【备考2024】高中生物一轮复习学案 第7讲 遗传的分子基础（含解析）

中小学教育资源及组卷应用平台
第7讲 遗传的分子基础
一、细胞核遗传和细胞质遗传
1．细胞中的遗传物质和细胞核中的遗传物质
细胞中的遗传物质包含细胞核的遗传物质和细胞质中的遗传物质。
2．细胞核遗传和细胞遗传的概念
（1）细胞核遗传：由细胞核内染色体上的基因即核基因所决定的遗传现象和遗传规律称为细胞核遗传（简称为核遗传）。
（2）细胞质遗传：由细胞质内基因即质基因所决定的遗传现象和遗传规律称为细胞质遗传，又称核外遗传，不遵循孟德尔遗传定律。
3．细胞质遗传的特点
（1）母系遗传（2）两个亲本杂交，后代的性状不会出现一定的分离比
二、肺炎链球菌的转化实验
1．转化的实质是基因重组。肺炎链球菌转化实验是指S型细菌的DNA片段整合到R型细菌的DNA中，使受体细胞获得了新的遗传信息，即发生了基因重组。与农杆菌转化、同源重组等相似。
2．转化的只是少部分R型细菌。由于转化受DNA的纯度、两种细菌的亲缘关系、受体菌的状态等因素的影响，所以转化过程中并不是所有的R型细菌都转化成S型细菌，而只是少部分R型细菌转化成S型细菌。
3．肺炎链球菌两个转化实验的关系
(1)两个实验思路不同
①格里菲思体内转化实验的思路：分别将R型活细菌、S型活细菌和加热杀死的S型细菌注射到小鼠体内作为对照，说明加热杀死的S型细菌与R型细菌混合培养后发生了转化。
②艾弗里体外转化实验的思路：利用“减法原理”特异性去除某一种物质，直接地、单独地观察该种物质在实验中所起的作用。
(2)两个实验的联系
①所用的材料相同：都巧妙选用R型和S型两种肺炎球菌。
②体内转化实验是体外转化实验的基础，仅说明S细菌体内有“转化因子”，体外转化实验则是前者的伸，进一步证明了“转化因子”是DNA。
③实验设计都遵循对照原则和单一变量原则。
三、基因的基本结构
1．原核生物的基因结构
原核生物的基因一般是由成百上千个核苷酸对组成。组成基因的核苷酸序列可以分为不同的区段。在基因表达的过程中，不同区段的作用并不相同，有的区段能够转录为相应的RNA,并指导蛋白质的合成，这样的区段叫作编码区（图7-1）。有的区段不能转录为RNA,不能编码蛋白质，这样的区段叫作非编码区，如启动子、操纵序列等，参与调控数个功能相关、串联在一起的基因转录，而真核生物中的基因一般都是单独转录和调控的。
2．真核生物的基因结构
与原核生物基因结构相比，真核生物基因结构相对复杂，尤其是高等真核生物。真核生物基因结构的主要特点是编码区是间隔的、不连续的。编码蛋白质的序列（简称“外显子”）被不能编码蛋白质的序列（简称“内含子”）分隔开来，成为一种断裂的形式（图7-2）。除了少数真核生物基因只含少量内含子，甚至完全缺乏内含子外，绝大多数真核生物基因的外显子被内含子间隔开，且包含很多内含子。各部分结构都有其特定的功能（表7-1）。
表7-1真核生物基因的结构和功能
结构名称 功能
编码区 编码区又称转录区，编码转录形成RNA
非编码区 位于编码区上游与下游的碱基序列，上游含有启动子与其他调控序列，下游含终止子
外显子 属于编码序列，在编码区与内含子交替连接，编码蛋白质的序列
内含子 属于非编码序列，在初始RNA剪接时被切除序列对应的DNA序列
启动子 位于编码区的上游，能被RNA聚合酶特异性地识别、结合，并启动转录的DNA序列
终止子 位于编码区下游的一段DNA序列，是转录的终止信号
3．病毒的基因结构
每种病毒只含一类核酸（DNA或RNA)，分别称为DNA病毒或RNA病毒。病毒基因结构特征往往与其宿主细胞相似。侵染原核生物的病毒（如噬菌体）基因的编码序列是连续的，没有内含子；侵染真核生物的病毒（如多瘤病毒）基因的编码序列通常是不连续的，有内含子。有些真核病毒的内含子或其中的一部分对某个基因来说是内含子，对另一个基因则是外显子，如SV40病毒早期转录区编码了抗原T和t两个功能不同的蛋白，这两个基因是重叠的，仅内含子不同。
病毒基因组的类型极为多样化，有单链（ss）与双链（ds）、正链（+）与负链（-）之分，还有线状（L）与环状（O）的区别。将基因的碱基序列与mRNA相同的定为正链，与mRNA互补的定为负链。就病毒核酸的单、双和正、负而言，可将其基因组分为6类：dsDNA、dsRNA、+ssDNA、-ssDNA、+ssRNA和-ssRNA。
