生物必修2《遗传与进化》第1节 基因指导蛋白质的合成课后练习题

第4章基因的表达

第1节　基因指导蛋白质的合成

合格考达标练

1.下列关于RNA的叙述,不正确的是(　　)

A.RNA可以催化细胞内的某些代谢反应

B. RNA的化学组成、结构与DNA不同,但链长与DNA分子相差不大

C.一条mRNA上可结合多个核糖体,每个核糖体都可合成一条完整的肽链

D.RNA也可作为遗传物质

答案 B

2.下图是有关真核细胞中DNA分子的复制、基因表达的示意图,下列相关叙述正确的是(　　)

A.甲、乙过程仅发生在细胞核内,丙过程发生在核糖体上

B.丙过程需要三种RNA参与,其中只有mRNA来自乙过程

C.甲、乙、丙过程遵循的碱基互补配对方式相同

D.甲、乙、丙过程所需原料依次是脱氧核苷酸、核糖核苷酸、氨基酸

答案 D

解析 甲、乙、丙所示过程分别表示DNA复制、转录、翻译过程,在真核细胞中,DNA复制与转录主要发生在细胞核内(线粒体、叶绿体中也能发生),翻译发生在核糖体上,A项错误;丙(翻译)过程需要三种RNA参与,三种RNA均来自乙(转录)过程,B项错误;甲、乙、丙过程,都遵循碱基互补配对原则,但是碱基配对的方式不完全相同,C项错误;甲过程的产物是子代DNA分子,需要脱氧核苷酸为原料;乙过程的产物是RNA,需要核糖核苷酸为原料;丙过程的产物是蛋白质(多肽链),需要氨基酸为原料,D项正确。

3.关于基因表达的过程,下列叙述正确的是(　　)

A.不同的密码子编码同种氨基酸可以加快转录速度

B.多个核糖体可结合在一个mRNA上共同合成一条多肽链

C.一种氨基酸可能由多种tRNA转运

D.翻译过程中,mRNA会沿着核糖体移动,直至读取终止密码子

答案 C

解析 不同密码子编码同种氨基酸可增强容错性,也可以加快翻译的速度,A项错误;多个核糖体可结合在一个mRNA上分别合成多条相同的多肽链,B项错误;一种氨基酸可能由多种不同的tRNA转运,C项正确;翻译时核糖体在mRNA上移动,D项错误。

4.已知某基因(双链DNA)中腺嘌呤占全部碱基的28%,在其中的一条链上胞嘧啶占该链全部碱基的24%,则理论上由该链转录成的mRNA中胞嘧啶占全部碱基的              (　　)

A.24% B.22%

C.20% D.无法确定

答案 C

解析 该基因中A=T=28%,C=G=22%,其中一条链上C1=24%,则另一条链上的C2=2C-C1=20%,故模板链上的G1=20%,根据碱基的互补配对可知,转录出的mRNA中C占20%。

5.已知某条多肽链的相对分子质量为1.032×104,该多肽彻底水解所得氨基酸的平均相对分子质量为120,那么控制合成该多肽链的基因中脱氧核苷酸的个数(不考虑终止密码子)至少为(　　)

A.603 B.600 C.606 D.609

答案 C

解析 设该多肽中氨基酸数为x,则有120x-(x-1)×18=1.032×104,解得x=101,则控制该多肽链合成的mRNA中至少含有101个密码子,含有303个碱基,控制合成该多肽链的基因中脱氧核苷酸的个数至少为303×2=606(个)。

6.某生物基因表达过程如下图所示,相关叙述正确的是 (　　)

A.图中一个基因在短时间内可翻译出4条多肽链

B.RNA聚合酶结合的位点是起始密码子

C.该过程可能发生在胰岛B细胞合成胰岛素的过程中

D.图中存在DNA-RNA杂交区域且遵循碱基互补配对原则

答案 D

解析 图示一个基因在短时间内转录出四条mRNA链,每条mRNA链上结合多个核糖体,可翻译出多条多肽链,A项错误;RNA聚合酶催化转录,其结合位点在DNA上,而起始密码子在mRNA上,B项错误;图中细胞边转录边翻译,该现象一般出现于原核细胞中,胰岛B细胞内控制合成胰岛素的基因在细胞核内,转录发生在细胞核内,翻译发生在细胞质内,C项错误;图中存在DNA-RNA杂交区域,且遵循碱基互补配对原则,D项正确。

7.下列关于基因的表达和中心法则的叙述,错误的是 (　　)

A.翻译过程中需要mRNA、tRNA、rRNA三种RNA共同参与

B.原核生物在基因表达时转录和翻译在时间和空间上可以不分开

C.病毒中存在的RNA复制或逆转录过程,不符合信息流动的中心法则,是特例

D.转录时,遗传信息由DNA流向RNA;翻译时,遗传信息由RNA流向蛋白质

答案 C

解析 tRNA运载氨基酸,mRNA作为翻译的模板,rRNA组成核糖体,三种RNA在翻译过程中都有参与,A项正确;原核生物在基因表达时可以边转录边翻译,在时间和空间上可以不分开,B项正确;病毒的信息流动也符合中心法则,C项错误;转录时,遗传信息由DNA流向RNA,翻译时,遗传信息由RNA流向蛋白质,D项正确。

