考点十一：基因的表达——（2020—2023）四年高考生物学真题专项汇编【新高考版】（有解析）

考点十一：基因的表达
——（2020—2023）四年高考生物学真题专项汇编【新高考版】
1．[2021年海南高考真题]终止密码子为UGA、UAA和UAG。图中①为大肠杆菌的一段mRNA序列，②~④为该mRNA序列发生碱基缺失的不同情况（“-”表示一个碱基缺失）。下列有关叙述正确的是( )
A.①编码的氨基酸序列长度为7个氨基酸
B.②和③编码的氨基酸序列长度不同
C.②~④中，④编码的氨基酸排列顺序与①最接近
D.密码子有简并性，一个密码子可编码多种氨基酸
2．[2023年江苏高考真题]翻译过程如图所示，其中反密码子第1位碱基常为次黄嘌呤（I），与密码子第3位碱基A、U、C皆可配对。下列相关叙述正确的是( )
A. tRNA分子内部不发生碱基互补配对
B. 反密码子为5'-CAU-3'的tRNA可转运多种氨基酸
C. mRNA的每个密码子都能结合相应的tRNA
D. 碱基I与密码子中碱基配对的特点，有利于保持物种遗传的稳定性
3．[2021年浙江高考真题]某单链RNA病毒的遗传物质是正链RNA（+RNA），该病毒感染宿主后，合成相应物质的过程如图所示，其中①~④代表相应的过程。下列叙述正确的是( )
A.+RNA复制出的子代RNA具有mRNA的功能
B.病毒蛋白基因以半保留复制的方式传递给子代
C.过程①②③的进行需RNA聚合酶的催化
D.过程④在该病毒的核糖体中进行
4．[2022年湖南高考真题]大肠杆菌核糖体蛋白与rRNA分子亲和力较强，二者组装成核糖体。当细胞中缺乏足够的rRNA分子时，核糖体蛋白可通过结合到自身mRNA分子上的核糖体结合位点而产生翻译抑制。下列叙述错误的是( )
A.一个核糖体蛋白的mRNA分子上可相继结合多个核糖体，同时合成多条肽链
B.细胞中有足够的rRNA分子时，核糖体蛋白通常不会结合自身mRNA分子
C.核糖体蛋白对自身mRNA翻译的抑制维持了rRNA和核糖体蛋白数量上的平衡
D.编码该核糖体蛋白的基因转录完成后，mRNA才能与核糖体结合进行翻译
5．[2023年辽宁高考真题]CD163蛋白是PRRSV病毒感染家畜的受体。为实时监控CD163蛋白的表达和转运过程，将红色荧光蛋白RFP基因与CD163基因拼接在一起（如下图），使其表达成一条多肽。该拼接过程的关键步骤是除去( )
A. CD163基因中编码起始密码子的序列
B. CD163基因中编码终止密码子的序列
C. RFP基因中编码起始密码子的序列
D. RFP基因中编码终止密码子的序列
6．[2020年天津高考真题]对于基因如何指导蛋白质合成，克里克认为要实现碱基序列向氨基酸序列的转换，一定存在一种既能识别碱基序列，又能运载特定氨基酸的分子。该种分子后来被发现是( )
A.DNA B.mRNA C.tRNA D.rRNA
7．[2022年天津高考真题]小鼠Avy基因控制黄色体毛，该基因上游不同程度的甲基化修饰会导致其表达受不同程度抑制，使小鼠毛色发生可遗传的改变。有关叙述正确的是( )
A.Avy基因的碱基序列保持不变
B.甲基化促进Avy基因的转录
C.甲基化导致Avy基因编码的蛋白质结构改变
D.甲基化修饰不可遗传
8．[2023年浙江高考真题]核糖体是蛋白质合成的场所。某细菌进行蛋白质合成时，多个核糖体串联在一条mRNA上形成念珠状结构—多聚核糖体（如图所示）。多聚核糖体上合成同种肽链的每个核糖体都从mRNA同一位置开始翻译，移动至相同的位置结束翻译。多聚核糖体所包含的核糖体数量由mRNA的长度决定。下列叙述正确的是( )
