第六单元 第31课时 基因的表达（教师用书word）-【步步高】2025年高考生物大一轮复习讲义（人教版 粤）

第31课时　基因的表达 课标要求 概述DNA分子上的遗传信息通过RNA指导蛋白质的合成。 考情分析 1.遗传信息的转录和翻译 2023·浙江1月选考·T15　2023·全国乙·T5　2023·江苏·T6　2023·湖南·T12　 2023·山东·T1　2022·湖南·T14　2021·辽宁·T17 2021·河北·T8 2021·广东·T7　2021·浙江1月选考·T22 2.中心法则 2022·河北·T9　2022·浙江6月选考·T16　2021·浙江6月选考·T19 2021·河北·T16　 考点一　遗传信息的转录和翻译 1．RNA的结构、种类和功能 链接教材　必修2 P67“图4－6”：tRNA含有(填“含有”或“不含有”)氢键，一个tRNA分子中不是(填“是”或“不是”)只有3个碱基。 2．遗传信息的转录 链接教材　必修2 P65“图4－4”： (1)一个基因转录时以基因的一条链为模板，一个DNA分子上的所有基因的模板链不一定(填“一定”或“不一定”)相同。 (2)转录方向的判定方法：已合成的mRNA释放的一端(5′－端)为转录的起始方向。 (3)源于必修2 P64～65“正文”：RNA适合作为信使的原因：RNA由核糖核苷酸连接而成，可以携带遗传信息；一般是单链，而且比DNA短，因此能够通过核孔，从细胞核转移到细胞质中。 3．遗传信息的翻译 拓展链接　真核细胞和原核细胞基因表达过程差异 4．遗传信息、密码子与反密码子之间的联系 链接教材　必修2 P67“思考·讨论”：几乎所有的生物体都共用一套密码子，这体现了密码子的通用性，说明当今生物可能有着共同的起源。 判断正误 (1)一个DNA转录只能转录出1条、1种mRNA(　×　) 提示　转录的单位是基因，一个DNA上可有许多个基因，不同基因转录出的RNA不同。 (2)DNA聚合酶和RNA聚合酶的结合位点分别位于DNA和RNA上(　×　) 提示　DNA聚合酶和RNA聚合酶的结合位点都位于DNA上。 (3)DNA复制和转录过程中都需要经过解旋，因此都需要解旋酶(　×　) 提示　DNA复制和转录过程中都需要解旋，但DNA复制过程需要解旋酶，转录过程不需要解旋酶。 (4)每种氨基酸都对应多个密码子，每个密码子都决定一种氨基酸(　×　) 提示　有的氨基酸只对应一个密码子，如甲硫氨酸；有的密码子不决定氨基酸，如终止密码子。 (5)密码子的简并有利于提高转录的速率(　×　) 提示　遗传密码子的简并使得一种氨基酸可以由一种或几种tRNA转运，进而可以提高翻译的速率。 (6)如图为某生物细胞内发生的一系列生理变化，X表示某种酶，则过程Ⅰ在细胞核内进行，过程Ⅱ在细胞质内进行(　×　) 提示　图中转录和翻译同时进行，说明该细胞为原核细胞，原核细胞没有细胞核。 (7)如图为细胞通过翻译形成蛋白质的过程，mRNA移动方向是从左到右，丙氨酸只能由该tRNA转运(　×　) 提示　图示为细胞通过翻译形成蛋白质的过程，根据tRNA进出核糖体情况确定核糖体的移动方向是从左向右。又因为密码子具有简并性，丙氨酸还能由别的tRNA转运。 细胞中基因表达过程受到多水平的调控，包括转录前调控、转录调控、转录后调控、翻译调控和翻译后调控，每一水平的调控都会实现基因的选择性表达。 请结合下面信息思考回答相关问题： 1．操纵元是原核细胞基因表达调控的一种组织形式，它由启动子、结构基因(编码蛋白基因)、终止子等部分组成。如图表示大肠杆菌细胞中核糖体蛋白(RP)合成及调控过程，图中①②表示相关生理过程，mRNA上的RBS是核糖体结合位点。 (1)RP基因操纵元的基本组成单位是脱氧核苷酸。①表示的生理过程是转录，合成的产物中相邻两个核苷酸分子之间形成的化学键叫作磷酸二酯键。过程②中核糖体在mRNA上的移动方向是5′－端→3′－端(填“3′－端→5′－端”或“5′－端→3′－端”)，该过程中还需要的RNA有tRNA、rRNA。 (2)过程①②进行的场所与真核细胞的是否相同？并说明理由。 提示　过程①进行的场所与真核细胞不同，过程①主要发生在拟核中，而真核细胞主要发生在细胞核中；过程②进行的场所与真核细胞是相同的，都在核糖体中。 (3)RP1中有一段氨基酸序列为“—丝氨酸—组氨酸—谷氨酸—”，转运丝氨酸、组氨酸和谷氨酸的tRNA上的相应碱基序列分别为AGA、GUG、CUU，则基因1中决定该氨基酸序列的模板链碱基序列为—AGAGTGCTT—。 (4)图示表明，当细胞中缺乏足够的rRNA分子时，核糖体蛋白RP1能与mRNA分子上的RBS位点结合，从而导致mRNA不能与核糖体结合，进而终止核糖体蛋白质的合成。这种调节机制的意义是什么？ 提示　既保证细胞内rRNA与核糖体在数量上的平衡，又可以减少不必要的物质和能量浪费。 (5)由RP基因操纵元转录的原始RNA往往含有无效的核苷酸片段，需要经相关酶剪除后再与核糖体结合，否则会形成异常的mRNA。