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2025苏教版高中生物学必修2
第三节　遗传信息控制生物的性状
第一课时　DNA分子通过RNA指导蛋白质的合成
基础过关练
题组一　遗传信息的转录
1.下列关于真核细胞中转录的叙述,正确的是(　　)
A.转录的产物只有mRNA
B.同一细胞中两种RNA的合成有可能同时发生
C.真核细胞中的RNA合成过程不会在细胞核外发生
D.转录出的单链RNA不存在碱基互补配对区
2.下列关于转录的叙述,错误的是(　　)
A.转录可以发生于细胞核或细胞质中
B.一个基因转录时两条DNA链可同时作为模板
C.转录过程中发生的碱基互补配对方式是A—U、T—A、G—C、C—G
D.转录和RNA的复制所用的原料相同
3.如图为真核生物细胞核内转录过程的示意图,下列说法不正确的是(　　)
A.①链的碱基U与②链的碱基A互补配对
B.②是以4种核糖核苷酸为原料合成的
C.如果③表示酶分子,则它的名称是RNA聚合酶
D.转录完成后,②脱离DNA分子,DNA分子重新恢复双螺旋
4.(易错题)(2024江苏连云港淮阴中学月考)下图为真核细胞核仁中,DNA片段转录形成rRNA的状况示意图。下列有关叙述错误的是(　　)
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
5.如图表示真核细胞内遗传信息的转录过程,据图回答问题:
(1)该过程主要发生在　　　　(填场所)中,编码链与mRNA相比,二者除　　　　碱基不同外,其余碱基序列都相同。
(2)在转录过程中需要解旋,但不需要专门的解旋酶,因为　　　　本身具有解旋作用,解旋过程中破坏的是　　　键。
(3)从图示可知,同一个DNA分子中,不同基因的模板链　　　　(填“不同”或“相同”)。但mRNA的合成方向都是　　　(填“5'→3'”或“3'→5'”)。
(4)mRNA彻底水解的产物有　　　　　　。
题组二　遗传信息的翻译
6.根据表中内容分析下列哪项是色氨酸的密码子(　　)
双链DNA C
G
信使RNA G
转运RNA A
氨基酸 色氨酸
A.ACG　　B.AGC　　C.UGG　　D.UCG
7.研究发现,携带某种氨基酸的tRNA上反密码子中某个碱基改变,对该氨基酸的携带和转运不产生影响。下列叙述正确的是(　　)
A.tRNA的反密码子携带了氨基酸序列的遗传信息
B.反密码子与密码子的配对由tRNA上结合的氨基酸决定
C.转录时RNA聚合酶能识别tRNA中特定碱基序列
D.细胞中有多种tRNA,一种tRNA只能转运一种氨基酸
8.(易错题)(2024江苏张家港期初)核糖体由大、小两个亚基组成,其上有3个供tRNA结合的位点,其中A位点是新进入的tRNA结合位点,P位点是肽链延伸过程中的tRNA结合位点,E位点是空载的tRNA释放位点,如下图所示。下列叙述错误的是(　　)
A.翻译过程中,每个tRNA的进位顺序是A位点→P位点→E位点
B.核糖体与mRNA的结合部位通常会形成2个tRNA的结合位点
C.图示中,P位点结合的tRNA上的反密码子是5'—CUG—3'
D.反密码子与终止密码子的碱基互补配对使得肽链的延伸终止
9.图中①和②表示蓝细菌细胞内进行的生理过程。相关叙述正确的是(　　)
A.①过程的模板是b链,场所是细胞核
B.②过程的直接模板是c链,场所是核糖体
C.①②过程可以同时进行,所需能量由线粒体提供
D.决定氨基酸的密码子有64个,图中酪氨酸的密码子是AUG
10.图1是Y基因表达的示意图,图2是图1中②过程的局部放大图,请据图回答下列问题:
(1)高度螺旋化的染色体上的Y基因由于①　　　过程受阻而不能表达,该过程还需要　　　　　　酶的参与。
(2)决定苏氨酸的密码子是　　　,将氨基酸运输至图2中结构的工具是　　　　　　　　　　。
(3)图1中②过程核糖体在mRNA上的移动方向是　　　　(填“M→N”或“N→M”)。②过程中不同的核糖体上合成的多肽链
　　　　(填“相同”或“不相同”)。
(4)②过程中,一个mRNA上结合多个核糖体的意义是　　 　。
(5)若在苏氨酸对应的mRNA上的ACU后插入三个核苷酸,合成的多肽链中除在苏氨酸后多一个氨基酸外,其余氨基酸序列没有变化,由此说明:　　　　　　　　　　。
能力提升练