A.图示翻译过程中，各核糖体从mRNA的3'端向5'端移动
B.该过程中，mRNA上的密码子与tRNA上的反密码子互补配对
C.图中5个核糖体同时结合到mRNA上开始翻译，同时结束翻译
D.若将细菌的某基因截短，相应的多聚核糖体上所串联的核糖体数目不会发生变化
9．[2023年湖南高考真题]细菌glg基因编码的UDPG焦磷酸化酶在糖原合成中起关键作用。细菌糖原合成的平衡受到CsrAB系统的调节。CsrA蛋白可以结合glgmRNA分子，也可结合非编码RNA分子CsrB，如图所示。下列叙述错误的是( )
A.细菌glg基因转录时，RNA聚合酶识别和结合glg基因的启动子并驱动转录
B.细菌合成UDPG焦磷酸化酶的肽链时，核糖体沿glgmRNA从5'端向3'端移动
C.抑制CsrB基因的转录能促进细菌糖原合成
D.CsrA蛋白都结合到CsrB上，有利于细菌糖原合成
10．[2021年广东高考真题]金霉素（一种抗生素）可抑制tRNA与mRNA的结合，该作用直接影响的过程是( )
A.DNA复制 B.转录 C.翻译 D.逆转录
11．[2022年河北高考真题]与中心法则相关酶的叙述，错误的是( )
A.RNA聚合酶和逆转录酶催化反应时均遵循碱基互补配对原则且形成氢键
B.DNA聚合酶、RNA聚合酶和逆转录酶均由核酸编码并在核糖体上合成
C.在解旋酶协助下，RNA聚合酶以单链DNA为模板转录合成多种RNA
D.DNA聚合酶和RNA聚合酶均可在体外发挥催化作用
12．[2022年浙江高考真题]“中心法则”反映了遗传信息的传递方向，其中某过程的示意图如图。
下列叙述正确的是( )
A.催化该过程的酶为RNA聚合酶
B.a链上任意3个碱基组成一个密码子
C.b链的脱氧核苷酸之间通过磷酸二酯键相连
D.该过程中遗传信息从DNA向RNA传递
13．[2020年浙江高考真题]遗传信息传递方向可用中心法则表示。下列叙述正确的是( )
A.劳氏肉瘤病毒的RNA可通过逆转录合成单链DNA
B.烟草花叶病毒的RNA可通过复制将遗传密码传递给子代
C.果蝇体细胞中核DNA分子通过转录将遗传信息传递给子代
D.洋葱根尖细胞中DNA聚合酶主要在G2期通过转录和翻译合成
14．[2021年河北高考真题]许多抗肿瘤药物通过干扰DNA合成及功能抑制肿瘤细胞增殖。下表为三种抗肿瘤药物的主要作用机理。下列叙述正确的是( )
药物名称 作用机理
羟基脲 阻止脱氧核糖核苷酸的合成
放线菌素D 抑制DNA的模板功能
阿糖胞苷 抑制DNA聚合酶活性
A.羟基脲处理后，肿瘤细胞中DNA复制和转录过程都出现原料匮乏
B.放线菌素D处理后，肿瘤细胞中DNA复制和转录过程都受到抑制
C.阿糖胞苷处理后，肿瘤细胞DNA复制过程中子链无法正常延伸
D.将三种药物精准导入肿瘤细胞的技术可减弱它们对正常细胞的不利影响
15．[2021年湖南高考真题]细胞内不同基因的表达效率存在差异，如下图所示。下列叙述正确的是( )
A.细胞能在转录和翻译水平上调控基因表达，图中基因A的表达效率高于基因B
B.真核生物核基因表达的①和②过程分别发生在细胞核和细胞质中
C.人的mRNA、rRNA和tRNA都是以DNA为模板进行转录的产物
D.②过程中，rRNA中含有与mRNA上密码子互补配对的反密码子
