4.1 基因指导蛋白质的合成 课后训练-2024-2025学年高一下学期生物人教版必修2(含解析）

第4章　1 基因指导蛋白质的合成
[基础达标]
题组一　DNA和RNA的比较
1．(2024·广西二模)2023年诺贝尔生理学或医学奖被授予美国科学家考里科和韦斯曼，以表彰他们在核苷碱基修饰方面的发现，这一发现推动了抗新冠病毒的mRNA疫苗的开发。下图表示生产mRNA疫苗需要的原材料之一核糖核苷酸，下列叙述错误的是(　　)
A．图中a代表磷酸基团，b代表核糖
B．组成RNA和DNA的单体的区别在于c
C．mRNA彻底水解能得到6种产物
D．生物体细胞内的DNA主要分布在细胞核
2．(2024·宁夏期中)如图表示DNA和RNA在化学组成上的区别，图中阴影部分表示两者共有的化学组成，则下列属于阴影部分的一项是(　　)
A．脱氧核糖、鸟嘌呤、磷酸 B．尿嘧啶、鸟嘌呤、磷酸
C．胞嘧啶、腺嘌呤、磷酸 D．核糖、脱氧核糖、磷酸
题组二　转录和翻译
3．下列有关遗传信息表达过程的叙述，错误的是(　　)
A．转录过程和DNA分子复制过程遵循相同的碱基互补配对原则
B．转录过程中，RNA聚合酶有解开DNA双螺旋结构的功能
C．多个核糖体可结合在一个mRNA上先后合成多条相同的多肽链
D．反密码子由tRNA上3个相邻的碱基组成
4．如图表示人体骨骼肌细胞内发生的某项生理过程，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ代表相关物质，该过程不会发生在人体的(　　)
A．乳腺细胞 B．肝细胞
C．成熟的红细胞 D．神经细胞
5．(2024·浙江杭州期末)如图表示细胞内的两种生理过程，下列叙述错误的是(　　)
　　
A．图2表示翻译过程，mRNA上每个密码子均能结合相应的tRNA
B．图1所示过程与图2所示过程中发生的碱基配对方式不完全相同
C．图1所示过程中酶的移动方向与图2所示过程中核糖体的移动方向相同
D．图1表示转录，该过程发生时模板与产物间有氢键的形成与断裂
6．下图所示的某mRNA部分序列中，若“4”表示决定天冬氨酸的密码子，则该mRNA的起始密码子(AUG或GUG)可能是(　　)
A．1 B．2
C．3 D．5
7．遗传信息从RNA→RNA途径是对中心法则的补充，下列能够发生该传递途径的生物是(　　)
A．烟草 B．烟草花叶病毒
C．噬菌体 D．大肠杆菌
8．我们知道遗传信息的传递途径有5个，但在正常人大脑的神经细胞中能发生的途径是(　　)
①DNA→DNA　②DNA→RNA　③RNA→RNA　④RNA→蛋白质　⑤RNA→DNA
A．①② B．②④
C．①②④ D．②③
[能力提升]
9．(2024·湖北期末)研究发现，下丘脑SCN细胞中PER基因的表达与动物的昼夜节律有关，该基因的表达及调控过程如图1所示，浓度呈周期性变化，图2为图1中过程②的局部放大，下列说法错误的是(　　)
　
A．过程②需要mRNA、tRNA和rRNA共同参与
B．TIM PER复合体可能通过影响RNA聚合酶与PER基因的结合而发挥作用
C．图2中核糖体沿mRNA从左向右移动
D．起始密码子和终止密码子决定了转录的起始和终止的位置
10．遗传物质为单链DNA的某种噬菌体，其DNA进入宿主细胞后，先形成双链DNA，再以此为模板，控制合成病毒单链DNA和蛋白质，组装成子代噬菌体。下图表示该病毒DNA片段中D基因和E基因的部分碱基序列及其编码氨基酸的情况(Met、Glu等表示不同的氨基酸)。下列叙述正确的是(　　)
A．两种基因的终止密码子有所不同，这体现了密码子的简并
B．该噬菌体蛋白质的翻译过程需要宿主细胞的DNA聚合酶的参与
C．该DNA序列的一个碱基发生变化，可能引起两种病毒蛋白质结构发生改变
D．子代噬菌体的蛋白质中可能含有宿主细胞内不存在的氨基酸
11．真核细胞的细胞周期分为间期(依次又分G1、S、G2三个阶段)和分裂期，细胞周期受多种物质的调控，比如 CDK2 cyclinE 能促进细胞从G1期进入S期。如果细胞中的 DNA受损，会发生如图所示的调节过程。据此推测下列说法错误的是(　　)
A．②过程需要三种RNA的参与
B．①过程 RNA聚合酶会与起始密码子结合
C．DNA 受损伤可导致连续分裂的细胞大量停留在分裂间期
D．在分子水平上认识CDK2 cyclinE 调控机制，为人们寻找肿瘤治疗的新靶点提供了依据
12．某研究人员利用酵母菌成功合成了氨基酸序列为Phe Pro Lys的三肽。三种氨基酸的密码子见表：
氨基酸 密码子
苯丙氨酸(Phe) UUU、UUC
