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第19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。
微考点大突破
考点一　遗传信息的转录和翻译
　
1.RNA的结构与功能
提醒　DNA和RNA合成的判断:用放射性同位素标记T或U可判断DNA或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
提醒　一个DNA分子上有许多个基因,其中某个基因进行转录时,其他基因可能转录,也可能不转录。
3.遗传信息的翻译
提醒　一条mRNA可翻译出一条多肽链,也可能产生多条肽链,此时的多肽链不具有空间结构。
4.遗传信息、密码子、反密码子及与氨基酸的关系
(1)遗传信息、密码子与反密码子之间的联系。
(2)密码子、tRNA和氨基酸之间的对应关系。
①密码子有64种,不同生物共用一套遗传密码。
a.有2种起始密码子:在真核生物中AUG作为______________;在原核生物中,GUG也可以作为起始密码子,此时它编码__________。
b.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__________。
②一种密码子只能决定一种氨基酸,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(密码子的简并性),可由一种或几种tRNA转运。
5.理顺基因表达中的相关数量关系
DNA碱基数∶mRNA碱基数∶氨基酸数=6∶3∶1。
提醒　①基因中的内含子转录后被剪切。
②在基因中,有的片段(非编码区)起调控作用,不转录。
③合成的肽链在加工过程中可能会被剪切掉部分氨基酸。
④转录出的mRNA中有终止密码子,一般情况下,终止密码子不编码氨基酸。
1.几种常考图示解读
图1
图2
图3
图4
2.“二看法”判断真、原核细胞的基因表达过程
　
图1 图2
3.真、原核细胞基因的结构和表达
(1)基因的结构。
(2)基因表达遗传信息。
①原核生物基因。
②真核生物基因。
(1)rRNA是核糖体的组成成分,原核细胞中可由核仁参与合成。(必修2 P65“图4-3”)()
(2)tRNA、mRNA、rRNA都是DNA分子转录的产物,转录的方向是从mRNA的5'→3'。(必修2 P65“图4-4”)()
(3)细菌的一个基因转录时两条DNA链可同时作为模板,提高转录效率。(必修2 P65“图4-4”)()
(4)密码子是RNA上的三个碱基,决定氨基酸的密码子最多有61种。(必修2 P67“表4-1”)()
(5)反密码子的读取方向为由氨基酸连接端开始读(由长臂端向短臂端读取)。(必修2 P67“图4-6”)()
(6)翻译时mRNA在核糖体上每次移动3个碱基的位置。(必修2 P68“图4-7”)()
(7)翻译时,核糖体的移动方向是5'→3'。(必修2 P68“图4-7”)()
1.(必修2 P67“表4-1”)起始密码子AUG决定甲硫氨酸,为什么蛋白质的第一个氨基酸往往不是甲硫氨酸
答:____________________________________________。
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“不含有”)氢键。
3.根据mRNA中碱基的排列顺序能否准确写出氨基酸的序列 若已知氨基酸的序列,能否确定mRNA中的碱基排列顺序
答:____________________________________________。
能力一　遗传信息、密码子与反密码子的关系(考查科学思维)
1.(2024·湖北卷,T16)编码某蛋白质的基因有两条链,一条是模板链(指导mRNA合成),其互补链是编码链。若编码链的一段序列为5'—ATG—3',则该序列所对应的反密码子是(　　)
A.5'—CAU—3' B.5'—UAC—3'
C.5'—TAC—3' D.5'—AUG—3'
2.(2023·江苏卷,T6)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
能力二　转录和翻译过程分析(考查科学思维)
3.(2024·贵州卷,T7)如图是某基因编码区部分碱基序列,在体内其指导合成肽链的氨基酸序列为甲硫氨酸—组氨酸—脯氨酸—赖氨酸……。下列叙述正确的是(　　)
[注]　AUG(起始密码子):甲硫氨酸　CAU、CAC:组氨酸　CCU:脯氨酸　AAG:赖氨酸　UCC:丝氨酸　UAA(终止密码子)
A.①链是转录的模板链,其左侧是5'端,右侧是3'端
B.若在①链5~6号碱基间插入一个碱基G,合成的肽链变长
C.若在①链1号碱基前插入一个碱基G,合成的肽链不变
D.碱基序列不同的mRNA翻译得到的肽链不可能相同
4.(2023·浙江1月选考,T15)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
(1)一个mRNA分子上相继结合多个核糖体,同时进行多条肽链的合成,这些肽链的氨基酸序列是_______的,这样____________________________________________。
(2)核糖体上合成的蛋白质往往不具有生物活性,还需要_______________的加工才能形成具有生物活性的蛋白质。
考点二　中心法则的提出及其发展
　
1.提出者:__________。
2.各种生物遗传信息的传递途径
提醒　一部分RNA病毒自身携带RNA复制酶或逆转录酶,另一部分RNA病毒在入侵宿主细胞后,先通过翻译过程合成相应的酶,再完成RNA复制或逆转录。
3.生命是物质、能量和信息的统一体
在遗传信息的流动过程中,__________是信息的载体,__________是信息的表达产物,而__________为信息的流动提供能量。
(1)转录与DNA复制都遵循碱基互补配对原则,且配对方式相同。(源自必修2 P55、65)()
(2)线粒体中遗传信息的传递也遵循中心法则。(源自必修2 P69)()
(3)正常人体细胞中会存在中心法则的每个过程。(源自必修2 P69)()
(4)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。(源自必修2 P69)()
(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。(必修2 P69“图4-8”)()
某种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。
答:____________________________________________。
(2)图中+RNA的作用有哪些
答:____________________________________________。
(3)引发手足口病的肠道病毒EV71也具有类似如图的过程。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,随后正链RNA(+RNA)被降解,反链(-RNA)被保留,反链与后来入侵的正链RNA互补配对,并诱导正链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
答:______________________。
能力　中心法则的相关过程(考查科学思维)
1.(2022·河北卷,T9)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RNA
D.DNA聚合酶和RNA聚合酶均可在体外发挥催化作用
2.(2021·浙江6月选考,T19)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的进行需要RNA聚合酶的催化
D.过程④在该病毒的核糖体中进行
考点三　基因表达与性状的关系
　
1.基因表达产物与性状的关系
2.基因的选择性表达与细胞分化
3.表观遗传
4.基因与性状的关系
(1)DNA甲基化抑制了基因的表达,进而对表型产生影响。(源自必修2 P74)()
(2)表观遗传现象中基因的碱基序列没有改变,属于不可遗传的变异。(源自必修2 P74)()
(3)双胞胎的差异就与表观遗传有关。(源自必修2 P74)()
(4)吸烟会导致精子中DNA的甲基化水平升高,从而影响基因的表达。(必修2 P74“与社会的联系”)()
(5)生物的性状是基因和环境共同作用的结果,基因型相同,表型可能不同;基因型不同,表型可能相同。(源自必修2 P74)()
(必修2 P73“思考·讨论”)阅读教材中“柳穿鱼花的形态结构和小鼠毛色的遗传”相关资料,回答下列问题:
(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。
能力一　表观遗传的特点(考查科学思维)
1.(2022·天津卷,T5)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。下列有关叙述正确的是(　　)
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
2.(2025·湛江模拟)小鼠胰岛素样生长因子2由Igf2基因控制合成,不仅参与血糖调节,也是调节生长发育的重要激素之一。Igf2基因的F形式发育正常,F基因突变为f后发育为矮小型小鼠。Igf2基因在传递过程中存在基因印记现象,相关表达过程如图所示。下列叙述错误的是(　　)
A.Igf2基因的生理效应表明,基因与性状的关系不是一一对应的
B.基因印记现象属于表观遗传,基因的甲基化不会改变碱基序列
C.图中亲代雄性小鼠和雌性小鼠的基因型相同,但两者的表型不同
D.一对基因型为Ff的雌雄小鼠杂交,子代的表型均为矮小型
能力二　基因与性状的关系(考查生命观念)
3.(2023·湖南卷,T3)酗酒危害人类健康。乙醇在人体内先转化为乙醛,在乙醛脱氢酶2(ALDH2)作用下再转化为乙酸,最终转化成CO2和水。头孢类药物能抑制ALDH2的活性。ALDH2基因某突变导致ALDH2活性下降或丧失。在高加索人群中该突变的基因频率不足5%,而东亚人群中高达30%~50%。下列叙述错误的是(　　)
