课时分层作业(二十七)
1．C [RNA聚合酶沿模板链移动的方向应该是从3′端向5′端，A错误；转录时，RNA聚合酶与模板链的启动子结合，启动转录，不包含整个DNA的解链区，B错误；细胞内遗传信息传至RNA后，RNA从DNA链上释放，而后DNA双螺旋恢复，C正确；图中移动的3个核糖体上已合成的肽链长度不同，D错误。]
2．D [由于色氨酸的密码子为5′-UGG-3′，故反密码子为5′-CCA-3′，A错误；细菌是原核生物，转录和翻译同时进行，B错误；tRNA分子在核糖体上位点的转移是通过核糖体的移动来实现的，C错误；正常情况下，图中的六肽会与色氨酸连接并移动到右侧tRNA上，D正确。]
3．B [为实时监控CD163蛋白的表达和转运过程，则需要使拼接在一起的红色荧光蛋白RFP基因与CD163基因都能转录和翻译，使其表达成一条多肽，因此拼接在一起的CD163基因转录形成的mRNA中不能出现终止密码子，否则红色荧光蛋白RFP基因转录形成的mRNA不能进行翻译，无法合成红色荧光蛋白，因此该拼接过程的关键步骤是除去CD163基因中编码终止密码子的序列，B符合题意，A、C、D不符合题意。]
4．C [②是多肽链，在核糖体上合成后，甲细胞不含内质网和高尔基体，因此不需内质网和高尔基体加工，A错误；据合成的肽链长短，可判断乙细胞中核糖体移动的方向是由a→b，b是mRNA的3′端，B错误；乙细胞中，mRNA上相继结合了多个核糖体，由于模板相同，能快速形成多条相同的肽链，提高了翻译的效率，C正确；转录过程中没有U—A的配对，转录和翻译过程均涉及氢键的断裂和形成，D错误。]
5．B [艾滋病病毒属于逆转录病毒，需要逆转录为DNA后再复制增殖，与该病毒的增殖过程不同，A正确；RNA为单链，＋RNA与－RNA的碱基互补配对，故＋RNA中嘌呤与嘧啶的比值与－RNA中的不一定相等，B错误；①是翻译过程，病毒无细胞结构，该过程在宿主细胞的核糖体中完成，C正确；病毒遗传信息的传递过程遵循中心法则，D正确。]
6．D [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在转录未结束时即与核糖体结合，开始翻译过程，D错误。]
7．D [RhyB-RNA是转录的产物，是通过RNA聚合酶以DNA单链为模板合成的，A正确；RhyB-RNA与铁储存蛋白的mRNA发生碱基互补配对，即RhyB-RNA通过氢键与铁储存蛋白的mRNA相结合，B正确；结合题干，铁供应不足时，致使mRNA被降解，从而使得铁储存蛋白的mRNA翻译受阻，C正确；RhyB-RNA合成量的增加，与mRNA结合增加，mRNA降解增加，不利于铁储存蛋白的合成，D错误。]
8．B [结合图示可知，Fe3+浓度低时，IRP不与Fe3+结合，因而会与IRE结合，进而抑制铁蛋白mRNA翻译过程，使铁蛋白合成水平下降，A正确；Fe3+浓度高时，IRP(不是IRE)与Fe3+结合，导致IRE与IRP无法结合，使铁蛋白mRNA的翻译水平升高，B错误；一条mRNA可相继结合多个核糖体，且均从5′端向3′端移动，完成翻译过程，提高了蛋白质合成的效率，C正确；Fe3+浓度高时IRP与Fe3+结合，导致IRE与IRP无法结合，使铁蛋白mRNA的翻译水平升高，进而将高浓度Fe3+储存起来，避免高浓度Fe3+对细胞的毒害作用，D正确。]
9．(除标注外，每空2分，共12分)(1)RNA聚合酶(1分) T—A(1分) (2)乙 在小肠细胞中经过加工，使mRNA上终止密码子提前出现(或mRNA中密码子CAA被修饰转变成UAA，使终止密码子提前出现) (3)不属于 该过程并没有改变基因的结构，而是改变了RNA的碱基序列 (4)A组放射性上层>底层；B组放射性上层<底层(或A组放射性主要集中在上层，B组放射性主要集中在底层)
1 / 2课时分层作业(二十七) 基因的表达
(建议用时：30分钟；本套共9小题，共30分。第1～7小题，每小题2分；第8小题4分；第9小题12分。)
1．(2024·安徽适应性测试)大肠杆菌的RNA聚合酶功能强大，可以自主解开双链DNA，并进行RNA的合成。合成出的RNA一端，很快会结合核糖体合成多肽链。某同学绘制了一幅大肠杆菌转录和翻译的模式图，请同学们进行评议。下列有关该图的评议，正确的是( )
A．RNA聚合酶沿模板链移动的方向应该是从5′端向3′端
B．RNA聚合酶结合位置应该包含整个DNA的解链区
C．双链解开的DNA应该在RNA合成结束后恢复双螺旋
D．图中移动的3个核糖体上已合成的肽链长度应该相同
2．(2024·广州检测)如图为某细菌翻译的过程，下列有关叙述正确的是( )
A．色氨酸的反密码子为5′-ACC-3′
B．细菌中mRNA合成结束后再与核糖体结合开始翻译
C．tRNA在核糖体上位点的转移是通过mRNA的移动来实现的
D．正常情况下，图中的六肽会与色氨酸连接并移动到右侧tRNA上
3．(2023·辽宁卷)CD163蛋白是PRRSV(病毒)感染家畜的受体。为实时监控CD163蛋白的表达和转运过程，将红色荧光蛋白RFP基因与CD163基因拼接在一起(如下图)，使其表达成一条多肽。该拼接过程的关键步骤是除去( )
A．CD163基因中编码起始密码子的序列
B．CD163基因中编码终止密码子的序列
C．RFP基因中编码起始密码子的序列
D．RFP基因中编码终止密码子的序列
4．(2024·湖南师大附中月考)关于下图所示基因表达过程的叙述，正确的是( )
A．②是多肽链，在核糖体上合成后都需内质网和高尔基体加工
B．乙细胞中核糖体移动的方向是由 a→b，a是 mRNA 的3′端
C．乙细胞中，mRNA上结合了多个核糖体，能快速形成多条相同的肽链，提高了翻译的效率
D．转录和翻译过程均有A—U、U—A的配对，均涉及氢键的断裂和形成
5．(2024·湖南雅礼中学检测)某病毒为单股正链RNA(＋RNA)，如图为病毒在宿主细胞内增殖的示意图。病毒的正链RNA进入细胞后，首先作为模板翻译出RNA聚合酶等物质，然后在酶的作用下合成负链RNA(－RNA)，再以负链RNA为模板合成大量的正链RNA。①②③为生理过程，据图分析下列说法错误的是( )
A．该病毒增殖的过程与艾滋病病毒不相同
B．＋RNA中嘌呤与嘧啶的比值与－RNA中的相等
C．①过程在宿主细胞的核糖体完成
D．遗传信息的传递过程遵循中心法则
6．(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
7．(2024·湖南长郡中学检测)RhyB-RNA是大肠杆菌中的一种小RNA，仅在铁“饥饿”时表达。当铁供应不足时，此RNA会与铁储存蛋白(一类含铁量高的蛋白质)的mRNA配对结合，致使mRNA被降解；当铁供应充足时，铁储存蛋白的mRNA稳定性提高。下列叙述错误的是( )
A．RhyB-RNA是通过RNA聚合酶以DNA单链为模板合成的
