2020新课标高考生物二轮教师用书：第1部分专题5　遗传的分子基础

专题五 　 遗传的分子基础构建知识体系·串联主干知识■核心要点清误····························································DNA是主要的遗传物质1．格里菲思的肺炎双球菌转化实验证明了DNA是遗传物质。(×)提示：格里菲思的肺炎双球菌转化实验只证明了S型菌中含有“转化因子”，而不能证明DNA是遗传物质。2．将加热杀死的S型菌与R型活菌混合后注射给小鼠，从死亡小鼠体内只能分离出S型菌。(×)提示：加热杀死的S型菌只能转化一部分R型菌，未被转化的R型菌在小鼠体内也能增殖产生后代。3．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：噬菌体必须寄生在细菌内才能繁殖，在培养基上无法生存，得不到被标记的噬菌体。4．在噬菌体侵染细菌实验过程中，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、离心的目的是将吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离开。5．肺炎双球菌转化实验证明DNA是主要的遗传物质。(×)提示：肺炎双球菌转化实验证明DNA是遗传物质。6．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。(√)7．噬菌体能利用宿主菌DNA为模板合成子代噬菌体的核酸。(×)提示：噬菌体是利用自己的DNA为模板合成子代的DNA。8．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。(√)DNA分子的结构和复制1．磷酸与脱氧核糖交替连接构成DNA链的基本骨架。(√)2．植物细胞的线粒体和叶绿体中均可发生DNA的复制。(√)3．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。4．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双链两端的脱氧核糖只连接一个磷酸。5．腺嘌呤和胸腺嘧啶含量高的DNA分子，结构更稳定。(×)提示：A—T之间形成二个氢键，G—C之间形成三个氢键，因此鸟嘌呤和胞嘧啶含量高的DNA分子结构更稳定。6．DNA分子的多样性决定于碱基对排列顺序和空间结构的不同。(×)提示：DNA分子的多样性不决定于空间结构。7．解旋酶、DNA聚合酶、DNA连接酶、限制酶都能作用于DNA分子，它们的作用部位都是相同的。(×)提示：解旋酶作用于DNA中的氢键，DNA聚合酶、DNA连接酶、限制酶作用于磷酸二酯键。8．已知某双链DNA分子的一条链中(A＋C)/(T＋G)＝0.25，(A＋T)/(G＋C)＝0.25，则同样是这两个比例在该DNA分子的另一条链中为4与0.25，在整个DNA分子中是1与0.25。(√)基因对性状的控制1．细胞核中发生的转录过程有RNA聚合酶的参与。(√)2．核糖体可在mRNA上移动。(√)3．一种tRNA只能转运一种氨基酸，一种氨基酸可能由多种tRNA转运。(√)4．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，如甲硫氨酸，有的密码子不决定氨基酸，如终止密码子。5．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。(√)6．一个mRNA中含有多个密码子，一个tRNA中只含有一个反密码子。(√)7．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。8．某些性状由多个基因共同决定，有的基因可能影响多个性状。(√)考点1　DNA是主要的遗传物质(对应学生用书第36页)■核心整合——知识内化　融会贯通··································1．