若异常mRNA合成了蛋白质，则该蛋白质的氨基酸数目不一定(填“一定”或“不一定”)比正常蛋白质的多，请说明理由。 提示　未剪除的核苷酸片段可能会造成终止密码子提前出现。 2．如图是真核细胞内基因表达的示意图。图中一个基因可由若干个外显子与内含子组成，基因被转录后经拼接加工把内含子转录出的片段切除，就形成了成熟mRNA。则： (1)图中基因2的两条链都可以作为转录的模板吗？为什么？图中基因1、2和3模板链一定都在图示DNA分子的同一条链上吗？ 提示　基因2的两条链不可以都作为转录的模板；因为转录时只能以基因2的一条链为模板。图中基因1、2和3模板链不一定都在图示DNA分子的同一条链上。 (2)图中c所指的3条链最终的氨基酸序列是否相同？为什么？ 提示　图中c所指的3条链最终的氨基酸序列相同；因为这3条链的模板相同(均为a)。 (3)图中信息显示，一条mRNA分子上可结合多个核糖体，这有什么意义？图中核糖体移动的方向是什么？ 提示　少量的mRNA分子可以迅速合成大量的蛋白质。图中核糖体移动的方向为由左向右。 (4)翻译过程中，核糖体是如何使肽链延伸和终止的？从核糖体上脱落下来的是有特定功能的成熟蛋白质吗？ 提示　翻译过程中，核糖体在mRNA上移动并依次读取密码子，进行肽链的合成，直到读取到mRNA上的终止密码子，合成才能终止。刚从核糖体上脱落下来的物质只能称之为多肽，其必须经过一定的加工才能成为具有特定功能的成熟蛋白质。 (5)由图中信息可知，转录水平调控不仅控制基因能否转录，还控制转录次数。加工水平调控为我们理解基因控制生物性状体现的一因多效(填“多因一效”“一因一效”或“一因多效”)提供了理论依据。 考向一　遗传信息、密码子、反密码子的分析 1．(2024·郑州高三月考)如图表示大肠杆菌遗传信息的表达过程，下列叙述正确的是(　　) A．DNA转录形成c过程发生在细胞核中 B．翻译时核糖体在c上的移动方向是②→① C．在DNA解旋酶的作用下以b链为模板合成c链 D．图中tRNA携带的天冬氨酸对应的密码子是5′－UAG－3′ 答案　B 解析　大肠杆菌为原核生物，没有细胞核，A错误；翻译是沿着mRNA的5′－端→3′－端方向进行的，tRNA的3′－端是结合氨基酸的部位，tRNA能与mRNA上的密码子碱基互补配对，推测c的②是5′－端，因此翻译时核糖体在c上的移动方向是②→①，B正确；在RNA聚合酶的作用下，以b链为模版合成c链，C错误；图中tRNA携带的天冬氨酸对应的密码子是5′－GAU－3′，D错误。 2．生物体中编码tRNA的DNA某些碱基改变后，可以产生被称为校正tRNA的分子。某种突变产生了一种携带甘氨酸但是识别精氨酸遗传密码的tRNA。tRNA上识别遗传密码的三个碱基称为反密码子。下列叙述错误的是(　　) A．tRNA分子上的反密码子并不决定其携带的氨基酸种类 B．新合成的多肽链中，原来精氨酸的位置可被替换为甘氨酸 C．此种突变改变了编码蛋白质氨基酸序列的遗传密码序列 D．校正tRNA分子的存在可以弥补某些突变引发的遗传缺陷 答案　C 解析　根据题干信息可知，此种突变发生在编码tRNA的DNA序列上，且产生了校正tRNA分子，并没有改变编码蛋白质氨基酸序列的遗传密码序列，C错误。 考向二　转录和翻译过程的分析 3．(2024·广东四校高三第二次联考)如图所示为某基因表达的过程示意图，①～⑦代表不同的结构或物质，Ⅰ和Ⅱ代表过程。下列相关叙述正确的是(　　) A．过程Ⅰ中的③表示RNA聚合酶，①链的左末端为3′端 B．过程Ⅱ中RNA结合多个⑤，利于迅速合成大量的蛋白质 C．除碱基T和U不同外，②④链的碱基排列顺序相同 D．该图示可以表示人的垂体细胞中生长激素基因表达的过程 答案　B 解析　据图分析可知，过程Ⅰ表示转录过程，③为RNA聚合酶，①链是转录的模板链，根据图中Ⅱ过程肽链的长短可以判断转录和翻译的方向是从右往左，转录时mRNA的合成方向是由5′端向3′端，所以mRNA互补链(①链)的左末端为5′端，A错误；图中过程Ⅱ表示翻译，⑤表示核糖体，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，有利于迅速合成出大量的蛋白质，B正确；由图可知，转录的模板链为①链，但是模板链并不是全部转录，因此即使除碱基T和U不同外，②非模板链和④mRNA链的碱基排列顺序也不相同，C错误；真核细胞的核基因转录场所主要是细胞核，翻译场所是细胞质中的核糖体，转录和翻译一般在不同空间发生，图中是边转录边翻译，一般是原核生物的基因表达过程，D错误。 4．(2023·江苏，6)翻译过程如图所示，其中反密码子第1位碱基常为次黄嘌呤(I)，与密码子第3位碱基A、U、C皆可配对。下列相关叙述正确的是(　　) A．tRNA分子内部不发生碱基互补配对 B．反密码子为5′－CAU－3′的tRNA可转运多种氨基酸 C．mRNA的每个密码子都能结合相应的tRNA D．