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新高考生物二轮复习讲练测第09讲 遗传的分子基础（讲义）（2份，原卷版+解析版）
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这是一份新高考生物二轮复习讲练测第09讲 遗传的分子基础（讲义）（2份，原卷版+解析版），文件包含新高考生物二轮复习讲练测第09讲遗传的分子基础讲义-原卷版docx、新高考生物二轮复习讲练测第09讲遗传的分子基础讲义-解析版docx等2份试卷配套教学资源，其中试卷共47页， 欢迎下载使用。
考点01 基因的本质和结构
★ 考向1 遗传物质的探索
1、肺炎链球菌的转化实验
（1）肺炎链（双）球菌的体内和体外转化实验的比较
（2）体内转化实验中细菌数量变化曲线分析
体内转化实验中，小鼠体内S型细菌和R型细菌的含量变化曲线如下图所示：
①ab段：将加热致死的S型细菌与R型细菌混合后注射到小鼠体内，ab时间段内，小鼠体内还没形成大量的R型细菌的抗体，故该时间段内R型细菌数量增多。
②bc段：小鼠体内形成大量的抗R型细菌的抗体，致使R型细菌数量减少。
③cd段：c点对应的时间点之前，已有少量R型细菌转化为S型细菌，S型细菌能降低小鼠的免疫力，导致R型细菌大量繁殖，所以cd段R型细菌数量增多。
④S型细菌的来源：少量R型细菌获得了S型细菌的DNA，并转化为S型细菌。
2、比较肺炎链球菌体外转化实验和噬菌体侵染细菌
温情提示：
不能用同位素标记CHON这些DNA和蛋白质共有的元素，否则将无法区分DNA和蛋白质。
32P和35S不能同时标记在同一个噬菌体上，因为放射性检测时不能检测到存在部位，不能确定何种元素的放射性。
3、“遗传物质”探索的3种方法
易错警示：
生物的遗传物质是核酸（DNA或RNA，朊病毒除外）。细胞内既含有DNA又含有RNA的生物和体内只有DNA的生物，其遗传物质都是DNA。凡是细胞生物，其遗传物质都是DNA。对于体内只有RNA没有DNA的生物，RNA是它们的遗传物质。但是这种生物在自然界中占极少数，所以DNA是主要的遗传物质。
★ 考向2 DNA的结构与复制
1、DNA的结构
（1）理清DNA结构的两种关系和两种化学键
①数量关系：
a、互补的碱基数量相等，即A=T、C=G；
b、A—T碱基对间有两个氢键、G-C碱基对间有三个氢键，故通常G-C碱基对比例高的DNA稳定性高；
c、脱氧核糖数＝磷酸数＝含氮碱基数；
d、每个DNA分子片段中，游离的磷酸基团有2个。
②位置关系：
a、互补链中的相邻碱基：通过氢键连接；
b、单链中相邻脱氧核苷酸：通过磷酸二酯键连接。
③化学键：
a、氢键：连接互补链中相邻碱基的化学键；
b、磷酸二酯键：连接单链中相邻脱氧核苷酸的化学键。
（2）DNA分子的特点
①DNA分子结构的稳定性：即双螺旋结构的相对稳定性。
a.DNA分子中脱氧核糖和磷酸交替连接的方式稳定不变。
b.DNA分子双螺旋结构的中间是碱基对，碱基对之间形成氢键，维持双螺旋结构的稳定。
C.DNA分子两条链之间碱基互补配对原则严格不变，即A一T、C一G两两配对。
d.每一种DNA分子中碱基对的排列顺序和碱基对数量稳定不变。
e.DNA分子由两条脱氧核苷酸长链盘旋成粗细均匀、螺距相等的规则双螺旋结构。
②DNA分子的多样性：由DNA分子中碱基对的数量和排列顺序多种多样导致的。一个双链DNA分子中有n个碱基对，每一对碱基都有4种组合方式，故该DNA分子的组合形式为4n种。DNA分子的多样性导致了生物界生物性状的多样性。
③DNA分子的特异性：每种生物的DNA分子都有特定的碱基数目和排列顺序。特定结构的DNA具有特定的功能，能指导合成特定的蛋白质，决定生物的某一特定性状。
2、DNA的复制
（1）时间：有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期。
（2）场所：真核细胞中主要是细胞核，叶绿体、线粒体中也进行DNA的复制。
（3）条件
①模板：解旋后的两条单链。
②原料：四种脱氧核苷酸。
③能量：细胞提供的能量（ATP）。
④酶：解旋酶、DNA聚合酶等。
（4）过程：
易错警示： DNA复制相关计算的4个易错点
(1)复制次数：“DNA复制了n次”和“第n次复制”的区别：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：注意碱基的数目单位是“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。
1、（2023·山东·高考真题）将一个双链DNA分子的一端固定于载玻片上，置于含有荧光标记的脱氧核苷酸的体系中进行复制。甲、乙和丙分别为复制过程中3个时间点的图像，①和②表示新合成的单链，①的5'端指向解旋方向，丙为复制结束时的图像。该DNA复制过程中可观察到单链延伸暂停现象，但延伸进行时2条链延伸速率相等。已知复制过程中严格遵守碱基互补配对原则，下列说法错误的是（ ）
A．据图分析，①和②延伸时均存在暂停现象
B．甲时①中A、T之和与②中A、T之和可能相等
C．丙时①中A、T之和与②中A、T之和一定相等
D．②延伸方向为5'端至3'端，其模板链3'端指向解旋方向
2、（2022·重庆·统考高考真题）下列发现中，以DNA双螺旋结构模型为理论基础的是（ ）
A．遗传因子控制性状B．基因在染色体上
C．DNA是遗传物质D．DNA半保留复制
3、（2022·海南·统考高考真题）某团队从下表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（ ）
A．①和④B．②和③C．②和④D．④和③
4、（2022·海南·统考高考真题）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）：
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
5、（2022·湖南·高考真题）T2噬菌体侵染大肠杆菌的过程中，下列哪一项不会发生（ ）
A．新的噬菌体DNA合成
B．新的噬菌体蛋白质外壳合成
C．噬菌体在自身RNA聚合酶作用下转录出RNA
D．合成的噬菌体RNA与大肠杆菌的核糖体结合
6．（2022·浙江·高考真题）下列关于“噬菌体侵染细菌的实验”的叙述，正确的是（ ）
A．需用同时含有32P和35S的噬菌体侵染大肠杆菌
B．搅拌是为了使大肠杆菌内的噬菌体释放出来
C．离心是为了沉淀培养液中的大肠杆菌
D．该实验证明了大肠杆菌的遗传物质是DNA
7.（2022·浙江·高考真题）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
