2026届高三生物二轮专题复习课件第1部分专题4遗传的分子基础

这是一份2026届高三生物二轮专题复习课件第1部分专题4遗传的分子基础，共104页。PPT课件主要包含了2侵染大肠杆菌，235S组，遗传信息的传递与表达，翻译1模型一，2模型二，2细胞分化，3表观遗传，答案B等内容，欢迎下载使用。
专题四　遗传的分子基础
融会贯通　构建知识网络
概念辨析　筛查知识漏洞
深挖教材　练习长句描述
重难盘查　突破核心考点
课标自省　明确备考方向
1．艾弗里通过肺炎链球菌体外转化实验证明了DNA是主要的遗传物质。(　　)提示：×　DNA是主要的遗传物质是在对大量生物的遗传物质进行探索后归纳得出的结论，并不是某一个实验的结论。2．S型细菌与R型细菌致病性差异的根本原因是基因的选择性表达。(　　)提示：×　S型细菌与R型细菌致病性差异的根本原因是两者的遗传物质不同。
3．在艾弗里的实验中，实验组分别加入了相应的水解酶，这是利用了自变量控制中的加法原理。(　　)提示：×　加入相应的水解酶，去除研究对象，这是利用了自变量控制中的减法原理。4．艾弗里实验证明S型肺炎链球菌的DNA可以使小鼠死亡。(　　)提示：×　艾弗里实验证明S型肺炎链球菌的DNA可以使R型肺炎链球菌转化为S型肺炎链球菌，并未进行小鼠活体实验。5．赫尔希和蔡斯实验中，细菌裂解后得到的子代噬菌体都带有32P标记。(　　)提示：×　根据DNA的半保留复制可知，细菌裂解后得到的子代噬菌体DNA已复制多代，只有少数子代噬菌体DNA带有32P标记。
6．在噬菌体侵染细菌的实验过程中，搅拌、离心可使噬菌体的蛋白质和DNA分开。(　　)提示：×　搅拌可使吸附在细菌上的噬菌体蛋白质外壳与细菌分离；离心是让上清液中析出质量较轻的噬菌体颗粒，沉淀物中留下被侵染的大肠杆菌。7．用1个含3H标记的T2噬菌体去侵染未标记的大肠杆菌，裂解释放的子代噬菌体中只有2个含3H。(　　)提示：√
8．环状DNA分子中有两个游离的磷酸基团；RNA分子有一个游离的磷酸基团，位置在3′端。(　　)提示：×　环状DNA分子中没有游离的磷酸基团；单链RNA分子有一个游离的磷酸基团，位置在5′端。9．DNA中磷酸二酯键用限制酶处理可切割，用DNA连接酶处理可连接。(　　)提示：√10．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：×　非环状DNA分子中，两条链3′端的脱氧核糖只连接一个磷酸。
11．沃森和克里克拍摄了DNA的衍射图谱，并提出了DNA的双螺旋结构模型。(　　)提示：×　DNA的衍射图谱是威尔金斯和富兰克林拍摄的。12．细胞中DNA分子的碱基总数与所有基因的碱基数之和相等。(　　)提示：×　基因与基因之间有非基因片段，因此，DNA分子的碱基总数大于所有基因的碱基数之和。13．DNA复制时，解旋酶和DNA聚合酶能同时发挥作用。(　　)提示：√
14．对烟草花叶病毒而言，基因就是有遗传效应的RNA片段。(　　)提示：√15．一种tRNA只能转运一种氨基酸，一种氨基酸可能由多种tRNA转运。(　　)提示：√16．每种氨基酸都对应多种密码子，每个密码子都决定一种氨基酸。(　　)提示：×　有的氨基酸只具有一种密码子，如色氨酸；有的密码子不决定氨基酸，如终止密码子。
17．核糖体与mRNA的结合部位形成三个tRNA的结合位点，mRNA沿着核糖体移动并读取下一个密码子。(　　)提示：×　核糖体与mRNA的结合部位形成两个tRNA的结合位点，核糖体沿着mRNA移动并读取下一个密码子。18．酶的产生都需要经过转录和翻译两个过程。(　　)提示：×　有的酶的化学本质是RNA，其产生不需要经过翻译过程。
19．转录过程与DNA复制过程的共同点是都以DNA单链为模板，在DNA聚合酶的作用下进行。(　　)提示：×　DNA复制过程以DNA两条链为模板，转录过程在RNA聚合酶的作用下以DNA一条链为模板进行。20．DNA甲基化会影响DNA复制但不会影响碱基的排列顺序。(　　)提示：×　DNA甲基化不会影响DNA复制，会影响基因的表达过程。
