高中生物人教版 (2019)必修2《遗传与进化》第4章 基因的表达第1节 基因指导蛋白质的合成学案

第1节　基因指导蛋白质的合成

1.通过对比分析,比较RNA与DNA的主要区别,归纳RNA适于作DNA信使的条件。

2.通过分析、归纳图文资料,构建遗传信息通过转录和翻译的传递过程模型,从存在位置、作用等方面探讨密码子、反密码子和遗传信息之间的关系,达成结构与功能观。

3.运用数学方法,分析基因中碱基、RNA的碱基与氨基酸之间的对应关系。

4.基于地球上几乎所有的生物都共用一套遗传密码的事实,阐明生物界的统一性,认同当今生物可能有着共同的起源,形成生物进化观。

5.通过了解中心法则的提出和修正过程,认同科学是不断发展的,形成生命是物质、能量和信息的统一体的生命观念。

新知探究一　遗传信息的转录

资料:DNA是主要的遗传物质,相当于“中央指挥系统”,其核苷酸序列不仅决定了细胞内所有物质的基本结构,还通过信号分子产生的反应,使储存的遗传信息不断被修饰并逐渐形成更为精细、复杂的指令,间接控制细胞内全部有效成分的生产、转运和功能发挥。此外,位于细胞质基质中的核糖体是翻译的场所,遗传信息需要与核糖体识别并结合后才能被翻译。而基因组DNA缺乏与核糖体识别并结合的结构。因此,即使基因组DNA能移位,也无法直接与核糖体结合翻译出蛋白质。

既然基因组DNA被结合蛋白物理束缚不能随意移位,由于翻译的场所在细胞质中的核糖体,则应该有将DNA的遗传信息传递出去的邮差、信使,即“DNA的信使”。实验证明,RNA是DNA的信使,这样的RNA称为信使RNA,即mRNA。

问题(1):RNA为什么能作为DNA的信使?

提示:①RNA的基本组成单位是核糖核苷酸,含有4种碱基,可以储存遗传信息。②RNA一般是单链,比DNA短,能通过核孔,从细胞核转移到细胞质。③组成RNA的碱基与模板DNA之间也严格遵循碱基互补配对原则。

活动1:阅读教材P65第4段,根据图4-4,思考下列问题。

问题(2):转录步骤可分为几步?请用箭头和文字简要总结转录过程。

提示:4步;解旋→碱基互补配对,在RNA聚合酶的作用下开始合成mRNA→新结合的核糖核苷酸连接到正在合成的mRNA分子上→释放mRNA,DNA双螺旋恢复。

问题(3):解旋需要哪种酶的作用?它催化了哪种键的断裂?

提示:RNA聚合酶;氢键。

问题(4):转录的单位是什么?转录时mRNA延伸的方向是怎样的?

提示:转录的单位是基因;mRNA由5′-端向3′-端延伸。

问题(5):单个的核糖核苷酸通过哪种化学键连接到核苷酸长链上?该化学键的形成需要哪种酶的催化?

提示:磷酸二酯键;RNA聚合酶。

问题(6):转录的结果是什么?

提示:产生mRNA、tRNA、rRNA。

活动2:如图所示为一段DNA分子,如果以β链为模板进行转录,试回答下列问题。

问题(7):写出对应的mRNA的碱基序列。

提示:AUGAUAGGGAAAC。

问题(8):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;c.碱基序列基本相同。

不同点:碱基U代替T。

(1)转录有关问题分析

①碱基互补配对关系:G—C、T—A、A—U。

②mRNA与DNA模板链的碱基互补,但与非模板链碱基序列基本相同,只是碱基U代替T。

③转录特点:边解旋边转录,单链转录。

(2)转录和DNA复制的比较

(4)细胞质基因(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。

1.如图表示真核细胞某基因的转录过程。下列有关叙述错误的是(　C　)

A.转录结束后①和②重新形成双螺旋结构

B.③不一定是mRNA

C.④是游离的脱氧核苷酸

D.该过程中存在T与A的碱基配对方式

解析:转录结束后①和②重新形成双螺旋结构;转录的产物有mRNA、tRNA、rRNA;④是形成RNA的原料,是游离的核糖核苷酸;该过程中DNA中的T可以与RNA中的A配对。

2.下列有关真核细胞核DNA复制和转录过程的叙述,错误的是(　C　)

A.两种过程都在细胞核中发生

B.两种过程都有酶参与反应

C.两种过程都以脱氧核苷酸为原料

D.两种过程都以DNA为模板

解析:复制和转录都主要在细胞核内进行;都需要酶的参与;DNA复制的原料是四种脱氧核苷酸,转录的原料是四种核糖核苷酸;两种过程的模板都是DNA,DNA复制是以DNA的两条链为模板的,而转录是以DNA的一条链为模板的。

新知探究二　遗传信息的翻译

活动1:阅读教材P66～67,结合图4-5和表4-1思考下列问题。

问题(1):什么是密码子?密码子种类有多少?

