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第2章 遗传信息的复制与表达
一、单选题
1．红霉素和利福平都属于抗菌药物，前者可以抑制肽链的延伸，后者可以抑制细菌RNA聚合酶的活性。推测红霉素和利福平影响的过程分别是( )
A.复制和转录 B.翻译和转录 C.翻译和复制 D.转录和翻译
2．染色体中组蛋白与DNA紧密结合，组蛋白乙酰化转移酶能促进组蛋白的乙酰化过程，使得染色体结构松散。下图是染色体组蛋白乙酰化过程示意图，相关叙述错误的是( )
A.组蛋白乙酰化会影响基因的转录过程
B.组蛋白乙酰化不会使基因的碱基序列发生改变
C.组蛋白乙酰化与DNA甲基化对基因表达具有相同的效应
D.组蛋白乙酰化引起的生物性状的改变能遗传给后代
3．真核生物核基因转录生成的RNA前体经过修饰加工，在5'端加上5'cap，在3'端加上poly-Atail，再通过核孔进入细胞质中完成翻译过程，部分过程如图所示。下列说法错误的是( )
A.基因C对基因A的表达有影响
B.基因A的转录和翻译可以同时进行
C.基因A转录生成RNA前体的5'端加上5'cap，3'端加上poly-Atail，可能起到保护的作用
D.在基因A、B中间插入一段DNA序列后，基因B编码的氨基酸序列可能不改变
4．研究表明，与较暖季节怀上的宝宝相比，较冷季节怀上的宝宝成年后体内褐色脂肪组织（BAT）更活跃，有机物消耗更快。科研人员发现受孕前的低温环境会使亲本配子中与BAT发育相关的基因发生了甲基化导致上述现象的出现。下列叙述错误的是( )
A.受孕前的低温环境会使宝宝成年后不易肥胖
B.DNA甲基化是一种不改变碱基序列的表观遗传
C.发生甲基化后的基因具有抑制BAT发育的作用
D.配子中的DNA甲基化能传递给子代从而增加BAT的活性
5．下列关于甲基化和表观遗传的叙述，错误的是( )
A.表观遗传现象普遍存在于生物体的整个生命活动过程中
B.构成染色体的组蛋白甲基化、乙酰化等修饰也会影响基因的表达
C.研究表明，吸烟会使人的体细胞中DNA的甲基化水平升高
D.DNA甲基化会使DNA中所含有的遗传信息发生一定的改变
6．如图表示真核细胞内核DNA复制过程的部分片段，其中b、c链是亲本DNA分子的双链。下列有关分析错误的是( )
A.图中的酶1是解旋酶，酶2是RNA聚合酶
B.图示体现了DNA复制具有边解旋边复制、半保留复制的特点
C.图示母链与子链通过A—T、G—C碱基配对形成氢键的方式连接
D.DNA复制后，a链和c链的碱基排列顺序一般相同
7．DNA甲基化是影响生物性状的重要原因。研究发现小鼠体色受一对等位基因A(黑色)和a(灰色)控制，位于卵细胞时均发生DNA甲基化，且在子代不能表达；但A和a基因在精子中都是非甲基化的，传给子代后都能正常表达。下列有关叙述不正确的是( )
A.DNA甲基化修饰后主要影响基因表达的转录过程
B.DNA甲基化机制导致雌鼠体色往往表现为灰色
C.A、a基因的甲基化可能与小鼠体内的激素水平有关
D.可任意选择该品种雌鼠与雄鼠杂交以鉴定雄鼠的基因型
8．在科学家克里克得出了3个碱基可以排列成1个遗传密码子的实验结论后，科学家开始探索一个特定的遗传密码子所对应的特定氨基酸究竟是哪一个。尼伦伯格和马太采用蛋白质的体外合成技术，在每一个试管中加入一种氨基酸和特定处理的细胞提取液，以及人工合成的多聚尿嘧啶核苷酸，结果在加入了苯丙氨酸的试管中出现了多聚苯丙氨酸的肽链。下列对实验的分析不正确的是( )
A.实验中多聚尿嘧啶核苷酸的作用是作为多肽合成的模板
B.细胞提取液为该实验提供了酶、ATP、核糖体等物质和结构
C.实验中所用的细胞提取液需除去DNA并保留mRNA
D.需要设置多聚尿嘧啶核苷酸及其他种类氨基酸的实验作为对照