题组一　综合分析遗传信息的转录和翻译
1.(2024江苏泰州中学期中)牛奶中含有丰富的酪蛋白,图示是牛乳腺上皮细胞内酪蛋白合成过程。下列叙述正确的是(　　)
A.①②链都是③链的模板
B.③链的合成需脱氧核苷酸
C.③④链的合成需要耗能
D.④链的合成不需要酶催化
2.(2022江苏无锡模拟预测)下图为一段mRNA,已知甲硫氨酸的密码子为AUG,该密码子也是起始密码子,终止密码子为UAA,亮氨酸的密码子为CUA、UUG,半胱氨酸的密码子为UGC。下列叙述错误的是(　　)
A.图中字母“A”与ATP中的“A”所代表的是不同物质
B.图中mRNA合成多肽链需要8种tRNA
C.若箭头处缺失一个碱基,则翻译出的第5个氨基酸是半胱氨酸
D.若箭头处缺失一个碱基,再去掉相邻的—GC—可使翻译出的多肽链只减少一个氨基酸
3.(2024江苏泰州一模)环状RNA是一类特殊的RNA,其翻译过程不同于链状RNA,核糖体与环状RNA结合后,可能会在RNA上移动一圈以上。如图为一个由220个核苷酸组成的环状RNA,核糖体移动方向如箭头所示[可能用到的密码子:起始密码子为AUG(甲硫氨酸),终止密码子有UAA、UAG、UGA]。若核糖体从A处开始翻译过程,相关叙述错误的是(　　)
A.环状RNA比链状RNA具有更高的稳定性
B.该RNA编码的蛋白质所含氨基酸可能多于73个
C.若B→A间不存在终止密码子,核糖体再移动至A时不能读取到“AUG”密码子
D.当核糖体第一次到达B时翻译过程可能会终止,也可能继续向下翻译
4.(多选题)当细胞中缺乏氨基酸时,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)参与基因表达的调控。如图是缺乏氨基酸时,tRNA调控基因表达的相关过程,下列相关叙述错误的是(　　)
A.①与②过程中的碱基互补配对方式相同
B.②过程中a核糖体结合过的tRNA最多
C.当细胞缺乏氨基酸时,空载tRNA只通过激活蛋白激酶来抑制基因表达
D.终止密码子与d核糖体距离最近
5.如图为人体胰岛素基因控制合成胰岛素的过程示意图。据图回答下列问题。
(1)图中①表示的过程称为　　　　,催化该过程的酶是　　　　　　。②表示的物质是　　　　。
(2)图中天冬氨酸的密码子是　　　　,胰岛素基因中决定的模板链的碱基序列为　　　　　　　　　　　。
(3)已知胰岛素由两条多肽链共51个氨基酸组成,指导其合成的②的碱基数大于153,主要原因是　　　　　　　　。一个②上结合多个核糖体的意义是　　　　　　　　　　　　　　　　。
题组二　DNA复制、转录和翻译的综合
6.(2022江苏苏锡常镇四市一模,)如图表示细胞内遗传信息的传递过程,下列有关叙述错误的是　(　　)
A.相较于过程③,过程①特有的碱基配对方式是A—T、T—A
B.真核细胞由过程②形成的mRNA和tRNA都需要加工
C.过程③中核糖体在mRNA上的移动方向是a→b
D.图示tRNA可以搬运密码子为CCA的氨基酸
7.如图中过程Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分别表示某细菌细胞中发生的3种生物大分子的合成过程,其中①②表示物质或结构。请回答下列问题:
(1)过程Ⅰ、Ⅱ分别表示　　　　、　　　过程,图中酶A和酶B的名称分别是　　　　、　　　　(在下列a~c中选择)。
a.解旋酶　　　　　b.RNA聚合酶
c.DNA聚合酶
(2)下列与该细菌中结构②相关的说法,错误的有　　　　。
A.②的形成与核仁有关
B.细菌细胞中部分②附着在内质网上
C.②不具有生物膜结构
D.①上结合了多个②能提高过程Ⅲ的效率
(3)与物质①相比,DNA分子结构最主要的特点是　　　　　。
(4)若甲链的部分序列为—ACG……TAC—,则物质①中与该区段相对应的碱基序列是　　　　　　　　　　　　。
(5)据图中信息分析,与酵母菌的细胞核遗传信息的表达相比,细菌遗传信息表达的特点是　　　　　　　　。
第二课时　中心法则、细胞分化的本质及表观遗传
基础过关练
题组一　中心法则
1.关于DNA复制、转录和逆转录的叙述,下列说法错误的是(　　)
A.逆转录和DNA复制的产物都是DNA
B.转录需要RNA聚合酶,逆转录需要逆转录酶
C.细胞中的DNA复制和逆转录都以DNA为模板
