(共148张PPT)
基因指导蛋白质的合成
知识梳理·填准记牢
一、RNA的结构与种类
1．RNA的结构
磷酸
核糖
单链
2．RNA的种类及其作用
(1)
(2)
(3)
信使RNA(mRNA)
翻译
核糖体RNA(rRNA)
转运RNA(tRNA)
识别并转运氨基酸
二、遗传信息的转录
1．概念
细胞核
DNA的一条链
一条链
核糖核苷酸
RNA聚合酶
2．过程(以mRNA为例)
碱基
碱基互补配对
RNA聚合酶
DNA
小提醒：①在转录过程中，不需要解旋酶参与，因为RNA聚合酶有解旋的功能。②RNA在完成正常使命后，会迅速降解，从而保证生命活动的有序进行。
三、遗传信息的翻译
1．密码子与反密码子
密码子 反密码子
种类 ①______种 ②______种
位置 ③________ ④________
实质 mRNA上决定一个氨基酸的⑤____________ 与⑥________发生碱基互补配对的tRNA一端的3个相邻的碱基
64
61
mRNA
tRNA
3个相邻的碱基
密码子
2.翻译
(1)概念
21种游离的氨基酸
tRNA
核糖体
mRNA
模板
多肽
(2)过程
核糖体
甲硫氨酸
5′端
3′端
四、中心法则
1．中心法则的提出者：________。
2．中心法则的提出及其发展
(1)中心法则图解
克里克
(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 ________ ____流向____
② ________ ____流向____
③ ________ ____流向____
发展补充 ④ ________ ____流向____
⑤ ________ ____流向____
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
3.生命是物质、能量和信息的统一体
(1)____________是信息的载体。
(2)____________是信息的表达产物。
(3)____________为信息的流动提供能量。
DNA、RNA
蛋白质
ATP
知识应用·强化落实
1.连线
(1)翻译的概念
(2)中心法则的内容
2．判断正误(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。( )
×
×
√
解析：转录的模板是DNA分子的一条单链，不是mRNA。
(4)mRNA在核糖体上移动时可翻译出蛋白质。( )
(5)在蛋白质合成过程中，密码子都可决定氨基酸。( )
(6)DNA病毒中没有RNA，其遗传信息的传递不遵循中心法则。( )
×
解析：核糖体在mRNA上移动时可翻译出蛋白质。
×
解析：密码子共有64种，在正常情况下，有3种终止密码子不决定氨基酸，因此决定氨基酸的密码子有61种。
×
解析：DNA病毒中没有RNA，但在其宿主细胞内其遗传信息的传递仍遵循中心法则，包括DNA的复制、转录和翻译三个过程。
(7)正常情况下，真核生物细胞内可发生中心法则的每个过程。( )
(8)RNA病毒都能进行逆转录。( )
(9)游离在细胞质中的氨基酸，是由tRNA运送到核糖体上合成肽链的。( )
×
×
解析：正常情况下，真核生物细胞内不能发生RNA复制和逆转录过程。
解析：不是所有RNA病毒都能进行逆转录，只有含逆转录酶的RNA病毒才能进行逆转录，如HIV。
√
学习主题一 RNA的结构和功能
任务驱动
任务 如图为不同类型的RNA，思考并回答下列问题：
1．图中哪种分子可以携带遗传信息？
提示：mRNA分子。
2．rRNA的合成与细胞核中的哪种结构有关？rRNA参与构成的细胞器是什么？
3．DNA和RNA的初级水解产物是否相同？若不同，各是什么？
提示：rRNA的合成与细胞核中的核仁有关；rRNA参与核糖体的构成。
提示：不同。DNA的初级水解产物是脱氧核糖核苷酸；RNA的初级水解产物是核糖核苷酸。
4．DNA和RNA的彻底水解产物各是什么？
提示：DNA的彻底水解产物有脱氧核糖、磷酸和A、T、G、C四种碱基；而RNA的彻底水解产物有核糖、磷酸和A、U、G、C四种碱基。
师说解惑
1.RNA与DNA的比较
2．DNA与RNA的快速判定
过程评价单
1．下列关于RNA的叙述，错误的是( )
A．有些RNA可催化细胞内的某些生化反应
B．RNA的基本单位由磷酸、核糖和含氮碱基组成
C．RNA参与构成核糖体
D．RNA参与构成细胞膜
答案：D
解析：有些酶的化学本质为RNA；RNA的基本单位是核糖核苷酸，由磷酸、核糖和含氮碱基组成；rRNA参与构成核糖体。
2．下列关于DNA和RNA的结构与功能的说法，错误的是( )
A．区分单双链DNA、单双链RNA四种核酸可以依据碱基比例和种类判定
B．双链DNA分子中碱基G、C含量越高，其结构稳定性相对越大
C．含有DNA的生物，遗传物质是DNA不是RNA
D．含有RNA的生物，遗传物质是RNA不是DNA
答案：D
解析：组成DNA和RNA的碱基种类不完全相同，且双链DNA和RNA分子中碱基之间的配对遵循碱基互补配对原则，因此区分单双链DNA、单双链RNA四种核酸可以根据碱基比例和种类判定，A正确；双链DNA分子中，C和G之间有3个氢键，A和T之间有2个氢键，因此碱基G、C含量越高，其结构稳定性相对越大，B正确；含有DNA的生物，遗传物质是DNA不是RNA，C正确；含有RNA的生物，遗传物质是RNA或DNA，D错误。
学习主题二 遗传信息的转录
任务驱动
任务一 为了探究遗传信息的传递途径，科学家做了如下实验。完成下列问题：
实验一：变形虫放射性标记实验，如图所示。
实验二：有人曾用洋葱根尖和变形虫进行实验，当加入RNA酶后，细胞中的蛋白质合成就停止了；再加入从酵母菌中提取出来的RNA，则又重新合成了一定数量的蛋白质。
分析讨论下列问题：
1．从实验一可以看出RNA的合成发生在细胞的 。
2．细胞核交换后，B组变形虫的细胞质出现有标记的RNA分子，原因是细胞核中合成的RNA分子可以通过 进入细胞质。
细胞核
核孔
3．从实验二可以得出的结论是 。
4．综合分析实验一和实验二，你认为遗传信息的传递途径是 。
5．实验一的设计有何巧妙之处？
蛋白质的合成需要RNA的直接参与
DNA→RNA→蛋白质
提示：在适当的时间交换了细胞核，形成了相互对照。
任务二 如图表示某真核生物细胞内DNA的转录过程，请据图分析回答下列问题：
1．图中DNA进行转录的方向是 。
2．物质a为启动转录过程必需的有机物，其名称是 。
从右到左
RNA聚合酶
3．物质b是 ，物质c是 。
4．在植物的叶肉细胞中，上述过程发生的场所是 。
5．转录的产物d一定是mRNA吗？
6．转录时，DNA链完全解开吗？
胞嘧啶脱氧核苷酸
胞嘧啶核糖核苷酸
细胞核、线粒体和叶绿体
提示：不一定，转录的产物有mRNA、tRNA、rRNA三种。
提示：不完全解开，只有部分片段(基因)解开。
任务三
结合下列图解，回答相关问题。
1．甲、乙两过程有何相同之处？
提示：甲表示DNA复制，乙表示转录。转录与复制都需要模板、原料、能量和酶，都遵循碱基互补配对原则，在真核细胞中都主要发生在细胞核内。
2．甲、乙过程所需要的原料和酶各有什么不同？
提示：甲过程所需要的原料是4种游离的脱氧核苷酸，所需要的酶是解旋酶和DNA聚合酶；乙过程所需要的原料是4种游离的核糖核苷酸，所需要的酶是RNA聚合酶。
3．转录时，DNA的一条链作为转录的模板链，可为反意义链，与其互补的另一条链称为有意义链。如图表示一个DNA分子的片段，讨论相关问题。
5′－TACGCTCCGTACCC－3′ 非模板链(有意义链)
3′－ATGCGAGGCATGGG－5′ 模板链(反意义链)
①写出该片段转录出的mRNA中的碱基排列顺序。
提示：5′－UACGCUCCGUACCC－3′。
②转录出的mRNA碱基序列与DNA模板链的碱基序列有什么关系？
③转录出的mRNA碱基序列与DNA非模板链的碱基序列有哪些异同？
提示：转录出的mRNA的碱基序列与DNA模板链的碱基序列是互补配对的关系。
提示：转录出的mRNA碱基序列与DNA非模板链的碱基序列基本相同，区别是RNA链上的碱基U，对应在非模板链上的碱基是T。
师说解惑
1.准确理解转录的几个关键点
(1)转录时，边解旋边转录，单链转录。
(2)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。
(3)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。
(4)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。
2遗传信息转录的六点总结
(1)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的种类和数量不完全相同，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RNA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)控制蛋白质合成时也进行转录。
(5)转录的产物不只是mRNA，还有tRNA和rRNA。
(6)转录的模板：同一DNA分子中，转录的模板链不是固定的一条。也就是说，可能这个基因转录是以DNA的一条链为模板，另一个基因的转录是以同一个DNA的另一条链为模板。
3．转录形成的三种RNA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，叫作反密码子 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 参与构成核糖体
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
