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第1节 基因指导蛋白质的合成
学有目标——课标要求必明 记在平时——核心语句必背
1.比较DNA与RNA的区别,说明RNA适于作DNA信使的原因。 2.概述遗传信息的转录和翻译的过程及特点。 3.计算DNA碱基数目、RNA碱基数目与氨基酸数目之间的对应关系。 4.阐明中心法则的具体内容。 5.基于地球上几乎所有的生物共用一套遗传密码的事实,认同当今生物可能有着共同的起源。 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.中心法则图解:
【主干知识梳理】
一、RNA的结构与种类
1.RNA的结构
2.RNA与DNA的比较
脱氧核苷酸
核糖核苷酸
脱氧核糖
胸腺嘧啶(T)
尿嘧啶(U)
3.RNA的种类及其作用
二、遗传信息的转录
1.概念图解
2.过程
mRNA
3
AUG
GUG
UAA、UAG、UGA
氨基酸
密码子
反密码子
3.翻译
(1)概念图解:
(2)过程:
四、中心法则
1.提出者:克里克。
2.图解:
3.中心法则的发展
补充后的中心法则图解
4.生命是物质、能量和信息的统一体
在遗传信息的流动过程中, 是信息的载体, 是信息的表达产物,而ATP为信息的流动提供能量。
DNA、RNA
蛋白质
【教材微点发掘】
1.如图为tRNA的结构示意图(教材第67页图46变式),据图回答有关问题:
(1)图中的tRNA携带的氨基酸是 ,判断依据是
__________________________________________________
___________________________________________。
(2)在tRNA中是否只有反密码子这3个碱基?是否存在氢键?
提示:tRNA是RNA链经折叠形成的,除一端的反密码
子外,还有其他碱基。在折叠区域碱基配对,存在氢键。
(3)每种tRNA只能识别并转运____种氨基酸,每种氨基酸可能由___________tRNA转运。
一
甲硫氨酸
图中tRNA的反密码子是UAC,其对应的密码子是AUG,
根据密码子表可以确定AUG是甲硫氨酸的密码子
一种或几种
(4)为什么说tRNA是真正起“翻译”作用的结构?
提示:运输氨基酸的工具是tRNA,它一端有反密码子,能和mRNA上的密码子相识别,一端能携带氨基酸,因此tRNA是真正起“翻译”作用的结构。
2.下图表示一个mRNA分子上结合多个核糖体,同时合成多条多肽链的现象(教材第69页旁栏图)。请回答有关问题:
(1)图中每个核糖体是共同合成一条多肽链,还是分别合成一条完整的多肽链?
提示:每个核糖体分别合成一条完整的多肽链。
(2)图中合成的4条多肽链是否相同?判断依据是什么?
提示:相同,因为它们结合的模板mRNA相同。
(3)图中翻译的方向是 ,判断的依据是 。
(4)图中所示的翻译特点,其意义是 。
从左向右
多肽链的长短,长的翻译在前
少量的mRNA分子就可以迅速合成大量的蛋白质
教材问题提示
思考·讨论1(教材第66页)
1.可以从所需条件、过程中的具体步骤所表现出的规律等角度进行分析。例如,转录与复制都需要模板,都遵循碱基互补配对原则,等等。其中,碱基互补配对原则能够保证遗传信息传递的准确性。
2.DNA复制所需要的原料是4种游离的脱氧核苷酸,所需要的酶是解旋酶和DNA聚合酶等;转录所需要的原料是4种游离的核糖核苷酸,所需要的酶是RNA聚合酶。
3.转录时,游离的核糖核苷酸与DNA模板链上的碱基互补配对。因此,转录成的RNA的碱基与DNA模板链的碱基是互补配对的关系。该RNA的碱基序列与DNA另一条链(非模板链)的碱基序列的区别是RNA链上的碱基U,对应在非模板链上的碱基是T。
思考·讨论2(教材第67页)
1.这是一道开放性问题,可以从增强密码子容错性的角度来解释,当密码子中有一个碱基改变时,由于密码子的简并性,可能并不会改变其对应的氨基酸;也可以从密码子的使用频率来考虑,当某种氨基酸使用频率高时,几种不同的密码子都编码同一种氨基酸可以保证翻译的速度。
2.这是一道开放性问题,根据这一事实能想到地球上几乎所有的生物都共用一套遗传密码,说明当今生物可能有着共同的起源,或生命在本质上是统一的,等等。
新知探究(一) 遗传信息的转录
【拓展·深化】
1.转录的场所、条件和产物
场所 真核生物主要发生在细胞核,线粒体和叶绿体也可以发生
条件 ①模板:以DNA的一条单链为模板链(另一条单链为非模板链)
②原料:四种核糖核苷酸 ③能量:ATP ④酶:RNA聚合酶
碱基配 对情况 T与A配对(形成两个氢键),G与C配对(形成三个氢键),A与U配对(形成两个氢键),C与G配对(形成三个氢键)。如图:
产物 RNA(mRNA、tRNA、rRNA)
2.转录有关问题分析
(1)转录不是转录整个DNA,而是转录其中的基因。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。
(2)细胞核中转录形成的RNA通过核孔进入细胞质,穿过0层膜,需要能量。
(3)完成正常使命的mRNA易迅速降解,保证生命活动的有序进行。
(4)质基因(线粒体和叶绿体中的基因)控制蛋白质合成过程时也进行转录。
(5)mRNA与DNA模板链碱基互补,但与非模板链碱基序列基本相同,只是用U代替T。
(6)转录时,边解旋边转录,单链转录。
3.三类核糖核酸的比较
种类 mRNA tRNA rRNA
结构 单链 单链,呈三叶草形 单链
特点 携带从DNA上转录来的遗传信息 一端携带特定的氨基酸,另一端特定的三个相邻碱基可与mRNA上的密码子互补配对,叫反密码子 核糖体的组成成分
功能 作为翻译的模板 识别密码子,转运特定的氨基酸 参与构成
图示 共同点 都是经过转录产生的,基本单位都相同,都与翻译的过程有关 [思考·探究]
(1)RNA为什么适合做DNA的信使?
提示:①RNA一般为单链,比DNA短,可以通过核孔从细胞核进入细胞质。②RNA是另一种核酸,也是由四种核苷酸组成的,也可以储存大量的遗传信息。③RNA与DNA之间也遵循碱基互补配对原则。
(2)转录成的RNA的碱基序列,与作为模板的DNA单链的碱基序列有何关系?与DNA的另一条链的碱基序列相比有哪些异同?
提示:①转录成的RNA的碱基序列,与作为模板的DNA单链的碱基序列互补配对。②相同点:a.碱基数目相等;b.都含A、G、C 3种碱基。不同点:RNA中含有U,DNA中含有T。
【典题·例析】
[典例1] 下列关于洋葱根尖细胞遗传信息转录过程的叙述,正确的是 ( )
A.一个DNA可转录出多个不同类型的RNA
B.以完全解开螺旋的一条脱氧核苷酸链为模板
C.转录终止时成熟的RNA从模板链上脱离下来
D.可发生在该细胞的细胞核、线粒体和叶绿体中
