2020届高考生物二轮教师用书：第6讲　遗传的分子基础



第6讲　遗传的分子基础
★ [最新考纲]
1．人类对遗传物质的探索过程(Ⅱ)；2.DNA分子结构的主要特点(Ⅱ)；3.基因的概念(Ⅱ)；4.DNA分子的复制(Ⅱ)；5.遗传信息的转录和翻译(Ⅱ)；6.基因与性状的关系(Ⅱ)。



精读教材——记一记
1．T2噬菌体是一种专门寄生在大肠杆菌体内的病毒。(P44正文下部)
2．(1)选用细菌或病毒研究遗传物质的优点：成分和结构简单，繁殖速度快，容易分析结果。
(2)艾弗里和赫尔希等人证明DNA是遗传物质的实验共同的思路：把DNA与蛋白质分开，单独地、直接地去观察它们的作用。(P46思考与讨论)
3．科学家以大肠杆菌为实验材料运用同位素示踪技术，证实了DNA的确是以半保留的方式复制的。(P52正文下部)
4．大肠杆菌细胞的拟核有1个DNA分子。另外质粒也是环状的DNA分子。(P55资料分析)
5．DNA指纹技术，需要用合适的酶将待检测的样品DNA切成片段，然后用电泳的方法将这些片段按大小分开。(P58科学、技术、社会)
6．DNA分子杂交技术可以比较不同种生物DNA分子的差异，不同生物的DNA分子杂交形成的杂合双链区越多，说明两种生物亲缘关系越近。(P60思维拓展)
7．tRNA中的—OH部位是结合氨基酸的部位，与氨基酸—NH2中的H结合。(P66图4－5)
8．线粒体和叶绿体中的DNA能自行通过转录和翻译控制某些蛋白质的合成。(P70小文字部分)
9．线粒体DNA缺陷导致的遗传病，都只能通过母亲遗传给后代(主要原因是受精卵中的细胞质基因，几乎全部来自卵细胞，精子太小，细胞质极少)。(P70小字)自我诊断——判一判
1．遗传物质的正误判断
(1)(2018·全国卷Ⅱ，T5B)T2噬菌体可感染肺炎双球菌导致其裂解。(×)
(2)(2017·全国卷Ⅱ，T2C)培养基中的32P经宿主摄取后可出现在T2噬菌体的核酸中。(√)
(3)赫尔希与蔡斯以噬菌体和细菌为研究材料，通过同位素示踪技术区分蛋白质与DNA，证明了DNA是遗传物质。(√)
(4)分别用含有放射性同位素35S和放射性同位素32P的培养基培养噬菌体。(×)
(5)用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌的实验中，沉淀物存在少量放射性可能是搅拌不充分所致。(√)
2．DNA结构与复制的正误判断
(1)沃森和克里克以DNA大分子为研究材料，采用X射线衍射的方法，破译了全部密码子。(×)
(2)磷酸与脱氧核糖交替连接构成DNA链的基本骨架。(√)
(3)DNA复制需要消耗能量。(√)
(4)真核细胞染色体DNA的复制发生在有丝分裂前期。(×)
(5)真核生物DNA分子复制过程需要解旋酶。(√)
3．基因表达的正误判断
(1)(2018·全国卷Ⅲ，T30节选改编)mRNA上碱基改变即可改变肽链中氨基酸的序列。(×)
解析：　一种氨基酸可由多种密码子决定，mRNA上碱基改变不一定会改变肽链中氨基酸序列。
(2)转录和翻译都是以mRNA为模板合成生物大分子的过程。(×)
(3)真核细胞的转录和翻译都以脱氧核苷酸为原料。(×)
(4)tRNA上的反密码子携带了氨基酸序列的遗传信息。(×)
(5)每种氨基酸仅由一种密码子编码。(×)

高频命题点1　DNA是遗传物质的实验证据
真题领航——目标方向导入高考
1．(2019·江苏卷，3)赫尔希和蔡斯的T2噬菌体侵染大肠杆菌实验证实了DNA是遗传物质，下列关于该实验的叙述正确的是(　　)
A．实验中可用15N代替32P标记DNA
B．噬菌体外壳蛋白是大肠杆菌编码的
C．噬菌体DNA的合成原料来自大肠杆菌
D．实验证明了大肠杆菌的遗传物质是DNA
解析：C　[本题通过T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验，考查考生对实验原理的理解和对实验结果的分析能力；试题通过T2噬菌体侵染细菌的实验分析，体现了对科学探究素养中的技术评价与结果分析要素的考查。本实验巧妙地运用32P标记DNA，将DNA与蛋白质区分开，单独直接观察DNA的遗传作用，DNA和蛋白质中都含有N，故不可用15N代替32P标记DNA，A错误；子代T2噬菌体的外壳蛋白是由T2噬菌体DNA控制合成的，B错误；T2噬菌体DNA的合成所需要的原料由大肠杆菌提供，C正确；该实验证明了T2噬菌体的遗传物质是DNA，D错误。]
2．(2018·全国Ⅱ卷，5)下列关于病毒的叙述，错误的是(　　)
A．从烟草花叶病毒中可以提取到RNA
B．T2噬菌体可感染肺炎双球菌导致其裂解
C．HIV可引起人的获得性免疫缺陷综合征
D．阻断病毒的传播可降低其所致疾病的发病率
解析：B　[A.烟草花叶病毒为RNA病毒，可以提取到RNA。B.T2噬菌体是一种专门寄生在大肠杆菌体内的病毒。C.HIV是艾滋病病毒，造成人类免疫系统缺陷。D.阻断病毒的传播途径，是降低其所致疾病发病率的有效方法。]
3．(2018·全国卷Ⅲ，1)下列研究工作中由我国科学家完成的是(　　)
A．以豌豆为材料发现性状遗传规律的实验
B．用小球藻发现光合作用暗反应途径的实验
C．证明DNA是遗传物质的肺炎双球菌转化实验
D．首例具有生物活性的结晶牛胰岛素的人工合成
解析：D　[A项，以豌豆为实验材料发现性状遗传规律的实验科学家是奥地利修道士孟德尔；B项，以小球藻为实验材料发现光合作用暗反应途径的是美国科学家卡尔文；C项，证明DNA是遗传物质的是肺炎双球菌的体外转化实验是艾弗里做的，D项才是我国科学家完成的。]
知识拓展——培养学生科学探究能力
1．在进行格里菲思实验时，加热杀死的S型细菌，为什么必须和R型细菌混合后注入小鼠体内才能进行转化？
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答案：真核细胞的结构和原核细胞不同，加热杀死的S型细菌的DNA无法直接进入小鼠细胞，但可以进入R型细菌体内进行转化，完成R型菌DNA和S型菌DNA的重组。
2．实验中32P和35S标记的噬菌体是如何获得的？请简述标记的方法。
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答案：先培养具有放射性的大肠杆菌，然后用具有放射性的大肠杆菌培养T2噬菌体。
核心整合——掌握必备生物知识
1．人类对遗传物质探索过程中的经典实验比较(填空)
2.两个经典实验遵循相同的实验设计原则——对照原则(填空)
设计思路：都是⑤设法把DNA和蛋白质分开，单独地、直接地去观察它们的作用。
(1)肺炎双球菌转化实验中的相互对照
＋
(2)噬菌体侵染细菌实验中的对比
3．RNA是遗传物质的证据——烟草花叶病毒对烟草的感染与重建实验(填空)
(1)实验1
(2)实验2