过程评价单
1．下列关于真核细胞中转录的叙述，正确的是( )
A．DNA中有氢键，RNA中无氢键
B．只有mRNA由DNA转录而来
C．细胞中RNA的形成过程可以在细胞核外发生
D．转录时，RNA聚合酶沿着整条DNA长链移动
答案：C
解析：DNA分子中有氢键，tRNA分子中也含有少量的氢键，A错误；mRNA、tRNA、rRNA都是由DNA转录而来的，B错误；真核细胞的细胞质中的线粒体和叶绿体中含有少量的DNA，也可以转录形成RNA，C正确；转录是以基因为单位进行的，所以转录不是RNA聚合酶沿着整条DNA长链进行的，D错误。
2．如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RNA- DNA杂交区域中DNA上的A与RNA上的T配对
D．此过程中DNA双螺旋解开需要解旋酶的参与，同时消耗能量
答案：A
解析：依图示可知，RNA的游离端在左侧，说明转录从模板链左侧开始，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RNA DNA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，转录时不需要解旋酶的参与，D错误。
3．如图，甲、乙表示真核生物遗传信息传递的两个过程，丙为其中部分片段的放大示意图。以下分析正确的是( )
A．图中酶1和酶2是同一种酶
B．图丙中b链可能是构成核糖体的成分
C．图丙是甲过程的部分片段放大
D．乙过程在高度分化的细胞中不会发生
答案：B
解析：甲过程是以DNA的两条链为模板，合成子代DNA的过程，即DNA的复制，其中酶1为DNA聚合酶；乙过程是以DNA的一条链为模板，合成RNA的过程，即转录，其中酶2为RNA聚合酶，A错误。丙中a链含有碱基T，属于DNA链，b链含有碱基U，属于RNA链，核糖体由蛋白质和rRNA组成，所以图丙中b链可能是构成核糖体的成分，B正确。图丙中a链为DNA链，b链为RNA链，而甲为DNA复制过程，因此图丙不是甲过程的部分片段放大，C错误。乙过程在高度分化的细胞中仍会发生，因为细胞的成分在不停更新，需要蛋白质和酶，D错误。
学习主题三 遗传信息的翻译
任务驱动
任务一 观察密码子示意图和密码子表，回答下列问题：
1．DNA是怎样决定mRNA的碱基序列的？
提示：通过碱基互补配对原则决定mRNA中的碱基序列。
2．所有密码子都能决定氨基酸吗？
3．在真核生物中，一种密码子只能决定一种氨基酸吗？一种氨基酸只有一种密码子吗？
提示：不是，正常情况下，三种终止密码子不编码氨基酸，分别是UAG、UAA、UGA。
提示：在真核生物中，除个别密码子不对应氨基酸，一种密码子只能决定一种氨基酸，而一种氨基酸可能有多种密码子。
任务二 如图为tRNA的结构示意图，据图回答有关问题：
1．图中的tRNA携带哪种氨基酸？判断依据是什么？
提示：甲硫氨酸。图中的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。
2．在tRNA中是不是只有反密码子的这3个碱基？在tRNA中是否存在氢键？
3．tRNA与氨基酸之间是一一对应的吗？
提示：不是。存在。
提示：不是。每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸，每种氨基酸可能由一种或几种tRNA转运。
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，一端能携带密码子对应的氨基酸，是真正起“翻译”作用的结构。
任务三 如图是翻译过程的示意图，请据图分析：
1．图中Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ分别是哪种分子或结构？该过程发生的碱基互补配对与DNA复制和转录相比完全一样吗？
提示：Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ分别是tRNA、核糖体、多肽链；不完全一样，DNA复制时为A—T、T—A、G—C、C—G，转录时为A—U、T—A、C—G、G—C，翻译时为A—U、U—A、C—G、G—C。
2．判断图中核糖体沿着mRNA移动的方向，根据教材中的密码子表，写出图中翻译出的氨基酸序列。
提示：核糖体沿着mRNA从左向右移动；图中对应的氨基酸序列为甲硫氨酸—丙氨酸—丝氨酸。
任务四 如图表示一个mRNA分子上结合多个核糖体，同时合成多条多肽链的现象。请回答下列相关问题：
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？
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 。
提示：相同，因为它们结合的模板mRNA相同。
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
任务五 结合图解，思考下列问题：
假设蛋白质中氨基酸为m个，则其对应的mRNA上碱基及基因中碱基至少各是多少个？
提示：mRNA上碱基至少为3m个，基因中碱基至少为6m个。
师说解惑
1.遗传信息、密码子与反密码子的区别与联系
项目 遗传信息 密码子 反密码子
概念 基因中碱基的排列顺序 mRNA上决定一个氨基酸的3个相邻的碱基 tRNA上与mRNA上的密码子互补配对的3个相邻碱基
位置 主要在DNA中 mRNA tRNA
作用 控制生物的性状 直接决定蛋白质中氨基酸序列 识别密码子，转运氨基酸
联系 ①基因中碱基的序列决定mRNA中的碱基序列。
②mRNA中的碱基序列与基因模板链中的碱基序列互补。
③密码子与反密码子的相应序列能互补配对。
④氨基酸一定由密码子决定；密码子与反密码子并不是一一对应的关系，如终止密码子没有相应的反密码子。
⑤对应关系如图所示
2.DNA复制、转录、翻译的比较
项目 DNA复制 转录 翻译
场所 主要是细胞核 主要是细胞核 细胞质中的核糖体
模板 DNA的两条链 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
时间 细胞分裂前的间期 生物生长发育的过程中
产物 2个相同的DNA RNA(mRNA、tRNA、rRNA) 有一定氨基酸排列顺序的蛋白质
方向 5′端→3′端 5′端→3′端 5′端→3′端
特点 边解旋边复制，半保留复制 边解旋边转录，DNA仍保留 1个mRNA分子可结合多个核糖体，提高合成蛋白质的速度
研究方法 可用放射性同位素标记“T” 可用放射性同位素标记“U” 可用放射性同位素标记“氨基酸”
3.DNA复制、转录、翻译的联系
4．基因表达过程中相关数量的计算方法
(1)DNA(基因)、mRNA上碱基数目与肽链中氨基酸数目之间的关系
①图示
②规律：肽链中氨基酸数目＝1/3 mRNA中碱基数目＝1/6 DNA(基因)中碱基数目。
(2)计算“最多”和“最少”等的分析
①翻译时，mRNA上的终止密码子不决定氨基酸，则mRNA上的碱基数目是蛋白质中氨基酸数目的3倍还要多一些。
②基因或DNA上的碱基数目比对应的蛋白质中氨基酸数目的6倍还要多一些。
③在回答问题时应加上“最多”或“最少”等字样，如mRNA上有n个碱基，转录产生它的基因中最少有2n个碱基，该mRNA指导合成的蛋白质中最多有n/3个氨基酸。
5．“三步”判断真、原核细胞的DNA复制、转录及翻译
说明：真核细胞的线粒体、叶绿体中也有DNA和核糖体，其转录、翻译也存在同时进行的情况。
6．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。
过程评价单
1．[2024·山东滨州高一期末]科学家研究谷胱甘肽过氧化物酶的合成过程时发现，其mRNA中一个终止密码子UGA出现的位置并没有导致肽链合成终止，而是决定一种未曾发现的氨基酸——硒代半胱氨酸。下列说法错误的是( )
A．谷胱甘肽过氧化物酶合成时，核糖体沿mRNA由5′端向3′端移动
B．为证实这一发现，需要找到可以转运硒代半胱氨酸的rRNA
C．谷胱甘肽过氧化物酶基因转录产生的mRNA中可能含有两个UGA序列
D．推测该mRNA中决定硒代半胱氨酸的UGA序列附近具有特定调控序列使肽链合成继续进行
答案：B
解析：谷胱甘肽过氧化物酶是一种蛋白质，合成时，核糖体沿mRNA由5′端向3′端移动，A正确；为证实这一发现，需要找到可以转运硒代半胱氨酸的tRNA，B错误；谷胱甘肽过氧化物酶基因转录产生的mRNA中可能含有两个UGA序列，中间的UGA决定硒代半胱氨酸，后面的UGA使翻译过程终止，C正确；中间的UGA决定硒代半胱氨酸，而不是终止翻译，推测该mRNA中决定硒代半胱氨酸的UGA序列附近具有特定调控序列使肽链合成继续进行，D正确。
2．[2024·黑龙江佳木斯高一期中]如图所示为基因控制蛋白质的合成过程，①～⑦代表不同的结构或成分，Ⅰ和Ⅱ代表过程。
下列叙述不正确的是( )
A．③表示解旋酶和DNA聚合酶，图示过程可发生在鼠的细胞核中
B．①与④、④与⑥之间都存在A—U配对
C．一个mRNA结合多个⑤使过程Ⅱ快速高效
D．⑦的氨基酸种类、数目、排列顺序和⑦形成的空间结构决定蛋白质空间结构的多样性
答案：A
解析：该过程为边转录边翻译的过程，③表示催化转录的RNA聚合酶，图示过程发生在原核细胞中，A错误；④为mRNA，①为DNA模板链，①与④之间存在A—U配对，④mRNA与⑥tRNA之间也存在A—U配对，B正确；一个RNA结合多个⑤核糖体使过程Ⅱ(翻译过程)快速高效，能在短时间内合成大量蛋白质，C正确；⑦多肽链中的氨基酸种类、数目、排列顺序和⑦多肽链形成的空间结构决定蛋白质空间结构的多样性，D正确。
如果该*Ala－tRNACys参与翻译过程，那么下列说法正确的是( )