DNA是遗传物质的实验证据(1)肺炎双球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验的比较实验项目肺炎双球菌转化实验噬菌体侵染细菌实验设计思路设法将DNA和其他成分分开，单独地研究它们各自的功能分离处理方法直接分离法：分离S型菌的DNA与其他成分放射性同位素标记法：分别用32P和35S标记噬菌体的DNA和蛋白质结论DNA是遗传物质，而蛋白质等物质不是遗传物质DNA是遗传物质，但不能证明蛋白质不是遗传物质联系以上两个实验都证明了DNA是遗传物质，但不能证明DNA是主要的遗传物质(2)“两看”法分析噬菌体侵染细菌实验中的放射性2．明确不同生物的遗传物质(1)细胞生物的遗传物质：DNA。(2)病毒的遗传物质：DNA或RNA。(3)绝大多数生物的遗传物质：DNA。(4)生物界主要的遗传物质：DNA。■素养提升——规范表述　严谨准确··································1．作为遗传物质应具备的条件有哪些？提示：(1)能精确复制自己；(2)能指导蛋白质合成，从而控制生物性状及新陈代谢；(3)结构比较稳定；(4)能携带遗传信息。2．在生物实验设计中实验思路和实验材料是实验成功的关键。在证明哪类物质是遗传物质的实验中，艾弗里和赫尔希等人共同的、最关键的实验设计思路是什么？他们选用细菌或病毒作实验材料的优点是什么？提示：他们的设计思路是设法把DNA和蛋白质分开，  单独、直接地观察DNA或蛋白质的作用。他们选用细菌或病毒作实验材料的优点是(1)个体小、结构简单；(2)繁殖快。3．请在格里菲思实验的基础上利用R型活细菌、加热杀死的S型细菌、小鼠等为实验材料，设计一个实验方案证明DNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质。简要写出实验思路并预期实验结果及结论。提示：实验思路：①将加热杀死的S型细菌分离，分别得到蛋白质和DNA。②将分离得到的S型细菌的蛋白质和DNA分别与R型细菌混合一段时间后，再分别注射入甲、乙两组小鼠体内，观察两组小鼠的生活情况。预期实验结果及结论：甲组小鼠不死亡，乙组小鼠死亡，并在乙组小鼠体内发现活的S型细菌，则证明DNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质。■真题再做——思悟方法　体验感悟·································1．(2019·江苏高考)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DNAB．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DNAC　[N是蛋白质和DNA共有的元素，若用15N代替32P标记噬菌体的DNA，则其蛋白质也会被标记，不能区分噬菌体的蛋白质和DNA，A错误；噬菌体的蛋白质外壳是由噬菌体的DNA作模板，利用大肠杆菌体内的原料编码合成的，B错误；子代噬菌体DNA合成的模板来自亲代噬菌体自身的DNA，而合成的原料来自大肠杆菌，C正确；该实验证明了噬菌体的遗传物质是DNA，D错误。]2．(2018·江苏高考)下列关于DNA和RNA的叙述，正确的是(　　)A．原核细胞内DNA的合成都需要DNA片段作为引物B．真核细胞内DNA和RNA的合成都在细胞核内完成C．肺炎双球菌转化实验证实了细胞内的DNA和RNA都是遗传物质D．原核细胞和真核细胞中基因表达出蛋白质都需要DNA和RNA的参与D　[原核细胞内DNA的合成需要RNA作为引物，A错误；真核细胞中的DNA和RNA的合成主要发生在细胞核中，此外线粒体和叶绿体中也能合成DNA和RNA，B错误；肺炎双球菌的体内转化实验说明了转化因子的存在，体外转化实验证明了其遗传物质是DNA，C错误；真核细胞和原核细胞中基因的表达过程都包括转录和翻译两个过程，都需要DNA和RNA的参与，D正确。]3．(2019·海南高考)下列实验及结果中，能作为直接证据说明“核糖核酸是遗传物质”的是(　　)A．红花植株与白花植株杂交，F1为红花，F2中红花∶白花＝3∶1B．病毒甲的RNA与病毒乙的蛋白质混合后感染烟草只能得到病毒甲C．加热杀死的S型肺炎双球菌与R型活菌混合培养后可分离出S型活菌D．