四、遗传信息的传递
1．DNA的复制
（1）复制的方向和起始点
实验证明，DNA分子是以半保留方式进行复制，从固定的起始点开始复制，并在特定的终止点结束复制。大多数生物体内DNA的复制方向是双向复制。研究发现，细菌、DNA病毒以及线粒体的DNA分子通常是单个复制起点，而真核生物染色体DNA分子可以在多个起始点上进行双向复制，但是，不同复制起始点并不是同时开始复制的。依据电镜照片，绘制出DNA分子连续复制DNA分子在连续复制时的示意图（图7-3）。
（2）DNA的复制过程
①原核生物DNA的基本过程
原核生物细胞内DNA复制的基本过程主要包括复制起始，延伸和终止三个基本阶段（图7-4）。复制过程需的酶有：引物酶、DNA聚合酶、DNA链接酶、DNA解旋酶。同时复制过程需要引物。
②真核生物DNA复制和原核生物DNA复制的不同区别
真核生物的DNA复制只发生在细胞分裂前间期的特定阶段，而原核生物的DNA复制可以发生在整个细胞生长过程，复制、转录和翻译可以同时进行，而真核生物的DNA却不能同时进行；真核生物每条染色体上有多处DNA复制起点，而原核生物的DNA复制起点只有一个；真核生物的DNA复制过程中形成的冈崎片段含有100~200个核苷酸，而原确认收货生物的DNA复制过程中的冈崎片段一般含有1000~2000个核苷酸。
2．基因的转录
基因转录的过程基本包括识别模板、转录起始、转录延伸、转录终止等过程。下图为基因转录延伸过程示意图（图7-5）。
识别模板是指RNA聚合酶与基因序列中的启动子发生作用，并与其结合的过程。转录时，首先需要在σ因子作用下，RNA聚合酶与位于基因上游的启动子结合，开启转录。σ因子是DNA依赖的RNA聚合酶的固有组分，它识别启动子共有序列且与RNA聚合酶结合转变为聚合酶全酶。因子本身并不能与DNA结合，但是与核心酶的相互作用会激活酶的DNA结合区段。
3．mRNA的翻译
在细胞内，蛋白质的合成都是在核糖体，合成过程基本可以分为肽链的起始合成（图7-6-1）、肽链延伸（图7-6-2）和肽链终止（图7-6-3）三个阶段。
五、基因表达的调控
生物体能够适应不同的环境，与基因表达的调控有关。基因表达的调控指通过生物体内的调控系统来调节和控制体内蛋白质的含量与活性的过程，使之在特定的时间、空间，并以一定的强度出现，以适应机体生长、发育和繁殖的需要。基因表达调控的生物学意义在于：适应环境、维持生长和增殖、维持个体发育与分化。
1．原核生物的基因调控
原核细胞是如何调控生物特定阶段的基因转录的？基因调控是一个生物体受环境影响主动调控遗传转录的能力。在原核细胞中，为了适应环境的变化，一般通过操纵子对基因的转录进行调控。操纵子是一段包含编码参与特定代谢途径的蛋白质基因的DNA片段。组成操纵子的各个部分分别是：操纵基因、启动基因、调节基因和能够编码蛋白质的结构基因。操纵基因是具有打开或关闭基因转录功能的DNA片段，启动基因是与RNA聚合酶相结合的区域。大肠杆菌通过两种操纵子分别调控对色氨酸和乳糖的应答。
色氨酸操纵子 在细菌细胞中，色氨酸的合成包括五个连续的阶段，每个阶段都有特定的酶进行催化。翻译这五种酶的基因与一组调控其转录的DNA序列共同排列在同一染色体上，科学家将这一系列DNA叫作色氨酸操纵子。
由于这五种酶基因的转录通常是受抑制的，所以色氨酸操纵子是抑制型操纵子。当存在色氨酸时，细胞不需要合成色氨酸，色氨酸的阻遏基因合成的阻遏蛋白抑制了转录过程。色氨酸与无活性的阻遏蛋白相结合使其被激活，该复合蛋白再与启动子序列中的操纵基因相结合，从而导致mRNA聚合酶无法与启动子结合，因此转录无法进行。这就是细胞抑制色氨酸合成的方式。当色氨酸浓度低时，阻遏子不能被激活，无法与操纵基因结合，RNA聚合酶能够起始五种酶的基因转录，因此细胞能够合成色氨酸。根据图7-7-1可以了解操纵子分别开启和关闭时阻遏蛋白所处的位置。
乳糖操纵子 细胞中存在乳糖时，大肠杆菌能够合成分解乳糖的酶。如图7-7-2（乳糖操纵子受阻遏蛋白的负性调控）所示，乳糖操纵子包含启动子、操纵基因、调节基因及分解乳糖的三种酶的基因。调节基因合成的抑制蛋白能够与启动子中的操纵基因结合，基因的转录受到抑制。
