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第4章 基因的表达
第1节 基因指导蛋白质的合成
课标内容要求
核心素养对接
必备知识·自主预习储备
01
磷酸
核糖
A、U、G、C
核糖核苷酸
单链
信使RNA
DNA
核糖体RNA
转运RNA
识别并转运氨基酸
脱氧核苷酸
核糖核苷酸
胸腺嘧啶(T)
尿嘧啶(U)
单链
细胞核
DNA的一条链
细胞质
mRNA
3个相邻
64
甲硫氨酸
硒代半胱氨酸
一种
克里克
DNA复制
DNA
DNA
转录
DNA
RNA
翻译
RNA
蛋白质
RNA复制
RNA
RNA
逆转录
RNA
DNA
信息
信息
ATP
关键能力·重难探究达成
02
核心点一
核心点二
应用创新·问题情境探究
03
学习效果·随堂评估自测
04
点击右图进入…
课
时
分
层
作
业
谢谢观看 THANK YOU!
W
U
mRNA 5
3'
密码子
密码子
密码子
决定
决定
决定
○缬氨酸
○组氨酸
○精氨酸
或甲硫
氨酸
3'
OH
结合
5'
的部位
碱基配对
浅仰芹
我仰
h
团结守纪勤学春
①
RNA聚合酶
核糖体
多肽
概念
种类
原料
种RNA
转录
作用
新杆省
模板
过程
种类
密码子、
翻译
反密码子
产物
位置
中心法则
图解
转录
复制
翻译
DNA
制
RNA
蛋白质
逆转录
核糖体
2
第I步DNA
第2步游离的核糖核苷酸与
第3步新结合的
第4步合成的
双链解开，
DNA模板链上的碱基互补
连接
mRNA从
暴露
配对，在
的作
到正在合成的
链上释放。而
后，DNA双螺
出来
用下开始mRNA的合成
mRNA分子上
旋恢复
3
G
U
DNA
A
A
G
C
转录的方向
家N合
5 mRNA
游离的核
糖核苷酸
第1步mRNA进入
细胞质，与
结合。携带甲
硫氨酸的tRNA,
3
通过与碱基
互补配对，进入
位点1
第3步甲硫氨酸
与这个氨基酸形
成从而转移
到位点2的tRNA上
28传meA4E3
第4步
沿
移动，读取
下一个密码子。原
位点1的tRNA离开
核糖体，原位点2、
的tRNA进入位点1，
个新的携带氨基
酸的RNA进人位点2，
继续肽链的合成
→核糖体移动方向
就这样，随着核糖体
AGEAEUGGGGNU 8EGA EAA 3
的移动，tRNA以上述
方式将携带的氨基酸
图中M表示甲硫氨酸，
输送过来，以合成肽
H和W表示其他不同的氨基酸
链。直到核糖体遇到
合成才告终止第1节 基因指导蛋白质的合成
概述DNA分子上的遗传信息通过RNA指导蛋白质的合成。 1．生命观念：根据结构和功能观，理解RNA的结构和功能。2．科学思维：通过分析与综合，进行转录、翻译过程中的有关计算；并通过分类与比较，明确中心法则各生理过程的异同。
一、遗传信息的转录
1．RNA的结构与种类
(1)基本单位及组成
①磷酸；②核糖；③碱基：A、U、G、C；④核糖核苷酸。
(2)空间结构：一般是单链，且比DNA短。
(3)RNA的种类及其作用
①
②
③
(4)RNA与DNA的比较
比较项目 DNA RNA
组成单位 基本组成单位不同 脱氧核苷酸 核糖核苷酸
五碳糖不同 脱氧核糖 核糖
碱基不同 特有的是胸腺嘧啶(T) 特有的是尿嘧啶(U)
结构不同 规则的双螺旋结构 一般为单链
2．遗传信息的转录
(1)概念：RNA是在细胞核中，通过RNA聚合酶以DNA的一条链为模板合成的，这一过程叫作转录。
(2)过程
二、遗传信息的翻译
1．概念：游离在细胞质中的各种氨基酸，以mRNA为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质，这一过程叫作翻译。
2．密码子
(1)概念
mRNA上决定1个氨基酸的3个相邻的碱基叫作1个密码子。密码子的碱基是连续的，没有间隔，图中表示的mRNA上含有3个密码子。
(2)种类
①共有64种密码子。
②有2种起始密码子：在真核生物中AUG作为起始密码子；在原核生物中，GUG也可以作为起始密码子，此时它编码甲硫氨酸。
③有3种终止密码子：UAA、UAG、UGA。正常情况下，终止密码子不编码氨基酸，仅作为翻译终止的信号，但在特殊情况下，UGA可以编码硒代半胱氨酸。
问题：(P67表4－1)在真核生物中，AUG决定甲硫氨酸，但细胞内的蛋白质的第一个氨基酸却很少是甲硫氨酸，你能解释可能的原因吗？
提示：可能在多肽链加工合成蛋白质的过程中被切除。
