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

4.1基因指导蛋白质的合成 第1课时 1 Q1：细胞核中的OB基因如何指导瘦素(蛋白质)合成的呢？ Q2：从基因表达的角度，寻找预防肥胖的新思路？ 肥胖不仅影响人的长相，而且给人带来一系列健康问题。生物学家的研究表明，对体重影响最重要的因素是基因。遗传学的分析发现OB基因能控制合成一种叫瘦素的蛋白质分子，瘦素分泌到血液里后作用于某个靶组织，如脑，进而影响摄食行为，最后调节体重。 情境导入 细胞核 细胞质中的核糖体 信使物质 OB基因 瘦素的合成 DNA能不能出细胞核？ 信使物质是RNA的实验证据 提出问题： 细胞核中的OB基因携带的遗传信息是如何传递到细胞质中的核糖体的呢？ 作出假设： RNA作为中间信使，将OB基因的遗传信息从细胞核中携带到核糖体。 3 科学家用洋葱根尖和变形虫进行了实验。发现若加入RNA酶降解细胞中的RNA，则蛋白质的合成就停止，若再加入从酵母中提取的RNA，则又可以重新合成一些蛋白质。 实验1 （1）根据实验1可以得出什么结论？ 蛋白质的合成依赖于RNA。 RNA酶 蛋白质的合成停止 RNA 提取物 蛋白质的合成恢复 信使物质是RNA的实验证据—步步高P66核心探讨 1955年戈德斯坦（Goldstein）和普劳特（Plaut）用同位素标记RNA前体，发现放射性同位素都在细胞核内。经过一段时间，发现放射性同位素出现在细胞质中。 实验2 (2)根据实验2可知RNA在细胞的什么部位合成？ (3)实验2变形虫的细胞质为什么会出现有标记的RNA分子？ 细胞核 细胞核中合成的RNA分子可以通过核孔进入细胞质 信使物质是RNA的实验证据 5 科学家经过实验发现，用噬菌体侵染细菌，在培养基中添加含14C标记的尿嘧啶，培养一段时间后，把细菌裂解、离心，分离出RNA与核糖体。分离出来的RNA有14C标记，将分离得到的RNA分别与细菌的DNA和噬菌体的DNA杂交，发现RNA只能与噬菌体的DNA形成双链杂交分子。 实验3 （4）实验为什么选择14C的尿嘧啶作为标记物？ 尿嘧啶是RNA特有的碱基，实验中选择14C-U作为标记物可以标记新合成的RNA。 A 腺嘌呤 G 鸟嘌呤 C 胞嘧啶 U 尿嘧啶 信使物质是RNA的实验证据 科学家经过实验发现，用噬菌体侵染细菌，在培养基中添加含14C标记的尿嘧啶，培养一段时间后，把细菌裂解、离心，分离出RNA与核糖体。分离出来的RNA有14C标记，将分离得到的RNA分别与细菌的DNA和噬菌体的DNA杂交，发现RNA只能与噬菌体的DNA形成双链杂交分子。 实验4 （5）实验中分离出的含14C标记的RNA，能与噬菌体的DNA分子形成杂交分子，不能与细菌的DNA结合，说明什么问题？ 新合成的RNA是以噬菌体的DNA为模板合成的。 ~~~~~~~~~ RNA 噬菌体的DNA 杂交分子 信使物质是RNA的实验证据 （6）综合上述4个实验，尝试写出DNA控制蛋白质合成的过程？ RNA 蛋白质 DNA 为什么RNA适于作DNA的信使？ 结构与功能相适应 信使物质是RNA的实验证据 核糖 碱基 磷酸 A 元素组成： 基本单位：（4种）核糖核苷酸 C、H、O、N、P RNA（核糖核酸） 聚合 U C G 1 RNA的结构 RNA的结构和功能 比较项目 DNA RNA 分布 主要是________ 主要是__________ 基本单位 化学组成 磷酸 一分子磷酸 一分子磷酸 五碳糖 碱基 A、_____、G、C A、_____、G、C 结构 一般为_______ 脱氧核苷酸 核糖核苷酸 脱氧核糖 核糖 双螺旋结构 单链 细胞核 细胞质 T U 2 RNA与DNA比较—步步高P66教材梳理 RNA的结构和功能 蛋白质 rRNA tRNA mRNA “三叶草型” 转运RNA（tRNA）： 转运氨基酸的工具。 信使RNA（mRNA）： 遗传信息传递的媒介。 核糖体RNA（rRNA）： 与蛋白质构成核糖体。 3 RNA的种类和功能 作为某些病毒的遗传物质 某些RNA具有催化作用（酶） RNA的结构和功能 注意：tRNA虽然是单链，但存在氢键 ①它的分子结构与DNA很相似，也是由基本单位——核苷酸连接而成，也能储存遗传信息。 ②RNA一般是单链，而且比DNA短，因此能够通过核孔转移到细胞质中。 DNA RNA ③RNA与DNA的关系中，也遵循“碱基互补配对原则”；因此以mRNA为媒介可将遗传信息传递到细胞质中。 