第六单元 遗传的物质基础
第1课时 DNA是主要的遗传物质
课标要求 概述多数生物的基因是DNA分子的功能片段，有些病毒的基因在RNA分子上。
考点一 肺炎链球菌转化实验的分析
1．格里菲思的肺炎链球菌体内转化实验
(1)实验材料：S型和R型肺炎链球菌、小鼠。
项目 S型细菌 R型细菌
菌落
菌体 荚膜 荚膜
致病性 ，可使人和小鼠患肺炎，小鼠并发败血症死亡
注：有荚膜的肺炎链球菌可抵抗小鼠体内吞噬细胞的吞噬，有利于细菌在小鼠体内生活并繁殖。
(2)实验过程与结果
(3)实验分析
a．实验①②对比说明________________________________________。
b．实验②③对比说明________________________________________。
c．实验②③④对比说明______________________________________。
d．如果没有实验③，能否得出格里菲思的结论？为什么？
______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________
e．在实验④中是否所有的R型细菌都转化成了S型细菌？
______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________
(4)实验结论
加热致死的S型细菌中含有某种________________，使R型活细菌转化为S型活细菌。
2．艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验
(1)实验过程及结果
(2)结果分析
a．第①组实验表明____________________________________________________________。
b．第②③④组实验表明________________________________________________________。
c．第⑤组实验表明____________________________________________________________。
(3)实验结论：________________________________________________________________。
(4)后续研究：艾弗里等人分析了________________________，发现这些特性都与________极为相似，于是艾弗里提出：___________________________________________________。
在格里菲思第④组实验中，小鼠体内S型细菌、R型细菌含量的变化情况如图所示，则：
(1)ab段R型细菌数量减少的原因是______________________________________________。
(2)bc段R型细菌数量增多的原因是______________________________________________。
(3)后期出现的大量S型细菌是由___________________________________________而来的。
(4)在上述转化实验中导致R型细菌转化为S型细菌时所需转化因子、原料、能量分别由哪方提供？
______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________
1．(2023·江苏徐州高三模拟)如图表示肺炎链球菌不同品系间的转化，在R型细菌转化为S型细菌的过程中，下列有关叙述错误的是( )
A．加热致死的S型细菌中的拟核DNA降解为多个较短的DNA片段
B．转化产生的S型细菌中的capS是由R型细菌中的capR发生基因突变产生的
C．S型细菌因有荚膜的保护，所以小鼠的免疫系统不易将其清除
D．若将R型细菌的DNA与S型细菌混合，荚膜的存在不利于S型细菌转化为R型细菌
2.(2023·江苏苏州高三调研)为研究R型肺炎链球菌转化为S型肺炎链球菌的转化物质是DNA还是蛋白质，某小组进行了肺炎链球菌体外转化实验，其基本过程如图所示。
下列叙述正确的是( )
A．甲组培养皿中只有S型菌落，推测加热不会破坏转化物质的活性
B．乙组培养皿中有R型及S型菌落，推测转化物质是蛋白质
C．丙组培养皿中只有R型菌落，推测转化物质是DNA
D．该实验能证明肺炎链球菌的主要遗传物质是DNA
考点二 噬菌体侵染细菌实验的分析
1．实验材料：T2噬菌体和大肠杆菌。
(1)T2噬菌体的模式图
(2)噬菌体的增殖
增殖需要的条件 内容
合成T2噬菌体DNA 模板 的DNA
原料 提供的4种脱氧核苷酸
合成T2噬菌体蛋白质 原料
场所
2.实验方法
________________技术，用________、________分别标记噬菌体的蛋白质和DNA。
3．实验过程
4．实验结论
(1)直接证明：_____________________________________________。
(2)间接证明：DNA能够__________________，使生物体前后代保持一定的连续性，维持遗传性状的稳定性；DNA能够控制______________的合成，从而控制生物体的代谢和性状。
(3)上述实验能否证明蛋白质不是遗传物质呢？
______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________
某科研小组在利用噬菌体侵染细菌的实验中，经搅拌、离心后的实验数据如图所示。
(1)分别用35S和32P标记T2噬菌体的蛋白质和DNA，参照如图被标记的部位分别是______(填字母编号)。
(2)图中被侵染的细菌的存活率基本保持在100%，本组数据的意义是__________________。
(3)能否同时用32P和35S标记噬菌体去侵染大肠杆菌？为什么？
______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________
(4)实验过程中搅拌的目的是____________________________________________，离心的目的是________________________________________________________________________。
(5)在用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌时，若保温时间过短或过长，会对实验结果造成什么影响呢？
______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________
(6)在用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌时，若搅拌不充分，会对实验结果造成什么影响呢？
______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________
归纳总结 比较肺炎链球菌体外转化实验和噬菌体侵染细菌实验
项目 肺炎链球菌体外转化实验 噬菌体侵染细菌实验
设计思路 设法将DNA与其他物质分开，单独、直接地研究它们各自不同的遗传功能
处理方法 酶解法：将细胞提取物分别用蛋白酶、酯酶、DNA酶、RNA酶等处理后再与R型细菌混合培养 同位素标记法：分别用同位素35S、32P标记噬菌体蛋白质和DNA
检测方式 观察菌落类型 检测放射性同位素存在位置
结论 证明DNA是遗传物质，而蛋白质不是遗传物质 证明DNA是遗传物质，但不能直接证明蛋白质不是遗传物质
3．(2023·南京名校高三学情调研)在探索遗传物质的过程中，赫尔希和蔡斯做了T2噬菌体侵染细菌的实验，其中一组实验如图所示(用32P标记的噬菌体侵染普通大肠杆菌培养物)，下列有关叙述正确的是( )
A．若不经过步骤②操作，对该组实验结果无显著影响
B．若继续分离出子代噬菌体，其中大部分会含有32P放射性
C．若沉淀物中含有较强放射性、上清液中几乎不含放射性，即证明遗传物质是DNA
D．若①中培养液里含有32P，则子代噬菌体的DNA、RNA分子中均会带有放射性
4．某研究小组用放射性同位素32P、35S分别标记T2噬菌体，然后将大肠杆菌和被标记的噬菌体置于培养液中培养，如图所示。一段时间后，分别进行搅拌、离心，并检测沉淀物和上清液中的放射性。下列分析错误的是( )
A．甲组的上清液含极少量32P标记的噬菌体DNA，但不产生只含32P的子代噬菌体
B．甲组被感染的细菌内含有32P标记的噬菌体DNA，也可产生不含32P的子代噬菌体
C．乙组的上清液含极少量35S标记的噬菌体蛋白质，也可产生含35S的子代噬菌体
D．乙组被感染的细菌内不含35S标记的噬菌体蛋白质，也不产生含35S的子代噬菌体
考点三 DNA是主要的遗传物质
1．烟草花叶病毒对烟草叶细胞的感染实验
(1)实验材料：烟草花叶病毒(只由________________组成)、烟草(高等植物)。
(2)实验过程：
(3)结论：烟草花叶病毒的遗传物质是______，不是________。
2．DNA是主要的遗传物质
真核生物与原核生物的遗传物质是DNA，病毒的遗传物质是DNA或RNA，生物界绝大多数生物的遗传物质是DNA，只有极少数生物的遗传物质是RNA，因而____________________。就生物个体而言，其遗传物质是唯一的。
3．生物体内的核酸种类及遗传物质
生物类型 所含核酸 遗传物质 举例
细胞 生物 真核生物 DNA和RNA 动物、植物、真菌
原核生物 细菌
非细胞生物 DNA病毒 仅有DNA T2噬菌体、乙肝病毒
RNA病毒 仅有RNA 烟草花叶病毒、HIV病毒
4.“遗传物质”探索的3种方法
最近某科研小组在某动物体内发现一种新型病毒，为了确定该病毒的分类，科研工作者们进行了不同研究，得出不同结论。根据实际情况，分析结论是否正确，并说明理由。
(1)甲方法是检测病毒增殖时产生酶的种类，若有DNA聚合酶，则为DNA病毒。
______________________________________________________________________________
(2)乙方法是检测病毒核酸中嘌呤碱基和嘧啶碱基的数量，若嘌呤数≠嘧啶数，则一定为RNA病毒。
______________________________________________________________________________
(3)丁方法是分析该病毒的变异频率，若病毒的变异频率较低，则该病毒为DNA病毒。
______________________________________________________________________________
(4)若该科研小组计划利用放射性同位素标记技术探究该新型病毒的遗传物质是DNA还是RNA，请简述该实验的设计思路：__________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
5．(多选)已知烟草花叶病毒(TMV)和车前草病毒(HRV)都能侵染烟草叶片，且两者都由蛋白质和RNA组成。如图是探索HRV的遗传物质是蛋白质还是RNA的操作流程图。据图分析，下列叙述正确的是( )
A．该实验的因变量是烟草叶片上出现的不同病斑
