课时2 遗传信息的翻译和中心法则

根据核糖体移动方向可知，该起始密码子应在下划线“0”的左侧，由下划线“0”开始以3个碱基为单位往左推，得出“2” $ \mathrm{G}\mathrm{U}\mathrm{G} $ 为起始密码子，而“1”和“3”均不是一个密码子， $ \mathrm{B} $ 符合题意。

$ \mathrm{t}\mathrm{R}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 能转运相应的氨基酸，每种 $ \mathrm{t}\mathrm{R}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 只能转运一种氨基酸， $ \mathrm{A} $ 正确； $ \mathrm{m}\mathrm{R}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 、 $ \mathrm{r}\mathrm{R}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 和 $ \mathrm{t}\mathrm{R}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 都是单链结构，但 $ \mathrm{t}\mathrm{R}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 链上部分互补的碱基间通过氢键相连，使其折叠，因此 $ \mathrm{t}\mathrm{R}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 存在局部双链区域， $ \mathrm{B} $ 错误；在蛋白质的合成过程中， $ \mathrm{m}\mathrm{R}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 是翻译的模板， $ \mathrm{t}\mathrm{R}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 是运输氨基酸的工具，蛋白质的合成场所是核糖体， $ \mathrm{r}\mathrm{R}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 是核糖体的组成成分之一，因此三种 $ \mathrm{R}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 都参与蛋白质的合成过程， $ \mathrm{C} $ 错误；密码子位于 $ \mathrm{m}\mathrm{R}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 上， $ \mathrm{t}\mathrm{R}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 的一端是携带氨基酸的部位，另一端有3个相邻的碱基，每个 $ \mathrm{t}\mathrm{R}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 的这3个碱基可以与 $ \mathrm{m}\mathrm{R}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 上的密码子互补配对，叫作反密码子，可见， $ \mathrm{t}\mathrm{R}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 可以通过反密码子识别 $ \mathrm{m}\mathrm{R}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 上的密码子， $ \mathrm{D} $ 错误。

图中 $ \mathrm{t}\mathrm{R}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 分子内部存在局部双链区，双链区存在配对的碱基， $ \mathrm{A} $ 正确； $ \mathrm{t}\mathrm{R}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 的功能为转运氨基酸， $ \mathrm{t}\mathrm{R}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 的 $ 3\prime $ 端可结合氨基酸，一个 $ \mathrm{t}\mathrm{R}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 分子一次只携带一个氨基酸分子， $ \mathrm{B} $ 、 $ \mathrm{C} $ 正确； $ \mathrm{t}\mathrm{R}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 发挥作用的场所是细胞质，并不是细胞核， $ \mathrm{D} $ 错误。

基因＄\mathrm{}＄的表达包括转录和翻译两个过程，其中转录发生在细胞核内，而翻译发生在细胞质中， $ \mathrm{A} $ 错误； $ \mathrm{a} $ 表示转录过程，需要 $ \mathrm{R}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 聚合酶参与， $ \mathrm{D}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 聚合酶参与的是 $ \mathrm{D}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 复制， $ \mathrm{B} $ 错误；①表示 $ \mathrm{R}\mathrm{N}\mathrm{A} $ ，组成单位为核糖核苷酸，③表示多肽链，组成单位为氨基酸，③没有碱基， $ \mathrm{C} $ 错误；翻译进行的时间越久，合成的多肽链越长，图中②上左侧的肽链更长，因此推测核糖体是从右往左移动的， $ \mathrm{D} $ 正确。