A.在一个mRNA分子上不可以同时合成多条被14C标记的肽链
B．反密码子与密码子的配对由tRNA上结合的氨基酸决定
C．新合成的肽链中，原来Cys的位置会被替换为14C标记的Ala
D．新合成的肽链中，原来Ala的位置会被替换为14C标记的Cys
答案：C
解析：翻译过程中，在一个mRNA分子上可以先后结合多个核糖体同时合成多条肽链，依据题干中信息，*Ala－tRNACys参与翻译过程，因此可以同时合成多条被14C标记的肽链，A错误；tRNA上的反密码子与mRNA上的密码子配对是由二者的碱基序列决定的，B错误；由于半胱氨酸在镍的催化作用下还原成丙氨酸，但tRNA未变，所以该*Ala－tRNACys参与翻译时，新合成的肽链中原来Cys的位置会被替换为14C标记的Ala，但原来Ala的位置不会被替换为14C标记的Cys，C正确，D错误。
学习主题四 中心法则及其发展
任务驱动
任务一 如图为中心法则内容及其发展图解，请回答有关问题：
1．结合中心法则，思考DNA、RNA产生的途径有哪些？
2．线粒体和叶绿体中的DNA是否遵循中心法则？
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。
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．图中的过程都是遗传信息流动的过程，每个过程为什么能准确地将遗传信息传递？
提示：①每个过程都有精确的模板；②严格遵守碱基互补配对原则。
任务二 下列四个试管中分别模拟的是中心法则中的某个过程。
1．四个试管分别模拟中心法则中的过程：a： ；b： ；c： ；d： 。
2．四个试管模拟的过程分别需要的酶是：a： ；b： ；c： ；d： 。
DNA的复制
转录
RNA的复制
逆转录
解旋酶和DNA聚合酶
RNA聚合酶
RNA聚合酶(RNA复制酶)
逆转录酶
任务三 阅读教材P69，探究下列不同生物的遗传信息是如何传递的(用中心法则表示)。
1．以DNA为遗传物质的生物中遗传信息是如何传递的？请写出遗传信息传递过程的图解。
2．在以RNA为遗传物质的生物中遗传信息是如何传递的？请写出遗传信息传递过程的图解。
(1)含有RNA复制酶的生物：
(2)含有逆转录酶的生物：
师说解惑
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，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，发生在个体发育过程中。
2．中心法则各过程的适用范围
3．“三看法”判断中心法则各过程
4．易错提醒
(1)并不是所有的生物均能发生中心法则的所有过程。
(2)DNA复制只发生在能分裂的细胞中，而转录和翻译则可以发生在任何细胞(除哺乳动物成熟的红细胞等外)中。
(3)在病毒体内不会发生RNA的复制和逆转录过程，该过程是在被病毒寄生的宿主细胞内进行的。
(4)细胞生物体内不会自主发生RNA的复制和逆转录过程，除非被病毒侵染。
过程评价单
1．中心法则揭示了生物遗传信息传递的一般规律。下列叙述错误的是( )
A．①②③三个过程可在根尖分生区细胞中发生
B．①②③分别表示DNA的复制、转录和翻译过程
C．④表示逆转录，某些病毒增殖时可发生该过程
D．④⑤是虚线，表示其在生物界可能不存在
答案：D
解析：根尖分生区细胞能进行有丝分裂，细胞分裂间期发生DNA分子的复制和有关蛋白质的合成，基因的表达通过转录和翻译过程合成蛋白质，A正确；据图分析可知，①表示DNA分子的复制过程，②表示转录过程，③表示翻译过程，B正确；④表示逆转录，某些RNA病毒(如HIV病毒)增殖时可发生该过程，C正确；④逆转录过程和⑤RNA分子复制过程可发生在被某些病毒侵染的细胞中，D错误。
2．[2024·河北石家庄一中高一期末]冠状病毒具有很强的传染力，其遗传物质为“＋RNA”，繁殖过程如图。与大肠杆菌相比，下列相关叙述正确的是( )
A．完成遗传物质的复制均需RNA聚合酶
B．遗传物质复制过程中所需的原料相同
C．蛋白质的合成均需要宿主细胞的核糖体
D．遗传物质复制均遵循碱基互补配对原则
答案：D
解析：图中冠状病毒遗传物质的复制需要RNA聚合酶，而大肠杆菌细胞内的遗传物质是DNA，复制过程需要解旋酶和DNA聚合酶，A错误；病毒的遗传物质是RNA，复制时需要的原料为四种核糖核苷酸，而大肠杆菌细胞内的遗传物质是DNA，复制时所需原料为四种脱氧核苷酸，B错误；病毒的蛋白质的合成需要在宿主细胞的核糖体上进行，而大肠杆菌细胞内具有自己的核糖体，C错误；无论是RNA还是DNA的复制，均遵循碱基互补配对原则，D正确。
3．许多抗癌药物通过干扰DNA的合成及功能抑制癌细胞增殖。如表为某制药公司研发的三种抗癌新药(三种新药代号分别为RH -2208、YH- 0501、CC- 6868)的主要作用机理。
药物名称 作用机理
YH- 0501 抑制DNA的模板功能
CC -6868 抑制DNA聚合酶活性
RH- 2208 阻止脱氧核糖核苷酸的合成
下列叙述不正确的是( )
A.YH- 0501处理癌细胞后，其DNA复制和转录过程都受到抑制
B．CC -6868处理癌细胞后，其DNA复制过程中子链无法正常延伸
C．RH- 2208处理癌细胞后，其DNA复制和转录过程都出现原料匮乏
D．将上述三种药物精准导入癌细胞的技术可减小药物治疗的副作用
答案：C
解析：YH -0501通过抑制DNA的模板功能，可以抑制DNA复制和转录，因为DNA复制和转录均需要DNA模板，A正确；CC- 6868能抑制DNA聚合酶活性而影响DNA复制过程，DNA聚合酶活性受抑制后，会使癌细胞DNA复制过程中子链无法正常延伸，B正确；RH- 2208阻止脱氧核糖核苷酸的合成，从而影响癌细胞中DNA复制过程，而转录过程需要的原料是核糖核苷酸，不会受到RH -2208的影响，C错误；将三种药物精准导入癌细胞的技术可以抑制癌细胞的增殖，由于三种药物是精准导入癌细胞的，因此，可以减弱它们对正常细胞的不利影响从而减小药物副作用，D正确。
网络建构
主干落实
1.翻译是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的过程。
2．密码子是mRNA上决定1个氨基酸的3个相邻的碱基。
3．反密码子是tRNA上与mRNA上的密码子互补配对的3个碱基。
4．中心法则图解
1．如图为三种RNA示意图，下列关于它们的叙述中，错误的是( )
A．合成三种RNA都遵循碱基互补配对原则
B．三种RNA都可通过转录形成
C．甲中没有碱基对，但乙和丙中含有
D．甲可以传递遗传信息，但乙和丙不能
答案：C
解析：RNA一般都是单链，甲和乙中都不含碱基对，丙中部分区段会发生碱基互补配对，含有碱基对，C错误。
2．[2024·河北承德高一月考]如图为某细胞中发生的两个生理过程，关于这两个过程，下列叙述正确的是( )
A．②过程为DNA复制，①过程为转录
B．两个过程都需要解旋酶破坏双链之间的氢键，暴露单链模板
C．①过程的模板是DNA的两条链，②过程的模板是DNA中任意一条
D．能进行①过程的细胞一定能进行②过程，能进行②过程的细胞不一定能进行①过程
答案：D
解析：①过程为DNA复制，需要解旋酶断开氢键，亲代DNA的两条链都要作为模板；②过程为转录，不需要解旋酶，由RNA聚合酶断开氢键，两条链中特定的一条作为模板而不是任意一条，A、B、C错误。DNA复制需要解旋酶和DNA聚合酶，这两种酶化学本质都是蛋白质；能够进行DNA复制的细胞在细胞分裂前的间期要进行蛋白质的合成，故一定会发生转录和翻译，而能进行转录的细胞却不一定能进行分裂，也就不一定能进行DNA复制，如神经细胞，D正确。
3．[2024·湖北宜昌高一月考]基因指导蛋白质的合成是指根据来自基因的遗传信息合成功能性基因产物的过程，包括转录和翻译两个步骤。下列有关叙述错误的是( )
A．遗传信息蕴藏在4种碱基的排列顺序中
B．转录过程中，形成了蛋白质—核酸复合物
C．翻译过程中，没有氢键的形成和断裂过程
D．转录和翻译过程中，碱基互补配对的方式不完全相同
答案：C
解析：基因的遗传信息蕴藏在4种碱基的排列顺序之中，A正确；转录是DNA为模板合成RNA的过程，该过程需要RNA聚合酶结合到DNA模板链上，故形成“蛋白质—核酸”复合物，B正确；翻译过程，tRNA中的反密码子和mRNA上的密码子互补配对，形成氢键，脱离后又有氢键的断裂，C错误；转录过程中碱基互补配对有A—U、T—A、C—G、G—C，翻译过程中碱基互补配对有A—U、U—A、C—G、G—C，D正确。
4．[2024·河南安阳高一期末]原核细胞无以核膜为界限的细胞核，可以边转录边翻译，过程如图所示，下列相关说法错误的是( )
A．a为模板链
B．b表示RNA聚合酶
C．c从mRNA的3′端向5′端移动
D．该过程碱基互补配对方式为A—U、U—A、C—G、G—C、T—A
答案：C
解析：c为核糖体，核糖体从mRNA的5′端向3′端移动，C错误；图示过程包括转录和翻译两个过程，该过程中碱基互补配对方式有A—U、U—A、C—G、G—C、T—A，D正确。
5．回答下列有关遗传信息传递和表达的问题。
(1)图甲为细胞中合成蛋白质的示意图，该过程的模板是________(填序号)，核糖体的移动方向为________(填“右→左”或“左→右”)，图中②③④⑤在图乙c过程完成后结构________(填“相同”或“不相同”)。
①
右→左
相同
(2)图乙表示某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。a过程所需的酶有______________________，b过程所需的酶有________________，完成遗传信息表达的是________(填字母)过程，c过程中读取密码子的结构是________(填序号)，反密码子位于________(填序号)上，由②指导合成的肽链中的氨基酸序列是________________________________(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)。
