专题四
专题练
基础达标测试
一、选择题
1．(2024·临沂模拟)科学家在用噬菌体侵染细菌实验中发现，在培养基中添加14C标记的尿嘧啶(14C—U)，培养一段时间后，裂解细菌离心并分离出的RNA和核糖体，分离出RNA含有14C标记(14C—RNA)。把分离得到的14C—RNA分别与细菌DNA、噬菌体DNA杂交，发现其可与噬菌体的DNA结合形成DNA—RNA双链杂交分子，而不能与细菌的DNA结合。下列说法正确的是( )
A．培养基中的14C—U可以标记新合成的RNA
B．该14C—RNA是以细菌DNA为模板合成的
C．该14C—RNA能作为细菌蛋白质合成的模板
D．该实验证明DNA是噬菌体的遗传物质
【答案】 A
【解析】 尿嘧啶(U)是组成RNA的特有碱基，培养基中的14C—U可以标记新合成的RNA，A正确；该14C—RNA可与噬菌体的DNA结合形成DNA—RNA双链杂交分子，不能与细菌的DNA结合，说明该14C—RNA是以噬菌体的DNA为模板合成的，B错误；该14C—RNA不能与细菌的DNA结合，说明该14C—RNA不是以细菌DNA为模板合成的，故不能作为细菌蛋白质合成的模板，C错误；该实验不能证明DNA是噬菌体的遗传物质，D错误。
2．(2024·衡阳模拟)下图甲是加热杀死的S型细菌与R型活菌混合后注射到小鼠体内后两种细菌的含量变化；图乙是噬菌体侵染细菌实验的部分操作步骤。下列有关叙述正确的是( )
A．图甲中，后期出现的大量S型细菌主要是由R型细菌增殖而来的
B．若用S型细菌DNA与R型活菌进行体外转化，两种细菌数量变化与图甲相似
C．图乙离心后的试管中沉淀物放射性很低，上清液中放射性很高，说明蛋白质不是噬菌体的遗传物质
D．图乙若用32P标记亲代噬菌体，则子代噬菌体中大部分都具有放射性
【答案】 A
【解析】 加热杀死的S型细菌中存在转化因子能将R型细菌转化为S型细菌，所以图甲中，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，主要是增殖而来的，A正确；若用S型细菌DNA与R型活菌进行体外转化，由于没有免疫系统清除细菌，且转化效率低，则主要是R型菌，B错误；乙图中噬菌体被标记的成分是蛋白质，蛋白质不能进入细菌，上清液中放射性很高，不能证明蛋白质不是噬菌体的遗传物质，C错误；32P标记的是噬菌体的遗传物质DNA，会进入细菌，由于DNA分子的半保留复制，所以用32P标记亲代噬菌体，子代噬菌体中只有少部分具有放射性，D错误。
3．(2024·淮南模拟)如图为DNA分子部分片段的示意图，下列有关叙述正确的是( )
A．①为3′端，⑥为5′端
B．解旋酶作用于④，DNA聚合酶作用于⑤
C．该分子复制时，⑩与尿嘧啶配对
D．若该分子中G—C碱基对比例高，则热稳定性较高
【答案】 D
【解析】 DNA的每条链都具有两个末端，一端有一个游离的磷酸基团，这一端称作5′端，另一端有一个游离的羟基(—OH)，称作3′端，故①为5′端，⑥为5′端，A错误；解旋酶作用于⑤氢键，DNA聚合酶作用于④磷酸二酯键，B错误；DNA分子复制时，⑩胸腺嘧啶与腺嘌呤配对，C错误；C和G之间有3个氢键，A与T之间有2个氢键，因此G—C碱基对比例高的DNA分子结构更稳定，D正确。故选D。
4．(2024·沧州模拟)1966年，科学家提出了DNA半不连续复制假说：DNA复制形成互补子链时，一条子链连续形成，另一条子链不连续，即先形成短片段后再进行连接(如图1)，为验证该假说，进行如下实验：用3H标记T4噬菌体，在培养噬菌体的不同时刻，分离出噬菌体DNA并加热使其变性，再进行密度梯度离心，以DNA单链片段分布位置确定片段大小，并检测相应位置DNA单链片段的放射性，结果如图2。下列相关叙述错误的是( )
A．与60秒相比，120秒结果中短链片段减少的原因是短链片段连接形成长片段
B．DNA的半不连续复制保证了DNA的两条链能够同时作为模板进行复制
C．该实验可用32P标记的脱氧核苷酸代替3H标记的脱氧核苷酸标记DNA
D．若以DNA连接缺陷的T4噬菌体为材料，则图2中的曲线峰值将右移
【答案】 D
【解析】 图2中，与60秒结果相比，120秒时有些短链片段连接成长链片段，所以短链片段减少了，A正确；DNA的半不连续复制，使得一条子链连续形成，另一条子链不连续形成，即先形成短片段后再进行连接，保证了DNA的两条链能够同时作为模板进行复制，B正确；32P和3H都具有放射性，脱氧核苷酸中含有H和P，故该实验可用32P标记的脱氧核苷酸代替3H标记的脱氧核苷酸标记DNA，C正确；DNA连接缺陷的T4噬菌体内缺少DNA连接酶，复制形成的短链片段无法连接，故图2中的曲线峰值将向左移，D错误。
5．(2024·济宁模拟)如表所示为DNA分子模板链上的碱基序列最终翻译的氨基酸，如图为某tRNA的结构简图，下列分析正确的是( )
TGC GCT TCG CGT
苏氨酸 精氨酸 丝氨酸 丙氨酸
A．图中tRNA结合的b为丝氨酸
B．图中tRNA结合的b为精氨酸
C．图、表中所示物质所含有碱基共4种，所含的核苷酸也是4种
D．图中碱基C与相邻的G之间通过磷酸二酯键连接
【答案】 B
【解析】 根据表中DNA分子模板链上的碱基序列最终翻译的氨基酸可知，对应的密码子分别为ACG、CGA、AGC、GCA，与之配对的反密码子分别为UGC、GCU、UCG、CGU，由于信使RNA读法是从5′端到3′端，与之配对的反密码子是从3′端到5′端，转运RNA的3′(—OH)为结合氨基酸部位。该tRNA的反密码子为GCU，结合的b为精氨酸，A错误，B正确；图、表中T是DNA特有的，U是RNA特有的，G、C是DNA和RNA共有的，又因DNA和RNA所含五碳糖不同，故所含的核苷酸是6种，C错误；图中的C和G表示两种碱基，两种碱基之间不是通过磷酸二酯键连接，D错误。
6．(2024·漳州模拟)玉米条纹病毒的遗传物质是单链环状DNA分子。如图为该病毒DNA在玉米细胞内的复制过程。相关叙述正确的是( )
A．复制时A与U、G与C进行配对
B．复制时以四种脱氧核苷酸为原料
C．形成子代DNA时，亲本DNA边解旋边复制
D．新合成的互补链是子代病毒的遗传物质
【答案】 B
【解析】 DNA复制时，根据碱基互补配对原则，A和T配对，C和G配对，A错误；DNA复制时，以四种脱氧核苷酸为原料，B正确；形成子代DNA分子时，亲本DNA是单链不需要解旋，C错误；新合成的互补链与亲本碱基序列不同，不是子代病毒的遗传物质，D错误。
7．(2024·亳州模拟)遗传信息的翻译过程包括起始、延伸和终止。在延伸过程中，偶尔会出现核糖体一次移动的不是三个碱基的“距离”，而是两个或者四个碱基的“距离”的现象，此现象称为“核糖体移框”。下列关于该现象的推断，错误的是( )
A．会导致细胞中某些基因的碱基发生增添或缺失
B．不会导致mRNA上的起始密码子的位置发生改变
C．可能会导致mRNA上的终止密码子提前或者延后出现
D．会导致翻译出的多肽链的氨基酸顺序发生改变
【答案】 A
【解析】 核糖体在mRNA上移动，因此“核糖体移框”不会影响DNA的结构，即该现象不会导致细胞中某些基因的碱基发生增添或缺失，A错误；“核糖体移框”现象只可能使合成的肽链发生变化，作为模板的mRNA中的碱基序列不会发生改变，故不会导致mRNA上的起始密码子的位置发生变化，B正确；由于核糖体移动距离有变化，可能会导致mRNA上提前或者延后出现终止密码子，C正确；由于核糖体移动的距离有变化，可能会导致tRNA的识别出现变化，从而导致翻译出的肽链相应位置上的氨基酸的种类发生改变，即氨基酸的顺序发生改变，D正确。
8．(2024·鞍山模拟)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(见下图，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分子上不可以同时合成多条被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
【答案】 C
【解析】 一个mRNA分子上可以相继结合多个核糖体，同时合成多条相同的被14C标记的多肽链，A错误；mRNA 在翻译时其上的密码子与tRNA一端的反密码子配对，tRNA携带的氨基酸最终是由密码子决定的，B错误；由题意可知，*Cys－tRNACys经无机催化剂镍作用变成了*Ala－tRNACys，原有的氨基酸由Cys替换成了Ala，C正确，D错误。
9．(2024·泉州模拟)在真核细胞中，基因表达分三步进行，分别由RNA聚合酶、剪接体和核糖体执行转录、剪接和翻译的过程(如图所示)。剪接体主要由蛋白质和小分子的核RNA组成。下列说法不正确的是( )
A．信使RNA前体通过剪接后进入细胞质用于翻译
B．信使RNA前体转录时，RNA聚合酶与基因的起始密码子相结合
C．若剪接体剪接位置出现差错，可能导致蛋白质结构发生改变
D．剪接体结构的揭晓，对研究基因表达的相关疾病的发病机理有重要意义
【答案】 B
【解析】 由图示可知，信使RNA前体必须通过剪接后进入细胞质才能用于翻译，A正确；信使RNA前体转录时，RNA聚合酶与基因的启动子结合，B错误；若剪接位置出现差错，形成的mRNA与正常的mRNA不一样，但最终编码的蛋白质结构可能发生改变，也可能不变，C正确；剪接体结构的揭晓，对揭示与剪接体相关遗传病的发病机理提供了结构基础和理论指导，D正确。
