資源簡介

新人教生物一輪復(fù)習(xí)學(xué)案
第19講 基因的表達(dá)
【素養(yǎng)目標(biāo)】　1.結(jié)合DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型，闡明DNA分子轉(zhuǎn)錄、翻譯的過程。(生命觀念)　2.運(yùn)用中心法則，闡明DNA分子上的遺傳信息通過RNA指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成的過程。(科學(xué)思維)　3.結(jié)合實(shí)例分析基因表達(dá)的異常情況。(社會責(zé)任)
考點(diǎn)一　遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯
1．RNA的結(jié)構(gòu)與功能
2．遺傳信息的轉(zhuǎn)錄
(1)概念：RNA是在細(xì)胞核中，通過RNA聚合酶以DNA的一條鏈為模板合成的，這一過程叫作轉(zhuǎn)錄。
(2)場所：主要是細(xì)胞核，在葉綠體、線粒體中也能發(fā)生轉(zhuǎn)錄過程。
(3)過程
(4)產(chǎn)物：信使RNA、核糖體RNA、轉(zhuǎn)運(yùn)RNA。
【拾遺補(bǔ)缺】　 源于必修2 P65“圖4－4”
(1)遺傳信息的轉(zhuǎn)錄過程中也有DNA的解旋過程，該過程不需要(填“需要”或“不需要”)解旋酶。
(2)一個基因轉(zhuǎn)錄時以基因的一條鏈為模板，一個DNA分子上的所有基因的模板鏈不一定(填“一定”或“不一定”)相同。
(3)轉(zhuǎn)錄方向的判定方法：已合成的mRNA釋放的一端為轉(zhuǎn)錄的起始方向。
3．遺傳信息的翻譯
(1)概念：游離在細(xì)胞質(zhì)中的各種氨基酸，以mRNA為模板合成具有一定氨基酸順序的蛋白質(zhì)的過程。
(2)密碼子
①概念：mRNA上3個相鄰的堿基決定1個氨基酸，每3個這樣的堿基叫作1個密碼子。
②密碼子的種類為64種，其中AUG既可以編碼甲硫氨酸，又是起始密碼子；GUG在原核生物中，可以作為起始密碼子，此時它編碼甲硫氨酸；在其他情況下，它編碼纈氨酸。UGA在正常情況下是終止密碼子，在特殊情況下可以編碼硒代半胱氨酸。
③密碼子與反密碼子的比較
項(xiàng)目 密碼子 反密碼子
位置 mRNA tRNA
作用 直接決定蛋白質(zhì)中氨基酸的序列 識別密碼子，轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸
特點(diǎn) 與DNA模板鏈上的堿基互補(bǔ) 與mRNA中密碼子的堿基互補(bǔ)
【拾遺補(bǔ)缺】　源于必修2 P67“圖4－6”
①tRNA含有(填“含有”或“不含有”)氫鍵，一個tRNA分子中不是(填“是”或“不是”)只有三個堿基。
②反密碼子的讀取方向?yàn)橛砂被徇B接端開始讀(由長臂端向短臂端讀取)。
(3)過程
(4)產(chǎn)物：多肽蛋白質(zhì)。
(1)rRNA是核糖體的組成成分，原核細(xì)胞中可由核仁參與合成(　　)
(2)mRNA上的GCA在人細(xì)胞中和小麥細(xì)胞中決定的是同一種氨基酸(　　)
(3)轉(zhuǎn)錄和翻譯過程都存在T—A、A—U、G—C的堿基配對方式(　　)
(4)一個DNA只能控制合成一種蛋白質(zhì)(　　)
(5)細(xì)菌的一個基因轉(zhuǎn)錄時兩條DNA鏈可同時作為模板，提高轉(zhuǎn)錄效率(　　)
答案　(1)×　(2)√　(3)×　(4)×　(5)×
1．遺傳信息、密碼子、反密碼子及與氨基酸的關(guān)系
(1)遺傳信息、密碼子與反密碼子之間的聯(lián)系
(2)密碼子、tRNA和氨基酸之間的對應(yīng)關(guān)系
①一種密碼子只能決定一種氨基酸，一種tRNA只能轉(zhuǎn)運(yùn)一種氨基酸。
②每種氨基酸對應(yīng)一種或幾種密碼子(密碼子的簡并性)，可由一種或幾種tRNA轉(zhuǎn)運(yùn)。
2．DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和翻譯的區(qū)別
項(xiàng)目 復(fù)制 轉(zhuǎn)錄 翻譯
作用 傳遞遺傳信息 表達(dá)遺傳信息
時間 細(xì)胞分裂前的間期 個體生長發(fā)育的整個過程
場所 主要在細(xì)胞核 主要在細(xì)胞核 細(xì)胞質(zhì)的核糖體
模板 DNA的兩條單鏈 DNA的一條鏈 mRNA
原料 4種脫氧核苷酸 4種核糖核苷酸 21種氨基酸
能量 都需要
酶 解旋酶、DNA聚合酶 RNA聚合酶 多種酶
產(chǎn)物 2個雙鏈DNA分子 一個單鏈RNA分子 多肽鏈(或蛋白質(zhì))