3．tRNA的结构和功能特点
(1)结构(如图)
(2)功能特点：每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸。
4．翻译的过程
三、中心法则
1．提出者：克里克。
2．中心法则的提出及其发展
(1)图示
(2)根据图示，完成下表
项目 序号 生理过程 遗传信息传递过程
最初提出 ① DNA复制 DNA流向DNA
② 转录 DNA流向RNA
③ 翻译 RNA流向蛋白质
发展补充 ④ RNA复制 RNA流向RNA
⑤ 逆转录 RNA流向DNA
3．生命是物质、能量和信息的统一体
(1)DNA、RNA是信息的载体。
(2)蛋白质是信息的表达产物。
(3)ATP为信息的流动提供能量。
(正确的打“√”，错误的打“×”)
1．遗传信息转录的产物只有mRNA。 ( )
2．转录和翻译都是以mRNA为模板合成生物大分子的过程。 ( )
3．一个tRNA分子中只有一个反密码子。 ( )
4．mRNA在核糖体上移动翻译出蛋白质。 ( )
5．在蛋白质合成过程中密码子都决定氨基酸。 ( )
6．DNA病毒没有RNA，其遗传信息的传递不遵循中心法则。 ( )
提示：1．× 转录合成的RNA有三种类型：mRNA、tRNA、rRNA。
2．× 转录的模板是DNA分子的一条单链，不是mRNA。
3．√
4．× 核糖体在mRNA上移动翻译出蛋白质。
5．× 密码子共有64种，有3种终止密码子，正常情况下，终止密码子不决定氨基酸。
6．× DNA病毒没有RNA，但其遗传信息的传递仍遵循中心法则，包括DNA复制、转录和翻译三个过程。
遗传信息的转录和翻译
1．DNA复制、转录、翻译的区别与联系
项目 复制 转录 翻译
时间 细胞分裂前的间期 个体生长发育的整个过程
场所 主要在细胞核中 主要在细胞核中 细胞质中的核糖体
模板 DNA的两条单链 DNA的一条链 mRNA
原料 4种脱氧核苷酸 4种核糖核苷酸 21种氨基酸
能量 都需要(ATP)
酶 解旋酶、DNA聚合酶等 RNA聚合酶 多种酶
产物 2个双链DNA mRNA、tRNA、rRNA等 多肽(或蛋白质)
产物去向 传递到2个子代中 主要通过核孔进入细胞质 组成细胞结构蛋白或功能蛋白
特点 边解旋边复制，半保留复制 边解旋边转录，转录后DNA恢复双螺旋 翻译结束后，mRNA被降解
碱基配对 A—T，T—A，C—G，G—C A—U，T—A，C—G，G—C A—U，U—A，C—G，G—C
意义 传递遗传信息 表达遗传信息，使生物表现出各种性状
2．基因表达过程中的相关数量计算
DNA(基因)、mRNA上碱基数目与氨基酸数目之间的关系
(1)图示：
(2)规律：蛋白质中氨基酸数目＝1/3 mRNA中碱基数目＝1/6 DNA(或基因)中碱基数目。
1．如图表示遗传信息表达的某一环节，据图回答下列问题：
(1)图中a、b、c依次为何种物质或结构？图中显示b、c间存在何种的数量关系？其意义何在？
提示：a为肽链，b为核糖体，c为mRNA。图示表明一个mRNA分子上可相继结合多个核糖体，其意义在于可同时进行多条肽链的合成，少量的mRNA分子就可以迅速合成大量的蛋白质。
(2)图示翻译方向是A→B还是B→A，判断依据是什么？
提示：由c中三条肽链越往A侧越延长，可确认翻译方向是B→A。
2．科学家已经发现密码子有64种，反密码子有61种，而组成蛋白质的氨基酸约有21种，那么三者之间有什么样的对应关系？
提示：除3种终止密码子外，密码子和反密码子之间是一一对应的关系；除3种终止密码子外，一种密码子对应一种氨基酸，一种氨基酸对应一种或多种密码子；一种反密码子对应一种氨基酸，一种氨基酸对应一种或多种反密码子。
1．如图所示为细胞中遗传信息的传递和表达过程，相关叙述正确的是( )
① ② ③
A．①是DNA的复制，②是转录，③是翻译，三个过程中碱基配对情况不完全相同
B．②③过程发生的场所可能相同，③过程中以DNA为模板合成具有一定氨基酸顺序的肽链
C．①②过程所需要的原料相同
D．③过程中不同核糖体合成的是同一种肽链，核糖体的移动方向是由右向左
