2025届高考生物二轮专题突破：专题二 遗传与进化 选填题探析八 基因的本质和表达（含答案）

选填题探析八　基因的本质和表达
【考情分析】
1.考查题型:该部分内容的考查多以选择题形式呈现。
2.考查趋势:命题趋势多为遗传物质的实验探究、遗传信息传递过程的实例分析与实验探究。
考点1　主要遗传物质
【知识归纳】
1.归纳遗传物质探索历程的“两次标记”和“三个结论”
(1)噬菌体侵染细菌实验中的两次标记的目的不同
第一次 标记 分别用含35S和32P的培养基培养大肠杆菌,目的是获得带有标记的大肠杆菌
第二次 标记 分别用含35S和32P的大肠杆菌培养噬菌体,目的是使噬菌体带上放射性标记
(2)遗传物质发现的三个实验结论
2.明确噬菌体侵染细菌实验放射性分布误差产生的原因
3.“遗传物质”探索的四种方法
【特别提醒】
准确理解DNA是主要的遗传物质
①“DNA是主要的遗传物质”是总结多数生物的遗传物质后得出的结论,而不是由“肺炎链球菌的转化实验”和“噬菌体侵染细菌的实验”这两个实验得出的。
②对于整个生物界而言,生物的遗传物质是核酸,其中绝大多数生物的遗传物质是DNA,少数病毒的遗传物质是RNA,所以说DNA是主要的遗传物质。
4.DNA的结构
(1)理清DNA结构的两种关系和两种化学键
数量 关系 每个DNA分子片段中,游离的磷酸基团有①　　
A—T之间有两个氢键,G—C之间有三个氢键
脱氧核糖数=磷酸数=含氮碱基数
位置 关系 单链中相邻碱基:通过②　　　　　　　连接
互补链中相邻碱基:通过③　　　　相连
化学键 氢键:连接互补链中相邻碱基的作用力
磷酸二酯键:连接单链中相邻④　　　的化学键
(2)双链DNA的碱基之间的关系
①双链DNA分子中常用公式:A=T、C=G、A+G=T+C=A+C=T+G。
②“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。
③某单链不互补碱基之和的比值与其互补链的该比值互为倒数。
【高考真题】
1.(2022·海南卷,T13)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( )。
　　　　材料及标记 实验组　　　 T2噬菌体 大肠杆菌
① 未标记 15N标记
② 32P标记 35S标记
③ 3H标记 未标记
④ 35S标记 未标记
A.①和④　　　　　　B.②和③
C.②和④ D.④和③
2.(2022·广东卷,T12)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
【考向速清】
(1)(2022·河北卷,T8)肺炎链球菌体外转化实验和噬菌体侵染细菌实验均采用了能区分DNA和蛋白质的技术。 ( )
(2)(2022·浙江卷6月,T22)在“噬菌体侵染细菌的实验”中,搅拌是为了使大肠杆菌内的噬菌体释放出来,离心是为了沉淀培养液中的大肠杆菌。 ( )
(3)(2022·湖南卷,T2)T2噬菌体侵染大肠杆菌的过程中,噬菌体在自身RNA聚合酶作用下转录出RNA。 ( )
(4)(2022·河北卷,T8)双螺旋模型的碱基互补配对原则解释了DNA分子具有稳定的直径。 ( )
(5)(2022·广东卷,T5)沃森和克里克用DNA衍射图谱得出碱基配对方式。 ( )
(6)(2023·河北卷,T6)双螺旋DNA中互补配对的碱基所对应的核苷酸方向相反。 ( )
【对点强化】
1.[考查肺炎链球菌的转化实验](2024·安徽合肥二模)在格里菲思实验的基础上,艾弗里向S型细菌的细胞提取物中分别加入不同的酶,再加入有R型活细菌的培养基中,一段时间后,检测细胞提取物的转化活性,结果如下表所示。下列有关叙述错误的是( )。
