人教版 (2019)必修2《遗传与进化》第1节 基因指导蛋白质的合成优秀当堂检测题

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4.1 基因指导蛋白质的合成

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教学目标
课程标准
目标解读
概述DNA分子的遗传信息通过RNA指导蛋白质的合成。
1. 概述遗传信息的转录和翻译过程。
2. 计算DNA碱基数目、RNA碱基数目与氨基酸数目之间的对应关系。
3. 阐明中心法则的具体内容，认同科学是不断发展的。
4. 基于地球上几乎所有的生物都共用一套遗传密码的事实，认同当今生物可能有着共同的起源。
教学重点
1. 遗传信息的转录和翻译过程。
2. 中心法则的具体内容。
教学难点
遗传信息的转录和翻译过程。

知识精讲


知识点01 遗传信息的转录与翻译

1.理解基因表达的概念
基因转录形成RNA产物（转录）以及mRNA被翻译为蛋白质产物（翻译）的过程都称为基因表达。
2.遗传信息的转录


3.遗传信息的翻译
真核细胞中mRNA合成后必须经加工成为成熟mRNA后才能离开细胞核，参与翻译过程。
（1）密码子和反密码子

①密码子存在于mRNA上，为相邻3个碱基组成，共有64种。决定氨基酸的密码子有61种；
特点：一种密码子只能决定1种氨基酸；
一种氨基酸可以由多种密码子来决定。称做简并；
终止密码子有3种，即：UAA、UAG、UGA，不决定氨基酸；（正常情况下，UGA是终止密码子；在特殊情况下， UGA编码硒代半胱氨酸。）
起始密码子有2种，即：AUG、GUG，决定具体氨基酸。AUG决定甲硫氨酸、GUG决定缬基酸；（在原核生物中，GUG编码甲硫氨酸）
通用性：对于所有生物都是通用的。
②反密码子，有61种，存在于tRNA上，能够特异性识别密码子，将所携带的氨基酸放在指定位置。
作用：一种反密码子只能识别并转运一种氨基酸。
特点：每种氨基酸可由1种或几种tRNA转运。
一种tRNA只能转运1种氨基酸。
碱基互补配对原则：A-U G-C C-G U-A

（2）遗传信息的翻译：RNA→蛋白质

①该过程起始于起始密码子，终止于终止密码子。
②该过程进行的碱基配对是A－U、G－C。
③核糖体在mRNA上以一个密码子(3个碱基)位置为单位移动。
④该过程需要条件有：模板mRNA、原料氨基酸、运载工具tRNA、场所核糖体，以及相关的酶和能量等。

（3）关于一个mRNA结合多个核糖体，同时合成多条肽链图示的几个问题说明

意义：细胞通过少量的mRNA分子可以迅速合成出大量的蛋白质。
注：(1)核糖体在mRNA上移动的方向：从左向右(据上图)，判断依据是根据多肽链的长短，长的翻译在前。
(2)蛋白质合成的结果：合成的仅是多肽链，要形成蛋白质还需要运送至内质网、高尔基体等结构中进一步加工。
(3)图示中4个核糖体合成的4条多肽链因为模板mRNA相同，所以合成了4条相同的多肽链，而不是4个核糖体共同完成一条肽链的合成，也不是合成出4条不同的肽链。



知识点02 蛋白质中氨基酸数目与mRNA、DNA中碱基数目的关系
(1)DNA(基因)、mRNA上碱基数目与氨基酸数目之间的关系

可见，蛋白质中氨基酸数目＝1/3 mRNA碱基数目＝1/6 DNA(或基因)碱基数目。
(2)蛋白质合成中的“最多”和“最少”
因为DNA(基因)、mRNA上有一些碱基不编码氨基酸(如mRNA上的终止密码子等)，所以实际上编码n个氨基酸，mRNA上所需的碱基数目大于3n，基因上碱基数目大于6n，故一般题干中求氨基酸数有“最多”、求碱基数有“至少”等字样。在回答有关问题时，也应加上“最多”或“至少”等字。
如：mRNA上有n个碱基，转录产生它的基因中至少有2n个碱基，该mRNA指导合成的蛋白质中最多有n/3个氨基酸。
(3)基因中碱基与蛋白质相对分子质量之间的计算
若基因中有n个碱基，氨基酸的平均相对分子质量为a，合成含m条多肽的蛋白质的相对分子质量＝·a－18(－m)；若改为n个碱基对，则公式为·a－18(－m)。

