个 D.若该DNA用3H标记,将其置于不含标记的培养液中连续复制3次,子代DNA有1/2被标记 【解析】选C。环状闭合的结构使得DNA分子在细胞内的空间排列更加紧凑,但储存的遗传信息不一定比线性DNA分子少,A错误;环状DNA分子无游离的磷酸,磷酸都参与形成磷酸二酯键,碱基数等于磷酸二酯键数,但每条链上的嘌呤比例不确定,故不一定为1/2,B错误;由胸腺嘧啶的数量和占总碱基数的比例可知,该DNA分子的总碱基数为M/q,因“任意两个不互补的碱基数之和占总碱基数的一半”,故该DNA分子中鸟嘌呤的数量=M/2q-M=M(1/2q-1)个,DNA分子复制n次,新增DNA分子的数量=2n-1个,故该DNA分子复制n次需消耗的鸟嘌呤脱氧核苷酸数=(2n-1)×M(1/2q-1)=(2n-1)×M(1-2q)/2q个,C正确;DNA为半保留复制,若该DNA用3H标记,将其置于不含标记的培养液中连续复制3次,产生8个DNA分子,有两个DNA被标记,子代有标记的占总数的1/4,D错误。 6.科学家发现了人体细胞DNA复制起始新机制:首先,在DNA复制的起点组装复制前复合物(MCM-DH),接着DNA双链拉伸并解开形成一个初始开口结构(IOS),然后进一步解旋启动DNA复制(如图所示)。下列分析正确的是(　　) A.在细胞周期的前期,MCM-DH被组装和激活 B.甲基化程度高的DNA形成IOS的数量较少 C.抑制MCM-DH的组装能够实现细胞周期的同步化 D.DNA复制时每条母链均可作为复制的模板,这主要能节省复制所需的时间 【解析】选C。DNA复制发生在细胞周期的分裂间期,故在细胞周期的分裂间期MCM-DH被组装和激活,A错误;甲基化影响DNA的转录,不影响DNA的复制,B错误;抑制MCM-DH的组装,导致DNA无法复制,从而使细胞停留在分裂间期,可实现细胞周期的同步化,C正确;DNA复制时两条母链都可作为复制的模板,这种复制方式叫作半保留复制,半保留复制为子链的合成提供了精确的模板,但并不能缩短DNA复制所需的时间,D错误。 7.种群数量快速增长的大肠杆菌菌群中几乎所有的DNA都在复制,且距离复制起点越近的基因出现频率相对越高,反之越低,可据此确定大肠杆菌DNA复制起点在基因图谱上的位置。图1为大肠杆菌的部分基因出现的频率,图2为大肠杆菌的部分基因图谱。下列叙述正确的是(　　) A.DNA复制时DNA聚合酶的作用是按照碱基互补配对原则构建氢键 B.大肠杆菌DNA复制是多起点复制、半保留复制 C.大肠杆菌DNA的复制起点位于his附近 D.据图1推测,在基因图谱上his位于tyrA和trp之间 【解析】选D。DNA复制时,DNA聚合酶的作用是将游离的脱氧核苷酸连接到已有的脱氧核苷酸链上,形成磷酸二酯键,A错误;大肠杆菌为原核生物,其DNA复制是单起点复制,B错误;“距离复制起点越近的基因出现频率相对越高,反之越低”,从图1可知,his基因出现频率最低,说明其距离复制起点最远,所以大肠杆菌DNA的复制起点不可能位于his附近,C错误;由图1可知,his基因出现频率最低,tyrA和trp基因出现频率相对较高且接近,结合“距离复制起点越近的基因出现频率相对越高,反之越低”,可推测在基因图谱上his位于tyrA和trp之间,D正确。 8.(2025·厦门二模)研究人员发现一种terfa基因突变导致的小头畸形突变体斑马鱼mise,相关变化如表所示。 下列叙述正确的是(　　) A.基因表达过程中,当tRNA的反密码子为5'-GAU-3'时,其携带的氨基酸为亮氨酸 B.与野生型相比,mise突变体的terfa基因编码的肽链中的一个脯氨酸被替换为亮氨酸 C.与野生型相比,mise突变体的terfa基因发生了碱基的替换,导致其编码的肽链变短 D.与编码链序列相同的RNA可靶向抑制terfa基因的翻译过程,使斑马鱼出现小头畸形 【思维建模】 答案:C。 9.依赖解旋酶DNA等温(65 ℃)扩增技术可实现体外扩增DNA分子。