D.复制和逆转录所需要的原料都是脱氧核苷酸
2.作为生物学的核心规律之一,中心法则反映了遗传信息的传递和表达规律。在如图所示的中心法则中虚线表示少数生物遗传信息的流向。下列有关遗传信息流向的说法错误的是(　　)
A.DNA、RNA都是遗传信息的载体,蛋白质是遗传信息的表达产物
B.ATP可以为图中遗传信息的传递过程提供能量
C.过程②和④所需模板不同,所需的原料、酶都相同
D.染色体上基因的②③过程是在不同结构中进行的
3.(易错题)(2024江苏无锡南菁高级中学期中)下图为中心法则示意图,相关叙述错误的是(　　)
A.过程①②③④⑤⑥均遵循碱基互补配对原则
B.人类免疫缺陷病毒(HIV)侵染人体细胞后可发生过程④
C.①②③过程均可发生在菠菜叶肉细胞的细胞核中
D.原核生物体内过程②和③可同时进行
4.(2024江苏宿迁泗阳中学期中)下图为遗传信息传递过程,下列叙述正确的是(　　)
A.图中所有过程在人体中均可发生
B.③过程中,多个核糖体可以共同合成一条肽链
C.图中涉及碱基A与U或U与A配对的过程为②③④⑤
D.图中所涉及的过程皆是由克里克提出并完善的
题组二　基因与生物性状的关系
5.(2024江苏泰州中学期中)着色性干皮症是一种常染色体隐性遗传病,起因于DNA损伤。深入研究后发现患者体内缺乏DNA修复酶,DNA损伤后不能修复而引起突变。这说明一些基因(　　)
A.通过控制酶的合成控制代谢过程,进而间接控制生物的性状
B.通过控制蛋白质分子的结构,从而直接控制生物的性状
C.通过控制酶的合成,从而直接控制生物的性状
D.可以直接控制生物的性状,发生改变后生物的性状随之改变
6.如图为基因与性状的关系,请根据图示判断,下列选项错误的是(　　)
A.染色体上的所有基因都能表达出相应的性状
B.多个基因可以影响和控制一个性状
C.单个基因可以影响和控制多个性状
D.图中的产物可以是酶、激素或者抗体
7.(2022江苏扬州中学期末)如图为基因的作用与性状表现流程示意图,关于该流程的叙述正确的是(　　)
A.①过程是基因选择性表达过程,不同细胞中表达的基因都不相同
B.若某段DNA上发生核苷酸序列改变,则相应的性状不一定改变
C.白化病属于基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物性状
D.某段DNA发生甲基化后,一定不能通过①②过程形成蛋白质
题组三　细胞分化的本质
8.下列有关细胞分化的叙述,不正确的是(　　)
A.在同一个体的不同体细胞中,虽然基因组序列都一样,但基因的表达是有选择性的
B.miRNA对基因表达的调控发生在转录后的阶段
C.同一个体的不同体细胞中,DNA、mRNA、蛋白质的种类和数量互不相同
D.细胞分化是基因在特定的时间和空间条件下选择性表达的结果
9.鸡的输卵管细胞能合成卵清蛋白,红细胞能合成β-珠蛋白,胰岛细胞能合成胰岛素。如表是关于细胞中部分RNA的分布情况,其中“+”表示含有,“-”表示不含有,则①②③分别为　(　　)
输卵管细胞 红细胞 胰岛细胞
卵清蛋白RNA + ② -
β-珠蛋白RNA ① + -
胰岛素RNA - - ③
A.--+　　B.-+-　　C.+--　　D.+-+
题组四　表观遗传
10.(易错题)下列有关表观遗传的叙述,不正确的是　(　　)
A.生物表观遗传中基因表达水平发生改变
B.生物表观遗传中表型发生改变
C.生物表观遗传中基因的碱基序列发生改变
D.生物表观遗传现象可以遗传给下一代
11.(2024江苏连云港赣榆期中)表观遗传现象普遍存在于生物的生命活动中,相关叙述正确的是(　　)
A.DNA甲基化造成的表观遗传现象仅存在于生物体生长发育的特定时期
B.基因组成相同的同卵双胞胎具有的微小差异可能与表观遗传有关
C.表观遗传是基因的碱基序列改变后引起的表型改变的现象
D.DNA甲基化导致DNA聚合酶不能结合到DNA双链上,抑制基因表达
能力提升练
题组一　基因表达与生物性状关系的综合
1.(2024江苏宿迁泗阳中学期中)白化病和黑尿病都是酶缺陷引起的分子遗传病,白化病患者不能将酪氨酸转化为黑色素,黑尿病患者不能将尿黑酸转化为乙酰乙酸,排出的尿液中含有尿黑酸,遇空气后氧化变黑。下图表示人体内与之相关的一系列生化过程,据图分析不正确的是(　　)
A.若一个皮肤角质层细胞控制酶B合成的基因异常,不会导致白化病
