4.1基因指导蛋白质的合成(第1课时)课件 2025-2026学年高一下学期生物人教版必修2

该高中生物学课件聚焦基因指导蛋白质合成的转录过程，以抗虫棉等转基因实例导入，通过“基因→蛋白质→性状”关系引出核心问题，结合布拉切特、布伦纳经典实验探究RNA信使作用，搭建从现象到本质的学习支架。 其亮点在于任务驱动式探究，通过对比DNA与RNA结构、分步解析转录过程培养科学思维，结合表格归纳DNA复制与转录异同深化生命观念。实例丰富且逻辑清晰，能提升学生逻辑推理能力，助力教师高效开展教学。

情境 苏云金杆菌Bt抗虫蛋白基因 Bt抗虫蛋白 抗虫棉棉花 科学家将苏云金杆菌Bt抗虫蛋白基因以我国独创的花粉管通道法转入普通棉花，培育出的棉花植株会产生Bt抗虫蛋白。Bt抗虫蛋白进入害虫的肠道，在肠道的消化酶作用下，Bt抗虫蛋白降解成有毒的多肽。这些多肽与害虫肠道上皮细胞的特异性受体结合，导致细胞膜穿孔，细胞肿胀裂解，最终造成害虫死亡。 1 情境 苏云金杆菌Bt抗虫蛋白基因 Bt抗虫蛋白 抗虫棉棉花 鲤鱼转入生长激素基因 鲤鱼产生生长激素 鲤鱼生长变快 老鼠转入绿色荧光蛋白基因 老鼠产生绿色荧光蛋白 老鼠发出绿色荧光 基因 蛋白质 生物性状 性状的主要承担者或体现者是谁? 蛋白质 生物体性状主要是由谁决定的? 基因(DNA) DNA 蛋白质 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） 教材分析 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 4 01 信使的寻踪记 02 遗传信息的转录 目录 03 RNA的结构及做为信使的原因 04 课本练习与应用 5 基因主要分布于哪里？蛋白质合成的场所呢？ 基因(DNA)的分布： 主要在细胞核（真核生物）； 拟核（原核生物） 蛋白质的合成场所： 细胞质的核糖体上 核糖体 DNA 蛋白质 指导合成 细胞核中的DNA(基因)与细胞质中蛋白质处于不同的空间位置 细胞核中的基因如何指导细胞质中的蛋白质合成？ DNA 中间物质充当信使 蛋白质 (1)根据实验1可以得出什么结论？ 蛋白质的合成依赖于RNA。 实验1： 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。 【任务1】 信使的寻踪记 1961年，南非生物学家布伦纳等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2： (2)实验2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。 【任务1】 信使的寻踪记 综合实验1和实验2，作为DNA信使的物质是什么？ 为什么RNA适于作DNA的信使？ 实验1：蛋白质的合成依赖于RNA。 实验2：新合成的RNA是以噬菌体的DNA为模板合成的。 合 成 蛋白质 DNA(基因) ？ RNA RNA 【任务1】 信使的寻踪记 RNA是什么物质?与DNA在化学组成和结构上的区别有哪些？ RNA的种类有哪三种？功能？ 从结构上分析RNA适于作DNA的信使的条件是什么? 请同学们自主阅读教材P64-65，小组合作思考讨论完成问题,通过比较、分析,归纳RNA适于作DNA的信使的条件，分解问题如下: RNA 蛋白质 DNA 分析RNA的结构及做为信使的原因 【任务2】 图4-1 核糖和脱氧核糖的结构模式图 分析RNA的结构及做为信使的原因 【任务2】 12 图4-2 DNA与RNA在化学组成上的区别 分析RNA的结构及做为信使的原因 【任务2】 13 项目 名称 组成 基本单位 结构 存在部位 功能 核糖核酸 脱氧核糖核酸 核糖核苷酸 脱氧（核糖）核苷酸 一般为单链 一般为双链 主要存在于细胞质中 主要存在于细胞核中 C、H、O、N、P 核糖、磷酸、 含氮碱基：A、G、C、U C、H、O、N、P 脱氧核糖、磷酸、 含氮碱基：A、G、C、T 传递遗传信息 携带遗传信息 DNA RNA 分析RNA的结构及做为信使的原因 【任务2】 mRNA—信使RNA 携带遗传信息，蛋白质合成的模板。 rRNA—核糖体RNA 核糖体的组成成分 tRNA—转运RNA 识别并运载氨基酸 分析RNA的结构及做为信使的原因 【任务2】 RNA的种类几功能 作为某些病毒的遗传物质 某些RNA具有催化作用（酶） 15 1. RNA一般是单链，比DNA短，能够通过核孔，从细胞核转移到细胞质中； 3. RNA与DNA之间也遵循“碱基互补配对原则”。 2. RNA由4种核糖核苷酸连接而成，像DNA一样可以储存遗传信息； 因此以RNA为媒介可将遗传信息传递到细胞质中。 