2027年高考生物一轮复习练习 06-第6单元 遗传的分子基础（教用）

这是一份2027年高考生物一轮复习练习 06-第6单元 遗传的分子基础（教用），共6页。试卷主要包含了肺炎链球菌的转化实验，噬菌体侵染细菌实验等内容，欢迎下载使用。
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。
考点一 肺炎链球菌的转化实验
回归教材 强基础
1．格里菲思的体内转化实验
（1） S型和R型肺炎链球菌对比
（2） 实验过程及结果
结果分析:
实验①②对比说明。
实验②③对比说明。
实验②③④对比说明。
（3） 实验结论:_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。
【答案】（1） 光滑；粗糙；有；无
（2） R型活细菌；S型活细菌（和R型活细菌）；R型细菌无致病性，S型细菌有致病性；加热致死的S型细菌无致病性；R型细菌能转化成S型细菌
（3） 加热致死的S型细菌中，含有使R型细菌转化为S型细菌的“转化因子”
点拨 （1）转化的实质是广义上的基因重组:肺炎链球菌转化实验是指S 型细菌的DNA 片段以置换的方式整合到R 型细菌的基因组中，形成重组的S 型细菌。转化的过程中代谢的原料和能量均来自R 型细菌。
（2）加热并没有使DNA 完全失去活性:S型细菌的蛋白质和DNA 加热后变性失活，蛋白质活性不可恢复，其DNA 在降温后又逐渐恢复活性。
2．艾弗里体外转化实验
（1）方法:依次用不同酶处理S型细菌的细胞提取物后，观察其转化活性。
（2）过程与现象
（3） 结果分析
实验①是对照组，②③④⑤是实验组；实验②③④分别说明_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ ；实验①⑤说明_ _ _ _ _ _ 有转化作用。
（4） 结论:_ _ _ _ _ _ 是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质，即DNA是遗传物质。
【答案】（3） 蛋白质、RNA、脂质没有转化作用；DNA
（4） DNA
点拨 DNA 酶可分解从S 型活细菌中提取的DNA，不能使R 型细菌转化，可见DNA 被分解后的产物不能使R 型细菌转化，DNA才是使R 型细菌转化的物质。
3．加法原理与减法原理
在对照实验中，控制自变量可以采用“加法原理”或“减法原理”。
（1） 加法原理:与常态比较，人为_ _ _ _ 某种影响因素，称为“加法原理”，如“比较过氧化氢在不同条件下的分解”。
（2） 减法原理:与常态比较，人为_ _ _ _ 某种影响因素，称为“减法原理”，如艾弗里肺炎链球菌转化实验中每个实验组特异性去除一种物质。
【答案】（1） 增加
（2） 去除
正误速判
1．（必2P43 正文）S型肺炎链球菌可以使人和小鼠患败血症而死亡,具有致病性。（ ）
【答案】×
【解析】S型肺炎链球菌使人和小鼠患肺炎，小鼠并发败血症死亡。
2．（必2P43 正文）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】×
3．（必2P43 图3-2）将加热致死的S型细菌与R型活细菌混合后注射给小鼠，从死亡小鼠体内只能分离出S型细菌。（ ）
【答案】×
4．（必2P43 正文）格里菲思的实验证明DNA可以改变生物体的遗传性状。（ ）
【答案】×
5．（必2P44 正文）艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验证明了DNA是主要的遗传物质。（ ）
【答案】×
6．（2021·全国乙卷·5）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。（ ）
【答案】√
7．（2022·河北卷·8）孟德尔描述的“遗传因子”与格里菲思提出的“转化因子”化学本质相同。（ ）
【答案】√
灵活运用 提能力
1．（经典高考）S型肺炎双（链）球菌的某种“转化因子”可使R型菌转化为S型菌。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中酶处理的目的是彻底除去底物，因此时间要足够长，以使底物完全水解，A错误；步骤②中，甲或乙的加入量属于无关变量，应相同，否则会影响实验结果，B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错误；S型菌有荚膜，菌落光滑，R型菌无荚膜，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，可判断是否出现S型菌，D正确。
2．（2025·广东肇庆质检）加热杀死的S型肺炎链球菌与R型活菌混合培养后，将R型活菌转化为S型活菌的机理如图所示。下列相关叙述错误的是（ ）
注:capS为带有荚膜合成基因的DNA片段
A. 加热杀死的S型菌的DNA断裂成许多片段释放出来
B. 图中转化的实质是两种肺炎链球菌发生了基因重组
C. capS是格里菲思肺炎链球菌转化实验中的转化因子
D. 艾弗里用DNA酶处理R型菌细胞提取物以破坏capR
【答案】D
【解析】艾弗里用DNA酶处理S型菌（而不是R型菌）细胞提取物以破坏capS，D错误。
3．枯草杆菌有两种菌株，分别为噬菌体敏感性菌株(S型菌)和抗性菌株(R型菌)，噬菌体能特异性地侵染S型菌。实验小组用三组培养基分别培养S型菌株、R型菌株和混合培养S型+R型菌株，一段时间后，向三组培养基中接入噬菌体。接入噬菌体后枯草杆菌的相对含量变化如图所示。下列相关叙述正确的是（ ）
A. S型菌能为噬菌体的增殖提供模板、原料和相关的酶
B. 噬菌体与枯草杆菌在结构上的共同之处是均有核糖体
C. S型菌和R型菌细胞膜上均含有能被噬菌体识别的受体
D. 混合培养过程中，与S型菌混合可能导致R型菌对噬菌体的抗性降低
【答案】D
【解析】噬菌体为病毒，病毒在宿主细胞内繁殖，模板由病毒自身提供，原料、能量和酶来自宿主细胞，A错误；噬菌体是病毒，病毒不具有细胞器，B错误；分析题干可知，R型枯草杆菌细胞膜上不含有能被噬菌体识别的受体，C错误；分析图示可知，混合培养时，S型菌+R型菌组枯草杆菌相对含量明显减少，且减少趋势与S型菌单独培养类似，说明R型菌也被噬菌体侵染，最可能是因为S型菌的DNA和R型菌的DNA发生了重组，使得R型菌合成了受体蛋白，导致R型菌对噬菌体的抗性降低，D正确。
考点二 噬菌体侵染细菌实验
回归教材 强基础
1．实验材料及方法
（1） T2噬菌体的结构及生活方式
点拨 T2 噬菌体的专一宿主为大肠杆菌。T2噬菌体的蛋白质基本不含P，但是其他生物体内有含P 的蛋白质，磷脂和RNA 等物质也含有P，不能用同位素​32P 标记来区分DNA 和蛋白质。
（2） T2噬菌体的增殖
（3） 实验方法:_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 技术，用​35S、​32P分别标记噬菌体的_ _ _ _ _ _ _ _ 和_ _ _ _ _ _ 。
【答案】（1） S；P；寄生
（2） T2噬菌体；大肠杆菌；大肠杆菌；大肠杆菌
（3） 放射性同位素标记；蛋白质外壳；DNA
2．实验过程及结果
（1）标记噬菌体
（2） 已标记的噬菌体侵染未被标记的大肠杆菌
点拨 （1）搅拌的目的:使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离。
（2）离心的目的:让上清液中析出重量较轻的T2 噬菌体颗粒，而离心管的沉淀物中留下被侵染的大肠杆菌。
（3） 检测子代噬菌体放射性
细菌裂解，释放出子代噬菌体，并检测子代噬菌体放射性。可以检测到_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ ，但却不能检测到_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。
【答案】（2） ​35S；​32P
（3） ​32P标记的DNA；​35S标记的蛋白质
3．实验结果分析
（1） 噬菌体侵染细菌时，_ _ _ _ _ _ 进入细菌细胞中，而_ _ _ _ _ _ _ _ 留在细胞外。
（2） 子代噬菌体的各种性状，是通过亲代的_ _ _ _ _ _ 遗传的。
【答案】（1） DNA；蛋白质外壳
（2） DNA
4．结论
（1） 直接证明:_ _ _ _ _ _ 是噬菌体的遗传物质。
（2） 间接证明:DNA能够_ _ _ _ _ _ _ _ ，使生物体前后代保持一定的连续性，维持遗传性状的稳定性；DNA能够控制_ _ _ _ _ _ 的合成，从而控制生物体的代谢和性状。
【答案】（1） DNA
（2） 自我复制；蛋白质
点拨 T2噬菌体侵染大肠杆菌实验的几个注意点
（1）侵染时间要合适——若保温时间过短或过长都会影响​32P 标记组的放射性分布
（2）“搅拌”要充分——如果搅拌不充分，会影响​35S 标记组的放射性分布
正误速判
1．噬菌体侵染细菌实验比肺炎链球菌转化实验更具有说服力。（ ）
【答案】√
2．（必2P45 正文）分别用含有放射性同位素​35S和放射性同位素​32P的培养基培养噬菌体。（ ）
【答案】×
3．（必2P45“相关信息”）在T2噬菌体的化学组成中,60%是蛋白质,40%是DNA,仅蛋白质分子中含有硫,磷几乎都存在于DNA分子中。（ ）
【答案】√
4．（必2P45 正文）在噬菌体侵染细菌的实验过程中，通过搅拌、离心使噬菌体的蛋白质和DNA分开。（ ）
【答案】×
5．（必2P45 正文）离心管的沉淀物中主要是被侵染的大肠杆菌。（ ）
【答案】√
6．（2022·湖南卷·2改编）T2噬菌体侵染大肠杆菌的过程中，会在自身RNA聚合酶的作用下转录出RNA。（ ）
【答案】×
7．（2022·浙江6月选考卷·22）需用同时含有​32P和​35S的噬菌体侵染大肠杆菌。（ ）
【答案】×
