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(共25张PPT)
课时规范练30　基因的表达
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必备知识基础练
考点一　遗传信息的转录和翻译
1.(2024·河北卷)下列关于DNA复制和转录的叙述,正确的是(　　)
A.DNA复制时,脱氧核苷酸通过氢键连接成子链
B.复制时,解旋酶使DNA双链由5'端向3'端解旋
C.复制和转录时,在能量的驱动下解旋酶将DNA双链解开
D.DNA复制合成的子链和转录合成的RNA延伸方向均为由5'端向3'端
D
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解析 DNA复制时,脱氧核苷酸通过磷酸二酯键连接成子链,A项错误;复制时,解旋酶使DNA双链的一条链由3'端向5'端解旋,另一条链由5'端向3'端解旋,B项错误;转录时,RNA聚合酶将DNA双链解开,而不是解旋酶,C项错误;DNA聚合酶和RNA聚合酶都作用于模板链的3'端,使DNA子链和RNA由5'端向3'端延伸,D项正确。
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2.(2025·八省联考内蒙古卷)UUU和UUC为苯丙氨酸(Phe)密码子,CCU、CCC、CCA和CCG为脯氨酸(Pro)密码子,AAA和AAG为赖氨酸(Lys)密码子。以下模板链中,能表达出Phe—Pro—Lys三肽的是(　　)
A.5'-CTTCGGGAA-3'
B.5'-AAGGGCTTC-3'
C.5'-ATCCCGAAG-3'
D.5'-CAACGGGTT-3'
A
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解析 模板链为5'-CTTCGGGAA-3',根据碱基互补配对可知,mRNA序列为5'-UUCCCGAAG-3',翻译出的三肽序列为Phe—Pro—Lys,A项符合题意;模板链为5'-AAGGGCTTC-3',根据碱基互补配对可知,mRNA序列为5'-GAAGCCCUU-3',则翻译出的三肽序列不是Phe—Pro—Lys,B项不符合题意;模板链为5'-ATCCCGAAG-3',根据碱基互补配对可知,mRNA序列为5'-CUUCGGGAU-3',翻译出的三肽序列不是Phe—Pro—Lys,C项不符合题意;模板链为5'-CAACGGGTT-3',根据碱基互补配对可知,mRNA序列为5'-AACCCGUUG-3',翻译出的三肽序列不是Phe—Pro—Lys,D项不符合题意。
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3.(2025·北京海淀模拟)下列关于遗传信息传递和表达的叙述,正确的是(　)
①在细菌中DNA的复制只发生在拟核中　②不同组织细胞中可能有相同的基因进行表达　③不同核糖体可能翻译出相同的多肽　④识别并转运氨基酸的tRNA由3个核糖核苷酸组成　⑤基因突变不一定导致所表达的蛋白质结构发生改变
A.①②③
B.②③⑤
C.③④⑤
D.②③④
B
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解析 细菌中存在DNA的部位有拟核和细胞质中的质粒,所以细菌中的DNA复制既可发生在拟核中又可发生在细胞质中,①错误;因为活细胞中都需要一些相同的蛋白质和酶,如ATP合成酶等,所以不同组织细胞中可能有相同的基因进行表达,②正确;翻译过程的模板是mRNA,场所是核糖体,如果模板mRNA相同,则不同核糖体中可能翻译出相同的多肽,③正确;tRNA呈三叶草结构,是由多个核苷酸组成的,其中一侧的三个相邻碱基构成反密码子,④错误。由于密码子的简并等原因,基因突变不一定导致所表达的蛋白质结构发生改变,⑤正确。
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考点二　遗传信息流与中心法则
4.(2024·甘肃模拟)20世纪50年代,科学家在研究DNA复制的酶促反应机制时,发现了一种从未见过的生物化学反应,这种反应需要酶对底物模板指令的绝对依赖。后经众多科学家的不断探索,最终揭示了遗传信息传递的一般规律——中心法则。下列叙述错误的是(　　)
A.DNA分子的碱基排列顺序构成了遗传信息的多样性
B.遗传信息的复制、转录、翻译和逆转录都需要模板
C.转录时,RNA聚合酶识别并结合RNA的特定序列
D.DNA复制与转录的过程中,碱基互补配对方式不同
C
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解析 DNA是主要的遗传物质,由于组成DNA分子的碱基排列顺序具有多样性,构成了DNA分子的多样性,即遗传信息的多样性,A项正确;遗传信息的复制(模板是DNA的两条链)、转录(模板是DNA的一条链)、翻译(模板是mRNA)和逆转录(模板是RNA)都需要模板,B项正确;转录是以DNA的一条链为模板合成RNA的过程,转录时,RNA聚合酶识别并结合DNA的特定序列,C项错误;DNA复制时碱基配对方式是A—T、T—A、G—C、C—G,转录的过程中碱基配对方式是A—U、T—A、G—C、C—G,碱基互补配对方式不同,D项正确。
