資源簡(jiǎn)介

高考生物二輪復(fù)習(xí)專題專練
(14)　遺傳信息的傳遞和表達(dá)
從“高度”上研究高考
[典例]　(2022·湖南高考)大腸桿菌核糖體蛋白與rRNA分子親和力較強(qiáng)，二者組裝成核糖體。當(dāng)細(xì)胞中缺乏足夠的rRNA分子時(shí)，核糖體蛋白可通過(guò)結(jié)合到自身mRNA分子上的核糖體結(jié)合位點(diǎn)而產(chǎn)生翻譯抑制。下列敘述錯(cuò)誤的是(　 )
A．一個(gè)核糖體蛋白的mRNA分子上可相繼結(jié)合多個(gè)核糖體，同時(shí)合成多條肽鏈
B．細(xì)胞中有足夠的rRNA分子時(shí)，核糖體蛋白通常不會(huì)結(jié)合自身mRNA分子
C．核糖體蛋白對(duì)自身mRNA翻譯的抑制維持了RNA和核糖體蛋白數(shù)量上的平衡
D．編碼該核糖體蛋白的基因轉(zhuǎn)錄完成后，mRNA才能與核糖體結(jié)合進(jìn)行翻譯
[解析]　一個(gè)核糖體蛋白的mRNA分子上可相繼結(jié)合多個(gè)核糖體，同時(shí)合成多條肽鏈，以提高翻譯效率，A正確；細(xì)胞中有足夠的rRNA分子時(shí)，核糖體蛋白通常不會(huì)結(jié)合自身mRNA分子，而是與rRNA分子結(jié)合，二者組裝成核糖體，B正確；當(dāng)細(xì)胞中缺乏足夠的rRNA分子時(shí)，核糖體蛋白只能結(jié)合到自身mRNA分子上，導(dǎo)致蛋白質(zhì)合成停止，核糖體蛋白對(duì)自身mRNA翻譯的抑制維持了RNA和核糖體蛋白數(shù)量上的平衡，C正確；大腸桿菌為原核生物，沒(méi)有核膜，轉(zhuǎn)錄形成的mRNA在轉(zhuǎn)錄未結(jié)束時(shí)即和核糖體結(jié)合，開始翻譯過(guò)程，D錯(cuò)誤。
[答案]　D
從“深度”上提升知能
(一)原核細(xì)胞與真核細(xì)胞中的基因表達(dá)
(二)有關(guān)基因表達(dá)的三點(diǎn)提醒
1．轉(zhuǎn)錄與翻譯方向的判斷
轉(zhuǎn)錄的方向與RNA聚合酶移動(dòng)的方向一致；核糖體與mRNA結(jié)合越早，核糖體合成的肽鏈長(zhǎng)度就越長(zhǎng)，因此，翻譯的方向(即核糖體移動(dòng)方向)是由肽鏈短的一側(cè)指向肽鏈長(zhǎng)的一側(cè)。
2．多聚核糖體現(xiàn)象
真、原核細(xì)胞中都存在，可同時(shí)合成多條多肽鏈，但不能縮短每條肽鏈的合成時(shí)間。
3．起點(diǎn)問(wèn)題
在一個(gè)細(xì)胞周期中，核DNA復(fù)制一次，每個(gè)復(fù)制起點(diǎn)只起始一次；而在一個(gè)細(xì)胞周期中，基因可多次轉(zhuǎn)錄，因此轉(zhuǎn)錄起點(diǎn)可多次起始。
從“寬度”上拓展訓(xùn)練
1．(2022·浙江6月選考)“中心法則”反映了遺傳信息的傳遞方向，其中某過(guò)程的示意圖如下。下列敘述正確的是(　 )
A．催化該過(guò)程的酶為RNA聚合酶
B．a(chǎn)鏈上任意3個(gè)堿基組成一個(gè)密碼子
C．b鏈的脫氧核苷酸之間通過(guò)磷酸二酯鍵相連
D．該過(guò)程中遺傳信息從DNA向RNA傳遞
解析：選C　圖示為逆轉(zhuǎn)錄過(guò)程，催化該過(guò)程的酶為逆轉(zhuǎn)錄酶，A錯(cuò)誤；a(RNA)鏈上能決定一個(gè)氨基酸的3個(gè)相鄰堿基，組成一個(gè)密碼子，B錯(cuò)誤；b為單鏈DNA，相鄰的兩個(gè)脫氧核苷酸之間通過(guò)磷酸二酯鍵連接，C正確；該過(guò)程為逆轉(zhuǎn)錄，遺傳信息從RNA向DNA傳遞，D錯(cuò)誤。