[解析] 基因是有遗传效应的DNA片段,一个DNA分子上有多个基因,不同基因转录形成的RNA不同,因此一个DNA分子经过转录可以形成多个不同类型的RNA分子,A正确;一个DNA分子上有多个基因,转录时不会完全解开螺旋,且转录过程中边解旋边转录,B错误;真核生物细胞核内转录出的RNA,需要在核中加工后形成成熟的RNA,C错误;洋葱根尖细胞无叶绿体,D错误。
[答案] A
[典例2] 下图表示细胞核中所完成的mRNA的形成过程示意图,有关叙述正确的是 ( )
A.图中RNA聚合酶的移动方向是从左向右
B.图中RNA与a链碱基互补
C.图示RNADNA杂交区域中DNA上的A与RNA上的T配对
D.DNA双螺旋解开需要解旋酶的参与,同时消耗能量
[解析] 依图示可知,RNA聚合酶的移动方向是从左向右,A正确;RNA与a链上碱基除U与T不同外,其他碱基相同,不能互补,B错误;图示RNADNA杂交区域中DNA上的A与RNA上的U配对,C错误;RNA聚合酶本身具有解旋功能,转录不需要解旋酶的参与,D错误。
[答案] A
易错提醒————————————————————————————
与转录有关的两个注意点
(1)转录时,需要解旋,但不需要解旋酶参与。因为RNA聚合酶本身就兼有解旋的作用。
(2)转录时,RNA子链的延伸方向为5′端→3′端,与RNA聚合酶的移动方向一致。
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【应用·体验】
1.如图表示在人体细胞核中进行的某一生命过程,据图分析,下列说法错误的是 ( )
A.该过程可发生在线粒体内
B.该过程与DNA复制时碱基互补配对方式完全相同
C.该过程涉及ATP的消耗
D.游离的核糖核苷酸随机地与DNA链上的碱基相撞
解析:题图所示为人体细胞中发生的转录过程。该过程主要发生在细胞核中,还可以发生在线粒体中,A正确;该过程的碱基互补配对方式有A—U,而DNA复制过程没有,B错误;转录过程需要消耗ATP,C正确;在转录过程中,游离的核糖核苷酸随机地与DNA链上的碱基相撞,D正确。
答案:B
2.下列关于真核细胞中转录的叙述,错误的是 ( )
A.tRNA、rRNA和mRNA都从DNA转录而来
B.同一细胞中两种RNA的合成有可能同时发生
C.细胞中的RNA合成过程不会在细胞核外发生
D.转录出的RNA链与模板链的相应区域碱基互补
解析:转录是以DNA的一条链为模板合成RNA的过程,产物包括tRNA、rRNA和mRNA,A正确;三种RNA对应的基因不同,同一细胞中两种RNA的合成有可能同时发生,B正确;真核细胞的线粒体、叶绿体中含有DNA,也可以通过转录合成RNA,C错误;转录过程遵循碱基互补配对原则,转录出的RNA链与模板链的相应区域碱基互补,D正确。
答案:C
新知探究(二) 遗传信息的翻译
【探究·深化】
[问题驱动]
如图是翻译过程的示意图,请据图回答下列问题:
(1)图甲中Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ分别是哪种分子或结构?
提示:Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ分别是tRNA、核糖体、多肽链。
(2)Ⅲ是mRNA,其中的起始密码子和终止密码子分别是什么?它们都能决定氨基酸吗?
提示:起始密码子:AUG,编码甲硫氨酸;终止密码子:UAA,不编码氨基酸。
(3)图乙中①⑥分别是什么分子或结构?核糖体移动的方向是怎样的?
提示:①⑥分别是mRNA、核糖体;核糖体移动的方向是由右向左。
(4)最终合成的多肽链②③④⑤的氨基酸序列相同吗?为什么?
