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密 ○ 封 ○ 装 ○ 订 ○ 线 密 ○ 封 ○ 装 ○ 订 ○ 线
密 封 线 内 不 要 答 题
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姓名 班级 考号
密 ○ 封 ○ 装 ○ 订 ○ 线 密 ○ 封 ○ 装 ○ 订 ○ 线
密 封 线 内 不 要 答 题
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第六单元　遗传的分子基础（二）
满分100分,限时50分钟
考点3 遗传信息的转录和翻译 考点4 基因表达与性状的关系
一、选择题(本题共9小题,共36分。每题只有一项符合题目要求,每题4分。)
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rRNA
B.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
2.“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所示。下列叙述正确的是(　　)
A.a链上任意3个碱基组成一个密码子
B.催化该过程的酶为逆转录酶
C.b链的脱氧核苷酸之间通过氢键相连
D.该遗传信息的传递过程中,原料为核糖核苷酸
3.基因转录形成mRNA后,一条mRNA上可能同时串联多个核糖体进行翻译过程,形成多聚核糖体(如下图所示)。下列相关叙述合理的是(　　)
A.同一DNA分子中不同的基因转录的模板链相同
B.图示翻译过程中,核糖体沿着mRNA移动的方向是从左至右
C.转录过程中碱基配对方式是A—T、T—A、G—C、C—G,翻译过程中配对方式是A—U、U—A、G—C、C—G
D.由核基因转录形成的mRNA,在转录完成之前即可连接核糖体进行翻译
4.核酸疫苗是将编码抗原蛋白的外源核酸(DNA或mRNA)导入动物体细胞内,通过宿主细胞自身的表达系统合成抗原蛋白,诱导宿主产生对该抗原的免疫应答,以达到预防和治疗疾病的目的。如图为mRNA疫苗的组成模式图,该疫苗主要由编码病毒刺突蛋白的mRNA和包裹mRNA的脂质纳米颗粒组成,脂质纳米颗粒的成分主要是磷脂。下列判断错误的是(　　)
A.mRNA疫苗依赖生物膜的流动性进入人体细胞
B.mRNA被脂质纳米颗粒包裹,可防止mRNA被RNA酶降解
C.从抗原蛋白表达的途径推测,相较于mRNA疫苗,DNA疫苗起效更快
D.mRNA疫苗不会整合到宿主细胞的基因组上,安全性方面比DNA疫苗更有优势
5.DNA复制和基因的表达过程涉及多种酶的参与,下列有关说法错误的是(　　)
A.DNA聚合酶可催化游离的脱氧核苷酸连接到正在合成的DNA子链上
B.解旋酶在DNA分子复制和转录过程中可使氢键断裂
C.RNA聚合酶的结合位点在DNA上
D.逆转录酶可催化某些RNA病毒在宿主细胞内合成DNA
6.脑源性神经营养因子(BDNF)在神经元的生长、存活、分化等过程中起着重要作用。若BDNF基因表达受阻,则会导致精神分裂症。下图为miRNA-195基因对BDNF基因表达过程的影响。下列叙述正确的是(　　)
A.过程①②均需DNA聚合酶催化,都遵循A与U配对、G与C配对
B.过程④为翻译过程,核糖体沿着mRNA从左向右移动
C.miRNA-195与BDNF mRNA结合,导致BDNF含量增加
D.敲除miRNA-195基因或抑制其转录可治疗精神分裂症
7.丙肝病毒(HCV)基因组为单股正链RNA(+RNA),其增殖过程如图所示。下列说法不正确的是(　　)
A.③④⑤⑥过程发生的碱基互补配对的方式不完全相同
B.HCV的遗传信息和密码子均位于+RNA中
C.以4种核糖核苷酸为原料进行病毒RNA复制
D.病毒RNA在宿主细胞的核糖体上翻译出蛋白质
8.下图的基因模型为控制某种酶的基因内部和周围的DNA片段情况。距离以千碱基对(kb)表示,但未按比例画出,基因长度共8 kb,人为划分a~g共7个区间,转录直接生成的mRNA中d区间所对应的区域会被加工切除,成为成熟的mRNA。下列分析正确的是　(　　)
A.图中成熟mRNA的长度是3.1 kb
B.起始密码子对应位点是RNA聚合酶结合的位点
