第2课时 遗传信息的翻译与中心法则
聚焦·学案一 遗传信息的翻译
[学案设计]
(一)理清与翻译有关的概念和翻译的过程
1.翻译的概念:游离在细胞质中的各种氨基酸,就以 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.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 的排列顺序 mRNA上决定1个氨基酸的3个相邻碱基 tRNA上与密码子互补配对的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,并与密码子配对
种类 多样性 64种 种(正常情况下)
联系 图解
3.翻译的过程
4.转录与翻译的比较
|情|境|思|考|探|究|
细胞中存在一种调控mRNA降解引发基因沉默的机制,通过转录形成一类miRNA,它们是核苷酸数较少、不编码蛋白质的小RNA分子。在人体细胞内存在类型较多的miRNA,对不同组织细胞的生长、分化、凋亡、癌变等都有着重要调控作用。研究发现,miRNA可以与相应mRNA形成杂交双链RNA分子,某些杂交分子可进一步与Dicer酶、Ago蛋白等蛋白质结合形成RISC复合物,将mRNA降解成小片段,从而抑制相关基因表达。
(1)转录形成miRNA时杂交双链核酸片段与mRNA降解时形成的杂交双链核酸分子的碱基组成分别是哪些
(2)miRNA能抑制相关基因表达指的是抑制了哪一个过程 为什么
(3)与mRNA上密码子碱基数目相等的一段miRNA,是否与相应的反密码子碱基数目相等 为什么
[例1] 下列有关图示生理过程的叙述,正确的是 ( )
A.能发生图示生理过程的细胞有真正的细胞核
B.该图表示的是转录和翻译
C.该图表示的生理过程所需要的能量都是由线粒体提供
D.mRNA上所含有的密码子均能在tRNA上找到与其相对应的反密码子
尝试解答:选
(二)归纳有关基因表达的特殊问题
1.真核生物和原核生物基因表达分析与判断
(1)过程图
(2)判断方法
微点拨: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。
2.基因表达过程中的相关数量计算
(1)图示
(2)规律
①翻译过程中,mRNA上每3个相邻碱基可决定一个氨基酸,所以不考虑终止密码子时,蛋白质中氨基酸数目=1/3mRNA中碱基数目=1/6DNA(基因)中碱基数目。
②计算中“最多”和“最少”的分析
在回答问题时应加上“最多”或“最少”等字,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。
[例2] 一段原核生物的mRNA通过翻译可合成一段含有11个肽键的多肽,则此段mRNA分子至少含有的碱基个数(不考虑终止密码子)及合成这段多肽最多需要的tRNA个数依次为 ( )
A.33,11 B.36,12
C.12,36 D.11,36
尝试解答:选
[迁移训练]
1.判断下列叙述的正误
(1)tRNA由三个碱基构成。 ( )
(2)密码子位于mRNA上,ATC一定不是密码子。 ( )
(3)mRNA在核糖体上移动翻译出蛋白质。 ( )
(4)每种转运RNA能识别并转运一种或多种氨基酸。 ( )
(5)每种氨基酸仅由一种密码子编码。 ( )
(6)tRNA由单链构成,因此不含氢键。 ( )
2.(教材P69右栏插图发掘训练)如图为多聚核糖体模型,下列有关说法正确的是 ( )
A.①是mRNA,mRNA上的密码子均可与tRNA上的反密码子配对
B.少量的mRNA分子可以迅速合成大量的多肽(蛋白质)
C.图中核糖体的移动方向为从左向右
D.②③④⑤表示正在合成的4种氨基酸序列不同的多肽链
3.下图为某mRNA部分序列,下划线“0”表示的是一个决定谷氨酸的密码子,若起始密码的序列是AUG或GUG,则下划线1~4代表该mRNA起始密码子的序号是 ( )
A.1 B.2
C.3 D.4
4.如图表示蓝细菌DNA上遗传信息、密码子、反密码子间的对应关系。判断下列说法正确的是 ( )
A.图中①链应为DNA中的α链
B.DNA形成②的过程发生在细胞核
C.酪氨酸和天冬氨酸的密码子分别是AUG、CUA
D.图中②与③配对过程在核糖体上
5.(教材P67“图4 6”发掘训练)结合tRNA的结构示意图,回答下列有关问题:
(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
____________________________________________________________________________________
(3)每种tRNA只能识别并转运 种氨基酸,每种氨基酸可能由 种tRNA转运。
聚焦·学案二 中心法则
[学案设计]
|探|究|学|习|
逆转录是以RNA为模板合成DNA的过程,即RNA指导下的DNA合成,是某些病毒的复制形式,需逆转录酶的催化。艾滋病病毒(HIV)就是一种典型的逆转录病毒,如图为HIV侵入人体某种免疫细胞后在细胞内进行逆转录的图解。回答下列问题:
(1)艾滋病病毒(HIV)的遗传物质是 。
(2)逆转录过程所需的原料和转录过程有什么不同
(3)HIV在细胞内利用细胞内的各种原料合成组成自身的蛋白质和核酸等,进而组装成新的病毒,从而完成增殖。在HIV增殖过程中遗传信息是怎么传递的 (用简洁的文字和箭头表示)
|认|知|生|成|
1.克里克提出的中心法则图解
2.补充后的中心法则图解
3.中心法则各过程的适用范围
4.中心法则与基因表达的关系
5.生命是物质、能量和信息的统一体
(1)DNA、RNA是 的载体;
(2)蛋白质是信息的 ;
(3) 为信息的流动提供能量。
[典例] 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
尝试解答:选
[思维建模]
“三看法”判断中心法则各过程
[迁移训练]
1.判断下列叙述的正误
