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(共44张PPT)
专题七 遗传的分子基础
考情分析
真题任务驱动
模块知识清单
重难考点通关
重难提分技巧
高考最新动向
单元知识网络
目 录
Contents
考情分析
考查内容：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。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。
命题规律：“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。
备考策略
（1）熟记科学史上有关遗传物质发现的研究方法与思维方法；表格比较法对比记忆DNA复制、转录、翻译、逆转录的不同。
（2）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。
真题任务驱动
（2023年江苏卷）翻译过程如图所示，其中反密码子第1位碱基常为次黄嘌呤（I），与密码子第3位碱基A、U、C皆可配对。下列相关叙述正确的是（ ）
A. tRNA分子内部不发生碱基互补配对
B. 反密码子为5'-CAU-3'的tRNA可转运多种氨基酸
C. mRNA的每个密码子都能结合相应的tRNA
D. 碱基I与密码子中碱基配对的特点，有利于保持物种遗传的稳定性
答案：D
解析：A、单链tRNA分子内部存局部双链区，双链区存在碱基互补配对，A错误； B、每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸，B错误； C、mRNA是翻译的模板，其上的终止密码子不能结合相应的tRNA,C错误； D、反密码子第1位碱基常为次黄嘌呤(I)与密码子第3位碱基A、U、C皆可配对这种特点是密码子的简并性，而遗传密码的简并性可减少变异，有利于保持遗传信息的稳定性，D正确。
一、遗传物质的探索
模块知识清单
1.肺炎链（双）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
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：
（1）ab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。
（2）bc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。
（3）cd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。
（4）S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.噬菌体侵染细菌实验
（1）研究者：1952年赫尔希和蔡斯。
（2）实验材料：T2噬菌体和大肠杆菌培养液等。
（3）实验方法：放射性同位素标记法。
（4）T2噬菌体是一种专门寄生在大肠杆菌体内的病毒（无细胞结构），头部和尾部的外壳都是由蛋白质构成的，头部内含有DNA。
（5）T2噬菌体的复制式繁殖
（6）实验过程
①标记T2噬菌体
大肠杆菌用含35S的细菌培养基培养得到含35S的大肠杆菌，T2噬菌体经培养后得到含35S标记的T2噬菌体。
大肠杆菌用含32P的细菌培养基培养得到含32P的大肠杆菌，T2噬菌体经培养后得到含32P标记的T2噬菌体。
增殖需要的条件 内容
模板 T2噬菌体的DNA
合成T2噬菌体DNA的原料 大肠杆菌提供的四种脱氧核苷酸
合成T2噬菌体蛋白质 原料 大肠杆菌的氨基酸
场所 大肠杆菌的核糖体
②T2噬菌体侵染细菌
(1)吸附
用尾部的末端(六根尾丝)吸附在大肠杆菌表面
(2)注入
释放出溶菌酶，破坏大肠杆菌局部，噬菌体DNA通过尾管进入大肠杆菌细胞，蛋白质外壳留在外面
(3)复制、合成
在噬菌体DNA的指导下，以大肠杆菌体内的脱氧核苷酸为原料合成噬菌体DNA，以大肠杆菌细胞内的氨基酸为原料合成噬菌体蛋白质外壳成分
(4)组装
一个蛋白质外壳装入一个噬菌体DNA分子，组成一个新的噬菌体
(5)释放
大肠杆菌细胞破裂，释放出几十个至几百个子代噬菌体
