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第4章　基因的表达
第1节　基因指导蛋白质的合成
第1课时　遗传信息的转录
课时学习目标　(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的基本单位及组成
2.RNA的种类及其作用
3.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________
[微思考]
(1)DNA和RNA的初级水解产物是否相同？若不同，各是什么？
______________________________________________________________________
(2)DNA和RNA的彻底水解产物各是什么？
______________________________________________________________________
[辨正误]
(1)核糖核酸是组成RNA的基本单位，一共有4种。(　　)
(2)RNA是某些病毒的遗传物质。(　　)
(3)RNA一般是单链，所以所有的RNA都不含有氢键。(　　)
(4)RNA主要有三种，主要分布在细胞质中。(　　)
1.如图为“核糖和脱氧核糖的结构模式图”，回答下列问题：
现有一核酸分子，若从化学组成入手，如何判断其是DNA还是RNA？(不考虑特殊情况)____________________________________________________________
______________________________________________________________________
2.为了探究遗传信息的传递途径，科学家做了如下实验。
实验一：变形虫放射性标记实验(如下图)。
实验二：有人曾用洋葱根尖和变形虫进行实验，当加入RNA酶后，细胞中的蛋白质合成就停止了；再加入从酵母菌中提取出来的RNA，则又重新合成了一定数量的蛋白质。
分析并讨论下列问题：
(1)从实验一可以看出RNA的合成发生在细胞的哪一部位？
______________________________________________________________________
(2)细胞核交换后，B组变形虫的细胞质为什么会出现有标记的RNA分子？
_____________________________________________________________________
______________________________________________________________________
(3)从实验二可以得出的结论是什么？
______________________________________________________________________
(4)综合分析实验一和实验二，你认为遗传信息的传递途径是什么？
_____________________________________________________________________
【学以致用】
1.(2024·吉林长春实验中学期末)关于RNA的结构和功能的叙述，错误的是(　　)
A.RNA能在细胞内传递遗传信息，也能携带氨基酸
B.RNA含有的五碳糖是核糖
C.所有RNA中都不含氢键
D.某些RNA能在细胞内催化化学反应
2.(2024·黑龙江哈尔滨高一下期末)下列关于细胞中DNA和RNA分子的叙述，错误的是(　　)
A.DNA和RNA分子的组成成分中含有单糖
B.细胞核和细胞质中均有DNA和RNA的分布
C.DNA、RNA分子中嘌呤数目等于嘧啶数目
D.真核生物的RNA主要分布在细胞质中
二、遗传信息的转录
[微思考]
转录时，RNA子链与其模板链之间进行碱基互补配对，碱基互补配对的方式共有几种？分别是什么？所形成的碱基对共有几种？分别是什么？
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
[辨正误]
(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。(　　)
(5)解旋酶、原核生物中的RNA聚合酶均能打开氢键。(　　)
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________________________。
(5)与DNA复制相比，转录所需要的原料和酶各有什么不同？
______________________________________________________________________
【学以致用】
3.(2024·成都七中高一诊断)下图表示真核细胞某基因的转录过程。下列有关叙述错误的是(　　)
A.转录结束后①和②重新形成双螺旋结构
B.③不一定是mRNA
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