A [①是DNA的复制，②是转录，③是翻译。DNA复制过程中碱基配对方式为A—T、C—G、G—C、T—A，转录过程中碱基配对方式为A—U、C—G、G—C、T—A，翻译过程中碱基配对方式为A—U、C—G、G—C、U—A，可见这三个过程中碱基配对情况不完全相同，A正确。②是转录过程，主要发生在细胞核中，此外还可以发生在线粒体和叶绿体中；③是翻译过程，发生在核糖体上，也能发生在线粒体和叶绿体中，该过程中以mRNA为模板合成具有一定氨基酸顺序的肽链，B错误。①②过程所需要的原料不同，①过程所需要的原料是脱氧核苷酸，②过程所需要的原料是核糖核苷酸，C错误。③过程中不同核糖体合成的是同一种肽链，核糖体的移动方向是由左向右，D错误。]
2．(2020·全国卷Ⅲ)细胞内有些tRNA分子的反密码子中含有稀有碱基次黄嘌呤(I)。含有I的反密码子在与mRNA中的密码子互补配对时，存在如图所示的配对方式(Gly表示甘氨酸)。下列说法错误的是( )
A．一种反密码子可以识别不同的密码子
B．密码子与反密码子的碱基之间通过氢键结合
C．tRNA分子由两条链组成，mRNA分子由单链组成
D．mRNA中的碱基改变不一定造成所编码氨基酸的改变
C [根据图像可知，反密码子CCI可与mRNA中的GGU、GGC、GGA互补配对，说明一种反密码子可以识别不同的密码子，A项正确；密码子与反密码子的碱基互补配对，密码子与反密码子的碱基之间通过氢键结合，B项正确；tRNA分子和mRNA分子都是单链结构，C项错误；由于某些氨基酸可对应多种密码子，故mRNA中的碱基改变不一定造成所编码氨基酸的改变，D项正确。]
3．一个mRNA分子有m个碱基，其中(G＋C)有n个；由该mRNA指导合成的蛋白质有两条肽链。则控制该mRNA合成的DNA分子至少含有的(A＋T)数、合成蛋白质时最多脱去的水分子数分别是( )
A．m、(m/3)－1
B．m、(m/3)－2
C．2(m－n)、(m/3)－1
D．2(m－n)、(m/3)－2
D [由题意知，mRNA分子有m个碱基且(G＋C)的数目为n，则此mRNA分子中(A＋U)的数目为(m－n)，控制其合成的DNA分子模板链中(A＋T)的数目至少为(m－n)，整个双链DNA分子中(A＋T)的数目至少为2(m－n)；由mRNA分子有m个碱基可知，以其为翻译模板可合成最多含m/3个氨基酸的蛋白质分子，题干中给出此蛋白质分子有两条肽链，脱去的水分子数最多应为(m/3)－2。]
原核生物与真核生物基因转录和翻译的辨别
(1)真核细胞的转录主要发生在细胞核中，翻译发生在细胞质中，在空间和时间上被分隔开进行，即先转录后翻译。
(2)原核细胞的转录和翻译没有分隔，可以同时进行，边转录边翻译。过程如右图所示：
图中①是DNA模板链，②③④⑤表示正在合成的4条mRNA，每条mRNA上有多个核糖体同时进行翻译过程，翻译的方向是从下到上。
(3)转录不是转录整个DNA，是转录其中的基因，不同种类的细胞，由于基因的选择性表达，mRNA的种类和数量不同，但tRNA和rRNA的种类没有差异。
中心法则
1．中心法则的内容及应用
(1)细胞生物及噬菌体等DNA病毒的中心法则的表达式
(2)烟草花叶病毒等大部分RNA病毒的中心法则的表达式
(3)HIV等逆转录病毒的中心法则的表达式
(4)高度分化的细胞内中心法则的表达式
(5)能分裂的细胞内中心法则的表达式
(1)逆转录需要逆转录酶。
(2)逆转录和RNA复制只有在某些病毒复制时才能进行。
(3)哺乳动物成熟的红细胞中无遗传信息的传递。
2．中心法则体现了DNA的两大基本功能
(1)传递遗传信息：通过DNA复制完成的，发生于亲代产生子代的生殖过程或细胞增殖过程中。
(2)表达遗传信息：通过转录和翻译完成的，发生在个体发育过程中。
3．中心法则与基因表达的关系
4．中心法则五个过程的比较
过程 模板 原料 酶 碱基配对方式 产物 实例
DNA的复制 DNA的每一条母链 脱氧核苷酸 解旋酶、DNA聚合酶 A—T、T—A、G—C、C—G DNA 以DNA作为遗传物质的生物
转录 DNA的一条链 核糖核苷酸 RNA聚合酶 A—U、T—A、G—C、C—G RNA 除病毒外几乎所有生物
翻译 信使RNA 21种氨基酸 A—U、U—A、G—C、C—G 多肽 细胞生物
RNA的复制 RNA 核糖核苷酸 RNA复制酶 A—U、U—A、G—C、C—G RNA 以RNA作为遗传物质的生物
RNA的逆转录 RNA 脱氧核苷酸 逆转录酶 A—T、U—A、G—C、C—G DNA 某些RNA病毒等
乙肝被称为“中国第一病”。乙肝病毒的DNA有一条环状链和一条较短的半环链，侵染时先形成完整的环状，再以其中一条作为原始模板复制形成新的病毒，如图所示：
(1)发生在宿主细胞质内的过程有哪些？(填写图中序号)。
提示：⑤⑥⑦。
