《4.1 基因指导蛋白质的合成（第1课时）》学与练

学而优·教有方PAGE1PAGE第4章第1节基因指导蛋白质的合成（第1课时）课程标准学习目标概述DNA分子上的遗传信息通过RNA指导蛋白质合成1.理解tRNA、mRNA等基本概念；2.通过阅读教材，借助教具模拟转录的过程，培养科学思维能力；3.通过小组合作说出转录的相关内容，加深理解，培养合作探究能力；4.体会细胞各部分之间是紧密联系的，各部分结构与功能相适应。自主梳理1.基因表达的概念：基因通过指导的合成来控制生物，这一过程称为基因的表达，包括和两个阶段2.核酸的种类和功能核酸DNARNA核酸功能核酸是细胞内的物质；在、和的生物合成中具有重要作用中文名称基本单位基本单位成分磷酸五碳糖碱基元素组成结构一般为链，且长度比DNA，能通过分布真核生物主要在，次要在、；原核生物主要在，次要在真核生物主要在，次要在；原核生物在【思考】RNA为什么适合作DNA的信使？①RNA是由核糖核苷酸连接而成的，核糖核苷酸也含有4种碱基，可以②DNA链和RNA链能③RNA一般是链，而且比DNA，因此能够通过，从转移到中3.RNA的种类及作用→蛋白质合成的“三剑客”种类mRNAtRNArRNA名称结构功能示意图共同点★注意：少数RNA还具有作用；有的作为RNA病毒的4.遗传信息的转录（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。（2）条件：①模板：②原料：③能量：④酶：（3）过程：RNA聚合酶结合位点与DNA结合→。→，→，→。（4）产物：预习检测1.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2.如图为真核生物细胞核内转录过程的示意图，下列说法不正确的是()A．①链的碱基A与②链的碱基U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RNA聚合酶D．转录完成后，②需要通过两层生物膜才能与核糖体结合3.下列关于真核细胞中转录的叙述，错误的是()A.tRNA、rRNA和mRNA都由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4.下列有关DNA和RNA的叙述，错误的是()A.二者的化学组成中相同的有磷酸以及碱基A、C、GB.二者都可以携带遗传信息，都可作为遗传物质C.二者都含有C、H、O、N、P五种元素D.DNA中含有氢键，而RNA中没有氢键5.下列关于真核生物遗传信息的转录过程的叙述，正确的是()A.转录以DNA的两条链为模板B.转录过程中不可能发生碱基T与A的配对C.转录需要tRNA作运载工具D.转录的产物与DNA的长度不相等6．一条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′7．图为真核生物细胞核内RNA的合成示意图，下列有关叙述正确的是（）A．图示RNA聚合酶沿着DNA自右向左催化转录过程B．图示完整DNA分子可转录合成多个不同种类RNA分子C．图示生物可边转录边翻译，大大提高了蛋白质的合成速率D．图示物质③通过主动运输穿过核孔进入细胞质，可直接作为翻译过程的模板8．下图表示真核生物某核基因在有关酶的催化下，经转录、剪切、拼接得到成熟mRNA的过程。下列相关叙述正确的是（

）A．转录过程中，RNA的碱基A和DNA的碱基U互补配对B．得到该成熟mRNA的场所包括线粒体、叶绿体和细胞核C．该成熟mRNA进入细胞核后作为翻译的模板与核糖体结合D．得到该成熟mRNA的过程中会形成“核酸—蛋白质”复合物9．放射性心脏损伤是由电离辐射诱导的大量心肌细胞凋亡产生的心脏疾病。一项新的研究表明，circRNA可以通过miRNA调控P基因表达进而影响细胞凋亡，调控机制见图。miRNA是细胞内一种单链小分子RNA，可与mRNA靶向结合并使其降解。circRNA是细胞内一种闭合环状RNA，可靶向结合miRNA使其不能与mRNA结合，从而提高mRNA的翻译水平。回答下列问题：(1)放射刺激心肌细胞产生的_________会攻击生物膜的磷脂分子，导致放射性心肌损伤。(2)前体mRNA是通过_________酶以DNA的一条链为模板合成的，可被剪切成circRNA等多种RNA。circRNA和mRNA在细胞质中通过对_________的竞争性结合，调节基因表达。(3)据图分析，miRNA表达量升高可影响细胞凋亡，其可能的原因是_________。(4)根据以上信息，除了减少miRNA的表达之外，试提出一个治疗放射性心脏损伤的新思路_________。