A U C G 思考：DNA的遗传信息怎样传递给mRNA？ 分析RNA的结构及做为信使的原因 【任务2】 mRNA适于作DNA的信使的原因：P65 16 请同学们结合教材P64的文字和图4-4，思考并回答问题,概述转录的基本过程。 转录的概念及场所？ 阐述转录的基本过程？ 转录的场所、模板、原料和酶分别是什么? 转录的的方向及结果分别是？ 转录有何特点和意义？ RNA 蛋白质 DNA 转录 翻译 基 因 表 达 概述遗传信息的转录过程 【任务3】 概述遗传信息的转录过程 【任务3】 1.转录的概念 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。 2.转录发生的时间 3.转录的场所 个体生长发育的整个过程。 真核生物： 原核生物：拟核、细胞质 细胞核（主要） 叶绿体和线粒体（基质） 4.转录的过程 概述遗传信息的转录过程 【任务3】 解旋 配对 延伸 4.转录的过程 概述遗传信息的转录过程 【任务3】 基因 启动子 RNA聚合酶 转录的起始（以mRNA为例) RNA聚合酶结合到基因的启动子（RNA聚合酶结合位点,位于DNA上）位置，转录就开始。 RNA聚合酶 A A A C G C A G G T T T G C G T C C （作用于氢键，使DNA双螺旋解开） 4.转录的过程 概述遗传信息的转录过程 【任务3】 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； RNA聚合酶 游离的核糖核苷酸 A A A U C G C A C G U G G T T T G C G T C C 3’ 5’ 5’ 3’ （RNA聚合酶催化形成磷酸二酯键） 4.转录的过程 概述遗传信息的转录过程 【任务3】 第2步：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 RNA聚合酶 RNA聚合酶 U A A A U U C G C A G C G U G C G C T T T G C G T C C 3’ 5’ 5’ 3’ 5’ 3’ 4.转录的过程 概述遗传信息的转录过程 【任务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 mRNA延伸方向_______________ 第3步 连接 从5’端到3’端 核糖体 蛋白质 合成 4.转录的过程 概述遗传信息的转录过程 【任务3】 第4步：合成的________从__________上释放，而后DNA_____________ mRNA DNA链 双螺旋恢复 概述遗传信息的转录过程 【任务3】 5.转录的条件 ②原料： ③酶： ④能量： ①模板： DNA的其中一条链 四种核糖核苷酸（ A、G、C、U ) RNA聚合酶 ATP ➡识别启动子、打开氢键、形成磷酸二酯键 6.方向 新合成链（RNA）5’端→3’端延伸 沿着模板链3'端→5'端方向延伸 7.特点 8.结果 9.意义 边解旋边转录 产生RNA（主要产生mRNA、rRNA、tRNA三种RNA） 遗传信息从DNA传递到RNA(mRNA)上，为翻译做准备。 遗传信息的转录过程 思考.讨论 1.转录与DNA复制有什么共同之处？对保证遗传信息准确转录有什么意义？ 转录与DNA复制都需要模板、原料、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。 2.与DNA复制相比，转录所需要的原料和酶各有什么不同？ 4种游离的脱氧核苷酸 解旋酶、DNA聚合酶 原料： 酶： DNA复制 4种游离的核糖核苷酸 RNA聚合酶 原料： 酶： 转录 概述遗传信息的转录过程 【任务3】 概述遗传信息的转录过程 【任务3】 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？ 遗传信息的转录过程 思考.讨论 DNA双链片段 a链 b链 5’ C G A A C C T C A C G C 3’ mRNA 3’G C T T G G A G T G C G 5’ 转录模板链 3’G C U U G G A G U G C G 5’ (1)转录形成的mRNA的碱基序列与DNA模板链的碱基序列为互补配对； (2)转录形成的mRNA的碱基序列与DNA非模板连的碱基序列相似: RNA链上的碱基U，对应在非模板链上的碱基是T。 知识拓展 1.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。 2.转录是转录整个DNA么？ 3.一个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。 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。 注意：模板DNA两条链中只有一条链是转录的模板链；而且仅仅是DNA链中的某个片段（某个基因的某条连）。 （RNA聚合酶催化形成磷酸二酯键） 解旋 配对 连接 释放 RNA聚合酶 DNA双螺旋的两条链解开 原料： 模板： 能量： 酶： RNA聚合酶 DNA的一条链的某片段 4种游离的核糖核苷酸 由ATP分解提供 原则： (A—U、T—A、C—G、G—C) 碱基互补配对原则 结果： 合成的mRNA从DNA链上释放 酶： 结果： DNA双螺旋恢复。 (与DNA分子的某一启动部位结合) 核糖核苷酸 形成mRNA、tRNA、rRNA 知识归纳 知识归纳 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 最终完全解旋 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，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-3’端延伸 新链从5’端-3’端延伸 DNA复制和转录的比较 课堂小结 RNA 细胞核 RNA适于作DNA信使的条件 RNA的种类： RNA与DNA的比较 转录 主要场所： 模板： 原料： 产物： DNA的一条链 4种核糖核苷酸 mRNA、tRNA、rRNA 1.下列叙述正确的是( ) A.胞嘧啶存在于RNA中而不存在于DNA中 B.核糖存在于RNA中而不存在于DNA中 C.mRNA合成于细胞核并在细胞核中发挥作用 D.DNA都是双螺旋结构，RNA都是单链结构 课堂练习 2.关于RNA和DNA的区别，下列说法错误的是(　　) A.DNA是规则的双螺旋结构，而RNA一般是单链 B.DNA中的五碳糖是核糖，RNA中的五碳糖是脱氧核糖 C.DNA特有的碱基是T，而RNA特有的碱基是U D.DNA中的嘧啶和嘌呤相等，但RNA中不一定 课堂练习 3.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 课堂练习 4.信使RNA中核苷酸的顺序是由下列哪项决定的(　　) A.转运RNA中核苷酸的排列顺序 B.蛋白质分子中氨基酸的排列顺序 C.核糖体RNA中核苷酸的排列顺序 D.DNA分子中脱氧核苷酸的排列顺序 课堂练习 5.下列关于真核细胞中转录的叙述，错误的是（ ） A.tRNA、rRNA和mRNA都由DNA转录而来 B.同一细胞中两种RNA的合成有可能同时发生 C.细胞中的RNA合成过程不会在细胞核外发生 D.转录出的RNA链与模板链的相应区域碱基互补 6.某信使RNA中有碱基60个，其中G+A为25个，那么转录此RNA的DNA片段中G+A为( ) A．25　　 B．35　　 C．50　　 D．60 课堂练习 7.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 课堂练习 8.下图表示细胞核中所完成的mRNA的形成过程示意图，有关叙述正确的是(　　) A．图中RNA聚合酶的移动方向是从左向右 B．图中RNA与a链碱基互补 C．图示RNA—DNA杂交区域中DNA上的A与RNA上的T配对 D．DNA双螺旋解开需要解旋酶的参与，同时消耗能量 课堂练习 9.对于图示，说法不正确的有(　　) ①表示DNA复制过程　 ②表示DNA转录过程　③图中共有5种碱基　④图中共有8种核苷酸　⑤图中共有5种核苷酸　⑥图中的A均代表同一种核苷酸 A．①②③　　　 B．②③⑤ C．②③④ D．①⑤⑥ 课堂练习 10.图甲和图乙是在人体某细胞的细胞核中发生的两个过程，下列相关判断不正确的是 A.该细胞可能是造血干细胞，不可能是胰岛B细胞 B.与图甲过程相比，图乙过程可频繁发生 C.图甲过程形成产物的长度与图乙形成的大致相同 D.基因1与基因2转录的模板链可能不在DNA的一条单链上 课堂练习 11．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 课堂练习 12.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 课堂练习 13．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 课堂练习 Lavf58.20.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $