2027届高三生物人教版一轮复习讲义第六单元　第27课时　基因的表达

该高中生物学高考复习讲义聚焦基因表达核心考点，涵盖遗传信息的转录翻译、中心法则等课标要求内容，按知识内在逻辑构建“概念梳理-模型解读-拓展延伸”体系，通过考情分析、方法指导、真题精讲及分层练习，帮助学生系统掌握转录翻译过程、密码子与反密码子关系等难点，体现复习的系统性和针对性。 讲义突出科学思维与生命观念培养，如通过多聚核糖体模型解读基因表达效率，对比真原核生物转录翻译差异深化结构与功能观，设置基础排查、要语必背及不同层次课时精练，配合真题考向分析与解题技巧总结，能有效提升学生知识迁移和应考能力，为教师把控复习节奏、精准突破考点提供实用指导。

第27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:2025 广东 T9 2025 湖南 T9 2025 河北 T6 2025 黑吉辽蒙 T14 2025 江苏 T20 2025 云南 T16 2024 安徽 T11 2024 湖南 T10 2024 湖北 T16 2024 河北 T4 2023 全国乙 T5 2023 江苏 T6 2023 湖南 T12 2023 海南 T13 2023 山东 T1 2023 辽宁 T18 2.中心法则:2025 山东 T5 2025 湖南 T11 2022 河北 T9 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 教材隐性知识 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 3.遗传信息的翻译 4.遗传信息、密码子与反密码子之间的联系 (1)相关概念及联系 提醒 启动子和终止子均为DNA片段,起始密码子和终止密码子均为mRNA上三个相邻的碱基。 (2)数量关系 ①密码子有64种,不同生物共用一套遗传密码。 ②有2种起始密码子:在真核生物中AUG作为起始密码子;在原核生物中,GUG也可以作为起始密码子,此时它编码甲硫氨酸。 ③有3种终止密码子:UAA、UAG、UGA。正常情况下,终止密码子不编码氨基酸,仅作为翻译终止的信号,但在特殊情况下,终止密码子UGA可以编码硒代半胱氨酸。 ④通常一种密码子决定一种氨基酸,一种tRNA只能转运一种氨基酸。 ⑤每种氨基酸对应一种或几种密码子(密码子的简并),可由一种或几种tRNA转运。 教材隐性知识 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。 5.模型解读——多聚核糖体 (1)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)。 (2)图中信息显示,一条mRNA分子上可结合多个核糖体,其意义是少量的mRNA分子就可以迅速合成大量的蛋白质。 (3)图中核糖体移动的方向为由左向右。 拓展延伸 真、原核细胞基因的表达 (1)原核生物基因的表达 (2)真核生物基因的表达 (3)“两看法”判断真、原核生物的基因表达过程 (1)tRNA分子由两条链组成,mRNA分子由单链组成(2020 全国 ,3)( ) 提示 tRNA和mRNA分子都是单链结构。 (2)所有生物基因表达过程中用到的RNA和蛋白质均由DNA编码(2021 河北,8)( ) 提示 RNA病毒的蛋白质由病毒的遗传物质RNA编码合成。 (3)DNA双链解开,RNA聚合酶起始转录、移动到终止密码子时停止转录(2021 河北,8)( ) 提示 DNA双链解开,RNA聚合酶与启动子结合进行转录,移动到终止子时停止转录。 (4)多个核糖体可结合在一个mRNA分子上共同合成一条多肽链(经典高考题)( ) 提示 多个核糖体可结合在一个mRNA分子上合成多条多肽链。 基因表达过程分析 1.请回答基因转录相关问题: (1)转录以基因为单位,一个基因转录时以基因的一条链为模板,可被多次转录,形成一种多个mRNA;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)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。 2.如图为真核细胞内某基因的表达过程,其中b链为该基因转录时的模板链,请标出图中各条核苷酸链的方向以及肽链的方向。 