►探究一RNA的种类和作用【情景材料】核糖核酸(RNA)，存在于生物细胞以及部分病毒、类病毒中的遗传信息的载体。RNA由核糖核苷酸经磷酸二酯键缩合而成长链状分子。一个核糖核苷酸分子由磷酸，核糖和碱基构成。RNA的碱基主要有4种，即A腺嘌呤、G鸟嘌呤、C胞嘧啶、U尿嘧啶，其中，U(尿嘧啶)取代了DNA中的T。【问题探究】1.RNA的形成及特征。2.mRNA的形成及功能。3.tRNA的结构和功能。4.rRNA的功能。►探究二转录【情景材料】转录，是指遗传信息从基因(DNA)转移到RNA，在RNA聚合酶的作用下形成一条与DNA碱基序列互补的mRNA的过程。作为蛋白质生物合成的第一步，进行转录时，一个基因会被读取并被复制为mRNA，即特定的DNA片断作为遗传信息模板，以依赖DNA的RNA聚合酶作为催化剂，通过碱基互补的原则合成前体mRNA。RNA聚合酶通过与一系列组分构成动态复合体，完成转录起始、延伸、终止等过程。生成的mRNA携有的密码子，进入核糖体后可以实现蛋白质的合成。转录仅以DNA的一条链作为模板，被选为模板的单链称为模板链，亦称无义链;另一条单链称为非模板链，即编码链，因编码链与转录生成的RNA序列一致，所以又称有义链。DNA上的转录区域称为转录单位。【问题探究】1.转录的特点。2.转录的过程。3.转录的产物与加工。要点归纳①真核生物的DNA转录形成的mRNA需要在细胞核加工处理成为成熟的mRNA后才能作为翻译的模板。②一个基因转录时以基因的一条链为模板，一个DNA分子上的不同基因的模板链不一定相同。③转录是以基因为单位进行的，一个基因可被多次转录。【注意问题】1.DNA和RNA的区别(1)正确判断DNA和RNA①含特有碱基T或脱氧核糖⇒DNA；②含特有碱基U或核糖⇒RNA。(2)DNA和RNA合成的判断：用放射性同位素标记T或U可判断DNA和RNA的合成。若大量消耗T，可推断正在进行DNA的合成；若大量利用U，可推断正在进行RNA的合成。典例精讲【例1】RNA合成发生在DNA双链部分解开的区域内(见下图)。下列相关叙述正确的是()A.RNA与DNA只有一种核苷酸有差异B.与RNA序列一致的链是模板链C.RNA聚合酶是结构复杂的RNA大分子D.转录时RNA的延伸方向总是从5′→3′【答案】D【解析】RNA与DNA的四种核苷酸都不同，A错误；与RNA序列一致的链是非模板链，B错误；RNA聚合酶是结构复杂的蛋白质，C错误；RNA的延伸方向总是从5′→3′，D正确。4【例2】下列关于遗传信息的叙述，错误的是()A.亲代遗传信息的改变都能遗传给子代B.流向DNA的遗传信息来自DNA或RNAC.遗传信息的传递过程遵循碱基互补配对原则D.DNA指纹技术运用了个体遗传信息的特异性【答案】A【解析】亲代遗传信息的改变不一定都能遗传给子代，如体细胞的基因突变一般不遗传给后代，A错误；流向DNA的遗传信息来自DNA(复制)或RNA(逆转录)，B正确；遗传信息的传递过程中遵循碱基互补配对原则，C正确；DNA指纹技术能用来鉴定个人身份，其生物学依据是遗传信息的特异性，即特定的碱基排列顺序，D正确。【例3】下列关于DNA和RNA的叙述，错误的是()A.某些RNA能降低化学反应的活化能，某些RNA能转运物质B.mRNA、tRNA、rRNA均参与蛋白质的合成过程C.不是所有生物的DNA和RNA上都能储存遗传信息D.所有生物体内的DNA都是链状的双螺旋结构【答案】D【解析】有些酶的化学本质是RNA，能够降低化学反应的活化能，tRNA具有运输氨基酸的功能，A正确；蛋白质的合成过程中，模板是mRNA，运输氨基酸的工具是tRNA，其合成场所核糖体的主要成分是rRNA和蛋白质，B正确；细胞生物的遗传信息都储存在DNA中，其含有的RNA不能储存遗传信息，C正确；并不是所有生物的DNA都是链状的双螺旋结构，如原核生物的DNA呈环状，某些病毒的DNA是单链，D错误。00503强化训练1．下图表示三种遗传调控途径，以下说法正确的是（）A．三种途径均可能导致该基因决定的蛋白质结构发生变化B．转录启动区域甲基化会干扰DNA聚合酶与启动子结合C．组蛋白与DNA结合紧密程度在不同细胞中应大致相同D．RNA干扰可能通过影响特定基因的翻译使其无法表达2．空间转录组技术可测定特定细胞在某一功能状态下转录出来的所有mRNA。该技术设计了一种标签TIVA-tag（包括一段尿嘧啶序列和蛋白质），该标签进入活细胞后与mRNA的腺嘌呤序列尾（真核细胞mRNA均具有）结合得到产物TIVA-tag-mRNA，回收并纯化该产物之后，将mRNA洗脱下来用于转录组分析。下列叙述错误的是（