16．[2022年辽宁高考真题]视网膜病变是糖尿病常见并发症之一。高血糖环境中，在DNA甲基转移酶催化下，部分胞嘧啶加上活化的甲基被修饰为5'-甲基胞嘧啶，使视网膜细胞线粒体DNA碱基甲基化水平升高，可引起视网膜细胞线粒体损伤和功能异常。下列叙述正确的是( )
A.线粒体DNA甲基化水平升高，可抑制相关基因的表达
B.高血糖环境中，线粒体DNA在复制时也遵循碱基互补配对原则
C.高血糖环境引起的甲基化修饰改变了患者线粒体DNA碱基序列
D.糖尿病患者线粒体DNA高甲基化水平可遗传
17．[2023年广东高考真题]放射性心脏损伤是由电离辐射诱导的大量心肌细胞凋亡产生的心脏疾病。一项新的研究表明，circRNA可以通过miRNA调控P基因表达进而影响细胞凋亡，调控机制见图。miRNA是细胞内一种单链小分子RNA，可与mRNA靶向结合并使其降解。circRNA是细胞内一种闭合环状RNA，可靶向结合miRNA使其不能与mRNA结合，从而提高mRNA的翻译水平。
回答下列问题：
（1）放射刺激心肌细胞产生的_________会攻击生物膜的磷脂分子，导致放射性心肌损伤。
（2）前体mRNA是通过_________酶以DNA的一条链为模板合成的，可被剪切成circRNA等多种RNA。circRNA和mRNA在细胞质中通过对_________的竞争性结合，调节基因表达。
（3）据图分析，miRNA表达量升高可影响细胞凋亡，其可能的原因是_________。
（4）根据以上信息，除了减少miRNA的表达之外，试提出一个治疗放射性心脏损伤的新思路_________。
18．[2022年江苏高考真题]科学家研发了多种RNA药物用于疾病治疗和预防，图中①～④示意4种RNA药物的作用机制。请回答下列问题。
（1）细胞核内RNA转录合成以___________为模板，需要___________的催化。前体mRNA需加工为成熟的mRNA，才能转运到细胞质中发挥作用，说明___________对大分子物质的转运具有选择性。
（2）机制①：有些杜兴氏肌营养不良症患者DMD蛋白基因的51外显子片段中发生___________，提前产生终止密码子，从而不能合成DMD蛋白。为治疗该疾病，将反义RNA药物导入细胞核，使其与51外显子转录产物结合形成___________，DMD前体mRNA剪接时，异常区段被剔除，从而合成有功能的小DMD蛋白，减轻症状。
（3）机制②：有些高胆固醇血症患者的PCSK9蛋白可促进低密度脂蛋白的内吞受体降解，血液中胆固醇含量偏高。转入与PCSK9mRNA特异性结合的siRNA，导致PCSK9 mRNA被剪断，从而抑制细胞内的___________合成，治疗高胆固醇血症。
（4）机制③：mRNA药物进入患者细胞内可表达正常的功能蛋白，替代变异蛋白发挥治疗作用。通常将mRNA药物包装成脂质体纳米颗粒，目的是___________。
（5）机制④：编码新冠病毒S蛋白的mRNA疫苗，进入人体细胞，在内质网上的核糖体中合成S蛋白，经过___________修饰加工后输送出细胞，可作为___________诱导人体产生特异性免疫反应。
（6）接种了两次新型冠状病毒灭活疫苗后，若第三次加强接种改为重组新型冠状病毒疫苗，根据人体特异性免疫反应机制分析，进一步提高免疫力的原因有：______________________。
参考答案
1．答案：C