提示 如图所示 考向一 转录和翻译过程的分析 1.(2025 河北,6)M和N是同一条染色体上两个基因的部分序列,其转录方向如图所示。表中对M和N转录产物的碱基序列,分析正确的是( ) 编号 M的转录产物 编号 N的转录产物 ① 5′-UCUACA-3′ ③ 5′-AGCUGU-3′ ② 5′-UGUAGA-3′ ④ 5′-ACAGCU-3′ A.①③ B.①④ C.②③ D.②④ 答案 C 解析 转录是以DNA的一条链为模板,合成RNA的过程,其中模板链的方向为3′ 5′,分析题图基因的转录方向可知,M基因以上面的链为模板,N基因以下面的链为模板,故M基因转录产物为5′-UGUAGA-3′,N基因转录产物为5′-AGCUGU-3′,②③正确,故选C。 2.(2025 黑吉辽蒙,14)下列关于基因表达及其调控的叙述,错误的是( ) A.转录和翻译过程中,碱基互补配对的方式不同 B.转录时通过RNA聚合酶打开DNA双链 C.某些DNA甲基化可通过抑制基因转录影响生物表型 D.核糖体与mRNA的结合部位形成1个tRNA结合位点 答案 D 解析 转录过程中碱基配对方式是A-U、T-A、C-G、G-C,翻译过程中碱基配对方式是A-U、U-A、C-G、G-C,配对方式不完全相同,A正确;一个核糖体与mRNA的结合部位会形成2个tRNA的结合位点,D错误。 3.若一个DNA分子某基因共含有N个碱基,其中胸腺嘧啶占模板链上所有碱基的比例为a(a<1/2),占该基因中所有碱基的比例为b(b<1/2)。下列叙述错误的是( ) A.该基因所含氢键数一定大于N个 B.该基因含有2N个脱氧核糖 C.该基因转录出的mRNA中,尿嘧啶最多占2b-a D.该基因转录、翻译出的蛋白质中氨基酸数少于N/6 答案 B 解析 因胸腺嘧啶(T)占该基因中所有碱基的比例为b(b<1/2),则该基因中A+T=2b<1,即该基因中还有碱基对C/G,碱基对A/T之间有2个氢键,C/G之间有3个氢键,该基因共含有N个碱基,即碱基对为N/2个,故该基因所含氢键数一定大于N个,A正确;该基因共含有N个碱基,每一个碱基与一个磷酸、一个脱氧核糖构成一分子的脱氧核苷酸,故该基因含有N个脱氧核糖,B错误;设该基因的模板链为1链,据题意T1=a,T=A=b,双链中A+T=2b,模板链的A1+T1=2b,则A1=2b-a,又因该基因转录出的mRNA中尿嘧啶(U)与模板链的腺嘌呤(A)碱基互补配对,故U=A1=2b-a,C正确;该基因共含有N个碱基,则该基因转录形成的mRNA链中含有N/2个碱基,以该mRNA链为模板进行翻译时,每3个相邻碱基决定1个氨基酸,即该mRNA链翻译出的蛋白质中氨基酸数最多为N/6,由于mRNA链上的终止密码子不编码氨基酸,故氨基酸数少于N/6,D正确。 方法技巧 基因表达中的相关数量关系 实际基因表达过程中的数量关系不符合6∶3∶1的原因:①基因中的内含子转录后被剪切。②在基因片段中,有的片段(如非编码区)起调控作用,不参与转录。③转录出的mRNA中有终止密码子,正常情况下,终止密码子不编码氨基酸。④mRNA中的起始密码子可能不在开头。⑤合成的肽链在加工过程中可能会被剪切掉部分氨基酸。 4.(2025 云南,16)RNA干扰原理是指mRNA形成局部互补结构后阻断mRNA翻译。X菌是兼性厌氧菌,能杀伤正常细胞和处于缺氧微环境的肿瘤细胞。我国科学家基于RNA干扰原理改造X菌获得Y菌时,将厌氧启动子PT置于X菌生存必需基因asd上游,启动基因asd转录,PT启动转录效率与氧浓度成反比;同时将好氧启动子PA置于基因asd下游,启动互补链转录,PA启动转录效率与氧浓度成正比。下列叙述正确的是( ) A.Y菌存在asd基因DNA双链同时启动转录的状态 B.PT和PA分别启动转录得到的mRNA相同 C.PA的作用是防止有氧环境下Y菌死亡 D.改造X菌目的是增强无氧环境下杀伤肿瘤细胞的能力 答案 A 解析 将厌氧启动子PT置于X菌生存必需基因asd上游,启动基因asd转录,将好氧启动子PA置于基因asd下游,启动互补链转录,在一定的氧浓度条件下,有可能同时满足PT和PA的启动条件,从而存在asd基因DNA双链同时启动转录的状态,A正确;PT启动的是基因asd转录,PA启动的是基因asd互补链转录,所以PT和PA分别启动转录得到的mRNA互补,B错误;由于好氧启动子PA置于基因asd下游,启动互补链转录,PA启动转录效率与氧浓度成正比,目的是让Y菌在有氧环境下能生存,C错误;改造X菌的目的是让Y菌在有氧环境下能生存(通过PA启动子的作用),同时保留在无氧环境下杀伤肿瘤细胞的能力,而不是单纯增强无氧环境下杀伤肿瘤细胞的能力,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 3.生命是物质、能量和信息的统一体 (1)DNA、RNA是信息的载体。 (2)蛋白质是信息的表达产物。 (3)ATP为信息的流动提供能量。 (1)遗传信息可以从DNA流向RNA,也可以从RNA流向蛋白质(2020 全国 ,1)( √ ) (2)在真核细胞中,转录出的RNA链与模板链的相应区域碱基互补(经典高考题)( √ ) (3)HIV的遗传物质可以作为合成DNA的模板(经典高考题)( √ ) 理解中心法则 某单链RNA病毒的遗传物质是正链RNA(+RNA)。该病毒感染宿主后,合成相应物质的过程如图所示。 (1)图中过程③④⑤发生在哪里?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,因为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毒。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)。 考向二 中心法则 5.(2025 山东,5)关于豌豆细胞核中淀粉酶基因遗传信息传递的复制、转录和翻译三个过程,下列叙述错误的是( ) A.三个过程均存在碱基互补配对现象 B.三个过程中只有复制和转录发生在细胞核内 C.根据三个过程的产物序列均可确定其模板序列 D.RNA聚合酶与核糖体沿模板链的移动方向不同 答案 C 解析 DNA复制、转录和翻译过程中均遵循碱基互补配对原则,因此都存在碱基互补配对现象,A正确;翻译发生在细胞质基质中的核糖体上,豌豆细胞核中淀粉酶基因复制和转录的场所都是细胞核,B正确;DNA复制和转录可以通过产物序列确定其模板序列,但翻译的直接产物是多肽链,其基本单位是氨基酸,由于密码子具有简并现象,因此知道多肽链中氨基酸序列不一定能准确知道mRNA上的碱基序列,C错误;转录时RNA聚合酶从模板链的3′ 5′移动,翻译时,核糖体从mRNA的5′ 3′移动,移动方向不同,D正确。 6.(2025 湖南,11)被噬菌体侵染时,某细菌以一特定RNA片段为重复单元,逆转录成串联重复DNA,再指导合成含多个串联重复肽段的蛋白Neo,如图所示。该蛋白能抑制细菌生长,从而阻止噬菌体利用细胞资源。下列叙述错误的是( ) A.噬菌体侵染细菌时,会将核酸注入细菌内 B.蛋白Neo在细菌的核糖体中合成 C.串联重复的双链DNA的两条链均可作为模板指导蛋白Neo合成 D.串联重复DNA中单个重复单元转录产生的mRNA无终止密码子 答案 C 解析 噬菌体识别并吸附在细菌表面后,会将核酸注入细菌内,A正确;细菌有核糖体,蛋白质在核糖体上合成,B正确;转录时,以串联重复的双链DNA 特定的一条链为模板合成mRNA,指导蛋白Neo合成,C 错误;由“合成含多个串联重复肽段的蛋白Neo”可知,单个重复单元转录产生的mRNA无终止密码子,否则每个重复单元翻译时遇到终止密码子都会终止,不能合成含多个串联重复肽段的蛋白,D正确。 一、基础排查 判断下列关于基因表达的叙述 (1)联系转录和翻译两个过程的中间媒介为mRNA( √ ) (2)转录时会形成DNA-RNA杂交区域( √ ) (3)转录过程中某基因的两条链均可作为模板( ) 提示 转录是以DNA的一条链为模板进行的。 (4)转录的起点是起始密码子,转录的终点是终止密码子( ) 提示 转录的起点是启动子,转录的终点是终止子。 (5)转录得到的成熟产物中可能含有反密码子( √ ) (6)一种氨基酸可以由多种密码子编码( √ ) (7)每种tRNA只能转运一种氨基酸( √ ) (8)翻译过程中运输氨基酸的工具是通过转录过程产生的( √ ) (9)翻译时mRNA沿着核糖体移动,读取氨基酸的下一个密码子( ) 提示 翻译时,核糖体沿mRNA移动。 (10)翻译时,每种密码子都有与之对应的反密码子( ) 提示 翻译时,终止密码子没有与之对应的反密码子。 (11)一条mRNA上结合多个核糖体同时翻译可以提高每条多肽链的合成速度( ) 提示 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。 (12)在真核细胞中,染色体上的基因的转录和翻译是在细胞内的不同区室中进行的( √ ) (13)大肠杆菌体内基因表达过程中先进行转录再进行翻译( ) 提示 原核生物体内转录、翻译过程同时进行。 (14)复制、转录和翻译过程都要通过碱基互补配对来完成( √ ) (15)复制、转录和翻译过程在所有活细胞都能进行( ) 提示 DNA复制只发生在能进行细胞分裂的细胞中。 (16)根据启动子和终止子的相对位置可判断哪条链作为模板链( √ ) (17)RNA-DNA杂交区域中碱基配对方式有G-C、C-G、A-U、U-A( ) 提示 由于RNA分子中的碱基为A、U、G、C,DNA分子中的碱基为A、T、G、C,所以RNA-DNA杂交区域中碱基配对方式有G-C、C-G、A-T、U-A。 二、要语必背 1.(必修2 P65)RNA是在细胞核中,通过RNA聚合酶以DNA的一条链为模板合成的,这一过程叫作转录。 2.(必修2 P66)游离在细胞质中的各种氨基酸以mRNA为模板,合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质,这一过程叫作翻译。 3.(必修2 P66)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。 4.(必修2 P69)在细胞质中,翻译是一个快速高效的过程。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。 5.(必修2 P69)中心法则:遗传信息可以从 DNA 流向 DNA,即DNA的复制,也可以从DNA流向RNA,进而流向蛋白质,即遗传信息的转录和翻译。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。 6.(必修2 P69)生命是物质、能量和信息的统一体。 7.人体不同组织细胞的相同DNA分子,进行转录过程时启用的起始点不完全相同,其原因是不同组织细胞中基因进行选择性表达。 课时精练 [分值:100分] [1~8题,每题5分;9~13题,每题6分。共70分] 一、选择题 1.(2024 河北,4)下列关于DNA复制和转录的叙述,正确的是( ) A.DNA复制时,脱氧核苷酸通过氢键连接成子链 B.复制时,解旋酶使DNA双链由5′端向3′端解旋 C.复制和转录时,在能量的驱动下解旋酶将DNA双链解开 D.DNA复制合成的子链和转录合成的RNA延伸方向均为由5′端向3′端 答案 D 解析 DNA复制时,脱氧核苷酸通过磷酸二酯键连接成子链,A错误;复制时,在细胞提供的能量驱动下,解旋酶将DNA双链解开,其中一条链由5′端向3′端解旋,另一条链由3′端向5′端解旋,B错误;转录时,RNA聚合酶将DNA双链解开,而不是解旋酶,C错误;DNA聚合酶和RNA聚合酶分别作用于模板链的3′端,使子链DNA和RNA由5′端向3′端延伸,D正确。 2.(2024 安徽,11)真核生物细胞中主要有3类RNA聚合酶,它们在细胞内定位和转录产物见表。此外,在线粒体和叶绿体中也发现了分子量小的RNA聚合酶。下列叙述错误的是( ) 种类 细胞内定位 转录产物 RNA聚合酶 核仁 5.8S rRNA、18S rRNA、28S rRNA RNA聚合酶 核质 mRNA RNA聚合酶 核质 tRNA、5S rRNA 注:各类rRNA均为核糖体的组成成分。 A.线粒体和叶绿体中都有DNA,两者的基因转录时使用各自的RNA聚合酶 B.基因的DNA发生甲基化修饰,抑制RNA聚合酶的结合,可影响基因表达 C.RNA聚合酶 和 的转录产物都有rRNA,两种酶识别的启动子序列相同 D.编码RNA聚合酶 的基因在核内转录、细胞质中翻译,产物最终定位在核仁 答案 C 解析 线粒体和叶绿体中都有DNA,二者均是半自主细胞器,其基因转录时使用各自的RNA聚合酶,A正确;DNA发生甲基化修饰,会抑制RNA聚合酶与DNA的结合,从而影响基因的转录,可影响基因表达,B正确;由表格信息可知,RNA聚合酶 和 的转录产物都有rRNA,但种类不同,说明两种酶识别的启动子序列不同,C错误;RNA聚合酶的化学本质是蛋白质,据表格信息可知,RNA聚合酶 定位在核仁中,因此编码RNA聚合酶 的基因在核内转录、细胞质(核糖体)中翻译,产物最终定位在核仁发挥作用,D正确。 