加入的酶 RNA酶 蛋白酶 酯酶 DNA酶
转化活性 有 有 有 无
A.该实验应用了“加法原理”控制自变量,需要设置不加酶的对照组
B.实验结果说明很可能是DNA使R型细菌转化为S型细菌
C.为确认DNA是转化因子,需分析比较提取物与DNA的理化性质
D.R型细菌在转化为S型细菌的过程中发生了可遗传的变异
2.[考查噬菌体侵染细菌的实验](2024·浙江绍兴二模)将用荧光染料标记某种成分的T2噬菌体与大肠杆菌混合培养,定时取样、搅拌、离心,并检测沉淀物中的荧光强度,结果如图所示。下列叙述错误的是( )。
A.上述实验可证明蛋白质不是噬菌体的遗传物质
B.实验中被荧光染料标记的T2噬菌体成分是DNA
C.搅拌是否充分会影响ab段的荧光强度
D.bc段荧光强度下降是大肠杆菌细胞破裂所致
3.[考查DNA分子的结构和特点](2024·江西模拟)DNA分子的稳定性与碱基对之间的氢键数目有关,DNA分子的多样性与碱基排列顺序有关。下列关于DNA分子的叙述,错误的是( )。
A.一个双链DNA分子含碱基对C—G越多,在体外解旋时所需的温度越高
B.若某双链DNA分子由100个脱氧核苷酸组成,则其核苷酸的排列顺序有450种
C.若某DNA分子中(A+T)/(G+C)、(A+C)/(G+T)两个比值相等,则说明该DNA为双链
D.每个人DNA的碱基排列顺序不同,故在现代刑侦领域可利用DNA指纹技术确定犯罪嫌疑人
考点2　遗传信息的传递和表达
【知识归纳】
1.图解遗传信息的传递和表达
(1)DNA分子复制(以真核细胞为例):DNA→DNA
(2)转录:DNA→RNA
(3)翻译:mRNA→蛋白质
模型一:
模型二:
2.原核细胞与真核细胞中的基因表达
3.中心法则与遗传信息的传递类型
4.基因控制生物体性状的途径
【高考真题】
1.(2024·浙江卷1月,T10)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①②③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
2.(2023·湖南卷,T12)细菌glg基因编码的UDPG焦磷酸化酶在糖原合成中起关键作用。细菌糖原合成的平衡受到CsrAB系统的调节。CsrA蛋白可以结合glg mRNA分子,也可结合非编码RNA分子CsrB,如图所示。下列叙述错误的是( )。
A.细菌glg基因转录时,RNA聚合酶识别和结合glg基因的启动子并驱动转录
B.细菌合成UDPG焦磷酸化酶的肽链时,核糖体沿glg mRNA从5'端向3'端移动
C.抑制CsrB基因的转录能促进细菌糖原合成
D.CsrA蛋白都结合到CsrB上,有利于细菌糖原合成
【考向速清】
(1)(2022·重庆卷,T4)DNA半保留复制是以DNA双螺旋结构模型为理论基础的。 ( )
(2)(2022·湖南卷,T14)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。 ( )
(3)(2022·河北卷,T9)RNA聚合酶和逆转录酶催化反应时均遵循碱基互补配对原则且形成氢键。 ( )
(4)(2022·河北卷,T9)在解旋酶协助下,RNA聚合酶以单链DNA为模板转录合成多种RNA。 ( )
(5)(2023·广东卷,T5)RNA逆转录现象的发现是对中心法则的补充。 ( )
(6)(2022·天津卷,T5)小鼠Avy基因控制黄色体毛,该基因上游不同程度的甲基化修饰会导致其表达受不同程度抑制,但Avy基因的碱基序列保持不变。 ( )
【对点强化】
1.(原创)下列有关基因的转录和翻译的叙述,正确的是( )。
