统编版高中生物必修二 第4章 第1节.docx
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统编版高中生物必修二第4章第1节
第1节 基因指导蛋白质的合成
一、RNA的组成及分类
1．RNA的结构
（1）基本单位及组成
①磷酸；②核糖；③碱基：
A、U、G、C；④核糖核苷酸。
（2）空间结构：
一般是单链，且比DNA短。
2．RNA与DNA的比较
比较项目
DNA
RNA
组成单位
基本组成单位不同
脱氧核糖核苷酸
核糖核苷酸
五碳糖不同
脱氧核糖
核糖
碱基不同
特有的是胸腺嘧啶（T）
特有的是尿嘧啶（U）
结构不同
规则的双螺旋结构
一般为单链
3.RNA的种类及其作用
（1）
（2）
（3）
（1）DNA和RNA都含有核糖（ ）
（2）RNA是某些病毒的遗传物质（ ）
答案
（1）×
（2）√
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）根据含氮碱基含量的比较判断：
若嘌呤数≠嘧啶数，则肯定不是双链DNA。
二、遗传信息的转录
1．概念：
RNA是在细胞核中，通过RNA聚合酶以DNA的一条链为模板合成的，这一过程叫作转录。
2．过程
归纳总结
（1）转录不是转录整个DNA，是转录其中的基因，不同种类的细胞，由于基因的选择性表达，mRNA的种类和数量不同，但tRNA和rRNA的种类没有差异。
（2）细胞核中转录形成的RNA通过核孔进入细胞质，穿过0层膜，需要能量。
（3）完成正常使命的RNA易迅速降解，保证生命活动的有序进行。
（4）质基因（线粒体和叶绿体中的基因）控制蛋白质合成过程中也进行转录。
（1）遗传信息转录的产物只有mRNA（ ）
（2）转录以DNA的两条链作为模板，以4种核糖核苷酸为原料（ ）
（3）细胞中的RNA合成过程不会在细胞核外发生（ ）
答案
（1）×
（2）× （3）×
结合下列有关图解，回答相关问题。
1．甲、乙两过程有何相同之处？
这对保证遗传信息的准确转录有什么意义？
提示 甲表示DNA复制，乙表示转录。
转录与复制都需要模板，都遵循碱基互补配对原则，在真核细胞中主要发生在细胞核。
碱基互补配对原则能够保证遗传信息传递的准确性。
2．甲、乙两过程有何不同之处？
提示
（1）DNA复制中A与T配对，转录中会有A与U配对。
（2）DNA复制时一个DNA分子完整复制，形成两个DNA分子；转录是以基因为单位进行的，在DNA分子中，只有处于表达状态的片段（基因）才会被转录，转录形成一条单链RNA。
3．转录形成的RNA的碱基序列与其DNA模板链和非模板链的碱基序列相比，有什么异同？
提示 转录形成的RNA的碱基序列与其DNA模板链的碱基序列是互补配对关系；和非模板链的碱基序列基本相同，只是DNA链上T的位置，RNA链上是U。
三、遗传信息的翻译
1．翻译
2．tRNA的形态和功能特点
（1）形态：
RNA链经过折叠，形成三叶草形。
（2）功能特点：
每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸。
3．密码子和反密码子
（1）属于密码子的是②（填序号），位于[④]mRNA（填名称）上，其实质是决定一个氨基酸的3个相邻的碱基。
（2）属于反密码子的是①（填序号），位于[③]tRNA（填名称）上，其实质是与密码子发生碱基互补配对的3个相邻的碱基。
（3）密码子的种类为64种，正常情况下，反密码子的种类为61种。
4.翻译过程
5．翻译能精确进行的原因
（1）mRNA为翻译提供了精确的模板。
（2）通过碱基互补配对，保证了翻译能够准确地进行。
6．翻译能高效进行的原因
一个mRNA分子上可以相继结合多个核糖体，同时进行多条肽链的合成。
归纳总结
（1）DNA上遗传信息、密码子、反密码子的对应关系
