專題7遺傳的分子基礎（非選擇題）

——2025屆高考生物學模塊考前搶分練【新高考版】

1.1958年，科學家通過一系列實驗首次證明了DNA的半保留復制，此后科學家便開始了有關

DNA復制起點的數(shù)目、方向等方面的研究。試回答下列問題：

（1）通常一個DNA分子經(jīng)復制能形成兩個完全相同的DNA分子，這是因為DNA獨特的

為復制提供了精確的模板，通過_原則，保證了復制能夠準確地進行。DNA復制

時首先必須解旋，從而在復制起點位置形成復制叉（如圖甲所示）。因此，研究中可以根據(jù)

復制叉的數(shù)量推測。

（2）1963年Cairns將不含放射性的大腸桿菌（其擬核DNA呈環(huán)狀）放在含有3人胸腺喀咤

的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，進一步證明了DNA的半保留復制。根據(jù)圖乙的大腸桿菌親代環(huán)狀DNA示

意圖，用簡圖表示復制一次和復制兩次后形成的DNA分子。（注：用虛線表示含放射性的

脫氧核甘酸鏈）

（3）有一個雙鏈均被32P標記的DNA分子，將其置于只含有31P的環(huán)境中復制3次，子代

DNA中含32P的單鏈與含31P的單鏈數(shù)目之比為為。探究DNA的復制從一點開始以后

是單向進行的還是雙向進行的，將不含放射性的大腸桿菌DNA放在含有3日胸腺喀陡的培養(yǎng)