提示:相同;因为它们的模板是同一条mRNA。
[重难点拨]
(一)转录与翻译的比较
(二)遗传信息、密码子、反密码子的比较
项目 遗传信息 密码子 反密码子
概念 DNA分子中 脱氧核苷酸 的排列顺序 mRNA上决定 1个氨基酸的3 个相邻碱基 tRNA上与密
码子互补的
3个碱基
作用 控制生物的性状 直接决定蛋白 质中的氨基酸序列 识别密码子,
转运氨基酸
种类 多样性 64种 61种
图解 (三)转录、翻译过程中的四个易错点
(1)转录的产物不只是mRNA,还有tRNA、rRNA,但只有mRNA携带遗传信息,3种RNA都参与翻译过程,只是作用不同。
(2)翻译过程中mRNA并不移动,而是核糖体沿着mRNA移动,进而读取下一个密码子。
(3)转录和翻译过程中的碱基配对不是A—T,而是A—U。
(4)并不是所有的密码子都决定氨基酸,其中终止密码子不决定氨基酸。
(四)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,即边转录边翻译。过程如图所示:
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,翻译的方向是从下到上。
【典题·例析】
[典例1] 下图表示某细胞内发生的一系列生理变化,X 表示某种酶。据图分析,下列有关叙述错误的是 ( )
A.X为RNA聚合酶,该酶主要在细胞核中发挥作用
B.该图中最多含5 种碱基、8种核苷酸
C.过程Ⅰ仅在细胞核内进行,过程Ⅱ仅在细胞质内进行,图中X 和核糖体的移动方向相同
D.b部位发生的碱基配对方式可有T—A、A—U、C—G、G—C
[解析] 图中过程Ⅰ表示转录,其中a为DNA分子,b为DNA模板链,X为RNA聚合酶。转录主要在细胞核内进行,因此RNA聚合酶主要存在于细胞核,A正确。该图中含有DNA分子和RNA分子,因此最多含5种碱基(A、C、G、T、U)和8种核苷酸,B正确。过程Ⅰ为转录,主要在真核生物的细胞核内进行;过程Ⅱ为翻译,在细胞质中的核糖体上进行,图示中X 和核糖体的移动方向相同,C错误。b部位表示以DNA的一条链为模板形成mRNA的过程,发生的碱基配对方式可有T—A、A—U、C—G、G—C,D正确。
[答案] C
[典例2] 已知AUG、GUG为起始密码子,UAA、UGA、UAG为终止密码子。某原核生物的一个信使RNA碱基排列顺序如下:A—U—U—C—G—A—U—G—A—C……(40个碱基)……C—U—C—U—A—G—A—U—C—U,此信使RNA控制合成的一条多肽链失去的水分子的个数为 ( )
A.20个 B.15个
C.16个 D.18个
[解析] 该信使RNA碱基序列为A—U—U—C—G—A—U—G—A—C……(40个碱基)……—C—U—C—U—A—G—A—U—C—U,已知AUG、GUG为起始密码子,UAA、UGA、UAG为终止密码子,则该序列的第6、7、8三个碱基构成起始密码子(AUG),倒数第5、6、7三个碱基构成终止密码子(UAG),即编码氨基酸的碱基个数为5+40+3=48,则此信使RNA控制合成的蛋白质含氨基酸的个数为48÷3=16。该肽链在脱水缩合过程中产生的水分子数=氨基酸数-肽链数=16-1=15。故选B。
[答案] B
方法规律————————————————————————————
基因表达过程中的相关数量计算
由上图可知,在不考虑终止密码子等条件下,基因中碱基数目∶mRNA碱基数目∶蛋白质中氨基酸数目=6∶3∶1。
由于在一段多肽链对应的mRNA中含有不编码氨基酸的序列(如终止密码子),在其对应的DNA中,还含有一些不能转录为mRNA 的DNA片段。因此,如果蛋白质中的氨基酸数为n,则对应的mRNA分子中的碱基数最少为3n,DNA(基因)中的碱基数最少为6n。
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【应用·体验】
1.一个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
解析:由题意可知,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,而此蛋白质分子有两条肽链,则脱去的水分子数最多应为(m/3)-2。故选D。
答案:D
2.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)若在AUG后插入三个核苷酸,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过程,即图中b和c,DNA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,图中含有核糖的结构包括mRNA、tRNA、rRNA。根据②mRNA上的碱基顺序组成的密码子,指导合成的多肽链中氨基酸序列是甲硫氨酸丙氨酸丝氨酸苯丙氨酸。(3)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)一个密码子由三个相邻的碱基组成
新知探究(三) 中心法则及其发展
【探究·深化】
[问题驱动]
由中心法则可知,遗传信息可以从DNA流向DNA,也可以从DNA流向RNA,进而流向蛋白质。据此思考下列问题:
(1)据中心法则推测DNA、RNA产生的途径有哪些?
提示:DNA产生途径有DNA的复制及逆转录,RNA的产生途径有RNA的复制及转录。
(2)线粒体和叶绿体中的DNA是否遵循中心法则?
