专题18 基因的表达-【提分讲练】最新高考生物二轮复习专题解读和分层练习

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【要点速记】
1．RNA的结构和种类
（1）基本单位：___________。
（2）组成成分：
（3）适合做DNA信使的原因：①RNA的分子结构与DNA很相似，由4种___________组成，可以储存遗传信息；②RNA一般是单链，而且________，能通过_____，从细胞核转移到细胞质。
（4）种类及功能：
（5）DNA与RNA的区别：
2．遗传信息的转录
（1）概念：以____________为模板，按碱基互补配对原则合成RNA的过程。
（2）转录过程（见下图）：
总结：转录需要的四个条件：模板（DNA或基因的一条链）、原料（四种____________）、能量（____）、酶（__________）。
3．遗传信息的翻译
（1）概念：游离在细胞质中的各种氨基酸，就以_____为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。
实质：将_____中的碱基序列翻译为_______的氨基酸序列。
（2）密码子：
①概念：_____上3个相邻的碱基决定1个氨基酸，每3个这样的碱基称为1个密码子。
②种类：64种，其中决定氨基酸的密码子有_______种，终止密码子有_______种。
③地球上几乎所有的生物体共用一套遗传密码。比如：人类的胰岛素基因在大肠杆菌体内能表达产生人的胰岛素。
④多种密码子编码同一种氨基酸的现象称为密码子的简并性。
（3）翻译过程：
总结：翻译需要的6个条件：模板（_____）、原料（20种氨基酸）、能量（ATP）、酶、_____、_______。
【重难点突破】
1．DNA复制、转录、翻译的比较
（1）区别：
（2）联系：
2．转录的模板链、非模板链及转录形成的RNA的结构分析
经转录形成的RNA碱基序列与作为模板链的碱基序列互补配对，与非模板链的碱基序列基本相同（U取代T）；转录出的RNA结构与基因非模板链既有五碳糖的不同，也有含氮碱基的不同。
3．遗传信息、密码子、反密码子、氨基酸之间的关系
（1）遗传信息贮存在遗传物质中，密码子在mRNA上，反密码子在tRNA中。
（2）一种密码子决定一种氨基酸，一种氨基酸可以由一种或多种密码子决定。
（3）一种tRNA转运一种氨基酸，一种氨基酸可以由一种或多种tRNA转运。
4．理顺基因表达中的相关数量关系
DNA、mRNA碱基数目与氨基酸数目之间的数量关系：DNA碱基数∶mRNA碱基数∶氨基酸数＝6∶3∶1（忽略终止密码子）。
5．关注计算中“最多”和“最少”问题
（1）mRNA上碱基数目与蛋白质中氨基酸的数目关系：翻译时，mRNA上的终止密码子不决定氨基酸，因此准确地说，mRNA上碱基数目是蛋白质中氨基酸数目的3倍还要多一些。
（2）DNA上的碱基数目与蛋白质中氨基酸的数目关系：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）不能忽略“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。
考点二、基因对性状的控制
【要点速记】
1．中心法则的提出及其发展
（1）提出者：克里克。
（2）补充后的中心法则：
①DNA的复制；
②_________；
③翻译；
④__________；
⑤逆转录：需要_______酶参加。
（3）写出下列各类生物遗传信息的传递过程（中心法则）：
①洋葱表皮细胞（高度分化的细胞）内遗传信息传递：_______________________。
②洋葱根尖分生区细胞（有分裂能力的细胞）内的遗传信息传递过程：___________________。
2．基因控制生物体性状的方式
（1）直接控制途径：

举例：镰刀型细胞贫血症、囊性纤维病等。
（2）间接控制途径：

举例：豌豆的圆粒和皱粒、白化病等。
3．基因与性状的对应关系：
（1）一般而言，一个基因决定一种_____。
（2）生物体的一种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多个不同的基因有关。
（3）有时一个基因可影响_____性状，如下图中，基因1可影响B和C的性状。
（4）生物体的性状是基因和_____共同作用的结果。基因型相同，表现型可能不同；基因型不同，表现型可能相同。
4．细胞质基因和细胞质遗传：
（1）线粒体和叶绿体中的DNA，都能够进行半自主_________，并通过_____和______控制某些_______的合成。
（2）细胞质基因：为了与细胞核的基因相区别，将_______和_______中的DNA上的基因称为细胞质基因。
（3）遗传规律：细胞质基因控制的遗传病都只能通过_____遗传给后代，_______（填“遵循”或“不遵循”）孟德尔的遗传定律。
【重难点突破】
1．三大依据判断中心法则在各生理过程中的应用
2．中心法则与基因表达的关系
要点速记答案
考点一、1．（1）核糖核苷酸 （2）鸟嘌呤（G） 尿嘧啶（U） （3）核糖核苷酸 比DNA短 核孔 （4）蛋白质 识别并转运氨基酸 核糖体 （5）T（胸腺嘧啶） 核糖 单链
2．（1）DNA的一条链 （2）RNA聚合酶 一条链 核糖核苷酸 mRNA DNA链 核糖核苷酸 ATP RNA聚合酶
3．（1）mRNA mRNA 蛋白质 （2）mRNA 61 3 （3）mRNA tRNA mRNA tRNA 终止密码子 mRNA tRNA 核糖体
专题18 基因的表达（基础）
一、单选题
1．基于对基因与生物体性状关系的理解，下列叙述正确的是（ ）
A．生物体的性状完全由基因控制
B．基因与性状之间是一一对应的关系
C．基因都是通过控制酶的合成来控制性状
D．基因控制性状是通过指导蛋白质的合成来实现的
【答案】D
【解析】生物体的性状是由基因和环境条件共同决定的，A错误；基因与性状并不是一一对应的线性关系，即一种性状不一定是由一对基因控制的，B错误；基因可以通过控制蛋白质分子结构来直接控制性状，也可以通过控制酶的合成来影响细胞代谢，进而间接控制生物的性状，C错误；基因控制性状是通过控制蛋白质的合成来实现的，D正确。
2．下列关于基因表达的相关叙述，正确的是（ ）
A．分裂期细胞暂停基因的转录和翻译
B．真核细胞转录过程只发生在细胞核内
C．原核细胞有三类RNA参与了翻译过程
D．翻译形成一条肽链的过程最多可涉及到64种密码子
【答案】C
【解析】分裂期细胞中染色体高度螺旋化，暂停基因的转录，但是翻译过程还能进行，A错误；真核细胞转录过程主要发生在细胞核内，细胞质中的线粒体和叶绿体中也能发生，B错误；mRNA、tRNA和rRNA都参与了翻译过程，无论真核细胞核原核细胞中，C正确；翻译形成一条肽链的过程最多可涉及到61种密码子，因为三种终止密码不编码氨基酸，D错误。
3．如图是 DNA 转录过程中的一个片段，图中核苷酸的种类有（ ）

A．4 种B．6 种C．7 种D．8 种
【答案】C
【解析】由于构成DNA分子的五碳糖为脱氧核糖，所以在﹣AATCAATAG﹣片段中，共有4种脱氧核糖核苷酸；又因为构成RNA分子的五碳糖为核糖，所以在﹣UUA﹣片段和游离的核苷酸中，共有3种核糖核苷酸。因此，图示片段中共有4＋3＝7种核苷酸。故选C。
4．关于转录和翻译的叙述，错误的是（ ）
A．转录时以核糖核苷酸为原料
B．转录时RNA聚合酶能识别DNA中特定碱基序列
C．mRNA在核糖体上移动翻译出蛋白质
D．不同密码子编码同种氨基酸可增强密码的容错性
【答案】C
【解析】转录的产物是RNA，因此以核糖核苷酸为原料，A正确；转录时，RNA聚合酶能识别DNA中特定的碱基序列，并与DNA结合，开始转录过程，B正确；翻译时，核糖体在mRNA上移动翻译出蛋白质，C错误；不同密码子编码同种氨基酸即密码子的简并性，可增强密码的容错性，D正确。
5．下图为基因的作用与性状的表现流程示意图，据图分析，正确的是（ ）

