文档内容
第 09 讲 基因的本质和表达
目 录
01 考情透视·目标导航
02 知识导图·思维引航
03 核心整合·能力提升
核心整合一 基因的本质和结构
知识串联1 遗传物质的探索实验
知识串联2 DNA分子的结构
核心整合二 遗传信息的传递与表达
知识串联1 DNA分子复制
知识串联2 基因的表达过程
知识串联3 遗传信息的传递过程
知识串联4 基因对性状的控制
核心整合三 基因表达的调控与表观遗传
知识串联1 表观遗传调节机制
知识串联2 真核细胞基因表达的调控
04 题型突破·命题预测
专题1 人类探索遗传物质历程
真题突破 题型2 DNA的结构与复制综合
题型3 基因的表达与调控
预测1 围绕遗传物质的探索过程考查科学探究的能力
以热点窥预测 预测2 借助DNA复制过程考查科学思维能力
预测3 利用基因表达与表观遗传考查科学思维能力
05 拓展应用·情境推理
情境1 基因沉默
情境2 转录水平的调控
情境3 翻译水平的调控考试频
核心考点 考题统计 考情分析
次
（2024 甘肃卷）噬菌体侵染细菌实验 该部分内容选择题和
探索遗传物质的相关实
3年6次 （2023 天津卷）科学探究方法综合 非选择题形式都可能
验
（2022 海南卷）噬菌体侵染细菌实验 出现，常以遗传物质
探究历程来分析实验
（2024 北京卷）DNA的分子结构和特
结果，此部分的重点
点
是中心法则，考察内
（2024 河北卷）DNA分子中的碱基计
DNA 的分子结构与复 3 年 16
容涉及DNA的结构、
算
制 次
DNA作为遗传物质的
（2024 浙江卷）有丝分裂与 DNA复
证据、DNA复制、转
制
（2024 辽宁卷）DNA分子复制的过程 录和翻译的过程及其
特点。
（2024 安徽卷）遗传信息的转录
本专题内容着重考查
（2024 广东卷）基因表达综合
DNA分子的结构。复
（2024 河北卷）DNA的复制和转录
3 年 45 制和基因表达的过
遗传信息的表达与调控 （2024 湖北卷）转录和翻译
次 程，结合选择性必修
（2024 吉林卷）表观遗传
3 基因工程部分考查
（2024 浙江卷）表观遗传
较多。表观遗传是考
查热点，不可忽视。
借助基因沉默、基因转录水平和翻译水平的调控，考查基因表达的过程及具体
情境设计
调控方式，体现了科学思维的核心素养。
人类探索遗传物质历程
备考要点 DNA的结构与复制综合
基因的表达与调控核心整合一 基因的本质和结构
知识串联1 遗传物质的探索实验1．归纳遗传物质探索历程的“两标记”和“三结论”
(1)噬菌体侵染细菌实验中的两次标记的目的不同
第一次
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
标记
第二次
分别用含35S和32P的大肠杆菌培养T2噬菌体，目的是使噬菌体带上放射性标记
标记
(2)遗传物质发现的三个实验结论
①格里菲思的体内转化实验的结论：加热致死的S型细菌中存在“转化因子”。
②艾弗里的体外转化实验的结论：DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。
③噬菌体侵染细菌实验的结论：DNA是噬菌体的遗传物质，但不能证明蛋白质不是遗传物质。
2．明确噬菌体侵染细菌实验放射性分布误差产生的两个原因
（1）32P标记DNA
保温时间过短：部分噬菌体未侵染大肠杆菌
保温时间过长：部分大肠杆菌裂解，释放子代噬菌体
离心后均会使上清液、沉淀物中有放射性
（2）35S标记蛋白质外壳
搅拌不充分：少量35S标记的噬菌体的蛋白质外壳吸附在大肠杆菌表面
离心后上清液、沉淀物中均有放射性
3．“遗传物质”探索的四种方法
（1）分离提纯法：分离S型细菌的多种物质（DNA、蛋白质、多糖等），分贝与R型细菌混合培养，
缺点是物质纯度不能保证100%
（2）放射性同位素标记法：分别标记DNA和蛋白质的特有元素，将病毒和DNA与蛋白质分开，单独、
直接地观察它们各自的作用
（3）病毒重组法：将一种病毒的遗传物质与另一种病毒的蛋白质外壳重新组合，得到杂种病毒
（4）酶解法：利用酶的专一性，如加入DNA酶，将DNA水解，观察起控制作用的物质是否还有控制作
用，若“有”，其遗传物质不是DNA，若“没有”，起遗传物质可能是DNA
【易错提醒】
①不能用35S和32P标记同一T 噬菌体，因为放射性检测时只能检测到放射性的存在部位，不能确定是何种
2
元素。
②不能用普通培养基直接培养T 噬菌体。
2
③转化的实质是基因重组且概率低。
④加热杀死S型菌的过程中，其蛋白质变性失活，但是其内部的DNA在加热结束后随温度的降低又逐渐恢
复正常结构而具有活性。
【典例1】如图在肺炎链球菌R型菌转化为S型菌的过程中，相关叙述正确的是（ ）A．加热导致S型菌的DNA氢键被破坏，因而断裂为多个较短的DNA片段
B．肺炎链球菌体内转化实验发现，加热致死的S型菌的DNA使R型活菌发生了转化
C．加入S型菌的DNA和R型活菌的培养基中，一段时间后仍可发现表面粗糙的菌落
D．S型菌的capS使R型活菌转化为S型活菌，是因为capS整合到R型菌的染色体中
【答案】C
【解析】加热导致的S型细菌DNA断裂为多个片段，是因为磷酸二酯键被破坏，A错误；肺炎链球菌体内
转化实验发现，加热致死的S型菌使R型活菌发生了转化，但当时并不知道是DNA使R型活菌发生转化，B
错误；加入S型菌的DNA和R型活菌的培养基中，一段时间后会看到表面光滑的菌落（S型菌）和表面粗糙
的菌落（R型菌），C正确；S型细菌中的capS进入R型细菌，是荚膜基因插入到R型细菌的DNA上，肺炎
链球菌没有染色体，D错误。
知识串联2 DNA分子的结构
1.理清DNA结构的两种关系和两种化学键
每个DNA分子片段中，游离的磷酸基团有2个
数量关系 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
单链中相邻碱基：通过—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—连接
位置关系
互补链中相邻碱基：通过氢键相连
氢键：连接互补链中相邻碱基的化学键
化学键
磷酸二酯键：连接单链中相邻两个脱氧核苷酸的化学键
2.关注DNA结构与复制的3种“计算”
①牢记A＝T、G＝C，并牢记二者依次含2个氢键和3个氢键。
②牢记两种“和”
互补碱基之和即A＋T或G＋C在不同DNA中可不同，但在某一特定DNA中，该值在一条链、在另一条链及
在整个DNA分子中为“定值”。
非互补碱基之和的比即(A＋C)/(T＋G)或(A＋G)/(T＋C)，在所有双链DNA中均等于1，无特异性，且该值
在两条互补链中互为倒数。
③DNA复制时的计算：已知某亲代DNA中含某种脱氧核苷酸m个。
“复制n次”消耗的该种脱氧核苷酸数：m·(2n－1)。“第n次复制”消耗的该种脱氧核苷酸数：m·2n－1
【典例2】减数分裂是一个复杂的过程，染色体端粒（富含碱基G的DNA-蛋白质复合体）在核膜上的准确
