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专题四　遗传的分子基础和细胞学基础
核心问题梳理
核心概念落实
核心素养达成
专题作业
本课结束
答案
0
提示
解析专题四　遗传的分子基础和细胞学基础
[核心素养]　1.通过噬菌体侵染细菌的实验分析，尝试寻找证据解释现象，学会运用证据解释现象的科学思维方法。2.通过探究DNA的复制过程，尝试运用证据解释现象，学会运用证据解释原理的科学思维方法。3.基于对DNA的结构特点以及DNA半保留复制机制的理解，进一步形成结构与功能相适应的观念。
核心问题梳理
考点1　遗传物质的探究实验
1．格里菲思的实验结论和艾弗里的实验结论分别是什么？
提示：格里菲思的体内转化实验结论：加热杀死的S型细菌中含有某种转化因子，使R型活细菌转化为S型活细菌。艾弗里的体外转化实验结论：DNA是“转化因子”，是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。
2．肺炎双球菌转化实验的转化实质是什么？
提示：肺炎双球菌转化实验中S型细菌的DNA片段整合到R型细菌的DNA中，使受体细胞获得了新的遗传信息，即发生了基因重组。
3．肺炎双球菌体外转化实验和噬菌体侵染细菌实验的设计思路是什么？上述哪个实验更具有说服力？原因是什么？
提示：设计思路：设法将DNA和其他物质分开，单独研究它们各自的功能。噬菌体侵染细菌实验更具有说服力，原因是艾弗里实验提取的DNA纯度最高时也还有0.02%的蛋白质，因此依然有人对实验表示怀疑；噬菌体侵染细菌实验把DNA和蛋白质彻底分开，更具有说服力。
4．噬菌体侵染细菌的实验步骤是什么？采用的什么技术手段？
提示：噬菌体侵染细菌的实验步骤：(1)标记噬菌体；(2)噬菌体侵染细菌；(3)搅拌、离心，分离上清液和沉淀物；(4)分析上清液和沉淀物的放射性；(5)进一步分析细菌裂解释放出的噬菌体的放射性。技术手段：放射性同位素标记法。
5．如何标记噬菌体？
提示：先标记大肠杆菌，然后用噬菌体去侵染标记的大肠杆菌。
6．噬菌体侵染细菌实验中搅拌和离心的目的分别是什么？
提示：搅拌的目的：使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离。离心的目的：让上清液中析出重量较轻的T2噬菌体颗粒，沉淀物中留下被感染的大肠杆菌。
7．32P标记的一组在上清液中出现了放射性，原因是什么？35S标记的一组在沉淀物中出现了放射性，原因是什么？
提示：32P标记的一组在上清液中出现放射性的原因是：(1)保温时间过短，有一部分噬菌体还没有侵染到大肠杆菌细胞内，经搅拌离心后分布于上清液中；(2)保温时间过长，噬菌体在大肠杆菌内增殖后，子代释放出来，经离心后分布于上清液中。35S标记的一组在沉淀中出现放射性的原因是：由于搅拌不充分，有少量含35S的噬菌体蛋白质外壳仍吸附在细菌表面，随细菌离心到沉淀物中。
8．为什么说DNA是主要的遗传物质？每一种生物只有一种核酸是遗传物质吗？
提示：绝大多数生物的遗传物质是DNA，只有少部分生物的遗传物质是RNA。每种生物只有一种核酸是遗传物质，DNA或RNA。
考点2　遗传信息的传递与表达
1．DNA双螺旋结构的主要特点是什么？
提示：(1)DNA分子是由两条链组成的，这两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构。(2)DNA分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成基本骨架；碱基排列在内侧。(3)两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对，并且碱基配对有一定的规律：A(腺嘌呤)一定与T(胸腺嘧啶)配对；G(鸟嘌呤)一定与C(胞嘧啶)配对。碱基之间的这种一一对应的关系，叫做碱基互补配对原则。
2．真核生物DNA复制的时间、场所、条件、原则和特点是什么？
提示：真核生物DNA复制的时间：有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期。场所：真核生物为细胞核、线粒体、叶绿体；原核生物主要为拟核；病毒为宿主细胞内。条件：模板(解开的每一段母链)、原料(四种游离的脱氧核苷酸)、能量和酶(解旋酶和DNA聚合酶)。原则：碱基互补配对原则。特点：边解旋边复制，半保留复制。
3．基因与DNA的关系是什么(从性质和数量角度分析)?
提示：基因是具有遗传效应的DNA片段；一个DNA分子中含有很多个基因。
4．DNA分子在结构上的特性是什么？为什么具有这些特性？
提示：多样性：碱基排列顺序的千变万化构成了DNA分子的多样性；特异性：每种DNA分子都有其特定的碱基排列顺序；稳定性：DNA分子的基本骨架由磷酸与脱氧核糖交替连接的方式不变，一般情况下碱基的数量和排列顺序不变等。
5．什么是基因表达？基因表达在结构正常的活细胞中始终进行吗？
提示：基因表达指基因通过指导蛋白质的合成来控制性状。基因表达在结构正常的活细胞中始终进行。
6．什么是转录？转录的场所在哪里？转录的模板、原料和酶分别是什么？一个DNA分子中每个基因都同时转录吗？非基因区转录吗？
提示：概念：在细胞核中以DNA的一条链为模板，按碱基互补配对原则合成RNA的过程。场所：主要是细胞核，在线粒体、叶绿体中也能发生转录过程。模板：基因的一条链；原料：四种游离的核糖核苷酸；酶：RNA聚合酶。一个DNA分子中不是每个基因都同时转录。非基因区不转录。
7．基因表达过程中主要涉及到的RNA有哪几种？都是转录的产物吗？RNA含有氢键吗？RNA的功能有哪些？(5种功能)
提示：基因表达过程中涉及到的RNA有mRNA、rRNA和tRNA
3种。涉及到的RNA都是转录的产物。tRNA含有氢键。
RNA的功能：
mRNA
蛋白质合成的直接模板
tRNA
转运氨基酸，识别密码子
rRNA
核糖体的组成成分
病毒RNA
RNA病毒的遗传物质
本质为RNA的酶
具有催化作用，可降低化学反应的活化能
8．翻译的场所在哪里？真核细胞和原核细胞翻译的场所相同吗？翻译的直接模板和原料及工具分别是什么？
提示：翻译的场所：细胞质的核糖体上。原核细胞翻译的场所与真核细胞翻译的场所相同。翻译的直接模板：mRNA；原料：20种氨基酸；运输工具：tRNA。
9．多聚核糖体的意义是什么？
提示：少量的mRNA分子可以迅速合成出大量的蛋白质。
10．克里克提出的中心法则的内容是什么？是对哪种规律的概括？
提示：克里克提出的中心法则内容：
。中心法则是对遗传信息传递规律的概括。
11．根尖分生区细胞和动物的神经细胞中可发生的遗传信息的传递方向分别是什么？艾滋病病毒和烟草花叶病毒在寄主细胞中繁殖过程中，遗传信息的传递方向分别是什么？
提示：根尖分生区细胞：
；
动物的神经细胞：DNARNA蛋白质。
艾滋病病毒：
RNA；
烟草花叶病毒：。
12．基因对性状的控制都有哪些途径？
提示：基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物体性状；基因还能通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。