1．T2噬菌体是专一侵染大肠杆菌的病毒，如果想用放射性同位素标记T2噬菌体，该如何操作？____________________________________ _____________________________________________。2．一般情况下，RNA病毒比DNA病毒的变异性更大，原因是_____________________________________________________________________。3．艾弗里提出DNA是“转化因子”的依据：___________________ __________________________________________________________________________________________________。
先用含有放射性同位素的培养基培养大肠杆菌，再用标记后的大肠杆菌培养T2噬菌体
RNA病毒的遗传物质RNA是单链结构，不稳定，相比DNA更容易发生变异
(1)用DNA酶处理后，S型细菌细胞提取物失去转化活性；(2)进一步分析S型细菌细胞提取物，发现其理化性质与DNA极为相似
4．在证明DNA半保留复制的实验中，如何区分亲代与子代的DNA分子？________________________________________________________ ___________________________________________________________________。
因为本实验是根据半保留复制的原理和DNA密度的变化来设计的，所以根据试管中DNA带所在的位置就可以区分亲代与子代的DNA分子
5．DNA分子复制的意义：___________________________________ ______________________________________________。6．翻译指的是_____________________________________________ ______________________________________________。
DNA通过复制，将遗传信息从亲代细胞传递给子代细胞，从而保持了遗传信息的连续性
游离在细胞质中的各种氨基酸，以mRNA为模板，合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程
7．尝试总结tRNA与其携带的氨基酸之间的对应关系：__________ __________________________________________________________________。8．一种氨基酸可以由多个密码子决定，对于生物生存和发展的重要意义是：__________________________________________________。
一种tRNA只能识别并转运一种氨基酸，但一种氨基酸可能被多种tRNA识别并转运
在一定程度上能防止碱基改变而导致的生物性状的改变
DNA是主要的遗传物质
1．肺炎链球菌体内转化实验
2．肺炎链球菌体外转化实验
注意：关于转化的三点提醒(1)转化的实质：基因重组。(2)体外转化实验的变量控制原理：减法原理。(3)体内转化实验证明存在转化因子，体外转化实验证明转化因子是DNA。
3．T2噬菌体侵染细菌的实验(1)标记T2噬菌体
4．“遗传物质”探索的四种方法
5．明确不同生物的遗传物质
常考题型　探索生物遗传物质的经典实验及变式分析1．(2024·甘肃卷)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】　格里菲思的肺炎链球菌体内转化实验未单独研究每种物质的作用，在艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验中，S型菌株的DNA分子可使R型活菌的相对性状从无致病性转化为有致病性，A错误；在肺炎链球菌的体外转化实验中，利用了自变量控制中的“减法原理”，最终证明了DNA是遗传物质，例如“S型菌DNA＋DNA酶”组除去了DNA，B错误；噬菌体为DNA病毒，其DNA进入宿主细胞后，利用宿主细胞的原料和酶完成自我复制，C错误；烟草花叶病毒的遗传物质是RNA，以病毒颗粒的RNA和蛋白质互为对照进行侵染，结果发现RNA分子可使烟草出现花叶病斑性状，而蛋白质不能使烟草出现花叶病斑性状，D正确。故选D。