A.相对于高加索人群,东亚人群饮酒后面临的风险更高
B.患者在服用头孢类药物期间应避免摄入含酒精的药物或食物
C.ALDH2基因突变人群对酒精耐受性下降,表明基因通过蛋白质控制生物性状
D.饮酒前口服ALDH2酶制剂可催化乙醛转化成乙酸,从而预防酒精中毒
4.(2025·惠州联考)为研究与植物生长相关的基因及其作用,科学家获得了基因A、B、C失活的多种突变体,电泳分析各植株中蛋白m和蛋白n的表达情况,结果如图。下列分析正确的是(　　)
A.实验中a、e组是对照组,b、c、d组为实验组
B.由a组、b组可推知基因A可能促进蛋白m和蛋白n的合成
C.由a、b、e组可知基因B、C均抑制A基因的表达
D.正常植物体内,A、B、C三种基因的表达可能受到激素的调控
微真题重体悟
　
1.(2022·广东卷,T7)拟南芥HPR1蛋白定位于细胞核孔结构,功能是协助mRNA转移。与野生型相比,推测该蛋白功能缺失的突变型细胞中,有更多mRNA分布于(　　)
A.细胞核 B.细胞质
C.高尔基体 D.细胞膜
2.(2020·全国卷Ⅲ,T3)细胞内有些tRNA分子的反密码子中含有稀有碱基次黄嘌呤(I)。含有I的反密码子在与mRNA中的密码子互补配对时,存在如图所示的配对方式(Gly表示甘氨酸)。下列说法错误的是(　　)
A.一种反密码子可以识别不同的密码子
B.密码子与反密码子的碱基之间通过氢键结合
C.tRNA分子由两条链组成,mRNA分子由单链组成
D.mRNA中的碱基改变不一定造成所编码氨基酸的改变
3.(2023·海南卷,T13)噬菌体ФX174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ФX174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
4.(2023·湖南卷,T12)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glg mRNA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glg mRNA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
5.(2020·全国卷Ⅱ,T29)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__________________。
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
第19讲　基因的表达
微考点·大突破
考点一
教材解读
1.核糖核苷酸　蛋白质　氨基酸　密码子　核糖体　遗传物质
2.DNA的一条链　细胞核　叶绿体、线粒体　游离的核糖核苷酸　RNA　mRNA
3.mRNA　tRNA　mRNA　tRNA　终止密码子　脱离
4.(2)①a.起始密码子　甲硫氨酸　b.硒代半胱氨酸
教材基础辨析
　(1)×　(2)√　(3)×　(4)×　(5)√　(6)×　(7)√
教材素材拓展
1.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往往会被剪切掉
2.提示　3'—UCG—5'　含有
3.提示　前者可以,后者不能确定。因为一种密码子只对应一种氨基酸(在一般情况下,终止密码子没有对应的氨基酸),但一种氨基酸可对应多种密码子
能力提升
1.A　解析　DNA的编码链与模板链碱基互补配对,mRNA由模板链转录而来,mRNA上的密码子与tRNA上的反密码子碱基互补配对,如图:,故该序列对应的反密码子为5'—CAU—3',A项正确。
2.D　解析　tRNA呈三叶草结构,在局部区域存在碱基互补配对,A项错误;反密码子为5'—CAU—3'的tRNA只能与密码子5'—AUG—3'配对,只携带一种氨基酸,B项错误;mRNA中的终止密码子没有相应的tRNA与其结合,C项错误;由题知,在密码子第3位的碱基A、U或C皆可与反密码子第1位的I配对,增加了密码子的容错率,有利于保持物种遗传的稳定性,D项正确。
3.C　解析　mRNA链碱基排列顺序和编码链一致(只是将编码链中的T替换为U),与模板链碱基互补配对,且方向相反,核糖体沿mRNA的5'端向3'端移动,再结合氨基酸的序列可推知,mRNA碱基序列为5'—AUGCAUCCUAAG—3',故①链是转录的模板链,其左侧是3'端,右侧是5'端,A项错误;若在①链5~6号碱基间插入碱基G,则mRNA的5~6号碱基间插入一个C,变为5'—AUGCACUCCUAAG—3',第4个密码子为终止密码子UAA,使合成的肽链变短,B项错误;若在①链1号碱基前插入一个碱基G,肽链的合成仍从起始密码子AUG开始,合成的肽链不变,C项正确;由于密码子的简并性,碱基序列不同的mRNA翻译得到的肽链可能相同,D项错误。
4.B　解析　根据核糖体上的肽链的长度(肽链长的翻译在前),可判断核糖体从mRNA的5'端向3'端移动,A项错误;翻译过程中,mRNA上的密码子与tRNA上的反密码子互补配对,B项正确;由题干可知,题图中核糖体都从mRNA同一位置开始翻译,移动至相同的位置结束翻译,题图中5个核糖体上的肽链长度不同,故5个核糖体先后依次结合到mRNA的起始密码子端开始翻译过程,翻译结束的时间也不同,C项错误;由题干信息“多聚核糖体所包含的核糖体数量由mRNA的长度决定”可知,将细菌的某基因截短会影响相应的多聚核糖体上所串联的核糖体数目,D项错误。
回源教材　提示　(1)相同　少量mRNA分子可以迅速合成大量蛋白质分子　(2)内质网、高尔基体
考点二
教材解读
1.克里克
3.DNA、RNA　蛋白质　ATP
教材基础辨析
　(1)×　(2)√　(3)×　(4)√　(5)×
教材素材拓展
　提示　(1)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)作为遗传物质,指导-RNA的合成;作为翻译的模板
(3)抑制了EV71的(+RNA的)复制和翻译过程
能力提升
1.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,两过程均遵循碱基互补配对原则,且反应过程中互补配对的碱基之间形成氢键,A项正确;DNA聚合酶、RNA聚合酶和逆转录酶都是蛋白质,由核酸编码,合成场所是核糖体,B项正确;转录过程不需要解旋酶,C项错误;酶在体内外适宜条件下均可发挥作用,D项正确。
2.A　解析　结合题图可以看出,以+RNA复制出的子代RNA(+RNA)为模板合成了蛋白质,因此+RNA复制出的子代RNA具有mRNA的功能,A项正确;病毒蛋白基因是RNA,为单链结构,基因不会通过半保留复制的方式传递给子代,B项错误;过程①②是RNA复制,原料是4种核糖核苷酸,需要RNA聚合酶的催化;而过程③是翻译,原料是氨基酸,不需要RNA聚合酶的催化,C项错误;病毒不具有细胞结构,没有核糖体,过程④在宿主细胞的核糖体中进行,D项错误。
考点三
教材解读
1.酶的合成　代谢过程　酪氨酸酶　不能将酪氨酸转化为黑色素　蛋白质的结构　缺失　CFTR蛋白空间结构
2.基因的选择性表达　mRNA　蛋白质
3.不变　可遗传　②不变性　③甲基化修饰
4.一个基因　一个基因　多个基因　环境条件　基因与环境
教材基础辨析
　(1)√　(2)×　(3)×　(4)√　(5)√
教材素材拓展
　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
能力提升
1.A　解析　Avy基因上游有不同程度的甲基化修饰,但它的碱基序列保持不变,A项正确;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,B项错误;甲基化会导致基因表达受抑制,但由于基因碱基序列不变,所以甲基化不会导致Avy基因编码的蛋白质结构发生改变,C项错误;据题意可知,甲基化修饰使小鼠毛色发生可遗传的改变,D项错误。
2.D　解析　Igf2基因既能调控血糖,又能调控生长发育,说明基因和性状的关系不是一一对应的,A项正确;基因印记现象为DNA甲基化,属于表观遗传,基因的甲基化不改变碱基序列,B项正确;题图中的亲代雄性小鼠和雌性小鼠的基因型都是Ff,但是由于雄性小鼠的F被甲基化,不能表达,因此其表型与ff相同,即矮小型,雌性小鼠的f被甲基化,F可以正常表达,因此其体型为正常型,C项正确;一对基因型为Ff的雌雄小鼠杂交,分析题图可知,亲代雄性小鼠产生的配子及比例为F∶f=1∶1,亲代雌性小鼠产生的配子及比例为F∶f=1∶1,但雌配子中F和f均被甲基化,相当于仅产生f一种雌配子,则子代既有正常型又有矮小型,且比例为1∶1,D项错误。
3.D　解析　若ALDH2基因突变,则可导致ALDH2活性下降或丧失,高加索人群中该突变的基因频率不足5%,而东亚人群中高达30%~50%,所以相对于高加索人群,东亚人群饮酒后面临的风险更高,A项正确;头孢类药物能抑制ALDH2的活性,因此患者在服用头孢类药物期间,应避免摄入含酒精的药物或食物,B项正确;ALDH2基因突变人群体内的ALDH2活性下降或丧失,对酒精耐受性下降,说明基因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,又知ALDH2的化学本质是蛋白质,此实例表明基因通过蛋白质控制生物性状,C项正确;ALDH2酶制剂可将乙醛转化为乙酸,但口服ALDH2酶制剂(化学本质是蛋白质)后,ALDH2酶制剂会被消化道中的蛋白酶分解,因此饮酒前口服ALDH2酶制剂不能催化乙醛转化为乙酸,无法预防酒精中毒,D项错误。
4.D　解析　分析题图可知,图中的a是野生型,而b~e是不同的突变体,故a组是对照组,b、c、d、e组是实验组,A项错误;对比a组和b组实验,A突变体含有蛋白m和n,野生型没有两种蛋白,说明基因A可能促进蛋白m和蛋白n的分解,B项错误;对比a组和b、e组实验,A突变体含有蛋白m和n,野生型和A+B+C三突变体没有两种蛋白,不能推知基因B、C均抑制A基因的表达,C项错误;激素发挥作用可通过影响基因的表达实现,故正常植物体内,A、B、C三种基因的表达可能受到激素的调控,D项正确。