13．基因与性状有什么关系？
提示：(1)基因与性状并不都是简单的线性关系，一对性状可能由一对或多对基因决定，一对基因可能会影响到多对性状。(2)生物的性状是基因与基因、基因与基因产物、基因与环境共同作用的结果。
考点3　遗传的细胞学基础
1．减数第一次分裂和减数第二次分裂的主要特征是什么？
提示：减数第一次分裂的主要特征：①前期，同源染色体发生联会，形成四分体，四分体的非姐妹染色单体间可能发生交叉互换；②中期，成对同源染色体(四分体)排列在细胞中央赤道板上；③后期，同源染色体分离，非同源染色体自由组合。
减数第二次分裂的主要特征：①前期，染色体散乱分布；②中期，着丝点排列在赤道板上；③后期，着丝点分裂，子染色体移向两极。
2．减数分裂中基因重组可以发生在什么时期？导致了什么染色体上什么基因重组？
提示：基因重组可发生在减数第一次分裂的前期和后期。减数第一次分裂前期可发生同源染色体上非等位基因的重组，减数第一次分裂后期可发生非同源染色体上的非等位基因的重组。
3．精子与卵细胞形成过程有何异同？
提示：不同点：一个精原细胞经过连续两次均等分裂，经变形后形成四个精子；一个卵原细胞经过两次分裂，第一次不均等分裂形成一个次级卵母细胞和一个极体，第二次分裂极体经均等分裂形成两个极体，次级卵母细胞不均等分裂形成一个卵细胞和一个极体。相同点：DNA数目和染色体行为变化都相同。
4．二倍体的受精卵中遗传物质是父方和母方各自一半吗？为什么？
提示：不是。细胞核中的遗传物质是父方和母方各提供一半，细胞质的遗传物质几乎全部来自母方。
5．有性生殖后代具有多样性的原因是什么？
提示：减数分裂形成配子时发生基因重组，使染色体组成具有多样性，导致不同配子遗传物质的差异，加上受精过程中精子和卵细胞随机结合，同一双亲的后代必然呈现多样性。
6．进行有丝分裂的细胞一定有同源染色体吗？减数第二次分裂一定没有同源染色体吗？
提示：不一定，如单倍体；不一定，如四倍体。
7．染色体数目在细胞中加倍或减半时，染色体组数目也发生同样变化吗？
提示：染色体数目在细胞中加倍或减半时，染色体组数目也发生同样变化(同步变化)。
核心概念落实
知识点一　概述多数生物的基因是DNA分子的功能片段，有些病毒的基因在RNA分子上
[例1]　下列关于探索核酸是遗传物质的实验，叙述正确的是(　　)
A．格里菲思的肺炎双球菌转化实验证明DNA可以改变生物体的遗传性状
B．艾弗里实验证明从S型肺炎双球菌中提取的DNA可直接使小鼠死亡
C．用一个含32P标记的T2噬菌体侵染未被标记的细菌，子代T2噬菌体均含放射性
D．用烟草花叶病毒的RNA感染烟草，烟草中会有子代病毒
答案　D
解析　格里菲思的肺炎双球菌转化实验没有证明DNA是遗传物质，A错误；从S型肺炎双球菌中提取的DNA不具有毒性，不能直接使小鼠死亡，B错误；根据DNA的半保留复制可知，T2噬菌体侵染细菌实验中，若用一个含32P标记的T2噬菌体侵染未被标记的细菌，子代会有两个T2噬菌体含放射性，C错误。
知识点二　概述DNA分子是由四种脱氧核苷酸构成，通常由两条碱基互补配对的反向平行长链形成双螺旋结构，碱基的排列顺序编码了遗传信息
[例2]　如图表示某DNA片段。下列有关叙述错误的是(　　)
A.图中①②③不能构成一个DNA的基本单位
B.DNA复制时，④的形成需要DNA聚合酶
C．①和②交替排列构成DNA分子的基本骨架
D．DNA分子中碱基对⑨越多，其热稳定性越低
答案　B
解析　图中①与②③不是同一个脱氧核苷酸的组成部分，所以①②③不能构成一个DNA的基本单位，A正确；DNA复制时，④的形成不需要DNA聚合酶的催化，脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键形成需要DNA聚合酶的催化，B错误；①和②交替连接，排列在外侧，构成DNA分子的基本骨架，C正确；DNA分子中碱基对⑨越多，氢键的相对含量越少，其热稳定性越低，D正确。
知识点三　概述DNA分子通过半保留方式进行复制
[例3]　(2020·山东淮坊高三三模)为探究DNA复制方式，美国生物学家梅塞尔森和斯塔尔将15N标记的大肠杆菌，放到只含14N的培养基中培养，通过CsCl密度梯度离心技术分别将细胞分裂产生的第一代和第二代细胞中的15N－DNA、14N－DNA及15N14N－DNA分离开来。因为DNA能够强烈地吸收紫外线，所以用紫外光源照射离心管，透过离心管在感光胶片上记录DNA带的位置就可以显示出离心管内不同密度的DNA带。下列相关说法正确的是(　　)
A．因为15N具有放射性，所以感光胶片上可以记录DNA带的位置
B．根据第一代只出现一条居中的DNA条带，可以排除DNA是全保留复制
C．大肠杆菌在进行DNA分子复制时需要用到解旋酶、DNA聚合酶和限制酶
D．DNA聚合酶是一种能调节DNA分子复制的信息分子
答案　B
解析　DNA能够强烈地吸收紫外线，用紫外光源照射离心管，可以透过离心管在感光胶片上记录DNA带的位置，就可以显示出离心管内不同密度的DNA带，15N－DNA密度较大，14N－DNA密度较小，15N14N－DNA密度居中，15N不具有放射性，A错误；若DNA是全保留复制，第一代会含有两条链都含15N标记的DNA和两条链都含14N标记的DNA，则会出现居下和居上的2条DNA条带，因此根据第一代只出现一条居中的DNA条带，可以排除DNA是全保留复制，B正确；大肠杆菌在进行DNA分子复制时需要用到解旋酶和DNA聚合酶，不需要限制酶，C错误；DNA聚合酶在DNA分子复制过程中起到催化脱氧核苷酸分子聚合形成子代DNA的作用，而不是传递信息，D错误。
知识点四　概述DNA分子上的遗传信息通过RNA指导蛋白质的合成，细胞分化的本质是基因选择性表达的结果，生物的性状主要通过蛋白质表现
[例4]　(2020·东城一模)真核生物细胞核中某基因的转录过程如图所示。下列叙述正确的是(　　)
A．转录以细胞核中四种脱氧核糖核苷酸为原料
B．转录不需要先利用解旋酶将DNA的双螺旋解开
C．转录成的RNA链与不作为模板的DNA链碱基互补
D．该基因的多个部位可同时启动转录以提高效率
答案　B
解析　转录是以DNA的一条链为模板，合成RNA的过程，合成RNA的原料是四种核糖核苷酸，A错误；转录时RNA聚合酶有解旋功能，不需要先利用解旋酶将DNA的双螺旋解开，B正确；转录成的RNA链与作为模板的DNA链碱基互补，与不作为模板链的DNA链碱基序列相同(U与T不同)，C错误；基因转录时的启动部位只有1个，D错误。
[例5]　(2020·西城一模)某种噬菌体外壳蛋白基因突变使mRNA中部出现一个终止密码子，导致外壳蛋白无法合成，噬菌体不能增殖。但这种噬菌体能在大肠杆菌C品系中顺利增殖，释放子代噬菌体。下列假设最合理的是(　　)
A．大肠杆菌C品系中某种突变型tRNA能识别并结合该终止密码子
B．大肠杆菌C品系中的某物质能定向诱发噬菌体DNA回复突变
C．大肠杆菌C品系中的核糖体能够跳过终止密码继续向前移动
D．大肠杆菌C品系中存在该突变mRNA的互补RNA，辅助其翻译
答案　A
