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侏罗纪公园电影片段
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第1节 基因指导蛋白质的合成（第一课时）
第四章 基因的表达
问题探讨 （P64）
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。
讨论：
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？
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。
本 节 聚 焦
基因如何指导蛋白质的合成？
中心法则是如何描述遗传信息的传递规律的？
几乎所有生物共用同一套審码子的基本事实，给我们什么启示？
一、RNA的种类及功能
二、遗传信息的转录
目 录
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
对真核生物来说，基因主要存在于哪里？蛋白质合成的场所呢？
基因
主要存在于细胞核中
蛋白质的合成
在细胞质中的核糖体上进行
信使
核孔0.9nm
(2nm)
PART 1
一、RNA的种类及功能
资料1: 1955年，拉斯特用已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先出现在细胞核，后出现在细胞质
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。
说明：蛋白质合成与RNA有关
RNA
DNA
蛋白质
问题:为什么RNA适于作DNA的信使？
RNA充当了DNA的信使
一、RNA的种类及功能
(1)RNA也是由基本单位——核苷酸连接而成，也能储存遗传信息。
(2)RNA一般是单链，而且比DNA短，因此能够通过核孔，从细胞核转移到细胞质中。
(3)在RNA与DNA的关系中，也遵循“碱基互补配对原则”。
碱基 DNA A T G C
互补
配对 RNA
U
A
C
G
一、RNA的种类及功能
问题:为什么RNA适于作DNA的信使？
蛋白质
rRNA
tRNA
mRNA
“三叶草型”
转运RNA（tRNA）
信使RNA（mRNA）
核糖体RNA（rRNA）
蛋白质合成的“三剑客”
传递遗传信息，
蛋白质合成的模板
核糖体的组成成分
识别并转运氨基酸
少数RNA还具有催化作用，有的作为RNA病毒的遗传物质
一、RNA的种类及功能
PART 2
二、遗传信息的转录
合作探究：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？
二、遗传信息的转录
DNA的遗传信息
RNA的遗传信息
转录
过程如何呢
二、遗传信息的转录
二、遗传信息的转录
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
二、遗传信息的转录
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
二、遗传信息的转录
⑴解旋：在ATP的驱动下，RNA聚合酶将DNA双螺旋的两条链解开。
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；
二、遗传信息的转录
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
二、遗传信息的转录
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
特点：
边解旋边转录
二、遗传信息的转录
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
二、遗传信息的转录
U
A
A
G
U
C
C
C
T
T
G
G
A
A
A
RNA聚合酶
1 解旋
RNA聚合酶与编码蛋白质的一段DNA结合，使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聚合酶的作用下开始mRNA的合成。
新结合的核糖核苷酸连接到正在合成的mRNA分子上。（5’端-3’端延伸）
4 释放
3 连接
合成的mRNA从DNA链上释放。而后，DNA双螺旋恢复。
2 配对
二、遗传信息的转录
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）
二、遗传信息的转录
遗传信息的转录过程
转录
DNA复制
完全解旋
只解开有遗传效应的片段
讨论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？
转录与DNA复制都需要模板、都需要ATP提供能量、都遵循碱基互补配对原则等等。其中，碱基互补配对原则能够保证遗传信息传递的准确性。
遗传信息的转录过程
转录
DNA复制
完全解旋
只解开有遗传效应的片段
讨论2.与DNA复制相比，转录所需要的原料和酶各有什么不同？
DNA复制所需要的原料是4种游离的脱氧核苷酸，所需要的酶是解旋酶和DNA聚合酶；转录所需要的原料是4种游离的核糖核苷酸，所需要的酶是RNA聚合酶。
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
遗传信息的转录过程
转录
DNA复制
完全解旋
只解开有遗传效应的片段
转录时，游离的核糖核苷酸与DNA模板链上的碱基互补配对。因此，转录成的RNA的碱基与DNA模板链的碱基是互补配对的关系。该RNA的碱基序列与DNA另一条链（非模板链）的碱
讨论3.转录成的RNA的碱基序列，与DNA两条单链的碱基序列各有哪些异同？