密码子是 $ \mathrm{m}\mathrm{R}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 上编码一个氨基酸的3个相邻碱基，与 $ \mathrm{t}\mathrm{R}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 上的反密码子碱基互补配对，据图可知，决定①氨基酸 $ \mathrm{a}\mathrm{a}7 $ 种类的遗传密码是 $ \mathrm{G}\mathrm{U}\mathrm{C} $ ， $ \mathrm{A} $ 错误；②是 $ \mathrm{t}\mathrm{R}\mathrm{N}\mathrm{A} $ ，是三叶草结构，存在双链区域，故分子结构中存在碱基互补配对现象， $ \mathrm{B} $ 正确；③是 $ \mathrm{m}\mathrm{R}\mathrm{N}\mathrm{A} $ ，作为翻译的模板，其单链结构的 $ 5\prime $ 端含游离磷酸基团，位于左侧， $ \mathrm{C} $ 错误；④是核糖体，其认读 $ \mathrm{m}\mathrm{R}\mathrm{N}\mathrm{A}(③) $ 的密码子时是按顺序连续读取3个碱基而非任意读取，且 $ \mathrm{t}\mathrm{R}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 的选择由密码子与反密码子配对决定，而非核糖体主动选择， $ \mathrm{D} $ 错误。

（1） 该细胞中转录尚未结束，翻译已经开始，即表现为转录和翻译同时进行，这是在原核细胞中才会发生的现象（不考虑半自主性细胞器），因此图示过程发生在原核细胞中。

（2） 过程②为转录，该过程的酶 $ \mathrm{C} $ 是 $ \mathrm{R}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 聚合酶。过程③为翻译，其中一个 $ \mathrm{m}\mathrm{R}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 上可同时结合多个核糖体进行多条肽链的合成，因此，该过程的重要意义是提高了蛋白质合成的效率，可在短时间内合成大量的蛋白质。

（3） 与过程 $ ①\mathrm{D}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 复制（该过程的碱基配对方式为 $ \mathrm{A}—\mathrm{T} $ 、 $ \mathrm{G}—\mathrm{C} $ 、 $ \mathrm{T}—\mathrm{A} $ 、 $ \mathrm{C}—\mathrm{G} $ ）比较，过程③翻译（该过程的碱基互补配对方式为 $ \mathrm{A}—\mathrm{U} $ 、 $ \mathrm{G}—\mathrm{C} $ 、 $ \mathrm{U}—\mathrm{A} $ 、 $ \mathrm{C}—\mathrm{G} $ ）特有的碱基配对方式为 $ \mathrm{A}—\mathrm{U} $ 、 $ \mathrm{U}—\mathrm{A} $ 。根据肽链的长短可以判断过程③核糖体移动的方向是从左向右。

（4） 研究发现细胞过程①和过程②的速率相差很大。当过程①和过程②同向进行时，如果非模板链、 $ \mathrm{R}\mathrm{N}\mathrm{A}-\mathrm{D}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 杂交体共同形成＄\mathrm{}＄环结构，则过程①会被迫停止，这是由于某些＄\mathrm{}＄环的 $ \mathrm{m}\mathrm{R}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 分子难与模板链分离，＄\mathrm{}＄环阻碍解旋酶（酶 $ \mathrm{B} $ ）的移动，而解旋受阻会影响 $ \mathrm{D}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 复制。推测＄\mathrm{}＄环通常出现在碱基 $ \mathrm{G} $ 、 $ \mathrm{C} $ 含量多的区域，因为 $ \mathrm{G} $ 、 $ \mathrm{C} $ 之间形成的碱基对含有三个氢键，稳定性更高，使得 $ \mathrm{m}\mathrm{R}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 和模板链不易分开。

（5） 若非模板链（编码链）的一段序列为 $ 5\prime -\mathrm{A}\mathrm{T}\mathrm{G}-3\prime $ ，则该序列相对应的 $ \mathrm{m}\mathrm{R}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 的序列为 $ 5\prime -\mathrm{A}\mathrm{U}\mathrm{G}-3\prime $ ，由于反密码子和密码子之间是碱基互补配对关系，因此其对应的反密码子是 $ 3\prime -\mathrm{U}\mathrm{A}\mathrm{C}-5\prime $ 。