【解析】实验过程中需分别用​32P标记噬菌体的DNA，用​35S标记噬菌体的蛋白质，再分别侵染大肠杆菌。
灵活运用 提能力
1．某实验小组模拟“T2噬菌体侵染大肠杆菌实验”。如图所示，实验操作正确的情况下，下列叙述中正确的是（ ）
A. 上清液和沉淀物放射性都很高
B. 子代T2噬菌体均会被​35S标记
C. 大部分子代T2噬菌体被​32P标记
D. 实验前需用含​32P的培养液培养T2噬菌体
【答案】B
【解析】被​32P标记的噬菌体在侵染含​35S的大肠杆菌时，将含​32P的DNA全部注入大肠杆菌中，而蛋白质外壳留在外面，其利用大肠杆菌中的原料合成蛋白质和DNA，所以子代噬菌体的蛋白质外壳均含​35S，少部分子代噬菌体的DNA中含​32P，因此在离心时，上清液放射性很低，沉淀物放射性很高，B正确，A、C错误；要想得到被​32P标记的噬菌体，需先用含​32P的培养液培养大肠杆菌，再用​32P标记的大肠杆菌培养噬菌体，D错误。
2．（2026·山西阳泉开学考）如图为“DNA是主要的遗传物质”论证模型，下列叙述正确的是（ ）
A. 用​32P标记的噬菌体侵染未标记的大肠杆菌，上清液中放射性升高可能是保温时间过长
B. R型肺炎链球菌的荚膜可抵抗吞噬细胞的吞噬，利于细菌在宿主细胞内生活
C. 赫尔希和蔡斯分别用含有​32P或​35S的培养基来标记噬菌体
D. 科学家根据烟草花叶病毒感染实验，提出DNA是该病毒主要的遗传物质
【答案】A
【解析】S型肺炎链球菌的荚膜可抵抗吞噬细胞的吞噬，利于细菌在宿主细胞内生活，B错误；噬菌体是病毒，不能直接用培养基培养，赫尔希和蔡斯标记噬菌体时，先用​32P或​35S培养基培养大肠杆菌，再用​32P或​35S标记的大肠杆菌培养噬菌体，C错误；科学家从烟草花叶病毒中提取出来的RNA能使烟草感染病毒，证明烟草花叶病毒的遗传物质是RNA，D错误。
考点三 烟草花叶病毒感染实验及DNA是主要的遗传物质
回归教材 强基础
1．烟草花叶病毒对烟草叶细胞的感染实验
（1） 实验过程及现象
（2） 实验结论
_ _ _ _ _ _ 是烟草花叶病毒的遗传物质,_ _ _ _ _ _ 不是烟草花叶病毒的遗传物质。
【答案】（1） 出现病斑；不出现病斑
（2） RNA；蛋白质
2．生物体内的核酸种类及遗传物质
结论:_ _ _ _ _ _ _ _ 生物的遗传物质是DNA，DNA是主要的遗传物质。
【答案】DNA； DNA； DNA； RNA； 绝大多数
3.探究遗传物质的方法
正误速判
1．（必2P46 正文）烟草花叶病毒的遗传物质主要是RNA。（ ）
【答案】×
2．（必2P46 正文）烟草的遗传物质彻底水解产生的碱基有4种。（ ）
【答案】√
3．（必2P46 正文）真核生物的遗传物质是DNA,原核生物的遗传物质是RNA。（ ）
【答案】×
4．（必2P47“概念检测”）枯草杆菌的遗传物质主要分布在染色体上。（ ）
【答案】×
【解析】原核生物没有染色体。
灵活运用 提能力
考向一 RNA是遗传物质的实验探究
1．（2025·辽宁县域联考）烟草花叶病毒(TMV)和车前草病毒(HRV)都能感染烟叶，但二者致病病斑不同，如图所示。下列说法错误的是（ ）
A. a过程说明两种病毒的蛋白质外壳没有感染作用
B. b过程说明HRV的RNA具有感染作用
C. c、d过程说明烟草的病症以及子代病毒的蛋白质外壳由杂种病毒的RNA决定
D. 该实验只能证明HRV的RNA是遗传物质，不能证明TMV的RNA是遗传物质
【答案】A
【解析】a过程用TMV的蛋白质外壳感染烟叶，但烟叶没有出现病斑，说明TMV的蛋白质外壳没有感染作用，不能说明HRV的蛋白质外壳也没有感染作用，A错误。
考向二 探索遗传物质的思路和方法
2．（2024·甘肃卷·5，3分）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】由肺炎链球菌体内转化实验可推断，已经加热致死的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——转化因子，但无法确定转化因子的化学本质，A错误；肺炎链球菌体外转化实验中设置实验组的方法是各组分别利用酶去除某种物质，应用了“减法原理”，B错误；噬菌体侵染实验中，其DNA进入宿主细胞后，利用宿主细胞的酶和原料进行自我复制，C错误。
3．（经典高考）根据遗传物质的化学组成，可将病毒分为RNA病毒和DNA病毒两种类型，有些病毒对人类健康会造成很大危害，通常，一种新病毒出现后需要确定该病毒的类型。
假设在宿主细胞内不发生碱基之间的相互转换，请利用放射性同位素标记的方法，以体外培养的宿主细胞等为材料，设计实验以确定一种新病毒的类型，简要写出:
（1） 实验思路；
（2） 预期实验结果及结论。（要求:实验包含可相互印证的甲、乙两个组）
【答案】（1） 实验思路：甲组将宿主细胞培养在含有放射性标记尿嘧啶的培养基中，之后接种新病毒，培养一段时间后收集病毒并检测其放射性。乙组将宿主细胞培养在含有放射性标记胸腺嘧啶的培养基中，之后接种新病毒，培养一段时间后收集病毒并检测其放射性。
（2） 预期结果及结论：若甲组收集的病毒有放射性，乙组无，即为RNA病毒；反之为DNA病毒。
第20讲 DNA的结构、复制及基因的本质
课标要求
1.概述DNA 分子是由四种脱氧核苷酸构成的,通常由两条碱基互补配对的反向平行长链形成双螺旋结构,碱基的排列顺序代表遗传信息。
2.概述DNA 分子通过半保留方式进行复制。
3.活动:制作DNA 双螺旋结构模型。
考点一 DNA的结构及相关计算
回归教材 强基础
1．DNA 双螺旋结构
（1） DNA双螺旋结构模型构建者:_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。
（2） 模型的构建过程
① 根据威尔金斯和富兰克林提供的DNA衍射图谱，沃森和克里克推算出DNA分子呈_ _ _ _ 结构；
② 尝试建立多种模型，_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 骨架在外，_ _ _ _ 在内；
③ 查哥夫提出DNA分子中A=_ _ _ _ ，G=_ _ _ _ ，重新建构模型形成DNA双螺旋结构模型。
（3） 图解DNA分子结构
【答案】（1） 沃森和克里克
（2） ① 螺旋
② 磷酸—脱氧核糖；碱基
③ T；C
（3） C、H、O、N、P；脱氧核苷酸；磷酸；脱氧核糖；碱基；A；T；G；C
点拨
2．DNA 分子的结构特点
（1） 相对稳定性:DNA分子中_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 交替连接，排列在外侧，构成基本骨架，两条链间_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 的方式不变。
（2） 多样性:不同的DNA分子中_ _ _ _ _ _ _ _ 的数目不同，排列顺序多种多样。若某DNA分子中有n个碱基对，则排列顺序最多有_ _ _ _ _ _ 种。
（3） 特异性:每种DNA分子都有区别于其他DNA的特定的_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ ，代表了特定的遗传信息。
【答案】（1） 磷酸和脱氧核糖；碱基互补配对
（2） 脱氧核苷酸；4n
（3） 碱基对排列顺序
正误速判
1．（2022·广东卷·5）沃森和克里克用DNA衍射图谱得出碱基配对方式。（ ）
【答案】×
【解析】沃森和克里克以DNA衍射图谱为基础推算出DNA呈螺旋结构。
2．（必2P50 图3-8）双链DNA分子同时含有2个游离的磷酸基团，其中嘌呤碱基数等于嘧啶碱基数。（ ）
【答案】√
3．（必2P50 图3-8）DNA分子一条链上的相邻碱基通过“磷酸—脱氧核糖—磷酸”相连。（ ）
【答案】×
4．（必2P50 图3-8）DNA分子中的每个磷酸均连接着一个脱氧核糖和一个碱基，每个脱氧核糖均连接着两个磷酸。（ ）
【答案】×
5．（2021·辽宁卷·4）DNA每条链的5′端是羟基末端。 （ ）
【答案】×
【解析】DNA每条链的5′端是磷酸基团末端，3′端是羟基(—OH)末端。
6．（2022·河北卷·8）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。（ ）
【答案】√
灵活运用 提能力
考向一 DNA分子的结构与特点
1．（2025·湖北卷·14，2分）大数据时代，全球每天产生海量数据，预计2040年需一百万吨硅基芯片才能储存全球一年产生的数据。为解决这一难题，科学家尝试运用DNA来储存数据。我国科学家已经将汉代拓片、熊猫照片等文化数据写入DNA，实现数据长期保存。下列叙述中，DNA可以作为存储介质的优点不包括（ ）
A. DNA具有可复制性，有利于数据的传播
B. 可通过DNA转录和翻译传递相应数据信息
C. DNA长链中碱基排列的多样化，为大量数据的存储提供可能
D. DNA作为存储介质体积小，为数据携带和保存节约了大量空间
【答案】B
【解析】DNA转录和翻译是基因表达的核心步骤，其功能是将遗传信息转化为蛋白质，而题干信息是数据存储而非表达，因此DNA作为存储介质时依赖DNA序列的直接解码（如测序技术），无需通过转录和翻译过程，B符合题意。
2．如图是DNA分子的平面结构图，有关该图的说法中正确的是（ ）
A. DNA分子在复制时，解旋酶作用于部位⑨，打开双螺旋结构
B. ④表示的是胞嘧啶脱氧核苷酸
C. DNA彻底水解的产物一共有6种，包括磷酸、核糖及⑤⑥⑦⑧
D. DNA分子中，相邻碱基间都是通过氢键相连的
【答案】A
【解析】脱氧核苷酸是组成DNA的基本单位，④中的①与②③不属于同一个脱氧核苷酸，B错误；DNA彻底水解的产物一共有6种，包括磷酸、脱氧核糖及⑤⑥⑦⑧(A、G、C、T4种碱基)，C错误；DNA分子中，互补链相邻碱基间通过氢键相连，同一条链相邻碱基间不通过氢键相连，D错误。
考向二 DNA分子结构的相关计算
