基因的表达
一、选择题
1．(2018·吉林实验中学一模)关于遗传信息及其传递过程，下列叙述错误的是( )
A．同一细胞在不同时期的转录产物不完全相同
B．不同基因转录形成的mRNA上不同的密码子可能编码相同的氨基酸
C．多个核糖体参与同一条多肽链的合成可提高翻译效率
D．真核细胞的转录主要发生在细胞核内，翻译在细胞质中进行
答案 C
解析 因为基因的选择性表达，同一细胞在不同时期，转录的产物可以不同，A正确；由于一种氨基酸可由多种密码子决定，所以不同的密码子可能编码同一种氨基酸，B正确；多个核糖体结合到同一条mRNA上，可先后翻译出相同的多条肽链，从而提高翻译效率，C错误；真核细胞中转录的主要场所是细胞核，翻译的场所只能是在细胞质中，D正确。
2．(2015·全国卷Ⅱ)端粒酶由RNA和蛋白质组成，该酶能结合到端粒上，以自身的RNA为模板合成端粒DNA的一条链。下列叙述正确的是( )
A．大肠杆菌拟核的DNA中含有端粒
B．端粒酶中的蛋白质为RNA聚合酶
C．正常人细胞的每条染色体两端都含有端粒DNA
D．正常体细胞的端粒DNA随细胞分裂次数增加而变长
答案 C
解析 端粒是每条染色体两端都有的一段特殊序列的DNA，原核生物不具有染色体，A错误，C正确；由题意可知，端粒酶以自身的RNA为模板合成DNA的一条链，故其中的蛋白质为逆转录酶，B错误；正常体细胞的端粒DNA序列在每次细胞分裂后会缩短一截，故正常体细胞的端粒DNA随着细胞分裂次数的增加而变短，D错误。
3．(2018·黑龙江大庆二模)以下甲、乙两图，表示某真核细胞中遗传信息传递的某些过程，下列叙述不正确的是( )
A．甲图所示过程进行的场所可以为细胞核
B．乙图所示过程不涉及碱基T与A的配对
C．乙图中②③④⑤最终形成的物质结构不会相同
D．SARS病毒不能独立完成甲乙两图所示生命过程
答案 C
解析 根据甲图所示，是以DNA的一条链为模板，合成一条RNA，主要在细胞核中进行，A正确；乙图所示过程是在核糖体上以mRNA为模板，合成肽链，有tRNA上的反密码子和mRNA上密码子配对，不涉及碱基T与A的配对，B正确；乙图中②③④是正在合成的肽链，最终是氨基酸序列相同的肽链，⑤是mRNA，和肽链结构不同，C错误；SARS病毒必须寄生在人体细胞中才能进行RNA的复制和翻译，不能独立完成甲乙两图所示生命过程，D正确。
4．如图是细胞内蛋白质合成的部分示意图。下列叙述正确的是( )
A．tRNA由3个核苷酸组成
B．核糖体沿着mRNA向左运行
C．mRNA上3个相邻碱基即为遗传密码
D．每种氨基酸都由对应的1种tRNA转运
答案 B
解析 tRNA由若干个核苷酸组成，其中3个核苷酸组成反密码子，A错误；据图分析，核糖体沿着mRNA向左运行，B正确；mRNA上可以决定一个氨基酸的3个相邻碱基为遗传密码，C错误；每种氨基酸可以对应1种或者多种tRNA，D错误。
5．(2018·广东二模)下列关于中心法则的叙述，一定正确的是( )
A．肽链的合成一定以RNA为模板，以氨基酸为原料
B．酶的合成一定以RNA为模板，以氨基酸为原料
C．RNA的合成一定以DNA为模板，以核糖核苷酸为原料
D．DNA的合成一定以DNA为模板，脱氧核苷酸为原料
答案 A
解析 肽链是以mRNA为模板、氨基酸为原料，经过翻译过程形成的，A正确；大多数酶的化学本质是蛋白质，是以mRNA为模板、以氨基酸为原料合成的，少数酶的化学本质是RNA，是以DNA为模板、核糖核苷酸为原料合成的，B错误；RNA的合成原料一定是核糖核苷酸，而合成的模板可以是DNA或RNA，C错误；DNA合成的原料一定是脱氧核苷酸，而合成的模板可以是DNA或RNA，D错误。
6．(2018·辽宁凌源联考)如图为某种细胞中进行的主要遗传信息的表达过程。据图分析，下列叙述正确的是( )
A．物质a的形成过程需要DNA聚合酶的催化
B．物质a与b的结合部位有4种碱基配对类型
C．物质c的合成过程中有水分子的生成
D．物质c合成后可能经内质网和高尔基体进行再加工
答案 C
解析 物质a是mRNA，其形成过程需要RNA聚合酶的催化，A错误；物质b是DNA的模板链，物质a与b的结合部位(即DNA与mRNA的结合部位)有3种碱基配对类型：A与U配对、T与A配对、G与C(或C与G)配对，B错误；物质c是由氨基酸分子通过脱水缩合而形成的多肽，此过程中有水分子的生成，C正确；题图显示：转录过程还没有结束，翻译过程就已经开始，由此可推知：图示中遗传信息的表达过程发生在原核细胞，而原核细胞中没有内质网和高尔基体，D错误。
