山西高一生物学下学期阶段测试（人教必修二第四章）

**基本信息** 高一生物必修二第4章“基因的表达”单元卷，90分钟150分，以新情境题（如基因组印记）和原创题（如剂量补偿效应）为特色，覆盖DNA与RNA、转录翻译、中心法则等核心知识点，适配单元复习巩固与能力提升。 **题型特征** |题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色| |----|-----------|----------|----------| |选择题|16题/48分|DNA与RNA结构、转录翻译、密码子简并性、表观遗传|结合基因组印记新情境，考查碱基计算等基础能力| |非选择题|4题/52分|中心法则、基因表达调控、poly(A)尾功能|原创题（如剂量补偿效应）、图表分析（翻译过程图），体现科学思维与探究实践|

应用场景：单元测 高一生物学下学期阶段测试 必修二 第4章 基因的表达 （考试时间：90分钟，分值：150分） 一、选择题：本题共16小题，每小题3分，共48分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。 1．下列有关DNA和RNA的叙述，不正确的是（　　） A．RNA中含有核糖，DNA中含有脱氧核糖 B．DNA和RNA都可以分布于真核生物的细胞核和细胞质中 C．RNA中不含氢键，DNA中含有氢键 D．RNA和DNA都可以作为遗传物质 2. 某段DNA片段转录形成的mRNA分子中腺嘌呤(A)占碱基总数的10%，尿嘧啶(U)占碱基总数的30%，则转录出该mRNA的DNA片段中，腺嘌呤(A)所占的比例为（　　） A．40% B．30% C．20% D．10% 3．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 4．密码子简并性对生物体生存发展的意义是（　　） A．提高转录的速率 B．使少量的mRNA分子就可以合成大量的蛋白质 C．简并的密码子对应相同的反密码子 D．增强容错性，保证翻译速度 5．（新情境题）基因组印记（Genomic imprinting）是指来源于父本和母本的等位基因在子代中呈现差异表达的表观遗传现象。DNA甲基化是引起基因印记的重要方式之一，甲基化会抑制基因的表达。小鼠胰岛素样生长因子2基因（lgf2）是首个被鉴定的印记基因，存在有功能型的A基因（能促进小鼠正常生长）和无功能型的a基因（不能促进生长）。研究发现，lgf2基因在雌鼠形成配子时发生甲基化（印记重建），在雄鼠形成配子时发生去甲基化。现有基因型均为Aa的雌雄小鼠若干，其中雌鼠产生的卵细胞中A基因已甲基化（不表达），雄鼠产生的精子中A基因未甲基化（能表达）。下列相关叙述正确的是（　　） A．小鼠lgf2基因的遗传遵循自由组合定律 B．若将上述基因型为Aa的雌雄小鼠杂交，子代中生长正常小鼠与生长缺陷（矮小）小鼠的比例为3∶1 C．基因组印记是通过改变DNA的碱基序列来实现的，属于可遗传变异 D．若将上述子代中一只生长正常的小鼠与一只基因型相同但来自其他杂交组合的生长缺陷小鼠杂交，后代可能出现全为生长缺陷的情况 6．关于核DNA复制与转录的叙述，错误的是（　　） A．在某个细胞的一生中，DNA只复制一次，基因可多次转录 B．在细胞分裂期，染色体高度螺旋化后，基因转录水平下降 C．在细胞分化期，DNA的复制、转录和翻译可同时进行 D．转录时，不同基因的模板链可能不同，但特定的某一基因模板链固定 7．下列过程中，由逆转录酶催化的是（　　） A．DNA→RNA B．RNA→DNA C．蛋白质→蛋白质 D．RNA→蛋白质 8．遗传信息从RNA→RNA途径是对中心法则的补充，下列能够发生该传递途径的生物是（　　） A．烟草 B．烟草花叶病毒 C．噬菌体 D．大肠杆菌 9．（原创题）剂量补偿效应是指在XY性别决定机制的生物中，使性连锁基因在两种性别中有相等或近乎相等有效剂量的遗传效应。不同生物的剂量补偿机制不同：哺乳动物通过雌性一条X染色体随机失活来实现；果蝇则通过雄性单条X染色体的转录活性加倍来实现。