熱點04基因的本質與表達熱點04基因的本質與表達基因的本質與表達是遺傳的分子基礎，作為科研熱點，在歷年高考中也經常有與近期生物學前沿內容相聯系的背景考題，但在高中階段，教材只涉及一些已被廣泛認可的基本觀點，因此考題也不可能脫離教材所介紹的內容，“超綱”出題（容易出現科學性錯誤），所以學生們應在考題中認真回憶與教材介紹的結合點，在腦海中盡量還原原文。1.注意審題，提取與教材所介紹的基本知識有關系的內容，忽略復雜的背景介紹。2.回憶教材原文，掌握好基因指導蛋白質合成的基本過程，和研究基因的本質的實驗操作。以遺傳物質探索探索的經典實驗為信息載體，對肺炎雙球菌轉化實驗，噬菌體侵染細菌實驗等相關知識進行變式考察。一、單選題1．（2021·海南·高考真題）終止密碼子為UGA、UAA和UAG。圖中①為大腸桿菌的一段mRNA序列，②~④為該mRNA序列發生堿基缺失的不同情況（“”表示一個堿基缺失）。下列有關敘述正確的是（）A．①編碼的氨基酸序列長度為7個氨基酸B．②和③編碼的氨基酸序列長度不同C．②~④中，④編碼的氨基酸排列順序與①最接近D．密碼子有簡并性，一個密碼子可編碼多種氨基酸【答案】C【分析】密碼子是指位于mRNA上三個相鄰的堿基決定一個氨基酸，終止密碼子不編碼氨基酸。【詳解】A、由于終止密碼子不編碼氨基酸，因此①編碼的氨基酸序列長度為6個氨基酸，A錯誤；B、根據圖中密碼子顯示：在該段mRNA鏈中，②和③編碼的氨基酸序列長度相同，B錯誤；C、②缺失一個堿基，③缺失2個堿基，④缺失一個密碼子中的3個堿基，因此②~④中，④編碼的氨基酸排列順序與①最接近，C正確；D、密碼子有簡并性是指一種氨基酸可以有多個密碼子對應，但一個密碼子只能編碼一種氨基酸，D錯誤；故選C。2．（2021·福建·高考真題）水稻等作物在即將成熟時，若經歷持續的干熱之后又遇大雨天氣，穗上的種子就容易解除休眠而萌發。脫落酸有促進種子休眠的作用，同等條件下，種子對脫落酸越敏感，越容易休眠。研究發現，XM基因表達的蛋白發生變化會影響種子對脫落酸的敏感性。XM基因上不同位置的突變影響其蛋白表達的情況和產生的種子休眠效應如下圖所示。下列分析錯誤的是（）A．位點1突變會使種子對脫落酸的敏感性降低B．位點2突變可以是堿基對發生替換造成的C．可判斷位點3突變使XM基因的轉錄過程提前終止D．位點4突變的植株較少發生雨后穗上發芽的現象【答案】C【分析】1、在植物的生長發育過程和適應環境變化的過程中，各種激素并不是孤立地起作用，而是多種激素相互作用共同調節的；生長素既能促進生長也能抑制生長，既能促進發芽也能抑制發芽，既能防止落花落果也能疏花疏果；赤霉素的主要作用是促進細胞伸長，從而引起植物的增高，促進種子的萌發和果實的發育；脫落酸的主要作用是抑制細胞分裂，促進葉和果實的衰老和脫落；乙烯的主要作用是促進果實成熟；細胞分裂素的主要作用是促進細胞分裂。2、分析圖表可知，XM蛋白可使種子對脫落酸的敏感性增強。【詳解】A、種子正常休眠，主要由脫落酸起作用，而位點1突變則無XM蛋白產生，休眠減少，可推測脫落酸作用減弱，即敏感性降低，A正確；B、比較表中位點2突變和無突變表達的蛋白質圖示，蛋白質長度相同，只是中間有一小段氨基酸序列不同，可推測該突變可能是堿基對發生替換造成的，B正確；C、比較表中位點3突變和無突變表達的蛋白質圖示，蛋白質長度變短，可推測模板mRNA上的終止密碼提前，翻譯提前終止，C錯誤；D、位點4突變是XM蛋白的表達倍增，使得種子對脫落酸的敏感性增強，雨后穗上的種子不易解除休眠而萌發，D正確。故選C。3．（2021·北京·高考真題）下圖是馬鈴薯細胞局部的電鏡照片，1~4均為細胞核的結構，對其描述錯誤的是（）A．1是轉錄和翻譯的場所 B．2是核與質之間物質運輸的通道C．3是核與質的界膜 D．