第7讲 遗传的分子基础
考点1 基因的本质和结构
1.证明DNA是遗传物质的实验
T2噬菌体的标记两点辨析
①如果用14C、3H、18O标记T2噬菌体,则其蛋白质外壳和DNA都会被标记。
②用32P标记噬菌体的DNA时,子代噬菌体只有一部分有放射性。
2.证明RNA是遗传物质的实验——烟草花叶病毒(TMV)侵染烟草实验
实验思路:将RNA与蛋白质分开,单独地、直接地研究它们各自不同的功能。
3.DNA的结构
(1)结构图解。
(2)特点。
①DNA单链上相邻脱氧核苷酸通过磷酸二酯键连接。
②双链DNA分子中常用公式:A=T、C=G、A+G=T+C=A+C=T+G。
③“单链中互补碱基和”占该链碱基数比例等于“双链中互补碱基和”占双链总碱基数比例。
④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。
1.(2024·甘肃卷,T5)科学家发现染色体主要由蛋白质和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.格里菲思肺炎链球菌转化实验中,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.艾弗里肺炎链球菌转化实验中,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
2.(2024·浙江6月选考,T9)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%
考向 科学思维与实验探究
1.(2025·广州模拟)如图所示为赫尔希和蔡斯利用T2噬菌体侵染细菌以探究遗传物质本质的部分实验过程。下列分析正确的是( )
A.以含35S的培养基直接培养T2噬菌体,可得到35S标记的噬菌体
B.新合成子代噬菌体DNA、蛋白质的原料均来自亲代噬菌体
C.图中实验结果可证明DNA是主要的遗传物质
D.搅拌不充分会导致沉淀物的放射性偏高
2.(2025·湖北联考)烟草花叶病毒(TMV)是一种单链RNA病毒,具有S和HR等多种株系。科研人员分别提取了S株系和HR株系的RNA和蛋白质,进行了如表所示的重组实验。下列相关叙述正确的是( )
重组实验过程 子代病毒的类型
第一组:S—RNA+HR—蛋白质→感染烟草 S株系
第二组:HR—RNA+S—蛋白质→感染烟草 HR株系
A.可以通过培养基上不同的菌落特征鉴别TMV的不同株系
B.将TMV的遗传物质与二苯胺水浴加热,溶液会变成蓝色
C.根据实验结果可推测,TMV的RNA控制其蛋白质的合成
D.该病毒在增殖时,催化其RNA合成的酶由宿主细胞的基因控制合成
考点2 遗传信息的传递与表达
1.DNA分子复制:DNA→DNA
关于DNA聚合酶的两个特点
①DNA聚合酶只能把脱氧核苷酸加到脱氧核苷酸链的3'—OH末端,所以子链形成的方向为5'端→3'端。
②DNA聚合酶不能使得第一个脱氧核苷酸与模板链结合,所以DNA复制需要引物。
2.基因的表达过程:DNA→mRNA→蛋白质
①原核生物可以边转录边翻译,真核生物先转录后翻译。
②一个mRNA可以同时结合多个核糖体,同时合成多条肽链,合成的肽链氨基酸顺序是完全相同的。
③一种氨基酸可以由多种tRNA转运,一种tRNA只能转运一种氨基酸。
3.中心法则
正链RNA病毒与负链RNA病毒
①正链RNA病毒:遗传物质为+RNA,可以行使mRNA的功能,翻译出所编码的蛋白质,常见正链RNA病毒有非典病毒、脊髓灰质炎病毒等。
②负链RNA病毒:-RNA不能直接作为mRNA,而是先以-RNA为模板合成与其互补的+RNA,再以此+RNA作为mRNA翻译出蛋白质,常见负链RNA病毒有流感病毒、副流感病毒、狂犬病毒、埃博拉病毒等。
4.表观遗传
1.(2023·浙江1月选考,T15)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
[关键能力] (1)信息获取与加工。
题图的翻译模型展示了以mRNA为模板、在核糖体的参与下合成多肽链的过程,呈现了mRNA(标出了5'端和3'端)、核糖体及长度不等的肽链。
(2)逻辑推理及论证。
①翻译方向(核糖体移动方向)的判定:翻译起始越早,核糖体上的肽链越长,因此核糖体从mRNA的5'端向3'端移动。
②基因长度发生变化后,每条mRNA上的多聚核糖体的数目会发生怎样的变化
(3)创新思维。
①若在翻译体系中加入少量RNA酶,还会存在多聚核糖体现象吗
②存在多聚核糖体现象的意义:多个核糖体在同一mRNA上进行翻译,提高了翻译的效率。
③多聚核糖体能提高单个核糖体的“翻译速率”吗
真核细胞中,每个核糖体每秒能将2个氨基酸加到多肽链上。原核细胞中,每个核糖体每秒能将20个氨基酸加到多肽链上。这个速率是固定的,因此,多聚核糖体不能提高单个核糖体的“翻译速率”。
2.(2024·河北卷,T4)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
3.(2024·贵州卷,T7)如图是某基因编码区部分碱基序列,在体内其指导合成肽链的氨基酸序列为甲硫氨酸—组氨酸—脯氨酸—赖氨酸……。下列叙述正确的是( )
注:AUG(起始密码子):甲硫氨酸 CAU、CAC:组氨酸 CCU:脯氨酸 AAG:赖氨酸 UCC:丝氨酸 UAA(终止密码子)。
A.①链是转录的模板链,其左侧是5'端,右侧是3'端
B.若在①链5~6号碱基间插入一个碱基G,合成的肽链变长
C.若在①链1号碱基前插入一个碱基G,合成的肽链不变
D.碱基序列不同的mRNA翻译得到的肽链不可能相同
考向一 科学思维与生命观念
1.(2025·石家庄模拟)组蛋白H3第4位赖氨酸发生甲基化简称为H3K4me3,科研人员发现H3K4me3修饰可以调控植物的开花时间。水稻的OsTtx1蛋白可催化H3K4me3的发生,转录因子SIP1蛋白可特异性结合在开花基因Ehd1启动子上,招募OsTtx1蛋白至Ehd1基因,完成该基因相应位点的H3K4me3修饰,促进Ehd1基因转录。SIP1蛋白和OsTtx1蛋白功能缺失的水稻具有早花表型。下列叙述错误的是( )
A.组蛋白发生H3K4me3并未改变Ehd1基因的碱基序列
B.SIP1基因和OsTtx1基因正常表达是水稻具有早花表型的前提条件
C.OsTtx1蛋白可催化Ehd1基因位点处发生H3K4me3,进而促进Ehd1基因的表达
D.依据上述信息推测水稻开花基因Ehd1正常表达可推迟开花时间
2.(2025·南京模拟)细胞中的氨基酸有两个来源:一是从细胞外摄取,二是在细胞内利用氨基酸合成酶自己合成。当细胞缺乏氨基酸时,某种RNA无法结合氨基酸(空载),空载的该种RNA与核糖体结合后引发RelA利用GDP和ATP合成ppGpp(如图1),ppGpp是细胞内的一种信号分子,可提高A类基因或降低B类基因的转录水平,也可直接影响翻译过程(如图2)。下列叙述错误的是( )
A.翻译的模板是mRNA,缺乏氨基酸导致空载的RNA属于tRNA
B.可推测rRNA基因属于A类基因,氨基酸合成酶基因属于B类基因
C.图2所示的翻译过程中,核糖体在mRNA上的移动方向为从右往左
D.ppGpp调节机制属于负反馈调节,能缓解氨基酸缺乏造成的影响
3.(2025·广州模拟)Rous肉瘤病毒是诱发癌症的一类RNA病毒,如图表示其致病原理,下列叙述正确的是( )
A.过程①发生在宿主细胞内,需要宿主细胞提供逆转录酶
B.过程②的目的是形成双链DNA,其中酶A是一种RNA聚合酶
C.过程③是以+DNA为模板合成大量Rous肉瘤病毒+RNA的过程
D.Rous肉瘤病毒致癌的过程中,宿主细胞的遗传信息发生改变
考向二 科学探究与语言表达
4.(2025·广州模拟)近年来,光作为一种基因表达诱导物,可以精准调控基因表达,在基因编辑领域和糖尿病精准治疗领域有重大突破。其中科学家开发出一种光诱导基因表达的模式,如图所示。利用该模式科学家研究精准治疗糖尿病模型小鼠。回答下列问题:
(1)首先利用PCR技术扩增胰岛素基因,已知该基因编码区其中一条链的序列为5'—AGCCCTCC……GAACCAGC—3',下列可选用的一对引物是____________(多选,填选项字母)。
A.5'—CCTCCCCA—3'
B.5'—AGCCCTCC—3'
C.5'—GCTGGTTC—3'
D.5'—GABCCAGC—3'
(2)然后将目的基因与蓝光诱导型启动子结合,构建光诱导基因表达元件。若将该元件与质粒结合构建基因表达载体,需进一步PCR扩增该元件,此时需在引物的____________(填“3'”或“5'”)端添加限制酶识别位点。
(3)将上述(2)中基因表达载体导入模型小鼠后,若要降低该小鼠血糖,需给予的外部条件是____________。实验结果表明由于蓝光穿透性不好,所以血糖下降不明显。科学家发现某发光底物F(无毒性,可被小鼠直接吸收)可在荧光素酶(小鼠体内无此酶)的作用下发出蓝光,请写出继续利用转基因技术帮助模型小鼠更好地降低血糖的措施:_______________________________________。
(4)为更好地解决蓝光穿透性差的问题,科学家发现远红光穿透性强,且在红假单胞菌中找到可感应远红光的蛋白R和蛋白S,在远红光下两者结合。利用此原理,科学家构建了3种新的表达载体,如图所示。已知3种表达载体利用了3种启动子,分别是远红光诱导型启动子1、持续表达型启动子2、RNA聚合酶T特异性诱导型启动子3。
资料1:表达载体1中基因A、基因R表达可形成完整肽段;表达载体2中基因S、基因A'表达可形成完整肽段。
资料2:某些蛋白质相互作用机制如图所示。
资料3:蛋白A和蛋白A'结合时可形成RNA聚合酶T。
利用此方法降低血糖的机理是_________________________________________________________________。
第7讲 遗传的分子基础
