第4章 第1节 第1课时 RNA的结构和功能、遗传信息的转录（课件PPT+Word教案）【步步高】2024-2025学年高一生物必修2教师用书（人教版 苏冀）

第1课时 RNA的结构和功能、遗传信息的转录 第4章 基因的表达 <<< 学习目标 1.概述RNA的结构、种类和功能。 2.概述遗传信息转录的过程。 内容索引 一、RNA的结构和功能 二、遗传信息的转录 课时对点练 RNA的结构和功能 一 4 1.RNA的组成 梳理　教材新知 核糖核苷酸 A、U、C、G 单链 2.DNA和RNA的比较 比较项目 DNA RNA 分布 主要是_______ 主要是_______ 基本单位 _____________ _____________ 化学组成 磷酸 一分子磷酸 一分子磷酸 五碳糖 __________ ______ 碱基 A、____、G、C A、____、G、C 结构 ______________ 一般为_____ 细胞核 细胞质 脱氧核苷酸 核糖核苷酸 脱氧核糖 核糖 T U 双螺旋结构 单链 3.RNA的种类和功能 种类 功能 示意图 mRNA 作为DNA的______，是蛋白质合成的模板   rRNA _________的组成成分   tRNA 转运________，识别密码子   信使 核糖体 氨基酸 (1)核糖核酸是组成RNA的基本单位，一共有4种(　　) × 提示　核糖核苷酸是组成RNA的基本单位。 (2)RNA一般是单链，所以RNA都不含有氢键(　　) × 提示　tRNA的局部含有氢键。 判断正误 8 任务一：信使物质是RNA的实验证据和原因 1.信使物质是RNA的实验证据 实验1：科学家用洋葱根尖和变形虫进行了实验，发现若加入RNA酶降解细胞中的RNA，则蛋白质合成就停止，若再加入从酵母中提取的RNA，则又可以重新合成一些蛋白质。 探究　核心知识 (1)根据实验1可以得出什么结论？ 提示　蛋白质的合成依赖于RNA。 实验2：科学家经过实验发现，用噬菌体侵染细菌，在培养基中添加14C标记的尿嘧啶，培养一段时间后，把细菌裂解离心，分离出RNA与核糖体。分离出来的RNA有14C标记，将分离得到的RNA分别与细菌的DNA和噬菌体的DNA杂交(杂交的原理是碱基互补配对原则)，发现RNA只能与噬菌体DNA形成双链杂交分子。 (2)实验2为什么选择14C标记的尿嘧啶作为标记物？ 提示　尿嘧啶是RNA特有的碱基，实验中用14C－U作为标记物可以标记新合成的RNA。 (3)实验2中分离出的含14C标记的RNA，能与噬菌体的DNA分子形成杂交分子，不能与细菌的DNA结合，说明什么问题？ 提示　新合成的RNA是以噬菌体的DNA为模板合成的。 (4)综合实验1和实验2，尝试写出DNA控制蛋白质合成的过程？ 提示　DNA→RNA→蛋白质。 2.为什么RNA适于作DNA的信使？ 提示　(1)RNA的分子结构与DNA很相似，也是由基本单位——核苷酸连接而成的，也能储存遗传信息。(2)RNA一般是单链，而且比DNA短，因此能够通过核孔，从细胞核转移到细胞质中。 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 √ 落实　思维方法 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的叙述，错误的是 A.DNA和RNA都能携带生物的遗传信息 B.真核细胞中RNA主要分布在细胞质中 C.原核细胞中同时含有DNA和RNA分子 D.RNA分子彻底水解的产物有5种 √ RNA分子彻底水解的产物是核糖、磷酸和4种含氮碱基，共6种，D错误。 遗传信息的转录 二 15 1.概念：RNA是在 中，通过RNA聚合酶以 为模板合成的，这一过程叫作转录。 梳理　教材新知 细胞核 DNA的一条链 2.过程 (1)图中①表示 ， ②表示 ，③表示 。 (2)以DNA为模板转录RNA的 过程可被划分为4步。这4步的主要内容分别是： 第1步： ，碱基暴露出来。 第2步：游离的核糖核苷酸与DNA模板链上的碱基 ，在___________的作用下开始mRNA的合成。 第3步：新结合的 连接到正在合成的mRNA分子上。 第4步：合成的mRNA从DNA链上 。而后，DNA双螺旋 。 转录的方向 RNA聚合酶 游离的核糖核苷酸 DNA双链解开 互补配对 RNA聚合酶 核糖核苷酸 释放 恢复 (1)转录只发生在细胞核内(　　) × 提示　转录可发生在细胞核、线粒体和叶绿体内。 (2)遗传信息转录的产物只有mRNA(　　) 提示　转录的产物有mRNA、tRNA和rRNA。 × (3)转录以DNA的两条链作为模板，以4种核糖核苷酸为原料(　　) 提示　转录以DNA的一条链作为模板。 × 判断正误 18 (4)转录是以DNA完整的一条链为模板合成RNA的过程(　　) 提示　转录是以DNA的一条链为模板合成RNA的过程，而基因通常是有遗传效应的DNA片段。 × 判断正误 19 任务二：转录的过程和转录与DNA复制的比较 1.遗传信息的转录 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： 探究　核心知识 (1)图中遗传信息的转录方向为 (用“→”或“←”表示)；RNA链延伸的方向是由 端到 端。 (2)a为启动上述过程必需的有机物，其名称是 ，其作用：①作用于氢键，使DNA双螺旋 ；②催化核糖核苷酸连接到RNA链上(形成 键)。 5′ 3′ RNA聚合酶 解开 磷酸二酯 ← (3)b和c的名称分别是 、 。 (4)此过程中的碱基配对方式为 。 胞嘧啶脱氧核苷酸 胞嘧啶核糖核苷酸 A—U、T—A、C—G、G—C 2.真核细胞的转录及与DNA复制的比较 (1)转录与DNA复制有什么共同之处？这对遗传信息的转录有什么意义？ 提示　转录与复制都需要模板、能量、酶，都遵循碱基互补配对原则。这保证了遗传信息的准确转录。 (2)与DNA复制相比，转录所需要的原料和酶各有什么不同？ 提示　DNA复制所需要的原料是4种游离的脱氧核苷酸，所需要的酶是解旋酶和DNA聚合酶；转录所需要的原料是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，回答相关问题： 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？ 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。 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。 核心归纳 1.DNA复制和转录的比较 项目 DNA复制 转录 时间 细胞分裂前的间期 生长发育过程 场所 主要在细胞核或拟核中，少部分在线粒体、叶绿体、质粒中 解旋 完全解旋 只解旋有遗传效应的片段 (基因) 模板 DNA的两条链均为模板 DNA的一条链上某片段 原料 四种脱氧核苷酸 四种核糖核苷酸 酶 解旋酶、DNA聚合酶等 RNA聚合酶等 核心归纳 项目 DNA复制 转录 配对方式 A—T、T—A、C—G、G—C A—U、C—G、 T—A、G—C 特点 半保留复制，边解旋边复制 边解旋边转录 方向 新链从5′端→3′端延伸 产物 2个子代DNA分子 mRNA、tRNA、rRNA 意义 使遗传信息从亲代传递给子代，从而保持了遗传信息的连续性 遗传信息从DNA传递到RNA(mRNA)上，为翻译作准备 核心归纳 2.有关转录的问题分析 (1)转录不是转录整个DNA，是转录其中的基因。 (2)转录时不需要解旋酶。 (3)完成正常使命的RNA易迅速降解，从而保证生命活动的有序进行。 (4)线粒体、叶绿体中也可以进行转录。 (5)细胞核中转录形成的RNA通过核孔进入细胞质，穿过0层膜，需要消耗能量。 (6)转录时，边解旋边转录，单链转录。 3.如图为真核细胞内的转录过程示意图，①②表示两条多聚核苷酸链，下列叙述正确的是 A.①为DNA上的模板链，②链的左 侧为3′端 B.②表示多聚脱氧核苷酸链 C.图中甲、乙两处圆圈内均代表腺 嘌呤核糖核苷酸 D.细胞核和线粒体内均可发生该过程 √ 落实　思维方法 ①为DNA上的模板链，RNA聚合酶只能在3′端进行mRNA分子的延伸，故②链的右侧为3′端，左侧为5′端，A错误； ②中含有U，表示多聚核糖核苷酸链，B错误； 图中甲处圆圈内为腺嘌呤脱氧核苷酸，乙处为腺嘌呤核糖核苷酸，C错误。 4.(多选)如图中甲、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。下列有关分析不正确的是 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.图丙是图甲的部分片段放大 D.图乙所示过程在高度分化的细胞中不会发生 √ √ √ 图甲所示过程是DNA的复制，其中酶1为DNA聚合酶；图乙所示过程是(在RNA聚合酶作用下)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。 图丙中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b链可能是构成核糖体的成分，B正确。 图丙中一条链为DNA链，一条链为RNA链，而图甲所示为DNA的复制过程，因此图丙不是图甲的部分片段放大，C错误。 转录在高度分化的细胞中仍会发生，因为细胞内的成分在不停更新，需要RNA和蛋白质，D错误。 网络构建 课时对点练 三 35 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 对一对 答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 答案 A C C C C C D B 题号 9 10 11 12 答案 B BD ACD ABC 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 对一对 答案 题号 13 答案 (1)拟核　DNA复制　半保留　解旋酶　(2)RNA聚合酶　右端　tRNA、rRNA　(3)碱基互补配对　4种核糖核苷酸　(4)R环会阻碍解旋酶的解旋过程 题号 14 答案 (1)无　(2)RNA聚合酶　阻遏蛋白　(3)葡萄糖　CAP(或分解代谢物基因激活蛋白) 题组一　RNA的结构和功能 1.下列关于RNA的结构和功能的叙述，错误的是 A.所有RNA中都不含氢键 B.RNA含有的五碳糖是核糖 C.RNA能在细胞内传递遗传信息，也能携带氨基酸 D.某些RNA能在细胞内催化化学反应 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 √ tRNA中含有氢键，A错误。 对点训练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 2.(2024·南京高一期末)如图为三种RNA的示意图，下列相关叙述错误的是 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.丙中的嘌呤数等于嘧啶数 D.甲可以传递遗传信息，但乙和丙不能 √ 丙只有部分区域配对，其所含嘌呤数不一定等于嘧啶数，C错误。 对点训练 3.(2024·徐州高一调研)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.③在人的遗传物质中只有4种 D.DNA分子中每个②均只与一个①相连 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 对点训练 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； 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 对点训练 人的遗传物质是DNA，在DNA中③只有4种(A、G、C、T)，C正确； DNA分子的一条脱氧核苷酸链中多数②与两个①相连，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 对点训练 题组二　遗传信息的转录 4.