碱基I与密码子中碱基配对的特点，有利于保持物种遗传的稳定性 答案　D 解析　tRNA链存在空间折叠，局部双链之间通过碱基对相连，A错误；反密码子为5′－CAU－3′的tRNA只能与密码子3′－GUA－5′配对，只能携带一种氨基酸，B错误；mRNA中有终止密码子，核糖体读取到终止密码子时翻译结束，终止密码子没有相应的tRNA结合，C错误；由题意可知，在密码子第3位的碱基A、U或C可与反密码子第1位的I配对，这种配对方式增加了反密码子与密码子识别的灵活性，提高了容错率，有利于保持物种遗传的稳定性，D正确。 考向三　基因表达中的有关计算 5．如图①②③分别表示人体细胞中发生的3种生物大分子的合成过程，下列叙述正确的是(　　) A．造血干细胞发生①②过程的场所是细胞核 B．已知过程②的α链及其模板链中鸟嘌呤分别占27%、17%，该α链对应的双链DNA区段中腺嘌呤所占的碱基比例为24% C．同一种tRNA携带的氨基酸种类可能不同 D．胰岛B细胞和肝细胞的相同DNA进行过程②时产生的mRNA可能相同 答案　D 解析　造血干细胞中，含有DNA分子的有细胞核和线粒体，故造血干细胞发生过程①DNA复制和过程②转录的场所有细胞核和线粒体，A错误；转录时α链及其模板链中鸟嘌呤(G)分别占27%、17%，根据碱基互补配对原则可得出模板链的C占27%，则模板链C＋G占44%，因此双链DNA中的C＋G占44%，双链DNA分子中A＋T占56%，双链中A＝T，则该α链对应的双链DNA区段中腺嘌呤所占的碱基比例为28%，B错误；同一种tRNA的反密码子一致，对应的密码子一致，所以携带的氨基酸种类一致，C错误；相同DNA在不同细胞中可能出现基因的选择性表达，产生的mRNA可能不同；但是控制基本生命活动的基因(管家基因)在胰岛B细胞和肝细胞中都会表达，如控制呼吸酶、ATP合成酶和水解酶合成的基因，故产生的mRNA也可能相同，D正确。 6．如图为人体内胰岛素基因的表达过程。胰岛素含有2条多肽链，其中A链含有21个氨基酸，B链含有30个氨基酸，含有3个二硫键，(二硫键是由2个－SH连接而成)。下列说法正确的是(　　) A．过程①以核糖核苷酸为原料，DNA聚合酶催化该过程 B．过程②发生在细胞质中，需要3种RNA参与 C．胰岛素基因的两条链分别控制A、B两条肽链的合成 D．51个氨基酸形成胰岛素后，相对分子质量比原来减少了882 答案　B 解析　转录是以基因的一条链为模板，胰岛素基因的一条链控制胰岛素分子中A、B两条肽链的合成，C错误；51个氨基酸形成胰岛素后，其相对分子质量的减少量＝脱水数×18＋形成的二硫键×2＝49×18＋3×2＝888，D错误。 考点二　中心法则的提出及其发展 1．遗传信息的传递过程 2．DNA复制、转录、翻译、逆转录和RNA复制的比较 项目 DNA复制 转录 翻译 逆转录 RNA复制 场所 主要细胞核 主要细胞核 核糖体 宿主细胞 宿主细胞 模板 DNA的两条链 DNA的一条链 mRNA RNA RNA 原料 4种脱氧核苷酸 4种核糖核苷酸 21种氨基酸 4种脱氧核苷酸 4种核糖核苷酸 酶 解旋酶、DNA聚合酶 RNA聚合酶 缩合反应的酶 逆转录酶 RNA聚合酶 能量 ATP提供 碱基互补配对原则 G－C、C－G A－T、T－A A－U、T－A A－U、U－A A－T、U－A A－U、U－A 产物 两个子代DNA RNA 多肽链 DNA RNA 信息传递 DNA→DNA DNA→RNA mRNA→蛋白质 RNA→DNA RNA→RNA 意义 前后代之间传递遗传信息 表达遗传信息 表达遗传信息 通过宿主细胞传递遗传信息，合成蛋白质 前后代之间传递遗传信息 判断正误 (1)少数生物(如一些RNA病毒)的遗传信息可以从RNA流向RNA以及从RNA流向DNA(　√　) (2)HIV中能完成逆转录过程(　×　) 提示　HIV病毒是逆转录病毒，在宿主细胞中完成逆转录过程。 (3)转录与DNA复制都遵循碱基互补配对原则，且配对方式相同(　×　) 提示　转录和复制的过程都遵循碱基互补配对原则，转录过程中碱基互补配对的方式是A－U、T－A、C－G和G－C，复制过程中碱基互补配对的方式是A－T、T－A、C－G和G－C。 (4)中心法则涉及的全部过程均可发生在正常人体细胞内(　×　) 提示　正常细胞中往往不会发生逆转录和RNA复制过程。 (5)如图表示中心法则，则过程⑤有半保留复制的特点，过程⑥发生在核糖体上(　×　) 提示　过程⑤为RNA复制过程，不具有半保留复制的特点，过程⑥为翻译过程，发生在核糖体上。 某种冠状病毒是一种单股正链RNA(＋RNA)病毒，其＋RNA进入人体细胞后，既可以作为合成－RNA的模板，也可以作为合成相关酶和蛋白质外壳的模板，而－RNA又可以作为合成＋RNA的模板，最后组装成子代病毒颗粒，如图所示。 (1)图中过程③④⑤发生的场所？图中相关酶与RNA聚合酶的合成先后顺序是怎样的？并说明理由。 提示　过程③④⑤发生在宿主细胞的核糖体上；先合成相关酶，再合成RNA聚合酶；RNA聚合酶的合成需要相关酶的催化。 (2)图中过程①所需的嘌呤类核苷酸数目与过程②所需的嘧啶类核苷酸数目有何特点？ 