当细胞中存在诱导物时，诱导物能与抑制蛋白结合使蛋白失活。在乳糖操纵子中，乳糖能够作为诱导物与抑制蛋白结合，导致抑制蛋白不能与操纵基因结合，从而使RNA聚合酶可以与启动子相结合并启动转录。因为转录的开启需要诱导物，所以也称乳糖操纵子为诱导型操纵子。
乳糖操纵子受阻遏蛋白的正性调控细菌中的环腺苷酸（cAMP)含量与葡萄糖的分解代谢有关。当细菌利用葡萄糖分解供给能量时，cAMP生成少而分解多，cAMP含量下降；当环境中无葡萄糖可供利用时，cAMP含量升高。细菌中有一种能与cAMP特异结合的受体蛋白（CAP),当CAP未与cAMP结合时，CAP不具有活性；CAP与cAMP结合后，空间构象发生变化，并具有活性，能与CAP结合位点结合（图7-7-3）。
乳糖存在、葡萄糖缺乏时，cAMP含量升高，cAMP与CAP结合形成有活性的CAP,可增强RNA聚合酶的转录活性，转录效率在基础水平上提高50倍。
乳糖与葡萄糖均存在时，cAMP含量下降，cAMP与CAP结合形成的有活性的CAP减少，对乳糖操纵子转录的激活效应减弱，转录效率维持在基础水平。
乳糖操纵子受阻遏蛋白与激活蛋白的双重调控，使乳糖操纵子调控机制有利于大肠杆菌优先利用最易代谢的葡萄糖。这样既可以充分利用营养物质，又不会造成物质与能量的浪费。
2．真核生物的基因调控
（1）转录调控
真核生物调控基因表达的方式之一是对转录因子的利用。转录因子能够确保基因在正确的时间表达产生适量的产物。转录因子有两个主要的位点，分别是结合位点和调控位点。例如，激活蛋白作用于DNA,使其与其他复合体结合更紧密，从而增强转录效率；抑制蛋白也通过特定位点与DNA结合，但抑制激活蛋白与DNA的结合。
真核DNA的复杂结构也能够调控转录，其DNA与组蛋白结合形成的核小体结构会对转录产生一定的抑制作用。然而调控蛋白和RNA聚合酶能够激活一些组装成核小体的特定基因。
大多数真核生物的基因转录产生的mRNA前体会经顺序剪接产生一种成熟mRNA，进而指导一种蛋白质的合成。有些mRNA前体可按不同的方式剪接，产生两种或两种以上成熟mRNA，称为可变剪接或选择性剪接（图7-8）。
mRNA前体剪接的意义：由于剪接的多样化，一个基因在转录后通过mRNA前体的剪接加工后可以产生多种蛋白质。由于RNA的可变剪接不会导致遗传信息的永久性改变，所以是真核生物基因表达调控中一种比较灵活的方式。可变剪接能调节基因表达，并介导合成多种不同功能的蛋白质，是导致真核生物蛋白质之间存在差异的重要原因。
（2）翻译水平的调控——以RNA干扰为例
RNA干扰（RNAi)是由小分子RNA介导的，一种抑制特殊基因表达的现象。这种干扰可使mRNA降解或抑制翻译的进行，使mRNA及相应基因无法表达而沉默。
干扰RNA包括小干扰RNA(siRNA)和小RNA(miRNA)，这两类干扰RNA的成熟形式都是短的双链RNA，每条链的长度通常为21~25个核苷酸。siRNA一般来自外部，可能来自病毒，也可能是人为导入，能够抑制病毒感染，其天然前体是双链RNA；而miRNA来自由细胞自身基因组编码，能参与调节发育进程，其前体是发夹结构的单链RNA。
干扰RNA的产生与作用过程（图7-9）:在细胞核内，miRNA基因转录形成带发夹环的RNA,被一种RNA内切酶（Drosha)切割形成miRNA前体，在细胞质中被另一种RNA内切酶(Dicer)切割形成miRNA。病毒感染细胞后合成的siRNA前体，经Dicer作用形成siRNA。miRNA、siRNA都可以解链成单链，其中一条链可与一种RNA干扰的特异蛋白复合物结合，形成RNA诱导的沉默复合体（RISC）。RISC中的如果与目标RNA不完全互补，则抑制其翻译，如果与目标RNA完全互补则导致其酶切并降解，最终完成RNA干扰的过程。
六、终止子和终止密码子
终止子是DNA上的一个序列特异性元件，是一段长达数百碱基对、包含多个回文序列的DNA结构域，能决定转录单元终止转录的部位并且起始新合成的RNA与转录机器分离的过程。终止子通常存在于基因的3'调控序列后。虽然许多研究都喜欢聚焦于启动子的强度对基因表达水平的决定作用，其实终止子在RNA合成的过程中也起着重要作用，影响着RNA的半衰期及最终的基因表达。