本考点在高考中出现频率高，通常以选择题的形式进行考查，命题多结合图示，考查DNA是主要的遗传物质、DNA的结构与复制等，在复习中需注意(1)对照法比较肺炎双球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验，(2)模型辅助法深刻理解DNA分子的结构与中心法则(3)表格比较法理解DNA复制、转录和翻译的不同。
题型01 遗传物质的探索实验
1、关于遗传物质DNA及其结构的经典实验，下列叙述错误的是( )
A.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
B.艾弗里的肺炎链球菌转化实验中向细胞提取物添加酶利用了“减法原理”
C.赫尔希和蔡斯进行的噬菌体侵染细菌实验中用到了同位素标记技术
D.T2噬菌体侵染细菌的两组实验中，保温时间过短或过长均会导致上清液放射性升高
2、肺炎链球菌转化实验中，S型细菌的部分DNA片段进入R型细菌内并整合到R型细菌的DNA分子上，使这种R型细菌转化为能合成多糖类的荚膜的S型细菌，下列说法正确的是
A. R型细菌转化成S型细菌后的DNA中，嘌呤碱基总比例会改变
B. 整合到R型细菌内的DNA片段可以间接控制多糖类的荚膜的合成
C. 进入R型细菌的DNA片段上，一定有多个RNA聚合酶结合位点
D. S型细菌转录的mRNA上，可由多个核糖体共同合成一条肽链
3.某团队从如表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
①和④B. ②和③C. ②和④D. ④和③
4、在格里菲思所做的肺炎链球菌转化实验中，无致病性的R型活细菌与被加热致死的S 型细菌混合后注射到小鼠体内，从小鼠体内分离出了有致病性的S型细菌。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型菌的致病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. 加热致死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
题型02 DNA的结构与复制
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，则另一条链中的碱基A所占比例也一定为a
B.如果一条链上（A+T）：（G+C）＝m，则另一条链上该比值也为m
C.如果一条链上的A：T：G：C＝2：2：3：3，则另一条链上该比值为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的数量为150个
6、玉米条纹病毒的遗传物质是单链环状DNA分子，它在玉米细胞内的复制过程如图所示。某兴趣小组利用玉米细胞和一个被15N标记的玉米条纹病毒进行实验，下列叙述正确的是（ ）
A.玉米条纹病毒的遗传物质复制时，所需的尿嘧啶核苷酸来自玉米细胞
B.滚动复制n次后提取DNA进行离心，离心后试管中会出现轻、中、重3种条带
C.若玉米条纹病毒的遗传物质中含有m个腺嘌呤，滚动复制3次后需要游离的腺嘌呤7m个
D.若玉米条纹病毒的遗传物质嘌呤的比例为m，则互补链中嘧啶所占比例也为m
噬菌体侵染细菌实验的误差分析：
（1）32P标记的T2噬菌体侵染大肠杆菌离心上清液有放射性原因：
①保温时间过短，部分T2噬菌体未侵染大肠杆菌
②保温时间过长，部分T2噬菌体增殖后释放出来
（2）35S标记的T2噬菌体侵染大肠杆菌离心沉淀有放射性原因：
搅拌不充分，少量35S标记的T2噬菌体的蛋白质外壳吸附在大肠杆菌表面随大肠杆菌离心到沉淀物中。
考点02 遗传信息的传递和表达
★ 考向1 遗传信息的传递
1、DNA与RNA的比较
2、DNA复制、转录、翻译的区别与联系
3、遗传信息的传递过程
温馨提示：
不同细胞中的中心法则途径需根据具体情况进行分析，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遗传信息的传递。RNA复制和逆转录只发生在有RNA病毒寄生的细胞中，而在其他生物体内不能发生。
★ 考向2 基因与性状的关系
1、表观遗传
（1）概念：生物体基因的碱基序列保持不变，但基因表达和表（现）型发生可遗传变化的现象。
（2）主要原因
DNA甲基化：部分碱基发生了甲基化修饰，抑制了基因的表达。
组蛋白修饰：构成染色体的组蛋白发生甲基化、乙酰化等修饰。
（3）特点：不发生DNA序列的变化；可遗传；受环境影响。
（4）与表型模拟比较：二者遗传物质都没有发生改变，但前者可遗传，后者不可遗传。
（5）吸烟与人体健康的关系：吸烟会使人体细胞内DNA的甲基化水平升高，对染色体上的组蛋白也会产生影响。
1、（2023·浙江·统考高考真题）叠氮脱氧胸苷（AZT）可与逆转录酶结合并抑制其功能。下列过程可直接被AZT阻断的是（ ）
A．复制B．转录C．翻译D．逆转录
2、（2023·海南·高考真题）噬菌体ΦX174的遗传物质为单链环状DNA分子，部分序列如图。
下列有关叙述正确的是（ ）
A．D基因包含456个碱基，编码152个氨基酸
B．E基因中编码第2个和第3个氨基酸的碱基序列，其互补DNA序列是5′-GCGTAC-3′
C．噬菌体ΦX174的DNA复制需要DNA聚合酶和4种核糖核苷酸
D．E基因和D基因的编码区序列存在部分重叠，且重叠序列编码的氨基酸序列相同
3．（2023·海南·高考真题）某植物的叶形与R基因的表达直接相关。现有该植物的植株甲和乙，二者R基因的序列相同。植株甲R基因未甲基化，能正常表达；植株乙R基因高度甲基化，不能表达。下列有关叙述正确的是（ ）
A．植株甲和乙的R基因的碱基种类不同
B．植株甲和乙的R基因的序列相同，故叶形相同
C．植株乙自交，子一代的R基因不会出现高度甲基化
D．植株甲和乙杂交，子一代与植株乙的叶形不同
4、（2023·湖南·统考高考真题）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glg mRNA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glg mRNA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
5、（2023·山东·高考真题）细胞中的核糖体由大、小2个亚基组成。在真核细胞的核仁中，由核rDNA转录形成的rRNA与相关蛋白组装成核糖体亚基。下列说法正确的是（ ）
A．原核细胞无核仁，不能合成rRNAB．真核细胞的核糖体蛋白在核糖体上合成
C．rRNA上3个相邻的碱基构成一个密码子D．细胞在有丝分裂各时期都进行核DNA的转录