B．杂交病毒1和杂交病毒2产生的原理是基因重组
C．该实验只能说明TMV、HRV的遗传物质是RNA
D．若实验运用同位素标记技术，则可以选择15N进行标记
6．研究发现，一种病毒只含一种核酸(DNA或RNA)，病毒的核酸可能是单链结构也可能是双链结构。以下是探究新病毒的核酸种类和结构类型的实验方法。
(1)酶解法：通过分离提纯技术，提取新病毒的核酸，加入________酶混合培养一段时间，再侵染其宿主细胞，若在宿主细胞内检测不到子代病毒，则病毒为DNA病毒。
(2)侵染法：将______________培养在含有放射性标记的尿嘧啶的培养基中繁殖数代，之后接种____________，培养一段时间后收集子代病毒并检测其放射性，若检测到子代病毒有放射性，则说明该病毒为________病毒。
(3)碱基测定法：为确定新病毒的核酸是单链结构还是双链结构，可对此新病毒核酸的碱基组成和A、U、T碱基比例进行测定分析。
①若含有T，且_______________________________________________，则说明是单链DNA。
②若含有T，且_____________________________________________，则最可能是双链DNA。
③若含有U，且__________________________________________，则说明是单链RNA。
④若含有U，且A的比例等于U的比例，则最可能是双链RNA。
1．(2022·浙江1月选考，20)S型肺炎链球菌的某种“转化因子”可使R型细菌转化为S型细菌。研究“转化因子”化学本质的部分实验流程如图所示。下列叙述正确的是( )
A．步骤①中，酶处理时间不宜过长，以免底物完全水解
B．步骤②中，甲或乙的加入量不影响实验结果
C．步骤④中，固体培养基比液体培养基更有利于细菌转化
D．步骤⑤中，通过涂布分离后观察菌落或鉴定细胞形态得到实验结果
2．(2019·江苏，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
3．(2019·海南，21)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∶1
B．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．加热致死的S型肺炎链球菌与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
4．(2017·全国Ⅰ，29)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即可(要求：实验包含可相互印证的甲、乙两个组)。
1．判断关于肺炎链球菌转化实验的叙述
(1)S型细菌与R型细菌致病性差异的根本原因是发生了细胞分化( )
(2)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( )
(3)艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验证明了DNA是主要的遗传物质( )
2．判断关于噬菌体侵染细菌实验的叙述
(1)用1个含32P标记的T2噬菌体去侵染大肠杆菌，裂解释放的子代噬菌体中只有2个含32P
( )
(2)噬菌体侵染细菌的实验能够证明DNA控制蛋白质的合成( )
(3)噬菌体侵染细菌实验比肺炎链球菌转化实验更具说服力( )
(4)噬菌体侵染细菌实验中，用32P标记的噬菌体侵染细菌后的子代噬菌体多数具有放射性
( )
3．判断关于主要遗传物质的叙述
(1)细胞生物的遗传物质的基本组成单位是脱氧核糖核苷酸或核糖核苷酸( )
(2)细胞核内的遗传物质是DNA，细胞质内的遗传物质是RNA( )
(3)烟草花叶病毒感染烟草实验说明所有病毒的遗传物质是 RNA( )
4．填空默写
(1)(必修2 P43)格里菲思实验中的加热致死的S型细菌与R型活细菌混合能转化产生S型活细菌的原理是_______________；实验结论是在加热致死的S型细菌中存在_______________可以使R型细菌转化为S型细菌。
(2)(必修2 P44)肺炎链球菌体外转化实验中用到了自变量控制中的____________________，实验结论是_______________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
(3)(必修2 P45)赫尔希和蔡斯利用了________________技术，设计并完成了______________的实验，因噬菌体只有头部的________进入大肠杆菌中，而________外壳留在外面，因而更具说服力。
(4)实验误差分析：①用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌，上清液中含较高放射性的原因是________________________。
②用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌，沉淀物中有放射性的原因是________________，有少量含35S的噬菌体外壳吸附在细菌表面，随细菌离心到沉淀物中。
(5)(必修2 P45)________的目的是使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离，________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感染的大肠杆菌。
(6)(必修2 P46)因为_______________生物的遗传物质是DNA，所以说DNA是____________；原核生物(如细菌)的遗传物质是________，真核生物的遗传物质是______，病毒的遗传物质是________________。
第1课时 DNA是主要的遗传物质
考点一 归纳
1．(1)光滑 粗糙 有多糖类 无多糖类 有 无 (2)死亡 不死亡 死亡 (3)a.R型细菌无致病性，S型细菌有致病性 b．加热致死的S型细菌无致病性 c．R型细菌能转化为S型细菌 d．否。因为无对照实验，不能说明加热致死后的S型细菌中含有促成R型活细菌转化成S型活菌的转化因子。 e．不是，发生转化的只是少部分R型细菌。
(4)转化因子
2．(2)a.S型细菌的细胞提取物可以促进R型细菌转化为S型细菌。 b．S型细菌的细胞提取物用蛋白酶、酯酶或RNA酶处理后仍然具有转化活性 c．S型细菌的细胞提取物经DNA酶处理后失去转化活性 (3)细胞提取物中含有转化因子，其很可能是DNA (4)细胞提取物的理化性质 DNA DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质
拓展
(1)小鼠体内形成大量的抗R型细菌的抗体，致使R型细菌数量减少
(2)b点之前，已有少量R型细菌转化为S型细菌，S型细菌能降低小鼠的免疫力，造成R型细菌大量繁殖
(3)R型细菌转化成的S型细菌繁殖
(4)所需转化因子来自S型细菌，而原料和能量均来自R型细菌。
突破
1．B [据图分析可知，加热致死的S型细菌中的拟核DNA降解为多个较短的DNA片段，与R型细菌混合后，其中一个片段与R型细菌DNA重组，A正确；转化产生的S型细菌中的capS是与R型细菌中的capR发生基因重组产生的，B错误；S型细菌外有荚膜的保护，若将R型细菌的DNA与S型细菌混合，荚膜的存在不利于S型细菌转化为R型细菌，D正确。]
2．C
考点二 归纳
1．(1)DNA C、H、O、N、P 蛋白质 C、H、O、N、S等
(2)噬菌体 大肠杆菌 大肠杆菌的氨基酸 大肠杆菌的核糖体
2．放射性同位素标记 35S 32P
4．(1)DNA是噬菌体的遗传物质 (2)自我复制 蛋白质
(3)不能，因为蛋白质没有进入细菌体内，不能明确其是否有遗传效应。
拓展
(1)①② (2)作为对照组，以证明细菌未裂解
(3)不能，因为放射性检测时，只能检测到放射性的存在部位，不能区分是何种元素发生的放射性。
(4)使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离 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。
(5)保温时间过短，部分噬菌体没有侵染到大肠杆菌细胞内，经离心后分布于上清液中；保温时间过长，噬菌体在大肠杆菌内增殖后释放出子代，经离心后分布于上清液中，造成上清液放射性也较高。
(6)搅拌不充分，有少量含35S的噬菌体蛋白质外壳吸附在细菌表面，随细菌离心到沉淀物中。
突破
3．A [用32P标记的噬菌体做侵染实验，放射性主要在沉淀中，搅拌是否充分对该组实验结果(沉淀中的放射性)无显著影响，A正确； 合成子代噬菌体原料来自大肠杆菌，子代噬菌体中只有少部分含有32P放射性，B错误； 分别用被32P、35S标记的两组噬菌体分别侵染未被标记的大肠杆菌，证明DNA是遗传物质，C错误； 子代噬菌体合成DNA、RNA的原料来自大肠杆菌，大肠杆菌不含有放射性，因此子代噬菌体的DNA、RNA分子中不会均有放射性，D错误。]
4．C
考点三 归纳
1．(1)蛋白质和RNA (2)蛋白质外壳 RNA (3)RNA 蛋白质
2．DNA是主要的遗传物质
3．DNA DNA DNA RNA
拓展
(1)错误；对于逆转录病毒，在其增殖的过程中，先进行逆转录，形成DNA，再进行DNA复制、转录和翻译过程，因此，若增殖过程中产生了DNA聚合酶，只能说明该病毒在增殖过程中，进行了DNA复制过程，并不能判定其遗传物质为DNA。
(2)错误；病毒的遗传物质是DNA或RNA，而DNA通常为双链，RNA通常为单链，但在少数病毒体内也发现了单链DNA和双链RNA，根据嘌呤数≠嘧啶数，不能判定该病毒的遗传物质为RNA。
(3)错误；双链DNA或RNA的变异频率低于单链DNA或RNA的变异频率，因此，变异频率只能作为判定核酸是双链或单链的证据之一，不足以确定核酸的类型。
(4)用含同位素标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸和尿嘧啶核糖核苷酸为原料分别培养活细胞，再用上述标记的两种细胞培养该病毒，一段时间后分别检测子代病毒中是否出现放射性
突破
5．AC
6．(1)DNA(DNA水解) (2)该病毒的宿主细胞 该病毒 RNA (3)①A的比例不等于T的比例 ②A的比例等于T的比例 ③A的比例不等于U的比例
重温高考 真题演练
1．D [步骤①中，酶处理时间要足够长，以使底物完全水解，A错误；步骤②中，甲或乙的加入量属于无关变量，应相同且适宜，否则会影响实验结果，B错误；步骤④中，液体培养基比固体培养基更有利于细菌转化，C错误；S型细菌有荚膜，菌落光滑，R型细菌无荚膜，菌落粗糙。步骤⑤中，通过涂布分离后观察菌落或鉴定细胞形态，判断是否出现S型细菌，D正确。]
2．C
3．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RNA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RNA是遗传物质，B正确；加热致死的S型肺炎链球菌与R型活菌混合培养后可分离出S型活菌，只能说明加热致死的S型细菌中存在转化因子，不能说明RNA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RNA是遗传物质，D错误。]
