必修部分 第六章 第2节 遗传信息通过复制和表达进行传递(无答案)-高中生物学等级考学案（配新教材 第2版）

211 212 子链 母链 母链 酶 2 乙 甲 酶 1 第 2 节 遗传信息通过复制和表达进行传递 一、DNA 半保留复制使完整的遗传信息传递给子细胞 1. DNA 复制的原因和场所：在生物生长发育过程中，需要细胞分裂产生新的细胞，遗传物质 也要均分到每个细胞中去，因此 DNA要复制。复制的时间为有丝分裂间期及减数第一次分裂间期，发 生于细胞核，但在拟核、线粒体、叶绿体、细胞质基质（如质粒）中也进行 DNA复制。 2. DNA 复制的过程：首先是解旋酶从复制起点处打开 DNA 双链之间的氢键，使部分双链解开， 形成两条单链，作为复制的母链。随后，单链 DNA 结合蛋白像“楔子”一样结合在两条单链上，防止 单链再次结合为双链。然后，DNA 聚合酶和其他一些特定蛋白质被招募到 DNA 上，以打开的母链为模 板，以 4种脱氧核苷三磷酸(dATP、dTTP、dGTP、dCTP) 为原料，遵循剪辑配对的原则，从 5´到 3´方 向合成新生链，最终合成 2 个完全相同的 DNA 分子，保持前后代遗传物质的稳定性和连续性，使遗传 信息从亲代传给了子代（必修二，11 页，图 1-10）。复制过程需消耗 ATP，还需要相对稳定的细胞内 部条件以保证酶的活性，如一定的温度、pH等。 3. DNA 复制的特点：在复制过程中，双链 DNA分子边解旋边复制，不是两条母链全部打开才复 制，而是边解旋边复制（复制特点）。合成的每个 DNA 分子的一条链来自模板链（母链），一条链为新 合成的（子链），因此为半保留复制（复制方式）。两个 DNA 分子存在于两条姐妹染色单体上，于有丝 分裂后期或减数第二次分裂后期着丝点分开时分开。 问题：生物体提高复制的速度的方法有哪些？复制起始区碱基的组成有什么样的特征？ 4. 遗传与突变：为复制提供模板的 DNA的双螺旋结构和碱基的互补配对特性可以保证复制的准确 完成。在复制过程中，脱氧核苷酸序列具有相对的稳定性，但也可能发生差错即发生碱基对的增添、 缺失或改变——基因突变。这种稳定性与可变性的统一，是生物遗传和变异的物质基础和根本原因。 5. DNA 半保留复制的验证 （1）DNA 复制的两种可能方式（下图 1） （2）DNA 分子的密度梯度离心（上图 2）：把 DNA分子的一条链、两条链分别用 15 N标记，加上未 用 15 N标记的 DNA分子，置于氯化铯溶液中离心，因分子量不同，离心结果就会形成轻中重三条带， 根据实验的结果就可以得到 DNA分子信息。 （3）实验过程 亲代 14 N 标记的 DNA 分子 结果分析：由于 半保留和全保留方 式不同，因此子代被 标记的分子也不同。 离心结果也不同 复制 用 15 N 标记脱氧核苷酸为原料复制 子一代离心结果分析 半保留复制 全保留复制 复制 用 15 N 标记脱氧核苷酸为原料再次复制 子二代离心结果分析 半保留复制 全保留复制 （4）结论：新合成的每个 DNA 分子中，都保留了原来 DNA分子中的一条链（模板链），因此属于半 保留复制（方式）。 例 1 下列有关 DNA复制的叙述中，正确的有（ ）项。 ①DNA在复制过程中若发生差错，一定会改变生物的性状 ②DNA的复制过程是先解旋后复制 ③DNA的复制通常发生在细胞分裂间期 ④DNA复制过程需要 DNA聚合酶和 RNA聚合酶 ⑤单个脱氧核苷酸在 DNA酶作用下连接合成新的子链 ⑥DNA复制过程中的解旋发生在两条 DNA母链之间 A．1 B. 2 C．3 D．4 例 2 核苷三磷酸（NTP）包括 ATP、GTP、UTP、CTP等，脱氧核苷三磷酸（dNTP，d表示脱氧）包括 dATP、dGTP、dTTP、dCTP。研究发现 dNTP可作为 DNA合成的原料。下列叙述正确的是（ ）。 A．dNTP和 NTP的区别体现在五碳糖的种类不同 B．dNTP含有 2个高能磷酸键，可为 DNA复制提供能量 C．DNA复制时需 dATP、dTTP越多，则 DNA 结构越稳定 D．真核细胞分裂时，胞内 dNTP都进入细胞核内参与 DNA的复制 例 3 右图为真核细胞 DNA复制过程模式图，下列分析中错误的是（ ）。 A．酶 1能使 DNA双链的配对碱基之间的氢键断开 B．图中可体现出边解旋边复制及半保留复制的特点 C．在复制完成后，甲、乙可在有丝分裂后期和减数第二次分裂后期分开 D．若该 DNA分子中复制前有 1000个碱基对，其中 A 200个，则图 示过程完成共需原料 C 300个 例 4 沃森和克里克等在提出 DNA双螺旋结构模型时推测了 DNA复制的方式，经过科学家们不断地 研究，DNA复制的过程如下图，箭头表示新生链的延伸方向。下列说法错误的是（ ）。 A. 单链 DNA结合蛋白防止单链再次结合成为双链 B. DNA的半保留复制方式，对物种的遗传稳定性具有重要义 C. DNA复制从启动子开始到终止子结束 D. DNA的两条单链编码不同的氨基酸序列 例 5 DNA复制过程中，DNA分子首先利用细胞提供的能量在物质 M的催化作用下打开氢键，引物 与单链结合，物质 L将游离的物质 P一个个连到引物的一端，当子链即将完成复制前，引物将被切 去，形成的缺口会被 L通过一系列反应来补上。下列叙述正确的是（ ）。 A．物质 M、L和 P分别指解旋酶、DNA聚合酶和核糖核苷酸 B．DNA复制过程中游离的物质 P需要特定搬运工具才能到达特定位置 C．物质 P共有 5种 D．DNA复制 n次，子代 DNA 中不含母链的比例是 1－2n－1 例 6 我国考古学家利用现代人的 DNA 序列设计并合成了一种类似磁铁的“引子”，成功将极其微量 半保留复制 全保留复制 图 1 图 2 轻链 14 N/ 14 N 中链 14 N/ 15 N 重链 15 N/ 15 N DNA 聚合酶 单链 DNA 结合蛋白 3´ 5´ 5´ 3´ 5´ 5´ 213 214 a d a b c d 复制 羟化胞嘧啶 腺嘌呤 的古人类DNA从提取自土壤沉积物中的多种生物的DNA中识别并分离出来，用于研究人类起源及进化。 下列说法正确的是（ ）。 A.“引子”的彻底水解产物有两种 B.“引子”的 DNA 序列信息是所有生物都具有的保守序列 C. 设计“引子”前不需要知道古人类的 DNA序列 D. 土壤沉积物中的古人类双链 DNA 可直接与“引子”结合从而被识别 例 7 核苷酸可通过脱水形成多核苷酸，与多肽一样，脱水后一个核苷酸的 磷酸基团与下一个单体的糖相连。结果，在多核苷酸中形成了一个重复出现的 糖-磷酸主链（右图），据此判断，下列叙述正确的是（ ）。 A．该图所示化合物的组成元素只有 C、H、O、N B．在合成该图所示化合物时，需脱去 5分子水，相对分子质量减少 90 C．在该图所示化合物分子结构中，一个磷酸基团往往和两个五碳糖相连 D．图中连接磷酸基团与五碳糖的化学键是磷酸二酯键，即 DNA解旋酶作用的位点 例 8 女性子宫癌细胞中最长的 DNA分子可达 36mm，DNA复制速度约为 4um／min，但复制过程的完 成仅需 40min左右，这是因为（ ）。 ①边解旋边复制 ②以半保留方式复制 ③多点复制 ④一个复制起点双向复制 A．①② B．②③ C．③④ D．①③ 例 9 题图为真核细胞 DNA复制过程的模式图，下列相关叙述中错误的是（ ）。 A. 由图示得知，DNA分子复制的方式是半保留复制 B. DNA 解旋酶能使双链 DNA解开，且需要消耗 ATP C. 