锚定，并沿着内核膜进行移动是减数分裂能正确进行的前提。在此过程中，DNA会被多种酶剪切为局部单链，并完成同源染色体的配对联会和同源重组（过程如图所示，其中a、b各表示一个DNA分子）。下列叙
述错误的是（ ）
A．a、b两个DNA分子上的基因相同或互为等位基因
B．端粒DNA序列富含碱基G的特点，有利于维持端粒结构的稳定
C．减数分裂中同源染色体的片段互换需要DNA连接酶的参与
D．端粒准确锚定在内核膜上发挥作用，发生于减数分裂Ⅱ的前期
【答案】D
【解析】等位基因是位于同源染色体相同位置控制相对性状的基因，相同基因是同源染色体相同位置控制
相同性状的基因，位于a、b两个DNA分子上的基因相同或互为等位基因，A正确；DNA分子中G与C之间
有3个氢键，A与T之间有2个氢键，端粒DNA序列富含碱基G的特点，稳定性高，有利于维持端粒结构的
稳定，B正确；减数分裂中同源染色体的片段互换需要DNA连接酶的参与，该酶作用的位点是磷酸二酯键，
C正确；染色体端粒（富含碱基G的DNA-蛋白质复合体）在核膜上的准确锚定，而减数分裂Ⅱ的前期核膜
已经消失，D错误。
核心整合二 遗传信息的传递与表达
知识串联1 DNA分子复制
1.归纳概括DNA复制的五个问题
(1)复制的场所：主要场所是细胞核，但在拟核、线粒体、叶绿体、细胞质基质(如质粒)中也可进行
DNA复制。
(2)外界条件对DNA复制的影响：在DNA复制的过程中，需要酶的催化和ATP供能，凡是影响酶活性的
因素和影响细胞呼吸的因素，都会影响DNA的复制。
(3)复制方式：半保留复制。新合成的每个DNA分子中，都保留了原来DNA分子中的一条链(模板链)。
(4)过程特点：边解旋边复制；多起点解旋和复制。
(5)DNA复制的准确性
①一般情况下，DNA分子能准确地进行复制。原因是DNA具有独特的双螺旋结构，能为复制提供精确
的模板；通过碱基互补配对，保证了复制能够准确地进行。
②特殊情况下，在外界因素和生物内部因素的作用下，可能造成碱基配对发生差错，引发基因突变。
2．“图解法”分析DNA复制相关计算(1)将含有15N的DNA分子放在含有14N的培养基中连续复制n次(如上图)，则：
①子代DNA
共2n个
②脱氧核苷酸
链共2n＋1条
(2)DNA分子复制过程中消耗的脱氧核苷酸数
①若亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个，经过n次复制需要消耗该种脱氧核苷酸数为m·(2n－1)
个。
②第n次复制需要该种脱氧核苷酸数为m·2n－1个。
【易错提醒】
①DNA中氢键可由解旋酶催化断裂，同时需要ATP供能，也可加热断裂(体外)；而氢键是自动形成的，不
需要酶和能量。
②注意“DNA复制了n次”和“第n次复制”的区别，前者包括所有的复制，后者只包括第n次的复制。
③DNA复制计算时看清题中所给出的碱基的单位是“对”还是“个”；所问的是“DNA分子数”还是“链
数”，是“含”还是“只含”。
④在真核生物中，DNA复制一般是多起点复制；在原核生物中，DNA复制一般是一个起点。无论是真核生物
还是原核生物，DNA复制大多数都是双向进行的。
【典例1】早期科学家对DNA复制方式的预测如图甲所示。科学家以大肠杆菌（30min复制一代）为材料，
进行相关实验，可能出现的结果如图乙所示。下列分析错误的是（ ）
A．该实验用到的实验技术是同位素标记技术，并可以追踪放射性判断DNA复制方式
B．若30min后离心现象如试管③所示，则可以排除DNA复制的方式是全保留复制
C．若60min后用解旋酶处理后再离心，同时出现①⑤两种条带，则一定不是分散复制D．若60min后离心出现试管④的结果，则可以确定DNA复制的方式是半保留复制
【答案】A
【解析】15N为稳定同位素，不具有放射性，A错误；大肠杆菌30min复制一代，若培养30min后离心得到
试管③的结果，则可以排除DNA复制的方式是全保留，但还不能确定DNA复制的方式是分散复制还是半保
留复制，B正确；若60min后用解旋酶处理后再离心，同时出现①⑤两种条带，则子链DNA不是半新半旧
的，一定不是分散复制，C正确；若60min后，DNA复制两次，离心出现试管④的结果，说明不存在全旧
DNA分子，一半DNA是新合成的，可以确定DNA复制的方式是半保留复制，D正确。
知识串联2 基因的表达过程
(1)转录：
(2)翻译：
(3)原核细胞与真核细胞中的基因表达
【易错提醒】①多聚核糖体现象：在真、原核细胞中都存在，少量mRNA就可以合成大量蛋白质，但不能缩短每条多肽链
的合成时间。
②起点问题：核DNA复制一次；每个复制起点只起始一次；而在一个细胞周期中，基因可多次转录，因此
转录起点可多次起始。
【典例2】如图，细菌中一个正在转录的RNA在3’端可自发形成一种茎环结构，导致RNA聚合酶出现停顿
并进一步终止转录。茎环结构的后面是一串连续的碱基U，容易与模板链分离，有利于转录产物的释放。
下列说法正确的是（ ）
A．图中的RNA聚合酶的移动方向是从右到左
B．转录终止的原因是遇到了茎环结构后面的终止密码子
C．图中转录结束后，mRNA将通过核孔进入细胞质指导蛋白质的合成
D．转录产物易与模板分离的原因可能是连续的碱基U与DNA模板链之间形成的氢键较少
【答案】D
【解析】RNA的3′端可自发形成一种茎环结构，说明mRNA左端为5′端，RNA聚合酶的移动方向是从mRNA
的5′端向3′端移动，即从左至右，A错误；茎环结构的后面是一串连续的碱基U，连续的碱基U与DNA
模板链连续的碱基A之间形成碱基对，A-U之间只有2个氢键，氢键较少，容易与模板链分离，且终止密
码子为翻译终点，C错误；细菌无核膜，没有核孔，mRNA不会通过核孔进入细胞质指导蛋白质的合成，C
错误；
相比于G-C之间有3个氢键，A-U之间只有2个氢键，氢键较少，容易与模板链分离，D正确。
知识串联3 遗传信息的传递过程
不同生物中心法则表达式
生物种类 举例 遗传信息的传递过程
DNA病毒 T2噬菌体
RNA病毒 烟草花叶病毒
逆转录病毒 艾滋病病毒
动物、植物、细
细胞生物
菌、真菌等
【典例3】下图是劳氏肉瘤病毒(逆转录病毒，携带病毒癌基因)的增殖和致癌过程，其中原病毒是病毒的
遗传信息转移到DNA后插入宿主的核DNA中形成的“病毒”。相关叙述正确的是（ ）A．劳氏肉瘤病毒在宿主细胞内形成子代的过程体现了中心法则的全过程
B．①过程中所需要的嘌呤碱基个数与③过程所需要的嘌呤碱基个数相等
C．劳氏肉瘤病毒引发的癌症可能传染，用逆转录酶抑制剂可以辅助预防
D．原病毒形成后不立即形成子代病毒颗粒、这种现象不利于病毒的生存
【答案】C
【解析】中心法则包括 DNA 复制、转录、翻译、RNA 复制和逆转录等过程。劳氏肉瘤病毒是逆转录病毒，
在宿主细胞内的增殖过程涉及逆转录、DNA的复制，转录和翻译等过程，但没有体现RNA 复制过程，因此
没有体现中心法则的全过程，A错误；①过程是逆转录过程，以 RNA 为模板合成 DNA，③过程是转录过程，