4．(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)预期结果及结论：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
五分钟 查落实
1．(1)× (2)× (3)×
2．(1)√ (2)√ (3)√ (4)×
3．(1)× (2)× (3)×
4．(1)基因重组 转化因子 (2)减法原理 DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质 (3)放射性同位素标记 噬菌体侵染细菌 DNA 蛋白质 (4)①保温时间过短或过长 ②搅拌不充分 (5)搅拌 离心 (6)绝大多数 主要的遗传物质 DNA DNA DNA或RNA第3课时 基因的概念与表达
课标要求 概述DNA分子上的遗传信息通过RNA指导蛋白质的合成，细胞分化的本质是基因选择性表达的结果，生物的性状主要通过蛋白质体现。
考点一 基因通常是有遗传效应的DNA片段
1．基因本质
基因通常是具有________________________________________________________________。
有些病毒的遗传物质是RNA，对于这些病毒而言，基因就是___________________________
_______________________________________________________________________________。
2．基因与染色体、DNA、脱氧核苷酸的关系
拓展延伸 真、原核细胞基因的结构
1．在刑侦领域，DNA能像指纹一样用来鉴定个人身份。结合脱氧核苷酸序列的多样性和特异性，你能分析这一方法的科学依据吗？
______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________
2．外源基因如果随机整合到受体细胞的DNA上，染色体上原有基因被破坏的概率大还是不被破坏的概率大？请说明理由。
______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________
1．基因是有遗传效应的DNA片段，眼色基因(红眼基因R、白眼基因r)位于果蝇的X染色体上，下列相关叙述正确的是( )
A．雌雄果蝇细胞内的基因都是随染色体的复制而复制的
B．同一DNA分子上不可能同时含有两个控制眼色的基因
C．果蝇正常的卵原细胞有丝分裂时红眼基因最多有4个
D．白眼基因的两条链都可以作为模板转录出mRNA，用于蛋白质翻译
2．人类抗体重链基因位于14号染色体上，由VH、DH、JH、CH四个基因片段簇组成，其中功能性VH基因片段约有65个、DH基因片段有27个、JH基因片段有6个、功能性CH基因片段有9个，如图所示。下列有关叙述错误的是( )
A．VH1、DH1和JH1的基本组成单位相同
B．VH1、DH1和JH1在染色体上呈线性排列
C．VH、DH、JH和CH的多样性是抗体多样性的基础
D．遗传信息主要蕴藏在VH基因片段簇的排列顺序中
考点二 遗传信息的转录和翻译
1．RNA的结构和种类
(1)元素组成：________________。
(2)基本单位：________________。
(3)组成成分
(4)结构：一般是________________链，长度比DNA短；能通过________________从细胞核转移到细胞质中。
(5)种类及功能
种类 功能
mRNA ________合成的直接模板
tRNA 识别________，转运________
rRNA ________的组成成分
病毒RNA RNA病毒的________________
酶 少数酶为RNA，可降低化学反应的________(起催化作用)
源于必修2 P67“图4－6”：tRNA________(填“含有”或“不含有”)氢键，一个tRNA分子中________(填“是”或“不是”)只有三个碱基。
2．遗传信息的转录
(1)源于必修2 P65“图4－4”：
①遗传信息的转录过程中也有DNA的解旋过程，该过程________(填“需要”或“不需要”)解旋酶。
②一个基因转录时以基因的________条链为模板，一个DNA分子上的所有基因的模板链________(填“一定”或“不一定”)相同。
③转录方向的判定方法：________________________________________为转录的起始方向。
(2)源于必修2 P64～65“正文”：RNA适合做信使的原因是_______________________。
3．遗传信息的翻译
4．遗传信息、密码子与反密码子之间的联系
源于必修2P67“思考·讨论”几乎所有的生物体都共用一套密码子，这体现了密码子的什么特点？
______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________
归纳总结 基因(DNA)、mRNA上碱基数目最多对应的肽链中氨基酸数目，如图所示：
可见，蛋白质中氨基酸数目＝1/3mRNA碱基数目＝1/6DNA碱基数目。
提醒 实际基因表达过程中的数量关系不符合6∶3∶1的原因
①基因中的内含子转录后被剪切。
②在基因中，有的片段(非编码区)起调控作用，不转录。
③合成的肽链在加工过程中可能会被剪切掉部分氨基酸。
④转录出的mRNA中有终止密码子，终止密码子不编码氨基酸。
5．中心法则
(1)提出者：________。
(2)中心法则内容图解(虚线表示少数生物的遗传信息的流向)
图中：①DNA的复制；②__________；③翻译；④________________；⑤________________。
(3)生命是物质、能量和信息的统一体：________________是信息的载体，________是信息的表达产物，而________为信息的流动提供能量。
(4)写出下列部分生物中心法则表达式
生物种类 举例 遗传信息的传递过程
DNA病毒 T2噬菌体
RNA病毒 烟草花叶病毒
逆转录病毒 艾滋病病毒
细胞生物 动物、植物、细菌、真菌等
聚焦RNA合成和翻译过程相关图示：
(1)图甲中一个基因的两条链都可以作为转录的模板吗？一个DNA分子上的所有基因的模板链都相同吗？
______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________
(2)图甲中c所指的3条链的氨基酸序列是否相同？为什么？
______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________
(3)图甲中信息显示一条mRNA可结合多个核糖体，有什么意义？图甲中核糖体移动的方向是什么？
______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________
(4)图乙中d过程发生场所是哪里？e过程所需的嘌呤类核苷酸数目与f过程所需的嘧啶类核苷酸数目有何特点？图中(＋)RNA的作用有哪些？
______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________
3．(2023·河北邯郸高三模拟)如图表示细胞内遗传信息的传递过程，下列有关叙述错误的是( )
A．相较于过程②和③，过程①特有的碱基配对方式是A－T
B．真核细胞由过程②形成的mRNA和tRNA都需要加工
C．过程③中核糖体在mRNA上的移动方向是a到b
D．图示tRNA可以搬运密码子为CCA的氨基酸
归纳总结 DNA复制、转录、翻译、逆转录和RNA复制的比较
项目 DNA复制 转录 翻译 逆转录 RNA复制
场所 主要细胞核 主要细胞核 核糖体 宿主细胞 宿主细胞
模板 DNA的两条链 DNA的一条链 mRNA RNA RNA
原料 4种脱氧核 苷酸 4种核糖核苷酸 21种氨基酸 4种脱氧核苷酸 4种核糖核苷酸
酶 解旋酶、DNA聚合酶 RNA聚合酶 缩合反应的酶 逆转录酶 RNA复制酶
能量 ATP
碱基互补 配对原则 G→C，C→G
A→T， T→A A→U， T→A A→U，U→A A→T， U→A A→U， U→A
产物 两个子代DNA RNA 多肽链 DNA RNA
信息传递 DNA→DNA DNA→RNA mRNA→蛋 白质 RNA→DNA RNA→RNA
意义 前后代之间传递遗传信息 表达遗传信息 表达遗传信息 通过宿主细胞传递遗传信息，合成蛋白质 前后代之间传递遗传信息
4.(多选)miRNA是一种小分子RNA，某miRNA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抑制W蛋白的合成发生在转录过程中
拓展延伸 判断中心法则各生理过程的三大依据
1．(2021·河北，8)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
2．(2022·湖南，14)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
3．(多选)(2021·湖南，13)细胞内不同基因的表达效率存在差异，如图所示。下列叙述正确的是( )
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B
B．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
4．(多选)(2021·河北，16)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 阻止脱氧核糖核苷酸的合成
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
1．判断关于基因本质的叙述
(1)对于真核生物来说，染色体是基因的唯一载体( )
(2)若50个碱基对组合成1个基因，则可能组合成450种基因( )
(3)细胞中DNA分子的碱基对总数等于所有基因的碱基对数之和( )
(4)等位基因位于同一个DNA分子的两条脱氧核苷酸链上( )
(5)细胞中组成一个基因的嘌呤碱基与嘧啶碱基数量不一定相等( )
2．判断关于RNA、密码子和反密码子的叙述
(1)rRNA是核糖体的组成成分，原核细胞中可由核仁参与合成( )
(2)tRNA的种类很多，但是每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸，一种氨基酸也只能由一种tRNA转运( )
(3)反密码子是位于tRNA上任意相邻的3个碱基( )
(4)mRNA上所含有的密码子均能在tRNA上找到相对应的反密码子( )
3．判断关于基因转录和翻译过程的叙述
(1)DNA转录形成的mRNA，与母链碱基的组成、排列顺序都是相同的( )
(2)下图为某生物细胞内发生的一系列生理变化，X表示某种酶，则过程Ⅰ在细胞核内进行，过程Ⅱ在细胞质内进行( )
(3)如图为细胞通过翻译形成蛋白质的过程，mRNA移动方向是从左到右，丙氨酸只能由该tRNA转运( )
4．判断关于中心法则的叙述
(1)HIV中能完成逆转录过程( )