）A．该技术可获得特定活细胞中全部编码蛋白质的基因表达信息B．TIVA-tag-mRNA的形成不遵循碱基互补配对原则C．推测TIVA-tag与mRNA结合的场所在细胞质基质D．TIVA-tag的主要组成元素与核糖体、染色体的基本一致3．关于基因结构、功能和应用的叙述，错误的是（

）A．PCR技术可以检测目的基因在受体细胞中是否转录和翻译B．基因指导合成的具有催化活性的物质中，其化学本质不一定相同C．基因工程中的抗逆性基因常来自于极端微生物D．基因中的嘧啶数和嘌呤数不一定相等4．重叠基因是指两个或两个以上的基因共有一段DNA序列的不同可读框，编码不同的蛋白质。重叠基因有多种重叠方式，例如，大基因内包含小基因（如图）；前后两个基因首尾重叠；几个基因的重叠等。下列说法正确的是（

）A．基因的重叠能有效地利用DNA遗传信息量B．重叠基因中不同基因的转录模板链都是相同的C．同一个基因的编码区中可能存在多个起始密码子D．重叠基因编码不同蛋白质是基因选择性表达的结果5．RNA甲基化是指发生在RNA分子上不同位置的甲基化修饰现象，常见的RNA转录后修饰有N6—甲基腺嘌呤（N6—methyladenosine，m6A）和5—甲基胞嘧啶（5—methylcytosine，m5C）。NOD1是鱼类体内一种重要的免疫受体，去甲基化酶FTO可以“擦除”NOD1mRNA的m5A修饰，进而避免m6A识别蛋白对NOD1mRNA的识别和降解。下列相关叙述正确的是（

）A．mRNA的m6A和m5C修饰可通过DNA复制传递给下一代B．mRNA的m6A和m5C修饰过程涉及磷酸二酯键的断裂与生成C．抑制去甲基化酶FTO的活性会导致鱼的免疫能力和抗病能力上升D．mRNA的m6A修饰与翻译过程的调控有关6．DNA甲基化是指在相关酶的作用下将甲基选择性的连接到胞嘧啶上。遭遇盐胁迫时，小麦H基因响应盐胁迫而表达量增大。用甲基化相关酶的抑制剂处理后，小麦H基因的启动子区域显著的去甲基化，且H基因的转录水平升高，下列分析不合理的是（

）A．启动子甲基化会抑制其与核糖体的结合B．盐胁迫可能使小麦H基因的启动子区域去甲基化C．H基因启动子甲基化程度高时，其转录水平降低D．DNA甲基化不会改变DNA碱基对的排列顺序7．下图表示真核细胞某基因的转录过程。有关叙述错误的是（

）A．转录结束后①和②重新形成双螺旋结构 B．图中③的左端为5’端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8．miRNA是一种小分子RNA，某miRNA能抑制W基因控制的蛋白质（W蛋白）的合成。某真核细胞内形成该miRNA及其发挥作用的过程示意图如下，下列叙述错误的是（）A．miRNA与W基因mRNA结合遵循碱基互补配对原则，即A与U、U与A、C与G、G与C配对B．该miRNA通过与W基因的mRNA结合成双链使W蛋白合成过程提前终止C．该miRNA在细胞核内转录后立刻通过核孔进入细胞质中加工并发挥作用D．miRNA、rRNA、mRNA、tRNA都由DNA转录而来9．选择性剪接是指一个基因的转录产物可通过不同的拼接方式形成不同的mRNA的过程。如图表示鼠的降钙素基因的表达过程，下列叙述正确的是（）A．当RNA聚合酶移动到终止密码子时，过程①停止B．过程②中，被转运的氨基酸与tRNA的5'端结合C．题中鼠降钙素基因表达的调控属于转录后水平的调控D．一种基因表达只能得到一种相同的产物10．真核生物基因中通常有内含子，而原核生物基因中没有，原核生物没有真核生物所具有的切除内含子对应的RNA序列的机制。已知在人体中基因A(有内含子）可以表达出某种特定蛋白(简称蛋白A)。回答下列问题：（1）某同学从人的基因组文库中获得了基因A，以大肠杆菌作为受体细胞却未得到蛋白A，其原因是。（2）若用家蚕作为表达基因A的载体，在噬菌体和昆虫病毒两种载体中，不选用作为载体，其原因是。（3）若要高效地获得蛋白A，可选用大肠杆菌作为受体，因为与家蚕相比，大肠杆菌具有(答出两点即可)等优点。（4）若要检测基因A是否翻译出蛋白A，可用的检测物质是(填“蛋白A的基因”或“蛋白A的抗体”）。（5）艾弗里等人的肺炎双球菌转化实验为证明DNA是遗传物质做出了重要贡献，也可以说是基因工程的先导，如果说他们的工作为基因工程理论的建立提供了启示，那么，这一启示是。第4章第1节基因指导蛋白质的合成（第1课时）课程标准学习目标概述DNA分子上的遗传信息通过RNA指导蛋白质合成1.理解tRNA、mRNA等基本概念；2.通过阅读教材，借助教具模拟转录的过程，培养科学思维能力；3.