微真题·重体悟
1.A　解析　HPR1蛋白定位于细胞核孔结构,功能是协助mRNA转移。mRNA主要在细胞核内合成,通过核孔进入细胞质中,若HPR1蛋白功能缺失,则mRNA不能转移出细胞核。故在HPR1蛋白功能缺失的突变型细胞中,有更多mRNA分布于细胞核,故选A。
2.C　解析　根据题图可知,反密码子CCI可与mRNA中的GGU、GGC、GGA互补配对,说明一种反密码子可以识别不同的密码子,A项正确;密码子与反密码子的碱基互补配对,碱基之间通过氢键结合,B项正确;tRNA分子和mRNA分子都是单链结构,C项错误;由于某些氨基酸可对应多种密码子,故mRNA中的碱基改变不一定造成所编码氨基酸的改变,D项正确。
3.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项错误;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项正确;DNA复制的原料是4种脱氧核糖核苷酸,C项错误;D基因和E基因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项错误。
4.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项正确;翻译过程中核糖体沿着mRNA的5'端向3'端移动,B项正确;由题图可知,抑制CsrB基因转录会使CsrB RNA减少,使CsrA更多地与glg mRNA结合形成不稳定构象,最终核糖核酸酶会降解glg mRNA,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项错误;综合上述分析可知,若CsrA蛋白都结合到CsrB上,而不与glg mRNA结合,就会使glg mRNA不被降解,有利于细菌糖原的合成,D项正确。
5.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)以mRNA为模板翻译合成蛋白质时,还需要tRNA作为氨基酸的运载工具,另外,rRNA参与构成的核糖体为蛋白质的合成场所。(2)mRNA在细胞核中合成后,需经过核孔进入细胞质中与核糖体结合,执行翻译功能。RNA聚合酶的化学本质是蛋白质,是在细胞质中的核糖体上合成的,其合成后需经过核孔进入细胞核中参与转录过程。(3)小肽的编码序列为mRNA的碱基序列,其上有决定氨基酸的密码子,据题表可知,该小肽的氨基酸序列是酪氨酸—谷氨酸—组氨酸—色氨酸。因谷氨酸、酪氨酸和组氨酸不仅仅对应一种密码子,故若该小肽对应的DNA序列有3处碱基发生了替换,但小肽的氨基酸序列不变,则对照题表,可判断该小肽对应的mRNA上的编码序列变为UAUGAGCACUGG。(共90张PPT)
第19讲
第五单元　遗传的物质基础
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。
微考点 大突破
内容
索引
微真题 重体悟
考点一　遗传信息的转录和翻译
考点二　中心法则的提出及其发展
考点三　基因表达与性状的关系
考点一　遗传信息的转录和翻译
微考点/大突破
第一部分
1.RNA的结构与功能
核糖核苷酸
蛋白质
氨基酸
密码子
核糖体
遗传物质
提醒　DNA和RNA合成的判断：用放射性同位素标记T或U可判断DNA或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
DNA的一条链
细胞核
叶绿体、线粒体
游离的核糖核苷酸
RNA
mRNA
提醒　一个DNA分子上有许多个基因，其中某个基因进行转录时，其他基因可能转录，也可能不转录。
3.遗传信息的翻译
mRNA
tRNA
mRNA
tRNA
终止密码子
脱离
提醒　一条mRNA可翻译出一条多肽链，也可能产生多条肽链，此时的多肽链不具有空间结构。
4.遗传信息、密码子、反密码子及与氨基酸的关系
(1)遗传信息、密码子与反密码子之间的联系。
(2)密码子、tRNA和氨基酸之间的对应关系。
①密码子有64种，不同生物共用一套遗传密码。
a.有2种起始密码子：在真核生物中AUG作为____________；在原核生物中，GUG也可以作为起始密码子，此时它编码__________。
起始密码子
甲硫氨酸
b.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________________。
②一种密码子只能决定一种氨基酸，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(密码子的简并性)，可由一种或几种tRNA转运。
硒代半胱氨酸
5.理顺基因表达中的相关数量关系
DNA碱基数∶mRNA碱基数∶氨基酸数=6∶3∶1。
提醒　①基因中的内含子转录后被剪切。
②在基因中，有的片段(非编码区)起调控作用，不转录。
③合成的肽链在加工过程中可能会被剪切掉部分氨基酸。
④转录出的mRNA中有终止密码子，一般情况下，终止密码子不编码氨基酸。
1.几种常考图示解读
2.“二看法”判断真、原核细胞的基因表达过程
3.真、原核细胞基因的结构和表达
(1)基因的结构。
(2)基因表达遗传信息。
①原核生物基因。
②真核生物基因。
教材基础辨析
(1)rRNA是核糖体的组成成分，原核细胞中可由核仁参与合成。(必修2 P65“图4-3”)( )
(2)tRNA、mRNA、rRNA都是DNA分子转录的产物，转录的方向是从mRNA的5'→3'。(必修2 P65“图4-4”)( )
(3)细菌的一个基因转录时两条DNA链可同时作为模板，提高转录效率。(必修2 P65“图4-4”)( )
×
√
×
(4)密码子是RNA上的三个碱基，决定氨基酸的密码子最多有61种。
(必修2 P67“表4-1”)( )
(5)反密码子的读取方向为由氨基酸连接端开始读(由长臂端向短臂端读取)。(必修2 P67“图4-6”)( )
(6)翻译时mRNA在核糖体上每次移动3个碱基的位置。(必修2 P68“图4-7”)( )
(7)翻译时，核糖体的移动方向是5'→3'。(必修2 P68“图4-7”)( )
×
√
×
√
教材素材拓展
1.(必修2 P67“表4-1”)起始密码子AUG决定甲硫氨酸，为什么蛋白质的第一个氨基酸往往不是甲硫氨酸
答：______________________________________________________
___________________。
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往往会被剪切掉
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“不含有”)氢键。
3'—UCG—5'
含有
3.根据mRNA中碱基的排列顺序能否准确写出氨基酸的序列 若已知氨基酸的序列，能否确定mRNA中的碱基排列顺序
答：______________________________________________________
________________________________________________________________________________。
前者可以，后者不能确定。因为一种密码子只对应一种氨基酸(在一般情况下，终止密码子没有对应的氨基酸)，但一种氨基酸可对应多种密码子
能力一　遗传信息、密码子与反密码子的关系(考查科学思维)
1.(2024·湖北卷，T16)编码某蛋白质的基因有两条链，一条是模板链(指导mRNA合成)，其互补链是编码链。若编码链的一段序列为5'—ATG—3'，则该序列所对应的反密码子是(　　)
A.5'—CAU—3' B.5'—UAC—3'
C.5'—TAC—3' D.5'—AUG—3'
解析
DNA的编码链与模板链碱基互补配对，mRNA由模板链转录而来,
mRNA上的密码子与tRNA上的反密码子碱基互补配对，如图：
，故该序列对应的反密码子为5'—CAU
—3'，A项正确。
2.(2023·江苏卷，T6)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
tRNA呈三叶草结构，在局部区域存在碱基互补配对，A项错误；反密码子为5'—CAU—3'的tRNA只能与密码子5'—AUG—3'配对，只携带一种氨基酸，B项错误；mRNA中的终止密码子没有相应的tRNA与其结合，C项错误；由题知，在密码子第3位的碱基A、U或C皆可与反密码子第1位的I配对，增加了密码子的容错率，有利于保持物种遗传的稳定性，D项正确。
解析
能力二　转录和翻译过程分析(考查科学思维)
3.(2024·贵州卷，T7)如图是某基
因编码区部分碱基序列，在体内
其指导合成肽链的氨基酸序列为
甲硫氨酸—组氨酸—脯氨酸—赖
氨酸……。下列叙述正确的是(　　)
[注]　AUG(起始密码子)：甲硫氨酸　CAU、CAC：组氨酸　CCU：脯氨酸　AAG：赖氨酸　UCC：丝氨酸　UAA(终止密码子)
A.①链是转录的模板链，其左侧是5'端，右侧是3'端
B.若在①链5~6号碱基间插入一个碱基G，合成的肽链变长
C.若在①链1号碱基前插入一个碱基G，合成的肽链不变
D.碱基序列不同的mRNA翻译得到的肽链不可能相同
mRNA链碱基排列顺序和编码链一致(只是将编码链中的T替换为
U)，与模板链碱基互补配对，且方向相反，核糖体沿mRNA的5'端向3'端移动，再结合氨基酸的序列可推知，mRNA碱基序列为5'—
解析
AUGCAUCCUAAG—3'，故①链是转录的模板链，其左侧是3'端,右侧是5'端，A项错误；若在①链5~6号碱基间插入碱基G，则mRNA的5~6号碱基间插入一个C，变为5'—AUGCACUCCUAAG
—3'，第4个密码子为终止密码子UAA，使合成的肽链变短，B项错误；若在①链1号碱基前插入一个碱基G，肽链的合成仍从起始密码子AUG开始，合成的肽链不变，C项正确；由于密码子的简并性，碱基序列不同的mRNA翻译得到的肽链可能相同，D项错误。
解析
4.(2023·浙江1月选考，T15)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