考向立意——突显科学探究能力和科学思维能力
[考向]　以经典实验为载体，考查学生科学探究能力
1．下列有关DNA是遗传物质的探究实验的叙述正确的是(　　)
A．高温杀死经DNA酶处理过的S型细菌，将其与R型细菌混合并注入小鼠体内，小鼠不会死亡
B．用未标记的噬菌体侵染被35S标记的细菌，经适当搅拌、离心后检测到放射性主要存在于上清液中
C．用烟草花叶病毒的遗传物质感染烟草，可以证明DNA是遗传物质
D．分别用添加了S型细菌不同组成成分的培养基培养R型细菌，结果都会出现R型细菌的菌落
解析：D　[用DNA酶处理S型细菌，因为细胞膜的保护，S型细菌的DNA不会被水解，经高温处理后，DNA酶失活，但S型细菌的DNA未失活，可将少数R型细菌转化成S型细菌，所以小鼠会死亡，A错误。噬菌体侵染细菌时，蛋白质外壳留在细菌表面，遗传物质注入细菌中，并利用细菌中的物质合成自身蛋白质和DNA，被35S标记的细菌可使合成的子代噬菌体外壳含有放射性，但经适当搅拌、离心，子代噬菌体未从细菌中释放出来，细菌存在于沉淀物中，放射性应该出现在沉淀物中，B错误。烟草花叶病毒的遗传物质是RNA，不是DNA，C错误。只有将S型细菌的DNA与R型细菌混合才会有少量S型细菌生成，培养基中大部分为R型细菌菌落；若将S型细菌的其他组成成分与R型细菌混合培养，则培养基中只有R型细菌的菌落，D正确。]
2．在噬菌体侵染细菌的实验中，噬菌体与细菌保温时间长短与放射性高低的关系图可能如下，下列关联中最合理的是(35S标记的噬菌体记为甲组，32P标记的噬菌体记为乙组)(　　)

A．甲组－上清液－b　　　　　B．乙组－上清液－b
C．甲组－沉淀物－c D．乙组－沉淀物－c
解析：B　[在噬菌体浸染细菌的过程中，蛋白质没进入细菌而DNA进入了细菌，所以甲组上清液中放射性几乎不变而乙组上清液中放射性逐渐减少，后又由于细菌裂解上清液中放射性又逐渐升高。]
　噬菌体侵染细菌的实验

高频命题点2　遗传信息的传递与表达
真题领航——目标方向导入高考
1．(2019·全国Ⅰ卷，2)用体外实验的方法可合成多肽链。已知苯丙氨酸的密码子是UUU，若要在体外合成同位素标记的多肽链，所需的材料组合是(　　)
①同位素标记的tRNA　②蛋白质合成所需的酶　③同位素标记的苯丙氨酸　④人工合成的多聚尿嘧啶核苷酸
⑤除去了DNA和mRNA的细胞裂解液
A．①②④　　　　　　B．②③④
C．③④⑤ D．①③⑤
解析：C　[本题以基因表达的相关知识为载体，考查运用所学知识，对某些生物学问题作出合理判断的能力；试题通过对体外合成多肽链所需材料的判断，体现了对生命观念素养中结构与功能观要素的考查。体外合成同位素标记的多肽链需以标记的氨基酸(同位素标记的苯丙氨酸等)为原料，以RNA(人工合成的多聚尿嘧啶核苷酸)为模板，除去了DNA和mRNA的细胞裂解液既可防止DNA和mRNA对体外多肽链合成过程的干扰，又可提供翻译过程所需的核糖体、tRNA、酶等。故选C。]
2．(2017·全国Ⅲ卷，1)下列关于真核细胞中转录的叙述，错误的是(　　)
A．tRNA、rRNA和mRNA都从DNA转录而来
B．同一细胞中两种RNA的合成有可能同时发生
C．细胞中的RNA合成过程不会在细胞核外发生
D．转录出的RNA链与模板链的相应区域碱基互补
解析：C　[tRNA、rRNA和mRNA均由DNA转录而来，A对。RNA的合成以DNA的一条链为模板，边解旋边转录，同一细胞中可能有多个DNA分子同时发生转录，故两种RNA可同时合成，B对。RNA的合成主要发生在细胞核中，另外在线粒体、叶绿体中也可发生，C错。转录时遵循碱基互补配对原则，故转录出的RNA链与模板链的相应区域碱基互补，D对。]
知识拓展——培养学生文字表达能力
1．放射性同位素可以用来研究细胞内的元素或化合物的来源、组成、分布和去向等，进而了解细胞的结构和功能、化学物质的变化、反应机理等，教材中哪些成果的研究应用了同位素示踪技术，请列举几个。
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答案：探究分泌蛋白的分泌过程；用18O分别标记HO和C18O2，得出光合作用产生的O2中的氧全部来自H2O；用32P和35S分别标记的噬菌体侵染大肠杆菌，证明DNA是噬菌体的遗传物质；用3H标记胸腺嘧啶脱氧核苷酸，研究有丝分裂过程中染色体的变化规律；用15N标记DNA，证明了DNA复制的特点是半保留复制。
2．将一个某种噬菌体DNA分子的两条链用32P进行标记，并使其感染大肠杆菌，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_____________________________
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答案：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个噬菌体中有且只有2个带有标记。
3．转录时，整个DNA分子都转录吗？同一DNA分子在不同细胞内转录的产物相同吗？简要说出理由。
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答案：转录是以基因为单位进行的，并不是整个DNA分子都转录。不同细胞内基因选择性表达，所以同一DNA分子在不同细胞内转录的基因不完全相同，所以产生的RNA也不完全相同。
核心整合——掌握必备生物知识
1．DNA的结构(填空)
(1)结构图解

(2)特点
a．DNA单链上相邻碱基通过④—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—连接。
b．常用公式：A＝T、C＝G、A＋G＝T＋C＝A＋C＝T＋G＝1/2。
c．“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。
d．某链不互补碱基之和的比值与其互补链的该比值互为⑤倒数。
2．DNA复制的分析(填图)

3．转录(填空)

4．翻译(填空)

(1)图二中，4为 核糖体，一个4与mRNA的结合部位形成2个tRNA结合位点。翻译过程中，核糖体移动的方向是从a到b。
(2)图二中，1、2、3为新合成的肽链，它们的氨基酸序列相同。一个mRNA可相继结合多个4的意义叫少量的mRNA分子可以迅速合成出大量的蛋白质，大大提高了翻译的效率。
(3)图三为原核细胞的转录和翻译过程，它区别于真核细胞的特点是转录还未完成，翻译就已经开始。
答案：①磷酸、脱氧核糖、碱基　②反向平行　③规则的双螺旋结构　④－脱氧核糖－磷酸－脱氧核糖－　⑤倒数　⑥DNA双链　⑦脱氧核苷酸　⑧有丝分裂的间期　⑨减数第一次分裂前的间期　⑩细胞核　⑪线粒体　⑫叶绿体　⑬边解旋边复制、半保留复制　⑭解旋　⑮合成子链　⑯RNA聚合酶　⑰四种核糖核苷酸　⑱五碳糖　⑲tRNA、rRNA　⑳转运RNA　20　多肽链　核糖体　2　肽链　相同　少量的mRNA分子可以迅速合成出大量的蛋白质，大大提高了翻译的效率　原核　转录还未完成，翻译就已经开始
考向立意——突显生命观念能力的考查
[考向一]　以DNA分子的结构、特点为载体，考查学生对DNA分子结构的理解能力和模型建构能力
1．某研究小组测定了多个不同双链DNA分子的碱基组成，根据测定结果绘制了DNA分子的一条单链与其互补链、一条单链与其所在DNA分子中碱基数目比值的关系图，下列正确的是(　　)

解析：C　[双链DNA分子中，(A＋C)/(T＋G)一定等于1，A曲线应为水平，A项错误；当一条链中存在(A1＋C1)/(T1＋G1)＝1时，其互补链中存在(A2＋C2)/(T2＋G2)＝(T1＋G1)/(A1＋C1)＝1，B项错误；在DNA分子中，存在(A1＋T1)/(G1＋C1)＝(A2＋T2)/(G2＋C2)＝(A＋T)/(G＋C)，C项正确、D项错误。]
2．深圳大学的研究人员通过自主搭建的光学超分辨率平台，首次为长度仅为2 500个碱基对的DNA序列拍摄了3D立体照片。下列关于DNA分子结构的叙述，错误的是(　　)
A．DNA分子中磷酸、碱基、脱氧核糖交替排列构成基本骨架
B．DNA分子中，含氮碱基与脱氧核糖的数目相等
C．同一单链的相邻碱基之间的结构包含磷酸二酯键
D．DNA 3D立体照片不属于物理模型
解析：A　[DNA分子的骨架是指磷酸和脱氧核糖相间排列构成的链状结构，A错误；双链DNA分子中，碱基与脱氧核糖是一对一的关系，二者数目相等，B正确；同一单链的相邻碱基之间的连接方式为碱基→脱氧核糖→磷酸→脱氧核糖→碱基，相邻核苷酸之间的脱氧核糖与磷酸之间就是通过磷酸二酯键连接的，C正确；DNA 3D立体照片不属于物理模型，D正确。]
1.互补碱基之和的比例在任意一条链及整个DNA分子中都相同，即：若在一条链中＝m，在互补链及整个DNA分子中＝m。
2．非互补碱基之和的比例在两条互补链中互为倒数，在整个DNA分子中为1，即若在DNA一条链中＝a，则在互补链中＝，而在整个DNA分子中＝1。
[考向二]　以DNA复制为载体，考查学生对半保留复制的理解和相关计算
3．如图为某真核细胞中DNA复制过程模式图，下列分析错误的是(　　)