利用解旋酶将DNA双链在恒温下解开,在DNA聚合酶的作用下形成子链的过程如图所示。下列说法错误的是(　　) A.推测图中1为DNA聚合酶,2为解旋酶 B.DNA单链结合蛋白的直接作用是使复制双向进行 C.解旋酶的作用是破坏氢键 D.该技术中每次循环包括解旋、复性、延伸三个过程 【解析】选B。依据图中1、2所处的位置可知,1为DNA聚合酶,作用为聚合脱氧核糖核苷酸单体,2为解旋酶,打开氢键,A正确;复制是单向的,只能从子链的5'端向3'端延伸,B错误;解旋酶的作用是打开氢键,即破坏氢键,C正确;体外扩增DNA分子主要包括变性(打开氢键)、复性(引物与DNA单链结合)和延伸(聚合脱氧核糖核苷酸单体)三个过程,D正确。 三、非选择题:共1小题,共8分。 10.(8分)(2025·揭阳模拟)(1)(4分)吸烟有害健康,科研人员对小鼠进行尼古丁处理后,检测与多动症密切相关的蛋白分子Wnt4在F0和F1小鼠相关组织细胞中的表达水平,结果见图甲(*代表与对照组有显著差异,*的数量越多,差异越明显),此结果说明________________。  蛋白分子Wnt4的表达通常会被一种RNA分子(microRNA-15b)调控。科研人员对F0和F1小鼠细胞中的microRNA-15b分子的表达水平进行了分析。实验结果见图乙。 【解析】(1)分析图甲,该实验的自变量为有无尼古丁处理及不同小鼠的不同组织细胞,因变量是Wnt4的表达水平,对照组没有处理,实验组用尼古丁处理,由实验结果可知,尼古丁对F0和F1小鼠不同的组织细胞中Wnt4的表达影响不同,对F0-脑组织的Wnt4表达起抑制作用,对F0-精子中的Wnt4表达有显著促进作用,对F1-脑组织的Wnt4表达促进效果更显著。 (2)(4分)结合图甲、图乙分析可知,microRNA-15b会______(填“促进”或“抑制”)Wnt4蛋白的表达。  【解析】(2)结合题干信息及图甲和图乙,对比相同组织的对照组和尼古丁处理组可知,对照组的microRNA-15b相对表达水平高时,蛋白分子Wnt4的表达量低,尼古丁处理组的microRNA-15b相对表达水平低时,蛋白分子Wnt4的表达量显著增大,故microRNA-15b会抑制Wnt4蛋白的表达。 答案:(1)尼古丁对F0和F1小鼠不同的组织细胞中Wnt4的表达影响不同,对F0-脑组织的Wnt4表达起抑制作用,对F0-精子中的Wnt4表达有显著促进作用,对F1-脑组织的Wnt4表达促进效果更显著 (2)抑制 【知识拓展】各类病毒的增殖过程 1.双链DNA病毒 腺病毒、疱疹病毒以及痘病毒等病毒均属于双链DNA病毒。 以疱疹病毒为例,①疱疹病毒包膜上的血型糖蛋白B与宿主细胞膜上的受体特异性识别并吸附;②病毒通过吞噬作用而进入宿主细胞的细胞质,通过溶酶体脱去包膜;③病毒DNA进入细胞核;④合成病毒的DNA和结构蛋白,装配成子代病毒,从细胞核释放出来,披上包膜,以胞吐形式释放病毒。 2.单正链DNA(+DNA)病毒 代表病毒为细小病毒,①形成复制中间体:首先以亲代DNA(+DNA)作模板合成其互补DNA链,并与亲代DNA形成双链,作为复制中间型,含有亲代DNA的新合成的双链DNA继续复制;②转录和翻译:不含亲代DNA的新合成的双链DNA作为转录的模板,翻译合成病毒相关蛋白质(主要是结构蛋白);③装配和释放:新形成的子代DNA分子与结构蛋白装配形成成熟的病毒并从细胞中释放出来。 3.双链RNA病毒 代表为呼肠孤病毒。①RNA复制:病毒脱壳进入宿主细胞后,首先不对称地转录出正链RNA,再由正链RNA复制出新的负链RNA,共同构成子代RNA;②合成蛋白质:正链RNA转录形成mRNA,在宿主细胞细胞质中翻译成早期蛋白或晚期蛋白;③装配和释放:新形成的子代RNA分子与结构蛋白装配形成成熟的病毒并从细胞中释放出来。 4.单正链RNA(+RNA)病毒 代表为脊髓灰质炎病毒①合成早期蛋白:单正链RNA直接附着于宿主细胞的核糖体上,合成多聚蛋白前体,前体进一步裂解成病毒结构蛋白(P1)、蛋白酶(P2)和RNA聚合酶(P3);②合成子代RNA:以亲代单正链RNA为模板合成单负 链RNA,单负链RNA进一步形成子代单正链RNA;③装配和释放:P1前体部分裂解形成结构蛋白,子代单正链RNA与结构蛋白装配形成成熟的病毒并从细胞中释放出来。 5.单负链RNA(-RNA)病毒 代表为流感病毒和狂犬病病毒等①+RNA合成:病毒核酸连同RNA多聚酶一起侵入宿主细胞并进行生物合成,负链RNA首先转录出互补正链RNA,形成复制中间体(±RNA),产生更多的正链RNA;②-RNA合成:以部分正链RNA为模板复制出子代负链RNA;③装配与释放:部分正链RNA作为转录的模板,形成mRNA并翻译出病毒所需的蛋白质,其中的结构蛋白与负链RNA一起装配形成子代病毒,并从细胞中释放出来。 6.逆转录病毒 此类病毒本身携带逆转录酶,两条相同的线状正链RNA构成其基因组,称为单正链双体RNA。免疫缺陷病毒(HIV)和人类T淋巴细胞白血病病毒(HTLV)都是逆转录病毒。以HIV为例①HIV囊膜蛋白gp120与宿主细胞膜上受体CD4结合;②病毒进入宿主细胞,并脱去包膜;③以病毒RNA作为模板,依赖逆转录酶形成cDNA,构成RNA-DNA中间体;④RNA酶将中间体的RNA链水解,形成cDNA;⑤以cDNA链为模板,形成双链DNA;⑥双链DNA进入宿主细胞的细胞核;⑦双链DNA与宿主细胞的DNA整合,成为前病毒;⑧前病毒被激活,转录形成子代病毒RNA;⑨一部分子代RNA进入细胞质中与核糖体结合,作为模板翻译形成子代蛋白,另一部分直接被装配成子代病毒体;⑩翻译出子代病毒的结构蛋白和逆转录酶等酶蛋白; ⑪子代病毒RNA与结构蛋白装配形成子代病毒体,子代病毒包裹包膜后形成完整病毒; ⑫子代病毒从宿主细胞中释放。 【加固训练】 吸烟有害健康,有研究表明吸烟更容易感染新冠病毒。下图表示新冠病毒SARS-CoV-2在肺细胞中的增殖过程,其中S、N、M、E分别代表组成新冠病毒的蛋白。回答下列相关问题: (1)与动植物相比,新冠病毒的特点是______。  A.没有细胞结构 B.没有成形的细胞核 C.能发生变异 D.含蛋白质 【解析】(1)病毒没有细胞结构,这是与动植物细胞相比最大的特点,A正确。 (2)一项研究指出,与正常小鼠相比,暴露于高剂量香烟烟雾的小鼠肺部ACE-2的表达量增加了80%,据上图分析吸烟者更容易感染新冠病毒的原因是 ____________________。  【解析】(2)由题图可知,新冠病毒表面的S蛋白能与肺细胞膜上的ACE2受体结合进而感染肺细胞,吸烟使肺细胞膜上的ACE-2的表达量显著增加,增大了新冠病毒对肺细胞的感染能力,故吸烟者更容易感染新冠病毒。 (3)新冠病毒侵入细胞后释放出的(+)RNA,在宿主细胞的____________上合成病毒的RNA聚合酶,上图中的步骤②称为______。  【解析】(3)RNA聚合酶的化学本质是蛋白质,在宿主细胞的核糖体上合成;步骤②是以mRNA为模板合成蛋白质的过程,表示翻译。 (4)据上图和已有知识,下列关于新冠病毒的说法正确的是__________。  A.SARS-CoV-2通过主动运输进入宿主细胞 B.病毒RNA逆转录形成DNA过程中需要DNA聚合酶的参与 C.图中⑤过程以宿主细胞内4种游离的核糖核苷酸为原料 D.SARS-CoV-2通过胞吐方式排出细胞 【解析】(4)SARS-CoV-2通过胞吞进入细胞,A错误;由题图可知,新冠病毒不能发生逆转录,只能进行RNA的复制,B错误;题图中⑤过程表示合成病毒的N、M、E等蛋白,以宿主细胞的氨基酸为原料,C错误;由题图可知,SARS-CoV-2排出细胞时有囊泡与细胞膜的融合过程,属于胞吐,D正确。 答案:(1)A (2)新冠病毒表面的S蛋白能与肺细胞膜上的ACE2受体结合进而感染肺细胞,吸烟使肺细胞膜上的ACE-2的表达量显著增加,增大了新冠病毒对肺细胞的感染能力 (3)核糖体　翻译 (4)D - 10 - 学科网（北京）股份有限公司 $