基中培養(yǎng)，給予適當?shù)臈l件，讓其進行復制，得到圖丙所示結果，這一結果說明0

（4）為了研究大腸桿菌DNA復制是單起點復制還是多起點復制，用第（2）小題的方法，

觀察到大腸桿菌DNA復制的過程如圖丁所示，這一結果說明大腸桿菌細胞中DNA復制是

起點復制的。

2.如圖表示發(fā)生在真核細胞內(nèi)的兩個生理過程，請據(jù)圖回答下列問題：

（1）過程I中甲的名稱為,與乙相比，丙特有的成分是o

（2）過程I中，方框內(nèi)應該用（填“一”或“一一”）標出該過程進行的方向。

（3）過程n屬于基因指導蛋白質合成過程中的過程，該過程發(fā)生在細胞質中的

上，與過程I相比，過程n特有的堿基配對方式是0

（4）不考慮終止密碼子，如果過程n合成的一條多肽鏈中共有150個肽鍵，則控制合成該肽

鏈的基因編碼區(qū)至少應有個堿基，合成該肽鏈共需個氨基酸。

（5）若過程n的多肽鏈中有一段氨基酸序列為“絲氨酸一谷氨酸一”，攜帶絲氨酸和谷氨酸

的tRNA上的反密碼子分別為3AGA5，、3'CUU5',則物質①中相應的模板鏈的堿基序列為

0若該多肽合成到UGC決定的氨基酸后就終止合成，則導致合成結束的終止密碼子是

（6）物質①在同一生物體內(nèi)不同細胞中表達得到的蛋白質（填'‘相同"''不相同"或

“不完全相同”），原因是。

3.核糖體是由rRNA和蛋白質構成的。圖1表示某真核生物不同大小rRNA的形成過程，該過

程分A、B兩個階段進行，S代表沉降系數(shù)，其大小可代表RNA分子的大小。請回答：

I8S5.8S28s45s前體

圖I真核細胞中rRNA前體加工示意圖

（1）圖1中45s前體合成的場所是,所需的酶是,該酶識別并結合的位置是

,圖中酶在DNA雙鏈上移動的方向是（填“從左向右”或“從右向左”）。

（2）在細胞周期中，上述合成過程發(fā)生在____期。圖1中許多酶同時參與轉錄的意義是

（3）研究發(fā)現(xiàn)在去除蛋白質的情況下B過程仍可發(fā)生，由此推測RNA具有功能。

（4）原核生物核糖體中的蛋白質合成如圖2所示。圖2中物質①與真核細胞核中剛產(chǎn)生的相

應物質相比，結構上的區(qū)別主要是,②表示。圖2過程中形成①和②所需的原料

分別是o

4.中國科學院生物物理研究所揭示了一種精細的DNA復制起始位，點的識別調控機制。研究

發(fā)現(xiàn)，含有組蛋白變體H2A.z的核小體（染色體的基本結構單位）能夠通過結合組蛋白甲基

化轉移酶SUV420H1,促進核小體上組蛋白H4的第二十位氨基酸發(fā)生二甲基化修飾，帶有

二甲基化修飾的H2A.Z的核小體能進一步招募復制起始位點識別蛋白0RC1,從而幫助DNA

復制起始位點的識別。回答下列問題：

（1）DNA復制起始位點被識別后，首先與復制起始位點結合的酶是o

（2）T細胞是一種發(fā)揮免疫作用的淋巴細胞，能進行增殖。研究人員特異性地去除T細胞染

色體上的H2A.z核小體后，T細胞的增殖速率將,原因是o

（3）研究還發(fā)現(xiàn)，組蛋白上其他位點的氨基酸殘基發(fā)生修飾，如甲基化、乙酰化或磷酸化

等，能招募特定種類的蛋白質與之結合，決定特定基因的表達是打開還是關閉，從而使親子

代均表現(xiàn)出一定的性狀。根據(jù)上述發(fā)現(xiàn)，研究人員得出了“組蛋白修飾是表觀遺傳的重要機

制”的結論。請根據(jù)表觀遺傳的概念，結合材料中的描述，概括得出上述結論的依據(jù)：

（4）啟動子是位于基因首端的一段特殊序列的DNA片段，當其被酶識別和結合后

能驅動基因轉錄。某些組蛋白去乙?；瘯饐幼有蛄兄械腄NA發(fā)生甲基化，從而導致

“基因沉默”，試分析上述過程引起“基因沉默”的原因是,該機理為研發(fā)抗腫瘤藥

物提供了新思路。

5.表現(xiàn)遺傳是指DNA序列不改變，而基因的表達發(fā)生可遺傳的改變。DNA甲基化是表現(xiàn)遺

傳中最常見的現(xiàn)象之一。某些基因在啟動子上存在富含雙核昔酸“CG”的區(qū)域，稱為“CG

島”。其中的胞喀咤在發(fā)生甲基化后轉變成5-甲基胞喀咤但仍能與鳥喋吟互補配對。細胞中

存在兩種DNA甲基化酶（如圖1所示），從頭甲基化酶只作用于非甲基化的DNA,使其半

甲基化；維持甲基化酶只作用于DNA的半甲基化位點，使其全甲基化。請回答：

CH3

------CG-------從頭甲基化酶----昆----維持甲基化酶

，■■GC--—-------------------——GC------'

圖2

（1）由上述材料可知，DNA甲基化（填"會”或“不會”）改變基因轉錄產(chǎn)物的堿基

序列。

（2）由于圖2中過程①的方式是,所以其產(chǎn)物都是甲基化的，因此過程②必須經(jīng)過

的催化才能獲得與親代分子相同的甲基化狀態(tài)。

（3）研究發(fā)現(xiàn)，啟動子中“CG島”的甲基化會影響與啟動子的結合，從而抑制基因的

表達。

（4）小鼠的A基因編碼胰島素生長因子-2（IGF-2）,a基因無此功能（A、a位于常染色體

上）。IGF-2是小鼠正常發(fā)育必需的一種蛋白質，缺乏時小鼠個體矮小。在小鼠胚胎中，來

自父本的A基因能夠表達，來自母本的則不能表達。檢測發(fā)現(xiàn)，這對基因的啟動子在精子中

是非甲基化的，在卵細胞中則是甲基化的。若純合矮小雌鼠與純合正常雄鼠雜交，則Fi的表

現(xiàn)型應為-Fi雌雄個體間隨機交配，則F2的表現(xiàn)型及其比例應為o

(5)5-氮雜胞昔(AZA)常用于臨床上治療DNA甲基化引起的疾病。推測AZA可能的作用

機制之一是：AZA在_____過程中摻入DNA分子，導致與DNA結合的甲基化酶活性降低，

從而降低DNA的甲基化程度。另一種可能的機制是：AZA與“CG島”中的競爭甲基

化酶，從而降低DNA的甲基化程度。

6.表觀遺傳是指基因的堿基序列不改變，而基因表達和表型發(fā)生可遺傳變化的現(xiàn)象。DNA甲

基化是表觀遺傳中最常見的現(xiàn)象之一。某些基因在啟動子上存在富含雙核昔酸的區(qū)域，稱為

“CpG島”。其中的胞喀咤在發(fā)生甲基化后轉變成5-甲基胞喀咤，5-甲基胞喀咤仍能與鳥喋

玲互補配對。細胞中存在兩種DNA甲基化酶(如圖1所示)，從頭甲基化酶只作用于非甲基

化的DNA使其半甲基化；維持甲基化酶只作用于DNA的半甲基化位點，使其全甲基化。回

答下列問題：

CG---

---GC---

從頭甲基化酶J

鴇

---CG___

一cc

維持甲基化前｝■'

CG---

---GC---

I

阻

圖1

(1)圖2中過程①是DNA以方式進行復制，其產(chǎn)物都是(填“全”或

“半”)甲基化的，因此，過程②必須經(jīng)過_____的催化才能獲得與親代分子相同的甲基化

狀態(tài)。

(2)研究發(fā)現(xiàn)，啟動子中“CpG島”的甲基化會影響相關蛋白質與啟動子的結合，從而抑制

(3)小鼠的A基因編碼胰島素樣生長因子-2(IGF-2),a基因無此功能(A、a位于常染色

體上)。IGF-2是小鼠正常發(fā)育所必需的一種蛋白質，缺乏時小鼠個體矮小。在小鼠胚胎

中，來自父本的A基因及其等位基因能夠表達，來自母本的則不能表達。檢測發(fā)現(xiàn)，這對基

因的啟動子在精子中是非甲基化的，在卵細胞中則是甲基化的。若純合矮小雌鼠與純合正常

雄鼠雜交，則Fi的表型應為Fi雌雄個體間隨機交配，則F2的表型及其比例應為

(4)5-氮雜胞喀咤核昔(5-AZA)常用于臨床上治療DNA甲基化引起的疾病。推測5-AZA

可能的作用機制之一是：5-AZA與“CpG島”中的競爭甲基化酶，從而降低DNA的甲

基化程度。

答案以及解析

1.答案：（1）雙螺旋結構；堿基互補配對；復制起點數(shù)量

第一代DNA第二代DNA

（3）1:7；DNA復制是雙向的

（4）單

解析：（1）DNA獨特的雙螺旋結構為復制提供了精確的模板，通過堿基互補配對原則，保

證了復制能夠準確地進行。因DNA復制時首先必須解旋，從而在復制起，點位置形成復制

叉，所以可以根據(jù)復制叉的數(shù)量推測復制起點的數(shù)量。

（2）因為DNA復制為半保留復制，故復制一次所得的2個DNA分子中，1條鏈帶放射性標

記，1條不帶。第二次復制所得的4個DNA分子中，2個DNA分子1條鏈帶放射性標記，1

條鏈不帶，2個DNA分子兩條鏈均帶放射性標記。

（3）將雙鏈均被32P標記的DNA分子置于只含有31P的環(huán)境中復制3次，子代DNA中含32P

的單鏈為2條，含31P的單鏈為2X23-2=14（條），故子代DNA中含32P的單鏈與含31P的單

鏈數(shù)目之比為2:14=1:7。由圖丙可以看出：該DNA分子在復制起點處形成兩個復制叉，復制

為雙向進行。

（4）由圖丁可以看出：該DNA分子只有一個復制起點。

2.答案：（1）RNA聚合酶；核糖

（2）*-

（3）翻譯；核糖體；U-A

（4）906；151

（5）3，AGACTT5：UAG

（6）不完全相同；不同細胞內(nèi)基因進行選擇性表達

解析：（1）分析圖示可知，過程I為轉錄過程，該過程需要RNA聚合酶的催化，因此圖中

甲為RNA聚合酶；乙為胞喀咤脫氧核甘酸，丙為胞喀咤核糖核甘酸，兩者的五碳糖不同，前

者的五碳糖是脫氧核糖，后者的五碳糖是核糖，所以與乙相比，丙特有的成分是核糖。

（2）過程I中，根據(jù)RNA聚合酶的位置可知轉錄的方向是從右向左轉錄，因此方框中應標

（3）過程H是以RNA為模板合成蛋白質的過程，屬于基因指導蛋白質合成過程中的翻譯過

程，該過程發(fā)生在細胞質中的核糖體上。過程I的堿基配對方式為A—U、T—A、C-

G、G-C,過程H的堿基配對方式為A-U、U—A、C—G、G-C,所以與過程I相

比，過程n特有的堿基配對方式是U-A。

（4）不考慮終止密碼子，如果合成的多肽鏈中共有150個肽鍵，根據(jù)氨基酸數(shù)=肽鍵數(shù)+肽鏈

數(shù)，則氨基酸數(shù)為150+1=151（個）；根據(jù)基因編碼區(qū)中堿基數(shù)：mRNA中堿基數(shù)：多肽中

氨基酸數(shù)=6：3：1可知，控制合成該肽鏈的基因編碼區(qū)至少應有的堿基數(shù)為151X6=906

（個）。

（5）攜帶絲氨酸和谷氨酸的tRNA上的反密碼子分別為3，AGA5'3'CUU5\則絲氨酸和谷氨

酸對應的密碼子為5TJCU31密碼子在mRNA上，mRNA是以DNA的一條鏈為模板轉錄而

來的，所以根據(jù)堿基互補配對原則，物質①中相應的模板鏈的堿基序列為3AGACTT5、若

該多肽合成到UGC決定的氨基酸后就終止合成，則UGC后的一個密碼子就是終止密碼子，

因此由圖可知導致合成結束的終止密碼子是UAG。

（6）物質①在同一生物體內(nèi)不同細胞中表達得到的蛋白質不完全相同，原因是不同細胞內(nèi)基

因進行選擇性表達。

解析：

3.答案：（1）核仁；RNA聚合酶；啟動子；從左向右

（2）間；可短時間產(chǎn)生大量的rRNA,有利于形成核糖體，有利于蛋白質的合成

（3）催化

（4）原核生物中的物質①沒有內(nèi)含子轉錄出來的相應序列；多肽鏈；核糖核甘酸和氨基酸

解析：本題考查基因表達和核仁的功能等相關知識。（1）圖1中45s前體合成的場所是核

仁，所需的酶是RNA聚合酶，該酶識別并結合的位置是啟動子；根據(jù)45s前體鏈的長短可判

斷，圖中酶在DNA雙鏈上移動的方向是從左向右。

（2）在細胞周期中，有關蛋白質的合成過程發(fā)生在間期。圖1中許多酶同時參與轉錄的意義

是可短時間產(chǎn)生大量的rRNA,有利于形成核糖體，有利于蛋白質的合成。

（3）研究發(fā)現(xiàn)在去除蛋白質的情況下B過程仍可發(fā)生，由此推測RNA具有催化功能。

（4）圖2表示原核生物核糖體中的蛋白質合成，其中物質①（mRNA）與真核細胞核中剛產(chǎn)

生的相應物質相比，結構上的區(qū)別主要是原核細胞的①中沒有內(nèi)含子轉錄出的相應序列，②

表示多肽鏈。圖2過程中形成①mRNA和②多肽鏈所需的原料分別是核糖核甘酸和氨基酸。

4.答案：(1)解旋酶

(2)降低；去除H2A.z核小體后，細胞缺少二甲基化修飾的H2A.z核小體，不能招募復制起

始位點識別蛋白，無法對DNA復制起始位點進行識別，導致細胞無法進行DNA復制，T細胞

增殖速率降低

(3)組蛋白修飾可決定特定基因的表達是打開還是關閉，而基因的堿基序列保持不變；親子

代均表現(xiàn)出一定的性狀，說明基因表達和性狀發(fā)生了可遺傳變化

(4)RNA聚合組蛋白去乙酰化引起啟動子序列中的DNA發(fā)生甲基化，影響了RNA聚合酶對

啟動子的識別與結合，導致基因不能轉錄，最終無法翻譯出相應的蛋白質，表現(xiàn)為“基因沉

默

解析：(1)DNA復制起始位點被識別后，首先與復制起始位點結合的酶是解旋酶，使DNA

解旋成單鏈。

(2)由于去除H2A.z核小體后，細胞缺少二甲基化修飾的H2A.z核小體二甲基化修飾的

H2A.z核小體的作用是能進一步招募復制起始位，點識別蛋白0RC1,從而幫助DNA復制起始

位，點的識別，因此二甲基化修飾的H2A.z核小體缺少后將不能招募復制起始位點識別蛋

白，無法對DNA復制起始位，點進行識別，導致細胞無法進行DNA復制，所以T細胞的增殖

速率降低。

(3)根據(jù)材料中的描述，組蛋白修飾可決定特定基因的表達是打開還是關閉，而基因的堿基

序列保持不變；親子代均表現(xiàn)出一定的性狀，說明基因表達和性狀發(fā)生了可遺傳變化，這些

均符合表觀遺傳的概念，故據(jù)此可以得出“組蛋白修飾是表觀遺傳的重要機制”這一結論。

(4)轉錄過程中，啟動子被RNA聚合酶識別和結合，從而啟動轉錄。由于組蛋白去乙酰化

會引起啟動子序列中的DNA發(fā)生甲基化，DNA甲基化將影響RNA聚合酶對啟動子的識別與結

合，導致基因不能轉錄，最終無法翻譯出相應的蛋白質，最終表現(xiàn)為“基因沉默。

5.答案：(1)不會

(2)半保留復制；維持甲基化酶

(3)RNA聚合酶

(4)全部正常；正常：矮小=1:1

(5)DNA復制；胞喀陡

解析：(1)本題考查DNA分子的復制、遺傳信息的轉錄和翻譯、基因的分離定律的實質及

應用，意在考查學生圖形的分析能力、相關知識的深度理解能力。DNA甲基化是表現(xiàn)遺傳中

最常見的現(xiàn)象之一，而表現(xiàn)遺傳是指DNA序列不改變，而基因的表達發(fā)生可遺傳的改變，

所以DNA甲基化不會改變基因轉錄產(chǎn)物的堿基序列。

（2）圖2中過程①的模板鏈都含甲基，而復制后都只含一個甲基，說明過程①的方式是半保

留復制，所以其產(chǎn)物都是半甲基化DNA。因此過程②必須經(jīng)過維持甲基化酶的催化才能獲得

與親代分子相同的全甲基化狀態(tài)。

（3）RNA聚合酶與啟動子結合，催化基因進行轉錄。研究發(fā)現(xiàn)，啟動子中“CG島”的甲基

化會影響相關蛋白質（RNA聚合酶）與啟動子的結合，不能合成mRNA,從而抑制基因的表

達。

（4）由于在小鼠胚胎中，來自父本的A及其等位基因能夠表達，所以純合矮小雌鼠與純合

正常雄鼠雜交，則Fi的表現(xiàn)型應為全部正常。卵細胞中的A及其等位基因由于啟動子甲基化

而不表達，精子中的A及其等位基因由于啟動子非甲基化而表達，并且含A的精子：含a的

精子=1:1