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抢分04 遗传的分子基础
答案版
一、选择题
1.【答案】B
2.【答案】A
3.【答案】B
4.【答案】B
5.【答案】B
二、解答题
1.【答案】
（1）图中⑤所示的脱氧核苷酸由1 分子磷酸基团（①）、1 分子脱氧核糖（②）和1 分子含氮碱基（③）
组成。连接方式：磷酸基团与脱氧核糖通过磷酸二酯键连接，脱氧核糖与含氮碱基通过糖苷键连接，多个
脱氧核苷酸通过磷酸二酯键连接形成⑥所示的DNA 单链。（2）图中④所示的氢键的作用是连接两条DNA 单
链上的碱基对，维持DNA 分子双螺旋结构的稳定性，同时氢键的断裂与形成也便于DNA 复制时双链解旋和
子链合成。碱基之间的配对遵循碱基互补配对原则，具体配对方式为：腺嘌呤（A）与胸腺嘧啶（T）配
对，胞嘧啶（C）与鸟嘌呤（G）配对，其中A 与T 之间形成2 个氢键，C 与G 之间形成3 个氢键。（3）①
计算初始胞嘧啶数量：该DNA 分子含500 个碱基对，即1000 个碱基；腺嘌呤（A）占30%，则A 的数量
=1000×30%=300 个；根据碱基互补配对原则，A=T=300 个，因此C=G=(1000-300×2)÷2=200 个。② 计算
复制2 次消耗的胞嘧啶数量：DNA 复制n 次，消耗的脱氧核苷酸数量=初始碱基数量×(2 -1)
ⁿ
，复制2 次即
n=2，消耗的胞嘧啶脱氧核苷酸数量=200×(2 ²-1)=200×3=600 个。
高考得分点：（1）脱氧核苷酸的组成成分（1 分）、连接方式（1 分），共2 分；（2）氢键的作用（1
分）、碱基互补配对原则（1 分）、具体配对方式（1 分），共3 分；（3）初始胞嘧啶数量的计算步骤（1
分）、结果（1 分），复制消耗胞嘧啶的计算步骤（1 分）、结果（1 分），共4 分；总分10 分。
2.【答案】
（1）该实验的核心目的是探究噬菌体的遗传物质是什么（明确DNA 和蛋白质中，哪种是遗传物质）。实
验中采用放射性同位素标记的原理是：噬菌体的DNA 中含有磷元素（P），不含硫元素（S）；噬菌体的蛋
白质外壳中含有硫元素（S），不含磷元素（P），因此可以用³² P 特异性标记噬菌体的DNA，用³⁵ S 特异
性标记噬菌体的蛋白质外壳，通过检测放射性分布，判断DNA 和蛋白质在侵染过程中的去向，进而确定遗
传物质。（2）① 保温时间过短：噬菌体的DNA 尚未完全注入大肠杆菌体内，大部分标记有³² P 的噬菌体
DNA 仍留在大肠杆菌外部，搅拌、离心后，这些噬菌体随上清液分离，导致上清液放射性过高；② 保温时
间过长：大肠杆菌被噬菌体侵染后，已经完成子代噬菌体的合成和释放，子代噬菌体中含有标记的³² P
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（来自亲代噬菌体DNA），这些子代噬菌体释放到上清液中，导致上清液放射性过高。（3）放射性分布特
点：沉淀物中主要检测到³² P 的放射性，上清液中主要检测到³⁵ S 的放射性。原因：噬菌体侵染大肠杆菌
时，其DNA（含³² P）会注入大肠杆菌体内，搅拌、离心后，大肠杆菌（含注入的³² P-DNA）会沉淀到沉淀
物中，因此沉淀物中主要有³² P 的放射性；而噬菌体的蛋白质外壳（含³⁵ S）不会注入大肠杆菌，始终留
在大肠杆菌外部，搅拌、离心后，蛋白质外壳随上清液分离，因此上清液中主要有³⁵ S 的放射性。
高考得分点：（1）实验目的（1 分）、放射性标记原理（2 分），共3 分；（2）保温时间过短的原因
（1.5 分）、保温时间过长的原因（1.5 分），共3 分；（3）放射性分布特点（2 分）、原因分析（2
分），共4 分；总分10 分。
3.【答案】
（1）图中所示的转录过程发生在①所示的细胞核内（真核细胞转录的主要场所）。转录需要的条件包
括：① 模板：DNA 分子的一条链（图中②所示DNA 的一条链）；② 酶：主要是③所示的RNA 聚合酶；③
