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(共44張PPT)
侏羅紀公園電影片段
導入視頻
第1節(jié) 基因指導蛋白質(zhì)的合成（第一課時）
第四章 基因的表達
問題探討 （P64）
美國科幻電影《侏羅紀公園》曾轟動一時。影片圍繞著虛構的“侏羅紀公園”，展現(xiàn)了豐富而新奇的科學幻想：各種各樣的恐龍飛奔跳躍、相互爭斗，而這些復活的恐龍是科學家利用提取的恐龍DNA還原而來。
討論：
從原理上分析，利用已滅絕生物的DNA，真的能夠使它們復活嗎？
一種生物的整套DNA中儲存著該種生物生長、發(fā)育等生命活動所需的全部遺傳信息，也可以說是構建生物體的藍圖。但是，從DNA到具有各種性狀的生物體，需要通過極其復雜的基因表達及調(diào)控過程才能實現(xiàn)。因此在可預見的將來，利用DNA來使滅絕的生物復活仍是難以做到的。
本 節(jié) 聚 焦
基因如何指導蛋白質(zhì)的合成？
中心法則是如何描述遺傳信息的傳遞規(guī)律的？
幾乎所有生物共用同一套審碼子的基本事實，給我們什么啟示？
一、RNA的種類及功能
二、遺傳信息的轉錄
目 錄
生物體所有特征的總和我們稱之為性狀，性狀的主要承擔者或體現(xiàn)者是誰
蛋白質(zhì)
基因(DNA)
生物體性狀主要是由誰決定的
DNA
蛋白質(zhì)
對真核生物來說，基因主要存在于哪里？蛋白質(zhì)合成的場所呢？
基因
主要存在于細胞核中
蛋白質(zhì)的合成
在細胞質(zhì)中的核糖體上進行
信使
核孔0.9nm
(2nm)
PART 1
一、RNA的種類及功能
資料1: 1955年，拉斯特用已標記尿嘧啶核苷酸的培養(yǎng)液變形蟲細胞，檢測發(fā)現(xiàn)該標記先出現(xiàn)在細胞核，隨后出現(xiàn)在細胞質(zhì)。
說明：RNA先出現(xiàn)在細胞核，后出現(xiàn)在細胞質(zhì)
資料2：1955年，布拉切特以洋蔥根尖和變形蟲為材料，用RNA酶分解細胞中的RNA，蛋白質(zhì)的合成就停止。如果再加入酵母中提取的RNA，蛋白質(zhì)又開始合成。
說明：蛋白質(zhì)合成與RNA有關
RNA
DNA
蛋白質(zhì)
問題:為什么RNA適于作DNA的信使？
RNA充當了DNA的信使
一、RNA的種類及功能
(1)RNA也是由基本單位——核苷酸連接而成，也能儲存遺傳信息。
(2)RNA一般是單鏈，而且比DNA短，因此能夠通過核孔，從細胞核轉移到細胞質(zhì)中。
(3)在RNA與DNA的關系中，也遵循“堿基互補配對原則”。
堿基 DNA A T G C
互補
配對 RNA
U
A
C
G
一、RNA的種類及功能
問題:為什么RNA適于作DNA的信使？
蛋白質(zhì)
rRNA
tRNA
mRNA
“三葉草型”
轉運RNA（tRNA）
信使RNA（mRNA）
核糖體RNA（rRNA）
蛋白質(zhì)合成的“三劍客”
傳遞遺傳信息，
蛋白質(zhì)合成的模板
核糖體的組成成分
識別并轉運氨基酸
少數(shù)RNA還具有催化作用，有的作為RNA病毒的遺傳物質(zhì)
一、RNA的種類及功能
PART 2
二、遺傳信息的轉錄
合作探究：請同學們結合教材P64的文字，和圖4-4小組合作探究下列問題。小組合作思考討論完成問題。
1.DNA的遺傳信息是怎樣傳給mRNA的？
2.什么是轉錄？模板？原料？場所？具體過程？結果？
3.遺傳信息的流動方向？
4.轉錄與DNA復制有什么共同之處？這對保證遺傳信息的準確轉錄有什么意義？