用放射性同位素标记T2噬菌体外壳蛋白，在子代噬菌体中检测不到放射性B　[红花植株与白花植株杂交，F1为红花，F2中红花∶白花＝3∶1，属于性状分离现象，不能说明核糖核酸是遗传物质，A错误；病毒甲的RNA与病毒乙的蛋白质混合后感染烟草只能得到病毒甲，说明病毒甲的核糖核酸是遗传物质，B正确；加热杀死的S型肺炎双球菌与R型活菌混合培养后可分离出S型活菌，只能说明加入杀死的S型菌存在转化因子，不能说明核糖核酸是遗传物质，C错误；用放射性同位素标记T2噬菌体外壳蛋白，在子代噬菌体中检测不到放射性，说明蛋白质未进入大肠杆菌，不能证明核糖核酸是遗传物质，D错误。故选B。]4．(2017·全国卷Ⅰ)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(1)实验思路；(2)预期实验结果及结论。(要求：实验包含可相互印证的甲、乙两个组)解析：该实验的目的是鉴定一种病毒的遗传物质是DNA还是RNA，要求使用的实验方法是同位素标记法。DNA和RNA的元素组成相同，都含有C、H、O、N、P，因此只标记化学元素是不可行的，而DNA和RNA的不同之处在于含氮碱基不同，因此可在培养基中分别加入含有放射性标记的胸腺嘧啶和含有放射性标记的尿嘧啶，看病毒的增殖是利用了含有放射性标记的胸腺嘧啶来合成DNA，还是利用了含有放射性标记的尿嘧啶来合成RNA。答案：(1)实验思路甲组：将宿主细胞培养在含有放射性标记尿嘧啶的培养基中，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。(2)预期实验结果及结论若甲组收集的病毒有放射性，乙组无，则为RNA病毒；反之，为DNA病毒。■考向专练——题点研练　触类旁通·································　探索DNA是遗传物质的经典实验1．(2019·衡水中学五调)格里菲思的肺炎双球菌转化实验过程和结果如下图所示。下列说法正确的是(　　)实验1：R型细菌＋小鼠→存活实验2：S型细菌＋小鼠→死亡实验3：S型细菌＋加热＋小鼠→存活实验4：S型细菌＋加热＋R型细菌＋小鼠→死亡A．实验1为空白对照组，实验2、3和4均为实验组B．能从实验2和实验4中死亡的小鼠体内分离出S型活细菌和R型活细菌C．该实验证明了S型细菌的DNA可在R型活细菌内表达出相应的蛋白质D．对比实验2、3的结果，说明加热能使有毒性的S型活细菌失去毒性D　[四个实验相互对照，四组实验均为实验组，A项错误；实验2中小鼠体内只存在S型细菌，B项错误；该实验只能证明转化因子的存在，但不能证明其化学成分，C项错误。]2．(2019·云南曲靖一中模拟)下图是用32P标记噬菌体并侵染细菌的过程，有关叙述正确的是(　　)①用32P标记噬菌体―→―→③搅拌、离心―→A．过程①中32P标记的是噬菌体外壳的磷脂分子和内部的DNA分子B．过程②中应短时保温，有利于吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离 C．过程③中离心的目的是析出噬菌体外壳，使被感染的大肠杆菌沉淀D．过程④中沉淀物的放射性很高，说明噬菌体的DNA是遗传物质C　[过程①中32P标记的是噬菌体内部的DNA分子，A项错误；过程②中应短时保温的目的是让噬菌体侵入细菌细胞，B项错误；过程③中离心的目的是析出噬菌体外壳，使被感染的大肠杆菌沉淀，C项正确；过程④中沉淀物的放射性很高，说明噬菌体的DNA进入了细菌细胞中，在子代噬菌体中检测到放射性，才能说明噬菌体的DNA是遗传物质，D项错误。]　经典实验的5个易错点(1)肺炎双球菌的体内转化实验仅证明S型细菌含有能让R型细菌转化的因子，但不能证明这种“转化因子”是何种物质。(2)由于噬菌体属于细菌病毒，无细胞结构，所以不能用含放射性的培养基直接培养噬菌体。标记噬菌体时，首先要标记细菌，即用含放射性的培养基培养细菌，然后用噬菌体侵染被标记的细菌，即可完成对噬菌体的标记。(3)噬菌体侵染细菌的实验采取了放射性同位素标记法，32P和35S分别标记的是噬菌体的DNA和蛋白质。实验结果中对于放射性的描述是“很高”或“很低”，而不是“有”或“无”。(4)用32P标记噬菌体的DNA，噬菌体与大肠杆菌混合培养，再经搅拌、离心，放射性主要在沉淀物中，子代噬菌体部分含32P；而用35S标记噬菌体的蛋白质，噬菌体与大肠杆菌混合培养，再经搅拌、离心，放射性主要在上清液中，子代噬菌体不含35S。(5)RNA起遗传作用仅适用于RNA病毒。