A.转录过程发生在细胞核内,翻译过程发生在细胞质中
B.转录是以DNA的两条链为模板合成RNA的过程
C.转录和翻译过程中碱基的互补配对方式不完全相同
D.翻译时,核糖体沿mRNA从启动子开始到终止子结束
2.(2024·山西运城二模)某果蝇精原细胞中的1个DNA分子含有a个碱基对,其中腺嘌呤有m个,现将该DNA的两条链都用15N标记,然后将细胞置于含14N的培养液中培养,连续进行两次分裂。下列推断正确的是( )。
A.在细胞分裂时,DNA复制过程中解旋发生在两条姐妹染色单体之间
B.该DNA连续复制n次,需要的胞嘧啶脱氧核苷酸的数目为(2n-1)(a-m)
C.该精原细胞两次分裂结束后含14N的子细胞可能有2个或3个或4个
D.若该精原细胞只进行减数分裂,则两次分裂后每个子细胞只有1条染色体含有15N
3.(2024·河北邢台二模)丙型肝炎病毒(HCV)是一种单链+RNA病毒,下图为HCV侵入宿主细胞后增殖过程的示意图。下列有关叙述正确的是( )。
A.+RNA和-RNA携带的遗传信息相同
B.-RNA能与核糖体结合完成翻译过程
C.酶1、酶2和酶3都有RNA聚合酶的作用
D.该病毒在细胞外可以完成RNA的复制
参考答案
考点1　主要遗传物质
知识归纳
1.(2)①转化因子　②DNA　③DNA是噬菌体的遗传物质
4.(1)①两个　②脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖　③氢键　④脱氧核苷酸
高考真题
1.C　解析　15N是稳定同位素,不具有放射性,因此实验组①中无法检测到放射性;实验组②中32P标记了噬菌体DNA,噬菌体DNA进入大肠杆菌中,而大肠杆菌被35S标记,因此放射性物质主要分布在沉淀物中;实验组③中,3H标记了噬菌体的蛋白质和DNA,噬菌体DNA进入大肠杆菌中一起沉淀,噬菌体的蛋白质外壳留在上清液中,因此放射性物质分布在上清液和沉淀物中;实验组④中35S标记了噬菌体的蛋白质外壳,噬菌体的蛋白质外壳留在上清液中,因此放射性物质主要分布在上清液中,C符合题意。
2.C　解析　据题图可知,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。
考向速清
(1)√
(2)×　提示:实验过程中搅拌的目的是使吸附在细菌上的噬菌体外壳与细菌分离;大肠杆菌的质量大于噬菌体,离心的目的是沉淀培养液中的大肠杆菌。
(3)×　提示:噬菌体在大肠杆菌RNA聚合酶的作用下转录出RNA。
(4)√
(5)×　提示:沃森和克里克用DNA衍射图谱得出了DNA的螺旋结构,碱基配对方式是通过化学分析的方法得出的。
(6)√
对点强化
1.A　解析　肺炎链球菌的转化实验中每个实验组均特异性地去除了一种物质,应用了“减法原理”来控制实验自变量,A错误;该实验结果证明DNA能使R型细菌转化为S型细菌,很可能是DNA使R型细菌产生了稳定遗传变化,B正确;若要确认DNA是转化因子这一实验结论,需进一步分析细胞提取物的理化性质,并与DNA的理化性质进行比较,C正确;该实验中R型细菌转化为S型细菌是基因重组的结果,属于可遗传变异,D正确。
2.A　解析　根据题图可知,随着培养时间的延长,沉淀物中的荧光强度先增加后减少,说明被荧光染料标记的是进入噬菌体的DNA,随着保温时间的延长,进入大肠杆菌的DNA逐渐增加,但保温时间过长会导致子代噬菌体被释放后随着离心分离到上清液中,该实验不能证明蛋白质不是噬菌体的遗传物质,A错误,B正确;搅拌不充分,少量未侵染的噬菌体会吸附在大肠杆菌上并进入沉淀物中,使ab段的荧光强度增加,C正确;bc段荧光强度下降是大肠杆菌细胞破裂,子代噬菌体被释放并通过离心分布到了上清液中所致,D正确。