4.(2024·湖北武汉高一期末)RNA聚合酶在执行基因转录时类似高速行驶的汽车，以大约每秒50个核苷酸的速度合成RNA，当RNA聚合酶转录至终止序列时，需要从高速延伸的状态刹车，停止转录并释放RNA。下列相关说法错误的是(　　)
A.RNA聚合酶能够局部解开DNA的两条链，所以转录时不需要将DNA双链完全解开
B.一条染色体上的多个部位可同时启动转录过程，从而提高转录效率
C.在细胞周期中，mRNA的种类和含量基本没有变化
D.细胞中RNA的合成在细胞核和细胞质中均能发生
1.(2024·四川眉山高一期末)细胞内的RNA具有多种功能。下列有关RNA的叙述，错误的是(　　)
A.DNA转录形成的RNA有三种类型
B.每个tRNA都是转录形成的，只有3个碱基含有氢键
C.细胞内某些RNA具有降低化学反应活化能的作用
D.细菌细胞内的rRNA可与蛋白质结合构成核糖体
2.(2024·福州一中高一月考)下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，下列叙述错误的是(　　)
A.①为DNA上的模板链，②链的左侧为5′端
B.RNA聚合酶可以催化①②之间氢键的断裂
C.图中甲、乙两处圆圈内均代表腺嘌呤核糖核苷酸
D.RNA聚合酶与DNA上的启动部位结合后开始转录
3.(2024·河北承德高一期末)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
4.(2024·河南洛阳一中高一质检)当某些基因转录形成的mRNA分子难以与模板链分离时，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。如图是细胞内相关过程的示意图，请据图回答下列问题。
(1)R环结构中最多存在________种核苷酸，其中含T的核苷酸名称是______________________________________________________________________。
(2)图中的酶是____________，该酶起作用时可以与DNA形成DNA—蛋白质复合物，除该酶外，细胞中能与DNA形成该类复合物的蛋白质还有______________________________________________________________________
(至少两种)。
(3)图中新形成的mRNA自左至右的顺序是________________________(填“5′端到3′端”或“3′端到5′端”)。第4章　基因的表达
第1节　基因指导蛋白质的合成
第1课时　遗传信息的转录
课时学习目标　(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的基本单位及组成
2.RNA的种类及其作用
3.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
[微思考]
(1)DNA和RNA的初级水解产物是否相同？若不同，各是什么？
提示：不同。DNA的初级水解产物是脱氧核糖核苷酸；RNA的初级水解产物是核糖核苷酸。
(2)DNA和RNA的彻底水解产物各是什么？
提示：DNA的彻底水解产物有脱氧核糖、磷酸和A、T、G、C四种碱基；而RNA的彻底水解产物有核糖、磷酸和A、U、G、C四种碱基。
[辨正误]
(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是某些病毒的遗传物质。(√)
(3)RNA一般是单链，所以所有的RNA都不含有氢键。(×)
提示：tRNA的局部含有氢键。
(4)RNA主要有三种，主要分布在细胞质中。(√)
1.如图为“核糖和脱氧核糖的结构模式图”，回答下列问题：
现有一核酸分子，若从化学组成入手，如何判断其是DNA还是RNA？(不考虑特殊情况)
提示：(1)根据五碳糖种类判断：若有核糖，一定为RNA；若有脱氧核糖，一定为DNA。
(2)根据含氮碱基种类判断：若含T，一定为DNA；若含U，一定为RNA。
(3)根据含氮碱基的含量判断：若嘌呤数≠嘧啶数，则肯定不是双链DNA。
2.为了探究遗传信息的传递途径，科学家做了如下实验。
实验一：变形虫放射性标记实验(如下图)。
实验二：有人曾用洋葱根尖和变形虫进行实验，当加入RNA酶后，细胞中的蛋白质合成就停止了；再加入从酵母菌中提取出来的RNA，则又重新合成了一定数量的蛋白质。
分析并讨论下列问题：
(1)从实验一可以看出RNA的合成发生在细胞的哪一部位？
提示：细胞核。
(2)细胞核交换后，B组变形虫的细胞质为什么会出现有标记的RNA分子？
提示：细胞核中合成的RNA分子可以通过核孔进入细胞质。
(3)从实验二可以得出的结论是什么？
提示：RNA与蛋白质的合成有直接关系。
(4)综合分析实验一和实验二，你认为遗传信息的传递途径是什么？
提示：DNA→RNA→蛋白质。
【学以致用】
1.(2024·吉林长春实验中学期末)关于RNA的结构和功能的叙述，错误的是(　　)