7．(2019·吉林舒兰一中月考)下图为一组模拟实验，假设实验能正常进行，四个试管都有产物产生。下列叙述错误的是( )
A．a试管内模拟的是DNA复制过程
B．a、b两个试管内的产物都是DNA
C．b试管内模拟的是转录过程
D．d试管内模拟的是逆转录过程
答案 B
解析 a中以DNA为模板合成DNA，模拟的是DNA分子的复制，A正确；b中以DNA为模板合成RNA，模拟的是转录过程，C正确；a试管内的产物是DNA，b试管内的产物是RNA，B错误；d中以RNA为模板合成DNA，模拟的是逆转录过程，D正确。
8．(2018·贵州遵义第二次联考)下列物质合成所需要的模板正确的是( )
A．性激素的合成以mRNA为模板
B．DNA的复制以DNA的其中一条链为模板
C．rRNA的合成以DNA的一条链为模板
D．胰岛素的合成以tRNA为模板
答案 C
解析 性激素是脂质的一种，其合成不需要模板，A错误；DNA的复制是以DNA两条链为模板，B错误；转录主要发生在细胞核中，是以DNA的一条链为模板，合成RNA(mRNA、tRNA、rRNA)的过程，C正确；胰岛素的化学本质是蛋白质，其合成需要以mRNA为模板，D错误。
9．(2019·贵州遵义四中月考)关于真核生物基因表达的叙述，正确的是( )
A．翻译过程中存在T－A的配对方式
B．停止分裂的活细胞仍有可能进行基因表达
C．基因与性状之间是一一对应的关系
D．核糖体中的RNA是基因表达的终产物
答案 B
解析 翻译过程中，位于mRNA上的组成密码子的三个碱基与位于tRNA一端的组成反密码子的三个碱基互补配对，其配对方式有A－U和C－G，A错误；停止分裂的活细胞仍能合成蛋白质，所以有可能进行基因表达，B正确；基因与性状之间并不都是一一对应的关系，有的性状受多个基因控制，也有一个基因控制多个性状，C错误；基因表达的终产物是蛋白质，D错误。
10．(2018·辽宁大连八中期末)下图是遗传信息的传递过程，在记忆细胞和效应T细胞内，所能进行的生理过程是( )
A．两者都只有①
B．前者只有①，后者有①②③
C．两者都只有②③
D．前者有①②③，后者只有②③
答案 D
解析 ①②③依次表示DNA分子复制、转录和翻译，而DNA分子复制发生在细胞分裂的间期，基因的表达过程包括转录和翻译。记忆细胞有增殖、分化能力，存在DNA分子复制和基因的表达过程，即①②③生理过程都能进行；效应T细胞没有增殖能力，不能发生DNA分子复制，但能进行基因的表达，即只能进行②③过程。综上分析，A、B、C均错误，D正确。
11．(2018·湖南、江西十四校联考)如图中心法则，下列有关说法不正确的是( )
A．所有细胞生物遗传信息流动的方向都包括①③⑤三条途径
B．烟草花叶病毒不是逆转录病毒，因此它不包括①③④三条遗传信息流动方向
C．逆转录病毒的遗传信息流动方向包括①②③④⑤途径
D．朊病毒是一种没有核酸，仅由蛋白质组成的病毒，可推测朊病毒可能含有除上图遗传信息流动以外的途径
答案 C
解析 所有细胞生物的遗传物质都是DNA，因此遗传信息流动的方向都包括①③⑤三条途径，A正确；烟草花叶病毒的遗传物质是RNA，但不是逆转录病毒，因此它不包括①③④三条遗传信息流动方向，B正确；逆转录病毒的遗传信息流动方向包括①③④⑤途径，C错误；朊病毒是一种没有核酸，仅由蛋白质组成的病毒，可推测朊病毒可能含有除上图遗传信息流动以外的途径，D正确。
12．(2018·四川南充高级中学高三上学期第四次检测)下图表示生物界完整的中心法则，有关叙述错误的是( )
A．图中所示的过程都能发生碱基互补配对
B．④⑤过程可以发生在某些病毒体内
C．①②③过程都需要有酶的参与
D．该图揭示了遗传信息传递的一般规律
答案 B
解析 图示为遗传学中的中心法则图解，其中①为DNA分子复制过程；②表示转录过程；③表示翻译过程；④表示逆转录过程；⑤表示RNA分子的复制过程；⑥表示RNA分子控制蛋白质合成。图中表示中心法则，都能发生碱基互补配对，A正确；④是逆转录过程，⑤是RNA分子复制过程，只能发生在被某些病毒侵染的细胞中，而不能发生在病毒体内，B错误；①DNA的复制、②翻译和③转录过程都需要酶参与催化，C正确；中心法则揭示了遗传信息传递的一般规律，D正确。
二、非选择题
13．(2019·贵州毕节威宁模拟)请根据下图回答有关遗传信息传递和表达的问题。
(1)图1为细胞中合成蛋白质的示意图，其过程的模板是________(填序号)，图1中所示的过程具体是指________。