A．基因是有遗传效应的DNA片段，基因都位于染色体上
B．①②过程中都存在碱基互补配对
C．②过程可以结合多个核糖体共同完成一条多肽链的翻译
D．基因控制蛋白质的合成，而一些非蛋白质（如固醇类等）的合成不受基因的控制
【答案】B
【解析】基因是有遗传效应的DNA片段，可以位于细胞核内的染色体上，也可以位于细胞质（线粒体或叶绿体上），A错误；①过程为转录，②过程为翻译，都存在碱基互补配对现象，B正确；②为翻译过程，其过程中一个mRNA可以同时结合多个核糖体进行多个同样的多肽链的合成，C错误；基因可以控制代谢过程中的酶的合成来间接控制生物的性状，同时能够控制代谢产物的合成，D错误。
6．下面关于基因、蛋白质、性状之间关系的叙述中，错误的是（ ）
A．生物体的一切性状完全由基因控制，与环境因素无关
B．基因可通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状
C．基因的遗传信息可通过转录和翻译传递到蛋白质得以表达
D．基因可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
【答案】A
【解析】生物体的性状是由基因与环境共同决定的，A错误；基因可以通过控制蛋白质的结构直接控制生物的性状，如镰刀型细胞贫血症，B正确；蛋白质是生命活动的体现者，基因的遗传信息可通过转录和翻译传递到蛋白质得以表达，C正确；基因控制性状可以通过控制酶的合成来控制代谢过程进而控制性状，如白化病，D正确。
7．下列有关真核生物基因表达的叙述中，错误的是（ ）
A．在翻译过程中，mRNA、tRNA和rRNA均发挥重要作用
B．核糖体读mRNA中的密码子，选择相应的氨基酸，由tRNA转运，加到延伸中的肽链上
C．翻译过程可以产生水
D．基因表达产物只有蛋白质
【答案】D
【解析】翻译过程中，mRNA作为翻译的模板、tRNA转运原料氨基酸，rRNA参与构成核糖体，A正确；在翻译过程中，核糖体认读mRNA上决定氨基酸种类的密码，选择相应的氨基酸，由对应的tRNA转运，B正确；翻译过程会发生氨基酸的脱水缩合，可以产生水，C正确；基因表达产物不一定是蛋白质，也可能是RNA，D错误。
8．如图表示真核细胞中基因R的表达过程，①〜③表示物质，下列有关叙述正确的是（ ）

A．起始密码子位于②链的左侧
B．过程a需要RNA聚合酶参与
C．基因R的表达过程发生在细胞核内
D．最终形成的③各不相同
【答案】B
【解析】③为肽链，较长的肽链应先合成，核糖体由右向左移动，起始密码子位于②mRNA链的右侧，A项错误；过程a为转录，需要RNA聚合酶参与，B项正确；基因R的表达过程包括转录和翻译，发生在细胞核和细胞质中的核糖体上，C项错误；最终形成的③由同一条mRNA指导合成，应相同，D项错误。
9．下列关于遗传信息表达的叙述，正确的是（ ）
A．转录时，DNA 聚合酶与 DNA 分子的某一启动部位结合
B．蛋白质和脱氧核糖核酸都属于基因表达产物
C．翻译过程中转运氨基酸的分子不含氢键
D．不是所有的氨基酸都有两个以上的遗传密码
【答案】D
【解析】转录时，RNA聚合酶与DNA分子中的某一启动部位结合，A错误；只有蛋白质属于基因表达产物，脱氧核糖核酸即DNA，不是基因表达的产物，B错误；tRNA上存在部分配对区域，含有氢键，C错误；有些氨基酸只有一个密码子，如甲硫氨酸的密码子只有AUG，D正确。
10．如图表示人体唾液腺细胞中的某生理过程，下列有关说法错误的是（ ）

A．图中的②与⑥是同种物质
B．若②中A＋U占36％，则①对应片段中G占32％
C．图中的⑤可能对淀粉水解起催化作用
D．图中④携带的氨基酸密码子为UCA
【答案】C
【解析】据图分析，图示表示人体唾液腺细胞中的转录和翻译过程，图中的②与⑥都是mRNA，A项正确；若②中A＋U占36%，根据碱基互补配对原则，①中A＋T占36%，则C＋G占64%，因此其对应片段中G占32%，B项正确；图中的⑤为多肽链，还不具有生物活性，需经过内质网和高尔基体的加工才具有生物活性，C项错误；密码子是mRNA上编码一个氨基酸的3个相邻的碱基，因此图中④tRNA携带的氨基酸的密码子为UCA，D项正确。
11．下列关于基因表达的叙述，正确的是（ ）
A．一个DNA分子上不同基因转录时所需模板可能不是同一条链
B．翻译时，一条多肽链可能是由多个核糖体共同参与合成的
C．mRNA上结合的核糖体越多，合成一条肽链所需时间越短
D．每种密码子都能与反密码子互补配对从而编码一种氨基酸
【答案】A
【解析】一个DNA分子上的不同基因在转录时所需模板可能不是同一条链，A正确；翻译时，一条多肽链是由一个核糖体参与合成的，B错误；mRNA上结合的核糖体越多，能提高合成蛋白质的效率，但是合成一条多肽链的时间是不会改变的，C错误；终止密码子不都能与反密码子互补配对，即细胞中没有与终止密码相对于的tRNA（反密码子），D错误。
12．下图表示豌豆种子圆粒性状的产生机制。有关说法错误的是（ ）

A．图中a、b过程分别表示转录和翻译过程
B．若R基因中插入一段外源DNA序列，会导致染色体结构变异
C．b过程中，每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸
D．该过程表示基因可通过控制代谢过程，进而控制生物性状
【答案】B
【解析】图中a、b过程分别表示转录和翻译过程，A正确；若R基因中插入一段外源DNA序列，会引起基因突变，不会导致染色体结构变异，B错误；翻译过程需要tRNA转运氨基酸，tRNA总共61种，每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸，C正确；该过程表示基因间接控制性状，即通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物性状，D正确。
13．下列关于真核细胞中转录的叙述，错误的是（ ）
A．tRNA、rRNA和mRNA都经DNA转录而来
B．同一细胞中两种RNA的合成有可能同时发生
C．细胞中的RNA合成过程不会在细胞核外发生
D．转录出的RNA链与模板链的相应区域碱基互补
【答案】C
【解析】RNA包括tRNA、rRNA和mRNA三种，都是由DNA转录而来的，A正确；不同的RNA由不同的基因转录而来，所以同一细胞中两种RNA的合成有可能同时发生，B正确；细胞中的RNA合成过程主要在细胞核内发生，在细胞质的线粒体和叶绿体中也能进行转录合成RNA，C错误；转录是以DNA一条链为模板，以核糖核苷酸为原料，遵循碱基互补配对原则，所以转录出的RNA链与模板链的相应区域碱基互补，D正确。
14．真核细胞肽链的合成过程如图所示，分析正确的是（ ）
A．该过程发生在细胞核中
B．乙与甲结合后，沿着甲从右向左移动
C．乙数量的增多可以缩短一条肽链合成的时间
D．最终可以合成多条氨基酸排列顺序相同的肽链
【答案】D
【解析】该过程为翻译，场所为核糖体，发生在细胞质中，A错误；根据肽链的长短可知，乙与甲结合后，沿着甲从左向右移动，B错误；乙为核糖体，核糖体的增多可以增加工作效率，但不能缩短一条肽链合成的时间，C错误；由于模板相同，最终可以合成多条氨基酸排列顺序相同的肽链，D正确。
15．下列有关遗传信息的传递和表达的叙述不正确的是（ ）
A．相关RNA可能含有氢键
B．不同核糖体可能翻译出相同的多肽
C．转录产物RNA都不能直接作为翻译的模板
D．不同DNA分子中，可能储存有相同的遗传信息
【答案】C
【解析】tRNA含有局部双链，含有氢键，A正确；不同核糖体可结合在同一条mRNA上翻译出相同的多肽，B正确；转录产物RNA包括mRNA、rRNA、tRNA，原核生物转录的mRNA可以直接作为翻译的模板，C错误；遗传信息是指碱基对的排列顺序，不同DNA分子中，可能储存有相同的遗传信息，D正确。
16．如图表示细胞内蛋白质的合成过程，下列叙述正确的是（ ）

A．图示中的物质甲为DNA解旋酶 B．图示过程主要发生在真核细胞中
C．氨基酸转运过程中有磷酸生成 D．核糖体沿着mRNA从左向右移动
【答案】C
【解析】据图可知，图中左侧表示DNA转录形成mRNA的过程，此过程需要的模板为DNA的一条链，原料为四种游离的核糖核苷酸，同时需要RNA聚合酶的参与，因此甲是RNA聚合酶，A错误；图示过程转录与翻译同时进行，说明此过程发生在原核细胞中，B错误；翻译过程中需要tRNA运输氨基酸，此过程需要ATP的水解供能，而ATP的水解可以产生ADP与磷酸，C正确；根据tRNA的移动方向可知，核糖体沿着mRNA从右向左移动，D错误。
17．下图为生物的中心法则图解，下列有关说法正确的是（ ）

A．高等动物细胞仅在有丝分裂间期发生过程①
B．正常情况下原核细胞中可发生过程③和④
C．能够完成过程④的生物一定能够完成过程③
D．mRNA、tRNA和rRNA均要参与过程⑤
【答案】D
【解析】①为DNA分子复制过程，发生在有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期，A错误；③为逆转录过程，④为RNA分子复制过程，这两个过程只发生在被某些病毒侵染的细胞中，B错误；③为逆转录过程，④为RNA分子复制过程，③和④过程均发生在RNA病毒侵染的细胞中，但能够完成过程④的生物一定不能够完成过程③，C错误；⑤是翻译过程，该过程需要mRNA（翻译的模板）、tRNA（转运氨基酸）和rRNA（合成核糖体）的参与，D正确。
18．关于基因控制蛋白质合成的过程，下列叙述正确的是（ ）
A．转录过程只发生在细胞核中
B．转录过程需要DNA聚合酶和RNA聚合酶共同起作用
C．一个mRNA分子上可结合多个核糖体进行一条多肽链的合成
D．核苷酸序列不同的基因仍可表达出相同的蛋白质
【答案】D
【解析】转录过程发生在细胞核、叶绿体和线粒体中，A错误；转录过程需要RNA聚合酶参与催化作用，B错误；一个mRNA分子上可结合多个核糖体进行多条多肽链的合成，C错误；因密码子的简并性（多个密码子可以编码同一种氨基酸），核苷酸序列不同的基因仍可表达出相同的蛋白质，D正确。
19．如图表示细胞内某生理过程，甲、乙、丙代表三条核苷酸链。下列叙述正确的是（ ）
A．该过程所需的原料是核糖核苷酸
B．在真核细胞中，该过程仅发生在细胞核内
C．该过程所需的酶是DNA聚合酶
D．该过程的模板是DNA的两条链
【答案】A
【解析】该过程是转录，产物是RNA，故所需的原料是核糖核苷酸，A正确；在真核细胞中，该过程可发生在细胞核内、线粒体和叶绿体中也可以进行，B错误；该过程所需的酶是RNA聚合酶，C错误；该过程的模板是DNA的一条链，D错误。
20．下图为遗传的中心法则图解,a～e表示相关生理过程。下列有关叙述正确的是（ ）