3.(2025 惠州阶段测试)如图为真核细胞核仁中形成rRNA的DNA片段进行转录的状况示意图。下列叙述错误的是( ) A.b段是此时该DNA未被转录的区段 B.RNA聚合酶的移动方向是由左向右 C.d是转录产物rRNA的5′端 D.核仁与核糖体的形成有关 答案 B 解析 据图可知,b段没有RNA产物,所以b段是此时该DNA未被转录的区段,A正确;根据RNA的长度可知,RNA聚合酶的移动方向是由右向左,B错误;基因的转录是从RNA链的5′端向3′端延伸,据RNA的长度可知,在a区段,d较长,是 rRNA基因转录产物的5′端,C正确;核仁与某种RNA的合成和核糖体的形成有关,D正确。 4.(2025 广州一模)若生物体DNA中某些碱基改变,细胞会产生一种携带甘氨酸但是能识别精氨酸密码子的“校正tRNA”。下列叙述正确的是( ) A.tRNA由三个核糖核苷酸构成 B.tRNA携带氨基酸的是5′端 C.精氨酸可被甘氨酸替换,体现了密码子的简并 D.“校正tRNA”的存在可避免某些突变引发的遗传缺陷 答案 D 解析 tRNA是由多个核糖核苷酸构成的,其一端的三个碱基能与mRNA上的密码子互补配对,称为反密码子,并非只由三个核糖核苷酸构成,A错误;tRNA携带氨基酸的是3′端,B错误;密码子的简并是指一种氨基酸可以由一种或几种密码子编码,而这里是出现了能识别精氨酸密码子却携带甘氨酸的“校正tRNA”,不能体现密码子的简并,C错误;由于生物体DNA中某些碱基改变,正常情况下可能引发遗传缺陷,但“校正tRNA”能识别错误密码子,携带甘氨酸识别精氨酸密码子,从而在一定程度上避免了某些因碱基改变而引发的遗传缺陷,D正确。 5.(2025 深圳二模)真核生物细胞核内刚刚转录而来的RNA称为前体mRNA,需经蛋白复合物剪切、拼接后才能产生成熟的mRNA,经运出细胞核后进行翻译,其主要流程如图所示。下列叙述正确的是( ) A.从长度来讲,基因=前体mRNA>成熟mRNA B.蛋白复合物剪切前体mRNA时使氢键断裂 C.翻译时,核糖体在成熟mRNA上的移动方向是3′ 5′ D.成熟mRNA可相继结合多个核糖体,合成多条相同的肽链 答案 D 解析 基因通常是具有遗传效应的DNA片段,包含启动子和终止子等序列,前体mRNA是基因转录的初始产物,由于终止子是终止转录的,没有对应的mRNA片段,所以从长度来讲,基因>前体mRNA,A错误;蛋白复合物剪切前体mRNA时,破坏的是磷酸二酯键,B错误;翻译时,核糖体在成熟mRNA上的移动方向是5′ 3′,C错误。 6.(2025 湖南,9)基因W编码的蛋白W能直接抑制核基因P和M转录起始。P和M可分别提高水稻抗虫性和产量。下列叙述错误的是( ) A.蛋白W在细胞核中发挥调控功能 B.敲除基因W有助于提高水稻抗虫性和产量 C.在基因P缺失突变体水稻中,增加基因W的表达量能提高其抗虫性 D.蛋白W可能通过抑制RNA聚合酶识别基因P和M的启动子而发挥作用 答案 C 解析 据题干信息可知,蛋白W能直接抑制核基因P和M转录起始,而核基因的转录过程发生在细胞核中,所以蛋白W在细胞核中发挥调控功能,A正确;P和M可分别提高水稻抗虫性和产量,敲除基因W可解除蛋白W对基因P和M转录的抑制,进而提高水稻抗虫性和产量,B正确;基因P缺失突变体水稻中无法合成蛋白P,无论是否增加基因W的表达量,均无法提高该突变体水稻的抗虫性,C错误;蛋白W能直接抑制核基因P和M转录起始,而转录起始的关键步骤是RNA聚合酶识别并结合启动子区域,因此蛋白W很可能通过这一机制抑制基因P和M的转录,D正确。 7.(2023 海南,13)噬菌体 X174的遗传物质为单链环状DNA分子,部分序列如图。下列叙述正确的是( ) A.D基因包含456个碱基,编码152个氨基酸 B.E基因中编码第2个和第3个氨基酸的碱基序列,其互补DNA序列是5′-GCGTAC-3′ C.