(1)克里克预见了遗传信息传递的一般规律并提出了中心法则。 ( )
(2)流感病毒(RNA病毒)的遗传信息通过逆转录传递到DNA。 ( )
(3)人体神经细胞的核遗传信息的传递包括DNA→DNA。 ( )
(4)某些原核生物细胞中的遗传信息传递RNA→RNA,是对中心法则的补充和发展。 ( )
2.(教材P69黑体字发掘训练)生命是物质、能量和信息的统一体。发生在大多数生物中的遗传信息流动过程是 ( )
A.DNA→蛋白质
B.蛋白质→DNA→RNA
C.DNA→RNA→蛋白质
D.RNA→DNA→RNA→蛋白质
3.(教材P69“图4 8”发掘训练)信息从基因的核苷酸序列中被提取出,用来指导蛋白质合成的过程对地球上的所有生物都是相同的,分子生物学家称之为中心法则,如图①~⑤代表生理过程,下列选项描述合理的是 ( )
A.可用过程①②③表示T2噬菌体遗传信息的流动
B.过程⑤和④可分别发生在烟草花叶病毒和HIV体内
C.过程③和⑤遵循的碱基互补配对方式不同
D.人的成熟红细胞中可发生过程①②③
4.流感病毒是一种单股负链RNA(-RNA)病毒,其在宿主细胞内增殖的过程如图所示。下列相关叙述错误的是 ( )
A.+RNA上有决定氨基酸的密码子
B.过程①②③中均能发生碱基互补配对
C.+RNA可以用于组装成新的子代流感病毒
D.-RNA中嘧啶碱基数等于+RNA中嘌呤碱基数
一、建构概念体系
二、融通科学思维
1.结合转录和翻译的场所,分析真核细胞核DNA指导蛋白质合成为什么不能边转录边翻译
。
2.少量的mRNA分子可以迅速合成大量蛋白质的主要原因是
。
三、综合检测反馈
1.胰岛素是胰岛素基因控制合成的一种蛋白质类激素,具有降低血糖的作用。胰岛素基因控制合成胰岛素的过程中,不需要利用 ( )
A.RNA聚合酶 B.腺嘌呤核糖核苷酸
C.DNA酶 D.氨基酸
2.某种蛋白质含51个氨基酸,若不考虑终止密码子,控制合成该蛋白质的DNA和mRNA分子中至少含有碱基的数目分别是 ( )
A.51和51 B.153和5
C.153和153 D.306和153
3.如图表示翻译过程。据图分析,下列叙述正确的是 ( )
A.决定色氨酸和丙氨酸的密码子分别是ACC和CGU
B.甘氨酸和天冬氨酸对应的基因模板链中碱基序列是GGUGAC
C.图示mRNA中起始密码子位于RNA链的左侧
D.mRNA上碱基序列的改变一定会造成蛋白质结构的改变
4.如图为遗传信息传递过程示意图,有关叙述正确的是 ( )
A.图中所有过程在正常人体中均可发生
B.③过程中的多个核糖体可以共同合成一条肽链
C.图中涉及碱基A与U或U与A配对的过程为②③④⑤
D.②③过程在原核生物与真核生物中均可同时发生
5.图1为某种生物细胞内进行的部分生理活动,图2为中心法则图解,图中字母代表具体过程。下列叙述正确的是 ( )
A.图1所示过程可在原核细胞中进行,只有酶丙能催化氢键的断裂
B.人的神经细胞内能发生图2所示a(核DNA复制)、b、c三个生理过程
C.若图2中的一个DNA分子含n个碱基,则b过程得到的mRNA分子中碱基数是n/2
D.图2所示a~e过程中均存在碱基互补配对现象
第2课时 遗传信息的翻译与中心法则
聚焦·学案一
[学案设计]
(一)1.mRNA 2.脱氧核苷酸 61 3.mRNA tRNA tRNA
肽键 mRNA 终止密码子 4.细胞核 核糖体 核糖核苷酸
游离的氨基酸
[情境思考探究]
(1)提示:C、G、A、T和U;C、G、A和U。
(2)提示:翻译;因为miRNA可以与相应mRNA形成杂交双链RNA分子,从而抑制了翻译。
(3)提示:不相等;miRNA与mRNA上终止密码子互补的碱基没有对应的反密码子。
[例1] 选B 题图表示转录和翻译同时进行的生理过程,一般发生在原核生物中,原核细胞没有真正的细胞核,A错误,B正确;原核生物没有线粒体,C错误;mRNA上的终止密码子没有与之对应的反密码子,D错误。
(二)[例2] 选B 由题干信息可知,此段多肽有11个肽键,则此段多肽应由12个氨基酸脱水缩合而成,若不考虑终止密码子,则对应mRNA上的碱基数目至少应为12×3=36(个),而12个氨基酸最多需要12个tRNA来转运。
[迁移训练]
1.(1)× (2)√ (3)× (4)× (5)× (6)×
2.选B ①是mRNA,mRNA上的终止密码子不与tRNA上的反密码子配对,A错误;多聚核糖体的特点是少量的mRNA分子可以迅速合成大量的多肽(蛋白质),提高了翻译的效率,B正确;图中核糖体的移动方向为从右向左,判断依据是多肽链的长短,长的肽链为先合成的,C错误;①是mRNA,⑥是核糖体,②③④⑤表示正在合成的4条多肽链,由于模板mRNA相同,所以最终形成的多条肽链氨基酸序列相同,为同种肽链,D错误。
3.选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,得出下划线“2”GUG为起始密码子。
4.选D 形成的mRNA(②链)与DNA中β链的碱基满足互补配对原则,所以①链应为DNA中的β链,A错误;DNA形成②的过程为转录,该生物为蓝细菌,则②转录发生在细胞质,B错误;携带酪氨酸和天冬氨酸的tRNA上的反密码子分别是AUG和CUA,根据碱基互补配对原则可知,酪氨酸的密码子是UAC,天冬氨酸的密码子是GAU,C错误;图中②与③配对过程即为翻译的过程,发生在核糖体上,D正确。
5.(1)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
(2)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)一 一种或几
聚焦·学案二
[学案设计]
探究学习:(1)RNA
(2)提示:逆转录过程所需的原料是4种游离的脱氧核苷酸,而转录所需的原料是4种核糖核苷酸。
(3)提示:。
认知生成:1.RNA 2.复制 逆转录
5.(1)信息 (2)表达产物 (3)ATP
