資源簡介

第19講　基因的表達
[課標內容]　1.概述DNA分子上的遺傳信息通過RNA指導蛋白質的合成,細胞分化的本質是基因選擇性表達的結果,生物的性狀主要通過蛋白質表現。2.概述某些基因中堿基序列不變但表型改變的表觀遺傳現象。
微考點大突破
考點一　遺傳信息的轉錄和翻譯
　
1.RNA的結構與功能
提醒　DNA和RNA合成的判斷:用放射性同位素標記T或U可判斷DNA或RNA的合成。若大量消耗T,可推斷正在進行DNA的合成;若大量利用U,可推斷正在進行RNA的合成。
2.遺傳信息的轉錄
提醒　一個DNA分子上有許多個基因,其中某個基因進行轉錄時,其他基因可能轉錄,也可能不轉錄。
3.遺傳信息的翻譯
提醒　一條mRNA可翻譯出一條多肽鏈,也可能產生多條肽鏈,此時的多肽鏈不具有空間結構。
4.遺傳信息、密碼子、反密碼子及與氨基酸的關系
(1)遺傳信息、密碼子與反密碼子之間的聯系。
(2)密碼子、tRNA和氨基酸之間的對應關系。
①密碼子有64種,不同生物共用一套遺傳密碼。
a.有2種起始密碼子:在真核生物中AUG作為______________;在原核生物中,GUG也可以作為起始密碼子,此時它編碼__________。
b.有3種終止密碼子:UAA、UAG、UGA。正常情況下,終止密碼子不編碼氨基酸,僅作為翻譯終止的信號,但在特殊情況下,終止密碼子UGA可以編碼__________。
②一種密碼子只能決定一種氨基酸,一種tRNA只能轉運一種氨基酸。
③每種氨基酸對應一種或幾種密碼子(密碼子的簡并性),可由一種或幾種tRNA轉運。
5.理順基因表達中的相關數量關系
DNA堿基數∶mRNA堿基數∶氨基酸數=6∶3∶1。
提醒　①基因中的內含子轉錄后被剪切。
②在基因中,有的片段(非編碼區)起調控作用,不轉錄。
③合成的肽鏈在加工過程中可能會被剪切掉部分氨基酸。
④轉錄出的mRNA中有終止密碼子,一般情況下,終止密碼子不編碼氨基酸。
1.幾種常考圖示解讀
圖1
圖2
圖3
圖4
2.“二看法”判斷真、原核細胞的基因表達過程
　
圖1 圖2
3.真、原核細胞基因的結構和表達
(1)基因的結構。
(2)基因表達遺傳信息。
①原核生物基因。
②真核生物基因。
(1)rRNA是核糖體的組成成分,原核細胞中可由核仁參與合成。(必修2 P65“圖4-3”)()
(2)tRNA、mRNA、rRNA都是DNA分子轉錄的產物,轉錄的方向是從mRNA的5'→3'。(必修2 P65“圖4-4”)()
(3)細菌的一個基因轉錄時兩條DNA鏈可同時作為模板,提高轉錄效率。(必修2 P65“圖4-4”)()
(4)密碼子是RNA上的三個堿基,決定氨基酸的密碼子最多有61種。(必修2 P67“表4-1”)()
(5)反密碼子的讀取方向為由氨基酸連接端開始讀(由長臂端向短臂端讀取)。(必修2 P67“圖4-6”)()
(6)翻譯時mRNA在核糖體上每次移動3個堿基的位置。(必修2 P68“圖4-7”)()
(7)翻譯時,核糖體的移動方向是5'→3'。(必修2 P68“圖4-7”)()
1.(必修2 P67“表4-1”)起始密碼子AUG決定甲硫氨酸,為什么蛋白質的第一個氨基酸往往不是甲硫氨酸
答:____________________________________________。
2.
如圖是某種tRNA的結構,該tRNA上的反密碼子為__________,該tRNA上__________(填“含有”或“不含有”)氫鍵。
3.根據mRNA中堿基的排列順序能否準確寫出氨基酸的序列 若已知氨基酸的序列,能否確定mRNA中的堿基排列順序
答:____________________________________________。
能力一　遺傳信息、密碼子與反密碼子的關系(考查科學思維)
1.(2024·湖北卷,T16)編碼某蛋白質的基因有兩條鏈,一條是模板鏈(指導mRNA合成),其互補鏈是編碼鏈。若編碼鏈的一段序列為5'—ATG—3',則該序列所對應的反密碼子是(　　)
A.5'—CAU—3' B.5'—UAC—3'
C.5'—TAC—3' D.5'—AUG—3'
2.(2023·江蘇卷,T6)翻譯過程如圖所示,其中反密碼子第1位堿基常為次黃嘌呤(I),與密碼子第3位堿基A、U、C皆可配對。下列相關敘述正確的是(　　)
A.tRNA分子內部不發生堿基互補配對
B.反密碼子為5'—CAU—3'的tRNA可轉運多種氨基酸
C.mRNA的每個密碼子都能結合相應的tRNA
D.堿基I與密碼子中堿基配對的特點,有利于保持物種遺傳的穩定性
能力二　轉錄和翻譯過程分析(考查科學思維)
3.(2024·貴州卷,T7)如圖是某基因編碼區部分堿基序列,在體內其指導合成肽鏈的氨基酸序列為甲硫氨酸—組氨酸—脯氨酸—賴氨酸……。下列敘述正確的是(　　)
[注]　AUG(起始密碼子):甲硫氨酸　CAU、CAC:組氨酸　CCU:脯氨酸　AAG:賴氨酸　UCC:絲氨酸　UAA(終止密碼子)
A.①鏈是轉錄的模板鏈,其左側是5'端,右側是3'端
B.若在①鏈5~6號堿基間插入一個堿基G,合成的肽鏈變長
C.若在①鏈1號堿基前插入一個堿基G,合成的肽鏈不變
D.堿基序列不同的mRNA翻譯得到的肽鏈不可能相同
4.(2023·浙江1月選考,T15)核糖體是蛋白質合成的場所。某細菌進行蛋白質合成時,多個核糖體串聯在一條mRNA上形成念珠狀結構——多聚核糖體(如圖所示)。多聚核糖體上合成同種肽鏈的每個核糖體都從mRNA同一位置開始翻譯,移動至相同的位置結束翻譯。多聚核糖體所包含的核糖體數量由mRNA的長度決定。下列敘述正確的是(　　)
A.圖示翻譯過程中,各核糖體從mRNA的3'端向5'端移動
B.該過程中,mRNA上的密碼子與tRNA上的反密碼子互補配對
C.圖中5個核糖體同時結合到mRNA上開始翻譯,同時結束翻譯
D.若將細菌的某基因截短,相應的多聚核糖體上所串聯的核糖體數目不會發生變化
(1)一個mRNA分子上相繼結合多個核糖體,同時進行多條肽鏈的合成,這些肽鏈的氨基酸序列是_______的,這樣____________________________________________。
(2)核糖體上合成的蛋白質往往不具有生物活性,還需要_______________的加工才能形成具有生物活性的蛋白質。
考點二　中心法則的提出及其發展
　
1.提出者:__________。
2.各種生物遺傳信息的傳遞途徑
提醒　一部分RNA病毒自身攜帶RNA復制酶或逆轉錄酶,另一部分RNA病毒在入侵宿主細胞后,先通過翻譯過程合成相應的酶,再完成RNA復制或逆轉錄。
3.生命是物質、能量和信息的統一體
在遺傳信息的流動過程中,__________是信息的載體,__________是信息的表達產物,而__________為信息的流動提供能量。
(1)轉錄與DNA復制都遵循堿基互補配對原則,且配對方式相同。(源自必修2 P55、65)()
(2)線粒體中遺傳信息的傳遞也遵循中心法則。(源自必修2 P69)()
(3)正常人體細胞中會存在中心法則的每個過程。(源自必修2 P69)()
(4)少數生物(如一些RNA病毒)的遺傳信息可以從RNA流向RNA以及從RNA流向DNA。(源自必修2 P69)()
(5)如圖表示中心法則,則過程⑤有半保留復制的特點,過程⑥發生在核糖體上。(必修2 P69“圖4-8”)()
某種病毒是一種單股正鏈RNA(+RNA)病毒,其+RNA進入人體細胞后,既可以作為合成-RNA的模板,也可以作為合成相關酶和蛋白質外殼的模板,而-RNA又可以作為合成+RNA的模板,最后組裝成子代病毒顆粒,如圖所示。
(1)圖中過程③④⑤發生的場所 圖中相關酶與RNA聚合酶的合成先后順序是怎樣的 并說明理由。
答:____________________________________________。
(2)圖中+RNA的作用有哪些
答:____________________________________________。
(3)引發手足口病的腸道病毒EV71也具有類似如圖的過程。嬰幼兒患病后,一般一周左右會自愈。研究自愈機制時發現,該病毒正鏈RNA入侵后,在患者體內經過修飾后會生成雙鏈siRNA,隨后正鏈RNA(+RNA)被降解,反鏈(-RNA)被保留,反鏈與后來入侵的正鏈RNA互補配對,并誘導正鏈RNA被核糖核酸酶降解。從中心法則信息傳遞的角度分析,患者自愈的原因是什么
答:______________________。
能力　中心法則的相關過程(考查科學思維)
1.(2022·河北卷,T9)關于中心法則相關酶的敘述,錯誤的是(　　)
A.RNA聚合酶和逆轉錄酶催化反應時均遵循堿基互補配對原則且形成氫鍵
B.DNA聚合酶、RNA聚合酶和逆轉錄酶均由核酸編碼并在核糖體上合成
C.在解旋酶協助下,RNA聚合酶以單鏈DNA為模板轉錄合成多種RNA
D.DNA聚合酶和RNA聚合酶均可在體外發揮催化作用
2.(2021·浙江6月選考,T19)某單鏈RNA病毒的遺傳物質是正鏈RNA(+RNA)。該病毒感染宿主后,合成相應物質的過程如圖所示,其中①~④代表相應的過程。下列敘述正確的是(　　)
A.+RNA復制出的子代RNA具有mRNA的功能
B.病毒蛋白基因以半保留復制的方式傳遞給子代
C.過程①②③的進行需要RNA聚合酶的催化
D.過程④在該病毒的核糖體中進行
考點三　基因表達與性狀的關系
　
1.基因表達產物與性狀的關系
2.基因的選擇性表達與細胞分化
3.表觀遺傳
4.基因與性狀的關系
(1)DNA甲基化抑制了基因的表達,進而對表型產生影響。(源自必修2 P74)()
(2)表觀遺傳現象中基因的堿基序列沒有改變,屬于不可遺傳的變異。(源自必修2 P74)()
(3)雙胞胎的差異就與表觀遺傳有關。(源自必修2 P74)()
(4)吸煙會導致精子中DNA的甲基化水平升高,從而影響基因的表達。(必修2 P74“與社會的聯系”)()
(5)生物的性狀是基因和環境共同作用的結果,基因型相同,表型可能不同;基因型不同,表型可能相同。(源自必修2 P74)()
(必修2 P73“思考·討論”)閱讀教材中“柳穿魚花的形態結構和小鼠毛色的遺傳”相關資料,回答下列問題:
(1)資料1中,柳穿魚是一種園林花卉。教材所示的兩株柳穿魚,除了花的__________不同,其他方面基本相同。
(2)資料2中,某種小鼠實驗中子一代的基因型均為Avya,但表現為介于黃色和黑色之間的一系列過渡類型,原因是____________________________________________。
(3)柳穿魚植株B的Lcyc基因不表達的原因是它被__________(Lcyc基因有多個__________)了。
(4)柳穿魚Lcyc基因和小鼠Avy基因發生甲基化修飾如圖:
從圖中看出,兩種基因的______________沒有改變,但部分堿基發生了甲基化修飾,抑制了基因的表達,進而對表型產生影響。
能力一　表觀遺傳的特點(考查科學思維)
1.(2022·天津卷,T5)小鼠Avy基因控制黃色體毛,該基因上游不同程度的甲基化修飾會導致其表達受不同程度抑制,使小鼠毛色發生可遺傳的改變。下列有關敘述正確的是(　　)
A.Avy基因的堿基序列保持不變
B.甲基化促進Avy基因的轉錄
C.甲基化導致Avy基因編碼的蛋白質結構改變