提示　所需的这两类核苷酸数目相等。 (3)图中＋RNA的作用有哪些？ 提示　作为遗传物质，指导－RNA的合成；作为翻译的模板。 (4)某人感染这种病毒并痊愈后，在短时间内再次接触该病毒时，可能会再次感染该病。请说明原因。 提示　RNA为单链结构，不稳定，易发生基因突变(或变异率高)。 (5)引发手足口病的肠道病毒EV71也具有类似于如图的过程。婴幼儿患病后，一般一周左右会自愈。研究自愈机制时发现，该病毒正链RNA入侵后，在患者体内经过修饰后会生成双链siRNA，随后正义链RNA(＋RNA)被降解，反义链(－RNA)被保留，反义链与后来入侵的正链RNA互补配对，并诱导正义链RNA被核糖核酸酶降解。从中心法则信息传递的角度分析，患者自愈的原因是什么？ 提示　抑制了EV71的(＋RNA的)复制和翻译过程。 (6)与HIV相比，烟草花叶病毒在繁殖过程中不会出现的碱基配对情况？在形成子代病毒的过程中，HIV和烟草花叶病毒发生的遗传信息流动不完全一样，主要区别是什么？ 提示　烟草花叶病毒在繁殖过程中不会出现A－T的配对；HIV形成子代病毒时存在逆转录过程，烟草花叶病毒形成子代病毒时没有逆转录过程。 考向四　遗传信息传递过程分析 7．(2022·浙江6月选考，16)“中心法则”反映了遗传信息的传递方向，其中某过程的示意图如下。下列叙述正确的是(　　) A．催化该过程的酶为RNA聚合酶 B．a链上任意3个碱基组成一个密码子 C．b链的脱氧核苷酸之间通过磷酸二酯键相连 D．该过程中遗传信息从DNA向RNA传递 答案　C 解析　题图所示为逆转录过程，催化该过程的酶为逆转录酶，A错误；a(RNA)链上能决定一个氨基酸的3个相邻碱基，组成一个密码子，B错误；b为单链DNA，相邻的两个脱氧核苷酸之间通过磷酸二酯键连接，C正确；该过程为逆转录，遗传信息从RNA向DNA传递，D错误。 8．(2024·惠州高三调研)下列关于中心法则的叙述，正确的是(　　) A．生物的遗传信息都储存在DNA的脱氧核苷酸序列中 B．核苷酸序列不同的基因也可能表达出相同的蛋白质 C．正常人体所有细胞内都可以发生①②③过程 D．过程④⑤只能发生在病毒体内，过程⑤需要逆转录酶的催化 答案　B 解析　生物的遗传物质是DNA或RNA，故生物的遗传信息储存在DNA的脱氧核苷酸序列或RNA的核糖核苷酸序列中，A错误；由于密码子具有简并性，因此核苷酸序列不同的基因可能表达出相同的蛋白质，B正确；高度分化的人体细胞不能发生①DNA复制过程，C错误；过程⑤逆转录和④RNA复制只能发生在被病毒侵染的宿主细胞内，⑤需要逆转录酶的催化，D错误。 9．(2021·河北，16改编)许多抗肿瘤药物通过干扰DNA合成及功能抑制肿瘤细胞增殖。下表为三种抗肿瘤药物的主要作用机理。下列叙述不正确的是(　　) 药物名称 作用机理 羟基脲 阻止脱氧核糖核苷酸的合成 放线菌素D 抑制DNA的模板功能 阿糖胞苷 抑制DNA聚合酶活性 A.羟基脲处理后，肿瘤细胞中DNA复制和转录过程都出现原料匮乏 B．放线菌素D处理后，肿瘤细胞中DNA复制和转录过程都受到抑制 C．阿糖胞苷处理后，肿瘤细胞DNA复制过程中子链无法正常延伸 D．将三种药物精准导入肿瘤细胞的技术可减弱它们对正常细胞的不利影响 答案　A 解析　羟基脲阻止脱氧核糖核苷酸的合成，从而影响肿瘤细胞中DNA复制过程，而转录过程需要的原料是核糖核苷酸，不会受到羟基脲的影响，A错误；放线菌素D通过抑制DNA的模板功能，可以抑制DNA复制和转录过程，因为DNA复制和转录均需要DNA模板，B正确；阿糖胞苷抑制DNA聚合酶活性而影响DNA复制过程，DNA聚合酶活性受抑制后，会使肿瘤细胞DNA复制过程中子链无法正常延伸，C正确；将三种药物精准导入肿瘤细胞的技术可以抑制肿瘤细胞的增殖，由于三种药物是精准导入肿瘤细胞，因此，可以减弱它们对正常细胞的不利影响，D正确。 1．RNA有三种，它们分别是mRNA、tRNA、rRNA；真核细胞中核仁受损会影响rRNA的合成，进而影响核糖体(细胞器)的形成。 2．mRNA上3个相邻的碱基决定1个氨基酸。每3个这样的碱基叫作1个密码子。 3．tRNA的种类很多，但是，每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸。tRNA分子比mRNA小得多，其一端是携带氨基酸的部位，另一端有3个相邻的碱基。每个tRNA的这3个碱基可以与mRNA上的密码子互补配对，叫作反密码子。 4．通常，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，因此，少量的mRNA分子就可以迅速合成大量的蛋白质。图示中核糖体移动的方向是从左向右。 5．转录的场所：细胞核(主要)、线粒体、叶绿体；模板：DNA的一条链；原料：4种核糖核苷酸；酶：RNA聚合酶；能量：ATP；遵循的原则：碱基互补配对(A与U、T与A、C与G、G与C)；产物：单链RNA。 6．