B．RhyB-RNA通过氢键与铁储存蛋白的mRNA相结合
C．铁供应不足时，铁储存蛋白的mRNA翻译受阻
D．RhyB-RNA合成量的增加，有利于铁储存蛋白的合成
8．(2025·湖南永州一模)铁蛋白是一种存在于人体细胞中的储铁(Fe3+)蛋白，它在细胞内的合成受游离的Fe3+、铁调蛋白(IRP)、铁应答元件(IRE)等因素的调节。IRE是位于铁蛋白mRNA靠近5′端非翻译区的一段特异性序列，能与IRP发生特异性结合，阻遏铁蛋白的合成。IRE与IRP的结合又受到游离Fe3+浓度的影响，调节机制如图所示。下列有关叙述错误的是( )
A．Fe3+浓度低时IRE与IRP结合，使铁蛋白mRNA的翻译水平降低
B．Fe3+浓度高时IRE与Fe3+结合，使铁蛋白mRNA的翻译水平升高
C．一条mRNA可相继结合多个核糖体，且均从5′端向3′端移动
D．铁蛋白合成的调节机制可以避免高浓度Fe3+对细胞的毒害作用
1 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 ＋0.5
9．(12分)(2024·湖南长郡中学月考)RNA编辑是某些RNA包括mRNA前体的一种加工方式，通过插入、删除或取代一些核苷酸，使DNA所编码的mRNA发生改变。apoB基因的表达产物是载脂蛋白B，其在人体中主要有两种亚型，一种为B-100蛋白，另一种为B-48蛋白，B-100蛋白比B-48蛋白相对分子质量大。apoB基因在不同细胞中表达过程如图所示。请回答下列问题：
注：CAA(谷氨酰胺的密码子) UAA(终止密码子)
(1)载脂蛋白B的合成过程中，参与过程①的酶有________________；与过程②相比，过程①特有的碱基互补配对方式是__________。
(2)由图推测，________(填“甲”或“乙”)肽链最可能对应着B-48蛋白。B-48蛋白的氨基酸数目与B-100蛋白有差异的原因是_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(3)RNA编辑__________(填“属于”或“不属于”)基因突变，原因是_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(4)研究者发现核糖体上刚合成的B-100前端有一段特殊的短肽(S)，推测其是一段“信号序列”，具有引导肽链的合成转移到内质网上继续进行的功能。研究者设计了以下实验：
A B
处理 不携带S肽段的放射性同位素标记的肽链＋内质网 携带S肽段的放射性同位素标记的肽链＋内质网
孵育一段时间后离心，使内质网沉积在离心管底部，核糖体分布在上层，比较底层和上层的放射性强弱
预测实验现象并得到相应结论：_________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________，
证明了上述推测的正确性。
1 / 5第27讲 基因的表达
概述DNA分子上的遗传信息通过RNA指导蛋白质的合成。
考点1 遗传信息的转录和翻译
一、RNA的结构和种类
1．基本单位
______________。
2．组成成分
3．结构
一般是________链，而且长度比DNA短，因此能够通过__________，从细胞核转移到细胞质中。
4．种类及功能
(1)信使RNA(mRNA)：__________合成的模板。
(2)转运RNA(tRNA)：____________________。
(3)核糖体RNA(rRNA)：__________的组成成分。
5．DNA与RNA的区别
物质组成 结构特点
五碳糖 特有碱基
DNA 脱氧核糖 ________________ 一般是双链，相对分子质量较大
RNA ________ U(尿嘧啶) 通常是__________，相对分子质量较小
二、遗传信息的转录
1．概念
RNA是在细胞核中，通过________________以________________为模板合成的，这一过程叫作转录。
2．转录的过程
1．(人教版必修2 P65图4-4)(1)遗传信息的转录过程中也有DNA的解旋过程，该过程__________(填“需要”或“不需要”)解旋酶。
(2)一个基因转录时以基因的______条链为模板，一个DNA上的所有基因的模板链____________(填“一定”或“不一定”)相同。
(3)mRNA合成的方向是____________。
三、遗传信息的翻译
1．密码子与反密码子的比较
密码子 反密码子
种类 ______种 目前发现有很多种
位置 ________上 ________一端
实质 决定一个氨基酸的3个相邻的碱基 与mRNA上__________发生______________配对的3个相邻的碱基
2．过程
2．(人教版必修2 P67思考·讨论)一种氨基酸可能有几个密码子的现象称为密码子的简并，密码子的简并对生物体的生存发展有重要意义。一方面可增强容错性，减少蛋白质或性状的____________，另一方面几种不同的密码子都编码同一种氨基酸可以保证翻译的________；地球上几乎所有的生物体都共用一套遗传密码子，称为密码子的统一性，密码子的统一性说明了________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
3．(人教版必修2 P67图4-6)tRNA________(填“含有”或“不含有”)氢键，一个tRNA分子中________(填“是”或“不是”)只有三个碱基。
4．(人教版必修2 P69旁栏插图)图示信息显示一个mRNA分子结合多个核糖体，其意义是_____________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________，
A端是mRNA的________(填“5′端”或“3′端”)。
[深化拓展]
1．真核细胞和原核细胞遗传信息表达的区别
2．DNA复制、转录和翻译的比较
1．已合成的mRNA先释放的一端是3′端。 ( )
2．一种氨基酸只由一种tRNA转运。 ( )
3．存在于叶绿体和线粒体中的DNA都能进行复制、转录，进而翻译出蛋白质。 ( )
为了研究线粒体内RNA聚合酶的合成，科学家采用溴化乙啶(能专一性抑制线粒体DNA的转录)完成了下表实验。
组别 实验处理 实验结果
实验组 用含溴化乙啶的培养基培养链孢霉 链孢霉线粒体RNA聚合酶含量很高
对照组 用不含溴化乙啶的培养基培养链孢霉 链孢霉线粒体RNA聚合酶含量正常
(1)从实验结果来看链孢霉线粒体内的RNA聚合酶由 (填“细胞核DNA”或“线粒体DNA”)控制合成，理由是
。
(2)线粒体基因表达的产物对细胞核基因的表达 (填“有”或“没有”)影响，理由是
。
遗传信息的转录和翻译
