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(共94张PPT)
第3讲　基因的表达
新教材生物一轮复习
01
考点研析·重难突破

考点一　遗传信息的转录和翻译
1.RNA的结构与功能
2.遗传信息的转录
3.遗传信息的翻译
（1）概念：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的过程。
（2）场所或装配机器： 　核糖体　 。
mRNA　
核糖体　
（3）过程
①图示一
②图示二
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。其中AUG既可以编码 　甲硫氨酸　 ，又是起始密码子；GUG在 　原核生物　 中，可以作为起始密码子，此时它编码甲硫氨酸，在其他情况下，它编码缬氨酸；UGA在正常情况下是终止密码子，在特殊情况下可以编码 　硒代半胱氨酸　 。
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），可由一种或几种tRNA转运。
甲硫氨酸　
原核生物　
硒代半胱氨酸　

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.DNA分子转录时，转录的方向是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.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） （　×　）
5.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？
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.（必修2 P67思考·讨论）密码子的简并有怎样的生物学意义？什么是密码子的统一性？密码子的统一性说明了什么？
提示：可以从增强密码子容错性的角度来解释，当密码子中有一个碱基改变时，由于密码子的简并，可能并不会改变其对应的氨基酸；也可以从密码子的使用频率来考虑，当某种氨基酸使用频率高时，几种不同的密码子都编码同一种氨基酸可以保证翻译的速度。密码子的统一性是指地球上几乎所有的生物都共用一套密码子，这一事实说明各种生物都有一定的亲缘关系或者说生命本质上是统一的。
3.（必修2 P68图4－7）翻译过程中，核糖体是如何使肽链延伸的？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。

1.对比分析DNA复制、转录和翻译
2.用“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
DNA碱基数∶mRNA碱基数∶氨基酸数＝6∶3∶1。
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，正常情况下，终止密码子不编码氨基酸。
提醒　实际基因表达过程中的数量关系不符合6∶3∶1的原因
借助遗传信息、密码子与反密码子的
关系，考查理解能力
1.终止密码子为UGA、UAA
和UAG。图中①为大肠杆菌的
一段mRNA序列，②～④为
该mRNA序列发生碱基缺失的
不同情况（“－”表示一个碱基缺失）。下列有关叙述正确的是（　　）
A.①编码的氨基酸序列长度为7个氨基酸
B.②和③编码的氨基酸序列长度不同
C.②～④中，④编码的氨基酸排列顺序与①最接近
D.密码子有简并性，一个密码子可编码多种氨基酸
起始密码子
　　 ↓
解析：C　密码子是指位于mRNA上三个相邻的碱基决定一个氨基酸，终止密码子正常不编码氨基酸。由于终止密码子正常不编码氨基酸，因此①编码的氨基酸序列长度为6个氨基酸，A错误；在该段mRNA链中，②和③编码的氨基酸序列长度相同，都是6个氨基酸，B错误；②缺失一个碱基，③缺失2个碱基，④缺失一个密码子中的3个碱基，因此②～④中，④编码的氨基酸排列顺序与①最接近，C正确；密码子的简并是指一种氨基酸可以与一个或多个密码子对应，但一个密码子只能编码一种氨基酸，D错误。
2.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.细胞的tRNA和mRNA是通过转录产生的
B.图中tRNA的反密码子能识别不同的密码子
C.密码子发生改变都会导致所编码的氨基酸发生改变
D.密码子与编码的氨基酸之间并不都是一一对应的
解析：C　细胞的tRNA、rRNA和mRNA是通过转录产生的，A正确；由图可知，含有I的反密码子可识别三种密码子，B正确；由图中信息可知，三个mRNA上的密码子不同，但它们所决定的氨基酸相同，C错误；在原核细胞中，密码子GUG编码缬氨酸和甲硫氨酸，所以密码子与编码的氨基酸之间并不都是一一对应的，D正确。
通过比较转录和翻译的过程，考查
模型构建与分析能力