10．(2024·沈阳模拟)丙型肝炎病毒(HCV)是单股正链(＋RNA)病毒，能编码一长度约为3 014个氨基酸残基的多聚蛋白质前体，后者经宿主细胞和病毒自身蛋白酶作用后，裂解成10种病毒蛋白，不同的病毒蛋白具有不同的功能。人体感染后主要损伤肝细胞。HCV侵染肝细胞后的增殖过程如图所示，其中①②③表示相关生理过程。下列有关叙述错误的是( )
A．HCV增殖过程中在①②③处均存在A—U和U—A的碱基互补配对方式
B．病毒的＋RNA由9 042个核糖核苷酸构成
C．目前确定和临床广泛应用的HCV诊断方法有两大类：血清学检测技术以及核酸检测。要尽早检测出是否感染HCV，应优先进行核酸检测
D．已知HCV上存在糖蛋白，它们的功能可能是识别宿主细胞表面受体，启动病毒感染的发生
【答案】 B
【解析】 图中①②表示RNA复制过程，③表示翻译过程，这些过程中碱基互补配对发生在RNA之间，因此，图中①②③处均存在A—U和U—A的碱基互补配对方式，A正确；由于HCV的遗传物质能编码一长度约为3 014个氨基酸残基的多聚蛋白质前体，每个氨基酸对应一个密码子，每个密码子包括3个相邻的碱基，因此HCV的遗传物质中编码氨基酸的核苷酸有3 014×3＝9 042个，而HCV的遗传物质中还有不决定氨基酸的核苷酸，如终止密码子等，因此HCV的遗传物质中的核苷酸数多于9 042个，B错误；目前确定和临床广泛应用的HCV诊断方法有血清学检测技术以及核酸检测两大类，为了尽早检测出是否感染HCV，应优先进行核酸检测，因为抗体的产生需要一定的时间，C正确；已知HCV上存在糖蛋白，而糖蛋白具有识别作用，据此可推测，它们的功能可能是识别宿主细胞表面受体，进而启动病毒感染的发生，D正确。
10．(多选)(2024·沈阳模拟)丙型肝炎病毒(HCV)是单股正链(＋RNA)病毒，能编码一长度约为3 014个氨基酸残基的多聚蛋白质前体，后者经宿主细胞和病毒自身蛋白酶作用后，裂解成10种病毒蛋白，不同的病毒蛋白具有不同的功能。人体感染后主要损伤肝细胞。HCV侵染肝细胞后的增殖过程如图所示，其中①②③表示相关生理过程。下列有关叙述正确的是( )
A．HCV增殖过程中在①②③处均存在A—U和U—A的碱基互补配对方式
B．病毒的＋RNA由9 042个核糖核苷酸构成
C．目前确定和临床广泛应用的HCV诊断方法有两大类：血清学检测技术以及核酸检测。要尽早检测出是否感染HCV，应优先进行核酸检测
D．已知HCV上存在糖蛋白，它们的功能可能是识别宿主细胞表面受体，启动病毒感染的发生
【答案】 ACD
【解析】 图中①②表示RNA复制过程，③表示翻译过程，这些过程中碱基互补配对发生在RNA之间，因此，图中①②③处均存在A—U和U—A的碱基互补配对方式，A正确；由于HCV的遗传物质能编码一长度约为3 014个氨基酸残基的多聚蛋白质前体，每个氨基酸对应一个密码子，每个密码子包括3个相邻的碱基，因此HCV的遗传物质中编码氨基酸的核苷酸有3 014×3＝9 042个，而HCV的遗传物质中还有不决定氨基酸的核苷酸，如终止密码子等，因此HCV的遗传物质中的核苷酸数多于9 042个，B错误；目前确定和临床广泛应用的HCV诊断方法有血清学检测技术以及核酸检测两大类，为了尽早检测出是否感染HCV，应优先进行核酸检测，因为抗体的产生需要一定的时间，C正确；已知HCV上存在糖蛋白，而糖蛋白具有识别作用，据此可推测，它们的功能可能是识别宿主细胞表面受体，进而启动病毒感染的发生，D正确。
11．(2024·台州模拟)基因E编码玉米花青素合成途径的关键蛋白，其突变基因ED′通过某种机制加速E基因的mRNA降解，导致花青素产量减少(表现为微量色素)。下列分析正确的是( )
A．杂合子ED′E表现为微量色素，说明ED′对E为隐性
B．ED′和E位于同源染色体的不同位置，遵循分离定律
C．ED′基因影响E基因的转录，从而降低花青素的产量
D．E对花青素合成的控制是通过控制酶的合成来实现的
【答案】 D
【解析】 因为杂合子ED′E表现为微量色素，所以ED′基因对E基因为显性，A错误；ED′和E为等位基因，位于同源染色体的相同位置，B错误；根据题意可知，ED′通过某种机制加速E基因的mRNA降解，影响翻译过程，导致花青素产量减少，C错误；基因E编码玉米花青素合成途径的关键蛋白，所以基因E是通过控制酶的合成来起作用的，D正确。
11．(多选)(2024·台州模拟)基因E编码玉米花青素合成途径的关键蛋白，其突变基因ED′通过某种机制加速E基因的mRNA降解，导致花青素产量减少(表现为微量色素)。下列分析正确的是( )
A．杂合子ED′E表现为微量色素，说明ED′对E为显性
B．ED′和E位于同源染色体的不同位置，遵循分离定律
C．ED′基因影响E基因的转录，从而降低花青素的产量
D．E对花青素合成的控制是通过控制酶的合成来实现的
【答案】 AD
【解析】 因为杂合子ED′E表现为微量色素，所以ED′基因对E基因为显性，A正确；ED′和E为等位基因，位于同源染色体的相同位置，B错误；根据题意可知，ED′通过某种机制加速E基因的mRNA降解，影响翻译过程，导致花青素产量减少，C错误；基因E编码玉米花青素合成途径的关键蛋白，所以基因E是通过控制酶的合成来起作用的，D正确。
12．(2024·温州质检)操纵元是原核细胞基因表达调控的一种组织形式，它由启动子、结构基因(编码蛋白基因)、终止子等部分组成。如图表示大肠杆菌细胞中核糖体蛋白(RP)的合成及调控过程，图中①②表示相关生理过程，mRNA上的RBS是核糖体结合位点。下列相关叙述错误的是( )
A．过程①表示转录，所需原料为4种核糖核苷酸
B．过程②表示翻译，需要mRNA、rRNA和tRNA的参与
C．启动子是RNA聚合酶的结合位点
D．终止子一般有UAA、UAG、UGA三种
【答案】 D
【解析】 据题图分析，过程①是以基因(DNA)的一条链为模板合成RNA的过程，该过程中以4种核糖核苷酸为原料，A正确；过程②表示翻译，故需要mRNA(模板)、rRNA(参与构成核糖体)和tRNA(转运氨基酸)的参与，B正确；启动子是RNA聚合酶识别和结合的部位，用于驱动基因的转录，C正确；UAA、UAG、UGA属于终止密码子而非终止子，D错误。
12．(多选)(2024·温州质检)操纵元是原核细胞基因表达调控的一种组织形式，它由启动子、结构基因(编码蛋白基因)、终止子等部分组成。如图表示大肠杆菌细胞中核糖体蛋白(RP)的合成及调控过程，图中①②表示相关生理过程，mRNA上的RBS是核糖体结合位点。下列相关叙述错误的是( )
A．过程①表示转录，所需原料为4种脱氧核苷酸
B．过程②表示翻译，需要mRNA、rRNA和tRNA的参与
C．启动子是RNA聚合酶的结合位点
D．终止子一般有UAA、UAG、UGA三种
【答案】 AD
【解析】 据题图分析，过程①是以基因(DNA)的一条链为模板合成RNA的过程，该过程中以4种核糖核苷酸为原料，A错误；过程②表示翻译，故需要mRNA(模板)、rRNA(参与构成核糖体)和tRNA(转运氨基酸)的参与，B正确；启动子是RNA聚合酶识别和结合的部位，用于驱动基因的转录，C正确；UAA、UAG、UGA属于终止密码子而非终止子，D错误。
二、非选择题
13．(2024·九江质检)miRNA是一类由基因编码的，长约22个核苷酸的单链RNA分子。在线虫细胞中，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(这是RNA干扰的一种机制)，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基因的表达调控如下图所示。请回答下列问题：
(1)在真核细胞中，miRNA和mRNA合成的场所主要是________，Lin－14基因转录产物加工为miRNA的场所是______________________。图中过程①需要的酶是__________________。miRNA的转录模板区段的碱基序列与miRNA*的碱基序列__________(填“相同”或“不同”)。
(2)据图判断，Lin－4基因转录产物调控Lin－14基因选择性表达的结果是Lin－14基因________水平降低。Lin－4基因和mRNA在基本组成单位上的不同表现在________________________两个方面。
(3)RNA干扰是一种在转录后通过小分子RNA调控基因表达的现象，另一种RNA干扰(siRNA)通常与核酸酶等蛋白结合成诱导沉默复合体，复合体活化后与靶mRNA结合，沉默复合体产生RNA干扰的可能机制是_____________________
___________________________________________________________________________________________________________________________。
【答案】 (1)细胞核 细胞核和细胞质 RNA聚合酶 不同
(2)翻译 五碳糖和碱基
(3)诱导沉默复合体中的核酸酶活化后会使mRNA降解，使相应基因的翻译受阻
【解析】 (1)据图分析可知，在真核细胞中，mRNA合成属于转录，miRNA和mRNA合成的场所主要是细胞核。Lin－4基因转录产物加工为miRNA的场所首先在细胞核中进行，再进入细胞质中进行加工。图中过程①是转录，需要的酶是RNA聚合酶。miRNA的转录模板区段是DNA单链，含碱基T，miRNA*的碱基含U，所以miRNA的转录模板区段的碱基序列与miRNA*的碱基序列不同。(2)据图判断，miRNA与Lin－14 mRNA部分配对，使其翻译受阻，所以Lin－4基因转录产物调控Lin－14基因选择性表达的结果是Lin－14基因翻译水平降低。Lin－4基因的基本单位是脱氧核苷酸，mRNA的基本组成单位是核糖核苷酸，所以基本单位上的不同表现在五碳糖和碱基两个方面。(3)由题意可知，siRNA与核酸酶等蛋白结合成诱导沉默复合体，复合体活化后与靶RNA结合，其中含有的核酸酶可能会导致靶RNA的降解使相应的基因翻译过程受阻。