A.RNA能在细胞内传递遗传信息，也能携带氨基酸
B.RNA含有的五碳糖是核糖
C.所有RNA中都不含氢键
D.某些RNA能在细胞内催化化学反应
答案　C
解析　常见的RNA有三种：mRNA、rRNA和tRNA。mRNA可在细胞内传递遗传信息，tRNA可以携带氨基酸，A正确；tRNA存在碱基互补配对区域，含有氢键，C错误；大多数酶的本质是蛋白质，少数酶的本质是RNA，因此某些RNA具有催化作用，D正确。
2.(2024·黑龙江哈尔滨高一下期末)下列关于细胞中DNA和RNA分子的叙述，错误的是(　　)
A.DNA和RNA分子的组成成分中含有单糖
B.细胞核和细胞质中均有DNA和RNA的分布
C.DNA、RNA分子中嘌呤数目等于嘧啶数目
D.真核生物的RNA主要分布在细胞质中
答案　C
解析　DNA中含有脱氧核糖，RNA中含有核糖，脱氧核糖和核糖都属于单糖，A正确；真核细胞中，DNA主要分布在细胞核中，RNA主要分布在细胞质中，细胞核和细胞质中均有DNA和RNA的分布，B正确；DNA为双链结构，两条链之间存在碱基互补配对，嘌呤数目等于嘧啶数目，而RNA一般为单链结构，嘌呤数目不一定等于嘧啶数目，C错误。
二、遗传信息的转录
[微思考]
转录时，RNA子链与其模板链之间进行碱基互补配对，碱基互补配对的方式共有几种？分别是什么？所形成的碱基对共有几种？分别是什么？
提示：3种。A与U、T与A、G与C。4种。A—U、T—A、G—C和C—G。
[辨正误]
(1)转录只发生在细胞核内。(×)
提示：转录可发生于细胞核、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：转录不是转录整个DNA，是转录其中的基因，而基因通常是有遗传效应的DNA片段。
(5)解旋酶、原核生物中的RNA聚合酶均能打开氢键。(√)
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。
提示：←　5′　3′
(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)。
提示：RNA聚合酶　解开　磷酸二酯
(3)b和c的名称分别是________________________、____________________。
提示：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________________________。
提示：A—U、T—A、C—G、G—C
(5)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。
●转录时，DNA的一条链作为转录的模板链，可为反义链，与其互补的另一条链称为有义链。如图表示一个DNA分子的片段，讨论相关问题。
5′－TACGCTCCGTACCC－3′　非模板链(有义链)
3′－ATGCGAGGCATGGG－5′　模板链(反义链)
(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。　　　
【学以致用】
3.(2024·成都七中高一诊断)下图表示真核细胞某基因的转录过程。下列有关叙述错误的是(　　)
A.转录结束后①和②重新形成双螺旋结构
B.③不一定是mRNA
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
答案　C
解析　转录的产物有mRNA、tRNA、rRNA等，B正确；④是形成RNA的原料，是游离的核糖核苷酸，C错误；该过程中DNA中的T可以与RNA中的A配对，D正确。
4.(2024·湖北武汉高一期末)RNA聚合酶在执行基因转录时类似高速行驶的汽车，以大约每秒50个核苷酸的速度合成RNA，当RNA聚合酶转录至终止序列时，需要从高速延伸的状态刹车，停止转录并释放RNA。下列相关说法错误的是(　　)
A.RNA聚合酶能够局部解开DNA的两条链，所以转录时不需要将DNA双链完全解开
B.一条染色体上的多个部位可同时启动转录过程，从而提高转录效率
C.在细胞周期中，mRNA的种类和含量基本没有变化
D.细胞中RNA的合成在细胞核和细胞质中均能发生
答案　C
解析　RNA聚合酶能够局部解开DNA的两条链，所以转录时不需要将DNA双链完全解开，为边解旋边转录，A正确；一条染色体上含有多个基因，各基因可同步转录，即一条染色体上的多个部位可同时启动转录过程，从而提高转录效率，B正确；在细胞周期中，不同时期基因选择性表达，需要的酶和蛋白质不同，所以mRNA的种类和含量不断发生变化，C错误；细胞中RNA的合成主要发生在细胞核中，在细胞质的线粒体和叶绿体中也能发生，D正确。
随堂检测
1.(2024·四川眉山高一期末)细胞内的RNA具有多种功能。下列有关RNA的叙述，错误的是(　　)
A.DNA转录形成的RNA有三种类型
B.每个tRNA都是转录形成的，只有3个碱基含有氢键
C.细胞内某些RNA具有降低化学反应活化能的作用
