第4章 第1节
A组基础题组
一、单选题
1．从单尾金鱼卵细胞中提取RNA注入双尾金鱼受精卵中，发育成的双尾金鱼中有一些出现了单尾性状，这些RNA最可能是( C )
A．遗传物质
B．tRNA
C．mRNA
D．rRNA
[解析] 鱼类的遗传物质是DNA，而不是RNA；双尾鱼出现了单尾性状，可能是注入了某种mRNA，从而影响了某种蛋白质的合成。
2．下图表示真核细胞中tRNA与氨基酸的结合过程，该过程( D )
A．不受温度影响
B．不存在特异性结合
C．必须由线粒体供能
D．主要发生在细胞质基质
[解析] 由题图可知，tRNA与氨基酸的结合需要酶的催化，而酶的活性受温度影响；一种tRNA只能与一种特定的氨基酸相结合；题图过程还可由无氧呼吸供能，场所是细胞质基质；tRNA与氨基酸结合主要在真核细胞的细胞质基质中进行，还可在叶绿体或线粒体中进行。
3．(2020·安徽省池州市高一期末)中心法则描述了生物遗传信息的流动方向，揭示了遗传信息传递的规律。下列有关中心法则的说法错误的是( C )
A．不论何种生物，遗传信息流动的起点只能是核酸，不能是蛋白质
B．中心法则涉及DNA复制、RNA复制、转录、翻译和逆转录等过程
C．遗传信息的流动离不开酶的催化作用，也需要依靠线粒体提供ATP
D．遗传信息能够控制生物性状，这需要依赖生物体的蛋白质来实现
[解析] 中心法则中，遗传信息只能从DNA流向DNA或RNA，再流向蛋白质，或者从RNA流向RNA、DNA或蛋白质，不能从蛋白质开始流向蛋白质或核酸，A正确；中心法则中遗传信息流向涉及DNA复制、RNA复制、转录、翻译和逆转录等过程，B正确；遗传信息流动过程中合成核酸或蛋白质，这些过程依赖酶的催化和ATP供能，但ATP不一定由线粒体提供，如原核生物，C错误；遗传信息控制生物性状是通过指导蛋白质的合成，再由其发挥作用来实现的，D正确。故选C。
4．(2020·甘肃省天水市第一中学高一期末)如图是某生物合成蛋白质的过程，下列说法正确的是( C )
A．该图所示生物细胞的转录和翻译在时间和空间上完全分开
B．mRNA上所含有的密码子均能在tRNA上找到相对应的反密码子
C．该过程可表明生物体内少量的mRNA可以迅速合成出大量的蛋白质
D．该图所示的生理过程除需要RNA聚合酶外，还需要解旋酶、DNA聚合酶等
[解析] 由图可知，该生物细胞的转录和翻译在时间和空间上相同，A错误；mRNA上的终止密码子不编码氨基酸，所以在tRNA上找不到与终止密码子相对应的反密码子，B错误；图中一条mRNA上结合多个核糖体同时进行翻译过程，这表明生物体内少量的mRNA可以迅速合成出大量的蛋白质，C正确；图所示的生理过程不需要DNA聚合酶，D错误。故选C。
5．(2020·湖南省株洲二中高一测试)如图甲、乙、丙表示真核生物遗传信息传递的过程，以下分析正确的是( C )
A．图中酶1和酶2表示同一种酶
B．图甲、乙、丙所示过程在高度分化的细胞中均会发生
C．图丙过程需要tRNA，每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸；而某些氨基酸可以由不同tRNA转运
D．图丙中最终合成的四条肽链各不相同
[解析] 图中酶1和酶2分别是催化DNA复制和转录的酶，不是同一种酶，A错误；图甲所示过程在高度分化的细胞中不会发生，但是图乙和丙可以发生，B错误；翻译过程需要tRNA搬运氨基酸，每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸；某些氨基酸有多个密码子，可以由多个不同tRNA转运，C正确；图丙中以同一条mRNA为模板，最终合成的四条肽链上的氨基酸的种类、数目和排列顺序是相同的，D错误。故选C。
6．(2020·河南南阳市期末)如图①②③表示了真核细胞中遗传信息的传递方向，有关说法正确的是( A )
A．①②③也能在线粒体、叶绿体及原核细胞中进行
B．每种氨基酸均可由不只一种tRNA来转运
C．③是翻译过程，方向是从b到a
D．一条mRNA可与多个核糖体结合，多个核糖体共同合成一条多肽链，加快了翻译的速率
[解析] 线粒体、叶绿体和原核细胞中都含有DNA，也含有核糖体，能进行图中①DNA的复制、②转录和③翻译过程，A正确；一种氨基酸可以由一种或几种tRNA来转运，B错误；③是翻译过程，根据肽链的长度可知，翻译的方向是从a到b，C错误；一条mRNA上同时结合多个核糖体进行翻译，这可提高翻译的速度，但每个核糖体都能合成一条肽链，因此多个核糖体能同时进行多条肽链的合成，D错误。故选A。
二、非选择题
7．下图是大白鼠细胞内某生理过程示意图，下表是其曲细精管细胞中存在的两种水通道蛋白AQP7和AQP8的部分比较。请分析回答下列问题：
种类比较
AQP7
AQP8
多肽链数
1
1
氨基酸数
269
263
mRNA碱基数
1
500
1
500
(1)图示的生理过程是__转录__，在大白鼠细胞中可进行该生理过程的结构有__细胞核、线粒体__，在图中方框内用“→”或“←”标出该过程进行的方向。
(2)丁的名称是__胞嘧啶核糖核苷酸__，它与乙有何不同？__乙是胞嘧啶脱氧核苷酸，组成乙的化学基团之一为脱氧核糖，而对应的组成丁的化学基团为核糖__。
(3)图中甲的名称为__RNA聚合酶__，其基本单位是__氨基酸__。
(4)控制AQP7的基因中碱基的数目至少为__3_000__个。(不考虑终止子)
(5)在AQP7和AQP8合成过程中，与核糖体结合的mRNA碱基数目相同，但AQP7和AQP8所含氨基酸数目不同，原因是__翻译后的肽链进行了不同的加工，分别切除了不同数量的氨基酸__。(不考虑起始密码和终止密码所引起的差异)
[解析] (1)图示的生理过程表示DNA的转录，动物细胞中能进行DNA转录的结构必定含有DNA，故此为细胞核或线粒体。RNA聚合酶所在之处是mRNA新合成的部分，由此可知转录是从右向左进行。(2)甲表示RNA聚合酶，乙表示胞嘧啶脱氧核苷酸，丙表示mRNA，丁表示胞嘧啶核糖核苷酸。(3)RNA聚合酶的化学本质是蛋白质，所以它的基本组成单位是氨基酸。(4)mRNA含有1
500个碱基，转录该mRNA的基因片段至少有2×1
500＝3
000(个)碱基。(5)由题干中“与核糖体结合的信使RNA”字眼可知，表格中所示的mRNA已经是成熟的mRNA，所以不再考虑真核细胞基因内含子转录片段剪切的问题，故此可推测在翻译过程中或翻译后出现了肽链中氨基酸的缺失或切除。
B组能力题组
一、单选题
1．(2020·山东省山东师范大学附中模拟)如图是中心法则及其发展的内容，下列相关叙述错误的是( A )
A．生物的遗传信息储存在DNA的脱氧核苷酸序列中
B．a、e过程所需的原料相同，b、c所需的原料也相同
C．遗传信息传递到蛋白质是表型实现的基础
D．b过程需要RNA聚合酶催化，而e过程需要逆转录酶催化
[解析] 据图可知，生物的遗传信息除了储存在DNA的脱氧核苷酸序列中，还可以储存在RNA的核糖核苷酸序列中，A错误；a、e过程分别是DNA复制和RNA逆转录，都是合成DNA，所需的原料是脱氧核苷酸，b、c过程分别是转录和RNA复制，都是合成RNA，所需的原料是核糖核苷酸，B正确；因蛋白质是生命活动的体现者和承担者，表型是通过形态、结构和生理特征体现，这些都需要蛋白质作为基础，C正确；b过程是DNA转录，合成RNA，需要RNA聚合酶催化，而e过程是RNA逆转录，形成DNA，需要逆转录酶催化，D正确，所以选A。
2．下面为某生物体内相互关联的三个分子的部分结构示意图。据图认为分子2为RNA，下面所述的理由，不确切的是( B )
A．作为蛋白质合成的模板
B．其碱基序列与DNA分子的模板链碱基互补
C．为转录的产物，呈单链结构
D．含尿嘧啶核糖核苷酸不含胸腺嘧啶脱氧核苷酸
[解析] 与DNA分子模板链碱基互补的可以是DNA链或RNA链。
3．下表是真核生物细胞核内三种RNA聚合酶的分布与主要功能，下列说法错误的是( B )
名称
分布
主要功能
RNA聚合酶Ⅰ
核仁
合成rRNA
RNA聚合酶Ⅱ
核液
合成mRNA
RNA聚合酶Ⅲ
核液
合成tRNA
A．真核生物的转录场所主要是细胞核
B．三种酶的合成场所与其发挥作用的场所相同
C．三种酶作用形成的产物均可参与翻译过程
D．任一种RNA聚合酶活性变化都会影响其他两种酶的合成
[解析] RNA聚合酶属于蛋白质，在核糖体中合成，而蛋白质合成过程中均需要这3种酶作用形成的产物(rRNA、mRNA、tRNA)的参与。这3种聚合酶发挥作用的场所不同。
4．(2020·海南省文昌中学高一期末)图示细胞内某些重要物质的合成过程。该过程发生在( C )
A．真核细胞内，一个mRNA分子上结合多个核糖体同时合成多条肽链
B．原核细胞内，转录促使mRNA在核糖体上移动以便合成肽链
C．原核细胞内，转录还未结束便启动遗传信息的翻译
D．真核细胞内，转录的同时核糖体进入细胞核启动遗传信息的翻译
[解析] 题图显示：转录形成的mRNA分子还没有完全与DNA模板链脱离就与核糖体结合，据此可判断图示过程发生在原核细胞内，转录还未结束便启动遗传信息的翻译，A、D项错误，C项正确；翻译时，核糖体在mRNA上移动以便合成肽链，B项错误。
二、不定项选择题
5．(2020·河北省张家口市第一中学高一期末)在遗传信息的传递过程中，正确的是( BD )
A．DNA复制、转录及翻译过程碱基配对方式都相同
B．核基因转录形成的mRNA穿过核孔进入细胞质中进行翻译过程
C．DNA复制、转录都是以DNA一条链为模板，翻译则是以mRNA为模板
D．DNA复制、转录和翻译的原料依次是脱氧核苷酸、核糖核苷酸、氨基酸
[解析] DNA复制、转录及翻译过程碱基配对方式不完全相同，DNA复制时的碱基配对方式为A－T、G－C、T－A、C－G，转录时的碱基配对方式为A－U、G－C、T－A、C－G，翻译时的碱基配对方式为A－U、G－C、C－G、U－A，A项错误；核基因转录形成的mRNA穿过核孔进入细胞质中，与核糖体结合进行翻译过程，B项正确；DNA复制是以DNA的两条链为模板，转录是以DNA一条链为模板，翻译则是以mRNA为模板，C项错误；DNA复制、转录和翻译的产物依次是DNA、mRNA和蛋白质，因此原料依次是脱氧核苷酸、核糖核苷酸、氨基酸，D项正确。
6．如图表示某细胞内基因复制和表达的相关过程，①～⑤表示生理过程。据图分析正确的是( BC )
A．酵母菌细胞内不能发生图示全部生理过程
B．过程①和④所需的原料、产物均不同
C．过程③中，核糖体在RNA上从右到左移动
D．抑制图中过程②，线粒体功能不会受到影响
[解析] 图中显示的细胞结构有核膜和线粒体，说明该细胞为真核细胞，酵母菌为真核细胞，可发生图示全部生理过程，A错误；①和④分别代表DNA复制和转录，DNA复制和转录的原料、产物均不同，B正确；过程③为翻译，根据肽链的长度可知，核糖体在RNA上的移动方向为从右到左，C正确；由图可知，抑制图中过程②，蛋白质1的合成过程会受到影响，进而影响线粒体的功能，D错误。
三、非选择题
7．(2020·北京101中学高一期中)请根据基因控制合成蛋白质的示意图回答问题。
(1)②是__信使RNA__，是由①的通过__转录__过程合成的，需要__RNA聚合__酶的催化，所用的原料为__核糖核苷酸__。请写出合成②时所对应的DNA模板链的遗传信息__TACCGAAGAAC__。
(2)②进入细胞质后，与[ ④ ]__核糖体__结合起来，在此通过③__转运RNA__识别②上的密码子，并携带对应的氨基酸；氨基酸连接起来的化学反应称为__脱水缩合__，此过程称为__翻译__。
(3)基因通过指导蛋白质的合成从而控制生物性状，这一过程称为基因的__表达__。自然界无论是原核生物还是真核生物都遵循这一模式，而且使用共同的密码子表，这体现了生物界的统一性。
[解析] (1)②是mRNA即信使RNA，是由①的通过转录过程合成的，需要RNA聚合酶的催化，合成的物质是RNA，所用的原料为核糖核苷酸。②与所对应的DNA模板链碱基互补配对，则DNA模板链的遗传信息是TACCGAAGAAC。(2)②进入细胞质后，与核糖体结合起来，在此通过③tRNA上的反密码子识别②上的密码子，并携带对应的氨基酸；氨基酸连接起来的化学反应称为脱水缩合，形成多肽链，此过程称为基因的翻译。(3)基因通过指导蛋白质的合成从而控制生物性状，这一过程称为基因的表达。(共69张PPT)
第4章
基因的表达
第1节 基因指导蛋白质的合成
课内探究·名师点睛
指点名津·拨云见日
教材问题·解疑答惑
巩固训练·课堂达标
夯基提能作业
基础知识·双基夯实
课程要求
核心素养
概述DNA分子上的遗传信息通过RNA指导蛋白质的合成
1．从化学组成、结构、分布、功能等方面，概括说明DNA和RNA分子的异同。(科学思维)
2．结合图示图解，概述DNA分子上的遗传信息通过RNA指导蛋白质的合成。(科学思维、符合生命观念)
3．从存在位置、作用等方面，概括说明遗传信息、密码子、反密码子的区别。(科学思维)
知识导图
基础知识·双基夯实
一、遗传信息的转录
1．RNA的组成、结构和种类：
核糖核苷酸
核糖
A
鸟嘌呤
胞嘧啶
尿嘧啶
单链
短
mRNA、tRNA和rRNA
细胞核
DNA的一条链
核糖核苷酸
RNA
(2)过程：
二、遗传信息的翻译
1．密码子和反密码子的比较：
项目
位置
实质
种类
密码子
_______
决定氨基酸的______相邻的碱基
共有_____种，决定氨基酸的有_____种
反密码子
_______
与_______上的密码子互补配对的______相邻碱基
共有_____种
mRNA
3个
64
61
tRNA
mRNA
3个
61
2．翻译过程：
起始：mRNA与_________结合
↓
运输：_______携带氨基酸置于特定位置
↓
延伸：核糖体沿_______移动，读取下一个密码子，由对应_______运输相应的氨基酸加到延伸中的肽链上
↓
核糖体
tRNA
mRNA
tRNA
↓
终止：当核糖体到达mRNA上的_____________时，合成停止
↓
脱离：肽链合成后从核糖体与mRNA的复合物上脱离，盘曲折叠成具有特定___________和_______的蛋白质分子
终止密码子
空间结构
功能
三、中心法则
1．提出者：克里克。
2．内容：遗传信息可以从DNA流向DNA，即DNA的_______；也可以从DNA流向______，进而流向_________，即遗传信息的转录和翻译。
3．补充后的中心法则图解
复制
RNA
蛋白质
转录
复制
翻译
逆转录
〔活学巧练〕
判断下列叙述的正误
(1)转录的场所是细胞核。
( )
(2)转录时以DNA的两条链同时作模板，以4种核糖核苷酸为原料。
( )
(3)密码子与氨基酸是一一对应关系。
( )
(4)细胞中游离的核糖核苷酸在DNA聚合酶的作用下依次连接而成一个mRNA分子。
( )
(5)已知氨基酸的序列，可确定mRNA中的碱基排列顺序。
( )
×
×
×
×
×
〔思考〕
1．下图是一小段DNA片段，甲链是模板链，请写出其转录生成的RNA的碱基序列，并分析RNA的碱基序列与DNA两条链碱基序列的关系。
2．RNA聚合酶参与什么过程？具体的作用是什么？
提示：RNA聚合酶参与转录过程。RNA聚合酶与基因上的RNA聚合酶结合位点结合，启动转录，并把单个核糖核苷酸连接在正在合成的mRNA片段上，同时还有解旋功能。
3．根据mRNA中碱基的排列顺序能否准确写出氨基酸的序列？若已知氨基酸的序列，能否确定mRNA中的碱基排列顺序？
提示：前者可以，后者不能确定。因为一种密码子对应一种氨基酸(终止密码子除外)，但一种氨基酸可以有多个密码子。
〔学霸记忆〕
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：
课内探究·名师点睛
1．DNA与RNA的比较
一
遗传信息的转录
要点归纳
比较项目
项目
DNA
RNA
化学组成
基本单位
脱氧核苷酸
核糖核苷酸
碱基
A、G、C、T
A、G、C、U
五碳糖
脱氧核糖
核糖
无机酸
磷酸
磷酸
比较项目
项目
DNA
RNA
空间结构
规则的双螺旋结构
通常呈单链结构
分类
通常只有一类
分mRNA、tRNA、rRNA三类
功能
主要的遗传物质
在不存在DNA的生物里是遗传物质，在存在DNA的生物里辅助DNA完成功能
存在
(真核生物)
主要存在于细胞核中的染色体上
主要存在于细胞质中
2．三种RNA的比较
?
mRNA
tRNA
rRNA
功能
翻译时作模板
翻译时作搬运
氨基酸的工具
参与核糖
体的组成
联系
①组成相同：4种核糖核苷酸；
②来源相同：都由转录产生；
③功能协同：都与翻译有关
3．RNA适于作为DNA信使的原因
(1)RNA的基本组成单位是核苷酸，含有4种碱基，可以储存遗传信息。
(2)RNA一般是单链，比DNA短，能通过核孔，从细胞核进入细胞质。
(3)组成RNA的碱基也严格遵循碱基互补配对原则。
[特别提醒] (1)转录的基本单位是基因，而不是整个DNA。
(2)在真核细胞内，转录出来的RNA需经过加工才具有生物活性。
4．转录与DNA分子复制的区别：
?
复制
转录
时间
有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期
生长发育过程中
场所
主要在细胞核，少部分在线粒体和叶绿体
原料
四种脱氧核苷酸
四种核糖核苷酸
模板
DNA的两条链
DNA中的一条链
条件
特定的酶和ATP
?
复制
转录
过程
DNA解旋，以两条链为模板，按碱基互补配对原则，合成两条子链，子链与对应母链螺旋化
DNA解旋，以一条链为模板，按碱基互补配对原则，形成mRNA(单链)，进入细胞质与核糖体结合
模板
去向
分别进入两个子代DNA分子中
恢复原样，DNA分子重新形成双螺旋结构
特点
边解旋边复制，半保留复制
边解旋边转录，DNA双链全保留
产物
两个双链DNA分子
一条单链mRNA
意义
复制遗传信息，使遗传信息从亲代传给子代
传递遗传信息，为翻译做准备
(2019·湖北孝感期末)如图为真核生物细胞核内转录过程的示意图，下列说法正确的是
( )
A．①链的碱基A与②链的碱基T互补配对
B．如果③表示酶，则它是DNA聚合酶
C．转录完成后，②需通过两层生物膜才能与核糖体结合
D．②是以4种核糖核苷酸为原料合成的
典例剖析
典例
1
D
[解析] ①链的碱基A与②链的碱基U互补配对，A错误；如果③表示酶，则它是RNA聚合酶，B错误；转录完成后，②通过核孔从细胞核进入细胞质，与核糖体(无膜结构)结合，该过程中不需要通过生物膜，C错误；②为RNA，是以4种核糖核苷酸为原料合成的，D正确。
(2020·河南郑州期中)如图为核苷酸的模式图，下列相关说法正确的是
( )
A．DNA与RNA在核苷酸上只有②不同
B．如果要构成ATP，在①位置上加上两个磷酸基团即可
C．人体内的③有5种，②有2种
D．③在细胞核内共有4种
变式训练1
C
[解析] 分析题图可知，①是磷酸基团，②是五碳糖，③是含氮碱基。DNA与RNA在核苷酸上的不同主要有两点，一是在DNA中②为脱氧核糖，在RNA中②为核糖；二是在DNA中③有A、T、C、G
4种，在RNA中③有A、U、C、G
4种，A错误。如果要构成ATP，要在①位置上加上两个磷酸基团，②应为核糖，③应为腺嘌呤，B错误。人体内既有RNA又有DNA，故人体内的③有5种，②有2种，C正确。DNA和RNA均可存在于细胞核内，故③在细胞核内共有5种，D错误。
1．翻译的概念
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，这一过程叫翻译。
(1)部位：细胞质。
(2)原料：各种游离氨基酸。
(3)模板：mRNA。
二
遗传信息的翻译
要点归纳
(4)结果：一定氨基酸顺序的蛋白质。
(5)实质：将mRNA中的碱基序列(携带遗传信息)翻译为蛋白质的氨基酸序列(具体性状)。
2．氨基酸的“搬运工”－tRNA
tRNA的基本结构单位为核糖核苷酸，为RNA的一种。tRNA种类众多，但每一种tRNA只能识别并转运一种氨基酸。tRNA呈三叶草形，其一端为携带氨基酸的部位，另一端有3个碱基。每个tRNA上的这3个碱基可以与mRNA上的密码子互补配对，称反密码子。