14．(2024·三亚模拟)下图为蛋白质合成过程示意图，请据图回答有关问题。
(1)图1中基因表达的最后阶段是在[____]__________中完成的。
(2)图2为该细胞中多聚核糖体合成多肽链的过程。对此过程的理解错误的是________。
A．X在MN上的移动方向是从左到右，所用原料是氨基酸
B．该过程表明一个mRNA分子上，可以同时进行多条肽链的合成
C．合成MN时需要解旋酶和DNA聚合酶
D．该过程直接合成的T1、T2、T3三条多肽链中氨基酸的顺序相同
(3)一个mRNA上连接的多个核糖体叫作多聚核糖体，形成这种多聚核糖体的意义在于___________________________________________________________
_____________。在原核细胞中，分离的多聚核糖体常与DNA结合在一起，这说明___________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________。
(4)苯丙酮尿症是由控制某种酶的基因异常而引起的，这说明基因和性状的关系是__________________________________________________________________
______________________________________________________________________________。
【答案】 (1)⑤ 核糖体 (2)C
(3)少量的mRNA分子就可以迅速合成出大量的蛋白质 原核细胞中的转录和翻译是同时、同地点进行的
(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
【解析】 (1)基因的表达包括转录和翻译，其中翻译在[⑤]核糖体中完成。(2)图2中，MN表示mRNA，合成mRNA需要RNA聚合酶，不需要DNA聚合酶和解旋酶，因此C错误。(3)多聚核糖体的意义在于少量的mRNA分子就可以迅速合成出大量的蛋白质，大大提高了蛋白质的合成速率。在原核细胞中，转录尚未结束翻译即已开始，DNA与mRNA结合在一起，mRNA又常与多聚核糖体结合在一起。这说明原核细胞中的转录和翻译是同时、同地点进行的。(4)苯丙酮尿症是由控制某种酶的基因异常而引起的，这说明基因和性状的关系是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。
15．(2024·太原模拟)如图为中心法则及其发展的图解和某病毒侵入细胞后其遗传信息传递的图解。请回答下列相关问题：
(1)人体正常细胞内可发生图1中的过程________(填序号)。
(2)由图2可知，该病毒的遗传物质是________RNA(填“＋”“－”或“＋和－”)。请参照图1中心法则，写出该病毒遗传信息传递过程中进行的过程：________(填序号)。相对较短的时间内，该病毒出现了较多的变异毒株，其原因是____________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________。
(3)双链DNA分子①过程的方式是____________。DNA 分子的基本骨架是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(4)某双链DNA分子在复制过程中，某位点上的一个正常碱基(设为P)经诱变成了尿嘧啶。该DNA分子连续复制两次，得到的4个子代DNA分子的相应位点上的碱基对分别为U—A、A—T、G—C、C—G。推测“P” 可能是_______________
________________________________________。
(5)提取一个人的未成熟的红细胞的全部mRNA，并以此为模板在逆转录酶的催化下合成相应的单链DNA(L)，再提取同一个人的胰岛B细胞(能合成并分泌胰岛素)中的全部mRNA与L配对，能互补的胰岛B细胞中的mRNA包括编码________(选择对应的编号填写：①核糖体蛋白的mRNA；②胰岛素的mRNA；③有氧呼吸第一阶段有关酶的mRNA；④血红蛋白的mRNA)。
【答案】 (1)①②③ (2)＋ ③④ RNA为单链结构，不稳定，易发生基因突变(或变异率高)
(3)半保留复制 脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧 (4)胞嘧啶或鸟嘌呤 (5)①③
【解析】 (1)图1表示中心法则的主要内容及其发展，其中①是DNA的复制，②是转录，③是翻译，④是RNA的复制，⑤是逆转录，因此图1中能在人体细胞中发生的是①②③。(2)由图2可知，该病毒的遗传物质是＋RNA。从图2看，该病毒能进行RNA的自我复制，还能充当翻译的模板，即进行的过程有图1中的③④。相对较短的时间内，该病毒出现了较多的变异毒株，其原因是该病毒的遗传物质是RNA，RNA为单链结构，不稳定，易发生基因突变(或变异率高)。(3)双链DNA分子复制的方式是半保留复制，DNA分子中的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。(4)由于正常碱基P变成了U后，能与A配对，因此含有U与A、A与T的2个DNA分子是发生了突变的，而含有G—C、C—G的2个DNA分子是未发生突变的。又因为这两个正常的DNA分子和亲代DNA分子的碱基组成是一致的，即亲代DNA分子中的碱基组成是G—C或C—G，因此P可能是胞嘧啶或鸟嘌呤。(5)以人体的未成熟的红细胞的全部mRNA为模板，在逆转录酶的催化下合成的相应的单链DNA中，含有核糖体蛋白的基因片段、有氧呼吸第一阶段有关酶的基因片段、血红蛋白基因片段；同一个人体的胰岛B细胞中的全部mRNA中含有核糖体蛋白的mRNA、有氧呼吸第一阶段有关酶的mRNA、胰岛素的mRNA，所以与L能互补的胰岛B细胞的mRNA包括编码①核糖体蛋白的mRNA和③有氧呼吸第一阶段有关酶的mRNA。
能力达标测试
一、选择题
1．(2024·承德模拟)许多生物学结论都是经过不断摸索才得出的，例如生物遗传物质的探索、DNA复制方式的探索。下列相关叙述正确的是( )
A．伞藻的嫁接实验能够说明DNA是伞藻的遗传物质
B．只用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌，根据放射性位置不能确定遗传物质
C．将双链均被15N标记的DNA放入14N中复制一次后再断开氢键离心，只能出现一条密度带
D．一段双链DNA分子中G占20%，可确定其转录出来的RNA中C所占的比例
【答案】 B
【解析】 伞藻的嫁接实验只能说明细胞核能控制生物遗传，不能说明DNA是伞藻的遗传物质，A错误；只用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌，根据放射性位置不能确定遗传物质，还需设置35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌的实验组进行对比，并且需检测子代噬菌体是否具有放射性，B正确；将双链均被15N标记的DNA放入14N中复制一次后再断开氢键，含有两条15N标记的DNA链和两条14N标记的DNA链，离心后会出现两条密度带，C错误；转录是以DNA的一条链为模板，一段双链DNA分子中G占20%，无法计算出一条链中G的数量，故无法确定其转录出来的RNA中C所占的比例，D错误。
2．(2024·德州模拟)DNA单链上的G和G配对，可形成G－四链体；C与C配对，则形成i－motif，二者结构如下图。研究发现，某蛋白质与bcl－2基因的启动子(基因中启动转录的部位)结合会抑制该基因的表达，若bcl－2基因的启动子中形成了G－四链体或i－motif，则该蛋白质不能与启动子结合。下列有关叙述错误的是( )
A．G－四链体和i－motif的形成都没有改变核苷酸之间的连接方式
B．在形成G－四链体的DNA分子中，嘌呤碱基数与嘧啶碱基数相等
C．DNA的一条链形成G－四链体时，另一条链可能同时形成i－motif
D．若bcl－2基因的启动子中形成G－四链体，bcl－2基因的转录会受到抑制
【答案】 D
【解析】 G－四链体和i－motif的形成都没有改变核苷酸之间的连接方式，A正确；由题图可知，在形成G－四链体的DNA分子中，G和G配对是在其中一条链，对应的另一条链上对应的是相应的C，只是此时C没有其他碱基与之配对，故嘌呤碱基数与嘧啶碱基数相等，B正确；DNA的一条链形成G－四链体时，G－四链体G的位置对应另一条链的C，可能同时形成i－motif，C正确；根据题意，若bcl－2基因的启动子中形成了G－四链体或i－motif，则该蛋白质不能与启动子结合，则转录可以正常进行，D错误。
3．(2024·贵阳模拟)某病毒关键受体(ACE2)，广泛存在于人体各类器官的细胞膜上，是该病毒侵入细胞的主要“通道”。药物熊去胆氧酸可以有效降低ACE2受体基因表达，从而减轻该病毒危害的程度。下列有关说法正确的是( )
A．ACE2受体基因表达需要RNA聚合酶等酶的参与
B．熊去胆氧酸有效阻止病毒与ACE2的互相识别