以 DNA 为模板合成 RNA。由于 RNA 中的碱基比例与 DNA 中的碱基比例不一定相同，所以①过程中所需
要的嘌呤碱基个数与③过程所需要的嘌呤碱基个数不一定相等，B错误；由于劳氏肉瘤病毒是逆转录病毒，
使用逆转录酶抑制剂可以抑制病毒的逆转录过程，从而辅助预防病毒感染，C正确；原病毒形成后不立即
形成子代病毒颗粒，这种现象有利于病毒在宿主细胞内长期潜伏，有利于病毒的生存，D错误。
知识串联4 基因对性状的控制
1.直接控制途径
基因――→蛋白质的结构――→生物体的性状
2.间接控制途径
基因――→酶的合成――→代谢过程――→生物体的性状。
3.细胞分化
【易错提醒】
生物的性状是基因和环境共同作用的结果。基因型相同，表型可能不同，基因型不同，表型也可能相同。
【典例4】DNA甲基转移酶（DNMT）催化γ珠蛋白基因的启动子发生甲基化的过程如图所示，下列叙述正
确的是（ ）A．DNMT基因表达时，mRNA上所有密码子都能被tRNA识别
B．DNMT基因转录和翻译过程中发生碱基配对的方式完全相同
C．在DNMT的催化下，γ珠蛋白基因的碱基序列发生改变
D．γ珠蛋白在胎儿阶段的表达水平可能比出生后要高
【答案】D
【解析】DNMT基因表达时，mRNA上所有能编码氨基酸的密码子都能被tRNA识别，但终止密码子不能被
tRNA识别，A错误；DNMT基因转录时发生的碱基配对方式是A—U、T—A、C—G和G—C，翻译时发生的配
对方式是A—U、U—A、C—G和G—C，因此DNMT基因转录和翻译过程中发生碱基配对的方式不完全相同，
B错误；
在DNMT的催化下，γ珠蛋白基因的启动子发生了甲基化的修饰，但碱基序列未发生改变，C错误；基因的
甲基化会抑制基因的表达，因此γ珠蛋白在胎儿阶段的表达水平可能比出生后要高，D正确。
核心整合三 基因表达的调控与表观遗传
知识串联1 表观遗传调节机制
DNA甲基化是目前研究较充分的表观遗传修饰形式(如下图)。DNA甲基化可在
空间上阻碍RNA聚合酶与DNA的结合
DNA修饰
常见的表观遗传修饰包括甲基化、乙酰化、磷酸化、泛素化、糖基化等。组
蛋白的表观遗传修饰会导致染色体结构改变，导致基因不能表达(基因沉默)
或高表达(如图)。
组蛋白修饰
【典例1】吸烟是导致呼吸道疾病——特发性肺纤维化（IPF）发生的因素之一。吸烟可使Wnt7a基因启动
子的甲基化程度改变，导致调节因子Thy—1的合成受阻，DNMTs抑制剂（抑制甲基转移酶活性）可抑制这
一过程。下列叙述错误的是（ ）
A．Wnt7a基因启动子甲基化不会改变该基因的碱基序列
B．Wnt7a基因启动子发生去甲基化可使Thy—1基因转录受阻C．Wnt7a基因启动子的甲基化属于表观遗传，可遗传给下一代
D．适宜剂量的DNMTs抑制剂可在一定程度上缓解IPF的发生
【答案】B
【解析】基因启动子甲基化是对基因表达的调控，不会改变基因的碱基序列，A正确；根据题意，Wnt7a基
因启动子发生去甲基化，调节因子Thy-1的合成不会受阻，即Thy-1基因转录不会受阻，B错误；基因启
动子的甲基化属于表观遗传，可以遗传给下一代，C正确；由题干可知，DNMTs抑制剂可抑制Wnt7a基因启
动子甲基化程度改变这一过程，从而抑制调节因子Thy-1的合成受阻的过程，在一定程度上可缓解IPF的
发生，D正确。
知识串联2 真核细胞基因表达的调控
1.基因表达的转录调控
①转录增强调控：其他因素调控使相关基因转录增强，如下图中组蛋白修饰后与 DNA结合紧密程度发生改
变，若结合程度变小，则促进基因表达属于转录增强调控。
②转录抑制调控：其他因素调控使相关基因转录抑制。如诱导物诱导的阻遏蛋白对基因表达的调控、基因
甲基化导致的基因不表达等均为转录抑制调控。
2.基因表达的转录后调控
①RNA干扰：mRNA转录后不能翻译，如图所示为miRNA导致的靶基因mRNA不翻译，进而被降解。②蛋白质加工水平的调控：蛋白质分子的功能依赖于特定的空间结构，肽链合成后的加工与基因能否表达
出特定的遗传性状密切相关，如分子伴侣调控的基因表达。
【核心归纳】
①确定四种形状(颜色)的曲线各自所代表的碱基种类；
②依次写出子链的碱基序列(方向一般给定为5′→3′)；
③按照碱基互补配对原则，写出模板序列(方向与子链相反)
【典例2】研究发现，脑源性神经营养因子（BDNF）是由两条肽链构成的蛋白质，其含量降低容易引发阿
尔茨海默病等痴呆症。如图为BDNF基因的表达及调控过程，下列叙述错误的是（ ）
A．过程①碱基互补配对方式与②不完全相同，与③完全相同
B．抑制miRNA-195基因的转录，可缓解阿尔茨海默病的症状
C．miRNA-195通过抑制mRNA的翻译来调控BDNF基因的表达
D．若BDNF基因发生甲基化，其碱基序列不改变但可能引发痴呆症
【答案】A
【解析】过程①②分别表示转录和翻译，转录过程的碱基互补配对原则为A-U、T-A、C-G、G-C，翻译过程
的碱基互补配对原则为A-U、U-A、C-G、G-C，即过程过程①碱基互补配对方式与②不完全相同，过程③表
示BDNF基因转录的mRNA与miRNA-195结合，碱基互补配对原则为A-U、U-A、C-G、G-C，因此①与③的碱
基互补配对原则不完全相同，A错误；抑制miRNA-195基因的转录，BDNF基因转录的mRNA可以与核糖体正
常结合，从而合成BDNF，可能缓解阿尔茨海默病患者的症状，B正确；如图所示，miRNA-195可以与BDNF
基因所转录的mRNA进行配对，阻止BDNF基因转录的mRNA进行翻译，调控基因的表达，C正确；若BDNF基
因发生甲基化，其碱基序列不改变，但不能进行转录，不能合成BDNF，可能引发痴呆症，D正确。题型1 人类探索遗传物质历程
1．（2024·天津·高考真题）实验中常根据菌落外表特征鉴别微生物，进而对实验结果做出判断，下列
实验不是根据菌落外表特征做出判断的是（ ）
A．艾弗里证明肺炎链球菌的转化因子是DNA
B．判断分离酵母菌的固体培养基是否被毛霉污染
C．利用浸有抗生素的滤纸片筛选大肠杆菌中耐药性强的菌株
D．判断在尿素为唯一氮源的培养基上生长的尿素降解菌是否有不同种类
【答案】C
【解析】艾弗里将S型细菌的DNA、蛋白质、糖类等物质分离开，单独的、直接的观察它们各自的作用进
行对比，R型肺炎双球菌没有荚膜（菌落表面粗糙），S型肺炎双球菌有荚膜（菌落表面光滑），该实验是
通过观察培养基上形成的不同菌落特征，来判断转化是否成功的，A不符合题意;毛霉属于多细胞的真菌，
由细胞形成菌丝，可根据毛霉的形态判定固体培养基是否是被毛霉污染了，B不符合题意;抗生素可消灭细
菌，利用浸有抗生素的滤纸片筛选大肠杆菌中耐药性强的菌株是从抑菌圈边缘菌落挑取大肠杆菌来获得目
的菌株，没有依靠菌落外表形态特征做出判断，C符合题意;不同尿素降解菌降解尿素的能力不同，因此在
分离出的以尿素为唯一氮源的尿素降解菌后，若要验证其中是否有不同种类降解菌，可在以尿素为唯一氮
源的培养基中加入酚红指示剂，接种并培养初步筛选的菌种，若根据菌落周围出现红色环带的大小判定其
种类，D不符合题意。