3．转录与翻译的比较
4．遗传信息、密码子、反密码子的比较
5．翻译过程中多聚核糖体模式图解读
(1)图1表示真核细胞的翻译过程，其中①是mRNA，⑥是核糖体，②、③、④、⑤表示正在合成的4条多肽链，具体内容分析如下：
①数量关系：一个mRNA可同时结合多个核糖体，形成多聚核糖体。
②目的意义：少量的mRNA分子可以迅速合成出大量的蛋白质。
③方向：从右向左(见图1)，判断依据是多肽链的长短，长的翻译在前。
④形成的多条肽链氨基酸序列相同：其原因是有相同的模板mRNA。
(2)图2表示原核细胞的转录和翻译过程，图中①是DNA，②、③、④、⑤表示正在合成的4条mRNA在核糖体上同时进行翻译过程。
(2020·湖北仙桃期末)如图表示真核细胞的翻译过程，下列有关叙述错误的是
( )
A．核糖体由rRNA和蛋白质组成
B．异亮氨酸的密码子是UAG
C．翻译时，核糖体沿着②向右移动
D．一个mRNA分子可结合多个核糖体
典例剖析
典例
2
B
[解析] 核糖体由rRNA和蛋白质组成，A正确；分析题图可知，异亮氨酸的反密码子是UAG，密码子是AUC，B错误；翻译时核糖体沿着②mRNA向右移动，C正确；一个mRNA分子可结合多个核糖体同时进行翻译，这样可以提高翻译的效率，D正确。
(2020·吉林长春期中)下列关于密码子、反密码子的叙述，正确的是
( )
A．每种氨基酸可以对应多种tRNA，每个tRNA也可以对应多种氨基酸
B．真核生物的tRNA和mRNA相互识别的过程发生在细胞核中
C．tRNA中每三个相邻的碱基构成一个反密码子
D．密码子具有简并性，基因中某个碱基发生改变，翻译也可能不受影响
变式训练2
D
[解析] 每种氨基酸可以对应一种或多种tRNA，每个tRNA只能携带一种氨基酸，A错误；真核生物的tRNA和mRNA相互识别的过程发生在细胞质中，B错误；一个tRNA上只有一个反密码子，C错误；密码子具有简并性，绝大多数氨基酸具有2个以上不同的密码子，即使基因中某个碱基发生变化也不会引起相应蛋白质的氨基酸序列改变，D正确。
1．中心法则内容及其发展图解
三
中心法则
要点归纳
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：
3．中心法则5个过程的比较
过程
模板
原料
产物
实例
DNA的复制
DNA的两条链
脱氧核苷酸
DNA
以DNA作遗传物质的生物
转录
DNA的一条链
核糖核苷酸
RNA
除病毒外几乎所有生物
翻译
信使RNA
21种氨基酸
多肽
除病毒外的细胞生物
RNA的复制
RNA
核糖核苷酸
RNA
以RNA作遗传物质的生物
RNA的逆转录
RNA
脱氧核苷酸
DNA
某些致癌的RNA病毒等
[易错提醒] 中心法则的两点提醒
(1)中心法则揭示了所有生物(包括病毒)遗传信息的流动过程。细胞分裂的过程中必须要进行DNA的复制，同时在分裂的过程中有转录和翻译，为分裂提供所需要的酶。
(2)高度分化的不能分裂的细胞，没有DNA的复制，但无论分化与否，细胞中都有转录和翻译。
4．“三看法”判断中心法则各过程
一看模板：
(1)若是DNA，则为DNA复制或转录。
(2)若是RNA，则为RNA复制或RNA逆转录或翻译。
二看原料：
(1)若是脱氧核苷酸，则为DNA复制或逆转录。
(2)若是核糖核苷酸，则为转录或RNA复制。
(3)若是氨基酸，则为翻译。
三看产物：
(1)若是DNA，则为DNA复制或RNA逆转录。
(2)若是RNA，则为RNA复制或转录。
(3)若是蛋白质(或多肽)，则为翻译。
(2020·四川成都双流中学入学检测)结合图表分析，下列有关说法正确的是
( )
典例剖析
典例
3
抗菌药物
抗菌机理
青霉素
抑制细菌细胞壁的合成
环丙沙星
抑制细菌DNA旋转酶(DNA旋转酶可促进DNA形成负超螺旋，以利于双链打开)的活性
红霉素
能与核糖体结合
利福平
抑制RNA聚合酶的活性
A．环丙沙星和红霉素分别抑制细菌的①和③
B．青霉素和利福平能抑制DNA的复制
C．结核杆菌的④和⑤都发生在细胞质中
D．①～⑤可发生在人体健康细胞中
[答案] A
[解析] 首先判定出图中各个过程的名称：①为DNA复制，②为转录，③为翻译，④为RNA复制，⑤为逆转录。然后根据表格中抗菌药物的抗菌机理来分析各选项。青霉素的作用对象是细胞壁，与DNA复制无关；分析题意，环丙沙星可抑制DNA形成负超螺旋，不利于DNA复制；红霉素能与核糖体结合，抑制翻译过程；利福平抑制RNA聚合酶的活性，进而抑制转录和RNA复制；④和⑤只有某些RNA病毒在增殖过程中才能进行。
如图是4种遗传信息的流动过程，对应的叙述不正确的是
( )
A．甲可表示胰岛细胞中胰岛素合成过程中遗传信息的流动方向
B．乙可表示HIV在宿主细胞内繁殖时遗传信息的流动方向
C．丙可表示T2噬菌体在宿主细胞内繁殖时遗传信息的流动方向
D．丁可表示烟草花叶病毒在宿主细胞内繁殖时遗传信息的流动方向
变式训练3
A
[解析] 胰岛细胞属于高度分化的细胞，胰岛细胞中胰岛素合成过程中遗传信息的流动方向不包括DNA复制，A错误；HIV在宿主细胞内繁殖时，不能进行RNA的自我复制，首先RNA逆转录形成DNA，通过DNA将遗传信息传递给蛋白质，B正确；T2噬菌体的遗传物质是DNA，其在宿主细胞内繁殖时既可以进行DNA分子的复制，也可以进行转录和翻译，C正确；烟草花叶病毒既可以实现RNA自我复制，也可以翻译形成蛋白质，D正确。
指点迷津·拨云见日
一、基因表达中有关的数量计算
转录、翻译过程中DNA(基因)碱基个数︰mRNA碱基个数︰肽链(蛋白质)中氨基酸个数＝6︰3︰1，可参考下图理解。
1．翻译时，mRNA上的终止密码子一般不决定氨基酸，因此准确地说，mRNA上的碱基数目比蛋白质中氨基酸数目的3倍还要多一些。
2．DNA中有的片段无遗传效应，不能转录出mRNA；在基因片段中，有的片段起调控作用，也不转录。因此，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．在回答有关问题时，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至少有2n个碱基，该mRNA指导合成的蛋白质中最多有n/3个氨基酸。
一个mRNA分子有m个碱基，其中G＋C有n个，由该mRNA合成的蛋白质有两条肽链，则相应DNA分子的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] DNA模板链的碱基与mRNA的碱基互补，mRNA中G＋C＝n，则A＋U＝m－n，所以相应DNA分子中A＋T＝2(m－n)。该mRNA分子有m个碱基，对应的氨基酸数最多为m/3，形成的蛋白质有两条肽链，所以合成蛋白质时最多脱去的水分子数是m/3－2。