D.细菌细胞内的rRNA可与蛋白质结合构成核糖体
答案　B
解析　DNA转录形成的RNA有tRNA、mRNA和rRNA三种类型，A正确；每个tRNA有多个碱基，其部分区段有碱基互补配对，故含有氢键，B错误；有些酶的本质是RNA，酶具有降低化学反应活化能的作用，C正确；rRNA可与蛋白质结合构成核糖体，细菌细胞内含有核糖体，D正确。
●(2024·湖南长沙一中高一质检)如图为真核生物细胞核内转录过程的示意图，下列说法正确的是(　　)
A.①链中的碱基A与②链中的碱基T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DNA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　B
解析　图中①链为模板链，②链为RNA，①链中的碱基A与②链中的碱基U互补配对，A错误；③表示RNA聚合酶，C错误；转录完成后，②通过核孔进入细胞质，穿过0层膜，D错误。　　　
2.(2024·福州一中高一月考)下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，下列叙述错误的是(　　)
A.①为DNA上的模板链，②链的左侧为5′端
B.RNA聚合酶可以催化①②之间氢键的断裂
C.图中甲、乙两处圆圈内均代表腺嘌呤核糖核苷酸
D.RNA聚合酶与DNA上的启动部位结合后开始转录
答案　C
解析　①为DNA上的模板链，RNA聚合酶只能在3′端进行RNA链的延伸，故②链的右侧为3′端，左侧为5′端，A正确；RNA聚合酶可以催化碱基对之间氢键的断裂，B正确；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；RNA聚合酶与DNA上的启动部位结合后开始转录，D正确。
3.(2024·河北承德高一期末)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分子的两条链解开，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。
4.(2024·河南洛阳一中高一质检)当某些基因转录形成的mRNA分子难以与模板链分离时，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。如图是细胞内相关过程的示意图，请据图回答下列问题。
(1)R环结构中最多存在________种核苷酸，其中含T的核苷酸名称是________。
(2)图中的酶是____________，该酶起作用时可以与DNA形成DNA—蛋白质复合物，除该酶外，细胞中能与DNA形成该类复合物的蛋白质还有______________(至少两种)。
(3)图中新形成的mRNA自左至右的顺序是________(填“5′端到3′端”或“3′端到5′端”)。
答案　(1)8　胸腺嘧啶脱氧核糖核苷酸
(2)RNA聚合酶　解旋酶、DNA聚合酶
(3)5′端到3′端
课时精练
(时间：30分钟　分值：60分)
【基础对点】
知识点1　RNA的结构和功能
1.(2024·河北保定高一期末)RNA分子与DNA分子均由核苷酸连接而成。DNA通过RNA指导细胞质中蛋白质的合成。下列不属于RNA作为信使条件的是(　　)
A.RNA和DNA一样，都能够携带遗传信息
B.RNA一般是单链，能通过核孔
C.RNA能从细胞核中转移到细胞质中与核糖体结合
D.RNA作为运输工具能识别密码子并携带特定氨基酸
答案　D
解析　RNA分子一般为单链结构，DNA分子一般为双链结构，但都能够携带遗传信息，A不符合题意；RNA分子一般是单链，能够通过核孔转移到细胞质中，B不符合题意；mRNA能从细胞核中转移到细胞质中与核糖体结合，翻译出蛋白质，C不符合题意；tRNA作为运输工具，能识别密码子并携带特定氨基酸，但这不属于RNA作为信使的条件，D符合题意。
2.(2024·广东汕头期中)下列关于DNA和RNA的相关叙述中，正确的是(　　)
A.所有生物中都有2种五碳糖、5种碱基
B.流感病毒的核酸初步水解后可得到8种核苷酸
C.硝化细菌的遗传物质含有5种含氮碱基
D.DNA与RNA不仅含有的五碳糖不同，它们的碱基种类也有区别
答案　D
解析　病毒只含有一种核酸，DNA或者RNA，故含有1种五碳糖、4种碱基，A错误；流感病毒的核酸是RNA，RNA初步水解产物是4种核糖核苷酸，B错误；硝化细菌的遗传物质为DNA，DNA含有4种含氮碱基，C错误；DNA与RNA所含有的五碳糖不同(DNA所含的五碳糖是脱氧核糖，RNA所含的五碳糖是核糖)，碱基种类不完全相同(DNA所含的含氮碱基是A、C、G、T，RNA所含的含氮碱基是A、C、G、U)，D正确。
3.(2024·辽宁大连高一期末)如图为三种RNA示意图，下列关于它们的叙述中，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.甲中没有碱基对，但乙和丙中含有
D.甲可以传递遗传信息，但乙和丙不能
答案　C
解析　RNA一般都是单链，甲和乙中都不含碱基对，丙中部分区段会发生碱基互补配对，含有碱基对，C错误。
4.(2024·西工大附中高一月考)乙肝病毒和艾滋病病毒的遗传物质分别是DNA和RNA。下列有关DNA和RNA的比较中，正确的是(　　)
A.从元素组成上，DNA和RNA的元素组成不相同
B.从化学组成上，DNA与RNA的碱基种类完全不同
C.从结构上，DNA多为双链结构，RNA通常为单链结构
D.从分布上，真核细胞中的DNA全部存在于细胞核中，RNA全部存在于细胞质中
答案　C
解析　DNA和RNA的组成元素都是C、H、O、N、P，A错误；组成DNA的碱基为A、C、G、T，而组成RNA的碱基为A、C、G、U，因此两者的碱基种类不完全相同，而不是完全不同，B错误；真核细胞的DNA主要存在于细胞核中，RNA主要存在于细胞质中，D错误。
知识点2　遗传信息的转录
5.(2024·广东惠州一中高一质检)在遗传信息传递过程中，若模板DNA的部分碱基序列是5′—TGCAGT—3′，则由它转录形成的mRNA的碱基序列是(　　)
A.3′—ACGTCA—5′ B.3′—ACGUCA—5′
C.3′—ACUGCA—5′ D.3′—ACTGCA—5′
答案　B
解析　DNA分子中特有的碱基是T，RNA分子中特有的碱基是U，在遗传信息传递过程中，若模板DNA的部分碱基序列是5′—TGCAGT—3′，则根据碱基互补配对原则，以该链为模板转录形成的mRNA中的碱基序列为3′—ACGUCA—5′，B正确，A、C、D错误。
6.(2024·河北秦皇岛月考改编)如图为真核生物细胞核内转录过程的示意图，下列说法错误的是(　　)
A.①链的碱基U与②链的碱基A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，则为RNA聚合酶
D.转录完成后，②脱离DNA分子，DNA分子重新恢复双螺旋
答案　A
解析　题图表示真核生物细胞核内转录过程，图中①为DNA模板链，其上无碱基U，A错误；②为转录形成的RNA，是以4种核糖核苷酸为原料合成的，B正确；如果③表示酶分子，则为RNA聚合酶，可催化转录过程，C正确；转录完成后，RNA从DNA上释放，DNA重新恢复双螺旋，D正确。
7.(2024·浙江绍兴高一下期中)DNA转录过程如图所示，下列相关叙述正确的是(　　)
A.甲处DNA正发生氢键的形成，乙处正发生氢键的破坏
B.丙处游离的核糖核苷酸加到RNA链5′端
C.产物RNA的碱基序列与A链的碱基序列相同
D.酶X是RNA聚合酶，该过程还需要解旋酶的参与
答案　A
解析　从RNA的位置可知，延伸方向为从左向右，因此甲处DNA正发生氢键的形成，乙处正发生氢键的破坏，A正确；转录时，RNA链的延伸方向是5′端→3′端，因此游离的核糖核苷酸加到RNA链3′端，B错误；产物RNA的碱基序列与A链的碱基序列存在U和T的差异，C错误；酶X是RNA聚合酶，既能使DNA解旋，也能连接核糖核苷酸形成核糖核苷酸单链，D错误。
8.(2024·天津一中高一期中)下列关于真核细胞中RNA的叙述，错误的是(　　)
A.tRNA、rRNA和mRNA都是以DNA为模板合成的，需要RNA聚合酶参与
B.细胞核中的RNA合成后会穿过核膜到细胞质中发挥作用
C.同一个体的不同细胞中可以合成同种mRNA
D.RNA能作为信使将遗传信息从DNA传递给蛋白质
答案　B
解析　真核细胞中的RNA(包括tRNA、rRNA和mRNA)都是以DNA的一条链为模板经转录合成的，需要RNA聚合酶参与，A正确；细胞核中的RNA合成后会通过核孔进入细胞质中发挥作用，B错误；同一个体的不同细胞是由同一受精卵分裂分化而来，可以合成相同的mRNA，C正确；RNA分子具有分子量相对较小、与DNA组成类似等特点，能作为信使将遗传信息从DNA传递给蛋白质，D正确。
9.(2024·江苏常州高一期末)如图表示真核细胞核内某种遗传信息的流动过程，下列相关叙述正确的是(　　)
A.图示中核酸彻底水解的产物最多有8种
B.在组成成分上，图中的1和2仅仅是碱基不同
C.图中的4可断开氢键，也可形成氢键
D.哺乳动物成熟的红细胞中可发生该过程
答案　A
解析　图示过程为转录，即由DNA指导合成RNA的过程，因此图中核酸彻底水解的产物最多有8种，分别为脱氧核糖、核糖、磷酸和5种碱基，A正确；图中的1表示DNA，2表示RNA，在组成成分上，二者除了碱基不完全相同外，五碳糖的种类也不同，B错误；图中的4为RNA聚合酶，不仅可断开氢键，还能催化磷酸二酯键的形成，但不能催化氢键的形成，C错误；哺乳动物成熟的红细胞没有细胞核和细胞器，因而不能发生图示过程，D错误。
【综合提升】
●(2024·江苏苏州高一质检)如图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。下列分析正确的是(　　)
　　　
A.a、b、m、n、l都能控制蛋白质的合成
B.m、n、l在不同细胞中，表达情况可能不同
C.甲为DNA聚合酶，丙含脱氧核糖
D.若丙中A＋U占70%，则丙对应的乙片段中G占15%
