基因的本质与表达
综观近两年各地高考试题，高考侧重对遗传物质发现过程中经典实验思路、方法的考查，要求同学们不仅能理解实验原理、过程、方法及其中渗透的科学思想，还要会运用这些方法和思想去解决实际问题。本文挑选优秀模拟试题进行了总结，期望帮助同学们理顺思路。
热点1、分析肺炎双球菌转化经典实验，理解实验原理
1.肺炎双球菌转化实验的分析
特别提醒：加热杀死的S型细菌，其蛋白质变性失活，使生命特征丧失，但其内部的DNA仍然保留活性。
2.转化实验中包含着对照实验的设计思路：
在体内转化实验中，各组之间形成相互对照，每一组既是实验组，又是其他组别的对照组。
在体外转化实验中，该实验所研究的实验因素为DNA，故用DNA处理的①组为实验组，而用蛋白质处理的②组或多糖处理的③虽然是实验所实施的处理因素，但与实验因素（DNA）无关，故①②③组之间形成条件对照，其中①组为实验组，②③组为对照组。而①组和DNA+DNA酶的④组之间形成空白对照；因为④组的DNA被水解，没有施加被研究的试验因素，所以其中①组为实验组，④为对照组。
例1下列关于肺炎双球菌转化和艾弗里实验的叙述中，正确的是(
)
A．加热杀死后的S型细菌中DNA已经全部断裂，失去活性
B．在转化过程中，加热杀死后的S型细菌中DNA没有进入R型活细菌的细胞中
C．在艾弗里的实验中，DNA酶将S型细菌DNA分解为脱氧核苷酸，控制荚膜合成的基因不存在，因此不能使R型细菌发生转化
D．加热杀死的S型细菌也能使小鼠的体细胞发生转化
解析：主要考查学生对经典实验的掌握程度。加热杀死的细菌体内DNA仍具有活性；加热杀死的S型细菌的DNA进入到R型细菌体内，转化成了S型细菌；在DNA酶能水解DNA成脱氧核苷酸的同时；S型细菌控制荚膜合成的基因也被水解，该基因不存在，不能使R型细菌发生转化；原核细胞内的基因与动物细胞内的基因结构不同，一般不能进行转化。
答案：C
例2下图为肺炎双球菌转化过程示意图，据图回答：
(1)过程①中60℃~℃高温使DNA的——断裂，双链解开。
(2)肺炎双球菌的转化实验是基因工程技术的先导。基因工程中常用——溶液处理大肠杆菌，使其处于类似于图中受体R型菌的状态。研究表明R型菌释放的某种酶能将S型菌的dsDNA降解为若干双链片段，基因工程中与该酶作用类似的工具是——。
(3)某dsDNA经过②过程，一条链被降解，另一条链保留下来形成ssDNA。若dsDNA分子中A＋T/G＋C=a，那么ssDNA中A＋T/G＋C为——。
(4)③过程中ssDNA进入 R型菌体内与拟核DNA的同源区段配对，再经过④过程切除并替换拟核DNA中的一段单链，形成一个局部杂合的新DNA。该细菌经过n次分裂，子代中S型菌所占的比值为——。若要将两种菌分离，可采用的方法有——。
(5)图示由R型菌转化为S型菌的变异类型是——。自然条件下，由于荚膜的存在，外源DNA很难进入S型菌体内，但在人工培养基上培养S型菌，发现光滑的菌落周围偶尔出现粗糙的菌落，这种变异最可能是——。
(1)氢键(2)CaCl2限制酶(3)a
(4)50%平板划线法或稀释涂布平板法(答对一点即得分)(5)基因重组基因突变
热点二、演绎噬菌体侵染大肠杆菌经典实验、体验科学思想
（1）实验思路及方法
S是蛋白质特有的元素，P几乎都存在于噬菌体DNA分子中，用放射性同位素32P和35S分别标记DNA和蛋白质，直接单独地观察它们的作用。
（2）侵染特点及过程
①进入细菌体内的是噬菌体的DNA，噬菌体蛋白质留在外面不起作用。
②噬菌体侵染细菌要经过吸附→注入核酸→合成→组装→释放五个过程。
噬菌体增殖场所是大肠杆菌细胞内,除噬菌体的DNA做模板起指导作用外，其余的原料——脱氧核苷酸和氨基酸、合成蛋白质的场所核糖体、ATP和相关酶全由大肠杆菌提供。
（3）结果及分析
注意：①必须分两组分别标记进行实验，不能同时对噬菌体既标记35S又标记32P。
②该实验不能标记C、H、O、N这些DNA和蛋白质共有的元素。
（4）结论：DNA是遗传物质。
①噬菌体侵染细菌实验中32P和35S的存在部位：
②该实验不能证明蛋白质不是遗传物质，因为蛋白质外壳留在外面,其作用不能证明。