3.如图为细胞缺乏氨基酸时，负载tRNA和空载tRNA调控基因表达的相关过程。下列叙述错误的是（　　）
A.图示若干核糖体中，核糖体a距起始密码子
最远
B.空载tRNA增多将导致相应mRNA减少，从而避免细胞物质和能量的浪费
C.图中①②可同时进行，从而提高基因表达的效率
D.当细胞中缺乏氨基酸时，图中空载tRNA通过两条途径抑制基因表达
解析：C　由图中肽链长短可知，翻译的方向是由右向左，因此起始密码子在mRNA的右侧，故起始密码子与a核糖体距离最远，A正确；据图可知，空载tRNA可抑制①转录，因此空载tRNA增多将导致相应mRNA减少，从而避免细胞物质和能量的浪费，B正确；据图可知，①表示转录，发生在细胞核，②表示转录，发生在核糖体，场所不同，①和②两个过程不能同时进行，C错误；当细胞缺乏氨基酸时，空载tRNA通过激活蛋白激酶抑制mRNA翻译，也可以抑制相应基因的转录，因此当细胞中缺乏氨基酸时，图中空载RNA通过两条途径抑制基因表达，D正确。
4.图1表示细胞内合成RNA的酶促过程，图2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。下列相关叙述正确的是（　　）
A.只要是活细胞，均能发生图1和图2过程
B.图1过程的模板是DNA的两条链，参与的酶是DNA聚合酶
C.图2中最早与mRNA结合的核糖体是c，核糖体沿箭头①的方向移动
D.图2的a、b、c最终合成的三条多肽链，其氨基酸顺序不相同
解析：C　图1是真核细胞内转录合成RNA的酶促过程，图2示表示翻译过程，哺乳动物成熟的红细胞没有细胞核，不能进行转录和翻译过程，因此并非只要是活细胞，均能发生图1和图2过程，A错误；由图可知，图1过程表示转录过程，其模板是DNA的一条链，参与的酶是RNA聚合酶，B错误；根据多肽链的长度可知，图2中最早与mRNA结合的核糖体是c，肽链的合成方向是从左到右，即核糖体沿箭头①的方向移动，C正确；图2的a、b、c最终合成的三条多肽链的模板是相同的mRNA，因此它们的氨基酸顺序相同，D错误。
围绕基因表达中的相关计算，考查理解
能力和推理能力
5.已知一个由2条肽链组成的蛋白质分子共有198个肽键，控制翻译该蛋白质分子的mRNA中A和U共占25%，则控制转录形成该mRNA的DNA分子中，C与G应该共有（　　）
A.600个 B.700个
C.800个 D.900个
解析：D　根据“一个由2条肽链组成的蛋白质分子共有198个肽键”可知，该蛋白质由200个氨基酸组成，则翻译形成该蛋白质的mRNA分子中至少含有600个碱基，转录形成该mRNA的DNA分子至少含有1 200个碱基。mRNA中A和U共占25%，可知A＋U＝150（个），则转录形成该mRNA的DNA模板链上T＋A＝150（个），DNA分子中非模板链上A＋T＝150（个），整个DNA分子中A＋T＝150＋150＝300（个），则该DNA分子中C＋G＝1 200－300＝900（个）。
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），下列说法错误的是（　　）
A.过程①以核糖核苷酸为原料，RNA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888
解析：C　过程①是转录，原料是核糖核苷酸，需要RNA聚合酶的参与，A正确；过程②是翻译，发生场所是细胞质中的核糖体，需要mRNA，rRNA， tRNA的参与，B正确；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正确。
考点二　中心法则
1.提出者： 　克里克　
2.补充后的内容图解
克里克　
3.各种生物遗传信息的传递途径
（1）能分裂的细胞生物及噬菌体等DNA病毒遗传信息的传递：
（2）具有RNA复制功能的RNA病毒（如烟草花叶病毒）遗传信息的传递：
（3）具有逆转录功能的RNA病毒（如艾滋病病毒）遗传信息的传递：
（4）高度分化的细胞遗传信息的传递：
　DNA　 RNA　 蛋白质　 。
DNA　 RNA　 蛋白质　
4.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。
信息　
表达产物　
ATP　

1.由逆转录酶催化的是 RNA DNA 。（必修2 P69图4－8） （　√　）
2.生命是物质、能量和信息的统一体。（必修2 P69正文） （　√　）
3.线粒体中遗传信息的传递也遵循中心法则（必修2 P69正文） （　√　）
4.模板相同，其产物可能不同；产物相同，其模板一定相同（必修2 P69正文） （　×　）
√
√
√
×

（必修2 P69拓展应用）抗生素通过与 　核糖体　 结合，抑制肽链的延伸；或抑制细菌DNA的复制；或抑制细菌 　RNA聚合酶　 的活性来抑制转录，从而抑制细菌的生长。
核糖体　
RNA聚合酶　

结合中心法则过程分析，
考查理解能力
1.（2022·浙江6月选考）“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