只有针对“所有生物”时方可描述为“DNA是主要的遗传物质”。 　噬菌体侵染实验的拓展考查用T2噬菌体侵染大肠杆菌，在感染后2、4、6、8、10 min时向培养基中加入一定量的3H­尿嘧啶，培养适宜时间后，粉碎大肠杆菌分离得到RNA，并分别与加热变性后的含T2噬菌体DNA的单链组、含大肠杆菌DNA的单链组混合杂交，检测两组的放射性强度并把结果绘制成曲线，两组杂交后的结果分别对应的曲线是(　　)A．b、a　　B．c、d　　C．d、c　　D．a、bD　[分析题意可知，大肠杆菌被感染T2噬菌体后，其细胞内T2噬菌体的DNA上基因表达强烈，且随着感染时间的延长，粉碎大肠杆菌分离得到的RNA中放射性越强，而大肠杆菌的基因表达反而会越来越弱。因此两组杂交后的结果为T2噬菌体组杂交带放射性比例逐渐上升最后达到饱和，对应曲线a；大肠杆菌组杂交带放射性比例呈下降趋势，对应曲线b。]考点2　DNA分子的结构和复制(对应学生用书第38页)■核心整合——知识内化　融会贯通··································1．DNA分子的结构2．DNA复制3．基因与染色体、DNA、脱氧核苷酸的关系(1)基因是具有遗传效应的DNA片段，也是由四种脱氧核苷酸按一定顺序排列而成的序列，也是双螺旋结构。(2)每个基因中脱氧核苷酸的数目及排列顺序是特定的，不同的基因的碱基(脱氧核苷酸)的数目及排列顺序不同。(3)对于真核细胞来说，染色体是基因的主要载体；线粒体和叶绿体也是基因的载体。■素养提升——规范表述　严谨准确··································1．基因是碱基对随机排列成的DNA片段吗？为什么？提示：基因不是碱基对随机排列成的DNA片段。在自然选择过程中，大部分由随机排列的脱氧核苷酸序列控制性状的生物不能成活，被淘汰掉了。2．将发生癌变的小肠上皮细胞用含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的培养液培养，一段时间后再移至普通培养液中培养，不同时间间隔取样，检测到被标记的癌细胞比例减少，出现上述结果的原因是什么？提示：依据DNA半保留复制特点，移到普通培养液中的被标记的癌细胞，随着细胞增殖次数的增加，不被标记的癌细胞开始出现并不断增多，故被标记的癌细胞比例减少。3．通常DNA分子复制从一个复制起始点开始，有单向复制和双向复制，如下图所示。放射性越高的3H­胸腺嘧啶脱氧核糖核苷(3H­脱氧胸苷)，在放射自显影技术的图像上，感光还原的银颗粒密度越高(已知复制起点处感光还原的银颗粒密度较低)。请利用放射性自显影技术、低放射性3H­脱氧胸苷和高放射性3H­脱氧胸苷，设计实验以确定大肠杆菌DNA复制的方向，简要写出实验思路并预测实验结果和得出结论。提示：实验思路：复制开始时，首先用含低放射性3H­脱氧胸苷培养基培养大肠杆菌，一段时间后转移到含有高放射性3H­脱氧胸苷的培养基中继续培养，用放射自显影技术观察复制起点和复制起点两侧银颗粒密度情况。预期实验结果和结论：若复制起点处银颗粒密度低，复制起点的一侧银颗粒密度高，则DNA分子复制为单向复制；若复制起点处银颗粒密度低，复制起点的两侧银颗粒密度高，则DNA分子复制为双向复制。■真题再做——思悟方法　体验感悟·································1．(2018·海南高考)现有DNA分子的两条单链均只含有14N(表示为14N14N)的大肠杆菌，若将该大肠杆菌在含有15N的培养基中繁殖两代，再转到含有14N的培养基中繁殖一代，则理论上DNA分子的组成类型和比例分别是(　　)A．有15N14N和14N14N两种，其比例为1∶3B．有15N15N和14N14N两种，其比例为1∶1C．有15N15N和14N14N两种，其比例为3∶1D．有15N14N和14N14N两种，其比例为3∶1D　[DNA分子的两条单链均只含有14N，该大肠杆菌在含有 15N 的培养基中繁殖两代，形成4个DNA，其中2个DNA为15N14N，另外2个DNA为15N15N。再转到含有 14N 的培养基中繁殖一代，DNA为15N14N形成的子代DNA中，一个DNA为15N14N，另外1个DNA为 14N14N；而DNA为 15N15N 形成的2个子代DNA都为 15N14N。