8.下图表示某DNA片段遗传信息的传递过程,其中①~⑦表示物质或结构,a、b、c表示生理过程。请据图回答下列问题。(可能用到的密码子:AUG—甲硫氨酸、GCU—丙氨酸、AAG—赖氨酸、UUC—苯丙氨酸、UCU—丝氨酸、UAC—酪氨酸)

(1)图中各物质或结构中含有核糖的是　　　　　　(填图中数字)。图中⑤运输的氨基酸是　　　　　　。 

(2)生理过程b需要的酶是　　　　　　,过程c表示　　　　　　过程,需要的原料是　　　　　　。 

(3)若图中①共含10 000个碱基对,其中腺嘌呤占20%,将其放在仅含14N的培养液中进行复制3次,则需要游离的鸟嘌呤脱氧核苷酸　　　　个,全部子代DNA中含14N的有　　　　个。 

答案 (1)②③⑤　苯丙氨酸　(2)RNA聚合酶　翻译　氨基酸　(3)42 000　8

解析 (1)核糖是组成RNA的成分,图中②mRNA、③核糖体(组成成分是蛋白质和rRNA)和⑤tRNA中都含有核糖。图中⑤上的反密码子是AAG,其对应的密码子是UUC,因此其运输的氨基酸是苯丙氨酸。(2)图中b表示转录过程,c表示翻译过程。所以过程b需要的酶是RNA聚合酶,过程c需要的原料是氨基酸。(3)一个DNA分子由10 000个碱基对组成,其中的腺嘌呤占20%,则鸟嘌呤占30%,即鸟嘌呤脱氧核苷酸为10 000×2×30%=6 000(个),根据DNA分子半保留复制特点,该DNA分子复制3次,共需要鸟嘌呤脱氧核苷酸的数目为(23-1)×6 000=42 000(个)。由于DNA复制的方式是半保留复制,1个DNA分子复制3次共形成的8个DNA分子,故8个子代DNA都含14N。

等级考提升练

9.(多选)miRNA是一种小分子RNA,某miRNA能抑制W基因控制的蛋白质(W蛋白)的合成,某真核细胞内形成该miRNA及其发挥作用的过程示意图如下。下列叙述正确的是(　　)

A.RNA聚合酶在miRNA的基因转录时发挥作用

B.miRNA与W基因转录形成的mRNA结合遵循碱基互补配对原则,即C与G、A与U配对

C.miRNA在细胞核中转录合成后进入细胞质中加工,用于翻译

D.miRNA抑制W蛋白的合成,抑制作用发生在转录过程中

答案 AB

解析 miRNA的基因转录时,RNA聚合酶与该基因首端的启动子结合,开始转录,A项正确;miRNA与W基因转录形成的mRNA结合遵循碱基互补配对原则,即A与U、C与G配对,B项正确;真核生物中miRNA在细胞核中转录合成后,在细胞核中加工,进入细胞质中再次加工,形成miRNA蛋白质复合物,抑制W蛋白合成,C项错误;据题图可知,miRNA通过抑制翻译过程,抑制W蛋白的合成,D项错误。

10.(多选)如下图甲、乙、丙表示真核生物遗传信息传递的过程,以下分析不正确的是(　　)

A.图中酶1和酶2表示同一种酶

B.图甲、乙、丙所示过程在高度分化的细胞中均会发生

C.图丙过程需要tRNA,每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸;而某些氨基酸可以由不同的tRNA转运

D.图丙中最终合成的四条肽链各不相同

答案 ABD

解析 图中酶1和酶2分别是DNA聚合酶和RNA聚合酶,A项错误;图甲、乙、丙过程分别表示DNA复制、转录及翻译过程,图甲所示过程在高度分化的细胞中不会发生,但是图乙和图丙所示过程可以发生,B项错误;翻译过程需要tRNA转运氨基酸,每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸;某些氨基酸可以由多个密码子编码,可以由多个不同的tRNA转运,C项正确;图丙中以同一条mRNA为模板,最终合成的四条多肽链上的氨基酸的种类、数目和排列顺序是相同的,D项错误。

11.心肌细胞不能增殖,ARC基因在心肌细胞中的特异性表达,能抑制其凋亡,以维持心肌细胞的正常数量。细胞中另一些基因通过转录形成前体RNA,再经过加工会产生许多非编码RNA,如miR-223(链状),HRCR(环状)。结合下图回答问题。

(1)启动过程①时,　　　　　　　　　　酶需识别并与基因上的启动部位结合。过程②最终合成的T1、T2、T3三条多肽链的氨基酸顺序　　　　(填“相同”或“不同”),翻译的方向是　　　　　　　　(填“从左到右”或“从右到左”)。 