从图中可以看出合成两条子链的方向是相反的 D. DNA 在复制过程中先全部解旋，后半保留复制 第 9题图 第 10题图 例 10 题图所示为 DNA复制的过程，结合图示下列有关叙述中不正确的是（ ）。 A．DNA复制过程中首先需要解旋酶破坏 DNA双链之间的氢键，使两条链解开 B．DNA分子的复制具有双向复制的特点，生成的两条子链的方向相反 C．从图示可知，DNA分子具有多起点复制的特点，缩短了复制所需的时间 D．DNA分子的复制需要 DNA聚合酶将单个脱氧核苷酸连接成 DNA片段 例 11 右图所示为 DNA 分子复制的片段，图中 a、b、c、d 表示各条脱氧核苷酸链。在不考虑基因 突变等其他因素的情况时，下列各项中不正确的是（多选）（ ）。 A．b和 c的碱基序列互补，b和 d的碱基序列相同 B．此过程需要 ATP和尿嘧啶脱氧核苷酸 C．a链中（A＋T）/（G＋C）的比值与 b链中同项比值相同 D．d链中（A＋G）/（T＋C）的比值与 c链中同项比值相同，且都等于 1 E．正常情况下 a、d链都应该到不同的细胞中去 F．真核细胞中此过程发生的唯一场所是细胞核 例 12 右图是在电子显微镜下拍摄的某生物细胞 DNA 复制过程中的图像。下列有关叙述中正确的 是（ ）。 A．此图反映出的 DNA复制模式可作为 DNA双向复制的证据 B．此过程遵循碱基互补配对原则，任一条链中 A＝T、G＝C C．若将该 DNA彻底水解，产物是脱氧核苷酸和四种碱基 D．若该 DNA分子的一条链中（A＋T）/（G＋C）＝a，则互补链中该比值为 1/a 例 13 下图甲、乙、丙表示酶的催化特性及其两种活性抑制原理。癌症化疗时，应用二氯二乙胺 阻止参与 DNA复制的酶与 DNA相互作用。下列图示与二氯二乙胺作用机制相符的是（ ）。 A. 甲 B. 乙 C. 丙 D. 乙、丙 例 14 双脱氧核苷酸常用于 DNA测序，其结构与脱氧核苷酸相似，能参与 DNA的合成，且遵循碱基 互补配对原则。DNA 合成时，在 DNA 聚合酶作用下，若连接上的是双脱氧核苷酸，子链延伸终止；若 连接上的是脱氧核苷酸，子链延伸继续。在人工合成体系中，现有适量的序列为 GTACATACATG 的单链 模板、胸腺嘧啶双脱氧核苷酸和 4种脱氧核苷酸。以该单链为模板合成出的不同长度的子链最多有（ ）。 A．2种 B．3种 C．4种 D．5种 例 15 假设某大肠杆菌含 14 N的 DNA的相对分子质量为 a，若将其长期培养在含 15 N的培养基中便得 到含 15 N的 DNA，相对分子质量为 b，现将含 15 N的 DNA大肠杆菌再培养在 14 N的培养基中，子二代 DNA 的相对分子质量平均为（ ）。 A．(a＋b)/2 B．(a＋b)/4 C．(3a＋b)/4 D．(3b＋a)/4 例 16 某条只含有 14 N的双链 DNA分子共有含氮碱基 1400个，其中一条单链上（A＋T）:（C＋G） ＝2:5。则该 DNA分子放在 15 N的培养基上连续复制两次后，含有 15 N的胸腺嘧啶脱氧核苷酸数和 15 N 的 DNA数依次是（ ）。 A．600、3 B．400个、4 C．600、4个 D．1200个、3 例 17 某 DNA 分子含有 2m 个碱基，其中腺嘌呤有 a 个。下列关于 DNA 复制所需游离胞嘧啶核苷酸 数目的叙述中正确的是（ ）。 ①复制一次需要（m－a）个 ②在第二次复制时需要 3（m－a）个 ③在第 n次复制时需要 2 n－1 （m－a）个 ④复制 n次需要 2 n （m－a）个 A. ①② B. ①③ C. ②④ D. ①②③ 例 18 在一个双链 DNA分子中，碱基总数为 m，腺嘌呤数为 n，下列有关结构数目中正确的是（ ）。 ①脱氧核苷酸数＝磷酸数＝碱基总数＝m ②碱基之间的氢键数为 3m－2n ③一条链中 A＋T的数量为 n ④G的数量为 m－n ⑤若此 DNA经三次复制，共需要 C的数量为（7m－14n）/2 A．①②③④ B．②③④ C．③④ D．①③⑤ 例 19 羟胺可使胞嘧啶分子转变为羟化胞嘧啶，导致 DNA复制时发生错配（下图）。 若一个 DNA 片段的两个胞嘧啶分子转变为羟化胞嘧啶，下列相关叙述中正确的是（ ）。 A．该片段复制后的子代 DNA分子上的碱基序列都发生改变 B．该片段复制后的子代 DNA分子中 G—C碱基对与总碱基对的比上升 C．这种变化一定会引起编码的蛋白质结构改变 DNA聚合酶 解旋酶 引物 ATP ADP＋Pi 起点 延伸 起点 复制叉 随后链 领头链 领头链 随后链 复制叉 延伸 抑制物 活性部位 底物 抑制剂 酶 甲 乙 丙 高密度标记 低密度标记 高密度标记 复制起点 215 216 图 2 W Z 图 1 X Y D．在细胞核与细胞质中均可发生如图所示的错配 例 20 真核细胞中的 Z蛋白可促进 DNA的复制，细胞中某种特异性 siRNA（一种双链 RNA）可以导 致 Z蛋白的 mRNA降解。下列分析正确的是（ ）。 A．Z蛋白在有丝分裂前期大量合成 B．Z蛋白的合成会受到 siRNA的影响 C．siRNA会缩短细胞周期，可用于肿瘤的治疗 D．siRNA中嘌呤总数与嘧啶总数不相等 例 21 p53基因与肿瘤的形成有关，其表达产生 p53蛋白，当 DNA受到损伤时，p53蛋白会阻止 DNA复制，以提供足够的时间使损伤 DNA修复，如果修复失败，p53蛋白会引发细胞凋亡，阻止细胞 进行不正常的增殖。则下列叙述正确的是（ ）。 A. p53基因是一种抑癌基因 B. p53基因一旦发生突变，就会引起细胞癌变 C. 癌细胞的细胞膜上糖蛋白减少，细胞中核糖体数量也会减少 D. 分化和衰老的细胞均不会发生癌变 例 22 将一个用 15 N标记的 DNA分到 14 N的培养基上培养，让其连续复制三次，再将全部复制产物置 于试管内进行离心，下图中分别代表复制 1次、2次、3次后的分层结果是（ ）。 A．c、e、f B．a、e、b C．a、b、d D．c、d、f 例 23 下图为科学家设计的 DNA合成的同位素标记实验，利用大肠杆菌探究 DNA的复制过程，下 列叙述中正的是（ ）。 A. 试管②中的结果表明复制一次后出现了两种不同的 DNA B. 该研究不能用 35 S进行放射性同位素标记 C. 可用噬菌体代替大肠杆菌进行上述实验，且提取 DNA 更方便 D. 大肠杆菌在含有 15 NH4Cl的培养液中生长若干代，细胞中只有 DNA含 15 N 例 24 某基因（ 14 N）含有 3000个碱基，腺嘌呤占 35%。若该 DNA分子用 15 N同位素标记过的游离脱 氧核苷酸为原料复制 3次，再将全部复制产物置于试管内离心，进行密度分层，得到结果如右图 1； 然后加入解旋酶再离心，得到结果如右图 2。则下列有关分析中完全正确的是（ ）。 ①X层全部是 14 N的基因 ②W层中含 15 N标记胞嘧啶 3150个 ③W层与 Z层的核苷酸数之比为 4:1 ④X层中含有的氢键数是 Y层的 1/3倍 A. ① B. ①③ C. ②④ D. ②③④ 例 25 科学家在研究 DNA分子的复制方式时，进行了下表所示的实验研究（已知培养用的细菌大约 要 20 min分裂一次），下列叙述中不正确的是（ ）。 实验 实验① 实验② 实验③ 实验④ 处理 用 14 N培养 基培养细菌 用 15 N培养 基培养细菌 用 15 N培养基培养 14 N标记 DNA的细菌 用 14 N培养基培养 15 N标记 DNA的细菌 破碎细菌细胞，提取 DNA离心 结果 a．轻链 DNA b．重链 DNA c．中链 DNA d．中链 DNA A．若 DNA复制为全保留复制，则结果 c、d中应均为重链 DNA和轻链 DNA B．