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第3講 基因的表達 一、單項選擇題 1．(2017年安徽宣城二調(diào))下列關于遺傳信息及其表達的敘述，正確的是(　　) A．原核生物的遺傳信息都儲存于細胞擬核DNA中 B．真核細胞在個體不同發(fā)育時期產(chǎn)生的mRNA都不相同 C．細胞中轉(zhuǎn)錄和翻譯時的模板及堿基配對方式都不相同 D．遺傳密碼的簡并性有利于保持遺傳信息的穩(wěn)定性 【答案】D　 【解析】原核生物細胞質(zhì)中的質(zhì)粒(環(huán)狀DNA)也攜帶遺傳信息；管家基因是都表達的，如呼吸酶基因在各個時期都表達，故真核細胞在個體不同發(fā)育時期產(chǎn)生的mRNA不完全相同；轉(zhuǎn)錄時的堿基配對方式是A—U、T—A、C—G、G—C，翻譯時的堿基配對方式是A—U、U—A、C—G、G—C，所以是不完全相同的。 2．關于如圖所示生理過程的敘述，正確的是(　　) A．物質(zhì)1上的三個相鄰堿基叫作密碼子 B．該過程需要mRNA、tRNA、rRNA參與 C．多個結構1共同完成一條物質(zhì)2的合成 D．結構1讀取到AUG時，物質(zhì)2合成終止 【答案】B　 【解析】本題考查基因的表達。物質(zhì)1是mRNA，mRNA上決定一個氨基酸的三個相鄰的堿基構成一個密碼子；題圖所示為翻譯過程，需要mRNA(翻譯的模板)、tRNA(轉(zhuǎn)運氨基酸的工具)、rRNA(組成核糖體的主要成分之一)參與；結構1是核糖體，每個核糖體都獨自合成一條多肽鏈；據(jù)多肽鏈長短可知結構1是從左向右移動的，所以結構1讀取到UAA時，肽鏈合成終止；讀取到AUG時，物質(zhì)2開始合成。 3．如圖為細胞核內(nèi)發(fā)生的部分生命活動，其中甲、乙表示物質(zhì)，①②表示過程。下列相關敘述中正確的是(　　) A．①和②中均出現(xiàn)堿基A與U配對，G與C配對 B．①需要的RNA聚合酶通過核孔從細胞質(zhì)運入細胞核 C．乙在細胞核內(nèi)與核糖體相結合，并利用其上的密碼子指導蛋白質(zhì)的合成 D．正常人體骨骼肌細胞中只能發(fā)生圖中的②，而不能發(fā)生① 【答案】D　 【解析】①為DNA復制，堿基配對方式為A—T、T—A、C—G、G—C；②為轉(zhuǎn)錄，堿基配對方式為T—A、A—U和G—C、C—G，A錯誤。①需要DNA聚合酶，不需要RNA聚合酶，②需要RNA聚合酶，B錯誤。乙是mRNA，其通過核孔進入細胞質(zhì)并與核糖體相結合，且利用其上的密碼子指導蛋白質(zhì)的合成，C錯誤。正常人體骨骼肌細胞屬于高度分化的細胞，不具有細胞增殖的能力，因而只發(fā)生圖中的②，而不能發(fā)生圖中的①，D正確。 4．右圖為有關遺傳信息傳遞和表達的模擬實驗，下列相關敘述合理的是(　　) A．若X是mRNA，Y是多肽，則試管內(nèi)必須加入氨基酸 B．若X是DNA，Y含有U，則試管內(nèi)必須加入逆轉(zhuǎn)錄酶 C．若X是tRNA，Y是多肽，則試管內(nèi)必須加入脫氧核苷酸 D．若X是HIV的RNA，Y是DNA，則試管內(nèi)必須加入DNA酶 【答案】A　 【解析】若X是mRNA，Y是多肽，則試管內(nèi)發(fā)生的是翻譯過程，因此試管內(nèi)必須加入氨基酸；若X是DNA，Y含有U，即Y為RNA，則試管內(nèi)發(fā)生的是轉(zhuǎn)錄過程，不需要加入逆轉(zhuǎn)錄酶，需要加入RNA聚合酶等；若X是tRNA，Y是多肽，則試管內(nèi)發(fā)生的是翻譯過程，不需要加入脫氧核苷酸；若X是HIV的RNA，Y是DNA，則試管內(nèi)發(fā)生的是逆轉(zhuǎn)錄過程，需要加入逆轉(zhuǎn)錄酶，而不是DNA酶。 