4.1.1 基因指导蛋白质的合成课件-2025-2026学年高一下学期生物人教版必修2

第一章 第二章 第三章 第四章 基因的发现 基因在染色体上 基因的本质 基因的表达 → 基因在哪？ → 基因是什么？ → 基因如何起作用？ 课前回顾 1 必修二 第4章 基因的表达 第1节 基因指导蛋白质的合成 1.基于 DNA 转录、翻译的过程,加强结构与功能观；基于遗传信息流，建立生命的信息观，生命是物质、能量和信息的统一体；基于密码子的通用性，进一步认识生物界的统一性,认同生物可能有共同起源。 2.运用模型与建模的科学方法，结合中心法则，闻明DNA 上的遗传信息通过 RNA 指导蛋白质合成的过程； 3.通过了解中心法则的提出和修正过程，,认同科学是不断发展的，人类对自然界的探究永无止境。 学习目标 课程标准 概念3 遗传信息控制生物性状，并代代相传 3.1亲代传递给子代的遗传信息主要编码在DNA分子上 3.1.4 概述DNA分子上的遗传信息通过RNA指导蛋白质的合成，细胞分化的本质是基因选择性表达的结果，生物的性状主要通过蛋白质表现 美国科幻电影《侏罗纪公园》曾轰动一时。影片围绕着虚构的“侏罗纪公园”，展现了丰富而新奇的科学幻想：各种各样的恐龙飞奔跳跃、相互争斗，而这些复活的恐龙是科学家利用提取的恐龙DNA还原而来的。 从恐龙化石中提取出恐龙 DNA ，真的可以使恐龙复活吗？ 问题探讨 基因如何指导蛋白质的合成？ 基因 蛋白质 信使物质 （一）核基因携带的遗传信息是怎样传递到细胞质中？ （二）遗传信息到达细胞质后，细胞又是怎样解读的？ 我们已经知道，合成蛋白质的场所是核糖体，核糖体位于细胞质中，细胞核中的基因无法通过核孔直接进入细胞质。Bt抗虫蛋白基因导入到了棉花细胞核的染色体DNA上，却在细胞质中合成了Bt抗虫蛋白。因此要弄清楚细胞核中的基因是如何指导细胞质中的核糖体合成蛋白质的，我们必须弄清楚以下两个问题： （1）核基因携带的遗传信息是怎样传递到细胞质中的？（点击出现） （2）当遗传信息到达细胞质后，细胞又是怎样解读的？（点击出现） 从生命的物质性角度分析，推测可能会有一种物质帮助传递信息。我们权且将这种物质称为信使物质。如果是这样的话，基因指导蛋白质的过程将分解为以下步骤，基因首先将信息传递给信使物质（点击出现），信使物质将信息传递给蛋白质（点击出现）。真有这种信使物质存在吗？（点击出现） 如果有，你认为这种物质的成分可能是什么呢？每个同学应该都有自己的想法了吧？ 20世纪五六十年代，许多科学家为了找到这种物质，也曾提出了不同的假设，进行实验。 转录 翻译 蛋白质 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。 DNA RNA 蛋白质 转录 翻译 遗传信息 （1）基本单位： 核糖核苷酸 磷酸基团 核糖 含氮碱基 核糖 P 含氮碱基 CH2 O 1' 2' 3' 4' 5' OH H OH H H H 核糖 P A 核糖 P C 核糖 P G 核糖 P U (4种) C、H、O、N、P RNA RNA是另一类核酸，它的分子组成与DNA的很相似。 一、RNA适于作DNA的信使 核糖 P A 核糖 P C 核糖 P G 核糖 P U mRNA的平面结构图 DNA分子的平面结构图 脱氧 核糖 P A 脱氧 核糖 P C 脱氧 核糖 P G 脱氧 核糖 P T 脱氧 核糖 P T C 脱氧 核糖 P G 脱氧 核糖 P A 脱氧 核糖 P （2）比较DNA和RNA的结构，分析并归纳。 一、RNA适于作DNA的信使 比较DNA和RNA的结构 项目 DNA RNA 组成元素 基本单位 化学组成 磷酸 五碳糖 碱基 分布 结构 C、H、O、N、P 脱氧核苷酸 核糖核苷酸 脱氧核糖 核糖 A、C、G、T A、C、G、U 一分子磷酸 一分子磷酸 双螺旋结构 大多数单链结构 主要在细胞核 主要存在于细胞质 一、RNA适于作DNA的信使 烟草、烟草花叶病毒中，所含的核苷酸种类和碱基种类各有多少？ 烟草中的核苷酸种类有8种，碱基种类有5种。 烟草花叶病毒中所含的核苷酸种类有4种，碱基种类有4种。 一、RNA适于作DNA的信使 核孔 核膜 （3）归纳RNA适于作DNA的信使条件： （1）RNA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。 （2）RNA由4种核糖核苷酸组成，能够传递遗传信息。 DNA的遗传信息是怎样传给mRNA的? 一、RNA适于作DNA的信使 （4）RNA的种类 ①信使RNA(mRNA) ③核糖体RNA(rRNA) ②转运RNA(tRNA) ：携带遗传密码，指导合成蛋白质传达DNA上的遗传信息 ：氨基酸的运载工具 ：核糖体的组成部分 mRNA tRNA rRNA 其他作用：某些病毒的遗传物质或催化作用的酶 一、RNA适于作DNA的信使 13 DNA的遗传信息是怎么传给mRNA的呢？ 