6、（2023·全国·统考高考真题）已知某种氨基酸（简称甲）是一种特殊氨基酸，迄今只在某些古菌（古细菌）中发现含有该氨基酸的蛋白质。研究发现这种情况出现的原因是，这些古菌含有特异的能够转运甲的tRNA（表示为tRNA甲）和酶E，酶E催化甲与tRNA甲结合生成携带了甲的tRNA甲（表示为甲－tRNA甲），进而将甲带入核糖体参与肽链合成。已知tRNA甲可以识别大肠杆菌mRNA中特定的密码子，从而在其核糖体上参与肽链的合成。若要在大肠杆菌中合成含有甲的肽链，则下列物质或细胞器中必须转入大肠杆菌细胞内的是（ ）
①ATP ②甲 ③RNA聚合酶 ④古菌的核糖体 ⑤酶E的基因 ⑥tRNA甲的基因
A．②⑤⑥B．①②⑤C．③④⑥D．②④⑤
亲代传递给子代的遗传信息主要储存在DNA分子上，DNA分子上的遗传信息通过转录与翻译控制生物性状，这是此部分考题的主要落脚点，“基因的表达”重视对转录、翻译等的基本概念和生理过程的理解和应用。复习时注意比较DNA复制、转录、翻译、逆转录的不同，理解遗传信息传递与性状的关系，关注与基因相关的科研成果，从分子水平理解生物性状的表现与调控机制。
题型01 遗传信息的传递
1.ƛ 噬菌体的线性双链DNA两端各有一段单链序列。这种噬菌体在侵染大肠杆菌后其DNA会自连环化（如图所示），该线性分子两端能够相连的主要原因是
A. 单链序列脱氧核苷酸数量相等B. 分子骨架同为脱氧核糖与磷酸
C. 单链序列的碱基能够互补配对D. 自连环化后两条单链方向相同
2. 大肠杆菌核糖体蛋白与rRNA分子亲和力较强，二者组装成核糖体。当细胞中缺乏足够的rRNA分子时，核糖体蛋白可通过结合到自身mRNA 分子上的核糖体结合位点而产生翻译抑制。下列叙述错误的是
A. 一个核糖体蛋白的mRNA分子上可相继结合多个核糖体，同时合成多条肽链
B. 细胞中有足够的rRNA分子时，核糖体蛋白通常不会结合自身mRNA分子
C. 核糖体蛋白对自身mRNA翻译的抑制维持了RNA和核糖体蛋白数量上的平衡
D. 编码该核糖体蛋白的基因转录完成后，mRNA才能与核糖体结合进行翻译
3. DNA复制始于基因组中的特定位置（复制起点），即启动蛋白的靶标位点。启动蛋白识别“富含A-T”（富含腺嘌呤和胸腺嘧啶碱基）碱基对的序列，一旦复制起点被识别，启动蛋白就会募集其他蛋白质一起形成前复制复合物，从而解开双链DNA，形成复制叉。下列说法错误的是
A. 细胞中DNA复制时的解旋过程是一个放能反应
B. DNA复制发生在以DNA为遗传物质的生物体中，是生物遗传的基础
C. 复制叉的形成是多种蛋白质及酶参与的较复杂的过程，如解旋酶等
D. 与其他序列相比，启动蛋白识别“富含A-T ”碱基对的序列更容易解开DNA双链
4. 下图表示细胞内遗传信息的传递过程，下列有关叙述错误的是
A. 相较于过程②和③，过程①特有的碱基配对方式是A-T
B. 真核细胞由过程②形成的mRNA和tRNA都需要加工
C. 过程③中核糖体在mRNA上的移动方向是a 到b
D. 图示rRNA可以搬运密码子为CCA的氨基酸
5.囊性纤维化的病因是一种跨膜蛋白（CFTR蛋白）基因发生了碱基缺失。皱粒豌豆是由于基因中插入了一段外来序列而导致表达故障。这两种变异的具体过程如下图。下列叙述正确的是
A. 这两个基因出现的结构异常在光学显微镜下都能观察到
B. CFTR基因结构异常后不能进行翻译，导致CFTR蛋白功能异常
C. 淀粉分支酶基因突变后导致不能转录，从而不能合成淀粉分支酶
D. 这两种变异都体现了基因控制性状，但控制性状的方式有所不同
题型02 表观遗传
6 表观遗传是指DNA序列不发生变化，但基因的表达却发生了可遗传的改变，即基因型未发生变化而表型却发生了改变，如DNA甲基化，甲基化的Lcyc基因不能与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，从而抑制了基因的表达。下列有关说法错误的是
A. 吸烟者精子中的DNA的甲基化水平明显升高，这说明发生了基因突变
B. DNA甲基化可在不改变基因碱基序列的前提下实现对基因表达的调控
C. 基因组成相同的同卵双胞胎所具有的微小差异可能与表观遗传有关
D. 发生了甲基化的DNA不一定会传递给后代
7、遗传印记是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甲基化是遗传印记重要的方式之一。印记是在配子发生和个体发育过程中获得的,在下一代配子形成时印记重建①。鼠的灰色(A)对褐色(a)是一对相对性状,如图为遗传印记对亲代小鼠等位基因表达和传递的影响示意图,被甲基化修饰的基因不能表达②。下列相关说法正确的是( )
A.图示过程是由基因突变导致配子发生改变
B.图示亲代雌鼠的A基因来自其父方
C.亲代雌鼠与雄鼠的基因型相同而表型不同
D.子代小鼠的表型及比例为灰色∶褐色=1∶1
8、拟南芥染色体组蛋白第三亚基中的4号赖氨酸甲基化会激活开花抑制因子(FLC)基因的表达,9号和27号赖氨酸甲基化会导致FLC基因沉默。适宜的低温刺激会使4号赖氨酸甲基化替换为9号和27号赖氨酸甲基化。下列说法错误的是 ( )
A.适宜的低温处理会解除FLC的抑制作用而促进开花
B.低温通过改变组蛋白的氨基酸序列影响FLC基因的表达
C.拟南芥甲基化酶突变体的花期对温度的响应不同于野生型
D.组蛋白的甲基化在不改变遗传信息的情况下增加了表型的多样性
9、哺乳动物细胞中的每对同源染色体上都有来源标记,以标明该染色体源自父母中的哪一方。DNA甲基化是标记的主要方式,这些标记区域称为印记控制区。在Igf2基因和H19基因之间有一印记控制区(ICR),ICR区域甲基化后不能结合增强子阻遏蛋白CTCF,进而影响基因的表达。该印记控制区对Igf2基因和H19基因的控制如图所示。下列有关叙述正确的是( )
A.被甲基化的印记控制区ICR不能向后代遗传
B.父方和母方的ICR区域的碱基排列顺序不同
C.Igf2基因只能在雄性中表达,H19基因只能在雌性中表达
D.相同的基因,来自父方或母方产生的遗传效应可能不同
真、原核细胞基因的复制与表达：
（1）原核细胞终边转录边翻译，真核细胞中核基因先在细胞核中转录，后在细胞质中核糖体上完成翻译过程。
（2）起点问题：在一个细胞周期中，DNA复制一次，每个复制起点只起始一次；而在一个细胞周期中，基因可多次转录，因此转录起点可多次起始。
（3）范围问题：DNA复制时，是以整个DNA分子为单位进行的，产生两个相同的子代DNA分子。转录时，是以基因为单位进行的，产生一段RNA，该RNA分子的长度远小于DNA。
1.转录水平的调控——操纵子:
(1)操纵子:原核生物大多数基因表达调控是通过操纵子机制实现的。操纵子通常由 2个以上的编码蛋白质的结构基因与启动子、操纵基因以及其他调节基因成簇串联组成。
(2)调节过程(以乳糖操纵子为例):
①无诱导物存在时(如图一),阻遏蛋白与操纵基因结合阻止了RNA聚合酶与启动子的结合,使得结构基因不能正常转录。