根据核糖体上的肽链的长度(肽链长的翻译在前)，可判断核糖体从mRNA的5'端向3'端移动，A项错误；翻译过程中，mRNA上的
解析
密码子与tRNA上的反密码子互补配对，B项正确；由题干可知，题图中核糖体都从mRNA同一位置开始翻译，移动至相同的位置结束翻译，题图中5个核糖体上的肽链长度不同，故5个核糖体先后依次结合到mRNA的起始密码子端开始翻译过程，翻译结束的时间也不同，C项错误；由题干信息“多聚核糖体所包含的核糖体数量由mRNA的长度决定”可知，将细菌的某基因截短会影响相应的多聚核糖体上所串联的核糖体数目，D项错误。
解析
(1)一个mRNA分子上相继结合多个核糖体，同时进行多条肽链的合成，这些肽链的氨基酸序列是______的，这样__________________
__________________________。
(2)核糖体上合成的蛋白质往往不具有生物活性，还需要_________
___________的加工才能形成具有生物活性的蛋白质。
相同
少量mRNA分子可以迅速合成大量蛋白质分子
内质网、高尔基体
考点二　中心法则的提出及其发展
微考点/大突破
第一部分
1.提出者：________。
2.各种生物遗传信息的传递途径
克里克
提醒　一部分RNA病毒自身携带RNA复制酶或逆转录酶，另一部分RNA病毒在入侵宿主细胞后，先通过翻译过程合成相应的酶，再完成RNA复制或逆转录。
3.生命是物质、能量和信息的统一体
在遗传信息的流动过程中，_____________是信息的载体，________是信息的表达产物，而________为信息的流动提供能量。
DNA、RNA
蛋白质
ATP
教材基础辨析
(1)转录与DNA复制都遵循碱基互补配对原则，且配对方式相同。(源自必修2 P55、65)( )
(2)线粒体中遗传信息的传递也遵循中心法则。(源自必修2 P69)( )
(3)正常人体细胞中会存在中心法则的每个过程。(源自必修2 P69)
( )
×
√
×
(4)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。(源自必修2 P69)( )
(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。(必修2 P69“图4-8”)( )
√
×
教材素材拓展
某种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。
答：_______________________________________________________
____________________________________________________。
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+RNA的作用有哪些
答：________________________________________________。
作为遗传物质，指导-RNA的合成；作为翻译的模板
(3)引发手足口病的肠道病毒EV71也具有类似如图的过程。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，随后正链RNA(+RNA)被降解，反链(-RNA)被保留，反链与后来入侵的正链RNA互补配对，并诱导正链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
答：_______________________________________。
抑制了EV71的(+RNA的)复制和翻译过程
能力　中心法则的相关过程(考查科学思维)
1.(2022·河北卷，T9)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RNA
D.DNA聚合酶和RNA聚合酶均可在体外发挥催化作用
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，两过程均遵循碱基互补配对原则，且反应过程中互补配对的碱基之间形成氢键，A项正确；DNA聚合酶、RNA聚合酶和逆转录酶都是蛋白质，由核酸编码，合成场所是核糖体，B项正确；转录过程不需要解旋酶，C项错误；酶在体内外适宜条件下均可发挥作用，D项正确。
解析
2.(2021·浙江6月选考，T19)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的进行需要RNA聚合酶的催化
D.过程④在该病毒的核糖体中进行
结合题图可以看出，以+RNA复制出的子代RNA(+RNA)为模板合成了蛋白质，因此+RNA复制出的子代RNA具有mRNA的功能，A项正确；病毒蛋白基因是RNA，为单链结构，基因不会通过半保留复制的方式传递给子代，B项错误；过程①②是RNA复制，原料是4种核糖核苷酸，需要RNA聚合酶的催化；而过程③是翻译，原料是氨基酸，不需要RNA聚合酶的催化，C项错误；病毒不具有细胞结构，没有核糖体，过程④在宿主细胞的核糖体中进行，D项错误。
解析
考点三　基因表达与性状的关系
微考点/大突破
第一部分
1.基因表达产物与性状的关系
酶的
合成
代谢
过程
酪氨酸酶
不能将酪氨酸转化为黑色素
蛋白质的结构
缺失
CFTR蛋白空间结构
2.基因的选择性表达与细胞分化
基因的选择性表达
mRNA
蛋白质
3.表观遗传
不变
可遗传
不变性
甲基化修饰
4.基因与性状的关系
一个基因
一个基因
多个基因
环境条件
基因与环境
教材基础辨析
(1)DNA甲基化抑制了基因的表达，进而对表型产生影响。(源自必修
2 P74)( )
(2)表观遗传现象中基因的碱基序列没有改变，属于不可遗传的变异。(源自必修2 P74)( )
(3)双胞胎的差异就与表观遗传有关。(源自必修2 P74)( )
√
×
×
(4)吸烟会导致精子中DNA的甲基化水平升高，从而影响基因的表达。(必修2 P74“与社会的联系”)( )
(5)生物的性状是基因和环境共同作用的结果，基因型相同，表型可
能不同；基因型不同，表型可能相同。(源自必修2 P74)( )
√
√
教材素材拓展
(必修2 P73“思考·讨论”)阅读教材中“柳穿鱼花的形态结构和小鼠毛色的遗传”相关资料，回答下列问题：
(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。
形态结构
(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。
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
高度甲基化
碱基连接甲基基团
(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。
碱基序列
能力一　表观遗传的特点(考查科学思维)
1.(2022·天津卷，T5)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。下列有关叙述正确的是(　　)
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
Avy基因上游有不同程度的甲基化修饰，但它的碱基序列保持不变,
A项正确；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，B项错误；甲基化会导致基因表达受抑制，但由于基因碱基序列不变，所以甲基化不会导致Avy基因编码的蛋白质结构发生改变，C项错误；据题意可知,
甲基化修饰使小鼠毛色发生可遗传的改变，D项错误。
解析
2.(2025·湛江模拟)小鼠胰岛素样生长因子2由Igf2基因控制合成，不仅参与血糖调节，也是调节生长发育的重要激素之一。Igf2基因的F形式发育正常，F基因突变为f后发育为矮小型小鼠。Igf2基因在传递过程中存在基因印记现象，相关表达过程如图所示。下列叙述错误的是( )
A.Igf2基因的生理效应表明，基因与性状的关系不是一一对应的
B.基因印记现象属于表观遗传，基因的甲基化不会改变碱基序列
C.图中亲代雄性小鼠和雌性小鼠的基因型相同，但两者的表型不同
D.一对基因型为Ff的雌雄小鼠杂交，子代的表型均为矮小型
解析
Igf2基因既能调控血糖，又能调控生长发育，说明基因和性状的关系不是一一对应的，A项正确；基因印记现象为DNA甲基化，属于表观遗传，基因的甲基化不改变碱基序列，B项正确；题图中
的亲代雄性小鼠和雌性小鼠的基因型都是Ff，但是由于雄性小鼠的F被甲基化，不能表达，因此其表型与ff相同，即矮小型，雌性小鼠的f被甲基化，F可以正常表达，因此其体型为正常型，C项正确；一对基因型为Ff的雌雄小鼠杂交，分析题图可知，亲代雄性小鼠产生的配子及比例为F∶f=1∶1，亲代雌性小鼠产生的配子及比例为F∶f=1∶1，但雌配子中F和f均被甲基化，相当于仅产生f一种雌配子，则子代既有正常型又有矮小型，且比例为1∶1，D项错误。
解析
能力二　基因与性状的关系(考查生命观念)
3.(2023·湖南卷，T3)酗酒危害人类健康。乙醇在人体内先转化为乙醛，在乙醛脱氢酶2(ALDH2)作用下再转化为乙酸，最终转化成CO2和水。头孢类药物能抑制ALDH2的活性。ALDH2基因某突变导致ALDH2活性下降或丧失。在高加索人群中该突变的基因频率不足
5%，而东亚人群中高达30%~50%。下列叙述错误的是(　　)
A.相对于高加索人群，东亚人群饮酒后面临的风险更高
B.患者在服用头孢类药物期间应避免摄入含酒精的药物或食物
C.ALDH2基因突变人群对酒精耐受性下降，表明基因通过蛋白质控制生物性状
D.饮酒前口服ALDH2酶制剂可催化乙醛转化成乙酸，从而预防酒精中毒
若ALDH2基因突变，则可导致ALDH2活性下降或丧失，高加索人群中该突变的基因频率不足5%，而东亚人群中高达30%~50%，所以相对于高加索人群，东亚人群饮酒后面临的风险更高，A项正确；头孢类药物能抑制ALDH2的活性，因此患者在服用头孢类药物期间，应避免摄入含酒精的药物或食物，B项正确；ALDH2基因突变人群体内的ALDH2活性下降或丧失，对酒精耐受性下降，
解析