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5.(2023·浙江卷)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
B
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解析 图示翻译过程中,各核糖体从mRNA的5'端向3'端移动,A项错误;该过程中,mRNA上的密码子与tRNA上的反密码子互补配对,tRNA通过识别mRNA上的密码子携带相应氨基酸进入核糖体,B项正确;图中5个核糖体结合到mRNA上开始翻译,从识别到起始密码子开始进行翻译,识别到终止密码子结束翻译,并非是同时开始、同时结束,C项错误;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可能会减少,D项错误。
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关键能力提升练
6.(2023·全国乙卷)已知某种氨基酸(简称甲)是一种特殊氨基酸,迄今只在某些古菌(古细菌)中发现含有该氨基酸的蛋白质。研究发现这种情况出现的原因是,这些古菌含有特异的能够转运甲的tRNA(表示为tRNA甲)和酶E。酶E催化甲与tRNA甲结合生成携带了甲的tRNA甲(表示为甲—tRNA甲),进而将甲带入核糖体参与肽链合成。已知tRNA甲可以识别大肠杆菌mRNA中特定的密码子,从而在其核糖体上参与肽链的合成。若要在大肠杆菌中合成含有甲的肽链,则下列物质或细胞器中必须转入大肠杆菌细胞内的是(　　)
①ATP　②甲　③RNA聚合酶　④古菌的核糖体　⑤酶E的基因　⑥tRNA甲的基因
A.②⑤⑥ B.①②⑤ C.③④⑥ D.②④⑤
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解析 由题意可知,氨基酸甲、tRNA甲和酶E是古菌所特有的,欲在大肠杆菌中合成含有甲的肽链,必须使其细胞内含有以上三者,即向大肠杆菌细胞内转入甲、酶E的基因和tRNA甲的基因;蛋白质合成过程中所需的其他物质或结构——ATP、RNA聚合酶以及核糖体可由大肠杆菌提供。
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7.(2024·山东聊城一模)真核生物大多数成熟的mRNA的3'端有一个特殊结构,称为polyA尾。转录后期,polyA尾是以ATP为前体物,由腺苷酸转移酶催化100~200个腺嘌呤核糖核苷酸(AMP)在mRNA的3'端连接而成的。有polyA尾的mRNA可以结合更多核糖体。科研人员将含有polyA尾和无polyA尾的珠蛋白mRNA分别注入爪蟾卵母细胞中,起初二者都能合成珠蛋白,6 h后后者不能继续合成珠蛋白。下列叙述正确的是(　　)
A.polyA尾含有核糖体翻译终止的终止密码子
B.mRNA分子上结合多个核糖体是为了快速高效地合成不同肽链
C.polyA尾可以增强mRNA的稳定性,调控翻译的过程
D.翻译出的多肽末端含多个密码子AAA对应的氨基酸
C
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解析 终止密码子是基因转录区编码的,且依据“polyA尾是以ATP为前体物……在mRNA的3'端连接而成的”,可知polyA尾不含核糖体翻译终止的终止密码子,A项错误;一个mRNA上可以相继结合多个核糖体,同时进行多条相同肽链的合成,以提高翻译的效率,B项错误;依据“有polyA尾的mRNA可以结合更多核糖体……后者不能继续合成珠蛋白”,推测polyA尾的作用是维持mRNA作为翻译模板的活性并增强mRNA的稳定性,调控翻译的过程,但其自身不参与翻译过程,因此翻译出的多肽末端不会出现多个密码子AAA对应的氨基酸,C项正确,D项错误。
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8.(2024·安徽卷)真核生物细胞中主要有3类RNA聚合酶,它们在细胞内定位和转录产物见下表。此外,在线粒体和叶绿体中也发现了分子量小的RNA聚合酶。下列叙述错误的是(　　)
种类 细胞内定位 转录产物
RNA聚合酶Ⅰ 核仁 5.8S rRNA、18S rRNA、28S rRNA　
RNA聚合酶Ⅱ 核质 mRNA
RNA聚合酶Ⅲ 核质 tRNA、5S rRNA
注:各类rRNA均为核糖体的组成成分。
A.线粒体和叶绿体中都有DNA,两者的基因转录时使用各自的RNA聚合酶
B.基因的DNA发生甲基化修饰,抑制RNA聚合酶的结合,可影响基因表达
C.RNA聚合酶Ⅰ和Ⅲ的转录产物都有rRNA,两种酶识别的启动子序列相同
D.编码RNA聚合酶Ⅰ的基因在核内转录、细胞质中翻译,产物最终定位在核仁
C
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解析 线粒体和叶绿体中都有DNA,二者均是半自主性细胞器,其基因转录时使用各自的RNA聚合酶,A项正确;基因的DNA发生甲基化修饰,抑制RNA聚合酶的结合,从而影响基因的转录,影响基因表达,B项正确;由表可知,RNA聚合酶Ⅰ和Ⅲ的转录产物都有rRNA,但两种酶催化形成的rRNA种类不同,且酶具有专一性,说明两种酶识别的启动子序列不同,C项错误;RNA聚合酶Ⅰ在核仁中发挥作用,编码该酶的基因在核内转录、细胞质中翻译,产物最终定位在核仁,D项正确。