C．控制ACE2合成的基因主要在肺泡细胞中表达
D．熊去胆氧酸能预防该种病毒感染且无副作用
【答案】 A
【解析】 基因的表达包括转录和翻译过程，其中转录过程需要RNA聚合酶的催化，A正确；分析题意可知，药物熊去胆氧酸可以有效降低ACE2受体基因表达，导致ACE2合成受阻，而不是阻止病毒与ACE2的互相识别，B错误；据题可知，ACE2广泛存在于人体各类器官的细胞膜上，故控制ACE2合成的基因可在各类细胞中表达，C错误；分析题意可知，熊去胆氧酸能减轻病毒危害的程度，但不能预防该种病毒感染，且据题干信息无法得知其是否具有副作用，D错误。
4．(2024·吉安模拟)随年龄的增长，核糖体“暂停”的增加导致RQC机制超负荷(RQC是指为防止错误折叠的多肽链持续积累，细胞激活特有的监控机制，降解mRNA以及异常的多肽)。研究发现新生肽链的折叠在合成早期即开始，随肽链的延伸同时进行折叠。科学家构建了如图所示的酵母细胞研究模型，下列说法错误的是( )
A．核糖体能按照mRNA的指令将遗传密码转换成氨基酸序列
B．衰老的酵母模型表现出RQC机制超负荷，多肽聚集增加
C．衰老的酵母细胞能通过负反馈调节RQC保护机制
D．新生肽链的折叠与组成肽链的氨基酸序列密切相关
【答案】 C
【解析】 核糖体是翻译的场所，其能按照mRNA的指令将遗传密码转换成氨基酸序列，A正确；衰老的酵母细胞内核糖体“暂停”的增加导致RQC机制超负荷，所以其模型表现出RQC机制超负荷，多肽聚集增加，B正确；衰老的酵母细胞内核糖体“暂停”的增加导致RQC机制超负荷，说明其通过正反馈调节RQC保护机制，C错误；新生肽链的折叠与组成肽链的氨基酸序列密切相关，形成特定的结构，D正确。
5．(2024·秦皇岛模拟)下图为真核生物细胞核内RNA的合成示意图，下列有关叙述正确的是( )
A．图示RNA聚合酶沿着DNA自右向左催化转录过程
B．图示完整DNA分子可转录合成多个不同种类RNA分子
C．图示生物可边转录边翻译，大大提高了蛋白质的合成速率
D．图示物质③穿过核孔进入细胞质，可直接作为翻译过程的模板
【答案】 B
【解析】 转录过程中起催化作用的酶是RNA聚合酶，根据合成的mRNA长短及DNA和RNA的结合区域可知，它在图中的移动方向是自左向右，A错误；转录是以基因为单位进行的，一个DNA分子上含有多个基因，故图示完整DNA分子可转录合成多个不同种类RNA分子，B正确；由于图示细胞为真核生物细胞，具有核膜等结构，故图示生物转录完成后才进行翻译，C错误；③可表示mRNA，需要经过加工编辑才可以转移到细胞质中作为翻译过程的模板，D错误。
6．(2024·菏泽模拟)某种甜瓜的花的发育机制如图所示，已知心皮原基中CRC基因的表达是其发育为雌蕊的前提条件。下列叙述错误的是( )
A．若仅ACS7基因缺失，则该甜瓜开两性花
B．若仅CRC基因缺失，则该甜瓜只开雄花
C．若仅WIP1基因缺失，则该甜瓜只开雌花
D．若ACS7 、WIP1基因均缺失，则该甜瓜开两性花
【答案】 A
【解析】 若仅ACS7基因缺失，ACS7不能发挥作用，原始雄蕊能发育成雄蕊，但WIP1基因和CRC基因正常，WIP1能抑制CRC基因表达，心皮原基不能发育成雌蕊，因此该甜瓜开雄花，A错误；若仅CRC基因缺失，WIP1基因和ACS7基因正常，WIP1能抑制ACS7基因表达，ACS7能抑制原始雄蕊发育成雄蕊，因此原始雄蕊能发育成雄蕊，即该甜瓜只开雄花，B正确；若仅WIP1基因缺失，心皮原基中CRC基因表达，发育成雌蕊，ACS7能抑制原始雄蕊发育成雄蕊，因此该甜瓜只开雌花，C正确；若ACS7基因缺失，该甜瓜原始雄蕊能发育成雄蕊，若WIP1基因缺失，不会抑制CRC基因表达，即心皮原基中CRC基因正常表达，该甜瓜心皮原基能发育成雌蕊，总的来说，该甜瓜开两性花，D正确。
7．(2024·临沂模拟)RNaseP(E)是一种由蛋白质和RNA组成的核酶，下图是E对pre－tRNA(S)进行加工的过程，下列相关叙述错误的是( )
A．E可水解磷酸二酯键
B．S物质通过转录产生
C．E的化学成分与核糖体相同
D．成熟tRNA有64种
【答案】 D
【解析】 图示过程中E可以催化S的分解，S的本质是RNA，因此，E可水解磷酸二酯键，A正确；S的本质是RNA，目前认为RNA的合成是通过转录完成的，B正确；E是一种由蛋白质和RNA组成的核酶，核糖体也是由RNA和蛋白质组成的结构，因此，E与核糖体的化学成分相同，C正确；成熟tRNA有61或62种，D错误。
8．(2024·郴州模拟)近年来，科研人员在小鼠的基因文库测序中发现一种新的转录产物——长链非编码RNA(IncRNA)。研究发现，在真核细胞中，IncRNA能和DNA通过碱基互补形成稳定的三螺旋复合物，调控靶基因的表达。下列说法错误的是( )
A．IncRNA中仅和一个核糖相连的磷酸基团只有一个
B．IncRNA可能通过影响基因的转录过程调控基因的表达
C．稳定的三螺旋复合物中嘌呤和嘧啶的数量相等
D．三螺旋复合物中最多含5种碱基，8种核苷酸
【答案】 C
【解析】 IncRNA为单链，只有一个游离的磷酸基团，A正确；结合题干“IncRNA能和DNA通过碱基互补形成稳定的三螺旋复合物”，可推测该结构较为稳定，难以解旋暴露模板链从而影响基因的转录过程，B正确；由于稳定的三螺旋复合物存在三条链，因此该复合物中嘌呤和嘧啶的数量不一定相等，C错误；三螺旋复合物中既有DNA又有RNA，DNA有4种核苷酸，RNA也有4种核苷酸，DNA和RNA碱基共5种(A、U、G、C、T)，D正确。
9．(2024·漳州模拟)天使综合征(简称AS)是与15号染色体上的UBE3A和SNRPN基因有关的表观遗传现象，某AS患儿从父亲获得的UBE3A基因DNA序列正常，但邻近的SNRPN基因产生了一段RNA(UBE3A－ATS)，干扰了父源UBE3A基因合成蛋白质，下列分析错误的是( )
A．SNRPN基因与UBE3A基因的部分碱基序列相同
B．反义RNA会抑制UBE3A基因的翻译
C．双链RNA会被细胞内聚合酶识别后降解
D．开发可抑制SNRPN基因表达药物可治疗AS
【答案】 C
【解析】 据题意“邻近的SNRPN基因产生了一段RNA(UBE3A－ATS)，干扰了父源UBE3A基因合成蛋白质”，并结合题图可知，SNRPN基因转录形成的mRNA(反义RNA，即UBE3A－ATS)能与UBE3A基因转录形成的mRNA部分碱基互补配对，使UBE3A基因的翻译受阻，故SNRPN基因与UBE3A基因的部分碱基序列相同，A、B正确；由图示可知，由SNRPN基因转录形成的反义RNA与UBE3A基因的mRNA互补结合形成的双链RNA，能被细胞内RNA水解酶识别后降解，从而使UBE3A基因无法表达，因此，开发可抑制SNRPN基因表达的药物有望治疗AS，C错误，D正确。
10．(2024·岳阳模拟)科学家分析了多种生物DNA的碱基组成，一部分实验数据如下表所示。下列说法正确的是( )
来源 A/G T/C A/T G/C 嘌呤/嘧啶
人 1.56 1.43 1.00 1.00 1.0
鲱鱼 1.43 1.43 1.02 1.02 1.02
小麦 1.22 1.18 1.00 0.97 0.99
结核分枝杆菌 0.4 0.4 1.09 1.08 1.1
A.表中四种生物的DNA中A/T、G/C比例不同，说明DNA具有多样性
B．如果分析表中四种生物RNA的嘌呤/嘧啶，会出现与表中类似的结果
C．表中数据说明结核分枝杆菌DNA分子结构的稳定性高于其他三种生物
D．生物的DNA都含有A、T、G、C 4种碱基，可作为生物进化的直接证据
【答案】 C
【解析】 表中四种生物的DNA中A/T、G/C比例都接近1，说明DNA为双链结构，A与T配对，G与C配对，不能说明DNA具有多样性，A错误；DNA一般为双链结构，DNA中嘌呤和嘧啶互补配对，因此嘌呤数一般等于嘧啶数，而RNA一般为单链结构，嘌呤数不一定等于嘧啶数，因此如果分析表中四种生物RNA的嘌呤/嘧啶，可能不会出现与表中类似的结果，B错误；根据表格数据可知，结核分枝杆菌的A/G、T/C的值低于其他三种生物，说明结核分枝杆菌的DNA中G和C碱基所占比例较大，而G和C之间为三个氢键，A与T之间为两个氢键，因此表中数据说明结核分枝杆菌DNA分子结构的稳定性高于其他三种生物，C正确；生物进化最直接的证据是化石，D错误。
10．(多选)(2024·岳阳模拟)科学家分析了多种生物DNA的碱基组成，一部分实验数据如下表所示。下列说法错误的是( )
来源 A/G T/C A/T G/C 嘌呤/嘧啶
人 1.56 1.43 1.00 1.00 1.0
鲱鱼 1.43 1.43 1.02 1.02 1.02
小麦 1.22 1.18 1.00 0.97 0.99
结核分枝杆菌 0.4 0.4 1.09 1.08 1.1
A.表中四种生物的DNA中A/T、G/C比例不同，说明DNA具有多样性
B．如果分析表中四种生物RNA的嘌呤/嘧啶，会出现与表中类似的结果
C．表中数据说明结核分枝杆菌DNA分子结构的稳定性高于其他三种生物
D．生物的DNA都含有A、T、G、C 4种碱基，可作为生物进化的直接证据
【答案】 ABD
【解析】 表中四种生物的DNA中A/T、G/C比例都接近1，说明DNA为双链结构，A与T配对，G与C配对，不能说明DNA具有多样性，A错误；DNA一般为双链结构，DNA中嘌呤和嘧啶互补配对，因此嘌呤数一般等于嘧啶数，而RNA一般为单链结构，嘌呤数不一定等于嘧啶数，因此如果分析表中四种生物RNA的嘌呤/嘧啶，可能不会出现与表中类似的结果，B错误；根据表格数据可知，结核分枝杆菌的A/G、T/C的值低于其他三种生物，说明结核分枝杆菌的DNA中G和C碱基所占比例较大，而G和C之间为三个氢键，A与T之间为两个氢键，因此表中数据说明结核分枝杆菌DNA分子结构的稳定性高于其他三种生物，C正确；生物进化最直接的证据是化石，D错误。