说明基因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，又知ALDH2的化学本质是蛋白质，此实例表明基因通过蛋白质控制生物性状，C项正确；ALDH2酶制剂可将乙醛转化为乙酸，但口服ALDH2酶制剂(化学本质是蛋白质)后，ALDH2酶制剂会被消化道中的蛋白酶分解，因此饮酒前口服ALDH2酶制剂不能催化乙醛转化为乙酸，无法预防酒精中毒，D项错误。
解析
4.(2025·惠州联考)为研究与植物
生长相关的基因及其作用，科学
家获得了基因A、B、C失活的多
种突变体，电泳分析各植株中蛋
白m和蛋白n的表达情况，结果如图。下列分析正确的是( )
A.实验中a、e组是对照组，b、c、d组为实验组
B.由a组、b组可推知基因A可能促进蛋白m和蛋白n的合成
C.由a、b、e组可知基因B、C均抑制A基因的表达
D.正常植物体内，A、B、C三种基因的表达可能受到激素的调控
分析题图可知，图中的a是野生型，而b~e是不同的突变体，故a组是对照组，b、c、d、e组是实验组，A项错误；对比a组和b组实验，A突变体含有蛋白m和n，野生型没有两种蛋白，说明基因A可能促进蛋白m和蛋白n的分解，B项错误；对比a组和b、e组实验，A突变体含有蛋白m和n，野生型和A+B+C三突变体没有两种蛋白，不能推知基因B、C均抑制A基因的表达，C项错误；激素发挥作用可通过影响基因的表达实现，故正常植物体内，A、B、C三种基因的表达可能受到激素的调控，D项正确。
解析
微真题/重体悟
第二部分
1.(2022·广东卷，T7)拟南芥HPR1蛋白定位于细胞核孔结构，功能是协助mRNA转移。与野生型相比，推测该蛋白功能缺失的突变型细胞中，有更多mRNA分布于(　　)
A.细胞核 B.细胞质
C.高尔基体 D.细胞膜
HPR1蛋白定位于细胞核孔结构，功能是协助mRNA转移。mRNA主要在细胞核内合成，通过核孔进入细胞质中，若HPR1蛋白功能缺失，则mRNA不能转移出细胞核。故在HPR1蛋白功能缺失的突变型细胞中，有更多mRNA分布于细胞核，故选A。
解析
2.(2020·全国卷Ⅲ，T3)细胞内有些tRNA分子的反密码子中含有稀有碱基次黄嘌呤(I)。含有I的反密码子在与mRNA中的密码子互补配对时，存在如图所示的配对方式(Gly表示甘氨酸)。下列说法错误的是
(　　)
A.一种反密码子可以识别不同的密码子
B.密码子与反密码子的碱基之间通过氢键结合
C.tRNA分子由两条链组成，mRNA分子由单链组成
D.mRNA中的碱基改变不一定造成所编码氨基酸的改变
根据题图可知，反密码子CCI可与mRNA中的GGU、GGC、GGA互补配对，说明一种反密码子可以识别不同的密码子，A项正确;密码子与反密码子的碱基互补配对，碱基之间通过氢键结合，B项正确；tRNA分子和mRNA分子都是单链结构，C项错误；由于某些氨基酸可对应多种密码子，故mRNA中的碱基改变不一定造成所编码氨基酸的改变，D项正确。
解析
3.(2023·海南卷，T13)噬菌体ФX174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ФX174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
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项错误；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项正确；DNA复制的原料是4种脱氧核糖核苷酸，C项错误；D基因和E基因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项错误。
解析
4.(2023·湖南卷，T12)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glg mRNA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glg mRNA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
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项正确；翻译过程中核糖体沿着mRNA的5'端向3'端移动，B项正确；由题图可知，抑制CsrB基因转录会使CsrB RNA减少，使CsrA更多地与glg mRNA结合形成不稳定构象，最终核糖核酸酶会降解glg mRNA，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项错误；综合上述分析可知，若CsrA蛋白都结合到CsrB上，而不与glg mRNA结合，就会使glg mRNA不被降解，有利于细菌糖原的合成，D项正确。
解析
5.(2020·全国卷Ⅱ，T29)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________。
rRNA、tRNA
细胞核
细胞质
细胞质
细胞核
(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_____________________。
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
酪氨酸—谷氨酸—组氨酸—色氨酸
UAUGAGCACUGG
(1)以mRNA为模板翻译合成蛋白质时，还需要tRNA作为氨基酸的运载工具，另外，rRNA参与构成的核糖体为蛋白质的合成场所。(2)mRNA在细胞核中合成后，需经过核孔进入细胞质中与核糖体结合，执行翻译功能。RNA聚合酶的化学本质是蛋白质，是在细胞质中的核糖体上合成的，其合成后需经过核孔进入细胞核中参与转录过程。(3)小肽的编码序列为mRNA的碱基序列，其上有决
解析
定氨基酸的密码子，据题表可知，该小肽的氨基酸序列是酪氨酸—谷氨酸—组氨酸—色氨酸。因谷氨酸、酪氨酸和组氨酸不仅仅对应一种密码子，故若该小肽对应的DNA序列有3处碱基发生了替换，但小肽的氨基酸序列不变，则对照题表，可判断该小肽对应的mRNA上的编码序列变为UAUGAGCACUGG。
解析课时微练(十九)　基因的表达
　
一、选择题:本题共10小题,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.(2021·广东卷,T7)金霉素(一种抗生素)可抑制tRNA与mRNA的结合,该作用直接影响的过程是(　　)
A.DNA复制 B.转录
C.翻译 D.逆转录
2.(经典高考题)近年诞生的具有划时代意义的CRISPR/Cas9基因编辑技术可简单、准确地进行基因定点编辑。其原理是由一条单链向导RNA引导内切核酸酶Cas9到一个特定的基因位点进行切割。通过设计向导RNA中20个碱基的识别序列,可人为选择DNA上的目标位点进行切割(如图)。下列相关叙述错误的是(　　)
A.Cas9蛋白由相应基因指导在核糖体中合成
B.向导RNA中的双链区遵循碱基配对原则
C.向导RNA可在逆转录酶催化下合成
D.若α链剪切位点附近序列为
……TCCAGAATC……,则相应的识别序列为……UCCAGAAUC……
3.(2022·浙江6月选考,T16)“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图。
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
4.(2020·全国卷Ⅲ,T1)下列关于真核生物的遗传信息及其传递的叙述,错误的是(　　)
A.遗传信息可以从DNA流向RNA,也可以从RNA流向蛋白质
B.细胞中以DNA的一条单链为模板转录出的RNA均可编码多肽
C.细胞中DNA分子的碱基总数与所有基因的碱基数之和不相等
D.染色体DNA分子中的一条单链可以转录出不同的RNA分子
5.(2025·东莞模拟)DNA甲基化是指在有关酶的作用下,DNA分子中的胞嘧啶结合一个甲基基团的过程,它能在不改变DNA序列的前提下调控基因的表达。细胞中存在两种DNA甲基化酶,从头甲基化酶只作用于非甲基化的DNA,使其半甲基化;维持甲基化酶只作用于DNA的半甲基化位点,使其全甲基化(如图所示)。下列有关叙述正确的是(　　)
A.甲基化后的DNA在复制时,碱基配对的方式会发生改变
B.甲基基团与胞嘧啶结合导致基因突变,进而引起生物性状改变
C.从头甲基化酶与维持甲基化酶功能不同,但二者结构可能相同
D.从头甲基化酶不能作用于全甲基化的DNA复制一次所形成的子代DNA
6.(2024·湖南卷,T10)非酒精性脂肪性肝病是以肝细胞的脂肪变性和异常贮积为病理特征的慢性肝病。葡萄糖在肝脏中以糖原和甘油三酯两种方式储存。蛋白R1在高尔基体膜上先后经S1和S2蛋白水解酶酶切后被激活,进而启动脂肪酸合成基因(核基因)的转录。糖原合成的中间代谢产物UDPG能够通过膜转运蛋白F5进入高尔基体内,抑制S1蛋白水解酶的活性,调控机制如图所示。下列叙述错误的是(　　)
A.体内多余的葡萄糖在肝细胞中优先转化为糖原,糖原饱和后转向脂肪酸合成
B.敲除F5蛋白的编码基因会增加非酒精性脂肪肝的发生率
C.降低高尔基体内UDPG量或S2蛋白失活会诱发非酒精性脂肪性肝病
D.激活后的R1通过核孔进入细胞核,启动脂肪酸合成基因的转录
7.在体外用14C标记半胱氨酸 tRNA复合物中的半胱氨酸(Cys),得到*Cys tRNACys,再用无机催化剂镍将其中的半胱氨酸还原成丙氨酸(Ala),得到*Ala tRNACys(见图,tRNA不变)。如果该*Ala tRNACys参与翻译过程,则下列说法正确的是(　　)
A.在一个mRNA分子上不能同时合成多条被14C标记的多肽链
B.反密码子与密码子的配对由tRNA上结合的氨基酸决定
C.新合成的肽链中,原来Cys的位置会被替换为14C标记的Ala
D.新合成的肽链中,原来Ala的位置会被替换为14C标记的Cys
8.真核生物的基因中含有外显子和内含子。细胞核内刚刚转录而来的RNA为前体mRNA,前体mRNA中的内含子在RNA自身以及其他蛋白复合物的作用下被剪切,形成mRNA运出细胞核。如图为前体mRNA的剪切示意图,下列相关叙述正确的是(　　)