C.终止密码子是最后一个氨基酸结合到核糖体的位点
D.mRNA上某一特定位点需要的氨基酸可以由几种特定的tRNA将它转运到核糖体上
9.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.花的颜色由多对基因共同控制
B.基因可以通过控制酶的合成来控制代谢
C.生物性状由基因决定,也受环境影响
D.若基因①不表达,则基因②和基因③不表达
二、选择题(本题共3小题,共18分。每题有一项或多项符合题目要求,全部选对的得6分,选对但不全的得2分,有选错的得0分。)
10.为了让目的基因沉默(基因表达不能进行或不能完成),科学家先合成与目的基因互补的人造双链RNA,然后将该双链RNA导入目的基因可以表达的细胞内,以干扰目的基因的表达,最终达到基因沉默的效果。如图表示人造双链RNA使目的基因沉默的部分过程,其中沉默复合体是蛋白质与人造双链RNA结合而来的。下列相关叙述不正确的是(　　)
A.合成人造双链RNA需要了解目的基因的碱基序列
B.图示形成的沉默复合体内有新合成的磷酸二酯键
C.抑制图中④过程,也能达到目的基因沉默的效果
D.细胞内mRNA被及时降解,可能存在某种诱导机制
11.一年生的冬性拟南芥需经一段时间的低温诱导才能开花。拟南芥成花抑制基因(FLC)高水平表达,能够抑制成花基因FT和FD表达。FLC的上游基因编码的特定蛋白质与多个染色质修饰因子在FLC特定位点形成一个超级复合体,从而激活FLC转录。温度降低时,FLC所在染色质上的组蛋白被修饰,FLC表达受到抑制。在下一代胚胎发育的早期,FLC所在染色质的沉默状态重置为激活状态。下列叙述错误的是(　　)
A.敲除FLC可改变拟南芥的开花时间
B.FLC的转录需要RNA聚合酶、核糖核苷酸
C.染色质组蛋白被修饰可导致FLC的碱基序列改变
D.FLC所在染色质上的组蛋白修饰不能够遗传给子代
12.已知小鼠体内的A基因能控制某蛋白质的合成,a基因不能,若缺乏该蛋白质则表现为侏儒鼠。A基因的表达受DNA上P序列的调控,如图所示。甲基化的P序列在形成精子时发生去甲基化,进入受精卵后A基因能正常表达;未甲基化的P序列形成卵细胞时在甲基化酶的参与下发生甲基化,进入受精卵后A基因不能表达。下列叙述正确的是(　　)
A.侏儒雌鼠与侏儒雄鼠交配,子代小鼠不一定是侏儒鼠
B.基因型为AAa的三体侏儒鼠,A基因一定来自母本
C.甲基化修饰后P序列在复制过程中碱基配对方式改变
D.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
三、非选择题(本题共3小题,共46分。)
13.(15分)如图是大肠杆菌细胞中组成核糖体的蛋白质(简称RP)的合成及调控过程。RP基因操纵元是控制核糖体蛋白质合成的DNA分子片段,RBS是核糖体结合位点。回答下列问题。
(1)RP基因操纵元的基本组成单位是　　　　　　。①表示的生理过程是　　　,图中“启动位置”的作用是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)核糖体沿着该mRNA的移动依次合成的物质是　　　　　　等。当细胞中缺乏rRNA时RBS被封闭引起的后果是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)过程②合成的RP1的多肽有一段氨基酸序列为“—丝氨酸—组氨酸—谷氨酸—”,转运丝氨酸、组氨酸和谷氨酸的tRNA上的相应碱基序列分别为AGA、GUG、CUU,则决定该氨基酸序列的基因的碱基对序列为　　　　　　　　　　　　。
(4)列举大肠杆菌细胞中RNA的功能(答出3点即可):　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　。
14.(13分)细胞中的siRNA与解旋酶、AGO结合形成沉默复合体(RISC),随后siRNA解链成单链,其中一条链引导RISC结合目的mRNA,导致mRNA被降解,从而引起基因沉默,其部分机理如下图所示,科研人员据此发明了RNA干扰技术。类风湿关节炎主要是由蛋白质TNF-α引起的,将人工合成的双链siRNA导入小鼠关节内,诱导TNF-α基因沉默从而减轻关节内的炎症。请回答下列问题:
(1)图中①过程需要的原料是　　　　　　　　,其从细胞核进入细胞质。