2．(2022·張家口三模)如圖表示的是原核細(xì)胞和真核細(xì)胞內(nèi)基因表達(dá)的過(guò)程，下列敘述錯(cuò)誤的是(　 )
A．多個(gè)核糖體在一條mRNA上移動(dòng)可以保證翻譯的快速高效
B．原核細(xì)胞的mRNA不需要加工，真核細(xì)胞的初級(jí)轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物不是合成蛋白質(zhì)的模板
C．原核細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄和翻譯可以同時(shí)進(jìn)行，蛋白質(zhì)的翻譯沿著mRNA 5′→3′的方向進(jìn)行
D．真核細(xì)胞中長(zhǎng)短不同的新生蛋白質(zhì)是不同種的蛋白質(zhì)，氨基酸序列各不相同
解析：選D　圖中多個(gè)核糖體在一條mRNA上移動(dòng)可以保證翻譯的快速高效，A正確；由圖可知，原核細(xì)胞的mRNA不需要加工，真核細(xì)胞的初級(jí)轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物不是合成蛋白質(zhì)的模板，初級(jí)轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物被加工后形成的mRNA才是合成蛋白質(zhì)的模板，B正確；由圖可知，原核細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄和翻譯可以同時(shí)進(jìn)行，蛋白質(zhì)的翻譯沿著mRNA 5′→3′的方向進(jìn)行，C正確；由圖可知，由于模板相同，真核細(xì)胞中長(zhǎng)短不同的新生蛋白質(zhì)是同種蛋白質(zhì)，氨基酸序列相同，D錯(cuò)誤。
3．(2022·石家莊一模)研究發(fā)現(xiàn)MMP-9基因的表達(dá)產(chǎn)物會(huì)促進(jìn)癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移。科研人員將某種人造雙鏈RNA轉(zhuǎn)入癌細(xì)胞中，以干擾MMP-9基因表達(dá)，其作用過(guò)程如圖所示。下列敘述錯(cuò)誤的是(　 )
A．①為轉(zhuǎn)錄，由RNA聚合酶與MMP-9基因起始密碼子結(jié)合啟動(dòng)
B．①～④過(guò)程中發(fā)生堿基互補(bǔ)配對(duì)的是①和③
C．據(jù)圖推測(cè)沉默復(fù)合體可將人造雙鏈RNA轉(zhuǎn)變?yōu)閱捂?br/>D．沉默復(fù)合體通過(guò)降解MMP-9基因的mRNA降低癌細(xì)胞的轉(zhuǎn)移風(fēng)險(xiǎn)
解析：選A　過(guò)程①是轉(zhuǎn)錄過(guò)程，該過(guò)程需要RNA聚合酶的催化，RNA聚合酶與基因結(jié)合的位點(diǎn)是啟動(dòng)子而非起始密碼子，A錯(cuò)誤；①是轉(zhuǎn)錄過(guò)程，DNA與RNA的堿基互補(bǔ)配對(duì)，②是mRNA從核孔進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)的過(guò)程，③是單鏈RNA與mRNA堿基互補(bǔ)配對(duì)，④是剪切過(guò)程，①～④過(guò)程中發(fā)生堿基互補(bǔ)配對(duì)的是①和③，B正確；據(jù)圖可知，沉默復(fù)合體中的人造雙鏈RNA變?yōu)閱捂淩NA，故推測(cè)沉默復(fù)合體中的蛋白質(zhì)具有的作用可能是使人造雙鏈RNA解旋，將人造雙鏈RNA轉(zhuǎn)變?yōu)閱捂湥珻正確；MMP-9基因的表達(dá)產(chǎn)物是相關(guān)蛋白質(zhì)，需要經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)錄和翻譯過(guò)程，而結(jié)合題干“MMP-9基因的表達(dá)產(chǎn)物會(huì)促進(jìn)癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移”可知，沉默復(fù)合體通過(guò)降解MMP-9基因的mRNA，終止其翻譯過(guò)程，使其表達(dá)產(chǎn)物無(wú)法產(chǎn)生，進(jìn)而降低癌細(xì)胞的轉(zhuǎn)移風(fēng)險(xiǎn)，D正確。
[微課微練·一點(diǎn)一評(píng)]
一、選擇題
1．(2022·天津一模)四膜蟲是實(shí)驗(yàn)研究的理想材料，當(dāng)缺乏必需氨基酸時(shí)，細(xì)胞內(nèi)tRNA會(huì)被細(xì)胞內(nèi)某些蛋白質(zhì)類內(nèi)切酶切割成若干個(gè)片段，從而影響蛋白質(zhì)的合成，而非必需氨基酸缺乏時(shí)，不會(huì)引起tRNA被切割。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(　 )
A．內(nèi)切酶破壞tRNA中的磷酸二酯鍵，將其切割成若干個(gè)片段
B．內(nèi)切酶與tRNA之間可能通過(guò)堿基互補(bǔ)配對(duì)相互識(shí)別
C．缺乏必需氨基酸會(huì)直接影響翻譯過(guò)程，減少蛋白質(zhì)的合成
D．基因發(fā)生甲基化修飾，可能會(huì)影響基因的轉(zhuǎn)錄
解析：選B　根據(jù)題文，內(nèi)切酶能將tRNA切割成若干片段，推測(cè)其破壞的是tRNA中核苷酸之間的磷酸二酯鍵，A正確；內(nèi)切酶為蛋白質(zhì)，其中不含堿基，故內(nèi)切酶與tRNA之間不能通過(guò)堿基互補(bǔ)配對(duì)相互識(shí)別，B錯(cuò)誤；必需氨基酸缺乏會(huì)引起tRNA被切割，因此直接影響翻譯過(guò)程，減少蛋白質(zhì)的合成，C正確；基因發(fā)生甲基化修飾，可能影響RNA聚合酶與啟動(dòng)子結(jié)合，進(jìn)而影響轉(zhuǎn)錄，D正確。
2．下列關(guān)于人體的RNA和蛋白質(zhì)的相互關(guān)系的敘述正確的是(　 )
A．目前發(fā)現(xiàn)組成人蛋白質(zhì)的氨基酸有21種，其中硒代半胱氨酸是最晚被發(fā)現(xiàn)的氨基酸
B．由于“UGA是終止密碼子，特殊情況下可以編碼硒代半胱氨酸”，所以人體內(nèi)不決定氨基酸的終止密碼子有2個(gè)，密碼子共有65個(gè)
C．如果mRNA上密碼子是(5′AUG3′)，則tRNA上的反密碼子是(5′UAC3′)
D．密碼子的簡(jiǎn)并性增加了基因突變的顯現(xiàn)概率
解析：選A　硒代半胱氨酸是最晚被發(fā)現(xiàn)的組成人體蛋白質(zhì)的氨基酸，目前發(fā)現(xiàn)組成人蛋白質(zhì)的氨基酸有21種，A正確；在正常情況下，UGA是終止密碼子，但在特殊情況下，UGA可以編碼硒代半胱氨酸，所以人體內(nèi)一定不決定氨基酸的終止密碼子有2個(gè)，密碼子共有64種，B錯(cuò)誤；根據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則可知，如果mRNA上密碼子是(5′AUG3′)，則tRNA上的反密碼子是(3′UAC5′)，C錯(cuò)誤；密碼子的簡(jiǎn)并性是指絕大多數(shù)氨基酸都有幾個(gè)密碼子，所以密碼子的簡(jiǎn)并性降低了基因突變的顯現(xiàn)概率，D錯(cuò)誤。