(2)当心肌缺血、缺氧时,会引起miR-223的基因过度表达,所产生的miR-223可与ARC基因转录的mRNA中的特定序列通过　　　　　　　　　　　原则结合,形成核酸杂交分子1,使凋亡抑制因子无法合成,最终导致心力衰竭。与ARC基因相比,核酸杂交分子1中特有的碱基对是　　　　　　。 

(3)根据题意,RNA除了可以为蛋白质合成提供模板外,还具有　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　的功能(写出一种即可)。 

(4)科研人员认为,HRCR有望成为减缓心力衰竭的新药物,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

答案 (1)RNA聚合　相同　从左到右　(2)碱基互补配对　A—U　(3)形成核酸杂交分子、调控基因的表达　(4)HRCR通过吸附miR-223形成核酸杂交分子2,减弱miR-223的抑制作用,进而使基因ARC的表达增强,抑制心肌细胞的凋亡

解析 (1)①是转录过程,催化该过程的酶是RNA聚合酶,所以启动过程①时,RNA聚合酶需识别并与基因上的启动部位结合;②是翻译过程,其场所是核糖体,由于T1、T2、T3三条多肽链是同一个模板mRNA合成的多肽链,所以最终合成的T1、T2、T3三条多肽链的氨基酸顺序相同;根据肽链长短推测,翻译的方向应该为从左到右。(2)当心肌缺血、缺氧时,心肌细胞产生过多的miR-223,miR-233与ARC基因转录的mRNA中的特定序列通过碱基互补配对原则结合形成核酸杂交分子1,抑制凋亡抑制因子合成,最终导致心力衰竭,基因是具有遗传效应的DNA片段,其中的碱基配对方式为A—T、C—G,而核酸杂交分子1为RNA单链之间的碱基配对形式,其碱基配对方式为A—U、C—G,所以,与ARC基因相比,核酸杂交分子1中特有的碱基对是A—U。(3)根据题意,RNA除了可以为蛋白质合成提供模板外,还具有形成核酸杂交分子、调控基因的表达的功能。(4)图中显示,HRCR通过吸附miR-223形成核酸杂交分子2,减弱miR-223抑制作用,使ARC基因的表达增强,进而抑制心肌细胞的凋亡,科研人员据此认为,HRCR有望成为减缓心力衰竭的新药物。

12.乙肝被称为“中国第一病”,人们对乙肝的发病机理研究较多。乙肝病毒的DNA有一条环状链和一条较短的半环链,侵染时先形成完整的环状,再把其中一条作为原始模板复制形成新的病毒,其增殖过程如下图所示,请据图回答下列问题。

(1)发生在宿主细胞核的过程有　　　　,发生在宿主细胞质内的过程有　　　　　　。 

(2)用中心法则体现乙肝病毒的增殖过程:　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(3)发生了碱基互补配对现象的有　　　　　　　　　　　过程。 

(4)物质a的作用是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。同类的物质还具有的作用有　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(5)过程⑤⑦的原料种类数可能分别有　　　　种。过程⑦和过程⑤的产物都具有多样性的特点,其原因分别是　　　　　　　　　　　　　　　和　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

答案 (1)③④　⑤⑥⑦

(2)

(3)③④⑤⑦　(4)携带DNA遗传信息,作为翻译的模板　转运氨基酸,组成核糖体,作为RNA病毒的遗传物质　(5)21、4　4种碱基对的排列顺序多样　氨基酸的排列顺序、种类和数目具有多样性及多肽链的空间结构千差万别

解析 (1)乙肝病毒需要侵入宿主细胞,在宿主细胞核内先经过过程③复制形成完整的环状DNA,然后进行过程④DNA的转录。过程⑤是翻译,过程⑥是组装,这两个过程是发生在宿主细胞质中。⑦是病毒的组装,发生在释放之前,在宿主细胞质中。(2)除正常的DNA转录、翻译过程外,还注意存在逆转录过程。(3)过程③是形成新的DNA,过程④是转录,过程⑤是翻译,过程⑦是逆转录,这些过程都发生了碱基互补配对现象。(4)物质a是mRNA,其作用是把细胞核的DNA信息携带到细胞质中,作为翻译的模板以形成多肽链。同类的物质还有tRNA和rRNA,可转运氨基酸,组成核糖体,也可以是RNA病毒的遗传物质。(5)⑤是翻译形成多肽链的过程,⑦是逆转录形成DNA的过程,③⑦需要的原料相同,都是4种脱氧核苷酸、⑤过程需要21种氨基酸。过程⑦和过程⑤的产物分别是DNA和蛋白质,DNA多样性是因为4种碱基对的排列顺序千变万化。而蛋白质的基本单位的种类非常多,有21种,这对蛋白质的多样性影响特别大,另外加上氨基酸的数量和排列顺序的不确定性,造成了蛋白质的多样性。