(2)图2表示某DNA片段遗传信息的传递过程，①～⑤表示物质或结构，a、b、c表示生理过程。在图2中完成遗传信息表达的是________(填字母)过程，a过程所需的酶有________________，在图2 c中能特异性识别②的是________，写出图中的一段由②指导合成的多肽链中的氨基酸序列__________________。
(可能用到的密码子：AUG—甲硫氨酸、GCU—丙氨酸、AAG—赖氨酸、UUC—苯丙氨酸、UCU—丝氨酸、UAC—酪氨酸)
(3)若②中一个A替换成了U，合成的多肽链中氨基酸序列没有变化，原因可能是______________________________。
答案 (1)① 翻译
(2)b、c 解旋酶和DNA聚合酶 tRNA(或转运RNA或⑤) 甲硫氨酸—丙氨酸—丝氨酸—苯丙氨酸
(3)一种氨基酸可能对应多种密码子(或碱基改变后控制的氨基酸种类相同或密码子具有简并性)
解析 (1)图1表示细胞中多聚核糖体合成蛋白质的过程，称为翻译，其中①是mRNA，作为翻译的模板。
(2)图2中①是DNA，a表示DNA的自我复制过程，需要解旋酶和DNA聚合酶；②是mRNA，b表示转录过程，③是核糖体，④是多肽链，⑤是tRNA，c表示翻译过程。遗传信息的表达是指通过转录、翻译形成蛋白质的过程，即图2中的b、c；②是mRNA(密码子)，能被⑤tRNA(反密码子)特异性的识别；mRNA上相邻的三个碱基组成一个密码子，密码子决定氨基酸，所以由②指导合成的多肽链中的氨基酸序列是甲硫氨酸—丙氨酸—丝氨酸—苯丙氨酸。
(3)由于一种氨基酸可能对应多种密码子(或碱基改变后控制的氨基酸种类相同或密码子具有简并性)，所以若②中一个A替换成了U，合成的多肽链中氨基酸序列可能不变化。
14．乙肝被称为“中国第一病”。乙肝病毒的DNA有一条环状链和一条较短的半环链，侵染时先形成完整的环状，再以其中一条作为原始模板复制形成新的病毒，如图所示：
(1)发生在宿主细胞核中的过程有________(填图中序号)，发生在宿主细胞质内的过程有________。
(2)乙肝病毒的中心法则为______________________________。
(3)发生了碱基互补配对现象的有____________过程(填图中序号)。
(4)物质a的作用是_________________________________。
(5)过程⑤⑦的原料种类数可能分别为________。
答案 (1)③④ ⑤⑥⑦
(2)DNARNA蛋白质
(3)③④⑤⑦
(4)携带DNA上的遗传信息，作为翻译的模板
(5)20、4
解析 (1)乙肝病毒需要侵入宿主细胞内，在细胞核内通过过程③先形成完整的环状，然后进行④DNA的转录。⑤是翻译，⑥是组装，这两个过程发生在细胞质中。⑦是病毒的逆转录过程，发生在释放之前。
(2)乙肝病毒的中心法则除正常的DNA转录、翻译过程外，还存在逆转录过程。
(3)③是DNA复制，④是转录，⑤是翻译，⑦是逆转录，这些过程都发生了碱基互补配对现象。
(4)物质a是mRNA，携带DNA上的遗传信息，并作为模板进行翻译，将遗传信息传递给蛋白质。
(5)⑤是翻译形成多肽链的过程，需要20种氨基酸。⑦是逆转录形成DNA的过程，需要4种脱氧核苷酸。
15．(2019·四川双流中学月考)如图表示真核细胞中遗传信息的传递过程，请据图回答：
(1)科学家克里克提出的中心法则包括图中________所示的遗传信息的传递过程。图中需要解旋酶的过程有________。(填字母)
(2)图中a、b为mRNA的两端，核糖体在mRNA上的移动方向是________。图中的不同核糖体最终形成的肽链________(填“相同”或“不同”)。
(3)3种RNA的功能各不相同，这种功能多样性的直接原因是________，而根本原因是________。
(4)图中DNA片段是一个600个碱基对的基因，经过图中的表达过程后，在C过程中脱去的水分子数最多为________个。
答案 (1)A、B、C A
(2)由a到b 相同
(3)RNA结构的多样性(或核糖核苷酸的数目和排列顺序不同) 基因结构(或遗传信息)的多样性 (4)796
解析 据图分析，A过程表示DNA的复制，需要解旋酶，发生在有丝分裂间期和减数分裂前的间期；B过程表示转录，需要RNA聚合酶使DNA解旋，原料是四种游离的核糖核苷酸；C过程表示翻译。科学家克里克提出的中心法则包括DNA的复制和基因控制蛋白质的合成(转录、翻译)，即图中的A、B、C。