②诱导物(乳糖)存在时(如图二),诱导物与阻遏蛋白结合,使阻遏蛋白结构改变,不能与启动子结合,则RNA聚合酶结合到启动子上并启动结构基因的表达。
例1、操纵元是原核细胞基因表达调控的一种结构形式,它由启动子、结构基因(编码蛋白基因)、终止子等组成。如图表示大肠杆菌细胞中核糖体蛋白(RP)的合成及调控过程,其中序号表示相关生理过程,mRNA上的RBS是核糖体结合位点。下列有关说法错误的是( )
A.过程①中RNA聚合酶与启动子结合后相继驱动多个基因的转录
B.过程②中核糖体与mRNA结合后逐一阅读密码,直至终止子结束
C.细胞中缺乏rRNA时,RP1与mRNA上的RBS位点结合阻止翻译的起始
D.该机制保证了rRNA与RP的数量平衡,同时也减少了物质与能量的浪费
例2、操纵子是基因表达调控的一段序列,它由调节基因(I)、启动子(P)①、操纵基因(O,不编码蛋白质)、结构基因等部分组成。如图表示大肠杆菌②细胞中乳糖代谢所需酶(结构基因lacZ、lacY、lacA编码)③的合成及调控过程。图甲表示环境中没有乳糖时,结构基因的表达被“关闭”的调节机制;图乙表示环境中有乳糖时,结构基因的表达被“打开”的调节机制④。下列叙述正确的是( )
A.图甲中阻遏蛋白的mRNA在细胞核中转录形成
B.图乙中体现了一个mRNA上只有一个起始密码子
C.图乙中RNA聚合酶通过碱基互补配对与启动子准确结合
D.上述调节机制说明,环境条件可影响基因的选择性表达
2.翻译水平的调控——RNA干扰:
(1)RNA干扰(RNAi):RNA干扰是有效沉默或抑制目标基因表达的过程,指内源性或外源性双链RNA(dsRNA)介导的细胞内mRNA发生特异性降解,从而导致靶基因的表达沉默,产生相应的功能表型缺失的现象。RNA干扰由转运到细胞质中的双链RNA激活,沉默机制可导致由小干扰RNA(siRNA)或短发夹RNA(shRNA)诱导实现靶mRNA的降解,或者通过小RNA(miRNA)诱导特定mRNA翻译的抑制。
(2)RNAi具有的特征。
①是转录后(翻译)水平的基因沉默机制。
②具有很高的特异性,只降解与之序列相应的单个内源基因的mRNA。
③RNAi抑制基因表达具有很高的效率,而且相对很少量的dsRNA分子(数量远远少于内源mRNA的数量)就能完全抑制相应基因的表达。
④RNAi抑制基因表达的效应可以穿过细胞界限,在不同细胞间长距离传递和维持信号甚至传播至整个有机体以及可遗传等特点。
⑤dsRNA不得短于21个碱基,并且长链dsRNA也在细胞内被Dicer酶切割为21 bp左右的siRNA,并由siRNA来介导mRNA切割。
例1、miRNA是一类在人体内广泛分布的内源性非编码RNA,长度为19~25个核苷酸。不同miRNA在个体发育的不同阶段产生。miRNA通过与靶mRNA结合或引起靶mRNA的降解,进而特异性影响相应基因的表达。请根据材料判断下列相关说法正确的是( )
A.miRNA指导合成的肽链最多含有8个氨基酸
B.miRNA的合成不需要RNA聚合酶的参与
C.miRNA在转录阶段特异性影响基因的表达过程
D.不同miRNA在个体发育不同阶段产生,与细胞分化有关
考点要求
考题统计
考情分析
基因的本质和结构
2023山东卷（2分）
2022湖南卷（2分）
2022海南卷（3分）
2021全国乙（2分）
【命题规律】
从近些年的各地高考试题分析，本专题主要考查内容有DNA是主要的遗传物质、DNA的结构与复制、基因的表达三个考点。“DNA是主要的遗传物质”主要依托科学史上的经典实验考查科学家证明DNA是主要的遗传物质的思路与方法；“DNA的结构与复制”常结合细胞中DNA分子的结构特点和半保留复制方式进行考查；“基因的表达”重视对转录、翻译等的基本概念和生理过程的理解和应用。
【命题预测】
此部分内容都会以选择题的形式出现在高考试题中，预计会针对中心法则涉及的五个过程进行命题，命题多结合图示，分析考查上述生理过程发生的场所、条件和相关计算。
遗传信息的传递和表达
2023全国卷（2分）
2023浙江卷（2分）
2023江苏卷（2分）
2023山东卷（2分）
2023湖南卷（2分）
2022辽宁卷（3分）
体内转化实验
体外转化实验
实验者
格里菲思
艾弗里及其同事
培养细菌
用小鼠（体内）
用培养基（体外）
实验结果
加热致死的S型细菌能使R型细菌转化为S型细菌
S型细菌的DNA使R型细菌转化为S型细菌
实验结论
加热致死的S型细菌体内有转化因子
S型细菌的DNA是遗传物质
实验联系
①所用材料相同，都是肺炎链球菌（R型和S型）；
②体内转化实验是基础，仅说明加热致死的S型细菌体内有转化因子，体外转化实验进一步证明转化因子是DNA；
③两实验都遵循对照原则、单一变量原则
肺炎链（双）球菌体外转化实验
噬菌体侵染细菌实验
相同点
实验原则
都遵循了对照原则
实验思路
都是分别研究某种物质是不是遗传物质
不同点
处理方法
将S型菌破碎后，设法去除绝大部分糖类、蛋白质和脂质，制成细胞提取物。然后分别用不同的酶除去细胞提取物中少部分的蛋白质、脂质和RNA等物质加入有R型细菌的培养基中培养
同位素标记达：分别用同位素35S、32P标记蛋白质和DNA
检测方式
观察菌落类型
检测放射性同位素存在位置
结论
证明DNA是遗传物质而蛋白质等物质不是遗传物质
证明DNA是遗传物质但不能证明蛋白质不是遗传物质
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
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
DNA
RNA
结构
通常呈规则的双螺旋结构
通常呈单链结构
分类
通常为一类
mRNA、tRNA、RNA三类
基本单位
脱氧核苷酸
核糖核苷酸
碱基
嘌呤
腺嘌呤（A）、鸟嘌呤（G）
腺嘌呤（A）、鸟嘌呤（G）
嘧啶
胞嘧啶（C）、胸腺嘧啶（T）
胞嘧啶（C）、尿嘧啶（U）
五碳糖
脱氧核糖
核糖
存在部位
主要存在于细胞核中，线粒体和叶绿体中也存在
主要存在于细胞质中
功能
主要的遗传物质，储存和传递遗传信息
是某些RNA病毒的遗传物质； mRNA指导蛋白质的合成；tRNA识别并转运氨基酸；rRNA是核糖体的组成成分；少数RNA有催化作用
联系
RNA可由DNA的一条链为模板转录产生
DNA复制
转录
翻译
时间
主要发生在有丝分裂前的间期和减数分裂I前的间期
生长发育的整个过程中
场所
主要在细胞核中，少部分在线粒体和叶绿体中
主要在细胞核中，少部分在线粒体和叶绿体中
细胞质中的核糖体上
原料
4种脱氧核苷酸
4种核糖核苷酸
20种氨基酸
模板
DNA的两条链
DNA的一条链
mRNA
碱基配对
A-T、T-A、G-C、C-G
A-U、T-A、C-G、G-C
A-U、U-A、C-G、G-C
能量
ATP
酶
解旋酶、DNA聚合酶