解旋酶和DNA聚合酶
RNA聚合酶
b、c
③
⑤
甲硫氨酸—丙氨酸—丝氨酸—苯丙氨酸
解析：(1)图甲所示为翻译过程，模板是①mRNA；根据②③④⑤肽链的长度分析可知，核糖体的移动方向是从右到左；由于模板mRNA相同，因此翻译形成的肽链②③④⑤的最终结构相同。(2)图乙中a表示DNA复制，需要解旋酶和DNA聚合酶的催化；b表示转录过程，需要RNA聚合酶的催化；遗传信息的表达包括转录和翻译，即图乙中的b、c过程，c表示翻译过程，读取密码子的结构是③核糖体；反密码子位于⑤tRNA上；mRNA上相邻的三个碱基组成一个密码子，密码子决定氨基酸，所以由②(AUG GCU UCU UUC)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。
问题探讨
提示：一种生物的整套DNA分子中储存着该种生物生长、发育等生命活动所需的全部遗传信息，也可以说是构建生物体的蓝图。但是，从DNA到具有各种性状的生物体，需要通过极其复杂的基因表达及调控过程才能实现，因此，在可预见的将来，利用DNA使灭绝的生物复活仍是难以做到的。
想象空间
提示：DNA相当于总司令。在战争中，如果总司令总是深入前线直接指挥，就会影响他指挥全局。DNA被核膜限制在细胞核内，使转录和翻译过程分别在细胞的不同区域进行，有利于这两项重要生命活动的高效、准确进行。
思考·讨论
1．提示：可以从所需条件、过程中的具体步骤和过程中所表现出的规律等角度来分析。例如，转录与复制都需要模板、都遵循碱基互补配对原则等。碱基互补配对原则能够保证遗传信息传递的准确性。
2．提示：转录所需要的原料是4种核糖核苷酸，DNA复制所需要的原料是4种脱氧核糖核苷酸；转录所需要的酶是RNA聚合酶，DNA复制所需要的酶是解旋酶、DNA聚合酶等。
3．提示：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
1．提示：此题具有一定的开放性，要积极思考。可以从增强密码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一种氨基酸可以保证翻译的速度。
2．提示：这是一道开放性较强的题，答案并不唯一，旨在培养学生的分析能力和发散性思维。根据这一事实，可以想到所有生物可能有共同的起源，或生命在本质上是统一的，等等。
练习与应用
一、概念检测
1．(1)×
(2)× 提示：绝大多数氨基酸有多个密码子。
2．D 提示：密码子是指mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻碱基。基因中的脱氧核苷酸序列(或碱基序列)代表遗传信息，tRNA一端的三个相邻碱基称为反密码子。
二、拓展应用
提示：红霉素能与核糖体结合，通过抑制翻译过程来干扰细菌蛋白质的合成，抑制细菌的生长；环丙沙星抑制细菌DNA的复制过程，从而抑制细菌的增殖过程；利福平抑制RNA聚合酶的活性，可能抑制细菌的转录过程。因此这些抗生素可用于治疗因细菌感染而引起的疾病。
1．[2024·山东泰安高一月考]“RNA世界假说”认为：最早出现的生物大分子很可能是RNA，它兼具了DNA和蛋白质的功能。下列关于RNA的结构和功能叙述错误的是( )
A．tRNA中不一定含有氢键
B．RNA合成过程可以在细胞核外发生
C．核糖体中的RNA能催化肽键形成
D．RNA与ATP中所含元素的种类相同
答案：A
解析：tRNA呈三叶草结构，一定含有氢键，A错误；线粒体、叶绿体等中也可以合成RNA，B正确；依据题意“RNA兼具了蛋白质的功能”可知，核糖体中的RNA能催化肽键形成，C正确；RNA与ATP中都含有C、H、O、N和P元素，D正确。
2．下列关于DNA和RNA的叙述，不合理的是( )
A．DNA双链中腺嘌呤一定与胸腺嘧啶配对
B．RNA中相邻两个碱基通过—磷酸—核糖—磷酸—相连接
C．DNA中磷酸和脱氧核糖交替连接排列在外侧构成基本骨架
D．tRNA局部双链中腺嘌呤一定与尿嘧啶配对
答案：B
解析：双链DNA分子中碱基按照互补配对的原则进行配对，A(腺嘌呤)与T(胸腺嘧啶)配对，G(鸟嘌呤)与C(胞嘧啶)配对，A正确；RNA中相邻两个碱基通过—核糖—磷酸—核糖—进行连接，B错误；DNA中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成基本骨架，C正确；tRNA局部双链中腺嘌呤与尿嘧啶配对形成氢键，形成三叶草结构，D正确。
3．[2024·四川南充高一期末]下列有关转录过程的叙述错误的是( )
A．转录过程遵循碱基互补配对原则
B．一个DNA转录可形成多种mRNA
C．转录时RNA聚合酶首先会与DNA结合
D．转录形成的RNA的碱基序列与DNA模板链相同
答案：D
解析：转录是以DNA一条链为模板合成RNA的过程，该过程遵循碱基互补配对原则，A正确；一个DNA上含有多个基因，转录是以基因为单位的，因此转录可形成多种mRNA，B正确；转录时RNA聚合酶首先会与DNA上的启动子部位结合，然后合成RNA链，C正确；根据碱基互补配对原则可知，转录形成的RNA的碱基序列与DNA模板链互补，而不是相同，D错误。
4．[2024·河北石家庄一中高一期末]如图是人体细胞内进行的某项生理过程，①②③表示核苷酸链，下列相关叙述错误的是( )
A．图示过程不可能发生在人成熟红细胞中
B．酶A可使DNA双链解开
C．该过程存在A—U、T—A、C—G和G—C的碱基配对方式
D．①与②的碱基种类和排列顺序相同
答案：D
解析：人成熟红细胞中没有DNA，不能进行图示转录过程，A正确；该图是人体细胞内进行的转录过程，A表示RNA聚合酶，RNA聚合酶可使DNA双链解开，B正确；转录过程遵循碱基互补配对原则，存在A—U、T—A、C—G和G—C的碱基配对方式，C正确；①表示mRNA，②表示DNA，①与②的碱基种类不完全相同，①中含有U，②中含有T，且碱基的排列顺序也不同，D错误。
5．[2024·山西太原联考]基因控制蛋白质合成的过程中，mRNA、tRNA和rRNA(核糖体RNA)均参与其中。下列说法正确的是( )
A．只有mRNA是由DNA转录而来的
B．肽链延长时，1位点tRNA上的肽链脱离下来，与2位点tRNA上的氨基酸脱水缩合
C．合成肽链时，决定肽链上氨基酸种类的碱基位于tRNA上
D．密码子的简并性是指每种氨基酸都有多个密码子与之对应
答案：B
解析：tRNA、mRNA、rRNA都是以基因区段为模板转录而来，A错误；核糖体上有2个结合位点，肽链延长时，1位点tRNA上的肽链脱离下来，与2位点tRNA上的氨基酸发生脱水缩合形成肽链，从而转移到位点2上，B正确；密码子位于mRNA上，即决定肽链上氨基酸种类的碱基位于mRNA上，C错误；一种氨基酸可能由一种或几种密码子编码，并不是每一种氨基酸都有多个密码子，如色氨酸只有UGG一种密码子，D错误。
6．某基因转录时模板链的部分碱基序列为3′－TACACGGACTCC－5′，如表为部分密码子对应的氨基酸，据此判断该片段控制合成的肽链中氨基酸序列为( )
A.—酪氨酸—苏氨酸—天冬氨酸—丝氨酸—
B．—甲硫氨酸—半胱氨酸—亮氨酸—精氨酸—
C．—甲硫氨酸—半胱氨酸—天冬氨酸—丝氨酸—
D．—酪氨酸—苏氨酸—亮氨酸—精氨酸—
ACG UAC UGC UCC CUG AUG GAC AGG
苏氨酸 酪氨酸 半胱氨酸 丝氨酸 亮氨酸 甲硫氨酸 天冬氨酸 精氨酸
答案：B
解析：根据转录时模板链的部分碱基序列3′－TACACGGACTCC－5′可知，其转录出的mRNA片段对应的碱基序列为5′－AUGUGCCUGAGG－3′，翻译时是从mRNA的5′开始，因此结合密码子表可知，对应的氨基酸序列为—甲硫氨酸—半胱氨酸—亮氨酸—精氨酸—，B正确。
7．[2024·福建莆田高二月考]如图表示某生物细胞内发生的一系列生理变化，X表示某种酶，请据图分析，下面有关叙述不正确的是( )
A．X为RNA聚合酶，具有打开DNA双链的作用
B．过程Ⅰ是染色体DNA上的转录过程
C．过程Ⅱ的进行与3种RNA有关
D．图示的遗传信息的传递方向为DNA→RNA→蛋白质
答案：B
解析：过程Ⅰ是以双链DNA中的一条链为模板合成RNA的转录过程，过程Ⅱ是以mRNA为模板合成蛋白质的翻译过程，并且转录和翻译同时进行，故过程Ⅰ不是染色体DNA上的转录过程，X为RNA聚合酶，其可以断开氢键，打开DNA双链，A正确，B错误；过程Ⅱ是以mRNA为模板合成蛋白质的翻译过程，需要mRNA作为模板，需要rRNA合成翻译的场所核糖体，需要tRNA转运翻译的原料氨基酸，故过程Ⅱ的进行与3种RNA有关，C正确；图中进行的是转录和翻译的过程，故图示的遗传信息的传递方向为DNA→RNA→蛋白质，D正确。
8．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内
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
答案：C
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。逆转录过程发生在宿主细胞中，A错误。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，B错误。DNA复制、转录、逆转录、RNA复制、翻译都能发生碱基互补配对，C正确。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，D错误。
9．(10分)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。
