第4章 基因的表達 理清本章架構 初識概念體系·具備系統(tǒng)思維 第1節(jié)　基因指導蛋白質的合成 【主干知識梳理】 一、RNA的結構與種類 1．RNA的結構 2．RNA與DNA的比較 3．RNA的種類及其作用 (1) (2) (3) 二、遺傳信息的轉錄 1．概念圖解 2．過程 三、遺傳信息的翻譯 1．密碼子 (1)概念：mRNA上決定1個氨基酸的eq \a\vs4\al(3)個相鄰的堿基。 (2)eq \a\vs4\al(　種類,?共64種?)eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(起始密碼子：AUG?甲硫氨酸?、GUG,　?纈氨酸?,終止密碼子：UAA、UAG、UGA,其他密碼子)) 2．tRNA：RNA鏈經過折疊，看上去像三葉草的葉形，其一端是攜帶氨基酸的部位，另一端有3個相鄰的堿基可以與mRNA上的密碼子互補配對，叫作反密碼子。 3．翻譯 (1)概念圖解： (2)過程： 四、中心法則 1．提出者：克里克。 2．圖解： 3．中心法則的發(fā)展 補充后的中心法則圖解 4．生命是物質、能量和信息的統(tǒng)一體 在遺傳信息的流動過程中，DNA、RNA是信息的載體，蛋白質是信息的表達產物，而ATP為信息的流動提供能量。 【教材微點發(fā)掘】 1.如圖為tRNA的結構示意圖(教材第67頁圖46變式)，據圖回答有關問題： (1)圖中的tRNA攜帶的氨基酸是甲硫氨酸，判斷依據是圖中tRNA的反密碼子是UAC，其對應的密碼子是AUG，根據密碼子表可以確定AUG是甲硫氨酸的密碼子。 (2)在tRNA中是否只有反密碼子這3個堿基？是否存在氫鍵？ 提示：tRNA是RNA鏈經折疊形成的，除一端的反密碼子外，還有其他堿基。在折疊區(qū)域堿基配對，存在氫鍵。 (3)每種tRNA只能識別并轉運eq \a\vs4\al(一)種氨基酸，每種氨基酸可能由一種或幾種tRNA轉運。 (4)為什么說tRNA是真正起“翻譯”作用的結構？ 提示：運輸氨基酸的工具是tRNA，它一端有反密碼子，能和mRNA上的密碼子相識別，一端能攜帶氨基酸，因此tRNA是真正起“翻譯”作用的結構。 2．下圖表示一個mRNA分子上結合多個核糖體，同時合成多條多肽鏈的現象(教材第69頁旁欄圖)。請回答有關問題： (1)圖中每個核糖體是共同合成一條多肽鏈，還是分別合成一條完整的多肽鏈？ 提示：每個核糖體分別合成一條完整的多肽鏈。 (2)圖中合成的4條多肽鏈是否相同？判斷依據是什么？ 提示：相同，因為它們結合的模板mRNA相同。 (3)圖中翻譯的方向是從左向右，判斷的依據是多肽鏈的長短，長的翻譯在前。 (4)圖中所示的翻譯特點，其意義是少量的mRNA分子就可以迅速合成大量的蛋白質。 教材問題提示 思考·討論1(教材第66頁) 1．可以從所需條件、過程中的具體步驟所表現出的規(guī)律等角度進行分析。例如，轉錄與復制都需要模板，都遵循堿基互補配對原則，等等。其中，堿基互補配對原則能夠保證遺傳信息傳遞的準確性。 2．DNA復制所需要的原料是4種游離的脫氧核苷酸，所需要的酶是解旋酶和DNA聚合酶等；轉錄所需要的原料是4種游離的核糖核苷酸，所需要的酶是RNA聚合酶。 3．轉錄時，游離的核糖核苷酸與DNA模板鏈上的堿基互補配對。因此，轉錄成的RNA的堿基與DNA模板鏈的堿基是互補配對的關系。該RNA的堿基序列與DNA另一條鏈(非模板鏈)的堿基序列的區(qū)別是RNA鏈上的堿基U，對應在非模板鏈上的堿基是T。 思考·討論2(教材第67頁) 1．這是一道開放性問題，可以從增強密碼子容錯性的角度來解釋，當密碼子中有一個堿基改變時，由于密碼子的簡并性，可能并不會改變其對應的氨基酸；也可以從密碼子的使用頻率來考慮，當某種氨基酸使用頻率高時，幾種不同的密碼子都編碼同一種氨基酸可以保證翻譯的速度。 2．這是一道開放性問題，根據這一事實能想到地球上幾乎所有的生物都共用一套遺傳密碼，說明當今生物可能有著共同的起源，或生命在本質上是統(tǒng)一的，等等。 新知探究(一)　遺傳信息的轉錄 【拓展·深化】 1．轉錄的場所、條件和產物 2．轉錄有關問題分析 (1)轉錄不是轉錄整個DNA，而是轉錄其中的基因。不同種類的細胞，由于基因的選擇性表達，mRNA的種類和數量不同，但tRNA和rRNA的種類沒有差異。 (2)細胞核中轉錄形成的RNA通過核孔進入細胞質，穿過0層膜，需要能量。 (3)完成正常使命的mRNA易迅速降解，保證生命活動的有序進行。 (4)質基因(線粒體和葉綠體中的基因)控制蛋白質合成過程時也進行轉錄。 (5)mRNA與DNA模板鏈堿基互補，但與非模板鏈堿基序列基本相同，只是用U代替T。 (6)轉錄時，邊解旋邊轉錄，單鏈轉錄。 3．三類核糖核酸的比較 [思考·探究] (1)RNA為什么適合做DNA的信使？ 提示：①RNA一般為單鏈，比DNA短，可以通過核孔從細胞核進入細胞質。②RNA是另一種核酸，也是由四種核苷酸組成的，也可以儲存大量的遺傳信息。③RNA與DNA之間也遵循堿基互補配對原則。 (2)轉錄成的RNA的堿基序列，與作為模板的DNA單鏈的堿基序列有何關系？與DNA的另一條鏈的堿基序列相比有哪些異同？ 提示：①轉錄成的RNA的堿基序列，與作為模板的DNA單鏈的堿基序列互補配對。②相同點：a.堿基數目相等；b.都含A、G、C 3種堿基。不同點：RNA中含有U，DNA中含有T。 【典題·例析】 [例1]　下列關于洋蔥根尖細胞遺傳信息轉錄過程的敘述，正確的是(　　) A．一個DNA可轉錄出多個不同類型的RNA B．以完全解開螺旋的一條脫氧核苷酸鏈為模板 C．轉錄終止時成熟的RNA從模板鏈上脫離下來 D．可發(fā)生在該細胞的細胞核、線粒體和葉綠體中 [解析]　基因是有遺傳效應的DNA片段，一個DNA分子上有多個基因，不同基因轉錄形成的RNA不同，因此一個DNA分子經過轉錄可以形成多個不同類型的RNA分子，A正確；一個DNA分子上有多個基因，轉錄時不會完全解開螺旋，且轉錄過程中邊解旋邊轉錄，B錯誤；真核生物細胞核內轉錄出的RNA，需要在核中加工后形成成熟的RNA，C錯誤；洋蔥根尖細胞無葉綠體，D錯誤。 [答案]　A [例2]　下圖表示細胞核中所完成的mRNA的形成過程示意圖，有關敘述正確的是(　　) A．圖中RNA聚合酶的移動方向是從左向右 B．圖中RNA與a鏈堿基互補 C．圖示RNADNA雜交區(qū)域中DNA上的A與RNA上的T配對 D．DNA雙螺旋解開需要解旋酶的參與，同時消耗能量 [解析]　依圖示可知，RNA聚合酶的移動方向是從左向右，A正確；RNA與a鏈上堿基除U與T不同外，其他堿基相同，不能互補，B錯誤；圖示RNADNA雜交區(qū)域中DNA上的A與RNA上的U配對，C錯誤；RNA聚合酶本身具有解旋功能，轉錄不需要解旋酶的參與，D錯誤。 [答案]　A 易錯提醒————————————————————————————————— 與轉錄有關的兩個注意點 (1)轉錄時，需要解旋，但不需要解旋酶參與。因為RNA聚合酶本身就兼有解旋的作用。 (2)轉錄時，RNA子鏈的延伸方向為5′端→3′端，與RNA聚合酶的移動方向一致。 ————————————————————————————————————— 【應用·體驗】 1．如圖表示在人體細胞核中進行的某一生命過程，據圖分析，下列說法錯誤的是(　　) A．該過程可發(fā)生在線粒體內 B．該過程與DNA復制時堿基互補配對方式完全相同 C．該過程涉及ATP的消耗 D．游離的核糖核苷酸隨機地與DNA鏈上的堿基相撞 解析：選B　題圖所示為人體細胞中發(fā)生的轉錄過程。該過程主要發(fā)生在細胞核中，還可以發(fā)生在線粒體中，A正確；該過程的堿基互補配對方式有A—U，而DNA復制過程沒有，B錯誤；轉錄過程需要消耗ATP，C正確；在轉錄過程中，游離的核糖核苷酸隨機地與DNA鏈上的堿基相撞，D正確。 2．下列關于真核細胞中轉錄的敘述，錯誤的是(　　) A．tRNA、rRNA和mRNA都從DNA轉錄而來 B．同一細胞中兩種RNA的合成有可能同時發(fā)生 C．細胞中的RNA合成過程不會在細胞核外發(fā)生 D．轉錄出的RNA鏈與模板鏈的相應區(qū)域堿基互補 解析：選C　轉錄是以DNA的一條鏈為模板合成RNA的過程，產物包括tRNA、rRNA和mRNA，A正確；三種RNA對應的基因不同，同一細胞中兩種RNA的合成有可能同時發(fā)生，B正確；真核細胞的線粒體、葉綠體中含有DNA，也可以通過轉錄合成RNA，C錯誤；轉錄過程遵循堿基互補配對原則，轉錄出的RNA鏈與模板鏈的相應區(qū)域堿基互補，D正確。 新知探究(二)　遺傳信息的翻譯 【探究·深化】 [問題驅動]　 如圖是翻譯過程的示意圖，請據圖回答下列問題： (1)圖甲中Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ分別是哪種分子或結構？ 提示：Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ分別是tRNA、核糖體、多肽鏈。 (2)Ⅲ是mRNA，其中的起始密碼子和終止密碼子分別是什么？它們都能決定氨基酸嗎？ 提示：起始密碼子：AUG，編碼甲硫氨酸；終止密碼子：UAA，不編碼氨基酸。 (3)圖乙中①⑥分別是什么分子或結構？核糖體移動的方向是怎樣的？ 提示：①⑥分別是mRNA、核糖體；核糖體移動的方向是由右向左。 (4)最終合成的多肽鏈②③④⑤的氨基酸序列相同嗎？為什么？ 提示：相同；因為它們的模板是同一條mRNA。 [重難點撥]　 (一)轉錄與翻譯的比較 (二)遺傳信息、密碼子、反密碼子的比較 (三)轉錄、翻譯過程中的四個易錯點 (1)轉錄的產物不只是mRNA，還有tRNA、rRNA，但只有mRNA攜帶遺傳信息，3種RNA都參與翻譯過程，只是作用不同。 (2)翻譯過程中mRNA并不移動，而是核糖體沿著mRNA移動，進而讀取下一個密碼子。 (3)轉錄和翻譯過程中的堿基配對不是A—T，而是A—U。 (4)并不是所有的密碼子都決定氨基酸，其中終止密碼子不決定氨基酸。 (四)原核生物與真核生物基因轉錄和翻譯的辨別 (1)真核細胞的轉錄主要發(fā)生在細胞核中，翻譯發(fā)生在細胞質中，在空間和時間上被分隔開進行，即先轉錄后翻譯。 (2)原核細胞的轉錄和翻譯沒有分隔，可以同時進行，即邊轉錄邊翻譯。過程如圖所示： 圖中①是DNA模板鏈，②③④⑤表示正在合成的4條mRNA，每條mRNA上有多個核糖體同時進行翻譯，翻譯的方向是從下到上。 【典題·例析】 [例1]　下圖表示某細胞內發(fā)生的一系列生理變化，X 表示某種酶。據圖分析，下列有關敘述錯誤的是(　　) A．X為RNA聚合酶，該酶主要在細胞核中發(fā)揮作用 B．該圖中最多含5 種堿基、8種核苷酸 C．過程Ⅰ僅在細胞核內進行，過程Ⅱ僅在細胞質內進行，圖中X 和核糖體的移動方向相同 D．b部位發(fā)生的堿基配對方式可有T—A、A—U、C—G、G—C [解析]　圖中過程Ⅰ表示轉錄，其中a為DNA分子，b為DNA模板鏈，X為RNA聚合酶。轉錄主要在細胞核內進行，因此RNA聚合酶主要存在于細胞核，A正確。該圖中含有DNA分子和RNA分子，因此最多含5種堿基(A、C、G、T、U)和8種核苷酸，B正確。過程Ⅰ為轉錄，主要在真核生物的細胞核內進行；過程Ⅱ為翻譯，在細胞質中的核糖體上進行，圖示中X 和核糖體的移動方向相同，C錯誤。b部位表示以DNA的一條鏈為模板形成mRNA的過程，發(fā)生的堿基配對方式可有T—A、A—U、C—G、G—C，D正確。 [答案]　C [例2]　已知AUG、GUG為起始密碼子，UAA、UGA、UAG為終止密碼子。某原核生物的一個信使RNA堿基排列順序如下：A—U—U—C—G—A—U—G—A—C……(40個堿基)……C—U—C—U—A—G—A—U—C—U，此信使RNA控制合成的一條多肽鏈失去的水分子的個數為(　　) A．20個　　　　　　　 B．15個 C．16個 D．18個 [解析]　該信使RNA堿基序列為A—U—U—C—G—A—U—G—A—C……(40個堿基)……—C—U—C—U—A—G—A—U—C—U，已知AUG、GUG為起始密碼子，UAA、UGA、UAG為終止密碼子，則該序列的第6、7、8三個堿基構成起始密碼子(AUG)，倒數第5、6、7三個堿基構成終止密碼子(UAG)，即編碼氨基酸的堿基個數為5＋40＋3＝48，則此信使RNA控制合成的蛋白質含氨基酸的個數為48÷3＝16。該肽鏈在脫水縮合過程中產生的水分子數＝氨基酸數－肽鏈數＝16－1＝15。故選B。 [答案]　B 方法規(guī)律————————————————————————————————— 基因表達過程中的相關數量計算 由上圖可知，在不考慮終止密碼子等條件下，基因中堿基數目∶mRNA堿基數目∶蛋白質中氨基酸數目＝6∶3∶1。 