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考点23 基因的表达
一、RNA 的组成和分类
1. RNA 的组成
元素组成
C
、
H 、
O 、
N 、
P
基本单位
（4 种） 核糖 核
苷酸
核糖核酸
RNA
2. 空间结构：一般是 单链 ，不稳定、变异频率高。
3. 种类及功能
（1）mRNA：将遗传信息从 细胞核 传递到 细胞质 中。
（2）tRNA：转运 氨基酸 ，识别 密码子 。
（3）rRNA： 核糖体 的组成成分之一。
（4）少数RNA 还有 催化 功能。
二、遗传信息的转录
1. 概念：在细胞核内，通过
RNA
聚合酶
以DNA 的 一条链 为模板合成
RNA
的过程。
2. 场所：主要是 细胞核 ，在叶绿体、线粒体中也能发生。
3. 转录的条件
(1)
模板：DNA 的 一条链 （模板链）
(2)
原料：4 种 核糖核苷酸
(3)
能量：ATP
(4)
酶：
RNA
聚合酶
关于转录的模板：不是整个DNA 单链都转录，而是基因的一条单链转录。不同的基因的模板链也不一定是同一条DNA 单
链。
聚
合
1
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关于RNA 聚合酶：RNA 聚合酶是一种复合酶，既有合成RNA 的功能又有解旋功能，故转录不需要解旋酶。
4. 转录的过程
第1 步
a RNA
聚合酶
与一段DNA 结合，使DNA 双链解开，双链的碱基得以暴露
第2 步
游离的 核糖核苷酸 与DNA 模板链上的碱基互补配对，在
RNA
聚合酶
的作用下开始
mRNA 的合成
第3 步
新结合的核糖核苷酸连接到正在合成的d mRNA 分子上
第4 步
合成的mRNA 从
DNA
链
上释放。而后，DNA 双螺旋恢复
5. 转录的产物：
mRNA
（信使RNA）、
tRNA
（转运RNA）、
rRNA
（核糖体RNA）等。
三、遗传信息的翻译
1. 辨析密码子与反密码子
(1)
密码子——
mRNA
上可决定一个 氨基酸 的三个相邻的 碱基 。
① 种类：密码子共
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种，负责21 种氨基酸的编码，其中3 种 终止 密码子（UAA、UAG、
UGA）通常 不编码 氨基酸，但UGA 在特殊情况下可编码硒代半胱氨酸。
② 特点：
简并 性：一种氨基酸可能由多个密码子决定。
通用 性：几乎所有的生物体都共用一套密码子。
密码子具有简并性的意义：可以加快翻译的速度，增加密码子的容错性。
(2)
反密码子——
tRNA
上与mRNA 上对应密码子互补配对的三个碱基。
tRNA 有很多种，但，每种tRNA 只能识别并转运一种氨基酸。
2. 翻译
(1)
概念：游离在细胞质中的各种 氨基酸 ，以
mRNA
为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质过程。
(2)
场所：细胞质、线粒体和叶绿体的 核糖体 上。
(3)
翻译的两种模型
模型一：“微观”模型
2
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① 特殊工具：
tRNA
（转运RNA）
② 原料： 氨基酸 ，共21 种
③ 产物：多肽链
④ 场所： 核糖体
⑤ 范围：几乎所有活细胞
模型二：“宏观”模型
① 图中序号名称：①
mRNA
、② 核糖体 、③ 多肽链
② 数量关系：一个mRNA 分子相继结合 多个 核糖体，同时合成多条肽链
意义：少量的mRNA 分子就可以迅速合成大量的蛋白质。
③ 方向：从 左 向 右 ，判断依据：多肽链的长短， 长 的翻译在前
④ 结果：合成的多个氨基酸序列完全 相同 的多肽，因为模版mRNA 相同
四、基因的概念和功能
1. 基因的概念
(1)
基因通常是有 遗传效应 的
DNA
片段。
(2)
基因具有相对独立性，是控制生物性状的 结构和功能 单位。
(3)
基因的位置：基因主要存在于 染色体 上，基因在染色体上呈 线性 排列。
2. 基因的功能：通过 复制 传递遗传信息；通过控制 蛋白质 的合成表达遗传信息。
3. 中心法则
(1)
提出者： 克里克
(2)
中心法则图解
3
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4. 基因表达产物与性状的关系
(1)
直接控制：基因通过控制 蛋白质 的结构直接控制生物体的性状。实例：镰状细胞贫血、囊性纤维化。
(2)
间接控制：基因通过控制 酶的合成 来控制 代谢 过程，进而控制生物体的性状。实例：白化病、皱
粒豌豆。
5. 基因的选择性表达与细胞分化
(1)
表达基因的分类
① 一类是在 所有 细胞中都表达的基因，指导合成的蛋白质是维持细胞基本生命活动所 必需
的，如核糖体蛋白基因、ATP 合成酶基因。（这类基因属于管家基因）
② 另一类是只在某类细胞中 特异性表达 的基因，如卵清蛋白基因、胰岛素基因。（这类基因属于
奢侈基因）
(2)
细胞分化的本质： 基因的选择性表达 。
(3)
基因的选择性表达的结果
① 细胞 形态 的改变：如肌细胞的梭形、哺乳动物成熟红细胞的圆饼形、神经细胞的突起状等。