(2023·无锡高一期末)一条DNA单链的序列是5′—GATACC—3′，那么以它为模板转录成的信使RNA的序列是 A.5′—CUAUGG—3′ B.5′—GATACC—3′ C.5′—GGUAUC—3′ D.5′—CCATAG—3′ √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 对点训练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 转录是以DNA的一条链为模板合成RNA的过程，该过程中遵循A—U、T—A、G—C、C—G的碱基互补配对原则。一条DNA单链的序列是5′—GATACC—3′，那么以它为模板转录成的信使RNA的序列是3′—CUAUGG—5′，即5′—GGUAUC—3′。 对点训练 5.(2023·承德高一期末)解旋酶和RNA聚合酶都有解旋功能。下列有关这两种酶的作用特点的说法，正确的是 A.两种酶都对DNA分子进行全部解旋 B.两种酶都对DNA分子进行局部解旋 C.前者对DNA分子全部解旋，后者对DNA分子局部解旋 D.前者对DNA分子局部解旋，后者对DNA分子全部解旋 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 √ 对点训练 在DNA复制过程中，解旋酶可将DNA的两条链解开，边解旋边复制，直至将DNA分子的两条链全部解开，全部复制，而在转录过程中，RNA聚合酶将DNA的两条链解开，边解旋边转录，由于转录以DNA的一条链为模板，DNA分子上分布着多个基因，基因通常是有遗传效应的DNA片段，因此转录的片段只是DNA的一部分，故RNA聚合酶只对DNA分子局部解旋，C正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 对点训练 6.如图表示在人体细胞核中进行的某一生命过程，据图分析，下列说法正确的是 A.该过程仅发生在细胞核内 B.该过程与DNA复制时碱基互补配对 方式完全相同 C.该过程涉及ATP的消耗 D.该过程需要DNA聚合酶 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 对点训练 题图中正在合成的单链含有碱基U，说明该链为RNA，据此结合题意可知，图示为人体细胞核中发生的转录过程，其中的酶为RNA聚合酶，DNA单链为转录 时的模板链，游离的核糖核苷酸为转录的原料。该过程主要发生在细胞核内，此外还可以发生在人体细胞的线粒体中，A错误； 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 对点训练 该过程与DNA复制时碱基互补配对方式不完全相同，该过程中存在A—U的碱基互补配对方式，而DNA复制过程中没有A—U的碱基互补配对方式，B错误； 转录时需要RNA聚合酶，不需要DNA聚合酶，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 对点训练 7.(2024·河北，4)下列关于DNA复制和转录的叙述，正确的是 A.DNA复制时，脱氧核苷酸通过氢键连接成子链 B.复制时，解旋酶使DNA双链由5′端向3′端解旋 C.复制和转录时，在能量的驱动下解旋酶将DNA双链解开 D.DNA复制合成的子链和转录合成的RNA延伸方向均为由5′端向3′端 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 对点训练 DNA复制时，脱氧核苷酸通过磷酸二酯键连接成子链，A错误； 复制时，在细胞提供的能量驱动下，解旋酶将DNA双链解开，其中一条链由5′端向3′端解旋，另一条链由3′端向5′端解旋，B错误； 转录时，RNA聚合酶将DNA双链解开，而不是解旋酶，C错误； DNA聚合酶和RNA聚合酶分别作用于模板链的3′端，使子链DNA和RNA由5′端向3′端延伸，D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 对点训练 8.某双链DNA中，G与C之和占全部碱基总数的34%，其一条链中的T与C分别占该链碱基总数的32%和18%，则在它转录的mRNA中，U和C分别占该链碱基总数的 A.34%和18% B.34%和16% C.16%和34% D.32%和18% 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 √ 答案 对点训练 已知某双链DNA分子中，G与C之和占全部碱基总数的34%，则C＝G＝17%，A＝T＝50%－17%＝33%。其中一条链的T与C分别占该链碱基总数的32%和18%，即T1＝32%、C1＝18%，则该链上G1＝34%－C1＝16%，A1＝1－32%－18%－16%＝34%，根据碱基互补配对原则，则在它转录的mRNA中，U＝A1＝34%，C＝G1＝16%。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 对点训练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 9.(2024·烟台高一阶段检测)核仁组织区(NOR)是染色体上含有rRNA基因的一段区域。核仁由NOR、颗粒成分和NOR中的基因转录形成的细丝成分三部分构成。通常认为，颗粒成分是核糖体亚基的前身，由细丝成分逐渐转变而成。下列说法正确的是 A.细胞中核糖体的形成都与NOR有关 B.核仁由DNA、RNA和蛋白质组成 C.细丝成分的形成需要DNA聚合酶的参与 D.已分化的细胞内NOR中的基因不转录 √ 综合强化 核糖体的形成不一定都与细胞中的核仁有关，如原核细胞没有核仁，A错误；核仁组织区(NOR)是染色体上含有rRNA基因的一段区域，NOR是一段DNA，核仁由NOR、颗粒成分和NOR中的基因转录形成的细丝成分(RNA)三部分构成，故核仁由DNA、RNA和蛋白质组成，B正确； NOR中的基因转录形成的细丝成分，需要RNA聚合酶的参与，C错误； 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 综合强化 已分化的细胞仍会合成蛋白质，需要核糖体，而颗粒成分是核糖体亚基的前身，由细丝成分逐渐转变而成，细丝成分是由NOR中的基因转录形成的，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 综合强化 10.(多选)图甲、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 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 A.甲所示过程为DNA复制，图示表明复制可以从多个起点单向复制 B.乙所示过程为转录，图示表明DNA分子的两条链都可以做模板链 C.甲、乙所示过程中DNA分子解旋都消耗细胞内能量并需要解旋酶 D.一个细胞周期中，甲过程在每个起点只起始一次，乙过程可起始多次 √ √ 综合强化 图甲为DNA的复制，且从图甲中可以看出该过程中DNA复制可以从多个起点双向复制，A错误； 图乙分别只以DNA一条链作为模板，各生成一条单链，符合转录的过程特点，所以乙所示过程为转录，且图示表明DNA分子的两条链都可以作为合成不同RNA的模板链，B正确； 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 综合强化 甲、乙所示过程中DNA分子解旋都消耗细胞内能量，但图乙中，转录不需要解旋酶，需要RNA聚合酶，C错误； 一个细胞周期中，DNA复制一次，但可以转录多次，形成多个mRNA，所以一个细胞周期中，甲过程在每个起点只起始一次，乙过程可起始多次，D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 综合强化 11.(多选)图1中m、n、l表示某哺乳动物一条染色体上相邻的三个基因，a、b为基因的间隔序列；图2为l基因进行的某种生理过程。下列分析不正确的是 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 A.图1中a、b、m、n、l都能指导 蛋白质的合成 B.m、n、l基因在同一细胞中不一定都转录 C.图2中甲为RNA聚合酶，转录的方向是从右向左 D.图2中的丙与乙碱基的组成、排列顺序都相同 √ √ √ 综合强化 图1中a、b为基因的间隔序列，不能指导蛋白质的合成，A错误； 不同的组织细胞会发生基因的选择性表达，因此m、n、l基因在同一细胞中不一定都转录，B正确； 图2中转录的方向应是从左到右，C错误； 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 综合强化 乙表示转录的模板链，为DNA的一条链，丙表示转录形成的mRNA，二者之间碱基互补，故丙与乙的碱基组成和排列顺序都不同，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 综合强化 12.(多选)转录因子蛋白能通过与DNA的结合来开启或关闭基因的表达，转录因子与RNA聚合酶形成转录起始复合体，共同参与转录的重要过程。大多数时候，机体内的DNA均能正确复制，但有时也因碱基间的错配而发生差错形成错配区段。最新研究发现，转录因子有一种能与DNA的错配部分强烈结合的倾向，而这会诱导包括癌症在内的多种疾病的发生。下列相关叙述不正确的是 A.转录产生的RNA都可作为蛋白质合成的模板 B.转录因子会诱发DNA复制差错，从而导致癌症的发生 C.对错配DNA区段上的基因转录时，转录因子只起开启作用 D.转录因子可通过核孔进入细胞核发挥调控基因表达的作用 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 √ √ √ 综合强化 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 转录产生的RNA只有mRNA可作为蛋白质合成的模板，A错误； 转录因子不会诱发DNA复制差错，B错误； 对错配DNA区段上的基因转录时，转录因子起开启或关闭的作用，C错误。 答案 综合强化 13.(2023·苏州高一期中)某些情况下，原核细胞的个别基因转录形成的mRNA分子未与DNA链分离，形成RNA－DNA杂交体，并与对应的脱氧核苷酸链共同构成R环结构(如图)。图中①②表示遗传信息传递过程。请回答下列问题： 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 综合强化 (1)图中过程发生场所是细胞的_______，其中①过程是___________，以_________的方式进行，所需的酶2是_________。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 拟核 DNA复制 半保留 解旋酶 综合强化 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 图中过程发生在原核细胞中，场所为拟核；①过程为DNA复制，以DNA的两条链为模板，进行半保留复制，所需的酶2为解旋酶，解旋酶能破坏氢键，达到解旋的作用。 综合强化 (2)图中酶3是____________，据图推测mRNA的________(填“左端”或“右端”)是3′端，除了mRNA外，②过程的产物还有_______________。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 RNA聚合酶 右端 tRNA、rRNA 综合强化 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 图中酶3催化mRNA的合成，为RNA聚合酶；mRNA合成方向为模板链的3′端→5′端，因此mRNA右端为3′端；②过程为转录，形成RNA，产物还有转运RNA(tRNA)、核糖体RNA(rRNA)。 综合强化 (3)①②过程都遵循_______________原则，其中②过程的原料是_______ __________。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 碱基互补配对 4种核 糖核苷酸 综合强化 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 ①过程为DNA复制，②过程为转录，①②过程都遵循碱基互补配对原则；转录是以DNA的一条链为模板，合成RNA的过程，RNA的基本单位为4种核糖核苷酸。 