核糖核苷酸
线粒体
tRNA
能在短时间内合成大量的蛋白质
相同
DNA→RNA→蛋白质
翻译
解析：(1)A是转录过程，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上的反密码子可进行碱基互补配对。①(mRNA)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复合物可抑制翻译过程，进而调控基因lin－14的表达。
10．科学家在实验中发现，DNA分子中基因的两条链中只有一条具有转录功能，这条具有转录功能的链叫作模板链，另一条无转录功能的链叫作编码链。如图DNA分子中基因A和基因b( )
A．是位于两个DNA分子上的非等位基因
B．分别以DNA的两条单链为转录的模板
C．其中一个基因复制，另一个基因不一定复制
D．其中一个基因转录，另一个基因也一定转录
答案：B
解析：据图分析可知，基因A和b位于同一个DNA分子上，A错误；图中显示，基因A和b的模板链不同，是分别以同一个DNA分子的两条单链为模板，B正确；DNA复制时，以两条链为模板，进行复制，C错误；DNA中基因是选择性表达的，两个基因不一定都转录，D错误。
11．[2024·辽宁铁岭高一期末]如图甲、乙表示真核生物遗传信息传递过程中的某两个阶段的示意图，图丙为图乙中部分片段的放大示意图。对此分析合理的是( )
A．图甲所示过程主要发生于细胞核内，
图乙所示过程主要发生于细胞质内
B．催化图甲、乙所示两过程的酶1、酶2和酶3是相同的
C．图丙中a链为模板链，b链为转录出的子链
D．图丙中含有2种单糖、5种碱基、5种核苷酸
答案：C
解析：图甲所示过程是以DNA的两条链为模板合成DNA，为DNA复制过程；图乙所示过程是以DNA的一条链为模板合成RNA，为转录过程，真核生物的DNA复制和转录都主要发生在细胞核中，A错误；图中催化图甲(DNA复制)过程的酶1、酶2是DNA聚合酶，催化图乙(转录)过程的酶3是RNA聚合酶，B错误；图乙过程为转录，图丙为图乙中部分片段的放大示意图，丙中a链含有碱基T，属于转录时的DNA模板链，b链含有碱基U，属于转录出的RNA子链，C正确；丙中a链为DNA链，b链为RNA链，图丙中含有2种单糖(脱氧核糖、核糖)、5种碱基(A、T、C、G、U)、8种核苷酸(4种脱氧核苷酸、4种核糖核苷酸)，D错误。
12．[2024·天津滨海新区期末]细胞中的核糖体由大、小2个亚基组成。在真核细胞的核仁中，由核rDNA转录形成的rRNA与相关蛋白组装成核糖体亚基。下列叙述正确的是( )
A．原核细胞无核仁，不能合成rRNA
B．真核细胞的核糖体蛋白在核糖体上合成
C．rRNA上3个相邻的碱基构成1个密码子
D．细胞在有丝分裂各时期都进行核rDNA的转录
答案：B
解析：原核细胞无核仁，有核糖体，核糖体由rRNA和蛋白质组成，因此原核细胞能合成rRNA，A错误；核糖体是蛋白质合成的场所，真核细胞的核糖体蛋白在核糖体上合成，B正确；mRNA上决定1个氨基酸的3个相邻的碱基构成1个密码子，C错误；细胞在有丝分裂分裂期染色质变成染色体，核rDNA无法解旋，无法转录，D错误。
13．如图是真核细胞中遗传信息表达过程的部分示意图。某些氨基酸的部分密码子(5′端→3′端)：丝氨酸UCU；亮氨酸UUA、CUA；异亮氨酸AUC、AUU；精氨酸AGA。
下列叙述不正确的是( )
A．该过程可发生在线粒体基质和细胞核中
B．图中结构②从5′端向3′端移动，一条mRNA上往往会相继结合多个核糖体
C．该过程中有氢键的形成和断裂
D．图中翻译方向为从5′端向3′端，所以①为异亮氨酸
答案：A
解析：该过程表示翻译，能发生在线粒体中，但不能在细胞核中发生，A错误；由图中转运RNA的位置可判断，核糖体移动的方向是从5′端向3′端，一条mRNA上往往会相继结合多个核糖体形成多聚核糖体，提高翻译效率，B正确；翻译过程中，信使RNA与转运RNA会结合和断开，有氢键的形成和断裂，C正确；翻译的方向为从5′端向3′端，图中①对应的密码子为AUU，即①为异亮氨酸，D正确。
14．随着DNA测序技术的发展，人们在一些噬菌体等少数生物中发现了重叠基因，重叠基因具有独立性但共同使用部分核苷酸序列。某噬菌体为单链环状DNA，部分DNA序列如图所示。
下列说法中错误的是( )
A．该噬菌体中存在重叠基因，能使有限的碱基携带更多的遗传信息
B．缬氨酸(Val)至少有三种密码子，说明密码子具有简并性
C．合成噬菌体蛋白的过程所需的ATP来自细胞质基质和线粒体
D．该噬菌体DNA中没有游离的磷酸基团，嘌呤碱基和嘧啶碱基的数目不一定相等
答案：C
解析：由图可知，该噬菌体中存在重叠基因，即E基因和D基因有重复序列，因此图中结构能使有限的碱基携带更多的遗传信息，A正确；据图可知，图中能编码缬氨酸(Val)的碱基序列有GTA、GTG、GTT，分别对应三种密码子CAU、CAC、CAA，这表明了密码子具有简并性，B正确；噬菌体是一种病毒，必须寄生在细菌中才能生存，细菌是原核生物，没有线粒体，因此合成噬菌体蛋白的过程所需的ATP来自细菌中的细胞质，C错误；据题意可知，该噬菌体为单链环状DNA，DNA中没有游离的磷酸基团，但嘌呤碱基和嘧啶碱基的数目不一定相等，D正确。
15．(14分)[2024·山东临沂高二月考]miRNA是真核生物中广泛存在的一种小分子RNA，它在细胞中通常与核酸酶等蛋白结合成诱导沉默复合物(RISC－miRNA复合物)，复合物被活化后与靶RNA结合，①～⑧代表相关生理过程。
(1)基因的表达包括______________过程，该过程中某tRNA的反密码子序列为3′－UAG－5′，若严格遵循碱基互补配对原则，则其对应基因中相应位置模板链序列为5′－________－3′。氨基酸大多可被多种tRNA转运，其意义是什么？
转录和翻译
GAT
答案：提高了氨基酸的转运效率，加快翻译速率；增强了密码子的容错率，保证了遗传的稳定性
(2)据图可知，转录因子KLF5进入细胞核后能特异性识别基因，并与________酶结合启动基因IGFL2－AS1和IGFL1的转录过程。综上分析，RNA干扰的可能机制是
____________________________________________________________，
IGFL2－AS1基因转录的RNA竞争性地与miRNA结合，从而对⑦⑧有________ (填“促进”或“抑制”)作用，________(填“提高”或“降低”)IGFL1的表达量。
RNA聚合
RISC－miRNA复合物活化后，miRNA与IGFL1的mRNA互补，核酸酶使靶mRNA降解，从而抑制翻译过程
抑制
提高
(3)请结合上述信息，为研发治疗乳腺癌新药提供两种新思路。
答案：设计抑制IGFL2－AS1基因转录的药物；设计抑制IGFL1基因表达(转录、翻译)的药物；研制抑制转录因子KLF5活性的药物；研制降低TNF－α活性的药物等
16．(15分)为探究遗传信息从DNA传递给蛋白质的“中间载体”，科学家们做了如下研究。依据真核细胞中DNA(基因)主要位于细胞核内，而蛋白质合成在核糖体上这一事实，科学家推测存在某种“信使”分子，能将遗传信息从细胞核携带到细胞质中。
(1)对于“信使”有两种不同假说。
假说一：核糖体RNA可能就是信息的载体；
假说二：另有一种RNA(称为mRNA)作为遗传信息传递的信使。
若假说一成立，则细胞内应该有许多________(填“相同”或“不同”)的核糖体。
若假说二成立，则mRNA应该与细胞内原有的________结合，进行________过程合成蛋白质。
不同
核糖体
翻译
(2)研究发现噬菌体侵染细菌后，细菌的蛋白质合成立即停止，转而合成噬菌体的蛋白质，在此过程中，细菌细胞内合成了新的噬菌体RNA。为确定新合成的噬菌体RNA是否为“信使”，科学家们进行了进一步的实验。
①15NH4Cl和13C－葡萄糖作为培养基中唯一的氮源和碳源，细菌利用它们合成____________等生物大分子。经过若干代培养后，获得具有“重”核糖体的“重”细菌。
蛋白质和核酸
②将这些“重”细菌转移到含14NH4Cl和12C－葡萄糖作为唯一氮源和碳源的培养基上培养，用噬菌体侵染这些细菌，该培养基中加入32P标记的________核糖核苷酸作为原料，以标记所有新合成的噬菌体RNA。
尿嘧啶
③将上述被侵染后裂解的细菌进行密度梯度离心，结果如图所示。由图可知，细菌被侵染后________(填“合成了”或“没有合成”)新的核糖体，这一结果否定了假说________(填“一”或“二”)。
32P标记仅出现在离心管的________，这说明____________________与“重”核糖体相结合，这为另一假说提供了证据。
没有合成
一
底部
新合成的噬菌体RNA
(3)若要证明新合成的噬菌体RNA为“信使”，还需要进行两组实验，请选择下列序号填入表格。
①将新合成的噬菌体RNA与细菌DNA混合
②将新合成的噬菌体RNA与噬菌体DNA混合
③出现DNA－RNA杂交现象
④不出现DNA－RNA杂交现象
组别 实验处理 预期结果
1 ________ ________
2 ________ ________
②
③
①
④第1节 基因指导蛋白质的合成
夯基提能·分层突破
学习主题一 RNA的结构和功能
任务驱动
任务 如图为不同类型的RNA，思考并回答下列问题：
1．图中哪种分子可以携带遗传信息？
2．rRNA的合成与细胞核中的哪种结构有关？rRNA参与构成的细胞器是什么？
3．DNA和RNA的初级水解产物是否相同？若不同，各是什么？
4．DNA和RNA的彻底水解产物各是什么？
师说解惑
1.RNA与DNA的比较
2．DNA与RNA的快速判定
过程评价单
1．下列关于RNA的叙述，错误的是( )
A．有些RNA可催化细胞内的某些生化反应
