第29讲　基因的表达

第29讲基因的表达课标内容(1)概述DNA分子上的遗传信息通过RNA指导蛋白质的合成，细胞分化的本质是基因选择性表达的结果，生物的性状主要通过蛋白质表现。(2)概述某些基因中碱基序列不变但表型改变的表观遗传现象。考点一基因指导蛋白质的合成1.RNA的结构与功能DNA和RNA的区别(1)正确判断DNA和RNA①含特有碱基T或脱氧核糖⇒DNA；②含特有碱基U或核糖⇒RNA。(2)DNA和RNA合成的判断：用放射性同位素标记T或U可判断DNA和RNA的合成。若大量消耗T，可推断正在进行DNA的合成；若大量利用U，可推断正在进行RNA的合成。2.遗传信息的转录①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。②一个基因转录时以基因的一条链为模板，一个DNA分子上不同基因的模板链不一定相同。③转录是以基因为单位进行的，一个基因可被多次转录，形成一种多个mRNA。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mRNA为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。(2)条件场所模板原料能量搬运工具酶核糖体mRNA氨基酸ATPtRNA多种酶(3)过程(4)产物多肽eq\o(→,\s\up7(盘曲折叠))蛋白质4.遗传信息、密码子与反密码子辨析(1)密码子有64种，不同生物共用一套遗传密码。①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。②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。(2)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。(3)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。(1)tRNA分子内部不发生碱基互补配对。(2023·江苏卷，6A)(×)提示tRNA分子内部局部双链区存在碱基互补配对。(2)mRNA的每个密码子都能结合相应的tRNA。(2023·江苏卷，6C)(×)提示终止密码子不能决定氨基酸，不能结合tRNA。(3)tRNA分子由两条链组成，mRNA分子由单链组成。(2020·全国卷Ⅲ，3C)(×)提示二者都是单链结构。(4)细胞中以DNA的一条单链为模板转录出的RNA均可编码多肽。(2020·全国卷Ⅲ，1B)(×)提示转录可产生mRNA、tRNA、rRNA等，其中tRNA和rRNA不能编码多肽。(5)多个核糖体可结合在一个mRNA分子上共同合成一条多肽链。(2019·浙江4月选考，22C)(×)提示合成多条多肽链。(6)携带氨基酸的tRNA都与核糖体的同一个tRNA结合位点结合。(2019·海南卷，20C)(×)提示携带第一个氨基酸的tRNA与核糖体的位点1结合，其他都与核糖体的位点2结合。1.起始密码子AUG决定甲硫氨酸，蛋白质的第一个氨基酸往往不是甲硫氨酸的原因是______________________________________________________________________________________________________________________________________。提示翻译生成的多肽链往往需进行加工修饰，甲硫氨酸在此过程中会被剪切掉2.如图是某种tRNA的结构，该tRNA上的反密码子为__________，该tRNA上________(填“含有”或“不含”)氢键。提示3′—UCG—5′含有3.多肽链合成时，在一个mRNA分子上有若干个核糖体同时工作，不同核糖体合成的多肽链往往是________(填“相同”或“不同”)的，原因是_____________________________________________________________________，这种合成方式大大提高了翻译效率。提示相同一个mRNA分子上的每1个核糖体都是从mRNA上的第一个起始密码子起始翻译，到第一个终止密码子终止翻译1.常考图示解读2.“两看法”判断真核生物和原核生物基因表达过程3.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①DNA中有的片段无遗传效应，不能转录出mRNA。②在基因片段中，有的片段(如非编码区)起调控作用，不转录。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。④合成的肽链在加工过程中可能会被剪切掉部分氨基酸。考向1围绕转录和翻译，考查科学思维1.(2024·江苏徐州模拟)RNA合成发生在DNA双链部分解开的区域内(见图)。下列相关叙述正确的是()A.RNA与DNA只有一种核苷酸有差异B.与RNA序列一致的链是模板链C.RNA聚合酶是结构复杂的RNA大分子D.转录时RNA的延伸方向总是从5′→3′答案D解析RNA与DNA的四种核苷酸都不同，A错误；与RNA序列一致的链是非模板链，B错误；RNA聚合酶是结构复杂的蛋白质，C错误；RNA的延伸方向总是从5′→3′，D正确。2.(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解析核糖体从mRNA的5′端向3′端移动，A错误；密码子与反密码子互补配对，B正确；5个核糖体不是同时结合到mRNA上，而是依次结合到mRNA上，也不是同时结束翻译的，C错误；由题可知，多聚核糖体所包含的核糖体数量由mRNA长度决定，因此基因截短会影响串联的核糖体数目，D错误。3.(2023·江苏卷，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tRNAD.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解析单链tRNA分子内部存在局部双链区，双链区存在碱基互补配对，A错误；每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸，B错误；mRNA上的终止密码子不能决定氨基酸，因此其不能结合tRNA，C错误；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，这种特点是密码子的简并，而遗传密码的简并可减少变异对个体生存带来的影响，有利于保持物种遗传的稳定性，D正确。考向2结合对遗传信息、密码子、反密码子的分析与判断，考查科学思维4.(2024·辽宁省实验中学考前模拟)下列关于人体的RNA和蛋白质的相互关系的叙述正确的是()A.目前发现组成人蛋白质的氨基酸有21种，硒代半胱氨酸是最晚被发现的氨基酸B.由于“UGA是终止密码子，特殊情况下可以编码硒代半胱氨酸”，因此人类不决定氨基酸的终止密码子有2个，密码子共有65个C.如果mRNA上密码子是(5′—AUG—3′)，则tRNA的反密码子是(5′—UAC—3′)D.密码子的简并增加了基因突变的显现概率答案A解析硒代半胱氨酸是最晚被发现的组成人体蛋白质的氨基酸，目前发现组成人蛋白质的氨基酸有21种，A正确；在正常情况下，UGA是终止密码子，但在特殊情况下，UGA可以编码硒代半胱氨酸，所以人类一定不决定氨基酸的终止密码子有2个，密码子共有64种，B错误；根据碱基互补配对原则可知，如果mRNA上密码子是(5′—AUG—3′)，则tRNA的反密码子是(3′—UAC—5′)，C错误；密码子的简并是指绝大多数氨基酸都有几个密码子，所以密码子的简并降低了基因突变的显现概率，D错误。5.(2024·沈阳辽中二中期中)图中甲表示酵母丙氨酸tRNA的结构示意图。乙和丙是甲相应部分的放大图，其中I表示次黄嘌呤，能够与A、U或C配对。下列有关叙述正确的是()A.图中tRNA的P端是结合氨基酸的部位B.丙氨酸的密码子与反密码子是一一对应的C.单链tRNA分子内部不存在碱基互补配对D.转录丙所示序列的双链DNA片段含有3个腺嘌呤答案D解析图中tRNA的3′—OH端是结合氨基酸的部位，A错误；据题图可知，丙氨酸的反密码子是CGI，则丙氨酸的密码子可能是GCA、GCU、GCC，B错误；单链tRNA分子内部存在局部双链区，双链区存在碱基互补配对，C错误；转录时遵循碱基互补配对原则，转录丙的双链DNA片段为，共有3个腺嘌呤(A)，D正确。考点二中心法则及基因表达与性状的关系1.中心法则(1)提出者克里克。(2)补充后的内容图解①DNA的复制；②转录；③翻译；④RNA的复制；⑤逆转录。(3)不同生物遗传信息的传递过程提醒高度分化的细胞不可进行DNA复制过程，如神经元、叶肉细胞等。2.基因控制性状的途径(1)直接控制途径(用文字和箭头表示)基因eq\o(→,\s\up7(控制))蛋白质的结构eq\o(→,\s\up7(直接控制))生物体的性状。(2)间接控制途径(用文字和箭头表示)基因eq\o(→,\s\up7(控制))酶的合成eq\o(→,\s\up7(控制))代谢过程eq\o(→,\s\up7(间接控制))生物体的性状。(3)基因控制性状的实例(连一连)3.基因的选择性表达与细胞分化4.表观遗传①表观遗传不遵循孟德尔遗传规律。②表观遗传可以通过有丝分裂和减数分裂传递被修饰的基因。③表观遗传一般是影响基因的转录过程，进而影响蛋白质的合成。5.基因与性状间的对应关系(1)一个基因eq\o(→,\s\up7(控制))一种性状(2)一个基因eq\o(→,\s\up7(控制))多种性状(如基因间相互作用)(3)多个基因eq\o(→,\s\up7(控制))一种性状(如身高、体重等)另外，生物的性状还受环境因素的影响。(1)RNA逆转录现象的发现是对中心法则的补充。(2023·广东卷，5C)(√)(2)遗传信息可以从DNA流向RNA，也可以从RNA流向蛋白质。(2020·全国卷Ⅲ，1A)(√)(3)某复合物中的某蛋白参与DNA复制，则该蛋白可能是DNA聚合酶。(2018·全国卷Ⅰ，2C)(√)(4)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。(2017·全国卷Ⅲ，1D)(√)(5)生物体中，一个基因决定一种性状，一种性状由一个基因决定。(2017·海南卷，23D)(×)提示基因与性状间存在一对一、一对多、多对一等关系。(6)HIV的遗传物质可以作为合成DNA的模板。(2017·海南卷，25B)(√)eq\x(必修2P73“思考·讨论”)阅读材料“柳穿鱼花的形态结构和小鼠毛色的遗传”，简要回答相关问题：(1)资料1中，柳穿鱼是一种园林花卉。教材所示的两株柳穿鱼，除了花的______________不同，其他方面基本相同。(2)资料2中，某种小鼠实验中子一代的基因型均为Avya，但表现为介于黄色和黑色之间的一系列过渡类型，原因是___________________________________________________________________________________________________________。(3)柳穿鱼植株B的Lcyc基因不表达的原因是它被________(Lcyc基因有多个________)了。(4)柳穿鱼Lcyc基因和小鼠Avy基因发生甲基化修饰如图：从图中看出，两种基因的________没有改变，但部分碱基发生了甲基化修饰，抑制了基因的表达，进而对表型产生影响。提示(1)形态结构(2)Avy基因前端甲基化程度越高，Avy基因的表达受到的抑制越明显，小鼠体毛的颜色就越深(3)高度甲基化碱基连接甲基基团(4)碱基序列考向1结合中心法则的过程，考查分析判断能力1.(2023·全国乙卷，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()①ATP②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.①②⑤C.③④⑥ D.②④⑤答案A解析要在大肠杆菌中合成含有甲的肽链，需要有运输甲的tRNA甲，要有将甲和tRNA甲结合的酶E和原料甲，所以需要②甲、⑤酶E的基因、⑥tRNA甲的基因，A正确。2.(2024·江苏南通调研)染色质由DNA、组蛋白等组成。组蛋白乙酰化引起染色质结构松散，有关基因进行表达；组蛋白去乙酰化，有关基因表达受到抑制(见下图)。下列有关叙述正确的是()A.组蛋白乙酰化可能发生在细胞分化过程中B.过程c需要解旋酶先催化DNA双链解旋C.一个DNA分子通过过程c只能合成一种mRNA分子D.过程d还需要核糖体、tRNA、核糖核苷酸、ATP等参与答案A解析细胞分化是基因选择性表达的结果，存在基因的表达，组蛋白乙酰化使染色质结构松散，有利于基因的表达，A正确；过程c为转录，转录过程需要RNA聚合酶，RNA聚合酶有催化解旋的功能，不需要解旋酶，B错误；因为一个DNA分子上有多个基因，因此，一个DNA分子可以通过过程c转录合成多种mRNA，进而合成多种蛋白质，C错误；过程d为翻译，翻译时游离在细胞质中的各种氨基酸由tRNA转运，以mRNA为模板，在核糖体上合成一条具有特定氨基酸序列的多肽链，此过程需要ATP提供能量，但是不需要核糖核苷酸，D错误。考向2围绕表观遗传，考查科学思维3.(2024·广东湛江调研)下列遗传现象，与其他三项不同的是()A.基因型相同的同卵双生双胞胎所具有的微小差异B.一个蜂群中均由受精卵发育而来的蜂王和工蜂的差异C.秃顶男性(BB)与正常女性(bb)结婚，儿子均为秃顶，女儿均为正常D.纯种黄色体毛与纯种黑色体毛的小鼠杂交，F1表现出不同的毛色答案C解析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，叫作表观遗传。A、B、D属于表观遗传；秃顶男性(BB)与正常女性(bb)结婚，儿子与女儿基因相同，儿子均为秃顶，女儿均为正常，属于从性遗传，C符合题意。4.(2023·海南卷，11)某植物的叶形与R基因的表达直接相关。现有该植物的植株甲和乙，二者R基因的序列相同。植株甲R基因未甲基化，能正常表达；植株乙R基因高度甲基化，不能表达。下列有关叙述正确的是()A.植株甲和乙的R基因的碱基种类不同B.植株甲和乙的R基因的序列相同，故叶形相同C.植株乙自交，子一代的R基因不会出现高度甲基化D.植株甲和乙杂交，子一代与植株乙的叶形不同答案D解析基因甲基化会影响基因的表达，但不改变其碱基种类与碱基序列，故植株甲、乙的R基因的碱基种类、序列相同；植株甲R基因未甲基化，植株乙R基因高度甲基化，二者的叶形与R基因表达直接相关，故二者叶形不同，A、B错误；甲基化修饰可以遗传给后代，使后代出现同样的表型，故植株乙自交，子一代的R基因会出现高度甲基化，C错误；植株甲、乙杂交，子一代中来自植株甲的R基因可正常表达，所以叶形与植株甲相同，与植株乙不同，D正确。5.(2024·广东湛江调研)组成染色体的组蛋白发生甲基化会影响基因的表达。如拟南芥FLC基因(开花抑制基因)的表达与其所在染色体中组蛋白的3个赖氨酸有关，其中4号赖氨酸发生甲基化会促进FLC基因表达，9号和27号赖氨酸发生甲基化会抑制FLC基因表达。春化作用会使4号赖氨酸去甲基化，同时使9号和27号赖氨酸发生甲基化。