(2)发生了碱基互补配对现象的过程有哪些？(填图中序号)。
提示：③④⑤⑦。
(3)用图示表示乙肝病毒的中心法则。
提示：DNARNA蛋白质。
1．如图是4种遗传信息的流动过程，对应的叙述不正确的是( )
甲
乙
丙
丁
A．甲可表示胰岛细胞中胰岛素合成过程中的遗传信息的传递方向
B．乙可表示逆转录病毒在宿主细胞内繁殖时的遗传信息传递方向
C．丙可表示DNA病毒(如噬菌体)在宿主细胞内繁殖时的遗传信息传递方向
D．丁可表示RNA病毒(如烟草花叶病毒)在宿主细胞内繁殖过程中的遗传信息传递方向
A [甲表示胰岛细胞合成胰岛素，但胰岛细胞高度分化，不能进行DNA自我复制，A错误；乙能进行逆转录过程，可表示逆转录病毒在宿主细胞内繁殖时的遗传信息传递方向，B正确；丙包括DNA的复制、转录和翻译，可表示DNA病毒(如噬菌体)在宿主细胞内繁殖时的遗传信息传递方向，C正确；丁包括RNA的自我复制和翻译，可表示RNA病毒，如烟草花叶病毒在宿主细胞内繁殖过程中的遗传信息传递方向，D正确。]
2．某种RNA病毒在增殖过程中，其遗传物质需要经过某种转变后整合到真核宿主的基因组中。物质Y与脱氧核苷酸结构相似，可抑制该病毒的增殖，但不抑制宿主细胞的增殖，那么物质Y抑制该病毒增殖的机制是( )
A．抑制该病毒RNA的转录过程
B．抑制该病毒蛋白质的翻译过程
C．抑制该RNA病毒的反(逆)转录过程
D．抑制该病毒RNA的自我复制过程
C [RNA病毒逆转录生成DNA，需要的原料是4种脱氧核苷酸，物质Y与脱氧核苷酸结构相似，会混入逆转录生成的DNA中，致使逆转录生成的DNA不能整合到真核宿主的基因组中，影响病毒RNA及蛋白质的合成，从而抑制该病毒增殖，故只有C项正确。]
中心法则各生理过程快速确定的三大依据
随着抗生素的广泛使用甚至滥用，目前细菌对抗生素的耐药性问题已十分严重，抗生素耐药性正在对全球健康构成威胁。因此，发展新型抗生素势在必行，基于不同机制的新型抗生素正处于研发的不同阶段。红霉素、环丙沙星、利福平等抗菌药物能抑制细菌的生长，抗菌机制如下表：
抗菌药物 抗菌机制
红霉素 能与核糖体结合，抑制肽链的延伸
环丙沙星 抑制细菌DNA的复制
利福平 抑制细菌RNA聚合酶的活性
青霉素 抑制细菌细胞壁的合成
通过分析和比较不同抗菌药物的抗菌机制，从而深刻理解遗传信息在细胞内的传递过程和规律。针对不同情况的病症，应选用合理的抗生素，以增强生命健康。
1．结合遗传信息传递途径和上表，分析这几种药物在遗传信息传递途径中的作用。(科学思维)
提示：红霉素能与核糖体结合，抑制肽链的延伸，故抑制细菌的翻译过程。环丙沙星抑制细菌DNA的复制。利福平抑制细菌RNA聚合酶的活性，故抑制细菌的转录过程。青霉素抑制细菌细胞壁的合成，影响遗传信息的传递和表达。
2．根据生活常识和题干，如何使用抗生素？(社会责任)
提示：轻微感冒不必使用抗生素治疗，可选用一般感冒药即可，用抗生素治疗，不仅“大材小用”，还会干扰体内正常菌群，或造成耐药菌株增多。若一开始就用最新的抗生素药物，会加快病菌出现对新药的抗药性，使得病菌在与人类研制新药的斗争中处于领先位置。因此应针对病症选用合理的抗生素。
[课堂小结]
知 识 网 络 构 建 要 点 强 化 识 记
1．核心概念(1)转录：在细胞核中，通过RNA聚合酶以DNA的一条链为模板合成RNA的过程。(2)翻译：游离在细胞质中的各种氨基酸，就以mRNA为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。2．结论语句(1)RNA有三种：信使RNA(mRNA)、转运RNA(tRNA)和核糖体RNA(rRNA)。(2)转录的主要场所是细胞核，条件是模板(DNA的一条链)、原料(4种核糖核苷酸)、酶(RNA聚合酶)和能量。(3)翻译的场所是核糖体，条件是模板(mRNA)、“搬运工”(tRNA)、原料(21种氨基酸)、酶和能量。(4)一种氨基酸对应一种或多种密码子。(5)在遗传信息的流动过程中，DNA、RNA是信息的载体，蛋白质是信息的表达产物，而ATP为信息的流动提供能量。生命是物质、能量和信息的统一体。
1．下列关于人体细胞中mRNA、rRNA和tRNA的叙述，正确的是( )
A．mRNA在细胞核中合成，tRNA和rRNA在细胞质中合成
B．mRNA和rRNA都是单链结构，而tRNA是双链结构
C．三种RNA中有两种参与蛋白质的合成过程
D．mRNA可携带遗传信息，tRNA和rRNA不携带遗传信息