3．（2024·浙江6月选考卷·9，2分）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，内侧是碱基通过氢键连接形成的碱基对，A正确；双链DNA中G+C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；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。
4．如图表示DNA分子中的部分关系，下列判断正确的是 （ ）
A. 若x、y分别表示DNA两条互补链中(A+G)/(T+C)的量，则符合甲曲线变化
B. 若x、y分别表示DNA两条互补链中(G+T)/(A+C)的量，则符合甲曲线变化
C. 若x、y分别表示DNA两条互补链中(A+T)/(G+C)的量，则符合乙曲线变化
D. 若x、y分别表示DNA一条链和整个DNA中嘌呤/嘧啶的量，则符合乙曲线变化
【答案】C
【解析】DNA两条互补链中，(A+G)/(T+C)的量互为倒数，(G+T)/(A+C)的量互为倒数，均不符合甲曲线变化，A、B错误；根据碱基互补配对原则，DNA两条互补链中(A+T)/(G+C)的量是相等的，此情况符合乙曲线变化，C正确；双链DNA中，嘌呤/嘧啶的量始终等于1，但DNA一条链中嘌呤/嘧啶的量不确定，D错误。
5．下列有关双链DNA分子的叙述,正确的是（ ）
A. 若DNA分子一条链中的碱基A所占比例为a,则另一条链的碱基C所占比例为12−a
B. 如果一条链上(A+T):(G+C)=m,则另一条链上该比例也为m
C. 如果一条链上的A:T:G:C=2:2:3:3,则另一条链上该比例为3:3:2:2
D. 由50个碱基对组成的DNA分子片段中至少含有氢键150
【答案】B
【解析】DNA分子一条链中的碱基A所占比例为a,据此无法计算出另一条链的碱基C所占比例,A错误;如果一条链上的A:T:G:C=2:2:3:3,则另一条链上该比例也为2:2:3:3,C错误;由50个碱基对组成的DNA分子片段中至少含有氢键50×2=100（个）,最多含有氢键50×3=150（个）,D错误。
题后悟道
双链DNA分子中碱基的计算规律
考向三 制作DNA分子模型
6．（经典高考）某同学欲制作DNA双螺旋结构模型，已准备了足够的相关材料。下列叙述正确的是（ ）
A. 在制作脱氧核苷酸时，需在磷酸上连接脱氧核糖和碱基
B. 制作模型时，鸟嘌呤与胞嘧啶之间用2个氢键连接物相连
C. 制成的模型中，腺嘌呤与胞嘧啶之和等于鸟嘌呤和胸腺嘧啶之和
D. 制成的模型中，磷酸和脱氧核糖交替连接位于主链的内侧
【答案】C
【解析】制作脱氧核苷酸时，需在脱氧核糖上连接磷酸和碱基，A错误；鸟嘌呤和胞嘧啶之间应有3个氢键，B错误；磷酸和脱氧核糖交替连接排列在主链的外侧，构成基本骨架，D错误。
考点二 DNA复制及基因的本质
回归教材 强基础
1．DNA 半保留复制的实验证据
（1） 实验者:_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。
（2） 实验方法:_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。
（3）实验材料:大肠杆菌。
（4） 实验技术:_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。
（5） 实验原理:​15N和​14N是氮元素的两种稳定同位素，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_ _ _ _ ，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。
（6） 实验假设:_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。
（7） 实验预期（演绎推理）:离心后可能出现3种DNA带。重带（密度最大），两条链都为​15N标记的亲代双链DNA；中带（密度居中），一条链为​14N标记，另一条链为​15N标记的子代双链DNA；轻带（密度最小），两条链都为​14N标记的子代双链DNA。若为全保留复制，则DNA复制后离心，会出现_ _ _ _ _ _ _ _ ；若为半保留复制，则DNA复制一次后离心，会出现_ _ _ _ ，复制两次后离心出现_ _ _ _ _ _ _ _ 。
（8） 实验过程及结果
a.立即取出:提取DNA→ 离心→ _ _ _ _ _ _ _ _ 。
b.细胞分裂一次（即细菌繁殖一代）取出:提取DNA→ 离心→ _ _ _ _ _ _ _ _ （否定了全保留复制）。
c.细胞再分裂一次（即细菌繁殖两代）取出:提取DNA→ 离心→ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。
（9） 实验结论:DNA分子复制的特点是_ _ _ _ _ _ _ _ 。
【答案】（1） 梅塞尔森和斯塔尔
（2） 假说—演绎法
（4） 同位素标记技术和离心技术
（5） 大
（6） DNA以半保留的方式复制
（7） 重带和轻带；中带；中带和轻带
（8） 全部重带；全部中带；1/2轻带、1/2中带
（9） 半保留复制
点拨 将一个被​15N 标记的DNA 转移到含​14N 的培养基中培养（复制）n代，DNA复制的方式是半保留复制，则在第n 代有：
若一亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个，则进行n次复制需要消耗游离的该脱氧核苷酸m×(2n−1)个；进行第n次复制时，需消耗游离的该脱氧核苷酸m×2n−1个。
2．DNA 复制的过程
（1） 概念:以_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 为模板合成_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 的过程。
（2） 时间:在真核生物中，这一过程发生在_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。
（3） 图解
（4） 场所:真核生物在_ _ _ _ _ _ 、_ _ _ _ _ _ 和_ _ _ _ _ _ ；原核生物在_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。
（5） 特点:_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。
（6） 方向:_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。
（7） 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_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。
（8） DNA分子精确复制的原因
① DNA具有独特的_ _ _ _ _ _ 结构，为复制提供精确的模板。
② 通过_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 保证复制能准确进行。
【答案】（1） 亲代DNA；子代DNA
（2） 细胞分裂前的间期
（3） 能量；解旋酶；脱氧核苷酸；DNA聚合酶；双螺旋结构
（4） 细胞核；线粒体；叶绿体；拟核和细胞质
（5） 边解旋边复制、半保留复制
（6） 5′端→3′端
（7） 遗传信息；遗传信息的连续性
（8） ① 双螺旋
② 碱基互补配对原则
整合·微点
DNA复制、转录、翻译及PCR过程的方向总结
3．基因的本质
（1） 基因本质:基因通常是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。有些病毒的遗传物质是RNA，对于这些病毒而言，基因就是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。
（2） 染色体、DNA和基因的关系
【答案】（1） 有遗传效应的DNA片段；有遗传效应的RNA片段
（2） 1个或2个；遗传效应；许多；排列顺序
点拨 ①并非所有DNA 片段都是基因，基因不是连续分布在DNA 上的，而是由碱基序列将不同的基因分隔开。
②真核细胞线粒体基质、叶绿体基质中的DNA 以及原核细胞拟核中的DNA 分子、质粒DNA 均是裸露的，没有与蛋白质一起构成染色体。
③真、原核细胞基因的结构区别:
正误速判
1．（必2P55 正文拓展）真核细胞的DNA复制都发生在细胞核中。（ ）
【答案】×
2．（2021·辽宁卷·4）DNA分子复制时，子链的合成过程不需要引物参与。（ ）
【答案】×
【解析】子链的合成过程需要引物。
3．（2021·辽宁卷·4）DNA聚合酶的作用是打开DNA双链。（ ）
【答案】×
【解析】解旋酶的作用是打开DNA双链。
4．（必2P55 正文）DNA复制遵循碱基互补配对原则，新合成的两条子链形成新的DNA双链。（ ）
【答案】×
5．（必2P57、58“思考·讨论”）细胞中所有基因的碱基总数与DNA分子的碱基总数相同。（ ）
【答案】×
6．（必2P57、58“思考·讨论”）基因的遗传效应是指基因能够复制、传递和表达性状的过程。（ ）
【答案】√
7．（必2P59 正文）基因的多样性和特异性与它的空间结构密切相关。（ ）
【答案】×
8．（2024·河北卷·4）DNA复制时，解旋酶使DNA双链由5′端向3′端解旋。（ ）
【答案】×
突破核心 拓思维
情境探究——DNA复制的分子机制
研究人员将一个含​14N/​14N−DNA的大肠杆菌转移到以​15NH4Cl为唯一氮源的培养液中，培养24h后，提取子代大肠杆菌的DNA，将DNA双链解开再进行密度梯度离心，试管中出现两种条带，如图1所示。DNA复制时两条子链的延伸方向相反，其中一条子链称为前导链，该链连续延伸；另一条子链称为后随链，该链逐段延伸，这些片段称为冈崎片段；体内DNA复制时，由于DNA聚合酶无法从头合成DNA链，必须依赖游离的3′−OH末端作为延伸的起点，因此，子链合成时，由RNA引物先与模板链结合，为子链的延伸提供3′−OH末端，待DNA复制结束，RNA引物又会被酶剪切掉，体内DNA复制过程如图2所示。回答下列问题。