A．酶①和酶②均作用于氢键
B．该过程的模板链是a、b链
C．该过程可发生在细胞有丝分裂间期
D．DNA复制的特点是半保留复制
解析：A　[酶①是解旋酶，酶②是DNA聚合酶，前者作用于氢键，后者作用于磷酸二酯键；该过程需要a、b链分别作模板，c、d链分别是以a、b链为模板合成的子链；细胞有丝分裂间期会发生DNA复制；DNA分子复制具有半保留复制的特点。]
4．某含100个碱基对的DNA分子中，鸟嘌呤占全部碱基的22%，其中一条单链上胞嘧啶占该链碱基的28%，将该DNA分子放在含有放射性同位素标记的胸腺嘧啶培养基中复制一代，后转移到不含放射性同位素标记的培养基上继续复制，下列相关说法错误的是(　　)
A．在该DNA分子的另一条单链上，C占全部碱基的8%
B．该DNA分子标记后转移再进行连续复制三次后，被标记的DNA分子占全部DNA分子的1/8
C．该DNA分子连续复制，第三次复制需要消耗A 392个
D．该DNA分子在复制时合成的两条子链的碱基序列是互补的
解析：C　[据题意，DNA分子含有200个碱基，其中G＝C＝200×22%＝44(个)，A＝T＝200×(50%－22%)＝56(个)。一条单链上胞嘧啶占该链碱基的28%，则另一条单链上C占全部碱基的(2×22%－28%)÷2＝8%，A正确；该DNA分子复制一代的DNA分子只有一条链被标记，标记后转移再进行连续复制三次后，形成8个DNA分子，其中只有1个DNA分子含有放射性，因此被标记的DNA分子占全部DNA分子的1/8，B正确；该DNA分子连续复制，第三次复制需要消耗A＝23－1×56＝224(个)，C错误；因为DNA复制是以解开的每一条母链为模板按照碱基互补配对原则进行的，所以复制时新合成的两条子链的碱基序列应是互补的，D正确。]
　DNA分子复制中的相关计算

DNA分子的复制为半保留复制，一个DNA分子复制n次，其结果分析如下：
(1)DNA分子数
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。
(2)脱氧核苷酸链数
①子代DNA分子中脱氧核苷酸链数＝2n＋1条；
②亲代脱氧核苷酸链数＝2条；
③新合成的脱氧核苷酸链数＝(2n＋1－2)条。
(3)消耗的脱氧核苷酸数
①若一亲代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为m·(2n－1)个；②第n次复制所需该脱氧核苷酸数＝2n个DNA分子中该脱氧核苷酸数－2n－1个DNA分子中该脱氧核苷酸数＝2n·m－m·2n－1＝m·(2n－2n－1)＝m·2n－1。
[考向三]　以基因的表达为载体，考查学生获取信息的能力
5．在体外用14C标记半胱氨酸－tRNA复合物中的半胱氨酸(Cys)，得到*Cys－tRNACys，再用无机催化剂镍将其中的半胱氨酸还原成丙氨酸(Ala)，得到*Ala－tRNACys(如图，tRNA不变)。如果该*Ala－tRNACys参与翻译过程，那么下列说法正确的是(　　)

A．在一个mRNA分子上只能合成一条被14C标记的多肽链
B．反密码子与密码子的配对由tRNA上结合的氨基酸决定
C．新合成的肽链中，原来Cys的位置会被替换为14C标记的Ala
D．新合成的肽链中，原来Ala的位置会被替换为14C标记的Cys
解析：C　[本题主要考查翻译的特点及从新情境中获取信息解决问题的能力。在一个mRNA分子上可以先后结合多个核糖体，可同时合成多条多肽链，A错误；反密码子与密码子的配对遵循碱基互补配对原则，是由密码子决定的，B错误；依据题干信息可知，用无机催化剂镍将*Cys－tRNACys中的半胱氨酸还原成丙氨酸时，tRNA不变，由此推测与其配对的密码子也未变，但所决定的氨基酸由半胱氨酸转变为丙氨酸，新合成的肽链中，原来Cys的位置会被替换为14C标记的Ala，C正确、D错误。]
6．某细胞中有关物质合成如下图，①～⑤表示生理过程，Ⅰ、Ⅱ表示结构或物质。据图分析正确的是(　　)

A．用某药物抑制②过程，该细胞的有氧呼吸将受影响
B．物质Ⅱ上也具有基因，此处基因的传递遵循孟德尔定律
C．①④为同一生理过程，需要解旋酶和DNA聚合酶
D．③⑤为同一生理过程，所用密码子的种类和数量相同
解析：A　[分析图可知，细胞核DNA上的基因通过转录、翻译形成的前体蛋白进入线粒体参与细胞有氧呼吸，因此用某药物抑制②(转录)过程，该细胞有氧呼吸将受影响，A正确；物质Ⅱ上的基因属于细胞质基因，细胞质基因的遗传不遵循孟德尔定律，B错误；①为DNA复制，需要解旋酶与DNA聚合酶，④为转录过程，需要RNA聚合酶，二者不是同一生理过程，需要的酶也不同，C错误；③⑤均为翻译过程，由于翻译的模板mRNA不同，所用密码子的种类不一定相同，密码子的数量也不一定相同，D错误。]

“四步”解决基因的传递题目
　以示意图为信息载体是本部分常考题型，解答时可按照以下模板进行：

高频命题点3　中心法则与基因对性状的控制
真题领航——目标方向导入高考
1．(2018·全国Ⅰ卷，2)生物体内的DNA常与蛋白质结合，以DNA—蛋白质复合物的形式存在。下列相关叙述错误的是(　　)
A．真核细胞染色体和染色质中都存在DNA—蛋白质复合物
B．真核细胞的核中有DNA—蛋白质复合物，而原核细胞的拟核中没有
C．若复合物中的某蛋白参与DNA复制，则该蛋白可能是DNA聚合酶
D．若复合物中正在进行RNA的合成，则该复合物中含有RNA聚合酶
解析：B　[染色体和染色质是同种物质在不同时期的两种存在形式，都是由DNA和蛋白质组成，所以都存在DNA—蛋白质复合物，A正确；原核细胞的拟核中存在遗传物质DNA，可以指导蛋白质的合成，所以也有该复合物的存在，B错误；DNA聚合酶的本质是蛋白质，参与子代DNA的复制过程，C正确；RNA聚合酶的本质是蛋白质，参与以DNA为模板转录合成RNA的过程，D正确。]
2．(2017·全国Ⅲ卷)下列有关基因型、性状和环境的叙述，错误的是(　　)
A．两个个体的身高不相同，二者的基因型可能相同，也可能不相同
B．某植物的绿色幼苗在黑暗中变成黄色，这种变化是由环境造成的
C．O型血夫妇的子代都是O型血，说明该性状是由遗传因素决定的
D．高茎豌豆的子代出现高茎和矮茎，说明该相对性状是由环境决定的
解析：D　[基因型完全相同的两个人，可能会由于营养等环境因素的差异导致身高不同，A正确；在缺光的环境中，绿色幼苗由于叶绿素合成受影响而变黄，B正确；O型血夫妇基因型均为ii，两者均为纯合子，所以后代基因型仍然为ii，表现为O型血，这是由遗传因素决定的，C正确；高茎豌豆的子代出现高茎和矮茎，是由于亲代是杂合子，子代出现了性状分离，是由遗传因素决定的，D错误。]
知识拓展——培养学生文字表达能力
1．真核细胞的转录和翻译与原核细胞有何不同？
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答案：真核细胞的DNA主要分布在细胞核内，其次分布在线粒体和叶绿体内。核内的DNA转录后，从核孔内出来，到细胞质核糖体上去翻译成蛋白质，而原核细胞的DNA主要在拟核中，是环形DNA分子，其次为质粒，也是小环形分子，所以原核细胞的转录和翻译可边转录边翻译，在同一场所进行。
2．生物的性状与基因是一一对应关系吗？
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答案：不是，生物的遗传存在多对基因控制一对相对性状，或一对基因控制多对相对性状的情况。
核心整合——掌握必备生物知识
1．归纳识记中心法则与生物种类的关系(填空)