③该实验可同时证明：a。DNA分子具有相对稳定性。bDNA能自我复制，使前后代保持一定的连续性。cDNA能控制蛋白质的生物合成。
但不能证明DNA分子产生可遗传的变异。
（5）拓展提升
①少量放射性出现的原因
a用32P标记实验时，上清液中也有一定的放射性的原因有二：一是保温时间过短，有一部分噬菌体没有侵染到大肠杆菌细胞内，经离心后分布于上清液中，使上清液出现放射性；二是从噬菌体和大肠杆菌混合培养到用离心机分离，这一段保温时间过长，噬菌体在大肠杆菌内增殖后释放子代，经离心后分布于上清液，也会使上清液放射性含量升高。
b用35S标记实验时，沉淀物中出现少量放射性的原因：可能由于搅拌不充分，有少量35S的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，使沉淀物中出现少量的放射性。
②两个经典实验的实验设计思路和设计原则——对照原则是相同的，但所用技术手段（物质提纯与分离技术和同位素标记技术）、实验材料、实验结论（能否证明蛋白质不是遗传物质方面）都是不相同的。
例2有人模仿科学家赫尔希和蔡斯所做的“T2噬菌体侵染细菌的实验”设计了下列实验。下图是实验的部分过程：
（1）写出以上实验的部分操作过程：第一步：用35S标记噬菌体的蛋白质外壳。如何实现对噬菌体的标记？请简要说明实验的设计方法。——————————————————————。
（2）以上实验结果说明——————————。
（3）如用含32P的T2噬菌体侵染大肠杆菌，实验测定，发现在搅拌后的上清夜中含有0．8%的放射性，其最可能的原因是培养时间较短，有部分噬菌体————————————；或者培养时间过长————————。
(4)噬菌体侵染细菌实验证明了：——————————。
（5）噬菌体侵染大肠杆菌实验与肺炎双球菌转化实验的实验方法不同，但最关键的实验设计思路却有共同之处，体现在——————————。
解析：(1)噬菌体是病*，营寄生生活，其正常生命活动的进行离不开宿主细胞。要标记噬菌体，将大肠杆菌放入含35S的培养基中培养一段时间，然后用T2噬菌体侵染大肠杆菌，使35S标记T2噬菌体的蛋白质。（2）该实验用35S标记了噬菌体的蛋白质外壳；在噬菌体侵染细菌过程中，由于蛋白质没有进入细菌细胞，最终不能确定蛋白质是否为噬菌体的遗传物质。⑶用32P可以标记T2噬菌体的DNA分子，该实验的沉淀物是细菌菌体；上清液中有0．8%的放射性，说明有少部分的被标记的T2噬菌体的DNA不在细菌菌体中，可能是没有侵染大肠杆菌仍存在于培养液中，也可能是子代噬菌体已经从大肠杆菌中释放出来了。⑷在噬菌体侵染细菌过程中，噬菌体的DNA进入细菌细胞，而蛋白质外壳没进去；所以该实验只能说明DNA是遗传物质。⑸肺炎双球菌转化实验过程中，艾弗里是用化学方法把加热杀死的S型的各种成分分离开来，观察各种成分对R型细菌的影响；噬菌体侵染细菌实验是用特殊元素标记DNA和蛋白质，分别追踪其在噬菌体侵染细菌过程中的去向。
答案：（1）第一步：先将细菌培养在含35S的培养基上，使细菌标记35S。然后用噬菌体去侵染被35S标记的细菌（2）噬菌体的蛋白质外壳没有进入细菌体内（3）还没有侵染大肠杆菌仍存在于培养液中；子代噬菌体已经从大肠杆菌中释放出来。（4）DNA是遗传物质（5）都是设法使不同的化学成分分开，分别观察它们在遗传中所起的作用，从而得出科学结论
归纳：归纳遗传物质的探究方法
（１）分离提纯：肺炎双球菌的转化实验。缺点：物质纯度不能保证１００％。
（２）同位素标记法：噬菌体侵染细菌的实验。方法：标记两者的特有元素；将病*的化学物质分开，单独、直接地观察它们各自的作用。目的：把ＤＮＡ与蛋白质区分开。
注：病*的培养：专性寄生生活，用相应的活寄主细胞培养，不能用一般的培养基培养。
聚焦核酸的结构和功能
1、核酸的分类、结构和功能
（1）核酸的基本组成单位是核苷酸，核苷酸的组成如下图
图示信息:①DNA和RNA结构组成区别即判断依据：核糖和碱基U为RNA特有；脱氧核糖和碱基T为DNA特有。
②若图示中碱基为A，五碳糖为核糖，则两部分之和为腺苷，为ATP中A代表的含义。
③脱氧核苷酸的聚合产生水
