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2022届优质校一模试卷专题汇编9 遗传的分子学基础 解析版
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这是一份2022届优质校一模试卷专题汇编9 遗传的分子学基础 解析版,共15页。试卷主要包含了解答有关碱基计算的“三步曲”,“三看法”判断中心法则各过程等内容,欢迎下载使用。
常考题型
方法点拨
1.“两看法”解答噬菌体侵染细菌标记问题
2.解答有关碱基计算的“三步曲”
3.利用模型分析子细胞中染色体标记情况
此类问题可通过构建模型图解答,如下图:
这样来看,最后形成的4个子细胞有三种情况:第一种情况是4个细胞都是;第二种情况是2个细胞是,1个细胞是,1个细胞是;第三种情况是2个细胞是,另外2个细胞是。
4.用“两看法”判断真核生物和原核生物基因表达过程图
5.“三看法”判断中心法则各过程
【典例1】(2021·全国乙卷·5)在格里菲思所做的肺炎双球菌转化实验中,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型菌相比,S型菌的毒性可能与荚膜多糖有关
B.S型菌的DNA能够进入R型菌细胞指导蛋白质的合成
C.加热杀死S型菌使其蛋白质功能丧失而DNA功能可能不受影响
D.将S型菌的DNA经DNA酶处理后与R型菌混合,可以得到S型菌
【答案】D
【解析】肺炎双球菌转化实验包括格里菲斯体内转化实验和艾弗里体外转化实验,其中格里菲斯体内转化实验证明S型细菌中存在某种转化因子,能将R型细菌转化为S型细菌,没有证明转化因子是什么物质,而艾弗里体外转化实验,将各种物质分开,单独研究它们在遗传中的作用,并用到了生物实验中的减法原理,最终证明DNA是遗传物质。与R型菌相比,S型菌具有荚膜多糖,S型菌有毒,故可推测S型菌的毒性可能与荚膜多糖有关,A正确;S型菌的DNA进入R型菌细胞后使R型菌具有了S型菌的性状,可知S型菌的DNA进入R型菌细胞后指导蛋白质的合成,B正确;加热杀死的S型菌不会使小白鼠死亡,说明加热杀死的S型菌的蛋白质功能丧失,而加热杀死的S型菌的DNA可以使R型菌发生转化,可知其DNA功能不受影响,C正确;将S型菌的DNA经DNA酶处理后,DNA被水解为小分子物质,故与R型菌混合,不能得到S型菌,D错误。故选D。
【典例2】(2021·全国甲卷·30)用一段由放射性同位素标记的DNA片段可以确定基因在染色体上的位置。某研究人员使用放射性同位素32P标记的脱氧腺苷三磷酸(dATP,dA-Pα~Pβ~Pγ,)等材料制备了DNA片段甲(单链),对W基因在染色体上的位置进行了研究,实验流程的示意图如下。
回答下列问题:
(1)该研究人员在制备32p标记的DNA片段甲时,所用dATP的α位磷酸基团中的磷必须是32p,原因是______________________________________________________________________。
(2)该研究人员以细胞为材料制备了染色体样品,在混合操作之前去除了样品中的RNA分子,去除RNA分子的目的是_______________________________________________________。
(3)为了使片段甲能够通过碱基互补配对与染色体样品中的W基因结合,需要通过某种处理使样品中的染色体DNA_______________________。
(4)该研究人员在完成上述实验的基础上,又对动物细胞内某基因的mRNA进行了检测,在实验过程中用某种酶去除了样品中的DNA,这种酶是___________________。
【答案】
(1)dATP脱去β、γ位上的两个磷酸基团后,则为腺嘌呤脱氧核苷酸,是合成DNA的原料之一
(2)防止RNA分子与DNA片段甲发生碱基互补配对,影响基因在染色体上的定位
(3)解旋
(4)DNA酶