RNA的结构和功能 2.为什么RNA适于作DNA的信使？—步步高P67核心探讨 (1)核糖核酸是组成RNA的基本单位，一共有4种( ) (2)RNA一般是单链，所以RNA都不含有氢键( ) (2)RNA主要有三种，主要分布在细胞质中(　　) 判断正误—步步高P66 13 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 √ 典题应用—步步高P67 2.(2022·贵州遵义高一期中)下列关于DNA和RNA的叙述，错误的是 A.DNA和RNA都能携带生物的遗传信息 B.真核细胞中RNA主要分布在细胞质中 C.原核细胞中同时含有DNA和RNA分子 D.RNA分子彻底水解的产物有5种 √ 典题应用—步步高P67 3．乙肝病毒和艾滋病病毒的遗传物质分别是DNA和RNA。下列有关DNA和RNA的比较，正确的是 A.在元素组成方面，DNA和RNA的元素组成不相同 B．在化学组成方面，DNA与RNA的碱基种类完全不同 C．在结构方面，DNA多为双链结构，RNA通常为单链结构 D．在分布方面，真核细胞的DNA全部存在于细胞核中，RNA全部存在于细胞质中 典题应用 √ 遗传信息的转录 DNA的遗传信息 RNA的遗传信息 转录 17 遗传信息的转录 2.1 转录的概念 真核生物：细胞核（主要）、叶绿体和线粒体（基质） 原核生物：拟核、细胞质 通过RNA聚合酶以DNA的一条链为模板合成RNA的过程。 概念： 场所： 遗传信息的转录 细胞核 细胞质中的核糖体 转录场所 20 RNA聚合酶 T C G A T C G A T T G C A A C G T A C A C G G T A A T T ⑴解旋：在ATP的驱动下，RNA聚合酶将DNA双螺旋的两条链解开。 该过程不需要解旋酶，RNA聚合酶有解旋作用； 21 T C G T C G T T G C C G C G G T A C A A A T A A T T A A 5’ 3’ 5’ 3’ 转录方向 5’ 3’ C G G G A U 游离的核糖核苷酸 C A A C G G G C C A A A U U U U U U U 22 T C G T C G T T G C C G C G G T A C A A A T A A T T A A 5’ 3’ 5’ 3’ 转录方向 5’ 3’ C G G G A U C A A C G G G C C A A A U U U U U U U 23 T C G T C G T T G C C G C G G T A C A A A T A A T T A A 5’ 3’ 5’ 3’ 转录方向 5’ 3’ C G G G A U C A A C G G G C C A A A U U U U U U U 24 T C G T C G T T G C C G C G G T A C A A A T A A T T A A 5’ 3’ 5’ 3’ 转录方向 5’ 3’ C G G G A U C A A C G G G C C A A A U U U U U U U 25 T C G T C G T T G C C G C G G T A C A A A T A A T T A A 5’ 3’ 5’ 3’ 转录方向 5’ 3’ C G G G A U C A A C G G G C C A A A U U U U U U U 26 T C G T C G T T G C C G C G G T A C A A A T A A T T A A 5’ 3’ 5’ 3’ 转录方向 5’ 3’ C G G G A U C A A C G G G C C A A A U U U U U U U 27 T C G T C G T T G C C G C G G T A C A A A T A A T T A A 5’ 3’ 5’ 3’ 转录方向 5’ 3’ C G G G A U C A A C G G G C C A A A U U U U U U U （2）在RNA聚合酶的作用下，游离的核糖核苷酸与DNA模板链上的碱基互补配对。 