典例
4
D
[方法] 基因表达过程中，蛋白质中氨基酸的数目＝参加转运氨基酸的tRNA数目＝1/3
mRNA的碱基数目＝1/6基因中的碱基数目。
二、真核生物DNA复制、转录和翻译的比较
项目
DNA复制
转录
翻译
时间
有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期
生长发育的整个过程中
场所
主要在细胞核中，小部分在线粒体和叶绿体中
主要在细胞核中，小部分在线粒体和叶绿体中
细胞质中的核糖体上
原料
4种脱氧核苷酸
4种核糖核苷酸
20种氨基酸
模板
DNA的两条链
DNA的一条链
mRNA
项目
DNA复制
转录
翻译
条件
特定的酶和ATP等
模板
去向
分别进入两个子代DNA分子中
模板链与非模板链重新组成双螺旋结构
分解成单个核糖核苷酸
特点
边解旋边复制，半保留复制
边解旋边转录，DNA双链全保留
一个mRNA
上可相继结合多个核糖体，依次合成多条肽链
产物
两个双链DNA分子
RNA
肽链
意义
复制遗传信息，使遗传信息从亲代传给子代
表达遗传信息，使生物体表现出各种遗传性状
下图中甲、乙表示真核细胞内两种物质的合成过程，下列叙述正确的是
( )
A．甲、乙所示过程通过半保留方式进行，合成的产物是双链核酸分子
B．甲所示过程在细胞核内进行，乙在细胞质中进行
C．DNA分子解旋时，甲所示过程不需要解旋酶，乙需要解旋酶
D．一个细胞周期中，甲所示过程在每个起点只起始一次，乙可起始多次
典例
5
D
[解析] 甲过程表示多起点的DNA半保留复制，合成的产物是双链DNA分子，该过程主要发生在细胞核内，一个细胞周期中，DNA只复制一次；乙过程为转录，合成的产物为单链RNA分子，该过程主要发生在细胞核内，一个细胞周期中，转录可起始多次；DNA复制和转录均需要解旋，甲过程利用的是解旋酶，乙过程利用的是RNA聚合酶。
教材问题·解疑答惑
?问题探讨?P64
提示：本节的问题探讨意在引导学生思考DNA在生物体内有哪些作用，又是如何发挥作用的。一种生物的整套DNA分子中贮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分子来使灭绝的生物复活仍是难以做到的。
?想象空间?P64
提示：DNA相当于指挥官(司令员)，指挥官(司令员)的作用是运筹帷幄发出指令，如果它深入前线阵地直接指挥，就会影响他把握全局，从而贻误战机。
?思考·讨论?P66
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DNA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：DNA复制需要的酶为解旋酶和DNA聚合酶，原料为四种脱氧核苷酸；转录需要的酶为RNA聚合酶，原料为四种核糖核苷酸。
3．提示：转录形成的RNA的碱基序列，与作为模板的DNA单链的碱基序列之间的碱基是互补配对关系，与DNA双链间碱基互补配对不同的是，RNA链中与DNA链的“A”配对的是“U”，不是“T”；与DNA另一条链的碱基序列基本相同，只是DNA链上“T”的位置，在RNA链上是“U”。
?思考·讨论?P67
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，几个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。通过这一事实可以想到生物都具有相同的遗传物质，所有生物可能有共同的起源或生命在本质上是统一的等。
?练习与应用?P69
一、概念检测
1．(1)×
(2)× 一个密码子只对应一种氨基酸，终止密码子不对应任何氨基酸，一个氨基酸可能有多个密码子，如精氨酸(CGU、CGC)也有些氨基酸只对应一个密码子，如：色氨酸(UGG)。
2．D 密码子是指mRNA分子上决定一种氨基酸的相邻的3个碱基。
二、拓展应用
提示：红霉素能与核糖体结合，抑制肽链的延伸影响了翻译过程；环丙沙星抑制细菌DNA的复制，影响细菌的繁殖；利福平抑制细菌RNA聚合酶的活性，影响了转录过程。第4章 基因的表达
第1节 基因指导蛋白质的合成
课程要求
核心素养
知识导图
概述DNA分子上的遗传信息通过RNA指导蛋白质的合成
1．从化学组成、结构、分布、功能等方面，概括说明DNA和RNA分子的异同。(科学思维)2．结合图示图解，概述DNA分子上的遗传信息通过RNA指导蛋白质的合成。(科学思维、符合生命观念)3．从存在位置、作用等方面，概括说明遗传信息、密码子、反密码子的区别。(科学思维)
基础知识·双基夯实
一、遗传信息的转录
1．RNA的组成、结构和种类：
基本单位
__核糖核苷酸__
组成成分
结构
一般是__单链__，长度比DNA__短__
种类
__mRNA、tRNA和rRNA__
2．遗传信息的转录：
(1)概念
(2)过程：
二、遗传信息的翻译
1．密码子和反密码子的比较：
项目
位置
实质
种类
密码子
mRNA
决定氨基酸的__3个__相邻的碱基
共有__64__种，决定氨基酸的有__61__种
反密码子
__tRNA__
与__mRNA__上的密码子互补配对的__3个__相邻碱基
共有__61__种
2．翻译过程：
起始：mRNA与__核糖体__结合
↓
运输：__tRNA__携带氨基酸置于特定位置
↓
延伸：核糖体沿__mRNA__移动，读取下一个密码子，由对应__tRNA__运输相应的氨基酸加到延伸中的肽链上
↓
终止：当核糖体到达mRNA上的__终止密码子__时，合成停止
↓
脱离：肽链合成后从核糖体与mRNA的复合物上脱离，盘曲折叠成具有特定__空间结构__和__功能__的蛋白质分子
三、中心法则
1．提出者：克里克。
2．内容：遗传信息可以从DNA流向DNA，即DNA的__复制__；也可以从DNA流向__RNA__，进而流向__蛋白质__，即遗传信息的转录和翻译。
3．补充后的中心法则图解
〔活学巧练〕
判断下列叙述的正误
(1)转录的场所是细胞核。( × )
(2)转录时以DNA的两条链同时作模板，以4种核糖核苷酸为原料。( × )
(3)密码子与氨基酸是一一对应关系。( × )
(4)细胞中游离的核糖核苷酸在DNA聚合酶的作用下依次连接而成一个mRNA分子。( × )
(5)已知氨基酸的序列，可确定mRNA中的碱基排列顺序。( × )
〔思考〕
1．下图是一小段DNA片段，甲链是模板链，请写出其转录生成的RNA的碱基序列，并分析RNA的碱基序列与DNA两条链碱基序列的关系。