研究发现，果蝇的剂量补偿与X染色体上的一系列基因（如msl-1、msl-2、msl-3、mle等）有关，这些基因编码的蛋白质形成MSL复合物，该复合物与雄性X染色体结合，使其转录水平提高约2倍。而雌性果蝇体内的Sxl蛋白会抑制msl-2基因mRNA的正确剪接，导致MSL复合物无法形成，因此雌性两条X染色体均以基础水平转录。据此分析，下列叙述正确的是（　　） A．雌性果蝇体内两条X染色体的转录水平之和与雄性果蝇单条X染色体的转录水平相等，这是剂量补偿效应的结果 B．若某雄性果蝇的msl-2基因发生突变而失活，则该果蝇X染色体上的基因表达量将加倍 C．果蝇的剂量补偿机制与哺乳动物一样，都涉及一条X染色体的完全失活 D．Sxl蛋白在雌性果蝇中表达，通过促进msl-2基因的表达来实现剂量补偿 10．下列不属于DNA复制和转录的共同点的是（　　） A．需要酶的参与 B．需要ATP提供能量 C．遵循碱基互补配对原则 D．以DNA的两条链为模板 11．如图表示a、b、c三个核糖体相继结合到一个mRNA分子上，并沿着mRNA移动合成肽链的过程。下列叙述错误的是（　　） A．最早与mRNA结合的核糖体是c B．核糖体沿箭头①方向移动 C．图示过程有水的生成 D．这个mRNA分子上结合三个核糖体，同时合成三条不同的肽链 12．真核生物中，基因、遗传信息、密码子和反密码子分别是指（　　） ①信使RNA上核苷酸的排列顺序　②基因中脱氧核苷酸的排列顺序　③DNA上决定氨基酸的3个相邻的碱基　④转运RNA上识别密码子的3个相邻的碱基　⑤信使RNA上决定氨基酸的3个相邻的碱基　⑥有遗传效应的DNA片段 A．⑤①④③ B．⑥②⑤④ C．⑥⑤①② D．②⑥③④ 13．如图表示人体内苯丙氨酸的代谢途径，据图分析不正确的是（　　） A．基因1不正常而缺乏酶1可能引起苯丙酮尿症 B．由苯丙氨酸合成黑色素需要多个基因控制 C．该图说明基因可通过控制蛋白质的结构直接控制生物性状 D．基因2突变而缺乏酶2将导致人患白化病 14．下列关于基因、蛋白质与性状的关系的描述中，正确的是（　　） A．皱粒豌豆种子中，编码淀粉分支酶的基因被打乱，导致淀粉分支酶出现异常，活性大大降低，淀粉含量低而蔗糖含量高 B．人类白化病症状是基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状来实现的 C．一个基因一定对应相应的蛋白质 D．囊性纤维化患者中，编码CFTR蛋白的基因增添了3个碱基，导致蛋白质结构异常 15．关于表观遗传的理解，下列说法正确的是（　　） A．DNA的甲基化与环境因素无关 B．DNA的甲基化影响基因的翻译过程 C．表观遗传现象不符合孟德尔遗传定律 D．DNA的甲基化导致基因的碱基序列改变 16．（原创题）下表为四种抗菌药物的作用机制，下图为真核细胞和原核细胞共有的中心法则过程示意图。根据所学知识，下列叙述中正确的是（　　） 抗菌药物 作用机制 阿昔洛韦 抑制DNA聚合酶的活性 放线菌素D 与DNA结合，抑制RNA聚合酶与启动子结合 氯霉素 与细菌核糖体50S大亚基结合，抑制肽酰转移酶活性 利巴韦林 抑制RNA依赖的RNA聚合酶活性 A．阿昔洛韦通过抑制细菌的转录过程（过程②）来发挥抗菌作用 B．放线菌素D能抑制细菌的转录过程，但对人体细胞的转录过程无影响 C．氯霉素通过抑制细菌翻译过程（过程③）来发挥抗菌作用，该过程以mRNA为模板，以氨基酸为原料 D．利巴韦林能抑制RNA病毒的过程③，因此可用于治疗流感病毒（RNA病毒）感染 二、非选择题（本题共4小题，共52分。除特殊标记外，每空1分） 17．（11分）如图为基因控制蛋白质合成的过程示意图，其中①~④表示相关物质或结构，请回答下列问题： （1）该过程表示蛋白质的合成过程。根据图形可知④表示 ，③表示 ，②表示 ，①表示 ；图示过程在 细胞中发生，原因是 。 （2）翻译是以 为模板，在 上，以氨基酸为原料合成蛋白质的过程。mRNA上有12个碱基，若每三个相邻的碱基决定一个氨基酸，可决定 个氨基酸，翻译时需要 个tRNA运载。 （3）由图中有关箭头所指方向知，核糖体移动方向为 。 18．（21分）（新情境题）下图表示某真核细胞内遗传信息表达的部分过程，左图为转录和翻译示意图，右图为中心法则示意图（①~⑤表示遗传信息传递的不同过程）。请据图回答下列问题： （1） 左图中以④为模板合成⑤物质的过程称为 ，该过程发生的场所是 。密码子是指 ；若合成⑤时到图中UCU决定的氨基酸后就结束，则终止翻译的密码子是 。 （2） 左图中②所示的分子是 ，其功能是 。图中一个④分子上可以相继结合多个⑥，其生物学意义是 。 （3） 左图显示的真核细胞内遗传信息的流向是 → → ，这种流向与右图中 （填图中数字编号）相对应。 （4） 科学家克里克提出的中心法则最初包括右图中 （填图中数字编号）所示的遗传信息的传递过程。过程⑤（RNA→RNA）和过程④（RNA→DNA）是对中心法则的补充，这些过程通常发生在 （填生物类型）中。其中过程⑤需要 酶的参与。 （5） 2021年有研究团队发现，人类自身聚合酶θ可以将RNA序列逆向写入DNA，实现首次证实细胞自身具备 → 的信息传递能力。这一发现表明，中心法则中的信息流动并非完全单向，生命体的遗传信息传递机制比人们之前认为的更加复杂。 （6） 已知左图中④的部分碱基序列为：AUGGCUUCUUGC...，若该mRNA中某密码子由UCU变为UCC，但编码的氨基酸种类不变（丝氨酸），这体现了密码子的 性。若该基因发生突变，导致mRNA上提前出现终止密码子，则合成的多肽链将 ，这种DNA分子中碱基对的增添、缺失或替换引起基因序列的改变，称为 。 （7） 左图所示的翻译过程中，通常是从mRNA上的 （填“5′端”或“3′端”）开始读取密码子。翻译过程中，tRNA的反密码子与mRNA上的密码子通过 原则进行配对，将携带的氨基酸运输至核糖体参与肽链的延伸。 19．（6分）一条多肽链中有50个氨基酸，请回答下列问题： （1）作为合成该多肽链的mRNA分子至少含有碱基 个，用来转录该mRNA的DNA分子至少含有碱基 个。 （2）若考虑终止密码子，编码该多肽链的基因长度至少是 对碱基。 （3）若该多肽链的相对分子质量为5518，氨基酸平均相对分子质量为128，则形成该多肽链时脱去了 分子水。（2分） （4）密码子有64种，其中终止密码子有3种，决定氨基酸的密码子有 种。一种tRNA只能转运 种氨基酸。（2分） 21．（14分）（原创题） 真核生物成熟mRNA的3′端存在一段由几十至数百个腺苷酸残基组成的结构，称为poly(A)尾。该结构由多聚腺苷酸聚合酶（PAP）催化合成。PAP以ATP为底物，在mRNA的3′端依次添加腺苷酸残基，最终形成含50-250个腺苷的尾链。这一过程需要多个蛋白质复合物协同完成：首先，切割及多聚腺苷酸化特异因子（CPSF）识别mRNA前体上的AAUAAA信号序列并与之结合；然后，切割活化因子（CstF）与下游的GU序列结合，使复合体稳定；接着，在AAUAAA序列后约35个核苷处，核酸内切酶切割mRNA链；最后，PAP立即在切割产生的游离3′-OH上开始添加腺苷酸。在加入前12个腺苷酸时速度较慢，随后快速加入腺苷酸，完成多聚腺苷酸化。细胞核内的多聚腺苷酸结合蛋白（PABPN1）会立即与新的poly(A)序列结合，成为一种分子尺，当尾长足够时使PAP停止作用。另外，成熟mRNA的5′端也有类似结构，称为5′帽（或甲基化帽）。 请回答下列问题： (1) 根据材料，多聚腺苷酸聚合酶（PAP）催化合成poly(A)尾时，其底物是 （填中文名称或英文缩写），该过程发生在mRNA的 端。 (2) 参与多聚腺苷酸化的蛋白复合物中，负责识别mRNA前体上AAUAAA信号序列的是 （填中文名称或英文缩写）；PABPN1被描述为“分子尺”，其功能是 。（2分） (3) 研究发现，将含有poly(A)尾和无poly(A)尾的珠蛋白mRNA分别注入爪蟾卵母细胞中，起初二者都能合成珠蛋白，但6小时后，后者不能继续合成珠蛋白；而有poly(A)尾的mRNA仍能合成。