【解析】根据题意,通过带32p标记的DNA分子与被测样本中的W基因进行碱基互补配对,形成杂交带,可以推测出W基因在染色体上的位置。
(1)dA-Pα~Pβ~Pγ脱去β、γ位上的两个磷酸基团后,则为腺嘌呤脱氧核苷酸,是合成DNA的原料之一。因此研究人员在制备32p标记的DNA片段甲时,所用dATP的α位磷酸基团中的磷必须是32p。
(2)RNA分子也可以与DNA片段甲发生碱基互补配对,产生杂交带,从而干扰32p标记的DNA片段甲与染色体DNA的杂交,故去除RNA分子,可以防止RNA分子与DNA片段甲发生杂交。
(3)DNA分子解旋后的单链片段才能与32p标记的DNA片段甲进行碱基互补配对,故需要使样品中的染色体DNA解旋。
(4)DNA酶可以水解DNA分子从而去除了样品中的DNA。
【易错易混】
1.有关遗传物质的几个易错点
(1)艾弗里的体外转化实验与噬菌体侵染细菌实验均只能证明DNA是遗传物质,而不能证明DNA是主要的遗传物质。
(2)对于任何一种生物来说,其遗传物质只有一种,是DNA或RNA,没有主要和次要之分,因此不能说具体的某种生物的遗传物质主要是DNA。
(3)真核生物的遗传物质是DNA,DNA主要分布在细胞核,少量分布在细胞质,细胞核与细胞质里的遗传物质都是DNA。
2.DNA复制相关计算时四个易错点
(1)复制次数:“DNA复制了n次”和“第n次复制”有区别,前者包括所有的复制,但后者只包括最后一次复制。
(2)碱基数目:碱基的数目单位是“对”还是“个”。
(3)复制模板:在DNA复制过程中,无论复制了几次,含有亲代脱氧核苷酸单链的DNA分子都只有两个。
(4)关键词语:看清是“DNA分子数”还是“链数”,“含”还是“只含”等关键词。
3.不同细胞中的中心法则途径
高等动植物只有DNA复制、转录、翻译三条途径,但具体到不同细胞情况不尽相同,如根尖分生区细胞等分裂旺盛的组织细胞中三条途径都有;但叶肉细胞等高度分化的细胞中无DNA复制途径,只有转录和翻译两条途径;哺乳动物成熟的红细胞中无信息传递。
试题汇编
一、选择题
1.(2021·甘肃静宁·模拟)T2噬菌体是一种由蛋白质外壳包裹的DNA病毒。下列有关叙述正确的是( )
A.T2噬菌体的核酸中含尿嘧啶 B.T2噬菌体的核酸彻底水解产物有6种
C.T2噬菌体没有细胞核但有核糖体 D.T2噬菌体不是专性细胞内寄生生物
2.(2021·浙江宁波·一模)在探索遗传物质的过程中,科学家进行了一系实验。下列叙述错误的是( )
A.肺炎双球菌离体转化实验中,需要使用液体培养基和固体培养基
B.将有活性的S型肺炎双球菌的DNA注入小鼠体内,不会使小鼠患病
C.烟草花叶病毒的感染和重建实验,证明了烟草花叶病毒遗传物质是RNA
D.用32P标记的噬菌体侵染细菌,沉淀中放射性强证明了DNA是遗传物质
3.(2021·浙江绍兴·模拟预测)某DNA片段结构如图所示,①②③表示其中的相关组分,下列叙述正确的是( )
A.①有两种可能类型B.②有两种可能类型
C.③有两种可能类型D.①②③都只有一种类型
4.(2022·广东惠州·模拟)ecDNA是染色体外的环状DNA,ecDNA上普遍带有与癌变有关的基因,广泛存在于多种癌细胞中。下列说法正确的是( )
A.癌症病情的发展可能跟ecDNA的含量、表达有关
B.可通过研发降解DNA的药物来治疗癌症
C.ecDNA含有两个游离的磷酸基团
D.癌细胞的增殖过程中ecDNA均等分配到子细胞中
5.(2021·江西抚州·高三联考)同位素标记技术常用于遗传学的研究。下面有关说法正确的是( )
A.利用35S证明烟草花叶病毒的遗传物质是RNA而不是蛋白质
B.利用32P研究基因的转录、翻译机制以及DNA分子结构模型
C.DNA半保留复制的探究实验中,用15N标记的NH4Cl培养大肠杆菌
D.T2噬菌体侵染细菌实验中,需要用35S和32P共同标记同一噬菌体
6.(2021·黑龙江大庆·一模)研究人员将1个DNA双链均被14N标记的大肠杆菌转移到以15NH4Cl为唯一氮源的培养液中,培养1h后提取子代大肠杆菌的DNA。将DNA解开双螺旋变成单链,之后进行密度梯度离心,试管中出现两种条带(如图)。下列说法正确的是( )