（2）基因表达过程中相关的数量关系
比较（不考虑终止密码子）
数目/个
DNA中的碱基数（脱氧核苷酸数）
6n
mRNA中的碱基数（核糖核苷酸数）
3n
蛋白质中的氨基酸数
n
参与转运氨基酸的tRNA数
n
蛋白质中的肽链数
m
蛋白质中的肽键数（脱水数）
n－m
基因表达过程中，蛋白质中氨基酸的数目＝参加转运的tRNA数目＝
mRNA的碱基数目＝
基因中的碱基数目。
（3）原核生物和真核生物基因的转录和翻译
真核细胞的转录主要发生在细胞核中，翻译发生在细胞质中，在空间和时间上被分隔开进行，而原核细胞的转录和翻译没有分隔，可以同时进行，边转录边翻译。
（1）DNA是蛋白质合成的直接模板（ ）
（2）密码子位于mRNA上，ATC一定不是密码子（ ）
（3）mRNA在核糖体上移动翻译出蛋白质（ ）
（4）每种转运RNA能识别并转运一种或多种氨基酸（ ）
答案
（1）×
（2）√ （3）× （4）×
下图是翻译过程的示意图，请据图分析：
1．图甲中Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ分别是哪种分子或结构？
提示 Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ分别是tRNA、核糖体、多肽链。
2．图乙中①、⑥分别是什么分子或结构？
核糖体移动的方向是怎样的？
提示 ①、⑥分别是mRNA、核糖体；核糖体移动的方向是由右向左。
3．最终合成的多肽链②、③、④、⑤的氨基酸序列相同吗？
为什么？
提示 相同；因为它们的模板是同一条mRNA。
四、中心法则
1．提出者：
克里克。
2．内容
①DNA的复制：
遗传信息从DNA流向DNA。
②转录：
遗传信息从DNA流向RNA。
③翻译：
遗传信息从RNA流向蛋白质。
④RNA的复制：
遗传信息从RNA流向RNA。
⑤逆转录：
遗传信息从RNA流向DNA。
（1）中心法则表示的是遗传信息的流动过程（ ）
（2）遗传信息只能从DNA流向RNA，进而流向蛋白质（ ）
（3）DNA病毒中没有RNA，其遗传信息的传递不遵循中心法则（ ）
答案
（1）√
（2）× （3）×
写出下列各类生物遗传信息传递过程：
原核生物；真核生物；DNA病毒；RNA复制病毒；逆转录病毒。
提示
生物种类
遗传信息的传递过程
原核生物
真核生物
DNA病毒
RNA复制病毒
逆转录病毒
1．下列关于RNA的叙述，错误的是（ ）
A．有些RNA可催化细胞内的某些生化反应
B．RNA的基本单位由磷酸、核糖和含氮碱基组成
C．RNA参与构成核糖体
D．RNA参与构成细胞膜
答案 D
解析 有些酶的化学本质为RNA；RNA的基本单位是核糖核苷酸，由磷酸、核糖和含氮碱基组成；rRNA参与构成核糖体。
2．（2019·邢台校级月考）如图为核苷酸的模式图，下列相关说法正确的是（ ）
A．DNA与RNA在核苷酸上只有②不同
B．如果要构成ATP，在①位置上加上两个磷酸基团即可
C．③在人的遗传物质中只有4种
D．DNA分子中每个②均只与一个①相连
答案 C
解析 分析题图可知，①是磷酸基团，②是五碳糖，③是含氮碱基。
DNA与RNA在核苷酸上的不同主要有两点，一是在DNA中②为脱氧核糖，在RNA中②为核糖；二是在DNA中③有A、T、C、G4种，在RNA中③有A、U、C、G4种，A错误；如果要构成ATP，要在①位置上加上两个磷酸基团，②应为核糖，③应为腺嘌呤，B错误；人的遗传物质是DNA，在DNA中③只有4种（A、G、C、T），C正确；DNA分子的一条脱氧核苷酸链中多数②与两个①相连，D错误。
3．（2019·曲阜师大高一检测）关于密码子和反密码子的叙述，正确的是（ ）
A．密码子位于mRNA上，反密码子位于tRNA上
B．密码子位于tRNA上，反密码子位于mRNA上