B.黑尿病患者酶D存在缺陷,酶B和酶C正常
C.白化病和黑尿病说明基因是通过控制蛋白质的结构直接控制生物性状的
D.图中代谢过程可说明一个基因可影响多个性状,一个性状也可受多个基因控制
2.牵牛花的颜色主要是由花青素决定的,如图为花青素的合成与颜色变化途径示意图,从图中不能得出的结论是　(　　)
A.花的颜色由多个基因共同控制
B.基因可以通过控制酶的合成来控制代谢过程,进而控制生物的性状
C.生物性状由基因决定,也受环境影响
D.若基因③不表达,则基因①和基因②也不能表达
题组二　表观遗传作用机制
3.(2022江苏扬州期末)DNA甲基化是指DNA分子胞嘧啶上共价连接一个甲基(—CH3)。基因组中转录沉默区常被甲基化,在个体发育中甲基化区域是动态变化的。将携带甲基化和非甲基化肌动蛋白基因的重组DNA分别导入培养的细胞后,发现二者转录水平相同。下列推测合理的是(　　)
A.DNA甲基化改变了基因的碱基序列
B.启动子(可驱动基因转录出mRNA)甲基化影响其与核糖体结合
C.DNA甲基化不会影响细胞分化
D.培养细胞中可能存在去甲基化的酶
4.(2022江苏连云港期中)某实验鼠毛色受一对等位基因Avy和a控制,Avy为显性基因,表现为黄色,a为隐性基因,表现为黑色。Avy基因上某些位点甲基化程度越高,其表达受抑制越明显,毛色越深。将纯种黄色小鼠与纯种黑色小鼠杂交,F1表现出介于黄色和黑色之间的一系列过渡类型。有关表述正确的是(　　)
A.F1小鼠的基因型均为Avya
B.该遗传过程不遵循基因分离定律
C.F1小鼠自由交配,后代不出现黑色小鼠
D.甲基化改变了Avy基因中的碱基序列,影响了表型
5.(多选题)在一个蜂群中,少数幼虫一直取食蜂王浆而发育成蜂王,而大多数幼虫以花粉和花蜜为食将发育成工蜂。Dnmt3蛋白是Dnmt3基因表达的一种DNA甲基转移酶,能使DNA上某些基因甲基化(如图所示),进而影响基因的表达。敲除Dnmt3基因后,蜜蜂幼虫将发育成蜂王,这与取食蜂王浆有相同的效果。下列有关叙述正确的是　(　　)
A.据图可知,5-甲基胞嘧啶在DNA分子中可以与鸟嘌呤配对
B.蜂群中蜜蜂幼虫发育成蜂王可能与体内Dnmt3 基因被甲基化有关
C.DNA甲基化后可能干扰了RNA聚合酶等对DNA部分区域的识别和结合
D.被甲基化的DNA片段中碱基序列发生改变,使生物的性状发生改变
6.DNA甲基化是表观遗传中最常见的现象之一。某些基因在启动子(启动子是RNA聚合酶识别、结合和开始转录的一段DNA序列)上存在富含双核苷酸“CG”的区域,称为“CG岛”。其中的胞嘧啶在发生甲基化后转变成了5-甲基胞嘧啶,但仍能与鸟嘌呤互补配对。细胞中存在两种DNA甲基化酶(如图1所示),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。请回答下列问题。
(1)由材料可知,DNA甲基化　　　(填“会”或“不会”)改变基因转录产物的碱基序列。
(2)由于图2中过程①的方式是　　　　　,所以其产物都是　　　甲基化的,过程②必须经过　　　　　　　的催化才能获得与亲代分子相同的甲基化状态。
(3)小鼠的A基因可编码胰岛素生长因子-2(IGF-2),a基因无此功能(A、a位于常染色体上)。IGF-2是小鼠正常发育必需的一种蛋白质,缺乏时小鼠表现为个体矮小。在小鼠胚胎中,来自父本的A基因能够表达,来自母本的A基因则不能表达。检测发现,这对基因的启动子在精子中是非甲基化的,在卵细胞中则是甲基化的。若纯合矮小雌鼠与纯合正常雄鼠杂交,则F1的表型应为　　　　　。F1雌雄个体随机交配,则F2的表型及其比例应为　　　　　　　　。
(4)5-氮杂胞苷(AZA)常用于临床上治疗DNA甲基化引起的疾病。推测AZA可能的作用机制之一是AZA在　　　　　过程中掺入DNA分子,导致与DNA结合的甲基化酶活性降低,从而降低DNA的甲基化程度。另一种可能的机制是AZA与“CG岛”中的　　　　竞争甲基化酶,从而降低DNA的甲基化程度。
答案与分层梯度式解析
第三节　遗传信息控制生物的性状
第一课时　DNA分子通过
RNA指导蛋白质的合成
基础过关练
1.B 2.B 3.A 4.B 6.C 7.D 8.D 9.B