A.根据条带的数目和位置可以确定DNA的复制方式
B.由结果可推知该大肠杆菌的细胞周期大约为15min
C.若直接将子代DNA进行密度梯度离心也能得到两条条带
D.解开DNA双螺旋的实质是破坏核苷酸之间的磷酸二酯键
7.(2021·辽宁·模拟预测)基因是有遗传效应的DNA片段,眼色基因(红眼基因R、白眼基因r)位于果蝇的X染色体上,下列叙述正确的是( )
A.雌雄果蝇细胞内的基因都是随染色体的复制而复制的
B.同一DNA分子上不可能同时含有两个控制眼色的基因
C.果蝇正常的卵原细胞有丝分裂时红眼基因最多有4个
D.白眼基因的两侧也都是基因,其中只有一条链可以转录血红蛋白基因
8.(2021·云南昆明·高三月考)下列关于人体细胞核基因表达的叙述,正确的是( )
A.参与翻译过程的RNA中不含氢键
B.转录沿着DNA的一整条脱氧核苷酸链进行
C.当RNA聚合酶移动至终止密码时,转录停止
D.转录形成的mRNA必须经过加工才能转移到细胞质中
9.(2022·江西景德镇·一模)三位美国遗传学家发现了控制生物节律(即生物钟)的分子机制,其核心组件的简化示意图如下(PER蛋白是与生物节律有关的关键蛋白)。下列有关叙述正确的是( )
A.PER基因的表达过程中,只有转录需要遵循碱基互补配对原则
B.PER/TIM蛋白复合物、mRNA通过核孔自由进出细胞核
C.PER/TIM蛋白复合物对PER基因表达的调控属于翻译水平的调控
D.PER蛋白积累后抑制PER基因的活性属于负反馈调节
10.(2022·广西南宁·模拟预测)乙肝病毒为双链DNA病毒,下图是其侵染人体肝细胞后的增殖过程,下列叙述错误的是( )
A.乙肝病毒增殖过程中需要RNA聚合酶和逆转录酶的催化
B.过程②中1个RNA分子可翻译出多条相同氨基酸序列的多肽
C.抑制过程②的药物可能会影响正常细胞的蛋白质合成
D.乙肝病毒的DNA在细胞质中以一条链为模板转录形成相应的RNA
11.(2021·湖北武汉·高三月考)下列有关基因与性状的说法,正确的是( )
A.基因控制性状,基因改变则性状随之改变
B.位于同源染色体上相同位置的基因控制的性状表现型相同
C.白化病症状的出现,是由于基因直接控制合成异常的色素
D.含有等位基因Aa的杂合子发生染色体缺失后,可表现出a基因的性状
12.(2022·湖南郴州·高三联考)甲基化是指在酶的催化下,甲基由甲基化合物转移至其他化合物的过程。正常情况下,某害虫的基因CYP4C64可以表达合成少量杀虫剂解毒酶,但该基因某个位点发生突变,产生的mRNA经甲基化修饰后,促进翻译使抗性增强,有关机理如下图。以下说法正确的是( )
A.mRNA的碱基A甲基化后,改变了碱基排列顺序
B.mRNA甲基化可以促进该害虫体内合成更多杀虫剂解毒酶
C.抑制CYP4C64的过量表达可以降低害虫对杀虫剂的敏感性
D.敏感变为抗性的根本原因是mRNA上的碱基T突变为A
二、非选择题
13.(2021·河北衡水·模拟预测)科学家艾弗里用肺炎双球菌来探究遗传物质的问题。实验的材料;S型细菌,R型细菌、DNA水解酶、培养基,培养皿等。艾弗里等人先做了以下三组实验:
①S型细菌的蛋白质+R型活细菌→R型菌落
②S型细菌荚膜中的多糖+R型活细菌→R型菌落
③S型细菌的DNA+R型活细菌→R型菌落+S型菌落
(1)艾弗里等人发现实验步骤并不严密,于是又做了第四组实验,请按照①②③中的表达格式,写出第四组实验方法和结果:④_________________________________________________。
(2)上述实验可以得出的结论是___________________________________________。
(3)该实验最关键的设计思路是____________________________________________________。