（7）实验结果分析
（8）实验结论
在噬菌体中，亲代和子代间具有连续性的物质是DNA，子代噬菌体的各种性状是通过亲代噬菌体的DNA遗传的，DNA是遗传物质。
组别 现象 分析原因
35S标记T2噬菌体→细菌 上清液放射性很高 蛋白质外壳没有进入大肠杆菌，离心后存在于上清液中
沉淀物放射性低 搅拌不充分，有少量含35S的T2噬菌体蛋白质外壳吸附在细菌表面，随细菌离心到沉淀物中
32P标记T2噬菌体→细菌 沉淀物放射性很高 DNA进入大肠杆菌，离心后存在于沉淀物中
上清液放射性低 （1）保温时间过短，有一部分T2噬菌体还没有侵染到大肠杆菌细胞内；
（2）保温时间过长，T2噬菌体在大肠杆菌内增殖后释放出子代T2噬菌体
3.比较肺炎链球菌体外转化实验和噬菌体侵染细菌
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.DNA是主要的遗传物质
（1）RNA是遗传物质的证据：烟草花叶病毒侵染实验
①实验过程：
②实验结论：没有DNA的烟草花叶病毒能自我复制，并控制其遗传性状，RNA是其遗传物质。
组别 烟草花叶病毒提取的物质 感染烟草后的现象
1 蛋白质 烟草叶不出现病斑
2 RNA 烟草叶出现病斑
3 蛋白质＋RNA 烟草叶不出现病斑
（2）不同生物的核酸和遗传物质
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。
生物类型 所含核酸 碱基种类 核苷酸种类 遗传物质 实例
细胞生物 真核生物 DNA和RNA 5种 8种 DNA 玉米、人
原核生物 细菌、蓝藻
非细胞生物 大多数病毒 仅有DNA 4种 4种 DNA T2噬菌体
极少数病毒 仅有RNA RNA SARS病毒
二、DNA的结构
模块知识清单
数量关系：①互补的碱基数量相等，即A=T、C=G；②A—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；③脱氧核糖数＝磷酸数＝含氮碱基数；④每个DNA分子片段中，游离的磷酸基团有2个。
连接特点：①互补链中的相邻碱基：通过氢键连接；②单链中相邻脱氧核苷酸：通过磷酸二酯键连接；③单链中相邻碱基：通过“—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—”连接；④3'端的脱氧核糖连接一个磷酸基团，其他每个脱氧核糖连接两个磷酸基团；⑤5'端的磷酸基团连接一个脱氧核糖，其他每个磷酸基团连接两个脱氧核糖。
酶的作用位点：①解旋酶：打开氢键，使DNA双链解开；②DNA水解酶：打开磷酸二酯键；③限制酶：识别双链DNA分子中的某种特定核苷酸序列，并使每条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开；④DNA聚合酶：形成磷酸二酯键，使子链延伸；⑤DNA连接酶：形成磷酸二酯键，连接DNA片段。
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。
三、DNA分子的复制
模块知识清单
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：
四、基因的表达
模块知识清单
1.基因通常是有遗传效应的DNA片段
（1）染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸的关系图解
（2）RNA的结构
①基本单位：RNA分子是由核糖核苷酸组成的单链结构。
与组成DNA的脱氧核苷酸相比，组成核糖核苷酸的4种含氮碱基中没有胸腺嘧啶（T），取而代之的是尿嘧啶（U）。尿嘧啶可专一地与腺嘌呤（A）形成碱基对。
②结构特点：RNA一般是单链结构，比DNA短，易通过核孔进出细胞核。单链不稳定，完成使命的RNA 易迅速降解，保证生命活动的有序进行。
③类型：
种类 功能
mRNA 能将遗传信息从细胞核传递到细胞质中
tRNA 转运氨基酸，识别密码子
rRNA 核糖体的组成成分
2.DNA与RNA的比较
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
3.DNA复制、转录、翻译的区别与联系