请阅读课本P65页最后一个自然段，并结合图4-4的图解，回答下列问题： 1、转录过程有哪几个步骤？ 2、进行转录的场所是什么？ 3、转录需要哪些基本条件？ 4、转录与复制有什么区别？ 二、遗传信息的转录 DNA的遗传信息是怎样传给mRNA的? 2、遗传信息的转录 转录的方向 RNA聚合酶 DNA mRNA 5' 3' 5' 3' 游离的核 糖核苷酸 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过程。 ①转录的概念： ②场所 ③过程： 主要在细胞核（线粒体、叶绿体也存在） 解旋→配对→连接→释放 2、遗传信息的转录 转录的方向 RNA聚合酶 DNA mRNA 5' 3' 5' 3' 游离的核 糖核苷酸 过程： 第1步 DNA双链解开，碱基暴露 第2步 游离的核糖核苷酸与DNA模板链上的碱基互补配对，在RNA聚合酶的作用下开始mRNA的合成 第3步 新结合的核糖核苷酸连接到正在合成的mRNA分子上 第 4 步 合成的 mRNA从 DNA 链上释放。而后，DNA双螺旋恢复 2、遗传信息的转录 ④条件 模板： 原料： 酶： 能量： DNA的一条链 RNA聚合酶 游离的四种核糖核苷酸 ATP （1）识别并结合在转录起始位点 （2）解旋 （3）形成磷酸二酯键，催化RNA的合成 ⑥产物： mRNA（还有tRNA和rRNA） ⑤遵循的原则： 碱基互补配对 2、遗传信息的转录 A G T A C A A A T A G C U G A C G G U U U RNA 聚合酶 模拟转录过程 2、遗传信息的转录 A G T A C A A A T A G C G A C G G U U U U RNA 聚合酶 模拟转录过程 2、遗传信息的转录 A G T A C A A A T A G C G A C G G U U U U RNA 聚合酶 模拟转录过程 2、遗传信息的转录 A G T A C A A A T G C G A C G G U U U U A RNA 聚合酶 模拟转录过程 2、遗传信息的转录 A G T A C A A A T G C G A C G U U G U U A RNA 聚合酶 模拟转录过程 2、遗传信息的转录 A G T A C A A A T G C G A C G U G U U A U RNA 聚合酶 模拟转录过程 2、遗传信息的转录 A G T A C A A A T G C G A C G G U U A U U RNA 聚合酶 模拟转录过程 2、遗传信息的转录 A G T A C A A A T G C G A C G G U U A U U A RNA 聚合酶 模拟转录过程 2、遗传信息的转录 A G T A C A A A T G C G C G G U U A U U A U RNA 聚合酶 模拟转录过程 2、遗传信息的转录 A G T A C A A A T G G C G G U U A U U A U C RNA 聚合酶 模拟转录过程 2、遗传信息的转录 A G T A C A A A T G G C G G U U A U U A U C mRNA DNA上的遗传信息 就传递到mRNA上 RNA 聚合酶 模拟转录过程 2、遗传信息的转录 1、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)。 (3)b和c的名称分别是 、 。 (4)此过程中的碱基配对方式为 。 ← 5′ 3′ RNA聚合酶 解开 磷酸二酯 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、遗传信息的转录 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？ 复　制 转　录 时间 场所 模板 原料 酶 产物 细胞分裂(有丝和减Ⅰ前的间期 个体生长发育的整个过程 主要在细胞核(线粒体、叶绿体 ) 主要在细胞核(线粒体、叶绿体 ) DNA的两条链 DNA的一条模板链 4种脱氧核苷酸 。 4种核糖核苷酸 。 解旋酶、DNA聚合酶 RNA聚合酶 两个双链DNA RNA（mRNA、tRNA、rRNA） 思考讨论 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？ 