第4章 基因的表达
一、 选择题(本题包括20小题,每小题3分,共60分)
1 (2024连云港期中)下列有关遗传信息、密码子和反密码子的叙述,错误的是( )
A. 遗传信息位于mRNA上,遗传密码位于DNA上,碱基组成相同
B. 一种密码子在不同细胞中决定相同种类的氨基酸
C. 不同密码子编码同种氨基酸可增强密码子的容错性
D. 反密码子是tRNA中与mRNA碱基互补配对的三个碱基
2 从根本上看,真核生物的性状决定于( )
A. tRNA上碱基的种类
B. mRNA上密码子的数目
C. DNA上碱基的排列顺序
D. 蛋白质中氨基酸的种类、数目和排列顺序
3 (2024连云港新海高级中学期中)DNA能指导合成蛋白质。下列相关叙述正确的是( )
A. rRNA和tRNA也是DNA分子转录的产物
B. 转录只在细胞核内进行,翻译只在细胞质进行
C. 翻译过程中,终止密码子一定不编码任何氨基酸
D. 每个mRNA上都具有20种氨基酸的密码子
4 (2024苏州期末)下列有关基因和性状之间关系的叙述,正确的是( )
A. 每种性状都是由一个特定的基因决定的
B. 基因都是通过控制酶的合成来控制性状的
C. 同一条染色体上的基因常表现为性状共遗传
D. 基因型相同的个体,其性状表现也一定相同
5 遗传信息表达的过程中,mRNA的三个碱基是UAC,则DNA模板链上与之对应的三个碱基是 ( )
A. ATG B. TAC C. TUC D. AUG
6 下图为蛋白质合成过程中的翻译过程。下列相关叙述正确的是( )
A. tRNA分子由于存在碱基互补配对,嘌呤数等于嘧啶数
B. ②是结合氨基酸的部位,该tRNA转运的氨基酸密码子为CUU
C. 一种氨基酸只能由一种tRNA转运
D. 翻译过程也可发生于真核细胞的线粒体、叶绿体
7 在转录过程中需要的酶是( )
A. DNA聚合酶 B. 逆转录酶
C. RNA聚合酶 D. 解旋酶
8 人的胰岛素和胰岛素酶的主要成分都是蛋白质,但合成这两种蛋白质的细胞的功能却完全不同,其根本原因是( )
A. 遗传信息不同
B. 细胞器的数量不同
C. 组成蛋白质的氨基酸的种类、数量和排列顺序不同
D. 遗传信息的执行情况不同
9 关于下图的说法,正确的是( )
A. 图示过程主要发生在细胞核中
B. 图示为DNA复制过程
C. 图中共有8种碱基
D. 图中的A是同一种核苷酸
10 中心法则中不存在的过程是( )
A. DNA→DNA B. RNA→蛋白质
C. DNA→RNA D. 蛋白质→RNA
11 (2024南通期中)如图为细胞中基因表达过程示意图。下列相关叙述正确的是( )
A. 该过程可发生在人体细胞的细胞核中
B. 该过程需要脱氧核苷酸和氨基酸作为原料
C. 核糖体1早于核糖体2与mRNA结合并进行翻译
D. RNA聚合酶a比RNA聚合酶b更早催化转录过程
12 (2024无锡期中)流感病毒是一种负链RNA病毒,它侵染宿主细胞后的增殖过程如下图所示。下列相关叙述错误的是( )
A. 流感病毒的RNA中储存着遗传信息
B. 流感病毒增殖时会发生A—T间的碱基互补配对
C. 流感病毒需利用宿主细胞的核糖体合成自身蛋白质
D. 以+RNA为模板合成蛋白质的过程需要tRNA和rRNA参与
13 (2024扬州期末)在细胞内蛋白质的合成过程中,mRNA分子发挥重要作用。下列有关叙述错误的是( )
A. 若细胞内mRNA上缺失起始密码子,则肽链将不能合成
B. 同种个体不同的生长发育阶段,mRNA种类不完全相同
C. 一个DNA分子的两条链都可能作为模板链进行转录形成mRNA
D. 同一个体不同细胞中mRNA不完全相同的原因是基因的多样性
14 (2024常州高级中学)在一个蜂群中,少数幼虫一直取食蜂王浆而发育成蜂王,而大多数幼虫以花粉和花蜜为食则发育成工蜂。Dnmt3蛋白是Dnmt3基因表达的一种DNA甲基化转移酶,能使DNA某些区域添加甲基基团(如下图所示)。敲除Dnmt3基因后,蜜蜂幼虫将发育成蜂王,这与取食蜂王浆有相同的效果。下列有关叙述正确的是( )