4是與核糖體形成有關的場所【答案】A【分析】據圖分析，1~4均為細胞核的結構，則1是染色質，2是核孔，3是核膜，4是核仁，據此分析作答。【詳解】A、1是染色質，細胞核是DNA復制和轉錄的主要場所，翻譯的場所是核糖體，A錯誤；B、2是核孔，核孔是核與質之間物質運輸的通道，具有選擇透過性，B正確；C、3是核膜，是核與質的界膜，為細胞核提供了一個相對穩定的環境，C正確；D、4是核仁，真核細胞中核仁與核糖體的形成有關，D正確。故選A。4．（2021·河北·高考真題）關于基因表達的敘述，正確的是（）A．所有生物基因表達過程中用到的RNA和蛋白質均由DNA編碼B．DNA雙鏈解開，RNA聚合酶起始轉錄、移動到終止密碼子時停止轉錄C．翻譯過程中，核酸之間的相互識別保證了遺傳信息傳遞的準確性D．多肽鏈的合成過程中，tRNA讀取mRNA上全部堿基序列信息【答案】C【分析】翻譯過程以氨基酸為原料，以轉錄過程產生的mRNA為模板，在酶的作用下，消耗能量產生多肽鏈。多肽鏈經過折疊加工后形成具有特定功能的蛋白質。【詳解】A、RNA病毒的蛋白質由病毒的遺傳物質RNA編碼合成，A錯誤；B、DNA雙鏈解開，RNA聚合酶與啟動子結合進行轉錄，移動到終止子時停止轉錄，B錯誤；C、翻譯過程中，核酸之間通過堿基互補配對相互識別保證了遺傳信息傳遞的準確性，C正確；D、沒有相應的反密碼子與mRNA上的終止密碼子配對，故tRNA不能讀取mRNA上全部堿基序列信息，D錯誤。故選C。5．（2021·廣東·高考真題）金霉素（一種抗生素）可抑制tRNA與mRNA的結合，該作用直接影響的過程是（）A．DNA復制 B．轉錄 C．翻譯 D．逆轉錄【答案】C【分析】1、轉錄是指以DNA的一條鏈為模板，按照堿基互補配對原則，合成RNA的過程。2、翻譯是指以mRNA為模板，合成具有一定氨基酸排列順序的蛋白質的過程。3、DNA復制是指以親代DNA為模板，按照堿基互補配對原則，合成子代DNA的過程。4、逆轉錄是指以RNA為模板，按照堿基互補配對原則，合成DNA的過程。【詳解】分析題意可知，金霉素可抑制tRNA與mRNA的結合，使tRNA不能攜帶氨基酸進入核糖體，從而直接影響翻譯的過程，C正確。故選C。二、多選題6．（2021·遼寧·高考真題）脫氧核酶是人工合成的具有催化活性的單鏈DNA分子。下圖為1023型脫氧核酶與靶RNA結合并進行定點切割的示意圖。切割位點在一個未配對的嘌呤核苷酸（圖中R所示）和一個配對的嘧啶核苷酸（圖中Y所示）之間，圖中字母均代表由相應堿基構成的核苷酸。下列有關敘述錯誤的是（）A．脫氧核酶的作用過程受溫度的影響B．圖中Y與兩個R之間通過氫鍵相連C．脫氧核酶與靶RNA之間的堿基配對方式有兩種D．利用脫氧核酶切割mRNA可以抑制基因的轉錄過程【答案】BCD【分析】基因控制蛋白質的合成包括轉錄和翻譯兩個過程，其中轉錄是以DNA的一條鏈為模板合成mRNA的過程，主要在細胞核中進行；翻譯是以mRNA為模板合成蛋白質的過程，發生在核糖體上。【詳解】A、脫氧核酶的本質是DNA，溫度會影響脫氧核酶的結構，從而影響脫氧核酶的作用，A正確；B、圖示可知，圖中Y與兩個R之間通過磷酸二酯鍵相連，B錯誤；C、脫氧核酶本質是DNA，與靶RNA之間的堿基配對方式有AU、TA、CG、GC四種，C錯誤；D、利用脫氧核酶切割mRNA可以抑制基因的翻譯過程，D錯誤。故選BCD。7．（2021·湖南·高考真題）細胞內不同基因的表達效率存在差異，如圖所示。下列敘述正確的是（）