5．下面分別為DNA、tRNA的結構示意圖。以下敘述不正確的是(　　) A．圖示DNA分子中的⑤為氫鍵，tRNA中的b為磷酸二酯鍵 B．DNA分子復制、切割目的基因片段時分別破壞的化學鍵為⑤⑥ C．tRNA是由三個核糖核苷酸連接成的單鏈分子 D．c處表示反密碼子，可以與mRNA堿基互補配對 【答案】C　 【解析】左圖中⑤為氫鍵，⑥⑦均可稱為磷酸二酯鍵，但⑦為一個核苷酸內(nèi)部脫氧核糖的5號碳原子與磷酸基團之間的連接，而⑥為兩個脫氧核苷酸之間的連接。右圖中b指在tRNA臂上，若代表化學鍵，只能是磷酸二酯鍵；DNA分子復制和切割目的基因片段破壞的化學鍵分別是⑤氫鍵和⑥脫氧核苷酸之間的磷酸二酯鍵；tRNA是由多個核糖核苷酸連接成的三葉草結構。 6．中心法則揭示了生物遺傳信息的流動過程(如下圖)，相關敘述不正確的是(　　) A．細胞分裂間期發(fā)生的過程有a、b、c B．需要tRNA和核糖體同時參與的過程是c C．a(chǎn)和b兩個過程發(fā)生的主要場所分別是細胞核和細胞質(zhì) D．健康的人體內(nèi)不會發(fā)生d和e過程 【答案】C　 【解析】a～e過程分別為DNA復制、轉(zhuǎn)錄、翻譯、逆轉(zhuǎn)錄和RNA復制過程。細胞分裂間期，主要進行DNA分子的復制和有關蛋白質(zhì)的合成，即發(fā)生a、b、c過程，A正確；翻譯的場所是核糖體，原料氨基酸由轉(zhuǎn)運RNA運輸，B正確；DNA復制和轉(zhuǎn)錄發(fā)生的主要場所都是細胞核，C錯誤；只有某些病毒侵染的細胞才發(fā)生逆轉(zhuǎn)錄或RNA復制過程，D正確。 7．下圖簡要概括了真核細胞內(nèi)基因指導蛋白質(zhì)合成過程中相關物質(zhì)間的關系。據(jù)圖分析，下列說法錯誤的是(　　) A．①表示基因，主要位于染色體上 B．②過程需要有RNA聚合酶的催化，并且不是沿著整條DNA長鏈進行的 C．③表示翻譯，該過程離不開④ D．④中的密碼子決定其攜帶的氨基酸的種類 【答案】D　 【解析】真核細胞中，①基因主要分布在染色體上，少量基因在線粒體和葉綠體中，A正確；②表示轉(zhuǎn)錄過程，該過程要有RNA聚合酶的催化，并且不是沿著整條DNA長鏈進行的，B正確；③表示翻譯過程，該過程離不開④tRNA識別mRNA上密碼子，并運載相應氨基酸的過程，C正確；密碼子在mRNA上，而④是tRNA，D錯誤。 8．(2017年河北唐山模擬)下圖中a、b表示某生物體內(nèi)兩種生理過程。下列敘述錯誤的是(　　) A．原核細胞中a、b過程可在相同的時間和空間內(nèi)進行 B．真核生物在不同功能細胞中進行a過程的基因存在差異 C．轉(zhuǎn)運1號氨基酸的RNA含有起始密碼子序列 D．分生區(qū)細胞分裂中期能進行b過程，不能進行a過程 【答案】C　 【解析】原核細胞中沒有核膜，所以a、b過程可在相同的時間和空間內(nèi)進行；真核生物在不同功能細胞中進行a過程的基因存在差異，其實質(zhì)是基因的選擇性表達；密碼子位于信使RNA上，在轉(zhuǎn)運RNA上無密碼子；分生區(qū)細胞分裂中期能進行b過程，但由于染色體高度螺旋，所以不能進行a(轉(zhuǎn)錄)過程。 9．下圖為翻譯過程中搬運原料的工具tRNA，其反密碼子的讀取方向為“3′端→5′端”，其他數(shù)字表示核苷酸的位置。