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人教版高中生物必修2第4章基因的表达课件
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第4章 基因的表达期中期末· 全优手册A卷· 必备知识全优B卷· 关键能力全优一、常见RNA的种类及其作用特别提醒 tRNA内部存在氢键。二、遗传信息的转录 易错警示 ①转录过程不需要解旋酶;②转录不是以整个DNA为模板。知识拓展 转录主要发生在真核细胞的细胞核中,在线粒体、叶绿体及原核细 胞中也可以发生。三、遗传信息的翻译 易错警示 ①一个mRNA上可以结合多个核糖体,同时合成多条相同肽链;②一 种氨基酸可以由多个密码子决定;③终止密码子不决定氨基酸。四、中心法则 五、基因表达产物与性状的关系1.基因控制性状的两种途径名师点睛 生物的性状不完全是由基因决定的,环境对性状也有着重要影响。2.基因与性状的对应关系 六、基因的选择性表达与细胞分化1.生物体多种性状的形成,都是以细胞分化为基础的。2.细胞分化的本质:基因的选择性表达。3.表达的基因的类型(1)一类是在所有细胞中都表达的基因,指导合成的蛋白质是维持细胞基本生命 活动所必需的,如核糖体蛋白基因、ATP合成酶基因。(2)另一类是只在某类细胞中特异性表达的基因,如卵清蛋白基因、胰岛素基因。4.基因的选择性表达与基因表达的调控有关。名师点睛 不同种类的细胞,由于基因的选择性表达,mRNA的种类和数量不同。七、表观遗传1.对表观遗传的理解(1)不变:生物体基因的碱基序列保持不变。(2)变:生物体基因表达和表型发生可遗传变化。2.导致表观遗传的原因DNA的部分碱基的甲基化修饰抑制了基因的表达,进而对表型产生影响;构成染 色体的组蛋白发生甲基化、乙酰化等修饰也会影响基因的表达。一、DNA复制、转录和翻译的比较续表例题1 (2022山东青岛期末)如图表示细胞内遗传信息的传递过程,下列有关叙述错误的是 ( ) A.相较于过程②和③,过程①特有的碱基配对方式是A—TB.真核细胞由过程②形成的mRNA和tRNA都需要加工C.过程③中核糖体在mRNA上的移动方向是a到bD.图示tRNA可以搬运密码子为CCA的氨基酸解析 过程②的碱基配对方式为A—U、C—G、G—C、T—A,过程③的碱基 配对方式为A—U、C—G、G—C、U—A,过程①的碱基配对方式为A—T、C —G、G—C、T—A,故A正确;过程②为转录过程,真核细胞由转录形成的mRNA和tRNA都需要加工才具有活性,B正确;核糖体在mRNA上的移动方向为从短肽链到长肽链,故C正确;因为反密码子从tRNA的3'→5'读取,故图示tRNA上的反密码子是UGG,其可以搬运密码子为ACC的氨基酸,D错误。答案 D变式1 (2022福建三明期末)核酸和蛋白质结合在一起可称为“核酸—蛋白质”复合物,真核生物核基因在表达过程中产生的异常mRNA会被细胞分解。如图所示为核基因S的表达过程,下列叙述错误的是 ( )A.过程①和过程④中的酶均能作用于两个核苷酸之间的化学键B.S基因中某些序列不编码产物蛋白质中的氨基酸C.与过程③相比,过程①特有的碱基互补配对方式是A—UD.图中①③过程可能都存在“核酸—蛋白质”复合物变式1 C 图中①表示转录过程,其中RNA聚合酶可以催化形成两个核糖核苷 酸之间的化学键,④表示异常mRNA被细胞检测出并被分解为核糖核苷酸的过 程,其中的酶可以使两个核糖核苷酸之间的化学键断开,所以A正确;mRNA前体 中部分片段被剪切,说明这些片段不编码产物蛋白质中的氨基酸,所以B正确;分 析题图可知,①表示转录过程,DNA和RNA之间碱基互补配对,③表示翻译过程, 密码子与反密码子之间碱基互补配对,与过程③相比,过程①特有的碱基互补配 对方式是T—A,C错误;①转录过程中有DNA和酶(蛋白质)之间形成“核酸—蛋 白质”复合物,③翻译过程中,核糖体主要由RNA和蛋白质组成,也存在“核酸—蛋白质”复合物,D正确。二、原核生物和真核生物基因转录和翻译的辨别1.真核细胞的转录主要发生在细胞核中,翻译发生在细胞质中,在空间和时间 上被分隔开进行,通常是先转录后翻译。2.原核细胞的转录和翻译没有分隔开,可以同时进行,边转录边翻译。过程如 图所示:图中①是DNA模板链,②③④⑤表示正在合成的4条mRNA,每条mRNA上有多 个核糖体同时进行翻译过程,翻译的方向是从下向上。例题2 (河南安阳月考)图1、图2表示遗传信息在生物大分子间的传递规律,①~ 表示结构或物质。以下有关说法正确的是 ( ) 图1 图2A.图1、图2所示的生理过程完全相同B.图1可表示细菌细胞内基因的表达过程,图2可表示酵母菌细胞内基因的表达过程C.图2信息反映了多个核糖体完成一条多肽链的合成,有利于提高蛋白质的合成速率D.图1所示过程的方向是从右向左,②③④⑤表示正在合成的4条多肽链审题指导 图1表示翻译过程,①表示mRNA,②③④⑤表示4条正在合成的多肽 链,⑥表示核糖体;图2表示转录和翻译过程,由图示信息可知转录和翻译同时进 行,⑦表示DNA,⑧⑨⑩ 表示正在合成的mRNA。解析 图1表示翻译过程,图2表示转录和翻译过程,二者所示的生理过程不完全 相同,A错误;细菌为原核细胞,细胞内转录与翻译同时进行,可对应图2所示过程, 酵母菌是真核细胞,细胞内通常先转录后翻译,B错误;图2中多个核糖体相继与 mRNA结合,完成多条多肽链的合成,C错误;图1中②③④⑤表示正在合成的4条 多肽链,从肽链的长短可知翻译的方向是从右向左,D正确。答案 D变式2 (河北衡水月考改编)(多选)图1和图2表示某些生物体内的物质合成过程示意图,对此分析不正确的是 ( ) 图1 图2A.两图中甲、丙均表示mRNA,可以作为翻译的直接模板B.乙和丁的移动方向均为从右向左C.图1和图2所示过程均遵循碱基互补配对原则D.图1中不同的乙结构合成的多肽链的氨基酸序列不同变式2 ABD 审题指导 分析题图:甲是mRNA,乙是核糖体,图1是翻译过程; 丙是DNA单链(A错误),丁是RNA聚合酶,图2是边转录边翻译过程。解析 依据核糖体上肽链的长短可知,乙的移动方向为从左向右,依据转录出的 mRNA的长短可知,丁的移动方向是从右向左,B错误;图1是翻译过程,图2是边转 录边翻译过程,均遵循碱基互补配对原则,C正确;图1过程的多条肽链均以同一 条mRNA为模板合成,因此氨基酸序列相同,D错误。三、基因表达过程中的计算1.依据:DNA(基因)、mRNA上碱基数目与氨基酸数目之间的关系。2.图示:(不考虑终止密码子) 3.计算公式:蛋白质中肽链数+肽键数=氨基酸数,氨基酸数最多(不考虑终止密码子)等于mRNA中碱基数的1/3、DNA(或基因)中碱基数的1/6。例题3 一条肽链有500个氨基酸,则作为合成该肽链模板的mRNA和用来转录mRNA的DNA的碱基至少有 ( )A.500个和1 000个 B.1 000个和2 000个C.1 500个和1 500个D.1 500个和3 000个解析 合成该多肽链的mRNA分子至少有碱基500×3=1 500(个),用来转录 mRNA的DNA至少有碱基500×6=3 000(个)。答案 D变式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分子含有的碱基个数、合成这段多肽需要的tRNA个数及转录此 mRNA的基因中碱基个数至少依次为(不考虑终止密码子) ( )A.33、11、66 B.36、12、72C.12、36、72 D.11、36、66变式3 B 一条含有11个肽键的多肽,含有12个氨基酸。