图1图2
（1） 根据图1所示信息，可知该种大肠杆菌繁殖一代所需时间大约为_ _ _ _ h；若再繁殖一代，并将其子代DNA进行密度梯度离心，能得到_ _ _ _ 条条带。
（2） 从图2可看出连续合成的前导链为_ _ _ _ ，不连续合成的_ _ _ _ （填“甲链”或“乙链”）为后随链，后随链延伸的方向与复制叉移动的方向_ _ _ _ （填“相同”或“相反”），冈崎片段的连接还需要_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 酶参与。
（3） 图2中复制叉的形成是由_ _ _ _ 酶催化DNA双链间的氢键断裂形成的。子链合成时，首先需要RNA引物与模板链的_ _ _ _ _ _ （填“5′”或“3′”）端结合，随后_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 酶结合上去催化子链的延伸。
（4） 不进行细胞分裂的细胞中，也会发生DNA的复制。如真核细胞的_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 中也含有DNA，它们自我复制增殖时会进行DNA的自我复制。
（5） 通常DNA分子复制从一个复制起始点开始，有单向复制和双向复制两种方式，其复制泡结构如图:
放射性越高的​3H−胸腺嘧啶脱氧核糖核苷(3H−脱氧胸苷)，在放射自显影技术的图像上，感光还原的银颗粒密度越高。请利用放射性自显影技术、低放射性​3H−脱氧胸苷和高放射性​3H−脱氧胸苷，设计实验以确定大肠杆菌DNA复制的方向特点，简要写出:
① 实验思路:_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。
② 预测实验结果和结论:_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。
【答案】（1） 8；两
（2） 乙链；甲链；相反；DNA连接
（3） 解旋；3′；DNA聚合
（4） 叶绿体和线粒体
（5） ① 复制开始时，首先用含低放射性​3H−脱氧胸苷培养基培养大肠杆菌，一段时间后转移到含有高放射性​3H−脱氧胸苷的培养基中继续培养，用放射自显影技术观察复制起点和复制起点两侧银颗粒密度情况
② 若复制起点处银颗粒密度低，一侧银颗粒密度高，则DNA分子复制为单向复制；若复制起点处银颗粒密度低，复制起点的两侧银颗粒密度高，则DNA分子复制为双向复制
归纳总结
1.不同DNA复制的区别
真核生物DNA 分子复制是从多个起点开始的，但多起点并非同时进行；而原核生物的DNA 一般是环状双链且只有一个复制起点，但其复制速度很快，弥补只有一个复制位点的不足。
DNA 的复制一般是从复制起点开始双向复制的（如上图），有些DNA 分子的复制还存在一些特殊方式，如线粒体或叶绿体的DNA 复制时两条链复制并不同步(D 环复制)，而某些噬菌体的单链DNA、细菌中环状质粒可以单向复制（滚环复制）。
2.DNA复制的过程拓展
（1）需要引物:DNA聚合酶不能从头合成DNA，只能从已存在的DNA 链的3′ 端逐个加入新的脱氧核苷酸，因此DNA 的复制需要引物( 细胞中是一段与模板DNA 互补配对的短链RNA，PCR中的引物是短的单链DNA)。
（2）半不连续复制
连续复制链（前导链）延伸方向与解旋方向相同，不连续复制链（后随链）延伸方向与解旋方向相反。后随链合成过程中，先合成多个小的片段，称为冈崎片段，其引物被切除留下的空隙由后合成的相邻片段继续延长来补充。各个片段由DNA 连接酶将其连成一条完整的DNA 子链。切除引物后，子链会比母链短一截（如图中连续复制链），这就是端粒DNA 在每次细胞分裂后缩短的原因，端粒酶可延长此片段的DNA。
灵活运用 提能力
考向一 DNA复制的过程分析
1．如图为某真核生物核DNA分子复制过程示意图，有关叙述正确的是（ ）
A. 图中DNA分子复制过程需要解旋酶和RNA聚合酶
B. 图示可体现DNA的复制是一个边解旋边复制的过程
C. 解旋酶破坏的是相邻核苷酸之间的磷酸二酯键
D. 图中3个复制起点同时开始DNA复制
【答案】B
【解析】DNA分子复制过程需要解旋酶和DNA聚合酶等，不需要RNA聚合酶，A错误；DNA分子复制过程中解旋酶破坏的是碱基之间的氢键，C错误；DNA复制过程中，复制速率是相同的，而图中3个复制起点处所形成的“复制泡”大小不同，说明3个复制起点不是同时开始DNA复制的，D错误。
2．（2025·湖南长郡二模）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。其复制的大体过程为:先以L链为模板，合成一段RNA引物，然后在DNA聚合酶的作用下合成新的H链片段，当H链合成2/3时，新的L链以类似于新的H链的合成方式开始合成，示意图如下。下列关于线粒体DNA的说法错误的是（ ）
A. DNA内外环的复制是不同步的，但子链都是从5′端向3′端延伸
B. 线粒体DNA分子不复制时双链平行，所以并非双螺旋结构
C. DNA复制时可能还需要DNA连接酶
D. 该DNA分子连续复制2次共需要6个RNA引物
【答案】B
【解析】DNA聚合酶从引物的3′端开始连接脱氧核苷酸，故子链的延伸方向都是从5′端→3′端，A正确；线粒体DNA分子不复制时双链反向平行，符合双螺旋结构，B错误；由题意和图示可知，该DNA分子连续复制n次，最终形成2n个环状DNA分子，共2n+1条单链，由于DNA复制是半保留复制，需新合成2n+1−2条单链，共需要2n+1−2个引物，故连续复制2次需要22+1−2=6（个）引物，D正确。
考向二 DNA复制方式的实验探究
3．（经典高考）科学家曾提出DNA复制方式的三种假说:全保留复制、半保留复制和分散复制（图1）。对此假说，科学家以大肠杆菌为实验材料，进行了如下实验（图2）:
图1图2
下列有关叙述正确的是（ ）
A. 第一代细菌DNA离心后，试管中出现1条中带，说明DNA复制方式一定是半保留复制
B. 第二代细菌DNA离心后，试管中出现1条中带和1条轻带，说明DNA复制方式一定是全保留复制
C. 结合第一代和第二代细菌DNA的离心结果，说明DNA复制方式一定是分散复制
D. 若DNA复制方式是半保留复制，继续培养至第三代，细菌DNA离心后试管中会出现1条中带和1条轻带
【答案】D
【解析】根据图示信息，只含​15N标记的DNA离心后，试管中出现1条重带，将​15N标记的大肠杆菌在含​14N的培养基中培养一代，细胞分裂一次，DNA复制一次，如果第一代细菌DNA离心后，试管中出现1条中带，说明DNA的复制方式为半保留复制或分散复制，DNA中的两条链均含有或分别含有​15N和​14N，A错误；第二代细菌DNA离心后，试管中出现中带和轻带，说明DNA的复制方式是半保留复制，处于中带的DNA的两条链分别含有​15N和​14N，处于轻带的DNA的两条链均含​14N，B、C错误；若DNA复制方式为半保留复制，继续培养至第三代得到的DNA分子中，1/4的DNA分子的两条链分别含有​15N和​14N，3/4的DNA分子的两条链只含​14N，细菌DNA离心后，试管中出现一条中带和一条轻带，D正确。
考向三 基因的本质
4．（2026·四川成都联考）研究表明，基因通常是具有遗传效应的DNA片段。下列有关基因和DNA的叙述，错误的是（ ）
A. HIV的基因是具有遗传效应的RNA片段
B. T2噬菌体和大肠杆菌的基因是具有遗传效应的DNA片段
C. 碱基对的随机排列，构成了DNA的特异性
D. DNA中的遗传信息蕴藏在4种碱基的排列顺序之中
【答案】C
【解析】DNA的特异性由碱基对的特定排列顺序决定，而非随机排列，C错误。
5．（2026·湖北武汉联考）DNA分子杂交技术可用来比较不同生物DNA分子的差异。在两种生物的DNA单链具有互补碱基序列的部位，互补的碱基序列会结合在一起，形成杂合双链区，而在没有互补碱基序列的部位，仍然是两条单链，形成杂交游离区。现有甲乙丙三种螺旋锥蝇，其编码呼吸酶的部分基因片段中的碱基序列如图所示。研究人员让c′链与a链、b′链与a链分别混合，发现出现了杂合双链区，下列相关叙述正确的是（ ）
A. 与丙相比，乙与甲的亲缘关系更近一些
B. 杂合双链区越多，说明两种生物的亲缘关系越近
C. 理论上DNA分子杂交技术也可以用来检测DNA转录和翻译的产物
D. DNA分子杂交游离区的形成是因为该区域碱基的种类不同
【答案】B
【解析】观察图示，c′链与a链碱基配对更多，说明杂合双链区更多，故丙与甲的亲缘关系更近，A错误，B正确；理论上DNA分子杂交技术也可以用来检测DNA转录的产物即RNA，不能检测翻译的产物蛋白质，C错误；DNA中杂交游离区的形成是因为没有互补碱基序列的部位，不是因为碱基种类不同，D错误。
第21讲 基因的表达
课标要求
概述DNA 分子上的遗传信息通过RNA 指导蛋白质的合成。
考点一 遗传信息的转录和翻译
回归教材 强基础
1．RNA 的结构与功能
【答案】核糖核苷酸； U； 蛋白质； 氨基酸； 密码子； 核糖体； 遗传物质
2．遗传信息的转录
（1） 概念:在细胞核中，通过_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 以_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 为模板合成RNA的过程。
（2） 场所:主要是_ _ _ _ _ _ ，在_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 中也能发生转录过程。
（3） 转录过程（如图）