11．(2024·济宁模拟)科学研究发现，紫外线的主要作用是使同一条DNA单链上相邻胸腺嘧啶间形成共价结合的胸腺嘧啶二聚体，而在互补双链间形成该结构的机会很少，一旦形成，则会影响双链的解开。如果经紫外线照射后的微生物立即暴露于可见光下，则可明显降低其死亡率，这种现象被称为光复活作用，简要过程如下图所示。据此推测，下列叙述正确的是( )
A．图中紫外线造成的胸腺嘧啶二聚体是互补双链间形成的
B．互补双链间形成胸腺嘧啶二聚体后会影响复制和转录
C．图示中的二聚体解离是指两个胸腺嘧啶之间的氢键断裂
D．图中显示紫外线可引起基因突变或染色体变异
【答案】 B
【解析】 图中紫外线造成的胸腺嘧啶二聚体是同一条DNA单链形成的，A错误；互补双链间一旦形成胸腺嘧啶二聚体，会影响双链解旋，进而影响复制和转录，B正确；互补碱基之间以氢键连接，而嘧啶二聚体的两个胸腺嘧啶之间形成的是共价键，不是氢键，C错误；图中显示紫外线可引起两个脱氧核苷酸之间的连接，引起的是基因突变而不是染色体变异，D错误。
11．(多选)(2024·济宁模拟)将某种细菌培养在含有3H胸腺嘧啶脱氧核苷酸的培养基上一段时间，检测发现细菌的拟核中含有两种类型的DNA分子如图所示，虚线表示含放射性的脱氧核苷酸链。下列说法错误的是( )
A．细菌拟核DNA第一次复制后产生的DNA分子为乙类型
B．细菌拟核DNA第三次复制后产生的DNA分子为甲、乙两种类型，比例为1∶3
C．细菌拟核DNA复制n次产生的含有放射性脱氧核苷酸链的数目为2n－2条
D．若该细菌拟核DNA分子中，G占碱基总数的38%，其中一条链中的T占该单链碱基数的5%，那么另一条链中T占该单链碱基数的比例为19%
【答案】 AC
【解析】 根据题目信息和图形分析，由于亲本DNA没有放射性，根据半保留复制，子一代的DNA分子应该一条链含有放射性，一条链没有放射性，即图甲所示；子二代及以后会出现两条链都具有放射性的DNA分子，即图乙所示；无论繁殖多少代，子代都有且只有两个DNA分子为甲类型，细菌拟核DNA第一次复制后产生的DNA分子为甲类型，A错误。细菌拟核DNA第三次复制后产生的DNA分子有8个，其中有2个为甲类型，因此甲、乙两种类型的比例为1∶3，B正确。细菌拟核DNA复制n次后产生的含有放射性脱氧核苷酸链的数目＝2n×2－2＝2n＋1－2，C错误。该细菌拟核DNA分子是双链DNA分子，G占碱基总数的38%，则该DNA分子T占碱基总数的12%，其中一条链中的T占该单链碱基数的5%，那么另一条链中T占该单链碱基数的比例为19%，D正确。
12．(2024·焦作模拟)细胞中核基因的表达过程严格并且准确，若偶尔出现差错，也会有一定的补救措施，如图所示，以下叙述正确的是( )
A．过程①将DNA双链螺旋解开的酶是解旋酶
B．过程①③碱基配对方式完全相同
C．异常mRNA的出现可能是对RNA前体剪切出现异常造成的
D．若过程④受阻表达出了异常蛋白质而引起性状改变属于可遗传变异
【答案】 C
【解析】 过程①为转录，将DNA双链螺旋解开的酶是RNA聚合酶，A错误；过程③为翻译过程，碱基配对方式为A—U、C—G、U—A、G—C，过程①为转录，碱基配对方式为G—C、T—A、A—U、C—G，碱基配对方式不完全相同，B错误；据图分析，异常mRNA的出现可能是对RNA前体剪切出现异常造成的，C正确；由题意可知，异常蛋白质虽然使生物体性状改变了，但其遗传物质没有改变，所以属于不可遗传变异，D错误。
12．(多选)(2024·焦作模拟)细胞中核基因的表达过程严格并且准确，若偶尔出现差错，也会有一定的补救措施，如图所示，以下叙述错误的是( )
A．过程①将DNA双链螺旋解开的酶是解旋酶
B．过程①③碱基配对方式完全相同
C．异常mRNA的出现可能是对RNA前体剪切出现异常造成的
D．若过程④受阻表达出了异常蛋白质而引起性状改变属于可遗传变异
【答案】 ABD
【解析】 过程①为转录，将DNA双链螺旋解开的酶是RNA聚合酶，A错误；过程③为翻译过程，碱基配对方式为A—U、C—G、U—A、G—C，过程①为转录，碱基配对方式为G—C、T—A、A—U、C—G，碱基配对方式不完全相同，B错误；据图分析，异常mRNA的出现可能是对RNA前体剪切出现异常造成的，C正确；由题意可知，异常蛋白质虽然使生物体性状改变了，但其遗传物质没有改变，所以属于不可遗传变异，D错误。
二、非选择题
13．(2024·无锡质检)人体中的促红细胞生成素(EPO)是由肾皮质、肾小管周围间质细胞和肝脏分泌的一种激素类物质，能够促进红细胞生成。服用促红细胞生成素可以使患肾病、贫血的病人增加血细胞比容(即增加血液中红细胞百分比)。EPO兴奋剂正是根据促红细胞生成素的原理人工合成，它能促进肌肉中氧气生成，从而使肌肉更有劲、工作时间更长。当机体缺氧时，低氧诱导因子(HIF)与促红细胞生成素(EPO)基因的低氧应答元件(非编码蛋白质序列)结合，使EPO基因表达加快，促进EPO的合成，过程如下图所示，回答下列问题：
(1)HIF基因的本质是__________________________________________，其独特的双螺旋结构可为复制提供精确的模板。
(2)请用中心法则表示出肾皮质、肾小管周围间质细胞中遗传信息的传递方向：_________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
(3)过程②中，除mRNA外，还需要的RNA有____________________________
_____________________________________________________________。
(4)HIF在________(填“转录”或“翻译”)水平调控EPO基因的表达。
(5)癌细胞因迅速增殖往往会造成肿瘤附近局部供氧不足，但可通过提高HIF蛋白的表达，刺激机体产生红细胞，为肿瘤提供更多氧气和养分。根据上述机制，请简述一种治疗癌症的措施：____________________________________________
____________________________________________________________________________________________________。
【答案】 (1)具有遗传效应的DNA片段
(2)DNAmRNA蛋白质
(3)rRNA、tRNA
(4)转录
(5)可以通过抑制HIF蛋白基因的表达来达到治疗癌症的目的(符合题意，合理即可)
【解析】 (1)HIF基因是具有遗传效应的DNA片段。(2)肾皮质、肾小管周围间质细胞是高度分化的细胞，只能进行转录和翻译，则肾皮质、肾小管周围间质细胞中遗传信息的传递方向如图所示：DNAmRNA蛋白质。(3)过程①表示转录，需要RNA聚合酶的催化；过程②表示翻译，该过程中mRNA作为翻译的模板，tRNA运输氨基酸，rRNA和蛋白质组成核糖体，是翻译的场所，因此该过程还需要rRNA、tRNA。(4)根据题干信息，“当机体缺氧时，低氧诱导因子(HIF)与促红细胞生成素(EPO)基因的低氧应答元件(非编码蛋白质序列)结合，使EPO基因表达加快，促进EPO的合成”，说明HIF在转录水平调控EPO基因的表达，促进EPO的合成。(5)癌细胞因迅速增殖往往会造成肿瘤附近局部供氧不足，但可通过提高HIF蛋白的表达，刺激机体产生红细胞，为肿瘤提供更多氧气和养分。根据上述机制，可以通过抑制HIF蛋白基因的表达来达到治疗癌症的目的。
14．(2024·南通模拟)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。如图是缺乏氨基酸时，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)。请回答下列相关问题：
(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________(填序号)，参与此过程的RNA有_____________________________________________________________
________________________________________________________________________________。
(2)根据图中多肽合成的过程，判断核糖体的移动方向为________，判断a、b、c、d合成的先后顺序为______________。从图中可知合成蛋白质的速度非常快的原因是________________________________________________________________
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(3)结合饥饿疗法治疗癌症的方法，利用上图展示的调控过程，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：_______________________
_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