(2)转录与DNA复制都遵循碱基互补配对原则，且配对方式相同( )
(3)中心法则全部过程均可发生在正常人体细胞内( )
5．填空默写
(1)科学家________于1957年提出了中心法则：遗传信息可以从DNA流向DNA，即DNA的复制；也可以从DNA流向RNA，进而流向蛋白质，即遗传信息的____________和________。随着研究的不断深入，科学家对中心法则作出了补充，请写出完善后的中心法则。
(2)转录的场所：________________________________；模板：________________；原料：________________________；酶：________________；能量：________；遵循的原则：__________________________；产物：________________。
(3)翻译的场所：________；模板：__________；原料：________；转运工具：________；酶；能量(ATP)；遵循的原则：________________________________；产物：________。
(4)人体不同组织细胞的相同DNA分子，进行转录过程时启用的起始点________________(填“都相同”“都不同”或“不完全相同”)，其原因是_________________________。
第3课时 基因的概念与表达
考点一 归纳
1．遗传效应的DNA片段 有遗传效应的RNA片段
2．染色体 线性 遗传信息
拓展
1．在人类的DNA分子中，核苷酸序列多样性表现为每个人的DNA几乎不可能完全相同。因此，DNA可以像指纹一样用来鉴别身份。
2．不被破坏的概率大。染色体DNA分子中的绝大多数碱基并不构成基因。
突破
1．C
2．D [VH1、DH1和JH1的基本组成单位都是脱氧核苷酸，A正确；VH1、DH1和JH1在一条染色体上，呈线性排列，B正确；VH、DH、JH和CH的多样性是抗体多样性的基础，C正确；遗传信息主要蕴藏在VH基因片段簇的脱氧核苷酸的排列顺序中，D错误。]
考点二 归纳
1．(1)C、H、O、N、P (2)核糖核苷酸 (3)核糖 鸟嘌呤(G) 尿嘧啶(U) (4)单 核孔
(5)蛋白质 密码子 氨基酸 核糖体 遗传物质 活化能
教材隐性知识 含有 不是
2．细胞核 细胞质 核糖核苷酸 mRNA分子 mRNA、rRNA、tRNA
教材隐性知识 (1)①不需要 ②一 不一定 ③已合成的mRNA释放的一端(5′－端) (2)RNA由核糖核苷酸连接而成，可以携带遗传信息；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
3．mRNA tRNA mRNA tRNA 终止密码子 脱离
4．间接 直接 3
教材隐性知识 这体现了密码子的通用性，说明当今生物可能有着共同的起源。
5．(1)克里克 (2)转录 RNA的复制 RNA逆转录
(3)DNA、RNA 蛋白质 ATP
(4)
拓展
(1)转录时只能以基因的一条链为模板；不同的基因模板链不一定相同。
(2)图甲中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。
(3)少量的mRNA分子可以迅速合成出大量的蛋白质。图甲中核糖体移动的方向为由左向右。
(4)d过程发生在宿主细胞的核糖体上。e过程所需的嘌呤类核苷酸与f过程所需的嘧啶类核苷酸数目相等。(＋)RNA可作为遗传物质，指导RNA的合成；也可以作为翻译的模板。
突破
3．D [因为反密码子从tRNA的3′端→5′端读取，即UGG，故图示tRNA可以搬运密码子为ACC的氨基酸，D错误。]
4．AB [miRNA在细胞核中转录形成RNA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－蛋白质复合体，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错误。]
重温高考 真题演练
1．C
2．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，其与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RNA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在转录未结束时就可以和核糖体结合，开始翻译过程，D错误。]
3．ABC [基因的表达包括转录和翻译两个过程，图中基因A表达的蛋白质分子数量明显多于基因B表达的蛋白质分子，说明基因A表达的效率高于基因B，A正确；核基因的转录是以DNA的一条链为模板转录出RNA的过程，发生的场所为细胞核，翻译是以mRNA为模板翻译出具有氨基酸排列顺序的多肽链，翻译发生的场所在细胞质中的核糖体，B正确；三种RNA(mRNA、rRNA、tRNA)都是以DNA中的一条链为模板转录而来的，C正确；反密码子位于tRNA上，rRNA是构成核糖体的成分，不含有反密码子，D错误。]
4．BCD [羟基脲阻止脱氧核糖核苷酸的合成，从而影响肿瘤细胞中DNA复制过程，而转录过程需要的原料是核糖核苷酸，不会受到羟基脲的影响，A错误；放线菌素D通过抑制DNA的模板功能，可以抑制DNA复制和转录过程，因为DNA复制和转录均需要DNA模板，B正确；阿糖胞苷抑制DNA聚合酶活性而影响DNA复制过程，DNA聚合酶活性受抑制后，会使肿瘤细胞DNA复制过程中子链无法正常延伸，C正确；将三种药物精准导入肿瘤细胞的技术可以抑制肿瘤细胞的增殖，由于三种药物是精准导入肿瘤细胞，因此，可以减弱它们对正常细胞的不利影响，D正确。]
五分钟 查落实
1．(1)× (2)√ (3)× (4)× (5)×
2．(1)× (2)× (3)× (4)×
3．(1)× (2)× (3)×
4．(1)× (2)× (3)×
5．(1)克里克 转录 翻译
(2)细胞核(主要)、线粒体、叶绿体 DNA的一条链 4种核糖核苷酸 RNA聚合酶 ATP 碱基互补配对(A与U、T与A、C与G、G与C) 产生单链RNA (3)核糖体 mRNA 氨基酸 tRNA 碱基互补配对(A与U、U与A、C与G、G与C) 肽链 (4)不完全相同 不同组织细胞中基因进行选择性表达第2课时 DNA的结构与复制
课标要求 1.概述DNA分子是由4种脱氧核苷酸构成的，通常由两条碱基互补配对的反向平行长链形成双螺旋结构，碱基的排列顺序编码了遗传信息。2.概述DNA分子通过半保留方式进行复制。
考点一 DNA分子的结构
1．DNA双螺旋结构模型的构建
(1)构建者：________________。
(2)构建过程
2．DNA的结构
3．DNA结构特点
多样性 若DNA含有n个碱基对，则其可能有4n种碱基排列顺序
特异性 每个DNA分子都有特定的___________
稳定性 两条主链上 交替排列的顺序不变， 不变等
源于必修2 P50图3－8：DNA的一条单链具有两个末端，一端有一个游离的磷酸基团，称作______________，另一端有一个羟基(—OH)，称作______，两条单链走向________，一条单链是从5′－端到3′－端的，另一条单链是从3′－端到5′－端的。
归纳总结 DNA双螺旋结构的热考点
4．DNA中的碱基数量的计算规律
设DNA一条链为1链，互补链为2链。根据碱基互补配对原则可知，A1＝T2，A2＝T1，G1＝C2，G2＝C1。
(1)A1＋A2＝________；G1＋G2＝________。
即：双链中A＝________，G＝________，A＋G＝________＝________＝________＝(A＋G＋T＋C)。
规律一：双链DNA中嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数，任意两个不互补碱基之和为碱基总数的一半。
(2)A1＋T1＝________；G1＋C1＝________。
＝＝(N为相应的碱基总数)，＝＝。
规律二：互补碱基之和所占比例在任意一条链及整个DNA分子中都相等，简记为“补则等”。
(3)与的关系是__________________________________________________。
规律三：非互补碱基之和的比值在两条互补链中互为倒数，简记为“不补则倒”。
(4)若＝a，＝b，则＝(a＋b)。
规律四：某种碱基在双链中所占的比例等于它在每一条单链中所占比例和的一半。
根据DNA分子结构图像分析回答下列问题：
(1)图中④能表示胞嘧啶脱氧核苷酸吗？
______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________
(2)解旋酶作用于图中哪个部位？限制性内切核酸酶和DNA连接酶作用于图中哪个部位？
______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________
(3)DNA初步水解的产物和彻底水解的产物分别是什么？
______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________
(4)“A＋T与G＋C的比值一定相等吗？”由此可概括出什么结论？此值的大小体现了什么呢？
______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________
1．20世纪50年代初，查哥夫对多种生物DNA做了碱基定量分析，发现(A＋T)/(C＋G)的值如下表。结合所学知识，你认为能得出的结论是( )
DNA来源 大肠杆菌 小麦 鼠 猪肝 猪胸腺 猪脾
(A＋T)/ (C＋G) 1.01 1.21 1.21 1.43 1.43 1.43
A.小麦和鼠的DNA所携带的遗传信息相同
B．猪的DNA结构比大肠杆菌DNA结构更稳定一些
C．同一生物不同组织的DNA碱基组成相同
D．小麦DNA中(A＋T)数量是鼠DNA中(C＋G)数量的1.21倍
2．(2023·河北唐山高三检测)某DNA部分片段结构如图所示，下列叙述正确的是( )
A．③为磷酸二酯键，③的形成需要RNA聚合酶催化
B．①代表氢键，①的形成与断裂需要ATP提供能量
C．片段中碱基②与五碳糖构成的脱氧核苷与ATP中的腺苷相同
D．若该DNA一条链中碱基A与T之和占48%，则整个DNA中碱基C占26%
考点二 DNA的复制
1．DNA半保留复制的实验证据
(1)实验者：美国生物学家__________________和________。
(2)研究方法：________________。
(3)实验材料：大肠杆菌。
(4)实验技术：________________技术和离心技术。
(5)实验原理：含15N的双链DNA密度大，含14N的双链DNA密度小，一条链含14N、一条链含15N的双链DNA密度居中。
(6)实验假设：_________________________________________________________________。
(7)实验过程及分析
Ⅰ.实验过程
Ⅱ.实验分析
a．立即取出：提取DNA→离心→__________。
b．细胞分裂一次(即细菌繁殖一代)取出：提取DNA→离心→________________。