原料：四种核糖核苷酸；④ 能量：ATP。转录的产物主要是④所示的mRNA，此外还有tRNA 和rRNA（本题
中主要体现mRNA）。（2）图中③所示的RNA 聚合酶的作用有两个：一是解开DNA 分子的双链（兼具解旋
酶的功能），为转录提供单链模板；二是催化四种核糖核苷酸按照碱基互补配对原则，连接形成mRNA，即
催化核糖核苷酸之间形成磷酸二酯键。转录与DNA 复制的碱基配对方式差异：转录过程中，碱基配对方式
为A-U、T-A、C-G、G-C（DNA 模板链与mRNA 之间）；DNA 复制过程中，碱基配对方式为A-T、T-A、C-G、
G-C（亲代DNA 链与子代DNA 链之间）；两者的核心差异是转录中有A-U 配对，而DNA 复制中没有，取而代
之的是A-T 配对。（3）翻译过程的模板是④所示的mRNA（成熟的mRNA）。⑧所示的tRNA 的功能有两个：
一是转运氨基酸（一端携带特定氨基酸）；二是识别mRNA 上的密码子（另一端的反密码子与mRNA 上的密
码子互补配对），确保氨基酸按照正确的顺序连接形成肽链。翻译的大致过程：① 成熟的mRNA 通过⑤所
示的核孔从细胞核进入细胞质，与⑥所示的核糖体结合；② tRNA 携带相应的氨基酸，通过反密码子与
mRNA 上的密码子互补配对，将氨基酸转运到核糖体上；③ 核糖体沿mRNA 移动，读取密码子，tRNA 依次转
运氨基酸，氨基酸之间通过肽键连接形成⑦所示的肽链；④ 当核糖体读取到mRNA 上的终止密码子时，翻
译终止，肽链释放，随后肽链折叠形成具有特定功能的蛋白质。
高考得分点：（1）转录场所（1 分）、条件（2 分）、产物（1 分），共4 分；（2）RNA 聚合酶的功能
（1.5 分）、碱基配对方式差异（1.5 分），共3 分；（3）翻译模板（1 分）、tRNA 的功能（1 分）、翻
译过程（1 分），共3 分；总分10 分。
4.【答案】
（1）该DNA 分子的另一条非模板链与模板链反向平行，且遵循A-T、C-G 的碱基配对原则。已知模板链序
列为5’-TACGTTACG-3’，因此非模板链的序列为3’-ATGCAATGC-5’（或书写为5’-CGT AAC GTA-3’，
需确保反向平行，碱基配对正确）。标注5’和3’端后，具体序列为：5’-CGT AAC GTA-3’（或3’-
ATGCAATGC-5’，两种书写方式均可，核心是碱基配对正确、方向标注无误）。（2）转录过程中，mRNA 与
DNA 模板链遵循A-U、T-A、C-G、G-C 的碱基配对原则，且mRNA 的合成方向为5’→3’，与模板链反向平
行。以模板链5’-TACGTTACG-3’为模板，转录形成的mRNA 序列为5’-CGU AAC GUA-3’（标注5’和
3’端）。转录过程中碱基配对的特点：① 反向配对：mRNA 链的合成方向与DNA 模板链的方向相反（mRNA
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为5’→3’，模板链为3’→5’）；② 特异性配对：A 与U 配对、T 与A 配对、C 与G 配对、G 与C 配对，
不存在T 与U 配对；③ 碱基配对遵循碱基互补配对原则，确保转录的准确性。（3）结合密码子表，甲硫
氨酸对应的密码子为AUG，丙氨酸对应的密码子可为GCU、GCC、GCA、GCG，丝氨酸对应的密码子可为
UCU、UCC、UCA、UCG、AGU、AGC，因此对应的密码子序列可写为：AUG-GCU-UCU（或其他符合要求的组
合，核心是密码子与氨基酸对应正确）。密码子具有的特点：① 简并性：一种氨基酸可由一种或多种密
码子编码（如丙氨酸有4 种密码子）；② 通用性：绝大多数生物共用一套密码子，体现生物的统一性；
③ 方向性：密码子的读取方向为5’→3’，与mRNA 的合成方向一致；④ 专一性：一种密码子只能编码
一种氨基酸（终止密码子除外，不编码氨基酸）。（至少答出2 点，答出任意2 点即可得分）。
