作业17 RNA的结构和功能、遗传信息的转录
第1～2题，每题5分；第3～12题，每题6分，共70分。
题组一 RNA的结构和功能
1．下列关于RNA的结构和功能的叙述，错误的是( )
A．所有RNA中都不含氢键
B．RNA含有的五碳糖是核糖
C．RNA能在细胞内传递遗传信息，也能携带氨基酸
D．某些RNA能在细胞内催化化学反应
2．(2024·南京高一期末)如图为三种RNA的示意图，下列相关叙述错误的是( )
A．合成三种RNA都遵循碱基互补配对原则
B．三种RNA都可通过转录形成
C．丙中的嘌呤数等于嘧啶数
D．甲可以传递遗传信息，但乙和丙不能
3.(2024·徐州高一调研)如图为核苷酸的模式图，下列相关说法正确的是( )
A．DNA与RNA在核苷酸上只有②不同
B．如果要构成ATP，在①位置上加上两个磷酸基团即可
C．③在人的遗传物质中只有4种
D．DNA分子中每个②均只与一个①相连
题组二 遗传信息的转录
4．(2023·无锡高一期末)一条DNA单链的序列是5′—GATACC—3′，那么以它为模板转录成的信使RNA的序列是( )
A．5′—CUAUGG—3′
B．5′—GATACC—3′
C．5′—GGUAUC—3′
D．5′—CCATAG—3′
5．(2023·承德高一期末)解旋酶和RNA聚合酶都有解旋功能。下列有关这两种酶的作用特点的说法，正确的是( )
A．两种酶都对DNA分子进行全部解旋
B．两种酶都对DNA分子进行局部解旋
C．前者对DNA分子全部解旋，后者对DNA分子局部解旋
D．前者对DNA分子局部解旋，后者对DNA分子全部解旋
6．如图表示在人体细胞核中进行的某一生命过程，据图分析，下列说法正确的是( )
A．该过程仅发生在细胞核内
B．该过程与DNA复制时碱基互补配对方式完全相同
C．该过程涉及ATP的消耗
D．该过程需要DNA聚合酶
7．(2024·河北，4)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
8．某双链DNA中，G与C之和占全部碱基总数的34%，其一条链中的T与C分别占该链碱基总数的32%和18%，则在它转录的mRNA中，U和C分别占该链碱基总数的( )
A．34%和18% B．34%和16%
C．16%和34% D．32%和18%
9．(2024·烟台高一阶段检测)核仁组织区(NOR)是染色体上含有rRNA基因的一段区域。核仁由NOR、颗粒成分和NOR中的基因转录形成的细丝成分三部分构成。通常认为，颗粒成分是核糖体亚基的前身，由细丝成分逐渐转变而成。下列说法正确的是( )
A．细胞中核糖体的形成都与NOR有关
B．核仁由DNA、RNA和蛋白质组成
C．细丝成分的形成需要DNA聚合酶的参与
D．已分化的细胞内NOR中的基因不转录
10．图甲、乙表示真核细胞内两种物质的合成过程，下列叙述错误的是( )
A．甲所示过程为DNA复制，图示表明复制可以从多个起点双向复制
B．乙所示过程为转录，图示表明DNA分子的两条链都可以做模板链
C．甲、乙所示过程中DNA分子解旋都消耗细胞内能量并需要解旋酶
D．一个细胞周期中，甲过程在每个起点只起始一次，乙过程可起始多次
11．图1中m、n、l表示某哺乳动物一条染色体上相邻的三个基因，a、b为基因的间隔序列；图2为l基因进行的某种生理过程。下列分析正确的是( )
A．图1中a、b、m、n、l都能指导蛋白质的合成
B．m、n、l基因在同一细胞中不一定都转录
C．图2中甲为RNA聚合酶，转录的方向是从右向左
D．图2中的丙与乙碱基的组成、排列顺序都相同
12．转录因子蛋白能通过与DNA的结合来开启或关闭基因的表达，转录因子与RNA聚合酶形成转录起始复合体，共同参与转录的重要过程。大多数时候，机体内的DNA均能正确复制，但有时也因碱基间的错配而发生差错形成错配区段。最新研究发现，转录因子有一种能与DNA的错配部分强烈结合的倾向，而这会诱导包括癌症在内的多种疾病的发生。下列相关叙述正确的是( )
A．转录产生的RNA都可作为蛋白质合成的模板
B．转录因子会诱发DNA复制差错，从而导致癌症的发生
C．对错配DNA区段上的基因转录时，转录因子只起开启作用
D．转录因子可通过核孔进入细胞核发挥调控基因表达的作用
13．(20分)(2023·苏州高一期中)某些情况下，原核细胞的个别基因转录形成的mRNA分子未与DNA链分离，形成RNA－DNA杂交体，并与对应的脱氧核苷酸链共同构成R环结构(如图)。图中①②表示遗传信息传递过程。请回答下列问题：
(1)图中过程发生场所是细胞的____________，其中①过程是____________，以_____________的方式进行，所需的酶2是____________。
(2)图中酶3是____________，据图推测mRNA的____________(填“左端”或“右端”)是3′端，除了mRNA外，②过程的产物还有________________________。
(3)①②过程都遵循____________原则，其中②过程的原料是__________________。
(4)如图所示的过程中，R环的形成会使①过程被迫停止，原因是______________________。
14．(10分)(2024·成都高一期中)在大肠杆菌的培养基中同时加入葡萄糖和乳糖时，发现大肠杆菌的数量会先增长，稳定一段时间后再增长，科学家经过研究发现大肠杆菌优先利用葡萄糖，当葡萄糖被利用完后，再利用乳糖。利用乳糖时，需要乳糖酶基因表达。如图所示，乳糖酶基因由启动子(与RNA聚合酶结合后启动转录)、操纵基因和结构基因三部分组成。同时，细胞中存在分解代谢物基因激活蛋白(CAP)和阻遏蛋白对乳糖酶基因的转录进行调控。请回答下列问题：