在横线上用字母表示下列生物的遗传信息的传递过程：
(1)细胞生物(如动、植物)：① a、b、c。
(2)DNA病毒(如T2噬菌体)：② a、b、c。
(3)复制型RNA病毒(如烟草花叶病毒)：③ d、c。
(4)逆转录病毒(如艾滋病病毒)：④e、a、b、c。
2．基因控制生物性状的途径(填空)
(1)基因3缺陷引起囊性纤维病说明基因通过⑤控制蛋白质的结构，直接控制生物性状。
(2)基因1、2对生物性状的控制说明基因可以通过⑥控制酶的合成来控制代谢，进而控制生物的性状。
(3)基因与性状的关系并非一一对应，有的性状由一个基因控制，有的性状由多个基因控制，还有的一个基因可以影响多种性状。
考向立意——突显对生命观念能力的考查
[考向一]　以不同生物遗传信息的传递表达为载体，考查学生对中心法则的理解
1．(经典题目)如图表示有关遗传信息传递的模拟实验。下列相关叙述中合理的是(　　)

A．若X是RNA，Y是DNA，试管内必须加入逆转录酶和RNA聚合酶
B．若X是mRNA，Y是蛋白质，则试管内必须加入氨基酸和其他RNA
C．若X和Y都是DNA，则试管内必须加入核糖核苷酸和DNA聚合酶
D．若X是DNA，Y是RNA，则试管内必须加入解旋酶和逆转录酶
解析：B　[若X是RNA，Y是DNA，则模拟的是逆转录过程，必须加入逆转录酶，A错误；若X是mRNA，Y是蛋白质，则模拟的是翻译过程，需要氨基酸为原料，mRNA为模板，tRNA为运输工具，B正确；若X与Y都是DNA，则模拟的是DNA复制过程，需要脱氧核苷酸和DNA聚合酶，C错误；若X是DNA，Y是RNA，则模拟的是转录过程，需要RNA聚合酶和核糖核苷酸，D错误。]
2．脊髓灰质炎病毒是一种单股正链RNA病毒，可引起脊髓灰质炎。下图是该病毒在宿主细胞内增殖的示意图。下列有关叙述正确的是(　　)

A．该病毒的遗传物质中含有密码子
B．酶X是RNA聚合酶，其合成和发挥作用的场所是细胞核
C．该病毒在宿主细胞的核糖体上合成多肽链需酶X的催化
D．＋RNA复制产生子代＋RNA的过程，消耗的嘌呤碱基数不等于嘧啶碱基数
解析：A　[该病毒的遗传物质是＋RNA，＋RNA可以直接指导蛋白质的合成，密码子位于＋RNA上，A正确；酶X是RNA聚合酶，其本质是蛋白质，在核糖体上合成，在细胞质基质发挥作用，B错误；RNA聚合酶催化RNA的合成，不能催化多肽链的合成，C错误；＋RNA复制产生子代＋RNA的过程产生两条碱基互补配对的RNA单链，消耗的嘌呤碱基数等于嘧啶碱基数，D错误。]
　“三步法”判断中心法则各过程
“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
[考向二]　以基因、蛋白质、性状之间的关系为载体，考查学生对中心法则的理解
3．下图为人体对性状的控制过程示意图，据图分析可得出(　　)

A．过程①②都主要在细胞核中进行
B．食物中缺乏酪氨酸会使皮肤变白
C．M1和M2不可能同时出现在同一个细胞中
D．老年人细胞中不含有M2
解析：C　[②是翻译过程，发生在细胞质中的核糖体上，A项错误。由题图可知，酪氨酸是合成黑色素的前提物质，酪氨酸是非必需氨基酸，食物中缺乏酪氨酸时，体内依然可以合成酪氨酸，因此皮肤不会变白，B项错误。血红蛋白基因在红细胞中表达，酪氨酸酶合成发生在皮肤细胞中，这是细胞分化的结果，因此M1和M2不可能同时出现在同一个细胞中，C项正确。老年人细胞中含有M2，能合成酪氨酸酶，只是酪氨酸酶的活性低，D项错误。]
4．下图表示野生型链孢霉几个基因的表达过程，下列据图做出的推断正确的是(　　)

A．核膜的存在使图中基因的转录和翻译在不同的区域进行
B．遗传信息的复制和表达都是以基因为单位进行的
C．该图能说明基因和染色体行为存在明显的平行关系
D．野生型链孢霉经X射线处理后在缺少精氨酸的培养基上不能生长，则一定是基因4发生了突变
解析：A　[图示信息表明，该DNA存在于染色体上，应为真核细胞核基因转录过程，故其转录在细胞核中，翻译在细胞质中，A正确；遗传信息转录以基因为单位进行，但复制却为整个DNA均复制，B不正确；该图并不能表明染色体与基因间行为上的“平行”关系，C不正确；在缺少精氨酸的培养基上不能生长，其中的任何一种酶异常都有可能，故未必为基因4突变所致。]
　基因与性状的对应关系
(1)并非一对一：生物的有些性状是受一对基因控制的(如豌豆的高茎和矮茎)，而有些性状则是由多对基因决定的(如人的身高)。
(2)性状并非完全取决于基因：生物的性状根本上由基因决定，同时还受环境条件的影响，因此性状是基因和环境共同作用的结果，即表现型＝基因型＋环境条件(如水毛茛在空气和水中的叶形，前者为卵形后者为羽状)。

1．某小组同学在“制作DNA双螺旋结构模型”活动中，制作了甲～丁的相关化合物，如下图所示，①②表示化学键连接的位点。下列相关叙述正确的是(　　)

A．化合物甲、乙、丙可组成DNA的基本单位
B．DNA双螺旋结构中的甲数量等于丙数量
C．化合物甲、乙位于DNA双螺旋结构的外侧
D．连接化合物丙与丁的化学键位于①②之间
解析：B　[本题考查了学科核心素养的生命观念，难度适中。分析图解可知，图中甲可表示磷酸，乙可以表示六碳糖，丙可以表示碱基，丁可以表示五碳糖，因此，图中化合物甲、乙、丙不可以组成DNA的基本单位，A项错误；在DNA双螺旋结构中，磷酸基团(甲)的数量＝脱氧核糖(丁)的数量＝含氮碱基(丙)的数量，B项正确；化合物甲、丁位于DNA双螺旋结构的外侧，构成DNA分子的基本骨架，C项错误；连接化合物丙与丁的化学键位于①和②上侧角落的顶点之间，D项错误。]
2．下图是果蝇某染色体上相关基因转录的过程示意图。下列相关叙述错误的是(　　)

A．上图过程可发生于细胞周期的G1期和G2期
B．上图过程中基因的空间结构发生了改变
C．该DNA片段至少含有2个基因被解旋
D．图中的mRNA在细胞质基质中经加工后参与翻译过程
解析：D　[本题考查了学科核心素养的生命观念与科学思维，难度适中。题图表示DNA转录产生mRNA的过程，可发生于细胞周期的G1期和G2期，A项正确；DNA在转录时打开双螺旋结构，导致基因的空间结构发生改变，B项正确；该DNA片段合成了2条mRNA链，推测至少含有2个基因被解旋，C项正确；图中的mRNA在细胞核中经加工形成成熟的mRNA后，才能进入细胞质参与翻译过程，D项错误。]
3．动物细胞的线粒体DNA分子上有两个复制起始区OH和OL。该DNA复制时，OH首先被启动，以L链为模板合成H′链，当H′链合成约2/3时，OL启动，以H链为模板合成L′链，最终合成两个环状双螺旋DNA分子，该过程如下图所示。下列有关叙述正确的是(　　)