D [真核细胞内mRNA、tRNA和rRNA主要都在细胞核中合成，A错误；mRNA、rRNA和tRNA都是单链结构，B错误；mRNA、rRNA和tRNA都参与蛋白质的合成过程，C错误；mRNA可携带遗传信息，tRNA和rRNA不携带遗传信息，D正确。]
2．细胞中DNA转录形成mRNA，关于此过程的说法正确的是( )
A．不存在T—A的碱基配对方式
B．形成的mRNA分子中A的数量总是等于U的数量
C．两条链同时作模板进行转录
D．一个DNA分子可以转录出多种mRNA分子
D [转录过程中，DNA与mRNA碱基互补配对，存在DNA中的T与mRNA中的A的碱基配对方式，A错误；mRNA分子为单链结构，其中A的数量不一定等于U的数量，B错误；转录的模板是DNA的一条链，C错误；一个DNA分子含有多个基因，因此可以转录出多种mRNA分子，D正确。]
3．如图表示某细胞内发生的一系列生理过程。下列叙述错误的是( )
A．过程①和过程②的碱基配对方式相同
B．图中所示的核糖体移动的方向是从右向左
C．图中所示的生理过程能够迅速合成大量的蛋白质
D．图示双链DNA不是真核细胞中的核DNA
A [①为转录，②为翻译过程，前者特有的碱基配对方式为T—A，A错误；根据肽链的长短可知，核糖体的移动方向是从右向左，B正确；图中一条mRNA上可以同时结合多个核糖体，可以迅速合成大量的蛋白质，C正确；真核细胞的核DNA需要转录完成才能进行翻译，而图中边转录边翻译，故不可能是真核生物的核DNA，D正确。]
4．克里克提出的中心法则是指( )
A．遗传信息的转录、翻译过程
B．遗传信息的转录、翻译及表达过程
C．DNA复制及转录、翻译过程中的碱基互补配对原则
D．遗传信息通过DNA复制、转录及翻译传递的过程
D [克里克提出的中心法则主要包括遗传信息从DNA传递到DNA的自我复制过程，以及从DNA流向RNA进而流向蛋白质的转录和翻译过程。]
5．如图表示某DNA片段遗传信息的传递过程，①～⑤表示物质或结构。a、b、c表示生理过程。请据图回答下列问题。(可能用到的密码子：AUG—甲硫氨酸、GCU—丙氨酸、AAG—赖氨酸、UUC—苯丙氨酸、UCU—丝氨酸、UAC—酪氨酸)
(1)完成遗传信息表达的是________(填字母)过程，a过程所需的酶有________________________。
(2)图中含有核糖的是________(填数字)；由②指导合成的多肽链中氨基酸序列是_______________________________________。
(3)该DNA片段第三次复制需游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的数目为________个。
(4)若在AUG后插入3个核苷酸，合成的多肽链中除在甲硫氨酸后多一个氨基酸外，其余氨基酸序列没有变化。由此证明_______________________________________________________________。
[解析] 分析图示过程可知：a为DNA的复制、b为转录、c为翻译。(1)完成遗传信息表达的是转录和翻译，即图中的b和c，DNA的复制需要在解旋酶的作用下解开双链，然后在DNA聚合酶的作用下合成DNA子链。(2)RNA中含有核糖，所以图中含有核糖的结构包括mRNA、tRNA、rRNA。根据②mRNA上的密码子可知指导合成的多肽链中氨基酸的序列：甲硫氨酸—丙氨酸—丝氨酸—苯丙氨酸。(3)由图可知DNA片段含7个T，故第三次复制需要23－1×7＝28(个)胸腺嘧啶脱氧核苷酸。(4)三个核苷酸对应一个氨基酸，由此证明一个密码子由三个相邻的碱基组成。
[答案] (1)b、c 解旋酶和DNA聚合酶 (2)②③⑤ 甲硫氨酸—丙氨酸—丝氨酸—苯丙氨酸 (3)28 (4)一个密码子由三个相邻的碱基组成
9/18课时分层作业(12) 基因指导蛋白质的合成
题组一 遗传信息的转录和翻译
1．大多数生物的翻译起始密码子为AUG或GUG。在如图所示的某mRNA部分序列中，若下划线“0”表示的是一个决定谷氨酸的密码子，则该mRNA的起始密码子可能是( )
A．1 B．2
C．3 D．4
B [从核糖体移动方向分析，该起始密码子应在下划线“0”的左侧，由下划线“0”开始以3个碱基为单位往左推，得出“2”GUG为起始密码子，B正确。]
2．下列关于真核生物转录过程的叙述，正确的是( )
A．转录沿整条DNA长链进行
