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(共37张PPT)
试管中的绿色荧光蛋白
在紫外线照射下发出绿色荧光
导入:将水母的绿色荧光蛋白基因转入老鼠体内，老鼠在紫外线的照射下发绿色荧光，研究发现小鼠体内产生了绿色荧光蛋白
转入的是基因，得到的却是蛋白质！基因和蛋白质之间存在着怎样的关系？
基因
肤色
眼皮单双
血型
基因
有遗传效应的DNA片段
基因控制生物性状
蛋白质
主要承担者或体现者
指导合成
基因指导蛋白质合成的过程，叫基因的表达。
基因通过指导蛋白质的合成来控制性状。
01
遗传信息的转录
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
第1节 基因指导蛋白质的合成
学习目标
RNA的组成与种类
RNA作为DNA信使的原因
遗传信息的转录、
遗传信息的翻译
中心法则
第1课时
第2课时
第3课时
细胞核
核糖体
细胞质
DNA
(2nm)
核孔0.9nm
一、信使的寻踪记
资料1: 1955年,戈德斯坦和普劳特观察到放射性物质标记的RNA从细胞核转移到细胞质。
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。
实验证据：
RNA充当了DNA的信使
RNA
DNA
蛋白质
实现核质之间频繁的物质交换和信息交流
遗传信息储存在细胞核的DNA中
蛋白质的合成发生在核糖体
充当信使的中间物质---RNA
基因主要通过指导蛋白质的合成来控制性状
转录
翻译
5’
3’
5’
3’
脱氧
核糖
碱基
DNA
AGCT
5’
3’
U
RNA
核糖
碱基
AGCU
DNA
胸腺嘧啶(T)
RNA
尿嘧啶(U)
腺嘌呤(A)
鸟嘌呤(G)
胞嘧啶(C)
脱氧核糖
核糖
磷酸
1.RNA的组成
二、RNA的结构和功能
脱氧核糖核酸
脱氧核糖核苷酸
核糖核酸
核糖核苷酸
五碳糖不同
含氮碱基不完全相同
P65上
①五碳糖不同
①组成RNA的是核糖；组成DNA的是脱氧核糖
核糖(C5H10O5)
脱氧核糖(C5H10O4)
2.RNA——结构（与DNA结构的比较）
二、RNA的结构和功能
②碱基不同
(只存在于DNA)
嘌呤
(只存在于RNA)
(DNA和RNA共有)
② RNA有U无T，DNA中有T无U
嘧啶
2.RNA——结构（与DNA结构的比较）
二、RNA的结构和功能
③核苷酸链
③ RNA一般是单链
③ DNA一般呈双螺旋结构
2.RNA——结构（与DNA结构的比较）
二、RNA的结构和功能
④长度不同
DNA不能通过核孔。
RNA一般是单链，而且④比DNA短，因此能够通过核孔，从细胞核转移到细胞质中。
2.RNA——结构（与DNA结构的比较）
二、RNA的结构和功能
蛋白质
rRNA
tRNA
mRNA
“ 三叶草型”
转运RNA（tRNA）
信使RNA（mRNA）
核糖体RNA（rRNA）
3.RNA的种类和功能
→蛋白质合成的“三剑客”
传递遗传信息
翻译时直接模板
与蛋白质构成核糖体
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
二、RNA的结构和功能
P65下
单链
单链
单链，部分碱基配对形成三叶草型结构
1.组成DNA的脱氧核苷酸有___种，碱基有___种
2.组成RNA的核糖核苷酸有___种，碱基有___种
3.组成核酸的核苷酸有___种，碱基有___种
4
4
4
4
8
5
考考你
4.有三个核酸分子，经分析知共有五种碱基，八种核苷酸，四条多核苷酸链，它们是
Ａ．一个ＤＮＡ分子，两个ＲＮＡ分子。
Ｂ．三个ＤＮＡ分子。
Ｃ．两个ＤＮＡ分子，一个ＲＮＡ分子。
Ｄ．三个ＤＮＡ分子。
5.噬菌体、烟草花叶病毒、烟草体内核苷酸的种类依次是
A.4、4、4 B.4、4、8 C.4、8、8 D.8、8、8
三、遗传信息的转录过程
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、质粒中
1.定义
2.条件
三、遗传信息的转录过程
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
三、遗传信息的转录过程
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；
三、遗传信息的转录过程
RNA聚合酶破坏氢键
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
三、遗传信息的转录过程
碱基互补配对原则
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
三、遗传信息的转录过程
RNA聚合酶形成磷酸二酯键
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
三、遗传信息的转录过程
U
A
A
G
U
C
C
C
T
T
G
G
A
A
A
RNA聚合酶
1 解旋
4 释放
3 连接
2 配对
三、遗传信息的转录过程