mRNA中3个相邻的 特定碱基决定一个氨基酸;一个氨基酸需要一个tRNA来转运。因此不考虑终止 密码子,此mRNA中至少含有36个碱基,合成这条多肽至少需要12个tRNA,转录 此mRNA的基因中至少含有72个碱基。四、中心法则各过程的适用范围及判断1.中心法则各过程的适用范围2.“三看法”判断中心法则的过程特别提醒 ①高度分化的细胞不能进行DNA复制;②病毒的遗传信息传递过程 发生在宿主细胞内。一、单项选择题(本题共10小题,每小题3分,共30分。每小题只有一个选项是符 合题目要求的。)第4章 基因的表达1.(2022河北承德期末)如图表示高等动物细胞核内某基因转录过程,①②表示 DNA分子的两条单链,③表示RNA,箭头表示转录方向。下列叙述错误的是 ( D )A.形成的RNA分子通过核孔进入细胞质B.DNA分子在乙处解旋,在甲处恢复双螺旋C.①和②、②和③之间的碱基互补配对D.合成的RNA分子的长度与DNA分子的相同解题思路 形成的RNA分子可通过核孔进入细胞质,A正确;由于图中箭头显示 转录方向为自左到右,故B正确;图中①、②表示DNA分子的两条单链,③表示由 ②转录合成的RNA,故C正确;由于DNA分子中部分序列不转录,因此转录合成 的RNA分子的长度比DNA分子的短,D错误。2.(2022成都期末)图1表示真核细胞的翻译过程,图2表示原核细胞的转录和翻译 过程,下列有关说法错误的是 ( C ) 图1 图2A.②、③、④、⑤最终形成的蛋白质氨基酸的种类、数目及排列顺序是相同的B.图1中①是翻译的模板,⑥是核糖体,翻译的方向是从右向左C.图2中⑦是转录的模板链,⑧⑨⑩ 表示正在合成的4条肽链D.图2中每条mRNA上有多个核糖体同时进行翻译,翻译的方向是自下而上解题思路 图1中②③④⑤是由同一mRNA翻译出的多肽链,故A正确;图1中① 是翻译的模板mRNA,⑥是核糖体,根据多肽链长度可确定核糖体沿mRNA移动 的方向是从右向左,B正确;图2中⑦是转录的模板链,⑧⑨⑩ 表示mRNA,是翻译的模板,C错误;图2中每条mRNA上有多个核糖体同时进行翻译,根据mRNA 的合成方向可确定翻译的方向是自下而上,D正确。3.(2023天津部分区期中)如图是真核细胞中DNA的复制、基因的表达示意图, 相关叙述正确的是 ( A ) A.甲、乙两过程主要发生在细胞核内,丙过程发生在细胞质内B.甲、乙两过程都需要DNA聚合酶、解旋酶的催化C.参与丙过程的RNA均为单链结构,其内部不存在碱基互补配对D.甲、乙、丙三过程所需原料依次是核糖核苷酸、脱氧核苷酸、氨基酸审题指导 根据题意和图示分析可知:图甲过程是以DNA的两条链为模板,复制 形成DNA的过程,即DNA的复制;图乙过程是以DNA的一条链为模板,转录形成 RNA的过程,即转录;图丙过程表示以mRNA为模板,合成多肽的翻译过程。解题思路 图甲、乙、丙分别为DNA复制、转录与翻译过程,真核细胞的DNA 的复制与转录主要发生a在细胞核内,而翻译主要发生在细胞质的核糖体上,A正 确;只有甲(DNA复制)过程中需要解旋酶、DNA聚合酶的催化,而乙(转录)过程 只需要RNA聚合酶的催化,B错误;tRNA分子中存在碱基互补配对,C错误;DNA 复制的原料是4种游离的脱氧核苷酸,转录是合成RNA的过程,需要的原料是核 糖核苷酸,翻译是合成蛋白质的过程,需要的原料是氨基酸,D错误。4.(2020全国Ⅲ)细胞内有些tRNA分子的反密码子中含有稀有碱基次黄嘌呤(I)。含有I的反密码子在与mRNA中的密码子互补配对时,存在如图所示的配对方式(Gly表示甘氨酸)。下列说法错误的是( C )A.一种反密码子可以识别不同的密码子B.密码子与反密码子的碱基之间通过氢键结合C.tRNA分子由两条链组成,mRNA分子由单链组成D.mRNA中的碱基改变不一定造成所编码氨基酸的改变审题指导 本题属于信息题,解题关键是提取出关键信息:反密码子中的稀有碱基次黄嘌呤I可与密码子中的多种碱基(如图中的U、C、A)进行配对。解题思路 由题图可知,图中位于tRNA上的反密码子可以识别mRNA上的 GGU、GGC、GGA三种不同的密码子,A正确;密码子和反密码子的碱基之间通 过氢键且按照碱基互补配对的原则结合,B正确;tRNA和mRNA分子均由一条链 组成,其中tRNA链经过折叠形成三叶草的叶形,其一端是携带氨基酸的部位,另 一端是三个相邻的碱基构成的反密码子,反密码子与mRNA上的密码子结合,C 错误;由题可知,mRNA上的三种密码子GGU、GGC、GGA决定的氨基酸均为 甘氨酸,故D正确。5.(2023安徽亳州期末)如图是生物遗传信息的流动过程(数字1~5代表传递方 向)。有关叙述错误的是 ( A ) A.可表示胰岛细胞中胰岛素合成过程的是1、2和3B.可表示逆转录病毒在宿主细胞内繁殖时的是5、1、2和3C.可表示DNA病毒(如T2噬菌体)在宿主细胞内繁殖时的是1、2和3D.可表示烟草花叶病毒在宿主细胞内繁殖时的是4和3审题指导 题图中1表示DNA复制,2表示转录,3表示翻译,4表示RNA复制,5为 逆转录过程。解题思路 胰岛素是蛋白质,蛋白质的合成包括转录和翻译过程,不包括DNA复 制过程,即胰岛素的合成过程包括图中的2、3过程,不包括1过程,A错误;逆转录 病毒在宿主细胞内繁殖时的遗传信息传递方向包括逆转录、DNA复制、转录 和翻译,即图中的5、1、2和3,B正确;DNA病毒(如T2噬菌体)在宿主细胞内繁殖 时需要经过DNA复制、转录和翻译过程,即图中的1、2和3,C正确;烟草花叶病 毒在宿主细胞内繁殖过程中的遗传信息传递方向包括RNA复制和翻译,即图中 的4和3,D正确。6.(山东泰安十九中期中)根据表中基因1和基因2的表达产物,判断相关叙述正确 的是 ( C )A.人体体细胞中,RNA 1和RNA 2不可能同时存在B.人体体细胞中,RNA 1和RNA 2一定同时存在C.基因1通过控制蛋白质的结构直接控制生物的性状D.基因1和基因2表达过程所需的能量只能由线粒体提供解题思路 红细胞内能合成血红蛋白和呼吸酶,所以A错误;基因的表达具有选 择性,呼吸酶普遍存在于人体的体细胞中,而血红蛋白只存在于红细胞内,所以 人体体细胞中,RNA 1和RNA 2不一定同时存在,B错误;血红蛋白是一种结构蛋 白,C正确;基因1和基因2表达过程所需的能量可由细胞质基质和线粒体提供,D 错误。7.(2023广西钦州期中改编)一个蜂群中,蜂王和工蜂都是由受精卵发育而来的, 但它们的形态、结构、生理和行为等存在不同。研究发现蜜蜂的少数幼虫取 食蜂王浆发育成蜂王,大多数幼虫取食花粉和花蜜发育成工蜂。DNMT3蛋白是 一种DNA甲基化转移酶,能使DNA某些区域甲基化(如图)。敲除DNMT3基因 后,蜜蜂幼虫取食花粉和花蜜也将发育成蜂王,与取食蜂王浆有相同效果。下列有关分析错误的是 ( B ) A.被甲基化的DNA片段中遗传信息未发生改变B.花粉和花蜜中可能含有抑制DNMT3蛋白活性的物质C.DNA甲基化后可能干扰了RNA聚合酶等对DNA部分区域的识别和结合D.胞嘧啶和5'甲基胞嘧啶在DNA分子中都可以与鸟嘌呤配对解题思路 由题图可知,DNA甲基化并没有改变DNA内部的碱基排列顺序,即 未改变DNA片段中的遗传信息,A正确;敲除DNMT3基因后,蜜蜂幼虫取食花粉 和花蜜也将发育成蜂王,与取食蜂王浆有相同效果,故蜂王浆中可能含有抑制 DNMT3蛋白活性的物质,B错误;DNA甲基化使基因表达过程受阻,可能干扰了 RNA聚合酶与DNA相关区域的识别和结合,C正确;由图可知,胞嘧啶和5'甲基胞 嘧啶在DNA分子中都可以与鸟嘌呤配对,D正确。