终止密码子在mRNA上，由三个碱基构成（UAG,UAA,UGA）。终止密码子又称“无意义密码子”。不编码任何氨基酸的密码子，如UAA，UAG和UGA。当肽链延长到这3个密码子的任何一个时，即行停止，从而使已合成的多肽链释放出来，因此终止密码子相当于1个停止信号。
七、表观遗传
DNA甲基化、组蛋白修饰和RNA干扰等均可产生表观遗传。
1．DNA甲化
真核生物DNA中大约20%~70%的胞嘧啶存在着甲基化修饰，其中尤以卫星序列（DNA串联重复序列）的甲基化程度最高。甲基化多发生在CG二核苷酸对上，有时甚至CG二核苷酸对上的两个C都出现甲基化，称为完全甲基化（图7-10-1）。
DNA甲基化对转录的抑制主要取决于甲基化CG对的密度和启动子的强度这两个因素。哺乳动物体细胞的基因可以以高度甲基化（如雌性的一条X染色体）的非活化状态存在，也可以在诱导下去甲基化（组织或发育阶段特异性），或自始至终保持低水平甲基化（如持家基因）而具有转录活性。还有一些低等真核生物如酵母、果蝇和其他双翅目昆虫中至今未发现DNA甲基化。
CpG（胞嘧啶-磷酸-鸟嘌呤）表示核苷酸对（图7-10-1），其中G在DNA链中紧随C后。CpG对很少出现在人类基因中。然而，在许多基因的启动子或转录起始位点区域周围，甲基化经常被抑制。这些区域包含浓度相对较高的CpG对，与染色体一起称作CpG岛，其长度通常在几百到几千核苷酸的长度内变化。
DNA的甲基化后影响基因的表达，如图7-10-3。同时，甲基化修饰能够遗传给下一代（图7-10-4）。
1．（2023·南通三模）DNA和RNA均具有方向性，相关叙述错误的是（ ）
A. DNA复制时，两条子链均是由5′→3′进行延伸
B. 转录时，RNA聚合酶沿模板链3'端向5'端移动
C. 翻译时，核糖体沿mRNA3′端向5′端移动
D. 甲硫氨酸的密码子是AUG，则相应tRNA上反密码子是3′-UAC-5′
【答案】C
【解析】 A、DNA聚合酶只能与引物的3'端结合，即DNA复制时两条子链的延伸方向都是5'→3'，A正确；B、RNA聚合酶只能与模板链的3'端结合，因此DNA转录时RNA聚合酶沿模板链3'端向5'端移动，B正确；C、mRNA是翻译的模板，mRNA上起始密码子→终止密码子的方向为5'→3'，因此翻译时核糖体沿mRNA的移动方向是5'→3'，C错误；D、甲硫氨酸的密码子是AUG，其反密码子UAC的阅读方向为3'→5'，D正确。
2．下列关于生物遗传物质的叙述，正确的是（　　）
A. 同一个体的不同体细胞内核酸相同，蛋白质不完全相同
B. 单链DNA分子中只与一个磷酸相连的脱氧核糖位于3′-端
C. 同一DNA上不同基因转录时，RNA聚合酶沿DNA同一条链的同一方向移动
D. R型活细菌转化成S型活细菌时，外源DNA整合到染色体上并正常表达
【答案】B
【解析】A、同一个体的不同体细胞中，DNA分子相同，由于基因的选择性表达，细胞中的RNA分子和蛋白质不完全相同，A错误；B、DNA双链每条链末端的一个脱氧核糖只连接一个磷酸基团，单链DNA分子中只与一个磷酸相连的脱氧核糖位于3′-端，B正确；C、由于转录的模板链是DNA的一条链，而同一DNA上的两个基因转录时的模板链不一定在同一条DNA链上，因此RNA聚合酶移动的方向不一定相同，C错误；D、肺炎双球菌属于原核生物，细胞内没有染色体，D错误。
3. （2023·江苏·苏锡常镇四市二模）如图为人某种遗传病的致病机理示意图。据图分析，下列叙述正确的是（　　）
A. 图中a和b链的右侧端分别为3′-端和5′-端
B. 过程①无需引物但需RNA聚合酶和解旋酶
C. 过程①和过程②的碱基互补配对方式相同
D. 此图可表示镰状细胞贫血症的致病机理
【答案】A
【解析】A、由于mRNA的延伸方向是5，→3，，图中b链为mRNA，故b链的右端为5，端，mRNA和a链互补配对，故a链的左侧为5，端，即图中a和b链的右侧端分别为3′-端和5′-端，A正确；B、过程①为转录，需要引物和RNA聚合酶，但是不需要解旋酶，B错误；C、过程①以DNA的一条链为模板合成RNA，为转录，碱基互补配对的方式有A－U、T－A、G－C、C－G；过程②以mRNA为模板，合成蛋白质，为翻译，碱基互补配对方式有A－U、U－A、G－C、C－G，故过程①和过程②的碱基互补配对方式不完全相同，C错误；D、据图可知，图中合成的蛋白为膜蛋白，因此不是血红蛋白，血红蛋白位于红细胞内部，而非红细胞的细胞膜上，而成熟红细胞除了细胞膜外没有其他生物膜结构，D错误。
4. （2023·江苏南京二模）图为真核生物细胞核内RNA的合成示意图，下列有关叙述正确的是（ ）
A. 图示RNA聚合酶沿着DNA自右向左催化转录过程
B. 图示完整DNA分子可转录合成多个不同种类RNA分子
C. 图示生物可边转录边翻译，大大提高了蛋白质的合成速率
D. 图示物质③穿过核孔进入细胞质，可直接作为翻译过程的模板
【答案】B
【解析】A、转录过程中起催化作用的酶是RNA聚合酶，根据合成的mRNA长短及DNA和RNA的结合区域可知，它在图中的移动方向是自左向右，A错误；B、转录是以基因为单位进行的，一个DNA分子上含有多个基因，故图示完整DNA分子可转录合成多个不同种类RNA分子，B正确；C、由于图示细胞为真核生物细胞，具有核膜等结构，故图示生物转录完成后才进行翻译，C错误；D、③可表示mRNA，需要经过加工编辑才可以转移到细胞质中作为翻译过程的模板，D错误。
5. （2023·江苏·苏锡常镇四市一模）生物遗传信息传递的一般规律可用中心法则表示，下列叙述错误的是（ ）
A. 遗传信息可以从核酸流向蛋白质，不能从蛋白质流向核酸
B. 一种多聚体的序列能被用作合成另一种多聚体的模板
C. 线粒体和叶绿体中的遗传信息传递不遵循中心法则
D. 表观遗传未改变中心法则中遗传信息的流向
【答案】C
【解析】A、根据克里克中心法则，遗传信息可以从核酸流向蛋白质（基因控制蛋白质的合成），但遗传信息不能从蛋白质流向核酸，A正确；B、翻译的过程，mRNA作为模板，合成蛋白质，所以一种多聚体的序列能被用作合成另一种多聚体的模板，B正确；C、线粒体和叶绿体中的遗传信息从DNA流向RNA，RNA流向蛋白质，遗传信息传递遵循中心法则 ，C错误；D、表观遗传不改变碱基序列，也不改变中心法则中遗传信息的流向，D正确。
6. （2023·江苏5月大联考）心肌细胞过量凋亡易引起心力衰竭。下图为心肌细胞中凋亡基因ARC表达的相关调节过程，miR-223是一种非编码RNA。相关叙述错误的是（ ）
A. 过程①需DNA聚合酶识别并结合启动子
B. 过程②正在合成的肽链的氨基酸序列相同
C. 基因miR-223过度表达，可能导致心力衰竭
D. 若某RNA能与miR-223竞争性结合ARCmRNA，则有望成为减缓心力衰竭的新药物
【答案】ABD
【解析】A、过程①是转录，需RNA聚合酶识别并结合启动子，A错误；B、过程②是翻译，存在多聚核糖体，最终合成的肽链的氨基酸序列相同，B错误；C、基因miR-223过度表达产生RNA与RCmRNA结合，从而抑制凋亡抑制因子的翻译过程，使凋亡抑制因子合成量降低，使心肌细胞过度凋亡，可能导致心力衰竭，C正确；D、若某RNA能与miR-223竞争性结合ARCmRNA，仍能抑制凋亡抑制因子的表达，使心肌细胞过度凋亡，不能减缓心力衰竭，D错误。
7．(多选)（2023江苏泰州中学高三调研）大肠杆菌乳糖操纵子包括lacZ、lacY、lacA三个结构基因（编码参与乳糖代谢的酶，其中酶a能够水解乳糖），以及操纵基因、启动子和调节基因。培养基中无乳糖存在时，调节基因表达的阻遏蛋白和操纵基因结合，导致RNA聚合酶不能与启动子结合，使结构基因无法转录；乳糖存在时，结构基因才能正常表达，调节过程如下图所示。下列说法错误的是（ ）
A．结构基因转录时，只能以β链为模板，表达出来的酶a会使结构基因的表达受到抑制
B．过程①的碱基配对方式与②过程不完全相同，参与②过程的氨基酸都可被多种tRNA转运
C．若调节基因的碱基被甲基化修饰，可能导致结构基因持续表达，造成大肠杆菌物质和能量的浪费
D．据图可知，乳糖能够调节大肠杆菌中基因的选择性表达，没有发生细胞的分化
【答案】BD
【解析】A、据图分析，启动子位于结构基因左侧，RNA聚合酶应从左向右移动，而转录时RNA聚合酶移动的方向为子链5-3’，可知mRNA的左侧为5端，右侧为3端，图示a链左侧为5端，3链左侧为3端，mRNA应与模板链方向相反，故结构基因转录时以B链为模板，A正确；B、根据图示，①为转录，②为翻译。①过程发生的碱基配对方式为A-U、C-G、T-A、G-C,②过程发生的碱基配对方式为U-A、C-G、A-U、G-C,②过程有的氨基酸可被多种tRNA转运，并不是都可被多种tRNA转运，B错误；C.由图可知，若调节基因的碱基被甲基化修饰，阻遇蛋白不能与操纵基因结合，进而不能阻断结构基因的转录，可能会导致结构基因持续表达，造成大肠杆菌物质和能量的浪费，C正确；D、据图可知，乳糖能够调节大肠杆菌中基因的选择性表达，该过程没有发生细胞的结构等的变化，不属于细胞分化，D错误。
8. (多选)（2023·江苏·苏锡常镇四市一模）核糖体主要由rRNA和蛋白质组成，其中rRNA被核糖体蛋白所包裹，不易被核糖核酸酶降解。同一条mRNA上移动的单个核糖体（M）能够逐步转变为核糖体二聚体（D1-D2、D3-D4），从而实现两条肽链的共翻译共组装（co-co组装），最终形成具有活性的蛋白二聚体（如图）。下列叙述正确的有（ ）
A. D1、D2、D3、D4上正在合成的四条肽链氨基酸序列相同
B. co-co组装的发生可能与目标蛋白质特定的结构组成有关
C. co-co组装方式对保证蛋白质组装的高效率和正确性有重要意义
D. 利用核糖核酸酶处理后再通过密度梯度离心可纯化出核糖体二聚体
【答案】BCD
【解析】A、D1、D2、D3、D4上正在合成的四条肽链长短不同，氨基酸序列不完全相同，A错误；B、co-co组装最终形成具有活性的蛋白二聚体，蛋白二聚体有特定空间结构，能发挥其特定的功能，推测co-co组装的发生可能与目标蛋白质特定的结构组成有关，B正确；C、同一条mRNA上移动的单个核糖体（M）能够逐步转变为核糖体二聚体，这样的co-co组装方式能缩短蛋白二聚体的形成所需时间，对保证蛋白质组装的高效率和正确性有重要意义，C正确；D、rRNA被核糖体蛋白所包裹，不易被核糖核酸酶降解，但mRNA容易被核糖核酸酶降解，故可利用核糖核酸酶处理后再通过密度梯度离心可纯化出核糖体二聚体，D正确。
9. （2023·天津高三模拟）染色质由DNA、组蛋白等组成。组蛋白乙酰化引起染色质结构松散，有关基因表达；组蛋白去乙酰化，有关基因表达受到抑制（如图）。相关叙述错误的是（　　）
A. 组蛋白乙酰化可能发生在细胞分化过程中
B. 一个DNA分子可控制合成多种RNA
C. 过程c需要解旋酶先催化DNA双链解旋
D. 过程d还需要核糖体、tRNA、氨基酸、ATP等参与
【答案】C
【解析】A、细胞分化是基因选择性表达的结果，存在基因的表达，组蛋白乙酰化使染色体结构松散，有利于基因的表达，A正确；B、因为一个DNA分子上有多个基因，一个DNA分子可以控制合成多种mRNA进而合成多种蛋白质，B正确；C、过程c为转录，转录过程需要RNA聚合酶，RNA聚合酶有催化解旋的功能，不需要解旋酶，C错误；D、过程d为翻译，翻译时游离在细胞质中的各种氨基酸由tRNA转运，以mRNA为模板在核糖体上合成一条具有特定氨基酸序列的蛋白质，此过程需要ATP提供能量，D正确。
1．（2023·山东卷）细胞中的核糖体由大、小2个亚基组成。在真核细胞的核仁中，由核rDNA转录形成的rRNA与相关蛋白组装成核糖体亚基。下列说法正确的是（ ）
A． 原核细胞无核仁，不能合成rRNA
B． 真核细胞的核糖体蛋白在核糖体上合成
C． rRNA上3个相邻的碱基构成一个密码子
D． 细胞在有丝分裂各时期都进行核DNA的转录
【答案】B
【解析】A、原核细胞无核仁，有核糖体，核糖体由rRNA和蛋白质组成，因此原核细胞能合成rRNA，A错误；B、核糖体是蛋白质合成的场所，真核细胞的核糖体蛋白在核糖体上合成，B正确；C、mRNA上3个相邻的碱基构成一个密码子，C错误；D、细胞在有丝分裂分裂期染色质变成染色体，核DNA无法解旋，无法转录，D错误。
2．（2023·湖南卷）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。下列叙述错误的是（ ）
A． 细菌glg基因转录时，RNA聚合酶识别和结合glg基因的启动子并驱动转录
B． 细菌合成UDPG焦磷酸化酶的肽链时，核糖体沿glg mRNA从5'端向3'端移动
C． 抑制CsrB基因的转录能促进细菌糖原合成
D． CsrA蛋白都结合到CsrB上，有利于细菌糖原合成
【答案】C
【解析】A、基因转录时，RNA聚合酶识别并结合到基因的启动子区域从而启动转录，A正确；B、基因表达中的翻译是核糖体沿着mRNA的5'端向3'端移动，B正确；C、由题图可知，抑制CsrB基因转录会使CsrB的RNA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，而glg基因编码的UDPG焦磷酸化酶在糖原合成中起关键作用，故抑制CxrB基因的转录能抑制细菌糖原合成，C错误；D、由题图及C选项分析可知，若CsrA都结合到CsrB上，则CsrA没有与glg mRNA结合，从而使glg mRNA不被降解而正常进行，有利于细菌糖原的合成，D正确。
3．（2023·浙江1月卷）阅读下列材料，回答下列问题。
基因启动子区发生DNA甲基化可导致基因转录沉默。研究表明，某植物需经春化作用才能开花，该植物的DNA甲基化水平降低是开花的前提。用5－azaC处理后，该植株开花提前，检测基因组DNA，发现5'胞嘧啶的甲基化水平明显降低，但DNA序列未发生改变，这种低DNA甲基化水平引起的表型改变能传递给后代。
3-1．这种DNA甲基化水平改变引起表型改变，属于（ ）
A． 基因突变 B． 基因重组 C． 染色体变异 D． 表观遗传
【答案】D
【解析】表观遗传是指DNA序列不发生变化，但基因的表达却发生了可遗传的改变，即基因型未发生变化而表现型却发生了改变，如DNA的甲基化。
3-2．该植物经5－azaC去甲基化处理后，下列各项中会发生显著改变的是（ ）
A． 基因的碱基数量 B． 基因的碱基排列顺序 C． 基因的复制 D． 基因的转录
【答案】D
【解析】甲基化的Leyc基因不能与RNA聚合酶结合，故无法进行转录产生mRNA，也就无法进行翻译最终合成Leyc蛋白，从而抑制了基因的表达。植物经5－azaC去甲基化处理后，基因启动子正常解除基因转录沉默，基因能正常转录产生mRNA。
4．（2023·浙江1月卷）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
【答案】B
【解析】、图示翻译过程中，各核糖体从mRNA的5'端向3'端移动，A错误；B、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正确；C、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，识别到种子密码子结束翻译，并非是同时开始同时结束，C错误；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可能会减少，D错误。
5．（2023·浙江6月卷）叠氮脱氧胸苷（AZT）可与逆转录酶结合并抑制其功能。下列过程可直接被AZT阻断的是（　　）
A． 复制 B． 转录 C． 翻译 D． 逆转录
【答案】D
【解析】题中显示，叠氮脱氧胸苷（AZT）可与逆转录酶结合并抑制其功能，而逆转录过程需要逆转录酶的催化，因而叠氮脱氧胸苷（AZT）可直接阻断逆转录过程，而复制、转录和翻译过程均不需要逆转录酶，即D正确。
6．（2023·广东卷）放射性心脏损伤是由电离辐射诱导的大量心肌细胞凋亡产生的心脏疾病。一项新的研究表明，circRNA可以通过miRNA调控P基因表达进而影响细胞凋亡，调控机制见图。miRNA是细胞内一种单链小分子RNA，可与mRNA靶向结合并使其降解。circRNA是细胞内一种闭合环状RNA，可靶向结合miRNA使其不能与mRNA结合，从而提高mRNA的翻译水平。
回答下列问题：
（1）放射刺激心肌细胞产生的_________会攻击生物膜的磷脂分子，导致放射性心肌损伤。