翻译的场所：核糖体；模板：mRNA；原料：氨基酸；转运工具：tRNA；酶；能量(ATP)；遵循的原则：碱基互补配对(A与U、U与A、C与G、G与C)；产物：肽链。 7．脑源性神经营养因子(BDNF)由两条肽链构成，能够维持和促进中枢神经系统正常的生长发育。若BDNF基因表达受阻，则会导致精神分裂症。如图为BDNF基因的表达及调控过程，由图可知，miRNA－195基因调控BDNF基因表达的机理 是miRNA－195表达的mRNA与BDNF基因表达的mRNA形成局部双链结构，从而使BDNF基因表达的mRNA无法与核糖体结合。精神分裂症患者与正常人相比，丙过程_增强(填“减弱”“不变”或“增强”)，若甲过程反应强度不变，则BDNF的含量将_减少(填“减少”“不变”或“增加”)。 8．已知Bcl－2是一个抗凋亡基因，其编码的蛋白质有抑制细胞凋亡的作用，MIR－15a基因的转录产物miRNA是真核细胞中一类不编码蛋白质的短序列RNA，可调节Bcl－2基因的表达，如图所示。 据图分析，miRNA调控Bcl－2基因表达的机理是miRNA与Bcl－2基因转录生成的mRNA发生碱基互补配对形成双链，阻断翻译过程。 9．研究发现，起始密码子AUG决定甲硫氨酸，但蛋白质的第一个氨基酸往往不是甲硫氨酸，其原因是翻译生成的多肽链往往需要进行加工修饰，甲硫氨酸在此过程中会被剪切掉。 课时精练 一、选择题 1．(2023·汕头高三一模)非编码RNA是指从基因组上转录而来，但不能翻译为蛋白质的功能性RNA分子，在RNA水平上行使各自的生物学功能。下列说法错误的是(　　) A．翻译过程中必须有非编码RNA的参与 B．RNA病毒中的RNA分子是非编码RNA C．具有催化功能的RNA是一种非编码RNA D．非编码RNA可能在表观遗传中发挥作用 答案　B 解析　翻译过程中必须有非编码RNA的参与，如tRNA和rRNA，前者用于转运氨基酸，后者用于组成核糖体，A正确；RNA病毒中的RNA可以转录出编码RNA，进而指导病毒蛋白质的合成，故从本质上说，RNA病毒中的RNA分子是编码RNA，B错误；具有催化功能的RNA不能指导蛋白质的合成，但可作为酶发挥作用，因而是一种非编码RNA，C正确；表观遗传指的是生物体基因的碱基序列保持不变，但基因表达和表型发生可遗传变化的现象，可见该过程中有些基因不能正常表达，因而导致性状的改变，在该过程中非编码RNA起到了调控作用，即非编码RNA可能在表观遗传中发挥作用，D正确。 2．(2023·邯郸高三模拟)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－T B．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上的移动方向是由a到b D．图示tRNA可以搬运密码子为CCA的氨基酸 答案　D 解析　因为反密码子从tRNA的3′－端→5′－端读取，即UGG，故图示tRNA可以搬运密码子为ACC的氨基酸，D错误。 3．(2023·全国乙，5)已知某种氨基酸(简称甲)是一种特殊氨基酸，迄今只在某些古菌(古细菌)中发现含有该氨基酸的蛋白质。研究发现这种情况出现的原因是：这些古菌含有特异的能够转运甲的tRNA(表示为tRNA甲)和酶E，酶E催化甲与tRNA甲结合生成携带了甲的tRNA甲(表示为甲－tRNA甲)，进而将甲带入核糖体参与肽链合成。已知tRNA甲可以识别大肠杆菌mRNA中特定的密码子，从而在其核糖体上参与肽链的合成。若要在大肠杆菌中合成含有甲的肽链，则下列物质或细胞器中必须转入大肠杆菌细胞内的是(　　) ①ATP　②甲　③RNA聚合酶　④古菌的核糖体 ⑤酶E的基因　⑥tRNA甲的基因 A．②⑤⑥ B．①②⑤ C．③④⑥ D．②④⑤ 答案　A 解析　根据题干信息“已知tRNA甲可以识别大肠杆菌mRNA中特定的密码子，从而在其核糖体上参与肽链的合成”，说明该肽链合成所需能量、核糖体、RNA聚合酶均由大肠杆菌提供，①③④不符合题意；据题意可知，甲是一种特殊氨基酸，迄今只在某些古菌(古细菌)中发现含有该氨基酸的蛋白质，所以要在大肠杆菌中合成含有甲的肽链，必须往大肠杆菌细胞内转入甲，②符合题意；古菌含有特异的能够转运甲的tRNA和酶E，酶E催化甲与tRNA甲结合生成携带了甲的tRNA甲，进而将甲带入核糖体参与肽链合成，所以大肠杆菌细胞内要含有tRNA甲的基因以便合成tRNA甲，大肠杆菌细胞内也要含有酶E的基因以便合成酶E，催化甲与tRNA甲结合，⑤⑥符合题意。故选A。 4．(2024·湛江高三调研)大肠杆菌对乳糖的利用需要β－半乳糖苷酶、透性酶和转乙酰基酶。这三种酶的相关基因(Z、Y、A)连在一起构成一个转录单位，该转录单位的转录是从启动子(P)开始，并受操控基因(O)和调节基因(I)控制，相关基因的位置如图所示。下列有关叙述错误的是(　　) A．X表示RNA聚合酶，可以使双链DNA的氢键断裂 B．培养基中存在乳糖时，可诱导Z、Y、A基因的表达 C．调节基因I的上游和下游也存在启动子和终止子 D．