【答案】（1） RNA聚合酶；DNA的一条链
（2） 细胞核；叶绿体、线粒体
（3） 一条链；核糖核苷酸；RNA分子；DNA；mRNA、tRNA、rRNA等
点拨 ①RNA 聚合酶具有解旋酶活性，转录不需要解旋酶的参与。
②转录时只以DNA 的一条链为模板，另一条链不进行转录。
③一个DNA 分子上有许多个基因，不同基因的转录相对独立，一个基因可被多次转录，启动子的强弱影响基因的表达量（转录量）。
④真核生物的DNA 转录形成的mRNA 经剪接加工成熟后才能作为翻译的模板。
3．遗传信息的翻译
（1） 概念:游离在细胞质中的各种氨基酸，以_ _ _ _ _ _ _ _ 为模板合成_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 的过程。
（2） 密码子的种类
① mRNA上3个相邻的碱基_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。每3个这样的碱基叫作1个密码子，密码子表中有_ _ _ _ 个密码子。
② 密码子表中有2种起始密码子:在真核生物中_ _ _ _ _ _ 作为起始密码子；在原核生物中，_ _ _ _ _ _ 也可以作为起始密码子，此时它编码_ _ _ _ _ _ _ _ 。
③ 密码子表有3种终止密码子:_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。正常情况下，终止密码子不编码氨基酸，仅作为_ _ _ _ _ _ _ _ 的信号，但在特殊情况下，终止密码子_ _ _ _ _ _ 可以编码硒代半胱氨酸。
（3） 密码子的主要特点
① 通用性:_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ ，说明当今生物可能有着共同的起源。
② 简并性:通常一种密码子决定一种氨基酸，而绝大多数氨基酸_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ ，这一现象称作密码子的简并。
③连续性:mRNA上沿5′端向3′端，遗传密码从一个固定的起点开始，以非重叠的方式阅读，密码子之间没有分隔符。
点拨 密码子的简并性的意义
①增强密码子的容错性。当密码子中有一个碱基改变时，由于密码子的简并性，可能并不会改变其对应的氨基酸。
②与密码子的使用频率有关。当某种氨基酸使用频率高时，几种不同的密码子都编码同一种氨基酸可以保证翻译的速度。
整合·微点 启动子、终止子、起始密码子、终止密码子对比
（4） tRNA的结构和功能特点
① 结构示意图
② 功能特点:每种tRNA只能转运_ _ _ _ 氨基酸；但一种氨基酸可由_ _ _ _ _ _ _ _ tRNA运输。
（5） 翻译过程（如图）
【答案】（1） mRNA；具有一定氨基酸顺序的蛋白质
（2） ① 决定1个氨基酸；64
② AUG；GUG；甲硫氨酸
③ UAA、UAG、UGA；翻译终止；UGA
（3） ① 几乎所有生物体共用一套遗传密码
② 都有几个密码子
（4） ① 氨基酸；氢；反密码子；密码子
② 一种；一种或几种
（5） mRNA；tRNA；mRNA；tRNA；终止密码子；脱离
（6）产物:多肽盘曲折叠蛋白质。
4．多聚核糖体现象
（1） 图中c所指的3条链最终的氨基酸序列相同，因为_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。
（2） 图中信息显示，一条mRNA分子上可结合多个核糖体，其意义是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。
（3） 图中核糖体移动的方向为_ _ _ _ _ _ _ _ 。
【答案】（1） 这3条链的模板相同（均为a)
（2） 少量的mRNA分子就可以迅速合成大量的蛋白质
（3） 由左向右
正误速判
1．（必2P65 图4-3）rRNA是核糖体的组成成分,原核细胞中可由核仁参与合成。（ ）
【答案】×
【解析】原核细胞没有细胞核，没有核仁。
2．（必2P65 图4-4）tRNA、mRNA、rRNA都是DNA分子转录的产物，转录的方向是从mRNA的5′→3′。（ ）
【答案】√
3．（2020·全国Ⅲ卷·3）tRNA分子由两条链组成，mRNA分子由单链组成。（ ）
【答案】×
4．（2021·河北卷·8）所有生物基因表达过程中用到的RNA和蛋白质均由DNA编码。（ ）
【答案】×
【解析】RNA病毒的蛋白质由病毒的遗传物质RNA编码合成。
5．（2021·河北卷·8）DNA双链解开，RNA聚合酶起始转录、移动到终止密码子时停止转录。（ ）
【答案】×
【解析】DNA双链解开，RNA聚合酶与启动子结合进行转录，移动到终止子时停止转录。
6．（2024·河北卷·4）DNA复制和转录时，在能量的驱动下解旋酶将DNA双链解开。（ ）
【答案】×
【解析】转录时不需要解旋酶，RNA聚合酶即可完成解旋。
7．（2024·河北卷·4）DNA复制合成的子链和转录合成的RNA延伸方向均为由5′端向3′端。（ ）
【答案】√
8．（必2P65 图4-4）细菌的一个基因转录时两条DNA链可同时作为模板，提高转录效率。（ ）
【答案】×
【解析】细菌的一个基因以DNA的一条链为转录模板。
9．（必2P67 表4−1）密码子是RNA上的三个碱基，决定氨基酸的密码子最多有61种。（ ）
【答案】×
【解析】决定一个氨基酸的三个相邻碱基才称为密码子，UGA除了作为终止密码子外还可以编码硒代半胱氨酸，决定氨基酸的密码子最多有62种。
10．（必2P68 图4-7）翻译时mRNA在核糖体上每次移动3个碱基的位置。（ ）
【答案】×
【解析】翻译时，是核糖体移动而非mRNA移动。
11．（必2P68 图4-7）翻译时，核糖体的移动方向是mRNA5′→3′。（ ）
【答案】√
12．（必2P69 正文）多个核糖体可结合在一个mRNA分子上共同合成一条多肽链。（ ）
【答案】×
【解析】多个核糖体结合在一个mRNA上可合成多条多肽链。
突破核心 拓思维
情境探究——真核生物与原核生物基因的结构和功能
原核生物和真核生物在基因表达方面既有区别又有联系。回答下列问题。
（1） 真核生物染色体DNA通常在_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 期进行复制，复制过程中可以观察到多个复制泡的存在，说明DNA结构中有多个复制起点，这样可以_ _ _ _ 复制效率。原核生物的DNA分子只有一个复制起点。
（2） 科学家发现编码蛋白质的基因的两条链（如图），一条具有转录功能的链叫作反义链，另一条无转录功能但与mRNA序列相似的链叫作有义链。据图可知，该基因的有义链是_ _ _ _ 链（填图中字母）。图中天冬氨酸对应密码子为5′−_ _ _ _ _ _ −3′，则该序列所对应的反密码子是5′−_ _ _ _ _ _ −3′。
（3） 真核生物的细胞核基因在转录后mRNA进入细胞质中翻译，而原核生物的基因的转录和翻译可以同时发生在同一空间内，原因是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。合成蛋白质的起点和终点分别是mRNA上的_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ ，该过程除了mRNA还需要的核酸分子有_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。
（4） 与原核生物的基因结构相比，真核生物基因的编码区是不连续的（如图），某基因由能够编码蛋白质的序列——外显子（图示J、L、N区段）和不编码蛋白质的序列——内含子（图示K、M区段）间隔构成，而原核生物的基因编码区中不存在内含子区段。
注:字母表示基因区段，数字为单链碱基数。
该基因在真核细胞中表达，需要将转录产生的mRNA前体进行剪接加工，得到的成熟mRNA只含_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ （填字母）的对应序列。若该基因经改造能在大肠杆菌中表达出相应的酶，则改造后的基因编码区无_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ （填字母）。若该基因的一个碱基对被替换，使酶的第50位氨基酸由谷氨酸变为缬氨酸，则该基因突变发生的区段是_ _ _ _ （填字母）。
【答案】（1） 细胞分裂间（或有丝分裂前的间期和减数分裂前的间）；提高
（2） α；GAU；AUC
（3） 原核生物细胞中没有核膜包被的细胞核；起始密码子、终止密码子；tRNA、rRNA
（4） J、L、N；K、M；L
归纳总结
1.遗传信息、密码子、反密码子与氨基酸之间的联系
（1）功能上的联系
（2）数量上的联系（不考虑终止密码子）
2.基因表达过程中遗传信息的传递方式
启动子和终止子都是DNA 序列，启动子是RNA 聚合酶的识别和结合位点，是转录的起点，位于基因的上游，与产物RNA 的5′ 端对应；终止子位于基因的下游，与产物RNA 的3′ 端对应。
①原核生物基因（编码区连续）
②真核生物基因（编码区不连续）
3.区分真核细胞和原核细胞基因表达过程
灵活运用 提能力
考向一 考查密码子、反密码子的分析与判断
1．（2025·河南许昌一模）尼伦伯格和马太利用蛋白质体外合成技术进行了相关实验如图所示，他们发现只有加入Phe（苯丙氨酸）的试管中有肽链生成。下列叙述错误的是（ ）
A. 各试管中需加入除去DNA和mRNA的细胞提取液
B. 上述肽链合成过程中，核糖体沿多聚尿嘧啶核苷酸移动
C. 该实验证明了mRNA上三个相邻的碱基决定一个氨基酸
D. 若将多聚UUA加入上述试管中，最多有3支试管中有肽链生成
【答案】C