② 细胞 结构 的变化：细胞器的种类和数量发生变化。
③ 细胞 功能 的特化：执行特定的功能，如运动功能、发射功能、免疫功能等。
④ 特殊 分子 的合成：如合成唾液淀粉酶、抗体、胰岛素、血红蛋白和肌动蛋白等。
五、表观遗传
1. 定义：生物体基因的碱基序列保持 不变 ，但基因 表达 和 表型 发生可遗传变化的现象。
2. 存在时期：普遍存在于生物体的 生长 、 发育 和 衰老 的整个生命活动过程中。
3. 实例（柳穿鱼花的不同形态结构）
(1)
柳穿鱼花形态结构遗传图解
4
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(2)
植物B 的Lcyc 基因不表达的机理
柳穿鱼Lcyc 基因的碱基序列没有变化，但部分碱基发生了高度 甲基化 修饰，抑制了基因的表达，进而
对表型产生影响。这种DNA 甲基化修饰可以遗传给后代，使后代出现相同的表型。
除了DNA 甲基化，构成染色体的组蛋白发生甲基化、乙酰化等修饰，也会影响基因的表达。
六、基因、表观遗传和环境因素与性状之间的关系
1. 基因控制生物体的性状，而性状的形成同时还受到环境的影响
性状的形成往往是内因（ 基因 ）和外因（ 环境 ）相互作用的结果，并且环境能够通过对 基因
或 染色体 上其他成分的修饰，调控基因的表达，进而影响性状。
2. 环境因素可使生物体的性状发生改变
环境因素可以通过 表观遗传 使生物体的性状发生改变，也可以通过改变 遗传物质 ，使生物体的性
状发生改变。
3. 多数情况下，基因与性状不是简单的一一对应关系
(1)
一个性状可以受到 多个 基因的影响。
如：人的身高是由多个基因决定的，其中每个基因对身高都有一定的作用。
(2)
一个基因也可以影响 多个 性状。
如：我国科学家研究发现水稻中的Ghd7 基因编码的蛋白质不仅参与了开花的调控，而且对水稻的生长、
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发育和产量都有重要的作用。
(3)
生物体的性状不完全是由 基因 决定的， 环境 对性状也有着重要的影响。
如：后天的营养和体育锻炼等对人的身高也有重要作用。
考法1 转录和翻译的过程与结果分析
1. DNA 复制、转录和翻译的比较
DNA 复制
转录
翻译
场所
主要在细胞核中
主要在细胞核中
细胞质中的核糖体
原料
4 种脱氧核苷酸
4 种核糖核苷酸
21 种氨基酸
模板
DNA 的两条链
DNA 的一条链
mRNA
条件
酶：解旋酶、DNA 聚合酶等
能量：ATP
酶：RNA 聚合酶
能量：ATP
酶
能量：ATP
工具：tRNA
信息传递
DNA→DNA
DNA→RNA
mRNA→蛋白质
产物
2 个双链DNA
一个单链RNA
（mRNA、tRNA、
rRNA 等）
多肽（经过盘曲折叠形成蛋白质）
特点
半保留复制；边解旋边复制
边解旋边转录
一条mRNA 链上可结合多个核糖体，合
成多条相同的肽链
易错点
①转录的产物不只是mRNA，还有rRNA、tRNA 等，但只有mRNA 携带遗传信息
②mRNA、tRNA、rRNA 这三种RNA 均参与翻译的过程，只是作用不同
③转录和翻译过程中特有的碱基互补配对是A-U
2. DNA 复制和转录图形的识别方法
（1）DNA 两条链都作模板——DNA 复制
（2）DNA 的一条链作模板——转录
3. 翻译起止点与进程
（1）翻译起点：一个核糖体与mRNA 的结合部位形成2 个tRNA 结合位点。起始密码子决定的是甲硫氨
酸或缬氨酸。
（2）翻译进程：核糖体沿着mRNA 移动，读取下一个密码子，mRNA 不移动。
（3）翻译重点：识别到终止密码子（一般不决定氨基酸）时翻译停止。在特殊情况下，终止密码子UGA
可以编码硒代半胱氨酸。
4. mRNA 与核糖体数量、翻译速度的关系
（1）数量关系：一个mRNA 可结合多个核糖体，形成多聚核糖体。因此少量的mRNA 分子可以迅速合成
大量相同的蛋白质。
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（2）方向：判断依据是多肽链的长短，长的翻译在前。
（3）结果：合成的仅是多肽链，要形成有功能活性的蛋白质往往还需要将其运送至内质网、高尔基体等
结构中进一步加工。
（4）多聚核糖体中，每个核糖体合成的多肽链都相同。
5. 基因表达的两种模型
图1 图2
图1 中a 为mRNA，b 为核糖体，c 为肽链。图2 中d 为DNA，f 为RNA 聚合酶，e 为mRNA。
（1）原核生物：转录和翻译同时进行，发生在细胞质中。
（2）真核生物：先转录，发生在细胞核(主要)中；后翻译，发生在细胞质中。
（3）多聚核糖体可以提高翻译的效率。
6. 遗传信息、密码子与反密码子的关系
遗传信息
密码子
反密码子
作用
决定蛋白质中氨基酸的排列顺序
直接决定蛋白质分子中
氨基酸的排列顺序
识别mRNA 上密码子，以确
定氨基酸在肽链上的位置
存在位置
在DNA 上，是基因中脱氧核苷
酸的排列顺序
在mRNA 上，是决定1
个氨基酸的3 个相邻碱基
在tRNA 上，是与密码子互
补配对的3 个碱基
对应关系
7. 基因控制蛋白质合成过程中的相关数量关系
（1）基因中碱基数：mRNA 中碱基数：多肽链中氨基酸数=6:3:1（不考虑非编码区、内含子和终止密码
子）