B．RNA的基本单位由磷酸、核糖和含氮碱基组成
C．RNA参与构成核糖体
D．RNA参与构成细胞膜
2．下列关于DNA和RNA的结构与功能的说法，错误的是( )
A．区分单双链DNA、单双链RNA四种核酸可以依据碱基比例和种类判定
B．双链DNA分子中碱基G、C含量越高，其结构稳定性相对越大
C．含有DNA的生物，遗传物质是DNA不是RNA
D．含有RNA的生物，遗传物质是RNA不是DNA
学习主题二 遗传信息的转录
任务驱动
任务一 为了探究遗传信息的传递途径，科学家做了如下实验。完成下列问题：
实验一：变形虫放射性标记实验，如图所示。
实验二：有人曾用洋葱根尖和变形虫进行实验，当加入RNA酶后，细胞中的蛋白质合成就停止了；再加入从酵母菌中提取出来的RNA，则又重新合成了一定数量的蛋白质。
分析讨论下列问题：
1．从实验一可以看出RNA的合成发生在细胞的 。
2．细胞核交换后，B组变形虫的细胞质出现有标记的RNA分子，原因是细胞核中合成的RNA分子可以通过 进入细胞质。
3．从实验二可以得出的结论是 。
4．综合分析实验一和实验二，你认为遗传信息的传递途径是 。
5．实验一的设计有何巧妙之处？
任务二 如图表示某真核生物细胞内DNA的转录过程，请据图分析回答下列问题：
1．图中DNA进行转录的方向是 。
2．物质a为启动转录过程必需的有机物，其名称是 。
3．物质b是 ，物质c是 。
4．在植物的叶肉细胞中，上述过程发生的场所是 。
5．转录的产物d一定是mRNA吗？
6．转录时，DNA链完全解开吗？
任务三
结合下列图解，回答相关问题。
1．甲、乙两过程有何相同之处？
2．甲、乙过程所需要的原料和酶各有什么不同？
3．转录时，DNA的一条链作为转录的模板链，可为反意义链，与其互补的另一条链称为有意义链。如图表示一个DNA分子的片段，讨论相关问题。
5′－TACGCTCCGTACCC－3′ 非模板链(有意义链)
3′－ATGCGAGGCATGGG－5′ 模板链(反意义链)
①写出该片段转录出的mRNA中的碱基排列顺序。
②转录出的mRNA碱基序列与DNA模板链的碱基序列有什么关系？
③转录出的mRNA碱基序列与DNA非模板链的碱基序列有哪些异同？
师说解惑
1.准确理解转录的几个关键点
(1)转录时，边解旋边转录，单链转录。
(2)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。
(3)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。
(4)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。
2遗传信息转录的六点总结
(1)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的种类和数量不完全相同，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RNA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)控制蛋白质合成时也进行转录。
(5)转录的产物不只是mRNA，还有tRNA和rRNA。
(6)转录的模板：同一DNA分子中，转录的模板链不是固定的一条。也就是说，可能这个基因转录是以DNA的一条链为模板，另一个基因的转录是以同一个DNA的另一条链为模板。
3．转录形成的三种RNA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，叫作反密码子 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 参与构成核糖体
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
过程评价单
1．下列关于真核细胞中转录的叙述，正确的是( )
A．DNA中有氢键，RNA中无氢键
B．只有mRNA由DNA转录而来
C．细胞中RNA的形成过程可以在细胞核外发生
D．转录时，RNA聚合酶沿着整条DNA长链移动
2．如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RNA DNA杂交区域中DNA上的A与RNA上的T配对
D．此过程中DNA双螺旋解开需要解旋酶的参与，同时消耗能量
3．如图，甲、乙表示真核生物遗传信息传递的两个过程，丙为其中部分片段的放大示意图。以下分析正确的是( )
A．图中酶1和酶2是同一种酶
B．图丙中b链可能是构成核糖体的成分
C．图丙是甲过程的部分片段放大
D．乙过程在高度分化的细胞中不会发生
学习主题三 遗传信息的翻译
任务驱动
任务一 观察密码子示意图和密码子表，回答下列问题：
1．DNA是怎样决定mRNA的碱基序列的？
2．所有密码子都能决定氨基酸吗？
3．在真核生物中，一种密码子只能决定一种氨基酸吗？一种氨基酸只有一种密码子吗？
任务二 如图为tRNA的结构示意图，据图回答有关问题：
1．图中的tRNA携带哪种氨基酸？判断依据是什么？
2．在tRNA中是不是只有反密码子的这3个碱基？在tRNA中是否存在氢键？
3．tRNA与氨基酸之间是一一对应的吗？
4．为什么说tRNA是真正起“翻译”作用的结构？
任务三 如图是翻译过程的示意图，请据图分析：
1．图中Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ分别是哪种分子或结构？该过程发生的碱基互补配对与DNA复制和转录相比完全一样吗？
2．判断图中核糖体沿着mRNA移动的方向，根据教材中的密码子表，写出图中翻译出的氨基酸序列。
任务四
如图表示一个mRNA分子上结合多个核糖体，同时合成多条多肽链的现象。请回答下列相关问题：
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？
2．图中合成的4条多肽链是否相同？判断依据是什么？
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
。
任务五 结合图解，思考下列问题：
假设蛋白质中氨基酸为m个，则其对应的mRNA上碱基及基因中碱基至少各是多少个？
师说解惑
1.遗传信息、密码子与反密码子的区别与联系
项目 遗传信息 密码子 反密码子
概念 基因中碱基的排列顺序 mRNA上决定一个氨基酸的3个相邻的碱基 tRNA上与mRNA上的密码子互补配对的3个相邻碱基
位置 主要在DNA中 mRNA tRNA
作用 控制生物的性状 直接决定蛋白质中氨基酸序列 识别密码子，转运氨基酸
联系 ①基因中碱基的序列决定mRNA中的碱基序列。 ②mRNA中的碱基序列与基因模板链中的碱基序列互补。 ③密码子与反密码子的相应序列能互补配对。 ④氨基酸一定由密码子决定；密码子与反密码子并不是一一对应的关系，如终止密码子没有相应的反密码子。 ⑤对应关系如图所示
2.DNA复制、转录、翻译的比较
项目 DNA复制 转录 翻译
场所 主要是细胞核 主要是细胞核 细胞质中的核糖体
模板 DNA的两条链 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
时间 细胞分裂前的间期 生物生长发育的过程中
产物 2个相同的DNA RNA(mRNA、tRNA、rRNA) 有一定氨基酸排列顺序的蛋白质
方向 5′端→3′端 5′端→3′端 5′端→3′端
特点 边解旋边复制，半保留复制 边解旋边转录，DNA仍保留 1个mRNA分子可结合多个核糖体，提高合成蛋白质的速度
研究方法 可用放射性同位素标记“T” 可用放射性同位素标记“U” 可用放射性同位素标记“氨基酸”
3.DNA复制、转录、翻译的联系
4．基因表达过程中相关数量的计算方法
(1)DNA(基因)、mRNA上碱基数目与肽链中氨基酸数目之间的关系
①图示
②规律：肽链中氨基酸数目＝1/3 mRNA中碱基数目＝1/6 DNA(基因)中碱基数目。
(2)计算“最多”和“最少”等的分析
①翻译时，mRNA上的终止密码子不决定氨基酸，则mRNA上的碱基数目是蛋白质中氨基酸数目的3倍还要多一些。
②基因或DNA上的碱基数目比对应的蛋白质中氨基酸数目的6倍还要多一些。
③在回答问题时应加上“最多”或“最少”等字样，如mRNA上有n个碱基，转录产生它的基因中最少有2n个碱基，该mRNA指导合成的蛋白质中最多有n/3个氨基酸。
5．“三步”判断真、原核细胞的DNA复制、转录及翻译
说明：真核细胞的线粒体、叶绿体中也有DNA和核糖体，其转录、翻译也存在同时进行的情况。
6．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。
过程评价单
1．[2024·山东滨州高一期末]科学家研究谷胱甘肽过氧化物酶的合成过程时发现，其mRNA中一个终止密码子UGA出现的位置并没有导致肽链合成终止，而是决定一种未曾发现的氨基酸——硒代半胱氨酸。下列说法错误的是( )
A．谷胱甘肽过氧化物酶合成时，核糖体沿mRNA由5′端向3′端移动
B．为证实这一发现，需要找到可以转运硒代半胱氨酸的rRNA
C．谷胱甘肽过氧化物酶基因转录产生的mRNA中可能含有两个UGA序列
D．推测该mRNA中决定硒代半胱氨酸的UGA序列附近具有特定调控序列使肽链合成继续进行
2．[2024·黑龙江佳木斯高一期中]如图所示为基因控制蛋白质的合成过程，①～⑦代表不同的结构或成分，Ⅰ和Ⅱ代表过程。下列叙述不正确的是( )
A．③表示解旋酶和DNA聚合酶，图示过程可发生在鼠的细胞核中
B．①与④、④与⑥之间都存在A—U配对
C．一个mRNA结合多个⑤使过程Ⅱ快速高效
D．⑦的氨基酸种类、数目、排列顺序和⑦形成的空间结构决定蛋白质空间结构的多样性
3.