5.轉錄是轉錄整個DNA么？一個DNA分子中某個基因轉錄時，其他基因是否一定也在進行轉錄？
二、遺傳信息的轉錄
DNA的遺傳信息
RNA的遺傳信息
轉錄
過程如何呢
二、遺傳信息的轉錄
二、遺傳信息的轉錄
在細胞核中，通過RNA聚合酶以DNA的一條鏈為模板合成RNA過程。
模板：DNA的一條鏈
原料：4種核糖核苷酸
能量：由細胞呼吸提供
酶：RNA聚合酶等
場所：真核：細胞核、線粒體、葉綠體
原核：細胞質(zhì)中
1.定義
2.條件
二、遺傳信息的轉錄
基因
啟動子
RNA聚合酶
轉錄的起始（以mRNA為例)
RNA聚合酶結合到基因的啟動子（RNA聚合酶結合位點,位于DNA上）位置，轉錄就開始。
3.過程
二、遺傳信息的轉錄
⑴解旋：在ATP的驅(qū)動下，RNA聚合酶將DNA雙螺旋的兩條鏈解開。
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
**該過程不需要解旋酶，RNA聚合酶有解旋作用；
二、遺傳信息的轉錄
⑵配對：游離的核糖核苷酸按堿基互補配對原則隨機地與DNA
模板鏈上的堿基配對，確定RNA的核糖核苷酸排列順序。
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
二、遺傳信息的轉錄
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:在RNA聚合酶的催化下從子鏈的5‘端把子鏈的核糖 核苷酸聚合成核糖核苷酸鏈。
合成方向：
子鏈的5’端→ 3’端
特點：
邊解旋邊轉錄
二、遺傳信息的轉錄
⑷脫離：mRNA釋放，DNA雙鏈恢復。
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'
細胞質(zhì)
細胞核
mRNA
二、遺傳信息的轉錄
U
A
A
G
U
C
C
C
T
T
G
G
A
A
A
RNA聚合酶
1 解旋
RNA聚合酶與編碼蛋白質(zhì)的一段DNA結合，使DNA雙鏈解開，堿基暴露出來。
游離的核糖核苷酸與DNA模板鏈上的堿基互補配對，在RNA聚合酶的作用下開始mRNA的合成。
新結合的核糖核苷酸連接到正在合成的mRNA分子上。（5’端-3’端延伸）
4 釋放
3 連接
合成的mRNA從DNA鏈上釋放。而后，DNA雙螺旋恢復。
2 配對
二、遺傳信息的轉錄
堿基互補配對
A－U、T－A、G－C、C－G
原則:
產(chǎn)物:
特點:
RNA（mRNA、tRNA、rRNA）
邊解旋邊轉錄
遺傳信息傳遞的方向:
DNA→RNA
遺傳信息從DNA傳遞到RNA（mRNA）上，為翻譯做準備
轉錄的意義:
mRNA的延伸方向:
從5’-端到3’-端
時間:
個體生長發(fā)育的整個過程
提醒：每次轉錄的只是DNA分子特定的基因片段（并非整個DNA）
二、遺傳信息的轉錄
遺傳信息的轉錄過程
轉錄
DNA復制
完全解旋
只解開有遺傳效應的片段
討論1.轉錄與DNA復制有什么共同之處？這對保證遺傳信息的準確轉錄有什么意義？
轉錄與DNA復制都需要模板、都需要ATP提供能量、都遵循堿基互補配對原則等等。其中，堿基互補配對原則能夠保證遺傳信息傳遞的準確性。
遺傳信息的轉錄過程
轉錄
DNA復制
完全解旋
只解開有遺傳效應的片段
討論2.與DNA復制相比，轉錄所需要的原料和酶各有什么不同？
DNA復制所需要的原料是4種游離的脫氧核苷酸，所需要的酶是解旋酶和DNA聚合酶；轉錄所需要的原料是4種游離的核糖核苷酸，所需要的酶是RNA聚合酶。
DNA復制 轉錄
時間
場所 解旋
模板
原料
酶
配對方式