(4)肺炎双球菌具有的细胞器是_______________;其控制性状的物质是___________,R型细菌转化成S型细菌,其变异原理是___________________________________。
14.(2021·重庆·模拟预测)将某二倍体动物细胞放置在含放射性14C的培养基中培养若干代,使其完全被标记,然后将这些标记好的细胞放在没有放射性的培养基内分别进行有丝分裂或减数分裂,实验期间收集到四个样本细胞,已知甲、乙处于分裂中期,丙、丁处于分裂后期,统计这四个样本放射性标记的染色体数和核DNA数如下表,请回答相关问题:
(1)上表中一定处于减数分裂的样本是________;可能处于减数分裂的样本有____________。
(2)由表可知,该生物的正常体细胞的染色体数为________条;假设丙是有丝分裂的样本,其子细胞中标记的染色体数有________________条。
(3)四个样本中,取样时间最早的可能是__________;丁至少是第__________次分裂的样本。
15.(2022·河南·高三月考)人体细胞中的SIRT3(去乙酰化酶)主要存在于线粒体基质中,通过催化一系列反应来调节线粒体中ATP的生成。SIRT3基因位于11号染色体上,回答下列问题:
(1)线粒体增大内膜面积的方式为_________________________________,催化[H]和O2生成水的酶存在于_________________________________________。
(2)SIRT3的合成过程需要在_________________________________中进行转录,然后再将产物转移到_____________________________进行翻译。
(3)如图是赖氨酸的结构简式,线粒体内某些蛋白质中的赖氨酸来源于____________,由五个不同氨基酸形成的五肽化合物最多有_________种,赖氨酸的R基为____________________。
(4)研究发现,在正常情况下线粒体中的SIRT3会发生SUMO化修饰,进而抑制SIRT3的活性。但在饥饿等一些代谢应激情况下,调控因子SENP1转运进入线粒体中,可以去除SIRT3的SUMO化修饰,从而_____________(填“激活”或“抑制”)SIRT3的活性。
参考答案
1.
【答案】B
【解析】T2噬菌体是DNA病毒,不含RNA,故T2噬菌体的核酸中不含尿嘧啶,尿嘧啶是RNA特有的,A错误;T2噬菌体是DNA病毒,彻底水解后,产物为6种,分别是A、T、G、C四种碱基,磷酸和脱氧核糖,B正确;T2噬菌体是非细胞生物,不含细胞结构和细胞器,故也没有细胞核和核糖体,C错误;T2噬菌体是非细胞生物,只能寄生在活细胞(大肠杆菌)中进行生命活动,不能用营养齐全的培养基培养T2噬菌体,D错误。故选B。
2.
【答案】D
【解析】肺炎双球菌离体转化实验先用液体培养基使其发生转化,再用固体培养基检测转化效果,A正确;S型肺炎双球菌的DNA在小鼠体内不会发生转化,因此注入小鼠体内,不会使小鼠患病,B正确;烟草花叶病毒的感染和重建实验,证明了RNA是遗传物质,C正确;噬菌体侵染细菌实验还需用35S的同位素标记蛋白质做对照,证明蛋白质不是遗传物质,才能证明DNA是遗传物质,D错误。故选D。
3.
【答案】D
【解析】分析题图,图表示的是某DNA片段结构,结合分析的DNA分子的平面结构图,①所形成的碱基对有两个氢键连接,可知①是特定的碱基(T),②是磷酸,③是脱氧核糖,ABC错误,D正确。故选D。
4.
【答案】A
【解析】根据题干信息,ecDNA上普遍带有与癌变有关的基因,因而癌症病情的发展可能跟ecDNA的含量、表达有关,A正确;降解DNA的药物不光能够降解ecDNA,也能分解细胞正常的DNA,因而不能使用降解DNA的药物来治疗癌症,B错误;ecDNA是环状DNA,因而不含有游离的磷酸基团,C错误;ecDNA是染色体外的环状DNA,属于细胞质遗传物质,因而在癌细胞的增殖过程中ecDNA是随机分配的,D错误。故选A。
5.