解析：C　图中表示的是以RNA为模板合成DNA的过程，催化该过程的酶是逆转录酶，A错误；mRNA链上3个相邻核苷酸排列而成的能决定氨基酸种类的三联体才能称为一个密码子，B错误；DNA单链上的脱氧核苷酸之间通过磷酸二酯键相连，C正确；逆转录过程中遗传信息从RNA向DNA传递，D错误。
2.如图是中心法则示意图，下列相关叙述错误的是（　　）
A.果蝇精原细胞的基因突变主要发生在a过程
B.洋葱根尖细胞的b过程可以发生在细胞核和线粒体中
C.c、d过程所需的原料分别是氨基酸、脱氧核苷酸
D.d、e过程可分别发生在HIV和烟草花叶病毒体内
解析：D　DNA分子自我复制时需要解旋，解旋后的DNA分子不稳定，易发生突变，故果蝇精原细胞的基因突变主要发生在a过程，A正确；在真核细胞中，a和b过程都主要发生在细胞核中，此外这两个过程在线粒体和叶绿体中也能进行，洋葱根尖细胞没有叶绿体，故b过程可以发生在细胞核和线粒体中，B正确；c过程表示翻译过程，所需的原料为氨基酸，d过程表示逆转录过程，所需的原料是脱氧核苷酸，C正确；d过程表示逆转录过程，e过程表示RNA分子的复制过程，均发生在宿主细胞内，D错误。

“三看法”判断中心法则各过程
围绕中心法则与疾病治疗的关系，
考查社会责任
3.（2021·河北高考改编）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。下列叙述错误的是（　　）
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
解析：A　DNA复制的原料是脱氧核苷酸，DNA转录的原料是核糖核苷酸，羟基脲会阻止脱氧核糖核苷酸的合成，故会抑制DNA复制，但不会影响DNA转录，A错误；DNA复制和转录都需要DNA作为模板，故放线菌素D处理后，DNA复制和转录过程都会受到抑制，B正确；阿糖胞苷抑制DNA聚合酶的活性，会使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会使药物只杀伤肿瘤细胞，从而减弱对正常细胞的不利影响，D正确。
考点三　基因表达与性状的关系
1.基因控制性状的途径
（1）直接控制途径
基因 　蛋白质的结构　 生物体的性状
（2）间接控制途径
基因 　酶的合成　 　代谢过程　 生物体的性状
蛋白质的结构　
酶的合成　
代谢过程　
2.基因的选择性表达与细胞分化
（1）细胞分化的本质： 　基因的选择性表达　 。
（2）表达的基因的分类
①在所有细胞中都能表达的基因，指导合成的蛋白质是 　维持细胞基本生命活动所必需的　 ，如核糖体蛋白基因、ATP合成酶基因。
②只在某类细胞中特异性表达的基因，如卵清蛋白基因、胰岛素基因。
（3）基因选择性表达的原因：与基因表达的 　调控　 有关。
基因的选择性表达　
维持细胞基本生命活
动所必需的　
调控　
3.表观遗传
4.基因与性状的关系
基因控制生物体的性状
另外，生物体的性状还受 　环境条件　 的影响。
环境条件　

1.同一个细胞中的基因都发生选择性表达。（必修2 P72正文） （　×　）
2.DNA甲基化抑制了基因的表达，进而对表型产生影响。（必修2 P74正文） （　√　）
3.表观遗传现象由于基因的碱基序列没有改变，属于不可遗传的变异。（必修2 P74正文） （　×　）
4.DNA的甲基化、构成染色体的组蛋白的甲基化和乙酰化都会导致表观遗传现象。（必修2 P74相关信息） （　√　）
5.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） （　√　）
×
√
×
√
√

1.（必修2 P73思考·讨论）某种实验小鼠的毛色受一对等位基因Avy和a的控制， Avy为显性基因，表现为黄色体毛，a为隐性基因，表现为黑色体毛。将纯种黄色体毛的小鼠与纯种黑色体毛的小鼠杂交，子一代小鼠的基因型都是Avya，却表现出不同的毛色：介于黄色和黑色之间的一系列过渡类型。请分析可能的原因。
提示：在Avy基因的前端（或称“上游”）有一段特殊的碱基序列决定着该基因的表达水平，这段碱基序列具有多个可发生DNA甲基化修饰的位点。当这些位点没有甲基化时， Avy基因正常表达，小鼠表现为黄色；当这些位点甲基化后， Avy基因的表达就受到抑制。这段碱基序列的甲基化程度越高， Avy基因的表达受到的抑制越明显，小鼠体毛的颜色就越深。
2. （必修2 P75拓展应用3）某种猫的雄性个体有两种毛色：黄色和黑色；而雌性个体有三种毛色：黄色、黑色、黑黄相间。分析这种猫的基因，发现控制毛色的基因是位于X染色体上的一对等位基因：XO（黄色）和XB（黑色），雄猫只有一条X染色体，因此，毛色不是黄色就是黑色。而雌猫却出现了黑黄相间的类型。请写出可行的解释。
提示：对于基因型为XBXO的雌猫，如果体细胞中携带黑毛基因B的X染色体失活，XB就不能表达，而另一条X染色体上的XO表达，那么由该细胞增殖而来的皮肤上会长出黄色体毛；同理，如果体细胞中携带黄毛基因O的X染色体失活，则XO不表达，另一条染色体上的XB表达，由该细胞增殖而来的皮肤上就会长出黑色体毛。因此，基因型为XBXO的雌猫会出现黑黄相间的类型。