基序列的区别是RNA链上的碱基U，对应在非模板链上的碱基是T。
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
按照碱基配对原则
1.写出以b链为模板转录形成的mRNA碱基序列，
2.写出b链对应的a链的碱基序列。
RNA与 模 板 链：碱基互补配对
RNA与非模板链：碱基序列基本相同（但DNA上的T替换成U)
（1）转录时，DNA链完全解开吗？
不是，只解旋有遗传效应的片段，即基因片段
（2）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？
一个DNA分子中的两个基因，不一定同时进行转录。
遗传信息的转录
【讨论1】
转录不是转录整个DNA，是转录其中要表达的基因
（3）一个基因的两条链都能转录吗？
只以一条链为模板
（4）不同基因的模版链是否相同？
不同基因模板链不同
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
遗传信息的转录
【讨论1】
（5）分裂间期和分裂期可以进行转录吗？
分裂期的染色体高度螺旋，DNA很难解旋，转录很难发生。
（6）高度分化的细胞可以转录吗？
可以
不是所有的细胞都能进行DNA的复制，但是几乎所有的细胞可以进行转录，例如高度分化的细胞，会进行转录和翻译，但是不会进行DNA的复制。若细胞处于分裂期，转录难以进行。
遗传信息的转录
【讨论1】
同种生物的不同细胞中，由于基因的选择性表达，mRNA的种类和数量一般是不相同的，但tRNA和rRNA的种类一般没有差异。
（7）同种生物的不同细胞中，mRNA、tRNA和rRNA的种类相同吗？
细胞核中转录形成的RNA通过______进入细胞质中，穿过___层膜，_______消耗能量
核孔
0
需要
遗传信息的转录
【讨论1】
转录
mRNA
翻译
肽链
原核细胞的基因结构
启动子
1
2
3
4
5
非编码区
非编码区
编码区
汉水丑生侯伟作品
终止子
编码区上游
编码区下游
基因A
基因B
DNA中存在非基因片段，基因中存在非编码区段，只有编码区才会进行转录。
启动子
1
2
3
4
5
非编码区
非编码区
编码区
转录
前体mRNA
加工
成熟mRNA
翻译
肽链
真核细胞的基因结构
汉水丑生侯伟作品
终止子
编码区上游
编码区下游
真核生物转录出的RNA，需在细胞核中进行加工
1．关于RNA的结构和功能的叙述，不正确的是（ ）
A．细胞中的RNA分子一般为单链
B．RNA比DNA短，能在细胞内传递遗传信息
C．RNA是某些原核生物的遗传物质
D．某些RNA能在细胞内催化化学反应
2．下列有关人胰岛素基因转录的叙述，错误的是 （ ）
A．需要RNA聚合酶催化
B．产物为RNA
C．以DNA的一条链作为模板链
D．原料为4种游离的脱氧核苷酸
C
D
　实战训练　
3. 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。以下分析正确的是 (　　 )
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能发生
B
　实战训练　
4．真核细胞内某段DNA正在发生如图所示的转录过程，下列相关叙述，
正确的是（ ）
A．在解旋酶的作用下，DNA双链解开，碱基暴露出来
B．图示过程所需原料是分别含碱基A、U、C、G的四种核糖核苷酸
C．图示过程需结合两个RNA聚合酶，其均是从左向右移动
D．该DNA片段的两条链均可作为模板链，图中形成的RNA的碱基序列
互补
B
　实战训练　
　实战训练　
5.如图为真核生物细胞核内转录过程的示意图，下列说法正确的是
A.①链的碱基A与②链的碱基T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DNA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
B
　实战训练　
6.下图表示细胞核中所完成的mRNA的形成过程示意图，有关叙述正确的是(　　)
A．图中RNA聚合酶的移动方向是从左向右
B．图中RNA与a链碱基互补
C．图示RNA—DNA杂交区域中DNA上的A与RNA上的T配对
D．DNA双螺旋解开需要解旋酶的参与，同时消耗能量
A
　实战训练　
7.对于图示，说法不正确的有(　　)
①表示DNA复制过程　 ②表示DNA转录过程　③图中共有5种碱基　④图中共有8种核苷酸　⑤图中共有5种核苷酸　⑥图中的A均代表同一种核苷酸
A．①②③　　　 B．②③⑤
C．②③④ D．①⑤⑥
D
　实战训练　
8.图甲和图乙是在人体某细胞的细胞核中发生的两个过程，下列相关判断不正确的是
A.该细胞可能是造血干细胞，不可能是胰岛B细胞
B.与图甲过程相比，图乙过程可频繁发生
C.图甲过程形成产物的长度与图乙形成的大致相同
D.基因1与基因2转录的模板链可能不在DNA的一条单链上
C
　实战训练　
9.在遗传信息的转录过程中，保证遗传信息准确无误地传给 mRNA 的关键步骤是( )
A. 破坏氢键并使 DNA 双链分开
B. 游离核糖核苷酸与母链碱基互补配对
C. 配对的游离核苷酸连接成子链
D. 子链与模板母链盘绕成双螺旋结构
B
　实战训练　
10．下图是真核生物 mRNA 合成过程示意图，请据图判断下列说法正确的是（ ）
A．①片段正处于解旋状态，形成这种状态需要 DNA 复制过程中的解旋酶
B．图中②是以 4 种脱氧核苷酸为原料合成的
C．如果图中③表示酶分子，则它的名称是 RNA 聚合酶
D．图示过程在细胞核中完成，②合成后，④中的模板链降解
C
感谢聆听

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