特點
方向
產(chǎn)物
意義
細胞分裂間期
生長發(fā)育過程
完全解旋
只解有遺傳效應片段（基因）
DNA的兩條鏈均為模板
DNA的一條鏈為模板
四種脫氧核苷酸
四種核糖核苷酸
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
半保留復制，邊解旋邊復制
邊解旋邊轉錄
2個子代DNA分子
mRNA、tRNA、rRNA
使遺傳信息從親代傳遞給子代，從而保持了遺傳信息的連續(xù)性
遺傳信息從DNA傳遞到RNA（mRNA）上，為翻譯做準備
主要在細胞核或擬核，少部分在線粒體、葉綠體、質(zhì)粒
新鏈從5’端-3’端延伸
新鏈從5’端-3’端延伸
DNA復制和轉錄的比較
遺傳信息的轉錄過程
轉錄
DNA復制
完全解旋
只解開有遺傳效應的片段
轉錄時，游離的核糖核苷酸與DNA模板鏈上的堿基互補配對。因此，轉錄成的RNA的堿基與DNA模板鏈的堿基是互補配對的關系。該RNA的堿基序列與DNA另一條鏈（非模板鏈）的堿
討論3.轉錄成的RNA的堿基序列，與DNA兩條單鏈的堿基序列各有哪些異同？
基序列的區(qū)別是RNA鏈上的堿基U，對應在非模板鏈上的堿基是T。
DNA雙鏈片段 a鏈
b鏈 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
按照堿基配對原則
1.寫出以b鏈為模板轉錄形成的mRNA堿基序列，
2.寫出b鏈對應的a鏈的堿基序列。
RNA與 模 板 鏈：堿基互補配對
RNA與非模板鏈：堿基序列基本相同（但DNA上的T替換成U)
（1）轉錄時，DNA鏈完全解開嗎？
不是，只解旋有遺傳效應的片段，即基因片段
（2）一個DNA分子中某個基因轉錄時，其他基因是否一定也在進行轉錄？
一個DNA分子中的兩個基因，不一定同時進行轉錄。
遺傳信息的轉錄
【討論1】
轉錄不是轉錄整個DNA，是轉錄其中要表達的基因
（3）一個基因的兩條鏈都能轉錄嗎？
只以一條鏈為模板
（4）不同基因的模版鏈是否相同？
不同基因模板鏈不同
轉錄以基因為單位，一個基因只以一條鏈為模板，不同基因模板鏈不同
遺傳信息的轉錄
【討論1】
（5）分裂間期和分裂期可以進行轉錄嗎？
分裂期的染色體高度螺旋，DNA很難解旋，轉錄很難發(fā)生。
（6）高度分化的細胞可以轉錄嗎？
可以
不是所有的細胞都能進行DNA的復制，但是幾乎所有的細胞可以進行轉錄，例如高度分化的細胞，會進行轉錄和翻譯，但是不會進行DNA的復制。若細胞處于分裂期，轉錄難以進行。
遺傳信息的轉錄
【討論1】
同種生物的不同細胞中，由于基因的選擇性表達，mRNA的種類和數(shù)量一般是不相同的，但tRNA和rRNA的種類一般沒有差異。
（7）同種生物的不同細胞中，mRNA、tRNA和rRNA的種類相同嗎？
細胞核中轉錄形成的RNA通過______進入細胞質(zhì)中，穿過___層膜，_______消耗能量
核孔
0
需要
遺傳信息的轉錄
【討論1】
轉錄
mRNA
翻譯
肽鏈
原核細胞的基因結構
啟動子
1
2
3
4
5
非編碼區(qū)
非編碼區(qū)
編碼區(qū)
漢水丑生侯偉作品
終止子
編碼區(qū)上游
編碼區(qū)下游
基因A
基因B
DNA中存在非基因片段，基因中存在非編碼區(qū)段，只有編碼區(qū)才會進行轉錄。
啟動子
1
2
3
4
5
非編碼區(qū)
非編碼區(qū)
編碼區(qū)
轉錄
前體mRNA
加工
成熟mRNA
翻譯
肽鏈
真核細胞的基因結構
漢水丑生侯偉作品
終止子
編碼區(qū)上游
編碼區(qū)下游
