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新高考生物一轮复习精品学案 第6单元 第19讲 基因的表达（含解析）
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第19讲 基因的表达
[目标要求] 1.遗传信息的转录和翻译。2.基因与性状的关系。
考点一 遗传信息的转录和翻译
1．RNA的结构与功能
2．遗传信息的转录
(1)概念：以DNA的一条链为模板，按碱基互补配对原则合成RNA的过程。
(2)场所：主要是细胞核，在叶绿体、线粒体中也能发生转录过程。
(3)过程
(4)产物：信使RNA、核糖体RNA、转运RNA。
教材中的隐性知识 源于必修2 P63“图4－4”
(1)遗传信息的转录过程中也有DNA的解旋过程，该过程不需要(填“需要”或“不需要”)解旋酶。
(2)一个基因转录时以基因的一条链为模板，一个DNA分子上的所有基因的模板链不一定(填“一定”或“不一定”)相同。
(3)转录方向的判定方法：已合成的mRNA释放的一端为转录的起始方向。
3．遗传信息的翻译
(1)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的过程。
(2)密码子
①概念：mRNA上3个相邻的碱基决定1个氨基酸，每3个这样的碱基称为1个密码子。
②种类：64种，其中决定氨基酸的密码子有61种，终止密码子有3种。
③密码子与反密码子的比较
项目
密码子
反密码子
位置
mRNA
tRNA
作用
直接决定蛋白质中氨基酸的序列
识别密码子，转运氨基酸
特点
与DNA模板链上的碱基互补
与mRNA中密码子的碱基互补
教材中的隐性知识 源于必修2 P66“图4－5”
a．tRNA含有(填“含有”或“不含有”)氢键，一个tRNA分子中不是(填“是”或“不是”)只有三个碱基。
b．反密码子的读取方向为由氨基酸连接端开始读(由长臂端向短臂端读取)。
(3)过程
(4)产物：多肽蛋白质。
(1)rRNA是核糖体的组成成分，原核细胞中可由核仁参与合成( × )
(2)RNA有传递遗传信息、催化反应和转运物质等功能( √ )
(3)mRNA上的GCA在人细胞中和小麦细胞中决定的是同一种氨基酸( √ )
(4)转录和翻译过程都存在T—A、A—U、G—C的碱基配对方式( × )
(5)一个DNA只能控制合成一种蛋白质( × )
(6)细菌的一个基因转录时两条DNA链可同时作为模板，提高转录效率( × )
(7)DNA复制和转录时，其模板都是DNA的一整条链( × )
(1)(源于必修2 P62～63“正文”)RNA适合做信使的原因是RNA由核苷酸连接而成，可以储存遗传信息；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。
(2)分析DNA转录和翻译过程
①图中翻译方向是从左向右，判断依据是多肽链的长短，长的翻译在前。
②图示信息显示一条mRNA可结合多个核糖体，其意义是少量的mRNA分子可以迅速合成出大量的蛋白质。
③翻译过程中，核糖体在mRNA上移动并依次读取密码子，进行肽链的合成，直到读取到mRNA上的终止密码，合成才能终止。从核糖体上脱落下来的是有特定功能的成熟蛋白质吗？
提示 刚从核糖体上脱落下来的只能称之为多肽，必须经过一定的加工才能成为具有特定功能的成熟蛋白质。
1．遗传信息、密码子、反密码子及与氨基酸的关系
(1)遗传信息、密码子与反密码子之间的联系
(2)密码子、tRNA和氨基酸之间的对应关系
①一种密码子只能决定一种氨基酸，一种tRNA只能转运一种氨基酸。
②每种氨基酸对应一种或几种密码子(密码子的简并性)，可由一种或几种tRNA转运。
2．DNA复制、转录和翻译的区别
项目
复制
转录
翻译
作用
传递遗传信息
表达遗传信息
时间
细胞分裂的间期
个体生长发育的整个过程
场所
主要在细胞核
主要在细胞核
细胞质的核糖体
模板
DNA的两条单链
DNA的一条链
mRNA
原料
4种脱氧核苷酸
4种核糖核苷酸
20种氨基酸
能量
都需要
酶
解旋酶、DNA聚合酶
RNA聚合酶
多种酶
产物
2个双链DNA分子
一个单链RNA
多肽链(或蛋白质)
产物去向
传递到2个细胞或子代
通过核孔进入细胞质
组成细胞结构蛋白或功能蛋白
特点
边解旋边复制，半保留复制
边解旋边转录，转录后DNA恢复原状
翻译结束后，mRNA被降解成单体
碱基配对
A—T、T—A，
C—G、G—C
A—U、T—A，
C—G、G—C
A—U、U—A，
C—G、G—C
3.基因表达过程中碱基数和氨基酸数之间的关系
DNA碱基数∶mRNA碱基数∶氨基酸数＝6∶3∶1。
特别提醒 实际基因表达过程中的数量关系不符合6∶3∶1的原因
(1)DNA中有的片段无遗传效应，不能转录出mRNA。
(2)在基因中，有的片段起调控作用，不转录。
(3)合成的肽链在加工过程中可能会被剪切掉部分氨基酸。
(4)转录出的mRNA中有终止密码，终止密码不编码氨基酸。
考向一 遗传信息、密码子、反密码子的分析
1．下列有关遗传信息、密码子和反密码子的叙述，错误的是( )
A．DNA中的遗传信息通过转录传递给mRNA
B．一种密码子在不同细胞中决定不同种氨基酸
C．不同密码子编码同种氨基酸可增强密码子的容错性
D．反密码子是tRNA中与mRNA碱基互补配对的三个碱基
答案 B
解析 密码子具有通用性，生物界共用一套遗传密码，即一种密码子在不同细胞中决定同一种氨基酸，B错误。
2．下列关于遗传信息和遗传密码在核酸中的位置和碱基构成的叙述中，正确的是( )
A．遗传信息位于mRNA上，遗传密码位于DNA上，碱基构成相同
B．遗传信息位于DNA上，遗传密码位于mRNA、tRNA或rRNA上，碱基构成相同
C．遗传信息和遗传密码都位于DNA上，碱基构成相同
D．遗传信息位于DNA上，遗传密码位于mRNA上，碱基构成不同
答案 D
解析 遗传信息是DNA分子上脱氧核苷酸的排列顺序。RNA分为mRNA、tRNA和rRNA，mRNA上具有密码子，tRNA具有运载氨基酸的作用。构成DNA的碱基是A、T、G、C，构成RNA的碱基是A、U、G、C，故它们的碱基构成不同。
考向二 转录、翻译和复制过程的分析
3．(2020·张家口市宣化第一中学高三月考)如图为基因表达过程的示意图，下列叙述正确的是( )
A．①是DNA，其双链均可作为②的转录模板
B．②上有n个碱基，则新形成的肽链含有n－1个肽键
C．③是核糖体，翻译过程将由3′向5′方向移动
D．④是tRNA，能识别mRNA上的密码子
答案 D
解析 ①是DNA，转录时只以DNA一条链为模板，A错误；不考虑终止密码时，mRNA上碱基数量∶氨基酸数量＝3∶1，所以②上有n个碱基，则新形成的肽链最多含有－1个肽键，B错误；③是核糖体，由图可知翻译过程核糖体将由mRNA的5′向3′方向移动，C错误；④是tRNA，能识别mRNA上的密码子并转运相应的氨基酸，D正确。
4．下图甲、乙表示某生物遗传信息传递和表达过程，下列叙述正确的是( )
A．甲、乙所示过程可在细胞同一场所发生
B．甲过程需要4种核糖核苷酸、酶、能量等条件
C．图乙所示碱基配对情况相同
D．图乙过程合成的肽链长度不同
答案 A
解析 甲图表示DNA的复制，乙图表示同时进行的转录和翻译，甲、乙所示过程可以发生在原核细胞的同一场所，A正确；甲图表示DNA的复制，需要的原料是四种脱氧核苷酸，B错误；图乙中的转录和翻译过程碱基配对情况不完全相同，C错误；图乙合成的各条肽链是以同一条mRNA为模板合成的，其长度相等，D错误。
方法技巧 “三步”判断真、原核细胞的DNA复制、转录及翻译
考向三 基因表达中的有关计算
5．(2019·泰安质检)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。则其模板DNA分子的A＋T数、合成蛋白质时脱去的水分子数分别是(不考虑终止密码)( )
A．m、(m/3)－1 B．m、(m/3)－2
C．2(m－n)、(m/3)－1 D．2(m－n)、(m/3)－2
答案 D
解析 mRNA分子中有m个碱基，其中G＋C的数目为n个，则A＋U的数目为(m－n)个，故模板DNA中A＋T数目为2(m－n)个。根据mRNA碱基数目∶蛋白质中氨基酸数目＝3∶1可知，氨基酸数目为m/3个。脱去水分子数＝氨基酸数－肽链数＝(m/3)－2。
6．已知一个由2条肽链组成的蛋白质分子，共有肽键198个，控制翻译该蛋白质分子的mRNA中A和U共占25%，则控制转录该mRNA的DNA分子中，C与G应该共有(不考虑终止密码)( )
A．600个 B．700个 C．800个 D．900个
答案 D
解析 根据由2条肽链组成的蛋白质分子共有肽键198个，可知该蛋白质由200个氨基酸组成，则翻译形成该蛋白质的mRNA分子中含有600个碱基，转录该mRNA的DNA分子含有1 200个碱基。mRNA中A和U共占25%，可知A＋U＝150(个)，则转录形成该mRNA的DNA模板链上T＋A＝150(个)，DNA分子中非模板链上A＋T＝150(个)，整个DNA分子中A＋T＝300(个)，则该DNA分子中C＋G＝1 200－300＝900(个)。