[典例] 选A 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;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;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;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。
[迁移训练]
1.(1)√ (2)× (3)× (4)×
2.选C 在大多数生物中遗传信息的传递都包括DNA分子转录(以DNA的一条链为模板合成RNA的过程)和翻译(以mRNA为模板合成蛋白质)过程,即DNA→RNA→蛋白质,C符合题意。
3.选A T2噬菌体的遗传物质为DNA,遵循过程①②③组成的中心法则,A正确;烟草花叶病毒和HIV是病毒,其遗传信息的流动发生在宿主细胞内,而非病毒体内,B错误;过程③是翻译,mRNA与tRNA互补配对,过程⑤是RNA复制,两者遵循的碱基互补配对方式相同,C错误;人的成熟红细胞无细胞核和众多细胞器,不能发生过程①②③,D错误。
4.选C +RNA可作为翻译的直接模板,因此其上有决定氨基酸的密码子,A正确;①③表示RNA复制,②表示翻译,上述过程均有碱基互补配对,B正确;流感病毒的遗传物质为-RNA,因此用于组装成新的子代流感病毒的遗传物质为—RNA,C错误;由题图可知,+RNA是以-RNA为模板合成的,两者碱基互补,故-RNA中的嘧啶碱基(C、U)与+RNA中的嘌呤碱基(G、A)数相等,D正确。
随堂小结
二、融通科学思维
1.真核细胞核DNA的转录发生在细胞核,翻译的场所是细胞质的核糖体,所以不能边转录边翻译
2.一个mRNA分子上可以相继结合多个核糖体,同时进行多条肽链的合成,使翻译快速高效进行
三、综合检测反馈
1.选C 胰岛素是胰岛素基因控制合成的一种蛋白质类激素,合成过程中需要进行转录和翻译,转录过程需要RNA聚合酶利用4种游离的核糖核苷酸合成mRNA,翻译过程是核糖体以mRNA为模板,以氨基酸为原料合成蛋白质的过程,C符合题意。
2.选D 该蛋白质含51个氨基酸,1个氨基酸由mRNA上的3个相邻的碱基编码,而mRNA是由双链DNA中的1条链作为模板转录而来的,若不考虑终止密码子,DNA(或基因)中碱基数∶mRNA上碱基数∶氨基酸个数=6∶3∶1,则控制合成该蛋白质的DNA和mRNA分子中至少含有碱基的数目分别是306和153,D正确。
3.选C 密码子位于mRNA上,结合图示可以看出,决定色氨酸和丙氨酸的密码子分别是UGG和GCA,A错误;根据碱基互补配对原则可推测,甘氨酸和天冬氨酸对应的基因模板链中碱基序列是CCACTG,B错误;根据tRNA的走向可知,图中核糖体的移动方向是从左往右,则图示mRNA中起始密码子位于RNA链的左侧,C正确;密码子的简并性使mRNA上碱基序列的改变不一定会造成蛋白质结构的改变,D错误。
4.选C ⑤过程为逆转录,④过程为RNA复制,均不能在正常人体中发生,A错误;③过程为翻译,多个核糖体可以同时结合在同一条mRNA分子上,各自独立合成一条肽链,B错误;图中涉及碱基A与U或U与A配对的过程为②(转录)、③(翻译)、④(RNA复制)、⑤(逆转录),C正确;②(转录)和③(翻译)在原核生物中可同时发生,在真核生物中不能同时发生,D错误。
5.选D 图1所示过程有DNA复制、转录、翻译,在原核细胞中转录和翻译可同时进行,酶甲为DNA聚合酶,酶乙为RNA聚合酶,酶丙为解旋酶,RNA聚合酶和解旋酶均可催化氢键的断裂,A错误;人的神经细胞高度分化,不能分裂,因此不能发生图2所示a(核DNA复制)过程,B错误;基因通常是具有遗传效应的DNA片段,转录是以基因为单位进行的,且DNA分子中具有不能转录的区间,所以一个含n个碱基的DNA分子转录得到的mRNA分子中碱基数一定小于n/2,C错误;图2所示a~e五个生理过程分别是DNA复制、转录、翻译、RNA复制、逆转录过程,均存在碱基互补配对现象,D正确。
2 / 12(共102张PPT)
第2课时
遗传信息的翻译与中心法则
CONTENTS
目录
1
2
3
聚焦 学案一 遗传信息的翻译
聚焦 学案二 中心法则
随堂小结——即时回顾与评价
5
4
课时跟踪检测
NO.1
聚焦 学案一 遗传信息的翻译
学案设计
(一)理清与翻译有关的概念和翻译的过程
1.翻译的概念：游离在细胞质中的各种氨基酸，就以________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。
mRNA
2.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___________的排列顺序 mRNA上决定1个氨基酸的3个相邻碱基 tRNA上与密码子互补配对的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，并与密码子配对
种类 多样性 64种 ____种(正常情况下)
脱氧核苷酸
61
续表
联系 图解
3.翻译的过程
4.转录与翻译的比较
|情|境|思|考|探|究|
细胞中存在一种调控mRNA降解引发基因沉默的机制，通过转录形成一类miRNA，它们是核苷酸数较少、不编码蛋白质的小RNA分子。在人体细胞内存在类型较多的miRNA，对不同组织细胞的生长、分化、凋亡、癌变等都有着重要调控作用。研究发现，miRNA可以与相应mRNA形成杂交双链RNA分子，某些杂交分子可进一步与Dicer酶、Ago蛋白等蛋白质结合形成RISC复合物，将mRNA降解成小片段，从而抑制相关基因表达。
(1)转录形成miRNA时杂交双链核酸片段与mRNA降解时形成的杂交双链核酸分子的碱基组成分别是哪些
提示：C、G、A、T和U;C、G、A和U。
(2)miRNA能抑制相关基因表达指的是抑制了哪一个过程 为什么
提示：翻译;因为miRNA可以与相应mRNA形成杂交双链RNA分子，从而抑制了翻译。
(3)与mRNA上密码子碱基数目相等的一段miRNA，是否与相应的反密码子碱基数目相等 为什么