9．两种柳穿鱼植株杂交，F1均开两侧对称花，F1自交产生的F2中开两侧对称花34株，开辐射对称花5株。进一步研究发现，Lcyc基因在开两侧对称花植株中表达，在开辐射对称花植株中由于被高度甲基化而不表达。下列叙述正确的是( )
A.柳穿鱼植株的花型中开两侧对称花为显性
B.控制开两侧对称花和开辐射对称花的Lcyc基因的遗传信息不同
C.甲基化修饰使Lcyc基因不表达和柳穿鱼植株表型发生可遗传变化
D.Lcye基因在开辐射对称花植株中不表达可能是与DNA聚合酶的结合受阻有关
10．将含15N的大肠杆菌转移到14NH4Cl培养液中，繁殖一代后提取子代大肠杆菌的DNA（F1DNA）。将F1DNA热变性处理使其双链打开后进行密度梯度离心，离心管中出现的两个条带对应图中的两个峰。下列叙述错误的是( )
A.打开双链的难易程度与各种碱基含量有关
B.DNA复制时需要解旋酶和DNA酶的参与
C.该实验不能说明DNA复制方式是半保留复制
D.繁殖三代后含15N的DNA分子与含14N的DNA分子比为1:4
11．研究发现，当细胞处于氨基酸缺乏状态时，负载tRNA（携载氨基酸的tRNA）会转化为空载tRNA（未携载氨基酸的tRNA），进而对相关基因表达进行调控，其过程如图所示。下列相关叙述正确的是( )
A.过程①与过程②中，均存在氢键的形成与断裂
B.过程②中核糖体d离模板mRNA上的起始密码子距离最远
C.空载tRNA的3′端随机结合游离的氨基酸后转变为负载tRNA
D.空载tRNA数量增多会致使细胞内物质与能量无谓消耗
12．下列关于真核细胞DNA分子复制的叙述，正确的是( )
A.不需要消耗能量
B.以核糖核苷酸为原料
C.以DNA分子的一条链作为模板
D.需要解旋酶、DNA聚合酶等催化
13．下图为DNA分子半不连续复制模型：DNA复制形成互补子链时，一条子链连续复制；另一条子链先形成短链片段（虚线所示），再将短链片段连接成新的子链。据图分析错误的是( )
A.DNA复制是一个边解旋边复制的过程
B.DNA聚合酶将特定脱氧核苷酸连接到子链
C.短链片段间通过形成氢键而连接成子链
D.该模型解决了两条子链同时复制但方向相反的“矛盾”
14．某生物兴趣学习小组在“制作DNA双螺旋结构模型”活动前，准备了如表所示材料及相关连接物若干，充分利用相关材料，最后成功搭建出了一个完整的DNA分子模型。下列关于他们构建的DNA模型的叙述，不正确的是( )
A.该模型一定能搭建出的4220种不同的DNA分子模型之一
B.该模型中含有440个脱氧核苷酸
C.该模型中嘌呤总数和嘧啶总数相等
D.该模型中需要代表碱基对之间的氢键的连接物560个
15．某双链DNA分子共有含氮碱基1500个，其中一条单链上(A+T)∶(C+G)=1∶5。该DNA分子连续复制两次共需游离的胸腺嘧啶的数目是( )
A.375 B.450 C.625 D.1205
16．-AUGAGAUCUC...-AUGAGAUCUC...43个碱基……CAGUAGCUA-5'(省去的碱基中不含起始密码子和终止密码子)。已知AUG、GUG为起始密码子，UAA、UGA、UAG为终止密码子，以此mRNA控制合成的蛋白质含氨基酸的数目为( )
A.19个 B.18个 C.17个 D.16个
17．脑源性神经营养因子(BDNF)是一种与促进和维持中枢神经系统正常生长发育有关的蛋白质。若BDNF基因表达受阻，则会导致精神分裂症。如图为BDNF基因的表达及相关调控过程，相关叙述不正确的是( )
A.促进miRNA-195基因转录理论上可治疗该疾病
B.乙过程中mRNA的3'端是图中的A端
C.与正常人相比，精神分裂症患者的过程丙增强
D.甲过程需要RNA聚合酶的催化
二、填空题