【答案】 (1)①② mRNA、tRNA、rRNA
(2)由右向左 a、b、c、d 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可以迅速合成大量的蛋白质
(3)缺少氨基酸会使负载tRNA(携带氨基酸的tRNA)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，影响癌细胞的分裂
【解析】 (1)DNA控制蛋白质的合成包括图中的①转录、②翻译两个过程；需要mRNA(翻译的模板)、tRNA(转运氨基酸)、rRNA(参与构成核糖体)三种RNA共同参与完成。(2)依据图可知，最早合成的多肽是a，其次是b、c、d，所以核糖体沿mRNA移动的方向是从右到左；因为一个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可以迅速合成大量的蛋白质。(3)由图可知，缺少氨基酸会使负载tRNA(携带氨基酸的tRNA)转化为空载tRNA，空载tRNA通过抑制DNA的转录从而减少蛋白质的合成，空载tRNA还可以激活蛋白激酶抑制蛋白质的合成，减少蛋白质的含量，从而影响癌细胞的分裂。
15．(2024·邢台模拟)学习以下材料，回答(1)～(3)题。
真核细胞内“聚合酶θ(Pol θ)”的发现又丰富了传统认知。Pol θ主要承担检测和修复DNA双链断裂的工作。当DNA双链断裂时，断裂处的5′端被某些酶切后，出现局部单链DNA(ssDNA悬臂)，其上有些区域的碱基可互补配对，称为微同源区。微同源区结合后，Pol θ可延伸微同源区的3′端，促进双链断裂处DNA的连接(图1)，但该过程极易出现突变等错误。Pol θ在大多数组织细胞中不表达，但在许多癌细胞中高表达，促进癌细胞生长，同时使其产生耐药性。
为验证Pol θ具有图1所示功能，开发了一种绿色荧光蛋白(GFP)报告基因检测法，原理如图2实验组1所示。为进一步探究Pol θ是否还有其他功能，在此基础上，将实验组1中甲片段分别替换为掺入部分RNA的乙、丙片段，导入受体细胞，记为实验组2、3。观察到三组细胞均发出绿色荧光。
上述研究证明Pol θ也能够将RNA序列“写入”DNA，是遗传信息在分子间传递的重大发现，这一发现再次丰富了中心法则的内涵。
(1)根据所学知识，用箭头和文字写出中心法则的内容。___________________
___________________________________________________。
(2)分析Pol θ修复DNA过程中产生突变的原因可能有________。
A．微同源区的形成造成断裂部位碱基对缺失
B．Pol θ在催化蛋白质合成过程中不遵循碱基互补配对原则
C．延伸微同源区的3′端时，碱基对错配引起基因突变
D．将不同来源的DNA片段连接在一起，引起DNA序列改变
(3)图2所示实验中，导入受体细胞的核酸片段并未与载体相连，则含有GFP基因上、下游的片段还应该有__________________。实验组2的结果说明Pol θ还具有__________功能。阐释实验组3的细胞发绿色荧光的机制_______________
____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
【答案】 (1)
(2)ACD
(3)启动子和终止子 逆转录 Pol θ以RNA片段的正确序列为模板，使合成的转录模板链中原引入的编码终止密码子序列被正确序列替换，表达出GFP蛋白，发出绿色荧光
【解析】 (1)中心法则表示的是遗传信息的传递方向。
(2)B选项中，催化蛋白质合成过程中即使不遵循碱基互补配对，也不会反过来改变DNA的碱基序列，所以不可能是引发基因突变的原因。而A、C、D选项中均可能引起基因中碱基缺失、替换而导致突变。(3)导入受体细胞的核酸片段并未与载体相连，因此需要人为添加启动子和终止子使目标基因能够正常表达，实验组2中即使基因序列中掺入RNA片段，Pol θ与之相同依然可以将其修改成正常的DNA片段，实验组3中不仅掺入RNA片段，还将终止密码子引入转录模板链，但GFP基因依然正确表达出绿色荧光蛋白，因此推测Pol θ以RNA片段的正确序列为模板，使合成的转录模板链中原引入的编码终止密码子序列被正确序列替换，表达出GFP蛋白，发出绿色荧光。
16．(2024·大庆模拟)罗氏沼虾是我国重要的经济虾类之一，具有生长速度快、营养价值高等优点。研究者利用RNA干扰技术降低了罗氏沼虾COX2基因的表达水平，借此探索了影响罗氏沼虾生长速度的相关因素。
(1)RNA干扰的基本原理是向细胞中导入一段RNA(反义RNA)，它能与COX2mRNA按照____________________原则结合，从而阻止该基因的________过程，降低该基因表达水平。
(2)研究者给罗氏沼虾注射COX2基因的反义RNA后，检测了其有氧呼吸中催化ATP大量合成的X酶的活性，结果如图所示。
①X酶主要存在于细胞中的____________上。
②对照组应向罗氏沼虾注射无关RNA，该无关RNA的序列和反义RNA的序列关系应为__________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________。
③罗氏沼虾在生长发育过程中进行生命活动时需要大量的ATP提供能量，根据图中结果推测，注射COX2基因的反义RNA后，罗氏沼虾的生长速度将变________，判断依据是__________________________________________________
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(3)结合上述研究结果，提出一条提高罗氏沼虾生长速度的思路：__________
______________________________________________________________________________________________________________________________________。
【答案】 (1)碱基互补配对 翻译
(2)①线粒体内膜 ②具有相同的碱基数目，且不能与COX2基因转录的mRNA发生碱基互补配对 ③慢 注射COX2基因的反义RNA后，COX2基因的表达水平下降，X酶的活性下降，而X酶能催化ATP的大量合成，因而生长变慢
(3)设法提高罗氏沼虾COX2基因的表达水平，进而提高相关X酶的活性，促进沼虾的生长
【解析】 (1)RNA干扰的基本原理是向细胞中导入一段RNA(反义RNA)，它能与COX2基因的mRNA按照碱基互补配对原则结合，从而阻止该基因的翻译过程，降低该基因表达水平。(2)①有氧呼吸过程中ATP的大量合成发生在线粒体内膜上，因而可推测X酶主要存在于细胞中的线粒体内膜上。②对照组应向罗氏沼虾注射无关RNA，该无关RNA的序列和反义RNA的序列中的碱基数目应该相同，且不能与COX2基因转录的mRNA发生碱基互补配对，因而对相关基因的表达无影响，从而形成对照。③罗氏沼虾在生长发育过程中进行生命活动时需要大量的ATP提供能量，根据图中结果推测，注射COX2基因的反义RNA后，X酶的活性下降，而X酶能催化ATP大量合成，因而罗氏沼虾的生长速度由于ATP供应不足而变慢。(3)结合上述研究结果可推测RNA干扰技术能降低相关基因的表达，为此若要促进沼虾的生长，则需要设法提高罗氏沼虾COX2基因的表达水平，进而提高相关X酶的活性，促进沼虾的生长。
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专题四 遗传的分子基础
3.1 亲代传递给子代的遗传信息主要编码在DNA分子上
3.1.1 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
3.1.2 概述DNA分子是由四种脱氧核苷酸构成，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
3.1.3 概述DNA分子通过半保留方式进行复制
3.1.4 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表现
3.1.5 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
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．加热致死的S型细菌仍可使R型细菌转化，说明在加热条件下DNA未失活。 ( )
提示：√
3．S型细菌侵入宿主细胞后，可利用宿主细胞的营养物质和核糖体等细胞结构繁殖后代。 ( )
提示：× 细菌是原核细胞，具有自己的核糖体。
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．在用35S标记的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导致的。 ( )
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．可以通过检测15N的放射性来研究DNA半保留复制的特点。 ( )
提示：× 15N为稳定性同位素，没有放射性。
13．DNA复制时，解旋酶和DNA聚合酶能同时发挥作用。 ( )
提示：√
14．某一个基因的碱基排列顺序的多样化构成了基因的多样性。 ( )