A．该复制方式不符合半保留复制的特点
B．H′链全部合成时，L′链只合成了2/3
C．子链中新形成的磷酸二酯键数目与脱氧核苷酸数目相同
D．若该线粒体DNA在含15N的培养液中复制3次，不含15N的DNA只有两个
解析：C　[本题考查了学科核心素养的科学思维与科学探究，难度适中。分析题图可知：线粒体双环状DNA复制时，首先是OH被启动，以L链为模板，合成H′链片段，新H′链一边复制，一边取代原来老的H链，当H′链合成约2/3时，OL启动，以被取代的H链为模板，合成新的L′链，待全部复制完成后，新的H′链和老的L链、新的L′链和老的H链各自组合成两个环状双螺旋DNA分子。综上分析可知，该复制方式符合半保留复制的特点，A项错误；H′链全部合成时，L′链只合成了1/3，B项错误；子链中新形成的磷酸二酯键数目与脱氧核苷酸数目相同，C项正确；由于DNA复制是半保留复制，所以该线粒体DNA在含15N的培养液中复制3次，所形成的子代DNA都含有15N，D项错误。]
4．下图所示m、n、l表示哺乳动物一条染色体上相邻的三个基因，a、b为基因间的间隔序列。下列相关叙述正确的是(　　)

A．图1中a、b、m、n、l都具有遗传效应，都能控制蛋白质的合成
B．图2中甲为DNA聚合酶，丙中所含的五碳糖是核糖
C．若丙中(A＋U)占36%，则丙对应的乙片段中G占32%
D．m、n、l基因在不同的细胞中表达情况可能不同
解析：D　[本题考查了学科核心素养的科学思维，难度适中。只有基因是有遗传效应的DNA片段，而a、b为基因的间隔序列，属于无效序列，不能控制蛋白质的合成，A项错误；图2表示转录过程，因此，甲为RNA聚合酶，丙表示转录形成的mRNA，因此，其中所含的五碳糖是核糖，B项错误；若丙中(A＋U)占36%，只能计算出丙对应的乙片段中的A＋T，不能计算出G所占的比例，C项错误；不同的组织细胞会发生基因的选择性表达，因此，m、n、l基因在不同的细胞中表达情况可能不同，D项正确。]
5．下图表示中心法则，下列有关叙述正确的是(　　)

A．过程①～⑦都会在人体的遗传信息传递时发生
B．人体细胞内的过程③主要发生在细胞核中，产物都是mRNA
C．过程③存在A－U、C－G、T－A三种碱基配对方式
D．过程⑤有半保留复制的特点，过程⑥发生在核糖体上
解析：C　[本题考查了学科核心素养的科学思维，难度中等。过程①为DNA的复制，⑦②为逆转录，③为转录，④⑤均为RNA的复制，⑥为翻译。会在人体的遗传信息传递时发生的为①③⑥，A项错误；人体细胞内的过程③转录主要发生在细胞核中，产物是mRNA、rRNA、tRNA，B项错误；过程③为转录，即DNA转录为RNA，存在A—U、C—G、T—A三种碱基配对方式，C项正确；由于RNA一般为单链，过程⑤RNA的复制没有半保留复制的特点，DNA的复制有半保留复制的特点，过程⑥翻译发生在核糖体上，D项错误。]
6．细胞生物都以DNA作为遗传物质，这是细胞具有统一性的证据之一。请回答下列问题：
(1)19世纪，人们发现了染色体在细胞遗传中的重要作用。在研究染色体的组成成分时，科学家发现染色体中主要含有DNA和蛋白质。在同一生物不同细胞的染色体中，含量较为稳定的是_______________________________________________________________________。
(2)DNA的特殊结构适合作遗传物质。DNA双螺旋结构内部碱基排列顺序代表着__________，碱基排列顺序的千变万化构成了DNA分子的__________。
(3)DNA的复制需要__________酶，这些酶的合成场所是__________________，这些酶从合成场所到达作用部位，共穿过__________层膜结构。
(4)下列为DNA复制的有关示意图，A→B→C表示大肠杆菌的DNA复制，D→E→F表示哺乳动物的DNA分子复制片段。图中黑点表示复制起点，实心箭头表示复制方向，空心箭头表示时间顺序。

①若A中含有48 502个碱基对，理论上，此DNA分子复制约需30 s，而实际上只需约16 s，根据A～C图分析，这是因为_________________________________________________。
②哺乳动物体细胞中的DNA分子展开可达2 m之长，若按D～F图的方式复制，至少需要8 h，而实际上只需约6 h，根据D～F图分析，这是因为_______________________________
________________________________________________________________________。
③A～F图均有以下特点：延伸的子链紧跟着解旋酶。这说明DNA分子复制是__________的。
(5)经分离得到X、Y两种未知菌种，分析其DNA的碱基组成，发现X菌的腺嘌呤含量为15%，而Y菌的胞嘧啶含量为42%。可以推知两菌种中耐热性较强的是__________________________。
答案：(1)DNA　(2)遗传信息　多样性　(3)解旋酶、DNA聚合　核糖体　0　(4)①复制是双向进行的　②从多个起点双向复制　③边解旋边复制　(5)Y菌
7．继发现DNA是生物体的遗传物质之后 ，科学家们又将目光转向部分不含DNA的RNA病毒，烟草花叶病毒(TMV)就是其中的一种。该病毒能使烟草叶片出现花叶病斑。下图为相关的实验过程示意图，请据图分析并回答下列问题：
(1)图中X溶液通常是用水和苯酚配制而成的，其目的是____________________________。
(2)据所学知识推断，图中物质甲和乙分别是__________________，两者形成__________实验。
(3)实验结束后，可从图中所示的__________组中分离出完整的TMV病毒。
(4)科学家们从TMV中分离出a、b两个不同品系继续进行实验，其过程和结果如下表：
实验
编号
实验过程
实验结果
病斑
类型
病斑中分离出
的病毒类型
Ⅰ
a型TMV→感染烟草
a型
a型
Ⅱ
b型TMV→感染烟草
b型
b型
Ⅲ
杂种病毒(a型TMV的蛋白质＋b型TMV的RNA)→感染烟草
b型
b型
Ⅳ
①
a型
②
则表中①的操作应为________________________________________________________，从
病斑中分离出的病毒类型②是______。以上各实验结果说明________________________________________________________________________。
解析：此题为RNA病毒的RNA和蛋白质分离开独立实验以及RNA病毒的重组实验。认真读图获取两种实验的操作信息，便即可正确答题。
答案：(1)将病毒的RNA和蛋白质分离　(2)病毒的RNA和蛋白质　对比
(3)甲和丙　(4)杂种病毒(a型TMV的RNA＋b型TMV的蛋白质)→感染烟草　a型　TMV的遗传物质是RNA而不是蛋白质