1.B　mRNA、tRNA、rRNA都是转录的产物,A错误;不同的RNA由不同的基因转录而来,所以同一细胞中两种RNA的合成有可能同时发生,B正确;真核细胞中的RNA合成过程主要发生在细胞核中,也可能发生在线粒体和叶绿体中,C错误;转录出的tRNA存在碱基互补配对区,D错误。
2.B　转录主要发生在细胞核中,细胞质的线粒体和叶绿体中也含有少量DNA,也能发生转录,A正确;一个基因转录时以DNA的一条链为模板,按照碱基互补配对原则合成RNA,发生的碱基互补配对方式是A—U、T—A、G—C、C—G,B错误,C正确;转录和RNA的复制所用的原料都是四种核糖核苷酸,D正确。
3.A　题图表示真核生物细胞核内转录过程,图中①为DNA模板链,其上无碱基U,A错误;②为转录形成的RNA,是以4种核糖核苷酸为原料合成的,B正确;如果③表示酶分子,则为RNA聚合酶,可催化转录过程,C正确;转录完成后,RNA从DNA上释放,DNA重新恢复双螺旋,D正确。
4.B　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;转录时,RNA的延伸方向是5'→3',则d是转录产物rRNA的5'端,C正确;真核细胞中核仁与某种RNA的合成和核糖体的形成有关,D正确。
5.答案　(1)细胞核　T、U　(2)RNA聚合酶　氢　(3)不同　5'→3'　(4)磷酸、核糖和含氮碱基
解析　(1)图示过程表示真核细胞的转录过程,该过程主要发生在细胞核中;DNA中的编码链与mRNA相比,前者特有的碱基是T,后者特有的碱基是U,其余碱基序列均相同。(2)因为RNA聚合酶本身具有解旋作用,所以在转录过程中不需要专门的解旋酶;解旋过程的本质是打开DNA双链,故破坏的是氢键。(3)从图示可知,同一个DNA分子中,不同基因(基因1和基因2)的模板链不同;但mRNA的合成方向都是5'→3'。(4)mRNA的基本组成单位是核糖核苷酸,其彻底水解产物为磷酸、核糖和4种含氮碱基。
6.C　mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻的核苷酸称为一个密码子。信使RNA上的密码子和转运RNA上的反密码子互补配对,据表可推知色氨酸的密码子的第一个碱基为U,第三个碱基为G,由表可知模板链是DNA上面的一条链,可知该密码子的第二个碱基为G。因此,色氨酸的密码子是UGG,C正确。
7.D　tRNA携带的氨基酸的种类是由mRNA上的密码子决定的,即mRNA上的密码子携带氨基酸序列的遗传信息,A错误;反密码子与密码子的配对遵循的是碱基互补配对原则,B错误;转录时RNA聚合酶能识别DNA中的特定碱基序列,C错误;细胞中有多种tRNA,一种tRNA只能转运一种氨基酸,一种氨基酸可由一种或多种tRNA转运,D正确。
8.D　根据题干信息“A位点是新进入的tRNA结合位点,P位点是肽链延伸过程中的tRNA结合位点,E位点是空载的tRNA释放位点”可知,tRNA的进位顺序是A位点→P位点→E位点,A正确;核糖体由大、小两个亚基组成,其上有3个供tRNA结合的位点,其中A位点是新进入的tRNA结合位点,P位点是肽链延伸过程中的tRNA结合位点,E位点是空载的tRNA释放位点,因此,核糖体与mRNA的结合部位通常会形成2个tRNA的结合位点,B正确;题图中,P位点结合的tRNA上的反密码子是5'—CUG—3',和密码子互补配对,C正确;终止密码子不决定氨基酸,当核糖体遇到终止密码子时,翻译终止,不存在与终止密码子碱基互补配对的反密码子,D错误。
9.B　根据碱基互补配对原则可知,①过程的模板是b链,蓝细菌是原核生物,其细胞内没有细胞核,A错误;②过程是翻译,场所是核糖体,模板是mRNA,即图中的c链,B正确;蓝细菌是原核生物,其细胞内没有线粒体,C错误;由于终止密码子不能编码氨基酸,所以决定氨基酸的密码子少于64个,图中酪氨酸的密码子是UAC,D错误。
10.答案　(1)转录　RNA聚合　(2)ACU　转运RNA(或tRNA)　(3)N→M　相同　(4)少量的mRNA可以迅速合成大量的蛋白质(或肽链)　(5)一个密码子由3个核苷酸组成
解析　(1)高度螺旋化的染色体上的Y基因由于无法解开双螺旋结构而阻止了①转录过程,转录过程需要RNA聚合酶的参与。(2)mRNA上决定一个氨基酸的3个相邻的核苷酸为一个密码子,所以决定苏氨酸的密码子是ACU,将氨基酸运输到核糖体的工具是tRNA。(3)根据图1中②过程核糖体上多肽链的长短可判断,核糖体在mRNA上的移动方向是N→M。过程②中的模板链mRNA是一样的,故不同的核糖体上合成的多肽链相同。(4)过程②中,一个mRNA上结合多个核糖体的意义是少量的mRNA可以迅速合成大量的蛋白质。