(1)葡萄糖是分解代谢物基因激活蛋白(CAP)的抑制剂，当培养基中________(填“有”或“无”)葡萄糖时，分解代谢物基因激活蛋白才能与CAP结合位点结合，从而激活RNA聚合酶。
(2)阻遏蛋白与操纵基因结合时会阻止__________与启动子的结合，从而阻止结构基因的转录，但是如果细胞中存在乳糖，乳糖会与__________结合，使其空间结构发生改变，从而使其无法与操纵基因结合。
(3)如果培养基中有乳糖，也有葡萄糖，则________会抑制CAP的活性，使其无法与CAP结合位点结合，RNA聚合酶的活性受到抑制，乳糖酶基因仍然不能转录。如果培养基中有乳糖，但无葡萄糖，则由于有乳糖，乳糖与阻遏蛋白结合，使阻遏蛋白无法与操纵基因结合，同时，由于无葡萄糖，__________会激活RNA聚合酶的活性，乳糖酶基因可以转录。
答案精析
1．A [tRNA中含有氢键，A错误。]
2．C [丙只有部分区域配对，其所含嘌呤数不一定等于嘧啶数，C错误。]
3．C [分析题图可知，①是磷酸基团，②是五碳糖，③是含氮碱基。DNA与RNA在核苷酸上的不同主要有两点：一是在DNA中②为脱氧核糖，在RNA中②为核糖；二是在DNA中③有A、T、C、G 4种，在RNA中③有A、U、C、G 4种，A错误；如果要构成ATP，要在①位置上加上两个磷酸基团，②应为核糖，③应为腺嘌呤，B错误；人的遗传物质是DNA，在DNA中③只有4种(A、G、C、T)，C正确；DNA分子的一条脱氧核苷酸链中多数②与两个①相连，D错误。]
4．C [转录是以DNA的一条链为模板合成RNA的过程，该过程中遵循A—U、T—A、G—C、C—G的碱基互补配对原则。一条DNA单链的序列是5′—GATACC—3′，那么以它为模板转录成的信使RNA的序列是3′—CUAUGG—5′，即5′—GGUAUC—3′。]
5．C [在DNA复制过程中，解旋酶可将DNA的两条链解开，边解旋边复制，直至将DNA分子的两条链全部解开，全部复制，而在转录过程中，RNA聚合酶将DNA的两条链解开，边解旋边转录，由于转录以DNA的一条链为模板，DNA分子上分布着多个基因，基因通常是有遗传效应的DNA片段，因此转录的片段只是DNA的一部分，故RNA聚合酶只对DNA分子局部解旋，C正确。]
6．C
7．D [DNA复制时，脱氧核苷酸通过磷酸二酯键连接成子链，A错误；复制时，在细胞提供的能量驱动下，解旋酶将DNA双链解开，其中一条链由5′端向3′端解旋，另一条链由3′端向5′端解旋，B错误；转录时，RNA聚合酶将DNA双链解开，而不是解旋酶，C错误；DNA聚合酶和RNA聚合酶分别作用于模板链的3′端，使子链DNA和RNA由5′端向3′端延伸，D正确。]
8．B [已知某双链DNA分子中，G与C之和占全部碱基总数的34%，则C＝G＝17%，A＝T＝50%－17%＝33%。其中一条链的T与C分别占该链碱基总数的32%和18%，即T1＝32%、C1＝18%，则该链上G1＝34%－C1＝16%，A1＝1－32%－18%－16%＝34%，根据碱基互补配对原则，则在它转录的mRNA中，U＝A1＝34%，C＝G1＝16%。]
9．B [核糖体的形成不一定都与细胞中的核仁有关，如原核细胞没有核仁，A错误；核仁组织区(NOR)是染色体上含有rRNA基因的一段区域，NOR是一段DNA，核仁由NOR、颗粒成分和NOR中的基因转录形成的细丝成分(RNA)三部分构成，故核仁由DNA、RNA和蛋白质组成，B正确；NOR中的基因转录形成的细丝成分，需要RNA聚合酶的参与，C错误；已分化的细胞仍会合成蛋白质，需要核糖体，而颗粒成分是核糖体亚基的前身，由细丝成分逐渐转变而成，细丝成分是由NOR中的基因转录形成的，D错误。]
10．C [图甲为DNA的复制，且从图甲中可以看出该过程中DNA复制可以从多个起点双向复制，A正确；图乙分别只以DNA一条链作为模板，各生成一条单链，符合转录的过程特点，所以乙所示过程为转录，且图示表明DNA分子的两条链都可以作为合成不同RNA的模板链，B正确；甲、乙所示过程中DNA分子解旋都消耗细胞内能量，但图乙中，转录不需要解旋酶，需要RNA聚合酶，C错误；一个细胞周期中，DNA复制一次，但可以转录多次，形成多个mRNA，所以一个细胞周期中，甲过程在每个起点只起始一次，乙过程可起始多次，D正确。]
11．B [图1中a、b为基因的间隔序列，不能指导蛋白质的合成，A错误；不同的组织细胞会发生基因的选择性表达，因此m、n、l基因在同一细胞中不一定都转录，B正确；图2中转录的方向应是从左到右，C错误；乙表示转录的模板链，为DNA的一条链，丙表示转录形成的mRNA，二者之间碱基互补，故丙与乙的碱基组成和排列顺序都不同，D错误。]
12．D [转录产生的RNA只有mRNA可作为蛋白质合成的模板，A错误；转录因子不会诱发DNA复制差错，B错误；对错配DNA区段上的基因转录时，转录因子起开启或关闭的作用，C错误。]
13．(1)拟核 DNA复制 半保留 解旋酶 (2)RNA聚合酶 右端 tRNA、rRNA (3)碱基互补配对 4种核糖核苷酸 (4)R环会阻碍解旋酶的解旋过程
14．(1)无 (2)RNA聚合酶 阻遏蛋白 (3)葡萄糖 CAP(或分解代谢物基因激活蛋白)作业18 遗传信息的翻译、中心法则
第1～2题，每题5分；第3～12题，每题6分，共70分。
题组一 遗传信息的翻译
1．(2024·黑龙江大庆中学高一期末)下列对遗传信息、密码子、反密码子的理解，错误的是( )
A．遗传信息蕴藏在DNA或RNA分子的4种碱基的排列顺序中
B．mRNA分子中3个相邻的碱基决定1个氨基酸，这3个碱基就是1个密码子
C．tRNA的一端有3个相邻碱基可与密码子互补配对，这3个碱基就是反密码子
D．一种氨基酸可能由多种密码子决定，每种密码子也都能决定多种氨基酸