D.甲基化修飾不可遺傳
2.(2025·湛江模擬)小鼠胰島素樣生長因子2由Igf2基因控制合成,不僅參與血糖調節,也是調節生長發育的重要激素之一。Igf2基因的F形式發育正常,F基因突變為f后發育為矮小型小鼠。Igf2基因在傳遞過程中存在基因印記現象,相關表達過程如圖所示。下列敘述錯誤的是(　　)
A.Igf2基因的生理效應表明,基因與性狀的關系不是一一對應的
B.基因印記現象屬于表觀遺傳,基因的甲基化不會改變堿基序列
C.圖中親代雄性小鼠和雌性小鼠的基因型相同,但兩者的表型不同
D.一對基因型為Ff的雌雄小鼠雜交,子代的表型均為矮小型
能力二　基因與性狀的關系(考查生命觀念)
3.(2023·湖南卷,T3)酗酒危害人類健康。乙醇在人體內先轉化為乙醛,在乙醛脫氫酶2(ALDH2)作用下再轉化為乙酸,最終轉化成CO2和水。頭孢類藥物能抑制ALDH2的活性。ALDH2基因某突變導致ALDH2活性下降或喪失。在高加索人群中該突變的基因頻率不足5%,而東亞人群中高達30%~50%。下列敘述錯誤的是(　　)
A.相對于高加索人群,東亞人群飲酒后面臨的風險更高
B.患者在服用頭孢類藥物期間應避免攝入含酒精的藥物或食物
C.ALDH2基因突變人群對酒精耐受性下降,表明基因通過蛋白質控制生物性狀
D.飲酒前口服ALDH2酶制劑可催化乙醛轉化成乙酸,從而預防酒精中毒
4.(2025·惠州聯考)為研究與植物生長相關的基因及其作用,科學家獲得了基因A、B、C失活的多種突變體,電泳分析各植株中蛋白m和蛋白n的表達情況,結果如圖。下列分析正確的是(　　)
A.實驗中a、e組是對照組,b、c、d組為實驗組
B.由a組、b組可推知基因A可能促進蛋白m和蛋白n的合成
C.由a、b、e組可知基因B、C均抑制A基因的表達
D.正常植物體內,A、B、C三種基因的表達可能受到激素的調控
微真題重體悟
　
1.(2022·廣東卷,T7)擬南芥HPR1蛋白定位于細胞核孔結構,功能是協助mRNA轉移。與野生型相比,推測該蛋白功能缺失的突變型細胞中,有更多mRNA分布于(　　)
A.細胞核 B.細胞質
C.高爾基體 D.細胞膜
2.(2020·全國卷Ⅲ,T3)細胞內有些tRNA分子的反密碼子中含有稀有堿基次黃嘌呤(I)。含有I的反密碼子在與mRNA中的密碼子互補配對時,存在如圖所示的配對方式(Gly表示甘氨酸)。下列說法錯誤的是(　　)
A.一種反密碼子可以識別不同的密碼子
B.密碼子與反密碼子的堿基之間通過氫鍵結合
C.tRNA分子由兩條鏈組成,mRNA分子由單鏈組成
D.mRNA中的堿基改變不一定造成所編碼氨基酸的改變
3.(2023·海南卷,T13)噬菌體ФX174的遺傳物質為單鏈環狀DNA分子,部分序列如圖。
下列有關敘述正確的是(　　)
A.D基因包含456個堿基,編碼152個氨基酸
B.E基因中編碼第2個和第3個氨基酸的堿基序列,其互補DNA序列是5'—GCGTAC—3'
C.噬菌體ФX174的DNA復制需要DNA聚合酶和4種核糖核苷酸
D.E基因和D基因的編碼區序列存在部分重疊,且重疊序列編碼的氨基酸序列相同
4.(2023·湖南卷,T12)細菌glg基因編碼的UDPG焦磷酸化酶在糖原合成中起關鍵作用。細菌糖原合成的平衡受到CsrAB系統的調節。CsrA蛋白可以結合glg mRNA分子,也可結合非編碼RNA分子CsrB,如圖所示。下列敘述錯誤的是(　　)
A.細菌glg基因轉錄時,RNA聚合酶識別和結合glg基因的啟動子并驅動轉錄
B.細菌合成UDPG焦磷酸化酶的肽鏈時,核糖體沿glg mRNA從5'端向3'端移動
C.抑制CsrB基因的轉錄能促進細菌糖原合成
D.CsrA蛋白都結合到CsrB上,有利于細菌糖原合成
5.(2020·全國卷Ⅱ,T29)大豆蛋白在人體內經消化道中酶的作用后,可形成小肽(短的肽鏈)。回答下列問題:
(1)在大豆細胞中,以mRNA為模板合成蛋白質時,除mRNA外還需要其他種類的核酸分子參與,它們是__________。
(2)大豆細胞中大多數mRNA和RNA聚合酶從合成部位到執行功能部位需要經過核孔。就細胞核和細胞質這兩個部位來說,作為mRNA合成部位的是__________,作為mRNA執行功能部位的是__________;作為RNA聚合酶合成部位的是__________,作為RNA聚合酶執行功能部位的是__________。
(3)部分氨基酸的密碼子如表所示。若來自大豆的某小肽對應的編碼序列為UACGAACAUUGG,則該小肽的氨基酸序列是_____________________________。若該小肽對應的DNA序列有3處堿基發生了替換,但小肽的氨基酸序列不變,則此時編碼小肽的RNA序列為__________________。
氨基酸 密碼子
色氨酸 UGG
谷氨酸 GAA GAG
酪氨酸 UAC UAU
組氨酸 CAU CAC
第19講　基因的表達
微考點·大突破
考點一
教材解讀
1.核糖核苷酸　蛋白質　氨基酸　密碼子　核糖體　遺傳物質
2.DNA的一條鏈　細胞核　葉綠體、線粒體　游離的核糖核苷酸　RNA　mRNA
3.mRNA　tRNA　mRNA　tRNA　終止密碼子　脫離
4.(2)①a.起始密碼子　甲硫氨酸　b.硒代半胱氨酸
教材基礎辨析
　(1)×　(2)√　(3)×　(4)×　(5)√　(6)×　(7)√
教材素材拓展
1.提示　翻譯生成的多肽鏈往往需進行加工修飾,甲硫氨酸在此過程中往往會被剪切掉
2.提示　3'—UCG—5'　含有
3.提示　前者可以,后者不能確定。因為一種密碼子只對應一種氨基酸(在一般情況下,終止密碼子沒有對應的氨基酸),但一種氨基酸可對應多種密碼子
能力提升
1.A　解析　DNA的編碼鏈與模板鏈堿基互補配對,mRNA由模板鏈轉錄而來,mRNA上的密碼子與tRNA上的反密碼子堿基互補配對,如圖:,故該序列對應的反密碼子為5'—CAU—3',A項正確。
2.D　解析　tRNA呈三葉草結構,在局部區域存在堿基互補配對,A項錯誤;反密碼子為5'—CAU—3'的tRNA只能與密碼子5'—AUG—3'配對,只攜帶一種氨基酸,B項錯誤;mRNA中的終止密碼子沒有相應的tRNA與其結合,C項錯誤;由題知,在密碼子第3位的堿基A、U或C皆可與反密碼子第1位的I配對,增加了密碼子的容錯率,有利于保持物種遺傳的穩定性,D項正確。
3.C　解析　mRNA鏈堿基排列順序和編碼鏈一致(只是將編碼鏈中的T替換為U),與模板鏈堿基互補配對,且方向相反,核糖體沿mRNA的5'端向3'端移動,再結合氨基酸的序列可推知,mRNA堿基序列為5'—AUGCAUCCUAAG—3',故①鏈是轉錄的模板鏈,其左側是3'端,右側是5'端,A項錯誤;若在①鏈5~6號堿基間插入堿基G,則mRNA的5~6號堿基間插入一個C,變為5'—AUGCACUCCUAAG—3',第4個密碼子為終止密碼子UAA,使合成的肽鏈變短,B項錯誤;若在①鏈1號堿基前插入一個堿基G,肽鏈的合成仍從起始密碼子AUG開始,合成的肽鏈不變,C項正確;由于密碼子的簡并性,堿基序列不同的mRNA翻譯得到的肽鏈可能相同,D項錯誤。
4.B　解析　根據核糖體上的肽鏈的長度(肽鏈長的翻譯在前),可判斷核糖體從mRNA的5'端向3'端移動,A項錯誤;翻譯過程中,mRNA上的密碼子與tRNA上的反密碼子互補配對,B項正確;由題干可知,題圖中核糖體都從mRNA同一位置開始翻譯,移動至相同的位置結束翻譯,題圖中5個核糖體上的肽鏈長度不同,故5個核糖體先后依次結合到mRNA的起始密碼子端開始翻譯過程,翻譯結束的時間也不同,C項錯誤;由題干信息“多聚核糖體所包含的核糖體數量由mRNA的長度決定”可知,將細菌的某基因截短會影響相應的多聚核糖體上所串聯的核糖體數目,D項錯誤。
回源教材　提示　(1)相同　少量mRNA分子可以迅速合成大量蛋白質分子　(2)內質網、高爾基體
考點二
教材解讀
1.克里克
3.DNA、RNA　蛋白質　ATP
教材基礎辨析
　(1)×　(2)√　(3)×　(4)√　(5)×
教材素材拓展
　提示　(1)過程③④⑤發生在宿主細胞的核糖體上;先合成相關酶,再合成RNA聚合酶;RNA聚合酶的合成需要相關酶的催化
(2)作為遺傳物質,指導-RNA的合成;作為翻譯的模板
(3)抑制了EV71的(+RNA的)復制和翻譯過程
能力提升
1.C　解析　RNA聚合酶催化DNA→RNA的轉錄過程,逆轉錄酶催化RNA→DNA的逆轉錄過程,兩過程均遵循堿基互補配對原則,且反應過程中互補配對的堿基之間形成氫鍵,A項正確;DNA聚合酶、RNA聚合酶和逆轉錄酶都是蛋白質,由核酸編碼,合成場所是核糖體,B項正確;轉錄過程不需要解旋酶,C項錯誤;酶在體內外適宜條件下均可發揮作用,D項正確。
2.A　解析　結合題圖可以看出,以+RNA復制出的子代RNA(+RNA)為模板合成了蛋白質,因此+RNA復制出的子代RNA具有mRNA的功能,A項正確;病毒蛋白基因是RNA,為單鏈結構,基因不會通過半保留復制的方式傳遞給子代,B項錯誤;過程①②是RNA復制,原料是4種核糖核苷酸,需要RNA聚合酶的催化;而過程③是翻譯,原料是氨基酸,不需要RNA聚合酶的催化,C項錯誤;病毒不具有細胞結構,沒有核糖體,過程④在宿主細胞的核糖體中進行,D項錯誤。
考點三
教材解讀
1.酶的合成　代謝過程　酪氨酸酶　不能將酪氨酸轉化為黑色素　蛋白質的結構　缺失　CFTR蛋白空間結構
2.基因的選擇性表達　mRNA　蛋白質
3.不變　可遺傳　②不變性　③甲基化修飾
4.一個基因　一個基因　多個基因　環境條件　基因與環境
教材基礎辨析
　(1)√　(2)×　(3)×　(4)√　(5)√
教材素材拓展
　提示　(1)形態結構　(2)Avy基因前端甲基化程度越高,Avy基因的表達受到的抑制越明顯,小鼠體毛的顏色就越深　(3)高度甲基化　堿基連接甲基基團　(4)堿基序列
能力提升
1.A　解析　Avy基因上游有不同程度的甲基化修飾,但它的堿基序列保持不變,A項正確;Avy基因上游不同程度的甲基化修飾會導致其表達受不同程度抑制,基因表達包括轉錄和翻譯,B項錯誤;甲基化會導致基因表達受抑制,但由于基因堿基序列不變,所以甲基化不會導致Avy基因編碼的蛋白質結構發生改變,C項錯誤;據題意可知,甲基化修飾使小鼠毛色發生可遺傳的改變,D項錯誤。
2.D　解析　Igf2基因既能調控血糖,又能調控生長發育,說明基因和性狀的關系不是一一對應的,A項正確;基因印記現象為DNA甲基化,屬于表觀遺傳,基因的甲基化不改變堿基序列,B項正確;題圖中的親代雄性小鼠和雌性小鼠的基因型都是Ff,但是由于雄性小鼠的F被甲基化,不能表達,因此其表型與ff相同,即矮小型,雌性小鼠的f被甲基化,F可以正常表達,因此其體型為正常型,C項正確;一對基因型為Ff的雌雄小鼠雜交,分析題圖可知,親代雄性小鼠產生的配子及比例為F∶f=1∶1,親代雌性小鼠產生的配子及比例為F∶f=1∶1,但雌配子中F和f均被甲基化,相當于僅產生f一種雌配子,則子代既有正常型又有矮小型,且比例為1∶1,D項錯誤。