A．图中发生碱基互补配对的只有a、b、c、e
B．e过程中的碱基互补配对遵循A— U、U— A、C— G、G— C的原则
C．正常人体细胞内发生的只有a、b、d
D．噬菌体在大肠杆菌细胞内进行增殖的过程中将发生a、b、e、d
【答案】C
【解析】分析图示可知：a、b、c、d、e依次表示DNA复制、转录、RNA复制、翻译、逆转录过程，都发生碱基互补配对，A错误；e所示的逆转录过程是以RNA为模板、合成DNA的过程，其中的碱基互补配对遵循A—T、U— A、C— G、G— C的原则，B错误；正常人体细胞内发生的只有DNA复制、转录、翻译，即a、b、d，C正确；噬菌体在大肠杆菌细胞内进行增殖的过程中将发生DNA复制、转录、翻译，即a、b、d，D错误。
21．下列关于遗传信息传递的叙述，错误的是（ ）
A．线粒体和叶绿体中遗传信息的传递遵循中心法则
B．DNA中的遗传信息是通过转录传递给mRNA的
C．DNA中的遗传信息可决定蛋白质中氨基酸的排列顺序
D．DNA病毒中没有RNA，其遗传信息的传递不遵循中心法则
【答案】D
【解析】中心法适用于所有生物的遗传信息传递，包括细胞核和细胞质中的遗传物质，线粒体和叶绿体是半自主性细胞器，含有少量DNA，则遗传信息的传递也符合中心法则，A正确；DNA中的遗传信息是通过转录传递给mRNA的，属于中心法则的内容之一，B正确； DNA中的遗传信息传递给mRNA，然后由mRNA上的密码子决定氨基酸，C正确；DNA病毒中虽然没有RNA，但它可借助寄主细胞完成DNA到RNA的转录过程，故其遗传信息传递仍遵循中心法则，D错误。
22．如图为苯丙氨酸部分代谢途径的示意图。若缺少酶2，则苯丙氨酸不能转化为酪氨酸而只能转变成苯丙酮酸，苯丙酮酸蓄积会损害神经系统引起苯丙酮尿症；若缺少酶3，则不能合成黑色素而引起白化病。下列据图所作的分析错误的是（ ）

A．酪氨酸为非必需氨基酸
B．只缺酶2不会引起白化病
C．苯丙酮尿症是受一个基因控制的单基因遗传病
D．基因3通过“基因－－酶－－代谢－－性状”的途径间接控制性状
【答案】C
【解析】题图中显示，酪氨酸可由苯丙氨酸转变而来，故为非必需氨基酸，A项正确；只缺酶2，来自食物的酪氨酸可在酶3的作用下合成黑色素，因此只缺酶2不会引起白化病，B项正确；单基因遗传病是指受一对等位基因控制的遗传病，C项错误；基因3通过“基因－－酶－－代谢－－性状” 的途径间接控制性状，D项正确。
二、综合题
23．肽核酸（PNA）是人工合成的，用类多肽骨架取代糖－－磷酸主链的DNA类似物。PNA可以通过碱基互补配对的方式识别并结合DNA或RNA，形成更稳定的双螺旋结构。PNA由于其自身的特点可以对DNA复制、转录、翻译等进行有针对的调控，从而广泛用于遗传病检测的分子杂交、抗癌等的研究和应用。请分析回答：
（1）PNA与RNA能形成杂合双链结构，与双链DNA分子相比，其特有的碱基配对形式是__________。
（2）DNA与RNA相比，除了空间结构有较大区别外，两者的彻底水解产物主要区别是__________。
（3）PNA被用于抗癌，主要途径是在癌细胞中PNA可与特定核苷酸序列结合，从而调控突变基因的______过程，以达到基因水平上治疗癌症的目的。PNA与DNA或RNA形成稳定的双螺旋结构主要原因是PNA不易被细胞降解，其理由很可能是_______________。
【答案】（1）A－U
（2）DNA含脱氧核糖和碱基T，RNA含核糖和碱基U
（3）复制、转录及翻译 细胞内缺乏能够降解PNA的酶
【解析】（1）双链DNA的碱基配对形式是A－T、C－G，PNA与RNA形成的杂合双链结构的碱基配对形式是A－U、A－T、C－G，所以PNA与RNA形成的杂合双链结构特有的碱基配对形式是A－U。
（2）组成DNA的化学成分为磷酸、脱氧核糖与A、C、G、T四种碱基，组成RNA的化学成分为磷酸、核糖与A、C、G、U四种碱基，所以DNA与RNA相比，两者的彻底水解产物主要区别是DNA含脱氧核糖和碱基T，RNA含核糖和碱基U。
（3）癌细胞中PNA可与特定核苷酸序列结合，从而调控突变基因的复制、转录及翻译过程，从而在基因水平上治疗癌症。PNA不易被细胞降解，其理由是PNA是人工合成的DNA类似物，细胞内缺乏能够降解PNA的酶。
24．下图表示完整的中心法则，图中的 abcde 字母表示几种生命活动过程，据图并结合所学知识回答下列问题：