能力提升练
1.C 2.B 3.D 4.ACD 6.D
1.C　
选项分析 判断
①②链是DNA分子的两条链,转录合成③时,只以其中1条链为模板 A错误
③是mRNA,合成时需要核糖核苷酸作原料 B错误
③是转录出来的mRNA,④是肽链,合成生物大分子都需要消耗能量 C正确
④多肽链的合成需要酶的催化 D错误
2.B　图中字母“A”为腺嘌呤核糖核苷酸,ATP中的“A”为腺苷,A正确;编码甲硫氨酸的密码子AUG是起始密码子,UAA是终止密码子,图中存在AUG、CUA、UUU、GCU、UUG、CUA、AUU、UGC、UAA共9个(8种)密码子,其中UAA是终止密码子,终止密码子没有对应的反密码子,其他密码子与反密码子碱基互补配对,则图中mRNA合成多肽链需要7种tRNA,B错误;若图中箭头处缺失一个碱基,则翻译出第5个氨基酸的密码子是UGC,对应半胱氨酸,C正确;若图中箭头处缺失一个碱基,再去掉相邻的—GC—,则相当于减少一个密码子,其余碱基序列不变,最终翻译出的多肽链只减少一个氨基酸,D正确。
3.D　环状RNA“首尾相连”,与链状RNA相比,环状RNA比链状RNA具有更高的稳定性,A正确;根据题干信息可知,核糖体可能会在环状RNA上移动一圈以上,因此翻译成的蛋白质所含的氨基酸可能多于73个(220÷3≈73),B正确;220不是3的整倍数,因此当核糖体再次移动至A时,读取的不会是AUG,C正确;A处(AUG)和B处(UAG)之间的碱基有13个,不是3的倍数,因此核糖体第一次移动到B处时,读取的是CUA,而不是UAG,因此不会终止翻译过程,D错误。
4.ACD　①过程为转录,碱基互补配对方式为A—U、T—A、G—C、C—G;②过程为翻译,碱基互补配对方式为A—U、U—A、G—C、C—G,A错误。②过程中,a核糖体合成的肽链最长,d核糖体合成的肽链最短,说明核糖体是从mRNA的右侧向左侧移动进行翻译的,a核糖体结合过的tRNA最多,B正确。从图中分析可知,当细胞缺乏氨基酸时,一方面空载tRNA通过④过程抑制转录过程,从而抑制基因表达,另一方面空载tRNA通过激活蛋白激酶抑制翻译过程,从而抑制基因表达,C错误。翻译过程从核糖体读取mRNA上的起始密码子开始,②翻译的方向是从右到左,因此d距离起始密码子最近,a距离终止密码子最近,D错误。
5.答案　(1)转录　RNA聚合酶　mRNA　(2)GAC　—CCACTGACC—　(3)mRNA上存在终止密码子等不翻译的序列　短时间内生成大量的同种蛋白质(或肽链)
解析　(1)图中①表示转录过程,需要RNA聚合酶的催化,转录形成的产物②是mRNA。(2)密码子在mRNA上,天冬氨酸的密码子是GAC,由mRNA上碱基序列可知胰岛素基因中决定的模板链的碱基序列是—CCACTGACC—。(3)胰岛素含51个氨基酸,指导其合成的mRNA中碱基数实际却大于153,因为mRNA上含有终止密码子等不翻译的序列。一个mRNA上结合多个核糖体能在短时间内合成大量的蛋白质,具有高效性。
6.D　过程②由DNA形成RNA,为转录过程,其碱基配对方式为A—U、C—G、G—C、T—A;过程③以mRNA为模板合成多肽链,为翻译过程,其碱基配对方式为A—U、C—G、G—C、U—A;过程①为DNA复制,其碱基配对方式为A—T、C—G、G—C、T—A,故相较于过程③,过程①特有的碱基配对方式是A—T、T—A,A正确。过程②为转录过程,真核细胞由转录形成的mRNA和tRNA都经过加工后才具有活性,B正确。根据核糖体上合成的肽链的长度可知,核糖体在mRNA上的移动方向为a→b,C正确。图中tRNA上的反密码子为UGG,故图示tRNA可以搬运密码子为ACC的氨基酸,D错误。
7.答案　(1)DNA复制　转录　c　b　(2)AB　(3)具有独特的双螺旋结构　(4)—ACG……UAC—
(5)边转录边翻译