B．转录时，一个或几个基因的DNA片段的双螺旋解开
C．RNA聚合酶与RNA分子上的某一启动部位结合后开始转录
D．mRNA是以DNA上的基因区段为模板转录而来，rRNA、tRNA则不是
B [一个DNA分子有很多个基因，而细胞中基因会发生选择性表达，因此转录时只需要沿着该基因的DNA片段进行，A错误；转录时，有一个或几个基因的DNA双螺旋解开，B正确；RNA聚合酶与DNA分子上的某一启动部位结合后开始转录，C错误；转录可以产生mRNA、rRNA、tRNA，D错误。]
3．用体外实验的方法可合成多肽链。已知苯丙氨酸的密码子是UUU，若要在体外合成同位素标记的多肽链，所需的材料组合是( )
①同位素标记的tRNA ②蛋白质合成所需的酶 ③同位素标记的苯丙氨酸 ④人工合成的多聚尿嘧啶核苷酸 ⑤除去了DNA和mRNA的细胞裂解液
A．①②④ B．②③④
C．③④⑤ D．①③⑤
C [体外合成同位素标记的多肽链过程中，③同位素标记的苯丙氨酸作为原料，④人工合成的多聚尿嘧啶核苷酸作为模板，⑤除去了DNA和mRNA的细胞裂解液提供了tRNA、核糖体和适宜的环境。]
4．关于复制、转录和逆转录的叙述，下列说法错误的是( )
A．逆转录和DNA复制的产物都是DNA
B．转录需要RNA聚合酶，逆转录需要逆转录酶
C．转录和逆转录所需要的原料都是核糖核苷酸
D．复制与转录过程中均发生蛋白质与DNA的结合与释放
C [转录所需要的原料是核糖核苷酸，逆转录所需要的原料是脱氧核苷酸，C错误。]
5．如图表示DNA复制和转录的过程，复制过程中DNA聚合酶只能催化子链从5′→3′延伸；转录过程中常出现mRNA难与模板链分离的现象，此时mRNA—模板DNA链杂交体会与非模板DNA链共同构成R环结构。下列说法正确的是( )
A．酶C代表DNA聚合酶
B．酶A催化的合成过程均沿模板链从左→右进行
C．R环结构会降低DNA的稳定性，从而增大变异的概率
D．mRNA—模板DNA链杂交体的碱基互补配对方式与DNA双链间的配对方式相同
C [酶C可催化DNA形成RNA，为RNA聚合酶，A错误；由于DNA的两条链反向平行，且DNA聚合酶只能催化子链从5′→3′延伸，所以两条子链形成的方向也相反，B错误；R环结构中DNA分子的非模板链为裸露状态，使DNA稳定性降低，从而增大变异的概率，C正确；mRNA—模板DNA链杂交体的碱基互补配对方式为U－A、C－G、G－C、A－T，而DNA双链间的配对方式为A－T、G－C、C－G、T－A，则两种情况下的配对方式不完全相同，D错误。]
6．如图为原核细胞中转录、翻译的示意图，据图判断正确的是( )
A．图中表示4条多肽链正在合成
B．转录尚未结束，翻译已经开始
C．多个核糖体共同完成一条多肽链的翻译
D．mRNA在RNA聚合酶的作用下形成多肽链
B [转录出来的4条mRNA，每条mRNA链有多个核糖体结合，表明正在合成多条肽链(不止4条)，A错误。原核细胞不存在细胞核，没有核膜的阻断，可以边转录边翻译，B正确。在蛋白质合成过程中，一个核糖体可以合成一条多肽链，不是多个核糖体共同完成一条多肽链的翻译，C错误。在RNA聚合酶作用下DNA双螺旋解开，并以其中的一条链为模板进行转录形成mRNA；多肽链是以mRNA为模板翻译形成的，需要酶的催化，但不是RNA聚合酶，D错误。]
7．若双链DNA分子上的某个基因含240个脱氧核苷酸，其中有80个鸟嘌呤，则该片段转录成的mRNA含有的尿嘧啶最多有( )
A．20个 B．40个
C．60个 D．80个
B [在双链DNA分子中，因为G＝80，所以G＋C＝160，A＋T＝240－160＝80，则A＝T＝40，当A全部位于模板链中时，转录形成的mRNA中含有的尿嘧啶最多，有40个。]
8．如图表示人体细胞中遗传信息的传递过程。请回答：
(1)DNA独特的________结构为过程①提供精确的模板，通过______________原则保证了该过程的准确进行。
(2)过程②需要________酶的催化，以____________________为原料。
(3)过程③中核糖体的移动方向为______________(填“从左到右”或“从右到左”)，多个核糖体相继结合在同一个mRNA分子上的生物学意义是________
_____________________________________________________________________
___________________________________________________________________。
过程③的产物从核糖体上脱离后，还需要经过盘曲折叠成_____________，才能发挥相应的生物效应。