A.图中的a、c分别为启动子和终止子
B.前体mRNA能与核糖体直接结合进行翻译过程
C.蛋白质复合物具有识别特定核糖核苷酸序列的功能
D.前体mRNA加工形成mRNA的过程发生在细胞质基质中
9.研究发现,AGPAT2基因表达的下调会延缓脂肪生成,湖羊尾部蓄脂量小,而广灵大尾羊尾部蓄脂量大。研究人员以若干只两种羊的尾部脂肪组织为材料,检测AGPAT2基因启动子区7个位点的甲基化程度及基因表达水平,结果如图,下列叙述正确的是(　　)
[注]　数字代表不同位点,黑色面积代表甲基化率。
A.甲基化程度的差异会导致两种羊脂肪组织中AGPAT2基因的碱基序列不同
B.AGPAT2基因的甲基化可遗传给后代,并改变DNA分子中碱基配对方式
C.第33和63位点上的甲基化差异是影响AGPAT2基因表达量的关键因素
D.两种羊中AGPAT2基因的甲基化程度与其在脂肪组织中的表达量呈正相关
10.(2025·玉溪模拟)发现真核生物中编码A蛋白的基因上游有能增强基因表达的DNA序列,被称为增强子,增强子的作用机理如图。下列相关叙述正确的是(　　)
A.增强子通过控制激活因子的合成发挥作用
B.增强子的核苷酸序列改变将引起A蛋白空间结构的改变
C.图中“ ”处代表DNA聚合酶,增强子可以增强其与启动子的结合
D.增强子发挥作用时需要依赖染色质的缠绕使其与A蛋白基因相互靠近
二、非选择题
11.(2023·广东卷,T17)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,调控机制如图所示。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的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:_____________________________________________________________________________________________。
12.(科学探究)(2022·江苏卷,T21)科学家研发了多种RNA药物用于疾病治疗和预防,图中①~④示意4种RNA药物的作用机制。请回答下列问题:
(1)细胞核内RNA转录合成以____________为模板,需要_______的催化。前体mRNA需加工为成熟的mRNA,才能转运到细胞质中发挥作用,说明_______对大分子物质的转运具有选择性。
(2)机制①:有些杜兴氏肌营养不良症患者DMD蛋白基因的51外显子片段中发生_______,提前产生终止密码子,从而不能合成DMD蛋白。为治疗该疾病,将反义RNA药物导入细胞核,使其与51外显子转录产物结合形成_______,DMD前体mRNA剪接时,异常区段被剔除,从而合成有功能的小DMD蛋白,减轻症状。
(3)机制②:有些高胆固醇血症患者的PCSK9蛋白可促进低密度脂蛋白的内吞受体降解,血液中胆固醇含量偏高。转入与PCSK9 mRNA特异性结合的siRNA,导致PCSK9 mRNA被剪断,从而抑制细胞内的_______合成,治疗高胆固醇血症。
(4)机制③:mRNA药物进入患者细胞内可表达正常的功能蛋白,替代变异蛋白发挥治疗作用。通常将mRNA药物包装成脂质体纳米颗粒,目的是__________________________________。
(5)机制④:编码冠状病毒S蛋白的mRNA疫苗,进入人体细胞,在内质网上的核糖体中合成S蛋白,经过_____________________修饰加工后输送出细胞,可作为_______诱导人体产生特异性免疫反应。
(6)接种了两次冠状病毒灭活疫苗后,若第三次加强接种改为重组冠状病毒疫苗,根据人体特异性免疫反应机制分析,进一步提高免疫力的原因有____________________________________________________________________________。
课时微练(十九)　基因的表达
1.C　解析　DNA复制是以DNA为模板合成DNA的过程,不涉及tRNA与mRNA的结合,A项不符合题意;转录是以DNA的一条链为模板合成RNA的过程,依据题意分析可知金霉素没有抑制转录过程,B项不符合题意;tRNA与mRNA结合发生在翻译过程中,金霉素的作用直接影响翻译过程,C项符合题意;逆转录是以RNA为模板合成DNA的过程,此过程中不涉及tRNA与mRNA的结合,D项不符合题意。
2.C　解析　Cas9蛋白由相应基因转录出的mRNA指导在核糖体中合成,A项正确;向导RNA中的双链区遵循碱基(互补)配对原则,B项正确;逆转录是以RNA为模板合成DNA,C项错误;由题图可知,α链的互补链可与识别序列互补结合,故α链与识别序列的碱基序列相同,只需将α链中的T换成U即可,D项正确。
3.C　解析　题图为以RNA为模板合成DNA的逆转录过程,逆转录过程需要逆转录酶,A项错误;翻译形成多肽的mRNA上可决定一个氨基酸的三个相邻碱基称为密码子,该RNA是逆转录的模板,不是翻译的模板,B项错误;b链为单链DNA,单链DNA分子中两个相邻的脱氧核苷酸之间通过磷酸二酯键相连,C项正确;逆转录过程中遗传信息从RNA向DNA传递,D项错误。
4.B　解析　真核生物的遗传物质是DNA,因此真核生物的遗传信息储存在DNA中,遗传信息的传递遵循中心法则,即遗传信息可以从DNA流向DNA,也可以从DNA流向RNA,进而流向蛋白质,A项正确;细胞中一个DNA分子中含有多个基因,而每个基因都具有独立性,因此以DNA的一条单链为模板转录出的RNA可以是mRNA(可编码多肽),也可以是tRNA或rRNA,B项错误、D项正确;由于基因通常是具有遗传效应的DNA片段,在DNA分子中还存在没有遗传效应的片段,因此细胞中DNA分子的碱基总数与所有基因的碱基数之和不相等,C项正确。
5.D　解析　甲基化是在不改变DNA序列的前提下调控基因的表达,因此甲基化后的DNA复制时,碱基配对的方式不会发生改变,A项错误;甲基化是DNA分子中的胞嘧啶结合一个甲基基团,从而调控基因的表达,进而引起生物性状改变,该过程没有发生基因突变,B项错误;一般情况下,酶的结构不同,功能就不同,从头甲基化酶与维持甲基化酶的功能不同,所以它们的结构也不同,C项错误;全甲基化的DNA复制一次所形成的子代DNA都是半甲基化的,需要维持甲基化酶的催化才能获得与亲代分子相同的全甲基化DNA,而从头甲基化酶不能作用于半甲基化的DNA,D项正确。
6.C　解析　据题意知,糖原合成的中间代谢产物UDPG通过F5蛋白进入高尔基体内,抑制S1蛋白水解酶的活性,从而抑制蛋白R1的激活,进而抑制脂肪酸的合成,体内多余的葡萄糖在肝细胞中优先转化为糖原,糖原饱和后转向脂肪酸合成,且敲除F5蛋白的编码基因因抑制UDPG的转运而利于蛋白R1的激活,从而利于脂肪酸的合成,进而增加非酒精性脂肪肝的发生率,A、B两项正确。UDPG进入高尔基体不利于脂肪酸的合成,降低高尔基体中UDPG量有利于脂肪酸的合成,从而会诱发非酒精性脂肪性肝病;蛋白R1经S1、S2蛋白水解酶酶切后被激活,进而启动脂肪酸合成基因的转录,S2蛋白失活不利于脂肪酸的合成,C项错误。R1属于蛋白质,其可通过核孔进入细胞核,D项正确。
7.C　解析　在一个mRNA分子上可以先后结合多个核糖体,可同时合成多条多肽链,A项错误;反密码子与密码子的配对遵循碱基互补配对原则,是由密码子决定的,B项错误;依据题干信息可知,用无机催化剂镍将*Cys tRNACys中的半胱氨酸还原成丙氨酸时,tRNA不变,由此推测与其配对的密码子也未变,但所决定的氨基酸由半胱氨酸转变为丙氨酸,新合成的肽链中,原来Cys的位置会被替换为14C标记的Ala,C项正确,D项错误。
8.C　解析　启动子和终止子为基因上的调控序列,题图中的a、c均为前体mRNA上的片段,不是启动子和终止子,A项错误;前体mRNA需要经过加工形成mRNA后,才能与核糖体结合进行翻译过程,B项错误;蛋白质复合物具有识别特定核糖核苷酸序列的功能,进而剪切前体mRNA,C项正确;前体mRNA加工形成mRNA的过程发生在细胞核中,形成的mRNA运出细胞核进入细胞质基质中,D项错误。
9.C　解析　甲基化会影响基因的转录,不会改变基因的碱基序列,A项错误;AGPAT2基因的甲基化可遗传给后代,不会改变DNA分子中碱基配对方式,B项错误;结合题图可知,湖羊和广灵大尾羊AGPAT2基因启动子区在第33和63位点上的甲基化存在差异,这是影响AGPAT2基因表达量高低的关键因素,C项正确;湖羊AGPAT2基因启动子区甲基化程度较高,尾部蓄脂量小,广灵大尾羊AGPAT2基因启动子区甲基化程度较低,尾部蓄脂量大,两种羊中AGPAT2基因的甲基化程度与其在脂肪组织中的表达量呈负相关,D项错误。
10.D　解析　增强子通过与激活因子的结合来发挥作用,A项错误;增强子的作用是增强A蛋白基因表达,不会引起A蛋白空间结构的改变,B项错误;转录启动需要RNA聚合酶,增强子可以增强其与启动子的结合,C项错误;题图显示染色质的缠绕结构,使序列上相隔很远的基因相互接触,D项正确。
11.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。由题图可知,miRNA既能与P基因mRNA结合,降低P基因mRNA的翻译水平,又能与circRNA结合,提高P基因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mRNA结合,并使P基因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mRNA结合,从而提高P基因的表达量,抑制细胞凋亡。
12.答案　(1)DNA的一条链　RNA聚合酶　核孔　(2)基因突变　双链RNA　(3)PCSK9蛋白　(4)利于mRNA药物进入组织细胞　(5)内质网和高尔基体　抗原　(6)可激发机体的二次免疫过程,能产生更多的抗体和记忆细胞;促进机体产生不同的抗体和记忆细胞
