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人教版 (新课标)必修2《遗传与进化》第1节 基因指导蛋白质的合成课时作业
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这是一份人教版 (新课标)必修2《遗传与进化》第1节 基因指导蛋白质的合成课时作业，共10页。试卷主要包含了关于下图的叙述,不正确的是等内容，欢迎下载使用。
第4章 基因的表达
第1节 基因指导蛋白质的合成
基础过关练
题组一 RNA的结构和种类
1.下列关于人体细胞中mRNA、rRNA和tRNA的叙述,正确的是 ( )
A.mRNA在细胞核中合成,tRNA和rRNA在细胞质中合成
B.mRNA和rRNA都是单链结构,而rRNA是双链结构
C.细胞的三种RNA中,有两种RNA参与蛋白质的合成过程
D.mRNA可携带遗传信息,rRNA和rRNA不携带遗传信息
2.(2021河南商丘模拟)下列有关 RNA 的叙述,错误的是 (深度解析)
A.mRNA是翻译过程中合成肽链的直接模板
B.tRNA具有识别密码子和转运氨基酸的作用
C.青霉菌和乳酸菌细胞中 rRNA 的形成都与核仁有关
D.HIV的遗传物质为 RNA,其单链结构不稳定,易突变
题组二 区分DNA和RNA
3.(2021四川宜宾高一期末)下列关于核酸的结构与功能的叙述,正确的是 ( )
A.DNA和RNA组成上的差异只表现在五碳糖的不同
B.DNA单链中氢键将脱氧核糖和磷酸连接起来
C.脱氧核糖核苷酸或核糖核苷酸是生物的遗传物质
D.豌豆叶肉细胞中的核酸含有的核苷酸种类有8种
4.(2020福建福州八县一中高一上期末)关于下图的叙述,不正确的是 ( )
A.图中物质共有5种碱基
B.图中共有8种核苷酸
C.组成图中物质的单糖有两种
D.图中物质彻底水解产物共6种
题组三 遗传信息、密码子与反密码子
5.(2021广西柳州期末)基因、遗传信息、密码子、反密码子分别是指 ( )
①信使RNA上核苷酸的排列顺序 ②基因中脱氧核苷酸的排列顺序 ③DNA上决定氨基酸的3个相邻的碱基 ④转运RNA上一端可与mRNA中密码子配对的3个碱基 ⑤信使RNA上决定氨基酸的3个相邻的碱基 ⑥有遗传效应的DNA片段
A.⑤①③④ B.⑥②⑤④
C.⑤①②③ D.⑥③④①
6.(2021山西师大附中高一上期末)根据下表蛋白质合成中遗传信息的传递过程回答问题。
DNA双链
C
A
a链
G
b链
mRNA
A
c链
tRNA
G
A
G
d链
氨基酸
丙氨酸
(1)丙氨酸的密码子是 ,决定该密码子的DNA链上的碱基是 。
(2)第二个氨基酸应是 。[半胱氨酸(UGC)、丝氨酸(UCC)、苏氨酸(ACC)、精氨酸(AGG)]
(3) 链为转录的模板链,是储存遗传信息的链,密码子位于 链上。
题组四 遗传信息的转录及翻译
7.(2021湖北师大附中高三模拟)如图是电镜下原核生物转录过程中的羽毛状现象,下列叙述正确的是 ( )
A.RNA聚合酶的移动方向为由右向左
B.转录而来的RNA需脱离DNA后,才能进行蛋白质合成
C.当RNA聚合酶到达终止信号时,DNA合成结束
D.图示结构中同时存在A—T、A—U的配对关系
8.(2021吉林长岭高三开学考试)TATA框是多数真核生物基因的一段DNA序列,位于基因转录起始点上游,其碱基序列为TATAATAAT,RNA聚合酶与TATA框牢固结合之后才能开始转录。下列相关叙述正确的是 (深度解析)
A.含TATA框的DNA局部片段的稳定性相对较低,容易解旋
B.TATA框属于基因的一部分,其单体是核糖核苷酸
C.TATA框经RNA聚合酶催化转录形成的片段中含有碱基T
D.某基因的TATA框经诱变缺失后,并不影响转录的正常进行
9.(2021河南焦作高二期末)如图表示真核生物体内DNA传递遗传信息的某过程,其中③是蛋白质合成的模板。下列说法正确的是 ( )
A.③的合成需要DNA聚合酶解开①②间的氢键
B.③是mRNA,它是以DNA的①链为模板形成的
C.③中三个相邻的碱基会与tRNA上的密码子配对
D.①②③中的A+C占相应链中全部碱基的比例相等
10.下列关于遗传信息的翻译的叙述中,正确的是 ( )
A.通过翻译将mRNA中的碱基序列翻译为蛋白质的氨基酸序列
B.生物体内合成蛋白质时,一种氨基酸只能由一种密码子决定
C.若某蛋白质由64个氨基酸组成,则翻译时一定需要64种tRNA参与
D.如图该tRNA携带的氨基酸为精氨酸(密码子CGC)
11.如图表示某细胞内发生的转录和翻译过程,X表示某种酶,下列叙述正确的是 ( 易错 )
A.X为RNA聚合酶,该酶只能在细胞核中发挥作用
B.图中Ⅰ为转录过程,Ⅱ为翻译过程,图示过程只能在真核细胞中进行
C.图中X移动的方向是从右向左,核糖体移动的方向是从左向右
D.a处可能有4种含氮碱基,4种核苷酸,b处可能有5种含氮碱基,8种核苷酸
12.(2021湖南湖湘名校联合体考试)如图是人体某细胞中遗传信息的传递及表达过程示意图, 据图分析。以下描述正确的是 ( )
A.①②过程中两种酶的结合位点分别位于DNA和RNA分子上
B.②过程生成的mRNA长度与DNA分子的每一条链都不同
