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第09 讲 遗传的分子基础
考点要求
考题统计
考情分析
基因的本质和结构
2023 山东卷（2 分）
2022 湖南卷（2 分）
2022 海南卷（3 分）
2021 全国乙（2 分）
【命题规律】
从近些年的各地高考试题分析，本专题主
要考查内容有DNA 是主要的遗传物质、DNA 的
结构与复制、基因的表达三个考点。“DNA 是
主要的遗传物质”主要依托科学史上的经典实
验考查科学家证明DNA 是主要的遗传物质的思
路与方法；“DNA 的结构与复制”常结合细胞
中DNA 分子的结构特点和半保留复制方式进行
考查；“基因的表达”重视对转录、翻译等的
基本概念和生理过程的理解和应用。
【命题预测】
此部分内容都会以选择题的形式出现在高
考试题中，预计会针对中心法则涉及的五个过
程进行命题，命题多结合图示，分析考查上述
生理过程发生的场所、条件和相关计算。
遗传信息的传递和
表达
2023 全国卷（2 分）
2023 浙江卷（2 分）
2023 江苏卷（2 分）
2023 山东卷（2 分）
2023 湖南卷（2 分）
2022 辽宁卷（3 分）
内容导航
一、考情分析：析考情、掌规律、明预测……………1
二、知识建构：理知识、建网络、知联系……………2
三、考点突破：考向延伸、规律探寻、题型归纳……2
考点01 基因的本质和结构……2
考点02 遗传信息的传递和表达……13
核心提炼
考向探究
考向1 遗传物质的探索
考向1 遗传信息的传递
考向2 DNA 的结构与复制
考向2 基因与性状的关系
真题研析
规律探寻
真题训练、命题规律总结
题型归纳
以题定考
题型01 遗传物质的探索实验
题型01 遗传信息的传递
题型02 DNA 的结构与复制
题型02 表观遗传
四、情境探究…………………………………………24
1.转录水平的调控——操纵子；2.翻译水平的调控——RNA 干扰
1
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考点01 基因的本质和结构
★ 考向1 遗传物质的探索
1、肺炎链球菌的转化实验
（1）肺炎链（双）球菌的体内和体外转化实验的比较
体内转化实验
体外转化实验
实验者
格里菲思
艾弗里及其同事
培养细菌
用小鼠（体内）
用培养基（体外）
实验结果
加热致死的S 型细菌能使R 型细菌转
化为S 型细菌
S 型细菌的DNA 使R 型细菌转化
为S 型细菌
实验结论
加热致死的S 型细菌体内有转化因子
S 型细菌的DNA 是遗传物质
2
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实验联系
①所用材料相同，都是肺炎链球菌（R 型和S 型）；
②体内转化实验是基础，仅说明加热致死的S 型细菌体内有转化因
子，体外转化实验进一步证明转化因子是DNA；
③两实验都遵循对照原则、单一变量原则
（2）体内转化实验中细菌数量变化曲线分析
体内转化实验中，小鼠体内S 型细菌和R 型细菌的含量变化曲线如下图所示：
①ab 段：将加热致死的S 型细菌与R 型细菌混合后注射到小鼠体内，ab 时间段内，小鼠体内
还没形成大量的R 型细菌的抗体，故该时间段内R 型细菌数量增多。
②bc 段：小鼠体内形成大量的抗R 型细菌的抗体，致使R 型细菌数量减少。
③cd 段：c 点对应的时间点之前，已有少量R 型细菌转化为S 型细菌，S 型细菌能降低小鼠的
免疫力，导致R 型细菌大量繁殖，所以cd 段R 型细菌数量增多。
④S 型细菌的来源：少量R 型细菌获得了S 型细菌的DNA，并转化为S 型细菌。
2、比较肺炎链球菌体外转化实验和噬菌体侵染细菌
3
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温情提示：
（1）不能用同位素标记CHON 这些DNA 和蛋白质共有的元素，否则将无法区分DNA 和蛋白
质。
（2）32P 和35S 不能同时标记在同一个噬菌体上，因为放射性检测时不能检测到存在部位，
不能确定何种元素的放射性。
3、“遗传物质”探索的3 种方法
易错警示：
生物的遗传物质是核酸（DNA 或RNA，朊病毒除外）。细胞内既含有DNA 又含有RNA 的生物和
体内只有DNA 的生物，其遗传物质都是DNA。凡是细胞生物，其遗传物质都是DNA。对于体内
肺炎链（双）球菌体外转化实验
噬菌体侵染细菌实验
相同点
实验原则
都遵循了对照原则
实验思路
都是分别研究某种物质是不是遗传物质
不同点
处理方法
将S 型菌破碎后，设法去除绝大
部分糖类、蛋白质和脂质，制成
细胞提取物。然后分别用不同的
酶除去细胞提取物中少部分的蛋
白质、脂质和RNA 等物质加入有
R 型细菌的培养基中培养
同位素标记达：分别用同位素
35S、32P 标记蛋白质和DNA
检测方式
观察菌落类型
检测放射性同位素存在位置
结论
证明DNA 是遗传物质而蛋白质等
物质不是遗传物质
证明DNA 是遗传物质但不能证明
蛋白质不是遗传物质
4
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只有RNA 没有DNA 的生物，RNA 是它们的遗传物质。但是这种生物在自然界中占极少数，所以
DNA 是主要的遗传物质。
★ 考向2 DNA 的结构与复制
1、DNA 的结构
（1）理清DNA 结构的两种关系和两种化学键
①数量关系：
a、互补的碱基数量相等，即A=T、C=G；
b、A—T 碱基对间有两个氢键、G-C 碱基对间有三个氢键，故通常G-C 碱基对比例高的DNA 稳
定性高；
c、脱氧核糖数＝磷酸数＝含氮碱基数；
d、每个DNA 分子片段中，游离的磷酸基团有2 个。
②位置关系：
a、互补链中的相邻碱基：通过氢键连接；
b、单链中相邻脱氧核苷酸：通过磷酸二酯键连接。
③化学键：
a、氢键：连接互补链中相邻碱基的化学键；
b、磷酸二酯键：连接单链中相邻脱氧核苷酸的化学键。
（2）DNA 分子的特点
①DNA 分子结构的稳定性：即双螺旋结构的相对稳定性。
a.DNA 分子中脱氧核糖和磷酸交替连接的方式稳定不变。
b.DNA 分子双螺旋结构的中间是碱基对，碱基对之间形成氢键，维持双螺旋结构的稳定。
