2.4.1基因指导蛋白质的合成课件(共47张PPT)-2022-2023学年高一下学期生物人教版（2019）必修2

(共47张PPT)
情景1
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？
情景2
小鼠的基因组
指导合成
绿色荧光蛋白
导入
绿色荧光蛋白基因
发出绿色荧光
基因能指导蛋白质的合成，控制生物的性状
绿色荧光蛋白
基因具有遗传效应
基因指导蛋白质合成的过程，叫基因的表达。
电影《侏罗纪公园》
亿万富豪韩文根据遗传工程学理论，透过史前蚊子所遗留血液中的恐龙的DNA，悉心以胚胎繁殖，竟令在地球上绝迹了六千五百万年的史前动物得以再生 。
讨论
从化石中提取出恐龙的DNA,真的可以使恐龙复活吗？
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，也可以说是构建生物体的蓝图。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，利用DNA来使灭绝的生物复活仍是难以做到的。
基因指导蛋白质的合成
1
本节聚焦
课本第64页
2
3
生命观念：遗传信息的转录过程
科学思维：对比DNA和RNA，分析并理解
为什么RNA更适合做信使
科学探究：转录成的RNA碱基序列，与DNA
的两条单链的碱基序列各有哪些不同
社会责任：认同基因指导蛋白质合成的方法
4
一
信使的寻踪记
生物体所有特征的总和我们称之为性状，性状的主要承担者或体现者是谁
蛋白质
基因(DNA)
生物体性状主要是由谁决定的
DNA
蛋白质
基因是具有遗传效应的DNA片段
即：基因能控制生物的性状
蛋白质
直接体现者
指导合成
基因通过指导蛋白质的合成来控制性状。
基因的表达：
基因(DNA)如何指导蛋白质合成？
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：
________中的核糖体中合成的。
分布和合成场所不同，那么遗传信息如何传递？如何解读？
空间距离
细胞质
遗传信息储存在细胞核的DNA中
蛋白质的合成发生在细胞质中的核糖体上
资料1、1955年，科学家用RNA酶分解变形虫细胞中的RNA，蛋白质合成停止。
资料2、1955年，科学家用放射性标记尿嘧啶核苷酸的培养液变形虫细胞，检测发现该标记先出现在细胞核，随后出现在细胞质。
说明：RNA参与了蛋白质合成。RNA先出现在细胞核，后出现在细胞质。
？
蛋白质
DNA(基因)
信使
核糖体
合 成
？
蛋白质
DNA(基因)
RNA
转录
翻译
核糖体
合 成
思
为什么这种物质适于作DNA的信使呢？
充当中间信使的物质是什么？
问题一：
问题二：
阅读教材P64-65第一段，完成导学案相应内容
并回答下列问题
RNA
二
RNA的种类及功能
温故知新
回顾比较DNA与RNA的异同
思考：为什么RNA适合做DNA的信使？
5’
3’
5’
3’
脱氧
核糖
碱基
DNA
AGCT
5’
3’
U
RNA
核糖
碱基
AGCU
DNA
胸腺嘧啶(T)
RNA
尿嘧啶(U)
腺嘌呤(A)
鸟嘌呤(G)
胞嘧啶(C)
脱氧核糖
核糖
磷酸
1.RNA的组成
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）
2.DNA和RNA的主要区别
种 类 DNA RNA
组 成 成 分 碱基
磷酸
五碳糖
全 称
基本组成单位
空间结构
分布（真核细胞）
特有：T
特有：U
共有： A、G、C
都有磷酸
脱氧核糖
核糖
脱氧核糖核酸
核糖核酸
脱氧核苷酸
核糖核苷酸
多为规则双螺旋结构
多为单链
细胞核（主要）
线粒体、叶绿体
细胞质（主要）
3. DNA和RNA的异同点
①它的分子结构与DNA很相似，也是由基本单位——核苷酸连接而成，也含有4种碱基，它也能够储存遗传信息。
② RNA一般是单链，而且比DNA短，因此能够通过核孔转移到细胞质中。
③在RNA与DNA的关系中，也遵循“碱基互补配对原则”，但由于RNA中没有T，DNA中没有U，所以当RNA与DNA有关系时，U与A配对。
RNA适于作为DNA的信使
蛋白质
rRNA
tRNA
“三叶草型”
转运RNA（tRNA）
信使RNA（mRNA）
核糖体RNA（rRNA）
4.RNA的种类和功能
→蛋白质合成的“三剑客”
遗传信息传递的媒介， 蛋白质合成的模板
核糖体的组成成分
转运氨基酸的工具
少数RNA还具有催化作用，有的作为RNA病毒的遗传物质
mRNA
RNA 种类 mRNA——信使RNA tRNA——转运RNA rRNA——核糖体RNA
空间 结构 单链 三叶草结构 单链
特点 携带从DNA上转录来的遗传信息 一端携带特定的氨基酸,另一 端特定的三个碱基可与 mRNA上的密码子互补配对, 叫反密码子 核糖体的组成成分
功能 翻译时作模板 识别并转运氨基酸 参与构成核糖体
共同点 ①都是转录的产物；②基本单位相同；③都与翻译过程有关。
5.三种RNA的比较
种类：多种(61种)
功能：专一性（专一识别一种氨基酸密码子、转运一种氨基酸）
　实战训练　
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
　实战训练　
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
　实战训练　
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
　实战训练　
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
DNA的遗传信息
RNA的遗传信息
转录
过程如何呢