通过小组合作说出转录的相关内容，加深理解，培养合作探究能力；4.体会细胞各部分之间是紧密联系的，各部分结构与功能相适应。自主梳理1.基因表达的概念：基因通过指导的合成来控制生物，这一过程称为基因的表达，包括和两个阶段2.核酸的种类和功能核酸DNARNA核酸功能核酸是细胞内的物质；在、和的生物合成中具有重要作用中文名称基本单位基本单位成分磷酸五碳糖碱基元素组成结构一般为链，且长度比DNA，能通过分布真核生物主要在，次要在、；原核生物主要在，次要在真核生物主要在，次要在；原核生物在【思考】RNA为什么适合作DNA的信使？①RNA是由核糖核苷酸连接而成的，核糖核苷酸也含有4种碱基，可以②DNA链和RNA链能③RNA一般是链，而且比DNA，因此能够通过，从转移到中3.RNA的种类及作用→蛋白质合成的“三剑客”种类mRNAtRNArRNA名称结构功能示意图共同点★注意：少数RNA还具有作用；有的作为RNA病毒的4.遗传信息的转录（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。（2）条件：①模板：②原料：③能量：④酶：（3）过程：RNA聚合酶结合位点与DNA结合→。→，→，→。（4）产物：【答案】1.蛋白质性状转录翻译2.核酸的种类和功能核酸DNARNA核酸功能核酸是细胞内携带遗传信息的物质；在遗传、变异和蛋白质的生物合成中具有重要作用中文名称脱氧核糖核酸核糖核酸基本单位脱氧核糖核苷酸（脱氧核苷酸）核糖核苷酸基本单位成分磷酸一分子五碳糖一分子脱氧核糖一分子核糖碱基腺嘌呤（A）、鸟嘌呤（G）、胸腺嘧啶（T）、胞嘧啶（C）腺嘌呤（A）、鸟嘌呤（G）、尿嘧啶（U）、胞嘧啶（C）元素组成C、H、O、N、P结构一般由两条脱氧核苷酸链构成一般为单链，且长度比DNA短，能通过核孔分布真核生物主要在细胞核，次要在线粒体、叶绿体；原核生物主要在拟核，次要在质粒真核生物主要在细胞质，次要在细胞核；原核生物在细胞质3.RNA的种类及作用种类mRNAtRNArRNA名称信使RNA转运RNA核糖体RNA结构一条单核糖核苷酸链，链状结构一条单核糖核苷酸链，三叶草结构结构复杂功能将遗传信息从DNA传递到核糖体识别并转运氨基酸核糖体的主要成分，是核糖体结构和功能核心示意图共同点都是由核糖核苷酸组成的单链★注意：少数RNA还具有催化作用；有的作为RNA病毒的遗传物质4.（1）细胞核DNA的一条链（2）①DNA的一条链②4种游离的核糖核苷酸③ATP④RNA聚合酶（3）DNA双链解开，碱基暴露出来游离的核糖核苷酸与DNA模版链上的碱基互补配对，在RNA聚合酶的作用下开始mRNA的合成新结合核糖核苷酸连接到正在合成的mRNA分子上合成的mRNA从DNA链上释放，而后DNA双螺旋恢复（4）mRNA、tRNA、Rrna预习检测1.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】B【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。2.如图为真核生物细胞核内转录过程的示意图，下列说法不正确的是()A．①链的碱基A与②链的碱基U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RNA聚合酶D．转录完成后，②需要通过两层生物膜才能与核糖体结合【答案】D【解析】转录完成后，②mRNA通过核孔进入细胞质，穿过0层生物膜。3.下列关于真核细胞中转录的叙述，错误的是()A.tRNA、rRNA和mRNA都由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】真核细胞中的RNA主要在细胞核内合成，线粒体和叶绿体中的DNA也能进行转录合成RNA，C错误。4.下列有关DNA和RNA的叙述，错误的是()A.二者的化学组成中相同的有磷酸以及碱基A、C、GB.二者都可以携带遗传信息，都可作为遗传物质C.二者都含有C、H、O、N、P五种元素D.DNA中含有氢键，而RNA中没有氢键【答案】D【解析】DNA的基本组成单位是脱氧核苷酸，由一分子磷酸、一分子脱氧核糖和一分子碱基(A、T、C、G)组成，RNA的基本组成单位是核糖核苷酸，由一分子磷酸、一分子核糖和一分子碱基(A、U、C、G)组成，A正确；DNA和RNA都可以携带遗传信息，绝大多数生物的遗传物质是DNA，少数病毒的遗传物质是RNA，B正确；DNA和RNA中都含有C、H、O、N、P五种元素，C正确；DNA分子中，两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对，tRNA的RNA链经过折叠，看上去像三叶草的叶形，其中存在碱基配对现象，含有氢键，D错误。