DNA复制过程中需要的原料、酶分别为脱氧核苷酸、解旋酶和 DNA聚合酶 C．用 15 N标记的 DNA分子作为模板，用含有 14 N的培养基培养，第三次复制后 50%的 DNA分子一条 链含 15 N一条链含 14 N，50%的 DNA分子只含 14 N D．DNA复制过程中遵循碱基互补配对原则，但可能发生基因突变 二、转录使特定遗传信息从 DNA传递到 RNA 1. 转录的原因：遗传物质 DNA通过控制不同的蛋白质表现不同的性状，而 DNA不能直接控制蛋白 质的合成，所以 DNA 需要把遗传信息（即碱基对排列顺序）转录给一个使者，通过它来控制细胞质中 蛋白质的合成，这个过程即是转录。 2. 转录过程（必修二，13 页，图 1-12） （1）起始：在真核生物的细胞核中，RNA聚合酶识别并结合特定的位点（转录的起点，即启动子）， 解开局部 DNA双链为两条单链，RNA聚合酶催化形成 RNA链的第一个磷酸二酯键。 （2）延伸：RNA 聚合酶以其中的一条单链为模板（模板链的选择依据基因不同而不同，不是随机 的），按照碱基互补配对的原则，将游离的核糖核苷酸以氢键与模板 DNA 上互补的碱基配对，同时在 RNA聚合酶的作用下（形成磷酸二酯键）连接成链。 （3）终止：转录过程遇到终止信号（终止子），合成的 RNA从 DNA上释放，DNA双链恢复成双螺旋 结构。在双链 DNA中，作为转录模板的链称为模板链或反义链（无义链），而不作为转录模板的链称为 编码链或有义链，编码链与模板链互补。 3. 其他要点：转录是边解旋边转录的，DNA 双链全保留。转录是以 DNA 的一条链为模板合成 RNA 的过程，转录后的 RNA 在细胞核中加工成成熟的 RNA 运出细胞核，而原核生物则不需要这一过程。并 不是一个 DNA分子通过转录可生成一个 RNA分子，实际上，一个 DNA分子上有许多基因，能控制多种 小 中 大 a b c d e f 密度 DNA 量 （相对值） 提取 DNA 密度梯度离心 提取 DNA 密度梯度离心 试管① 试管② 试管③ 含 15 NH4Cl 的培养 液中生长若干代 转移到含 14 NH4Cl 的 培养液中，细胞分裂 1 次 继续培养 细胞分裂 1 次 C U A T C G T A A T A T C G T A C G G A G A A T C G 解旋 聚合 释放 A U C U A G DNA 核 苷 酸 RNA 聚合酶 mRNA 模板链 RNA 聚合酶 核苷酸加到 RNA 末端 RNA 聚合酶移动方向 编码链 游离核苷酸 RNA-DNA 配对区域 DNA 双螺 5´ 5´ 3´ 旋重新形成 RNA 5´ DNA 双螺旋解开 3´ 3´ 酶 RNA 起始 延伸 终止 起始位点 终止 217 218 蛋白质的合成，所以一个 DNA 分子通过转录可以合成多个 RNA 分子。同时在一个细胞周期中，根据细 胞生命活动的需要，一个基因可以转录多次。 4. RNA 的种类及与 DNA 的区别 （1）RNA 结构：通常呈单链，四种碱基是：A、U（尿嘧啶）、C、G。 （2）RNA 种类 比较项目 信使核糖核酸（mRNA） 转运/运输核糖核酸（tRNA） 核糖体核糖核酸（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 特点 带有从 DNA 上转 录下来的遗传信息 一端能与氨基酸结合，另一端有反 密码子与 mRNA 上的遗传密码子配对 由核仁组织区的 DNA 转录 而来，是核糖体的组成物质 功能 翻译时作为模板 翻译时作搬运氨基酸的工具 合成蛋白质的场所 结构 单链 单链，常有部分碱基对形成三叶草结构 单链 共同点 ①都是转录产生； ②基本单位相同； ③都与翻译过程有关 （3）DNA分子与 RNA分子的区别 区别 脱氧核酸（DNA） 核糖核酸（RNA） 结构 通常是双螺旋结构，极少数病毒是单链结构 通常是单链结构，极少数病毒是双链结构 基本单位 脱氧核苷酸 核糖核苷酸 五碳糖 脱氧核糖 核糖 含氮碱基 A、G、C、T A、G、C、U 产生途径 DNA 复制、逆转录 转录、RNA 复制 存在部位 主要位于细胞核中的染色体上，极少 数位于细胞质中的线粒体和叶绿体中 主要位于细胞质中 功能 主要的遗传物质，传递和表达遗传信息 ①生物体内若无 DNA 时，RNA 是遗传物质，若 存在 DNA 时，RNA 辅助 DNA完成功能 ②少数 RNA 有催化作用 例 26 下列各项中不属于 RNA功能的是（多选）（ ）。 A．生物催化剂 B．染色体的组成成分 C．翻译的模板 D．某些病毒的遗传物质 E．在细胞间传递信息 F．在细胞内运输某种物质 例 27 A 集合为用水解酶催化 T2噬菌体的遗传物质彻底水解成不能再水解的小分子；B 集合为用水 解酶催化HIV的遗传物质彻底水解成不能再水解的小分子。上述A、B两个集合的交集共有小分子（ ）。 A．8种 B．5种 C．4种 D．0种 例 28 由一分子含氮碱基、一分子磷酸和一分子化合物 a 构成了复杂化合物 b，对 a和 b 的准确叙 述是（ ）。 A．a是核糖，b则为核苷酸 B．a是脱氧核糖，b为脱氧核糖核酸 C．a是核糖，b为核糖核苷酸 D．a是五碳糖，b则为核苷酸 例 29 右图中 a、b和 c构成了化合物 m。下列叙述正确的是（ ）。 A．若 c为腺嘌呤，则 m一定是腺嘌呤脱氧核苷酸 B．禽流感病原体和幽门螺杆菌体内的 m都为 4种 C．ATP脱去两个磷酸基团，可形成 m中的一种 D．b和 c交替连接，构成遗传物质的基本骨架 例 30 在下列四种化合物的化学组成中，“○”中所对应的含义最接近的是（ ）。 A．①② B．②④ C．①③ D．①④ 例 31 下列关于真核细胞 DNA复制和转录这两种过程的叙述，错误的是（ ）。 A．两种过程都可在细胞核中发生 B．两种过程都有酶参与反应 C．两种过程都以核糖核苷酸为原料 D．两种过程都以 DNA为模板 例 32 经测定，甲、乙、丙三种生物的核酸中的碱基之比如下表，这 3种生物的核酸分别为（ ）。 生物 A G C T U 甲 60 40 60 40 - 乙 30 20 20 30 - 丙 41 23 44 - 28 A. 双链 DNA、单链 DNA、RNA B. 单链 DNA、双链 DNA、RNA C. 双链 DNA、RNA、单链 DNA D. RNA、单链 DNA、双链 DNA 例 33 下图是真核生物信使 RNA合成过程图，下列说法中正确的是（ ）。 A．R所示的节段①正处于解旋状态，DNA双链碱基得以暴露，形成这种状态需要解旋酶 B．图中②是以 4种脱氧核苷酸为原料合成的 C．如果图中③表示酶分子，则它的名称是 DNA聚合酶 D．图中②合成好后，直接进入细胞质中与核糖体结合并控制蛋白质的合成 第 33题图 第 34题图 例 34 图示为人体细胞内进行的某一生命活动，下列说法中正确的是（ ）。 ①该过程共涉及 5种核苷酸 ②该过程可以发生在 G1期 ③该过程也可以发生在病毒体内 ④该过程准确地传递了遗传信息 ⑤在不同组织细胞中该过程的产物无差异 ⑥该过程需要解旋酶和 DNA聚合酶 A．①④⑤ B．②④ C．①③⑤ D．②③⑥ 例 35 一个 DNA分子可以转录成的信使 RNA 的种类数和个数是（ ）。 A．一种、一个 B．多种、多个 C．一种、多个 D．无数种、无数个 例 36 以“-GAATTG-”的互补链转录 mRNA，则此段 mRNA的序列是（ ）。 A．-GAAUUG- B．-CTTAAC- C．-CUUAAC- D．-GAATTG- 例 37 甲（ATGG）是一段单链 DNA片段，乙是该片段的转录产物，丙（A—P～P～P）是转录过程中 的一种底物。