C.DNA 分子两条链之间碱基互补配对原则严格不变，即A 一T、C 一G 两两配对。
d.每一种DNA 分子中碱基对的排列顺序和碱基对数量稳定不变。
e.DNA 分子由两条脱氧核苷酸长链盘旋成粗细均匀、螺距相等的规则双螺旋结构。
②DNA 分子的多样性：由DNA 分子中碱基对的数量和排列顺序多种多样导致的。一个双链DNA
分子中有n 个碱基对，每一对碱基都有4 种组合方式，故该DNA 分子的组合形式为4n 种。DNA
分子的多样性导致了生物界生物性状的多样性。
③DNA 分子的特异性：每种生物的DNA 分子都有特定的碱基数目和排列顺序。特定结构的DNA
具有特定的功能，能指导合成特定的蛋白质，决定生物的某一特定性状。
2、DNA 的复制
5
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（1）时间：有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期。
（2）场所：真核细胞中主要是细胞核，叶绿体、线粒体中也进行DNA 的复制。
（3）条件
①模板：解旋后的两条单链。
②原料：四种脱氧核苷酸。
③能量：细胞提供的能量（ATP）。
④酶：解旋酶、DNA 聚合酶等。
（4）过程：
易错警示： DNA 复制相关计算的4 个易错点
(1)复制次数：“DNA 复制了n 次”和“第n 次复制”的区别：前者包括所有的复制，但后者
只包括最后一次复制。
(2)碱基数目：注意碱基的数目单位是“对”还是“个”。
(3)复制模板：在DNA 复制过程中，无论复制了几次，含有亲代脱氧核苷酸单链的DNA 分子都
只有两个。
(4)关键词语：看清是“DNA 分子数”还是“链数”，“含”还是“只含”等关键词。
1、（2023·山东·高考真题）将一个双链DNA 分子的一端固定于载玻片上，置于含有荧光标记的脱氧核苷酸
的体系中进行复制。甲、乙和丙分别为复制过程中3 个时间点的图像，①和②表示新合成的单链，①的
5'端指向解旋方向，丙为复制结束时的图像。该DNA 复制过程中可观察到单链延伸暂停现象，但延伸进行
时2 条链延伸速率相等。已知复制过程中严格遵守碱基互补配对原则，下列说法错误的是（ ）
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A．据图分析，①和②延伸时均存在暂停现象
B．甲时①中A、T 之和与②中A、T 之和可能相等
C．丙时①中A、T 之和与②中A、T 之和一定相等
D．②延伸方向为5'端至3'端，其模板链3'端指向解旋方向
【答案】D
【详解】A、据图分析，图甲时新合成的单链①比②短，图乙时①比②长，因此可以说明①和②延伸时均
存在暂停现象，A 正确；B、①和②两条链中碱基是互补的，图甲时新合成的单链①比②短，但②中多出的
部分可能不含有A、T，因此①中A、T 之和与②中A、T 之和可能相等，B 正确；C、①和②两条链中碱基
是互补的，丙为复制结束时的图像，新合成的单链①与②等长，图丙时①中A、T 之和与②中A、T 之和一
定相等，C 正确；D、①和②两条单链由一个双链DNA 分子复制而来，其中一条母链合成子链时①的5'端
指向解旋方向，那么另一条母链合成子链时②延伸方向为5'端至3'端，其模板链5'端指向解旋方向，D 错
误；故选D。
2、（2022·重庆·统考高考真题）下列发现中，以DNA 双螺旋结构模型为理论基础的是（ ）
A．遗传因子控制性状
B．基因在染色体上
C．DNA 是遗传物质
D．DNA 半保留复制
【答案】D
【详解】A、孟德尔利用假说—演绎法提出了生物的性状是由遗传因子控制的，总结出了分离定律，并未
以DNA 双螺旋结构模型为理论基础，A 不符合题意；B、萨顿根据基因与染色体的平行关系，运用类比推
理法得出基因位于染色体上的推论，并未以DNA 双螺旋结构模型为理论基础，B 不符合题意；C、艾弗里、
赫尔希和蔡斯等科学家，设法将DNA 和蛋白质分开，单独、直接地研究它们的作用，证明了DNA 是遗传
物质，并未以DNA 双螺旋结构模型为理论基础，C 不符合题意；D、沃森和克里克成功构建DNA 双螺旋结
构模型，并进一步提出了DNA 半保留复制的假说， DNA 半保留复制，以DNA 双螺旋结构模型为理论基础，
D 符合题意。故选D。
3、（2022·海南·统考高考真题）某团队从下表①～④实验组中选择两组，模拟T2 噬菌体侵染大肠杆菌实
验，验证DNA 是遗传物质。结果显示：第一组实验检测到放射性物质主要分布在沉淀物中，第二组实验检
测到放射性物质主要分布在上清液中。该团队选择的第一、二组实验分别是（ ）
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T2噬菌体
大肠杆菌
①
未标记
15N 标记
②
32P 标记
35S 标记
③
3H 标记
未标记
④
35S 标记
未标记
A．①和④
B．②和③
C．②和④
D．④和③
【答案】C
【详解】噬菌体侵染细菌时，只有DNA 进入细菌，蛋白质外壳没有进入，为了区分DNA 和蛋白质，可用
32P 标记噬菌体的DNA，用
35S 标记噬菌体的蛋白质外壳，根据第一组实验检测到放射性物质主要分布在沉
淀物中，说明亲代噬菌体的DNA 被
32P 标记，根据第二组实验检测到放射性物质主要分布在上清液中，说
明第二组噬菌体的蛋白质被
35S 标记，即C 正确，ABD 错误。故选C。
4、（2022·海南·统考高考真题）科学家曾提出DNA 复制方式的三种假说：全保留复制、半保留复制和分散
复制（图1）。对此假说，科学家以大肠杆菌为实验材料，进行了如下实验（图2）：
下列有关叙述正确的是（ ）
A．第一代细菌DNA 离心后，试管中出现1 条中带，说明DNA 复制方式一定是半保留复制
B．第二代细菌DNA 离心后，试管中出现1 条中带和1 条轻带，说明DNA 复制方式一定是全保留复制
C．结合第一代和第二代细菌DNA 的离心结果，说明DNA 复制方式一定是分散复制
D．若DNA 复制方式是半保留复制，继续培养至第三代，细菌DNA 离心后试管中会出现1 条中带和1 条
轻带
【答案】D
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【详解】ABC、第一代细菌DNA 离心后，试管中出现1 条中带，则可以排除全保留复制，但不能肯定是半