解析　若大肠杆菌C品系中某种突变型tRNA能识别并结合该终止密码子，则翻译过程不会中断，可以合成蛋白质，A正确；基因突变是不定向的、随机的，所以这种假设不合理，B错误；翻译过程中核糖体沿mRNA链移动，到终止密码子停止，不会跳过终止密码并继续向前移动，C错误；即使大肠杆菌C品系中存在该突变mRNA的互补RNA，也无法改变该mRNA中部出现的终止密码子，因此无法辅助其完成翻译过程，D错误。
[例6]　(2020·山东高考全真模拟)5－氟尿嘧啶能抑制脱氧核苷酸合成酶的活性，从而抑制DNA的合成，其结构与尿嘧啶非常相似，也能干扰基因的表达；环磷酰胺也可以抑制DNA的合成，而且大剂量的环磷酰胺会抑制B细胞活性和相关抗体的形成。据此判断，下列叙述错误的是(　　)
A．5－氟尿嘧啶和环磷酰胺都能够抑制肿瘤细胞的增殖
B．5－氟尿嘧啶可能使mRNA的结构异常，从而干扰基因的表达
C．环磷酰胺作用于肿瘤细胞后，可以把肿瘤细胞的分裂阻断在前期
D．注射大剂量环磷酰胺可导致人体被病原体感染的概率增大
答案　C
解析　肿瘤细胞可以无限增殖，增殖过程中需要进行DNA复制和蛋白质的合成，5－氟尿嘧啶能抑制DNA的合成，也能干扰基因的表达，环磷酰胺也可以抑制DNA的合成，因此两者都可以抑制肿瘤细胞的增殖，A正确；5－氟尿嘧啶与尿嘧啶的结构非常相似，推测其可能使mRNA的结构异常，从而干扰基因的表达，B正确；环磷酰胺能够抑制DNA合成，其作用于肿瘤细胞后，可以把肿瘤细胞的分裂阻断在间期，C错误；大剂量的环磷酰胺会抑制B细胞活性和相关抗体的形成，从而导致人体的免疫功能降低，使得人体被病原体感染的概率增大，D正确。
知识点五　
概述某些基因中碱基序列不变但表型改变的表观遗传现象
[例7]　(2020·山东潍坊高三二模)DNA甲基化对于特定类型细胞基因表达的建立与维持起关键性作用。在哺乳动物的生殖细胞形成过程和胚胎早期，某些基因通过大规模的去甲基化和再甲基化过程进行重新编程，从而产生具有发育潜能的细胞。下列有关基因甲基化的叙述，错误的是(　　)
A．基因甲基化异常可引起某些基因表达异常，导致细胞的生命历程异常
B．特定阶段的细胞基因甲基化程度与细胞全能性的大小相关
C．高度分化的细胞不存在基因的甲基化
D．基因的去甲基化可调控遗传信息的表达
答案　C
解析　DNA甲基化对于特定类型细胞基因表达的建立与维持起关键性作用，基因甲基化异常可引起某些基因表达异常，导致细胞的生命历程异常，A正确；某些基因通过大规模的去甲基化和再甲基化过程进行重新编程，从而产生具有发育潜能的细胞，说明特定阶段的细胞基因甲基化程度与细胞全能性的大小相关，B正确；DNA甲基化对于特定类型细胞基因表达的建立与维持起关键性作用，而细胞分化的实质是基因的选择性表达，高度分化的细胞存在基因的甲基化，C错误；基因甲基化对特定细胞的基因表达的建立与维持起关键作用，说明基因的去甲基化可调控遗传信息的表达，D正确。
知识点六　
阐明减数分裂产生染色体数量减半的精细胞或卵细胞
[例8]　(2020·安徽省安庆市高三第二次模拟)蜜蜂的蜂王和工蜂是二倍体，雄蜂是单倍体。下面是相关细胞分裂后期的模式图(显示部分染色体)，可以存在于蜂王和雄蜂体内的图像是(　　)
答案　B
解析　A中细胞质均等分裂，同源染色体分离，为二倍体雄性生物减数第一次分裂后期的图像，不能存在于雄蜂体内，错误；B可能是二倍体生物减数第二次分裂后期的图像，也可能是只含一个染色体组的单倍体生物有丝分裂后期的图像，正确；C为雄蜂减数第一次分裂后期的细胞图像，不会发生在蜂王体内，错误；D为二倍体生物有丝分裂后期的图像可以出现在蜂王体内，不会存在于雄蜂体内，错误。
[例9]　(2020·山东潍坊高三二模)将果蝇一个普通的精原细胞放在含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的培养液中，让其进行减数分裂并产生四个精子。取一个精子与正常的无放射性的卵细胞结合形成受精卵，转入无放射性的发育培养液中继续培养。分析此过程，以下说法错误的是(　　)
A．减数第一次分裂前期形成的四分体中都含有四个被3H标记的DNA分子
B．这四个精子都含3H，每个精子中被标记的染色体数为四条
C．受精卵第一次有丝分裂后期含3H标记的染色体数为四条
D．受精卵第一次有丝分裂产生的子细胞含3H标记的染色体数都为四条
答案　D
解析　四分体是一对复制后的同源染色体配对形成的结构，将果蝇精原细胞放在3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的培养液中进行减数分裂，减数第一次分裂前期形成的四分体中都含有四个被3H标记的DNA分子，A正确；果蝇体细胞含8条染色体，初级精母细胞中每个DNA分子均被标记，精子中的染色体数目减半，这四个精子都含3H，每个精子中被标记的染色体数为四条，B正确；果蝇受精卵含8条染色体，4条被标记，4条未标记，转入无放射性的发育培养液中继续培养，染色体复制后4条被标记的染色体中都是一条染色单体被标记、一条染色单体未被标记，第一次有丝分裂后期着丝点分裂，含3H标记的染色体为4条，C正确；有丝分裂后期染色单体分开，分别移向两极，受精卵第一次有丝分裂产生的子细胞含3H标记的染色体数为0～4条，D错误。
知识点七　说明进行有性生殖的生物体，其遗传信息通过配子传递给子代
[例10]　下列有关减数分裂与受精作用的叙述，正确的是(　　)
A．受精卵中的遗传物质一半来自父方，一半来自母方
B．减数分裂与受精作用使亲子代的体细胞中染色体数目维持恒定
C．人类的次级精母细胞中只含有0或1条Y染色体
D．受精作用实现了基因重组，从而导致有性生殖后代的多样性
答案　B
解析　受精卵的细胞核中的遗传物质一半来自父方，一半来自母方，A错误；减数分裂导致染色体数目减半，受精作用使染色体数目恢复，二者保证了亲子代体细胞中染色体数目的恒定，B正确；处于减数第二次分裂后期的次级精母细胞中也可能含有2条Y染色体，C错误；基因重组发生在减数分裂过程中，D错误。
　遗传信息控制生物性状，并代代相传
[例1]　请阐述核苷酸、基因、核酸之间的关系。
答案　核酸分为DNA和RNA两种，DNA是由4种脱氧核苷酸构成的反向平行的双螺旋结构，绝大多数生物的基因是有遗传效应的DNA片段；RNA是由4种核糖核苷酸构成，有些病毒的遗传物质是RNA。
[例2]　生物子代性状多样性的原因很多，请说出三个有关的词语或概念。
答案　基因重组、交叉互换、基因突变、变异、减数分裂、受精作用、自由组合等。
[例3]　拟南芥是一种生长周期短的自花传粉植物，正常叶对卷叶是完全显性。请用最简捷的方法判断一株正常叶拟南芥是否是纯种。用文字或示意图表示均可。
答案　自交后观察子代叶型，若子代出现卷叶个体，说明亲代就是杂种。
核心素养达成
　(2019·全国卷Ⅰ)用体外实验的方法可合成多肽链。已知苯丙氨酸的密码子是UUU，若要在体外合成同位素标记的多肽链，所需的材料组合是(　　)
①同位素标记的tRNA　②蛋白质合成所需的酶　③同位素标记的苯丙氨酸　④人工合成的多聚尿嘧啶核苷酸　⑤除去了DNA和mRNA的细胞裂解液
A．①②④
B．②③④
C．③④⑤
D．①③⑤
体外合成同位素标记的多肽链过程即翻译过程。
翻译过程所需条件：
模板：mRNA：即多聚尿嘧啶核苷酸
原料：氨基酸——同位素标记的苯丙氨酸；条件——酶、能量等(由除去DNA和mRNA的细胞裂解液提供)
答案　C