例题：下图表示两个脱氧核苷酸分子在DNA聚合酶的作用下脱水形成磷酸二酯键的聚合过程。若由脱氧核苷酸分子聚合形成的小分子DNA共有个碱基对，则其缩合过程中形成的磷酸二酯键数、产生的水分子数、该DNA分子中羟基（－OH，碱基中不含羟基）数分别是
A．、、B．、、
C．、、4D．、、2
答案C
(2)DNA分子结构模式图信息解读
①每个DNA片段中，游离的磷酸基团有2个。
②磷酸：脱氧核糖：含氮碱基之间的数量关系1∶1∶1。
③磷酸和脱氧核糖之间的化学键为磷酸二酯键，用限制性核酸内切酶处理可切断，用DNA连接酶处理可连接。
④碱基对之间的化学键为氢键，可用DNA解旋酶断裂，也可加热断裂。
⑤每个脱氧核糖连接着2个磷酸，分别在3号、5号碳原子上相连接。
⑥若碱基对为n，则氢键数为2n~3n之间，若已知A有m个，则氢键数为3n-m。
（3）核酸的分类和结构
（4）不同生物的核酸、核苷酸及碱基的情况
(5)DNA中碱基数量的计算
解题时先画出简图，根据碱基互补配对原则推知规律
规律1：在双链DNA分子中，互补碱基两两相 等，A=T，C=G，A+G=C+T，即嘌呤碱基总数 等于 嘧啶碱基总数。
规律2：在双链DNA分子中，互补的两碱基之和 （如A+T或C+G）占全部碱基的比例等于其任何 一条单链中这两种碱基之和占该单链中碱基数 的比例。单双链转化公式。
规律3：DNA分子一条链中（A+G）/（C+T）的比值的倒数等于互补链中该种碱基的比值，在整个DNA分子中该比值等于1。
规律4：DNA分子一条链中（A+T）/（C+G）的比值等于其互补链和整个DNA分子中该种比例的比值。
规律5：不同生物的DNA分子中互补配对的碱基之和的比值不同，即（A+T）/（C+G）的值不同。该比值体现了不同生物DNA分子的特异性。
规律6：若已知A占双链的比例=c%，则A1/单链的比例无法确定，但最大值可求出为2c%，最小值为0。
2．蛋白质与核酸的比较
总结提升：蛋白质和核酸之间的关系
①该图解体现了中心法则的五个方面。
②生物多样性的直接原因是蛋白质多样性；根本原因是DNA多样性（不能说核酸多样性，因为核酸有两种）；同一生物不同部位细胞形态功能不同的根本原因是基因的选择性表达（转录形成的mRNA不同）。
3.典型例题分析
例1生物体内的核酸有两种：DNA和RNA，对于不同的生物，体内的两种核酸的种类和数量是不同的，在组成乳酸菌的细胞中含碱基A、U、C、G的核苷酸种类有（）
A．8种B．7种C．4种D．5种
解析：DNA的基本单位为4种脱氧核苷酸，RNA的基本单位为4种核糖核苷酸，共8种核苷酸，且T只存在于DNA中，U只存在于RNA中。
答案：B
例2由1分子磷酸、1分子碱基和1分子化合物a构成了化合物b，如图所示。下列有关叙述正确的是()
A.若m为腺嘌呤，则b肯定为腺嘌呤脱氧核苷酸
B.若a为核糖，则b为DNA的基本组成单位
C.若m为尿嘧啶,则DNA中肯定不含b这种化合物
D.若由b构成的核酸能被吡罗红染成红色，则a为脱氧核糖
解析：A错误，若m为腺嘌呤，则b为腺嘌呤脱氧核苷酸或腺嘌呤核糖核苷酸；B错误，若a为核糖，则b为核糖核苷酸，是RNA的基本组成单位；C正确，DNA中含有T，但不含有U；D错误，RNA可被吡罗红染成红色，RNA的基本组成单位是核糖核苷酸，a为核糖。
答案：C
例3.下列有关核酸的叙述正确的是()
A.在细菌中，遗传物质可能是DNA或RNA
B.核酸的基本组成单位是脱氧核苷酸
C.鱼体内的遗传物质彻底水解后可得到脱氧核糖、磷酸和含氮碱基
D.除病*外，一切生物都具有核酸
解析：A错误，细菌的细胞中既有DNA又有RNA，其中DNA作遗传物质；B错误，核酸的基本组成单位是核苷酸，DNA的基本组成单位是脱氧核苷酸，RNA的基本组成单位是核糖核苷酸；C正确，鱼的遗传物质是DNA，被彻底水解后可得到脱氧核糖、磷酸和A、T、G、C四种碱基；D错误，病*中也含有核酸。
答案：C
典例分析探究DNA的复制方式的实验
通过“探究DNA复制方式”的考查，提升“具备验证简单生物学事实，并能对实验现象和结果进行解释、分析和处理”的能力。
1.DNA复制方式，可以通过设想来进行预测，可能的情况是：全保留复制、半保留复制、分散复制。
2.（1）探究DNA复制的方法和原理
