4.1基因指导蛋白质的合成第1课时课件-2024-2025学年高一下学期生物人教版必修2

遗传物质实验证据的获得和DNA双螺旋结构模型的建立，揭示了基因的化学本质，生物学的研究从此以空前的步伐前进。但是，基因又是如何起作用的呢？ 将苏云金杆菌抗虫蛋白基因（Bt抗虫蛋白基因）转入普通棉花，培育出的棉花植株会产生Bt抗虫蛋白。转入的是基因，得到的却是蛋白质！为什么会这样？原来，基因可以控制蛋白质的合成，这个过程就是基因的表达。 为什么一种生物的基因能在另一种生物中表达呢？基因的表达过程是怎样的？各种生物的基因表达过程有什么共同点呢？ 第4章 基因的表达 1 第1节 基因指导蛋白质的合成 第1课时 微信公众号：中学生物科学，欢迎关注！ 目标 01 02 03 概述遗传信息的转录和翻译过程。 计算DNA碱基数目、RNA碱基数目与氨基酸数目之间的对应关系。 基于地球上几乎所有的生物都共用一套遗传密码的事实，认同当今生物可能有着共同的起源。 教学目标 3 《侏罗纪公园》精彩片段 有些科幻电影围绕着虚构的未来场景，展现了这样的科学幻想：各种各样的恐龙飞奔跳跃、互相争斗，而这些“复活” 的恐龙是科学家利用提取的恐龙DNA培育繁殖而来的。 从原理上分析，利用已灭绝生物的DNA，真的能够使它们复活吗？ 电影《侏罗纪公园》中的恐龙 讨论： 一种生物的整套DNA中储存着该种生物生长、发育等生命活动所需的全部遗传信息，也可以说是构建生物体的蓝图。但是，从DNA到具有各种性状的生物体，需要通过极其复杂的基因表达及调控过程才能实现。因此，在可预见的将来，利用DNA来使灭绝的生物复活仍是难以做到的。 问题探讨 5 发出绿色荧光 水母 直接原因 绿色荧光蛋白 绿色荧光蛋白基因 合成 指导 转基因鼠 基因如何指导蛋白质的合成呢？ 信使 核糖体 DNA 蛋白质 DNA(基因） 主要存在于细胞核中 蛋白质的合成 在细胞质中的核糖体上进行 信使 充当DNA指导蛋白质合成的信使是什么物质呢？ 核糖体 DNA 蛋白质 信使 资料1: 1955年,戈德斯坦和普劳特观察到放射性物质标记的RNA从细胞核转移到细胞质。 资料2：1955年，布拉切特以洋葱根尖和变形虫为材料，用RNA酶分解细胞中的RNA，蛋白质的合成就停止。如果再加入酵母中提取的RNA，蛋白质又开始合成。 RNA充当了DNA的信使 为什么RNA适于作DNA的信使呢？ 阅读课本P64 至 P65页第二段内容，思考下列问题： 1.RNA的结构单位是什么？由哪些成分组成？ 2.RNA与DNA在化学组成和结构上的区别有哪些？ 3.RNA为什么适合作DNA的信使？ 4.RNA的种类有哪三种？ 一、RNA适于作DNA信使的原因 (1)RNA的全称： (2)RNA的元素组成： (4)RNA与DNA在化学组成上的主要区别： 核糖核酸 核糖核苷酸（4种） ①五碳糖不同：RNA的五碳糖是核糖，DNA的五碳糖是脱氧核糖； ②碱基不完全相同：RNA的碱基组成中没有碱基T，而有碱基U，DNA与之相反； **科学家常用同位素分别标记胸腺嘧啶脱氧核苷酸和尿嘧啶核糖核苷酸来研究DNA、RNA的动态变化； 一、RNA适于作DNA信使的原因 1、RNA概述 (3)RNA的基本单位： C、H、O、N、P (5)RNA与DNA在结构上的主要区别： DNA是规则的________结构，RNA一般是____链，而且比DNA____； 双螺旋 单 短 一、RNA适于作DNA信使的原因 1、RNA概述 DNA tRNA 转运RNA 少数RNA还具有催化作用，有的作为RNA病毒的遗传物质 ①都是转录的产物；②基本单位相同；③都与翻译过程有关。 单链，部分碱基配对形成三叶草形结构 种类 名称 传递遗传信息； 蛋白质合成的模板 识别并转运特定氨基酸 组成核糖体 单链 单链 (6)RNA的种类及功能 一、RNA适于作DNA信使的原因 1、RNA概述 功能 结构 示 意 图 共同点 mRNA rRNA 信使RNA 核糖体RNA 结合氨基酸的部位 碱基配对 反密码子 5' 3' DNA RNA 全称： 基本单位： 全称： 基本单位： DNA一般为规则的双螺旋结构 RNA通常呈单链结构 核糖 P 含氮碱基 腺嘌呤（A） 鸟嘌呤（G） 胞嘧啶（C） 尿嘧啶（U） 脱氧核糖核酸 脱氧核糖核苷酸 核糖核酸 核糖核苷酸 P 脱氧核糖 含氮碱基 腺嘌呤（A） 鸟嘌呤（G） 胞嘧啶（C） 胸腺嘧啶（T） 结构： 结构： 分布（真核细胞）： 细胞核（主要） 线粒体、叶绿体 分布（真核细胞）： 细胞质（主要） 一、RNA适于作DNA信使的原因 2.DNA和RNA的主要区别 3.RNA适于作DNA信使的原因 一、RNA适于作DNA信使的原因 ①RNA是由核糖核苷酸连接而成的，核糖核苷酸也含有4种碱基，这使 得RNA具备准确传递遗传信息的可能； ②RNA一般是单链，而且比DNA短，因此能够通过核孔，从细胞核转移 到细胞质中。 结合教材64页的文字，和图4-4完成下列问题。 1.DNA的遗传信息是怎样传给mRNA的？ 