第4章 基因的表达
第1、2节 基因指导蛋白质的合成 基因对性状的控制
1．核酸是细胞内携带遗传信息的物质，以下关于DNA与RNA特点的比较，叙述正确的是( )
A．在细胞内存在的主要部位相同
B．构成的五碳糖不同
C．核苷酸之间的连接方式不同
D．构成的碱基相同
解析：选B。DNA和RNA在细胞内的存在位置不同，前者主要存在于细胞核内，后者主要存在于细胞质内；两者构成的五碳糖不同，前者为脱氧核糖，后者为核糖。
2．有关蛋白质合成的叙述中，正确的是( )
A．一种氨基酸只对应一种密码子
B．每一种氨基酸对应一种tRNA
C．都在内质网上的核糖体中合成
D．氨基酸的排列顺序由mRNA上密码子的排列顺序决定
解析：选D。一种氨基酸可以由一种或多种tRNA携带，可以对应多个密码子。游离核糖体也能合成蛋白质。
3．下列生理过程的组合中，所用原料相同的是(多选)( )
①DNA分子的复制 ②RNA的复制 ③转录 ④逆转录 ⑤翻译
A．①③ B．②⑤
C．①④ D．②③
解析：选CD。DNA复制的原料是四种游离的脱氧核苷酸；RNA复制所需原料为四种游离的核糖核苷酸；转录的原料和RNA复制的原料相同，逆转录的原料与DNA复制的原料相同；翻译的原料是20种组成蛋白质的氨基酸。
4．下列能在细胞核中发生转录的细胞是( )
①有丝分裂中期的洋葱根尖细胞 ②精原细胞 ③高度分化不再分裂的神经细胞 ④人体内成熟的红细胞
⑤效应T细胞 ⑥次级卵母细胞
A．②③⑤ B．①③④⑥
C．①②③④⑤⑥ D．①②⑤⑥
解析：选A。分裂期的细胞内染色体处于螺旋化状态，有丝分裂中期细胞、次级卵母细胞中DNA不易解螺旋，不能进行转录，人体内成熟红细胞无细胞核，DNA不能进行转录，其他活细胞都可以合成蛋白质类的物质，蛋白质的合成要经过转录和翻译。
5．(2010年高考上海卷)以“—GAATTG—”的互补链转录mRNA，则此段mRNA的序列是( )
A．—GAAUUG— B．—CTTAAC—
C．—CUUAAC— D．—GAATTG—
解析：选A。以已知DNA单链的互补链转录成的mRNA正好和已知链的碱基顺序基本相同，因mRNA中没有碱基T，而对应的是碱基U，因此把题干DNA单链中的T替换成U即可。
6．信使RNA上决定氨基酸的某个密码子的一个碱基发生替换，则识别该密码子的tRNA及转运的氨基酸发生的变化是( )
A．tRNA一定改变，氨基酸一定改变
B．tRNA不一定改变，氨基酸不一定改变
C．tRNA一定改变，氨基酸不一定改变
D．tRNA不一定改变，氨基酸一定改变
解析：选C。信使RNA上的密码子与tRNA上的反密码子是对应的，能发生碱基互补配对，因此信使RNA上决定氨基酸的某个密码子的一个碱基发生替换，则识别该密码子的tRNA一定改变；由于一种氨基酸可能对应多种密码子，即密码子的简并性，所以对应的氨基酸不一定改变。
7．如图是某生物合成蛋白质的过程，下列说法正确的是( )
A．该图所示的生物细胞无真正的细胞核
B．mRNA上所含有的密码子均能在tRNA上找到相对应的反密码子
C．该图表示的过程分别发生在细胞核和细胞质中
D．该图所示的生理过程除需要RNA聚合酶外，还需要解旋酶、DNA聚合酶等
解析：选A。图中进行的过程是转录和翻译过程，并且是在同一场所进行的，因此这是原核生物细胞合成蛋白质的过程，DNA聚合酶是合成DNA时必需的酶，蛋白质合成过程不需要，但需要RNA聚合酶；mRNA上所含有的密码子中，终止密码子不能在tRNA上找到相对应的反密码子。
8．(2011年江苏高三调查)测得某mRNA分子中尿嘧啶有28%，腺嘌呤有18%，以这个mRNA反转录合成的DNA分子中，鸟嘌呤和胸腺嘧啶的比例分别是( )
A．22%、28% B．27%、23%
C．23%、18% D．28%、23%
解析：选B。mRNA上U＋A＝46%，则DNA分子中A＋T＝46%，C＋G＝54%，所以T＝23%，G＝27%。
9．(2010年高考广东卷)下列叙述正确的是( )
A．DNA是蛋白质合成的直接模板
B．每种氨基酸仅由一种密码子编码
C．DNA复制就是基因表达的过程
D．DNA是主要的遗传物质
