二十 基因的表达(30分钟100分)
一、选择题：本题共9小题，每小题4分，共36分。每小题只有一个选项符合题目要求。1.遗传信息表达的过程中，mRNA的三个碱基是5′—UAC—3′，则DNA模板链上对应的三碱基是()A.5′—GTA—3′B.5′—CAT—3′C.5′—CUT—3′D.5′—GUA—3′
【解析】选A。mRNA的三个碱基是5′—UAC—3′，而mRNA与转录的模板DNA单链是方向相反、碱基互补的，所以DNA模板链上对应的三个碱基是5′—GTA—3′。
【方法技巧】判断核糖体的移动方向的技巧(1)只有一个核糖体的情况下，可根据tRNA进入和离开核糖体的方向相反判断。(2)若为多聚核糖体，可根据核糖体上已合成的肽链的长度判断，由短肽向长肽的方向移动。
2.如图是真核生物细胞核中某物质的合成过程图，据图判断下列说法正确的是()A.图示过程为转录B.图中②是以4种脱氧核苷酸为原料合成的C.如果图中③表示酶分子，则它的名称是DNA聚合酶D.图中的②只能是mRNA
【解析】选A。分析题图可知，根据产物为单链可判断此过程为转录。图中②代表RNA，是以4种核糖核苷酸为原料合成的。图中③是RNA聚合酶。转录的产物包括mRNA、tRNA、rRNA3种。
3.(创新性·基因沉默)(2020·青岛模拟)基因沉默是真核生物细胞基因表达调节的一种重要手段。如图甲是由双链RNA(dsRNA)介导的、由特定酶参与的特异性基因沉默现象，最终阻断基因的表达。图乙为利用基因工程反向插入目的基因来抑制目的基因表达的示意图。下列说法正确的是()
A.基因沉默一定是通过mRNA的降解来实现的B.图甲中的降解过程需要解旋酶和RNA聚合酶C.反向插入目的基因和目的基因二者转录的模板相同D.mRNA1和mRNA2上的A+U占全部碱基的比例是相同的
【解析】选D。图甲表示通过目标mRNA被降解实现基因沉默，图乙表示通过互补mRNA的合成，使目标mRNA与互补mRNA配对结合造成基因沉默，A错误；RNA聚合酶是合成RNA所需的酶，不用在RNA降解的过程中，B错误；反向插入目的基因转录出的mRNA与目的基因转录出的mRNA互补，所以二者转录模板应该互补，并不相同，C错误；mRNA1和mRNA2是互补mRNA，且在mRNA互补过程中，碱基A与U配对，所以两条mRNA上的A+U占全部碱基的比例是相同的，D正确。
【拓展延伸】关于转录的几点提示(1)转录并不是转录整个DNA，只是转录DNA中有遗传效应的片段即基因。(2)完成正常使命的RNA易迅速降解，保证生命活动的有序进行。(3)转录的产物不只是mRNA，还有tRNA和rRNA。(4)转录的模板：同一DNA分子中，转录的模板链不是固定的一条。也就是说，可能一个基因转录是以DNA的一条链为模板，另一个基因的转录是以同一个DNA的另一条链为模板。
4.一个mRNA分子有m个碱基，其中G+C有n个；由该mRNA合成的蛋白质有两条肽链。则其模板DNA分子的A+T数、合成蛋白质时脱去的水分子数分别是()A.m、(m/3)-1B.m、(m/3)-2C.2(m-n)、(m/3)-1D.2(m-n)、(m/3)-2
【解析】选D。mRNA分子中有m个碱基，其中G+C的数目为n个，则A+U的数目为(m-n)个，故模板DNA中A+T数目为2(m-n)个。根据mRNA碱基数目∶蛋白质中氨基酸数目=3∶1可知，氨基酸数目为m/3个。脱去水分子数=氨基酸数-肽链数=(m/3)-2。
【知识总结】基因表达计算中的三个“看清楚”(1)看清楚DNA上的碱基单位，是“对”数还是“个”数。(2)看清楚是mRNA上“密码子”的个数，还是“碱基”个数。(3)看清楚是合成蛋白质所需的“氨基酸”的个数，还是“种类数”。
5.(2020·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图中遗传信息流动以外的途径
【解析】选C。所有细胞生物的遗传物质都是DNA，其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图中遗传信息流动以外的途径，D正确。
【知识总结】不同细胞或生物的中心法则(1)能分裂的细胞及噬菌体等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：
(3)HIV等逆转录病毒的中心法则：(4)不能分裂的细胞的中心法则：
6.(2021·菏泽模拟)下列关于基因控制蛋白质合成过程的相关叙述，正确的是()A.图中①②③所遵循的碱基互补配对原则相同B.①②③能在线粒体、叶绿体和原核细胞中进行C.tRNA、rRNA和mRNA分子中都含有氢键D.一条mRNA可与多个核糖体结合共同合成一条肽链，提高翻译效率
【解析】选B。①表示DNA分子的复制过程，该过程中的碱基配对方式为A—T、T—A、C—G、G—C；②表示转录过程，该过程中的碱基配对方式为A—U、T—A、C—G、G—C；③表示翻译过程，该过程中的碱基配对方式为A—U、U—A、C—G、G—C，A错误；线粒体、叶绿体和原核细胞中都含有DNA和核糖体，因此①②③能在线粒体、叶绿体和原核细胞中进行，B正确；mRNA为单链且无折叠区，因此分子中不含氢键，C错误；一条mRNA可与多个核糖体结合同时合成多条相同的肽链，提高翻译效率，D错误。
7.如图为基因的作用与性状的表现流程示意图。请据图分析，下列有关叙述不正确的是()A.①过程是转录，形成RNAB.③过程中只需要mRNA、氨基酸、核糖体、酶、ATP即可完成C.基因控制性状的两条途径均涉及转录和翻译过程D.rRNA的合成与核仁有关
【解析】选B。①过程是转录，以DNA的一条链为模板合成RNA，A项正确；③过程还需要tRNA识别、搬运特定的氨基酸，B项错误；基因控制性状的两条途径均涉及蛋白质的合成，涉及转录和翻译过程，C项正确；rRNA的合成与核仁有关，D项正确。
8.柳穿鱼花的形态结构与Lcyc基因的表达直接相关。如图所示为体内Lcyc基因序列相同的柳穿鱼植株A和植株B。除了花的形态结构不同，其他方面基本相同。下列说法不正确的是()
A.两株柳穿鱼体内的Lcyc基因表达时期不同B.柳穿鱼的叶肉细胞内不存在Lcyc基因C.植株B的Lcyc基因不表达的原因是它被高度甲基化了D.两植株杂交，F2中有少部分的花与植株B相似
【解析】选B。植株A的Lcyc基因在开花时表达，植株B的Lcyc基因不表达，A正确；柳穿鱼的所有细胞内都有该基因，B错误；植株B的Lcyc基因不表达的原因是它被高度甲基化(Lcyc基因有多个碱基连接甲基基团)了，C正确；A、B两植株杂交，F1的花与植株A相似，F2中大部分与植株A相似，少部分与植株B相似，D正确。
9.研究发现，人类的常染色体中几乎每一对核苷酸对都会发生转录现象。能稳定存在的转录产物中信使RNA不超过2%，其余绝大部分为非编码RNA(ncRNA)，目前关于ncRNA的分类一种是依据其表达特点及功能，将其划分为组成型ncRNA和调节型ncRNA；另一种是依据ncRNA分子大小划分为lncRNA和小分子非编码RNA。在人体内，lncRNA在数量上占全部ncRNA转录的大部分。根据以上资料分析，下列说法不合理的是()
A.核DNA的转录产物既有信使RNA也有ncRNA，可能还有别的产物B.ncRNA可能是常染色体上DNA的无效应片段转录的产物C.信使RNA和ncRNA都有表达功能，但表达产物的结构和功能不同D.常染色体中核苷酸的转录产物大部分是lncRNA，由此可见lncRNA是所有的RNA
【解析】选D。核DNA的转录产物既有信使RNA也有ncRNA，可能还有别的产物如tRNA，A正确；人体内转录产物大部分为ncRNA，ncRNA可能是常染色体上DNA的无效应片段转录的产物，B正确；信使RNA和ncRNA都有表达功能，但表达具有选择性，结果是产物的结构和功能不同，C正确；根据题干信息可知，RNA分为信使RNA和非编码RNA(ncRNA)，ncRNA包括lncRNA和小分子非编码RNA，D错误。
二、选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。每小题有一个或多个选项符合题目要求。10.如图是两种细胞中主要遗传信息的表达过程。据图分析，下列叙述不正确的是()
A.两种表达过程均主要由线粒体提供能量，由细胞质提供原料B.甲细胞没有以核膜为界限的细胞核，所以转录、翻译同时发生在同一空间内C.乙细胞的基因转录形成的mRNA需要穿过核膜才能进入细胞质D.甲、乙细胞均需要RNA聚合酶
【解析】选A、C。从题图中可以看出，甲细胞是原核细胞，乙细胞是真核细胞，则甲细胞不含线粒体，A错误；原核细胞的转录和翻译都发生在细胞质中，B正确；乙细胞翻译的场所为细胞质中的核糖体，细胞核基因转录出来的mRNA必须通过核孔才能进入细胞质，C错误；甲、乙细胞内均存在转录过程，均需要RNA聚合酶，D正确。
11.(2021·大连模拟)下列关于基因与性状之间的关系的叙述错误的是()A.基因与性状是一一对应的关系B.基因可通过控制蛋白质的结构来控制生物体的性状C.基因可通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物体的性状D.生物体的性状既受基因的控制，也受环境条件的影响
【解析】选A。基因与性状之间不是简单的一一对应的关系，有可能多对基因控制一对相对性状，A错误；基因可通过控制蛋白质的结构来控制生物体的性状，B正确；基因可通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物体的性状，C正确；生物体的性状既受基因的控制，也受环境条件的影响，D正确。
12.(创新性·甲基化)(2020·山东新高考全真模拟)黄色小鼠(AA)与黑色小鼠(aa)杂交，产生的F1(Aa)不同个体出现了不同体色。研究表明，不同体色的小鼠A基因的碱基序列相同，但A基因上二核苷酸(CpG)胞嘧啶有不同程度的甲基化(如图)现象出现，甲基化不影响基因DNA复制。有关分析正确的是()
A.F1个体体色的差异与A基因甲基化程度有关B.甲基化可能影响RNA聚合酶与该基因的结合C.碱基甲基化影响碱基互补配对过程D.甲基化是引起基因突变的常见方式
【解析】选A、B。F1(Aa)不同个体出现了不同体色，A基因上二核苷酸(CpG)胞嘧啶有不同程度的甲基化现象出现，F1个体体色的差异与A基因甲基化程度有关，A正确；RNA聚合酶与该基因的启动子结合，但是启动子部位甲基化可能会导致RNA聚合酶不能与该基因结合，B正确；看图可知：碱基甲基化不影响碱基互补配对过程，C错误；甲基化影响基因表达，不影响DNA复制，不会引起基因突变，D错误。
三、非选择题：本题共2小题，共46分。13.(18分)(综合性·遗传信息的传递与表达)如图为生物体内遗传信息的传递与表达过程，请据图回答下列问题：
(1)比较图一与图二，所需要的条件除模板有所不同之外，______和______也不同。图二过程进行时碱基之间遵循_____________原则。(2)与图一中A链相比，C链特有的化学组成是______和________。(3)图三所示的是遗传信息传递与表达的规律，被命名为________。过程②必需的酶是________，其中可在人体正常细胞内发生的过程有______(填序号)。(4)基因中由于碱基缺失导致一种转运蛋白异常，使个体患上囊性纤维化，体现了基因控制性状的方式是_______________________________________。
【解析】分析图一表示转录过程，即在细胞核内，以DNA一条链为模板，按照碱基互补配对原则，合成RNA的过程；图二表示DNA自我复制，即在细胞核内，以DNA两条链为模板，按照碱基互补配对原则，合成DNA的过程；分析图三，①表示DNA自我复制，②表示逆转录，③表示转录，④表示RNA自我复制，⑤表示翻译。
(1)图一是基因表达过程中的转录，模板是DNA的一条链，原料是4种核糖核苷酸，还需要RNA聚合酶；图二是DNA复制过程，模板是DNA的双链，需要DNA聚合酶等，原料为4种脱氧核苷酸；所以所需要的条件中模板、酶和原料等不同。图二过程进行时碱基之间遵循碱基互补配对原则。(2)图一中C链(RNA)与A链(DNA)相比，C链特有的化学组成物质是核糖和尿嘧啶。(3)图三所示的是中心法则，过程②(逆转录)必需的酶是逆转录酶，人体正常细胞内发生的过程有复制①、转录③、翻译⑤。
(4)基因中由于碱基缺失导致一种转运蛋白异常，使个体患上囊性纤维化，体现了基因控制性状的方式是基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。
答案：(1)酶 原料 碱基互补配对(2)核糖 尿嘧啶(3)中心法则 逆转录酶 ①③⑤(4)基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状
14.(28分)豌豆的圆粒和皱粒是由等位基因R、r控制的相对性状，当R基因插入一段外来DNA片段时就成为r基因。豌豆种子圆粒性状的产生机制如图所示。据图回答相关问题：
(1)a过程被称为__________，需要用到的酶为______，与DNA复制相比，a过程特有的碱基互补配对方式是______。(2)b过程发生的场所是________，所需要的原料是______，它是通过______转运到核糖体中。(3)已知蔗糖甜度比淀粉高，所以新鲜豌豆选择______(填“圆粒”或“皱粒”)的口味更佳。图示过程体现了基因通过________，进而控制生物性状。
【解析】(1)a过程是由基因R形成单链RNA的过程，所以表示的是转录，用到的是RNA聚合酶。与DNA复制相比，此过程特有的碱基互补配对方式是A-U。(2)b过程是由mRNA形成淀粉分支酶即蛋白质的过程，即翻译，发生在核糖体上，该过程所需要的原料是氨基酸，运载氨基酸的工具是tRNA。(3)由图可知圆粒是因为淀粉吸水而涨大的，已知蔗糖甜度比淀粉高，所以新鲜豌豆选择皱粒的会更甜。图示过程体现的是基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物性状。
答案：(1)转录RNA聚合酶A-U(2)核糖体 氨基酸tRNA(3)皱粒 控制酶的合成来控制代谢过程
【加固训练】DNA甲基化是指在DNA甲基化转移酶(Dnmt)的作用下将甲基(—CH3)选择性地添加至DNA上的过程，是一种基本的表观遗传学修饰。在不改变DNA序列的前提下控制基因的表达，在多个生物学过程中发挥重要作用。DNA异常甲基化与肿瘤的发生、发展、细胞癌变有着密切的联系。回答下列问题：
(1)在Dnmt的催化下，DNA中的C—G两个核苷酸的胞嘧啶被选择性地添加甲基，形成5-甲基胞嘧啶，5-甲基胞嘧啶脱氨基生成胸腺嘧啶，该变异属于________。与正常DNA分子相比，上述变异产生的DNA的稳定性______(填“低”或“高”)。若一个DNA分子中的一个C—G中的胞嘧啶甲基化后，又发生脱氨基生成了胸腺嘧啶，则该DNA分子经过N次复制后，所产生的子代DNA分子中正常的DNA占______。
(2)大多数脊椎动物基因组DNA都有少量的甲基化胞嘧啶，且甲基化位点可随DNA的复制而遗传，这是因为DNA复制后，______可将新合成的未甲基化的位点进行甲基化，从而控制基因的正常表达。
(3)如图表示控制Dnmt的基因内部和周围的DNA片段情况。图中数字表示千碱基对(单位：kb)，基因长度共8kb。已知该基因转录的直接产物mRNA中与d区间对应的区域会被加工切除，而成为成熟的mRNA。图中起始密码子对应位点________(填“是”或“不是”)RNA聚合酶结合的位点，由该基因控制合成的Dnmt是由______个氨基酸脱水缩合形成的。
【解析】(1)根据题中信息分析可知，该变异是由碱基对替换引起的基因突变。由于突变过程中是由“C”变为“T”，因此突变基因中C—G减少、T—A增加，又因C—G有三个氢键、T—A有两个氢键，且氢键越多、DNA越稳定，因此突变的DNA稳定性低。由于刚突变的DNA分子的一条链是正常的，另一条链中的C变为T，复制时以正常链为模板所得到的子代DNA均正常，而以突变链为模板所得到子代DNA均异常，由此得出突变DNA经过N次复制后，所产生的子代DNA分子中正常的DNA占1/2。(2)根据题干信息可判断DNA甲基化转移酶可以使
DNA甲基化。(3)RNA聚合酶能够识别转录起点对应的DNA位点(启动子)并与之结合，不是起始密码子对应的位点。转录时由起始密码子对应位点开始，到终止密码子对应位点结束，除去d段，共有(2.0-1.7)+(5.8-5.2)=0.9(k)个碱基，即900个碱基，由于一个密码子由相邻3个碱基构成，且终止密码子不编码氨基酸，故得出该酶由900÷3-1=299(个)氨基酸脱水缩合而成。
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答案：(1)基因突变 低1/2(2)DNA甲基化转移酶(Dnmt)(3)不是299
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