解析　(1)分析图示可知,图中过程Ⅰ表示DNA复制,过程Ⅱ表示转录,酶A为DNA聚合酶,酶B为RNA聚合酶。(2)②为核糖体,是翻译(过程Ⅲ)的场所。细菌是原核生物,细胞中没有核仁,A错误;细菌是原核生物,细胞中没有内质网,B错误;核糖体是没有膜结构的细胞器,C正确;①mRNA上结合了多个②核糖体能提高过程Ⅲ(翻译)的效率,D正确。(3)与物质①mRNA相比,DNA分子结构最主要的特点是具有独特的双螺旋结构。(4)乙链为转录的模板链,若甲链的序列为—ACG……TAC—,则乙链的序列为—TGC……ATG—,因此物质①中与该区段相对应的碱基序列是—ACG……UAC—。(5)酵母菌是真核生物,而细菌是原核生物,与真核细胞相比,原核细胞没有核膜包被的细胞核,其遗传信息表达的特点是转录和翻译同时进行。
第二课时　中心法则、细胞分化的
本质及表观遗传
基础过关练
1.C 2.C 3.C 4.C 5.A 6.A 7.B 8.C
9.A 10.C 11.B
1.C　DNA复制是分别以DNA的两条链为模板,以脱氧核苷酸为原料合成DNA的过程,逆转录是以RNA为模板,以脱氧核苷酸为原料合成DNA的过程,A、D正确,C错误;转录是以DNA的一条链为模板,以核糖核苷酸为原料合成RNA的过程,该过程需要RNA聚合酶的参与,逆转录需要逆转录酶的参与,B正确。
2.C　过程②表示转录,过程④表示RNA复制,二者需要的模板、酶的种类都不相同,其中过程②的模板为DNA的一条链,需要RNA聚合酶的催化,而过程④的模板为RNA,需要RNA复制酶的催化,C错误;染色体上基因的②转录、③翻译过程分别在细胞核和核糖体中进行,D正确。
3.C　图中①是DNA的复制过程;②是遗传信息的转录过程;③是翻译过程;④是逆转录过程,需要逆转录酶;⑤是RNA的自我复制过程;⑥是翻译过程。中心法则的各过程都遵循碱基互补配对原则,A正确;HIV属于逆转录病毒,HIV侵染人体细胞后可发生过程④,B正确;菠菜叶肉细胞是高度分化的细胞,不能进行分裂,则不会进行DNA的复制,细胞核中只进行②过程,③过程在细胞质中的核糖体上进行,C错误;蛋白质的合成包括②转录和③翻译两个过程,在原核细胞中可同时进行,即边转录边翻译,D正确。
4.C　⑤过程为逆转录,④过程为RNA自我复制,正常情况下人体中不会发生④⑤过程,A错误;③为翻译,一个核糖体合成一条肽链,B错误;图中涉及碱基A与U或U与A配对的过程为②转录、③翻译、④RNA复制、⑤逆转录,C正确;题图中的①②③过程是克里克提出的,④⑤过程是后来其他科学家完善补充的,D错误。
5.A　着色性干皮症是一种常染色体隐性遗传病,患者体内缺乏DNA修复酶,DNA损伤后不能修补从而引起突变。这说明一些基因通过控制酶的合成控制代谢过程,进而间接控制生物性状,A正确。
6.A　由于基因的选择性表达,染色体上的基因不一定都能表达出相应的性状,A错误;由题图可知,性状E由三种基因决定,表明多个基因可以影响和控制一个性状,B正确;由题图可知,性状A、B、C、D由同一种基因决定,说明单个基因可以影响和控制多个性状,C正确;图中产物的化学本质是蛋白质,可以是酶、激素或抗体,D正确。
7.B　①过程是转录,基因的表达包括转录和翻译,不同细胞中表达的基因并不是都不相同,有些基因几乎在所有细胞中都表达,A错误;如某段DNA上的非基因部分发生核苷酸序列改变,不影响基因的表达,则形成的蛋白质不会改变,相应的性状不发生改变,B正确;白化病属于基因通过控制酶的合成控制代谢过程,进而间接控制生物性状,C错误;DNA甲基化可引起基因表达水平下降,某段DNA发生甲基化后,可以通过①②过程形成蛋白质,只有形成的蛋白质数量可能减少,D错误。
8.C　在同一个体的不同体细胞中,虽然基因组序列都一样,但基因的表达是有选择性的,A正确;miRNA在转录后介导对mRNA的降解,从而调控基因的表达,B正确;同一个体的不同种类细胞中,基因进行选择性表达,所以不同体细胞中的mRNA和蛋白质不完全相同,但DNA相同,C错误;细胞分化是基因在特定的时间和空间条件下选择性表达的结果,D正确。
9.A　细胞中会发生基因的选择性表达。鸡的输卵管细胞能合成卵清蛋白,因此鸡的输卵管细胞中含有卵清蛋白RNA,而不含有β-珠蛋白RNA和胰岛素RNA,即①处为-;红细胞能合成β-珠蛋白,因此红细胞中含有β-珠蛋白RNA,而不含有卵清蛋白RNA和胰岛素RNA,即②处为-;胰岛细胞能合成胰岛素,因此胰岛细胞中含有胰岛素RNA,而不含有卵清蛋白RNA和β-珠蛋白RNA,即③处为+。