提示：不相等;miRNA与mRNA上终止密码子互补的碱基没有对应的反密码子。
[例1] 下列有关图示生理过程的
叙述，正确的是 ( )
A.能发生图示生理过程的细胞有真正的
细胞核
B.该图表示的是转录和翻译
C.该图表示的生理过程所需要的能量都是由线粒体提供
D.mRNA上所含有的密码子均能在tRNA上找到与其相对应的反密码子
√
[解析] 题图表示转录和翻译同时进行的生理过程，一般发生在原核生物中，原核细胞没有真正的细胞核，A错误，B正确;原核生物没有线粒体，C错误;mRNA上的终止密码子没有与之对应的反密码子，D错误。
(二)归纳有关基因表达的特殊问题
1.真核生物和原核生物基因表达分析与判断
(1)过程图
(2)判断方法
微点拨：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。
2.基因表达过程中的相关数量计算
(1)图示
(2)规律
①翻译过程中，mRNA上每3个相邻碱基可决定一个氨基酸，所以不考虑终止密码子时，蛋白质中氨基酸数目=1/3mRNA中碱基数目=1/6DNA(基因)中碱基数目。
②计算中“最多”和“最少”的分析
在回答问题时应加上“最多”或“最少”等字，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。
[例2] 一段原核生物的mRNA通过翻译可合成一段含有11个肽键的多肽，则此段mRNA分子至少含有的碱基个数(不考虑终止密码子)及合成这段多肽最多需要的tRNA个数依次为 ( )
A.33，11 B.36，12
C.12，36 D.11，36
√
[解析] 由题干信息可知，此段多肽有11个肽键，则此段多肽应由12个氨基酸脱水缩合而成，若不考虑终止密码子，则对应mRNA上的碱基数目至少应为12×3=36(个)，而12个氨基酸最多需要12个tRNA来转运。
迁移训练
1.判断下列叙述的正误
(1)tRNA由三个碱基构成。( )
(2)密码子位于mRNA上，ATC一定不是密码子。( )
(3)mRNA在核糖体上移动翻译出蛋白质。( )
(4)每种转运RNA能识别并转运一种或多种氨基酸。 ( )
(5)每种氨基酸仅由一种密码子编码。 ( )
(6)tRNA由单链构成，因此不含氢键。 ( )
×
√
×
×
×
×
2.(教材P69右栏插图发掘训练)如图为多
聚核糖体模型，下列有关说法正确的是 ( )
A.①是mRNA，mRNA上的密码子均可
与tRNA上的反密码子配对
B.少量的mRNA分子可以迅速合成大量的多肽(蛋白质)
C.图中核糖体的移动方向为从左向右
D.②③④⑤表示正在合成的4种氨基酸序列不同的多肽链
√
解析：①是mRNA，mRNA上的终止密码子不与tRNA上的反密码子配对，A错误;多聚核糖体的特点是少量的mRNA分子可以迅速合成大量的多肽(蛋白质)，提高了翻译的效率，B正确;图中核糖体的移动方向为从右向左，判断依据是多肽链的长短，长的肽链为先合成的，C错误;①是mRNA，⑥是核糖体，②③④⑤表示正在合成的4条多肽链，由于模板mRNA相同，所以最终形成的多条肽链氨基酸序列相同，为同种肽链，D错误。
3.下图为某mRNA部分序列，下划线“0”表示的是一个决定谷氨酸的密码子，若起始密码的序列是AUG或GUG，则下划线1~4代表该mRNA起始密码子的序号是 ( )
A.1 B.2
C.3 D.4
√
解析：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，得出下划线“2”GUG为起始密码子。
4.如图表示蓝细菌DNA上遗传信息、密码子、反密码子间的对应关系。判断下列说法正确的是 ( )
√
A.图中①链应为DNA中的α链
B.DNA形成②的过程发生在细胞核
C.酪氨酸和天冬氨酸的密码子分别是AUG、CUA
D.图中②与③配对过程在核糖体上
解析：形成的mRNA(②链)与DNA中β链的碱基满足互补配对原则，所以①链应为DNA中的β链，A错误;DNA形成②的过程为转录，该生物为蓝细菌，则②转录发生在细胞质，B错误;携带酪氨酸和天冬氨酸的tRNA上的反密码子分别是AUG和CUA，根据碱基互补配对原则可知，酪氨酸的密码子是UAC，天冬氨酸的密码子是GAU，C错误;图中②与③配对过程即为翻译的过程，发生在核糖体上，D正确。
5.(教材P67“图4 6”发掘训练)结合tRNA的结构示意图，回答下列有关问题：
(1)图中的tRNA携带的氨基酸是__________，判断依据是______________________________________________________
___________________________________________。
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
(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__________种tRNA转运。
一
一种或几
NO.2
聚焦 学案二 中心法则
学案设计
|探|究|学|习|
逆转录是以RNA为模板合成DNA的过程，即RNA指导下的DNA合成，是某些病毒的复制形式，需逆转录酶的催化。艾滋病病毒(HIV)就是一种典型的逆转录病毒，如图为HIV侵入人体某种免疫细胞后在细胞内进行逆转录的图解。回答下列问题：
(1)艾滋病病毒(HIV)的遗传物质是_______。
(2)逆转录过程所需的原料和转录过程有什么不同
提示：逆转录过程所需的原料是4种游离的脱氧核苷酸，而转录所需的原料是4种核糖核苷酸。
RNA
(3)HIV在细胞内利用细胞内的各种原料合成组成自身的蛋白质和核酸等，进而组装成新的病毒，从而完成增殖。在HIV增殖过程中遗传信息是怎么传递的 (用简洁的文字和箭头表示)
提示： 。
|认|知|生|成|
1.克里克提出的中心法则图解
2.补充后的中心法则图解
3.中心法则各过程的适用范围
4.中心法则与基因表达的关系
