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

必修二 第4章 基因的表达 第1节 基因指导蛋白质的合成 (第1课时) 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，阐明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 核心问题 细胞核中DNA的如何指导细胞质中蛋白质的合成？ 提出问题 作出假说 存在某种遗传物质作为中间信使，将DNA的遗传信息从细胞核携带出至核糖体。 RNA 克里克 假设： RNA是DNA和蛋白质之间的信使 思考：如何设计实验验证“RNA与蛋白质的合成有关” 假设1：DNA出细胞核指导蛋白质的合成。 细胞核控制细胞的遗传和代谢，DNA是遗传物质，不能通过核孔出入。 假设2：核糖体进入细胞核合成蛋白质。 细胞核的核孔通道直径为9nm，核糖体为圆形颗粒状，直径约为23nm。 假设3：DNA和蛋白质之间有一种中间物质充当信使。 关键问题1：如何验证RNA是DNA和蛋白质之间的信使？ 实验证据1：1955年布拉切特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。 从上述“科学实验”中，你可以得到怎样的猜想？ RNA蛋白质的合成有关。 再一次思考：可采用何种办法来追踪RNA的转移途径？ 关键问题1：如何验证RNA是DNA和蛋白质之间的信使？ 实验证据2：1955年，戈德斯坦和普劳特用放射性同位素标记的尿嘧啶核糖核苷酸培养液培养变形虫，检测到放射性物质先出现在细胞核，随后出现在细胞质。 从上述“科学实验”中，又能说明什么问题？ 深入思考：基于实验1和2，就可以证明RNA是DNA和蛋白质之间的信使了吗？ 实验说明： RNA在细胞的__________中合成； RNA可以从__________转移到___________。 细胞核 细胞核 细胞质 还差什么关键性证据？ 关键问题1：如何验证RNA是DNA和蛋白质之间的信使？ 实验证据3：1961年，霍尔和施皮格尔曼建立DNA-RNA分子杂交法。T2噬菌体侵染大肠杆菌后，开始合成RNA。将新合成的RNA分离出来分别与大肠杆菌的DNA和T2噬菌体的DNA进行分子杂交，发现RNA只能与噬菌体DNA形成双链杂交分子。 据此可以得出，新合成的RNA以谁为模版？ 新合成RNA以T2噬菌体的DNA为模版。 得出结论 RNA是DNA和蛋白质之间的信使 关键问题2：为什么RNA适合做DNA的信使呢？ 结构与功能相适应 回忆必修1所学的知识，思考与讨论： 结合RNA和DNA在结构上的相同点和不同点， 归纳“RNA适用于做DNA信使的依据”有哪些？ 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。 [正误判断1]1.DNA和RNA都含有核糖。（ ）2.DNA和RNA成分的区别是五碳糖的种类不同，碱基和磷酸的种类均相同。（ ） [当堂检测1]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 × × D 核心问题 1.细胞核中DNA的如何指导细胞质中蛋白质的合成？ 关键问题1：证明RNA是DNA和蛋白质之间的信使 关键问题2：RNA适合做DNA的信使的依据 2.DNA中的遗传信息如何传递给RNA的呢？ DNA RNA 转录 关键问题1：转录需要哪些条件？ 回忆：DNA的复制有哪些条件？ 模版、原料、能量、酶等。 推测：转录是否也需要这些条件？ 请阅读课本P65页最后一个自然段，并结合图4-4的图解，找出转录需要的具体条件： 转　录 模板 原料 酶 能量 1.转录的条件 DNA的一条链 4种核糖核苷酸 。 RNA聚合酶等 ATP等 在细胞核中，以DNA的一条链为模板，通过RNA聚合酶合成RNA的过程叫做转录。 转录概念： [正误判断2] 转录以DNA的两条链作为模板，以4种核糖核苷酸为原料。（ ） [当堂检测2]下列关于真核生物的转录过程的叙述，正确的是（ ）A.转录以DNA的2条链为模板 B.转录可发生在细胞核和细胞质中C.转录需要DNA聚合酶的参与 D.转录的产物与DNA的长度相等 × B 关键问题2：DNA的遗传信息是怎样传给RNA的？ 2.