3.D　解析　若ALDH2基因突變,則可導致ALDH2活性下降或喪失,高加索人群中該突變的基因頻率不足5%,而東亞人群中高達30%~50%,所以相對于高加索人群,東亞人群飲酒后面臨的風險更高,A項正確;頭孢類藥物能抑制ALDH2的活性,因此患者在服用頭孢類藥物期間,應避免攝入含酒精的藥物或食物,B項正確;ALDH2基因突變人群體內的ALDH2活性下降或喪失,對酒精耐受性下降,說明基因通過控制酶的合成來控制代謝過程,進而控制生物體的性狀,又知ALDH2的化學本質是蛋白質,此實例表明基因通過蛋白質控制生物性狀,C項正確;ALDH2酶制劑可將乙醛轉化為乙酸,但口服ALDH2酶制劑(化學本質是蛋白質)后,ALDH2酶制劑會被消化道中的蛋白酶分解,因此飲酒前口服ALDH2酶制劑不能催化乙醛轉化為乙酸,無法預防酒精中毒,D項錯誤。
4.D　解析　分析題圖可知,圖中的a是野生型,而b~e是不同的突變體,故a組是對照組,b、c、d、e組是實驗組,A項錯誤;對比a組和b組實驗,A突變體含有蛋白m和n,野生型沒有兩種蛋白,說明基因A可能促進蛋白m和蛋白n的分解,B項錯誤;對比a組和b、e組實驗,A突變體含有蛋白m和n,野生型和A+B+C三突變體沒有兩種蛋白,不能推知基因B、C均抑制A基因的表達,C項錯誤;激素發揮作用可通過影響基因的表達實現,故正常植物體內,A、B、C三種基因的表達可能受到激素的調控,D項正確。
微真題·重體悟
1.A　解析　HPR1蛋白定位于細胞核孔結構,功能是協助mRNA轉移。mRNA主要在細胞核內合成,通過核孔進入細胞質中,若HPR1蛋白功能缺失,則mRNA不能轉移出細胞核。故在HPR1蛋白功能缺失的突變型細胞中,有更多mRNA分布于細胞核,故選A。
2.C　解析　根據題圖可知,反密碼子CCI可與mRNA中的GGU、GGC、GGA互補配對,說明一種反密碼子可以識別不同的密碼子,A項正確;密碼子與反密碼子的堿基互補配對,堿基之間通過氫鍵結合,B項正確;tRNA分子和mRNA分子都是單鏈結構,C項錯誤;由于某些氨基酸可對應多種密碼子,故mRNA中的堿基改變不一定造成所編碼氨基酸的改變,D項正確。
3.B　解析　題圖中的噬菌體DNA上,D基因起始區至終止區除了含有152個氨基酸的編碼序列,還包含終止密碼子的編碼序列,故D基因的堿基數為152×3+3=459(個),A項錯誤;據題圖可知,E基因編碼第2個和第3個氨基酸的堿基序列為5'-GTACGC-3',根據互補DNA與原DNA反向平行及堿基互補配對原則可知,其互補DNA序列是5'—GCGTAC—3',B項正確;DNA復制的原料是4種脫氧核糖核苷酸,C項錯誤;D基因和E基因編碼區重疊但密碼子的讀取起點不一致,所以編碼的氨基酸序列不相同,D項錯誤。
4.C　解析　基因轉錄時,RNA聚合酶識別并結合到基因的啟動子區域從而啟動轉錄,A項正確;翻譯過程中核糖體沿著mRNA的5'端向3'端移動,B項正確;由題圖可知,抑制CsrB基因轉錄會使CsrB RNA減少,使CsrA更多地與glg mRNA結合形成不穩定構象,最終核糖核酸酶會降解glg mRNA,而glg基因編碼的UDPG焦磷酸化酶在糖原合成中起關鍵作用,故抑制CsrB基因的轉錄能抑制細菌糖原合成,C項錯誤;綜合上述分析可知,若CsrA蛋白都結合到CsrB上,而不與glg mRNA結合,就會使glg mRNA不被降解,有利于細菌糖原的合成,D項正確。
5.答案　(1)rRNA、tRNA　(2)細胞核　細胞質　細胞質　細胞核　(3)酪氨酸—谷氨酸—組氨酸—色氨酸　UAUGAGCACUGG
解析　(1)以mRNA為模板翻譯合成蛋白質時,還需要tRNA作為氨基酸的運載工具,另外,rRNA參與構成的核糖體為蛋白質的合成場所。(2)mRNA在細胞核中合成后,需經過核孔進入細胞質中與核糖體結合,執行翻譯功能。RNA聚合酶的化學本質是蛋白質,是在細胞質中的核糖體上合成的,其合成后需經過核孔進入細胞核中參與轉錄過程。(3)小肽的編碼序列為mRNA的堿基序列,其上有決定氨基酸的密碼子,據題表可知,該小肽的氨基酸序列是酪氨酸—谷氨酸—組氨酸—色氨酸。因谷氨酸、酪氨酸和組氨酸不僅僅對應一種密碼子,故若該小肽對應的DNA序列有3處堿基發生了替換,但小肽的氨基酸序列不變,則對照題表,可判斷該小肽對應的mRNA上的編碼序列變為UAUGAGCACUGG。(共90張PPT)
第19講
第五單元　遺傳的物質基礎
基因的表達
課
標
內
容
1.概述DNA分子上的遺傳信息通過RNA指導蛋白質的合成,細胞分化的本質是基因選擇性表達的結果，生物的性狀主要通過蛋白質表現。2.概述某些基因中堿基序列不變但表型改變的表觀遺傳現象。
微考點 大突破
內容
索引
微真題 重體悟
考點一　遺傳信息的轉錄和翻譯
考點二　中心法則的提出及其發展
考點三　基因表達與性狀的關系
考點一　遺傳信息的轉錄和翻譯
微考點/大突破
第一部分
1.RNA的結構與功能
核糖核苷酸
蛋白質
氨基酸
密碼子
核糖體
遺傳物質
提醒　DNA和RNA合成的判斷：用放射性同位素標記T或U可判斷DNA或RNA的合成。若大量消耗T，可推斷正在進行DNA的合成；若大量利用U，可推斷正在進行RNA的合成。
2.遺傳信息的轉錄
DNA的一條鏈
細胞核
葉綠體、線粒體
游離的核糖核苷酸
RNA
mRNA
提醒　一個DNA分子上有許多個基因，其中某個基因進行轉錄時，其他基因可能轉錄，也可能不轉錄。
3.遺傳信息的翻譯
mRNA
tRNA
mRNA
tRNA
終止密碼子
脫離
提醒　一條mRNA可翻譯出一條多肽鏈，也可能產生多條肽鏈，此時的多肽鏈不具有空間結構。
4.遺傳信息、密碼子、反密碼子及與氨基酸的關系
(1)遺傳信息、密碼子與反密碼子之間的聯系。
(2)密碼子、tRNA和氨基酸之間的對應關系。
①密碼子有64種，不同生物共用一套遺傳密碼。
a.有2種起始密碼子：在真核生物中AUG作為____________；在原核生物中，GUG也可以作為起始密碼子，此時它編碼__________。
起始密碼子
甲硫氨酸
b.有3種終止密碼子：UAA、UAG、UGA。正常情況下，終止密碼子不編碼氨基酸，僅作為翻譯終止的信號，但在特殊情況下，終止密碼子UGA可以編碼________________。
②一種密碼子只能決定一種氨基酸，一種tRNA只能轉運一種氨基酸。
③每種氨基酸對應一種或幾種密碼子(密碼子的簡并性)，可由一種或幾種tRNA轉運。
硒代半胱氨酸
5.理順基因表達中的相關數量關系
DNA堿基數∶mRNA堿基數∶氨基酸數=6∶3∶1。
提醒　①基因中的內含子轉錄后被剪切。
②在基因中，有的片段(非編碼區)起調控作用，不轉錄。
③合成的肽鏈在加工過程中可能會被剪切掉部分氨基酸。
④轉錄出的mRNA中有終止密碼子，一般情況下，終止密碼子不編碼氨基酸。
1.幾種常考圖示解讀
2.“二看法”判斷真、原核細胞的基因表達過程
3.真、原核細胞基因的結構和表達
(1)基因的結構。
(2)基因表達遺傳信息。
①原核生物基因。
②真核生物基因。
教材基礎辨析
(1)rRNA是核糖體的組成成分，原核細胞中可由核仁參與合成。(必修2 P65“圖4-3”)( )
(2)tRNA、mRNA、rRNA都是DNA分子轉錄的產物，轉錄的方向是從mRNA的5'→3'。(必修2 P65“圖4-4”)( )
(3)細菌的一個基因轉錄時兩條DNA鏈可同時作為模板，提高轉錄效率。(必修2 P65“圖4-4”)( )
×
√
×
(4)密碼子是RNA上的三個堿基，決定氨基酸的密碼子最多有61種。
(必修2 P67“表4-1”)( )
(5)反密碼子的讀取方向為由氨基酸連接端開始讀(由長臂端向短臂端讀取)。(必修2 P67“圖4-6”)( )
(6)翻譯時mRNA在核糖體上每次移動3個堿基的位置。(必修2 P68“圖4-7”)( )
(7)翻譯時，核糖體的移動方向是5'→3'。(必修2 P68“圖4-7”)( )
×
√
×
√
教材素材拓展
1.(必修2 P67“表4-1”)起始密碼子AUG決定甲硫氨酸，為什么蛋白質的第一個氨基酸往往不是甲硫氨酸
答：______________________________________________________
___________________。
翻譯生成的多肽鏈往往需進行加工修飾，甲硫氨酸在此過程中往往會被剪切掉
2.如圖是某種tRNA的結構，該tRNA上的反密碼子為____________，該tRNA上________(填“含有”或“不含有”)氫鍵。
3'—UCG—5'
含有
3.根據mRNA中堿基的排列順序能否準確寫出氨基酸的序列 若已知氨基酸的序列，能否確定mRNA中的堿基排列順序
答：______________________________________________________
________________________________________________________________________________。
前者可以，后者不能確定。因為一種密碼子只對應一種氨基酸(在一般情況下，終止密碼子沒有對應的氨基酸)，但一種氨基酸可對應多種密碼子
能力一　遺傳信息、密碼子與反密碼子的關系(考查科學思維)
1.(2024·湖北卷，T16)編碼某蛋白質的基因有兩條鏈，一條是模板鏈(指導mRNA合成)，其互補鏈是編碼鏈。若編碼鏈的一段序列為5'—ATG—3'，則該序列所對應的反密碼子是(　　)
A.5'—CAU—3' B.5'—UAC—3'
C.5'—TAC—3' D.5'—AUG—3'
解析
DNA的編碼鏈與模板鏈堿基互補配對，mRNA由模板鏈轉錄而來,
mRNA上的密碼子與tRNA上的反密碼子堿基互補配對，如圖：
，故該序列對應的反密碼子為5'—CAU
—3'，A項正確。
2.(2023·江蘇卷，T6)翻譯過程如圖所
示，其中反密碼子第1位堿基常為次黃
嘌呤(I)，與密碼子第3位堿基A、U、C
皆可配對。下列相關敘述正確的是(　)
A.tRNA分子內部不發生堿基互補配對
B.反密碼子為5'—CAU—3'的tRNA可
轉運多種氨基酸
C.mRNA的每個密碼子都能結合相應的tRNA
D.堿基I與密碼子中堿基配對的特點，有利于保持物種遺傳的穩定性
tRNA呈三葉草結構，在局部區域存在堿基互補配對，A項錯誤；反密碼子為5'—CAU—3'的tRNA只能與密碼子5'—AUG—3'配對，只攜帶一種氨基酸，B項錯誤；mRNA中的終止密碼子沒有相應的tRNA與其結合，C項錯誤；由題知，在密碼子第3位的堿基A、U或C皆可與反密碼子第1位的I配對，增加了密碼子的容錯率，有利于保持物種遺傳的穩定性，D項正確。
解析
能力二　轉錄和翻譯過程分析(考查科學思維)
3.(2024·貴州卷，T7)如圖是某基
因編碼區部分堿基序列，在體內
其指導合成肽鏈的氨基酸序列為
甲硫氨酸—組氨酸—脯氨酸—賴
氨酸……。下列敘述正確的是(　　)
[注]　AUG(起始密碼子)：甲硫氨酸　CAU、CAC：組氨酸　CCU：脯氨酸　AAG：賴氨酸　UCC：絲氨酸　UAA(終止密碼子)
A.①鏈是轉錄的模板鏈，其左側是5'端，右側是3'端
B.若在①鏈5~6號堿基間插入一個堿基G，合成的肽鏈變長
C.若在①鏈1號堿基前插入一個堿基G，合成的肽鏈不變
D.堿基序列不同的mRNA翻譯得到的肽鏈不可能相同
mRNA鏈堿基排列順序和編碼鏈一致(只是將編碼鏈中的T替換為
U)，與模板鏈堿基互補配對，且方向相反，核糖體沿mRNA的5'端向3'端移動，再結合氨基酸的序列可推知，mRNA堿基序列為5'—
解析
AUGCAUCCUAAG—3'，故①鏈是轉錄的模板鏈，其左側是3'端,右側是5'端，A項錯誤；若在①鏈5~6號堿基間插入堿基G，則mRNA的5~6號堿基間插入一個C，變為5'—AUGCACUCCUAAG
—3'，第4個密碼子為終止密碼子UAA，使合成的肽鏈變短，B項錯誤；若在①鏈1號堿基前插入一個堿基G，肽鏈的合成仍從起始密碼子AUG開始，合成的肽鏈不變，C項正確；由于密碼子的簡并性，堿基序列不同的mRNA翻譯得到的肽鏈可能相同，D項錯誤。
解析
4.(2023·浙江1月選考，T15)核糖體是蛋白質合成的場所。某細菌進行蛋白質合成時，多個核糖體串聯在一條mRNA上形成念珠狀結構——多聚核糖體(如圖所示)。多聚核糖體上合成同種肽鏈的每個核糖體都從mRNA同一位置開始翻譯，移動至相同的位置結束翻譯。多聚核糖體所包含的核糖體數量由mRNA的長度決定。下列敘述正確的是
(　　)
A.圖示翻譯過程中，各核糖體從mRNA的3'端向5'端移動
B.該過程中，mRNA上的密碼子與tRNA上的反密碼子互補配對
C.圖中5個核糖體同時結合到mRNA上開始翻譯，同時結束翻譯
D.若將細菌的某基因截短，相應的多聚核糖體上所串聯的核糖體數目不會發生變化
根據核糖體上的肽鏈的長度(肽鏈長的翻譯在前)，可判斷核糖體從mRNA的5'端向3'端移動，A項錯誤；翻譯過程中，mRNA上的
解析
密碼子與tRNA上的反密碼子互補配對，B項正確；由題干可知，題圖中核糖體都從mRNA同一位置開始翻譯，移動至相同的位置結束翻譯，題圖中5個核糖體上的肽鏈長度不同，故5個核糖體先后依次結合到mRNA的起始密碼子端開始翻譯過程，翻譯結束的時間也不同，C項錯誤；由題干信息“多聚核糖體所包含的核糖體數量由mRNA的長度決定”可知，將細菌的某基因截短會影響相應的多聚核糖體上所串聯的核糖體數目，D項錯誤。
解析
(1)一個mRNA分子上相繼結合多個核糖體，同時進行多條肽鏈的合成，這些肽鏈的氨基酸序列是______的，這樣__________________
__________________________。
(2)核糖體上合成的蛋白質往往不具有生物活性，還需要_________
___________的加工才能形成具有生物活性的蛋白質。
相同
少量mRNA分子可以迅速合成大量蛋白質分子
內質網、高爾基體
考點二　中心法則的提出及其發展
微考點/大突破
第一部分
1.提出者：________。
2.各種生物遺傳信息的傳遞途徑
克里克
提醒　一部分RNA病毒自身攜帶RNA復制酶或逆轉錄酶，另一部分RNA病毒在入侵宿主細胞后，先通過翻譯過程合成相應的酶，再完成RNA復制或逆轉錄。
3.生命是物質、能量和信息的統一體
在遺傳信息的流動過程中，_____________是信息的載體，________是信息的表達產物，而________為信息的流動提供能量。
DNA、RNA
蛋白質
ATP
教材基礎辨析
(1)轉錄與DNA復制都遵循堿基互補配對原則，且配對方式相同。(源自必修2 P55、65)( )
(2)線粒體中遺傳信息的傳遞也遵循中心法則。(源自必修2 P69)( )
(3)正常人體細胞中會存在中心法則的每個過程。(源自必修2 P69)
( )
×
√
×
(4)少數生物(如一些RNA病毒)的遺傳信息可以從RNA流向RNA以及從RNA流向DNA。(源自必修2 P69)( )
(5)如圖表示中心法則，則過程⑤有半保留復制的特點，過程⑥發生在核糖體上。(必修2 P69“圖4-8”)( )
√
×
教材素材拓展
某種病毒是一種單股正鏈RNA
(+RNA)病毒，其+RNA進入人體
細胞后，既可以作為合成-RNA
的模板，也可以作為合成相關酶
和蛋白質外殼的模板，而-RNA
又可以作為合成+RNA的模板，最后組裝成子代病毒顆粒，如圖所示。
(1)圖中過程③④⑤發生的場所 圖中相關酶與RNA聚合酶的合成先后順序是怎樣的 并說明理由。
答：_______________________________________________________
____________________________________________________。
過程③④⑤發生在宿主細胞的核糖體上；先合成相關酶，再合成RNA聚合酶；RNA聚合酶的合成需要相關酶的催化
(2)圖中+RNA的作用有哪些
答：________________________________________________。
作為遺傳物質，指導-RNA的合成；作為翻譯的模板
(3)引發手足口病的腸道病毒EV71也具有類似如圖的過程。嬰幼兒患病后，一般一周左右會自愈。研究自愈機制時發現，該病毒正鏈RNA入侵后，在患者體內經過修飾后會生成雙鏈siRNA，隨后正鏈RNA(+RNA)被降解，反鏈(-RNA)被保留，反鏈與后來入侵的正鏈RNA互補配對，并誘導正鏈RNA被核糖核酸酶降解。從中心法則信息傳遞的角度分析，患者自愈的原因是什么
答：_______________________________________。
抑制了EV71的(+RNA的)復制和翻譯過程
能力　中心法則的相關過程(考查科學思維)
1.(2022·河北卷，T9)關于中心法則相關酶的敘述，錯誤的是(　　)
A.RNA聚合酶和逆轉錄酶催化反應時均遵循堿基互補配對原則且形
成氫鍵
B.DNA聚合酶、RNA聚合酶和逆轉錄酶均由核酸編碼并在核糖體上
合成
C.在解旋酶協助下，RNA聚合酶以單鏈DNA為模板轉錄合成多種RNA
D.DNA聚合酶和RNA聚合酶均可在體外發揮催化作用
RNA聚合酶催化DNA→RNA的轉錄過程，逆轉錄酶催化RNA→
DNA的逆轉錄過程，兩過程均遵循堿基互補配對原則，且反應過程中互補配對的堿基之間形成氫鍵，A項正確；DNA聚合酶、RNA聚合酶和逆轉錄酶都是蛋白質，由核酸編碼，合成場所是核糖體，B項正確；轉錄過程不需要解旋酶，C項錯誤；酶在體內外適宜條件下均可發揮作用，D項正確。
解析
2.(2021·浙江6月選考，T19)某單鏈RNA病毒的遺傳物質是正鏈RNA(+RNA)。該病毒感染宿主后，合成相應物質的過程如圖所示，其中①~④代表相應的過程。下列敘述正確的是(　　)
A.+RNA復制出的子代RNA具有mRNA的功能
B.病毒蛋白基因以半保留復制的方式傳遞給子代
C.過程①②③的進行需要RNA聚合酶的催化
D.過程④在該病毒的核糖體中進行
結合題圖可以看出，以+RNA復制出的子代RNA(+RNA)為模板合成了蛋白質，因此+RNA復制出的子代RNA具有mRNA的功能，A項正確；病毒蛋白基因是RNA，為單鏈結構，基因不會通過半保留復制的方式傳遞給子代，B項錯誤；過程①②是RNA復制，原料是4種核糖核苷酸，需要RNA聚合酶的催化；而過程③是翻譯，原料是氨基酸，不需要RNA聚合酶的催化，C項錯誤；病毒不具有細胞結構，沒有核糖體，過程④在宿主細胞的核糖體中進行，D項錯誤。
解析
考點三　基因表達與性狀的關系
微考點/大突破
第一部分
1.基因表達產物與性狀的關系
酶的
合成
代謝
過程
酪氨酸酶
不能將酪氨酸轉化為黑色素
蛋白質的結構
缺失
CFTR蛋白空間結構
2.基因的選擇性表達與細胞分化
基因的選擇性表達
mRNA
蛋白質
3.表觀遺傳
不變
可遺傳
不變性
甲基化修飾
4.基因與性狀的關系
一個基因
一個基因
多個基因
環境條件
基因與環境
教材基礎辨析
(1)DNA甲基化抑制了基因的表達，進而對表型產生影響。(源自必修
2 P74)( )
(2)表觀遺傳現象中基因的堿基序列沒有改變，屬于不可遺傳的變異。(源自必修2 P74)( )
(3)雙胞胎的差異就與表觀遺傳有關。(源自必修2 P74)( )
√
×
×
(4)吸煙會導致精子中DNA的甲基化水平升高，從而影響基因的表達。(必修2 P74“與社會的聯系”)( )
(5)生物的性狀是基因和環境共同作用的結果，基因型相同，表型可
能不同；基因型不同，表型可能相同。(源自必修2 P74)( )
√
√
教材素材拓展
(必修2 P73“思考·討論”)閱讀教材中“柳穿魚花的形態結構和小鼠毛色的遺傳”相關資料，回答下列問題：
(1)資料1中，柳穿魚是一種園林花卉。教材所示的兩株柳穿魚，除了花的___________不同，其他方面基本相同。
形態結構
(2)資料2中，某種小鼠實驗中子一代的基因型均為Avya，但表現為介于黃色和黑色之間的一系列過渡類型，原因是___________________
_________________________________________________________________。
(3)柳穿魚植株B的Lcyc基因不表達的原因是它被_____________(Lcyc基因有多個____________________)了。
Avy基因前端甲基化程度越高，Avy基因的表達受到的抑制越明顯，小鼠體毛的顏色就越深
高度甲基化
堿基連接甲基基團
(4)柳穿魚Lcyc基因和小鼠Avy基因發生甲基化修飾如圖：
從圖中看出，兩種基因的____________沒有改變，但部分堿基發生了甲基化修飾，抑制了基因的表達，進而對表型產生影響。
堿基序列
能力一　表觀遺傳的特點(考查科學思維)
1.(2022·天津卷，T5)小鼠Avy基因控制黃色體毛，該基因上游不同程度的甲基化修飾會導致其表達受不同程度抑制，使小鼠毛色發生可遺傳的改變。下列有關敘述正確的是(　　)
A.Avy基因的堿基序列保持不變
B.甲基化促進Avy基因的轉錄
C.甲基化導致Avy基因編碼的蛋白質結構改變
D.甲基化修飾不可遺傳
Avy基因上游有不同程度的甲基化修飾，但它的堿基序列保持不變,
A項正確；Avy基因上游不同程度的甲基化修飾會導致其表達受不同程度抑制，基因表達包括轉錄和翻譯，B項錯誤；甲基化會導致基因表達受抑制，但由于基因堿基序列不變，所以甲基化不會導致Avy基因編碼的蛋白質結構發生改變，C項錯誤；據題意可知,
甲基化修飾使小鼠毛色發生可遺傳的改變，D項錯誤。
解析
2.(2025·湛江模擬)小鼠胰島素樣生長因子2由Igf2基因控制合成，不僅參與血糖調節，也是調節生長發育的重要激素之一。Igf2基因的F形式發育正常，F基因突變為f后發育為矮小型小鼠。Igf2基因在傳遞過程中存在基因印記現象，相關表達過程如圖所示。下列敘述錯誤的是( )
A.Igf2基因的生理效應表明，基因與性狀的關系不是一一對應的
B.基因印記現象屬于表觀遺傳，基因的甲基化不會改變堿基序列
C.圖中親代雄性小鼠和雌性小鼠的基因型相同，但兩者的表型不同
D.一對基因型為Ff的雌雄小鼠雜交，子代的表型均為矮小型
解析
Igf2基因既能調控血糖，又能調控生長發育，說明基因和性狀的關系不是一一對應的，A項正確；基因印記現象為DNA甲基化，屬于表觀遺傳，基因的甲基化不改變堿基序列，B項正確；題圖中
的親代雄性小鼠和雌性小鼠的基因型都是Ff，但是由于雄性小鼠的F被甲基化，不能表達，因此其表型與ff相同，即矮小型，雌性小鼠的f被甲基化，F可以正常表達，因此其體型為正常型，C項正確；一對基因型為Ff的雌雄小鼠雜交，分析題圖可知，親代雄性小鼠產生的配子及比例為F∶f=1∶1，親代雌性小鼠產生的配子及比例為F∶f=1∶1，但雌配子中F和f均被甲基化，相當于僅產生f一種雌配子，則子代既有正常型又有矮小型，且比例為1∶1，D項錯誤。
解析
能力二　基因與性狀的關系(考查生命觀念)