保留复制或分散复制，继续做子代ⅡDNA 密度鉴定，若子代Ⅱ可以分出一条中密度带和一条轻密度带，则
可以排除分散复制，同时肯定是半保留复制，ABC 错误；D、若DNA 复制方式是半保留复制，继续培养至
第三代，形成的子代DNA 只有两条链均为
14N，或一条链含有
14N 一条链含有
15N 两种类型，因此细菌DNA
离心后试管中只会出现1 条中带和1 条轻带，D 正确。故选D。
5、（2022·湖南·高考真题）T2噬菌体侵染大肠杆菌的过程中，下列哪一项不会发生（ ）
A．新的噬菌体DNA 合成
B．新的噬菌体蛋白质外壳合成
C．噬菌体在自身RNA 聚合酶作用下转录出RNA
D．合成的噬菌体RNA 与大肠杆菌的核糖体结合
【答案】C
【详解】A、T2噬菌体侵染大肠杆菌后，其DNA 会在大肠杆菌体内复制，合成新的噬菌体DNA，A 正确；
B、T2噬菌体侵染大肠杆菌的过程中，只有DNA 进入大肠杆菌，T2噬菌体会用自身的DNA 和大肠杆菌的氨
基酸等来合成新的噬菌体蛋白质外壳，B 正确；C、噬菌体在大肠杆菌RNA 聚合酶作用下转录出RNA，C 错
误；D、T2 噬菌体的DNA 进入细菌，以噬菌体的DNA 为模板，利用大肠杆菌提供的原料合成噬菌体的
DNA，然后通过转录，合成mRNA 与核糖体结合，通过翻译合成噬菌体的蛋白质外壳，因此侵染过程中会
发生合成的噬菌体RNA 与大肠杆菌的核糖体结合，D 正确。故选C。
6．（2022·浙江·高考真题）下列关于“噬菌体侵染细菌的实验”的叙述，正确的是（ ）
A．需用同时含有
32P 和
35S 的噬菌体侵染大肠杆菌
B．搅拌是为了使大肠杆菌内的噬菌体释放出来
C．离心是为了沉淀培养液中的大肠杆菌
D．该实验证明了大肠杆菌的遗传物质是DNA
【答案】C
【详解】A、实验过程中需单独用
32P 标记噬菌体的DNA 和
35S 标记噬菌体的蛋白质，A 错误；B、实验过程
中搅拌的目的是使吸附在细菌上的噬菌体外壳与细菌分离，B 错误；C、大肠杆菌的质量大于噬菌体，离心
的目的是为了沉淀培养液中的大肠杆菌，C 正确；D、该实验证明噬菌体的遗传物质是DNA，D 错误。故选
C。
7.（2022·浙江·高考真题）某同学欲制作DNA 双螺旋结构模型，已准备了足够的相关材料，下列叙述正确
的是（ ）
A．在制作脱氧核苷酸时，需在磷酸上连接脱氧核糖和碱基
B．制作模型时，鸟嘌呤与胞嘧啶之间用2 个氢键连接物相连
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C．制成的模型中，腺嘌呤与胞嘧啶之和等于鸟嘌呤和胸腺嘧啶之和
D．制成的模型中，磷酸和脱氧核糖交替连接位于主链的内侧
【答案】C
【详解】A、在制作脱氧核苷酸时，需在脱氧核糖上连接磷酸和碱基，A 错误；B、鸟嘌呤和胞嘧啶之间由
3 个氢键连接，B 错误；C、DNA 的两条链之间遵循碱基互补配对原则，即A=T、C=G，故在制作的模型中
A+C=G+T，C 正确；D、DNA 分子中脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成基本骨架，碱基在内侧，D
错误。故选C。
题型01 遗传物质的探索实验
1、关于遗传物质DNA 及其结构的经典实验，下列叙述错误的是( )
A.孟德尔描述的“遗传因子”与格里菲思提出的“转化因子”化学本质相同
B.艾弗里的肺炎链球菌转化实验中向细胞提取物添加酶利用了“减法原理”
C.赫尔希和蔡斯进行的噬菌体侵染细菌实验中用到了同位素标记技术
D.T2 噬菌体侵染细菌的两组实验中，保温时间过短或过长均会导致上清液放射性升高
【答案】D
2、肺炎链球菌转化实验中，S 型细菌的部分DNA 片段进入R 型细菌内并整合到R 型细菌的DNA 分子上，
使这种R 型细菌转化为能合成多糖类的荚膜的S 型细菌，下列说法正确的是
A. R 型细菌转化成S 型细菌后的DNA 中，嘌呤碱基总比例会改变
B. 整合到R 型细菌内的DNA 片段可以间接控制多糖类的荚膜的合成
C. 进入R 型细菌的DNA 片段上，一定有多个RNA 聚合酶结合位点
D. S 型细菌转录的mRNA 上，可由多个核糖体共同合成一条肽链
【答案】B
【解析】R 型细菌和Ｓ型细菌的DNA 都是双链结构，其中碱基的配对遵循碱基互补配对原则，因此R 型细
本考点在高考中出现频率高，通常以选择题的形式进行考查，命题多结合图示，考查
DNA 是主要的遗传物质、DNA 的结构与复制等，在复习中需注意(1)对照法比较肺炎双球菌
转化实验和噬菌体侵染细菌实验，(2)模型辅助法深刻理解DNA 分子的结构与中心法则(3)
表格比较法理解DNA 复制、转录和翻译的不同。
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菌转化为Ｓ型细菌后的DNA 中，嘌呤碱基总比例不会改变，依然是占５０％，A 错误；多糖类的荚膜不属
于蛋白质，整合到R 型细菌内的DNA 分子片段，表达产物是蛋白质，故整合到R 型细菌内的DNA 片段可以
间接控制多糖类的荚膜的合成，B 正确；基因是有遗传效应的DNA 片段，即一个DNA 分子中有多个基因，
每个基因都具有RNA 聚合酶的结合位点，因此进入R 型细菌的DNA 片段上，可能有多个RNA 聚合酶结合
位点，C 错误；Ｓ 型细菌转录的mRNA 上，可由多个核糖体共同合成多条相同肽链，D 错误。
3.某团队从如表①～④实验组中选择两组，模拟T2 噬菌体侵染大肠杆菌实验，验证DNA 是遗传物质。结果
显示：第一组实验检测到放射性物质主要分布在沉淀物中，第二组实验检测到放射性物质主要分布在上清
液中。该团队选择的第一、二组实验分别是
材料及标记实验组
T2 噬菌体
大肠杆菌
①
未标记
15N 标记
②
32P 标记
35S 标记
③
3H 标记
未标记
④
35S 标记
未标记
A. ①和④
B. ②和③
C. ②和④
D. ④和③
【答案】C
【解析】Ｔ２噬菌体侵染大肠杆菌时仅将DNA 注入大肠杆菌，蛋白质外壳仍留在细胞外，沉淀物为含有
T2 噬菌体DNA 的大肠杆菌，故②组的放射性物质主要分布在沉淀物中、③组的上清液和沉淀物中均有放
射性物质、④组的放射性物质主要分布在上清液中；Ｎ为稳定同位素，①组中检测不到放射性。故第一、
二组实验分别是②和④，C 正确。