高考得分点：（1）非模板链序列（1.5 分）、方向标注（0.5 分），共2 分；（2）mRNA 序列（1.5 分）、
方向标注（0.5 分）、碱基配对特点（1 分），共3 分；（3）密码子序列（2 分）、密码子特点（3 分，每
点1.5 分），共5 分；总分10 分。
5.【答案】
（1）计算过程：① 该DNA 分子含1000 个碱基对，即2000 个碱基；② 已知胞嘧啶（C）占20%，则C 的数
量=2000×20%=400 个；③ 根据碱基互补配对原则，C=G，因此鸟嘌呤（G）的数量=400 个；④ 碱基总数
中，A+T+C+G=2000 个，且A=T，因此A+T=2000-400×2=1200 个，腺嘌呤（A）=胸腺嘧啶（T）
=1200÷2=600 个。综上，腺嘌呤600 个、胸腺嘧啶600 个、鸟嘌呤400 个。（2）① 子代DNA 分子总数：
DNA 复制n 次，子代DNA 数量=2ⁿ，复制4 次即n=4，因此子代DNA 总数=2 ⁴=16 个；② 含¹⁴ N 的DNA 分子数
量：该DNA 分子在含¹⁴ N 的培养基中复制，所有子代DNA 分子的子链均为¹⁴ N 合成，因此所有16 个子代
DNA 分子均含¹⁴ N；③ 含亲代DNA 链的DNA 分子数量：DNA 复制为半保留复制，亲代DNA 的两条链分别进入
2 个子代DNA 分子中，无论复制多少次，含亲代DNA 链的DNA 分子始终为2 个。（3）① 消耗的腺嘌呤脱氧
核苷酸数量计算过程：初始腺嘌呤数量为600 个，DNA 复制4 次，消耗的腺嘌呤脱氧核苷酸数量=初始数量
×(2 ⁴-1)=600×(16-1)=600×15=9000 个；② DNA 复制的特点：一是半保留复制，即子代DNA 分子中，一
条链来自亲代DNA，一条链为新合成的子链；二是边解旋边复制，即DNA 分子在解旋的同时，新链的合成
也在进行，该特点可提高复制效率，同时避免DNA 双链完全解旋后导致的碱基序列混乱。
高考得分点：（1）碱基数量计算步骤（2 分）、各碱基数量结果（2 分），共4 分；（2）子代DNA 总数
（1 分）、含¹⁴ N 的DNA 数量（1 分）、含亲代链的DNA 数量（1 分），共3 分；（3）腺嘌呤消耗数量的计
算步骤（1.5 分）、结果（0.5 分）、DNA 复制特点（1 分），共3 分；总分10 分。
6.【答案】
（1）图中途径1 代表基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物性状；途径2 代表基因通过控
制蛋白质的结构直接控制生物性状。核心区别：途径1 是间接控制，基因通过影响代谢过程（酶催化的反
应）间接改变生物性状；途径2 是直接控制，基因直接决定结构蛋白的结构，进而决定生物性状。（2）
① 途径1 实例：豌豆的圆粒和皱粒性状。分析：圆粒豌豆中，淀粉分支酶基因正常表达，合成的淀粉分
支酶能促进淀粉合成，种子因淀粉含量高而饱满（圆粒）；皱粒豌豆中，该基因发生突变，无法合成淀粉
分支酶，淀粉合成受阻，种子因蔗糖含量高而皱缩（皱粒），体现基因通过控制酶的合成控制代谢，进而
控制性状。② 途径2 实例：囊性纤维病。分析：编码跨膜蛋白（CFTR 蛋白）的基因发生突变，导致CFTR
蛋白结构异常，无法正常运输氯离子，进而引发肺部黏液堆积、呼吸受阻等病症，体现基因通过控制蛋白
质结构直接控制性状。（3）若①所示的酶的基因发生基因突变，可能会导致生物性状发生改变，也可能
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不改变。原因：① 基因突变具有不定向性，突变后可能导致酶的氨基酸序列改变，酶的结构和功能异
常，进而影响代谢过程，导致生物性状改变；② 基因突变具有低频性，且可能发生在非编码区，或因密
码子简并性，突变后酶的氨基酸序列不变，酶的功能正常，此时生物性状不改变；③ 结合途径1 的机
制，酶的功能异常会直接导致代谢过程受阻，进而引发生物性状的异常（如酶无法合成则代谢无法正常进