5.下列关于真核生物遗传信息的转录过程的叙述，正确的是()A.转录以DNA的两条链为模板B.转录过程中不可能发生碱基T与A的配对C.转录需要tRNA作运载工具D.转录的产物与DNA的长度不相等【答案】D【解析】转录以DNA的一条链为模板，A错误；转录过程中存在碱基T和碱基A的配对，B错误；翻译过程需要tRNA作运载工具，C错误；转录的产物的长度小于DNA的长度，D正确。6．一条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′。7．图为真核生物细胞核内RNA的合成示意图，下列有关叙述正确的是（）A．图示RNA聚合酶沿着DNA自右向左催化转录过程B．图示完整DNA分子可转录合成多个不同种类RNA分子C．图示生物可边转录边翻译，大大提高了蛋白质的合成速率D．图示物质③通过主动运输穿过核孔进入细胞质，可直接作为翻译过程的模板【答案】B【解析】根据合成的mRNA长短及DNA和RNA的结合区域可知，RNA聚合酶在图中的移动方向是自左向右，A错误；转录是以基因为单位进行的，一个DNA分子上含有多个基因，故图示完整DNA分子可转录合成多个不同种类RNA分子，B正确；由于图示细胞为真核生物细胞，具有核膜等结构，故图示生物转录完成后才进行翻译，C错误；③可表示mRNA，需要经过加工编辑才可以转移到细胞质中作为翻译过程的模板，加工完成后通过核孔进入到细胞质中与核糖体结合，D错误。8．下图表示真核生物某核基因在有关酶的催化下，经转录、剪切、拼接得到成熟mRNA的过程。下列相关叙述正确的是（

）A．转录过程中，RNA的碱基A和DNA的碱基U互补配对B．得到该成熟mRNA的场所包括线粒体、叶绿体和细胞核C．该成熟mRNA进入细胞核后作为翻译的模板与核糖体结合D．得到该成熟mRNA的过程中会形成“核酸—蛋白质”复合物【答案】D【解析】转录是以DNA为模板合成mRNA的过程，该过程中，DNA的碱基A和RNA的碱基U互补配对，A错误；图示为真核生物某核基因经转录、剪切、拼接得到成熟mRNA的过程，无法确定线粒体、叶绿体中的基因是否也能发生剪切和拼接，B错误；该成熟mRNA进入细胞质后，作为翻译的模板与核糖体结合，C错误；转录时模板是DNA，需要RNA聚合酶催化，故得到该成熟mRNA的过程中会形成“核酸一蛋白质＂复合物，D正确。9．放射性心脏损伤是由电离辐射诱导的大量心肌细胞凋亡产生的心脏疾病。一项新的研究表明，circRNA可以通过miRNA调控P基因表达进而影响细胞凋亡，调控机制见图。miRNA是细胞内一种单链小分子RNA，可与mRNA靶向结合并使其降解。circRNA是细胞内一种闭合环状RNA，可靶向结合miRNA使其不能与mRNA结合，从而提高mRNA的翻译水平。回答下列问题：(1)放射刺激心肌细胞产生的_________会攻击生物膜的磷脂分子，导致放射性心肌损伤。(2)前体mRNA是通过_________酶以DNA的一条链为模板合成的，可被剪切成circRNA等多种RNA。circRNA和mRNA在细胞质中通过对_________的竞争性结合，调节基因表达。(3)据图分析，miRNA表达量升高可影响细胞凋亡，其可能的原因是_________。(4)根据以上信息，除了减少miRNA的表达之外，试提出一个治疗放射性心脏损伤的新思路_________。【答案】(1)自由基(2)RNA聚合miRNA(3)P蛋白能抑制细胞凋亡，miRNA表达量升高，与P基因的mRNA结合并将其降解的概率上升，导致合成的P蛋白减少，无法抑制细胞凋亡(4)可通过增大细胞内circRNA的含量，靶向结合miRNA使其不能与P基因的mRNA结合，从而提高P基因的表达量，抑制细胞凋亡【解析】（1）放射刺激心肌细胞，可产生大量自由基，攻击生物膜的磷脂分子，导致放射性心肌损伤。（2）RNA聚合酶能催化转录过程，以DNA的一条链为模板，通过碱基互补配对原则合成前体mRNA。由图可知，miRNA既能与mRNA结合，降低mRNA的翻译水平，又能与circRNA结合，提高mRNA的翻译水平，故circRNA和mRNA在细胞质中通过对miRNA的竞争性结合，调节基因表达。（3）P蛋白能抑制细胞凋亡，当miRNA表达量升高时，大量的miRNA与P基因的mRNA结合，并将P基因的mRNA降解，导致合成的P蛋白减少，无法抑制细胞凋亡。（4）根据以上信息，除了减少miRNA的表达之外，还能通过增大细胞内circRNA的含量，靶向结合miRNA，使其不能与P基因的mRNA结合，从而提高P基因的表达量，抑制细胞凋亡。