①方法：同位素标记法。
②原理：根据DNA分子比重不同，借助离心技术，通过离心后DNA在试管中位置确定复制方式。
结果分析
已知某一被15N标记的DNA分子（亲代），转移到含有14N的培养基中培养（复制）若干代，其结果分析如下：
例1某校一个生物活动小组要进行研究性学习。对生物学史上的经典实验进行验证，也是研究性学习的内容之一。这个小组借助某大学的实验设备，对有关DNA复制的方式进行探究，有人认为DNA是全保留复制，也有人认为DNA是半保留复制。为了证明这两种假设，这个小组设计了下列实验程序，请完成实验并对结果进行预测。
（1）实验步骤：
第一步：在氮源为14N的培养基上生长的大肠杆菌，其DNA分子均为14N-DNA；在氮源为15N的培养基上生长的大肠杆菌，其DNA分子均为15N-DNA。用某种离心方法分离得到的结果如上图所示，其DNA分别分布在轻带和重带上。
第二步：将亲代大肠杆菌(含15N)转移到含14N的培养基上繁殖一代(Ⅰ)，请分析：
如果DNA位于——带位置，则是全保留复制；如果DNA位于——带位置，则是半保留复制。
第三步：为了进一步验证第二步的推测结果，将亲代大肠杆菌(含15N)转移到含14N的培养基上再连续繁殖一代(Ⅱ)，请分析：
如果DNA位于——带位置，则是全保留复制；如果DNA位于——带位置，则是半保留复制。
(2)有人提出：第一代(Ⅰ)的DNA用解旋酶处理后再离心，就能直接判断DNA的复制方式，如果轻带和重带各占1/2，则一定为半保留复制。
你认为此人说法是否正确？————。原因是——————————。
解析：如果DNA的复制方式为全保留复制，则一个亲代15N-15N的DNA分子，子代两个DNA分子是：一个15N-15N，一个14N-14N，其在离心管中分布的位置是一半在轻带、一半在重带；如果DNA的复制方式为半保留复制，则一个亲代15N-15N的DNA分子,子代两个DNA分子都是15N-14N，其在离心管中分布的位置全部在中带。
答案：（1）1/2重和1/2轻全中1/4重和3/4轻1/2中和1/2轻
（2）不正确无论半保留复制还是全保留复制，按此法研究DNA链的情况结果是一致的，所以无法区分
例2（改编）科学家在研究DNA分子复制方式时进行了如下的实验研究（已知培养用的细菌大约每20min分裂一次，产生子代，实验结果见相关图示）：
（1）实验一.实验二的作用是________。
（2）从实验三结果C、D看DNA复制——（是，不是）半保留复制。
（3）如果实验三的结果都为F，据此可判断DNA分子的复制方式——（是，不是）
半保留复制。
（4）如果DNA的复制方式是半保留复制，若某次实验的结果中，结果C比以往实验结果所呈现的带略宽，可能的原因是新合成DNA单链中的N尚有少部分为————。
（5）如果DNA的复制方式是半保留复制，与结果D相比，结果E密度带的数量和位置————，放射性强度不同的是————带。
解析：本题以实验形式考查DNA复制方式，同时考查考生的实验分析能力，以及对知识的理解和应用能力。⑴实验一和实验二分别表示14N和15N标记的DNA的离心结果，其作用是与后面的实验结果形成对照。⑵从结果C、D看新形成的DNA保留了原来DNA的两条链，DNA复制具有半保留复制的特点。⑶结果F表明原来被15N标记的DNA的两条链没有分开。⑷“中带”为15N/14N，“中带”略宽，说明新合成的DNA分子之间的分子量有差别，是由DNA单链中的N尚有少部分为15N引起的。⑸结果D和结果E都有有2个为15N/14NH4Cl，结果D有两个14N/14NH4Cl，结果E有6个14N/14NH4Cl，所以结果是：密度带的数量和位置没有变化，放射强度发生变化的是轻带。
答案：（1）对照作用（2）是（3）不是（4）15N（5）没有变化轻
基因指导蛋白质的合成难点分析
难点一、基因指导蛋白质的合成过程——转录和翻译
1.转录、翻译过程中有关图形解读
（1）转录：RNA是在细胞核中，以DNA的一条链为模板合成的，这一过程称为转录（如下图）。
注意：碱基配对时A—U，不是A—T。
翻译：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的过程（如下图）。