C．密码子位于rRNA上，反密码子位于tRNA上
D．密码子位于rRNA上，反密码子位于mRNA上
答案 A
解析 mRNA上三个相邻的碱基决定一个氨基酸，这样相邻的三个碱基称为密码子；每个tRNA上有三个碱基与密码子相配对，这样的三个碱基称为反密码子，即密码子位于mRNA上，反密码子位于tRNA上，A正确，B、C、D错误。
4．（2018·吉林二中月考）如图是基因表达的示意图，下列有关叙述正确的是（ ）
A．过程①是转录过程，在植物细胞中只能发生在细胞核中
B．过程②在核糖体上进行，需要的原料是4种核糖核苷酸
C．过程①②在原核生物体内可以同时进行
D．过程①②中的碱基配对方式完全相同
答案 C
解析 图中过程①表示转录，在植物细胞中，主要发生在细胞核内，也可发生在叶绿体或线粒体中，A错误；过程②表示翻译，在核糖体上进行，以21种氨基酸为原料，B错误；原核生物没有以核膜为界限的细胞核，转录和翻译在时间和空间上可以同时进行，C正确；过程①②中的碱基配对方式不完全相同，过程①中有T—A配对，而过程②中没有，D错误。
5．如图表示某真核生物基因表达的部分过程，请回答下列问题：
（1）图中表示遗传信息的________过程，发生的场所是________，此过程除图中所示条件外，还需要__________等。
（2）图中③表示________，合成的主要场所是__________，
通过__________运输到细胞质中，穿过__________层膜，________（填“需要”或“不需要”）能量。
（3）图中方框内的碱基应为____________，对应的aa5应为________（赖氨酸的密码子为AAA，苯丙氨酸的密码子为UUU）。
（4）图中的氨基酸共对应________个密码子。
核糖体的移动方向是____________。
答案
（1）翻译 核糖体 酶和能量
（2）mRNA 细胞核 核孔 0 需要 （3）UUU 赖氨酸 （4）7 从左到右
解析
（1）图中核糖体上进行的是翻译过程，此过程需要的条件是模板、原料、能量、酶等。
（2）③为mRNA，主要在细胞核中合成，通过核孔转移到细胞质中，此过程穿过0层膜，需要能量。
（3）密码子存在于mRNA分子上，与tRNA上的反密码子进行碱基互补配对，故图中方框内的碱基为UUU，对应的密码子为AAA，相应氨基酸是赖氨酸。
（4）图中共有7个氨基酸，对应7个密码子。
根据图中最后一个氨基酸的加入位置可知，核糖体的移动方向为从左到右。
A组 基础对点练
题组一 RNA的组成及分类
1．下列关于RNA的叙述，错误的是（ ）
A．有些生物中的RNA具有催化功能
B．转运RNA上的碱基只有三个
C．mRNA与tRNA在核糖体上发生配对
D．RNA也可以作为某些生物的遗传物质
答案 B
解析 tRNA是运载氨基酸的工具，是RNA中的一种，与其他种类RNA一样，是单链结构，属于生物大分子，并非只有三个碱基，tRNA在某些部分配对并扭曲成双螺旋状，它的平面形状如三叶草的叶形，其中有三个碱基与mRNA上的密码子配对，称为反密码子。
2．下列哪项是DNA和RNA共同具有的（ ）
A．双螺旋结构B．脱氧核糖
C．尿嘧啶D．腺嘌呤
答案 D
解析 具有双螺旋结构的是DNA，RNA一般不具有；脱氧核糖是DNA中特有的五碳糖；尿嘧啶是RNA中特有的碱基；腺嘌呤是DNA和RNA共同具有的碱基。
题组二 遗传信息的转录
3．（2019·江门一模）如图为真核细胞内RNA合成示意图，下列叙述正确的是（ ）
A．①②链中嘌呤碱基所占的比例相同
B．③为解旋酶，它在图中的移动方向是自左向右
C．同一个体的不同细胞中可以合成相同的④
D．区域⑤和⑥中的碱基配对方式相同
答案 C
解析 ①②链为同一个DNA分子的两条链，①链中嘌呤碱基（A＋G）所占的比例与②链中嘧啶碱基（C＋T）所占比例相同，但两链嘌呤碱基（A＋G）所占比例不一定相同，A项错误；③为RNA聚合酶，它在图中的移动方向是自左向右，B项错误；ATP合成酶基因在不同细胞中几乎都能表达，故同一个体不同细胞中可以合成相同的mRNA，C项正确；区域⑤是DNA与RNA的杂交区域，碱基配对方式为A—U、G—C、T—A，区域⑥是DNA双链区域，碱基配对方式为A—T、G—C，区域⑤和⑥中的碱基配对方式不完全相同，D项错误。
4．一段原核生物的mRNA通过翻译可合成一条含有11个肽键的多肽链，则此mRNA分子至少含有的碱基个数及合成这段多肽链需要的tRNA个数以及转录此mRNA的基因中至少含碱基数依次为（ ）
A．32,11,66B．36,12,72
C．12,36,24D．11,36,72
答案 B
解析 此多肽链含有11个肽键，所以含有氨基酸12个，所以mRNA上的密码子至少有12个，mRNA上的碱基数至少有12×3＝36个。
决定氨基酸的密码子是12个，所以需要的tRNA也是12个。
因为mRNA中碱基至少有36个，所以转录它的基因中碱基数至少为36×2＝72个。
题组三 遗传信息的翻译
5．（2018·山东、湖北联考）下图是起始甲硫氨酸和相邻氨基酸形成肽键的示意图，下列叙述正确的是（ ）
A．图中只含有tRNA和mRNA
B．甲硫氨酸处于图中a的位置
C．tRNA含有氢键
D．该过程需要RNA聚合酶
答案 C
解析 图中含有rRNA、tRNA和mRNA；核糖体移动方向为从左向右，因此左侧的b为tRNA携带的甲硫氨酸；tRNA的局部也会碱基互补配对形成氢键；RNA聚合酶为催化转录的一种酶，该过程为翻译，不需要RNA聚合酶。
6．下图为细胞中多聚核糖体合成蛋白质的示意图，下列说法正确的是（ ）
A．该过程表明生物体内少量的mRNA可以迅速合成出大量的蛋白质
B．该过程的模板是核糖核苷酸，原料是21种游离的氨基酸
C．该过程表明一个基因在短时间内可表达出多种多肽链
D．该过程中几条多肽链中氨基酸的顺序不一定相同
答案 A
解析 一个mRNA上结合多个核糖体，各核糖体分别进行翻译，可以迅速合成出大量的蛋白质；翻译过程的模板是mRNA（核糖核酸）；图中各多肽链都是同一mRNA作模板翻译的产物，表达的是同一种多肽链，这些多肽链中氨基酸的顺序相同。
7．mRNA上的起始密码子是AUG和GUG，对应的氨基酸是甲硫氨酸和缬氨酸。
但蛋白质的第一个氨基酸往往不是甲硫氨酸或缬氨酸。
产生此结果的原因是（ ）
A．甲硫氨酸和缬氨酸可能对应多种密码子
B．起始密码子是核糖体进行翻译的起点
C．转录生成的mRNA可能进行加工修饰
D．释放生成的多肽链可能进行加工修饰
答案 D
解析 起始密码子是核糖体进行翻译的起点，理论上合成的多肽第一个氨基酸应是甲硫氨酸或缬氨酸，由于翻译生成的多肽链要经加工修饰才能成为具有生理功能的蛋白质，所以可能丢失第一个氨基酸，故D正确。
题组四 中心法则
8．克里克提出的中心法则是指（ ）
A．遗传信息的转录、翻译过程
B．遗传信息的转录、翻译及表达过程
C．DNA复制及转录、翻译过程中的碱基互补原则
D．遗传信息通过DNA复制、转录及翻译的传递过程
答案 D
解析 克里克提出的中心法则主要包括遗传信息从DNA流向DNA的自我复制过程以及从DNA流向RNA，进而流向蛋白质的转录和翻译过程。
9．当克里克提出遗传信息传递的中心法则后，人们又通过科学研究对中心法则进行的补充包括（ ）
①DNA复制 ②RNA复制 ③转录 ④逆转录 ⑤翻译
A．①②③B．③④⑤
C．②④D．①⑤
答案 C
解析 ①DNA复制、③转录、⑤翻译是克里克提出的中心法则的主要内容；②RNA复制、④逆转录是后人对中心法则进行的补充。
10．如下左图为某种真菌线粒体中蛋白质的生物合成示意图，右图为其中一个生理过程的模式图。
请回答下列问题：
（1）Ⅰ、Ⅱ代表的结构或物质分别为________________、________________。