知识点03 中心法则
中心法则：反映遗传信息的传递规律

可见，在遗传信息的流动过程中，DNA和RNA是信息的载体，蛋白质是信息的表达产物，ATP为信息的流动提供能量。生命是物质、能量和信息的统一体。

能力拓展

考点01 DNA复制、转录和翻译的区别
1．DNA复制、转录和翻译的区别
（1）区别
项目
复制
转录
翻译
作用
传递遗传信息
表达遗传信息
时间
细胞分裂的间期
个体生长发育的整个过程
场所
主要在细胞核
主要在细胞核
细胞质的核糖体
模板
DNA的两条单链
DNA分子片段的一条链
mRNA
原料
4种脱氧核苷酸
4种核糖核苷酸
20种氨基酸
能量
都需要ATP
酶
解旋酶、DNA聚合酶
RNA聚合酶
多种酶
产物
2个双链DNA
一个单链RNA
多肽链(或蛋白质)
产物去向
传递到2个子细胞或子代
通过核孔进入细胞质
组成细胞结构蛋白或功能蛋白
特点
边解旋边复制，半保留复制
边解旋边转录，转录后DNA恢复原状　
翻译结束后，mRNA被降解成单体
碱基配对
A－T，T－A，C－G，G－C
A－U，T－A，C－G，G－C
A－U，U－A，C－G，G－C
（2）联系

2.理解遗传信息、DNA、mRNA等重要概念间的关系

3．遗传信息、密码子和反密码子的比较

遗传信息
密码子
反密码子
存在位置
DNA
mRNA
tRNA
含义
脱氧核苷酸(碱基对)的排列顺序
mRNA上决定一个氨基酸的3个相邻的碱基
与密码子互补的三个碱基
生理作用
直接决定mRNA中碱基排列顺序，间接决定氨基酸的排列顺序
直接决定氨基酸的排列顺序
识别密码子
联系

①基因中的遗传信息是脱氧核苷酸的排列顺序，通过转录使遗传信息传递到mRNA的核糖核苷酸的排列顺序上；
②mRNA的密码子及其顺序直接控制蛋白质分子中氨基酸的排列顺序，反密码子则起到翻译的作用
4.启动子、终止子与起始密码子、终止密码子的比较
①启动子与起始密码：
启动子是指基因结构中位于编码区上游的脱氧核苷酸序列，启动子中有RNA聚合酶结合位点，能够准确的识别转录的起始点并启动转录，有调控遗传信息表达的作用。启动子不止三个碱基对。
起始密码是指mRNA上的三个相邻的含氮碱基AUG、GUG，tRNA能够特异性识别它并开始搬运氨基酸，表明翻译开始。
②终止子与终止密码子：
终止子位于DNA上，是非编码区的脱氧核苷酸序列，它特殊的碱基排列顺序能够阻碍RNA聚合酶的移动，并使其从DNA模板链上脱离下来，从而使转录结束。
终止密码子位于mRNA上，共有三种：UAA、UAG、UGA。这三种密码子不是决定氨基酸的“无义密码”，而是表明肽链已经翻译完成。
【典例1】在遗传信息的传递过程中，一般不可能发生的是（）
A. 转录和翻译过程分别是在细胞核、细胞质中完成的
B. DNA复制、转录和翻译过程中都遵循碱基互补配对原则
C. DNA复制、转录和翻译的原料分别是脱氧核苷酸、核糖核苷酸和氨基酸
D. DNA复制和转录都是以DNA的一条链为模板进行的

考点02 中心法则
（1）剖析中心法则
1）利用流程图分类剖析中心法则
①细胞生物及噬菌体等DNA病毒的中心法则为：


②烟草花叶病毒等大部分RNA病毒的中心法则为：


③HIV等逆转录病毒的中心法则为：

（2）利用图示分类剖析中心法则

①图示中1、8为转录过程；2、5、9为翻译过程；3、10为DNA复制过程；4、6为RNA复制过程；7为逆转录过程。
②若甲、乙、丙为病毒，则甲为DNA病毒，如噬菌体；乙为RNA病毒，如烟草花叶病毒；丙为逆转录病毒，如HIV。
（3）中心法则五个过程的比较
过程
模板
原料
碱基互补
产物
实例
DNA复制
DNA→DNA
DNA的两条链
A、 T、C、G四种
脱氧核苷酸
A—T T—A
C—G G—C
DNA
绝大多数生物
DNA转录
DNA→RNA
DNA的一条链
A、 U、C、G四种
核糖核苷酸
A—UT—A C—G G—C
RNA
绝大多数生物
翻译
RNA→多肽
mRNA
20种氨基酸
A—U U—A
C—GG—C
多肽
所有生物(病毒依赖宿主细胞)
RNA复制
RNA→RNA
RNA
A、 U、C、G四种
核糖核苷酸
A—U U—A
C—G G—C
RNA
以RNA为遗传物质的生物
RNA逆转录RNA→DNA
RNA
A、 T、C、G四种
脱氧核苷酸
A—T U—A
C—G G—C
DNA
某些致癌病毒、HIV等
【典例1】 如图表示有关遗传信息传递的模拟实验。下列叙述错误的是（　　）