该实验结果说明poly(A)尾的功能是 。（2分） (4) 真核生物mRNA的5′端有 结构，poly(A)尾与该结构通过蛋白质因子结合形成闭环结构，这种环化模型提高翻译效率的机制可能有： ① ； ② ； (5) 最新研究发现，poly(A)尾中可能存在非腺嘌呤核苷酸（如U、C、G），这些非A残基会影响mRNA的稳定性和翻译效率。例如，2022年香港科技大学团队发现，在poly(A)尾3′末端附近引入C碱基取代，可显著延长mRNA的半衰期并提高蛋白表达量，其机制是C碱基取代能够抵抗CNOT复合物介导的mRNA降解。请结合poly(A)尾的生物学功能，分析C碱基取代延长mRNA半衰期的可能机制，并说明这一发现在mRNA药物研发中的潜在应用价值。 可能机制： ；（2分） 应用价值： 。 学科网（北京）股份有限公司 $ 高一生物学下学期阶段测试 第四章 基因的表达 答案及解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 C C B D D C B B A D 11 12 13 14 15 16 D B C A C C 一、选择题：本题共10小题，每小题5分，共50分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。 1．【答案】C 【解析】DNA是脱氧核糖核酸，含脱氧核糖，RNA是核糖核酸，含核糖，A正确；DNA主要分布在细胞核中，少量分布在细胞质中，RNA主要分布于细胞质中，少量分布于细胞核中，B正确；tRNA中有双链区域，含有氢键，C错误；有细胞结构的生物遗传物质是DNA，少数病毒的遗传物质是RNA，D正确。 2．【答案】C 【解析】根据碱基互补配对原则，可以推导出正确答案。解题步骤如下：： （1）mRNA中的碱基比例。已知mRNA中：腺嘌呤（A）占 10%，尿嘧啶（U）占 30%因此，mRNA中 A + U = 10% + 30% = 40%。 （2）对应DNA模板链中的比例。转录时，mRNA是以DNA的一条链（模板链）为模板合成的，遵循碱基互补配对原则：A与U配对，T与A配对，G与C配对。因此，DNA模板链中与mRNA的A对应的碱基是T（占10%），与U对应的碱基是A（占30%）。即：DNA模板链中 A + T = 30% + 10% = 40%。 （3）整个DNA双链中的比例。在双链DNA分子中，一条链的(A+T)比例等于另一条链的(A+T)比例，也等于整个DNA双链中(A+T)的比例。所以，整个DNA双链中 A + T = 40%。由于DNA双链中 A = T（碱基互补配对原则），因此：A = 40% ÷ 2 = 20%。 3．【答案】B 【解析】 A. 正确。染色体和染色质是同一物质在细胞不同时期的不同形态，都由DNA和蛋白质组成，因此都存在DNA—蛋白质复合物。 B. 错误。原核细胞的拟核中虽然DNA是裸露的，但在DNA复制和转录过程中，DNA会与相关的酶（如DNA聚合酶、RNA聚合酶）结合，形成DNA—蛋白质复合物。 C. 正确。DNA聚合酶是DNA复制过程中的关键酶，能与DNA结合形成复合物。 D. 正确。RNA聚合酶参与转录过程，与DNA模板结合形成复合物。 4．【答案】D 【解析】密码子简并性是指一种氨基酸可能有几个密码子，增强了容错性，同时保证翻译速度。A与转录无关，B是多聚核糖体功能，C错误。 5．【答案】D 【解析】 A． 错误。 自由组合定律适用于非同源染色体上的非等位基因，而Igf2是一个单一基因，其遗传遵循分离定律，而非自由组合定律。 B．错误。印记基因表达取决于亲本来源。Igf2是父源表达、母源沉默的印记基因。也就是说：来自父亲的A或a都能表达,来自母亲的A或a都沉默（不表达）。因此，杂交后代的情况： 受精卵基因型 来源 表达情况 表型 AA 父A + 母A 父A表达， 母A沉默 正常 Aa 父A + 母a 父A表达， 母a沉默 正常 aA 父a + 母A 父a表达，母A沉默（a无功能） 生长缺陷 aa 父a + 母a 父a表达，母a沉默（a无功能） 生长缺陷 可见，生长正常:生长缺陷 = 1:1，而非3:1。 