【解析】为了防止细胞提取液中的DNA重新合成新的mRNA和之前已有的mRNA干扰最终结果，该实验中所用的细胞提取液需要除去DNA和mRNA，A正确；在翻译过程中核糖体沿着mRNA移动，B正确；本实验不能证明mRNA上三个相邻碱基决定一个氨基酸，C错误；据实验结果可知，只有加入Phe（苯丙氨酸）的试管中有肽链生成，UUU是苯丙氨酸的密码子，若将多聚UUA（序列为UUAUUAUUA⋯⋯）作为mRNA加入上述试管中，多聚UUA有三种编码可能，UUA、UAU、AUU，若三种密码子分别编码一种氨基酸，会有三支试管中因为有原料能完成翻译，D正确。
2．（2023·江苏卷·6，2分）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呈三叶草结构，其内部局部区域存在碱基互补配对，A错误；反密码子为5′−CAU−3′的tRNA只能与密码子5′−AUG−3′配对，只能携带一种氨基酸，B错误；mRNA中的终止密码子没有相应的tRNA来结合，C错误；由题知，在密码子第3位的碱基A、U或C皆可与反密码子第1位的I配对，增加了密码子的容错率，有利于保持物种遗传的稳定性，D正确。
考向二 考查转录和翻译的相关过程
3．（2023·湖南卷·12，2分）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glgmRNA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glgmRNA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】启动子位于基因的上游，是RNA聚合酶识别和结合的部位，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，A正确；细菌合成肽链时，核糖体沿mRNA从5′端向3′端移动，B正确；抑制CsrB基因的转录，非编码RNA分子CsrB减少，CsrA与glgmRNA结合增多，导致glgmRNA降解增多，不利于细菌糖原合成，C错误；CsrA蛋白都结合到CsrB上，不再与glgmRNA结合，glgmRNA构象稳定，利于糖原合成，D正确。
4．（2024·安徽卷·11，3分）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（ ）
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】若基因的启动子区域发生DNA甲基化修饰，抑制RNA聚合酶与启动子的结合，可影响基因表达中的转录过程，B正确；RNA聚合酶Ⅰ和Ⅲ的转录产物中的rRNA种类不同，说明两种酶识别的启动子序列不同，C错误。
考向三 考查基因表达中的有关计算
5．已知一个由2条肽链组成的蛋白质分子，共有198个肽键，控制翻译该蛋白质分子的mRNA中A和U共占25%（不考虑终止密码子），则转录形成该mRNA的DNA分子中，C与G至少有（ ）
A. 600个B. 700个C. 800个D. 900个
【答案】D
【解析】题述蛋白质分子由2条肽链组成，共有198个肽键，可知该蛋白质由200个氨基酸组成，不考虑终止密码子，则翻译形成该蛋白质的mRNA分子中至少含有600个碱基，转录形成该mRNA的DNA分子至少含有1 200个碱基。mRNA中A和U共占25%，可知A+U=600×25%=150（个），则转录形成该mRNA的DNA模板链上T+A=150（个），DNA分子中非模板链上A+T=150（个），整个DNA分子中A+T=300（个），则该DNA分子中C+G=1200−300=900（个）。
6．如图为野生型紫色非硫细菌体内指导一种多肽合成的模板mRNA，该细菌的一个突变型个体内，在第270号碱基对应的DNA位置发生了替换，据图分析下列叙述正确的是（ ）
A. 野生型菌体内合成的相应多肽应该为103肽
B. 突变型菌体合成的肽链中氨基酸的数目可能减少
C. 肽链合成时，RNA聚合酶首先结合在起始密码子的位置
D. 该RNA可以同时结合多个核糖体，同时翻译出多种相应的多肽，从而提高翻译的效率
【答案】B
【解析】据题图可知，该mRNA上有311个碱基，其中终止密码子不编码氨基酸，且从起始密码子开始，则野生型菌体内合成的相应多肽中氨基酸数为(311−3−2)÷3=102，即相应多肽应该为102肽，A错误；据题图可知，终止密码子是UGA，第270号碱基对应的DNA位置发生了替换，若替换后mRNA上对应的碱基为U，则终止密码子提前，肽链长度缩短，B正确；RNA聚合酶可与DNA上的启动子结合驱动转录过程，起始密码子在mRNA上，不在DNA上，C错误；一个mRNA可以同时结合多个核糖体，同时进行多条肽链的合成，即同时翻译出多条一种相应的多肽，从而提高翻译的效率，D错误。
考向四 考查原核生物与真核生物基因结构与表达的特点
7．（2025·湖南段考）重叠基因指的是两个或两个以上的基因共有一段DNA序列，或者是指一段DNA序列成为两个或两个以上基因的组成部分。这种基因重叠现象在生物体中广泛存在，尤其在病毒、原核生物以及某些真核生物的线粒体和质粒DNA中更为显著。如图是某线粒体重叠基因局部图，下列相关叙述正确的是（ ）
A. 该重叠基因可能是酵母菌的基因或肺炎链球菌的基因
B. 重叠基因通过共享DNA序列来提高碱基利用效率，是生物体适应环境的一种方式
C. 重叠基因中的基因无法独立表达，它们必须同时被转录和翻译
D. 若基因D中的某个碱基被替换，则会引起基因D、E、J发生突变
【答案】B
【解析】题图为线粒体重叠基因，肺炎链球菌属于原核生物没有线粒体，A错误；重叠基因中的基因是可以独立表达的，它们各自拥有独立的转录和翻译起始及终止位点，C错误；若基因D中的某个碱基被替换，可能引起基因D发生突变，但是对基因E、J没有影响，D错误。
8．（2026·重庆联考）染色体上的降钙素基因编码区包含编码蛋白质的序列（外显子，图中字母所示）和非编码序列（内含子，图中深色部分所示）。如图为该基因在甲状腺和垂体中的转录、RNA剪接及翻译过程示意图。据此推测，无法得出的结论是（ ）
A. 同一基因在不同组织中可通过不同RNA剪接方式生成不同mRNA
B. 以图示甲状腺和垂体中的mRNA进行逆转录得到的降钙素基因的碱基序列相同
C. 甲状腺与垂体中表达的降钙素蛋白可能具有功能差异
D. RNA剪接丰富了蛋白质的多样性，有利于适应细胞的多样性需求
【答案】B
【解析】逆转录是以mRNA为模板合成DNA（基因）的过程，甲状腺和垂体中的mRNA不同，所以以这两种不同的mRNA进行逆转录得到的降钙素基因的碱基序列是不同的，B错误。
考点二 中心法则
回归教材 强基础
1．中心法则
（1） 提出者:_ _ _ _ _ _ 。
（2） 补充后的内容图解
①DNA的复制；②_ _ _ _ ；③翻译；④_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ ；⑤_ _ _ _ _ _ 。
（3）不同生物的遗传信息传递途径
①以DNA为遗传物质的生物(DNA病毒及细胞生物)
②高度分化的细胞
DNA转录RNA翻译蛋白质
③复制型RNA病毒（如烟草花叶病毒）
④逆转录病毒(如HIV)
（4） 生命是物质、能量和信息的统一体:在遗传信息的流动过程中，_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 是信息的载体，_ _ _ _ _ _ 是信息的表达产物，而_ _ _ _ _ _ 为信息的流动提供能量。
【答案】（1） 克里克
（2） 转录；RNA的复制；逆转录
（4） DNA、RNA；蛋白质；ATP
2．DNA 复制、转录、翻译、逆转录和RNA 复制的比较
【答案】DNA的两条链； DNA的一条链； mRNA； 4种脱氧核苷酸； 4种核糖核苷酸； 解旋酶、DNA聚合酶； RNA聚合酶； 逆转录酶； A—T、T—A； A—U、T—A； A—U、U—A； A—T、U—A； A—U、U—A
正误速判
1．（必2P69 正文）中心法则的五个过程均可发生在正常人体细胞中。（ ）
【答案】×
【解析】RNA复制和逆转录过程在正常人体细胞中不能发生。
2．遗传信息可以从DNA流向RNA，也可以从RNA流向蛋白质。（ ）
【答案】√
3．（必2P69 正文）少数生物（如一些RNA病毒）的遗传信息可以从RNA流向RNA或从RNA流向DNA。（ ）
【答案】√
4．（必2P69 正文）HIV中能完成逆转录过程。（ ）
【答案】×
【解析】病毒只能在宿主细胞中完成各种生命活动。
5．（必2P69 正文）转录与DNA复制都遵循碱基互补配对原则，且配对方式相同。（ ）
【答案】×
【解析】转录有A—U配对，DNA复制没有。
灵活运用 提能力
1．（2025·山东卷·5，2分）关于豌豆细胞核中淀粉酶基因遗传信息传递的复制、转录和翻译三个过程，下列说法错误的是（ ）
A. 三个过程均存在碱基互补配对现象
B. 三个过程中只有复制和转录发生在细胞核内
C. 根据三个过程的产物序列均可确定其模板序列
D. RNA聚合酶与核糖体沿模板链的移动方向不同
【答案】C
【解析】由题干可知，豌豆细胞中控制淀粉酶合成的基因位于细胞核中，该基因在进行复制、转录和翻译时相关信息见表。
由表可知A、B正确。三个过程中，只有复制和转录过程可根据产物序列确定其模板序列，由于密码子具有简并性，翻译过程不能根据产物序列确定其模板序列，C错误。转录过程中RNA聚合酶沿着模板DNA链的3′→5′方向移动；翻译过程中，核糖体沿着模板mRNA的5′→3′方向移动，两者移动方向不同，D正确。
2．1957年，克里克提出了中心法则:遗传信息可以从DNA流向DNA，即DNA的复制；也可以从DNA流向RNA，进而流向蛋白质，即遗传信息的转录和翻译。随着研究的不断深入，科学家对中心法则作出了补充，如图所示。下列关于遗传信息传递的叙述错误的是（ ）
A. 在豌豆叶肉细胞中，①过程可以是核DNA的遗传信息流向核DNA
B. HIV侵染辅助性T细胞后进行③过程时需要HIV提供的酶
C. ⑤过程的碱基互补配对方式与④过程完全相同
D. ③⑤过程都是通过研究RNA病毒对中心法则进行的完善