（2）每种氨基酸对应一种或几种密码子（密码子的简并性），可由一种或几种tRNA 转运。但一种密码子
只能决定一种氨基酸，一种tRNA 只能转运一种氨基酸。
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【典例1】（2023•思明区校级模拟）如图表示基因表达过程中决定异亮氨酸的密码子与反密码子的配对情
况。反密码子的第一个碱基（从5'到3'方向阅读）与密码子的第三个碱基配对。反密码子与密码子配对时，
密码子的第一位、第二位是严格按照碱基配对原则进行，而第三个碱基配对不严格，特别是tRNA 反密码
子中除A、G、C、U 外，往往在第一位出现次黄嘌呤Ⅰ，Ⅰ可以与U、A、C 形成碱基配对，这种现象称
为密码子的摆动性。下列说法错误的是（ ）
A．图中表示翻译过程，可发生在人体肝细胞的核糖体中
B．决定该异亮氨酸的DNA 模板链碱基为5'
TAC
3'
﹣
﹣
C．根据摆动性学说，图中反密码子可能是5'
IAU
3'
﹣
﹣
D．每种tRNA 的3'端只能识别并转运一种氨基酸
【分析】反密码子是指tRNA 的A 环的三个相邻的碱基，能专一地与mRNA 上的特定的3 个碱基（即密
码子）配对，与其3′端转运的氨基酸种类有对应关系，一种tRNA 只能转运一种氨基酸。
【解答】解：A、翻译过程中密码子和反密码子配对，发生在核糖体，A 正确；
B、由于密码子是5'—AUC—3'，因此决定该异亮氨酸的DNA 模板链碱基为3'—TAG—5'，B 错误；
C、根据摆动性学说，反密码子的第一位是I，可以与密码子第三位的U、A、C 形成碱基配对，因此图
中反密码子可能是5'—IAU—3'，C 正确；
D、每种tRNA 只能转运一种氨基酸，氨基酸结合在tRNA 的3'端，D 正确。
故选：B。
【点评】本题考查转录和翻译的相关知识，意在考查学生的识记能力和判断能力，运用所学知识综合分
析问题的能力是解答本题的关键。
【典例2】（2023•陕西模拟）如图为基因产生特定的蛋白质的过程，请据图分析，下列说法正确的是（
）
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A．核糖体在mRNA 上的移动方向为B→A
B．基因的表达是以E 链和F 链的任一条为模板产生特定的mRNA
C．基因进行转录时需要DNA 聚合酶的参与
D．在翻译过程中发生碱基互补配对的是mRNA 与tRNA
【分析】基因控制蛋白质的合成包括转录和翻译两个过程，其中转录是以DNA 分子的一条链为模板合
成RNA 的过程，该过程主要发生在细胞核中；翻译是以mRNA 为模板合成蛋白质的过程，该过程发生
在核糖体上。
【解答】解：A、不携带氨基酸的tRNA 从A 端离开，携带氨基酸的tRNA 从B 端进入，说明核糖体在
mRNA 上的移动方向为A→B，A 错误；
B、基因的表达是指基因通过转录和翻译产生蛋白质或者通过转录产生RNA 的过程，E 链和F 链表示
DNA 单链，转录是只能以DNA 双链中的特定的一条为模板合成mRNA，不是随机以任何一条链作为
模板，B 错误；
C、基因进行转录时需要RNA 聚合酶的参与，C 错误；
D、翻译是指以mRNA 为模板合成蛋白质的过程，该过程中需要tRNA 来转运氨基酸，因此发生碱基互
补配对的是mRNA 上的密码子和tRNA 上的反密码子，D 正确。
故选：D。
【点评】本题结合图解，考查了遗传信息的转录和翻译，要求考生识记遗传信息转录和翻译的过程、场
所、条件及产物，能准确判断图示过程的名称，再结合所学的知识准确判断各选项。
【典例3】（2023•怀仁市校级四模）DNA 结合蛋白在DNA 复制、表达等过程中均起重要作用。生物体内
存在多种DNA 结合蛋白，包括转录因子，DNA/RNA 聚合酶、核酸酶等，其中转录因子是能特异性结合
DNA 并调控其以特定强度在特定时间与空间表达的蛋白质。下列关于DNA 结合蛋白的叙述，正确的是（
）
A．DNA 复制时，解旋酶、DNA 聚合酶催化碱基间不同化学键的形成
B．转录因子、RNA 聚合酶是基因转录的重要调控元件，催化DNA 解旋
C．逆转录酶在宿主细胞的细胞质中催化与RNA 互补的单链DNA 的合成
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D．核酸酶与DNA 结合后可降低DNA 水解成4 种脱氧核苷酸时所需的活化能
【分析】DNA 复制时，需要解旋酶和DNA 聚合酶催化；转录时，需要RNA 聚合酶催化，转录因子调
控；核酸酶（DNA 酶或RNA 酶），可以催化核酸水解。
【解答】解：A、DNA 复制时，解旋酶催化碱基间氢键的断裂，DNA 聚合酶催化脱氧核苷酸之间磷酸
二酯键的形成，A 错误；
B、转录因子、RNA 聚合酶是基因转录的重要调控元件，但转录因子不催化DNA 解旋，B 错误；
C、逆转录酶结合在RNA 上，催化逆转录过程，不属于DNA 结合蛋白，C 错误；
D、酶的作用机理是降低化学反应所需的活化能，故核酸酶与DNA 结合后可降低DNA 水解成4 种脱氧
核苷酸时所需的活化能，D 正确。
故选：D。
【点评】本题主要考查遗传信息的转录和翻译，意在考查考生理解所学知识要点，把握知识间内在联系
的能力，能够运用所学知识，对生物学问题作出准确的判断，难度适中。
