第4章素养检测

$ \mathrm{m}\mathrm{R}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 携带遗传信息、 $ \mathrm{t}\mathrm{R}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 转运氨基酸、 $ \mathrm{r}\mathrm{R}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 构成核糖体，三者都能在核糖体上参与淀粉合成酶（蛋白质）的合成， $ \mathrm{A} $ 正确； $ \mathrm{m}\mathrm{R}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基是密码子， $ \mathrm{B} $ 错误； $ \mathrm{t}\mathrm{R}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 呈三叶草形，一种 $ \mathrm{t}\mathrm{R}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 只能转运一种氨基酸， $ \mathrm{C} $ 错误； $ \mathrm{r}\mathrm{R}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 是核糖体的组成成分，氨基酸脱水缩合需要核糖体与多种酶作用，并不是 $ \mathrm{r}\mathrm{R}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 单独发挥作用， $ \mathrm{D} $ 错误。

题述实例可反映出基因可以通过控制酶的合成来控制代谢过程，间接控制生物性状， $ \mathrm{A} $ 错误；与酪氨酸酶的氨基酸数目相比，②③中酶 $ \mathrm{A} $ 的氨基酸数目没有发生变化，但是基因控制合成的酶的种类发生变化，说明转录产生的 $ \mathrm{m}\mathrm{R}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 的碱基序列发生了改变， $ \mathrm{B} $ 错误；基因中某些碱基改变，导致 $ \mathrm{m}\mathrm{R}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 上的密码子发生改变，进而导致合成的蛋白质对应氨基酸的数目或种类发生变化，根据表中信息不能判断 $ \mathrm{t}\mathrm{R}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 的种类是否发生变化， $ \mathrm{C} $ 错误；由表格中信息可知，①④基因突变导致合成的蛋白质氨基酸数目改变，因此基因突变可能导致了控制酪氨酸酶合成的 $ \mathrm{m}\mathrm{R}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 中终止密码子的位置改变， $ \mathrm{D} $ 正确。

过程①为 $ \mathrm{D}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 的复制，⑦为逆转录，③为转录，④、⑤均为 $ \mathrm{R}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 的复制，⑥为翻译。人体的遗传信息传递时可发生①③⑥， $ \mathrm{A} $ 错误。人体细胞内的过程③转录主要发生在细胞核中，产物是 $ \mathrm{m}\mathrm{R}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 、 $ \mathrm{r}\mathrm{R}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 、 $ \mathrm{t}\mathrm{R}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 等， $ \mathrm{B} $ 错误。过程③为转录，即 $ \mathrm{D}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 转录为 $ \mathrm{R}\mathrm{N}\mathrm{A} $ ，存在 $ \mathrm{A}—\mathrm{U} $ 、 $ \mathrm{C}—\mathrm{G} $ 、 $ \mathrm{T}—\mathrm{A} $ 、 $ \mathrm{G}—\mathrm{C} $ 碱基配对方式， $ \mathrm{C} $ 正确。由于 $ \mathrm{R}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 一般为单链，过程 $ ⑤\mathrm{R}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 的复制没有半保留复制的特点， $ \mathrm{D}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 的复制有半保留复制的特点，过程⑥翻译发生在核糖体上， $ \mathrm{D} $ 错误。

该 $ \mathrm{m}\mathrm{R}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 片段中共有10个密码子，由于终止密码子不对应 $ \mathrm{t}\mathrm{R}\mathrm{N}\mathrm{A} $ ，且该 $ \mathrm{m}\mathrm{R}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 片段中有两个 $ \mathrm{U}\mathrm{G}\mathrm{G} $ ，对应一种 $ \mathrm{t}\mathrm{R}\mathrm{N}\mathrm{A} $ ，所以翻译过程中不需要10种 $ \mathrm{t}\mathrm{R}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 参与， $ \mathrm{A} $ 错误； $ \mathrm{t}\mathrm{R}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 上不含碱基 $ \mathrm{T} $ ， $ \mathrm{B} $ 错误；由图可知，随着核糖体沿 $ \mathrm{m}\mathrm{R}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 移动，肽链逐渐延长，因此图中翻译过程中核糖体从左往右沿 $ \mathrm{m}\mathrm{R}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 移动依次读取密码子， $ \mathrm{C} $ 正确；一种 $ \mathrm{t}\mathrm{R}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 只能转运一种氨基酸， $ \mathrm{D} $ 错误。