解析　在体外合成同位素标记的多肽链，需要有翻译合成该多肽链的模板——mRNA，人工合成的多聚尿嘧啶核苷酸即为翻译的模板；还需要有合成该多肽链的原料——同位素标记的氨基酸(苯丙氨酸)。此外，合成该多肽链还需要酶、能量等，可由除去了DNA和mRNA的细胞裂解液提供。
[练1]　(2020·全国卷Ⅲ)关于真核生物的遗传信息及其传递的叙述，错误的是(　　)
A．遗传信息可以从DNA流向RNA，也可以从RNA流向蛋白质
B．细胞中以DNA的一条单链为模板转录出的RNA均可编码多肽
C．细胞中DNA分子的碱基总数与所有基因的碱基数之和不相等
D．染色体DNA分子中的一条单链可以转录出不同的RNA分子
答案　B
解析　遗传信息的表达过程包括DNA转录成mRNA，mRNA进行翻译合成蛋白质，A正确；以DNA的一条单链为模板可以转录出mRNA、tRNA、rRNA等，mRNA可以编码多肽，而tRNA的功能是转运氨基酸，rRNA是构成核糖体的组成物质，B错误；基因是有遗传效应的DNA片段，而DNA分子上还含有不具遗传效应的片段，因此DNA分子的碱基总数大于所有基因的碱基数之和，C正确；染色体DNA分子上含有多个基因，由于基因的选择性表达，一条单链可以转录出不同的RNA分子，D正确。
[练2]　有一种P品系的果蝇，细胞核中有特有的P因子(一段可转移的DNA)，P因子能表达出抑制P因子转移的阻遏蛋白，且在细胞质中大量积累，也能表达出P因子转移所需要的转移酶，两种蛋白前2/3的氨基酸序列完全相同。下列推测不正确的是(　　)
A．如果P因子发生了转移，则该果蝇发生了染色体结构的变异
B．推测阻遏蛋白和转移酶是以P因子两条链为模板控制合成的
C．两种蛋白质的氨基酸不同是由于P因子转录出的mRNA不同
D．精子中没有阻遏蛋白的原因是由于精子只有细胞核的缘故
答案　B
解析　P因子是一段DNA，所以P因子发生了转移属于染色体结构的变异，A正确；阻遏蛋白和转移酶是以P因子的一条链为模板进行转录、翻译而成的，因为两种蛋白前2/3的氨基酸序列完全相同，B错误。
　(2020·北京等级考)如图是雄性哺乳动物体内处于分裂某时期的一个细胞的染色体示意图。相关叙述不正确的是(　　)
A．该个体的基因型为AaBbDd
B．该细胞正在进行减数分裂
C．该细胞分裂完成后只产生2种基因型的精子
D．A、a和D、d基因的遗传遵循自由组合定律
生物的一些题涉及的知识点是从微观层面看生理变化，对其生理过程认识往往比较模糊，如DNA复制过程、有丝分裂过程、减数分裂过程等，对于这类题目，如果仅仅在脑中通过重现其基本过程的方法，极容易出现错误，如果把生理过程的变化用图表示出来，则会起到事半功倍的效果。做此题的前提是要清晰的知道减数分裂过程。
1．读题，分析图，确定哪种分裂及分裂时期
由图可知：同源染色体发生联会且有交叉互换故应为减数第一次分裂前期。
2．结合选项，联系所学生物学知识作答
C项：该细胞发生交叉互换后如图
该细胞产生的精子为ABd、Abd、aBD、abD
4种或ABD、AbD、aBd、abd
4种。
(延伸)若为该个体分裂完成后，产生精子有几种？8种。
D项：A、a和D、d位于两对同源染色体上，故符合基因自由组合定律。
答案　C
解析　如图所示，该细胞内的染色体含姐妹染色单体，经过了染色体复制，且发生了染色体联会，说明此细胞处于减数第一次分裂前期，由此判断该个体的基因型为AaBbDd，A、B正确；由图可知，同源染色体的非姐妹染色单体发生了交叉互换，则雄性哺乳动物体内的该细胞分裂完成后，产生的精子基因型为ABD、abd、AbD、aBd四种或ABd、abD、Abd、aBD四种，C错误；A、a和D、d基因是位于非同源染色体上的非等位基因，其遗传遵循自由组合定律，D正确。
[练3]　(2019·全国卷Ⅲ)假设在特定环境中，某种动物基因型为BB和Bb的受精卵均可发育成个体，基因型为bb的受精卵全部死亡。现有基因型均为Bb的该动物1000对(每对含有1个父本和1个母本)，在这种环境中，若每对亲本只形成一个受精卵，则理论上该群体的子一代中BB、Bb、bb个体的数目依次为(　　)
A．250、500、0
B．250、500、250
C．500、250、0
D．750、250、0
答案　A
解析　基因型为Bb的个体产生的配子种类及比例为B∶b＝1∶1，若两亲本的基因型都为Bb，则产生的受精卵的基因型及比例为BB∶Bb∶bb＝1∶2∶1，则理论上1000个受精卵发育形成的个体中BB、Bb、bb个体的数目依次为250、500、250，而在该特定环境中，基因型为bb的受精卵全部死亡，A正确。
[练4]　(2018·全国卷Ⅲ)关于某二倍体哺乳动物细胞有丝分裂和减数分裂的叙述，错误的是(　　)
A．有丝分裂后期与减数第二次分裂后期都发生染色单体分离
B．有丝分裂中期与减数第一次分裂中期都发生同源染色体联会
C.一次有丝分裂与一次减数分裂过程中染色体的复制次数相同
D．有丝分裂中期和减数第二次分裂中期染色体都排列在赤道板上
答案　B
解析　有丝分裂后期与减数第二次分裂后期都发生着丝点分裂，姐妹染色单体分离，移向两极，A正确；有丝分裂不发生同源染色体联会，减数第一次分裂前期发生同源染色体联会，B错误；一次有丝分裂与一次减数分裂染色体都只复制一次，C正确；有丝分裂和减数第二次分裂的染色体行为类似，中期染色体都排列在赤道板上，D正确。
　请阅读科普短文，回答问题。
氨基酸家族的新成员
氨基酸是蛋白质的基本单位，在遗传信息的传递过程中，由AUCG四种碱基构成的“核酸语言”，通过三个碱基形成的密码子转变成20种常见的天然氨基酸组成的“蛋白质语言”。人们很早就破译得到包括64个密码子的传统密码子表(下表中为部分密码子)。
1986年，科学家在研究谷胱甘肽过氧化物酶的作用时，发现了硒代半胱氨酸(Sec)。通过比较含硒(Se)多肽链的基因序列和氨基酸序列，证实了终止密码子UGA是编码Sec的密码子。因为这种新发现的氨基酸在结构上可视为半胱氨酸(如下图)侧链上的S元素被Se取代的产物，所以它被称为Sec。又因为它是在20种常见的天然蛋白质氨基酸之后发现的，所以又称为第21种蛋白质氨基酸。
研究发现，密码子UGA通常作为蛋白质合成的终止密码子，但当mRNA链UGA密码子后面出现一段特殊序列时，UGA才成为Sec的密码子，使Sec掺入到多肽链中去。后来科学家发现某些古细菌以及包括哺乳动物在内的动物体中的Sec也都是由UGA编码。
Sec是蛋白质中硒的主要存在形式，也是唯一的含有准金属元素的氨基酸。迄今为止，Sec已经被发现是25种含硒酶的活性中心，是含硒酶的灵魂，如果没有这第21种氨基酸，含硒酶就无法工作，人就会出各种各样的病症。如谷胱甘肽过氧化物酶是人体内广泛存在的一种重要的过氧化物分解酶，它能催化有毒的过氧化物还原成无毒的羟基化合物，从而保护细胞膜的结构及功能不受过氧化物的干扰及损害。
人体的“第21种氨基酸——硒代半胱氨酸”的发现说明科学是一个发展的过程，科学知识也随着研究的深入而不断改变着。
(1)请根据上述文章内容对传统密码子表提出一处修正意见：____________________________________。Sec的密码子为UGA，DNA分子上与该密码子对应的碱基对序列是________。
(2)请画出Sec的侧链基团(R基)：________。