解析　(1)转录是以DNA的一条链为模板合成RNA的过程,该过程需要RNA聚合酶的催化;前体mRNA需要加工为成熟的mRNA后才能被转移到细胞质中发挥作用,该过程是通过核孔进行的,说明核孔对大分子物质的转运具有选择性。(2)若DMD蛋白基因的51外显子片段中发生基因突变,即发生碱基的增添、替换或缺失,可能导致mRNA上的碱基发生改变,终止密码子提前出现,从而不能合成DMD蛋白而引发杜兴氏肌营养不良;为治疗该疾病,将反义RNA药物导入细胞核,使其与51外显子转录产物结合形成双链RNA,DMD前体mRNA剪接时,异常区段被剔除,从而合成有功能的小DMD蛋白,减轻症状。(3)高胆固醇血症是由于血液中胆固醇含量过高引起的,转入与PCSK9 mRNA特异性结合的siRNA,导致PCSK9 mRNA不能发挥作用,即不能作为模板翻译出PCSK9蛋白,低密度脂蛋白的内吞受体降解减慢,从而使血液中胆固醇含量正常。(4)通常将mRNA药物包装成脂质体纳米颗粒,脂质体与细胞膜的基本结构类似,利于mRNA药物进入组织细胞。(共39张PPT)
基因的表达
课时微练(十九)
一、选择题：本题共10小题，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.(2021·广东卷，T7)金霉素(一种抗生素)可抑制tRNA与mRNA的结合，该作用直接影响的过程是( )
A.DNA复制 B.转录
C.翻译 D.逆转录
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DNA复制是以DNA为模板合成DNA的过程，不涉及tRNA与mRNA的结合，A项不符合题意；转录是以DNA的一条链为模板合成RNA的过程，依据题意分析可知金霉素没有抑制转录过程，B项不符合题意；tRNA与mRNA结合发生在翻译过程中，金霉素的作用直接影响翻译过程，C项符合题意；逆转录是以RNA为模板合成DNA的过程，此过程中不涉及tRNA与mRNA的结合，D项不符合题意。
解析
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2.(经典高考题)近年诞生的具有划时代意义的CRISPR/Cas9基因编辑技术可简单、准确地进行基因定点编辑。其原理是由一条单链向导RNA引导内切核酸酶Cas9到一个特定的基因位点进行切割。通过设计向导RNA中20个碱基的识别序列，可人为选择DNA上的目标位点进行切割(如图)。下列相关叙述错误的是( )
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A.Cas9蛋白由相应基因指导在核糖体中合成
B.向导RNA中的双链区遵循碱基配对原则
C.向导RNA可在逆转录酶催化下合成
D.若α链剪切位点附近序列为……TCCAGAATC……，则相应的识别序列为……UCCAGAAUC……
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Cas9蛋白由相应基因转录出的mRNA指导在核糖体中合成，A项正确；向导RNA中的双链区遵循碱基(互补)配对原则，B项正确；逆转录是以RNA为模板合成DNA，C项错误；由题图可知，α链的互补链可与识别序列互补结合，故α链与识别序列的碱基序列相同，只需将α链中的T换成U即可，D项正确。
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3.(2022·浙江6月选考，T16)“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图。
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
题图为以RNA为模板合成DNA的逆转录过程，逆转录过程需要逆转录酶，A项错误；翻译形成多肽的mRNA上可决定一个氨基酸的三个相邻碱基称为密码子，该RNA是逆转录的模板，不是翻译的模板，B项错误；b链为单链DNA，单链DNA分子中两个相邻的脱氧核苷酸之间通过磷酸二酯键相连，C项正确；逆转录过程中遗传信息从RNA向DNA传递，D项错误。
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4.(2020·全国卷Ⅲ，T1)下列关于真核生物的遗传信息及其传递的叙述，错误的是( )
A.遗传信息可以从DNA流向RNA，也可以从RNA流向蛋白质
B.细胞中以DNA的一条单链为模板转录出的RNA均可编码多肽
C.细胞中DNA分子的碱基总数与所有基因的碱基数之和不相等
D.染色体DNA分子中的一条单链可以转录出不同的RNA分子
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真核生物的遗传物质是DNA，因此真核生物的遗传信息储存在DNA中，遗传信息的传递遵循中心法则，即遗传信息可以从DNA流向DNA，也可以从DNA流向RNA，进而流向蛋白质，A项正确;细胞中一个DNA分子中含有多个基因，而每个基因都具有独立性,因此以DNA的一条单链为模板转录出的RNA可以是mRNA(可编码多肽)，也可以是tRNA或rRNA，B项错误、D项正确；由于基因通常是具有遗传效应的DNA片段，在DNA分子中还存在没有遗传效应的片段，因此细胞中DNA分子的碱基总数与所有基因的碱基数之和不相等，C项正确。
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5.(2025·东莞模拟)DNA甲基化是指在有关酶的作用下，DNA分子中的胞嘧啶结合一个甲基基团的过程，它能在不改变DNA序列的前提下调控基因的表达。细胞中存在两种DNA甲基化酶，从头甲基化酶只作用于非甲基化的DNA，使其半甲基化；维持甲基化酶只作用于DNA的半甲基化位点，使其全甲基化(如图所示)。下列有关叙述正确的是( )
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A.甲基化后的DNA在复制时，碱基配对的方式会发生改变
B.甲基基团与胞嘧啶结合导致基因突变，进而引起生物性状改变
C.从头甲基化酶与维持甲基化酶功能不同，但二者结构可能相同
D.从头甲基化酶不能作用于全甲基化的DNA复制一次所形成的子代DNA
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甲基化是在不改变DNA序列的前提下调控基因的表达，因此甲基化后的DNA复制时，碱基配对的方式不会发生改变，A项错误；
解析
甲基化是DNA分子中的胞嘧啶结合一个甲基基团，从而调控基因的表达，进而引起生物性状改变，该过程没有发生基因突变，B项错误；一般情况下，酶的结构不同，功能就不同，从头甲基化酶与维持甲基化酶的功能不同，所以它们的结构也不同，C项错误；全甲基化的DNA复制一次所形成的子代DNA都是半甲基化的,需要维持甲基化酶的催化才能获得与亲代分子相同的全甲基化DNA，而从头甲基化酶不能作用于半甲基化的DNA，D项正确。
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6.(2024·湖南卷，T10)非酒精性脂肪性肝病是以肝细胞的脂肪变性和异常贮积为病理特征的慢性肝病。葡萄糖在肝脏中以糖原和甘油三酯两种方式储存。蛋白R1在高尔基体膜上先后经S1和S2蛋白水解酶酶切后被激活，进而启动脂肪酸合成基因(核基因)的转录。糖原合成的中间代谢产物UDPG能够通过膜转运蛋白F5进入高尔基体内，抑制S1蛋白水解酶的活性，调控机制如图所示。下列叙述错误的是( )
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A.体内多余的葡萄糖在肝细胞中优先转化为糖原，糖原饱和后转向脂肪酸合成
B.敲除F5蛋白的编码基因会增加非酒精性脂肪肝的发生率
C.降低高尔基体内UDPG量或S2蛋白失活会诱发非酒精性脂肪性肝病
D.激活后的R1通过核孔进入细胞核，启动脂肪酸合成基因的转录
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据题意知，糖原合成的中间代谢产物UDPG通过F5蛋白进入高尔基体内，抑制S1蛋白水解酶的活性，从而抑制蛋白R1的激活，进而抑制脂肪酸的合成，体内多余的葡萄糖在肝细胞中优先转化为糖原，糖原饱和后转向脂肪酸合成，且敲除F5蛋白的编码基因因抑制UDPG的转运而利于蛋白R1的激活，从而利于脂肪酸的合成,进而增加非酒精性脂肪肝的发生率，A、B两项正确。UDPG进入
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高尔基体不利于脂肪酸的合成，降低高尔基体中UDPG量有利于脂肪酸的合成，从而会诱发非酒精性脂肪性肝病；蛋白R1经S1、S2蛋白水解酶酶切后被激活，进而启动脂肪酸合成基因的转录，S2蛋白失活不利于脂肪酸的合成，C项错误。R1属于蛋白质，其可通过核孔进入细胞核，D项正确。
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7.在体外用14C标记半胱氨酸-tRNA复合物中的半胱氨酸(Cys)，得到*Cys-tRNACys，再用无机催化剂镍将其中的半胱氨酸还原成丙氨酸(Ala)，得到*Ala-tRNACys(见图，tRNA不变)。如果该*Ala-tRNACys参与翻译过程，则下列说法正确的是( )
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A.在一个mRNA分子上不能同时合成多条被14C标记的多肽链
B.反密码子与密码子的配对由tRNA上结合的氨基酸决定
C.新合成的肽链中，原来Cys的位置会被替换为14C标记的Ala
D.新合成的肽链中，原来Ala的位置会被替换为14C标记的Cys
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在一个mRNA分子上可以先后结合多个核糖体，可同时合成多条多肽链，A项错误；反密码子与密码子的配对遵循碱基互补配对原则，是由密码子决定的，B项错误；依据题干信息可知，用无机催化剂镍将*Cys-tRNACys中的半胱氨酸还原成丙氨酸时，tRNA不变，由此推测与其配对的密码子也未变，但所决定的氨基酸由半胱氨酸转变为丙氨酸，新合成的肽链中，原来Cys的位置会被替换为14C标记的Ala，C项正确，D项错误。