下列叙述中错误的是（ ）。 A．甲、乙、丙的组分中均有糖 B．甲、乙共由 6种核苷酸组成 C．丙可作为细胞内的直接能源物质 D．乙的水解产物中含有丙 例 39 一个 DNA分子中的碱基 A＋T为 70%，其转录成的信使 RNA上的 U为 25%，则信使 RNA上的 碱基 A为（ ）。 A. 10% B. 25% C. 45% D.以上三者都错 例 39 科学家在研究蚕豆根尖分生区细胞的有丝分裂周期时，用放射性同位素 15 N 标记胸腺嘧啶脱 氧核苷酸（ 15 N-TdR），用 32 P标记尿嘧啶核糖核苷酸（ 32 P-UdR），将细胞利用这两种核苷酸的速率绘成曲 线如题图。已知蚕豆根尖分生区有丝分裂周期为 20h。下列对结果的分析，不正确的是（ ）。 ④ ① ③ ② R A A T C A A T A G U U A G G C A G DNA 单链 酶 G U DNA 链 m c a b 219 220 a b c A. b点时，细胞正在大量合成 RNA B. d点时，细胞中 DNA含量达到最大值 C. c～e阶段，细胞最容易发生基因突变 D. 蚕豆有丝分裂周期中，分裂期所占时间少于 6h E. 在显微镜下，处于 a、e阶段的细胞数目最多 第 39题图 第 40题图 例 40 图示为中心法则中的一个“环节”，下列有关说法中不正确的是（ ）。 A．图中表示的是转录过程，该过程不会发生于真核生物的细胞质基质中 B．该过程中 DNA先解旋后螺旋，RNA聚合酶沿模板链向右移动 C．转录时，游离的核糖核苷酸在 3′端连接到 RNA链上 D．该过程得到的产物只有传递遗传信息的功能 三、翻译使特定遗传信息从 RNA传递到蛋白质 把 mRNA 上碱基的排列顺序翻译成氨基酸的排列顺序，从而决定特异的蛋白质，表达特定的性状。 1. 密码子 （1）密码子的概念：mRNA 上每三个相邻碱基对应于一个氨基酸（或翻译过程的终止信息），称为 一个密码子，决定氨基酸的种类、肽链合成起始和终止信号。 （2）密码子的种类 ①种类：4 3 ＝64，决定氨基酸的密码子共 61种，还有 3 个是终止密码不对应氨基酸。 ②特点：通用性（不同的生物密码子基本相同，即共用一套密码子）；简并性（每种氨基酸对应 一种或几种密码子，可由一种或几种 tRNA转运，但一种密码子只能决定一种氨基酸，且一种 tRNA只 能转运一种氨基酸）；不重叠（两个密码子间没有标点符号，读码必须按照一定的读码框架，从正确 的起点开始，一个不漏地一直读到终止信号）；具有一定的方向性。 问题：密码子的简并性对生物体有什么益处？ 2. 反密码子 （1）反密码子的概念：tRNA 中段与密码子对应的三个相邻碱基称为反密 码子，可识别 mRNA上的密码子。tRNA担任着运送多肽链合成所需氨基酸的“运 输车”，氨基酸经活化后与 tRNA结合，形成氨酰 tRNA，参与多肽的合成。 （2）遗传信息、密码子（遗传密码）和反密码子的比较 名称 存在位置 含义 生理作用 区别 遗传信息 DNA 脱氧核苷酸（碱基对）的排列顺序 直接决定 mRNA中碱 基排列顺序，间接决定 氨基酸的排列顺序 密码子 mRNA mRNA上决定一个氨基酸的 3 个相邻的碱基 直接决定氨 基酸的排列顺序 反密码子 tRNA 与密码子互补的 3个碱基 识别密码子 联系 遗传信息是基因中脱氧核苷酸的排列顺序，通过转录，使遗传信息传递到 mRNA 的核 糖核苷酸的排列顺序上。mRNA 的密码子直接控制蛋白质分子中氨基酸的排列顺序，反密 码子则起到翻译的作用 例 41 右图为 tRNA的结构示意图。下列有关叙述中正确的是（多选）（ ）。 A．图中 a处均可连接氨基酸 B．一种 tRNA只可以携带一种氨基酸 C．人体细胞中的 tRNA共有 64种 D．图中 c处表示密码子，可以与 mRNA碱基互补配对 E．tRNA是由三个核糖核苷酸连接成的单链分子 F．图中 b处上下链中间的化学键表示磷酸二酯键 G．a和 c存在相互对应关系 例 42 1981年我国生命科学研究人员在世界上首次合成的酵母丙氨酸转移核糖核酸属于（ ）。 A. 蛋白质，其基本组成单位中含丙氨酸 B. 核酸，含有 A、T、C、G、U5种碱基 C. DNA，含有 A、T、C、G4种碱基 D. tRNA，含有 A、U、C、G4种碱 例 43 一种人工合成的 mRNA上只有两种核糖核苷酸 U和 C，它们的含量为 U是 C的 5倍。这种人 工合成的 mRNA上最多有多少种可能的密码子？（ ）。 A．4种 B．6种 C．8种 D．16 种 例 44 把兔子的某信使 RNA移入大肠杆菌细胞中，大肠杆菌可以合成兔子的血红蛋白。该实验说 明（ ）。 A. 兔子的血红蛋白基因成功地转移到了大肠杆菌细胞内 B. 兔子的血红蛋白是在核糖体上合成的 C. 兔子的 DNA可以指导大肠杆菌合成兔子的蛋白质 D. 兔子的信使 RNA携带的遗传信息在大肠杆菌细胞内被翻译 3. 翻译过程（必修二，16 页，图 1-14） 注：核糖体为翻译过程提供场所，并兼有识别 mRNA以及催化肽键形成的功能。 例 45 下图表示蓝藻 DNA上遗传信息、密码子、反密码子间的对应关系。下列说法中正确的是（ ）。 A. 分析题图可知①是β链，完成此过程的场所是细胞核 U T b d a 0 5 10 15 20 c 利用碱基的速率 一个细胞周期 e 螺旋 模板链 非模板链 解旋 RNA聚合酶 杂交链 激活点 DNA-RNA RNA DNA 编码氨基酸的密码子 非编码氨基酸密码子—终止密码子（3种）：UAA、UGA、UAG 密码子种类 （64种） 起始密码子（2种）：AUG、GUG（部分原核生物） 非起始密码子（59种） U U A A C G U G G U A A 亮氨酸 A A U 苏氨酸 U G C U U A A C G U G G U A A 亮氨酸 A A U 苏氨酸 U G C mRNA与核糖体结合 U U A A C G U G G U A A 亮氨酸 A A U 苏氨酸 U G C tRNA上的反密码子与 tRNA 将氨基酸转运 mRNA上的密码子互补配对 到 mRNA上的相应位置 核糖体随着 mRNA滑动, 另一个 tRNA上的碱基与 mRNA tRNA 离开，再去转运新的氨基酸，最终以 上的密码子配对，一个个氨基酸缩合成链状结构 mRNA 为模板形成了有一定氨基酸顺序的蛋白质 肽键 U U A A C G U G G U A A 亮氨酸 A A U 苏氨酸 U G C 色氨酸 A C C 亮氨酸 色氨酸 A C C 肽键 U U A A C G U G G U A A 苏氨酸 U G C A A U 亮氨酸 色氨酸 A C C U U A A C G U G G U A A 苏氨酸 U G C A A U 两个氨基酸分子缩合 结合氨基酸 碱基配对 反密码子 tRNA 结构 221 222 B. 除图中所示的两种 RNA之外，RNA还包括 tRNA C. 图中②到③的过程需要在核糖体上进行 D. 能够决定氨基酸的是③，其种类有 61种 第 45题图 第 46题图 例 46 右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．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．图示过程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 例 47 大多数生物的翻译起始密码子为 AUG或 GUG。