【答案】A
【解析】核DNA的复制发生在细胞分裂过程中，豌豆叶肉细胞是高度分化的植物细胞，不再进行分裂，细胞核中的DNA分子不进行复制，A错误。
3．RNA复制是以RNA为模板合成RNA的过程，发生在许多RNA病毒的生活史中。能进行RNA复制的单链RNA病毒分为正链RNA(+RNA)病毒和负链RNA(−RNA)病毒。如图为正链RNA和负链RNA基因组的复制过程，相关说法正确的是（ ）
A. 在+RNA病毒感染宿主细胞后翻译生成的物质可能是以DNA为模板的RNA聚合酶
B. −RNA病毒的增殖过程需要逆转录酶的参与
C. 合成−RNA和+RNA以及蛋白质的原料和场所均由宿主细胞提供
D. +RNA病毒复制产生一个+RNA所消耗的嘌呤碱基总数和嘧啶碱基总数不相等
【答案】C
【解析】在+RNA病毒感染宿主细胞后增殖时进行RNA的复制，需要的是以+RNA为模板的RNA聚合酶，以DNA为模板的RNA聚合酶催化的是转录过程，A错误；−RNA病毒的增殖过程不需要逆转录酶的参与，B错误；+RNA病毒复制产生一个+RNA的过程中需先产生−RNA，其与+RNA是碱基互补配对的，所消耗的嘌呤碱基总数和嘧啶碱基总数相等，D错误。
第22讲 基因表达与性状的关系
课标要求
1.概述细胞分化的本质是基因的选择性表达，生物的性状主要通过蛋白质来表现。
2.概述某些基因中碱基序列不变但表型改变的表观遗传现象。
考点一 基因表达产物与性状的关系
回归教材 强基础
1．直接控制途径:基因通过控制直接控制生物体的性状。
【答案】蛋白质的结构； 缺失3个； CFTR蛋白结构
2．间接控制途径:基因通过控制来控制，进而控制生物体的性状。
（1）白化病致病机理图解
（2）豌豆的圆粒和皱粒的形成机制图解
【答案】酶的合成； 代谢过程； 活性下降； 皱粒
正误速判
1．（必2P71 正文）豌豆产生圆粒或皱粒的实例说明基因通过控制蛋白质结构，直接控制生物体的性状。（ ）
【答案】×
2．（必2P71 正文）皱粒豌豆种子中，编码淀粉分支酶的基因被打乱，淀粉分支酶异常，活性降低，淀粉含量低而蔗糖含量高。（ ）
【答案】√
3．（必2P71 正文）白化病是由基因异常而使酪氨酸酶合成变多导致的，酪氨酸酶能将黑色素转变为酪氨酸，从而表现出白化症状。（ ）
【答案】×
【解析】白化病是由于酪氨酸酶无法正常合成。
4．（必2P72 正文）囊性纤维化体现了基因可通过控制蛋白质的结构来直接控制生物体的性状。（ ）
【答案】√
灵活运用 提能力
1．（2025·陕西西安模拟）囊性纤维化患者的7号染色体上的CFTR(Cl−的跨膜蛋白)基因中编码第508位苯丙氨酸的3个碱基对缺失，引起了△F508−CFTR蛋白异常折叠。内质网相关的泛素连接酶复合体可以有效地识别△F508−CFTR蛋白，从而将其降解，因此△F508−CFTR蛋白无法到达细胞膜并有效转运Cl−。下列相关叙述正确的是（ ）
A. 囊性纤维化患者分泌到汗液的Cl−提升了内环境的渗透压
B. 囊性纤维化是基因突变引起的，相关基因是通过控制酶的合成来控制生物性状的
C. 建立转△F508−CFTR基因模型和△F508−CFTR基因敲除模型可为治疗囊性纤维化的药物研发提供思路
D. 若使用放射性同位素标记参与合成患者的△F508−CFTR蛋白的氨基酸，与内质网相比，在高尔基体可检测到更高的放射性
【答案】C
【解析】汗液属于外分泌液，汗液的Cl−不能提升内环境的渗透压，A错误；囊性纤维化的致病机理是基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状，B错误；由题干可知，△F508−CFTR蛋白异常折叠，内质网相关的泛素连接酶复合体可以有效地识别△F508−CFTR蛋白，从而将其降解，因此若使用放射性同位素标记参与合成患者的△F508−CFTR蛋白的氨基酸，与内质网相比，在高尔基体不能检测到更高的放射性，D错误。
2．（2025·1月八省联考陕晋青宁卷）提高番茄中果糖的含量有助于增加果实甜度。我国科学家发现催化果糖生成的关键酶SUS3的稳定性受磷酸化的CDPK27蛋白调控,在小果番茄CDPK27基因的启动子区存在特定序列，可被RAV1蛋白结合而影响该基因表达。CDPK27基因与决定番茄果实大小的基因(Fw/fw)高度连锁，不易交换。作用机制如图。下列叙述正确的是（ ）
A. RAV1结合CDPK27基因编码起始密码子的序列从而抑制该基因表达
B. 高表达CDPK27基因植株中的SUS3蛋白更稳定，番茄果实甜度低
C. 通过编辑CDPK27基因去除其编码蛋白的特定磷酸化位点可增加大果甜度
D. 大果番茄与小果番茄杂交易通过基因重组获得大而甜的番茄果实
【答案】C
【解析】由题中信息可知，RAV1蛋白结合的是CDPK27基因的启动子区的特定序列，而编码起始密码子的序列存在于mRNA上，A错误；从图中可知，大果中的CDPK27基因高表达，其产物CDPK27蛋白被磷酸化后，可促进大果中的SUS3的磷酸化，使SUS3被降解（变得不稳定），从而使果糖生成减少，所以果实甜度低，B错误；由图中可知，大果中的CDPK27蛋白被磷酸化后，可促进SUS3蛋白的磷酸化，若通过编辑CDPK27基因去除其编码蛋白的特定磷酸化位点，则不会促进SUS3的磷酸化，使SUS3降解量减少，从而增加果糖的生成量，增加大果甜度，C正确；由题中信息可知，CDPK27基因与决定番茄果实大小的基因(Fw/fw)高度连锁，不易交换，所以二者杂交不易通过基因重组获得大而甜的果实，D错误。
考点二 基因的选择性表达与表观遗传
回归教材 强基础
1．基因的选择性表达与细胞分化
（1） 细胞中表达的基因的分类:
① 在所有细胞中都能表达的基因（管家基因）:指导合成的蛋白质是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 所必需的，如核糖体蛋白基因、ATP合成酶基因。
② 只在_ _ _ _ _ _ _ _ 中特异性表达的基因（奢侈基因）:如卵清蛋白基因、胰岛素基因。
（2） 细胞分化的本质是基因的选择性表达，基因的选择性表达与基因表达的_ _ _ _ 有关。
（3） 细胞分化的结果:由于基因的选择性表达，导致来自同一个体的体细胞中mRNA和蛋白质_ _ _ _ _ _ _ _ ，从而导致细胞具有不同的形态和功能。
【答案】① 维持细胞基本生命活动
② 某类细胞
（2） 调控
（3） 不完全相同
2．表观遗传
【答案】碱基序列； 表达和表型； 甲基化程度
整合·微点
表观遗传的几种类型
3．基因与性状间的对应关系
（1） 一个基因控制_ _ _ _ 性状（多数性状受单基因控制）。
（2） 一个基因控制_ _ _ _ 性状。
（3） _ _ _ _ 基因控制一种性状（如身高、体重等）。
另外，生物的性状还受_ _ _ _ 因素的影响。
【答案】（1） 一种
（2） 多种
（3） 多个；环境
正误速判
1．（必2P72“思考·讨论”）胰岛细胞有胰岛素基因而无珠蛋白基因，故可以产生胰岛素而不能产生珠蛋白。 （ ）
【答案】×
2．（2025·安徽卷·3）胰岛类器官中不同细胞在结构和功能上存在差异，这是基因选择性表达的结果。 （ ）
【答案】√
3．（必2P72 正文）同一生物体中不同类型的细胞内的mRNA种类不同的实质是基因的选择性表达。（ ）
【答案】√
4．（必2P74 正文拓展）甲基化可通过影响DNA聚合酶与调控序列结合抑制转录。（ ）
【答案】×
【解析】甲基化影响的是RNA聚合酶与调控序列结合。
5．（必2P74 正文）柳穿鱼的Lcyc基因可以通过甲基化来促进基因的表达。（ ）
【答案】×
【解析】柳穿鱼的Lcyc基因可以通过甲基化来抑制基因的表达。
6．（2022·天津卷·5）小鼠Avy基因控制黄色体毛，该基因上游不同程度的甲基化修饰会导致其表达受不同程度抑制，使小鼠毛色发生可遗传的改变。Avy基因的碱基序列保持不变。（ ）
【答案】√
7．（2023·天津卷·6改编）癌细胞来源的某种酶，比正常细胞来源的同种酶活性较低，原因是酶基因启动子发生甲基化。（ ）
【答案】×
8．（2023·河北卷·6）染色体的组蛋白被修饰造成的结构变化不影响基因表达。（ ）
【答案】×
【解析】在生物表观遗传中，除了DNA甲基化，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。
9．（必2P74 正文）表观遗传学分子修饰只能发生在DNA上。（ ）
【答案】×
【解析】表观遗传学分子修饰既可发生在染色体上，也可发生在DNA上。
10．（必2P74 正文）同卵双胞胎的差异只与表观遗传有关。（ ）
【答案】×
【解析】双胞胎的性状差异还和环境等因素有关。
11．（必2P74 正文）蜂王与工蜂的形态、结构、生理、行为的不同与表观遗传有关。（ ）
【答案】√
12．（必2P74“思维训练”）高温培养残翅果蝇幼虫得到接近正常果蝇成虫的现象属于表观遗传。（ ）
【答案】×
【解析】高温培养残翅果蝇幼虫得到接近正常果蝇成虫的现象，说明表型是由基因型和环境共同作用的结果，不属于表观遗传。
13．（必2P74“与社会的联系”）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。（ ）
【答案】√
14．（必2P74 正文）生物的性状是基因和环境共同作用的结果,基因型相同,表型可能不同;基因型不同,表型可能相同。（ ）
【答案】√
15．（必2P74 正文拓展）决定人身高的基因与身高这种性状呈线性关系，即一种性状由一个基因控制。（ ）
【答案】×
【解析】人的身高是由多个基因决定的，其中每个基因对身高都有一定的作用。
灵活运用 提能力
考向一 考查基因的选择性表达
1．大肠杆菌的乳糖操纵子是由调节基因(I)、启动子(P)、操纵基因(O，不编码蛋白质)、结构基因(Z、Y、A)等部分组成的，结构基因所表达的蛋白质是与乳糖代谢有关的酶。相关基因表达调节机制如图1、图2所示。下列叙述正确的是（ ）
图1
图2
A. 环境中缺乏乳糖时，调节基因通过阻遏蛋白抑制操纵基因转录而发挥作用
