資源簡介

(共23張PPT)
情境導入
我國科學家用時五年，成功研制出轉基因抗蟲
棉，他們將蘇云金桿菌抗蟲蛋白基因 (Bt 抗蟲蛋白 基因)轉入普通棉花，培育出的棉花植株會產生Bt 抗蟲蛋白，并且具備抗蟲的性狀。
Bt抗蟲 控制合成 Bt抗 蟲 表現性狀
蛋白基因 蛋白 抗蟲
o 基因可以控制蛋白質的合成，這個過程就是基因的表達。
轉基因棉花
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基因指導蛋白質的合成
GGCGGGCT
CCGCCCGAAAAAAAA
GGCGGGCUUUUUUUU 3'
transcripi
tRNA
5'
5'
基因
RNA
信使物質
蛋白質的合成
做出假說：存在某種物質作為中間信
使，將DNA 的遺傳信息從細胞核攜帶 出至核糖體
克里克假設： RNA是DNA與蛋白質之
間的信使
提出問題：細胞核中的DNA如何指導
細胞質中的蛋白質合成呢
1955年，布拉奇特(Brachet) 用洋蔥根尖進行了實驗：
發現若加入RNA 酶降解細胞中的RNA , 則蛋白質的合成就停止；
若再加入從酵母中提取的RNA , 則又可以重新合成一些蛋白質。
從上述科學史料中，你可以得出什么猜想
RNA 與蛋白質的合成有關。
》》如何驗證RNA 是DNA 與蛋白質之間的信使
●實驗1●
1955年，戈德斯坦和普勞特用已標記尿嘧啶
核糖核苷酸的培養液來培養變形蟲細胞，檢測發 現該標記先出現在細胞核，隨后出現在細胞質。
上述科學史料，又能說明什么
RNA 在細胞的細胞核_中合成；
RNA可從細胞核 轉移到細 胞 質。
》》如何驗證 是 與蛋白質之間的信使
●實驗2●
RNA DNA
1961年，霍爾和施皮格爾曼建立DNA-RNA
分子雜交法。 T2 噬菌體侵染大腸桿菌后，開始 合成RNA。 將新合成的RNA 分離出來，分別與 T2噬菌體和大腸桿菌的DNA 進行分子雜交，發 現新合成的RNA只能與T2噬菌體的DNA分子形 成雜交鏈，而不能與大腸桿菌的DNA雜交。
據此可得出，新合成的RNA 是以誰為模板的
新合成的RNA以噬菌體的DNA為模板。
噬菌體DNA 與 噬菌體RNA 結合 大腸桿菌DNA
與噬菌體RNA
無法結合
得出結論： RNA 是DNA 與蛋白質之間的信使。
》》如何驗證RNA 是DNA 與蛋白質之間的信使
●實驗3 ·
噬菌體RNA
回憶必修1所學的知識，思考與討論：
結合RNA與DNA 在結構上的相同點與不同點， 歸納 “RNA 適于作DNA 信使的依據”有哪些
結構與功能相適應
》》為什么RNA適于作DNA的信使
》》為什么RNA適于作DNA的信使
元素組成： C 、H 、0 、N 、P
2
基本單位：(4種)核糖核苷酸
聚合
RNA(核糖核酸)
磷酸
核糖
脫氧核糖
G
核糖
OH
比較項目 DNA
RNA
分布 主要是細胞核
主要是細胞質
基本單位 脫氧核苷酸
核糖核苷酸
化學組成 磷酸 一分子磷酸
一分子磷酸
五碳糖 脫氧核糖
核糖
堿基 A、 T 、G、C
A、 U、 G、C
結構 雙螺旋結構
一般為單鏈
》》為什么RNA適于作DNA的信使
①RNA 的分子結構與DNA 很相似，
也是由基本單位——核苷酸連接而成， 也能儲存遺傳信息。
②RNA一般是單 鏈 ，而 且比DNA短，
因此能夠通過核孔轉移到細胞質中。 ③RNA 與DNA 的關系中，也遵循“堿 基互補配對原則”。
》》為什么RNA適于作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
開 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 細胞核中的DNA如何指導細胞質中的蛋白質合成呢