1．(链接人教版必修2 P65图4-4，P69旁栏插图)下图所示为某基因表达的过程示意图，①～⑦代表不同的结构或物质，Ⅰ和Ⅱ代表过程。下列叙述正确的是( )
A．过程Ⅰ中的③表示为RNA聚合酶，①链的左末端为3′端
B．过程Ⅱ中④结合多个⑤，利于迅速合成大量的蛋白质
C．除碱基T和U不同外，②④链的碱基排列顺序相同
D．该图可以表示人的垂体细胞中生长激素基因表达的过程
2．(链接人教版必修2 P69旁栏插图)下图为某细胞中相关生理活动，①～⑤表示生理过程，Ⅰ、Ⅱ表示结构或物质。据下图分析正确的是( )
A．③过程中，mRNA在核糖体上由左向右移动
B．图中只有①②③过程存在碱基互补配对
C．此细胞为真核细胞，真核细胞不一定都可以完成①～⑤过程
D．若上图细胞为人的神经细胞，用显微镜可观察到其含有23对染色体
遗传信息、密码子和反密码子及其关系
3．(2025·内蒙古适应性考试)UUU和UUC为苯丙氨酸(Phe)密码子，CCU、CCC、CCA和CCG为脯氨酸(Pro)密码子，AAA和AAG为赖氨酸(Lys)密码子。以下模板链中，能表达出Phe-Pro-Lys三肽的是( )
A．5′-CTTCGGGAA-3′
B．5′-AAGGGCTTC-3′
C．5′-ATCCCGAAG-3′
D．5′-CAACGGGTT-3′
4．(链接人教版必修2 P68图4-7)翻译过程如图所示，其中反密码子第1位碱基常为次黄嘌呤(I)，与密码子第3位碱基A、U、C皆可配对。下列相关叙述正确的是( )
A．tRNA分子内部不发生碱基互补配对
B．反密码子为5′-CAU-3′的tRNA可转运多种氨基酸
C．mRNA的每个密码子都能结合相应的tRNA
D．碱基I与密码子中碱基配对的特点，有利于保持物种遗传的稳定性
遗传信息、密码子与反密码子之间的联系
基因表达的调控和异常分析
5．(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
6．如图为野生型紫色非硫细菌体内指导一种多肽合成的模板mRNA，该细菌的一个突变型个体内，在第270号碱基对应的DNA位置发生了替换，据图分析下列叙述正确的是 ( )
A．野生型菌体内合成的相应多肽应该为103肽
B．突变型菌体合成的肽链中氨基酸的数目可能减少
C．肽链合成时，RNA聚合酶首先结合在起始密码子的位置
D．该RNA可以同时结合多个核糖体，同时翻译出多种相应的多肽，从而提高翻译的效率
考点2 中心法则
一、提出人及补充后的内容
1．提出者：__________。
2．补充后的内容图解
二、各种生物遗传信息的传递途径
1．能分裂的细胞生物及噬菌体等DNA病毒遗传信息的传递：_____________________________________________________________________。
2．具有RNA复制功能的RNA病毒(如烟草花叶病毒)遗传信息的传递：_____________________________________________________________________。
3．具有逆转录功能的RNA病毒(如艾滋病病毒)遗传信息的传递：_____________________________________________________________________。
4．高度分化的细胞遗传信息的传递：DNARNA蛋白质。
三、生命是物质、能量和信息的统一体
1．DNA、RNA是________的载体。
2．蛋白质是信息的____________。
3．________为信息的流动提供能量。
1．少数生物(如一些RNA病毒)的遗传信息可以从RNA流向RNA以及从RNA流向DNA。 ( )
2．HIV中能完成逆转录过程。 ( )
3．转录与DNA复制都遵循碱基互补配对原则，且配对方式相同。 ( )
4．中心法则涉及的全部过程均可发生在正常人体细胞内。 ( )
1．某单链RNA病毒的遗传物质是正链RNA(＋RNA)。该病毒感染宿主后，合成相应物质的过程如图所示，其中①～④代表相应的过程，思考回答：
(1)该病毒的基因分布在 上，病毒蛋白的直接模版是 。
(2)①②③表示信息传递的哪些过程？
。
(3)过程④在哪里进行？
。
2．科学家把等量的小白鼠败血症病毒(一种RNA病毒)颗粒加入甲、乙两支试管，其中甲试管中含有带放射性标记的脱氧核糖核苷三磷酸缓冲溶液，乙试管中含有带放射性标记的核糖核苷三磷酸缓冲溶液。一段时间后，甲试管中能检测到含有放射性的核酸，乙试管中不能检测到含有放射性的核酸。
(1)甲、乙试管中都不能检测到子代病毒，原因是
。
(2)该病毒颗粒中一定含有 酶，判断的依据是
。
(3)加入RNA酶，甲试管中放射性核酸明显减少，原因是
。
中心法测
1．(链接人教版必修2 P69图4-8)中心法则揭示了生物遗传信息传递的一般规律，如下图所示。下列叙述错误的是( )
A．生物的遗传信息储存在DNA或RNA的核苷酸序列中
B．DNA复制、转录分别需要DNA聚合酶、RNA聚合酶的参与
C．遗传信息的复制、转录、翻译及逆转录过程都需要模板
D．翻译时，tRNA会读取mRNA上的全部碱基序列信息
2．(链接人教版必修2 P69正文拓展)20世纪50年代，科学家在研究DNA复制的酶促反应机制时，发现了一种从未见过的生物化学反应，这种反应需要酶对底物模板指令的绝对依赖。后经众多科学家的不断探索，最终揭示了遗传信息传递的一般规律——中心法则。下列叙述错误的是( )
A．DNA分子的碱基排列顺序构成了遗传信息的多样性
B．遗传信息的复制、转录、翻译和逆转录都需要模板
C．转录时，RNA聚合酶识别并结合RNA的特定序列
D．DNA复制与转录的过程中，碱基互补配对方式不同
“三看法”判断中心法则各过程
1．(2024·河北卷)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
2．(2024·安徽卷)真核生物细胞中主要有3类RNA聚合酶，它们在细胞内定位和转录产物见下表。此外，在线粒体和叶绿体中也发现了分子量小的RNA聚合酶。下列叙述错误的是( )
种类 细胞内定位 转录产物
RNA聚合酶Ⅰ 核仁 5.8S rRNA、18S rRNA、28S rRNA
RNA聚合酶Ⅱ 核质 mRNA
RNA聚合酶Ⅲ 核质 tRNA、5S rRNA
注：各类rRNA均为核糖体的组成成分。
A．线粒体和叶绿体中都有DNA，两者的基因转录时使用各自的RNA聚合酶
B．基因的 DNA 发生甲基化修饰，抑制RNA聚合酶的结合，可影响基因表达
C．RNA聚合酶Ⅰ和Ⅲ的转录产物都有rRNA，两种酶识别的启动子序列相同
D．编码 RNA 聚合酶Ⅰ的基因在核内转录、细胞质中翻译，产物最终定位在核仁
3．(2024·贵州卷)如图是某基因编码区部分碱基序列，在体内其指导合成肽链的氨基酸序列为甲硫氨酸—组氨酸—脯氨酸—赖氨酸……。下列叙述正确的是( )