提示：× 对一个特定基因来说，具有特定的碱基序列，具有特异性，不具有多样性。
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．同一个体的胰岛B细胞和未成熟的红细胞所含有的基因相同，所有的RNA和所有的蛋白质都不同。 ( )
提示：× 同一个体的胰岛B细胞和未成熟的红细胞所含有的RNA和所有的蛋白质有一些相同(如管家基因相关RNA和蛋白质)，有一些不同(如奢侈基因相关RNA和蛋白质)。
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__________________________________________________________________________________。
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
3．从控制自变量的角度分析，艾弗里实验的基本思路是_________
____________________________________________________________________，从而鉴定出DNA是遗传物质。
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？________________________________________________________
__________________________________________________________________。
在每个实验组中特异性地去除某一种物质，然后在没有这种物质的情况下观察结果
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．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速率要快很多，原因是____________________________________________
____________________________________________。
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
原核生物基因表达时转录和翻译可以同步进行，真核生物核基因表达时先完成转录，再完成翻译
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
核心考点一
DNA是遗传物质的实验证据
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
(2)侵染大肠杆菌
(3)噬菌体侵染细菌实验的误差分析
①32P噬菌体侵染大肠杆菌
②35S噬菌体侵染大肠杆菌
4.“遗传物质”探索的四种方法
5.明确不同生物的遗传物质
遗传物质 生物种类 结论
DNA 所有细胞生物及DNA病毒 绝大多数生物的遗传物质是DNA，因此说DNA是主要的遗传物质
RNA RNA病毒
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，利用自变量控制中的“减法原理”设置对照实验，通过观察只有某种物质存在或只有某种物质不存在时，R型菌的转化情况，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( )
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
【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，即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RNA
D．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. (2022·浙江1月卷)S型肺炎链球菌的某种“转化因子”可使R型菌转化为S型菌。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
【答案】 D
【解析】 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，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。故选D。
1.噬菌体的增殖周期
(1)吸附：噬菌体的尾丝与宿主细胞壁上的相关受体特异性识别，从而引导噬菌体吸附到宿主细胞表面。
(2)注入核酸：噬菌体的尾髓刺入细胞壁和细胞膜，随后头部的遗传物质DNA被注入细菌体内，而蛋白质外壳则遗留在了大肠杆菌外面。
(3)合成：病毒大分子的合成，包括病毒基因组的复制与表达。该过程所需要的DNA模板由噬菌体提供，而所需要的原料、能量、酶、核糖体等均由宿主细胞提供。
(4)组装：经过半保留复制形成的子代DNA与表达形成的蛋白质组装成子代病毒。
(5)释放：大肠杆菌裂解死亡，大量子代噬菌体释放出来。
2.噬菌体进行同位素标记时需注意的问题
(1)35S(标记蛋白质)和32P(标记DNA)不能同时标记在同一噬菌体上，因为检测放射性时只能检测到放射性的存在部位，不能确定是何种放射性元素。
(2)必须同时做32P标记和35S标记的对比实验才能得出DNA是遗传物质的结论。
(3)不能用培养基直接培养T2噬菌体，因为T2噬菌体是病毒，只能寄生于大肠杆菌细胞中。
(4)蛋白质和DNA都含有C、H、O、N，不能依据14C、3H、18O和15N四种元素将噬菌体的蛋白质和DNA分开。
核心考点二
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GC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)＝1
D．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. (2021·广东卷)DNA双螺旋结构模型的提出是二十世纪自然科学的伟大成就之一。下列研究成果中，为该模型构建提供主要依据的是( )
①赫尔希和蔡斯证明DNA是遗传物质的实验 ②富兰克林等拍摄的DNA分子X射线衍射图谱
③查哥夫发现的DNA中嘌呤含量与嘧啶含量相等 ④沃森和克里克提出的DNA半保留复制机制
A．①② B．②③
C．③④ D．①④
【答案】 B
【解析】 赫尔希和蔡斯通过噬菌体侵染大肠杆菌的实验，证明了DNA是遗传物质，与构建DNA双螺旋结构模型无关，①错误；沃森和克里克根据富兰克林等拍摄的DNA分子X射线衍射图谱，推算出DNA分子呈螺旋结构，②正确；查哥夫发现的DNA中嘌呤含量与嘧啶含量相等，沃森和克里克据此推出碱基的配对方式，③正确；沃森和克里克提出的DNA半保留复制机制，是在DNA双螺旋结构模型之后提出的，④错误。故选B。
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，这并不是从5′端到3′端的单向解旋，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，DNA双链区段①为浅色，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，因为长出的部分可能不含A和T，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. (2022·海南卷)科学家曾提出DNA复制方式的三种假说：全保留复制、半保留复制和分散复制(图1)。对此假说，科学家以大肠杆菌为实验材料，进行了如下实验(图2)：
下列有关叙述正确的是( )
A．第一代细菌DNA离心后，试管中出现1条中带，说明DNA复制方式一定是半保留复制
B．第二代细菌DNA离心后，试管中出现1条中带和1条轻带，说明DNA复制方式一定是全保留复制
C．结合第一代和第二代细菌DNA的离心结果，说明DNA复制方式一定是分散复制
D．若DNA复制方式是半保留复制，继续培养至第三代，细菌DNA离心后试管中会出现1条中带和1条轻带
【答案】 D
【解析】 第一代细菌DNA离心后，试管中出现1条中带，则可以排除全保留复制，但不能肯定是半保留复制或分散复制，继续做子代ⅡDNA密度鉴定，若子代Ⅱ可以分出一条中密度带和一条轻密度带，则可以排除分散复制，同时肯定是半保留复制，A、B、C错误；若DNA复制方式是半保留复制，继续培养至第三代，形成的子代DNA或者两条链均为14N或者一条链含有14N一条链含有15N，只有这两种类型，因此细菌DNA离心后试管中只会出现1条中带和1条轻带，D正确。故选D。
【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。
核心考点三
遗传信息的传递与表达
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的复制、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。
2.翻译
(1)模型一
(2)模型二
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.遗传信息在不同生物的传递过程