A. 若X是RNA，Y是DNA，则试管内可进行逆转录过程
B. 若X含CTTGTACAA，Y含有U，则试管内可进行RNA的复制过程
C. 若X与Y都是DNA，则试管内可进行DNA复制过程
D. 若X是mRNA，Y是蛋白质，则试管内可进行翻译过程

分层提分


题组A 基础过关练
一、单项选择题
1. 下列关于中心法则的叙述，正确的是（）
A. 转录发生于细胞核，转录产物为 mRNA
B. DNA 聚合酶和 RNA 聚合酶的结合位点分别在 DNA 和 RNA 上
C. 基因控制蛋白质合成过程中，需要的原料有核糖核苷酸和氨基酸
D. 密码子的简并性有利于维持生物性状的相对稳定和提高转录的速度
2. 下列有关生物体内基因表达过程的叙述，错误的是（）
A. HIV的基因表达过程涉及逆转录酶和RNA聚合酶
B. mRNA的密码子序列直接控制蛋白质分子中氨基酸的排列顺序
C. 转录和翻译的过程均涉及碱基互补配对
D. 密码子具有简并性，一种tRNA可携带多种氨基酸
3. 下图表示T2噬菌体侵染大肠杆菌后某些基因表达的部分过程。有关分析错误的是（）

A. 分子①②通常不同，分子③④合成结束时通常相同
B. 图中RNA聚合酶的合成发生在大肠杆菌的核糖体上
C. 分子①③合成过程中遵循的碱基互补配对方式相同
D. 图示过程形成的化学键有氢键、磷酸二酯键、肽键
4. 如图表示真核细胞中核基因遗传信息的传递和表达过程，下列叙述正确的是（　　）

A. 甲、乙两图所示生理过程都需要解旋酶和DNA聚合酶
B. 甲、乙两图所示生理过程中，所需模板完全相同
C. 乙、丙两图表示的是核基因遗传信息的表达过程
D. 甲、乙、丙三图所示生理过程中，碱基配对情况相同
5. 下图表示某RNA病毒侵人宿主细胞后的增殖过程。下列说法正确的是（）
A. ①过程产生的子链与模板链的碱基排列顺序一样
B. ①②③过程中碱基配对的方式是不完全相同的
C. 该病毒的RNA不能直接作为翻译的模板
D. ②过程在该病毒的核糖体中进行
6. 如图为遗传信息的表达示意图,下列叙述错误的是（）
​​​​​​​
A. 核糖体甲和乙合成的多肽链相同
B. 核糖体甲和乙沿①“从左向右”移动
C. ②所携带的氨基酸的密码子是UUA
D. ①的形成需要RNA聚合酶识别DNA分子中特定碱基序列
7. 已知某转运RNA（tRNA）一端的3个碱基顺序是GAU，它运载的是亮氨酸（亮氨酸的密码子是UUA、UUG、CUU、CUA、CUC、CUG），那么决定此亮氨酸的密码子是由DNA模板链上的哪个碱基序列转录而来的（）
A. GAT B. GAU C. CUA D. CAT
8. 遗传信息、遗传密码子、基因分别是指（）
①肽链上氨基酸的排列顺序        ②DNA上脱氧核苷酸的排列顺序
③DNA上决定氨基酸的三个相邻的碱基     ④信使RNA上决定氨基酸的三个相邻的碱基
⑤转运RNA上一端的三个碱基          ⑥有遗传效应的DNA片段
A. ①③⑤ B. ②④⑥ C. ①②⑤ D. ③④⑤
9. 下图为tRNA的结构示意图，下列有关tRNA的说法中，正确的是（）

A. tRNA由DNA转录产生 B. tRNA不含氢键
C. tRNA中只含有构成反密码子的三个碱基 D. 生物体中的tRNA共有64种
10. 下图表示“探究三联体密码子确定所对应的氨基酸”的实验。在4支试管内各加入一种氨基酸和一种人工合成的尿嘧啶核苷酸，下列说法正确的是（）