(2)siRNA介导的基因沉默抑制了TNF-α基因表达中的　　　　过程,诱导TNF-α基因沉默的siRNA的碱基序列应满足的条件是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)科研人员将siRNA单链注入细胞内,结果却没有引起RNA干扰现象,推测最可能的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(4)肿瘤细胞中会产生一些正常细胞没有的蛋白质,利用RNA干扰技术抑制这些蛋白质的合成从而能阻止肿瘤的生长,该治疗方法的优点是　　　　　　　　　　　　　　　。
15.(18分)基因表达的调控包括转录水平的调控和翻译水平的调控,转录水平的调控又可分为转录前水平和转录后水平的调控。如图为某生物中dsx基因表达的过程,其中①②③表示相关过程。
注:(1)启动子为RNA聚合酶识别并结合的区域;(2)外显子可编码蛋白质,内含子不能编码蛋白质。
(1)过程①　　　　(填“需要”或“不需要”)解旋酶。启动子甲基化导致dsx基因不表达属于　　　(填“分子”或“细胞”)水平的调控。
(2)雌雄个体中特异的DSX蛋白的出现　　　(填“是”或“不是”)基因选择性表达的结果,理由是　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)过程②对基因表达的调控属于　　　(填“转录前”或“转录后”)水平调控。过程③为　　　　　,该过程与DNA复制过程不同的碱基互补配对方式为　　　　　　　　　　　。
(4)以雄性体内成熟mRNA为模板,经逆转录得到的dsx基因并不包含内含子,原因是　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
答案全解全析
1.B　原核细胞无核仁,有核糖体,核糖体主要由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;在有丝分裂的分裂期,rDNA随(点拨),D错误。
归纳总结
mRNA、tRNA、rRNA的比较
种类 分布 主要合成场所 功能
mRNA 细胞质 细胞核 蛋白质合成的直接模板
tRNA 细胞质 细胞核 转运氨基酸,识别密码子
rRNA 细胞质 细胞核 核糖体的组成成分
2.B　a链为RNA链,mRNA上决定一个氨基酸的相邻的逆转录为DNA,因此催化该过程的酶为逆转录酶,B正确;b链的脱氧核苷酸之间通过磷酸二酯键相连,C错误;由于该遗传信息的传递过程是以RNA为模板合成DNA,因此原料应为脱氧核糖核苷酸,D错误。
3.B　同一DNA分子中不同的基因转录的模板链不一定相同,A错误;图示翻译过程中,各核糖体从mRNA的5'端向3'端移动,即从左至右移动,B正确;转录过程中碱基配对方式为A—U、T—A、C—G、G—C,C错误;真核细胞核基因转录和翻译的时间、空间不同,不能发生边转录边翻译的现象,D错误。
方法技巧
　　DNA的复制、转录都是沿着模板链3'→5'进行,翻译是核糖体沿着mRNA链5'→3'进行。翻译过程中核糖体的移动方向还可以根据肽链的长短来判断,如图:
4.C　脂质纳米颗粒能使mRNA疫苗以胞吞的方式进入细胞,体现了生物膜的流动性,A正确;mRNA容易被RNA酶降解,mRNA被脂质纳米颗粒包裹,可防止mRNA疫苗进入细胞后mRNA被细胞内的RNA酶降解,B正确;DNA疫苗经过转录和翻译才能表达出抗原蛋白,而mRNA疫苗经过翻译即可产生抗原蛋白,mRNA疫苗起效更快,C错误;mRNA疫苗不会进入细胞核,不会整合到人体细胞的基因组中,DNA疫苗可进入细胞核,整合到疫苗更有优势,D正确。
5.B　DNA聚合酶可催化游离的脱氧核苷酸连接到正在合成的DNA链上,形成磷酸二酯键,A正确;转录过程中使氢键断裂的是RNA聚合酶,B错误;RNA聚合酶的结合病毒在宿主细胞内合成DNA,属于逆转录过程,D正确。
归纳总结
比较DNA复制和基因表达过程中各种酶的作用
解旋酶 DNA分子复制过程中使氢键断裂,解开DNA双螺旋
DNA聚合酶 连接DNA片段与单个脱氧核苷酸,形成磷酸二酯键,在DNA复制中起作用
DNA连接酶 将DNA片段与DNA片段连接起来,形成磷酸二酯键,在DNA复制中起作用
RNA聚合酶 催化转录合成RNA,同时有使DNA氢键断裂、解开DNA双螺旋的作用