转录的过程 小组活动： 请结合课本P65图4-4的图解，进行小组讨论，完成： 1、利用学习工具，模拟转录的动态过程； 2、派2名小组成员上台模拟并讲述该动态过程。【1名操作，1名讲解】 提示：A-U、A-T、C-G、G-C U A A G U C C C T T G G A A A RNA聚合酶 1 解旋 在ATP的驱动下,RNA聚合酶(破坏氢键)与编码蛋白质的一段DNA结合,使DNA双链解开,碱基暴露出来。 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(形成磷酸二酯键)的作用下开始mRNA的合成。 新结合的核糖核苷酸连接到正在合成的mRNA分子上。 4 释放 3 连接 合成的mRNA从DNA链上释放。而后，DNA双螺旋恢复。 2 配对 A=U、T=A、G≡C、C≡G RNA链合成方向: 5’→3’端 DNA模板链 关键问题2：DNA的遗传信息是怎样传给RNA的？ [正误判断3] 1.细胞中的RNA合成过程不会在细胞核外发生。（ ）2.DNA转录形成的RNA，与母链碱基的组成、排列顺序都是相同的。（ ） [当堂检测3]下图是真核生物mRNA合成过程图，请据图判断下列说法中正确的是（ ） A. R表示的节段①正处于解旋状态，形成这种状态需要解旋酶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. 图中的②合成后，在细胞核中与核糖体结合 并控制蛋白质的合成 × × C [当堂检测4]如图表示在人体细胞核中进行的某一生命活动过程．据图分析，下列说法正确的是（　　） A、该过程共涉及5种核苷酸 B、在不同组织细胞中，该过程的产物相同C、该过程需要脱氧核苷酸作原料和DNA作模板D、该过程涉及碱基互补配对和ATP的消耗 D 关键问题3：DNA的复制条件和转录条件有哪些异同？ 3.比较：DNA的复制条件和转录条件 复　制 转　录 模板 原料 酶 能量 DNA的两条链 DNA的一条链 4种脱氧核糖核苷酸 。 4种核糖核苷酸 。 解旋酶、DNA聚合酶 RNA聚合酶 ATP ATP 小组讨论：比较DNA的复制条件和转录条件的异同点，尝试提出2-3和问题，并尝试组内解决。 关键问题3：DNA的复制条件和转录条件有哪些异同？ 3.比较：DNA的复制条件和转录条件 复　制 转　录 模板 原料 能量 酶 DNA的两条链 DNA的一条链 4种脱氧核糖核苷酸 。 4种核糖核苷酸 。 ATP ATP 解旋酶、DNA聚合酶 RNA聚合酶 关键问题3：DNA的复制条件和转录条件有哪些异同？ 模版： A G T T C G G A A C α T C A A G C C T T G β 例：某DNA片段 假设以α链进行转录： U C A A G C C U U G RNA 思考1：为什么转录时不以DNA的两条链为模版？ 思考2：转录成的RNA碱基序列与模版链有什么关系？与另一条链有什么关系？ 与模板链互补 与非模板链基本相同（T改U） 模板链 编码链 思考3：转录过程是对整个DNA分子进行转录吗？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 不是，转录是以基因为单位进行 不一定相同,到底以DNA哪条链为模板不是固定不变的 关键问题3：DNA的复制条件和转录条件有哪些异同？ 关键问题2：为什么RNA适合做DNA的信使呢？ 结构与功能相适应 回忆必修1所学的知识，思考与讨论： 结合RNA和DNA在结构上的相同点和不同点， 归纳“RNA适用于做DNA信使的依据”有哪些？ 结合转录过程，完善“RNA适用于做DNA信使的依据”有哪些？ 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 小结： 基因指导蛋白质的合成 RNA做DNA信使的依据 转录 单链 由4种核糖核苷酸组成 严格遵循碱基互补配对原则 通过核孔 传递遗传信息 准确转录 定义 条件 过程 DNA的复制和转录的比较 模版、原料、能量、酶等 方向：子链5’→3’ 解旋→配对→连接→释放 通过核孔 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？ EV录屏5.1.5软件录制 Lavf58.33.100 本视频由湖南一唯信息科技开发的EV录屏软件录制, www.ieway.cn Lavf57.25.100 $