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
新结合的核糖核苷酸连接到正在合成的RNA分子上
合成的RNA从DNA链上释放，而后DNA双螺旋恢复
转录方向（子链的5 →3 ）
RNA与模板链是反向的
mRNA、rRNA、tRNA
都是转录的产物
基本单位都相同
都与翻译过程有关
RNA聚合酶破坏氢键
RNA聚合酶形成磷酸二酯键
模板链
特点：
边解旋边转录
P65图
写出以b链（模板链）为模板转录形成的mRNA碱基序列，以及b链对应的a链（非模板链）的碱基序列。
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
比较mRNA和b链，以及mRNA和a链的碱基序列的差异。
思考 讨论
与模板链：碱基互补配对
与非模板链：碱基序列基本相同（T变成U）
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
三、遗传信息的转录过程
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）
DNA
RNA
A
T
C
G
U
A
G
C
遗传信息的转录
Bt 抗虫蛋白基因
普通棉花
产生Bt 抗虫蛋白
成为抗虫棉
苏云金杆菌
基因的表达
P64上
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！
转录补充说明：
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。
一个DNA转录出的mRNA不完全相同
▲以基因为单位，作为模板的只是DNA链中的基因片段；
基因1
基因2
a链
b链
说明：
3.遗传信息的转录（RNA的合成）
3
5
3
5
5
联系细胞分化：
不是所有基因都会转录，转录是有选择的。
细胞分化时基因选择性表达源于基因的选择性转录。
①转录的基本单位是基因，而非整个DNA
②转录得到的mRNA需要经过加工才有活性
真核生物的基因（编码区是不连续的）
RNA聚合酶
的结合位点
原始mRNA
成熟的mRNA
外显子 内含子
P66下
切去内含子转录的
连接外显子转录的
1、转录时DNA链完全解开吗？
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？
3.一个基因的两条链都能转录吗？
4.不同基因的模板链是否相同？
思考·讨论
不是，只解旋基因片段
不一定同时转录
只以一条链为模板
不同基因的模板链可能不同
转录以基因为单位，1个基因只以其中一条链为模板，不同基因的模板链可能不同
5.分裂间期和细胞分裂期可以进行转录吗？
6.高度分化的细胞转录吗？
7.同种生物的不同细胞中，mRNA、tRNA、rRNA的种类相同吗？
思考·讨论
分裂间期可以转录，细胞分裂期的染色体高度螺旋，DNA很难解旋，
转录很难发生
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都可以进行转录，例如：高度分化的细胞（如神经细胞、肌肉细胞），能进行转录和翻译，但不进行DNA的复制。
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、rRNA的种类一般没有差异。
细胞核中转录形成的mRNA通过_______，进入细胞质中，穿过________层膜，________消耗能量。
核孔
0
需要
P65上
P66
1.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
课堂检测
2.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
4. 某信使RNA中有碱基60个，其中G+A为25个，那么转录此RNA的DNA中G+A为( )
A．25　　 B．35　　 C．50　　 D．60
D
3．mRNA上有25％的腺嘌呤，35％的尿嘧啶，转录该mRNA的DNA分子上腺嘌呤占碱基总数（ ）
A．50％ B．25％ C．30％ D．35％
C
5.(2022·河南洛阳高一期中)研究发现，当某些基因转录形成的mRNA分子难与模板链分离时，非模板链、RNA—DNA杂交体共同构成R环结构，R环结构会影响DNA复制、转录和基因的稳定性等。据图回答下列问题：
(1)图中酶A是______________，过程①的原料是____________。
(2)R环结构与正常DNA片段相比，其存在的碱基配对情况的不同之处是_________________。
DNA聚合酶
脱氧核苷酸
存在A与U的配对
(3)研究发现，原核细胞DNA复制速率和转录速率相差很大。当DNA复制和基因转录同向而行时，如果转录形成R环，则DNA复制会被迫停止，这是由于____________________________。
R环阻碍了解旋酶(酶B)的移动
学而时习之

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