解析：由于终止密码子不编码氨基酸，因此①编码的氨基酸序列长度为6个氨基酸，A错误；根据图中密码子显示：在该段mRNA链中，②和③编码的氨基酸序列长度相同，B错误；②缺失—个碱基，③缺失2个碱基，④缺失一个密码子中的3碱基，因此②④中，④编码的氨基酸排列顺序与①最接近C正确； 密码子有简并性是指一种氨基酸可以有多个密码子对应，但一个密码子只能编码一种氨基酸，D错误。
2．答案：D
解析：A、单链tRNA分子内部存局部双链区，双链区存在碱基互补配对，A错误； B、每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸，B错误； C、mRNA是翻译的模板，其上的终止密码子不能结合相应的tRNA,C错误； D、反密码子第1位碱基常为次黄嘌呤(I)与密码子第3位碱基A、U、C皆可配对这种特点是密码子的简并性，而遗传密码的简并性可减少变异，有利于保持遗传信息的稳定性，D正确。
3．答案：A
解析：本题考查病毒的相关知识。根据题图过程③可知，病毒的正链RNA（+RNA）可以以自身为模板合成蛋白质，因此具有mRNA的功能，A项正确；半保留复制是DNA的复制方式，病毒基因为RNA，不能以半保留方式进行复制，B项错误；题图中过程③为翻译过程，不需要RNA聚合酶的催化，C项错误；病毒无细胞结构，故无核糖体，D项错误。
4．答案：D
解析：一个mRNA上可以同时结合多个核糖体，同时进行多条肽链的合成，从而提高合成蛋白质的速度，A项正确。核糖体蛋白与rRNA分子的亲合力较强，当细胞中有足够的rRNA分子时，核糖体蛋白通常不会结合自身的mRNA分子，B项正确。当细胞中缺乏足够的rRNA分子时，核糖体蛋白自身mRNA的翻译过程受到抑制，核糖体蛋白合成受阻；反之，核糖体蛋白正常合成，这种机制可以维持rRNA和核糖体蛋白数量上的平衡，C项正确。大肠杆菌为原核细胞，其细胞内的转录和翻译可同时进行，D项错误。
5．答案：B
解析：为实时监控CD163蛋白的表达和转运过程，则拼接在一起的红色荧光蛋白RFP基因与CD163基因都得转录和翻译，使其表达成一条多肽，因此拼接在一起的CD163基因转录形成的mRNA中不能出现终止密码子，否则红色荧光蛋白RFP基因转录形成的mRNA不能进行翻译，无法合成红色荧光蛋白，因此该拼接过程的关键步骤是除去CD163基因中编码终止密码子的序列，B符合题意，ACD不符合题意。故选B。
6．答案：C
解析：根据题意，实现碱基序列向氨基酸序列的转换指的是翻译过程，翻译过程中不需要DNA，A错误；mRNA是翻译过程中的模板，B错误；翻译过程中既能识别碱基序列又能运载特定氨基酸的是tRNA，C正确；rRNA是组成核糖体的成分，D错误。
7．答案：A
解析：根据题干可知，小鼠毛色的改变是由Avy基因上游发生不同程度的甲基化修饰，使Avy基因的表达受不同程度抑制导致的，Avy基因的碱基序列并未发生改变，A正确。由题干可知，Avy基因上游不同程度的甲基化修饰会导致其表达受不同程度抑制，推测甲基化抑制Avy基因的转录，B错误。甲基化会导致基因表达受抑制，但由于基因碱基序列不变，所以甲基化不会导致Avy基因编码的蛋白质结构发生改变，C错误。甲基化修饰是可以遗传的，D错误。
8．答案：B
解析：根据图中核糖体上肽链的长短可知，翻译的方向是从左到右，也就是说各核糖体从mRNA的5′端向3′端移动，A错误；翻译过程中，mRNA上的密码子与tRNA上的反密码子互补配对，B正确；图中5个核糖体不是同时结合到mRNA上开始翻译，同时结束翻译，是有先后顺序的，C错误；根据题干信息“多聚核糖体所……mRNA的长度决定”可知，若将细菌的某基因截短，会导致转录出来的mRNA变短，则相应的多聚核糖体上所串联的核糖体数量会减少，D错误。