注：AUG(起始密码子)：甲硫氨酸 CAU、CAC：组氨酸 CCU：脯氨酸 AAG：赖氨酸 UCC：丝氨酸 UAA(终止密码子)
A．①链是转录的模板链，其左侧是5′端，右侧是3′端
B．若在①链5～6号碱基间插入一个碱基G，合成的肽链变长
C．若在①链1号碱基前插入一个碱基G，合成的肽链不变
D．碱基序列不同的mRNA翻译得到的肽链不可能相同
4．(2023·全国乙卷)已知某种氨基酸(简称甲)是一种特殊氨基酸，迄今只在某些古菌(古细菌)中发现含有该氨基酸的蛋白质。研究发现这种情况出现的原因是，这些古菌含有特异的能够转运甲的tRNA(表示为tRNA甲)和酶E。酶E催化甲与tRNA甲结合生成携带了甲的tRNA甲(表示为甲-tRNA甲)，进而将甲带入核糖体参与肽链合成。已知tRNA甲可以识别大肠杆菌mRNA中特定的密码子，从而在其核糖体上参与肽链的合成。若要在大肠杆菌中合成含有甲的肽链，则下列物质或细胞器中必须转入大肠杆菌细胞内的是( )
①ATP ②甲 ③RNA聚合酶 ④古菌的核糖体 ⑤酶E的基因 ⑥tRNA甲的基因
A．②⑤⑥ B．①②⑤
C．③④⑥ D．②④⑤
5．(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，调控机制见下图。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。
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
10 / 13第27讲 基因的表达
概述DNA分子上的遗传信息通过RNA指导蛋白质的合成。
考点1 遗传信息的转录和翻译
一、RNA的结构和种类
1．基本单位
核糖核苷酸。
2．组成成分
3．结构
一般是单链，而且长度比DNA短，因此能够通过核孔，从细胞核转移到细胞质中。
4．种类及功能
(1)信使RNA(mRNA)：蛋白质合成的模板。
(2)转运RNA(tRNA)：识别并转运氨基酸。
(3)核糖体RNA(rRNA)：核糖体的组成成分。
5．DNA与RNA的区别
物质组成 结构特点
五碳糖 特有碱基
DNA 脱氧核糖 T(胸腺嘧啶) 一般是双链，相对分子质量较大
RNA 核糖 U(尿嘧啶) 通常是单链，相对分子质量较小
二、遗传信息的转录
1．概念
RNA是在细胞核中，通过RNA聚合酶以DNA的一条链为模板合成的，这一过程叫作转录。
2．转录的过程
1．(人教版必修2 P65图4-4)(1)遗传信息的转录过程中也有DNA的解旋过程，该过程__________(填“需要”或“不需要”)解旋酶。
(2)一个基因转录时以基因的______条链为模板，一个DNA上的所有基因的模板链__________(填“一定”或“不一定”)相同。
(3)mRNA合成的方向是____________。
提示：(1)不需要 (2)一 不一定 (3)5′→3′
三、遗传信息的翻译
1．密码子与反密码子的比较
密码子 反密码子
种类 64种 目前发现有很多种
位置 mRNA上 tRNA一端
实质 决定一个氨基酸的3个相邻的碱基 与mRNA上密码子发生碱基互补配对的3个相邻的碱基
2．过程
2．(人教版必修2 P67思考·讨论)一种氨基酸可能有几个密码子的现象称为密码子的简并，密码子的简并对生物体的生存发展有重要意义。一方面可增强容错性，减少蛋白质或性状的________，另一方面几种不同的密码子都编码同一种氨基酸可以保证翻译的________；地球上几乎所有的生物体都共用一套遗传密码子，称为密码子的统一性，密码子的统一性说明了_____________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
提示：差错 速度 当今生物可能有共同的起源(或生命本质上是统一的)
3．(人教版必修2 P67图4-6)tRNA________(填“含有”或“不含有”)氢键，一个tRNA分子中________(填“是”或“不是”)只有三个碱基。
提示：含有 不是
4．(人教版必修2 P69旁栏插图)图示信息显示一个mRNA分子结合多个核糖体，其意义是_____________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________，
A端是mRNA的________(填“5′端”或“3′端”)。
提示：少量的mRNA分子可以迅速合成大量的蛋白质 5′端
[深化拓展]
1．真核细胞和原核细胞遗传信息表达的区别
2．DNA复制、转录和翻译的比较
1．已合成的mRNA先释放的一端是3′端。 (×)
提示：mRNA合成是从5′端→3′端，因此已合成的mRNA先释放的一端是5′端。
2．一种氨基酸只由一种tRNA转运。 (×)
提示：一种tRNA只转运一种氨基酸，一种氨基酸可以由一种或多种tRNA转运。
3．存在于叶绿体和线粒体中的DNA都能进行复制、转录，进而翻译出蛋白质。 (√)
为了研究线粒体内RNA聚合酶的合成，科学家采用溴化乙啶(能专一性抑制线粒体DNA的转录)完成了下表实验。
组别 实验处理 实验结果
实验组 用含溴化乙啶的培养基培养链孢霉 链孢霉线粒体RNA聚合酶含量很高
对照组 用不含溴化乙啶的培养基培养链孢霉 链孢霉线粒体RNA聚合酶含量正常
(1)从实验结果来看链孢霉线粒体内的RNA聚合酶由____________(填“细胞核DNA”或“线粒体DNA”)控制合成，理由是______________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(2)线粒体基因表达的产物对细胞核基因的表达____(填“有”或“没有”)影响，理由是_______________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
提示：(1)细胞核DNA 线粒体DNA的转录被抑制后，链孢霉线粒体RNA聚合酶含量很高 (2)有 线粒体DNA的转录被抑制后，链孢霉线粒体RNA聚合酶含量很高，而线粒体DNA转录不被抑制时，链孢霉线粒体RNA聚合酶含量正常
遗传信息的转录和翻译
1．(链接人教版必修2 P65图4-4，P69旁栏插图)下图所示为某基因表达的过程示意图，①～⑦代表不同的结构或物质，Ⅰ和Ⅱ代表过程。下列叙述正确的是( )
A．过程Ⅰ中的③表示为RNA聚合酶，①链的左末端为3′端
B．过程Ⅱ中④结合多个⑤，利于迅速合成大量的蛋白质
C．除碱基T和U不同外，②④链的碱基排列顺序相同
D．该图可以表示人的垂体细胞中生长激素基因表达的过程
