幻灯片 1必修2
第四章 基因的表达
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幻灯片 2重温生物学术语，让你的答题更规范、更专业、更能打动阅卷老师！
主要：基因的表达，转录，翻译，遗传密码，中心法则，生物的性状
次要：信使RNA(mRNA)，转运RNA(tRNA)，核糖体RNA(rRNA)，密码子，反密码子
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读读教材基础
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幻灯片 5一、RNA的结构和种类
1. 基本单位：________。
2. 组成成分：
3. 结构：一般是________链，长度比DNA短；能通过________从细胞核转移到细胞质中。
4. 种类：________、________和rRNA三种。
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幻灯片 6三种RNA都携带遗传信息吗？
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幻灯片 7二、遗传信息的转录
1. 概念
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幻灯片 82. 过程
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幻灯片 9三、遗传信息的翻译
1. 概念
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幻灯片 10四、中心法则的提出与其发展
1. 提出人：________。
2. 中心法则：其内容用简式表示为：
①DNA的复制 ②________ ③翻译 ④RNA的复制 ⑤________
3. 最初提出的内容包括DNA复制、转录和________，补充完善的内容为RNA复制和________。
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4. RNA的自我复制和逆转录只发生在RNA病毒在宿主细胞内的增殖过程中，且逆转录过程必须有________的参与。高等动植物体内只能发生另外三条途径。
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幻灯片 143. 基因与性状的关系
(1)一般来说，________决定生物体的性状。
(2)基因与性状的关系并不都是简单的________关系。
(3)性状的形成是基因与 ________共同作用的结果。
4. 生物体性状的控制网络：基因与基因、基因与基因产物、基因与________之间的相互作用，形成一个复杂的网络。
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一、1.核糖核苷酸 2.鸟嘌呤(G) 尿嘧啶(U) 3.单 核孔 4.mRNA tRNA
二、1.细胞核 DNA的一条链 核糖核苷酸 2.解旋酶 一条链 核糖核苷酸 mRNA DNA链
三、1.mRNA 氨基酸 氨基酸顺序 2.(1)密码子
(2)61
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幻灯片 16四、1.克里克 2.转录 RNA逆转录 3.翻译 逆转录 4.逆转录酶
五、1.酶的合成 2.蛋白质的结构 3.(1)基因 (2)线性 (3)环境 4.环境
[想一想] 提示：三种RNA中只有mRNA携带遗传信息，mRNA在翻译过程中起模板的作用。其余两种RNA分别为核糖体的组成成分(rRNA)和作为运载氨基酸的工具(tRNA)。
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1．教材63页图4－4转录过程图解。
2．教材65页学会使用密码子表并关注特殊密码子及与氨基酸的关系。
3．教材62页图4－1，教材63页图4－3和教材66页图4－5，借图识别不同RNA及五碳糖。
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4．教材66页图4－6蛋白质合成示意图。
5．教材67页图示及左边小字部分。
6．教材71页[技能训练]。
7．经典好题：教材67页中二拓展题；教材77页一中识图作答题和教材78页四中1题。
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幻灯片 19答案：DNA 密码子 mRNA rRNA mRNA tRNA 翻译
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研研核心要点
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幻灯片 211. 区别
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幻灯片 232. 联系
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幻灯片 243. 复制、转录和翻译过程中碱基互补配对原则及有关数量关系
(1)DNA分子复制、转录和翻译过程中的碱基互补配对原则
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幻灯片 25(2)基因中碱基、RNA中碱基和蛋白质中氨基酸数量的关系
即：蛋白质中氨基酸的数目＝1/3mRNA中的碱基数目＝1/6DNA(基因)中的碱基数目
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幻灯片 26①由于基因中有的片段不转录以及转录出的mRNA中有终止密码子等原因，所以基因中碱基数比蛋白质中氨基酸数的6倍多。
②一个mRNA分子上可相继结合多个核糖体，同时合成多条相同肽链。
③从核糖体上脱离下来的只是多肽链，多肽链往往还要在相应的细胞器(内质网、高尔基体)内加工，最后才形成具有一定空间结构和特定功能的蛋白质。
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幻灯片 27[师说·一语破天机]
对基因表达的考查是高考中常考的内容之一，对这一知识的考查主要体现在以下几个方面：一是转录和翻译过程中的相关变化，二是二者之间的联系和区别，三是DNA(或基因)、mRNA、tRNA之间的关系，四是基因结构与蛋白质结构或基因与性状之间的关系。
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幻灯片 28[选题·典型中选秀]
例1：[2012·安徽高考，5]右图示
细胞内某些重要物质的合成过程，
该过程发生在( )
A. 真核细胞内，一个mRNA分子上结合多个核糖体同时合成多条肽链
B. 原核细胞内，转录促使mRNA在核糖体上移动以便合成肽链
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幻灯片 29C. 原核细胞内，转录还未结束便启动遗传信息的翻译
D. 真核细胞内，转录的同时核糖体进入细胞核启动遗传信息的翻译
[破题·分层揭秘密]
(一)明确解题思路
本题考查基因指导蛋白质的合成，由图中信息可知，边转录边翻译发生在原核生物细胞体内，转录没有结束便启动遗传信息的翻译。
(二)完美答案[C]
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幻灯片 301. 中心法则的理解与分析
(1)所有生物的中心法则
(2)细胞生物及噬菌体等DNA病毒的中心法则
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幻灯片 31(3)烟草花叶病毒等大部分RNA病毒的中心法则
(4)HIV等逆转录病毒的中心法则
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幻灯片 33(1)基因是遗传物质的结构和功能单位。
(2)一般而言，一个基因决定一种性状。
(3)生物体的一种性状有时受多个基因的影响，如玉米叶绿素的形成至少与50多个不同基因有关。
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幻灯片 34(4)有些基因可影响多种性状，如 ， C基因1可影响B和C性状。
(5)生物的性状是基因和环境共同作用的结果。基因型相同，表现型可能不同；基因型不同，表现型可能相同。
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幻灯片 35[师说·一语破天机]
本考点高考命题多以信息题或实验题形式结合具体生理生化过程如病毒的繁殖、某些特定蛋白(如结构蛋白、酶、蛋白质类的激素、抗体等)以及生物变异等知识进行综合考查。
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幻灯片 36[选题·典型中选秀]
例2：如图表示原核细胞中遗传信息传递的部分过程。请据图回答：
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幻灯片 37
(1)图中涉及的遗传信息传递方向为：________(以流程图的形式表示)。
(2)转录过程中，DNA在[ ]________的催化作用下，把两条螺旋的双链解开，该变化还可发生在________过程中。
(3)mRNA是以图中的③为模板，在[ ]________的催化作用下，由4种游离的________依次连接形成的。
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幻灯片 38(4)能与mRNA发生碱基互补配对的分子是________，它所携带的小分子有机物可用于合成图中[ ]________。
(5)由于化学物质甲磺酸乙酯的作用，该生物体表现出新的性状，原因是：基因中一个G－C对被A－T对替换，导致由此转录形成的mRNA上________个密码子发生改变，经翻译形成的④中________可能发生相应改变。
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幻灯片 39[破题·分层揭秘密]
(一)明确解题思路
(1)左图涉及的是转录过程，而右图表示翻译过程。
(2)解旋的过程发生在DNA分子复制和转录时。
(3)转录的过程是以DNA的一条链为模板，在RNA聚合酶的作用下，以核糖核苷酸为原料合成mRNA的过程。
(4)在翻译的过程中tRNA分子携带的氨基酸在核糖体上合成肽链。
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幻灯片 40
(5)基因中一个G－C对被A－T对替换，导致由此转录形成的mRNA上的被替换部位的密码子发生改变，经翻译后氨基酸可能不变或变成其他氨基酸，或变成终止密码，导致肽链终止，从而使氨基酸的种类或数目可能发生改变。
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幻灯片 41
(二)调动和运用知识解题
(1) DNA―→RNA―→蛋白质
(2)[①]解旋酶 DNA复制
(3)[②]RNA聚合酶 核糖核苷酸
(4) tRNA [④]多肽(肽链)
(5)1 氨基酸的种类或数目
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幻灯片 421. 区别
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幻灯片 432. 联系
(1)遗传信息是基因中脱氧核苷酸的排列顺序，通过转录，使遗传信息传递到mRNA的核糖核苷酸的排列顺序上。
(2)mRNA的密码子直接控制蛋白质分子中氨基酸的排列顺序，反密码子则起到识别密码子的作用。
3. 对应关系
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幻灯片 44密码子、反密码子和氨基酸之间的对应关系
由于mRNA上的密码子除终止密码子外有61种对应氨基酸，而tRNA上的反密码子与对应氨基酸的密码子一一对应，因此：
(1)一种氨基酸可由多种密码子决定，可由多种tRNA来转运。
(2)一种密码子只决定一种氨基酸，同样一种tRNA只转运一种氨基酸。
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幻灯片 45[师说·一语破天机]
本考点在高考中主要以选择题的形式出现，在理科综合全国卷中的近五年高考中没有出现过。
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幻灯片 46[选题·典型中选秀]
例3：信使RNA上决定氨基酸的某个密码子的一个碱基发生替换，则识别该密码子的tRNA及转运的氨基酸发生的变化是( )
A. tRNA一定改变，氨基酸一定改变
B. tRNA不一定改变，氨基酸不一定改变
C. tRNA一定改变，氨基酸不一定改变
D. tRNA不一定改变，氨基酸一定改变
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[破题·分层揭秘密]
(一)明确解题思路
由于只有能够互补配对的密码子和反密码子才能结合，所以当信使RNA改变时，tRNA一定发生改变，由于密码子的简并性所以性状不一定改变。
(二)完美答案[C]
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说说生物实验
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幻灯片 49【选题·热考秀】
尼伦伯格和马太采用蛋白质的体外合成技术，在每一个试管中加入一种氨基酸，再加入除去了DNA和mRNA的细胞提取液，以及人工合成的RNA多聚尿嘧啶核苷酸，结果在加入了苯丙氨酸的试管中出现了多聚苯丙氨酸的肽链，如图。
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幻灯片 50若实验结果不能说明实验结论，试分析是实验设计过程中哪些不足引起的？
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幻灯片 51
[分析] 本实验的结论是探索一个特定的遗传密码对应特定的氨基酸，本实验的对照实验为加入多聚尿嘧啶核苷酸及其他种类氨基酸的实验。若实验结果不能说明实验结论，可能是由于实验设计出现如下不足：
(1)如果事先不除去细胞提取液中存在的DNA和mRNA，可能会存在多种密码子，结果中就会出现多种肽链；
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幻灯片 52(2)如果实验过程中不设置其他氨基酸的对照实验，虽然出现了多聚苯丙氨酸的肽链，但也不能说明特定的遗传密码所对应的特定的氨基酸的结论。