(3)当核糖体进行翻译时，终止密码子没有相应的tRNA与之结合，而是与终止因子(一种蛋白质)结合，翻译终止。mRNA上的密码子UGA是对应翻译终止还是编码Sec呢？有人曾经提出过“终止因子与携带Sec的tRNA竞争结合密码子UGA”的假设。请结合文中内容判断研究结果是否支持该假设，并在下表中相应位置写出理由。
支持
不支持
(4)文中提到“某些古细菌以及包括哺乳动物在内的动物体中的Sec也都是由密码子UGA编码”，这也为“现存的丰富多样的物种是由________长期进化形成的”提供了证据。
(5)硒是人体生命活动不可缺少的微量元素，被国内外医药界和营养学界称为“长寿元素”，请根据文中提供的资料进行解释________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
答案　(1)密码子表中UGA位置可以是终止或硒代半胱氨酸　
(2)—CH2—SeH
(3)
支持
不支持
研究证明，当mRNA链UGA密码子后面出现一段特殊序列时，UGA才成为Sec的密码子
(4)共同祖先
(5)硒元素可以构成含有Sec的蛋白质，补充硒元素能够保证含硒酶的正常合成并发挥作用，如谷胱甘肽过氧化物酶能抗氧化、延缓细胞衰老
解析　(1)通过比较含硒(Se)多肽链的基因序列和氨基酸序列，证实了终止密码子UGA是编码Sec的密码子，所以可以得出，密码子表中UGA位置可以是终止或硒代半胱氨酸。Sec的密码子为UGA，密码子位于mRNA上，所以DNA分子上与该密码子对应的碱基对序列是。
(2)硒代半胱氨酸与半胱氨酸的主要区别在半胱氨酸的S元素被Se所取代，所以Sec的R基为—CH2—SeH。
(4)文中提到“某些古细菌以及包括哺乳动物在内的动物体中的Sec也都是由密码子UGA编码”，说明生物界的生物共用一套遗传密码，这也为“现存的丰富多样的物种是由共同祖先长期进化形成的”提供了证据。
专题作业1——
一、选择题(每道题只有一个选项符合题目要求)
1．为研究R型肺炎双球菌转化为S型菌的转化因子是DNA还是蛋白质，研究者进行了下图所示的转化实验。对本实验作出的分析，不正确的是(　　)
A．本实验通过酶解去除单一成分进行研究
B．甲、乙组培养基中只有S型菌落出现
C．蛋白酶处理结果显示提取物仍有转化活性
D．本实验结果表明DNA使R型菌发生转化
答案　B
解析　甲、乙组培养基中除了有S型菌落出现，还有R型菌落出现，B错误。
2．有科学家发现普遍存在于动物中的磁受体基因，其编码的磁受体蛋白能识别外界磁场和顺应磁场方向排列，并据此提出一个新的“生物指南针”分子模型。下列叙述正确的是(　　)
A．磁受体基因的骨架是由磷酸和核糖交替排列而成的
B．基因中相邻碱基之间通过一个五碳糖和一个磷酸相连
C．同位素标记该基因中的两条链，每次复制后带有标记的DNA分子数目不变
D．翻译时，每种密码子都有与之相对应的反密码子
答案　C
解析　磁受体基因是有遗传效应的DNA片段，其骨架是由磷酸和脱氧核糖交替排列而成的，A错误；基因中同一条链上的相邻碱基之间通过“—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—”相连，而不同链之间的碱基通过氢键相连，B错误；同位素标记该基因中的两条链，根据DNA分子半保留复制的特点，每次复制后带有标记的DNA分子数目不变，C正确；终止密码子不编码氨基酸，没有与之对应的反密码子，D错误。
3．正在进行复制的DNA分子上的“Y”形交叉点称为复制叉。在每个复制起始位点处形成两个复制叉，它们朝相反方向移动，在“复制机器”的作用下沿途打开母链合成新的子链。图示为果蝇早期胚胎细胞正在进行DNA复制的电镜照片。以下说法错误的是(　　)
A．DNA多起点双向复制提高了合成效率
B．图中DNA上的可见颗粒可能是蛋白质
C．该图证明DNA子链延伸方向是从5′到3′
D．“复制机器”含有DNA聚合酶和解旋酶等
答案　C
解析　据图可知DNA多起点双向复制，这种复制方式极大地提高了合成效率，A正确；图中DNA上的可见颗粒可能是蛋白质，因为DNA复制时需要多种酶参与，B正确；据该图无法证明DNA子链延伸方向是从5′到3′，C错误；“复制机器”含有DNA聚合酶和解旋酶等，D正确。
4．用32P标记的一个含有200个碱基对的亲代链状DNA分子中，有鸟嘌呤40个，将其放在含31P的PCR体系中连续复制4次，下列相关分析中正确的是(　　)
A．亲代链状DNA中含有2个游离的磷酸基团
B．复制中共需游离的腺嘌呤脱氧核苷酸900个
C．子代DNA中含有32P的DNA单链占总单链的1/8
D．DNA分子的一条链与另一条链中碱基A＋T所占比例互为倒数
答案　A
解析　亲代链状DNA中含有2个游离的磷酸基团，A正确；一个DNA分子有200对即400个碱基，其中鸟嘌呤40个，则腺嘌呤有160个，复制中共需游离的腺嘌呤脱氧核苷酸＝(24－1)×160＝2400个，B错误；由于DNA分子的半保留复制，子代DNA中含有32P的DNA单链2条，占总单链32条中的1/16，C错误；DNA分子的一条链与另一条链中碱基A＋T所占比例相同，D错误。
5．有关DNA、基因和染色体的叙述，错误的是(　　)
A．染色体是DNA的主要载体，每条染色体中含有1个或2个DNA分子
B．基因在染色体上呈线性排列，在体细胞中一般成对存在
C．同源染色体同一位置上分布的两个基因是等位基因，控制着相对性状
D．染色体中某一片段的缺失会导致DNA结构改变，引起染色体变异
答案　C
解析　同源染色体同一位置上分布的两个基因是相同的基因或等位基因，C错误。
6.某生物基因表达过程如图所示。下列叙述与该图相符的是(　　)
A．在RNA聚合酶作用下DNA双螺旋解开
B．DNA—RNA杂交区域中A应与T配对
C．mRNA翻译只能得到一条肽链
D．该过程发生在真核细胞中
答案　A
解析　在RNA聚合酶作用下DNA双螺旋解开，开始转录，A正确；DNA—RNA杂交区域中碱基A在转录模板DNA链上，应与mRNA上的碱基U配对，B错误；据图可知，一条mRNA为模板，可结合多个核糖体，翻译得到多条肽链，C错误；据图可知，转录还未结束，核糖体上的翻译过程已经开始，该过程应该发生在原核细胞中，D错误。
7．下列有关遗传信息传递的叙述，正确的是(　　)
A．中心法则适用于真核生物，不适用于原核生物
B．乳酸菌遗传信息的传递发生在生物大分子间
C．T2噬菌体遗传信息传递只在大肠杆菌的核糖体上进行
D．致癌RNA病毒遗传信息的传递过程中，只有A—U的配对，不存在A—T的配对
答案　B
解析　中心法则适用于真核生物和原核生物，A错误；中心法则中，遗传信息的传递发生在DNA、RNA、蛋白质间，即发生在生物大分子之间，B正确；T2噬菌体遗传信息传递在大肠杆菌的细胞质中进行转录，在核糖体上进行翻译，C错误；致癌的RNA病毒遗传信息传递过程中，可发生逆转录，可存在A—T的配对，D错误。
8．一对表现正常的夫妇生了个基因型为XbXbY的孩子。已知父亲正常，母亲是红绿色盲携带者。下列分析中正确的是(　　)
A.问题可能来自父亲，在减数第一次分裂过程中出现了问题
B．问题可能来自父亲，在减数第二次分裂过程中出现了问题
C．问题一定来自母亲，在减数第一次分裂过程中出现了问题
D．问题一定来自母亲，在减数第二次分裂过程中出现了问题
答案　D
解析　根据题意分析可知，一对表现正常的夫妇生了个基因型为XbXbY的孩子，父亲正常，则基因型为XBY，母亲为红绿色盲携带者，则基因型为XBXb，又孩子的基因型为XbXbY，只能是由基因型为XbXb卵细胞和携带Y染色体的精子结合的受精卵发育而来，所以母亲在减数第二次分裂过程中出现了问题。
9．下列与细胞分裂有关的说法，错误的是(　　)
A．细胞有丝分裂间期和减数分裂前的间期都需要完成DNA和有关蛋白质合成
B．动植物细胞有丝分裂保持了细胞亲子代之间遗传性状的稳定性
C．同源染色体的联会和分离，只发生在减数分裂过程中
D．减数分裂能够维持了生物前后代体细胞中染色体数目的恒定
答案　D
解析　细胞有丝分裂间期和减数分裂前的间期都需要完成DNA和有关蛋白质合成，A正确；动植物细胞有丝分裂保持了亲子代之间遗传性状的稳定性，B正确；同源染色体的联会和分离，只发生在减数分裂过程中，有丝分裂不会发生，C正确；减数分裂和受精作用共同维持了生物前后代体细胞中染色体数目的恒定，D错误。
10．下图为百合(2n＝24)减数分裂过程中的图像。下列叙述正确的是(　　)
A．上述细胞分裂图像按进行时序排序为①→③→⑤→②→④
B．图③所示细胞中，非同源染色体随机自由组合
C．图②所示细胞中，同源染色体分离，染色体数目减半
D．图⑤所示细胞中，移向两极的染色体一般相同
答案　A
解析　①中细胞核比较清晰可见，为减数分裂前的间期，②4组染色体正分别向细胞两极移动，为减数第二次分裂后期，③染色体清晰可见，有同源染色体，且散乱排布，为减数第一次分裂前期，此时不存在非同源染色体随机自由组合，④出现4个新的细胞核，为减数第二次分裂末期，⑤同源染色体分别向细胞两极移动，为减数第一次分裂后期，故A正确，B、C、D错误。
11．下表是人类的一个卵原细胞开始发生的连续生理过程中细胞染色体组数的变化及相关特点。说法不正确的是(　　)
A．甲过程是减数分裂过程，会发生同源染色体联会和分离
B．乙过程是受精作用，有基因重组发生
C．丙过程是有丝分裂，连续进行该过程的细胞核膜、核仁周期性消失和重建
D．丁过程是细胞分化，该过程中遗传物质不会改变
答案　B
解析　甲过程是卵原细胞经过减数分裂形成卵细胞的过程，会发生同源染色体联会和分离，A正确；乙过程是受精作用，基因重组发生在减数分裂过程中，即发生在甲过程中，B错误；丙过程是有丝分裂过程，会发生核膜、核仁周期性消失和重建，C正确；丁过程是细胞分裂，细胞分化的实质是基因的选择性表达，遗传物质不会发生改变，D正确。
二、非选择题
12．下图中甲、乙、丙分别表示真核细胞内三种物质的合成过程，回答有关问题：
(1)图示甲、乙、丙过程分别表示________、转录和翻译的过程。其中甲、乙过程可以发生在细胞核中，也可以发生________及________中。
(2)生物学中，经常使用3H—TdR(3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸)研究甲过程的物质合成情况，原因是___________________________________________________________________。
(3)转录时，与DNA中转录起点结合的酶是______________。一个细胞周期中，乙过程在每个起点可起始多次，而细胞核中的甲过程在每个起点一般起始________次。
(4)丙过程在核糖体上进行，通过________上的反密码子来识别mRNA上的碱基，将氨基酸转移到相应位点上。AUG是甲硫氨酸的密码子，又是肽链合成的起始密码子，某种分泌蛋白的第一个氨基酸并不是甲硫氨酸，这是因为细胞中新生肽链经________和________加工修饰的结果。
答案　(1)DNA复制　线粒体　叶绿体
(2)3H?TdR是DNA合成的原料之一，可根据放射性强度变化来判断DNA合成情况
(3)RNA聚合酶　一
(4)tRNA　内质网　高尔基体
解析　(1)图甲是以DNA的两条链为模板合成子代DNA的过程，即DNA复制；DNA存在于细胞核、叶绿体和线粒体中，所以，在叶绿体和线粒体中，也可发生DNA复制和转录。
(2)3H?TdR是DNA合成的原料之一，所以可根据放射性强度的变化来判断DNA的合成情况。
(3)转录的产物是RNA，与DNA中转录起点结合的酶是RNA聚合酶；一个细胞周期中，核DNA只复制一次，而基因的转录可进行多次。
(4)反密码子存在于tRNA上；AUG是起始密码子，新合成的多肽链首端应是甲硫氨酸，但某种分泌蛋白的第一个氨基酸并不是甲硫氨酸，这说明新生肽链经过内质网和高尔基体的加工修饰后，甲硫氨酸被切除。
13．表观遗传是指DNA序列不改变，而基因的表达发生可遗传的改变。DNA甲基化是表观遗传中最常见的现象之一。某些基因在启动子(RNA聚合酶与基因结合，开始转录的位点)上存在富含双核苷酸“CG”的区域，称为“CG岛”。其中的胞嘧啶在发生甲基化后转变成5?甲基胞嘧啶但仍能与鸟嘌呤互补配对。细胞中存在两种DNA甲基化酶(如图1所示)，从头甲基化酶只作用于非甲基化的DNA，使其半甲基化；维持甲基化酶只作用于DNA的半甲基化位点，使其全甲基化。
(1)由上述材料可知，DNA甲基化________(选填“会”或“不会”)改变基因转录产物的碱基序列。
(2)由于图2中过程①的方式是________，所以其产物都是________甲基化的，因此过程②必须经过______________的催化才能获得与亲代分子相同的甲基化状态。
(3)研究发现，启动子中“CG岛”的甲基化会影响相关蛋白质(RNA聚合酶)与启动子的结合，从而抑制________。
(4)5?氮杂胞苷(AZA)常用于临床上治疗DNA甲基化引起的疾病。推测AZA可能的作用机制之一是：AZA在________过程中掺入DNA分子，导致与DNA结合的甲基化酶活性降低，从而降低DNA的甲基化程度。另一种可能的机制是：AZA与“CG岛”中的________竞争甲基化酶，从而降低DNA的甲基化程度。
(5)小鼠的A基因编码胰岛素生长因子?2(IGF?2)，a基因无此功能(A、a位于常染色体上)。IGF?2是小鼠正常发育必需的一种蛋白质，缺乏时小鼠个体矮小。在小鼠胚胎中，来自父本的A及其等位基因能够表达，来自母本的则不能表达。检测发现，这对基因的启动子在精子中是非甲基化的，在卵细胞中则是甲基化的。若纯合矮小雌鼠与纯合正常雄鼠(AA)杂交，则F1的表现型应为________。F1雌雄个体间随机交配，则F2的表现型及其比例应为________。结合F1配子中A及其等位基因启动子的甲基化状态，分析F2出现这种比例的原因是____________________________________________________________。
答案　(1)不会　(2)半保留复制　半　维持甲基化酶
(3)基因的表达　(4)DNA复制　胞嘧啶
(5)全部正常　正常∶矮小＝1∶1　卵细胞中的A及其等位基因由于启动子甲基化而不表达，精子中的A及其等位基因由于启动子非甲基化而表达，并且含A的精子∶含a的精子＝1∶1
解析　(1)由题图1和图2可知，DNA甲基化不会改变基因转录产物的碱基序列，仅是碱基的化学修饰。