（1）在人体的效应 T 细胞中，能发生的过程有___________（用图中的 a/b/c/d/e 字母作答）。
（2）基因突变常常发生于________________________（用图中的 a/b/c/d/e 字母作答）过程。
（3）d 过程是以___________为原料、在____________酶的催化下完成的。
（4）某基因发生突变后其控制合成的蛋白质的结构与功能并没有改变。由此推测：该基因突变最可能是由该基因的碱基对的______________（用“缺失/增添/替换”作答）引起的。
【答案】（1）bc
（2）a
（3）四种脱氧核苷酸 逆转录
（4）替换
【解析】（1）在人体的效应 T 细胞中,只能发生转录和翻译，所以能发生的过程是bc。
（2）基因突变常常发生在DNA复制过程中，对应字母a。
（3）d过程表示逆转录，以RNA为模板，合成DNA的过程，因此原料是四种脱氧核苷酸，需要逆转录酶的催化。
（4）基因突变后其控制合成的蛋白质的结构与功能并没有改变，因为突变后对应的氨基酸与突变前一致，因此是碱基对的替换引起的。
25．减数第一次分裂之前的间期需进行DNA的复制和有关蛋白质的合成。回答下列问题：
（1）在DNA的复制过程中，DNA在_________的作用下，双螺旋链解开成为两条单链，并以_________为模板合成子代DNA分子。子DNA分子中总有一条链来自上一代的母链，由此可证明DNA的复制特点之一为_______________。
（2）某基因中非模板链上的一段序列碱基为…TAT GAG CTC GAG TAT GAG CTC……，根据下表提供的遗传密码推测该碱基序列对应的DNA片段所编码的氨基酸序列为：____________。
（3）基因控制蛋白质的合成先后包含______和______两个过程，前一过程原材料到达指定位置需遵循______原则，后一过程原材料达到指定位置需要______的转运。
【答案】（1）解旋酶 DNA分子的每一条链 半保留复制
（2）酪氨酸－谷氨酸－亮氨酸－谷氨酸－酪氨酸－谷氨酸－亮氨酸
（3）转录 翻译 碱基互补配对 tRNA
【解析】（1）DNA的复制过程中，解旋酶作用于DNA分子的氢键，将双链DNA变成单链，以DNA分子的每一条链为模板，按照碱基互补配对的原则合成子代DNA，其复制方式为半保留复制。
（2）根据碱基互补配对原则可知，该碱基序列对应的DNA片段的碱基序列对应的信使RNA上的碱基序列为UAU GAG CUC GAG UAU GAG CUC，则对应的氨基酸序列为酪氨酸－谷氨酸－亮氨酸－谷氨酸－酪氨酸－谷氨酸－亮氨酸。
（3）基因控制蛋白质的合成包括转录和翻译两个过程，转录过程原材料到达指定位置需遵循碱基互补配对原则，后一过程原材料达到指定位置需要tRNA转运。
专题18 基因的表达（提高）
一、单选题
1．一个DNA分子转录形成的RNA中，腺嘌呤与尿嘧啶之和占全部碱基总数的42％。若该DNA分子其中一条链的胞嘧啶占该链碱基总数的24％，胸腺嘧啶占30％，则另一条链上，胞嘧啶、胸腺嘧啶分别占该链碱基总数的（ ）
A．34％、12％B．21％、12％
C．30％、24％D．58％、30％
【答案】A
【解析】由题意知，mRNA中A+U=42%，DNA分子中一条链C=24%，T=30%，由于“mRNA中A+U=42%”，根据碱基互补配对原则，所以DNA分子的每一条单链中均为A+T=42%，因此该单链中的A=42%－30%=12%，G=1－42%－24%=34%，则另一条DNA单链中胞嘧啶C=34%，胸腺嘧啶T=12%，故B正确。
2．下列表格中精氨酸所对应的密码子是（ ）
A．GCUB．CGUC．GCAD．CGA
【答案】B
【解析】精氨酸的密码子在mRNA上，中间的碱基为G，可知DNA中1号链为模板链，模板链上对应的碱基为GCA，因此密码子为CGU。
3．下列关于tRNA的说法，错误的是（ ）
A．tRNA一般为单链，且长度比模板DNA短
B．同一生物分化形成的不同细胞中tRNA的种类差别不大
C．翻译过程中tRNA上携带氨基酸的部位也可能携带多肽链
D．翻译过程中mRNA上的密码了都能和tRNA上的反密码子配对
【答案】D
【解析】tRNA一般是单链，由于基因的选择性表达，形成的tRNA比DNA短，能够通过核孔，从细胞核转移到细胞质中运输氨基酸，A正确；同一生物分化形成的不同细胞中tRNA的种类差别不大，总共有61种，B正确；翻译进行过程中，tRNA上携带的多肽链与下一位点tRNA携带的氨基酸脱水缩合，使肽链延长，C正确；翻译过程中mRNA上决定氨基酸的密码子能和tRNA上的反密码子配对，而终止密码子不决定氨基酸，不能与tRNA上的反密码子配对，D错误。
4．生物体内的DNA常与蛋白质结合，以DNA—蛋白质复合物的形式存在。下列相关叙述错误的是（ ）
A．真核细胞染色体和染色质中都存在DNA—蛋白质复合物
B．真核细胞的核中有DNA—蛋白质复合物，而原核细胞的拟核中没有
C．若复合物中的某蛋白参与DNA复制，则该蛋白可能是DNA聚合酶
D．若复合物中正在进行RNA的合成，则该复合物中含有RNA聚合酶
【答案】B
【解析】真核细胞的染色质和染色体是同一物质在不同时期的两种存在形式，主要是由DNA和蛋白质组成，都存在DNA－蛋白质复合物，A正确；真核细胞的核中含有染色体或染色质，存在DNA－蛋白质复合物，原核细胞的拟核中也可能存在DNA－蛋白质复合物，如拟核DNA进行复制或者转录的过程中都存在DNA与酶（成分为蛋白质）的结合，也能形成DNA－蛋白质复合物，B错误；DNA复制需要DNA聚合酶、解旋酶等，因此复合物中的某蛋白可能是DNA聚合酶，C正确；若复合物中正在进行RNA的合成,属于转录过程，转录需要RNA聚合酶等，因此复合物中的某蛋白可能是RNA聚合酶，D正确。
5．酪氨酸酶存在于正常人的皮肤和毛囊等处的细胞中，它能促使酪氨酸转变为黑色素，若编码此酶的基因发生了突变将导致白化病，这种现象说明（ ）
A．性状的改变与基因无关B．性状能控制基因的表达
C．性状由基因决定D．基因不能决定性状
【答案】C
【解析】根据题干信息“若编码酪氨酸酶的基因发生了突变将导致白化病”可知，基因通过控制酶的合成来影响代谢，进而间接控制生物的性状。故选C
6．人群中有若干遗传病是由于苯丙氨酸的代谢缺陷所导致，例如苯丙氨酸的代谢产物之一苯丙酮酸在脑中积累可阻碍脑的发育。造成智力低下；不能合成黑色素时，人则患白化病；人体中积累尿黑酸会患黑尿症。人体内苯丙氨酸的代谢途径如下图所示。（假设:酶①对酶③、酶②对酶④有抑制作用）

据图分析，下列叙述正确的是（ ）
A．酶①和酶②直接参与黑色素的合成
B．基因型为FFee的患者表现白化病但不痴呆
C．苯丙氨酸的代谢说明基因通过控制蛋白质的结构直接控制性状
D．缺少酶②是导致人患尿黑酸症的直接原因
【答案】B
【解析】酶①直接参与了酪氨酸的合成；酶②直接参与了黑色素的合成，A错误；基因型为FFee的患者由于能合成酶①，酶①对酶③有抑制作用，不会造成苯丙酮酸在脑中积累，但是由于不能合成酶②，因此无法合成黑色素，表现白化病但不痴呆，B正确；由图看出，苯丙氨酸的代谢说明基因通过控制酶的合成间接控制生物性状，C错误；缺少酶⑤是导致人患尿黑酸症的直接原因，D错误。
7．有关图中的生理过程(图中④代表核糖体，⑤代表多肽链)的叙述中，不正确的是（ ）

A．图中所示的生理过程主要有转录和翻译
B．①链中（A＋T）/（G＋C）的比值与②链中此项比值相同
C．一种细菌的③由480个核苷酸组成，它所编码的蛋白质的长度一定为160个氨基酸
D．遗传信息由③传递到⑤需要RNA作工具
【答案】C
【解析】图示表示遗传信息的转录和翻译过程，A正确；根据碱基互补配对原则，DNA分子的一条单链中（A+T）/（G+C）的比值等于其互补链和整个DNA分子中该种比例的比值，B正确； mRNA上相邻的3个碱基为一个密码子，编码一个氨基酸，但终止密码子不编码氨基酸．一种细菌的③由480个核苷酸组成，则它所编码的蛋白质的长度一定小于160个氨基酸，C错误；遗传信息由③传递到⑤需要tRNA作工具，D正确。
8．下列有关基因型、性状和环境的叙述，错误的是（ ）
A．两个个体的身高不相同，二者的基因型可能相同，也可能不相同
B．某植物的绿色幼苗在黑暗中变成黄色，这种变化是由环境造成的
C．O型血夫妇的子代都是O型血，说明该性状是由遗传因素决定的
D．高茎豌豆的子代出现高茎和矮茎，说明该相对性状是由环境决定的
【答案】D
【解析】基因型完全相同的两个人，可能会由于营养等环境因素的差异导致身高不同，反之，基因型不同的两个人，也可能因为环境因素导致身高相同，A正确；在缺光的环境中，绿色幼苗由于叶绿素合成受影响而变黄，B正确；O型血夫妇的基因型均为ii，两者均为纯合子，所以后代基因型仍然为ii，表现为O型血，这是由遗传因素决定的，C正确；高茎豌豆的子代出现高茎和矮茎，是由于亲代是杂合子，子代出现了性状分离，是由遗传因素决定的，D错误。
9．如图为真核细胞内的转录过程示意图，①、②表示两条多聚核苷酸链。下列叙述正确的是（ ）

A．①的结构单元是4种碱基
B．②表示多聚脱氧核苷酸链
C．RNA聚合酶催化①②之间磷酸二酯键的形成
D．细胞核和线粒体均可发生该过程
【答案】D
【解析】DNA分子的结构单元是4种脱氧核糖核苷酸，A错误；②表示多聚核糖核苷酸链，B错误；RNA聚合酶可催化核糖核苷酸间形成磷酸二酯键，C错误；细胞核和线粒体中均含有DNA，都能发生DNA复制，转录，D正确。
10．中心法则代表了生物遗传信息传递的方向，下列叙述错误的是（ ）
A．逆转录和DNA复制的产物都是DNA
B．转录和逆转录所需要的反应物都是核糖核苷酸
C．转录需要RNA聚合酶，逆转录需要逆转录酶
D．细胞的DNA复制和转录都以DNA为模板
【答案】B
【解析】逆转录和DNA复制的产物都是DNA，A正确；转录所需要的反应物是核糖核苷酸，逆转录所需要的反应物是脱氧核苷酸，B错误；转录需要RNA聚合酶，逆转录需要逆转录酶，C正确；细胞的DNA复制和转录都以DNA为模板，D正确。
11．如图表示某种细菌细胞中的一个反应程序。在这个程序中，一种氨基酸在酶的作用下产生另外的氨基酸。1﹣6代表不同的氨基酸（对生命都是必需的），V﹣Z代表不同的酶。原始种的细菌只要培养基中有氨基酸1就能生长，而细菌的变异种只有在培养基中有氨基酸1、3、4时才能生长。该种细菌的变异种中存在的酶是（ ）

A．W酶、Y酶B．X酶、W酶
C．V酶、W酶、Z酶D．V酶、Z酶、Y酶
【答案】D
【解析】由题干中“细菌的变种只有在培养基中提供氨基酸1、3、4才能生存”说明该变种细菌不能合成氨基酸1、3、4，由图可知，催化氨基酸1、3、4合成，需要X酶、W酶，该种细菌的变异种中存在的酶是V酶、Z酶、Y酶。
12．下图表示真核细胞内基因表达过程中相关物质间的关系。下列叙述错误的是（ ）

