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2023届高考生物二轮复习专题3微专题1遗传的分子基础学案
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这是一份2023届高考生物二轮复习专题3微专题1遗传的分子基础学案，共19页。
微专题1 遗传的分子基础
概念线索 网络构建
基因的本质
1．格里菲思的肺炎链球菌的转化实验证明了DNA是遗传物质。 (×)
提示：格里菲思的肺炎链球菌的转化实验只证明了S型细菌中含有“转化因子”，而不能证明DNA是遗传物质。
2．分别用含32P、35S的培养基培养噬菌体，可得到被标记的噬菌体。 (×)
提示：噬菌体必须寄生在活细胞内才能繁殖，在培养基上无法生存，得不到被标记的噬菌体。
3．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。 (×)
提示：在该实验中，搅拌的目的是使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离，离心的目的是让上清液中析出质量较轻的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。
4．在用35S标记噬菌体的侵染实验中，沉淀物中存在少量放射性，可能是搅拌不充分所致。 (√)
5．同一条脱氧核苷酸链上相邻的两个碱基通过氢键相连。 (×)
提示：同一条脱氧核苷酸链上相邻的两个碱基通过“脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖”连接。
6．DNA分子中每个脱氧核糖都连接两个磷酸，每个碱基都连接一个脱氧核糖。 (×)
提示：DNA双链3′端的脱氧核糖只连接一个磷酸。
7．碱基对的排列顺序和DNA的空间结构决定了DNA的多样性。 (×)
提示：DNA的空间结构不决定DNA的多样性。
8．DNA分子复制时，子链延伸的方向是3′→5′。 (×)
提示：子链延伸的方向是5′→3′。
基因的表达
1．tRNA上的反密码子是由mRNA转录而来的。 (×)
提示：tRNA也是由基因转录而来的。
2．一种tRNA只能转运一种氨基酸，一种氨基酸可能由多种tRNA转运。
(√)
3．每种氨基酸都对应多个密码子，每个密码子都决定一种氨基酸。 (×)
提示：有的氨基酸只对应一个密码子，如色氨酸，有的密码子不决定氨基酸，如多数的终止密码子。
4．存在于叶绿体和线粒体中的DNA都能进行复制、转录，进而翻译出蛋白质。 (√)
5．核糖体与mRNA结合部位形成3个tRNA结合位点。 (×)
提示：核糖体与mRNA结合部位形成2个tRNA结合位点。
6．基因的碱基序列不发生改变，生物的性状就不会改变。 (×)
提示：基因的碱基序列不发生改变，但被甲基化修饰后，性状也会改变。
7．中心法则总结了遗传信息的传递规律，病毒的增殖过程不遵循中心法则。 (×)
提示：病毒的增殖过程也遵循中心法则。
1．在噬菌体侵染细菌的实验中，为什么选择35S和32P这两种同位素分别对蛋白质和DNA标记？用14C和18O同位素标记可行吗？(必修2 P45“相关信息”)
提示：因为S仅存在于T2噬菌体的蛋白质分子中，而P几乎都存在于DNA分子中，这样就能把DNA和蛋白质分开。用14C和18O同位素标记是不可行的，因为在T2噬菌体的蛋白质和DNA分子中都含有这两种元素。
2．下列研究哪些采用的是“加法原理”，哪些采用的是“减法原理”？
“研究酸雨对植物的毒害作用”“研究种子萌发需要的外界条件”“研究Mg是合成叶绿素的必需矿质元素”“研究CO2是植物光合作用必不可少的原料”。(必修2 P46“科学方法”)
提示：“研究酸雨对植物的毒害作用”采用的是“加法原理”；另外三项研究采用的是“减法原理”。
3．密码子的简并有何意义？密码子的通用性说明什么？(必修2 P67“思考·讨论”)
提示：密码子的简并，一方面可增强容错性，减少蛋白质或性状的差错，另一方面有利于提高翻译的效率。密码子的通用性说明各种生物都有一定的亲缘关系，或者说生命本质上是统一的。
4．tRNA运输氨基酸时，氨基酸结合在tRNA的3′端还是5′端？(必修2 P67“图46”)
提示：氨基酸结合在tRNA的3′－OH端。
5．尼伦伯格和马太采用了蛋白质体外合成技术破译遗传密码，他们在每个试管中加入的成分是什么？(必修2 P70“生物科学史话”)
提示：他们在每个试管中加入一种氨基酸，再加入除去了DNA和mRNA的细胞提取液，以及人工合成的RNA多聚尿嘧啶核苷酸。
6．果蝇幼虫正常的培养温度为25 ℃，将刚孵化的残翅果蝇幼虫放在31 ℃的环境中培养，得到了一些翅长接近正常的果蝇成虫，这些翅长接近正常的果蝇在正常环境温度下产生的后代仍然是残翅果蝇。请提出假说解释这一现象。(必修2 P75“思维训练”)
提示：果蝇翅的发育需要经过酶的催化，而酶是在基因控制下合成的，酶的活性受温度的影响。
1．DNA能够准确复制的原因是____________________________________
________________________________________________________________
______________________________________________________________。
提示：DNA独特的双螺旋结构，为复制提供了精确的模板，通过碱基互补配对，保证了复制能够准确地进行
2．一个mRNA分子上可以相继结合多个核糖体，同时进行多条肽链的合成，其意义是____________________________________________________________
__________________________________________________________________。
提示：少量的mRNA分子就可以迅速合成大量的蛋白质
3．豌豆的圆粒种子和皱粒种子的出现说明了基因控制性状的方式之一是
________________________________________________________________
______________________________________________________________。
提示：基因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
4．表观遗传是指_________________________________________________
______________________________________________________________。
提示：生物体基因的碱基序列保持不变，但基因表达和表型发生可遗传变化的现象
5．将一个某种噬菌体DNA分子的两条链用32P进行标记，并使其侵染大肠杆菌，在不含有32P的培养基中培养一段时间。若得到的所有噬菌体双链DNA分子都装配成噬菌体(n个)并释放，则其中含有32P的噬菌体所占比例为2/n，原因是_________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
___________________________________________________________________。
提示：一个含有32P标记的噬菌体双链DNA分子经半保留复制后，标记的两条单链只能分配到两个噬菌体的双链DNA分子中，因此在得到的n个噬菌体中只有2个带标记
6．原核生物的拟核基因表达速率往往比真核生物的核基因表达的速率要快很多，原因是_________________________________________________________
___________________________________________________________________。
提示：原核生物基因表达时转录和翻译可以同时进行，真核生物基因表达时先完成转录，再完成翻译
考点1 基因的本质
1．探索遗传物质过程中常用的方法
2．探索遗传物质经典实验中注意的几个问题
(1)关于肺炎链球菌的转化实验
①转化的实质是基因重组而非基因突变，转化的只是少部分R型细菌。
②体内转化实验证明了“转化因子”的存在，体外转化实验证明了DNA是遗传物质，蛋白质等不是遗传物质。
(2)关于噬菌体侵染细菌的实验
①不能用同位素标记C、H、O、N这些DNA和蛋白质共有的元素，否则无法将DNA和蛋白质区分开。
②35S(标记蛋白质)和32P(标记DNA)不能同时标记在同一个噬菌体上，因为放射性检测时只能检测到存在部位，不能确定是何种元素的放射性。
③噬菌体侵染细菌的实验误差分析
用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌：
用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌：
3．DNA的结构
(1)结构图解
(2)特点
①DNA单链上相邻脱氧核苷酸通过磷酸二酯键连接。
②双链DNA分子中常用公式：A＝T、C＝G、A＋G＝T＋C＝A＋C＝T＋G。
③“单链中互补碱基和”占该链碱基数比例＝“双链中互补碱基和”占双链总碱基数比例。
④某单链不互补碱基之和的比值与其互补链的该比值互为倒数。
4．DNA的复制
1．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的危害。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，简要写出实验思路并预期实验结果及结论。
实验思路：
实验结果及结论：
设置对比实验→区别DNA病毒和RNA病毒→先培养细胞，再培养病毒→收集并检测病毒。
提示：甲组：将宿主细胞培养在含有放射性标记的尿嘧啶的培养基中，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的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。 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。
2．早在1966年，日本科学家冈崎提出DNA半不连续复制假说：DNA复制形成互补子链时，一条子链是连续形成的，另一条子链不连续即先形成短链片段(如图1)。为验证这一假说，冈崎进行了如下实验：让T4噬菌体在20 ℃时侵染大肠杆菌70 min后，将同位素3H标记的脱氧核苷酸添加到大肠杆菌的培养基中，在2 s、7 s、15 s、30 s、60 s、120 s后，分离T4噬菌体DNA并通过加热使DNA分子变性、全部解螺旋，再进行密度梯度离心，以DNA单链片段分布位置确定片段大小(分子越小离试管口距离越近)，并检测相应位置DNA单链片段的放射性，结果如图2。
图1 图2
(1)将3H标记的脱氧核苷酸添加到大肠杆菌的培养基中，最终在噬菌体DNA中检测到放射性，其原因是什么？
(2)图2中，与60 s结果相比，120 s结果中短链片段减少的原因是什么？该实验结果为冈崎假说提供的有力证据是什么？
提示：(1)标记的脱氧核苷酸被大肠杆菌吸收，为噬菌体DNA复制提供原料，所以在噬菌体DNA中检测到放射性。
(2)短链片段连接形成长片段，所以短链片段减少；在实验时间内，细胞中均能检测到较多的短链片段。
——探索生物遗传物质的基础实验、DNA的结构和复制
1．(2022·广东广州月考)如图是“噬菌体侵染细菌的实验”的部分操作步骤，有关叙述正确的是( )
A．实验中离心的目的是让上清液中析出较轻的噬菌体颗粒
B．该实验证明了DNA是遗传物质，而蛋白质不是遗传物质
C．用35S标记亲代噬菌体，则上清液的放射性较低
D．用32P标记亲代噬菌体，若上清液的放射性较高一定是由于培养时间过长
A [实验中搅拌的目的是使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离，离心的目的是让上清液中析出质量较轻的噬菌体颗粒，A正确；该实验证明了DNA是遗传物质，但并未证明蛋白质不是遗传物质，B错误；35S标记的是噬菌体的蛋白质外壳，噬菌体侵染细菌时蛋白质外壳没有进入细菌，搅拌、离心后分布在上清液中，因此，用35S标记亲代噬菌体，则上清液的放射性较高，C错误；用32P标记亲代噬菌体，若上清液的放射性较高，可能是由于培养时间过长(部分细菌裂解，子代噬菌体释放)或培养时间过短(部分亲代噬菌体还未侵染细菌)，D错误。]
2．(2022·北京海淀期中)下图所示为DNA复制过程中的一个复制泡，①～⑨代表相应位置。下列叙述不正确的是( )
A．DNA的两条链均为复制模板
B．该复制泡的DNA解旋是双向的
C．DNA分子的双链是反向平行的，①④⑨为3′端
D．若该片段碱基T占20%，则复制后碱基C占30%
C [DNA复制是以DNA两条链为模板合成子代DNA的过程，A正确；识图分析可知，DNA分子可以进行双向复制，因此DNA解旋也是双向的，B正确；由于DNA聚合酶只能使子链由5′→3′方向延伸，因此图中⑨为子链的3′端，而模板链正好相反，故①为5′端，④为5′端，C错误；若该片段碱基T占20%，由于双链DNA分子中A＝T，C＝G，因此A＝T＝20%，则C＝G＝30%，复制后子代DNA中碱基与亲代相同，碱基比例不变，D正确。]
——探索生物遗传物质实验、DNA的结构和复制
3．(2022·山东潍坊检测)艾弗里将 S型肺炎链球菌的含DNA的提取物与R型肺炎链球菌混合培养后，S型细菌的部分DNA片段进入R型细菌内并整合到其DNA分子上，使R型细菌转化为能合成多糖类荚膜的S型细菌，从而培养基上出现两种菌落。下列有关叙述正确的是( )
A．分离转化得到的S型细菌单独培养，可得到S型和R型两种细菌
B．若将S型细菌的蛋白质与R型活细菌混合培养，也能得到两种菌落
C．S型细菌转录产生的mRNA上，可由多个核糖体共同合成一条肽链
D．进入R型细菌的DNA片段上，可能有多个RNA聚合酶结合位点
D [R型细菌转化为S型细菌是稳定性转化的过程，分离转化得到的S型细菌单独培养，只可得到S型细菌，A错误；若将S型细菌的蛋白质与R型活细菌混合培养，不能发生转化，只能得到R型细菌，即一种菌落，B错误；转录产生的mRNA可结合多个核糖体，合成多条相同肽链，C错误；基因是有遗传效应的DNA片段，即一个DNA分子中有多个基因，每个基因都具有RNA聚合酶的结合位点，因此进入R型细菌的DNA片段上，可能有多个RNA聚合酶结合位点，D正确。]
4．(2021·山东等级考)利用农杆菌转化法，将含有基因修饰系统的T－DNA插入水稻细胞M的某条染色体上，在该修饰系统的作用下，一个DNA分子单链上的一个C脱去氨基变为U，脱氨基过程在细胞M中只发生一次。将细胞M培育成植株N。下列说法错误的是( )
A．N的每一个细胞中都含有T－DNA
B．N自交，子一代中含T－DNA的植株占3/4
C．M经n(n≥1)次有丝分裂后，脱氨基位点为A－U的细胞占1/2n
D．M经3次有丝分裂后，含T－DNA且脱氨基位点为A－T的细胞占1/2
D [N是由M细胞形成的，在形成过程中没有DNA的丢失，由于T－DNA插入到水稻细胞M的某条染色体上，所以M细胞含有T－DNA，因此N的每一个细胞中都含有T－DNA，A正确；N植株的一条染色体中含有T－DNA，可以记为＋，因此N植株的基因型可以记为＋－，如果自交，则子代的基因型为＋＋∶＋－∶－－＝1∶2∶1，有3/4的植株含T－DNA，B正确；M中只有1个DNA分子单链上的一个C脱去氨基变为U，所以复制n次后，产生的子细胞有2n个，但脱氨基位点为A－U的细胞只有1个，所以这种细胞的比例为1/2n，C正确；如果M经3次有丝分裂后，形成子细胞有8个，由于M细胞DNA分子单链上的一个C脱去氨基变为U，所以是G和U配对，因此复制三次后，有4个细胞脱氨基位点为C－G，3个细胞脱氨基位点为A－T，1个细胞脱氨基位点为A－U，因此含T－DNA且脱氨基位点为A－T的细胞占3/8，D错误。故选D。]
——探索生物遗传物质实验的创新考查
5．(2022·山东淄博一模)根据S型肺炎链球菌荚膜多糖的差异，将S型细菌分为SⅠ、SⅡ、SⅢ……类型。不同类型的S型细菌发生基因突变后失去荚膜，成为相应类型的R型细菌(RⅠ、RⅡ、RⅢ……)。S型细菌的荚膜能阻止外源DNA进入细胞，R型细菌只可恢复突变为相应类型的S型细菌。将加热致死的甲细菌破碎后，获得提取物→对提取物进行不同酶处理→加入到乙细菌培养基中培养→检测子代细菌(丙)的类型。下列实验思路与结果预期，能说明细菌发生转化而未发生基因突变的一组是( )
A．甲：RⅡ，乙：SⅢ，丙：SⅢ、RⅡ
B．甲：SⅢ，乙：RⅡ，丙：SⅢ、RⅡ
C．甲：SⅢ，乙：RⅡ，丙：RⅢ、RⅡ
D．甲：SⅢ，乙：RⅢ，丙：SⅢ、RⅢ
B [根据题意分析，RⅡ的DNA不能进入SⅢ中，不会导致SⅢ转化为RⅡ，A不符合题意；SⅢ的DNA经过处理后，可被RⅡ吸收，将部分RⅡ转化为SⅢ，没有发生基因突变，B符合题意；SⅢ的DNA经过处理后，可被RⅡ吸收，将部分RⅡ转化为SⅢ，但不会获得RⅢ，C不符合题意；SⅢ的DNA经过处理后，可被RⅢ吸收，将部分RⅢ转化为SⅢ，但不能体现有没有发生基因突变，D不符合题意。]
6．(2022·广东肇庆月考)探究噬菌体的遗传物质过程中，研究人员提出了三种假说：①仅蛋白质是遗传物质，②仅DNA是遗传物质，③蛋白质和DNA都是遗传物质，并据此推断噬菌体侵染大肠杆菌的过程如图甲所示。若用32P标记噬菌体，使其侵染未标记的大肠杆菌，经搅拌、离心后结果如图乙所示，下列分析不正确的是( )
甲 乙
A．若假说①成立，则放射性主要集中在上清液中
B．若假说②成立，则放射性主要集中在沉淀物中
C．利用该实验无法区分开假说②③
D．若用32P和35S同时标记噬菌体，则通过该实验可以确定假说②是否正确
D [若假说①成立，蛋白质进入大肠杆菌，DNA未进入，则放射性集中在上清液中，A正确；若假说②成立，DNA进入大肠杆菌，蛋白质未进入，则放射性集中在沉淀物中，B正确；假说③的DNA和蛋白质都进入大肠杆菌，因此利用该实验无法区分开假说②③，C正确；若用32P和35S同时标记噬菌体，则假说②的上清液(含蛋白质)和沉淀物(含侵染进大肠杆菌的DNA)中都有放射性，无法确定假说②是否正确，D错误。故选D。]
考点2 基因的表达
1．转录和翻译过程
(1)转录
(2)翻译
①模型一
②模型二
2．遗传信息的传递过程
3．表观遗传的原因
(1)基因或调控序列被甲基化，造成基因不能转录。
(2)构成染色体的组蛋白发生甲基化、乙酰化修饰，DNA与组蛋白的结合程度发生变化，影响了基因的转录。
(3)RNA介导的基因沉默：调控基因转录的小RNA与mRNA结合，阻止了翻译过程，造成基因不能表达。
1．在一个蜂群中，少数幼虫一直取食蜂王浆而发育成蜂王，而大多数幼虫以花粉和花蜜为食，发育成工蜂。DNMT3蛋白是DNMT3基因表达的一种DNA甲基化转移酶，能使DNA某些区域添加甲基基团(如图所示)，DNA被甲基化后会干扰RNA聚合酶的识别。敲除DNMT3基因后，蜜蜂幼虫将发育成蜂王，这与取食蜂王浆有相同的效果。据此研究解释蜜蜂幼虫因食物不同而发育不同的原因。
提示：蜜蜂的幼虫以花粉和花蜜为食，DNMT3基因表达的一种DNA甲基化转移酶，造成一些基因被甲基化而不能表达，发育成了工蜂；蜜蜂的幼虫以蜂王浆为食，使DNMT3基因不表达，一些基因正常表达而发育成蜂王。
2．为了研究线粒体内RNA聚合酶的合成，科学家采用溴化乙啶(能专一性地抑制线粒体DNA的转录)完成了下表实验。
组别
实验处理
实验结果
实验组
用含溴化乙啶的培养基培养链孢霉
链孢霉线粒体RNA聚合酶含量很高
对照组
用不含溴化乙啶的培养基培养链孢霉
链孢霉线粒体RNA聚合酶含量正常
从实验结果来看，链孢霉线粒体内的RNA聚合酶由细胞核DNA控制合成的还是线粒体DNA控制合成的？线粒体基因表达的产物对细胞核基因的表达有没有影响？
提示：由实验结果可知，链孢霉线粒体内的RNA聚合酶由细胞核DNA控制合成，因为线粒体DNA的转录被抑制后，链孢霉线粒体RNA聚合酶含量很高。线粒体基因表达的产物对细胞核基因的表达有反馈作用，线粒体DNA转录不被抑制时，链孢霉线粒体RNA聚合酶含量正常。
——考查转录和翻译的过程
1．(2022·河北九师联盟)如图表示真核细胞内某基因正在发生的生理过程。下列有关叙述错误的是( )
A．RNA与DNA在组成上存在碱基和五碳糖的差异
B．图中RNA聚合酶有解旋和催化磷酸二酯键形成的作用
C．RNA聚合酶与DNA形成的复合物可存在于细胞质中
D．图示过程可表示人的成熟红细胞正在转录血红蛋白mRNA
D [RNA与DNA在组成上存在碱基和五碳糖的差异，RNA含碱基U和核糖，DNA含碱基T和脱氧核糖，A正确；真核细胞基因的转录不需要解旋酶，RNA聚合酶有解旋和催化磷酸二酯键形成的作用，B正确；细胞质的线粒体和叶绿体中都含有DNA，也能发生转录，因此RNA聚合酶与DNA形成复合物也可发生在细胞质中，C正确；人的成熟红细胞没有细胞核和线粒体等细胞器，不能发生DNA的转录，D错误。]
2．(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′)：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
B [已知密码子的方向为5′→3′，由题图可知，携带①的tRNA上的反密码子为UAA，与其互补配对的mRNA上的密码子为AUU，因此①为异亮氨酸，A错误；由题图可知，结构②核糖体移动并读取密码子的方向为从右向左，B正确；互补配对的碱基之间通过氢键连接，题图所示过程中，tRNA上的反密码子与mRNA上的密码子互补配对时有氢键的形成，tRNA离开核糖体时有氢键的断裂，C错误；细胞核内不存在核糖体，细胞核基质中不会发生题图所示的翻译过程，D错误。]
——中心法则、表观遗传
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
A [结合图示可以看出，以＋RNA复制出的子代RNA为模板合成了蛋白质，因此＋RNA复制出的子代RNA具有mRNA的功能，A正确；病毒蛋白基因是RNA，为单链结构，通过两次复制过程将基因传递给子代，而不是通过半保留复制传递给子代，B错误；①②过程是RNA复制，原料是4种核糖核苷酸，需要RNA聚合酶的催化，而③过程是翻译，原料是氨基酸，不需要RNA聚合酶的催化，C错误；病毒不具有细胞结构，没有核糖体，过程④在宿主细胞的核糖体中进行，D错误。]
4．(2022·广东茂名检测)研究表明，柳穿鱼花的形态结构与Lcyc基因的表达直接相关。A、B两株柳穿鱼体内Lcyc基因的碱基序列完全相同，花明显不同。在开花时，植株A的Lcyc基因表达，植株B的Lcyc基因由于被高度甲基化(Lcyc基因有多个碱基连接了甲基基团)而不能表达。将A、B植株作亲本进行杂交，F1的花与植株A相似，F1自交获得的F2中绝大部分植株的花与植株A相似，少部分植株的花与植株B相似。下列叙述错误的是( )
A．细胞中基因表达与否以及表达水平的高低会影响生物体的性状
B．植株B的Lcyc基因不能表达的原因可能是甲基化阻碍了翻译的进行
C．植株A的Lcyc基因与高度甲基化的Lcyc基因相比表现为显性基因
D．同卵双胞胎间的微小差异可能与柳穿鱼花的形态结构形成的原因相同
B [细胞中基因通过表达控制生物体的性状，细胞中基因表达与否以及表达水平的高低会影响生物体的性状，A正确；植株B的Lcyc基因不能表达的原因可能是甲基化阻碍了转录的进行，B错误；据题干信息“将A、B植株作亲本进行杂交，F1的花与植株A相似”，可判断植株A的Lcyc基因与高度甲基化的Lcyc基因相比表现为显性基因，C正确；同卵双胞胎的遗传物质相同，二者的微小差异可能是基因表达情况不同，与柳穿鱼花的形态结构形成的原因相同，D正确。]
——基因表达及调控的综合分析
5．(不定项)(2022·江苏南通调研)miRNA是一种小分子RNA，某miRNA与蛋白质结合后能抑制W基因控制的蛋白质(W蛋白)的合成。某真核细胞内形成该miRNA及其发挥作用的过程示意图如下。下列叙述正确的是( )
A．RNA聚合酶在细胞质中合成，在miRNA基因转录时发挥作用
B．miRNA—蛋白质复合物与W基因mRNA结合时，碱基配对方式是C与G、A与U配对
C．miRNA在细胞核中转录合成后进入细胞质中加工，用于翻译
D．miRNA蛋白质复合物抑制W蛋白的合成发生在翻译过程中
ABD [RNA聚合酶为蛋白质，在细胞质中合成，并通过核孔与DNA结合，启动miRNA基因的转录，A正确；miRNA—蛋白质复合物与W基因mRNA结合遵循碱基互补配对原则，即C与G、A与U配对，B正确；miRNA在细胞核中转录形成后，经过初步加工，然后通过核孔到达细胞质中，在细胞质中再加工后，与蛋白质结合形成miRNA—蛋白质复合物，不用于翻译，C错误；由题图信息可知，该miRNA与蛋白质结合形成的miRNA—蛋白质复合物直接与W基因的mRNA结合，从而使翻译过程终止，D正确。]
6．(2022·湖南选择性考试)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
D [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，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在转录未结束时即可和核糖体结合，开始翻译的过程，D错误。]
——基因表达与医药和医学应用
7．(不定项)(2021·河北选择性考试)许多抗肿瘤药物通过干扰DNA合成及功能抑制肿瘤细胞增殖。下表为三种抗肿瘤药物的主要作用机理。下列叙述正确的是( )
药物名称
作用机理
羟基脲
阻止脱氧核苷酸的合成
放线菌素D
抑制DNA的模板功能
阿糖胞苷
抑制DNA聚合酶活性
A．羟基脲处理后，肿瘤细胞中DNA复制和转录过程都出现原料匮乏
B．放线菌素D处理后，肿瘤细胞中DNA复制和转录过程都受到抑制
C．阿糖胞苷处理后，肿瘤细胞DNA复制过程中子链无法正常延伸
D．将三种药物精准导入肿瘤细胞的技术可减弱它们对正常细胞的不利影响
BCD [DNA复制的原料是脱氧核苷酸，DNA转
录的原料是核糖核苷酸，羟基脲会阻止脱氧核苷酸的合成，故会抑制DNA复制，但不会影响DNA转录，A错误；DNA复制和转录都需要DNA作为模板，故放线菌素D处理后，DNA复制和转录过程都会受到抑制，B正确；阿糖胞苷抑制DNA聚合酶的活性，会使DNA复制过程中子链无法延伸，C正确；将三种药物精准导入肿瘤细胞会使药物只杀伤肿瘤细胞，从而减弱对正常细胞的不利影响，D正确。]
——基因表达与科研创新
8．(2022·湖北武汉调研)合成生物学家“创造”了一组可以识别并以非重叠方式解码四联体密码子(如UAGA)的tRNA，称为qtRNA，并在细菌细胞内成功实现了蛋白质片段的翻译。据称，四联体密码子可以额外编码非标准氨基酸，如带化学修饰的氨基酸。下列叙述错误的是( )
A．tRNA与qtRNA均为单链结构，内部不存在碱基互补配对
B．不考虑终止密码子，理论上四联体密码子可以编码256种氨基酸
C．对于同一mRNA片段，采用tRNA与qtRNA翻译得到的肽链不同
D．四联体密码系统可以应用于生产含复杂化学修饰的蛋白质
A [tRNA看上去像三叶草的叶形，其内部存在双链区域，有碱基互补配对，A错误；四联体密码子是由4个碱基编码一个氨基酸，不考虑终止密码子，理论上四联体密码子可以编码4×4×4×4＝256种氨基酸，B正确；tRNA是相邻三个碱基决定一个氨基酸，而tRNA是相邻四个碱基决定一个氨基酸，故对于同一mRNA片段，采用tRNA与qtRNA翻译得到的肽链不同，C正确；结合题意“在细菌细胞内成功实现了蛋白质片段的翻译”可知，四联体密码系统可以应用于生产含复杂化学修饰的蛋白质，D正确。]
微专题1 遗传的分子基础
概念线索 网络构建
基因的本质
1．格里菲思的肺炎链球菌的转化实验证明了DNA是遗传物质。 (×)
提示：格里菲思的肺炎链球菌的转化实验只证明了S型细菌中含有“转化因子”，而不能证明DNA是遗传物质。
2．分别用含32P、35S的培养基培养噬菌体，可得到被标记的噬菌体。 (×)
提示：噬菌体必须寄生在活细胞内才能繁殖，在培养基上无法生存，得不到被标记的噬菌体。
3．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。 (×)
提示：在该实验中，搅拌的目的是使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离，离心的目的是让上清液中析出质量较轻的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。
4．在用35S标记噬菌体的侵染实验中，沉淀物中存在少量放射性，可能是搅拌不充分所致。 (√)
5．同一条脱氧核苷酸链上相邻的两个碱基通过氢键相连。 (×)
提示：同一条脱氧核苷酸链上相邻的两个碱基通过“脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖”连接。
6．DNA分子中每个脱氧核糖都连接两个磷酸，每个碱基都连接一个脱氧核糖。 (×)
提示：DNA双链3′端的脱氧核糖只连接一个磷酸。
7．碱基对的排列顺序和DNA的空间结构决定了DNA的多样性。 (×)
提示：DNA的空间结构不决定DNA的多样性。
8．DNA分子复制时，子链延伸的方向是3′→5′。 (×)
提示：子链延伸的方向是5′→3′。
基因的表达
1．tRNA上的反密码子是由mRNA转录而来的。 (×)
提示：tRNA也是由基因转录而来的。
2．一种tRNA只能转运一种氨基酸，一种氨基酸可能由多种tRNA转运。
(√)
3．每种氨基酸都对应多个密码子，每个密码子都决定一种氨基酸。 (×)
提示：有的氨基酸只对应一个密码子，如色氨酸，有的密码子不决定氨基酸，如多数的终止密码子。
4．存在于叶绿体和线粒体中的DNA都能进行复制、转录，进而翻译出蛋白质。 (√)
5．核糖体与mRNA结合部位形成3个tRNA结合位点。 (×)
提示：核糖体与mRNA结合部位形成2个tRNA结合位点。
6．基因的碱基序列不发生改变，生物的性状就不会改变。 (×)
提示：基因的碱基序列不发生改变，但被甲基化修饰后，性状也会改变。
7．中心法则总结了遗传信息的传递规律，病毒的增殖过程不遵循中心法则。 (×)
提示：病毒的增殖过程也遵循中心法则。
1．在噬菌体侵染细菌的实验中，为什么选择35S和32P这两种同位素分别对蛋白质和DNA标记？用14C和18O同位素标记可行吗？(必修2 P45“相关信息”)
提示：因为S仅存在于T2噬菌体的蛋白质分子中，而P几乎都存在于DNA分子中，这样就能把DNA和蛋白质分开。用14C和18O同位素标记是不可行的，因为在T2噬菌体的蛋白质和DNA分子中都含有这两种元素。
2．下列研究哪些采用的是“加法原理”，哪些采用的是“减法原理”？
“研究酸雨对植物的毒害作用”“研究种子萌发需要的外界条件”“研究Mg是合成叶绿素的必需矿质元素”“研究CO2是植物光合作用必不可少的原料”。(必修2 P46“科学方法”)
提示：“研究酸雨对植物的毒害作用”采用的是“加法原理”；另外三项研究采用的是“减法原理”。
3．密码子的简并有何意义？密码子的通用性说明什么？(必修2 P67“思考·讨论”)
提示：密码子的简并，一方面可增强容错性，减少蛋白质或性状的差错，另一方面有利于提高翻译的效率。密码子的通用性说明各种生物都有一定的亲缘关系，或者说生命本质上是统一的。
4．tRNA运输氨基酸时，氨基酸结合在tRNA的3′端还是5′端？(必修2 P67“图46”)
提示：氨基酸结合在tRNA的3′－OH端。
5．尼伦伯格和马太采用了蛋白质体外合成技术破译遗传密码，他们在每个试管中加入的成分是什么？(必修2 P70“生物科学史话”)
提示：他们在每个试管中加入一种氨基酸，再加入除去了DNA和mRNA的细胞提取液，以及人工合成的RNA多聚尿嘧啶核苷酸。
6．果蝇幼虫正常的培养温度为25 ℃，将刚孵化的残翅果蝇幼虫放在31 ℃的环境中培养，得到了一些翅长接近正常的果蝇成虫，这些翅长接近正常的果蝇在正常环境温度下产生的后代仍然是残翅果蝇。请提出假说解释这一现象。(必修2 P75“思维训练”)
提示：果蝇翅的发育需要经过酶的催化，而酶是在基因控制下合成的，酶的活性受温度的影响。
1．DNA能够准确复制的原因是____________________________________
________________________________________________________________
______________________________________________________________。
提示：DNA独特的双螺旋结构，为复制提供了精确的模板，通过碱基互补配对，保证了复制能够准确地进行
2．一个mRNA分子上可以相继结合多个核糖体，同时进行多条肽链的合成，其意义是____________________________________________________________
__________________________________________________________________。
提示：少量的mRNA分子就可以迅速合成大量的蛋白质
3．豌豆的圆粒种子和皱粒种子的出现说明了基因控制性状的方式之一是
________________________________________________________________
______________________________________________________________。
提示：基因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
4．表观遗传是指_________________________________________________
______________________________________________________________。
提示：生物体基因的碱基序列保持不变，但基因表达和表型发生可遗传变化的现象
5．将一个某种噬菌体DNA分子的两条链用32P进行标记，并使其侵染大肠杆菌，在不含有32P的培养基中培养一段时间。若得到的所有噬菌体双链DNA分子都装配成噬菌体(n个)并释放，则其中含有32P的噬菌体所占比例为2/n，原因是_________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
___________________________________________________________________。
提示：一个含有32P标记的噬菌体双链DNA分子经半保留复制后，标记的两条单链只能分配到两个噬菌体的双链DNA分子中，因此在得到的n个噬菌体中只有2个带标记
6．原核生物的拟核基因表达速率往往比真核生物的核基因表达的速率要快很多，原因是_________________________________________________________
___________________________________________________________________。
提示：原核生物基因表达时转录和翻译可以同时进行，真核生物基因表达时先完成转录，再完成翻译
考点1 基因的本质
1．探索遗传物质过程中常用的方法
2．探索遗传物质经典实验中注意的几个问题
(1)关于肺炎链球菌的转化实验
①转化的实质是基因重组而非基因突变，转化的只是少部分R型细菌。
②体内转化实验证明了“转化因子”的存在，体外转化实验证明了DNA是遗传物质，蛋白质等不是遗传物质。
(2)关于噬菌体侵染细菌的实验
①不能用同位素标记C、H、O、N这些DNA和蛋白质共有的元素，否则无法将DNA和蛋白质区分开。
②35S(标记蛋白质)和32P(标记DNA)不能同时标记在同一个噬菌体上，因为放射性检测时只能检测到存在部位，不能确定是何种元素的放射性。
③噬菌体侵染细菌的实验误差分析
用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌：
用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌：
3．DNA的结构
(1)结构图解
(2)特点
①DNA单链上相邻脱氧核苷酸通过磷酸二酯键连接。
②双链DNA分子中常用公式：A＝T、C＝G、A＋G＝T＋C＝A＋C＝T＋G。
③“单链中互补碱基和”占该链碱基数比例＝“双链中互补碱基和”占双链总碱基数比例。
④某单链不互补碱基之和的比值与其互补链的该比值互为倒数。
4．DNA的复制
1．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的危害。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，简要写出实验思路并预期实验结果及结论。
实验思路：
实验结果及结论：
设置对比实验→区别DNA病毒和RNA病毒→先培养细胞，再培养病毒→收集并检测病毒。
提示：甲组：将宿主细胞培养在含有放射性标记的尿嘧啶的培养基中，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的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。 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。
2．早在1966年，日本科学家冈崎提出DNA半不连续复制假说：DNA复制形成互补子链时，一条子链是连续形成的，另一条子链不连续即先形成短链片段(如图1)。为验证这一假说，冈崎进行了如下实验：让T4噬菌体在20 ℃时侵染大肠杆菌70 min后，将同位素3H标记的脱氧核苷酸添加到大肠杆菌的培养基中，在2 s、7 s、15 s、30 s、60 s、120 s后，分离T4噬菌体DNA并通过加热使DNA分子变性、全部解螺旋，再进行密度梯度离心，以DNA单链片段分布位置确定片段大小(分子越小离试管口距离越近)，并检测相应位置DNA单链片段的放射性，结果如图2。
图1 图2
(1)将3H标记的脱氧核苷酸添加到大肠杆菌的培养基中，最终在噬菌体DNA中检测到放射性，其原因是什么？
(2)图2中，与60 s结果相比，120 s结果中短链片段减少的原因是什么？该实验结果为冈崎假说提供的有力证据是什么？
提示：(1)标记的脱氧核苷酸被大肠杆菌吸收，为噬菌体DNA复制提供原料，所以在噬菌体DNA中检测到放射性。
(2)短链片段连接形成长片段，所以短链片段减少；在实验时间内，细胞中均能检测到较多的短链片段。
——探索生物遗传物质的基础实验、DNA的结构和复制
1．(2022·广东广州月考)如图是“噬菌体侵染细菌的实验”的部分操作步骤，有关叙述正确的是( )
A．实验中离心的目的是让上清液中析出较轻的噬菌体颗粒
B．该实验证明了DNA是遗传物质，而蛋白质不是遗传物质
C．用35S标记亲代噬菌体，则上清液的放射性较低
D．用32P标记亲代噬菌体，若上清液的放射性较高一定是由于培养时间过长
A [实验中搅拌的目的是使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离，离心的目的是让上清液中析出质量较轻的噬菌体颗粒，A正确；该实验证明了DNA是遗传物质，但并未证明蛋白质不是遗传物质，B错误；35S标记的是噬菌体的蛋白质外壳，噬菌体侵染细菌时蛋白质外壳没有进入细菌，搅拌、离心后分布在上清液中，因此，用35S标记亲代噬菌体，则上清液的放射性较高，C错误；用32P标记亲代噬菌体，若上清液的放射性较高，可能是由于培养时间过长(部分细菌裂解，子代噬菌体释放)或培养时间过短(部分亲代噬菌体还未侵染细菌)，D错误。]
2．(2022·北京海淀期中)下图所示为DNA复制过程中的一个复制泡，①～⑨代表相应位置。下列叙述不正确的是( )
A．DNA的两条链均为复制模板
B．该复制泡的DNA解旋是双向的
C．DNA分子的双链是反向平行的，①④⑨为3′端
D．若该片段碱基T占20%，则复制后碱基C占30%
C [DNA复制是以DNA两条链为模板合成子代DNA的过程，A正确；识图分析可知，DNA分子可以进行双向复制，因此DNA解旋也是双向的，B正确；由于DNA聚合酶只能使子链由5′→3′方向延伸，因此图中⑨为子链的3′端，而模板链正好相反，故①为5′端，④为5′端，C错误；若该片段碱基T占20%，由于双链DNA分子中A＝T，C＝G，因此A＝T＝20%，则C＝G＝30%，复制后子代DNA中碱基与亲代相同，碱基比例不变，D正确。]
——探索生物遗传物质实验、DNA的结构和复制
3．(2022·山东潍坊检测)艾弗里将 S型肺炎链球菌的含DNA的提取物与R型肺炎链球菌混合培养后，S型细菌的部分DNA片段进入R型细菌内并整合到其DNA分子上，使R型细菌转化为能合成多糖类荚膜的S型细菌，从而培养基上出现两种菌落。下列有关叙述正确的是( )
A．分离转化得到的S型细菌单独培养，可得到S型和R型两种细菌
B．若将S型细菌的蛋白质与R型活细菌混合培养，也能得到两种菌落
C．S型细菌转录产生的mRNA上，可由多个核糖体共同合成一条肽链
D．进入R型细菌的DNA片段上，可能有多个RNA聚合酶结合位点
D [R型细菌转化为S型细菌是稳定性转化的过程，分离转化得到的S型细菌单独培养，只可得到S型细菌，A错误；若将S型细菌的蛋白质与R型活细菌混合培养，不能发生转化，只能得到R型细菌，即一种菌落，B错误；转录产生的mRNA可结合多个核糖体，合成多条相同肽链，C错误；基因是有遗传效应的DNA片段，即一个DNA分子中有多个基因，每个基因都具有RNA聚合酶的结合位点，因此进入R型细菌的DNA片段上，可能有多个RNA聚合酶结合位点，D正确。]
4．(2021·山东等级考)利用农杆菌转化法，将含有基因修饰系统的T－DNA插入水稻细胞M的某条染色体上，在该修饰系统的作用下，一个DNA分子单链上的一个C脱去氨基变为U，脱氨基过程在细胞M中只发生一次。将细胞M培育成植株N。下列说法错误的是( )
A．N的每一个细胞中都含有T－DNA
B．N自交，子一代中含T－DNA的植株占3/4
C．M经n(n≥1)次有丝分裂后，脱氨基位点为A－U的细胞占1/2n
D．M经3次有丝分裂后，含T－DNA且脱氨基位点为A－T的细胞占1/2
D [N是由M细胞形成的，在形成过程中没有DNA的丢失，由于T－DNA插入到水稻细胞M的某条染色体上，所以M细胞含有T－DNA，因此N的每一个细胞中都含有T－DNA，A正确；N植株的一条染色体中含有T－DNA，可以记为＋，因此N植株的基因型可以记为＋－，如果自交，则子代的基因型为＋＋∶＋－∶－－＝1∶2∶1，有3/4的植株含T－DNA，B正确；M中只有1个DNA分子单链上的一个C脱去氨基变为U，所以复制n次后，产生的子细胞有2n个，但脱氨基位点为A－U的细胞只有1个，所以这种细胞的比例为1/2n，C正确；如果M经3次有丝分裂后，形成子细胞有8个，由于M细胞DNA分子单链上的一个C脱去氨基变为U，所以是G和U配对，因此复制三次后，有4个细胞脱氨基位点为C－G，3个细胞脱氨基位点为A－T，1个细胞脱氨基位点为A－U，因此含T－DNA且脱氨基位点为A－T的细胞占3/8，D错误。故选D。]
——探索生物遗传物质实验的创新考查
5．(2022·山东淄博一模)根据S型肺炎链球菌荚膜多糖的差异，将S型细菌分为SⅠ、SⅡ、SⅢ……类型。不同类型的S型细菌发生基因突变后失去荚膜，成为相应类型的R型细菌(RⅠ、RⅡ、RⅢ……)。S型细菌的荚膜能阻止外源DNA进入细胞，R型细菌只可恢复突变为相应类型的S型细菌。将加热致死的甲细菌破碎后，获得提取物→对提取物进行不同酶处理→加入到乙细菌培养基中培养→检测子代细菌(丙)的类型。下列实验思路与结果预期，能说明细菌发生转化而未发生基因突变的一组是( )
A．甲：RⅡ，乙：SⅢ，丙：SⅢ、RⅡ
B．甲：SⅢ，乙：RⅡ，丙：SⅢ、RⅡ
C．甲：SⅢ，乙：RⅡ，丙：RⅢ、RⅡ
D．甲：SⅢ，乙：RⅢ，丙：SⅢ、RⅢ
B [根据题意分析，RⅡ的DNA不能进入SⅢ中，不会导致SⅢ转化为RⅡ，A不符合题意；SⅢ的DNA经过处理后，可被RⅡ吸收，将部分RⅡ转化为SⅢ，没有发生基因突变，B符合题意；SⅢ的DNA经过处理后，可被RⅡ吸收，将部分RⅡ转化为SⅢ，但不会获得RⅢ，C不符合题意；SⅢ的DNA经过处理后，可被RⅢ吸收，将部分RⅢ转化为SⅢ，但不能体现有没有发生基因突变，D不符合题意。]
6．(2022·广东肇庆月考)探究噬菌体的遗传物质过程中，研究人员提出了三种假说：①仅蛋白质是遗传物质，②仅DNA是遗传物质，③蛋白质和DNA都是遗传物质，并据此推断噬菌体侵染大肠杆菌的过程如图甲所示。若用32P标记噬菌体，使其侵染未标记的大肠杆菌，经搅拌、离心后结果如图乙所示，下列分析不正确的是( )
甲 乙
A．若假说①成立，则放射性主要集中在上清液中
B．若假说②成立，则放射性主要集中在沉淀物中
C．利用该实验无法区分开假说②③
D．若用32P和35S同时标记噬菌体，则通过该实验可以确定假说②是否正确
D [若假说①成立，蛋白质进入大肠杆菌，DNA未进入，则放射性集中在上清液中，A正确；若假说②成立，DNA进入大肠杆菌，蛋白质未进入，则放射性集中在沉淀物中，B正确；假说③的DNA和蛋白质都进入大肠杆菌，因此利用该实验无法区分开假说②③，C正确；若用32P和35S同时标记噬菌体，则假说②的上清液(含蛋白质)和沉淀物(含侵染进大肠杆菌的DNA)中都有放射性，无法确定假说②是否正确，D错误。故选D。]
考点2 基因的表达
1．转录和翻译过程
(1)转录
(2)翻译
①模型一
②模型二
2．遗传信息的传递过程
3．表观遗传的原因
(1)基因或调控序列被甲基化，造成基因不能转录。
(2)构成染色体的组蛋白发生甲基化、乙酰化修饰，DNA与组蛋白的结合程度发生变化，影响了基因的转录。
(3)RNA介导的基因沉默：调控基因转录的小RNA与mRNA结合，阻止了翻译过程，造成基因不能表达。
1．在一个蜂群中，少数幼虫一直取食蜂王浆而发育成蜂王，而大多数幼虫以花粉和花蜜为食，发育成工蜂。DNMT3蛋白是DNMT3基因表达的一种DNA甲基化转移酶，能使DNA某些区域添加甲基基团(如图所示)，DNA被甲基化后会干扰RNA聚合酶的识别。敲除DNMT3基因后，蜜蜂幼虫将发育成蜂王，这与取食蜂王浆有相同的效果。据此研究解释蜜蜂幼虫因食物不同而发育不同的原因。
提示：蜜蜂的幼虫以花粉和花蜜为食，DNMT3基因表达的一种DNA甲基化转移酶，造成一些基因被甲基化而不能表达，发育成了工蜂；蜜蜂的幼虫以蜂王浆为食，使DNMT3基因不表达，一些基因正常表达而发育成蜂王。
2．为了研究线粒体内RNA聚合酶的合成，科学家采用溴化乙啶(能专一性地抑制线粒体DNA的转录)完成了下表实验。
组别
实验处理
实验结果
实验组
用含溴化乙啶的培养基培养链孢霉
链孢霉线粒体RNA聚合酶含量很高
对照组
用不含溴化乙啶的培养基培养链孢霉
链孢霉线粒体RNA聚合酶含量正常
从实验结果来看，链孢霉线粒体内的RNA聚合酶由细胞核DNA控制合成的还是线粒体DNA控制合成的？线粒体基因表达的产物对细胞核基因的表达有没有影响？
提示：由实验结果可知，链孢霉线粒体内的RNA聚合酶由细胞核DNA控制合成，因为线粒体DNA的转录被抑制后，链孢霉线粒体RNA聚合酶含量很高。线粒体基因表达的产物对细胞核基因的表达有反馈作用，线粒体DNA转录不被抑制时，链孢霉线粒体RNA聚合酶含量正常。
——考查转录和翻译的过程
1．(2022·河北九师联盟)如图表示真核细胞内某基因正在发生的生理过程。下列有关叙述错误的是( )
A．RNA与DNA在组成上存在碱基和五碳糖的差异
B．图中RNA聚合酶有解旋和催化磷酸二酯键形成的作用
C．RNA聚合酶与DNA形成的复合物可存在于细胞质中
D．图示过程可表示人的成熟红细胞正在转录血红蛋白mRNA
D [RNA与DNA在组成上存在碱基和五碳糖的差异，RNA含碱基U和核糖，DNA含碱基T和脱氧核糖，A正确；真核细胞基因的转录不需要解旋酶，RNA聚合酶有解旋和催化磷酸二酯键形成的作用，B正确；细胞质的线粒体和叶绿体中都含有DNA，也能发生转录，因此RNA聚合酶与DNA形成复合物也可发生在细胞质中，C正确；人的成熟红细胞没有细胞核和线粒体等细胞器，不能发生DNA的转录，D错误。]
2．(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′)：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
B [已知密码子的方向为5′→3′，由题图可知，携带①的tRNA上的反密码子为UAA，与其互补配对的mRNA上的密码子为AUU，因此①为异亮氨酸，A错误；由题图可知，结构②核糖体移动并读取密码子的方向为从右向左，B正确；互补配对的碱基之间通过氢键连接，题图所示过程中，tRNA上的反密码子与mRNA上的密码子互补配对时有氢键的形成，tRNA离开核糖体时有氢键的断裂，C错误；细胞核内不存在核糖体，细胞核基质中不会发生题图所示的翻译过程，D错误。]
——中心法则、表观遗传
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
A [结合图示可以看出，以＋RNA复制出的子代RNA为模板合成了蛋白质，因此＋RNA复制出的子代RNA具有mRNA的功能，A正确；病毒蛋白基因是RNA，为单链结构，通过两次复制过程将基因传递给子代，而不是通过半保留复制传递给子代，B错误；①②过程是RNA复制，原料是4种核糖核苷酸，需要RNA聚合酶的催化，而③过程是翻译，原料是氨基酸，不需要RNA聚合酶的催化，C错误；病毒不具有细胞结构，没有核糖体，过程④在宿主细胞的核糖体中进行，D错误。]
4．(2022·广东茂名检测)研究表明，柳穿鱼花的形态结构与Lcyc基因的表达直接相关。A、B两株柳穿鱼体内Lcyc基因的碱基序列完全相同，花明显不同。在开花时，植株A的Lcyc基因表达，植株B的Lcyc基因由于被高度甲基化(Lcyc基因有多个碱基连接了甲基基团)而不能表达。将A、B植株作亲本进行杂交，F1的花与植株A相似，F1自交获得的F2中绝大部分植株的花与植株A相似，少部分植株的花与植株B相似。下列叙述错误的是( )
A．细胞中基因表达与否以及表达水平的高低会影响生物体的性状
B．植株B的Lcyc基因不能表达的原因可能是甲基化阻碍了翻译的进行
C．植株A的Lcyc基因与高度甲基化的Lcyc基因相比表现为显性基因
D．同卵双胞胎间的微小差异可能与柳穿鱼花的形态结构形成的原因相同
B [细胞中基因通过表达控制生物体的性状，细胞中基因表达与否以及表达水平的高低会影响生物体的性状，A正确；植株B的Lcyc基因不能表达的原因可能是甲基化阻碍了转录的进行，B错误；据题干信息“将A、B植株作亲本进行杂交，F1的花与植株A相似”，可判断植株A的Lcyc基因与高度甲基化的Lcyc基因相比表现为显性基因，C正确；同卵双胞胎的遗传物质相同，二者的微小差异可能是基因表达情况不同，与柳穿鱼花的形态结构形成的原因相同，D正确。]
——基因表达及调控的综合分析
5．(不定项)(2022·江苏南通调研)miRNA是一种小分子RNA，某miRNA与蛋白质结合后能抑制W基因控制的蛋白质(W蛋白)的合成。某真核细胞内形成该miRNA及其发挥作用的过程示意图如下。下列叙述正确的是( )
A．RNA聚合酶在细胞质中合成，在miRNA基因转录时发挥作用
B．miRNA—蛋白质复合物与W基因mRNA结合时，碱基配对方式是C与G、A与U配对
C．miRNA在细胞核中转录合成后进入细胞质中加工，用于翻译
D．miRNA蛋白质复合物抑制W蛋白的合成发生在翻译过程中
ABD [RNA聚合酶为蛋白质，在细胞质中合成，并通过核孔与DNA结合，启动miRNA基因的转录，A正确；miRNA—蛋白质复合物与W基因mRNA结合遵循碱基互补配对原则，即C与G、A与U配对，B正确；miRNA在细胞核中转录形成后，经过初步加工，然后通过核孔到达细胞质中，在细胞质中再加工后，与蛋白质结合形成miRNA—蛋白质复合物，不用于翻译，C错误；由题图信息可知，该miRNA与蛋白质结合形成的miRNA—蛋白质复合物直接与W基因的mRNA结合，从而使翻译过程终止，D正确。]
6．(2022·湖南选择性考试)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
D [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，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在转录未结束时即可和核糖体结合，开始翻译的过程，D错误。]
——基因表达与医药和医学应用
7．(不定项)(2021·河北选择性考试)许多抗肿瘤药物通过干扰DNA合成及功能抑制肿瘤细胞增殖。下表为三种抗肿瘤药物的主要作用机理。下列叙述正确的是( )
药物名称
作用机理
羟基脲
阻止脱氧核苷酸的合成
放线菌素D
抑制DNA的模板功能
阿糖胞苷
抑制DNA聚合酶活性
A．羟基脲处理后，肿瘤细胞中DNA复制和转录过程都出现原料匮乏
B．放线菌素D处理后，肿瘤细胞中DNA复制和转录过程都受到抑制
C．阿糖胞苷处理后，肿瘤细胞DNA复制过程中子链无法正常延伸
D．将三种药物精准导入肿瘤细胞的技术可减弱它们对正常细胞的不利影响
BCD [DNA复制的原料是脱氧核苷酸，DNA转
录的原料是核糖核苷酸，羟基脲会阻止脱氧核苷酸的合成，故会抑制DNA复制，但不会影响DNA转录，A错误；DNA复制和转录都需要DNA作为模板，故放线菌素D处理后，DNA复制和转录过程都会受到抑制，B正确；阿糖胞苷抑制DNA聚合酶的活性，会使DNA复制过程中子链无法延伸，C正确；将三种药物精准导入肿瘤细胞会使药物只杀伤肿瘤细胞，从而减弱对正常细胞的不利影响，D正确。]
——基因表达与科研创新
8．(2022·湖北武汉调研)合成生物学家“创造”了一组可以识别并以非重叠方式解码四联体密码子(如UAGA)的tRNA，称为qtRNA，并在细菌细胞内成功实现了蛋白质片段的翻译。据称，四联体密码子可以额外编码非标准氨基酸，如带化学修饰的氨基酸。下列叙述错误的是( )
A．tRNA与qtRNA均为单链结构，内部不存在碱基互补配对
B．不考虑终止密码子，理论上四联体密码子可以编码256种氨基酸
C．对于同一mRNA片段，采用tRNA与qtRNA翻译得到的肽链不同
D．四联体密码系统可以应用于生产含复杂化学修饰的蛋白质
A [tRNA看上去像三叶草的叶形，其内部存在双链区域，有碱基互补配对，A错误；四联体密码子是由4个碱基编码一个氨基酸，不考虑终止密码子，理论上四联体密码子可以编码4×4×4×4＝256种氨基酸，B正确；tRNA是相邻三个碱基决定一个氨基酸，而tRNA是相邻四个碱基决定一个氨基酸，故对于同一mRNA片段，采用tRNA与qtRNA翻译得到的肽链不同，C正确；结合题意“在细菌细胞内成功实现了蛋白质片段的翻译”可知，四联体密码系统可以应用于生产含复杂化学修饰的蛋白质，D正确。]
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