►探究一RNA的种类和作用【情景材料】核糖核酸(RNA)，存在于生物细胞以及部分病毒、类病毒中的遗传信息的载体。RNA由核糖核苷酸经磷酸二酯键缩合而成长链状分子。一个核糖核苷酸分子由磷酸，核糖和碱基构成。RNA的碱基主要有4种，即A腺嘌呤、G鸟嘌呤、C胞嘧啶、U尿嘧啶，其中，U(尿嘧啶)取代了DNA中的T。【问题探究】1.RNA的形成及特征。2.mRNA的形成及功能。3.tRNA的结构和功能。4.rRNA的功能。【答案】1.RNA是以DNA的一条链为模板，以碱基互补配对原则，转录而形成的一条单链，主要功能是实现遗传信息在蛋白质上的表达，是遗传信息传递过程中的桥梁。RNA由核糖核苷酸经磷酯键缩合而成长链状分子。一个核糖核苷酸分子由磷酸，核糖和碱基构成。RNA的碱基主要有4种，即A腺嘌呤，G鸟嘌呤，C胞嘧啶，U尿嘧啶。其中，U尿嘧啶取代了DNA中的T胸腺嘧啶而成为RNA的特征碱基。2.mRNA是合成蛋白质的蓝图。mRNA的功能就是把DNA上的遗传信息精确无误地转录下来，然后再由mRNA的碱基顺序决定蛋白质的氨基酸顺序，完成基因表达过程中的遗传信息传递过程。在真核生物中，转录形成的前体RNA中含有大量非编码序列，大约只有25%序列经加工成为mRNA，最后翻译为蛋白质。因为这种未经加工的前体mRNA在分子大小上差别很大，所以通常称为不均一核RNA。3.tRNA是运输氨基酸的载体。tRNA是分子最小的RNA，其分子量平均约为27000(25000-30000)，由70到90个核苷酸组成。而且具有稀有碱基的特点，稀有碱基除假尿嘧啶核苷与次黄嘌呤核苷外，主要是甲基化了的嘌呤和嘧啶tRNA。这类稀有碱基一般是在转录后，经过特殊的修饰而成的。tRNA都有一个反密码子环，在这一环的顶端有三个暴露的碱基，称为反密码子(anticodon).反密码子可以与mRNA链上互补的密码子配对。4.rRNA是组成核糖体的主要成分。rRNA一般与核糖体蛋白质结合在一起，形成核糖体，如果把rRNA从核糖体上除rRNA掉，核糖体的结构就会发生塌陷。►探究二转录【情景材料】转录，是指遗传信息从基因(DNA)转移到RNA，在RNA聚合酶的作用下形成一条与DNA碱基序列互补的mRNA的过程。作为蛋白质生物合成的第一步，进行转录时，一个基因会被读取并被复制为mRNA，即特定的DNA片断作为遗传信息模板，以依赖DNA的RNA聚合酶作为催化剂，通过碱基互补的原则合成前体mRNA。RNA聚合酶通过与一系列组分构成动态复合体，完成转录起始、延伸、终止等过程。生成的mRNA携有的密码子，进入核糖体后可以实现蛋白质的合成。转录仅以DNA的一条链作为模板，被选为模板的单链称为模板链，亦称无义链;另一条单链称为非模板链，即编码链，因编码链与转录生成的RNA序列一致，所以又称有义链。DNA上的转录区域称为转录单位。【问题探究】1.转录的特点。2.转录的过程。3.转录的产物与加工。【答案】1.转录时，细胞通过碱基互补的原则来生成一条带有互补碱基的mRNA，通过它携带密码子到核糖体中可以实现蛋白质的合成。与DNA的复制相比，转录有很多相同或相似之处，亦有其自己的特点。转录中，一个基因会被读取并复制为mRNA。就是说，以特定的DNA片段作为模板，以DNA依赖的RNA合成酶作为催化剂，合成前体mRNA。在体内，转录是基因表达的第一阶段，并且是基因调节的主要阶段。转录可产生DNA复制的引物，在反转录病毒感染中也起到重要作用。转录仅以DNA的一条链作为模板。被选为模板的单链叫模板链，又称信息链、无义链;另一条单链叫非模板链，又称编码链，有义链。DNA上的转录区域称为转录单位。RNA聚合酶合成RNA时不需引物，但无校正功能。2.在转录过程中，DNA模板被转录方向是从3′端向5′端;RNA链的合成方向是从5′端向3′端。RNA的合成一般分两步，第一步合成原始转录产物(过程包括转录的启动、延伸和终止);第二步转录产物的后加工，使无生物活性的原始转录产物转变成有生物功能的成熟RNA。但原核生物mRNA的原始转录产物一般不需后加工就能直接作为翻译蛋白质的模板。3.转录的产物包括mRNA、tRNA和rRNA等。mRNA前体的后加工。原核mRNA的原始转录产物(除个别噬菌体外)都可直接用于翻译，而真核mRNA一般都有相应的前体，前体必须经过后加工才能用于转译蛋白质。一般认为，真核mRNA的原始转录产物(也称原始转录前体)，hnRNA(hetero-geneousnuclearRNA，核不均一RNA)，最终被加工成成熟的mRNA。