因此理论上 DNA 分子的组成类型有 15N14N 和 14N14N 两种，其比例为 3∶1。 故选D。]2．(2014·山东高考)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(　　)C　[DNA分子中的两条链是通过严格的碱基互补配对而成。双链DNA分子中：A＝T、G＝C，＝1，一条单链中与另一条单链中该值是倒数关系。整个DNA分子中，＝每一条单链中，只有C正确。]■考向专练——题点研练　触类旁通·································　考查DNA的结构和基因的本质1．(2019·衡水中学五调)2020年是DNA分子双螺旋结构被发现的第67年。下列关于DNA分子的叙述，错误的是(　　)A．DNA分子中G和C所占的比例越高，DNA分子的热稳定性越强B．DNA分子中的磷酸和脱氧核糖交替连接构成DNA分子的基本骨架C．不同生物的DNA分子中，(A＋T)/(G＋C)的值越接近，亲缘关系越近D．DNA分子发生碱基对替换后，不会改变DNA分子中嘧啶碱基所占的比例C　[生物的遗传信息蕴藏在碱基对的排列顺序中，而与DNA分子中碱基的比例没有直接关系，C项错误。]2．(2019·重庆一模)下列有关基因的叙述，错误的是(　　)A．摩尔根将孟德尔的“遗传因子”这一名词重新命名为“基因”B．随着细胞质基因的发现，基因与染色体的关系可概括为染色体是基因的主要载体C．一个DNA分子上有多个基因，基因是有遗传效应的DNA片段D．研究表明，基因与性状的关系并不都是简单的线性关系A　[摩尔根运用假说—演绎法证明基因在染色体上，约翰逊给“遗传因子”起了一个新名字为“基因”，A错误；DNA主要存在于染色体上，少量存在于细胞质中，故染色体是基因的主要载体，B正确；基因是有遗传效应的DNA片段，一个DNA分子上有多个基因，C正确；生物的性状是由基因和环境共同决定的，基因与性状的关系并不都是简单的线性关系，D正确。]　考查DNA的复制1．(2019·衡水中学五调)正常情况下，DNA分子在复制时，DNA单链结合蛋白能与解旋后的DNA单链结合，使单链呈伸展状态而有利于复制。下图是大肠杆菌DNA复制过程的示意图，下列有关分析错误的是(　　)A．在真核细胞中，DNA复制可发生在细胞分裂的间期B．DNA复制时，两条子链复制的方向是相反的，且都是连续形成的C．如图所示过程可发生在大肠杆菌的拟核中，酶①和酶②都是在核糖体上合成的D．DNA单链结合蛋白能防止解旋的DNA单链重新配对B　[DNA分子的两条链是反向平行的，从图中可以看出，在复制的过程中，子链的形成是由片段连接而成的，B项错误。]2．(2019·衡水中学四调)一个双链均被32P标记的DNA由5 000个碱基对组成，其中腺嘌呤占20%，将其置于只含31P的环境中复制3次。下列叙述不正确的是(　　)A．DNA复制是一个边解旋边复制的过程B．第3次复制需要2.1×104个游离的胞嘧啶脱氧核苷酸C．子代DNA分子中含32P的单链与含31P的单链之比为1∶7D．子代DNA 分子中含32P与含31P的分子数之比为 1∶4B　[DNA分子中共有10 000个碱基，其中胞嘧啶3 000个，DNA第3次复制需要游离的胞嘧啶脱氧核苷酸数为(23－1)×3 000－(22－1)×3 000＝1.2×104。]　抓准DNA复制中的“关键字眼”(1)DNA复制：用15N标记的是“亲代DNA”还是“培养基中的原料”。(2)子代DNA：所求DNA的比例是“含15N的”还是“只含15N的”。(3)相关计算：已知某亲代DNA中含某碱基m个。①“复制n次”消耗的该碱基数为m·(2n－1)。②“第n次复制”消耗的该碱基数为m·2n－1。考点3　基因对性状的控制(对应学生用书第40页)■核心整合——知识内化　融会贯通··································1．DNA分子的转录和翻译(1)转录(2)翻译2．注意基因表达常考的三个关键点(1)表达过程①原核生物：转录和翻译在同一地点，同时进行，原因是原核细胞无核膜，核糖体可以靠近DNA。②真核生物：先转录，主要发生在细胞核；后翻译，发生在核糖体。(2)碱基互补配对类型①DNA复制：DNA母链与DNA子链之间，碱基配对类型有2种。②转录：DNA模板链与RNA之间，碱基配对类型有3种。