高考生物二轮复习专题专练(14)　遗传信息的传递和表达(含解析）

高考生物二轮复习专题专练
(14)　遗传信息的传递和表达
从“高度”上研究高考
[典例]　(2022·湖南高考)大肠杆菌核糖体蛋白与rRNA分子亲和力较强，二者组装成核糖体。当细胞中缺乏足够的rRNA分子时，核糖体蛋白可通过结合到自身mRNA分子上的核糖体结合位点而产生翻译抑制。下列叙述错误的是(　 )
A．一个核糖体蛋白的mRNA分子上可相继结合多个核糖体，同时合成多条肽链
B．细胞中有足够的rRNA分子时，核糖体蛋白通常不会结合自身mRNA分子
C．核糖体蛋白对自身mRNA翻译的抑制维持了RNA和核糖体蛋白数量上的平衡
D．编码该核糖体蛋白的基因转录完成后，mRNA才能与核糖体结合进行翻译
[解析]　一个核糖体蛋白的mRNA分子上可相继结合多个核糖体，同时合成多条肽链，以提高翻译效率，A正确；细胞中有足够的rRNA分子时，核糖体蛋白通常不会结合自身mRNA分子，而是与rRNA分子结合，二者组装成核糖体，B正确；当细胞中缺乏足够的rRNA分子时，核糖体蛋白只能结合到自身mRNA分子上，导致蛋白质合成停止，核糖体蛋白对自身mRNA翻译的抑制维持了RNA和核糖体蛋白数量上的平衡，C正确；大肠杆菌为原核生物，没有核膜，转录形成的mRNA在转录未结束时即和核糖体结合，开始翻译过程，D错误。
[答案]　D
从“深度”上提升知能
(一)原核细胞与真核细胞中的基因表达
(二)有关基因表达的三点提醒
1．转录与翻译方向的判断
转录的方向与RNA聚合酶移动的方向一致；核糖体与mRNA结合越早，核糖体合成的肽链长度就越长，因此，翻译的方向(即核糖体移动方向)是由肽链短的一侧指向肽链长的一侧。
2．多聚核糖体现象
真、原核细胞中都存在，可同时合成多条多肽链，但不能缩短每条肽链的合成时间。
3．起点问题
在一个细胞周期中，核DNA复制一次，每个复制起点只起始一次；而在一个细胞周期中，基因可多次转录，因此转录起点可多次起始。
从“宽度”上拓展训练
1．(2022·浙江6月选考)“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下。下列叙述正确的是(　 )
A．催化该过程的酶为RNA聚合酶
B．a链上任意3个碱基组成一个密码子
C．b链的脱氧核苷酸之间通过磷酸二酯键相连
D．该过程中遗传信息从DNA向RNA传递
解析：选C　图示为逆转录过程，催化该过程的酶为逆转录酶，A错误；a(RNA)链上能决定一个氨基酸的3个相邻碱基，组成一个密码子，B错误；b为单链DNA，相邻的两个脱氧核苷酸之间通过磷酸二酯键连接，C正确；该过程为逆转录，遗传信息从RNA向DNA传递，D错误。
2．(2022·张家口三模)如图表示的是原核细胞和真核细胞内基因表达的过程，下列叙述错误的是(　 )
A．多个核糖体在一条mRNA上移动可以保证翻译的快速高效
B．原核细胞的mRNA不需要加工，真核细胞的初级转录产物不是合成蛋白质的模板
C．原核细胞的转录和翻译可以同时进行，蛋白质的翻译沿着mRNA 5′→3′的方向进行
D．真核细胞中长短不同的新生蛋白质是不同种的蛋白质，氨基酸序列各不相同
解析：选D　图中多个核糖体在一条mRNA上移动可以保证翻译的快速高效，A正确；由图可知，原核细胞的mRNA不需要加工，真核细胞的初级转录产物不是合成蛋白质的模板，初级转录产物被加工后形成的mRNA才是合成蛋白质的模板，B正确；由图可知，原核细胞的转录和翻译可以同时进行，蛋白质的翻译沿着mRNA 5′→3′的方向进行，C正确；由图可知，由于模板相同，真核细胞中长短不同的新生蛋白质是同种蛋白质，氨基酸序列相同，D错误。
3．(2022·石家庄一模)研究发现MMP-9基因的表达产物会促进癌细胞转移。科研人员将某种人造双链RNA转入癌细胞中，以干扰MMP-9基因表达，其作用过程如图所示。下列叙述错误的是(　 )
A．①为转录，由RNA聚合酶与MMP-9基因起始密码子结合启动
B．①～④过程中发生碱基互补配对的是①和③
C．据图推测沉默复合体可将人造双链RNA转变为单链
D．沉默复合体通过降解MMP-9基因的mRNA降低癌细胞的转移风险
解析：选A　过程①是转录过程，该过程需要RNA聚合酶的催化，RNA聚合酶与基因结合的位点是启动子而非起始密码子，A错误；①是转录过程，DNA与RNA的碱基互补配对，②是mRNA从核孔进入细胞质的过程，③是单链RNA与mRNA碱基互补配对，④是剪切过程，①～④过程中发生碱基互补配对的是①和③，B正确；据图可知，沉默复合体中的人造双链RNA变为单链RNA，故推测沉默复合体中的蛋白质具有的作用可能是使人造双链RNA解旋，将人造双链RNA转变为单链，C正确；MMP-9基因的表达产物是相关蛋白质，需要经过转录和翻译过程，而结合题干“MMP-9基因的表达产物会促进癌细胞转移”可知，沉默复合体通过降解MMP-9基因的mRNA，终止其翻译过程，使其表达产物无法产生，进而降低癌细胞的转移风险，D正确。
[微课微练·一点一评]
一、选择题
1．(2022·天津一模)四膜虫是实验研究的理想材料，当缺乏必需氨基酸时，细胞内tRNA会被细胞内某些蛋白质类内切酶切割成若干个片段，从而影响蛋白质的合成，而非必需氨基酸缺乏时，不会引起tRNA被切割。下列说法错误的是(　 )
A．内切酶破坏tRNA中的磷酸二酯键，将其切割成若干个片段
B．内切酶与tRNA之间可能通过碱基互补配对相互识别
C．缺乏必需氨基酸会直接影响翻译过程，减少蛋白质的合成
D．基因发生甲基化修饰，可能会影响基因的转录
解析：选B　根据题文，内切酶能将tRNA切割成若干片段，推测其破坏的是tRNA中核苷酸之间的磷酸二酯键，A正确；内切酶为蛋白质，其中不含碱基，故内切酶与tRNA之间不能通过碱基互补配对相互识别，B错误；必需氨基酸缺乏会引起tRNA被切割，因此直接影响翻译过程，减少蛋白质的合成，C正确；基因发生甲基化修饰，可能影响RNA聚合酶与启动子结合，进而影响转录，D正确。
2．下列关于人体的RNA和蛋白质的相互关系的叙述正确的是(　 )
A．目前发现组成人蛋白质的氨基酸有21种，其中硒代半胱氨酸是最晚被发现的氨基酸
B．由于“UGA是终止密码子，特殊情况下可以编码硒代半胱氨酸”，所以人体内不决定氨基酸的终止密码子有2个，密码子共有65个
C．如果mRNA上密码子是(5′AUG3′)，则tRNA上的反密码子是(5′UAC3′)
D．密码子的简并性增加了基因突变的显现概率
解析：选A　硒代半胱氨酸是最晚被发现的组成人体蛋白质的氨基酸，目前发现组成人蛋白质的氨基酸有21种，A正确；在正常情况下，UGA是终止密码子，但在特殊情况下，UGA可以编码硒代半胱氨酸，所以人体内一定不决定氨基酸的终止密码子有2个，密码子共有64种，B错误；根据碱基互补配对原则可知，如果mRNA上密码子是(5′AUG3′)，则tRNA上的反密码子是(3′UAC5′)，C错误；密码子的简并性是指绝大多数氨基酸都有几个密码子，所以密码子的简并性降低了基因突变的显现概率，D错误。
3．(2022·沈阳模拟)真核生物大多数mRNA的3′端有一个特殊结构，称为polyA尾，它是转录后由RNA末端腺苷酸转移酶催化100～200个腺嘌呤核糖核苷酸形成的。下列叙述正确的是(　 )
A．终止子位于polyA尾的3′端
B．polyA尾是以DNA为模板合成的
C．腺嘌呤核糖核苷酸依次添加到mRNA的5′端
D．RNA末端腺苷酸转移酶能催化磷酸二酯键的形成
解析：选D　终止子是给予RNA聚合酶转录终止信号的DNA序列，而polyA尾是mRNA上的结构，A错误；polyA尾位于mRNA的3′端，因此腺嘌呤核糖核苷酸依次添加到mRNA的3′端，C错误；polyA尾是转录后由RNA末端腺苷酸转移酶催化100～200个腺嘌呤核糖核苷酸形成的，不是以DNA为模板合成的，因此RNA末端腺苷酸转移酶能催化磷酸二酯键的形成，B错误，D正确。
4．如图所示为真核生物不同大小rRNA形成过程，该过程分A、B两个阶段进行，S代表沉降系数，其大小可代表RNA分子的大小。研究发现在去除蛋白质的情况下，B过程仍可发生。下列叙述正确的是(　 )
A．rRNA可作为翻译过程的模板指导蛋白质的合成
B．45 S前体合成的场所是核仁，需要RNA聚合酶
C．A阶段所示过程为翻译，合成方向是从左到右
D．B过程是转录后加工，参与该过程的酶是蛋白质
解析：选B　mRNA是翻译过程的模板，rRNA是核糖体的组成部分，不可作为翻译过程的模板指导蛋白质的合成，A错误；真核生物的核仁与核糖体的形成有关，45 S前体合成的场所是核仁，所需的酶是RNA聚合酶，B正确；题图为rRNA的形成过程，A阶段表示的是转录过程，而不是翻译过程，C错误；在去除蛋白质的情况下，B过程仍可发生，判断参与该过程的酶是RNA，D错误。
5．如图表示某哺乳动物体细胞内合成某种分泌蛋白的过程，下列叙述正确的是(　 )
A．图中主要在细胞核中进行的过程是①④
B．过程②③④形成的rRNA、tRNA和mRNA都需要加工
C．过程A和B中涉及到的碱基互补配对方式相同
D．图中C过程中核糖体沿mRNA移动的方向是b→a
解析：选B　DNA复制和转录过程主要发生在细胞核中，因此过程①②③④主要发生在细胞核中，A错误；mRNA、rRNA和tRNA合成后都需要进行加工，B正确；A和B中涉及到的碱基互补配对方式不完全相同，前者有A—T无A—U，而后者有A—U无A—T，C错误；根据肽链的长短可知，图中C过程中核糖体沿mRNA移动的方向是a→b，D错误。
二、非选择题
6．图1表示某基因首端的部分序列，可指导编码6个氨基酸，图2表示一种tRNA，表格中是部分氨基酸对应的密码子。回答下列相关问题。
氨基酸 密码子 氨基酸 密码子
甲硫氨酸 AUG(起始) 苏氨酸 ACU、ACC、ACA、ACG
色氨酸 UGG 脯氨酸 CCU、CCC、CCA、CCG
谷氨酸 GAA、GAG 缬氨酸 GUU、GUC、GUA、GUG
酪氨酸 UAC、UAU 精氨酸 AGA、AGG、CGU、 CGC、CGA、CGG
组氨酸 CAU、CAC 亮氨酸 UUA、UUG、CUU、 CUC、CUA、CUG
(1)该基因转录过程需要的原料是____________，转录过程中破坏氢键使 DNA 双链解旋的酶是__________，结合起始密码子判断，图1中______链是转录的模板链。
(2)根据图1并结合密码子表，写出该基因编码的多肽链首端的氨基酸序列：__________________________________________。若图1所示的序列发生碱基对的替换，导致 mRNA上的4个密码子都各替换了1个碱基，但其编码的氨基酸序列没有改变，则氨基酸序列不变的原因是______________________________________；结合上述密码子表推测，突变后产生的mRNA序列有________种可能。
(3)图2所示的tRNA转运的氨基酸是________(反密码子的读取方向是3′端→5′端)。
解析：(1)转录的产物为mRNA，构成mRNA的原料是4种核糖核苷酸；转录过程中RNA聚合酶破坏氢键使DNA双链解旋；AUG为起始密码子，密码子位于mRNA上，且该部分序列可指导编码6个氨基酸，所以β链是转录的模板链。(2)根据图1并结合密码子表，可确定该基因编码的多肽链首端的氨基酸序列为：—甲硫氨酸—酪氨酸—苏氨酸—谷氨酸—组氨酸—色氨酸—。若图1所示的序列发生碱基对的替换，导致mRNA上的4个密码子都各替换了1个碱基，由于密码子具有简并性，使其编码的氨基酸序列没有改变。结合上述密码子表推测，甲硫氨酸、色氨酸都只对应1种密码子，酪氨酸、组氨酸、谷氨酸各对应2种密码子，而苏氨酸对应4种密码子，则发生替换的是酪氨酸、组氨酸、谷氨酸和苏氨酸的密码子，酪氨酸、组氨酸、谷氨酸都只有1种替换可能，苏氨酸有3种。(3)图2所示的tRNA的反密码子为UGG，其对应的密码子为ACC，其编码的是苏氨酸。
答案：(1)4种核糖核苷酸　RNA聚合酶　β　
(2)—甲硫氨酸—酪氨酸—苏氨酸—谷氨酸—组氨酸—色氨酸—　同种氨基酸可能对应不止一种密码子(或密码子具有简并性)　3　(3)苏氨酸