(4)图中所示遗传信息的传递途径是________________________________
_______________________________________________________________
(用文字和箭头表示)。
[解析] (1)DNA独特的双螺旋结构为过程①DNA复制提供精确的模板，通过碱基互补配对原则保证了该过程的准确进行。(2)过程②是转录，需要RNA聚合酶的催化，并以4种游离的核糖核苷酸为原料，合成RNA。(3)过程③是翻译，根据核糖体上肽链的长度判断，核糖体的移动方向为从右到左。多个核糖体相继结合在同一个mRNA分子上的生物学意义是少量的mRNA分子就可以迅速合成出大量的蛋白质(或提高了翻译效率)。由图示可知，过程③的产物从核糖体上脱离后，还需要经过盘曲折叠成具有特定空间结构和功能的蛋白质，才能发挥相应的生物效应。(4)图中所示遗传信息的传递途径是 eq \a\vs4\al() 。
[答案] (1)双螺旋 碱基互补配对 (2)RNA聚合 4种游离的核糖核苷酸 (3)从右到左 少量的mRNA分子就可以迅速合成大量的蛋白质(或提高翻译效率) 具有特定空间结构和功能的蛋白质 (4) eq \a\vs4\al()
题组二 中心法则
9．下列关于中心法则图解的叙述，正确的是( )
A．过程①②③均可发生于真核细胞的细胞质中
B．过程①②③均属于遗传信息的表达
C．过程④中碱基配对方式为U—A、C—G
D．过程⑤的模板是细胞中DNA转录的产物
A [线粒体和叶绿体也有少量DNA，故DNA复制、转录和翻译均可发生于真核细胞的细胞质中，A正确；遗传信息的表达是指基因的转录和翻译过程，没有包括DNA复制过程，B错误；过程④为逆转录过程，碱基配对方式为U—A、A—T、G—C、C—G，C错误；过程⑤为RNA复制，其模板是侵入细胞中的RNA病毒的遗传物质，D错误。]
10．噬菌体ΦΧ174的核心为环状单链DNA，下图表示该病毒复制的部分过程，①～④表示过程，下列说法错误的是( )
A．①过程表示逆转录 B．②过程表示复制
C．③过程表示转录 D．④过程表示翻译
A [噬菌体ΦX174的遗传物质是单链DNA，感染宿主细胞时，①过程表示单链DNA形成复制型的双链DNA分子(其中母链称为正链DNA，子链称为负链DNA)，而逆转录是指以RNA为模板，在逆转录酶的作用下，以脱氧核苷酸为原料合成DNA的过程，A错误；②过程表示复制，DNA复制是指以DNA为模板，以脱氧核苷酸为原料合成DNA的过程，B正确；③过程表示转录，转录是指以DNA为模板，以核糖核苷酸为原料合成RNA的过程，C正确；④过程表示翻译，翻译是指以RNA为模板，以氨基酸为原料合成蛋白质的过程，D正确。]
11．某生物细胞中基因表达过程如下图所示，下列相关叙述正确的是( )
A．该过程可表示毛霉合成蛋白酶的过程
B．过程①中的酶能使DNA碱基对间的氢键断裂
C．过程②四个核糖体合成的蛋白质不同
D．与过程②相比，过程①中特有“A—U”配对
B [图示是原核生物边转录边翻译的过程。毛霉是真核生物，因此该过程不可以表示毛霉合成蛋白酶的过程，A错误；过程①中的酶是RNA聚合酶，有解旋功能，B正确；过程②四个核糖体合成蛋白质的模板是一样的，所以合成的蛋白质是一样的，C错误；过程①是转录过程，过程②是翻译过程，翻译、转录过程都有“A—U”配对，D错误。]
12．如图表示中心法则，下列有关叙述错误的是( )
A．图中②与③过程的碱基互补配对存在差异
B．图中①②⑦所需原料相同，但所需酶不同
C．⑤④过程只能在遗传物质为RNA的病毒中完成
D．③过程产生的tRNA可存在于线粒体和叶绿体中
C [③过程存在A—U、C—G、T—A、G—C、A—T、C—G的碱基配对方式，②过程存在T—A、G—C、A—T、C—G的碱基配对方式，A正确；①②⑦过程的产物都是DNA，因此这些过程的原料均为脱氧核苷酸，但是⑦过程所需酶为逆转录酶，①②过程需DNA聚合酶，B正确；④RNA转录和⑤RNA分子的复制过程只发生在被某些病毒侵染的细胞中，C错误；③过程是转录过程，该过程也可发生于线粒体、叶绿体中，其产物是RNA，包括mRNA、tRNA和rRNA，因此③过程产生的tRNA可存在于线粒体和叶绿体中，D正确。]