行，性状发生改变）。
高考得分点：（1）两条途径的名称（2 分）、核心区别（1 分），共3 分；（2）途径1 实例及分析（1.5
分）、途径2 实例及分析（1.5 分），共3 分；（3）基因突变对性状的影响（1 分）、原因分析（2
分），共3 分；总分10 分。
7.【答案】
（1）DNA 复制发生在减数第一次分裂前的间期（减数分裂间期）。根据DNA 半保留复制特点，被¹⁵ N 标记
的精原细胞DNA（双链均为¹⁵ N）在含¹⁴ N 的培养基中复制后，每个新DNA 分子均为一条链含¹⁵ N（亲代
链），另一条链含¹⁴ N（子链），即每个DNA 分子均为¹⁵ N-¹⁴ N 杂合链。（2）① 减数第一次分裂：DNA 复
制后，每条染色体含有两条姐妹染色单体，每条姐妹染色单体上的DNA 均为¹⁵ N-¹⁴ N 杂合链；减数第一次
分裂后期，同源染色体分离，分别进入两个次级精母细胞，此时每个次级精母细胞中的染色体均含¹⁵ N-
¹⁴ N 杂合链的DNA。② 减数第二次分裂：减数第二次分裂后期，姐妹染色单体分离，成为两条独立的染色
体，每条染色体上的DNA 仍为¹⁵ N-¹⁴ N 杂合链，最终分别进入不同的精细胞中。（3）最终产生的4 个精细
胞中，含¹⁵ N 的精细胞有4 个；每个含¹⁵ N 的精细胞中，含¹⁵ N 的染色体有2 条。原因：① DNA 为半保留
复制，精原细胞的DNA 复制后，所有染色体的姐妹染色单体均含¹⁵ N-¹⁴ N 杂合链DNA；② 减数第一次分裂
时，同源染色体分离，但每条染色体仍含两条含¹⁵ N 的姐妹染色单体，进入次级精母细胞；③ 减数第二次
分裂时，姐妹染色单体分离，每条染色体上的DNA 仍含¹⁵ N 链，最终4 个精细胞均获得含¹⁵ N 链的染色
体，每个精细胞含2 条染色体（原精原细胞含2 对同源染色体，减数分裂后精细胞含2 条染色体），且每
条染色体均含¹⁵ N。
高考得分点：（1）DNA 复制时期（1 分）、DNA 链标记情况（2 分），共3 分；（2）减数第一次分裂与
DNA 复制的关联（1.5 分）、减数第二次分裂与DNA 复制的关联（1.5 分），共3 分；（3）含¹⁵ N 的精细胞
数量（1 分）、含¹⁵ N 的染色体数量（1 分）、原因分析（2 分），共4 分；总分10 分。
8.【答案】
（1）该拓展实验的目的是进一步验证肺炎链球菌的遗传物质是DNA，排除蛋白质、多糖等物质的干扰，明
确DNA 的转化作用。新增乙组的作用是作为对照，DNA 酶可将S 型细菌的DNA 水解为脱氧核苷酸，使DNA 失
去活性，通过对比甲组和乙组的结果，可证明只有完整的S 型细菌DNA 才能实现R 型细菌的转化，进一步
佐证DNA 是遗传物质。（2）① 甲组：出现R 型细菌菌落和少量S 型细菌菌落。原因：S 型细菌的DNA 可进
入R 型细菌体内，使R 型细菌转化为S 型细菌，由于转化效率较低，因此S 型细菌菌落数量较少。② 乙
组：只出现R 型细菌菌落。原因：DNA 酶将S 型细菌的DNA 水解，DNA 失去活性，无法使R 型细菌转化为S
型细菌。③ 丙组：只出现R 型细菌菌落。原因：S 型细菌的蛋白质不能使R 型细菌转化，蛋白质不是遗传
物质，无法赋予R 型细菌S 型细菌的遗传特性。④ 丁组：只出现R 型细菌菌落。原因：S 型细菌的多糖不
能使R 型细菌转化，多糖不是遗传物质，无法赋予R 型细菌S 型细菌的遗传特性。（3）甲组S 型细菌菌落
数量较少的可能原因：① 转化效率低，只有少数R 型细菌能摄取S 型细菌的DNA 并完成转化；② S 型细
菌的DNA 纯度较低，混有杂质，影响转化效果；③ 培养条件不适宜（如温度、pH 不适），导致R 型细菌
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和转化后的S 型细菌增殖缓慢；④ 实验操作过程中，DNA 被破坏（如搅拌过度），失去转化活性。（至少
答出2 点，合理即可）
