4.1 基因指导蛋白质的合成 课件-高中生物学人教版（2019）必修2 (共23张PPT)

(共23张PPT)
情境导入
我国科学家用时五年，成功研制出转基因抗虫
棉，他们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，并且具备抗虫的性状。
Bt抗虫 控制合成 Bt抗 虫 表现性状
蛋白基因 蛋白 抗虫
o 基因可以控制蛋白质的合成，这个过程就是基因的表达。
转基因棉花
newly born protein
amino acids
large subunit
Psite
Asite
mRNA
small subunit-
Inverted repeats
DNA
AGCCCGCC
TCGGGCGG
GGCGGGCT
AGCCCGCC
3' TCGGGCGG
CCGCCCGAAAAAAAA
2 The inverted repeats are
transcribed into RNA.
AGCCCGCC
RNA
4.1基因指导蛋白质的合成
GGCGGGCT
CCGCCCGAAAAAAAA
GGCGGGCUUUUUUUU 3'
transcripi
tRNA
5'
5'
基因
RNA
信使物质
蛋白质的合成
做出假说：存在某种物质作为中间信
使，将DNA 的遗传信息从细胞核携带 出至核糖体
克里克假设： RNA是DNA与蛋白质之
间的信使
提出问题：细胞核中的DNA如何指导
细胞质中的蛋白质合成呢
1955年，布拉奇特(Brachet) 用洋葱根尖进行了实验：
发现若加入RNA 酶降解细胞中的RNA , 则蛋白质的合成就停止；
若再加入从酵母中提取的RNA , 则又可以重新合成一些蛋白质。
从上述科学史料中，你可以得出什么猜想
RNA 与蛋白质的合成有关。
》》如何验证RNA 是DNA 与蛋白质之间的信使
●实验1●
1955年，戈德斯坦和普劳特用已标记尿嘧啶
核糖核苷酸的培养液来培养变形虫细胞，检测发 现该标记先出现在细胞核，随后出现在细胞质。
上述科学史料，又能说明什么
RNA 在细胞的细胞核_中合成；
RNA可从细胞核 转移到细 胞 质。
》》如何验证 是 与蛋白质之间的信使
●实验2●
RNA DNA
1961年，霍尔和施皮格尔曼建立DNA-RNA
分子杂交法。 T2 噬菌体侵染大肠杆菌后，开始 合成RNA。 将新合成的RNA 分离出来，分别与 T2噬菌体和大肠杆菌的DNA 进行分子杂交，发 现新合成的RNA只能与T2噬菌体的DNA分子形 成杂交链，而不能与大肠杆菌的DNA杂交。
据此可得出，新合成的RNA 是以谁为模板的
新合成的RNA以噬菌体的DNA为模板。
噬菌体DNA 与 噬菌体RNA 结合 大肠杆菌DNA
与噬菌体RNA
无法结合
得出结论： RNA 是DNA 与蛋白质之间的信使。
》》如何验证RNA 是DNA 与蛋白质之间的信使
●实验3 ·
噬菌体RNA
回忆必修1所学的知识，思考与讨论：
结合RNA与DNA 在结构上的相同点与不同点， 归纳 “RNA 适于作DNA 信使的依据”有哪些
结构与功能相适应
》》为什么RNA适于作DNA的信使
》》为什么RNA适于作DNA的信使
元素组成： C 、H 、0 、N 、P
2
基本单位：(4种)核糖核苷酸
聚合
RNA(核糖核酸)
磷酸
核糖
脱氧核糖
G
核糖
OH
比较项目 DNA
RNA
分布 主要是细胞核
主要是细胞质
基本单位 脱氧核苷酸
核糖核苷酸
化学组成 磷酸 一分子磷酸
一分子磷酸
五碳糖 脱氧核糖
核糖
碱基 A、 T 、G、C
A、 U、 G、C
结构 双螺旋结构
一般为单链
》》为什么RNA适于作DNA的信使
①RNA 的分子结构与DNA 很相似，
也是由基本单位——核苷酸连接而成， 也能储存遗传信息。
②RNA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。 ③RNA 与DNA 的关系中，也遵循“碱 基互补配对原则”。