答案　B
解析　哺乳动物中，基因是有遗传效应的DNA片段，基因能控制蛋白质的合成，而a、b为基因的间隔序列，不能控制蛋白质的合成，A错误；图2表示转录过程，甲为RNA聚合酶，丙表示转录形成的RNA，丙所含的五碳糖是核糖，C错误；依据碱基互补配对原则，若丙中A＋U占70%，可推算出丙对应的乙片段中A＋T占70%，C＋G占30%，但不能计算出G所占的比例，D错误。
10.(2024·湖北鄂南高中月考改编)科学家研究发现，TATAbox是多数真核生物基因的一段DNA序列，位于基因转录起始点上游，其碱基序列为TATAATAAT，RNA聚合酶与TATAbox牢固结合之后才能开始转录。下列相关叙述正确的是(　　)
A.TATAbox被彻底水解后共得到6种小分子
B.mRNA中含有与TATAbox相对应的碱基序列
C.RNA聚合酶与TATAbox结合后才催化脱氧核苷酸链的形成
D.该研究为人们主动“关闭”某个异常基因提供了思路
答案　D
解析　据题意可知，TATAbox是一段DNA序列，且只含有A和T两种碱基，其彻底水解后产生腺嘌呤、胸腺嘧啶、脱氧核糖、磷酸4种小分子，A错误；TATAbox位于基因转录起始点上游，mRNA中不含该区域对应的碱基序列，B错误；根据题干，RNA聚合酶与TATAbox牢固结合之后才能开始转录，说明其催化形成的是核糖核苷酸链，C错误。
11.(2024·湖南怀化高一期末)如图为真核细胞内某遗传信息传递的部分过程，下列关于该过程的叙述，错误的是(　　)
A.可出现A与U配对，T与A配对，G与C、C与G配对
B.5是位于非模板链上的胸腺嘧啶脱氧核苷酸
C.在解旋酶的作用下，DNA双链解开，碱基暴露出来
D.e链是新合成的mRNA，可通过核孔转移到细胞质中
答案　C
解析　图示过程表示转录，转录是以DNA的一条链为模板合成RNA的过程，可出现A与U配对，T与A配对，G与C、C与G配对，A正确；转录过程中DNA双链的解开由RNA聚合酶完成，不需要解旋酶参与，C错误。
12.(2024·安徽淮北一中高一质检)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。
13.(2024·湖南长沙南雅中学月考改编)如图表示真核细胞内遗传信息的转录过程，据图回答问题：
(1)该过程主要发生在________(填场所)中，编码链与mRNA相比，二者________不完全相同，________也不同。
(2)在转录过程中需要解旋，但不需要专门的解旋酶，因为________本身具有解旋作用，解旋过程中破坏的是________键。
(3)从图示可知，同一个DNA分子中，不同基因的模板链________(填“不同”或“相同”)。但mRNA的合成方向都是________(填“5′端→3′端”或“3′端→5′端”)。
(4)mRNA彻底水解的产物有___________________________________________。
答案　(1)细胞核　碱基　五碳糖
(2)RNA聚合酶　氢
(3)不同　5′端→3′端
(4)磷酸、核糖和4种含氮碱基
解析　(1)转录主要发生在细胞核中；DNA与mRNA相比，DNA特有的碱基是T，五碳糖为脱氧核糖，mRNA特有的碱基是U，五碳糖为核糖。(2)当细胞开始合成某种蛋白质时，RNA聚合酶与编码这个蛋白质的一段DNA结合，使DNA双链解开，即RNA聚合酶具有解旋作用，转录过程中不需要专门的解旋酶。解旋过程的本质是打开DNA双链，故破坏的是氢键。(3)从图示可知，同一个DNA分子中，基因1和基因2的模板链不同，但mRNA的合成方向都是5′端→3′端。(4)mRNA的基本组成单位是核糖核苷酸，其彻底水解产物为磷酸、核糖和4种含氮碱基。
14.(2024·江苏苏州高一期中)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。(共37张PPT)
第4章　基因的表达 第1节　基因指导蛋白质的合成　
第1课时　遗传信息的转录
(1)概述RNA的结构、种类和功能。(2)概述遗传信息转录的过程。
课时学习目标
目录 CONTENTS
1. RNA的结构和功能
2.遗传信息的转录
3.随堂检测
自主梳理
合作探究
合作探究
思维导图
自主梳理
1.RNA的基本单位及组成
单链
磷酸
核糖
核糖核苷酸
2.RNA的种类及其作用
信使RNA(mRNA)
翻译
核糖体RNA(rRNA)
转运RNA(tRNA)
识别并转运氨基酸
3.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、T、G、C A、U、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
双螺旋结构
单链
[微思考]
(1)DNA和RNA的初级水解产物是否相同？若不同，各是什么？
提示：不同。DNA的初级水解产物是脱氧核糖核苷酸；RNA的初级水解产物是核糖核苷酸。
(2)DNA和RNA的彻底水解产物各是什么？