產(chǎn)物去向 傳遞到2個細(xì)胞或子代 通過核孔進(jìn)入細(xì)胞質(zhì) 組成細(xì)胞結(jié)構(gòu)蛋白或功能蛋白
特點(diǎn) 邊解旋邊復(fù)制，半保留復(fù)制 邊解旋邊轉(zhuǎn)錄，轉(zhuǎn)錄后DNA恢復(fù)原狀 翻譯結(jié)束后，mRNA被降解成單體
堿基配對 A—T、T—A、 C—G、G—C A—U、T—A、 C—G、G—C A—U、U—A、 C—G、G—C
3.基因表達(dá)過程中堿基數(shù)和氨基酸數(shù)之間的關(guān)系
DNA堿基數(shù)∶mRNA堿基數(shù)∶氨基酸數(shù)＝6∶3∶1。
【特別提醒】　實(shí)際基因表達(dá)過程中的數(shù)量關(guān)系不符合6∶3∶1的原因
(1)DNA中有的片段無遺傳效應(yīng)，不能轉(zhuǎn)錄出mRNA。
(2)在基因中，有的片段起調(diào)控作用，不轉(zhuǎn)錄。
(3)合成的肽鏈在加工過程中可能會被剪切掉部分氨基酸。
(4)轉(zhuǎn)錄出的mRNA中有終止密碼子，終止密碼子不編碼氨基酸。
[典例剖析]
(多選)(2021·湖南卷，13)細(xì)胞內(nèi)不同基因的表達(dá)效率存在差異，如圖所示。下列敘述正確的是(　　)
A．細(xì)胞能在轉(zhuǎn)錄和翻譯水平上調(diào)控基因表達(dá)，圖中基因A的表達(dá)效率高于基因B
B．真核生物核基因表達(dá)的①和②過程分別發(fā)生在細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)中
C．人的mRNA、rRNA和tRNA都是以DNA為模板進(jìn)行轉(zhuǎn)錄的產(chǎn)物
D．②過程中，rRNA中含有與mRNA上密碼子互補(bǔ)配對的反密碼子
ABC　[基因的表達(dá)包括轉(zhuǎn)錄和翻譯兩個過程，圖中基因A表達(dá)的蛋白質(zhì)分子數(shù)量明顯多于基因B表達(dá)的蛋白質(zhì)分子，說明基因A表達(dá)的效率高于基因B，A正確；真核生物核基因的轉(zhuǎn)錄是以DNA的一條鏈為模板轉(zhuǎn)錄出RNA的過程，發(fā)生的場所為細(xì)胞核，翻譯是以mRNA為模板翻譯出具有氨基酸排列順序的多肽鏈，翻譯的場所發(fā)生在細(xì)胞質(zhì)中的核糖體，B正確；三種RNA(mRNA、rRNA、tRNA)都是以DNA中的一條鏈為模板轉(zhuǎn)錄而來的，C正確；反密碼子位于tRNA上，rRNA是構(gòu)成核糖體的成分，不含有反密碼子，D錯誤。]
【名師點(diǎn)撥】　掌握信息轉(zhuǎn)化能力
信息提取 信息1：不同基因的表達(dá)效率存在差異
信息2：題圖
信息轉(zhuǎn)化 1.從轉(zhuǎn)錄和翻譯水平評價表達(dá)效率
2.①是轉(zhuǎn)錄，②是翻譯，二者發(fā)生的場所不同；基因A轉(zhuǎn)錄、翻譯的比基因B的多
素養(yǎng)考查 生命觀念：結(jié)構(gòu)與功能觀 科學(xué)思維：建構(gòu)模型能力
【角度轉(zhuǎn)換】　提升語言表達(dá)能力
mRNA適合做信使的原因是mRNA由核糖核苷酸連接而成，可以儲存遺傳信息；一般是單鏈，而且比DNA短，因此能夠通過核孔，從細(xì)胞核轉(zhuǎn)移到細(xì)胞質(zhì)中。
考向一　遺傳信息、密碼子、反密碼子的分析
1．(2022·佛山一模)密碼子的破譯對于生物遺傳和變異研究具有重要意義。下列敘述錯誤的是(　　)
A．密碼子位于mRNA上且每個密碼子由3個相鄰的堿基組成
B．密碼子的簡并性對于生物性狀的穩(wěn)定具有重要意義
C．反密碼子在翻譯的過程中起攜帶氨基酸的作用
D．翻譯過程密碼子和反密碼子存在堿基互補(bǔ)配對
C　[密碼子由位于mRNA上的三個相鄰的堿基組成，A正確；由于密碼子的簡并性，基因突變等原因會造成的密碼子的改變，可能決定的氨基酸不會發(fā)生改變，從而性狀沒有發(fā)生變化，故密碼子的簡并性對于生物性狀的穩(wěn)定具有重要意義，B正確；反密碼子位于tRNA上，攜帶氨基酸的是tRNA，C錯誤；翻譯過程中，密碼子與反密碼子通過堿基的互補(bǔ)配對實(shí)現(xiàn)肽鏈的延伸，D正確。]
2．(2022·無錫高三檢測)次黃嘌呤(I)是一種稀有堿基，常作為反密碼子的第 1個堿基，可與密碼子的第 3個堿基 A或 U或 C配對，這種現(xiàn)象稱為密碼子的擺動性。已知 AUC是異亮氨酸的一種密碼子。相關(guān)敘述正確的是(　　)
A．決定氨基酸的密碼子和攜帶氨基酸的 tRNA種類都是 61種
B．密碼子的擺動性表現(xiàn)在密碼子第 1位堿基可與多種堿基配對
C．密碼子的擺動性增加了反密碼子與密碼子識別的靈活性，提高了突變頻率
D．含有反密碼子 GAU和 IAU的 tRNA，都能攜帶異亮氨酸進(jìn)入核糖體合成多肽鏈
D　[根據(jù)分析可知，tRNA的種類應(yīng)少于61種，A錯誤；密碼子的擺動性表現(xiàn)在反密碼子的第 1個堿基可與密碼子的多種堿基配對，B錯誤；密碼子的擺動性增加了反密碼子與密碼子識別的靈活性，提高了容錯率，但不能提高突變頻率，C錯誤；次黃嘌呤(I)作為反密碼子的第 1個堿基，可與密碼子的第 3個堿基 C配對，含有反密碼子 GAU和 IAU的 tRNA，均能識別異亮氨酸的密碼子AUC，都能攜帶異亮氨酸進(jìn)入核糖體合成多肽鏈，D正確。]
考向二　轉(zhuǎn)錄、翻譯和復(fù)制過程的分析
3．(2022·湖南卷，14)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，核糖體蛋白可通過結(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。下列敘述錯誤的是(　　)
A．一個核糖體蛋白的mRNA分子上可相繼結(jié)合多個核糖體，同時合成多條肽鏈
B．細(xì)胞中有足夠的rRNA分子時，核糖體蛋白通常不會結(jié)合自身mRNA分子
C．核糖體蛋白對自身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
D　[一個核糖體蛋白的mRNA分子上可相繼結(jié)合多個核糖體，同時合成多條肽鏈，以提高翻譯效率，A正確；細(xì)胞中有足夠的rRNA分子時，核糖體蛋白通常不會結(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，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，核糖體蛋白對自身mRNA翻譯的抑制維持了rRNA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，沒有核膜，轉(zhuǎn)錄形成的mRNA在轉(zhuǎn)錄未結(jié)束時即和核糖體結(jié)合，開始翻譯過程，D錯誤。]
【方法技巧】　“三步”判斷真、原核細(xì)胞的DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄及翻譯
4．(多選)下圖甲、乙表示某生物遺傳信息傳遞和表達(dá)的過程，下列敘述正確的是(　　)
A．甲、乙所示過程可在細(xì)胞同一場所發(fā)生
B．甲過程需要4種核糖核苷酸、酶、能量等條件
C．圖乙所示堿基配對情況不完全相同
D．圖乙過程合成的肽鏈長度不同
AC　[甲圖表示DNA的復(fù)制，乙圖表示同時進(jìn)行的轉(zhuǎn)錄和翻譯，甲、乙所示過程可以發(fā)生在原核細(xì)胞的同一場所，A正確；甲圖表示DNA的復(fù)制，需要的原料是四種脫氧核苷酸，B錯誤；圖乙中的轉(zhuǎn)錄和翻譯過程堿基配對情況不完全相同，C正確；圖乙合成的各條肽鏈?zhǔn)且酝粭lmRNA為模板合成的，其長度相等，D錯誤。]
考向三　基因表達(dá)中的有關(guān)計算
5．(2022·黑龍江八校高三聯(lián)考)如圖所示為某生物的基因表達(dá)過程。下列相關(guān)敘述不正確的是(　　)
A．該過程發(fā)生在真核細(xì)胞內(nèi)，在RNA聚合酶的作用下DNA雙螺旋解開
B．若合成一條肽鏈時脫去了100個水分子，則該條肽鏈中至少含有102個氧原子
C．RNA與DNA的雜交區(qū)域中既有A—T之間的配對又有U—A之間的配對
D．該基因翻譯時所需tRNA與氨基酸的種類數(shù)不一定相等
A　[圖示轉(zhuǎn)錄和翻譯過程在同時進(jìn)行，發(fā)生在原核細(xì)胞中，A錯誤；若合成一條肽鏈時脫去了100個水分子，則形成了100個肽鍵，每個肽鍵含有1個氧原子，同時每條肽鏈至少含有1個游離的羧基，因此該條肽鏈中至少含有100＋2＝102個氧原子，B正確；RNA與DNA的雜交區(qū)域中堿基配對方式為A－T、U－A、C－G、G－C，C正確；一種氨基酸可以由一種或幾種tRNA來轉(zhuǎn)運(yùn)，因此該基因翻譯時所需tRNA與氨基酸的種類數(shù)不一定相等，D正確。]
6．(2023·長治高三檢測)心肌細(xì)胞不能增殖，但ARC基因在心肌細(xì)胞中可特異性表達(dá)以抑制其凋亡，進(jìn)而維持心肌細(xì)胞的正常數(shù)量。當(dāng)心肌缺血或缺氧時，miR 223基因會轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生miR 223(鏈狀)，可與ARC轉(zhuǎn)錄得到的mRNA雜交使其翻譯受阻，最終可能導(dǎo)致心力衰竭。miR 223的形成過程及其對ARC基因的調(diào)控如圖所示。下列敘述正確的是(　　)
A．圖示過程①中DNA片段雙鏈打開的過程中發(fā)生了氫鍵的斷裂，需要解旋酶的參與
B．已知miR 223有110個堿基，其中A占40%，則轉(zhuǎn)錄成mRNA的模板鏈中應(yīng)有的嘧啶數(shù)目為110個
C．mRNA上結(jié)合多個核糖體可明顯縮短每條肽鏈的合成時間
D．圖中材料表明某些RNA具有調(diào)控基因表達(dá)的作用
D　[圖中過程①為轉(zhuǎn)錄，需要RNA聚合酶，不需要解旋酶，A錯誤；mRNA是以DNA的一條鏈為模板轉(zhuǎn)錄而來的，若miR 223有100個堿基，其中A占40%，則轉(zhuǎn)錄該mRNA的DNA含有的堿基數(shù)為100×2＝200個，但未知其余堿基的比例，故不能計算轉(zhuǎn)錄成mRNA的模板鏈中應(yīng)有的嘧啶數(shù)目，B錯誤；mRNA上結(jié)合多個核糖體可以同時進(jìn)行多條肽鏈的合成，提高翻譯的效率，但不能縮短每條肽鏈的合成時間，C錯誤；miR 223(鏈狀)可與ARCmRNA結(jié)合從而抑制其進(jìn)一步表達(dá)，故可表明RNA具有調(diào)控基因表達(dá)的作用。圖中材料表明某些RNA具有調(diào)控基因表達(dá)的作用，D正確。]
考點(diǎn)二　中心法則及基因表達(dá)與性狀的關(guān)系
1．中心法則
(1)提出者：克里克。
(2)補(bǔ)充后的內(nèi)容圖解
①能分裂的細(xì)胞生物及噬菌體等DNA病毒遺傳信息的傳遞
②具有RNA復(fù)制功能的RNA病毒(如煙草花葉病毒)遺傳信息的傳遞
③具有逆轉(zhuǎn)錄功能的RNA病毒(如艾滋病病毒)遺傳信息的傳遞
④高度分化的細(xì)胞遺傳信息的傳遞
(3)生命是物質(zhì)、能量和信息的統(tǒng)一體
①DNA、RNA是信息的載體。②蛋白質(zhì)是信息的表達(dá)產(chǎn)物。③ATP為信息的流動提供能量。
2．基因表達(dá)與性狀的關(guān)系
(1)基因表達(dá)產(chǎn)物與性狀的關(guān)系
①直接控制途徑(用文字和箭頭表示)：基因蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)生物體的性狀(完善實(shí)例分析如下)
②間接控制途徑(用文字和箭頭表示)
基因酶的合成代謝過程生物體的性狀(完善實(shí)例分析如下)
a．白化病致病機(jī)理圖解
b．豌豆的圓粒和皺粒的形成機(jī)理圖解
(2)基因的選擇性表達(dá)與細(xì)胞分化
①基因類型
②細(xì)胞分化的本質(zhì)：基因的選擇性表達(dá)。
③細(xì)胞分化的結(jié)果
由于基因的選擇性表達(dá)，導(dǎo)致來至同一個體的體細(xì)胞中mRNA和蛋白質(zhì)不完全相同，從而導(dǎo)致細(xì)胞具有不同的形態(tài)和功能。
(3)表觀遺傳及基因與性狀的對應(yīng)關(guān)系
①表觀遺傳
概念：生物體基因的堿基序列保持不變，但基因表達(dá)和表型發(fā)生可遺傳變化的現(xiàn)象。
類型：DNA的甲基化；組蛋白的甲基化和乙酰化等。
實(shí)例：蜂王和工蜂。
②基因與性狀間的對應(yīng)關(guān)系
另外，生物體的性狀還受環(huán)境條件的影響。
基因與基因、基因與基因表達(dá)產(chǎn)物、基因與環(huán)境之間存在著復(fù)雜的相互作用，這種相互作用形成了一個錯綜復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)，精細(xì)地調(diào)控著生物體的性狀。
(1)DNA病毒中沒有RNA，其遺傳信息的傳遞不遵循中心法則(　　)
(2)細(xì)胞分化形成的細(xì)胞一般會保持分化后的狀態(tài)，不可逆轉(zhuǎn)(　　)
(3)表觀遺傳現(xiàn)象由于基因的堿基序列沒有改變，因此生物體的性狀也不會發(fā)生改變(　　)
(4)吸煙會導(dǎo)致精子中DNA的甲基化水平升高，從而影響基因的表達(dá)(　　)
(5)基因與性狀是一一對應(yīng)的關(guān)系(　　)
答案　(1)×　(2)√　(3)×　(4)√　(5)×
[典例剖析]
(多選)(2022·遼寧卷，16)視網(wǎng)膜病變是糖尿病常見并發(fā)癥之一。高血糖環(huán)境中，在DNA甲基轉(zhuǎn)移酶催化下，部分胞嘧啶加上活化的甲基被修飾為5′－甲基胞嘧啶，使視網(wǎng)膜細(xì)胞線粒體DNA堿基甲基化水平升高，可引起視網(wǎng)膜細(xì)胞線粒體損傷和功能異常。下列敘述正確的是(　　)
A．線粒體DNA甲基化水平升高，可抑制相關(guān)基因的表達(dá)
B．高血糖環(huán)境中，線粒體DNA在復(fù)制時也遵循堿基互補(bǔ)配對原則
C．高血糖環(huán)境引起的甲基化修飾改變了患者線粒體DNA堿基序列
D．糖尿病患者線粒體DNA高甲基化水平可遺傳
ABD　[線粒體DNA甲基化水平升高，可抑制相關(guān)基因的表達(dá)，可引起視網(wǎng)膜細(xì)胞線粒體損傷和功能異常，A正確；線粒體DNA也是雙螺旋結(jié)構(gòu)，在復(fù)制時也遵循堿基互補(bǔ)配對原則，B正確；基化修飾并不改變患者線粒體DNA堿基序列，C錯誤；女性糖尿病患者線粒體DNA高甲基化水平可遺傳，D正確。]
【名師點(diǎn)撥】　掌握信息轉(zhuǎn)化能力
信息提取 信息1：高血糖環(huán)境
信息2：線粒體DNA堿基甲基化水平升高
信息轉(zhuǎn)化 1.糖尿病患者線粒體DNA高甲基化
2.表觀遺傳
素養(yǎng)考查 生命觀念：結(jié)構(gòu)與功能觀 科學(xué)思維：抽象與概括能力
【角度轉(zhuǎn)換】　提升語言表達(dá)能力
表觀遺傳是指基因的堿基序列不變，但基因表達(dá)和表型發(fā)生可遺傳變化的現(xiàn)象。
考向一　遺傳信息傳遞過程分析
7．(2022·廣州高三模擬)奧密克戎(Omicron)是新冠病毒變異株，傳播速度快，被世衛(wèi)組織定性為“密切關(guān)注變異株”，總體風(fēng)險評估為“非常高”。奧密克戎是一種單股正鏈RNA病毒，其裝配過程如圖，下列說法正確的是(　　)
A．＋RNA在奧密克戎的遺傳、變異和蛋白質(zhì)合成中起決定性作用
B．奧密克戎進(jìn)行翻譯所需的rRNA、tRNA均由病毒＋RNA復(fù)制形成
C．奧密克戎進(jìn)行圖中的①②③④過程，體現(xiàn)了中心法則的全過程
D．T2噬菌體與奧密克戎的遺傳物質(zhì)化學(xué)組成上的區(qū)別只是堿基種類不同
A　[奧密克戎的遺傳物質(zhì)是＋RNA，因此在其遺傳、變異和蛋白質(zhì)合成中起決定性作用，A正確；由圖示可知，合成奧密克戎的翻譯在宿主細(xì)胞內(nèi)，所需rRNA、tRNA均由宿主細(xì)胞的DNA轉(zhuǎn)錄形成，B錯誤；奧密克戎進(jìn)行圖中的①③(翻譯)和②④(RNA復(fù)制)過程，體現(xiàn)了中心法則的部分過程，缺少DNA的復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和逆轉(zhuǎn)錄過程，C錯誤；T2噬菌體與奧密克戎的遺傳物質(zhì)分別是DNA和RNA，因此化學(xué)組成上的區(qū)別是堿基種類和五碳糖的種類不同，D錯誤。]
8．(2022·河北卷，9)關(guān)于中心法則相關(guān)酶的敘述，錯誤的是(　　)
A．RNA聚合酶和逆轉(zhuǎn)錄酶催化反應(yīng)時均遵循堿基互補(bǔ)配對原則且形成氫鍵
B．DNA聚合酶、RNA聚合酶和逆轉(zhuǎn)錄酶均由核酸編碼并在核糖體上合成
C．在解旋酶協(xié)助下，RNA聚合酶以單鏈DNA為模板轉(zhuǎn)錄合成多種RNA
D．DNA聚合酶和RNA聚合酶均可在體外發(fā)揮催化作用
C　[RNA聚合酶催化DNA→RNA的轉(zhuǎn)錄過程，逆轉(zhuǎn)錄酶催化RNA→DNA的逆轉(zhuǎn)錄過程，兩個過程中均遵循堿基互補(bǔ)配對原則，且存在DNA－RNA之間的氫鍵形成，A正確；DNA聚合酶、RNA聚合酶和逆轉(zhuǎn)錄酶的本質(zhì)都是蛋白質(zhì)，蛋白質(zhì)是由核酸控制合成的，其合成場所是核糖體，B正確；以單鏈DNA為模板轉(zhuǎn)錄合成多種RNA是轉(zhuǎn)錄過程，該過程不需要解旋酶，C錯誤；酶的作用機(jī)理是降低化學(xué)反應(yīng)的活化能，從而起催化作用，在適宜條件下，酶在體內(nèi)外均可發(fā)揮作用，如體外擴(kuò)增DNA分子的PCR技術(shù)中可用到耐高溫的DNA聚合酶，D正確。]
考向二　基因表達(dá)與性狀的關(guān)系分析
9．(2022·鹽城高三檢測)細(xì)胞中核基因的表達(dá)過程嚴(yán)格并且準(zhǔn)確，若偶爾出現(xiàn)差錯，也會有一定的補(bǔ)救措施，如下圖所示，以下敘述正確的是(　　)
A．過程①將DNA雙鏈螺旋解開的酶是解旋酶
B．過程①③堿基配對方式完全相同
C．異常mRNA的出現(xiàn)可能是對RNA前體剪切出現(xiàn)異常造成的
D．若過程④受阻表達(dá)出了異常蛋白質(zhì)而引起的性狀改變屬于可遺傳變異
C　[過程①為轉(zhuǎn)錄，將DNA雙鏈螺旋解開的酶是RNA聚合酶，A錯誤；過程③為翻譯過程，堿基配對方式為A—U、U—A、G—C，C—G，過程①為轉(zhuǎn)錄，堿基配對方式為G—C、C—G、T—A、A—U，堿基配對方式不完全相同，B錯誤；據(jù)圖分析，異常mRNA的出現(xiàn)可能是對RNA前體剪切出現(xiàn)異常造成的，C正確；變異分為可遺傳變異和不可遺傳變異，前者是遺傳物質(zhì)發(fā)生改變，后者遺傳物質(zhì)沒有改變，只是環(huán)境改變導(dǎo)致的變異。從題意可知，異常蛋白質(zhì)雖然使生物體性狀改變了，但其遺傳物質(zhì)沒有改變，所以屬于不可遺傳變異，D錯誤。]
10．(2022·茂名一模)研究表明，柳芽魚花的形態(tài)結(jié)構(gòu)與Lcyc基因的表達(dá)直接相關(guān)。A、B兩株柳芽魚體內(nèi)Lcyc基因的堿基序列完全相同，花明顯不同。在開花時，植株A的Leyc基因表達(dá)，植株B的Lcyc基因由于被高度甲基化(Lcyc基因有多個堿基連接了甲基)而不能表達(dá)。將A、B植株作親本進(jìn)行雜交，F(xiàn)1的花與植株A相似，F(xiàn)1自交獲得的F2中絕大部分植株的花與植株A相似，少部分植株的花與植株B相似。下列敘述錯誤的是(　　)
A．細(xì)胞中基因表達(dá)與否以及表達(dá)水平的高低會影響生物體的性狀
B．植株B的Lcyc基因不能表達(dá)的原因可能是甲基化阻礙了翻譯的進(jìn)行
C．植株A的Lcyc基因與高度甲基化的Lcyc基因相比表現(xiàn)為顯性基因
D．同卵雙胞胎間的微小差異可能與柳芽魚花的形態(tài)結(jié)構(gòu)形成的原因相同
B　[細(xì)胞中基因通過表達(dá)控制生物的性狀，細(xì)胞中基因表達(dá)與否以及表達(dá)水平的高低會影響生物體的性狀，A正確；植株B的Lcyc基因不能表達(dá)的原因可能是甲基化阻礙了轉(zhuǎn)錄的進(jìn)行，B錯誤；將A、B植株作親本進(jìn)行雜交，F(xiàn)1的花與植株A相似，據(jù)此可以判斷植株A的Lcyc基因與高度甲基化的Lcyc基因相比表現(xiàn)為顯性基因，C正確；同卵雙胞胎的遺傳物質(zhì)相同，二者的微小差異可能是基因表達(dá)情況不同，與柳芽魚花的形態(tài)結(jié)構(gòu)形成的原因相同，D正確。]
(十九)基因表達(dá)的調(diào)控
1．基因表達(dá)方式和調(diào)控機(jī)制
通過調(diào)控機(jī)制可以發(fā)現(xiàn)，影響基因表達(dá)的因素有很多，例如：操縱子、激素、酶、肽、miRNA、cAMP、病毒、營養(yǎng)物質(zhì)(氨基酸)、DNA的化學(xué)修飾(如乙酰化、甲基化、磷酸化、泛素化、多聚 ADP糖基化等)、細(xì)胞因子、生長因子……
2．操縱子的調(diào)控(原核生物基因表達(dá)調(diào)控)
由于原核生物大都為單細(xì)胞生物，缺乏核膜，因此極易受外界環(huán)境的影響，需要不斷地調(diào)控基因的表達(dá)，以適應(yīng)外界環(huán)境的營養(yǎng)條件和克服不利因素，提高生物的應(yīng)變與適應(yīng)能力以完成生長發(fā)育與繁殖的過程。這種調(diào)控大多以操縱子為單位進(jìn)行。
(1)操縱子調(diào)控模型
操縱子又稱操縱組或操縱元，是指一組關(guān)鍵的核苷酸序列，包括了一個操縱基因，一個普通的啟動子，及一個或以上的結(jié)構(gòu)基因被用作生產(chǎn)信使RNA(mRNA)的基元。
(2)以乳糖操縱子為例
包括3個結(jié)構(gòu)基因：Z、Y和A，以及啟動子、控制子和阻遏子等。轉(zhuǎn)錄時，RNA聚合酶首先與啟動區(qū)(promoter，P)結(jié)合，通過操縱區(qū)(operator，O)向右轉(zhuǎn)錄。轉(zhuǎn)錄從O區(qū)的中間開始，按Z→Y→A方向進(jìn)行，每次轉(zhuǎn)錄出來的一條mRNA上都帶有這3個基因。轉(zhuǎn)錄的調(diào)控是在啟動區(qū)和操縱區(qū)進(jìn)行的。
[對點(diǎn)訓(xùn)練]
1．(2023·嘉興高三檢測)在蜂群中，少數(shù)幼蟲通過一直取食蜂王漿發(fā)育成蜂王，但大多數(shù)幼蟲以花粉和花蜜為食最終發(fā)育成工蜂。DNMT3蛋白是dnmt3基因表達(dá)產(chǎn)生的一種DNA甲基化轉(zhuǎn)移酶，能使DNA某些區(qū)域添加甲基基團(tuán)(如下圖所示)，但胞嘧啶甲基化不影響DNA的復(fù)制過程。敲除dnmt3基因后，這些蜜蜂幼蟲都會發(fā)育成蜂王。
