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新高考适用2024版高考生物一轮总复习必修2遗传与进化第6单元遗传的分子基础第3讲基因的表达课件
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这是一份新高考适用2024版高考生物一轮总复习必修2遗传与进化第6单元遗传的分子基础第3讲基因的表达课件，共60页。PPT课件主要包含了第3讲基因的表达，考点一，考点二，T胸腺嘧啶，DNA的一条链，mRNA，或62，tRNA，氨基酸，密码子等内容，欢迎下载使用。
第六单元 遗传的分子基础
考点一 基因指导蛋白质的合成
1．RNA(1)RNA的结构和种类
(2)DNA与RNA的区别
2.遗传信息的转录(1)概念：以_____________________为模板，按碱基互补配对原则合成RNA的过程。(2)转录过程(见图)
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____________为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。(2)密码子①概念：________上决定一种氨基酸的3个相邻碱基称为1个密码子。②种类：64种，其中决定氨基酸的密码子有__________种，终止密码子有___种。
③密码子与反密码子的比较
易错整合，判断正误。(1)少数RNA具有生物催化作用。( )(2)与DNA相比，RNA特有的物质是核糖和尿嘧啶。( )(3)反密码子是位于mRNA上相邻的3个碱基。( )(4)tRNA的反密码子携带了氨基酸序列的遗传信息。( )(5)转录和翻译过程都存在T—A、A—U、G—C碱基配对方式。( )
1．RNA适合做信使的原因。提示：RNA由核糖核苷酸连接而成，可以储存遗传信息；一般是单链，而且比DNA短，因此能够通过核孔，从细胞核转移到细胞质中。
2．图形探究：(1)图中a、b、c依次为何种物质或结构？图中显示a、b间存在何种数量关系？其意义何在？提示：a是mRNA，b是核糖体，c是肽链。图示表明一个mRNA分子上可相继结合多个核糖体，同时进行多条肽链的合成，其意义是少量的mRNA分子就可以迅速合成出大量的蛋白质。
(2)图示翻译方向是A→B还是B→A，判断依据是什么？提示：由c中三条链越往B侧越长，可确认翻译方向是A→B。(3)图中c所指的3条链的氨基酸序列是否相同？为什么？提示：图中c所指的3条链的模板相同(均为a)，故其氨基酸序列均相同。
1．“列表法”比较复制、转录和翻译：(1)区别
2．遗传信息、密码子、反密码子及与氨基酸的关系：(1)遗传信息、密码子与反密码子之间的联系：
(2)密码子、tRNA和氨基酸之间的对应关系。①一种密码子只能决定一种氨基酸，一种tRNA只能转运一种氨基酸。②每种氨基酸对应一种或几种密码子(密码子的简并)，可由一种或几种tRNA转运。
3．相关数量关系：DNA碱基数:mRNA碱基数:氨基酸数＝6:3:1
考向 遗传信息的转录和翻译例1 下图表示某生物细胞内发生的一系列生理变化，X表示某种酶，请据图分析，下列叙述不正确的是( )
A．X为RNA聚合酶B．图中最多含5种碱基、8种核苷酸C．过程Ⅰ在细胞核内进行，过程Ⅱ在细胞质内进行D．b部位发生的碱基互补配对方式可有T—A、A—U、C—G、G—C解析：题图中能同时进行转录和翻译过程，说明该细胞是原核细胞，过程Ⅰ(转录)和过程Ⅱ(翻译)均在细胞质内进行，C项错误。
┃┃归纳提示► “三步”判断真、原核细胞的DNA复制、转录及翻译
〔变式训练〕1．(2021·浙江1月选考)下图是真核细胞遗传信息表达中某过程的示意图。某些氨基酸的部分密码子(5′→3′)是：丝氨酸UCU；亮氨酸UUA、CUA；异亮氨酸AUC、AUU；精氨酸AGA。下列叙述正确的是( )
A．图中①为亮氨酸B．图中结构②从右向左移动C．该过程中没有氢键的形成和断裂D．该过程可发生在线粒体基质和细胞核基质中
解析：图中①氨基酸对应的密码子是AUU，代表异亮氨酸，A错误；图中②表示核糖体，从右向左移动，B正确；该过程中有密码子和反密码子的碱基互补配对及分离，故有氢键的形成和断裂，C错误；该过程表示翻译，可发生在线粒体基质中，不能发生在细胞核基质中，D错误。
考向 遗传信息、密码子、反密码子的比较例2 (2020·天津卷)对于基因如何指导蛋白质合成，克里克认为要实现碱基序列向氨基酸序列的转换，一定存在一种既能识别碱基序列，又能运载特定氨基酸的分子。该种分子后来被发现是( )A．DNA B．mRNAC．tRNA D．rRNA
解析：DNA是遗传物质的主要载体，需通过转录和翻译合成蛋白质；mRNA是蛋白质合成的直接模板，不能运载特定氨基酸分子；tRNA主要是将其携带的氨基酸运送到核糖体上，在mRNA指导下合成蛋白质，tRNA与mRNA是通过反密码子与密码子相互作用而发生关系的；rRNA是组成核糖体的重要组成成分，故选C。
〔变式训练〕2．(2023·辽宁模拟)如图中甲表示酵母转运丙氨酸的tRNA结构示意图。乙和丙是甲相应部分的放大图，其中Ⅰ表示次黄嘌呤，能够与A、U或C配对。下列有关叙述正确的是( )
A．图中tRNA的p端是结合氨基酸的部位B．丙氨酸的密码子与反密码子是一一对应的C．tRNA分子内部不存在碱基互补配对D．转录丙所示序列的双链DNA片段含有3个腺嘌呤
解析：图中tRNA的3′－OH端是结合氨基酸的部位，A错误；据题意可知，丙氨酸的反密码子是IGC，则丙氨酸的密码子可能是ACG、UCG、CCG，B错误；tRNA分子的双链部位存在碱基互补配对，单链部位不存在碱基互补配对，C错误；转录时遵循碱基互补配对原则，转录丙的双链DNA片段为TGGACGAG/ACCTGCTC，D正确。
考点二 中心法则及基因表达与性状的关系
1．中心法则(1)提出者：_________。(2)补充后的内容图解
2．基因控制性状的途径(1)直接控制途径(用文字和箭头表示)
(2)间接控制途径(用文字和箭头表示)
②豌豆的圆粒和皱粒的形成机理图解
3．基因与性状的对应关系(1)一般而言，一对等位基因决定一对相对性状。(2)生物体的一种性状有时受多个基因的影响，如果蝇红眼的形成与多个基因有关。(3)有时一对基因可影响______性状。
4．细胞分化(1)实质：________________________。基因的选择性表达与基因表达的调控有关。(2)表达的基因分类：①在所有细胞中都表达的基因，如核糖体蛋白基因。②只在某类细胞中特异性表达的基因，如胰岛素基因。(3)意义：生物体多种性状的形成，都是以__________为基础的。
5．基因表达的调控基因什么时候表达、在哪种细胞中表达以及表达水平的高低都是受到______的，这种调控会直接影响______。6．表观遗传(1)定义：生物体基因的____________保持不变，但____________和______发生_______________的现象，叫作表观遗传。
(2)存在时期：表观遗传现象普遍存在于生物体的________________的整个生命活动过程中。(3)实例：同卵双胞胎的微小差异；蜂王与工蜂在形态、结构、生理和行为上的不同。(4)总结：基因通过其表达产物——_________来控制性状，细胞内的_________________以及___________________都是受到调控的。细胞分化的实质是_____________________的结果，表观遗传能够使生物体在________________________的情况下发生_________的性状改变。
易错整合，判断正误。(1)遗传信息只能从DNA流向RNA，进而流向蛋白质。( )(2)线粒体中遗传信息的传递也遵循中心法则。( )(3)DNA病毒中没有RNA，其遗传信息的传递不遵循中心法则。( )(4)细胞分化形成的细胞一般会保持分化后的状态，不可逆转。( )
(5)表观遗传现象由于基因的碱基序列没有改变，因此生物体的性状也不会发生改变。( )(6)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。( )(7)表观遗传现象比较少见，不能普遍存在于生物体整个生命活动的过程中。( )
1．某种实验小鼠的毛色受一对等位基因Avy和a的控制，Avy为显性基因，表现为黄色体毛，a为隐性基因，表现为黑色体毛。将纯种黄色体毛的小鼠与纯种黑色体毛的小鼠杂交，子一代小鼠的基因型都是Avya，却表现出不同的毛色：介于黄色和黑色之间的一系列过渡类型。请分析可能的原因。
提示：在Avy基因的前端(或称“上游”)有一段特殊的碱基序列决定着该基因的表达水平，这段碱基序列具有多个可发生DNA甲基化修饰的位点。当这些位点没有甲基化时，Avy基因正常表达，小鼠表现为黄色；当这些位点甲基化后，Avy基因的表达就受到抑制。这段碱基序列的甲基化程度越高，Avy基因的表达受到的抑制越明显，小鼠体毛的颜色就越深。
2．某种猫的雄性个体有两种毛色：黄色和黑色；而雌性个体有三种毛色：黄色、黑色、黑黄相间。分析这种猫的基因，发现控制毛色的基因是位于X染色体上的一对等位基因：XO(黄色)和XB(黑色)，雄猫只有一条X染色体，因此，毛色不是黄色就是黑色。而雌猫却出现了黑黄相间的类型。请写出可行的解释。
提示：对于基因型为XBXO的雌猫，如果体细胞中携带黑毛基因B的X染色体失活，XB就不能表达，而另一条X染色体上的XO表达，那么由该细胞增殖而来的皮肤上会长出黄色体毛；同理，如果体细胞中携带黄毛基因O的X染色体失活，则XO不表达，XB表达，由该细胞增殖而来的皮肤上就会长出黑色体毛。因此，基因型为XBXO的雌猫会出现黑黄相间的类型。
1．不同生物中心法则表达式
2.表观遗传与表型模拟(1)表观遗传原因：组蛋白乙酰化和DNA甲基化。(2)表观遗传的特点①可遗传：基因表达和表型可以遗传给后代。②不变性：基因的碱基序列保持不变。③可逆性：DNA的甲基化修饰可以发生可逆性变化，即被修饰的DNA可以发生去甲基化。
(3)理解表观遗传应注意的三个问题①表观遗传不遵循孟德尔遗传规律；②表观遗传可以通过有丝分裂和减数分裂传递被修饰的基因；③表观遗传一般是影响基因的转录过程，进而影响蛋白质的合成。(4)表型模拟生物的表型＝基因型＋环境，由于受环境影响，导致表型与基因型不符合的现象。如果蝇长翅(V)和残翅(v)的遗传受温度的影响，其表型、基因型与环境的关系如下表：
考向 结合中心法则过程分析，考查理解能力例3 (2021·浙江6月选考)某单链RNA病毒的遗传物质是正链RNA(＋RNA)。该病毒感染宿主后，合成相应物质的过程如图所示，其中①～④代表相应的过程。下列叙述正确的是( )
A．＋RNA复制出的子代RNA具有mRNA的功能B．病毒蛋白基因以半保留复制的方式传递给子代C．过程①②③的进行需RNA聚合酶的催化D．过程④在该病毒的核糖体中进行
解析：＋RNA能作为翻译时的模板，具有mRNA的功能，A正确；该病毒的遗传物质是RNA，只有双链DNA进行半保留复制，B错误；过程①②的进行需RNA聚合酶的催化，③是翻译过程，不需RNA聚合酶的催化，C错误，过程④在宿主细胞的核糖体中进行，D错误。
┃┃归纳提示►解决中心法则问题的技巧(1)从模板分析①如果模板是DNA，生理过程可能是DNA复制或DNA转录。②如果模板是RNA，生理过程可能是翻译、RNA复制或RNA逆转录。
(2)从原料分析①如果原料为脱氧核苷酸，产物一定是DNA。②如果原料为核糖核苷酸，产物一定是RNA。③如果原料为氨基酸，产物一定是蛋白质。(3)从生物种类分析①如果是细胞生物，能进行DNA复制、转录和翻译过程。②如果是RNA病毒，分两种情况a．RNA自我复制和翻译。b．RNA逆转录、DNA复制、转录和翻译。
〔变式训练〕3．(2023·湖北黄冈中学高三模拟)图1所示为某种生物细胞内进行的部分生理活动，图2表示中心法则，图中字母代表具体过程。下列叙述错误的是( )
A．图1所示过程可在原核细胞中进行，其转录和翻译过程可同时进行B．图2中过程c和d的产物不同，但涉及的碱基配对方式完全相同C．图1中酶甲和酶乙催化形成磷酸二酯键，而酶丙则催化磷酸二酯键的水解D．图1体现了图2中的a、b、c三个生理过程
解析：图1所示过程中转录和翻译同时进行，可在原核细胞中进行，A正确；图2中c为翻译，d为RNA的复制，都涉及A—U、G—C配对，B正确；酶甲和酶乙分别是DNA聚合酶与RNA聚合酶，催化形成的都是磷酸二酯键，但酶丙是解旋酶，催化的是氢键的水解，C错误；图1体现了图2中的a DNA复制、b转录、c翻译三个生理过程，D正确。
考向 考查细胞分化及基因与性状的关系例4 (2022·湖南高考改编)细胞内不同基因的表达效率存在差异，如图所示。下列叙述不正确的是( )
A．细胞能在转录和翻译水平上调控基因表达，图中基因A的表达效率高于基因BB．真核生物核基因表达的①和②过程分别发生在细胞核和细胞质中C．人的mRNA、rRNA和tRNA都是以DNA为模板进行转录的产物D．②过程中，rRNA中含有与mRNA上密码子互补配对的反密码子
解析：基因表达包括转录和翻译过程，可以从转录和翻译水平上调控基因表达，从图中可以看出基因A的转录和翻译水平都高于基因B，A正确；真核生物核基因的转录发生在细胞核中，翻译发生在细胞质的核糖体中，B正确；RNA分为三种：mRNA、tRNA和rRNA，它们都是由DNA的一条链作为模板转录而来的，C正确；翻译过程中，tRNA中的反密码子和mRNA上的密码子可以碱基互补配对，D错误。
┃┃归纳提示► “管家基因”是指所有细胞中均要稳定表达的一类基因，其产物是对维持细胞基本生命活动所必需的。 “奢侈基因”是指不同类型细胞中特异性表达的基因，奢侈基因的产物赋予各种类型细胞特定的形态结构特征与功能。
〔变式训练〕4．下面是果蝇眼睛色素合成的生化途径，没有色素物质时眼色为白色。下列哪项结论与之不相符合( )
A．生物体的一种性状可以受多对基因的控制B．基因可以通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物体的性状C．控制果蝇眼色的基因在遗传时必须遵循基因的自由组合定律D．出现白眼果蝇的原因除了基因突变外，还可能有其他原因
解析：从眼睛色素合成的生化途径中可以看出，果蝇的眼色由多对基因控制，A正确；由图可知，基因可通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物体的性状，B正确；从图中看不出与眼色有关的基因是位于一对染色体上还是多对染色体上，故不能确定控制眼色基因遗传时是否遵循基因的自由组合定律，C错误；据图可知，基因突变可能会影响酶的合成，使之不能形成有关色素物质，缺少相应的前体物质或某种环境条件使酶失去了活性或环境条件不适宜，均可影响有关基因的表达和色素的合成，D正确。
考向 围绕表观遗传现象考查生命观念与科学思维例5 (2023·湖北模拟)柳穿鱼是一种园林花卉，其花的形态结构与Lcyc基因的表达直接相关。两株柳穿鱼，它们体内Lcyc基因的序列相同，但花的形态结构不同。研究表明，植株甲Lcyc基因在开花时表达了，植株乙Lcyc基因不表达的原因是它被高度甲基化了(Lcyc基因有多个碱基连接甲基基团)。将这两个植株作为亲本进行杂交，F1的花与植株甲相似，F1自交的F2中绝大部分植株的花与植株甲相似，少部分植株的花与植株乙相似。对此现象的叙述，错误的是( )
A．DNA甲基化过程导致基因中的遗传信息发生改变B．若基因的启动部位被修饰，可能遏制RNA聚合酶的作用而影响转录过程C．DNA甲基化修饰可以遗传给子代，使后代表现出同样的表型D．同卵双胞胎之间的差异可由基因的甲基化引起
解析：DNA甲基化过程中基因的碱基序列并未改变，所以基因中的遗传信息未发生改变，A错误；若基因的启动部位被修饰，则可能遏制了RNA聚合酶的作用而影响转录过程，B正确；DNA甲基化修饰可以遗传给子代，使后代表现出同样的表型，C正确；同卵双胞胎之间的差异可由基因的甲基化引起，D正确。
〔变式训练〕5．许多基因的启动子(转录起始位点)内富含CG重复序列，若其中的部分胞嘧啶(C)被甲基化成为5－甲基胞嘧啶，就会抑制基因的转录。下列与之相关的叙述中，正确的是( )A．在一条单链上相邻的C和G之间通过氢键连接B．胞嘧啶甲基化导致表达的蛋白质结构改变C．胞嘧啶甲基化会阻碍RNA聚合酶与启动子结合D．基因的表达水平与基因的甲基化程度无关
解析：在一条脱氧核苷酸单链上相邻的C和G之间不是通过氢键连接，而是通过“—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—”连接，A错误；胞嘧啶甲基化导致的是表达过程中基因转录被抑制，对已经表达的蛋白质结构没有影响，B错误；根据题意“胞嘧啶甲基化会抑制基因的转录”可推知，抑制的实质就是阻碍RNA聚合酶与启动子结合，C正确；由于基因的表达水平与基因的转录有关，所以与基因的甲基化程度有关，D错误。
1．(2022·湖南卷)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rRNA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
解析：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，以提高翻译效率，A正确；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，而是与rRNA分子结合，二者组装成核糖体，B正确；当细胞中缺乏足够的rRNA分子时，核糖体蛋白只能结合到自身mRNA分子上，导致蛋白质合成停止，核糖体蛋白对自身mRNA翻译的抑制维持了rRNA和核糖体蛋白数量上的平衡，C正确；大肠杆菌为原核生物，没有核膜，转录形成的mRNA在转录未结束时即和核糖体结合，开始翻译过程，D错误。
2．(2022·河北卷)关于中心法则相关酶的叙述，错误的是( )A．RNA聚合酶和逆转录酶催化的反应遵循碱基互补配对原则且形成氢键B．DNA聚合酶、RNA聚合酶和逆转录酶均由核酸编码并在核糖体上合成C．在解旋酶协助下，RNA聚合酶以单链DNA为模板转录合成多种RNAD．DNA聚合酶和RNA聚合酶均可在体外发挥催化作用
解析：RNA聚合酶催化DNA→RNA的转录过程，逆转录酶催化RNA→DNA的逆转录过程，两个过程中均遵循碱基互补配对原则，且存在DNA－RNA之间的氢键形成，A正确；DNA聚合酶、RNA聚合酶和逆转录酶的本质都是蛋白质，蛋白质是由核酸控制合成的，其合成场所是核糖体，B正确；以单链DNA为模板转录合成多种RNA是转录过程，该过程不需要解旋酶，C错误；酶的作用机理是降低化学反应的活化能，从而起催化作用，在适宜条件下，酶在体内外均可发挥作用，如体外扩增DNA分子的PCR技术中可用到耐高温的DNA聚合酶，D正确。
3．(2022·浙江卷)“中心法则”反映了遗传信息的传递方向，其中某过程的示意图如下。下列叙述正确的是( )A．催化该过程的酶为RNA聚合酶B．a链上任意3个碱基组成一个密码子C．b链的脱氧核苷酸之间通过磷酸二酯键相连D．该过程中遗传信息从DNA向RNA传递
解析：图示为逆转录过程，催化该过程的酶为逆转录酶，A错误；a(RNA)链上能决定一个氨基酸的3个相邻碱基，组成一个密码子，B错误；b为单链DNA，相邻的两个脱氧核苷酸之间通过磷酸二酯键连接，C正确；该过程为逆转录，遗传信息从RNA向DNA传递，D错误。
4．(2021·广东卷)金霉素(一种抗生素)可抑制tRNA与mRNA的结合，该作用直接影响的过程是( )A．DNA复制 B．转录C．翻译 D．逆转录解析：分析题意可知，金霉素可抑制tRNA与mRNA的结合，使tRNA不能携带氨基酸进入核糖体，从而直接影响翻译的过程，C正确。
5．(2021·河北卷)关于基因表达的叙述，正确的是( )A．所有生物基因表达过程中用到的RNA和蛋白质均由DNA编码B．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C．翻译过程中，核酸之间的相互识别保证了遗传信息传递的准确性D．多肽链的合成过程中，tRNA读取mRNA上全部碱基序列信息
解析：RNA病毒的蛋白质由病毒的遗传物质RNA编码合成，A错误；RNA聚合酶与启动子结合，DNA双链解开，进行转录，移动到终止子时停止转录，B错误；翻译过程中，核酸之间通过碱基互补配对相互识别保证了遗传信息传递的准确性，C正确；没有相应的反密码子与mRNA上的终止密码子配对，故tRNA不能读取mRNA上全部碱基序列信息，D错误。
6．(2020·全国Ⅲ卷)细胞内有些tRNA分子的反密码子中含有稀有碱基次黄嘌呤(I)，含有I的反密码子在与mRNA中的密码子互补配对时，存在如图所示的配对方式(Gly表示甘氨酸)。下列说法错误的是( )
A．一种反密码子可以识别不同的密码子B．密码子与反密码子的碱基之间通过氢键结合C．tRNA分子由两条链组成，mRNA分子由单链组成D．mRNA中的碱基改变不一定造成所编码氨基酸的改变
解析：根据图像可知，反密码子CCI可与mRNA中的GGU、GGC、GGA互补配对，说明一种反密码子可以识别不同的密码子，A正确；密码子与反密码子的碱基互补配对，密码子与反密码子的碱基之间通过氢键结合，B正确；tRNA分子和mRNA分子都是单链结构，C错误；由于某些氨基酸可对应多种密码子，故mRNA中的碱基改变不一定造成所编码氨基酸的改变，D正确。
7．(2020·全国Ⅱ卷)大豆蛋白在人体内经消化道中酶的作用后，可形成小肽(短的肽链)。回答下列问题：(1)在大豆细胞中，以mRNA为模板合成蛋白质时，除mRNA外还需要其他种类的核酸分子参与，它们是__________________。 (2)大豆细胞中大多数mRNA和RNA聚合酶从合成部位到执行功能部位需要经过核孔。就细胞核和细胞质这两个部位来说，作为mRNA合成部位的是_________，作为mRNA执行功能部位的是_________；作为RNA聚合酶合成部位的是_________，作为RNA聚合酶执行功能部位的是_________。
(3)部分氨基酸的密码子如表所示。若来自大豆的某小肽对应的编码序列为UACGAACAUUGG，则该小肽的氨基酸序列是_________________________________。若该小肽对应的DNA序列有3处碱基发生了替换，但小肽的氨基酸序列不变，则此时编码小肽的RNA序列为__________________________。
酪氨酸—谷氨酸—组氨酸—色氢酸
UAUGAGCACUGG
解析：(1)在大豆细胞中，以mRNA为模板合成蛋白质时，还需要rRNA参与构成核糖体、tRNA参与氨基酸的转运。(2)大豆细胞中，仅考虑细胞核和细胞质这两个部位，mRNA的合成部位是细胞核，mRNA合成以后通过核孔进入细胞质，与核糖体结合起来进行翻译过程；RNA聚合酶在细胞质中的核糖体上合成，经加工后，通过核孔进入细胞核，与DNA结合起来进行转录过程。(3)根据该小肽对应的编码序列，结合表格中部分氨基酸的密码子可知，该小肽的氨基酸序列是酪氨酸—谷氨酸—组氨酸—色氨酸。若该小肽对应的DNA序列有3处碱基发生了替换，但
第六单元 遗传的分子基础
考点一 基因指导蛋白质的合成
1．RNA(1)RNA的结构和种类
(2)DNA与RNA的区别
2.遗传信息的转录(1)概念：以_____________________为模板，按碱基互补配对原则合成RNA的过程。(2)转录过程(见图)
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____________为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。(2)密码子①概念：________上决定一种氨基酸的3个相邻碱基称为1个密码子。②种类：64种，其中决定氨基酸的密码子有__________种，终止密码子有___种。
③密码子与反密码子的比较
易错整合，判断正误。(1)少数RNA具有生物催化作用。( )(2)与DNA相比，RNA特有的物质是核糖和尿嘧啶。( )(3)反密码子是位于mRNA上相邻的3个碱基。( )(4)tRNA的反密码子携带了氨基酸序列的遗传信息。( )(5)转录和翻译过程都存在T—A、A—U、G—C碱基配对方式。( )
1．RNA适合做信使的原因。提示：RNA由核糖核苷酸连接而成，可以储存遗传信息；一般是单链，而且比DNA短，因此能够通过核孔，从细胞核转移到细胞质中。
2．图形探究：(1)图中a、b、c依次为何种物质或结构？图中显示a、b间存在何种数量关系？其意义何在？提示：a是mRNA，b是核糖体，c是肽链。图示表明一个mRNA分子上可相继结合多个核糖体，同时进行多条肽链的合成，其意义是少量的mRNA分子就可以迅速合成出大量的蛋白质。
(2)图示翻译方向是A→B还是B→A，判断依据是什么？提示：由c中三条链越往B侧越长，可确认翻译方向是A→B。(3)图中c所指的3条链的氨基酸序列是否相同？为什么？提示：图中c所指的3条链的模板相同(均为a)，故其氨基酸序列均相同。
1．“列表法”比较复制、转录和翻译：(1)区别
2．遗传信息、密码子、反密码子及与氨基酸的关系：(1)遗传信息、密码子与反密码子之间的联系：
(2)密码子、tRNA和氨基酸之间的对应关系。①一种密码子只能决定一种氨基酸，一种tRNA只能转运一种氨基酸。②每种氨基酸对应一种或几种密码子(密码子的简并)，可由一种或几种tRNA转运。
3．相关数量关系：DNA碱基数:mRNA碱基数:氨基酸数＝6:3:1
考向 遗传信息的转录和翻译例1 下图表示某生物细胞内发生的一系列生理变化，X表示某种酶，请据图分析，下列叙述不正确的是( )
A．X为RNA聚合酶B．图中最多含5种碱基、8种核苷酸C．过程Ⅰ在细胞核内进行，过程Ⅱ在细胞质内进行D．b部位发生的碱基互补配对方式可有T—A、A—U、C—G、G—C解析：题图中能同时进行转录和翻译过程，说明该细胞是原核细胞，过程Ⅰ(转录)和过程Ⅱ(翻译)均在细胞质内进行，C项错误。
┃┃归纳提示► “三步”判断真、原核细胞的DNA复制、转录及翻译
〔变式训练〕1．(2021·浙江1月选考)下图是真核细胞遗传信息表达中某过程的示意图。某些氨基酸的部分密码子(5′→3′)是：丝氨酸UCU；亮氨酸UUA、CUA；异亮氨酸AUC、AUU；精氨酸AGA。下列叙述正确的是( )
A．图中①为亮氨酸B．图中结构②从右向左移动C．该过程中没有氢键的形成和断裂D．该过程可发生在线粒体基质和细胞核基质中
解析：图中①氨基酸对应的密码子是AUU，代表异亮氨酸，A错误；图中②表示核糖体，从右向左移动，B正确；该过程中有密码子和反密码子的碱基互补配对及分离，故有氢键的形成和断裂，C错误；该过程表示翻译，可发生在线粒体基质中，不能发生在细胞核基质中，D错误。
考向 遗传信息、密码子、反密码子的比较例2 (2020·天津卷)对于基因如何指导蛋白质合成，克里克认为要实现碱基序列向氨基酸序列的转换，一定存在一种既能识别碱基序列，又能运载特定氨基酸的分子。该种分子后来被发现是( )A．DNA B．mRNAC．tRNA D．rRNA
解析：DNA是遗传物质的主要载体，需通过转录和翻译合成蛋白质；mRNA是蛋白质合成的直接模板，不能运载特定氨基酸分子；tRNA主要是将其携带的氨基酸运送到核糖体上，在mRNA指导下合成蛋白质，tRNA与mRNA是通过反密码子与密码子相互作用而发生关系的；rRNA是组成核糖体的重要组成成分，故选C。
〔变式训练〕2．(2023·辽宁模拟)如图中甲表示酵母转运丙氨酸的tRNA结构示意图。乙和丙是甲相应部分的放大图，其中Ⅰ表示次黄嘌呤，能够与A、U或C配对。下列有关叙述正确的是( )
A．图中tRNA的p端是结合氨基酸的部位B．丙氨酸的密码子与反密码子是一一对应的C．tRNA分子内部不存在碱基互补配对D．转录丙所示序列的双链DNA片段含有3个腺嘌呤
解析：图中tRNA的3′－OH端是结合氨基酸的部位，A错误；据题意可知，丙氨酸的反密码子是IGC，则丙氨酸的密码子可能是ACG、UCG、CCG，B错误；tRNA分子的双链部位存在碱基互补配对，单链部位不存在碱基互补配对，C错误；转录时遵循碱基互补配对原则，转录丙的双链DNA片段为TGGACGAG/ACCTGCTC，D正确。
考点二 中心法则及基因表达与性状的关系
1．中心法则(1)提出者：_________。(2)补充后的内容图解
2．基因控制性状的途径(1)直接控制途径(用文字和箭头表示)
(2)间接控制途径(用文字和箭头表示)
②豌豆的圆粒和皱粒的形成机理图解
3．基因与性状的对应关系(1)一般而言，一对等位基因决定一对相对性状。(2)生物体的一种性状有时受多个基因的影响，如果蝇红眼的形成与多个基因有关。(3)有时一对基因可影响______性状。
4．细胞分化(1)实质：________________________。基因的选择性表达与基因表达的调控有关。(2)表达的基因分类：①在所有细胞中都表达的基因，如核糖体蛋白基因。②只在某类细胞中特异性表达的基因，如胰岛素基因。(3)意义：生物体多种性状的形成，都是以__________为基础的。
5．基因表达的调控基因什么时候表达、在哪种细胞中表达以及表达水平的高低都是受到______的，这种调控会直接影响______。6．表观遗传(1)定义：生物体基因的____________保持不变，但____________和______发生_______________的现象，叫作表观遗传。
(2)存在时期：表观遗传现象普遍存在于生物体的________________的整个生命活动过程中。(3)实例：同卵双胞胎的微小差异；蜂王与工蜂在形态、结构、生理和行为上的不同。(4)总结：基因通过其表达产物——_________来控制性状，细胞内的_________________以及___________________都是受到调控的。细胞分化的实质是_____________________的结果，表观遗传能够使生物体在________________________的情况下发生_________的性状改变。
易错整合，判断正误。(1)遗传信息只能从DNA流向RNA，进而流向蛋白质。( )(2)线粒体中遗传信息的传递也遵循中心法则。( )(3)DNA病毒中没有RNA，其遗传信息的传递不遵循中心法则。( )(4)细胞分化形成的细胞一般会保持分化后的状态，不可逆转。( )
(5)表观遗传现象由于基因的碱基序列没有改变，因此生物体的性状也不会发生改变。( )(6)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。( )(7)表观遗传现象比较少见，不能普遍存在于生物体整个生命活动的过程中。( )
1．某种实验小鼠的毛色受一对等位基因Avy和a的控制，Avy为显性基因，表现为黄色体毛，a为隐性基因，表现为黑色体毛。将纯种黄色体毛的小鼠与纯种黑色体毛的小鼠杂交，子一代小鼠的基因型都是Avya，却表现出不同的毛色：介于黄色和黑色之间的一系列过渡类型。请分析可能的原因。
提示：在Avy基因的前端(或称“上游”)有一段特殊的碱基序列决定着该基因的表达水平，这段碱基序列具有多个可发生DNA甲基化修饰的位点。当这些位点没有甲基化时，Avy基因正常表达，小鼠表现为黄色；当这些位点甲基化后，Avy基因的表达就受到抑制。这段碱基序列的甲基化程度越高，Avy基因的表达受到的抑制越明显，小鼠体毛的颜色就越深。
2．某种猫的雄性个体有两种毛色：黄色和黑色；而雌性个体有三种毛色：黄色、黑色、黑黄相间。分析这种猫的基因，发现控制毛色的基因是位于X染色体上的一对等位基因：XO(黄色)和XB(黑色)，雄猫只有一条X染色体，因此，毛色不是黄色就是黑色。而雌猫却出现了黑黄相间的类型。请写出可行的解释。
提示：对于基因型为XBXO的雌猫，如果体细胞中携带黑毛基因B的X染色体失活，XB就不能表达，而另一条X染色体上的XO表达，那么由该细胞增殖而来的皮肤上会长出黄色体毛；同理，如果体细胞中携带黄毛基因O的X染色体失活，则XO不表达，XB表达，由该细胞增殖而来的皮肤上就会长出黑色体毛。因此，基因型为XBXO的雌猫会出现黑黄相间的类型。
1．不同生物中心法则表达式
2.表观遗传与表型模拟(1)表观遗传原因：组蛋白乙酰化和DNA甲基化。(2)表观遗传的特点①可遗传：基因表达和表型可以遗传给后代。②不变性：基因的碱基序列保持不变。③可逆性：DNA的甲基化修饰可以发生可逆性变化，即被修饰的DNA可以发生去甲基化。
(3)理解表观遗传应注意的三个问题①表观遗传不遵循孟德尔遗传规律；②表观遗传可以通过有丝分裂和减数分裂传递被修饰的基因；③表观遗传一般是影响基因的转录过程，进而影响蛋白质的合成。(4)表型模拟生物的表型＝基因型＋环境，由于受环境影响，导致表型与基因型不符合的现象。如果蝇长翅(V)和残翅(v)的遗传受温度的影响，其表型、基因型与环境的关系如下表：
考向 结合中心法则过程分析，考查理解能力例3 (2021·浙江6月选考)某单链RNA病毒的遗传物质是正链RNA(＋RNA)。该病毒感染宿主后，合成相应物质的过程如图所示，其中①～④代表相应的过程。下列叙述正确的是( )
A．＋RNA复制出的子代RNA具有mRNA的功能B．病毒蛋白基因以半保留复制的方式传递给子代C．过程①②③的进行需RNA聚合酶的催化D．过程④在该病毒的核糖体中进行
解析：＋RNA能作为翻译时的模板，具有mRNA的功能，A正确；该病毒的遗传物质是RNA，只有双链DNA进行半保留复制，B错误；过程①②的进行需RNA聚合酶的催化，③是翻译过程，不需RNA聚合酶的催化，C错误，过程④在宿主细胞的核糖体中进行，D错误。
┃┃归纳提示►解决中心法则问题的技巧(1)从模板分析①如果模板是DNA，生理过程可能是DNA复制或DNA转录。②如果模板是RNA，生理过程可能是翻译、RNA复制或RNA逆转录。
(2)从原料分析①如果原料为脱氧核苷酸，产物一定是DNA。②如果原料为核糖核苷酸，产物一定是RNA。③如果原料为氨基酸，产物一定是蛋白质。(3)从生物种类分析①如果是细胞生物，能进行DNA复制、转录和翻译过程。②如果是RNA病毒，分两种情况a．RNA自我复制和翻译。b．RNA逆转录、DNA复制、转录和翻译。
〔变式训练〕3．(2023·湖北黄冈中学高三模拟)图1所示为某种生物细胞内进行的部分生理活动，图2表示中心法则，图中字母代表具体过程。下列叙述错误的是( )
A．图1所示过程可在原核细胞中进行，其转录和翻译过程可同时进行B．图2中过程c和d的产物不同，但涉及的碱基配对方式完全相同C．图1中酶甲和酶乙催化形成磷酸二酯键，而酶丙则催化磷酸二酯键的水解D．图1体现了图2中的a、b、c三个生理过程
解析：图1所示过程中转录和翻译同时进行，可在原核细胞中进行，A正确；图2中c为翻译，d为RNA的复制，都涉及A—U、G—C配对，B正确；酶甲和酶乙分别是DNA聚合酶与RNA聚合酶，催化形成的都是磷酸二酯键，但酶丙是解旋酶，催化的是氢键的水解，C错误；图1体现了图2中的a DNA复制、b转录、c翻译三个生理过程，D正确。
考向 考查细胞分化及基因与性状的关系例4 (2022·湖南高考改编)细胞内不同基因的表达效率存在差异，如图所示。下列叙述不正确的是( )
A．细胞能在转录和翻译水平上调控基因表达，图中基因A的表达效率高于基因BB．真核生物核基因表达的①和②过程分别发生在细胞核和细胞质中C．人的mRNA、rRNA和tRNA都是以DNA为模板进行转录的产物D．②过程中，rRNA中含有与mRNA上密码子互补配对的反密码子
解析：基因表达包括转录和翻译过程，可以从转录和翻译水平上调控基因表达，从图中可以看出基因A的转录和翻译水平都高于基因B，A正确；真核生物核基因的转录发生在细胞核中，翻译发生在细胞质的核糖体中，B正确；RNA分为三种：mRNA、tRNA和rRNA，它们都是由DNA的一条链作为模板转录而来的，C正确；翻译过程中，tRNA中的反密码子和mRNA上的密码子可以碱基互补配对，D错误。
┃┃归纳提示► “管家基因”是指所有细胞中均要稳定表达的一类基因，其产物是对维持细胞基本生命活动所必需的。 “奢侈基因”是指不同类型细胞中特异性表达的基因，奢侈基因的产物赋予各种类型细胞特定的形态结构特征与功能。
〔变式训练〕4．下面是果蝇眼睛色素合成的生化途径，没有色素物质时眼色为白色。下列哪项结论与之不相符合( )
A．生物体的一种性状可以受多对基因的控制B．基因可以通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物体的性状C．控制果蝇眼色的基因在遗传时必须遵循基因的自由组合定律D．出现白眼果蝇的原因除了基因突变外，还可能有其他原因
解析：从眼睛色素合成的生化途径中可以看出，果蝇的眼色由多对基因控制，A正确；由图可知，基因可通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物体的性状，B正确；从图中看不出与眼色有关的基因是位于一对染色体上还是多对染色体上，故不能确定控制眼色基因遗传时是否遵循基因的自由组合定律，C错误；据图可知，基因突变可能会影响酶的合成，使之不能形成有关色素物质，缺少相应的前体物质或某种环境条件使酶失去了活性或环境条件不适宜，均可影响有关基因的表达和色素的合成，D正确。
考向 围绕表观遗传现象考查生命观念与科学思维例5 (2023·湖北模拟)柳穿鱼是一种园林花卉，其花的形态结构与Lcyc基因的表达直接相关。两株柳穿鱼，它们体内Lcyc基因的序列相同，但花的形态结构不同。研究表明，植株甲Lcyc基因在开花时表达了，植株乙Lcyc基因不表达的原因是它被高度甲基化了(Lcyc基因有多个碱基连接甲基基团)。将这两个植株作为亲本进行杂交，F1的花与植株甲相似，F1自交的F2中绝大部分植株的花与植株甲相似，少部分植株的花与植株乙相似。对此现象的叙述，错误的是( )
A．DNA甲基化过程导致基因中的遗传信息发生改变B．若基因的启动部位被修饰，可能遏制RNA聚合酶的作用而影响转录过程C．DNA甲基化修饰可以遗传给子代，使后代表现出同样的表型D．同卵双胞胎之间的差异可由基因的甲基化引起
解析：DNA甲基化过程中基因的碱基序列并未改变，所以基因中的遗传信息未发生改变，A错误；若基因的启动部位被修饰，则可能遏制了RNA聚合酶的作用而影响转录过程，B正确；DNA甲基化修饰可以遗传给子代，使后代表现出同样的表型，C正确；同卵双胞胎之间的差异可由基因的甲基化引起，D正确。
〔变式训练〕5．许多基因的启动子(转录起始位点)内富含CG重复序列，若其中的部分胞嘧啶(C)被甲基化成为5－甲基胞嘧啶，就会抑制基因的转录。下列与之相关的叙述中，正确的是( )A．在一条单链上相邻的C和G之间通过氢键连接B．胞嘧啶甲基化导致表达的蛋白质结构改变C．胞嘧啶甲基化会阻碍RNA聚合酶与启动子结合D．基因的表达水平与基因的甲基化程度无关
解析：在一条脱氧核苷酸单链上相邻的C和G之间不是通过氢键连接，而是通过“—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—”连接，A错误；胞嘧啶甲基化导致的是表达过程中基因转录被抑制，对已经表达的蛋白质结构没有影响，B错误；根据题意“胞嘧啶甲基化会抑制基因的转录”可推知，抑制的实质就是阻碍RNA聚合酶与启动子结合，C正确；由于基因的表达水平与基因的转录有关，所以与基因的甲基化程度有关，D错误。
1．(2022·湖南卷)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rRNA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
解析：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，以提高翻译效率，A正确；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，而是与rRNA分子结合，二者组装成核糖体，B正确；当细胞中缺乏足够的rRNA分子时，核糖体蛋白只能结合到自身mRNA分子上，导致蛋白质合成停止，核糖体蛋白对自身mRNA翻译的抑制维持了rRNA和核糖体蛋白数量上的平衡，C正确；大肠杆菌为原核生物，没有核膜，转录形成的mRNA在转录未结束时即和核糖体结合，开始翻译过程，D错误。
2．(2022·河北卷)关于中心法则相关酶的叙述，错误的是( )A．RNA聚合酶和逆转录酶催化的反应遵循碱基互补配对原则且形成氢键B．DNA聚合酶、RNA聚合酶和逆转录酶均由核酸编码并在核糖体上合成C．在解旋酶协助下，RNA聚合酶以单链DNA为模板转录合成多种RNAD．DNA聚合酶和RNA聚合酶均可在体外发挥催化作用
解析：RNA聚合酶催化DNA→RNA的转录过程，逆转录酶催化RNA→DNA的逆转录过程，两个过程中均遵循碱基互补配对原则，且存在DNA－RNA之间的氢键形成，A正确；DNA聚合酶、RNA聚合酶和逆转录酶的本质都是蛋白质，蛋白质是由核酸控制合成的，其合成场所是核糖体，B正确；以单链DNA为模板转录合成多种RNA是转录过程，该过程不需要解旋酶，C错误；酶的作用机理是降低化学反应的活化能，从而起催化作用，在适宜条件下，酶在体内外均可发挥作用，如体外扩增DNA分子的PCR技术中可用到耐高温的DNA聚合酶，D正确。
3．(2022·浙江卷)“中心法则”反映了遗传信息的传递方向，其中某过程的示意图如下。下列叙述正确的是( )A．催化该过程的酶为RNA聚合酶B．a链上任意3个碱基组成一个密码子C．b链的脱氧核苷酸之间通过磷酸二酯键相连D．该过程中遗传信息从DNA向RNA传递
解析：图示为逆转录过程，催化该过程的酶为逆转录酶，A错误；a(RNA)链上能决定一个氨基酸的3个相邻碱基，组成一个密码子，B错误；b为单链DNA，相邻的两个脱氧核苷酸之间通过磷酸二酯键连接，C正确；该过程为逆转录，遗传信息从RNA向DNA传递，D错误。
4．(2021·广东卷)金霉素(一种抗生素)可抑制tRNA与mRNA的结合，该作用直接影响的过程是( )A．DNA复制 B．转录C．翻译 D．逆转录解析：分析题意可知，金霉素可抑制tRNA与mRNA的结合，使tRNA不能携带氨基酸进入核糖体，从而直接影响翻译的过程，C正确。
5．(2021·河北卷)关于基因表达的叙述，正确的是( )A．所有生物基因表达过程中用到的RNA和蛋白质均由DNA编码B．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C．翻译过程中，核酸之间的相互识别保证了遗传信息传递的准确性D．多肽链的合成过程中，tRNA读取mRNA上全部碱基序列信息
解析：RNA病毒的蛋白质由病毒的遗传物质RNA编码合成，A错误；RNA聚合酶与启动子结合，DNA双链解开，进行转录，移动到终止子时停止转录，B错误；翻译过程中，核酸之间通过碱基互补配对相互识别保证了遗传信息传递的准确性，C正确；没有相应的反密码子与mRNA上的终止密码子配对，故tRNA不能读取mRNA上全部碱基序列信息，D错误。
6．(2020·全国Ⅲ卷)细胞内有些tRNA分子的反密码子中含有稀有碱基次黄嘌呤(I)，含有I的反密码子在与mRNA中的密码子互补配对时，存在如图所示的配对方式(Gly表示甘氨酸)。下列说法错误的是( )
A．一种反密码子可以识别不同的密码子B．密码子与反密码子的碱基之间通过氢键结合C．tRNA分子由两条链组成，mRNA分子由单链组成D．mRNA中的碱基改变不一定造成所编码氨基酸的改变
解析：根据图像可知，反密码子CCI可与mRNA中的GGU、GGC、GGA互补配对，说明一种反密码子可以识别不同的密码子，A正确；密码子与反密码子的碱基互补配对，密码子与反密码子的碱基之间通过氢键结合，B正确；tRNA分子和mRNA分子都是单链结构，C错误；由于某些氨基酸可对应多种密码子，故mRNA中的碱基改变不一定造成所编码氨基酸的改变，D正确。
7．(2020·全国Ⅱ卷)大豆蛋白在人体内经消化道中酶的作用后，可形成小肽(短的肽链)。回答下列问题：(1)在大豆细胞中，以mRNA为模板合成蛋白质时，除mRNA外还需要其他种类的核酸分子参与，它们是__________________。 (2)大豆细胞中大多数mRNA和RNA聚合酶从合成部位到执行功能部位需要经过核孔。就细胞核和细胞质这两个部位来说，作为mRNA合成部位的是_________，作为mRNA执行功能部位的是_________；作为RNA聚合酶合成部位的是_________，作为RNA聚合酶执行功能部位的是_________。
(3)部分氨基酸的密码子如表所示。若来自大豆的某小肽对应的编码序列为UACGAACAUUGG，则该小肽的氨基酸序列是_________________________________。若该小肽对应的DNA序列有3处碱基发生了替换，但小肽的氨基酸序列不变，则此时编码小肽的RNA序列为__________________________。
酪氨酸—谷氨酸—组氨酸—色氢酸
UAUGAGCACUGG
解析：(1)在大豆细胞中，以mRNA为模板合成蛋白质时，还需要rRNA参与构成核糖体、tRNA参与氨基酸的转运。(2)大豆细胞中，仅考虑细胞核和细胞质这两个部位，mRNA的合成部位是细胞核，mRNA合成以后通过核孔进入细胞质，与核糖体结合起来进行翻译过程；RNA聚合酶在细胞质中的核糖体上合成，经加工后，通过核孔进入细胞核，与DNA结合起来进行转录过程。(3)根据该小肽对应的编码序列，结合表格中部分氨基酸的密码子可知，该小肽的氨基酸序列是酪氨酸—谷氨酸—组氨酸—色氨酸。若该小肽对应的DNA序列有3处碱基发生了替换，但
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