【答案】C
【解析】证明烟草花叶病毒的遗传物质是RNA的实验需要单独用35S去标记蛋白质,单独用32P去标记RNA,这两个过程分开做才行,A错误;研究DNA分子结构模型不需要用到同位素标记法,运用了建构物理模型的方法来研究DNA分子结构,B错误;用15N标记的NH4Cl培养大肠杆菌,由于15N的DNA链和含14N的DNA链的质量不同,离心后其在离心管中的位置不同,故可判断DNA的复制方式,C正确;T2噬菌体侵染细菌实验中,需要用35S和32P分别标记不同的噬菌体,D错误。故选C。
6.
【答案】C
【解析】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,但无法判断DNA的复制方式,A错误;由于14N单链:15N单链=1:7,说明DNA复制了3次,因此可推知该细菌的细胞周期大约为60÷3=20min,B错误;经过分析可知,DNA复制3次,有2个DNA是15N和14N,中带,有6个都是15N的DNA,重带,离心后得到两条条带,C正确;解开DNA双螺旋的实质是破坏核苷酸之间的氢键,D错误。
7.
【答案】C
【解析】果蝇属于真核生物,其基因主要位于染色体上,细胞质中也有分布,故果蝇细胞内的基因不都是随染色体的复制而复制的,A错误;一个DNA上有多个基因,同一DNA分子上可能同时含有两个控制眼色的基因,如朱红眼和深红眼,B错误;雌果蝇的基因型可能为XRXR,则该个体在有丝分裂复制后可能含有四个XR基因,即红眼基因最多有4个,C正确;基因是有遗传效应的DNA片段,一般而言白眼基因的两侧为非基因片段;且由于基因的选择性表达,控制白眼的基因不能转录出血红蛋白,D错误。故选C。
8.
【答案】D
【解析】参与翻译过程的tRNA中含有氢键,A错误;DNA分子上不同的基因参与转录的DNA单链不同,B错误;当RNA聚合酶移动至终止子时,转录停止,C错误;真核生物中,转录形成的mRNA需在细胞核中加工成熟后才能转移到细胞质中用于合成蛋白质,D正确。
9.
【答案】D
【解析】PER基因的表达过程中,转录和翻译都需要遵循碱基互补配对原则,A错误;PER/TIM蛋白复合物、mRNA可通过核孔进出细胞核,但核孔具有选择性,物质不能自由进出,B错误;PER/TIM蛋白复合物对PER基因表达的调控属于转录水平的调控,C错误;PER蛋白积累后抑制PER基因的活性,早晨,PER/TIM蛋白复合物降解,对PER基因的抑制解除,所以属于负反馈调节,D正确。故选D。
10.
【答案】D
【解析】①表示转录过程,①需要RNA聚合酶,③表示逆转录过程,需要逆转录酶,A正确;过程②为翻译,翻译时一个mRNA上可以结合多个核糖体,同时合成多条相同的肽链,B正确;②过程为翻译,若抑制过程②,可能会影响蛋白质的合成,C正确;乙肝病毒的DNA整合在了宿主DNA上,会在宿主细胞的细胞核中以一条链为模板转录出相应的RNA,D错误。故选D。
11.
【答案】D
【解析】基因控制性状,但基因改变性状不一定改变,例如AA突变为Aa,性状未发生改变,A错误;位于同源染色体上相同位置的基因可能是等位基因或相同基因,控制的表现型不同或相同,B错误;白化病症状的出现,是基因突变的结果,导致基因控制酪氨酸酶合成异常,导致不能合成黑色素,而不是基因直接控制合成异常的色素,C错误;含有等位基因Aa的杂合子发生染色体缺失后,若含有A基因的染色体片段缺失,可表现出a基因的性状,D正确;故选D。
12.
【答案】B
【解析】mRNA的甲基化属于表观遗传现象,mRNA的碱基序列并没有改变,A错误;由题图可知,mRNA的甲基化能促进翻译过程,能够促进杀虫剂解毒酶的合成量增加,B正确;抑制CYP4C64的过量表达能够导致杀虫剂解毒酶的量减少,因而会增强害虫对杀虫剂的敏感性,C错误;敏感变为抗性的原因是mRNA的甲基化,而mRNA的甲基化属于表观遗传现象,因而mRNA的碱基序列并没有改变,D错误。故选B。
13.