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
4.对中心法则的理解
（1）内容
（2）过程分析
DNA复制 转录 翻译 RNA复制 逆转录
场所 真核细胞在细胞核、叶绿体、线粒体中；原核生物主要在拟核 核糖体 宿主细胞 宿主细胞
模板 DNA两条链 DNA一条链 mRNA RNA RNA
原料 含A、G、C、T四种碱基的脱氧核苷酸 含A、G、C、U四种碱基的核糖核苷酸 20种氨基酸 含A、G、C、U四种碱基的核糖核苷酸 含A、G、C、 T四种碱基的脱氧核苷酸
关键酶 解旋酶、DNA聚合酶 RNA聚合酶 催化脱水缩合的酶 RNA聚合酶 逆转录酶
产物 DNA RNA 蛋白质（多肽） RNA DNA
碱基互补配对 A-T；T-A；G-C；C-G A-U；T-A；G-C；C-G A-U；U-A；G-C；C-G A-U；U-A；G-C；C-G A-T；U-A； G-C；C-G
实例 绝大多数生物 绝大多数生物 几乎所有生物（除病毒外） 以RNA为遗传物质的生物 逆转录病毒，如HV
（3）中心法则各过程的适用范围
①不同生物遗传信息的传递过程
②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。
五、基因表达与性状的关系
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1.基因与性状的关系并非简单的一一对应的线性关系，可以是多个基因决定一个性状，也可以是一个基因与多个性状有关，一个性状可受多个基因影响。
2.生物的性状不仅由基因决定，还受环境条件的影响，是基因和环境条件共同作用的结果，即表型=基因型+环境条件
3.生物的性状是通过基因与基因、基因与基因产物、基因与环境之间的相互作用来精确控制的。
六、表观遗传
模块知识清单
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.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。
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
解析：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，都是DNA，A正确；与常态比较，人为去除某种影响因素的称为“减法原理”，“肺炎链球菌体外转化实验”控制自变量用到了每个实验组特异性地减少提取物种类的“减法原理”，B正确；赫尔希和蔡斯T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验需分别对噬菌体的蛋白质和DNA进行同位素标记，用到了同位素标记技术，C正确；噬菌体侵染细菌的两组实验中，只有32P标记组会因保温时间过短或过长而导致上清液放射性升高，D错误。
重难考点通关
考点1 考查对遗传物质的分析与判断
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。
重难考点通关
考点2 DNA分子结构与计算
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，互补链中嘧啶占的比例也为m，D正确。
重难考点通关
考点3 考查DNA分子复制的数值计算
1.有丝分裂和减数分裂过程中染色体的行为变化不同，可作为识别不同分裂方式的依据之一。下列相关叙述正确的是（ ）
A.细胞有丝分裂前期有同源染色体配对现象
B.细胞减数第一次分裂前期染色体散乱分布
C.细胞有丝分裂后期染色体排列在赤道板上
D.细胞减数第一次分裂后期同源染色体彼此分离
答案：D
解析：A、细胞有丝分裂不会出现同源染色体配对现象，减数第一次分裂前期有同源染色体配对现象，A错误；B、细胞有丝分裂前期染色体散乱分布，细胞减数分裂I前期同源染色体两两配对，B错误；C、细胞有丝分裂中期染色体排列在赤道板上，C错误；D、细胞减数分裂I后期同源染色体彼此分离，D正确。
重难考点通关
考点4 中心法则的有关考查
1.表观遗传的种类有DNA甲基化、基因组印记、基因沉默和RNA编辑等。CpG甲基化是指在DNA甲基化转移酶的作用下，胞嘧啶甲基化，其后紧跟一个鸟嘌呤。下列叙述正确的是（ ）