下列说法正确的是()A.春化作用会促进拟南芥开花B.春化作用会改变组蛋白的氨基酸序列C.组蛋白甲基化后将影响染色体的复制D.组蛋白甲基化会通过改变遗传信息来改变表型答案A解析4号赖氨酸甲基化会促进FLC基因的表达从而影响开花，而春化作用会使4号赖氨酸去甲基化，同时使9号和27号赖氨酸发生甲基化，从而使FLC基因沉默，对于开花的抑制作用解除，进而促进开花，A正确；分析题意可知，4号、9号和27号赖氨酸甲基化影响FLC基因表达，但该过程并未改变氨基酸序列，B错误；组蛋白甲基化后会影响基因的表达，但不影响染色体的复制，C错误；表观遗传是指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，组蛋白的甲基化属于表观遗传，表观遗传不改变遗传信息，D错误。1.(2023·浙江6月选考，4)叠氮脱氧胸苷(AZT)可与逆转录酶结合并抑制其功能。下列过程可直接被AZT阻断的是()A.复制 B.转录C.翻译 D.逆转录答案D解析AZT可与逆转录酶结合并抑制其功能，逆转录酶参与的是逆转录过程，因此答案为D。2.(2023·山东卷，1)细胞中的核糖体由大、小2个亚基组成。在真核细胞的核仁中，由核rDNA转录形成的rRNA与相关蛋白组装成核糖体亚基。下列说法正确的是()A.原核细胞无核仁，不能合成rRNAB.真核细胞的核糖体蛋白在核糖体上合成C.rRNA上3个相邻的碱基构成一个密码子D.细胞在有丝分裂各时期都进行核rDNA的转录答案B解析原核细胞无核仁，有核糖体，核糖体由rRNA和蛋白质组成，因此原核细胞能合成rRNA，A错误；核糖体是蛋白质合成的场所，真核细胞的核糖体蛋白在核糖体上合成，B正确；mRNA上决定1个氨基酸的3个相邻的碱基构成一个密码子，C错误；细胞在有丝分裂前期染色质变成染色体，维持该状态至末期，核DNA无法解旋，无法进行转录，D错误。3.(2022·天津卷，5)小鼠Avy基因控制黄色体毛，该基因上游不同程度的甲基化修饰会导致其表达受不同程度抑制，使小鼠毛色发生可遗传的改变。有关叙述正确的是()A.Avy基因的碱基序列保持不变B.甲基化促进Avy基因的转录C.甲基化导致Avy基因编码的蛋白质结构改变D.甲基化修饰不可遗传答案A解析据题意可知，Avy基因上游不同程度的甲基化修饰，但它的碱基序列保持不变，A正确；Avy基因上游不同程度的甲基化修饰会导致其表达受不同程度抑制，基因表达包括转录和翻译，据此推测，应该是甲基化抑制Avy基因的转录，B错误；甲基化导致Avy基因不能完成转录，对已表达的蛋白质的结构没有影响，C错误；据题意可知，甲基化修饰使小鼠毛色发生可遗传的改变，即可以遗传，D错误。4.(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解析该过程是以RNA为模板合成DNA的过程，即逆转录，催化该过程的酶为逆转录酶，A错误；即使a链是mRNA，其上决定一个氨基酸的3个相邻碱基才称为1个密码子，B错误；b链为DNA单链，其上的脱氧核苷酸之间通过磷酸二酯键相连，C正确；该过程遗传信息从RNA向DNA传递，D错误。5.(2023·湖南卷，12)细菌glg基因编码的UDPG焦磷酸化酶在糖原合成中起关键作用。细菌糖原合成的平衡受到CsrAB系统的调节。CsrA蛋白可以结合glgmRNA分子，也可结合非编码RNA分子CsrB，如图所示。下列叙述错误的是()A.细菌glg基因转录时，RNA聚合酶识别和结合glg基因的启动子并驱动转录B.细菌合成UDPG焦磷酸化酶的肽链时，核糖体沿glgmRNA从5′端向3′端移动C.抑制CsrB基因的转录能促进细菌糖原合成D.CsrA蛋白都结合到CsrB上，有利于细菌糖原合成答案C解析基因转录时，RNA聚合酶识别并结合到基因的启动子区域从而启动转录，A正确；基因表达中的翻译是核糖体沿着mRNA的5′端向3′端移动，B正确；由题图可知，抑制CsrB基因转录会使CsrB的RNA减少，使CsrA更多地与glgmRNA结合形成不稳定构象，最终核糖核酸酶会降解glgmRNA，而glg基因编码的UDPG焦磷酸化酶在糖原合成中起关键作用，故抑制CsrB基因的转录能抑制细菌糖原合成，C错误；由题图及C选项分析可知，若CsrA都结合到CsrB上，则CsrA不能与glgmRNA结合，从而使glgmRNA不被降解而正常进行翻译过程，有利于细菌糖原的合成，D正确。6.(2023·海南卷，13)噬菌体ΦX174的遗传物质为单链环状DNA分子，部分序列如图。下列有关叙述正确的是()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ΦX174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解析题图中的噬菌体DNA上，D基因起始区至终止区除了含有152个氨基酸的编码序列，还包含终止密码子的编码序列，故D基因的碱基数为152×3＋3＝459(个)，A错误；据题图可知，E基因编码第2个和第3个氨基酸的碱基序列为5′—GTACGC—3′，根据互补DNA与原DNA反向平行及碱基互补配对原则可知，其互补DNA序列是5′—GCGTAC—3′，B正确；DNA复制的原料是4种脱氧核糖核苷酸，C错误；D基因和E基因的编码区重叠但密码子的读取起点不一致，所以编码的氨基酸序列不相同，D错误。7.(2022·河北卷，9)关于中心法则相关酶的叙述，错误的是()A.RNA聚合酶和逆转录酶催化反应时均遵循碱基互补配对原则且形成氢键B.DNA聚合酶、RNA聚合酶和逆转录酶均由核酸编码并在核糖体上合成C.在解旋酶协助下，RNA聚合酶以单链DNA为模板转录合成多种RNAD.DNA聚合酶和RNA聚合酶均可在体外发挥催化作用答案C解析RNA聚合酶催化DNA→RNA的转录过程，逆转录酶催化RNA→DNA的逆转录过程，两个过程中均遵循碱基互补配对原则，且存在DNA－RNA之间氢键的形成，A正确；DNA聚合酶、RNA聚合酶和逆转录酶的本质都是蛋白质，蛋白质是由核酸控制合成的，其合成场所是核糖体，B正确；以单链DNA为模板转录合成多种RNA是转录过程，该过程不需要解旋酶，C错误；酶的作用机理是降低化学反应的活化能，从而起催化作用，在适宜条件下，酶在体内外均可发挥作用，如体外扩增DNA分子的PCR技术中可用到耐高温的DNA聚合酶，D正确。8.(2021·浙江6月选考，19)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，其中①～④代表相应的过程。下列叙述正确的是()A.＋RNA复制出的子代RNA具有mRNA的功能B.病毒蛋白基因以半保留复制的方式传递给子代C.过程①②③的进行需RNA聚合酶的催化D.过程④在该病毒的核糖体中进行答案A解析由图可知，＋RNA复制出的子代RNA可以通过④(翻译)产生蛋白质，因此具有mRNA的功能，A正确；该病毒的遗传物质为单链RNA，半保留复制是DNA复制的方式，RNA复制不具有半保留复制的特点，B错误；该病毒RNA的复制过程(①②)需要RNA聚合酶的催化，翻译过程(③)不需要，C错误；病毒没有核糖体，病毒的翻译是在宿主细胞的核糖体上进行的，D错误。9.(2023·广东卷，17)放射性心脏损伤是由电离辐射诱导的大量心肌细胞凋亡产生的心脏疾病。一项新的研究表明，circRNA可以通过miRNA调控P基因表达进而影响细胞凋亡，调控机制见图。miRNA是细胞内一种单链小分子RNA，可与mRNA靶向结合并使其降解。circRNA是细胞内一种闭合环状RNA，可靶向结合miRNA使其不能与mRNA结合，从而提高mRNA的翻译水平。回答下列问题：(1)放射刺激心肌细胞产生的________会攻击生物膜的磷脂分子，导致放射性心肌损伤。(2)前体mRNA是通过________酶以DNA一条链为模板合成的，可被剪切成circRNA等多种RNA。circRNA和mRNA在细胞质中通过对________的竞争性结合，调节基因表达。(3)据图分析，miRNA表达量升高可影响细胞凋亡，其可能的原因是_____________________________________________________________________。(4)根据以上信息，除了减少miRNA的表达之外，试提出一个治疗放射性心脏损伤的新思路_______________________________________________________________________________________________________________________________。答案(1)自由基(2)RNA聚合miRNA(3)P蛋白能抑制细胞凋亡，miRNA表达量升高，与P基因的mRNA结合并使其降解，导致合成的P蛋白减少，无法抑制细胞凋亡(4)可通过增大细胞内circRNA的含量，靶向结合miRNA使其不能与P基因的mRNA结合，从而提高P基因的表达量，抑制细胞凋亡解析(1)放射刺激心肌细胞，可产生大量自由基，攻击生物膜的磷脂分子，导致放射性心肌损伤。(2)RNA聚合酶能催化转录过程，以DNA的一条链为模板，通过碱基互补配对原则合成前体mRNA。由图可知，miRNA既能与mRNA结合，降低mRNA的翻译水平，又能与circRNA结合，提高mRNA的翻译水平，故circRNA和mRNA在细胞质中通过对miRNA的竞争性结合，调节基因表达。(3)P蛋白能抑制细胞凋亡，当miRNA表达量升高时，大量miRNA与P基因的mRNA结合，并使P基因的mRNA降解，导致合成的P蛋白减少，无法抑制细胞凋亡。(4)根据以上信息，除了减少miRNA的表达之外，还能通过增大细胞内circRNA的含量，靶向结合miRNA，使其不能与P基因的mRNA结合，从而提高P基因的表达量，抑制细胞凋亡。限时强化练(时间：40分钟)【对点强化】考点一基因指导蛋白质的合成1.(2024·广东四校联考)如图是细胞中三种主要的RNA模式图，下列关于RNA的结构和功能的叙述，错误的是()A.tRNA中不一定含有氢键B.三种RNA中一定都含有磷酸二酯键C.细胞中的RNA是相关基因表达的产物D.