(1)根据以上分析已知，科学家克里克提出的中心法则包括图中的A、B、C三个过程；图中A表示DNA的复制，B表示转录，A过程需要解旋酶和DNA聚合酶的参与，B过程需要RNA聚合酶的参与。
(2)根据图中多肽链的长度可知，核糖体在mRNA上的移动方向是由a到b；由于模板相同，所以不同的核糖体最后得到的肽链相同。
(3)不同的RNA结构不同导致了它们的功能不同，其根本原因是控制它们合成的基因不同。
(4)根据中心法则可知，600个碱基对的基因可知合成的蛋白质最多含有200个氨基酸，则这些氨基酸合成蛋白质的过程中最多脱去199个水，因此C过程中四个核糖体最多失去了199×4＝796个水分子。
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考点1 遗传信息的转录和翻译
考点2 中心法则及基因与性状的关系
高考热点突破
第20讲 基因的表达
[考纲明细] 1.遗传信息的转录和翻译(Ⅱ) 2.基因与性状的关系(Ⅱ)
考点1 遗传信息的转录和翻译
1．RNA的结构与功能
2．比较RNA与DNA
3．遗传信息的转录
(1)概念：以DNA的一条链为模板，按碱基互补配对原则合成RNA的过程。
(2)场所：主要是细胞核，在线粒体、叶绿体中也能发生转录过程。
(3)过程(见下图)
4．遗传信息的翻译
(1)概念
(2)密码子
①概念：信使RNA上3个相邻碱基决定1个氨基酸，此3个相邻碱基称为密码子。
②种类：64种，其中决定氨基酸的密码子有61种，终止密码子有3种。
③密码子与氨基酸的对应关系
一种密码子只能决定一种氨基酸(终止密码子无对应的氨基酸)，一种氨基酸可能对应一种或几种密码子。
(3)tRNA
①结构：呈三叶草的叶形
②种类：61种。
③tRNA与氨基酸的对应关系
一种tRNA只能转运一种氨基酸，一种氨基酸可由一种或几种tRNA转运。
(4)过程
(5)产物：多肽蛋白质。
深挖教材
原核细胞、真核细胞的转录和翻译在时间、空间上的区别有哪些？
提示 原核细胞的转录和翻译过程在时空上是连续的，即转录尚未结束，翻译就已开始；而真核细胞的转录和翻译是间隔的、不连续的，即先在细胞核内进行转录，形成的mRNA进入细胞质，在核糖体上再进行翻译过程。
1．“列表法”比较复制、转录和翻译
2．“图示法”解读复制、转录、翻译的过程
(1)图甲、图乙的过程判断
①图甲DNA两条链都作为模板?复制。
②图乙DNA的一条链作为模板?转录。
(2)图丙的过程解读
①一个核糖体与mRNA的结合部位形成2个tRNA结合位点。
②翻译起点：起始密码子决定的是甲硫氨酸或缬氨酸。
③翻译终点：识别到终止密码子(不决定氨基酸)翻译停止。
④翻译进程：核糖体沿着mRNA移动，mRNA不移动。
(3)图丁的过程解读
①数量关系：一个mRNA可同时结合多个核糖体，形成多聚核糖体。
②目的意义：少量的mRNA分子可以迅速合成出大量的蛋白质。
③方向：从左向右，判断依据是多肽链的长短，长的翻译在前。
④结果：合成多个氨基酸序列完全相同的多肽，因为模板mRNA相同。
3．相关数量关系
DNA碱基数∶mRNA碱基数∶氨基酸数＝6∶3∶1。
4．真核细胞和原核细胞基因表达过程的区别
(1)真核细胞基因表达过程
先转录后翻译。转录形成的mRNA通过核孔进入细胞质，与核糖体结合进行翻译。
(2)原核细胞基因表达过程
边转录边翻译。原核细胞没有核膜，mRNA一经形成就会有许多核糖体结合上来，所以会出现转录和翻译同时进行的现象。极大地提高了合成蛋白质的效率。
题组 遗传信息、密码子、反密码子的区别
1．如图表示蓝藻DNA上遗传信息、密码子、反密码子间的对应关系。请判断下列说法中正确的是( )
A．分析题图可知①是β，完成此过程的场所是细胞核
B．除图中所示的两种RNA之外，RNA还包括tRNA
C．图中翻译过程需要在核糖体上进行
D．能够转运氨基酸的③的种类有64种
答案 C
解析 根据碱基互补配对原则，从图中②的碱基组成可以确定β链是转录模板，蓝藻是原核生物，没有细胞核，A错误；RNA包括mRNA(图中②)、tRNA(图中③)和rRNA(核糖体RNA)，B错误；图中翻译过程在核糖体上进行，C正确；③是tRNA，能够转运氨基酸，其种类是61种，D错误。
2．(2015·海南高考)关于密码子和反密码子的叙述，正确的是( )
A．密码子位于mRNA上，反密码子位于tRNA上
B．密码子位于tRNA上，反密码子位于mRNA上
C．密码子位于rRNA上，反密码子位于tRNA上
D．密码子位于rRNA上，反密码子位于mRNA上
答案 A