2．密码子的简并对生物体生存发展的意义是( )
A．使少量的基因控制合成大量的蛋白质
B．以少量的mRNA分子为模板就可以合成大量的蛋白质
C．简并的密码子对应相同的反密码子
D．增强容错性，保证翻译速度
3．(2023·石家庄高一期中)如图为tRNA的结构示意图，下列有关叙述正确的是( )
A．tRNA是由三个核糖核苷酸连接成的单链分子
B．一种tRNA只可以转运一种氨基酸
C．图中b处上下链中间的结构为磷酸二酯键
D．图中c处表示密码子，可以与mRNA碱基互补配对
4．(2024·北京丰台区高一期中)如图是大肠杆菌中一条mRNA链的电镜照片，下列叙述正确的是( )
A．图中展示的是细胞核DNA的翻译过程
B．该过程发生在细胞质的线粒体中
C．除mRNA外，该过程还涉及另两种RNA
D．图中不同核糖体合成的蛋白质不同
5．(2023·南京高一检测)若细胞质中tRNA1(3′AUU 5′)、tRNA2(3′ACG 5′)、tRNA3(3′UAC 5′)分别转运氨基酸a、b、c。现以双链DNA中的一条链3′—ACGATTTAC—5′为模板，指导合成短肽。该短肽基本组成单位的排列是( )
A．a—b—c B．c—b—a
C．b—c—a D．b—a—c
6．如图表示动物细胞中遗传信息表达的某一过程，下列相关叙述正确的是( )
A．结构②转运的氨基酸为赖氨酸
B．物质③以协助扩散的方式跨膜进入细胞质
C．结构④可存在于线粒体中
D．图中核糖体移动的方向为从右到左
题组二 中心法则
7．如图表示“中心法则”的内容，图中①～⑤分别表示相关过程。下列说法正确的是( )
A．人体造血干细胞中可以进行过程①②③
B．人体口腔上皮细胞内只能进行过程①②
C．乳酸菌可以发生过程①④
D．过程④和⑤需要的原料相同
8．(2024·西安高一期中)某冠状病毒是一种单股正链RNA病毒，其在宿主细胞内的增殖过程如图所示。下列说法正确的是( )
A．由图示可知，＋RNA和－RNA上都含有决定氨基酸的密码子
B．过程②消耗的嘧啶核苷酸数等于过程④消耗的嘌呤核苷酸数
C．可利用抗生素类药物抑制该冠状病毒在宿主细胞内的增殖
D．该冠状病毒和HIV的增殖过程都需要RNA复制酶的作用
9．(2023·邢台高一期末)结合图表进行分析，下列有关说法正确的是( )
抗菌药物 抗菌机理
青霉素 抑制细菌细胞壁的合成
环丙沙星 抑制细菌DNA解旋酶的活性(可促进DNA螺旋化)
红霉素 能与核糖体结合
利福平 抑制RNA聚合酶的活性
A.环丙沙星和红霉素可分别抑制细菌的①和③过程
B．青霉素和利福平都能抑制DNA的复制
C．结核杆菌的④和⑤过程都发生在细胞质中
D．①～⑤过程可发生在人体健康细胞中
10．如图1、2是两种细胞中遗传信息的主要表达过程。据图分析，下列叙述不正确的是( )
A．图1细胞中可能没有以核膜为界限的细胞核，可以边转录边翻译
B．两细胞中基因表达过程均由线粒体提供能量
C.真核生物细胞核中转录出的mRNA必须通过核孔后才能翻译，翻译方向为5′端到3′端
D．图中所示的遗传信息的流动方向都是DNA→mRNA→蛋白质
11．生物体内的核酸常与蛋白质结合，以核酸—蛋白质复合物的形式存在。下列相关叙述错误的是( )
A．真核细胞染色体和染色质中都存在核酸—蛋白质复合物
B．原核细胞的拟核中没有核酸—蛋白质复合物
C．若复合物中的某蛋白质参与DNA复制，则该蛋白质可能是DNA聚合酶
D．若复合物中正在进行蛋白质的合成，则该复合物中含有核糖体
12．(2024·淄博高一期中)操纵组是原核细胞基因表达调控的一种结构形式，它由启动子(启动基因转录)、结构基因(编码蛋白基因)、终止子(终止转录)等组成。如图表示大肠杆菌细胞中核糖体蛋白(RP)的合成及调控过程，其中序号表示相关生理过程，mRNA上的RBS是核糖体结合位点。下列有关说法正确的是( )
A．过程①中RNA聚合酶与启动子结合后相继驱动多个基因的转录
B．过程②中核糖体与mRNA结合后逐一阅读密码子，直至终止子结束
C．细胞中缺乏rRNA时，RP1与mRNA上的RBS位点结合阻止翻译的起始
D．该机制保证了rRNA与RP的数量平衡，同时也减少了物质与能量的浪费
13．(18分)(2024·咸阳高一质检)铁蛋白是细胞内储存多余Fe3＋的蛋白，铁蛋白合成的调节与游离的Fe3＋、铁调节蛋白、铁应答元件等有关。铁应答元件能与铁调节蛋白发生特异性结合，阻遏铁蛋白的合成。当Fe3＋浓度高时，铁调节蛋白由于结合Fe3＋而丧失与铁应答元件的结合能力，如图所示。请回答下列问题：
(1)图中铁蛋白基因片段的一条链序列是5′－AGTACG－3′，以该链为模板转录出的mRNA序列是5′－________－3′。转录过程中需要的原料和酶分别是__________和__________。
(2)图中一个铁蛋白mRNA上同时结合2个核糖体，其生理意义是_______________________
_______________________________________________________________________________。
2个核糖体上最终合成的两条肽链结构__________(填“相同”或“不相同”)。
(3)图中核糖体移动方向应是_______________________________________________(填“从左到右”或“从右到左”)。据图分析反密码子为5′－ACC－3′的tRNA运输的氨基酸是____________。
(4)据图分析Fe3＋浓度低时，铁调节蛋白与铁应答元件结合干扰了______________________，从而抑制了翻译的过程，阻遏铁蛋白合成。Fe3＋浓度高时，铁调节蛋白由于结合Fe3＋而丧失与铁应答元件的结合能力，铁蛋白的表达量__________，储存细胞内多余的Fe3＋。