考点二 中心法则及基因与性状的关系
1．中心法则
(1)提出者：克里克。
(2)补充后的内容图解
(3)不同类型生物遗传信息的传递
①能分裂的细胞生物及噬菌体等DNA病毒遗传信息的传递
②具有RNA复制功能的RNA病毒(如烟草花叶病毒)遗传信息的传递
③具有逆转录功能的RNA病毒(如艾滋病病毒)遗传信息的传递
④高度分化的细胞遗传信息的传递
2．基因控制性状的途径
(1)直接控制途径(用文字和箭头表示)
基因蛋白质的结构生物体的性状(完善实例分析如下)
(2)间接控制途径(用文字和箭头表示)
基因酶的合成代谢过程生物体的性状(完善实例分析如下)
①白化病致病机理图解
②豌豆的圆粒和皱粒的形成机理图解
教材中的隐性知识 (1)源于必修2 P70“细胞质基因”：线粒体和叶绿体中的DNA，都能够进行半自主自我复制，并通过转录和翻译控制某些蛋白质的合成。
(2)源于P78“知识迁移”：四环素、链霉素、氯霉素、红霉素等抗生素能抑制细菌的生长，它们有的能干扰细菌核糖体的形成，有的能阻止tRNA和mRNA结合。
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(下图)，判断下列相关叙述：
(1)合成子代病毒蛋白质外壳的完整过程至少要经过d、b、c环节( √ )
(2)通过d形成的DNA可以整合到宿主细胞的染色体DNA上( √ )
(3)d和e过程需要的原料分别是脱氧核苷酸和核糖核苷酸( √ )
(4)HIV侵染细胞时，病毒中的蛋白质不会进入宿主细胞( × )
(5)HIV的遗传信息传递中只有A—U的配对，不存在A—T的配对( × )
下图为人体内基因对性状的控制过程：
(1)①②③途径说明基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物体的性状。
(2)①②④⑤途径说明基因通过控制蛋白质的结构，直接控制生物体的性状。
考向一 分析遗传信息传递过程
7．下图为遗传信息传递和表达的途径，下表为几种抗生素的作用原理。结合图表分析，下列说法正确的是( )
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解旋酶的活性(可促进DNA螺旋化)
红霉素
能与核糖体结合
利福平
抑制RNA聚合酶的活性
A.环丙沙星和红霉素都能抑制②③过程
B．青霉素和利福平均不能抑制细菌的①过程
C．结核杆菌的④⑤过程都发生在细胞质中
D．①～⑤过程可发生在人体的健康细胞中
答案 B
解析 DNA复制过程需要解旋酶，所以环丙沙星可以抑制①过程，红霉素与核糖体结合，干扰mRNA与核糖体结合，只抑制③过程，A项错误；据表可知，青霉素抑制的应该是合成细胞壁的酶的活性，不能抑制①过程，只有转录过程需要RNA聚合酶，所以利福平只可抑制②过程，不能抑制①过程，B项正确；细菌细胞中不发生④⑤过程，④⑤过程只发生在RNA病毒的遗传信息传递过程中，C项错误；人体健康的细胞中只发生①②③过程，D项错误。
8．新冠病毒(SARS－CoV－2)和肺炎双球菌均可引发肺炎，两者结构不同。新冠病毒是具外套膜的正链单股RNA病毒，其遗传物质是目前所有RNA病毒中最大的，该病毒在宿主细胞内的增殖过程如图所示，a～e表示相应的生理过程。下列有关叙述正确的是( )
A．新冠病毒与肺炎双球菌均需利用人体细胞内的核糖体进行蛋白质合成
B．新冠病毒与肺炎双球菌二者的遗传物质都没有与组蛋白相结合
C．新冠病毒在宿主细胞内形成子代的过程可以体现中心法则的全过程
D．a～e过程均存在A—U的形成和解开，图中的mRNA与RNA(＋)序列相同
答案 B
解析 新冠病毒以人体为宿主，需要利用人体细胞的核糖体、原料、酶、能量等，但肺炎双球菌为细菌，能够使用自身的核糖体合成蛋白质，可以独立生存不需要宿主细胞，A错误；组蛋白是染色体中的主要组成成分，新冠病毒与肺炎双球菌均不含染色体，都没有组蛋白，B正确；新冠病毒形成子代没有体现中心法则中RNA逆转录过程，C错误；a～e过程均有A—U的碱基配对和碱基分开过程，图中mRNA序列比RNA(＋)短，D错误。
考向二 辨析基因对性状的控制过程
9．(2020·梧州模拟)囊性纤维病是由编码细胞膜上CFTR蛋白(主动转运氯离子的载体蛋白)的基因发生突变引起，该突变使CFTR蛋白在第508位缺少了苯丙氨酸，进而导致氯离子运输障碍，使得氯离子在细胞内积累。下列有关该病的叙述，不正确的是( )
A．该病例说明基因能通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状
B．CFTR蛋白缺少了苯丙氨酸说明编码的基因发生了碱基对的缺失
C．氯离子在细胞内积累会导致细胞内液渗透压上升使水分子出细胞受阻碍
D．编码CFTR蛋白的基因存在多种突变形式，体现了基因突变的随机性
答案 D
解析 编码CFTR蛋白的基因存在多种突变形式，体现了基因突变的不定向性，D错误。
10．(2020·张家口市宣化第一中学高三月考)如图表示某些细菌合成精氨酸的途径，从图中可以得出的结论是( )
A．若产生中间产物Ⅰ为依赖型突变细菌，则可能是控制酶1合成的基因发生突变
B．这三种酶基因有可能位于一对同源染色体上
C．这些细菌的精氨酸的合成是由3对等位基因共同控制的
D．若控制酶1合成的基因不表达，则控制酶2合成的基因和控制酶3合成的基因也不表达
答案 A
解析 若产生中间产物Ⅰ为依赖型突变细菌，其自身不能合成中间产物Ⅰ，说明可能是控制酶1合成的基因发生突变，A正确。
题后归纳 基因与性状的关系
1．核心概念
(1)(必修2 P61)基因的表达：基因通过指导蛋白质的合成来控制性状的过程。
(2)(必修2 P63)转录：RNA是在细胞核中，以DNA的一条链为模板合成的，这一过程称为转录。
(3)(必修2 P64)翻译：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，这一过程叫做翻译。
(4)(必修2 P64) 密码子：mRNA上3个相邻的碱基决定1个氨基酸，每3个这样的碱基称做1个密码子。
(5)(必修2 P66) 反密码子：tRNA的一端可以与mRNA上的密码子互补配对的3个碱基。
2．教材结论性语句
(1)(必修2 P69～70)基因可通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物体的性状；基因还能通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。
(2)(必修2 P70)基因与性状的关系并不都是简单的线性关系。
1．(2020·全国Ⅲ，1)关于真核生物的遗传信息及其传递的叙述，错误的是( )
A．遗传信息可以从DNA流向RNA，也可以从RNA流向蛋白质
B．细胞中以DNA的一条单链为模板转录出的RNA均可编码多肽
C．细胞中DNA分子的碱基总数与所有基因的碱基数之和不相等
D．染色体DNA分子中的一条单链可以转录出不同的RNA分子
答案 B
解析 根据中心法则可知，DNA可以经过转录形成RNA，即遗传信息从DNA流向了RNA，RNA可以做模板进行翻译，即遗传信息从RNA流向了蛋白质，A项正确；转录形成的RNA有三种，即mRNA、tRNA和rRNA，其中可以编码多肽的只有mRNA，B项错误；基因是有遗传效应的DNA片段，所以细胞中DNA分子的碱基总数大于所有基因的碱基数之和，两者不相等，C项正确；转录是以基因为单位进行的，一个DNA分子中含有多个基因，所以染色体DNA分子中的一条单链可以转录出不同的RNA分子，D项正确。
2．(2020·全国Ⅲ，3)细胞内有些tRNA分子的反密码子中含有稀有碱基次黄嘌呤(I)。含有I的反密码子在与mRNA中的密码子互补配对时，存在如图所示的配对方式(Gly表示甘氨酸)。下列说法错误的是( )
A．一种反密码子可以识别不同的密码子
B．密码子与反密码子的碱基之间通过氢键结合
C．tRNA分子由两条链组成，mRNA分子由单链组成
D．mRNA中的碱基改变不一定造成所编码氨基酸的改变
答案 C
解析 由于某些tRNA分子的反密码子中含有I，可使一种反密码子识别不同的密码子，例如题图中的一种反密码子可以识别三种不同的密码子，A项正确；密码子与反密码子的结合是遵循碱基互补配对原则的，碱基之间通过氢键连接，B项正确；tRNA和mRNA都是单链，tRNA分子可通过盘曲折叠形成三叶草形结构，C项错误；由于密码子具有简并性，所以mRNA中碱基改变前后所编码的可能是同一种氨基酸，不一定造成所编码氨基酸的改变，图中信息也可以说明，虽然密码子不同，但是对应的都是甘氨酸，D项正确。
3．(2019·全国Ⅰ，2)用体外实验的方法可合成多肽链。已知苯丙氨酸的密码子是UUU，若要在体外合成同位素标记的多肽链，所需的材料组合是( )
①同位素标记的tRNA ②蛋白质合成所需的酶 ③同位素标记的苯丙氨酸 ④人工合成的多聚尿嘧啶核苷酸 ⑤除去了DNA和mRNA的细胞裂解液
A．①②④ B．②③④
C．③④⑤ D．①③⑤
答案 C