三种RNA共同参与细胞内蛋白质的合成答案A解析tRNA呈三叶草结构，一定含有氢键，A错误；RNA的基本组成单位是核糖核苷酸，核苷酸之间通过磷酸二酯键进行连接，所以三种RNA中一定都含有磷酸二酯键，B正确；RNA都是由基因经过转录形成的，是相关基因表达的产物，C正确；mRNA作为翻译的模板，tRNA运输氨基酸至核糖体，rRNA是组成核糖体的成分，所以三种RNA共同参与细胞内蛋白质的合成，D正确。2.(2024·西工大附中联考)生物体结构与功能相统一的观点，既体现在细胞等生命系统水平上，也体现在分子水平上。下列相关叙述错误的是()A.一个DNA上有多个复制起点，有利于细胞快速复制DNAB.一个mRNA上结合多个核糖体，有利于细胞快速合成多种蛋白质C.一种氨基酸对应多种密码子，有利于保证细胞翻译的效率D.双链DNA分子中G、C含量增多，有利于增强其热稳定性答案B解析一个DNA上有多个复制起点，可以使DNA分子多起点同时复制，有利于细胞快速复制DNA，A正确；一个mRNA上结合多个核糖体，有利于细胞快速合成相同的蛋白质，提高了翻译的效率，B错误；一种氨基酸可能对应多种密码子，这样使生物体具有一定的容错性，提高翻译效率，C正确；DNA分子中，A—T之间能形成2个氢键，G—C之间能形成3个氢键，故细胞生物DNA分子中G—C含量较高，DNA更稳定，有利于生物生活在较高温度的环境中，D正确。3.(2024·福建泉州调研)翻译的三个阶段如图所示，①～④表示参与翻译的物质或结构，其中④是一种能够识别终止密码子并引起肽链释放的蛋白质。据图分析，下列叙述错误的是()A.每种①通常只能识别并转运一种氨基酸B.②沿着③移动，方向为b→aC.④通过碱基互补配对识别终止密码子D.肽链的氨基酸序列由③的碱基序列决定答案C解析图中的①为tRNA，一种tRNA通常只能识别并转运一种氨基酸，A正确；②为核糖体，③为mRNA，核糖体在mRNA上的移动方向为5′→3′，由起始密码子为AUG可知，b端为5′端，故核糖体沿mRNA从b至a移动，B正确；由题干信息知，④为识别终止密码子并引起肽链释放的蛋白质，所以④不含碱基，不是通过碱基互补配对识别终止密码子的，C错误；肽链的氨基酸序列由③mRNA的碱基序列决定，D正确。4.(2024·河南平顶山调研)四氯化碳中毒时，会使肝细胞内质网膜上的多聚核糖体解聚及脱落，导致肝细胞功能损伤。如图表示粗面内质网上蛋白质合成、加工和转运的过程，下列叙述错误的是()A.一个mRNA上同时结合多个核糖体可提高翻译的效率B.图中核糖体在mRNA上移动的方向是从左往右C.多肽经内质网加工后全部运输到高尔基体进一步加工D.四氯化碳中毒可能会导致蛋白质无法进入内质网进行加工答案C解析一个mRNA上结合多个核糖体同时进行蛋白质的合成，可提高翻译的效率，A正确；根据图中肽链的长度变化可知，核糖体在mRNA上移动的方向为由左往右，B正确；多肽经内质网加工后不是全部进入高尔基体进一步加工的，C错误；四氯化碳中毒，使肝细胞内质网膜上的多聚核糖体解聚及脱落，可能导致蛋白质无法进入内质网进行加工，D正确。5.(2024·华师一附中调研)1986年，英国科学家钱伯斯等人在研究和鉴定一些动物谷胱甘肽过氧化酶的作用时发现了硒代半胱氨酸(非必需氨基酸)，并提出硒代半胱氨酸由密码子UGA编码，其结构和半胱氨酸类似，只是后者的硫原子被硒取代。最初，人们仅把UGA视为多肽合成的终止密码子，现在发现它在某些情况下也可以编码硒代半胱氨酸。下列叙述正确的是()A.硒代半胱氨酸的出现使运载氨基酸的tRNA种类发生改变，tRNA的密码子中含有ACU碱基序列B.正常情况下每个基因均含有终止密码子C.多肽链中若含有1个硒代半胱氨酸，则其直接模板中可能含有两个UGA序列D.反密码子与密码子的配对方式由tRNA上结合的氨基酸决定答案C解析tRNA的种类发生了改变，根据密码子与反密码子碱基互补配对，编码硒代半胱氨酸的密码子是UGA，则tRNA中的反密码子是ACU，A错误；密码子位于mRNA上，正常情况下每个基因转录出的mRNA均含有终止密码子，B错误；翻译的直接模板为mRNA，多肽链中硒代半胱氨酸需要UGA序列，若该mRNA的终止密码子为UGA，则其直接模板中可能含有两个UGA序列，C正确；反密码子与密码子按碱基互补配对原则进行配对，与tRNA上结合的氨基酸无关，D错误。6.(2024·福州市模拟)如图是转录过程示意图，研究发现，如果RNA聚合酶运行过快会导致与DNA聚合酶相“撞车”而使DNA折断，引发细胞癌变。一种特殊酶类RECQL5可以吸附到RNA聚合酶上减缓其运行速度，扮演“刹车”的角色，从而抑制癌症发生。下列分析错误的是()A.转录产生的RNA可能与核糖体结合，指导蛋白质的合成B.RNA聚合酶沿着DNA的整条链从3′端移动到5′端合成一个RNA分子C.DNA聚合酶和RNA聚合酶均可以与DNA链结合但催化底物不同D.RECQL5可以与RNA聚合酶结合进而减慢细胞内蛋白质合成的速率答案B解析转录产生的mRNA是翻译的模板，mRNA与核糖体结合后指导蛋白质的合成，A正确；基因通常是有遗传效应的DNA片段，一条DNA上有多个基因，真核细胞多以单个基因为单位进行转录，B错误；催化DNA复制和转录的酶分别为DNA聚合酶和RNA聚合酶，两种酶的催化底物分别是脱氧核苷酸和核糖核苷酸，C正确；RECQL5可以减缓RNA聚合酶的运行速度，从而减缓转录过程，进而减缓蛋白质合成的速率，D正确。