有的真核mRNA前体，由于后加工的不同可产生两种或两种以上的mRNA(如人的降血钙素基因转录产物)，因而能翻译成两种或两种以上的多肽链。tRNA前体的后加工目前分离得到的tRNA前体有两类:①含单个tRNA的tRNA前体，在5′端和3′端各有一段多余顺序;②含二个tRNA的tRNA前体，除5′端和3′端有长短不一的多余顺序外，在两个tRNA之间还有数目不等的核苷酸隔开。有的真核tRNA前体的反密码子环区含有一个居间顺序。rRNA前体的后加工rRNA前体的后加工通常有如下步骤:①修饰:除5SrRNA外，rRNA分子上通常有修饰核苷酸(主要是甲基化核苷酸)，它们都是在后加工时修饰的。一般认为核糖2′羟基的甲基化在碱基甲基化之前;②剪切:在rRNA前体分子的多余顺序处切开，产生许多中间前体，然后再切除中间前体末端的多余顺序;③剪接:有的真核生物rRNA前体中存在有居间顺序的，须加工时除去。要点归纳①真核生物的DNA转录形成的mRNA需要在细胞核加工处理成为成熟的mRNA后才能作为翻译的模板。②一个基因转录时以基因的一条链为模板，一个DNA分子上的不同基因的模板链不一定相同。③转录是以基因为单位进行的，一个基因可被多次转录。【注意问题】1.DNA和RNA的区别(1)正确判断DNA和RNA①含特有碱基T或脱氧核糖⇒DNA；②含特有碱基U或核糖⇒RNA。(2)DNA和RNA合成的判断：用放射性同位素标记T或U可判断DNA和RNA的合成。若大量消耗T，可推断正在进行DNA的合成；若大量利用U，可推断正在进行RNA的合成。典例精讲【例1】RNA合成发生在DNA双链部分解开的区域内(见下图)。下列相关叙述正确的是()A.RNA与DNA只有一种核苷酸有差异B.与RNA序列一致的链是模板链C.RNA聚合酶是结构复杂的RNA大分子D.转录时RNA的延伸方向总是从5′→3′【答案】D【解析】RNA与DNA的四种核苷酸都不同，A错误；与RNA序列一致的链是非模板链，B错误；RNA聚合酶是结构复杂的蛋白质，C错误；RNA的延伸方向总是从5′→3′，D正确。4【例2】下列关于遗传信息的叙述，错误的是()A.亲代遗传信息的改变都能遗传给子代B.流向DNA的遗传信息来自DNA或RNAC.遗传信息的传递过程遵循碱基互补配对原则D.DNA指纹技术运用了个体遗传信息的特异性【答案】A【解析】亲代遗传信息的改变不一定都能遗传给子代，如体细胞的基因突变一般不遗传给后代，A错误；流向DNA的遗传信息来自DNA(复制)或RNA(逆转录)，B正确；遗传信息的传递过程中遵循碱基互补配对原则，C正确；DNA指纹技术能用来鉴定个人身份，其生物学依据是遗传信息的特异性，即特定的碱基排列顺序，D正确。【例3】下列关于DNA和RNA的叙述，错误的是()A.某些RNA能降低化学反应的活化能，某些RNA能转运物质B.mRNA、tRNA、rRNA均参与蛋白质的合成过程C.不是所有生物的DNA和RNA上都能储存遗传信息D.所有生物体内的DNA都是链状的双螺旋结构【答案】D【解析】有些酶的化学本质是RNA，能够降低化学反应的活化能，tRNA具有运输氨基酸的功能，A正确；蛋白质的合成过程中，模板是mRNA，运输氨基酸的工具是tRNA，其合成场所核糖体的主要成分是rRNA和蛋白质，B正确；细胞生物的遗传信息都储存在DNA中，其含有的RNA不能储存遗传信息，C正确；并不是所有生物的DNA都是链状的双螺旋结构，如原核生物的DNA呈环状，某些病毒的DNA是单链，D错误。00503强化训练1．下图表示三种遗传调控途径，以下说法正确的是（）A．三种途径均可能导致该基因决定的蛋白质结构发生变化B．转录启动区域甲基化会干扰DNA聚合酶与启动子结合C．组蛋白与DNA结合紧密程度在不同细胞中应大致相同D．RNA干扰可能通过影响特定基因的翻译使其无法表达【答案】D【解析】由图可知，三种途径都会使基因的表达受阻，不能产生相应的蛋白质，A错误；由图可知，转录启动区域甲基化会基因不表达，而干扰RNA聚合酶与启动子结合，影响的是转录过程，DNA聚合酶是DNA复制所需的酶，B错误；不同细胞中基因的表达情况不同，所以组蛋白与DNA结合紧密程度在不同细胞中是不相同的，C错误；由图可知，RNA干扰时会通过碱基互补配对的方式与某RNA结合，形成双链结构后，mRNA被切割成片段，从而影响特定基因的翻译使其无法表达，D正确。2．空间转录组技术可测定特定细胞在某一功能状态下转录出来的所有mRNA。该技术设计了一种标签TIVA-tag（包括一段尿嘧啶序列和蛋白质），该标签进入活细胞后与mRNA的腺嘌呤序列尾（真核细胞mRNA均具有）结合得到产物TIVA-tag-mRNA，回收并纯化该产物之后，将mRNA洗脱下来用于转录组分析。下列叙述错误的是（

