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第4章 基因的表达
第1节 基因指导蛋白质的合成
基因
在染色体上呈线性排列
有遗传效应的DNA片段
蛋白质是生命活动的____者
性状的形成离不开________(特别是酶)的作用
控制生物体的性状
基因_________蛋白质_______来_____性状！
承担
蛋白质
通过指导
的合成
控制
总结：
基因的表达
问题探讨
讨论：
1.利用已灭绝生物的DNA，真的能够使它们复活吗？
2.为什么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？
温故
1.基因能够指导蛋白质的合成，真核生物的基因指的是具有遗传效应的DNA，那么DNA主要分布在哪里呢？
2.细胞核哪个结构是大分子物质进出细胞的通道？
3.DNA能否出细胞核？
细胞核
核孔
核孔具有选择透过性，DNA不能出细胞核
4.蛋白质合成的场所是什么？
核糖体
知新
基因指导蛋白质的合成需要信使，将基因中所含信息传递到细胞质中。
一 基因指导蛋白质合成的信使
转录
翻译
DNA（基因）
RNA
蛋白质
思考问题：RNA是什么物质？为什么RNA适于作DNA的信使呢？
名称
基本单位
化学 组成 五碳糖
含氮碱基
无机酸 结构 (双螺旋/单链)
细胞中分布
功能
脱氧核糖核酸(DNA)
核糖核酸(RNA)
脱氧核苷酸(4种)
核糖核苷酸(4种)
脱氧核糖
核糖
T(胸腺嘧啶)
U(尿嘧啶)
A(腺嘌呤)G(鸟嘌呤)C(胞嘧啶)
磷酸
双螺旋结构
单链结构
主要在细胞核中
主要在细胞质中
携带遗传信息
一 基因指导蛋白质合成的信使
思考问题：RNA是什么物质？为什么RNA适于作DNA的信使呢？
一 基因指导蛋白质合成的信使
转录
翻译
DNA（基因）
RNA
蛋白质
思考问题：RNA是什么物质？为什么RNA适于作DNA的信使呢？
5’
3’
5’
3’
5’
3’
U
③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，所以当RNA与DNA有关系时，U与A配对。
①由核糖核苷酸组成，能储存遗传信息。
②一般是单链，而且比DNA短，因此能够通过核孔，从细胞核转移到细胞质中。
二 RNA的种类及功能
mRNA——信使RNA
携带遗传信息，蛋白质合成的模板
tRNA——转运RNA
rRNA——核糖体RNA
识别密码子并运载氨基酸
核糖体的组成成分
核糖体RNA(rRNA）
单链
核糖体组成部分
DNA的信使
以上RNA均由DNA转录获得
三 DNA的转录（以获得mRNA为例）
基因A
基因B
基因C
含有3个基因的DNA片段的模式图
非基因片段
非基因片段
非基因片段
非基因片段
思考：DNA转录是对完整的DNA分子进行转录吗？
否；仅对要表达基因进行转录
启动子：激活RNA聚合酶，启动转录
基因
启动子
RNA聚合酶
三 DNA的转录（以获得mRNA为例）
T
C
A
T
G
T
T
T
A
A
G
T
A
C
A
A
A
T
DNA（基因）的平面结构图
解旋：RNA聚合酶
3’
5’
3’
5’
三 DNA的转录（以获得mRNA为例）
以DNA的一条链为模板合成mRNA
DNA
游离的核糖核苷酸
A
G
T
A
C
A
A
A
T
U
U
G
G
A
C
U
G
C
U
G
A
A
G
T
A
C
A
A
A
T
A
G
C
G
A
C
G
G
U
U
U
DNA与RNA碱基互补配对：
A —— U；
T —— A；
C —— G；
G —— C。
三 DNA的转录（以获得mRNA为例）
A
G
T
A
C
A
A
A
T
A
G
C
G
A
C
G
G
U
U
U
U
组成 RNA 的核糖核苷酸一个个连接起来
RNA
聚合酶
三 DNA的转录（以获得mRNA为例）
A
G
T
A
C
A
A
A
T
G
C
G
A
C
G
G
U
U
U
U
A
三 DNA的转录（以获得mRNA为例）
A
G
T
A
C
A
A
A
T
G
C
G
A
C
G
U
U
G
U
U
A
三 DNA的转录（以获得mRNA为例）
A
G
T
A
C
A
A
A
T
G
C
G
A
C
G
U
G
U
U
A
U
三 DNA的转录（以获得mRNA为例）
A
G
T
A
C
A
A
A
T
G
C
G
A
C
G
G
U
U
A
U
U
三 DNA的转录（以获得mRNA为例）
A
G
T
A
C
A
A
A
T
G
C
G
A
C
G
G
U
U
A
U
U
A
三 DNA的转录（以获得mRNA为例）
A
G
T
A
C
A
A
A
T
G
C
G
C
G
G
U
U
A
U
U
A
U
三 DNA的转录（以获得mRNA为例）
A
G
T
A
C
A
A
A
T
G
G
C
G
G
U
U
A
U
U
A
U
C
三 DNA的转录（以获得mRNA为例）
A
G
T
A
C
A
A
A
T
G
G
C
G