提示：DNA的彻底水解产物有脱氧核糖、磷酸和A、T、G、C四种碱基；而RNA的彻底水解产物有核糖、磷酸和A、U、G、C四种碱基。
×
√
[辨正误]
(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是某些病毒的遗传物质。( )
(3)RNA一般是单链，所以所有的RNA都不含有氢键。( )
提示：tRNA的局部含有氢键。
(4)RNA主要有三种，主要分布在细胞质中。( )
√
×
1.如图为“核糖和脱氧核糖的结构模式图”，回答下列问题：
现有一核酸分子，若从化学组成入手，如何判断其是DNA还是RNA？(不考虑特殊情况)
提示：(1)根据五碳糖种类判断：若有核糖，一定为RNA；若有脱氧核糖，一定为DNA。
(2)根据含氮碱基种类判断：若含T，一定为DNA；若含U，一定为RNA。
(3)根据含氮碱基的含量判断：若嘌呤数≠嘧啶数，则肯定不是双链DNA。
2.为了探究遗传信息的传递途径，科学家做了如下实验。
实验一：变形虫放射性标记实验(如下图)。
实验二：有人曾用洋葱根尖和变形虫进行实验，当加入RNA酶后，细胞中的蛋白质合成就停止了；再加入从酵母菌中提取出来的RNA，则又重新合成了一定数量的蛋白质。
分析并讨论下列问题：
(1)从实验一可以看出RNA的合成发生在细胞的哪一部位？
提示：细胞核。
(2)细胞核交换后，B组变形虫的细胞质为什么会出现有标记的RNA分子？
提示：细胞核中合成的RNA分子可以通过核孔进入细胞质。
(3)从实验二可以得出的结论是什么？
提示：RNA与蛋白质的合成有直接关系。
(4)综合分析实验一和实验二，你认为遗传信息的传递途径是什么？
提示：DNA→RNA→蛋白质。
【 学以致用 】
C
1.(2024·吉林长春实验中学期末)关于RNA的结构和功能的叙述，错误的是(　　)
A.RNA能在细胞内传递遗传信息，也能携带氨基酸
B.RNA含有的五碳糖是核糖
C.所有RNA中都不含氢键
D.某些RNA能在细胞内催化化学反应
解析：常见的RNA有三种：mRNA、rRNA和tRNA。mRNA可在细胞内传递遗传信息，tRNA可以携带氨基酸，A正确；
tRNA存在碱基互补配对区域，含有氢键，C错误；
大多数酶的本质是蛋白质，少数酶的本质是RNA，因此某些RNA具有催化作用，D正确。
C
2.(2024·黑龙江哈尔滨高一下期末)下列关于细胞中DNA和RNA分子的叙述，错误的是(　　)
A.DNA和RNA分子的组成成分中含有单糖
B.细胞核和细胞质中均有DNA和RNA的分布
C.DNA、RNA分子中嘌呤数目等于嘧啶数目
D.真核生物的RNA主要分布在细胞质中
解析：DNA中含有脱氧核糖，RNA中含有核糖，脱氧核糖和核糖都属于单糖，A正确；
真核细胞中，DNA主要分布在细胞核中，RNA主要分布在细胞质中，细胞核和细胞质中均有DNA和RNA的分布，B正确；
DNA为双链结构，两条链之间存在碱基互补配对，嘌呤数目等于嘧啶数目，而RNA一般为单链结构，嘌呤数目不一定等于嘧啶数目，C错误。
细胞核
DNA的一
条链
一条链
核糖核苷酸
RNA聚合酶
碱基互补配对
一条链
RNA
DNA
[微思考]
转录时，RNA子链与其模板链之间进行碱基互补配对，碱基互补配对的方式共有几种？分别是什么？所形成的碱基对共有几种？分别是什么？
提示：3种。A与U、T与A、G与C。4种。A—U、T—A、G—C和C—G。
×
[辨正误]
(1)转录只发生在细胞核内。( )
提示：转录可发生于细胞核、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：转录不是转录整个DNA，是转录其中的基因，而基因通常是有遗传效应的DNA片段。
(5)解旋酶、原核生物中的RNA聚合酶均能打开氢键。( )
√
×
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)。
←
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___________________________。
(5)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。
胞嘧啶脱氧核苷酸
胞嘧啶核糖核苷酸
A—U、T—A、C—G、G—C
●转录时，DNA的一条链作为转录的模板链，可为反义链，与其互补的另一条链称为有义链。如图表示一个DNA分子的片段，讨论相关问题。
5′－TACGCTCCGTACCC－3′　非模板链(有义链)
3′－ATGCGAGGCATGGG－5′　模板链(反义链)
(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。　　　
【 学以致用 】
C
3.(2024·成都七中高一诊断)下图表示真核细胞某基因的转录过程。下列有关叙述错误的是(　　)
A.转录结束后①和②重新形成双螺旋结构
B.③不一定是mRNA
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
