查缺补漏 | 4.2 遗传信息的传递和表达
提纲
1．熟记DNA分子结构的“五、四、三、二、一”
2．析图归纳DNA复制过程
(1)DNA复制时间：发生于细胞分裂间期和DNA病毒繁殖时，其中的细胞分裂并非仅指减数分裂和有丝分裂。
(2)DNA复制场所：并非只发生在细胞核中，在叶绿体、线粒体、拟核和质粒等处也可发生。
3．析图归纳DNA转录和翻译过程
(1)转录
(2)翻译
①转录的场所：就真核生物而言，不仅有细胞核，还有线粒体和叶绿体；原核生物的转录在细胞质中进行。
②转录发生的时期：就个体而言，转录可发生在个体生长发育的任何时期。但从细胞周期分析，转录主要发生在分裂间期，分裂期由于染色质高度螺旋化形成染色体，因此基因不能转录。
③转录的产物不只是mRNA分子，还有tRNA、rRNA，但只有mRNA携带遗传信息。3种RNA分子都参与翻译过程，只是作用不同。tRNA上有很多碱基，并非只有3个，只是构成反密码子的碱基数量是3个。
④真、原核生物中转录和翻译的比较：真核生物核基因的转录和翻译是在不同的时空中进行的，先在细胞核内转录得到mRNA，mRNA通过核孔进入细胞质后才能进行翻译；原核生物由于没有成形的细胞核，没有核膜的阻隔，所以可以边转录边翻译。
⑤转录、翻译中的碱基配对方式：转录中T—A、A—U、G—C和C—G；翻译过程中有A—U、G—C、U—A、C—G。
4．有关病毒中心法则的2点分析
(1)发生场所：所有病毒的遗传信息的复制、转录和翻译都发生在宿主细胞内。
(2)RNA病毒产生RNA的过程，并不是都经过RNA复制。逆转录病毒产生RNA的途径为：先经过逆转录过程产生DNA，然后DNA经过转录过程产生RNA。
5．中心法则的两种常考类型
(1)图解类：“三看法”判断中心法则的过程：
“一看”模板：若是DNA，则可能为DNA复制或转录；若是RNA，则可能是RNA复制、逆转录或翻译。
“二看”原料：若为脱氧核糖核苷酸，则可能为DNA复制或逆转录；若为核糖核苷酸，则可能为转录或RNA复制；若为氨基酸，则一定为翻译。
“三看”产物：若为DNA，则可能为DNA复制或逆转录；若为RNA，则可能为转录或RNA复制；若为多肽(或蛋白质)，则为翻译。
(2)模拟实验类。
分析实验所提供的模板、原料、酶的种类等相关条件，再结合上述分析判断所属过程。
题组特训
题组一 DNA分子的结构与复制
1．如图所示为真核细胞内基因Y的结构简图，共含有2000个碱基对，其中碱基A占20%，下列说法正确的是()
A．基因Y复制两次，共需要4800个游离的鸟嘌呤脱氧核苷酸
B．基因Y复制时解旋酶作用于①、③两处
C．若②处T/A替换为G/C，则Y控制的性状一定发生改变
D．Y的等位基因y中碱基A也可能占20%
答案 D
解析 该基因共由2 000个碱基对组成，其中腺嘌呤(A)占20%，根据碱基互补配对原则，鸟嘌呤(G)占30%，因此该基因中含有鸟嘌呤(G)的数目为2000×2×30%＝1 200个，则基因复制2次，需要游离的鸟嘌呤脱氧核苷酸数目＝(22－1)×1200＝3 600个，A错误；基因Y复制时解旋酶作用于③处，即氢键，B错误；若②处T/A替换为G/C，由于密码子的简并性等原因，Y控制的性状不一定发生改变，C错误；Y的等位基因y是基因突变形成的，基因突变是指碱基对的替换、增添和缺失，而引起的基因结构的改变，因此等位基因y中碱基A也可能占20%，D正确。
2．1958年，科学家以大肠杆菌为实验材料进行实验(如图)，证实了DNA是以半保留方式复制的。②、③、④、⑤试管是模拟可能出现的结果。下列相关推论正确的是()
培养条件与方法：
(1)在含15N的培养基培养若干代，使DNA双链均被15N标记(试管①)。
(2)转至14N的培养基培养，每30分钟繁殖一代。
(3)取出每代DNA样本，并离心分层。
A．该实验运用了同位素标记法，出现④的结果至少需要90分钟
B．③是转入14N培养基中复制一代的结果，②是复制二代的结果
C．对得到DNA以半保留方式复制结论起关键作用的是试管③的结果
D．给试管④中加入解旋酶一段时间后离心出现的结果如试管⑤所示
答案 C
解析 该实验运用了同位素标记法，根据DNA半保留复制特点可知，④是复制二代的结果，因此出现④的结果至少需要60分钟，A错误；根据DNA半保留复制特点可知，③是转入14N培养基中复制一代的结果，④是复制二代的结果，B错误；对得到DNA以半保留方式复制结论起关键作用的是试管③的结果，C正确；给试管④中加入解旋酶一段时间后离心出现的结果应该是出现重带和轻带，与试管⑤所示不符，D错误。
思维延伸 判断下列叙述的正误：
(1)下图为真核生物染色体上DNA分子复制过程示意图，由图可知图中DNA分子复制是从多个起点同时开始的，并且边解旋边双向复制(×)
(2)小白鼠体细胞内的某条染色体上有P基因和Q基因，它们编码各自蛋白质的前3个氨基酸的DNA序列如图，则：减数分裂过程中，等位基因随a、b链分开而分离(×)
(3)若用“15N标记了DNA的大肠杆菌放在含14N的培养基中培养繁殖一代，若子代大肠杆菌的DNA分子中既有14N，又有15N，则可说明DNA的复制为半保留复制(×)
题组二 DNA分子的转录与翻译
3．(2017·宿迁二模)人的多种生理生化过程都表现出一定的昼夜节律。研究表明，下丘脑SCN细胞中PER基因表达与此生理过程有关，其表达产物的浓度呈周期性变化，如图为相关过程。据此判断，下列说法错误的是()
A．垂体细胞也含有PER基因，图2过程的原料为核糖核苷酸
B．PER基因的表达过程存在反馈调节
C．图3中核糖体沿着mRNA从右往左移动
D．由图3可知，决定“甘”氨基酸的密码子为GGU
答案 C
解析 人体所有体细胞都是由同一个受精卵有丝分裂形成的，都含有相同的基因，因此人体的垂体细胞也含有PER基因，图2为转录过程，该过程的原料为核糖核苷酸，A正确；由图1可知，PER基因的表达过程存在反馈调节，B正确；图3中，根据tRNA的移动方向可知，核糖体沿着mRNA从左往右移动，C错误；密码子位于mRNA上，由图3可知，决定“甘”氨基酸的密码子为GGU，D正确。
4．基因在表达过程中如有异常mRNA会被细胞分解，如图是S基因的表达过程，下列有关叙述正确的是(多选)()
A．异常mRNA的出现是基因突变的结果
B．S基因中存在不能翻译成多肽链的片段
C．图中所示的①为转录过程，③为翻译过程
D．图中②过程使用的酶是逆转录酶
答案 BC
解析 异常mRNA的出现是因为含有未“剪尽”的片段，不是基因突变的结果，A错误；据图可知，S基因中存在不能翻译成多肽链的片段，B正确；图中所示的①为转录过程，③为翻译过程，C正确；图中②过程表示RNA前体形成mRNA的过程，而逆转录酶用于RNA形成DNA的过程，D错误。
思维延伸
图1中m、n、l表示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。判断下列相关叙述的正误：
(1)m、n、l基因在不同的细胞中表达情况可能不同(√)
(2)若m中缺失一个碱基对，则n、l控制合成的肽链结构会发生变化(×)
(3)在减数分裂的四分体时期，n、l之间可发生交叉互换(×)
(4)该染色体上的三个基因一定控制生物的三种性状(×)
(5)图2中甲为DNA聚合酶，丙中所含的五碳糖是核糖(×)
题组三 中心法则及基因对性状的控制
5.如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RNA，Y是DNA，试管内必须加入逆转录酶和RNA聚合酶
B．若X是mRNA，Y是蛋白质，则试管内必须加入氨基酸和其他RNA
C．若X和Y都是DNA，则试管内必须加入核糖核苷酸和DNA聚合酶
D．若X是DNA，Y是RNA，则试管内必须加入解旋酶和逆转录酶
答案 B
解析 若X是RNA，Y是DNA，则试管内模拟的是逆转录过程，必须加入逆转录酶，不需加入RNA聚合酶，A错误；若X是mRNA，Y是蛋白质，则试管内模拟的是翻译过程，翻译需要以氨基酸为原料，mRNA为模板，tRNA为运输工具，因此试管内必须加入氨基酸和其他RNA，B正确；若X与Y都是DNA，则试管内模拟的是DNA的复制过程，必须加入脱氧核苷酸和DNA聚合酶，C错误；若X是DNA，Y是RNA，则试管内模拟的是转录过程，则试管内必须加入RNA聚合酶和核糖核苷酸，D错误。
6．脊髓灰质炎病毒是一种单股正链RNA病毒，可引起脊髓灰质炎。下图是该病毒在宿主细胞内增殖的示意图。下列有关叙述正确的是()
A．该病毒的遗传物质中含有密码子
B．酶X是RNA聚合酶，其合成和发挥作用的场所是细胞核
C．该病毒在宿主细胞的核糖体上合成多肽链需酶X的催化
D．＋RNA复制产生子代＋RNA的过程，消耗的嘌呤碱基数不等于嘧啶碱基数
答案 A
解析 该病毒的＋RNA可以直接指导蛋白质的合成，其中含有决定氨基酸的密码子，A项正确；RNA聚合酶应在宿主细胞的核糖体上合成，在细胞质基质中发挥作用，B项错误；RNA聚合酶催化RNA的合成，不能催化肽链的合成，C项错误；＋RNA复制产生子代＋RNA的过程产生两条碱基互补配对的RNA单链，消耗的嘌呤碱基数等于嘧啶碱基数，D项错误。
7．如图为脉孢霉体内精氨酸的合成途径示意图。从图中不可得出()
A．精氨酸的合成是由多对基因共同控制的
B．基因可通过控制酶的合成来控制代谢过程
C．若基因②不表达，则基因③和④也不表达
D．若产生鸟氨酸依赖突变型脉孢霉，则可能是基因①发生突变
答案 C
解析 基因表达合成的是酶，若基因②不表达，基因③和④的表达可能不受影响；若产生鸟氨酸依赖突变型脉孢霉，可能性之一是基因①发生突变，不能合成酶①，导致不能合成鸟氨酸。
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