2．(2022·海南卷)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④　　　B．②和③C．②和④　　　D．④和③
【答案】　C【解析】　噬菌体侵染细菌时，只有DNA进入细菌，蛋白质外壳没有进入，为了区分DNA和蛋白质，可用32P标记噬菌体的DNA，用35S标记噬菌体的蛋白质外壳，根据第一组实验检测到放射性物质主要分布在沉淀物中，说明亲代噬菌体的DNA被32P标记，根据第二组实验检测到放射性物质主要分布在上清液中，说明第二组噬菌体的蛋白质被35S标记，且15N是稳定同位素，不具放射性，C正确，A、B、D错误。故选C。
3．(2022·湖南卷)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RNAD．合成的噬菌体RNA与大肠杆菌的核糖体结合【答案】　C
【解析】　T2噬菌体侵染大肠杆菌时，首先吸附在大肠杆菌上，然后，T2噬菌体将自身遗传物质(DNA)注入大肠杆菌内部，大肠杆菌体内会合成新的噬菌体DNA，然后以噬菌体DNA转录出噬菌体RNA，该RNA与大肠杆菌核糖体结合，翻译出新的噬菌体蛋白质外壳，噬菌体DNA与新的噬菌体蛋白质外壳组装成子代噬菌体，噬菌体以这种方式大量繁殖，当其增殖到一定数量后，大肠杆菌裂解，释放出大量噬菌体。T2噬菌体侵染大肠杆菌时只有DNA进入大肠杆菌，则其DNA转录形成RNA时需要的RNA聚合酶来自大肠杆菌。故选C。
4．(2025·浙江1月卷)多种多样的生物通过遗传信息控制性状，并通过繁殖将遗传物质传递给子代。下列关于遗传物质的叙述正确的是(　　)A．S型肺炎链球菌的遗传物质主要通过质粒传递给子代B．水稻、小麦和玉米三大粮食作物的遗传物质主要是DNAC．控制伞藻伞帽的遗传物质通过半保留复制表达遗传信息D．烟草叶肉细胞的遗传物质水解后可产生4种脱氧核苷酸
【答案】　D【解析】　S型肺炎链球菌是原核生物，其遗传物质主要分布于拟核，因此，S型肺炎链球菌的遗传物质主要通过拟核传递给子代，A错误；水稻、小麦和玉米三大粮食作物都是植物，都属于真核生物，真核生物的遗传物质是DNA，B错误；基因指导蛋白质的合成过程是遗传信息的表达过程，伞藻通过复制传递遗传信息，而不是表达遗传信息，C错误；烟草叶肉细胞的遗传物质是DNA，其单体是脱氧核苷酸，DNA水解后可产生4种脱氧核苷酸，D正确。
明确噬菌体侵染实验的“两标记”和“三原因”1．实验中的两次标记的目的
2．实验中放射性分布误差产生的三个原因(1)32P组
提醒：①不能用35S和32P标记同一T2噬菌体。放射性检测时只能检测到放射性的存在部位，不能确定是何种元素的放射性。②不能用培养基直接培养T2噬菌体。③肺炎链球菌转化的实质是基因重组。只有少量R型菌发生转化。④加热杀死S型菌的过程中，其蛋白质变性失活，但是其内部的DNA在加热结束后随温度的降低又逐渐恢复活性。
DNA的结构、复制与相关计算
1．DNA的结构及特点
(1)利用数字“五、四、三、二、一”巧记DNA分子的结构
①DNA单链中相邻的脱氧核苷酸通过磷酸二酯键连接。②DNA双链中相邻的两个碱基通过氢键连接，DNA单链中相邻的两个碱基通过“—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—”连接。③DNA中有两个游离的磷酸基团，所在的位置为每条链的5′端。④某条DNA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。
⑤脱氧核糖上与碱基相连的C为1′－C，与磷酸基团相连的是5′－C，与下一个脱氧核苷酸磷酸基团相连的是3′－C。⑥脱氧核糖(C5H10O4)与核糖(C5H10O5)的区别是2′－C上少一个O，只剩下一个H。⑦DNA初步水解的产物为四种脱氧核苷酸，彻底水解的产物为磷酸、脱氧核糖、四种碱基。⑧若某DNA片段中有n个碱基对，则磷酸和脱氧核糖之间的连接物共有(4n－2)个。
(2)DNA的结构特点
(3)DNA分子的形状不一①染色体DNA呈链状。②原核生物的拟核、质粒DNA和真核生物的叶绿体DNA、线粒体DNA一般为环状。
2．DNA的复制(1)分析下图归纳DNA复制过程