B [过程Ⅰ表示转录过程，③表示RNA聚合酶，①链的左末端为5′端，A错误；过程Ⅱ表示翻译，④表示mRNA，一个mRNA分子上可以相继结合多个核糖体，同时进行多条肽链的合成，因此，少量的mRNA分子就可以迅速合成大量的蛋白质，B正确；由题图可知转录的模板链为①，但是转录并不是模板链全部转录(启动子和终止子等调控区不转录)，因此即使除碱基T和U不同外，②④链的碱基排列顺序也不相同，C错误；真核细胞的核基因转录场所是细胞核，翻译场所是细胞质中的核糖体，转录和翻译在不同空间、不同时间发生，而题图所示为边转录边翻译，不能表示人的垂体细胞中生长激素基因表达的过程，D错误。]
2．(链接人教版必修2 P69旁栏插图)下图为某细胞中相关生理活动，①～⑤表示生理过程，Ⅰ、Ⅱ表示结构或物质。据下图分析正确的是( )
A．③过程中，mRNA在核糖体上由左向右移动
B．图中只有①②③过程存在碱基互补配对
C．此细胞为真核细胞，真核细胞不一定都可以完成①～⑤过程
D．若上图细胞为人的神经细胞，用显微镜可观察到其含有23对染色体
C [③过程中，核糖体在mRNA上由右向左移动，A错误；图中①②③④⑤过程都存在碱基互补配对，B错误；不能分裂的细胞不能进行核DNA复制，因此不是所有的真核细胞都可以完成①～⑤过程，C正确；神经细胞高度分化不再分裂，细胞核内染色质无法进行计数，D错误。]
遗传信息、密码子和反密码子及其关系
3．(2025·内蒙古适应性考试)UUU和UUC为苯丙氨酸(Phe)密码子，CCU、CCC、CCA和CCG为脯氨酸(Pro)密码子，AAA和AAG为赖氨酸(Lys)密码子。以下模板链中，能表达出Phe-Pro-Lys三肽的是( )
A．5′-CTTCGGGAA-3′
B．5′-AAGGGCTTC-3′
C．5′-ATCCCGAAG-3′
D．5′-CAACGGGTT-3′
[答案] A
4．(链接人教版必修2 P68图4-7)翻译过程如图所示，其中反密码子第1位碱基常为次黄嘌呤(I)，与密码子第3位碱基A、U、C皆可配对。下列相关叙述正确的是( )
A．tRNA分子内部不发生碱基互补配对
B．反密码子为5′-CAU-3′的tRNA可转运多种氨基酸
C．mRNA的每个密码子都能结合相应的tRNA
D．碱基I与密码子中碱基配对的特点，有利于保持物种遗传的稳定性
D [tRNA存在空间折叠，局部双链之间通过碱基对相连，A错误；每种tRNA只能转运一种氨基酸，B错误；mRNA中存在终止密码子，核糖体读取到终止密码子时翻译结束，终止密码子没有相应的tRNA与之结合，C错误；由题可知，密码子第3位的碱基A、U或C皆可与反密码子第1位的碱基I配对，这种摆动性增加了反密码子与密码子识别的灵活性，提高了容错率，有利于保持物种遗传的稳定性，D正确。]
遗传信息、密码子与反密码子之间的联系
基因表达的调控和异常分析
5．(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
C [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；基因表达中的翻译过程是核糖体沿着mRNA的5′端向3′端移动，B正确；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CsrB基因的转录会抑制细菌糖原合成，C错误；由题图及C选项分析可知，若CsrA蛋白都结合到CsrB上，则CsrA蛋白没有与glg mRNA结合，从而使glg mRNA不被降解而正常进行翻译，有利于细菌糖原的合成，D正确。]
6．如图为野生型紫色非硫细菌体内指导一种多肽合成的模板mRNA，该细菌的一个突变型个体内，在第270号碱基对应的DNA位置发生了替换，据图分析下列叙述正确的是( )
A．野生型菌体内合成的相应多肽应该为103肽
B．突变型菌体合成的肽链中氨基酸的数目可能减少
C．肽链合成时，RNA聚合酶首先结合在起始密码子的位置
D．该RNA可以同时结合多个核糖体，同时翻译出多种相应的多肽，从而提高翻译的效率
B [据题图可知，该mRNA上有311个碱基，其中终止密码子不编码氨基酸，且从起始密码子开始，则野生型菌体内合成的相应多肽中氨基酸数为(311－3－2)÷3＝102，即相应多肽应该为102肽，A错误；据题图可知，终止密码子是UGA，第270号碱基对应的DNA位置发生了替换，若替换后mRNA上对应的碱基为U，则终止密码子提前，肽链长度缩短，B正确；RNA聚合酶与DNA上的启动子结合，启动转录，C错误；一个mRNA可以相继结合多个核糖体，同时进行多条相同肽链的合成，从而提高翻译的效率，D错误。]
考点2 中心法则
一、提出人及补充后的内容
1．提出者：克里克。
2．补充后的内容图解
二、各种生物遗传信息的传递途径
1．能分裂的细胞生物及噬菌体等DNA病毒遗传信息的传递：。
2．具有RNA复制功能的RNA病毒(如烟草花叶病毒)遗传信息的传递：。
3．具有逆转录功能的RNA病毒(如艾滋病病毒)遗传信息的传递：。
4．高度分化的细胞遗传信息的传递：DNARNA蛋白质。
三、生命是物质、能量和信息的统一体
1．DNA、RNA是信息的载体。
2．蛋白质是信息的表达产物。
3．ATP为信息的流动提供能量。
1．少数生物(如一些RNA病毒)的遗传信息可以从RNA流向RNA以及从RNA流向DNA。 (√)
2．HIV中能完成逆转录过程。 (×)
提示：HIV的逆转录过程在宿主细胞中完成。
3．转录与DNA复制都遵循碱基互补配对原则，且配对方式相同。 (×)
提示：转录和DNA复制的过程都遵循碱基互补配对原则，转录过程中碱基互补配对的方式是A—U、T—A、C—G和G—C，DNA复制过程中碱基互补配对的方式是A—T、T—A、C—G和G—C。
4．中心法则涉及的全部过程均可发生在正常人体细胞内。 (×)
提示：正常人体细胞中不会发生逆转录和RNA复制。
1．某单链RNA病毒的遗传物质是正链RNA(＋RNA)。该病毒感染宿主后，合成相应物质的过程如图所示，其中①～④代表相应的过程，思考回答：
(1)该病毒的基因分布在_________上，病毒蛋白的直接模版是___________。
(2)①②③表示信息传递的哪些过程？____________________________________
_____________________________________________________________________。
(3)过程④在哪里进行？________________________________________________
_____________________________________________________________________。
提示：(1)＋RNA ＋RNA
(2)过程①②是RNA复制，过程③是翻译
(3)过程④在宿主细胞的核糖体中进行
2．科学家把等量的小白鼠败血症病毒(一种RNA病毒)颗粒加入甲、乙两支试管，其中甲试管中含有带放射性标记的脱氧核糖核苷三磷酸缓冲溶液，乙试管中含有带放射性标记的核糖核苷三磷酸缓冲溶液。一段时间后，甲试管中能检测到含有放射性的核酸，乙试管中不能检测到含有放射性的核酸。