下表為四種氨基酸對應的全部密碼子的表格。相關敘述正確的是(　　) , 氨基酸 密碼子 色氨酸 UGG 甘氨酸 GGU、GGA、GGG、GGC 蘇氨酸 ACU、ACA、ACG、ACC 脯氨酸 CCU、CCA、CCG、CCC A.轉(zhuǎn)錄過程中也需要搬運原料的工具 B．該tRNA中含有氫鍵，由兩條鏈構成 C．該tRNA在翻譯過程中可搬運蘇氨酸 D．氨基酸與反密碼子都是一一對應的 【答案】C　 【解析】轉(zhuǎn)錄過程不需tRNA的參與；呈三葉草型的tRNA中含有氫鍵，但仍是單鏈；有些氨基酸對應的密碼子不止一個，因此與反密碼子不是一一對應關系；該tRNA的反密碼子的讀取方向為“3′端→5′端”，即UGG，對應的密碼子為ACC，編碼蘇氨酸。 10．(2017年廣西桂林模擬)下圖為真核細胞中發(fā)生的某些相關生理和生化反應過程，相關敘述錯誤的是(　　) A．結構a是核糖體，物質(zhì)b是mRNA，過程①是翻譯過程 B．過程②在形成細胞中的某種結構，這一過程與細胞核中的核仁密切相關 C．如果細胞中r蛋白含量增多，r蛋白就與b結合，阻礙b與a結合 D．c是基因，是指導rRNA合成的直接模板，需要DNA聚合酶參與催化 【答案】D　 【解析】據(jù)圖分析，a代表的結構是核糖體，b代表的物質(zhì)是mRNA，過程①是翻譯產(chǎn)生r－蛋白的過程；過程②形成核糖體，核仁與核糖體的形成有關；由圖可知細胞中r－蛋白含量較多時，r－蛋白就與b即mRNA結合，阻礙mRNA與核糖體結合，從而抑制翻譯過程，這是一種負反饋調(diào)節(jié)過程；c(DNA片段)轉(zhuǎn)錄形成rRNA時需要RNA聚合酶的催化。 11．(2017年河北滄州月考)下圖表示某些細菌合成精氨酸的途徑，從圖中可以得出的結論是(　　) A．若產(chǎn)生中間產(chǎn)物Ⅰ依賴突變型細菌，則可能是酶1基因發(fā)生突變 B．這三種酶基因有可能位于一對同源染色體上 C．這些細菌其精氨酸的合成是由3對等位基因共同控制的 D．若酶1基因不表達，則酶2基因和酶3基因也不表達 【答案】A　 【解析】分析圖解可知，若產(chǎn)生中間產(chǎn)物Ⅰ依賴突變型細菌，則可能是酶1基因發(fā)生突變，A正確；由圖示無法推出三種酶基因的位置，B錯誤；這些細菌其精氨酸的合成是由3對或更多對等位基因共同控制的，由題圖無法得出，C錯誤；基因的表達是互不影響的，即酶1基因不表達，酶2基因和酶3基因也可能正常表達，D錯誤。 12．圖一表示原核細胞內(nèi)的生理活動，圖二表示中心法則。下列說法正確的是(　　) A．由圖一知原核細胞DNA的復制與基因的表達可同時進行 B．圖一中的酶丙和酶乙作用有相同之處，可能是同一種酶 C．圖二中過程e需要的酶由病毒的宿主細胞提供 D．圖二中過程a和b的模板相同，遵循的堿基互補配對方式相同 【答案】A　 【解析】原核細胞沒有細胞核，基因的表達和復制都在細胞質(zhì)中進行，由題圖一可知，兩過程可同時進行，A正確；酶丙為解旋酶，參與DNA復制，而酶乙參與轉(zhuǎn)錄，是RNA聚合酶，B錯誤；圖二中過程e為逆轉(zhuǎn)錄，逆轉(zhuǎn)錄酶來源于病毒，C錯誤；a表示DNA的復制，b表示轉(zhuǎn)錄，復制的模板鏈有2條，而轉(zhuǎn)錄為1條，轉(zhuǎn)錄的堿基互補配對方式有A—U，而復制沒有，D錯誤。 二、非選擇題 13．如圖中甲～丁表示大分子物質(zhì)或結構，①、②代表遺傳信息的傳遞過程。