(2)DNA的复制方式为半保留复制，一个DNA分子复制n次，则有：①子代DNA分子数＝2n个；②含有亲代DNA链的子代DNA分子数＝2个；③不含亲代DNA链的子代DNA分子数＝(2n－2)个。④子代DNA分子中脱氧核苷酸链数＝2n＋1条；⑤若亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个，经过n次复制需要消耗该脱氧核苷酸数＝m·(2n－1)个；第n次复制需要该脱氧核苷酸数＝m·(2n－2n－1)＝m·2n－1个。
常考题型一　DNA分子的结构特点1．(2024·浙江6月卷)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的外侧由脱氧核糖和磷酸交替连接构成基本骨架，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碱基对占比越高，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；互补的碱基在单链上所占的比例相等，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。故选A。
2．(2022·广东卷)λ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)，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
【答案】　C【解析】　单链序列脱氧核苷酸数量相等、分子骨架同为脱氧核糖与磷酸交替连接，不能决定该线性DNA分子两端能够相连，A、B错误；据图可知，单链序列的碱基能够互补配对，决定该线性DNA分子两端能够相连，C正确；DNA的两条链是反向的，因此自连环化后两条单链方向相反，D错误。故选C。
3．(2021·北京卷)酵母菌的DNA中碱基A约占32%，关于酵母菌核酸的叙述错误的是(　　)A．DNA复制后A约占32%B．DNA中C约占18%C．DNA中(A＋G)/(T＋C)＝1D．RNA中U约占32%
【答案】　D【解析】　DNA分子为半保留复制，复制时遵循A—T、G—C的配对原则，则DNA复制后的A约占32%，A正确；酵母菌的DNA中碱基A约占32%，则A＝T＝32%，G＝C＝(1－2×32%)/2＝18%，B正确；DNA遵循碱基互补配对原则，A＝T、G＝C，则(A＋G)/(T＋C)＝1，C正确；由于RNA为单链结构，且RNA是以DNA的一条单链为模板进行转录而来，故RNA中U不一定占32%，D错误。故选D。
4．(2025·湖北卷)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通过半保留复制可快速扩增数据，便于传播，A不符合题意；DNA储存数据时，信息读取依赖测序技术而非转录翻译(后者为生物体内表达遗传信息的过程)，B符合题意；DNA碱基对排列顺序的多样性使其可编码海量信息，是存储优势，C不符合题意；DNA分子结构紧凑，单位体积存储密度极高，节省空间，D不符合题意。
双链DNA分子中的碱基计算规律1．在DNA中，A＝T、G＝C；A＋G＝T＋C＝A＋C＝T＋G；(A＋G)/(T＋C)＝1。2．在DNA中，两个非配对碱基之和占碱基总数的50%。3．若一条链中的(A＋T)/(G＋C)＝a，则另一条链中的(A＋T)/(G＋C)比例也是a；若一条链中的(A＋G)/(T＋C)＝b，则另一条链中的(A＋G)/(T＋C)的比例是1/b。
4．在DNA的一条链中，A＋T占这一条链的碱基比例等于另一条链中A＋T占其链的碱基比例，还等于双链DNA中A＋T占整个DNA的碱基比例。即(A1＋T1)%＝(A2＋T2)%＝总(A＋T)%；同理，(G1＋C1)%＝(G2＋C2)%＝总(G＋C)%。
常考题型二　DNA的复制5．(2024·河北卷)下列关于DNA复制和转录的叙述，正确的是(　　)A．DNA复制时，脱氧核苷酸通过氢键连接成子链B．复制时，解旋酶使DNA双链由5′端向3′端解旋C．复制和转录时，在能量的驱动下解旋酶将DNA双链解开D．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】　D【解析】　DNA复制时，脱氧核苷酸通过磷酸二酯键连接成子链，A错误；复制时，解旋酶使得DNA双链从复制起点开始，以双向进行的方式解旋，B错误；转录时不需要解旋酶，RNA聚合酶即可完成解旋，C错误；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，D正确。故选D。