③翻译：mRNA的密码子与tRNA的反密码子之间，碱基配对类型有2种。(3)密码子与反密码子①密码子在mRNA上，反密码子在tRNA上。②密码子有64种，其中61种决定氨基酸，有3种终止密码子。3．理解中心法则及其补充(1)“三看”法判断中心法则的过程“一看”模板“二看”原料“三看”产物判断过程DNA脱氧核苷酸DNADNA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RNARNA复制氨基酸蛋白质(或多肽)翻译(2)归纳识记中心法则与生物种类的关系(填字母)①细胞生物(如动物、植物)：a、b、c。②DNA病毒(如噬菌体)：a、b、c。③复制型RNA病毒(如烟草花叶病毒)：d、c。④逆转录病毒(如HIV)：e、a、b、c。4．基因控制性状的途径途径一：基因蛋白质的结构生物体的性状。例如，囊性纤维病、镰刀型细胞贫血症。途径二：基因酶的合成代谢过程生物体的性状。例如，豌豆的圆粒与皱粒、白化病。(1)基因与性状之间并不是简单的线性关系。有的性状是由一对基因控制的，有的性状是由多对基因共同控制的(如人的身高)，有的基因可决定或影响多种性状。(2)性状并非完全取决于基因。生物的性状从根本上由基因决定，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。注：若最终合成的物质并非蛋白质(如植物激素)，则基因对其控制往往是通过“控制酶的合成来控制代谢过程进而控制生物体的性状”这一间接途径实现的。■素养提升——规范表述　严谨准确··································1．什么是密码子的简并性？密码子的简并性有何意义？什么是密码子的统一性？密码子的统一性说明了什么？提示：一种氨基酸可能有几个密码子的现象叫密码子的简并性。密码子具有简并性，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。密码子的统一性是指地球上几乎所有的生物都共用一个密码子表，这一事实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。2．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，这是为什么呢？提示：原核生物基因表达时转录和翻译可以同步进行，真核生物基因表达时先完成转录，再完成翻译。■真题再做——思悟方法　体验感悟·································1．(2019·全国卷Ⅰ)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tRNA②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．②③④C．③④⑤   D．①③⑤C　[蛋白质合成需要mRNA模板、游离的氨基酸、核糖体、tRNA以及相关酶等。人工合成的多聚尿嘧啶核苷酸可作为合成多肽链的模板；要获得同位素标记的多肽链，需要使用同位素标记的氨基酸；除去了DNA和mRNA的细胞裂解液中含有核糖体、tRNA以及相关酶等，所以C选项符合题意。]2．(2019·海南高考)下列关于蛋白质合成的叙述错误的是(　　)A．蛋白质合成通常从起始密码子开始到终止密码子结束B．携带肽链的tRNA会先后占据核糖体的2个tRNA结合位点C．携带氨基酸的tRNA都与核糖体的同一个tRNA结合位点结合D．最先进入核糖体的携带氨基酸的tRNA在肽键形成时脱掉氨基酸C　[蛋白质合成中，翻译的模板是mRNA，从起始密码子开始到终止密码子结束，A正确；核糖体同时占据两个密码子位点，携带肽链的tRNA会先后占据核糖体的2个tRNA结合位点，通过反密码子与密码子进行互补配对，B正确、C错误；最先进入核糖体的携带氨基酸的tRNA在肽键形成时脱掉氨基酸，继续运输其他氨基酸，D正确。故选C。]3．(2019·海南高考)某种抗生素可以阻止tRNA与mRNA结合，从而抑制细菌生长。据此判断，这种抗生素可直接影响细菌的(　　)A．多糖合成　　 B．RNA合成C．DNA复制　　   D．