）A．该技术可获得特定活细胞中全部编码蛋白质的基因表达信息B．TIVA-tag-mRNA的形成不遵循碱基互补配对原则C．推测TIVA-tag与mRNA结合的场所在细胞质基质D．TIVA-tag的主要组成元素与核糖体、染色体的基本一致【答案】B【解析】由题意可知，空间转录组技术可测定特定细胞在某一功能状态下转录出来的所有mRNA，即可获得特定活细胞中全部编码蛋白质的基因表达信息，A正确；TIVA-tag-mRNA的形成遵循碱基互补配对原则，即尿嘧啶与腺嘌呤配对，B错误；mRNA存在于细胞质基质，推测TIVA-tag与mRNA结合的场所在细胞质基质，C正确；TIVA-tag的主要组成元素与核糖体、染色体的基本一致，均含有核酸和蛋白质，元素均为C、H、O、N、P，D正确。3．关于基因结构、功能和应用的叙述，错误的是（

）A．PCR技术可以检测目的基因在受体细胞中是否转录和翻译B．基因指导合成的具有催化活性的物质中，其化学本质不一定相同C．基因工程中的抗逆性基因常来自于极端微生物D．基因中的嘧啶数和嘌呤数不一定相等【答案】A【解析】利用分子杂交，PCR技术可以检测目的基因在受体细胞中是否转录，但不能检测是否翻译，A错误；基因指导合成的具有催化活性的物质（酶）中，其化学本质不一定相同，有的是蛋白质有的是RNA，B正确；经过自然选择，极端微生物中含有抗逆性基因的概率较大，基因工程中的抗逆性基因常来自于极端微生物，C正确；基因有可能是有遗传效应的RNA片段，如RNA病毒，其嘧啶数和嘌呤数一般不相等，D正确。4．重叠基因是指两个或两个以上的基因共有一段DNA序列的不同可读框，编码不同的蛋白质。重叠基因有多种重叠方式，例如，大基因内包含小基因（如图）；前后两个基因首尾重叠；几个基因的重叠等。下列说法正确的是（

）A．基因的重叠能有效地利用DNA遗传信息量B．重叠基因中不同基因的转录模板链都是相同的C．同一个基因的编码区中可能存在多个起始密码子D．重叠基因编码不同蛋白质是基因选择性表达的结果【答案】A【解析】基因重叠可以通过较短的DNA序列控制合成多种蛋白质，有效利用了DNA的遗传信息量，提高了碱基的利用率，A正确；重叠基因中不同基因的转录模板链可能不同，B错误；起始密码子存在于mRNA中，而不是基因的编码区，C错误；重叠基因编码不同蛋白质是基因转录起点不同的结果，基因选择性表达指的是同一基因在一部分细胞表达，而在另一部分细胞不表达的现象，D错误。5．RNA甲基化是指发生在RNA分子上不同位置的甲基化修饰现象，常见的RNA转录后修饰有N6—甲基腺嘌呤（N6—methyladenosine，m6A）和5—甲基胞嘧啶（5—methylcytosine，m5C）。NOD1是鱼类体内一种重要的免疫受体，去甲基化酶FTO可以“擦除”NOD1mRNA的m5A修饰，进而避免m6A识别蛋白对NOD1mRNA的识别和降解。下列相关叙述正确的是（

）A．mRNA的m6A和m5C修饰可通过DNA复制传递给下一代B．mRNA的m6A和m5C修饰过程涉及磷酸二酯键的断裂与生成C．抑制去甲基化酶FTO的活性会导致鱼的免疫能力和抗病能力上升D．mRNA的m6A修饰与翻译过程的调控有关【答案】D【解析】mRNA的甲基化修饰不能通过DNA复制传递给下一代，A错误；甲基化不涉及核苷酸数目的改变，所以无磷酸二酯键的断裂与生成，B错误；抑制去甲基化酶FTO的活性会导致NOD1mRNA被识别和降解，NOD1蛋白含量减少，鱼的免疫能力和抗病能力下降，C错误；mRNA作为翻译的模板，m6A修饰能够调控基因表达的翻译过程，D正确。6．DNA甲基化是指在相关酶的作用下将甲基选择性的连接到胞嘧啶上。遭遇盐胁迫时，小麦H基因响应盐胁迫而表达量增大。用甲基化相关酶的抑制剂处理后，小麦H基因的启动子区域显著的去甲基化，且H基因的转录水平升高，下列分析不合理的是（

）A．启动子甲基化会抑制其与核糖体的结合B．盐胁迫可能使小麦H基因的启动子区域去甲基化C．H基因启动子甲基化程度高时，其转录水平降低D．DNA甲基化不会改变DNA碱基对的排列顺序【答案】A【解析】启动子是RNA聚合酶识别与结合的位点，启动子甲基化后影响其与RNA聚合酶结合，进而影响了该基因的转录，故H基因启动子甲基化程度高时，其转录水平降低，而核糖体与mRNA结合进行翻译，所以启动子不与核糖体结合，A错误，C正确；分析题意可知，遇盐胁迫时，小麦H基因响应盐胁迫而表达量增大，且用甲基化相关酶的抑制剂处理后，小麦H基因的启动子区域显著的去甲基化，说明盐胁迫可能使小麦H基因的启动子区域去甲基