2．（2024·贵州·高考真题）研究结果的合理推测或推论，可促进科学实验的进一步探究。下列对研究
结果的推测或推论正确的是（ ）
序
研究结果 推测成推论
号
① 水分子通过细胞膜的速率高于人工膜 细胞膜存在特殊的水分子通道
② 人成熟红细胞脂质单分子层面积为表面积的2倍 细胞膜的磷脂分子为两层
③ 注射加热致死的S型肺炎链球菌，小鼠不死亡 S型肺炎链球菌的DNA被破坏
④ DNA双螺旋结构 半保留复制
⑤ 单侧光照射，胚芽鞘向光弯曲生长 胚芽鞘尖端产生生长素
A．①②④ B．②③⑤ C．①④⑤ D．②③④
【答案】A
【解析】①由于水可以通过水通道蛋白进入细胞，且速度更快，而人工膜缺少水分子通道蛋白，所以水分
子通过细胞膜的速率高于人工膜，①正确；
②人成熟红细胞不含任何细胞器，故可由其脂质单分子层面积为表面积的2倍，推测细胞膜中的磷脂分子为两层，②正确；
③如果只是注射加热致死的S型肺炎链球菌，由于缺少R型细菌，所以小鼠不会死亡，不能得出S型肺炎
链球菌的DNA被破坏的结论，③错误；
④沃森和克里克根据DNA的双螺旋结构提出了遗传物质自我复制假说，这种复制方式称作半保留复制，④
正确；
⑤单侧光照射时，胚芽鞘向光弯曲生长，只能说明胚芽鞘具有向光性，由于缺乏相应对照，无法说明胚芽
鞘尖端产生生长素，⑤错误。
【易错提醒】DNA高温解螺旋，温度降低可恢复双螺旋。
3．（2024·湖南·高考真题）我国科学家成功用噬菌体治疗方法治愈了耐药性细菌引起的顽固性尿路感
染。下列叙述错误的是（ ）
A．运用噬菌体治疗时，噬菌体特异性侵染病原菌
B．宿主菌经噬菌体侵染后，基因定向突变的几率变大
C．噬菌体和细菌在自然界长期的生存斗争中协同进化
D．噬菌体繁殖消耗宿主菌的核苷酸、氨基酸和能量等
【答案】B
【解析】噬菌体是一种特异性侵染细菌的病毒，运用噬菌体治疗时，噬菌体特异性侵染病原菌，A正确；
基因突变具有不定向性，B错误；噬菌体和细菌在自然界长期的生存斗争中协同进化，C正确；噬菌体作为
病毒，侵染细菌后利用宿主细胞的核苷酸、氨基酸和能量等来维持自身的生命活动，D正确。
【易错提醒】基因突变是不定向的，自然选择是定向的。
4．（2024·甘肃·高考真题）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。
5．（2024·湖北·高考真题）不同品种烟草在受到烟草花叶病毒（TMV）侵染后症状不同。研究者发现品种甲受TMV侵染后表现为无症状（非敏感型），而品种乙则表现为感病（敏感型）。甲与乙杂交，F 均为
1
敏感型；F 与甲回交所得的子代中，敏感型与非敏感型植株之比为3∶1。对决定该性状的N基因测序发现，
1
甲的N基因相较于乙的缺失了2个碱基对。下列叙述正确的是（ ）
A．该相对性状由一对等位基因控制
B．F 自交所得的F 中敏感型和非敏感型的植株之比为13∶3
1 2
C．发生在N基因上的2个碱基对的缺失不影响该基因表达产物的功能
D．用DNA酶处理该病毒的遗传物质，然后导入到正常乙植株中，该植株表现为感病
【答案】D
【解析】已知品种甲受TMV侵染后表现为无症状（非敏感型），而品种乙则表现为感病（敏感型）。甲与
乙杂交，F 均为敏感型，说明敏感型为显性性状，F 与甲回交相当于测交，所得的子代中，敏感型与非敏
1 1
感型植株之比为3∶1，说明控制该性状的基因至少为两对独立遗传的等位基因，假设为A/a、B/b，A错误；
根据F 与甲回交所得的子代中，敏感型与非敏感型植株之比为3∶1，可知子一代基因型为AaBb，甲的基
1
因型为aabb，且只要含有显性基因即表现敏感型，因此子一代AaBb自交所得子二代中非敏感型aabb占
1/4×1/4=1/16，其余均为敏感型，即F 中敏感型和非敏感型的植株之比为15∶1，B错误；发生在N基因
2
上的2个碱基对的缺失会导致基因的碱基序列改变，使表现敏感型的个体变为了非敏感型的个体，说明发
生在N基因上的2个碱基对的缺失会影响该基因表达产物的功能，C错误；烟草花叶病毒遗传物质为RNA，
由于酶具有专一性，用DNA酶处理该病毒的遗传物质，其RNA仍保持完整性，因此将处理后的病毒导入到
正常乙植株中，该植株表现为感病，D正确。
题型2 DNA的结构与复制综合
6．（2024·北京·高考真题）科学家证明“尼安德特人”是现代人的近亲，依据的是DNA的（ ）
A．元素组成 B．核苷酸种类 C．碱基序列 D．空间结构
【答案】C
【解析】DNA的元素组成都是C、H、O、N、P，A不符合题意；DNA分子的核苷酸种类只有4种，B不符合题
意；每种DNA的碱基序列不同，“尼安德特人”与现代人的DNA 碱基序列有相似部分，证明“尼安德特
人”与现代人是近亲，C符合题意；DNA的空间结构都是规则的双螺旋结构，D不符合题意。
【易错提醒】DNA多样性的原因：脱氧核苷酸的排列顺序千变万化。
7．（2024·浙江·高考真题）某二倍体动物（2n=4）精原细胞DNA中的P均为32P，精原细胞在不含32P的
培养液中培养，其中1个精原细胞进行一次有丝分裂和减数第一次分裂后，产生甲~丁4个细胞。这些细胞
的染色体和染色单体情况如下图所示。
不考虑染色体变异的情况下，下列叙述正确的是（ ）
A．该精原细胞经历了2次DNA复制和2次着丝粒分裂B．4个细胞均处于减数第二次分裂前期，且均含有一个染色体组
C．形成细胞乙的过程发生了同源染色体的配对和交叉互换
D．4个细胞完成分裂形成8个细胞，可能有4个细胞不含32P
【答案】C
【解析】图中的细胞是一个精原细胞进行一次有丝分裂和减数第一次分裂后产生的，据图所示，这些细胞
含有染色单体，说明着丝粒没有分裂，因此该精原细胞2次DNA复制，1次着丝粒分裂，A错误；题干叙述
明确表示减数第一次分裂已经完成，因此只可能处于减数第二次分裂前期或中期，且均含有一个染色体组，
B错误；精原细胞进行一次有丝分裂后，产生的子细胞每个DNA上有一条链含有32P，减数分裂完成复制后，
每条染色体上有1个单体含有32P，另一个单体不含32P，减数第一次分裂结束，每个细胞中应该含有2条染
色体，四个染色单体，其中有两个单体含有放射性，但乙细胞含有3个染色单体含有放射性，原因是形成
乙的过程中发生了同源染色体的配对和交叉互换，C正确；甲、丙、丁完成减数第二次分裂至少产生3个
含32P的细胞，乙细胞有3个单体含有32P，完成减数第二次分裂产生的2个细胞都含有32P，因此4个细胞
完成分裂形成8个细胞，至多有3个细胞不含32P，D错误。
8．（2024·浙江·高考真题）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的基本骨架，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。
【易错提醒】DNA分子中G-C碱基对的比例越高结构越稳定。
9．（2024·河北·高考真题）某病毒具有蛋白质外壳，其遗传物质的碱基含量如表所示，下列叙述正确
的是（ ）
碱基种类 A C G T U
31.
