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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
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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
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。
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
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。
×
(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。
×
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.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
√
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
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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 C B D
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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
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答案
√
tRNA中含有氢键，A错误。
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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。
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
√
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答案
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；
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答案
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。
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答案
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′
√
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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′。
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
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答案
√
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。
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答案
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
√
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答案
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；
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答案
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。
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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
√
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答案
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。
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答案
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%
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答案
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%。
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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
√
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；
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答案
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。
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答案
10.图甲、乙表示真核细胞内两种物质的合成过程，下列叙述错误的是
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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双向复制
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
√
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正确；
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；
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答案
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。
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答案
11.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。
下列分析正确的是
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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
√
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；
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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。
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12.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
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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
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：
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(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_________。
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答案
拟核
DNA复制
半保留
解旋酶
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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。
(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_______________。
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答案
RNA聚合酶
右端
tRNA、rRNA
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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)。
(3)①②过程都遵循_______________原则，其中②过程的原料是_______
__________。
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答案
碱基互补配对
4种核
糖核苷酸
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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。
(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___________________________。
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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。
14.(2024·成都高一期中)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
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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：
(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。
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无
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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。
(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。
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答案
RNA聚合酶
阻遏蛋白
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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。
(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。
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答案
葡萄糖
CAP(或分解代谢物基因激活蛋白)
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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。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________ 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______
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
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(　　)
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？
________________________________________________________________________
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(2)实验2为什么选择14C标记的尿嘧啶作为标记物？
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(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？
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(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？
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2．为什么RNA适于作DNA的信使？
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________________________________________________________________________
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
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
二、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．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________。
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(　　)
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____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)。
(3)b和c的名称分别是____________________、____________________。
(4)此过程中的碱基配对方式为________________________。
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？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
(2)与DNA复制相比，转录所需要的原料和酶各有什么不同？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
(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。
________________________________________________________________________
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？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
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？
________________________________________________________________________
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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
4．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
答案精析
一、梳理教材新知
1．核糖核苷酸　A、U、C、G　单链
2．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．信使　核糖体　氨基酸
判断正误
(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。
探究核心知识
1．(1)蛋白质的合成依赖于RNA。
(2)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)新合成的RNA是以噬菌体的DNA为模板合成的。
(4)DNA→RNA→蛋白质。
2．(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。
落实思维方法
1．D　[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．D　[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、梳理教材新知
1．细胞核　DNA的一条链
2．(1)转录的方向　RNA聚合酶　游离的核糖核苷酸
(2)DNA双链解开　互补配对　RNA聚合酶　核糖核苷酸　释放　恢复
判断正误
(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。
探究核心知识
1．(1)←　5′　3′　(2)RNA聚合酶　解开　磷酸二酯　(3)胞嘧啶脱氧核苷酸　胞嘧啶核糖核苷酸　(4)A—U、T—A、C—G、G—C
2．(1)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)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)①5′－UACGCUCCGUACCC－3′。
②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。
落实思维方法
3．D　[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．B　[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。]

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