A．物质 a 上含有决定氨基酸的密码子 B．组成物质 a、b、c、d 的基本单位共有 8 种
C．过程①的产物中有些具有生物催化作用 D．过程②的场所是核糖体，该过程中有水生成
【答案】A
【解析】据图分析可知，物质a为基因、物质b为mRNA、物质c为tRNA、物质d为具有催化作用的RNA（即酶）。决定氨基酸的密码子位于mRNA上，A项错误；基因是DNA上有遗传效应的片段，其基本单位是四种脱氧核苷酸，RNA（包括b、c、d）的基本组成单位是四种核糖核苷酸，B项正确；过程①是以DNA为模板生成RNA的转录过程，少数酶的化学本质是RNA，具有生物催化作用，C项正确；过程②表示翻译，其场所是核糖体，在该过程中会发生氨基酸脱水缩合生成水和肽链，D项正确。
13．遗传信息传递方向可用中心法则表示。下列叙述正确的是（ ）
A．在RNA病毒中发现了逆转录酶，能在病毒体内合成DNA
B．烟草花叶病毒的RNA复制酶可通过复制将遗传信息传递给子代
C．果蝇体细胞中核DNA分子通过转录将遗传信息传递给子代
D．洋葱根尖细胞中DNA聚合酶主要在分裂期通过转录和翻译合成
【答案】B
【解析】RNA病毒中存在的逆转录酶，即以RNA为模板逆转录合成单链DNA，该过程发生在病毒侵染的宿主细胞中，A错误；烟草花叶病毒的RNA可通过复制将遗传信息传递给子代，RNA复制需要RNA复制酶，B正确；果蝇体细胞中核DNA分子通过复制将遗传信息传递给子代，C错误；洋葱根尖细胞中DNA聚合酶主要在G1期通过转录和翻译合成，以便催化S期DNA的复制，D错误。
14．2017年诺贝尔生理学或医学奖授予三位美国科学家，以表彰其在昼夜节律（生物钟）的分子机制方面的发现。人体生物钟机理如下图所示，per基因的表达产物为PER蛋白，夜间PER蛋白积累到最大值后与TIM蛋白结合进入细胞核影响per基因的表达，白天PER蛋白降解，从而调控其浓度呈周期性变化，变化周期为24h。据图分析下列说法正确的是（ ）

A．昼夜节律的变化只与per基因的表达有关
B．过程①需要解旋酶和RNA聚合酶，过程②③体现了核孔的选择性
C．过程③抑制了per基因的表达，属于负反馈调节
D．图中核糖体在mRNA上的移动方向是从左到右
【答案】C
【解析】昼夜节律的变化与per基因的表达有关，也与细胞内PER蛋白和TIM蛋白二者结合后的反馈调节有关，A错误；①是转录过程，需要RNA聚合酶，不需要单独的解旋酶，B错误；根据题干中“基因表达产物PER蛋白浓度呈周期性变化，振荡周期为24h“所以③过程体现了负反馈调节的调节机制，夜间，过多的PER蛋白进入核内抑制①过程，C正确；根据多肽链的长短，可判断核糖体在图中移动的方向是从右向左，D错误。
15．如图表示中心法则，下列有关叙述错误的是（ ）

A．图中②与③过程的碱基互补配对存在差异
B．图中①②⑦所需原料相同，但所需酶不同
C．⑤④过程只能在遗传物质为RNA的病毒中完成
D．③过程产生的tRNA可存在于线粒体和叶绿体中
【答案】C
【解析】③过程存在A－U、C－G、T－A、G－C的碱基配对方式，②过程存在T－A、G－C的碱基配对方式，A正确；①②⑦过程的产物都是DNA，因此，这些过程的原料均为脱氧核糖核苷酸，但是⑦过程所需酶为逆转录酶，①②过程需DNA聚合酶，B正确；④RNA转录和⑤RNA分子的复制过程只发生在被某些病毒侵染的细胞中，C错误；③过程是转录过程，该过程也可发生于线粒体、叶绿体中，其产物是RNA，包括mRNA、tRNA和rRNA，因此，③过程产生的tRNA可存在于线粒体和叶绿体中，D正确。
二、综合题
16．如图为人体胰岛素基因控制合成胰岛素的过程示意图。据图回答：

（1）胰岛素基因的本质是____________，其独特的___________结构为复制提供精确的模板。
（2）图1中过程①发生所需要的酶是__________，过程②称为__________。该细胞与人体其他细胞在形态结构和生理功能上不同，根本原因是_____________。
（3）已知过程①产生的mRNA链中鸟嘌呤与尿嘧啶之和占碱基总数的54%，其模板链对应的区段中胞嘧啶占29%，则模板链中腺嘌呤所占的比例为_________。
（4）图中苏氨酸的密码子是________，决定图2中mRNA的基因的碱基序列为____________。
（5）图1中一个mRNA上结合多个核糖体的意义是________________________________。
【答案】（1）具有遗传效应的DNA片段 双螺旋
（2）RNA聚合酶 翻译 基因的选择性表达
（3）25%
（4）ACU －ACCTGATGTCCC//TGGACTACAGGG－
（5）在短时间内合成大量的同种蛋白质
【解析】（1）人体遗传物质为DNA，故胰岛素基因的本质是具有遗传效应的DNA片段，DNA独特的双螺旋结构为复制提供精确的模板。
（2）图1中过程①转录过程需要RNA聚合酶，由图2中的核糖体、tRNA 、mRNA及肽链可推断过程②为翻译。基因控制生物的性状，结构决定功能，同一个个体内细胞由于分化而发生形态结构和生理功能上的稳定差异，细胞分化的根本原因是基因选择性表达。
（3）已知过程①产生的mRNA链中鸟嘌呤与尿嘧啶之和占碱基总数的54%，根据转录过程的碱基互补配对原则，其模板链对应的区段中腺嘌呤与胞嘧啶之和占模板链中碱基总数的54%，由题意“模板链对应的区段中胞嘧啶占29%”，则模板链中腺嘌呤所占的比例=54%－29%=25%。
（4）mRNA上3个相邻的碱基决定1个氨基酸；每3个这样的碱基又称做1个密码子；图中苏氨酸的密码子是ACU，根据转录过程中的碱基互补配对原则，决定图2中mRNA的基因的碱基序列为－ACCTGATGTCCC//TGGACTACAGGG－。
（5）一个mRNA分子上可以相继结合多个核糖体，同时进行多条肽链的合成；图1中一个mRNA上结合多个核糖体的意义是在短时间内合成大量的同种蛋白质。
17．长链非编码RNA（lncRNA）是长度大于200个碱基，具有多种调控功能的一类RNA分子。下图表示细胞中lncRNA的产生及发挥调控功能的几种方式，请回答下列问题：