该病毒的遗传物质中含有 $ \mathrm{U} $ ，由此可知其遗传物质为 $ \mathrm{R}\mathrm{N}\mathrm{A} $ ；表中 $ \mathrm{A} $ 和 $ \mathrm{U} $ 的浓度不同， $ \mathrm{C} $ 和 $ \mathrm{G} $ 的浓度不同，因此该病毒的遗传物质是单链 $ \mathrm{R}\mathrm{N}\mathrm{A} $ ， $ \mathrm{A} $ 正确。该病毒的遗传信息流动过程遵循中心法则， $ \mathrm{B} $ 正确。⑤过程为 $ \mathrm{R}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 逆转录形成 $ \mathrm{D}\mathrm{N}\mathrm{A} $ ，需要逆转录酶的催化， $ \mathrm{C} $ 正确。逆转录病毒（如 $ \mathrm{H}\mathrm{I}\mathrm{V} $ ）在宿主细胞内可进行⑤逆转录、②转录和③翻译，不能进行 $ ④\mathrm{R}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 复制， $ \mathrm{D} $ 错误。

青霉素的抑制作用与②转录无关， $ \mathrm{A} $ 错误；结核杆菌是原核细胞，其体内不存在 $ ④\mathrm{R}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 复制， $ \mathrm{B} $ 错误；红霉素能与核糖体结合，抑制翻译过程，而利福平抑制的是转录过程，因此红霉素和利福平能抑制细菌基因的表达， $ \mathrm{C} $ 正确；在人体健康细胞中不可能发生 $ \mathrm{R}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 复制和逆转录过程，只能发生①②③过程， $ \mathrm{D} $ 错误。

$ \mathrm{D}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 中的遗传信息通过转录传递给 $ \mathrm{m}\mathrm{R}\mathrm{N}\mathrm{A} $ ，然后由 $ \mathrm{m}\mathrm{R}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 通过翻译合成蛋白质， $ \mathrm{A} $ 正确；几乎所有生物都共用一套遗传密码，即一般情况下一种密码子在不同细胞中决定同一种氨基酸， $ \mathrm{B} $ 错误；不同密码子编码同种氨基酸，在基因突变或其他原因导致 $ \mathrm{m}\mathrm{R}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 上的密码子改变时，生物性状可能不改变，所以可增强密码子的容错性， $ \mathrm{C} $ 正确；反密码子是 $ \mathrm{t}\mathrm{R}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 中与 $ \mathrm{m}\mathrm{R}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 上密码子碱基互补配对的三个碱基， $ \mathrm{D} $ 正确。

由题意可知， $ \mathrm{T}\mathrm{A}\mathrm{T}\mathrm{A}\mathrm{b}\mathrm{o}\mathrm{x} $ 是多数真核生物基因的一段 $ \mathrm{D}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 序列，而起始密码子位于 $ \mathrm{m}\mathrm{R}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 上， $ \mathrm{B} $ 错误；由题意可知， $ \mathrm{R}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 聚合酶与 $ \mathrm{T}\mathrm{A}\mathrm{T}\mathrm{A}\mathrm{b}\mathrm{o}\mathrm{x} $ 牢固结合之后才能开始转录，转录的产物是核糖核苷酸链， $ \mathrm{C} $ 正确。

图中有多个核糖体进行翻译，有多条（大于4条）肽链正在合成， $ \mathrm{A} $ 错误；图中转录和翻译同时进行，因此该图不能表示真核生物核基因的转录和翻译过程， $ \mathrm{B} $ 错误； $ \mathrm{R}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 聚合酶参与转录过程，在 $ \mathrm{D}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 模板链上移动的方向是从 $ 3\prime $ 端到 $ 5\prime $ 端， $ \mathrm{C} $ 错误；一条 $ \mathrm{m}\mathrm{R}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 链上同时结合多个核糖体进行翻译，可提高合成蛋白质的效率，因此多聚核糖体可使一个基因在短时间内指导合成大量相同的肽链， $ \mathrm{D} $ 正确。