在下图所示的某 mRNA部分序列中，若下划线 “0”表示的是一个决定谷氨酸的密码子，则该 mRNA的起始密码子可能是（ ）。 A．1 B．2 C．3 D．4 例 48 右表表示基因表达过程中决定苏氨酸的相关碱基，据表推测苏氨酸的密码子是（ ）。 A．TGU B．UGA C．ACU D．UCU 例 49 下图为蛋白质合成的一系列过程，表中为部分密码子表，下列有关分析中正确的是（ ）。 A．真核细胞中 a过程只发生在细胞核中，需 RNA聚合酶的催化 B．③由蛋白质和 tRNA组成，其形成与核仁有关 C．④的形成方式是脱水缩合，脱去的水中的氧只来自羧基 D．⑤上携带的氨基酸是赖氨酸 例 50 右图所示为基因指导多肽合成的模式图。据图的下列分析中正确的是（ ）。 A．因为①中含有碱基 U，所以其上有密码子 B．②和③过程均发生了碱基互补配对 C．甲图表示转录过程，乙图表示翻译过程 D．L1是一个具有双螺旋结构的 DNA分子 第 50题图 第 51题图 例 51 右图是起始甲硫氨酸和相邻氨基酸形成肽键的示意图，下列叙述中正确的是（ ）。 A．图中结构含有核糖体 RNA B．甲硫氨酸处于图中 a的位置 C．密码子位于 tRNA的环状结构上 D．mRNA上碱基改变即可改变肽链中氨基酸的种类 例 52 信使 RNA 上决定某个氨基酸的密码子中一个碱基发生替换，则识别该密码子的 tRNA 及转运 的氨基酸发生的变化是（ ）。 A．tRNA一定改变，氨基酸一定改变 B．tRNA不一定改变，氨基酸不一定改变 C．tRNA一定改变，氨基酸不一定改变 D．tRNA不一定改变，氨基酸一定改变 例 53 由于基因突变，细胞中有一种蛋白质在赖氨酸残基（位置）上发生了变化，已知赖氨酸的 密码子为 AAA或 AAG；天门冬氨酸的密码子为 GAU或 GAC；甲硫氨酸的密码子为 AUG。根据已知条 件，基因模板链上突变后的脱氧核苷酸和替代赖氨酸的氨基酸分别是（ ） A．腺嘌呤脱氧核苷酸 天门冬氨酸 B．胸腺嘧啶脱氧核苷酸 天门冬氨酸 C．胸腺嘧啶脱氧核苷酸 甲硫氨酸 D．腺嘌呤脱氧核苷酸 甲硫氨酸 例 54 几种氨基酸可能的密码子如下：甘氨酸：GGU、GGC、GGA、GGG；缬氨酸：GUU、GUC、GUA、GUG； 甲硫氨酸：AUG。经研究发现，在某基因的某位点上发生了一个碱基替换，导致对应位置上的密码子改 变，使甘氨酸变为缬氨酸；接着由于另一个碱基的替换，该位置上的氨基酸又由缬氨酸变为甲硫氨酸。 则该基因未突变时的氨基酸的密码子应该是（ ）。 A．GGG B．GGC C．GGA D．GGU 例 55 据测定，胰腺细胞中的酶原颗粒（无活性酶）可达胰腺细胞自身蛋白质总量的 40%，由此可 以推测细胞内下列哪种物质的数量比一般细胞内的多？（ ）。 A．信使 RNA B．DNA C．基因 D．染色体 例 56 若 DNA分子上某一段编码多肽链的碱基排列顺序为 TACGCCCAT，而 tRNA所携带的氨基酸与反 密码子的关系如下表： 反密码子 AUG UAC CAU GUA CGG GCC 所带的氨基酸 a b c d e f 则合成蛋白质时，氨基酸的排列顺序为（ ）。 A．a-b-c B．b-f-c C．d-e-f D．d-b-f 例 57 已知 AUG、GUG为起始密码子，UAA、UGA、UAG为终止密码子，某基因编码区有意义链（转 录时起模板作用的链）的碱基排列顺序如下： CACAAATACATGTTACTATTAACGATTCGTACT，则此基因控制 合成的蛋白质中含有氨基酸个数最多为（ ）。 A．6 B． 8 C．11 D．无法判断 例 58 已知：AUG、GUG为起始密码，UAA、UGA、UAG为终止密码。假设大豆高茎基因编码区其中 一条链的碱基排列顺序为：CGGACCACAGTC-（214个碱基）-AGGAACTTCGAT，若以此链为模板转录，最 终形成的蛋白质中氨基酸的个数和种类最多的是（ ）。 A. 无法计数、无法计数 B．67、20 C．75、20 D．79、79 …GAAUGUCUUGUGACCGAAUGGCUCGAGUGGUCGAUGGACC… 核糖体移动方向 1 2 3 0 4 DNA G A A mRNA tRNA G 氨基酸 苏氨酸 氨基酸 苯丙氨酸 赖氨酸 密码子 UUU AAA UUC AAG ⑤ ④ a ③ ① ② b 223 224 DNA 核糖体 RNA 聚合酶 RNA 原核生物的基因表达（羽毛状现象） 例 59 下图是化学合成的两种 mRNA 分子。以它们为模板合成的两种多肽中存在的氨基酸种类最多 为（ ）。 例 60 下列为某一段多肽链和控制它合成的 DNA双链的一段。下列相关描述中，错误的是（ ）。 A．该 DNA分子中的①链是转录模板 B．决定这段多肽链的遗传密码子依次是 AUG、CCC、ACC、GGG、GUA C．这段多肽链中有 4个“-CO-NH-”的结构 D．若这段 DNA的②链右侧第二个碱基 T被 G替代，这段多肽中将会出现两个脯氨酸 例 61 下图表示某正常基因片段及其控制合成的多肽顺序。A～D位点发生的突变将导致肽链的延 长停止的是（ ）。 A．A处丢失 T/A B．B处 T/A变为 C/G C．C处 T/A变为 G/C D．D处 G/C变为 A/T 例 62 某二倍体植物细胞内的 2号染色体上有 M基因和 R基因，它们编码各自蛋白质的前 3个氨基 酸的 DNA序列如下图，起始密码子均为 AUG。下列叙述中正确的是（ ）。 A. 基因 M在该二倍体植物细胞中数目最多时可有两个 B. 在减数分裂过程中等位基因随 a、b链的分开而分离 C. 基因 M和基因 R转录时都以 b链为模板合成 mRNA D. 若箭头处的碱基突变为 T，则对应密码子变为 AUC 例 63 在某反应体系中，用固定序列的核苷酸聚合物（mRNA）进行多肽的合成，实验结果如下表： 实验序号 重复的 mRNA序列 生成的多肽中含有的氨基酸种类 实验一 （UUC）n，即 UUCUUC…… 丝氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸 实验二 （UUAC）n，即 UUACUUAC…… 亮氨酸、苏氨酸、酪氨酸 下列说法中不正确的是（ ）。 A．上述反应体系中应加入细胞提取液，但必须除去其中的 DNA和 mRNA B．实验一和实验二的密码子可能有：UUC、UCU、CUU 和 UUA、UAC、ACU、CUU C．通过实验二的结果推测：mRNA中不同的密码子有可能决定同一种氨基酸 D．通过实验一和实验二的结果，能够推测出 UUC为亮氨酸的密码子 4. 多聚核糖体：细胞中合成蛋白质的速度很快，其中一个主要原因是一个 mRNA 分子上的信息可由多个核糖体来解读，同时进行多条肽链的合成。此时，多 个核糖体串联附着在一条 mRNA 上，形成念珠状结构——多聚核糖体。从而在少 量 mRNA 的指导下就可高效合成大量的某种蛋白质。 5. 翻译后的加工：在核糖体上合成的只是多肽链，若核糖体与内质网结合， 则合成的蛋白质为细胞膜上或分泌到细胞外的蛋白质，如载体蛋白、糖蛋白、抗体和激素等（本书必 修一，第三章第 2节）；若核糖体不与内质网结合，则合成的是胞内蛋白质，合成后的蛋白可以停留在 细胞质基质，或者运往细胞核、线粒体、叶绿体等细胞结构中发挥作用。 6. 原核生物的基因表达：由于原核生物无核膜，DNA 是裸露的环形 DNA，所以转录与翻译是偶联的，也是连续进 行的，即细胞内当 mRNA的合成还没有完成时，蛋白质或多肽 的翻译就己经开始了（必修二，16页，图 1-15）。利福霉素或 利福平可以特异地抑制真细菌 RNA聚合酶的活性，因而抑制细 菌 RNA的合成。 