（1）细胞核内各种RNA的合成都以________为原料，催化该反应的酶是_________。
（2）转录产生的RNA中，提供信息指导氨基酸分子合成多肽链的是________，此过程中还需要的RNA有_______________。
（3）lncRNA前体加工成熟后，有的与核内__________（图示①）中的DNA结合，有的能穿过_______（图示②）与细胞质中的蛋白质或RNA分子结合，发挥相应的调控作用。
（4）研究发现，人体感染细菌时，造血干细胞核内产生的一种lncRNA，通过与相应DNA片段结合，调控造血干细胞的_________，增加血液中单核细胞、中性粒细胞等吞噬细胞的数量。该调控过程的主要生理意义是______________________。
【答案】（1）四种核糖核苷酸 RNA聚合酶
（2）mRNA（信使RNA） tRNA和rRNA（转运RNA和核糖体RNA）
（3）染色质 核孔
（4）分化 增强人体的免疫抵御能力
【解析】（1）细胞核中的RNA都是以DNA为模板转录形成的，该过程需要RNA聚合酶的催化，原料是四种核糖核苷酸。
（2）转录可以形成mRNA、tRNA和rRNA，其中mRNA是翻译的模板，可以提供信息指导氨基酸分子合成多肽链；tRNA在翻译中作为运输氨基酸的工具；rRNA是核糖体的组成成分。
（3）根据以上分析可知，lncRNA前体加工成熟后，可以与染色质上的DNA分子结合，也可以通过核孔与细胞质中的蛋白质和RNA结合。
（4）根据题意分析，人体感染细菌时，造血干细胞核内产生的一种lncRNA，通过与相应DNA片段结合后，血液中产生了单核细胞、中性粒细胞等多种吞噬细胞，说明其调控了造血干细胞的分化；吞噬细胞属于免疫细胞，因此该调控过程的主要生理意义是增强人体的免疫抵御能力。
18．大豆蛋白在人体内经消化道中酶的作用后，可形成小肽（短的肽链）。回答下列问题：
（1）在大豆细胞中，以mRNA为模板合成蛋白质时，除mRNA外还需要其他种类的核酸分子参与，它们是______________、______________。
（2）大豆细胞中大多数mRNA和RNA聚合酶从合成部位到执行功能部位需要经过核孔。就细胞核和细胞质这两个部位来说，作为mRNA合成部位的是____________，作为mRNA执行功能部位的是______________；作为RNA聚合酶合成部位的是______________，作为RNA聚合酶执行功能部位的是______________。
（3）部分氨基酸的密码子如表所示。若来自大豆的某小肽对应的编码序列为UACGAACAUUGG，则该小肽的氨基酸序列是______________。若该小肽对应的DNA序列有3处碱基发生了替换，但小肽的氨基酸序列不变，则此时编码小肽的RNA序列为______________。
【答案】（1）rRNA tRNA
（2）细胞核 细胞质 细胞质 细胞核
（3）酪氨酸－谷氨酸－组氨酸－色氨酸 UAUGAGCACUGG
【解析】（1）翻译过程中除了需要mRNA外，还需要的核酸分子有组成核糖体的rRNA和运输氨基酸的tRNA。
（2）就细胞核和细胞质这两个部位来说，mRNA是在细胞核内以DNA的一条链为模板合成的，合成后需进入细胞质翻译出相应的蛋白质。RNA聚合酶的化学本质是蛋白质，在细胞质中合成后，进入细胞核用于合成RNA。
（3）根据该小肽的编码序列和对应的部分密码子表可知，该小肽的氨基酸序列是：酪氨酸－谷氨酸－组氨酸－色氨酸。由于谷氨酸、酪氨酸、组氨酸对应的密码子各有两种，故可知对应的DNA序列有3处碱基发生替换后，氨基酸序列不变，则形成的编码序列为UAUGAGCACUGG。
19．研究发现，海胆卵细胞受精后的5小时内蛋白质合成量迅速增加，而放线菌素D溶液能抑制mRNA的合成。请完成下面的探究实验：
实验目的：探究卵细胞受精后的5小时内合成蛋白质的模板（mRNA）的来源。
实验材料：刚受精的卵细胞（若干）、放线菌素D溶液、生理盐水、卡氏瓶（若干）、二氧化碳恒温培养箱、细胞培养液等（蛋白质合成量的测定方法不作要求）。
（1）实验思路：
①取等量的两组卡氏瓶，分别编号为A、B，往A、B组卡氏瓶中加入适量且等量的细胞培养液；
②A组加入_____________________，B组加入_________________________________；
③__________________，每隔相同时间________________，并对实验所得数据进行处理分析。
（2）设计一个表格用以记录实验数据。
（3）结果预期及分析：
①若A、B两组蛋白质合成量大致相等，则说明合成蛋白质的模板来源是_____________；
②若A组比B组蛋白质合成量明显减少，则说明合成蛋白质的模板来源是______________；
③若A组________________________，而B组蛋白质合成量增加，则说明合成蛋白质的模板是DNA新转录合成的。
【答案】（1）适量且等量的放线菌素D溶液，等量的刚受精的卵细胞 等量的生理盐水，等量的刚受精的卵细胞 在二氧化碳恒温培养箱中培养 对两组培养物（或受精的卵细胞）测定一次蛋白质的合成量 探究卵细胞受精后5小时内蛋白质合成模板（mRNA）来源
（2）实验记录表
（3）受精的卵细胞 受精的卵细胞中，也有DNA新转录合成 蛋白质合成量始终不变
【解析】（1）②不同组自变量的处理，本实验的目的是探究卵细胞受精后的5小时内合成蛋白质模板（mRNA）的来源，而放线菌素D水溶液能抑制mRNA的合成，因此A组加入适量且等量的放线菌素D溶液，B组加入等量的生理盐水，分别加入适量且等量的刚受精的卵细胞。
③动物细胞的培养应放入二氧化碳恒温培养箱中。实验中要对因变量进行观察、测量和记录，然后分析实验结果，即每间隔相同时间对两组培养物（或受精的卵细胞）测定一次蛋白质的含量，并对实验所得数据进行处理分析。
（2）实验有分两组，A组、B组，为了减少实验的误差，实验中蛋白质的检测需要多次，取平均值。
（3）①如果合成蛋白质的模板原来就存在于受精的卵细胞中，则A、B两组蛋白质合成量大致相等；
②如果合成蛋白质的模板原来就存在于受精的卵细胞中，也有DNA新转录合成的，则A组比B组蛋白质合成量明显减少；
③如果合成蛋白质的模板是DNA新转录合成的，则A组蛋白质合成量始终不变，而B组蛋白质合成量增加。
专题18 基因的表达（挑战）
一、单选题
1．下列关于胰岛β细胞中的胰岛素基因和含该基因的DNA分子的叙述正确的是（ ）
A．该DNA分子的两条脱氧核苷酸链，只有一条链能作为转录模板
B．该DNA分子上的每个基因前都有与RNA聚合酶结合的启动部位
C．该基因不在胰岛β细胞中复制，但在造血干细胞中会复制
D．该基因的转录能以两条脱氧核苷酸中的任意一条作为模板
【答案】C
【解析】该DNA分子的两条脱氧核苷酸链，在不同的基因表达过程中可能以不同的链作为转录模板，A错误；该DNA分子上的每个基因中都有与RNA聚合酶结合的启动部位，B错误；该基因不在胰岛β细胞（高度分化，不具备分裂能力）中复制，但在造血干细胞中会复制，C正确；该基因的转录只能以两条脱氧核苷酸中固定的一条作为模板，D错误。
2．关于基因及其表达的叙述，正确的是（ ）
A．基因由两条遗传信息相同的核糖核苷酸链组成
B．遗传密码的简并性在一定程度上加快了翻译的速度
C．转录时游离的核糖核苷酸定向移动到模板链相应位置
D．基因的遗传信息储存在4种碱基对的随机排列中
【答案】B
【解析】基因是有遗传效应的DNA片段，由两条脱氧核糖核苷酸链组成，A错误；不同的密码子可以编码同一种氨基酸即遗传密码的简并性，在一定程度上加快了翻译的速度，B正确；转录时游离的核糖核苷酸随机的移动到模板链相应位置碰撞，碱基互补时以氢键结合，C错误；基因的遗传信息储存在4种碱基对的排列顺序中，DNA有特异性碱基的顺序不是随机的，D错误。
3．2019年诺贝尔生理学或医学奖颁发给了发现细胞适应氧气供应变化分子机制的科学家。当细胞缺氧时，缺氧诱导因子（ HIF－Iα）与芳香烃受体核转位蛋白（ARNT）结合，调节基因的表达生成促红细胞生成素（EPO，一种促进红细胞生成的蛋白质激素）；当氧气充足时，HIF－1α羟基化后被蛋白酶降解，调节过程如图所示。

下列相关叙述错误的是（ ）
A．HIF－1α被蛋白酶降解后可以生成多种氨基酸分子
B．细胞合成EPO时，tRNA与mRNA发生碱基互补配对
C．HIF－lα与ARNT结合到DNA上，催化EPO基因转录
D．进入高海拔地区，机体会增加红细胞数量来适应环境变化
【答案】C
【解析】HIF－1α能被蛋白酶降解，说明其本质为蛋白质，降解后可以生成多种氨基酸分子，A正确；由题意可知EPO是一种蛋白质激素，其翻译过程中tRNA携带氨基酸与mRNA上密码子发生碱基互补配对，B正确；由题干可知HIF－lα与ARNT结合到DNA上对EPO基因的表达进行调节，并非催化作用，C错误；高海拔地区氧气稀薄，细胞缺氧，HIF－Iα与ARNT结合，生成更多EPO，促进机体红细胞生成来适应环境变化，D正确。
4．1982年我国科学家在世界上第一次用人工方法合成具有生物活性的酵母丙氨酸转运核糖核酸（用tRNAyAla表示）。在兔网织红细胞裂解液体系中加入人工合成的tRNAyAla和3H－丙氨酸，不但发现人工合成的tRNAyAla能携带3H－丙氨酸，而且能将所携带的丙氨酸参与到蛋白质合成中去。此外还发现另外四种天然的tRNA携带3H－丙氨酸。下列相关叙述，错误的是（ ）
A．tRNAyAla只能识别并转运丙氨酸
B．tRNAyAla为单链结构，不含氢键
C．与丙氨酸对应的密码子具有四种
D．tRNAyAla存在能与mRNA上的丙氨酸密码子配对的反密码子
【答案】B
【解析】每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸，所以tRNAyAla只能识别并转运丙氨酸，A正确；tRNAyAla为单链结构，tRNA链经过折叠成三叶草形，部分区域碱基配对存在氢键，B错误；题干可知，发现四种天然的tRNA携带3H－丙氨酸，所以与丙氨酸对应的密码子具有四种，C正确；tRNAyAla能携带3H－丙氨酸，所以存在能与mRNA上的丙氨酸密码子配对的反密码子，D正确。
5．下图为某种酶的基因内部和周围的DNA片段情况，距离以千碱基对（kb）表示（但未按比例画出），基因长度共8kB。人为划分a—g7个区间，转录直接生成的mRNA中d区间所对应的区域会被加工切除，成为成熟的mRNA。下列相关分析正确的是（ ）