A. DNA甲基化修饰没有改变遗传信息,不能遗传给下一代
B. DNA甲基化本质上不是一种突变,但性状会改变
C. 蜂王浆可能会使蜂王细胞中Dnmt3基因的表达水平上升
D. DNA甲基化可能干扰了DNA聚合酶对DNA相关区域的作用
15 下列有关基因与性状关系的叙述,正确的是( )
A. 基因与性状之间是一一对应的关系
B. 基因都通过控制蛋白质的结构直接控制性状
C. 不同基因之间相互作用,精细调控生物性状
D. 染色体上的基因控制生物性状不受环境影响
16 (2024连云港期中)已知AUG、GUG为起始密码子,UAA、UGA、UAG为终止密码子。假设编码某多肽分子的基因中一条链的碱基排列顺序为3′—ACCACAGT……GGAACTTCGAT—5′(其中“……”表示省略了216个碱基,并且不含有编码终止密码子的序列),若以此链为模板转录,最终形成的多肽链中氨基酸的数目最多是( )
A. 74 B. 75 C. 77 D. 76
17 (多选)(2024苏州期末)核糖开关是一段具有复杂结构的RNA序列,能感受环境因素的变化而改变自身的结构和功能,从而调控基因表达。某基因的mRNA上具有SAM感受型核糖开关,其调节机制如图所示。下列相关叙述不正确的有( )
注:RBS为mRNA上的核糖体结合位点
A. 组成核糖开关的基本单位是脱氧核苷酸
B. 片段2与RBS的碱基排列顺序可能相同
C. RBS片段存在核糖体结合的启动子序列
D. SAM可阻止核糖体沿mRNA向5′端移动
18 (多选)(2024镇江期初)基因表达调控包括转录水平、转录后水平和翻译水平等层次的调控。下图为乳糖诱导大肠杆菌中乳糖分解代谢途径相关基因表达的过程,下列叙述错误的有( )
A. 乳糖的存在抑制了阻遏蛋白基因的表达
B. mRNA2可能含有多个启动子和终止子
C. 上述调控过程属于转录后水平调控
D. lacZ~A成簇排列共同调控,利于对环境快速反应
19 (多选)(2024徐州期末)B基因编码的蛋白质与水稻花药正常发育有关,B突变为b,导致bb个体雄性不育。对B和b基因及其编码的蛋白质进行测序,结果如图所示。下列相关叙述正确的有( )
A. 亮氨酸(L)至少有2种密码子
B. b基因所在的染色体发生染色体缺失
C. 终止密码子在mRNA中提前出现导致肽链变短
D. 图中B基因和b基因编码的多肽链第一个氨基酸为W
20 (多选)(2024泰州期末)下列关于中心法则的叙述,错误的有( )
A. 每个细胞中都进行①②③过程,但不同时进行
B. 过程②③在真核细胞和原核细胞中进行的场所都不同
C. 正在进行过程④的细胞中不能进行②③过程
D. 过程⑤需逆转录酶参与,感染时该酶来自病毒自身
二、 非选择题(本题包括4小题,共40分)
21 (12分)(2024泰州期末)图甲是DNA片段的结构图,图乙表示DNA分子复制的过程,图丙、图丁表示DNA控制蛋白质合成的过程。请回答有关DNA分子的相关问题。
甲 乙
(1) 从图甲中可以看出DNA 分子中两条长链的外侧是由________________交替连接的,内侧碱基对通过__________连接。图甲中结构5的名称是_________
___________________。
(2) 若已知DNA一条单链的碱基组成是5′—AGCTGCG—3′,则与它互补的另一条链的碱基组成为__________________。
(3) 图乙的DNA复制过程中除了需要模板和酶外,还需要的原料是______________。DNA分子的____________为复制提供了精确的模板,通过__________________保证了复制能够准确地进行。
丙 丁
(4) 图丙中由①到②的过程称为__________,图乙表示的过程与该过程相比,碱基互补配对方式有所不同,其碱基特有的配对方式为________。