真核生物轉錄出的RNA，需在細胞核中進行加工
1．關于RNA的結構和功能的敘述，不正確的是（ ）
A．細胞中的RNA分子一般為單鏈
B．RNA比DNA短，能在細胞內(nèi)傳遞遺傳信息
C．RNA是某些原核生物的遺傳物質(zhì)
D．某些RNA能在細胞內(nèi)催化化學反應
2．下列有關人胰島素基因轉錄的敘述，錯誤的是 （ ）
A．需要RNA聚合酶催化
B．產(chǎn)物為RNA
C．以DNA的一條鏈作為模板鏈
D．原料為4種游離的脫氧核苷酸
C
D
　實戰(zhàn)訓練　
3. 如圖中甲、乙表示真核生物遺傳信息傳遞的兩個過程，丙為其中部分
片段的放大示意圖。以下分析正確的是 (　　 )
A.圖中酶1和酶2是同一種酶
B.圖丙中b鏈可能是構成核糖體的成分
C.圖丙是圖甲的部分片段放大
D.圖乙所示過程在高度分化的細胞中不能發(fā)生
B
　實戰(zhàn)訓練　
4．真核細胞內(nèi)某段DNA正在發(fā)生如圖所示的轉錄過程，下列相關敘述，
正確的是（ ）
A．在解旋酶的作用下，DNA雙鏈解開，堿基暴露出來
B．圖示過程所需原料是分別含堿基A、U、C、G的四種核糖核苷酸
C．圖示過程需結合兩個RNA聚合酶，其均是從左向右移動
D．該DNA片段的兩條鏈均可作為模板鏈，圖中形成的RNA的堿基序列
互補
B
　實戰(zhàn)訓練　
　實戰(zhàn)訓練　
5.如圖為真核生物細胞核內(nèi)轉錄過程的示意圖，下列說法正確的是
A.①鏈的堿基A與②鏈的堿基T互補配對
B.②是以4種核糖核苷酸為原料合成的
C.如果③表示酶分子，則它的名稱是DNA聚合酶
D.轉錄完成后，②需要通過兩層生物膜才能與核糖體結合
B
　實戰(zhàn)訓練　
6.下圖表示細胞核中所完成的mRNA的形成過程示意圖，有關敘述正確的是(　　)
A．圖中RNA聚合酶的移動方向是從左向右
B．圖中RNA與a鏈堿基互補
C．圖示RNA—DNA雜交區(qū)域中DNA上的A與RNA上的T配對
D．DNA雙螺旋解開需要解旋酶的參與，同時消耗能量
A
　實戰(zhàn)訓練　
7.對于圖示，說法不正確的有(　　)
①表示DNA復制過程　 ②表示DNA轉錄過程　③圖中共有5種堿基　④圖中共有8種核苷酸　⑤圖中共有5種核苷酸　⑥圖中的A均代表同一種核苷酸
A．①②③　　　 B．②③⑤
C．②③④ D．①⑤⑥
D
　實戰(zhàn)訓練　
8.圖甲和圖乙是在人體某細胞的細胞核中發(fā)生的兩個過程，下列相關判斷不正確的是
A.該細胞可能是造血干細胞，不可能是胰島B細胞
B.與圖甲過程相比，圖乙過程可頻繁發(fā)生
C.圖甲過程形成產(chǎn)物的長度與圖乙形成的大致相同
D.基因1與基因2轉錄的模板鏈可能不在DNA的一條單鏈上
C
　實戰(zhàn)訓練　
9.在遺傳信息的轉錄過程中，保證遺傳信息準確無誤地傳給 mRNA 的關鍵步驟是( )
A. 破壞氫鍵并使 DNA 雙鏈分開
B. 游離核糖核苷酸與母鏈堿基互補配對
C. 配對的游離核苷酸連接成子鏈
D. 子鏈與模板母鏈盤繞成雙螺旋結構
B
　實戰(zhàn)訓練　
10．下圖是真核生物 mRNA 合成過程示意圖，請據(jù)圖判斷下列說法正確的是（ ）
A．①片段正處于解旋狀態(tài)，形成這種狀態(tài)需要 DNA 復制過程中的解旋酶
B．圖中②是以 4 種脫氧核苷酸為原料合成的
C．如果圖中③表示酶分子，則它的名稱是 RNA 聚合酶
D．圖示過程在細胞核中完成，②合成后，④中的模板鏈降解
C
感謝聆聽

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