8.(2022四川德阳期末)如图表示模拟中心法则的某些过程,下列有关叙述错误的 是 ( B ) A.若甲是DNA、乙是RNA,则该过程模拟的是转录B.该图模拟的某过程可能不会发生碱基互补配对C.判断某过程的类型可以从模板、原料以及产物等方面考虑D.如果甲是RNA、原料是氨基酸,则甲类物质并非只有模板功能解题思路 中心法则的过程包括DNA复制、转录、翻译、逆转录和RNA复制, 这些过程中都会发生碱基互补配对,B错误;中心法则所包含的5个过程中的模 板、原料和产物都不完全相同,C正确;如果甲是RNA、原料是氨基酸,则该过程 模拟的是翻译过程,发生在核糖体上,甲类物质中的mRNA可作为模板,tRNA可 作为转运氨基酸的工具,rRNA可参与形成核糖体,D正确。9.(2022湖北十堰质检)下列有关基因、蛋白质和性状三者间关系的叙述,正确的 是 ( C )A.基因控制蛋白质的合成包括复制、转录和翻译三个过程B.人的白化症状的形成说明基因可以通过控制蛋白质的结构直接控制生物体 的性状C.豌豆的皱粒和圆粒这对相对性状的形成说明基因可以通过控制酶的合成来 控制代谢过程,进而控制生物体的性状D.基因与性状的关系都是简单的线性关系,如人的身高只是由单个基因决定的,而且不受环境影响解题思路 蛋白质的合成包括转录和翻译两个过程,不包括复制过程,A错误。 人的白化症状由编码酪氨酸酶的基因异常而引起,人由于基因异常而缺少酪氨 酸酶,不能合成黑色素,从而表现出白化症状;皱粒豌豆是由于淀粉分支酶基因 被打乱,淀粉分支酶出现异常,活性大大降低,进而使细胞中淀粉含量降低,淀粉 含量低的豌豆由于失水而显得皱缩,这两个实例均说明基因通过控制酶的合成 来控制代谢过程,进而控制生物体的性状,B错误,C正确。基因与性状的关系并 不都是简单的线性关系,如人的身高受多个基因的控制,另外,性状还在很大程 度上受环境因素的影响,D错误。10.(2023武汉期末改编)2022年7月,中国农业科学院周文彬团队在国际著名学术 期刊《科学》杂志发表的文章中表示,高产基因(OsDREB1C基因)过量表达的 水稻的产量比野生型水稻高30%以上。OsDREB1C基因的表达在该植物中被光 照和低氮状态诱导,表达产物可以激活与光合作用、氮利用和开花密切相关的 五个基因的转录,进而增强表达。下列叙述错误的是 ( C )A.该研究结果表明,生物的性状与环境因素密切相关B.OsDREB1C基因的表达产物的作用具有一定的特异性C.OsDREB1C基因的表达产物作用于mRNA,从而激活转录D.该研究结果表明,一个基因可以影响生物体的多个性状解题思路 OsDREB1C基因的表达受光照和低氮状态的诱导,OsDREB1C基因 的过量表达可使植物高产,因此A正确;OsDREB1C基因的表达产物可以激活与 光合作用、氮利用和开花密切相关的五个基因的转录,具有一定的特异性,B正 确;OsDREB1C基因的表达产物可以激活某些基因的转录,而mRNA是转录产物, 所以OsDREB1C基因表达产物的作用位点不在mRNA上,C错误;OsDREB1C基 因可以影响光合作用、氮利用、开花等多个过程,进而影响生物体的多个性状, D正确。二、不定项选择题(本题共5小题,每小题5分,共25分。每小题给出的四个选项 中,有的只有一个选项正确,有的有多个选项正确,全部选对的得5分,选对但不全 的得2分,有选错的得0分。)11.(新教材名师原创)下列有关RNA分子的说法,正确的是 ( AD )A.四种核糖核苷酸构成RNA时会产生水B.RNA分子都为单链结构,但mRNA中存在碱基配对现象C.tRNA分子含有的三个碱基,称为反密码子D.mRNA、tRNA和rRNA都参与翻译过程解题思路 RNA是由核糖核苷酸经脱水缩合形成的,该过程中会产生水,A正确; RNA分子一般是单链,mRNA中不存在碱基配对现象,B错误;tRNA上含有多个 碱基,其一端相邻的三个碱基在翻译时能与mRNA上的密码子进行配对,称为反 密码子,C错误;mRNA作为翻译的模板,tRNA转运氨基酸,rRNA参与构成核糖体, 三者都参与翻译过程,D正确。12.(2023江西宜春月考改编)在真核生物和一些哺乳动物病毒中,miRNA是一类 不编码任何蛋白的约由22个核苷酸组成的细胞内小RNA,它能与核糖体蛋白质 结合形成沉默复合体,广泛参与调节生物体内的细胞增殖、分化、免疫、应激 等生理功能。下列有关叙述正确的是 ( ABC )A.miRNA的基本组成单位是核糖核苷酸B.miRNA干扰了翻译过程,从而引发基因沉默C.miRNA的调控可能会影响细胞分化的方向D.miRNA上最多有7个密码子解题思路 miRNA是细胞内的小RNA,其基本组成单位是核糖核苷酸,A正确; miRNA能与核糖体蛋白质结合形成沉默复合体,干扰翻译过程,从而引发基因沉 默,B正确;细胞分化的实质是基因选择性表达,miRNA的调控会干扰基因表达中 的翻译过程,从而可能会影响细胞分化的方向,C正确;miRNA不编码任何蛋白, 其上不可能有密码子,D错误。13.(2023广东深圳期末改编)研究表明:tau蛋白在神经细胞中异常聚合是造成阿 尔茨海默病的重要原因,结合中心法则示意图,对tau蛋白的相关分析不正确的 是 ( AC ) A.tau蛋白的合成与细胞质中的b、c过程密切相关B.神经细胞中一般不会发生a、d、e过程C.c过程中一个mRNA可沿着多个核糖体移动从而合成多条相同的肽链D.tau蛋白的异常聚合可能导致其不易被降解而影响神经细胞的功能解题思路 tau蛋白的合成与图中的b、c过程密切相关,但b过程是转录,主要发 生在细胞核中,A错误;神经细胞是高度分化的细胞,不再分裂,因此不能进行DNA的复制,也不能进行逆转录和RNA复制,所以一般不会发生a、d、e过程,B正确;c过程为翻译,该过程中多个核糖体沿着一个mRNA移动,C错误;tau蛋白的异常聚合可能导致其不易被降解而影响神经细胞的功能,进而造成阿尔茨海默病,D正确。14.(2023安徽亳州期末)当细胞中缺乏氨基酸时,负载tRNA(携带氨基酸的tRNA) 会转化为空载tRNA(没有携带氨基酸的tRNA)参与基因表达的调控。如图是缺 乏氨基酸时,tRNA调控基因表达的相关过程。下列相关叙述正确的是 ( BC )A.当细胞缺乏氨基酸时,空载tRNA只通过激活蛋白激酶抑制基因表达B.①过程所需的嘧啶数与嘌呤数不一定相等C.②过程中a核糖体结合过的tRNA最多D.终止密码子与d核糖体距离最近解题思路 当细胞缺乏氨基酸时,空载tRNA既通过激活蛋白激酶抑制基因表 达,也通过抑制基因的转录而抑制基因表达,A错误;①过程表示的是转录,所需 的嘧啶数与嘌呤数不一定相等,B正确;②过程表示的是翻译,翻译的方向是从右 向左,故a核糖体结合过的tRNA最多,终止密码子与d核糖体距离最远,C正确,D 错误。归纳总结 基因的表达包括转录和翻译两个阶段,真核细胞的转录主要在细胞 核内完成,模板是DNA的一条链,原料是游离的核糖核苷酸;翻译在核糖体上进 行,模板是mRNA,原料是氨基酸,需要tRNA转运氨基酸,翻译过程中一种氨基酸 可以由一种或几种tRNA转运,但是一种tRNA只能识别并转运一种氨基酸。15.(2023山东期末改编)禽流感病毒是单链RNA病毒,其增殖过程如图所示,其中 ①~③代表相应的生理过程。下列说法正确的是 ( C ) A.①过程表示转录,其所需的原料来源于宿主细胞B.