5.生命是物质、能量和信息的统一体
(1)DNA、RNA是______的载体;
(2)蛋白质是信息的__________;
(3)______为信息的流动提供能量。
信息
表达产物
ATP
[典例] 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;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;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;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。
[思维建模]
“三看法”判断中心法则各过程
迁移训练
1.判断下列叙述的正误
(1)克里克预见了遗传信息传递的一般规律并提出了中心法则。( )
(2)流感病毒(RNA病毒)的遗传信息通过逆转录传递到DNA。( )
(3)人体神经细胞的核遗传信息的传递包括DNA→DNA。( )
(4)某些原核生物细胞中的遗传信息传递RNA→RNA，是对中心法则的补充和发展。( )
√
×
×
×
2.(教材P69黑体字发掘训练)生命是物质、能量和信息的统一体。发生在大多数生物中的遗传信息流动过程是 ( )
A.DNA→蛋白质
B.蛋白质→DNA→RNA
C.DNA→RNA→蛋白质
D.RNA→DNA→RNA→蛋白质
√
解析：在大多数生物中遗传信息的传递都包括DNA分子转录(以DNA的一条链为模板合成RNA的过程)和翻译(以mRNA为模板合成蛋白质)过程，即DNA→RNA→蛋白质，C符合题意。
3.(教材P69“图4 8”发掘训练)信息从基因的核苷酸序列中被提取出，用来指导蛋白质合成的过程对地球上的所有生物都是相同的，分子生物学家称之为中心法则，如图①~⑤代表生理过程，下列选项描述合理的是 ( )
A.可用过程①②③表示T2噬菌体遗传信息的流动
B.过程⑤和④可分别发生在烟草花叶病毒和HIV体内
C.过程③和⑤遵循的碱基互补配对方式不同
D.人的成熟红细胞中可发生过程①②③
√
解析：T2噬菌体的遗传物质为DNA，遵循过程①②③组成的中心法则，A正确;烟草花叶病毒和HIV是病毒，其遗传信息的流动发生在宿主细胞内，而非病毒体内，B错误;过程③是翻译，mRNA与tRNA互补配对，过程⑤是RNA复制，两者遵循的碱基互补配对方式相同，C错误;人的成熟红细胞无细胞核和众多细胞器，不能发生过程①②③，D错误。
4.流感病毒是一种单股负链RNA(-RNA)病毒，其在宿主细胞内增殖的过程如图所示。下列相关叙述错误的是 ( )
A.+RNA上有决定氨基酸的密码子
B.过程①②③中均能发生碱基互补配对
C.+RNA可以用于组装成新的子代流感病毒
D.-RNA中嘧啶碱基数等于+RNA中嘌呤碱基数
√
解析：+RNA可作为翻译的直接模板，因此其上有决定氨基酸的密码子，A正确;①③表示RNA复制，②表示翻译，上述过程均有碱基互补配对，B正确;流感病毒的遗传物质为-RNA，因此用于组装成新的子代流感病毒的遗传物质为—RNA，C错误;由题图可知，+RNA是以-RNA为模板合成的，两者碱基互补，故-RNA中的嘧啶碱基(C、U)与+RNA中的嘌呤碱基(G、A)数相等，D正确。
随堂小结——即时回顾与评价
NO.3
一、建构概念体系
二、融通科学思维
1.结合转录和翻译的场所，分析真核细胞核DNA指导蛋白质合成为什么不能边转录边翻译
________________________________________________________
_____________________________。
真核细胞核DNA的转录发生在细胞核，翻译的场所是细胞质的核糖体，所以不能边转录边翻译
2.少量的mRNA分子可以迅速合成大量蛋白质的主要原因是____________________________________________________________________________________。
一个mRNA分子上可以相继结合多个核糖体，同时进行多条肽链的合成，使翻译快速高效进行
三、综合检测反馈
1.胰岛素是胰岛素基因控制合成的一种蛋白质类激素，具有降低血糖的作用。胰岛素基因控制合成胰岛素的过程中，不需要利用 ( )
A.RNA聚合酶 B.腺嘌呤核糖核苷酸
C.DNA酶 D.氨基酸
√
解析：胰岛素是胰岛素基因控制合成的一种蛋白质类激素，合成过程中需要进行转录和翻译，转录过程需要RNA聚合酶利用4种游离的核糖核苷酸合成mRNA，翻译过程是核糖体以mRNA为模板，以氨基酸为原料合成蛋白质的过程，C符合题意。
2.某种蛋白质含51个氨基酸，若不考虑终止密码子，控制合成该蛋白质的DNA和mRNA分子中至少含有碱基的数目分别是 ( )
A.51和51 B.153和5
C.153和153 D.306和153
√
解析：该蛋白质含51个氨基酸，1个氨基酸由mRNA上的3个相邻的碱基编码，而mRNA是由双链DNA中的1条链作为模板转录而来的，若不考虑终止密码子，DNA(或基因)中碱基数∶mRNA上碱基数∶氨基酸个数=6∶3∶1，则控制合成该蛋白质的DNA和mRNA分子中至少含有碱基的数目分别是306和153，D正确。
3.如图表示翻译过程。据图分析，下列叙述正确的是 ( )
A.决定色氨酸和丙氨酸的密码子分别是ACC和CGU
B.甘氨酸和天冬氨酸对应的基因模板链中碱基序列是GGUGAC
C.图示mRNA中起始密码子位于RNA链的左侧
D.mRNA上碱基序列的改变一定会造成蛋白质结构的改变
√
解析：密码子位于mRNA上，结合图示可以看出，决定色氨酸和丙氨酸的密码子分别是UGG和GCA，A错误;根据碱基互补配对原则可推测，甘氨酸和天冬氨酸对应的基因模板链中碱基序列是CCACTG，B错误;根据tRNA的走向可知，图中核糖体的移动方向是从左往右，则图示mRNA中起始密码子位于RNA链的左侧，C正确;密码子的简并性使mRNA上碱基序列的改变不一定会造成蛋白质结构的改变，D错误。