A. 需向试管中加入除去DNA和mRNA的细胞提取液
B. 试管中必须含有RNA聚合酶、tRNA、ATP、核糖体等
C. 分析实验结果，明确了密码子UUU可以决定丝氨酸
D. 人工制成的CUCUCUCU－…可形成3种氨基酸构成的多肽链
二、填空题
11. 图1为艾滋病病毒(HIV)侵染人体淋巴细胞及其繁殖过程的示意图。请据图分析并回答(HIV是一种球形病毒,有蛋白质组成的外壳)：

(1)图中3表示病毒正在侵染淋巴细胞,进入淋巴细胞内的是病毒的______。 
(2)图中4～5的过程称为__________,该过程必须在__________酶的参与下完成。 
(3)图中6～7是形成病毒蛋白质的过程,该过程需要经过________和_________两步。 
(4)图2表示基因控制病毒蛋白质合成的过程,在DNA双链中________(填图中编号)链为转录链,遗传密码存在于________(填图中编号)上。从标出的碱基符号来看，图2所示的核酸片段共包含了_______种核苷酸。
12. 图甲表示真核生物细胞中染色体（DNA）在细胞核中进行的一些生理活动，图乙表示细胞质中进行的某重要生理活动。请据图回答下列问题：

（1）参与图甲①过程中DNA复制的酶主要有_______________________。若在图甲①的培养液中加入3H标记的胸腺嘧啶进行培养，则a、b中带有3H标记的是_______（填“a”或“b”或“a和b”）。
（2）图甲②所示的过程为遗传信息的__________过程。在有丝分裂期不能发生过程②，原因是____________________________________。
（3）图乙中，由图可知赖氨酸的密码子是__。研究发现，密码子UGA通常作为蛋白质合成的终止密码子，但当mRNA链UGA密码子后面出现一段特殊序列时，UGA便成为硒代半胱氨酸（Sec）的密码子，使Sec掺入到多肽链中去；某些古细菌以及包括哺乳动物在内的动物体中的Sec也都是由密码子UGA编码，这为达尔文的___________学说提供了证据。
（4）在遗传信息流动过程中，DNA、RNA是遗传信息的载体，_________是信息的表达产物，ATP为信息的流动提供__________，可见，生命是物质、能量和信息的统一体。
13. 中心法则反映了生物体内遗传信息的传递过程，请结合图示回答问题：

（1）图1中，遗传信息传递过程中能发生碱基U-A配对的过程有_____________（填序号），若在人体的效应T细胞中，能发生的过程有____________（填序号）。
（2）已知某基因经②③过程产生的蛋白质中部分氨基酸序列为“-甘氨酸-亮氨酸-谷氨酸-半胱氨酸-缬氨酸-”，根据此序列及密码子表，能否推测出该基因的碱基排列序列？_______________。说明理由___________________________________________。
（3）研究发现HIV病毒结构中存在逆转录酶，请推测其感染T细胞后，会发生图1中的___________过程（填数字序号）。
（4）如图2所示，乙肝病毒感染肝细胞后，一般很难根除。请据图提出一种副作用尽可能小的治疗方案：_____________________________。