4、在格里菲思所做的肺炎链球菌转化实验中，无致病性的R 型活细菌与被加热致死的S 型细菌混合后注
射到小鼠体内，从小鼠体内分离出了有致病性的S 型细菌。某同学根据上述实验，结合现有生物学知识所
做的下列推测中，不合理的是
A. 与R 型菌相比，S 型菌的致病性可能与荚膜多糖有关
B. S 型菌的DNA 能够进入R 型菌细胞指导蛋白质的合成
C. 加热致死S 型菌使其蛋白质功能丧失而DNA 功能可能不受影响
D. 将S 型菌的DNA 经DNA 酶处理后与R 型菌混合，可以得到S 型菌
【答案】D
【解析】与Ｒ 型菌相比,Ｓ型菌有致病性且菌体有荚膜多糖，推测Ｓ型菌的致病性可能与荚膜多糖有关，
Ａ合理；加热致死的Ｓ型菌的转化因子进入Ｒ 型菌中，并将部分Ｒ型菌转化成了Ｓ 型菌，因为加热后蛋
白质会变性而DNA 热稳定性高，所以加热致死Ｓ型菌使其蛋白质功能丧失而DNA 功能可能不受影响，Ｃ
合理；由于蛋白质功能丧失而DNA 结构和功能仍能保持，因此推测Ｓ型菌的DNA 能够进入Ｒ型菌细胞指
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导蛋白质的合成，Ｂ合理；DNA 酶可以水解Ｓ 型菌的DNA，因此Ｓ型菌的DNA 经DNA 酶处理后的产物不
能将Ｒ型菌转化成Ｓ 型菌，Ｄ不合理。
题型02 DNA 的结构与复制
5、下列有关双链DNA 分子的叙述，正确的是（ ）
A.若DNA 分子一条链中的碱基A 所占比例为a，则另一条链中的碱基A 所占比例也一定为a
B.如果一条链上（A+T）：（G+C）＝m，则另一条链上该比值也为m
C.如果一条链上的A：T：G：C＝2：2：3：3，则另一条链上该比值为3：3：2：2
D.由50 个碱基对组成的DNA 分子片段中至少含有氢键的数量为150 个
【答案】B
【解析】若DNA 分子一条链中的碱基A 所占比例为a，据此无法计算出另一条链的碱基C 所占比例，A 错
误；如果一条链上（A+T）：（G+C）=m,根据碱基互补配对原则，则另一条链上该比值也为m，B 正确；
如果一条链上的A：T：G：C=2：2：3：3，则另一条链上该比值为2：2：3：3，C 错误；由50 个碱基对组
成的DNA 分子片段中至少含有氢键的数量为50×2=100 个，最多含有氢键的数量为50×3=150 个，D 错误。
6、玉米条纹病毒的遗传物质是单链环状DNA 分子，它在玉米细胞内的复制过程如图所示。某兴趣小组利
用玉米细胞和一个被15N 标记的玉米条纹病毒进行实验，下列叙述正确的是（ ）
A.玉米条纹病毒的遗传物质复制时，所需的尿嘧啶核苷酸来自玉米细胞
B.滚动复制n 次后提取DNA 进行离心，离心后试管中会出现轻、中、重3 种条带
C.若玉米条纹病毒的遗传物质中含有m 个腺嘌呤，滚动复制3 次后需要游离的腺嘌呤7m 个
D.若玉米条纹病毒的遗传物质嘌呤的比例为m，则互补链中嘧啶所占比例也为m
【答案】D
【解析】玉米条纹病毒的遗传物质为单链环状DNA 分子，在进行复制时，不需要尿嘧啶核苷酸，A 错误；
由题图可知，滚动复制的过程为先合成一个互补链，然后以互补链为模板，依靠互补链的滚动进行病毒
DNA 的合成，此过程得到的子代病毒DNA 不含标记，只有亲代病毒DNA 含标记，故离心会出现轻带和重
带2 种条带，B 错误；玉米条纹病毒的遗传物质滚动复制3 次后得到3 个DNA 分子，需要3m 个游离的腺嘌
呤，C 错误；若病毒DNA 中嘌呤的比例为m，根据碱基互补配对原则。
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考点02 遗传信息的传递和表达
★ 考向1 遗传信息的传递
1、DNA 与RNA 的比较
2、DNA 复制、转录、翻译的区别与联系
噬菌体侵染细菌实验的误差分析：
（1）32P 标记的T2 噬菌体侵染大肠杆菌离心上清液有放射性原因：
①保温时间过短，部分T2 噬菌体未侵染大肠杆菌
②保温时间过长，部分T2 噬菌体增殖后释放出来
（2）35S 标记的T2 噬菌体侵染大肠杆菌离心沉淀有放射性原因：
搅拌不充分，少量35S 标记的T2 噬菌体的蛋白质外壳吸附在大肠杆菌表面随大肠杆菌离心到沉
淀物中。
DNA
RNA
结构
通常呈规则的双螺旋结构
通常呈单链结构
分类
通常为一类
mRNA、tRNA、RNA 三类
基本单位
脱氧核苷酸
核糖核苷酸
碱基
嘌呤
腺嘌呤（A）、鸟嘌呤（G）
腺嘌呤（A）、鸟嘌呤（G）
嘧啶
胞嘧啶（C）、胸腺嘧啶
（T）
胞嘧啶（C）、尿嘧啶（U）
五碳糖
脱氧核糖
核糖
存在部位
主要存在于细胞核中，线粒
体和叶绿体中也存在
主要存在于细胞质中
功能
主要的遗传物质，储存和传
递遗传信息
是某些RNA 病毒的遗传物质； mRNA
指导蛋白质的合成；tRNA 识别并转运
氨基酸；rRNA 是核糖体的组成成分；
少数RNA 有催化作用
联系
RNA 可由DNA 的一条链为模板转录产生
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3、遗传信息的传递过程
温馨提示：
不同细胞中的中心法则途径需根据具体情况进行分析，如根尖分生区细胞等分裂旺盛的
组织细胞中三条途径都有；但叶肉细胞等高度分化的细胞中无DNA 复制途径，只有转录和翻
译两条途径；哺乳动物成熟的红细胞中无遗传信息的传递。RNA 复制和逆转录只发生在有RNA
病毒寄生的细胞中，而在其他生物体内不能发生。
★ 考向2 基因与性状的关系
1、表观遗传
（1）概念：生物体基因的碱基序列保持不变，但基因表达和表（现）型发生可遗传变化的现
DNA 复制
转录
翻译
时间
主要发生在有丝分裂前的
间期和减数分裂I 前的间
期
生长发育的整个过程中
场所
主要在细胞核中，少部分
在线粒体和叶绿体中
主要在细胞核中，少部分
在线粒体和叶绿体中
细胞质中的核糖体上
原料
4 种脱氧核苷酸
4 种核糖核苷酸
20 种氨基酸
模板
DNA 的两条链
DNA 的一条链
mRNA
碱基
配对
A-T、T-A、G-C、C-G
A-U、T-A、C-G、G-C
A-U、U-A、C-G、G-C
能量
ATP
酶
解旋酶、DNA 聚合酶
RNA 聚合酶
多种酶
模板
去向
分别进入两个子代DNA 中
模板链与非模板链重新组
成双螺旋结构
分解成单个核糖核苷酸
特点
边解旋边复制，半保留复
制
边解旋边转录，DNA 双链