18．斑马鱼体长4厘米左右，可用于水质环境的监测，科研工作也应用斑马鱼进行多种实验研究，是生物学实验中重要的模式动物，被称为“水中小白鼠”。EdU是一种胸腺嘧啶核苷类似物，可与荧光染料特异性结合进行荧光标记，在DNA分子复制时能够掺入正在复制的DNA分子中，未掺入的EdU短时间内即被降解。
(1)图中酶E和酶F分别代表_______和_______，据图判断DNA复制有_______、_______的特点。
(2)研究人员利用结合有荧光染料的EdU培养斑马鱼（2N=50）的干细胞，掺入DNA分子的EdU能与_______互补配对，图中能被标记的链是_______链，第一次分裂中期被标记的核DNA分子数为_______个。
(3)研究者发现，利用结合有染料的EdU培养斑马鱼浅表上皮细胞，子代细胞均没有呈EdU阳性，并且子一代和子二代细胞的基因组分别减少34%和60%。请根据以上现象提出一个合理的假设_______。
19．细胞中基因表达的调控十分精细复杂。启动子是基因的一段特定DNA序列，它就像基因表达的“开关”，是RNA聚合酶识别、结合并启动转录的位点。a.细胞内存在一种M蛋白，在营养充足时，M蛋白与基因B的启动子紧密结合，阻碍RNA聚合酶与启动子结合，使得基因B无法转录；而当营养缺乏时，细胞内会产生信号分子S，信号分子S能与M蛋白结合，改变M蛋白的空间结构，使其从基因B的启动子上脱离，从而让RNA聚合酶得以结合启动子，开启基因B的转录。b.基因B转录产生的mRNA进入细胞质进行翻译。在此过程中，一种特殊的调控分子N可以与该mRNA结合，抑制翻译过程。回答下列问题：
(1)转录是以_______为模板合成RNA的过程，在真核细胞中，该过程主要发生在_______中。
(2)营养充足时M蛋白对基因B的转录起_______(填“促进”或“抑制”)作用。信号分子S与M蛋白结合后，M蛋白的空间结构改变，其功能也发生变化，这体现了蛋白质结构与功能的关系为_______。
(3)调控分子N抑制翻译过程，是通过影响_______(填细胞器名称)与mRNA的结合来实现的。
(4)从上述信息可知，基因B表达的调控可发生在_______(填“转录水平”“翻译水平”或“转录水平和翻译水平”)。
(5)启动子作为基因表达的关键调控元件，其碱基序列的改变可能会导致RNA聚合酶无法识别或结合，进而_______(填“促进”或“抑制”)基因的转录。
20．菜豆种皮颜色由两对非等位基因A、a和B、b调控。A基因控制黑色素合成（AA和Aa的效应相同），B基因为修饰基因，淡化颜色的深度（BB使色素颜色完全消失，Bb使色素颜色淡化）。现有亲代种子P1（纯种白色）和P2（纯种黑色）杂交，F1全为黄褐色，F2出现黑色、黄褐色、白色三种表型，且性状分离比为3：6：7。回答下列问题：
（1）P1的基因型是__________，F1的基因型是__________。
（2）F2中种皮为白色的个体基因型有__________种，种皮为白色的个体中纯种个体大约占__________。
（3）从F2取出一种皮为黑色的菜豆植株，为了鉴定其基因型，将其与F1杂交，预计可能的实验结果，并得出相应的结论：__________。
21．阅读以下材料，回答关于遗传信息传递的问题：
材料一：1957年，克里克提出中心法则：遗传信息可以从DNA流向DNA，即DNA的自我复制；也可以由DNA流向RNA，进而流向蛋白质，即遗传信息的转录和翻译。但是遗传信息不能从蛋白质传递到蛋白质，也不能从蛋白质传递到DNA或RNA
材料二：1965年，科学家在某种RNA病毒里发现一种RNA复制酶，像DNA复制酶能对DNA复制一样，RNA复制酶能对RNA进行复制。
材料三：1970年，科学家在致癌的RNA病毒中发现了逆转录酶，它能以RNA为模板合成DNA。
（1）根据材料一请写出克里克提出的中心法则内容，用字母和箭头等表示。_______________。