(1)甲、乙试管中都不能检测到子代病毒，原因是___________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(2)该病毒颗粒中一定含有________________酶，判断的依据是_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(3)加入RNA酶，甲试管中放射性核酸明显减少，原因是_____________________________________________________________________。
提示：(1)甲试管中发生了逆转录，但是甲试管中不能合成RNA和蛋白质，故甲试管中没有子代病毒，乙试管中只有病毒RNA存在，也不能合成蛋白质，因此乙试管中也没有子代病毒
(2)逆转录 甲试管加入了脱氧核糖核苷三磷酸，检测到含有放射性的核酸，完成了DNA的合成，说明病毒颗粒中含有逆转录酶
(3)加入RNA酶，病毒模板减少
中心法测
1．(链接人教版必修2 P69图4-8)中心法则揭示了生物遗传信息传递的一般规律，如下图所示。下列叙述错误的是( )
A．生物的遗传信息储存在DNA或RNA的核苷酸序列中
B．DNA复制、转录分别需要DNA聚合酶、RNA聚合酶的参与
C．遗传信息的复制、转录、翻译及逆转录过程都需要模板
D．翻译时，tRNA会读取mRNA上的全部碱基序列信息
D [绝大多数生物的遗传物质是DNA，少数生物的遗传物质是RNA，生物的遗传信息储存在DNA或RNA的核苷酸序列中，A正确。参与DNA复制的酶有解旋酶、DNA聚合酶等，转录是在RNA聚合酶的参与下完成的，B正确。遗传信息的复制是指DNA或RNA的复制，DNA复制是以亲代DNA的两条链为模板合成子代DNA的过程，RNA复制是以RNA为模板合成RNA的过程，转录是以DNA的一条链为模板合成RNA的过程，翻译是以mRNA为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程，逆转录是以RNA为模板合成DNA的过程。可见，遗传信息的复制、转录、翻译及逆转录过程都需要模板，C正确。翻译时，tRNA不能读取mRNA上的全部碱基序列信息，如终止密码子，D错误。]
2．(链接人教版必修2 P69正文拓展)20世纪50年代，科学家在研究DNA复制的酶促反应机制时，发现了一种从未见过的生物化学反应，这种反应需要酶对底物模板指令的绝对依赖。后经众多科学家的不断探索，最终揭示了遗传信息传递的一般规律——中心法则。下列叙述错误的是( )
A．DNA分子的碱基排列顺序构成了遗传信息的多样性
B．遗传信息的复制、转录、翻译和逆转录都需要模板
C．转录时，RNA聚合酶识别并结合RNA的特定序列
D．DNA复制与转录的过程中，碱基互补配对方式不同
C [DNA是主要的遗传物质，由于组成DNA分子的碱基排序具有多样性，构成了DNA分子的多样性，即遗传信息的多样性，A正确；遗传信息的复制(模板是DNA的两条链)、转录(模板是DNA的一条链)、翻译(模板是mRNA)和逆转录(模板是RNA)都需要模板，B正确；转录是以DNA的一条链为模板合成RNA的过程，转录时，RNA聚合酶识别并结合DNA的特定序列，C错误；DNA复制时碱基配对方式是A—T、T—A、G—C、C—G，转录的过程中碱基配对方式是A—U、T—A、G—C、C—G，碱基互补配对方式不同，D正确。]
“三看法”判断中心法则各过程
1．(2024·河北卷)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
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，其中一条链为5′端向3′端解旋，另一条链为3′端向5′端解旋，B错误；转录时不需要解旋酶，RNA聚合酶即可完成解旋，C错误；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，D正确。]
2．(2024·安徽卷)真核生物细胞中主要有3类RNA聚合酶，它们在细胞内定位和转录产物见下表。此外，在线粒体和叶绿体中也发现了分子量小的RNA聚合酶。下列叙述错误的是( )
种类 细胞内定位 转录产物
RNA聚合酶Ⅰ 核仁 5.8S rRNA、18S rRNA、28S rRNA
RNA聚合酶Ⅱ 核质 mRNA
RNA聚合酶Ⅲ 核质 tRNA、5S rRNA
注：各类rRNA均为核糖体的组成成分。
A．线粒体和叶绿体中都有DNA，两者的基因转录时使用各自的RNA聚合酶
B．基因的 DNA 发生甲基化修饰，抑制RNA聚合酶的结合，可影响基因表达
C．RNA聚合酶Ⅰ和Ⅲ的转录产物都有rRNA，两种酶识别的启动子序列相同
D．编码 RNA 聚合酶Ⅰ的基因在核内转录、细胞质中翻译，产物最终定位在核仁
C [线粒体和叶绿体中都有DNA，二者均是半自主细胞器，其基因转录时使用各自的RNA聚合酶，A正确；基因的 DNA 发生甲基化修饰，抑制RNA聚合酶的结合，从而影响基因的转录，可影响基因表达，B正确；由表可知，RNA聚合酶Ⅰ和Ⅲ的转录产物都有rRNA，但种类不同，说明两种酶识别的启动子序列不同，C错误；RNA聚合酶的本质是蛋白质，编码RNA聚合酶Ⅰ在核仁中，该基因在核内转录、细胞质(核糖体)中翻译，产物最终定位在核仁发挥作用，D正确。]
3．(2024·贵州卷)如图是某基因编码区部分碱基序列，在体内其指导合成肽链的氨基酸序列为甲硫氨酸—组氨酸—脯氨酸—赖氨酸……。下列叙述正确的是( )
注：AUG(起始密码子)：甲硫氨酸 CAU、CAC：组氨酸 CCU：脯氨酸 AAG：赖氨酸 UCC：丝氨酸 UAA(终止密码子)
A．①链是转录的模板链，其左侧是5′端，右侧是3′端
B．若在①链5～6号碱基间插入一个碱基G，合成的肽链变长
C．若在①链1号碱基前插入一个碱基G，合成的肽链不变
D．碱基序列不同的mRNA翻译得到的肽链不可能相同
C [转录是以DNA的一条链为模板，按照碱基互补配对原则合成RNA的过程，由于起始密码子是AUG，故①链是转录的模板链，转录时模板链读取的方向是3′→5′，即左侧是3′端，右侧是5′端，A错误；在①链5～6号碱基间插入一个碱基G，将会导致终止密码子提前出现，故合成的肽链变短，B错误；若在①链1号碱基前插入一个碱基G，在起始密码子之前加了一个碱基，不影响起始密码子和终止密码子之间的序列，故合成的肽链不变，C正确；由于mRNA是翻译模板，但因密码子的简并，碱基序列不同的mRNA翻译得到的肽链也可能相同，D错误。]
4．(2023·全国乙卷)已知某种氨基酸(简称甲)是一种特殊氨基酸，迄今只在某些古菌(古细菌)中发现含有该氨基酸的蛋白质。研究发现这种情况出现的原因是，这些古菌含有特异的能够转运甲的tRNA(表示为tRNA甲)和酶E。酶E催化甲与tRNA甲结合生成携带了甲的tRNA甲(表示为甲-tRNA甲)，进而将甲带入核糖体参与肽链合成。已知tRNA甲可以识别大肠杆菌mRNA中特定的密码子，从而在其核糖体上参与肽链的合成。若要在大肠杆菌中合成含有甲的肽链，则下列物质或细胞器中必须转入大肠杆菌细胞内的是( )
①ATP ②甲 ③RNA聚合酶 ④古菌的核糖体 ⑤酶E的基因 ⑥tRNA甲的基因
A．②⑤⑥ B．①②⑤
C．③④⑥ D．②④⑤
A [要加入新的氨基酸甲进行合成，需要有运输甲的tRNA甲，需要有将甲和tRNA甲结合的酶E，还需要有原料甲，所以需要②(甲)、⑤(酶E的基因)、⑥(tRNA甲的基因)，A正确。]
5．(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，调控机制见下图。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降解的概率上升，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，还能通过增加细胞内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)RNA聚合 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)可通过增加细胞内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
课时分层作业(二十七) 基因的表达
1．(2024·安徽适应性测试)大肠杆菌的RNA聚合酶功能强大，可以自主解开双链DNA，并进行RNA的合成。合成出的RNA一端，很快会结合核糖体合成多肽链。某同学绘制了一幅大肠杆菌转录和翻译的模式图，请同学们进行评议。下列有关该图的评议，正确的是( )
A．RNA聚合酶沿模板链移动的方向应该是从5′端向3′端
B．RNA聚合酶结合位置应该包含整个DNA的解链区
C．双链解开的DNA应该在RNA合成结束后恢复双螺旋
D．图中移动的3个核糖体上已合成的肽链长度应该相同
C [RNA聚合酶沿模板链移动的方向应该是从3′端向5′端，A错误；转录时，RNA聚合酶与模板链的启动子结合，启动转录，不包含整个DNA的解链区，B错误；细胞内遗传信息传至RNA后，RNA从DNA链上释放，而后DNA双螺旋恢复，C正确；图中移动的3个核糖体上已合成的肽链长度不同，D错误。]
2．(2024·广州检测)如图为某细菌翻译的过程，下列有关叙述正确的是( )
A．色氨酸的反密码子为5′-ACC-3′
B．细菌中mRNA合成结束后再与核糖体结合开始翻译
C．tRNA在核糖体上位点的转移是通过mRNA的移动来实现的
D．正常情况下，图中的六肽会与色氨酸连接并移动到右侧tRNA上
D [由于色氨酸的密码子为5′-UGG-3′，故反密码子为5′-CCA-3′，A错误；细菌是原核生物，转录和翻译同时进行，B错误；tRNA分子在核糖体上位点的转移是通过核糖体的移动来实现的，C错误；正常情况下，图中的六肽会与色氨酸连接并移动到右侧tRNA上，D正确。]
3．(2023·辽宁卷)CD163蛋白是PRRSV(病毒)感染家畜的受体。为实时监控CD163蛋白的表达和转运过程，将红色荧光蛋白RFP基因与CD163基因拼接在一起(如下图)，使其表达成一条多肽。该拼接过程的关键步骤是除去( )
A．CD163基因中编码起始密码子的序列
B．CD163基因中编码终止密码子的序列
C．RFP基因中编码起始密码子的序列
D．RFP基因中编码终止密码子的序列
B [为实时监控CD163蛋白的表达和转运过程，则需要使拼接在一起的红色荧光蛋白RFP基因与CD163基因都能转录和翻译，使其表达成一条多肽，因此拼接在一起的CD163基因转录形成的mRNA中不能出现终止密码子，否则红色荧光蛋白RFP基因转录形成的mRNA不能进行翻译，无法合成红色荧光蛋白，因此该拼接过程的关键步骤是除去CD163基因中编码终止密码子的序列，B符合题意，A、C、D不符合题意。]
4．(2024·湖南师大附中月考)关于下图所示基因表达过程的叙述，正确的是( )
A．②是多肽链，在核糖体上合成后都需内质网和高尔基体加工
B．乙细胞中核糖体移动的方向是由 a→b，a是 mRNA 的3′端
C．乙细胞中，mRNA上结合了多个核糖体，能快速形成多条相同的肽链，提高了翻译的效率
D．转录和翻译过程均有A—U、U—A的配对，均涉及氢键的断裂和形成
C [②是多肽链，在核糖体上合成后，甲细胞不含内质网和高尔基体，因此不需内质网和高尔基体加工，A错误；据合成的肽链长短，可判断乙细胞中核糖体移动的方向是由a→b，b是mRNA的3′端，B错误；乙细胞中，mRNA上相继结合了多个核糖体，由于模板相同，能快速形成多条相同的肽链，提高了翻译的效率，C正确；转录过程中没有U—A的配对，转录和翻译过程均涉及氢键的断裂和形成，D错误。]
5．(2024·湖南雅礼中学检测)某病毒为单股正链RNA(＋RNA)，下图为病毒在宿主细胞内增殖的示意图。病毒的正链RNA进入细胞后，首先作为模板翻译出RNA聚合酶等物质，然后在酶的作用下合成负链RNA(－RNA)，再以负链RNA为模板合成大量的正链RNA。①②③为生理过程，据图分析下列说法错误的是( )
A．该病毒增殖的过程与艾滋病病毒不相同
B．＋RNA中嘌呤与嘧啶的比值与－RNA中的相等
C．①过程在宿主细胞的核糖体完成
D．遗传信息的传递过程遵循中心法则
B [艾滋病病毒属于逆转录病毒，需要逆转录为DNA后再复制增殖，与该病毒的增殖过程不同，A正确；RNA为单链，＋RNA与－RNA的碱基互补配对，故＋RNA中嘌呤与嘧啶的比值与－RNA中的不一定相等，B错误；①是翻译过程，病毒无细胞结构，该过程在宿主细胞的核糖体中完成，C正确；病毒遗传信息的传递过程遵循中心法则，D正确。]
6．(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
D [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在转录未结束时即与核糖体结合，开始翻译过程，D错误。]
7．(2024·湖南长郡中学检测)RhyB-RNA是大肠杆菌中的一种小RNA，仅在铁“饥饿”时表达。当铁供应不足时，此RNA会与铁储存蛋白(一类含铁量高的蛋白质)的mRNA配对结合，致使mRNA被降解；当铁供应充足时，铁储存蛋白的mRNA稳定性提高。下列叙述错误的是( )
A．RhyB-RNA是通过RNA聚合酶以DNA单链为模板合成的
B．RhyB-RNA通过氢键与铁储存蛋白的mRNA相结合
C．铁供应不足时，铁储存蛋白的mRNA翻译受阻
D．RhyB-RNA合成量的增加，有利于铁储存蛋白的合成