全保留
一个mRNA 分子上可结合
多个核糖体，同时合成
多条相同的肽链
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象。
（2）主要原因
DNA 甲基化：部分碱基发生了甲基化修饰，抑制了基因的表达。
组蛋白修饰：构成染色体的组蛋白发生甲基化、乙酰化等修饰。
（3）特点：不发生DNA 序列的变化；可遗传；受环境影响。
（4）与表型模拟比较：二者遗传物质都没有发生改变，但前者可遗传，后者不可遗传。
（5）吸烟与人体健康的关系：吸烟会使人体细胞内DNA 的甲基化水平升高，对染色体上的
组蛋白也会产生影响。
1、（2023·浙江·统考高考真题）叠氮脱氧胸苷（AZT）可与逆转录酶结合并抑制其功能。下列过程可直接
被AZT 阻断的是（ ）
A．复制
B．转录
C．翻译
D．逆转录
【答案】D
【详解】题中显示，叠氮脱氧胸苷（AZT）可与逆转录酶结合并抑制其功能，而逆转录过程需要逆转录酶
的催化，因而叠氮脱氧胸苷（AZT）可直接阻断逆转录过程，而复制、转录和翻译过程均不需要逆转录酶，
即D 正确。故选D。
2、（2023·海南·高考真题）噬菌体ΦX174 的遗传物质为单链环状DNA 分子，部分序列如图。
下列有关叙述正确的是（ ）
A．D 基因包含456 个碱基，编码152 个氨基酸
B．E 基因中编码第2 个和第3 个氨基酸的碱基序列，其互补DNA 序列是5′-GCGTAC-3′
C．噬菌体ΦX174 的DNA 复制需要DNA 聚合酶和4 种核糖核苷酸
D．E 基因和D 基因的编码区序列存在部分重叠，且重叠序列编码的氨基酸序列相同
【答案】B
【详解】A、根据图示信息，D 基因编码152 个氨基酸，但D 基因上包含终止密码子对应序列，故应包含
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459 个碱基，A 错误；B、分析图示信息，E 基因中编码第2 个和第3 个氨基酸的碱基序列5′-GTACGC-3′，根
据DNA 分子两条链反向平行，其互补DNA 序列是5′-GCGTAC-3′，B 正确；C、DNA 的基本单位是脱氧核糖核
酸，噬菌体ΦX174 的DNA 复制需要DNA 聚合酶和4 种脱氧核糖核苷酸，C 错误；D、E 基因和D 基因的编
码区序列存在部分重叠，但重叠序列编码的氨基酸序列不相同，D 错误。故选B。
3．（2023·海南·高考真题）某植物的叶形与R 基因的表达直接相关。现有该植物的植株甲和乙，二者R 基
因的序列相同。植株甲R 基因未甲基化，能正常表达；植株乙R 基因高度甲基化，不能表达。下列有关叙
述正确的是（ ）
A．植株甲和乙的R 基因的碱基种类不同
B．植株甲和乙的R 基因的序列相同，故叶形相同
C．植株乙自交，子一代的R 基因不会出现高度甲基化
D．植株甲和乙杂交，子一代与植株乙的叶形不同
【答案】D
【详解】A、题中显示植株甲和乙的R 基因的序列相同，因此所含的碱基种类也相同，A 错误；B、植株甲
和乙的R 基因的序列相同，但植株甲R 基因未甲基化，能正常表达；植株乙R 基因高度甲基化，不能表达，
因而叶形不同，B 错误；C、甲基化相关的性状可以遗传，因此，植株乙自交，子一代的R 基因会出现高度
甲基化，C 错误；D、植株甲含有未甲基化的R 基因，故植株甲和杂交，子一代与植株乙的叶形不同，与植
株甲的叶形相同，D 正确。故选D。
4、（2023·湖南·统考高考真题）细菌glg 基因编码的UDPG 焦磷酸化酶在糖原合成中起关键作用。细菌糖
原合成的平衡受到CsrAB 系统的调节。CsrA 蛋白可以结合glg mRNA 分子，也可结合非编码RNA 分子CsrB,
如图所示。下列叙述错误的是（ ）
A．细菌glg 基因转录时，RNA 聚合酶识别和结合glg 基因的启动子并驱动转录
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B．细菌合成UDPG 焦磷酸化酶的肽链时，核糖体沿glg mRNA 从5'端向3'端移动
C．抑制CsrB 基因的转录能促进细菌糖原合成
D．CsrA 蛋白都结合到CsrB 上，有利于细菌糖原合成
【答案】C
【详解】A、基因转录时，RNA 聚合酶识别并结合到基因的启动子区域从而启动转录，A 正确；B、基因表
达中的翻译是核糖体沿着mRNA 的5'端向3'端移动，B 正确；C、由题图可知，抑制CsrB 基因转录会使CsrB
的RNA 减少，使CsrA 更多地与glg mRNA 结合形成不稳定构象，最终核糖核酸酶会降解glg mRNA，而glg
基因编码的UDPG 焦磷酸化酶在糖原合成中起关键作用，故抑制CxrB 基因的转录能抑制细菌糖原合成，C
错误；D、由题图及C 选项分析可知，若CsrA 都结合到CsrB 上，则CsrA 没有与glg mRNA 结合，从而使glg
mRNA 不被降解而正常进行，有利于细菌糖原的合成，D 正确。故选C。
5、（2023·山东·高考真题）细胞中的核糖体由大、小2 个亚基组成。在真核细胞的核仁中，由核rDNA 转
录形成的rRNA 与相关蛋白组装成核糖体亚基。下列说法正确的是（ ）
A．原核细胞无核仁，不能合成rRNA
B．真核细胞的核糖体蛋白在核糖体上合成
C．rRNA 上3 个相邻的碱基构成一个密码子
D．细胞在有丝分裂各时期都进行核DNA 的转录
【答案】B
【详解】A、原核细胞无核仁，有核糖体，核糖体由rRNA 和蛋白质组成，因此原核细胞能合成rRNA，A 错
误；B、核糖体是蛋白质合成的场所，真核细胞的核糖体蛋白在核糖体上合成，B 正确；C、mRNA 上3 个
相邻的碱基构成一个密码子，C 错误；D、细胞在有丝分裂分裂期染色质变成染色体，核DNA 无法解旋，
无法转录，D 错误。故选B。
6、（2023·全国·统考高考真题）已知某种氨基酸（简称甲）是一种特殊氨基酸，迄今只在某些古菌（古细
菌）中发现含有该氨基酸的蛋白质。研究发现这种情况出现的原因是，这些古菌含有特异的能够转运甲的
tRNA（表示为tRNA 甲）和酶E，酶E 催化甲与tRNA 甲结合生成携带了甲的tRNA 甲（表示为甲－tRNA 甲），
进而将甲带入核糖体参与肽链合成。已知tRNA 甲可以识别大肠杆菌mRNA 中特定的密码子，从而在其核糖
体上参与肽链的合成。若要在大肠杆菌中合成含有甲的肽链，则下列物质或细胞器中必须转入大肠杆菌细
胞内的是（ ）
①ATP ②甲 ③RNA 聚合酶 ④古菌的核糖体 ⑤酶E 的基因 ⑥tRNA 甲的基因
A．②⑤⑥
B．①②⑤
C．③④⑥
D．②④⑤
【答案】A
【详解】①③④、根据题干信息“已知tRNA 甲可以识别大肠杆菌mRNA 中特定的密码子，从而在其核糖
体上参与肽链的合成肽链”，说明该肽链合成所需能量、核糖体、RNA 聚合酶均由大肠杆菌提供，①③④
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不符合题意；②、据题意可知，氨基酸甲是一种特殊氨基酸，迄今只在某些古菌（古细菌）中发现含有该
氨基酸的蛋白质，所以要在大肠杆菌中合成含有甲的肽链，必须往大肠杆菌中转入氨基酸甲，②符合题意；
⑤⑥、古菌含有特异的能够转运甲的tRNA（表示为tRNA 甲）和酶E，酶E 催化甲与tRNA 甲结合生成携带了
甲的tRNA 甲（表示为甲－tRNA 甲），进而将甲带入核糖体参与肽链合成，所以大肠杆菌细胞内要含有tRNA
甲的基因以便合成tRNA 甲，大肠杆菌细胞内也要含有酶E 的基因以便合成酶E，催化甲与tRNA 甲结合，⑤⑥
符合题意。②⑤⑥组合符合题意，A 正确。故选A。
题型01 遗传信息的传递
1.ƛ 噬菌体的线性双链DNA 两端各有一段单链序列。这种噬菌体在侵染大肠杆菌后其DNA 会自连环化（如
图所示），该线性分子两端能够相连的主要原因是
A. 单链序列脱氧核苷酸数量相等
B. 分子骨架同为脱氧核糖与磷酸
C. 单链序列的碱基能够互补配对
D. 自连环化后两条单链方向相同
【答案】C
【解析】单链序列脱氧核苷酸数量相等和分子骨架同为脱氧核糖与磷酸都不是该线性DNA 分子两端能够相
连的原因；据图可知，单链序列的碱基能够互补配对，这是该线性DNA 分子两端能够相连的主要原因；该
线性DNA 分子自连环化后两条单链方向相反。
2. 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。下列叙述错误的是
A. 一个核糖体蛋白的mRNA 分子上可相继结合多个核糖体，同时合成多条肽链
亲代传递给子代的遗传信息主要储存在DNA 分子上，DNA 分子上的遗传信息通过转录
与翻译控制生物性状，这是此部分考题的主要落脚点，“基因的表达”重视对转录、翻译
等的基本概念和生理过程的理解和应用。复习时注意比较DNA 复制、转录、翻译、逆转录
的不同，理解遗传信息传递与性状的关系，关注与基因相关的科研成果，从分子水平理解
生物性状的表现与调控机制。
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B. 细胞中有足够的rRNA 分子时，核糖体蛋白通常不会结合自身mRNA 分子
C. 核糖体蛋白对自身mRNA 翻译的抑制维持了RNA 和核糖体蛋白数量上的平衡
D. 编码该核糖体蛋白的基因转录完成后，mRNA 才能与核糖体结合进行翻译
【答案】D
【解析】一个核糖体蛋白的mRNA 分子上可相继结合多个核糖体，同时合成多条肽链，以提高翻译效率，A
正确；细胞中有足够的rRNA 分子时，核糖体蛋白通常不会结合自身mRNA 分子，与rRNA 分子结合，二者
组装成核糖体，B 正确；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，C 正确；
大肠杆菌为原核生物，没有核膜，转录形成的mRNA 在转录未结束时即可和核糖体结合，开始翻译过程，D
错误。
3. DNA 复制始于基因组中的特定位置（复制起点），即启动蛋白的靶标位点。启动蛋白识别“富含A-
T”（富含腺嘌呤和胸腺嘧啶碱基）碱基对的序列，一旦复制起点被识别，启动蛋白就会募集其他蛋白质
一起形成前复制复合物，从而解开双链DNA，形成复制叉。下列说法错误的是
A. 细胞中DNA 复制时的解旋过程是一个放能反应
B. DNA 复制发生在以DNA 为遗传物质的生物体中，是生物遗传的基础
C. 复制叉的形成是多种蛋白质及酶参与的较复杂的过程，如解旋酶等
D. 与其他序列相比，启动蛋白识别“富含A-T ”碱基对的序列更容易解开DNA 双链
【答案】A
【解析】放能反应常伴随着ATP 的合成，细胞中DNA 复制时的解旋需要分解ATP 以获得能量，是一个吸能
反应，A 错误；核酸是遗传信息的携带者，DNA 复制使遗传信息从亲代传给子代，保证了生物遗传信息传递
的稳定性，所以DNA 复制发生在所有以DNA 为遗传物质的生物体中，是生物遗传的基础，B 正确；复制叉
的形成需要解开双链，需要解旋酶的参与，C 正确；A-T 碱基对具有两个氢键，G-C 碱基对具有三个氢键，
所以“富含A-T”碱基对的序列更容易解开DNA 双链，D 正确。
4. 下图表示细胞内遗传信息的传递过程，下列有关叙述错误的是
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A. 相较于过程②和③，过程①特有的碱基配对方式是A-T
B. 真核细胞由过程②形成的mRNA 和tRNA 都需要加工
C. 过程③中核糖体在mRNA 上的移动方向是a 到b
D. 图示rRNA 可以搬运密码子为CCA 的氨基酸
【答案】D
【解析】过程②的碱基配对方式为A — U 、C — G 、G — C 、T — A ，过程③的碱基配对方式为
A — U 、C — G 、G — C 、U — A ，过程①的碱基配对方式为A — T 、C — G 、G — C 、T — A
，故相较于过程②和③，过程①特有的碱基配对方式是A — T ，A 正确；过程②为转录过程，真核细胞由
转录形成的mRNA 和tRNA 都需要加工才具有活性，B 正确；核糖体在mRNA 上的移动方向为从短肽链到长
肽链，故过程③中核糖体在mRNA 上的移动方向是a 到b ，C 正确；因为反密码子从tRNA 的3' 端→5'
端读取，即UGG ，故图示tRNA 可以搬运密码子为ACC 的氨基酸，D 错误。
5.囊性纤维化的病因是一种跨膜蛋白（CFTR 蛋白）基因发生了碱基缺失。皱粒豌豆是由于基因中插入了一
段外来序列而导致表达故障。这两种变异的具体过程如下图。下列叙述正确的是
A. 这两个基因出现的结构异常在光学显微镜下都能观察到
B. CFTR 基因结构异常后不能进行翻译，导致CFTR 蛋白功能异常
C. 淀粉分支酶基因突变后导致不能转录，从而不能合成淀粉分支酶
D. 这两种变异都体现了基因控制性状，但控制性状的方式有所不同
【答案】D
【解析】CFTR 基因、淀粉分支酶基因突变属于分子水平的变化，在光学显微镜下观察不到，A 错误；据图
可知，CFTR 蛋白由于基因突变导致功能异常，说明翻译过程可以进行，B 错误；不能合成淀粉分支酶可能
是转录，也可能是翻译过程不能进行，C 错误；囊性纤维化体现了基因通过控制蛋白质的结构直接控制生
物体的性状，皱粒豌豆体现基因通过控制酶的合成控制代谢过程，进而控制生物体的性状，D 正确。
题型02 表观遗传
6 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型
却发生了改变，如DNA 甲基化，甲基化的Lcyc 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Lcyc 蛋白，从而抑制了基因的表达。下列有关说法错误的是
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A. 吸烟者精子中的DNA 的甲基化水平明显升高，这说明发生了基因突变
B. DNA 甲基化可在不改变基因碱基序列的前提下实现对基因表达的调控
C. 基因组成相同的同卵双胞胎所具有的微小差异可能与表观遗传有关
D. 发生了甲基化的DNA 不一定会传递给后代
【答案】A
【解析】吸烟者精子中的DNA 的甲基化水平升高，只是基因的表达受影响，并没有发生基因突变，A 错误；
DNA 甲基化不会改变基因的碱基序列，甲基化基因无法进行转录产生mRNA，也就无法进行翻译最终合成蛋
白质，从而抑制了基因的表达，因此DNA 甲基化可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 正确；基因组成相同的同卵双胞胎中基因序列的甲基化程度可能不同，表现出的微小差异可能与表观遗
传有关，C 正确；若发生甲基化的DNA 在体细胞中，则不一定传递给后代，D 正确。
7、遗传印记是因亲本来源不同而导致等位基因表达差异的一种遗传现象,DNA 甲基化是遗传印记重要的方
式之一。印记是在配子发生和个体发育过程中获得的
, 在下一代配子形成时印记重建
① 。
鼠的灰色(A)对褐
色(a)是一对相对性状,如图为遗传印记对亲代小鼠等位基因表达和传递的影响示意图,被甲基化修饰的基
因不能表达
② 。下列相关说法正确的是
( )
A.图示过程是由基因突变导致配子发生改变
B.图示亲代雌鼠的A 基因来自其父方
C.亲代雌鼠与雄鼠的基因型相同而表型不同
D.子代小鼠的表型及比例为灰色∶褐色=1∶1
【答案】D
【解析】图示过程不是基因突变,而是由甲基化修饰(不改变碱基序列)导致基因不能表达,A 错误;由图中配
子形成过程中印记发生的机制可知,雄配子中印记重建为基因甲基化,雌配子中印记重建为基因去甲基化,
雌鼠的A 基因未甲基化,可以断定亲代雌鼠的A 基因来自其母方,B 错误;据图可知,亲本的基因型均为Aa,发
生甲基化的基因均为a 基因,因此亲代雌鼠与雄鼠的表型也相同,都是灰色,C 错误;雌鼠产生的雌配子中的
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A、a 基因均未被甲基化,都能表达,而雄鼠产生的雄配子中A、a 基因都发生了甲基化,都不能表达,因此该
雌鼠与雄鼠杂交,子代小鼠的表型及比例为灰色∶褐色=1∶1,D 正确。
8、拟南芥染色体组蛋白第三亚基中的4 号赖氨酸甲基化会激活开花抑制因子(FLC)基因的表达,9 号和27
号赖氨酸甲基化会导致FLC 基因沉默。适宜的低温刺激会使4 号赖氨酸甲基化替换为9 号和27 号赖氨酸甲
基化。下列说法错误的是 ( )
A.适宜的低温处理会解除FLC 的抑制作用而促进开花
B.低温通过改变组蛋白的氨基酸序列影响FLC 基因的表达
C.拟南芥甲基化酶突变体的花期对温度的响应不同于野生型
D.组蛋白的甲基化在不改变遗传信息的情况下增加了表型的多样性
【解析】选B。据题意可知,4 号赖氨酸甲基化可以激活FLC 基因的表达从而影响开花,而适宜的低温刺激会
使4 号赖氨酸甲基化替换为9 号和27 号赖氨酸甲基化,从而使FLC 基因沉默,对于开花抑制的作用解除,进
而促进开花,A 正确;4 号、9 号和27 号赖氨酸甲基化影响FLC 基因表达,该过程并未改变氨基酸序列,B 错误;
甲基化是遗传物质不发生改变的前提下发生的性状改变,拟南芥甲基化酶突变体的花期对温度的响应不同
于野生型,C 正确;组蛋白的甲基化属于表观遗传,表观遗传在不改变遗传信息的情况下增加了表型的多样性,
属于可遗传的变异,D 正确。
9、哺乳动物细胞中的每对同源染色体上都有来源标记,以标明该染色体源自父母中的哪一方。DNA 甲基化
是标记的主要方式,这些标记区域称为印记控制区。在Igf2 基因和H19 基因之间有一印记控制区(ICR),ICR
区域甲基化后不能结合增强子阻遏蛋白CTCF,进而影响基因的表达。该印记控制区对Igf2 基因和H19 基因
的控制如图所示。下列有关叙述正确的是
( )
A.被甲基化的印记控制区ICR 不能向后代遗传
B.父方和母方的ICR 区域的碱基排列顺序不同
C.Igf2 基因只能在雄性中表达,H19 基因只能在雌性中表达
D.相同的基因,来自父方或母方产生的遗传效应可能不同
【答案】D
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【解析】被甲基化的印记控制区ICR 不影响DNA 复制,因此能遗传给后代,A 错误;父方和母方的ICR 区域的
碱基排列顺序相同,B 错误;来源于雄性的Igf2 基因和来源于雌性的H19 基因可以在子代中表达,而不是
Igf2 基因只能在雄性中表达,H19 基因只能在雌性中表达,C 错误;相同的基因,由于甲基化情况不同,则来自
父方或母方产生的遗传效应可能不同,D 正确。
1.转录水平的调控——操纵子:
(1)操纵子:原核生物大多数基因表达调控是通过操纵子机制实现的。操纵子通常由 2 个以上
的编码蛋白质的结构基因与启动子、操纵基因以及其他调节基因成簇串联组成。
(2)调节过程(以乳糖操纵子为例):
真、原核细胞基因的复制与表达：