（2）完成过程①需要的物质是从细胞质进入细胞核的，它们是________________________。
（3）从图中分析，基因表达过程中转录发生的场所有____________________。
（4）根据图表判断：
Ⅲ为________（填名称）。
携带的氨基酸是__________。
若蛋白质2在线粒体内膜上发挥作用，推测其功能可能是参与有氧呼吸的第________阶段。
脯氨酸
CCA、CCG、CCU、CCC
苏氨酸
ACU、ACC、ACA、ACG
甘氨酸
GGU、GGA、GGG、GGC
缬氨酸
GUU、GUC、GUA、GUG
几种氨基酸密码子表
（5）用α鹅膏蕈碱处理细胞后发现，细胞质基质中RNA含量显著减少，那么推测α鹅膏蕈碱抑制的过程是________（填序号），线粒体功能________（填“会”或“不会”）受到影响。
答案
（1）核膜 线粒体DNA
（2）ATP、核糖核苷酸、酶 （3）细胞核、线粒体 （4）tRNA 苏氨酸 三
（5）① 会
解析
（1）由图可知，结构Ⅰ是双层膜结构的核膜，Ⅱ是线粒体DNA。
（2）过程①是核DNA转录合成RNA的过程，需要核糖核苷酸为原料，还需要酶和ATP。
它们是从细胞质进入细胞核的。
（3）核基因表达过程中的转录发生在细胞核中，线粒体DNA的表达场所是线粒体。
（4）Ⅲ是tRNA，上面的三个特定的碱基（反密码子）和mRNA上的密码子是互补配对的，即mRNA上的对应密码子是ACU，该tRNA携带的氨基酸是苏氨酸。
线粒体是细胞进行有氧呼吸的主要场所，有氧呼吸第三阶段在线粒体内膜上进行，故蛋白质2应该是与有氧呼吸第三阶段有关的酶。
（5）由图可知，细胞质基质中的RNA来自核DNA的转录。
因此最有可能的是α鹅膏蕈碱抑制了核DNA转录，使得细胞质基质中RNA含量显著减少，蛋白质1是核DNA表达的产物，核DNA表达受抑制必定会影响线粒体的功能。
B组 综合强化练
1～6题为选择题，1～4题中只有一个选项符合题目要求，5、6题中有一个或多个选项符合题目要求。
1．比较密码子、反密码子和氨基酸的关系，判断下列叙述正确的是（ ）
A．密码子有64种，每个密码子都与一个反密码子相对应
B．反密码子位于mRNA上，密码子位于tRNA上
C．一个密码子只能对应一个氨基酸
D．每种氨基酸可以对应多种tRNA，每个tRNA也可以对应多种氨基酸
答案 C
2．（2018·北京高三期末）下列关于tRNA的叙述正确的是（ ）
A．具有3个反密码子
B．由3个核糖核苷酸构成
C．是DNA转录的产物
D．有3种tRNA不转运氨基酸
答案 C
解析 一个tRNA上有3个碱基构成的一个反密码子，A项错误；tRNA由几十个到上百个核糖核苷酸构成，B项错误；tRNA是DNA转录的产物，C项正确；每种tRNA均转运特定的氨基酸。
3．中心法则是由科学家克里克提出的，后来有所发展。
下列图示中，能正确地描述生物遗传信息传递途径的是（ ）
答案 B
解析 生物体中遗传信息传递途径包括DNA分子的复制、转录和翻译过程及RNA复制和逆转录过程。
4．（2018·甘肃高一期末）下列有关遗传信息传递规律的叙述，错误的是（ ）
A．遗传信息从RNA→DNA，需要逆转录酶的催化
B．遗传信息从RNA→蛋白质，需要两种RNA的共同参与
C．遗传信息从DNA→RNA，存在T与A、G与C的碱基配对
D．遗传信息从DNA→DNA、从RNA→RNA，保持了遗传信息的连续性
答案 B
解析 遗传信息从RNA→DNA表示逆转录过程，需要逆转录酶的催化，A正确；遗传信息从RNA→蛋白质，需要mRNA、tRNA、rRNA的共同参与，B错误；遗传信息从DNA→RNA，存在T与A、G与C的碱基配对，C正确；遗传信息从DNA→DNA、从RNA→RNA，保持了遗传信息的连续性，D正确。