提示：①
②生成的RNA的碱基序列与模板链互补，与非模板链碱基序列基本相同(除T和U外)。
2．RNA聚合酶参与什么过程？具体的作用是什么？
提示：RNA聚合酶参与转录过程。RNA聚合酶与基因上的RNA聚合酶结合位点结合，启动转录，并把单个核糖核苷酸连接在正在合成的mRNA片段上，同时还有解旋功能。
3．根据mRNA中碱基的排列顺序能否准确写出氨基酸的序列？若已知氨基酸的序列，能否确定mRNA中的碱基排列顺序？
提示：前者可以，后者不能确定。因为一种密码子对应一种氨基酸(终止密码子除外)，但一种氨基酸可以有多个密码子。
〔学霸记忆〕
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：
课内探究·名师点睛
知识点? 遗传信息的转录
要点归纳
1．DNA与RNA的比较
比较项目项目
DNA
RNA
化学组成
基本单位
脱氧核苷酸
核糖核苷酸
碱基
A、G、C、T
A、G、C、U
五碳糖
脱氧核糖
核糖
无机酸
磷酸
磷酸
空间结构
规则的双螺旋结构
通常呈单链结构
分类
通常只有一类
分mRNA、tRNA、rRNA三类
功能
主要的遗传物质
在不存在DNA的生物里是遗传物质，在存在DNA的生物里辅助DNA完成功能
存在(真核生物)
主要存在于细胞核中的染色体上
主要存在于细胞质中
2．三种RNA的比较
mRNA
tRNA
rRNA
分布部位
常与核糖体结合
细胞质中
与蛋白质结合形成核糖体
结构
功能
翻译时作模板
翻译时作搬运氨基酸的工具
参与核糖体的组成
联系
①组成相同：4种核糖核苷酸；②来源相同：都由转录产生；③功能协同：都与翻译有关
3．RNA适于作为DNA信使的原因
(1)RNA的基本组成单位是核苷酸，含有4种碱基，可以储存遗传信息。
(2)RNA一般是单链，比DNA短，能通过核孔，从细胞核进入细胞质。
(3)组成RNA的碱基也严格遵循碱基互补配对原则。
[特别提醒] (1)转录的基本单位是基因，而不是整个DNA。
(2)在真核细胞内，转录出来的RNA需经过加工才具有生物活性。
4．转录与DNA分子复制的区别：
复制
转录
时间
有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期
生长发育过程中
场所
主要在细胞核，少部分在线粒体和叶绿体
原料
四种脱氧核苷酸
四种核糖核苷酸
模板
DNA的两条链
DNA中的一条链
条件
特定的酶和ATP
过程
DNA解旋，以两条链为模板，按碱基互补配对原则，合成两条子链，子链与对应母链螺旋化
DNA解旋，以一条链为模板，按碱基互补配对原则，形成mRNA(单链)，进入细胞质与核糖体结合
模板去向
分别进入两个子代DNA分子中
恢复原样，DNA分子重新形成双螺旋结构
特点
边解旋边复制，半保留复制
边解旋边转录，DNA双链全保留
产物
两个双链DNA分子
一条单链mRNA
意义
复制遗传信息，使遗传信息从亲代传给子代
传递遗传信息，为翻译做准备
典例剖析
典例1 (2019·湖北孝感期末)如图为真核生物细胞核内转录过程的示意图，下列说法正确的是( D )
A．①链的碱基A与②链的碱基T互补配对
B．如果③表示酶，则它是DNA聚合酶
C．转录完成后，②需通过两层生物膜才能与核糖体结合
D．②是以4种核糖核苷酸为原料合成的
[解析] ①链的碱基A与②链的碱基U互补配对，A错误；如果③表示酶，则它是RNA聚合酶，B错误；转录完成后，②通过核孔从细胞核进入细胞质，与核糖体(无膜结构)结合，该过程中不需要通过生物膜，C错误；②为RNA，是以4种核糖核苷酸为原料合成的，D正确。
┃┃变式训练1__■
(2020·河南郑州期中)如图为核苷酸的模式图，下列相关说法正确的是( C )
A．DNA与RNA在核苷酸上只有②不同
B．如果要构成ATP，在①位置上加上两个磷酸基团即可
C．人体内的③有5种，②有2种
D．③在细胞核内共有4种
[解析] 分析题图可知，①是磷酸基团，②是五碳糖，③是含氮碱基。DNA与RNA在核苷酸上的不同主要有两点，一是在DNA中②为脱氧核糖，在RNA中②为核糖；二是在DNA中③有A、T、C、G
4种，在RNA中③有A、U、C、G
4种，A错误。如果要构成ATP，要在①位置上加上两个磷酸基团，②应为核糖，③应为腺嘌呤，B错误。人体内既有RNA又有DNA，故人体内的③有5种，②有2种，C正确。DNA和RNA均可存在于细胞核内，故③在细胞核内共有5种，D错误。
知识点? 遗传信息的翻译
要点归纳
1．翻译的概念
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，这一过程叫翻译。
(1)部位：细胞质。
(2)原料：各种游离氨基酸。
(3)模板：mRNA。
(4)结果：一定氨基酸顺序的蛋白质。
(5)实质：将mRNA中的碱基序列(携带遗传信息)翻译为蛋白质的氨基酸序列(具体性状)。
2．氨基酸的“搬运工”－tRNA
tRNA的基本结构单位为核糖核苷酸，为RNA的一种。tRNA种类众多，但每一种tRNA只能识别并转运一种氨基酸。tRNA呈三叶草形，其一端为携带氨基酸的部位，另一端有3个碱基。每个tRNA上的这3个碱基可以与mRNA上的密码子互补配对，称反密码子。
3．转录与翻译的比较
4．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
作用
控制生物的性状
直接决定蛋白质中的氨基酸排列序列
识别密码子，转运氨基酸
图解
5．翻译过程中多聚核糖体模式图解读
(1)图1表示真核细胞的翻译过程，其中①是mRNA，⑥是核糖体，②、③、④、⑤表示正在合成的4条多肽链，具体内容分析如下：
①数量关系：一个mRNA可同时结合多个核糖体，形成多聚核糖体。
②目的意义：少量的mRNA分子可以迅速合成出大量的蛋白质。
③方向：从右向左(见图1)，判断依据是多肽链的长短，长的翻译在前。
④形成的多条肽链氨基酸序列相同：其原因是有相同的模板mRNA。
(2)图2表示原核细胞的转录和翻译过程，图中①是DNA，②、③、④、⑤表示正在合成的4条mRNA在核糖体上同时进行翻译过程。
典例剖析
典例2 (2020·湖北仙桃期末)如图表示真核细胞的翻译过程，下列有关叙述错误的是( B )
A．核糖体由rRNA和蛋白质组成
B．异亮氨酸的密码子是UAG
C．翻译时，核糖体沿着②向右移动
D．一个mRNA分子可结合多个核糖体
[解析] 核糖体由rRNA和蛋白质组成，A正确；分析题图可知，异亮氨酸的反密码子是UAG，密码子是AUC，B错误；翻译时核糖体沿着②mRNA向右移动，C正确；一个mRNA分子可结合多个核糖体同时进行翻译，这样可以提高翻译的效率，D正确。