請據(jù)圖回答問題： (1)①過程需要的原料是________；①過程與②過程堿基配對方式的區(qū)別是________________________________________________________________________。 (2)若乙中含1 000個堿基，其中C占26%，G占32%，則甲中胸腺嘧啶的比例是_______，此DNA片段經(jīng)三次復制，在第三次復制過程中需消耗______個胞嘧啶脫氧核苷酸。 (3)少量的mRNA能在短時間內(nèi)指導合成大量蛋白質(zhì)的原因是___________________； ②過程涉及的RNA有________類。 (4)在細胞分裂間期發(fā)生的遺傳信息傳遞過程是______________________________，在分裂期此圖所示過程很難進行，原因是________________________________________。 (5)(多選)下列生物或結構中，與結構丁化學組成相近的是(　　) A．T2噬菌體 B．煙草花葉病毒 C．線粒體 D．HIV 【答案】(1)核糖核苷酸?、龠^程中T可與A配對 (2)21%　2 320 (3)一個mRNA可以與多個核糖體相繼結合，同時進行多條肽鏈的合成　三 (4)　DNA處于高度螺旋化的染色體中，無法解旋 (5)BD 【解析】(1)①②過程分別表示轉(zhuǎn)錄和翻譯，前者發(fā)生DNA與RNA堿基配對，后者發(fā)生mRNA與tRNA堿基配對。(2)mRNA中C＋G＝58%，所以甲中C＋G＝58%，A＋T＝42%，則T占21%，C有1 000229%＝580(個)，該DNA第三次復制消耗胞嘧啶脫氧核苷酸數(shù)為58023－1＝2 320(個)。(3)圖中一個mRNA可與多個核糖體相繼結合，同時合成多條肽鏈，從而提高了翻譯的效率，該過程中涉及mRNA、tRNA、rRNA三類RNA。(4)分裂間期可進行DNA分子的復制、轉(zhuǎn)錄和翻譯過程。(5)結構丁代表核糖體，由RNA和蛋白質(zhì)組成，其化學組成與RNA病毒相似，即煙草花葉病毒和HIV。 14．(2017年黑龍江哈爾濱師范大學附屬中學模擬)下圖為細胞內(nèi)蛋白質(zhì)合成過程，請據(jù)圖回答下列問題： (1)請指出下列物質(zhì)或結構的名稱：甲__________；乙__________；丙__________。 (2)據(jù)圖判斷，在蛋白質(zhì)合成過程中，mRNA的閱讀方向是__________(填“5′→3′”或“3′→5′”)。 (3)圖示內(nèi)容共包含__________類RNA分子；為該過程提供能量的物質(zhì)是__________。 (4)下列對該過程與轉(zhuǎn)錄的不同點的敘述，正確的是(　　) ①該過程在細胞質(zhì)、線粒體、葉綠體中進行，而轉(zhuǎn)錄只在細胞核內(nèi)進行 ②該過程以氨基酸為原料，而轉(zhuǎn)錄是以脫氧核苷酸為原料 ③該過程以mRNA為模板，而轉(zhuǎn)錄是以DNA的一條鏈為模板的 ④該過程的產(chǎn)物是肽鏈，而轉(zhuǎn)錄過程的產(chǎn)物則為RNA ⑤該過程有4種堿基，2種配對方式；而轉(zhuǎn)錄過程則有5種堿基，3種配對方式 A．①③④ B．①④⑤ C．②③④ D．③④⑤ 【答案】(1)tRNA　肽鏈(或氨基酸)　核糖體 (2)5′→3′ (3)3　GTP (4)D 【解析】(1)根據(jù)題圖分析可知，甲是tRNA，乙是氨基酸或肽鏈，丙是核糖體。(2)根據(jù)圖中P位點上的tRNA先離開，或根據(jù)不同核糖體中肽鏈的長度，可以說明翻譯是由mRNA上的5′端向3′端進行的。