考点1 基因的本质和结构
考源·核心整合
1.DNA 32P 35S DNA
考题·经典再研
1.D 解析 格里菲思肺炎链球菌转化实验中,加热致死的S型菌株含有的某种“转化因子”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,但不知道“转化因子”是DNA,A项错误;在艾弗里肺炎链球菌的转化实验中,利用了自变量控制中的“减法原理”,如“S型菌DNA+DNA酶”组除去了DNA,B项错误;T2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等完成复制,C项错误。
2.A 解析 DNA的外侧是由脱氧核糖和磷酸交替连接构成的基本骨架,内侧是由碱基通过氢键连接形成的碱基对,A项正确;双链DNA中G—C碱基对占比越高,DNA热变性温度越高,B项错误;DNA聚合酶催化形成的是磷酸二酯键,C项错误;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项错误。
考向·命题趋势
1.D 解析 噬菌体是病毒,没有细胞结构,不能独立存活,不能直接使用培养基培养T2噬菌体,A项错误;新合成子代噬菌体DNA、蛋白质的原料均来自宿主细胞,B项错误;题图中实验结果沉淀中放射性很低,上清液中很高,说明为35S标记的噬菌体实验,实验结果说明T2噬菌体的蛋白质未进入大肠杆菌,C项错误;用35S标记噬菌体侵染大肠杆菌后,搅拌不充分,部分35S标记的蛋白质外壳会吸附在大肠杆菌上,随大肠杆菌进入沉淀物中,导致沉淀物中放射性偏高,D项正确。
2.C 解析 病毒专营活细胞寄生,不能用培养基培养,A项错误;DNA与二苯胺试剂沸水浴加热后,溶液才会变成蓝色,而TMV的遗传物质为RNA,B项错误;该病毒在增殖时,催化其RNA合成的酶由病毒的基因控制合成,D项错误。
考点2 遗传信息的传递与表达
考源·核心整合
1.解旋酶 解开的每一条母链 脱氧核苷酸 DNA聚合酶
考题·经典再研
1.B
2.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项错误;复制时,解旋酶将DNA双螺旋的两条链解开,由于DNA双链反向平行,其并不是从5'端到3'端的单向解旋,B项错误;转录时不需要解旋酶,RNA聚合酶即可完成解旋,C项错误;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项正确。
3.C 解析 mRNA链碱基排列顺序和编码链一致(只是将编码链中的T替换为U),与模板链碱基互补配对,且方向相反,核糖体沿mRNA的5'端向3'端移动,再结合氨基酸的序列可推知,mRNA碱基序列为5'—AUGCAUCCUAAG—3',故①链是转录的模板链,其左侧是3'端,右侧是5'端,A项错误;若在①链5~6号碱基间插入一个碱基G,则mRNA的5~6号碱基间插入一个C,变为5'—AUGCACUCCUAAG—3',第4个密码子为终止密码子UAA,使合成的肽链变短,B项错误;若在①链1号碱基前插入一个碱基G,肽链的合成仍从起始密码子AUG开始,合成的肽链不变,C项正确;由于密码子的简并性,碱基序列不同的mRNA翻译得到的肽链可能相同,D项错误。
考向·命题趋势
1.B 解析 组蛋白发生H3K4me3修饰属于表观遗传修饰,表观遗传修饰是指在不改变DNA序列的前提下,对基因表达进行调控,所以组蛋白发生H3K4me3并未改变Ehd1基因的碱基序列,A项正确;由题意可知,“SIP1蛋白和OsTtx1蛋白功能缺失的水稻具有早花表型”,这说明SIP1蛋白和OsTtx1蛋白正常发挥功能时,水稻不会早花,即SIP1基因和OsTtx1基因正常表达不是水稻具有早花表型的前提条件,B项错误;由“转录因子SIP1蛋白可特异性结合在开花基因Ehd1启动子上,招募OsTtx1蛋白至Ehd1基因,完成该基因相应位点的H3K4me3修饰,促进Ehd1基因转录”可知,OsTtx1蛋白在SIP1蛋白的招募下,可催化Ehd1基因位点处发生H3K4me3,进而促进Ehd1基因的表达,C项正确;因为SIP1蛋白和OsTtx1蛋白功能缺失时水稻早花,而这两种蛋白正常时能促进Ehd1基因表达,所以可推测水稻开花基因Ehd1正常表达可推迟开花时间,D项正确。
2.B 解析 翻译的模板是mRNA,能识别并结合氨基酸的RNA是tRNA,故缺乏氨基酸导致空载的RNA属于tRNA,A项正确;细胞缺乏氨基酸时,空载的tRNA与核糖体结合后引发ppGpp含量增加,进而提高A类基因或降低B类基因的转录水平,或抑制翻译的过程,可推测A类基因属于促进产生氨基酸的基因,B类基因属于促进消耗氨基酸的基因,故氨基酸合成酶基因属于A类基因,rRNA基因转录形成的rRNA是构成核糖体的结构,有利于翻译,因此rRNA基因属于B类基因,B项错误;题图2所示左侧核糖体上的肽链长于右侧核糖体上的肽链,说明左侧的核糖体先进行翻译的过程,故核糖体的移动方向为从右往左,C项正确;细胞缺乏氨基酸时,空载的tRNA与核糖体结合后引发ppGpp含量增加,进而提高A类基因或降低B类基因的转录水平,以缓解氨基酸缺乏造成的影响,此为负反馈调节,D项正确。
3.D 解析 过程①表示逆转录过程,病毒是营寄生生活的生物,过程①发生在宿主细胞内,由病毒提供逆转录酶,A项错误;据题图分析可知,过程②表示DNA分子的复制,目的是形成双链DNA,根据由酶A催化得到的产物是核糖核苷酸,判断酶A是将RNA水解的酶,B项错误;据题图分析可知,-DNA与+RNA发生碱基互补配对,故过程③是以-DNA为模板合成大量Rous肉瘤病毒+RNA的过程,C项错误;Rous肉瘤病毒是逆转录病毒,由题图可知,Rous肉瘤病毒是将病毒的RNA逆转录形成的DNA整合到宿主细胞的DNA上,导致宿主细胞的遗传信息发生改变,D项正确。
4.答案 (1)BC (2)5' (3)蓝光照射 将荧光素酶基因导入小鼠体内,然后口服发光底物F (4)持续表达型启动子2驱动下S基因和A'基因表达形成S—A'完整肽段,只有在远红光的照射下,远红光诱导型启动子1驱动A基因和R基因表达产生A—R完整肽段,在R蛋白和S蛋白作用下,使A、A'结合形成RNA聚合酶T,使特异性诱导型启动子3驱动胰岛素基因表达,合成胰岛素,使血糖降低,从而达到治疗效果
解析 (1)基因编码区其中一条链的序列为5'—AGCCCTCC……GAACCAGC—3',另一条链的序列为3'—TCGGGAGG……CTTGGTCG—5';引物是一小段能与DNA母链的一段碱基序列互补配对的短单链核酸,引物之间或引物内部不能互补配对,由于引物均是5'→3'端,与基因的3'→5'碱基互补配对,从基因的两端向中间扩增,可知选用的一对引物是5'—AGCCCTCC—3',5'—GCTGGTTC—3',B、C两项正确,A、D两项错误。(2)引物从3'端延伸,需在引物的5'端添加限制酶识别位点。(3)题干信息:光作为一种基因表达诱导物,可以精准调控基因表达;将上述(2)中基因表达载体导入模型小鼠后,若要降低该小鼠血糖,需给予的外部条件是蓝光照射。由于发光底物F(无毒性,可被小鼠直接吸收)可在荧光素酶(小鼠体内无此酶)的作用下发出蓝光,可以将荧光素酶基因导入小鼠体内,然后口服发光底物F,从而帮助模型小鼠更好地降低血糖。(4)分析题图及资料信息可知,降低血糖的机理是持续表达型启动子2驱动下S基因和A'基因表达形成S—A'完整肽段,只有在远红光的照射下,远红光诱导型启动子1驱动A基因和R基因表达产生A—R完整肽段,在R蛋白和S蛋白作用下,使A、A'结合形成RNA聚合酶T,使特异性诱导型启动子3驱动胰岛素基因表达,合成胰岛素,使血糖降低,从而达到治疗效果。(共56张PPT)
第7讲 遗传的分子基础
考点1 基因的本质和结构
1.证明DNA是遗传物质的实验
DNA
32P
35S
DNA
T2噬菌体的标记两点辨析
①如果用14C、3H、18O标记T2噬菌体，则其蛋白质外壳和DNA都会被标记。
②用32P标记噬菌体的DNA时，子代噬菌体只有一部分有放射性。
2.证明RNA是遗传物质的实验——烟草花叶病毒(TMV)侵染烟草实验
实验思路：将RNA与蛋白质分开，单独地、直接地研究它们各自不同的功能。
3.DNA的结构
(1)结构图解。
(2)特点。
①DNA单链上相邻脱氧核苷酸通过磷酸二酯键连接。
②双链DNA分子中常用公式：A=T、C=G、A+G=T+C=A+C=T+G。
③“单链中互补碱基和”占该链碱基数比例等于“双链中互补碱基和”占双链总碱基数比例。
④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。
1.(2024·甘肃卷，T5)科学家发现染色体主要由蛋白质和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.格里菲思肺炎链球菌转化实验中，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.艾弗里肺炎链球菌转化实验中，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
格里菲思肺炎链球菌转化实验中，加热致死的S型菌株含有的某种“转化因子”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，但不知道“转化因子”是DNA，A项错误；在艾弗里肺炎链球菌的转化实验中，利用了自变量控制中的“减法原理”，如“S型菌DNA+DNA酶”组除去了DNA，B项错误；T2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等完成复制，C项错误。
解析
2.(2024·浙江6月选考，T9)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%
DNA的外侧是由脱氧核糖和磷酸交替连接构成的基本骨架，内侧是由碱基通过氢键连接形成的碱基对，A项正确；双链DNA中G—C碱基对占比越高，DNA热变性温度越高，B项错误；DNA聚合酶催化形成的是磷酸二酯键，C项错误；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项错误。
解析
考向 科学思维与实验探究
1.(2025·广州模拟)如图所示为赫尔希和蔡斯利用T2噬菌体侵染细菌以探究遗传物质本质的部分实验过程。下列分析正确的是( )
A.以含35S的培养基直接培养T2噬菌体，可得到35S标记的噬菌体
B.新合成子代噬菌体DNA、蛋白质的原料均来自亲代噬菌体
C.图中实验结果可证明DNA是主要的遗传物质
D.搅拌不充分会导致沉淀物的放射性偏高
噬菌体是病毒，没有细胞结构，不能独立存活，不能直接使用培养基培养T2噬菌体，A项错误；新合成子代噬菌体DNA、蛋白质的原料均来自宿主细胞，B项错误；题图中实验结果沉淀中放射性很低，上清液中很高，说明为35S标记的噬菌体实验，实验结果说明T2噬菌体的蛋白质未进入大肠杆菌，C项错误；用35S标记噬菌体侵染大肠杆菌后，搅拌不充分，部分35S标记的蛋白质外壳会吸附在大肠杆菌上，随大肠杆菌进入沉淀物中，导致沉淀物中放射性偏高，D项正确。
解析
2.(2025·湖北联考)烟草花叶病毒(TMV)是一种单链RNA病毒，具有S和HR等多种株系。科研人员分别提取了S株系和HR株系的RNA和蛋白质，进行了如表所示的重组实验。下列相关叙述正确的是( )
重组实验过程 子代病毒的类型
第一组：S—RNA+HR—蛋白质→感染烟草 S株系
第二组：HR—RNA+S—蛋白质→感染烟草 HR株系
A.可以通过培养基上不同的菌落特征鉴别TMV的不同株系
B.将TMV的遗传物质与二苯胺水浴加热，溶液会变成蓝色
C.根据实验结果可推测，TMV的RNA控制其蛋白质的合成
D.该病毒在增殖时，催化其RNA合成的酶由宿主细胞的基因控制合成
病毒专营活细胞寄生，不能用培养基培养，A项错误；DNA与二苯胺试剂沸水浴加热后，溶液才会变成蓝色，而TMV的遗传物质为RNA，B项错误；该病毒在增殖时，催化其RNA合成的酶由病毒的基因控制合成，D项错误。
解析
第7讲 遗传的分子基础
考点2 遗传信息的传递与表达
1.DNA分子复制：
DNA→DNA
解旋酶
解开的每一条母链
脱氧核苷酸
DNA聚合酶
关于DNA聚合酶的两个特点
①DNA聚合酶只能把脱氧核苷酸加到脱氧核苷酸链的3'—OH末 端，所以子链形成的方向为5'端→3'端。
②DNA聚合酶不能使得第一个脱氧核苷酸与模板链结合，所以DNA复制需要引物。
2.基因的表达过程：DNA→mRNA→蛋白质
①原核生物可以边转录边翻译，真核生物先转录后翻译。
②一个mRNA可以同时结合多个核糖体，同时合成多条肽链，合成的肽链氨基酸顺序是完全相同的。
③一种氨基酸可以由多种tRNA转运，一种tRNA只能转运一种氨基酸。
3.中心法则
正链RNA病毒与负链RNA病毒
①正链RNA病毒：遗传物质为+RNA，可以行使mRNA的功能，翻译出所编码的蛋白质，常见正链RNA病毒有非典病毒、脊髓灰质炎病毒等。
②负链RNA病毒：-RNA不能直接作为mRNA，而是先以-RNA为模板合成与其互补的+RNA，再以此+RNA作为mRNA翻译出蛋白 质，常见负链RNA病毒有流感病毒、副流感病毒、狂犬病毒、埃博拉病毒等。
4.表观遗传
1.(2023·浙江1月选考，T15)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
[关键能力] (1)信息获取与加工。
题图的翻译模型展示了以mRNA为模板、在核糖体的参与下合成多肽链的过程，呈现了mRNA(标出了5'端和3'端)、核糖体及长度不等的肽链。
(2)逻辑推理及论证。
①翻译方向(核糖体移动方向)的判定：翻译起始越早，核糖体上的肽链越长，因此核糖体从mRNA的5'端向3'端移动。
②基因长度发生变化后，每条mRNA上的多聚核糖体的数目会发生怎样的变化
(3)创新思维。
①若在翻译体系中加入少量RNA酶，还会存在多聚核糖体现象吗
②存在多聚核糖体现象的意义：多个核糖体在同一mRNA上进行翻 译，提高了翻译的效率。
③多聚核糖体能提高单个核糖体的“翻译速率”吗
真核细胞中，每个核糖体每秒能将2个氨基酸加到多肽链上。原核细胞中，每个核糖体每秒能将20个氨基酸加到多肽链上。这个速率是固定的，因此，多聚核糖体不能提高单个核糖体的“翻译速率”。
2.(2024·河北卷，T4)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
DNA复制时，脱氧核苷酸通过磷酸二酯键连接成子链，A项错 误；复制时，解旋酶将DNA双螺旋的两条链解开，由于DNA双链反向平行，其并不是从5'端到3'端的单向解旋，B项错误；转录时不需要解旋酶，RNA聚合酶即可完成解旋，C项错误；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项
正确。
解析
3.(2024·贵州卷，T7)如图是某基因编码区部分碱基序列，在体内其指导合成肽链的氨基酸序列为甲硫氨酸—组氨酸—脯氨酸—赖氨酸……。下列叙述正确的是( )
注：AUG(起始密码子)：甲硫氨酸 CAU、CAC：组氨酸 CCU：脯氨酸 AAG：赖氨酸 UCC：丝氨酸 UAA(终止密码子)。
A.①链是转录的模板链，其左侧是5'端，右侧是3'端
B.若在①链5~6号碱基间插入一个碱基G，合成的肽链变长
C.若在①链1号碱基前插入一个碱基G，合成的肽链不变
D.碱基序列不同的mRNA翻译得到的肽链不可能相同
mRNA链碱基排列顺序和编码链一致(只是将编码链中的T替换为
U)，与模板链碱基互补配对，且方向相反，核糖体沿mRNA的5'端向3'端移动，再结合氨基酸的序列可推知，mRNA碱基序列为5'—
解析
AUGCAUCCUAAG—3'，故①链是转录的模板链，其左侧是3' 端，右侧是5'端，A项错误；若在①链5~6号碱基间插入一个碱基G，则mRNA的5~6号碱基间插入一个C，变为5'—AUGCACUCCUAAG—3'，第4个密码子为终止密码子UAA，使合成的肽链变短，B项错误；若在①链1号碱基前插入一个碱基G，肽链的合成仍从起始密码子AUG开始，合成的肽链不变，C项正确；由于密码子的简并性，碱基序列不同的mRNA翻译得到的肽链可能相同，D项错误。
解析
考向一 科学思维与生命观念
1.(2025·石家庄模拟)组蛋白H3第4位赖氨酸发生甲基化简称为H3K4me3，科研人员发现H3K4me3修饰可以调控植物的开花时间。水稻的OsTtx1蛋白可催化H3K4me3的发生，转录因子SIP1蛋白可特异性结合在开花基因Ehd1启动子上，招募OsTtx1蛋白至Ehd1基因，完成该基因相应位点的H3K4me3修饰，促进Ehd1基因转录。SIP1蛋白和OsTtx1蛋白功能缺失的水稻具有早花表型。下列叙述错误的是
( )
A.组蛋白发生H3K4me3并未改变Ehd1基因的碱基序列
B.SIP1基因和OsTtx1基因正常表达是水稻具有早花表型的前提条件
C.OsTtx1蛋白可催化Ehd1基因位点处发生H3K4me3，进而促进Ehd1基因的表达
D.依据上述信息推测水稻开花基因Ehd1正常表达可推迟开花时间
组蛋白发生H3K4me3修饰属于表观遗传修饰，表观遗传修饰是指在不改变DNA序列的前提下，对基因表达进行调控，所以组蛋白发生H3K4me3并未改变Ehd1基因的碱基序列，A项正确；由题意可知，“SIP1蛋白和OsTtx1蛋白功能缺失的水稻具有早花表型”，这说明SIP1蛋白和OsTtx1蛋白正常发挥功能时，水稻不会早花，即SIP1基因和OsTtx1基因正常表达不是水稻具有早花表型的前提条件，B项错误；由“转录因子SIP1蛋白可特异性结合在开花基因
解析
Ehd1启动子上，招募OsTtx1蛋白至Ehd1基因，完成该基因相应位点的H3K4me3修饰，促进Ehd1基因转录”可知，OsTtx1蛋白在SIP1蛋白的招募下，可催化Ehd1基因位点处发生H3K4me3，进而促进Ehd1基因的表达，C项正确；因为SIP1蛋白和OsTtx1蛋白功能缺失时水稻早花，而这两种蛋白正常时能促进Ehd1基因表达，所以可推测水稻开花基因Ehd1正常表达可推迟开花时间，D项正确。
解析
2.(2025·南京模拟)细胞中的氨基酸有两个来源：一是从细胞外摄 取，二是在细胞内利用氨基酸合成酶自己合成。当细胞缺乏氨基酸时，某种RNA无法结合氨基酸(空载)，空载的该种RNA与核糖体结合后引发RelA利用GDP和ATP合成ppGpp(如图1)，ppGpp是细胞内的一种信号分子，可提高A类基因或降低B类基因的转录水平，也可直接影响翻译过程(如图2)。下列叙述错误的是( )
A.翻译的模板是mRNA，缺乏氨基酸导致空载的RNA属于tRNA
B.可推测rRNA基因属于A类基因，氨基酸合成酶基因属于B类基因
C.图2所示的翻译过程中，核糖体在mRNA上的移动方向为从右往左
D.ppGpp调节机制属于负反馈调节，能缓解氨基酸缺乏造成的影响
翻译的模板是mRNA，能识别并结合氨基酸的RNA是tRNA，故缺乏氨基酸导致空载的RNA属于tRNA，A项正确；细胞缺乏氨基酸时，空载的tRNA与核糖体结合后引发ppGpp含量增加，进而提高A类基因或降低B类基因的转录水平，或抑制翻译的过程，可推测A类基因属于促进产生氨基酸的基因，B类基因属于促进消耗氨基酸的基因，故氨基酸合成酶基因属于A类基因，rRNA基因转录形成的rRNA是构成核糖体的结构，有利于翻译，因此rRNA基因属
解析
于B类基因，B项错误；题图2所示左侧核糖体上的肽链长于右侧核糖体上的肽链，说明左侧的核糖体先进行翻译的过程，故核糖体的移动方向为从右往左，C项正确；细胞缺乏氨基酸时，空载的tRNA与核糖体结合后引发ppGpp含量增加，进而提高A类基因或降低B类基因的转录水平，以缓解氨基酸缺乏造成的影响，此为负反馈调节，D项正确。
解析
3.(2025·广州模拟)Rous肉瘤病毒是诱发癌症的一类RNA病毒，如图表示其致病原理，下列叙述正确的是( )
A.过程①发生在宿主细胞内，需要宿主细胞提供逆转录酶
B.过程②的目的是形成双链DNA，其中酶A是一种RNA聚合酶
C.过程③是以+DNA为模板合成大量Rous肉瘤病毒+RNA的过程
D.Rous肉瘤病毒致癌的过程中，宿主细胞的遗传信息发生改变
过程①表示逆转录过程，病毒是营寄生生活的生物，过程①发生在宿主细胞内，由病毒提供逆转录酶，A项错误；据题图分析可 知，过程②表示DNA分子的复制，目的是形成双链DNA，根据由
解析
酶A催化得到的产物是核糖核苷酸，判断酶A是将RNA水解的酶，B项错误；据题图分析可知，-DNA与+RNA发生碱基互补配对，故过程③是以-DNA为模板合成大量Rous肉瘤病毒+RNA的过程，C项错误；Rous肉瘤病毒是逆转录病毒，由题图可知，Rous肉瘤病毒是将病毒的RNA逆转录形成的DNA整合到宿主细胞的DNA 上，导致宿主细胞的遗传信息发生改变，D项正确。
解析
考向二 科学探究与语言表达
4.(2025·广州模拟)近年来，光作为一种基因表达诱导物，可以精准调控基因表达，在基因编辑领域和糖尿病精准治疗领域有重大突 破。其中科学家开发出一种光诱导基因表达的模式，如图所示。利用该模式科学家研究精准治疗糖尿病模型小鼠。回答下列问题：
(1)首先利用PCR技术扩增胰岛素基因，已知该基因编码区其中一条链的序列为5'—AGCCCTCC……GAACCAGC—3'，下列可选用的一对引物是_______(多选，填选项字母)。
A.5'—CCTCCCCA—3' B.5'—AGCCCTCC—3'
C.5'—GCTGGTTC—3' D.5'—GABCCAGC—3'
(2)然后将目的基因与蓝光诱导型启动子结合，构建光诱导基因表达元件。若将该元件与质粒结合构建基因表达载体，需进一步PCR扩增该元件，此时需在引物的____(填“3'”或“5'”)端添加限制酶识别位点。
BC
5'
(3)将上述(2)中基因表达载体导入模型小鼠后，若要降低该小鼠血 糖，需给予的外部条件是____________。实验结果表明由于蓝光穿透性不好，所以血糖下降不明显。科学家发现某发光底物F(无毒性，可被小鼠直接吸收)可在荧光素酶(小鼠体内无此酶)的作用下发出蓝光，请写出继续利用转基因技术帮助模型小鼠更好地降低血糖的措施：__________________________________________________。
蓝光照射
将荧光素酶基因导入小鼠体内，然后口服发光底物F
(4)为更好地解决蓝光穿透性差的问题，科学家发现远红光穿透性强，且在红假单胞菌中找到可感应远红光的蛋白R和蛋白S，在远红光下两者结合。利用此原理，科学
家构建了3种新的表达载体，如图所示。已知3种表达载体利用了3种启动子，分别是远红光诱导型启动子1、持续表达型启动子2、RNA聚合酶T特异性诱导型启动子3。
资料1：表达载体1中基因A、基因R表达可形成完整肽段；表达载体2中基因S、基因A'表达可形成完整肽段。
资料2：某些蛋白质相互作用机制如图所示。
资料3：蛋白A和蛋白A'结合时可形成RNA聚合酶T。
利用此方法降低血糖的机理是_________________________________ ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
持续表达型启动子2驱动下S基因和A'基因表达形成S—A'完整肽段，只有在远红光的照射下，远红光诱导型启动子1驱动A基因和R基因表达产生A—R完整肽段，在R蛋白和S蛋白作用下，使A、A'结合形成RNA聚合酶T，使特异性诱导型启动子3驱动胰岛素基因表达，合成胰岛素，使血糖降低，从而达到治疗效果
(1)基因编码区其中一条链的序列为5'—AGCCCTCC…… GAACCAGC—3'，另一条链的序列为3'—TCGGGAGG…… CTTGGTCG—5'；引物是一小段能与DNA母链的一段碱基序列互补配对的短单链核酸，引物之间或引物内部不能互补配对，由于引物均是5'→3'端，与基因的3'→5'碱基互补配对，从基因的两端向中间扩增，可知选用的一对引物是5'—AGCCCTCC—3'，5'—GCTGGTTC—3'，B、C两项正确，A、D两项错误。
(2)引物从3'端延伸，需在引物的5'端添加限制酶识别位点。
解析
(3)题干信息：光作为一种基因表达诱导物，可以精准调控基因表达；将上述(2)中基因表达载体导入模型小鼠后，若要降低该小鼠血糖，需给予的外部条件是蓝光照射。由于发光底物F(无毒性，可被小鼠直接吸收)可在荧光素酶(小鼠体内无此酶)的作用下发出蓝光，可以将荧光素酶基因导入小鼠体内，然后口服发光底物F，从而帮助模型小鼠更好地降低血糖。
解析
(4)分析题图及资料信息可知，降低血糖的机理是持续表达型启动子2驱动下S基因和A'基因表达形成S—A'完整肽段，只有在远红光的照射下，远红光诱导型启动子1驱动A基因和R基因表达产生A—R完整肽段，在R蛋白和S蛋白作用下，使A、A'结合形成RNA聚合酶T，使特异性诱导型启动子3驱动胰岛素基因表达，合成胰岛素，使血糖降低，从而达到治疗效果。
解析专题微练(七) 遗传的分子基础
一、选择题
1.(2025·辽宁模拟)假设噬菌体在大肠杆菌中每20分钟增殖一代,现有一个一条链被标记的噬菌体DNA侵入了大肠杆菌,不考虑大肠杆菌的裂解。下列说法正确的是( )
A.大肠杆菌中至少有两种酶参与了噬菌体DNA的复制
B.1小时后带标记的DNA占所有子代DNA的1/16
C.标记不影响DNA链与大肠杆菌的核糖体结合形成噬菌体蛋白质外壳
D.40分钟时有一半DNA的碱基序列与20分钟时相同
2.(2025·唐山模拟)利巴韦林(RBV)是一种广谱抗病毒药物,对多种RNA病毒具有明显的抑制作用,其结构式及作用原理如图所示。下列分析错误的是( )
A.RBV与病毒核酸的元素组成种类相同
B.RBV可以通过干扰素来干扰病毒复制
C.RTP与鸟苷三磷酸的结构相似
D.RBV可能对DNA病毒也有抑制增殖的作用
3.单链DNA结合蛋白(SSB)是一类专门负责与DNA单链区域结合,防止单链DNA重新配对形成双链DNA或被核酸酶降解的蛋白质。该蛋白在DNA复制过程中可重复利用。下列叙述错误的是( )
A.SSB会导致一条链中相邻两个脱氧核苷酸无法形成磷酸二酯键
B.双链DNA分子在细胞内复制时,双螺旋解开后会产生一段单链区
C.DNA分子复制过程中,SSB可确保子链能正常由5'端→3'端延伸
D.SSB具有特定的结构,使其能识别并结合到DNA分子的特定序列上
4.(2025·张家口模拟)DNA旋转酶目前仅在原核生物中发现,左氧氟沙星可通过特异性抑制细菌DNA旋转酶的活性,阻止细菌DNA复制而抑制其增殖。下列有关叙述正确的是( )
A.左氧氟沙星可阻止DNA复制,因此对DNA病毒的感染也有很好的疗效
B.细菌无线粒体,其感染人体细胞后DNA复制消耗的ATP全部来自人体细胞
C.DNA复制时以每条单链为模板,沿模板链的5'→3'方向合成互补链
D.将DNA双链均被32P标记的细菌,置于仅含31P的培养基中,复制n次后,子代中DNA被32P标记的个体占1/2n-1
5.(2025·襄阳模拟)研究发现,短暂地抑制果蝇幼虫中基因沉默蛋白PcG(具有组蛋白修饰功能)的合成,可导致染色质结构变化和细胞增殖失控,最终形成肿瘤,部分过程如图所示。下列叙述错误的是( )
A.图示染色质结构变化也是原核细胞表观遗传调控的一种机制
B.PcG使染色质凝集,可能会影响RNA聚合酶与DNA的结合
C.DNA甲基化和组蛋白发生甲基化修饰会影响核基因的表达
D.细胞增殖失控可由基因突变引起,也可由染色质结构变化引起
6.(2025·石家庄模拟)在线粒体中,线粒体DNA(mtDNA)的复制和转录是密切相关的过程。在mtDNA复制过程中,DNA聚合酶γ(POLγ)受到TWINKLE的辅助,TWINKLE是一种DNA解旋酶,伴随POLγ一同移动,并催化双链DNA的解旋。专门的引物酶会合成POLγ启动复制所需的短RNA引物。下列相关叙述正确的是( )
A.DNA聚合酶和RNA聚合酶沿模板链移动的方向都是从模板链的3'端到5'端
B.mtDNA复制过程中,TWINKLE可使磷酸二酯键断裂
C.mtDNA复制和转录时,在能量的驱动下TWINKLE可将DNA双链解开
D.mtDNA的复制不受细胞内其他基因表达调控的影响
7.(2025·福州模拟)在细菌中,与多种代谢途径相关的基因表达受核糖开关的调控。核糖开关(如图)是一段具有复杂结构的RNA序列,可以调控基因的表达,在革兰氏阴性菌中,有些基因的mRNA上具有THF感受型核糖开关,其调节机制如图所示。据图分析,下列叙述正确的是( )
注:RBS为mRNA上的核糖体结合位点。
A.据图可知,Mg2+可以改变核糖开关的空间结构
B.THF可以通过抑制相关基因的转录来抑制基因的表达
C.核糖开关是双链RNA
D.RBS的下游区域中存在终止子,是翻译结束的位置
8.ABI5蛋白是脱落酸(ABA)信号转导途径中的核心调控蛋白,ABA是通过磷酸化的SnRK2.2蛋白作用于ABI5蛋白来发挥作用的。番茄的MAPK11蛋白能促进SnRK2.2蛋白的磷酸化和ABA合成中的关键基因NCEDI的转录,从而影响番茄种子的萌发。下列说法错误的是( )
A.ABA和赤霉素通过拮抗作用共同调控种子的休眠和萌发
B.ABA发挥作用受MAPK11基因两个方面的调控
C.ABI5基因缺失突变体在种子萌发过程中表现为萌发率高,用SnRK2.2蛋白处理后,萌发率恢复
D.MAPK11基因高表达的种子在萌发过程中对ABA具有高敏感性
9.(2025·哈尔滨模拟)我国科研人员发现了肠癌DNA甲基化调控的新机制,为肠癌的早期检测和治疗提供了新思路,相关机制如图所示。另有多项研究结果表明维生素C能够促进TET2蛋白的活性。据图分析,下列叙述错误的是( )
A.抑癌基因表达的蛋白质能抑制细胞的生长和增殖,或者促进细胞凋亡
B.发生甲基化的上游序列可能是启动子,会影响转录过程,从而影响基因的表达
C.TET2在核糖体上合成,可通过核孔进入细胞核,需要β-catenin蛋白,不需要能量
D.β-catenin激活剂和维生素C联合使用有望为肠癌治疗提供新思路
10.(2025·哈尔滨模拟)2024年诺贝尔生理或医学奖揭晓,美国两位学者因在微小单链核糖核酸(miRNA)领域的开创性发现而获得殊荣。他们研究突变秀丽隐杆线虫的Lin-4基因,发现该基因不编码蛋白质,编码产物是Lin-4miRNA,可以通过调控Lin-14基因表达调控幼虫的正常发育模式。此外,他们还发现miRNA能够抑制肿瘤细胞的生长。这一发现对于理解基因表达调控机制具有重要意义,也为肿瘤的治疗提供了新的思路。Lin-4基因表达与对Lin-14基因的调控如图所示,下列说法正确的是( )
A.miRNA的基本单位是核糖核苷酸,miRNA中的每个磷酸均可以连接两个核糖
B.肿瘤细胞体积小,细胞核大,代谢特别旺盛,胞内所有的蛋白质含量都增加
C.细胞中原癌基因一旦突变或者过量表达而导致相应蛋白质活性过弱,就可能引起细胞癌变
D.医学中可能会利用miRNA与肿瘤细胞中相应的mRNA配对特性治疗癌症
二、非选择题
11.(2025·江苏卷,T20)真核细胞进化出精细的基因表达调控机制,图示部分调控过程。请回答下列问题:
(1)细胞核中,DNA缠绕在组蛋白上形成_______________。由于核膜的出现,实现了基因的转录和_______________在时空上的分隔。
(2)基因转录时,_____________________________酶结合到DNA链上催化合成RNA。加工后转运到细胞质中的RNA,直接参与蛋白质肽链合成的有rRNA、mRNA和_______________。分泌蛋白的肽链在_____________________________完成合成后,还需转运到高尔基体进行加工。
(3)转录后加工产生的lncRNA、miRNA参与基因的表达调控。据图分析,lncRNA调控基因表达的主要机制有__________________________________________。miRNA与AGO等蛋白结合形成沉默复合蛋白,引导降解与其配对结合的RNA。据图可知,miRNA发挥的调控作用有__________________________________________________。
(4)外源RNA进入细胞后,经加工可形成siRNA引导的沉默复合蛋白,科研人员据此研究防治植物虫害的RNA生物农药。根据RNA的特性及其作用机理,分析RNA农药的优点有_____________________________________________。
12.(科学探究)(2025·广州模拟)直链淀粉含量高的稻米品种做出的米饭黏性、适口性差,从而严重影响米饭的质地与食味。目前,生产上大多通过调控稻米中直链淀粉的含量来改良稻米的蒸煮食味品质。由粳稻品种宁粳2号通过诱变后筛选得到隐性突变体r162,并对突变基因进行定位。回答下列问题:
(1)研究人员将诱变后的植株与野生型品种杂交后从_______________代中挑选其中具有r162表型的个体用于后续研究。
(2)对野生型和突变体r162种子进行理化性质分析,结果如图甲所示。据图分析,说明基因表达产物与性状的关系是__________________________。由此研究人员推测发生r162突变的结果是______________________________。
(3)根据上述思路,研究人员发现GBSSⅠ是与水稻直链淀粉含量密切相关的关键蛋白,其编码基因Waxy(Wx)被认为是影响稻米品质、控制直链淀粉含量的关键基因。通过对突变体r162的Wx进行分析,结果如图乙所示,明确Wx基因突变是r162突变体糯性形成的原因。与野生型相比,突变体r162中Wx基因的内含子上发生了_______________的突变,导致编码序列_________,最终导致其编码的GBSSⅠ蛋白错误翻译且翻译过程_______________。蛋白质序列对比分析,突变体r162中的GBSSⅠ蛋白的_________缺失。
(4)翻译时氨基酸会不断加到肽链的羧基端(C端),肽链含氨基端为N端。蛋白质序列对比分析,用突变体r162中的GBSSI蛋白的________(填“C端”或“N端”)缺失序列产生的抗体来进行检测,预期结果是_____________________________。
专题微练(七) 遗传的分子基础
1.A 解析 大肠杆菌中至少有解旋酶和DNA聚合酶参与了噬菌体DNA的复制,A项正确;有一个一条链被标记的噬菌体DNA侵入了大肠杆菌,且噬菌体在大肠杆菌中每20分钟增殖一代,1小时后,DNA已复制了三次,形成了8个DNA,其中只有1个带标记,B项错误;与核糖体结合的不是DNA链,而是由DNA转录成的RNA,C项错误;DNA的复制不改变其碱基序列,20分钟时的DNA与40分钟时的DNA碱基序列都相同,D项错误。
2.A 解析 病毒核酸元素组成是C、H、O、N、P,根据RBV的结构式可知,RBV只有C、H、O、N元素,而没有P元素,RBV与病毒核酸的元素组成种类不相同,A项错误;结合图示分析,RBV经过酶催化形成RTP,RTP通过与胞嘧啶配对,阻断RNA合成进而抑制病毒增殖,也可以通过增强干扰素相关基因表达,进而干扰病毒复制,B项正确;RTP可以与胞嘧啶配对,鸟嘌呤也可以和胞嘧啶配对,因此RTP与鸟苷三磷酸的结构相似,C项正确;DNA上也有胞嘧啶,RBV在酶的催化下形成RTP可以与胞嘧啶配对,从而阻断DNA复制,即RBV可能对DNA病毒也有抑制增殖的作用,D项正确。
3.A 解析 SSB与DNA单链区域结合,可防止碱基重新配对,与一条链中相邻两个脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键形成无关,A项错误;双链DNA分子在细胞内复制时,双螺旋解开后会产生一段单链区,B项正确;由题意可知,DNA分子复制过程中,SSB可确保子链能正常由5'端→3'端延伸,C项正确;单链DNA结合蛋白(SSB)是一类专门负责与DNA单链区域结合的蛋白质,推测SSB具有特定的结构,使其能识别并结合到DNA分子的特定序列上,D项正确。
4.D 解析 根据题意,左氧氟沙星可通过抑制细菌DNA旋转酶的活性,阻止其DNA复制,而DNA旋转酶目前仅在原核生物中发现,因此左氧氟沙星对DNA病毒在真核生物宿主中的增殖没有影响,即左氧氟沙星可阻止细菌DNA复制,因此对DNA病毒的感染真核生物没有疗效,A项错误;细菌无线粒体,但也可以通过自身细胞呼吸产生ATP,而不是全部消耗人体细胞的ATP,B项错误;DNA复制时子链延伸方向是5'→3',因此是沿模板链的3'→5'方向合成互补链,C项错误;一个DNA复制n次后形成2n个DNA分子,其中含有亲代母链的2个DNA分子被32P标记,占1/2n-1,D项正确。
5.A 解析 原核细胞没有染色质,其表观遗传调控不可能通过染色质结构变化引起,A项错误;PcG使染色质凝集,可能会影响RNA聚合酶与DNA的结合,抑制了基因表达,B项正确;DNA甲基化和组蛋白发生甲基化修饰属于表观遗传,都会影响核基因的表达,C项正确;细胞增殖失控可由基因突变(如原癌基因和抑癌基因发生突变)引起,又根据题意可知,也可由染色质结构变化引起,D项正确。
6.A 解析 由于DNA聚合酶、RNA聚合酶只能从子链的3'端连接核苷酸,故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,即沿模板链的3'端到5'端移动,A项正确;mtDNA复制过程中,TWINKLE使DNA双链中的氢键断裂,B项错误;DNA复制时由解旋酶将DNA双链解开,转录时由RNA聚合酶将DNA双链解开,C项错误;细胞内整体的基因表达调控网络会对线粒体DNA的复制产生影响,例如某些细胞信号传导通路可以通过调节线粒体相关蛋白的表达来影响线粒体DNA的复制,D项错误。
7.A 解析 从题图中可以看到,在有Mg2+时,核糖开关的空间结构发生了变化,这种结构变化会影响后续基因表达相关过程,所以Mg2+可以改变核糖开关的空间结构,A项正确;题图中显示THF与核糖开关结合后,核糖体结合位点(RBS)被掩盖,导致核糖体无法与mRNA结合,从而抑制翻译过程,而不是抑制转录,B项错误;题干明确说明核糖开关是一段具有复杂结构的RNA序列,从题图中也能看出其是单链结构,不是双链RNA,C项错误;终止子是DNA上的特定序列,作用是终止转录,而RBS(核糖体结合位点)是mRNA上的,RBS下游区域不存在终止子,D项错误。
8.C 解析 脱落酸能够抑制植物细胞的分裂和种子的萌发,而赤霉素具有解除种子、块茎的休眠并促进萌发的作用,故脱落酸和赤霉素通过拮抗作用共同调控种子的休眠和萌发,A项正确;由题干信息分析可知,MAPK11基因从两个方面对种子的萌发发挥作用,一方面影响ABA的合成,从而影响ABA的含量,另一方面影响ABA的作用途径,B项正确;由题干信息分析可知,ABA是通过磷酸化的SnRK2.2蛋白作用于ABI5蛋白来发挥作用的,故ABI5基因缺失突变体内缺乏ABI5蛋白,使ABA无法发挥作用,萌发率高,而缺乏ABI5蛋白,使SnRK2.2蛋白无法发挥作用,故用SnRK2.2蛋白处理后萌发率无法恢复,C项错误;由题干信息分析可知,ABA需要通过磷酸化的SnRK2.2蛋白发挥作用,MAPK11蛋白能促进SnRK2.2蛋白的磷酸化,因此MAPK11基因高表达的种子中MAPK11蛋白含量高,磷酸化的SnRK2.2蛋白的能力更强,ABA更易发挥作用,种子对ABA更敏感,D项正确。
9.C 解析 抑癌基因表达的蛋白质能抑制细胞的生长和增殖,或者促进细胞凋亡,从而阻止细胞不正常的增殖,A项正确;发生甲基化的上游序列可能是启动子,基因启动子甲基化后,可能会影响RNA聚合酶与DNA中启动子的结合,会影响转录过程,从而影响基因的表达,B项正确;TET2在核糖体上合成,可通过核孔进入细胞核,该过程需要能量,激活的β-catenin蛋白可以促进TET2发挥作用,C项错误;维生素C能够促进TET2的活性,由题图可知β-catenin激活剂能够促进TET2进入细胞核并催化抑癌基因去甲基化,从而使肿瘤清退,故β-catenin激活剂和维生素C联合使用的抗肿瘤方案有望为肠癌治疗提供新思路,D项正确。
10.D 解析 miRNA的基本单位是核糖核苷酸,每个磷酸基团可以连接一个核糖,或者两个核糖,A项错误;虽然肿瘤细胞通常代谢旺盛,但并不是所有蛋白质含量都增加,有些蛋白质的含量可能会减少,B项错误;原癌基因的突变或过量表达通常会导致相应蛋白质活性过强,从而引起细胞癌变,C项错误;miRNA可以通过与肿瘤细胞中的mRNA配对,抑制其翻译,从而调控基因表达,这是一种潜在的癌症治疗方法,D项正确。
方法微点拨 基因表达综合图题型的解法
方法 具体情况
1.识图 (1)根据模板区分:(双链)DNA复制的模板为DNA的两条链,转录的模板是DNA的一条链,翻译的模板是mRNA。 (2)根据场所区分:DNA复制和转录主要发生在细胞核中,翻译发生在核糖体上。 (3)根据产物区分:(双链)DNA复制的产物为双链DNA,转录的产物为RNA,翻译的产物为多肽(蛋白质)
2.译图 把图示信息转化为容易理解的文字信息,或把文字信息转化为图示信息,从而得出正确结论
3.挖掘 注意挖掘图中的隐含条件。隐含条件往往容易被忽视,从而造成解题失误。只有准确捕捉有效信息,才能正确处理信息,从而解决实际问题
11.答案 (1)染色体(或染色质) 翻译 (2)RNA聚合 tRNA 粗面内质网 (3)在细胞核中,lncRNA与DNA模板链结合调控转录;在细胞质中,lncRNA与mRNA结合,影响翻译 miRNA与AGO等蛋白结合后形成的沉默复合蛋白既可以与lncRNA结合,又能与mRNA结合,并引导其发生降解 (4)可精准沉默害虫的关键基因,抑制害虫关键基因的表达,且RNA易被分解,避免造成环境污染
解析 (1)细胞核中,DNA缠绕在组蛋白上形成染色体(或染色质)。原核细胞可边转录边翻译,但真核细胞由于存在核膜,基因表达的两个步骤(转录和翻译)存在时间和空间上的分隔。(2)基因转录时,RNA聚合酶结合到DNA链上催化形成RNA。在翻译的过程中,需要三种RNA的参与,分别为rRNA(核糖体RNA)、mRNA(信使RNA)、tRNA(转运RNA)。分泌蛋白的肽链在粗面内质网完成合成,然后运输到高尔基体进行加工。(3)在细胞核中,lncRNA与DNA模板链结合调控转录;在细胞质中,lncRNA与mRNA结合,影响翻译。miRNA与AGO等蛋白结合后形成的沉默复合蛋白既可以与lncRNA结合,又能与mRNA结合,并引导其发生降解。(4)根据RNA的特性及作用机理分析,碱基互补配对具有特异性,siRNA可精准沉默害虫的关键基因,抑制害虫关键基因的表达,且RNA易被分解,发挥作用后不会长期留存,避免造成环境污染。
12.答案 (1)F2 (2)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 控制合成直链淀粉的酶的活性降低(或合成量减少) (3)碱基对的替换 提前出现终止密码子 提前终止 糖基转移酶结构域Ⅰ (4)C端 野生型出现阳性反应,突变体r162出现阴性反应
解析 (1)诱变后的植株与野生型品种杂交,得到的是F1代,F1代自交得到F2代,会出现性状分离,在F2代中挑选具有特定表型(r162表型)的个体用于后续研究。因为F1代一般只表现显性性状,F2代才会出现性状分离,从而能挑选到符合要求的个体。(2)观察题图,与野生型(WT)相比,突变体r162中总淀粉含量基本不变,但是直链淀粉含量显著降低,支链淀粉含量显著升高。这表明基因表达产物(这里是影响淀粉合成相关的产物)通过影响直链淀粉和支链淀粉的含量来控制水稻的性状(淀粉的组成比例),即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。由于突变体r162直链淀粉含量降低,支链淀粉含量升高,而直链淀粉和支链淀粉的合成受相关酶的控制,所以推测发生r162突变的结果是控制合成直链淀粉的酶的活性降低(或合成量减少),导致直链淀粉合成减少,相对地支链淀粉含量升高。(3)对比野生型和突变体r162的Wx基因序列,发现突变体r162中Wx基因的内含子上发生了碱基对的替换,导致编码序列提前出现终止密码子(提前终止),使得翻译过程提前结束,最终导致其编码的GBSSⅠ蛋白错误翻译且翻译过程提前终止。(4)蛋白质序列对比分析可知,突变体r162中的GBSSⅠ蛋白C端缺失。由于翻译时氨基酸不断加到肽链的C端,所以缺失的是C端序列。用缺失C端序列产生的抗体进行检测,预期结果是野生型能与抗体结合出现阳性反应(因为野生型有完整序列),突变体r162不能与抗体结合出现阴性反应(因为其C端缺失)。(共41张PPT)
专题微练(七) 遗传的分子基础
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一、选择题
1.(2025·辽宁模拟)假设噬菌体在大肠杆菌中每20分钟增殖一代，现有一个一条链被标记的噬菌体DNA侵入了大肠杆菌，不考虑大肠杆菌的裂解。下列说法正确的是( )
A.大肠杆菌中至少有两种酶参与了噬菌体DNA的复制
B.1小时后带标记的DNA占所有子代DNA的1/16
C.标记不影响DNA链与大肠杆菌的核糖体结合形成噬菌体蛋白质外壳
D.40分钟时有一半DNA的碱基序列与20分钟时相同
大肠杆菌中至少有解旋酶和DNA聚合酶参与了噬菌体DNA的复制，A项正确；有一个一条链被标记的噬菌体DNA侵入了大肠杆菌，且噬菌体在大肠杆菌中每20分钟增殖一代，1小时后，DNA已复制了三次，形成了8个DNA，其中只有1个带标记，B项错误；与核糖体结合的不是DNA链，而是由DNA转录成的RNA，C项错误；DNA的复制不改变其碱基序列，20分钟时的DNA与40分钟时的DNA碱基序列都相同，D项错误。
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2.(2025·唐山模拟)利巴韦林(RBV)是一种广谱抗病毒药物，对多种RNA病毒具有明显的抑制作用，其结构式及作用原理如图所示。下列分析错误的是( )
A.RBV与病毒核酸的元素组成种类相同
B.RBV可以通过干扰素来干扰病毒复制
C.RTP与鸟苷三磷酸的结构相似
D.RBV可能对DNA病毒也有抑制增殖的作用
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病毒核酸元素组成是C、H、O、N、P，根据RBV的结构式可知，RBV只有C、H、O、N元素，而没有P元素，RBV与病毒核酸的元素组成种类不相同，A项错误；结合图示分析，RBV经过酶催化形成RTP，RTP通过与胞嘧啶配对，阻断RNA合成进而抑制病毒增殖，也可以通过增强干扰素相关基因表达，进而干扰病毒复制，B项正确；RTP可以与胞嘧啶配对，鸟嘌呤也可以和胞嘧啶配对，因此RTP与鸟苷三磷酸的结构相似，C项正确；DNA上也有胞嘧啶，RBV在酶的催化下形成RTP可以与胞嘧啶配对，从而阻断DNA复制，即RBV可能对DNA病毒也有抑制增殖的作用，D项正确。
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3.单链DNA结合蛋白(SSB)是一类专门负责与DNA单链区域结合，防止单链DNA重新配对形成双链DNA或被核酸酶降解的蛋白质。该蛋白在DNA复制过程中可重复利用。下列叙述错误的是( )
A.SSB会导致一条链中相邻两个脱氧核苷酸无法形成磷酸二酯键
B.双链DNA分子在细胞内复制时，双螺旋解开后会产生一段单链区
C.DNA分子复制过程中，SSB可确保子链能正常由5'端→3'端延伸
D.SSB具有特定的结构，使其能识别并结合到DNA分子的特定序列上
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SSB与DNA单链区域结合，可防止碱基重新配对，与一条链中相邻两个脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键形成无关，A项错误；双链DNA分子在细胞内复制时，双螺旋解开后会产生一段单链区，B项正确；由题意可知，DNA分子复制过程中，SSB可确保子链能正常由5'端→3'端延伸，C项正确；单链DNA结合蛋白(SSB)是一类专门负责与DNA单链区域结合的蛋白质，推测SSB具有特定的结构，使其能识别并结合到DNA分子的特定序列上，D项正确。
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4.(2025·张家口模拟)DNA旋转酶目前仅在原核生物中发现，左氧氟沙星可通过特异性抑制细菌DNA旋转酶的活性，阻止细菌DNA复制而抑制其增殖。下列有关叙述正确的是( )
A.左氧氟沙星可阻止DNA复制，因此对DNA病毒的感染也有很好的疗效
B.细菌无线粒体，其感染人体细胞后DNA复制消耗的ATP全部来自人体细胞
C.DNA复制时以每条单链为模板，沿模板链的5'→3'方向合成互补链
D.将DNA双链均被32P标记的细菌，置于仅含31P的培养基中，复制n次 后，子代中DNA被32P标记的个体占1/2n-1
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根据题意，左氧氟沙星可通过抑制细菌DNA旋转酶的活性，阻止其DNA复制，而DNA旋转酶目前仅在原核生物中发现，因此左氧氟沙星对DNA病毒在真核生物宿主中的增殖没有影响，即左氧氟沙星可阻止细菌DNA复制，因此对DNA病毒的感染真核生物没有疗效，A项错误；细菌无线粒体，但也可以通过自身细胞呼吸产生ATP，而不是全部消耗人体细胞的ATP，B项错误；DNA复制时子链延伸方向是5'→3'，因此是沿模板链的3'→5'方向合成互补链，C项错误；一个DNA复制n次后形成2n个DNA分子，其中含有亲代母链的2个DNA分子被32P标记，占1/2n-1，D项正确。
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5.(2025·襄阳模拟)研究发现，短暂地抑制
果蝇幼虫中基因沉默蛋白PcG(具有组蛋白
修饰功能)的合成，可导致染色质结构变化
和细胞增殖失控，最终形成肿瘤，部分过
程如图所示。下列叙述错误的是( )
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A.图示染色质结构变化也是原核细胞表观遗传调控的一种机制
B.PcG使染色质凝集，可能会影响RNA聚合酶与DNA的结合
C.DNA甲基化和组蛋白发生甲基化修饰会影响核基因的表达
D.细胞增殖失控可由基因突变引起，也可由染色质结构变化引起
原核细胞没有染色质，其表观遗传调控不可能通过染色质结构变化引起，A项错误；PcG使染色质凝集，可能会影响RNA聚合酶与DNA的结合，抑制了基因表达，B项正确；DNA甲基化和组蛋白发生甲基化修饰属于表观遗传，都会影响核基因的表达，C项正确；细胞增殖失控可由基因突变(如原癌基因和抑癌基因发生突变)引起，又根据题意可知，也可由染色质结构变化引起，D项正确。
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6.(2025·石家庄模拟)在线粒体中，线粒体DNA(mtDNA)的复制和转录是密切相关的过程。在mtDNA复制过程中，DNA聚合酶γ(POLγ)受到TWINKLE的辅助，TWINKLE是一种DNA解旋酶，伴随POLγ一同移动，并催化双链DNA的解旋。专门的引物酶会合成POLγ启动复制所需的短RNA引物。下列相关叙述正确的是( )
A.DNA聚合酶和RNA聚合酶沿模板链移动的方向都是从模板链的3'端到5'端
B.mtDNA复制过程中，TWINKLE可使磷酸二酯键断裂
C.mtDNA复制和转录时，在能量的驱动下TWINKLE可将DNA双链解开
D.mtDNA的复制不受细胞内其他基因表达调控的影响
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由于DNA聚合酶、RNA聚合酶只能从子链的3'端连接核苷酸，故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，即沿模板链的3'端到5'端移动，A项正确；mtDNA复制过程中，TWINKLE使DNA双链中的氢键断裂，B项错误；DNA复制时由解旋酶将DNA双链解开，转录时由RNA聚合酶将DNA双链解开，C项错误；细胞内整体的基因表达调控网络会对线粒体DNA的复制产生影响，例如某些细胞信号传导通路可以通过调节线粒体相关蛋白的表达来影响线粒体DNA的复制，D项错误。
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7.(2025·福州模拟)在细菌中，与多种
代谢途径相关的基因表达受核糖开关的
调控。核糖开关(如图)是一段具有复杂
结构的RNA序列，可以调控基因的表
达，在革兰氏阴性菌中，有些基因的
mRNA上具有THF感受型核糖开关，
其调节机制如图所示。据图分析，
下列叙述正确的是( )
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注：RBS为mRNA上的核糖体结合位点。
A.据图可知，Mg2+可以改变核糖开关的空间结构
B.THF可以通过抑制相关基因的转录来抑制基因的表达
C.核糖开关是双链RNA
D.RBS的下游区域中存在终止子，是翻译结束的位置
从题图中可以看到，在有Mg2+时，核糖开关的空间结构发生了变化，这种结构变化会影响后续基因表达相关过程，所以Mg2+可以
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改变核糖开关的空间结构，A项正确；题图中显示THF与核糖开关结合后，核糖体结合位点(RBS)被掩盖，导致核糖体无法与mRNA结合，从而抑制翻译过程，而不是抑制转录，B项错误；题干明确说明核糖开关是一段具有复杂结构的RNA序列，从题图中也能看出其是单链结构，不是双链RNA，C项错误；终止子是DNA上的特定序列，作用是终止转录，而RBS(核糖体结合位点)是mRNA上的，RBS下游区域不存在终止子，D项错误。
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8.ABI5蛋白是脱落酸(ABA)信号转导途径中的核心调控蛋白，ABA是通过磷酸化的SnRK2.2蛋白作用于ABI5蛋白来发挥作用的。番茄的MAPK11蛋白能促进SnRK2.2蛋白的磷酸化和ABA合成中的关键基因NCEDI的转录，从而影响番茄种子的萌发。下列说法错误的是( )
A.ABA和赤霉素通过拮抗作用共同调控种子的休眠和萌发
B.ABA发挥作用受MAPK11基因两个方面的调控
C.ABI5基因缺失突变体在种子萌发过程中表现为萌发率高，用
SnRK2.2蛋白处理后，萌发率恢复
D.MAPK11基因高表达的种子在萌发过程中对ABA具有高敏感性
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脱落酸能够抑制植物细胞的分裂和种子的萌发，而赤霉素具有解除种子、块茎的休眠并促进萌发的作用，故脱落酸和赤霉素通过拮抗作用共同调控种子的休眠和萌发，A项正确；由题干信息分析可知，MAPK11基因从两个方面对种子的萌发发挥作用，一方面影响ABA的合成，从而影响ABA的含量，另一方面影响ABA的作用途径，B项正确；由题干信息分析可知，ABA是通过磷酸化的SnRK2.2蛋白作用于ABI5蛋白来发挥作用的，故ABI5基因缺失
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突变体内缺乏ABI5蛋白，使ABA无法发挥作用，萌发率高，而缺乏ABI5蛋白，使SnRK2.2蛋白无法发挥作用，故用SnRK2.2蛋白处理后萌发率无法恢复，C项错误；由题干信息分析可知，ABA需要通过磷酸化的SnRK2.2蛋白发挥作用，MAPK11蛋白能促进SnRK2.2蛋白的磷酸化，因此MAPK11基因高表达的种子中MAPK11蛋白含量高，磷酸化的SnRK2.2蛋白的能力更强，ABA更易发挥作用，种子对ABA更敏感，D项正确。
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9.(2025·哈尔滨模拟)我国科研人员发现了肠癌DNA甲基化调控的新机制，为肠癌的早期检测和治疗提供了新思路，相关机制如图所示。另有多项研究结果表明维生素C能够促进TET2蛋白的活性。据图分析，下列叙述错误的是( )
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A.抑癌基因表达的蛋白质能抑制细胞的生长和增殖，或者促进细胞凋亡
B.发生甲基化的上游序列可能是启动子，会影响转录过程，从而影响基因的表达
C.TET2在核糖体上合成，可通过核孔进入细胞核，需要β-catenin蛋白，不需要能量
D.β-catenin激活剂和维生素C联合使用有望为肠癌治疗提供新思路
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抑癌基因表达的蛋白质能抑制细胞的生长和增殖，或者促进细胞凋亡，从而阻止细胞不正常的增殖，A项正确；发生甲基化的上游序列可能是启动子，基因启动子甲基化后，可能会影响RNA聚合酶与DNA中启动子的结合，会影响转录过程，从而影响基因的表达，B项正确；TET2在核糖体上合成，可通过核孔进入细胞核，该过程需要能量，激活的β-catenin蛋白可以促进TET2发挥作用，C项错误；维生素C能够促进TET2的活性，由题图可知β-catenin激
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活剂能够促进TET2进入细胞核并催化抑癌基因去甲基化，从而使肿瘤清退，故β-catenin激活剂和维生素C联合使用的抗肿瘤方案有望为肠癌治疗提供新思路，D项正确。
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10.(2025·哈尔滨模拟)2024年诺贝尔生理或医学奖揭晓，美国两位学者因在微小单链核糖核酸(miRNA)领域的开创性发现而获得殊荣。他们研究突变秀丽隐杆线虫的Lin-4基因，发现该基因不编码蛋白质，编码产物是Lin-4miRNA，可以通过调控Lin-14基因表达调控幼虫的正常发育模式。此外，他们还发现miRNA能够抑制肿瘤细胞的生长。
这一发现对于理解基因表达调控机制具有重要意义，也为肿瘤的治疗提供了新的思路。Lin-4基因表达与对Lin-14基因的调控如图所示，下列说法正确的是( )
A.miRNA的基本单位是核糖核苷酸，miRNA中的每个磷酸均可以连接两个核糖
B.肿瘤细胞体积小，细胞核大，代谢特别旺盛，胞内所有的蛋白质含量都增加
C.细胞中原癌基因一旦突变或者过量表达而导致相应蛋白质活性过弱，就可能引起细胞癌变
D.医学中可能会利用miRNA与肿瘤细胞中相应的mRNA配对特性治疗癌症
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miRNA的基本单位是核糖核苷酸，每个磷酸基团可以连接一个核糖，或者两个核糖，A项错误；虽然肿瘤细胞通常代谢旺盛，但并不是所有蛋白质含量都增加，有些蛋白质的含量可能会减少，B项错误；原癌基因的突变或过量表达通常会导致相应蛋白质活性过强，从而引起细胞癌变，C项错误；miRNA可以通过与肿瘤细胞中的mRNA配对，抑制其翻译，从而调控基因表达，这是一种潜在的癌症治疗方法，D项正确。
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基因表达综合图题型的解法
方法微点拨
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方法 具体情况
1.识图 (1)根据模板区分：(双链)DNA复制的模板为DNA的两条链，转录的模板是DNA的一条链，翻译的模板是mRNA。
(2)根据场所区分：DNA复制和转录主要发生在细胞核中，翻译发生在核糖体上。
(3)根据产物区分：(双链)DNA复制的产物为双链DNA，转录的产物为RNA，翻译的产物为多肽(蛋白质)
基因表达综合图题型的解法
方法微点拨
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方法 具体情况
2.译图 把图示信息转化为容易理解的文字信息，或把文字信息转化为图示信息，从而得出正确结论
3.挖掘 注意挖掘图中的隐含条件。隐含条件往往容易被忽视，从而造成解题失误。只有准确捕捉有效信息，才能正确处理信息，从而解决实际问题
二、非选择题
11.(2025·江苏卷，T20)真核细胞进化出
精细的基因表达调控机制，图示部分调
控过程。请回答下列问题：
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(1)细胞核中，DNA缠绕在组蛋白上形
成_____________________。由于核膜的出现，实现了基因的转录和_______在时空上的分隔。
染色体(或染色质)
翻译
(2)基因转录时，___________酶结合到DNA链上催化合成RNA。加工后转运到细胞质中的RNA，直接参与蛋白质肽链合成的有rRNA、mRNA和______。分泌蛋白的肽链在____________完成合成后，还需转运到高尔基体进行加工。
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RNA聚合
tRNA
粗面内质网
(3)转录后加工产生的lncRNA、miRNA参与基因的表达调控。据图分析，lncRNA调控基因表达的主要机制有_________________________
_________________________________________________________。miRNA与AGO等蛋白结合形成沉默复合蛋白，引导降解与其配对结合的RNA。据图可知，miRNA发挥的调控作用有________________
_____________________________________________________________________________________________。
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在细胞核中，lncRNA与DNA模板链结合调控转录；在细胞质中，lncRNA与mRNA结合，影响翻译
miRNA与AGO等蛋白结合后形成的沉默复合蛋白既可以与lncRNA结合，又能与mRNA结合，并引导其发生降解
(4)外源RNA进入细胞后，经加工可形成siRNA引导的沉默复合蛋白，科研人员据此研究防治植物虫害的RNA生物农药。根据RNA的特性及其作用机理，分析RNA农药的优点有_________________________
_________________________________________________________。
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可精准沉默害虫的关键基因，抑制害虫关键基因的表达，且RNA易被分解，避免造成环境污染
(1)细胞核中，DNA缠绕在组蛋白上形成染色体(或染色质)。原核细胞可边转录边翻译，但真核细胞由于存在核膜，基因表达的两个步骤(转录和翻译)存在时间和空间上的分隔。(2)基因转录时，RNA聚合酶结合到DNA链上催化形成RNA。在翻译的过程中，需要三种RNA的参与，分别为rRNA(核糖体RNA)、mRNA(信使RNA)、tRNA(转运RNA)。分泌蛋白的肽链在粗面内质网完成合成，然后运输到高尔基体进行加工。(3)在细胞核中，lncRNA与DNA
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模板链结合调控转录；在细胞质中，lncRNA与mRNA结合，影响翻译。miRNA与AGO等蛋白结合后形成的沉默复合蛋白既可以与lncRNA结合，又能与mRNA结合，并引导其发生降解。(4)根据RNA的特性及作用机理分析，碱基互补配对具有特异性，siRNA可精准沉默害虫的关键基因，抑制害虫关键基因的表达，且RNA易被分解，发挥作用后不会长期留存，避免造成环境污染。
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12.(科学探究)(2025·广州模拟)直链淀粉含量高的稻米品种做出的米饭黏性、适口性差，从而严重影响米饭的质地与食味。目前，生产上大多通过调控稻米中直链淀粉的含量来改良稻米的蒸煮食味品质。由粳稻品种宁粳2号通过诱变后筛选得到隐性突变体r162，并对突变基因进行定位。回答下列问题：
(1)研究人员将诱变后的植株与野生型品种杂交后从____代中挑选其中具有r162表型的个体用于后续研究。
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F2
(2)对野生型和突变体r162种子进行理化性质分析，结果如图甲所示。据图分析，说明基因表达产物与性状的关系是_____________________
_____________________________________。由此研究人员推测发生r162突变的结果是__________________________________________。
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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
控制合成直链淀粉的酶的活性降低(或合成量减少)
(3)根据上述思路，研究人员发现GBSSⅠ
是与水稻直链淀粉含量密切相关的关键
蛋白，其编码基因Waxy(Wx)被认为是影
响稻米品质、控制直链淀粉含量的关键
基因。通过对突变体r162的Wx进行分析，
结果如图乙所示，明确Wx基因突变是r162
突变体糯性形成的原因。与野生型相比，突变体r162中Wx基因的内含子上发生了_____________的突变，导致编码序列___________________，
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碱基对的替换
提前出现终止密码子
最终导致其编码的GBSSⅠ蛋白错误翻译且翻译过程________。蛋白质序列对比分析，突变体r162中的GBSSⅠ蛋白的_________________缺失。
(4)翻译时氨基酸会不断加到肽链的羧基端(C端)，肽链含氨基端为N端。蛋白质序列对比分析，用突变体r162中的GBSSI蛋白的________(填“C端”或“N端”)缺失序列产生的抗体来进行检测，预期结果是_______________________________________________。
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提前终止
糖基转移酶结构域Ⅰ
C端
野生型出现阳性反应，突变体r162出现阴性反应
(1)诱变后的植株与野生型品种杂交，得到的是F1代，F1代自交得到F2代，会出现性状分离，在F2代中挑选具有特定表型(r162表型)的个体用于后续研究。因为F1代一般只表现显性性状，F2代才会出现性状分离，从而能挑选到符合要求的个体。(2)观察题图，与野生型(WT)相比，突变体r162中总淀粉含量基本不变，但是直链淀粉含量显著降低，支链淀粉含量显著升高。这表明基因表达产物(这里是影响淀粉合成相关的产物)通过影响直链淀粉和支链淀粉的含量来控制水稻的性状(淀粉的组成比例)，即基因通过控制
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酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物体的性状。由于突变体r162直链淀粉含量降低，支链淀粉含量升高，而直链淀粉和支链淀粉的合成受相关酶的控制，所以推测发生r162突变的结果是控制合成直链淀粉的酶的活性降低(或合成量减少)，导致直链淀粉合成减少，相对地支链淀粉含量升高。(3)对比野生型和突变体r162的Wx基因序列，发现突变体r162中Wx基因的内含子上发生了碱基对的替换，导致编码序列提前出现终止密码子(提前终止)，使得翻译过程提前结束，最终导致其编码的GBSSⅠ蛋白错误翻译
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且翻译过程提前终止。(4)蛋白质序列对比分析可知，突变体r162中的GBSSⅠ蛋白C端缺失。由于翻译时氨基酸不断加到肽链的C端，所以缺失的是C端序列。用缺失C端序列产生的抗体进行检测，预期结果是野生型能与抗体结合出现阳性反应(因为野生型有完整序列)，突变体r162不能与抗体结合出现阴性反应(因为其C端缺失)。
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