5．如图为原核细胞中转录、翻译的示意图。
据图判断，下列描述中正确的是（ ）
A．原核细胞转录和翻译在时空上完全分开
B．转录方向为从右到左
C．转录尚未结束，翻译即已开始
D．一个DNA只能转录一条RNA，但可表达出多条多肽链
答案 BC
解析 原核细胞由于没有核膜的阻断，所以可以边转录边翻译，没有时空的阻隔，A错误、C正确；根据mRNA的长度可判断转录方向为从右到左，B正确；一个DNA能转录产生多条RNA，也可表达出多条多肽链，D错误。
6．下列关于真核细胞核DNA复制与表达的叙述，正确的是（ ）
A．在细胞分裂期，DNA高度螺旋后，基因转录水平下降
B．一个细胞周期中，DNA只复制一次，基因可以多次转录
C．某些已分化的细胞中，DNA的复制、转录和翻译都可进行
D．复制和转录时，DNA分别与RNA聚合酶和DNA聚合酶结合
答案 ABC
解析 在细胞分裂期，DNA高度螺旋后不能解旋作为转录的模板，因此基因转录水平下降，A正确；一个细胞周期中，核DNA只在间期复制一次，而基因可以多次转录，B正确；正常情况下，细胞都可以进行基因的转录和翻译过程，某些已分化的细胞，仍具有分裂能力，其DNA仍可进行复制，C正确；复制和转录时，DNA分别与DNA聚合酶和RNA聚合酶结合，D错误。
7．如图①～③分别表示人体细胞中发生的3种生物大分子的合成过程。
回答有关问题：
（1）①过程发生的时期是_____________________________________________________。
可发生在细胞核中的过程有________（填序号）。
（2）若②过程的α链中鸟嘌呤与尿嘧啶之和占碱基总数的54%，α链及其模板链对应区段的碱基中鸟嘌呤分别占30%、20%，则与α链对应的DNA区段中腺嘌呤所占的碱基比例为________。
（3）③过程中Y是某种tRNA，它是由____________（填“三个”或“多个”）核糖核苷酸组成的，其中CAA称为____________，一种Y可以转运________种氨基酸。
若合成该蛋白质的基因含有600个碱基对，则该蛋白质最多由________个氨基酸组成（不考虑终止密码子）。
（4）人体内成熟红细胞、胚胎干细胞、效应T细胞中，能同时发生上述三个过程的细胞是______________。
（5）假若转录形成α链的基因中有一个碱基对发生了替换，导致该基因编码的肽链中氨基酸数目减少，其原因可能是基因中碱基对的替换导致_________________________________。
答案
（1）有丝分裂间期或减数分裂前的间期 ①②
（2）25% （3）多个 反密码子 一 200 （4）胚胎干细胞 （5）终止密码子提前出现，翻译提前终止
解析
（1）图①过程表示人体细胞中的DNA分子复制，发生时期为有丝分裂间期或减数分裂前的间期。
图②表示转录过程，图③表示翻译过程，可发生在细胞核中的过程有①、②。
（2）α链中G＋U＝54%，G＝30%，则U＝24%，即α链的模板链对应区段中A＝24%。
同时可推得其模板链对应区段中A＋C＝54%，又知模板链对应区段中G＝20%，则T＝1－54%－20%＝26%，即DNA的另一链对应区段中A＝26%，则整个DNA区段中A＝（24%＋26%）/2＝25%。
（3）tRNA由多个核糖核苷酸组成，其中CAA称为反密码子，一种Y只能转运一种特定的氨基酸。
由于mRNA上三个相邻的碱基编码一个氨基酸，不考虑终止密码子，则该蛋白质最多由600/3＝200个氨基酸组成。
（4）人体内成熟红细胞无细胞核，①、②、③过程均不可进行，效应T细胞为高度分化的细胞，不可进行①过程，胚胎干细胞为能够增殖的细胞，可同时发生上述三个过程。
（5）若转录形成α
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