3．(2022·沈陽(yáng)模擬)真核生物大多數(shù)mRNA的3′端有一個(gè)特殊結(jié)構(gòu)，稱為polyA尾，它是轉(zhuǎn)錄后由RNA末端腺苷酸轉(zhuǎn)移酶催化100～200個(gè)腺嘌呤核糖核苷酸形成的。下列敘述正確的是(　 )
A．終止子位于polyA尾的3′端
B．polyA尾是以DNA為模板合成的
C．腺嘌呤核糖核苷酸依次添加到mRNA的5′端
D．RNA末端腺苷酸轉(zhuǎn)移酶能催化磷酸二酯鍵的形成
解析：選D　終止子是給予RNA聚合酶轉(zhuǎn)錄終止信號(hào)的DNA序列，而polyA尾是mRNA上的結(jié)構(gòu)，A錯(cuò)誤；polyA尾位于mRNA的3′端，因此腺嘌呤核糖核苷酸依次添加到mRNA的3′端，C錯(cuò)誤；polyA尾是轉(zhuǎn)錄后由RNA末端腺苷酸轉(zhuǎn)移酶催化100～200個(gè)腺嘌呤核糖核苷酸形成的，不是以DNA為模板合成的，因此RNA末端腺苷酸轉(zhuǎn)移酶能催化磷酸二酯鍵的形成，B錯(cuò)誤，D正確。
4．如圖所示為真核生物不同大小rRNA形成過(guò)程，該過(guò)程分A、B兩個(gè)階段進(jìn)行，S代表沉降系數(shù)，其大小可代表RNA分子的大小。研究發(fā)現(xiàn)在去除蛋白質(zhì)的情況下，B過(guò)程仍可發(fā)生。下列敘述正確的是(　 )
A．rRNA可作為翻譯過(guò)程的模板指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成
B．45 S前體合成的場(chǎng)所是核仁，需要RNA聚合酶
C．A階段所示過(guò)程為翻譯，合成方向是從左到右
D．B過(guò)程是轉(zhuǎn)錄后加工，參與該過(guò)程的酶是蛋白質(zhì)
解析：選B　mRNA是翻譯過(guò)程的模板，rRNA是核糖體的組成部分，不可作為翻譯過(guò)程的模板指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成，A錯(cuò)誤；真核生物的核仁與核糖體的形成有關(guān)，45 S前體合成的場(chǎng)所是核仁，所需的酶是RNA聚合酶，B正確；題圖為rRNA的形成過(guò)程，A階段表示的是轉(zhuǎn)錄過(guò)程，而不是翻譯過(guò)程，C錯(cuò)誤；在去除蛋白質(zhì)的情況下，B過(guò)程仍可發(fā)生，判斷參與該過(guò)程的酶是RNA，D錯(cuò)誤。
5．如圖表示某哺乳動(dòng)物體細(xì)胞內(nèi)合成某種分泌蛋白的過(guò)程，下列敘述正確的是(　 )
A．圖中主要在細(xì)胞核中進(jìn)行的過(guò)程是①④
B．過(guò)程②③④形成的rRNA、tRNA和mRNA都需要加工
C．過(guò)程A和B中涉及到的堿基互補(bǔ)配對(duì)方式相同
D．圖中C過(guò)程中核糖體沿mRNA移動(dòng)的方向是b→a