C.b中具有tRNA的结合位点,翻译时mRNA从右往左移动
D.该图可表示胰岛B细胞中胰岛素基因指导胰岛素的合成过程
13.请据图分析并回答:
(1)基因控制蛋白质的合成包括 和 两个过程。图甲所示为遗传信息的 过程。
(2)图乙为 的结构示意图,其功能是识别密码子和 氨基酸。
(3)常见的RNA有三种,分别是 、 、 。如果图乙中的反密码子为UAG,则对应的密码子是 ,密码子表中决定氨基酸的密码子有 种。
题组五 基因表达中的相关计算
14.(2020江西宜春期末)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多肽链,则其模板DNA分子中A+T的个数、合成蛋白质时最多能脱去的水分子数(不考虑侧链基团脱水)分别是 ( )
A.m,m/3-1 B.m,m/3-2
C.2(m-n),m/3-1 D.2(m-n),m/3-2
15.(2021陕西礼泉模拟)一段原核生物的mRNA通过翻译可合成一条含有11个肽键的多肽,则此mRNA分子含有的碱基个数、合成这段多肽需要的tRNA个数及转录此mRNA的基因中碱基个数至少依次为 ( 易错 )
A.33 11 66 B.36 12 72
C.12 36 72 D.11 36 66能力提升练
一、选择题
1.(2021北京石景山高三期末,)下图显示科学家获得类胰岛B细胞的途径,其中P基因和M基因能表达相应产物调节胰岛B细胞发育。与正常胰岛A细胞相比,不属于类胰岛B细胞所独有的分子是 ( )
A.P、M基因及胰岛素基因
B.P、M基因转录形成的相应mRNA
C.胰岛素基因转录形成的mRNA
D.P、M基因表达形成的相应蛋白质
2.(2021湖南长沙模拟,)当某些基因转录形成的mRNA难与模板链分离时,会形成RNA-DNA杂交体,这些非模板链和RNA-DNA杂交体共同构成R环结构。研究表明R环结构会影响DNA复制、转录和基因的稳定性等,如图为某生物细胞中进行的相关生理过程。下列叙述错误的是 ( )
A.酶1和酶3都能催化核苷酸之间形成氢键
B.R环中含有碱基U和T的核苷酸都只有1种
C.图示生理过程可能发生在真核生物中
D.R环的出现与否可作为DNA是否转录的依据
3.(2021山东潍坊期末,)科研人员用14C标记的半胱氨酸(Cys)与tRNACys结合生成14C-半胱氨酸-tRNACys,经Ni(镍)催化后生成14C-丙氨酸-tRNACys,再把14C-丙氨酸-tRNACys加入含有血红蛋白mRNA的蛋白质合成系统中,结果发现14C-丙氨酸-tRNACys插入了通常由14C-半胱氨酸-tRNACys占据的位置上。下列说法正确的是 ( )
A.生物体内14C-半胱氨酸-tRNACys的生成需要Ni催化
B.tRNACys利用自身携带的反密码子来识别半胱氨酸
C.血红蛋白中的半胱氨酸被丙氨酸替代后,肽键数量会发生变化
D.该实验证明与模板mRNA特异性识别的是tRNA而不是氨基酸
4.(2021黑龙江哈尔滨检测,)miRNA是真核细胞中一类不编码蛋白质的短序列RNA,其主要功能是调控其他基因的表达。如图所示,Bcl2是细胞中的抗凋亡基因,其编码的蛋白质有抑制细胞凋亡的作用,该基因的表达受MIR-15a基因控制合成的miRNA调控。下列说法正确的是 ( )
A.A是Bcl2基因转录的过程,其合成原料是脱氧核糖核苷酸
B.②③是核糖体上合成的多肽链,构成它们的氨基酸序列不同
C.miRNA通过与Bcl2基因转录的mRNA配对,阻断转录过程
D.据图推测若MIR-15a基因缺失,细胞发生癌变的可能性增大
二、非选择题
5.(2020安徽桐城中学高二上月考,)图1是人体内胰岛素基因控制合成胰岛素的示意图,图2是图1中过程②的局部放大,请据图回答下列问题:
(1)催化①过程的酶是 。与RNA相比,DNA分子结构最主要的特点是 。
(2)现欲合成由51个基本单位构成的肽链,则相关的基因中与控制这些基本单位直接有关的碱基至少为 个,图中苏氨酸的密码子是 。
(3)已知mRNA中(A+U)∶(G+C)=0.2,则胰岛素基因中(A+T)∶(G+C)= 。
(4)参与图2过程的RNA分别是 。
(5)若图1的DNA分子中有1 000个碱基对,则由它所控制形成的信使RNA中含有的密码子个数和合成的蛋白质中氨基酸种类最多不超过 ( )
A.166和55 B.166和20
C.333和111 D.333和20
答案全解全析
第4章 基因的表达
第1节 基因指导蛋白质的合成
基础过关练
1.D
2.C
3.D
4.D
5.B
7.D
8.A
9.B
10.A
11.D
12.B
14.D
15.B
1.D 人体细胞中,mRNA、tRNA、rRNA都是在细胞核中合成的,A错误;mRNA、tRNA、rRNA都是单链RNA结构,B错误;细胞中的三种RNA都能参与蛋白质的合成,C错误;mRNA可携带DNA上的遗传信息,tRNA和rRNA都不携带遗传信息,D正确。
2.C 翻译是在核糖体上进行的以mRNA为模板、氨基酸为原料合成蛋白质(多肽)的过程,A正确;tRNA 中有反密码子,能通过碱基互补配对识别mRNA上的密码子,tRNA的功能是转运氨基酸和识别密码子,B正确;rRNA是核糖体的组成成分,在真核生物中,核糖体的合成与核仁有关,乳酸菌为原核生物,没有核仁和核膜,C错误;RNA单链结构不稳定,D正确。