關鍵問題1:證明RNA 是DNA 與蛋白質之間的信使
關鍵問題2:歸納RNA適于做DNA信使的依據
2 DNA儲存的遺傳信息如何傳遞給RNA呢
DNA 轉錄 → RNA
》>核心問題
回憶：DNA 復制的條件有哪些 模板、原料、能量、酶等
推測：轉錄是否也需要這些條件
任務1:閱讀教材P65最后一段文字，找出轉錄需要的條件，完成下表：
項目
轉錄
模板
DNA的1條鏈
原料
4種游離的核糖核苷酸
能量
由ATP提供
酶
RNA聚合酶
轉錄的定義
RNA 是 在細 胞 核中，通過
RNA 聚合酶以DNA 的一條鏈 為模板合成的，這一過程叫 做 轉 錄。
》》 遺傳信息的轉錄
主要場所
結合教材P65圖4-4的具體步
驟，進行小組討論，完成：
①嘗試口述轉錄動態過程并 思考轉錄的原則，轉錄的 方 向 及 特 點 ；
②派2名小組代表上臺利用 教具模擬轉錄的動態過程。
【1名負責解說，1名負責操作】
T
國
轉錄的方向
RNA 聚合酶
游離的核
糖核苷酸
第 4 步 合 成 的mRNA 從DNA 鏈上釋放。而 后 ，DNA 雙螺旋恢復
5'
3'
DNA
5mRNA
第2步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
第3步新結合的核 糖核苷酸連接到正 在合成的mRNA 分 子上
轉錄的過程
》》遺傳信息的轉錄
3'
A
5
第1步 DNA雙 鏈解開，堿基暴 露出來
'
原則：堿基互補配對
A-U、T-A 、G-C 、C-G 轉錄的方向
子鏈的5’ →3’
特點
邊解旋邊轉錄
第 4 步 合 成 的mRNA 從DNA 鏈上釋放。而 后 ，DNA 雙螺旋恢復
5'
3'
DNA
75mRNA
第1步 DNA雙 鏈解開，堿基暴 露出來
3'
d
A
A
5
轉錄的方向
RNA 聚合酶
游離的核
糖核苷酸
第2步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
第3步新結合的核 糖核苷酸連接到正 在合成的mRNA 分 子上
轉錄的過程
》》遺傳信息的轉錄
T
3'
G A A G d A A
轉錄的方向
RNA 聚合酶 A
游離的核
糖核苷酸
第1步 DNA雙 鏈解開，堿基暴 露出來
0 1 解 旋
3'
π T
A
5'
第2步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
02配對
第 4 步 合 成 的mRNA 從DNA 鏈上釋放。而 后 ，DNA 雙螺旋恢復
04釋放
第3步新結合的核 糖核苷酸連接到正 在合成的mRNA 分 子上 0 3 連 接
》》遺傳信息的轉錄
A 5'
T
3'
-mRNA
DNA
75'
A
種類 功能
示意圖
mRNA 作為DNA的信使，是蛋白質合成的模板
rRNA 核糖體的組成成分 tRNA 轉運氨基酸，識別密碼子
轉錄的產物
》》遺傳信息的轉錄
mRNA
rRNA
tRNA
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
都需要模板、原料、能量、酶，都遵循堿基互補配對原則；
其中，堿基互補配對原則保證了遺傳信息的準確轉錄。
》》轉錄及與DNA 復制的比較
以母鏈為模板進
行堿基互補配對
一 解 旋 DNA 聚 合 酶
▲ 圖 3 - 1 0 DNA 復 制 的 示 意 圖
解 旋 酶
s
回顧： DNA復制的條件
轉錄的條件
模板： DNA的兩條鏈
DNA的一條鏈
酶 ： 解旋酶、DNA聚合酶
RNA聚合酶
原料： 4種游離的脫氧核苷酸