4.如图为遗传信息传递过程示意图，有关叙述正确
的是 ( )
A.图中所有过程在正常人体中均可发生
B.③过程中的多个核糖体可以共同合成一条肽链
C.图中涉及碱基A与U或U与A配对的过程为②③④⑤
D.②③过程在原核生物与真核生物中均可同时发生
√
解析：⑤过程为逆转录，④过程为RNA复制，均不能在正常人体中发生，A错误;③过程为翻译，多个核糖体可以同时结合在同一条mRNA分子上，各自独立合成一条肽链，B错误;图中涉及碱基A与U或U与A配对的过程为②(转录)、③(翻译)、④(RNA复制)、⑤(逆转录)，C正确;②(转录)和③(翻译)在原核生物中可同时发生，在真核生物中不能同时发生，D错误。
5.图1为某种生物细胞内进行的部分生理活动，图2为中心法则图解，图中字母代表具体过程。下列叙述正确的是 ( )
A.图1所示过程可在原核细胞中进行，只有酶丙能催化氢键的断裂
B.人的神经细胞内能发生图2所示a(核DNA复制)、b、c三个生理过程
C.若图2中的一个DNA分子含n个碱基，则b过程得到的mRNA分子中碱基数是n/2
D.图2所示a~e过程中均存在碱基互补配对现象
√
解析：图1所示过程有DNA复制、转录、翻译，在原核细胞中转录和翻译可同时进行，酶甲为DNA聚合酶，酶乙为RNA聚合酶，酶丙为解旋酶，RNA聚合酶和解旋酶均可催化氢键的断裂，A错误;人的神经细胞高度分化，不能分裂，因此不能发生图2所示a(核DNA复制)过程，B错误;基因通常是具有遗传效应的DNA片段，转录是以基因为单位进行的，且DNA分子中具有不能转录的区间，所以一个含n个碱基的DNA分子转录得到的mRNA分子中碱基数一定小于n/2，C错误;图2所示a~e五个生理过程分别是DNA复制、转录、翻译、RNA复制、逆转录过程，均存在碱基互补配对现象，D正确。
课时跟踪检测
NO.4
(A级选择题每小题2分,B级选择题每小题4分,本检测满分50分)
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A级 强基固本
1.关于转录和翻译的叙述，错误的是( )
A.转录时以核糖核苷酸为原料
B.转录时RNA聚合酶能识别DNA中特定碱基序列
C.mRNA在核糖体上移动，翻译出蛋白质
D.不同密码子编码同种氨基酸可增强遗传密码的容错性
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解析：转录的产物是mRNA，因此以核糖核苷酸为原料，A正确;RNA聚合酶能识别DNA中特定碱基序列，启动转录，B正确;翻译时，核糖体在mRNA上移动，翻译出蛋白质，C错误;密码子的简并性增强了遗传密码的容错性，D正确。
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2.遗传信息的传递过程可以用下图表示，下列说法正确的是 ( )
A.真核细胞完成b过程无需酶的催化
B.T2噬菌体能独立完成a(核DNA复制)、b、e过程
C.洋葱根尖成熟区细胞中存在a、b、e过程
D.能进行碱基互补配对的过程有a、b、c、d、e
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解析：分析题图可知，b表示转录过程，真核细胞完成转录过程需RNA聚合酶的催化，A错误;T2噬菌体只能寄生在大肠杆菌细胞中，不能独立完成a、b、e过程，B错误;洋葱根尖成熟区细胞是高度分化的细胞，不分裂，没有a(核DNA复制)过程，C错误;分析题图可知，a表示DNA分子的复制，b表示转录过程，c表示逆转录过程，d表示RNA分子的复制过程，e表示翻译过程，这些过程都能进行碱基互补配对，D正确。
3.已知AUG、GUG为起始密码子，UAA、UGA、UAG为终止密码子。假设编码某多肽分子的基因中一条链的碱基排列顺序为3' ACCACAGT…GGAACTTCGAT 5'(其中“…”表示省略了213个碱基，并且不含有编码终止密码子的序列)，若以此链为模板转录，最终形成的多肽链中氨基酸的数目最多是 ( )
A.74个 B.75个
C.77个 D.76个
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解析：已知AUG、GUG为起始密码子，UAA、UGA、UAG为终止密码子，首先写出基因中起始密码子和终止密码子模板链的碱基序列，分别为：TAC、CAC和ATT、ACT、ATC，然后在基因的起始端和末尾端寻找与之对应的碱基排列顺序，结果可以判断出编码氨基酸的基因片段模板链如下：3' CACAGT…GGAACT 5'，其中尾端ACT转录形成的是终止密码子，不编码氨基酸，能编码氨基酸的碱基数量为213+9=222，编码的氨基酸数量最多为222÷3=74(个)，A正确。
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4.DNA和RNA均具有方向性,相关叙述错误的是 ( )
A.DNA复制时,两条子链均是由5'端→3'端进行延伸
B.转录时,RNA聚合酶沿模板链3'端向5'端移动
C.翻译时,核糖体沿mRNA 3'端向5'端移动
D.甲硫氨酸的密码子是AUG,则相应tRNA上反密码子是3' UAC 5'
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解析：DNA聚合酶只能与引物的3'端结合，即DNA复制时两条子链的延伸方向都是5'端→3'端，A正确;RNA聚合酶只能与模板链的3'端结合，因此DNA转录时RNA聚合酶沿模板链3'端向5'端移动，B正确;mRNA是翻译的模板，mRNA上起始密码子→终止密码子的方向为5'端→3'端，因此翻译时核糖体沿mRNA的移动方向是5'端→3'端，C错误;甲硫氨酸的密码子是5' AUG 3'，根据碱基互补配对原则可知，相应tRNA上反密码子是3' UAC 5'，D正确。