由题图可知，①和⑤表示转录，②和⑥表示翻译，基因的表达包括转录和翻译，而题图中血红蛋白的形成只发生在红细胞中，酪氨酸酶在红细胞中不存在， $ \mathrm{A} $ 正确；基因1和基因2的遗传不一定遵循基因的自由组合定律，因为不明确这两个基因是否位于非同源染色体上， $ \mathrm{B} $ 错误；生物体中一个基因可能参与多种性状的控制， $ \mathrm{C} $ 错误； $ ⑤\to ⑥\to ⑦ $ 过程说明基因可通过控制酶的合成来控制代谢过程，间接控制生物体的性状， $ \mathrm{D} $ 错误。

翻译过程中，核糖体是沿着 $ \mathrm{m}\mathrm{R}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 的 $ 5\prime $ 端向 $ 3\prime $ 端移动的， $ \mathrm{A} $ 正确；编码硒蛋白的 $ \mathrm{m}\mathrm{R}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 分子中，其呈折叠环状的 $ \mathrm{S} $ 序列部分存在碱基互补配对，互补碱基之间通过氢键相连，而 $ \mathrm{m}\mathrm{R}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 中核苷酸之间是通过磷酸二酯键连接的，所以该 $ \mathrm{m}\mathrm{R}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 分子内部存在氢键和磷酸二酯键， $ \mathrm{B} $ 正确；当 $ \mathrm{U}\mathrm{G}\mathrm{A} $ 成为硒代半胱氨酸 $ (\mathrm{S}\mathrm{e}\mathrm{c}) $ 的密码子时，根据碱基互补配对原则，反密码子为 $ 5\prime -\mathrm{U}\mathrm{C}\mathrm{A}-3\prime $ 的 $ \mathrm{t}\mathrm{R}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 可与 $ \mathrm{m}\mathrm{R}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 上的密码子 $ 5\prime -\mathrm{U}\mathrm{G}\mathrm{A}-3\prime $ 配对，携带 $ \mathrm{S}\mathrm{e}\mathrm{c} $ 到核糖体上， $ \mathrm{C} $ 正确；密码子的简并性是指一种氨基酸可以由一种或几种密码子决定，而 $ \mathrm{U}\mathrm{G}\mathrm{A} $ 在正常情况下是终止密码子，在特殊情况下成为编码硒代半胱氨酸的密码子，并没有体现密码子的简并性， $ \mathrm{D} $ 错误。

基因型为 $ \mathrm{A}\mathrm{a} $ 的小鼠表现侏儒症状，说明 $ \mathrm{P} $ 序列为甲基化状态， $ \mathrm{A} $ 基因只能来自卵细胞，即母本， $ \mathrm{A} $ 正确； $ \mathrm{D}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 甲基化的影响取决于其在生物体中的具体作用和位置，可能有利于生物个体的生长、发育和繁殖， $ \mathrm{B} $ 错误；降低 $ \mathrm{P} $ 序列的甲基化程度，则对 $ \mathrm{A} $ 基因表达的抑制作用减弱，在一定程度上能缓解发育中的某些小鼠的侏儒症状， $ \mathrm{D} $ 正确。

$ \mathrm{D}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 甲基化属于表观遗传，影响转录过程，但不改变基因转录产物的碱基序列， $ \mathrm{A} $ 错误；由于 $ \mathrm{D}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 半保留复制，模板链含甲基，新合成链不含甲基，所以过程①的产物都是半甲基化的， $ \mathrm{B} $ 正确；启动子是与 $ \mathrm{R}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 聚合酶特异性结合和转录起始所需的一段 $ \mathrm{D}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 序列，启动子中 “ $ \mathrm{C}\mathrm{G} $ 岛”胞嘧啶发生甲基化后会转变成 $ 5- $ 甲基胞嘧啶，可能会影响 $ \mathrm{R}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 聚合酶与启动子结合， $ \mathrm{C} $ 正确；结合题干中 “维持甲基化酶只作用于 $ \mathrm{D}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 的半甲基化位点，使其全甲基化”可知，图2中过程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全甲基化状态， $ \mathrm{D} $ 正确。

（1） 图甲中过程①为胰岛素基因（核基因）的转录，是以 $ \mathrm{D}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 的一条链为模板合成 $ \mathrm{m}\mathrm{R}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 的过程，发生的场所是细胞核；②是翻译，是以 $ \mathrm{m}\mathrm{R}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 为模板，合成具有一定氨基酸排列顺序的多肽链的过程，故过程②所需的原料为氨基酸。将两条链均标记了 $ {}^{15}\mathrm{N} $ 的 $ \mathrm{D}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 放入含 $ {}^{14}\mathrm{N} $ 的环境中复制3次，形成8个 $ \mathrm{D}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 分子，子代 $ \mathrm{D}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 中含 $ {}^{15}\mathrm{N} $ 的 $ \mathrm{D}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 有2个，所占比例为 $ 25\% $ （或 $ \dfrac{1}{4} $ ）。

