1、考向2 基因的表达 研磨真题解高考密码(2020全国卷)细胞内有些tRNA分子的反密码子中含有稀有碱基次黄嘌呤(I)。含有I的反密码子在与mRNA中的密码子互补配对时,存在如图所示的配对方式(Gly表示甘氨酸)。下列说法错误的是 ()A.一种反密码子可以识别不同的密码子 B.密码子与反密码子的碱基之间通过氢键结合 C.tRNA 分子由两条链组成,mRNA分子由单链组成 D.mRNA中的碱基改变不一定造成所编码氨基酸的改变 C 本题主要考查密码子组成和功能。由图示信息可知,反密码子CCI可以识别三种密码子,A项正确;密码子与反密码子的碱基通过碱基互补配对结合在一起,碱基对之间形成氢键,B项正确;
2、tRNA和mRNA分子都是由单链构成的,C项错误;由于密码子具有简并性,若mRNA中碱基序列改变,所编码的氨基酸不一定改变,D项正确。【命题背景】情境素材 tRNA分子、密码子、反密码子 核心素养 生命观念、科学思维 命题视角(1)tRNA和mRNA分子的结构(2)密码子和反密码子的对应关系【审答思维】1.审关键点:碱基配对的方式,密码子和反密码子的关系。2.解题流程:【命题陷阱】陷阱1:密码子和反密码子的对应关系不唯一:正常情况下,一种反密码子只能识别一种密码子,但通过识图可知I可以和多种碱基配对,识别多种密码子。陷阱2:tRNA不是双链结构:tRNA是一条单链形成的三叶草结构。陷阱3:碱基
3、改变并不一定导致蛋白质改变:mRNA中碱基改变,密码子改变,但一种氨基酸可以对应一种或多种密码子,所以编码的蛋白质不一定改变。1.(基因的表达)某种噬菌体外壳蛋白基因突变使mRNA中部出现一个终止密码子,导致外壳蛋白无法合成,噬菌体不能增殖。但这种噬菌体能在大肠杆菌C品系中顺利增殖,释放子代噬菌体。下列假设最合理的是()A.大肠杆菌C品系中某种突变型tRNA能识别并结合该终止密码子 B.大肠杆菌C品系中的某物质能定向诱发噬菌体DNA回复突变 C.大肠杆菌C品系中的核糖体能够跳过终止密码子继续向前移动 D.大肠杆菌C品系中存在该突变mRNA的互补RNA,辅助其翻译 新题预测技法演练场 A 若大肠
4、杆菌C品系中某种突变型tRNA能识别并结合该终止密码子,则翻译过程不会中断,可以合成蛋白质,A正确;基因突变是不定向的、随机的,所以这种假设不合理,B错误;翻译过程中核糖体沿mRNA链移动,到终止密码子停止,不会跳过终止密码子并继续向前移动,C错误;即使大肠杆菌C品系中存在该突变mRNA的互补RNA,也无法改变该mRNA上的终止密码子,因此无法辅助其完成翻译过程,D错误。2.(基因对性状的控制)如图为人体中基因对性状控制过程示意图,据图分析可 以得出()A.过程需要DNA单链作模板,葡萄糖作为能源物质为其直接供能 B.过程主要发生在细胞核中,且遵循的碱基互补配对方式相同 C.镰刀型细胞贫血症是
5、基因重组的结果 D.基因1是通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状 D 过程是转录,需要以DNA的一条链作模板,为其直接供能的物质是ATP,A错误;过程主要在细胞核中进行,但过程在核糖体上进行,中配对方式有:A-U、T-A、G-C和C-G;是翻译过程,A和U配对、G和C配对,B错误;镰刀型细胞贫血症是基因突变的结果,C错误;据题图显示基因1发生突变,会导致其编码的血红蛋白异常,使人体产生镰刀型红细胞,可知基因1是通过控制蛋白质的结构直接控制生物的性状,D正确。3.(中心法则)在其他条件具备情况下,在试管中加入物质X和物质Z,可得到相应产物Y。下列叙述错误的是()A.若X是RNA,Y是DNA,
6、则Z是逆转录酶 B.若X是DNA,Y是mRNA,则Z是脱氧核苷酸 C.若X是RNA,Y是RNA,则Z是RNA复制酶 D.若X是mRNA,Y是在核糖体上合成的大分子,则Z是氨基酸 B 若X是RNA,Y是 DNA,则试管中进行的是逆转录过程,Z是逆转录酶,A正确;若X是DNA,Y是mRNA,则试管中进行的是转录,物质Z是核糖核苷酸,B错误;若X是RNA,Y是RNA,则试管中进行的是RNA复制,Z是RNA复制酶,C正确;若X是mRNA,Y是在核糖体上合成的大分子,则试管中进行的是翻译过程,Z是氨基酸,D正确。4.(不定项选择遗传信息的传递)流感病毒是一种负链RNA病毒,它侵染宿主细胞后的增殖过程如图
7、所示。下列相关叙述正确的是()A.流感病毒的RNA中储存着遗传信息 B.病毒增殖时会发生A-T间的碱基互补配对 C.翻译过程是以+RNA作为模板进行的 D.病毒需利用宿主细胞的核糖体合成自身蛋白质 A、C、D 流感病毒的遗传物质是RNA,RNA中储存着遗传信息,A正确;流感病毒增殖过程中只会发生A-U、G-C间的碱基互补配对,B错误;根据图示可知,翻译过程的直接模板是+RNA,场所是核糖体,C正确;病毒没有核糖体,其合成蛋白质利用的原料和场所都由宿主细胞提供,D正确。【高分必备点】1.遗传信息的转录和翻译:项目 转录 翻译 场所 主要在细胞核,线粒 体和叶绿体也可发生 核糖体 模板 DNA的一
8、条链 mRNA 碱基配 对方式 A-U、T-A、G-C、C-G A-U、U-A、G-C、C-G 产物 mRNA、tRNA、rRNA 多肽链 2.不同生物的中心法则:(1)细胞结构生物和DNA病毒:(2)烟草花叶病毒等RNA复制病毒:(3)艾滋病病毒等逆转录病毒:【规避失分点】1.含有氢键的核酸分子不只是DNA:DNA分子中含有氢键,tRNA中也含有氢键。2.转录过程不需要解旋酶:DNA复制需要解旋酶和DNA聚合酶,而转录只需要RNA聚合酶。3.密码子和反密码子的位置不同:(1)密码子:位于mRNA 上三个相邻的碱基。(2)反密码子:位于tRNA上与密码子互补配对的三个相邻碱基。4.不同细胞转录
9、和翻译发生场所不同:(1)真核细胞:核基因转录和翻译分别发生在细胞核和细胞质中的核糖体。(2)原核细胞:拟核基因可以边转录边翻译。【深挖增分点】基因、蛋白质与生物的性状的关系 说明:(1)生物的性状:基因+环境共同作用的结果。(2)基因型与表现型的关系:基因型相同,表现型可能不同。基因型不同,表现型也可能相同。【高分必做题】1.如图为基因的作用与性状的表现流程示意图。正确的选项是()A.过程是转录,它以DNA的两条链为模板、四种核苷酸为原料合成mRNA B.过程中只需要mRNA、氨基酸、核糖体、酶、ATP即可完成 C.人的镰刀型细胞贫血症是基因通过控制蛋白质的结构而直接控制性状 D.某段DNA
10、上发生了基因突变,则形成的mRNA、蛋白质一定会改变 高考命题猜押竞技场 C 是转录过程,它以DNA的一条链为模板、四种核糖核苷酸为原料合成mRNA,A错误;是翻译过程,除了需要mRNA、氨基酸、核糖体、酶、ATP外,还需要tRNA,B错误;人的镰刀型细胞贫血症是基因通过控制蛋白质的结构而直接控制性状,C正确;由于密码子的简并性等原因,某段DNA上发生了基因突变,其控制合成的蛋白质不一定会改变,D错误。2.用无机催化剂镍可将半胱氨酸tRNA复合物上的半胱氨酸还原成丙氨酸,若用还原后的丙氨酸tRNA复合物参与翻译过程,下列叙述正确的是()A.新合成的蛋白质的功能不会发生改变 B.还原后的复合物上
11、含有与半胱氨酸相对应的反密码子 C.一个核糖体可以同时结合3个以上的该复合物 D.反密码子与密码子的配对方式由tRNA上结合的氨基酸决定 B 还原后的丙氨酸tRNA复合物参与合成的蛋白质的半胱氨酸被丙氨酸替代,功能可能会发生变化,A项错误。该tRNA复合物上本来运输半胱氨酸,所以含有与半胱氨酸相对应的反密码子,B项正确。一个核糖体最多可以同时结合2个tRNA,C项错误。反密码子与密码子按碱基互补原则进行配对,与tRNA携带的氨基酸无关,D项错误。3.白斑综合征病毒严重危害对虾养殖业,该病毒经吸附蛋白与细胞膜上受体蛋 白的特异性结合而入侵宿主细胞。科研人员通过引入5-溴尿嘧啶(5-BU)诱变剂
12、提高对虾抗病能力。5-BU能产生两种互变异构体,一种是普通的酮式,一种是较 为稀有的烯醇式。酮式可与A互补配对,烯醇式可与G互补配对。下列叙述正确 的是()A.5-BU处理组对虾体细胞中的碱基数目会明显减少 B.5-BU处理组对虾体细胞DNA中(A+T)/(C+G)比值可能发生变化 C.5-BU诱变剂是通过干扰吸附蛋白基因表达来阻断病毒的吸附 D.宜选用健壮的成体对虾作为实验材料进行诱变实验 B 分析可知,5-BU处理组对虾体细胞中,酮式可与A互补配对,代替T作为原料,烯醇式可与G互补配对,代替C作为原料,因此细胞中的碱基数目不变,但是由于5-BU产生的两种互变异构体参与比例未知,因此(A+T
13、)/(C+G)的比值可能改变,A错误,B正确;根据以上分析可知,5-BU诱变剂是通过干扰对虾体细胞内DNA的复制诱导基因突变,使得对虾细胞膜上的受体蛋白结构改变,来阻断病毒的吸附,C错误;根据以上分析,宜选用幼体对虾作为实验材料进行诱变实验,D错误。4.科学家研究发现人体生物钟机理(部分)如图所示,下丘脑SCN细胞中,基因表达产物PER 蛋白浓度呈周期性变化,周期为24 h。下列分析正确的是()A.PER基因只存在于下丘脑SCN细胞中 B.过程需要解旋酶和RNA聚合酶 C.过程的产物不能直接作为过程的模板 D.图中的mRNA在核糖体上移动的方向是从右向左 C 人体所有细胞都是由同一个受精卵经有
14、丝分裂产生的,细胞中的基因都相同,故PER基因存在于所有细胞中,A错误;过程表示转录,需要RNA聚合酶的解旋和催化,不需要解旋酶,B错误;题图中为转录,可形成tRNA、mRNA和rRNA,为翻译,其中只有mRNA才可作为翻译的模板,C正确;根据题图中核糖体上多肽的长度可判断,题图中核糖体在mRNA上移动的方向是从右向左,D错误。5.美国科学家发现了一种名为RHOGD12的基因,诱导该基因在癌细胞内表达后,癌细胞会失去转移能力,从而有助于避免癌细胞在体内的扩散。该基因的作用最可能是()A.控制合成一种酶,促使癌细胞衰老、凋亡 B.控制合成一种激素,诱导癌细胞分化为正常组织 C.控制合成一种糖蛋白
15、,增强癌细胞间的黏着性 D.控制合成一种RNA,使癌细胞的DNA复制受阻 C 控制合成一种酶,促使癌细胞衰老、凋亡,与癌细胞的转移能力无关,A错误;激素调节生命活动,并不能改变细胞内的遗传物质,B错误;根据题意,诱导RHOGD12基因在癌细胞内表达后,“癌细胞会失去转移能力,从而有助于避免癌细胞在体内的扩散”,说明该基因可能控制合成一种糖蛋白,增强癌细胞间的黏着性,C正确;控制合成一种RNA,使癌细胞的DNA复制受阻,则癌细胞不能无限繁殖,D错误。6.用32P标记某植物体细胞(含12条染色体)的DNA分子双链,再将这些细胞转入不含32P的培养基中培养,在第二次细胞分裂的中期一个细胞中染色体携带
16、32P标记的情况是()A.带有32P标记的DNA分子数与染色体数相同 B.带有32P标记的染色体有6条 C.每条染色体的两条姐妹染色单体均带有32P标记 D.每条染色体中带有32P标记的DNA单链为0条或1条 A 亲代的DNA分子都被32P标记,放在不含32P的培养基中,复制一次后,每个DNA分子,一条链是32P,另一条链是31P;在第二次复制时,一个着丝点连着的两个DNA中,一个DNA分子的一条链含有32P,另一条链含有31P,另一个DNA分子的两条链都是31P。所以在第二次有丝分裂的中期,细胞中12条染色体都被32P标记,24个染色单体中有一半即12条被32P标记,综上分析,A正确,B、C
17、、D错误。7.DNA半保留复制过程是分别以解旋的两条链为模板,合成两个子代DNA分子,在复制起始点呈现叉子的形式,被称为复制叉。DNA连接酶可以将脱氧核苷酸片段连接在一起,如图表示某DNA分子复制的过程,下列说法错误的是()A.在复制叉的部位结合有解旋酶、RNA聚合酶 B.DNA复制过程中需要DNA连接酶的参与 C.前导链和后随链延伸的方向都是从5端向3端 D.该过程发生的场所不一定是细胞核、线粒体和叶绿体 A 复制叉处进行DNA的解旋、合成新链,所以需要解旋酶和DNA聚合酶,A错误;DNA复制过程中DNA单链的片段之间需要DNA连接酶相连接,B正确;DNA两条链的方向是相反的,C正确;DNA
18、复制可以发生在原核细胞中,D正确。8.放线菌素D能抑制mRNA的合成,如图表示在有和没有放线菌素D存在的情况下,海胆受精卵对14C-缬氨酸的掺入率比较实验的结果,下列有关叙述正确的 是()A.在受精卵发育前5 h,细胞中蛋白质的合成主要依赖新合成的mRNA B.在受精卵发育到10 h时,对照组细胞中含有新合成的mRNA C.放线菌素D处理组5 h后14C-缬氨酸掺入率下降的原因是细胞中无法合成mRNA D.放线菌素D主要在细胞质基质中发挥作用 B 由题图可知,受精卵发育的前5 h,对照组和放线菌素D处理组都在合成蛋白质,说明此时蛋白质合成的模板mRNA为原有RNA,因为放线菌素D处理组不能合成
19、新的mRNA,A错误;5 h后原有mRNA开始降解,蛋白质合成减少,但10 h时,对照组蛋白质合成开始增加,说明有新合成mRNA参与翻译过程,B正确;放线菌素D处理组5 h后蛋白质合成速率下降,主要是原有的mRNA被降解造成的,C错误;放线菌素D抑制mRNA的合成,而mRNA是转录的产物,场所主要是细胞核,D错误。9.(不定项选择)AID酶是一类胞嘧啶脱氧核苷酸脱氨酶,能引起碱基替换,机理 如图所示。下列叙述正确的是()A.两个子代DNA均发生了碱基对替换 B.子代DNA再复制后会出现T-A碱基对 C.两个子代DNA转录生成的RNA相同 D.两个子代DNA表达的蛋白可能不同 B、D 两个子代D
20、NA中只有一个发生了碱基对替换,A错误;两个子代DNA中,有一个相应位置的碱基对为U-A,根据碱基互补配对原则,如果以该DNA分子为模板进行复制,则复制后会出现T-A碱基对,B正确;两个子代DNA相应位置的碱基对为U-A和C-G,因此可知两者转录生成的RNA不同,C错误;由于两个子代DNA的碱基序列发生改变,即遗传信息发生了改变,所以两个子代DNA控制表达的蛋白可能不同,D正确。10.(不定项选择)在寒冷水域和温暖水域中生活的章鱼,二者K+通道的基因序列相同,但在相同强度的刺激下,K+通道灵敏度有很大差异。有关此现象做出的推测正确的是()A.基因相同,则其指导合成的蛋白质结构完全相同 B.基因
21、在进行转录和翻译后,产生的RNA或蛋白质会被加工 C.K+通道灵敏度的差异是基因和环境共同作用的结果 D.蛋白质功能的多样性有利于生物适应环境 B、C、D 因基因的选择性表达,故相同基因指导合成的蛋白质也不一定完全相同,A错误;基因的转录产物是RNA,翻译产物是蛋白质,两者形成后均会被加工,B正确;由题干信息可知,在寒冷水域和温暖水域中生活的章鱼基因序列相同,但在相同强度的刺激下,K+通道灵敏度有很大差异,可说明K+通道灵敏度的差异是基因和环境共同作用的结果,C正确;蛋白质是生命活动的主要承担者,其功能的多样性有利于生物适应不同的环境,D正确。11.(不定项选择)某研究小组进行“探究DNA复制
22、方式”的实验,结果如图所示。其中培养大肠杆菌的唯一氮源是14NH4Cl或15NH4Cl,a、b、c表示离心管编号,条 带表示大肠杆菌DNA离心后在离心管中的分布位置。下列叙述正确的是()A.本实验所用的技术包括同位素示踪技术和密度梯度离心技术 B.大肠杆菌在15NH4Cl培养液中培养多代后可得到a管所示结果 C.c管的结果表明该管中大肠杆菌的DNA包括14N/15N及15N/15N D.本实验结果可证明DNA分子的复制方式为半保留复制 A、B、D 用同位素15N(或14N)标记氯化铵,用密度梯度离心得到不同分布情况的DNA条带,A正确;大肠杆菌在带标记培养液中培养多代后,根据半保留复制的特点,
23、绝大部分条带为15N/15N,即重带,B正确;c管的结果包括一条中带和一条轻带,即为14N/15N和14N/14N,C错误;据图可知,存在中带,可说明DNA的复制方式为半保留复制,D正确。12.微RNA(miRNA)是真核生物中广泛存在的一类重要的基因表达调控因子。如图表示线虫细胞中微RNA(lin-4)调控基因lin-14表达的相关作用机制。请回答下列问题:(1)过程A需要酶、等物质,该过程还能发生在线虫细胞内 的 中;在过程B中能与发生碱基互补配对的分子 是 。(2)图中最终形成的上氨基酸序列 (填“相同”或“不同”)。图中 涉及的遗传信息的传递方向为 。(3)由图可知,微RNA调控基因l
24、in-14表达的机制是RISC-miRNA复合物抑制 过程。研究表明,线虫体内不同微RNA仅出现在不同的组织中,说明微 RNA基因的表达具有 性。【解析】(1)过程A为转录,需要的原料为核糖核苷酸,还需要ATP供能;线虫细胞中转录还可以发生在线粒体中;过程B是翻译,翻译过程中tRNA上的反密码子可与mRNA上的密码子碱基互补配对。(2)因为都是以为模板翻译的,模板一样,得到的产物一样;题图中遗传信息的传递包括转录和翻译。(3)由题图可知,RISC-miRNA复合物抑制翻译过程;线虫体内不同微RNA仅出现在不同的组织中,说明微RNA基因的表达有特异性。答案:(1)核糖核苷酸和ATP 线粒体 tR