D [RhyB-RNA是转录的产物，是通过RNA聚合酶以DNA单链为模板合成的，A正确；RhyB-RNA与铁储存蛋白的mRNA发生碱基互补配对，即RhyB-RNA通过氢键与铁储存蛋白的mRNA相结合，B正确；结合题干，铁供应不足时，致使mRNA被降解，从而使得铁储存蛋白的mRNA翻译受阻，C正确；RhyB-RNA合成量的增加，与mRNA结合增加，mRNA降解增加，不利于铁储存蛋白的合成，D错误。]
8．(2025·湖南永州一模)铁蛋白是一种存在于人体细胞中的储铁(Fe3+)蛋白，它在细胞内的合成受游离的Fe3+、铁调蛋白(IRP)、铁应答元件(IRE)等因素的调节。IRE是位于铁蛋白mRNA靠近5′端非翻译区的一段特异性序列，能与IRP发生特异性结合，阻遏铁蛋白的合成。IRE与IRP的结合又受到游离Fe3+浓度的影响，调节机制如图所示。下列有关叙述错误的是( )
A．Fe3+浓度低时IRE与IRP结合，使铁蛋白mRNA的翻译水平降低
B．Fe3+浓度高时IRE与Fe3+结合，使铁蛋白mRNA的翻译水平升高
C．一条mRNA可相继结合多个核糖体，且均从5′端向3′端移动
D．铁蛋白合成的调节机制可以避免高浓度Fe3+对细胞的毒害作用
B [结合图示可知，Fe3+浓度低时，IRP不与Fe3+结合，因而会与IRE结合，进而抑制铁蛋白mRNA翻译过程，使铁蛋白合成水平下降，A正确；Fe3+浓度高时，IRP(不是IRE)与Fe3+结合，导致IRE与IRP无法结合，使铁蛋白mRNA的翻译水平升高，B错误；一条mRNA可相继结合多个核糖体，且均从5′端向3′端移动，完成翻译过程，提高了蛋白质合成的效率，C正确；Fe3+浓度高时IRP与Fe3+结合，导致IRE与IRP无法结合，使铁蛋白mRNA的翻译水平升高，进而将高浓度Fe3+储存起来，避免高浓度Fe3+对细胞的毒害作用，D正确。]
9．(12分)(2024·湖南长郡中学月考)RNA编辑是某些RNA包括mRNA前体的一种加工方式，通过插入、删除或取代一些核苷酸，使DNA所编码的mRNA发生改变。apoB基因的表达产物是载脂蛋白B，其在人体中主要有两种亚型，一种为B-100蛋白，另一种为B-48蛋白，B-100蛋白比B-48蛋白相对分子质量大。apoB基因在不同细胞中表达过程如图所示。请回答下列问题：
注：CAA(谷氨酰胺的密码子) UAA(终止密码子)
(1)载脂蛋白B的合成过程中，参与过程①的酶有________________；与过程②相比，过程①特有的碱基互补配对方式是__________。
(2)由图推测，______(填“甲”或“乙”)肽链最可能对应着B-48蛋白。B-48蛋白的氨基酸数目与B-100蛋白有差异的原因是_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(3)RNA编辑__________(填“属于”或“不属于”)基因突变，原因是_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(4)研究者发现核糖体上刚合成的B-100前端有一段特殊的短肽(S)，推测其是一段“信号序列”，具有引导肽链的合成转移到内质网上继续进行的功能。研究者设计了以下实验：
A B
处理 不携带S肽段的放射性同位素标记的肽链＋内质网 携带S肽段的放射性同位素标记的肽链＋内质网
孵育一段时间后离心，使内质网沉积在离心管底部，核糖体分布在上层，比较底层和上层的放射性强弱
预测实验现象并得到相应结论：_________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________，
证明了上述推测的正确性。
[解析] (1)过程①是转录过程，参与转录过程的酶是RNA聚合酶；①转录过程是以DNA的一条链为模板合成RNA的过程，该过程中碱基互补配对的方式是A—U、G—C、C—G、T—A，而过程②是翻译，碱基互补配对方式是A—U、G—C、C—G、U—A，故与过程②相比，过程①特有的碱基互补配对方式是T—A。(2)据图可知，乙的肽链较短，故可能对应着B-48蛋白。因为小肠细胞脱氨酶将apoB基因转录出的mRNA上的一个碱基C转变成了U，使该部位的密码子由CAA(谷氨酰胺的密码子)转变成了UAA(终止密码子)，翻译过程提前终止，所以B-48蛋白的氨基酸数目比B-100蛋白少。(3)基因突变是指DNA分子中发生碱基的替换、增添或缺失，而引起的基因碱基序列的改变，而RNA编辑过程并没有改变基因的碱基序列，而是改变了RNA的碱基序列，故不属于基因突变。(4)结合题意分析可知，本实验的目的是验证核糖体上刚合成的B-100前端有一段特殊的短肽(S)，是一段“信号序列”，实验中A组和B组的自变量为是否携带S肽段的放射性同位素标记的肽链，实验处理可使内质网沉积在离心管底部，核糖体分布在上层，若实验假说正确，则A组放射性上层>底层；B组放射性上层<底层(A组放射性主要集中在上层，B组放射性主要集中在底层)。
[答案] (除标注外，每空2分，共12分)(1)RNA聚合酶(1分) T—A(1分) (2)乙 在小肠细胞中经过加工，使mRNA上终止密码子提前出现(或mRNA中密码子CAA被修饰转变成UAA，使终止密码子提前出现) (3)不属于 该过程并没有改变基因的结构，而是改变了RNA的碱基序列 (4)A组放射性上层>底层；B组放射性上层<底层(或A组放射性主要集中在上层，B组放射性主要集中在底层)
(教师用书独具)
(不定项)(2023·辽宁卷)DNA在细胞生命过程中会发生多种类型的损伤。如损伤较小，RNA聚合酶经过损伤位点时，腺嘌呤核糖核苷酸会不依赖于模板掺入mRNA(如图1)；如损伤较大，修复因子Mfd识别、结合滞留的RNA聚合酶，“招募”多种修复因子，DNA聚合酶等进行修复(如图2)。下列叙述正确的是 ( )
A．图1所示的DNA经复制后有半数子代DNA含该损伤导致的突变基因
B．图1所示转录产生的mRNA指导合成的蛋白质氨基酸序列可能不变
C．图2所示的转录过程是沿着模板链的5′端到3′端进行的
D．图2所示的DNA聚合酶催化DNA损伤链的修复，方向是从n到m
ABD [从图1可以看出DNA的一条链损伤，该DNA复制后，以损伤链为模板复制的子代DNA含有突变基因，即图1所示DNA经复制后有半数子代DNA含该损伤导致的突变基因，A正确；图1所示，损伤的DNA转录时掺入腺嘌呤核糖核苷酸后，若mRNA未发生改变或mRNA改变区域对应的氨基酸不变，则指导合成的蛋白质氨基酸序列不变，B正确；图2所示的转录过程是沿着模板链(损伤链)的3′端到5′端进行的，所以m是3′端，n是5′端，图2 DNA聚合酶催化DNA损伤链修复，方向是从5′端到3′端，即从n到m，C错误，D正确。]
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