6．(2024·浙江1月卷)大肠杆菌在含有3H－脱氧核苷培养液中培养，3H－脱氧核苷掺入到新合成的DNA链中，经特殊方法显色，可观察到双链都掺入3H－脱氧核苷的DNA区段显深色，仅单链掺入的显浅色，未掺入的不显色。掺入培养中，大肠杆菌拟核DNA第2次复制时，局部示意图如图。DNA双链区段①、②、③对应的显色情况可能是(　　)A．深色、浅色、浅色B．浅色、深色、浅色C．浅色、浅色、深色D．深色、浅色、深色
【答案】　B【解析】　大肠杆菌在含有3H－脱氧核苷培养液中培养，DNA的复制方式为半保留复制，大肠杆菌拟核DNA第1次复制后产生的子代DNA的两条链一条被3H标记，另一条未被标记，大肠杆菌拟核DNA第2次复制时，以第1次复制产生的子代DNA分子为模板，结合题干显色情况，DNA双链区段①中一条链含3H一条链不含3H显浅色，②中两条链均含有3H显深色，③中一条链含有3H一条链不含3H显浅色，A、C、D错误，B正确。故选B。
7．(2023·山东卷)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
【答案】　D【解析】　据题图分析，图甲时新合成的单链①比②短，图乙时①比②长，因此可以说明①和②延伸时均存在暂停现象，A正确；图甲时单链①和②虽然不等长，但是A、T之和存在相等的可能性，B正确；①和②两条链中碱基是互补的，丙为复制结束时的图像，新合成的单链①与②等长，图丙时①中A、T之和与②中A、T之和一定相等，C正确；①和②分别由一个双链DNA分子的其中一条链复制而来，所以①和②的方向是相反的，①的5′端指向解旋方向，那②的3′端则指向解旋方向，但②的模板链与②的方向相反，与①的方向相同，所以②的模板链5′端指向解旋方向，D错误。故选D。
8．(2025·广东卷)Slexa测序是一种将PCR与荧光检测相结合的高通量测序技术。为了确保该PCR过程中，DNA聚合酶催化一个脱氧核苷酸单位完成聚合反应后，DNA链不继续延伸，应保护底物中脱氧核糖结构上的(　　)A．1′-碱基B．2′-氢C．3′-羟基D．5′-磷酸基团
【答案】　C【解析】　已知DNA聚合酶催化子链延伸方向只能从5′→3′，原因是脱氧核苷酸的3′碳有羟基，可以结合下一个脱氧核苷酸的5′碳的磷酸基团，故为了DNA聚合酶催化一个脱氧核苷酸单位完成聚合反应后，DNA链不继续延伸，应保护底物中脱氧核糖结构上的3′-羟基，使其不能结合下一个脱氧核苷酸的5′碳的磷酸基团，C正确。
【特别提醒】(1)哺乳动物成熟红细胞中无细胞核和细胞器，不能进行DNA的复制。(2)DNA复制并非只发生在细胞核中，凡DNA存在的部位均可发生，如叶绿体、线粒体、拟核等。(3)一个细胞周期中DNA只复制一次，而转录是以基因为单位，因此在一个细胞周期中，转录可发生多次。(4)真核、原核细胞DNA复制有不同：①真核生物的DNA复制为多起点、双向复制；②原核生物的DNA复制为单起点、双向复制。
1．转录(1)图中转录的方向是从右向左，催化的酶是RNA聚合酶，该酶既可以断开DNA中的氢键，也可以连接核糖核苷酸之间的磷酸二酯键。
(2)DNA的转录不只发生在细胞核中。DNA存在的部位，如细胞核、叶绿体、线粒体、拟核和质粒等都可发生。(3)转录产物不只是mRNA。转录的产物有多种RNA，但携带遗传信息的只有mRNA。
①密码子、反密码子、氨基酸并非是一一对应的关系。②密码子的专一性和简并性保证翻译的准确性和蛋白质结构及遗传性状的稳定性。③翻译过程中核糖体沿着mRNA移动，读取下一个密码子，mRNA不移动。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。④解答蛋白质合成的相关计算时，应看清是DNA上(或基因中)的碱基对数还是个数；是mRNA上密码子的个数还是碱基的个数；是合成蛋白质中氨基酸的个数还是种类。
3．不同生物的中心法则内容