【答案】
(1)S型细菌的DNA+DNA水解酶+R型活细菌→R型菌落
(2)DNA是遗传物质
(3)把DNA和蛋白质、多糖分开,单独地直接地观察DNA的作用
(4)核糖体 DNA 基因重组
【解析】
(1)为了实验更加严谨,艾弗里等人又做了第四组实验,即S型细菌的DNA+DNA水解酶+R型活细菌→R型菌落。
(2)艾弗里等人的体外转化实验证明DNA是遗传物质,即使R型菌发生稳定遗传变化的物质是DNA。
(3)艾弗里实验最关键的设计思路是设法把DNA和蛋白质、多糖等物质分开,单独地、直接地观察它们的作用,进而得出相应的结论。
(4)肺炎双球菌属于原核生物,其细胞中只有核糖体一种细胞器;肺炎双球菌含有DNA和RNA两种核酸,其遗传物质是DNA,即肺炎双球菌体内控制性状的物质是DNA,R型细菌转化成S型细菌的变异原理是基因重组,即S型菌的相关DNA进入R型菌内造成了细菌转化的发生。
14.
【答案】
(1)乙 甲、丙
(2)20 0~20
(3)甲 3
【解析】
(1)乙细胞中标记的染色体数是标记的DNA数一半,且均为甲的一半,可肯定乙属于减数第二次分裂中期细胞。甲细胞的DNA应该是在14C培养基中复制了一次,所以甲细胞可能处于有丝分裂中期或减数第一次分裂中期;丙细胞也可能是处于第二次有丝分裂后期的细胞,此时细胞中染色体有40条,但有标记的是20条,DNA有40个,含标记的DNA有20个。
(2)由题可知,甲、乙是中期细胞,甲细胞中标记的DNA数是标记的染色体数的两倍,根据DNA复制的半保留特点,说明甲细胞只进行了第一次DNA复制,推断该生物的正常体细胞的染色体数20。若丙是有丝分裂那么是第二次分裂后期,分裂结束后标记的染色体数有0~20条。
(3)甲细胞的DNA应该是在14C培养基中第一次复制,所以甲应该是取样最早的细胞,丁细胞也可能是处于第三次有丝分裂的细胞,此时细胞中染色体有40条,但有标记的是8条,DNA有40个,含标记的DNA有8个。
15.
【答案】
(1)内膜向内凹陷形成嵴 线粒体内膜
(2)细胞核 核糖体(细胞质)
(3)食物 120 —(CH2)4—NH2
(4)激活
【解析】
(1)线粒体增大内膜面积的方式为内膜向内凹陷形成嵴,催化[H](NADH)和O2生成水的酶存在于线粒体内膜。
(2)由于SIRT3基因位于11号染色体上,SIRT3的合成过程需要在细胞核中进行转录,然后再将mRNA转移到核糖体(细胞质)进行翻译。
(3)赖氨酸属于必需氨基酸,应从食物中获取。由五个不同氨基酸形成的五肽化合物最多有5×4×3×2×1=120种,赖氨酸的R基为—(CH2)4—NH2。
(4)根据题干信息“在正常情况下线粒体中SIRT3会发生SUMO化修饰,进而抑制SIRT3的活性”。所有调控因子SENP1转运进入线粒体中,可以去除SIRT3的SUMO化修饰,从而激活SIRT3的活性。
题 型
考查年份
关联知识点
人类对遗传物质
的探索过程
2021全国乙卷5题
格里菲思的肺炎双球菌转化实验
DNA结构、复制
及基因的本质
2021全国甲卷30题
2021广东卷5题
DNA结构、复制及
DNA探针法的应用
基因的表达
2021河北卷8题
2021湖南卷13题
细胞内不同基因的表达
“一看”模板
“二看”原料
“三看”产物
生理过程
DNA
脱氧核苷酸
DNA
DNA复制
核糖核苷酸
RNA
转录
RNA
脱氧核苷酸
DNA
逆转录
核糖核苷酸
RNA
RNA复制
氨基酸
蛋白质(或多肽)
翻译
甲
乙
丙
丁
标记染色体数
20
10
20
8
标记核DNA数
40
20
20
8
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