蛋白质合成D　[多糖合成不需要经过tRNA与mRNA结合，A不符合题意；RNA合成可以通过转录或RNA复制的方式，均不需要tRNA与mRNA结合，B不符合题意；DNA复制需要经过DNA与相关酶结合，不需要经过tRNA与mRNA结合，C不符合题意；翻译过程需要经过tRNA与mRNA结合，故该抗生素可能通过作用于翻译过程影响蛋白质合成，D符合题意。故选D。]4．(2018·江苏高考)长链非编码RNA(lncRNA)是长度大于200个碱基，具有多种调控功能的一类RNA分子。下图表示细胞中lncRNA的产生及发挥调控功能的几种方式，请回答下列问题：(1)细胞核内各种RNA的合成都以________为原料，催化该反应的酶是________。(2)转录产生的RNA中，提供信息指导氨基酸分子合成多肽链的是________，此过程中还需要的RNA有________。(3)lncRNA前体加工成熟后，有的与核内________(图示①)中的DNA结合，有的能穿过________(图示②)与细胞质中的蛋白质或RNA分子结合，发挥相应的调控作用。(4)研究发现，人体感染细菌时，造血干细胞核内产生的一种lncRNA，通过与相应DNA片段结合，调控造血干细胞的________，增加血液中单核细胞、中性粒细胞等吞噬细胞的数量。该调控过程的主要生理意义是______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析：据图分析，图中①表示染色质，主要由DNA和蛋白质组成；②表示核孔，是大分子进出细胞核的通道，具有选择性。DNA通过转录形成RNA，以mRNA为模板，通过翻译形成蛋白质，图中lncRNA是DNA通过转录形成的，其可以与染色质上的DNA分子结合，也可以通过核孔与细胞质中的蛋白质和RNA结合。详解：(1)细胞核中的RNA都是以DNA为模板转录形成的，该过程需要RNA聚合酶的催化，原料是四种核糖核苷酸。(2)转录可以形成mRNA、tRNA和rRNA，其中mRNA是翻译的模板，可以提供信息指导氨基酸分子合成多肽链；tRNA在翻译中作为运输氨基酸的工具；rRNA是核糖体的组成成分。(3)根据以上分析可知，lncRNA前体加工成熟后，可以与染色质上的DNA分子结合，也可以通过核孔与细胞质中的蛋白质和RNA结合。(4)根据题意分析，人体感染细菌时，造血干细胞核内产生的一种lncRNA，通过与相应DNA片段结合后，血液中产生了单核细胞、中性粒细胞等多种吞噬细胞，说明其调控了造血干细胞的分化；吞噬细胞属于免疫细胞，因此该调控过程的主要生理意义是增强人体的免疫抵御能力。答案：(1)四种核糖核苷酸　RNA聚合酶　(2)mRNA(或信使RNA)　tRNA和rRNA(或转运RNA和核糖体RNA)　(3)染色质　核孔　(4)分化　增强人体的免疫抵御能力■考向专练——题点研练　触类旁通·································　考查基因表达的过程1．(2019·长郡中学测试)下图为某六肽化合物合成的示意图。下列叙述不正确的是(　　)A．与①→②相比，③→⑤特有的碱基配对方式是U－AB．根据图中多肽的氨基酸数可以判断出终止密码子是UCUC．①→②中会产生图中④代表的物质，且④中含有氢键D．若该多肽是一种DNA聚合酶，则它会催化物质①的复制B　[①为DNA，②③均是mRNA，⑤是多肽。①→②过程表示转录，其碱基配对方式是A—U、T—A、G—C、C—G，③→⑤过程表示翻译，其碱基配对方式是A—U、U—A、G—C、C－G，可见，与①→②相比，③→⑤特有的碱基配对方式是U－A，A正确；根据图中多肽的氨基酸数可以判断出终止密码子是UAA，B错误；①→②所示的转录过程会产生图中④代表的tRNA，tRNA中含有氢键，C正确；若该多肽是一种DNA聚合酶，则它会催化物质①(DNA)的复制，D正确。]2．(2019·山师附中检测)下列关于基因控制蛋白质合成过程的叙述，正确的是(　　)A．RNA聚合酶的结合位点位于DNA上B．该过程需要有三个高能磷酸键的ATP提供能量C．基因的两条链分别作模板进行转录可提高合成蛋白质的效率D．一个密码子只决定一种氨基酸，一种氨基酸只由一种tRNA转运A　[RNA聚合酶结合位点是转录起始位点，是一段位于基因上的DNA序列，称作启动子，A正确；基因控制蛋白质合成过程需要ATP供能，但ATP中含两个高能磷酸键，B错误；转录仅以DNA的一条链作为模板，被选为模板的单链称为模板链，亦称信息链，C错误；一个密码子只决定一种氨基酸，而一种氨基酸可能有多个密码子，所以一种氨基酸可能由一种tRNA或多种tRNA转运，D错误。]　