复　制 转　录 特点 碱基配对 遗传信息传递 半保留复制 （多起点边解旋边双向复制） 边解旋边转录 （原核细胞：边转录边翻译） A－T、T－A G－C、C－G A－U、T－A G－C、C－G DNA→DNA DNA→mRNA 碱基互补配对原则能够保证遗传信息传递的准确性 思考讨论 核孔 核膜 归纳RNA适于作DNA的信使条件： （1）RNA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。 （2）RNA由4种核糖核苷酸组成，能够传递遗传信息。 （3）组成RNA的碱基与模版DNA之间也严格遵循碱基互补配对原则 2．与DNA复制相比，转录所需要的原料和酶各有什么不同？ 复　制 转　录 原料 酶 4种脱氧核苷酸 4种核糖核苷酸 解旋酶、DNA聚合酶 RNA聚合酶 思考讨论 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？ A G T T C G G A A C T C A A G C C T T G α β A G T T C G G A A C 转录 U C A A G C C U U G α DNA DNA的一条链 RNA 转录成的RNA的碱基与DNA模板链（α）的碱基是互补配对的关系，该RNA的碱基序列与另一条非模板链（β）的碱基序列的区别是RNA链上的碱基U，对应在非模板链（β）上的碱基是T。 与模板链互补，与非模板链基本相同（T改U） 思考讨论 扩展：看图回答下列问题 （1）转录过程是对整个DNA分子进行转录吗？ （2） 一个基因的两条链都能转录吗？ （3）不同基因的模板链是否相同？ 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 U C G C U A G C mRNA mRNA 基因1 基因2 a链 b链 部分解旋 不是，转录是以基因为单位进行 不能，转录只能以基因的一条链为模板 不一定相同,到底以DNA哪条链为模板不是固定不变的 模板链不固定。 思考讨论 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过程。 ①转录的概念： ②场所 ③过程： 解旋→配对→连接→释放 真核生物： 细胞核(主要) 叶绿体和线粒体(基质) 原核生物 (主要) 拟核 2、遗传信息的转录 (4)条件: 模版 原料 能量 酶 DNA的一条链的片段 RNA聚合酶 ATP 4种游离的核糖核苷酸 (5)原则: 碱基互补配对原则 (A=U、G≡C) (6)特点: 边解旋边转录 (7)实质: 遗传信息从DNA传递到mRNA (8)结果: 产生mRNA、 tRNA、 rRNA 注意： ①转录不是转录整个DNA，是转录要表达的基因. ②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 ③高度分化的细胞会进行转录,但不会进行DNA的复制;若细胞处于分裂期,转录难以进行。 ④细胞核中转录形成的RNA通过____进入细胞质中，穿过___层膜，_____消耗能量 核孔 0 需要 2、遗传信息的转录 1．下列关于核酸分子的叙述，不正确的是（ ） A．DNA 和 RNA 的嘌呤种类相同 B．DNA 和 RNA 嘧啶种类不相同 C．只有细胞内的核酸才是携带遗传信息的物质 D．核酸在细胞中合成都需要模板 C 2.在遗传信息的转录过程中，保证遗传信息准确无误地传给 mRNA 的关键步骤是( ) A. 破坏氢键并使 DNA 双链分开 B. 游离核糖核苷酸与母链碱基互补配对 C. 配对的游离核苷酸连接成子链 D. 子链与模板母链盘绕成双螺旋结构 B 3．遗传信息转录的过程中，mRNA 的三个碱基从 5′端到 3′端依次是 UAC，则 DNA 模板链上对应的三个碱基从 5′端到 3′端依次是( ) A．GTA B．ATG C．TUC D．AUG A 练习与应用 4．下图是真核生物 mRNA 合成过程示意图，请据图判断下列说法正确的是（ ） A．①片段正处于解旋状态，形成这种状态需要 DNA 复制过程中的解旋酶 B．图中②是以 4 种脱氧核苷酸为原料合成的 C．如果图中③表示酶分子，则它的名称是 RNA 聚合酶 D．图示过程在细胞核中完成，②合成后，④中的模板链降解 C 练习与应用 转录的实质： 通过转录，遗传信息由DNA传递给了mRNA。 A G T A C G G A A C T C A T G C C T T G α β 转录 U C A UG G C C U U G DNA模板链 RNA DNA上的碱基排列顺序 那么，遗传信息到达细胞质后，细胞又是怎样解读的呢？ Lavf58.24.101 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf58.20.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.3.42_sync_fix $