A．細胞能在轉錄和翻譯水平上調控基因表達，圖中基因A的表達效率高于基因BB．真核生物核基因表達的①和②過程分別發生在細胞核和細胞質中C．人的mRNA、rRNA和tRNA都是以DNA為模板進行轉錄的產物D．②過程中，rRNA中含有與mRNA上密碼子互補配對的反密碼子【答案】ABC【分析】基因的表達的產物是蛋白質，包括轉錄和翻譯兩個過程，圖中①為轉錄過程，②為翻譯過程。【詳解】A、基因的表達包括轉錄和翻譯兩個過程，圖中基因A表達的蛋白質分子數量明顯多于基因B表達的蛋白質分子，說明基因A表達的效率高于基因B，A正確；B、核基因的轉錄是以DNA的一條鏈為模板轉錄出RNA的過程，發生的場所為細胞核，翻譯是以mRNA為模板翻譯出具有氨基酸排列順序的多肽鏈，翻譯的場所發生在細胞質中的核糖體，B正確；C、三種RNA（mRNA、rRNA、tRNA）都是以DNA中的一條鏈為模板轉錄而來的，C正確；D、反密碼子位于tRNA上，rRNA是構成核糖體的成分，不含有反密碼子，D錯誤。故選ABC。8．（2021·河北·高考真題）許多抗腫瘤藥物通過干擾DNA合成及功能抑制腫瘤細胞增殖。下表為三種抗腫瘤藥物的主要作用機理。下列敘述正確的是（）藥物名稱作用機理羥基脲阻止脫氧核糖核苷酸的合成放線菌素D抑制DNA的模板功能阿糖胞苷抑制DNA聚合酶活性A．羥基脲處理后，腫瘤細胞中DNA復制和轉錄過程都出現原料匱乏B．放線菌素D處理后，腫瘤細胞中DNA復制和轉錄過程都受到抑制C．阿糖胞苷處理后，腫瘤細胞DNA復制過程中子鏈無法正常延伸D．將三種藥物精準導入腫瘤細胞的技術可減弱它們對正常細胞的不利影響【答案】BCD【分析】根據表格中信息可知，羥基脲阻止脫氧核糖核苷酸的合成，從而影響DNA復制過程中原料的供應；放線菌素D通過抑制DNA的模板功能，可以影響DNA復制和轉錄，因為DNA復制和轉錄均需要DNA模板；阿糖胞苷通過抑制DNA聚合酶活性而影響DNA復制過程。【詳解】A、據分析可知，羥基脲阻止脫氧核糖核苷酸的合成，從而影響腫瘤細胞中DNA復制過程，而轉錄過程需要的原料是核糖核苷酸，不會受到羥基脲的影響，A錯誤；B、據分析可知，放線菌素D通過抑制DNA的模板功能，可以抑制DNA復制和轉錄，因為DNA復制和轉錄均需要DNA模板，B正確；C、阿糖胞苷抑制DNA聚合酶活性而影響DNA復制過程，DNA聚合酶活性受抑制后，會使腫瘤細胞DNA復制過程中子鏈無法正常延伸，C正確；D、將三種藥物精準導入腫瘤細胞的技術可以抑制腫瘤細胞的增殖，由于三種藥物是精準導入腫瘤細胞，因此，可以減弱它們對正常細胞的不利影響，D正確；故選BCD。三、綜合題9．（2021·遼寧·高考真題）水稻為二倍體雌雄同株植物，花為兩性花。現有四個水稻淺綠葉突變體W、X、Y、Z，這些突變體的淺綠葉性狀均為單基因隱性突變（顯性基因突變為隱性基因）導致。回答下列問題：（1）進行水稻雜交實驗時，應首先除去__________未成熟花的全部__________，并套上紙袋。若將W與野生型純合綠葉水稻雜交，F1自交，F2的表現型及比例為__________。（2）為判斷這四個突變體所含的淺綠葉基因之間的位置關系，育種人員進行了雜交實驗，雜交組合及F1葉色見下表。實驗分組母本父本F1葉色第1組WX淺綠第2組WY綠第3組WZ綠第4組XY綠第5組XZ綠第6組YZ綠實驗結果表明，W的淺綠葉基因與突變體__________的淺綠葉基因屬于非等位基因。為進一步判斷X、Y、Z的淺綠葉基因是否在同一對染色體上，育種人員將第4、5、6三組實驗的F1自交，觀察并統計F2的表現型及比例。不考慮基因突變、染色體變異和互換，預測如下兩種情況將出現的結果：①若突變體X、Y、Z的淺綠葉基因均在同一對染色體上，結果為__________。②若突變體X、Y的淺綠葉基因在同一對染色體上，Z的淺綠葉基因在另外一對染色體上，結果為__________。（3）葉綠素a加氧酶的功能是催化葉綠素a轉化為葉綠素b。研究發現，突變體W的葉綠素a加氧酶基因OsCAO1某位點發生堿基對的替換，造成mRNA上對應位點堿基發生改變，導致翻譯出的肽鏈變短。據此推測，與正常基因轉錄出的mRNA相比，突變基因轉錄出的mRNA中可能發生的變化是__________。【答案】（1）母本

雄蕊

綠葉：淺綠葉=3：1（2）Y、Z三組均為綠葉：淺綠葉=1：1第4組綠葉：淺綠葉=1：1；第5組和第6組綠葉：淺綠葉=9：7（3）終止密碼提前出現【分析】基因自由組合定律的實質：位于非同源染色體上的非等位基因的分離或組合是互不干擾的；在減數分裂過程中，同源染色體上的等位基因彼此分離的同時，非同源染色體上的非等位基因自由組合。（1）水稻為雌雄同株兩性花，利用水稻進行雜交時，應先除去母本未成熟花的全部雄蕊（防止自花受粉），并套袋，防止外來花粉干擾。若將淺綠葉W（隱性純合）與野生型純合綠葉水稻雜交，F1為雜合子，自交后代F2的表現型及比例為綠葉：淺綠葉=3：1。（2）分析表格：W、X、Y、Z均為單基因隱性突變形成的淺綠葉突變體，第1組W、X雜交，F1仍為淺綠葉，說明W和X為相同隱性基因控制；第2組W、Y雜交，第3組W、Z雜交，F1均表現綠葉，說明W的淺綠葉基因與Y、Z不是同一基因，即屬于非等位基因。設W（X）的淺綠葉基因為a，Y的淺綠葉基因為b，Z的淺綠葉基因為c，當任何一對隱性基因純合時就表現為淺綠葉。①若突變體X、Y、Z的淺綠葉基因均在同一對染色體上，則第4組為X（aaBBCC）×Y（AAbbCC），F1基因型為AaBbCC，F1產生的配子為aBC、AbC，自交后代F2為1aaBBCC（淺綠葉）、1AAbbCC（淺綠葉）、2AaBbCC（綠葉），即綠葉：淺綠葉=1：1；同理第5組和第6組的結果也是綠葉：淺綠葉=1：1。②若突變體X、Y的淺綠葉基因在同一對染色體上，Z的淺綠葉基因在另外一對染色體上，則第4組為X（aaBBCC）×Y（AAbbCC），結果與上一小問X、Y、Z的淺綠葉基因均在同一對染色體上時相同，即綠葉：淺綠葉=1：1；第5組為X（aaBBCC）×Z（AABBcc），F1基因型為AaBBCc，F1產生配子時，A、a和C、c可以進行自由組合，產生4種配子，自交后代F2符合9：3：3：1，由于何一對隱性基因純合時就表現為淺綠葉，則F2的表現型為綠葉：淺綠葉=9：7；第6組為Y（AAbbCC）×Z（AABBcc），F1基因型為AABbCc，F1產生配子時，B、b和C、c可以進行自由組合，F2結果與第5組相同，即綠葉：淺綠葉=9：7。（3）分析題意可知，OsCAO1基因某位點發生堿基對的替換，造成mRNA上對應位點堿基發生改變，有可能使終止密碼提前出現，導致翻譯出的肽鏈變短。10．（2021·北京·高考真題）近年來發現海藻糖6磷酸（T6P）是一種信號分子，在植物生長發育過程中起重要調節作用。研究者以豌豆為材料研究了T6P在種子發育過程中的作用。（1）豌豆葉肉細胞通過光合作用在__________中合成三碳糖，在細胞質基質中轉化為蔗糖后運輸到發育的種子中轉化為淀粉貯存。（2）細胞內T6P的合成與轉化途徑如下：底物T6P海藻糖將P酶基因與啟動子U（啟動與之連接的基因僅在種子中表達）連接，獲得UP基因，導入野生型豌豆中獲得UP純合轉基因植株，預期UP植株種子中T6P含量比野生型植株__________，檢測結果證實了預期，同時發現UP植株種子中淀粉含量降低，表現為皺粒。用同樣方法獲得US純合轉基因植株，檢測發現植株種子中淀粉含量增加。（3）本實驗使用的啟動子U可以排除由于目的基因__________對種子發育產生的間接影響。（4）在進一步探討T6P對種子發育的調控機制時，發現UP植株種子中一種生長素合成酶基因R的轉錄降低，US植株種子中R基因轉錄升高。已知R基因功能缺失突變體r的種子皺縮，淀粉含量下降。據此提出假說：T6P通過促進R基因的表達促進種子中淀粉的積累。請從①~⑤選擇合適的基因與豌豆植株，進行轉基因實驗，為上述假說提供兩個新的證據。寫出相應組合并預期實驗結果________。①UR基因②US基因③野生型植株④UP植株⑤突變體r植株【答案】（1）葉綠體基質（2）低（3