提示:mRNA上决定1个氨基酸的3个相邻碱基,叫作1个密码子。64种。

问题(2):密码子与氨基酸之间具有怎样的对应关系?

提示:1种密码子只对应1种特定的氨基酸(终止密码子除外);大多数的氨基酸有多种密码子(称为密码子的简并),个别氨基酸只有1种密码子如色氨酸。UGA在正常情况下是终止密码子,但在特殊情况下可以编码硒代半胱氨酸。

问题(3):你认为密码子的简并对生物体的生存发展有什么意义?

提示:密码子的简并可以增强密码子的容错性,当密码子中有一个碱基改变时,由于密码子的简并,可能并不改变其对应的氨基酸;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。

问题(4):几乎所有的生物体都共用一套密码子。根据这一事实,你能想到什么?

提示:所有生物可能有共同的起源或生命在本质上是统一的等。

活动2:如图是翻译过程的示意图,请据图分析回答问题。

问题(5):最终合成的多肽链②、③、④、⑤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。

问题(6):核糖体沿着RNA移动读取遗传密码,从何位置开始翻译,到何位置结束?核糖体沿着RNA移动方向是怎样的?

提示:从起始密码子开始翻译,到终止密码子结束;核糖体沿着RNA从5′-端向3′-端移动。

问题(7):翻译过程中,1个mRNA分子上通常可以相继结合多个核糖体,同时进行多条肽链的合成。试分析这有什么意义。

提示:少量的mRNA分子就可以迅速合成大量的蛋白质,提高了翻译的速率。

问题(8):你能根据肽链的氨基酸顺序,如甲硫氨酸—丙氨酸—亮氨酸—甘氨酸,写出确定的碱基序列吗?为什么?

提示:不能,因为密码子具有简并性。

(1)转录、翻译与DNA复制的比较

(2)遗传信息、密码子、反密码子的比较

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.如图为tRNA的结构示意图,以下叙述错误的是(　C　)

A.图中b处两条链中间的化学键表示氢键

B.tRNA携带氨基酸的部位在a处

C.tRNA是由三个核糖核苷酸连接成的单链分子

D.c处的反密码子可与mRNA上的密码子碱基互补配对

解析:题图中RNA在部分区段通过碱基互补配对形成双链,b处两条链中间的化学键表示氢键;tRNA是由几十个到上百个核糖核苷酸连接成的单链分子。

4.如图表示真核细胞中某基因表达过程的一部分,下列分析正确的是(　A　)

A.图示mRNA中起始密码子位于RNA链上的左侧

B.mRNA上决定甘氨酸的密码子都是GGU

C.图中碱基的配对方式有A—U、C—G、A—T

D.图示过程的正常进行需要ATP和RNA聚合酶

解析:根据肽链的长度判断,核糖体移动的方向是从左向右,则可知起始密码子位于RNA链的左侧;一种氨基酸可由一种或一种以上密码子决定;题图表示翻译过程,碱基的配对方式有A—U、C—G,不会有A—T;RNA聚合酶在转录过程中起作用。

新知探究三　中心法则

资料:在蛋白质的合成过程完全弄清楚之前,科学家克里克首先预见了遗传信息传递的一般规律,并于1957年提出了中心法则,随着研究的不断深入,科学家对中心法则作出了补充,总结如下:

思考并回答下列问题。

问题(1):细胞生物及DNA病毒的遗传信息流动情况是怎样的?

提示:

问题(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。

提示:①含有RNA复制酶的生物

②含有逆转录酶的生物(如HIV)

问题(3):病毒的遗传信息传递过程能发生在病毒自身体内吗?

提示:不能。只能发生在宿主细胞内。

问题(4):线粒体和叶绿体中的DNA是否遵循中心法则?为什么?

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。

问题(5):图中的过程都是遗传信息流动的过程,遗传信息都能准确地传递吗?为什么?