阻遏物从翻译水平上抑制了Z、Y、A基因的表达 答案　D 解析　RNA聚合酶既能使双链DNA解旋，又能催化磷酸二酯键生成，其与启动子结合，驱动基因的转录，使双链DNA解开双螺旋，断开氢键，A正确；由图可知，培养基中存在乳糖时，乳糖与阻遏物结合，使其脱离操控基因(O)，进而解除阻遏作用，故Z、Y、A基因便能转录和翻译，B正确；由图可知，调节基因(I)可以转录和翻译产生阻遏物，因此调节基因(I)的上游和下游也存在启动子和终止子，C正确；由图可知，阻遏物与操控基因(O)结合，阻止相关基因的转录，阻遏物从转录水平上抑制了Z、Y、A基因的表达，D错误。 5.(2023·浙江1月选考，15)核糖体是蛋白质合成的场所。某细菌进行蛋白质合成时，多个核糖体串联在一条mRNA上形成念珠状结构——多聚核糖体(如图所示)。多聚核糖体上合成同种肽链的每个核糖体都从mRNA同一位置开始翻译，移动至相同的位置结束翻译。多聚核糖体所包含的核糖体数量由mRNA的长度决定。下列叙述正确的是(　　) A．图示翻译过程中，各核糖体从mRNA的3′－端向5′－端移动 B．该过程中，mRNA上的密码子与tRNA上的反密码子互补配对 C．图中5个核糖体同时结合到mRNA上开始翻译，同时结束翻译 D．若将细菌的某基因截短，相应的多聚核糖体上所串联的核糖体数目不会发生变化 答案　B 解析　图示翻译过程中，各核糖体从mRNA的5′－端向3′－端移动，A错误；该过程中，mRNA上的密码子与tRNA上的反密码子互补配对，tRNA通过识别mRNA上的密码子携带相应氨基酸进入核糖体，B正确；图中5个核糖体结合到mRNA上开始翻译，从识别到起始密码子开始进行翻译，识别到终止密码子结束翻译，并非是同时开始同时结束的，C错误；若将细菌的某基因截短，相应的多聚核糖体上所串联的核糖体数目可能会减少，D错误。 6．(2024·广州高三月考)Rous肉瘤病毒是诱发癌症的一类RNA病毒，如图表示其致病原理，下列叙述正确的是(　　) A．过程①发生在宿主细胞内，需要宿主细胞提供逆转录酶 B．过程②的目的是形成双链DNA，其中酶A是一种RNA聚合酶 C．过程③是以＋DNA为模板合成大量Rous肉瘤病毒＋RNA的过程 D．Rous肉瘤病毒致癌的过程中，宿主细胞的遗传信息发生改变 答案　D 解析　过程①表示逆转录过程，病毒是营寄生生活的生物，过程①发生在宿主细胞内，由病毒提供逆转录酶，A错误；据图分析，过程②表示DNA分子的复制，目的是形成双链DNA，根据由酶A催化得到的产物是核糖核苷酸，判断酶A是将RNA水解的酶，B错误；据图分析，－DNA与＋RNA发生碱基互补配对，故过程③是以－DNA为模板合成大量Rous肉瘤病毒＋RNA的过程，C错误；Rous肉瘤病毒是逆转录病毒，由图可知，Rous肉瘤病毒是将病毒的RNA逆转录形成的DNA整合到宿主细胞的DNA上，导致宿主细胞的遗传信息发生改变，D正确。 7．(2024·南京高三模拟)心肌细胞过量凋亡易引起心力衰竭。如图为心肌细胞中凋亡基因ARC表达的相关调节过程，miR－223是一种非编码RNA。下列相关叙述正确的是(　　) A．过程①需DNA聚合酶识别并结合启动子 B．过程②正在合成的肽链的氨基酸序列相同 C．基因miR－223过度表达，可能导致心力衰竭 D．若某RNA能与miR－223竞争性结合ARC mRNA，则有望成为减缓心力衰竭的新药物 答案　C 解析　过程①是转录，需RNA聚合酶识别并结合启动子，A错误；过程②是翻译，存在多聚核糖体，最终合成的肽链的氨基酸序列相同，B错误；基因miR－223过度表达产生RNA与ARC mRNA结合，从而抑制凋亡抑制因子的翻译过程，使凋亡抑制因子合成量降低，使心肌细胞过度凋亡，可能导致心力衰竭，C正确；若某RNA能与miR－223竞争性结合ARC mRNA，仍会抑制凋亡抑制因子的表达，使心肌细胞过度凋亡，不能减缓心力衰竭，D错误。 8．(2024·日照高三期末)翻译过程可分为如图所示的三个阶段，①～④表示参与翻译的物质或结构，其中④是能引起肽链释放的蛋白质。据图分析，下列叙述正确的是(　　) A．通常，每种①通过自身的反密码子识别并转运一种氨基酸 B．翻译过程中，②将会沿③的a端(5′－端)向b端(3′－端)移动 C．④通过碱基互补配对识别终止密码子UAA引起肽链释放，翻译过程终止 D．为提高翻译效率，通常③上会相继结合多个②，同时进行多条肽链的合成 答案　D 解析　①tRNA与氨基酸的正确识别靠的是一种酶(氨基酰－tRNA合成酶)，氨基酸中不含碱基，反密码子不能识别氨基酸，A错误；根据延伸过程中肽链的转移可知，核糖体移动的方向是由b→a，即②核糖体将会沿③mRNA的b端(5′－端)向a端(3′－端)移动，B错误；④是能引起肽链释放的蛋白质，不含碱基，因此不能通过碱基互补配对识别终止密码子UAA，C错误；为提高翻译效率，通常③(mRNA)上会相继结合多个②(核糖体)，同时进行多条肽链的合成，D正确。 9．(2024·广州高三预测)选择性剪接是指一个基因的转录产物可通过不同的拼接方式形成不同的mRNA的过程。