14．(12分)肠道病毒EV71为单股正链RNA(＋RNA)病毒，是引起手足口病的主要病原体之一。如图为该病毒在宿主细胞内增殖的示意图。据图回答下列问题：
(1)图中物质M的合成场所是____________。催化①②过程的物质N是_______________。
(2)假定病毒基因组＋RNA含有7 500个碱基，其中A和U占碱基总数的40%。以病毒基因组＋RNA为模板合成一条子代＋RNA的过程共需要碱基G和C____________个。
(3)图中＋RNA有三方面功能，分别是_____________、____________、______________。
答案精析
1．D [一种氨基酸可能由多种密码子决定，一般来说，一种密码子只能决定一种氨基酸，D错误。]
2．D [密码子的简并对生物体生存发展的意义是增强容错性，即当转录形成的mRNA上某个密码子出现差错时，其对应的氨基酸可能不变；还可以保证翻译速度。]
3．B [tRNA是由许多个核糖核苷酸连接成的单链分子，A错误；tRNA是搬运氨基酸的工具，一种tRNA只能识别并转运一种氨基酸，B正确；图中b处上下链中间的结构表示氢键，C错误；图中c处表示反密码子，可与mRNA上的密码子发生碱基互补配对，D错误。]
4．C [大肠杆菌是原核生物，其细胞中没有细胞核，也没有线粒体，A、B错误；图中展示的是翻译过程，除mRNA外，该过程还涉及rRNA和tRNA，C正确；图中不同核糖体结合在同一条mRNA分子上，由于模板相同，所以不同核糖体合成的蛋白质相同，D错误。]
5．D [翻译的直接模板是mRNA，而mRNA是以DNA的一条链为模板转录形成的，以双链DNA中的一条链3′—ACGATTTAC—5′为模板转录形成的mRNA的碱基序列为5′—UGCUAAAUG—3′，其中第一个密码子(UGC)对应的反密码子为3′ACG 5′，编码的氨基酸为b，第二个密码子(UAA) 对应的反密码子为3′AUU 5′，编码的氨基酸为a，第三个密码子(AUG) 对应的反密码子为3′UAC 5′，编码的氨基酸为c，所以该短肽基本组成单位的排列是b—a—c，D正确。]
6．C [结构②为tRNA，其反密码子为AAG，对应的密码子为UUC，则其转运的氨基酸为苯丙氨酸，A错误；物质③为mRNA，mRNA在细胞核内合成后，通过核孔进入细胞质，其跨膜方式不是协助扩散，B错误；结构④为核糖体，线粒体内能发生翻译过程，所以含有核糖体，C正确；根据tRNA的移动方向可知，翻译的方向(即核糖体移动的方向)为从左到右，D错误。]
7．A [人体造血干细胞可以进行①DNA复制、②转录和③翻译，A正确；人体口腔上皮细胞是高度分化的细胞，不能进行①DNA复制，B错误；乳酸菌的遗传物质是DNA，在乳酸菌中可以发生过程①②③，但不能进行过程④RNA复制，C错误；过程④RNA复制需要的原料是核糖核苷酸，过程⑤逆转录需要的原料是脱氧核苷酸，二者需要的原料不同，D错误。]
8．B [由图示可知，＋RNA上含有决定氨基酸的密码子，－RNA上不含决定氨基酸的密码子，A错误；过程②通过碱基互补配对得到－RNA，过程④再通过碱基互补配对得到＋RNA，所以过程②消耗的嘧啶核苷酸数等于过程④消耗的嘌呤核苷酸数，B正确；抗生素具有抑菌或杀菌作用，但对病毒不起作用，C错误；该冠状病毒增殖过程需要RNA复制酶，但HIV为逆转录病毒，其增殖过程需要逆转录酶，但不需要RNA复制酶，D错误。]
9．A [环丙沙星抑制细菌DNA解旋酶的活性，抑制DNA的解旋过程，从而抑制①DNA复制；红霉素能与核糖体结合，使mRNA不能与核糖体结合，从而抑制③翻译过程，A正确。青霉素抑制细菌细胞壁的合成，不影响DNA复制过程；利福平抑制RNA聚合酶的活性，因此会抑制细菌的转录和RNA复制，不会抑制DNA复制过程，B错误。结核杆菌中无④RNA的复制和⑤逆转录过程，C错误。分析题图中心法则的内容可知，在人体健康细胞中一般不发生④⑤过程，D错误。]
10．B [图1细胞是原核细胞，没有线粒体，B错误；真核生物细胞核DNA中的遗传信息通过转录流向mRNA，mRNA必须通过核孔到细胞质中的核糖体上才能作为翻译的模板，根据合成肽链的长度分析，翻译方向为5′端到3′端，C正确。]
11．B [真核细胞的细胞核中有DNA—蛋白质复合物，原核细胞的拟核中也有，但不形成染色质结构，B错误。]
12．B [过程②翻译中核糖体与mRNA结合后逐一阅读密码子，直至终止密码子结束，B错误；rRNA能与RP1、RP2和其他核糖体蛋白结合形成核糖体，mRNA上的RBS是核糖体结合位点，当细胞中缺乏rRNA时，RP1不与rRNA结合而是与mRNA上的RBS位点结合，导致核糖体不能与mRNA结合，进而阻止翻译的起始，这种调节机制既保证细胞内rRNA与核糖体蛋白在数量上保持平衡，又可以减少物质和能量的浪费，C、D正确。]
13．(1)CGUACU 4种核糖核苷酸 RNA聚合酶 (2)提高翻译效率，短时间内合成多条肽链 相同 (3)从左到右 甘氨酸 (4)核糖体与铁蛋白mRNA一端结合与移动 升高
解析 (4)根据题中信息可知，Fe3＋浓度低时，铁调节蛋白与铁应答元件结合，核糖体不能与铁蛋白mRNA一端结合，不能沿mRNA移动，从而抑制了翻译的过程，阻遏铁蛋白合成。Fe3＋浓度高时，铁调节蛋白由于结合Fe3＋而丧失与铁应答元件的结合能力，铁蛋白mRNA能够翻译，铁蛋白的表达量升高，储存细胞内多余的Fe3＋。
14．(1)宿主细胞的核糖体 RNA聚合酶 (2)9 000 (3)翻译的模板 复制的模板 病毒的重要组成成分