3.C　解析　在双链DNA分子中碱基对C—G之间含有三个氢键,故C—G越多,DNA稳定性越强,在体外解旋时所需的温度越高,A正确;DNA分子的多样性与碱基对的排列顺序有关,若某双链DNA分子由100个脱氧核苷酸组成,则其核苷酸的排列顺序有450种,B正确;(A+T)/(G+C)、(A+C)/(G+T)两个比值相等,这个DNA分子可能是双链,也可能是单链,C错误;每个人DNA的碱基排列顺序是特定的,具有特异性,故在现代刑侦领域可利用DNA指纹技术确定犯罪嫌疑人,D正确。
考点2　遗传信息的传递和表达
知识归纳
1.(1)①细胞核　②着丝粒　③4种脱氧核苷酸
(2)①RNA聚合酶　②4种核糖核苷酸　③五碳糖
(3)①tRNA　②mRNA　③甲硫氨酸　④终止密码子
⑤核糖体　⑥mRNA、核糖体、多肽链　⑦多肽链的长短
⑧模板mRNA
高考真题
1.B　解析　DNA的复制方式为半保留复制,大肠杆菌在含有3H-脱氧核苷培养液中培养,其拟核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,以两条链中一条被3H标记,另一条未被标记的DNA分子为模板,结合题干显色情况可知,DNA双链区段①为浅色,②(两条链均含有3H)显深色,③(一条链含有3H,一条链不含3H)显浅色,B正确。
2.C　解析　基因转录时,RNA聚合酶识别并结合到基因的启动子区域并驱动转录,A正确;基因表达的翻译过程中,核糖体沿着mRNA的5'端向3'端移动,B正确;由题图可知,抑制CsrB基因的转录会使CsrB减少,使CsrA更多地与glg mRNA结合并形成不稳定构象,最终核糖核酸酶降解glg mRNA,而glg基因编码的UDPG焦磷酸化酶在糖原合成中起关键作用,故抑制CsrB基因的转录能抑制细菌糖原的合成,C错误;由题图及C选项分析可知,若CsrA蛋白都结合到CsrB上,则没有CsrA蛋白与glg mRNA结合,从而使glg mRNA不被降解而正常翻译出UDPG焦磷酸化酶,有利于细菌糖原的合成,D正确。
考向速清
(1)√　(2)√　(3)√
(4)×　提示:以单链DNA为模板转录合成多种RNA是转录过程,该过程不需要解旋酶。
(5)√　(6)√　
对点强化
1.C　解析　原核生物无以核膜为界限的细胞核,转录和翻译过程同时进行;真核生物转录和翻译过程分开进行,转录过程主要发生在细胞核内,其次是线粒体和叶绿体中,翻译过程发生在细胞质中的核糖体上,A错误。转录是以DNA的一条链为模板合成RNA的过程,B错误。转录过程以DNA为模板合成RNA,存在A—U和T—A互补配对,而翻译过程无A—T配对,C正确。翻译以mRNA为模板,从起始密码子到终止密码子,启动子和终止子位于DNA上,D错误。
2.B　解析　在细胞分裂时,DNA复制过程中解旋发生在两条DNA母链之间,A错误;该DNA分子含有a个碱基对,m个腺嘌呤,则G=C=a-m,该DNA连续复制n次,需要的胞嘧啶脱氧核苷酸数目为(2n-1)(a-m),B正确;该精原细胞不管是经过减数分裂还是有丝分裂,产生的子细胞均含14N,C错误;若该精原细胞只进行减数分裂,当DNA只复制1次,细胞连续分裂两次时,两次分裂后形成的4个子细胞中所有染色体均含有15N,D错误。
3.C　解析　丙型肝炎病毒(HCV)遗传物质是+RNA,-RNA是+RNA在酶1的作用下形成的,两者携带的遗传信息不相同,A错误;-RNA在酶2作用下可以形成mRNA,再结合核糖体翻译形成多种病毒蛋白,B错误;酶1、酶2和酶3都能催化形成RNA,所以酶1、酶2和酶3都属于RNA聚合酶,C正确;病毒的一切生命活动都要在宿主细胞内完成,因此该病毒不可能在细胞外完成RNA的复制,D错误。