围绕细胞分化及基因与性状的关系，
考查科学思维能力
1.（2021·湖南高考改编）细胞内不同基因的表达效率存在差异，如图所示。下列叙述错误的是（　　）
A.细胞能在转录和翻译水平上调控基因表达，图中基因A的表达效率高于基因B
B.真核生物核基因表达的①和②过程分别发生在细胞核和细胞质中
C.人的mRNA、rRNA和tRNA都是以DNA为模板进行转录的产物
D.②过程中，rRNA中含有与mRNA上密码子互补配对的反密码子
解析：D　基因表达包括转录和翻译过程，细胞可以从转录和翻译水平上调控基因表达，从图中可以看出基因A的转录和翻译水平都高于基因B，A正确；①过程为转录过程，②过程为翻译过程，真核生物核基因的转录发生在细胞核中，翻译发生在细胞质的核糖体中，B正确；RNA分为三种：mRNA、tRNA和rRNA，它们都是由DNA的一条链作为模板转录而来的，C正确；②翻译过程中，tRNA中的反密码子和mRNA上的密码子可以碱基互补配对，D错误。
2.如图表示人体内苯丙氨酸的代谢途径，尿黑酸在人体内积累会使人的尿液中含有尿黑酸，这种尿液暴露于氧气中会变成黑色，这种症状称为尿黑酸症。下列说法错误的是（　　）
A.酶⑤的缺乏会导致患白化病，酶③的缺乏会导致患尿黑酸症
B.由图可推知同种底物经不同种酶的催化得到的产物不同
C.若图中的酶均由不同的基因表达产生，则可推知基因和性状之间并不都是简单的一一对应关系
D.若图中的酶均由不同的基因表达产生，则说明基因可通过控制酶的合成直接控制生物体的性状
解析：D　由题图可知，酶⑤缺乏，不能合成黑色素，会导致患白化病，酶③缺乏，尿黑酸不能转化成乙酰乙酸，患尿黑酸症，A正确；由题图可知，苯丙氨酸、酪氨酸在不同酶的催化下，形成的产物不同，B正确；由图可知，一个性状受多对基因控制，说明基因和性状之间并不都是简单的线性关系，C正确；该图体现了基因可通过控制酶的合成控制细胞代谢，进而间接控制生物体的性状，D错误。
围绕表观遗传，考查科学思维能力
3.（2022·辽宁高考改编）视网膜病变是糖尿病常见并发症之一。高血糖环境中，在DNA甲基转移酶催化下，部分胞嘧啶加上活化的甲基被修饰为5'－甲基胞嘧啶，使视网膜细胞线粒体DNA碱基甲基化水平升高，可引起视网膜细胞线粒体损伤和功能异常。下列叙述错误的是（　　）
A.线粒体DNA甲基化水平升高，可抑制相关基因的表达
B.高血糖环境中，线粒体DNA在复制时也遵循碱基互补配对原则
C.高血糖环境引起的甲基化修饰改变了患者线粒体DNA碱基序列
D.糖尿病患者线粒体DNA高甲基化水平可遗传
解析：C　线粒体DNA甲基化水平升高，可抑制相关基因的表达，可引起视网膜细胞线粒体损伤和功能异常，A正确；线粒体DNA也是双螺旋结构，在复制时也遵循碱基互补配对原则，B正确；甲基化修饰并不改变患者线粒体DNA碱基序列，C错误；女性糖尿病患者线粒体DNA高甲基化水平可遗传，D正确。
4.DNA 缠绕在组蛋白周围形成核小体，是染色质的结构单位。组蛋白的乙酰化由乙酰化酶催化，乙酰化会弱化组蛋白和 DNA 的相互作用，疏松了染色质的结构，细胞内还存在组蛋白去乙酰化酶，使组蛋白去乙酰化，进而调控基因的表达。下列说法错误的是（　　）
A.组蛋白的乙酰化可使生物表型发生可遗传变化
B.组蛋白去乙酰化伴随着对基因转录的抑制
C.组蛋白去乙酰化酶与染色体形态构建有关
D.染色质中的组蛋白乙酰化和去乙酰化是可逆反应
解析：D　组蛋白的乙酰化修饰使得DNA分子片段缠绕力量减弱，从而促进转录，最终使生物表型发生可遗传变化，A正确；组蛋白去乙酰化能抑制相关基因的转录，进而影响性状，B正确；组蛋白去乙酰化酶有利于染色体形态的构建，C正确；催化乙酰化与去乙酰化的酶不同，反应条件不同，故染色质中组蛋白乙酰化和去乙酰化不是可逆反应，D错误。
02
真题体验·感悟高考
从生命观念的角度考查转录和翻译
1.（2022·湖南高考）大肠杆菌核糖体蛋白与rRNA分子亲和力较强，二者组装成核糖体。当细胞中缺乏足够的rRNA分子时，核糖体蛋白可通过结合到自身mRNA分子上的核糖体结合位点而产生翻译抑制。下列叙述错误的是（　　）
A.一个核糖体蛋白的mRNA分子上可相继结合多个核糖体，同时合成多条肽链
B.细胞中有足够的rRNA分子时，核糖体蛋白通常不会结合自身mRNA分子
C.核糖体蛋白对自身mRNA翻译的抑制维持了RNA和核糖体蛋白数量上的平衡
D.编码该核糖体蛋白的基因转录完成后，mRNA才能与核糖体结合进行翻译
解析：D　大肠杆菌是原核生物，没有核膜包被的细胞核，原核生物的基因表达是边转录边翻译。
2.（2021·重庆高考）科学家建立了一个蛋白质体外合成体系（含有人工合成的多聚尿嘧啶核苷酸、除去了DNA和mRNA的细胞提取液）。在盛有该合成体系的四支试管中分别加入苯丙氨酸、丝氨酸、酪氨酸和半胱氨酸后，发现只有加入苯丙氨酸的试管中出现了多肽链。下列叙述错误的是（　　）