c．细胞再分裂一次(即细菌繁殖两代)取出：提取DNA→离心→轻带、中带。
(8)实验结论：_______________________________________________________________。
2．DNA的复制
(1)概念、时间、场所
(2)过程
(3)结果：一个DNA分子形成了两个________________的DNA分子。
(4)特点
(5)DNA准确复制的原因
DNA具有独特的________结构，为复制提供精确的模板，________________原则，保证了复制能准确地进行。
(6)DNA复制的意义：DNA通过复制，将__________________从亲代细胞传递给子代细胞，从而保持了________________的连续性。
3．“图解法”分析DNA复制相关计算
(1)将含有15N的DNA分子放在含有14N的培养液中连续复制n次，则：
①子代DNA共2n个
②脱氧核苷酸链共2n＋1条
(2)DNA分子复制过程中消耗的脱氧核苷酸数
①若亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个，经过 n次复制需要消耗该种脱氧核苷酸数为________________。
②第n次复制需要消耗该种脱氧核苷酸数为________________。
4．“四步法”解决细胞分裂中染色体标记问题
在解决这类问题时，先画出细胞分裂中染色体行为变化，再画DNA，再补全染色体，染色体中只要有一条脱氧核苷酸单链被标记，则认为该染色体含有放射性标记。
第一步 画出含一条染色体的细胞图，下方画出该条染色体上的1个DNA分子，用竖实线表示含同位素标记
第二步 画出复制一次、分裂一次的子细胞染色体图，下方画出染色体上的DNA链，未被标记的新链用竖曲线表示
第三步 再画出第二次复制(分裂)后的细胞的染色体组成和DNA链的情况
第四步 若继续推测后期情况，可想象着丝粒分裂，染色单体分开，并进而推测子细胞染色体的情况
(1)有丝分裂中染色体标记情况
过程图解 复制一次(母链标记，培养液不含标记同位素)： 转至不含放射性培养液中再培养一个细胞周期：
规律总结 若只复制一次，产生的子染色体都带有标记；若复制两次，产生的子染色体只有一半带有标记
(2)减数分裂中染色体标记情况分析
过程图解 减数分裂一般选取一对同源染色体为研究对象，如下图(母链标记，培养液不含标记同位素)：
规律总结 由于减数分裂没有细胞周期，DNA只复制一次，因此产生的子染色体都带有标记
据图分析DNA复制过程：
(1)图示中的解旋酶和DNA聚合酶各有什么作用？
______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________
(2)蛙的红细胞和哺乳动物成熟的红细胞，是否都能进行图示过程？
______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________
(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。
①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。
______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________
②预测实验结果并得出结论。
______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________
3．研究人员将1个含14N－DNA的大肠杆菌转移到以15NH4Cl为唯一氮源的培养液中，培养24 h后提取子代大肠杆菌的DNA。将DNA解开双螺旋，变成单链；然后进行密度梯度离心，试管中出现两种条带(如图)。下列说法正确的是( )
A．由结果可推知该大肠杆菌的细胞周期大约为6 h
B．根据条带的数目和位置可以确定DNA的复制方式
C．解开DNA双螺旋的实质是破坏核苷酸之间的磷酸二酯键
D．若直接将子代DNA进行密度梯度离心也能得到两条条带
4．(多选)如图为某DNA分子片段，假设该DNA分子中有5 000对碱基，A＋T占碱基总数的34%。若该DNA分子在含14N的培养基中连续复制2次，下列叙述不正确的是( )
A．复制时作用于③处的酶为DNA聚合酶
B．DNA分子复制2次需游离的胞嘧啶脱氧核苷酸9 900个
C．④处指的是腺嘌呤核糖核苷酸
D．子代中含15N的DNA分子占1/2
1．(2022·广东，12)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
2．(2022·浙江6月选考，13)某同学欲制作DNA双螺旋结构模型，已准备了足够的相关材料。下列叙述正确的是( )
A．在制作脱氧核苷酸时，需在磷酸上连接脱氧核糖和碱基
B．制作模型时，鸟嘌呤与胞嘧啶之间用2个氢键连接物相连
C．制成的模型中，腺嘌呤与胞嘧啶之和等于鸟嘌呤和胸腺嘧啶之和
D．制成的模型中，磷酸和脱氧核糖交替连接位于主链的内侧
3．(2021·北京，4)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)＝1
D．RNA中U约占32%
4．(2021·山东，5)利用农杆菌转化法，将含有基因修饰系统的T－DNA插入到水稻细胞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
5．(2021·浙江6月选考，22)在DNA复制时，5-溴尿嘧啶脱氧核苷(BrdU)可作为原料，与腺嘌呤配对，掺入新合成的子链。用Giemsa染料对复制后的染色体进行染色，DNA分子的双链都含有BrdU的染色单体呈浅蓝色，只有一条链含有BrdU的染色单体呈深蓝色。现将植物根尖放在含有BrdU的培养液中培养，取根尖用Giemsa染料染色后，观察分生区细胞分裂中期染色体的着色情况。下列推测错误的是( )
A．第一个细胞周期的每条染色体的两条染色单体都呈深蓝色
B．第二个细胞周期的每条染色体的两条染色单体着色都不同
C．第三个细胞周期的细胞中染色单体着色不同的染色体均为1/4
D．根尖分生区细胞经过若干个细胞周期后，还能观察到深蓝色的染色单体
6．(2021·辽宁，4)下列有关细胞内的DNA及其复制过程的叙述，正确的是( )
A．子链延伸时游离的脱氧核苷酸添加到3′－端
B．子链的合成过程不需要引物参与
C．DNA每条链的5′－端是羟基末端
D．DNA聚合酶的作用是打开DNA双链
1．判断关于DNA分子结构的叙述
(1)DNA分子中每个脱氧核糖上均连接着一个磷酸和一个碱基( )
(2)DNA分子中的每个磷酸均连接着一个脱氧核糖和一个碱基( )
(3)维持基因结构稳定的键主要是磷酸二酯键和氢键( )
(4)某DNA分子中嘌呤数等于嘧啶数，该DNA分子一定是双链DNA( )
(5)某双链DNA分子中一条链上A∶T＝1∶2，则该DNA分子中A∶T＝2∶1( )
2．判断关于DNA分子复制的叙述
(1)单个脱氧核苷酸在DNA酶的作用下连接合成新的子链( )
(2)一个含有m个腺嘌呤的DNA分子经过n次复制，共需要消耗腺嘌呤脱氧核苷酸2n－1×m个( )
(3)果蝇一个精原细胞中的一个核DNA分子用15N标记，在正常情况下，其减数分裂形成的精子中，含有15N的精子数占1/4( )
(4)用3H标记胸腺嘧啶后合成脱氧核苷酸，注入真核细胞，可用于研究DNA复制的场所( )
(5)DNA复制与染色体复制是分别独立进行的( )
3．填空默写
(1)DNA只有4种脱氧核苷酸，能够储存足够量遗传信息的原因是______________________
_______________________________________________________________________________。
(2)DNA复制的特点是______________________________________。DNA精确复制的原因：______________________提供了复制的模板，__________________________________保证了复制的精确进行。
(3)与DNA复制有关的碱基计算
①一个DNA连续复制n次后，DNA分子总数为________。
②第n代的DNA分子中，含原DNA母链的有2个，占________。
③若某DNA分子中含碱基T为a，则连续复制n次，所需游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸数为____________；第n次复制时所需游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸数为________。
果蝇DNA形成多个复制泡的原因是___________________________________________。
第2课时 DNA的结构与复制
考点一 归纳
1．(1)沃森和克里克 (2)脱氧核苷酸 A＝T，G＝C T C 相反的
2．C、H、O、N、P 脱氧核苷酸 磷酸 脱氧核糖 碱基 A与T配对，G与C配对
3．碱基排列顺序 磷酸与脱氧核糖 碱基配对方式
教材隐性知识 5′－端 3′－端 相反
4．(1)T1＋T2 C1＋C2 T C T＋C A＋C T＋G
(2)A2＋T2 G2＋C2 (3)互为倒数
拓展
(1)不能。①磷酸基团属于胸腺嘧啶脱氧核苷酸。
(2)解旋酶作用于⑨，限制性内切核酸酶和DNA连接酶作用于⑩。
(3)DNA初步水解的产物是4种脱氧核苷酸；彻底水解的产物是磷酸、脱氧核糖和4种含氮碱基。
(4)不一定。不同DNA分子中的互补碱基之和的比值不一定相同。体现DNA分子的特异性。
突破
1．C [DNA分子中碱基的排列顺序代表遗传信息，由题表可知，小麦和鼠的(A＋T)/(C＋G)的值相同，但是碱基的排列顺序不一定相同，A错误；由于碱基A与T之间有2个氢键，而G与C之间有3个氢键，DNA分子中(G＋C)之和所占比例越大，DNA分子结构越稳定，(A＋T)/(C＋G)值越大，(G＋C)占整个DNA分子的比值越小，大肠杆菌的DNA分子结构更稳定，B错误；同一生物不同组织的遗传物质相同，所以同一生物不同组织的DNA碱基组成相同，C正确；小麦和鼠的(A＋T)/(C＋G)的值相同，但是碱基的总数不一定相同，故小麦DNA中(A＋T)与鼠DNA中(C＋G)在数量上无法比较，D错误。]
2．D [③为磷酸二酯键，③的形成需要DNA聚合酶催化，A错误；①代表氢键，氢键的形成不需要消耗能量，B错误；构成脱氧核苷酸的五碳糖是脱氧核糖，而构成腺苷的五碳糖是核糖，C错误；由于DNA分子中碱基互补配对，A＝T，G＝C，所以若该DNA一条链中碱基A与T之和占48%，则整个DNA分子中碱基A与T之和占48%，G和C之和占1－48%＝52%，所以DNA中碱基C占26%，D正确。]
考点二 归纳
1．(1)梅塞尔森 斯塔尔 (2)假说—演绎法 (4)同位素标记
(6)DNA以半保留的方式复制 (7)Ⅱ.a.全部重带 b．全部中带 (8)DNA的复制是以半保留的方式进行的
2．(1)间期 线粒体 叶绿体 (2)解旋酶 解开 双螺旋结构 母链 脱氧核苷酸 DNA聚合酶 碱基互补配对 (3)完全相同 (4)边解旋边复制 半保留 (5)双螺旋 碱基互补配对 (6)遗传信息 遗传信息