知识拓展
tRNA中含有碱基对和氢键,另外—OH部位是结合氨基酸的部位,与氨基酸的—NH2中的H结合。
3.D DNA和RNA的五碳糖分别是脱氧核糖、核糖,特有的含氮碱基分别是T、U,A错误;DNA单链中脱氧核糖和磷酸是通过磷酸二酯键连接起来的,不是通过氢键连接的,B错误;生物的遗传物质是DNA或RNA,其基本组成单位是脱氧核糖核苷酸或核糖核苷酸,C错误;豌豆叶肉细胞含有DNA和RNA,核苷酸的种类是4种脱氧核糖核苷酸和4种核糖核苷酸,共8种,D正确。
4.D 题图中共有5种碱基,即A、C、G、T、U,A正确;图中共有8种核苷酸,即4种脱氧核苷酸和4种核糖核苷酸,B正确;组成图中物质的单糖有两种,即核糖和脱氧核糖,C正确;图中物质彻底水解产物有5种碱基、2种五碳糖、1种磷酸,共8种,D错误。
5.B 基因是具有遗传效应的DNA片段;遗传信息是指基因中脱氧核苷酸的排列顺序;信使RNA上决定一个氨基酸的3个相邻的碱基称为密码子;反密码子是转运RNA上一端与mRNA中密码子配对的3个碱基,所以基因、遗传信息、密码子、反密码子分别是指⑥、②、⑤、④。
6.答案 (1)GCA CGT (2)半胱氨酸 (3)a c
解析 (1)mRNA上的密码子可以与模板链上的碱基、tRNA上的碱基互补配对,因此根据表格中的碱基种类可知,DNA双链中的a链为模板链,根据碱基互补配对原则可知,mRNA上碱基排列顺序为GCAUGC,因此丙氨酸的密码子为GCA,决定该密码子的DNA链上的碱基是CGT。(2)第二个氨基酸的密码子为UGC,决定的氨基酸是半胱氨酸。(3)a链为转录的模板链;密码子指的是mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基,因此密码子位于c链上。
7.D 根据转录形成的RNA链的长度知,RNA聚合酶的移动方向是从左向右,A错误;原核细胞中不存在核膜,因此转录产生的RNA不需脱离DNA就可直接与核糖体结合进行蛋白质的合成,B错误;当RNA聚合酶到达终止信号时,RNA合成结束,C错误;转录以DNA的一条链为模板,则DNA碱基中的T与形成的RNA中的A配对,DNA碱基中的A与形成的RNA中的U配对,故图示结构中同时存在A—T、A—U的配对关系,D正确。
8.A DNA中碱基对A—T之间氢键数量较少,含TATA框的DNA局部片段的稳定性相对较低,容易发生解旋,A正确;TATA框属于基因的一部分,单体是脱氧核糖核苷酸,B错误,TATA框经RNA聚合酶催化转录形成的片段为RNA,其中不含有碱基T,C错误;RNA聚合酶与TATA框牢固结合之后才能开始转录,因此某基因的TATA框经诱变缺失后,会影响转录的正常进行,D错误。
知识拓展
转录的基本单位是基因,而不是整个DNA。
9.B 该图过程为转录,①是DNA模板链,②是DNA非模板链,③是转录形成的RNA。③RNA的合成需要RNA聚合酶催化解开DNA两条链①②碱基对间的氢键,A错误;转录是以DNA的一条链为模板形成的,③上第一个碱基是C,②上第一个碱基也是C,说明③的模板链是①,B正确;③RNA中三个相邻的碱基决定一个氨基酸,这3个碱基称为一个密码子,密码子会与tRNA上的反密码子互补配对,C错误;A和C不是互补碱基,A+C占DNA两条链和mRNA链全部碱基的比例不相等,D错误。
10.A tRNA通过反密码子识别mRNA中的密码子,将mRNA的碱基序列翻译为蛋白质的氨基酸序列,A正确;一种密码子只能编码一种氨基酸,但一种氨基酸可能由一种或多种密码子编码,B错误;生物体内组成蛋白质的氨基酸有20种,每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸,因此不能确定翻译时需要多少种tRNA,C错误;tRNA的反密码子与mRNA上的密码子互补配对,题图tRNA上的反密码子是CGC,则密码子是GCG,因此tRNA携带的氨基酸为丙氨酸,D错误。
11.D 该细胞中正在进行边转录边翻译的过程,Ⅰ为转录过程,Ⅱ为翻译过程,a处是DNA的两条链,b处是一条DNA模板链和一条转录出的mRNA链,X应是RNA聚合酶,在叶绿体、线粒体、原核细胞中都能发生转录过程,A错误;图示过程边转录边翻译,可在原核细胞中进行,B错误;根据RNA链延伸的方向和核糖体上正在合成的多肽链的长短,可判断RNA聚合酶与核糖体的移动方向都是从右向左,C错误;a处只有DNA的两条链,有4种含氮碱基,4种核苷酸,b处有DNA的一条链和RNA单链,可能有5种含氮碱基,8种核苷酸,D正确。
易错警示
(1)一个mRNA翻译出的多肽链不一定是一条,其上可以结合多个核糖体,翻译出多条多肽链。
(2)根据多肽链由短到长可判断核糖体在mRNA上的移动方向。(3)原核细胞中没有核膜包被的细胞核,转录和翻译过程可同时进行。
12.B ①是DNA复制,②是转录,③是翻译,a是mRNA,b是核糖体,c是肽链。图中①DNA复制和②转录两个过程中两种酶分别是DNA聚合酶和RNA聚合酶,两种酶的结合位点都位于DNA分子上,A错误;②转录是以基因为单位进行的,而基因是具有遗传效应的DNA片段,因此转录生成的 mRNA长度应小于DNA分子的一条链的长度,B正确;b为核糖体,核糖体与mRNA的结合部位会形成两个tRNA的结合位点,翻译过程中核糖体沿着mRNA从左向右移动,C错误;胰岛B细胞已经高度分化,不再进行细胞分裂,DNA不再复制,因此图示不能表示胰岛B细胞中胰岛素基因指导胰岛素的合成过程,D错误。
13.答案 (1)转录 翻译 翻译 (2)tRNA 转运 (3)mRNA tRNA rRNA AUC 61
解析 (1)基因控制蛋白质的合成包括转录和翻译两个过程。题图甲所示是在核糖体上形成蛋白质的过程,为遗传信息的翻译过程。(2)题图乙具有反密码子,因此图乙为tRNA的结构示意图,其功能是识别密码子和转运氨基酸。(3)常见的RNA有三种,分别是mRNA、tRNA、rRNA。如果图乙中的反密码子为UAG,则对应的密码子是AUC,密码子表中含64个密码子,其中3个终止密码子不能决定氨基酸,因此决定氨基酸的密码子有61种。
14.D 一个mRNA分子有m个碱基,其中G+C有n个,则A+U为(m-n)个,根据碱基互补配对原则,其模板链中A+T为(m-n)个,DNA分子的两条链中A+T的个数相等,则共有A+T =2(m-n)个;一个mRNA分子有m个碱基,该mRNA最多可决定m/3个氨基酸,由该mRNA合成的蛋白质有两条多肽链,则合成蛋白质时最多能脱去的水分子数为m/3-2。
15.B 该肽链中的氨基酸数目=肽键数目+肽链数目=11+1=12,在不考虑非编码区和内含子及终止密码子的条件下,DNA(或基因)中碱基数∶mRNA上碱基数∶氨基酸个数=6∶3∶1,该肽链含有12个氨基酸,则控制其合成的mRNA分子至少含有的碱基个数为12×3=36,该mRNA最多决定12个氨基酸,每个氨基酸都需要一个tRNA来运载,因此合成该多肽需要12个tRNA来转运氨基酸;转录此mRNA的基因中碱基个数至少为12×6=72。
陷阱分析
由于终止密码子的存在,mRNA中碱基数比氨基酸数的3倍还要多一些,注意题目中是否有限定词,如“最少”等。
能力提升练
1.A
2.A
3.D
4.D
一、选择题
1.A 正常胰岛A细胞也含有胰岛素基因,A符合题意;类胰岛B细胞是胰岛A细胞转入P基因和M基因后获得的,类胰岛B细胞可分泌胰岛素,与正常胰岛A细胞比,类胰岛B细胞所独有的分子是P、M基因转录形成的相应mRNA,胰岛素基因转录形成的mRNA,P、M基因表达形成的相应蛋白质,B、C、D不符合题意。
2.A 酶1为DNA聚合酶,能催化DNA复制,酶2为解旋酶,能催化DNA解旋,酶3为RNA聚合酶,能催化转录过程,酶1和酶3都能催化核苷酸之间形成磷酸二酯键,A错误;R环中含有碱基U和T的核苷酸都只有1种,分别是尿嘧啶核糖核苷酸和胸腺嘧啶脱氧核苷酸,B正确;该图中DNA同时进行复制和转录,可能发生在真核细胞的细胞质DNA上,C正确;是否出现R环可作为DNA是否正在发生转录的判断依据,D正确。
3.D 14C-半胱氨酸-tRNACys经Ni(镍)催化后生成14C-丙氨酸-tRNACys,说明生物体内14C-丙氨酸-tRNACys的生成需要Ni催化,A错误;tRNACys可识别半胱氨酸,tRNACys上的反密码子可识别mRNA上的密码子,不是通过反密码子识别半胱氨酸的,B错误;血红蛋白中的半胱氨酸被丙氨酸替代后,肽键数量不会发生变化,C错误;14C-半胱氨酸-tRNACys经Ni(镍)催化后生成14C-丙氨酸-tRNACys,新合成的肽链中,原来半胱氨酸的位置会被替换为丙氨酸,可说明与模板mRNA特异性识别的是tRNA而不是氨基酸,D正确。
4.D A过程表示转录,B过程表示翻译,①表示转录形成的信使RNA,②③表示翻译形成的多肽,MIR-15a基因控制合成的miRNA可与Bcl2基因转录生成的mRNA发生碱基互补配对,形成双链,阻断翻译过程。A是Bcl2基因转录的过程,其合成原料是核糖核苷酸,A错误;②③是核糖体上合成的多肽链,由于翻译的模板相同,所以构成它们的氨基酸序列相同,B错误;MIR-15a基因控制合成的miRNA可与Bcl2基因转录生成的mRNA发生碱基互补配对,形成双链,阻断翻译过程,C错误;Bcl2抗凋亡基因表达受MIR-15a基因控制合成的 miRNA调控,因此MIR-15a基因丢失,细胞癌变概率增大,D正确。
二、非选择题
5.答案 (1)RNA聚合酶 具有双螺旋结构 (2)306 ACU (3)0.2 (4)mRNA、tRNA、rRNA (5)D
解析 (1)由题图1可知,过程①为转录,催化该过程的酶是RNA聚合酶。RNA为单链结构,DNA分子为双螺旋结构,因此与RNA相比,DNA分子结构最主要的特点是具有双螺旋结构。(2)不考虑非编码区和内含子及终止密码子的条件下,DNA(或基因)中碱基数∶mRNA上碱基数∶氨基酸个数=6∶3∶1,欲合成由51个基本单位构成的肽链,则相关的基因中与控制这些基本单位直接有关的碱基至少为51×6=306(个),图2中苏氨酸的密码子是ACU,位于mRNA上。(3)已知mRNA中(A+U)∶(G+C)=0.2,根据碱基互补配对原则,胰岛素基因中(A+T)∶(G+C)=0.2。(4)图2是翻译过程,该过程需要的RNA包括mRNA(翻译的模板)、tRNA(转运氨基酸)、rRNA(核糖体的组成成分)。(5)若图1的DNA分子中有1 000个碱基对,在转录时,以DNA的一条链为模板,所以信使RNA中碱基数最多为1 000,含有的密码子个数最多为333,合成的蛋白质中氨基酸种类最多不超过20。
第4章 基因的表达
第1节 基因指导蛋白质的合成
基础过关练
题组一 RNA的结构和种类
1.下列关于人体细胞中mRNA、rRNA和tRNA的叙述,正确的是 ( )
A.mRNA在细胞核中合成,tRNA和rRNA在细胞质中合成
B.mRNA和rRNA都是单链结构,而rRNA是双链结构
C.细胞的三种RNA中,有两种RNA参与蛋白质的合成过程
D.mRNA可携带遗传信息,rRNA和rRNA不携带遗传信息
2.(2021河南商丘模拟)下列有关 RNA 的叙述,错误的是 (深度解析)
A.mRNA是翻译过程中合成肽链的直接模板
B.tRNA具有识别密码子和转运氨基酸的作用
C.青霉菌和乳酸菌细胞中 rRNA 的形成都与核仁有关
D.HIV的遗传物质为 RNA,其单链结构不稳定,易突变
题组二 区分DNA和RNA
3.(2021四川宜宾高一期末)下列关于核酸的结构与功能的叙述,正确的是 ( )
A.DNA和RNA组成上的差异只表现在五碳糖的不同
B.DNA单链中氢键将脱氧核糖和磷酸连接起来
C.脱氧核糖核苷酸或核糖核苷酸是生物的遗传物质
D.豌豆叶肉细胞中的核酸含有的核苷酸种类有8种
4.(2020福建福州八县一中高一上期末)关于下图的叙述,不正确的是 ( )
A.图中物质共有5种碱基
B.图中共有8种核苷酸
C.组成图中物质的单糖有两种
D.图中物质彻底水解产物共6种
题组三 遗传信息、密码子与反密码子
5.(2021广西柳州期末)基因、遗传信息、密码子、反密码子分别是指 ( )
①信使RNA上核苷酸的排列顺序 ②基因中脱氧核苷酸的排列顺序 ③DNA上决定氨基酸的3个相邻的碱基 ④转运RNA上一端可与mRNA中密码子配对的3个碱基 ⑤信使RNA上决定氨基酸的3个相邻的碱基 ⑥有遗传效应的DNA片段
A.⑤①③④ B.⑥②⑤④
C.⑤①②③ D.⑥③④①
6.(2021山西师大附中高一上期末)根据下表蛋白质合成中遗传信息的传递过程回答问题。
DNA双链
C
A
a链
G
b链
mRNA
A
c链
tRNA
G
A
G
d链
氨基酸
丙氨酸
(1)丙氨酸的密码子是 ,决定该密码子的DNA链上的碱基是 。
(2)第二个氨基酸应是 。[半胱氨酸(UGC)、丝氨酸(UCC)、苏氨酸(ACC)、精氨酸(AGG)]
(3) 链为转录的模板链,是储存遗传信息的链,密码子位于 链上。
题组四 遗传信息的转录及翻译
7.(2021湖北师大附中高三模拟)如图是电镜下原核生物转录过程中的羽毛状现象,下列叙述正确的是 ( )
A.RNA聚合酶的移动方向为由右向左
B.转录而来的RNA需脱离DNA后,才能进行蛋白质合成
C.当RNA聚合酶到达终止信号时,DNA合成结束
D.图示结构中同时存在A—T、A—U的配对关系
8.(2021吉林长岭高三开学考试)TATA框是多数真核生物基因的一段DNA序列,位于基因转录起始点上游,其碱基序列为TATAATAAT,RNA聚合酶与TATA框牢固结合之后才能开始转录。下列相关叙述正确的是 (深度解析)
A.含TATA框的DNA局部片段的稳定性相对较低,容易解旋
B.TATA框属于基因的一部分,其单体是核糖核苷酸
C.TATA框经RNA聚合酶催化转录形成的片段中含有碱基T
D.某基因的TATA框经诱变缺失后,并不影响转录的正常进行
9.(2021河南焦作高二期末)如图表示真核生物体内DNA传递遗传信息的某过程,其中③是蛋白质合成的模板。下列说法正确的是 ( )
A.③的合成需要DNA聚合酶解开①②间的氢键
B.③是mRNA,它是以DNA的①链为模板形成的
C.③中三个相邻的碱基会与tRNA上的密码子配对
D.①②③中的A+C占相应链中全部碱基的比例相等
10.下列关于遗传信息的翻译的叙述中,正确的是 ( )
A.通过翻译将mRNA中的碱基序列翻译为蛋白质的氨基酸序列
B.生物体内合成蛋白质时,一种氨基酸只能由一种密码子决定
C.若某蛋白质由64个氨基酸组成,则翻译时一定需要64种tRNA参与
D.如图该tRNA携带的氨基酸为精氨酸(密码子CGC)
11.如图表示某细胞内发生的转录和翻译过程,X表示某种酶,下列叙述正确的是 ( 易错 )
A.X为RNA聚合酶,该酶只能在细胞核中发挥作用
B.图中Ⅰ为转录过程,Ⅱ为翻译过程,图示过程只能在真核细胞中进行
C.图中X移动的方向是从右向左,核糖体移动的方向是从左向右
D.a处可能有4种含氮碱基,4种核苷酸,b处可能有5种含氮碱基,8种核苷酸
12.(2021湖南湖湘名校联合体考试)如图是人体某细胞中遗传信息的传递及表达过程示意图, 据图分析。以下描述正确的是 ( )
A.①②过程中两种酶的结合位点分别位于DNA和RNA分子上
B.②过程生成的mRNA长度与DNA分子的每一条链都不同
C.b中具有tRNA的结合位点,翻译时mRNA从右往左移动
D.该图可表示胰岛B细胞中胰岛素基因指导胰岛素的合成过程
13.请据图分析并回答:
(1)基因控制蛋白质的合成包括 和 两个过程。图甲所示为遗传信息的 过程。
(2)图乙为 的结构示意图,其功能是识别密码子和 氨基酸。
(3)常见的RNA有三种,分别是 、 、 。如果图乙中的反密码子为UAG,则对应的密码子是 ,密码子表中决定氨基酸的密码子有 种。
题组五 基因表达中的相关计算
14.(2020江西宜春期末)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多肽链,则其模板DNA分子中A+T的个数、合成蛋白质时最多能脱去的水分子数(不考虑侧链基团脱水)分别是 ( )
A.m,m/3-1 B.m,m/3-2
C.2(m-n),m/3-1 D.2(m-n),m/3-2
15.(2021陕西礼泉模拟)一段原核生物的mRNA通过翻译可合成一条含有11个肽键的多肽,则此mRNA分子含有的碱基个数、合成这段多肽需要的tRNA个数及转录此mRNA的基因中碱基个数至少依次为 ( 易错 )
A.33 11 66 B.36 12 72
C.12 36 72 D.11 36 66能力提升练
一、选择题
1.(2021北京石景山高三期末,)下图显示科学家获得类胰岛B细胞的途径,其中P基因和M基因能表达相应产物调节胰岛B细胞发育。与正常胰岛A细胞相比,不属于类胰岛B细胞所独有的分子是 ( )
A.P、M基因及胰岛素基因
B.P、M基因转录形成的相应mRNA
C.胰岛素基因转录形成的mRNA
D.P、M基因表达形成的相应蛋白质
2.(2021湖南长沙模拟,)当某些基因转录形成的mRNA难与模板链分离时,会形成RNA-DNA杂交体,这些非模板链和RNA-DNA杂交体共同构成R环结构。研究表明R环结构会影响DNA复制、转录和基因的稳定性等,如图为某生物细胞中进行的相关生理过程。下列叙述错误的是 ( )
A.酶1和酶3都能催化核苷酸之间形成氢键
B.R环中含有碱基U和T的核苷酸都只有1种
C.图示生理过程可能发生在真核生物中
D.R环的出现与否可作为DNA是否转录的依据
3.(2021山东潍坊期末,)科研人员用14C标记的半胱氨酸(Cys)与tRNACys结合生成14C-半胱氨酸-tRNACys,经Ni(镍)催化后生成14C-丙氨酸-tRNACys,再把14C-丙氨酸-tRNACys加入含有血红蛋白mRNA的蛋白质合成系统中,结果发现14C-丙氨酸-tRNACys插入了通常由14C-半胱氨酸-tRNACys占据的位置上。下列说法正确的是 ( )
A.生物体内14C-半胱氨酸-tRNACys的生成需要Ni催化
B.tRNACys利用自身携带的反密码子来识别半胱氨酸
C.血红蛋白中的半胱氨酸被丙氨酸替代后,肽键数量会发生变化
D.该实验证明与模板mRNA特异性识别的是tRNA而不是氨基酸
4.(2021黑龙江哈尔滨检测,)miRNA是真核细胞中一类不编码蛋白质的短序列RNA,其主要功能是调控其他基因的表达。如图所示,Bcl2是细胞中的抗凋亡基因,其编码的蛋白质有抑制细胞凋亡的作用,该基因的表达受MIR-15a基因控制合成的miRNA调控。下列说法正确的是 ( )
A.A是Bcl2基因转录的过程,其合成原料是脱氧核糖核苷酸
B.②③是核糖体上合成的多肽链,构成它们的氨基酸序列不同
C.miRNA通过与Bcl2基因转录的mRNA配对,阻断转录过程
D.据图推测若MIR-15a基因缺失,细胞发生癌变的可能性增大
二、非选择题
5.(2020安徽桐城中学高二上月考,)图1是人体内胰岛素基因控制合成胰岛素的示意图,图2是图1中过程②的局部放大,请据图回答下列问题:
(1)催化①过程的酶是 。与RNA相比,DNA分子结构最主要的特点是 。
(2)现欲合成由51个基本单位构成的肽链,则相关的基因中与控制这些基本单位直接有关的碱基至少为 个,图中苏氨酸的密码子是 。
(3)已知mRNA中(A+U)∶(G+C)=0.2,则胰岛素基因中(A+T)∶(G+C)= 。
(4)参与图2过程的RNA分别是 。
(5)若图1的DNA分子中有1 000个碱基对,则由它所控制形成的信使RNA中含有的密码子个数和合成的蛋白质中氨基酸种类最多不超过 ( )
A.166和55 B.166和20
C.333和111 D.333和20
答案全解全析
第4章 基因的表达
第1节 基因指导蛋白质的合成
基础过关练
1.D
2.C
3.D
4.D
5.B
7.D
8.A
9.B
10.A
11.D
12.B
14.D
15.B
1.D 人体细胞中,mRNA、tRNA、rRNA都是在细胞核中合成的,A错误;mRNA、tRNA、rRNA都是单链RNA结构,B错误;细胞中的三种RNA都能参与蛋白质的合成,C错误;mRNA可携带DNA上的遗传信息,tRNA和rRNA都不携带遗传信息,D正确。
2.C 翻译是在核糖体上进行的以mRNA为模板、氨基酸为原料合成蛋白质(多肽)的过程,A正确;tRNA 中有反密码子,能通过碱基互补配对识别mRNA上的密码子,tRNA的功能是转运氨基酸和识别密码子,B正确;rRNA是核糖体的组成成分,在真核生物中,核糖体的合成与核仁有关,乳酸菌为原核生物,没有核仁和核膜,C错误;RNA单链结构不稳定,D正确。
知识拓展
tRNA中含有碱基对和氢键,另外—OH部位是结合氨基酸的部位,与氨基酸的—NH2中的H结合。
3.D DNA和RNA的五碳糖分别是脱氧核糖、核糖,特有的含氮碱基分别是T、U,A错误;DNA单链中脱氧核糖和磷酸是通过磷酸二酯键连接起来的,不是通过氢键连接的,B错误;生物的遗传物质是DNA或RNA,其基本组成单位是脱氧核糖核苷酸或核糖核苷酸,C错误;豌豆叶肉细胞含有DNA和RNA,核苷酸的种类是4种脱氧核糖核苷酸和4种核糖核苷酸,共8种,D正确。
4.D 题图中共有5种碱基,即A、C、G、T、U,A正确;图中共有8种核苷酸,即4种脱氧核苷酸和4种核糖核苷酸,B正确;组成图中物质的单糖有两种,即核糖和脱氧核糖,C正确;图中物质彻底水解产物有5种碱基、2种五碳糖、1种磷酸,共8种,D错误。
5.B 基因是具有遗传效应的DNA片段;遗传信息是指基因中脱氧核苷酸的排列顺序;信使RNA上决定一个氨基酸的3个相邻的碱基称为密码子;反密码子是转运RNA上一端与mRNA中密码子配对的3个碱基,所以基因、遗传信息、密码子、反密码子分别是指⑥、②、⑤、④。
6.答案 (1)GCA CGT (2)半胱氨酸 (3)a c
解析 (1)mRNA上的密码子可以与模板链上的碱基、tRNA上的碱基互补配对,因此根据表格中的碱基种类可知,DNA双链中的a链为模板链,根据碱基互补配对原则可知,mRNA上碱基排列顺序为GCAUGC,因此丙氨酸的密码子为GCA,决定该密码子的DNA链上的碱基是CGT。(2)第二个氨基酸的密码子为UGC,决定的氨基酸是半胱氨酸。(3)a链为转录的模板链;密码子指的是mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基,因此密码子位于c链上。
7.D 根据转录形成的RNA链的长度知,RNA聚合酶的移动方向是从左向右,A错误;原核细胞中不存在核膜,因此转录产生的RNA不需脱离DNA就可直接与核糖体结合进行蛋白质的合成,B错误;当RNA聚合酶到达终止信号时,RNA合成结束,C错误;转录以DNA的一条链为模板,则DNA碱基中的T与形成的RNA中的A配对,DNA碱基中的A与形成的RNA中的U配对,故图示结构中同时存在A—T、A—U的配对关系,D正确。
8.A DNA中碱基对A—T之间氢键数量较少,含TATA框的DNA局部片段的稳定性相对较低,容易发生解旋,A正确;TATA框属于基因的一部分,单体是脱氧核糖核苷酸,B错误,TATA框经RNA聚合酶催化转录形成的片段为RNA,其中不含有碱基T,C错误;RNA聚合酶与TATA框牢固结合之后才能开始转录,因此某基因的TATA框经诱变缺失后,会影响转录的正常进行,D错误。
知识拓展
转录的基本单位是基因,而不是整个DNA。
9.B 该图过程为转录,①是DNA模板链,②是DNA非模板链,③是转录形成的RNA。③RNA的合成需要RNA聚合酶催化解开DNA两条链①②碱基对间的氢键,A错误;转录是以DNA的一条链为模板形成的,③上第一个碱基是C,②上第一个碱基也是C,说明③的模板链是①,B正确;③RNA中三个相邻的碱基决定一个氨基酸,这3个碱基称为一个密码子,密码子会与tRNA上的反密码子互补配对,C错误;A和C不是互补碱基,A+C占DNA两条链和mRNA链全部碱基的比例不相等,D错误。
10.A tRNA通过反密码子识别mRNA中的密码子,将mRNA的碱基序列翻译为蛋白质的氨基酸序列,A正确;一种密码子只能编码一种氨基酸,但一种氨基酸可能由一种或多种密码子编码,B错误;生物体内组成蛋白质的氨基酸有20种,每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸,因此不能确定翻译时需要多少种tRNA,C错误;tRNA的反密码子与mRNA上的密码子互补配对,题图tRNA上的反密码子是CGC,则密码子是GCG,因此tRNA携带的氨基酸为丙氨酸,D错误。
11.D 该细胞中正在进行边转录边翻译的过程,Ⅰ为转录过程,Ⅱ为翻译过程,a处是DNA的两条链,b处是一条DNA模板链和一条转录出的mRNA链,X应是RNA聚合酶,在叶绿体、线粒体、原核细胞中都能发生转录过程,A错误;图示过程边转录边翻译,可在原核细胞中进行,B错误;根据RNA链延伸的方向和核糖体上正在合成的多肽链的长短,可判断RNA聚合酶与核糖体的移动方向都是从右向左,C错误;a处只有DNA的两条链,有4种含氮碱基,4种核苷酸,b处有DNA的一条链和RNA单链,可能有5种含氮碱基,8种核苷酸,D正确。
易错警示
(1)一个mRNA翻译出的多肽链不一定是一条,其上可以结合多个核糖体,翻译出多条多肽链。
(2)根据多肽链由短到长可判断核糖体在mRNA上的移动方向。(3)原核细胞中没有核膜包被的细胞核,转录和翻译过程可同时进行。
12.B ①是DNA复制,②是转录,③是翻译,a是mRNA,b是核糖体,c是肽链。图中①DNA复制和②转录两个过程中两种酶分别是DNA聚合酶和RNA聚合酶,两种酶的结合位点都位于DNA分子上,A错误;②转录是以基因为单位进行的,而基因是具有遗传效应的DNA片段,因此转录生成的 mRNA长度应小于DNA分子的一条链的长度,B正确;b为核糖体,核糖体与mRNA的结合部位会形成两个tRNA的结合位点,翻译过程中核糖体沿着mRNA从左向右移动,C错误;胰岛B细胞已经高度分化,不再进行细胞分裂,DNA不再复制,因此图示不能表示胰岛B细胞中胰岛素基因指导胰岛素的合成过程,D错误。