由于在一段多肽鏈對應的mRNA中含有不編碼氨基酸的序列(如終止密碼子)，在其對應的DNA中，還含有一些不能轉錄為mRNA 的DNA片段。因此，如果蛋白質中的氨基酸數為n，則對應的mRNA分子中的堿基數最少為3n，DNA(基因)中的堿基數最少為6n。 ————————————————————————————————————— 【應用·體驗】 1．(2023·全國乙卷)已知某種氨基酸(簡稱甲)是一種特殊氨基酸，迄今只在某些古菌(古細菌)中發(fā)現含有該氨基酸的蛋白質。研究發(fā)現這種情況出現的原因是，這些古菌含有特異的能夠轉運甲的tRNA(表示為tRNA甲)和酶E。酶E催化甲與tRNA甲結合生成攜帶了甲的tRNA甲(表示為甲tRNA甲)，進而將甲帶入核糖體參與肽鏈合成。已知tRNA甲可以識別大腸桿菌mRNA中特定的密碼子，從而在其核糖體上參與肽鏈的合成。若要在大腸桿菌中合成含有甲的肽鏈，則下列物質或細胞器中必須轉入大腸桿菌細胞內的是(　　) ①ATP　②甲?、跼NA聚合酶　④古菌的核糖體?、菝窫的基因?、辴RNA甲的基因 A．②⑤⑥ B．①②⑤ C．③④⑥ D．②④⑤ 解析：選A　據題意可知，若要在大腸桿菌中合成含有甲的肽鏈，需要加入特殊的氨基酸——甲作為合成肽鏈的原料；需要加入tRNA甲的基因，該基因經轉錄后可產生轉運甲的tRNA；還需要加入酶E的基因，酶E的基因經表達后可產生酶E，酶E可催化甲與tRNA甲結合生成甲-tRNA甲，進而將甲帶入核糖體參與肽鏈合成；合成肽鏈過程中所需的能量(ATP)、RNA聚合酶、核糖體均由大腸桿菌提供，故必須加入②⑤⑥，A符合題意。 2．如圖表示某DNA片段遺傳信息的傳遞過程，①～⑤表示物質或結構，a、b、c表示生理過程。請據圖回答下列問題(可能用到的密碼子：AUG甲硫氨酸、GCU丙氨酸、AAG賴氨酸、UUC苯丙氨酸、UCU絲氨酸、UAC酪氨酸)： (1)完成遺傳信息表達的是________(填字母)過程，a過程所需的酶有_________________ _______________________。 (2)圖中含有核糖的是________(填數字)。由②指導合成的多肽鏈中氨基酸序列是____________________________________________________________。 (3)若在AUG后插入三個核苷酸，合成的多肽鏈中除在甲硫氨酸后多一個氨基酸外，其余氨基酸序列沒有變化。由此證明_________________________________________________。 解析：分析圖示過程可知，a為DNA復制，b為轉錄，c為翻譯。(1)完成遺傳信息表達的是轉錄和翻譯過程，即圖中b和c，DNA復制需要在解旋酶的作用下解開雙鏈，然后在DNA聚合酶的作用下合成DNA子鏈。(2)RNA中含有核糖，圖中含有核糖的結構包括mRNA、tRNA、rRNA。根據②mRNA上的堿基順序組成的密碼子，指導合成的多肽鏈中氨基酸序列是甲硫氨酸丙氨酸絲氨酸苯丙氨酸。(3)三個核苷酸對應一個氨基酸，由此證明一個密碼子由三個相鄰的堿基組成。 答案：(1)b、c　解旋酶和DNA聚合酶 (2)②③⑤　甲硫氨酸丙氨酸絲氨酸苯丙氨酸 (3)一個密碼子由三個相鄰的堿基組成 新知探究(三)　中心法則及其發(fā)展 【探究·深化】 [問題驅動]　 由中心法則可知，遺傳信息可以從DNA流向DNA，也可以從DNA流向RNA，進而流向蛋白質。據此思考下列問題： (1)據中心法則推測DNA、RNA產生的途徑有哪些？ 提示：DNA產生途徑有DNA的復制及逆轉錄，RNA的產生途徑有RNA的復制及轉錄。 (2)線粒體和葉綠體中的DNA是否遵循中心法則？ 提示：遵循，在線粒體和葉綠體中也有DNA的復制及基因的表達過程。 (3)正常的人體細胞中可以發(fā)生哪些遺傳信息的流動途徑？ 提示：DNA的復制、轉錄、翻譯過程。 (4)下圖為一組模擬實驗，假設實驗能正常進行且5支試管中都有產物生成，請分析此圖解中A～E試管所模擬的過程分別是什么？ 提示：A—DNA復制，B—轉錄，C—RNA復制，D—逆轉錄，E—翻譯。 [重難點撥]　 1．中心法則體現了DNA的兩大基本功能 (1)傳遞遺傳信息：通過DNA復制完成的，發(fā)生在親代產生子代的生殖過程或細胞增殖過程中。 (2)表達遺傳信息：通過轉錄和翻譯完成的，發(fā)生在個體發(fā)育過程中。 2．不同生物的遺傳信息傳遞過程 (1)以DNA為遺傳物質的生物 主要包括細胞生物(原核生物、真菌、動植物和人類)以及大多數病毒，它們能發(fā)生的過程如下： (2)以RNA為遺傳物質的生物 ①不含逆轉錄酶的RNA病毒，如煙草花葉病毒，它們能發(fā)生的過程如下： ②含逆轉錄酶的RNA病毒，如艾滋病病毒，它們能發(fā)生的過程如下： 【典題·例析】 [例1]　如圖為中心法則圖解，下列有關敘述正確的是(　　) A．過程③發(fā)生在含有逆轉錄酶的病毒體中 B．正常植物細胞中能夠體現①～⑤過程 C．①～⑤過程中都能發(fā)生堿基互補配對 D．③過程中堿基互補配對時，遵循A—U、U—A、C—G、G—C的原則 [解析]　由圖可知，①是DNA復制、②是轉錄、③是逆轉錄、④是RNA復制、⑤是翻譯。逆轉錄過程發(fā)生在寄主細胞中；正常植物細胞中能夠體現DNA復制、轉錄、翻譯過程，沒有逆轉錄、RNA復制過程；DNA復制、轉錄、逆轉錄、RNA復制、翻譯都能發(fā)生堿基互補配對；逆轉錄過程中堿基互補配對時，遵循A—T、U—A、C—G、G—C的原則。故選C。 [答案]　C [例2]　如圖為有關遺傳信息傳遞和表達的模擬實驗。下列相關敘述合理的是(　　) A．若X是mRNA，Y是多肽，則管內必須加入氨基酸 B．若X是DNA，Y含有U，則管內必須加入逆轉錄酶 C．若X是tRNA，Y是多肽，則管內必須加入脫氧核苷酸 D．若X是HIV的RNA，Y是DNA，則管內必須加入DNA酶 [解析]　若X是mRNA，Y 是多肽，則管內發(fā)生的是翻譯過程，因此管內必須加入氨基酸，A符合題意；若X是DNA，Y含有U，則Y為RNA，管內發(fā)生的是轉錄過程，因此不需要加入逆轉錄酶，而需要加入RNA聚合酶等，B不符合題意；若X是tRNA，Y是多肽，則管內發(fā)生的是翻譯過程，因此不需要加入脫氧核苷酸，C不符合題意；若X是HIV的RNA，Y是DNA，則管內發(fā)生的是逆轉錄過程，因此需要加入逆轉錄酶，D不符合題意。 [答案]　A 方法規(guī)律————————————————————————————————— “三看法”判斷中心法則各過程 ————————————————————————————————————— 【應用·體驗】 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 解析：選C　圖示為逆轉錄過程，催化該過程的酶為逆轉錄酶，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；該過程為逆轉錄，遺傳信息從RNA向DNA傳遞，D錯誤。 2．下面是幾種抗菌藥物的抗菌機理以及中心法則的圖解。 ①青霉素：抑制細菌細胞壁的合成；②環(huán)丙沙星：抑制細菌DNA解旋酶的活性；③紅霉素：能與細菌細胞中的核糖體結合以阻止其發(fā)揮作用；④利福平：抑制RNA聚合酶的活性。下列有關說法錯誤的是(　　) A．環(huán)丙沙星會抑制a過程，利福平將會抑制b過程 B．除青霉素外，其他抗菌藥物均具有抑制遺傳信息傳遞和表達的作用 C．過程d涉及的氨基酸最多有20種、tRNA最多有64種 D．e過程需要逆轉錄酶 解析：選C　由題干信息可知，環(huán)丙沙星會抑制細菌DNA解旋酶的活性，故可抑制細菌DNA的復制過程(a過程)。利福平會抑制RNA聚合酶的活性，故可抑制DNA的轉錄過程(b過程)。紅霉素能與核糖體結合以阻止其發(fā)揮作用，故可抑制細菌的翻譯過程(d過程)。青霉素抑制細菌細胞壁的合成，其不影響遺傳信息的傳遞和表達過程。e過程是逆轉錄過程，需要逆轉錄酶。翻譯過程涉及的氨基酸最多有21種、tRNA最多有61種。故選C。 科學視野——RNA干擾技術 RNA干擾是指小分子雙鏈RNA可以特異性地降解或抑制同源mRNA表達，從而抑制或關閉特定基因表達的現象(如圖)。 人們只要知道了某種疾病的致病基因，就可以設計出針對該基因mRNA的小分子干擾RNA(siRNA)，抑制或封閉該致病基因的表達，從而達到治療疾病的目的。在理論上，通過siRNA幾乎可以治療所有的疾病，包括腫瘤、傳染病、遺傳性疾病等，因而siRNA受到學術界普遍的關注，是目前最為熱門的生命科學研究領域，也是未來最有發(fā)展前途的新藥開發(fā)領域。 【素養(yǎng)評價】 1．反義RNA是在大腸桿菌中發(fā)現的，它能與特定mRNA相結合從而抑制相關基因表達，許多實驗證明真核生物中也存在反義RNA。下列有關反義RNA的敘述，不合理的是 (　　) A．反義RNA分子中，每個核糖均連接兩個磷酸基團 B．反義RNA可能是相應基因中的互補鏈轉錄的產物 C．反義RNA和mRNA相結合后，導致mRNA不能和核糖體結合 D．對反義RNA的研究成果，最終可應用于腫瘤的治療 解析：選A　反義RNA分子中大多數核糖都與兩個磷酸相連，只有鏈的末端的核糖只連接一個磷酸，A錯誤；反義RNA能與特定mRNA相結合，說明其可能是相應基因中的互補鏈轉錄的產物，B正確；反義RNA和mRNA相結合后，導致mRNA不能和核糖體結合，從而抑制翻譯過程，C正確；對反義RNA的研究成果，最終可應用于腫瘤的治療，抑制腫瘤細胞的代謝和繁殖，D正確。 2．微RNA(miRNA)是真核生物中廣泛存在的一類重要的基因表達調控因子。如圖表示線蟲細胞中微RNA(lin-4)調控lin-14基因表達的相關作用機制，請回答下列問題： (1)過程A需要以________________為原料，該過程還能發(fā)生在線蟲細胞內的____________中；在過程B中能與①發(fā)生堿基互補配對的分子是________，①上同時結合多個核糖體的意義是____________________________________。 (2)圖中最終形成的②③上氨基酸序列________(填“相同”或“不同”)。圖中涉及的遺傳信息的傳遞方向為__________________________。 (3)由圖可知，微RNA(lin-4)調控基因lin-14表達的機制是RISC-miRNA復合物抑制________過程。 解析：(1)過程A是轉錄，轉錄過程除了需要酶的催化作用外，還需要四種游離的核糖核苷酸為原料，以及由ATP提供的能量等；線蟲細胞是真核細胞，且是動物細胞，DNA存在于細胞核和線粒體中，因此轉錄過程發(fā)生的場所是細胞核和線粒體；過程B是翻譯，翻譯過程中mRNA上的密碼子與tRNA上的反密碼子進行堿基互補配對。①mRNA上同時結合多個核糖體的意義是利用少量的mRNA在短時間內合成大量的蛋白質。(2)②③是以同一條mRNA為模板合成的，因此最終形成的肽鏈②③上氨基酸序列相同。圖中包含了轉錄和翻譯過程，故涉及的遺傳信息的傳遞方向為DNA→RNA→蛋白質。(3)分析題圖可知，微RNA(lin-4)形成RISC-miRNA復合物抑制翻譯過程進而調控基因lin-14的表達。 答案：(1)核糖核苷酸　線粒體　tRNA　能在短時間內合成大量的蛋白質　(2)相同　DNA→RNA→蛋白質　(3)翻譯 [課時跟蹤檢測] [理解·鞏固·落實] 1．判斷下列敘述的正誤，對的打“√”，錯的打“×”。 (1)遺傳信息轉錄的產物只有mRNA。(×) (2)轉錄可以在細胞核中進行，也可以發(fā)生在線粒體和葉綠體中。(√) (3)翻譯過程不需要酶的催化，但需要消耗ATP。(×) (4)一個mRNA上可同時結合多個核糖體，共同完成一條肽鏈的合成。(×) (5)正常情況下，真核生物細胞內可發(fā)生中心法則的每個過程。(×) (6)DNA病毒中沒有RNA，其遺傳信息的傳遞不遵循中心法則。(×) 2．下列關于轉錄的敘述，正確的是(　　) A．基因的兩條鏈都作為轉錄的模板 B．遇到終止密碼子時轉錄過程就停止 C．轉錄過程只可能發(fā)生在細胞核中 D．轉錄過程所需原料是核糖核苷酸 解析：選D　轉錄過程中，一個基因只有一條鏈可作為模板，A錯誤；遇到終止密碼子時翻譯過程就停止，B錯誤；基因的轉錄主要發(fā)生在細胞核中，也發(fā)生在線粒體和葉綠體中，C錯誤；轉錄合成RNA，所需原料是核糖核苷酸，D正確。 3.轉運RNA即tRNA，是一種由70～80個核苷酸組成的短鏈RNA，通常呈獨特的三葉草結構(如圖所示)。下列相關敘述錯誤的是(　　) A．tRNA含有氫鍵，且是單鏈核酸分子 B．tRNA結合氨基酸的位點在其3′-端 C．