解析 蛋白质合成需要mRNA模板、游离的氨基酸、核糖体、tRNA以及相关酶等。人工合成的多聚尿嘧啶核苷酸可作为合成多肽链的模板；要获得同位素标记的多肽链，需要使用同位素标记的氨基酸；除去了DNA和mRNA的细胞裂解液中含有核糖体、tRNA以及相关酶等，C项符合题意。
4．(2017·全国Ⅲ，1)下列关于真核细胞中转录的叙述，错误的是( )
A．tRNA、rRNA和mRNA都从DNA转录而来
B．同一细胞中两种RNA的合成有可能同时发生
C．细胞中的RNA合成过程不会在细胞核外发生
D．转录出的RNA链与模板链的相应区域碱基互补
答案 C
解析 转录是以DNA的一条链为模板，以核糖核苷酸为原料合成RNA的过程，包括tRNA、rRNA和mRNA三种，A正确；不同的RNA由不同的基因转录而来，所以同一细胞中两种RNA的合成有可能同时发生，B正确；细胞中的RNA合成过程主要在细胞核内发生，在线粒体和叶绿体中也能进行转录合成RNA，C错误；转录时遵循碱基互补配对原则，所以转录出的RNA链与模板链的相应区域碱基互补，D正确。
5．(2020·全国Ⅱ，29)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______________。
氨基酸
密码子
色氨酸
UGG
谷氨酸
GAA
GAG
酪氨酸
UAC
UAU
组氨酸
CAU
CAC
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
解析 (1)以mRNA为模板翻译合成蛋白质时，还需要tRNA作为氨基酸的运载工具，另外，rRNA参与构成的核糖体为蛋白质的合成场所。(2)mRNA在细胞核中合成后，需经过核孔进入细胞质中与核糖体结合，执行翻译功能。RNA聚合酶的化学本质是蛋白质，是在细胞质中的核糖体上合成的，其合成后需经过核孔进入细胞核中参与转录过程。(3)小肽的编码序列为mRNA的碱基序列，其上有决定氨基酸的密码子，因此编码序列中的UAC对应的氨基酸是酪氨酸，GAA对应的氨基酸是谷氨酸，CAU对应的氨基酸是组氨酸，UGG对应的氨基酸是色氨酸。因谷氨酸、酪氨酸和组氨酸不仅仅对应一种密码子，故若该小肽对应的DNA序列有3处碱基发生了替换，但小肽的氨基酸序列不变，则对照已知的密码子表，可判断是该小肽对应的mRNA上编码序列由UACGAACAUUGG变为UAUGAGCACUGG。
课时精练
一、选择题
1．下列关于RNA的叙述，正确的是( )
A．75个碱基组成的tRNA，其上含有25个反密码子
B．900个碱基组成的mRNA，其上含有的密码子均决定氨基酸
C．结核杆菌的rRNA的形成与核仁密切相关
D．人体的不同细胞中，mRNA的种类不一定相同
答案 D
解析 一个tRNA上只有1个反密码子，A错误；mRNA上终止密码不对应氨基酸，B错误；结核杆菌是原核细胞，没有细胞核，也没有核仁，C错误；人体的不同细胞中，不同的基因选择性表达，也有部分相同基因表达，所以mRNA的种类不一定相同，D正确。
2．下图为翻译过程中搬运原料的工具tRNA，其反密码子的读取方向为“3′端→5′端”，其他数字表示核苷酸的位置。下表为四种氨基酸对应的全部密码子。下列叙述正确的是( )
A．转录过程中也需要搬运原料的工具tRNA
B．该tRNA中含有氢键，由两条链构成
C．该tRNA在翻译过程中可搬运苏氨酸
D．氨基酸与反密码子都是一一对应的
答案 C
解析 转录过程不需要tRNA的参与，A错误；tRNA中含有氢键，由一条链构成，B错误；该tRNA的反密码子的读取方向为“3′端→5′端”，即UGG，对应的密码子为ACC，编码苏氨酸，C正确；有些氨基酸对应的密码子不止一个，因此与反密码子不是一一对应关系，D错误。
3．图中①、②、③分别表示相应的结构或物质，Asn、Ser、Gly为三种氨基酸，分别是天冬酰胺(C4H8O3N2)、丝氨酸(C3H7O3N)、甘氨酸(C2H5O2N)，以下说法错误的是( )
A．结构①中发生氨基酸的脱水缩合
B．决定图中天冬酰胺的密码子是AAC
C．结构②沿着结构③移动，读取密码子
D．天冬酰胺R基C、H、O个数比为2∶4∶1
答案 C
解析 结构①是核糖体，是合成蛋白质的场所，在核糖体中会发生氨基酸的脱水缩合，A正确；密码子是mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基，天冬酰胺的密码子是AAC，B正确；结构②③分别是tRNA和mRNA，翻译时核糖体沿着mRNA移动读取密码子，C错误；氨基酸的分子式为C2H4O2NR，天冬酰胺的分子式为C4H8O3N2，则R基团中C、H、O三种元素的比为2∶4∶1，D正确。
4．(2020·福建三明一中高三开学考试)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( )
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
答案 C
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，A错误；根据mRNA的长度可判断转录方向为从右到左，B错误；原核细胞由于没有核膜的阻断，所以可以边转录边翻译，C正确；一个DNA能转录产生多条RNA，也可表达出多条多肽链，D错误。
5．(2021·惠州模拟)下图是真核细胞内某基因的表达过程示意图。下列叙述正确的是( )
A．基因的转录需要DNA聚合酶的催化
B．翻译过程需要成熟的mRNA、tRNA、氨基酸、ATP、核糖体等
C．说明基因与多肽链是一一对应的关系
D．成熟mRNA上具有启动子、终止子
答案 B
解析 基因的转录需要RNA聚合酶的催化，A项错误；图中一个基因控制合成两种多肽链，C项错误；成熟mRNA上具有起始密码和终止密码，启动子、终止子在DNA上，D项错误。
6．如图所示，下列有关叙述不正确的是( )
A．甲是DNA，乙为RNA，此过程要以甲为模板，酶为RNA聚合酶
B．甲是DNA，乙为DNA，此过程要以甲为模板，酶为DNA聚合酶和解旋酶
C．甲是RNA，乙为DNA，此过程为转录，原料为脱氧核苷酸
D．甲是RNA，乙为蛋白质，此过程为翻译，原料为氨基酸
答案 C
解析 根据图示，若甲是DNA，乙为RNA，则此过程表示转录，需要以甲为模板，酶为RNA聚合酶，A项正确；若甲是DNA，乙为DNA，此过程表示DNA复制，需要以甲为模板，酶为DNA聚合酶和解旋酶，B项正确；若甲是RNA，乙为DNA，此过程为逆转录，原料为脱氧核苷酸，C项错误。
7．某生物体内进行的遗传信息传递过程如图所示，下列相关叙述正确的是( )
A．a和b过程的碱基互补配对方式完全相同
B．c过程还需rRNA的参与，其合成离不开核仁
C．c过程必须由61种tRNA将20种氨基酸运输到核糖体中
D．mRNA上的密码子与tRNA上的反密码子不是完全对应关系
答案 D
8．2017年的诺贝尔生理学或医学奖颁给了美国的三位科学家，他们发现果蝇的昼夜节律与PER蛋白浓度的变化有关。下图表示PER蛋白作用的部分过程，有关叙述错误的是( )
A．PER蛋白可反馈抑制per基因的转录
B．per mRNA的合成过程不会在细胞核外发生
C．PER蛋白与TIM蛋白结合后穿过核膜进入细胞核
D．一个per mRNA分子上可结合多个核糖体同时进行多条相同肽链的合成
答案 C
解析 据图分析可知，PER蛋白与TIM蛋白结合后，进入细胞核，反馈抑制per基因的转录，A正确；因为per 基因存在于细胞核内，因此per mRNA的合成只能发生在细胞核内，B正确；PER蛋白与TIM蛋白结合后通过核孔进入细胞核，C错误；在合成蛋白质时，多个核糖体可以相继结合到per mRNA分子上，形成多聚核糖体，这样可以同时进行多条相同肽链的合成，提高蛋白质的翻译效率，D正确。
9．给兔子喂养某种食物后，在其体内检测出了来自该食物的微小RNA，这种RNA不能编码蛋白质，但可与兔子的M基因转录产生的mRNA结合，并抑制它的功能，最终引起兔子患病。下列说法正确的是( )
A．M基因的表达不遵循中心法则
B．兔子因缺少M基因控制合成的蛋白质而患病
C．在兔子体内，微小RNA及M基因转录的mRNA都能与核糖体结合
D．微小RNA通过G与C、A与T配对方式与M基因转录的mRNA结合
答案 B
解析 M基因的表达遵循中心法则，A错误；微小RNA不能编码蛋白质，但可与兔子的M基因转录产生的mRNA结合，从而阻止M基因的翻译过程，影响相关蛋白质的合成，引起兔子患病，B正确；在兔子体内，由于微小RNA与M基因转录的mRNA结合，导致M基因转录的mRNA不能与核糖体结合完成翻译过程，C错误；微小RNA与M基因的mRNA中都不存在碱基T，两者结合时，不存在A与T配对，D错误。
10．如图为体外处理“蛋白质—DNA复合体”获得DNA片段信息的过程图。下列相关叙述错误的是( )
A．过程①的酶作用于磷酸二酯键
B．过程①、②两种酶的作用体现了生物分子能特异性结合的特点
C．若该复合体中的蛋白质为RNA聚合酶，则其识别的序列是mRNA的起始密码
D．若该复合体是染色体片段，则不可能存在于原核细胞的拟核中
答案 C
解析 过程①的DNA酶可水解DNA分子，其作用部位是磷酸二酯键，A正确；若该“蛋白质—DNA复合体”中的蛋白质为RNA聚合酶，则其识别并结合的序列是DNA中的启动子，C错误；原核细胞不含染色体，D正确。
11．Qβ噬菌体的遗传物质(Qβ RNA)是一条单链RNA。当噬菌体侵染大肠杆菌后，Qβ RNA立即作为模板翻译出成熟蛋白、外壳蛋白和RNA复制酶(如图所示)，然后利用该复制酶复制Qβ RNA。下列叙述正确的是( )
A．Qβ RNA的复制需经历一个逆转录过程
B．Qβ RNA的复制需经历形成双链RNA的过程
C．一条Qβ RNA模板只能翻译出一条肽链
D．Qβ RNA复制后，复制酶基因才能进行表达
答案 B
解析 Qβ RNA的复制不需要经历逆转录过程，是由单链复制成双链，再形成一条与原来的单链相同的子代RNA，A项错误、B项正确；由图可以看出，一条Qβ RNA模板翻译出的肽链不止一条，可翻译出多条多肽链，C项错误；由题意可知，Qβ RNA复制酶基因的表达在Qβ RNA的复制之前，有了Qβ RNA复制酶，Qβ RNA的复制才能进行，D项错误。
二、非选择题
12．(2020·南通模拟)当某些基因转录形成的mRNA分子难与模板链分离时，会形成RNA－DNA杂交体，这时非模板链、RNA－DNA杂交体共同构成R环结构。研究表明R环结构会影响DNA复制、转录和基因的稳定性等。如图是原核细胞DNA复制及转录相关过程的示意图。请回答下列问题：
(1)酶C是____________。与酶A相比，酶C除能催化核苷酸之间形成磷酸二酯键外，还能催化________断裂。
(2)R环结构通常出现在DNA非转录模板链上含较多碱基G的片段，R环中含有碱基G的核苷酸有________________________________________________________________________
_____________________________________________，富含G的片段容易形成R环的原因是
_______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________。
对这些基因而言，R环是否出现可作为________________的判断依据。
(3)研究发现原核细胞DNA复制速率和转录速率相差很大。当DNA复制和基因转录同向进行时，如果转录形成R环，则DNA复制会被迫停止，这是由于________________________。R环的形成会降低DNA的稳定性，如非模板链上胞嘧啶转化为尿嘧啶，经________次DNA复制后开始产生碱基对C—G替换为________的突变基因。
答案 (1)RNA聚合酶 氢键 (2)鸟嘌呤脱氧核苷酸和鸟嘌呤核糖核苷酸 模板链与mRNA之间形成的氢键比例高，mRNA不易脱离模板链 基因是否转录(或表达) (3)R环阻碍解旋酶(酶B)的移动 2 T—A
解析 (1)酶C是RNA聚合酶。酶C催化氢键断裂的同时，也能催化核苷酸之间形成磷酸二酯键。(2)R环包括DNA链和RNA链，含有碱基G的核苷酸有鸟嘌呤脱氧核苷酸和鸟嘌呤核糖核苷酸，富含G的片段模板链与mRNA之间形成的氢键比例高，mRNA不易脱离模板链，容易形成R环。R环是否出现可作为基因是否转录(或表达)的判断依据。(3)转录形成R环，R环会阻碍解旋酶(酶B)的移动，使DNA复制被迫停止。DNA的复制为半保留复制，如果非模板链上胞嘧啶转化为尿嘧啶，经第1次复制该位点碱基对变为U—A，经第2次复制该位点碱基对变为T—A。
13．如图①～③分别表示人体细胞中发生的3种生物大分子的合成过程。请回答下列问题：
(1)细胞中过程②发生的主要场所是__________。
(2)已知过程②的α链中鸟嘌呤与尿嘧啶之和占碱基总数的54%，α链及其模板链对应区段的碱基中鸟嘌呤分别占29%、19%，则与α链对应的DNA区段中腺嘌呤所占的碱基比例为________。
(3)由于基因中一个碱基对发生替换，而导致过程③合成的肽链中第8位氨基酸由异亮氨酸(密码子有AUU、AUC、AUA)变成苏氨酸(密码子有ACU、ACC、ACA、ACG)，则该基因的这个碱基对替换情况是__________________________________。
(4)在人体内成熟的红细胞、浆细胞、记忆细胞、效应T细胞中，能发生过程②、③而不能发生过程①的细胞是______________________________。
(5)人体不同组织细胞的相同DNA进行过程②时启用的起始点____________ (填“都相同”“都不同”或“不完全相同”)，其原因是_________________________________。
答案 (1)细胞核 (2)26% (3)T∥A替换为C∥G(或A∥T替换为G∥C) (4)浆细胞和效应T细胞 (5)不完全相同 不同组织细胞中基因进行选择性表达
解析 (1)过程②属于转录过程，发生的主要场所是细胞核。(2)α链是mRNA，其中G占29%，U占25%，根据碱基互补配对原则，其模板链中C占29%、A占25%，又因模板链中G占19%，则T占(1－29%－25%－19%)＝27%，则α链对应的双链DNA中A占(25%＋27%)÷2＝26%。(3)该基因突变是由于一个碱基对的改变引起的，故异亮氨酸的密码子中第二个碱基U变成了碱基C，成为苏氨酸的密码子，相应的则是基因中T∥A替换为C∥G(或A∥T替换为G∥C)。(4)DNA复制发生在细胞分裂过程中，浆细胞和效应T细胞能转录、翻译形成蛋白质，但不能发生DNA复制，人体内成熟红细胞不能发生DNA复制、转录和翻译过程，记忆细胞能发生DNA复制、转录和翻译过程。(5)由于基因的选择性表达，人体不同细胞中相同DNA转录的起始点不完全相同。
14．为了探究DNA的转录过程，有人在实验室中进行了如下模拟实验，请分析回答相关问题：
实验方案：将从大肠杆菌中提取的RNA聚合酶加入含有足量的四种核糖核苷酸的试管中，并将试管放在适宜温度条件下培养，一段时间后，测定其中的RNA含量。
(1)该实验中能否检测出RNA？______(填“能”或“不能”)，原因是___________________
_______________________________________________________________________________。
(2)人们通过研究发现，有些抗生素能阻断细菌细胞内蛋白质的合成，从而抑制细菌的繁殖。现发现一种新型抗生素，请你根据上述模拟实验的方法，探究这种抗生素能否阻断细菌和人体DNA的转录过程。
实验步骤：
第一步：取A、B、C、D 4支试管，各加入足量的ATP、4种核糖核苷酸和相关的酶。
第二步：向A试管中滴加适量一定浓度的抗生素溶液，B试管中滴加______________，同时向A、B试管中加入等量且相同的细菌DNA。
第三步：_______________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
第四步：将A、B、C、D 4支试管放在_____________________________________________
的条件下培养一段时间后，检测4支试管中_________________________________________
______________。
预期实验结果并得出实验结论：
该实验有可能会出现____种实验结果，如果出现_____________________________________
_______________________________________________________________________________，
则说明该抗生素只阻断细菌DNA的转录，不阻断人体DNA的转录。
答案 (1)不能 缺乏DNA模板和ATP(能量) (2)等量的蒸馏水 向C试管滴加适量一定浓度的抗生素溶液，D试管中滴加等量的蒸馏水，同时C、D试管中加入等量且相同的人体DNA 相同且适宜 有无RNA生成 4 A试管中无RNA生成，B试管中有RNA生成，C、D试管均有RNA生成
解析 (1)由于在实验中只有RNA聚合酶和四种核糖核苷酸，没有DNA模板和ATP等，所以在适宜温度条件下培养一段时间后，不能检测出RNA。
(2)实验步骤：
第二步：本实验的目的是探究某种抗生素能否阻断某种细菌DNA和人体DNA的转录过程。因此该实验的自变量为是否加入某种抗生素，即向A试管中加入适量某种抗生素溶液，向B试管中加入等量的蒸馏水，同时向A、B试管中加入等量且相同的细菌DNA(作为转录的模板)。
第三步：向C试管滴加适量一定浓度的抗生素溶液，D试管中滴加等量的蒸馏水，同时向C、D试管中加入等量且相同的人体DNA。
第四步：把A、B、C、D 4支试管放在相同且适宜的条件下培养一段时间后，检测4支试管中有无RNA生成。
预期实验结果并得出实验结论：可能出现4种结果(①能阻断细菌DNA转录不能阻断人体DNA转录；②能阻断细菌DNA转录也能阻断人体DNA转录；③不能阻断细菌DNA转录也不能阻断人体DNA转录；④不能阻断细菌DNA转录但能阻断人体DNA转录)。若该抗生素只能阻断细菌DNA的转录，不能阻断人体DNA的转录，则A试管中无RNA生成而B试管中有RNA生成，C、D试管均有RNA生成。