解析：選B　DNA復(fù)制和轉(zhuǎn)錄過(guò)程主要發(fā)生在細(xì)胞核中，因此過(guò)程①②③④主要發(fā)生在細(xì)胞核中，A錯(cuò)誤；mRNA、rRNA和tRNA合成后都需要進(jìn)行加工，B正確；A和B中涉及到的堿基互補(bǔ)配對(duì)方式不完全相同，前者有A—T無(wú)A—U，而后者有A—U無(wú)A—T，C錯(cuò)誤；根據(jù)肽鏈的長(zhǎng)短可知，圖中C過(guò)程中核糖體沿mRNA移動(dòng)的方向是a→b，D錯(cuò)誤。
二、非選擇題
6．圖1表示某基因首端的部分序列，可指導(dǎo)編碼6個(gè)氨基酸，圖2表示一種tRNA，表格中是部分氨基酸對(duì)應(yīng)的密碼子。回答下列相關(guān)問(wèn)題。
氨基酸 密碼子 氨基酸 密碼子
甲硫氨酸 AUG(起始) 蘇氨酸 ACU、ACC、ACA、ACG
色氨酸 UGG 脯氨酸 CCU、CCC、CCA、CCG
谷氨酸 GAA、GAG 纈氨酸 GUU、GUC、GUA、GUG
酪氨酸 UAC、UAU 精氨酸 AGA、AGG、CGU、 CGC、CGA、CGG
組氨酸 CAU、CAC 亮氨酸 UUA、UUG、CUU、 CUC、CUA、CUG
(1)該基因轉(zhuǎn)錄過(guò)程需要的原料是____________，轉(zhuǎn)錄過(guò)程中破壞氫鍵使 DNA 雙鏈解旋的酶是__________，結(jié)合起始密碼子判斷，圖1中______鏈?zhǔn)寝D(zhuǎn)錄的模板鏈。
(2)根據(jù)圖1并結(jié)合密碼子表，寫出該基因編碼的多肽鏈?zhǔn)锥说陌被嵝蛄校篲_________________________________________。若圖1所示的序列發(fā)生堿基對(duì)的替換，導(dǎo)致 mRNA上的4個(gè)密碼子都各替換了1個(gè)堿基，但其編碼的氨基酸序列沒(méi)有改變，則氨基酸序列不變的原因是______________________________________；結(jié)合上述密碼子表推測(cè)，突變后產(chǎn)生的mRNA序列有________種可能。
(3)圖2所示的tRNA轉(zhuǎn)運(yùn)的氨基酸是________(反密碼子的讀取方向是3′端→5′端)。
解析：(1)轉(zhuǎn)錄的產(chǎn)物為mRNA，構(gòu)成mRNA的原料是4種核糖核苷酸；轉(zhuǎn)錄過(guò)程中RNA聚合酶破壞氫鍵使DNA雙鏈解旋；AUG為起始密碼子，密碼子位于mRNA上，且該部分序列可指導(dǎo)編碼6個(gè)氨基酸，所以β鏈?zhǔn)寝D(zhuǎn)錄的模板鏈。(2)根據(jù)圖1并結(jié)合密碼子表，可確定該基因編碼的多肽鏈?zhǔn)锥说陌被嵝蛄袨椋骸琢虬彼帷野彼帷K氨酸—谷氨酸—組氨酸—色氨酸—。若圖1所示的序列發(fā)生堿基對(duì)的替換，導(dǎo)致mRNA上的4個(gè)密碼子都各替換了1個(gè)堿基，由于密碼子具有簡(jiǎn)并性，使其編碼的氨基酸序列沒(méi)有改變。結(jié)合上述密碼子表推測(cè)，甲硫氨酸、色氨酸都只對(duì)應(yīng)1種密碼子，酪氨酸、組氨酸、谷氨酸各對(duì)應(yīng)2種密碼子，而蘇氨酸對(duì)應(yīng)4種密碼子，則發(fā)生替換的是酪氨酸、組氨酸、谷氨酸和蘇氨酸的密碼子，酪氨酸、組氨酸、谷氨酸都只有1種替換可能，蘇氨酸有3種。(3)圖2所示的tRNA的反密碼子為UGG，其對(duì)應(yīng)的密碼子為ACC，其編碼的是蘇氨酸。
答案：(1)4種核糖核苷酸　RNA聚合酶　β　
(2)—甲硫氨酸—酪氨酸—蘇氨酸—谷氨酸—組氨酸—色氨酸—　同種氨基酸可能對(duì)應(yīng)不止一種密碼子(或密碼子具有簡(jiǎn)并性)　3　(3)蘇氨酸

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