含量（％） 20.8 28.0 0 20.0
2
A．该病毒复制合成的互补链中G＋C含量为51.2％
B．病毒的遗传物质可能会引起宿主DNA变异
C．病毒增殖需要的蛋白质在自身核糖体合成
D．病毒基因的遗传符合分离定律
【答案】B
【解析】由表可知，该病毒为RNA病毒，根据碱基互补配对原则可知，该病毒复制合成的互补链中G＋C含
量与原RNA含量一致，为48.8％，A错误；逆转录病毒经逆转录得到的DNA可能整合到宿主细胞的DNA上，
引起宿主DNA变异，B正确；病毒增殖需要的蛋白质在宿主细胞的核糖体上合成，C错误；必需是进行有性
生殖的真核生物的细胞核基因遗传才遵循基因的分离定律，病毒基因的遗传不符合分离定律，D错误。10．（2024·湖北·高考真题）模拟实验是根据相似性原理，用模型来替代研究对象的实验。比如“性状
分离比的模拟实验”（实验一）中用小桶甲和乙分别代表植物的雌雄生殖器官，用不同颜色的彩球代表
D、d雌雄配子；“建立减数分裂中染色体变化的模型”模拟实验（实验二）中可用橡皮泥制作染色体模型，
细绳代表纺锤丝；DNA分子的重组模拟实验（实验三）中可利用剪刀、订书钉和写有DNA序列的纸条等模
拟DNA分子重组的过程。下列实验中模拟正确的是（ ）
A．实验一中可用绿豆和黄豆代替不同颜色的彩球分别模拟D和d配子
B．实验二中牵拉细绳使橡皮泥分开，可模拟纺锤丝牵引使着丝粒分裂
C．实验三中用订书钉将两个纸条片段连接，可模拟核苷酸之间形成磷酸二酯键
D．向实验一桶内添加代表另一对等位基因的彩球可模拟两对等位基因的自由组合
【答案】C
【解析】实验一中小球的大小、质地应该相同，使抓摸时手感一样，以避免人为误差，而绿豆和黄豆的大
小、手感不同，A错误；实验二中牵拉细绳使橡皮泥分开，可模拟纺锤丝牵引姐妹染色单体分离形成染色
体，而着丝粒的分裂不是纺锤丝牵引的，是酶在起作用，B错误；DNA连接酶是连接两个DNA片段，形成磷
酸二酯键，实验三中用订书钉将两个纸条片段连接，可模拟核苷酸之间形成磷酸二酯键，C正确；向实验
一桶内添加代表另一对等位基因的彩球可模拟雌雄配子的自由组合，D错误。
题型3 基因的表达与调控
11．（2024·天津·高考真题）环境因素可通过下图所示途径影响生物性状。有关叙述错误的是（
）
A．①可引起DNA的碱基序列改变
B．②可调节③水平的高低
C．②引起的变异不能为生物进化提供原材料
D．④可引起蛋白质结构或功能的改变
【答案】C
【解析】①诱变可引起DNA的碱基序列改变，产生新基因，A正确；②甲基化修饰DNA的启动子，RNA聚合
酶不能结合在启动子，使③转录过程无法进行，故②可调节③水平的高低，B正确；②引起的变异为DNA
甲基化，属于表观遗传，C错误；④环境因素如温度、pH可影响蛋白质空间结构，结构决定功能，功能也
会随之改变，D正确。
【易错提醒】可遗传变异，能为生物进化提供原材料。
12．（2024·福建·高考真题）人肠道细胞中载脂蛋白B基因转录后，其mRNA上特定位置的碱基C在相关
酶的作用下转变为碱基U，造成该位置相应的密码子变为终止密码子UAA，该终止密码子对应的DNA模板链
序列为（ ）
A．5'-TTG-3' B．5'-ATT-3' C．5'-GTT-3' D．5'-TTA-3'
【答案】A【解析】分析题意：人肠道细胞中载脂蛋白B基因转录后，其mRNA上特定位置的碱基C在相关酶的作用下
转变为碱基U，造成该位置相应的密码子变为终止密码子UAA，说明该终止密码子这里原来是5'-CAA3'，
那么其对应的DNA模板链序列为5'-TTG-3'，BCD错误，A正确。
13．（2024·江苏·高考真题）治疗恶性黑色素瘤的药物DIC是一种嘌呤类生物合成的前体，能干扰嘌呤
的合成。下列相关叙述错误的是（ ）
A．嘌呤是细胞合成DNA和RNA的原料
B．DIC可抑制细胞增殖使其停滞在细胞分裂间期
C．细胞中蛋白质的合成不会受DIC的影响
D．采用靶向输送DIC可降低对患者的副作用
【答案】C
【解析】DNA和RNA都含有腺嘌呤和鸟嘌呤，所以是嘌呤细胞合成DNA和RNA的原料，A正确；细胞增殖间
期，进行DNA的复制，DIC能干扰嘌呤的合成，从而阻止DNA的复制，使其停滞在细胞分裂间期，B正确；
DIC能干扰嘌呤的合成，阻止RNA的合成，因此会影响细胞中蛋白质的合成，C错误；采用靶向输送DIC避
免对其他正常细胞造成干扰，可降低对患者的副作用。D正确。
14．（2024·重庆·高考真题）某种海鱼鳃细胞的NKA酶是一种载体蛋白，负责将细胞内的Na+转运到血液
中，为研究NKA与Na+浓度的关系，研究小组将若干海鱼放在低于海水盐度的盐水中，按时间点分组取样检
测，部分结果见下表。结合数据分析，下列叙述错误的是（ ）
Na+浓度（单位
NKA表达（相对值）
略）
时间（h） NKA酶的相对活性
血液 鳃细胞 mRNA 蛋白质
0 320 15 1.0 1.0 1.0
0.5 290 15 1.5 1.0 0.8
3 220 15 0.6 1.0 0.6
6 180 15 0.4 0.4 0.4
12 180 15 0.2 0.2 0.4
A．NKAmRNA和蛋白质表达趋势不一致是NKA基因中甲基化导致的
B．本实验中时间变化不是影响NKA基因转录变化的直接因素
C．NKA酶在维持海鱼鳃细胞内渗透压平衡时需要直接消耗ATP
D．与0h组相比，表中其他时间点的海鱼红细胞体积会增大
【答案】A
【解析】NKAmRNA和蛋白质表达趋势之所以不一致，可能与NKA基因的转录和翻译不是同步的有关，而不
是由NKA基因中甲基化导致的，A错误；依据题干信息，NKA酶是一种载体蛋白，负责将海鱼鳃细胞内的
Na+转运到血液中，将海鱼放在低于海水盐度的盐水中，随着时间的延长，血液中的Na+浓度逐渐降低，说
明NKA酶参与向外转运的Na+减少，由此可推知，时间变化不是影响NKA基因转录变化的直接因素，B正确；
NKA酶介导的运输是一种主动运输，在维持海鱼鳃细胞内渗透压平衡时需要直接消耗ATP，C正确；与0h组相比，其他时间点的血液Na+浓度降低，与红细胞内的渗透压相比较，浓度差减小，细胞会吸水，体积
会增大，D正确。
15．（2024·贵州·高考真题）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
【答案】C
【解析】转录是以DNA的一条链为模板，按照碱基互补配对原则合成RNA的过程，由于起始密码子是
AUG，故①链是转录的模板链，转录时模板链读取的方向是3'→5'，即左侧是3'端，右侧是5'端，A错误；
在①链5～6号碱基间插入一个碱基G，将会导致终止密码子提前出现，故合成的肽链变短，B错误；若在
①链1号碱基前插入一个碱基G，在起始密码子之前加了一个碱基，不影响起始密码子和终止密码子之间
的序列，故合成的肽链不变，C正确；由于mRNA是翻译模板，但由于密码子的简并性，故碱基序列不同的
mRNA翻译得到的肽链也可能相同，D错误。
16．（2024·湖南·高考真题）非酒精性脂肪性肝病是以肝细胞的脂肪变性和异常贮积为病理特征的慢性
肝病。葡萄糖在肝脏中以糖原和甘油三酯两种方式储存。蛋白R1在高尔基体膜上先后经S1和S2蛋白水解
酶酶切后被激活，进而启动脂肪酸合成基因（核基因）的转录。糖原合成的中间代谢产物UDPG能够通过膜
转运蛋白F5进入高尔基体内，抑制S1蛋白水解酶的活性，调控机制如图所示。下列叙述错误的是
（ ）
A．体内多余的葡萄糖在肝细胞中优先转化为糖原，糖原饱和后转向脂肪酸合成
B．敲除F5蛋白的编码基因会增加非酒精性脂肪肝的发生率C．降低高尔基体内UDPG量或S2蛋白失活会诱发非酒精性脂肪性肝病
