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第 09 讲 遗传的分子基础
目 录
01 基因的本质 1
02 基因的表达 8
01 基因的本质
1．DNA的一级结构是指核苷酸按照一定的排列顺序，连接形成多核苷酸。核苷酸之间的连接方式是一个
核苷酸的3'—OH与下一个核苷酸的5'位磷酸形成3'，5'-磷酸二酯键如图所示，图中物质代表DNA分子的
是
A．① B．② C．③ D．④
【答案】D
【分析】根据题意可知，核苷酸之间的连接方式是一个核苷酸的3'—OH与下一个核苷酸的5'位磷酸形成
3'，5'-磷酸二酯键，据此分析作答。
【详解】据题干信息可知，DNA分子两条链反向平行，且5'端是磷酸，3'端是-OH，核苷酸之间的连接方式是一个核苷酸的3'—OH与下一个核苷酸的5'位磷酸形成3'，5'-磷酸二酯键，一条DNA链中与5'端（磷
酸端）对应的另一端为3'端（-OH端），同理与3'端（-OH端）对应的另一端为5'端（磷酸端），分析图
示可知，④是正常的双链DNA分子，D正确，ABC错误。
故选D。
2．图甲是将加热杀死的S型细菌与R型活菌混合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。有关叙述错误的是（ ）
A．图甲中，ab对应时间段内，小鼠体内还没有形成大量抗R型细菌的物质
B．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
C．图乙中，沉淀物中新形成的子代噬菌体一定不具有放射性
D．若只用32P标记亲代噬菌体，则子代噬菌体中大部分具有放射性
【答案】D
【分析】根据题意和图示分析可知：甲图中AB段由于细菌刚进入小鼠体内，小鼠还没有产生相应的抗体，
所以R型细菌会增多，该实验中部分R型菌转化成了S型菌，然后大量增殖。从理论上讲，乙图中的放射
性只会出现在上清液中，但在实际操作中沉淀物中也会出现部分放射性。乙图中的实验如果没经过搅拌过
程，则很多噬菌体会附着在细菌表面，经过离心后会进入沉淀物中，使得沉淀物中的放射性增强。
【详解】A、小鼠产生抗体需要经过体液免疫过程，要一定的时间，所以甲图中ab时间段内，小鼠体内还
没形成大量抗R型细菌的物质，导致R型细菌数目增多，A正确；
B、由于是将杀死的S型细菌与R型活菌混合注射到小鼠体内，所以甲图中最初的S型细菌是由R型细菌
转化来的，但之后产生的S型细菌有的是由转化形成的S型细菌增殖而来，B正确；
C、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，且合成子代噬菌体的原料和模板DNA都
没有放射性，所以新形成的子代噬菌体一定没有放射性，C正确；
D、由于DNA分子的半保留复制，原料没有32P，所以用32P标记亲代噬菌体，子代噬菌体中少部分具有放
射性，D错误。
故选D。3．下列有关遗传物质探索历程的叙述，错误的是（ ）
A．肺炎链球菌的体内转化实验证明DNA是遗传物质
B．艾弗里在肺炎链球菌的转化实验中运用了自变量控制的减法原理
C．烟草花叶病毒（TMV）的重建实验证明了RNA是烟草花叶病毒的遗传物质
D．用32P标记的噬菌体侵染未被标记的细菌，保温时间过长或过短，上清液放射性都会升高
【答案】A
【详解】A、肺炎链球菌体内转化实验中，证明S型细菌中存在某种转化因子，能将R型细菌转化为S型
细菌，但没有证明DNA能使R型细菌转化S型细菌，即没有证明DNA是遗传物质，A错误；
B、在艾弗里的肺炎链球菌转化实验中，几个实验组分别添加蛋白酶、酯酶或DNA酶的目的是除去相应的
成分，采用的是“减法原理”，B正确；
C、烟草花叶病毒（TMV）感染和重建实验中，用TMV-A的RNA和TMV-B的蛋白质重建的病毒感染烟
草叶片细胞后，可检测到A型病毒，说明RNA是TMV-A的遗传物质，即烟草花叶病毒（TMV）的重建实
验证明了RNA是烟草花叶病毒的遗传物质，C正确；
D、用32P标记的噬菌体侵染未被标记的细菌，保温时间过长（部分大肠杆菌裂解，子代噬菌体释放）或过
短（部分亲代噬菌体还未侵染大肠杆菌），上清液放射性都会升高，D正确。
故选A。
4．赫尔希和蔡斯利用同位素标记的T2噬菌体侵染未标记细菌的部分实验过程如图1所示，实验过程中搅
拌时间与放射性强弱关系的曲线如图2所示。下列叙述错误的是（ ）
A．由图1实验结果可知，标记的物质是噬菌体中的DNA
B．图1中的搅拌器的作用是将大肠杆菌与亲代噬菌体外壳分离
C．图2中上清液P含量为20%，原因可能是部分标记的噬菌体还没侵染细菌
D．若搅拌5min时被感染的细菌含量下降到90%，则上清液S含量会增加
【答案】D
【详解】A、图1结果中上清液放射性强度很低，而沉淀物放射性强度很高，说明标记的是噬菌体中的
DNA，A正确；B、搅拌的目的使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离，B正确；
C、图2中上清液P含量为20%以后，经过搅拌上清液P含量仍然在上升，可能部分标记的噬菌体部分还
没有侵染细菌或感染的细菌裂解释放子代噬菌体，C正确；
D、上清液S含量与细菌被感染的量无关，与被标记的噬菌体的量有关，所以搅拌5min时被感染的细菌含
量下降到90%，则上清液S含量不会变，D错误；
故选D。
5．核酸是遗传信息的携带者，下列有关说法正确的是（ ）
A．真核细胞内的每个DNA分子中都有两个游离的磷酸基团
B．DNA分子复制时，引物与模板链的5'端配对结合
C．对HIV而言，基因就是有遗传效应的RNA片段
D．人类基因组计划需要测定22条常染色体和1条性染色体上的全部基因的碱基序列
【答案】C
【详解】A、真核细胞的线粒体和叶绿体中也有环状的DNA分子，环状的DNA分子不含游离的磷酸基团，
A错误；
B、DNA分子复制时，引物与模板链的3'端配对结合，B错误；
C、HIV的遗传物质是RNA，对HIV而言，基因就是有遗传效应的RNA片段，C正确；
D、人类基因组计划是测定22条常染色体和2条性染色体（X+Y）上DNA的碱基序列，D错误。
6．下列有关基因的说法，错误的是（ ）
A．某基因由140对碱基构成，则该基因碱基排列顺序有4140种
B．在细胞中基因是有遗传效应的DNA片段，大部分基因位于染色体上
C．一般来说，不同生物的DNA分子的稳定性与氢键数目有关
D．摩尔根和他的学生们发明了测定基因在染色体上的相对位置的方法
【答案】A
【详解】A、某基因由140对碱基构成，但特定的基因碱基序列是确定的，A错误；
B、基因是由遗传效应的DNA片段，染色体是基因的主要载体，B正确；
C、一般来说，不同生物的DNA分子的稳定性与氢键数目有，氢键数越多，DNA分子越稳定，C正确；
D、摩尔根和他的学生发明了测定基因位于染色体上相对位置的方法，并且绘出第一幅果蝇各种基因在染
色体上的相对位置图，D正确。
7．科学家在研究双链DNA复制条件的过程中，曾做过这样的实验：
①把高能的磷酸基团接到4种脱氧核苷酸上，合成4种脱氧核苷三磷酸；
②将①中的化合物置于试管中，再加入DNA聚合酶和Mg2+，提供适宜的条件。下列相关分析错误的是（ ）
A．①中的4种脱氧核苷三磷酸提供了DNA复制的原料和能量
B．②中DNA聚合酶的作用是把单个脱氧核苷酸连接成脱氧核苷酸链
C．适宜的条件是指适宜的温度、pH等，能保持DNA聚合酶的活性
D．还需向试管中加入DNA的一条链作为模板，新合成的链与模板链互补
【答案】D
【详解】A、①中的4种脱氧核苷三磷酸连接了高能的磷酸基团，因此可以提供DNA复制的原料和能量，
A正确；
B、DNA聚合酶催化DNA复制，其作用是把单个脱氧核苷酸连接成脱氧核苷酸链，B正确；
C、适宜的条件是指适宜的温度、pH等，C正确；
D、DNA是半保留复制，两条链都要做模板，需要加入双链DNA分子，D错误。
8．脊髓灰质炎病毒是一种由RNA和蛋白质构成的病毒，其侵染宿主细胞后，蛋白质外壳会留在细胞外。
研究者分别用35S或32P标记的脊髓灰质炎病毒侵染未标记的宿主细胞，保温适当时间后进行搅拌、离心，
检查上清液和沉淀物中的放射性。下列叙述正确的是（ ）
A．可在分别含有放射性35S和32P的培养液中培养脊髓灰质炎病毒
B．搅拌的目的是让吸附在宿主细胞表面的RNA与蛋白质分离
C．35S标记的脊髓灰质炎病毒侵染细胞后，上清液放射性含量较低
D．32P标记的脊髓灰质炎病毒侵染细胞后，子代病毒大多不具有放射性
【答案】D
【详解】A、病毒不具有细胞结构，需寄生在活细胞内，不能用基本培养基培养脊髓灰质炎病毒，A错误；
B、搅拌的目的是让吸附在宿主细胞表面的蛋白质与宿主细胞分离，B错误；
C、35S标记的脊髓灰质炎病毒侵染细胞后，上清液放射性含量较高，C错误；
D、32P标记的脊髓灰质炎病毒侵染细胞后，利用宿主细胞的营养物质进行增殖，由于宿主细胞不被标记，
所以子代中病毒大多不具有放射性，D正确。
故选D。
9．关于1952年赫尔希和蔡斯所做的T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验，叙述错误的是（ ）
A．噬菌体侵染细菌实验不能证明DNA是主要的遗传物质
B．T2噬菌体不能直接利用培养基中含35S的氨基酸合成子代蛋白质
C．32P标记的噬菌体与细菌混合，沉淀物中的放射性随子代噬菌体代数的增多而增强
D．35S标记的噬菌体与细菌混合，搅拌离心得到的沉淀物也可能出现少量放射性
【答案】C【详解】A、噬菌体侵染细菌的实验只可以证明DNA是遗传物质，但不能证明DNA是主要的遗传物质，
A正确；
B、T2噬菌体是一种专门寄生在大肠杆菌中的病毒，不能利用培养基中含35S的氨基酸合成子代蛋白质，B
正确；
C、T2噬菌体侵染细菌时，DNA进入细菌，搅拌离心后分布在沉淀物中，如果培养时间过长，细菌裂解，
子代噬菌体释放，经过离心后分布在上清液中，这会导致沉淀物中放射性降低，C错误；
D、35S标记的是噬菌体外壳，离心后的沉淀物可能会有少量的噬菌体外壳与大肠杆菌没有分离，导致出现
一定强度的放射性，D正确。
10．双脱氧核苷三磷酸（如图甲）在人工合成DNA体系中，可脱去两个磷酸基团形成焦磷酸和双脱氧核
苷酸并释放能量，双脱氧核苷酸可使DNA子链延伸终止。在人工合成DNA体系中，有适量某单链模板、
某一种双脱氧核件三磷酸（ddNTP）和四种正常脱氧核苷三磷酸（dNTP），反应终止时对合成的不同长度
子链进行电泳（结果如图乙）。下列说法正确的是（ ）
A．ddNTP和dNTP的区别是ddNTP的五碳糖上无氧原子
B．双脱氧核苷酸无法与模板链发生碱基互补配对，导致子链延伸终止
C．人工合成DNA体系中必须要加入ATP以供能
D．据图乙推测，模板链的碱基序列为3'-ATGATGCGAT-5’
【答案】D
【分析】DNA复制时根据碱基互补配对原则和半保留复制原理进行复制。据题意可知，当模板上的碱基双
脱氧核苷酸配对时终止复制。
【详解】A、ddNTP 和 dNTP 的区别是 ddNTP 的五碳糖的 3 号 C 上无氧原子，但五碳糖中仍然含有一
个氧原子，A错误；
B、双脱氧核苷酸仍然可以按照碱基互补配对原则与模板链上的碱基互补配对，但是子链结合上双脱氧核
苷酸后无法再继续延伸，B错误；C、分析题意可知，双脱氧三磷酸核苷酸在人工合成DNA体系中，可脱去两个磷酸基团形成焦磷酸和双脱
氧核苷酸并释放能量，故人工合成DNA体系中无需加入ATP提供能量，C错误；
D、由于存在某一种双脱氧核苷三磷酸（ddNTP）时则复制终止，其余情况能正常进行，则分子量越小，
证明终止的越早，根据碱基互补配对原则可知，自下而上读取的模板链的碱基序列应为3′
−ATGATGCGAT−5′，D正确。
11．柳穿鱼植株A、B决定花形态结构的Lcyc基因的碱基序列完全相同，但在开花期植株A的Lcyc基因
表达而表现出唇形花冠，植株B的Lcyc基因不表达而表现出辐射状花冠。植株B的Lcyc基因不表达的原
因是它被高度甲基化（Lcyc基因有多个碱基连接了甲基基团）
将植株A、B杂交，F 的花均与植株A的相似，F 自交获得的F，F 中大多数植株的花与A相似，少部分
1 1 2 2
与植株B相似。
(1)植株B的Lcyc基因高度甲基化而不能与RNA聚合酶结合，由此推断植株B的基因不表达最可能是
（填“转录”或“翻译”）过程受阻。
(2)根据植株A和B的杂交实验结果可知：与植株B的Lcyc基因相比，植株A的Lcyc基因相当于
（填“显性”或“隐性”）基因。
(3)科学家把柳穿鱼花色遗传的这类遗传现象称作表观遗传。你认为表观遗传的特点有____________。
A．基因碱基序列保持不变 B．基因表达发生改变
C．表现型发生改变 D．基因表达和表现型的改变可遗传
(4)有人认为“基因组成相同的同卵双胞胎所具有的微小差异与表观遗传有关”。你是否赞成此观点?
。
【答案】(1)转录
(2)显性
(3)ABCD
(4)赞成
【分析】表观遗传是指DNA序列不发生变化，但基因的表达却发生了可遗传的改变，即基因型未发生变
化而表现型却发生了改变，如DNA的甲基化，甲基化的Leyc基因不能与RNA聚合酶结合，故无法进行
转录产生mRNA，也就无法进行翻译最终合成Leyc蛋白，从而抑制了基因的表达。
【详解】（1）RNA聚合酶参与的是转录过程，而植株B的Lcyc基因高度甲基化而不能与RNA聚合酶结
合，由此推断植株B的基因不表达最可能是转录过程受阻。
（2）由题干信息可知，开花时，植株A的Lcyc基因表达，表现出唇形花冠，植株B的Lcyc基因由于被
高度甲基化不表达，植株A、B杂交，F 的花均与植株A的相似，F 自交获得的F，F 中大多数植株的花
1 1 2 2与A相似，说明植株A的Lcyc基因相当于显性基因。
（3）A、表观遗传中，基因的碱基序列不变，A正确；
B、表观遗传中，基因的表达发生改变，B正确；
C、表观遗传中，表现型发生改变，C正确；
D、表观遗传中，基因表达和表现型的改变可遗传，D正确。
故选ABCD。
（4）赞成此观点，同卵双胞胎之间的基因组成相同，因此他们之间的微小差异可能与表观遗传有关。
02基因的表达
1．miRNA是细胞中具有调控功能的非编码RNA，个体发育的不同阶段会产生不同的miRNA。该物质与
沉默复合物结合后，可导致与之互补的mRNA降解。下列分析错误的是（ ）
A．miRNA前体的加工过程中有磷酸二酯键断裂
B．miRNA通过碱基互补配对识别mRNA
C．miRNA的调控与细胞分化有关
D．miRNA通过抑制基因的转录实现调控
【答案】D
【详解】A、由图可知，miRNA前体的加工过程中会剪切掉部分序列，所以有磷酸二酯键断裂，A正确；
B、由题干信息可知，miRNA会导致与之互补的mRNA降解，故miRNA通过碱基互补配对识别mRNA，
B正确
C、由题干信息可知，miRNA在个体发育的不同阶段产生不同的miRNA，是基因选择性表达的结果，与细
胞的分化有关，C正确；
D、根据题干信息“该物质与沉默复合物结合后，可导致细胞中与之互补的mRNA降解”可知，miRNA能
特异性的影响基因的表达中的翻译过程，D错误。故选D。2．（2024·广西南宁一模）miRNA是真核细胞中的一类单链非编码RNA分子（即功能性RNA，从DNA
转录而来但不能翻译出蛋白质），它能抑制W蛋白质的合成，其形成与作用的机理如图所示。下列相关叙
述中，正确的是（ ）
A．miRNA基因转录成miRNA的过程需要解旋酶的催化
B．miRNA形成过程的加工阶段有RNA分子的磷酸二酯键断裂
C．miRNA识别并结合到W基因mRNA上是因为两者有相同碱基序列
D．miRNA—蛋白质复合物通过抑制W基因的转录进而抑制蛋白质的合成
【答案】B
【详解】A、基因转录时RNA聚合酶与DNA结合，使DNA双链解开，不需要解旋酶的催化，A错误；
B、miRNA形成的过程中，在加工阶段会修剪掉一部分的RNA片段（如图中的圆点与分叉部分），RNA
是由核糖核苷酸通过磷酸二酯键连接而成，故在修剪过程中会有磷酸二酯键的断裂，B正确；
C、miRNA与mRNA的结合是通过碱基互补配对结合的，因此它们的碱基序列应该互补而不是相同，C错
误；
D、由图可知，miRNA蛋白质复合物是抑制了W基因的翻译，而不是转录，D错误。故选B。
3．（2024·四川内江一模）DNA是绝大多数生物的遗传物质，蕴含着大量的遗传信息。下列有关叙述错误
的是（ ）
A．能自我复制是DNA作为遗传物质的必备条件
B．DNA中的遗传信息不一定都会传递给mRNA
C．DNA中遗传信息的准确传递依赖于碱基互补配对原则
D．DNA的碱基序列改变，一定会导致表达的蛋白质改变
【答案】D
【详解】A、DNA能自我复制，满足遗传物质传递遗传信息的要求，A正确；
B、DNA中的遗传信息可通过转录传递给mRNA，但转录是以基因为单位进行的，故DNA中的遗传信息
不一定都会传递给mRNA，B正确；
C、DNA中遗传信息的准确传递依赖于碱基互补配对原则，A-T（U）、G-C等碱基互补配对原则可保证信息的准确传递，C正确；
D、由于密码子的简并性等原因，DNA的碱基序列改变，不一定会导致表达的蛋白质改变，D错误。
4．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。下列叙述正确的是（ ）
A．DNA转录时大肠杆菌中核酸和蛋白质形成复合物，组成成分与核糖体相同
B．一个核糖体蛋白的mRNA分子上可相继结合多个核糖体，同时合成多种肽链
C．编码该核糖体蛋白的基因转录生成mRNA，同时与核糖体结合进行翻译
D．细胞中缺乏足够的rRNA分子时，rRNA和核糖体蛋白数量将无法保持平衡
【答案】C
【分析】基因表达包括转录和翻译两个过程，其中转录的条件：模板（DNA的一条链)、原料（核糖核苷
酸)、酶(RNA聚合酶）和能量；翻译过程的条件：模板(mRNA)、原料（氨基酸)、酶、tRNA和能量。
【详解】A、DNA转录时，RNA聚合酶会结合DNA的一条链作为转录模板，形成DNA和蛋白质的复合
物，核糖体由rRNA和蛋白质组成，核酸种类不同，A错误；
B、一个核糖体蛋白的mRNA分子上可相继结合多个核糖体，最终合成多条相同肽链，B错误；
C、大肠杆菌为原核生物，编码该核糖体蛋白的基因边转录生成mRNA边与核糖体结合进行翻译，C正确；
D、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rRNA和核糖体蛋白数量上的平衡，D错误。
5．翻译过程如图所示，其中反密码子第1位碱基常为次黄嘌呤（I），与密码子第3位碱基A、U、C皆可
配对，这种现象称为密码子的摆动性。下列相关叙述错误的是（ ）
A．tRNA分子内部能发生碱基互补配对
B．反密码子为5'-CAU-3'的tRNA可转运多种氨基酸
C．一种反密码子可以识别不同的密码子
D．密码子的摆动性增加了配对的灵活性，有利于保持物种遗传的稳定性
【答案】B【分析】分析题干可知：反密码子与密码子的配对中，前两对碱基严格遵循碱基互补配对原则，第三对有
一定自由度，如密码子第三个碱基A、U、C都可以和反密码子第一个碱基次黄嘌呤（Ⅰ）配对。
【详解】A、tRNA存在空间折叠，通过碱基对相连，A正确；
B、反密码子为5'-CAU-3'的tRNA只能与密码子3'-GUA-5'配对，只能携带一种氨基酸，B错误；
C、分析题干可知反密码子第1位碱基常为次黄嘌呤（Ⅰ），与密码子第3位碱基A、U、C皆可配对，说
明一种反密码子可以识别不同的密码子，C正确；
D、密码子的摆动性增加了反密码子与密码子识别的灵活性，提高了容错率，有利于保持物种遗传的稳定
性，D正确。
6．（2023·河北衡水一模）非编码RNA包括微小RNA与长链RNA，其中的微小RNA（miRNA）可以影
响基因表达。miRNA与mRNA的3′端非翻译区的互补序列结合并切割mRNA，进而影响蛋白质的合成。
下列相关叙述正确的是（ ）
A．非编码RNA是以DNA的一条链为模板在RNA酶的催化下合成
B．miRNA通过影响基因的转录抑制蛋白质的合成
C．正常情况下，一个核糖体可以相继结合多个mRNA，同时进行多条肽链的合成
D．利用miRNA的功能研发新的体内递送方法，可寻求对肿瘤进行干预治疗的方法
【答案】D
【分析】分析题文：miRNA是一类非编码RNA，不能作为模板翻译肽链，不能指导蛋白质的合成;miRNA
与mRNA的3’端非翻译区的互补序列结合并切割mRNA，影响基因表达的翻译过程，进而影响蛋白质的合
成。
【详解】A、非编码RNA是以DNA的一条链为模板在RNA聚合酶的催化下合成，A错误；
B、miRNA通过影响基因的翻译过程，进而抑制蛋白质的合成，B错误；
C、正常情况下，一条mRNA.上可以相继结合多个核糖体，同时进行多条肽链的合成，C错误；
D、利用miRNA具有抑制蛋白质合成的功能来研发新的体内递送方法，可寻求对肿瘤进行干预治疗的方法，
D正确。
7．（2024·四川成都一模）磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）是某油料作物细胞中的一种中间代谢产物，在两对
独立遗传的基因（A和a、B和b）的控制下，可转化为油脂或蛋白质。某科研小组通过RNA干扰的方式
获得了产油率更高的品种，基本原理如下图所示。下列说法正确的是（ ）A．产油率高植株和产蛋白高植株的基因型分别为AAbb、aaBB
B．图示中过程①与过程②所需要的嘧啶核苷酸数量相同
C．该研究通过抑制基因B表达过程中的翻译阶段来提高产油率
D．图示表明基因可通过控制蛋白质和脂质的合成直接控制性状
【答案】C
【详解】A、根据图示，可分析出产油率高植株和产蛋白高植株的基因型分别为A_bb 、aaB_，A错误；
B、图示中过程①与过程②分别由基因B中的模板链、非模板链转录，由于模板链、非模板链可能存在差
异，因此其过程所需要的嘧啶碱基数量不一定相同，B错误；
C、当抑制基因B表达后，其形成的单链（RNA）会与mRNA形成双链，从而通过抑制翻译过程，减少酶
b的量，使PEP形成油脂，提高产油率，C正确；
D、图示表明基因是通过控制酶的合成控制代谢，进而控制生物的性状，D错误。
8．2023年8月我国科研人员发现肠癌DNA甲基化调控的新机制，如图所示，下列叙述正确的是（ ）
A．肠癌细胞只会有原癌基因而没有抑癌基因
B．TET2从细胞质进入细胞核不需要消耗能量
C．激活的β-catenin.蛋白能够促进TET2入核并催化抑癌基因去甲基化
D．DNA甲基化引起表观遗传现象主要是通过影响遗传信息翻译过程实现
【答案】C
【分析】1、DNA的甲基化：真核细胞基因具有的启动子——相当于转录的开关——也可以被修饰。如果
给启动子中的胞嘧啶加上甲基基团 （-CH），会使染色质高度螺旋化，凝缩成团，这个基因就无法被识
3别，失去转录活性，因而不能完成转录。这个过程称为DNA的甲基化，相当于给DNA戴上隐身帽子，使
基因内存储的信息无法被读取。
2、据图分析：左图表明去甲基化酶能进入细胞，抑癌基因上游序列甲基化，会导致肿瘤恶化；右图去甲
基化酶进入细胞，激活的β-catenin 蛋白能促进去甲基化酶进入细胞核，使抑癌基因上游序列去甲基化，抑
癌基因甲基化水平降低引起肿瘤消退。
【详解】A、肠癌细胞原癌基因和抑癌基因都有，只是相关基因发生了突变，A错误；
B、去甲基化酶（TET2）化学本质是蛋白质，属于生物大分子，生物大分子通过核孔进入细胞核，需要消
耗能量，B错误；
C、图上可知，激活的β-catenin 蛋白能够促进TET2入核，TET2属于去甲基化酶，其催化抑癌基因去甲基
化，C正确；
D、DNA甲基化引起表观遗传现象主要是抑制转录过程，D错误。
9．基因转录形成mRNA后，一条mRNA上可能同时串联多个核糖体进行翻译过程，形成多聚核糖体（如
下图所示）。下列相关叙述合理的是（ ）
A．细菌的一个基因转录时两条DNA链可同时作为模板﹐提高转录效率
B．一个mRNA分子上可以结合多个核糖体，缩短合成一条肽链所需要的时间
C．图示翻译过程中，各核糖体从mRNA的5’端向3’端移动
D．由核基因转录形成的mRNA，在转录完成之前即可连接核糖体进行翻译
【答案】C
【详解】A、转录是以DNA的一条链为模板形成RNA的过程，所以细菌的一个基因转录时两条DNA链不
可同时作为模板，A错误；
B、一个mRNA分子上可以结合多个核糖体，没有缩短合成一条肽链所需要的时间，但是少量的mRNA分
子就可以迅速合成大量蛋白质，B错误；
C、核糖体沿mRNA的移动方向，可以根据图中合成肽链的长短方向进行判断，移动方向从肽链短的一端
到长的一端，结合题图可知，核糖体沿着mRNA移动的方向是从5’端向3’端移动，C正确；
D、对于真核生物而言，由于细胞核和细胞质存在空间上的分隔，对于真核生物而言，核基因先转录后翻
译，而对于原核生物而言则是边转录边翻译，D错误。
故选C。10．β-地中海贫血症是一种由β-珠蛋白基因突变引起的单基因遗传病，部分患者该基因的编码链中与β-珠
蛋白第71-72位氨基酸有关的编码序列间插入了一个A（如图），UAG/UGA为终止密码子。下列叙述正
确的是（ ）
A．突变后参与该基因表达的tRNA种类可能减少
B．编码链中插入A会导致mRNA对应位点插入U
C．mRNA在细胞核内加工时对应的异常序列会被剪切
D．该异常序列不会影响基因表达产物的空间结构
【答案】A
【分析】基因的表达包括转录和翻译，基因突变后转录出的mRNA中碱基序列改变，可能导致编码的氨基
酸序列发生改变。
【详解】A、基因中的编码链与用于转录的模板链是DNA中两条碱基互补的链，因此图示所给正常序列或
异常序列中T换为U即可表示相应位置氨基酸的密码子，由于UAG/UGA为终止密码子，因此图示所给的
正常基因转录的mRNA中-GCCUUUAGUGAU-不存在终止密码子，而异常序列1-4对应的氨基酸密码子分
别在第72位和73位氨基酸位置、第72位和73位氨基酸位置、第73位氨基酸位置、第73位氨基酸位置形
成了终止密码子，导致编码的肽链会变短，因此参与该基因表达的tRNA种类可能减少，A正确；
B、由于基因中的编码链与用于转录的模板链是DNA中两条碱基互补的链，而转录的模板链与mRNA的
碱基序列互补，因此编码链中插入A会导致mRNA对应位点插入A，B错误；
C、根据A项可知，该突变可能会导致终止密码子提前出现，导致编码的肽链变短，从而可能出现β-地中
海贫血症，图示没有给出mRNA的碱基序列，不能确定mRNA在细胞核内加工时对应的异常序列是否会
被剪切，另外若mRNA在细胞核内加工时对应的异常序列会被剪切，则可能上述突变不会导致β-地中海贫
血症，C错误；
D、该异常序列会影响到肽链的长度，进而会影响到基因表达产物（蛋白质）的空间结构，D错误。
11．（2023·山东聊城三模）科学家将在太空微重力环境下生长11天的拟南芥幼苗带回地球培育，观察发
现拟南芥主根长度变化在F₂代中仍有保留，其中参与硝酸盐信号传导的基因TGA4和TGA1甲基化水平升
高，基因表达量显著增加。下列说法错误的是（ ）A．DNA甲基化可以在不改变基因碱基序列的前提下实现对基因表达的调控
B．基因TGA4和TGA1的甲基化可能促进了RNA聚合酶对启动子的识别与结合
C．基因甲基化变化是拟南芥在微重力环境下发生的适应性变化
D．TGA4和TGA1基因可能促进了后代氮吸收和主根的生长
【答案】C
【分析】DNA甲基化会改变基因的表达，导致基因控制的性状发生变化，这种甲基化对基因表达的影响还
会遗传给后代。
【详解】A、DNA的甲基化导致基因无法表达，故可以在不改变基因碱基序列的前提下实现对基因表达的
调控，A正确；
B、据题意可知，参与硝酸盐信号传导的基因TGA4和TGA1甲基化水平升高，基因表达量显著增加，所
以DNA甲基化水平的变化可能促进了RNA聚合酶对启动子的识别与结合，影响了基因TGA4和TGA1的
表达量，B正确；
C、微重力环境将甲基化这一变化筛选出来，甲基化并不是适应性变化的结果，C错误；
D、拟南芥根长增加，且基因TGA4和TGA1甲基化水平升高，基因表达量显著增加，说明TGA4和TGA1
基因可能促进了后代氮吸收和主根的生长，D正确。
故选C。
12．大肠杆菌中的β-半乳糖苷酶（Z）、半乳糖苷透性酶（Y）和转乙酰基酶（A）的编码基因lacZ、
lacY、lacA依次连接在一起，这三个基因称为结构基因。操纵子学说主张转录是从启动子（P）开始，并
受操纵基因（O）和调节基因（I）控制的。依次排列的P、O、Z、Y、A序列片段便构成了乳糖操纵子，
结构如图所示，×代表抑制。分析并回答下列问题：
(1)图中①过程主要发生在 中，②过程中参与的RNA至少有 种。基因I表达
生成的阻遏物会在 （填“转录”或“翻译”）水平上抑制结构基因的表达。
(2)mRNAⅡ上核糖体移动的方向是从 （填“a→b”或“b→a”）。(3)乳糖可作为大肠杆菌的能源物质，lacZ编码的β半乳糖苷酶可水解乳糖。当环境中存在乳糖时，大肠杆
菌的乳糖操纵子的调节机制可维持细胞中结构基因表达产物水平的相对稳定，据图分析，该调节过程可表
述为 。该过程属于 （填“正反馈”或“负反馈”）调节。
【答案】(1) 拟核 3 转录
(2)a→b
(3) 乳糖与阻遏物结合，（改变其构象，）使之不能与操纵基因结合，从而使结构基因能够表达，生
成三种相关酶；β-半乳糖苷酶促进乳糖水解后，又使上述过程减弱 负反馈
【详解】（1）图中①过程为转录，对于原核生物大肠杆菌来说，该过程主要发生在拟核中，②过程代表
的是翻译过程，该过程中参与的RNA至少有3种，分别为tRNA、rRNA和mRNA。结合图示额裤子，基
因I表达生成的阻遏物会与基因Ⅱ的特定部位结合，进而在“转录水平上抑制结构基因的表达。
（2）根据肽链的长短可以看出，mRNAⅡ上核糖体移动的方向是从a→b。
（3）乳糖可作为大肠杆菌的能源物质，lacZ编码的β半乳糖苷酶可水解乳糖。当环境中存在乳糖时，乳糖
与阻遏物结合，使之不能与操纵基因结合，从而使结构基因能够表达，生成三种相关酶；β-半乳糖苷酶促
进乳糖水解后，又使上述过程即乳糖和阻遏物的结合过程减弱，进而抑制lacZ等基因的表达，从而避免了
物质和能量的浪费，该过程属于负反馈调节。
13．大肠杆菌部分基因表达受环境因素影响，研究者通过麦芽糖操纵子模型（如图1所示）解释大肠杆菌
对麦芽糖降解相关基因表达的调节，请读图回答下列问题：
(1)图1中①过程的原料是 ，启动子片段在①过程为 酶提供识别和结合的位点，结构基因
在进行①过程时，模板链是 ，②过程进行的场所是 。
(2)操纵基因本身不表达，在操纵基因上结合激活蛋白时，结构基因才可以表达，激活蛋白在 （选
填“不结合麦芽糖时”或“结合麦芽糖时”）才可以与操纵基因结合，这种调节方式的意义是 。
(3)图1中的基因全部正常表达，至少需要 段启动子序列，图示全部mRNA上至少需要有个起始密码子。
(4)麦芽糖操纵子模型提出后，实践中发现，仅当环境中葡萄糖缺乏时，大肠杆菌才可能表达麦芽糖降解相
关基因，称为“葡萄糖效应”，研究者在启动子上游发现了CAP位点来解释这一现象。读图2分析“葡萄
糖效应”出现的原因是 。
(5)若将大肠杆菌培养在既有葡萄糖又有麦芽糖的培养基中，其生长曲线如图3所示，结构基因会在图3中
的 （选填“仅A时段”“仅B时段”“A时段和B时段”）表达。
【答案】(1) 四种游离的核糖核苷酸 RNA聚合 a链 核糖体
(2) 结合麦芽糖时 使大肠杆菌更加适应环境，同时避免资源的浪费
(3) 2/二/两 3/三
(4)葡萄糖缺乏时，cAMP浓度上升，可与CAP蛋白结合形成cAMP-CAP，后者与CAP位点结合激活RNA
聚合酶开始转录，从而翻译出激活蛋白与乳糖操纵基因结合使之表达
(5)仅B时段
【详解】（1）图1中①过程表示转录，其产物时RNA，原料是四种游离的核糖核苷酸，启动子是RNA聚
合酶的识别和结合位点，转录是方向沿着模版链3‘-5’进行，根据图中RNA聚合酶的移动方向可知，结构
基因在进行①过程时，模板链是a链，②过程表示翻译，该过程进行的场所是核糖体。
（2）当激活蛋白结合麦芽糖时，才可以与操纵基因结合，才能表达出结构基因，从而产生相应的酶催化
麦芽糖水解，这种调节方式可使大肠杆菌更加适应环境，同时避免资源的浪费。
（3）图1中涉及调节基因、操纵基因、结构基因，由2可知，激活蛋白与操纵基因结合可使得结构基因表
达，所以至少需要2段启动子序列，即调节基因前的启动子和操纵基因前的启动子，图示全部mRNA翻译
出3种蛋白质，所以至少需要3个起始密码子。
（4）由图2可知，葡萄糖缺乏时，cAMP浓度上升，可与CAP蛋白结合形成cAMP-CAP，后者与CAP位
点结合激活RNA聚合酶开始转录，从而翻译出激活蛋白与乳糖操纵基因结合使之表达。cAMP含量愈高，
乳糖操纵基因的表达愈旺盛。
（5）由（3）（4）可知，当葡萄糖缺乏，激活蛋白结合麦芽糖时，才可以与操纵基因结合，从而使结构
基因表达催化麦芽糖水解相关的酶，即大肠杆菌会先利用葡糖糖，当葡糖糖缺乏时（图中B时段）结构基
因才会表达。
14．（2023·上海普陀一模）材料一：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，补充信息：①前体mRNA 可被剪切成circRNA 等多种RNA
材料二：氟比洛芬酯（FA）是一种非甾体类药物，研究人员欲探究FA 是否能通过影响心肌细胞中P基因
的表达，从而治疗放射性心脏损伤。
综合利用所学知识以及场景一中的信息，书写一段文字，这段文字中需要包含以下要点：
(1)根据图像简述此调控机制
(2)简述circRNA的作用机理
(3)利用所学知识，简述P基因mRNA表达为P蛋白的具体过程
(4)根据材料一，试提出治疗放射性心脏损伤的思路 。
(5)根据材料二中的实验，请设计实验，并预测结果 。
【答案】(1)以DNA的一条链为模板，通过碱基互补配对原则转录合成前体mRNA，前体mRNA 可被剪切
成circRNA等多种RNA，circRNA 可以通过与 miRNA结合促进P基因表达，使P蛋白含量升高，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
(2)细胞内circRNA与miRNA的结合，减少miRNA与P基因的mRNA结合，解除miRNA对P蛋白翻译的
抑制作用，从而提高P基因的表达量，P蛋白合成增多，抑制细胞凋亡
(3)P基因mRNA通过与核糖体结合在RNA聚合酶的作用下，合成多肽链，最终合成P蛋白
(4)一方面，可以促进 P蛋白的合成，以提高细胞中P蛋白的含量;另一方面，可以促进前体mRNA的合成
或促进circRNA的合成
(5)将生理状态基本相同的大鼠，随机分成2组，2组大鼠分别静脉注射适量的生理盐水、含FA等量的生理
盐水，并用电离辐射照射相同的时间，测定两组大鼠心肌细胞中P蛋白含量以及心肌细胞凋亡率。预测结
果为静脉注射含FA等量的生理盐水的大鼠心肌细胞中P蛋白含量更高，但心肌细胞凋亡率更低
【详解】（1）分析图可知，图中细胞凋亡的机制为：以DNA的一条链为模板，通过碱基互补配对原则合
成前体mRNA，前体mRNA 可被剪切成circRNA等多种RNA ，circRNA 可以通过与 miRNA结合促进P
基因表达，使P蛋白含量升高，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。（2）分析图可知，细胞内circRNA与miRNA的结合，减少miRNA与P基因的mRNA结合，解除miRNA
对P蛋白翻译的抑制作用，从而提高P基因的表达量，P蛋白合成增多，抑制细胞凋亡。
（3）P基因mRNA表达为P蛋白的过程为翻译，具体过程为：P基因mRNA通过与核糖体结合在RNA聚
合酶的作用下，合成多肽链，最终合成P蛋白。
（4）circRNA 可以通过与 miRNA结合促进P基因表达，使P蛋白含量升高，P蛋白能抑制细胞凋亡，若
要治疗放射性心脏损伤，需抑制细胞凋亡。一方面，可以促进 P蛋白的合成，以提高细胞中P蛋白的含量；
另一方面，可以促进前体mRNA的合成或促进circRNA的合成 。
（5）分析题意，本实验目的是探究FA是否能通过影响心肌细胞中P基因的表达，从而治疗放射性心脏损
伤，则实验的自变量是FA的有无，实验设计应遵循对照与单一变量原则，故可设计实验如下：
①取若干只生理状态基本相同的大鼠，随机均分为甲、乙两组。
②对甲、乙两组大鼠分别静脉注射适量的生理盐水、含FA等量的生理盐水，并用电离辐射照射相同的时
间。
③测定甲、乙组大鼠心肌细胞中P蛋白含量，以及心肌细胞凋亡率。
预测实验结果：若FA可以通过影P基因的表达过程缓解放射性心脏损伤，则心肌细胞中P蛋白含量关系
为：甲<乙；凋亡率: 甲>乙。
