4.1.1基因指导蛋白质的合成 转录课件-2026-2027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“基因指导蛋白质的合成”核心内容，以抗虫棉培育实例导入，通过细胞核DNA与细胞质核糖体的位置矛盾及1955年实验资料，构建RNA作为信使的认知支架，衔接RNA结构、种类及转录过程。 其亮点在于以问题驱动（如“RNA为何作信使”）和实验证据培养科学思维，通过转录步骤分解、视频观看及与DNA复制的对比表格深化结构与功能观（生命观念）。含思考讨论、判断练习等环节，助学生构建知识框架，教师可直接用于教学提升效率。

第1节 基因指导蛋白质的合成 Gene guided protein synthesis 人教版 2019 必修二《遗传与进化》 第3章:基因的本质 第4章:但是,基因又是如何起作用的? 问题探讨 将苏云金杆菌抗虫蛋白基因(Bt 抗虫蛋白基因)转入普通棉花,培育出的棉花植株会产生 Bt 抗虫蛋白。转入的是基因,得到的却是蛋白质!为什么会这样? 苏云金杆菌 提取 Bt抗虫蛋白基因 导入 普通棉花 产生Bt抗虫蛋白 成为抗虫棉 Bt基因表达 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。 思考:细胞核中的DNA如何指导细胞质中的蛋白质合成呢? 课本P63,勾画 实例:抗虫棉 基因的表达 章 节 主线问题:基因如何指导蛋白质的合成呢? 问题探讨 细胞核 核糖体 细胞质 DNA 语言矛盾: 基因的 碱基序列 蛋白质的 氨基酸序列 位置矛盾: DNA(基因)主要存在于细胞核中 蛋白质是在细胞质中的核糖体上合成的 基因指导蛋白质的合成是存在矛盾的:首先,其次1.DNA主要存在于哪里?2.蛋白质在哪里合成?而且DNA一般是不能进出细胞核的,so,在DNA和蛋白质之间,需要一种中间物质充当信使。 问题探讨 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。 DNA 蛋白质的合成 指导 以 信使 RNA 为什么RNA适于作DNA的信使呢? 资料 说明 由此推断 为什么RNA适于作DNA的信使 1.RNA的结构层次 基本组成元素: 基本组成物质: 基本组成单位: RNA(单链): C、H、O、N、P 磷酸基团、核糖、含氮碱基 核糖核苷酸(4种) 核糖核苷酸链 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 RNA一般是单链,而且比DNA短,因此能够通过核孔,从细胞核转移至细胞质中。 了解RNA的相关知识,总结原因 回顾 为什么RNA适于作DNA的信使 2.RNA与DNA的异同 名称 基本单位 化学 组成 五碳糖 含氮碱基 无机酸 结构 (双螺旋/单链) 细胞中分布 脱氧核糖核酸(DNA) 核糖核酸(RNA) 脱氧核苷酸(4种) 核糖核苷酸(4种) 脱氧核糖 核糖 T(胸腺嘧啶) U(尿嘧啶) A(腺嘌呤)、G(鸟嘌呤)、C(胞嘧啶) 磷酸 一般为双螺旋结构 一般为单链结构 主要在细胞核中 主要在细胞质中 了解RNA的相关知识 比较,它们的分子组成很相似 为什么RNA适于作DNA的信使 3.RNA的种类及功能(P65) 蛋白质 rRNA tRNA mRNA “三叶草结构” 转运RNA(tRNA): 转运氨基酸的工具。 信使RNA(mRNA): 作为DNA的信使。 核糖体RNA(rRNA): 核糖体的组成部分。 思考:还有没有具备其他功能的RNA,并说出其功能? 有的RNA具有催化功能 有的RNA可作遗传物质 课本P64,记在图4-3旁边 RNA有哪些?作为DNA信使的RNA叫,此外还有,结构:单链,tRNA很特别,部分碱基配对形成三叶草型结构,除了这3种RNA,还有哪些RNA呢? (少数酶的本质是RNA)(RNA病毒中的RNA)。 为什么RNA适于作DNA的信使 4.RNA适于作DNA信使的原因 ①RNA由基本单位——核糖核苷酸连接而成的,含有4种碱基A、G、C、U,也能储存遗传信息,具备准确传递遗传信息的可能。 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。 ③遵循“碱基互补配对原则” ④RNA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。 课本P64-65,勾画①②, 记③④ ①能够储存遗传信息②容易转移到细胞质中 现在 一、遗传信息的转录 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。 标题,首先 这个过程呢,就是 转录 一、遗传信息的转录 以合成mRNA为例说明转录的基本过程。 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: 注意:mRNA通过核孔进入细胞质中,穿过0层膜,需要消耗能量。 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) 课本P65,补充 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 一、遗传信息的转录 概念 场所 时期 条件 在细胞核中,通过RNA聚合酶以DNA的一条链为模板合成RNA的过程。 真核:主要细胞核(线粒体、叶绿体也可) 原核:拟核、细胞质 个体生长发育的整个过程 遗传信息的转录 模板 原料 酶 能量 DNA的一条链 4种游离的核糖核苷酸 RNA聚合酶 ATP等 (打开氢键、形成磷酸二酯键) 课本P65,勾画和补充 转录是以?为模板,按照?原则,在?中,合成?的过程。1.解旋2.催化磷酸二酯键的形成 注意点1 一、遗传信息的转录 特点 RNA延伸方向 产物 边解旋边转录,单链转录 RNA(mRNA、tRNA、rRNA) 从5' 端到 3' 端 遗传信息的转录 课本P65,补充 细胞中的RNA均通过转录形成 基因A 基因B 转录 CCAUG……GCCA mRNA1 转录 UAGUAC……UACG mRNA2 哪条是模板链? -ATGCATGCAT…… CCATGCTAGCCA ……T CCCTACC ……ATCATGCATCCATGC- -TACGTACGTA ……GGTACGATCGGT…… AGGGATGG……TAGTACGTAGGTACG- 1链 2链 转录时,以DNA的一条链作为模板,但模板链并非固定不变的; 转录时,DNA两条链不是完全打开,只解旋要表达的基因片段; 1链 2链 其它基因 由于一个DNA分子上有多个基因,因此一个DNA转录出的mRNA不完全相同; 注意: 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。 转录是以基因为单位,每次转录的只是DNA分子特定的基因片段 (并非整个DNA) 联系细胞分化:不是所有基因都会转录,转录是有选择的。细胞分化时基因选择性表达源于基因的选择性转录。转录以基因为单位,不同基因模板链不同。 .分裂间期和分裂期都可以进行转录吗?分裂期的染色体高度螺旋,DNA难以解旋,转录难以发生。 1.转录与DNA复制有何共同之处?这对保证遗传信息的准确转录有什么意义? 转录与复制都需要模板、都遵循碱基互补配对原则等等。 其中,碱基互补配对原则能够保证遗传信息传递的准确性。 思考与讨论 DNA双链片段 a链 G C T T G G A G T G C G b链 C G A A C C T C A C G C 信使RNA G C U U G G A G U G C G 2.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? (1)该RNA与DNA模板链的碱基互补配对,A与U配对,而非T ; (2)该RNA与DNA非模板链的碱基序列基本相同。 (只是DNA链上T的位置,RNA 链上是U ) 3.转录产生的RNA的碱基序列与其模板链的碱基序列有何异同点?与DNA的另外一条链的碱基序列有何异同点?比较mRNA和b链,以及mRNA和a链的碱基序列的差异。 DNA复制和转录的比较 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 细胞分裂前的间期 个体生长发育的整个过程 完全解旋 只解旋有遗传效应片段(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 将遗传信息从亲代细胞传递给子代细胞,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 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,这一过程叫作转录。(课本P65) 练习 (1)和复制一样,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)转录过程中,RNA聚合酶没有解开DNA双螺旋结构的功能。( ) 知识框架构建 17 做大本P67选择题 重点难点突破 18 Lavf57.71.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $