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基因的本质及表达基因的本质及表达 考考 点点 直直 击击 项目项目内容内容要求要求考点考点1.遗传信息的转录和翻译过程遗传信息的转录和翻译过程2.基因对性状的控制基因对性状的控制重难点重难点1.遗传信息的转录和翻译及两者的关系遗传信息的转录和翻译及两者的关系2.中心法则的应用和基因与性状的关系中心法则的应用和基因与性状的关系考点一考点一 现代基因的含义现代基因的含义 1.1.基因与脱氧核苷酸、基因与脱氧核苷酸、DNADNA和染色体之间的关系和染色体之间的关系特别提示:DNA上有很多片段,其中有遗传效应的片段才叫基因,没有遗传效应的片段不叫基因。真核细胞中线粒体、叶绿体中也有基因。原核细胞中DNA是裸露的,没有与蛋白质一起构成染色体。位于染色体上的基因随染色体传递给子代,其遗传遵循遗传规律。位于线粒体和叶绿体中的基因随线粒体和叶绿体传给后代,是细胞质遗传的基础。考点二考点二 RNA 核糖核酸 1 1).基本组成单位基本组成单位:2 2).空间结构特点:空间结构特点:核糖核糖核糖核糖碱基碱基磷酸磷酸磷酸磷酸A G CU核糖核核糖核苷苷酸酸单链单链信使信使RNARNA:遗传信息传递的媒介。遗传信息传递的媒介。核糖体核糖体RNARNA:与蛋白质构成核糖体。与蛋白质构成核糖体。转运转运RNARNA:转运氨基酸的工具。转运氨基酸的工具。3 3).RNA.RNA的种类的种类4)比较DNA与RNA的异同比较项目比较项目DNARNA全称全称脱氧核糖核酸脱氧核糖核酸核糖核酸核糖核酸分布分布主要存在于细胞核中主要存在于细胞核中主要存在于细胞质中主要存在于细胞质中化化学学组组成成基本组成单位基本组成单位脱氧核糖核苷酸脱氧核糖核苷酸核糖核苷酸核糖核苷酸碱基碱基嘌呤嘌呤腺嘌呤腺嘌呤(A)鸟嘌呤鸟嘌呤(G)腺嘌呤腺嘌呤(A)鸟嘌呤鸟嘌呤(G)嘧啶嘧啶胞嘧啶胞嘧啶(C)胸腺嘧啶胸腺嘧啶(T)胞嘧啶胞嘧啶(C)尿嘧啶尿嘧啶(U)五碳糖五碳糖脱氧核糖脱氧核糖核糖核糖无机酸无机酸磷酸磷酸磷酸磷酸比较项目比较项目DNARNA空间结构空间结构规则的双螺旋结构规则的双螺旋结构通常呈单链结构通常呈单链结构分类分类通常只有一类通常只有一类mRNA、tRNA、rRNA三类三类功能功能主要的遗传物质,只要在主要的遗传物质,只要在生物体内存在生物体内存在DNA,DNA就是遗传物质就是遗传物质信使信使RNA:转录遗传信息,为翻:转录遗传信息,为翻译的模板。译的模板。转运转运RNA:运输特定:运输特定氨基酸。氨基酸。核糖体核糖体RNA:核糖体的:核糖体的组成成分。组成成分。酶。酶。遗传物质。遗传物质。相同点:相同点:化学组成成分中都有磷酸及碱基化学组成成分中都有磷酸及碱基A、C、G二者都是核酸,核酸中的碱基序列就是遗传信息二者都是核酸,核酸中的碱基序列就是遗传信息联系:联系:RNA是以是以DNA的一条链为模板转录产生的,即的一条链为模板转录产生的,即RNA的遗传信息来自的遗传信息来自DNARNA的功能归纳:的功能归纳:(1)mRNA蛋白质合成的直接模板;蛋白质合成的直接模板;(2)tRNA氨基酸的转运工具;氨基酸的转运工具;(3)rRNA核糖体的重要组成成分;核糖体的重要组成成分;(4)有些有些RNA可作为可作为“酶酶”,催化某些化学反应,催化某些化学反应的完成;的完成;(5)RNA病毒中,病毒中,RNA可作为遗传物质。可作为遗传物质。用a表示DNA,b表示基因,c表示脱氧核苷酸,d表示碱基。下列图中四者关系中正确的是()答案:D分析下图,回答有关问题:分析下图,回答有关问题:(1)图中图中B是是_,C是是_,C有有_、_、_、_四种,四种,它们之间的配对方式是它们之间的配对方式是_。D是是_,F是是_,其空间结构是,其空间结构是_,G是是_。(2)F的基本组成单位是图中的的基本组成单位是图中的_,共有,共有_种。种。F与与H的关系是的关系是_,E与与G的关系是的关系是_。(3)图中图中E和和F的关系是的关系是_。决定。决定F结构多样性的是结构多样性的是_的排列顺的排列顺序。序。(4)通常情况下,通常情况下,1个个H中含有中含有_个个F,1个个F中含有中含有_个个E,1个个E中含中含有有_个个D。答案:(1)脱氧核糖含氮碱基腺嘌呤(A)鸟嘌呤(G)胞嘧啶(C)胸腺嘧啶(T)A与T,G与C脱氧核苷酸DNA规则的双螺旋结构蛋白质(2)D4H是F的主要载体E控制G的合成(3)E是有遗传效应的F片段D(4)1许多成百上千 染色体、染色体、DNA、基因三者关系密切,下列叙述中不正确、基因三者关系密切,下列叙述中不正确的是的是()A.每个染色体至少含有一个每个染色体至少含有一个DNA分子,每个分子,每个DNA分子有分子有很多个基因很多个基因B.复制、分离和传递,三者都能相伴随而行复制、分离和传递,三者都能相伴随而行C.三者都是遗传物质,三者都能行使生物的遗传作用三者都是遗传物质,三者都能行使生物的遗传作用D.在生物的传种接代过程中,染色体行为决定后两者在生物的传种接代过程中,染色体行为决定后两者【答案答案】C若下图是果蝇某条染色体上的一段若下图是果蝇某条染色体上的一段DNA分子的示意图。下分子的示意图。下列说法正确的是列说法正确的是()A.白眼基因含有多个核糖核苷酸白眼基因含有多个核糖核苷酸B.白眼基因是有遗传效应的白眼基因是有遗传效应的DNA片段片段C.白眼基因位于细胞质内白眼基因位于细胞质内D.白眼基因基本组成单位是白眼基因基本组成单位是4种碱基种碱基【答案答案】B下列关于RNA的叙述,不正确的是()ARNA可作为逆转录的模板B转运RNA是翻译的模板C信使RNA上有密码子DRNA中没有T答案:B一、遗传信息的转录一、遗传信息的转录1、定义、定义:以DNA的一条链为模板,按照碱基互补配对原则合成RNA的过程。2、场所、场所:主要_ 其次_细胞核线粒体和叶绿体考点三:基因指导蛋白质的合成考点三:基因指导蛋白质的合成基因基因mRNA蛋白质蛋白质转录转录翻译翻译3、过程、过程解旋合成复旋4、条件、条件RNA聚合酶聚合酶DNARNA模板原料能量酶其他DNA分子的一条链四种核糖核苷酸ATPDNA解旋酶 RNA聚合酶等适宜的温度和酸碱度5、产物、产物RNA聚合酶聚合酶DNARNA形成三种RNA mRNA 传达DNA上的遗传信息 tRNA 运输氨基酸到核糖体上rRNA 核糖体的重要成分二、遗传信息的翻译二、遗传信息的翻译1 1、定义、定义:以:以mRNAmRNA为模板,合成具有一定的氨基酸顺序,形成多肽为模板,合成具有一定的氨基酸顺序,形成多肽链(蛋白质)的过程。链(蛋白质)的过程。2 2、场所、场所:_核糖体核糖体3 3、密码子、密码子思考:思考:组成蛋白质的氨基酸的种类:组成蛋白质的氨基酸的种类:信使信使RNARNA的碱基的种类:的碱基的种类:4 4种碱基如何决定蛋白质的种碱基如何决定蛋白质的2020种氨基酸呢?种氨基酸呢?2020种种4 4种种如果如果1 1个碱基决定个碱基决定1 1个氨基酸就只能决定个氨基酸就只能决定_种,即种,即如果如果3 3个碱基决定个碱基决定1 1个氨基酸就可决定个氨基酸就可决定_种,即种,即 如果如果2 2个碱基决定个碱基决定1 1个氨基酸就只能决定个氨基酸就只能决定_种,即种,即4 416166464实验验证:实验验证:19611961年英国的克里克和同事用实验证明一个氨年英国的克里克和同事用实验证明一个氨基酸是由基酸是由m RNAm RNA的的3 3个碱基决定,即个碱基决定,即三联体密码子三联体密码子信使信使RNARNA上决定一个氨基酸的上决定一个氨基酸的3 3个相邻的碱基个相邻的碱基密码子密码子:密码子在密码子在mRNAmRNA上是连续的,中间无间隔。上是连续的,中间无间隔。UCAUG A UUAmRNAmRNA密码子密码子密码子密码子密码子密码子 终止密码子终止密码子(3(3种):不编码氨基酸种):不编码氨基酸 种类种类 起始密码子(起始密码子(2 2种种):编码氨基酸(甲硫:编码氨基酸(甲硫氨酸、氨酸、缬氨酸)缬氨酸)编码氨基酸的密码子编码氨基酸的密码子_种种所有生物的密码子是所有生物的密码子是 的。的。61616464相同相同一种密码子决定一种氨基酸,但一种氨基一种密码子决定一种氨基酸,但一种氨基酸可以由酸可以由 不同的密码子决定。不同的密码子决定。即密码子具有即密码子具有兼并性兼并性。1 1种或几种种或几种密码子共有多少种?它有哪些作用?密码子共有多少种?它有哪些作用?密码子与氨基酸如何对应?密码子与氨基酸如何对应?4 4、译员(搬运工具):、译员(搬运工具):tRNAtRNA(共(共6161种)种)A A U亮氨酸亮氨酸AC U天冬氨酸天冬氨酸U U A G A UmRNA tRNA的功能:的功能:一是转运氨基酸,二是识别密码子,且一种一是转运氨基酸,二是识别密码子,且一种tRNA只能识别并只能识别并转运一种氨基酸,一种氨基酸可有一种或几种转运一种氨基酸,一种氨基酸可有一种或几种tRNA来转运。来转运。UCAUG A UUAmRNA细胞质细胞质5 5、过程、过程U A C甲硫氨甲硫氨酸酸GG U组氨酸组氨酸核糖体核糖体肽键肽键ACGUC A CUAC A CH H2 2O O-H-H2 2O OAGGUC A CGUC A C甲硫氨酸甲硫氨酸U A CGG U 组氨酸组氨酸CAC色氨酸色氨酸AGGUC A CGUC G U甲硫氨酸甲硫氨酸GG U 组氨酸组氨酸CAC色氨酸色氨酸AG C精氨酸精氨酸mRNA 和肽链被释放到细胞质中。和肽链被释放到细胞质中。AU A6 6、条件、条件模板原料能量搬运工具酶其他mRNA 20种氨基酸 ATP tRNA适宜的温度与PH 在细胞质中,翻译是一在细胞质中,翻译是一个快速的过程。在个快速的过程。在37 37 时,时,细菌细胞内合成肽链的速度细菌细胞内合成肽链的速度约为每秒连接约为每秒连接1515个氨基酸。个氨基酸。通常,一个通常,一个mRNAmRNA分子上可以分子上可以相继结合多个核糖体,同时相继结合多个核糖体,同时进行多条肽链的合成如图,进行多条肽链的合成如图,因此,少量的因此,少量的mRNAmRNA分子就可分子就可以迅速合成出大量的蛋白质。以迅速合成出大量的蛋白质。一个一个mRNA分子上不同核分子上不同核糖体合成的肽链完全相同。糖体合成的肽链完全相同。多聚核糖体现象列列表表比比较较DNA复复制、制、转转录录和和翻翻译译特别提醒:复制和转录发生在DNA存在的部位,如细胞核、叶绿体、线粒体、拟核、质粒等部位。转录的RNA有3类,但携带遗传信息的只有mRNA。一个mRNA分子上可相继结合多个核糖体,同时合成多条相同肽链,提高了蛋白质合成的速率。从核糖体上脱离下来的只是多肽链,多肽链往往还要在相应的细胞器(内质网、高尔基体)内加工,最后才形成具有一定空间结构和特定功能的蛋白质。在真核细胞与原核细胞中基因表达的区别:真核细胞:先在细胞核中转录,后在细胞质中翻译。原核细胞:边转录边翻译。三:遗传信息表达的相关计算三:遗传信息表达的相关计算DNARNA多肽链6n 个碱基3n 个碱基 n 个氨基酸转录翻译特别提醒:特别提醒:(1)翻译时,翻译时,mRNA上的终止密码子不决定氨基酸,通过上的终止密码子不决定氨基酸,通过翻译形成的肽链还需经加工后方能成成熟的蛋白质,因翻译形成的肽链还需经加工后方能成成熟的蛋白质,因此准确地说,此准确地说,mRNA上的碱基数目比蛋白质中氨基酸数上的碱基数目比蛋白质中氨基酸数目的目的3倍还要多一些。倍还要多一些。(2)基因或基因或DNA上的碱基数目比对应的蛋白质中氨基酸数上的碱基数目比对应的蛋白质中氨基酸数目的目的6倍还要多一些。倍还要多一些。下图表示某基因的片段及其转录出的信使RNA,请据图回答问题(几种相关氨基酸的密码子见下表)。亮氨酸CUA、CUC、CUG、CUU、UUA、UUG缬氨酸GUA、GUC、GUG、GUU甘氨酸GGU甲硫氨酸AUG(1)形成链的过程叫做_,场所是_,需要的原料是_。(2)形成链的过程与DNA复制的过程,都是遵循_原则。(3)链进入细胞质后与_结合,在合成蛋白质的过程中,转运RNA运载的氨基酸依次是_(依次填写两个氨基酸的名称)。(4)若该基因复制时发生差错,当上图a处所指由A变成G时,这种突变对该蛋白质的结构有无影响?_。(5)若该基因有100个碱基对,可编码的氨基酸最多有_个。答案:(1)转录细胞核四种核糖核苷酸(2)碱基互补配对(3)核糖体甲硫氨酸、缬氨酸(4)无影响(5)33DNA双链TGmRNAtRNA反密码子A氨基酸苏氨酸遗传信息、密码子和反密码子的比较(位置与作用)(1)遗传信息:基因中脱氧核苷酸(或碱基)的排列顺序。(2)密码子:mRNA上决定一个氨基酸的3个相邻碱基,决定氨基酸的排列顺序。(3)反密码子:与mRNA中的密码子互补的tRNA一端的3个碱基,起识别密码子的作用。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个数以及转录此mRNA的基因中至少含有的碱基数依次为()A32;11;66 B36;12;72C12;36;24 D11;36;72答案:B已知某tRNA一端的3个碱基顺序是GAU,它运载的是亮氨酸(亮氨酸的密码子是UUA、UUG、CUU、CUA、CUC、CUG),那么决定此亮氨酸的密码子是由DNA模板链上的哪个碱基序列转录而来的()AGAT BGAUCCUA DCAT答案:AC下图中表示转录过程的是()B1在双链DNA中,已知其中一条链的(AG)/(TC)0.4,那么以它的互补链为模板,转录成的mRNA中(AG)/(CU)应是()A2.5 B1 C0.4 D1.25答案:C3下列对DNA的翻译过程的说法中,错误的是()A以细胞质中游离的氨基酸为原料B以核糖体RNA作为遗传信息模板C以转运RNA为氨基酸运输工具D合成具有一定氨基酸序列的蛋白质答案:B1 1、组成人的核酸的碱基和核苷酸各共有(、组成人的核酸的碱基和核苷酸各共有()A A、5 5、5 B5 B、5 5、8 8 C C、8 8、5 D5 D、4 4、4 42 2、组成噬菌体的核酸的碱基和核苷酸各共有(、组成噬菌体的核酸的碱基和核苷酸各共有()A A、5 5、5 B5 B、5 5、8 8 C C、8 8、5 D5 D、4 4、4 4 3 3、已知一段信使、已知一段信使RNARNA上有上有1212个个A A和和G G,该信,该信使使RNARNA上共有上共有3030个碱基,那么转录成信使个碱基,那么转录成信使RNARNA的的这一段这一段DNADNA分子中应有分子中应有C C和和T T()个)个 A A、12 B12 B、18 C18 C、24 D24 D、3030 4 4、一个双链、一个双链DNADNA分子中碱基分子中碱基A A占占30%30%,其转,其转录成的信使录成的信使RNARNA上的上的U U为为35%35%,则信使,则信使RNARNA上的碱上的碱基基A A为(为()A A、30%B30%B、35%C35%C、40%D40%D、25%25%5 5、某一多肽链共有、某一多肽链共有100100个氨基酸,则控制合个氨基酸,则控制合成该肽链的基因中的碱基数至少有(成该肽链的基因中的碱基数至少有()个?)个?A A、600 B600 B、300 C300 C、297 D297 D、594594 6 6、已知某转运、已知某转运RNARNA的一端的三个碱基顺序的一端的三个碱基顺序是是GAUGAU,它所转运的氨基酸是亮氨酸,那么决定,它所转运的氨基酸是亮氨酸,那么决定此氨基酸的密码是由下列哪个转录来的(此氨基酸的密码是由下列哪个转录来的()A A、GAT BGAT B、GAA CGAA C、GUA DGUA D、CTACTA再见再见RNARNA聚合酶聚合酶聚合酶聚合酶3、过程、过程(解旋解旋合成合成复旋)复旋)RNARNA聚合酶聚合酶聚合酶聚合酶3、过程、过程(解旋解旋合成合成复旋)复旋)ATC GUA GCRNARNA聚合酶聚合酶聚合酶聚合酶ATC GUA GC【思考】红色虚线方框内包括_种碱基,_种核苷酸。563、过程、过程(解旋解旋合成合成复旋)复旋)考点四:基因与性状一中心法则的内容图解图解表示出遗传信息传递的5个途径(1)a(DNADNA或基因到基因):是DNA复制过程,主要发生在细胞核中,表示遗传信息的传递。(2)b(DNARNA):是转录过程,主要发生在细胞核中。(3)c(RNA蛋白质):是翻译过程,发生在核糖体上。b、c共同完成遗传信息的表达。(4)d(RNADNA):是逆转录过程,发生在少数RNA病毒中,例如SARS病毒、HIV在宿主细胞内时。(5)e(RNARNA):是RNA自我复制过,发生在部分RNA中。易错点易错点:一种生物具有中心法则的所有途径吗?一种生物具有中心法则的所有途径吗?在人的干细胞和神在人的干细胞和神经细胞中遗传信息经细胞中遗传信息传递的途径分别有传递的途径分别有哪些?哪些?一般一般RNA病毒病毒逆转录病毒逆转录病毒如如SARS,HIV二:基因与生物性状之间的关系(1)生物的有些性状是受单基因(单基因指一对基因,而不是单个基因)控制的(如豌豆的高茎和矮茎,由一对等位基因控制),而有些性状是由多对基因来决定的(如人的身高),二者并非是简单的一一对应关系。(2)生物的性状由基因决定,还受环境条件的影响,是生物的基因和环境共同作用的结果,即表现型基因型环境条件。(3)基因控制性状的途径 1983年科学家证实,引起艾滋病的人类免疫缺年科学家证实,引起艾滋病的人类免疫缺陷病毒陷病毒(HIV)是一种逆转录病毒。下列正确表示是一种逆转录病毒。下列正确表示HIV感染人体过程的感染人体过程的“遗传信息流遗传信息流”示意图是示意图是()【尝试解答尝试解答】_D_下图表示有关遗传信息传递过程的模拟实验,分析回答:(1)图表示_过程,在植物体内进行的主要场所是_;图表示的实验过程与相比较,需要的特定的酶是_。(2)需要解旋酶的过程有_。在高等动物细胞中普遍存在的生理过程是_。(填代号)(3)各过程中,遵循“碱基互补配对原则”的有_。(填代号)答案:(1)转录细胞核逆转录酶(2)(3)在遗传信息的传递过程中不可能发生的是()ADNA复制、转录及翻译过程都遵循碱基互补配对原则B核基因转录形成mRNA穿过核孔进入细胞质中进行翻译过程CDNA复制、转录都是以DNA一条链为模板,翻译则是以mRNA为模板DDNA复制、转录和翻译的原料依次是脱氧核苷酸、核糖核苷酸、氨基酸答案:C (2011年北京海淀区抽查年北京海淀区抽查)下列有关图中的生理下列有关图中的生理过程过程(图中图中代表核糖体,代表核糖体,代表多肽链代表多肽链)的叙述中,不的叙述中,不正确的是正确的是()A图中所示的生理过程主要有转录和翻译图中所示的生理过程主要有转录和翻译B链中链中(AT)/(GC)的比值与的比值与链中此项比值相等链中此项比值相等C一种细菌的一种细菌的由由480个核苷酸组成,它所编码的蛋白质个核苷酸组成,它所编码的蛋白质的长度一定为的长度一定为160个氨基酸个氨基酸D遗传信息由遗传信息由传递到传递到需要需要tRNA作工具作工具【尝试解答尝试解答】_C_下图为在实验室中进行的相关模拟实验,请据图回答问下图为在实验室中进行的相关模拟实验,请据图回答问题:题:(1)图中甲、乙模拟实验模拟的过程分别是图中甲、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构有_、_。答案:答案:(1)转录翻译转录翻译(2)tRNA核糖体核糖体(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和和人体人体DNA的转录过程。的转录过程。实实验步骤:验步骤:第一步:取第一步:取A、B、C、D 4支试管,各加入足量的支试管,各加入足量的ATP、核糖核、核糖核苷酸、相关的酶的混合溶液;苷酸、相关的酶的混合溶液;第二步:向第二步:向A管中滴加适量的管中滴加适量的_,B管中滴加管中滴加_的蒸馏水,同时的蒸馏水,同时A、B管中加入等量相同的细菌管中加入等量相同的细菌_,向,向C管中加入适量的管中加入适量的_,向向D管中加入管中加入_的蒸馏水,同时的蒸馏水,同时C、D管中加入管中加入_的人体的人体DNA。第三步:把第三步:把A、B、C、D 4支试管放在支试管放在_的条件下培养一段时间,的条件下培养一段时间,检测检测4支试管中支试管中_。预期实验结果并得出实验结论:预期实验结果并得出实验结论:该实验有可能会出现该实验有可能会出现_种实验结果,如果出现种实验结果,如果出现_,则说明该抗生素只阻断细菌则说明该抗生素只阻断细菌DNA的转录,不阻断人体的转录,不阻断人体DNA的转的转录。录。答案:答案:(3)实验步骤:实验步骤:第二步:一定浓度的抗生素水溶液等量第二步:一定浓度的抗生素水溶液等量DNA一一定浓度的抗生素水溶液等量等量定浓度的抗生素水溶液等量等量第三步:相同且适宜有无第三步:相同且适宜有无RNA的生成的生成预期实验结果并得出实验结论:预期实验结果并得出实验结论:4A试管中无试管中无RNA生成,生成,B试管中有试管中有RNA生成生成 如下图所示,红色面包霉(一种真菌)通过一系列酶将原料合成为它所需要的氨基酸。据图分析,以下叙述正确的是()A若基因a被破坏,则向培养基中加入鸟氨酸,面包霉仍能存活B若基因b被破坏,则向培养基中加入鸟氨酸,面包霉仍能存活C若基因b不存在,则瓜氨酸仍可以由鸟氨酸合成D基因c不能控制酶c的合成答案:A (2010年高考广东卷年高考广东卷)下列叙述正确的是下列叙述正确的是()ADNA是蛋白质合成的直接模板是蛋白质合成的直接模板B每种氨基酸仅有一种密码子编码每种氨基酸仅有一种密码子编码CDNA复制就是基因表达的过程复制就是基因表达的过程DDNA是主要的遗传物质是主要的遗传物质解析:选解析:选D。
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