例 64 右图像是高等生物多聚核糖体合成肽链的合成过程，有关该过程说法正确的是（ ） A．该图表示翻译的过程，图中核糖体从左向右移动 B．多聚核糖体合成的多条肽链在氨基酸的排列顺序上互不相同 C．若合成某条肽链时脱去了 100 个分子的水，则指导该多肽链合成的 mRNA 中至少含 101个密码子 D．若合成产物为胰岛素，则它不需经内质网和高尔基体的加工 例 65 题图为细胞中多聚核糖体合成分泌蛋白的示意图，已知分泌蛋白的新生肽链上有一段可以引 导其进入内质网的特殊序列（图中 P肽段）。下列相关说法正确的是（ ）。 A．若 P肽段功能缺失，可继续合成新生肽链但无法将蛋白质分泌到细胞外 B．合成①的场所在细胞核，⑥的合成与核仁无关 C．多个核糖体结合的①是相同的，但最终合成的肽链②③④⑤在结构上各不相同 D．若①中有一个碱基发生改变，则合成的多肽链结构一定会发生改变 第 65题图 第 66题图 例 66 题图所示为某种分泌蛋白的合成过程示意图，下列相关叙述中正确的是（ ）。 A．此过程有水生成，主要发生在细胞核中 B．①上面所有的碱基都可以和③上相应的碱基配对 C．④形成后即进入高尔基体加工，然后分泌出细胞 D．①上通常可以相继结合多个② 例 67 题图表示蛋白质合成过程。下列有关叙述中不正确的是（ ）。 A．①主要是在细胞核内合成的，通过核孔进入细胞质 B．②彻底水解产物的种类比③多 C．③与④的氨基酸种类、数目及排列顺序不同 ① ② T A C G G G T G G C C C C A T A T G C C C A C C G G G G T A 甲硫氨酸 AUG（起始密码子）脯氨酸 CCA、CCC、CCU 苏氨酸 ACU、ACC、ACA 甘氨酸 GGU、GGA、GGG 缬氨酸 GUU、GUC、GUA 甲硫氨酸—脯氨酸—苏氨酸—甘氨酸—缬氨酸 多肽 天 亮 色 酪 A B C D 注：除图中密码子外，已知:GAC（天冬 氨酸）、GGU和 GGG（甘氨酸）、AUG（甲硫氨 酸）、UAG（终止信号）。翻译时沿左向右进行。 mRNA DNA G A U C U A U G G U A U G G A T C T A T G G T A T G C T A G A T A C C A T A C 基因 M 基因 R a 链：A T G G T C T C C……//……T A G A T C C A T ∣∣∣∣∣∣∣∣∣ ∣∣∣∣∣∣∣∣∣ b 链：T A C C A G A G G……//……A T C T A G G T A A B C D 多肽 M 1 8 2 2 多肽 N 4 8 4 3 mRNA 多肽 M 的模板 AGAGAGAGAGAGAGAGAGAGAGAGAGAG 多肽 N 的模板 AUCGAUCGAUCGAUCGAUCGAUCGAUCG 多聚核糖体 225 226 ① 多肽 ② DNA RNA D．图示过程合成的是分泌蛋白 例 68 科学研究发现起始密码子远不止 AUG、GUG 两种。实验中用其它密码子替换几种基因的起始 密码子，仍然可以检测到这几种基因的表达，下列说法合理的是（ ）。 A．替换前后，基因表达的产物一定相同 B．替换前后，基因表达的产物一定不同 C．替换前后，基因表达的产物不一定相同 D．起始密码子最多可以有 64种 例 69 链霉素能与原核生物核糖体上的 S12蛋白结合，而抑制其翻译过程。现有一种 X细菌，其 S12 蛋白中两个氨基酸种类发生改变，导致 S12不能与链霉素结合。以下叙述不正确的是（ ）。 A．S12蛋白中氨基酸的改变是链霉素作用的结果 B．X细菌的 S12蛋白基因一定发生了基因突变 C．X细菌的 S12蛋白空间结构可能发生了改变 D．在原核细胞中与 S12蛋白结合的可能还有 RNA 例 70 右图为原核细胞内基因控制蛋白质合成的示意图，据图的下列分析中正确的是（ ）。 A. ①②两处都有大分子物质合成，图中 DNA可以与有关蛋白质结合成染色体 B. 图中有 6个核糖体，5条多肽 C. ①处有 DNA聚合酶参与，②处没有 DNA聚合酶参与 D. ①处有 DNA-RNA杂合双链片段，②处没有 DNA-RNA杂合双链片段 例 71 下图是两种细胞中主要遗传信息的表达过程，据图分析下列叙述不正确的是（ ）。 A. 图甲细胞没有核膜包被的细胞核，所以转录和翻译同时发生 B. 图中所示的遗传信息都是从 DNA传递给 mRNA再传递给蛋白质的 C. 两种表达过程均主要由线粒体提供能量，由细胞质提供原料 D. 图乙细胞中每个核糖体合成的多肽链都相同，翻译的方向是由 5′到 3′端 例 72 科学家利用 X射线衍射图谱分析核糖体，发现催化肽键形成的位点仅由 RNA组成。下列叙 述错误的是（ ）。 A. 细胞核中的核仁与核糖体的形成相关 B. 核糖体上的 RNA可能具有催化作用 C. 核糖体完全水解可以得到氨基酸和核糖核苷酸 D. 不是所有的细胞都有核糖体，如人成熟的红细胞 例 73 右图为原核生物蛋白质合成示意图，下列叙述中不正确的是（ ）。 A．胞外酶是通过Ⅰ途径来合成的 B．呼吸酶是通过Ⅱ途径来合成的 C．Ⅰ途径中核糖体通过多肽链实现与膜结合 D．蛋白质合成所需的模板在细胞核内形成 例 74 酶 A、B、C是大肠肝菌的三种酶，每种酶只能催化下列反应链中的一个步骤，其中任意一种 酶的缺失均能导致该酶因缺少化合物丁而不能在基本培养基上生长。 现有三种营养缺陷型突变体，在添加不同化合物的基本培养基上的生长情况下表： 添加物 突变体 突变体 a(酶 A缺陷) 突变体 b(酶 B缺陷) 突变体 c(酶 C缺陷) 化合物乙 不生长 不生长 生 长 化合物丙 不生长 生 长 生 长 由此可知酶 A、B、C在该反应链中的作用顺序依次是（ ）。 A. 酶 A、酶 B、酶 C B. 酶 A、酶 C、酶 B C．酶 B、酶 C、酶 A D. 酶 C、酶 B、酶 A 7. 遗传信息表达中复制、转录、翻译的关系 （1）翻译过程中 DNA、RNA、氨基酸的数量关系：蛋白质合成受基因控制，基因是双链的，转录是 以基因的一条链为模板进行的，而形成的 mRNA 中相邻的三个碱基构成一个密码子，决定一个氨基酸， 所以蛋白质中氨基酸数目∶mRNA上碱基数∶基因中碱基数＝1∶3∶6。 （2）复制、转录、翻译的比较 DNA的功能 传递遗传信息 表达遗传信息 复制 转录 翻译 时间 S期 间期（G1和 G2） 场所 主要在细胞核 主要在细胞核 细胞质的核糖体 模板 以 DNA的两条链为模板 以 DNA的一条链为模板 以信使 RNA为模板 原料 4种脱氧核苷三磷酸 4种核糖核苷三磷酸 20种氨基酸 条件 DNA聚合酶、解旋酶和 单链 DNA结合蛋白、ATP RNA 聚合酶、ATP ATP、tRNA、核糖体 产物 两个双链 DNA 三种单链 RNA 具有特定氨基酸顺序的蛋白质 碱基配对 A—T、C—G A—U、G—C、T—A A—U、G—C 模板去向 分别进入两个 子代 DNA分子中 恢复原样，与非模板 链重新绕成双螺旋结构 分解成单个核苷酸 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上可连续结合多 个核糖体，顺次合成多肽链 信息传递 DNA→DNA DNA→mRNA RNA→蛋白质 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 例 75 下图简要概括了基因指导蛋白质合成过程中相关物质间的关系。下列有关说法中正确的是 （多选）（ ）。 