RNA聚合酶
多种酶
模板去向
分别进入两个子代DNA中
模板链与非模板链重新组成双螺旋结构
分解成单个核糖核苷酸
特点
边解旋边复制，半保留复制
边解旋边转录，DNA双链全保留
一个mRNA分子上可结合多个核糖体，同时合成多条相同的肽链
考点01 基因的本质和结构
★ 考向1 遗传物质的探索
1、肺炎链球菌的转化实验
（1）肺炎链（双）球菌的体内和体外转化实验的比较
（2）体内转化实验中细菌数量变化曲线分析
体内转化实验中，小鼠体内S型细菌和R型细菌的含量变化曲线如下图所示：
①ab段：将加热致死的S型细菌与R型细菌混合后注射到小鼠体内，ab时间段内，小鼠体内还没形成大量的R型细菌的抗体，故该时间段内R型细菌数量增多。
②bc段：小鼠体内形成大量的抗R型细菌的抗体，致使R型细菌数量减少。
③cd段：c点对应的时间点之前，已有少量R型细菌转化为S型细菌，S型细菌能降低小鼠的免疫力，导致R型细菌大量繁殖，所以cd段R型细菌数量增多。
④S型细菌的来源：少量R型细菌获得了S型细菌的DNA，并转化为S型细菌。
2、比较肺炎链球菌体外转化实验和噬菌体侵染细菌
温情提示：
不能用同位素标记CHON这些DNA和蛋白质共有的元素，否则将无法区分DNA和蛋白质。
32P和35S不能同时标记在同一个噬菌体上，因为放射性检测时不能检测到存在部位，不能确定何种元素的放射性。
3、“遗传物质”探索的3种方法
易错警示：
生物的遗传物质是核酸（DNA或RNA，朊病毒除外）。细胞内既含有DNA又含有RNA的生物和体内只有DNA的生物，其遗传物质都是DNA。凡是细胞生物，其遗传物质都是DNA。对于体内只有RNA没有DNA的生物，RNA是它们的遗传物质。但是这种生物在自然界中占极少数，所以DNA是主要的遗传物质。
★ 考向2 DNA的结构与复制
1、DNA的结构
（1）理清DNA结构的两种关系和两种化学键
①数量关系：
a、互补的碱基数量相等，即A=T、C=G；
b、A—T碱基对间有两个氢键、G-C碱基对间有三个氢键，故通常G-C碱基对比例高的DNA稳定性高；
c、脱氧核糖数＝磷酸数＝含氮碱基数；
d、每个DNA分子片段中，游离的磷酸基团有2个。
②位置关系：
a、互补链中的相邻碱基：通过氢键连接；
b、单链中相邻脱氧核苷酸：通过磷酸二酯键连接。
③化学键：
a、氢键：连接互补链中相邻碱基的化学键；
b、磷酸二酯键：连接单链中相邻脱氧核苷酸的化学键。
（2）DNA分子的特点
①DNA分子结构的稳定性：即双螺旋结构的相对稳定性。
a.DNA分子中脱氧核糖和磷酸交替连接的方式稳定不变。
b.DNA分子双螺旋结构的中间是碱基对，碱基对之间形成氢键，维持双螺旋结构的稳定。
C.DNA分子两条链之间碱基互补配对原则严格不变，即A一T、C一G两两配对。
d.每一种DNA分子中碱基对的排列顺序和碱基对数量稳定不变。
e.DNA分子由两条脱氧核苷酸长链盘旋成粗细均匀、螺距相等的规则双螺旋结构。
②DNA分子的多样性：由DNA分子中碱基对的数量和排列顺序多种多样导致的。一个双链DNA分子中有n个碱基对，每一对碱基都有4种组合方式，故该DNA分子的组合形式为4n种。DNA分子的多样性导致了生物界生物性状的多样性。
③DNA分子的特异性：每种生物的DNA分子都有特定的碱基数目和排列顺序。特定结构的DNA具有特定的功能，能指导合成特定的蛋白质，决定生物的某一特定性状。
2、DNA的复制
（1）时间：有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期。
（2）场所：真核细胞中主要是细胞核，叶绿体、线粒体中也进行DNA的复制。
（3）条件
①模板：解旋后的两条单链。
②原料：四种脱氧核苷酸。
③能量：细胞提供的能量（ATP）。
④酶：解旋酶、DNA聚合酶等。
（4）过程：
易错警示： DNA复制相关计算的4个易错点
(1)复制次数：“DNA复制了n次”和“第n次复制”的区别：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：注意碱基的数目单位是“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。
1、（2023·山东·高考真题）将一个双链DNA分子的一端固定于载玻片上，置于含有荧光标记的脱氧核苷酸的体系中进行复制。甲、乙和丙分别为复制过程中3个时间点的图像，①和②表示新合成的单链，①的5'端指向解旋方向，丙为复制结束时的图像。该DNA复制过程中可观察到单链延伸暂停现象，但延伸进行时2条链延伸速率相等。已知复制过程中严格遵守碱基互补配对原则，下列说法错误的是（ ）
A．据图分析，①和②延伸时均存在暂停现象
B．甲时①中A、T之和与②中A、T之和可能相等
C．丙时①中A、T之和与②中A、T之和一定相等
D．②延伸方向为5'端至3'端，其模板链3'端指向解旋方向
2、（2022·重庆·统考高考真题）下列发现中，以DNA双螺旋结构模型为理论基础的是（ ）
A．遗传因子控制性状B．基因在染色体上
C．DNA是遗传物质D．DNA半保留复制
3、（2022·海南·统考高考真题）某团队从下表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（ ）
A．①和④B．②和③C．②和④D．④和③
4、（2022·海南·统考高考真题）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）：
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
5、（2022·湖南·高考真题）T2噬菌体侵染大肠杆菌的过程中，下列哪一项不会发生（ ）
A．新的噬菌体DNA合成
B．新的噬菌体蛋白质外壳合成
C．噬菌体在自身RNA聚合酶作用下转录出RNA
D．合成的噬菌体RNA与大肠杆菌的核糖体结合
6．（2022·浙江·高考真题）下列关于“噬菌体侵染细菌的实验”的叙述，正确的是（ ）
A．需用同时含有32P和35S的噬菌体侵染大肠杆菌
B．搅拌是为了使大肠杆菌内的噬菌体释放出来
C．离心是为了沉淀培养液中的大肠杆菌
D．该实验证明了大肠杆菌的遗传物质是DNA
7.（2022·浙江·高考真题）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
本考点在高考中出现频率高，通常以选择题的形式进行考查，命题多结合图示，考查DNA是主要的遗传物质、DNA的结构与复制等，在复习中需注意(1)对照法比较肺炎双球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验，(2)模型辅助法深刻理解DNA分子的结构与中心法则(3)表格比较法理解DNA复制、转录和翻译的不同。
题型01 遗传物质的探索实验
1、关于遗传物质DNA及其结构的经典实验，下列叙述错误的是( )
A.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
B.艾弗里的肺炎链球菌转化实验中向细胞提取物添加酶利用了“减法原理”
C.赫尔希和蔡斯进行的噬菌体侵染细菌实验中用到了同位素标记技术
D.T2噬菌体侵染细菌的两组实验中，保温时间过短或过长均会导致上清液放射性升高
2、肺炎链球菌转化实验中，S型细菌的部分DNA片段进入R型细菌内并整合到R型细菌的DNA分子上，使这种R型细菌转化为能合成多糖类的荚膜的S型细菌，下列说法正确的是
A. R型细菌转化成S型细菌后的DNA中，嘌呤碱基总比例会改变
B. 整合到R型细菌内的DNA片段可以间接控制多糖类的荚膜的合成
C. 进入R型细菌的DNA片段上，一定有多个RNA聚合酶结合位点
D. S型细菌转录的mRNA上，可由多个核糖体共同合成一条肽链
3.某团队从如表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
①和④B. ②和③C. ②和④D. ④和③
4、在格里菲思所做的肺炎链球菌转化实验中，无致病性的R型活细菌与被加热致死的S 型细菌混合后注射到小鼠体内，从小鼠体内分离出了有致病性的S型细菌。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型菌的致病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. 加热致死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
题型02 DNA的结构与复制
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，则另一条链中的碱基A所占比例也一定为a
B.如果一条链上（A+T）：（G+C）＝m，则另一条链上该比值也为m
C.如果一条链上的A：T：G：C＝2：2：3：3，则另一条链上该比值为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的数量为150个
6、玉米条纹病毒的遗传物质是单链环状DNA分子，它在玉米细胞内的复制过程如图所示。某兴趣小组利用玉米细胞和一个被15N标记的玉米条纹病毒进行实验，下列叙述正确的是（ ）
A.玉米条纹病毒的遗传物质复制时，所需的尿嘧啶核苷酸来自玉米细胞
B.滚动复制n次后提取DNA进行离心，离心后试管中会出现轻、中、重3种条带
C.若玉米条纹病毒的遗传物质中含有m个腺嘌呤，滚动复制3次后需要游离的腺嘌呤7m个
D.若玉米条纹病毒的遗传物质嘌呤的比例为m，则互补链中嘧啶所占比例也为m
噬菌体侵染细菌实验的误差分析：
（1）32P标记的T2噬菌体侵染大肠杆菌离心上清液有放射性原因：
①保温时间过短，部分T2噬菌体未侵染大肠杆菌
②保温时间过长，部分T2噬菌体增殖后释放出来
（2）35S标记的T2噬菌体侵染大肠杆菌离心沉淀有放射性原因：
搅拌不充分，少量35S标记的T2噬菌体的蛋白质外壳吸附在大肠杆菌表面随大肠杆菌离心到沉淀物中。
考点02 遗传信息的传递和表达
★ 考向1 遗传信息的传递
1、DNA与RNA的比较
2、DNA复制、转录、翻译的区别与联系
3、遗传信息的传递过程
温馨提示：
不同细胞中的中心法则途径需根据具体情况进行分析，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遗传信息的传递。RNA复制和逆转录只发生在有RNA病毒寄生的细胞中，而在其他生物体内不能发生。
★ 考向2 基因与性状的关系
1、表观遗传
（1）概念：生物体基因的碱基序列保持不变，但基因表达和表（现）型发生可遗传变化的现象。
（2）主要原因
DNA甲基化：部分碱基发生了甲基化修饰，抑制了基因的表达。
组蛋白修饰：构成染色体的组蛋白发生甲基化、乙酰化等修饰。
（3）特点：不发生DNA序列的变化；可遗传；受环境影响。
（4）与表型模拟比较：二者遗传物质都没有发生改变，但前者可遗传，后者不可遗传。
（5）吸烟与人体健康的关系：吸烟会使人体细胞内DNA的甲基化水平升高，对染色体上的组蛋白也会产生影响。
1、（2023·浙江·统考高考真题）叠氮脱氧胸苷（AZT）可与逆转录酶结合并抑制其功能。下列过程可直接被AZT阻断的是（ ）
A．复制B．转录C．翻译D．逆转录
2、（2023·海南·高考真题）噬菌体ΦX174的遗传物质为单链环状DNA分子，部分序列如图。
下列有关叙述正确的是（ ）
A．D基因包含456个碱基，编码152个氨基酸
B．E基因中编码第2个和第3个氨基酸的碱基序列，其互补DNA序列是5′-GCGTAC-3′
C．噬菌体ΦX174的DNA复制需要DNA聚合酶和4种核糖核苷酸
D．E基因和D基因的编码区序列存在部分重叠，且重叠序列编码的氨基酸序列相同
3．（2023·海南·高考真题）某植物的叶形与R基因的表达直接相关。现有该植物的植株甲和乙，二者R基因的序列相同。植株甲R基因未甲基化，能正常表达；植株乙R基因高度甲基化，不能表达。下列有关叙述正确的是（ ）
A．植株甲和乙的R基因的碱基种类不同
B．植株甲和乙的R基因的序列相同，故叶形相同
C．植株乙自交，子一代的R基因不会出现高度甲基化
D．植株甲和乙杂交，子一代与植株乙的叶形不同
4、（2023·湖南·统考高考真题）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glg mRNA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glg mRNA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
5、（2023·山东·高考真题）细胞中的核糖体由大、小2个亚基组成。在真核细胞的核仁中，由核rDNA转录形成的rRNA与相关蛋白组装成核糖体亚基。下列说法正确的是（ ）
A．原核细胞无核仁，不能合成rRNAB．真核细胞的核糖体蛋白在核糖体上合成
C．rRNA上3个相邻的碱基构成一个密码子D．细胞在有丝分裂各时期都进行核DNA的转录
6、（2023·全国·统考高考真题）已知某种氨基酸（简称甲）是一种特殊氨基酸，迄今只在某些古菌（古细菌）中发现含有该氨基酸的蛋白质。研究发现这种情况出现的原因是，这些古菌含有特异的能够转运甲的tRNA（表示为tRNA甲）和酶E，酶E催化甲与tRNA甲结合生成携带了甲的tRNA甲（表示为甲－tRNA甲），进而将甲带入核糖体参与肽链合成。已知tRNA甲可以识别大肠杆菌mRNA中特定的密码子，从而在其核糖体上参与肽链的合成。若要在大肠杆菌中合成含有甲的肽链，则下列物质或细胞器中必须转入大肠杆菌细胞内的是（ ）