C．错误。 基因组印记是通过DNA甲基化、组蛋白修饰等表观遗传修饰实现的，不改变DNA的碱基序列。它虽然属于可遗传的表观遗传变异，但不属于基因突变，因此不能说“改变了DNA碱基序列”。 D．正确。子代中生长正常的小鼠：其基因型可能是AA（父A + 母A）或Aa（父A + 母a）。 来自其他杂交组合的生长缺陷小鼠：可能为aA（父a + 母A）或aa（父a + 母a）。若两者基因型均为Aa：来自父亲的a（无功能）和来自母亲的A（沉默）的情况，从而全为生长缺陷。 6．【答案】C 【解析】A选项正确。在细胞的一生中，DNA通常只复制一次（发生在细胞分裂间期），而基因可以多次转录，以满足蛋白质合成的需要。 B选项正确。在细胞分裂期，染色体高度螺旋化，DNA难以解旋，因此基因转录水平会显著下降，这与有丝分裂期染色质固缩和转录减少的规律一致。 C选项错误。核DNA复制、转录和翻译不能同时进行。核DNA的复制和转录均发生在细胞核中，而翻译发生在细胞质中的核糖体上。真核细胞中，核DNA必须先转录为 mRNA，经加工后通过核孔进入细胞质，再与核糖体结合进行翻译，因此三者无法“同时”进行。在原核细胞中，转录和翻译可以同时进行，但题干明确限定为“核DNA”，即真核细胞的细胞核DNA。 D选项正确。转录时，不同基因的模板链可能不同（即DNA分子中的两条链均可作为不同基因的模板），但特定的某一基因模板链是固定的。这一特点被称为“不对称转录”。 7．【答案】B 【解析】逆转录酶催化以RNA为模板合成DNA的过程（RNA→DNA）。 8．【答案】B 【解析】RNA→RNA是RNA复制，只发生在某些RNA病毒中。烟草花叶病毒是RNA病毒，B正确。 9．【答案】A 【解析】A选项正确。果蝇的剂量补偿机制是“雄性单条X染色体上的基因转录率加倍”，而“雌性两条X染色体均以基础水平转录”。因此，雄性一条X染色体加倍后的转录水平，恰好等于雌性两条X染色体基础水平转录的总和，从而实现两性间X染色体基因表达量的平衡。这正是剂量补偿效应的核心含义。 B选项错误。“雄果蝇体内的蛋白复合物msl与X染色体相互作用使其中的基因转录水平升高”。若msl-2基因突变失活，MSL复合物无法形成，则雄性X染色体无法获得转录活性的加倍，其表达量将下降至基础水平（减半），而非加倍。因此B选项说“表达量将加倍”恰好与事实相反。 C选项错误。果蝇与哺乳动物的剂量补偿机制不同。哺乳动物（如人类、猫）通过“雌性两条X染色体中一条上的基因被关闭”，即形成巴氏小体实现X染色体失活。而果蝇则是“雄性单条X染色体上的基因转录率加倍”，并未发生整条X染色体的失活。两者机制完全不同，因此C选项错误。 D选项错误。果蝇的Sxl蛋白在雌性中表达，其作用是“抑制msl-2基因mRNA的正确剪接”，导致“msl-2缺失”，从而使雌性X染色体无法获得高水平的转录。因此，Sxl蛋白的作用是抑制而非促进msl-2基因的表达。故D选项错误。 10．【答案】D 【解析】DNA复制以两条链为模板，转录只以一条链为模板，D不属于共同点。 11．【答案】D 【解析】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，且先结合的核糖体中合成的肽链最长，据此可知：最早与mRNA 结合的核糖体是c，核糖体沿箭头①方向移动，A、B正确；图示为翻译过程，该过程中氨基酸通过脱水缩合反应形成肽链，因此有水的生成，C正确；这个mRNA 分子上结合三个核糖体，同时合成三条相同的肽链，D错误。 12．【答案】B 【解析】基因=⑥（有遗传效应的DNA片段），遗传信息=②（脱氧核苷酸排列顺序），密码子=⑤（mRNA上3个相邻碱基），反密码子=④（tRNA上识别密码子的3个相邻碱基），故选B。 13．【答案】C 【解析】A、基因1不正常，导致苯丙氨酸不能转化为酪氨酸，可能引起苯丙酮尿症，A正确； B、由苯丙氨酸合成黑色素至少需要基因1和基因2控制，B正确； C、该图说明基因可通过控制酶的合成间接控制生物性状的，C错误； D、基因2突变而缺乏酶2导致人不能合成黑色素，而患白化病，D正确。 14．【答案】A 【解析】】A正确，皱粒豌豆属间接控制；白化病是间接控制，B错误；基因不一定对应蛋白质（如 rRNA基因），C错误；囊性纤维化是基因缺失3个碱基，非增添，D错误。 15．【答案】C 【解析】表观遗传不符合孟德尔遗传定律，C正确；DNA甲基化受环境影响（A错）、影响转录非翻译（B错）、不改变碱基序列（D错）。 16．【答案】C 【解析】A选项错误。阿昔洛韦是一种核苷类似物，能选择性抑制病毒DNA聚合酶的活性，从而抑制DNA复制过程（过程①）。阿昔洛韦主要作用于病毒，对细菌DNA聚合酶的抑制较弱；且其作用靶点是DNA复制而非转录。 B选项错误。放线菌素D直接与DNA分子结合，会占据RNA聚合酶与启动子结合的结合位点，从而抑制转录过程（过程②）。这种作用不具有选择性，放线菌素D抑制的不仅是细菌的转录，也会抑制人体细胞的转录，因此对人体细胞有较大毒性，临床应用受限。 C选项正确。氯霉素与细菌核糖体50S大亚基结合，抑制肽酰转移酶的活性。肽酰转移酶是催化肽键形成的关键酶，其活性被抑制后，翻译过程（过程③）将无法正常延伸肽链。翻译过程是以mRNA为模板、以氨基酸为原料合成蛋白质的过程。 D选项错误。利巴韦林是一种广谱抗病毒药物，其作用机制是抑制RNA依赖的RNA聚合酶的活性，即抑制RNA复制过程（过程⑤）。流感病毒是一种RNA病毒，其遗传信息传递途径为⑤→③（RNA复制→翻译）。利巴韦林抑制的是过程⑤，而非过程③。 2、 非选择题（本题共4小题，共52分） 17.（11分） 【答案】 （1）DNA；mRNA；核糖体；tRNA；真核；先转录后翻译 （2）mRNA；核糖体；4；4 （3）由左向右 【解析】（1）图示为基因控制蛋白质合成过程，④是DNA，③是mRNA，②是核糖体，①是tRNA。根据mRNA碱基与DNA模板链互补配对判断模板链为A链。 （2）翻译以mRNA为模板在核糖体上进行，12个碱基决定4个氨基酸，需4个tRNA。 （3）根据箭头方向判断核糖体从左向右移动。 18.（21分） 【答案】 （1）翻译　核糖体　mRNA上决定一个氨基酸的3个相邻碱基　UAA （2）tRNA（转运RNA）　识别密码子并转运相应的氨基酸　少量mRNA分子可以迅速合成大量蛋白质，提高翻译效率 （3）DNA　RNA　蛋白质　②③ （4）①②③　某些病毒（或被某些病毒侵染的宿主细胞）　逆转录 （5）RNA　DNA （6）简并　变短（或提前终止）　基因突变 （7）5′端　碱基互补配对 【解析】（1）左图中④为mRNA，⑤为多肽链，以mRNA为模板合成多肽链的过程称为翻译（translation）。翻译的场所是核糖体，核糖体是蛋白质合成的“装配机”，mRNA在核糖体上被读取并转化为多肽链。密码子是指mRNA上决定一个氨基酸的3个相邻碱基。从图中UCU之后的序列可以确定，UCU后面的三个碱基是UAA，由于UAA是终止密码子，翻译到此结束。终止密码子不编码任何氨基酸，标志着翻译的终止。 （2） 左图中②是tRNA（转运RNA），其功能是识别mRNA上的密码子并携带相应的氨基酸到核糖体上参与肽链合成。tRNA作为氨基酸的“搬运工具”，在翻译过程中起着关键作用。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，这种结构称为多聚核糖体。这种机制使得少量mRNA就能迅速合成大量蛋白质，显著提高翻译效率，满足细胞对特定蛋白质的大量需求。 （3） 左图中首先以DNA为模板转录形成mRNA，然后以mRNA为模板翻译形成多肽链，因此遗传信息的流向是DNA→RNA→蛋白质。右图中②代表转录（DNA→RNA），③代表翻译（RNA→蛋白质），因此左图的流向对应右图中的②③。中心法则指出，遗传信息在细胞内的生物大分子间转移的基本法则是：DNA→RNA→蛋白质。这一过程是所有生命体生长、发育、维持正常功能和应对环境变化的基础。 （4） 克里克最初提出的中心法则包括DNA复制、转录和翻译三个过程。这三种遗传信息的转移方向普遍地存在于所有生物细胞中。右图中过程④和过程⑤是对中心法则的补充，这些过程通常只发生在某些病毒中。RNA复制存在于RNA病毒（如烟草花叶病毒）中，逆转录存在于逆转录病毒（如HIV）中。过程④（RNA→DNA）需要逆转录酶的催化，该酶是以RNA为模板的DNA聚合酶。 （5） 2021年Richard Pomerantz团队发现人类聚合酶θ可将RNA序列逆向写入DNA，首次证实细胞自身具备RNA→DNA的信息传递能力。这一发现表明人类DNA修复过程中存在RNA回写DNA的现象，是对中心法则的重要补充和拓展，说明遗传信息逆向流动机制得到了实验室证实。 （6） 密码子具有简并性，即一种氨基酸可能对应多种密码子。UCU和UCC都编码丝氨酸，因此UCU变为UCC不会改变氨基酸种类，这是密码子简并性的体现。若mRNA上出现提前终止密码子，翻译过程将提前终止，导致合成的多肽链长度变短（或提前终止），产生截短的蛋白质，通常会影响蛋白质的正常功能。DNA分子中碱基对的增添、缺失或替换导致基因结构改变的现象称为基因突变。基因突变是生物变异的根本来源，可能引起基因表达产物的改变。 （7） 翻译过程中，核糖体从mRNA的5′端开始读取密码子，沿着5′→3′方向移动，依次读取三联体密码子，直到遇到终止密码子为止。翻译过程中，tRNA的反密码子与mRNA上的密码子通过碱基互补配对原则进行识别和配对，将携带的特定氨基酸运输至核糖体参与肽链的延伸。这种配对方式遵循A-U、G-C的互补关系，确保遗传信息的准确解读。 19.（6分） 【答案】 （1）150；300 （2）153 （3）49 （4）61；一 【解析】（1）mRNA碱基=50×3=150，DNA碱基=50×6=300。 （2）考虑终止密码子，(50+1)×3=153对。 （3）128×50-18×49=5518，脱去49个水。 （4）64-3=61种密码子，1种tRNA转运1种氨基酸。 20.（14分） 【答案】 （1）ATP（或腺嘌呤核糖核苷酸）；3′ （2）CPSF（切割及多聚腺苷酸化特异因子）；当poly(A)尾长度足够时，使多聚腺苷酸聚合酶停止作用，从而调控poly(A)尾的长度（2分） （3）保护mRNA，免受酶（或核酸外切酶）攻击，维持mRNA稳定性，使其能够长时间作为翻译模板发挥作用（2分） （4）5′帽（或甲基化帽） ① mRNA环化使起始密码子靠近终止密码子，利于完成翻译的核糖体再次进行翻译，提高了核糖体的再利用效率； ② 环化结构增强了mRNA的稳定性，延长了mRNA在细胞质中作为翻译模板的时间。 （5）可能机制：C碱基取代延长mRNA半衰期的机制主要与抵抗去腺苷酸酶复合物的降解有关。（2分） 应用价值： ① 延长mRNA药物作用时间② 提高蛋白产量 ③ 安全性优势 【解析】 （1）根据材料所述，PAP以ATP为底物，在mRNA的3′端添加腺苷酸残基。在哺乳动物细胞中，poly(A)尾的典型长度为200~250个核苷酸，而在酵母中则为70~80个核苷酸。 （2）CPSF首先与AAUAAA信号序列形成不稳定的复合体，随后CstF、CFⅠ、CFⅡ等蛋白加入，使复合体稳定。PABPN1与poly(A)尾结合后，会作为分子尺界定多聚腺苷酸化何时停止，具体机制是：当poly(A)尾结构足够长时，PABPN1使多聚腺苷酸聚合酶停止作用。 （3）实验结果显示，无poly(A)尾的mRNA起初也能合成珠蛋白，但6小时后停止合成，说明其作为翻译模板的能力丧失，被核酸酶降解。而有poly(A)尾的mRNA仍能继续合成，说明poly(A)尾保护了mRNA免受核酸外切酶攻击，延长了其在细胞内的存在时间。此外，poly(A)尾还对转录终结、将mRNA从细胞核输出及进行翻译都十分重要。 （4）真核生物mRNA的5′端有甲基化帽结构，poly(A)尾通过poly(A)结合蛋白（PABP）与5′帽结合蛋白（eIF4E）等相互作用，使mRNA形成闭环结构。这种结构不仅保护mRNA，还提高了翻译的效率和准确性。 （5）在正常mRNA中，poly(A)尾的降解主要由去腺苷酸化酶复合物（如CNOT复合物）催化。CNOT复合物识别并修剪poly(A)尾，当尾长缩短到一定程度后，mRNA启动降解程序。 C碱基取代能够抵抗CNOT复合物介导的mRNA降解，因此含C碱基的poly(A)尾不易被快速缩短，mRNA在胞内的半衰期延长，从而能够持续翻译产生更多蛋白质。 应用价值： ① 延长mRNA药物作用时间：通过设计含C碱基的poly(A)尾，可以使治疗性mRNA在体内维持更长时间的蛋白质表达，减少给药频率，提高患者依从性。 ② 提高蛋白产量：C取代不仅延长mRNA半衰期，还提高瞬时蛋白表达量，可用于需要高效表达蛋白的mRNA疫苗和蛋白替代疗法。 ③ 安全性优势：C取代可与现有mRNA增强技术（如ARCA帽、核苷酸修饰）联合使用，产生协同增效作用，为高效mRNA药物的设计提供新的优化方向。 7 / 8 学科网（北京）股份有限公司 $逐题细目表 山西高一生物学下学期阶段测试（人教必修二第四章）命题双向细目表 满分：100分 | 选择题16道（48分）+ 非选择题4道（52分）| 考试时间：90分钟 题号 题型 分值 知识点 考查内容 认知层次 难度 预计难度 题目特征 1 单选 3 DNA和RNA的结构与分布 DNA和RNA的结构、分布、功能及遗传物质判断 理解 简单 0.8 2 单选 3 转录与碱基计算 转录过程中碱基互补配对及DNA/mRNA碱基比例计算 应用 中等 0.65 3 单选 3 DNA-蛋白质复合物 DNA-蛋白质复合物的分布及转录/复制相关酶 理解 简单 0.78 4 单选 3 密码子简并性 密码子简并性的生物学意义 识记 简单 0.82 5 单选 3 表观遗传与遗传综合 基因组印记（DNA甲基化）与分离定律综合应用 综合 较难 0.45 新情境题 6 单选 3 DNA复制与转录的比较 核DNA复制与转录的特点、时期及区别 理解 简单 0.72 7 单选 3 中心法则 逆转录酶催化的过程 识记 简单 0.85 8 单选 3 中心法则 RNA复制的发生范围（中心法则补充） 识记 简单 0.83 9 单选 3 基因表达调控综合 果蝇剂量补偿效应机制（MSL复合物、Sxl蛋白） 综合 较难 0.4 原创题 10 单选 3 DNA复制与转录的比较 DNA复制和转录的模板差异 理解 简单 0.8 11 单选 3 翻译的过程与特点 多聚核糖体的翻译过程 理解 简单 0.73 12 单选 3 密码子与反密码子 基因、遗传信息、密码子、反密码子概念辨析 识记 简单 0.82 13 单选 3 基因对性状的控制方式 苯丙氨酸代谢途径——基因通过控制酶间接控制性状 理解 简单 0.7 14 单选 3 基因与性状的关系 基因控制性状的两种途径及实例辨析 理解 简单 0.72 15 单选 3 表观遗传 表观遗传的概念与特点 识记 简单 0.8 16 单选 3 中心法则与抗菌药物 抗菌药物对基因表达各环节的抑制机制 应用 中等 0.55 原创题 17 非选 11 基因表达全过程 基因控制蛋白质合成各结构识别、转录模板链判断、翻译过程 综合 简单 0.75 18 非选 21 中心法则与基因表达综合 转录翻译过程、中心法则各过程、密码子简并性、基因突变、翻译起始 综合 中等 0.6 新情境题 19 非选 6 碱基数量计算 DNA/mRNA碱基数与氨基酸数关系、蛋白质计算、密码子种类 应用 简单 0.72 20 非选 14 基因表达调控（前沿） poly(A)尾的形成与功能、mRNA稳定性调控、mRNA药物应用 综合 较难 0.4 原创题 合计 100 图例： 绿色底色=原创题 橙色底色=新情境题 难度分布统计表 难度分布统计表 难度等级 题号 题目数量 分值 占比 目标占比 简单 第1,3,4,6,7,8,10,11,12,13,14,15,17,19题 14 53分 53% 50%~60% 中等 第2,16,18题 3 27分 27% 25%~35% 较难 第5,9,20题 3 20分 20% 10%~20% 合计 20 100分 100% $