题组B 能力提升练
一、单项选择题
1. T细胞内HIV的遗传物质RNA不能直接翻译成蛋白质；结核杆菌可以边转录边翻译出蛋白质；酵母菌的mRNA从核孔出来之后才能翻译成蛋白质。下列有关上述材料的叙述，错误的是（）
A. 不同生物的mRNA的基本组成单位相同
B. 细菌中蛋白质的合成可以在拟核区进行
C. 以上三种生物的遗传信息的传递遵循的中心法则各不相同
D. 碱基序列相同的DNA分子控制合成的蛋白质可能不同
2. 蜱传脑炎病毒(TBEV)又名森林脑炎病毒,其基因组为单股正链RNA(+RNA),可经蜱虫叮咬传播至宿主细胞,其增殖过程如图所示。下列相关叙述不合理的是（）
​​​​​​​
A. TBEV的遗传信息和密码子均位于+RNA中
B. 在RNA聚合酶的作用下,TBEV利用自身的原料合成+RNA
C. 过程遵循的碱基互补配对方式是相同的
D. TBEV与HIV虽然均为RNA病毒,但是二者遗传信息的传递途径是不同的
3. 丙肝病毒(HCV)是一种+RNA病毒，即以注入宿主细胞的病毒RNA为模板直接翻译出蛋白质。用于治疗丙肝的新药索非布韦是一种尿嘧啶类似物，能够抑制依赖RNA的RNA聚合酶(NS5B)合成病毒RNA。根据以上材料，下列说法不正确的是（）
A. 人体中含有能识别HCV的受体蛋白基因并在肝细胞中可以表达
B. 若HCV的+RNA含有m个胞嘧啶，则获得子代病毒的RNA至少需要m个鸟嘌呤
C. NS5B可能无法区分参与到病毒RNA合成过程中的索非布韦与尿嘧啶
D. 病毒RNA在宿主细胞中能合成自身的蛋白质依赖于密码子的通用性
4. 下列叙述错误的有几项（）
①赫尔希和蔡斯的实验表明：T2噬菌体的DNA是遗传物质
②人、噬菌体、烟草花叶病毒及根瘤菌中构成遗传物质的核苷酸分别有8、4、4、8种
③mRNA上所含有的密码子均能在tRNA上找到相对应的反密码子
④叶绿体和线粒体中可完成中心法则的部分过程
⑤赫尔希和蔡斯实验中T2噬菌体的DNA是用含32P的培养基培养一段时间带上标记的
⑥核苷酸序列不同的基因可能表达出相同的蛋白质
A. 两项 B. 三项 C. 四项 D. 五项
5. 同义密码子（编码相同氨基酸的密码子）的使用频率在物种间和物种内均不同，称为密码子使用偏好性。有研究表明，在酵母菌基因表达过程中，48%的精氨酸由密码子AGA确定，而其余五种编码精氨酸的同义密码子（CGU、CGC、CGA、CGG、AGG）则以较低的大致相等的频率被使用。下列有关说法正确的是（）
A. 酵母菌基因中的磷酸和脱氧核糖形成的序列蕴藏着遗传信息
B. 由精氨酸密码子使用偏好性推测，密码子偏好性可能会影响翻译的效率
C. 遗传信息可以从基因流向密码子，也可以从密码子流向反密码子
D. 所有氨基酸都存在多个同义密码子，有利于减少有害突变
6. 科学家从蝙蝠体内发现一种单链RNA病毒（非逆转录病毒），该病毒的遗传物质可直接作为合成蛋白质的模板，进一步研究发现该病毒的囊膜是其离开蝙蝠的细胞时“顺走”的一部分细胞膜。下列推理或叙述不合理的是（）
A. 该病毒增殖时产生的RNA都可作为该病毒的遗传物质
B. 该病毒的囊膜的主要功能可能是帮助病毒进入宿主细胞
C. 该病毒的遗传物质上有能与tRNA发生碱基互补配对的密码子
D. 该病毒的RNA中应该有控制RNA复制酶合成的碱基序列
7. 丙肝病毒(HCV)是一种+RNA病毒，即以注入宿主细胞的病毒RNA为模板直接翻译出蛋白质。用于治疗丙肝的新药索非布韦是一种尿嘧啶类似物，能够抑制依赖RNA的RNA聚合酶(NS5B)合成病毒RNA。根据以上材料，下列说法不正确的是（）
A. 人体中含有能识别HCV的受体蛋白基因并在肝细胞中可以表达
B. 若HCV的+RNA含有m个胞嘧啶，则获得子代病毒内的RNA过程中至少需要m个鸟嘌呤
C. NS5B可能无法区分参与到病毒RNA合成过程中的索非布韦与尿嘧啶
D. 病毒RNA在宿主细胞中能合成自身的蛋白质依赖于密码子的通用性
8. 肉瘤病毒逆转录出双链DNA分子，整合到宿主细胞的染色体DNA中，成为原病毒DNA，通过宿主细胞的有丝分裂，把原病毒DNA传递给子细胞。同时，也合成病毒的RNA和相关蛋白以组装成新的肉瘤病毒。下列说法错误的是（）
A. 肉瘤病毒RNA的合成不会发生在有丝分裂的分裂期
B. 原病毒DNA可控制蛋白质合成说明其具有起始密码子和终止密码子
C. 宿主细胞和病毒的蛋白质合成过程都需要3种RNA参与
D. 病毒RNA和相关蛋白质合成过程中碱基配对方式不完全相同
9. 近年诞生的具有划时代意义的CRISPR/Cas9基因编辑技术可简单、准确地进行基因定点编辑。其原理是由一条单链向导RNA引导核酸内切酶Cas9到一个特定的基因位点进行切割。通过设计向导RNA中20个碱基的识别序列，可人为选择DNA上的目标位点进行切割（见图）。错误的是( )
A. Cas9蛋白由相应基因指导在核糖体中合成
B. 向导RNA中的双链区遵循碱基配对原则
C. 向导RNA可在逆转录酶催化下合成
D. 若α链剪切点附近序列为……TCCACAATC……，则相应的识别序列为……UCCACAAUC……
二、填空题
10. 广西、广东地区高发的β-地中海贫血症属于常染色体遗传病。研究发现，由于正常基因A突变成致病基因a，患者的β-珠蛋白（血红蛋白的组成部分）合成受阻（见图甲，AUG、UAG分别为起始密码子和终止密码子）。请据图分析并回答下列问题。

（1）图甲中过程①所需的酶是______，过程②在细胞质的______内进行。导致过程①与过程②在时间和场所上不连续的结构基础是______的存在。
（2）分析图甲可知，由正常基因A突变成致病基因a，只是改变了DNA模板链上的一个碱基的______而导致的，即由______。
（3）若异常mRNA进行翻译产生了异常β-珠蛋白，则该异常β-珠蛋白比正常珠蛋白分子量要______。
（4）事实上，基因型aa患者体内并没有发现上述异常蛋白，这是因为细胞里出现的异常mRNA被SURF复合物识别并发生了降解（见图乙）。

除SURF复合物外，科学家还发现了具有类似作用的其他复合物，他们被统称为“mRNA监视系统”。这种“mRNA监视系统”既可以阻止______（填过程）产生一些具有潜在危害的蛋白质的表达，从而保护自身机体，又可以减少______。
11. 请回答下列有关遗传信息传递的问题:
(1) 为研究某病毒的致病过程,某实验小组在实验室做了如下图所示的模拟实验。

①病毒中分离得到物质A。已知物质A是单链的生物大分子,其部分碱基序列为—GAACAUGUU—。将物质A加入试管甲中,反应后得到产物X。经测定,产物X的部分碱基序列是—CTTGTACAA—,则试管甲中模拟的是____过程。 
②将提纯的产物X加入试管乙,反应后得到产物Y。产物Y是能与核糖体结合的单链大分子,则产物Y是____,试管乙中模拟的是____过程。 
(2) 若该病毒感染了小鼠上皮细胞,则组成子代病毒外壳的化合物的原料来自________,而决定该化合物合成的遗传信息来自________。
12. 2015年11月16日，北京大学生命科学学院的谢灿课题组在《Nature Material》杂志上发表了生物感磁研究领域的一项突破性成果。谢灿课题组提出了一个基于蛋白质的生物指南针模型（biocompass model）。该模型认为，家鸽视网膜细胞中的铁结合蛋白作为磁感应受体（MagR），MagR通过线性多聚化组装，与感光蛋白（Cry）形成一个棒状蛋白质复合物（Magnetosensor），Magnetosensor就像一个小磁棒一样有南北极，从而实现“光磁耦合”（图1、图2）。编码MagR的基因为M，编码Cry的基因为C。M和C基因在家鸽的视网膜细胞中共同表达。请回答：

           图1                                                         图2
(1) 在视网膜细胞的细胞核中，M基因转录出mRNA，mRNA通过核孔进入细胞质，在核糖体上翻译出蛋白质。
（1）M基因的mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基叫做密码子。密码子的特点有哪些？它们的含义分别是什么？（答出2点即可）
①____________：_______________________________________________________________；
②____________：_______________________________________________________________。
（2）家鸽的视网膜细胞中某些tRNA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3所示的配对方式（Gly表示甘氨酸）。图3中配对方式的意义是________________________________________________________________。

图3
（3）下列有关MagR合成的叙述，正确的有___________（填序号）。
①MagR合成通常从起始密码子开始到终止密码子结束
②携带肽链的tRNA会先后占据核糖体的两个tRNA结合位点
③携带氨基酸的tRNA都与核糖体的同一个tRNA结合位点结合
④最先进入核糖体的携带氨基酸的tRNA在肽键形成时脱掉氨基酸
(2) 家鸽的铁结合蛋白是细胞内储存多余Fe3＋的蛋白，铁结合蛋白合成的调节与游离Fe3＋、铁调节蛋白、铁应答元件等有关。铁应答元件是位于铁结合蛋白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，阻遏铁结合蛋白合成。Fe3＋浓度高时，铁调节蛋白与Fe3＋结合，丧失与铁应答元件的结合能力，核糖体能与铁结合蛋白mRNA一端结合，沿mRNA移动，遇到起始密码后开始翻译（下图）。