逆转录酶 以RNA为模板催化合成DNA
6.D　过程①是DNA的复制,过程②是转录,过程①需DNA聚合酶催化,过程②需RNA聚合酶催化,过程①碱基配对方式为A—T、T—A、C—G、G—C,过程②碱基配对方式为T—A、A—U、C—G、G—C,A错误;过程④为翻译过程,根据肽链的长度可判断核糖体沿着mRNA从右会导致BDNF mRNA无法翻译形成BDNF,因此BDNF含量将减少,C错误;敲除miRNA-195基因或抑制其转录可阻止miRNA-195与BDNF mRNA结合,有利于BDNF的合成,因此敲除miRNA-195基因或抑制其转录可治疗精神分裂症,D正确。
7.A　
图示解读:明确图中各过程,分析题图可知,图中①为侵染宿主细胞,②为释放出病毒+RNA;③⑥为以+RNA为模板合成蛋白质,即翻译过程;④为以+RNA为模板形成-RNA,⑤为以-RNA为模板合成+RNA,④⑤表示的是RNA的复制过程。
选项分析:③④⑤⑥过程发生的碱基互补配对的方式完全相同,A错误;HCV的遗传信息位于+RNA中,以+RNA为模板进行翻译,故HCV的遗传信息和密码子均位于+RNA中,B正确;组成RNA的基本单位是4种核糖核苷酸,C正确;病毒自身没有核糖体,需借助宿主细胞的核糖体合成蛋白质,D正确。
8.A　成熟mRNA的长度等于转录终点减去转录起点的长度再减去被加工切除的长度(d区间所对应的长度),如图:
即7.5-1.2-(5.2-2.0)=3.1(kb),A正确;RNA聚合酶结合的位点是基因的启动子,B错误;一般,终止密码子不对应氨基酸,C错误;mRNA上某一特定位点需要的氨基酸由特定的密码子决定,只能由一种特定的tRNA将它转运到核糖体上,D错误。
知识拓展
基因的结构(如下图):
9.D　
解题关键:掌握基因对性状控制的方式。直接控制:基因→蛋白质的结构→生物体的性状;间接控制:基因→酶→代谢→生物体的性状。分析题图再判断各选项。
选项分析:花青素决定花的颜色,而花青素的合成是由多对基因共同控制的,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,B不符合题意;花青素在酸性、碱性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①不表达,基因②和基因③仍然能够表达,D符合题意。
10.B　据图分析,由于人造双链RNA需要与目的基因的mRNA碱基互补配对,因此,合成人造双链RNA需要了解目的基因的碱基序列,A正确;沉默复合体是蛋白质与人造双链RNA结合而来的,磷酸二酯键是连接在核苷酸之间的,故图示形成的沉默复合体内没有新合成的磷酸二酯键,B错误;图中④是转录的过程,抑制转录的过程,也能达到目的基因沉默的效果,C正确;由图可知,细胞内的mRNA与人造双链RNA的一条链结合后,mRNA被降解,可能存在某种诱导机制,D正确。
11.CD　由题意可知,FLC与拟南芥的开花有关,若敲除FLC可改变拟南芥的开花时间,A正确;转录需要RNA聚合酶的催化,原料为核糖核苷酸,B正确;染色质组蛋白被修饰属于表观遗传,不会改变基因的碱基序列,C错误;由题意可知,染色质组蛋白修饰在下一代胚胎发育早期重置为激活状态,说明这种修饰可遗传,D错误。
12.AB　
解题关键: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,其中DNA的甲基化是常见的表观遗传。由题图可知,A基因上游的P序列没有甲基化,则A可正常表达,P序列被甲基化则A无法表达。
选项分析:侏儒雄鼠细胞中可能含有来自母本卵细胞的P序列被甲基化的A基因,而甲基化的P序列在形成精子时发生去甲基化,进入受精卵后A基因能正常表达,则侏儒雄鼠与侏儒雌鼠交配,其后代不一定表现为侏儒,A正确;基因型为AAa的三体侏儒鼠,说明A基因没有表达,根据题目信息,A若来自父本则能表达,说明A基因一定来自母本,B正确;甲基化过程是表观遗传的一种,没有改变碱基对的配对方式,C错误;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(含有A基因)能一定程度上缓解,但基因型为aa的小鼠侏儒症状无法缓解,D错误。
13.答案　(除标注外,每空2分)(1)脱氧核苷酸　转录　RNA聚合酶识别和结合的部位,驱动基因转录出mRNA