①ATP ②甲 ③RNA聚合酶 ④古菌的核糖体 ⑤酶E的基因 ⑥tRNA甲的基因
A．②⑤⑥B．①②⑤C．③④⑥D．②④⑤
亲代传递给子代的遗传信息主要储存在DNA分子上，DNA分子上的遗传信息通过转录与翻译控制生物性状，这是此部分考题的主要落脚点，“基因的表达”重视对转录、翻译等的基本概念和生理过程的理解和应用。复习时注意比较DNA复制、转录、翻译、逆转录的不同，理解遗传信息传递与性状的关系，关注与基因相关的科研成果，从分子水平理解生物性状的表现与调控机制。
题型01 遗传信息的传递
1.ƛ 噬菌体的线性双链DNA两端各有一段单链序列。这种噬菌体在侵染大肠杆菌后其DNA会自连环化（如图所示），该线性分子两端能够相连的主要原因是
A. 单链序列脱氧核苷酸数量相等B. 分子骨架同为脱氧核糖与磷酸
C. 单链序列的碱基能够互补配对D. 自连环化后两条单链方向相同
2. 大肠杆菌核糖体蛋白与rRNA分子亲和力较强，二者组装成核糖体。当细胞中缺乏足够的rRNA分子时，核糖体蛋白可通过结合到自身mRNA 分子上的核糖体结合位点而产生翻译抑制。下列叙述错误的是
A. 一个核糖体蛋白的mRNA分子上可相继结合多个核糖体，同时合成多条肽链
B. 细胞中有足够的rRNA分子时，核糖体蛋白通常不会结合自身mRNA分子
C. 核糖体蛋白对自身mRNA翻译的抑制维持了RNA和核糖体蛋白数量上的平衡
D. 编码该核糖体蛋白的基因转录完成后，mRNA才能与核糖体结合进行翻译
3. DNA复制始于基因组中的特定位置（复制起点），即启动蛋白的靶标位点。启动蛋白识别“富含A-T”（富含腺嘌呤和胸腺嘧啶碱基）碱基对的序列，一旦复制起点被识别，启动蛋白就会募集其他蛋白质一起形成前复制复合物，从而解开双链DNA，形成复制叉。下列说法错误的是
A. 细胞中DNA复制时的解旋过程是一个放能反应
B. DNA复制发生在以DNA为遗传物质的生物体中，是生物遗传的基础
C. 复制叉的形成是多种蛋白质及酶参与的较复杂的过程，如解旋酶等
D. 与其他序列相比，启动蛋白识别“富含A-T ”碱基对的序列更容易解开DNA双链
4. 下图表示细胞内遗传信息的传递过程，下列有关叙述错误的是
A. 相较于过程②和③，过程①特有的碱基配对方式是A-T
B. 真核细胞由过程②形成的mRNA和tRNA都需要加工
C. 过程③中核糖体在mRNA上的移动方向是a 到b
D. 图示rRNA可以搬运密码子为CCA的氨基酸
5.囊性纤维化的病因是一种跨膜蛋白（CFTR蛋白）基因发生了碱基缺失。皱粒豌豆是由于基因中插入了一段外来序列而导致表达故障。这两种变异的具体过程如下图。下列叙述正确的是
A. 这两个基因出现的结构异常在光学显微镜下都能观察到
B. CFTR基因结构异常后不能进行翻译，导致CFTR蛋白功能异常
C. 淀粉分支酶基因突变后导致不能转录，从而不能合成淀粉分支酶
D. 这两种变异都体现了基因控制性状，但控制性状的方式有所不同
题型02 表观遗传
6 表观遗传是指DNA序列不发生变化，但基因的表达却发生了可遗传的改变，即基因型未发生变化而表型却发生了改变，如DNA甲基化，甲基化的Lcyc基因不能与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，从而抑制了基因的表达。下列有关说法错误的是
A. 吸烟者精子中的DNA的甲基化水平明显升高，这说明发生了基因突变
B. DNA甲基化可在不改变基因碱基序列的前提下实现对基因表达的调控
C. 基因组成相同的同卵双胞胎所具有的微小差异可能与表观遗传有关
D. 发生了甲基化的DNA不一定会传递给后代
7、遗传印记是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甲基化是遗传印记重要的方式之一。印记是在配子发生和个体发育过程中获得的,在下一代配子形成时印记重建①。鼠的灰色(A)对褐色(a)是一对相对性状,如图为遗传印记对亲代小鼠等位基因表达和传递的影响示意图,被甲基化修饰的基因不能表达②。下列相关说法正确的是( )
A.图示过程是由基因突变导致配子发生改变
B.图示亲代雌鼠的A基因来自其父方
C.亲代雌鼠与雄鼠的基因型相同而表型不同
D.子代小鼠的表型及比例为灰色∶褐色=1∶1
8、拟南芥染色体组蛋白第三亚基中的4号赖氨酸甲基化会激活开花抑制因子(FLC)基因的表达,9号和27号赖氨酸甲基化会导致FLC基因沉默。适宜的低温刺激会使4号赖氨酸甲基化替换为9号和27号赖氨酸甲基化。下列说法错误的是 ( )
A.适宜的低温处理会解除FLC的抑制作用而促进开花
B.低温通过改变组蛋白的氨基酸序列影响FLC基因的表达
C.拟南芥甲基化酶突变体的花期对温度的响应不同于野生型
D.组蛋白的甲基化在不改变遗传信息的情况下增加了表型的多样性
9、哺乳动物细胞中的每对同源染色体上都有来源标记,以标明该染色体源自父母中的哪一方。DNA甲基化是标记的主要方式,这些标记区域称为印记控制区。在Igf2基因和H19基因之间有一印记控制区(ICR),ICR区域甲基化后不能结合增强子阻遏蛋白CTCF,进而影响基因的表达。该印记控制区对Igf2基因和H19基因的控制如图所示。下列有关叙述正确的是( )
A.被甲基化的印记控制区ICR不能向后代遗传
B.父方和母方的ICR区域的碱基排列顺序不同
C.Igf2基因只能在雄性中表达,H19基因只能在雌性中表达
D.相同的基因,来自父方或母方产生的遗传效应可能不同
真、原核细胞基因的复制与表达：
（1）原核细胞终边转录边翻译，真核细胞中核基因先在细胞核中转录，后在细胞质中核糖体上完成翻译过程。
（2）起点问题：在一个细胞周期中，DNA复制一次，每个复制起点只起始一次；而在一个细胞周期中，基因可多次转录，因此转录起点可多次起始。
（3）范围问题：DNA复制时，是以整个DNA分子为单位进行的，产生两个相同的子代DNA分子。转录时，是以基因为单位进行的，产生一段RNA，该RNA分子的长度远小于DNA。
1.转录水平的调控——操纵子:
(1)操纵子:原核生物大多数基因表达调控是通过操纵子机制实现的。操纵子通常由 2个以上的编码蛋白质的结构基因与启动子、操纵基因以及其他调节基因成簇串联组成。
(2)调节过程(以乳糖操纵子为例):
①无诱导物存在时(如图一),阻遏蛋白与操纵基因结合阻止了RNA聚合酶与启动子的结合,使得结构基因不能正常转录。
②诱导物(乳糖)存在时(如图二),诱导物与阻遏蛋白结合,使阻遏蛋白结构改变,不能与启动子结合,则RNA聚合酶结合到启动子上并启动结构基因的表达。
例1、操纵元是原核细胞基因表达调控的一种结构形式,它由启动子、结构基因(编码蛋白基因)、终止子等组成。如图表示大肠杆菌细胞中核糖体蛋白(RP)的合成及调控过程,其中序号表示相关生理过程,mRNA上的RBS是核糖体结合位点。下列有关说法错误的是( )