提示:遵循,在线粒体和叶绿体中也有DNA的复制及基因的表达过程。
(3)正常的人体细胞中可以发生哪些遗传信息的流动途径?
提示:DNA的复制、转录、翻译过程。
(4)下图为一组模拟实验,假设实验能正常进行且5支试管中都有产物生成,请分析此图解中A~E试管所模拟的过程分别是什么?
提示:A—DNA复制,B—转录,C—RNA复制,D—逆转录,E—翻译。
[重难点拨]
1.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,发生在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。
2.不同生物的遗传信息传递过程
(1)以DNA为遗传物质的生物
主要包括细胞生物(原核生物、真菌、动植物和人类)以及大多数病毒,它们能发生的过程如下:
(2)以RNA为遗传物质的生物
①不含逆转录酶的RNA病毒,如烟草花叶病毒,它们能发生的过程如下:
②含逆转录酶的RNA病毒,如艾滋病病毒,它们能发生的过程如下:
【典题·例析】
[典例1] 如图为中心法则图解,下列有关叙述正确的是 ( )
A.过程③发生在含有逆转录酶的病毒体中
B.正常植物细胞中能够体现①~⑤过程
C.①~⑤过程中都能发生碱基互补配对
D.③过程中碱基互补配对时,遵循A—U、U—A、C—G、G—C的原则
[解析] 由图可知,①是DNA复制、②是转录、③是逆转录、④是RNA复制、⑤是翻译。逆转录过程发生在寄主细胞中;正常植物细胞中能够体现DNA复制、转录、翻译过程,没有逆转录、RNA复制过程;DNA复制、转录、逆转录、RNA复制、翻译都能发生碱基互补配对;逆转录过程中碱基互补配对时,遵循A—T、U—A、C—G、G—C的原则。故选C。
[答案] C
[典例2] 如图为有关遗传信息传递和表达的模拟实验。下列相关叙述合理的是 ( )
A.若X是mRNA,Y是多肽,则管内必须加入氨基酸
B.若X是DNA,Y含有U,则管内必须加入逆转录酶
C.若X是tRNA,Y是多肽,则管内必须加入脱氧核苷酸
D.若X是HIV的RNA,Y是DNA,则管内必须加入DNA酶
[解析] 若X是mRNA,Y 是多肽,则管内发生的是翻译过程,因此管内必须加入氨基酸,A符合题意;若X是DNA,Y含有U,则Y为RNA,管内发生的是转录过程,因此不需要加入逆转录酶,而需要加入RNA聚合酶等,B不符合题意;若X是tRNA,Y是多肽,则管内发生的是翻译过程,因此不需要加入脱氧核苷酸,C不符合题意;若X是HIV的RNA,Y是DNA,则管内发生的是逆转录过程,因此需要加入逆转录酶,D不符合题意。
[答案] A
方法规律———————————————————————————
“三看法”判断中心法则各过程
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【应用·体验】
1.“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下。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
解析:图示为逆转录过程,催化该过程的酶为逆转录酶,A错误;a(RNA)链上能决定一个氨基酸的3个相邻碱基,组成一个密码子,B错误;b为单链DNA,相邻的两个脱氧核苷酸之间通过磷酸二酯键连接,C正确;该过程为逆转录,遗传信息从RNA向DNA传递,D错误。
答案:C
2.下面是几种抗菌药物的抗菌机理以及中心法则的图解。
①青霉素:抑制细菌细胞壁的合成;②环丙沙星:抑制细菌DNA解旋酶的活性;③红霉素:能与细菌细胞中的核糖体结合以阻止其发挥作用;④利福平:抑制RNA聚合酶的活性。下列有关说法错误的是 ( )
A.环丙沙星会抑制a过程,利福平将会抑制b过程
B.除青霉素外,其他抗菌药物均具有抑制遗传信息传递和表达的作用