噬菌体 X174的DNA复制需要DNA聚合酶和4种核糖核苷酸 D.E基因和D基因的编码区序列存在部分重叠,且重叠序列编码的氨基酸序列相同 答案 B 解析 根据题图信息可知,D基因编码152个氨基酸,但D基因上包含终止密码子对应序列,故应包含459个碱基,A错误;分析题图信息,E基因中编码第2个和第3个氨基酸的碱基序列是5′-GTACGC-3′,根据DNA分子两条链反向平行,其互补DNA序列是5′-GCGTAC-3′,B正确;噬菌体 X174的DNA复制需要DNA聚合酶和4种脱氧核糖核苷酸,C错误;E基因和D基因的编码区序列存在部分重叠,但重叠序列编码的氨基酸序列不同,D错误。 8.一个基因的转录产物在个体的不同组织细胞、发育阶段和生理状态下,通过不同的剪接方式可以得到不同的mRNA和翻译产物,称为选择性剪接。如图为鼠降钙素基因在不同组织细胞中表达的过程。据图分析,下列叙述正确的是( ) A.RNA聚合酶以基因一条链为模板转录合成多种前体RNA B.选择性剪接过程需要酶催化磷酸二酯键和氢键的断裂和形成 C.鼠降钙素基因表达形成不同的蛋白质,是因为对翻译的调控不同 D.不同组织细胞通过选择性剪接,可以满足机体对不同代谢活动的需要 答案 D 解析 RNA聚合酶以基因一条链为模板转录合成一种前体RNA,A错误;通过不同的剪接方式可以得到不同的mRNA和翻译产物,选择性剪接过程不需要氢键的断裂和形成,B错误;通过不同的剪接方式可以得到不同的mRNA和翻译产物,即鼠降钙素基因表达形成不同的蛋白质,是选择性剪接的结果,是一种转录后调控机制,不是对翻译调控不同引起的,C错误。 9.(2025 大湾区二模)研究发现,如果RNA聚合酶运行过快会与DNA聚合酶“撞车”而使DNA折断,引发基因突变。酶R5可以吸附到RNA聚合酶上减缓其运行速度,扮演“刹车”的角色。下列叙述正确的是( ) A.RNA聚合酶和DNA聚合酶在模板链上的移动方向相反 B.酶R5与RNA聚合酶结合,会减缓相关蛋白质合成的速率 C.RNA聚合酶识别并结合基因上的起始密码子驱动转录 D.RNA聚合酶与DNA聚合酶都需要引物才能延伸子链 答案 B 解析 RNA聚合酶会与基因的启动子结合,启动基因的转录,而DNA聚合酶会以DNA的两条链为模板参与DNA的复制过程,转录时RNA聚合酶会在模板链上从3′ 5′移动,复制时DNA聚合酶在模板链上的移动方向也是3′ 5′,因此两者在模板链上的移动方向相同,A错误;根据题意可知,酶R5与RNA聚合酶结合,减缓RNA聚合酶运行速度,进而减缓相关蛋白质合成的速率,B正确。 10.(2025 广州一模)密码子偏好性是指在生物体中,编码相同氨基酸的不同密码子有着不同的使用频率。研究人员对短乳杆菌中的L-阿拉伯糖异构酶(L-AI)的基因进行密码子偏好性的优化,提高短乳杆菌L-AI合成速率,进而提高了D-塔格糖的生产效率。下列叙述错误的是( ) A.可以通过序列数据库等寻找短乳杆菌偏好的密码子对应序列 B.可以通过人工合成或基因突变等技术优化L-AI的基因碱基序列 C.密码子偏好性优化后L-AI的基因的表达水平得到一定程度提高 D.D-塔格糖的产量提高与优化后L-AI的空间结构发生改变有关 答案 D 解析 通过序列数据库等能查找不同物种基因相关序列信息,从而找到短乳杆菌偏好的密码子对应序列,A正确;人工合成基因可以根据需求设计基因的碱基序列,基因突变也能改变基因的碱基序列,两者都能实现对L-AI的基因碱基序列优化,B正确;根据题意可知,密码子偏好性优化后,能提高短乳杆菌L-AI合成速率,说明L-AI的基因的表达水平得到一定程度提高,C正确;根据“密码子偏好性优化提高了L-AI合成速率,进而提高D-塔格糖的生产效率”推测,D-塔格糖的产量提高并非是优化后L-AI的空间结构发生改变,若酶(L-AI)空间结构改变可能导致酶失活,不能提高反应速率和产量,D错误。 11.(2025 梅州一模)研究发现,当细胞缺乏氨基酸时,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),进而调控相关基因的表达,过程如图所示。下列叙述错误的是( ) A.过程②中终止密码子与a距离最近,d结合过的tRNA最多 B.tRNA、rRNA和mRNA均通过转录产生 C.细胞缺乏氨基酸时,空载tRNA既能抑制转录也能抑制翻译 D.空载tRNA的3′端结合特定氨基酸后转变为负载tRNA 答案 A 解析 根据②肽链的长度可知,翻译的方向是从右向左,因此终止密码子与a距离最近,d上的肽链最短,其结合过的tRNA最少,A错误;①为转录过程,该过程可以产生tRNA、rRNA、mRNA三种RNA,B正确;由图可知,细胞缺乏氨基酸时,空载tRNA既抑制细胞核中的转录过程,又通过激活蛋白激酶来抑制翻译过程,C正确;空载tRNA的3′端与特定氨基酸的羧基反应,特定氨基酸就与tRNA结合了,从而使空载tRNA转变为负载tRNA,D正确。 