中心法則一直是考試的重點(diǎn),生物界遺傳信息的傳遞圖解如下:
1. “中心法則”主要內容解讀
中心法則主要包括五個(gè)過(guò)程:①DNA復制,②轉錄,③翻譯,④逆轉錄,⑤RNA復制。每一個(gè)過(guò)程都需要模板、原料、酶、能量,也都遵循堿基互補配對原則。具體比較如下表:
比較項目
DNA復制
轉錄
翻譯
逆轉錄
RNA復制
場(chǎng) 所
主要在細胞核中
主要在細胞核中
核糖體
——
——
模 板
DNA的每一條鏈
DNA的一條鏈
mRNA
RNA
RNA
原 料
4種脫氧核苷酸
4種核糖核苷酸
20種氨基酸
4種脫氧核苷酸
4種核糖核苷酸
酶
DNA解旋酶、DNA聚合酶、DNA連接酶等
DNA解旋酶、
RNA聚合酶等
酶
逆轉錄酶等
RNA聚合酶等
產(chǎn) 物
兩個(gè)相同DNA分子
mRNA
蛋白質(zhì)(多肽)、水
DNA
RNA
能量
ATP
堿基互補
配對原則
G→C,C→G
A→T,T→A
A→U,T→A
A→U,U→A
A→T,U→A
A→U,U→A
工 具
——
——
tRNA
——
——
實(shí) 例
乙肝病毒、動(dòng)植物等
絕大多數生物
絕大多數生物
艾滋病病毒
甲型H1N1病毒等
2.生物的遺傳物質(zhì)
⑴以DNA為遺傳物質(zhì)的生物的遺傳信息傳遞:DNA是自身復制和RNA合成的模板,RNA又是蛋白質(zhì)合成的模板。如動(dòng)植物、原核生物、DNA病毒等
⑵以RNA為遺傳物質(zhì)的生物的遺傳信息傳遞:
①實(shí)例: 流感病毒、甲型H1N1流感病毒等
②實(shí)例:艾滋病病毒
3.典型考題賞析
例1.請據圖分析,下列相關(guān)敘述正確的是( )
A.①過(guò)程實(shí)現了遺傳信息的傳遞和表達
B.③過(guò)程只需要mRNA、氨基酸、核糖體、酶、ATP就能完成
C.人的囊性纖維病體現了基因可通過(guò)控制蛋白質(zhì)的結構直接控制生物體的性狀
D.圖中只有①②過(guò)程發(fā)生堿基互補配對
解析:通過(guò)DNA分子的復制,只是實(shí)現了遺傳信息的傳遞,③翻譯過(guò)程還需要特殊的運輸工具—tRNA和適宜的外界條件,同時(shí)也發(fā)生了堿基互補配對。本題錯選的主要原因是對DNA復制、轉錄和翻譯的過(guò)程理解不清。
答案:C
例2.乙肝病毒是一種約由3200個(gè)脫氧核苷酸組成的雙鏈DNA病毒,這種病毒的復制方式比較特殊,簡(jiǎn)要過(guò)程如下圖所示。以下相關(guān)分析合理的是
( )
A.①為復制,與DNA解旋酶、DNA復旋酶、DNA水解酶有關(guān)
B.②為表達,與RNA聚合酶有關(guān)
C.③為轉錄,與轉錄酶有關(guān)
D.①需要的材料為核糖核苷酸,③需要的材料為脫氧核苷酸
解析:主要考查了中心法則中遺傳信息流動(dòng)過(guò)程中相關(guān)的酶。病毒是寄生在活細胞中,自身只提供遺傳物質(zhì)的模板,其他的一切均有活的宿主細胞提供。由題意知,①~③分別是轉錄、翻譯、逆轉錄。與DNA復制需要DNA解旋酶、DNA聚合酶、DNA連接酶等,與DNA水解酶沒(méi)有關(guān)系。翻譯需要與蛋白質(zhì)合成有關(guān)的酶,逆轉錄與逆轉錄酶有關(guān)。
答案:D
例3.如圖所示,下列有關(guān)敘述錯誤的是( )
A、甲是DNA,乙是RNA,此過(guò)程要以甲為模板,酶是RNA聚合酶
B、甲是DNA,乙是DNA,此過(guò)程要以甲為模板,酶是DNA聚合酶
C、甲是RNA,乙是DNA,此過(guò)程要為轉錄,原料是脫氧核苷酸
D、甲是RNA,乙是蛋白質(zhì),此過(guò)程為翻譯,原料是氨基酸
解析:若甲是RNA,乙是DNA,則此過(guò)程是逆轉錄,它需要能量、脫氧核苷酸、逆轉錄酶等酶
答案:C
例4.(2008年上海生物)中心法則揭示了生物遺傳信息由DNA向蛋白質(zhì)傳遞與表達的過(guò)程。請回答下列問(wèn)題。
⑴a、b、c、d所表示的四個(gè)過(guò)程依次分別是 、 、 和 。
⑵需要tRNA和核糖體同時(shí)參與的過(guò)程是 (用圖中的字母回答)。
⑶a過(guò)程發(fā)生在真核細胞分裂的 期。
⑷在真核細胞中,a和b兩個(gè)過(guò)程發(fā)生的主要場(chǎng)所是 。
⑸能特異性識別信使RNA上密碼子的分子是 ,后者所攜帶的分子是 。
⑹RNA病毒的遺傳信息傳遞與表達的途徑有(用類(lèi)似本題圖中的形式表述):