解析 (1)题图中的物质M是一条多肽链，EV71病毒没有细胞结构，该多肽链合成的场所是宿主细胞的核糖体；①②过程是以＋RNA为模板合成＋RNA的过程，需要的是RNA聚合酶。(2)由＋RNA合成＋RNA的过程需要先以＋RNA为模板合成－RNA，再以－RNA为模板合成＋RNA，也就相当于合成了一条完整的双链RNA，在这条双链RNA中A＝U，G＝C，根据题目中的条件，在病毒＋RNA中A＋U＝40%，则G＋C＝60%，所以以病毒基因组＋RNA为模板合成一条子代＋RNA的过程共需要碱基G和C的个数为7 500×2×60%＝9 000(个)。(3)据题图可知，＋RNA的功能是作为翻译的模板翻译出新的蛋白质；也作为复制的模板形成新的＋RNA；还是病毒的重要组成成分之一。作业19 基因表达与性状的关系
第1～10题，每题6分；第11～12题，每题7分，共74分。
题组一 基因表达产物与性状的关系
1．豌豆种子有圆粒和皱粒两种，如图为圆粒种子形成机制的示意图，下列相关说法不正确的是( )
A．图中显示了基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物体的性状
B．当编码淀粉分支酶的基因被打乱时，细胞内淀粉的含量会上升
C．皱粒种子中蔗糖含量相对更高，味道更甜美
D．图中①②过程中碱基互补配对的方式有差异
2．(2024·泉州高一期中)白化病与镰状细胞贫血是两种常见的人类遗传病，分别受一对等位基因控制，其发病机理如图所示。下列有关分析不正确的是( )
A．过程①和过程②都需要tRNA的直接参与
B．镰状细胞贫血基因的表达过程遵循碱基互补配对原则
C．这两种致病基因在人体不同细胞中的表达情况不同
D．上述实例能体现基因控制生物性状的两种途径
题组二 基因的选择性表达与细胞分化
3．下列关于细胞分化的叙述，正确的是( )
A．细胞分化只发生在胚胎期
B．不同的细胞中mRNA完全不同
C．细胞分化过程中，细胞内的DNA会发生改变
D．细胞分化是基因选择性表达的结果
4．(2024·晋城高一检测)如图为某一人体的肌肉细胞、未成熟的红细胞和神经细胞产生过程的模式图，据图分析，下列有关这三类细胞的叙述，正确的是( )
A．一般来说，含有的遗传信息相同
B．含有的mRNA完全相同
C．含有的蛋白质种类完全相同
D．形成的原因是基因的选择性丢失
题组三 表观遗传及基因与性状的对应关系
5．(2024·无锡高一期中)研究表明，糖尿病患者体内瘦素基因启动部位甲基化水平显著降低，导致瘦素含量明显升高。母体瘦素基因的甲基化水平降低能遗传给胎儿，使胎儿患糖尿病的概率增大。下列叙述正确的是( )
A．DNA甲基化不会影响细胞分化
B．DNA甲基化直接影响DNA复制时的碱基互补配对
C．瘦素基因启动部位甲基化水平下降会促进该基因的转录
D．若基因的碱基序列不改变，个体表型的变化就无法遗传给后代
6．(2024·黑吉辽，9)如图表示DNA半保留复制和甲基化修饰过程。研究发现，50岁同卵双胞胎间基因组DNA甲基化的差异普遍比3岁同卵双胞胎间的差异大。下列叙述正确的是( )
A．酶E的作用是催化DNA复制
B．甲基是DNA半保留复制的原料之一
C．环境可能是引起DNA甲基化差异的重要因素
D．DNA甲基化不改变碱基序列和生物个体表型
7．DNA缠绕在组蛋白周围形成核小体，是染色质的结构单位。组蛋白的乙酰化是由乙酰化酶催化，乙酰化会弱化组蛋白和DNA的相互作用，疏松了染色质的结构，细胞内还存在组蛋白去乙酰化酶，使组蛋白去乙酰化，进而调控基因的表达。下列说法错误的是( )
A．组蛋白的乙酰化可使生物表型发生可遗传变化
B．组蛋白去乙酰化伴随着对基因转录的抑制
C．组蛋白去乙酰化酶与染色体形态构建有关
D．染色质中的组蛋白乙酰化和去乙酰化是可逆反应
8．(2023·江苏天一中学高一期中)下列有关基因型、性状和环境的叙述，错误的是( )
A．人的身高由多个基因决定，其中每个基因对身高都有一定的作用
B．两株玉米植株的株高不同，二者的基因型也不同
C．同一株水毛茛气生叶与水生叶中所含基因相同
D．表观遗传现象普遍存在，可能会改变生物体的性状
9．(2023·承德高一期末)牵牛花的颜色主要是由花青素决定的，如图为花青素的合成与颜色变化途径示意图。从图中不能得出的是( )
A．花的颜色由多对基因共同控制
B．基因可以通过控制酶的合成来控制代谢
C．生物体的性状由基因决定，也受环境影响
D．若基因①不表达，则基因②和基因③也不表达
10．蜂群中，蜂王和工蜂都是由受精卵发育而来的，以蜂王浆为食的幼虫将发育成蜂王，而以花粉、花蜜为食的幼虫将发育成工蜂，幼虫发育成蜂王的机理如图所示。下列相关叙述错误的是( )
A．DNA甲基化水平是发育成蜂王的关键要素
B．花粉可通过抑制Dnmt3基因的表达而影响DNA甲基化
C．DNA甲基化水平没有使Dnmt3基因的碱基序列发生改变
D．该实例中的由食物引起的表型改变是可以遗传给后代的
11．遗传学家做过这样的实验：果蝇幼虫正常的培养温度是25 ℃，将刚孵化的残翅果蝇幼虫放在31 ℃的环境中培养，得到了一些翅长接近正常的果蝇成虫，这些翅长接近正常的果蝇在正常环境温度下产生的后代仍然是残翅果蝇。分析以上实验内容，下列说法正确的是( )
A．将刚孵化的残翅果蝇幼虫放在25 ℃的环境中培养，成虫仍将是残翅
B．上述果蝇翅型变化的现象属于表观遗传
C．这种实验现象可能是温度影响了酶的活性造成的
D．果蝇的翅型是基因和环境共同作用的结果
12．某种小鼠常染色体上的A基因能控制蛋白X的合成，a基因则不能，当小鼠缺乏蛋白X时表现为个体较小(侏儒鼠)。A基因在雌配子中会发生DNA甲基化修饰而抑制其表达，在雄配子中的A基因是非甲基化的，如图所示。下列关于图中雌、雄鼠的叙述，不正确的是( )
A．DNA甲基化会引起基因碱基序列的改变
B．雌鼠与雄鼠基因型相同，但表型不同
C．雌鼠A基因来自其父本的概率为1
D．雌、雄鼠杂交后代中，侏儒鼠占1/2
13．(14分)囊性纤维化是一种遗传病，由一对等位基因控制，其致病机理如图所示。请回答下列有关问题：
(1)据图分析，①过程需要__________酶参与催化反应，②过程发生的场所是__________。
(2)异常CFTR蛋白在第508位缺少一个氨基酸(苯丙氨酸)的原因是___________________，缺失氨基酸后，CFTR蛋白的空间结构__________(填“改变”或“不变”)。
(3)囊性纤维化的实例表明，基因表达产物与性状的关系是_____________________________。
(4)一对表型正常的夫妇生育了一个患囊性纤维化的女儿，推测CFTR基因位于__________(填“常染色体”或“性染色体”)上。该夫妇第二胎生下一对表型均正常的“龙凤胎”，则这对“龙凤胎”均为携带者的概率为__________。
14．(12分)(2024·宜春高一期中)生物体内普遍存在dsRNA介导的RNA干扰现象调控基因表达，其部分原理如图所示。回答下列问题：
(1)dsRNA基因转录时，___________酶与DNA结合，催化__________连接形成Pri－miRNA。
(2)Pri－miRNA分子中存在一段双链区域，据此可推测dsRNA基因的模板序列的特点是__________________。RNA干扰主要抑制了基因表达的__________过程。
(3)dsRNA介导的RNA干扰现象也可归为表观遗传，理由是__________________________。
(4)在乙型肝炎病毒(HBV)感染引起的慢性乙肝治疗研究中，可利用RNA干扰安全有效地抑制HBV基因表达，试说明设计思路________________________________________________。
答案精析
1．B [当编码淀粉分支酶的基因被打乱时，会导致淀粉分支酶异常，其活性大大降低，从而使细胞内淀粉的含量下降，B错误；皱粒种子中淀粉含量相对较低，而蔗糖含量相对较高，种子的甜度增加，C正确；图中①②过程分别为转录和翻译，都会发生碱基互补配对，其中转录过程中有T和A配对，而翻译过程中没有，D正确。]
2．A [过程②表示翻译，发生在细胞质中的核糖体，需要tRNA转运氨基酸，过程①表示转录，是以DNA的一条链为模板合成RNA的过程，不需要tRNA的参与，A错误。]
3．D [细胞分化发生在整个生命进程中，在胚胎期达到最大限度，A错误；细胞分化过程中，由于基因的选择性表达，不同细胞中mRNA不完全相同，B错误；细胞分化过程中遗传物质不会发生改变，C错误。]
4．A
5．C [DNA甲基化会影响基因的表达，因此，会影响细胞分化，A错误；DNA甲基化不改变基因的碱基序列，因此，不会影响DNA复制时碱基的互补配对，B错误；糖尿病患者体内瘦素基因启动部位甲基化水平显著降低，导致瘦素含量明显升高，可推断瘦素基因启动部位甲基化水平下降会促使其与RNA聚合酶的结合，促进该基因的转录，C正确；DNA甲基化修饰等表观遗传现象不改变基因的碱基序列，但能使个体表型发生可遗传的变化，D错误。]
6．C [由图可知，酶E的作用是催化DNA甲基化，A错误；DNA半保留复制的原料为4种脱氧核苷酸，没有甲基，B错误；DNA甲基化不改变碱基序列，但会影响生物个体表型，D错误。]
7．D [组蛋白去乙酰化会导致组蛋白与DNA紧密结合，从而能抑制相关基因的转录，B正确；组蛋白去乙酰化酶影响组蛋白和DNA的相互作用，与染色体形态构建有关，C正确；染色质中的组蛋白乙酰化和去乙酰化所需酶不同，不是可逆反应，D错误。]
8．B [两株玉米植株的株高不同，可能是环境因素造成的，也可能是二者的基因型不同造成的，B错误。]
9．D [基因具有独立性，基因①不表达，基因②和基因③仍然能够表达，D符合题意。]
10．B [据题图可知，蜂王浆可通过抑制Dnmt3基因的表达而影响DNA甲基化，B错误。]
11．B [残翅性状由基因决定，但也受环境温度影响，故说明基因控制生物体的性状，而性状的形成受环境的影响，该现象不属于表观遗传，B错误。]
12．A [DNA甲基化修饰通常会抑制基因的表达，但不改变基因的碱基序列，A错误；雄鼠(基因型为Aa)中A基因发生了甲基化，不能表达，因此雌鼠与雄鼠基因型相同，但表型不同，B正确；由于雌鼠产生的雌配子中A基因发生了甲基化，而雄鼠产生的雄配子中A基因没有甲基化，因此雌鼠中没有发生甲基化的A基因来自其父本的概率为100%，C正确；设甲基化的基因用1标记，则A1a雄鼠产生的雄配子为A∶a＝1∶1, Aa1雌鼠产生的雌配子为A1∶a1＝1∶1，因此雌雄鼠杂交子代的基因型及比例为AA1∶Aa1∶ A1a∶ aa1＝1∶1∶1∶1，A基因能控制蛋白X的合成，a基因则不能，当小鼠缺乏蛋白X时表现为个体较小(侏儒鼠)，且发生甲基化的A基因不能表达，因此雌、雄鼠杂交后代中侏儒鼠占1/2，D正确。]
13．(1)RNA聚合 核糖体(或细胞质) (2)正常CFTR基因缺失了3个碱基对，成为异常CFTR基因 改变 (3)基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状 (4)常染色体 4/9
14．(1)RNA聚合 核糖核苷酸 (2)存在互补的碱基序列 翻译 (3)生物体基因的碱基序列保持不变，但基因表达和表型发生了可遗传变化 (4)设计出与HBV基因的mRNA碱基互补配对的干扰RNA，再将该干扰RNA注入患者细胞内作业20 重点突破练(四)
第1～2题，每题5分；第3～12题，每题6分，共70分。
题组一 核酸的种类及比较
1．下列关于核酸的叙述中，不正确的是( )
A．双链DNA分子的任意一条链中A＋T所占的比例与整个DNA分子中A＋T所占的比例相同
B．双链DNA分子中嘌呤总数等于嘧啶总数
C．mRNA是以DNA的一条链为模板转录形成的，tRNA和rRNA不是通过转录形成的
D．组成DNA的元素种类与组成RNA的元素种类完全相同
2．关于RNA的结构与功能，下列说法正确的是( )
A．能携带遗传信息的RNA就是某些生物的遗传物质
B．人体细胞中的RNA为单链结构，不存在碱基间的互补配对
C．人体细胞中的RNA可与蛋白质、RNA或DNA分子相结合
D．RNA中的遗传信息可以传递到蛋白质，但不能传递到RNA或DNA
题组二 遗传信息的复制、转录和翻译
3．(2023·保定高一期末)基因指导蛋白质合成的过程包括转录和翻译。下列相关叙述错误的是( )
A．转录和翻译过程发生的碱基互补配对方式相同
B．翻译的实质是将mRNA的碱基序列翻译为蛋白质的氨基酸序列
C．转录的原料是核糖核苷酸，翻译的原料是氨基酸
D．tRNA作为翻译的工具可以结合氨基酸
4．(2023·太原高一检测)同工tRNA是指具有不同的反密码子，但可运载同一种氨基酸的tRNA。下列关于同工tRNA的叙述，错误的是( )
A．由DNA通过转录形成
B．可与相同的密码子互补配对
C．可能具有某种结构上的共同性
D．能与核糖体上特定的位点结合
5．(2024·北京通州区高一期中)染色质由DNA和组蛋白等物质构成。DNA甲基化和组蛋白乙酰化均会影响基因的表达。如图甲所示，组蛋白乙酰化引起染色质结构松散，相关基因得到表达；组蛋白去乙酰化，相关基因表达受到抑制。图乙为蛋白质合成示意图。下列相关叙述错误的是( )
A．图甲中过程a和b可能发生在细胞分化的过程中
B．图甲中过程c需要解旋酶催化DNA双链的解旋
C．图甲中过程d还需要核糖体、tRNA等物质参与
D．由图乙中信息可知，核糖体移动方向是从a到b
6．下列有关图示生理过程的叙述，不正确的是( )
A．甲、乙、丙三个过程均有氢键的破坏也有氢键的形成
B．甲、乙、丙三个过程中只有一个过程能在胰岛细胞内进行
C．图乙表示翻译过程，通过多个核糖体的工作，细胞可在短时间内合成多条肽链
D．图甲表示DNA的复制，通过增加复制起点加快复制的速率
题组三 基因表达过程中的相关计算
7．胰岛素的A、B两条肽链是由一个基因编码的，其中A链中的氨基酸有m个，B链中的氨基酸有n个。下列有关叙述不正确的是( )
A．胰岛素基因中至少含有的碱基数是6(m＋n)
B．胰岛素mRNA中至少含有(m＋n)个编码氨基酸的密码子
C．胰岛素基因的两条DNA单链分别编码A、B两条肽链
D．A、B两条肽链可能是经过蛋白酶的作用后形成的
8．一个DNA分子转录形成的RNA中，腺嘌呤和尿嘧啶之和占全部碱基总数的42%。若该DNA分子中一条链的胞嘧啶占该链碱基总数的24%，胸腺嘧啶占30%，则另一条链上胞嘧啶、胸腺嘧啶分别占该链碱基总数的( )
A．21% 12% B．34% 12%
C．30% 24% D．58% 30%
题组四 基因表达与性状的关系
9．(2024·龙岩高一质检)图甲为中心法则中某过程的示意图，图乙为某核苷酸的化学结构图，下列有关说法错误的是( )
A．图甲中酶为逆转录酶
B．图甲过程可发生在艾滋病病毒侵染的细胞内
C．图乙物质可以为图甲过程提供原料
D．图乙物质可为合成ATP提供原料
10．(2023·廊坊高一调研)下列关于基因的表达和性状的关系的说法，正确的是( )
A．基因可以通过控制蛋白质的合成来控制生物体的性状
B．表观遗传的出现都是由DNA的修饰造成的
C．基因的碱基序列相同，其控制的性状就相同
D．一个基因不可能在体内所有细胞中都表达
11．HIV入侵人体后，主要攻击人体的T细胞，使人体免疫能力下降。如图为HIV在人体细胞内增殖的过程。据图分析，下列叙述正确的是( )
A．①过程需要的原料是四种核糖核苷酸
B．③④过程需遵循碱基互补配对原则
C．②③过程均需要RNA聚合酶
D．⑤过程产生的蛋白质中氨基酸的排列顺序是由rRNA决定的
12．DNA甲基化修饰现象广泛存在于多种有机体中，主要发生在DNA分子中的胞嘧啶上。DNA甲基化可调控基因的活性，即DNA甲基化会抑制基因表达，非甲基化使基因正常表达。据此分析，下列有关叙述错误的是( )
A．DNA甲基化不改变DNA分子中的碱基排列顺序
B．神经细胞中，呼吸酶基因处于非甲基化状态
C．DNA甲基化后，生物体的性状可能发生改变
D．基因高度甲基化后其表达被抑制的原因可能是DNA聚合酶不能与该基因结合
13．(12分)真核生物核基因转录生成的RNA前体需要经过修饰加工，在5′端加上5′cap，在3′端加上poly－Atail，之后再通过核孔进入细胞质，完成翻译过程，部分过程如图所示。请回答下列问题：
(1)合成RNA前体的过程中，需要的原料为______________，所需酶为__________酶。基因C异常对基因A的表达________(填“有”或“没有”)影响，理由是___________________
______________________________________________________________________________。
(2)研究者分别将等量的由同一基因转录出的带有5′cap的RNA和无5′cap的RNA导入细胞，一段时间后发现无5′cap的RNA大量减少，据此推测5′cap的作用是_____________
______________________________________________________________________________。
(3)流感病毒与HIV均属于RNA病毒，HIV为逆转录病毒，其RNA不能直接作为翻译的模板，而流感病毒的RNA有5′cap结构，能直接作为翻译的模板，据此推测5′cap具有的功能可能是___________________________________________________________。