3.(2023·湖南卷，T3)酗酒危害人類健康。乙醇在人體內先轉化為乙醛，在乙醛脫氫酶2(ALDH2)作用下再轉化為乙酸，最終轉化成CO2和水。頭孢類藥物能抑制ALDH2的活性。ALDH2基因某突變導致ALDH2活性下降或喪失。在高加索人群中該突變的基因頻率不足
5%，而東亞人群中高達30%~50%。下列敘述錯誤的是(　　)
A.相對于高加索人群，東亞人群飲酒后面臨的風險更高
B.患者在服用頭孢類藥物期間應避免攝入含酒精的藥物或食物
C.ALDH2基因突變人群對酒精耐受性下降，表明基因通過蛋白質控制生物性狀
D.飲酒前口服ALDH2酶制劑可催化乙醛轉化成乙酸，從而預防酒精中毒
若ALDH2基因突變，則可導致ALDH2活性下降或喪失，高加索人群中該突變的基因頻率不足5%，而東亞人群中高達30%~50%，所以相對于高加索人群，東亞人群飲酒后面臨的風險更高，A項正確；頭孢類藥物能抑制ALDH2的活性，因此患者在服用頭孢類藥物期間，應避免攝入含酒精的藥物或食物，B項正確；ALDH2基因突變人群體內的ALDH2活性下降或喪失，對酒精耐受性下降，
解析
說明基因通過控制酶的合成來控制代謝過程，進而控制生物體的性狀，又知ALDH2的化學本質是蛋白質，此實例表明基因通過蛋白質控制生物性狀，C項正確；ALDH2酶制劑可將乙醛轉化為乙酸，但口服ALDH2酶制劑(化學本質是蛋白質)后，ALDH2酶制劑會被消化道中的蛋白酶分解，因此飲酒前口服ALDH2酶制劑不能催化乙醛轉化為乙酸，無法預防酒精中毒，D項錯誤。
解析
4.(2025·惠州聯考)為研究與植物
生長相關的基因及其作用，科學
家獲得了基因A、B、C失活的多
種突變體，電泳分析各植株中蛋
白m和蛋白n的表達情況，結果如圖。下列分析正確的是( )
A.實驗中a、e組是對照組，b、c、d組為實驗組
B.由a組、b組可推知基因A可能促進蛋白m和蛋白n的合成
C.由a、b、e組可知基因B、C均抑制A基因的表達
D.正常植物體內，A、B、C三種基因的表達可能受到激素的調控
分析題圖可知，圖中的a是野生型，而b~e是不同的突變體，故a組是對照組，b、c、d、e組是實驗組，A項錯誤；對比a組和b組實驗，A突變體含有蛋白m和n，野生型沒有兩種蛋白，說明基因A可能促進蛋白m和蛋白n的分解，B項錯誤；對比a組和b、e組實驗，A突變體含有蛋白m和n，野生型和A+B+C三突變體沒有兩種蛋白，不能推知基因B、C均抑制A基因的表達，C項錯誤；激素發揮作用可通過影響基因的表達實現，故正常植物體內，A、B、C三種基因的表達可能受到激素的調控，D項正確。
解析
微真題/重體悟
第二部分
1.(2022·廣東卷，T7)擬南芥HPR1蛋白定位于細胞核孔結構，功能是協助mRNA轉移。與野生型相比，推測該蛋白功能缺失的突變型細胞中，有更多mRNA分布于(　　)
A.細胞核 B.細胞質
C.高爾基體 D.細胞膜
HPR1蛋白定位于細胞核孔結構，功能是協助mRNA轉移。mRNA主要在細胞核內合成，通過核孔進入細胞質中，若HPR1蛋白功能缺失，則mRNA不能轉移出細胞核。故在HPR1蛋白功能缺失的突變型細胞中，有更多mRNA分布于細胞核，故選A。
解析
2.(2020·全國卷Ⅲ，T3)細胞內有些tRNA分子的反密碼子中含有稀有堿基次黃嘌呤(I)。含有I的反密碼子在與mRNA中的密碼子互補配對時，存在如圖所示的配對方式(Gly表示甘氨酸)。下列說法錯誤的是
(　　)
A.一種反密碼子可以識別不同的密碼子
B.密碼子與反密碼子的堿基之間通過氫鍵結合
C.tRNA分子由兩條鏈組成，mRNA分子由單鏈組成
D.mRNA中的堿基改變不一定造成所編碼氨基酸的改變
根據題圖可知，反密碼子CCI可與mRNA中的GGU、GGC、GGA互補配對，說明一種反密碼子可以識別不同的密碼子，A項正確;密碼子與反密碼子的堿基互補配對，堿基之間通過氫鍵結合，B項正確；tRNA分子和mRNA分子都是單鏈結構，C項錯誤；由于某些氨基酸可對應多種密碼子，故mRNA中的堿基改變不一定造成所編碼氨基酸的改變，D項正確。
解析
3.(2023·海南卷，T13)噬菌體ФX174的遺傳物質為單鏈環狀DNA分子，部分序列如圖。
下列有關敘述正確的是(　　)
A.D基因包含456個堿基，編碼152個氨基酸
B.E基因中編碼第2個和第3個氨基酸的堿基序列，其互補DNA序列是5'—GCGTAC—3'
C.噬菌體ФX174的DNA復制需要DNA聚合酶和4種核糖核苷酸
D.E基因和D基因的編碼區序列存在部分重疊，且重疊序列編碼的氨基酸序列相同
題圖中的噬菌體DNA上，D基因起始區至終止區除了含有152個氨基酸的編碼序列，還包含終止密碼子的編碼序列，故D基因的堿基數為152×3+3=459(個)，A項錯誤；據題圖可知，E基因編碼第2個和第3個氨基酸的堿基序列為5'-GTACGC-3'，根據互補DNA與原DNA反向平行及堿基互補配對原則可知，其互補DNA序列是5'—GCGTAC—3'，B項正確；DNA復制的原料是4種脫氧核糖核苷酸，C項錯誤；D基因和E基因編碼區重疊但密碼子的讀取起點不一致，所以編碼的氨基酸序列不相同，D項錯誤。
解析
4.(2023·湖南卷，T12)細菌glg基因編碼的UDPG焦磷酸化酶在糖原合成中起關鍵作用。細菌糖原合成的平衡受到CsrAB系統的調節。CsrA蛋白可以結合glg mRNA分子，也可結合非編碼RNA分子CsrB，如圖所示。下列敘述錯誤的是(　　)
A.細菌glg基因轉錄時，RNA聚合酶識別和結合glg基因的啟動子并驅動轉錄
B.細菌合成UDPG焦磷酸化酶的肽鏈時，核糖體沿glg mRNA從5'端向3'端移動
C.抑制CsrB基因的轉錄能促進細菌糖原合成
D.CsrA蛋白都結合到CsrB上，有利于細菌糖原合成
基因轉錄時，RNA聚合酶識別并結合到基因的啟動子區域從而啟動轉錄，A項正確；翻譯過程中核糖體沿著mRNA的5'端向3'端移動，B項正確；由題圖可知，抑制CsrB基因轉錄會使CsrB RNA減少，使CsrA更多地與glg mRNA結合形成不穩定構象，最終核糖核酸酶會降解glg mRNA，而glg基因編碼的UDPG焦磷酸化酶在糖原合成中起關鍵作用，故抑制CsrB基因的轉錄能抑制細菌糖原合成,
C項錯誤；綜合上述分析可知，若CsrA蛋白都結合到CsrB上，而不與glg mRNA結合，就會使glg mRNA不被降解，有利于細菌糖原的合成，D項正確。
解析
5.(2020·全國卷Ⅱ，T29)大豆蛋白在人體內經消化道中酶的作用后，可形成小肽(短的肽鏈)。回答下列問題：
(1)在大豆細胞中，以mRNA為模板合成蛋白質時，除mRNA外還需要其他種類的核酸分子參與，它們是________________。
(2)大豆細胞中大多數mRNA和RNA聚合酶從合成部位到執行功能部位需要經過核孔。就細胞核和細胞質這兩個部位來說，作為mRNA合成部位的是________，作為mRNA執行功能部位的是________；作為RNA聚合酶合成部位的是________，作為RNA聚合酶執行功能部位的是________。
rRNA、tRNA
細胞核
細胞質
細胞質
細胞核
(3)部分氨基酸的密碼子如表所示。若來自大豆的某小肽對應的編碼序列為UACGAACAUUGG，則該小肽的氨基酸序列是_________________________
_______。若該小肽對應的DNA序列有3處堿基發生了替換，但小肽的氨基酸序列不變，則此時編碼小肽的RNA序列為_____________________。
氨基酸 密碼子
色氨酸 UGG
谷氨酸 GAA
GAG
酪氨酸 UAC
UAU
組氨酸 CAU
CAC
酪氨酸—谷氨酸—組氨酸—色氨酸
UAUGAGCACUGG
(1)以mRNA為模板翻譯合成蛋白質時，還需要tRNA作為氨基酸的運載工具，另外，rRNA參與構成的核糖體為蛋白質的合成場所。(2)mRNA在細胞核中合成后，需經過核孔進入細胞質中與核糖體結合，執行翻譯功能。RNA聚合酶的化學本質是蛋白質，是在細胞質中的核糖體上合成的，其合成后需經過核孔進入細胞核中參與轉錄過程。(3)小肽的編碼序列為mRNA的堿基序列，其上有決
解析
定氨基酸的密碼子，據題表可知，該小肽的氨基酸序列是酪氨酸—谷氨酸—組氨酸—色氨酸。因谷氨酸、酪氨酸和組氨酸不僅僅對應一種密碼子，故若該小肽對應的DNA序列有3處堿基發生了替換，但小肽的氨基酸序列不變，則對照題表，可判斷該小肽對應的mRNA上的編碼序列變為UAUGAGCACUGG。
解析課時微練(十九)　基因的表達
　
一、選擇題:本題共10小題,在每小題給出的四個選項中,只有一項是符合題目要求的
1.(2021·廣東卷,T7)金霉素(一種抗生素)可抑制tRNA與mRNA的結合,該作用直接影響的過程是(　　)
A.DNA復制 B.轉錄
C.翻譯 D.逆轉錄
2.(經典高考題)近年誕生的具有劃時代意義的CRISPR/Cas9基因編輯技術可簡單、準確地進行基因定點編輯。其原理是由一條單鏈向導RNA引導內切核酸酶Cas9到一個特定的基因位點進行切割。通過設計向導RNA中20個堿基的識別序列,可人為選擇DNA上的目標位點進行切割(如圖)。下列相關敘述錯誤的是(　　)
A.Cas9蛋白由相應基因指導在核糖體中合成
B.向導RNA中的雙鏈區遵循堿基配對原則
C.向導RNA可在逆轉錄酶催化下合成
D.若α鏈剪切位點附近序列為
……TCCAGAATC……,則相應的識別序列為……UCCAGAAUC……
3.(2022·浙江6月選考,T16)“中心法則”反映了遺傳信息的傳遞方向,其中某過程的示意圖如圖。
下列敘述正確的是(　　)
A.催化該過程的酶為RNA聚合酶
B.a鏈上任意3個堿基組成一個密碼子
C.b鏈的脫氧核苷酸之間通過磷酸二酯鍵相連
D.該過程中遺傳信息從DNA向RNA傳遞
4.(2020·全國卷Ⅲ,T1)下列關于真核生物的遺傳信息及其傳遞的敘述,錯誤的是(　　)
A.遺傳信息可以從DNA流向RNA,也可以從RNA流向蛋白質
B.細胞中以DNA的一條單鏈為模板轉錄出的RNA均可編碼多肽
C.細胞中DNA分子的堿基總數與所有基因的堿基數之和不相等
D.染色體DNA分子中的一條單鏈可以轉錄出不同的RNA分子
5.(2025·東莞模擬)DNA甲基化是指在有關酶的作用下,DNA分子中的胞嘧啶結合一個甲基基團的過程,它能在不改變DNA序列的前提下調控基因的表達。細胞中存在兩種DNA甲基化酶,從頭甲基化酶只作用于非甲基化的DNA,使其半甲基化;維持甲基化酶只作用于DNA的半甲基化位點,使其全甲基化(如圖所示)。下列有關敘述正確的是(　　)
A.甲基化后的DNA在復制時,堿基配對的方式會發生改變
B.甲基基團與胞嘧啶結合導致基因突變,進而引起生物性狀改變
C.從頭甲基化酶與維持甲基化酶功能不同,但二者結構可能相同
D.從頭甲基化酶不能作用于全甲基化的DNA復制一次所形成的子代DNA
6.(2024·湖南卷,T10)非酒精性脂肪性肝病是以肝細胞的脂肪變性和異常貯積為病理特征的慢性肝病。葡萄糖在肝臟中以糖原和甘油三酯兩種方式儲存。蛋白R1在高爾基體膜上先后經S1和S2蛋白水解酶酶切后被激活,進而啟動脂肪酸合成基因(核基因)的轉錄。糖原合成的中間代謝產物UDPG能夠通過膜轉運蛋白F5進入高爾基體內,抑制S1蛋白水解酶的活性,調控機制如圖所示。下列敘述錯誤的是(　　)
A.體內多余的葡萄糖在肝細胞中優先轉化為糖原,糖原飽和后轉向脂肪酸合成