tRNA上的反密碼子是由mRNA轉錄而來 D．tRNA參與蛋白質的合成過程，其自身不會翻譯為蛋白質 解析：選C　tRNA分子為單鏈核酸分子，通常呈三葉草結構，單鏈之間有部分堿基通過氫鍵配對，A正確；tRNA結合氨基酸的位點在含有—OH的一端即圖中的3′-端，B正確；tRNA上的反密碼子是由DNA的一條鏈轉錄而來的，C錯誤；tRNA參與蛋白質的合成過程，它可以識別密碼子并轉運氨基酸，但其自身不會翻譯為蛋白質，D正確。 4．基因、遺傳信息和密碼子分別是指(　　) ①mRNA上核苷酸的排列順序?、诨蛑忻撗鹾塑账岬呐帕许樞颉、跠NA上決定氨基酸的3個相鄰的堿基?、躷RNA上一端的3個堿基?、輒RNA上決定1個氨基酸的3個相鄰的堿基?、抻羞z傳效應的DNA片段 A．⑤①③　　　　　　 B．⑥②⑤ C．⑤①② D．⑥③④ 解析：選B　基因通常是有遺傳效應的DNA片段；遺傳信息是基因中脫氧核苷酸的排列順序；密碼子是位于mRNA上決定1個氨基酸的3個相鄰堿基。故選B。 5．HIV病毒入侵人體后，主要攻擊人體的T細胞，使人體免疫能力下降。下圖為HIV病毒在人體細胞內增殖的過程。據圖分析，下列敘述正確的是(　　) A．①過程需要的原料是四種核糖核苷酸 B．④過程需遵循堿基互補配對原則 C．②③過程均需要RNA聚合酶 D．⑤過程產生的蛋白質中氨基酸的排列順序是由rRNA決定的 解析：選B?、龠^程是逆轉錄，即以RNA為模板合成DNA，所需原料是四種脫氧核苷酸，A錯誤；③④為轉錄過程，需遵循堿基互補配對原則，B正確；②為DNA分子復制需要DNA聚合酶，③過程為轉錄需要RNA聚合酶，C錯誤；⑤過程產生的蛋白質中氨基酸的排列順序是由mRNA中的核糖核苷酸序列決定的，D錯誤。 6．(2020·全國卷Ⅲ)關于真核生物的遺傳信息及其傳遞的敘述，錯誤的是(　　) A．遺傳信息可以從DNA流向RNA，也可以從RNA流向蛋白質 B．細胞中以DNA的一條單鏈為模板轉錄出的RNA均可編碼多肽 C．細胞中DNA分子的堿基總數與所有基因的堿基數之和不相等 D．染色體DNA分子中的一條單鏈可以轉錄出不同的 RNA分子 解析：選B　遺傳信息的表達過程包括DNA轉錄成mRNA，mRNA進行翻譯合成蛋白質，A正確；以DNA的一條單鏈為模板可以轉錄出mRNA、tRNA、rRNA等，mRNA可以編碼多肽，而tRNA的功能是轉運氨基酸，rRNA是構成核糖體的組成物質，B錯誤；基因是有遺傳效應的DNA片段，而DNA分子上還含有不具遺傳效應的片段，因此DNA分子的堿基總數大于所有基因的堿基數之和，C正確；染色體DNA分子上含有多個基因，由于基因的選擇性表達，一條單鏈可以轉錄出不同的RNA分子，D正確。 7．(2022·海南高考)大腸桿菌核糖體蛋白與rRNA分子親和力較強，二者組裝成核糖體。當細胞中缺乏足夠的rRNA分子時，核糖體蛋白可通過結合到自身mRNA分子上的核糖體結合位點而產生翻譯抑制。下列敘述錯誤的是(　　) A．一個核糖體蛋白的mRNA分子上可相繼結合多個核糖體，同時合成多條肽鏈 B．細胞中有足夠的rRNA分子時，核糖體蛋白通常不會結合自身mRNA分子 C．核糖體蛋白對自身mRNA翻譯的抑制維持了RNA和核糖體蛋白數量上的平衡 D．編碼該核糖體蛋白的基因轉錄完成后，mRNA才能與核糖體結合進行翻譯 解析：選D　一個核糖體蛋白的mRNA分子上可相繼結合多個核糖體，同時合成多條肽鏈，以提高翻譯效率，A正確；細胞中有足夠的rRNA分子時，核糖體蛋白通常不會結合自身mRNA分子，而是與rRNA分子結合，二者組裝成核糖體，B正確；當細胞中缺乏足夠的rRNA分子時，核糖體蛋白只能結合到自身mRNA分子上，導致蛋白質合成停止，核糖體蛋白對自身mRNA翻譯的抑制維持了rRNA和核糖體蛋白數量上的平衡，C正確；大腸桿菌為原核生物，沒有核膜，轉錄形成的mRNA在轉錄未結束時即和核糖體結合，開始翻譯過程，D錯誤。 8．某研究人員利用酵母菌成功合成了氨基酸序列為PheProLys的三肽。三種氨基酸的密碼子見表： 據此分析，下列敘述正確的是(　　) A．一種氨基酸可以由多種密碼子編碼，但只能由一種tRNA轉運 B．控制該三肽合成的基因只有9對脫氧核苷酸 C．合成該三肽過程中需要mRNA、tRNA和rRNA參與 D．mRNA上編碼該三肽的核苷酸序列可能為AAGGGAUUC 解析：選C　由于密碼子的簡并性，一種氨基酸可以由一種或多種密碼子決定，因此也可以由一種或多種tRNA轉運，A錯誤；控制該三肽合成的mRNA中對應氨基酸的密碼子有3個，還有不編碼氨基酸的終止密碼子，因此根據堿基互補配對的原則，該基因中至少含有12個堿基對，B錯誤；合成該三肽過程中，需要以mRNA為模板，以tRNA為搬運工具，以rRNA參與組成的核糖體為翻譯場所，C正確；mRNA上編碼三肽的核苷酸序列為AAGGGAUUC時，AAG編碼賴氨酸，GGA不清楚編碼氨基酸的種類，但不能編碼脯氨酸，UUC編碼苯丙氨酸，與題干信息中的氨基酸序列不符，D錯誤。 9．MMP-9是一種能促進癌細胞浸潤和轉移的酶?？蒲腥藛T合成與MMP-9基因互補的雙鏈RNA，將其轉入胃腺癌細胞中，干擾MMP-9基因表達，從而達到一定的療效，部分過程如下圖所示。下列敘述錯誤的是(　　) A．核糖與磷酸交替連接構成了雙鏈RNA分子的基本骨架 B．沉默復合體中蛋白質的作用與雙鏈RNA解旋為單鏈有關 C．與過程①相比，過程③特有的堿基互補配對方式是U—A D．人造RNA干擾了MMP-9基因的轉錄和翻譯，使MMP-9含量降低 解析：選D　核糖核苷酸脫水縮合形成RNA，核糖與磷酸交替連接構成了雙鏈RNA分子的基本骨架，A正確；據圖所知，人造雙鏈RNA與沉默復合體結合后變?yōu)閱捂淩NA，故推測沉默復合體中蛋白質的作用與雙鏈RNA解旋為單鏈有關，B正確；過程①是以DNA的一條鏈為模板合成RNA的轉錄過程，堿基配對方式有T—A、A—U、C—G、G—C，過程③表示單鏈RNA與mRNA堿基互補配對，堿基配對方式有U—A、A—U、C—G、G—C，因此與①相比，過程③特有的堿基互補配對方式是U—A，C正確；據圖可知，MMP-9基因的轉錄正常，過程③表示單鏈RNA與mRNA互補配對，形成的雙鏈RNA干擾了MMP-9基因的翻譯過程，使MMP-9含量降低，D錯誤。 10．如圖表示真核生物核DNA遺傳信息傳遞的部分過程。據圖回答問題： (1)①、③表示的遺傳信息傳遞過程依次是_______、________。 (2)②過程發(fā)生的場所是______________________，③過程中可能存在的堿基互補配對方式是______________________________。 (3)DNA與RNA分子在組成上，除堿基不同外，另一個主要區(qū)別是___________________ _________________________________________________________。 (4)若②過程形成的mRNA含有1 000個堿基，其中鳥嘌呤和胞嘧啶之和占全部堿基總數的60%，則該DNA片段至少含有腺嘌呤和胸腺嘧啶的堿基對________個。 解析：(1)據圖分析可知，①是DNA復制，②是由DNA到RNA的轉錄過程，③是由RNA到蛋白質的翻譯過程。(2)②轉錄發(fā)生的場所是細胞核、葉綠體、線粒體，在翻譯過程中存在的堿基互補配對方式是A與U，G與C。(3)DNA中含有脫氧核糖和特有的含氮堿基T，RNA中含有的是核糖和特有的含氮堿基U，所以除了堿基不同外，就是五碳糖不同，DNA中是脫氧核糖，RNA中是核糖。(4)如果mRNA中含有1 000個堿基，鳥嘌呤和胞嘧啶之和占全部堿基總數的60%，那么A和U占該鏈的40%，即400個，根據堿基互補配對原則，在其模板鏈中A和T占該鏈的40%，即400個，在另一條鏈中也是400個，在整個DNA片段中至少有400對。 答案：(1)復制　翻譯　(2)細胞核、葉綠體、線粒體 A與U配對(A—U)，G與C配對(C—G)　(3)五碳糖不同(DNA中是脫氧核糖，RNA中是核糖)　(4)400 [遷移·應用·發(fā)展] 11．(2023·湖南高考)細菌glg基因編碼的UDPG焦磷酸化酶在糖原合成中起關鍵作用。細菌糖原合成的平衡受到CsrAB系統(tǒng)的調節(jié)。CsrA蛋白可以結合glg mRNA分子，也可結合非編碼RNA分子CsrB，如圖所示。下列敘述錯誤的是(　　) A．細菌glg基因轉錄時，RNA聚合酶識別和結合glg基因的啟動子并驅動轉錄 B．細菌合成UDPG焦磷酸化酶的肽鏈時，核糖體沿glg mRNA從5′端向3′端移動 C．抑制CsrB基因的轉錄能促進細菌糖原合成 D．CsrA蛋白都結合到CsrB上，有利于細菌糖原合成 解析：選C　基因轉錄時，RNA聚合酶識別并結合到基因的啟動子區(qū)域從而驅動轉錄，A正確；翻譯過程中，核糖體沿著mRNA從5′端向3′端移動，B正確；由題圖可知，抑制CsrB基因轉錄會使非編碼RNA分子CsrB減少，使CsrA更多地與glg mRNA結合形成不穩(wěn)定構象，最終核糖核酸酶會降解glg mRNA，而glg基因編碼的UDPG焦磷酸化酶在糖原合成中起關鍵作用，故抑制CsrB基因的轉錄能抑制細菌糖原合成，C錯誤；由題圖及以上分析可知，若CsrA都結合到CsrB上，則CsrA不能與glg mRNA結合，從而使glg mRNA不被降解而正常進行翻譯，有利于細菌糖原的合成，D正確。 12．如圖表示生物細胞中基因的表達過程，下列相關判斷錯誤的是(　　) A．圖示現象不可能發(fā)生在人體細胞的核基因表達過程中 B．一個基因可在較短時間內合成多條肽鏈 C．一條多肽鏈的合成需要多個核糖體的共同參與 D．圖示過程中既有DNARNA之間的堿基配對，也有RNARNA之間的堿基配對 解析：選C　圖示為轉錄和翻譯過程同時發(fā)生，表示原核細胞基因表達的過程，而人體細胞的細胞核具有核膜，核基因轉錄發(fā)生在細胞核，翻譯發(fā)生在細胞質中的核糖體上，A正確；由圖可知，一個mRNA分子可相繼與多個核糖體結合，加快了翻譯的速度，因此一個基因可在較短時間內合成多條肽鏈，B正確；一條多肽鏈的合成只需要一個核糖體的參與，C錯誤；圖示為轉錄和翻譯過程，該過程中既有DNARNA之間的堿基配對，也有RNARNA之間的堿基配對，D正確。 13．SXL 基因在雌雄果蠅某些細胞中的表達情況不同，決定了這些細胞分化為卵原細胞還是精原細胞，從而影響了果蠅的性別發(fā)育(如圖所示)。下列敘述錯誤的是(　　) A．SXL蛋白參與了自身mRNA 的剪切、加工，會使細胞中積累大量的 SXL蛋白 B．外顯子可能含有編碼終止密碼子序列，導致翻譯提前終止 C．充足的 SXL蛋白可以促進原始生殖細胞分化為卵原細胞，若缺乏 SXL蛋白，則分化為精原細胞 D．相同基因在不同的細胞中表達情況均不同 解析：選D　分析題圖可知，SXL多肽加工后形成的SXL蛋白參與了自身mRNA的剪切、加工，最終導致細胞中積累了大量的SXL蛋白，A正確；XY胚胎比XX胚胎的mRNA多了序列，XY胚胎的SXL多肽比XX胚胎的短，推測外顯子可能含有編碼終止密碼子的序列，導致翻譯提前終止，B正確；分析題圖可知，XX胚胎細胞中含有較多SXL蛋白，XY胚胎細胞中SXL蛋白缺乏，據此判斷，當細胞中SXL蛋白含量較多時，可促進原始生殖細胞分化為卵原細胞，若缺乏 SXL蛋白，則分化為精原細胞，C正確；由題意可判斷，SXL基因在果蠅某些細胞中表達情況不同，但并非所有基因在不同的細胞中表達情況均不同，D錯誤。 14．人們通過對青霉素、鏈霉素、四環(huán)素、氯霉素等抗生素研究發(fā)現，抗生素之所以能夠殺死細菌等病原體而對人體無害，其原因是抗生素能夠有效地阻斷細菌細胞內的蛋白質合成，而不影響人體細胞內蛋白質的合成。于是人們對此現象提出了以下兩點假設： Ⅰ.抗生素能阻斷細菌DNA的轉錄過程，而不影響人體DNA的轉錄過程； Ⅱ.抗生素能阻斷細菌轉運RNA的功能，而不影響人體轉運RNA的功能。 接下來需要對這些假設逐一進行實驗驗證。請寫出你的驗證性實驗的基本思路，并對實驗結果和結論進行預測。(不要求寫具體的實驗步驟) (1)驗證抗生素是否阻斷細菌轉錄過程的實驗。 ①基本實驗思路：設置甲、乙兩組實驗，進行體外模擬________________過程，甲組滴加適量的、一定濃度的______________________，乙組滴加等量的蒸餾水，其余條件__________。最后檢測兩組實驗中__________的生成量。 ②實驗結果、結論：若甲、乙兩組中RNA的生成量相等，則__________________________ ______；若甲組中RNA生成量少于乙組中的RNA生成量，則_______________________。 (2)驗證抗生素是否阻斷細菌轉運RNA功能的實驗。 ①實驗基本思路： ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 ②實驗結果、結論： ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析：本實驗為探究實驗，采用對照法，實驗中注意遵循單一變量原則和等量原則。由題干信息可知，抗生素能阻斷細菌細胞內蛋白質的合成過程，可能發(fā)生在轉錄、翻譯、tRNA的運輸等過程中。(1)設置甲、乙兩組實驗，進行體外模擬細菌DNA的轉錄過程。甲組滴加適量的、一定濃度的抗生素的水溶液，乙組滴加等量的蒸餾水，其余條件相同且適宜。最后檢測兩組實驗中RNA的生成量。若甲、乙兩組中RNA的生成量相等，則抗生素不阻斷細菌DNA的轉錄過程；若甲組中RNA的生成量少于乙組RNA的生成量，則抗生素能阻斷細菌DNA的轉錄過程。(2)設置甲、乙兩組實驗，進行體外模擬細菌的翻譯過程。甲組加入用抗生素處理后的各種轉運RNA，乙組加入等量的未用抗生素處理的各種轉運RNA。其余條件相同且適宜，最后檢測兩組實驗中蛋白質的生成量。若甲、乙兩組中蛋白質的生成量相等，則抗生素不阻斷細菌轉運RNA的功能；若甲組蛋白質的生成量少于乙組蛋白質的生成量，則抗生素能阻斷細菌轉運RNA的功能。 答案：(1)①細菌DNA的轉錄　抗生素的水溶液　相同且適宜　RNA　②抗生素不阻斷細菌DNA的轉錄　抗生素能阻斷細菌DNA的轉錄 (2)①設置甲、乙兩組實驗，進行體外模擬細菌的翻譯過程。甲組加入用抗生素處理后的各種轉運RNA，乙組加入等量的未用抗生素處理的各種轉運RNA。其余條件相同且適宜。最后檢測兩組實驗中蛋白質的生成量 ②若甲、乙兩組中蛋白質的生成量相等，則抗生素不阻斷細菌轉運RNA的功能；若甲組中蛋白質生成量少于乙組中蛋白質的生成量，則抗生素能阻斷細菌轉運RNA的功能 第2節(jié)　基因表達與性狀的關系 【主干知識梳理】 一、基因表達產物與性狀的關系 1．基因對生物性狀的間接控制 (1)實質：基因通過控制酶的合成來控制代謝過程，進而控制生物體的性狀。 (2)舉例： 2．基因對生物性狀的直接控制 (1)實質：基因通過控制蛋白質的結構直接控制生物體的性狀。 (2)實例：囊性纖維化的形成 eq \x(編碼CFTR蛋白?一種轉運蛋白?的基因缺失3個堿基) ↓　　　　 eq \x(導致CFTR蛋白在第508位缺少苯丙氨酸) ↓　　　　 eq \x(CFTR蛋白空間結構發(fā)生變化，使CFTR轉運氯離子的功能出現異常) ↓　　　　 導致患者支氣管中黏液增多，管腔受阻，細菌在肺部 大量生長繁殖，最終使肺功能嚴重受損 二、基因的選擇性表達與細胞分化 1．生物體多種性狀的形成，都是以細胞分化為基礎的。 2．細胞分化的本質：基因的選擇性表達。 3．表達的基因的類型 (1)在所有細胞中都能表達的基因，指導合成的蛋白質是維持細胞基本生命活動所必需的，如核糖體蛋白基因、ATP合成酶基因。 (2)只在某類細胞中特異性表達的基因，如卵清蛋白基因、胰島素基因。 4．基因選擇性表達的原因：與基因表達的調控有關。 三、表觀遺傳 1．概念：生物體基因的堿基序列保持不變，但基因表達和表型發(fā)生可遺傳變化的現象。 2．實例：柳穿魚Lcyc基因和小鼠Avy基因的堿基序列沒有變化，但部分堿基發(fā)生了甲基化修飾，抑制了基因的表達，進而對表型產生影響。這種DNA甲基化修飾可以遺傳給后代，使后代出現同樣的表型。 3．基因與性狀的關系 在大多數情況下，基因與性狀的關系并不是簡單的一一對應的關系。 (1)一個性狀可以受到多個基因的影響。 (2)一個基因也可以影響多個性狀。 (3)生物體的性狀也不完全是由基因決定的，環(huán)境對性狀也有著重要影響。 【教材微點發(fā)掘】 1．結合教材第71頁圖49分析：豌豆表現為皺粒的直接原因是淀粉合成受阻，含量降低，根本原因是編碼淀粉分支酶的基因結構改變，控制淀粉合成的淀粉分支酶異常。 2．科學家提取了雞的輸卵管細胞、紅細胞(有細胞核)和胰島細胞，對這3種細胞中的DNA和mRNA進行了檢測，結果如下表所示(教材第72頁“思考·討論”)?；卮鹩嘘P問題： 注：“＋”表示檢測發(fā)現相應的分子，“－”表示檢測未發(fā)現相應的分子。 (1)雞的輸卵管細胞、紅細胞和胰島細胞都含有卵清蛋白基因、珠蛋白基因和胰島素基因的原因是三種細胞都是由受精卵經有絲分裂和細胞分化形成的。 (2)雞的輸卵管細胞、紅細胞和胰島細胞中都只檢測到一種mRNA的原因是基因的選擇性表達。 (3)雞的輸卵管細胞、紅細胞和胰島細胞中含有的mRNA和蛋白質不完全相同(填“相同”“不同”或“不完全相同”)。 3．男性吸煙會把某些不良性狀遺傳給后代的原因是吸煙會使精子中DNA的甲基化水平明顯升高，精子活力下降。 教材問題提示 (一)思考·討論1(教材第72頁) 1．3種基因轉錄的mRNA分別出現在3種細胞中，表明每種細胞只合成3種蛋白質中的一種。因此，這3種細胞中合成的蛋白質種類不完全相同，雖然有些蛋白質在所有的細胞中都合成，但也有一些特定功能的蛋白質只在特定的細胞中合成。 2．這一事實說明，細胞中并不是所有的基因都表達，基因的表達存在選擇性。 (二)思考·討論2(教材第73頁) 1．略。 2．F1植株同時含有來自植株A和植株B的Lcyc基因。植株A的Lcyc基因能夠表達，表現為顯性；植株B的Lcyc基因由于部分堿基被甲基化，基因表達受到抑制，表現為隱性。因此，同時含有這兩個基因的F1中，F1的花與植株A的相似。F1自交后，F2中有少部分植株含有兩個來自植株B的Lcyc基因，由于該基因的部分堿基被甲基化，基因表達受到抑制，因此，這部分植株的花與植株B的相似。 3．略。 (三)批判性思維(教材第74頁) 此問題旨在引導學生客觀全面地評價基因決定生物體的性狀的觀點，性狀的形成往往是內因(基因)與外因(環(huán)境)相互作用的結果，并且環(huán)境能夠通過對基因或染色體上其他成分的修飾，調控基因的表達，進而影響性狀。 (四)思維訓練(教材第75頁) 果蠅翅的發(fā)育需要經過酶催化的反應，而酶是在基因控制下合成的，酶的活性受溫度、pH等條件的影響。有些同學可能會在表觀遺傳方面思考，教師應提醒學生表觀遺傳是能夠遺傳的，而此段文字中表述的現象并未發(fā)生遺傳。 新知探究(一)　基因表達產物與性狀的關系 【探究·深化】 [問題驅動]　 牽?；ǖ念伾饕怯苫ㄇ嗨貨Q定的。如圖為花青素的合成與顏色變化途徑示意圖： (1)圖中反映了基因控制生物體性狀的哪種途徑？另一條途徑是什么？ 提示：圖中反映了基因對性狀的間接控制，即基因通過控制酶的合成來控制代謝過程，進而控制生物體的性狀。另一條途徑是直接控制，即基因通過控制蛋白質的結構直接控制生物體的性狀。 (2)牽?；ǖ念伾皇芤粚蚩刂茊?？ 提示：不是。牽?；ǖ念伾饕苫ㄇ嗨貨Q定，而花青素的合成是由多對基因共同控制的。 (3)牽牛花的顏色還與細胞中的pH有關，這說明了什么？ 提示：說明環(huán)境因素也會影響生物體的性狀。 (4)牽?；ǖ娜~肉細胞是否也含有基因①②③？也能全部表達嗎？ 提示：牽?；ǖ娜~肉細胞也含有基因①②③，但不能全部表達。 [重難點撥]　 一、基因對性狀控制的兩種途徑 二、基因與性狀的關系 1．基因與性狀的關系eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(一個基因決定一種性狀,多個基因決定一種性狀,一個基因影響多種性狀)) 2．基因控制性狀還受到環(huán)境的影響，生物性狀是基因和環(huán)境共同作用的結果。 3．基因與基因、基因與基因表達產物、基因與環(huán)境之間存在著復雜的相互作用，這種相互作用形成了一個錯綜復雜的網絡，精細地調控著生物體的性狀。 【典題·例析】 [例1]　下圖為人體內基因對性狀的控制過程，分析可知(　　) A．基因1和基因2一般不會出現在人體內的同一個細胞中 B．圖中①過程需要RNA聚合酶的催化，②過程不需要tRNA的協助 C．④⑤過程的結果存在差異的根本原因是血紅蛋白結構的不同 D．過程①②③表明基因通過控制酶的合成來控制代謝過程，進而控制生物體的性狀 [解析]　人體細胞由同一個受精卵增殖、分化而來，基因1和基因2可出現在同一細胞中，A錯誤；圖中①過程為轉錄，需要RNA聚合酶的催化，②過程為翻譯，需要tRNA的協助，B錯誤；④⑤過程的結果存在差異的根本原因是基因結構的不同，C錯誤。故選D。 [答案]　D [例2]　下面為脈孢霉體內精氨酸的合成途徑示意圖，從圖中可得出(　　) A．一種物質的合成只受一個基因的控制 B．基因可通過控制酶的合成來控制代謝 C．若基因②不表達，則基因③和④也不表達 D．若基因③不存在，則瓜氨酸仍可合成精氨酸琥珀酸 [解析]　由示意圖可知，精氨酸的合成需要酶①②③④的參與，而它們分別受基因①②③④的控制；基因通過控制酶的合成來控制代謝過程，從而控制生物體的性狀；基因具有一定的獨立性，基因②不表達時， 基因③④仍可表達，只是無法合成精氨酸；若基因③不存在，酶③不能合成，則瓜氨酸→精氨酸琥珀酸的途徑不能進行。故選B。 [答案]　B 方法規(guī)律————————————————————————————————— 基因控制生物性狀的途徑的判斷 (1)若生物性狀直接由蛋白質體現，則應為基因控制蛋白質的結構直接控制生物性狀。 (2)若體現生物性狀所涉及的物質并非蛋白質(如植物激素)，則基因對其的控制往往是通過“控制酶的合成來控制代謝過程，進而控制生物體的性狀”這一間接途徑實現的。 ————————————————————————————————————— 【應用·體驗】 1．研究表明，遺傳引起近視的因素占40%，不良用眼習慣因素占60%。遺傳性高度近視受染色體上一對基因(A、a)控制，如果父母都是遺傳性高度近視，子代100%高度近視；如果父母視力正常但都攜帶高度近視的基因，子代患高度近視的概率約為1/4，且男女患病概率相同。下列分析不合理的是(　　) A．遺傳性高度近視的兩人的基因型不一定相同 B．遺傳性高度近視受常染色體上隱性基因控制 C．高度近視的表現是基因和環(huán)境共同作用的結果 D．高度近視基因控制近視是通過控制蛋白質合成實現的 解析：選A　如果父母視力正常但都攜帶高度近視的基因，子代患高度近視的概率約為1/4。說明視力正常對遺傳性高度近視為顯性，男女患病概率相同，故遺傳性高度近視基因位于常染色體上，遺傳性高度近視人的基因型一定是aa，A不合理，B合理；遺傳引起近視的因素占40%，不良用眼習慣因素占60%，說明高度近視的表現是基因和環(huán)境共同作用的結果，C合理；基因通過控制蛋白質合成控制生物性狀，所以高度近視基因控制近視是通過控制蛋白質合成實現的，D合理。 2．如圖表示基因的作用與性狀的表現之間的關系，下列相關敘述正確的是(　　) A．①過程與DNA復制的共同點是都以DNA的一條鏈為模板，在DNA聚合酶的作用下進行 B．③過程直接需要的物質或結構有mRNA、氨基酸、tRNA、核糖體、酶、ATP C．人的囊性纖維化癥和苯丙酮尿癥都是基因通過控制蛋白質結構直接影響表現性狀的 D．HIV、大腸桿菌及T2噬菌體都可以在人體細胞內進行①③這兩個基本過程 解析：選B?、龠^程是轉錄，是以DNA的一條鏈為模板，在RNA聚合酶的作用下進行的；DNA復制以DNA雙鏈為模板，需要DNA聚合酶和解旋酶的參與，A錯誤。苯丙酮尿癥是患者體內某種酶的合成受阻導致的，是基因通過控制酶的合成來控制代謝過程進而控制生物體的性狀的，C錯誤。T2噬菌體的宿主細胞是大腸桿菌細胞，不能侵染人體細胞，D錯誤。 新知探究(二)　基因的選擇性表達與細胞分化 【探究·深化】 [問題驅動]　 (1)如圖表示同一個體的5種細胞中5種基因的表達情況，根據細胞的結構和功能可以判斷，5種細胞中除RNA聚合酶基因均需表達外，還可能有哪些基因均需要表達？ 提示：ATP合成酶基因、呼吸酶基因、解旋酶基因和核糖體蛋白基因等。 (2)同一個體不同的體細胞由于分化形成了不同的形態(tài)、結構，不同細胞形態(tài)、結構不同的根本原因和直接原因分別是什么？ 提示：不同細胞形態(tài)、結構不同的根本原因是基因的選擇性表達，直接原因是合成了特定的蛋白質。 (3)細胞中的基因能否表達，受到精確的調控?；虮磉_的調控，可能發(fā)生在基因表達的哪些環(huán)節(jié)？ 提示：轉錄和翻譯。 [重難點撥]　 (一)細胞分化 1．細胞分化的標志 ①分子水平：基因選擇性表達，合成了某種細胞特有的蛋白質，如卵清蛋白、胰島素。 ②細胞水平：形成不同種類的細胞。 (2)分化細胞表達的基因：所有管家基因和部分奢侈基因。 (3)細胞分化的“變”與“不變” ①不變：DNA、tRNA、rRNA、細胞的數目。 ②改變：mRNA、蛋白質的種類，細胞的形態(tài)、結構和功能。 (二)表觀遺傳 (1)表觀遺傳的原因：DNA甲基化，構成染色體的組蛋白發(fā)生甲基化、乙?；刃揎?。 (2)表觀遺傳的特點 ①可遺傳：基因表達和表型可以遺傳給后代。 ②不變性：基因的堿基序列保持不變。 ③可逆性：DNA的甲基化修飾可以發(fā)生可逆性變化，即被修飾的DNA可以發(fā)生去甲基化。 (3)理解表觀遺傳注意三個問題 ①表觀遺傳不遵循孟德爾遺傳規(guī)律。 ②表觀遺傳可以通過有絲分裂和減數分裂傳遞被修飾的基因。 ③表觀遺傳一般是影響到基因的轉錄過程，進而影響蛋白質的合成。 【典題·例析】 [例1]　分別用β-珠蛋白基因、卵清蛋白基因和丙酮酸激酶(與細胞呼吸相關的酶)基因的片段為探針，與雞的紅細胞、輸卵管細胞和胰島細胞中提取的總RNA進行分子雜交，結果見表。下列敘述錯誤的是(　　) 　注：“＋”表示陽性，“－”表示陰性。 A．在紅細胞中，β珠蛋白基因處于活動狀態(tài)，卵清蛋白基因處于關閉狀態(tài) B．輸卵管細胞的基因組DNA中存在卵清蛋白基因，缺少β珠蛋白基因 C．丙酮酸激酶基因的表達產物對維持雞細胞的基本生命活動很重要 D．上述不同類型細胞的生理功能差異與基因的選擇性表達有關 [解析]　根據題意和表中內容分析可知，β珠蛋白基因在紅細胞中表達，卵清蛋白基因在輸卵管細胞中表達，丙酮酸激酶基因在三種細胞中都能表達，說明在紅細胞中β珠蛋白基因處于活動狀態(tài)，卵清蛋白基因處于關閉狀態(tài)，A正確。由于雞的體細胞是由一個受精卵分裂、分化而來的，體細胞中的遺傳物質相同，因此，輸卵管細胞的基因組DNA中既有卵清蛋白基因，又有β珠蛋白基因，但β珠蛋白基因在輸卵管細胞中因關閉而無法表達，B錯誤。由于丙酮酸激酶基因控制丙酮酸激酶的合成，與細胞呼吸有關，所以該基因的表達產物能夠保障雞的正常細胞呼吸，對維持雞的基本生命活動中能量的供應起重要作用，C正確。同一生物體不同的體細胞中基因組成相同，功能不同是細胞中基因選擇性表達的結果，D正確。 [答案]　B [例2]　研究證實，被良好照顧的大鼠幼崽通過下列途徑，使腦內激素皮質醇的受體表達量升高。據下圖分析，下列說法錯誤的是(　　) A．大鼠的情緒受多個基因的共同調控 B．皮質醇受體的高表達與表觀遺傳有關 C．據圖可知DNA乙?；c甲基化呈正相關 D．HAT能夠與皮質醇受體基因結合并不改變其堿基序列 [解析]　由題意可知，大鼠的情緒受多個基因的共同調控，如神經遞質血清素基因、皮質醇受體基因等，A正確；皮質醇受體的高表達與DNA甲基化被移除有關，與表觀遺傳有關，B正確；由題圖可知，DNA乙?；瘜е翫NA甲基化被移除，故二者不是呈正相關，C錯誤；HAT能夠與皮質醇受體基因結合會影響該基因的表觀修飾但并不改變其堿基序列，D正確。 [答案]　C 易錯提醒————————————————————————————————— 表觀遺傳與表型模擬辨析 (1)相同點：表觀遺傳與表型模擬都是由環(huán)境改變引起的性狀改變，遺傳物質都沒有改變。 (2)不同點：表觀遺傳是可以遺傳的，表型模擬引起的性狀改變是不可以遺傳的。 ————————————————————————————————————— 【應用·體驗】 1．(2021·廣東高考)下列屬于表觀遺傳現象的是(　　) A．基因突變使小麥獲得抗病能力 B．染色體片段位置顛倒使果蠅形成卷翅 C．堿基對替換導致人患鐮狀細胞貧血癥 D．柳穿魚Lcyc基因高度甲基化影響其表達 解析：選D　生物體基因的堿基序列保持不變，但基因表達和表型發(fā)生可遺傳變化的現象，叫作表觀遺傳。A、B、C項的堿基序列發(fā)生了變化，不屬于表觀遺傳；柳穿魚Lcyc基因高度甲基化影響其表達，堿基序列沒有變化，基因表達發(fā)生變化，屬于表觀遺傳，D正確。 2．研究表明，吸煙會使人的體細胞內DNA的甲基化水平升高，對染色體上的組蛋白也會產生影響。男性吸煙者的精子活力下降，精子中的DNA甲基化水平明顯升高。下列敘述錯誤的是(　　) A．吸煙男性細胞內的基因序列即使保持不變，但基因表達也會受到抑制，影響性狀 B．吸煙者后代也可以出現上述變化，該現象屬于表觀遺傳 C．吸煙導致相關基因堿基對的種類和數目改變引起的肺癌也屬于表觀遺傳現象 D．DNA甲基化以及組蛋白變化都會影響基因選擇性表達 解析：選C　相關基因堿基對的種類和數目改變導致DNA序列改變，不屬于表觀遺傳，C錯誤。 科學視野——細胞質基因控制的性狀 科學家用電子顯微鏡觀察衣藻、玉米等植物葉綠體的超薄切片，發(fā)現在葉綠體的基質中有長度為20.5 nm左右的細纖維存在。用DNA酶處理，這種細纖維就消失。由此證明，這種細纖維就是葉綠體DNA。后來，科學家用生物化學的方法，證明了細胞的線粒體中也含有DNA。線粒體和葉綠體中的DNA，都能夠進行半自主自我復制，并通過轉錄和翻譯控制某些蛋白質的合成。為了與細胞核的基因相區(qū)別，將線粒體和葉綠體中的基因稱作細胞質基因。,對人的線粒體DNA的研究表明，線粒體DNA的缺陷與數十種人類遺傳病有關。這些疾病很多是與腦部和肌肉有關的。例如，線粒體肌病和神經性肌肉衰弱、運動失調及眼視網膜炎等。這些遺傳病都只能通過母親遺傳給后代。 【素養(yǎng)評價】 1．下列關于線粒體DNA所控制的遺傳過程的描述，錯誤的是(　　) A．線粒體DNA所控制的性狀不遵循孟德爾分離定律 B．線粒體DNA是由卵細胞傳遞給子代的 C．線粒體DNA所控制的性狀不能遺傳給兒子 D．線粒體DNA在細胞分裂時隨機地分配到子細胞中 解析：選C　線粒體DNA所控制的性狀不遵循孟德爾分離定律，A正確；線粒體DNA是由卵細胞傳遞給子代的，B正確；線粒體DNA所控制的性狀能遺傳給兒子，C錯誤；線粒體DNA在細胞分裂時隨機地分配到子細胞中，D正確。 2．楊柳枝條顏色可呈現兩種不同的相對性狀，有的呈花斑綠色(一塊白，一塊綠)，有的呈全綠色?，F以一株花斑綠色的楊柳作為母本，與一株全綠色楊柳雜交，雜交后代(F1)全部呈花斑綠色，下列說法肯定錯誤的是(　　) A．母本可能為顯性純合個體 B．該性狀可能由細胞質基因控制 C．該性狀不可能為多對基因控制 D．F2中性狀分離比有多種可能 解析：選C　子代與母本相同，說明母本可能是顯性純合子；該性狀可能由細胞質基質控制，A、B正確；該性狀可能由多對等位基因控制，C錯誤；由于不能確定該性狀是由幾對基因控制的，因此F2性狀分離比有多種可能，D正確。 3．光敏色素在植物個體發(fā)育的過程中能促進種子的萌發(fā)、調節(jié)幼苗的生長和葉綠體的發(fā)育等。如圖為光敏色素調節(jié)相關蛋白質合成的過程，請分析回答有關問題： (1)圖中活性調節(jié)蛋白的作用是____________________________________。若cab基因發(fā)生突變，則可能會影響光合作用的____________階段。 (2)需要氨基酸作為原料的過程是圖中__________(填序號)。該過程的開始和終止分別與mRNA上的________________________________有關。 (3)由圖可知，遺傳信息的轉錄過程發(fā)生在______________，葉綠體的發(fā)育受________________________中的遺傳物質控制。 (4)葉綠體中植物吸收紅光的色素主要是______________________________。葉綠體中的DNA復制需要DNA聚合酶的催化，若要探究該酶的合成是受細胞核基因還是細胞質基因編碼，請你寫出實驗設計思路：_____________________________________________________。 解析：(1)由圖可知，圖中活性調節(jié)蛋白進入細胞核后促進rbcS基因和cab基因的轉錄。cab基因控制合成的蛋白質是類囊體薄膜的組成成分，而類囊體是光反應的場所，因此cab基因發(fā)生突變不能表達，則直接影響光合作用的光反應階段。(2)需要氨基酸作為原料的是翻譯過程，即圖中②④過程。翻譯過程的開始和終止分別與mRNA上的起始密碼子和終止密碼子有關。(3)由圖可知，遺傳信息的轉錄過程發(fā)生在細胞核和葉綠體中；葉綠體的發(fā)育受細胞核和細胞質(或細胞核和葉綠體)中的遺傳物質共同控制。(4)葉綠體中的色素包括葉綠素和類胡蘿卜素，其中葉綠素主要吸收紅光和藍紫光，類胡蘿卜素主要吸收藍紫光。葉綠體中的DNA復制需要DNA聚合酶的催化，若要探究該酶的合成是受細胞核基因還是細胞質基因編碼，可用藥物抑制核基因的表達，再檢測葉綠體中是否有DNA聚合酶的合成。 答案：(1)促進rbcS基因和cab基因的轉錄　光反應 (2)②④　起始密碼子和終止密碼子　(3)細胞核、葉綠體　細胞核和細胞質　(4)葉綠素(或葉綠素a和葉綠素b)　用藥物抑制核基因的表達，檢測葉綠體中是否有DNA聚合酶的合成 [課時跟蹤檢測] [理解·鞏固·落實] 1．判斷下列敘述的正誤，對的打“√”，錯的打“×”。 (1)白化病是基因通過控制蛋白質的結構直接控制生物體的性狀的。(×) (2)核糖體蛋白基因幾乎在所有細胞中表達。(√) (3)同卵雙胞胎具有的微小差異與表觀遺傳有關。(√) (4)基因與性狀的關系是一一對應的線性關系。(×) (5)生物性狀是由基因型和環(huán)境共同控制的。(√) (6)基因與基因、基因與基因產物、基因與環(huán)境之間存在著復雜的相互作用。(√) 2．下列關于基因與性狀關系的敘述，錯誤的是(　　) A．一對相對性狀可由多對基因控制 B．基因可通過控制酶的合成進而控制生物體的性狀 C．隱性基因控制的性狀不一定得到表現 D．基因型相同，表型就相同 解析：選D　一對相對性狀可由一對或多對基因控制；基因可通過控制酶的合成或蛋白質的結構來控制生物體的性狀；隱性基因控制的性狀可能被顯性性狀掩蓋，如Aa表現為A基因控制的性狀；基因型與環(huán)境條件共同決定生物性狀，因此基因型相同，環(huán)境不同時，表型不一定相同。 3．人類鐮狀細胞貧血是由編碼血紅蛋白的基因異常引起的，這說明了(　　) A．基因通過控制酶的合成來控制代謝過程，進而控制生物體的性狀 B．基因通過控制蛋白質的結構直接控制生物體的性狀 C．基因與環(huán)境相互作用共同調控生物體的性狀 D．基因和性狀間不是簡單的線性關系 解析：選B　人類鐮狀細胞貧血是由于編碼血紅蛋白的基因異常不能控制合成正常的血紅蛋白，從而使紅細胞形態(tài)結構異常，因此體現了基因通過控制蛋白質的結構直接控制生物體的性狀。故選B。 4．細胞分化是奢侈基因選擇性表達的結果。下列屬于奢侈基因的是(　　) A．血紅蛋白基因　　　　 B．ATP合成酶基因 C．DNA解旋酶基因 D．核糖體蛋白基因 解析：選A　B、C、D項所述基因是所有活細胞中都表達的基因，而A項中血紅蛋白基因只有在紅細胞中才能表達，因此血紅蛋白基因屬于奢侈基因。 5．關于表觀遺傳的理解，下列說法正確的是(　　) A．DNA的甲基化與環(huán)境因素無關 B．DNA的甲基化影響基因的翻譯過程 C．表觀遺傳現象不符合孟德爾遺傳定律 D．DNA的甲基化導致基因的堿基序列改變 解析：選C　環(huán)境因素會影響DNA的甲基化，A錯誤；DNA的甲基化影響基因的轉錄過程，B錯誤；表觀遺傳現象不符合孟德爾遺傳定律，C正確；DNA的甲基化不會導致基因的堿基序列改變，D錯誤。 6．在甲基轉移酶的催化下，DNA的胞嘧啶被選擇性地添加甲基導致DNA甲基化，進而使染色質高度螺旋化，因此失去轉錄活性。下列相關敘述錯誤的是(　　) A．DNA甲基化，會導致基因堿基序列的改變 B．DNA甲基化，會導致mRNA合成受阻 C．DNA甲基化，可能會影響生物的性狀 D．DNA甲基化，可能會影響細胞分化 解析：選A　DNA甲基化是指DNA的胞嘧啶被選擇性地添加甲基，這不會導致基因堿基序列的改變。故選A。 7．人體內苯丙酮酸過多可引起苯丙酮尿癥，如圖表示人體內苯丙氨酸的代謝途徑，據圖分析錯誤的是(　　) A．基因1不正常而缺乏酶1可能引起苯丙酮尿癥 B．由苯丙氨酸合成黑色素需要多個基因控制 C．該圖說明基因可通過控制蛋白質的結構直接控制生物體的性狀 D．基因2突變而缺乏酶2將導致人患白化病 解析：選C　由題圖可知，基因1不正常而缺乏酶1，會導致苯丙氨酸不能合成酪氨酸，則苯丙氨酸只能在細胞中代謝生成苯丙酮酸，導致苯丙酮尿癥，A正確；由苯丙氨酸合成黑色素需要酶1、酶2的作用，即需要基因1、基因2的控制，B正確；題圖體現了基因通過控制酶的合成來控制生物代謝過程，進而控制生物體的性狀，C錯誤；基因2突變，導致酶2不能合成，從而不能形成黑色素，使人患白化病，D正確。 8．(2023·湖南高考，改編)酗酒危害人類健康。乙醇在人體內先轉化為乙醛，在乙醛脫氫酶2(ALDH2)作用下再轉化為乙酸，最終轉化成CO2和水。頭孢類藥物能抑制ALDH2的活性。ALDH2基因某突變導致ALDH2活性下降或喪失。在高加索人群中該突變的基因頻率不足5%而東亞人群中高達30%。下列敘述錯誤的是(　　) A．相對于高加索人群，東亞人群飲酒后面臨的風險更高 B．患者在服用頭孢類藥物期間應避免攝入含酒精的藥物或食物 C．ALDH2基因突變人群對酒精耐受性下降，表明基因通過蛋白質控制生物性狀 D．飲酒前口服ALDH2酶制劑可催化乙醛轉化成乙酸，從而預防酒精中毒 解析：選D　ALDH2基因突變會使ALDH2活性下降或喪失，使乙醛不能正常轉化成乙酸，導致乙醛積累危害機體，東亞人群中ALDH2基因發(fā)生該突變的基因頻率較高，故與高加索人群相比，東亞人群飲酒后面臨的風險更高，A正確；頭孢類藥物能抑制ALDH2的活性，使乙醛不能正常轉化成乙酸，導致乙醛積累危害機體，故患者在服用頭孢類藥物期間應避免攝入含酒精的藥物或食物，B正確；ALDH2的化學本質是蛋白質，ALDH2基因突變人群對酒精耐受性下降，表明基因通過蛋白質控制生物性狀，C正確；酶制劑可被胃蛋白酶消化，故飲酒前口服ALDH2酶制劑不能加速乙醛分解為乙酸，不能預防酒精中毒，D錯誤。 9．科學家曾做過這樣的實驗：野生長翅果蠅幼蟲在25 ℃條件下培養(yǎng)皆為長翅，在35 ℃條件下處理6～24 h后培養(yǎng)得到殘翅(已知野生果蠅皆為長翅)。如何解釋這一現象呢？請你對出現殘翅果蠅的原因提出你的假設，并進一步設計實驗驗證你的假設。 (1)假設：___________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)基因對性狀的控制有兩種情況：甲基因通過控制____________來控制代謝過程，進而控制生物的性狀；乙基因通過控制______________直接控制生物的性狀。以上假設中與性狀有關的基因屬于________(填“甲”或“乙”)基因。 (3)你認為基因、環(huán)境、性狀三者的相互關系是怎樣的？___________________________ __________________________________________________________________________。 解析：(1)由題干信息“野生長翅果蠅幼蟲在25 ℃條件下培養(yǎng)皆為長翅，在35 ℃條件下處理6～24 h后培養(yǎng)得到殘翅(已知野生果蠅皆為長翅)”，可推測在35 ℃條件下處理的果蠅幼蟲，可能因溫度高，改變了果蠅幼蟲體內酶的活性，影響了果蠅的代謝，進而使果蠅由長翅轉變?yōu)闅埑?，據此對出現殘翅果蠅提出的假設是溫度升高，酶的活性改變，通過影響代謝進而影響性狀。(2)基因對性狀的控制有兩種情況：甲基因通過控制酶的合成來控制代謝過程，進而控制生物的性狀；乙基因通過控制蛋白質的結構直接控制生物的性狀；以上假設中與性狀有關的基因屬于甲基因。(3)基因和性狀并不都是一一對應的關系，基因與基因、基因與基因產物、基因和環(huán)境之間存在著復雜的相互作用，基因、環(huán)境、性狀三者的相互關系是生物體的性狀不完全由基因決定，環(huán)境對性狀也有重要影響(或生物的性狀是基因與環(huán)境相互作用的結果)。 答案：(1)溫度升高，酶的活性改變，通過影響代謝進而影響性狀　(2)酶的合成　蛋白質的結構　甲　(3)生物體的性狀不完全由基因決定，環(huán)境對性狀也有重要影響(或生物的性狀是基因與環(huán)境相互作用的結果) 10．周期性共濟失調是一種由常染色體上的基因(用A或a表示)控制的遺傳病，致病基因導致細胞膜上正常鈣離子通道蛋白結構異常，從而使正常鈣離子通道的數量不足，造成細胞功能異常。該致病基因純合會導致胚胎致死。患者發(fā)病的分子機理如圖所示。請回答下列問題： (1)圖中①表示的生理過程是____________。如果細胞的____________(填結構)被破壞，會直接影響圖中結構C的形成。 (2)圖中所揭示的基因控制性狀的方式是________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)一個患周期性共濟失調的女性與正常男性結婚生了一個既患該病又患紅綠色盲的孩子(色盲基因用b代表)。這對夫婦中，妻子的基因型是______，這對夫婦再生一個只患一種病的孩子的概率是______________。 解析：(1)圖中①過程表示以基因的一條鏈為模板合成物質B(mRNA)的轉錄過程。結構C為核糖體，而核仁與核糖體的形成有關，因此如果細胞的核仁被破壞，會直接影響結構C的形成。(2)圖中的基因所編碼的通道蛋白屬于結構蛋白，因此圖中所揭示的基因控制性狀的方式是基因通過控制蛋白質的結構直接控制生物體的性狀。(3)周期性共濟失調是一種由常染色體上的基因控制的遺傳病，該致病基因純合會導致胚胎致死，據此可推知該病的遺傳方式為常染色體顯性遺傳。紅綠色盲屬于伴X染色體隱性遺傳病。一個患周期性共濟失調的女性與正常男性結婚生了一個既患該病又患紅綠色盲的孩子，說明在該對夫婦中，妻子的基因型為AaXBXb，丈夫的基因型為aaXBY，兩者所生孩子患周期性共濟失調的概率為1/2，患色盲的概率為1/4，因此這對夫婦再生一個只患一種病的孩子的概率是1/2×3/4＋1/2×1/4＝1/2。 答案：(1)轉錄　核仁　(2)基因通過控制蛋白質的結構直接控制生物體的性狀　(3)AaXBXb　1/2 [遷移·應用·發(fā)展] 11．(2023·山東高考)某種XY型性別決定的二倍體動物，其控制毛色的等位基因G、g只位于X染色體上，僅G表達時為黑色，僅g表達時為灰色，二者均不表達時為白色。受表觀遺傳的影響，G、g來自父本時才表達，來自母本時不表達。某雄性與雜合子雌性個體為親本雜交，獲得4只基因型互不相同的F1。親本與F1組成的群體中，黑色個體所占比例不可能是(　　) A．2/3 B．1/2 C．1/3 D．0 解析：選A　G、g只位于X染色體上，則該雄性基因型是XGY或XgY，雜合子雌性基因型為XGXg。若該雄性基因型為XGY，與XGXg雜交產生的F1基因型分別為XGXG、XGXg、XGY、XgY，在親本與F1組成的群體中，父本XGY的G基因來自其母親，因此G不表達，該父本呈現白色；當母本XGXg的G基因來自其母親、g基因來自其父親時，該母本的g基因表達，表現為灰色，當母本XGXg的g基因來自其母親、G基因來自其父親時，該母本的G基因表達，表現為黑色，因此母本表型可能為灰色或黑色；F1中基因型為XGXG的個體必定有一個G基因來自父本，G基因可以表達，因此F1中的XGXG表現為黑色；XGXg個體中G基因來自父本，g基因來自母本，因此G基因表達，g基因不表達，該個體表現為黑色；XGY的G基因來自母本，G基因不表達，因此該個體表現為白色；XgY個體的g基因來自母本，因此g基因不表達，該個體表現為白色，綜上所述，在親本雜交組合為XGY和XGXg的情況下，F1中的XGXG、XGXg一定表現為黑色，當母本XGXg也為黑色時，該群體中黑色個體比例為3/6，即1/2；當母本XGXg為灰色時，黑色個體比例為2/6，即1/3。若該雄性基因型為XgY，與XGXg雜交產生的F1基因型分別為XGXg、XgXg、XGY、XgY，在親本與F1組成的群體中，父本XgY的g基因來自其母親，因此不表達，該父本呈現白色；根據上面的分析可知，母本XGXg可能為灰色或黑色；F1中基因型為XGXg的個體G基因來自母本，g基因來自父本，因此g基因表達，G基因不表達，該個體表現為灰色；XgXg個體的兩個g基因必定有一個來自父本，g基因可以表達，因此該個體表現為灰色；XGY的G基因來自母本，G基因不表達，因此該個體表現為白色；XgY個體的g基因來自母本，因此g基因不表達，該個體表現為白色，綜上所述，在親本雜交組合為XgY和XGXg的情況下，F1中所有個體都不表現為黑色，當母本XGXg為灰色時，該群體中黑色個體比例為0；當母本XGXg為黑色時，該群體中黑色個體比例為1/6。綜合上述兩種情況可知，A符合題意。 12．ACC合成酶是植物體內乙烯合成的限速酶。下表是科學家以番茄ACC合成酶基因為探針，研究番茄果實不同成熟階段及不同組織中該基因的表達情況。下列分析正確的是(　　) 注：“－”表示該基因不表達，“＋”表示該基因表達，“＋”的數目越多表示表達水平越高。 A．該基因的表達水平在不同的組織和果實成熟的不同階段無差異 B．橙紅和亮紅的果實細胞中該基因轉錄產物可能相對較多 C．綠果、雌蕊、葉片和根中無該基因及其轉錄產物，體現了細胞的基因選擇性表達 D．果實中該基因表達水平高于葉片，說明前者的分化程度高于后者 解析：選B　根據表中信息可知，該基因的表達水平在不同的組織和果實成熟的不同階段具有顯著差異，A錯誤；綠果、雌蕊、葉片和根中含有該基因，只是未表達，C錯誤；該基因的表達水平高低不能用于果實與葉片分化程度高低的比較，D錯誤。 13．(2023·廣東高考)放射性心臟損傷是由電離輻射誘導的大量心肌細胞凋亡產生的心臟疾病。一項新的研究表明，circRNA可以通過miRNA調控P基因表達進而影響細胞凋亡，調控機制見下圖。miRNA是細胞內一種單鏈小分子RNA，可與mRNA靶向結合并使其降解。circRNA是細胞內一種閉合環(huán)狀RNA，可靶向結合miRNA使其不能與mRNA結合，從而提高mRNA的翻譯水平。 回答下列問題： (1)放射刺激心肌細胞產生的________會攻擊生物膜的磷脂分子，導致放射性心肌損傷。 (2)前體mRNA是通過________酶以DNA的一條鏈為模板合成的，可被剪切成circRNA等多種RNA。circRNA和mRNA在細胞質中通過對________的競爭性結合，調節(jié)基因表達。 (3)據圖分析，miRNA表達量升高可影響細胞凋亡，其可能的原因是______________________________________________________________________。 (4)根據以上信息，除了減少miRNA的表達之外，試提出一個治療放射性心臟損傷的新思路________________________________________。 解析：(1)細胞衰老的自由基學說認為：自由基產生后，即攻擊和破壞細胞內各種執(zhí)行正常功能的生物分子。最為嚴重的是，當自由基攻擊生物膜的組成成分磷脂分子時，產物同樣是自由基。因此放射刺激心肌細胞產生的自由基會攻擊生物膜的磷脂分子，導致放射性心肌損傷。(2)前體mRNA是通過轉錄形成的，轉錄是在RNA聚合酶的催化下，以DNA的一條鏈為模板合成mRNA的過程。據題圖可知，miRNA可以和P基因mRNA結合，導致P基因mRNA的翻譯過程受阻，P蛋白合成減少，從而促進細胞凋亡。circRNA也可以和miRNA結合，使miRNA不能和P基因mRNA結合，導致P蛋白合成增多，從而抑制細胞凋亡?？梢姡琧ircRNA和 mRNA 在細胞質中通過對miRNA的競爭性結合，調節(jié)基因表達。(3)據題圖分析，miRNA表達量升高可使miRNA和P基因mRNA結合增多，導致P基因mRNA的翻譯過程受阻，P蛋白合成減少，從而促進細胞凋亡。(4)若要治療放射性心臟損傷，需抑制細胞凋亡。一方面，可以促進P蛋白的合成，以提高細胞中P蛋白的含量；另一方面，可以促進前體mRNA的合成或促進circRNA的合成。 答案：(1)自由基　(2)RNA聚合　miRNA　(3)miRNA 表達量升高，導致其與P基因mRNA的結合量增加，P基因mRNA翻譯合成的P蛋白減少，從而促進細胞凋亡　(4)促進前體mRNA的合成；促進circRNA的合成；促進P蛋白的合成 階段驗收評價(三)　第3、4章　基因的本質　基因的表達 (時間：60分鐘　滿分：100分) 一、選擇題(共16小題，每小題3分，共48分) 1．下列關于基因、DNA和染色體的敘述，正確的是(　　) A．細胞中所有的DNA片段都可稱之為基因 B．真核細胞中所有的基因都位于染色體上 C．所有的非等位基因都位于非同源染色體上 D．等位基因一般位于同源染色體的相同位置上 解析：選D　基因通常是具有遺傳效應的DNA片段，A錯誤；真核細胞中大多數的基因都位于染色體上，少數的基因位于線粒體、葉綠體中，B錯誤；同源染色體上也具有非等位基因，C錯誤；等位基因一般位于同源染色體的相同位置上，D正確。 2．下列有關DNA結構和復制的敘述，正確的是(　　) A．DNA聚合酶催化兩個游離的脫氧核苷酸之間的連接 B．復制后產生的兩個子代DNA分子共含有4個游離的磷酸基團 C．具有m個胸腺嘧啶的DNA片段，第n次復制時需要(2n－1)×m個胸腺嘧啶 D．