第19讲 基因的表达
[目标要求] 1.遗传信息的转录和翻译。2.基因与性状的关系。
考点一 遗传信息的转录和翻译
1．RNA的结构与功能
2．遗传信息的转录
(1)概念：以DNA的一条链为模板，按碱基互补配对原则合成RNA的过程。
(2)场所：主要是细胞核，在叶绿体、线粒体中也能发生转录过程。
(3)过程
(4)产物：信使RNA、核糖体RNA、转运RNA。
教材中的隐性知识 源于必修2 P63“图4－4”
(1)遗传信息的转录过程中也有DNA的解旋过程，该过程不需要(填“需要”或“不需要”)解旋酶。
(2)一个基因转录时以基因的一条链为模板，一个DNA分子上的所有基因的模板链不一定(填“一定”或“不一定”)相同。
(3)转录方向的判定方法：已合成的mRNA释放的一端为转录的起始方向。
3．遗传信息的翻译
(1)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的过程。
(2)密码子
①概念：mRNA上3个相邻的碱基决定1个氨基酸，每3个这样的碱基称为1个密码子。
②种类：64种，其中决定氨基酸的密码子有61种，终止密码子有3种。
③密码子与反密码子的比较
项目
密码子
反密码子
位置
mRNA
tRNA
作用
直接决定蛋白质中氨基酸的序列
识别密码子，转运氨基酸
特点
与DNA模板链上的碱基互补
与mRNA中密码子的碱基互补
教材中的隐性知识 源于必修2 P66“图4－5”
a．tRNA含有(填“含有”或“不含有”)氢键，一个tRNA分子中不是(填“是”或“不是”)只有三个碱基。
b．反密码子的读取方向为由氨基酸连接端开始读(由长臂端向短臂端读取)。
(3)过程
(4)产物：多肽蛋白质。
(1)rRNA是核糖体的组成成分，原核细胞中可由核仁参与合成( × )
(2)RNA有传递遗传信息、催化反应和转运物质等功能( √ )
(3)mRNA上的GCA在人细胞中和小麦细胞中决定的是同一种氨基酸( √ )
(4)转录和翻译过程都存在T—A、A—U、G—C的碱基配对方式( × )
(5)一个DNA只能控制合成一种蛋白质( × )
(6)细菌的一个基因转录时两条DNA链可同时作为模板，提高转录效率( × )
(7)DNA复制和转录时，其模板都是DNA的一整条链( × )
(1)(源于必修2 P62～63“正文”)RNA适合做信使的原因是RNA由核苷酸连接而成，可以储存遗传信息；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。
(2)分析DNA转录和翻译过程
①图中翻译方向是从左向右，判断依据是多肽链的长短，长的翻译在前。
②图示信息显示一条mRNA可结合多个核糖体，其意义是少量的mRNA分子可以迅速合成出大量的蛋白质。
③翻译过程中，核糖体在mRNA上移动并依次读取密码子，进行肽链的合成，直到读取到mRNA上的终止密码，合成才能终止。从核糖体上脱落下来的是有特定功能的成熟蛋白质吗？
提示 刚从核糖体上脱落下来的只能称之为多肽，必须经过一定的加工才能成为具有特定功能的成熟蛋白质。
1．遗传信息、密码子、反密码子及与氨基酸的关系
(1)遗传信息、密码子与反密码子之间的联系
(2)密码子、tRNA和氨基酸之间的对应关系
①一种密码子只能决定一种氨基酸，一种tRNA只能转运一种氨基酸。
②每种氨基酸对应一种或几种密码子(密码子的简并性)，可由一种或几种tRNA转运。
2．DNA复制、转录和翻译的区别
项目
复制
转录
翻译
作用
传递遗传信息
表达遗传信息
时间
细胞分裂的间期
个体生长发育的整个过程
场所
主要在细胞核
主要在细胞核
细胞质的核糖体
模板
DNA的两条单链
DNA的一条链
mRNA
原料
4种脱氧核苷酸
4种核糖核苷酸
20种氨基酸
能量
都需要
酶
解旋酶、DNA聚合酶
RNA聚合酶
多种酶
产物
2个双链DNA分子
一个单链RNA
多肽链(或蛋白质)
产物去向
传递到2个细胞或子代
通过核孔进入细胞质
组成细胞结构蛋白或功能蛋白
特点
边解旋边复制，半保留复制
边解旋边转录，转录后DNA恢复原状
翻译结束后，mRNA被降解成单体
碱基配对
A—T、T—A，
C—G、G—C
A—U、T—A，
C—G、G—C
A—U、U—A，
C—G、G—C
3.基因表达过程中碱基数和氨基酸数之间的关系
DNA碱基数∶mRNA碱基数∶氨基酸数＝6∶3∶1。
特别提醒 实际基因表达过程中的数量关系不符合6∶3∶1的原因
(1)DNA中有的片段无遗传效应，不能转录出mRNA。
(2)在基因中，有的片段起调控作用，不转录。
(3)合成的肽链在加工过程中可能会被剪切掉部分氨基酸。
(4)转录出的mRNA中有终止密码，终止密码不编码氨基酸。
考向一 遗传信息、密码子、反密码子的分析
1．下列有关遗传信息、密码子和反密码子的叙述，错误的是( )
A．DNA中的遗传信息通过转录传递给mRNA
B．一种密码子在不同细胞中决定不同种氨基酸
C．不同密码子编码同种氨基酸可增强密码子的容错性
D．反密码子是tRNA中与mRNA碱基互补配对的三个碱基
答案 B
解析 密码子具有通用性，生物界共用一套遗传密码，即一种密码子在不同细胞中决定同一种氨基酸，B错误。
2．下列关于遗传信息和遗传密码在核酸中的位置和碱基构成的叙述中，正确的是( )
A．遗传信息位于mRNA上，遗传密码位于DNA上，碱基构成相同
B．遗传信息位于DNA上，遗传密码位于mRNA、tRNA或rRNA上，碱基构成相同
C．遗传信息和遗传密码都位于DNA上，碱基构成相同
D．遗传信息位于DNA上，遗传密码位于mRNA上，碱基构成不同
答案 D
解析 遗传信息是DNA分子上脱氧核苷酸的排列顺序。RNA分为mRNA、tRNA和rRNA，mRNA上具有密码子，tRNA具有运载氨基酸的作用。构成DNA的碱基是A、T、G、C，构成RNA的碱基是A、U、G、C，故它们的碱基构成不同。
考向二 转录、翻译和复制过程的分析
3．(2020·张家口市宣化第一中学高三月考)如图为基因表达过程的示意图，下列叙述正确的是( )
A．①是DNA，其双链均可作为②的转录模板
B．②上有n个碱基，则新形成的肽链含有n－1个肽键
C．③是核糖体，翻译过程将由3′向5′方向移动
D．④是tRNA，能识别mRNA上的密码子
答案 D
解析 ①是DNA，转录时只以DNA一条链为模板，A错误；不考虑终止密码时，mRNA上碱基数量∶氨基酸数量＝3∶1，所以②上有n个碱基，则新形成的肽链最多含有－1个肽键，B错误；③是核糖体，由图可知翻译过程核糖体将由mRNA的5′向3′方向移动，C错误；④是tRNA，能识别mRNA上的密码子并转运相应的氨基酸，D正确。
4．下图甲、乙表示某生物遗传信息传递和表达过程，下列叙述正确的是( )
A．甲、乙所示过程可在细胞同一场所发生
B．甲过程需要4种核糖核苷酸、酶、能量等条件
C．图乙所示碱基配对情况相同
D．图乙过程合成的肽链长度不同
答案 A
解析 甲图表示DNA的复制，乙图表示同时进行的转录和翻译，甲、乙所示过程可以发生在原核细胞的同一场所，A正确；甲图表示DNA的复制，需要的原料是四种脱氧核苷酸，B错误；图乙中的转录和翻译过程碱基配对情况不完全相同，C错误；图乙合成的各条肽链是以同一条mRNA为模板合成的，其长度相等，D错误。
方法技巧 “三步”判断真、原核细胞的DNA复制、转录及翻译
考向三 基因表达中的有关计算
5．(2019·泰安质检)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。则其模板DNA分子的A＋T数、合成蛋白质时脱去的水分子数分别是(不考虑终止密码)( )
A．m、(m/3)－1 B．m、(m/3)－2
C．2(m－n)、(m/3)－1 D．2(m－n)、(m/3)－2
答案 D
解析 mRNA分子中有m个碱基，其中G＋C的数目为n个，则A＋U的数目为(m－n)个，故模板DNA中A＋T数目为2(m－n)个。根据mRNA碱基数目∶蛋白质中氨基酸数目＝3∶1可知，氨基酸数目为m/3个。脱去水分子数＝氨基酸数－肽链数＝(m/3)－2。
6．已知一个由2条肽链组成的蛋白质分子，共有肽键198个，控制翻译该蛋白质分子的mRNA中A和U共占25%，则控制转录该mRNA的DNA分子中，C与G应该共有(不考虑终止密码)( )
A．600个 B．700个 C．800个 D．900个
答案 D
解析 根据由2条肽链组成的蛋白质分子共有肽键198个，可知该蛋白质由200个氨基酸组成，则翻译形成该蛋白质的mRNA分子中含有600个碱基，转录该mRNA的DNA分子含有1 200个碱基。mRNA中A和U共占25%，可知A＋U＝150(个)，则转录形成该mRNA的DNA模板链上T＋A＝150(个)，DNA分子中非模板链上A＋T＝150(个)，整个DNA分子中A＋T＝300(个)，则该DNA分子中C＋G＝1 200－300＝900(个)。
考点二 中心法则及基因与性状的关系
1．中心法则
(1)提出者：克里克。
(2)补充后的内容图解
(3)不同类型生物遗传信息的传递
①能分裂的细胞生物及噬菌体等DNA病毒遗传信息的传递
②具有RNA复制功能的RNA病毒(如烟草花叶病毒)遗传信息的传递
③具有逆转录功能的RNA病毒(如艾滋病病毒)遗传信息的传递
④高度分化的细胞遗传信息的传递
2．基因控制性状的途径
(1)直接控制途径(用文字和箭头表示)
基因蛋白质的结构生物体的性状(完善实例分析如下)
(2)间接控制途径(用文字和箭头表示)
基因酶的合成代谢过程生物体的性状(完善实例分析如下)
①白化病致病机理图解
②豌豆的圆粒和皱粒的形成机理图解
教材中的隐性知识 (1)源于必修2 P70“细胞质基因”：线粒体和叶绿体中的DNA，都能够进行半自主自我复制，并通过转录和翻译控制某些蛋白质的合成。
(2)源于P78“知识迁移”：四环素、链霉素、氯霉素、红霉素等抗生素能抑制细菌的生长，它们有的能干扰细菌核糖体的形成，有的能阻止tRNA和mRNA结合。
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(下图)，判断下列相关叙述：
(1)合成子代病毒蛋白质外壳的完整过程至少要经过d、b、c环节( √ )
(2)通过d形成的DNA可以整合到宿主细胞的染色体DNA上( √ )
(3)d和e过程需要的原料分别是脱氧核苷酸和核糖核苷酸( √ )
(4)HIV侵染细胞时，病毒中的蛋白质不会进入宿主细胞( × )
(5)HIV的遗传信息传递中只有A—U的配对，不存在A—T的配对( × )
下图为人体内基因对性状的控制过程：
(1)①②③途径说明基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物体的性状。
(2)①②④⑤途径说明基因通过控制蛋白质的结构，直接控制生物体的性状。
考向一 分析遗传信息传递过程
7．下图为遗传信息传递和表达的途径，下表为几种抗生素的作用原理。结合图表分析，下列说法正确的是( )
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解旋酶的活性(可促进DNA螺旋化)
红霉素
能与核糖体结合
利福平
抑制RNA聚合酶的活性
A.环丙沙星和红霉素都能抑制②③过程
B．青霉素和利福平均不能抑制细菌的①过程
C．结核杆菌的④⑤过程都发生在细胞质中
D．①～⑤过程可发生在人体的健康细胞中
答案 B
解析 DNA复制过程需要解旋酶，所以环丙沙星可以抑制①过程，红霉素与核糖体结合，干扰mRNA与核糖体结合，只抑制③过程，A项错误；据表可知，青霉素抑制的应该是合成细胞壁的酶的活性，不能抑制①过程，只有转录过程需要RNA聚合酶，所以利福平只可抑制②过程，不能抑制①过程，B项正确；细菌细胞中不发生④⑤过程，④⑤过程只发生在RNA病毒的遗传信息传递过程中，C项错误；人体健康的细胞中只发生①②③过程，D项错误。
8．新冠病毒(SARS－CoV－2)和肺炎双球菌均可引发肺炎，两者结构不同。新冠病毒是具外套膜的正链单股RNA病毒，其遗传物质是目前所有RNA病毒中最大的，该病毒在宿主细胞内的增殖过程如图所示，a～e表示相应的生理过程。下列有关叙述正确的是( )
A．新冠病毒与肺炎双球菌均需利用人体细胞内的核糖体进行蛋白质合成
B．新冠病毒与肺炎双球菌二者的遗传物质都没有与组蛋白相结合
C．新冠病毒在宿主细胞内形成子代的过程可以体现中心法则的全过程
D．a～e过程均存在A—U的形成和解开，图中的mRNA与RNA(＋)序列相同
答案 B
解析 新冠病毒以人体为宿主，需要利用人体细胞的核糖体、原料、酶、能量等，但肺炎双球菌为细菌，能够使用自身的核糖体合成蛋白质，可以独立生存不需要宿主细胞，A错误；组蛋白是染色体中的主要组成成分，新冠病毒与肺炎双球菌均不含染色体，都没有组蛋白，B正确；新冠病毒形成子代没有体现中心法则中RNA逆转录过程，C错误；a～e过程均有A—U的碱基配对和碱基分开过程，图中mRNA序列比RNA(＋)短，D错误。
考向二 辨析基因对性状的控制过程
9．(2020·梧州模拟)囊性纤维病是由编码细胞膜上CFTR蛋白(主动转运氯离子的载体蛋白)的基因发生突变引起，该突变使CFTR蛋白在第508位缺少了苯丙氨酸，进而导致氯离子运输障碍，使得氯离子在细胞内积累。下列有关该病的叙述，不正确的是( )
A．该病例说明基因能通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状
B．CFTR蛋白缺少了苯丙氨酸说明编码的基因发生了碱基对的缺失
C．氯离子在细胞内积累会导致细胞内液渗透压上升使水分子出细胞受阻碍
D．编码CFTR蛋白的基因存在多种突变形式，体现了基因突变的随机性
答案 D
解析 编码CFTR蛋白的基因存在多种突变形式，体现了基因突变的不定向性，D错误。
10．(2020·张家口市宣化第一中学高三月考)如图表示某些细菌合成精氨酸的途径，从图中可以得出的结论是( )
A．若产生中间产物Ⅰ为依赖型突变细菌，则可能是控制酶1合成的基因发生突变
B．这三种酶基因有可能位于一对同源染色体上
C．这些细菌的精氨酸的合成是由3对等位基因共同控制的
D．若控制酶1合成的基因不表达，则控制酶2合成的基因和控制酶3合成的基因也不表达
答案 A
解析 若产生中间产物Ⅰ为依赖型突变细菌，其自身不能合成中间产物Ⅰ，说明可能是控制酶1合成的基因发生突变，A正确。
题后归纳 基因与性状的关系
1．核心概念
(1)(必修2 P61)基因的表达：基因通过指导蛋白质的合成来控制性状的过程。
(2)(必修2 P63)转录：RNA是在细胞核中，以DNA的一条链为模板合成的，这一过程称为转录。
(3)(必修2 P64)翻译：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，这一过程叫做翻译。
(4)(必修2 P64) 密码子：mRNA上3个相邻的碱基决定1个氨基酸，每3个这样的碱基称做1个密码子。
(5)(必修2 P66) 反密码子：tRNA的一端可以与mRNA上的密码子互补配对的3个碱基。
2．教材结论性语句
(1)(必修2 P69～70)基因可通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物体的性状；基因还能通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。
(2)(必修2 P70)基因与性状的关系并不都是简单的线性关系。
1．(2020·全国Ⅲ，1)关于真核生物的遗传信息及其传递的叙述，错误的是( )
A．遗传信息可以从DNA流向RNA，也可以从RNA流向蛋白质
B．细胞中以DNA的一条单链为模板转录出的RNA均可编码多肽
C．细胞中DNA分子的碱基总数与所有基因的碱基数之和不相等
D．染色体DNA分子中的一条单链可以转录出不同的RNA分子
答案 B
解析 根据中心法则可知，DNA可以经过转录形成RNA，即遗传信息从DNA流向了RNA，RNA可以做模板进行翻译，即遗传信息从RNA流向了蛋白质，A项正确；转录形成的RNA有三种，即mRNA、tRNA和rRNA，其中可以编码多肽的只有mRNA，B项错误；基因是有遗传效应的DNA片段，所以细胞中DNA分子的碱基总数大于所有基因的碱基数之和，两者不相等，C项正确；转录是以基因为单位进行的，一个DNA分子中含有多个基因，所以染色体DNA分子中的一条单链可以转录出不同的RNA分子，D项正确。
2．(2020·全国Ⅲ，3)细胞内有些tRNA分子的反密码子中含有稀有碱基次黄嘌呤(I)。含有I的反密码子在与mRNA中的密码子互补配对时，存在如图所示的配对方式(Gly表示甘氨酸)。下列说法错误的是( )
A．一种反密码子可以识别不同的密码子
B．密码子与反密码子的碱基之间通过氢键结合
C．tRNA分子由两条链组成，mRNA分子由单链组成
D．mRNA中的碱基改变不一定造成所编码氨基酸的改变
答案 C
解析 由于某些tRNA分子的反密码子中含有I，可使一种反密码子识别不同的密码子，例如题图中的一种反密码子可以识别三种不同的密码子，A项正确；密码子与反密码子的结合是遵循碱基互补配对原则的，碱基之间通过氢键连接，B项正确；tRNA和mRNA都是单链，tRNA分子可通过盘曲折叠形成三叶草形结构，C项错误；由于密码子具有简并性，所以mRNA中碱基改变前后所编码的可能是同一种氨基酸，不一定造成所编码氨基酸的改变，图中信息也可以说明，虽然密码子不同，但是对应的都是甘氨酸，D项正确。
3．(2019·全国Ⅰ，2)用体外实验的方法可合成多肽链。已知苯丙氨酸的密码子是UUU，若要在体外合成同位素标记的多肽链，所需的材料组合是( )
①同位素标记的tRNA ②蛋白质合成所需的酶 ③同位素标记的苯丙氨酸 ④人工合成的多聚尿嘧啶核苷酸 ⑤除去了DNA和mRNA的细胞裂解液
A．①②④ B．②③④
C．③④⑤ D．①③⑤
答案 C
解析 蛋白质合成需要mRNA模板、游离的氨基酸、核糖体、tRNA以及相关酶等。人工合成的多聚尿嘧啶核苷酸可作为合成多肽链的模板；要获得同位素标记的多肽链，需要使用同位素标记的氨基酸；除去了DNA和mRNA的细胞裂解液中含有核糖体、tRNA以及相关酶等，C项符合题意。
4．(2017·全国Ⅲ，1)下列关于真核细胞中转录的叙述，错误的是( )
A．tRNA、rRNA和mRNA都从DNA转录而来
B．同一细胞中两种RNA的合成有可能同时发生
C．细胞中的RNA合成过程不会在细胞核外发生
D．转录出的RNA链与模板链的相应区域碱基互补
答案 C
解析 转录是以DNA的一条链为模板，以核糖核苷酸为原料合成RNA的过程，包括tRNA、rRNA和mRNA三种，A正确；不同的RNA由不同的基因转录而来，所以同一细胞中两种RNA的合成有可能同时发生，B正确；细胞中的RNA合成过程主要在细胞核内发生，在线粒体和叶绿体中也能进行转录合成RNA，C错误；转录时遵循碱基互补配对原则，所以转录出的RNA链与模板链的相应区域碱基互补，D正确。
5．(2020·全国Ⅱ，29)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______________。
氨基酸
密码子
色氨酸
UGG
谷氨酸
GAA
GAG
酪氨酸
UAC
UAU
组氨酸
CAU
CAC
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
解析 (1)以mRNA为模板翻译合成蛋白质时，还需要tRNA作为氨基酸的运载工具，另外，rRNA参与构成的核糖体为蛋白质的合成场所。(2)mRNA在细胞核中合成后，需经过核孔进入细胞质中与核糖体结合，执行翻译功能。RNA聚合酶的化学本质是蛋白质，是在细胞质中的核糖体上合成的，其合成后需经过核孔进入细胞核中参与转录过程。(3)小肽的编码序列为mRNA的碱基序列，其上有决定氨基酸的密码子，因此编码序列中的UAC对应的氨基酸是酪氨酸，GAA对应的氨基酸是谷氨酸，CAU对应的氨基酸是组氨酸，UGG对应的氨基酸是色氨酸。因谷氨酸、酪氨酸和组氨酸不仅仅对应一种密码子，故若该小肽对应的DNA序列有3处碱基发生了替换，但小肽的氨基酸序列不变，则对照已知的密码子表，可判断是该小肽对应的mRNA上编码序列由UACGAACAUUGG变为UAUGAGCACUGG。
课时精练
一、选择题
1．下列关于RNA的叙述，正确的是( )
A．75个碱基组成的tRNA，其上含有25个反密码子
B．900个碱基组成的mRNA，其上含有的密码子均决定氨基酸
C．结核杆菌的rRNA的形成与核仁密切相关
D．人体的不同细胞中，mRNA的种类不一定相同
答案 D
解析 一个tRNA上只有1个反密码子，A错误；mRNA上终止密码不对应氨基酸，B错误；结核杆菌是原核细胞，没有细胞核，也没有核仁，C错误；人体的不同细胞中，不同的基因选择性表达，也有部分相同基因表达，所以mRNA的种类不一定相同，D正确。
2．下图为翻译过程中搬运原料的工具tRNA，其反密码子的读取方向为“3′端→5′端”，其他数字表示核苷酸的位置。下表为四种氨基酸对应的全部密码子。下列叙述正确的是( )
A．转录过程中也需要搬运原料的工具tRNA
B．该tRNA中含有氢键，由两条链构成
C．该tRNA在翻译过程中可搬运苏氨酸
D．氨基酸与反密码子都是一一对应的
答案 C
解析 转录过程不需要tRNA的参与，A错误；tRNA中含有氢键，由一条链构成，B错误；该tRNA的反密码子的读取方向为“3′端→5′端”，即UGG，对应的密码子为ACC，编码苏氨酸，C正确；有些氨基酸对应的密码子不止一个，因此与反密码子不是一一对应关系，D错误。
3．图中①、②、③分别表示相应的结构或物质，Asn、Ser、Gly为三种氨基酸，分别是天冬酰胺(C4H8O3N2)、丝氨酸(C3H7O3N)、甘氨酸(C2H5O2N)，以下说法错误的是( )
A．结构①中发生氨基酸的脱水缩合
B．决定图中天冬酰胺的密码子是AAC
C．结构②沿着结构③移动，读取密码子
D．天冬酰胺R基C、H、O个数比为2∶4∶1
答案 C
解析 结构①是核糖体，是合成蛋白质的场所，在核糖体中会发生氨基酸的脱水缩合，A正确；密码子是mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基，天冬酰胺的密码子是AAC，B正确；结构②③分别是tRNA和mRNA，翻译时核糖体沿着mRNA移动读取密码子，C错误；氨基酸的分子式为C2H4O2NR，天冬酰胺的分子式为C4H8O3N2，则R基团中C、H、O三种元素的比为2∶4∶1，D正确。
4．(2020·福建三明一中高三开学考试)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( )
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
答案 C
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，A错误；根据mRNA的长度可判断转录方向为从右到左，B错误；原核细胞由于没有核膜的阻断，所以可以边转录边翻译，C正确；一个DNA能转录产生多条RNA，也可表达出多条多肽链，D错误。
5．(2021·惠州模拟)下图是真核细胞内某基因的表达过程示意图。下列叙述正确的是( )
A．基因的转录需要DNA聚合酶的催化
B．翻译过程需要成熟的mRNA、tRNA、氨基酸、ATP、核糖体等
C．说明基因与多肽链是一一对应的关系
D．成熟mRNA上具有启动子、终止子
答案 B
解析 基因的转录需要RNA聚合酶的催化，A项错误；图中一个基因控制合成两种多肽链，C项错误；成熟mRNA上具有起始密码和终止密码，启动子、终止子在DNA上，D项错误。
6．如图所示，下列有关叙述不正确的是( )
A．甲是DNA，乙为RNA，此过程要以甲为模板，酶为RNA聚合酶
B．甲是DNA，乙为DNA，此过程要以甲为模板，酶为DNA聚合酶和解旋酶
C．甲是RNA，乙为DNA，此过程为转录，原料为脱氧核苷酸
D．甲是RNA，乙为蛋白质，此过程为翻译，原料为氨基酸
答案 C
解析 根据图示，若甲是DNA，乙为RNA，则此过程表示转录，需要以甲为模板，酶为RNA聚合酶，A项正确；若甲是DNA，乙为DNA，此过程表示DNA复制，需要以甲为模板，酶为DNA聚合酶和解旋酶，B项正确；若甲是RNA，乙为DNA，此过程为逆转录，原料为脱氧核苷酸，C项错误。
7．某生物体内进行的遗传信息传递过程如图所示，下列相关叙述正确的是( )
A．a和b过程的碱基互补配对方式完全相同
B．c过程还需rRNA的参与，其合成离不开核仁
C．c过程必须由61种tRNA将20种氨基酸运输到核糖体中
D．mRNA上的密码子与tRNA上的反密码子不是完全对应关系
答案 D
8．2017年的诺贝尔生理学或医学奖颁给了美国的三位科学家，他们发现果蝇的昼夜节律与PER蛋白浓度的变化有关。下图表示PER蛋白作用的部分过程，有关叙述错误的是( )
A．PER蛋白可反馈抑制per基因的转录
B．per mRNA的合成过程不会在细胞核外发生
C．PER蛋白与TIM蛋白结合后穿过核膜进入细胞核
D．一个per mRNA分子上可结合多个核糖体同时进行多条相同肽链的合成
答案 C
解析 据图分析可知，PER蛋白与TIM蛋白结合后，进入细胞核，反馈抑制per基因的转录，A正确；因为per 基因存在于细胞核内，因此per mRNA的合成只能发生在细胞核内，B正确；PER蛋白与TIM蛋白结合后通过核孔进入细胞核，C错误；在合成蛋白质时，多个核糖体可以相继结合到per mRNA分子上，形成多聚核糖体，这样可以同时进行多条相同肽链的合成，提高蛋白质的翻译效率，D正确。
9．给兔子喂养某种食物后，在其体内检测出了来自该食物的微小RNA，这种RNA不能编码蛋白质，但可与兔子的M基因转录产生的mRNA结合，并抑制它的功能，最终引起兔子患病。下列说法正确的是( )
A．M基因的表达不遵循中心法则
B．兔子因缺少M基因控制合成的蛋白质而患病
C．在兔子体内，微小RNA及M基因转录的mRNA都能与核糖体结合
D．微小RNA通过G与C、A与T配对方式与M基因转录的mRNA结合
答案 B
解析 M基因的表达遵循中心法则，A错误；微小RNA不能编码蛋白质，但可与兔子的M基因转录产生的mRNA结合，从而阻止M基因的翻译过程，影响相关蛋白质的合成，引起兔子患病，B正确；在兔子体内，由于微小RNA与M基因转录的mRNA结合，导致M基因转录的mRNA不能与核糖体结合完成翻译过程，C错误；微小RNA与M基因的mRNA中都不存在碱基T，两者结合时，不存在A与T配对，D错误。
10．如图为体外处理“蛋白质—DNA复合体”获得DNA片段信息的过程图。下列相关叙述错误的是( )
A．过程①的酶作用于磷酸二酯键
B．过程①、②两种酶的作用体现了生物分子能特异性结合的特点
C．若该复合体中的蛋白质为RNA聚合酶，则其识别的序列是mRNA的起始密码
D．若该复合体是染色体片段，则不可能存在于原核细胞的拟核中
答案 C
解析 过程①的DNA酶可水解DNA分子，其作用部位是磷酸二酯键，A正确；若该“蛋白质—DNA复合体”中的蛋白质为RNA聚合酶，则其识别并结合的序列是DNA中的启动子，C错误；原核细胞不含染色体，D正确。
11．Qβ噬菌体的遗传物质(Qβ RNA)是一条单链RNA。当噬菌体侵染大肠杆菌后，Qβ RNA立即作为模板翻译出成熟蛋白、外壳蛋白和RNA复制酶(如图所示)，然后利用该复制酶复制Qβ RNA。下列叙述正确的是( )
A．Qβ RNA的复制需经历一个逆转录过程
B．Qβ RNA的复制需经历形成双链RNA的过程
C．一条Qβ RNA模板只能翻译出一条肽链
D．Qβ RNA复制后，复制酶基因才能进行表达
答案 B
解析 Qβ RNA的复制不需要经历逆转录过程，是由单链复制成双链，再形成一条与原来的单链相同的子代RNA，A项错误、B项正确；由图可以看出，一条Qβ RNA模板翻译出的肽链不止一条，可翻译出多条多肽链，C项错误；由题意可知，Qβ RNA复制酶基因的表达在Qβ RNA的复制之前，有了Qβ RNA复制酶，Qβ RNA的复制才能进行，D项错误。
二、非选择题
12．(2020·南通模拟)当某些基因转录形成的mRNA分子难与模板链分离时，会形成RNA－DNA杂交体，这时非模板链、RNA－DNA杂交体共同构成R环结构。研究表明R环结构会影响DNA复制、转录和基因的稳定性等。如图是原核细胞DNA复制及转录相关过程的示意图。请回答下列问题：
(1)酶C是____________。与酶A相比，酶C除能催化核苷酸之间形成磷酸二酯键外，还能催化________断裂。
(2)R环结构通常出现在DNA非转录模板链上含较多碱基G的片段，R环中含有碱基G的核苷酸有________________________________________________________________________
_____________________________________________，富含G的片段容易形成R环的原因是
_______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________。
对这些基因而言，R环是否出现可作为________________的判断依据。
(3)研究发现原核细胞DNA复制速率和转录速率相差很大。当DNA复制和基因转录同向进行时，如果转录形成R环，则DNA复制会被迫停止，这是由于________________________。R环的形成会降低DNA的稳定性，如非模板链上胞嘧啶转化为尿嘧啶，经________次DNA复制后开始产生碱基对C—G替换为________的突变基因。
答案 (1)RNA聚合酶 氢键 (2)鸟嘌呤脱氧核苷酸和鸟嘌呤核糖核苷酸 模板链与mRNA之间形成的氢键比例高，mRNA不易脱离模板链 基因是否转录(或表达) (3)R环阻碍解旋酶(酶B)的移动 2 T—A
解析 (1)酶C是RNA聚合酶。酶C催化氢键断裂的同时，也能催化核苷酸之间形成磷酸二酯键。(2)R环包括DNA链和RNA链，含有碱基G的核苷酸有鸟嘌呤脱氧核苷酸和鸟嘌呤核糖核苷酸，富含G的片段模板链与mRNA之间形成的氢键比例高，mRNA不易脱离模板链，容易形成R环。R环是否出现可作为基因是否转录(或表达)的判断依据。(3)转录形成R环，R环会阻碍解旋酶(酶B)的移动，使DNA复制被迫停止。DNA的复制为半保留复制，如果非模板链上胞嘧啶转化为尿嘧啶，经第1次复制该位点碱基对变为U—A，经第2次复制该位点碱基对变为T—A。
13．如图①～③分别表示人体细胞中发生的3种生物大分子的合成过程。请回答下列问题：
(1)细胞中过程②发生的主要场所是__________。
(2)已知过程②的α链中鸟嘌呤与尿嘧啶之和占碱基总数的54%，α链及其模板链对应区段的碱基中鸟嘌呤分别占29%、19%，则与α链对应的DNA区段中腺嘌呤所占的碱基比例为________。
(3)由于基因中一个碱基对发生替换，而导致过程③合成的肽链中第8位氨基酸由异亮氨酸(密码子有AUU、AUC、AUA)变成苏氨酸(密码子有ACU、ACC、ACA、ACG)，则该基因的这个碱基对替换情况是__________________________________。
(4)在人体内成熟的红细胞、浆细胞、记忆细胞、效应T细胞中，能发生过程②、③而不能发生过程①的细胞是______________________________。
(5)人体不同组织细胞的相同DNA进行过程②时启用的起始点____________ (填“都相同”“都不同”或“不完全相同”)，其原因是_________________________________。
答案 (1)细胞核 (2)26% (3)T∥A替换为C∥G(或A∥T替换为G∥C) (4)浆细胞和效应T细胞 (5)不完全相同 不同组织细胞中基因进行选择性表达
解析 (1)过程②属于转录过程，发生的主要场所是细胞核。(2)α链是mRNA，其中G占29%，U占25%，根据碱基互补配对原则，其模板链中C占29%、A占25%，又因模板链中G占19%，则T占(1－29%－25%－19%)＝27%，则α链对应的双链DNA中A占(25%＋27%)÷2＝26%。(3)该基因突变是由于一个碱基对的改变引起的，故异亮氨酸的密码子中第二个碱基U变成了碱基C，成为苏氨酸的密码子，相应的则是基因中T∥A替换为C∥G(或A∥T替换为G∥C)。(4)DNA复制发生在细胞分裂过程中，浆细胞和效应T细胞能转录、翻译形成蛋白质，但不能发生DNA复制，人体内成熟红细胞不能发生DNA复制、转录和翻译过程，记忆细胞能发生DNA复制、转录和翻译过程。(5)由于基因的选择性表达，人体不同细胞中相同DNA转录的起始点不完全相同。
14．为了探究DNA的转录过程，有人在实验室中进行了如下模拟实验，请分析回答相关问题：
实验方案：将从大肠杆菌中提取的RNA聚合酶加入含有足量的四种核糖核苷酸的试管中，并将试管放在适宜温度条件下培养，一段时间后，测定其中的RNA含量。
(1)该实验中能否检测出RNA？______(填“能”或“不能”)，原因是___________________
_______________________________________________________________________________。
(2)人们通过研究发现，有些抗生素能阻断细菌细胞内蛋白质的合成，从而抑制细菌的繁殖。现发现一种新型抗生素，请你根据上述模拟实验的方法，探究这种抗生素能否阻断细菌和人体DNA的转录过程。
实验步骤：
第一步：取A、B、C、D 4支试管，各加入足量的ATP、4种核糖核苷酸和相关的酶。
第二步：向A试管中滴加适量一定浓度的抗生素溶液，B试管中滴加______________，同时向A、B试管中加入等量且相同的细菌DNA。
第三步：_______________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
第四步：将A、B、C、D 4支试管放在_____________________________________________
的条件下培养一段时间后，检测4支试管中_________________________________________
______________。
预期实验结果并得出实验结论：
该实验有可能会出现____种实验结果，如果出现_____________________________________
_______________________________________________________________________________，
则说明该抗生素只阻断细菌DNA的转录，不阻断人体DNA的转录。
答案 (1)不能 缺乏DNA模板和ATP(能量) (2)等量的蒸馏水 向C试管滴加适量一定浓度的抗生素溶液，D试管中滴加等量的蒸馏水，同时C、D试管中加入等量且相同的人体DNA 相同且适宜 有无RNA生成 4 A试管中无RNA生成，B试管中有RNA生成，C、D试管均有RNA生成
解析 (1)由于在实验中只有RNA聚合酶和四种核糖核苷酸，没有DNA模板和ATP等，所以在适宜温度条件下培养一段时间后，不能检测出RNA。
(2)实验步骤：
第二步：本实验的目的是探究某种抗生素能否阻断某种细菌DNA和人体DNA的转录过程。因此该实验的自变量为是否加入某种抗生素，即向A试管中加入适量某种抗生素溶液，向B试管中加入等量的蒸馏水，同时向A、B试管中加入等量且相同的细菌DNA(作为转录的模板)。
第三步：向C试管滴加适量一定浓度的抗生素溶液，D试管中滴加等量的蒸馏水，同时向C、D试管中加入等量且相同的人体DNA。
第四步：把A、B、C、D 4支试管放在相同且适宜的条件下培养一段时间后，检测4支试管中有无RNA生成。
预期实验结果并得出实验结论：可能出现4种结果(①能阻断细菌DNA转录不能阻断人体DNA转录；②能阻断细菌DNA转录也能阻断人体DNA转录；③不能阻断细菌DNA转录也不能阻断人体DNA转录；④不能阻断细菌DNA转录但能阻断人体DNA转录)。若该抗生素只能阻断细菌DNA的转录，不能阻断人体DNA的转录，则A试管中无RNA生成而B试管中有RNA生成，C、D试管均有RNA生成。
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