3．(1)①2 0 2n (2n－2) ②2 (2n＋1－2) (2)①m·(2n－1)
②m·2n－1
拓展
(1)前者使氢键打开，将DNA双螺旋的两条链解开；后者催化形成磷酸二酯键，从而形成新的子链。
(2)蛙的红细胞进行无丝分裂，可进行DNA分子的复制；哺乳动物成熟的红细胞已丧失细胞核，也无各种细胞器，不能进行DNA分子的复制。
(3)①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。
②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。
突破
3．D [据图分析可知，由于14N单链∶15N单链＝1∶7，说明DNA复制了3次，可推知该细菌的细胞周期大约为24/3＝8(h)，A错误；由于DNA经过热变性后解开了双螺旋，变成单链，所以根据条带的数目和位置只能判断DNA单链的标记情况，但无法判断DNA的复制方式，B错误；解开DNA双螺旋的实质是破坏核苷酸之间的氢键，C错误；DNA复制3次，有2个DNA链是15N/14N，在中带；有6个DNA链都是15N，在重带，即直接将子代DNA进行密度梯度离心也能得到两条条带，D正确。]
4．ACD [复制时作用于③处的酶为解旋酶而不是DNA聚合酶，A错误；由题干信息可知，G＋C＝1－34%＝66%，则G＝C＝3 300个，则复制2次需游离的胞嘧啶脱氧核苷酸为3 300×(22－1)＝9 900(个)，B正确；DNA分子的基本单位是脱氧核苷酸，所以④处指的是腺嘌呤脱氧核苷酸，C错误；DNA分子只有一条链含15N，其复制是半保留复制，连续复制2次后，形成的4个DNA分子，只有一个DNA分子含有15N，因此子代中含15N的DNA分子占1/4，D错误。]
重温高考 真题演练
1．C
2．C [在制作脱氧核苷酸时，需在脱氧核糖上连接磷酸和碱基，A错误；鸟嘌呤和胞嘧啶之间由3个氢键连接，B错误；DNA的两条链之间遵循碱基互补配对原则，即A＝T、C＝G，故在制作的模型中A＋C＝G＋T，C正确；DNA分子中脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成基本骨架，碱基在内侧，D错误。]
3．D [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。]
4．D [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，是G和U配对，所以复制三次后，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U－A，因此含T－DNA且脱氨基位点为A－T的细胞占 3/8，D错误。]
5．C [第二个细胞周期结束后，不同细胞中含有的带有双链都含有BrdU的染色体和只有一条链含有BrdU的染色体的数目是不确定的，故第三个细胞周期的细胞中染色单体着色不同的染色体比例不能确定，C错误。]
6．A
五分钟 查落实
1．(1)× (2)× (3)√ (4)× (5)×
2．(1)× (2)× (3)× (4)√ (5)×
3．(1)构成DNA的4种脱氧核苷酸的数目成千上万，脱氧核苷酸的排列顺序千差万别
(2)边解旋边复制、半保留复制 DNA双螺旋结构 碱基互补配对原则
(3)①2n ②1/2n－1 ③a×(2n－1) a×2n－1 (4)果蝇的DNA有多个复制起点，可从不同起点开始DNA的复制，由此加快了DNA复制的速率，为细胞分裂做好准备第4课时 基因表达与性状的关系
课标要求 1.举例说明生物的性状主要通过蛋白质表现。2.细胞分化的本质是基因选择性表达的结果。3.概述某些基因中碱基序列不变，但表型改变的表观遗传现象。
考点一 基因表达产物与性状的关系
1．基因控制生物性状的间接控制途径
(1)方式(用文字和箭头表示)：基因________________________________生物体的性状。
(2)实例
①白化病致病机理图解
②豌豆的圆粒和皱粒的形成机理图解
2．基因控制生物性状的直接控制途径
(1)方式：基因________________________生物体的性状。
(2)实例
油菜植物体内的中间代谢产物磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)运向种子后有两条转变途径，如图甲所示，其中酶a和酶b分别由基因A和基因B控制合成。
(1)据图甲分析，你认为提高油菜产油量的基本思路是什么？
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
(2)图乙表示基因B，α链是转录链，经诱导β链也能转录，从而形成双链mRNA，转录出的双链mRNA与图乙基因在化学组成上的区别是什么？
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
(3)为什么基因B经诱导后转录出双链mRNA就能提高产油量？
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
(4)该过程体现了基因控制性状的哪种途径？
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
1．白化病与镰状细胞贫血是两种常见的人类单基因遗传病，发病机理如图所示。下列有关说法正确的是( )
A．①②分别表示转录、翻译，主要发生在细胞核中
B．②过程中发生碱基互补配对，完成该过程需要64种tRNA的参与
C．图中两基因对生物性状的控制方式相同
D．①②两个过程中碱基互补配对的方式不完全相同
2．牵牛花的颜色主要是由花青素决定的，如图为花青素的合成与颜色变化途径示意图，从图中不能得出的结论是( )
A．花的颜色由多对基因共同控制
B．基因可以通过控制酶的合成来控制代谢
C．生物性状由基因决定，受环境影响
D．若基因①不表达，则基因②和基因③也不表达
考点二 基因的选择性表达与细胞分化
1．细胞分化的本质：____________________(如图所示)。
2．细胞分化的结果：由于基因的选择性表达，导致来自同一个体的体细胞中________和______不完全相同，从而导致细胞具有不同的________________。
下图是人体三种细胞内的部分基因及它们的活动状态，请据图分析回答下列问题：
(1)上述基因属于管家基因的是________，属于奢侈基因的是________。
(2)这三种细胞“血红蛋白基因”均__________表达，所以这三种细胞不包括________；A细胞可产生“胰岛素”，应为________细胞；B细胞可产生“生长激素”，应为________细胞。
3．(2023·江苏徐州高三检测)科学家提取了鸡的输卵管细胞、红细胞(有细胞核)和胰岛细胞，对这3种细胞中的mRNA进行了检测，结果见下表(注：“＋”表示检测发现相应的分子，“－”表示检测未发现相应的分子)。下列叙述正确的是( )
细胞种类 珠蛋白mRNA 卵清蛋白mRNA 胰岛素mRNA 丙酮酸激酶mRNA
红细胞 ＋ － － ＋
输卵管细胞 － ＋ － ＋
胰岛细胞 － － ＋ ＋
A.不同细胞合成的mRNA完全不同
B．丙酮酸激酶基因的表达产物是维持鸡细胞的基本生命活动所必需的
C．输卵管细胞中存在卵清蛋白基因和丙酮酸激酶基因，没有珠蛋白基因和胰岛素基因
D．鸡的不同细胞在形态、结构和功能上具有差异的根本原因在于合成的蛋白质种类不同
4．(多选)(2023·江苏南京高三模拟)ACC合成酶是植物体内乙烯合成的限速酶，下表是科学家以番茄ACC合成酶基因为探针，研究番茄果实不同成熟阶段及不同组织中该基因的表达情况。下列分析正确的是( )
果实成熟的不同阶段 叶片 雌蕊 雄蕊 根
绿果 变红 桃红 橙红 亮红 红透
－ ＋ ＋＋ ＋＋＋＋ ＋＋＋＋ ＋＋＋ － － ＋ －
注：“－”表示该基因不表达，“＋”表示该基因表达，“＋”的数目越多表示表达水平越高。
A．该基因的表达水平在不同的组织和果实成熟的不同阶段存在明显差异
B．橙红和亮红的果实细胞中该基因转录产物可能相对较多
C．绿果、雌蕊、叶片和根中无该基因及其转录产物，体现了细胞基因的选择性表达
D．果实中该基因表达水平高于叶片，说明前者的分化程度高于后者
考点三 表观遗传及基因与性状其他几种关系
1．表观遗传
(1)概念：生物体基因的________________保持不变，但________________和________发生可遗传变化的现象。
(2)实例
①柳穿鱼花的形态结构遗传
②某种小鼠毛色的遗传
③蜂王和工蜂的发育由来问题
(3)机制：DNA的________；________的甲基化和乙酰化等。
(4)特点
①________：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________：DNA的甲基化修饰可以发生可逆性变化，即被修饰的DNA可能发生去甲基化。
(5)与表型模拟的比
相同点 表观遗传与表型模拟都是由________________引起的性状改变，________________都没有改变
不同点 表观遗传是______________________，表型模拟引起的性状改变是________________
2.基因与性状间的其他关系
(1)在大多数情况下，基因与性状的关系并不是简单的一一对应的关系。
①一个基因________________(多数性状受单基因控制)。
②一个基因________________(如基因间相互作用)。
③________________________________(如身高、体重等)。
(2)生物体的性状也不完全由基因决定，______对性状也有着重要影响。例如，后天的营养和体育锻炼等对人的身高也有重要作用。
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将发育成工蜂。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。
(1)据上述研究解释蜜蜂幼虫因食物不同而发育不同的原因是什么？
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
(2)结合上述信息分析DNA甲基化与基因突变的关系？
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
(3)DNA甲基化常发生于DNA的CG序列密集区，发生甲基化后，会影响这段DNA和某些蛋白相结合。推测甲基化程度影响基因表达的机制是什么？
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
5．(2023·河北保定高三模拟)DNA甲基化是指DNA中的某些碱基被添加甲基基团，此种变化可影响基因的表达，对细胞分化具有调控作用。基因启动子区域被甲基化后，会抑制该基因的转录，如图所示。研究发现，多种类型的癌细胞中发生了抑癌基因的过量甲基化。下列叙述错误的是( )
A．细胞的内外环境因素均可引起DNA的甲基化
B．甲基化的启动子区更易暴露转录模板链的碱基序列
C．抑癌基因过量甲基化后会导致细胞不正常增殖
D．某些DNA甲基化抑制剂可作为抗癌药物研发的候选对象