(5) 图丙中,④上的一端携带氨基酸,另一端具有__________,能与②上的密码子互补配对。③是沿着②移动的, 其移动方向为__________________(填“ 5′→3′”或 “ 3′→5′”)。
(6) 图丁所示过程发生于____________ (填“真核细胞”“原核细胞”或“真核细胞和原核细胞”)中。
22 (7分)(2024宁德寿宁一中期初)慢性乙型肝炎是一种由乙肝病毒(HBV)感染引起的疾病,临床上表现为乏力、畏食、恶心、腹胀、肝区疼痛等症状。现已知HBV是一种嗜肝细胞的部分呈双链结构的DNA病毒,即DNA由一条环状链和一条较短的半环链组成,侵染时先形成完整的环状双链DNA,再利用其中一条链作为原始模板复制形成新的病毒,具体过程如图。请回答下列问题。
(1) 图中过程③⑦分别需要________、________(填酶名称),所需的原料________(填“相同”或“不相同”)。
(2) 图中HBV“外膜”的主要成分是____________,由此推测HBV从宿主细胞中排出的方式为________。
(3) 乙肝病毒x蛋白(HBx)是一种多功能调节蛋白,通过大量研究表明,HBx可通过调控DNA甲基化酶、去甲基化酶等,促进肝癌进展,由此推测HBx是通过激活或抑制________(填“复制”“转录”或“翻译”)过程来影响表型变化,这个过程中基因的碱基序列______(填“发生”或“不发生”)改变。
23 (10分)(宿迁沭阳期中)下图表示发生在细菌体内遗传信息的传递过程。请回答下列问题。
(1) 图中酶Ⅰ和酶Ⅱ的名称分别是____、____。
A. RNA聚合酶 B. DNA聚合酶
C. 蛋白酶 D. 脂肪酶
(2) 与mRNA相比较,DNA分子结构最主要的特点是______________,DNA中特有的物质组成有_______和_______。
(3) 已知由图中DNA分子片段转录形成的mRNA含有1 000个碱基,腺嘌呤和尿嘧啶之和占全部碱基总数的40%,则该DNA分子中含有胞嘧啶脱氧核苷酸________个。若该DNA分子片段连续复制3次,则需要游离的胞嘧啶脱氧核苷酸______个。
(4) 图中一条mRNA上同时结合了多个核糖体,其生物学意义是___________
____________________________________________________________。
(5) 与真核细胞内细胞核遗传信息传递相比,图中遗传信息传递的特点是___
_____________________________________________________________。
24 (11分)(2024泰州期末)微RNA(miRNA)是真核生物中广泛存在的一类重要的基因表达调控因子。下图表示线虫细胞中微RNA(lin 4)调控基因lin 14表达的相关作用机制。请回答下列问题。
(1) 过程A为______,此过程需要________酶,以______________作原料。①通过______进入细胞质。
(2) 过程B中核糖体移动的方向是______(填字母:A. 从左到右 B. 从右到左)。该过程由少量①就可以短时间内合成大量的蛋白质,其主要原因是____________________________。最终形成的②③上氨基酸序列______(填“相同”或“不同”)。
(3) 与过程B相比,过程A特有的碱基配对方式是__________。
(4) 由图可知,微RNA调控基因lin 14表达的机制:RISC miRNA 复合物与____________结合,从而抑制__________过程。研究表明,线虫体内不同微RNA仅出现在不同的组织中,说明微RNA基因的表达具有______性。
第4章 基因的表达
1. A 有细胞结构的生物遗传信息位于DNA上,DNA中的遗传信息通过转录传递给mRNA,遗传密码位于mRNA上,然后再由mRNA翻译给蛋白质,A错误;密码子具有通用性,生物界共用一套遗传密码,即一种密码子在不同细胞中决定同一种氨基酸,B正确;不同密码子编码同种氨基酸,在基因突变或其他原因导致mRNA上密码子出错时,生物性状可以不改变,所以可以增强密码子的容错性,C正确;反密码子是指tRNA上与mRNA上的密码子碱基互补配对的三个碱基,D正确。
2. C
3. A 目前认为RNA是通过转录过程产生的,即mRNA、rRNA和tRNA都是DNA分子转录的产物,A正确;转录主要在细胞核内进行,翻译在细胞质内进行,B错误;翻译过程中,特殊状态下的终止密码子UGA可以编码硒代半胱氨酸,C错误;一个mRNA分子上的碱基数量有限,不一定具有20种氨基酸对应的密码子,D错误。
4. C 生物体的性状都是由基因决定的,基因与性状之间不是简单的一一对应关系,有的性状受多个基因共同控制,A错误;基因可以通过控制酶的合成控制代谢,进而控制性状;也可通过控制蛋白质的结构直接控制生物性状,B错误;同一条染色体上的基因均表现为随着染色体行为的变化而变化,因而常表现为性状共遗传,C正确;生物体的性状主要由基因控制,此外还受环境因素的影响,即基因型相同的个体,其表型不一定相同,D错误。
5. A
6. D tRNA分子只是部分位置存在碱基互补配对,故嘌呤数不一定等于嘧啶数,A错误;②是 tRNA 结合氨基酸的部位,为3′端,tRNA上的反密码子与mRNA上的密码子是互补配对的,而且方向相反,③的右端为5′端,左端为3′端,密码子的读取顺序是5′→3′,故该tRNA转运的氨基酸密码子为UUC,B错误;一种tRNA只能转运一种氨基酸,但一种氨基酸可以由多种tRNA转运,C错误;真核细胞的线粒体、叶绿体也存在DNA和核糖体,也可以发生转录和翻译的过程,D正确。
7. C 8. D 9. A 10. D
11. D 图示为某生物核基因表达过程,包括转录和翻译两个过程。根据多肽链的长度可知,翻译的方向是从1向2,或者从3向5。该过程是边转录边翻译,可发生在人体细胞的线粒体中,A错误;该过程是基因的表达过程,产物是RNA和蛋白质,因此需要核糖核苷酸和氨基酸作为原料,B错误;核糖体2早于核糖体1与mRNA结合并进行翻译,因为核糖体2形成的肽链较长,C错误;由图可知,RNA聚合酶a合成的RNA比RNA聚合酶b合成的RNA长,因此RNA聚合酶a比RNA聚合酶b更早催化转录过程,D正确。
12. B 图示为病毒的繁殖过程,其中-RNA先形成 +RNA,再形成-RNA和蛋白质,-RNA和蛋白质组装形成病毒。流感病毒的遗传物质是RNA,RNA中储存着遗传信息,A正确;流感病毒的遗传物质为RNA,不含T,故其增殖过程中只会发生A—U、G—C间的碱基互补配对,B错误;病毒没有核糖体,其合成蛋白质利用的原料和场所都由宿主细胞提供,C正确;根据图示可知,翻译过程的直接模板是+RNA,需要tRNA来转运氨基酸,rRNA是核糖体的重要组成成分,D正确。
13. D 若mRNA中缺失起始密码子,无法开始翻译,则肽链将不能合成,A正确;同种个体不同的生长发育阶段中,基因是选择性表达的,所以mRNA和蛋白质种类不完全相同,B正确;一个DNA分子中有多个基因,每个基因转录的模板链不同,则一个DNA分子的两条链都可能作为模板链进行转录形成mRNA,C正确;同一个体不同细胞中 mRNA 不完全相同的原因是基因的选择性表达,而同一个体不同细胞中的基因是相同的,D错误。
14. B DNA甲基化修饰可以传给下一代,A错误;DNA甲基化并没有改变基因的碱基序列,没有发生基因突变,故DNA甲基化本质不是一种突变,但会导致性状改变,B正确;敲除Dnmt3基因后,蜜蜂幼虫将发育成蜂王,这与取食蜂王浆有相同的效果,说明蜂王浆可能会使蜂王细胞中Dnmt3基因的表达水平下降,C错误;分析题意可知,Dnmt3 蛋白是Dnmt3基因表达的一种DNA甲基化转移酶,而基因的表达包括转录和翻译过程,据此推知,DNA甲基化后可能干扰了RNA聚合酶等对DNA部分区域的识别和结合,阻碍了基因的表达,D错误。