┃┃变式训练2__■
(2020·吉林长春期中)下列关于密码子、反密码子的叙述，正确的是( D )
A．每种氨基酸可以对应多种tRNA，每个tRNA也可以对应多种氨基酸
B．真核生物的tRNA和mRNA相互识别的过程发生在细胞核中
C．tRNA中每三个相邻的碱基构成一个反密码子
D．密码子具有简并性，基因中某个碱基发生改变，翻译也可能不受影响
[解析] 每种氨基酸可以对应一种或多种tRNA，每个tRNA只能携带一种氨基酸，A错误；真核生物的tRNA和mRNA相互识别的过程发生在细胞质中，B错误；一个tRNA上只有一个反密码子，C错误；密码子具有简并性，绝大多数氨基酸具有2个以上不同的密码子，即使基因中某个碱基发生变化也不会引起相应蛋白质的氨基酸序列改变，D正确。
知识点? 中心法则
要点归纳
1．中心法则内容及其发展图解
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：
3．中心法则5个过程的比较
过程
模板
原料
产物
实例
DNA的复制
DNA的两条链
脱氧核苷酸
DNA
以DNA作遗传物质的生物
转录
DNA的一条链
核糖核苷酸
RNA
除病毒外几乎所有生物
翻译
信使RNA
21种氨基酸
多肽
除病毒外的细胞生物
RNA的复制
RNA
核糖核苷酸
RNA
以RNA作遗传物质的生物
RNA的逆转录
RNA
脱氧核苷酸
DNA
某些致癌的RNA病毒等
[易错提醒] 中心法则的两点提醒
(1)中心法则揭示了所有生物(包括病毒)遗传信息的流动过程。细胞分裂的过程中必须要进行DNA的复制，同时在分裂的过程中有转录和翻译，为分裂提供所需要的酶。
(2)高度分化的不能分裂的细胞，没有DNA的复制，但无论分化与否，细胞中都有转录和翻译。
4．“三看法”判断中心法则各过程
一看模板：
(1)若是DNA，则为DNA复制或转录。
(2)若是RNA，则为RNA复制或RNA逆转录或翻译。
二看原料：
(1)若是脱氧核苷酸，则为DNA复制或逆转录。
(2)若是核糖核苷酸，则为转录或RNA复制。
(3)若是氨基酸，则为翻译。
三看产物：
(1)若是DNA，则为DNA复制或RNA逆转录。
(2)若是RNA，则为RNA复制或转录。
(3)若是蛋白质(或多肽)，则为翻译。
典例剖析
典例3 (2020·四川成都双流中学入学检测)结合图表分析，下列有关说法正确的是( A )
抗菌药物
抗菌机理
青霉素
抑制细菌细胞壁的合成
环丙沙星
抑制细菌DNA旋转酶(DNA旋转酶可促进DNA形成负超螺旋，以利于双链打开)的活性
红霉素
能与核糖体结合
利福平
抑制RNA聚合酶的活性
A．环丙沙星和红霉素分别抑制细菌的①和③
B．青霉素和利福平能抑制DNA的复制
C．结核杆菌的④和⑤都发生在细胞质中
D．①～⑤可发生在人体健康细胞中
[解析] 首先判定出图中各个过程的名称：①为DNA复制，②为转录，③为翻译，④为RNA复制，⑤为逆转录。然后根据表格中抗菌药物的抗菌机理来分析各选项。青霉素的作用对象是细胞壁，与DNA复制无关；分析题意，环丙沙星可抑制DNA形成负超螺旋，不利于DNA复制；红霉素能与核糖体结合，抑制翻译过程；利福平抑制RNA聚合酶的活性，进而抑制转录和RNA复制；④和⑤只有某些RNA病毒在增殖过程中才能进行。
┃┃变式训练3__■
如图是4种遗传信息的流动过程，对应的叙述不正确的是( A )
A．甲可表示胰岛细胞中胰岛素合成过程中遗传信息的流动方向
B．乙可表示HIV在宿主细胞内繁殖时遗传信息的流动方向
C．丙可表示T2噬菌体在宿主细胞内繁殖时遗传信息的流动方向
D．丁可表示烟草花叶病毒在宿主细胞内繁殖时遗传信息的流动方向
[解析] 胰岛细胞属于高度分化的细胞，胰岛细胞中胰岛素合成过程中遗传信息的流动方向不包括DNA复制，A错误；HIV在宿主细胞内繁殖时，不能进行RNA的自我复制，首先RNA逆转录形成DNA，通过DNA将遗传信息传递给蛋白质，B正确；T2噬菌体的遗传物质是DNA，其在宿主细胞内繁殖时既可以进行DNA分子的复制，也可以进行转录和翻译，C正确；烟草花叶病毒既可以实现RNA自我复制，也可以翻译形成蛋白质，D正确。
指点迷津·拨云见日
一、基因表达中有关的数量计算
转录、翻译过程中DNA(基因)碱基个数︰mRNA碱基个数︰肽链(蛋白质)中氨基酸个数＝6︰3︰1，可参考下图理解。
1．翻译时，mRNA上的终止密码子一般不决定氨基酸，因此准确地说，mRNA上的碱基数目比蛋白质中氨基酸数目的3倍还要多一些。
2．DNA中有的片段无遗传效应，不能转录出mRNA；在基因片段中，有的片段起调控作用，也不转录。因此，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．在回答有关问题时，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至少有2n个碱基，该mRNA指导合成的蛋白质中最多有n/3个氨基酸。
典例4 一个mRNA分子有m个碱基，其中G＋C有n个，由该mRNA合成的蛋白质有两条肽链，则相应DNA分子的A＋T数、合成蛋白质时最多脱去的水分子数分别是( D )
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] DNA模板链的碱基与mRNA的碱基互补，mRNA中G＋C＝n，则A＋U＝m－n，所以相应DNA分子中A＋T＝2(m－n)。该mRNA分子有m个碱基，对应的氨基酸数最多为m/3，形成的蛋白质有两条肽链，所以合成蛋白质时最多脱去的水分子数是m/3－2。
[方法] 基因表达过程中，蛋白质中氨基酸的数目＝参加转运氨基酸的tRNA数目＝1/3
mRNA的碱基数目＝1/6基因中的碱基数目。
二、真核生物DNA复制、转录和翻译的比较
项目
DNA复制
转录
翻译
时间
有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期
生长发育的整个过程中
场所
主要在细胞核中，小部分在线粒体和叶绿体中
主要在细胞核中，小部分在线粒体和叶绿体中
细胞质中的核糖体上
原料
4种脱氧核苷酸
4种核糖核苷酸
20种氨基酸
模板
DNA的两条链
DNA的一条链
mRNA
条件
特定的酶和ATP等
模板去向
分别进入两个子代DNA分子中
模板链与非模板链重新组成双螺旋结构
分解成单个核糖核苷酸
特点
边解旋边复制，半保留复制
边解旋边转录，DNA双链全保留
一个mRNA上可相继结合多个核糖体，依次合成多条肽链
产物
两个双链DNA分子
RNA
肽链
意义
复制遗传信息，使遗传信息从亲代传给子代
表达遗传信息，使生物体表现出各种遗传性状