综合强化 (4)如图所示的过程中，R环的形成会使①过程被迫停止，原因是___________________________。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 R环会阻碍解旋酶的解旋过程 R环会阻碍解旋酶(酶2)的解旋过程，因此R环的形成会使①过程被迫停止。 综合强化 14.(2024·徐州高一期中)在大肠杆菌的培养基中同时加入葡萄糖和乳糖时，发现大肠杆菌的数量会先增长，稳定一段时间后再增长，科学家经过研究发现大肠杆菌优先利用葡萄糖，当葡萄糖被利用完后，再利用乳糖。利用乳糖时，需要乳糖酶基因表达。如图所示，乳糖酶基因由启动子(与RNA聚合酶结合后启动转录)、操纵基因和结构基因三部分组成。同时，细胞中存 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 在分解代谢物基因激活蛋白(CAP)和阻遏蛋白对乳糖酶基因的转录进行调控。请回答下列问题： 综合强化 (1)葡萄糖是分解代谢物基因激活蛋白(CAP)的抑制剂，当培养基中_____(填“有”或“无”)葡萄糖时，分解代谢物基因激活蛋白才能与CAP结合位点结合，从而激活RNA聚合酶。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 无 综合强化 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 因为葡萄糖是CAP的抑制剂，所以只有葡萄糖不存在时，分解代谢物基因激活蛋白才能与CAP结合位点结合，从而激活RNA聚合酶。 综合强化 (2)阻遏蛋白与操纵基因结合时会阻止_____________与启动子的结合，从而阻止结构基因的转录，但是如果细胞中存在乳糖，乳糖会与__________结合，使其空间结构发生改变，从而使其无法与操纵基因结合。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 RNA聚合酶 阻遏蛋白 综合强化 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 RNA聚合酶与启动子结合后才能启动基因的转录，因此，阻遏蛋白与操纵基因结合后，通过阻止RNA聚合酶与启动子的结合来阻止结构基因的转录。乳糖与阻遏蛋白结合，使阻遏蛋白的空间结构发生改变，从而使阻遏蛋白不能与操纵基因结合。 综合强化 (3)如果培养基中有乳糖，也有葡萄糖，则________会抑制CAP的活性，使其无法与CAP结合位点结合，RNA聚合酶的活性受到抑制，乳糖酶基因仍然不能转录。如果培养基中有乳糖，但无葡萄糖，则由于有乳糖，乳糖与阻遏蛋白结合，使阻遏蛋白无法与操纵基因结合，同时，由于无葡萄糖，________________________________会激活RNA聚合酶的活性，乳糖酶基因可以转录。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 葡萄糖 CAP(或分解代谢物基因激活蛋白) 综合强化 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 乳糖会与阻遏蛋白结合，改变阻遏蛋白的空间结构，使阻遏蛋白无法与操纵基因结合，但是，由于有葡萄糖的存在，葡萄糖抑制了CAP的活性，从而使RNA聚合酶无法被激活，因此虽然有乳糖，但是有葡萄糖存在时，结构基因仍然不能转录，如果没有葡萄糖，CAP就会激活RNA聚合酶，结构基因就会进行转录。 综合强化 $ 第1节　基因指导蛋白质的合成 第1课时　RNA的结构和功能、遗传信息的转录 [学习目标]　1.概述RNA的结构、种类和功能。2.概述遗传信息转录的过程。 一、RNA的结构和功能 1．RNA的组成 2．DNA和RNA的比较 比较项目 DNA RNA 分布 主要是细胞核 主要是细胞质 基本单位 脱氧核苷酸 核糖核苷酸 化学组成 磷酸 一分子磷酸 一分子磷酸 五碳糖 脱氧核糖 核糖 碱基 A、T、G、C A、U、G、C 结构 双螺旋结构 一般为单链 3.RNA的种类和功能 种类 功能 示意图 mRNA 作为DNA的信使，是蛋白质合成的模板 rRNA 核糖体的组成成分 tRNA 转运氨基酸，识别密码子 判断正误 (1)核糖核酸是组成RNA的基本单位，一共有4种(　　) (2)RNA一般是单链，所以RNA都不含有氢键(　　) 答案　(1)×　(2)× 提示　(1)核糖核苷酸是组成RNA的基本单位。 (2)tRNA的局部含有氢键。 任务一：信使物质是RNA的实验证据和原因 1．信使物质是RNA的实验证据 实验1：科学家用洋葱根尖和变形虫进行了实验，发现若加入RNA酶降解细胞中的RNA，则蛋白质合成就停止，若再加入从酵母中提取的RNA，则又可以重新合成一些蛋白质。 实验2：科学家经过实验发现，用噬菌体侵染细菌，在培养基中添加14C标记的尿嘧啶，培养一段时间后，把细菌裂解离心，分离出RNA与核糖体。分离出来的RNA有14C标记，将分离得到的RNA分别与细菌的DNA和噬菌体的DNA杂交(杂交的原理是碱基互补配对原则)，发现RNA只能与噬菌体DNA形成双链杂交分子。 (1)根据实验1可以得出什么结论？ 提示　蛋白质的合成依赖于RNA。 (2)实验2为什么选择14C标记的尿嘧啶作为标记物？ 提示　尿嘧啶是RNA特有的碱基，实验中用14C－U作为标记物可以标记新合成的RNA。 (3)实验2中分离出的含14C标记的RNA，能与噬菌体的DNA分子形成杂交分子，不能与细菌的DNA结合，说明什么问题？ 提示　新合成的RNA是以噬菌体的DNA为模板合成的。 (4)综合实验1和实验2，尝试写出DNA控制蛋白质合成的过程？ 提示　DNA→RNA→蛋白质。 2．为什么RNA适于作DNA的信使？ 提示　(1)RNA的分子结构与DNA很相似，也是由基本单位——核苷酸连接而成的，也能储存遗传信息。(2)RNA一般是单链，而且比DNA短，因此能够通过核孔，从细胞核转移到细胞质中。 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的叙述，错误的是(　　) A．DNA和RNA都能携带生物的遗传信息 B．真核细胞中RNA主要分布在细胞质中 C．原核细胞中同时含有DNA和RNA分子 D．RNA分子彻底水解的产物有5种 答案　D 解析　RNA分子彻底水解的产物是核糖、磷酸和4种含氮碱基，共6种，D错误。 二、遗传信息的转录 1．概念：RNA是在细胞核中，通过RNA聚合酶以DNA的一条链为模板合成的，这一过程叫作转录。 2．过程 (1)图中①表示转录的方向，②表示RNA聚合酶，③表示游离的核糖核苷酸。 (2)以DNA为模板转录RNA的过程可被划分为4步。这4步的主要内容分别是： 第1步：DNA双链解开，碱基暴露出来。 第2步：游离的核糖核苷酸与DNA模板链上的碱基互补配对，在RNA聚合酶的作用下开始mRNA的合成。 第3步：新结合的核糖核苷酸连接到正在合成的mRNA分子上。 第4步：合成的mRNA从DNA链上释放。而后，DNA双螺旋恢复。 判断正误 (1)转录只发生在细胞核内(　　) (2)遗传信息转录的产物只有mRNA(　　) (3)转录以DNA的两条链作为模板，以4种核糖核苷酸为原料(　　) (4)转录是以DNA完整的一条链为模板合成RNA的过程(　　) 答案　(1)×　(2)×　(3)×　(4)× 提示　(1)转录可发生在细胞核、线粒体和叶绿体内。(2)转录的产物有mRNA、tRNA和rRNA。(3)转录以DNA的一条链作为模板。(4)转录是以DNA的一条链为模板合成RNA的过程，而基因通常是有遗传效应的DNA片段。 任务二：转录的过程和转录与DNA复制的比较 1．遗传信息的转录 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)图中遗传信息的转录方向为←(用“→”或“←”表示)；RNA链延伸的方向是由5′端到3′端。 (2)a为启动上述过程必需的有机物，其名称是RNA聚合酶，其作用：①作用于氢键，使DNA双螺旋解开；②催化核糖核苷酸连接到RNA链上(形成磷酸二酯键)。 (3)b和c的名称分别是胞嘧啶脱氧核苷酸、胞嘧啶核糖核苷酸。 (4)此过程中的碱基配对方式为A—U、T—A、C—G、G—C。 2．真核细胞的转录及与DNA复制的比较 (1)转录与DNA复制有什么共同之处？这对遗传信息的转录有什么意义？ 提示　转录与复制都需要模板、能量、酶，都遵循碱基互补配对原则。这保证了遗传信息的准确转录。 (2)与DNA复制相比，转录所需要的原料和酶各有什么不同？ 提示　DNA复制所需要的原料是4种游离的脱氧核苷酸，所需要的酶是解旋酶和DNA聚合酶；转录所需要的原料是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，回答相关问题： 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？ 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。 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。 1．DNA复制和转录的比较 项目 DNA复制 转录 时间 细胞分裂前的间期 生长发育过程 场所 主要在细胞核或拟核中，少部分在线粒体、叶绿体、质粒中 解旋 完全解旋 只解旋有遗传效应的片段(基因) 模板 DNA的两条链均为模板 DNA的一条链上某片段 原料 四种脱氧核苷酸 四种核糖核苷酸 酶 解旋酶、DNA聚合酶等 RNA聚合酶等 配对方式 A—T、T—A、C—G、G—C A—U、C—G、T—A、G—C 特点 半保留复制，边解旋边复制 边解旋边转录 方向 新链从5′端→3′端延伸 产物 2个子代DNA分子 mRNA、tRNA、rRNA 意义 使遗传信息从亲代传递给子代，从而保持了遗传信息的连续性 遗传信息从DNA传递到RNA(mRNA)上，为翻译作准备 2.有关转录的问题分析 (1)转录不是转录整个DNA，是转录其中的基因。 (2)转录时不需要解旋酶。 (3)完成正常使命的RNA易迅速降解，从而保证生命活动的有序进行。 (4)线粒体、叶绿体中也可以进行转录。 (5)细胞核中转录形成的RNA通过核孔进入细胞质，穿过0层膜，需要消耗能量。 (6)转录时，边解旋边转录，单链转录。 3．如图为真核细胞内的转录过程示意图，①②表示两条多聚核苷酸链，下列叙述正确的是(　　) A．①为DNA上的模板链，②链的左侧为3′端 B．②表示多聚脱氧核苷酸链 C．图中甲、乙两处圆圈内均代表腺嘌呤核糖核苷酸 D．细胞核和线粒体内均可发生该过程 答案　D 解析　①为DNA上的模板链，RNA聚合酶只能在3′端进行mRNA分子的延伸，故②链的右侧为3′端，左侧为5′端，A错误；②中含有U，表示多聚核糖核苷酸链，B错误；图中甲处圆圈内为腺嘌呤脱氧核苷酸，乙处为腺嘌呤核糖核苷酸，C错误。 4．(多选)如图中甲、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。下列有关分析不正确的是 (　　) 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．图丙是图甲的部分片段放大 D．图乙所示过程在高度分化的细胞中不会发生 答案　ACD 解析　图甲所示过程是DNA的复制，其中酶1为DNA聚合酶；图乙所示过程是(在RNA聚合酶作用下)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。图丙中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b链可能是构成核糖体的成分，B正确。图丙中一条链为DNA链，一条链为RNA链，而图甲所示为DNA的复制过程，因此图丙不是图甲的部分片段放大，C错误。转录在高度分化的细胞中仍会发生，因为细胞内的成分在不停更新，需要RNA和蛋白质，D错误。 课时对点练　[分值：100分] 第1～2题，每题5分；第3～12题，每题6分，共70分。 题组一　RNA的结构和功能 1．下列关于RNA的结构和功能的叙述，错误的是(　　) A．所有RNA中都不含氢键 B．RNA含有的五碳糖是核糖 C．RNA能在细胞内传递遗传信息，也能携带氨基酸 D．某些RNA能在细胞内催化化学反应 答案　A 解析　tRNA中含有氢键，A错误。 2．(2024·南京高一期末)如图为三种RNA的示意图，下列相关叙述错误的是(　　) 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．丙中的嘌呤数等于嘧啶数 D．甲可以传递遗传信息，但乙和丙不能 答案　C 解析　丙只有部分区域配对，其所含嘌呤数不一定等于嘧啶数，C错误。 3.(2024·徐州高一调研)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．③在人的遗传物质中只有4种 D．DNA分子中每个②均只与一个①相连 答案　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；人的遗传物质是DNA，在DNA中③只有4种(A、G、C、T)，C正确；DNA分子的一条脱氧核苷酸链中多数②与两个①相连，D错误。 题组二　遗传信息的转录 4．(2023·无锡高一期末)一条DNA单链的序列是5′—GATACC—3′，那么以它为模板转录成的信使RNA的序列是(　　) A．5′—CUAUGG—3′ B．5′—GATACC—3′ C．5′—GGUAUC—3′ D．5′—CCATAG—3′ 答案　C 解析　转录是以DNA的一条链为模板合成RNA的过程，该过程中遵循A—U、T—A、G—C、C—G的碱基互补配对原则。一条DNA单链的序列是5′—GATACC—3′，那么以它为模板转录成的信使RNA的序列是3′—CUAUGG—5′，即5′—GGUAUC—3′。 5．(2023·承德高一期末)解旋酶和RNA聚合酶都有解旋功能。下列有关这两种酶的作用特点的说法，正确的是(　　) A．两种酶都对DNA分子进行全部解旋 B．两种酶都对DNA分子进行局部解旋 C．前者对DNA分子全部解旋，后者对DNA分子局部解旋 D．前者对DNA分子局部解旋，后者对DNA分子全部解旋 答案　C 解析　在DNA复制过程中，解旋酶可将DNA的两条链解开，边解旋边复制，直至将DNA分子的两条链全部解开，全部复制，而在转录过程中，RNA聚合酶将DNA的两条链解开，边解旋边转录，由于转录以DNA的一条链为模板，DNA分子上分布着多个基因，基因通常是有遗传效应的DNA片段，因此转录的片段只是DNA的一部分，故RNA聚合酶只对DNA分子局部解旋，C正确。 6．如图表示在人体细胞核中进行的某一生命过程，据图分析，下列说法正确的是(　　) A．该过程仅发生在细胞核内 B．该过程与DNA复制时碱基互补配对方式完全相同 C．该过程涉及ATP的消耗 D．该过程需要DNA聚合酶 答案　C 解析　题图中正在合成的单链含有碱基U，说明该链为RNA，据此结合题意可知，图示为人体细胞核中发生的转录过程，其中的酶为RNA聚合酶，DNA单链为转录时的模板链，游离的核糖核苷酸为转录的原料。该过程主要发生在细胞核内，此外还可以发生在人体细胞的线粒体中，A错误；该过程与DNA复制时碱基互补配对方式不完全相同，该过程中存在A—U的碱基互补配对方式，而DNA复制过程中没有A—U的碱基互补配对方式，B错误；转录时需要RNA聚合酶，不需要DNA聚合酶，D错误。 7．(2024·河北，4)下列关于DNA复制和转录的叙述，正确的是(　　) A．DNA复制时，脱氧核苷酸通过氢键连接成子链 B．复制时，解旋酶使DNA双链由5′端向3′端解旋 C．复制和转录时，在能量的驱动下解旋酶将DNA双链解开 D．DNA复制合成的子链和转录合成的RNA延伸方向均为由5′端向3′端 答案　D 解析　DNA复制时，脱氧核苷酸通过磷酸二酯键连接成子链，A错误；复制时，在细胞提供的能量驱动下，解旋酶将DNA双链解开，其中一条链由5′端向3′端解旋，另一条链由3′端向5′端解旋，B错误；转录时，RNA聚合酶将DNA双链解开，而不是解旋酶，C错误；DNA聚合酶和RNA聚合酶分别作用于模板链的3′端，使子链DNA和RNA由5′端向3′端延伸，D正确。 8．某双链DNA中，G与C之和占全部碱基总数的34%，其一条链中的T与C分别占该链碱基总数的32%和18%，则在它转录的mRNA中，U和C分别占该链碱基总数的(　　) A．34%和18% B．34%和16% C．16%和34% D．32%和18% 答案　B 解析　已知某双链DNA分子中，G与C之和占全部碱基总数的34%，则C＝G＝17%，A＝T＝50%－17%＝33%。其中一条链的T与C分别占该链碱基总数的32%和18%，即T1＝32%、C1＝18%，则该链上G1＝34%－C1＝16%，A1＝1－32%－18%－16%＝34%，根据碱基互补配对原则，则在它转录的mRNA中，U＝A1＝34%，C＝G1＝16%。 9．(2024·烟台高一阶段检测)核仁组织区(NOR)是染色体上含有rRNA基因的一段区域。核仁由NOR、颗粒成分和NOR中的基因转录形成的细丝成分三部分构成。通常认为，颗粒成分是核糖体亚基的前身，由细丝成分逐渐转变而成。下列说法正确的是(　　) A．细胞中核糖体的形成都与NOR有关 B．核仁由DNA、RNA和蛋白质组成 C．细丝成分的形成需要DNA聚合酶的参与 D．已分化的细胞内NOR中的基因不转录 答案　B 解析　核糖体的形成不一定都与细胞中的核仁有关，如原核细胞没有核仁，A错误；核仁组织区(NOR)是染色体上含有rRNA基因的一段区域，NOR是一段DNA，核仁由NOR、颗粒成分和NOR中的基因转录形成的细丝成分(RNA)三部分构成，故核仁由DNA、RNA和蛋白质组成，B正确；NOR中的基因转录形成的细丝成分，需要RNA聚合酶的参与，C错误；已分化的细胞仍会合成蛋白质，需要核糖体，而颗粒成分是核糖体亚基的前身，由细丝成分逐渐转变而成，细丝成分是由NOR中的基因转录形成的，D错误。 10．(多选)图甲、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．甲所示过程为DNA复制，图示表明复制可以从多个起点单向复制 B．乙所示过程为转录，图示表明DNA分子的两条链都可以做模板链 C．甲、乙所示过程中DNA分子解旋都消耗细胞内能量并需要解旋酶 D．一个细胞周期中，甲过程在每个起点只起始一次，乙过程可起始多次 答案　BD 解析　图甲为DNA的复制，且从图甲中可以看出该过程中DNA复制可以从多个起点双向复制，A错误；图乙分别只以DNA一条链作为模板，各生成一条单链，符合转录的过程特点，所以乙所示过程为转录，且图示表明DNA分子的两条链都可以作为合成不同RNA的模板链，B正确；甲、乙所示过程中DNA分子解旋都消耗细胞内能量，但图乙中，转录不需要解旋酶，需要RNA聚合酶，C错误；一个细胞周期中，DNA复制一次，但可以转录多次，形成多个mRNA，所以一个细胞周期中，甲过程在每个起点只起始一次，乙过程可起始多次，D正确。 11．(多选)图1中m、n、l表示某哺乳动物一条染色体上相邻的三个基因，a、b为基因的间隔序列；图2为l基因进行的某种生理过程。下列分析不正确的是(　　) A．图1中a、b、m、n、l都能指导蛋白质的合成 B．m、n、l基因在同一细胞中不一定都转录 C．图2中甲为RNA聚合酶，转录的方向是从右向左 D．图2中的丙与乙碱基的组成、排列顺序都相同 答案　ACD 解析　图1中a、b为基因的间隔序列，不能指导蛋白质的合成，A错误；不同的组织细胞会发生基因的选择性表达，因此m、n、l基因在同一细胞中不一定都转录，B正确；图2中转录的方向应是从左到右，C错误；乙表示转录的模板链，为DNA的一条链，丙表示转录形成的mRNA，二者之间碱基互补，故丙与乙的碱基组成和排列顺序都不同，D错误。 12．(多选)转录因子蛋白能通过与DNA的结合来开启或关闭基因的表达，转录因子与RNA聚合酶形成转录起始复合体，共同参与转录的重要过程。大多数时候，机体内的DNA均能正确复制，但有时也因碱基间的错配而发生差错形成错配区段。最新研究发现，转录因子有一种能与DNA的错配部分强烈结合的倾向，而这会诱导包括癌症在内的多种疾病的发生。下列相关叙述不正确的是(　　) A．转录产生的RNA都可作为蛋白质合成的模板 B．转录因子会诱发DNA复制差错，从而导致癌症的发生 C．对错配DNA区段上的基因转录时，转录因子只起开启作用 D．转录因子可通过核孔进入细胞核发挥调控基因表达的作用 答案　ABC 解析　转录产生的RNA只有mRNA可作为蛋白质合成的模板，A错误；转录因子不会诱发DNA复制差错，B错误；对错配DNA区段上的基因转录时，转录因子起开启或关闭的作用，C错误。 13．(20分)(2023·苏州高一期中)某些情况下，原核细胞的个别基因转录形成的mRNA分子未与DNA链分离，形成RNA－DNA杂交体，并与对应的脱氧核苷酸链共同构成R环结构(如图)。图中①②表示遗传信息传递过程。请回答下列问题： (1)图中过程发生场所是细胞的____________，其中①过程是____________，以_____________的方式进行，所需的酶2是____________。 (2)图中酶3是____________，据图推测mRNA的____________(填“左端”或“右端”)是3′端，除了mRNA外，②过程的产物还有________________________。 (3)①②过程都遵循____________原则，其中②过程的原料是__________________。 (4)如图所示的过程中，R环的形成会使①过程被迫停止，原因是______________________。 答案　(1)拟核　DNA复制　半保留　解旋酶 (2)RNA聚合酶　右端　tRNA、rRNA　(3)碱基互补配对　4种核糖核苷酸　(4)R环会阻碍解旋酶的解旋过程 解析　(1)图中过程发生在原核细胞中，场所为拟核；①过程为DNA复制，以DNA的两条链为模板，进行半保留复制，所需的酶2为解旋酶，解旋酶能破坏氢键，达到解旋的作用。 (2)图中酶3催化mRNA的合成，为RNA聚合酶；mRNA合成方向为模板链的3′端→5′端，因此mRNA右端为3′端；②过程为转录，形成RNA，产物还有转运RNA(tRNA)、核糖体RNA(rRNA)。(3)①过程为DNA复制，②过程为转录，①②过程都遵循碱基互补配对原则；转录是以DNA的一条链为模板，合成RNA的过程，RNA的基本单位为4种核糖核苷酸。(4)R环会阻碍解旋酶(酶2)的解旋过程，因此R环的形成会使①过程被迫停止。 14．(10分)(2024·徐州高一期中)在大肠杆菌的培养基中同时加入葡萄糖和乳糖时，发现大肠杆菌的数量会先增长，稳定一段时间后再增长，科学家经过研究发现大肠杆菌优先利用葡萄糖，当葡萄糖被利用完后，再利用乳糖。利用乳糖时，需要乳糖酶基因表达。如图所示，乳糖酶基因由启动子(与RNA聚合酶结合后启动转录)、操纵基因和结构基因三部分组成。同时，细胞中存在分解代谢物基因激活蛋白(CAP)和阻遏蛋白对乳糖酶基因的转录进行调控。请回答下列问题： (1)葡萄糖是分解代谢物基因激活蛋白(CAP)的抑制剂，当培养基中________(填“有”或“无”)葡萄糖时，分解代谢物基因激活蛋白才能与CAP结合位点结合，从而激活RNA聚合酶。 (2)阻遏蛋白与操纵基因结合时会阻止__________与启动子的结合，从而阻止结构基因的转录，但是如果细胞中存在乳糖，乳糖会与__________结合，使其空间结构发生改变，从而使其无法与操纵基因结合。 (3)如果培养基中有乳糖，也有葡萄糖，则________会抑制CAP的活性，使其无法与CAP结合位点结合，RNA聚合酶的活性受到抑制，乳糖酶基因仍然不能转录。如果培养基中有乳糖，但无葡萄糖，则由于有乳糖，乳糖与阻遏蛋白结合，使阻遏蛋白无法与操纵基因结合，同时，由于无葡萄糖，__________会激活RNA聚合酶的活性，乳糖酶基因可以转录。 答案　(1)无　(2)RNA聚合酶　阻遏蛋白　(3)葡萄糖　CAP(或分解代谢物基因激活蛋白) 解析　(1)因为葡萄糖是CAP的抑制剂，所以只有葡萄糖不存在时，分解代谢物基因激活蛋白才能与CAP结合位点结合，从而激活RNA聚合酶。(2)RNA聚合酶与启动子结合后才能启动基因的转录，因此，阻遏蛋白与操纵基因结合后，通过阻止RNA聚合酶与启动子的结合来阻止结构基因的转录。乳糖与阻遏蛋白结合，使阻遏蛋白的空间结构发生改变，从而使阻遏蛋白不能与操纵基因结合。(3)乳糖会与阻遏蛋白结合，改变阻遏蛋白的空间结构，使阻遏蛋白无法与操纵基因结合，但是，由于有葡萄糖的存在，葡萄糖抑制了CAP的活性，从而使RNA聚合酶无法被激活，因此虽然有乳糖，但是有葡萄糖存在时，结构基因仍然不能转录，如果没有葡萄糖，CAP就会激活RNA聚合酶，结构基因就会进行转录。 学科网（北京）股份有限公司 $