一、选择题
1．(2020·高三山西四市联考)下列关于遗传物质探索历程的叙述，错误的是(　　)
A．若被32P标记组的上清液有放射性，则原因可能是培养时间太短
B．将S型菌的DNA与R型活菌混合培养，培养基中会出现S型菌
C．实验过程中需要将蛋白质与DNA分开研究，以观察两者的遗传效应
D．肺炎双球菌体外转化实验比噬菌体侵染细菌实验更具说服力
解析：D　[若32P标记组的上清液有放射性，原因可能是培养时间太短，DNA还未全部注入大肠杆菌就被离心到上清液中去了；也可能是培养时间太长，大肠杆菌裂解使含放射性的噬菌体释放到上清液中，A正确。将S型菌的DNA与R型活菌混合培养，培养基中有R型和S型菌出现，B正确。探究遗传物质实验的关键是将蛋白质与DNA分开，单独地、直接地研究它们的作用，C正确。 因为利用噬菌体能将DNA和蛋白质完全分开，所以噬菌体侵染细菌实验比肺炎双球菌体外转化实验更具说服力，D错误。]
2．(2019·高三江西联考)某研究人员模拟赫尔希和蔡斯关于噬菌体侵染细菌的实验，进行了以下4个实验：
①用35S标记的噬菌体侵染未标记的细菌；
②用未标记的噬菌体侵染35S标记的细菌；
③用15N标记的噬菌体侵染未标记的细菌；
④用32P标记的噬菌体侵染未标记的细菌，适宜时间后搅拌和离心。
以上4个实验检测到标记元素的主要部位是(　　)
A．上清液、沉淀物、沉淀物和上清液、沉淀物和上清液
B．沉淀物、上清液、沉淀物和上清液、上清液
C．沉淀物、上清液、沉淀物、沉淀物和上清液
D．上清液、沉淀物、沉淀物和上清液、沉淀物
解析：D　[用35S标记的噬菌体浸染未标记的细菌，蛋白质外壳没有进入细菌，故标记元素主要分布在上清液中。用未标记的噬菌体侵染35S标记的细菌，搅拌、离心后35S还在细菌中，故标记元素主要在沉淀物中。用15N标记的噬菌体侵染未标记的细菌，由于核酸和蛋白质都含氮，故上清液和沉淀物中都有标记元素。用32P标记的噬菌体侵染未标记的细菌，由于DNA被注入到细菌中，适宜时间后搅拌和离心，标记元素主要在沉淀物中。]
3．经检测得知，一双链DNA分子中鸟嘌呤的数目为x，其占碱基总数量的比例是y，以下推断正确的是(　　)
A．与鸟嘌呤互补的碱基比例是1－y
B．该DNA分子的嘌呤和嘧啶的比例是x/y
C．该DNA分子的碱基之间的氢键数是x(1＋2/y)
D．与鸟嘌呤不互补的碱基数目是x(1－2y)/y
解析：D　[由题意可知，G、C所占碱基总数量的比例都为y，数量都为x；A、T所占比例都为1/2－y，数量都为(x/y－2x)/2＝(x/2y)－x。与鸟嘌呤(G)互补的碱基(C)占碱基总数量的比例是y；该DNA分子的嘌呤和嘧啶的比例是1。G、C之间有三个氢键，A、T之间有两个氢键，该DNA分子的碱基之间的氢键数是3x＋2(x/2y－x)＝x＋x/y。A、T与鸟嘌呤不互补，其数目为x(1－2y)/y。]
4．(2019·高三衡水联考)下列关于DNA分子结构与复制的说法，错误的是(　　)
A．DNA复制时，需解旋酶将部分DNA双链解开，但不需要消耗ATP
B．减数第一次分裂的四分体时期发生交叉互换可引发DNA分子结构的改变
C．DNA聚合酶催化游离的脱氧核苷酸与DNA链上的脱氧核苷酸相连接
D．把中链DNA(15N/14N)放在含15N的培养液中复制两代，子代中含14N的DNA占25%
解析：A　[DNA复制时，解旋酶能使部分DNA双链解开，碱基对之间通过氢键相连，需要消耗ATP，A错误；染色体由DNA和蛋白质组成，若染色体发生交叉交换，则染色体上的DNA也发生交换，DNA上的基因或脱氧核苷酸都可能发生改变，即DNA的结构可能发生改变，B正确；DNA聚合酶催化游离的脱氧核苷酸与DNA链上的脱氧核苷酸连接，C正确；由于DNA分子片段中只有一条链含14N，所以把该DNA放在含15N的培养液中复制两代，得到4个DNA分子中只有1个DNA含有14N，故子代中含14N的DNA占25%，D正确。]
5．如图表示某细胞中遗传信息的传递，据图分析，下列相关叙述正确的是(　　)

A．图中酶a代表DNA聚合酶，酶b代表RNA聚合酶
B．图中mRNA在细胞核中合成，多肽链在细胞质中合成
C．转录形成mRNA时，游离的核糖核苷酸有序地与DNA链上的碱基相撞
D．结构c与mRNA的结合部位会形成2个tRNA的结合位点
解析：D　[题图中酶a代表解旋酶，酶b代表RNA聚合酶，A错误；图中转录和翻译可同时进行，由此可判断该遗传信息传递过程不可能是细胞核中遗传信息的传递过程，B错误；转录形成mRNA时，游离的核糖核苷酸随机地与DNA链上的碱基相撞，只有能够进行碱基互补配对的核糖核苷酸才能按次序进行连接，C错误；结构c为核糖体，其与mRNA的结合部位会形成2个tRNA的结合位点，D正确。]
6．近几年来寨卡病毒严重威胁着人类的健康。寨卡病毒是一种虫媒病毒，属于单股正链RNA病毒，其RNA含有m个核苷酸，该类病毒的增殖过程如图所示。据图分析，下列有关叙述错误的是(　　)

A．以＋RNA为模板合成一条子代＋RNA过程中需要消耗宿主细胞的核糖核苷酸数为2m
B．图中①②过程所需的酶应是寨卡病毒的遗传物质控制合成的
C．该病毒的遗传物质在复制和翻译过程中遵循的碱基配对方式不同
D．该病毒的遗传物质中含有起始密码子和终止密码子
解析：C　[结合图中＋RNA→－RNA→＋RNA可知，以＋RNA为模板合成一条子代＋RNA过程中共消耗的核糖核苷酸数为2m，A正确。该病毒的遗传物质复制时是RNA→RNA，而细胞中是DNA→DNA，故需要的酶应是以自身的遗传物质为模板合成的，B正确。该病毒的遗传物质是RNA，复制过程和翻译过程中发生的都是RNA之间的配对，配对方式相同，C错误。该病毒的＋RNA能作为mRNA翻译出蛋白质，而mRNA上有密码子，因此该病毒的遗传物质中含有起始密码子和终止密码子，D正确。]
7．取小鼠睾丸中的一个精原细胞，在含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸培养基中培养至完成一个细胞周期，然后在不含标记的培养基中继续完成减数分裂过程，并测得该精原细胞中H基因含300个核苷酸对，其中碱基A占全部碱基的20%。下列有关叙述正确的是(　　)
A．该精原细胞完成一个细胞周期后，每个子细胞中都是半数DNA含有3H标记
B．减数分裂过程中，初级精母细胞中有半数染色单体含有3H标记
C．上述精原细胞培养结果中，只有半数精细胞中含有3H标记的染色体
D．若仅考虑H基因，则在上述细胞培养过程中需要游离的胞嘧啶脱氧核苷酸720个
解析：B　[DNA复制是半保留复制，将一个精原细胞在含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸培养基中培养至完成一个细胞周期，此时每个子细胞中的DNA都有一条链含有3H标记，A错误；精原细胞经过减数第一次分裂前的间期形成初级精母细胞，在间期时DNA复制1次，故在不含标记的培养基中，初级精母细胞中每条染色体的2条染色单体中只有1条含有3H标记，B正确；次级精母细胞中姐妹染色单体分开后随机移向细胞两极，故不一定是半数精细胞中含有3H标记的染色体，也可能是全部的精细胞中都含有3H标记的染色体，C错误；DNA分子中，A＋C占碱基总数的50%，若A占20%，则C占30%，即该基因含有的胞嘧啶数为300×2×30%＝180(个)，此过程中该基因复制两次可以得到的DNA分子为22＝4(个)，故共需要游离的胞嘧啶脱氧核苷酸数为180×(4－1)＝540(个)，D错误。]
8．(2020·高三厦门双十中学检测)从唾液腺细胞中提取全部mRNA，以此为模板合成相应的单链DNA(T—cD­NA)，利用该T—cDNA与来自同一个体浆细胞中的全部mRNA(J—mRNA)进行分子杂交。下列有关叙述正确的是(　　)
A．T—cDNA分子中嘌呤碱基与嘧啶碱基数目相等
B．唾液腺细胞中的RNA与T—cDNA都能进行分子杂交
C．唾液腺细胞不能分泌抗体是因为缺乏编码抗体的相关基因
D．能与T—cDNA互补的J—mRNA中含有编码呼吸酶的mRNA
解析：D　[T—cDNA分子是单链的，因此其分子中的嘌呤碱基与嘧啶碱基数目不一定相等，A错误；T—cDNA是以从唾液腺细胞中提取全部mRNA为模板合成的，而唾液腺细胞中还有rRNA、tRNA，因此唾液腺细胞中的RNA与T—cDNA并不能都进行分子杂交，B错误；唾液腺细胞不能分泌抗体是因为编码抗体的相关基因没有表达，C错误；由于所有细胞中呼吸酶基因都表达，因此能与T—cDNA互补的J—mRNA中含有编码呼吸酶的mRNA，D正确。]
9．基因在表达过程中如有异常mRNA会被细胞分解，如图是s基因的表达过程，则下列有关叙述正确的是(　　)