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5.如图表示人体细胞中发生的3种生物大分子的合成过程。下列说法正确的是 ( )
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A.DNA聚合酶和RNA聚合酶的结合位点分别在DNA和RNA上
B.在细胞中②过程转录出的α链一定是mRNA
C.①过程多个起始点进行可缩短DNA复制时间
D.③过程中核糖体的移动方向是从右到左
√
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解析：DNA聚合酶和RNA聚合酶的结合位点都在DNA上，A错误;在细胞中②过程转录出的α链也可能是tRNA或rRNA，B错误;①过程多个起始点同时进行可缩短DNA复制时间，提高复制效率，C正确;核糖体移动方向表示翻译的方向，分析题图可知，翻译的方向是从左到右，即核糖体的移动方向是从左到右，D错误。
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6.尼伦伯格和马太利用蛋白质体外合成技术进行相关实验，即在每个试管中分别加入一种氨基酸，再加入经过处理的细胞提取液，以及人工合成的RNA多聚尿嘧啶核苷酸，结果加入苯丙氨酸的试管中出现了多聚苯丙氨酸的肽链，破译了第一个遗传密码。下列有关叙述正确的是 ( )
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A.加入的细胞提取液需要提前去除全部DNA和RNA
B.本实验的自变量是试管中加入氨基酸的种类，各组试管之间相互对照
C.多聚苯丙氨酸肽链中的N元素主要存在于氨基中
D.哺乳动物成熟红细胞提取液经同样处理后也可以完成上述实验过程
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解析：细胞提取液需要去除DNA和mRNA，tRNA和rRNA(位于核糖体中)需要保留，A错误;每个试管中分别加入一种氨基酸，各个试管都是实验组，对照原则为相互对照，实验自变量是各个试管中加入氨基酸的种类，B正确;多聚苯丙氨酸肽链中的N元素主要存在于氨基与羧基脱水缩合后形成的“—CO—NH—”中，C错误;哺乳动物成熟红细胞没有核糖体，利用其细胞提取液无法完成蛋白质体外合成，D错误。
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7.研究发现在果蝇幼虫中降低lint基因的表
达，能影响基因inr的表达(如图，其中WT为
野生型果蝇幼虫，lintRi为降低lint基因表达后
的果蝇幼虫)，导致果蝇体型变小等异常现象。
下列叙述错误的是 ( )
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A.提高幼虫lint基因表达可能使其体型变大
B.lint基因的表达对inr基因的表达有促进作用
C.降低幼虫inr基因表达可能使其小型果蝇体型恢复正常水平
D.果蝇体型大小是多个基因共同作用的结果
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解析：根据题干信息可知，降低lint基因表达，inr基因的表达量增加后，会导致果蝇体型变小，可推测提高幼虫lint基因表达，inr基因的表达量下降，进而可能使果蝇体型变大，A正确，B错误;结合题图，降低lint基因表达，inr基因的表达量增加后，会导致果蝇体型变小，推测降低幼虫inr基因表达可能使其小型果蝇体型恢复正常水平，C正确;果蝇体型大小与lint基因和inr基因都有关，说明果蝇体型大小是多个基因共同作用的结果，D正确。
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8.HIV侵入人体后，主要攻击人体的T细胞，使人体免疫能力下降。如图为HIV在人体细胞内增殖的过程。据图分析，下列叙述正确的是 ( )
√
A.①过程需要的原料是四种核糖核苷酸
B.④过程需遵循碱基互补配对原则
C.②③过程均需要RNA聚合酶
D.⑤过程产生的蛋白质中氨基酸的排列顺序是由rRNA决定的
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解析：①过程以RNA为模板合成单链DNA，所以原料应该是四种脱氧核苷酸，A错误;④为转录过程，所以需遵循碱基互补配对原则，B正确;②过程以单链DNA为模板合成双链DNA，需要DNA聚合酶，③过程为转录，需要RNA聚合酶，C错误;⑤过程产生的蛋白质中氨基酸的排列顺序是由mRNA中的核糖核苷酸序列来决定的，D错误。
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9.(10分)图甲表示大肠杆菌细胞中遗传信息传递的部分过程，图乙为图甲中④的放大图，相关密码子见下表。请据图回答下列问题：
氨基酸 丙氨酸 谷氨酸 赖氨酸 色氨酸
密码子 GCA、GCU、 GCC、GCG GAA、 GAG AAA、 AAG UGG
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(1)图甲中，转录时DNA的双链解开，该变化还可发生在__________过程中。能特异性识别mRNA上密码子的分子是 ，该分子中 (填“存在”或“不存在”)碱基配对，它所携带的小分子有机物用于合成 。
DNA复制
tRNA
存在
肽链
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(2)图乙中一个正被运载的氨基酸是 ，其后将要连接上去的一个氨基酸是 。
(3)一个mRNA上相继串联多个核糖体，其生物学意义为
。
丙氨酸
赖氨酸
少量的mRNA分子可以迅速合成大量的蛋白质