提示:能;因为遗传信息传递过程中都严格遵守碱基互补配对原则。

活动:下列四个试管中分别模拟的是中心法则中的某个过程。

问题(6):四个试管分别模拟中心法则中的哪个过程?

提示:a模拟DNA的复制;b模拟转录;c模拟RNA的复制;d模拟逆转录。

问题(7):四个试管模拟的过程分别需要什么酶?

提示:a需要解旋酶和DNA聚合酶;b需要RNA聚合酶;c需要RNA复制酶;d需要逆转录酶。

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)DNA复制、转录、翻译是所有具有细胞结构的生物所遵循的法则。

(3)DNA复制主要发生在细胞分裂过程中,而转录和翻译则可以发生在任何时候。

(4)在病毒体内不会发生RNA的复制和逆转录过程,该过程在被病毒寄生的宿主细胞内进行。

5.如图为中心法则中遗传信息流向图。下列有关叙述正确的是(　C　)

A.图中遗传信息在同种物质间传递的过程有①②④

B.神经元细胞核中可发生①②过程,HIV可发生⑤过程

C.图中能发生A与U配对的过程有②③④⑤,能发生A与T配对的过程有①②④

D.③过程中核糖体与mRNA的结合部位会形成 1个 tRNA的结合位点

解析:①②③④⑤过程分别表示DNA的复制、转录、翻译、逆转录、RNA的复制。题图中遗传信息在同种物质间传递的过程有①和⑤;神经元细胞是高度分化的细胞,细胞核中可发生②过程,但不能发生①过程,HIV为逆转录病毒,可发生④过程;图中②③④⑤过程均有RNA参与,均可发生A与U配对,①②④过程均有DNA参与,均可发生A与T配对;③过程中核糖体与mRNA的结合部位会形成2个tRNA的结合位点。

6.某种RNA病毒在增殖过程中,其遗传物质需要经过某种转变,然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(　C　)

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病毒的逆转录过程

D.抑制该病毒RNA的自我复制过程

解析:RNA病毒可经逆转录过程形成DNA,该过程需要的原料是4种脱氧核苷酸,物质Y与脱氧核苷酸结构相似,会抑制逆转录过程,从而抑制该病毒增殖。

 [生活情境]

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,抗菌机制如表:

探究:(1)结合遗传信息传递途径和表格,分析环丙沙星、红霉素、利福平分别阻止了遗传信息传递的哪些过程。

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。利福平通过抑制RNA聚合酶的活性,抑制细菌的转录过程。

(2)根据生活常识和题干分析,应如何正确使用抗生素?

提示:抗生素只可用于治疗因细菌感染而引起的疾病,不能用于真菌和病毒感染而引起的疾病,因此不能滥用抗生素。

课堂小结

随堂反馈

1.下列关于RNA的描述中正确的是(　D　)

A.发菜细胞中,rRNA的合成以及核糖体的形成与核仁密切相关

B.转录时,RNA聚合酶能识别RNA分子的特定位点并与之结合

C.由于密码子具有简并性,因此一种tRNA可与多种氨基酸结合

D.有的RNA分子能降低某些生化反应的活化能而加速反应进行

解析:发菜属于原核生物,细胞中无核仁结构;转录时,RNA聚合酶能识别DNA分子的特定位点并与之结合;tRNA具有专一性,一种tRNA只能转运一种氨基酸;有的RNA分子是酶,能降低某些生化反应的活化能而加速反应进行。

2.下列关于真核细胞中转录的叙述,正确的是(　A　)

A.tRNA、rRNA和mRNA都从DNA转录而来

B.转录时RNA聚合酶的结合位点在RNA上

C.细胞中的RNA合成过程不会在细胞核外发生

D.一个基因转录时两条DNA链可同时作为模板

解析:转录形成的RNA分为三种,即mRNA、rRNA和tRNA;转录时RNA聚合酶的结合位点在DNA上;细胞中的RNA合成过程也可以发生在线粒体或叶绿体内;一个基因转录时模板链是特定的,只能以DNA的一条链为模板。

3.某种抗生素可以阻止tRNA与mRNA结合,从而抑制细菌生长。据此判断,这种抗生素可直接影响细菌的(　D　)

A.多糖合成 B.RNA合成

C.DNA复制 D.蛋白质合成

解析:多糖合成不需要经过tRNA与mRNA结合;RNA的合成是转录过程,转录及DNA的复制过程不需要tRNA;蛋白质合成过程需要tRNA与mRNA的结合,即抗生素可能直接影响细菌的蛋白质合成。

4.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Ala—tRNACys(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(　C　)

A.在一个mRNA分子上只可以结合一个核糖体来合成多条被14C标记的多肽链

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

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,依据题干中的信息可知,*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;tRNA上的反密码子与mRNA上的密码子配对是由两者的碱基序列决定的;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。

5.(2020·全国Ⅱ卷)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　　　　　　　　　　　　。 

解析:(1)在大豆细胞中,以mRNA为模板合成蛋白质时,还需要rRNA参与构成核糖体、tRNA参与氨基酸的转运。(2)大豆细胞中,仅考虑细胞核和细胞质这两个部位,mRNA的合成部位是细胞核,mRNA合成以后通过核孔进入细胞质,与核糖体结合起来进行翻译过程;RNA聚合酶在细胞质中的核糖体上合成,经加工后,通过核孔进入细胞核,与DNA结合起来进行转录过程。(3)根据该小肽对应的编码序列,结合表格中部分氨基酸的密码子可知,该小肽的氨基酸序列是酪氨酸—谷氨酸—组氨酸—色氨酸。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,结合表格中部分氨基酸的密码子可知,谷氨酸、酪氨酸和组氨酸的密码子均有两个,且均为最后一个碱基不同,因此应该是这三种氨基酸分别对应的密码子的最后一个碱基发生了替换,此时编码小肽的RNA序列为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

选题测控导航表

1.转录是发生在细胞核内的一项重要生理活动。下列与转录相关的说法中错误的是(　A　)

A.转录的场所是核糖体,运载工具是tRNA

B.转录时的原料是4种核糖核苷酸,模板是DNA分子中的一条链

C.转录的产物主要有3类RNA,但以密码子形式携带遗传信息的是mRNA

D.转录时需要ATP供能,需要RNA聚合酶等

解析:转录的主要场所是细胞核;转录时的原料是4种核糖核苷酸,模板是DNA分子中的一条链;转录产物主要有3类RNA,即mRNA、tRNA和rRNA,但以密码子形式携带遗传信息的是mRNA;转录过程中需要RNA聚合酶和ATP供能。

2.密码子决定了蛋白质的氨基酸种类以及翻译的起始和终止。密码子是指(　D　)

A.基因上3个相邻的碱基

B.DNA上3个相邻的碱基

C.tRNA上3个相邻的碱基

D.mRNA上3个相邻的碱基

解析:mRNA上3个相邻的碱基决定一个氨基酸,表示密码子。

3.甲(—A—T—G—G—)是一段单链核DNA片段,乙是该片段的转录产物,丙(A—P～P～P)是转录过程中所需的一种物质。下列相关叙述中正确的是(　D　)

A.甲、乙、丙的组成成分中均有核糖

B.甲在DNA酶的作用下水解,产物中有丙

C.甲、乙共有1种五碳糖,5种碱基,6种核苷酸

D.甲及其互补链复制后的子代DNA可分别位于两条姐妹染色单体上

解析:乙、丙的组成成分中均有核糖,甲中含有脱氧核糖;甲在DNA酶的作用下水解,产物为脱氧核苷酸,没有丙;甲、乙共有2种五碳糖,5种碱基(A、T、C、G、U),6种核苷酸(3种脱氧核苷酸、3种核糖核苷酸);甲及其互补链复制后的子代DNA可分别位于两条姐妹染色单

体上。

4.某生物基因表达过程如图所示,下列叙述与该图相符的是(　A　)

A.在RNA聚合酶作用下DNA双螺旋解开

B.DNA—RNA杂交区域中A应与T配对

C.mRNA翻译只能得到一条肽链

D.该过程发生在真核细胞中

解析:转录时,DNA双链是在RNA聚合酶作用下解旋的;转录时的碱基互补配对方式是A—U、T—A、G—C、C—G,所以DNA—RNA杂交区域中A应与U配对;图中mRNA上连接有2个核糖体且已合成出2条多肽链;转录、翻译同时进行,故图示过程发生在原核细胞中。

5.研究发现,当某些基因转录形成mRNA时,mRNA常与模板链形成稳定的杂交体,杂交体会与DNA的非模板链构成R环结构。下列相关叙述正确的是(　C　)

A.杂交体中的A—T碱基对越多,稳定性越高

B.R环结构中最多存在5种核苷酸

C.R环结构会影响DNA的复制

D.R环结构中DNA的非模板链可以进行转录因而不会影响该基因的

表达

解析:A—T之间有2个氢键,C—G之间有3个氢键,因此杂交体中的

C—G碱基对越多,稳定性越高;R环结构中最多存在8种核苷酸(4种脱氧核苷酸+4种核糖核苷酸);R环结构会影响DNA的复制;R环结构中DNA的非模板链不可以进行转录。

6.一段原核生物的mRNA通过翻译可合成一条含有12个肽键的多肽,则此mRNA分子至少含有的碱基个数(不考虑终止密码)及合成这段多肽需要的tRNA个数,依次为(　B　)

A.36　12 B.39　13

C.13　39 D.12　36

解析:由“可合成一条含有12个肽键的多肽”可知,其含有的氨基酸数目为13,在翻译过程中存在氨基酸数∶mRNA中碱基数=1∶3的关系(不考虑终止密码),故mRNA分子至少含有的碱基个数为13×3=

39(个),tRNA作为运输氨基酸的工具,一个 tRNA 只能运输一个氨基酸,故需要13个tRNA。

7.已停止分裂的细胞,其遗传信息的传递情况可能是(　C　)

A.DNA→DNA→RNA→蛋白质

B.RNA→RNA→蛋白质

C.DNA→RNA→蛋白质

D.蛋白质→RNA

解析:DNA→DNA是DNA的复制,发生在能够进行分裂的细胞内;RNA→RNA是RNA的复制,只发生在被RNA病毒侵染的宿主细胞内;DNA→

RNA→蛋白质是基因表达的过程,几乎发生在整个生命历程中;蛋白

质→RNA目前还未发现。

8.如图为皮肤生发层细胞中DNA聚合酶合成及发挥作用的示意图。下列叙述错误的是(　B　)

A.①过程具有边解旋边复制的特点

B.②过程发生的主要场所是核糖体

C.③过程需要tRNA的协助

D.DNA聚合酶进入细胞核需经过核孔

解析:①过程是DNA复制,DNA复制的特点是边解旋边复制和半保留复制;②过程是转录,真核细胞转录的主要场所是细胞核;③过程是翻译,需要tRNA运输氨基酸;DNA聚合酶合成的场所是核糖体,发挥作用的场所是细胞核,它从细胞质通过核孔进入细胞核。

9.如图为蛋白质的合成过程示意图,请据图回答下列有关问题。

(1)图中发生在细胞核中的过程是　     。

(2)图中基因表达的最后一阶段是在[　]　　　　上完成的,这一过程中还需要mRNA、[④]氨基酸、　　　　、　　　　和　　　　。 

(3)图中③为mRNA上三个相邻碱基,称为　　　　,在蛋白质合成过程中将多肽链中氨基酸种类与mRNA上的遗传信息联系起来的物质是　　　　。 

解析:(1)图中发生在细胞核中的过程是转录。(2)基因表达的最后阶段是在核糖体上完成的,这一过程称为翻译,翻译需要mRNA、氨基酸、ATP、tRNA和酶。(3)③为mRNA上相邻的三个碱基,称为密码子。由于tRNA一端存在反密码子,另一端携带相应的氨基酸,所以tRNA是将多肽链中氨基酸种类与mRNA上的遗传信息联系起来的物质。

答案:(1)转录　(2)⑤　核糖体　酶　tRNA　ATP　(3)密码子　tRNA

10.乙肝病毒为双链DNA病毒,其侵染人体肝细胞后的增殖过程如图所示。请回答下列问题。

(1)过程①需要的原料是　　　　　　　　,催化过程①和过程③主要的酶分别是　　　　　　　　　　　　　　　。 

(2)与过程②相比,过程③中特有的碱基配对方式是　　　　。若RNA片段中有300个碱基,其中A和C共有120个,则由过程③形成的DNA片段中G和T的数目之和为　　　　。 

(3)治疗乙肝时,通过药物抑制过程③比抑制过程②的副作用小,这是因为                                              　。

解析:(1)过程①表示转录,需要的原料是核糖核苷酸,催化①转录过程需要RNA聚合酶,催化③逆转录过程需要逆转录酶。(2)过程②碱基互补配对方式是A—U、U—A、C—G、G—C,过程③碱基互补配对方式是A—T、U—A、C—G、G—C,所以特有的碱基配对方式是A—T;若RNA片段中有300个碱基,由过程③形成的DNA片段中碱基有600个,由于A=T,G=C,所以G和T的数目之和为600×50%=300(个)。(3)治疗乙肝时,通过药物抑制③逆转录比抑制②翻译的副作用小,因为③逆转录是乙肝病毒增殖过程中的特有过程,而②在人体蛋白质合成过程中也存在。