$ \mathrm{T}2 $ 噬菌体的遗传物质为双链 $ \mathrm{D}\mathrm{N}\mathrm{A} $ ， $ +\mathrm{R}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 病毒的遗传物质为单链 $ \mathrm{R}\mathrm{N}\mathrm{A} $ ，与双链 $ \mathrm{D}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 相比，单链 $ \mathrm{R}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 稳定性较差， $ \mathrm{A} $ 正确；酶1、酶2和酶3都催化以 $ \mathrm{R}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 为模板形成 $ \mathrm{R}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 的过程，碱基互补配对方式相同，都为 $ \mathrm{A}—\mathrm{U} $ 、 $ \mathrm{U}—\mathrm{A} $ 、 $ \mathrm{C}—\mathrm{G} $ 、 $ \mathrm{G}—\mathrm{C} $ ， $ \mathrm{B} $ 正确；催化以 $ \mathrm{R}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 为模板形成 $ \mathrm{R}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 的酶1、酶2和酶3在正常细胞中不存在， $ \mathrm{C} $ 错误；病毒必须依赖活细胞才能进行增殖，子代病毒不能直接在培养基中培养获得， $ \mathrm{D} $ 正确。

此细胞有核膜包被的细胞核，为真核细胞，但不能分裂的细胞不能进行核 $ \mathrm{D}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 复制，因此不是所有的真核细胞都可以完成①～⑤过程， $ \mathrm{A} $ 错误；物质Ⅱ为线粒体 $ \mathrm{D}\mathrm{N}\mathrm{A} $ ，为环状 $ \mathrm{D}\mathrm{N}\mathrm{A} $ ，不含游离的磷酸基团， $ \mathrm{B} $ 错误；根据多肽链的长度可知，③过程中核糖体在 $ \mathrm{m}\mathrm{R}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 上由右向左移动， $ \mathrm{C} $ 正确；③⑤都为翻译过程，但两者所用密码子的种类和数量不一定相同， $ \mathrm{D} $ 错误。

图1中①过程表示转录，该过程需要 $ \mathrm{R}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 聚合酶催化，产物是 $ \mathrm{R}\mathrm{N}\mathrm{A} $ ，②过程表示翻译，该过程以氨基酸为原料， $ \mathrm{A} $ 正确；若以图中 $ \mathrm{D}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 整条链为模板转录合成的 $ \mathrm{m}\mathrm{R}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 中 $ \mathrm{C} $ 占 $ 26\% $ 、 $ \mathrm{G} $ 占 $ 22\% $ ，则 $ \mathrm{D}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 中 $ \mathrm{C}+\mathrm{G} $ 的占比是 $ 48\% $ ， $ \mathrm{D}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 中 $ \mathrm{A}+\mathrm{T} $ 的占比为 $ 1-48\%=52\% $ ，由于 $ \mathrm{A} $ 和 $ \mathrm{T} $ 的数量相等，故该 $ \mathrm{D}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 中 $ \mathrm{A} $ 所占的比例为 $ 52\%÷2=26\% $ ， $ \mathrm{B} $ 正确；图1翻译时，右侧 $ \mathrm{t}\mathrm{R}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 结合的氨基酸已经用于合成肽链，左侧 $ \mathrm{t}\mathrm{R}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 结合的氨基酸还未利用，因此图1②过程中结构 $ \mathrm{a} $ （核糖体）的移动方向为从右向左， $ \mathrm{C} $ 正确；图2中 $ \mathrm{t}\mathrm{R}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 上的反密码子为 $ 3\prime -\mathrm{G}\mathrm{C}\mathrm{U}-5\prime $ ，则其对应的密码子为 $ 5\prime -\mathrm{C}\mathrm{G}\mathrm{A}-3\prime $ ，该密码子决定的氨基酸是精氨酸， $ \mathrm{D} $ 错误。