解析 mRNA上决定一个氨基酸的3个相邻碱基称作1个密码子，所以密码子位于mRNA上，每个tRNA上都有3个碱基可以与mRNA上的密码子互补配对，因而叫做反密码子，A正确，B、C、D错误。
题后归纳
遗传信息、密码子和反密码子的比较
题组 转录和翻译过程
3．(2018·福建质检)如图为基因表达过程的示意图，下列叙述正确的是( )
A．①是DNA，其一条链可进入细胞质作为转录的模板
B．②上有n个碱基，则新形成的肽链含有n－1个肽键
C．③是核糖体，翻译过程中③将由3′向5′方向移动
D．④是tRNA，能识别mRNA上的密码子
答案 D
解析 据图可判断①②③④依次代表DNA、mRNA、核糖体、tRNA，其中②mRNA是以①DNA的一条链为模板转录形成的，场所是细胞核，A错误；②mRNA上有n个碱基，则新形成的肽链最多含有的氨基酸数目为n/3，则肽键数最多为(n/3－1)个，B错误；③核糖体沿着mRNA 由5′向3′方向移动，C错误；④tRNA上的反密码子可以识别②mRNA上的密码子，D正确。
4．下列有关如图所示的生理过程(图中④代表核糖体，⑤代表多肽链)的叙述，不正确的是( )
A．图中所示的生理过程包括转录和翻译
B．图中所示的过程发生在原核细胞中
C．遗传信息由②传递到⑤需要mRNA作中介
D．图中①在该过程中不起作用，由此可确定①在遗传上不具功能
答案 D
解析 图示表示遗传信息从DNA传递给mRNA再传递给蛋白质，所以其生理过程包括转录和翻译，A正确；图中转录和翻译可同时进行，说明是发生在原核细胞中，B正确；遗传信息存在于DNA分子中，由②传递到⑤需要mRNA作中介，C正确；①是DNA单链，在遗传时参与DNA复制，D错误。
5．(2019·江苏连云港东海石榴高中月考)关于如图所示生理过程的叙述，正确的是( )
A．物质1上任意三个相邻碱基叫做密码子
B．该过程需要mRNA、tRNA、rRNA参与
C．多个结构1共同完成一条物质2的合成
D．结构1读取到终止密码子时，物质2连接最后一个氨基酸
答案 B
解析 mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻碱基是密码子，A错误；图示为翻译过程，需要mRNA作为模板、tRNA运输氨基酸、rRNA构成的核糖体为场所，B正确；每个核糖体均分别完成一条多肽链的合成，多个核糖体可以完成多个相同的肽链的合成，C错误；结构1核糖体读取到终止密码子时，翻译过程结束，终止密码子不编码氨基酸，D错误。
题组 转录和翻译的相关计算
6．下图的基因模型为某种酶的基因内部和周围的DNA片段情况。距离以千碱基对(kb)表示，但未按比例画出，基因长度共8kb，人为划分a～g 7个区间，转录直接生成的mRNA中d区间所对应的区域会被加工切除，成为成熟的mRNA。下列相关分析错误的是( )
A．该酶是由299个氨基酸组成的
B．基因的长度大于其转录的mRNA的长度
C．成熟的mRNA是由3100个核糖核苷酸组成的
D．起始密码子对应的位点是RNA聚合酶结合的位点
答案 D
解析 该酶的长度是由起始密码子和终止密码子之间的碱基决定的，且不含终止密码子，为[(5.8－1.7)－(5.2－2.0)]×1000－3＝897(个)碱基对，对应氨基酸299个，A正确；基因包括编码区和非编码区，其中只有编码区能转录形成mRNA，所以基因的长度大于其转录的mRNA的长度，B正确；成熟的mRNA的长度＝(7.5－1.2)－(5.2－2.0)＝3.1 kb，即由3100个核糖核苷酸组成，C正确；转录起点对应的位点是RNA聚合酶结合的位点，D错误。
7．一段原核生物的mRNA通过翻译可合成一条含有11个肽键的多肽，则此mRNA分子含有的碱基个数、合成这段多肽需要的tRNA个数及转录此mRNA的基因中碱基个数至少依次为( )
A．33 11 66 B．36 12 72
C．12 36 72 D．11 36 66
答案 B
解析 一条含有11个肽键的多肽，则含有12个氨基酸。mRNA中每3个相邻的碱基决定一个氨基酸；一个氨基酸需要一个tRNA来转运。因此，mRNA中至少含有36个碱基，至少需要12个tRNA，DNA中至少含有72个碱基。
技法提升
计算中的“最多”和“最少”问题
(1)mRNA上碱基数目与蛋白质中氨基酸的数目关系：翻译时，mRNA上的终止密码子不决定氨基酸，因此准确地说，mRNA上碱基数目是蛋白质中氨基酸数目的3倍还要多一些。
(2)DNA上的碱基数目与蛋白质中的氨基酸的数目关系：基因或DNA上的碱基数目比对应的蛋白质中氨基酸数目的6倍还要多一些。