（2） 图甲中，从左到右的三个核糖体上，多肽链越来越长，说明核糖体在 $ \mathrm{m}\mathrm{R}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 上的移动方向是从左向右。

（3） $ \mathrm{R}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 链的合成方向是由 $ 5\prime $ 端到 $ 3\prime $ 端，胰岛素基因片段的一条链序列是 $ 5\prime -\mathrm{G}\mathrm{A}\mathrm{T}\mathrm{A}\mathrm{T}\mathrm{A}\mathrm{T}\mathrm{T}\mathrm{C}-3\prime $ ，以该链为模板转录出的 $ \mathrm{m}\mathrm{R}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 序列是 $ 5\prime -\mathrm{G}\mathrm{A}\mathrm{A}\mathrm{U}\mathrm{A}\mathrm{U}\mathrm{A}\mathrm{U}\mathrm{C}-3\prime $ ；图乙中携带苏氨酸的 $ \mathrm{t}\mathrm{R}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 上反密码子是 $ 3\prime -\mathrm{U}\mathrm{G}\mathrm{A}-5\prime $ ，对应苏氨酸的密码子是 $ 5\prime -\mathrm{A}\mathrm{C}\mathrm{U}-3\prime $ 。一种氨基酸可以由几种密码子决定，这一现象称为密码子的简并，所以发生基因突变，蛋白质的结构可能不发生改变。

（4） 表观遗传是生物体基因的碱基序列保持不变，但基因表达和表型发生可遗传变化的现象，表观遗传带来的性状改变能遗传给后代。

（5） $ \mathrm{H}\mathrm{I}\mathrm{V} $ 的遗传物质是 $ \mathrm{R}\mathrm{N}\mathrm{A} $ ，它是一种逆转录病毒，其遗传信息传递与表达的途径见答案。

（1） 过程①表示转录，过程②是以 $ \mathrm{R}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 为模板合成蛋白质的过程，表示翻译，即基因的表达包括过程①和②，其中物质 $ \mathrm{a} $ 是 $ \mathrm{t}\mathrm{R}\mathrm{N}\mathrm{A} $ ，具有转运氨基酸的作用。 $ \mathrm{a} $ 上的反密码子为 $ 3\prime -\mathrm{G}\mathrm{C}\mathrm{C}-5\prime $ ，对应的密码子为 $ 5\prime -\mathrm{C}\mathrm{G}\mathrm{G}-3\prime $ ，对应的氨基酸为精氨酸。

（2） 启动子是 $ \mathrm{R}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 聚合酶识别与结合的位点，用于驱动基因的转录，即与 $ DNMT3 $ 基因启动子区域结合的酶是 $ \mathrm{R}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 聚合酶，若以 $ \beta $ 链为模板，则该酶在 $ \beta $ 链上的移动方向为 $ 3\prime \to 5\prime $ （从左向右），因为 $ \mathrm{R}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 链的延伸方向是 $ 5\prime \to 3\prime $ ，根据碱基互补配对原则可推测，虚线框中的 $ \mathrm{D}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 片段对应的 $ \mathrm{R}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 碱基序列为 $ 5\prime -\mathrm{U}\mathrm{U}\mathrm{G}\mathrm{C}\mathrm{C}\mathrm{A}-3\prime $ 。 $ \mathrm{R}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 在细胞核内加工成为成熟的 $ \mathrm{m}\mathrm{R}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 后移动到细胞质，当核糖体遇到 $ \mathrm{m}\mathrm{R}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 上的起始密码子便开始过程②，最终得到有活性的 $ \mathrm{D}\mathrm{N}\mathrm{M}\mathrm{T}3 $ 蛋白。

（3） $ p62 $ 基因启动子区域的胞嘧啶发生甲基化后，导致 $ \mathrm{R}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 聚合酶和启动子不能结合，影响转录过程；在 $ \mathrm{D}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 复制时， $ 5- $ 甲基胞嘧啶与鸟嘌呤配对。

（4） $ \mathrm{D}\mathrm{N}\mathrm{M}\mathrm{T}3 $ 蛋白是一种 $ \mathrm{D}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 甲基转移酶，能使 $ p62 $ 基因启动子区域添加甲基基团，蜂王浆导致幼虫的 $ \mathrm{D}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 甲基化减少，因此蜂王浆中某些物质可能抑制 $ \mathrm{D}\mathrm{N}\mathrm{M}\mathrm{T}3 $ 蛋白活性，导致幼虫 $ p62 $ 基因启动子区域的甲基化减少，进而发育为蜂后，说明 $ p62 $ 基因对蜜蜂幼虫卵巢发育起促进作用。