A．异常mRNA的出现是基因突变的结果
B．图中所示的①为转录，②为翻译过程
C．图中②过程使用的酶是逆转录酶
D．s基因中存在不能翻译成多肽链的片段
解析：D　[异常mRNA的出现是因为含有未“剪尽”的片段，A错误；图中所示的①为转录，③为翻译过程，B错误；图中②过程表示RNA前体形成mRNA 的过程，而逆转录酶用于RNA形成DNA的过程，C错误；据图可知，s基因中存在不能翻译成多肽链的片段，D正确。]
10．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。请结合所学知识分析，下列叙述正确的是(　　)

A．能发生图1所示过程的一定是原核细胞，其转录和翻译过程可同时进行
B．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
C．对比图2中过程c和d，二者的产物不同，但涉及的碱基配对方式完全相同
D．两图体现了基因的复制和表达功能，图1体现了图2中a、b、c和e四个生理过程
解析：C　[除在原核细胞中转录和翻译过程可同时进行外，在真核细胞的线粒体或叶绿体中，转录和翻译过程也可同时进行，A错误。酶甲、酶乙和酶丙分别是DNA聚合酶、RNA聚合酶和解旋酶，其中解旋酶作用于氢键，B错误。过程c代表翻译过程，产物是多肽或蛋白质，过程d代表RNA复制，产物是RNA，二者均涉及RNA与RNA配对，因此，其碱基配对方式相同，均包括U－A、A－U、G－C、C－G，C正确。 图1体现了图2中a(DNA复制)、b(转录)和c(翻译)三个生理过程，未体现d和e过程，D错误。]
二、非选择题
11．某科研机构发现了一新型病毒，并对该病毒的遗传物质进行进一步研究。请思考并回答下列相关问题：
(1)据研究人员介绍，该病毒的遗传物质比HIV的遗传物质更加稳定。据此可初步推测，该病毒的遗传物质是__________，理由是____________________________________________。
(2)通过化学分析的方法对该病毒的遗传物质种类进行研究，分析其五碳糖或碱基种类均可作出判断，如果________________________，则为DNA，如果_________________________，则为RNA。
(3)也可以用同位素标记技术研究其遗传物质种类，将宿主细胞在含有被放射性标记的核苷酸的培养基中培养，再用该病毒感染宿主细胞，一段时间后搜集病毒并检测其放射性。培养基中的各种核苷酸是否都需要标记？__________，理由是___________________________。
解析：DNA和RNA不同之处如表所示：

五碳糖
碱基
结构
稳定性
DNA
脱氧核糖
T
一般为双链
稳定
RNA
核糖
U
一般为单链
不稳定
(1)DNA双链中配对碱基之间通过氢键连接，且一般呈规则的双螺旋结构，而RNA一般为单链，碱基不配对，结构不稳定，容易发生突变。(2)此小题要求分析“五碳糖和碱基”，对病毒遗传物质的种类进行判断，结合表中信息不难看出含脱氧核糖或T的为DNA，含核糖或U的为RNA。(3)进一步通过实验设计验证推测，需要注意病毒是寄生在宿主细胞中的，所以要先标记宿主细胞；依据表中信息可以看出不需要标记全部核苷酸，只需要标记T或U即可。
答案：(1)DNA　通常DNA是双链而RNA是单链，DNA结构比RNA更稳定，不易发生变异　(2)五碳糖是脱氧核糖或含碱基T　五碳糖是核糖或含碱基U　(3)不需要　如果对各种核苷酸都进行标记，则该病毒的核酸无论是DNA还是RNA，在病毒中均能检测到放射性
12．DNA指纹技术正发挥着越来越重要的作用，可用于亲子鉴定、侦察罪犯等方面，请思考并回答下列有关DNA指纹技术的问题。
(1)DNA亲子鉴定中，DNA探针必不可少，DNA探针是一种已知碱基顺序的DNA片段。请问用DNA探针检测基因所用的原理是___________________________________________。
现在已知除了同卵双生双胞胎外，每个人的DNA是独一无二的，就好像指纹一样，这说明：________________________________________________________________________。
(2)为了确保实验的准确性，需要克隆出较多的DNA样品，若一个只含31P的DNA分子以被32P标记的脱氧核苷酸为原料连续复制3次后，含32P的单链占全部单链的__________。
(3)DNA指纹技术可应用于尸体的辨认工作中，煤矿瓦斯爆炸事故中尸体的辨认就可借助于DNA指纹技术。
①如表所示为分别从尸体和死者生前的生活用品中提取的某条染色体上同一区段DNA单链的碱基序列，根据碱基配对情况判断，A、B、C三组DNA中不是同一人的是__________组。

A组
B组
C组
尸体中的DNA
碱基序列
ACTGACGGTT
GGCTTATCGA
GCAATCGTGC
家属提供的DNA
碱基序列
TGACTGCCAA
CCGAATAGCA
CGGTAAGACG
②为什么从尸体与死者家属提供的死者生前的生活用品中分别提取的DNA可以完全互补配对？______________________________________________________________________。
解析：(1)DNA探针检测基因依据的是碱基互补配对原则和DNA分子的特异性。每个人的DNA独一无二，说明DNA分子具有多样性；每个人又有特定的DNA序列，说明DNA分子具有特异性。(2)一个双链被31P标记的DNA分子，在复制过程中，只能提供两条含31P的单链，复制3次后，得到8个DNA分子，16条脱氧核苷酸链，其中只有2条单链含31P，所以含32P的单链占全部单链的(16－2)/16＝7/8。(3)①分析表格数据可知，A组尸体中的DNA碱基序列和家属提供的DNA碱基序列能碱基互补配对，但B组与C组的不能完全配对，说明B、C组不是同一个人的；②一个人的所有细胞都来自同一个受精卵的有丝分裂，不考虑基因突变时，家属提供的死者生前物品上的DNA与死者尸体中的DNA相同，可以完全碱基互补配对。
答案：(1)碱基互补配对原则和DNA分子的特异性　DNA分子具有多样性和特异性　(2)7/8　(3)①B、C　②人体所有细胞均由一个受精卵经有丝分裂产生，细胞核中均含有相同的遗传物质(或DNA)
13．如图表示人体内苯丙氨酸的代谢途径。请根据图示回答下列问题。

(1)根据已学知识及示意图判断，体内缺乏酶________(填序号)可使人患上苯丙酮尿症，此病诊断的方法是检测患者的尿液中是否含有过多的______________________________。
(2)根据该图，有人认为体内缺少酶①时，一定会患白化病。你认为他的说法__________(填“正确”或“不正确”)，说明理由：______________________________________________。
(3)由上述实例可以看出基因通过控制______________进而控制生物的性状。
(4)若控制酶①合成的基因发生变异，会引起多个性状改变；尿黑酸症(尿黑酸在人体内积累使人尿液中含有尿黑酸)与图中几个基因都有代谢联系。这说明_______________________。
解析：(1)引起苯丙酮尿症的原因是患者体细胞中缺少一种酶(酶①)，致使体内的苯丙氨酸不能沿正常途径转变成酪氨酸，只能转变成苯丙酮酸，患者尿液中会含有过多的苯丙酮酸。(2)如果体内缺失酶①，苯丙氨酸不能合成酪氨酸，但人体中的酪氨酸还可以从食物中获取等，所以如果酶①缺少，但饮食中注意摄入适量的酪氨酸，则不一定会患白化病。(3)由图示可知，生物的性状如苯丙酮尿症、白化病、尿黑酸症等与酶有直接关系，所以可以看出基因通过控制酶的合成进而控制生物性状。(4)由“基因发生变异，会引起多个性状改变”可知，一个基因可以影响多个性状；由“尿黑酸症与图中几个基因都有代谢联系”可知，一种性状可由多个基因控制。
答案：(1)①　苯丙酮酸　(2)不正确　体内缺乏酶①时，虽然不能有苯丙氨酸→酪氨酸途径，但是酪氨酸仍可以从食物中获取或由其他途径转化而来，在酶⑤的作用下转变为黑色素，因此人体内缺乏酶①不一定会患白化病　(3)酶的合成来控制代谢
(4)一个基因可影响多个性状，一种性状也可由多个基因控制
热点五　放射性同位素在生物实验中的应用
[规律方法·会总结]
1．主要应用
用来研究细胞内的元素或化合物的来源、组成、分布和去向等，进而了解细胞的结构和功能、化学物质的变化、反应机理等。一般常用的标记元素有3H、14C、15N、18O、32P、35S等。
2．归类分析
(1)标记某元素，追踪其转移途径。如用18O标记HO，光合作用只产生18O2；再用18O标记C18O2，光合作用只产生O2，证明光合作用产生的氧气中的氧原子全部来自于H2O，而不是来自于CO2。
(2)标记特征元素，探究化合物的作用。如在T2噬菌体侵染细菌的实验中，用32P标记噬菌体的DNA，大肠杆菌内发现放射性物质；用35S标记蛋白质，大肠杆菌内未发现放射性物质，证明了DNA是噬菌体的遗传物质。
(3)标记特征化合物，探究详细生理过程，研究生物学原理。如用3H标记亮氨酸，探究分泌蛋白的分泌过程；用3H标记胸腺嘧啶脱氧核苷酸，研究有丝分裂过程中染色体的变化规律；用15N标记DNA，证明了DNA复制的特点是半保留复制。(如：以有丝分裂为例)：