(3)不能忽略“最多”或“最少”等字：如mRNA上有n个碱基，转录产生它的基因中至少有2n个碱基，该mRNA指导合成的蛋白质中最多有n/3个氨基酸。
考点2 中心法则及基因与性状的关系
1．中心法则
(1)提出者：克里克。
(2)总表达式
①DNA的复制；②转录；③翻译；④RNA的复制；⑤逆转录。
(3)分别写出下列生物中心法则表达式
①细胞生物及噬菌体等DNA病毒的中心法则：
②烟草花叶病毒等大部分RNA病毒的中心法则：
③HIV等逆转录病毒的中心法则：
④不能分裂的细胞：
DNARNA蛋白质
深挖教材
写出洋葱表皮细胞及根尖分生区细胞内遗传信息传递过程。
提示 洋葱表皮细胞内遗传信息传递过程为：
DNARNA蛋白质
洋葱根尖分生区细胞内遗传信息传递过程为：
2．基因控制性状的途径
(1)直接控制途径
①机理：基因蛋白质结构生物体的性状。
②实例：镰刀型细胞贫血症、囊性纤维病的病因。
(2)间接控制途径
①机理：基因酶的合成代谢过程生物体的性状。
②实例：白化病、豌豆粒形的形成原因。
(必修2 P70小字)(1)线粒体和叶绿体中的DNA，都能够进行半自主自我复制，并通过转录和翻译控制某些蛋白质的合成。
(2)线粒体肌病和神经性肌肉衰弱、运动失调及眼视网膜炎等都与线粒体DNA缺陷有关，通过母亲遗传给后代。
(必修2 P71拓展题T1改编)果蝇红眼形成的直接原因是红色色素的合成，而红色色素的合成需经一系列生化反应，每个反应所涉及的酶都与相应的基因有关，科学家只将其中一个因突变而导致红眼不能形成的基因命名为红眼基因，下列相关叙述正确的是( )
A．基因与红眼性状的关系是线性关系
B．果蝇只要有红眼基因就能形成红眼
C．红眼基因突变后其遗传性状一定改变
D．红眼性状是基因通过指导蛋白质的合成来实现的
答案 D
解析 根据题干信息可知，“红色色素的合成需经一系列生化反应，每个反应所涉及的酶都与相应的基因有关”，因此红眼基因与性状不是简单的线性关系，A错误；由于每个反应所涉及的酶都与相应的基因有关，因此并不是有红眼基因就能形成红眼，B错误；由于密码子的简并性，红眼基因突变后，其遗传性状不一定改变，C错误；红眼性状是基因通过指导蛋白质的合成来实现的，D正确。
题组 中心法则过程分析
1．中心法则揭示了生物遗传信息传递与表达的过程。下列有关中心法则的说法错误的是( )
A．a过程主要发生在细胞分裂的间期，b和c在细胞的整个生命过程中都能发生
B．c过程中mRNA上所含有的密码子均能在tRNA上找到与其相对应的反密码子
C．逆转录病毒的RNA在宿主细胞内须通过d、b、c过程才能最终合成蛋白质
D．细胞中的基因通过b、c过程合成的蛋白质可直接或间接地影响生物的性状
答案 B
解析 a、b、c、d、e分别表示DNA复制、转录、翻译、逆转录和RNA复制，DNA复制发生在细胞分裂的间期，转录和翻译发生在整个生命过程中，A正确；tRNA上找不到与终止密码子相对应的反密码子，B错误；逆转录病毒携带的RNA在宿主细胞内必须通过d、b、c过程才能最终合成蛋白质，C正确；蛋白质可直接或间接地影响生物的性状，D正确。
2．图甲所示为基因表达过程，图乙为中心法则，①～⑤表示生理过程。下列叙述正确的是( )
A．图甲所示为染色体DNA上的基因表达过程，需要多种酶参与
B．红霉素影响核糖体在mRNA上的移动，故影响基因的转录过程
C．图甲所示过程为图乙中的①②③过程
D．图乙中涉及碱基A与U配对的过程为②③④⑤
答案 D
解析 甲图中，转录和翻译同时进行，属于原核生物的基因表达过程，而原核生物没有染色体，A错误；红霉素影响核糖体在mRNA上的移动，所以影响基因的翻译过程，B错误；图乙中①是DNA复制、②是转录过程、③是翻译过程、④是RNA的复制、⑤是逆转录过程，图甲是基因控制蛋白质的合成过程，即转录和翻译，为图乙中的②③过程，C错误；图乙中涉及碱基A与U配对的过程为②③④⑤，①过程中只有A与T配对，D正确。
技法提升
不同细胞中的中心法则途径
高等动植物只有DNA复制、转录、翻译三条途径，但具体到不同细胞情况不尽相同，如根尖分生区细胞等分裂旺盛的组织细胞中三条途径都有；但叶肉细胞等高度分化的细胞中无DNA复制途径，只有转录和翻译两条途径；哺乳动物成熟的红细胞中无信息传递。
题组 遗传信息传递过程及实验分析
3.右图为有关遗传信息传递和表达的模拟实验，下列相关叙述合理的是( )
A．若X是mRNA，Y是多肽，则试管内必须加入氨基酸
B．若X是DNA，Y含有U，则试管内必须加入逆转录酶