13.2020年2月11日，国际病毒分类委员会把新型冠状病毒正式命名为“SARS－CoV－2”，研究表明，SARS－CoV－2属于ss(＋)RNA病毒(正链单链RNA病毒)，病毒的ss(＋)RNA可直接作为mRNA翻译出蛋白质，其增殖过程如图所示。假定病毒基因组(＋)RNA中含有6 000个碱基，其中G和C占碱基总数的35%。下列关于该病毒的说法，正确的是( )
A．图中遗传信息的传递过程不遵循中心法则
B．以(＋)RNA为模板合成一条子代(＋)RNA的过程共需要3 900个碱基A和U
C．子代病毒的遗传性状由(＋)RNA决定，病毒的基因是有遗传效应的RNA片段
D．该病毒易发生变异，一旦遗传信息改变，编码的蛋白质结构也会改变
C [图中遗传信息的传递过程包括RNA复制和翻译，遵循中心法则，A错误；据题意，一个(＋)RNA中A和U占65%，为3 900个，先以(＋)RNA为模板合成一条(－)RNA，再以(－)RNA为模板才能合成一条子代(＋)RNA，根据碱基互补配对原则，此过程共需要7 800个碱基A和U，B错误；该病毒的遗传物质是(＋)RNA，所以子代病毒的遗传性状是由(＋)RNA决定的，并且该病毒的基因是有遗传效应的RNA片段，C正确；由于密码子具有简并性，遗传信息改变后，编码的蛋白质结构不一定改变，D错误。]
14．下图为某果蝇染色体上相关基因转录的过程示意图。下列叙述正确的是( )
A．由图可知一个DNA上不同基因的转录模板可能在DNA的不同链上
B．图示过程与mRNA翻译的过程碱基互补配对现象一致
C．图中mRNA可直接与核糖体结合边转录边翻译以提高效率
D．果蝇细胞质中一个核糖体上可结合多个mRNA以提高翻译效率
A [由图可知一个DNA上两条链均可以转录，不同基因的转录模板链可能不同，A项正确；转录是DNA与RNA之间碱基互补配对，翻译是RNA与RNA之间碱基互补配对，与翻译过程相比，转录过程存在特有的T—A配对，B项错误；图中mRNA转录完成后通过核孔进入细胞质，才能与核糖体结合，C项错误；一个核糖体只能结合在一条mRNA链上，一个mRNA分子上可以结合许多核糖体，D项错误。]
15．(2020·全国卷Ⅱ)大豆蛋白在人体内经消化道中酶的作用后，可形成小肽(短的肽链)。回答下列问题：
(1)在大豆细胞中，以mRNA为模板合成蛋白质时，除mRNA外还需要其他种类的核酸分子参与，它们是________________。
(2)大豆细胞中大多数mRNA和RNA聚合酶从合成部位到执行功能部位需要经过核孔。就细胞核和细胞质这两个部位来说，作为mRNA合成部位的是__________，作为mRNA执行功能部位的是________；作为RNA聚合酶合成部位的是________，作为RNA聚合酶执行功能部位的是________。
(3)部分氨基酸的密码子如表所示。若来自大豆的某小肽对应的编码序列为UACGAACAUUGG，则该小肽的氨基酸序列是______________________________。若该小肽对应的DNA序列有3处碱基发生了替换，但小肽的氨基酸序列不变，则此时编码小肽的RNA序列为____________________。
氨基酸 密码子
色氨酸 UGG
谷氨酸 GAAGAG
酪氨酸 UACUAU
组氨酸 CAUCAC
[解析] (1)以mRNA为模板翻译合成蛋白质时，还需要tRNA作为氨基酸的运载工具，另外，rRNA参与构成的核糖体为蛋白质的合成场所。(2)mRNA在细胞核中合成后，需经过核孔进入细胞质中与核糖体结合，执行翻译功能。RNA聚合酶的化学本质是蛋白质，是在细胞质中的核糖体上合成的，其合成后需经过核孔进入细胞核中参与转录过程。(3)小肽的编码序列为mRNA的碱基序列，其上有决定氨基酸的密码子，因此编码序列中的UAC对应的氨基酸是酪氨酸，GAA对应的氨基酸是谷氨酸，CAU对应的氨基酸是组氨酸，UGG对应的氨基酸是色氨酸。因谷氨酸、酪氨酸和组氨酸不仅仅对应一种密码子，故若该小肽对应的DNA序列有3处碱基发生了替换，但小肽的氨基酸序列不变，则对照已知的密码子表，可判断是该小肽对应的mRNA上编码序列由UACGAACAUUGG变为UAUGAGCACUGG。
[答案] (1)rRNA、tRNA (2)细胞核 细胞质 细胞质 细胞核 (3)酪氨酸 谷氨酸 组氨酸 色氨酸 UAUGAGCACUGG
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