解析：转录的产物有mRNA、tRNA、rRNA等，B正确；
④是形成RNA的原料，是游离的核糖核苷酸，C错误；
该过程中DNA中的T可以与RNA中的A配对，D正确。
C
4.(2024·湖北武汉高一期末)RNA聚合酶在执行基因转录时类似高速行驶的汽车，以大约每秒50个核苷酸的速度合成RNA，当RNA聚合酶转录至终止序列时，需要从高速延伸的状态刹车，停止转录并释放RNA。下列相关说法错误的是(　　)
A.RNA聚合酶能够局部解开DNA的两条链，所以转录时不需要将DNA双链完全解开
B.一条染色体上的多个部位可同时启动转录过程，从而提高转录效率
C.在细胞周期中，mRNA的种类和含量基本没有变化
D.细胞中RNA的合成在细胞核和细胞质中均能发生
解析：RNA聚合酶能够局部解开DNA的两条链，所以转录时不需要将DNA双链完全解开，为边解旋边转录，A正确；
一条染色体上含有多个基因，各基因可同步转录，即一条染色体上的多个部位可同时启动转录过程，从而提高转录效率，B正确；
在细胞周期中，不同时期基因选择性表达，需要的酶和蛋白质不同，所以mRNA的种类和含量不断发生变化，C错误；
细胞中RNA的合成主要发生在细胞核中，在细胞质的线粒体和叶绿体中也能发生，D正确。
B
1.(2024·四川眉山高一期末)细胞内的RNA具有多种功能。下列有关RNA的叙述，错误的是(　　)
A.DNA转录形成的RNA有三种类型
B.每个tRNA都是转录形成的，只有3个碱基含有氢键
C.细胞内某些RNA具有降低化学反应活化能的作用
D.细菌细胞内的rRNA可与蛋白质结合构成核糖体
解析：DNA转录形成的RNA有tRNA、mRNA和rRNA三种类型，A正确；
每个tRNA有多个碱基，其部分区段有碱基互补配对，故含有氢键，B错误；
有些酶的本质是RNA，酶具有降低化学反应活化能的作用，C正确；
rRNA可与蛋白质结合构成核糖体，细菌细胞内含有核糖体，D正确。
B
●(2024·湖南长沙一中高一质检)如图为真核生物细胞核内转录过程的示意图，下列说法正确的是(　　)
A.①链中的碱基A与②链中的碱基T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DNA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
解析：图中①链为模板链，②链为RNA，①链中的碱基A与②链中的碱基U互补配对，A错误；
③表示RNA聚合酶，C错误；
转录完成后，②通过核孔进入细胞质，穿过0层膜，D错误。　　　
C
2.(2024·福州一中高一月考)下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，下列叙述错误的是(　　)
A.①为DNA上的模板链，②链的左侧为5′端
B.RNA聚合酶可以催化①②之间氢键的断裂
C.图中甲、乙两处圆圈内均代表腺嘌呤核糖
核苷酸
D.RNA聚合酶与DNA上的启动部位结合后开始转录
A.①为DNA上的模板链，②链的左侧为5′端
B.RNA聚合酶可以催化①②之间氢键的断裂
C.图中甲、乙两处圆圈内均代表腺嘌呤核糖核苷酸
D.RNA聚合酶与DNA上的启动部位结合后开始转录
解析：①为DNA上的模板链，RNA聚合酶只能在3′端进行RNA链的延伸，故②链的右侧为3′端，左侧为5′端，A正确；
RNA聚合酶可以催化碱基对之间氢键的断裂，B正确；
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；
RNA聚合酶与DNA上的启动部位结合后开始转录，D正确。
C
3.(2024·河北承德高一期末)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
解析：在DNA复制过程中，解旋酶可将DNA分子的两条链解开，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。
4.(2024·河南洛阳一中高一质检)当某些基因转录形成的mRNA分子难以与模板链分离时，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。如图是细胞内相关过程的示意图，请据图回答下列问题。
(1)R环结构中最多存在________种核苷酸，其中含T的核苷酸名称是________________________________。
8
胸腺嘧啶脱氧核糖核苷酸
(2)图中的酶是____________，该酶起作用时可以与DNA形成DNA—蛋白质复合物，除该酶外，细胞中能与DNA形成该类复合物的蛋白质还有____________________(至少两种)。
(3)图中新形成的mRNA自左至右的顺序是__________(填“5′端到3′端”或“3′端到5′端”)。
RNA聚合酶
解旋酶、DNA聚合酶
5′端到3′端

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