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9.(11分)(2025·云南昆明模拟)研究表明,circRNA是细胞内一种环状闭合RNA,可通过miRNA(细胞内一种单链小分子RNA)调控P基因表达,进而影响细胞凋亡,其大致调控机制如图。
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(1)图中的DNA片段M基因不能编码蛋白质,但仍把M称作基因,理由是
　　 　　　 　　　　　　。
(2)催化过程①的酶是　 　　　,与过程②相比,该过程中特有的碱基配对方式是　　　　　　。
(3)circRNA是一种环状闭合RNA,是链状RNA的首尾通过磷酸与
　　　　(填物质名称)连接起来形成的。
(4)图中P基因mRNA的a端为　　　　(填“3'”或“5'”)端,其最终合成的P1、P2、P3三条多肽链的氨基酸序列　　　　(填“相同”或“不同”)。
(5)据图分析,circRNA　　　　(填“促进”或“抑制”)细胞凋亡。
M能转录形成circRNA,可通过miRNA调控P基因表达,进而影响生物性状,说明M是具有遗传效应的DNA片段
RNA聚合酶　
T—A
核糖
5'　
相同
抑制
(6)据图分析,miRNA表达量升高也可影响细胞凋亡,其可能的原因是
　　　　　 　　　　　　。
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P蛋白能抑制细胞凋亡,miRNA表达量升高,与P基因mRNA结合的概率上升,导致合成的P蛋白减少,无法抑制细胞凋亡
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解析 (1)由图可知,M基因能转录形成circRNA,circRNA可通过miRNA调控P基因表达,进而影响生物性状,说明M是具有遗传效应的DNA片段,因此图中的M基因不能编码蛋白质,但仍把M称作基因。(2)过程①是转录,催化该过程的酶是RNA聚合酶。过程②是翻译。在转录和翻译过程中均遵循碱基互补配对,与翻译相比,转录特有的碱基配对方式是T—A。(3)核糖核酸,简称RNA,其基本单位是核糖核苷酸。circRNA是一种环状闭合RNA,是链状RNA的首尾通过磷酸与核糖连接起来形成的。(4)在翻译过程中,核糖体沿着mRNA的移动方向是5'→3',根据图中合成肽链的长度可知核糖体的移动方向是从左向右,故图中P基因mRNA的a端为5'端。由于P1、P2、P3三条多肽链合成时以同一条mRNA为模板,故其最终合成的P1、P2、P3三条多肽链的氨基酸序列相同。
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(5)由图可知,P蛋白能抑制细胞凋亡。当miRNA与P基因mRNA结合时,会因停止P基因mRNA的翻译过程而降低P蛋白的合成量。当miRNA与circRNA结合时,miRNA就不能与P基因mRNA结合,从而提高P基因mRNA的翻译水平。可见,circRNA影响细胞凋亡的作用机制是circRNA能靶向结合miRNA,阻断miRNA与P基因mRNA结合,提高P基因的表达量,进而抑制细胞凋亡。(6)分析题图可知,P蛋白能抑制细胞凋亡,当miRNA表达量升高时,miRNA与P基因mRNA结合的概率上升,导致合成的P蛋白减少,无法抑制细胞凋亡。可见,miRNA表达量升高也可影响细胞凋亡。
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10.(8分)(2025·河北张家口模拟)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。请回答下列问题。
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(1)细菌glg基因表达时,核糖体与mRNA的结合部位会形成　　　　个tRNA的结合位点。细菌合成UDPG焦磷酸化酶的肽链时,核糖体沿glg mRNA从　　　　端向　　　　端移动。
(2)据图分析,抑制CsrB基因的转录对细菌合成糖原的影响是　　　　　　　　　　　　　。
(3)据题意可知,能与CsrA蛋白结合的RNA分子是　　　　　　　　。
(4)核糖核酸酶水解glg mRNA分子的前提是 　　　　　 　　　 　　 　　。
2/两
5'
3'
抑制细菌糖原合成
glg mRNA、CsrB
核糖核酸酶能与glg mRNA分子上的碱基互补配对
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解析 (1)翻译时,核糖体与mRNA的结合部位会形成2个tRNA的结合位点。翻译过程中,核糖体沿着mRNA的5'端向3'端移动。(2)抑制CsrB基因转录会使CsrB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,故抑制CsrB基因转录能抑制细菌糖原合成。(3)由题干可知,CsrA蛋白可以结合glg mRNA,也可结合非编码RNA分子CsrB。(4)酶具有专一性,核糖核酸酶要水解glg mRNA,则首先需要与glg mRNA上的碱基进行互补配对。

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