(1)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；叶肉细胞等高度分化的细胞一般无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三条途径都没有。
(2)RNA复制和逆转录只发生在被RNA病毒感染的宿主细胞中，是后来发现的，是对中心法则的补充和完善。(3)DNA的复制、转录、翻译、RNA复制和逆转录过程中都进行碱基互补配对，但是配对的方式不完全相同。
4．基因对性状的控制(1)基因控制生物体性状的途径
常考题型一　遗传信息的传递和表达1．(2025·山西卷)金刚鹦鹉的羽毛色彩缤纷。研究发现乙醛脱氢酶能催化鹦鹉黄素的醛基转化为羧基，造成羽色由红到黄的渐变。同一只鹦鹉不同部位的羽色有红黄差异，该现象最不可能源于(　　)A．乙醛脱氢酶基因序列的差异B．编码乙醛脱氢酶mRNA量的差异C．乙醛脱氢酶活性的差异D．鹦鹉黄素醛基转化为羧基数的差异
【答案】　A【解析】　同一只鹦鹉的体细胞由同一受精卵分裂分化而来，基因序列应相同，羽色差异不可能来自乙醛脱氢酶基因序列的差异，A符合题意；乙醛脱氢酶能催化鹦鹉黄素的醛基转化为羧基，造成羽色由红到黄的渐变，编码乙醛脱氢酶mRNA量的差异，导致产生的乙醛脱氢酶含量变化，造成羽色由红到黄的能力改变，进而引起生物性状的变化，B不符合题意；不同细胞中乙醛脱氢酶活性可能存在一定的差异，造成羽色由红到黄的能力改变，进而导致同一只鹦鹉不同部位的羽色有红黄差异，C不符合题意；乙醛脱氢酶能催化鹦鹉黄素的醛基转化为羧基，造成羽色由红到黄的渐变，可能是不同部位鹦鹉黄素醛基转化为羧基数的差异，所以导致同一只鹦鹉不同部位的羽色有红黄差异，D不符合题意。
2．(2025·安徽卷)大肠杆菌的两个基因Y和Z彼此相邻，转录时共用一个启动子(P)。科研小组分离到一株不能合成Y和Z蛋白的缺失突变体，但该突变体能合成另一种蛋白质，此蛋白质氨基端的30个氨基酸序列与Z蛋白氨基端的序列一致，而羧基端的25个氨基酸序列与Y蛋白羧基端的序列一致。据此，科研小组绘制了野生型菌株中Y和Z基因的排列顺序图，并推测突变体缺失的DNA碱基数目。下列图示和推测正确的是(　　)
【解析】　已知突变体合成的蛋白质氨基端的30个氨基酸序列与Z蛋白氨基端的序列一致，羧基端的25个氨基酸序列与Y蛋白羧基端的序列一致。这说明转录是以Z基因起始，然后连接到Y基因进行转录的，所以野生型菌株中基因的排列顺序应该是Z基因在前，Y基因在后，且共用一个启动子P。转录时，模板链的方向是3′→5′，因此图示的方向应为3′－P－Z－Y－5′，符合该特征的是BC选项的图示，由于该蛋白质氨基端有Z蛋白的部分序列，羧基端有Y蛋白的部分序列，说明缺失突变后，转录形成的mRNA依然可以编码氨基酸，没有造成移码突
变(移码突变会导致突变位点后的氨基酸序列全部改变)。因为一个氨基酸由mRNA上的一个密码子(3个相邻碱基)决定，所以缺失的碱基数目应该是3的整倍数，这样才不会改变后续的阅读框，保证氨基端和羧基端的氨基酸序列分别与Z、Y蛋白部分序列一致，综上，B正确，A、C、D错误。
3．(2025·辽宁卷)下列关于基因表达及其调控的叙述错误的是(　　)A．转录和翻译过程中，碱基互补配对的方式不同B．转录时通过RNA聚合酶打开DNA双链C．某些DNA甲基化可通过抑制基因转录影响生物表型D．核糖体与mRNA的结合部位形成1个tRNA结合位点
【答案】　D【解析】　转录过程的碱基配对是A—U、T—A、C—G、G—C，翻译过程的碱基配对是A—U、U—A、C—G、G—C，配对方式不完全相同，A正确；转录时，RNA聚合酶结合启动子并解开DNA双链，以其中一条链为模板合成RNA，B正确；DNA甲基化是表观遗传的一种，甲基化可阻碍DNA与转录因子结合，从而抑制基因转录，影响蛋白质合成及生物表型，C正确；一个核糖体与mRNA的结合部位形成2个tRNA的结合位点，D错误。
4．(2025·江苏卷)真核细胞进化出精细的基因表达调控机制，图示部分调控过程。请回答下列问题：
(1)细胞核中，DNA缠绕在组蛋白上形成________________。由于核膜的出现，实现了基因的转录和________在时空上的分隔。