(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
(2)细胞分化
(3)表观遗传
常考题型一 遗传信息的传递和表达
1. (2024·湖北卷)编码某蛋白质的基因有两条链，一条是模板链(指导mRNA合成)，其互补链是编码链。若编码链的一段序列为5′－ATG－3′，则该序列所对应的反密码子是( )
A．5′－CAU－3′ B．5′－UAC－3′
C．5′－TAC－3′ D．5′－AUG－3′
【答案】 A
【解析】 若编码链的一段序列为5′－ATG－3′，则模板链的一段序列为3′－TAC－5′，则mRNA碱基序列为5′－AUG－3′，该序列所对应的反密码子是5′－CAU－3′，A正确，B、C、D错误。故选A。
2. (2024·安徽卷)真核生物细胞中主要有3类RNA聚合酶，它们在细胞内定位和转录产物见下表。此外，在线粒体和叶绿体中也发现了分子量小的RNA聚合酶。下列叙述错误的是( )
注：各类rRNA均为核糖体的组成成分
种类 细胞内定位 转录产物
RNA聚合酶Ⅰ 核仁 5.8SrRNA、18SrRNA 、28SrRNA
RNA聚合酶Ⅱ 核质 mRNA
RNA聚合酶Ⅲ 核质 tRNA、5SrRNA
A．线粒体和叶绿体中都有DNA，两者的基因转录时使用各自的RNA聚合酶
B．基因的 DNA 发生甲基化修饰，抑制RNA聚合酶的结合，可影响基因表达
C．RNA聚合酶Ⅰ和Ⅲ的转录产物都有rRNA，两种酶识别的启动子序列相同
D．编码 RNA 聚合酶Ⅰ的基因在核内转录、细胞质中翻译，产物最终定位在核仁
【答案】 C
【解析】 线粒体和叶绿体中都有DNA，二者均是半自主细胞器，其基因转录时使用各自的RNA聚合酶，A正确；基因的 DNA 发生甲基化修饰，抑制RNA聚合酶的结合，从而影响基因的转录，可影响基因表达，B正确；由表可知，RNA聚合酶Ⅰ和Ⅲ的转录产物都有rRNA，但种类不同，说明两种酶识别的启动子序列不同，C错误；RNA 聚合酶的本质是蛋白质，编码 RNA 聚合酶Ⅰ在核仁中，该基因在核内转录、细胞质(核糖体)中翻译，产物最终定位在核仁发挥作用，D正确。故选C。
3. (2023·浙江1月卷)核糖体是蛋白质合成的场所。某细菌进行蛋白质合成时，多个核糖体串联在一条mRNA上形成念珠状结构——多聚核糖体(如图所示)。多聚核糖体上合成同种肽链的每个核糖体都从mRNA同一位置开始翻译，移动至相同的位置结束翻译。多聚核糖体所包含的核糖体数量由mRNA的长度决定。下列叙述正确的是( )
A．图示翻译过程中，各核糖体从mRNA的3′端向5′端移动
B．该过程中，mRNA上的密码子与tRNA上的反密码子互补配对
C．图中5个核糖体同时结合到mRNA上开始翻译，同时结束翻译
D．若将细菌的某基因截短，相应的多聚核糖体上所串联的核糖体数目不会发生变化
【答案】 B
【解析】 图示翻译过程中，各核糖体从mRNA的5′端向3′端移动，A错误；该过程中，mRNA上的密码子与tRNA上的反密码子互补配对，tRNA通过识别mRNA上的密码子携带相应氨基酸进入核糖体，B正确；图中5个核糖体结合到mRNA上开始翻译，从识别到起始密码子开始进行翻译，识别到终止密码子结束翻译，并非是同时开始同时结束，C错误；若将细菌的某基因截短，相应的多聚核糖体上所串联的核糖体数目可能会减少，D错误。故选B。
4. (2023·全国乙卷)已知某种氨基酸(简称甲)是一种特殊氨基酸，迄今只在某些古菌(古细菌)中发现含有该氨基酸的蛋白质。研究发现这种情况出现的原因是，这些古菌含有特异的能够转运甲的tRNA(表示为tRNA甲)和酶E，酶E催化甲与tRNA甲结合生成携带了甲的tRNA甲(表示为甲－tRNA甲)，进而将甲带入核糖体参与肽链合成。已知tRNA甲可以识别大肠杆菌mRNA中特定的密码子，从而在其核糖体上参与肽链的合成。若要在大肠杆菌中合成含有甲的肽链，则下列物质或细胞器中必须转入大肠杆菌细胞内的是( )
①ATP ②甲 ③RNA聚合酶 ④古菌的核糖体 ⑤酶E的基因 ⑥tRNA甲的基因
A．②⑤⑥
B．①②⑤
C．③④⑥
D．②④⑤
【答案】 A
【解析】 根据题干信息“已知tRNA甲可以识别大肠杆菌mRNA中特定的密码子，从而在其核糖体上参与肽链的合成”，说明该肽链合成所需能量、核糖体、RNA聚合酶均由大肠杆菌提供，①③④不符合题意；据题意可知，氨基酸甲是一种特殊氨基酸，迄今只在某些古菌(古细菌)中发现含有该氨基酸的蛋白质，所以要在大肠杆菌中合成含有甲的肽链，必须往大肠杆菌中转入氨基酸甲，②符合题意；古菌含有特异的能够转运甲的tRNA(表示为tRNA甲)和酶E，酶E催化甲与tRNA甲结合生成携带了甲的tRNA甲(表示为甲－tRNA甲)，进而将甲带入核糖体参与肽链合成，所以大肠杆菌细胞内要含有tRNA甲的基因以便合成tRNA甲，大肠杆菌细胞内也要含有酶E的基因以便合成酶E，催化甲与tRNA甲结合，⑤⑥符合题意。故选A。
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. (2024·浙江1月卷)某种蜜蜂的蜂王和工蜂具有相同的基因组。雌性工蜂幼虫主要食物是花蜜和花粉，若喂食蜂王浆，也能发育成为蜂王。利用分子生物学技术降低 DNA 甲基化酶的表达后， 即使一直喂食花蜜花粉，雌性工蜂幼虫也会发育成蜂王。下列推测正确的是( )
A．花蜜花粉可降低幼虫发育过程中DNA的甲基化
B．蜂王DNA的甲基化程度高于工蜂
C．蜂王浆可以提高蜜蜂DNA的甲基化程度
D．DNA的低甲基化是蜂王发育的重要条件
【答案】 D
【解析】 降低 DNA 甲基化酶的表达后， 即使一直喂食花蜜花粉，雌性工蜂幼虫也会发育成蜂王，说明甲基化不利于其发育成蜂王，而工蜂幼虫主要食物是花蜜和花粉，不会发育成蜂王，因此花蜜花粉可增强幼虫发育过程中DNA的甲基化，A错误；甲基化不利于其发育成蜂王，故蜂王DNA的甲基化程度低于工蜂，B错误；蜂王浆可以降低蜜蜂DNA的甲基化程度，使其发育成蜂王，C错误；甲基化不利于发育成蜂王，因此DNA的低甲基化是蜂王发育的重要条件，D正确。故选D。
7. (2024·广东卷)研究发现，短暂地抑制果蝇幼虫中PcG 蛋白(具有组蛋白修饰功能)的合成，会启动原癌基因zfhl的表达，导致肿瘤形成。驱动此肿瘤形成的原因属于( )
A．基因突变 B．染色体变异
C．基因重组 D．表观遗传
【答案】 D
【解析】 由题意可知，短暂地抑制果蝇幼虫中PcG 蛋白(具有组蛋白修饰功能)的合成，会启动原癌基因zfhl的表达，导致肿瘤形成，即基因型未发生变化而表型却发生了改变，因此驱动此肿瘤形成的原因属于表观遗传，A、B、C错误，D正确。故选D。
8. (2023·广东卷)放射性心脏损伤是由电离辐射诱导的大量心肌细胞凋亡产生的心脏疾病。一项新的研究表明，circRNA可以通过miRNA调控P基因表达进而影响细胞凋亡，调控机制见图。miRNA是细胞内一种单链小分子RNA，可与mRNA靶向结合并使其降解。circRNA是细胞内一种闭合环状RNA，可靶向结合miRNA使其不能与mRNA结合，从而提高mRNA的翻译水平。
回答下列问题：
(1)放射刺激心肌细胞产生的____________会攻击生物膜的磷脂分子，导致放射性心肌损伤。
(2)前体mRNA是通过____________酶以DNA的一条链为模板合成的，可被剪切成circRNA等多种RNA。circRNA和mRNA在细胞质中通过对____________的竞争性结合，调节基因表达。
(3)据图分析，miRNA表达量升高可影响细胞凋亡，其可能的原因是____________________________________________________________
____________________________。
(4)根据以上信息，除了减少miRNA的表达之外，试提出一个治疗放射性心脏损伤的新思路________________________________________
___________________________________________________________________________________________________。
【答案】 (1)自由基 (2)RNA聚合 miRNA
(3)P蛋白能抑制细胞凋亡，miRNA表达量升高，与P基因的mRNA结合并将其降解的概率上升，导致合成的P蛋白减少，无法抑制细胞凋亡
(4)可通过增大细胞内circRNA的含量，靶向结合miRNA，使其不能与P基因的mRNA结合，从而提高P基因的表达量，抑制细胞凋亡
【解析】 (1)放射刺激心肌细胞，可产生大量自由基，攻击生物膜的磷脂分子，导致放射性心肌损伤。(2)RNA聚合酶能催化转录过程，以DNA的一条链为模板，通过碱基互补配对原则合成前体mRNA。由图可知，miRNA既能与mRNA结合，降低mRNA的翻译水平，又能与circRNA结合，提高mRNA的翻译水平，故circRNA和mRNA在细胞质中通过对miRNA的竞争性结合，调节基因表达。(3)P蛋白能抑制细胞凋亡，当miRNA表达量升高时，大量的miRNA与P基因的mRNA结合，并将P基因的mRNA降解，导致合成的P蛋白减少，无法抑制细胞凋亡。(4)根据以上信息，除了减少miRNA的表达之外，还能通过增大细胞内circRNA的含量，靶向结合miRNA，使其不能与P基因的mRNA结合，从而提高P基因的表达量，抑制细胞凋亡。
【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一一对应的数量关系。