B. 环境中富含乳糖时，通过影响阻遏蛋白的表达调节乳糖代谢相关酶的合成
C. 结构基因转录出的一条mRNA上具有3种不同的启动子
D. 上述调节机制可以在保证细胞能量供应的前提下避免物质和能量的浪费
【答案】D
【解析】分析题图1，环境中缺乏乳糖时，调节基因的表达产物阻遏蛋白会与操纵基因结合，阻碍RNA聚合酶催化结构基因的转录，在转录水平上抑制结构基因的表达，A错误；分析题图2，环境中富含乳糖时，乳糖与阻遏蛋白结合，使阻遏蛋白不能与操纵基因结合，进而使操纵基因和结构基因表达，B错误；mRNA上不含有启动子，C错误。
考向二 考查表观遗传
2．两个品种的柳穿鱼植株杂交，F1均开两侧对称花，F1自交，F2中大多数开两侧对称花，少数开辐射对称花。研究发现，柳穿鱼花的形态结构与Lcyc基因的表达直接相关，Lcyc基因表达开两侧对称花，Lcyc基因不表达开辐射对称花。两品种柳穿鱼的Lcyc基因碱基序列相同，二者Lcyc基因的部分片段甲基化情况如图所示。下列叙述正确的是（ ）
A. 控制两侧对称和辐射对称花的基因互为等位基因
B. Lcyc基因甲基化后，导致其表达的蛋白质结构发生改变
C. 图示Lcyc基因的片段可能是启动子所在位置
D. 推测Lcyc基因的表达程度与其甲基化的程度呈正相关
【答案】C
【解析】根据题干信息可知，控制两侧对称与辐射对称花的基因所含遗传信息相同，因此不是等位基因，A错误；Lcyc基因甲基化后，其基因不会表达出蛋白质，B错误；根据题意可知，Lcyc基因甲基化影响了基因的表达，因此图示Lcyc基因的片段可能是启动子所在位置，C正确；控制辐射对称的Lcyc基因的甲基化程度相对较高，推测甲基化程度与Lcyc基因的表达程度呈负相关，D错误。
3．（2025·河南卷·14，3分）构成染色体的组蛋白可发生乙酰化。由组蛋白基因表达到产生乙酰化的组蛋白，需经历转录、转录后加工、翻译、翻译后加工与修饰等过程。下列叙述错误的是（ ）
A. 组蛋白乙酰化不改变自身的氨基酸序列但可影响个体表型
B. 具有生物活性的tRNA的形成涉及转录和转录后加工过程
C. 编码组蛋白的mRNA上结合的核糖体数量不同，可影响翻译的准确度和效率
D. 组蛋白乙酰化发生在翻译后，是基因表达调控的结果，也会影响基因的表达
【答案】C
【解析】通常而言，编码组蛋白的mRNA上结合的核糖体越多，在同一时间内合成的蛋白质分子就越多，翻译效率越高；翻译的准确度主要取决于mRNA上的密码子与tRNA上的反密码子的互补配对及tRNA携带氨基酸的准确度等，与mRNA上结合的核糖体数量无关，C错误。
4．（2025·河南联考）蛋白质D是某种小鼠正常发育所必需的，其缺乏时表现为侏儒鼠。小鼠体内的A基因能控制该蛋白的合成，a基因则不能。A基因的表达受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。已知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。下列叙述正确的是（ ）
A. 卵细胞中甲基化的P序列可使A基因发生突变，使子代中A基因无法表达
B. 基因型为Aa的两鼠杂交，子代侏儒鼠的基因型为Aa、aa，侏儒鼠比例为1/2
C. 若两侏儒鼠杂交，当子代数量足够多时，可能都为侏儒鼠，也可能都为正常鼠
D. A基因在精子中可正常表达，在卵细胞中不能表达，说明A基因为伴性遗传
【答案】B
【解析】根据题意可知，P序列甲基化是表观遗传的一种，表观遗传不改变基因的碱基序列，不属于基因突变，A错误；基因型为Aa的雌鼠会产生1/2A、1/2a的卵细胞，但由于P序列在卵细胞中是甲基化的，导致A基因不能表达，为便于区分，可用A′表示，基因型为Aa的雄鼠会产生1/2A、1/2a的精子，且在精子中A基因能正常表达，则雌雄配子结合后，子代基因型及表型比例为1/4AA′（正常）、1/4Aa（正常）、1/4A′a（侏儒）、1/4aa（侏儒），子代侏儒鼠的基因型为Aa(A′a)、aa，侏儒鼠比例为1/2，B正确；侏儒鼠的基因型可能是Aa、aa，两侏儒鼠杂交，子代不可能都是正常鼠，C错误；A基因在精子中可正常表达，在卵细胞中不能表达，原因是P序列在精卵细胞中的甲基化情况不同，并不属于伴性遗传，D错误。
考向三 考查基因与性状间的对应关系
5．下列有关基因和性状的叙述，正确的是（ ）
A. S型肺炎链球菌的有毒性状受核基因表达产物的直接控制
B. 基因可通过其转录产物控制代谢过程，进而控制生物的性状
C. 老年人白发是相关基因不能控制酪氨酸酶合成，导致黑色素不能正常合成引起的
D. 环境相同的情况下，基因型相同的个体间不会发生可遗传的表型差异
【答案】B
【解析】S型肺炎链球菌的致病性状取决于多糖类荚膜，它不是基因表达的直接产物，A错误；老年人白发是体内酪氨酸酶的活性减弱使黑色素合成减少导致的，C错误；环境相同的情况下，基因型相同的个体可能因为DNA甲基化、染色体的组蛋白甲基化或乙酰化，进而使个体间产生可遗传的表型差异，D错误。
6．（2025·河北保定模拟）牵牛花的颜色主要是由花青素决定的。花青素的合成途径与颜色变化过程如图所示，下列分析正确的是（ ）
A. 牵牛花的颜色受多个基因控制，其遗传遵循自由组合定律
B. 若图中基因P表达，则前提是基因M和N也能表达
C. 图中基因通过控制酶的合成直接控制牵牛花的性状
D. 两株牵牛花的基因型完全相同，其花色也可能不同
【答案】D
【解析】牵牛花的花色受多个基因的控制，但不知这些基因是否位于非同源染色体上，不能确定其遗传符合自由组合定律，A错误；基因M、N是否表达，不影响基因P的表达，B错误；由图可知，基因可以通过控制酶的合成来控制代谢，从而间接控制生物性状，C错误。类型
菌落
荚膜
致病性
S型
①_ _ _ _
有
③_ _ _ _
R型
②_ _ _ _
无
④_ _ _ _
过程
增殖需要的条件
内容
合成T2噬菌体DNA
模板
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 的DNA
原料
_ _ _ _ _ _ _ _ 提供的4种脱氧核苷酸
合成T2噬菌体蛋白质
原料
_ _ _ _ _ _ _ _ 的氨基酸
场所
_ _ _ _ _ _ _ _ 的核糖体
生物类型
所含核酸
遗传物质
举例
细胞生物
真核生物
DNA和RNA
_ _ _ _ _ _
动物、植物、真菌
原核生物
_ _ _ _ _ _
细菌
非细胞生物
DNA病毒
仅有DNA
_ _ _ _ _ _
T2噬菌体、乙肝病毒
RNA病毒
仅有RNA
_ _ _ _ _ _
烟草花叶病毒、HIV、SARS病毒、流感病毒、新型冠状病毒
第n 代DNA 分子数
含​15N 的DNA 分子
只含​15N 的DNA 分子
含​14N 的DNA 分子
只含​14N 的DNA 分子
单链总数
含​15N 的单链
含​14N 的单链
2n
2
0
2n
2n−2
2n+1
2
2n+1−2
项目
方向
DNA 复制
子链合成方向:5′端→3′ 端
DNA 聚合酶移动方向:沿模板链的3′ 端→5′ 端
转录
RNA 链合成方向:5′端→3′ 端
RNA 聚合酶移动方向:沿DNA 模板链的3′ 端→5′ 端
翻译
mRNA 读取方向:核糖体从mRNA 的5′ 端→3′ 端移动，依次读取密码子
PCR（聚合酶链式反应）
引物延伸方向:从引物的5′ 端→3′ 端合成新的DNA 链
耐高温DNA 聚合酶移动方向:沿模板链的3′ 端→5′ 端
项目
启动子
终止子
起始密码子
终止密码子
本质
DNA
DNA
mRNA
mRNA
位置
目的基因上游
目的基因下游
mRNA 首端
mRNA 尾端
功能
RNA 聚合酶识别和结合的部位，驱动基因转录出mRNA
使转录在所需要的地方停下来
翻译的起始信号（编码氨基酸）
翻译的结束信号（正常情况下，不编码氨基酸）
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
项目
DNA 复制
转录
翻译
逆转录
RNA 复制
场所
主要是细胞核
主要是细胞核
核糖体
宿主细胞
宿主细胞
模板
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
_ _ _ _ _ _ _ _
RNA
RNA
原料
4种脱氧核苷酸
4种核糖核苷酸
21种氨基酸
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
酶
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
缩合反应的酶
_ _ _ _ _ _ _ _
RNA聚合酶
能量
由ATP提供
碱基互补配对原则
G—C、C—G
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
产物
两个子代DNA
RNA
多肽链
DNA
RNA
信息传递
DNA→DNA
DNA→RNA
mRNA→ 蛋白质
RNA→DNA
RNA→RNA
过程
模板链
碱基互补配对情况
场所
DNA复制
DNA两条单链
A—T、T—A、C—G、G—C
细胞核
转录
DNA一条链
T—A、A—U、C—G、G—C
细胞核
翻译
mRNA
U—A、A—U、C—G、G—C
细胞质
类型
表观遗传原理
图示解释
DNA 甲基化
在DNA 碱基上增加甲基基团的化学修饰，RNA聚合酶与基因的结合受阻，基因表达量下降乃至关闭
组蛋白修饰
组蛋白甲基化会使染色体螺旋化程度提高，从而抑制基因表达；组蛋白乙酰化则疏松染色质结构，有利于转录的进行
RNA 干扰
某些转录产物如miRNA、siRNA等直接结合特异的靶标mRNA，从而阻止该mRNA 进行翻译或者导致靶标mRNA 的稳定性下降
X 染色体失活
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
基因（组）印记
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