C．若X是tRNA，Y是多肽，则试管内必须加入脱氧核苷酸
D．若X是HIV的RNA，Y是DNA，则试管内必须加入DNA酶
答案 A
解析 若X是mRNA，Y是多肽，则试管内发生的是翻译过程，因此试管内必须加入氨基酸，A正确；若X是DNA，Y含有U，即Y为RNA，则试管内发生的是转录过程，不需要加入逆转录酶，需要加入RNA聚合酶等，B错误；若X是tRNA，Y是多肽，则试管内发生的是翻译过程，不需要加入脱氧核苷酸，C错误；若X是HIV的RNA，Y是DNA，则试管内发生的是逆转录过程，需要加入逆转录酶，而不是DNA酶，D错误。
4．如图为模拟中心法则信息传递过程的实验研究装置，据图回答：
(1)若图示为模拟某种病毒的信息流动过程，装置加入的模板A为单链，其部分碱基序列为—GAACACGUC—，加入的原料B为脱氧核苷酸，则该过程所需的酶B为________，模拟的过程为________。
(2)若图示为模拟人体淋巴细胞的信息流动过程，装置加入的模板A为双链，其部分碱基序列为—GAACATGTT—，加入的原料B为__________，则该过程所需的酶B为RNA聚合酶，模拟的过程为________，该生理过程主要发生在该细胞的________中。
答案 (1)逆转录酶 逆转录
(2)核糖核苷酸 转录 细胞核
解析 (1)由模板的部分碱基序列“—GAACACGUC—”中含有U且为单链可知，该病毒为RNA病毒，且以脱氧核苷酸为原料合成DNA，所以可确定该过程需要逆转录酶的参与，模拟的过程为逆转录过程。
(2)由“模板A为双链”和“碱基序列为—GAACATGTT—中含T等信息可知，模板A为双链DNA分子，在RNA聚合酶的催化作用下可以合成RNA，利用的原料为核糖核苷酸，模拟的过程为转录，主要发生在该细胞的细胞核中。
技法提升
“三步法”判断中心法则各过程
题组 基因与生物性状的关系
5．(2018·吉林第二次调研)有关基因、蛋白质与性状关系的叙述中，不正确的是( )
A．一个基因不一定只能控制一个性状，多个基因可以影响和控制同一个性状
B．控制酪氨酸酶的基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物性状
C．并不是染色体上的所有基因都能表现出相应的性状
D．蛋白质的功能可以影响性状
答案 B
解析 生物性状是由基因决定的，但性状和基因不都是一一对应关系，如一个基因不一定只能控制一个性状，也有多个基因影响和控制同一个性状的，A正确；控制酪氨酸酶的基因是通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而间接控制生物性状，B错误；有的基因属于调节基因，并不直接表现在控制性状上，所以并不是染色体上的所有基因都能表现出相应的性状，C正确；蛋白质功能可以影响性状，如酪氨酸酶可以催化酪氨酸形成黑色素，若酪氨酸酶异常，则形成白化病，D正确。
6．(2018·安徽省皖南八校第二次联考)如图为人体内基因对性状的控制过程，下列叙述正确的是( )
A．白化病患者由于基因突变而导致基因2的碱基配对方式改变
B．当食物缺乏酪氨酸时，即使基因2正常表达仍然会患白化病
C．基因1能够反映基因通过控制蛋白质的合成直接控制生物体的性状
D．镰刀型细胞贫血症致病的直接原因是血红蛋白分子结构的改变
答案 D
解析 基因突变过程中不会导致基因的碱基配对方式改变，A错误；酪氨酸是非必需氨基酸，食物缺乏酪氨酸时人体自身可以合成，基因2正常表达则不会患白化病，B错误；基因1能够反映基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状，C错误；镰刀型细胞贫血症致病的根本原因是基因突变，直接原因是血红蛋白分子结构的改变，D正确。
高考热点突破
1．(2017·全国卷Ⅲ)下列关于真核细胞中转录的叙述，错误的是( )
A．tRNA、rRNA和mRNA都从DNA转录而来
B．同一细胞中两种RNA的合成有可能同时发生
C．细胞中的RNA合成过程不会在细胞核外发生
D．转录出的RNA链与模板链的相应区域碱基互补
答案 C
解析 tRNA、rRNA和mRNA均由DNA转录而来，A正确；RNA的合成以DNA的一条链为模板，边解旋边转录，同一细胞中可能有多个DNA分子同时发生转录，故两种RNA可同时合成，B正确；RNA的合成主要发生在细胞核中，另外在线粒体、叶绿体中也可发生，C错误；转录时遵循碱基互补配对原则，故转录出的RNA链与模板链的相应区域碱基互补，D正确。