A.过程①中RNA聚合酶与启动子结合后相继驱动多个基因的转录
B.过程②中核糖体与mRNA结合后逐一阅读密码,直至终止子结束
C.细胞中缺乏rRNA时,RP1与mRNA上的RBS位点结合阻止翻译的起始
D.该机制保证了rRNA与RP的数量平衡,同时也减少了物质与能量的浪费
例2、操纵子是基因表达调控的一段序列,它由调节基因(I)、启动子(P)①、操纵基因(O,不编码蛋白质)、结构基因等部分组成。如图表示大肠杆菌②细胞中乳糖代谢所需酶(结构基因lacZ、lacY、lacA编码)③的合成及调控过程。图甲表示环境中没有乳糖时,结构基因的表达被“关闭”的调节机制;图乙表示环境中有乳糖时,结构基因的表达被“打开”的调节机制④。下列叙述正确的是( )
A.图甲中阻遏蛋白的mRNA在细胞核中转录形成
B.图乙中体现了一个mRNA上只有一个起始密码子
C.图乙中RNA聚合酶通过碱基互补配对与启动子准确结合
D.上述调节机制说明,环境条件可影响基因的选择性表达
2.翻译水平的调控——RNA干扰:
(1)RNA干扰(RNAi):RNA干扰是有效沉默或抑制目标基因表达的过程,指内源性或外源性双链RNA(dsRNA)介导的细胞内mRNA发生特异性降解,从而导致靶基因的表达沉默,产生相应的功能表型缺失的现象。RNA干扰由转运到细胞质中的双链RNA激活,沉默机制可导致由小干扰RNA(siRNA)或短发夹RNA(shRNA)诱导实现靶mRNA的降解,或者通过小RNA(miRNA)诱导特定mRNA翻译的抑制。
(2)RNAi具有的特征。
①是转录后(翻译)水平的基因沉默机制。
②具有很高的特异性,只降解与之序列相应的单个内源基因的mRNA。
③RNAi抑制基因表达具有很高的效率,而且相对很少量的dsRNA分子(数量远远少于内源mRNA的数量)就能完全抑制相应基因的表达。
④RNAi抑制基因表达的效应可以穿过细胞界限,在不同细胞间长距离传递和维持信号甚至传播至整个有机体以及可遗传等特点。
⑤dsRNA不得短于21个碱基,并且长链dsRNA也在细胞内被Dicer酶切割为21 bp左右的siRNA,并由siRNA来介导mRNA切割。
例1、miRNA是一类在人体内广泛分布的内源性非编码RNA,长度为19~25个核苷酸。不同miRNA在个体发育的不同阶段产生。miRNA通过与靶mRNA结合或引起靶mRNA的降解,进而特异性影响相应基因的表达。请根据材料判断下列相关说法正确的是( )
A.miRNA指导合成的肽链最多含有8个氨基酸
B.miRNA的合成不需要RNA聚合酶的参与
C.miRNA在转录阶段特异性影响基因的表达过程
D.不同miRNA在个体发育不同阶段产生,与细胞分化有关
考点要求
考题统计
考情分析
基因的本质和结构
2023山东卷（2分）
2022湖南卷（2分）
2022海南卷（3分）
2021全国乙（2分）
【命题规律】
从近些年的各地高考试题分析，本专题主要考查内容有DNA是主要的遗传物质、DNA的结构与复制、基因的表达三个考点。“DNA是主要的遗传物质”主要依托科学史上的经典实验考查科学家证明DNA是主要的遗传物质的思路与方法；“DNA的结构与复制”常结合细胞中DNA分子的结构特点和半保留复制方式进行考查；“基因的表达”重视对转录、翻译等的基本概念和生理过程的理解和应用。
【命题预测】
此部分内容都会以选择题的形式出现在高考试题中，预计会针对中心法则涉及的五个过程进行命题，命题多结合图示，分析考查上述生理过程发生的场所、条件和相关计算。
遗传信息的传递和表达
2023全国卷（2分）
2023浙江卷（2分）
2023江苏卷（2分）
2023山东卷（2分）
2023湖南卷（2分）
2022辽宁卷（3分）
体内转化实验
体外转化实验
实验者
格里菲思
艾弗里及其同事
培养细菌
用小鼠（体内）
用培养基（体外）
实验结果
加热致死的S型细菌能使R型细菌转化为S型细菌
S型细菌的DNA使R型细菌转化为S型细菌
实验结论
加热致死的S型细菌体内有转化因子
S型细菌的DNA是遗传物质
实验联系
①所用材料相同，都是肺炎链球菌（R型和S型）；
②体内转化实验是基础，仅说明加热致死的S型细菌体内有转化因子，体外转化实验进一步证明转化因子是DNA；
③两实验都遵循对照原则、单一变量原则
肺炎链（双）球菌体外转化实验
噬菌体侵染细菌实验
相同点
实验原则
都遵循了对照原则
实验思路
都是分别研究某种物质是不是遗传物质
不同点
处理方法
将S型菌破碎后，设法去除绝大部分糖类、蛋白质和脂质，制成细胞提取物。然后分别用不同的酶除去细胞提取物中少部分的蛋白质、脂质和RNA等物质加入有R型细菌的培养基中培养
同位素标记达：分别用同位素35S、32P标记蛋白质和DNA
检测方式
观察菌落类型
检测放射性同位素存在位置
结论
证明DNA是遗传物质而蛋白质等物质不是遗传物质
证明DNA是遗传物质但不能证明蛋白质不是遗传物质
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
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
DNA
RNA
结构
通常呈规则的双螺旋结构
通常呈单链结构
分类
通常为一类
mRNA、tRNA、RNA三类
基本单位
脱氧核苷酸
核糖核苷酸
碱基
嘌呤
腺嘌呤（A）、鸟嘌呤（G）
腺嘌呤（A）、鸟嘌呤（G）
嘧啶
胞嘧啶（C）、胸腺嘧啶（T）
胞嘧啶（C）、尿嘧啶（U）
五碳糖
脱氧核糖
核糖
存在部位
主要存在于细胞核中，线粒体和叶绿体中也存在
主要存在于细胞质中
功能
主要的遗传物质，储存和传递遗传信息
是某些RNA病毒的遗传物质； mRNA指导蛋白质的合成；tRNA识别并转运氨基酸；rRNA是核糖体的组成成分；少数RNA有催化作用
联系
RNA可由DNA的一条链为模板转录产生
DNA复制
转录
翻译
时间
主要发生在有丝分裂前的间期和减数分裂I前的间期
生长发育的整个过程中
场所
主要在细胞核中，少部分在线粒体和叶绿体中
主要在细胞核中，少部分在线粒体和叶绿体中
细胞质中的核糖体上
原料
4种脱氧核苷酸
4种核糖核苷酸
20种氨基酸
模板
DNA的两条链
DNA的一条链
mRNA
碱基配对
A-T、T-A、G-C、C-G
A-U、T-A、C-G、G-C
A-U、U-A、C-G、G-C
能量
ATP
酶
解旋酶、DNA聚合酶
RNA聚合酶
多种酶
模板去向
分别进入两个子代DNA中
模板链与非模板链重新组成双螺旋结构
分解成单个核糖核苷酸
特点
边解旋边复制，半保留复制
边解旋边转录，DNA双链全保留
一个mRNA分子上可结合多个核糖体，同时合成多条相同的肽链
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