2.什么是转录？ 3.转录的场所？转录的具体过程？转录的结果？ 4.转录需要的原料是？ 5.转录过程中的模板？ 6.转录过程中碱基如何配对？ 7.遗传信息的流动方向？ 二、遗传信息的转录过程 1.概念 2.发生时期 3.发生场所 4.产物 在______中，通过___________以_____________为模板合成_____的过程叫做转录。 细胞核 RNA聚合酶 DNA的一条链 个体生长发育的整个过程（几乎所有活细胞中） 主要在______中。 细胞核 *实际上，DNA在哪里，转录就在哪里发生。 RNA（三种RNA都是） 二、遗传信息的转录 RNA 遗传信息的转录过程（视频） 5.过程（以mRNA的合成过程为例） 第1步： DNA双链解开（___________的催化），_____暴露出来； RNA聚合酶 碱基 **该过程不需要解旋酶，RNA聚合酶有解旋作用； 二、遗传信息的转录 游离的_________与__________上的碱基互补配对，在__________的作用下开始mRNA的合成； 核糖核苷酸 DNA模板链 新结合的核糖核苷酸连接到正在合成的mRNA分子上（_________的催化形成__________） RNA聚合酶 磷酸二酯键 RNA聚合酶 5.过程（以mRNA的合成过程为例） 第2步： 二、遗传信息的转录 第3步： RNA新链的延伸也是从______到_____ 5’-端 3’-端 **RNA与DNA也是反向连接的 5.过程（以mRNA的合成过程为例） 二、遗传信息的转录 第4步： 合成的_______从________上释放，而后DNA___________。 mRNA DNA链 双螺旋恢复 6.条件： ①模板： ②原料： ③能量： ④酶： DNA的一条链 游离的4种核糖核苷酸 ATP RNA聚合酶等 *ATP是提供能量的物质，不是能量本身 *打开氢键、形成磷酸二酯键 7.原则： 碱基互补配对原则 *配对方式与DNA复制一样吗？ A-____ G—_____ C—_____ T—_____ U C G A 二、遗传信息的转录 8.特点： 边解旋边转录 提醒：每次转录的只是DNA分子特定的基因片段（并非整个DNA）。 9.意义： 使遗传信息从DNA传递到RNA（mRNA）上，为翻译做准备。 DNA复制 转录 时间 场所 解旋 模板 原料 酶 碱基配对方式 特点 方向 产物 细胞分裂前的间期 个体生长发育的整个过程 DNA全部解旋 只解旋表达基因 DNA的两条链均为模板 DNA的一条链为模板 四种脱氧核苷酸 四种核糖核苷酸 解旋酶、 DNA聚合酶等 RNA聚合酶等 A-T、 T—A、C—G 、 G—C A-U、 C—G 、T—A、 G—C 半保留复制，边解旋边复制 边解旋边转录 2个子代DNA分子 RNA 使遗传信息从亲代传递给子代，从而保持了遗传信息的连续性 使遗传信息从DNA传递到RNA（mRNA）上，为翻译做准备 主要在细胞核或拟核，少部分在线粒体、叶绿体、质粒 新链从5’- 端向3’- 端延伸 新链从5’- 端向3’- 端延伸 DNA复制和转录的比较 意义 ★写出以b链为模板转录形成的mRNA碱基序列 ★写出b链对应的a链的碱基序列 DNA双链片段 a链 b链 C G A A C C T C A C G C 信使RNA 1.转录成的RNA的碱基序列，与DNA两条单链的碱基序列各有哪些异同？ G C U U G G A G U G C G 遗传信息的转录相关问题探讨 G C T T G G A G T G C G 转录成的RNA的碱基序列 与模板链： 与非模板链： 碱基互补配对； 碱基序列基本相同（T变成U）。 3.转录是转录整个DNA么？ 2.转录时，DNA链完全解开么？ DNA的两条链都可作为模板链么？ 边解旋边转录; 只有一条链可作为模板链。 转录不是转录整个DNA，转录以基因为单位进行。 一个DNA分子中的不同基因，不一定同时进行转录。 4.一个DNA分子中某个基因转录时，其他 基因是否一定也在进行转录？ 同种生物的不同细胞中，由于基因的选择性表达，mRNA的种类和数量一般是不相同的，但tRNA和rRNA的种类一般没有差异。 遗传信息的转录相关问题探讨 2.与DNA复制相比，转录所需要的原料和酶各有什么不同？ DNA复制过程需要解旋酶和DNA聚合酶，以4种游离的脱氧核苷酸为原料；转录则需要RNA聚合酶，以4种游离的核糖核苷酸为原料。 1.转录与DNA复制有什么共同之处？这对保证遗传信息的准确转录有什么 意义？ 转录与复制都需要模板、都遵循碱基互补配对原则。保证遗传信息传递的准确性。 3.转录成的RNA的碱基序列，与DNA两条单链的碱基序列各有哪些异同？ RNA的碱基与DNA模板链的碱基是互补配对的关系，与非模板链的碱基 序列的区别在于RNA链上碱基U的位置，对应非模板链上的碱基T。 思考·讨论 遗传信息的转录过程 谢谢聆听! 同学们辛苦啦！ 26 Lavf58.29.100 $$