4.1.1 遗传信息的转录课件-2025-2026学年高一下学期生物人教版必修2

问题探讨 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，这些复活的恐龙是科学家利用提取的恐龙DNA还原。 讨论：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？ 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，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，可利用DNA来使灭绝的生物复活。 2 第4章 基因的表达 4.1 基因指导蛋白质的合成 人教版 2019 必修二 《遗传与进化》 课标要求 素养目标 1.概述DNA分子上的遗传信息通过RNA指导蛋白质的合成的过程。 2.理解遗传信息从DNA→mRNA→蛋白质的流动方向。 1.生命观念：理解遗传信息的流动方向，认识基因通过指导蛋白质合成来控制生物性状，形成信息流决定生命活动的生命观念。 2.科学思维：通过分析转录和翻译过程，培养动态思维和逻辑推理能力；能够运用中心法则解释遗传信息的传递过程。 3.科学探究：能够分析密码子的破译过程；能够设计简单实验验证遗传信息的传递方式。 4.社会责任: 认识基因表达研究在医学、农业等领域的应用价值（如抗虫棉）。 难点 重点 学习目标 4 RNA的种类 及功能 遗传信息 的转录 遗传信息 的翻译 中心法则 遗传信息 的相关计算 1 2 3 4 目录 5 核糖体 DNA 蛋白质 问题探讨 核孔 实现核质之间频繁的物质交换和信息交流 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 信使 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 问题探讨 基因的表达 = 转录 + 翻译 DNA 蛋白质的合成 RNA “媒介”“信使” 指导 转录 翻译 合作探究：请同学们自主阅读教材P64-65，梳理下列问题，并做相应勾画标注。 1.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？ RNA的种类及功能 一 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 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） 由此分析RNA适于作“信使”的原因？ 1.RNA的结构层次 RNA的种类及功能 一 DNA的基本单位 RNA的基本单位 ①RNA也是由基本单位——核苷酸组成，含氮碱基有A、G、C、U，也能储存遗传信息。 2.RNA适于作DNA信使的原因 RNA的种类及功能 一 10 脱氧核苷酸链 脱氧核苷酸 DNA （双链） 连接 A T G C T A C G 核糖核苷酸链 核糖核苷酸 RNA （单链） 连接 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。 RNA的种类及功能 一 11 ④RNA与DNA的关系中，也遵循“碱基互补配对原则”； ③RNA为单链结构不稳定，易降解，使得完成使命的RNA能迅速分解，保证生命活动的有序进行。 因此以mRNA为媒介可将遗传信息传递到细胞质中。 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。 ①RNA也是由基本单位——核苷酸组成，含氮碱基有A、G、C、U，也能储存遗传信息。 2.RNA适于作DNA信使的原因 RNA的种类及功能 一 12 1.mRNA——信使RNA 携带遗传信息，蛋白质合成的模板 2.tRNA——转运RNA 3.rRNA——核糖体RNA 识别并运载氨基酸 核糖体的组成成分 作为某些病毒的遗传物质 某些RNA具有催化作用（酶） mRNA 3.RNA的种类及功能（P65） RNA的种类及功能 一 1．下列不属于 RNA 功能的是（    ） A．作为某些细菌的遗传物质 B．在细胞质基质中搬运氨基酸 C．催化某些代谢反应 D．可穿过核孔进入细胞质 【答案】A 2．RNA分子与DNA分子均由核苷酸连接而成。DNA通过RNA指导细胞质中蛋白质的合成。下列不属于RNA作为信使条件的是（    ） A．RNA和DNA一样，都能够携带遗传信息 B．RNA一般是单链，比DNA短，能通过核孔 C．RNA能从细胞核中转移到细胞质中与核糖体结合 D．RNA作为运输工具能识别密码子并携带特定氨基酸 【答案】D 课堂小测 14 思考：DNA的遗传信息是怎样传给mRNA的呢？ 观看转录的视频，结合教材P65遗传信息的转录过程，总结出转录的概念、场所、时间、条件、过程以及特点等。 遗传信息的转录 二 标题，首先 这个过程呢，就是 转录 遗传信息的转录 二 1. 定义： 通过RNA聚合酶以DNA的一条链为模板合成RNA的过程。 2. 场所 和时间： 3. 条件： 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 原料： 4种游离的核糖核苷酸 模板： DNA的一条链 能量： ATP 酶： RNA聚合酶 模板链 非模板链 个体生长发育的整个过程。 遗传信息的转录 二 （1）解旋： 在ATP的驱动下，RNA聚合酶将DNA双螺旋的两条链解开。 C G T A T A C G G C C G T A T A G C C G A T A T C G A T C G T A T A T A T A C G T A T A C G G C T A G C C G T A 3' 5' C C G T A G T A T A C G G C T A G C C G T A T A C G G C C G T A T A G C C G A T A T C G A T C G T A T A T A T A 3' 5' ATP RNA聚合酶 RNA聚合酶 具有解旋的效果 4. 过程 遗传信息的转录 二 18 （2）配对： 游离的核糖核苷酸按碱基互补配对原则随机地与DNA模板链 上的碱基配对，确定RNA的核糖核苷酸排列顺序。 C C G T A G T A T A C G G C T A G C C G T A T A C G G C C G T A T A G C C G A T A T C G A T C G T A T A T A T A 3' 5' U A U G C A U G A U C G A G C U U 4. 过程 遗传信息的转录 二 19 C C G T A G T A T A C G G C T A G C C G T A T A C G G C C G T A T A G C C G A T A T C G A T C G T A T A T A T A 3' 5' U A U G C A U G A U C G A G C U U U A U G C A U G A U C G A G C U U 5' 3' ATP （3）连接：在RNA聚合酶的催化下从子链的5‘端把子链的核糖核苷酸聚合成核糖核苷酸链。 合成方向： 子链的5’端→ 3’端 形成磷酸二酯键 4. 过程 遗传信息的转录 二 20 （4）释放：mRNA释放，DNA双链恢复。 U A U G C A U G A U C G A G C U U C G T A T A C G G C C G T A T A G C C G A T A T C G A T C G T A T A T A T A C G T A T A C G G C T A G C C G T A 3' 5' 细胞质 细胞核 mRNA 4. 过程 遗传信息的转录 二 21 ③连接：新结合的核糖核苷酸连接到正在合成的mRNA分子上。 ①解旋：RNA聚合酶与编码这个蛋白质的一段DNA结合，使DNA双链解开，碱基得以暴露。 ②配对：游离的核糖核苷酸与DNA模板链上的碱基互补配对，在RNA聚合酶作用下开始合成mRNA。 ④释放：合成的mRNA从DNA链上释放。而后，DNA双螺旋恢复。 转录的过程 DNA RNA G C C G T A A U 配对方式: 补充：mRNA通过核孔进入细胞质中，穿过0层膜，需要消耗能量。 注意：①转录需要解旋，但不需要解旋酶（RNA聚合酶本身具有解旋功能）②氢键形成不需酶和能量③配对方式 转录产物RNA去向 5. 原则： 碱基互补配对原则（A-U，T-A，C-G，G-C） 6. 特点： 7. 实质： 边解旋边转录,单链转录 遗传信息从DNA传递到mRNA 8. 产物： 产生 mRNA、 tRNA、 rRNA 碱基互补配对 A -- U T -- A C -- G G -- C DNA RNA 遗传信息从DNA传递到RNA上，为翻译做准备。 9. 意义： 遗传信息的转录 二 按照碱基配对原则， 1.写出以b链为模板转录形成的mRNA碱基序列， 2.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 比较mRNA和b链，以及mRNA和a链的碱基序列的差异。 G C T T G G A G T G C G G C U U G G A G U G C G 遗传信息的转录 二 24 （1）转录时，DNA链完全解开吗？ 不是，只解旋有遗传效应的片段，即基因片段 （2）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？ 一个DNA分子中的两个基因，不一定同时进行转录。 【讨论】 转录不是转录整个DNA，是转录其中要表达的基因 （3）一个基因的两条链都能转录吗？ 只以一条链为模板 遗传信息的转录 二 （4）不同基因的模版链是否相同？ 不同基因模板链不同 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 【讨论】 （5）分裂间期和分裂期可以进行转录吗？ 分裂期的染色体高度螺旋，DNA很难解旋，转录很难发生。 （6）高度分化的细胞可以转录吗？ 可以 不是所有的细胞都能进行DNA的复制，但是几乎所有的细胞可以进行转录，例如高度分化的细胞，会进行转录和翻译，但是不会进行DNA的复制。若细胞处于分裂期，转录难以进行。 （7）同种生物的不同细胞中，mRNA、tRNA和rRNA的种类相同吗？ 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。 1、在人体中，由A、U、C三种碱基参与构成的核苷酸共 ( )　 A．3种　　 B．4种　　 C．5种　　 D．6种 2、DNA复制，转录后所形成的产物分别是( )　 A．DNA，RNA　　 B．DNA，氨基酸 C．RNA，核糖　　　 D．RNA，DNA 3、DNA分子的基本功能是遗传信息的( )　 A．贮存和表达　　 B．传递和表达 C．转录和翻译　　 D．贮存和传递 C D A 课堂小测 27 DNA复制与转录的比较 DNA复制 转录 时间 场所 解旋 模板 原料 酶 配对方式 特点 方向 产物 意义 细胞分裂 间期 生长发育过程 先后 完全解旋 只解有遗传效应片段（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 mRNA、tRNA、rRNA 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 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-3’端延伸 新链从5’端-3’端延伸 28 1．KKL-40是一种小分子抑制剂，其衍生物有望成为新一代的重要候选抗生素药物。KKL-40主要通过结合rRNA从而抑制后者的生理功能。KKL-40抑制的主要生理过程是（    ） A．DNA→DNA B．DNA→RNA C．RNA→蛋白质 D．RNA→DNA C 【详解】rRNA是核糖体的核心组成成分，核糖体是翻译过程（RNA→蛋白质）的场所，抑制rRNA的生理功能会直接导致核糖体无法正常执行功能，进而抑制翻译过程 课堂小测 29 2.如图为真核生物细胞核内转录过程的示意图，下列说法正确的是（ ） A.①链的碱基A与②链的碱基T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DNA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 B 课堂小测 3．核酶指具有催化活性的RNA。它最常见的底物为RNA分子，许多核酶能够特异性识别并切割特定序列的RNA，在RNA的加工、降解等过程中发挥作用。下列说法错误的是（　　） A．核酶能降低某种化学反应的活化能 B．核酶在核糖体上合成后由核孔进入细胞核发挥作用 C．经核酶加工后形成的mRNA长度小于其DNA模板链 D．核酶的作用过程中，可能会有氢键的形成与断裂 B 核酶的化学本质是RNA，RNA主要在细胞核中通过转录合成 课堂小测 31 小结 RNA 蛋白质 转录 原料 模板 酶 场所 反密码子 原料 模板 场所 工具 氨基酸 核糖体 RNA聚合酶 核糖核苷酸 主要在细胞核 一条链 组成 决定 rRNA mRNA tRNA 种类 密码子 三个碱基 翻译 DNA 32 4.核糖体RNA（rRNA）是由核糖体DNA（rDNA）转录出的前体rRNA经剪切后形成的。 前体rRNA的形成过程如图所示，由此推测b链中与图中标明序列对应的部分核苷酸序列为（ ） A . 5'-TGGCA-3' B . 5'-ACGGT-3' C . 5'-ACCGT-3' D . 5'-TGCCA-3' C 课堂小测 谢谢观看 34 Lavf57.71.100 Packed by 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