如图表示鼠的降钙素基因的表达过程，下列叙述错误的是(　　) A．当RNA聚合酶移动到终止密码子时，过程①停止 B．过程②中，被转运的氨基酸与tRNA的3′端结合 C．题中鼠降钙素基因表达的调控属于转录后水平的调控 D．相同基因的表达产物不同，这有助于蛋白质多样性的形成 答案　A 解析　据图分析，过程①是DNA形成前体mRNA的过程，表示转录过程，转录时RNA聚合酶识别并结合启动子，驱动基因转录，移动到终止子时停止转录，终止密码子是终止翻译的，A错误；tRNA的3′端(—OH)与被转运的氨基酸结合，B正确；根据题图可知，整个过程是对RNA进行的操作，而RNA是转录的产物，由此可判断图示的基因表达调控属于转录后水平的调控，C正确；图中降钙素基因可以控制合成降钙素和CGRP，即相同基因的表达产物不同，这有助于蛋白质多样性的形成，D正确。 二、非选择题 10．miRNA能调控基因表达，一种miRNA可调节多个基因的功能，对细胞代谢产生多重影响。细胞内miRNA的合成及调控基因表达的机制如图所示，已知RISC是一种蛋白复合体。回答下列问题： (1)核基因转录生成miRNA的场所是__________，参与该过程的酶主要是______________。催化过程①和过程②的酶都能作用于______________(填化学键)，使之断开。 (2)据图分析，某种成熟的miRNA可通过完全互补、部分互补途径分别抑制基因H与基因X的功能，使这两个基因编码的蛋白质明显减少，其机理分别是_______________________和________________________________________________________________________。 同一种miRNA可调节多个基因的功能，原因可能是____________________________。 (3)阿尔茨海默病(AD)是一种神经系统退行性疾病，与膜蛋白APP的代谢障碍有关。APP被β－分泌酶水解为N片段和β片段，后者被γ－分泌酶水解成Aβ蛋白。Aβ蛋白浓度较高时易在神经元中沉积形成淀粉样块，引发细胞毒性。目前，miRNA用于AD防治在动物模型中已取得进展。综合以上信息，提出一个用miRNA防治AD的新思路：______________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)细胞核　RNA聚合酶　磷酸二酯键　(2)基因H的mRNA降解，缺乏模板链不能翻译合成蛋白质　基因X的mRNA与miRNA结合形成双链，阻止mRNA与核糖体结合，不能翻译合成蛋白质　不同基因有与同种miRNA互补配对的碱基序列　(3)设计miRNA靶向抑制γ－分泌酶(或β－分泌酶)的合成 解析　(1)核基因存在于细胞核中，其转录生成miRNA的场所是细胞核，转录过程需要的酶是RNA聚合酶，过程①和过程②是对核基因转录形成的RNA进行修饰、剪切，作用的化学键是核苷酸之间的磷酸二酯键。(2)某种成熟的miRNA可通过完全互补、部分互补途径分别抑制基因H与基因X的功能，由图可知，miRNA与mRNA完全互补时，使mRNA降解，使细胞内缺乏模板链不能翻译合成H蛋白；miRNA与mRNA部分互补时，mRNA与miRNA结合形成双链，阻止mRNA与核糖体结合，不能翻译合成X蛋白。由于不同基因有能与同种miRNA互补配对的碱基序列，因此导致miRNA能与多个基因转录形成的mRNA发生碱基互补配对，进而调节多个基因的功能。(3)AD与Aβ蛋白积累有关，Aβ蛋白的代谢需要β－分泌酶和γ－分泌酶的作用，由于miRNA能与细胞内mRNA互补而抑制翻译过程，因此可设计miRNA靶向抑制γ－分泌酶(或β－分泌酶)的合成，减少神经元中Aβ蛋白的浓度和毒性，用于防治AD。 11．(2024·开封高三期末)转铁蛋白(Tf)能与细胞膜上的转铁蛋白受体(TfR)结合，介导含铁的蛋白质从细胞外进入细胞内。细胞内转铁蛋白受体mRNA(TfR－mRNA)的稳定性受Fe3＋含量的调节(如图)，铁反应元件是TfR－mRNA上一段富含碱基A、U的序列，当细胞中Fe3＋浓度高时，铁调节蛋白由于结合Fe3＋而不能与铁反应元件结合，导致TfR－mRNA易水解。回答下列问题： (1)若转铁蛋白受体由n个氨基酸组成，指导其合成的mRNA的碱基数远大于3n，主要原因是mRNA中有____________________________________________________________。 若TfR基因中某碱基对发生缺失，会导致合成的肽链变短，其原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)铁调节蛋白与Fe3＋结合会改变铁调节蛋白的____________，当细胞中Fe3＋不足时，TfR－mRNA将_______________________________，其生理意义是__________________________。 (3)原核生物的mRNA通常在转录完成之前便可启动蛋白质的翻译，但真核生物的核基因必须在mRNA形成之后才能翻译蛋白质，针对这一差异，从细胞结构的角度给予合理的解释________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)大量不翻译的碱基序列　基因突变导致mRNA上终止密码子提前出现　(2)空间结构　难被水解，能指导合成更多的转铁蛋白受体(TfR)　有利于细胞从外界吸收更多的Fe3＋，以满足生命活动的需要　(3)原核细胞没有核膜，可以边转录边翻译；真核生物有核膜，mRNA需要在细胞核形成，通过核孔运出细胞核后才能与核糖体结合进行翻译 解析　(1)指导铁蛋白合成的mRNA的碱基序列上存在不能决定氨基酸的密码子，即大量不翻译的碱基序列，故合成的铁蛋白mRNA的碱基数远大于3n；基因内部碱基对的增添、缺失或替换可能导致mRNA上终止密码子提前出现，进而使翻译成的肽链变短。(2)据图分析可知，铁调节蛋白与Fe3＋结合会改变铁调节蛋白的空间结构。根据题意，当细胞中Fe3＋浓度低时，TfR－mRNA将难水解，能指导合成更多的转铁蛋白受体，有利于细胞从外界吸收更多的Fe3＋，以满足生命活动的需要。 12．(2024·茂名高三调研)人禽流感是感染禽流感病毒后引起的以呼吸道症状为主的临床综合征。禽流感病毒的遗传物质为单链－RNA，如图为禽流感病毒入侵细胞后的增殖示意图。请回答下列问题： (1)禽流感病毒通过______(方式)进入细胞。由于内涵体pH较低，导致囊膜蛋白__________改变，内涵体的两层膜发生融合，释放病毒衣壳进入细胞质。 (2)过程②需要________________催化形成多种mRNA；过程③利用__________作为原料，参与该过程的RNA除了mRNA外还有____________________________________。 (3)在________________(场所)合成的病毒蛋白进入细胞核与病毒－RNA结合，初步装配形成核蛋白核心；另一些病毒蛋白需经过________________________加工后转移到细胞膜上。 (4)病毒的一条－RNA共含有m个碱基，其中腺嘌呤、尿嘧啶的数量分别为a、b，则以该－RNA为模板合成一条子代－RNA，共需要消耗____________________________ 个胞嘧啶核糖核苷酸。 (5)已知禽流感病毒基因中一个碱基发生替换，导致病毒蛋白H的第627位氨基酸由谷氨酸(密码子为GAA或GAG)变成赖氨酸(密码子为AAA或AAG)，请推测禽流感病毒基因中碱基的变化情况是__________。 (6)蛋白H是病毒基因组复制过程中的关键蛋白。科研人员将能与蛋白H的mRNA完全配对的干扰RNA导入宿主细胞，可起到抗病毒的效果，其机理是___________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)胞吞　空间结构　(2)RNA聚合酶　氨基酸　tRNA、rRNA　(3)核糖体　内质网和高尔基体　(4)m－a－b　(5)C→U　(6)抑制翻译过程使蛋白H不能合成，阻止病毒基因的复制从而阻止其增殖 解析　(1)由题图可知，禽流感病毒通过胞吞进入细胞。高温、过酸、过碱会改变蛋白质的空间结构，使其失活。由于内涵体pH较低，导致囊膜蛋白空间结构改变，内涵体的两层膜发生融合，释放病毒衣壳进入细胞质。(2)过程②为转录过程，需要RNA聚合酶催化形成多种mRNA；过程③为翻译过程，利用氨基酸作为原料，参与该过程的RNA除了mRNA外还有tRNA和rRNA。tRNA转运氨基酸至核糖体，rRNA是核糖体的组成部分。(3)核糖体是蛋白质的合成场所，内质网和高尔基体是蛋白质的加工场所，在核糖体合成的病毒蛋白进入细胞核与病毒－RNA结合，初步装配形成核蛋白核心；另一些病毒蛋白需经过内质网和高尔基体加工后转移到细胞膜上。(4)以－RNA为模板合成一条子代－RNA，需要先以－RNA为模板合成一条＋RNA，再以这条＋RNA为模板合成－RNA。－RNA与＋RNA是碱基互补配对关系，以－RNA为模板合成一条子代＋RNA需要消耗的胞嘧啶核糖核苷酸的数目等于－RNA中鸟嘌呤的数目，以这条＋RNA为模板合成－RNA需要消耗的胞嘧啶核糖核苷酸的数目等于＋RNA中鸟嘌呤的数目，也就是－RNA中胞嘧啶的数目，因此整个过程中需要的胞嘧啶核糖核苷酸的数目为－RNA中鸟嘌呤和胞嘧啶核糖核苷酸数目之和，即m－a－b。(5)已知禽流感病毒基因中一个碱基发生替换，导致病毒蛋白H的第627位氨基酸由谷氨酸(密码子为GAA或GAG)变成赖氨酸(密码子为AAA或AAG)，密码子中的G变为A，根据碱基互补配对原则，那么基因模板中的碱基变化应该是C变为U。(6)将能与蛋白H的mRNA完全配对的干扰RNA导入宿主细胞，导致蛋白H的mRNA无法作为翻译的模板，抑制翻译过程使蛋白H不能合成，阻止病毒基因的复制从而阻止其增殖。 学科网（北京）股份有限公司 $