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(共24张PPT)
4.1 基因指导蛋白质的合成
课时1 转录
第4章 基因的表达
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。 转入的是基因，得到的却是蛋白质！为什么会这样？
基因
蛋白质的合成
控制
基因的表达：
苏云金杆菌的Bt抗虫蛋白
普通棉花
转基因抗虫棉
为什么转基因棉花能抗虫？
为什么转基因棉花能产生抗虫蛋白？
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
思考：基因主要存在哪里？蛋白质在哪里合成的？
信使
皇帝不出宫
DNA
核糖体
地方官员
RNA的结构和功能
核糖核苷酸
C、H、O、N、P
基本单位：
核糖核苷酸
A(腺嘌呤）
U(尿嘧啶)
C(胞嘧啶)
G(鸟嘌呤)
5’
1’
2’
3’
4’
元素组成：
RNA:
脱水缩合
1
RNA的组成：
“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”
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
少数RNA还具有催化作用，有的作为RNA病毒的遗传物质
RNA的结构和功能
蛋白质
rRNA
tRNA
mRNA
2
RNA的种类和功能：
DNA和RNA的比较
种 类 DNA RNA
组 成 成 分 碱基
磷酸 五碳糖
全 称
基本组成单位
空间结构
分布（真核细胞）
特有：T
特有：U
共有： A、G、C
都有磷酸
脱氧核糖
核糖
脱氧核糖核酸
核糖核酸
脱氧核苷酸
核糖核苷酸
多为规则双螺旋结构
多为单链
细胞核（主要）
线粒体、叶绿体
细胞质（主要）
(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的关系中，也遵循“碱基互补配对原则”，但由于RNA中没有T，DNA中没有U，所以U与A配对。
穿过0层膜
RNA适于作DNA的信使的原因 （为什么RNA可以帮DNA送信？）
遗传信息的转录
思考：DNA的遗传信息是怎样传给mRNA的？
转录（transcription）
T
A
T
G
C
A
T
G
A
T
C
G
A
G
C
T
T
A
T
C
A
T
G
A
C
G
A
G
C
T
T
C
A
A
3'
5'
……
……
DNA上的遗传信息
U
A
U
G
C
A
U
G
A
U
C
G
A
G
C
U
U
RNA
5'
1、过程：
游离的核糖核苷酸
U
A
A
A
U
U
C
G
C
A
G
C
G
U
G
C
G
C
T
T
T
G
C
G
T
C
C
3’
5’
5’
3’
5’
3’
（RNA聚合酶催化形成磷酸二酯键）
1. 解旋
RNA聚合酶使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。
2. 配对
新结合的核糖核苷酸连接到正在合成的mRNA分子上。
3. 连接
合成的mRNA从DNA链上释放。而后，DNA双螺旋恢复。
4. 释放
遗传信息的转录
遗传信息的转录
遗传信息的转录
真核生物：
原核生物：拟核、细胞质（质粒）
通过 酶以DNA的 为模板合成 的过程。
2、概念：
3、场所：
细胞核（主要）
叶绿体和线粒体（基质）
4、产物：
mRNA、rRNA、tRNA等
RNA聚合
一条链
RNA
遗传信息的转录
5、条件：
原料：
模板：
能量：
酶：
RNA聚合酶（能解旋+聚合）
DNA的一条链的某片段
4种游离的核糖核苷酸
由ATP提供
6、特点：
边解旋边转录
7、遗传信息的流动方向：
DNA→mRNA
8、意义：
遗传信息从DNA传递到mRNA上，为后续的翻译过程作准备。
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
先后 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
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
1.转录成的RNA的碱基序列与DNA的两条单链的碱基序列各有哪些异同？
RNA
DNA
2.转录与DNA复制有哪些共同之处？这对保证遗传信息的传递有什么意义？
转录与DNA复制都需要模板、都遵循碱基互补配对原则。
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
模板链
非模板链
互补
配对
相同，
T换为U
3、看图回答下列问题：
A
T
C
G
A
G
C
G
A
G
T
C
T
T
C
G
T
C
A
A
T
C
G
A
T
G
A
C
A
T
C
G
G
C
DNA
U
C
G
C
U
A
G
C
mRNA
mRNA
基因1
基因2
a链
b链
部分解旋
不能，转录只能以基因的一条链为模板
不一定相同,到底以DNA哪条链为模板不是固定不变的
遗传信息的转录
不是，转录是以基因为单位进行
（2） 一个基因的两条链都能转录吗？
（3）不同基因的模板链是否相同？
（1）转录过程是对整个DNA分子进行转录吗？
1. 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 (　　 )
B
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
DNA聚合酶
RNA聚合酶
RNA
DNA(模板链）
rRNA
乙
能
2．如图表示某细胞内某生理过程，观察图形，下列说法正确的是 （ ）
A．在真核细胞中该过程仅发生在细胞核内
B．图中的酶是DNA解旋酶，能使DNA双链氢键解开
C．甲链是非模板链
D．图中酶移动的方向是从右向左
D
RNA聚合酶
线粒体、叶绿体
模板链
1、大本p64-p68
作业
启动子
非编码区
非编码区
编码区（基因）
前体mRNA
转录
成熟mRNA
汉水丑生侯伟作品
终止子
编码区上游
编码区下游
真核细胞的基因结构
不编码氨基酸的序列在RNA自身的催化作用下被切除
真核细胞
基因结构
编码区（基因）
非编码区
非编码区
编码区（基因）
非编码区
非编码区
启动子
终止子
RNA聚合酶识别结合位点，启动转录
终止转录
外显子
内含子
原核细胞
基因结构
真核细胞和原核细胞基因转录过程的区别
科学家用洋葱根尖和变形虫进行了实验。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。
实验1
（1）根据实验1可以得出什么结论？
蛋白质的合成依赖于RNA。
RNA酶
蛋白质的合成停止
RNA
提取物
蛋白质的合成恢复
信使物质是RNA的实验证据
1955年戈德斯坦（Goldstein）和普劳特（Plaut）用同位素标记RNA前体，发现放射性同位素都在细胞核内。经过一段时间，发现放射性同位素出现在细胞质中。
实验2
(2)为什么用同位素标记RNA前体，发现放射性同位素都在细胞核内？
(3)实验2变形虫的细胞质为什么会出现有标记的RNA分子？
RNA在细胞核内形成
细胞核中合成的RNA分子可以通过核孔进入细胞质
信使物质是RNA的实验证据
科学家经过实验发现，用噬菌体侵染细菌，在培养基中添加含14C标记的尿嘧啶，培养一段时间后，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。
实验
（1）实验为什么选择14C的尿嘧啶作为标记物？
尿嘧啶是RNA特有的碱基，实验中选择14C-U作为标记物可以标记新合成的RNA。
A
腺嘌呤
G
鸟嘌呤
C
胞嘧啶
U
尿嘧啶
信使物质是RNA的实验证据
科学家经过实验发现，用噬菌体侵染细菌，在培养基中添加含14C标记的尿嘧啶，培养一段时间后，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。
实验
（2）实验中分离出的含14C标记的RNA，能与噬菌体的DNA分子形成杂交分子，
不能与细菌的DNA结合，说明什么问题？
新合成的RNA是以噬菌体的DNA为模板合成的。
~~~~~~~~~ RNA
噬菌体的DNA
杂交分子
信使物质是RNA的实验证据

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