文档文本内容
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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
真题突破
专题1 人类探索遗传物质历程
题型2 DNA 的结构与复制综合
题型3 基因的表达与调控
以热点窥预测
预测1 围绕遗传物质的探索过程考查科学探究的能力
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
1
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核心考点
考试频次
考题统计
考情分析
探索遗传物质的相关实验
3 年6 次
（2024 甘肃卷）噬菌体侵染细菌实验
（2023 天津卷）科学探究方法综合
（2022 海南卷）噬菌体侵染细菌实验
该部分内容选择题和非
选择题形式都可能出
现，常以遗传物质探究
历程来分析实验结果，
此部分的重点是中心法
则，考察内容涉及DNA
的结构、DNA 作为遗传
物质的证据、DNA 复
制、转录和翻译的过程
及其特点。
本专题内容着重考查
DNA 分子的结构。复制
和基因表达的过程，结
合选择性必修3 基因工
程部分考查较多。表观
遗传是考查热点，不可
忽视。
DNA 的分子结构与复制
3 年16
次
（2024 北京卷）DNA 的分子结构和特点
（2024 河北卷）DNA 分子中的碱基计算
（2024 浙江卷）有丝分裂与DNA 复制
（2024 辽宁卷）DNA 分子复制的过程
遗传信息的表达与调控
3 年45
次
（2024 安徽卷）遗传信息的转录
（2024 广东卷）基因表达综合
（2024 河北卷）DNA 的复制和转录
（2024 湖北卷）转录和翻译
（2024 吉林卷）表观遗传
（2024 浙江卷）表观遗传
情境设计
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调控方
式，体现了科学思维的核心素养。
备考要点
人类探索遗传物质历程
DNA 的结构与复制综合
基因的表达与调控
2
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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”
3
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(1)噬菌体侵染细菌实验中的两次标记的目的不同
第一次
标记
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
第二次
标记
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
(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T2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
元素。
②不能用普通培养基直接培养T2噬菌体。
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（ ）
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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
数量关系
每个DNA 分子片段中，游离的磷酸基团有2 个
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
位置关系
单链中相邻碱基：通过—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—连接
互补链中相邻碱基：通过氢键相连
化学键
氢键：连接互补链中相邻碱基的化学键
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
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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
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(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
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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】
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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
细胞生物
动物、植物、细
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（ ）
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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（ ）
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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 修饰
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
组蛋白修饰
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)。
【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
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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。
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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。
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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
号
研究结果
推测成推论
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
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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
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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，F1均为
敏感型；F1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，
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．F1自交所得的F2中敏感型和非敏感型的植株之比为13∶3
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，F1均为敏感型，说明敏感型为显性性状，F1与甲回交相当于测交，所得的子代中，敏感型与非敏
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F1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
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F2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
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
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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
含量（％）
31.
2
20.8
28.0
0
20.0
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。
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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
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【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（ ）
时间（h）
Na+浓度（单位
略）
NKA 表达（相对值）
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
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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
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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（ ）
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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”
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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
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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（ ）
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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
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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
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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（ ）
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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（
）
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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
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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( )
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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。
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