A．该酶至少含有300个氧原子（不考虑多肽环型）
B．转录的mRNA的长度等于基因的长度
C．成熟的mRNA是由3100个脱氧核糖核苷酸组成
D．起始密码子对应的位点是RNA聚合酶的结合位点
【答案】A
【解析】根据以上分析已知，该酶由299个氨基酸组成，因此在不考虑R基和环肽的情况下，该酶最多含有（300－1）＋2＝300个氧原子，A正确；根据以上分析已知，转录形成的mRNA的长度（6.3kb）小于基因的长度（8kB），B错误；mRNA的基本单位是核糖核苷酸，C错误；起始密码子在mRNA上，而RNA聚合酶的结合位点在DNA上，D错误。
6．如图为某基因的表达过程示意图，下列叙述正确的是（ ）

A．转录时，该基因的两条链都可作为模板，提高转录效率
B．翻译过程中，一种 tRNA 可以携带多种氨基酸
C．③是核糖体，翻译时 mRNA 沿着③从右向左移动
D．图中存在碱基互补配对的部位有①③④中
【答案】D
【解析】转录时，只能以该基因的某一条链都可作为模板，A错误；翻译过程中，一种 tRNA 可以携带一种氨基酸，所以tRNA共有61种，B错误；③是核糖体，翻译时核糖体沿着mRNA移动，C错误；DNA双链之间、转录模板链与mRNA之间和翻译中密码子与反密码子之间都存在碱基互补配对，即图中存在碱基互补配对的部位有①③④中，D正确。
7．起始密码子在翻译过程中必不可少，起始密码子AUG、GUG分别编码甲硫氨酸和缬氨酸，但人体血清白蛋白的第一个氨基酸既不是甲硫氨酸，也不是缬氨酸，最有可能是（ ）
A．组成人体血清白蛋白的单体中没有甲硫氨酸和缬氨酸
B．mRNA与核糖体结合前去除了最前端的部分碱基序列
C．肽链形成后的加工过程中去除了最前端的部分氨基酸
D．mRNA起始密码所在位置的碱基在翻译前发生了替换
【答案】C
【解析】人体血清白蛋白的第一个氨基酸既不是甲硫氨酸，也不是缬氨酸，但不意味着血清白蛋白其它位置没有该氨基酸，如缬氨酸的密码子不止GUG一种，若为其它密码子，则缬氨酸可能出现在人体血清白蛋白中，A错误；根据起始密码子在翻译过程中必不可少的，说明mRNA与核糖体结合前应存在起始密码子，即mRNA与核糖体结合前没有去除最前端的部分碱基序列，B错误；起始密码子对应的氨基酸是甲硫氨酸和缬氨酸，但蛋白质的第一个氨基酸往往不是甲硫氨酸或缬氨酸，原因是翻译生成的多肽链可能进行加工修饰，甲硫氨酸或缬氨酸已经被剪切掉，C正确；mRNA起始密码所在位置的碱基在翻译前如果发生替换，则将替换成不同的密码子，而其它密码子不具有启动翻译的作用，这将导致蛋白质合成不能正常进行，D错误。
8．反馈调节普遍存在于生命系统的各个层次，细胞核与细胞质之间也存在着反馈调节。科学家研究线粒体RNA聚合酶时做了如下实验（溴化乙啶能专一性阻断线粒体DNA的转录）。
下列分析错误的是（ ）
A．实验的自变量是培养链孢霉的培养基中是否加入了溴化乙啶
B．线粒体内的RNA聚合酶由线粒体基因控制合成
C．细胞核基因控制合成的蛋白质对线粒体基因的表达有影响
D．线粒体基因表达的产物可能对细胞核基因的表达有反馈抑制作用
【答案】B
【解析】由表格信息可知，该实验的自变量是培养基中是否加入溴化乙啶，A正确；不能通过该实验证明线粒体内RNA聚合酶由线粒体基因控制合成，B错误；细胞核是遗传的信息库，是细胞代谢和遗传的控制中心，细胞核基因控制合成的蛋白质对线粒体基因的表达有影响，C正确；由分析可知，线粒体基因表达的产物可能对细胞核基因的表达有反馈抑制作用，D正确。
9．青霉素、环丙沙星、红霉素、利福平对细菌的作用部位或作用原理分别对应图乙中的⑥⑧⑨⑦，图甲为遗传信息的传递和表达过程。下列叙述正确的是（ ）

A．环丙沙星和红霉素都能抑制②③过程
B．青霉素和利福平都能抑制细菌的①过程
C．结核杆菌的④⑤过程都发生在细胞质中
D．①②③过程可发生在人体的健康细胞中
【答案】D
【解析】据题图分析可知，环丙沙星作用于⑧细菌DNA的复制过程，因此能抑制①DNA复制过程；红霉素作用于⑨翻译过程，因此能抑制③翻译过程，A错误；据题图分析可知，青霉素改变⑥细菌的细胞壁，利福平作用于⑦转录过程，不能抑制①DNA复制过程，B错误；结核杆菌属于细菌，细菌不会发生④⑤过程，C错误；①为DNA的复制过程，②为转录过程，③为翻译过程，可发生在人体的健康细胞中，而④和⑤过程只能发生在少数病毒中，不会发生在人体健康细胞中，D正确。
10．HIV是逆转录病毒，其RNA在逆转录酶作用下生成病毒cDNA。AZT（叠氧胸苷）是碳基T的类似物，能取代T参与碱基配对，并且AZT是逆转录酶的底物，可阻断新病毒的形成，但不是细胞中DNA聚合酶的合适底物。下列说法错误的是（ ）
A．AZT可作为治疗艾滋病的药物 B．AZT可与碱基A发生互补配对
C．AZT不会抑制细胞中DNA的复制 D．AZT参与细胞中DNA的转录过程
【答案】D
【解析】根据题干信息“AZT是逆转录酶的底物，可阻断新病毒的形成”可知，AZT可作为治疗艾滋病的药物，A正确；AZT（叠氮胸苷）是碱基T的类似物，能取代T参与碱基配对，因此AZT可与碱基A发生互补配对，B正确；AZT不是细胞中DNA聚合酶的合适底物，因此不会抑制细胞中DNA的复制，C正确；转录过程不需要碱基T，因此AZT不会参与细胞中DNA的转录过程，D错误。
11．1966年克里克提出摆动学说，即有的tRNA反密码子的第3位碱基在与密码子的第3位碱基进行互补配对时是不严格的，有一定的自由度可以摆动，同时解释了次黄嘌呤（I）的配对方式。具体配对关系如下表所示。
下列相关叙述正确的是（ ）
A．细胞中只有同时含有61种tRNA才能保证翻译的正常进行
B．摆动现象的存在降低了密码子中第三个碱基改变造成的影响
C．mRNA和tRNA进行碱基互补配对需要RNA聚合酶的作用
D．遗传信息可以从mRNA的密码子流向tRNA的反密码子
【答案】B
【解析】由题干信息“tRNA反密码子的第3位碱基在与密码子的第3位碱基进行互补配对时是不严格的，有一定的自由度可以摆动”，可知细胞中的tRNA少于61种时也能保证翻译的正常进行，A错误；摆动现象使得密码子中的第三个碱基即使发生改变也可能翻译出正确的氨基酸，降低了密码子中第三个碱基改变造成的影响，B正确；RNA聚合酶的作用是催化核糖核苷酸之间形成磷酸二酯键，mRNA和tRNA进行碱基互补配对不需要RNA聚合酶的催化，C错误；遗传信息可以从RNA流向RNA以及从RNA流向DNA，但不能从mRNA的密码子流向tRNA的反密码子，D错误。
12．资料一：某细胞内存在如图所示的遗传信息传递方式以及调控方式。
资料二：1982年，科学家发现一种结构异常的蛋白质可在脑细胞内大量“增殖”引起疾病。这种因错误折叠而形成的结构异常的蛋白质，可促使与其具有相同氨基酸序列的蛋白质发生同样的折叠错误。
根据资料，判断下列说法错误的是（ ）

A．资料一表明该细胞内一定存在某种逆转录病毒
B．资料一表明蛋白质可能对基因的表达存在反馈调节
C．翻译过程中tRNA上密码子可识别mRNA上的反密码子
D．脑细胞中“结构异常蛋白”增多会使折叠错误的蛋白质增多
【答案】C
【解析】据图细胞内存在逆转录过程，因此该细胞一定寄生了逆转录病毒，A正确；据图，蛋白质可以影响DNA和RNA的合成，B正确；翻译过程mRNA的密码子与tRNA反密码子配对，C错误；根据资料二结构异常的蛋白质会使与其具有相同氨基酸序列的蛋白质发生同样的折叠错误即“结构异常蛋白”增多，D正确。
二、综合题
13．细胞中与呼吸作用有关的某种物质的合成如下图，①～⑤表示生理过程，Ⅰ、Ⅱ表示结构或物质。据图回答问题：