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解析：(1)图甲中，转录时DNA的双链解开，该变化还可发生在DNA复制过程中，且表现为边解旋边复制。能特异性识别mRNA上密码子的分子是tRNA，该分子为三叶草的叶形，其结构中某些部位存在碱基配对，它所携带的小分子有机物(氨基酸)用于合成肽链，进而形成蛋白质。
(2)图乙中正在和mRNA配对的tRNA上的反密码子为CGA，其对应的密码子为GCU，根据密码子表可看出，这个正被运载的氨基酸是丙氨酸，其后的一个密码子为AAA，因此将要连接上去的一个氨基酸是赖氨酸。
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(3)一个mRNA上可以相继结合多个核糖体，同时进行多条肽链的合成，因此少量的mRNA分子可以迅速合成大量的蛋白质，提高了翻译效率。
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B级 发展提能
10.某哺乳动物曲细精管细胞中存在两种水通道蛋白AQP7(269个氨基酸)和AQP8(263个氨基酸)，肽链条数均为一条，与之相关的两种信使RNA都含1 500个碱基。下列说法正确的是( )
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A.AQP8比AQP7短，可能是其基因上终止密码子比较靠前，翻译提前终止
B.指导水通道蛋白AQP7合成的基因中至少含有1 614个碱基方能行使功能
C.两种肽链合成后可能进行了不同的加工，切除了不同数量的氨基酸
D.控制这两种水通道蛋白合成的基因只存在于曲细精管细胞中
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解析：密码子是mRNA上决定一个氨基酸的3个相邻的碱基，基因上不存在密码子，A错误;控制AQP7的mRNA含有1 500个碱基，而mRNA中每个碱基对应着DNA分子中的碱基对，故1 500个碱基对应1 500个碱基对共3 000个碱基，B错误;两种mRNA都含1 500个碱基，但AQP7含有269个氨基酸，AQP8含有263个氨基酸，因此推测两种肽链合成后可能进行了不同的加工，切除了不同数量的氨基酸，C正确;控制这两种水通道蛋白合成的基因一般存在于所有细胞中，D错误。
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11.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 ( )
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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
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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，前面的UGA决定硒代半胱氨酸，后面的UGA使翻译过程终止，C正确;mRNA中的一个终止密码子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。
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12.(16分)乙型肝炎病毒(HBV)是导致肝癌发生发展的重要诱因之一。miRNA是在真核生物中发现的一类具有调控功能的非编码RNA。研究发现，miRNA 122在人体感染HBV时将对其在体内的增殖过程起到调节作用。图1表示HBV增殖过程受miRNA 122调节的相关机制，其中Ⅰ、Ⅱ表示过程，甲、乙表示结构或物质。请回答下列相关问题：
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(1)HBV是一种DNA病毒，增殖时所需的原料有_______________
_____。
(2)miRNA 122是过程Ⅰ (填名称)的产物，该过程主要在________中进行，由 酶以DNA的一条链为模板合成，该酶的作用是催化 的合成。
(3)图1中结构甲在乙上 (填“从左向右”或“从右向左”)移动，直至遇到 时开始翻译。
氨基酸、脱氧核
苷酸
转录
细胞核
RNA聚合
RNA
从左向右
起始密码子
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(4)miRNA 122可通过与mRNA结合来 (填“抑制”“促进”或“不影响”)基因的表达。两者能够结合说明在相应的区域遵循了 原则。
(5)血清miRNA 122单项检测在肝癌早期诊断中有一定价值。现已获取由HBV引起肝癌的患者血液样本，将其与健康人的血液样本分别进行检测，检测结果如图2所示。可判断出图中的A组应当为____________(填“健康对照组”或“肝癌组”)。
抑制
碱基互补配对
健康对照组
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解析：(1)DNA病毒由DNA和蛋白质组成，增殖时所需的原料有氨基酸、脱氧核苷酸。
(2)miRNA 122是过程Ⅰ转录的产物，该过程主要在细胞核中进行，由RNA聚合酶以DNA的一条链为模板合成，该酶的作用是催化RNA的合成。
(3)图1中乙上面右边核糖体上的肽链比左边的长，说明结构甲在乙上从左向右移动，直至遇到起始密码子时开始翻译。
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(4)miRNA 122可通过与mRNA结合来抑制翻译过程，从而抑制基因的表达。两者能够结合说明在相应的区域遵循了碱基互补配对原则。
(5)miRNA 122可抑制HBV增殖，图2中B组miRNA 122相对表达量更高，说明其为肝癌组，则A组为健康对照组。