D．激活后的R1通过核孔进入细胞核，启动脂肪酸合成基因的转录
【答案】C
【解析】由题干信息可知，糖原合成的中间代谢产物UDPG抑制S1蛋白水解酶的活性，蛋白R1需要经过S1
和S2蛋白水解酶酶切后才被激活，进而启动脂肪酸合成基因的转录，据此可知糖原合成的中间代谢产物
UDPG可抑制脂肪酸的合成，因此体内多余的葡萄糖在肝细胞中优先转化为糖原，糖原饱和后转向脂肪酸合
成，A正确；由题干信息可知，中间代谢产物UDPG通过F5膜转运蛋白进入高尔基体内，抑制S1蛋白水解
酶的活性，进而抑制脂肪酸的合成，因此敲除F5蛋白的编码基因有利于脂肪酸的合成，会增加非酒精性脂
肪肝的发生率，B正确；由题干信息可知，中间代谢产物UDPG进入高尔基体不利于脂肪酸的合成，降低高
尔基体中UDPG量有利于脂肪酸的合成，从而会诱发非酒精性脂肪性肝病；蛋白R1经S1、S2蛋白水解酶酶
切后被激活，进而启动脂肪酸合成基因的转录，S2蛋白失活不利于脂肪酸的合成，不会诱发非酒精性脂肪
性肝病，C错误；转录发生在细胞核中，因此R1可通过核孔进入细胞核，启动脂肪酸合成基因的转录，D
正确。
预测1 围绕遗传物质的探索过程考查科学探究的能力
1．2024年1月巴西亚马逊州爆发了奥罗普切热疫情，该病是由奥罗普切病毒引起的。为探究此病毒遗传
物质的类型，研究人员做了以下实验：①在分别含有 标记的T和U培养液甲和乙中培养宿主细胞，再用
上述宿主细胞培养该病毒，检测两试管子代病毒的放射性；②取等量病毒提取物分别加入DNA酶和RNA酶
处理，再加入有宿主细胞的培养皿丙和丁中，一段时间后检测是否存在该病毒。下列对实验的分析，正确
的是（ ）
A．分别用含 标记T和U的培养液培养该病毒也能判断遗传物质种类
B．将实验①中用 标记T和U换成用 标记，仍能确定遗传物质种类
C．实验②中分别加入DNA酶和RNA酶，体现自变量控制中的加法原理
D．若丙组存在病毒，丁组不存在病毒，说明DNA是病毒的主要遗传物质
【答案】B
【解析】病毒无细胞结构，不能直接在培养液中培养，A错误；32P和3H都具有放射性，脱氧核苷酸和核糖
核苷酸中含有H和P，故将实验①中用32P标记T和U换成用3H标记，仍能确定遗传物质种类，B正确；实
验②中分别加入DNA酶和RNA酶处理病毒提取物，这是为了分别去除DNA和RNA，这种设计体现了自变量控
制中的“减法原理”，C错误；若丙组存在病毒，丁组不存在病毒，说明RNA被RNA酶水解后病毒无法增
殖产生子代，所以该病毒的遗传物质是RNA，D错误。
2．某兴趣小组在学习了DNA是主要的遗传物质相关知识后，模仿赫尔希和蔡斯的实验思路进行了如图所示
的实验，已知噬菌体大约繁殖了6代。下列对子代噬菌体的分析，正确的是（ ）A．部分含有3H、32P和35S
B．部分含有32P和35S，全都含有3H
C．全都含有32P和3H，全都不含35S
D．全都含有3H，部分含有32P，全都不含35S
【答案】D
【解析】培养液中的3H进入细胞后会参与合成子代T2噬菌体的蛋白质与核酸，所以子代噬菌体都含有
3H；
亲代噬菌体的DNA中含有32P，子代噬菌体新合成的DNA链中不含32P，含有亲本模板链的DNA含有32P，子
代噬菌体只有部分含有32P；噬菌体中含有35S的蛋白质外壳不能遗传到下一代，故子代噬菌体全都不含
S。
综上所述，D项符合题意。
3．在格里菲思的肺炎链球菌转化实验中，第四组实验（将R型活细菌与加热致死的S型细菌混合后注入小
鼠体内）中的小鼠体内S型细菌、R型细菌含量的变化情况如图所示。下列叙述错误的是（ ）
A．R型细菌与S型细菌致病性不同的根本原因是两者的遗传物质不同
B．ab段期间，小鼠启动了免疫防御功能，致使R型细菌含量减少
C．bc段期间，R型细菌大量繁殖的原因最可能是S型细菌降低了小鼠的免疫力
D．后期出现的大量S型细菌是由R型细菌大量转化而成的
【答案】D
【解析】R型细菌与S型细菌致病性不同的根本原因是两者的遗传物质不同，因为性状都是有遗传物质控
制的，A正确；ab段期间，R型菌数量逐渐下降，说明小鼠启动了免疫防御功能引起的，B正确；bc段S型
细菌大量繁殖，导致小鼠的免疫力下降，进而造成R型细菌大量繁殖，C正确；最初的S型细菌是由R型细
菌转化来的，但之后产生的S型细菌多数是由转化形成的S型细菌增殖而来的，D错误。
4．“DNA是主要的遗传物质”是由多位科学家经过长期研究得出的结论。下列关于DNA的叙述正确的是（
）
A．格里菲思的肺炎链球菌转化实验证明了“转化因子”是DNA
B．艾弗里在证明DNA是遗传物质的实验中，自变量的控制利用了“减法原理”C．噬菌体浸染细菌的实验中，也可用14C和15N分别对蛋白质和DNA进行标记
D．不同种生物的DNA分子杂交形成的杂合双链区越多，说明两种生物的亲缘关系越远
【答案】B
【解析】格里菲思的肺炎链球菌体内转化实验证明了“转化因子”的存在，但未证明DNA是转化因子，A
错误；艾弗里在证明DNA是遗传物质的实验中，加入不同的酶水解相应的物质，自变量的控制利用了“减
法原理”，B正确；蛋白质和DNA都含有C和N元素，噬菌体侵染细菌的实验中，用14C和15N对蛋白质和
DNA进行标记，无法将蛋白质和DNA区分出来，C错误；DNA分子杂交技术可以用来比较不同种生物DNA分
子的差异，不同种生物的DNA分子杂交形成杂合双链区的部位越多，说明两种生物的亲缘关系越近，D错
误。
5．研究人员用肺炎链球菌进行如下两组实验，对应结果1和结果2。下列叙述正确的是（ ）
A．①处理为将S型菌置于蒸馏水中吸水涨破
B．结果1中大部分为S型菌，少部分为R型菌
C．该实验证明肺炎链球菌的遗传物质主要是DNA
D．结果2中固体培养基上全部是粗糙型菌落
【答案】D
【解析】肺炎链球菌细胞外有细胞壁，置于蒸馏水中不会吸水涨破，A错误；结果1中R型菌会发生转化，
然而转化率低，大部分为R型菌，少部分为S型菌，B错误；该实验证明肺炎链球菌的遗传物质是DNA，C
错误；结果2是提取液加入DNA酶处理后与R型菌混合，故不能发生转化，固体培养基上长出的应全为粗
糙型菌落，D正确。
预测2 借助DNA复制过程考查科学思维能力
6．真核生物线粒体基质内的DNA是双链闭合环状分子，外环为H链，内环为L链。大体过程为：先以L链
为模板，合成一段RNA引物，然后在酶的作用下合成新的H链片段，当H链合成2/3时，新的L链开始合
成，如图所示。下列关于线粒体DNA的叙述，正确的是（ ）
A．DNA内外环的复制是不同步的，但子链都是从3'端向5'端延伸B．DNA分子中的磷酸二酯键数目与脱氧核苷酸数及合成时脱水数相等
C．推测DNA复制时需要RNA聚合酶、DNA聚合酶和DNA连接酶等
D．用15N只标记亲代DNA，复制n次后含14N/15N的DNA占总数的1/2n
【答案】C
【解析】根据题干信息“先以L链为模板，合成一段RNA引物，然后在酶的作用下合成新的H链片段，当H
链合成2/3时，新的L链开始合成”，所以两条链复制不是同步进行的，DNA复制时，在引物作用下，DNA
聚合酶从引物3'端开始延伸DNA链，即DNA的合成方向是从子链的5'端自3'端延伸的，因此以1链和2链
为模板合成子链的方向都是5′端→3′端，A错误；由于形成的DNA分子是环状的，因此子链中新形成的
磷酸二酯键数目和脱氧核苷酸数目相同，但由于在该DNA复制过程中，先合成了一段RNA序列作为因为，
利用核糖核苷酸合成RNA的过程中也要生成水，所以DNA分子中的磷酸二酯键数目、脱氧核苷酸数与生成