（2）根据材料一和二可以得出，生物生成RNA的途径有_______________和_______________。
（3）根据材料一和三可以得出，生物生成DNA的途径有_______________和_______________。
（4）基因表达包括转录与翻译两步，DNA转录的模板是_______________；翻译的模板是_______________。
（5）DNA复制时的原料是_______________，在绿色植物叶肉细胞中能发生此过程的场所有_______________。
参考答案
1．答案：B
解析：红霉素抑制肽链的延伸，所以影响的翻译过程，而利福平抑制细菌RNA聚合酶的活性，RNA聚合酶参与转录过程，所以利福平影响转录过程，ACD错误，B正确。
故选B。
2．答案：C
解析：A、组蛋白乙酰化使染色体结构松散，利于DNA解旋，会影响基因转录，A正确；
B.组蛋白乙酰化是蛋白质修饰，不改变基因碱基序列，B正确；
C.DNA甲基化一般抑制基因表达，组蛋白乙酰化利于基因表达，效应不同，C错误；
D.组蛋白乙酰化若发生在生殖细胞，引起的性状改变可遗传给后代，D正确。
故选C。
3．答案：B
解析：基因C转录的RNA可能影响基因A的RNA前体加工或运输，对基因A的表达有影响，A正确；真核生物核基因转录在细胞核，翻译在细胞质，转录和翻译不能同时进行，B错误；RNA前体5'端加5'cap、3'端加poly-A tail，可防止RNA被核酸酶降解，起到保护作用，C正确；在基因A、B中间插入DNA序列，若不影响基因B的启动子和编码区，基因B编码的氨基酸序列可能不改变，D正确。故选B。
4．答案：C
解析：A、题意显示，较冷季节怀上的宝宝成年后体内褐色脂肪组织（BAT）更活跃，有机物消耗更快，据此可推测，受孕前的低温环境会使宝宝成年后不易肥胖，A正确；
B、DNA甲基化是表观遗传的一种，表观遗传不会导致基因碱基序列的改变，B正确；
C、科研人员发现受孕前的低温环境会使亲本配子中与BAT发育相关的基因发生了甲基化导致上述现象的出现，即发生甲基化后的基因具有促进BAT发育的作用，C错误；
D、配子中的DNA甲基化能传递给子代从而增加BAT的活性，使体内褐色脂肪组织（BAT）更活跃，D正确。
故选C。
5．答案：D
解析：A、表观遗传现象普遍存在于生物体的生长、发育和衰老的整个生命过程中，是生物变异的一种类型，A正确；
B、表观遗传的调节机制有DNA修饰、组蛋白修饰、非编码RNA调控、染色质重塑、核小体定位等，故甲基化、乙酰化等修饰会影响基因的表达，B正确；
C、研究表明，吸烟会使人的体细胞中DNA的甲基化水平升高，进而影响相关基因的表达，C正确；
D、DNA甲基化会影响基因的表达，但并没有引起DNA中所含有的遗传信息发生改变，D错误。
故选D。
6．答案：A
解析：图中①是DNA解旋酶，作用于氢键，使DNA双链解开，②是DNA聚合酶，将游离的脱氧核苷酸结合在一起形成子链DNA，A错误；结合图示可以看出，DNA复制具有边解旋、边复制的特点，B正确；图示子代DNA中的母链与子链具有互补关系，二者之间通过A与T、G与C之间形成氢键的方式连接，C正确；DNA复制后，a链和b链互补，c链和d链互补，b、c链为亲代DNA的两条链，二者为互补关系，即a链和c链均与b链互补，故二者的碱基排列顺序一般相同，D正确。
7．答案：B
解析：DNA甲基化会影响RNA聚合酶与启动子的结合，从而影响转录过程，A正确；雌鼠的A和a基因在卵细胞中均甲基化，传给子代后不能表达，雄鼠的基因传给子代后能表达，故雌鼠体色由雄鼠基因决定，可能为黑色或灰色，B错误；基因甲基化可能与激素水平有关，C正确；选择雌鼠(aa)与待鉴定雄鼠杂交，若子代全为黑色，雄鼠为AA；若子代全为灰色，雄鼠为aa，可鉴定雄鼠基因型，D正确。故选B。
8．答案：C