B.敲除F5蛋白的編碼基因會增加非酒精性脂肪肝的發生率
C.降低高爾基體內UDPG量或S2蛋白失活會誘發非酒精性脂肪性肝病
D.激活后的R1通過核孔進入細胞核,啟動脂肪酸合成基因的轉錄
7.在體外用14C標記半胱氨酸 tRNA復合物中的半胱氨酸(Cys),得到*Cys tRNACys,再用無機催化劑鎳將其中的半胱氨酸還原成丙氨酸(Ala),得到*Ala tRNACys(見圖,tRNA不變)。如果該*Ala tRNACys參與翻譯過程,則下列說法正確的是(　　)
A.在一個mRNA分子上不能同時合成多條被14C標記的多肽鏈
B.反密碼子與密碼子的配對由tRNA上結合的氨基酸決定
C.新合成的肽鏈中,原來Cys的位置會被替換為14C標記的Ala
D.新合成的肽鏈中,原來Ala的位置會被替換為14C標記的Cys
8.真核生物的基因中含有外顯子和內含子。細胞核內剛剛轉錄而來的RNA為前體mRNA,前體mRNA中的內含子在RNA自身以及其他蛋白復合物的作用下被剪切,形成mRNA運出細胞核。如圖為前體mRNA的剪切示意圖,下列相關敘述正確的是(　　)
A.圖中的a、c分別為啟動子和終止子
B.前體mRNA能與核糖體直接結合進行翻譯過程
C.蛋白質復合物具有識別特定核糖核苷酸序列的功能
D.前體mRNA加工形成mRNA的過程發生在細胞質基質中
9.研究發現,AGPAT2基因表達的下調會延緩脂肪生成,湖羊尾部蓄脂量小,而廣靈大尾羊尾部蓄脂量大。研究人員以若干只兩種羊的尾部脂肪組織為材料,檢測AGPAT2基因啟動子區7個位點的甲基化程度及基因表達水平,結果如圖,下列敘述正確的是(　　)
[注]　數字代表不同位點,黑色面積代表甲基化率。
A.甲基化程度的差異會導致兩種羊脂肪組織中AGPAT2基因的堿基序列不同
B.AGPAT2基因的甲基化可遺傳給后代,并改變DNA分子中堿基配對方式
C.第33和63位點上的甲基化差異是影響AGPAT2基因表達量的關鍵因素
D.兩種羊中AGPAT2基因的甲基化程度與其在脂肪組織中的表達量呈正相關
10.(2025·玉溪模擬)發現真核生物中編碼A蛋白的基因上游有能增強基因表達的DNA序列,被稱為增強子,增強子的作用機理如圖。下列相關敘述正確的是(　　)
A.增強子通過控制激活因子的合成發揮作用
B.增強子的核苷酸序列改變將引起A蛋白空間結構的改變
C.圖中“ ”處代表DNA聚合酶,增強子可以增強其與啟動子的結合
D.增強子發揮作用時需要依賴染色質的纏繞使其與A蛋白基因相互靠近
二、非選擇題
11.(2023·廣東卷,T17)放射性心臟損傷是由電離輻射誘導的大量心肌細胞凋亡產生的心臟疾病。一項新的研究表明,circRNA可以通過miRNA調控P基因表達進而影響細胞凋亡,調控機制如圖所示。miRNA是細胞內一種單鏈小分子RNA,可與mRNA靶向結合并使其降解。circRNA是細胞內一種閉合環狀RNA,可靶向結合miRNA使其不能與mRNA結合,從而提高mRNA的翻譯水平。
回答下列問題:
(1)放射刺激心肌細胞產生的_______會攻擊生物膜的磷脂分子,導致放射性心肌損傷。
(2)前體mRNA是通過_______酶以DNA的一條鏈為模板合成的,可被剪切成circRNA等多種RNA。circRNA和mRNA在細胞質中通過對_______的競爭性結合,調節基因表達。
(3)據圖分析,miRNA表達量升高可影響細胞凋亡,其可能的原因是_______________________________________________________________________________。
(4)根據以上信息,除了減少miRNA的表達之外,試提出一個治療放射性心臟損傷的新思路:_____________________________________________________________________________________________。
12.(科學探究)(2022·江蘇卷,T21)科學家研發了多種RNA藥物用于疾病治療和預防,圖中①~④示意4種RNA藥物的作用機制。請回答下列問題:
(1)細胞核內RNA轉錄合成以____________為模板,需要_______的催化。前體mRNA需加工為成熟的mRNA,才能轉運到細胞質中發揮作用,說明_______對大分子物質的轉運具有選擇性。
(2)機制①:有些杜興氏肌營養不良癥患者DMD蛋白基因的51外顯子片段中發生_______,提前產生終止密碼子,從而不能合成DMD蛋白。為治療該疾病,將反義RNA藥物導入細胞核,使其與51外顯子轉錄產物結合形成_______,DMD前體mRNA剪接時,異常區段被剔除,從而合成有功能的小DMD蛋白,減輕癥狀。
(3)機制②:有些高膽固醇血癥患者的PCSK9蛋白可促進低密度脂蛋白的內吞受體降解,血液中膽固醇含量偏高。轉入與PCSK9 mRNA特異性結合的siRNA,導致PCSK9 mRNA被剪斷,從而抑制細胞內的_______合成,治療高膽固醇血癥。
(4)機制③:mRNA藥物進入患者細胞內可表達正常的功能蛋白,替代變異蛋白發揮治療作用。通常將mRNA藥物包裝成脂質體納米顆粒,目的是__________________________________。
(5)機制④:編碼冠狀病毒S蛋白的mRNA疫苗,進入人體細胞,在內質網上的核糖體中合成S蛋白,經過_____________________修飾加工后輸送出細胞,可作為_______誘導人體產生特異性免疫反應。
(6)接種了兩次冠狀病毒滅活疫苗后,若第三次加強接種改為重組冠狀病毒疫苗,根據人體特異性免疫反應機制分析,進一步提高免疫力的原因有____________________________________________________________________________。
課時微練(十九)　基因的表達
1.C　解析　DNA復制是以DNA為模板合成DNA的過程,不涉及tRNA與mRNA的結合,A項不符合題意;轉錄是以DNA的一條鏈為模板合成RNA的過程,依據題意分析可知金霉素沒有抑制轉錄過程,B項不符合題意;tRNA與mRNA結合發生在翻譯過程中,金霉素的作用直接影響翻譯過程,C項符合題意;逆轉錄是以RNA為模板合成DNA的過程,此過程中不涉及tRNA與mRNA的結合,D項不符合題意。
2.C　解析　Cas9蛋白由相應基因轉錄出的mRNA指導在核糖體中合成,A項正確;向導RNA中的雙鏈區遵循堿基(互補)配對原則,B項正確;逆轉錄是以RNA為模板合成DNA,C項錯誤;由題圖可知,α鏈的互補鏈可與識別序列互補結合,故α鏈與識別序列的堿基序列相同,只需將α鏈中的T換成U即可,D項正確。
3.C　解析　題圖為以RNA為模板合成DNA的逆轉錄過程,逆轉錄過程需要逆轉錄酶,A項錯誤;翻譯形成多肽的mRNA上可決定一個氨基酸的三個相鄰堿基稱為密碼子,該RNA是逆轉錄的模板,不是翻譯的模板,B項錯誤;b鏈為單鏈DNA,單鏈DNA分子中兩個相鄰的脫氧核苷酸之間通過磷酸二酯鍵相連,C項正確;逆轉錄過程中遺傳信息從RNA向DNA傳遞,D項錯誤。
4.B　解析　真核生物的遺傳物質是DNA,因此真核生物的遺傳信息儲存在DNA中,遺傳信息的傳遞遵循中心法則,即遺傳信息可以從DNA流向DNA,也可以從DNA流向RNA,進而流向蛋白質,A項正確;細胞中一個DNA分子中含有多個基因,而每個基因都具有獨立性,因此以DNA的一條單鏈為模板轉錄出的RNA可以是mRNA(可編碼多肽),也可以是tRNA或rRNA,B項錯誤、D項正確;由于基因通常是具有遺傳效應的DNA片段,在DNA分子中還存在沒有遺傳效應的片段,因此細胞中DNA分子的堿基總數與所有基因的堿基數之和不相等,C項正確。
5.D　解析　甲基化是在不改變DNA序列的前提下調控基因的表達,因此甲基化后的DNA復制時,堿基配對的方式不會發生改變,A項錯誤;甲基化是DNA分子中的胞嘧啶結合一個甲基基團,從而調控基因的表達,進而引起生物性狀改變,該過程沒有發生基因突變,B項錯誤;一般情況下,酶的結構不同,功能就不同,從頭甲基化酶與維持甲基化酶的功能不同,所以它們的結構也不同,C項錯誤;全甲基化的DNA復制一次所形成的子代DNA都是半甲基化的,需要維持甲基化酶的催化才能獲得與親代分子相同的全甲基化DNA,而從頭甲基化酶不能作用于半甲基化的DNA,D項正確。
6.C　解析　據題意知,糖原合成的中間代謝產物UDPG通過F5蛋白進入高爾基體內,抑制S1蛋白水解酶的活性,從而抑制蛋白R1的激活,進而抑制脂肪酸的合成,體內多余的葡萄糖在肝細胞中優先轉化為糖原,糖原飽和后轉向脂肪酸合成,且敲除F5蛋白的編碼基因因抑制UDPG的轉運而利于蛋白R1的激活,從而利于脂肪酸的合成,進而增加非酒精性脂肪肝的發生率,A、B兩項正確。UDPG進入高爾基體不利于脂肪酸的合成,降低高爾基體中UDPG量有利于脂肪酸的合成,從而會誘發非酒精性脂肪性肝病;蛋白R1經S1、S2蛋白水解酶酶切后被激活,進而啟動脂肪酸合成基因的轉錄,S2蛋白失活不利于脂肪酸的合成,C項錯誤。R1屬于蛋白質,其可通過核孔進入細胞核,D項正確。
7.C　解析　在一個mRNA分子上可以先后結合多個核糖體,可同時合成多條多肽鏈,A項錯誤;反密碼子與密碼子的配對遵循堿基互補配對原則,是由密碼子決定的,B項錯誤;依據題干信息可知,用無機催化劑鎳將*Cys tRNACys中的半胱氨酸還原成丙氨酸時,tRNA不變,由此推測與其配對的密碼子也未變,但所決定的氨基酸由半胱氨酸轉變為丙氨酸,新合成的肽鏈中,原來Cys的位置會被替換為14C標記的Ala,C項正確,D項錯誤。
8.C　解析　啟動子和終止子為基因上的調控序列,題圖中的a、c均為前體mRNA上的片段,不是啟動子和終止子,A項錯誤;前體mRNA需要經過加工形成mRNA后,才能與核糖體結合進行翻譯過程,B項錯誤;蛋白質復合物具有識別特定核糖核苷酸序列的功能,進而剪切前體mRNA,C項正確;前體mRNA加工形成mRNA的過程發生在細胞核中,形成的mRNA運出細胞核進入細胞質基質中,D項錯誤。
9.C　解析　甲基化會影響基因的轉錄,不會改變基因的堿基序列,A項錯誤;AGPAT2基因的甲基化可遺傳給后代,不會改變DNA分子中堿基配對方式,B項錯誤;結合題圖可知,湖羊和廣靈大尾羊AGPAT2基因啟動子區在第33和63位點上的甲基化存在差異,這是影響AGPAT2基因表達量高低的關鍵因素,C項正確;湖羊AGPAT2基因啟動子區甲基化程度較高,尾部蓄脂量小,廣靈大尾羊AGPAT2基因啟動子區甲基化程度較低,尾部蓄脂量大,兩種羊中AGPAT2基因的甲基化程度與其在脂肪組織中的表達量呈負相關,D項錯誤。
10.D　解析　增強子通過與激活因子的結合來發揮作用,A項錯誤;增強子的作用是增強A蛋白基因表達,不會引起A蛋白空間結構的改變,B項錯誤;轉錄啟動需要RNA聚合酶,增強子可以增強其與啟動子的結合,C項錯誤;題圖顯示染色質的纏繞結構,使序列上相隔很遠的基因相互接觸,D項正確。
11.答案　(1)自由基　(2)RNA聚合　miRNA　(3)P蛋白能抑制細胞凋亡,miRNA表達量升高,與P基因的mRNA結合并使其降解,導致合成的P蛋白減少,無法抑制細胞凋亡　(4)可通過增大細胞內circRNA的含量,靶向結合miRNA,使其不能與P基因的mRNA結合,從而提高P基因的表達量,抑制細胞凋亡