C.过程d涉及的氨基酸最多有20种、tRNA最多有64种
D.e过程需要逆转录酶
解析:由题干信息可知,环丙沙星会抑制细菌DNA解旋酶的活性,故可抑制细菌DNA的复制过程(a过程)。利福平会抑制RNA聚合酶的活性,故可抑制DNA的转录过程(b过程)。红霉素能与核糖体结合以阻止其发挥作用,故可抑制细菌的翻译过程(d过程)。青霉素抑制细菌细胞壁的合成,其不影响遗传信息的传递和表达过程。e过程是逆转录过程,需要逆转录酶。翻译过程涉及的氨基酸最多有21种、tRNA最多有61种。故选C。
答案:C
科学视野——RNA干扰技术
RNA干扰是指小分子双链RNA可以特异性地降解或抑制同源mRNA表达,从而抑制或关闭特定基因表达的现象(如图)。
人们只要知道了某种疾病的致病基因,就可以设计出针对该基因mRNA的小分子干扰RNA(siRNA),抑制或封闭该致病基因的表达,从而达到治疗疾病的目的。在理论上,通过siRNA几乎可以治疗所有的疾病,包括肿瘤、传染病、遗传性疾病等,因而siRNA受到学术界普遍的关注,是目前最为热门的生命科学研究领域,也是未来最有发展前途的新药开发领域。
【素养评价】
1.反义RNA最早是在大肠杆菌中发现的,它能与特定mRNA相结合从而抑制相关基因表达,许多实验证明真核生物中也存在反义RNA。下列有关反义RNA的叙述,不合理的是 ( )
A.反义RNA分子中,每个核糖均连接两个磷酸基团
B.反义RNA可能是相应基因中的互补链转录的产物
C.反义RNA和mRNA相结合后,导致mRNA不能和核糖体结合
D.对反义RNA的研究成果,最终可应用于肿瘤的治疗
解析:反义RNA分子中大多数核糖都与两个磷酸相连,只有链的末端的核糖只连接一个磷酸,A错误;反义RNA能与特定mRNA相结合,说明其可能是相应基因中的互补链转录的产物,B正确;反义RNA和mRNA相结合后,导致mRNA不能和核糖体结合,从而抑制翻译过程,C正确;对反义RNA的研究成果,最终可应用于肿瘤的治疗,抑制肿瘤细胞的代谢和繁殖,D正确。
答案:A
2.微RNA(miRNA)是真核生物中广泛存在的一类重要的基因表达调控因子。如图表示线虫细胞中微RNA(lin 4)调控lin 14基因表达的相关作用机制,请回答下列问题:
(1)过程A需要以________________为原料,该过程还能发生在线虫细胞内的____________中;在过程B中能与①发生碱基互补配对的分子是________,①上同时结合多个核糖体的意义是____________________________________。
(2)图中最终形成的②③上氨基酸序列________(填“相同”或“不同”)。图中涉及的遗传信息的传递方向为__________________________。
(3)由图可知,微RNA(lin 4)调控基因lin 14表达的机制是RISC miRNA复合物抑制________过程。
解析:(1)过程A是转录,转录过程除了需要酶的催化作用外,还需要四种游离的核糖核苷酸为原料,以及由ATP提供的能量等;线虫细胞是真核细胞,且是动物细胞,DNA存在于细胞核和线粒体中,因此转录过程发生的场所是细胞核和线粒体;过程B是翻译,翻译过程中mRNA上的密码子与tRNA上的反密码子进行碱基互补配对。①mRNA上同时结合多个核糖体的意义是利用少量的mRNA在短时间内合成大量的蛋白质。(2)②③是以同一条mRNA为模板合成的,因此最终形成的肽链②③上氨基酸序列相同。图中包含了转录和翻译过程,故涉及的遗传信息的传递方向为DNA→RNA→蛋白质。(3)分析题图可知,微RNA(lin 4)形成RISC miRNA复合物抑制翻译过程进而调控基因lin 14的表达。
答案:(1)核糖核苷酸 线粒体 tRNA 能在短时间内合成大量的蛋白质 (2)相同 DNA→RNA→蛋白质 (3)翻译