+RNA的功能是仅作为翻译的模板C.完成①过程所需的嘌呤数等于完成③过程所需的嘧啶数D.图示过程也可以表示HIV的增殖过程解题思路 ①过程表示以-RNA为模板合成+RNA的过程,该过程应为RNA的复 制,其所需的原料来源于宿主细胞,A错误;结合图示可知,+RNA不仅可以作为 RNA复制的模板,还可作为翻译过程的模板,B错误;①过程合成的+RNA,与③过 程合成的-RNA互补,+RNA与-RNA的合成过程中均遵循碱基互补配对原则,因 此,C正确;HIV为逆转录病毒,图示过程不能表示其增殖过程,D错误。三、非选择题(本题共3小题,共45分。)16.(15分)(2022江苏南通期末改编)如图表示原核细胞遗传信息传递的部分相关 过程。当某些基因转录形成的mRNA分子难与模板链分离时,会形成RNA—DNA杂交体,这时非模板链、RNA—DNA杂交体共同构成R环结构。研究表明R环结构会影响DNA复制、转录和基因的稳定性等。据图回答下列问题。(1)过程①表示的生理过程是 ,与过程②相比,所用原料在组成单 位上的差异是 。(2)催化过程②的酶C是 ,该酶的作用是 。(3)参与过程③的RNA有 ,若在mRNA的起始密码子之 后插入3个核糖核苷酸(即增添3个碱基),合成的多肽链除在甲硫氨酸后多一个 氨基酸外,其余氨基酸序列没有变化,由此说明 。(4)R环结构通常出现在DNA非转录模板链上含较多碱基G的片段,富含G的片段 容易形成R环的原因是 。如果转录形成R环,则DNA复制可能会被迫停止,原因可能 是 。答案 (除标注外,每空2分,共15分)(1)DNA的复制(1分) 五碳糖不同,过程①的原料含脱氧核糖,过程②的原料含 核糖;含氮碱基不完全相同,过程①的原料含T,过程②的原料含U (2)RNA聚合 酶(1分) 催化DNA的解旋,催化RNA的合成(催化氢键的断裂,催化核糖核苷酸 之间磷酸二酯键的形成) (3)rRNA、mRNA和tRNA mRNA上三个相邻的碱 基决定一个氨基酸 (4)富含G的片段中,模板链与mRNA之间形成的氢键较多, mRNA不易脱离模板链(3分) R环阻碍了解旋酶(酶B)的移动解题思路 (1)据图分析,过程①是以DNA为模板合成子代DNA的过程,表示 DNA分子复制;DNA复制所需的原料是4种脱氧核苷酸,转录需要的原料是4种 核糖核苷酸,核糖核苷酸特有核糖、碱基U,脱氧核苷酸特有脱氧核糖、碱 基T。(2)过程②表示转录,催化转录的酶是RNA聚合酶;RNA聚合酶催化DNA的 解旋,使氢键断裂,催化RNA的合成,使核糖核苷酸之间形成磷酸二酯键。(3)过 程③是以mRNA为模板合成蛋白质的过程,表示翻译过程,翻译所需的RNA有 rRNA(参与构成核糖体)、mRNA(作为模板)和tRNA(转运氨基酸);若在mRNA 的起始密码子之后插入3个核糖核苷酸(即增添3个碱基),合成的多肽链除在甲硫氨酸后多一个氨基酸外,其余氨基酸序列没有变化,由此说明,mRNA上三个相 邻的碱基决定一个氨基酸。(4)A与T、A与U之间均有2个氢键,G与C之间有3个 氢键,富含G的片段容易形成R环的原因是模板链与mRNA之间形成的氢键较 多,mRNA不易脱离模板链;如果转录形成R环,则DNA复制可能会被迫停止,原 因可能是R环阻碍了解旋酶(酶B)的移动。17.(13分)(新教材名师原创)如图为人体内胰岛素基因的表达、胰岛素的合成与 加工过程示意图,其中a为胰岛素基因、b为RNA、c为多肽、e为胰岛素。请据 图作答:(1)图中作用于①过程的关键酶是 ,该过程所需要的原料是 。(2)图中,②过程称作 ;完成③④过程的细胞结构是 。(3)研究发现,将b转移到细菌细胞后,细菌能合成c,不能产生d、e。在细菌细胞 和胰岛细胞中,由b控制合成的c完全相同,对此合理的解释是 ;从细胞结构的角度分析,细菌 细胞不能产生d、e的原因是 。与e相比,c与d不具有胰岛素活性,据此能得出的初步结论是 。答案 (除标注外,每空2分,共13分)(1)RNA聚合酶(1分) 4种核糖核苷酸 (2)翻译(1分) 内质网与高尔基体 (3)mRNA上的同种密码子在细菌细胞和胰岛细胞中决定着同种氨基酸(密码子具有通用性) 细菌没有将c加工成e(胰岛素)的内质网、高尔基体(3分) 蛋白质的功能取决于其特定的结构(答案合理即给分)审题指导 据图分析,①为转录合成mRNA的过程,②为翻译合成多肽的过程,③ 与④为多肽链的加工过程。解题思路 (1)图中①为转录过程,该过程以基因的一条链为模板,以4种核糖核 苷酸为原料,在RNA聚合酶的催化下合成mRNA。(2)图中②过程称作翻译,即在 核糖体上,以mRNA为模板,以tRNA为运载工具,使氨基酸脱水缩合形成多肽链 的过程。胰岛素属于分泌蛋白,将多肽链加工成胰岛素的过程发生在内质网和 高尔基体中。(3)在人体内,胰岛素属于分泌蛋白,将多肽链加工成胰岛素的过程 发生在真核细胞的内质网、高尔基体中。细菌属于原核生物,其细胞中没有内 质网、高尔基体等结构,因此不能将多肽链加工成胰岛素。e是胰岛素,c与d中 氨基酸的数量、空间结构等不同于e,这是c与d不具有胰岛素活性的原因。18.(17分)(2023广东湛江期末改编)2019年诺贝尔生理学或医学奖授予在低氧感 应方面作出贡献的科学家。人体中的促红细胞生成素(EPO)主要由肾脏的部分 细胞分泌,是一种能够促进造血干细胞增殖分化为红细胞的蛋白。研究发现,在 氧气供应正常时,低氧诱导因子(HIF)合成后很快被蛋白酶降解;在氧供应不足 时,HIF不被降解,可与EPO基因的低氧应答元件结合,使得EPO的mRNA的含量 增多,促进EPO的合成,最终导致红细胞增多以适应低氧环境,相关机理如图所 示,回答下列问题。 (1)过程①表示 过程。过程②中核糖体在mRNA上的移动方向是 (填“3'→5'”或“5'→3'”)。(2)据图推测,HIF在 (填“转录”或“翻译”)水平调控EPO基因的表 达,HIF和EPO的空间结构不同的根本原因是 。(3)若EPO基因的部分碱基发生了甲基化修饰,则基因的碱基序列 (填 “改变”或“不变”),基因表达和表型发生可遗传变化,这种现象叫作 。(4)由于癌细胞迅速增殖会使肿瘤附近局部供氧不足,因此癌细胞常常会 (填“提高”或“降低”)HIF蛋白的表达,刺激机体产生红细胞,为肿瘤提供 更多氧气和养分。因此治疗肿瘤时可以通过 来达到治 疗目的。答案 (除标注外,每空2分,共17分)(1)转录 5'→3' (2)转录 控制两种蛋白质合成的基因碱基序列不同 (3)不 变 表观遗传 (4)提高 抑制HIF基因的表达(或抑制HIF基因的转录,或促进 HIF的分解,或抑制HIF与EPO基因上低氧应答元件的结合)(3分)审题指导 题图表示人体缺氧调节机制,其中①表示转录过程,②表示翻译过 程,翻译的产物HIF可与EPO基因的低氧应答元件结合。解题思路 (1)过程①表示转录,过程②表示翻译。过程②中核糖体在mRNA上 的移动方向是5'→3'。(2)根据题干信息可知,当机体缺氧时,低氧诱导因子(HIF) 与促红细胞生成素(EPO)基因的低氧应答元件(非编码蛋白质序列)结合,使EPO 基因表达加快,促进EPO的合成,说明HIF在转录水平调控EPO基因的表达,促进 EPO的合成。HIF和EPO(两种均为蛋白质)的空间结构不同的根本原因是控制 两种蛋白质合成的基因碱基序列不同。(4)根据题干信息,“在氧供应不足时, HIF不被降解……导致红细胞增多以适应低氧环境”可知,癌细胞常常会提高 HIF蛋白的表达,刺激机体产生红细胞,为肿瘤提供更多氧气和养分,所以,治疗肿瘤时可以通过抑制HIF基因的表达来达到治疗目的。
第4章 基因的表达期中期末· 全优手册A卷· 必备知识全优B卷· 关键能力全优一、常见RNA的种类及其作用特别提醒 tRNA内部存在氢键。二、遗传信息的转录 易错警示 ①转录过程不需要解旋酶;②转录不是以整个DNA为模板。知识拓展 转录主要发生在真核细胞的细胞核中,在线粒体、叶绿体及原核细 胞中也可以发生。三、遗传信息的翻译 易错警示 ①一个mRNA上可以结合多个核糖体,同时合成多条相同肽链;②一 种氨基酸可以由多个密码子决定;③终止密码子不决定氨基酸。四、中心法则 五、基因表达产物与性状的关系1.基因控制性状的两种途径名师点睛 生物的性状不完全是由基因决定的,环境对性状也有着重要影响。2.基因与性状的对应关系 六、基因的选择性表达与细胞分化1.生物体多种性状的形成,都是以细胞分化为基础的。2.细胞分化的本质:基因的选择性表达。3.表达的基因的类型(1)一类是在所有细胞中都表达的基因,指导合成的蛋白质是维持细胞基本生命 活动所必需的,如核糖体蛋白基因、ATP合成酶基因。(2)另一类是只在某类细胞中特异性表达的基因,如卵清蛋白基因、胰岛素基因。4.基因的选择性表达与基因表达的调控有关。名师点睛 不同种类的细胞,由于基因的选择性表达,mRNA的种类和数量不同。七、表观遗传1.对表观遗传的理解(1)不变:生物体基因的碱基序列保持不变。(2)变:生物体基因表达和表型发生可遗传变化。2.导致表观遗传的原因DNA的部分碱基的甲基化修饰抑制了基因的表达,进而对表型产生影响;构成染 色体的组蛋白发生甲基化、乙酰化等修饰也会影响基因的表达。一、DNA复制、转录和翻译的比较续表例题1 (2022山东青岛期末)如图表示细胞内遗传信息的传递过程,下列有关叙述错误的是 ( ) A.相较于过程②和③,过程①特有的碱基配对方式是A—TB.真核细胞由过程②形成的mRNA和tRNA都需要加工C.过程③中核糖体在mRNA上的移动方向是a到bD.图示tRNA可以搬运密码子为CCA的氨基酸解析 过程②的碱基配对方式为A—U、C—G、G—C、T—A,过程③的碱基 配对方式为A—U、C—G、G—C、U—A,过程①的碱基配对方式为A—T、C —G、G—C、T—A,故A正确;过程②为转录过程,真核细胞由转录形成的mRNA和tRNA都需要加工才具有活性,B正确;核糖体在mRNA上的移动方向为从短肽链到长肽链,故C正确;因为反密码子从tRNA的3'→5'读取,故图示tRNA上的反密码子是UGG,其可以搬运密码子为ACC的氨基酸,D错误。答案 D变式1 (2022福建三明期末)核酸和蛋白质结合在一起可称为“核酸—蛋白质”复合物,真核生物核基因在表达过程中产生的异常mRNA会被细胞分解。如图所示为核基因S的表达过程,下列叙述错误的是 ( )A.过程①和过程④中的酶均能作用于两个核苷酸之间的化学键B.S基因中某些序列不编码产物蛋白质中的氨基酸C.与过程③相比,过程①特有的碱基互补配对方式是A—UD.图中①③过程可能都存在“核酸—蛋白质”复合物变式1 C 图中①表示转录过程,其中RNA聚合酶可以催化形成两个核糖核苷 酸之间的化学键,④表示异常mRNA被细胞检测出并被分解为核糖核苷酸的过 程,其中的酶可以使两个核糖核苷酸之间的化学键断开,所以A正确;mRNA前体 中部分片段被剪切,说明这些片段不编码产物蛋白质中的氨基酸,所以B正确;分 析题图可知,①表示转录过程,DNA和RNA之间碱基互补配对,③表示翻译过程, 密码子与反密码子之间碱基互补配对,与过程③相比,过程①特有的碱基互补配 对方式是T—A,C错误;①转录过程中有DNA和酶(蛋白质)之间形成“核酸—蛋 白质”复合物,③翻译过程中,核糖体主要由RNA和蛋白质组成,也存在“核酸—蛋白质”复合物,D正确。二、原核生物和真核生物基因转录和翻译的辨别1.真核细胞的转录主要发生在细胞核中,翻译发生在细胞质中,在空间和时间 上被分隔开进行,通常是先转录后翻译。2.原核细胞的转录和翻译没有分隔开,可以同时进行,边转录边翻译。过程如 图所示:图中①是DNA模板链,②③④⑤表示正在合成的4条mRNA,每条mRNA上有多 个核糖体同时进行翻译过程,翻译的方向是从下向上。例题2 (河南安阳月考)图1、图2表示遗传信息在生物大分子间的传递规律,①~ 表示结构或物质。以下有关说法正确的是 ( ) 图1 图2A.图1、图2所示的生理过程完全相同B.图1可表示细菌细胞内基因的表达过程,图2可表示酵母菌细胞内基因的表达过程C.图2信息反映了多个核糖体完成一条多肽链的合成,有利于提高蛋白质的合成速率D.图1所示过程的方向是从右向左,②③④⑤表示正在合成的4条多肽链审题指导 图1表示翻译过程,①表示mRNA,②③④⑤表示4条正在合成的多肽 链,⑥表示核糖体;图2表示转录和翻译过程,由图示信息可知转录和翻译同时进 行,⑦表示DNA,⑧⑨⑩ 表示正在合成的mRNA。解析 图1表示翻译过程,图2表示转录和翻译过程,二者所示的生理过程不完全 相同,A错误;细菌为原核细胞,细胞内转录与翻译同时进行,可对应图2所示过程, 酵母菌是真核细胞,细胞内通常先转录后翻译,B错误;图2中多个核糖体相继与 mRNA结合,完成多条多肽链的合成,C错误;图1中②③④⑤表示正在合成的4条 多肽链,从肽链的长短可知翻译的方向是从右向左,D正确。答案 D变式2 (河北衡水月考改编)(多选)图1和图2表示某些生物体内的物质合成过程示意图,对此分析不正确的是 ( ) 图1 图2A.两图中甲、丙均表示mRNA,可以作为翻译的直接模板B.乙和丁的移动方向均为从右向左C.图1和图2所示过程均遵循碱基互补配对原则D.图1中不同的乙结构合成的多肽链的氨基酸序列不同变式2 ABD 审题指导 分析题图:甲是mRNA,乙是核糖体,图1是翻译过程; 丙是DNA单链(A错误),丁是RNA聚合酶,图2是边转录边翻译过程。解析 依据核糖体上肽链的长短可知,乙的移动方向为从左向右,依据转录出的 mRNA的长短可知,丁的移动方向是从右向左,B错误;图1是翻译过程,图2是边转 录边翻译过程,均遵循碱基互补配对原则,C正确;图1过程的多条肽链均以同一 条mRNA为模板合成,因此氨基酸序列相同,D错误。三、基因表达过程中的计算1.依据:DNA(基因)、mRNA上碱基数目与氨基酸数目之间的关系。2.图示:(不考虑终止密码子) 3.计算公式:蛋白质中肽链数+肽键数=氨基酸数,氨基酸数最多(不考虑终止密码子)等于mRNA中碱基数的1/3、DNA(或基因)中碱基数的1/6。例题3 一条肽链有500个氨基酸,则作为合成该肽链模板的mRNA和用来转录mRNA的DNA的碱基至少有 ( )A.500个和1 000个 B.1 000个和2 000个C.1 500个和1 500个D.1 500个和3 000个解析 合成该多肽链的mRNA分子至少有碱基500×3=1 500(个),用来转录 mRNA的DNA至少有碱基500×6=3 000(个)。答案 D变式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分子含有的碱基个数、合成这段多肽需要的tRNA个数及转录此 mRNA的基因中碱基个数至少依次为(不考虑终止密码子) ( )A.33、11、66 B.36、12、72C.12、36、72 D.11、36、66变式3 B 一条含有11个肽键的多肽,含有12个氨基酸。mRNA中3个相邻的 特定碱基决定一个氨基酸;一个氨基酸需要一个tRNA来转运。