解析　(1)放射刺激心肌細胞,可產生大量自由基,攻擊生物膜的磷脂分子,導致放射性心肌損傷。(2)RNA聚合酶能催化轉錄過程,以DNA的一條鏈為模板,通過堿基互補配對原則合成前體mRNA。由題圖可知,miRNA既能與P基因mRNA結合,降低P基因mRNA的翻譯水平,又能與circRNA結合,提高P基因mRNA的翻譯水平,故circRNA和mRNA在細胞質中通過對miRNA的競爭性結合,調節基因表達。(3)P蛋白能抑制細胞凋亡,當miRNA表達量升高時,大量miRNA與P基因mRNA結合,并使P基因mRNA降解,導致合成的P蛋白減少,無法抑制細胞凋亡。(4)根據以上信息,除了減少miRNA的表達之外,還能通過增大細胞內circRNA的含量,靶向結合miRNA,使其不能與P基因mRNA結合,從而提高P基因的表達量,抑制細胞凋亡。
12.答案　(1)DNA的一條鏈　RNA聚合酶　核孔　(2)基因突變　雙鏈RNA　(3)PCSK9蛋白　(4)利于mRNA藥物進入組織細胞　(5)內質網和高爾基體　抗原　(6)可激發機體的二次免疫過程,能產生更多的抗體和記憶細胞;促進機體產生不同的抗體和記憶細胞
解析　(1)轉錄是以DNA的一條鏈為模板合成RNA的過程,該過程需要RNA聚合酶的催化;前體mRNA需要加工為成熟的mRNA后才能被轉移到細胞質中發揮作用,該過程是通過核孔進行的,說明核孔對大分子物質的轉運具有選擇性。(2)若DMD蛋白基因的51外顯子片段中發生基因突變,即發生堿基的增添、替換或缺失,可能導致mRNA上的堿基發生改變,終止密碼子提前出現,從而不能合成DMD蛋白而引發杜興氏肌營養不良;為治療該疾病,將反義RNA藥物導入細胞核,使其與51外顯子轉錄產物結合形成雙鏈RNA,DMD前體mRNA剪接時,異常區段被剔除,從而合成有功能的小DMD蛋白,減輕癥狀。(3)高膽固醇血癥是由于血液中膽固醇含量過高引起的,轉入與PCSK9 mRNA特異性結合的siRNA,導致PCSK9 mRNA不能發揮作用,即不能作為模板翻譯出PCSK9蛋白,低密度脂蛋白的內吞受體降解減慢,從而使血液中膽固醇含量正常。(4)通常將mRNA藥物包裝成脂質體納米顆粒,脂質體與細胞膜的基本結構類似,利于mRNA藥物進入組織細胞。(共39張PPT)
基因的表達
課時微練(十九)
一、選擇題：本題共10小題，在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的
1.(2021·廣東卷，T7)金霉素(一種抗生素)可抑制tRNA與mRNA的結合，該作用直接影響的過程是( )
A.DNA復制 B.轉錄
C.翻譯 D.逆轉錄
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DNA復制是以DNA為模板合成DNA的過程，不涉及tRNA與mRNA的結合，A項不符合題意；轉錄是以DNA的一條鏈為模板合成RNA的過程，依據題意分析可知金霉素沒有抑制轉錄過程，B項不符合題意；tRNA與mRNA結合發生在翻譯過程中，金霉素的作用直接影響翻譯過程，C項符合題意；逆轉錄是以RNA為模板合成DNA的過程，此過程中不涉及tRNA與mRNA的結合，D項不符合題意。
解析
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2.(經典高考題)近年誕生的具有劃時代意義的CRISPR/Cas9基因編輯技術可簡單、準確地進行基因定點編輯。其原理是由一條單鏈向導RNA引導內切核酸酶Cas9到一個特定的基因位點進行切割。通過設計向導RNA中20個堿基的識別序列，可人為選擇DNA上的目標位點進行切割(如圖)。下列相關敘述錯誤的是( )
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A.Cas9蛋白由相應基因指導在核糖體中合成
B.向導RNA中的雙鏈區遵循堿基配對原則
C.向導RNA可在逆轉錄酶催化下合成
D.若α鏈剪切位點附近序列為……TCCAGAATC……，則相應的識別序列為……UCCAGAAUC……
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Cas9蛋白由相應基因轉錄出的mRNA指導在核糖體中合成，A項正確；向導RNA中的雙鏈區遵循堿基(互補)配對原則，B項正確；逆轉錄是以RNA為模板合成DNA，C項錯誤；由題圖可知，α鏈的互補鏈可與識別序列互補結合，故α鏈與識別序列的堿基序列相同，只需將α鏈中的T換成U即可，D項正確。
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心法則”反映了遺傳信息的傳遞
方向，其中某過程的示意圖如圖。
下列敘述正確的是( )
A.催化該過程的酶為RNA聚合酶
B.a鏈上任意3個堿基組成一個密碼子
C.b鏈的脫氧核苷酸之間通過磷酸二酯鍵相連
D.該過程中遺傳信息從DNA向RNA傳遞
題圖為以RNA為模板合成DNA的逆轉錄過程，逆轉錄過程需要逆轉錄酶，A項錯誤；翻譯形成多肽的mRNA上可決定一個氨基酸的三個相鄰堿基稱為密碼子，該RNA是逆轉錄的模板，不是翻譯的模板，B項錯誤；b鏈為單鏈DNA，單鏈DNA分子中兩個相鄰的脫氧核苷酸之間通過磷酸二酯鍵相連，C項正確；逆轉錄過程中遺傳信息從RNA向DNA傳遞，D項錯誤。
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4.(2020·全國卷Ⅲ，T1)下列關于真核生物的遺傳信息及其傳遞的敘述，錯誤的是( )
A.遺傳信息可以從DNA流向RNA，也可以從RNA流向蛋白質
B.細胞中以DNA的一條單鏈為模板轉錄出的RNA均可編碼多肽
C.細胞中DNA分子的堿基總數與所有基因的堿基數之和不相等
D.染色體DNA分子中的一條單鏈可以轉錄出不同的RNA分子
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真核生物的遺傳物質是DNA，因此真核生物的遺傳信息儲存在DNA中，遺傳信息的傳遞遵循中心法則，即遺傳信息可以從DNA流向DNA，也可以從DNA流向RNA，進而流向蛋白質，A項正確;細胞中一個DNA分子中含有多個基因，而每個基因都具有獨立性,因此以DNA的一條單鏈為模板轉錄出的RNA可以是mRNA(可編碼多肽)，也可以是tRNA或rRNA，B項錯誤、D項正確；由于基因通常是具有遺傳效應的DNA片段，在DNA分子中還存在沒有遺傳效應的片段，因此細胞中DNA分子的堿基總數與所有基因的堿基數之和不相等，C項正確。
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A.甲基化后的DNA在復制時，堿基配對的方式會發生改變
B.甲基基團與胞嘧啶結合導致基因突變，進而引起生物性狀改變
C.從頭甲基化酶與維持甲基化酶功能不同，但二者結構可能相同
D.從頭甲基化酶不能作用于全甲基化的DNA復制一次所形成的子代DNA
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甲基化是在不改變DNA序列的前提下調控基因的表達，因此甲基化后的DNA復制時，堿基配對的方式不會發生改變，A項錯誤；
解析
甲基化是DNA分子中的胞嘧啶結合一個甲基基團，從而調控基因的表達，進而引起生物性狀改變，該過程沒有發生基因突變，B項錯誤；一般情況下，酶的結構不同，功能就不同，從頭甲基化酶與維持甲基化酶的功能不同，所以它們的結構也不同，C項錯誤；全甲基化的DNA復制一次所形成的子代DNA都是半甲基化的,需要維持甲基化酶的催化才能獲得與親代分子相同的全甲基化DNA，而從頭甲基化酶不能作用于半甲基化的DNA，D項正確。
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6.(2024·湖南卷，T10)非酒精性脂肪性肝病是以肝細胞的脂肪變性和異常貯積為病理特征的慢性肝病。葡萄糖在肝臟中以糖原和甘油三酯兩種方式儲存。蛋白R1在高爾基體膜上先后經S1和S2蛋白水解酶酶切后被激活，進而啟動脂肪酸合成基因(核基因)的轉錄。糖原合成的中間代謝產物UDPG能夠通過膜轉運蛋白F5進入高爾基體內，抑制S1蛋白水解酶的活性，調控機制如圖所示。下列敘述錯誤的是( )
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A.體內多余的葡萄糖在肝細胞中優先轉化為糖原，糖原飽和后轉向脂肪酸合成
B.敲除F5蛋白的編碼基因會增加非酒精性脂肪肝的發生率
C.降低高爾基體內UDPG量或S2蛋白失活會誘發非酒精性脂肪性肝病
D.激活后的R1通過核孔進入細胞核，啟動脂肪酸合成基因的轉錄
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據題意知，糖原合成的中間代謝產物UDPG通過F5蛋白進入高爾基體內，抑制S1蛋白水解酶的活性，從而抑制蛋白R1的激活，進而抑制脂肪酸的合成，體內多余的葡萄糖在肝細胞中優先轉化為糖原，糖原飽和后轉向脂肪酸合成，且敲除F5蛋白的編碼基因因抑制UDPG的轉運而利于蛋白R1的激活，從而利于脂肪酸的合成,進而增加非酒精性脂肪肝的發生率，A、B兩項正確。UDPG進入
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高爾基體不利于脂肪酸的合成，降低高爾基體中UDPG量有利于脂肪酸的合成，從而會誘發非酒精性脂肪性肝病；蛋白R1經S1、S2蛋白水解酶酶切后被激活，進而啟動脂肪酸合成基因的轉錄，S2蛋白失活不利于脂肪酸的合成，C項錯誤。R1屬于蛋白質，其可通過核孔進入細胞核，D項正確。
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7.在體外用14C標記半胱氨酸-tRNA復合物中的半胱氨酸(Cys)，得到*Cys-tRNACys，再用無機催化劑鎳將其中的半胱氨酸還原成丙氨酸(Ala)，得到*Ala-tRNACys(見圖，tRNA不變)。如果該*Ala-tRNACys參與翻譯過程，則下列說法正確的是( )
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A.在一個mRNA分子上不能同時合成多條被14C標記的多肽鏈
B.反密碼子與密碼子的配對由tRNA上結合的氨基酸決定
C.新合成的肽鏈中，原來Cys的位置會被替換為14C標記的Ala
D.新合成的肽鏈中，原來Ala的位置會被替換為14C標記的Cys
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在一個mRNA分子上可以先后結合多個核糖體，可同時合成多條多肽鏈，A項錯誤；反密碼子與密碼子的配對遵循堿基互補配對原則，是由密碼子決定的，B項錯誤；依據題干信息可知，用無機催化劑鎳將*Cys-tRNACys中的半胱氨酸還原成丙氨酸時，tRNA不變，由此推測與其配對的密碼子也未變，但所決定的氨基酸由半胱氨酸轉變為丙氨酸，新合成的肽鏈中，原來Cys的位置會被替換為14C標記的Ala，C項正確，D項錯誤。