脯氨酸(Pro) CCU、CCC、CCA、CCG
赖氨酸(Lys) AAA、AAG
据此分析，下列叙述正确的是(　　)
A．一种氨基酸可以由多种密码子编码，但只能由一种tRNA转运
B．控制该三肽合成的基因只有9对脱氧核苷酸
C．合成该三肽过程中需要mRNA、tRNA和rRNA参与
D．mRNA上编码该三肽的核苷酸序列可能为AAGGGAUUC
13．(2024·湖南株洲期末)下图中甲～丙表示真核生物遗传信息的传递过程，其中①～⑤表示物质或结构。回答下列问题：
(1)图中甲过程主要在______(场所)进行，该过程的原料是________________，其特点为______________________________________(答出两点)。
(2)图中丙过程中③的5′端位于______(填“左”或“右”)侧。该过程除需要图中③和⑤、酶、能量和氨基酸外，还有________。③上面结合多个⑤的意义是__________________。
(3)已知乙过程的模板链的互补链称为编码链。若编码链的一段序列为5′－ATG－3′，则该序列所对应的反密码子是5′－______－3′。
14．(2024·新疆乌鲁木齐期末)图甲是人体胰岛素基因控制合成胰岛素的过程示意图，图乙是图甲中②过程的局部放大图，回答下列问题：
　
(1)图甲①过程发生的场所是____________________，该过程中需要________酶的参与。图甲②过程所需的原料是________。
(2)图甲②过程中核糖体在mRNA上的移动方向是________(填“从左向右”“从右向左”或“随意的”)；图甲中1个mRNA上结合了3个核糖体的意义是__________________ _________，这3个核糖体上最终合成的肽链结构______(填“相同”或“不同”)。
(3)图乙中mRNA分子的碱基序列是5′—UGGACUACAGGG—3′，则合成该mRNA分子的模板链的碱基序列是5′—________________—3′，图乙中苏氨酸对应的密码子是______。
参考答案
【基础达标】
1.【答案】B
【解析】DNA中的五碳糖是脱氧核糖，RNA中的五碳糖是核糖。
2.【答案】C
【解析】DNA中有脱氧核糖，而RNA中没有，A错误；RNA中有尿嘧啶，而DNA中没有，B错误；DNA和RNA中都有胞嘧啶、腺嘌呤、磷酸，C正确；DNA中有脱氧核糖，RNA中有核糖，D错误。
3.【答案】A
【解析】DNA复制过程中是DNA模板链，原料为脱氧核苷酸，配对方式有A与T、G与C，而转录过程是DNA模板链，原料为核糖核苷酸，配对方式有T与A、G与C，A与U，所以转录和复制过程中碱基互补配对不完全相同，A错误；转录过程中，RNA聚合酶与DNA分子结合，并解开DNA双螺旋结构，B正确；多个核糖体可先后结合在一个mRNA上形成多聚核糖体，因为是以一条mRNA为模板进行的翻译过程，所以先后合成的多条多肽链是相同的，C正确；反密码子由tRNA上3个相邻的碱基组成，与mRNA上的密码子配对，D正确。
4.【答案】C
【解析】乳腺细胞、肝细胞、神经细胞在生长过程中都需要合成蛋白质，即都会发生遗传信息的翻译过程；成熟的红细胞已没有细胞核和绝大多数细胞器，所以成熟的红细胞是不会发生遗传信息的翻译的，A、B、D不符合题意，C符合题意。
5.【答案】A
【解析】图2表示翻译，mRNA上的终止密码子没有相应的tRNA结合，A错误。图1所示过程碱基互补关系是A－U、G－C、T－A，图2过程的碱基互补关系是A－U、G－C，故二者不完全相同，B正确。图1中RNA单链左侧脱离，右侧仍结合，说明从左侧起始转录；图2中tRNA从右侧进入，说明核糖体从左向右移动，所以转录和翻译都是从左侧开始，C正确。图1表示转录，转录过程中mRNA上的碱基与DNA模板链的碱基互补配对，有氢键形成；转录结束，RNA链脱离模板，有氢键的断裂，D正确。
6.【答案】A
【解析】核糖体移动的方向向右，说明密码子读取的方向也是从左向右，若“4”GAC表示决定天冬氨酸的密码子，则向左三个一组对应一个密码子，则“1”表示的AUG为起始密码子，即A正确，B、C、D错误。
7.【答案】B
【解析】由RNA→RNA说明发生了RNA的复制，该过程只发生在RNA病毒中。烟草、噬菌体以及大肠杆菌都是以DNA为遗传物质的生物，其遗传信息是通过DNA→RNA→蛋白质途径传递的。
8.【答案】B
【解析】大脑的神经细胞是高度分化的细胞，不再分裂，不发生DNA的复制，但可进行基因表达即转录、翻译。而⑤逆转录、③RNA的复制发生在以RNA为遗传物质的病毒侵染的宿主细胞内，故①③⑤不符合题意。
【能力提升】
9.【答案】D
【解析】②过程表示翻译，是以mRNA为模板合成PER的过程，需要核糖体，包括rRNA，需要tRNA转运氨基酸，A正确；TIM－PER复合体可能通过影响RNA 聚合酶与PER基因的结合而发挥作用，抑制了PER基因的表达过程，B正确；图2中起始密码子AUG在mRNA的左侧，因此核糖体沿mRNA从左向右移动，C正确；起始密码子和终止密码子决定了翻译的起始和终止的位置，D错误。
10.【答案】C
【解析】密码子存在于mRNA，在基因(DNA)上没有密码子，A错误；DNA聚合酶催化DNA的合成，不能催化多肽的合成(翻译)过程，B错误；由于D基因和E基因共用一段序列进行转录，所以如果该DNA序列的一个碱基发生变化，导致可能引起两种病毒蛋白质结构发生改变，C正确；病毒没有独立生存能力，只能依赖于宿主细胞才能生存，合成蛋白质的原料全部来自宿主，所以子代噬菌体的蛋白质中不可能含有宿主细胞内不存在的氨基酸，D错误。
11.【答案】B
【解析】②表示翻译过程，该过程需要mRNA、tRNA、rRNA参与，A正确；图中①表示转录过程，该过程中RNA聚合酶与p21基因的启动子结合，起始密码子位于mRNA上，B错误；DNA受损使P53蛋白活化，引起p21基因表达，P21蛋白使 CDK2 cyclinE 失活，失活的 CDK2 cyclinE 使细胞周期停在G1期，不进入S期，所以DNA 受损伤可导致连续分裂的细胞大量停留在分裂间期，C正确；在分子水平上认识CDK2 cyclinE调控机制，可以对癌细胞的增殖进行控制，为人们寻找肿瘤治疗的新靶点提供了依据，D正确。
12.【答案】C
【解析】由于密码子的简并，一种氨基酸可以由一种或多种密码子决定，因此也可以由一种或多种tRNA转运，A错误；控制该三肽合成的mRNA中对应氨基酸的密码子有3个，还有不编码氨基酸的终止密码子，因此根据碱基互补配对原则，该基因中至少含有12个碱基对，B错误；合成该三肽过程中，需要以mRNA为模板，以tRNA为搬运工具，以rRNA参与组成的核糖体为翻译场所，C正确；mRNA上编码三肽的核苷酸序列为AAGGGAUUC时，AAG编码赖氨酸，GGA不能编码脯氨酸，UUC编码苯丙氨酸，与题干信息中的氨基酸序列不符，D错误。
13.【答案】(1)细胞核　四种脱氧核苷酸　边解旋边复制、半保留复制　(2)右　tRNA　少量的mRNA分子可以迅速合成大量的蛋白质　(3)CAU
【解析】(1)图中甲过程是DNA复制，主要在细胞核中进行。该过程的原料是四种脱氧核糖核苷酸。DNA复制的特点为边解旋边复制、半保留复制。(2)图中丙过程是翻译过程，翻译过程中的mRNA是从5′端到3′端进行的，因此③的5′端位于右侧。翻译过程除了需要mRNA(图中③)和核糖体(图中⑤)、酶、能量和氨基酸外，还需要tRNA来转运氨基酸。mRNA上结合多个核糖体(图中⑤)的意义在于可以同时进行多个翻译过程，少量的mRNA分子可以迅速合成大量的蛋白质，从而提高蛋白质合成的效率。(3)已知乙过程的模板链的互补链称为编码链，编码链的序列为5′－ATG－3′，模板链3′－TAC－5′，对应的mRNA序列为5′－AUG－3′，因此反密码子为3′－UAC－5′，即5′－CAU－3′。
14.【答案】(1)胰岛B细胞的细胞核　RNA聚合　氨基酸
(2)从左向右　少量的mRNA可以迅速合成大量的蛋白质　相同
(3) CCCTGTAGTCCA　ACU
【解析】(1)图甲中过程①以DNA为模板，产物是mRNA，故该过程是胰岛素基因的转录过程，发生场所是胰岛B细胞的细胞核，该过程需要RNA聚合酶的参与。过程②表示翻译，以mRNA为模板，合成蛋白质的过程，所需的原料是氨基酸。(2)图甲中mRNA有3个核糖体，根据核糖体上多肽链的长短，判断图甲中核糖体在mRNA上的移动方向是从左到右。一条mRNA上同时结合了多个核糖体，其生物学意义是少量的mRNA可以迅速合成大量的蛋白质，提高翻译效率。这3个核糖体结合的模板mRNA是相同的，因此最终合成的肽链结构相同。(3)转录时，DNA模板链与形成的mRNA链方向相反，两条链的碱基遵循碱基互补配对，图乙中mRNA分子的碱基序列是5′—UGGACUACAGGG—3′，则合成该mRNA分子的模板链的碱基序列是5′—CCCTGTAGTCCA—3′。根据图乙中tRNA携带氨基酸的情况可知，图乙核糖体移动方向为由左往右，已知携带苏氨酸的tRNA上的反密码子为UGA，由于密码子和反密码子能碱基互补配对，故苏氨酸的密码子是ACU。