模板链 （3）新结合的核糖核苷酸连接到正在合成的mRNA分子上（RNA聚合酶的催化形成磷酸二酯键） 28 T C G T C G T T G C C G C G G T A C A A A T A A T T A A 5’ 3’ 5’ 3’ 转录方向 5’ 3’ C G G G A U C A A C G G G C C A A A U U U U U U U （2）在RNA聚合酶的作用下，游离的核糖核苷酸与DNA模板链上的碱基互补配对。 模板链 （3）新结合的核糖核苷酸连接到正在合成的mRNA分子上（RNA聚合酶的催化形成磷酸二酯键） 29 T C G T C G T T G C C G C G G T A C A A A T A A T T A A C G G G A U C A A C G G G C C A A A U U U U U U U 30 T C G T C G T T G C C G C G G T A C A A A T A A T T A A C G G G A U C A A C G G G C C A A A U U U U U U U （4）合成的mRNA从DNA链上释放，而后DNA双螺旋恢复。 真核生物转录形成的RNA通过核孔，穿过 0 层膜，需要消耗能量 31 碱基 U A 一条链 核糖核苷酸 RNA聚合酶 mRNA DNA 双螺旋 信使RNA、核糖体RNA、转运RNA 1.解旋 2.催化磷酸二酯键的形成 以真核生物为例—总结转录过程—步步高P67教材梳理 遗传信息的转录 过程： 产物： 转录 （mRNA释放，DNA双链恢复） DNA分子 碱基互补配对 主要在细胞核 四种核糖核苷酸 DNA的一条链（供转录的那一条） ATP、RNA聚合酶 A－U、T－A G－C、C－G DNA→mRNA 场所： 原则： 模板： 条件： 遗传信息流动： 时间： 个体生长发育的整个过程 mRNA 转 录 遗传信息的转录——小结 33 问题：1.转录有什么特点？ 2.RNA子链的延伸方向？ 1转录时，需要解旋，但不需要解旋酶参与。因为RNA聚合酶本身就兼有解旋的作用。 2转录时，RNA子链的延伸方向为5′端→3′端，与RNA聚合酶的移动方向一致。 U A A G U C C C T T G G A A A RNA聚合酶 mRNA DNA 方 向： 边解旋边转录 5′端→3′端，与RNA聚合酶的移动方向一致 RNA与模板链是反向的 转录方向判定方法：已合成的mRNA释放的一端(5′－端)为转录的起始方向。 A T C G A G C G A G T C T T C G T C A A T C G A T G A C A T C G G C DNA 2、DNA两条链中只有一条链是转录的模板链，模板链不固定。 1、转录以基因为单位（并非整个DNA），作为模板的只是DNA链中的基因片段； 基因1 基因2 a链 b链 注意： 部分解旋 模板链 模板链 U A G C mRNA U C G C mRNA A T C G A G C G A G T C T T C G T C A A T C G A T G A C A T C G G C DNA 3、一个DNA转录出的mRNA不完全相同； 4、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。 基因1 基因2 a链 b链 注意： 部分解旋 模板链 模板链 U A G C mRNA U C G C mRNA 转录 前体信使RNA mRNA 转录后加工 外显子 内含子 转录 真核生物的一个基因中既含有编码氨基酸的外显子，又含有不编码氨基酸的内含子，而且外显子与内含子都被转录，这样形成的RNA称为前体信使 知识拓展 前体信使RNA序列与作为模板的DNA序列完全互补。前体信使RNA中不编码氨基酸的序列在RNA自身的催化作用下被切除,编码氨基酸的序列连接在一起，形成信使RNA 基因 37 任务二：转录的过程和转录与DNA复制的比较 1.遗传信息的转录 如图表示某真核生物细胞内DNA的转 录过程，请据图分析回答下列问题： (1)图中遗传信息的转录方向为___(用“→”或“←”表示)；RNA链延伸的方向是由_____－端到_____－端。 (2)a为启动上述过程必需的有机物，其名称是_____________，其作用：①作用于氢键，使DNA双螺旋_____；②催化核糖核苷酸连接到RNA链上(形成_________键)。 ← 5′ 3′ RNA聚合酶 解开 磷酸二酯 核心探讨—步步高P67 (3)b和c的名称分别是_________________、_________________。 (4)此过程中的碱基配对方式为__________________________。 2.真核细胞的转录及与DNA复制的比较 (1)转录与DNA复制有什么共同之处？ 这对遗传信息的转录有什么意义？ 转录与复制都需要模板、能量、 酶，都遵循碱基互补配对原则；这保证了遗传信息的准确转录。 胞嘧啶脱氧核苷酸 胞嘧啶核糖核苷酸 A—U、T—A、C—G、G—C (2)与DNA复制相比，转录所需要的原料和酶各有什么不同？ DNA复制所需要的原料是4种游离的脱氧核苷酸，所需要的酶是解旋酶和DNA聚合酶；转录所需要的原料是4种游离的核糖核苷酸，所需要的酶是RNA聚合酶。 (3)转录时，DNA的一条链作为转录的模板链，可为反意义链，与其互补的另一条链称为有意义链。如图表示一个DNA分子的片段，讨论相关问题。 5′－TACGCTCCGTACCC－3′　非模板链(有意义链) 3′－ATGCGAGGCATGGG－5′　模板链(反意义链) ①写出该片段转录出的mRNA中的碱基排列顺序。 　5′－UACGCUCCGUACCC－3′。 ②转录出的mRNA碱基序列与DNA模板链的碱基序列有什么关系？ 转录出的mRNA的碱基与DNA模板链的碱基是互补配对的关系。 核心探讨—步步高P68 ③转录出的mRNA碱基序列与DNA非模板链的碱基序列有哪些异同？ 转录出的mRNA碱基序列与DNA非模板链的碱基序列基本相同，区别是RNA链上的碱基U，对应在非模板链上的碱基是T。 核心探讨—步步高P68 5′－TACGCTCCGTACCC－3′　非模板链(有意义链) 3′－ATGCGAGGCATGGG－5′　模板链(反意义链) 转录不是转录整个DNA，是转录其中要表达的基因。 转录以基因为单位，一个基因只以一条链为模板，不同基因模板链不同。 1.DNA复制和转录的比较 项目 DNA复制 转录 时间 细胞分裂前的间期 生长发育过程 场所 主要在细胞核或拟核中，少部分在线粒体、叶绿体、质粒中 解旋 完全解旋 只解有遗传效应的片段(基因) 模板 DNA的两条链均为模板 DNA的一条链上某片段 原料 四种脱氧核苷酸 四种核糖核苷酸 酶 解旋酶、DNA聚合酶等 RNA聚合酶等 核心归纳—步步高P68 配对方式 A—T、T—A、C—G、G—C A—U、C—G、T—A、G—C 特点 半保留复制，边解旋边复制 边解旋边转录 方向 新链从5′－端→3′－端延伸 产物 2个子代DNA分子 mRNA、tRNA、rRNA 意义 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 遗传信息从DNA传递到RNA (mRNA)上，为翻译作准备 核心归纳—步步高P68 2.有关转录的问题分析 (1)转录不是转录整个DNA，是转录其中的基因。 (2)转录时不需要解旋酶。 (3)完成正常使命的RNA易迅速降解，从而保证生命活动的有序进行。 (4)线粒体、叶绿体中也可进行转录。 (5)细胞核中转录形成的RNA通过核孔进入细胞质，穿过0层膜，需要消耗能量。 (6)转录时，边解旋边转录，单链转录。 核心归纳—步步高P69 (1)转录只发生在细胞核内( ) (2)遗传信息转录的产物只有mRNA( ) (3)转录以DNA的两条链作为模板，以4种核糖核苷酸为原料( ) (4)转录是以DNA完整的一条链为模板合成RNA的过程( ) (5)一个基因的两条链不能同时转录生成两种不同的mRNA(　　) (6)在细胞的生命历程中，mRNA的种类会不断发生变化(　　) 判断正误—步步高P67 45 3.(2023·上海静安区高一联考)如图为真核生物细胞核内转录过程的示意图，下列说法不正确的是 A.①链的碱基A与②链的碱基U互补配对 B.②是以4种核糖核苷酸为原料合成的 C.如果③表示酶分子，则它的名称是RNA聚合酶 D.转录完成后，②需要通过两层生物膜才能与核糖体结合 √ 典题应用—步步高P69 4.如图中甲、乙表示真核生物遗传信息传递的两个过程，丙为其中部分片段的放大示意图。下列有关分析正确的是 A.图中酶1和酶2是同一种酶 B.图丙中b链可能是构成核糖 体的成分 C.图丙是图甲的部分片段放大 D.图乙所示过程在高度分化的细胞中不会发生 √ 典题应用—步步高P69 网络构建 Lavf57.71.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $$