新高考生物一轮复习专题训练：第19讲 基因的表达（含解析）

高中生物一轮复习专题训练

第19讲　基因的表达

1．(2022·湖南长沙模拟)甲胎蛋白(AFP)是人体血液中的一种微量蛋白，与肝癌及多种肿瘤的发生发展密切相关，在肝癌及多种肿瘤中均可表现出较高浓度。据图分析，下列叙述错误的是(　　)

A．①过程存在氢键的断裂与重新形成

B．②③两个过程中碱基互补配对方式相同

C．③过程合成的T1、T2、T3为相同的肽链

D．与正常肝细胞相比，肝癌细胞中AFP基因的表达程度可能增强

解析：①为DNA复制过程，存在解旋和恢复螺旋的过程，所以存在氢键的断裂与重新形成，A正确；②为转录过程，碱基互补配对发生在DNA与RNA之间，配对方式为A—U、T—A、C—G、G—C，而③为翻译过程，碱基互补配对发生在mRNA与tRNA之间，配对方式为A—U、U—A、C—G、G—C，②③两个过程中碱基互补配对方式不完全相同，B错误；由于模板mRNA相同，所以③过程合成的T1、T2、T3为相同的肽链，C正确；甲胎蛋白在肝癌患者体内表现出较高浓度，说明与正常肝细胞相比，肝癌细胞中AFP基因的表达程度可能增强，D正确。

答案：B

2.如图为某生物细胞中转录、翻译的示意图，其中①～④代表相应的物质。下列相关叙述正确的是(　　)

A．①表示DNA，该DNA分子含有2个游离的磷酸基团

B．②表示RNA聚合酶，能识别编码区上游的起始密码

C．③表示mRNA，A端为5′­端，有游离的磷酸基团

D．④表示多肽，需内质网和高尔基体加工后才具生物活性

解析：①表示DNA，该DNA分子为环状，不含有游离的磷酸基团，A错误；②表示RNA聚合酶，RNA聚合酶能识别编码区上游的启动子，B错误；由分析可知，③表示mRNA，核糖体由A端开始移动，A端为5′­端，有游离的磷酸基团，C正确；④表示多肽，原核细胞没有内质网和高尔基体，D错误。

答案：C

3．非编码RNA是指不编码蛋白质的RNA，近年研究发现阿尔茨海默病患者体内一种非编码RNA(BACE1­AS)水平高于正常人。BACE1­AS可以与BACE1基因的mRNA 结合，使后者不易被降解，导致细胞中相应蛋白质含量增加，最终影响神经系统的功能。下列说法不正确的是(　　)

A．细胞中的BACE1­AS的合成需要蛋白质的参与

B．BACE1­AS与BACE1基因的mRNA碱基序列不相同

C．BACE1­AS不影响BACE1基因的转录

D．因BACE1­AS不能编码蛋白质，所以控制BACE1­AS的DNA片段不具遗传效应

解析：结合题意可知，BACE1­AS是一种RNA，是经转录产生，转录过程需要酶的催化，而酶的本质多数是蛋白质，故细胞中的BACE1­AS的合成需要蛋白质的参与，A正确；BACE1­AS与BACE1基因的mRNA结合，说明BACE1­AS与BACE1基因的mRNA按碱基序列互补进行配对，则二者的碱基序列不相同，B正确；BACE1­AS可与BACE1基因的mRNA结合，即在BACE1基因转录出相应的mRNA后起作用，故BACE1­AS不影响BACE1基因的转录，C正确；BACE1­AS基因可指导合成相应的非编码RNA，与BACE1基因的mRNA结合，导致细胞中相应蛋白质含量增加，最终影响神经系统的功能，故其具有遗传效应，D错误。

答案：D

4．硒代半胱氨酸是科学家在人体中发现的新氨基酸，由终止密码子UGA编码，其结构和半胱氨酸类似，只是后者的硫原子被硒取代。下列有关叙述错误的是(　　)

A．硒元素存在于含硒代半胱氨酸蛋白质的肽键中

B．运载硒代半胱氨酸的tRNA分子结构中含有ACU碱基

C．硒代半胱氨酸的出现使运载氨基酸的tRNA种类发生改变

D．基因中的碱基序列向氨基酸序列转换需要RNA聚合酶参与

解析：根据氨基酸的结构通式可知，硫原子位于氨基酸的R基中，硒代半胱氨酸中硒取代硫，则硒元素也存在于含硒代半胱氨酸蛋白质的R基中，A错误；根据密码子与反密码子碱基互补配对，编码硒代半胱氨酸的密码子是UGA，则tRNA中反密码子是ACU，B正确；正常情况下，三种终止密码子不翻译氨基酸，特殊情况下终止密码子UGA翻译为硒代半胱氨酸，则tRNA的种类发生了改变，C正确；基因中的碱基序列向氨基酸序列转换首先需要将基因中的序列转化为mRNA中的碱基序列，这个过程称为转录，需要RNA聚合酶的参与，mRNA中的碱基序列再通过翻译过程转化为氨基酸序列，D正确。

答案：A

5．DNA甲基化是指在DNA碱基上选择性添加甲基，是表观遗传中常见的现象之一。有研究表明，男性吸烟者精子中的甲基化水平明显升高，精子活力下降。下列相关推测不正确的是(　　)

A．DNA甲基化不改变基因的碱基序列

B．亲代DNA甲基化不会遗传给子代

C．DNA甲基化可能通过影响基因表达从而改变性状

D．性状是基因和环境共同作用的结果

解析：DNA甲基化是指在DNA碱基上选择性添加甲基，不改变基因的碱基序列，A正确；男性吸烟者精子中的甲基化水平明显升高，精子与后代相关，说明DNA甲基化可以遗传给子代，B错误；DNA甲基化可能会导致mRNA合成受阻，进而导致蛋白质合成受阻，即DNA甲基化可通过影响基因表达从而改变性状，C正确；生物的性状是基因和环境共同作用的结果，D正确。

答案：B

6．研究表明，下丘脑SCN细胞中PER基因表达与昼夜节律有关，其表达产物的浓度呈周期性变化，如图表示相关过程。据此判断，下列说法正确的是(　　)

A．PER基因只存在于下丘脑SCN细胞中，图2过程需要RNA聚合酶

B．由图1可知，PER蛋白的合成过程中存在反馈调节

C．图2中DNA模板链中一个碱基C变成了G，则mRNA 中嘌呤与嘧啶比例不变

D．图3中核糖体移动的方向是从右向左，且决定“天”氨酸的密码子是GUC

解析：PER基因存在于所有组织细胞中，只在下丘脑SCN细胞中表达，A错误；由图1可知，PER蛋白可进入细胞核，调控PER基因的转录，即PER蛋白的合成过程中存在反馈调节，B正确；图2中DNA模板链中一个碱基C变成了G，则mRNA中相应位置的碱基由G变成了C，因此嘌呤与嘧啶比例降低，C错误；根据图3中tRNA的移动方向可判断核糖体移动的方向是从右向左，且决定“天”氨酸的密码子是GAC，D错误。

答案：B

7．(多选)(2022·湖南衡阳模拟)我国科学家在国际上率先阐明了抑制剂精确靶向主蛋白酶的作用机制。新冠病毒入侵细胞后，立即合成两条超长复制酶多肽，复制酶多肽被剪切成多个零件，进一步组装成庞大的复制转录机器，然后病毒才能启动自身遗传物质的大量复制。两条复制酶多肽的剪切要求异常精确，因此病毒自身编码了一把神奇的“魔剪”——主蛋白酶，主蛋白酶就成为一个抗新冠病毒的关键药靶。下列相关分析错误的是(　　)

A．两条超长复制酶多肽是病毒侵入人体后，利用人体细胞内的物质合成的

B．主蛋白酶在复制酶多肽上存在多个切割位点，正常人体中含有该蛋白酶

C．该病毒遗传物质的复制所需要的RNA聚合酶源于两条超长复制酶多肽

D．主蛋白酶对复制酶多肽剪切时，复制酶多肽的空间结构不会发生改变

解析：新冠病毒为RNA病毒，没有细胞结构，需要利用宿主细胞的原料和工具合成自身所需要的物质，所以两条超长复制酶多肽是病毒侵入人体后，利用人体细胞内的物质合成的，A正确；由于“主蛋白酶”这把“魔剪”在该RNA病毒的复制过程中起至关重要的作用，且人体内没有类似的蛋白质，B错误；由题意可知，新冠病毒入侵细胞后，立即合成两条超长复制酶多肽，复制酶多肽被剪切成多个零件(如RNA依赖的RNA聚合酶、解旋酶等)，这些零件进一步组装成庞大的复制转录机器，然后病毒才能启动自身遗传物质的大量复制，C正确；主蛋白酶与复制酶多肽结合时，将复制酶多肽剪切成多个，其空间结构会发生改变，D错误。

答案：D

8．(多选)物质a是一种来自毒蘑菇的真菌霉素，能抑制真核细胞RNA聚合酶Ⅱ、Ⅲ参与的转录过程，但RNA聚合酶Ⅰ以及线粒体、叶绿体和原核生物的RNA聚合酶对其均不敏感。下表为真核生物三种RNA聚合酶的分布、功能及特点，相关分析不合理的是(　　)

注：部分hnRNA是mRNA的前体，核基质是细胞核中除染色质与核仁以外的成分

A．三种酶的识别位点均位于DNA分子上，能够为转录提供能量

B．使用物质a会导致肺炎链球菌细胞内核糖体数量明显减少而影响其生命活动

C．翻译过程和三种酶直接参与的转录过程中发生的碱基互补配对方式完全相同

D．RNA聚合酶Ⅲ的活性减弱会影响真核细胞内RNA聚合酶Ⅰ、Ⅱ的合成

解析：酶只能降低反应所需的活化能，不能为反应提供能量，A错误；原核生物的RNA聚合酶对物质a不敏感，故物质a不会导致肺炎链球菌细胞内核糖体数量明显减少，B错误；转录过程中发生T—A、A—U、C—G和G—C的碱基配对方式，翻译过程中发生A—U、U—A、C—G和G—C的碱基配对方式，C错误；RNA聚合酶Ⅲ参与tRNA的形成，tRNA参与蛋白质的合成，故其活性减弱会影响真核细胞内RNA聚合酶Ⅰ、Ⅱ的合成，D正确。

答案：ABC

9．人体细胞内的两种蛋白酶(CatB/L和TMPRSS2)具有辅助新冠病毒侵染的功能。两种酶通过切开新冠病毒S蛋白暴露其活性位点，从而利于新冠病毒与ACE2受体结合。研究者利用甲磺酸盐抑制TMPRSS2的活性，发现使用后可以部分抑制新冠病毒侵入细胞，同时使用一种叫作E­64d的CatB/L蛋白酶抑制剂之后，新冠病毒入侵细胞的过程被完全抑制。据此回答下列问题：

(1)CatB/L酶分子基本单位是________，两种蛋白酶CatB/L和TMPRSS2切开新冠病毒S蛋白中的“切开”利用的是酶的________作用。

(2)甲磺酸盐及E­64d两种抑制剂作用的机理可能是

________________________________________________________________________。

(3)两种蛋白酶(CatB/L和TMPRSS2)的活性被抑制后，新冠病毒就完全不能侵入了，由此说明基因是通过_____________________________________，进而控制性状的。

(4)据题意，给出一种新冠肺炎的治疗思路：__________________________________。

解析：(1)根据题干信息，CatB/L是蛋白酶，而蛋白质的基本单位是氨基酸。酶是生物催化剂，具有促使反应物发生反应，而自身却不发生化学变化的特点。

(2)两种蛋白酶TMPRSS2和CatB/L的正确三维结构是蛋白质表现其特有的生物学活性所必需的，所以甲磺酸盐和E­64d可能是通过改变蛋白酶的空间结构(或分别与两种蛋白酶分子活性中心上的某些基团结合)，使蛋白酶活性下降甚至丧失的。

(3)根据题干信息，两种蛋白酶(CatB/L和TMPRSS2)的活性有无，直接影响着新冠病毒能否入侵细胞，而蛋白酶又是由基因控制合成的，所以说“基因是通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制性状的。”

(4)根据题干信息，蛋白酶CatB/L和TMPRSS2具有辅助新冠病毒侵染的功能，而甲磺酸盐及E­64d两种抑制剂可以分别抑制蛋白酶TMPRSS2和CatB/L的活性，使新冠病毒入侵细胞的过程被抑制。所以，可以利用甲磺酸盐及E­64d制成药物，给新冠肺炎患者服用来防止新冠病毒的入侵。

答案：(1)氨基酸　催化　(2)改变了蛋白酶的空间结构(或分别与两种蛋白酶分子活性中心上的某些基团结合)，使蛋白酶活性下降甚至丧失　(3)控制酶的合成来控制代谢过程　(4)利用甲磺酸盐及E­64d制成药物，给新冠肺炎患者服用

10．表观遗传是指DNA序列不改变，而基因的表达发生可遗传的改变。DNA甲基化是表观遗传中最常见的现象之一。某些基因在启动子上存在富含双核苷酸“CG”的区域，称为“CG岛”。其中的胞嘧啶在发生甲基化后转变成5­甲基胞嘧啶但仍能与鸟嘌呤互补配对。细胞中存在两种DNA甲基化酶(如图1所示)，从头甲基化酶只作用于非甲基化的DNA，使其半甲基化；维持甲基化酶只作用于DNA的非甲基化位点，使其全甲基化。

(1)由于图2中过程①的方式是半保留复制，所以其产物都是________(填“半”或“全”)甲基化的，因此过程②必须经过________________的催化才能获得与亲代分子相同的甲基化状态。

(2)研究发现，启动子中“CG岛”的甲基化会影响相关蛋白质与启动子的结合，从而抑制________________。

(3)小鼠的A基因编码胰岛素生长因子­2(IGF­2)，a基因无此功能(A、a位于常染色体上)。IGF­2是小鼠正常发育必需的一种蛋白质，缺乏时小鼠个体矮小。在小鼠胚胎中，来自父本的A及其等位基因能够表达，来自母本的则不能表达。检测发现，这对基因的启动子在精子中是非甲基化的，在卵细胞中则是甲基化的。若纯合矮小雌鼠与纯合正常雄鼠杂交，则F1的表型应为________。F1雌雄个体间随机交配，则F2的表型及其比例应为________________＝________________。

解析：(1)图2中过程①的模板链都含甲基，过程①的方式是半保留复制，而复制后都只含一个甲基，所以其产物都是半甲基化的。因此过程②必须经过维持甲基化酶的催化才能获得与亲代分子相同的甲基化状态。

(2)由于RNA聚合酶与启动子结合，催化基因进行转录。研究发现，启动子中“CG岛”的甲基化会影响相关蛋白质(RNA聚合酶)与启动子的结合，不能合成mRNA，从而抑制基因的表达。

(3)由于在小鼠胚胎中，来自父本的A及其等位基因能够表达，来自母本的A则不能表达，所以纯合矮小雌鼠(aa)与纯合正常雄鼠(AA)杂交，则F1的表型应为全部正常(Aa)。卵细胞中的A及其等位基因由于启动子甲基化而不表达，精子中的A及其等位基因由于启动子非甲基化而表达，并且含A的精子∶含a的精子＝1∶1，所以F1雌雄个体间随机交配，后代中的基因型为AA(表现为正常)∶Aa∶Aa∶aa(矮小)＝1∶1∶1∶1，由于后代中Aa基因型的个体中的A基因有些来自父亲，有些来自母亲，因此Aa基因型个体一半表现为正常，一半表现为矮小，因此F2的表型及其比例应为正常∶矮小＝1∶1。

答案：(1)半　维持甲基化酶　(2)基因的表达　

(3)全部正常　正常∶矮小　1∶1

11．2020年年初，巴基斯坦西南地区蝗灾肆虐，中巴双方已建立联合治蝗工作机制，取得了很大的成效。进入冬季，蝗虫产下的卵在土壤中越冬，越冬蝗卵孵化前可分为早期发育阶段、滞育阶段、滞育后发育阶段。血蓝蛋白是蝗虫体内一种含铜的蛋白质，其Hc1亚基和Hc2亚基均有运输氧气能力，某研究小组研究蝗卵发育阶段Hc1和Hc2基因的表达结果如图所示。

(1)由题可知，血蓝蛋白和血红蛋白所含微量元素的差异是__________________________

____________。滞育后发育阶段主要由血蓝蛋白中的________运输氧气。

(2)在观察蝗虫精母细胞减数分裂固定装片时，减数分裂Ⅰ与减数分裂Ⅱ相比，中期细胞中染色体的不同点是_______________________________________________________；

通过比较同一时刻同一种生物不同细胞的染色体特点，可以推测一个精母细胞在不同分裂时期的染色体变化，这一做法能够成立的逻辑前提是

________________________________________________________________________。

(3)该研究表明，Hc1和Hc2亚基共同协作可为蝗卵孵化供氧，蝗卵能否在单亚基条件下孵化？已知与特定mRNA互补的外源RNA导入靶细胞可特异性降解该mRNA，称为RNA干扰技术。请以蝗卵为材料，利用RNA干扰技术，为探究蝗卵在Hc2单亚基条件下能否孵化，完成以下实验思路、预期结果及结论。

①实验思路：

选取相同蝗卵均分为两组，实验组导入_______________________________________，对照组不做处理，观察两组蝗卵能否孵化。

②预期结果及结论：

若________________________________，则说明蝗卵在Hc2单亚基条件下能孵化；

若____________________________________，则说明蝗卵在Hc2单亚基条件下不能孵化。

解析：(1)血蓝蛋白是蝗虫体内一种含铜的蛋白质，血红蛋白是一种含铁的蛋白质，二者的区别在于血蓝蛋白所含微量元素为铜元素，血红蛋白所含微量元素为铁元素。滞育后发育阶段Hc1的相对表达量明显高于其他阶段，故推测滞育后发育阶段主要由血蓝蛋白中的Hc1运输氧气。

(2)减数分裂Ⅰ中期，两条同源染色体分别排列在细胞赤道板两侧，减数分裂Ⅱ中期，所有染色体的着丝粒排列在细胞的赤道板上。同一生物的细胞，所含遗传物质相同，减数分裂过程也相同，不同细胞可能处于减数分裂的不同阶段，故通过比较同一时刻同一种生物不同细胞的染色体特点，可以推测一个精母细胞在不同分裂时期的染色体变化。

(3)要探究蝗卵在Hc2单亚基条件下能否孵化，实验的自变量应该是亚基的种类，因变量是蝗卵是否能够孵化。实验组应该导入与Hc1的mRNA互补的外源RNA，降解Hc1的mRNA，导致Hc1不能合成，则实验组只含有Hc2单亚基，对照组含有2种亚基，观察两组蝗卵能否孵化。

若实验组和对照组均能孵化，则蝗卵在Hc2单亚基条件下能孵化；若实验组不能孵化，对照组能孵化，则蝗卵在Hc2单亚基条件下不能孵化。

答案：(1)血蓝蛋白所含微量元素为铜元素，血红蛋白所含微量元素为铁元素　Hc1　(2)减数分裂Ⅰ中期，两条同源染色体分别排列在细胞赤道板两侧，减数分裂Ⅱ中期，所有染色体的着丝粒排列在细胞的赤道板上　同一生物的细胞，所含遗传物质相同，减数分裂过程也相同，不同细胞可能处于减数分裂的不同阶段　(3)①与Hc1的mRNA互补的外源RNA　②实验组与对照组均能孵化　实验组不能孵化，对照组能孵化