9．答案：C
解析：A、基因转录时，RNA聚合酶识别并结合到基因的启动子区域，开始转录，A正确；B、翻译时，核糖体在mRNA上的移动方向是5'端到3'端，B正确；C、抑制CsrB基因的转录，CsrA蛋白无法结合非编码RNA分子CsrB，更多CsrA蛋白结合glgmRNA分子，glgmRNA形成不稳定构象后被降解，糖原合成受阻，C错误；D、由题图可知，若CsrA蛋白全部结合到CsrB上，不与glgmRNA结合，glgmRNA不会被降解，糖原合成不受影响，D正确。故选：C。
10．答案：C
解析：本题考查基因表达的过程。tRNA的反密码子和mRNA的密码子通过碱基互补配对结合，从而将密码子编码的氨基酸运输到相应的位置，这是翻译的过程，因此金霉素抑制tRNA与mRNA的结合，直接影响了翻译的过程，C项正确。
11．答案：C
解析：RNA聚合酶催化DNA→RNA的转录过程，逆转录酶催化RNA→DNA的逆转录过程，这两个过程均遵循碱基互补配对原则，且在DNA与RNA之间存在氢键的形成，A正确；DNA聚合酶、RNA聚合酶和逆转录酶的化学本质都是蛋白质，蛋白质是由核酸编码的，其合成场所是核糖体，B正确；在RNA聚合酶的催化下，以单链DNA为模板合成RNA的过程是转录过程，该过程不需要解旋酶参与，C错误；在适宜条件下，酶在体内、外均可发挥催化作用，D正确。
12．答案：C
解析：本题考查中心法测的有关知识。由题图可知，该过程是以a链(RNA)为模板合成b链(单链DNA)，故该过程为逆转录，催化该过程的酶是逆转录酶，A项错误；RNA上相邻的3个碱基组成一个密码子，B项错误；单链DNA分子中相邻的脱氧核苷酸之间通过磷酸二酯键相连，C项正确；该过程中遗传信息从RNA向DNA传递，D项错误。
13．答案：A
解析：劳氏肉瘤病毒是逆转录RNA病毒，可通过逆转录合成单链DNA，A正确；烟草花叶病毒的RNA可通过复制将遗传信息传递给子代，B错误；果蝇体细胞中核DNA分子通过复制将遗传信息传递给子代，C错误；DNA聚合酶参与S期DNA复制，洋葱根尖细胞中DNA聚合酶主要在G1期通过转录和翻译合成，D错误。
14．答案：BCD
解析：本题考查DNA复制、转录和翻译的相关知识。羟基脲阻止脱氧核糖核苷酸的合成，用其处理后阻止DNA复制，而转录的原料是核糖核苷酸，不受其影响，A项错误；放线菌素D抑制DNA的模板功能，用其处理后可抑制DNA复制和转录，因为DNA复制和转录均需要DNA模板，B项正确；阿糖胞苷抑制DNA聚合酶活性，用其处理后抑制DNA复制，使子链无法正常延伸，C项正确；三种药物均能抑制肿瘤细胞的增殖，则将三种药物精准导入肿瘤细胞中可减弱其对正常细胞的不利影响，D项正确。
15．答案：ABC
解析：本题考查基因表达的有关知识。分析题图可知，①为转录，②为翻译，基因A和基因B是同一DNA分子上的两个基因，基因A转录出的mRNA的量和翻译出的蛋白质的量明显多于基因B，A项正确；真核生物核基因转录的场所在细胞核，翻译的场所在细胞质的核糖体上，B项正确；人体细胞中的RNA都是以DNA为模板转录来的，C项正确；反密码子存在于tRNA上，D项错误。
16．答案：AB