【典例4】（2023•济南三模）LicV 单体是由LicT 蛋白与光敏蛋白（VVD）构成的融合蛋白。用不同的连
接子蛋白连接LicT 与VVD，形成的LicV 存在差异，在黑暗和蓝光照射下检测，可筛选出调控效果最佳的
LicV。该调控过程如图所示，图中RAT 由终止子转录而来，可以使转录终止。下列说法错误的是（ ）
A．图中RAT 是在RNA 聚合酶的作用下转录形成的
B．图中红色荧光蛋白基因的表达情况可用于检测转录是否继续进行
C．LicT 蛋白合成时核糖体沿着mRNA5'端移动到3'端，直至遇到终止密码子翻译结束
D．黑暗条件下根据红色荧光强度差异筛选连接LicT 与VVD 的最佳连接子蛋白
【分析】基因的表达是指遗传信息转录和翻译形成蛋白质的过程。转录是以DNA 的一条链为模板合成
RNA 的过程，该过程需要核糖核苷酸作为原料；翻译是指在核糖体上，以mRNA 为模板、以氨基酸为
原料合成蛋白质的过程，该过程还需要tRNA 来运转氨基酸。
【解答】解：A、RAT 是位于mRNA 上，转录是以DNA 的一条链为模板合成RNA 的过程，故图中
RAT 是在RNA 聚合酶的作用下转录形成的，A 正确；
B、如果转录在终止子以后正常进行，就会转录并进而翻译出红色荧光蛋白，故图中红色荧光蛋白基因
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的表达情况可用于检测转录是否继续进行，B 正确；
C、LicT 蛋白经过转录和翻译合成，翻译时核糖体沿着mRNA5’端移动到3 端，直至遇到终止密码子翻
译结束，C 正确；
D、黑暗条件下，转录会在遇到终止子时停止，因此并不会转录和翻译红色荧光蛋白，因此无法根据红
色荧光强度差异筛选连接LicT 与VVD 的最佳连接子蛋白，D 错误。
故选：D。
【点评】本题主要考查遗传信息的转录和翻译，要求学生有一定的理解分析能力，能够结合题干信息和
所学知识进行分析应用。
【变式1】（2023•开封三模）下列有关生物遗传信息的叙述，正确的是（ ）
A．在生物体中，流向DNA 的遗传信息来自DNA 或RNA
B．遗传信息表达的过程中，RNA 和蛋白质均由DNA 编码
C．在翻译过程中，tRNA 读取mRNA 上全部碱基序列信息
D．多个核糖体结合一个mRNA 分子，共同合成一条多肽链
【分析】中心法则：
（1）遗传信息可以从DNA 流向DNA，即DNA 的复制；
（2）遗传信息可以从DNA 流向RNA，进而流向蛋白质，即遗传信息的转录和翻译。后来中心法则又
补充了遗传信息从RNA 流向RNA 以及从RNA 流向DNA 两条途径。
【解答】解：A、流向DNA 的遗传信息来自DNA（DNA 分子的复制）或RNA（RNA 的逆转录），A
正确；
B、RNA 复制病毒的RNA 和蛋白质由病毒的遗传物质RNA 编码合成，B 错误；
C、密码子有64 种，一般反密码子有61 种，没有相应的反密码子与mRNA 上的终止密码子配对，故
tRNA 不能读取mRNA 上全部碱基序列信息，C 错误；
D、多个核糖体结合一个mRNA 分子，每个核糖体合成一条肽链，D 错误。
故选：A。
【点评】本题主要考查遗传信息的转录和翻译的相关知识，意在考查考生理解所学知识要点，把握知识
间内在联系的能力，能够运用所学知识，对生物学问题作出准确的判断，难度适中。
【变式2】（2023•宁德一模）新冠病毒依赖核糖体“移码”的特殊机制来提高病毒蛋白表达水平。核糖体
“移码”是指病毒RNA 翻译过程中核糖体会向前或向后滑动一两个核苷酸，导致病毒可以利用一条RNA
为模板翻译产生两种蛋白质。下列有关该现象叙述错误的是（ ）
A．核糖体“移码”可扩展病毒所携带遗传信息的利用率
B．核糖体“移码”可导致RNA 上提前或延后出现终止密码子
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C．核糖体“移码”会导致RNA 上起始密码子位置发生改变
D．细胞中若出现核糖体“移码”现象则机体细胞免疫活动增强
【分析】1、mRNA 上3 个相邻的碱基决定1 个氨基酸。每3 个这样的碱基叫作1 个密码子。
2、游离在细胞质中的各种氨基酸，以mRNA 为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质，这一过程叫作
翻译。
【解答】解：A、根据题意，核糖体“移码”导致病毒可以利用一条RNA 为模板翻译产生两种蛋白质，
故核糖体“移码”可扩展病毒所携带遗传信息的利用率，A 正确；
B、核糖体“移码”可使病毒RNA 翻译过程中核糖体向前或向后滑动一两个核苷酸，可导致RNA 上提
前或延后出现终止密码子，B 正确；
C、核糖体“移码”可使病毒RNA 翻译过程中核糖体向前或向后滑动一两个核苷酸，起始密码子位置
不变，C 错误；
D、细胞中若出现核糖体“移码”现象，说明病毒已侵入到细胞中，则机体细胞免疫活动增强，D 正确。
故选：C。
【点评】本题比较基础，考查遗传信息的转录和翻译，要求考生识记遗传信息转录和翻译的过程、场所、
条件及产物等基础知识；识记密码子的特点，能结合所学知识准确判断各选项。
【变式3】（2023•晋中三模）具有脑神经系统动物的基因表达有转录、剪接、翻译等过程，转录形成的pre
mRNA
﹣
需要借助剪接体剪接形成mRNA 才可用于翻译，部分过程如图所示。研究发现癌细胞需要大量的