化合物甲 化合物乙 化合物丙 化合物丁 酶 酶 酶 基因控制蛋白质的合成 － － － －－ － 密码子 反密码子 翻译 DNA （遗传信息） mRNA （遗传密码） tRNA 蛋白质/多肽 丨 丨 丨 丨 丨 丨 丨 丨 丨 丨 丨 丨 A C G T A C G T A C G T T G C A T G C A T G C A A C G U A C G U A C G U 转 录 丨 丨 丨 丨 丨 丨 丨 丨 丨 丨 丨 丨 苏氨酸 U G C 酪氨酸 A U G 缬氨酸 C A U 精氨酸 G C A 信息链 模板链 227 228 起始点 a b c 起始点 核糖体 DNA DNA 8 1 A．图中①表示基因，主要位于染色体上，是决定生物的形态、结构、生理生化等特征的基本单位 B．图中②表示转录，该过程中碱基配对方式与 DNA复制过程中有所不同，需要 RNA聚合酶 C．图中③表示翻译，需要 4种游离核苷酸为原料，该过程离不开④ D．图中④中的密码子决定其携带的氨基酸的种类，只有 61种 例 76 题图中甲、乙是真核生物遗传信息传递过程中的某两个阶段的示意图，丙为图乙中部分片 段的放大示意图。对此的下列分析中合理的是（ ）。 A．甲、乙两过程均主要发生在细胞核内 B．甲过程发生在细胞核内，乙过程发生在细胞质内 C．催化甲、乙两过程的酶 1、酶 2、酶 3是相同的 D．图丙中含有 2种单糖、5种碱基、5种核苷酸 第 76题图 第 77题图 例 77 图示中 a、b、c表示生物体内三种生理过程。下列叙述正确的是（ ）。 A．a过程需要的原料为四种核糖核苷酸 B．在不同功能细胞中进行 b过程的基因存在差异 C．转运 1号氨基酸的 RNA含有起始密码子序列 D．分生区细胞能进行 b和 c过程，不能进行 a过程 例 78 假设有一段 mRNA上有 60个碱基，其中 A有 15个，G有 25个，那么转录该 mRNA的 DNA分 子区段中，“C＋T”的个数以及该 mRNA翻译成的蛋白质所需氨基酸的个数分别是（ ）。 A．40、30 B．40、20 C．60、20 D．80、40 例 79 由 n个碱基组成的基因，控制合成由 1条多肽链组成的蛋白质，氨基酸的平均分子量为 a， 则该蛋白质的分子量最大为（ ）。 A．na/6 B．na/3－18（n/3－1） C．na－18（n－1） D．na/6－18（n/6－1） 例 80 一个 mRNA分子有 m个碱基，其中 G和 C共有 n个，由该 mRNA合成的蛋白质有两条肽链，则 其模板 DNA分子中 A和 T之和、合成蛋白质时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 四、遗传信息的传递具有方向性 1. 中心法则及生物遗传信息的传递 （1）修订后的中心法则 （2）各类生物遗传信息的传递 ①大多数生物：遗传信息的传递方向是由 DNA 到 RNA，再到蛋白质。这就是克里克提出的中心法 则的主要内容，主要包括图中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ过程。 ②逆转录病毒：艾滋病病毒等 RNA 病毒属于逆转录病毒。病毒侵染宿主细胞后，在病毒自身编码 的逆转录酶作用下，以病毒 RNA 作为模板合成一条 DNA单链，这一过程称为逆转录。合成的 DNA 单链 通过进一步复制形成双链 DNA，整合到宿主基因组中。这段 DNA 转录出的 RNA 链，有的用于指导病毒 蛋白的合成，有的直接作为子代病毒的遗传物质，主要包括图中 V、Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ过程（必修二，17页， 图 1-17）。逆转录过程的发现在实际工作中有助于基因工程的实施。可将 mRNA逆向转录形成 DNA用以 获得目的基因。 ③部分 RNA病毒：麻疹病毒、狂犬病病毒、埃博拉病毒、流感病毒等 RNA 病毒侵染宿主细胞后， 其 RNA单链（＋RNA）可作为模板链，指导合成出一条与其互补的 RNA链（－RNA），这一过程称为 RNA 复制。新合成的互补 RNA 链可指导蛋白质合成，并作为模板链指导合成出更多的病毒 RNA，以实现病 毒增殖，主要包括图中 IV、Ⅲ过程（必修二，17页，图 1-18）。 ④其他 RNA 病毒：还有一类 RNA 病毒，如新型冠状病毒等进人宿主细胞后，其遗传物质 RNA 单链 可作为模板直接指导蛋白质的合成，同时还会复制出一条互补的 RNA 链；新合成的互补 RNA链可作为 模板复制出更多的病毒 RNA，以实现病毒增殖，主要包括图中 IV、Ⅲ过程（必修二，18页，图 1-19）。 2. 中心法则准确传递遗传信息的原因：每一过程能准确进行，主要取决于两个方面：前者为后者 的产生提供了一个标准化的模板、严格的碱基互补配对原则决定了后者是以前者提供的模板为依据形 成的。由此可见，准确的模板和严格有序的碱基互补配对关系保证了遗传信息的正常传递和表达，进 而保证了物种的相对稳定性。 例 81 用链霉素或新霉素处理，可以使核糖体与单链 DNA 分子结合，这一单链 DNA 分子可以代替 mRNA合成多肽，这说明（ ）。 A．遗传信息可以从 DNA流向 RNA B. 遗传信息可以从 RNA流向 DNA C．遗传信息可以从 DNA流向蛋白质 D．遗传信息可以从蛋白质流向 DNA 例 82 线粒体内的 mtu1 基因突变后，会导致 3 种“氨基酸运载工具”无法准确识别相关信息，从 而无法合成蛋白质。由此可知，该基因突变阻断了下列活动中的（ ）。 A．DNA→DNA B．DNA→RNA C．DNA→蛋白质 D．RNA→蛋白质 例 83 RNAi是生物进化过程中形成的一种天然抗病毒机制，即利用 RNA核酸酶酶切后形成的小片 段 siRNA，结合于与 siRNA互补的病毒 mRNA上，导致病毒 mRNA降解而起到保护作用。RNAi机制的原 理是阻碍了病毒繁殖过程中涉及题图中的（ ）。 A. ② B. ③ C. ④ D. ⑤ 第 83题图 第 84题图 例 84 题图所示为遗传信息的传递过程。其中在浆细胞中可发生的过程是（ ）。 A．①②④ B．①③④ C．②③④ D．①②③④ 例 85 新型冠状病毒（2019-nCoV）是一种 RNA 病毒，可以通过荧光 PCR 技术快速检测，该方法首 先要将新型冠状病毒的核酸转换成 DNA，右图中表示 该过程的是（ ）。 A．① B．② C．③ D．④ （①） （②） 有遗传效应的片段 核糖体 RNA 氨基酸 （④） 蛋白质 mRNA 转运 （③） DNA 分子 Ⅲ 蛋白质（性状） Ⅴ Ⅰ Ⅱ Ⅳ RNA DNA ① ② ⑤ ③ DNA RNA 蛋白质 ④ ① ② ④ ③ DNA mRNA 蛋白质 tRNA ① ② ④ ③ DNA RNA 蛋白质 229 230 G 氨基酸 蛋白质 D A C E ② F B ① ③ DNA RNA 蛋白质 c b e a d 例 86 右图所示为遗传信息流的中心法则图解，有关叙述正确的是（多选）（ ）。 A．真核细胞的细胞核内能够进行的过程有 a、b B．原核细胞 RNA的合成以 e过程方式进行 C．c过程需要 RNA聚合酶，d过程需要逆转录酶 D．e过程参与的 tRNA最多有 64种 E. a和 e过程的碱基配对方式相同 F. e和 c过程的碱基配对方式相同 例 87 右图中①②③表示细胞中遗传信息的传递方向，A、B、 C、D代表不同的核酸。下列相关分析中，不正确的是（ ）。 A．图中 A是 DNA，B是 mRNA，C是 tRNA，D是 rRNA B．图中①代表 DNA复制，②代表转录，③代表翻译 C．