》》为什么RNA适于作DNA的信使
C
-cH 0
4H ,H
3'2' H OH OH
5' o G
H 2H1 H OH OH
磷酸
(a)
磷酸
磷酸
磷酸
(a)
磷酸
开 H OH OH
A
-cH o
4H H1 H 32 H
OH OH
-cH O 4H H 3'2 OH U
HI H
OH
DNA RNA
cH O
G
1 细胞核中的DNA如何指导细胞质中的蛋白质合成呢
关键问题1:证明RNA 是DNA 与蛋白质之间的信使
关键问题2:归纳RNA适于做DNA信使的依据
2 DNA储存的遗传信息如何传递给RNA呢
DNA 转录 → RNA
》>核心问题
回忆：DNA 复制的条件有哪些 模板、原料、能量、酶等
推测：转录是否也需要这些条件
任务1:阅读教材P65最后一段文字，找出转录需要的条件，完成下表：
项目
转录
模板
DNA的1条链
原料
4种游离的核糖核苷酸
能量
由ATP提供
酶
RNA聚合酶
转录的定义
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 做 转 录。
》》 遗传信息的转录
主要场所
结合教材P65图4-4的具体步
骤，进行小组讨论，完成：
①尝试口述转录动态过程并 思考转录的原则，转录的 方 向 及 特 点 ；
②派2名小组代表上台利用 教具模拟转录的动态过程。
【1名负责解说，1名负责操作】
T
国
转录的方向
RNA 聚合酶
游离的核
糖核苷酸
第 4 步 合 成 的mRNA 从DNA 链上释放。而 后 ，DNA 双螺旋恢复
5'
3'
DNA
5mRNA
第2步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 的作用下开始mRNA 的合成
第3步新结合的核 糖核苷酸连接到正 在合成的mRNA 分 子上
转录的过程
》》遗传信息的转录
3'
A
5
第1步 DNA双 链解开，碱基暴 露出来
'
原则：碱基互补配对
A-U、T-A 、G-C 、C-G 转录的方向
子链的5’ →3’
特点
边解旋边转录
第 4 步 合 成 的mRNA 从DNA 链上释放。而 后 ，DNA 双螺旋恢复
5'
3'
DNA
75mRNA
第1步 DNA双 链解开，碱基暴 露出来
3'
d
A
A
5
转录的方向
RNA 聚合酶
游离的核
糖核苷酸
第2步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 的作用下开始mRNA 的合成
第3步新结合的核 糖核苷酸连接到正 在合成的mRNA 分 子上
转录的过程
》》遗传信息的转录
T
3'
G A A G d A A
转录的方向
RNA 聚合酶 A
游离的核
糖核苷酸
第1步 DNA双 链解开，碱基暴 露出来
0 1 解 旋
3'
π T
A
5'
第2步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 的作用下开始mRNA 的合成
02配对
第 4 步 合 成 的mRNA 从DNA 链上释放。而 后 ，DNA 双螺旋恢复
04释放
第3步新结合的核 糖核苷酸连接到正 在合成的mRNA 分 子上 0 3 连 接
》》遗传信息的转录
A 5'
T
3'
-mRNA
DNA
75'
A
种类 功能
示意图
mRNA 作为DNA的信使，是蛋白质合成的模板
rRNA 核糖体的组成成分 tRNA 转运氨基酸，识别密码子
转录的产物
》》遗传信息的转录
mRNA
rRNA
tRNA
1.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
都需要模板、原料、能量、酶，都遵循碱基互补配对原则；
其中，碱基互补配对原则保证了遗传信息的准确转录。
》》转录及与DNA 复制的比较
以母链为模板进