(2)基因转录时，____________酶结合到DNA链上催化合成RNA。加工后转运到细胞质中的RNA，直接参与蛋白质肽链合成的有rRNA、mRNA和________。分泌蛋白的肽链在________________________完成合成后，还需转运到高尔基体进行加工。(3)转录后加工产生的lncRNA、miRNA参与基因的表达调控。据图分析，lncRNA调控基因表达的主要机制有_______________________ _________。miRNA与AGO等蛋白结合形成沉默复合蛋白，引导降解与其配对结合的RNA。据图可知，miRNA发挥的调控作用有___________________________。
(4)外源RNA进入细胞后，经加工可形成siRNA引导的沉默复合蛋白，科研人员据此研究防治植物虫害的RNA生物农药。根据RNA的特性及其作用机理，分析RNA农药的优点有_____________________。【答案】　(1)染色质(或染色体)　翻译(2)RNA聚合　tRNA　内质网的核糖体上(3)在细胞核中与DNA结合，调控基因的转录；在细胞质中与mRNA结合，阻止翻译　与mRNA结合，引导mRNA降解；与lncRNA结合，引导lncRNA降解(4)具有特异性，对其他生物没有危害；容易降解，不会污染环境
【解析】　(1)细胞核中，DNA缠绕在组蛋白上形成染色质(染色体)。转录在细胞核内进行，翻译在细胞质中的核糖体上进行，故由于核膜的出现，实现了基因的转录和翻译在时空上的分隔。(2)基因转录时，RNA聚合酶结合到DNA链上催化合成RNA。加工后转运到细胞质中的RNA，直接参与蛋白质肽链合成的有rRNA(组成核糖体)、mRNA(翻译的模板)和tRNA(运输氨基酸)。分泌蛋白的肽链在内质网的核糖体上完成合成后，还需转运到高尔基体进行加工。(3)转录后加工产生的lncRNA、miRNA参与基因的表达调控。据题图分析，lncRNA调控基因表达的主要机制有在细胞核中与DNA结合，调控基因的转录；在细胞质
中与mRNA结合，阻止翻译。miRNA与AGO等蛋白结合形成沉默复合蛋白，引导降解与其配对结合的RNA。据题图可知，miRNA发挥的调控作用有与mRNA结合，引导mRNA降解；与lncRNA结合，引导lncRNA降解。(4)外源RNA进入细胞后，经加工可形成siRNA引导的沉默复合蛋白，科研人员据此研究防治植物虫害的RNA生物农药。根据RNA的特性及其作用机理，分析RNA农药的优点有：具有特异性，对其他生物没有危害；容易降解，不会污染环境。
原核细胞与真核细胞基因表达的不同
常考题型二　基因、环境、表观遗传与性状的关系5．(2024·辽宁卷)下图表示DNA半保留复制和甲基化修饰过程。研究发现，50岁同卵双胞胎间基因组DNA甲基化的差异普遍比3岁同卵双胞胎间的差异大。下列叙述正确的是(　　)
A．酶E的作用是催化DNA复制B．甲基是DNA半保留复制的原料之一C．环境可能是引起DNA甲基化差异的重要因素D．DNA甲基化不改变碱基序列和生物个体表型【答案】　C
【解析】　由题图可知，酶E的作用是催化DNA甲基化，A错误；DNA半保留复制的原料为四种脱氧核糖核苷酸，没有甲基，B错误；“研究发现，50岁同卵双胞胎间基因组DNA甲基化的差异普遍比3岁同卵双胞胎间的差异大”，说明环境可能是引起DNA甲基化差异的重要因素，C正确；DNA甲基化不改变碱基序列，但会影响生物个体表型，D错误。故选C。
6．(2025·河南卷)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】　组蛋白乙酰化不改变自身的氨基酸序列，但能降低染色质的紧密程度，从而促进基因的表达，可影响个体表型，A正确；具有生物活性的tRNA的形成，需要DNA转录，还需要转录后加工形成三叶草结构，B正确；编码组蛋白的mRNA上结合的核糖体数量不同，会影响翻译效率，但不会影响翻译的准确度，C错误；组蛋白乙酰化发生在翻译出组蛋白后，是基因表达调控的结果，也会影响基因的表达，D正确。
7．(2025·江苏卷)甲基化读取蛋白Y识别甲基化修饰的mRNA，引起基因表达效应改变，如图所示。下列相关叙述正确的是(　　)
