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。