4.1 基因指导蛋白质的合成 第1课时 课件(共27张PPT) 2024-2025学年高一生物学人教版（2019）必修第二册

(共27张PPT)
4.1 基因指导蛋白质的合成
第1课时
学习目标
01
能说出RNA适于作DNA的信使的原因。
03
能够说出DNA的复制与转录的异同。
02
能够概述遗传信息的转录过程。
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，而这些复活的恐龙是科学家利用提取的恐龙DNA还原而来的。
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。
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
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
细胞质
细胞核
DNA(2nm)
(遗传信息)
核孔0.9nm
核糖体
（蛋白质合成场所）

RNA
信使
皇帝不出宫
DNA
核糖体
地方官员
如何设计实验验证呢？
思考：基因主要存在哪里？蛋白质在哪里合成的？
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
一、信使寻踪记
资料3：1961年，生物学家用噬菌体侵染细菌，在培养基中添加含14C标记的尿嘧啶，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。
二、RNA适于作DNA的信使的原因
5’
3’
5’
3’
脱氧
核糖
碱基
DNA
AGCT
5’
3’
U
RNA
核糖
碱基
AGCU
1.RNA的组成：
RNA通常呈单链
2.结构：
3.RNA的种类和功能：
蛋白质合成的“三剑客”
“三叶草型”
转运RNA（tRNA）
信使RNA（mRNA）
核糖体RNA（rRNA）
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
蛋白质
rRNA
tRNA
mRNA
少数RNA还具有催化作用，有的作为RNA病毒的遗传物质
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。
(1)RNA也是由基本单位——核苷酸连接而成，也能储存遗传信息（碱基的排列顺序）。
(3)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)在RNA与DNA关系中，也遵循“碱基互补配对原则”，但由于RNA中没T，DNA中没U，所以U与A配对。
4.RNA适于作DNA的信使的原因:
1. 下列关于RNA的叙述，错误的是(　　)
A．有些RNA可催化细胞内的某些生化反应
B．RNA的基本单位由磷酸、核糖和含氮碱基组成
C．RNA参与构成核糖体
D．RNA参与构成细胞膜
D
三、遗传信息的转录
1.转录：
DNA的遗传信息是怎样传给RNA的
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。
2.场所
◆真核生物：
细胞核(主要)
◆原核生物:
叶绿体、线粒体
拟核、细胞质
3.遗传信息的转录过程
⑴解旋：在ATP驱动下，RNA聚合酶将DNA两条链解开碱基暴露出来
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
该过程不需解旋酶，RNA聚合酶有解旋作用。
⑵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
RNA聚合酶将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
合成的RNA从DNA链上释放，而后DNA双螺旋恢复
RNA与模板链是反向的
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
⑷脱离：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
mRNA、tRNA、rRNA等
mRNA
rRNA
tRNA
4.转录产物：
条件
◆模板
DNA的一条链(模板链)
◆原料
4种游离核糖核苷酸
◆能量
ATP
◆酶
RNA聚合酶
【核心归纳】
◆RNA链延伸的方向：
◆此过程碱基互补配对原则：
A-U、T-A、C-G、G-C
◆转录的特点：
由5’ 端到3’端
边解旋边转录
◆遗传信息流向：
DNA→mRNA
5'
5'
3'
3'
5'
3'
RNA聚合酶
游离的核糖核苷酸
DNA
mRNA
转录的方向
思考·讨论
转录与复制都需要模板、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。
DNA复制
转录
讨论1.转录与DNA复制有什么共同之处？这对遗传信息的转录有什么意义
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 U U G G A G U G C G
与b链（DNA模板链）碱基序列互补配对的。
与a链（非编码链）碱基序列区别：RNA链上碱基U对应非模板链上T。
G C T T G G A G T G C G
不一定
讨论3.一个DNA分子中某基因转录时，其他基因是否一定也在进行转录？
同种生物不同细胞中，基因选择性表达，mRNA种类和数量一般不相同，但tRNA和rRNA种类一般没差异。
讨论2.转录成的RNA碱基序列，与DNA两条单链碱基序列异同？
RNA通过核孔进入细胞质，穿过0层膜
讨论4.细胞核中转录形成的RNA进入细胞质穿过几层膜？
DNA复制和转录的比较
项目 DNA复制 转录
时间
场所
解旋
模板
原料
酶
细胞分裂前的间期
生长发育过程
主要在细胞核或拟核中，少部分在线粒体、叶绿体、质粒中
完全解旋
只解有遗传效应的片段(基因)
DNA的两条链均为模板
DNA的一条链上某片段
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
项目 DNA复制 转录
酶
配对方式
特点
方向
产物
意义
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
新链从5′－端→3′－端延伸
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，为翻译作准备
2. 如图中甲、乙表示真核生物遗传信息传递的两个过程，丙为其中部分片段的放大示意图。下列有关分析正确的是 (　　)
A．图中酶1和酶2是同一种酶
B．图丙中b链可能是构成核糖体的成分
C．图丙是图甲的部分片段放大
D．图乙所示过程在高度分化的细胞中不会发生
B
3.如图为真核生物细胞核内转录过程的示意图，下列说法不正确的是(　　)
A．①链的碱基A与②链的碱基U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RNA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
D
4.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
C