水的数目是不等的，B错误；DNA复制需要先合成合成一段RNA引物，所以需要RNA聚合酶，同时需要DNA
聚合酶合成脱氧核苷酸长链，需要DNA连接酶将DNA片段连接，C正确；若15N标记的DNA放在14N的培养液
中复制n次得到2n个DNA分子，由于DNA是半保留复制，新合成的子代DNA中含15N的有2个，故14N/15N的
DNA占2/2n，D错误。
7．早期科学家对DNA复制方式的预测如图甲所示。科学家以大肠杆菌（30min复制一代）为材料，进行相
关实验，可能出现的结果如图乙所示。下列分析错误的是（ ）
A．该实验用到的实验技术是同位素标记技术，并可以追踪放射性判断DNA复制方式
B．若30min后离心现象如试管③所示，则可以排除DNA复制的方式是全保留复制
C．若60min后用解旋酶处理后再离心，同时出现①⑤两种条带，则一定不是分散复制
D．若60min后离心出现试管④的结果，则可以确定DNA复制的方式是半保留复制
【答案】A
【解析】该实验用的同位素是15N，没有放射性，A错误；如果DNA的复制方式是全保留复制，大肠杆菌
30min复制一代，则形成的子代DNA一半全是14N，一半全是15N，离心后一半在轻带，一半在重带，不可能
出现试管③（全为中带）的显性，B正确；60min后DNA复制了2次，如果是分散复制，则15N的母链被分
散到子链中去，DNA分子解开螺旋离心后会在轻带和重带之间，不会同时出现①⑤两种条带，C正确；
60min后DNA复制了2次，如果是全保留复制，则应该只有重带和轻带，如果是分散复制，则离心后在轻
带和中带之间，因此出现试管④的结果，则可以确定DNA复制的方式是半保留复制，D正确。
8．DNA在复制时解开的链若不及时复制，容易发生小区域碱基互补配对，形成“发夹”结构。这种“发
夹”结构在单链结合蛋白的作用下会消失，使DNA复制能正常进行，相关过程如图所示。下列叙述错误的
是（ ）A．图中DNA聚合酶的移动方向是从左到右
B．单链结合蛋白发挥作用时存在氢键的断裂
C．不同“发夹”结构中嘌呤碱基的占比不同
D．图示DNA复制中存在两种核酸蛋白复合物
【答案】C
【解析】根据子链的合成情况，DNA聚合酶的移动方向是从左到右，A正确；单链结合蛋白能破坏DNA单链
上形成的“发夹”结构，而发卡结构是通过碱基互补配对形成，因此单链结合蛋白能破坏碱基之间的氢键，
B正确；根据题意，发夹结构是小区域碱基互补配对形成的，因此不同的“发卡”结构都遵循碱基互补配
对原则，都有A=T、C=G，所以，嘌呤碱基（A+G）均占50%，C错误；图中DNA复制中存在DNA聚合酶与
DNA，单链结合蛋白与DNA两种核酸蛋白复合物，D正确。
9．DNA复制时两条子链的合成方式存在一定差异，其中一条新链可以连续合成，这条链称为前导链，而另
一条不能连续合成的新链称为滞后链，具体过程如下图所示。下列相关叙述错误的是（ ）
A．滞后链和前导链的合成方向都为5'→3'
B．前导链连续复制时需要酶①解旋酶、酶②DNA聚合酶
C．合成RNA引物与合成冈崎片段的碱基互补配对方式完全相同
D．DNA聚合酶和DNA连接酶均催化磷酸二酯键形成
【答案】C
【解析】由冈崎片段连接形成的滞后链和前导链的合成方向都为5'→3’，即DNA单链合成的方向是
5'→3'，A正确；前导链连续复制时需要的酶①为解旋酶、酶②为DNA聚合酶，进而实现了DNA复制过程，
B正确；合成RNA引物与合成冈崎片段时碱基互补配对方式不完全相同，因为RNA引物的合成过程需要DNA和RNA之间碱基配对，而冈崎片段的合成需要在DNA之间实现碱基配对，C错误；DNA聚合酶使单个的脱氧
核苷酸连接成长链，而DNA连接酶能将DNA片段连接起来，它们均催化磷酸二酯键形成，D正确。
10．羟胺是一种化学诱变剂，可使胞嘧啶转化为羟化胞嘧啶而与腺嘌呤配对。某二倍体动物的一个精原细
胞中，某个E基因中的一个胞嘧啶碱基发生了羟化（含羟化胞嘧啶的E基因为E′基因）。下列叙述正确
的是（ ）
A．与E基因相比，E′基因中嘧啶数和氢键数均减少
B．E′基因在DNA复制过程中不遵循碱基互补配对原则
C．若该精原细胞进行减数分裂，则减数分裂Ⅱ的中期细胞均含1个E′基因
D．若该精原细胞进行三次有丝分裂，则E基因中C/G被A/T替换的子细胞占3/8
【答案】D
【解析】DNA分子中，G与C之间有3个氢键，而A与T之间有2个氢键，羟胺可使胞嘧啶转化为羟化胞嘧
啶而与腺嘌呤配对，分析题意，羟胺可使胞嘧啶C（与G配对）转化为羟化胞嘧啶而与腺嘌呤（A）配对，
某个E基因中的一个胞嘧啶碱基发生了羟化（含羟化胞嘧啶的E基因为E′基因），与E基因相比，E′基
因中氢键数减少，但基因中嘧啶数暂时不变（会影响子代复制的结果），A错误；碱基互补配对原则是DNA
准确复制的原因之一，E′基因在DNA复制过程中仍遵循碱基互补配对原则，B错误；一个DNA分子的1个
胞嘧啶碱基发生羟化，由于DNA分子是半保留复制，复制后只有一个DNA分子羟化，经过减数分裂I同源
染色体分离，减数分裂Ⅱ的中期细胞可能不含有E′基因，C错误；如果该精原细胞经3次有丝分裂后，形
成子细胞有8个，由于该细胞DNA分子单链上的一个胞嘧啶碱基发生了羟化（含羟化胞嘧啶的E基因为E′
基因），所以是G和A配对，所以复制三次后，有4个细胞位点为C-G，3个细胞位点为A-T，1个细胞位
点为G-A，因此E基因中C/G被A/T替换的子细胞占3/8，D正确。
预测3 利用基因表达与表观遗传考查科学思维能力
11．2024年诺贝尔生理学或医学奖授予两位科学家，以表彰他们发现了微RNA（miRNA）及其在转录后基因
调控中的作用，下图表示线虫细胞中微RNA（lin-4）调控基因lin-14表达的相关作用机制。下列相关说
法错误的是（ ）
A．lin-4基因转录后形成lin-4miRNA的过程中，经过了单链→双链→单链的变化B．lin-4miRNA与靶mRNA结合，通过抑制转录过程进而使lin-14基因沉默
C．图中B过程，多个核糖体结合在一条mRNA上，可以提高蛋白质合成效率
D．由于miRNA的调控作用，导致线虫表型发生可遗传变化的现象，属于表观遗传
【答案】B
【解析】结合图示可知，lin-4基因在细胞核内转录后形成单链的miRNA分子前体，通过核孔进入细胞质
后在DI酶的作用下形成双链miRNA分子，和Ago蛋白结合后经过加工形成单链的lin-4miRNA，A正确
lin-4miRNA与靶mRNA结合，通过抑制翻译过程进而使lin-14基因沉默，B错误；图中B过程，多个核糖
体结合在一条mRNA上，可合成多条相同的肽链，因此，可以提高蛋白质合成效率，C正确；miRNA可以调
控基因的表达，从而影响生物的性状，且这种性状的改变不涉及遗传物质的变化，属于表观遗传，D正确。
12．提高番茄中果糖的含量有助于增加果实甜度，我国科学家发现催化果糖生成的关键酶SUS3的稳定性受
磷酸化的CDPK27蛋白调控，在小果番茄CDPK27基因的启动子区存在特定序列，可被RAV1蛋白结合而影响
该基因表达。CDPK27基因与决定番茄果实大小的基因（Fw/fw）高度连锁，不易交换。作用机制如图。下
列叙述正确的是（ ）
A．RAV1结合CDPK27基因编码起始密码子的序列从而抑制该基因表达
B．高表达CDPK27基因植株中的SUS3蛋白更稳定，番茄果实甜度低
C．通过编辑CDPK27基因去除其编码蛋白的特定磷酸化位点可增加大果甜度
D．大果番茄与小果番茄杂交易通过基因重组获得大而甜的番茄果实
【答案】C
【解析】起始密码子位于mRNA上，基因上不存在起始密码子，A错误；高表达CDPK27基因植株中SUS3蛋