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8.真核生物的基因中含有外顯子和內含子。細胞核內剛剛轉錄而來的RNA為前體mRNA，前體mRNA中的內含子在RNA自身以及其他蛋白復合物的作用下被剪切，形成mRNA運出細胞核。如圖為前體mRNA的剪切示意圖，下列相關敘述正確的是( )
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A.圖中的a、c分別為啟動子和終止子
B.前體mRNA能與核糖體直接結合進行翻譯過程
C.蛋白質復合物具有識別特定核糖核苷酸序列的功能
D.前體mRNA加工形成mRNA的過程發生在細胞質基質中
啟動子和終止子為基因上的調控序列，題圖中的a、c均為前體mRNA上的片段，不是啟動子和終止子，A項錯誤；前體mRNA需要經過加工形成mRNA后，才能與核糖體結合進行翻譯過程，B項錯誤；蛋白質復合物具有識別特定核糖核苷酸序列的功能，進而剪切前體mRNA，C項正確；前體mRNA加工形成mRNA的過程發生在細胞核中，形成的mRNA運出細胞核進入細胞質基質中，D項錯誤。
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9.研究發現，AGPAT2基因表達的下調會延緩脂肪生成，湖羊尾部蓄脂量小，而廣靈大尾羊尾部蓄脂量大。研究人員以若干只兩種羊的尾部脂肪組織為材料，檢測AGPAT2基因啟動子區7個位點的甲基化程度及基因表達水平，結果如圖，下列敘述正確的是( )
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[注]　數字代表不同位點，黑色面積代表甲基化率。
A.甲基化程度的差異會導致兩種羊脂肪組織中AGPAT2基因的堿基序列不同
B.AGPAT2基因的甲基化可遺傳給后代，并改變DNA分子中堿基配對方式
C.第33和63位點上的甲基化差異是影響AGPAT2基因表達量的關鍵因素
D.兩種羊中AGPAT2基因的甲基化程度與其在脂肪組織中的表達量呈正相關
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甲基化會影響基因的轉錄，不會改變基因的堿基序列，A項錯誤；AGPAT2基因的甲基化可遺傳給后代，不會改變DNA分子中堿基配對方式，B項錯誤；結合題圖可知，湖羊和廣靈大尾羊AGPAT2基因啟動子區在第33和63位點上的甲基化存在差異，這是影響AGPAT2基因表達量高低的關鍵因素，C項正確；湖羊AGPAT2基因啟動子區甲基化程度較高，尾部蓄脂量小，廣靈大尾羊AGPAT2基因啟動子區甲基化程度較低，尾部蓄脂量大，兩種羊中AGPAT2基因的甲基化程度與其在脂肪組織中的表達量呈負相關，D項錯誤。
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10.(2025·玉溪模擬)發現真核生物中編碼A蛋白的基因上游有能增強基因表達的DNA序列，被稱為增強子，增強子的作用機理如圖。下列相關敘述正確的是( )
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A.增強子通過控制激活因子的合成發揮作用
B.增強子的核苷酸序列改變將引起A蛋白空間結構的改變
C.圖中“ ”處代表DNA聚合酶，增強子可以增強其與啟動子的結合
D.增強子發揮作用時需要依賴染色質的纏繞使其與A蛋白基因相互靠近
增強子通過與激活因子的結合來發揮作用，A項錯誤；增強子的作用是增強A蛋白基因表達，不會引起A蛋白空間結構的改變，B項錯誤；轉錄啟動需要RNA聚合酶，增強子可以增強其與啟動子的結合，C項錯誤；題圖顯示染色質的纏繞結構，使序列上相隔很遠的基因相互接觸，D項正確。
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二、非選擇題
11.(2023·廣東卷，T17)放射性心臟損傷是由電離輻射誘導的大量心肌細胞凋亡產生的心臟疾病。一項新的研究表明，circRNA可以通過miRNA調控P基因表達進而影響細胞凋亡，調控機制如圖所示。miRNA是細胞內一種單鏈小分子RNA，可與mRNA靶向結合并使其降解。circRNA是細胞內一種閉合環狀RNA，可靶向結合miRNA使其不能與mRNA結合，從而提高mRNA的翻譯水平。
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回答下列問題:
(1)放射刺激心肌細胞產生的__________會攻擊生物膜的磷脂分子，導致放射性心肌損傷。
(2)前體mRNA是通過___________酶以DNA的一條鏈為模板合成的，可被剪切成circRNA等多種RNA。circRNA和mRNA在細胞質中通過對_____________的競爭性結合，調節基因表達。
自由基
RNA聚合
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(3)據圖分析，miRNA表達量升高可影響細胞凋亡，其可能的原因是________________________________________________________________________________________________________________。
(4)根據以上信息，除了減少miRNA的表達之外，試提出一個治療放射性心臟損傷的新思路:_______________________________________
________________________________________________________________________________。
P蛋白能抑制細胞凋亡，miRNA表達量升高，與P基因的mRNA結合并使其降解，導致合成的P蛋白減少，無法抑制細胞凋亡
可通過增大細胞內circRNA的含量，靶向結合miRNA，使其不能與P基因的mRNA結合，從而提高P基因的表達量，抑制細胞凋亡
(1)放射刺激心肌細胞，可產生大量自由基，攻擊生物膜的磷脂分子，導致放射性心肌損傷。(2)RNA聚合酶能催化轉錄過程，以DNA的一條鏈為模板，通過堿基互補配對原則合成前體mRNA。由題圖可知，miRNA既能與P基因mRNA結合，降低P基因mRNA的翻譯水平，又能與circRNA結合，提高P基因mRNA的翻譯水平,故circRNA和mRNA在細胞質中通過對miRNA的競爭性結合，調節基因表達。(3)P蛋白能抑制細胞凋亡，當miRNA表達量升高時,
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大量miRNA與P基因mRNA結合，并使P基因mRNA降解，導致合成的P蛋白減少，無法抑制細胞凋亡。(4)根據以上信息，除了減少miRNA的表達之外，還能通過增大細胞內circRNA的含量，靶向結合miRNA，使其不能與P基因mRNA結合，從而提高P基因的表達量，抑制細胞凋亡。
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12.(科學探究)(2022·江蘇卷，T21)科學家研發了多種RNA藥物用于疾病治療和預防，圖中①~④示意4種RNA藥物的作用機制。請回答下列問題:
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(1)細胞核內RNA轉錄合成以________________為模板，需要_____________的催化。前體mRNA需加工為成熟的mRNA，才能轉運到細胞質中發揮作用，說明_________對大分子物質的轉運具有選擇性。
(2)機制①:有些杜興氏肌營養不良癥患者DMD蛋白基因的51外顯子片段中發生_____________，提前產生終止密碼子，從而不能合成DMD蛋白。為治療該疾病，將反義RNA藥物導入細胞核，使其與51外顯子轉錄產物結合形成_____________，DMD前體mRNA剪接時，異常區段被剔除，從而合成有功能的小DMD蛋白，減輕癥狀。
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DNA的一條鏈
RNA聚合酶
核孔
基因突變
雙鏈RNA
(3)機制②:有些高膽固醇血癥患者的PCSK9蛋白可促進低密度脂蛋白的內吞受體降解，血液中膽固醇含量偏高。轉入與PCSK9 mRNA特異性結合的siRNA，導致PCSK9 mRNA被剪斷，從而抑制細胞內的_____________合成，治療高膽固醇血癥。
(4)機制③:mRNA藥物進入患者細胞內可表達正常的功能蛋白，替代變異蛋白發揮治療作用。通常將mRNA藥物包裝成脂質體納米顆粒，目的是_______________________________。
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PCSK9蛋白
利于mRNA藥物進入組織細胞
(5)機制④:編碼冠狀病毒S蛋白的mRNA疫苗，進入人體細胞，在內質網上的核糖體中合成S蛋白，經過____________________修飾加工后輸送出細胞，可作為________誘導人體產生特異性免疫反應。
(6)接種了兩次冠狀病毒滅活疫苗后，若第三次加強接種改為重組冠狀病毒疫苗，根據人體特異性免疫反應機制分析，進一步提高免疫力的原因有_________________________________________________
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內質網和高爾基體
抗原
可激發機體的二次免疫過程，能產生更多的抗體和記憶細胞；促進機體產生不同的抗體和記憶細胞
(1)轉錄是以DNA的一條鏈為模板合成RNA的過程，該過程需要RNA聚合酶的催化；前體mRNA需要加工為成熟的mRNA后才能被轉移到細胞質中發揮作用，該過程是通過核孔進行的，說明核孔對大分子物質的轉運具有選擇性。(2)若DMD蛋白基因的51外顯子片段中發生基因突變，即發生堿基的增添、替換或缺失，可能導致mRNA上的堿基發生改變，終止密碼子提前出現，從而不能合成DMD蛋白而引發杜興氏肌營養不良；為治療該疾病，將反義
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RNA藥物導入細胞核，使其與51外顯子轉錄產物結合形成雙鏈RNA，DMD前體mRNA剪接時，異常區段被剔除，從而合成有功能的小DMD蛋白，減輕癥狀。(3)高膽固醇血癥是由于血液中膽固醇含量過高引起的，轉入與PCSK9 mRNA特異性結合的siRNA，導致PCSK9 mRNA不能發揮作用，即不能作為模板翻譯出PCSK9蛋白，低密度脂蛋白的內吞受體降解減慢，從而使血液中膽固醇含量正常。(4)通常將mRNA藥物包裝成脂質體納米顆粒，脂質體與細胞膜的基本結構類似，利于mRNA藥物進入組織細胞。
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