G
U
U
A
U
U
A
U
C
形成的mRNA链，DNA上的遗传信息就传递到mRNA上
三 DNA的转录（以获得mRNA为例）
DNA
RNA
聚合酶
mRNA
1、解旋：DNA双链解开，暴露 。
碱基
3、合成
酶： ；
结果：形成一个 。
2、配对
原则： ；
模板： ；
原料： ；
4、释放
合成的mRNA从 上释放
DNA双链恢复成 结构
解开DNA双链中的一条链
游离的核糖核苷酸
碱基互补配对原则
RNA聚合酶
mRNA
DNA
双螺旋
遗传信息的转录过程
RNA聚合酶：启动转录，并把单个的核糖核苷酸连接在正在合成的mRNA片段上，同时具有解旋功能
三 DNA的转录（以获得mRNA为例）
1.概念：
2.时间：
3.场所：
4.条件：
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，这一过程叫作转录
个体生长发育的整个过程
细胞核（主要场所）
模板：
原料：
能量：
酶：
提醒：每次转录的只是DNA分子特定的基因片段（并非整个DNA）。
DNA的一条链
4种游离的核糖核苷酸
ATP
RNA聚合酶
（*打开氢键、形成磷酸二酯键）
三 DNA的转录（以获得mRNA为例）
碱基互补配对
A－U、T－A、G－C、C－G
5.原则：
6.产物：
7.特点：
RNA（三种RNA）
边解旋边转录
8.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。
9.转录的意义：
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
三 DNA的转录（以获得mRNA为例）
2.与DNA复制相比，转录所需要的原料和酶各有什么不同？
DNA复制过程需要解旋酶和DNA聚合酶，以4种游离的脱氧核苷酸为原料；转录则需要RNA聚合酶，以4种游离的核糖核苷酸为原料。
1.转录与DNA复制有那么共同之处？这对保证遗传信息的准确转录有什么意义？
转录与复制都需要模板、都遵循碱基互补配对原则。保证遗传信息传递的准确性。
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？
RNA的碱基与DNA模板链的碱基是互补配对的关系，与非模板链的碱基序列的区别在于RNA链上碱基U的位置，对应非模板链上的碱基T。
P66思考 讨论
当堂训练
大本P70T1.遗传信息表达的过程中，mRNA上的3个碱基是 5’-UAC-3’,则DNA模板链上对应的3个碱基是( )
A.5’-GTA-3’ B.5’-CAT-3’
C.5’-CUT-3’ D.5’-GUA-3’
A
P71典例剖析：下图是真核生物 mRNA 合成过程示
意图。据图分析，下列说法正确的是（ ）
A.R表示的节段①正处于解旋状态,形成这种状态需要解旋酶
B.图中②是以4种脱氧核昔酸为原料合成的
C.如果图中③表示酶，则它的名称是RNA聚合酶
D.图中②合成后,在细胞核中与核糖体结合并控制蛋白质的合成
C
当堂训练
大本P71学以致用：下图表示在人体细胞核中进行的某一生理过程。据图分析，下列说法正确的是（ ）
A.该过程共涉及 5 种核苷酸
B.在不同组织细胞中,该过程的产物相同
C该过程需要脱氧核苷酸作原料和DNA作模板
D.该过程涉及碱基互补配对和 ATP的消耗
遗传信息的翻译
D
大本P75T3.下列关于真核生物的转录过程的叙述，正确的是（ ）
A转录以DNA的2条链为模板
B.转录可发生在细胞核和细胞质中
C.转录需要 DNA 聚合酶参与
D.转录的产物与 DNA的长度相等
大本P74T2.下列关于下图的叙述,错误的是（ ）
A表示DNA复制过程 B表示转录过程
C.共有5种碱基 D.共有8种核苷酸
当堂训练
A
B
延伸拓展
原核生物的基因结构：
非编码区
非编码区
编码区
与RNA聚合酶结合位点
启动子
终止子
编码区
非编码区
非编码区
与RNA聚合酶
结合位点
启动子
终止子
真核生物的基因结构：
内含子
外显子
真核生物转录得到的mRNA一般需经过剪切才可作为合成蛋白质的模板
关于模板链：
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
▲ DNA两条链中只有一条链是转录的模板链，到底哪条链是模板链不是固定不变的。
▲ 作为模板的只是DNA链中的某个片段——基因；
基因1
基因2
▲ 基因的两条链中，一条是模板链也叫转录链，另一条是非模板链也叫非转录链。
a链
b链
说明：
延伸拓展
延伸拓展
思考：DNA转录时会将上面所有的基因进行转录吗？
E
D
C
A
B
E
D
C
A
B
E
D
B
A
C
E
D
C
A
B
基因
呼吸酶基因、ATP水解酶基因…
血红蛋白基因
肌蛋白基因
神经递质基因
奢侈基因
管家基因
基因的选择性表达

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