(2)由于图2中过程①的方式是半保留复制，所以其产物都是半甲基化的，因此过程②必须经过维持甲基化酶的催化才能获得与亲代分子相同的甲基化状态。
(3)研究发现，启动子中“CG岛”的甲基化会影响相关蛋白质(RNA聚合酶)与启动子的结合，从而抑制基因的表达(转录)。
(4)5?氮杂胞苷(AZA)常用于临床上治疗DNA甲基化引起的疾病。推测AZA可能的作用机制之一是：AZA在DNA复制过程中掺入DNA分子，导致与DNA结合的甲基化酶活性降低，从而降低DNA的甲基化程度。另一种可能的机制是：AZA与“CG岛”中的胞嘧啶竞争甲基化酶，从而降低DNA的甲基化程度。
(5)若纯合矮小雌鼠(aa)与纯合正常雄鼠(AA)杂交，则F1的基因型均为Aa，且其中来自父亲的A能够表达，来自母亲的a不能表达，因此F1的表现型是(全部)正常。F1雌雄个体(父Aa×母Aa)间随机交配，由于来自父本的A及其等位基因能够表达，来自母本的则不能表达，则F2的表现型及其比例应为正常∶矮小＝1∶1。
专题作业2——
一、选择题(每道题只有一个选项符合题目要求)
1．M13丝状噬菌体的遗传物质是单链闭合的DNA，以下叙述正确的是(　　)
A．M13的DNA分子中嘌呤数等于嘧啶数
B.M13的DNA复制过程涉及碱基互补配对
C．可用含35S的培养基培养M13以标记蛋白质
D．M13的核糖体是合成蛋白质外壳的场所
答案　B
解析　M13的DNA分子为单链，分子中嘌呤数不一定等于嘧啶数，A错误；M13的DNA单链复制过程中子链与母链碱基互补配对，B正确；M13为病毒，不可用含35S的培养基直接培养M13以标记蛋白质，C错误；M13利用宿主细胞的核糖体合成蛋白质外壳，它自身无核糖体，D错误。
2．洋葱根尖分生区细胞的某条染色体的DNA分子中含有胞嘧啶m个，复制n次。下列有关叙述错误的是(　　)
A．DNA复制发生在该细胞减数第一次分裂前的间期
B．该DNA分子复制过程中，解旋和复制同时进行
C．该DNA复制形成的每个子代DNA分子中均含有m个胞嘧啶
D．该DNA复制过程中共消耗(2n－1)m个胞嘧啶脱氧核苷酸
答案　A
解析　洋葱根尖分生区细胞不能进行减数分裂，A错误；DNA复制时边解旋边复制，二者同时进行，B正确；正常情况下，该DNA复制n次，形成的每个子代DNA分子均相同，都含有m个胞嘧啶，C正确；由于DNA复制为半保留复制，该DNA分子复制过程中消耗胞嘧啶脱氧核苷酸(2n－1)m个，D正确。
3．下图为某果蝇两条染色体上部分基因分布示意图，下列叙述错误的是(　　)
A．朱红眼色和暗栗眼色是相对性状，基因cn与基因cl为等位基因
B．有丝分裂中期，X染色体和常染色体的着丝点都排列在赤道板上
C．有丝分裂后期，基因cn、cl、v、w会出现在细胞的同一极
D．减数第二次分裂后期，基因cn、cl、v、w可出现在细胞的同一极
答案　A
解析　朱红眼色和暗栗眼色不是相对性状，基因cn与基因cl为一条染色体上的非等位基因，A错误；有丝分裂中期，X染色体和常染色体的着丝点都排列在赤道板上，B正确；有丝分裂后期，姐妹染色单体分离，它们携带的基因cn、cl、v、w会出现在细胞的同一极，C正确；如果减数第一次分裂后期图示的常染色体和X染色体发生组合，则减数第二次分裂后期，基因cn、cl、v、w可出现在细胞的同一极，D正确。
4．已知某DNA分子中A占15%，如图为该DNA分子上某基因片段的碱基序列，其控制合成的多肽链中含有“—脯氨酸—谷氨酸—谷氨酸—赖氨酸”的氨基酸序列，下列说法中不正确的是(　　)
A．该DNA转录形成的mRNA中G＋C占70%
B．该DNA分子中参与转录的模板链是②号链
C．b处碱基对发生替换可能使翻译的多肽链缩短
D．a处碱基对替换为C∥G时不会改变氨基酸序列
答案　C
解析　该DNA分子中A占15%，根据碱基互补配对原则，其中含有T＝15%，G和C均含有35%，则DNA分子中G＋C占70%，其转录形成的mRNA中G＋C也占70%，A正确；根据翻译出来的序列可知，翻译是从第三个碱基开始的，转录的模板链是②号链，B正确；②号链b处的碱基经过转录，成为终止密码子的第一个碱基，第一个碱基突变后转录形成的mRNA一定不再是终止密码子，因此会造成翻译的多肽链延长，C错误；a处碱基对替换为C∥G时，该处转录形成的密码子由CCU变为CCC，仍然指导合成脯氨酸，不改变氨基酸序列，D正确。
5．新型冠状病毒具有很强的传染力，其遗传物质为“＋RNA”，繁殖过程如下图。与大肠杆菌相比下列相关叙述正确的是(　　)
A．完成遗传物质的复制均需RNA聚合酶
B．遗传物质复制过程中所需的原料相同
C．蛋白质的合成均需要宿主细胞的核糖体
D．遗传物质复制均遵循碱基互补配对原则
答案　D
解析　大肠杆菌完成遗传物质的复制需解旋酶和DNA聚合酶，A错误；大肠杆菌遗传物质(DNA)复制需要脱氧核苷酸，新冠病毒复制过程中所需的原料是核糖核苷酸，B错误；大肠杆菌蛋白质的合成利用自身的核糖体，新冠病毒蛋白质合成需要宿主细胞的核糖体，C错误；大肠杆菌和新冠病毒的遗传物质复制均遵循碱基互补配对原则，D正确。
6．下图表示RNA干扰技术的原理，下列相关叙述错误的是(　　)
A．推测A蛋白具有RNA聚合酶的功能
B．可利用该技术研究基因的功能
C．RNA干扰过程遵循碱基互补配对原则
D．利用该技术可以抑制致病基因的表达
答案　A
解析　据图可推知，A蛋白能切割RNA，不具有RNA聚合酶的功能，A错误；SiRNA可干扰翻译过程，不能合成相应的蛋白质进而研究相应的基因的功能，B正确；RNA干扰过程的原理是SiRNA与mRNA结合形成双链，遵循碱基互补配对原则，C正确；进行RNA干扰后，翻译无法进行，因此利用该技术可以抑制致病基因的表达，D正确。
7．Qβ噬菌体的遗传物质(QβRNA)是一条单链RNA，当噬菌体侵染大肠杆菌后，QβRNA立即作为模板翻译出成熟蛋白、外壳蛋白和RNA复制酶(如下图)，然后利用该复制酶复制QβRNA，下列叙述正确的是(　　)
A．QβRNA的复制需经历一个逆转录过程
B．QβRNA的复制需经历形成双链RNA的过程
C．一条QβRNA模板只能翻译出一条肽链
D．QβRNA复制后，复制酶基因才能进行表达
答案　B
解析　由题意可知Qβ噬菌体的遗传物质(QβRNA)是一条单链RNA，且可直接作为模板进行翻译，不需要逆转录，A错误；QβRNA复制时，直接以RNA为模板进行复制：先以＋RNA为模板合成－RNA，此时正负链之间是结合在一起的(即双链RNA形式)，再以双链中的－RNA为模板合成新的＋RNA，B正确；由图可知，一条模板可翻译多条肽链，C错误；由题意知，QβRNA可直接翻译出蛋白质，D错误。
8．乳腺上皮细胞在孕晚期数量增加，在停止哺乳后数量减少。当向体外培养乳腺组织的培养液中加入泌乳素时，乳腺组织合成的酪蛋白的量增加了20倍。测定乳腺组织中RNA的半衰期(半数RNA降解需要的时间)，结果如下表。据此作出的推理不正确的是(　　)
RNA种类
RNA半衰期(h)
无泌乳素刺激
有泌乳素刺激
rRNA
>790
>790
总mRNA
3.3
12.8
酪蛋白mRNA
1.1
28.5
A．乳腺上皮细胞的增殖能力在人体生命活动的不同阶段有所差异
B．mRNA半衰期较短，有利于细胞内蛋白质的种类和含量的调控