6．(2023·江苏上冈高级中学高三模拟)表观遗传是指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，DNA甲基化是其中的机制之一。研究发现小鼠体内一对等位基因A和a(完全显性)，位于卵子时均发生甲基化，且在子代不能表达；但A和a基因在精子中都是非甲基化的，传给子代后都能正常表达。下列有关叙述错误的是( )
A．DNA甲基化修饰后转录可能受阻
B．雄鼠体内可能存在相应的去甲基化机制
C．抑癌基因的过度甲基化修饰将抑制肿瘤的发生
D．基因型为Aa的小鼠随机交配，子代性状分离比约为1∶1
1．(2017·全国Ⅲ，6)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
2．(2020·江苏，30)研究发现，线粒体内的部分代谢产物可参与调控核内基因的表达，进而调控细胞的功能。下图为T细胞中发生上述情况的示意图，请据图回答下列问题：
(1)丙酮酸进入线粒体后先经氧化脱羧形成乙酰辅酶A，再彻底分解成________和[H]。[H]经一系列复杂反应与________结合，产生水和大量的能量，同时产生自由基。
(2)线粒体中产生的乙酰辅酶A可以进入细胞核，使染色质中与________结合的蛋白质乙酰化，激活干扰素基因的转录。
(3)线粒体内产生的自由基穿过线粒体膜到______________中，激活NFAT等调控转录的蛋白质分子，激活的NFAT可穿过________进入细胞核，促进白细胞介素基因的转录。转录后形成的______分子与核糖体结合，经________过程合成白细胞介素。
(4)T细胞内乙酰辅酶A和自由基调控核内基因的表达，其意义是______________________
_______________________________________________________________________________。
1．判断关于基因对性状的控制过程的叙述
(1)基因1和基因2一般不会出现在人体内的同一个细胞中( )
(2)④⑤过程的结果存在差异的直接原因是血红蛋白结构的不同( )
(3)图中①②过程发生的场所分别是细胞核、细胞质中的核糖体( )
(4)白化病是酪氨酸酶活性降低造成的( )
(5)基因控制囊性纤维化与基因2控制性状的方式相同( )
2．判断关于基因选择性表达的叙述
(1)胰岛B细胞有胰岛素基因而无抗体基因，故可以产生胰岛素而不能产生抗体( )
(2)人体肌细胞与幼红细胞中基因、mRNA、蛋白质均不同( )
(3)肺炎链球菌R型和S型的差异是基因选择性表达的结果( )
3．判断关于表观遗传的叙述
(1)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( )
(2)柳穿鱼Lcyc基因的部分碱基发生甲基化修饰，抑制了基因的表达( )
(3)DNA的甲基化仅通过影响翻译过程进而影响表型( )
(4)表观遗传引起了表型的变化，又是可以遗传的，所以属于可遗传变异( )
4．填空默写
(1)基因控制性状的两条途径：_____________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
(2)表观遗传现象普遍存在于生物体的生长、发育和衰老的整个生命活动过程中。例如，基因组成相同的同卵双胞胎所具有的微小差异就与______________有关。
(3)有研究表明，吸烟会使人的体细胞内DNA的甲基化水平升高，对染色体上的__________也会产生影响。不仅如此，还有研究发现，男性吸烟者的精子活力下降，精子中DNA的甲基化水平明显升高。
(4)除了DNA甲基化，构成染色体的_______发生甲基化、乙酰化等修饰也会影响基因的表达。
(5)基因通过其表达产物——________来控制性状，细胞内的基因表达与否以及表达水平的高低都是受到调控的。细胞分化是基因选择性表达的结果，表观遗传能够使生物体在基因的碱基序列________的情况下发生可遗传的性状改变。
第4课时 基因表达与性状的关系
考点一 归纳
1．(1)酶的合成 代谢过程 (2)①酪氨酸酶 黑色素 酪氨酸酶 酪氨酸不能转化为黑色素 ②正常 正常 正常 升高 基因突变 基因重组 异常 降低 受阻 降低 失水
2．(1)蛋白质的结构 (2)缺失3个 A－T T－A 缬氨酸 镰刀状 溶血性贫血
拓展
(1)抑制酶b合成(活性)，促进酶a合成(活性)。
(2)mRNA中不含T含U，五碳糖为核糖。
(3)双链mRNA不能翻译(不能与核糖体结合)形成酶b，而细胞能正常合成酶a，故生成的油脂比例高，从而提高了产油量。
(4)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。
突破
1．D [②是以RNA为模板，指导蛋白质的合成，表示翻译，翻译发生在细胞质中的核糖体上，A错误；②过程为翻译过程，由于3种终止密码子没有对应的tRNA，因此tRNA只有61种，因此，该过程中最多需要61种反密码子的参与，B错误；前者是基因通过控制酶的合成来控制代谢过程进而控制生物的性状，后者是基因通过控制蛋白质的结构进而控制生物的性状，C错误；①为转录过程，转录过程中的碱基互补配对有T－A、A－U、G－C、C－G之间的配对，而②翻译过程中碱基互补配对的方式有U－A、A－U、G－C、C－G，这两个过程中的碱基互补配对的方式不完全相同，D正确。]
2．D
考点二 归纳
1．基因的选择性表达
2．mRNA 蛋白质 形态和功能
拓展
(1)a b、c、d (2)不能 红细胞 胰岛B 垂体
突破
3．B
4．AB [根据表中信息可知，番茄的不同组织以及果实成熟的不同阶段，ACC合成酶基因的表达水平存在明显差异，A正确；橙红和亮红的果实中，ACC合成酶基因表达水平最高，故其细胞中ACC合成酶基因的转录产物可能相对较多，B正确；番茄不同的组织和果实成熟的不同阶段该基因的表达水平不同，体现了不同细胞基因的选择性表达，C错误；果实中该基因的表达水平高于叶片，说明该基因进行了选择性表达，但不能说明果实的分化程度高于叶片，D错误。]
考点三 归纳
1．(1)碱基序列 基因表达 表型 (2)①表达 不表达 甲基化 植株A 植株A 植株B ②AvyAvy aa 黄色与黑色 (3)甲基化 组蛋白 (4)①可遗传 ③可逆性 (5)环境改变 遗传物质 可以遗传的 不可以遗传的
2．(1)①一种性状 ②多种性状 ③多个基因 一种性状 (2)环境
拓展
(1)蜜蜂的幼虫以花粉和花蜜为食，Dnmt3基因表达一种DNA甲基化转移酶，造成一些基因被甲基化而不能表达，发育成工蜂；蜜蜂的幼虫以蜂王浆为食，Dnmt3基因不表达，一些基因正常表达而发育成蜂王。
(2)DNA的甲基化会导致基因不能表达或表达水平不同。DNA甲基化可影响基因的表达，从而引起生物表型的改变；DNA甲基化不改变碱基序列，因此，DNA甲基化不是基因突变。
(3)DNA甲基化影响了RNA聚合酶与该区域的结合，导致发生甲基化的DNA(基因)转录过程受到抑制，进而无法完成翻译过程，影响了相关性状的表达。
突破
5．B [从图中可以看出，基因包括启动子、转录区域、终止子等部分，启动子和转录区域为基因中不同的区段，基因启动子区域被甲基化后，会抑制该基因的转录，因此甲基化的启动子区不利于暴露转录模板链的碱基序列，B错误。]
6．C [抑癌基因过度甲基化导致基因不能表达，会导致细胞无限分裂出现肿瘤，C错误。]
重温高考 真题演练
1．D [表型是具有特定基因型的个体所表现出的性状，是由基因型和环境共同决定的，所以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，A正确；叶绿素的合成需要光照，某植物的绿色幼苗在黑暗中变成黄色，说明这种变化是由环境造成的，B正确；O型血夫妇的基因型均为ii，其子代都是O型血(ii)，说明该性状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，说明该高茎豌豆是杂合子，自交后代出现性状分离，不能说明该相对性状是由环境决定的，D错误。]
2．(1)CO2 O2 (2)DNA (3)细胞质基质 核孔 mRNA 翻译 (4)提高机体的免疫能力
解析 (1)有氧呼吸过程中，丙酮酸在线粒体中先经氧化脱羧形成乙酰辅酶A，再被彻底分解为CO2和[H]，产生的[H]在线粒体内膜上与O2结合产生水和大量的能量，同时产生自由基。(2)染色质主要由DNA和蛋白质构成，线粒体中产生的乙酰辅酶A进入细胞核后，会使染色质中与DNA结合的蛋白质乙酰化，削弱蛋白质与DNA的结合能力，从而使DNA解螺旋，激活干扰素基因的转录。(3)线粒体内产生的自由基穿过线粒体膜进入细胞质基质中，可以激活NFAT等调控转录的蛋白质分子，即NFAT是蛋白质，蛋白质通过核孔进出细胞核，所以NFAT可以通过核孔进入细胞核，促进白细胞介素基因的转录。转录产生的mRNA通过核孔进入细胞质基质后可以与其中的核糖体结合，进行翻译过程合成相应的白细胞介素。(4)由题意可知，T细胞内乙酰辅酶A和自由基调控核基因的表达，可以促进合成干扰素和白细胞介素，干扰素具有抗病毒等功能，白细胞介素是一种淋巴因子，能够促进淋巴细胞的增殖、分化，从而提高机体的免疫能力。
五分钟 查落实
1．(1)× (2)√ (3)√ (4)× (5)√
2．(1)× (2)× (3)×
3．(1)√ (2)√ (3)× (4)√
4．(1)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；基因还能通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状 (2)表观遗传 (3)组蛋白 (4)组蛋白 (5)蛋白质 不变微专题四 基因表达调控
基因表达调控是生物体内基因表达的调节控制，使细胞中基因表达的过程在时间、空间上处于有序状态，并对环境条件的变化作出反应的复杂过程。基因表达的调控可在多个层次上进行，主要表现包括染色质水平、转录水平、转录后水平、翻译水平和翻译后水平的调控。
1．染色质水平上的调控
基因转录前染色质结构需要发生一系列重要变化，这是基因转录的前提，真核生物的DNA与组蛋白和一些非组蛋白构成染色质结构，染色质又分为常染色质和异染色质。DNA呈现不同凝聚状态的染色质结构，表现出不同的基因表达活性状态。常染色质结构比较松散，DNA局部序列暴露，基因表达处于活性状态。异染色质结构高度致密，DNA被组蛋白结合，染色质的基因表达活性处于阻遏状态。
典例1 组蛋白是构成真核生物染色体的基本结构蛋白。用聚丙烯酰胺凝胶电泳可以区分5种不同的组蛋白：H1、H2A、H2B、H3和H4。研究发现，核心组蛋白的肽链末端受到多种化学修饰的调控，比如H4末端Lys8(Lys代表赖氨酸)和Lys16的双乙酰化能够招募转录相关蛋白，促进基因表达；而H3的N末端Lys9的甲基化会促进DNA包装蛋白的结合，压缩染色质结构，抑制基因表达。下列相关叙述中，正确的是( )
A．大肠杆菌中没有染色体结构，其拟核中的DNA从不与任何蛋白质结合
B．RNA聚合酶能识别DNA上的起始密码子并与之结合，启动基因的转录
C．猪的成熟红细胞在衰老时，控制其凋亡的基因开始表达产生相关蛋白
D．特定的修饰状态可以决定组蛋白的活性，从而决定基因的表达与沉默
2．转录水平上的调控