典例5 下图中甲、乙表示真核细胞内两种物质的合成过程，下列叙述正确的是( D )
A．甲、乙所示过程通过半保留方式进行，合成的产物是双链核酸分子
B．甲所示过程在细胞核内进行，乙在细胞质中进行
C．DNA分子解旋时，甲所示过程不需要解旋酶，乙需要解旋酶
D．一个细胞周期中，甲所示过程在每个起点只起始一次，乙可起始多次
[解析] 甲过程表示多起点的DNA半保留复制，合成的产物是双链DNA分子，该过程主要发生在细胞核内，一个细胞周期中，DNA只复制一次；乙过程为转录，合成的产物为单链RNA分子，该过程主要发生在细胞核内，一个细胞周期中，转录可起始多次；DNA复制和转录均需要解旋，甲过程利用的是解旋酶，乙过程利用的是RNA聚合酶。
教材问题·解疑答惑
?问题探讨?P64
提示：本节的问题探讨意在引导学生思考DNA在生物体内有哪些作用，又是如何发挥作用的。一种生物的整套DNA分子中贮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分子来使灭绝的生物复活仍是难以做到的。
?想象空间?P64
提示：DNA相当于指挥官(司令员)，指挥官(司令员)的作用是运筹帷幄发出指令，如果它深入前线阵地直接指挥，就会影响他把握全局，从而贻误战机。
?思考·讨论?P66
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DNA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：DNA复制需要的酶为解旋酶和DNA聚合酶，原料为四种脱氧核苷酸；转录需要的酶为RNA聚合酶，原料为四种核糖核苷酸。
3．提示：转录形成的RNA的碱基序列，与作为模板的DNA单链的碱基序列之间的碱基是互补配对关系，与DNA双链间碱基互补配对不同的是，RNA链中与DNA链的“A”配对的是“U”，不是“T”；与DNA另一条链的碱基序列基本相同，只是DNA链上“T”的位置，在RNA链上是“U”。
?思考·讨论?P67
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，几个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。通过这一事实可以想到生物都具有相同的遗传物质，所有生物可能有共同的起源或生命在本质上是统一的等。
?练习与应用?P69
一、概念检测
1．(1)×
(2)× 一个密码子只对应一种氨基酸，终止密码子不对应任何氨基酸，一个氨基酸可能有多个密码子，如精氨酸(CGU、CGC)也有些氨基酸只对应一个密码子，如：色氨酸(UGG)。
2．D 密码子是指mRNA分子上决定一种氨基酸的相邻的3个碱基。
二、拓展应用
提示：红霉素能与核糖体结合，抑制肽链的延伸影响了翻译过程；环丙沙星抑制细菌DNA的复制，影响细菌的繁殖；利福平抑制细菌RNA聚合酶的活性，影响了转录过程。第4章 第1节
1．碱基互补配对发生在( D )
A．DNA复制和转录
B．转录和翻译
C．复制和翻译
D．复制、转录和翻译
[解析] DNA的复制、转录和遗传信息的翻译都能发生碱基互补配对。
2．转录过程：，该片段中包含的碱基种类、核苷酸种类依次是( D )
A．4、5
B．5、4
C．5、5
D．5、8
[解析] 图中共有5种碱基A、G、C、T、U，但核苷酸却是8种，其中DNA分子中有4种脱氧核苷酸，RNA分子中有4种核糖核苷酸。
3．(2020·安徽马鞍山期中)下列关于RNA分子的叙述，正确的是( A )
A．线粒体中含有mRNA、tRNA和rRNA
B．ATP中的“A”在RNA分子中不存在
C．RNA分子中不含氢键，有的RNA具有催化功能
D．RNA可以在细胞内运输某种物质，还可以作为细菌的遗传物质
[解析] 线粒体中有少量的DNA，其通过转录可以形成mRNA、tRNA和rRNA，A项正确。
4．下图是真核细胞中三种生命活动的示意图，关于该图的叙述，错误的是( D )
A．①②③过程都有碱基互补配对
B．①②③过程都有酶参与催化
C．只有②过程一定发生在细胞质中
D．①②③过程不一定都有水生成
[解析] 从图示可知，①为DNA复制过程，②为翻译过程，③为转录过程。DNA的复制和转录、翻译过程都遵循碱基互补配对原则，A项正确；DNA的复制、翻译和转录过程均需要酶的催化，B项正确；DNA的复制、转录主要发生在细胞核内(细胞质的线粒体、叶绿体中也发生)，翻译只发生在细胞质中，C项正确；DNA复制时，脱氧核苷酸聚合时脱去水，翻译时氨基酸脱水缩合，转录时核糖核苷酸聚合成长链时也产生水，故三个过程都有水生成，D项错误。
5．(不定项选择题)下图是人体细胞内基因控制蛋白质合成中的某一过程示意图，相关叙述正确的是( AB )
A．该过程表示转录
B．图示过程主要发生在细胞核中
C．该过程以脱氧核苷酸为原料
D．图中①和②在分子组成上是相同的
[解析] 据图分析，图中过程以DNA一条链为模板，形成的是RNA链，因此该过程表示转录，A正确；转录主要发生在细胞核中，B正确；转录以核糖核苷酸为原料，C错误；图中①和②分别表示胞嘧啶脱氧核苷酸、胞嘧啶核糖核苷酸，D错误。
6．据图回答下列问题：
(1)在生物体内图甲所示的过程是__转录__，进行的主要场所是__细胞核__，其所需的原料是__核糖核苷酸__，产物是__RNA__。
(2)图乙所示的过程是__翻译__，进行的场所是__核糖体__，所需的原料是__氨基酸__，此原料的种类主要有__20__种，它们的共同特点是__至少含有—个氨基和一个羧基，并且都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上__。
(3)碱基①②③分别为__U__、__G__、__C__，图乙中的Ⅰ、Ⅱ分别为__tRNA__、__核糖体__，若Ⅰ所示的三个碱基为UAC，则此时Ⅰ所携带的氨基酸的密码子为__AUG__。
(4)人体有的细胞不会发生图甲和图乙所示的过程，如__成熟的红细胞__，其原因是__该细胞中不存在DNA__。
[解析] (1)DNA的复制是以两条链为模板，而转录只以一条链为模板，复制和转录的主要场所都是细胞核，但所需原料不同，前者是脱氧核糖核苷酸，后者是核糖核苷酸，产物也不同，前者是两个相同的DNA分子，后者是RNA。(2)翻译是以mRNA为模板合成蛋白质的过程，场所是核糖体，原料是氨基酸，产物是具有一定氨基酸排列顺序的多肽。(3)根据碱基互补配对原则可以判断①②③分别是U、G、C，在图乙中Ⅰ是tRNA，是氨基酸的运载工具，其中的UAC为反密码子，与之对应的密码子是AUG，Ⅱ是核糖体。(4)成熟的红细胞无细胞核和线粒体，即不含DNA，不可能进行转录和翻译。