高考得分点：（1）实验目的（1.5 分）、乙组的作用（1.5 分），共3 分；（2）四组实验结果及原因（每
组1 分，共4 分）；（3）原因分析（每点1.5 分，共3 分）；总分10 分。
9.【答案】
（1）转录过程中，mRNA 与DNA 模板链遵循A-U、T-A、C-G、G-C 的碱基配对原则，且mRNA 合成方向为
5’→3’，与模板链反向平行。已知模板链序列为5’-ATGCGGCTT-3’，因此转录形成的mRNA 序列为5’-
AAG CCG CAU-3’（标注5’和3’端）。真核细胞中，转录的场所主要是细胞核，翻译的场所是细胞质中
的核糖体。（2）① 亮氨酸对应的密码子（任写2 种）：UUA、UUG；缬氨酸对应的密码子（任写2 种）：
GUU、GUC。② 密码子简并性的作用：密码子的简并性指一种氨基酸可由多种密码子编码，该变异中，密
码子改变后，氨基酸由亮氨酸变为缬氨酸，但如果密码子改变后仍编码同一种氨基酸（如亮氨酸的UUA 变
为UUG），则肽链氨基酸序列不变，生物性状也不改变，因此密码子的简并性可降低基因突变对生物性状
的影响，增强生物的稳定性。（3）① 对肽链合成的影响：肽链会缩短，合成提前终止。② 原因：翻译
过程中，核糖体沿mRNA 移动，读取密码子，当读取到终止密码子时，翻译终止，肽链释放；若终止密码
子提前出现，核糖体将提前终止翻译，无法合成完整的肽链，导致肽链长度缩短。③ 对生物性状的影
响：肽链缩短会导致蛋白质的结构异常，进而导致蛋白质功能异常，最终可能使生物性状发生改变（如酶
的活性降低、结构蛋白功能异常等）；若缩短的肽链不影响蛋白质的核心功能，则生物性状可能不改变
（概率较低）。
高考得分点：（1）mRNA 序列（1.5 分）、方向标注（0.5 分）、转录与翻译场所（1 分），共3 分；（2）
两种氨基酸的密码子（2 分）、密码子简并性的作用（1 分），共3 分；（3）对肽链的影响（1 分）、原
因分析（1 分）、对性状的影响（2 分），共4 分；总分10 分。
10.【答案】
（1）该基因发生的碱基对替换属于基因突变。基因突变的特点（任答2 点）：① 不定向性：基因突变可
以向不同的方向发生，如该基因可发生碱基对替换、增添或缺失，且替换后的碱基对可能不同；② 低频
性：基因突变在自然界中发生的频率很低，大多数基因突变不会发生；③ 随机性：基因突变可以发生在
生物个体发育的任何时期，也可以发生在细胞内的不同DNA 分子上或同一DNA 分子的不同部位；④ 多害少
利性：大多数基因突变会导致生物性状异常，对生物的生存和繁殖不利。（2）逻辑链：基因碱基对替换
→转录形成的mRNA 上的密码子改变→翻译合成的酶的氨基酸序列改变→酶的空间结构异常→酶的活性降
低→葡萄糖代谢过程受阻→细胞内葡萄糖无法正常分解或利用→葡萄糖积累→引发遗传病。（用箭头表示
为：基因碱基对替换→mRNA 密码子改变→酶的氨基酸序列改变→酶活性降低→葡萄糖代谢受阻→葡萄糖积
累→遗传病）（3）原因：① 碱基对替换只会改变mRNA 上的一个密码子，进而可能改变肽链中的一个氨
基酸（或因密码子简并性不改变氨基酸），对酶的氨基酸序列影响较小；② 碱基对增添或缺失会导致
mRNA 上的密码子读取框架发生改变（移码突变），从增添或缺失的位置开始，后续所有密码子均会改变，
进而导致肽链中后续所有氨基酸序列均发生改变，甚至可能出现终止密码子提前出现，使肽链合成提前终
止；③ 因此，碱基对增添或缺失对酶的氨基酸序列影响更大，酶的结构和功能异常更明显，对生物性状
的影响也可能更大。
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高考得分点：（1）变异类型（1 分）、基因突变的特点（2 分，每点1 分），共3 分；（2）逻辑链（3
分，逻辑完整、箭头连贯即可）；（3）原因分析（4 分，对比替换与增添/缺失的差异2 分，影响差异2
分）；总分10 分。
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