合作探究二：请同学们结合教材P64的文字，和图4-4小组合作探究下列问题。小组合作思考讨论完成问题。
1.DNA的遗传信息是怎样传给mRNA的？
2.什么是转录？模板？原料？场所？具体过程？结果？
3.遗传信息的流动方向？
4.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？
5.转录是转录整个DNA么？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？
三
遗传信息的转录过程
在细胞核中，通过RNA聚合酶以DNA的一条链为模板合成RNA过程。
模板：DNA的一条链
原料：4种核糖核苷酸
能量：由细胞呼吸提供
酶：RNA聚合酶等
场所：真核：细胞核、线粒体、叶绿体
原核：细胞质中
1.定义
2.条件
遗传信息的转录
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。
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
产物：
RNA （mRNA、tRNA、rRNA）
原则：
碱基互补配对
场所
真核：细胞核、线粒体、叶绿体 原核：细胞质中
1.解旋
2.催化磷酸二酯键的形成
阅读课本P65
A-U,T-A,C-G,G-C
1.定义
2.条件
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。
3.过程
⑴解旋：在ATP的驱动下， DNA双链解开（_____________的催化），
_ ____暴露出来。
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
该过程不需要解旋酶，RNA聚合酶有解旋作用；
RNA聚合酶
碱基
⑵配对：
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
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
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
⑶ mRNA的延伸:
合成方向：
子链的5’端→ 3’端
特点：
边解旋边转录
新结合的核糖核苷酸连接到正在合成的mRNA分子上（_______________的催化形成________________）
RNA聚合酶
磷酸二酯键
⑷释放：
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
合成的________从__________上释放，而后DNA_____________
mRNA
DNA链
双螺旋恢复
遗传信息的转录
RNA聚合酶将DNA双链解开，碱基暴露出来
第一步
游离的核糖核苷酸与DNA模板链上的碱基互补配对
第二步
在RNA聚合酶的作用下，新结合的核糖核苷酸连接到正在合成的RNA分子上
第三步
合成的RNA从DNA链上释放，而后DNA双螺旋恢复
第四步
3
3
5
5
5
RNA与模板链是反向的
碱基互补配对
A－U、T－A、G－C、C－G
原则:
产物:
特点:
RNA（mRNA、tRNA、rRNA）
边解旋边转录
遗传信息传递的方向:
DNA→RNA
遗传信息从DNA传递到RNA（mRNA）上，为翻译做准备
转录的意义:
mRNA的延伸方向:
从5’-端到3’-端
时间:
个体生长发育的整个过程
提醒：每次转录的只是DNA分子特定的基因片段（并非整个DNA）
⑴转录的定义：
在细胞核中，以DNA的一条链为模板，合成mRNA的过程。
⑵转录的场所：
⑶转录的模板：
⑷转录的原料：
⑸转录的条件：
⑹转录时的碱基配对：
⑺转录的产物：
mRNA、tRNA、rRNA。
DNA
RNA
A
T
C
G
U
A
G
C
G－C、C－G、T－A、A－U
（8）遗传信息传递的方向 ：
遗传信息的转录小结
主要细胞核。
DNA分子的一条链。
四种核糖核苷酸。
模板、原料、能量、酶。
DNA→RNA
提醒：每次转录的只是DNA分子特定的片段（并非一整个DNA）。
遗传信息的转录
比较项目 DNA复制 DNA转录
时间
模板
原料
碱基互补配 对原则
酶
产物
DNA
RNA
DNA的两条链
DNA的一条链
四种脱氧核苷酸
四种核糖核苷酸
A-T；G-C
A-U；T-A；G-C
解旋酶、DNA聚合酶等
RNA聚合酶
分裂间期
生长发育的整个过程
DNA
RNA
转录
复制
2.与DNA复制相比，转录所需要的原料和酶各有什么不同？
DNA复制过程需要解旋酶和DNA聚合酶，以4种游离的脱氧核苷酸为原料；转录则需要RNA聚合酶，以4种游离的核糖核苷酸为原料。
1.转录与DNA复制有那么共同之处？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。
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P66
3.写出以b链（模板链）为模板转录形成的mRNA碱基序列，以及b链对应的a链（非模板链）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
G C T T G G A G T G C G
G C U U G G A G U G C G
比较mRNA和b链，以及mRNA和a链的碱基序列的差异。
思考 讨论P66
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
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
DNA
蛋白质
DNA
蛋白质
RNA
转录
翻译
基因的表达
四
翻译