A．甲基化通过抑制转录过程调控基因表达B．图中甲基化的碱基位于脱氧核糖核苷酸链上C．蛋白Y可结合甲基化的mRNA并抑制表达D．若图中DNA的碱基甲基化也可引起表观遗传效应
【答案】　D【解析】　观察可知，甲基化是发生在mRNA上，不是抑制转录过程，而是通过影响mRNA的翻译或稳定性来调控基因表达，A错误；由题图可知甲基化发生在mRNA上，mRNA是核糖核苷酸链，不是脱氧核糖核苷酸链，B错误；从题图中可知甲基化的mRNA会降解，而蛋白Y与甲基化的mRNA结合后可以表达，说明蛋白Y结合甲基化的mRNA并促进表达，C错误；表观遗传可以由某些碱基的甲基化或蛋白质乙酰化引起，若题图中DNA的碱基甲基化也可引起表观遗传效应，D正确。
8．(2025·北京卷)植物的光合作用效率与叶绿体的发育(形态结构建成)密切相关。叶绿体发育受基因的精细调控，以适应环境。科学家对光响应基因BG在此过程中的作用进行了研究。
(1)实验中发现一株叶绿素含量升高的拟南芥突变体。经鉴定，其BG基因功能缺失，命名为bg。图1是使用_____________观察到的叶绿体亚显微结构。与野生型相比，可见突变体基粒(“[”所示)中的________增多。
(2)已知GK蛋白促进叶绿体发育相关基因的转录，BG蛋白可以与GK蛋白结合。研究者构建了GK功能缺失突变体gk(叶绿素含量降低)及双突变体bggk。对三种突变体进行观察，发现双突变体的表型与突变体________相同，由此推测BG通过抑制GK的功能影响叶绿体发育。
(3)为进一步证明BG对GK的抑制作用并探索其作用机制，将一定浓度的GK蛋白与系列浓度BG蛋白混合后，再加入GK蛋白靶基因CAO的启动子DNA片段，反应一段时间后，经电泳检测DNA所在位置，结果如图2。分析实验结果可得出BG抑制GK功能的机制是_______________ _____________________。
(4)基于突变体bg的表型，从进化与适应的角度推测光响应基因BG存在的意义_______________________________________。【答案】　(1)电子显微镜　类囊体(2)gk(3)BG通过与CAO启动子DNA片段竞争结合GK蛋白，从而抑制GK与CAO启动子DNA片段的结合(4)使植物能够更好地响应光信号，调节自身生理过程，以适应不同光照环境，提高生存和繁殖能力
【解析】　(1)观察叶绿体亚显微结构需要使用电子显微镜。因为光学显微镜的分辨率有限，无法观察到叶绿体内部的精细结构，而电子显微镜能够提供更高的分辨率，从而清晰地看到叶绿体的亚显微结构。基粒是由类囊体堆叠而成的结构。观察可知突变体基粒中的类囊体(片层)增多。因为叶绿素主要分布在类囊体薄膜上，类囊体增多可能是导致叶绿素含量升高的原因之一。(2)已知GK蛋白促进叶绿体发育相关基因的转录，BG蛋白可以与GK蛋白结合。GK功能缺失突变体gk叶绿素含量降低，若BG通过抑制GK的功能影响叶绿体发育，那么双突变体bggk中，由于GK本身功能缺失，BG也无法发挥抑制GK的作用，此时双突
变体的表型应该与gk突变体相同。(3)观察题图2可知，随着BG蛋白与GK蛋白浓度比的增大，与GK蛋白结合的DNA片段逐渐减少，游离DNA片段逐渐增多。这表明BG蛋白的存在阻碍了GK蛋白与CAO启动子DNA片段的结合。因为GK蛋白要发挥功能，需要与靶基因CAO的启动子DNA片段结合来调控基因表达，而BG蛋白浓度越高，这种结合就越少。所以，BG抑制GK功能的机制是BG通过与CAO启动子DNA片段竞争结合GK蛋白，从而抑制GK与CAO启动子DNA片段的结合。(4)从进化与适应的角度来看，生物体内的基因存在必然是对生物的生存和繁衍有积极意义的。突变体bg由于缺乏光响应基因BG，其表型可能在某些
环境条件下不利于生存。而正常存在光响应基因BG时，植物可以通过BG对光信号做出响应，从而更好地调节自身的生理过程，例如，在光照过强时，BG基因表达产物可能通过抑制GK功能，调节相关基因表达，避免植物因光照过强而受到伤害；在光照较弱时，可能通过调节使植物更好地利用有限的光能进行光合作用等。这使得植物在不同的光照环境中能够更有效地进行光合作用，获取能量，提高自身的生存和繁殖能力，以适应复杂多变的环境。
【特别提醒】　一般来说，性状是基因和环境共同作用的结果。基因与性状之间并非简单的一一对应关系。