（2）前体mRNA是通过_________酶以DNA的一条链为模板合成的，可被剪切成circRNA等多种RNA。circRNA和mRNA在细胞质中通过对_________的竞争性结合，调节基因表达。
（3）据图分析，miRNA表达量升高可影响细胞凋亡，其可能的原因是_________。
（4）根据以上信息，除了减少miRNA的表达之外，试提出一个治疗放射性心脏损伤的新思路_________。
【解析】
（1）放射刺激心肌细胞，可产生大量自由基，攻击生物膜的磷脂分子，导致放射性心肌损伤。
（2）RNA聚合酶能催化转录过程，以DNA的一条链为模板，通过碱基互补配对原则合成前体mRNA。由图可知，miRNA既能与mRNA结合，降低mRNA的翻译水平，又能与circRNA结合，提高mRNA的翻译水平，故circRNA和mRNA在细胞质中通过对miRNA的竞争性结合，调节基因表达。
（3）P蛋白能抑制细胞凋亡，当miRNA表达量升高时，大量的miRNA与P基因的mRNA结合，并将P基因的mRNA降解，导致合成的P蛋白减少，无法抑制细胞凋亡。
（4）根据以上信息，除了减少miRNA的表达之外，还能通过增大细胞内circRNA的含量，靶向结合miRNA，使其不能与P基因的mRNA结合，从而提高P基因的表达量，抑制细胞凋亡。
【答案】（1）自由基 （2） ①． RNA聚合 ②． miRNA
（3）P蛋白能抑制细胞凋亡，miRNA表达量升高，与P基因的mRNA结合并将其降解的概率上升，导致合成的P蛋白减少，无法抑制细胞凋亡
（4）可通过增大细胞内circRNA的含量，靶向结合miRNA使其不能与P基因的mRNA结合，从而提高P基因的表达量，抑制细胞凋亡
7．(2022·广东卷)λ噬菌体的线性双链DNA两端各有一段单链序列。这种噬菌体在侵染大肠杆菌后其DNA会自连环化(见下图)，该线性分子两端能够相连的主要原因是 (　　)
A．单链序列脱氧核苷酸数量相等
B．分子骨架同为脱氧核糖与磷酸
C．单链序列的碱基能够互补配对 D．自连环化后两条单链方向相同
【答案】C
【解析】单链序列脱氧核苷酸数量相等、分子骨架同为脱氧核糖与磷酸交替连接，不能决定线性DNA分子两端能够相连；DNA的两条链是反向的，因此自连环化后两条单链方向相反。
8．(2022·湖南卷)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rRNA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
【答案】D
【解析】一个mRNA分子上结合多个核糖体，同时合成多条肽链，因此少量的mRNA能迅速合成大量的蛋白质，以提高翻译效率，A正确；核糖体蛋白与rRNA分子亲和力较强，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rRNA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。
9．(2022·山东卷)液泡膜蛋白TOM2A的合成过程与分泌蛋白相同，该蛋白影响烟草花叶病毒(TMV)核酸复制酶的活性。与易感病烟草品种相比，烟草品种TI203中TOM2A的编码序列缺失2个碱基对，被TMV侵染后，易感病烟草品种有感病症状，TI203无感病症状。下列说法错误的是 (　　)
A．TOM2A的合成需要游离核糖体
B．TI203中TOM2A基因表达的蛋白与易感病烟草品种中的不同
C．TMV核酸复制酶可催化TMV核糖核酸的合成
D．TMV侵染后，TI203中的TMV数量比易感病烟草品种中的多
【答案】D
【解析】分泌蛋白首先在游离的核糖体中以氨基酸为原料开始合成多肽链，当合成了一段肽链后，这段肽链会与核糖体一起转移到粗面内质网上继续其合成过程，A正确；由题意可知，与易感病烟草品种相比，烟草品种TI203中TOM2A基因由于发生了基因突变而合成了新的液泡膜蛋白TOM2A，B正确；核酸复制酶是以RNA为模板合成RNA的酶，C正确；被TMV侵染后，TI203无感病症状，说明TI203中的TMV数量比易感病烟草品种中的少，D错误。
2