(2)RP1、RP2、RP3　RP1、RP2、RP3等合成终止,进而使核糖体数目减少
(3)-AGAGTGCTT-
-T C T C A C G A A-
(4)传递遗传信息、转运氨基酸、构成核糖体(3分)
解析　(1)由题干可知,RP基因操纵元是控制核糖体蛋白质合成的DNA分子片段,因此,RP基因操纵元的基本组成单位是脱氧核苷酸。图中①是以DNA为模板合成mRNA的过程,因此①表示的生理过程是转录。图中“启动位置”即基因的启动子,它的作用是RNA聚合酶识别和结合的部位,驱动基因转录出mRNA。
(2)由图可知,启动子位于基因的左侧,因此核糖体沿着该mRNA由左向右移动,依次合成的物质是RP1、RP2、RP3等。当细胞中缺乏rRNA时,RBS被封闭,引起的后果是RP1、RP2、RP3等合成终止,进而使核糖体数目减少。
(3)由tRNA上的反密码子,可推出密码子的碱基排列顺序为:-UCUCACGAA-,进而可推出基因的模板链的碱基排列顺序为:-AGAGTGCTT-,则决定该氨基酸序列的基因的碱基对序列为-AGAGTGCTT-
-T C T C A C G A A-。
(4)大肠杆菌细胞中有mRNA、tRNA、rRNA,它们对应的功能分别是传递遗传信息、转运氨基酸、构成核糖体。
14.答案　(除标注外,每空2分)(1)(四种)核糖核苷酸
(2)翻译　siRNA碱基序列能与TNF-α基因转录形成的mRNA(部分)碱基序列互补(3分)
(3)AGO只能识别并结合双链RNA分子(3分)
(4)针对性较强,避免误伤正常细胞(3分)
解析　(1)由图可知,①过程是由DNA得到RNA的过程,为转录过程,需要四种核糖核苷酸作为原料。
(2)由题意可知,siRNA抑制TNF-α基因表达的原理是siRNA(双链)解链成单链,其中一条链引导RISC通过碱基互补配对原则结合TNF-α mRNA,导致TNF-α mRNA降解,抑制了TNF-α基因表达中的翻译过程,所以要诱导TNF-α基因沉默,就需要siRNA碱基序列能与TNF-α基因的mRNA部分碱基序列互补。
(3)由题意“随后siRNA解链成单链”可知,siRNA与AGO结合时是双链RNA,科研人员将siRNA单链注入细胞内结果却没有引起RNA干扰现象,推测最可能的原因是AGO只能识别并结合双链RNA分子。
(4)由题意“肿瘤细胞中会产生一些正常细胞没有的蛋白质”可知,利用RNA干扰技术抑制这些蛋白质的合成,从而阻止肿瘤生长的优点是RNA干扰技术针对性较强,避免误伤正常细胞。
15.答案　(除标注外,每空2分)(1)不需要　分子
(2)不是　雌雄个体属于不同的个体,而基因的选择性表达是在同一个体发育过程中,不同种类的细胞中遗传信息的表达情况不同(3分)
(3)转录后　翻译　A—U、U—A
(4)逆转录是以成熟mRNA为模板合成DNA的过程,成熟mRNA已经经过加工切除了内含子对应的部分(3分)
图示解读:①表示转录过程,②表示前体mRNA的加工过程,③表示翻译过程。
解析　(1)转录是以DNA的一条链为模板合成RNA的过程,该过程主要在细胞核中进行,需要RNA聚合酶参与,不需要解旋酶参与。启动子甲基化导致dsx基因不表达属于分子水平的调控。
(2)雌雄个体属于不同的个体,在不同个体中dsx基因都进行了表达,这不能体现基因的选择性表达。基因的选择性表达是指在同一个体发育过程中,不同种类的细胞中遗传信息的表达情况不同。
(3)根据题图可知,过程②对基因表达的调控属于转录后水平调控。过程③是以mRNA为模板合成蛋白质的过程,故过程③为翻译,DNA复制过程中的碱基配对有A—T、T—A、G—C、C—G,而翻译过程中的碱基配对有A—U、U—A、G—C、C—G,③过程与DNA复制过程不同的碱基互补配对方式为A—U、U—A。
(4)逆转录是用成熟mRNA为模板合成DNA的过程,成熟mRNA已经经过加工切除了内含子对应的部分。
归纳总结
　　基因表达包括转录和翻译两个过程,其中转录是以DNA的一条链为模板合成RNA的过程,该过程主要在细胞核中进行,需要RNA聚合酶参与,RNA聚合酶具有解旋的功能;翻译是以mRNA为模板合成蛋白质的过程,该过程发生在核糖体上,需要以氨基酸为原料,还需要多种酶、能量和tRNA。

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