核糖开关是一段具有复杂结构的 $ \mathrm{R}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 序列，故其基本单位是核糖核苷酸， $ \mathrm{A} $ 错误；结合图示可知，片段2能与片段3发生碱基互补配对， $ \mathrm{R}\mathrm{B}\mathrm{S} $ 也能与片段3发生碱基互补配对，因而可推测，片段2与 $ \mathrm{R}\mathrm{B}\mathrm{S} $ 的碱基排列顺序可能相同， $ \mathrm{B} $ 正确；反密码子在 $ \mathrm{t}\mathrm{R}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 上，核糖体上无反密码子， $ \mathrm{C} $ 错误；核糖体在 $ \mathrm{m}\mathrm{R}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 上是由 $ 5\prime $ 端向 $ 3\prime $ 端移动的，可见 $ \mathrm{S}\mathrm{A}\mathrm{M} $ 可阻止核糖体沿 $ \mathrm{m}\mathrm{R}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 向 $ 3\prime $ 端移动， $ \mathrm{D} $ 错误。

该噬菌体的遗传物质是一种特殊的单链环状 $ \mathrm{D}\mathrm{N}\mathrm{A} $ ，环状 $ \mathrm{D}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 没有游离的磷酸基团， $ \mathrm{A} $ 错误；该噬菌体 $ \mathrm{D}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 分子为单链环状 $ \mathrm{D}\mathrm{N}\mathrm{A} $ ，不能确定该噬菌体 $ \mathrm{D}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 分子中嘌呤碱基与嘧啶碱基的数量是否相等， $ \mathrm{B} $ 错误；据图可知， $ E $ 基因由 $ 91×3=273 $ （个）碱基组成，但编码的蛋白质由90个氨基酸组成， $ \mathrm{C} $ 错误；基因 $ D $ 和基因 $ E $ 的重叠部分对应的密码子不同，指导合成的氨基酸的序列不同， $ \mathrm{D} $ 正确。

（1） 图中①表示转录，在 $ \mathrm{R}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 聚合酶的催化作用下完成，成熟的 $ \mathrm{m}\mathrm{R}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 经核孔进入细胞质作为翻译的模板。

（2） ③表示翻译，参与该过程的 $ \mathrm{R}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 有3种，即 $ \mathrm{m}\mathrm{R}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 、 $ \mathrm{t}\mathrm{R}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 、 $ \mathrm{r}\mathrm{R}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 。由图中 $ \mathrm{t}\mathrm{R}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 进出的方向可知，核糖体移动的方向即翻译的方向是从左向右，图中丙氨酸对应的反密码子为 $ 3\prime -\mathrm{C}\mathrm{G}\mathrm{U}-5\prime $ ，则其对应的密码子为 $ 5\prime -\mathrm{G}\mathrm{C}\mathrm{A}-3\prime $ 。多种密码子决定一种氨基酸的现象称作密码子的简并，该现象可增强密码子的容错性，如密码子中有一个碱基改变时，可能不会改变其对应的氨基酸，不会引起性状改变；当某种氨基酸的使用频率较高时，几种不同的密码子都编码同一种氨基酸可以保证翻译的速率。

（3） 肽链合成提前终止，可能是由于突变导致终止密码子提前出现。由图可知，反义 $ \mathrm{R}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 药物与突变基因转录产生的前体 $ \mathrm{m}\mathrm{R}\mathrm{N}\mathrm{A} $ 部分区段发生碱基互补配对形成双链，通过剪切将异常区段剔除（将终止密码子区段剔除），剩余区段重新连接，指导合成有功能的小 $ \mathrm{d}\mathrm{y}\mathrm{s}\mathrm{t}\mathrm{r}\mathrm{o}\mathrm{p}\mathrm{h}\mathrm{i}\mathrm{n} $ 蛋白，从而减轻症状。