2．(2018·江苏高考)下列关于DNA和RNA的叙述，正确的是( )
A．原核细胞内DNA的合成都需要DNA片段作为引物
B．真核细胞内DNA和RNA的合成都在细胞核内完成
C．肺炎双球菌转化实验证实了细胞内的DNA和RNA都是遗传物质
D．原核细胞和真核细胞中基因表达出蛋白质都需要DNA和RNA的参与
答案 D
解析 原核细胞内DNA的合成需要RNA为引物，A错误；真核细胞中的DNA和RNA的合成主要发生在细胞核中，此外线粒体和叶绿体中也能合成DNA和RNA，B错误；肺炎双球菌的体内转化实验说明了转化因子的存在，体外转化实验证明了其遗传物质是DNA，C错误；真核细胞和原核细胞中基因的表达过程都包括转录和翻译两个过程，都需要DNA和RNA的参与，D正确。
3．(2016·江苏高考)近年诞生的具有划时代意义的CRISPR/Cas9基因编辑技术可简单、准确地进行基因定点编辑。其原理是由一条单链向导RNA引导核酸内切酶Cas9到一个特定的基因位点进行切割。通过设计向导RNA中20个碱基的识别序列，可人为选择DNA上的目标位点进行切割(见下图)。下列相关叙述错误的是( )
A．Cas9蛋白由相应基因指导在核糖体中合成
B．向导RNA中的双链区遵循碱基配对原则
C．向导RNA可在逆转录酶催化下合成
D．若α链剪切位点附近序列为……TCCAGAATC……则相应的识别序列为……UCCAGAAUC……
答案 C
解析 Cas9蛋白由相应基因转录出的mRNA指导在核糖体中合成，A正确；向导RNA中的双链区遵循碱基配对原则，B正确；逆转录是以RNA为模板合成DNA，C错误；α链与向导RNA都与模板链互补配对，但二者所含碱基有所不同，D正确。
4．(2016·上海高考)从同一个体的浆细胞(L)和胰岛B细胞(P)分别提取它们的全部mRNA(L－mRNA和P－mRNA)，并以此为模板在逆转录酶的催化下合成相应的单链DNA(L－cDNA和 P－cDNA)。其中，能与L－cDNA互补的P－mRNA以及不能与P－cDNA互补的L－mRNA分别含有编码( )
①核糖体蛋白的mRNA ②胰岛素的mRNA ③抗体蛋白的mRNA ④血红蛋白的mRNA
A．①③ B．①④
C．②③ D．②④
答案 A
解析 由题意知，能与L－cDNA互补的P－mRNA是在两种细胞中均表达的基因转录的mRNA，不能与P－cDNA互补的L－mRNA是由在浆细胞中表达在胰岛B细胞中不表达的基因转录的mRNA，A正确。
5．(2018·江苏高考)长链非编码RNA (lncRNA)是长度大于200个碱基，具有多种调控功能的一类RNA分子。下图表示细胞中lncRNA的产生及发挥调控功能的几种方式，请回答下列问题：
(1)细胞核内各种RNA的合成都以________为原料，催化该反应的酶是________。
(2)转录产生的RNA中，提供信息指导氨基酸分子合成
多肽链的是________，此过程中还需要的RNA有________。
(3)lncRNA前体加工成熟后，有的与核内________(图示①)中的DNA结合，有的能穿过________(图示②)与细胞质中的蛋白质或RNA分子结合，发挥相应的调控作用。
(4)研究发现，人体感染细菌时，造血干细胞核内产生的一种lncRNA，通过与相应DNA片段结合，调控造血干细胞的________，增加血液中单核细胞、中性粒细胞等吞噬细胞的数量。该调控过程的主要生理意义是________。
答案 (1)四种核糖核苷酸 RNA聚合酶
(2)mRNA(信使RNA) tRNA和rRNA(转运RNA和核糖体RNA)
(3)染色质 核孔
(4)分化 增强人体的免疫抵御能力
解析 (1)细胞核中的RNA都是以DNA为模板转录形成的，该过程需要RNA聚合酶的催化，原料是四种核糖核苷酸。
(2)转录可以形成mRNA、tRNA和rRNA，其中mRNA是翻译的模板，可以提供信息指导氨基酸分子合成多肽链；tRNA在翻译中作为运输氨基酸的工具；rRNA是核糖体的组成成分。
(3)由图可知，lncRNA前体加工成熟后，可以与染色质上的DNA分子结合，也可以通过核孔与细胞质中的蛋白质和RNA结合。
(4)根据题意分析，人体感染细菌时，造血干细胞核内产生的一种lncRNA，通过与相应DNA片段结合后，血液中产生了单核细胞、中性粒细胞等多种吞噬细胞，说明其调控了造血干细胞的分化；吞噬细胞属于免疫细胞，因此该调控过程的主要生理意义是增强人体的免疫抵御能力。
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