（1）①过程需要的原料是_____________；③过程涉及的RNA有____________。用某药物抑制②过程，该细胞的某种代谢活动______________________可能受影响。
（2）若②过程形成的RNA中含1000个碱基，其中C占26％、G占30％，则其相应DNA中胸腺嘧啶的比例是____________，此DNA片段经三次复制，在第三次复制过程中需消耗_____________个胞嘧啶脱氧核苷酸。
（3）③过程中少量的mRNA能在短时间内指导合成大量蛋白质的原因是______________；物质Ⅱ中也具有基因，此处基因的传递_________（填“遵循”或“不遵循”）孟德尔遗传学定律。
（4）若该细胞为根尖分生区细胞，在分裂期时②过程很难进行，原因是_______________。
【答案】（1）脱氧核糖核苷酸 mRNA、tRNA、rRNA 有氧呼吸
（2）22％ 2240
（3）一个mRNA可以与多个核糖体相继结合，同时进行多条肽链的合成 不遵循
（4）DNA处于高度螺旋化的染色体中，无法解旋
【解析】（1）根据以上分析已知，①为DNA的复制过程，以脱氧核苷酸为原料；③为翻译过程，以tRNA为模板，tRNA为运输氨基酸的工具，核糖体为场所，而核糖体的组成成分主要是蛋白质和rRNA。据图可知，细胞核DNA上的基因通过转录、翻译形成的前体蛋白进入线粒体参与细胞有氧呼吸，因此用某药物抑制②（转录）过程，该细胞有氧呼吸将受影响。
（2）根据题意分析，转录形成的RNA含有1000个碱基，其中C占26％、G占30％，即G＋C＝56%，则A＋U＝44%，因此其对应的双链DNA分子中A＋T也等于44%，且双链DNA分子中A＝T，因此其相应DNA中胸腺嘧啶的比例是22%；由于DNA分子中T占22%，则C的数量＝1000×2×（50%－22%）＝560个，因此该DNA片段经三次复制，在第三次复制过程中需消耗的胞嘧啶脱氧核苷酸数＝（23－1）×560＝2240个。
（3）③为翻译过程，由于一个mRNA可以与多个核糖体相继结合，同时进行多条肽链的合成，因此该过程中少量的mRNA能在短时间内指导合成大量蛋白质；物质Ⅱ上的基因属于细胞质基因，细胞质基因的遗传不遵循孟德尔定律。
（4）根尖分生区细胞在分裂期时，DNA处于高度螺旋化的染色体中，无法解旋，因此很难进行②转录过程。
14．医学上常使用抗生素治疗由细菌引起的疾病。图1中①～⑤分别表示不同抗生素抑制细菌的作用机制，其中②表示抗生素通过损伤细胞膜从而达到抑菌的作用。字母a、b、c表示遗传信息的传递过程，F、R表示不同的结构。图2表示该细菌细胞中某基因的表达过程。请回答：

（1）图1中，将N个细菌的F用32P标记后，放在31P的培养液中连续分裂m次，含31P标记的细菌有______个。
（2）根据题意，图1中①表示抗生素能够抑制细菌______从而起到抑菌的作用；④表示抗生素能够抑制细菌______从而起到抑菌的作用。
（3）细菌在正常状态下，c过程中遗传信息的传递也会有损失，其原因是______。
（4）人类滥用抗生素往往导致细菌产生耐药性，现代生物进化理论认为，其实质是抗生素对细菌进行了定向______，使菌群中抗药基因频率增加。
（5）图2中a过程所需的酶是______，如果图中信使RNA对应的DNA片段连续复制5次，共需要游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸数目为______个。
（6）在基因工程构建基因表达载体时，常用到图1中的R，原因是含有多个限制酶切点，在受体细胞中能自我复制，并且含有______，便于筛选出含有目的基因的受体细胞。
【答案】（1）2mN
（2）细胞壁的形成 DNA转录
（3）mRNA上有些碱基序列不编码氨基酸，如终止密码子
（4）选择
（5）RNA聚合酶 217
（6）标记基因
【解析】（1）F为大型环状DNA分子，用32P标记后，放在31P的培养液中连续分裂m次，能形成2m个F，根据半保留复制的特点，2m个F都含有31P（有两个F一条链含32P、一条链含31P），故N个细菌的F最终含31P标记的细菌有2mN个。
（2）根据题意，图1中①表示抗生素能够抑制细菌细胞壁的形成从而起到抑菌的作用；b是转录过程，故④表示抗生素能够抑制细菌DNA转录从而起到抑菌的作用。
（3）细菌在正常状态下，c过程中遗传信息的传递也会有损失，其原因是mRNA上有些碱基序列不编码氨基酸，如终止密码子，这样终止密码子后的遗传信息也不会传递下去。
（4）现代生物进化理论认为，生物进化的实质是种群基因频率的改变，滥用抗生素往往导致细菌产生耐药性，其实质是抗生素对细菌进行了定向的选择，使抗药性个体存活几率变大，使菌群中抗药基因频率增加。
（5）图2中a过程为转录，所需的酶是RNA聚合酶，结合的位点是DNA上的一条链。图中信使RNA含6个碱基U，说明DNA模板链中有6个A，非模板链中有6个T；信使RNA含1个A说明模板链中含一个T，故信使RNA对应的DNA片段中含7个T，连续复制5次，共需要游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸数目为（32－1）×7＝217。
（6）图1中的R为质粒，作为基因表达载体时，除了有多个限制酶切点，在受体细胞中能自我复制外，还应含有标记基因，便于筛选出含有目的基因的受体细胞。
15．心肌细胞不能增殖，基因ARC在心肌细胞中的特异性表达，能抑制其凋亡，以维持正常数量。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。进行过程②的场所是_____，该过程最终合成的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，会引起基因miR﹣223过度表达，所产生的miR﹣223可与ARC的mRNA特定序列通过________原则结合，形成核酸杂交分子1，使ARC无法合成，最终导致心力衰竭。与基因ARC相比，核酸杂交分子1中特有的碱基对是________。
（3）根据题意，RNA除了具有为蛋白质合成提供模板外，还具有__________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 核糖体 相同 从左到右
（2）碱互补配对 A－U
（3）形成核酸杂变分子，调控基因的表达
（4）HRCR与miR－223互补配对，清除miR－223，使ARC基因的表达增加，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子结合。②是翻译过程，其场所是核糖体。由于控制合成的三条多肽链是同一个模板mRNA，所以最终合成的T1、T2、T3三条多肽链的氨基酸顺序相同。根据肽链的长短可知，翻译的方向是从左到右。
（2）当心肌缺血、缺氧时，某些基因过度表达产生过多的miR－223，miR－233与mRNA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，导致过程②因模板的缺失而受阻，最终导致心力衰竭。与ARC基因（碱基配对方式为A－T、C－G）相比，核酸杂交分子1（碱基配对方式为A－U、T－A、C－G）中特有的碱基对是A－U。
（3）根题意RNA除了具有为蛋白质合成提供模板外，还具有形成核酸杂交分子，调控基因的表达功能。
（4）科研人员认为，HRCR有望成为减缓心力衰竭的新药物，其依据是HRCR与miR－223碱基互补配对，清除miR－223，使ARC基因的表达增加，抑制心肌细胞的凋亡。
物质组成
结构特点
五碳糖
特有碱基
DNA
脱氧核糖
____________
一般是双链
RNA
___________
U（尿嘧啶）
通常是________
DNA复制
转录
翻译
时间
有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期
个体生长发育的整个过程
场所
主要在细胞核
主要在细胞核
核糖体
模板
DNA的两条链
DNA（或基因）的一条链
mRNA
原料
4种脱氧核苷酸
4种核糖核苷酸
20种氨基酸
条件
模板（DNA两条链）、原料（脱氧核糖核苷酸）、酶（解旋酶、DNA聚合酶）、能量（ATP）
模板（DNA或基因一条链）、原料（核糖核苷酸）、酶（RNA聚合酶）、能量（ATP）
模板（mRNA）、原料（20种氨基酸）、能量（ATP）、酶、tRNA、核糖体
产物
2个双链DNA
1个单链RNA
多肽链
产物去向
传递到两个子细胞或子代
通过核孔进入细胞质
组成细胞结构蛋白或功能蛋白
特点
①半保留复制②边解旋边复制
边解旋边转录，DNA双链全保留
一条mRNA上可相继结合多个核糖体，同时合成多条肽链
碱基配对方式
A—T，T—A，G—C，C—G
A—U，T—A，G—C，C—G
A—U，U—A，G—C，C—G
信息传递
DNA→DNA
DNA→RNA
mRNA→蛋白质
意义
传递遗传信息
表达遗传信息，使生物表现出各种性状
密码子
CAC
UAU
AUA
CUC
GUG
UCC
GAG
氨基酸
组氨酸
酪氨酸
异亮氨酸
亮氨酸
缬氨酸
丝氨酸
谷氨酸
DNA 双链
1
G
C
2
T
mRNA
G
tRNA
G
氨基酸
精氨酸
氨基酸
密码子
色氨酸
UGG
谷氨酸
GAA、GAG
酪氨酸
UAC、UAU
组氨酸
CAU、CAC
组别
A组
B组
1
2
3…
平均
1
2
3…
平均
蛋白质合成量
实验分组
实验处理
实验结果
实验组
含溴化乙啶的培养基培养链孢霉
链孢霉线粒体RNA聚合酶含量过高
对照组
不含溴化乙啶的培养基培养链孢霉
链孢霉线粒体RNA聚合酶含量正常
密码子
C或U
G
U
A或G
A、U、C
反密码子
G
C
A
U
I