遺傳的分子基礎(chǔ)（非選擇題）-2025屆高考生物學(xué)模塊分練【新高考版】（含解析）

專題7遺傳的分子基礎(chǔ)（非選擇題）

——2025屆高考生物學(xué)模塊考前搶分練【新高考版】

1.1958年，科學(xué)家通過一系列實(shí)驗(yàn)首次證明了DNA的半保留復(fù)制，此后科學(xué)家便開始了有關(guān)

DNA復(fù)制起點(diǎn)的數(shù)目、方向等方面的研究。試回答下列問題：

（1）通常一個(gè)DNA分子經(jīng)復(fù)制能形成兩個(gè)完全相同的DNA分子，這是因?yàn)镈NA獨(dú)特的

為復(fù)制提供了精確的模板，通過_原則，保證了復(fù)制能夠準(zhǔn)確地進(jìn)行。DNA復(fù)制

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

復(fù)制叉的數(shù)量推測(cè)。

（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(jìn)一步證明了DNA的半保留復(fù)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(fù)制一次和復(fù)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(gè)雙鏈均被32P標(biāo)記的DNA分子，將其置于只含有31P的環(huán)境中復(fù)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(fù)制從一點(diǎn)開始以后

是單向進(jìn)行的還是雙向進(jìn)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(dāng)?shù)臈l件，讓其進(jìn)行復(fù)制，得到圖丙所示結(jié)果，這一結(jié)果說明0

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

觀察到大腸桿菌DNA復(fù)制的過程如圖丁所示，這一結(jié)果說明大腸桿菌細(xì)胞中DNA復(fù)制是

起點(diǎn)復(fù)制的。

2.如圖表示發(fā)生在真核細(xì)胞內(nèi)的兩個(gè)生理過程，請(qǐng)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(yīng)該用（填“一”或“一一”）標(biāo)出該過程進(jìn)行的方向。

（3）過程n屬于基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成過程中的過程，該過程發(fā)生在細(xì)胞質(zhì)中的

上，與過程I相比，過程n特有的堿基配對(duì)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(gè)肽鍵，則控制合成該肽

鏈的基因編碼區(qū)至少應(yīng)有個(gè)堿基，合成該肽鏈共需個(gè)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(zhì)①中相應(yīng)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(dǎo)致合成結(jié)束的終止密碼子是

（6）物質(zhì)①在同一生物體內(nèi)不同細(xì)胞中表達(dá)得到的蛋白質(zhì)（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(zhì)構(gòu)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(gè)階段進(jìn)行，S代表沉降系數(shù)，其大小可代表RNA分子的大小。請(qǐng)回答：

I8S5.8S28s45s前體

圖I真核細(xì)胞中rRNA前體加工示意圖

（1）圖1中45s前體合成的場(chǎng)所是,所需的酶是,該酶識(shí)別并結(jié)合的位置是

,圖中酶在DNA雙鏈上移動(dòng)的方向是（填“從左向右”或“從右向左”）。

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

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

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

應(yīng)物質(zhì)相比，結(jié)構(gòu)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(xué)院生物物理研究所揭示了一種精細(xì)的DNA復(fù)制起始位，點(diǎn)的識(shí)別調(diào)控機(jī)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(jié)構(gòu)單位）能夠通過結(jié)合組蛋白甲基

化轉(zhuǎn)移酶SUV420H1,促進(jìn)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(jìn)一步招募復(fù)制起始位點(diǎn)識(shí)別蛋白0RC1,從而幫助DNA

復(fù)制起始位點(diǎn)的識(shí)別?；卮鹣铝袉栴}：

（1）DNA復(fù)制起始位點(diǎn)被識(shí)別后，首先與復(fù)制起始位點(diǎn)結(jié)合的酶是o

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

色體上的H2A.z核小體后，T細(xì)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(diǎn)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(zhì)與之結(jié)合，決定特定基因的表達(dá)是打開還是關(guān)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(jī)

制”的結(jié)論。請(qǐng)根據(jù)表觀遺傳的概念，結(jié)合材料中的描述，概括得出上述結(jié)論的依據(jù)：

（4）啟動(dòng)子是位于基因首端的一段特殊序列的DNA片段，當(dāng)其被酶識(shí)別和結(jié)合后

能驅(qū)動(dòng)基因轉(zhuǎn)錄。某些組蛋白去乙酰化會(huì)引起啟動(dòng)子序列中的DNA發(fā)生甲基化，從而導(dǎo)致

“基因沉默”，試分析上述過程引起“基因沉默”的原因是,該機(jī)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(dá)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(dòng)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(zhuǎn)變成5-甲基胞喀咤但仍能與鳥喋吟互補(bǔ)配對(duì)。細(xì)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(diǎn)，使其全甲基化。請(qǐng)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(huì)”或“不會(huì)”）改變基因轉(zhuǎn)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(dòng)子中“CG島”的甲基化會(huì)影響與啟動(dòng)子的結(jié)合，從而抑制基因的

表達(dá)。

（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(zhì)，缺乏時(shí)小鼠個(gè)體矮小。在小鼠胚胎中，來

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

是非甲基化的，在卵細(xì)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(yīng)為-Fi雌雄個(gè)體間隨機(jī)交配，則F2的表現(xiàn)型及其比例應(yīng)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(cè)AZA可能的作用

機(jī)制之一是：AZA在_____過程中摻入DNA分子，導(dǎo)致與DNA結(jié)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(jī)制是：AZA與“CG島”中的競(jìng)爭(zhēng)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(dá)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(dòng)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(zhuǎn)變成5-甲基胞喀咤，5-甲基胞喀咤仍能與鳥喋

玲互補(bǔ)配對(duì)。細(xì)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(diǎn)，使其全甲基化?；?/p>

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(jìn)行復(fù)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(dòng)子中“CpG島”的甲基化會(huì)影響相關(guān)蛋白質(zhì)與啟動(dòng)子的結(jié)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(zhì)，缺乏時(shí)小鼠個(gè)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(dá)，來自母本的則不能表達(dá)。檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，這對(duì)基

因的啟動(dòng)子在精子中是非甲基化的，在卵細(xì)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(yīng)為Fi雌雄個(gè)體間隨機(jī)交配，則F2的表型及其比例應(yīng)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(cè)5-AZA

可能的作用機(jī)制之一是：5-AZA與“CpG島”中的競(jìng)爭(zhēng)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(jié)構(gòu)；堿基互補(bǔ)配對(duì)；復(fù)制起點(diǎn)數(shù)量

第一代DNA第二代DNA

（3）1:7；DNA復(fù)制是雙向的

（4）單

解析：（1）DNA獨(dú)特的雙螺旋結(jié)構(gòu)為復(fù)制提供了精確的模板，通過堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，保

證了復(fù)制能夠準(zhǔn)確地進(jìn)行。因DNA復(fù)制時(shí)首先必須解旋，從而在復(fù)制起，點(diǎn)位置形成復(fù)制

叉，所以可以根據(jù)復(fù)制叉的數(shù)量推測(cè)復(fù)制起點(diǎn)的數(shù)量。

（2）因?yàn)镈NA復(fù)制為半保留復(fù)制，故復(fù)制一次所得的2個(gè)DNA分子中，1條鏈帶放射性標(biāo)

記，1條不帶。第二次復(fù)制所得的4個(gè)DNA分子中，2個(gè)DNA分子1條鏈帶放射性標(biāo)記，1

條鏈不帶，2個(gè)DNA分子兩條鏈均帶放射性標(biāo)記。

（3）將雙鏈均被32P標(biāo)記的DNA分子置于只含有31P的環(huán)境中復(fù)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(fù)制起點(diǎn)處形成兩個(gè)復(fù)制叉，復(fù)制

為雙向進(jìn)行。

（4）由圖丁可以看出：該DNA分子只有一個(gè)復(fù)制起點(diǎn)。

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(xì)胞內(nèi)基因進(jìn)行選擇性表達(dá)

解析：（1）分析圖示可知，過程I為轉(zhuǎn)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(zhuǎn)錄的方向是從右向左轉(zhuǎn)錄，因此方框中應(yīng)標(biāo)

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

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

G、G-C,過程H的堿基配對(duì)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(duì)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(gè)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(gè)）；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(yīng)有的堿基數(shù)為151X6=906

（個(gè)）。

（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(duì)應(yīng)的密碼子為5TJCU31密碼子在mRNA上，mRNA是以DNA的一條鏈為模板轉(zhuǎn)錄而

來的，所以根據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，物質(zhì)①中相應(yīng)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(gè)密碼子就是終止密碼子，

因此由圖可知導(dǎo)致合成結(jié)束的終止密碼子是UAG。

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

因進(jìn)行選擇性表達(dá)。

解析：

3.答案：（1）核仁；RNA聚合酶；啟動(dòng)子；從左向右

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

（3）催化

（4）原核生物中的物質(zhì)①?zèng)]有內(nèi)含子轉(zhuǎn)錄出來的相應(yīng)序列；多肽鏈；核糖核甘酸和氨基酸

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

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

斷，圖中酶在DNA雙鏈上移動(dòng)的方向是從左向右。

（2）在細(xì)胞周期中，有關(guān)蛋白質(zhì)的合成過程發(fā)生在間期。圖1中許多酶同時(shí)參與轉(zhuǎn)錄的意義

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

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

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

生的相應(yīng)物質(zhì)相比，結(jié)構(gòu)上的區(qū)別主要是原核細(xì)胞的①中沒有內(nèi)含子轉(zhuǎn)錄出的相應(yīng)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(xì)胞缺少二甲基化修飾的H2A.z核小體，不能招募復(fù)制起

始位點(diǎn)識(shí)別蛋白，無法對(duì)DNA復(fù)制起始位點(diǎn)進(jìn)行識(shí)別，導(dǎo)致細(xì)胞無法進(jìn)行DNA復(fù)制，T細(xì)胞

增殖速率降低

(3)組蛋白修飾可決定特定基因的表達(dá)是打開還是關(guān)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(dá)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(dòng)子序列中的DNA發(fā)生甲基化，影響了RNA聚合酶對(duì)

啟動(dòng)子的識(shí)別與結(jié)合，導(dǎo)致基因不能轉(zhuǎn)錄，最終無法翻譯出相應(yīng)的蛋白質(zhì)，表現(xiàn)為“基因沉

默

解析：(1)DNA復(fù)制起始位點(diǎn)被識(shí)別后，首先與復(fù)制起始位點(diǎn)結(jié)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(xì)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(jìn)一步招募復(fù)制起始位，點(diǎn)識(shí)別蛋白0RC1,從而幫助DNA復(fù)制起始

位，點(diǎn)的識(shí)別，因此二甲基化修飾的H2A.z核小體缺少后將不能招募復(fù)制起始位點(diǎn)識(shí)別蛋

白，無法對(duì)DNA復(fù)制起始位，點(diǎn)進(jìn)行識(shí)別，導(dǎo)致細(xì)胞無法進(jìn)行DNA復(fù)制，所以T細(xì)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(dá)是打開還是關(guān)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(dá)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(jī)制”這一結(jié)論。

(4)轉(zhuǎn)錄過程中，啟動(dòng)子被RNA聚合酶識(shí)別和結(jié)合，從而啟動(dòng)轉(zhuǎn)錄。由于組蛋白去乙酰化

會(huì)引起啟動(dòng)子序列中的DNA發(fā)生甲基化，DNA甲基化將影響RNA聚合酶對(duì)啟動(dòng)子的識(shí)別與結(jié)

合，導(dǎo)致基因不能轉(zhuǎn)錄，最終無法翻譯出相應(yīng)的蛋白質(zhì)，最終表現(xiàn)為“基因沉默。

5.答案：(1)不會(huì)

(2)半保留復(fù)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(fù)制；胞喀陡

解析：(1)本題考查DNA分子的復(fù)制、遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯、基因的分離定律的實(shí)質(zhì)及

應(yīng)用，意在考查學(xué)生圖形的分析能力、相關(guān)知識(shí)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(dá)發(fā)生可遺傳的改變，

所以DNA甲基化不會(huì)改變基因轉(zhuǎn)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(fù)制后都只含一個(gè)甲基，說明過程①的方式是半保

留復(fù)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(dòng)子結(jié)合，催化基因進(jìn)行轉(zhuǎn)錄。研究發(fā)現(xiàn)，啟動(dòng)子中“CG島”的甲基

化會(huì)影響相關(guān)蛋白質(zhì)（RNA聚合酶）與啟動(dòng)子的結(jié)合，不能合成mRNA,從而抑制基因的表

達(dá)。

（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(dá)，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(yīng)為全部正常。卵細(xì)胞中的A及其等位基因由于啟動(dòng)子甲基化

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

精子=1:1