A.合成体系中多聚尿嘧啶核苷酸为翻译的模板
B.合成体系中的细胞提取液含有核糖体
C.反密码子为UUU的tRNA可携带苯丙氨酸
D.试管中出现的多肽链为多聚苯丙氨酸
解析：C　翻译过程以氨基酸为原料，以转录过程产生的mRNA为模板，所以在合成体系中多聚尿嘧啶核苷酸为翻译的模板，A正确；翻译需要核糖体的参与，所以合成体系中的细胞提取液含有核糖体，才能开始翻译过程，B正确；该实验不能证明苯丙氨酸的反密码子是UUU，题目中并未描述关于密码子与反密码子的信息，C错误；加入苯丙氨酸的试管中出现了多聚苯丙氨酸的肽链，因此，该实验说明在多聚尿嘧啶序列编码的指导下合成了苯丙氨酸组成的肽链，D正确。
3.（2022·湖北高考）BMI1基因具有维持红系祖细胞分化为成熟红细胞的能力。体外培养实验表明，随着红系祖细胞分化为成熟红细胞，BMI1基因表达量迅速下降。在该基因过量表达的情况下，一段时间后成熟红细胞的数量是正常情况下的1012倍。根据以上研究结果，下列叙述错误的是（　　）
A.红系祖细胞可以无限增殖分化为成熟红细胞
B.BMI1基因的产物可能促进红系祖细胞的体外增殖
C.该研究可为解决临床医疗血源不足的问题提供思路
D.红系祖细胞分化为成熟红细胞与BMI1基因表达量有关
解析：A　红系祖细胞能分化为成熟红细胞，但其未发生癌变，所以不具有无限增殖的能力，A错误；BMI1基因过量表达的情况下，一段时间后成熟红细胞的数量是正常情况下的1012倍，推测BMI1基因的产物可能促进红系祖细胞的体外增殖和分化，B正确；若使BMI1基因过量表达，则可在短时间内获得大量成熟红细胞，可为解决临床医疗血源不足的问题提供思路，C正确；当红系祖细胞分化为成熟红细胞后，BMI1基因表达量迅速下降，若使该基因过量表达，则成熟红细胞的数量快速增加，可见红系祖细胞分化为成熟红细胞与BMI1基因表达量有关，D正确。
从生命观念的角度考查中心法则
4.（2021·浙江6月选考）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
解析：A　据图分析可知，过程①②表示RNA自我复制，过程③④表示＋RNA翻译形成病毒蛋白质和RNA聚合酶。由此可知，＋RNA复制出的子代RNA具有mRNA的功能，A正确；病毒蛋白基因是单链RNA，所以不能以半保留复制的方式传递给子代，B错误；过程①②表示RNA复制过程，需要RNA聚合酶的催化，过程③为翻译过程，RNA聚合酶不能催化该过程，C错误；病毒没有细胞结构，不含核糖体，D错误。
5.（2022·浙江1月选考）羊瘙痒病是感染性蛋白粒子PrPSc引起的。某些羊体内存在蛋白质PrPc，但不发病。当羊感染了PrPSc后，PrPSc将PrPc不断地转变为PrPSc，导致PrPSc积累，从而发病。把患瘙痒病的羊组织匀浆接种到小鼠后，小鼠也会发病。下列分析合理的是（　　）
A.动物体内的PrPSc可全部被蛋白酶水解
B.患病羊体内存在指导PrPSc合成的基因
C.产物PrPSc对PrPc转变为PrPSc具有反馈抑制作用
D.给PrPc基因敲除小鼠接种PrPSc，小鼠不会发病
解析：D　分析题意可知，动物体内的PrPSc不可能全部被蛋白酶水解，否则不会引起瘙痒病，A错误；患病羊体内不存在指导PrPSc合成的基因，但一定存在PrPc合成基因，B错误；产物PrPSc对PrPc转变为PrPSc具有促进作用，C错误；给PrPc基因敲除小鼠接种PrPSc，由于小鼠不能合成PrPc蛋白，因此不会引起PrPc不断地转变为PrPSc，导致PrPSc积累而发病，D正确。
03
课后作业·巩固提升

一、选择题
1.新冠病毒（SARS－CoV－2）是一种单链RNA病毒，无逆转录酶。在该病毒侵染人体肺部细胞的过程中，下列生命活动不会发生的是（　　）
A.新冠病毒的衣壳蛋白与受体蛋白特异性结合
B.以新冠病毒的RNA为模板逆转录合成DNA
C.新冠病毒的RNA将遗传信息传递给蛋白质
D.新冠病毒的RNA在RNA聚合酶的作用下复制
解析：B　病毒的寄生具有专一性，在病毒侵染人体肺部细胞的过程中，新冠病毒的衣壳蛋白能与宿主细胞的受体蛋白特异性结合，A正确；新冠病毒（SARS－CoV－2）是一种单链RNA病毒，无逆转录酶，不是逆转录病毒，因此在宿主细胞内不会逆转录合成DNA，B错误；通过翻译，新冠病毒的RNA将遗传信息传递给蛋白质，C正确；新冠病毒的RNA在RNA聚合酶的作用下复制，D正确。
2.基因指导蛋白质合成的过程包括转录和翻译。下列相关叙述错误的是（　　）
A.转录和翻译过程发生的碱基互补配对方式相同
B.mRNA上的密码子决定氨基酸种类以及翻译的起始和终止
C.转录的原料是核糖核苷酸，翻译的原料是氨基酸
D.tRNA作为翻译的工具可以结合氨基酸
解析：A　转录的碱基互补配对方式为A—U、T—A、C—G、G—C，而翻译的碱基互补配对方式为A—U、U—A、C—G、G—C，A错误；密码子位于mRNA上，mRNA上的密码子决定氨基酸种类以及翻译的起始和终止，B正确；转录的产物是RNA，原料是核糖核苷酸，翻译的产物是多肽，原料是氨基酸，C正确；tRNA是转运氨基酸的工具，根据密码子依次将氨基酸连接成多肽，D正确。
