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必修二　第二單元　遺傳的物質基礎
第3講　基因的表達
一、選擇題(每小題給出的四個選項中只有一個符合題目要求)
1．(2020·河北衡水中學五調)在蛋白質合成過程中，人們把結合在同一條mRNA鏈上的核糖體稱為多聚核糖體。下列相關敘述錯誤的是(　B　)
A．組成多聚核糖體的化學元素有C、H、O、N、P等
B．多聚核糖體使每條肽鏈合成的時間明顯縮短
C．多聚核糖體合成蛋白質的過程中有水的生成
D．多聚核糖體合成蛋白質時能發生堿基互補配對
[解析]　多聚核糖體可以在短時間內合成大量的肽鏈，但每條肽鏈合成的時間是相同的。
2．(2021·安徽合肥高三調研)圖中①、②、③分別表示相應的結構或物質，Asn、Ser、Gly為三種氨基酸，分別是天冬酰胺(C4H8O3N2)、絲氨酸(C3H7O3N)、甘氨酸(C2H5O2N)，以下說法錯誤的是(　C　)
A．結構①中發生氨基酸的脫水縮合
B．決定圖中天冬酰胺的密碼子是AAC
C．結構②沿著結構③移動，讀取密碼子
D．天冬酰胺R基C、H、O個數比為2∶4∶1
[解析]　結構①是核糖體，是合成蛋白質的場所，在核糖體中會發生氨基酸的脫水縮合，A正確；密碼子是mRNA上決定一個氨基酸的三個相鄰的堿基，天冬酰胺的密碼子是AAC，B正確；結構②③分別是tRNA和mRNA，翻譯時核糖體沿著mRNA移動讀取密碼子，C錯誤；氨基酸的分子式為C2H4O2NR，天冬酰胺的分子式為C4H8O3N2，則R基團中C、H、O三種元素的比為2∶4∶1，D正確。
3．(2021·江蘇徐州一中月考)如圖甲、乙表示某生物遺傳信息傳遞和表達過程，下列敘述正確的是(　A　)
A．甲、乙所示過程可在細胞同一場所發生
B．甲過程需要4種核糖核苷酸、酶、能量等條件
C．圖乙所示兩過程堿基配對情況相同
D．圖乙過程合成的肽鏈長度不同
[解析]　圖甲表示DNA的復制，圖乙表示同時進行的轉錄和翻譯，則該生物為原核生物，原核細胞中甲、乙所示過程可以在同一場所發生，A正確；DNA的復制需要的原料是4種脫氧核苷酸，B錯誤；轉錄過程中的堿基配對為T—A、A—U、C—G、G—C，翻譯過程中的堿基配對為U—A、A—U、C—G、G—C，二者不完全相同，C錯誤；圖乙合成的各條肽鏈是以同一條mRNA為模板合成的，長度相等，D錯誤。
4．(2020·山東省泰安市高三上學期期中)核糖體RNA(rRNA)在核仁中通過轉錄形成，與核糖核蛋白組裝成核糖體前體，再通過核孔進入細胞質中進一步成熟，成為翻譯的場所。翻譯時rRNA催化肽鍵的連接。下列相關敘述錯誤的是(　C　)
A．rRNA的合成需要DNA做模板
B．rRNA的合成及核糖體的形成與核仁有關
C．翻譯時，rRNA的堿基與tRNA上的反密碼子互補配對
D．rRNA可降低氨基酸間脫水縮合所需的活化能
[解析]　核糖體RNA(rRNA)在核仁中以DNA為模板通過轉錄形成，A項、B項正確；翻譯時，mRNA的密碼子與tRNA上的反密碼子互補配對，C項錯誤；翻譯時rRNA可降低氨基酸間脫水縮合所需的活化能，催化肽鍵的連接，D項正確。
5．(2020·山東德州期中)如圖為大腸桿菌細胞中進行的某生理過程，其中A、B、C表示物質，D表示結構。有關敘述正確的是(　B　)
A．大腸桿菌的物質A需經內質網和高爾基體的加工修飾才具有活性
B．細胞中物質B有多種，每種B只能識別并轉運一種氨基酸
C．物質C上可以結合多個D，同時合成多個不同的物質A
D．結構D含有RNA和蛋白質，其形成與核仁有關
[解析]　大腸桿菌無內質網和高爾基體；B為tRNA，細胞中tRNA有多種，每種tRNA識別并轉運一種氨基酸；物質C上可以結合多個D，同時合成多個相同的物質A；大腸桿菌沒有核仁。
6．(2020·山東省青島市高三三模)新型冠狀病毒(2019－nCoV)為有包膜病毒，其遺傳物質是一種單股正鏈RNA，以ss(＋)RNA表示。ss(＋)RNA可直接作為mRNA翻譯成蛋白質，下圖是病毒的增殖過程示意圖。有關該病毒說法正確的是(　C　)
A．該病毒的遺傳物質徹底水解會得到四種核糖核苷酸
B．(＋)RNA的嘧啶堿基數與(－)RNA的嘧啶堿基數相等
C．RNA復制酶在宿主細胞內可催化磷酸二酯鍵的形成
D．由于沒有核糖體，所以病毒包膜上不存在蛋白質
[解析]　該病毒的遺傳物質是RNA，若初步水解會得到四種核糖核苷酸，A錯誤；圖中的(＋)RNA與(－)RNA之間為互補關系，因此二者中的嘧啶堿基數與嘌呤堿基數是相等，B錯誤。RNA復制酶在宿主細胞內可催化RNA的合成，顯然RNA復制酶能催化核糖核苷酸之間磷酸二酯鍵的形成，C正確；病毒是非細胞生物沒有核糖體，但病毒包膜上依然存在在宿主細胞中合成的蛋白質，D錯誤。故選C。
7．(2020·山東省淄博市高三三模)研究人員在分離大腸桿菌的多聚核糖體時，發現核糖體與DNA及一些蛋白質復合物耦連在一起，形成復合結構，其組成如下圖所示。下列敘述錯誤的是(　D　)
A．核糖體通過mRNA與質粒DNA發生耦連
B．大腸桿菌的轉錄過程和翻譯過程同時進行
C．在mRNA上，核糖體的移動方向為a→b
D．啟動子和終止子決定了翻譯的開始和終止
[解析]　由圖可知：核糖體通過mRNA與質粒DNA發生耦連，A正確；圖中轉錄形成的mRNA沒有與質粒DNA的模板鏈分離，就有多個核糖體與mRNA結合，說明大腸桿菌的轉錄過程和翻譯過程同時進行，B正確；一個mRNA分子上可以相繼結合多個核糖體，同時進行多條肽鏈的合成，且先結合的核糖體中合成的肽鏈最長，據此分析圖示可知：在mRNA上，核糖體的移動方向為a→b，C正確；啟動子的作用是驅動基因轉錄出mRNA，終止子起到終止轉錄的作用，起始密碼子和終止密碼子決定了翻譯的開始和終止，D錯誤。故選D。
8．(2021·湖南長郡中學測試)如圖為某六肽化合物合成的示意圖。下列敘述不正確的是(　B　)
A．與①→②相比，③→⑤特有的堿基配對方式是U—A
B．根據圖中多肽的氨基酸數可以判斷出終止密碼子是UCU
C．①→②中會產生圖中④代表的物質，且④中含有氫鍵
D．若該多肽是一種DNA聚合酶，則它會催化物質①的復制
[解析]　①為DNA，②③均是mRNA，⑤是多肽。①→②過程表示轉錄，其堿基配對方式是A—U、T—A、G—C、C—G，③→⑤過程表示翻譯，其堿基配對方式是A—U、U—A、G—C、C—G，可見，與①→②相比，③→⑤特有的堿基配對方式是U—A；由題意“為某六肽化合物合成”，再根據圖中多肽的氨基酸數可以判斷出終止密碼子是UAA；①→②所示的轉錄過程會產生圖中④代表的tRNA，tRNA
中含有氫鍵；若該多肽是一種DNA聚合酶，則它會催化物質①所示的DNA的復制。
9．(2020·山東省泰安市高三上學期期中)用3H標記尿嘧啶后合成的核糖核苷酸，若注入真核細胞，不可用于研究(　A　)
A．DNA復制的場所
B．mRNA與核糖體的結合
C．DNA轉錄的場所
D．mRNA合成由核孔進入細胞質
[解析]　DNA復制需要DNA模板、原料脫氧核苷酸、能量ATP和DNA聚合酶，不需要尿嘧啶核糖核苷酸，A正確；mRNA中含有尿嘧啶核糖核苷酸，所以可以將其用3H標記后研究mRNA與核糖體的結合和mRNA合成由核孔進入細胞質過程，B、D錯誤；DNA轉錄是以DNA的一條鏈為模板合成RNA的過程，需要核糖核苷酸為原料，所以可以用3H標記尿嘧啶后合成的核糖核苷酸作為原料研究該過程，C錯誤。故選A。
10．(2020·山東日照一模)研究發現，當細胞中缺乏氨基酸時，負載tRNA(攜帶氨基酸的tRNA)會轉化為空載tRNA(沒有攜帶氨基酸的tRNA)參與基因表達的調控。如圖是缺乏氨基酸時，tRNA調控基因表達的相關過程。下列相關敘述錯誤的是(　B　)
A．過程①可以產生tRNA、rRNA、mRNA三種RNA
B．終止密碼子與a距離最近，d結合過的tRNA最多
C．細胞缺乏氨基酸時，空載tRNA既抑制轉錄也抑制翻譯
D．細胞缺乏氨基酸時，該調控機制有利于氨基酸的調配利用
[解析]　根據肽鏈的長短，判斷核糖體是從mRNA右端向左端移動，因此，終止密碼子與a距離最近，a結合過的tRNA最多。
11．(2020·天津高考模擬)若基因轉錄所合成的RNA鏈不能與模板分開，會形成R環(由一條RNA鏈與雙鏈DNA中的一條鏈雜交而組成的三鏈核酸結構)。下列有關說法正確的是(　D　)
A．R環的產生不會影響DNA的復制
B．R環中未配對的DNA單鏈可以進行轉錄因而不會影響該基因的表達
C．雜合鏈中A－U/T堿基對的比例不會影響R環的穩定性
D．RNA鏈未被快速轉運到細胞質中可導致R環形成
[解析]　由于形成的R環會阻礙解旋酶的移動，所以R環的產生會影響DNA的復制，A錯誤；R環中未配對的DNA單鏈是非模板鏈，不進行轉錄，B錯誤；雜合鏈中A－U/T堿基對的比例會影響兩條鏈之間氫鍵的含量，A－U/T堿基對的比例越少，氫鍵就越多，R環越穩定，因而會影響R環的穩定性，C錯誤；新生RNA分子未被及時加工成熟或未被快速轉運到細胞質等均會催生R環的產生，D正確。故選D。
12．(2020·黑龍江大慶四中高三月考)下列有關遺傳信息傳遞的敘述中，錯誤的是
(　C　)
A．DNA復制和轉錄的場所相同
B．堿基互補配對原則很大程度上保證了DNA復制的準確性
C．基因的改變僅引起生物體單一性狀的改變
D．轉錄時并非整個DNA分子都解旋
[解析]　DNA復制的主要場所是細胞核，轉錄的主要場所是細胞核，A正確；DNA準確復制的原因是親代DNA提供模板，復制過程嚴格遵循堿基互補配對，B正確；基因與性狀的關系并不都是簡單的線性關系，基因的改變可能引起生物體多個性狀的改變，C錯誤；轉錄是以基因為單位進行的，因此轉錄時將DNA片段解旋，D正確。
13．(2021·天津高考模擬)如圖為生物體內遺傳信息的傳遞過程，下列相關敘述正確的是(　D　)
(注：利福平與紅霉素都是抗生素類藥物，利福平能抑制RNA聚合酶的活性，紅霉素能與核糖體結合以阻止其發揮作用。)
A．在人體神經元的細胞核中發生的過程是①，細胞質中發生的過程是③
B．利福平抑菌是通過影響圖中②過程實現的，紅霉素抑菌是通過影響圖中⑤過程實現的
C．圖中能發生堿基A與T配對的過程有①②③，能發生堿基A與U配對的過程有②③④⑤
D．細胞生物的遺傳信息傳到蛋白質的途徑為②③，病毒的遺傳信息傳到蛋白質的途徑為④②③或③
[解析]　人體神經元細胞是高度分化的細胞，其細胞核中可發生②轉錄不可發生①DNA復制，其細胞質中的線粒體含有少量DNA，可發生①DNA復制、②轉錄和③翻譯過程，A錯誤；據題干信息，利福平能抑制RNA聚合酶的活性，說明能夠影響RNA的合成，而細菌不能發生⑤RNA復制過程，因此利福平抑菌是通過影響②轉錄過程實現的。核糖體是翻譯的場所，紅霉素能與核糖體結合阻止其發揮作用，因此紅霉素抑菌是通過影響③翻譯過程實現的，B錯誤；DNA和DNA之間或者DNA和RNA之間能發生堿基A與T的配對，因此①DNA復制、②轉錄和④逆轉錄過程均可發生堿基A與T的配對；DNA與RNA之間或者RNA與RNA之間能發生堿基A與U的配對，因此②轉錄、③翻譯、④逆轉錄和⑤RNA復制過程均可發生堿基A與U的配對，C錯誤；細胞生物的遺傳信息可由②轉錄和③翻譯傳到蛋白質。病毒分為DNA病毒和RNA病毒，DNA病毒的遺傳信息可通過②轉錄和③翻譯傳到蛋白質，RNA病毒的遺傳信息可通過④逆轉錄、②轉錄、③翻譯或直接通過③翻譯傳到蛋白質，D正確。
二、非選擇題
14．(2021·南通模擬)當某些基因轉錄形成的mRNA分子難與模板鏈分離時，會形成RNA－DNA雜交體，這時非模板鏈、RNA－DNA雜交體共同構成R環結構。研究表明R環結構會影響DNA復制、轉錄和基因的穩定性等。如圖是原核細胞DNA復制及轉錄相關過程的示意圖。請回答下列問題：
(1)酶C是RNA聚合酶。與酶A相比，酶C除能催化核苷酸之間形成磷酸二酯鍵外，還能催化氫鍵斷裂。
(2)R環結構通常出現在DNA非轉錄模板鏈上含較多堿基G的片段，R環中含有堿基G的核苷酸有鳥嘌呤脫氧核苷酸和鳥嘌呤核糖核苷酸，富含G的片段容易形成R環的原因是模板鏈與mRNA之間形成的氫鍵比例高，mRNA不易脫離模板鏈。對這些基因而言，R環是否出現可作為基因是否轉錄(或表達)的判斷依據。
(3)研究發現原核細胞DNA復制速率和轉錄速率相差很大。當DNA復制和基因轉錄同向進行時，如果轉錄形成R環，則DNA復制會被迫停止，這是由于R環阻礙解旋酶(酶B)的移動。R環的形成會降低DNA的穩定性，如非模板鏈上胞嘧啶轉化為尿嘧啶，經2次DNA復制后開始產生堿基對C—G替換為T—A的突變基因。