13.答案 (1)转录 翻译 翻译 (2)tRNA 转运 (3)mRNA tRNA rRNA AUC 61
解析 (1)基因控制蛋白质的合成包括转录和翻译两个过程。题图甲所示是在核糖体上形成蛋白质的过程,为遗传信息的翻译过程。(2)题图乙具有反密码子,因此图乙为tRNA的结构示意图,其功能是识别密码子和转运氨基酸。(3)常见的RNA有三种,分别是mRNA、tRNA、rRNA。如果图乙中的反密码子为UAG,则对应的密码子是AUC,密码子表中含64个密码子,其中3个终止密码子不能决定氨基酸,因此决定氨基酸的密码子有61种。
14.D 一个mRNA分子有m个碱基,其中G+C有n个,则A+U为(m-n)个,根据碱基互补配对原则,其模板链中A+T为(m-n)个,DNA分子的两条链中A+T的个数相等,则共有A+T =2(m-n)个;一个mRNA分子有m个碱基,该mRNA最多可决定m/3个氨基酸,由该mRNA合成的蛋白质有两条多肽链,则合成蛋白质时最多能脱去的水分子数为m/3-2。
15.B 该肽链中的氨基酸数目=肽键数目+肽链数目=11+1=12,在不考虑非编码区和内含子及终止密码子的条件下,DNA(或基因)中碱基数∶mRNA上碱基数∶氨基酸个数=6∶3∶1,该肽链含有12个氨基酸,则控制其合成的mRNA分子至少含有的碱基个数为12×3=36,该mRNA最多决定12个氨基酸,每个氨基酸都需要一个tRNA来运载,因此合成该多肽需要12个tRNA来转运氨基酸;转录此mRNA的基因中碱基个数至少为12×6=72。
陷阱分析
由于终止密码子的存在,mRNA中碱基数比氨基酸数的3倍还要多一些,注意题目中是否有限定词,如“最少”等。
能力提升练
1.A
2.A
3.D
4.D
一、选择题
1.A 正常胰岛A细胞也含有胰岛素基因,A符合题意;类胰岛B细胞是胰岛A细胞转入P基因和M基因后获得的,类胰岛B细胞可分泌胰岛素,与正常胰岛A细胞比,类胰岛B细胞所独有的分子是P、M基因转录形成的相应mRNA,胰岛素基因转录形成的mRNA,P、M基因表达形成的相应蛋白质,B、C、D不符合题意。
2.A 酶1为DNA聚合酶,能催化DNA复制,酶2为解旋酶,能催化DNA解旋,酶3为RNA聚合酶,能催化转录过程,酶1和酶3都能催化核苷酸之间形成磷酸二酯键,A错误;R环中含有碱基U和T的核苷酸都只有1种,分别是尿嘧啶核糖核苷酸和胸腺嘧啶脱氧核苷酸,B正确;该图中DNA同时进行复制和转录,可能发生在真核细胞的细胞质DNA上,C正确;是否出现R环可作为DNA是否正在发生转录的判断依据,D正确。
3.D 14C-半胱氨酸-tRNACys经Ni(镍)催化后生成14C-丙氨酸-tRNACys,说明生物体内14C-丙氨酸-tRNACys的生成需要Ni催化,A错误;tRNACys可识别半胱氨酸,tRNACys上的反密码子可识别mRNA上的密码子,不是通过反密码子识别半胱氨酸的,B错误;血红蛋白中的半胱氨酸被丙氨酸替代后,肽键数量不会发生变化,C错误;14C-半胱氨酸-tRNACys经Ni(镍)催化后生成14C-丙氨酸-tRNACys,新合成的肽链中,原来半胱氨酸的位置会被替换为丙氨酸,可说明与模板mRNA特异性识别的是tRNA而不是氨基酸,D正确。
4.D A过程表示转录,B过程表示翻译,①表示转录形成的信使RNA,②③表示翻译形成的多肽,MIR-15a基因控制合成的miRNA可与Bcl2基因转录生成的mRNA发生碱基互补配对,形成双链,阻断翻译过程。A是Bcl2基因转录的过程,其合成原料是核糖核苷酸,A错误;②③是核糖体上合成的多肽链,由于翻译的模板相同,所以构成它们的氨基酸序列相同,B错误;MIR-15a基因控制合成的miRNA可与Bcl2基因转录生成的mRNA发生碱基互补配对,形成双链,阻断翻译过程,C错误;Bcl2抗凋亡基因表达受MIR-15a基因控制合成的 miRNA调控,因此MIR-15a基因丢失,细胞癌变概率增大,D正确。
二、非选择题
5.答案 (1)RNA聚合酶 具有双螺旋结构 (2)306 ACU (3)0.2 (4)mRNA、tRNA、rRNA (5)D
解析 (1)由题图1可知,过程①为转录,催化该过程的酶是RNA聚合酶。RNA为单链结构,DNA分子为双螺旋结构,因此与RNA相比,DNA分子结构最主要的特点是具有双螺旋结构。(2)不考虑非编码区和内含子及终止密码子的条件下,DNA(或基因)中碱基数∶mRNA上碱基数∶氨基酸个数=6∶3∶1,欲合成由51个基本单位构成的肽链,则相关的基因中与控制这些基本单位直接有关的碱基至少为51×6=306(个),图2中苏氨酸的密码子是ACU,位于mRNA上。(3)已知mRNA中(A+U)∶(G+C)=0.2,根据碱基互补配对原则,胰岛素基因中(A+T)∶(G+C)=0.2。(4)图2是翻译过程,该过程需要的RNA包括mRNA(翻译的模板)、tRNA(转运氨基酸)、rRNA(核糖体的组成成分)。(5)若图1的DNA分子中有1 000个碱基对,在转录时,以DNA的一条链为模板,所以信使RNA中碱基数最多为1 000,含有的密码子个数最多为333,合成的蛋白质中氨基酸种类最多不超过20。
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