单链反义RNA（asRNA）在细胞中的含量很高，科研人员以酵母菌为材料研究其功能。

1. 单链反义RNA（asRNA）在细胞中的含量很高，科研人员以酵母菌为材料研究其功能。

(1) 与mRNA一样，asRNA在细胞核中通过过程产生，然后通过核孔进入细胞质，但并不指导蛋白质的合成。某些asRNA能够根据原则与对应序列的mRNA形成双链RNA（dsRNA），D酶可促进dsRNA的形成。

(2) 已知D酶与asRNA的功能有关，科研人员使用asRNA合成促进剂处理野生型（WT）和D酶基因缺失突变体（dp），发现细胞中与asRNA碱基序列对应的mRNA总含量不变，检测这些mRNA在细胞中的分布情况，如图1。据图1分析，asRNA可对应的mRNA更多地分布到细胞质中，该作用依赖于D酶。

(3) 已知M蛋白直接参与单链RNA（ssRNA）和dsRNA出细胞核的过程。将M蛋白与ssRNA（带有红色荧光标记）和dsRNA（带有绿色荧光标记）进行混合，一段时间后，检测结果如下表。

组别		Ⅰ	Ⅱ	Ⅲ	Ⅳ	Ⅴ	Ⅵ	Ⅶ	Ⅷ
M蛋白浓度/μM		0	0	12	12	12	12	12	12
ssRNA浓度/μM		3	0	3	3	3	3	3	0
dsRNA浓度/μM		0	3	0	1	2	3	4	4
检测M蛋白-RNA 复合物荧光强度	红色	未检出
检测M蛋白-RNA 复合物荧光强度	绿色	未检出

注：泡泡体积表示强度，体积越大，强度越高。

表格表明：M蛋白。

(4) 综上所述，请用图例、文字和箭头等形式表征mRNA1区别于mRNA2的出核过程，并预测其出核速率，完善答题纸上图2所示模型。

(5) 研究发现，酵母菌在高盐等胁迫条件下asRNA的合成量迅速增加。请结合上述研究，从稳态与平衡的角度，分析这一现象的适应性意义。

【考点】

遗传信息的转录; 遗传信息的翻译;

【答案】

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综合题困难

1. 真核生物细胞内转录形成的RNA需要进一步加工修饰才能形成成熟的RNA。转运RNA（tRNA）是转录后修饰种类最多和修饰最密集的RNA分子，特别是其反密码子环含有大量的修饰。图1为tRNA的三叶草型结构，图2为运输丙氨酸的tRNA的结构，其中反密码子环部位的碱基1为稀有碱基：次黄嘌呤，可以和碱基A、U或C互补配对。回答下列问题：

(1) 真核生物的tRNA与mRNA都是转录后修饰的产物，从结构上两者的差异是，这种结构与功能的关系是。

(2) 已知丙氨酸的密码子有GCU、GCC、GCA、GCG（5^'→3^'），图2中tRNA可以与mRNA上种控制丙氨酸的密码子结合，如果基因发生突变，控制合成的氨基酸序列可能不受影响，原因是（答两点）。

(3) 哺乳动物的线粒体DNA（mtDNA）有37个基因，其中13个基因编码信使RNA翻译为蛋白质、22个编码转运RNA、2个编码核糖体RNA。据此总结基因的功能是。线粒体具有相对独立的蛋白质合成系统，与线粒体外蛋白质合成过程相比，线粒体蛋白合成过程的特点是。近日，科研团队发现了一种线粒体DNA编码胞质翻译蛋白的“线粒体约定”新模式，即信使RNA出线粒体后使用胞质核糖体编码187个氨基酸的蛋白质，翻译后的蛋白质定位到线粒体基质中。研究发现新合成蛋白质进入线粒体的机理与核糖体在引导肽的作用下进入内质网的机理相似，为确定靶向线粒体时起作用的片段，可进行的实验方法是。

(4) 在合成速率上，一个基因平均一个小时仅仅可以合成数个mRNA分子，但1个mRNA分子一个小时平均可以合成上百个蛋白质分子，最高可以到上万，分析可能的原因是（答两点）。

综合题普通

2. 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，在细胞分化、凋亡、个体发育和疾病发生等方面起着重要作用。研究发现，BC12是一个抗凋亡基因，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，相关机制如图所示（终止密码子有UGA、UAG、UAA）。回答下列问题：

(1) 据图分析，BCL2基因和MIR-15a基因表达的产物分别是。图中A过程需要的酶主要是。

(2) 过程B中碱基互补配对形式与过程A中（填“完全相同”或“不完全相同”），最终形成的多肽链②③上氨基酸序列（填“相同”或“不同”），其原因是。

(3) 据图分析可知，miRNA调控BCL2基因表达的机理是miRNA能与BCL2基因转录生成的mRNA发生碱基互补配对，形成双链，阻断过程。若MIR-15a基因缺失，则细胞发生癌变的可能性（填“上升”“不变”或“下降”）。

(4) 若某一真核生物的BCL2基因中某一处的一个碱基发生突变，使其转录形成的mRNA的a处连续的三个碱基变为AUA，请判断突变后的BCL2基因表达时翻译过程有没有可能会提前终止并说明理由：。

综合题普通

3. 大肠杆菌乳糖操纵子包括lacZ、lacY、lacA三个结构基因（编码参与乳糖代谢的酶，其中酶a能够水解乳糖），以及操纵基因、启动子和调节基因。培养基中无乳糖存在时，调节基因表达的阻遏蛋白和操纵基因结合，导致RNA聚合酶不能与启动子结合，使结构基因无法转录；乳糖存在时，结构基因才能正常表达，调节过程如下图所示。回答下列问题。

(1) 过程②除需mRNA提供信息指导外，还需要的RNA有。据图分析，③过程发生时，以（填“α链”或“β链”）为模板，表达出三种酶。

(2) 启动子是识别并结合的部位，当培养基中没有葡萄糖仅有乳糖时，乳糖与阻遏蛋白结合，使其改变而失去功能，则结构基因表达，从而使得大肠杆菌充分利用乳糖。

(3) 当环境中存在葡萄糖和乳糖时，大肠杆菌可以通过调控确保优先利用葡萄糖进行细胞呼吸，只有当环境中仅存在乳糖时，大肠杆菌才能利用乳糖，这种“内卷效应”也是通过乳糖操纵子模型实现的。研究发现，乳糖操纵子的表达和cAMP的含量有很大关系。cAMP含量愈高，乳糖操纵子的表达愈旺盛。当细菌以葡萄糖为能源时，受葡萄糖降解物的影响，cAMP的生成速率，导致乳糖操纵子结构基因（填“表达”或“不表达”）。

综合题普通