在体外用14C标记半胱氨酸－tRNA复合物中的半胱氨酸(Cys)，得到*Cys－tRNACys，再用无机催化剂镍将其中的半胱氨酸还原成丙氨酸(Ala)，得到(见图，tRNA不变)。如果该*Ala－tRNACys参与翻译过程，那么下列说法正确的是( )
A.在一个mRNA分子上不可以同时合成多条被14C标记的肽链
B．反密码子与密码子的配对由tRNA上结合的氨基酸决定
C．新合成的肽链中，原来Cys的位置会被替换为14C标记的Ala
D．新合成的肽链中，原来Ala的位置会被替换为14C标记的Cys
学习主题四 中心法则及其发展
任务驱动
任务一 如图为中心法则内容及其发展图解，请回答有关问题：
1．结合中心法则，思考DNA、RNA产生的途径有哪些？
2．线粒体和叶绿体中的DNA是否遵循中心法则？
3．图中的过程都是遗传信息流动的过程，每个过程为什么能准确地将遗传信息传递？
任务二 下列四个试管中分别模拟的是中心法则中的某个过程。
1．四个试管分别模拟中心法则中的过程：a： ；b： ；c： ；d： 。
2．四个试管模拟的过程分别需要的酶是：a： ；b： ；c： ；d： 。
任务三 阅读教材P69，探究下列不同生物的遗传信息是如何传递的(用中心法则表示)。
1．以DNA为遗传物质的生物中遗传信息是如何传递的？请写出遗传信息传递过程的图解。
2．在以RNA为遗传物质的生物中遗传信息是如何传递的？请写出遗传信息传递过程的图解。
(1)含有RNA复制酶的生物：
(2)含有逆转录酶的生物：
师说解惑
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，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，发生在个体发育过程中。
2．中心法则各过程的适用范围
3．“三看法”判断中心法则各过程
4．易错提醒
(1)并不是所有的生物均能发生中心法则的所有过程。
(2)DNA复制只发生在能分裂的细胞中，而转录和翻译则可以发生在任何细胞(除哺乳动物成熟的红细胞等外)中。
(3)在病毒体内不会发生RNA的复制和逆转录过程，该过程是在被病毒寄生的宿主细胞内进行的。
(4)细胞生物体内不会自主发生RNA的复制和逆转录过程，除非被病毒侵染。
过程评价单
1．中心法则揭示了生物遗传信息传递的一般规律。下列叙述错误的是( )
A．①②③三个过程可在根尖分生区细胞中发生
B．①②③分别表示DNA的复制、转录和翻译过程
C．④表示逆转录，某些病毒增殖时可发生该过程
D．④⑤是虚线，表示其在生物界可能不存在
2．[2024·河北石家庄一中高一期末]冠状病毒具有很强的传染力，其遗传物质为“＋RNA”，繁殖过程如图。与大肠杆菌相比，下列相关叙述正确的是( )
A．完成遗传物质的复制均需RNA聚合酶
B．遗传物质复制过程中所需的原料相同
C．蛋白质的合成均需要宿主细胞的核糖体
D．遗传物质复制均遵循碱基互补配对原则
3．许多抗癌药物通过干扰DNA的合成及功能抑制癌细胞增殖。如表为某制药公司研发的三种抗癌新药(三种新药代号分别为RH 2208、YH 0501、CC 6868)的主要作用机理。下列叙述不正确的是( )
药物名称 作用机理
YH 0501 抑制DNA的模板功能
CC 6868 抑制DNA聚合酶活性
RH 2208 阻止脱氧核糖核苷酸的合成
A.YH 0501处理癌细胞后，其DNA复制和转录过程都受到抑制
B．CC 6868处理癌细胞后，其DNA复制过程中子链无法正常延伸
C．RH 2208处理癌细胞后，其DNA复制和转录过程都出现原料匮乏
D．将上述三种药物精准导入癌细胞的技术可减小药物治疗的副作用
强化落实·学业达标
网络建构
主干落实
1.翻译是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的过程。
2．密码子是mRNA上决定1个氨基酸的3个相邻的碱基。
3．反密码子是tRNA上与mRNA上的密码子互补配对的3个碱基。
4．中心法则图解
高效课堂·实践运用
1．如图为三种RNA示意图，下列关于它们的叙述中，错误的是( )
A．合成三种RNA都遵循碱基互补配对原则
B．三种RNA都可通过转录形成
C．甲中没有碱基对，但乙和丙中含有
D．甲可以传递遗传信息，但乙和丙不能
2．[2024·河北承德高一月考]如图为某细胞中发生的两个生理过程，关于这两个过程，下列叙述正确的是( )
A．②过程为DNA复制，①过程为转录
B．两个过程都需要解旋酶破坏双链之间的氢键，暴露单链模板
C．①过程的模板是DNA的两条链，②过程的模板是DNA中任意一条
D．能进行①过程的细胞一定能进行②过程，能进行②过程的细胞不一定能进行①过程
3．[2024·湖北宜昌高一月考]基因指导蛋白质的合成是指根据来自基因的遗传信息合成功能性基因产物的过程，包括转录和翻译两个步骤。下列有关叙述错误的是( )
A．遗传信息蕴藏在4种碱基的排列顺序中
B．转录过程中，形成了蛋白质—核酸复合物
C．翻译过程中，没有氢键的形成和断裂过程
D．转录和翻译过程中，碱基互补配对的方式不完全相同
4．[2024·河南安阳高一期末]原核细胞无以核膜为界限的细胞核，可以边转录边翻译，过程如图所示，下列相关说法错误的是( )
A．a为模板链
B．b表示RNA聚合酶
C．c从mRNA的3′端向5′端移动
D．该过程碱基互补配对方式为A—U、U—A、C—G、G—C、T—A
5．回答下列有关遗传信息传递和表达的问题。
(1)图甲为细胞中合成蛋白质的示意图，该过程的模板是________(填序号)，核糖体的移动方向为________(填“右→左”或“左→右”)，图中②③④⑤在图乙c过程完成后结构________(填“相同”或“不相同”)。
(2)图乙表示某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。a过程所需的酶有______________________，b过程所需的酶有________________，完成遗传信息表达的是________(填字母)过程，c过程中读取密码子的结构是________(填序号)，反密码子位于________(填序号)上，由②指导合成的肽链中的氨基酸序列是________________________________(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)。
疑难解答·全程培优
问题探讨
提示：一种生物的整套DNA分子中储存着该种生物生长、发育等生命活动所需的全部遗传信息，也可以说是构建生物体的蓝图。但是，从DNA到具有各种性状的生物体，需要通过极其复杂的基因表达及调控过程才能实现，因此，在可预见的将来，利用DNA使灭绝的生物复活仍是难以做到的。
想象空间
提示：DNA相当于总司令。在战争中，如果总司令总是深入前线直接指挥，就会影响他指挥全局。DNA被核膜限制在细胞核内，使转录和翻译过程分别在细胞的不同区域进行，有利于这两项重要生命活动的高效、准确进行。
思考·讨论
1．提示：可以从所需条件、过程中的具体步骤和过程中所表现出的规律等角度来分析。例如，转录与复制都需要模板、都遵循碱基互补配对原则等。碱基互补配对原则能够保证遗传信息传递的准确性。
2．提示：转录所需要的原料是4种核糖核苷酸，DNA复制所需要的原料是4种脱氧核糖核苷酸；转录所需要的酶是RNA聚合酶，DNA复制所需要的酶是解旋酶、DNA聚合酶等。
3．提示：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
1．提示：此题具有一定的开放性，要积极思考。可以从增强密码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一种氨基酸可以保证翻译的速度。
2．提示：这是一道开放性较强的题，答案并不唯一，旨在培养学生的分析能力和发散性思维。根据这一事实，可以想到所有生物可能有共同的起源，或生命在本质上是统一的，等等。
练习与应用
一、概念检测
1．(1)×
(2)× 提示：绝大多数氨基酸有多个密码子。
2．D 提示：密码子是指mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻碱基。基因中的脱氧核苷酸序列(或碱基序列)代表遗传信息，tRNA一端的三个相邻碱基称为反密码子。
二、拓展应用
提示：红霉素能与核糖体结合，通过抑制翻译过程来干扰细菌蛋白质的合成，抑制细菌的生长；环丙沙星抑制细菌DNA的复制过程，从而抑制细菌的增殖过程；利福平抑制RNA聚合酶的活性，可能抑制细菌的转录过程。因此这些抗生素可用于治疗因细菌感染而引起的疾病。
第4章 基因的表达
第1节 基因指导蛋白质的合成
夯基提能·分层突破
学习主题一
【任务驱动】
任务
1．提示：mRNA分子。
2．提示：rRNA的合成与细胞核中的核仁有关；rRNA参与核糖体的构成。
3．提示：不同。DNA的初级水解产物是脱氧核糖核苷酸；RNA的初级水解产物是核糖核苷酸。
4．提示：DNA的彻底水解产物有脱氧核糖、磷酸和A、T、G、C四种碱基；而RNA的彻底水解产物有核糖、磷酸和A、U、G、C四种碱基。
【过程评价单】
1．解析：有些酶的化学本质为RNA；RNA的基本单位是核糖核苷酸，由磷酸、核糖和含氮碱基组成；rRNA参与构成核糖体。
答案：D
2．解析：组成DNA和RNA的碱基种类不完全相同，且双链DNA和RNA分子中碱基之间的配对遵循碱基互补配对原则，因此区分单双链DNA、单双链RNA四种核酸可以根据碱基比例和种类判定，A正确；双链DNA分子中，C和G之间有3个氢键，A和T之间有2个氢键，因此碱基G、C含量越高，其结构稳定性相对越大，B正确；含有DNA的生物，遗传物质是DNA不是RNA，C正确；含有RNA的生物，遗传物质是RNA或DNA，D错误。
答案：D
学习主题二
【任务驱动】
任务一
1．细胞核
2．核孔
3．蛋白质的合成需要RNA的直接参与
4．DNA→RNA→蛋白质
5．提示：在适当的时间交换了细胞核，形成了相互对照。
任务二
1．从右到左
2．RNA聚合酶