4種游離的核糖核苷酸
能量： 由ATP提供
由ATP提供
2.與DNA復制相比，轉錄所需要的原料和酶各有什么不同
》》轉錄及與DNA 復制的比較
3.轉錄時，DNA的一條鏈作為轉錄的模板鏈，與其互補的另一條鏈稱為編碼鏈。
下圖表示了一個DNA 分子的片段：
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。
轉錄不是轉錄整個DNA, 是轉錄其 中要表達的基因。
3'一
5'一
基因A 基因C
5'-TACGCTCCGTACCC-3’
3'-ATGCGAGGCATGGG-5'
編碼鏈(非模板鏈)
模板鏈
》》轉錄及與DNA 復制的比較
非模板鏈 模板鏈
-5'
3'
基因B
①寫出該片段轉錄出的mRNA 中的堿基排列順序。
5'-UACGCUCCGUACCC-3'
②轉錄出的mRNA 堿基序列與DN A 模板鏈的堿基序列有哪些異同 轉錄出的mRNA的堿基與DNA模板鏈的堿基是互補配對的關系。
③轉錄出的mRNA堿基序列與DNA非模板鏈的堿基序列有哪些異同
兩者的序列基本相同，區別是RNA鏈上的堿基U, 對應在非模板鏈上的堿基是T
O
3.轉錄時，DNA 的一條鏈作為轉錄的模板鏈，與其互補的另一條鏈稱為非模板鏈
。下圖表示了一個DNA 分子的片段：
5'-TACGCTCCGTACCC-3’
3'-ATGCGAGGCATGGG-5’
》》轉錄及與DNA 復制的比較
非模板鏈
模板鏈
項 目 DNA復制
轉錄
時間 細胞分裂前的間期
生長發育過程
場所 主要在細胞核或擬核，少部分在線粒體、葉綠體、質粒 解旋 完全解旋
只解有遺傳效應的片段(基因)
模板 DNA的兩條鏈均為模板
DNA的一條鏈上某片段
原料 四種脫氧核苷酸
四種核糖核苷酸
酶 解旋酶、DNA聚合酶等
RNA聚合酶等
配對方式 A—T、T—A、C—G、G—C
A—U、C—G、T—A、G—C
特點 半保留復制，邊解旋邊復制
邊解旋邊轉錄
方向 新鏈從5'-端→3'-端延伸
新鏈從5'-端→3'-端延伸
產物 2個子代DNA分子
mRNA、tRNA、rRNA
意義 使遺傳信息從親代傳遞給子代，從而保持 了遺傳信息的連續性
遺傳信息從DNA傳遞到RNA(mRNA)上，為 翻譯做準備
核心歸納
DNA復制和轉錄的比較
基本單位：核糖核苷酸
→RNA 結構： 一般是單鏈
種類：3種
產 物 ： 原 則 ： 特 點 ：
堿基互補 邊解旋
配對原則 邊轉錄
主要 模板： 原 料 ：
場所： DNA 分子4種核糖 細胞核的 一條鏈 核苷酸
核酸
轉錄
網絡構建
DNA—
資料3:1961年，霍爾和施皮格爾曼建
立DNA-RNA分子雜交法。 T2噬菌體侵染 大腸桿菌后，開始合成RNA。將新合成 的RNA分離出來，分別與T2噬菌體和大 腸桿菌的DNA進行分子雜交，發現新合 成的RNA只能與T2噬菌體的DNA分子形成 雜交鏈，而不能與大腸桿菌的DNA雜交。
新合成的RNA以噬菌體的DNA
的一條鏈為模板合成。
資料2:1955年，戈德斯坦
和普勞特用已標記尿嘧啶 核糖核苷酸的培養液來培 養 變形蟲細胞，檢測發現 該標記先出現在細胞核，
隨后出現在細胞質。
RNA在細胞的細胞核中合成；
RNA可從細胞核轉移到細胞質。
資料1:1955年，布拉奇特
(Brachet) 用洋蔥根尖進 行了實驗：發現若加入RNA 酶降解細胞中的RNA, 則蛋 白質的合成就停止；若再加 入從酵母中提取的RNA, 則 又可以重新合成一些蛋白質。
RNA與蛋白質的合成有關。
得出結論：RNA是DNA與蛋白質之間的信使。

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