行碱基互补配对
一 解 旋 DNA 聚 合 酶
▲ 图 3 - 1 0 DNA 复 制 的 示 意 图
解 旋 酶
s
回顾： DNA复制的条件
转录的条件
模板： DNA的两条链
DNA的一条链
酶 ： 解旋酶、DNA聚合酶
RNA聚合酶
原料： 4种游离的脱氧核苷酸
4种游离的核糖核苷酸
能量： 由ATP提供
由ATP提供
2.与DNA复制相比，转录所需要的原料和酶各有什么不同
》》转录及与DNA 复制的比较
3.转录时，DNA的一条链作为转录的模板链，与其互补的另一条链称为编码链。
下图表示了一个DNA 分子的片段：
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。
转录不是转录整个DNA, 是转录其 中要表达的基因。
3'一
5'一
基因A 基因C
5'-TACGCTCCGTACCC-3’
3'-ATGCGAGGCATGGG-5'
编码链(非模板链)
模板链
》》转录及与DNA 复制的比较
非模板链 模板链
-5'
3'
基因B
①写出该片段转录出的mRNA 中的碱基排列顺序。
5'-UACGCUCCGUACCC-3'
②转录出的mRNA 碱基序列与DN A 模板链的碱基序列有哪些异同 转录出的mRNA的碱基与DNA模板链的碱基是互补配对的关系。
③转录出的mRNA碱基序列与DNA非模板链的碱基序列有哪些异同
两者的序列基本相同，区别是RNA链上的碱基U, 对应在非模板链上的碱基是T
O
3.转录时，DNA 的一条链作为转录的模板链，与其互补的另一条链称为非模板链
。下图表示了一个DNA 分子的片段：
5'-TACGCTCCGTACCC-3’
3'-ATGCGAGGCATGGG-5’
》》转录及与DNA 复制的比较
非模板链
模板链
项 目 DNA复制
转录
时间 细胞分裂前的间期
生长发育过程
场所 主要在细胞核或拟核，少部分在线粒体、叶绿体、质粒 解旋 完全解旋
只解有遗传效应的片段(基因)
模板 DNA的两条链均为模板
DNA的一条链上某片段
原料 四种脱氧核苷酸
四种核糖核苷酸
酶 解旋酶、DNA聚合酶等
RNA聚合酶等
配对方式 A—T、T—A、C—G、G—C
A—U、C—G、T—A、G—C
特点 半保留复制，边解旋边复制
边解旋边转录
方向 新链从5'-端→3'-端延伸
新链从5'-端→3'-端延伸
产物 2个子代DNA分子
mRNA、tRNA、rRNA
意义 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
核心归纳
DNA复制和转录的比较
基本单位：核糖核苷酸
→RNA 结构： 一般是单链
种类：3种
产 物 ： 原 则 ： 特 点 ：
碱基互补 边解旋
配对原则 边转录
主要 模板： 原 料 ：
场所： DNA 分子4种核糖 细胞核的 一条链 核苷酸
核酸
转录
网络构建
DNA—
资料3:1961年，霍尔和施皮格尔曼建
立DNA-RNA分子杂交法。 T2噬菌体侵染 大肠杆菌后，开始合成RNA。将新合成 的RNA分离出来，分别与T2噬菌体和大 肠杆菌的DNA进行分子杂交，发现新合 成的RNA只能与T2噬菌体的DNA分子形成 杂交链，而不能与大肠杆菌的DNA杂交。
新合成的RNA以噬菌体的DNA
的一条链为模板合成。
资料2:1955年，戈德斯坦
和普劳特用已标记尿嘧啶 核糖核苷酸的培养液来培 养 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。
RNA在细胞的细胞核中合成；
RNA可从细胞核转移到细胞质。
资料1:1955年，布拉奇特
(Brachet) 用洋葱根尖进 行了实验：发现若加入RNA 酶降解细胞中的RNA, 则蛋 白质的合成就停止；若再加 入从酵母中提取的RNA, 则 又可以重新合成一些蛋白质。
RNA与蛋白质的合成有关。
得出结论：RNA是DNA与蛋白质之间的信使。