因此不考虑终止 密码子,此mRNA中至少含有36个碱基,合成这条多肽至少需要12个tRNA,转录 此mRNA的基因中至少含有72个碱基。四、中心法则各过程的适用范围及判断1.中心法则各过程的适用范围2.“三看法”判断中心法则的过程特别提醒 ①高度分化的细胞不能进行DNA复制;②病毒的遗传信息传递过程 发生在宿主细胞内。一、单项选择题(本题共10小题,每小题3分,共30分。每小题只有一个选项是符 合题目要求的。)第4章 基因的表达1.(2022河北承德期末)如图表示高等动物细胞核内某基因转录过程,①②表示 DNA分子的两条单链,③表示RNA,箭头表示转录方向。下列叙述错误的是 ( D )A.形成的RNA分子通过核孔进入细胞质B.DNA分子在乙处解旋,在甲处恢复双螺旋C.①和②、②和③之间的碱基互补配对D.合成的RNA分子的长度与DNA分子的相同解题思路 形成的RNA分子可通过核孔进入细胞质,A正确;由于图中箭头显示 转录方向为自左到右,故B正确;图中①、②表示DNA分子的两条单链,③表示由 ②转录合成的RNA,故C正确;由于DNA分子中部分序列不转录,因此转录合成 的RNA分子的长度比DNA分子的短,D错误。2.(2022成都期末)图1表示真核细胞的翻译过程,图2表示原核细胞的转录和翻译 过程,下列有关说法错误的是 ( C ) 图1 图2A.②、③、④、⑤最终形成的蛋白质氨基酸的种类、数目及排列顺序是相同的B.图1中①是翻译的模板,⑥是核糖体,翻译的方向是从右向左C.图2中⑦是转录的模板链,⑧⑨⑩ 表示正在合成的4条肽链D.图2中每条mRNA上有多个核糖体同时进行翻译,翻译的方向是自下而上解题思路 图1中②③④⑤是由同一mRNA翻译出的多肽链,故A正确;图1中① 是翻译的模板mRNA,⑥是核糖体,根据多肽链长度可确定核糖体沿mRNA移动 的方向是从右向左,B正确;图2中⑦是转录的模板链,⑧⑨⑩ 表示mRNA,是翻译的模板,C错误;图2中每条mRNA上有多个核糖体同时进行翻译,根据mRNA 的合成方向可确定翻译的方向是自下而上,D正确。3.(2023天津部分区期中)如图是真核细胞中DNA的复制、基因的表达示意图, 相关叙述正确的是 ( A ) A.甲、乙两过程主要发生在细胞核内,丙过程发生在细胞质内B.甲、乙两过程都需要DNA聚合酶、解旋酶的催化C.参与丙过程的RNA均为单链结构,其内部不存在碱基互补配对D.甲、乙、丙三过程所需原料依次是核糖核苷酸、脱氧核苷酸、氨基酸审题指导 根据题意和图示分析可知:图甲过程是以DNA的两条链为模板,复制 形成DNA的过程,即DNA的复制;图乙过程是以DNA的一条链为模板,转录形成 RNA的过程,即转录;图丙过程表示以mRNA为模板,合成多肽的翻译过程。解题思路 图甲、乙、丙分别为DNA复制、转录与翻译过程,真核细胞的DNA 的复制与转录主要发生a在细胞核内,而翻译主要发生在细胞质的核糖体上,A正 确;只有甲(DNA复制)过程中需要解旋酶、DNA聚合酶的催化,而乙(转录)过程 只需要RNA聚合酶的催化,B错误;tRNA分子中存在碱基互补配对,C错误;DNA 复制的原料是4种游离的脱氧核苷酸,转录是合成RNA的过程,需要的原料是核 糖核苷酸,翻译是合成蛋白质的过程,需要的原料是氨基酸,D错误。4.(2020全国Ⅲ)细胞内有些tRNA分子的反密码子中含有稀有碱基次黄嘌呤(I)。含有I的反密码子在与mRNA中的密码子互补配对时,存在如图所示的配对方式(Gly表示甘氨酸)。下列说法错误的是( C )A.一种反密码子可以识别不同的密码子B.密码子与反密码子的碱基之间通过氢键结合C.tRNA分子由两条链组成,mRNA分子由单链组成D.mRNA中的碱基改变不一定造成所编码氨基酸的改变审题指导 本题属于信息题,解题关键是提取出关键信息:反密码子中的稀有碱基次黄嘌呤I可与密码子中的多种碱基(如图中的U、C、A)进行配对。解题思路 由题图可知,图中位于tRNA上的反密码子可以识别mRNA上的 GGU、GGC、GGA三种不同的密码子,A正确;密码子和反密码子的碱基之间通 过氢键且按照碱基互补配对的原则结合,B正确;tRNA和mRNA分子均由一条链 组成,其中tRNA链经过折叠形成三叶草的叶形,其一端是携带氨基酸的部位,另 一端是三个相邻的碱基构成的反密码子,反密码子与mRNA上的密码子结合,C 错误;由题可知,mRNA上的三种密码子GGU、GGC、GGA决定的氨基酸均为 甘氨酸,故D正确。5.(2023安徽亳州期末)如图是生物遗传信息的流动过程(数字1~5代表传递方 向)。有关叙述错误的是 ( A ) A.可表示胰岛细胞中胰岛素合成过程的是1、2和3B.可表示逆转录病毒在宿主细胞内繁殖时的是5、1、2和3C.可表示DNA病毒(如T2噬菌体)在宿主细胞内繁殖时的是1、2和3D.可表示烟草花叶病毒在宿主细胞内繁殖时的是4和3审题指导 题图中1表示DNA复制,2表示转录,3表示翻译,4表示RNA复制,5为 逆转录过程。解题思路 胰岛素是蛋白质,蛋白质的合成包括转录和翻译过程,不包括DNA复 制过程,即胰岛素的合成过程包括图中的2、3过程,不包括1过程,A错误;逆转录 病毒在宿主细胞内繁殖时的遗传信息传递方向包括逆转录、DNA复制、转录 和翻译,即图中的5、1、2和3,B正确;DNA病毒(如T2噬菌体)在宿主细胞内繁殖 时需要经过DNA复制、转录和翻译过程,即图中的1、2和3,C正确;烟草花叶病 毒在宿主细胞内繁殖过程中的遗传信息传递方向包括RNA复制和翻译,即图中 的4和3,D正确。6.(山东泰安十九中期中)根据表中基因1和基因2的表达产物,判断相关叙述正确 的是 ( C )A.人体体细胞中,RNA 1和RNA 2不可能同时存在B.人体体细胞中,RNA 1和RNA 2一定同时存在C.基因1通过控制蛋白质的结构直接控制生物的性状D.基因1和基因2表达过程所需的能量只能由线粒体提供解题思路 红细胞内能合成血红蛋白和呼吸酶,所以A错误;基因的表达具有选 择性,呼吸酶普遍存在于人体的体细胞中,而血红蛋白只存在于红细胞内,所以 人体体细胞中,RNA 1和RNA 2不一定同时存在,B错误;血红蛋白是一种结构蛋 白,C正确;基因1和基因2表达过程所需的能量可由细胞质基质和线粒体提供,D 错误。7.(2023广西钦州期中改编)一个蜂群中,蜂王和工蜂都是由受精卵发育而来的, 但它们的形态、结构、生理和行为等存在不同。研究发现蜜蜂的少数幼虫取 食蜂王浆发育成蜂王,大多数幼虫取食花粉和花蜜发育成工蜂。DNMT3蛋白是 一种DNA甲基化转移酶,能使DNA某些区域甲基化(如图)。敲除DNMT3基因 后,蜜蜂幼虫取食花粉和花蜜也将发育成蜂王,与取食蜂王浆有相同效果。下列有关分析错误的是 ( B ) A.被甲基化的DNA片段中遗传信息未发生改变B.花粉和花蜜中可能含有抑制DNMT3蛋白活性的物质C.DNA甲基化后可能干扰了RNA聚合酶等对DNA部分区域的识别和结合D.胞嘧啶和5'甲基胞嘧啶在DNA分子中都可以与鸟嘌呤配对解题思路 由题图可知,DNA甲基化并没有改变DNA内部的碱基排列顺序,即 未改变DNA片段中的遗传信息,A正确;敲除DNMT3基因后,蜜蜂幼虫取食花粉 和花蜜也将发育成蜂王,与取食蜂王浆有相同效果,故蜂王浆中可能含有抑制 DNMT3蛋白活性的物质,B错误;DNA甲基化使基因表达过程受阻,可能干扰了 RNA聚合酶与DNA相关区域的识别和结合,C正确;由图可知,胞嘧啶和5'甲基胞 嘧啶在DNA分子中都可以与鸟嘌呤配对,D正确。8.(2022四川德阳期末)如图表示模拟中心法则的某些过程,下列有关叙述错误的 是 ( B ) A.若甲是DNA、乙是RNA,则该过程模拟的是转录B.该图模拟的某过程可能不会发生碱基互补配对C.判断某过程的类型可以从模板、原料以及产物等方面考虑D.如果甲是RNA、原料是氨基酸,则甲类物质并非只有模板功能解题思路 中心法则的过程包括DNA复制、转录、翻译、逆转录和RNA复制, 这些过程中都会发生碱基互补配对,B错误;中心法则所包含的5个过程中的模 板、原料和产物都不完全相同,C正确;如果甲是RNA、原料是氨基酸,则该过程 模拟的是翻译过程,发生在核糖体上,甲类物质中的mRNA可作为模板,tRNA可 作为转运氨基酸的工具,rRNA可参与形成核糖体,D正确。9.(2022湖北十堰质检)下列有关基因、蛋白质和性状三者间关系的叙述,正确的 是 ( C )A.基因控制蛋白质的合成包括复制、转录和翻译三个过程B.人的白化症状的形成说明基因可以通过控制蛋白质的结构直接控制生物体 的性状C.豌豆的皱粒和圆粒这对相对性状的形成说明基因可以通过控制酶的合成来 控制代谢过程,进而控制生物体的性状D.基因与性状的关系都是简单的线性关系,如人的身高只是由单个基因决定的,而且不受环境影响解题思路 蛋白质的合成包括转录和翻译两个过程,不包括复制过程,A错误。 人的白化症状由编码酪氨酸酶的基因异常而引起,人由于基因异常而缺少酪氨 酸酶,不能合成黑色素,从而表现出白化症状;皱粒豌豆是由于淀粉分支酶基因 被打乱,淀粉分支酶出现异常,活性大大降低,进而使细胞中淀粉含量降低,淀粉 含量低的豌豆由于失水而显得皱缩,这两个实例均说明基因通过控制酶的合成 来控制代谢过程,进而控制生物体的性状,B错误,C正确。基因与性状的关系并 不都是简单的线性关系,如人的身高受多个基因的控制,另外,性状还在很大程 度上受环境因素的影响,D错误。10.(2023武汉期末改编)2022年7月,中国农业科学院周文彬团队在国际著名学术 期刊《科学》杂志发表的文章中表示,高产基因(OsDREB1C基因)过量表达的 水稻的产量比野生型水稻高30%以上。OsDREB1C基因的表达在该植物中被光 照和低氮状态诱导,表达产物可以激活与光合作用、氮利用和开花密切相关的 五个基因的转录,进而增强表达。下列叙述错误的是 ( C )A.该研究结果表明,生物的性状与环境因素密切相关B.OsDREB1C基因的表达产物的作用具有一定的特异性C.OsDREB1C基因的表达产物作用于mRNA,从而激活转录D.该研究结果表明,一个基因可以影响生物体的多个性状解题思路 OsDREB1C基因的表达受光照和低氮状态的诱导,OsDREB1C基因 的过量表达可使植物高产,因此A正确;OsDREB1C基因的表达产物可以激活与 光合作用、氮利用和开花密切相关的五个基因的转录,具有一定的特异性,B正 确;OsDREB1C基因的表达产物可以激活某些基因的转录,而mRNA是转录产物, 所以OsDREB1C基因表达产物的作用位点不在mRNA上,C错误;OsDREB1C基 因可以影响光合作用、氮利用、开花等多个过程,进而影响生物体的多个性状, D正确。二、不定项选择题(本题共5小题,每小题5分,共25分。每小题给出的四个选项 中,有的只有一个选项正确,有的有多个选项正确,全部选对的得5分,选对但不全 的得2分,有选错的得0分。)11.(新教材名师原创)下列有关RNA分子的说法,正确的是 ( AD )A.四种核糖核苷酸构成RNA时会产生水B.RNA分子都为单链结构,但mRNA中存在碱基配对现象C.tRNA分子含有的三个碱基,称为反密码子D.mRNA、tRNA和rRNA都参与翻译过程解题思路 RNA是由核糖核苷酸经脱水缩合形成的,该过程中会产生水,A正确; RNA分子一般是单链,mRNA中不存在碱基配对现象,B错误;tRNA上含有多个 碱基,其一端相邻的三个碱基在翻译时能与mRNA上的密码子进行配对,称为反 密码子,C错误;mRNA作为翻译的模板,tRNA转运氨基酸,rRNA参与构成核糖体, 三者都参与翻译过程,D正确。12.(2023江西宜春月考改编)在真核生物和一些哺乳动物病毒中,miRNA是一类 不编码任何蛋白的约由22个核苷酸组成的细胞内小RNA,它能与核糖体蛋白质 结合形成沉默复合体,广泛参与调节生物体内的细胞增殖、分化、免疫、应激 等生理功能。下列有关叙述正确的是 ( ABC )A.miRNA的基本组成单位是核糖核苷酸B.miRNA干扰了翻译过程,从而引发基因沉默C.miRNA的调控可能会影响细胞分化的方向D.miRNA上最多有7个密码子解题思路 miRNA是细胞内的小RNA,其基本组成单位是核糖核苷酸,A正确; miRNA能与核糖体蛋白质结合形成沉默复合体,干扰翻译过程,从而引发基因沉 默,B正确;细胞分化的实质是基因选择性表达,miRNA的调控会干扰基因表达中 的翻译过程,从而可能会影响细胞分化的方向,C正确;miRNA不编码任何蛋白, 其上不可能有密码子,D错误。13.(2023广东深圳期末改编)研究表明:tau蛋白在神经细胞中异常聚合是造成阿 尔茨海默病的重要原因,结合中心法则示意图,对tau蛋白的相关分析不正确的 是 ( AC ) A.tau蛋白的合成与细胞质中的b、c过程密切相关B.神经细胞中一般不会发生a、d、e过程C.c过程中一个mRNA可沿着多个核糖体移动从而合成多条相同的肽链D.tau蛋白的异常聚合可能导致其不易被降解而影响神经细胞的功能解题思路 tau蛋白的合成与图中的b、c过程密切相关,但b过程是转录,主要发 生在细胞核中,A错误;神经细胞是高度分化的细胞,不再分裂,因此不能进行DNA的复制,也不能进行逆转录和RNA复制,所以一般不会发生a、d、e过程,B正确;c过程为翻译,该过程中多个核糖体沿着一个mRNA移动,C错误;tau蛋白的异常聚合可能导致其不易被降解而影响神经细胞的功能,进而造成阿尔茨海默病,D正确。14.(2023安徽亳州期末)当细胞中缺乏氨基酸时,负载tRNA(携带氨基酸的tRNA) 会转化为空载tRNA(没有携带氨基酸的tRNA)参与基因表达的调控。如图是缺 乏氨基酸时,tRNA调控基因表达的相关过程。下列相关叙述正确的是 ( BC )A.当细胞缺乏氨基酸时,空载tRNA只通过激活蛋白激酶抑制基因表达B.①过程所需的嘧啶数与嘌呤数不一定相等C.②过程中a核糖体结合过的tRNA最多D.终止密码子与d核糖体距离最近解题思路 当细胞缺乏氨基酸时,空载tRNA既通过激活蛋白激酶抑制基因表 达,也通过抑制基因的转录而抑制基因表达,A错误;①过程表示的是转录,所需 的嘧啶数与嘌呤数不一定相等,B正确;②过程表示的是翻译,翻译的方向是从右 向左,故a核糖体结合过的tRNA最多,终止密码子与d核糖体距离最远,C正确,D 错误。归纳总结 基因的表达包括转录和翻译两个阶段,真核细胞的转录主要在细胞 核内完成,模板是DNA的一条链,原料是游离的核糖核苷酸;翻译在核糖体上进 行,模板是mRNA,原料是氨基酸,需要tRNA转运氨基酸,翻译过程中一种氨基酸 可以由一种或几种tRNA转运,但是一种tRNA只能识别并转运一种氨基酸。15.(2023山东期末改编)禽流感病毒是单链RNA病毒,其增殖过程如图所示,其中 ①~③代表相应的生理过程。下列说法正确的是 ( C ) A.①过程表示转录,其所需的原料来源于宿主细胞B.+RNA的功能是仅作为翻译的模板C.完成①过程所需的嘌呤数等于完成③过程所需的嘧啶数D.图示过程也可以表示HIV的增殖过程解题思路 ①过程表示以-RNA为模板合成+RNA的过程,该过程应为RNA的复 制,其所需的原料来源于宿主细胞,A错误;结合图示可知,+RNA不仅可以作为 RNA复制的模板,还可作为翻译过程的模板,B错误;①过程合成的+RNA,与③过 程合成的-RNA互补,+RNA与-RNA的合成过程中均遵循碱基互补配对原则,因 此,C正确;HIV为逆转录病毒,图示过程不能表示其增殖过程,D错误。三、非选择题(本题共3小题,共45分。)16.(15分)(2022江苏南通期末改编)如图表示原核细胞遗传信息传递的部分相关 过程。当某些基因转录形成的mRNA分子难与模板链分离时,会形成RNA—DNA杂交体,这时非模板链、RNA—DNA杂交体共同构成R环结构。研究表明R环结构会影响DNA复制、转录和基因的稳定性等。据图回答下列问题。(1)过程①表示的生理过程是 ,与过程②相比,所用原料在组成单 位上的差异是 。(2)催化过程②的酶C是 ,该酶的作用是 。(3)参与过程③的RNA有 ,若在mRNA的起始密码子之 后插入3个核糖核苷酸(即增添3个碱基),合成的多肽链除在甲硫氨酸后多一个 氨基酸外,其余氨基酸序列没有变化,由此说明 。(4)R环结构通常出现在DNA非转录模板链上含较多碱基G的片段,富含G的片段 容易形成R环的原因是 。如果转录形成R环,则DNA复制可能会被迫停止,原因可能 是 。答案 (除标注外,每空2分,共15分)(1)DNA的复制(1分) 五碳糖不同,过程①的原料含脱氧核糖,过程②的原料含 核糖;含氮碱基不完全相同,过程①的原料含T,过程②的原料含U (2)RNA聚合 酶(1分) 催化DNA的解旋,催化RNA的合成(催化氢键的断裂,催化核糖核苷酸 之间磷酸二酯键的形成) (3)rRNA、mRNA和tRNA mRNA上三个相邻的碱 基决定一个氨基酸 (4)富含G的片段中,模板链与mRNA之间形成的氢键较多, mRNA不易脱离模板链(3分) R环阻碍了解旋酶(酶B)的移动解题思路 (1)据图分析,过程①是以DNA为模板合成子代DNA的过程,表示 DNA分子复制;DNA复制所需的原料是4种脱氧核苷酸,转录需要的原料是4种 核糖核苷酸,核糖核苷酸特有核糖、碱基U,脱氧核苷酸特有脱氧核糖、碱 基T。(2)过程②表示转录,催化转录的酶是RNA聚合酶;RNA聚合酶催化DNA的 解旋,使氢键断裂,催化RNA的合成,使核糖核苷酸之间形成磷酸二酯键。(3)过 程③是以mRNA为模板合成蛋白质的过程,表示翻译过程,翻译所需的RNA有 rRNA(参与构成核糖体)、mRNA(作为模板)和tRNA(转运氨基酸);若在mRNA 的起始密码子之后插入3个核糖核苷酸(即增添3个碱基),合成的多肽链除在甲硫氨酸后多一个氨基酸外,其余氨基酸序列没有变化,由此说明,mRNA上三个相 邻的碱基决定一个氨基酸。(4)A与T、A与U之间均有2个氢键,G与C之间有3个 氢键,富含G的片段容易形成R环的原因是模板链与mRNA之间形成的氢键较 多,mRNA不易脱离模板链;如果转录形成R环,则DNA复制可能会被迫停止,原 因可能是R环阻碍了解旋酶(酶B)的移动。17.(13分)(新教材名师原创)如图为人体内胰岛素基因的表达、胰岛素的合成与 加工过程示意图,其中a为胰岛素基因、b为RNA、c为多肽、e为胰岛素。请据 图作答:(1)图中作用于①过程的关键酶是 ,该过程所需要的原料是 。(2)图中,②过程称作 ;完成③④过程的细胞结构是 。(3)研究发现,将b转移到细菌细胞后,细菌能合成c,不能产生d、e。在细菌细胞 和胰岛细胞中,由b控制合成的c完全相同,对此合理的解释是 ;从细胞结构的角度分析,细菌 细胞不能产生d、e的原因是 。与e相比,c与d不具有胰岛素活性,据此能得出的初步结论是 。答案 (除标注外,每空2分,共13分)(1)RNA聚合酶(1分) 4种核糖核苷酸 (2)翻译(1分) 内质网与高尔基体 (3)mRNA上的同种密码子在细菌细胞和胰岛细胞中决定着同种氨基酸(密码子具有通用性) 细菌没有将c加工成e(胰岛素)的内质网、高尔基体(3分) 蛋白质的功能取决于其特定的结构(答案合理即给分)审题指导 据图分析,①为转录合成mRNA的过程,②为翻译合成多肽的过程,③ 与④为多肽链的加工过程。解题思路 (1)图中①为转录过程,该过程以基因的一条链为模板,以4种核糖核 苷酸为原料,在RNA聚合酶的催化下合成mRNA。(2)图中②过程称作翻译,即在 核糖体上,以mRNA为模板,以tRNA为运载工具,使氨基酸脱水缩合形成多肽链 的过程。胰岛素属于分泌蛋白,将多肽链加工成胰岛素的过程发生在内质网和 高尔基体中。(3)在人体内,胰岛素属于分泌蛋白,将多肽链加工成胰岛素的过程 发生在真核细胞的内质网、高尔基体中。细菌属于原核生物,其细胞中没有内 质网、高尔基体等结构,因此不能将多肽链加工成胰岛素。e是胰岛素,c与d中 氨基酸的数量、空间结构等不同于e,这是c与d不具有胰岛素活性的原因。18.(17分)(2023广东湛江期末改编)2019年诺贝尔生理学或医学奖授予在低氧感 应方面作出贡献的科学家。人体中的促红细胞生成素(EPO)主要由肾脏的部分 细胞分泌,是一种能够促进造血干细胞增殖分化为红细胞的蛋白。研究发现,在 氧气供应正常时,低氧诱导因子(HIF)合成后很快被蛋白酶降解;在氧供应不足 时,HIF不被降解,可与EPO基因的低氧应答元件结合,使得EPO的mRNA的含量 增多,促进EPO的合成,最终导致红细胞增多以适应低氧环境,相关机理如图所 示,回答下列问题。 (1)过程①表示 过程。过程②中核糖体在mRNA上的移动方向是 (填“3'→5'”或“5'→3'”)。(2)据图推测,HIF在 (填“转录”或“翻译”)水平调控EPO基因的表 达,HIF和EPO的空间结构不同的根本原因是 。(3)若EPO基因的部分碱基发生了甲基化修饰,则基因的碱基序列 (填 “改变”或“不变”),基因表达和表型发生可遗传变化,这种现象叫作 。(4)由于癌细胞迅速增殖会使肿瘤附近局部供氧不足,因此癌细胞常常会 (填“提高”或“降低”)HIF蛋白的表达,刺激机体产生红细胞,为肿瘤提供 更多氧气和养分。因此治疗肿瘤时可以通过 来达到治 疗目的。答案 (除标注外,每空2分,共17分)(1)转录 5'→3' (2)转录 控制两种蛋白质合成的基因碱基序列不同 (3)不 变 表观遗传 (4)提高 抑制HIF基因的表达(或抑制HIF基因的转录,或促进 HIF的分解,或抑制HIF与EPO基因上低氧应答元件的结合)(3分)审题指导 题图表示人体缺氧调节机制,其中①表示转录过程,②表示翻译过 程,翻译的产物HIF可与EPO基因的低氧应答元件结合。解题思路 (1)过程①表示转录,过程②表示翻译。过程②中核糖体在mRNA上 的移动方向是5'→3'。(2)根据题干信息可知,当机体缺氧时,低氧诱导因子(HIF) 与促红细胞生成素(EPO)基因的低氧应答元件(非编码蛋白质序列)结合,使EPO 基因表达加快,促进EPO的合成,说明HIF在转录水平调控EPO基因的表达,促进 EPO的合成。HIF和EPO(两种均为蛋白质)的空间结构不同的根本原因是控制 两种蛋白质合成的基因碱基序列不同。(4)根据题干信息,“在氧供应不足时, HIF不被降解……导致红细胞增多以适应低氧环境”可知,癌细胞常常会提高 HIF蛋白的表达,刺激机体产生红细胞,为肿瘤提供更多氧气和养分,所以,治疗肿瘤时可以通过抑制HIF基因的表达来达到治疗目的。
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