考点二中心法则及基因表达与性状的关系7.(2024·广东东莞调研)下列关于基因的表达和性状关系的说法，正确的是()A.某些基因在各种分化后的细胞中都能表达B.基因控制生物体性状的方式都是通过控制酶的合成来进行的C.表观遗传的出现都是由DNA甲基化造成的D.表观遗传会受到环境影响，其导致的性状改变不能遗传给后代答案A解析某些基因在各种分化后的细胞中都能表达，如ATP合成酶基因、细胞呼吸酶基因，A正确；基因控制生物体性状的方式不都是通过控制酶的合成来进行的，有些是通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状，B错误；表观遗传中生物体基因的碱基序列保持不变，但基因表达过程中发生变化，最终导致表型发生可遗传变化，表观遗传的出现不一定都是由DNA甲基化造成的，C错误；表观遗传是指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，D错误。8.(2024·江西南昌摸底)图甲为基因表达过程，图乙为中心法则，①～⑤表示生理过程。下列叙述正确的是()A.图甲为染色体DNA上的基因表达过程，需要多种酶参与B.生长激素影响核糖体在mRNA上移动，故影响基因的转录过程C.图甲所示过程为图乙中的①②③过程D.图乙中涉及碱基A与U配对的过程有②③④⑤答案D解析图甲中转录和翻译过程在同时进行，为原核细胞(或线粒体、叶绿体)中基因表达过程，原核细胞(或线粒体、叶绿体)无染色体，A错误；生长激素影响核糖体在mRNA上移动，影响基因的翻译过程，B错误；图甲所示过程为图乙中的②(转录)、③(翻译)过程，C错误；图乙中①为DNA复制，涉及A与T、G与C的配对，过程②③④⑤均与RNA相关，涉及碱基A与U的配对，D正确。9.(2024·广东肇庆期末)研究者以小鼠为材料进行杂交实验，亲本及F1的基因型、表型如图1。其中Avy基因的表达水平与其前端的一段碱基序列的甲基化程度有关，调控机制如图2。下列相关叙述正确的是()A.甲基化可以在不改变基因碱基序列的情况下，使基因发生突变而导致性状改变B.甲基化可能阻止了RNA聚合酶与Avy基因的结合，从而抑制了该基因的翻译过程C.F1中黑色小鼠与亲本中黑色小鼠的表型相同，因此基因型也相同D.除了DNA甲基化，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答案D解析DNA分子中发生碱基的增添、缺失或替换，而引起的基因碱基序列的改变，叫作基因突变，甲基化不改变基因的碱基序列，不会使基因发生突变，A错误；甲基化可能阻止了RNA聚合酶与Avy基因的结合，从而抑制了该基因的转录过程，B错误；F1中黑色小鼠与亲本中黑色小鼠的表型相同，但基因型不相同，亲本中黑色小鼠的基因型为aa，F1中黑色小鼠的基因型为Avya，C错误；除了DNA甲基化，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，D正确。10.(2024·辽宁大连模拟)在人类胚胎发育的不同时期，红细胞中的ε-珠蛋白基因(基因1)和γ-珠蛋白基因(基因2)的表达情况不同，具体如下图所示。下列相关叙述错误的是()注：图中代表“—CH3”。A.两种珠蛋白基因在不同时空进行了选择性表达B.启动子甲基化可能影响RNA聚合酶对其的识别C.a链为这两种珠蛋白基因转录的模板链D.甲基化修饰是一种表观遗传调控方式答案C解析据题图可知，胚胎发育早期，ε-珠蛋白基因表达，γ-珠蛋白基因不表达，而胚胎发育中期，ε-珠蛋白基因不表达，γ-珠蛋白基因表达，说明两种珠蛋白基因在不同时空进行了选择性表达，A正确；启动子是RNA聚合酶识别和结合的序列，因此启动子甲基化可能影响RNA聚合酶对其的识别，B正确；在转录过程中，DNA模板链的转录方向是从3′端向5′端，RNA链的合成方向是从5′端向3′端，因此转录的模板链均是b链，C错误；甲基化修饰不影响基因中碱基序列，影响的是基因的转录，因此是一种表观遗传调控方式，D正确。11.(2024·广州市模拟)在真核细胞中，基因表达分三步进行，分别由RNA聚合酶、剪接体和核糖体执行转录、剪接和翻译的过程(如图所示)。剪接体主要由蛋白质和小分子的核RNA组成。下列说法错误的是()A.信使RNA前体通过剪接后进入细胞质用于翻译B.信使RNA前体转录时，RNA聚合酶与基因的起始密码子相结合C.若剪接体剪接位置出现差错，可能导致蛋白质结构发生改变D.剪接体结构的揭晓，对研究基因表达的相关疾病的发病机理有重要意义答案B解析剪接体含核RNA，故剪接发生在细胞核中，信使RNA前体通过剪接后进入细胞质，并与细胞质中的核糖体结合，进行翻译，A正确；与RNA聚合酶结合的部位是启动子，起始密码子位于mRNA上，是翻译的起点，B错误；剪接位置出现差错，可能导致mRNA序列改变，所编码的蛋白质结构可能发生改变，C正确；剪接体作用于基因表达过程中，其结构揭晓，对研究基因表达的相关疾病的发病机理有重要意义，D正确。