C．泌乳素通过提高酪蛋白基因转录效率来促进细胞合成更多酪蛋白
D．用标记的酪蛋白基因为探针进行分子杂交可测定酪蛋白mRNA存在
答案　C
解析　由题干信息可知，乳腺上皮细胞在孕晚期数量增加，在停止哺乳后数量减少，说明乳腺上皮细胞的增殖能力在生命活动的不同阶段有差异，A正确；蛋白质的合成需要模板mRNA，若mRNA的半衰期较短，更利于通过调控转录的强弱，调控蛋白质的种类和含量，B正确；通过题中图表数据获知，有无泌乳素刺激，酪蛋白mRNA半衰期有明显差异，据此推知泌乳素通过提高酪蛋白基因的翻译(而不是转录)效率来促进细胞合成更多酪蛋白，C错误；酪蛋白mRNA是以酪蛋白基因为模板转录出来的，所以利用标记的酪蛋白基因作为探针通过碱基互补配对可以检测酪蛋白mRNA是否存在，D正确。
9．下图为基因控制性状的流程示意图。请据图分析，下列说法不正确的是(　　)
A．①过程以DNA的一条链为模板、四种核糖核苷酸为原料合成RNA
B．某段DNA上发生了基因突变，但形成的蛋白质不一定会改变
C．③过程中需要多种转运RNA，转运RNA不同，所搬运的氨基酸也不相同
D．人的镰刀型细胞贫血症是基因对性状的直接控制，使结构蛋白发生变化
答案　C
解析　图示①过程是以DNA一条链为模板，四种核糖核苷酸为原料合成RNA的过程，①为转录，A正确；某段DNA上发生了基因突变，导致密码子发生改变，但因密码子的简并性，其决定的氨基酸不一定改变，形成的蛋白质不一定会改变，B正确；③是翻译过程，需要多种转运RNA，因密码子的简并性，不同的转运RNA可能搬运相同的氨基酸，C错误；人的镰刀型细胞贫血症是基因突变引起的蛋白质结构改变所致，属于基因对性状的直接控制，D正确。
10．将果蝇精原细胞(2N＝8)的DNA分子用15N标记后，置于含14N的培养基中培养，经过连续两次分裂后，下列推断正确的是(　　)
A．若进行有丝分裂，则第二次分裂中期的细胞中有8条染色单体含14N
B．若进行有丝分裂，则两次分裂结束后含15N的子细胞所占比例为1/2
C．若进行减数分裂，则第二次分裂中期的细胞中有4条染色单体含14N
D．若进行减数分裂，则两次分裂结束后所有子细胞的染色体均含有15N
答案　D
解析　根据题意，若进行两次有丝分裂，第一次分裂得到的子细胞所有的染色体中DNA都有一条链被标记，则第二次分裂中期的细胞中16条染色单体都含14N，A错误；若进行两次有丝分裂，第一次分裂得到的子细胞所有的染色体中DNA都有一条链被标记，第二次分裂得到的子细胞中一半有标记或全部有标记，B错误；精原细胞中有8条染色体，减数第二次分裂中期细胞中有4条染色体，8条染色体单体，有8个DNA分子，其中每个DNA分子都有一条链含有14N，所以8条染色体单体都含14N，C错误；若进行减数分裂，DNA完成复制后每个DNA分子中都有一条链有标记，所以子细胞中所有染色体全有15N标记，D正确。
11．下图为某二倍体动物的几个细胞分裂示意图(数字代表染色体，字母代表染色体上的基因)。据图判断下列叙述错误的是(　　)
A．甲图表示减数第一次分裂后期，据此说明该动物的性别可能是雄性
B．乙图表示该细胞发生了同源染色体的非姐妹染色单体间的交叉互换
C．1与4的片段交换，属于染色体结构变异
D．丙细胞分裂产生的两个子细胞中的染色体数目与DNA分子数相同
答案　B
解析　甲图细胞处于减数第一次分裂后期，细胞质均等分裂，该动物的性别可能是雄性，A正确；乙图细胞处于有丝分裂后期，同源染色体的非姐妹染色单体间的交叉互换发生在减数第一次分裂前期，B错误；1与4的片段交换，是非同源染色体之间片段的交换，属于染色体结构变异，C正确；丙图细胞处于减数第二次分裂后期，产生的两个子细胞中的染色体数目与DNA分子数相同，D正确。
二、非选择题
12．嗜热四膜虫是一种单细胞真核生物，在外界营养物质缺乏时，可以进行有性生殖。其细胞中小核(2n)的分裂过程如下图1所示。图2表示四膜虫细胞不同分裂时期的图像(示两对染色体)，请据图回答下列问题：
(1)图1中________和________过程保证亲子代细胞中染色体数目的恒定。
(2)图2中甲细胞的分裂方式属于图1中的________过程(填图1中的序号)，图2的________细胞可能已经发生过基因重组，属于图1中________过程(填图1中序号)。
(3)图1进行减数分裂的四膜虫基因型均为AaBb，据图判断①的基因型为________。
答案　(1)Ⅰ(减数分裂)　受精作用
(2)Ⅱ　乙、丙(必须答全)　Ⅰ
(3)AB或ab(必须答全)
解析　(1)减数分裂使成熟生殖细胞中的染色体数目比原始生殖细胞减少一半，而受精作用使染色体数目又恢复到体细胞的数目。因此对于进行有性生殖的生物体来说，减数分裂和受精作用对于维持每种生物前后代体细胞中染色体数目的恒定十分重要。
(2)图2中甲细胞进行的是有丝分裂，属于图1中的Ⅱ过程；基因重组发生在减数第一次分裂四分体时期和减数第一次分裂后期，因此图2的乙、丙细胞可能已经发生过基因重组，属于图1中Ⅰ过程。
(3)图1进行减数分裂的四膜虫基因型均为AaBb，其中有一个子细胞的基因型为AB，则其他三个子细胞的基因型分别为AB、ab和ab，因此①的基因型为AB或ab。
13．真核细胞中DNA主要位于细胞核内，而蛋白质合成在细胞质中的核糖体上。依据这一事实，科学家推测存在某种“信使”分子，能将遗传信息从细胞核携带到细胞质中。为确定遗传信息从DNA传递给蛋白质的中间载体，科学家们做了如下研究。
(1)对于“信使”有两种不同假说。假说一：核糖体RNA可能就是信息的载体；假说二：另有一种RNA(称为mRNA)作为遗传信息传递的信使。
①若假说一成立，则细胞内的核糖体种类是否相同？为什么？
②若假说二成立，则mRNA在指导蛋白质合成过程中与细胞内原有的核糖体什么关系？
(2)用含15N的培养基培养细菌，标记细菌的核糖体(即“重核糖体”)，然后将细菌转移至含14N和32P的培养基中，同时接种噬菌体，进行一定时间的培养，将被侵染后裂解的细菌进行密度梯度离心和放射性检测，结果如下图所示。实验结果支持哪个假说？请说出判断依据。
(3)若要证明新合成的噬菌体RNA为“信使”，还需要进行两组分子杂交实验，请选择下列序号填入表格。
①将新合成的噬菌体RNA与细菌DNA混合
②将新合成的噬菌体RNA与噬菌体DNA混合
③出现DNA－RNA杂交现象
④不出现DNA－RNA杂交现象
组别
实验处理
预期结果
1
2
答案　(1)①若假说一成立，则细胞内的核糖体种类是不相同的。因为细胞核中的DNA所控制合成的蛋白质多种多样，作为两者之间传递信息的载体RNA也多种多样，所以由这些RNA参与形成的核糖体是不同的。②若假说二成立，则mRNA在指导蛋白质合成过程中与细胞内原有的核糖体结合。
(2)实验结果与假说二的预期结果一致，假说二成立。依据是15N标记细菌的“重核糖体”离心的结果只有重带，且含放射性32P的新合成的噬菌体RNA出现的位置与重带的位置一致，说明噬菌体没有合成新的核糖体，噬菌体侵入大肠杆菌后合成的具有放射性标记的RNA与原有细菌的“重核糖体”结合，指导其蛋白质合成。
(3)如下表
组别
实验处理
预期结果
1
②
③
2
①
④

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