14．(18分)遗传组成相似的雌性蜜蜂幼虫，若一直以蜂王浆为食将发育成蜂王，若以花粉和花蜜为食将发育成工蜂。研究表明，蜂王浆导致幼虫DNA甲基化减少，进而发育为蜂王。DNMT3蛋白是一种DNA甲基化转移酶，能使DNA某些区域添加甲基基团，如图所示。请回答下列问题：
(1)如果①以基因的β链为模板，则虚线框中合成的RNA的碱基序列为________________
__________________________。过程②发生的场所是____________，其模板是____________。
(2)DNA甲基化若发生在基因的DNA序列上，则会影响RNA聚合酶与该序列的识别与结合，进而抑制遗传信息的____________过程。
(3)研究表明蜂王浆中的蛋白是决定雌性蜜蜂幼虫发育成为蜂王的关键因素，请根据文中信息推测蜂王浆中的蛋白可能____________(填“促进”或“抑制”)DNMT3蛋白活性。
(4)已知注射DNMT3 siRNA(小干扰RNA)能抑制DNMT3基因表达，为验证DNMT3蛋白是决定雌蜂幼虫发育成工蜂或蜂王的关键因素，科研人员取多只生理状况相同的幼虫，平均分为A、B两组，请根据提示完成表中内容。
项目 处理方式 饲养方式 培养条件 预期结果
A组 ①____ ②____ 其他条件相同且适宜 工蜂
B组 注射适量DNMT3 siRNA溶液 饲喂花粉和花蜜 ③____
(5)综上所述，性状是__________________的结果。
答案精析
1．C [根据碱基互补配对原则，双链DNA分子的任意一条链中A＋T所占的比例与整个DNA分子中A＋T所占的比例相同，双链DNA分子中嘌呤总数等于嘧啶总数，A、B正确；mRNA是以DNA的一条链为模板转录形成的，tRNA和rRNA也是通过转录形成的，C错误；组成DNA的元素种类与组成RNA的元素种类完全相同，都是C、H、O、N、P，D正确。]
2．C
3．A [转录的碱基互补配对方式为A—U、T—A、C—G、G—C，而翻译的碱基互补配对方式为A—U、U—A、C—G、G—C，A错误。]
4．B [由题意可知，同工tRNA具有不同的反密码子，故不可与相同的密码子互补配对，B错误。]
5．B [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，B错误。]
6．B [DNA复制、转录和翻译过程中均存在碱基互补配对，DNA复制过程中的解旋和子链的形成，翻译过程中的tRNA和mRNA的结合和脱离，转录过程中的解旋和mRNA的形成过程中均存在氢键的破坏和氢键的形成，A正确；胰岛细胞属于高度分化的细胞，其细胞中能进行转录和翻译，不能进行DNA复制，B错误；图甲表示DNA的复制过程，通过增加复制起点，缩短DNA复制的时间，D正确。]
7．C
8．B [依据题意和碱基互补配对原则可知，在RNA中，A＋U＝42%，C＋G＝58%，该DNA分子每一条链中，A＋T＝42%，C＋G＝58%。又已知在该DNA分子一条链中，C＝24%，T＝30%，则该链中G＝58%－24%＝34%(与另一条链上的C相等)，A＝42%－30%＝12%(与另一条链上的T相等)，所以另一条链上胞嘧啶、胸腺嘧啶分别占该链碱基总数的34%、12%，B正确。]
9．C [分析图乙可知，图中五碳糖为核糖，碱基是腺嘌呤，故图乙所示为腺嘌呤核糖核苷酸，可为合成ATP提供原料，图甲过程所需的原料是四种脱氧核苷酸，C错误，D正确。]
10．A [表观遗传的出现不一定都是由DNA的(甲基化)修饰造成的，如组蛋白乙酰化、甲基化，RNA干扰等，B错误；性状是基因与环境共同作用的结果，故基因的碱基序列相同，其控制的性状未必相同，C错误；控制呼吸酶合成的基因几乎在所有细胞中都表达，D错误。]
11．B [①过程是逆转录，是以RNA为模板合成DNA，所以原料应该是四种脱氧核苷酸，A错误；③④过程为转录，所以需遵循碱基互补配对原则，B正确；②过程为DNA分子复制，需要DNA聚合酶，③过程为转录，需要RNA聚合酶，C错误；⑤过程产生的蛋白质中氨基酸的排列顺序是由mRNA中的碱基序列来决定的，D错误。]
12．D [神经细胞需要大量的能量，所以细胞呼吸强度大，呼吸酶基因正常表达，处于非甲基化状态，B错误；DNA甲基化影响基因的转录，从而影响基因的表达，生物体的性状可能发生改变，C正确；基因表达的过程中，RNA聚合酶与DNA结合，驱动转录，DNA聚合酶参与DNA复制，不参与基因表达，D错误。]
13．(1)(4种)核糖核苷酸 RNA聚合 有 基因C可指导合成tRNA，tRNA作为氨基酸运载体参与翻译过程 (2)保护RNA不被分解 (3)识别并结合核糖体
解析 (1)合成RNA前体的过程中，需要(4种)核糖核苷酸为原料。RNA聚合酶能催化DNA转录形成RNA，因此所需酶为RNA聚合酶。由题图可知，基因C可指导合成tRNA，tRNA作为氨基酸运载体参与翻译过程，因此基因C异常不能转录形成tRNA，则对基因A的表达存在影响。(2)将等量的带有5′cap的RNA和无5′cap的RNA导入细胞，一段时间后发现无5′cap的RNA大量减少，据此推测5′cap的作用是通过修饰RNA前体，保护RNA不被分解。(3)流感病毒的RNA有5′cap结构，能直接作为翻译的模板，而HIV的RNA没有5′cap结构，不能直接作为翻译的模板，据此推测5′cap具有识别并结合核糖体的功能。
14．(1)CUUGCCAGC 核糖体 mRNA (2)转录 (3)抑制
(4)注射等量不含DNMT3 siRNA溶液 饲喂花粉和花蜜 蜂王 (5)基因和环境共同作用