（1）原核细胞终边转录边翻译，真核细胞中核基因先在细胞核中转录，后在细胞质中核糖体
上完成翻译过程。
（2）起点问题：在一个细胞周期中，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。
（3）范围问题：DNA 复制时，是以整个DNA 分子为单位进行的，产生两个相同的子代DNA 分子。
转录时，是以基因为单位进行的，产生一段RNA，该RNA 分子的长度远小于DNA。
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①无诱导物存在时(如图一),阻遏蛋白与操纵基因结合阻止了RNA 聚合酶与启动子的结合,使
得结构基因不能正常转录。
②诱导物(乳糖)存在时(如图二),诱导物与阻遏蛋白结合,使阻遏蛋白结构改变,不能与启动子
结合,则RNA 聚合酶结合到启动子上并启动结构基因的表达。
例1、操纵元是原核细胞基因表达调控的一种结构形式,它由启动子、结构基因(编码蛋白基
因)、终止子等组成。如图表示大肠杆菌细胞中核糖体蛋白(RP)的合成及调控过程,其中序号
表示相关生理过程,mRNA 上的RBS 是核糖体结合位点。下列有关说法错误的是( )
A.过程①中RNA 聚合酶与启动子结合后相继驱动多个基因的转录
B.过程②中核糖体与mRNA 结合后逐一阅读密码,直至终止子结束
C.细胞中缺乏rRNA 时,RP1 与mRNA 上的RBS 位点结合阻止翻译的起始
D.该机制保证了rRNA 与RP 的数量平衡,同时也减少了物质与能量的浪费
【答案】B
【解析】启动子是RNA 聚合酶识别和结合的部位,过程①转录中RNA 聚合酶与启动子结合后相
继驱动多个基因(基因1、基因2 等)的转录,A 正确。过程②翻译中核糖体与mRNA 结合后逐一
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阅读密码,直至终止密码子结束,B 错误。从图上看,rRNA 能与RP1、RP2 和其他核糖体蛋白结
合形成核糖体;mRNA 上的RBS 是核糖体结合位点,由图可知当细胞中缺乏rRNA 分子时,RBS 被
封闭;由题干信息可知,RBS 是核糖体结合位点,当RBS 被封闭,导致核糖体不能与mRNA 结合,进
而阻止翻译的起始,C 正确。当细胞中缺乏rRNA 分子时,RBS 被封闭,这样会导致mRNA 不能与
核糖体结合,终止核糖体蛋白的合成。这种调节机制既保证细胞内rRNA 与核糖体在数量上保
持平衡,又可以减少物质和能量的浪费,D 正确。
例2、操纵子是基因表达调控的一段序列,它由调节基因(I)、启动子(P)①、操纵基因(O,不
编码蛋白质)、结构基因等部分组成。如图表示大肠杆菌②细胞中乳糖代谢所需酶(结构基因
lacZ、lacY、lacA 编码)③的合成及调控过程。图甲表示环境中没有乳糖时,结构基因的表达
被“关闭”的调节机制;图乙表示环境中有乳糖时,结构基因的表达被“打开”的调节机制④。
下列叙述正确的是( )
A.图甲中阻遏蛋白的mRNA 在细胞核中转录形成
B.图乙中体现了一个mRNA 上只有一个起始密码子
C.图乙中RNA 聚合酶通过碱基互补配对与启动子准确结合
D.上述调节机制说明,环境条件可影响基因的选择性表达
【答案】D
【解析】大肠杆菌为原核生物,细胞中没有真正的细胞核,因此,图甲中阻遏蛋白的mRNA 不可
能在细胞核中转录形成,A 错误。图乙中一个mRNA 为模板指导合成了三种酶,该图示说明一个
mRNA 上含有不止一个起始密码子,B 错误。RNA 聚合酶的化学本质是蛋白质,其结构中不存在碱
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基,因此,图乙中RNA 聚合酶不是通过碱基互补配对与启动子准确结合的,C 错误。图甲表示环
境中没有乳糖时,与乳糖代谢有关的基因被“关闭”;图乙表示环境中有乳糖时,与乳糖代谢有
关的基因被“打开”,这种调节机制的存在说明环境条件可影响基因的选择性表达,D 正确。
2.翻译水平的调控——RNA 干扰:
(1)RNA 干扰(RNAi):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。RNA 干扰由转运到细胞质中的双链RNA 激活,沉默机制可导致由小干扰
RNA(siRNA)或短发夹RNA(shRNA)诱导实现靶mRNA 的降解,或者通过小RNA(miRNA)诱导特定
mRNA 翻译的抑制。
(2)RNAi 具有的特征。
①是转录后(翻译)水平的基因沉默机制。
②具有很高的特异性,只降解与之序列相应的单个内源基因的mRNA。
③RNAi 抑制基因表达具有很高的效率,而且相对很少量的dsRNA 分子(数量远远少于内源mRNA
的数量)就能完全抑制相应基因的表达。
④RNAi 抑制基因表达的效应可以穿过细胞界限,在不同细胞间长距离传递和维持信号甚至传
播至整个有机体以及可遗传等特点。
⑤dsRNA 不得短于21 个碱基,并且长链dsRNA 也在细胞内被Dicer 酶切割为21 bp 左右的
siRNA,并由siRNA 来介导mRNA 切割。
例1、miRNA 是一类在人体内广泛分布的内源性非编码RNA,长度为19~25 个核苷酸。不同
miRNA 在个体发育的不同阶段产生。miRNA 通过与靶mRNA 结合或引起靶mRNA 的降解,进而特
异性影响相应基因的表达。请根据材料判断下列相关说法正确的是( )
A.miRNA 指导合成的肽链最多含有8 个氨基酸
B.miRNA 的合成不需要RNA 聚合酶的参与
C.miRNA 在转录阶段特异性影响基因的表达过程
D.不同miRNA 在个体发育不同阶段产生,与细胞分化有关
【答案】D
【解析】根据题意可知,miRNA 是非编码RNA,故不能作为模板翻译肽链,A 错误;RNA 是通过转录合成的,转录
过程需要RNA 聚合酶的催化,故miRNA 的合成需要RNA 聚合酶的参与,B 错误;根据题意,miRNA 通过与靶
mRNA 结合或引起靶mRNA 的降解,影响的是翻译阶段,进而影响基因表达,C 错误;不同miRNA 在个体发育不
同阶段产生,属于基因的选择性表达,与细胞分化有关,D 正确。
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