答案:(1)核糖核苷酸　RNA聚合酶、逆转录酶

(2)A—T　300

(3)过程③是乙肝病毒增殖过程中的特有过程,而过程②在人体蛋白质合成过程中也存在

11.真核生物的核基因必须在mRNA形成之后才能翻译蛋白质,但原核生物的mRNA通常在转录完成之前便可启动蛋白质的翻译,针对这一差异的合理解释是(　D　)

A.原核生物的遗传物质是RNA

B.原核生物的tRNA呈三叶草结构

C.真核生物的核糖体可以进入细胞核

D.真核生物的mRNA必须通过核孔进入细胞质后才能翻译

解析:真核生物的细胞结构中有细胞核,只有全部转录之后,mRNA才从核孔进入细胞质进行翻译,而原核细胞没有核膜,是边转录边翻译。

12.核糖体RNA即rRNA,是三类RNA(tRNA、mRNA、rRNA)中相对分子质量最大的一类,rRNA单独存在时不执行其功能,它可与多种蛋白质结合成核糖体,作为蛋白质生物合成的“装配机”。核糖体中催化肽键合成的是rRNA,蛋白质只是维持rRNA构象,起辅助作用。下列相关叙述错误的是(　D　)

A.rRNA的合成需要以DNA的一条链为模板

B.合成肽链时,rRNA可降低氨基酸间脱水缩合所需要的活化能

C.在真核细胞中rRNA的合成与核仁有关

D.翻译时,rRNA上的碱基与tRNA上的碱基互补配对

解析:rRNA是以DNA的一条链为模板转录形成的;rRNA能催化肽键的合成,可见其具有催化功能,即可降低氨基酸间脱水缩合所需的活化能;真核细胞中,核仁与rRNA的合成及核糖体的形成有关;翻译时,

mRNA的密码子与tRNA上的反密码子互补配对。

13.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(　B　)

A.①链的碱基A与②链的碱基T互补配对

B.②是以4种核糖核苷酸为原料合成的

C.如果③表示酶分子,则它的名称是解旋酶

D.转录完成后,②需通过两层生物膜才能与核糖体结合

解析:图中①链为模板链,②链为RNA,①链中的碱基A与②链中的碱基U互补配对;③表示RNA聚合酶;转录完成后,②通过核孔进入细胞质,穿过0层生物膜。

14.如图为原核细胞中转录、翻译的示意图。据图判断,下列描述中正确的是(　C　)

A.原核细胞转录和翻译在时空上完全分开

B.转录方向为从左到右

C.转录尚未结束,翻译即已开始

D.一个DNA只能转录一条RNA,但可表达出多条多肽链

解析:原核细胞由于没有核膜的阻断,所以可以边转录边翻译,没有时空的阻隔;根据mRNA的长度可判断转录方向为从右到左;一个DNA能转录产生多条RNA,也可表达出多条多肽链。

15.如图表示某动物细胞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)反映遗传信息表达的是　　　　(填字母)过程,b过程所需的酶是　　　　　　　。②加工成熟的场所是　　　　　　。

(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片段应有　　　　个游离的磷酸基,氢键有　　　　个,第三次复制需游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的数目为　　　　个。

解析:(1)遗传信息表达包括转录和翻译两个过程,即图中b、c。转录b需要RNA聚合酶,mRNA 加工成熟的场所是细胞核。(2)核糖存在于RNA中,②是mRNA,③是核糖体,由rRNA和蛋白质组成,⑤是tRNA。由②中密码子的排列顺序查密码子表可知,氨基酸的排列顺序是“甲硫氨酸—丙氨酸—丝氨酸—苯丙氨酸”。(3)DNA有两条链,所以有2个游离的磷酸基,DNA片段转录的RNA中碱基有1个A和6个U,2个G,3个C,在DNA分子中A与T之间有2个氢键,C与G之间有3个氢键,共有29个氢键;第三次复制增加4个DNA分子,每个DNA中有胸腺嘧啶脱氧核苷酸7个,共28个。

答案:(1)b、c　RNA聚合酶　细胞核

(2)②③⑤　甲硫氨酸—丙氨酸—丝氨酸—苯丙氨酸

(3)2　29　28