剪接以实现快速增殖。下列相关分析正确的是（ ）
A．pre
mRNA
﹣
比mRNA 编码的多肽链中氨基酸数量多
B．核糖体在翻译模板mRNA 上移动的方向为从右到左
C．特异性降低剪接体识别能力为药物研发开辟新方向
D．剪接体异常会导致基因结构发生改变进而引发疾病
【分析】基因的表达是指细胞在生命过程中，把储存在DNA 顺序中遗传信息经过转录和翻译，转变成
具有生物活性的蛋白质分子。转录是在细胞核内进行的，它是指以DNA 的一条链为模板，合成RNA 的
过程。翻译是在细胞质中进行的，它是指以信使RNA 为模板，合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过
程。翻译的方向判断依据：每个核糖体合成1 条肽链，移动越远的核糖体（即越早开始翻译的核糖体）
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合成的肽链越长，所以可以根据每个核糖体下延伸出的肽链的长短来确定核糖体的移动方向（即翻译方
向），所以翻译方向（即核糖体的移动方向）是：由多肽链短的核糖体→由多肽链长的核糖体。
【解答】解：A、pre
mRNA
﹣
未经剪接体剪接不能直接作为翻译的模板，所以不能编码氨基酸，A 错误；
B、核糖体是沿着mRNA 的5'端向3'端移动，由图可知tRNA 上与氨基酸结合的一端为3'端，因此tRNA
从左到右为3'端到5'端，mRNA 从左到右为5'端到3'端，则图示核糖体移动的方向是从左到右，B 错误；
C、由题意可知，癌细胞需要大量的剪接以实现快速增殖，若有药物能特异性降低剪接体识别能力，则
剪接过程无法正常进行进而影响基因的表达，可能会降低癌细胞的增殖速度，C 正确；
D、剪接体异常会导致无法形成成熟的mRNA，但不会影响DNA 上基因的结构，D 错误。
故选：C。
【点评】本题考查遗传信息的转录与翻译的相关知识，意在考查学生的识记能力和判断能力，运用所学
知识综合分析问题的能力是解答本题的关键。
【变式4】（2023•滨州二模）构成核糖体的r 蛋白与rRNA 结合的能力比与mRNA 强，只要有游离的
rRNA，新合成的r 蛋白就会与之结合装配核糖体（如图甲）。r 蛋白的量总与rRNA 数量相当，这是r 蛋白
进行自体调控的结果（如图乙）。下列说法错误的是（ ）
A．图甲中④过程需在核仁中进行
B．图甲中②过程核糖体沿mRNA 由5'向3'方向移动
C．图乙中的mRNA 是翻译r 蛋白的模板
D．图乙过程以负反馈调节的方式避免物质与能量的浪费
【分析】分析题图：过程①为转录，过程②为翻译，过程③为rRNA 的合成，过程④为rRNA 与r 蛋
白质结合。
【解答】解：A、结合题干信息“只要有游离的rRNA，新合成的r 蛋白就会与之结合装配核糖体（如图
甲）”可知，图甲中④过程（rRNA 与r 蛋白质结合）需在细胞质中进行，A 错误；
B、图甲中②过程表示翻译，该过程以mRNA 为模板合成蛋白质，翻译时，核糖体沿mRNA 由5'向
3'方向移动，B 正确；
C、结合图乙可知，mRNA 是翻译r 蛋白的模板，C 正确；
D、结合题干以及图乙可知，若细胞内rRNA 合成不足则会造成已经合成的rRNA 蛋白过量，进而与r
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蛋白mRNA 结合阻止该种蛋白质的继续合成，即图乙过程以负反馈调节的方式避免物质与能量的浪费，
D 正确。
故选：A。
【点评】本题结合图解，考查遗传信息的转录和翻译，要求考生识记遗传信息转录和翻译的过程、条件、
产物等基础知识，能正确分析题图，再结合所学的知识准确答题。
考法2 对基因及中心法则的理解与分析
1. 染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸之间的关系
2. 中心法则的应用
（1）各类生物遗传信息的传递过程
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
HIV
细胞生物
动物、植物、细菌、真菌等
（2）细胞种类与遗传信息传递途径的关系
①细胞共有的途径：DNA 复制、转录、翻译。但具体到不同的细胞，情况不尽相同。如根尖分生区细胞等
分裂旺盛的细胞中三条途径都有；成熟叶肉细胞等高度分化的细胞无DNA 复制，只有转录和翻译途径；
哺乳动物成熟红细胞无遗传信息的传递。
②RNA 的复制和逆转录过程只发生在以RNA 为遗传物质的病毒的增殖过程中。
（3）进行碱基互补配对的过程和场所的总结
①过程：DNA 复制、转录、翻译、RNA 复制、逆转录。
②场所：细胞核、叶绿体、线粒体、核糖体。
3. 表观遗传现象
表观遗传现象实在分子水平上调控基因表达的过程。
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（1）表观遗传的研究内容
①基因选择性转录的调控，如DNA 甲基化。
②基因转录后的调控，如基因组中非编码RNA（有多种功能性非编码RNA 可对基因表达水平进行干扰，
如RNA 干涉可使转录后的同源mRNA 降解，从而使目的基因无法表达）。
③翻译形成的蛋白质的修饰，如组蛋白修饰（组蛋白是构成染色体的小分子蛋白质，被甲基化或磷酸化后
影响基因的转录活性）。
（2）表观遗传的特点
①DNA 序列不变。②可逆性的基因表达调节。③可遗传，即这类改变通过有丝分裂或减数分裂，能在细胞
或个体世代间遗传。
【典例1】 （2023•和平区校级一模）下列关于“中心法则”含义的叙述中，错误的是（ ）
A．基因通过控制蛋白质的合成来控制生物性状
B．②③过程可发生在被RNA 病毒感染的细胞内
C．⑤③④过程所需的原料分别是脱氧核苷酸、核糖核苷酸、氨基酸
D．②过程中碱基互补配对时，遵循A
U
﹣、U
A
﹣、C
G
﹣、G
C
﹣
的原则
【分析】1、中心法则是指遗传信息从DNA 传递给RNA，再从RNA 传递给蛋白质，即完成遗传信息的
转录和翻译的过程。也可以从DNA 传递给DNA，即完成DNA 的复制过程。这是所有有细胞结构的生
物所遵循的法则。在某些病毒中的RNA 自我复制（如烟草花叶病毒等）和在某些病毒中能以RNA 为模
板逆转录成DNA 的过程（某些致癌病毒）是对中心法则的补充。
2、据图分析可知，①是指转录，②是指逆转录，③是指RNA 复制，④是指翻译，⑤是指DNA 复
制。
【解答】A、基因通过控制蛋白质的合成来控制生物性状，如血红蛋白，A 正确；
B、②是指逆转录，③是指RNA 复制，在某些病毒寄生在宿主细胞中，可以进行RNA 自我复制（如
烟草花叶病毒等）或以RNA 为模板逆转录成DNA 的过程（某些致癌病毒），B 正确；
C、DNA 复制所需的原料是脱氧核苷酸，RNA 复制所需的原料是核糖核苷酸，翻译所需的原料是氨基
酸，C 正确；
D、②是指逆转录形成DNA，遵循A
T
﹣、U
A
﹣、C
G
﹣、G
C
﹣
的原则，D 错误。
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故选：D。
【点评】本题考查基因法则的主要内容及发展，要求考生识记中心法则的主要内容及后人对他的补充和
完善，能利用所学知识准确判断各选项。
【典例2】 （2023•大祥区校级模拟）2020 年诺贝尔生理学或医学奖颁给了哈维•阿尔特、迈克尔•霍顿和
查尔斯•赖斯这三位伟大的科学家，奖励他们在发现丙型肝炎病毒上作出的贡献。如图为丙型肝炎病毒的
增殖过程，下列相关叙述错误的是（ ）
A．该病毒和HIV 的增殖过程都需要逆转录酶的参与
B．该病毒侵入宿主细胞后，③过程通常发生在④过程之前
C．③④⑤⑥过程都发生了碱基配对且配对方式完全相同
D．④⑤过程需要消耗的尿嘧啶核糖核苷酸的数目不相同
【分析】①过程为病毒侵入宿主细胞，②过程为病毒的RNA 注入宿主细胞，③过程是以+RNA 为模
板翻译形成RNA 复制酶，④过程是+RNA 为模板复制形成﹣RNA，⑤过程是以﹣RNA 为模板复制形
成+RNA，⑥过程是以+RNA 为模板翻译形成该病毒的结构蛋白，⑦过程是结构蛋白和+RNA 组装形成
子代病毒。
【解答】解：A、由图可以直接看出该病毒的增殖没有逆转录过程，不需要逆转录酶的参与，A 错误；
B、④过程为RNA 复制，需要RNA 复制酶的催化，而宿主细胞中不含有RNA 复制酶，故③过程通常
发生在④过程之前，B 正确；
C、④⑤过程发生+RNA 和﹣RNA 之间的配对，③⑥过程发生+RNA 上的密码子和tRNA 上的反密码
子之间的配对，配对方式都是A
U
﹣、C
G
﹣，C 正确；
D、④过程合成的是﹣RNA，⑤过程合成的是+RNA，模板中的相同碱基的数目并不相同，因此两者
需要消耗的尿嘧啶核糖核酸的数目不相同，D 正确。
故选：A。
【点评】本题借病毒侵入宿主细胞合成子代病毒的过程综合考查转录、翻译和中心法则等相关知识，旨
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在考查学生把握知识间内在联系的能力。
【典例3】 （2023•重庆模拟）一个蜂群中，蜂王和工蜂都是由受精卵发育而来的，但它们的形态、结构、
生理和行为等截然不同。研究发现蜜蜂的少数幼虫取食蜂王浆发育成蜂王，大多数幼虫取食花粉和花蜜发
育成工蜂。DNMT3 蛋白是一种DNA 甲基化转移酶，能使DNA 某些区域甲基化（如图）。敲除DNMT3
基因后，蜜蜂幼虫取食花粉和花蜜也将发育成蜂王，与取食蜂王浆有相同效果。下列有关分析错误的是（
）
A．花粉和花蜜中可能含有抑制DNMT3 蛋白活性的物质
B．甲基化的DNA 可能干扰了RNA 聚合酶与DNA 相关区域结合
C．蜂王浆可能会导致细胞中DNMT3 基因的表达水平下降
D．蜜蜂幼虫发育成蜂王可能与某些基因是否甲基化有关
【分析】蜂王浆抑制DNMT3 基因表达DNMT3 蛋白，该蛋白是一种DNA 甲基化转移酶，能使DNA 某
些区域添加甲基基团，从而影响基因的表达。敲除DNMT3 基因后，蜜蜂幼虫将发育成蜂王，这与取食
蜂王浆有相同的效果，推测DNA 某些区域添加甲基基团后转录会被抑制。
【解答】解：A、敲除DNMT3 基因后，蜜蜂幼虫取食花粉和花蜜也将发育成蜂王，与取食蜂王浆有相
同效果，应该是蜂王浆中可能含有抑制DNMT3 蛋白活性的物质，A 错误；
B、DNA 甲基化使得DNA 转录过程受阻，可能干扰了RNA 聚合酶与DNA 相关区域结合，B 正确；
C、敲除DNMT3 基因后，蜜蜂幼虫取食花粉和花蜜也将发育成蜂王，与取食蜂王浆有相同效果，说明
蜂王浆可能使DNMT3 基因表达水平下降，C 正确；
D、将DNA 甲基化转移酶相关基因——DNMT3 基因敲除后，蜜蜂幼虫取食花粉和花蜜也将发育成蜂王，
说明发育为蜂王可能与某些基因是否甲基化有关，D 正确。
故选：A。
【点评】本题考查基因与性状的关系、遗传信息的转录和翻译，意在考查学生的识图能力和判断能力，
运用所学知识综合分析问题的能力。
【典例4】 （2023•济宁二模）遗传印记是在一个基因或基因组上标记其双亲来源信息的过程，DNA 甲基
化是该过程常见的方式。基因A 的表达产物促进小鼠生长，a 基因无此功能，如图表示遗传印记对该基因
表达和传递的影响。下列叙述正确的是（ ）
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A．图中雌鼠的A 基因可能来自母本或父本
B．由图中配子形成过程可知DNA 甲基化不可以遗传
C．具有遗传印记的基因可能由于无法与RNA 聚合酶结合而不能表达
D．生长正常雄鼠与生长缺陷雌鼠交配，则子代可能全为生长缺陷型
【分析】1.据图分析可知，雄配子中印记重建去甲基化，雌配子中印记重建甲基化。
2.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，最终无法合成相应蛋白，从而抑制了基因的表达。
【解答】解：A、由图中配子形成过程中印记发生的机制可知，在雄鼠形成配子时为去甲基化，在雌鼠
形成配子时印记重建为甲基化，雌鼠的A 基因未甲基化，可以断定亲代雌鼠的A 基因来自父方，A 错
误；
B、据图可知，雌性小鼠的甲基化可通过配子遗传给后代，B 错误；
C、基因的表达包括转录和翻译过程，而启动子是RNA 聚合酶识别和结合的位点，用于驱动基因的转
录，具有遗传印记的基因可能由于无法与RNA 聚合酶结合而不能表达，C 正确；
D、据图可知，正常生长雄性小鼠（AA 或Aa）在形成配子时去甲基化，产生的配子均正常，而生长缺
陷雌鼠的配子均甲基化，雌雄配子结合后，可能产生生长正常的雌性小鼠，D 错误。
故选：C。
【点评】表观遗传的题把握住基因碱基序列不改变的关键即可得分。
【典例5】 （2023•绵阳模拟）如图表示人体内苯丙氨酸的代谢途径，能据图得出的结论是（ ）
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A．基因与性状的关系并不都是简单的线性关系
B．若基因1 不表达，则基因2 也不表达
C．基因1、2、3、4 在所有细胞中都能表达
D．基因1、2、3、4 都是先转录后翻译
【分析】由图可知，一个性状可能受多个基因影响。
【解答】解：A、由图可知，一个性状可能受多个基因影响，A 正确；
B、基因1、2 的表达没有直接关系，B 错误；
C、基因1、2、3、4 的表达产物，并不是每个细胞维持生命活动所必须的，所以不会在所有细胞中都表
达，C 错误；
D、真核细胞的核基因都是先转录后翻译，但是据图并不能得出结论，D 错误。
故选：A。
【点评】本题考查基因与性状的相关知识，意在考查学生的识记能力和判断能力，运用所学知识综合分
析问题的能力是解答本题的关键。
【变式1】 （2023•丹东模拟）如图为某DNA 分子中a、b、c 三个基因的分布状况，图中Ⅰ、Ⅱ为无遗传
效应的序列。下列叙述正确的是（ ）
A．基因一定是具有遗传效应的DNA 片段
B．图中b 基因的启动子和终止子分别位于Ⅰ、Ⅱ中
C．遗传信息蕴藏在碱基的种类及排列顺序之中
D．a、b、c 三个基因在遗传时，不遵循基因的自由组合定律
【分析】1、基因自由组合定律的实质是：位于非同源染色体上的非等位基因的分离或自由组合是互不
干扰的；在减数分裂过程中，同源染色体上的等位基因彼此分离的同时，非同源染色体上的非等位基因
自由组合。
2、基因通常是具有遗传效应的DNA 片段。
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【解答】解：A、对于RNA 病毒，基因是具有遗传效应的RNA 片段，A 错误；
B、基因在染色体上呈线性排列，基因b 的启动子和终止子分别位于基因b 的首端和尾端，B 错误；
C、遗传信息蕴藏在碱基的排列顺序之中，C 错误；
D、a、b、c 三个基因位于同一条染色体上，在遗传时无法自由组合，不遵循基因的自由组合定律，D
正确。
故选：D。
【点评】本题考查基因的概念、遗传信息、基因自由组合定律等知识，要求考生识记基因的概念及特点，
能结合所学的知识准确答题。
【变式2】 （2023•天心区校级模拟）不同抗菌药物的抗菌机理有所不同，如环丙沙星能抑制细菌DNA 解
旋酶的活性，利福平能抑制RNA 聚合酶的活性，红霉素能与核糖体结合抑制其功能。如图表示细胞中遗
传信息传递的规律，下列叙述正确的是（ ）
A．利福平和红霉素能通过抑制③⑤过程来抑制新冠病毒繁殖
B．完成图中②④两个过程所需的原料、模板和酶都相同
C．环丙沙星能够显著抑制细菌体内的①④两个生理过程
D．图中③⑤所代表的生理过程中都有氢键的断裂和生成
【分析】图中①过程是DNA 分子的复制过程，②过程是转录过程，③过程是翻译过程，④过程是
RNA 的复制，⑤过程是逆转录过程。
【解答】解：A、新冠病毒是RNA 病毒，利福平能抑制RNA 聚合酶的活性，可抑制④RNA 复制的过
程；红霉素能与核糖体结合抑制其功能，可抑制③翻译过程，A 错误；