[技能提升·会应用]
1．有人试图通过实验来了解H5N1禽流感病毒侵入家禽的一些过程，设计了如下图所示的实验。一段时间后，检测子代H5N1病毒的放射性及S、P元素。下列对结果的预测中，最可能发生的是(　　)

A．全部无　全部35S　全部31P
B．全部有　全部35S　少数32P，多数31P
C．少数有　全部32S　少数32P，多数31P
D．全部有　全部32S　少数32P，多数31P
解析：B　[本题考查了学科核心素养的科学探究，难度适中。由于用32P和35S分别标记上下两行细胞，H5N1侵染后，从上面一行中取到的H5N1大多数带有32P，下面一行细胞中没有32P，只有35S，子代H5N1病毒都有放射性，所有子代含有的S是35S，而含有的P只有少数为32P，大多数是31P，B项正确。]
2．图甲表示加热杀死的S型细菌与R型活菌混合注射到小鼠体内后两种细菌的含量变化，图乙表示噬菌体侵染细菌实验的部分操作步骤。下列有关叙述错误的是(　　)

A．图乙中，沉淀物中新形成的子代噬菌体具有放射性
B．图甲中，后期出现的大量S型细菌是由R型细菌转化并增殖而来的
C．图甲中，ab对应时间段内，小鼠体内还没有形成大量抗R型细菌抗体
D．图乙中若用32P标记亲代噬菌体，裂解后子代噬菌体中少部分具有放射性
解析：A　[本题考查了学科核心素养的科学探究，难度适中。图乙中，用于侵染的噬菌体的蛋白质外壳被35S标记，但蛋白质外壳不进入大肠杆菌，沉淀物中新形成的子代噬菌体没有放射性，A项错误；图甲中，后期出现的大量S型细菌是由加热杀死的S型细菌含有的转化因子使R型细菌转化并增殖而来的，B项正确；图甲中，ab对应时间段内，R型菌大量繁殖，小鼠体内还没有形成大量抗R型细菌抗体，C项正确；图乙中用32P标记亲代噬菌体的DNA，由于DNA进行半保留复制，裂解后子代噬菌体中少部分具有放射性，D项正确。]
3．将染色体上全部DNA分子双链经32P标记的雄性哺乳动物细胞(染色体数为20)置于不含32P的培养基中培养，细胞只进行一次分裂。下列推断中，正确的是(　　)
A．若完成一次减数分裂，则产生的子细胞中有5对同源染色体，每条都含32P
B．若完成一次有丝分裂，则产生的子细胞中含20条染色体，其中10条含32P
C．若进行减数分裂，则每个减数第二次分裂后期细胞中均含2个Y染色体且都含32P
D．若进行一次有丝分裂，则分裂中期细胞的染色体上共有40个DNA分子且都含32P
解析：D　[减数分裂结束，产生的子细胞为生殖细胞，其内含有的10条染色体中不存在同源染色体，A错误。若进行一次有丝分裂结束，则产生的子细胞中含20条染色体，20条染色体都含32P，B错误。若进行减数分裂，则每个减数第二次分裂后期细胞中含2个Y染色体或2个X染色体，且都含32P，C错误。若进行一次有丝分裂，则分裂中期细胞的染色体上共有40个DNA分子，且每个DNA分子中都有一条脱氧核苷酸链含有32P，D正确。]
4．下列有关放射性同位素示踪实验的叙述，错误的是(　　)
A．小鼠吸入18O2，则在其尿液中可以检测到HO，呼出的CO2也可能含有18O
B．用32S标记甲硫氨酸，附着在内质网上的核糖体与游离的核糖体都可能出现放射性
C．将某精原细胞中的某条染色体上的DNA的一条链用15N进行标记，正常情况下，在该细胞分裂形成的精细胞中，含15N的精子所占比例为50%
D．给水稻提供14CO2，体内可以存在14C的转移途径14CO2→14C3→(14CH2O)
解析：C　[18O2标记以后放射性元素首先出现在H2O中，但是水又可以作为反应物，如果水作为反应物，那么放射性元素又可以出现在CO2中，A正确；用32S标记甲硫氨酸，如果是分泌蛋白，附着在内质网上的核糖体将出现放射性，如果不是分泌蛋白也可以在游离的核糖体上出现放射性，B正确；若将该精原细胞的一个DNA分子一条链用15N标记，由于减数分裂过程中DNA分子只复制一次，且DNA分子的复制方式是半保留复制，所以该细胞减数分裂形成的4个精子细胞中有1个含15N，即含15N的精细胞所占的比例为25%，C错误，水稻叶肉细胞吸收C18O2进行光合作用合成葡萄糖，体内可存在14C的转移途径14CO2→14C3→(CH2O)，D正确。]
5．取1个含有1对同源染色体的精原细胞，用15N标记细胞核中的DNA，然后放在含14N的培养基中培养，让其连续进行两次有丝分裂，形成4个细胞，这4个细胞中含15N的细胞个数所占比例不可能是(　　)
A．1　　B.　　C.　　D.
解析：D　[细胞分裂过程中先进行DNA复制。方式是半保留复制。图示辨析如下：

可以看出，最后形成的4个子细胞有3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。]
6．某研究性学习小组以细菌为实验对象，运用同位素示踪技术及密度梯度离心法对有关DNA复制的方式进行了探究(已知培养用的细菌大约每20 min分裂一次，产生子代，实验结果见相关图示)。请回答下列问题：

(1)实验三的离心结果为：如果DNA位于1/2重带和1/2轻带位置，则是__________复制；如果DNA位于全中带位置，则是__________复制。为了进一步得出结论，该小组设计了实验四，请分析：如果DNA位于______(位置及比例，下同)带位置，则是全保留复制；如果DNA位于__________带位置，则是半保留复制。
(2)若将实验三得到的DNA双链分开后再离心，其结果__________(填“能”或“不能”)判断DNA的复制方式。为什么？__________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)若实验三的离心结果为：如果DNA位于1/2重带和1/2轻带位置，则是全保留复制，因为全保留复制产生的子代是两条链含14N的DNA，分布在轻带位置，而亲代DNA的两条链含15N，位于重带位置；如果DNA位于全中带位置，则是半保留复制，子代DNA都是一条链含14N，一条链含15N，所以处于中带位置，同理，实验四中如果DNA位于1/4轻带和3/4重带位置，则是全保留复制；如果DNA位于1/2中带和1/2重带位置，则是半保留复制。(2)若将实验三得到的DNA双链分开后再离心，其结果不能判断DNA的复制方式。因为不论是全保留复制还是半保留复制，实验结果都是一样的，都会出现位于1/2中带和1/2重带位置。
答案：(1)全保留　半保留　1/4轻带和3/4重　1/2中带和1/2重　(2)不能　不论是全保留复制还是半保留复制，实验结果都是一样的