3．胞嘧啶脱氧核苷酸 胞嘧啶核糖核苷酸
4．细胞核、线粒体和叶绿体
5．提示：不一定，转录的产物有mRNA、tRNA、rRNA三种。
6．提示：不完全解开，只有部分片段(基因)解开。
任务三
1．提示：甲表示DNA复制，乙表示转录。转录与复制都需要模板、原料、能量和酶，都遵循碱基互补配对原则，在真核细胞中都主要发生在细胞核内。
2．提示：甲过程所需要的原料是4种游离的脱氧核苷酸，所需要的酶是解旋酶和DNA聚合酶；乙过程所需要的原料是4种游离的核糖核苷酸，所需要的酶是RNA聚合酶。
3．提示：①5′－UACGCUCCGUACCC－3′。
②转录出的mRNA的碱基序列与DNA模板链的碱基序列是互补配对的关系。
③转录出的mRNA碱基序列与DNA非模板链的碱基序列基本相同，区别是RNA链上的碱基U，对应在非模板链上的碱基是T。
【过程评价单】
1．解析：DNA分子中有氢键，tRNA分子中也含有少量的氢键，A错误；mRNA、tRNA、rRNA都是由DNA转录而来的，B错误；真核细胞的细胞质中的线粒体和叶绿体中含有少量的DNA，也可以转录形成RNA，C正确；转录是以基因为单位进行的，所以转录不是RNA聚合酶沿着整条DNA长链进行的，D错误。
答案：C
2．解析：依图示可知，RNA的游离端在左侧，说明转录从模板链左侧开始，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RNA DNA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，转录时不需要解旋酶的参与，D错误。
答案：A
3．解析：甲过程是以DNA的两条链为模板，合成子代DNA的过程，即DNA的复制，其中酶1为DNA聚合酶；乙过程是以DNA的一条链为模板，合成RNA的过程，即转录，其中酶2为RNA聚合酶，A错误。丙中a链含有碱基T，属于DNA链，b链含有碱基U，属于RNA链，核糖体由蛋白质和rRNA组成，所以图丙中b链可能是构成核糖体的成分，B正确。图丙中a链为DNA链，b链为RNA链，而甲为DNA复制过程，因此图丙不是甲过程的部分片段放大，C错误。乙过程在高度分化的细胞中仍会发生，因为细胞的成分在不停更新，需要蛋白质和酶，D错误。
答案：B
学习主题三
【任务驱动】
任务一
1．提示：通过碱基互补配对原则决定mRNA中的碱基序列。
2．提示：不是，正常情况下，三种终止密码子不编码氨基酸，分别是UAG、UAA、UGA。
3．提示：在真核生物中，除个别密码子不对应氨基酸，一种密码子只能决定一种氨基酸，而一种氨基酸可能有多种密码子。
任务二
1．提示：甲硫氨酸。图中的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。
2．提示：不是。存在。
3．提示：不是。每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸，每种氨基酸可能由一种或几种tRNA转运。
4．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，一端能携带密码子对应的氨基酸，是真正起“翻译”作用的结构。
任务三
1．提示：Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ分别是tRNA、核糖体、多肽链；不完全一样，DNA复制时为A—T、T—A、G—C、C—G，转录时为A—U、T—A、C—G、G—C，翻译时为A—U、U—A、C—G、G—C。
2．提示：核糖体沿着mRNA从左向右移动；图中对应的氨基酸序列为甲硫氨酸—丙氨酸—丝氨酸。
任务四
1．提示：每个核糖体分别合成一条完整的多肽链。
2．提示：相同，因为它们结合的模板mRNA相同。
3．从左向右 多肽链的长短，长的翻译在前
4．少量的mRNA分子就可以迅速合成大量的蛋白质
任务五
提示：mRNA上碱基至少为3m个，基因中碱基至少为6m个。
【过程评价单】
1．解析：谷胱甘肽过氧化物酶是一种蛋白质，合成时，核糖体沿mRNA由5′端向3′端移动，A正确；为证实这一发现，需要找到可以转运硒代半胱氨酸的tRNA，B错误；谷胱甘肽过氧化物酶基因转录产生的mRNA中可能含有两个UGA序列，中间的UGA决定硒代半胱氨酸，后面的UGA使翻译过程终止，C正确；中间的UGA决定硒代半胱氨酸，而不是终止翻译，推测该mRNA中决定硒代半胱氨酸的UGA序列附近具有特定调控序列使肽链合成继续进行，D正确。
答案：B
2．解析：该过程为边转录边翻译的过程，③表示催化转录的RNA聚合酶，图示过程发生在原核细胞中，A错误；④为mRNA，①为DNA模板链，①与④之间存在A—U配对，④mRNA与⑥tRNA之间也存在A—U配对，B正确；一个RNA结合多个⑤核糖体使过程Ⅱ(翻译过程)快速高效，能在短时间内合成大量蛋白质，C正确；⑦多肽链中的氨基酸种类、数目、排列顺序和⑦多肽链形成的空间结构决定蛋白质空间结构的多样性，D正确。
答案：A
3．解析：翻译过程中，在一个mRNA分子上可以先后结合多个核糖体同时合成多条肽链，依据题干中信息，*Ala－tRNACys参与翻译过程，因此可以同时合成多条被14C标记的肽链，A错误；tRNA上的反密码子与mRNA上的密码子配对是由二者的碱基序列决定的，B错误；由于半胱氨酸在镍的催化作用下还原成丙氨酸，但tRNA未变，所以该*Ala－tRNACys参与翻译时，新合成的肽链中原来Cys的位置会被替换为14C标记的Ala，但原来Ala的位置不会被替换为14C标记的Cys，C正确，D错误。
答案：C
学习主题四
【任务驱动】
任务一
1．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．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．提示：①每个过程都有精确的模板；②严格遵守碱基互补配对原则。
任务二
1．DNA的复制 转录 RNA的复制 逆转录
2．解旋酶和DNA聚合酶 RNA聚合酶 RNA聚合酶(RNA复制酶) 逆转录酶
任务三
1．提示：复制蛋白质
2．(1)提示：复制蛋白质
(2)提示：RNA复制蛋白质
【过程评价单】
1．解析：根尖分生区细胞能进行有丝分裂，细胞分裂间期发生DNA分子的复制和有关蛋白质的合成，基因的表达通过转录和翻译过程合成蛋白质，A正确；据图分析可知，①表示DNA分子的复制过程，②表示转录过程，③表示翻译过程，B正确；④表示逆转录，某些RNA病毒(如HIV病毒)增殖时可发生该过程，C正确；④逆转录过程和⑤RNA分子复制过程可发生在被某些病毒侵染的细胞中，D错误。
答案：D
2．解析：图中冠状病毒遗传物质的复制需要RNA聚合酶，而大肠杆菌细胞内的遗传物质是DNA，复制过程需要解旋酶和DNA聚合酶，A错误；病毒的遗传物质是RNA，复制时需要的原料为四种核糖核苷酸，而大肠杆菌细胞内的遗传物质是DNA，复制时所需原料为四种脱氧核苷酸，B错误；病毒的蛋白质的合成需要在宿主细胞的核糖体上进行，而大肠杆菌细胞内具有自己的核糖体，C错误；无论是RNA还是DNA的复制，均遵循碱基互补配对原则，D正确。
答案：D
3．解析：YH 0501通过抑制DNA的模板功能，可以抑制DNA复制和转录，因为DNA复制和转录均需要DNA模板，A正确；CC 6868能抑制DNA聚合酶活性而影响DNA复制过程，DNA聚合酶活性受抑制后，会使癌细胞DNA复制过程中子链无法正常延伸，B正确；RH 2208阻止脱氧核糖核苷酸的合成，从而影响癌细胞中DNA复制过程，而转录过程需要的原料是核糖核苷酸，不会受到RH 2208的影响，C错误；将三种药物精准导入癌细胞的技术可以抑制癌细胞的增殖，由于三种药物是精准导入癌细胞的，因此，可以减弱它们对正常细胞的不利影响从而减小药物副作用，D正确。
答案：C
高效课堂·实践运用
1．解析：RNA一般都是单链，甲和乙中都不含碱基对，丙中部分区段会发生碱基互补配对，含有碱基对，C错误。
答案：C
2．解析：①过程为DNA复制，需要解旋酶断开氢键，亲代DNA的两条链都要作为模板；②过程为转录，不需要解旋酶，由RNA聚合酶断开氢键，两条链中特定的一条作为模板而不是任意一条，A、B、C错误。DNA复制需要解旋酶和DNA聚合酶，这两种酶化学本质都是蛋白质；能够进行DNA复制的细胞在细胞分裂前的间期要进行蛋白质的合成，故一定会发生转录和翻译，而能进行转录的细胞却不一定能进行分裂，也就不一定能进行DNA复制，如神经细胞，D正确。
答案：D
3．解析：基因的遗传信息蕴藏在4种碱基的排列顺序之中，A正确；转录是DNA为模板合成RNA的过程，该过程需要RNA聚合酶结合到DNA模板链上，故形成“蛋白质—核酸”复合物，B正确；翻译过程，tRNA中的反密码子和mRNA上的密码子互补配对，形成氢键，脱离后又有氢键的断裂，C错误；转录过程中碱基互补配对有A—U、T—A、C—G、G—C，翻译过程中碱基互补配对有A—U、U—A、C—G、G—C，D正确。
答案：C
4．解析：c为核糖体，核糖体从mRNA的5′端向3′端移动，C错误；图示过程包括转录和翻译两个过程，该过程中碱基互补配对方式有A—U、U—A、C—G、G—C、T—A，D正确。
答案：C
5．解析：(1)图甲所示为翻译过程，模板是①mRNA；根据②③④⑤肽链的长度分析可知，核糖体的移动方向是从右到左；由于模板mRNA相同，因此翻译形成的肽链②③④⑤的最终结构相同。(2)图乙中a表示DNA复制，需要解旋酶和DNA聚合酶的催化；b表示转录过程，需要RNA聚合酶的催化；遗传信息的表达包括转录和翻译，即图乙中的b、c过程，c表示翻译过程，读取密码子的结构是③核糖体；反密码子位于⑤tRNA上；mRNA上相邻的三个碱基组成一个密码子，密码子决定氨基酸，所以由②(AUG GCU UCU UUC)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。
答案：(1)① 右→左 相同 (2)解旋酶和DNA聚合酶 RNA聚合酶 b、c ③ ⑤ 甲硫氨酸—丙氨酸—丝氨酸—苯丙氨酸
21世纪教育网(www.21cnjy.com)