3.关于基因表达的叙述，正确的是（　　）
A.所有生物基因表达过程中用到的RNA和蛋白质均由DNA编码
B.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
C.翻译过程中，核酸之间的相互识别保证了遗传信息传递的准确性
D.多肽链的合成过程中，tRNA读取mRNA上全部碱基序列信息
解析：C　RNA病毒基因表达过程中用到的RNA和蛋白质均由RNA编码，A错误；DNA双链解开，RNA聚合酶起始转录、移动到终止子时停止转录，终止密码子在mRNA上，B错误；翻译过程中，核酸之间的相互识别保证了遗传信息传递的准确性，C正确；多肽链的合成过程中，tRNA读取mRNA上部分碱基序列信息，如tRNA不读取终止密码子，D错误。
4. 基因转录出的初始RNA要经过加工才能发挥作用。初始RNA经不同方式的剪接形成不同的mRNA。研究人员从同一个体的造血干细胞和浆细胞中分别提取它们的全部mRNA（分别记为L－mRNA和P－mRNA），并以此为模板合成相应的单链DNA（分别记为L－cDNA和P－cDNA）。下列有关说法错误的是（　　）
A.部分P－cDNA既能与P－mRNA互补，也能与L－mRNA互补
B.将P－cDNA与L－cDNA混合后，可能会有少部分形成双链DNA
C.L－cDNA和P－cDNA就是能转录出初始RNA的基因的模板链
D.转录产物的不同剪接使一个基因编码多种不同结构的多肽成为可能
解析：C　由于P－cDNA与L－cDNA是同一个体的造血干细胞（L）和浆细胞（P）中mRNA通过逆转录形成的，其中所含的mRNA和蛋白质不完全相同，但有部分相同，因此部分P－cDNA既能与P－mRNA互补，也能与L－mRNA互补，A正确；造血干细胞中和浆细胞中的基因选择性表达，但有些基因在造血干细胞和浆细胞中都表达，比如细胞呼吸相关酶的基因，因此将P－cDNA与L－cDNA混合后，可能会有少部分形成双链DNA分子，B正确；L－cDNA和P－cDNA是相应的mRNA通过逆转录形成的，cDNA中无启动子、终止子和内含子等，所以不论是L－cDNA还是P－cDNA都无法转录出初始RNA的基因的模板链，C错误；转录产物的不同剪接能产生多种mRNA，进而翻译出多种多肽链，因此有可能使一个基因编码多种不同结构的多肽，D正确。
5.miRNA是一种不编码任何蛋白的由22个核苷酸组成的细胞内小分子RNA，某miRNA能抑制W基因控制的蛋白质（W蛋白）的合成。如图为某真核细胞内形成该miRNA及其发挥作用的过程示意图，下列叙述正确的是（　　）
A.miRNA基因转录时，RNA聚合酶与该基因上的起始密码子相结合
B.miRNA基因转录产物RNA在细胞核内加工时会发生磷酸二酯键的断裂
C.miRNA上最多有7个密码子，miRNA翻译过程需tRNA来转运氨基酸
D.miRNA抑制W蛋白的合成是通过直接与W基因mRNA结合从而阻止翻译
解析：B　miRNA基因转录时，RNA聚合酶与该基因首端的启动子相结合，起始密码子位于mRNA上，而不是位于基因上，A错误；miRNA基因转录形成的RNA在细胞核内加工时，进行剪切过程，该过程发生了磷酸二酯键的断裂，B正确；miRNA是一种不编码任何蛋白的由22个核苷酸组成的细胞内小分子RNA，因此不参与翻译过程，也无密码子，C错误；由图示分析可知，miRNA抑制W蛋白的合成，是通过单链结构的miRNA与蛋白质结合形成的miRNA蛋白质复合物直接与W基因的mRNA结合，阻断其翻译过程正常进行来实现的，D错误。
6.蜂群中雄蜂由卵细胞发育而来，雌性幼虫中能持续获得蜂王浆的会发育成蜂王，否则会发育成工蜂。蜂王浆中含有丰富的microRNA，这些microRNA被幼虫摄入后与Dnmt3基因的mRNA结合而抑制其表达，从而显著降低幼蜂体内dynactinp62基因的甲基化水平。下列说法正确的是（　　）
A.卵细胞发育成雄蜂体现了体细胞的全能性
B.工蜂无法发育成蜂王的关键原因是体内缺乏dynactinp62 基因
C.Dnmt3 基因表达的产物可能是一种甲基化酶
D.雄蜂是单倍体，由于无法产生正常的雄配子而高度不育
解析：C　全能性是指细胞经分裂和分化后，仍具有发育成完整个体或分化成其他各种细胞的潜能，卵细胞是生殖细胞不是体细胞，卵细胞发育成雄蜂，体现了生殖细胞的全能性，A错误；工蜂无法发育成蜂王的关键原因是dynactinp62基因发生了甲基化，B错误；根据题干信息可知，Dnmt3基因的mRNA被microRNA结合后，表达被抑制，dynactinp62基因的甲基化水平降低，因此Dnmt3基因表达的产物可能是一种甲基化酶，C正确；雄蜂由卵细胞发育而来，而雌蜂是由精子和卵细胞结合形成的受精卵发育而来，说明雄蜂可育，D错误。