12.(2026 汕头金山中学月考)如图表示某基因的部分碱基序列,其中含有编码起始密码子的碱基序列(注:起始密码子为AUG,终止密码子为UAA、UAG或UGA,UGA不考虑特殊情况),横箭头表示转录方向。下列相关叙述正确的是( ) A.若“ ”位置为复制原点,则DNA聚合酶与该位置结合并催化解旋和子链合成 B.该基因转录时以甲链为模板链,该链的左侧为“—OH”端、右侧为“—”端 C.该基因进行复制、转录和翻译的过程中,均会发生T—A、G—C、C—G碱基配对 D.若“ ”处缺失一个碱基对,则该基因片段控制合成的肽链含8个氨基酸 答案 B 解析 DNA复制时,DNA聚合酶催化脱氧核苷酸连接形成子链,不能催化解旋,DNA双螺旋结构的解开需要解旋酶,A错误。 根据转录方向可知,模板链甲链的左侧为3′端,即“—OH”端,右侧为5′端,即“—”端,B正确;翻译过程中,mRNA上的密码子与tRNA上的反密码子进行碱基互补配对,即A—U、U—A、G—C、C—G,不存在T—A的配对方式,C错误;若“ ”处缺失一个碱基对,从缺失位置开始改变密码子种类,如图: 由上图可知,该基因缺失一对碱基后,控制合成的肽链含7个氨基酸,D错误。 13.(2025 湛江部分学校联考)大肠杆菌通常直接利用葡萄糖,当培养基中无葡萄糖只有乳糖时,大肠杆菌会合成半乳糖苷酶分解乳糖并加以利用。如图为大肠杆菌中半乳糖苷酶在不同营养条件下的合成机理,图中①~⑤为不同过程。操纵基因(O)结合调节蛋白后会阻止酶X对半乳糖苷酶基因的正常转录。下列叙述错误的是( ) A.图中酶X为RNA聚合酶,能催化磷酸二酯键的形成 B.当培养基中有葡萄糖无乳糖时,调节蛋白会通过过程③阻止Z基因的表达 C.过程⑤中多个核糖体同时翻译一条mRNA,可缩短合成一条多肽链所需的时间 D.半乳糖苷酶合成时核糖体结合到mRNA 5′端,从起始密码子开始进行翻译 答案 C 解析 图中酶X与DNA上的启动子结合,启动转录过程,推测其为RNA聚合酶,能催化磷酸二酯键的形成,A正确;当培养基中有葡萄糖无乳糖时,调节蛋白会通过过程③与操纵基因结合,阻止酶X对半乳糖苷酶基因(Z)的正常转录,B正确;过程⑤为翻译过程,多个核糖体与同一条模板mRNA结合,可以同时合成多条相同多肽链,提高翻译的效率,但不能缩短合成一条多肽链所需的时间,C错误;半乳糖苷酶的合成场所是核糖体,翻译的模板是mRNA,因此半乳糖苷酶合成时核糖体结合到mRNA 5′端从起始密码子开始进行翻译,D正确。 二、非选择题 14.(16分)(2025 江苏,20)真核细胞进化出精细的基因表达调控机制,如图表示部分调控过程。请回答下列问题: (1)细胞核中,DNA缠绕在组蛋白上形成_。由于核膜的出现,实现了基因的转录和_在时空上的分隔。 (2)基因转录时,_酶结合到DNA链上催化合成RNA。加工后转运到细胞质中的RNA,直接参与蛋白质肽链合成的有rRNA、mRNA和_。分泌蛋白的肽链在_完成合成后,还需转运到高尔基体进行加工。 (3)转录后加工产生的IncRNA、miRNA参与基因的表达调控。据图分析,IncRNA调控基因表达的主要机制有_。miRNA与AGO等蛋白结合形成沉默复合蛋白,引导降解与其配对结合的RNA。据图可知,miRNA发挥的调控作用有_。 (4)外源RNA进入细胞后,经加工可形成siRNA引导的沉默复合蛋白,科研人员据此研究防治植物虫害的RNA生物农药。根据RNA的特性及其作用机理,分析RNA农药的优点有_。 答案 (1)染色质(染色体) 翻译 (2)RNA聚合 tRNA 粗面内质网 (3)与DNA结合,调控基因的转录;与mRNA结合,调控翻译 降解IncRNA,解除对翻译的影响;降解mRNA,调控翻译 (4)专一性强;易降解,不会污染环境 解析 (1)细胞核中,DNA缠绕在组蛋白上形成染色质(染色体)。转录在细胞核内进行,翻译在细胞质中的核糖体上进行,故由于核膜的出现,实现了基因的转录和翻译在时空上的分隔。(2)基因转录时,RNA聚合酶结合到DNA链上催化合成RNA。加工后转运到细胞质中的RNA,直接参与蛋白质肽链合成的有rRNA(组成核糖体)、mRNA(翻译的模板)和tRNA(运输氨基酸)。分泌蛋白的肽链在粗面内质网完成合成后,还需转运到高尔基体进行加工。(3)转录后加工产生的IncRNA、miRNA参与基因的表达调控。据图分析,IncRNA调控基因表达的主要机制:一方面与DNA结合,调控基因的转录;另一方面与mRNA结合,调控翻译。miRNA与AGO等蛋白结合形成沉默复合蛋白,一方面降解IncRNA,解除对翻译的影响,另一方面降解mRNA,调控翻译。 15.(14分)(2025 大湾区二模)吉西他滨是治疗胰腺癌的有效药物,但是随患者用药时间的延长,会出现耐药现象,导致疗效下降。初步研究发现,相对于不耐药的胰腺癌细胞,耐药细胞内一种编号为miRNA-483-3p(以下简称为miR-3p)的miRNA水平大幅度降低。miRNA是细胞内产生的一种短链RNA,可与编码蛋白的mRNA结合,实现基因表达的调控,作用机理如图1。为了探究miR-3p与胰腺癌细胞耐药性的关系,科研团队开展了一系列研究。 (1)据图1推测,miRNA导致翻译中止的原因是_ _ _,导致翻译不能继续。 (2)为了构建实验用的耐药癌细胞系,研究团队将胰腺癌细胞培养在吉西他滨浓度_(填“渐次升高”“渐次降低”或“恒定”)的培养液中一段时间,可以获得稳定的吉西他滨耐药细胞系GR。 (3)为了探究miR-3p对胰腺癌细胞吉西他滨耐药性的影响,分别将适当浓度的minics(能调控miR-3p合成的化学成分)和minicsNC(无作用的化学成分)导入到GR细胞中,随后对细胞内的miR-3p水平进行了检测,结果见图2,表明minics的作用是_。 随后用一定浓度的吉西他滨作用于经过上述处理的GR细胞,检测细胞的凋亡率,结果见图3,该结果表明_。 (4)PI3K/AKT信号通路能够调控细胞的凋亡,其中PI3K蛋白具有抑制细胞凋亡的作用。为进一步探究miR-3p是否通过影响PI3K/AKT信号通路来改变癌细胞对吉西他滨的敏感性,请完成以下实验设计思路: ①将一定数量的GR细胞均分为两组,分别导入_,然后,在相同且适宜的条件下培养一定时间。 ②检测两组细胞的_。 ③若_,则说明miR-3p通过影响PI3K/AKT信号通路来改变癌细胞对吉西他滨的敏感性。 答案 (1)miRNA与mRNA结合形成双链结构,阻碍了核糖体在mRNA上的移动(结合) (2)渐次升高 (3)提高miR-3p的表达(合成) miR-3p能提高耐药细胞GR对吉西他滨的敏感性(miR-3p能促进吉西他滨对GR细胞凋亡的诱导作用) (4)①等量的minics和minicsNC ②PI3K蛋白的含量 ③实验组PI3K蛋白水平低于对照组 解析 (1)mRNA是翻译的直接模板,根据图1结果分析可知,miRNA可以与编码蛋白的mRNA结合,阻碍核糖体在mRNA上的移动,从而导致翻译不能继续。(2)为了获得对吉西他滨耐药的癌细胞系,需要逐渐增加吉西他滨的浓度,让胰腺癌细胞在不断增强的药物选择压力下,筛选出能够适应高浓度药物的耐药细胞,因此应将胰腺癌细胞培养在吉西他滨浓度渐次升高的培养液中。(3)根据图2可知,导入minics组的耐药细胞GR中,miR-3p水平明显高于导入minicsNC组,这表明minics的作用是促进miR-3p的合成(表达)。根据图3结果分析可知,导入minics组的细胞凋亡率明显高于导入minicsNC组,而minics组中miR-3p含量较高,这表明miR-3p可提高耐药细胞GR对吉西他滨的敏感性(或miR-3p可促进吉西他滨对胰腺癌细胞凋亡的诱导作用)。(4)①该实验的目的是探究miR-3p是否通过影响PI3K/AKT信号通路来改变癌细胞对吉西他滨的敏感性,实验的自变量是miR-3p的有无,因此一组GR细胞中导入能调控miR-3p合成的minics,另一组导入无作用的minicsNC作为对照。②根据题意可知,PI3K蛋白具有抑制细胞凋亡的作用,而实验目的是探究miR-3p是否与PI3K/AKT信号通路有关,所以因变量可以检测两组细胞中PI3K蛋白的含量(或PI3K/AKT信号通路相关蛋白的含量)。③若导入minics组细胞中PI3K蛋白的含量低于导入minicsNC组,则minics组细胞凋亡率会升高,可以说明miR-3p可能通过影响PI3K/AKT信号通路来改变癌细胞对吉西他滨的敏感性。 学科网(北京)股份有限公司 $