解析：多聚尿嘧啶核苷酸是mRNA，作为多肽合成的模板，A正确；细胞提取液提供了酶(如氨基酸-tRNA合成酶)、ATP、核糖体等，B正确；实验中细胞提取液需除去DNA和mRNA，避免干扰(DNA会转录出mRNA，原有mRNA会合成其他肽链)，C错误；需设置对照实验，如多聚尿嘧啶核苷酸与其他氨基酸，证明实验的特异性，D正确。故选C。
9．答案：C
解析：A、根据题意可知，Lcyc基因在开两侧对称花植株中表达，在开辐射对称花植株中由于被高度甲基化而不表达，因此花的形状不同是由于Lcyc基因是否表达形成的，而不是由基因的显隐性决定的，A错误；
B.根据题意可知，Lcyc基因在开两侧对称花植株中表达，在开辐射对称花植株中由于被高度甲基化而不表达，因此控制开两侧对称花和开辐射对称花的Lcyc基因的遗传信息相同，B错误；
C.甲基化修饰使Lcyc基因不表达属于表观遗传，表观遗传可遗传给后代，因此甲基化修饰使Lcyc基因不表达和柳穿鱼植株表型发生可遗传变化，C正确；
D.RNA聚合酶与启动子结合后可启动转录过程，Lcye基因在开辐射对称花植株中不表达可能是与RNA聚合酶的结合受阻有关，D错误。
故选C。
10．答案：B
解析：A、DNA双链中，G与C之间有3个氢键，A与T之间有2个氢键，氢键数量越多，DNA双链打开（解旋）越困难。所以打开双链的难易程度与各种碱基（A、T、G、C）含量有关，A正确；
B.DNA复制时，首先需要解旋酶将双链解开，然后需要DNA聚合酶将游离的脱氧核苷酸连接到正在合成的子链上，从而完成DNA复制过程，B错误；
C.该实验是将F1DNA热变性处理使双链打开后进行密度梯度离心，若要证明DNA复制为半保留复制，应直接对F1DNA（双链）进行密度梯度离心，观察条带情况。本实验是对单链进行离心，不能说明DNA复制方式是半保留复制，C正确；
D.含15N的大肠杆菌转移到14NH4Cl培养液中，DNA复制为半保留复制。繁殖三代后，共形成23=8个DNA分子。其中含15N的DNA分子是2个（因为亲代DNA两条链含15N，复制时分别进入两个子代DNA），含14N的DNA分子是8个，所以含15N的DNA分子与含14N的DNA分子比为2:8=1:4，D正确。
故选B。
11．答案：A
解析：A、过程①是转录，转录是以DNA的一条链为模板合成RNA，存在氢键的形成与断裂，过程②是翻译，mRNA上的密码子与tRNA上的反密码子进行碱基互补配对，也存在氢键的形成与断裂，A正确；
B.根据肽链的长短，可知过程②中翻译的方向是从右向左，因此，核糖体d离模板mRNA上的起始密码子距离最近，B错误；
C.当氨基酸充足时，空载tRNA的3'端结合特定氨基酸后可转变为负载tRNA，通常情况下，一种tRNA只能结合一种特定的氨基酸，C错误；
D.当细胞处于氨基酸缺乏状态时，负载tRNA会转化为空载tRNA，进而抑制相关基因的转录和翻译，减少细胞内物质和能量的消耗，D错误。
故选A。
12．答案：D
解析：A、DNA复制过程需要消耗能量，A错误；
B.DNA的基本单位是脱氧核苷酸，应以脱氧核苷酸为原料，B错误；
C.DNA复制时，DNA分子的两条链分别作为模板合成子代DNA，C错误；
D.DNA复制时需要解旋酶断开氢键，DNA聚合酶催化核苷酸链的延伸（催化磷酸二酯键的形成），D正确。
故选D。
13．答案：C
解析：A、新合成的DNA分子由1条模板链和一条新合成的子链组成，即DNA分子的复制是半保留复制，A正确；
B.DNA聚合酶的作用是将单个的脱氧核苷酸连接成为一条长链，B正确；
C.短链片段间通过形成磷酸二酯键而连接成子链，C错误；
D.DNA两条子链中，一条链连续复制，另一条链不连续复制，称为DNA半不连续复制。前导链为连续复制的子链，其复制方向与延伸方向一致，为5'→3'。后随链按冈崎片段不连续复制。每段冈崎片段是通过5'→3'方向聚合形成的，但DNA整体延伸方向是3'→5'，解决了两条子链同时复制但方向相反的“矛盾”，D正确。
故选C。
14．答案：A
解析：假设材料中含4种碱基各110个，构建DNA模型时，碱基对总数为220对，故脱氧核苷酸数为440个，B正确；DNA中嘌呤总数=嘧啶总数，C正确；A-T对含2个氢键，G-C对含3个，假设A-T和G-C各110对，氢键数=110×2+110×3=550，若比例不同，最多550，题目答案为560，可能材料中碱基数量不同，D正确；该模型中碱基对排列顺序确定，只能搭建1种DNA分子，A错误。故选A。
15．答案：A
解析：双链DNA共1500个碱基，一条链(A+T)：(C+G)=1：5，则整个DNA中(A+T)：(C+G)=1：5，故A+T=1500×1/6=250，A=T=125。DNA复制两次，产生4个DNA分子，需游离的胸腺嘧啶=(4-1)×125=375。故选A。
16．答案：C
解析：某mRNA的碱基序列为3'-AUGAGAUCUC(省略19个碱基)CAGUAGCUAA-5'，翻译的方向是从mRNA的5'到3'端，起始密码子AUG位于序列开头，对应第一个氨基酸，终止密码子UAG出现在序列中段，翻译至此停止，从AUG到UAG之前的总碱基数(不包含终止密码子)为3+2+19+3=27个，编码氨基酸的密码子为27÷3=9个，以此mRNA翻译合成的肽链所含氨基酸的数目为9个。综上所述，ABD不符合题意，C符合题意。故选C。
17．答案：A
解析：miRNA-195与BDNF的mRNA结合，导致其无法与核糖体结合，抑制BDNF合成。促进miRNA-195基因转录会增加miRNA-195，进一步抑制BDNF合成，加重精神分裂症，A错误；乙过程是翻译，核糖体从mRNA的5'端向3'端移动，肽链从A端延伸，故A端是mRNA的3'端，B正确；精神分裂症患者BDNF合成受阻，说明miRNA-195与mRNA的结合(过程丙)增强，C正确；甲过程是转录，需要RNA聚合酶催化，D正确。故选A。
18．答案：(1)解旋酶；DNA聚合酶；边解旋边复制；半保留复制
(2)腺嘌呤脱氧核糖核苷酸；b、c；100
(3)斑马鱼浅表上皮细胞的分裂过程中没有进行DNA复制
解析：
19．答案：(1)DNA分子的一条链；细胞核
(2)抑制；蛋白质的结构决定其功能
(3)核糖体
(4)转录水平和翻译水平
(5)抑制
解析：
20．答案：（1）aaBB；AaBb
（2）5；3/7
（3）若子代表现为黑色：黄褐色=1：1，则该黑色的菜豆植株的基因型为AAbb；若子代表现为黑色：黄褐色：白色=3：3：2，则该黑色的菜豆植株的基因型为Aabb
解析：
21．答案：（1）
（2）转录；RNA复制
（3）DNA复制；逆转录
（4）DNA的一条单链；mRNA链
（5）四种游离的脱氧核苷酸；叶绿体、线粒体
解析：（1）根据材一可知，遗传信息可以从DNA流向DNA，即DNA的自我复制；也可以由DNA流向RNA，进而流向蛋白质，即遗传信息的转录和翻译。遗传信息的流动关系为。
（2）据根据材料一和二可以看出，DNA分子的转录可以形成RNA分子，RNA的自我复制可以产生子代RNA分子，故生物生成RNA的途径有转录过程和RNA复制。
（3）据根据材料一和三可以看出，DNA复制可以获得子代DNA分子，以RNA为模板通过逆转录也可以形成DNA分子，故生物生成DNA的途径DNA复制和逆转录两个途径。
（4）转录的模板是基因的一条单链，翻译的模板是mRNA。
（5）DNA复制时，以其中的两条链为模板，按照碱基互补配对原则进行复制，复制过程所需要的原料是四种游离的脱氧核苷酸；叶肉细胞高度分化，不能分裂，在绿色植物叶肉细胞中能发生DNA复制的场所在叶绿线粒体。

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