该调控是最主要的基因调控方式。转录调控是指以DNA为模板合成RNA的调控，所有的细胞都具有大量序列特异的DNA结合蛋白，这些蛋白能准确地识别并结合到特异的DNA序列，在转录水平上起着开关的作用。该调控重点是在特定组织或细胞中、在特定的生长发育阶段、在特定的机体内外条件下，选择特定基因进行转录表达。
典例2 (多选)大肠杆菌可以直接利用葡萄糖，也可以通过合成β 半乳糖苷酶将乳糖分解为葡萄糖和半乳糖加以利用。如图是大肠杆菌乳糖代谢基因在转录水平上受到调控的模型。下列说法正确的是( )
A．阻遏蛋白与操纵基因结合会抑制结构基因的转录
B．基因lacZ、lacY、lacA共用一套启动子和终止子
C．图示的2个mRNA都有1个起始密码子和1个终止密码子
D．葡萄糖耗尽时β 半乳糖苷酶基因被诱导表达，这种调节可以减少物质和能量的浪费
3．转录后水平上的调控
转录后调控，这是指基因转录起始后对转录产物进行的一系列修饰、加工等调控行为，主要包括提前终止转录过程，对mRNA前体进行加工剪切，mRNA通过核孔和在细胞质内定位等。
典例3 (多选)真核生物的基因中含有外显子和内含子。细胞核内刚刚转录而来的RNA为前体mRNA，前体mRNA中的内含子在RNA自身以及其他蛋白复合物的作用下被剪切，形成mRNA运出细胞核。如图为前体mRNA的剪切示意图，下列相关叙述错误的是( )
A．图中的a、c分别为启动子和终止子转录部分
B．前体mRNA能与核糖体直接结合进行翻译过程
C．蛋白质复合物具有识别特定核糖核苷酸序列的功能
D．前体mRNA加工形成mRNA的过程发生在细胞质基质中
4．翻译水平上的调控
这是基因表达调控的重要环节。翻译的速率和细胞生长的速度之间是密切协调的。在肽链合成的起始、延伸和终止三个阶段中，对翻译起始速率的调控是最重要的，而在翻译的延伸和终止阶段也存在着调控因素。
典例4 (多选)miRNA是miRNA前体经过加工之后的一类非编码的具有调控功能的小RNA分子(18～25个核苷酸)，它含有一段能够自我配对形成“茎环”结构的序列(如图所示)。某miRNA能抑制W基因控制的蛋白质(W蛋白)的合成，如图是某真核细胞内形成该miRNA及其发挥作用的过程示意图。下列叙述错误的是( )
A．miRNA前体是单链RNA分子，且含有氢键
B．miRNA与W基因mRNA结合遵循碱基互补配对原则，即A与U、T与A、C与G配对
C．在细胞质加工miRNA使其茎环消失可能与磷酸二酯键的断裂有关
D．miRNA抑制W蛋白的合成是通过miRNA直接与W基因合成的mRNA结合所致
5．翻译后水平的调控(蛋白质活性的调节)
该调控主要是控制多肽链的加工和折叠，以产生不同功能活性的蛋白质。来自mRNA的遗传信息翻译成蛋白质后，这些蛋白质如何活化并发挥其生物学功能，涉及蛋白质合成后的加工问题。翻译后的加工实际上也具有对基因表达的调控作用。蛋白质的定向与分拣应该是准确无误的，否则细胞的正常生理功能将会出现异常。
典例5 果蝇细胞中含有调控“生物钟”的per基因，表达产物为PER蛋白，PER蛋白在白天会被降解，而到晚上PER蛋白与TIM蛋白绑定后被运输到细胞核中积累，从而抑制per基因的表达。通过这样的机制，PER蛋白持续而周期性地调控着果蝇的“生物钟”。据图分析，下列有关叙述正确的是( )
A．图中mRNA从右向左在核糖体中移动
B．per基因能持续地进行复制、转录、翻译以补充被降解的PER蛋白
C．果蝇“生物钟”的调节过程体现了per基因与基因产物之间的相互作用
D．PER－TIM蛋白复合物对per基因表达的调控属于翻译水平的调控
方法总结 (1)识图：对题干中出现的图形认真分析，并找出与教材知识及已有知识之间的联系。仔细辨别DNA复制、转录、翻译的图解，回忆有关过程的结构、场所与条件等。
(2)译图：比较熟练地把图形信息转化为文字或数据信息，或把文字、数据信息转化为图形信息，从而得出正确结论。
(3)挖掘：注意挖掘隐含条件。隐含条件往往是容易忽视的内容，也是造成解题失误的原因之一。只有捕捉到信息，才能处理信息，从而运用正确的信息解决问题。
对位训练
1．miRNA是一类由基因编码的，长约22个核苷酸的单链RNA分子。在线虫中，Lin－4基因的转录产物经加工后形成miRNA－miRNA*双链，其中 miRNA与Lin－14 mRNA部分配对，使其翻译受阻，进而调控幼虫的正常发育模式。Lin－4 miRNA的形成过程及其对Lin－14基因的调控如图所示。下列有关叙述正确的是( )
A．转录miRNA的模板链碱基序列与miRNA*的碱基序列相同
B．用抗原－抗体杂交技术可检测到线虫内Lin－4基因表达的蛋白质
C．图中过程①、过程②分别需要 RNA 聚合酶、限制性内切核酸酶
D．Lin－4基因调控Lin－14基因选择性表达的结果是Lin－14基因翻译水平降低
2．如图表示真核生物在不同水平上对基因的表达进行了调控，基因2转录生成的起始转录物中1、2、3、4部分重新连接后再出核孔，下列相关叙述错误的是( )
A．同种基因控制合成的蛋白质可能不止一种
B．不同水平的调控使真核生物细胞功能复杂化
C．转录的启动取决于基因上启动部位与RNA聚合酶是否碱基互补配对
D．据图推测，加工后的mRNA可能不翻译，同一mRNA翻译的新生多肽链只有1种
3．在遗传信息的表达过程中，蛋白质与核酸的合成相依赖。在生命起源之初，究竟是先有核酸还是先有蛋白质，科学家提出了以下假说：最早出现的生物大分子很可能是RNA，它兼具了DNA和蛋白质的功能，既可以像DNA一样储存遗传信息，又可以像蛋白质一样催化反应，DNA和蛋白质则是进化的产物。下列事实不支持该假说的是( )
A．构成核糖体的rRNA具有催化肽键形成的功能
B．细胞核内的DNA必须有RNA作为引物才能完成复制
C．mRNA是在RNA聚合酶的催化下以DNA的一条链为模板转录形成的
D．四膜虫rRNA的前体物能在没有蛋白质参与下进行自我加工、剪切
4．(多选)(2022·江苏泰州中学高三开学考试)果蝇的昼夜节律与PER蛋白浓度的变化有关。如图表示PER蛋白作用的部分过程。下列相关叙述错误的是( )
A．PER蛋白可反馈抑制Per基因的转录
B．per mRNA的合成过程在细胞核外发生
C．PER蛋白与TIM蛋白结合后穿过核膜进入细胞核
D．一个per mRNA分子上可结合多个核糖体同时进行多条不同肽链的合成
5．(2023·河北唐山高三模拟)研究发现，当细胞中缺乏氨基酸时，负载tRNA(携带氨基酸的tRNA)会转化为空载tRNA(没有携带氨基酸的tRNA)参与基因表达的调控。图示为缺乏氨基酸时，tRNA调控基因表达的相关过程，图中的①②③④表示过程，a、b、c、d表示合成的多肽链。利用该图作用的机理分析饥饿疗法治疗癌症的方法和原理(饥饿疗法是指通过微导管向肿瘤供血动脉内注入栓塞剂，阻断肿瘤的血液供应，使肿瘤细胞缺血、缺氧死亡)，回答相关问题：
(1)癌细胞被称为不死细胞，能够进行无限增殖，在增殖过程中需要不断合成需要的蛋白质，DNA控制合成蛋白质的过程包括__________(填数字编号)，参与此过程的RNA有_______________________________________________________________________________。
(2)完成过程需要的物质是从细胞质进入细胞核的，它们是_____________________________。
(3)根据图中多肽合成的过程，判断核糖体的移动方向为________________(填“从左向右”或“从右向左”)，多肽链a、b、c、d上的氨基酸序列________(填“相同”或“不同”)。 从图可知合成蛋白质的速度非常快的原因是___________________________________________
_______________________________________________________________________________。
(4)结合饥饿疗法治疗癌症的方法，利用如图展示的调控过程，从两个方面说明如何通过抑制蛋白质的合成，来控制癌细胞的分裂：_____________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
微专题四 基因表达调控
典例1 D
典例2 ABD [阻遏蛋白与操纵基因结合会导致启动子无法启动转录，从而抑制结构基因的转录，A正确；葡萄糖耗尽时β 半乳糖苷酶基因被诱导表达，从而将乳糖分解为葡萄糖和半乳糖加以利用，这种调节可以减少物质和能量的浪费，D正确。]
典例3 ABD [启动子和终止子为基因上的调控序列，不能转录出相应的前体mRNA，A错误；前体mRNA需要经过加工形成mRNA，才能与核糖体结合进行翻译过程，B错误；蛋白质复合物具有识别特定核糖核苷酸序列的功能，进而剪切前体mRNA，C正确；前体mRNA加工形成mRNA的过程发生在细胞核中，形成的mRNA运出细胞核进入细胞质基质中，D错误。]
典例4 BD [miRNA前体中含有茎环结构，故其中含有氢键，A正确；miRNA与W基因mRNA结合遵循碱基互补配对原则，即A与U、C与G配对，RNA中不含碱基T，B错误；在细胞质加工miRNA使其茎环消失可能是切断了一段核苷酸链，与磷酸二酯键的断裂有关，C正确；miRNA抑制W蛋白的合成，是通过单链miRNA与蛋白质结合形成的miRNA蛋白复合物直接与W基因的mRNA结合，从而阻断其翻译所致，D错误。]
典例5 C [翻译过程中是核糖体沿mRNA移动，A错误；per基因通过转录、翻译以补充被降解的PER蛋白，不涉及per基因的复制，B错误；该过程体现了per基因与基因产物之间的相互作用，C正确；PER－TIM蛋白复合物对per基因表达的调控属于转录水平的调控，D错误。]
对位训练
1．D [图示为线虫细胞中Lin－4 miRNA调控基因Lin－14表达的相关作用机制。图中①表示转录过程；②表示miRNA前体1经过加工形成miRNA前体2的过程。miRNA与Lin－14 mRNA部分配对，使其翻译受阻。转录miRNA的模板链碱基序列与miRNA*的碱基序列可以发生碱基互补配对，而不是相同，A错误；据图可知，Lin－4基因的转录产物经加工后形成miRNA－miRNA*双链，其中miRNA与Lin－14 mRNA部分配对，使其翻译受阻，说明Lin－4基因属于调控基因，并没有形成蛋白质，故不能用抗原－抗体杂交技术检测到线虫内Lin－4基因表达的蛋白质，B错误；图中过程①为转录，需要RNA聚合酶催化，过程②为miRNA前体1经过加工形成miRNA前体2，需要剪切RNA的RNA剪切酶催化，而限制性内切核酸酶识别的是DNA的特定序列，是对DNA的特定部位进行剪切，C错误。]
2．C 3.C
4．BCD [因为per mRNA存在于细胞核内，因此其合成只能发生在细胞核内，B错误；PER蛋白与TIM蛋白结合后穿过核孔进入细胞核，C错误；据图可知，在合成蛋白质时，多个核糖体可以相继结合到per mRNA分子上，形成多聚核糖体，这样可以同时进行多条相同肽链的合成，提高蛋白质的翻译效率，D错误。]
5．(1)①② mRNA、tRNA、rRNA (2)核糖核苷酸、RNA聚合酶、ATP (3)从右向左 相同 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，因此，少量的mRNA分子就可以迅速合成大量的蛋白质 (4)缺少氨基酸会使负载tRNA(携带氨基酸的RNA)转化为空载tRNA，空载tRNA通过抑制DNA的转录和激活蛋白激酶抑制蛋白质合成，减少蛋白质的含量，影响细胞的分裂