【综合提升】12.(2024·广州市测试)近年来，科研人员在小鼠的基因文库测序中发现一种新的转录产物——长链非编码RNA(lncRNA)。研究发现，在真核细胞中，lncRNA能和DNA通过碱基互补形成稳定的三螺旋复合物，调控靶基因的表达。下列说法错误的是()A.lncRNA仅和一个核糖相连的磷酸基团只有一个B.lncRNA可能通过影响基因的转录过程调控基因的表达C.稳定的三螺旋复合物中嘌呤和嘧啶的数量相等D.三螺旋复合物中最多含5种碱基、8种核苷酸答案C解析lncRNA为单链，5′端有一个游离的磷酸基团，只与一个核糖相连，其他的磷酸基团都与两个核糖相连，A正确；由题意知，lncRNA能和DNA形成稳定的三螺旋复合物，影响DNA解旋而影响转录过程进而实现基因的表达调控，B正确；三螺旋复合物由双链DNA和lncRNA形成，DNA中嘌呤和嘧啶数量相等，但lncRNA中嘌呤与嘧啶数量可能不等，C错误；三螺旋复合物中DNA与RNA并存，DNA由4种脱氧核苷酸组成，含碱基A、T、G、C，RNA由4种核糖核苷酸组成，含碱基A、U、G、C，三螺旋复合物中最多含5种碱基、8种核苷酸，D正确。13.(2024·广州实验中学调研)蛋白D是某种小鼠正常发育所必需的物质，缺乏则表现为侏儒鼠。小鼠体内的A基因能控制该蛋白合成，a基因则不能。A基因的表达受P序列(一段DNA序列)的调控，如图所示。P序列在形成精子时会去甲基化，传给子代能正常表达；在形成卵细胞时会甲基化(甲基化需要甲基化酶的参与)，传给子代不能正常表达。下列有关P序列A基因叙述错误的是()A.基因型为Aa的正常鼠，其A基因一定来自父本B.侏儒雌鼠与侏儒雄鼠交配，子代小鼠不一定是侏儒鼠C.基因型为Aa的雄鼠，其子代为正常鼠的概率为1/2D.降低发育中的侏儒鼠甲基化酶的活性，侏儒症状都能一定程度上缓解答案D解析P序列在精子中是去甲基化，传给子代能正常表达；在卵细胞中是甲基化，传给子代不能正常表达，故基因型为Aa的正常鼠，其A基因一定来自父本，A正确；若侏儒鼠(aa)与侏儒雄鼠(Aa，其中A基因来自母方)杂交，雄鼠的精子正常，后代中基因型为Aa的雌鼠生长发育均正常，故子代小鼠不一定是侏儒鼠，B正确；P序列在形成卵细胞时会甲基化(甲基化需要甲基化酶的参与)，传给子代不能正常表达，在精子中是去甲基化，传给子代能正常表达，基因型为Aa的雄鼠，可以产生A∶a＝1∶1的精子，A基因能控制蛋白D的合成，a基因不能，因此子代为正常鼠的概率为1/2，C正确；降低甲基化酶的活性，导致P序列甲基化程度降低，对A基因表达的抑制作用降低，从而使得发育中的小鼠侏儒症状(基因型为Aa)能一定程度上缓解，但基因型为aa的症状无法缓解，D错误。14.(2024·河南名校联盟)研究发现基因表达过程中，转录出的一个mRNA可能含有多个AUG密码子，仅起始密码子AUG上游有一段SD序列，该序列能与rRNA互补结合，使翻译开始。根据以上信息回答下列问题：(1)若SD序列的碱基为AGGAGG，则与其互补的rRNA碱基序列为________，SD碱基序列存在的作用是______________________________________________，以合成正确长度的多肽链。(2)如果细胞中产生的r-蛋白质(构成核糖体的蛋白质)含量增多时，r-蛋白质就与指导该蛋白质合成的mRNA结合，阻碍核糖体与mRNA的结合，从而使r-蛋白质的含量________，这种调节方式叫作________。(3)为探究催化氨基酸合成多肽链的是r-蛋白质还是rRNA，研究人员用高浓度的蛋白酶K处理某生物的核糖体，发现剩下的结构仍然可以催化氨基酸合成多肽链，而用核酸酶处理核糖体后，其肽链合成受到了抑制。根据以上实验可得出的结论是_______________________________________________________________________________________________________________________________________。答案(1)UCCUCC使翻译能准确从起始密码子开始(2)降低反馈调节(负反馈调节)(3)催化氨基酸合成多肽链的是rRNA，而不是r-蛋白质解析(1)根据碱基互补配对原则，A—U、C—G配对，若SD序列的碱基为AGGAGG，则与其互补的rRNA碱基序列为UCCUCC。由题干可知，SD碱基序列存在的作用是使翻译能准确从起始密码子开始，以合成正确长度的多肽链。(2)分析题意，r-蛋白质含量增多时，r-蛋白质就与指导该蛋白质合成的mRNA结合，从而导致r-蛋白质的含量降低，这种调节方式是一种负反馈调节。(3)蛋白酶K处理某生物的核糖体可以破坏r-蛋白质，处理之后不影响氨基酸合成多肽链，核酸酶处理核糖体可以破坏rRNA，处理之后肽链合成受到了抑制，这说明催化氨基酸合成多肽链的是rRNA，而不是r-蛋白质。15.(2024·襄阳四中调研)下图为线粒体结构及线粒体内蛋白质合成的相关过程。请回答下列问题：(1)线粒体DNA与