15. C
16. B 翻译时,遇到mRNA上的起始密码子时,翻译开始,mRNA上的终止密码子不决定氨基酸,当遇到终止密码子时,翻译结束;每个氨基酸对应mRNA上的3个碱基。已知AUG、GUG为起始密码子,UAA、UGA、UAG为终止密码子,首先写出基因中起始密码子和终止密码子模板链的碱基序列,分别为TAC、CAC和ATT、ACT、ATC,然后在基因的起始端和末尾端寻找与之对应的碱基排列顺序,结果可以判断出编码氨基酸的基因片段模板链如下:3′—CACAGT……GGAACT—5′,其中尾端ACT转录形成的是终止密码子,不编码氨基酸,能编码氨基酸的碱基数量为216+9=225,编码的氨基酸数量最多为225÷3=75个,B正确。
17. ACD 核糖开关是一段具有复杂结构的RNA序列,属于RNA,其基本单位是核糖核苷酸,A错误;结合图示可知,片段2能与片段3发生碱基互补配对,RBS能与片段3发生碱基互补配对,因而可推测,片段2与RBS的碱基排列顺序可能相同,B正确;启动子是基因中与RNA聚合酶识别结合的区域,而RBS为mRNA上的核糖体结合位点,不存在启动子,C错误;核糖体在mRNA上的移动方向是由5′端向3′端移动的,可见SAM可阻止核糖体沿mRNA向3′端移动,D错误。
18. ABC 据图可知,乳糖与阻遏蛋白结合,改变其构象,使之不能与操纵基因结合,使得RNA聚合酶可以与启动子结合,使基因lacZ、lacY、lacA能够进行转录,故该调控过程属于转录水平调控,乳糖对阻遏蛋白基因的表达没有影响,A、C错误;启动子和终止子位于DNA(或基因)上,mRNA上没有启动子和终止子,B错误;lacZ~A成簇排列,三个基因可同时编码出三种酶,半乳糖苷酶能催化乳糖水解为葡萄糖和半乳糖,半乳糖透过酶参与半乳糖进入细胞内的转运,从而葡萄糖和半乳糖能被细胞利用,转乙酰基酶将乙酰基团转移到相关基因上,使得基因不能表达,有利于大肠杆菌合理利用资源,减少营养成分的浪费,因此lacZ~A成簇排列共同调控,利于对环境快速反应,D正确。
19. AC CTT对应的DNA碱基是GAA,对应的密码子是CUU,CTG对应的DNA碱基是GAC,对应的密码子是CUG,亮氨酸(L)至少有2种密码子,A正确;图中发生的是基因内部碱基对的缺失,不是染色体缺失,基因数量没有改变,属于基因突变,B错误;密码子决定翻译的开始和结束,据图可知B基因的肽链变短,推测终止密码子在mRNA中提前出现导致肽链变短,C正确;肽链合成终止对应的碱基是TGA,又由于终止密码子是UAA、UAG或者UGA,因此转录的碱基不是TGA,而是其互补碱基ACT,转录对应的密码子是UGA,所以图中的DNA链是转录的非模板链,起始密码子是AUG,故图中B基因和b基因编码的多肽链第一个氨基酸不是W,D错误。
20. ABC 高度分化的细胞不能进行DNA复制,即图中的①过程,但一般活细胞都会进行②③过程,即转录和翻译过程,A错误;过程②转录在真核细胞和原核细胞中进行的场所不同,在真核细胞发生在细胞核、线粒体和叶绿体中,在原核细胞主要发生在拟核中,③翻译都是在核糖体中进行的,B错误;正在进行④RNA复制过程的细胞是被RNA病毒侵染的细胞,但该宿主细胞也可能进行①DNA复制、②转录、③翻译过程,C错误;⑤为逆转录过程,需逆转录酶参与,侵染时该酶来自病毒自身,D正确。
21. (1) 脱氧核糖和磷酸 氢键 腺嘌呤脱氧核苷酸 (2) 5′—CGCAGCT—3′ (3) (4种)游离的脱氧核苷酸 (独特的)双螺旋结构 碱基互补配对(原则) (4) 转录 A—T (5) 反密码子 5′→3′ (6) 原核细胞
解析:(1) 从图甲中可以看出DNA分子中两条长链的外侧是由脱氧核糖和磷酸交替连接的,内侧碱基对通过氢键连接,两条单链方向反向平行。图中结构5是构成DNA的基本单位,名称为腺嘌呤脱氧核苷酸。(2) 若已知DNA一条单链的碱基组成是5′—AGCTGCG—3′,则结合DNA分子的结构特点以及碱基互补配对原则可推测,与它互补的另一条链的碱基组成为5′—CGCAGCT—3′。(3) 图乙的DNA复制过程中除了需要模板和酶外,还需要的原料是 4种游离的脱氧核苷酸。DNA分子独特的双螺旋结构为复制提供了精确的模板,通过碱基互补配对原则保证了复制能够准确地进行,因而经过复制产生的两个子代DNA是一模一样的。(4) 图丙中由①到②的过程称为转录,该过程中以DNA的一条链为模板合成了单链的RNA,该过程的碱基互补配对方式有A—U、G—C、C—G、T—A,图乙表示的过程为DNA复制,其碱基互补配对方式有A—T、G—C、C—G、T—A,可见DNA复制与转录过程相比,碱基互补配对方式有所不同,其碱基特有的配对方式为A—T。(5) 图丙中,④上的一端携带氨基酸,另一端具有反密码子,能与②上的密码子互补配对。③核糖体是沿着②移动的,根据tRNA的走向可知,其移动方向为 5′→3′。(6) 图丁所示过程为基因的表达,该过程中转录和翻译同时进行,这是原核细胞中基因表达的特点。
22. (1) DNA聚合酶 逆转录酶 相同 (2) 磷脂和蛋白质 胞吐 (3) 转录 不发生
解析:(1) 分析题图可知,图中③是利用病毒的DNA复制得到完整的DNA过程,该过程需要DNA聚合酶;⑦是逆转录过程,该过程需要逆转录酶。过程③⑦的产物都是DNA分子,所以所需的原料相同,都是脱氧核苷酸。(2) 病毒没有细胞结构,不含细胞膜,图中HBV“外膜”来自该病毒通过胞吐离开宿主细胞时包裹的宿主细胞的膜,主要成分是磷脂和蛋白质。(3) DNA甲基化可影响基因的转录,进而影响基因的表达,因此HBx可通过调控DNA甲基化酶、去甲基化酶等,促进肝癌进展,由此推测HBx是通过激活或抑制转录过程来影响表型变化,该过程属于表观遗传,基因的碱基序列不发生改变。
23. (1) A B (2) 具有双螺旋结构(两条脱氧核苷酸链) 脱氧核糖 T (3) 600 4 200(2分) (4) 迅速合成大量肽链(同时进行多条肽链的合成) (5) DNA复制、转录和翻译同时进行
24. (1) 转录 RNA聚合 核糖核苷酸 核孔 (2) B 一个mRNA分子结合多个核糖体 相同 (3) T—A
(4) lin 14 mRNA 翻译(或B) 选择
解析:(1) 图中A是以DNA的一条链为模板合成RNA的过程,称为转录;转录过程中需要RNA聚合酶,该酶在转录过程中起到解旋、识别并结合启动子以及连接相邻核糖核苷酸间的磷酸二酯键的作用;RNA的基本组成单位是4种核糖核苷酸,因此转录的原料为核糖核苷酸。图中①为转录产物mRNA,属于生物大分子,通过核孔进入细胞质。(2) 多聚核糖体中,长的肽链先开始翻译,核糖体在mRNA上的移动方向为短肽链→长肽链,因此核糖体沿着mRNA移动的方向是从右往左,故选B。翻译过程中一个mRNA分子可结合多个核糖体,短时间内合成多条肽链,所以可以由少量①mRNA就可以短时间内合成大量的蛋白质。因为翻译的模板是相同的mRNA,则形成的②③多肽链上的氨基酸序列是相同的。(3) 转录所需要的原料是核糖核苷酸,其中没有胸腺嘧啶,特有的碱基为尿嘧啶,因此转录过程中碱基互补配对方式为A—U、T—A、C—G、G—C,而翻译过程中碱基互补配对方式为A—U、U—A、C—G、G—C,则过程A转录特有的碱基配对方式是T—A。(4) 分析题图可知,lin 4调控基因形成RISC miRNA复合物与lin 14基因转录产物lin 14 mRNA结合,使核糖体无法在lin 14 mRNA上移动,从而抑制翻译过程来调控基因的表达。线虫体内不同微RNA仅局限出现在不同的组织中,说明微RNA基因仅在部分细胞中表达,该基因的表达具有选择性。