下列敘述錯誤的是(　　)
A．DNA甲基化會影響DNA聚合酶對甲基化的DNA區(qū)域的識別與結(jié)合
B．甲基化后的DNA片段堿基序列未發(fā)生改變，但生物性狀會發(fā)生改變
C．食用蜂王漿可能通過抑制dnmt3基因的表達(dá)而促使幼蜂發(fā)育成蜂王
D．敲除dnmt3基因的DNA經(jīng)多次復(fù)制后甲基化的程度會逐步降低
A　[胞嘧啶甲基化不影響DNA的復(fù)制過程，DNA甲基化不一定會影響DNA聚合酶對甲基化的DNA區(qū)域的識別與結(jié)合，A錯誤；甲基化后的DNA片段堿基序列未發(fā)生改變，但影響基因的表達(dá)，所以生物性狀會發(fā)生改變，B正確；不含DNMT3蛋白的幼蟲直接就可以發(fā)育成蜂王，食用蜂王漿有一樣的效果，所以食用蜂王漿可能通過抑制dnmt3基因的表達(dá)而促使幼蜂發(fā)育成蜂王，C正確；DNMT3基因控制合成的DNMT3蛋白可以將DNA甲基化，敲除dnmt3基因的DNA不再被甲基化，經(jīng)多次復(fù)制后甲基化的程度會逐步降低，D正確。]
2．(2022·福建八市高三模擬)大腸桿菌色氨酸操縱子控制色氨酸合成酶的合成，包含啟動子、操縱基因和五個色氨酸合成途徑所需酶的編碼基因(A、B、C、D、E)，結(jié)構(gòu)如下圖所示。缺乏色氨酸時，調(diào)節(jié)基因編碼的阻遏蛋白失活，不能與操縱基因結(jié)合，操縱子中的編碼基因正常轉(zhuǎn)錄，色氨酸正常合成；色氨酸存在時，其與阻遏蛋白結(jié)合，激活阻遏蛋白并結(jié)合到操縱基因上，從而抑制編碼基因轉(zhuǎn)錄，色氨酸停止合成。下列分析錯誤的是(　　)
A．若調(diào)節(jié)基因突變，阻遏蛋白合成異常，則存在色氨酸時，色氨酸合成路徑不關(guān)閉
B．若啟動子突變，RNA聚合酶無法與之結(jié)合，則缺乏色氨酸時，色氨酸合成路徑不開啟
C．若操縱基因突變，阻遏蛋白無法與之結(jié)合，則存在色氨酸時，色氨酸合成路徑不關(guān)閉
D．若編碼基因B突變，酶2合成異常，則缺乏色氨酸時，合成的其他酶也異常
D　[若調(diào)節(jié)基因突變，阻遏蛋白合成異常，則即使存在色氨酸，也不能發(fā)生色氨酸與阻遏蛋白的結(jié)合，也就不能抑制操縱基因的表達(dá)。操縱基因正常表達(dá)，故而色氨酸合成路徑不關(guān)閉，A正確；若啟動子突變，則無論是否缺乏色氨酸，RNA聚合酶都無法與啟動子結(jié)合，進(jìn)而整個操縱子無法表達(dá)，色氨酸合成路徑無法開啟，B正確；若操縱基因突變，阻遏蛋白無法與之結(jié)合，那么無論在什么情況下(色氨酸是否缺乏)，操縱基因都能正常表達(dá)，色氨酸合成路徑均可以正常開啟，C正確；缺乏色氨酸時，操縱基因可以正常表達(dá)，后續(xù)基因A、B、C、D、E均可以進(jìn)行正常的轉(zhuǎn)錄和翻譯。若編碼基因B突變，則只有酶2合成異常，由于其他基因結(jié)構(gòu)并沒有發(fā)生改變，故其他酶的合成可以正常進(jìn)行不受影響，D錯誤。]
1．(2022·浙江6月選考，16)“中心法則”反映了遺傳信息的傳遞方向，其中某過程的示意圖如下。下列敘述正確的是(　　)
A．催化該過程的酶為RNA聚合酶
B．a(chǎn)鏈上任意3個堿基組成一個密碼子
C．b鏈的脫氧核苷酸之間通過磷酸二酯鍵相連
D．該過程中遺傳信息從DNA向RNA傳遞
C　[圖示為逆轉(zhuǎn)錄過程，催化該過程的酶為逆轉(zhuǎn)錄酶，A錯誤；a(RNA)鏈上能決定一個氨基酸的3個相鄰堿基，組成一個密碼子，B錯誤；b為單鏈DNA，相鄰的兩個脫氧核苷酸之間通過磷酸二酯鍵連接，C正確；該過程為逆轉(zhuǎn)錄，遺傳信息從RNA向DNA傳遞，D錯誤。]
2．(2021·重慶卷，12)科學(xué)家建立了一個蛋白質(zhì)體外合成體系(含有人工合成的多聚尿嘧啶核苷酸、除去了DNA和mRNA的細(xì)胞提取液)。在盛有該合成體系的四支試管中分別加入苯丙氨酸、絲氨酸、酪氨酸和半胱氨酸后，發(fā)現(xiàn)只有加入苯丙氨酸的試管中出現(xiàn)了多肽鏈。下列敘述錯誤的是(　　)
A．合成體系中多聚尿嘧啶核苷酸為翻譯的模板
B．合成體系中的細(xì)胞提取液含有核糖體
C．反密碼子為UUU的tRNA可攜帶苯丙氨酸
D．試管中出現(xiàn)的多肽鏈為多聚苯丙氨酸
C　[由題干信息可知，進(jìn)行的是翻譯過程，所以在人工合成體系中多聚尿嘧啶核苷酸為翻譯的模板，A正確；翻譯需要核糖體的參與，所以人工合成體系中的細(xì)胞提取液含有核糖體，才能開始翻譯過程，B正確；反密碼子為AAA的tRNA可攜帶苯丙氨酸，C錯誤；題干信息表明只有加入苯丙氨酸的試管中出現(xiàn)了多肽鏈，因此試管中出現(xiàn)的多肽鏈為多聚苯丙氨酸，D正確。]
3．(2021·福建卷，3)下列關(guān)于遺傳信息的敘述，錯誤的是(　　)
A．親代遺傳信息的改變都能遺傳給子代
B．流向DNA的遺傳信息來自DNA或RNA
C．遺傳信息的傳遞過程遵循堿基互補(bǔ)配對原則
D．DNA指紋技術(shù)運(yùn)用了個體遺傳信息的特異性
A　[親代遺傳信息的改變不一定都能遺傳給后代，如親代發(fā)生基因突變?nèi)舭l(fā)生在體細(xì)胞，則突變一般不能遺傳給子代，A錯誤；流向DNA的遺傳信息可來自DNA(DNA分子的復(fù)制)，也可來自RNA(逆轉(zhuǎn)錄過程)，B正確；遺傳信息的傳遞過程遵循堿基互補(bǔ)配對原則，如DNA分子復(fù)制過程中會發(fā)生A－T、G－C的配對關(guān)系，該配對關(guān)系保證了親子代之間遺傳信息的穩(wěn)定性，C正確；由于DNA分子具有特異性，故可用于DNA指紋鑒定，D正確。]
4．(2021·河北卷，8)關(guān)于基因表達(dá)的敘述，正確的是(　　)
A．所有生物基因表達(dá)過程中用到的RNA和蛋白質(zhì)均由DNA編碼
B．DNA雙鏈解開，RNA聚合酶起始轉(zhuǎn)錄、移動到終止密碼子時停止轉(zhuǎn)錄
C．翻譯過程中，核酸之間的相互識別保證了遺傳信息傳遞的準(zhǔn)確性
D．多肽鏈的合成過程中，tRNA讀取mRNA上全部堿基序列信息
C　[RNA病毒的蛋白質(zhì)由病毒的遺傳物質(zhì)RNA編碼合成，A錯誤；DNA雙鏈解開，RNA聚合酶與啟動子結(jié)合進(jìn)行轉(zhuǎn)錄，移動到終止子時停止轉(zhuǎn)錄，B錯誤；翻譯過程中，核酸之間通過堿基互補(bǔ)配對相互識別保證了遺傳信息傳遞的準(zhǔn)確性，C正確；沒有相應(yīng)的反密碼子與mRNA上的終止密碼子配對，故tRNA不能讀取mRNA上全部堿基序列信息，D錯誤。]
5．(2021·海南卷，15)終止密碼子為UGA、UAA和UAG。圖中①為大腸桿菌的一段mRNA序列，②～④為該mRNA序列發(fā)生堿基缺失的不同情況(“－”表示一個堿基缺失)。下列有關(guān)敘述正確的是(　　)
A．①編碼的氨基酸序列長度為7個氨基酸
B．②和③編碼的氨基酸序列長度不同
C．②～④中，④編碼的氨基酸排列順序與①最接近
D．密碼子有簡并性，一個密碼子可編碼多種氨基酸
C　[由于UGA為終止密碼子，不編碼氨基酸，因此①編碼的氨基酸序列長度為6個氨基酸，A錯誤；根據(jù)圖中密碼子顯示：在該段mRNA鏈中，②和③編碼的氨基酸序列長度相同，都是6個氨基酸，B錯誤；②～④中，②③編碼的氨基酸序列從第二個開始都發(fā)生改變，④編碼的氨基酸序列，除了少了第二個氨基酸，之后的序列都與①相同，因此，④編碼的氨基酸排列順序與①最接近，C正確；密碼子有簡并性是指一種氨基酸可以有多個密碼子對應(yīng)，但一個密碼子只能編碼一種氨基酸，D錯誤。]
6．(多選)(2021·河北卷，16)許多抗腫瘤藥物通過干擾DNA合成及功能抑制腫瘤細(xì)胞增殖。下表為三種抗腫瘤藥物的主要作用機(jī)理。下列敘述正確的是(　　)
藥物名稱 作用機(jī)理
羥基脲 阻止脫氧核糖核苷酸的合成
放線菌素D 抑制DNA的模板功能
阿糖胞苷 抑制DNA聚合酶活性
A．羥基脲處理后，腫瘤細(xì)胞中DNA復(fù)制和轉(zhuǎn)錄過程都出現(xiàn)原料匱乏
B．放線菌素D處理后，腫瘤細(xì)胞中DNA復(fù)制和轉(zhuǎn)錄過程都受到抑制
C．阿糖胞苷處理后，腫瘤細(xì)胞DNA復(fù)制過程中子鏈無法正常延伸
D．將三種藥物精準(zhǔn)導(dǎo)入腫瘤細(xì)胞的技術(shù)可減弱它們對正常細(xì)胞的不利影響
BCD　[據(jù)題表可知，羥基脲阻止脫氧核糖核苷酸的合成，從而影響腫瘤細(xì)胞中DNA復(fù)制過程，而轉(zhuǎn)錄過程需要的原料是核糖核苷酸，不會受到羥基脲的影響，A錯誤；據(jù)題表可知，放線菌素D通過抑制DNA的模板功能，可以抑制DNA復(fù)制和轉(zhuǎn)錄，因?yàn)镈NA復(fù)制和轉(zhuǎn)錄均需要以DNA鏈為模板，B正確；阿糖胞苷抑制DNA聚合酶活性而影響DNA復(fù)制過程，DNA聚合酶活性受抑制后，會使腫瘤細(xì)胞DNA復(fù)制過程中子鏈無法正常延伸，C正確；三種藥物對正常細(xì)胞也會發(fā)揮作用，故將三種藥物精準(zhǔn)導(dǎo)入腫瘤細(xì)胞的技術(shù)可以減弱它們對正常細(xì)胞的不利影響，D正確。]

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