(3)圖中含有三種RNA，分別是tRNA、mRNA、rRNA(核糖體的組成成分)；圖中顯示為肽鏈的延伸提供能量的是GTP。(4)線粒體、葉綠體中也含有少量的DNA，也可以進行轉(zhuǎn)錄過程，①錯誤；翻譯的原料是氨基酸，轉(zhuǎn)錄的原料是核糖核苷酸，②錯誤；翻譯的模板是mRNA，而轉(zhuǎn)錄是以DNA的一條鏈為模板，③正確；翻譯形成的是多肽鏈，轉(zhuǎn)錄形成的是RNA，④正確；翻譯過程有A、U、G、C共4種堿基，2種配對方式，而轉(zhuǎn)錄過程則有A、U、T、G、C共5種堿基，3種配對方式，⑤正確。 15．(2017年山西太原質(zhì)檢)如圖①②③表示真核細胞中遺傳信息的傳遞方向，請據(jù)圖回答下列問題： (1)科學家克里克將圖中①②③所示的遺傳信息的傳遞規(guī)律命名為__________。過程①發(fā)生在有絲分裂的間期和__________的間期。在過程①中如果出現(xiàn)了DNA分子中若干個堿基對的增添，而導致基因結構改變，這種DNA的變化稱為________。 (2)過程②稱為________，圖中DNA片段由500對堿基組成，A＋T占堿基總數(shù)的34%，該DNA片段復制2次，共需游離的胞嘧啶脫氧核苷酸分子______個。已知甲硫氨酸和酪氨酸的密碼子分別是AUG、UAC，某tRNA上的反密碼子是AUG，則該tRNA所攜帶的氨基酸是________。若DNA一條鏈的堿基序列為—TGTGCGTTGACC—，以其互補鏈為模板合成mRNA，則mRNA的堿基序列為____________________。 (3)若a、b為mRNA的兩端，核糖體在mRNA上的移動方向是__________。一個mRNA上連接多個核糖體叫多聚核糖體，多聚核糖體形成的生物學意義是__________________。 【答案】(1)中心法則　減數(shù)第一次分裂前　基因突變 (2)轉(zhuǎn)錄　990　酪氨酸?。璘GUGCGUUGACC－ (3)由a到b　(少量mRNA)能迅速合成較多的肽鏈(蛋白質(zhì)) 【解析】圖示表示真核細胞中遺傳信息的傳遞過程，其中①表示DNA的復制過程；②表示轉(zhuǎn)錄過程；③表示翻譯過程，需要mRNA、rRNA和tRNA的參與；一條mRNA上同時結合多個核糖體進行翻譯，可以提高翻譯的效率。(1)科學家克里克將圖中①②③所示的遺傳信息的傳遞規(guī)律命名為中心法則。DNA分子復制發(fā)生在細胞有絲分裂間期和減數(shù)第一次分裂前的間期?；蛑袎A基對的增添、缺失或替換引起的基因結構的改變稱為基因突變。(2)過程②是以DNA的一條鏈為模板合成mRNA的過程，為轉(zhuǎn)錄過程；DNA分子中A與T相等，G與C相等，由題意知，DNA片段由500對堿基組成，A＋T占堿基總數(shù)的34%，則G＝C＝500233%＝330(個)，該DNA片段復制2次，共需游離的胞嘧啶脫氧核苷酸分子數(shù)為330(22－1)＝990(個)。tRNA上的反密碼子是AUG，則對應的密碼子是UAC，故該tRNA所攜帶的氨基酸是酪氨酸。按照堿基互補配對原則，若DNA一條鏈的堿基序列為－TGTGCGTTGACC－，其互補鏈為－ACACGCAACTGG－，則以其互補鏈為模板合成mRNA的堿基序列是－UGUGCGUUGACC－。(3)分析題圖可知，若a、b為mRNA的兩端，核糖體在mRNA上的移動方向是由a到b。多聚核糖體形成的生物學意義是(少量mRNA)能迅速合成較多的肽鏈(蛋白質(zhì))。