25、NA (2)相同 DNARNA蛋白质 (3)翻译 特异(或选择)【学霸致胜题】1.研究人员在分离大肠杆菌的多聚核糖体时,发现核糖体与DNA及一些蛋白质复合物耦联在一起,形成复合结构,其组成如图所示。下列叙述错误的是()A.核糖体通过mRNA与质粒DNA发生耦联 B.大肠杆菌的转录过程和翻译过程同时进行 C.在mRNA上,核糖体的移动方向为ab D.启动子和终止子决定了翻译的开始和终止 D 由题图可知:核糖体通过mRNA与质粒DNA发生耦联,A正确;题图中转录形成的mRNA还没有与质粒DNA的模板链分离,就有多个核糖体与mRNA结合,说明大肠杆菌的转录过程和翻译过程同时进行,B正确;一个mRNA
26、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,且先结合的核糖体中合成的肽链最长,据此分析可知:在mRNA上,核糖体的移动方向为ab,C正确;启动子的作用是驱动基因转录出mRNA,终止子起到终止转录的作用,起始密码子和终止密码子决定了翻译的开始和终止,D错误。2.(不定项选择)为分析细胞中肽链合成过程中肽链的延伸方向,研究人员用含 3H的亮氨酸标记合成中的蛋白质(氨基酸序列已知)。适宜时间后从细胞中分离 出合成完成的此蛋白质的肽链,用蛋白酶处理肽链,获得6种肽段,检测不同肽段 3H的相对掺入量(肽段的放射性强度占这一肽段所有亮氨酸均被标记后的放射 强度的百分比)。用3H的相对掺入量对N端
27、至C端排序的肽段作图,结果如图所 示。关于此实验分析正确的是()A.3H标记的亮氨酸会同时掺入多条正在合成的肽链中 B.亮氨酸在肽链中分布不均,故不能直接比较各肽段的放射性强度 C.带3H标记的完整肽链被蛋白酶处理后得到的六个肽段也均具有放射性 D.离C端近的肽段上3H相对掺入量高,可推测肽链合成从N端开始 A、B、D 3H标记的亮氨酸会同时掺入多条正在合成的肽链中,A正确;3H的相对掺入量亮氨酸在肽链中分布不均,故不能直接比较各肽段的放射性强度,B正确;由于六个肽段的3H的相对掺入量没有达到100%,故不能确定六个肽段均具有放射性,C错误;N端比C端的肽段上3H相对掺入量更少,可推测肽链合成
28、从N端开始,D正确。3.朊病毒可引起库鲁病和羊瘙痒病,病理特征是脑组织空泡化呈海绵状,蛋白质形态异常。近年来,科学家发现其致病机理如图所示,请回答:(1)图1中的物质3依次通过 (填细胞器名 称)的加工形成具有一定空间结构的正常蛋白质1和2,蛋白质1和2形成的复合物 可以辅助4终止密码子发挥作用,从而使 过程停止。(2)图2中的6就是一种朊病毒,它与 结合,阻止核糖体识别4,所 以与物质3相比,物质7的改变是 。(3)上述过程中正常蛋白质1和2的作用表明,在分子水平上机体维持稳态存在 调节机制。【解析】(1)核糖体形成的肽链进入内质网加工成具有一定空间结构的蛋白质,再进入高尔基体进行进一步加工。由题图可知,蛋白质1和2形成的复合物可以辅助4终止密码子发挥作用,从而使翻译停止。(2)6朊病毒能与蛋白质2结合,导致其不能和蛋白质1形成复合物,不能辅助4终止密码子发挥作用,不能使翻译停止,从而使肽链变长。(3)在一个系统中,系统本身的工作效果,反过来又作为信息调节该系统的工作,这种调节方式叫作反馈调节。上述过程中正常蛋白质1和2的作用表明,在分子水平上机体稳态存在反馈调节机制。答案:(1)内质网、高尔基体(顺序错不可)翻译(2)2(蛋白质)多肽链延长(或多肽链含有更多的氨基酸)(3)(负)反馈