A.基因组印记、基因沉默、RNA编辑均不改变DNA碱基序列
B.抑制DNA甲基化转移酶的活性，可一定程度上促进DNA的甲基化
C.若DNA的一条链上发生甲基化，则其子代所有DNA都发生甲基化
D.吸烟者精子中DNA的甲基化水平明显升高，说明吸烟可增加基因突变的频率
答案：A
解析：表观遗传是指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，基因组印记、基因沉默、RNA编辑属于表观遗传，均不改变DNA碱基序列，A正确；据题意可知，DNA的甲基化需要DNA甲基化转移酶的催化，抑制DNA甲基化转移酶的活性，可一定程度上抑制DNA的甲基化，B错误；若DNA的一条链上发生甲基化，根据DNA半保留复制的特点，不是所有子代DNA都发生甲基化，C错误；吸烟者精子中DNA的甲基化水平明显升高，DNA的甲基化会影响基因的表达，但并未改变基因的碱基序列，所以没有发生基因突变，D错误。
重难考点通关
考点5 基因、蛋白质与性状的关系
2.大肠杆菌的乳糖操纵子是由调节基因（I）、启动子（P）、操纵基因（O，不编码蛋白质）、结构基因（Z、Y、A）等部分组成，结构基因所表达的蛋白质是与乳糖代谢有关的酶。相关基因表达调节机制如图1、图2所示。下列叙述正确的是（ ）
A.环境中缺乏乳糖时，调节基因通过阻遏蛋白抑制操纵基因转录而发挥作用
B.环境中富含乳糖时，通过影响阻遏蛋白的表达调节乳糖代谢相关酶的合成
C.结构基因转录出的一条mRNA上具有3种不同的启动子
D.上述调节机制可以在保证细胞能量供应的前提下避免物质和能量的浪费
答案：D
解析：分析图1，环境中缺乏乳糖时，调节基因的表达产物阻遏蛋白会与操纵基因结合，阻碍RNA聚合酶催化结构基因的转录，在转录水平上抑制结构基因的表达，A错误；分析图2：环境中富含乳糖时，乳糖与阻遏蛋白结合，使阻遏蛋白不能与操纵基因结合，则操纵基因和结构基因表达，B错误；mRNA上不含有启动子，C错误；培养基无乳糖，参与乳糖分解的三种酶不表达，若培养基有乳糖，则参与乳糖分解的三种酶可表达，该调节机制既保证了大肠杆菌能量的供应，又可以避免物质和能量的浪费，D正确。
重难考点通关
考点5 基因、蛋白质与性状的关系
1.DNA分子中碱基的相关计算
在DNA双链中嘌呤总数与嘧啶总数相同，即A+G=T+C。
互补碱基之和的比例在任意一条链及整个DNA分子中都相同，即若在一条链中
重难提分技巧
遗传信息的传递与表达过程中的计算
（1）将1个含有15N的DNA分子放在含有14N的培养基上培养，复制n次。
①子代的DNA共有2n个，则含15N的DNA分子有2个，只含15N的DNA分子有0个，含14N的DNA分子有2n个，只含15N的DNA分子有（2n-2）个。
②脱氧核苷酸链共2n+1条，含15N的脱氧核苷酸链有两条，含14N的脱氧核苷酸链有2n+1-2条。
（2）DNA复制中消耗的脱氧核苷酸数
①若一亲代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）。
②第n次复制所需该种脱氧核苷酸数为m·2n-1。
2.中心法则的相关计算规律
中心法则的相关计算规律在不考虑非编码区和内含子及终止密码的条件下，转录、翻译过程中DNA（基因）碱基数：mRNA碱基数：多肽链氨基酸数＝6∶3∶1。
1.下图为长度共8千碱基对（Kb）的某基因结构示意图，人为划分为a-g共7个区间（未按比例画出），转录后加工产生成熟mRNA的过程中，d区间所对应的区域被切除。下列分析错误的是（ ）
A.该基因形成的成熟mRNA含有1个游离的磷酸基团
B.RNA聚合酶与图中起始密码子对应位点结合，启动转录过程
C.转录后加工产生成熟mRNA的过程中涉及磷酸二酯键的断裂和生成
D.能编码蛋白质的mRNA长度为900个碱基，可编码299个氨基酸
答案：B
解析：A、成熟的mRNA链的5′端有1个游离的磷酸基团，A正确；
B、转录起点对应的位点是RNA聚合酶结合的位点，B错误；
C、转录后加工产生成熟mRNA的过程中，d区间所对应的区域被切除，此过程涉及切断磷酸二酯键，切完后的片段需要重新连接，涉及磷酸二酯键的形成，C正确；
D、能翻译的mRNA的长度为2.0-1.7+5.8-5.2=0.9Kb，即900个碱基，由于一个密码子由相邻3个碱基构成，且终止密码子不编码氨基酸，因此该酶是由900÷3-1=299个氨基酸组成，D正确。
提升训练
2.如图为真核生物mRNA的3'的polyA尾与5'帽结合的环化模型。eIF4E与mRNA5'帽结合，eIF4G同时与eIF4E、poly-A-结合蛋白结合，从而使翻译中的mRNA形成环状。下列叙述错误的是（ ）
A. 翻译时，图中核糖体移动的方向为逆时针
B. 环化的mRNA在正常情况下翻译成的肽链结构是相同的
C. 若释放出来的核糖体可迅速与mRNA5'端结合，则有利于提高核糖体的使用率
D. 若该mRNA含有a个碱基，则翻译的蛋白质中氨基酸数量小于a/3-1
答案：A
解析：核糖体移动方向为：短肽链→长肽链，因此翻译时，图中核糖体移动的方向为顺时针，A错误；因为是以同一条mRNA作为模板进行翻译，所以环化的mRNA在正常情况下翻译成的肽链结构是相同的，B正确；释放出来的核糖体可迅速与mRNA5'端结合，从而进行翻译过程，则有利于提高核糖体的使用率，C正确；若该mRNA含有a个碱基，则含有密码子为a/3个，其中包含终止密码子（终止密码子一般不决定氨基酸），则翻译的蛋白质中氨基酸数量小于a/3-1，D正确。
提升训练
1.（2023年辽宁卷）CD163蛋白是PRRSV病毒感染家畜的受体。为实时监控CD163蛋白的表达和转运过程，将红色荧光蛋白RFP基因与CD163基因拼接在一起（如下图），使其表达成一条多肽。该拼接过程的关键步骤是除去( )
A. CD163基因中编码起始密码子的序列 B. CD163基因中编码终止密码子的序列
C. RFP基因中编码起始密码子的序列 D. RFP基因中编码终止密码子的序列
高考最新动向
答案：B
解析：为实时监控CD163蛋白的表达和转运过程，则拼接在一起的红色荧光蛋白RFP基因与CD163基因都得转录和翻译，使其表达成一条多肽，因此拼接在一起的CD163基因转录形成的mRNA中不能出现终止密码子，否则红色荧光蛋白RFP基因转录形成的mRNA不能进行翻译，无法合成红色荧光蛋白，因此该拼接过程的关键步骤是除去CD163基因中编码终止密码子的序列，B符合题意，ACD不符合题意。故选B。
2.（2023年海南卷）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
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答案：D
解析：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。
3.（2023年天津卷）癌细胞来源的某种酶较正常细胞来源的同种酶活性较低，原因不可能是( )
A.该酶基因突变 B.该酶基因启动子甲基化
C.该酶中一个氨基酸发生变化 D.该酶在翻译过程中肽链加工方式变化
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答案：B
解析：A、基因控制蛋白质的合成，基因突变是指DNA分子中碱基对的增添、替换和缺失而引起基因碱基序列的改变。基因突变后可能导致蛋白质功能发生改变，进而导致酶活性降低，A正确；B、启动子是RNA聚合酶识别与结合的位点，用于驱动基因的转录，转录出的mRNA可作为翻译的模板翻译出蛋白质。若该酶基因启动子甲基化，可能导致该基因的转录过程无法进行，不能合成酶，B错误；CD、蛋白质的结构决定其功能，蛋白质结构与氨基酸的种类、数目、排列顺序以及肽链盘曲折叠的方式等有关。故若该酶中一个氨基酸发生变化（氨基酸种类变化）或该酶在翻译过程中肽链加工方式变化，都可能导致该酶的空间结构变化而导致功能改变，活性降低，CD正确。故选：B。
4.（2023年湖南卷）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glgmRNA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
B.细菌合成UDPG焦磷酸化酶的肽链时，核糖体沿glgmRNA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
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答案：C
解析：A、基因转录时，RNA聚合酶识别并结合到基因的启动子区域，开始转录，A正确；B、翻译时，核糖体在mRNA上的移动方向是5'端到3'端，B正确；C、抑制CsrB基因的转录，CsrA蛋白无法结合非编码RNA分子CsrB，更多CsrA蛋白结合glgmRNA分子，glgmRNA形成不稳定构象后被降解，糖原合成受阻，C错误；D、由题图可知，若CsrA蛋白全部结合到CsrB上，不与glgmRNA结合，glgmRNA不会被降解，糖原合成不受影响，D正确。故选：C。
5.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rDNA的转录
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答案：B
解析：A、原核细胞虽然没有核仁，但可以由拟核DNA转录，形成rRNA，A错误；B、蛋白质的合成场所是核糖体，所以真核细胞的核糖体蛋白也是在核糖体上合成的，B正确；C、mRNA上3个相邻的碱基决定一个氨基酸，构成一个密码子，C错误；D、在细胞的有丝分裂过程中，由于染色质高度螺旋成染色体，所以rDNA不易解旋进行转录，D错误。故选：B。
6.（2023年广东卷）放射性心脏损伤是由电离辐射诱导的大量心肌细胞凋亡产生的心脏疾病。一项新的研究表明，circRNA可以通过miRNA调控P基因表达进而影响细胞凋亡，调控机制见图。miRNA是细胞内一种单链小分子RNA，可与mRNA靶向结合并使其降解。circRNA是细胞内一种闭合环状RNA，可靶向结合miRNA使其不能与mRNA结合，从而提高mRNA的翻译水平。
回答下列问题：
（1）放射刺激心肌细胞产生的_________会攻击生物膜的磷脂分子，导致放射性心肌损伤。
（2）前体mRNA是通过_________酶以DNA的一条链为模板合成的，可被剪切成circRNA等多种RNA。circRNA和mRNA在细胞质中通过对_________的竞争性结合，调节基因表达。
（3）据图分析，miRNA表达量升高可影响细胞凋亡，其可能的原因是_________。
（4）根据以上信息，除了减少miRNA的表达之外，试提出一个治疗放射性心脏损伤的新思路_________。
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答案：（1）自由基
（2）RNA聚合；miRNA
（3）miRNA表达量升高，导致其与P基因mRNA的结合量增加，P基因mRNA翻译合成的P蛋白减少，从而促进细胞凋亡
（4）促进前体mRNA的合成；促进circRNA的合成；促进P蛋白的合成
解析：（1）细胞衰老的自由基学说认为：自由基产生后，即攻击和破坏细胞内各种执行正常功能的生物分子。最为严重的是，当自由基攻击生物膜的组成成分磷脂分子时，产物同样是自由基。因此放射刺激心肌细胞产生的自由基会攻击生物膜的磷脂分子，导致放射性心肌损伤。（2）前体mRNA是通过转录形成的，转录是在RNA聚合酶的催化下，以DNA的一条链为模板合成RNA的过程。据图可知，P基因mRNA可通过翻译过程合成P蛋白，P蛋白可抑制细胞凋亡。miRNA可以和P基因mRNA结合，导致P基因mRNA的翻译过程受阻，P蛋白合成减少，从而促进细胞凋亡。circRNA可以和miRNA结合，使miRNA不能和P基因mRNA结合，导致P蛋白合成增多，从而抑制细胞凋亡。可见，circRNA和mRNA在细胞质中通过对miRNA的竞争性结合，调节基因表达。（3）circRNA是细胞内一种闭合环状RNA，可靶向结合miRNA使其不能与mRNA结合，从而提高mRNA的翻译水平。据图分析，miRNA表达量升高可使miRNA和P基因mRNA结合增多，导致P基因mRNA的翻译过程受阻，P蛋白合成减少，从而影响细胞凋亡。（4）若要治疗放射性心脏损伤，需抑制细胞凋亡。一方面，可以促进P蛋白的合成，以提高细胞中P蛋白的含量；另一方面，可以促进前体mRNA的合成或促进circRNA的合成。
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