注意：①碱基配对双方是mRNA上密码子和tRNA上反密码子，故A—U，U—A配对，不能出现T。
②一个核糖体与mRNA的结合部位形成2个tRNA结合位点。
③翻译起点：起始密码子决定的是甲硫氨酸或缬氨酸。
翻译终点：识别到终止密码子（不决定氨基酸）翻译停止。
④翻译进程：核糖体沿着mRNA移动，读取下一个密码子，但mRNA不移动。
（3）tRNA结构模式图
①结构：三叶草状，有四条臂和四个环。
②位点：a氨基酸结合位点；b反密码子。
③单链结构，但有配对区域，不能出现“T”碱基。
注意：tRNA有很多碱基，不只是3个，只是构成反密码子部分的是3个。
（4）mRNA与核糖体数量、翻译速度的关系图
①数量关系：一个mRNA可同时结合多个核糖体。
②目的意义：少量的mRNA分子可以迅速合成出大量的蛋白质。
③方向：从左向右（见上图），判断依据是根据多肽链的长短，长的翻译在前。
④结果：合成的仅是多肽链，要形成蛋白质还需要运送至内质网、高尔基体等结构中进一步加工。
注意：图示中4个核糖体合成的4条多肽链因为模板mRNA相同，所以合成了4条相同的肽链，而不是4个核糖体共同完成一条肽链的合成，也不是合成出4条不同的肽链。
2.转录、翻译过程中碱基互补配对关系
注意：（1）决定氨基酸的三个碱基应为mRNA上的密码子，查密码子表也以此为依据。
（2）mRNA上碱基序列与DNA对应链序列除了用“U”代替“T”外，其余完全相同。
（3）数密码子个数的规则：①从左向右；②每相邻的3个碱基构成1个密码子；③不能重叠数，即第二个密码子必须为第4~6个碱基。
3.复制、转录、翻译比较
例1如图代表人体胰岛细胞中发生的某一过程（AA代表氨基酸），下列叙述正确的是（）
A.能给该过程提供遗传信息的只能是DNA
B.该过程合成的产物一定是酶或激素
C.有多少个密码子就有多少个反密码子与之对应
D.该过程中有水产生
解析：翻译的直接模板是mRNA而不是DNA，A项不对；翻译的产物是多肽，经过加工后形成蛋白质，而酶与激素不都是蛋白质，B项不对；终止密码子不与氨基酸对应，所以没有与终止密码子对应的反密码子，C项也不对；氨基酸脱水缩合形成多肽，D项正确。
答案：D
例2.DNA分子模板链上的碱基序列携带的遗传信息最终翻译成的氨基酸如下表所示。则tRNA（UGC）所携带的氨基酸是（）
A.赖氨酸B.丙氨酸 C.半胱氨酸D.苏氨酸
解析：DNA模板链上的碱基和转运RNA的反密码子都与mRNA上的碱基互补配对。故转运RNA上的碱基序列与DNA模板链的碱基序列相同，即UGC的转运RNA转运的氨基酸对应DNA模板链上的碱基序列是TGC，为苏氨酸。
答案：D
难点二、基因指导蛋白质合成的有关计算
DNA（基因）、mRNA中碱基与肽链中氨基酸个数关系图解
2.分析图得规律
(1)基因中碱基数与mRNA中碱基数的关系
转录时，组成基因的两条链中只有一条链能转录，另一条链则不能转录。基因为双链结构而RNA为单链结构，因此转录形成的mRNA分子中碱基数目是基因中碱基数目的1/2。
（2）mRNA中碱基数与氨基酸的关系
翻译过程中，信使RNA中每3个碱基决定一个氨基酸，所以经翻译合成的蛋白质分子中的氨基酸数目是信使RNA碱基数目的1/3，是DNA（基因）中碱基数目的1/6。
（3）计算中“最多”和“最少”的分析
①翻译时，mRNA上的终止密码子不决定氨基酸，因此准确地说，mRNA上的碱基数目是蛋白质中氨基酸数目的3倍还要多一些。
②基因或DNA上的碱基数目比对应的蛋白质中氨基酸数目的6倍还要多一些
③在回答有关问题时，应加上“最多”或“最少”等字。
如：mRNA上有n个碱基，转录产生它的基因中至少有2n个碱基，该mRNA指导合成的蛋白质中最多有n/3个氨基酸。
（4）蛋白质的有关计算
①蛋白质中氨基酸的数目=肽键数+肽链数。（肽键数=水分子数）
②蛋白质平均相对分子质量=氨基酸的平均相对分子质量×氨基酸-(肽键数×18)。
③若基因中有n个碱基，氨基酸的平均相对分子质量为a，合成含m条多肽链的蛋白质的相对分子质量=n/6·a-18（n/6-m），若改为n个碱基对，则公式为n/3·a-18（n/3-m）。
（5）mRNA上碱基比例：mRNA上A+U的数值和比例=模板链上A+T的数值和比例。
注意：解题时应看清是DNA上（或基因中）的碱基对数还是个数；是mRNA上密码子的个数还是碱基的个数；是合成蛋白质中氨基酸的个数还是种类。
3.典型例题分析
例3.一段原核生物的mRNA通过翻译可合成一条含有11个肽键的多肽，则此mRNA分子至少含有的碱基个数及合成这段多肽需要的tRNA个数，依次为（）
A. B. C. D.
解析：一条含有11个肽键的多肽，则含有12个氨基酸。mRNA中三个碱基决定一个氨基酸；一个氨基酸至少有一种转运RNA来转运。因此，mRNA中至少含有36个碱基，12个转运RNA。
答案：B
例4一个mRNA分子有m个碱基，其中G+C有n个；由该mRNA合成的蛋白质有两条肽链。则其模板DNA分子的A+T数、合成蛋白质时脱去的水分子数分别是（）
A.m、m/3-1B.m、m/3-2
C.2(m-n)、m/3-1D.2(m-n)、m/3-2
解析：由mRNA上G+C=n个，可推知整个DNA分子上G+C=2n个，则DNA上含有A+T=2m-2n= 2（m-n）；又知合成了2条肽链，则脱去的水分子数=m/3-2。
答案：D
基因表达图像解读
一、tRNA的结构和功能
情景：DNA分子模板链上的碱基序列携带的遗传信息最终翻译成的氨基酸如下表所示。则下图所示的转运RNA(tRNA）所携带的氨基酸是（注：反密码子从携带氨基酸的一端开始读码）
解读：1．tRNA有很多碱基，不只是3个，只是构成反密码子部分的是3个。
2.每种tRNA只运转一种氨基酸；tRNA的反密码子携带了氨基酸序列的遗传信息。
3．图中所示的tRNA中反密码子的读码方向是由右向左，即反密码子为UGC，根据基因表达中的碱基互补配对原则，可知该tRNA对应的密码子为ACG，则DNA模板链上的碱基序列为TGC。查表，可知该tRNA对应氨基酸为苏氨酸。
二、转录
情景：如图为真核生物细胞核内转录过程的示意图。
解读：1.①链的碱基A、T、C、G分别与②链的碱基T、A、G、C互补配对；2.②是以4种核糖核苷酸为原料合成的；3.如果③表示酶分子，则它的名称是RNA聚合酶；4．转录完成后，②需通过核孔进入细胞质与核糖体结合。
三、翻译
情景：图为真核细胞中发生的一个生理过程。
解读：１．该过程主要发生在细胞质中，由少量的mRNA迅速合成大量蛋白质。
2.该过程存在着遵循碱基互补配对有：A-U、Ｕ-A、C-G、G-C。
３．因为由一个mRNA指导合成，图中所示最终合成的四条多肽链的氨基酸序列相同。
情景：下列蛋白质合成示意图（图中甲表示甲硫氨酸，丙表示丙氨酸）。
解读：1.该图表示的是基因控制蛋白质合成过程中的翻译过程；2.图中①是核糖体，②是tRNA，③mRNA；3．甲硫氨酸和丙氨酸的密码子分别是AUG、GCU；4.若图中④含60个组成单位，则③至少含有个碱基。
四、原核细胞中遗传信息的传递
情景：下图为原核细胞中转录、翻译的示意图。
解读：1.原核细胞由于没有核膜的阻断，所以可以边转录边翻译。2.图中附有核糖体的四条链是转录后的mRNA，而不是4条肤链，核糖体合成的才是肽链。3.在蛋白质合成过程中，同一条mRNA分子能够同多个核糖体结合，同时合成若干条多肽链，结合在同一条mRNA上的核糖体就称为多聚核糖体，这样一个基因在短时间内可表达出多条肽链。
五、真核细胞中遗传信息的传递
情景：下图①②③表示了真核细胞中遗传信息的传递方向：
解读：1.科学家克里克将图中①②③所示的遗传信息的传递过程命名为中心法则。过程①发生的时间是在有丝分裂的间期和减数第一次分裂前间期；
2.过程②称为转录。已知甲硫氨酸和酪氨酸的密码子分别是AUG、UAC，某tRNA上的反密码子是AUG，则该tRNA所携带的氨基酸是酪氨酸。
3.a、b为mRNA的两端，核糖体在mRNA上的移动方向是由a到b；一个mRNA上连接多个核糖体叫做多聚核糖体，多聚核糖体形成可以保证少量mRNA能迅速合成较多的肽链（蛋白质）。
六、真核细胞中基因的分布及表达场所
情景：下图表示某高等植物细胞中基因表达的过程，“→”表示物质转移的路径和方向，请仔细观察和分析图解，并回答下列问题：
解读：1.图中rbcs基因表达的产物是SSU，Cab基因表达的产物是LHCP。在基因表达的过程中，图中的Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ代表的物质或结构依次为mRNA、核糖体、肽链。
2.图中Ⅴ是叶绿体中的小型环状DNA，Ⅴ上的基因表达的产物是LUS，物质Ⅵ具有催化某种高分子物质合成的作用，则Ⅵ是RNA聚合酶。
3.据图可知，基因表达过程中转录发生的细胞部位是细胞核(染色体)和叶绿体基质，翻译发生的细胞部位是细胞质的核糖体和叶绿体基质中的核糖体上。
4.叶绿体是半自主性细胞器，其中一部分蛋白质是由细胞核DNA控制合成，其转录发生在细胞核中，翻译发生在细胞质的核糖体；一部分蛋白质是由自身DNA控制合成，其转录发生在叶绿体基质中，翻译发生在叶绿体基质的核糖体上。
七、基因对性状的控制
基因与性状的关系
①基因与性状的关系并不都是简单的线性关系
生物体的一个性状有时受多个基因的影响，如玉米叶绿素的形成至少与50多个不同基因有关；有些基因则会影响多种性状，如决定豌豆开红花的基因也决定结灰色的种子。
②环境影响生物性状
性状（表现型）是由基因和环境共同作用的结果。
情景：人类白化病和苯丙酮尿症是代谢引起的疾病。白化病患者皮肤缺乏黑色素；苯丙酮尿症患者体内的苯丙酮酸大量从尿液中排出。下图表示苯丙氨酸在人体的代谢，该病受一对等位基因R、r控制。
解读：1.基因通过控制酶的合成来控制代谢过程从而控制生物性状；2.图中表明一个性状可受多个基因控制（如黑色素的形成过程由基因2、基因3共同参与）；3.图中信息也表明一个基因可以控制多个性状（如基因2既参与了黑色素的形成，也参与了多巴胺的形成）。
解读中心法则
中心法则及其补充内容告诉了我们遗传信息的流动方向。其分解过程包含了如下5点：DNA的复制，遗传信息流动方向由DNA→DNA；DNA的转录，遗传信息流动方向由DNA→RNA；翻译，遗传信息流动方向由RNA→蛋白质；RNA的复制，遗传信息流动方向由RNA→RNA；RNA的逆转录，遗传信息流动方向由RNA→DNA。但是究竟在生物体中遗传信息的传递应该包含其5点内容中的几种呢？不同类型的生物，遗传信息的传递过程也有所差异。
中心法则图解
2.中心法则五个过程的比较
3.误区警示
（1）高等动植物只有DNA复制、转录、翻译三条途径，但具体到不同细胞情况不尽相同，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无信息传递。
（2）RNA复制和逆转录只发生在RNA病*中，是后来发现的，是对中心法则的补充和完善。
（3）逆转录一定要在逆转录酶的作用下完成。
（4）根据模板和原料即可确定是中心法则的哪一过程，如模板DNA，原料脱氧核糖核苷酸（核糖核苷酸）即可确定为DNA复制（转录）。
（5）进行碱基互补配对的过程——上述五个过程都有；进行互补配对的场所有四个，即细胞核、叶绿体、线粒体、核糖体。
（6）需要解旋酶的过程：DNA复制（两条链都作模板）和转录（DNA一条链作模板）。
4、中心法则的模拟
情景：年底，我国科学家人工合成了酵母丙氨酸转移核糖核酸，标志着我国具有人工合成核酸的能力，下列各试管通过人工合成产物。
解读：①中的模板是DNA,原料是脱氧核苷酸，模拟的是DNA复制过程；②中的模板是DNA,原料是核糖核苷酸，模拟的是转录过程；③中的模板是RNA,原料是核糖核苷酸，模拟的是RNA复制过程；④中的模板是RNA,原料是脱氧核苷酸，模拟的是逆转录过程。
5．典型例题分析
例1.中心法则揭示了生物遗传信息由DNA向蛋白质传递与表达的过程。请回答下列问题。
（1）a、b、c、d所表示的四个过程依次分别是———————————。
（2）需要tRNA和核糖体同时参与的过程是——（用图中的字母回答）。
（3）a过程发生在真核细胞分裂的——期。
（4）在真核细胞中，a和b两个过程发生的主要场所是——。
（5）能特异性识别信使RNA上密码子的分子是——，后者所携带的分子是——。
（6）RNA病*的遗传信息传递与表达的途径有（用类似本题图中的形式表述）：
①————；②————。
解析：本题考查了中心法则的主要内容及补充。进一步研究发现，某些病*中RNA也可以作为模板，指导DNA的合成。这种信息传递方向与转录过程相反，称为逆（反向）转录。另外，还发现，某些病*中的RNA亦可自身复制。这就是中心法则的补充。
答案：（1）DNA复制转录翻译逆转录（2）c（3）间（S）（4）细胞核（5）tRNA（转运RNA）氨基酸（6）如下图：
例2.下图表示有关遗传信息传递的模拟实验。相关叙述合理的是
A．若X是HIV的RNA，Y是DNA，则管内必须加入DNA连接酶
B．若X是CTTGTACAA，Y含有U，则管内必须加入逆转录酶
C．若Y是与核糖体结合的大分子，则管内必须加入氨基酸
D．若用于破译密码子，则X是mRNA，管内还要有其他RNA
解析：若X是HIV的RNA，Y是DNA，代表的是逆转录过程必须要逆转录酶，A错误。若X是CTTGTACAA，Y含有U，代表的是转录过程必须要RNA聚合酶，B错误。若Y是与核糖体结合的大分子，在试管中代表的是生成RNA的过程，不是翻译过程，C错误。破译密码子，需模拟翻译过程，还需要tRNA，D正确。
答案：D
例3下图为在实验室中进行的相关模拟实验，请据图回答问题：
（1）图中甲、乙模拟实验模拟的过程分别是——————。
（2）图中乙过程要顺利进行，还需向试管中加入的物质或细胞结构有————。
（3）人们通过研究发现，有些抗生素通过阻断细菌细胞内蛋白质的合成，从而抑制细菌的繁殖。现发现一种新型抗生素，请你根据上述模拟实验的方法探究这种抗生素能否阻断细菌DNA和人体DNA的转录过程。
实验步骤：
第一步：取A、B、C、D4支试管，各加入足量的ATP、核糖核苷酸、相关的酶的混合溶液；
第二步：——————————————————；
第三步：——————————————；
预期实验结果并得出实验结论：
该实验有可能会出现——种实验结果，如果出现————，则说明该抗生素只阻断细菌DNA的转录，不阻断人体DNA的转录。
解析：本题以模拟实验分析与设计为载体。考查同学们对转录、翻译相关知识的理解和分析实验、设计实验的能力。
（1）从原料和模板可以判断对应生理过程，甲中模板是DNA，原料是核糖核苷酸，对应转录过程，乙中模板是RNA，原料是氨基酸，对应翻译过程。
（2）翻译过程发生在核糖体上，需要tRNA运输氨基酸。
（3）注意单一变量是抗生素的有无，不加抗生素要加入等量蒸馏水。A、B试管是探究抗生素能否阻断细菌DNA转录过程，C、D试管是探究抗生素能否阻断人体DNA的转录过程。4种结果是：①能阻断细菌DNA转录不能阻断人体DNA转录；②能阻断细菌DNA转录也能阻断人体DNA转录；③不能阻断细菌DNA转录也不能阻断人体DNA转录；④不能阻断细菌DNA转录但能阻断人体DNA转录。
答案：（1）转录翻译（2）tRNA核糖体（3）实验步骤：第二步：向A试管滴加适量一定浓度的抗生素水溶液，B试管中滴加等量的蒸馏水，同时A、B试管中加入等量相同的细菌DNA；向C试管滴加适量一定浓度的抗生素水溶液，D组滴加等量的蒸馏水，同时C、D试管中加入等量相同的人体DNA；第三步：把A、B、C、D个4个试管在相同且适宜的条件下培养一段时间后，检测4支试管中有无RNA的生成。预期实验结果并得出实验结论：A试管中无RNA生成，B试管中有RNA生成，C、D试管中均有RNA生成。
例4染色质是由DNA、组蛋白和非组蛋白等成分组成，为了探究非组蛋白在转录中的作用，科学家从一只兔子的体内分别提取出胸腺细胞和骨髓细胞的染色质进行分离重组实验（如下图，试管内满足合成RNA的相关条件）。下列相关叙述，不正确的是（）
A.实验一、实验二分别为实验三、实验四的对照实验
B.试管内应具有的相关条件包括四种游离的核糖核苷酸、能量（ATP）、酶、模板DNA
C．本实验的设计思路与艾弗里的肺炎双球菌转化实验思路完全相同
D．本实验说明非组蛋白的种类决定mRNA的种类
解析：本实验的实验目的是探究非组蛋白在转录中的作用，自变量为非组蛋白有无和种类，实验一和实验三、实验二和实验四之间能形成对照实验，A正确。试管内满足合成RNA的相关条件，包括四种游离的核糖核苷酸、能量（ATP）、酶、模板DNA，B正确。该实验的设计思路是先把染色质各组成成分分开，再通过控制非组蛋白的添加，以确定非组蛋白在转录中是否有作用；而艾弗里的肺炎双球菌转化实验思路是把加热杀死的S型细菌的各个成分分开，分别观察其作用，C错误。实验三和实验四可以说明非组蛋白的种类决定mRNA的种类，D正确。
答案：C
例5科学家已经证明密码子是mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基。
(1)根据理论推测，mRNA上的三个相邻的碱基可以构成种排列方式，实际上mRNA上决定氨基酸的密码子共有种。
(2)第一个被科学家破译的是决定苯丙氨酸的密码子：UUU。年，科学家用人工合成的只含U的RNA为模板，在一定的条件下合成了只有苯丙氨酸组成的多肽。继上述实验后，又有科学家用C、U两种碱基相间排列的mRNA为模板，检验一个密码子所含有的碱基数目(为2或3或4)：
假如一个密码子中含有两个或四个碱基，则该RNA指导合成的多肽链中应由种氨基酸组成。
假如一个密码子中含有三个碱基，则该RNA指导合成的多肽链应由种氨基酸组成，并间隔排列。
(3)若环境条件都是适宜的，请从翻译过程考虑，上述实验在什么情况下才能成功?
(4)有人设想，在已知信使RNA翻译的起始位点处，用插入核糖核苷酸的方法，也能解决密码子中碱基数目的问题，你认为可行吗?如果可行，怎样判断一个密码子含有几个碱基?
答案：(1)(2)12(3)RNA上密码子的翻译必须是连续的(4)可行。插人一个核苷酸后，合成的多肽中氨基酸的排列次序会发生变化，当插入到第n个核苷酸时，合成的多肽分子除第一个氨基酸外，其余的氨基酸的排列次序与未插入时的相同时，便可判断：一个密码子含n个碱基。