7. 1961年，克里克用实验证明了遗传密码中3个相邻碱基编码1个氨基酸；同年Matthaei和Nirenbeng采用蛋白质体外合成技术，用人工合成的多聚尿嘧啶核苷酸作为翻译模板，证明了苯丙氨酸的密码子（实验1）。1966年，霍拉纳以人工合成的ACACAC……（简写为（AC）n，以下同）作为体外翻译模板，得到了苏氨酸和组氨酸的多聚体（实验2）；而以（CAA）n作为模板，则分别得到了谷氨酰胺、天冬酰胺和苏氨酸的多聚体（实验3）。实验1、2、3的具体设计和结果如下表所示。下列说法错误的是（　　）
实验组 多聚核苷酸中碱基种类 多聚核苷酸模板 多肽链中氨基酸的种类及形式
1 足量的U 多聚U 苯丙氨酸
2 足量的A和C （AC）n 苏氨酸和组氨酸的多聚体
3 足量的A和C （CAA）n 谷氨酰胺或天冬酰胺或苏氨酸的多聚体
A.体外合成蛋白质时至少需要提供模板、核糖体、酶、tRNA、ATP、氨基酸等结构或物质
B.由实验1可知苯丙氨酸的密码子为UUU
C.由实验2、3可知组氨酸和苏氨酸的密码子分别为CAC、ACA
D.实验3可以得到由3种氨基酸交替连接组成的多聚体
解析：D　体外合成蛋白质时需要模板、核糖体、酶、tRNA、ATP、氨基酸等结构或物质，A正确；“遗传密码中3个相邻碱基编码1个氨基酸”，由实验1可知苯丙氨酸的密码子为UUU，B正确；由实验2、3可知，组氨酸和苏氨酸的密码子分别为CAC、ACA，C正确；实验3中以（CAA）n作为模板，其内的密码子可能有CAA、AAC、ACA三种，因此合成的多聚体由谷氨酰胺、天冬酰胺和苏氨酸中的一种氨基酸连接组成，D错误。
8. MMP－9是一种明胶酶，能促进肿瘤细胞的浸润和转移。科研人员人工合成与MMP－9基因互补的双链RNA，利用脂质体将其转入低分化胃腺癌细胞中，干扰细胞中MMP－9基因的表达，从而达到一定的疗效，部分图示如图。下列说法正确的是（　　）
A.过程①需要的酶是DNA聚合酶，需要的原料是核糖核苷酸
B.过程①以DNA分子的一条链作为模板，需要解旋酶的参与
C.过程②mRNA进入细胞质穿过2层核膜，不需要消耗能量
D.双链RNA干扰了MMP－9基因的翻译过程，使MMP－9的含量减少
解析：D　过程①为转录过程，需要的酶是RNA聚合酶，需要的原料是核糖核苷酸，A错误；过程①为转录过程，是以部分解旋的DNA分子的一条链作为模板进行的，该过程不需要解旋酶的参与，因为RNA聚合酶有解旋功能，B错误；过程②是mRNA通过核孔进入细胞质的过程，该过程不跨膜，但需要消耗能量，C错误；结合图示可知，双链RNA干扰了MMP－9基因的翻译过程，使MMP－9的含量减少，从而抑制了肿瘤细胞的转移过程，D正确。
9.豌豆的圆粒和皱粒是由R、r基因控制的一对相对性状，当R基因插入一段800个碱基对的DNA片段时就成为r基因。豌豆种子圆粒性状的产生机制如图所示。下列分析错误的是（　　）
A.R基因插入一段800个碱基对的DNA片段属于基因重组
B.图示说明基因可通过控制酶的合成间接控制生物体的性状
C.过程①需RNA聚合酶参与，能发生A—U、C—G、T—A配对
D.参与过程②的mRNA上3个相邻的碱基决定1个氨基酸，每3个这样的碱基为一个密码子
解析：A　根据题意可知，当R基因插入一段800个碱基对的DNA片段时就成为r基因，该变异属于基因突变，A错误；图示表明，基因能够通过控制酶的合成，从而间接控制生物性状，B正确；过程①表示转录过程中，以DNA的一条链为模板，在RNA聚合酶的作用下合成RNA，该过程发生A—U、C—G、T—A碱基互补配对，C正确；mRNA上3个相邻的碱基构成一个密码子，共有64种，其中决定氨基酸的密码子有61种，D正确。
10.（不定项）如图为人体浆细胞中某抗体基因控制合成抗体的过程。下列有关叙述错误的是（　　）
A.二次免疫时，记忆细胞受抗原刺激，能快速产生大量抗体
B.①②过程共有的碱基互补配对方式是G—C、C—G
C.②过程中每个核糖体自左向右移动，独立完成一条肽链的合成
D.③过程中mRNA是翻译员，tRNA是搬运工
解析：ABD　二次免疫时，记忆细胞受抗原刺激，能快速增殖分化出大量浆细胞，再由浆细胞产生大量抗体，A错误；①②过程共有的碱基互补配对方式是G—C、C—G、A—U，①过程特有的碱基互补配对方式是T—A，B错误；根据肽链的长短可知，②过程中每个核糖体自左向右移动，独立完成一条肽链的合成，C正确；③过程中mRNA是模板，tRNA是搬运工和翻译员，D错误。
11.（不定项）2020年全球发生了一场严重的新冠肺炎疫情，其病原体2019－nCoV是一种具有包膜，单条正链RNA（＋）的冠状病毒，该病毒在宿主细胞内的增殖过程如图所示，a～e表示相应的生理过程。下列相关叙述错误的是（　　）
A.该病毒经主动运输方式进入宿主细胞
B.RNA（＋）既含有该病毒的基因，也含有起始密码子和终止密码子
C.a、c、d表示RNA的复制过程，图中的mRNA与RNA（＋）序列完全相同
D.b、d、e表示翻译过程，该过程所需要的原料、tRNA和能量均来自宿主细胞