把DNA分子放在含15N的培養(yǎng)液中連續(xù)復制2代，子代DNA中含15N的占1/2 解析：選B　DNA聚合酶不能催化兩個游離的脫氧核苷酸之間的連接，只能把游離的脫氧核苷酸連接到已存在的DNA片段上，A錯誤；由于DNA分子為雙鏈結構，每條鏈的一端都有一個游離的磷酸基團，所以復制后產生的兩個子代DNA分子共含有4個游離的磷酸基團，B正確；具有m個胸腺嘧啶的DNA片段，第n次復制需要(2n－1)×m個胸腺嘧啶，C錯誤；DNA復制方式為半保留復制，把DNA分子放在含15N的培養(yǎng)液中連續(xù)復制2代，得到4個DNA分子，其中兩個DNA分子的一條鏈含15N標記，一條鏈沒有被標記，另外2個DNA分子的兩條鏈都含15N標記，故子代DNA中含15N的占 100%，D錯誤。 3．下列關于遺傳信息的物質基礎的敘述，錯誤的是(　　) A．從根本上講，遺傳信息的物質基礎是基因中特定的脫氧核苷酸的排列順序 B．RNA也可以作為遺傳信息的物質基礎 C．蛋白質中特定的氨基酸的排列順序也是遺傳信息的物質基礎 D．DNA中特定的堿基對的排列順序代表一定的遺傳信息 解析：選C　在DNA分子中，堿基對的排列順序儲存著遺傳信息，A、D正確；RNA病毒中，RNA是遺傳物質，B正確；蛋白質中特定的氨基酸的排列順序不儲存遺傳信息，C錯誤。 4．下列是人類探索遺傳奧秘的幾個經典實驗，其中表述合理的是(　　) A．格里菲思用肺炎鏈球菌感染小鼠的實驗，證明了DNA是轉化因子 B．赫爾希和蔡斯用噬菌體侵染細菌的實驗，證明了噬菌體的遺傳物質是DNA，而不是蛋白質 C．沃森和克里克發(fā)現了DNA雙螺旋結構，提出了DNA半保留復制的假說 D．許多科學家相繼研究，將逆轉錄和RNA復制納入細胞生物的中心法則范疇 解析：選C　格里菲思用肺炎鏈球菌感染小鼠的實驗，推論S型細菌體內存在轉化因子，但沒有證明轉化因子是DNA，A錯誤；赫爾希和蔡斯分別用35S和32P標記的噬菌體，進行侵染大腸桿菌的實驗，使人們確信DNA是遺傳物質，但沒有證明蛋白質不是遺傳物質，B錯誤；沃森和克里克發(fā)現了DNA雙螺旋結構，提出了DNA半保留復制方式的假說，C正確；科學家在研究某些RNA病毒的遺傳信息的傳遞過程時，發(fā)現了RNA復制和逆轉錄過程，這是對中心法則的必要補充，但病毒沒有細胞結構，D錯誤。 5．基因Ⅰ和基因Ⅱ在某條染色體DNA上的相對位置如圖所示。下列說法正確的是(　　) A．基因Ⅰ和基因Ⅱ的結構差別僅在于內部堿基對的排列順序不同 B．基因Ⅰ中不一定具有遺傳信息，但一定具有遺傳效應 C．四分體時期，基因Ⅱ中的兩條脫氧核苷酸鏈之間可能發(fā)生交叉互換 D．基因Ⅰ與基因Ⅱ位于同一條染色體上，減數分裂時一般不能發(fā)生分離 解析：選D　基因Ⅰ和基因Ⅱ的結構差別在于內部堿基對的數目、排列順序不同，A錯誤；基因Ⅰ中既具有遺傳信息也具有遺傳效應，B錯誤；四分體時期，同源染色體的非姐妹染色單體之間可能發(fā)生片段互換，C錯誤；基因Ⅰ與基因Ⅱ位于同一條染色體上，減數分裂時一般不能發(fā)生分離，D正確。 6．如果用35S標記的噬菌體去侵染32P標記的某個大腸桿菌，在產出的子代噬菌體的組分中，能夠找到的放射性元素是(　　) A．部分子代噬菌體的外殼中找到35S B．所有子代噬菌體的外殼中都找到35S C．部分子代噬菌體的DNA中找到32P D．所有子代噬菌體的DNA中找到32P 解析：選D　合成子代噬菌體蛋白質外殼的原料均由細菌提供，因此在子代噬菌體的蛋白質外殼中找不到35S，A、B錯誤；合成子代噬菌體DNA的原料均由細菌提供，DNA的復制方式為半保留復制，大腸桿菌被32P標記，因此在子代噬菌體的DNA中都可以找到32P，C錯誤，D正確。 7．miRNA是一類在人體內廣泛分布的內源性非編碼RNA，長度為19～25個核苷酸，不同miRNA在個體發(fā)育的不同階段產生。miRNA通過與靶mRNA結合或引起靶mRNA的降解，進而特異性地影響相應基因的表達。請根據材料判斷下列相關說法正確的是(　　) A．miRNA指導合成的肽鏈最多含有8個氨基酸 B．miRNA在轉錄水平特異性的影響基因的表達過程 C．不同miRNA在個體發(fā)育的不同階段產生，與細胞分化有關 D．不同miRNA的區(qū)別在于脫氧核苷酸的排列順序不同 解析：選C　由題干信息“miRNA是一類內源性非編碼RNA”可知，它不能指導合成肽鏈；由題干信息“miRNA通過與靶mRNA結合”可知，它影響的是翻譯過程；不同miRNA的區(qū)別在于核糖核苷酸的排列順序不同，RNA中不含脫氧核苷酸。 8.圖中α、β是真核細胞某基因的兩條鏈，γ是另外一條多核苷酸鏈。下列說法正確的是(　　) A．圖中的酶是DNA聚合酶 B．γ鏈徹底水解后能生成6種小分子物質 C．該過程只發(fā)生在細胞核中 D．β鏈中堿基G占28%，則γ鏈中堿基A占22% 解析：選B　分析題干和題圖信息可知，α、β是真核細胞某基因的兩條鏈，γ是核糖核苷酸鏈，該過程是轉錄過程，圖中的酶為RNA聚合酶，A錯誤；γ鏈徹底水解的產物是核糖，磷酸，A、G、C、U 4種堿基，共6種小分子物質，B正確；該過程主要發(fā)生在細胞核中，線粒體、葉綠體中也可以發(fā)生，C錯誤；γ鏈中堿基A與α鏈中的堿基T配對，β鏈中堿基G占28%，不能判斷α鏈中堿基T的比例，因此不能判斷γ鏈中堿基A的比例，D錯誤。 9．人或動物PrP基因編碼一種蛋白(PrPc)，該蛋白無致病性。PrPc的空間結構改變后成為PrPsc(朊粒)，就具有了致病性。PrPsc可以誘導更多的PrPc轉變?yōu)镻rPsc，實現朊粒的增殖，可以引起瘋牛病。據此判斷，下列敘述正確的是(　　) A．朊粒侵入機體后可整合到宿主的基因組中 B．朊粒的增殖方式與肺炎鏈球菌的增殖方式相同 C．蛋白質空間結構的改變可以使其功能發(fā)生變化 D．PrPc轉變?yōu)镻rPsc的過程屬于遺傳信息的翻譯過程 解析：選C　據題中信息可知，朊粒是PrP基因所編碼的蛋白質空間結構變化后形成的，因此朊粒屬于蛋白質，不能整合到宿主細胞的基因組中，A錯誤。肺炎鏈球菌的增殖方式為二分裂，與朊粒不相同，B錯誤。由題中信息可知，PrPc與朊粒的功能因空間結構的不同而不同，C正確。PrPc轉變?yōu)镻rPsc只是蛋白質空間結構發(fā)生了改變，不屬于遺傳信息的翻譯過程，D錯誤。 10．根據以下材料：①藏報春甲(aa)在20 ℃時開白花；②藏報春乙(AA)在20 ℃時開紅花；③藏報春丙(AA)在30 ℃時開白花。在分析基因型和表型相互關系時，下列說法錯誤的是(　　) A．由材料①②可知，生物的性狀表現是由基因型決定的 B．由材料①③可知生物的性狀表現是由基因型和環(huán)境共同決定的 C．由材料②③可知環(huán)境影響基因型的表達 D．由材料①②③可知生物的性狀表現是基因型和環(huán)境共同作用的結果 解析：選B?、俸廷?、②和③實驗中，都只有一個變量，而①和③實驗中溫度和基因型都不同，所以不能判斷性狀表現是由溫度還是基因型決定，或是由它們共同決定的。故選B。 11．N6-甲基腺嘌呤(m6A)是真核生物mRNA甲基化修飾形式之一。在斑馬魚體內，檢測到m6A甲基轉移酶(mett13)水平較高，缺失mett13后，胚胎發(fā)育相關的mRNA水平顯著升高，但m6A的水平顯著下降。有關敘述錯誤的有(　　) A．m6A修飾改變了斑馬魚的遺傳信息 B．m6A修飾會抑制基因的表達 C．m6A修飾可能促進mRNA的水解 D．m6A修飾與基因表達的調控相關 解析：選A　m6A修飾的是mRNA，沒有改變斑馬魚的遺傳信息，A錯誤；依照題意可知，缺失mett13后，胚胎發(fā)育相關的mRNA水平顯著升高，但m6A的水平顯著下降，因而m6A修飾會抑制基因的表達，B正確；依照題意可知，m6A的水平顯著下降，胚胎發(fā)育相關的mRNA水平顯著升高，因而m6A修飾水平上升可能促進mRNA的水解，影響翻譯過程，使蛋白質無法合成，因而m6A修飾與基因表達的調控相關，C、D正確。 12．如圖所示為人體內M基因控制物質C的合成以及物質C形成特定空間結構的物質D的流程圖解。下列相關敘述，正確的是 (　　) A．圖中①④過程參與堿基配對的堿基種類較多的是①過程 B．基因轉錄得到的產物均可直接作為蛋白質合成的控制模板 C．組成物質C的氨基酸數與組成M基因的核苷酸數的比值大于1/6 D．圖中物質D可能是人體內消化酶、呼吸酶等蛋白質 解析：選A　圖中①④過程分別為轉錄、翻譯，前者參與堿基配對的堿基種類較多，包括A、G、C、T、U 5種堿基，A正確；據圖可知，基因轉錄得到的產物經剪切、拼接后才可作為蛋白質合成的控制模板，所以組成物質C的氨基酸數與組成M基因的核苷酸數的比值小于1/6，B、C錯誤；呼吸酶不屬于分泌蛋白，D錯誤。 13．如圖中的R環(huán)結構，是基因轉錄所形成的RNA鏈與雙鏈DNA中的一條鏈雜交而組成的三鏈核酸結構。據圖分析，R環(huán)中(　　) A．嘌呤堿基數量與嘧啶堿基的數量一定相等 B．雜合鏈可能含有A、T、C、G、U五種含氮堿基 C．未配對的DNA單鏈可以轉錄形成mRNA D．每條鏈內相鄰核苷酸之間都以氫鍵進行連接 解析：選B　R環(huán)中DNA的嘌呤堿基數量與嘧啶堿基的數量相等，但RNA中嘌呤堿基數量與嘧啶堿基的數量不一定相等，因此R環(huán)中嘌呤堿基數量與嘧啶堿基的數量不一定相等，A不符合題意；雜合鏈中有DNA和RNA，因此可能含有A、T、C、G、U五種含氮堿基，B符合題意；R環(huán)中未配對的DNA單鏈不是模板鏈，不可以進行轉錄，C不符合題意；每條鏈內相鄰核苷酸之間以磷酸二酯鍵進行連接，D不符合題意。 14．下圖表示中心法則，下列有關敘述正確的是(　　) A．過程①～⑦都會在人體的遺傳信息傳遞和表達時發(fā)生 B．人體細胞內的過程③主要發(fā)生在細胞核中，產物都是mRNA C．過程③存在A—U、C—G、T—A的堿基配對方式 D．過程⑤有半保留復制的特點，過程⑥發(fā)生在核糖體上 解析：選C　會在人體的遺傳信息傳遞和表達時發(fā)生的為①DNA的復制、③轉錄、⑥翻譯，A錯誤。人體細胞的過程③轉錄主要發(fā)生在細胞核中，產物是mRNA、rRNA、tRNA等，B錯誤。過程③轉錄，存在A—U、C—G、T—A的堿基配對方式，C正確。由于RNA一般為單鏈，過程⑤RNA的復制沒有半保留復制的特點，DNA的復制有半保留復制的特點，D錯誤。 15．下圖為逆轉錄病毒的遺傳信息的傳遞過程示意圖，下列敘述錯誤的是(　　) A．逆轉錄酶是在逆轉錄病毒的核糖體上合成的 B．逆轉錄得到的雙鏈DNA整合到宿主細胞DNA上屬于基因重組 C．逆轉錄病毒的遺傳信息的傳遞過程有逆轉錄酶、RNA聚合酶等參與 D．逆轉錄病毒遺傳信息的傳遞與真核生物的不完全相同 解析：選A　逆轉錄病毒沒有細胞結構，沒有核糖體，A錯誤；逆轉錄得到的雙鏈DNA整合到宿主細胞DNA上，是控制不同性狀基因的重新組合，屬于基因重組，B正確；據圖可知，逆轉錄病毒遺傳信息的傳遞過程包括逆轉錄、轉錄等過程，需要逆轉錄酶、RNA聚合酶等參與，C正確；逆轉錄病毒遺傳信息的傳遞包含逆轉錄過程，真核生物沒有逆轉錄過程，D正確。 16．人類基因組中僅有2%的DNA能夠編碼蛋白質，其余為非編碼DNA。研究發(fā)現，從雄性小鼠的Y染色體上敲除一小段非編碼DNA后，Sox9基因的活躍度隨之降低，Sox9蛋白表達量減少，進而導致雄性小鼠長出卵巢和雌性生殖器官。下列敘述錯誤的是(　　) A．非編碼區(qū)DNA序列的改變不會引起生物體性狀的改變 B．敲除的非編碼DNA具有促進Sox9基因表達的功能 C．敲除的非編碼DNA片段也屬于基因片段 D．Sox9蛋白可抑制雄性小鼠體內雌性生殖器官的形成 解析：選A　在雄性小鼠Y染色體上敲除一小段非編碼DNA后，最終導致雄性小鼠長出卵巢和雌性生殖器官，說明非編碼區(qū)DNA序列的改變也可引起生物體性狀的改變，A錯誤；敲除一小段非編碼DNA后Sox9蛋白表達量減少，說明敲除的非編碼DNA具有促進Sox9基因表達的功能，B正確；敲除一小段非編碼DNA降低了Sox9基因的活躍度，說明原來的非編碼DNA是有遺傳效應的片段，也屬于基因片段，C正確；Sox9基因的活躍度降低，Sox9蛋白表達量減少導致雄性小鼠長出卵巢和雌性生殖器官，說明Sox9蛋白可抑制雄性小鼠體內雌性生殖器官的形成，D正確。 二、非選擇題(共4小題，共52分) 17．(10分)某生物興趣小組用模型模擬的T2噬菌體侵染細菌實驗的過程如下圖，據圖回答下列問題： (1)請將上圖T2噬菌體侵染細菌的標號進行排序__________________。 (2)T2噬菌體的遺傳物質復制發(fā)生在圖中______(用字母和箭頭表示)過程之間，子代T2噬菌體的外殼是在細菌的______上合成的。 (3)以35S標記組為例，如果____________________，可能造成的結果是上清液和沉淀物都出現較強的放射性。 (4)T2噬菌體與細菌保溫時間長短與放射性高低的關系圖可能如下，下列關聯中最合理的是________(甲組為35S標記的T2噬菌體，乙組為32P標記的T2噬菌體)。 A．甲組—上清液—① B．乙組—上清液—② C．甲組—沉淀物—③ D．乙組—沉淀物—④ 解析：(1)T2噬菌體侵染細菌的過程是吸附→注入DNA→合成DNA和蛋白質→裝配→釋放子代噬菌體，據此分析圖示，則正確的排序是debfca。(2)DNA復制發(fā)生在T2噬菌體將自身的DNA分子注入細菌細胞內以后，以細菌體內的4種脫氧核苷酸為原料合成子代噬菌體的DNA，發(fā)生在圖中e→b過程之間，子代T2噬菌體的外殼是在細菌的核糖體上合成的。(3)35S標記的是T2噬菌體的蛋白質外殼。以35S標記組為例，如果攪拌不充分，會有部分35S標記的噬菌體仍然吸附在細菌表面，造成上清液和沉淀物都出現較強的放射性。(4)噬菌體侵染細菌時，DNA分子進入到細菌的細胞中，蛋白質外殼留在外面，因為噬菌體較輕，攪拌離心后，注入細菌細胞內的噬菌體的DNA分子隨著細菌離心到沉淀物中，而噬菌體及其蛋白質外殼則存在上清液中。用32P標記的噬菌體侵染細菌的實驗中，32P標記的是噬菌體的DNA，在一定時間內，隨著保溫時間的延長，侵染到細菌細胞內的噬菌體的數目逐漸增多，沉淀物中放射性強度逐漸增加，上清液中放射性強度逐漸減少；超過一定時間，因噬菌體在細菌內增殖后釋放的子代噬菌體經離心后分布于上清液中，因此沉淀物放射性強度逐漸減少，上清液中放射性強度逐漸增加，即乙組—上清液—②，乙組—沉淀物—③；同理，用35S標記的噬菌體侵染細菌的實驗中，35S標記的是噬菌體的蛋白質外殼，隨著保溫時間的延長，經攪拌、離心后，甲組—上清液—④，甲組—沉淀物的放射性強度應一直為零。 答案：(1)debfca　(2)e→b　核糖體　(3)攪拌不充分　(4)B 18．(14分)圖甲表示某動物b基因正常轉錄過程中的局部圖解；圖乙表示該生物某個體的體細胞內部分基因和染色體的關系；該生物的黑色素產生需要如圖丙所示的3類基因參與控制，三類基因的控制均表現為完全顯性。請據圖回答下列問題： (1)能發(fā)生圖甲所示過程的細胞結構有________________________；該過程一般不發(fā)生在細胞分裂的分裂期，原因是_______________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)圖甲中，若b2為RNA鏈，當b2含堿基A和U分別為24%和18%時，則b1鏈所在的DNA分子中，G所占的比例為__________；該過程結束時，終止密碼子位于__________(填“b1”或“b2”)鏈上。 (3)圖乙中正常情況下，該生物細胞中含有b基因最多時為________個，b基因相互分離發(fā)生在________________________________________________________________________ (填時期)。 (4)由圖乙所示的基因型可以推知，該生物體______(填“能”“不能”或“不能確定”)合成黑色素，其中基因A和a的本質區(qū)別是______________________。 (5)由圖丙可以得出，基因可以通過__________________________________進而控制生物體的性狀，某一性狀可能受多對基因控制。 解析：(1)由于DNA主要分布在細胞核中，在動物細胞的線粒體中也有少量的DNA分布，所以能發(fā)生轉錄過程的細胞結構有細胞核和線粒體。由于細胞分裂的分裂期，染色質高度螺旋化變?yōu)槿旧w，DNA結構穩(wěn)定，不容易解旋，所以圖甲所示過程一般不發(fā)生在細胞分裂的分裂期。(2)若b2為RNA鏈，當b2含堿基A和U分別為24%和18%時，則A＋U＝42%，對應的DNA分子中T＋A＝42%。因此，b1鏈所在的DNA分子中，G所占的比例為(1－42%)÷2＝29%。密碼子位于mRNA上，所以該過程結束時，終止密碼子位于b2鏈上。(3)圖乙所示的生物體的基因型為Aabb，該生物的體細胞在有絲分裂后期含有4個b基因。b基因相互分離發(fā)生在有絲分裂后期，也可發(fā)生在減數分裂Ⅰ后期和減數分裂Ⅱ后期。(4)由圖丙可知，基因型為A_bbC_的個體才能合成黑色素，圖乙所示生物體的基因型為Aabb，控制酶③的基因不能確定，所以不能確定該生物體是否能合成黑色素。基因A和a是等位基因，它們的本質區(qū)別是堿基對的排列順序不同。(5)由圖丙可以得出，基因可以通過控制酶的合成來控制代謝過程進而控制生物體的性狀，某一性狀也可能受多對基因控制。 答案：(1)細胞核和線粒體　分裂期染色質高度螺旋化變?yōu)槿旧w，DNA結構穩(wěn)定，不容易解旋 (2)29%　b2　(3)4　有絲分裂后期、減數分裂Ⅰ后期和減數分裂Ⅱ后期 (4)不能確定　堿基對的排列順序不同 (5)控制酶的合成來控制代謝過程 19．(14分)圖甲為某真菌線粒體中蛋白質的生物合成示意圖，圖乙為核DNA片段。請回答下列問題： (1)從圖中分析，基因表達過程中轉錄的發(fā)生場所有____________________。 (2)在過程②中，少量mRNA就可以在短時間內指導合成大量的蛋白質，其主要原因是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)Ⅱ代表的物質為________，其遺傳信息的傳遞過程為_______________________。若蛋白質2在線粒體內膜上發(fā)揮作用，推測其功能可能是參與有氧呼吸的第________階段。 (4)若基因M、R編碼各自蛋白質前3個氨基酸的DNA序列如圖乙所示，起始密碼子均為AUG。若基因R的a鏈中箭頭所指的堿基G突變?yōu)锳，其對應的密碼子將由________變?yōu)開_______，正常情況下，基因R在細胞中最多有________個。 解析：(1)由圖甲中①③可知，基因表達過程中轉錄的發(fā)生場所有細胞核、線粒體。(2)少量mRNA在短時間內指導合成大量的蛋白質的主要原因是一個mRNA分子可相繼結合多個核糖體，同時進行多條肽鏈的合成。(3)Ⅱ代表的物質為DNA，其遺傳信息的傳遞過程為；線粒體內膜是有氧呼吸第三階段的場所，因此若蛋白質2在線粒體內膜上發(fā)揮作用，則其功能可能是參與有氧呼吸的第三階段。(4)根據起始密碼子AUG可知，基因R的模板鏈是a鏈，若基因R的a鏈中箭頭所指的堿基G突變?yōu)锳，其對應的密碼子將由CUA變?yōu)閁UA；正常情況下，基因R在細胞中最多有4個，即有絲分裂后期。 答案：(1)細胞核、線粒體　(2)一個mRNA分子可結合多個核糖體，同時合成多條肽鏈 (3)DNA　　三 (4)CUA　 UUA　 4 20．(14分)MPP-9是一種明膠酶，能促進腫瘤細胞的浸潤、轉移?？蒲腥藛T通過人工合成與MPP-9基因互補的雙鏈RNA，利用脂質體轉入低分化胃腺癌細胞中，干擾細胞中MMP-9基因的表達，從而達到一定的療效，部分圖示如下。請據圖回答： (1)過程①需要的酶是___________，需要的原料是___________。 (2)過程②表示轉錄形成的mRNA通過核孔進入細胞質，該過程_________(填“需要”或“不需要”)消耗能量。 (3)根據圖示推測沉默復合體中的蛋白質具有的作用可能是___________。 (4)過程③表示_____________________________，從而干擾了基因表達的___________過程，最終使得細胞中MMP-9的含量減少。 (5)上述技術具有廣泛的應用前景，如用于乙型肝炎的治療時，可以先分析乙肝病毒基因中的________，據此通過人工合成___________，注入被乙肝病毒感染的細胞，可抑制乙肝病毒的繁殖。 解析：(1)過程①是轉錄過程，該過程需要RNA聚合酶的催化；轉錄的產物是RNA，原料是核糖核苷酸。(2)過程②表示轉錄形成的mRNA通過核孔進入細胞質，核孔是一種選擇透過性結構，該過程需要消耗能量。(3)據圖可知，人造雙鏈RNA與沉默復合體結合后變?yōu)槿嗽靻捂淩NA，故推測沉默復合體中的蛋白質具有的作用可能是使人造雙鏈RNA解旋。(4)據圖可知，過程③表示人造單鏈RNA與mRNA互補配對；因mRNA是翻譯的模板，故兩者互補配對后會干擾翻譯過程。(5)如用于乙型肝炎的治療時，可以先分析乙肝病毒基因中的堿基序列，據此可以通過人工合成雙鏈RNA注入被乙肝病毒感染的細胞，抑制乙肝病毒增殖。 答案：(1)RNA聚合酶　核糖核苷酸　(2)需要　(3)使雙鏈RNA解旋　(4)人造單鏈RNA與mRNA互補配對　翻譯　(5)堿基序列　雙鏈RNA 學有目標——課標要求必明記在平時——核心語句必背1.比較DNA與RNA的區(qū)別，說明RNA適于作DNA信使的原因。 2.概述遺傳信息的轉錄和翻譯的過程及特點。 3.計算DNA堿基數目、RNA堿基數目與氨基酸數目之間的對應關系。 4.闡明中心法則的具體內容。 5.基于地球上幾乎所有的生物共用一套遺傳密碼的事實，認同當今生物可能有著共同的起源。1.RNA有三種：信使RNA(mRNA)、轉運RNA(tRNA)和核糖體RNA(rRNA)。 2.轉錄的主要場所是細胞核，條件是模板(DNA的一條鏈)、原料(4種核糖核苷酸)、酶(RNA聚合酶)和能量。 3.翻譯的場所是核糖體，條件是模板(mRNA)、“搬運工”(tRNA)、原料(21種氨基酸)、酶和能量。 4.中心法則圖解： 比較項目DNARNA組成單位 基本組成單位不同脫氧核苷酸核糖核苷酸五碳糖不同脫氧核糖核糖堿基不同特有的是胸腺嘧啶(T)特有的是尿嘧啶(U)結構不同規(guī)則的雙螺旋結構一般為單鏈場所真核生物主要發(fā)生在細胞核，線粒體和葉綠體也可以發(fā)生條件①模板：以DNA的一條單鏈為模板鏈(另一條單鏈為非模板鏈) ②原料：四種核糖核苷酸 ③能量：ATP ④酶：RNA聚合酶堿基 配對 情況T與A配對(形成兩個氫鍵)，G與C配對(形成三個氫鍵)，A與U配對(形成兩個氫鍵)，C與G配對(形成三個氫鍵)。如圖： 產物RNA(mRNA、tRNA、rRNA)種類mRNAtRNArRNA結構單鏈單鏈，呈三葉草形單鏈特點攜帶從DNA上轉錄來的遺傳信息一端攜帶特定的氨基酸，另一端特定的三個相鄰堿基可與mRNA上的密碼子互補配對，叫反密碼子核糖體的組成成分功能作為翻譯的模板識別密碼子，轉運特定的氨基酸參與構成圖示共同點都是經過轉錄產生的，基本單位都相同，都與翻譯的過程有關項目遺傳信息密碼子反密碼子概念DNA分子中 脫氧核苷酸 的排列順序mRNA上決定 1個氨基酸的3 個相鄰堿基tRNA上與密 碼子互補的 3個堿基作用控制生物的性狀直接決定蛋白 質中的氨基酸序列識別密碼子， 轉運氨基酸種類多樣性64種61種圖解氨基酸密碼子苯丙氨酸(Phe)UUU、UUC脯氨酸(Pro)CCU、CCC、CCA、CCG賴氨酸(Lys)AAA、AAG學有目標——課標要求必明記在平時——核心語句必背1.舉例說明基因通過控制酶的合成和蛋白質的結構控制生物體的性狀。 2.說明細胞分化是基因選擇性表達的結果。 3.概述生物體的表觀遺傳現象。1.基因控制生物體性狀的途徑：①基因通過控制酶的合成來控制代謝過程，進而控制生物體的性狀；②基因通過控制蛋白質的結構直接控制生物體的性狀。 2.細胞分化的本質是基因的選擇性表達。 3.生物體基因的堿基序列保持不變，但基因表達和表型發(fā)生可遺傳變化的現象，叫作表觀遺傳。 4.基因與性狀的關系并不是簡單的一一對應的關系，一個性狀可以受多個基因的影響，一個基因也可以影響多個性狀。皺粒豌豆的形成人的白化病的形成eq \a\vs4\al(編碼淀粉分支酶的基因被插入的DNA序列打亂) ↓ eq \a\vs4\al(淀粉分支酶異常，活性大大降低) ↓ 淀粉合成受阻，含量降低 ↓ eq \a\vs4\al(淀粉含量低的豌豆由于失水而皺縮)eq \a\vs4\al(控制編碼酪氨酸酶的基因異常) ↓ 不能合成酪氨酸酶 ↓ 酪氨酸不能轉變?yōu)楹谏?↓ 表現出白化癥狀檢測的3種細胞卵清蛋白 基因、珠蛋 白基因、胰 島素基因卵清蛋白 mRNA珠蛋白 mRNA胰島素mRNA輸卵管 細胞＋＋＋＋－－紅細胞＋＋＋－＋－胰島細胞＋＋＋－－＋探針β珠蛋白基因卵清蛋白基因丙酮酸 激酶基因紅細胞＋－＋輸卵管細胞－＋＋胰島細胞－－＋果實成熟的不同階段葉片雌蕊雄蕊根綠果變紅桃紅橙紅亮紅紅透－＋＋＋＋＋ ＋＋＋＋＋＋＋＋＋－－＋－

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高中生物人教版 (2019)必修2《遺傳與進化》電子課本

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版本： 人教版 (2019)

年級： 必修2《遺傳與進化》

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