[解析]　(1)酶C是RNA聚合酶。酶C催化氫鍵斷裂的同時，也能催化核苷酸之間形成磷酸二酯鍵。(2)R環包括DNA鏈和RNA鏈，含有堿基G的核苷酸有鳥嘌呤脫氧核苷酸和鳥嘌呤核糖核苷酸，富含G的片段模板鏈與mRNA之間形成的氫鍵比例高，mRNA不易脫離模板鏈，容易形成R環。R環是否出現可作為基因是否轉錄(或表達)的判斷依據。(3)轉錄形成R環，R環會阻礙解旋酶(酶B)的移動，使DNA復制被迫停止。DNA的復制為半保留復制，如果非模板鏈上胞嘧啶轉化為尿嘧啶，經第1次復制該位點堿基對變為U—A，經第2次復制該位點堿基對變為T—A。
15．(2021·山東模擬)2019年諾貝爾生理學或醫學獎授予在低氧感應方面做出貢獻的科學家。研究發現，合成促紅細胞生成素(EPO)的細胞持續表達低氧誘導因子(HIF－1α)。在氧氣供應正常時，HIF－1α合成后很快被降解；在氧氣供應不足時，HIF－1α不被降解，細胞內積累的HIF－1α可促進EPO的合成，使紅細胞增多以適應低氧環境，相關機理如下圖所示。此外，該研究可為癌癥等諸多疾病的治療提供新思路。
(1)如果氧氣供應不足，HIF－1α進入細胞核，與其他因子(ARNT)一起與EPO基因上游的調控序列結合，增強該基因的表達水平(轉錄)，使EPO合成和分泌增加。EPO刺激骨髓造血干細胞，使其增殖和分化，生成大量紅細胞，從而提高氧氣的運輸能力。
(2)正常條件下，氧氣通過自由擴散的方式進入細胞，細胞內的HIF－1α在脯氨酰羥化酶的作用下被羥基化，最終被降解。如果將細胞中的脯氨酰羥化酶基因敲除，EPO基因的表達水平會升高(填“升高”或“降低”)，其原因是該基因被敲除后，缺少脯氨酸酰羥化酶，HIF－1α不能被降解，其進入細胞核與ARNT一起與EPO基因上游的調控序列結合，增強EPO基因的表達。
(3)一些實體腫瘤(如肝癌)中的毛細血管生成滯后，限制了腫瘤的快速發展。研究發現，血管內皮生長因子能促進血管內皮細胞增殖和毛細血管的生成。假設血管內皮生長因子的合成與EPO合成的調節途徑類似，且途徑有兩個：途徑①相當于圖中HIF－1α的降解過程，途徑②相當于HIF－1α對EPO合成的調控過程。為了限制腫瘤快速生長，可以通過調節途徑①和途徑②來實現，進行調節的思路是促進途徑①，抑制途徑②。
[解析]　(1)若氧氣供應不足，HIF－1α進入細胞核，與ARNT一起與EPO基因上游的調控序列結合，增強該基因的表達水平，使EPO合成和分泌增加。EPO(促紅細胞生成素)可刺激骨髓造血干細胞增殖和分化，生成大量紅細胞，從而提高氧氣的運輸能力。(2)氧氣進入細胞的方式為自由擴散；若脯氨酰羥化酶基因被敲除，細胞中缺少脯氨酸酰羥化酶，則HIF－1α不能被降解，其積累后，可進入細胞核與ARNT一起增強EPO基因的表達。(3)由題意可知，毛細血管生成滯后可限制腫瘤的快速生長，而毛細血管生成受血管內皮生長因子的調控。結合圖解可知，途徑①會降低細胞中血管內皮生長因子的含量，進而抑制毛細血管的生成，可限制腫瘤的快速生長，途徑②則會增加細胞中血管內皮生長因子的含量，因此為限制腫瘤快速生長，應促進途徑①、抑制途徑②。

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