10.C　表观遗传是指生物体基因的碱基序列保持不变,而表型发生可遗传变化的现象,C错误。
11.B　表观遗传是指生物体基因的碱基序列保持不变,而表型发生可遗传变化的现象,DNA甲基化造成的表观遗传现象可存在于生物体生长发育的整个生命历程中,A、C错误;基因组成相同的同卵双胞胎之间的微小差异(性状有差异)可能与表观遗传有关,B正确;DNA甲基化可能导致RNA聚合酶不能结合到DNA模板链上,从而抑制基因的表达,D错误。
能力提升练
1.C 2.D 3.D 4.A 5.ABC
1.C　若一个皮肤角质层细胞(已经高度分化的细胞)控制酶B合成的基因异常,涉及的范围很小,不会导致白化病,A正确;黑尿病患者酶D存在缺陷,导致尿黑酸不能转化为乙酰乙酸,酶B和酶C正常,B正确;白化病和黑尿病说明基因通过控制酶的合成来控制代谢过程,进而间接控制生物性状,C错误;图中代谢过程可知酶A缺乏可影响多个性状,即一个基因可影响多个性状,同时尿黑酸的合成受多个基因控制,即一个性状也可受多个基因控制,D正确。
2.D　花的颜色主要由花青素决定,而花青素的合成是由多个基因共同控制的,A不符合题意;基因①②③分别通过控制酶1、2、3的合成来控制花青素的合成,进而控制生物的性状,B不符合题意;花青素在不同条件下显示不同颜色,说明环境因素也会影响花色,C不符合题意;基因具有独立性,基因③不表达,基因①和基因②仍然能够表达,且从图中也不能得出“若基因③不表达,则基因①和基因②也不能表达”的结论,D符合题意。
3.D　DNA甲基化不会导致基因碱基序列的改变,A错误;启动子甲基化影响其与RNA聚合酶结合,进而影响基因的转录,而核糖体与mRNA结合进行翻译,启动子不与核糖体结合,B错误;DNA甲基化会影响基因的表达,而细胞分化的实质是基因的选择性表达,因此DNA甲基化会影响细胞分化,C错误;由题干信息分析可知,将携带甲基化和非甲基化肌动蛋白基因的重组DNA分别导入培养的细胞后,二者转录水平一致,推测培养细胞中可能存在去甲基化的酶,从而将甲基基团移除了,D正确。
4.A　纯种黄色小鼠(AvyAvy)与纯种黑色小鼠(aa)杂交,F1小鼠的基因型均为Avya,A正确;Avy和a是一对等位基因,位于一对同源染色体上,其遗传遵循基因分离定律,B错误;F1小鼠能产生Avy和a两种配子,F1小鼠自由交配,后代能出现黑色小鼠,C错误;Avy基因的甲基化修饰可能阻碍了基因的转录过程,但没有改变Avy基因中的碱基序列,D错误。
5.ABC　5-甲基胞嘧啶在DNA分子中可以与鸟嘌呤配对,A正确;Dnmt3蛋白是Dnmt3基因表达的一种DNA甲基转移酶,敲除Dnmt3基因后,蜜蜂幼虫将发育成蜂王,DNA甲基化会影响基因的表达,蜂群中蜜蜂幼虫发育成蜂王可能与体内Dnmt3基因被甲基化有关,B正确;DNA甲基化后能使DNA某些区域添加甲基基团,可能干扰了RNA聚合酶等对DNA部分区域的识别和结合,从而影响基因的表达,C正确;被甲基化的DNA片段中碱基序列未发生改变,D错误。
6.答案　(1)不会　(2)半保留复制　半　维持甲基化酶　(3)全部正常　正常∶矮小=1∶1　(4)DNA复制　胞嘧啶
解析　(1)表观遗传是指生物体基因的碱基序列保持不变,而表型发生可遗传变化的现象,DNA甲基化不会改变基因转录产物的碱基序列。(2)DNA复制方式为半保留复制;图2中①过程的产物都是半甲基化的;由于从头甲基化酶只作用于非甲基化的DNA,使其半甲基化,而维持甲基化酶只作用于DNA的半甲基化位点,使其全甲基化,因此过程②必须经过维持甲基化酶的催化才能获得与亲代分子相同的甲基化状态。(3)若纯合矮小雌鼠(aa)与纯合正常雄鼠(AA)杂交,则F1的基因型均为Aa,表型是(全部)正常。F1雌雄个体(父Aa×母Aa)随机交配,由于来自父本的A基因能够表达,来自母本的A基因不能表达,则F2的表型及其比例应为正常∶矮小=1∶1。(4)5-氮杂胞苷(AZA)常用于临床上治疗DNA甲基化引起的疾病,推测AZA可能的作用机制之一是AZA在DNA复制过程中掺入DNA分子,导致与DNA结合的甲基化酶活性降低,从而降低DNA的甲基化程度。另一种可能的机制是AZA与“CG岛”中的胞嘧啶竞争甲基化酶,从而降低DNA的甲基化程度。
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