B、②过程是转录过程，④过程是RNA 复制过程，需要的原料、酶相同，需要的模板不同，②过程
的模板是DNA，④过程的模板是RNA，B 错误；
C、环丙沙星能抑制细菌DNA 解旋酶的活性，环丙沙星能够显著抑制细菌体内的①过程，④转录过程
不需要解旋酶的催化，且细菌体内不会发生④过程（RNA 的复制），C 错误；
D、③表示翻译过程，mRNA 和tRNA 间有氢键的断裂和形成过程，⑤过程是逆转录过程，DNA 和
RNA 之间有氢键的断裂和生成，D 正确。
故选：D。
【点评】本题考查了中心法则的有关知识，要求考生能够识记识记中心法则的内容以及补充，识记各阶
段的过程和条件，能够结合题干信息准确判断各项。
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【变式3】 （2023•潍坊二模）如图表示细胞内发生的某些物质合成过程，其中①②③④表示不同的生
物大分子，④是细胞内的能源物质，a、b、c 表示组成对应大分子的单体。下列说法正确的是（ ）
A．①主要分布在细胞核，a 是脱氧核糖核苷酸
B．②③的存在部位不同，但可能都具催化作用
C．在动植物细胞内④可代表不同物质，但c 是同一物质
D．②→③→④是基因的有序表达过程，体现了基因对性状的控制
【分析】分析题图：①是DNA，a 是核糖核苷酸，②是RNA，b 是氨基酸，③是蛋白质（酶），c 是
单糖，④是多糖。
【解答】解：A、①是DNA，主要分布在细胞核中，组成它的单体是脱氧核苷酸，但a 是核糖核苷酸，
是RNA 的基本单位，A 错误；
B、②是RNA，③是蛋白质（酶），②③主要存在部位都是细胞质基质，二者可能都具催化作用，B
错误；
C、④是细胞内的储能物质，在植物细胞内和在动物细胞内④代表不同物质，前者是淀粉，后者是糖
原，但c 代表同一物质葡萄糖，C 正确；
D、①→②→③是基因的有序表达过程，体现了基因对性状的控制，D 错误。
故选：C。
【点评】本题主要考查遗传信息的传递、蛋白质的结构及多样性、核酸的种类及主要存在部位、糖类的
种类及分布的内容，要求考生识记相关知识，并结合所学知识准确答题。
【变式4】 （2023•广东模拟）核小体是染色质的基本单位，它是由DNA 缠绕在组蛋白上形成的。有些基
因的启动子位于核小体中。在DNA 复制、转录、修复等过程中，核小体的位置和排列的密集程度会随之
变化。一般而言，核小体排列疏松的区域转录活跃，核小体排列密集的区域转录被抑制。下列叙述正确的
是（ ）
A．细胞核内合成的组蛋白和DNA 组装成核小体
B．DNA 复制时，核小体排列会变得更密集
C．组蛋白发生甲基化、乙酰化等修饰不影响基因的表达
D．核小体排列疏松有利于RNA 聚合酶与启动子结合
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【分析】1、在细胞核中，以DNA 的一条链为模板合成RNA 的过程称为转录。
2、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。
【解答】解：A、组蛋白是在核糖体上合成的，A 错误；
B、DNA 复制时，核小体排列会变得较为疏松，B 错误；
C、组蛋白发生甲基化、乙酰化等修饰会影响基因的表达，C 错误；
D、核小体排列疏松的区域转录活跃，说明核小体排列疏松有利于RNA 聚合酶与启动子结合，D 正确。
故选：D。
【点评】本题考查转录和表观遗传的相关知识，意在考查学生提取信息和分析问题的能力，难度不大。
【变式5】 （2023•抚顺一模）如图为人体细胞中血红蛋白基因和酪氨酸酶的性状的控制过程。下列相关叙
述错误的是（ ）
A．X1和X2可以在同一细胞中合成，因为人体的体细胞中核基因相同
B．基因2 若发生甲基化，可能导致人体皮肤出现白化现象，并能够遗传给后代
C．基因1 和基因2 对性状的控制方式不同
D．镰刀状细胞贫血症的根本原因是基因1 发生突变，该病症可在光学显微镜下观察到
【分析】1、基因通过中心法则控制性状，包括两种方式：（1）通过控制酶的合成控制代谢过程，间接
控制生物体的性状；（2）可通过控制蛋白质的结构直接控制生物的性状。
2、题图分析：①是转录过程，②是翻译过程，④是正常血红蛋白形成正常红细胞，⑤酶的催化作用。
【解答】解：A、人体的细胞是由同一个受精卵经过有丝分裂过程产生的，因此两种细胞中含有的DNA
相同，X1和X2不能在同一细胞中合成，是因为基因的选择性表达，A 错误；
B、基因2 若发生甲基化，可能导致酪氨酸酶无法合成，也无法合成黑色素，人体皮肤会出现白化现象，
DNA 甲基化修饰可以遗传给后代，使后代出现同样的表型，B 正确；
C、基因1 通过控制蛋白质的结构直接控制生物的性状；基因2 通过控制酶的合成控制细胞代谢进而间
接控制生物的性状，C 正确；
D、基因1 发生突变，导致血红蛋白的合成异常，进而导致镰刀状细胞贫血症，镰刀状细胞贫血症的红
细胞异常，可以在光学显微镜下观察到，D 正确。
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故选：A。
【点评】本题考查了基因对形状的控制方式，意在考查学生对重点知识的识记理解和运用能力，难度中
等。
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