（1）据图分析可知，家鸽细胞中Fe3＋浓度低时，铁结合蛋白合成的调节过程为______________________________________________________。
（2）铁结合蛋白合成调节机制的意义有_____________________________（答出2点即可）。
(3) 如果家鸽的M、C基因失去功能：
（1）请从分子和个体水平推测家鸽可能发生的变化。
（2）请设计实验验证你的推测，要求写出实验思路。
(4) 谢灿课题组近期研究表明，家鸽C基因指导合成的Cry使家鸽具有感受光刺激的“导航”功能；M基因指导合成的MagR通过与Cry形成Magnetosensor，使家鸽具有感受磁刺激的“导航”功能。现有纯合的可感受光、磁刺激的雌、雄家鸽，隐性纯合雌、雄家鸽。请设计杂交实验，确定M和C基因与染色体的位置关系。现已经确定M和C基因均不在W染色体和线粒体DNA上，要求写出：
①杂交实验方案；
②预期实验结果及结论。

题组C 培优拔尖练
一、单项选择题
1. 秋水仙素的结构与核酸中的碱基相似，可渗入到基因中去；秋水仙素还能插入到DNA的碱基对之间，导致DNA不能与RNA聚合酶结合。据此推测，秋水仙素作用于细胞后不会引发的结果是（　　）
A. DNA分子在复制时碱基对错误导致基因突变
B. 转录受阻导致基因中的遗传信息不能流向RNA
C. DNA分子双螺旋结构局部解旋导致稳定性降低
D. 转运RNA错误识别氨基酸导致蛋白质结构改变
2. 下列关于遗传信息的传递和表达的叙述，正确的是（    ）
A. 遗传密码由DNA传递到RNA，再由RNA决定蛋白质
B. 多肽合成结束，核糖体脱离mRNA并迅速降解为RNA和蛋白质
C. DNA一条链上的G变成A，复制n次后有1/2的DNA发生了突变
D. 发生基因突变的DNA复制后，子代DNA中嘌呤核苷酸的比例改变
3. 某DNA上的M基因编码含65个氨基酸的一条肽链。 该基因发生缺失突变，使mRNA减少了一个AUA碱基序列，表达的肽链含64个氨基酸。以下说法正确的是（　　）
A. 在突变基因表达时，翻译过程最多涉及到62种密码子
B. M基因突变后，参与基因复制的嘌呤核苷酸比例会上升
C. 突变前后编码的两条多肽链中，最多有1个氨基酸不同
D. 与原M基因相比，突变后的M基因热稳定性有所下降
4. 水稻核基因hw（t）表达的蛋白参与光合作用，该基因发生了单碱基替换，导致表达的蛋白减少251个氨基酸。已知突变使mRNA发生改变的碱基在图所示区域内（终止密码：UAA、UAG或UGA）下列说法正确的是（　　）

A. hw（t）基因编码的蛋白通过被动运输进入叶绿体
B. 碱基替换只可能发生在第257号核苷酸位置
C. 突变后参与基因转录的嘌呤核苷酸比例降低
D. 突变前基因表达的蛋白共含有336个氨基酸
5. 禽流感病毒的遗传物质是单链RNA，病毒表面覆盖有两种不同的纤突，纤突具有抗原特性。纤突中的一种是红细胞凝集素（HA），现已发现十几种，另一种是神经氨酸酶（NTA），至少有9种，它们都是蛋白质。禽流感有H5N1、H7N9、H9N2等多种类型，下列说法不正确的是（　　）
A. HA及NTA出现多种类型是单链RNA发生改变的结果
B. H5N1、H7N9、H9N2等多种类型的出现与染色体变异无关
C. H7N9亚型禽流感病毒侵染人体后，可在人体内环境中繁殖
D. 禽流感病毒和其他生物共用一套遗传密码
6. 如图表示生物体内遗传信息的传递和表达的过程，有关叙述正确的是


A. 图一可以表示基因控制酶合成过程，每一种酶的合成均需3种RNA参与
B. 图一所示过程在细胞核、线粒体和叶绿体中均可进行
C. 图二④⑤过程均可发生在某些病毒体内
D. 图二②过程所用酶是RNA聚合酶，其结合位点位于DNA上
7. 图1为生物体内某生理过程示意图，图2为生物体遗传信息传递示意图。下列叙述正确的是（　　）

A. 共有两种RNA参与图1所示过程
B. 噬菌体和酵母菌均可发生图1所示过程
C. 人体细胞中不可能发生图2中⑤过程
D. 图2中①②③④⑤过程均发生碱基互补配对
8. 近年诞生的具有划时代意义的CRISPR/Cas9基因编辑技术可简单、准确地进行基因定点编辑。其原理是由一条单链向导RNA引导核酸内切酶Cas9到一个特定的基因位点进行切割。通过设计向导RNA中20个碱基的识别序列，可人为选择DNA上的目标位点进行切割（见下图）。下列相关叙述错误的是（    ）。

A.  Cas9蛋白由相应基因指导在核糖体中合成
B. 向导RNA中的双链区遵循碱基配对原则
C.  向导RNA可在逆转录酶催化下合成
D. 若α链剪切点附近序列为……TCCAGAATC……
则相应的识别序列为……UCCAGAAUC……
9. 基因α在人体细胞中可表达出蛋白质α。有生物学家从人的DNA中分离出基因α，并通过转基因技术将其转入细菌。经培养发现该细菌产生了一新的蛋白质X，进一步分析表明︰蛋白质X是基因α在细菌中表达的产物。

据图分析，下列叙述中最可能与事实相符的是（   ）
A. 基因α在人体细胞和细菌细胞中转录形成RNA时碱基互补配对方式不同
B. 人体细胞和细菌中决定相同氨基酸的密码子不同
C. 人体细胞和细菌中合成蛋白质的场所不同
D. 人体细胞和细菌中作为翻译模板的RNA碱基序列不同
二、填空题
10. 亚麻是一种油料经济作物，其种子中含有人体必需的不饱和脂肪酸——亚油酸和亚麻酸。两种不饱和脂肪酸在种子中的代谢途径如图所示。

（1）脂肪酸是脂类物质，它们是构成细胞膜中        的重要组成物质。
（2）科学家期望通过基因工程手段进一步提高种子中亚麻酸的含量。将基因FAD2、FAD3导入亚麻中获得转基因植株，收获转基因植株种子，测定其相应脂肪酸含量，结果如图1，该结果显示        ，净含量变化值是与        相比获得的数据。
（3）研究发现出现上述结果的原因主要与外源FAD2基因的转入有关。为探究该影响机制，科研人员对FAD2基因的表达水平进行了研究，实验结果如图2。
进一步研究发现转基因植株中存在图3所示的调控FAD2基因表达的过程。催化①过程转录的酶是        ；②过程由RDR6酶催化，①和②的不同是        ，出现图1结果的原因是        。
（4）为验证RDR6酶是否参与了图1现象的发生，请选用以下植株，及FAD2基因表达载体进行实验，并写出预期结果。
植株：野生型拟南芥，RDR6突变体，FAD2突变体。
实验设计思路        。
预期结果        。
11. 注意缺陷多动障碍（ADHD）是临床上常见的一种神经发育障碍性疾病，主要表现为与年龄不相符的注意力不集中、多动、冲动。推测cntnap2基因与ADHD相关，研究人员尝试通过降低斑马鱼中该基因的表达建立ADHD动物模型。
（1）cntnap2基因在 ______ 中进行转录时， ______ 酶与基因中的启动子结合催化形成RNA前体。随后RNA前体中内含子对应部分被切掉，外显子对应部分拼接起来，形成成熟mRNA。
（2）为降低cntnap2基因的表达，研究人员将吗啉反义寡核苷酸导入斑马鱼的受精卵中，吗啉反义寡核苷酸是一种RNA剪接抑制剂，针对它的具体作用，科研人员提出以下假说：
假说1：导致RNA前体上内含子1的对应序列不能被剪切下去
假说2：导致RNA前体上内含子1和外显子2的对应序列同时被剪切下去

为了验证上述假说，分别从受精后3天的实验组和对照组斑马鱼的脑中提取 ______ ，逆转录形成cDNA。若假说1成立，使用如图所示引物2和引物4进行PCR后电泳的结果为 ______ （从下列选项中选择）。
A.实验组有目的条带
B.实验组无目的条带
C.对照组有目的条带
D.对照组无目的条带
若要证明假说2成立，还需要选择上图所示引物 ______ 进行PCR。
（3）用上述方法获得的实验组斑马鱼的运动距离和速度都大于对照组。科研人员向实验组斑马鱼的培养液中加入托莫西汀（一种常用于治疗ADHD的临床药物），若 ______ 则证明利用吗啉反义寡核苷酸获得了ADHD斑马鱼模型。