解析：DNA复制、基因表达由题中信息可知，视网膜细胞线粒体DNA碱基甲基化可引起视网膜细胞线粒体损伤和功能异常，推测A正确。DNA分子复制过程都遵循碱基互补配对原则，B正确。DNA甲基化就是特定碱基被甲基化，甲基化修饰不会改变DNA碱基序列，C错误。视网膜细胞为体细胞，视网膜细胞中线粒体DNA甲基化水平升高不会遗传给子代，D错误。
17．答案：（1）自由基
（2）RNA聚合；miRNA
（3）P蛋白能抑制细胞凋亡，miRNA表达量升高，与P基因的mRNA结合并将其降解的概率上升，导致合成的P蛋白减少，无法抑制细胞凋亡
（4）可通过增大细胞内circRNA的含量，靶向结合miRNA使其不能与P基因的miRNA结合，从而提高P基因的表达量，抑制细胞凋亡
解析：（1）细胞衰老的自由基学说认为：自由基产生后，即攻击和破坏细胞内各种执行正常功能的生物分子。最为严重的是，当自由基攻击生物膜的组成成分磷脂分子时，产物同样是自由基。因此放射刺激心肌细胞产生的自由基会攻击生物膜的磷脂分子，导致放射性心肌损伤。
（2）前体mRNA是通过转录形成的，转录是在RNA聚合酶的催化下，以DNA的一条链为模板合成RNA的过程。据图可知，P基因mRNA可通过翻译过程合成P蛋白，P蛋白可抑制细胞凋亡。miRNA可以和P基因mRNA结合，导致P基因mRNA的翻译过程受阻，P蛋白合成减少，从而促进细胞凋亡。circRNA可以和miRNA结合，使miRNA不能和P基因mRNA结合，导致P蛋白合成增多，从而抑制细胞凋亡。可见，circRNA和mRNA在细胞质中通过对miRNA的竞争性结合，调节基因表达。
（3）P蛋白能抑制细胞凋亡，当miRNA表达量升高时，大量的miRNA与P基因的mRNA结合，并将P基因的mRNA降解，导致合成的P蛋白减少，无法抑制细胞凋亡。
（4）根据以上信息，除了减少miRNA的表达之外，还能通过增大细胞内circRNA的含量，靶向结合miRNA，使其不能与P基因的mRNA结合，从而提高P基因的表达量，抑制细胞凋亡。
18．答案：（1）DNA的一条链；RNA聚合酶；核孔
（2）基因突变；双链RNA
（3）PCSK9蛋白
（4）利于mRNA药物进入组织细胞，使之能够表达正常的功能蛋白
（5）内质网和高尔基体；抗原
（6）可激发机体的二次免疫过程，能产生更多的抗体和记忆细胞
解析：（1）转录是以DNA的一条链为模板合成RNA的过程，该过程需要RNA聚合酶的催化；前体mRNA需要加工为成熟mRNA后才能被转运到细胞质中发挥作用，说明核孔对大分子物质的转运具有选择性。
（2）若DMD蛋白基因的51外显子片段中发生基因突变，导致终止密码子提前出现，则不能合成DMD蛋白，导致患杜兴氏肌营养不良症，为治疗该疾病，将反义RNA药物导入细胞核，使其与51外显子转录产物结合形成双链RNA，DMD前体mRNA剪接时，异常区段被剔除，从而合成有功能的小DMD蛋白，减轻症状。
（3）向某些高胆固醇血症患者体内转入与PCSK9 mRNA特异性结合的siRNA，导致PCSK9 mRNA被剪断，从而不能翻译出PCSK9蛋白，低密度脂蛋白的内吞受体降解减慢，从而使胆固醇含量降低。
（4）通常将mRNA药物包装成脂质体纳米颗粒，脂质体有利于mRNA药物进入组织细胞。
（5）新型冠状病毒的S蛋白在核糖体上合成后，还需要经过内质网和高尔基体的修饰加工，加工完成后被运出细胞；S蛋白作为抗原，可诱导人体产生特异性免疫反应。
（6）接种了两次新型冠状病毒灭活疫苗后，若第三次加强接种改为重组新型冠状病毒疫苗，该疫苗可使机体产生更多的抗体和记忆细胞，进一步提高机体的免疫力。