(3)如果在实验中不能合理控制实验条件，如温度、pH、酶等因素不适合实验的正常进行，虽然模板和原料齐全，最终也不会得到相应的肽链，也就不会说明多聚尿嘧啶决定的氨基酸只能是苯丙氨酸这一结论。
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幻灯片 53[拓展] (1)实验中多聚尿嘧啶核苷酸的作用是什么？细胞提取液的作用又是什么？
[提示] 作为模板mRNA。为翻译过程提供能量、酶、核糖体、tRNA。
[分析] 在各试管中均加入多聚尿嘧啶核苷酸后，加入苯丙氨酸的试管中合成了肽链，说明发生了翻译过程，即多聚尿嘧啶核苷酸的作用相当于mRNA，细胞提取液为翻译过程提供了能量、酶、核糖体、tRNA。
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幻灯片 54(2)要想知道更多氨基酸的密码子，你如何改变上述实验？
[提示] 依次用不同种类的多聚核糖核苷酸替换上述实验中的多聚尿嘧啶核苷酸。
[分析] 三个相同碱基组成的不同密码子控制不同的氨基酸，如果想了解更多氨基酸的密码子，只需要将实验中的人工合成的多聚尿嘧啶核苷酸更换成其他类型的人工合成的多聚核糖核苷酸即可。
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幻灯片 55
【备考·角度说】
No.1 角度：概念
是指不另设对照组，而是几个实验组相互对比对照，在等组实验中，大都是运用相互对照。
No.2 角度：目的
通过对比实验的结果找到想要研究的因素对实验的影响作用，从而为科学的研究提供事实依据和直接证据。
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幻灯片 56No.3 角度：相互对照的意义
多个实验组所采用的都是相互对照，较好地平衡和抵消了无关变量的影响，使实验结果更具有说服力。
如探究酵母菌细胞呼吸方式时，设置如下相互对照，进而排除了物理性因素对实验的影响。
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幻灯片 57
看看生物图片
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幻灯片 58【图说·图像展示】
基因的转录和翻译图解
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幻灯片 59----
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幻灯片 61【说图·名师点评】
1. 基因是具有遗传效应的DNA片段。其中基因的遗传效应是指基因能够通过转录形成信使RNA，进而信使RNA翻译成一定的蛋白质，体现生物的某一性状。所以DNA分子中有基因片段和非基因片段。
2. 基因的脱氧核苷酸的排列顺序称为遗传信息，这里的遗传信息并不是DNA上所有脱氧核苷酸的排列顺序，基因间无遗传信息。
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幻灯片 623. 基因是控制生物性状的遗传物质的功能和结构单位。譬如说在控制蛋白质合成的过程中，是以基因为单位进行转录的，所以说一个DNA分子可以转录出多种和多个mRNA。
4. RNA有3类，但携带遗传信息的只有mRNA，mRNA通过核孔(0层生物膜)由核内进入细胞质，与核糖体结合。一个mRNA分子上可结合多个核糖体，同时合成多条相同的多肽链，从而提高蛋白质的合成速度。
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幻灯片 635. 密码子与氨基酸的关系：密码子共有64种，但是编码氨基酸的密码子只有61种，有3种终止密码子并不决定氨基酸；一种氨基酸可以有一种或多种密码子，但是一种密码子只能决定一种氨基酸；起始密码子也能决定氨基酸。密码子是连续的，中间无其他碱基隔开。病毒、原核生物和真核生物共用一套遗传密码。
6. tRNA的功能：一是转运氨基酸，二是识别密码子，且一种tRNA只能识别并转运一种氨基酸。所以tRNA有61种，一种氨基酸可有一种或几种tRNA来转运。tRNA并非只有三个碱基，有多个碱基，其基本组成单位是核糖核苷酸。
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幻灯片 64
7. 从核糖体上脱离下来的只是多肽链，多肽链还要在相应的细胞器(内质网、高尔基体)内加工，最后才形成具有一定空间结构和特定功能的蛋白质。
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幻灯片 65
随堂对点练习
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幻灯片 66
1.[2011·江苏高考，7]关于转录和翻译的叙述，错误的是( )
A. 转录时以核糖核苷酸为原料
B. 转录时RNA聚合酶能识别DNA中特定碱基序列
C. mRNA在核糖体上移动翻译出蛋白质
D. 不同密码子编码同种氨基酸可增强密码的容错性
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幻灯片 67答案：C
解析：本题考查基因表达的相关过程，意在考查考生对所学知识的辨别比较能力。转录是以DNA的一条链为模板，以核糖核苷酸为原料合成RNA的过程；转录过程需要RNA聚合酶的催化，RNA聚合酶首先结合到基因的启动子上，从而启动转录过程；以mRNA为模板翻译合成蛋白质时移动的是核糖体；一个氨基酸可对应几种不同的密码子，这样能保证由于差错导致的密码子改变而不会改变氨基酸，从而保持生物性状的稳定性。
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幻灯片 68
2. [2011·北京高考，4]胰岛素的A、B两条肽链是由一个基因编码的。下列有关胰岛素的叙述，正确的是( )
A．胰岛素基因的两条DNA单链分别编码A、B两条肽链
B．沸水浴加热之后，构成胰岛素的肽链充分伸展并断裂
C．胰岛素的功能取决于氨基酸的序列，与空间结构无关
D．核糖体合成的多肽链需经蛋白酶的作用形成胰岛素
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幻灯片 69答案：D
解析：本题以胰岛素为素材，考查分泌蛋白的合成、加工以及蛋白质的结构与功能等知识，意在考查考生综合运用知识推理分析的能力。一个基因控制合成一种蛋白质时只以其中的一条链为模板，故胰岛素的两条肽链是以胰岛素基因的一条链为模板合成的；高温可破坏蛋白质的空间结构，但不会导致肽链的断裂；胰岛素的功能取决于胰岛素的分子结构，而胰岛素的分子结构除取决于氨基酸的序列外，与其空间结构也有关系。核糖体合成的一条多肽链需在蛋白酶的作用下水解为两条不同的多肽链，再经加工形成胰岛素。
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幻灯片 70
3. 下列叙述正确的是( )
A. DNA分子的复制过程也就是遗传信息传递和表达的过程
B. DNA中的碱基序列可决定蛋白质中氨基酸的排列顺序
C. 蛋白质中氨基酸的不同排列组合可以贮存大量遗传信息
D. 以“GAATTG”的互补链转录的mRNA序列是CUUAAC
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幻灯片 71答案：B
解析：A项错误，DNA分子的复制过程也就是遗传信息传递的过程，遗传信息的表达包括转录与翻译；B项正确，蛋白质中氨基酸的排列顺序最终是由DNA的碱基序列决定的；C项错误，遗传信息是指基因中的碱基对排列顺序：“GAATTG”的互补链为CTTAAC，以此作模板转录的mRNA序列为GAAUUG。
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幻灯片 72
4. [2011·海南高考，15]关于RNA的叙述，错误的是( )
A．少数RNA具有生物催化作用
B．真核细胞内mRNA和tRNA都是在细胞质中合成的
C．mRNA上决定1个氨基酸的3个相邻碱基称为密码子
D．细胞中有多种tRNA，一种tRNA只能转运一种氨基酸
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幻灯片 73答案：B
解析：本题考查RNA在催化、基因表达等中的作用，重在考查对基础知识的理解能力。起生物催化作用的酶绝大多数是蛋白质，少数是RNA。真核细胞内mRNA和tRNA都是细胞核中经转录过程合成。细胞中有多种tRNA，一种tRNA只能识别并转运一种氨基酸。mRNA上决定1个氨基酸的3个相邻碱基称为密码子。
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幻灯片 745. [2012·安徽高考，5]甲、乙图示真核细胞内两种物质的合成过程，下列叙述正确的是( )
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幻灯片 75
A．甲、乙所示过程通过半保留方式进行，合成的产物是双链核酸分子
B．甲所示过程在细胞核内进行，乙在细胞质基质中进行
C．DNA分子解旋时，甲所示过程不需要解旋酶，乙需要解旋酶
D．一个细胞周期中，甲所示过程在每个起点只起始一次，乙可起始多次
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幻灯片 76答案：D
解析：本题考查DNA的复制和转录，渗透对考生知识理解能力和获取信息能力的考查。图甲表示DNA分子的复制过程，图乙表示转录过程，乙的产物是单链的mRNA分子，故A项错误；甲、乙过程主要在细胞核中进行，故B项错误；甲、乙过程均需要解旋酶的参与，故C项错误；在一个细胞周期中，核中DNA分子只复制一次，而转录可以进行多次，故D项正确。
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幻灯片 77----
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