解析：选D。蛋白质合成的直接模板是mRNA，A选项错误；组成生物体的氨基酸大约有20种，64种密码子中有61种编码氨基酸，所以每种氨基酸可能有一种或几种密码子编码，B选项错误；基因的表达包括转录与翻译两个过程，不包含DNA复制，C选项错误；除少数RNA病毒外，绝大多数生物的遗传物质为DNA，所以DNA是主要的遗传物质，D选项正确。
10．如图所示的中心法则揭示了生物遗传信息由DNA向蛋白质传递与表达的过程，下列相关叙述正确的是( )
A．健康的人体细胞中，不会发生e过程，a、b、c、d均可发生
B．在真核细胞中，a和b两个过程发生的主要场所是细胞核和细胞质
C．能特异性识别信使RNA上密码子的分子是tRNA，后者所携带的分子是氨基酸
D．a过程只发生在真核细胞分裂的间期
解析：选C。d过程表示逆转录过程，不会发生在健康的人体细胞中。在真核细胞中，DNA分子复制(a过程)和转录(b过程)主要发生在细胞核中。DNA分子的复制(a过程)也可以发生在原核细胞中。
11．下面是关于基因、蛋白质和性状三者关系的叙述，其中不正确的是( )
A．生物体的性状完全由基因控制
B．基因控制性状是通过控制蛋白质的合成来实现的
C．蛋白质的结构可以直接影响性状
D．蛋白质的功能可以影响性状
解析：选A。性状和基因之间并不都是简单的线性关系，多数性状受单基因控制；蛋白质是生物性状的体现者，其结构、功能改变后，性状也会有相应的改变。
12．已知a、b、c、d是某细菌DNA片段上的4个基因，图中W表示野生型，①、②、③分别表示三种缺失不同基因的突变体，虚线表示所缺失的基因。若分别检测野生型和各种突变体中某种酶的活性，发现仅在野生型和突变体①中该酶有活性，则编码该酶的基因是( )
A．基因a B．基因b
C．基因c D．基因d
解析：选B。本题考查基因与性状的关系的相关知识。解决此类问题时，首先要看懂题意，然后再根据突变体与野生型酶活性的不同，比较分析基因a、b、c、d功能的不同。由图示可知，基因b只在野生型和突变体①中存在，而在突变体②和③中不存在。
13．(2011年厦门高三质量检查)下图表示原核细胞中遗传信息传递的部分过程。请据图回答：
(1)图中涉及的遗传信息传递方向为：__________________(以流程图的形式表示)。
(2)转录过程中，DNA在[ ]____________的催化作用下，把两条螺旋的双链解开，该变化还可发生在____________过程中。
(3)mRNA是以图中的③为模板，在[ ]____________的催化作用下，由4种游离的________依次连接形成的。
(4)能特异性识别mRNA上密码子的分子是________，它所携带的小分子有机物可用于合成图中[ ]______________。
(5)由于化学物质甲磺酸乙酯的作用，该生物体表现出新的性状，原因是：基因中一个G—C对被A—T对替换，导致由此转录形成的mRNA上________个密码子发生改变，经翻译形成的④中__________________发生相应改变。
答案：(1)DNARNA蛋白质
(2)① 解旋酶 DNA复制
(3)② RNA聚合酶 核糖核苷酸
(4)tRNA ④ 多肽(肽链)
(5)1 氨基酸的种类或数目
14．(2010年高考江苏卷)铁蛋白是细胞内储存多余Fe3＋的蛋白，铁蛋白合成的调节与游离的Fe3＋、铁调节蛋白、铁应答元件等有关。铁应答元件是位于铁蛋白mRNA起始密码上游的特异性序列，能与铁调节蛋白发生特异性结合，阻遏铁蛋白的合成。当Fe3＋浓度高时，铁调节蛋白由于结合Fe3＋而丧失与铁应答元件的结合能力，核糖体能与铁蛋白mRNA一端结合，沿mRNA移动，遇到起始密码后开始翻译(如下图所示)。回答下列问题：
(1)图中甘氨酸的密码子是________，铁蛋白基因中决定的模板链碱基序列为____________________________________。
(2)Fe3＋浓度低时，铁调节蛋白与铁应答元件结合干扰了_______________________
________________________________________________________________________，
从而抑制了翻译的起始；Fe3＋浓度高时，铁调节蛋白由于结合Fe3＋而丧失与铁应答元件的结合能力，铁蛋白mRNA能够翻译。这种调节机制既可以避免________对细胞的毒性影响，又可以减少_____________________________________________________________。
(3)若铁蛋白由n个氨基酸组成，指导其合成的mRNA的碱基数远大于3n，主要原因是________________________________________________________________________。
(4)若要改造铁蛋白分子，将图中色氨酸变成亮氨酸(密码子为UUA、UUG、CUU、CUC、CUA、CUG)，可以通过改变DNA模板链上的一个碱基来实现，即由______________。
解析：从图中可以看出：甘氨酸在核糖体读取天冬氨酸密码子之前，其密码子应该为mRNA上的GGU：在mRNA上的碱基序列为：－GGUGACUGG－，所以对应模板链的DNA碱基序列应为－CCACTGACC－；Fe3＋浓度较低时，铁调节蛋白与铁应答元件结合，阻止了核糖体在mRNA上的结合与移动，抑制了翻译的正常进行；当Fe3＋浓度高时翻译能够正常进行，既能有效减小Fe3＋对细胞的毒性，又不致造成细胞内物质和能量的浪费；图中显示：mRNA的碱基数量远远大于3n(n为氨基酸数)，是因为mRNA两端存在不翻译氨基酸的碱基序列；要使色氨酸(密码子为UGG)变为亮氨酸(密码子为UUG)，只要模板链上的ACC→AAC，即中间的碱基C→A。
答案：(1)GGU …CCACTGACC…(…CCAGTCACC…)
(2)核糖体在mRNA上的结合与移动 Fe3＋ 细胞内物质和能量的浪费
(3)mRNA两端存在不翻译的序列
(4)C→A
15．在克里克得出3个碱基可以排列成1个遗传密码的实验结论后，科学家们开始探索一个特定的遗传密码所对应的特定的氨基酸究竟是哪一个。尼伦伯格和马太采
用蛋白质的体外合成技术，在每一个试管中加入一种氨基酸，再加入除去了DNA和mRNA的细胞提取液，以及人工合成的多聚尿嘧啶核苷酸，结果在加入了苯丙氨酸的试管中出现了多聚苯丙氨酸的肽链，如下图请回答。
(1)实验中多聚尿嘧啶核苷酸的作用是_________________________________________。
(2)细胞提取液为该实验具体提供了___________________________________________。
(3)实验中所用的细胞提取液需除去DNA和mRNA的原因是_______________________。
(4)为确保实验结论的科学性，应如何操作？______________________________________
________________________________________________________________________。
(5)要想知道更多氨基酸的密码子，你如何改变上述实验？(简述)____________________。
(6)本实验所用的细胞提取液可以用大肠杆菌制备。请简述制备方法：
①对大肠杆菌进行振荡裂解；
②________________________________________________________________________；
③________________________________________________________________________。
经上述操作，得到了除去DNA和mRNA的细胞提取液(大肠杆菌中mRNA约在30～60分钟内自行分解，因此操作中可不考虑)。
解析：多聚尿嘧啶的作用相当于mRNA，细胞提取液为转录提供了能量、酶、核糖体、tRNA。实验中除去DNA和mRNA的原因是排除DNA、mRNA对体外合成蛋白质的影响。
答案：(1)作为模板mRNA直接控制蛋白质(多肽)合成
(2)能量、酶、核糖体、tRNA(缺项不对)
(3)排除细胞中的DNA、mRNA对体外合成蛋白质的影响
(4)做加入多聚尿嘧啶核苷酸及其他种类氨基酸的实验
(5)依次用不同种类的多聚核糖核苷酸替换上述实验中的多聚尿嘧啶核苷酸
(6)②离心、过滤，获取匀浆 ③用DNA酶处理匀浆，除去DNA
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