白更容易被降解，番茄果实甜度低，B错误；通过编辑CDPK27基因去除其编码蛋白的特定磷酸化位点可增
加大果甜度，因为其促进SUS3磷酸化效果减弱，C正确；大果番茄与小果番茄杂交不易获得甜的番茄，D
错误。
13．脑源性神经生长因子（BDNF）是一种神经营养蛋白，对神经元的存活分化起到非常重要的作用。研究
表明，抑郁症患者的血液中BDNF水平比正常人低，如图表示BDNF基因的表达及调控过程。下列叙述错误
的是（ ）A．甲过程RNA聚合酶催化mRNA从3'→5'方向合成
B．抑制miRNA-195基因的转录，可以缓解抑郁症患者的症状
C．BDNF基因启动子的基本单位是脱氧核糖核苷酸
D．丙过程和乙过程的碱基配对方式相同
【答案】A
【解析】据题图分析可知，甲过程表示转录过程，转录时RNA聚合酶催化 mRNA链的合成方向为
5’→3’，A错误；据题干信息分析可知，抑郁症患者的血液中BDNF水平比正常人低，BDNF基因表达受阻
会导致精神分裂症的发生，抑制miRNA-195基因的转录，有利于BDNF基因表达，有利于缓解精神分裂症症
状，B正确；BDNF基因启动子是DNA的一部分，DNA的基本组成单位是脱氧核糖核苷酸，C正确；丙过程表
示BDNF基因转录出的RNA与miRNA-195发生结合的过程，乙过程表示翻译，这两个过程中的碱基互补配对
均发生在RNA之间，所以两个过程的碱基配对方式是相同的，都是A与U、G与C配对，D正确。
14．人在衰老过程中某些性状会发生改变，为寻找衰老的原因，科研人员对染色质开展了相关研究（如
图）。DNA甲基化会抑制转录并引发更紧密的染色质结构的形成。染色质上的修复蛋白因子可修复受损
DNA，研究发现，已修复的DNA未发生碱基序列的改变。下列叙述正确的是（ ）
A．个体衰老与紧密连接蛋白增加有关 B．DNA甲基化会使基因碱基序列发生改变
C．衰老染色质结构松散不利于基因表达 D．细胞衰老可通过细胞的形态结构检测
【答案】D
【解析】个体衰老的原因包括某些染色质区域松散、紧密连接蛋白减少、某些DNA低甲基化，A错误；DNA
甲基化属于表观遗传，不会使基因碱基序列发生改变，B错误；DNA甲基化会抑制转录并引发更紧密的染色
质结构的形成，推测衰老染色质结构松散有利于DNA解旋并进行转录，从而促进基因表达，C错误；衰老
细胞与年轻细胞的形态结构存在差异，故细胞衰老可通过细胞的形态结构进行检测，D正确。
15．tRNA能与相应的氨基酸结合，并将氨基酸转运到核糖体参与多肽链的合成。下列叙述正确的是（
）A．氨基酸与tRNA上的3'端特异性结合后被运输到核糖体
B．核糖体与mRNA的结合部位具有3个与tRNA结合的位点
C．1种tRNA能识别运输多种氨基酸，1种氨基酸只被1种tRNA识别
D．当tRNA与mRNA上的终止密码子碱基配对后，多肽链合成立即终止
【答案】A
【解析】氨基酸与tRNA上的3'端特异性结合后被运输到核糖体，进行多肽链的合成，A正确；核糖体与
mRNA的结合部位会形成2个tRNA的结合位点，B错误；1种tRNA能识别运输1种氨基酸，1种氨基酸可能
被多种tRNA识别和转运，C错误；核糖体遇到mRNA上的终止密码子后，多肽链合成会立即终止，tRNA不
与mRNA的终止密码子结合，D错误。
情境1：基因沉默
研究发现，组蛋白(染色体的基本组成单位)上某些位点的氨基酸残基发生修饰，如甲基化、乙酰
化或磷酸化等，能招募特定种类的蛋白质与之结合，决定特定基因的表达是打开还是关闭，从而使亲子代
均表现出一定的表型。根据上述发现，研究人员得出了“组蛋白修饰是表观遗传的重要机制”的结论。启
动子是位于基因上游的一段有特殊序列的DNA片段，当其被RNA聚合酶识别和结合后能驱动基因转录。某
些组蛋白去乙酰化会引起启动子序列中的DNA发生甲基化，从而导致“基因沉默”。。
典例赏析：miRNA是一类广泛存在于真核细胞中的微小RNA。该RNA的前体经剪接加工最终与其他蛋白
质形成沉默复合物，该复合物可通过与靶基因的mRNA结合来介导mRNA的降解，从而调控生物性状。下列
分析正确的是( )
A．miRNA基因的表达过程包括转录和翻译两个阶段
B．原核细胞不存在RNA剪接过程，因而不存在RNA-蛋白质复合物
C．miRNA含有的碱基越多，其沉默复合物作用的靶基因的种类越少
D．沉默复合物将基因沉默的原理是通过碱基互补配对抑制靶基因的转录
【答案】C
【解析】miRNA基因不翻译成蛋白质，miRNA基因的表达过程不包括翻译阶段，A错误；原核细胞含有核糖
体，核糖体的组成成分是rRNA和蛋白质，且在翻译的时候也会存在RNA-蛋白质复合物，B错误；根据碱基
互补配对原则，miRNA含有的碱基越多，能够配对的靶基因的mRNA序列越少，则其沉默复合物作用的靶基
因的种类越少，C正确；miRNA与其他蛋白质形成沉默复合物，然后与靶基因的mRNA结合来介导mRNA的降
解，从而调控生物性状，所以沉默复合物将基因沉默的原理是通过碱基互补配对抑制靶基因的翻译，D错
误。
情境2：转录水平的调控
以大肠杆菌中某结构基因的表达为例。无诱导物存在时：阻遏蛋白与操纵基因结合阻止了RNA聚
合酶与启动子(P)的结合，使得结构基因不能正常转录(如图1)；有诱导物(乳糖)存在时：诱导物与阻遏蛋白
结合，使阻遏蛋白结构改变，不能与操纵基因结合，则RNA聚合酶结合到启动子(P)上并启动结构基因的表达(如图2)。
典例赏析：用鸡卵清蛋白成熟的mRNA与鸡卵清蛋白基因的DNA单链杂交，结果如图所示。对于造
成此结果的原因，下列分析最合理的是( )
A．图中的DNA单链内部存在碱基互补配对
B．图中的DNA单链不是鸡卵清蛋白mRNA的模板链
C．鸡卵清蛋白基因的转录过程是不连续、跳跃式的
D．鸡卵清蛋白mRNA成熟前需要经过剪切加工
【答案】D
【解析】图中表示的是mRNA与DNA单链进行的碱基互补配对，并无DNA单链内部的碱基互补配对，A
错误；由题图可知，mRNA大部分可与DNA单链完成碱基互补配对，则该DNA单链是鸡卵清蛋mRNA的模板链，
而成熟的mRNA最可能经过了剪切，所以mRNA比模板链短，且DNA链中有未配对的片段，B错误，D正确；
鸡卵清蛋白基因的转录过程不是跳跃式的，转录是连续的，只是因为转录完成后进行了剪切，才出现了如
图的结果，C错误。
情境3：转翻译水平的调控
RNA干扰是有效沉默或抑制目标基因表达的过程，指内源性或外源性双链 RNA(dsRNA)介导的细胞
内mRNA发生特异性降解，从而导致靶基因的表达沉默，产生相应的功能表型缺失的现象。
典例赏析：下图表示大肠杆菌色氨酸合成过程中基因的转录调节机制，其中阻遏蛋白是由远离色氨酸
操纵子的调节基因(trpR)编码的一种蛋白质。下列叙述正确的是( )A．trpR与色氨酸操纵子可能位于同一条染色体上
B．RNA聚合酶与色氨酸操纵子识别结合的过程遵循碱基互补配对原则
C．图中调节机制体现了微生物在利用环境资源和对生存环境适应的灵活性
D．色氨酸是色氨酸操纵子经过转录、翻译后的直接产物
【答案】C
【解析】大肠杆菌是原核生物，其DNA没有和蛋白质形成染色体，A错误。RNA聚合酶不含碱基，其与
色氨酸操纵子识别结合的过程不遵循碱基互补配对原则，B错误。色氨酸操纵子的激活与否根据生存环境
中有无色氨酸而定，当生存环境中有足够的色氨酸时，该操纵子自动关闭；缺乏色氨酸时，操纵子被打开，
该负反馈调节机制体现了微生物在利用环境资源和对生存环境适应的灵活性，C正确。色氨酸操纵子负责
调控色氨酸的生物合成，但色氨酸不是多肽链，不是转录、翻译的直接产物，D错误。