解析：ACD　2019－nCoV是一种具有包膜的RNA病毒，进入宿主细胞的方式是胞吞，A错误；RNA（＋）是该病毒的遗传物质，因此其含有该病毒的基因，同时RNA（＋）可直接作为模板翻译形成RNA聚合酶，说明其上含有起始密码子和终止密码子，B正确；a、c表示RNA的复制过程，d不是RNA的复制过程，图中的mRNA与RNA（＋）序列完全相同，C错误；b、e表示翻译过程，该过程所需的原料、tRNA和能量均来自宿主细胞，d表示转录过程，D错误。
二、非选择题
12. 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后，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。
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。
答案：（1）DNA的一条链　RNA聚合酶　核孔　
（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。
解析：（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；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。
答案：（2）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PCSK9mRNA特异性结合的siRNA，导致PCSK9mRNA被剪断，从而抑制细胞内的 　　　　　 合成，治疗高胆固醇血症。
解析：（3）高胆固醇是由于胆固醇含量过高引起的，转入与PCSK9mRNA特异性结合的siRNA，导致PCSK9mRNA不能发挥作用，即不能作为模板翻译出PCSK9蛋白，密度脂蛋白的内吞受体降解减慢，从而使胆固醇含量正常。
答案：（3）PCSK9蛋白　
（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 　　　　　　　　　　　　　　　　　 。
解析：（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。
答案：（4）利于mRNA药物进入组织细胞　
（5）机制④：编码新冠病毒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。
解析：（5）新冠病毒的S蛋白属于膜上的蛋白，膜上的蛋白质在核糖体合成后，还需要经过内质网和高尔基体的修饰加工后输送出细胞；疫苗相当于抗原，可诱导人体产生特异性免疫反应。
答案：（5）内质网和高尔基体　抗原　
（6）接种了两次新型冠状病毒灭活疫苗后，若第三次加强接种改为重组新型冠状病毒疫苗，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： 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。
解析：（6）接种了两次新型冠状病毒灭活疫苗后，若第三次加强接种改为重组新型冠状病毒疫苗，由于该疫苗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，故可以进一步提高免疫力。
答案：（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
13.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。
解析：（1）由于SD序列能与rRNA互补结合，根据碱基互补配对原则，若SD序列的碱基为AGGAGG，则与其互补的rRNA碱基序列为UCCUCC。SD碱基序列可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。
答案：（1）UCCUCC　使翻译能准确从起始密码子开始（或被核糖体识别并与mRNA结合）　
（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 　　　 ，这种调节方式叫做 　　　　　　　　　　 。
解析：（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－蛋白质的含量降低，这种调节方式叫做负反馈调节。
答案：（2）降低　 反馈调节（负反馈调节）　
（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 　　　　　　　　　　 。
解析：（3）核糖体成分主要是蛋白质和rRNA，当用高浓度的蛋白酶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，这说明催化氨基酸合成多肽链的是rRNA，而不是r－蛋白质。
答案：（3）催化氨基酸合成多肽链的是rRNA，而不是r－蛋白质

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