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8.真核生物的基因中含有外显子和内含子。细胞核内刚刚转录而来的RNA为前体mRNA，前体mRNA中的内含子在RNA自身以及其他蛋白复合物的作用下被剪切，形成mRNA运出细胞核。如图为前体mRNA的剪切示意图，下列相关叙述正确的是( )
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A.图中的a、c分别为启动子和终止子
B.前体mRNA能与核糖体直接结合进行翻译过程
C.蛋白质复合物具有识别特定核糖核苷酸序列的功能
D.前体mRNA加工形成mRNA的过程发生在细胞质基质中
启动子和终止子为基因上的调控序列，题图中的a、c均为前体mRNA上的片段，不是启动子和终止子，A项错误；前体mRNA需要经过加工形成mRNA后，才能与核糖体结合进行翻译过程，B项错误；蛋白质复合物具有识别特定核糖核苷酸序列的功能，进而剪切前体mRNA，C项正确；前体mRNA加工形成mRNA的过程发生在细胞核中，形成的mRNA运出细胞核进入细胞质基质中，D项错误。
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9.研究发现，AGPAT2基因表达的下调会延缓脂肪生成，湖羊尾部蓄脂量小，而广灵大尾羊尾部蓄脂量大。研究人员以若干只两种羊的尾部脂肪组织为材料，检测AGPAT2基因启动子区7个位点的甲基化程度及基因表达水平，结果如图，下列叙述正确的是( )
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[注]　数字代表不同位点，黑色面积代表甲基化率。
A.甲基化程度的差异会导致两种羊脂肪组织中AGPAT2基因的碱基序列不同
B.AGPAT2基因的甲基化可遗传给后代，并改变DNA分子中碱基配对方式
C.第33和63位点上的甲基化差异是影响AGPAT2基因表达量的关键因素
D.两种羊中AGPAT2基因的甲基化程度与其在脂肪组织中的表达量呈正相关
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甲基化会影响基因的转录，不会改变基因的碱基序列，A项错误；AGPAT2基因的甲基化可遗传给后代，不会改变DNA分子中碱基配对方式，B项错误；结合题图可知，湖羊和广灵大尾羊AGPAT2基因启动子区在第33和63位点上的甲基化存在差异，这是影响AGPAT2基因表达量高低的关键因素，C项正确；湖羊AGPAT2基因启动子区甲基化程度较高，尾部蓄脂量小，广灵大尾羊AGPAT2基因启动子区甲基化程度较低，尾部蓄脂量大，两种羊中AGPAT2基因的甲基化程度与其在脂肪组织中的表达量呈负相关，D项错误。
解析
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10.(2025·玉溪模拟)发现真核生物中编码A蛋白的基因上游有能增强基因表达的DNA序列，被称为增强子，增强子的作用机理如图。下列相关叙述正确的是( )
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A.增强子通过控制激活因子的合成发挥作用
B.增强子的核苷酸序列改变将引起A蛋白空间结构的改变
C.图中“ ”处代表DNA聚合酶，增强子可以增强其与启动子的结合
D.增强子发挥作用时需要依赖染色质的缠绕使其与A蛋白基因相互靠近
增强子通过与激活因子的结合来发挥作用，A项错误；增强子的作用是增强A蛋白基因表达，不会引起A蛋白空间结构的改变，B项错误；转录启动需要RNA聚合酶，增强子可以增强其与启动子的结合，C项错误；题图显示染色质的缠绕结构，使序列上相隔很远的基因相互接触，D项正确。
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二、非选择题
11.(2023·广东卷，T17)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，调控机制如图所示。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。
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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的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。
自由基
RNA聚合
miRNA
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(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:_______________________________________
________________________________________________________________________________。
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
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
(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。由题图可知，miRNA既能与P基因mRNA结合，降低P基因mRNA的翻译水平，又能与circRNA结合，提高P基因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,
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大量miRNA与P基因mRNA结合，并使P基因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mRNA结合，从而提高P基因的表达量，抑制细胞凋亡。
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12.(科学探究)(2022·江苏卷，T21)科学家研发了多种RNA药物用于疾病治疗和预防，图中①~④示意4种RNA药物的作用机制。请回答下列问题:
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(1)细胞核内RNA转录合成以________________为模板，需要_____________的催化。前体mRNA需加工为成熟的mRNA，才能转运到细胞质中发挥作用，说明_________对大分子物质的转运具有选择性。
(2)机制①:有些杜兴氏肌营养不良症患者DMD蛋白基因的51外显子片段中发生_____________，提前产生终止密码子，从而不能合成DMD蛋白。为治疗该疾病，将反义RNA药物导入细胞核，使其与51外显子转录产物结合形成_____________，DMD前体mRNA剪接时，异常区段被剔除，从而合成有功能的小DMD蛋白，减轻症状。
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DNA的一条链
RNA聚合酶
核孔
基因突变
双链RNA
(3)机制②:有些高胆固醇血症患者的PCSK9蛋白可促进低密度脂蛋白的内吞受体降解，血液中胆固醇含量偏高。转入与PCSK9 mRNA特异性结合的siRNA，导致PCSK9 mRNA被剪断，从而抑制细胞内的_____________合成，治疗高胆固醇血症。
(4)机制③:mRNA药物进入患者细胞内可表达正常的功能蛋白，替代变异蛋白发挥治疗作用。通常将mRNA药物包装成脂质体纳米颗粒，目的是_______________________________。
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PCSK9蛋白
利于mRNA药物进入组织细胞
(5)机制④:编码冠状病毒S蛋白的mRNA疫苗，进入人体细胞，在内质网上的核糖体中合成S蛋白，经过____________________修饰加工后输送出细胞，可作为________诱导人体产生特异性免疫反应。
(6)接种了两次冠状病毒灭活疫苗后，若第三次加强接种改为重组冠状病毒疫苗，根据人体特异性免疫反应机制分析，进一步提高免疫力的原因有_________________________________________________
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内质网和高尔基体
抗原
可激发机体的二次免疫过程，能产生更多的抗体和记忆细胞；促进机体产生不同的抗体和记忆细胞
(1)转录是以DNA的一条链为模板合成RNA的过程，该过程需要RNA聚合酶的催化；前体mRNA需要加工为成熟的mRNA后才能被转移到细胞质中发挥作用，该过程是通过核孔进行的，说明核孔对大分子物质的转运具有选择性。(2)若DMD蛋白基因的51外显子片段中发生基因突变，即发生碱基的增添、替换或缺失，可能导致mRNA上的碱基发生改变，终止密码子提前出现，从而不能合成DMD蛋白而引发杜兴氏肌营养不良；为治疗该疾病，将反义
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RNA药物导入细胞核，使其与51外显子转录产物结合形成双链RNA，DMD前体mRNA剪接时，异常区段被剔除，从而合成有功能的小DMD蛋白，减轻症状。(3)高胆固醇血症是由于血液中胆固醇含量过高引起的，转入与PCSK9 mRNA特异性结合的siRNA，导致PCSK9 mRNA不能发挥作用，即不能作为模板翻译出PCSK9蛋白，低密度脂蛋白的内吞受体降解减慢，从而使血液中胆固醇含量正常。(4)通常将mRNA药物包装成脂质体纳米颗粒，脂质体与细胞膜的基本结构类似，利于mRNA药物进入组织细胞。
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