①过程中 DNA先在解旋酶的作用下解开双链，解旋还可以发生在②过程中 D．能特异性识别 mRNA上密码子的分子是 tRNA，它共有 64种 例 88 下图表示人体基因 Y的表达过程，①～④表示过程。下列叙述中正确的是（ ）。 A. ①过程在分裂间期进行，需要解旋酶的催化作用 B. ②过程在细胞质中进行，需要 RNA酶的催化作用 C. ③过程在甲状腺细胞中进行，需要核糖体参与 D. ④过程在内质网和高尔基体中进行，需要 ATP参与 例 89 1983年科学家证实，引起艾滋病的人类免疫缺陷病毒（HIV）是一种逆转录病毒。下列能正 确表示 HIV感染人体过程的“遗传信息流”的示意图是（ ）。 例 90 研究发现，人类免疫缺陷病毒（HIV）携带的 RNA 在宿主细胞内不能直接作为合成蛋白质的 模板。依据中心法则（如图），下列相关叙述中错误的是（ ）。 A．合成子代病毒蛋白质外壳的完整过程至少要经过④②③环节 B．侵染细胞时，病毒中的蛋白质不会进入宿主细胞 C．通过④形成的 DNA可以整合到宿主细胞的染色体 DNA 上 D．科学家可以研发特异性抑制逆转录酶的药物来治疗艾滋病 例 91 下图所示为 4种遗传信息的流动过程，对应的叙述中不正确的是（ ）。 A. 甲可表示胰岛细胞中胰岛素合成过程中的遗传信息的传递方向 B. 乙可表示含逆转录酶的 RNA病毒在宿主细胞内繁殖时的遗传信息传递方向 C. 丙可表示 DNA病毒（如噬菌体）在宿主细胞内繁殖时的遗传信息传递方向 D. 丁可表示 RNA病毒 （如烟草花叶病毒）在宿主细胞内繁殖过程中的遗传信息传递方向 例 92 艾滋病病毒的遗传物质为 RNA，目前治疗艾滋病的一种药物 AZT，其分子构造与胸腺嘧啶脱 氧核苷酸结构很相似。AZT抑制艾滋病病毒繁殖的机制是（ ）。 A．抑制艾滋病病毒 RNA基因的转录 B．抑制艾滋病病毒 RNA基因的逆转录 C．抑制艾滋病病毒蛋白质的翻译过程 D．抑制艾滋病病毒 RNA基因的自我复制 例 93 右图表示有关遗传信息传递的模拟实验。下列相关叙述中合理的是（ ）。 A．若 X是 HIV-RNA，Y是 DNA，则管内必须加入 DNA连接酶 B．若 X是 CTTGTACAA，Y含有 U，则管内必须加入逆转录酶 C．若 Y是与核糖体结合的大分子，则管内必须加入氨基酸 D．若用于破译密码子，则 X是 mRNA，管内还要有其他 RNA 例 94 Qβ噬菌体的遗传物质（QβRNA）是一条单链 RNA，当噬 菌体侵染大肠杆菌后，QβRNA立即作为模板翻译出成熟蛋白、外壳蛋 白和 RNA 复制酶（如右下图所示），然后利用该复制酶复制 QβRNA，下列叙述中正确的是（ ）。 A. QβRNA的复制需经历一个逆转录过程 B. QβRNA的复制需经历形成双链 RNA的过程 C. 一条 QβRNA模板只能翻译出一条肽链 D. QβRNA复制后，复制酶基因才能进行表达 例 95 下图甲、乙、丙表示细胞内正在进行的新陈代谢过程，下列表述中不恰当的是（ ）。 ② RNA ④ 肽链 促甲状腺激素 ① ③ 基因 Y RNA 复 制 RNA 蛋白质（性状） 翻译 复 制 RNA DNA 蛋白质（性状） 逆转录 翻译 复 制 RNA DNA RNA 蛋白质（性状） 逆转录 转录 翻译 复 制 RNA DNA RNA 蛋白质（性状） 逆转录 转录 翻译 A. B. C. D. DNA RNA 蛋白质 ③ ② ⑤ ① ④ DNA mRNA 胰岛素 转录 翻译 甲 RNA DNA mRNA 蛋白质 逆转录 转录 翻译 乙 DNA mRNA 蛋白质 转录 翻译 丙 RNA 蛋白质 翻译 丁 其他必要的 物质等条件 加入 X 产物 Y 231 232 I 0 Z Y A P 阻遏蛋白 阻遏蛋白 mRNA 调控区域 结构基因 转 录 RNA 聚合酶 翻 译 操纵子 DNA 甲 乙 丙 A. 正常人体细胞内不会进行 4、6、7过程 B. 1、4、6、8、10过程均需要核糖核苷酸作为原料 C. 1过程需要 RNA聚合酶参与，3过程需要 DNA聚合酶参与 D. 病毒体内不能单独进行图甲、乙或丙所代表的新陈代谢过程 例 96 乙肝被称为“中国第一病”，随着科学的发展，人们对乙肝病毒的认识也更加深入，现已知乙 肝病毒的 DNA 由一条环状链和一条较短的半环链组成，侵染时先形成完整的环状，再把其中一条作为 原始模板复制形成新的病毒（下图）。则以下有关乙肝病毒增殖过程的描述中错误的是（ ）。 A．形成完整环状 DNA的场所是在病毒体内 B．病毒的核酸和蛋白质外壳共同组成核衣壳 C．⑦是逆转录形成 DNA的过程 D．乙肝病毒基因表达的过程包括过程④和⑤ 例 97 新型冠状病毒是一种单股正链 RNA病毒，其遗传物质用（＋）RNA表示。题图所示为新冠病 毒的增殖和表达过程，下列相关说法中正确的是（ ）。 A. 新型冠状病毒属于 RNA病毒，体内含有 RNA复制相关酶 B. 新型冠状病毒 RNA要先经过逆转录才可表达 C. 新型冠状病毒的代谢发生在宿主的细胞质中 D. 若（＋）RNA中的部分碱基片段为 CUAG，则（－）RNA 中对应的碱基片段应为 GATC 第 3 节 基因选择性表达导致细胞的差异 一、细胞分化的本质是基因选择性表达的结果 在很多生物中还存在转录后水平调控、翻译水平调控和翻译后水平调控。正是依赖这些不同的调 控方式，机体或者细胞可以根据环境的变化作出响应，关闭或启动一些基因的表达，这就是基因的选 择性表达。 1. 转录水平的调控：凡是能影响 RNA聚合酶催化活性的因素都会影响转录，从而在转录水平上实 现对基因表达的调控。例如，某些蛋白质因子可以与 RNA 聚合酶结合，促进其与启动子结合，从而增 强基因的表达；而阻遏蛋白则会抑制 RNA聚合酶与启动子的结合，从而阻断基因的表达。 （1）大肠杆菌的乳糖操纵子（必修二，20 页，图 1-22）：大肠杆菌能够根据所处的环境在转录水 平对一些基因的表达进行调控。大肠杆菌生长主要利用葡萄糖，但也可以利用乳糖等其他糖类。大肠 杆菌乳糖操纵子含 Z/Y/A 三个结构基因，分别编码半乳糖苷酶、半乳糖苷透过酶、半乳糖苷乙酰转移 酶，此外还有一个操纵序列 0、一个启动子 P和一个调节基因 I。启动子 P可以与 RNA聚合酶结合，开 启基因的转录过程，调节基因 I可以指导合成阻遏蛋白。 ①没有乳糖存在时：阻遏蛋白结合于操纵序列 0处，乳糖操纵子处于阻遏状态，不能合成分解乳 糖的三种酶。 ②有乳糖存在时：乳糖作为诱导物诱导阻遏蛋白变构，不能结合于操纵序列 0，乳糖操纵子被诱 导开放合成分解乳糖的三种酶。所以，乳糖操纵子的这种调控机制为可诱导的负调控。 （2）卵裂中细胞质影响基因表达：由一个受精卵经过多次细胞分裂形成胚胎的过程称为胚胎发 育，受精卵进行的快速有丝分裂叫做卵裂。卵裂时细胞不会生长，只是被分割成很多小细胞。卵裂的 细胞间期较短（G1期非常短甚至没有），分裂快，迅速形成囊胚。每次卵裂，核物质重新合成增长， 细胞质没有增长，几乎不生长即迅速地进行下次分裂，卵裂球体积越来越小。 受精卵第一次细胞分裂时，胞质分裂也是不均等的，这使得分裂产生的两个子细胞的内容物出现 差异（必修二，21 页，图 1-23）。这种差异进步导致这两个细胞中基因表达不完全相同，即基因的选 病毒蛋白 （＋）RNA （－）RNA （＋）RNA 装配 酶 结构蛋白 调控方式 表观遗传 基因表达 转录水平调控 RNA 干扰 组蛋白修饰 DNA 甲基化 翻译水平调控 转录后水平调控 翻译后水平调控 I 0 Z Y A P 阻遏蛋白 mRNA 转 录 乳糖 翻 译 半乳糖苷酶 透过酶 乙酰转移酶 DNA