① ;② 。
解析:本題圍繞中心法則考查DNA復制、轉錄、翻譯等過(guò)程。(1)a、b、c、d所表示的四個(gè)過(guò)程依次分別是DNA復制、轉錄、翻譯和逆轉錄。(2)需要tRNA和核糖體同時(shí)參與的過(guò)程是翻譯用c填空。(3)a過(guò)程發(fā)生在真核細胞分裂的間(S)期。(4)在真核細胞中,a和b兩個(gè)過(guò)程發(fā)生的主要場(chǎng)所是細胞核,其他場(chǎng)所還有線(xiàn)粒體和葉綠體。(5)能特異性識別信使RNA上密碼子的分子是tRNA(轉運RNA),含有反密碼子,后者(tRNA)所攜帶的分子是氨基酸。(6)RNA病毒的遺傳信息傳遞與表達的途徑有(用類(lèi)似本題圖中的形式表述)略(見(jiàn)答案)。
答案:⑴DNA復制 轉錄 翻譯 逆轉錄⑵c ⑶間⑷細胞核⑸tRNA(轉運RNA) 氨基酸⑹ 如下圖:
例5.(2009年海南)有關(guān)真核細胞DNA復制和轉錄這兩種過(guò)程的敘述,錯誤的是( )
A.兩種過(guò)程都可在細胞核中發(fā)生
B.兩種過(guò)程都有酶參與反應
C.兩種過(guò)程都以脫氧核糖核苷酸為原料
C.兩種過(guò)程都以DNA為模板
解析:真核細胞DNA復制和轉錄這兩種過(guò)程都可在細胞核中發(fā)生,也可以在線(xiàn)粒體或葉綠體中發(fā)生;DNA復制需要DNA聚合酶、DNA解旋酶等,轉錄需要RNA聚合酶、DNA解旋酶等;DNA復制過(guò)程以脫氧核糖核苷酸為原料合成DNA子鏈,轉錄以核糖核苷酸為原料合成RNA,兩種過(guò)程的原料不同;兩種過(guò)程都以DNA為模板,DNA復制以DNA的兩條鏈都作為模板,轉錄僅以DNA的一條鏈為模板。
答案:C
例6.請回答下列與中心法則有關(guān)的兩個(gè)問(wèn)題。
Ⅰ.如右圖表示以DNA為模板轉錄RNA的過(guò)程圖解,圖中的4、5表示兩種功能不同的酶。請據圖分析回答下列問(wèn)題。
⑴在玉米的葉肉細胞中,能夠進(jìn)行該過(guò)程的細胞結構有 、 、 。
⑵轉錄過(guò)程中,DNA首先在[ ] 的催化作用下,將DNA分子中堿基對內的 斷開(kāi),該過(guò)程稱(chēng)為 。然后在RNA聚合酶的催化作用下,以其中的甲鏈為模板,以[] 為原料,由ATP提供能量,按照 原則,合成出[ ] 。
⑶在真核細胞的細胞核中,轉錄的產(chǎn)物通過(guò) 進(jìn)入到細胞質(zhì)中,與 結合在一起指導蛋白質(zhì)的生物合成。
Ⅱ.⑴為研究某病毒的致病過(guò)程,在實(shí)驗室中做了如下圖所示的模擬實(shí)驗。
①從病毒中分離得到物質(zhì)A。已知A是單鏈的生物大分子其部分堿基序列為—GAACAUGUU—。將物質(zhì)A加入試管甲中,反應后得到產(chǎn)物X。經(jīng)測定產(chǎn)物X的部分堿基序列是—CTTGTACAA—,則試管甲中模擬的是 過(guò)程。
②將提純的產(chǎn)物X加入試管乙,反應后得到產(chǎn)物Y。產(chǎn)物Y是能與核糖體結合的單鏈大分子,則產(chǎn)物Y是 ,試管乙中模擬的是 過(guò)程。
③將提純的產(chǎn)物Y加入試管丙中,反應后得到產(chǎn)物Z。產(chǎn)物Z是組成該病毒外殼的化合物,則產(chǎn)物Z是 。
⑵若該病毒感染了小鼠上皮細胞,則組成子代病毒外殼的化合物的原料來(lái)自 。若該病毒除感染小鼠外,還能感染其他哺乳動(dòng)物,則說(shuō)明所有生物共用一套 。該病毒遺傳信息的傳遞過(guò)程為 。
解析:本題綜合考察基因的表達和中心法則的內容。抓住中心法則中的基因表達(轉錄和翻譯)可以在真核細胞的細胞核、線(xiàn)粒體、葉綠體中進(jìn)行。本題重點(diǎn)考察了轉錄的特點(diǎn),以及以圖解的形式考查了逆轉錄病毒的遺傳信息的傳遞特點(diǎn)(中心法則的補充)。只要理解好中心法則的每一步特點(diǎn)結合試題具體分析,可以簡(jiǎn)化過(guò)程,提高得分率,另外注意專(zhuān)門(mén)術(shù)語(yǔ)的填寫(xiě)要規范準確。
答案:Ⅰ.⑴ 細胞核、線(xiàn)粒體、葉綠體⑵[5] 解旋酶 氫鍵 解旋 [3]核糖核苷酸原料 堿基互補配對原則[2]mRNA⑶ 核孔 核糖體Ⅱ.①逆轉錄 ②mRNA 轉錄 ③多肽(或蛋白質(zhì))(2)小鼠上皮細胞 病毒RNA 密碼子