翻译过程中多聚核糖体模式图解读(1)图甲表示真核细胞的翻译过程，图中①是mRNA，⑥是核糖体，②③④⑤表示正在合成的4条多肽链，翻译的方向是自右向左。(2)图乙表示原核细胞的转录和翻译过程，图中①是DNA模板链，②③④⑤表示正在合成的4条mRNA，在核糖体上同时进行翻译过程。　结合基因的表达考查密码子和反密码子1.(2019·衡水中学期中)如图为生物体内转运亮氨酸的转运RNA，对此叙述正确的是(　　)A．该转运RNA还能识别并转运其他氨基酸B．亮氨酸只能由该转运RNA转运C．亮氨酸的密码子是AAUD．转运RNA是由许多个核糖核苷酸构成的D　[该转运RNA只能转运亮氨酸，不能识别并转运其他氨基酸，A项错误；亮氨酸不只由该转运RNA转运，还可由其他转运RNA转运，B项错误；亮氨酸的密码子是UUA，C项错误；转运RNA是由许多个核糖核苷酸构成的，D项正确。]2．如图是玉米细胞内某基因控制合成的mRNA示意图。已知AUG为起始密码子，UAA为终止密码子，该mRNA控制合成的多肽链为“甲硫氨酸—亮氨酸—苯丙氨酸—丙氨酸—亮氨酸—亮氨酸—异亮氨酸—半胱氨酸”。下列分析正确的是(　　)A．图中字母“A”代表的是腺嘌呤脱氧核苷酸B．合成上述多肽链时，转运亮氨酸的tRNA至少有3种C．若基因中编码半胱氨酸的ACG突变成ACT，翻译就此终止，说明ACT也是终止密码子D．转录该mRNA时一个碱基(箭头处)缺失，缺失后的mRNA翻译出的第5个氨基酸是半胱氨酸D　[mRNA中字母“A”代表的是腺嘌呤核糖核苷酸，A项错误；由该mRNA控制合成的多肽链为“甲硫氨酸—亮氨酸—苯丙氨酸—丙氨酸—亮氨酸—亮氨酸—异亮氨酸—半胱氨酸”可知，亮氨酸的密码子分别是CUA、UUG、CUA，故转运亮氨酸的tRNA只有2种，B项错误；分析该mRNA序列可知，编码半胱氨酸的密码子是UGC，则基因中对应的碱基为ACG，若该基因中编码半胱氨酸的ACG突变成ACT，会导致终止密码子提前出现，翻译就此终止，说明UGA也是终止密码子，C项错误；若转录该mRNA时箭头处的一个碱基缺失，缺失后的mRNA上自起始密码子开始，第5个密码子为UGC，所以翻译出的第5个氨基酸是半胱氨酸，D项正确。]　(1)转录的产物除了mRNA外，还有tRNA和rRNA，但携带遗传信息的只有mRNA。3种RNA分子都参与翻译过程，但是作用不同。(2)并非所有密码子都能决定氨基酸，3种终止密码子不能决定氨基酸，也没有与之对应的反密码子。tRNA上有很多个碱基，并非只有3个，只是构成反密码子的是3个，一个tRNA上只有一个反密码子。　考查中心法则及基因对性状的控制1．(2019·衡水中学五调)下图表示遗传信息的传递和表达过程。下列有关分析正确的是(　　)A．tRNA的种类决定了过程③中氨基酸的排列顺序B．图示过程①②③都能在正常的唾液腺细胞中进行C．RNA聚合酶的活性发生变化会影响过程②的进行D．核苷酸序列不同的基因表达出的蛋白质一定不同C　[mRNA分子中碱基的排列顺序直接决定了氨基酸的排列顺序，A项错误；过程①是DNA分子的复制，主要发生在细胞分裂的间期，唾液腺细胞是高度分化的细胞，不能再进行分裂，B项错误；由于密码子的简并性，核苷酸序列不同的基因表达出的蛋白质可能相同，D项错误。]2．下列有关基因型、性状和环境的叙述，错误的是(　　)A．“牝鸡司晨”现象表明性别受遗传物质和环境因素共同影响B．患红绿色盲夫妇生的孩子均为红绿色盲，说明该性状是由遗传因素决定的C．长翅果蝇的幼虫在35 ℃下培养都是残翅，可能与温度影响酶活性有关D．基因型相同的个体表现型都相同，表现型相同的个体基因型可能不同D　[“牝鸡司晨”是指下过蛋的母鸡，变成有鲜艳羽毛会鸣啼的公鸡，现代生物学称该现象为性反转，表明性别受遗传物质和环境因素共同影响，A正确；患红绿色盲夫妇生的孩子均为红绿色盲，说明该性状是由遗传因素决定的，B正确；果蝇的长翅对残翅为显性，长翅果蝇的幼虫在35 ℃下培养都是残翅，说明果蝇的性状与环境有关，可能是温度影响酶活性引起的，C正确；表现型由基因型与环境共同决定，基因型相同的个体表现型不一定相同，表现型相同的个体基因型可能不同，D错误。]