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第四章 基因的表达
第一节 基因指导蛋白质的合成（第1课时）
人教版高中生物学必修 2《遗传与进化》
1、生物的性状是由什么决定？
复习导入
基因
2、基因的位置哪里？
3、基因的本质是什么？
基因在染色体上
基因是具有遗传效应的DNA片段
4、基因是如何发挥作用的？
复习导入
一起来探究吧！
基因 蛋白质
性状
决定
体现
？
一、探究：基因和蛋白质的关系是怎样？
资料1：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。
基因指导蛋白质的合成，这个过程就是基因的表达
二、讨论：基因如何指导蛋白质的合成？
讨论：细胞核中的基因如何指导细胞质中蛋白质的合成？提出你的设想,并分析合理性。
基因在细胞核中
蛋白质在细胞质中的核糖体上合成
核糖体
蛋白质
信使
假设1：DNA出细胞核指导蛋白质的合成。
细胞核控制细胞的遗传和代谢，DNA是遗传物质，不能通过核孔出入。
假设2：核糖体进入细胞核合成蛋白质。
细胞核的核孔通道直径为9nm，核糖体为圆形颗粒状，直径约为23nm。
假设3：DNA和蛋白质之间有一种中间物质充当信使。
二、讨论：基因如何指导蛋白质的合成？
资料1： 1955年，戈德斯坦和普劳特用放射性同位素标记的尿嘧啶培养液培养变形虫，检测到放射性物质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。
三、分析：在DNA和蛋白质之间，充当信使的是？
结论1：RNA可以从细胞核转移到细胞质。
结论2：蛋白质的合成依赖于RNA。
三、分析：在DNA和蛋白质之间，充当信使的是？
资料3：1961年，布伦纳、雅各布、梅瑟生，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，裂解细菌分离出RNA与核糖体，分离的RNA含有14C标记，把得到的RNA分子分别与细菌的DNA和噬菌体的DNA杂交，发现RNA可与噬菌体的DNA形成DNA-RNA双链杂交分子，不能与细菌的DNA结合。
思考以下问题：
（1）为什么选择14C的尿嘧啶作为标记物？
（2）细菌中新合成的含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？
结论3：新合成的RNA是以噬菌体的DNA为模板合成的
综合以上实验，我们可以得出：
在DNA和蛋白质之间，充当信使的物质是RNA！
RNA
三、分析：在DNA和蛋白质之间，充当信使的是？
四、归纳：为何RNA适于作DNA的信使？
根据所学知识，结合图片，思考：
1、RNA分子与DNA分子的结构有哪些相似，便于分子之间传递信息？
2、RNA分子与DNA分子的结构有哪些不同，有利于RNA通过核孔向外传递信息？
核糖体
DNA
蛋白质
RNA
(1)RNA也是由基本单位——核糖核苷酸组成，含氮碱基有A、G、C、U，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)RNA与DNA的关系中，也遵循“碱基互补配对原则”；因此以mRNA为媒介可将遗传信息传递到细胞质中。
RNA适于作DNA的信使的原因
RNA的种类及功能
传递遗传信息
转运氨基酸
核糖体的组成成分
少数RNA还具有催化作用，有的作为少量病毒的遗传物质
五、学习交流：DNA的遗传信息如何传递给mRNA？
结合教材65页的文字和图4-4，自主学习，并分小组交流，回答下列问题：
1.什么是转录？时期是？场所是？条件有？结果是？
2.转录的过程如何实现？
3.遗传信息的准确传递如何保证？
遗传信息的转录--过程
RNA聚合酶将DNA双链解开，碱基暴露出来
第一步
游离的核糖核苷酸与DNA模板链上的碱基互补配对
第二步
在RNA聚合酶的作用下，新结合的核糖核苷酸连接到正在合成的RNA分子上
第三步
合成的RNA从DNA链上释放，而后DNA双螺旋恢复
第四步
3
3
5
5
5
遗传信息的转录--动画
遗传信息的转录--视频
转录的场所：
转录的原料：
转录的条件：：
转录时碱基配对：
转录的产物：
G－C、C－G、T－A、A－U
主要在细胞核。
四种游离核糖核苷酸。
RNA
模板（DNA分子的一条链）、原料、能量、酶
转录示意图
基因的转录过程小结
转录的时期：
个体发育的任何时期
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？
2.与DNA复制相比，转录所需的原料和酶有什么不同？
3.转录的RNA的碱基序列，与DNA的两条单链的碱基序列各有哪些异同
归纳对比DNA复制和转录的异同
DNA复制 转录
发生时期
发生场所
模板
原料
是否需要能量
酶
产物
碱基配对方式
特点
细胞分裂前的间期
个体发育的任何时期
主要在细胞核中 ，线粒体、叶绿体中也会发生
（原核生物主要在拟核中）
DNA的两条链
DNA的一条链
脱氧核苷酸
核糖核苷酸
需要ATP供能
解旋酶、DNA聚合酶
RNA聚合酶
合成DNA
合成RNA
A-T T-A C-G G-C
A-U T-A C-G G-C
边解旋边复制
边解旋边转录
归纳对比DNA复制和转录的异同
课堂小结
DNA
蛋白质合成
生物性状
（媒介）
RNA
转录
？
指导
控制
RNA的结构、种类、功能；RNA适合作信使的实验证据分析和原因归纳。
概念；时期；场所；过程；条件（模板、原料、能量、酶）；碱基配对方式；特点；结果；与DNA复制的异同，
当堂反馈
1.下图是某种Bt蛋白基因编码链4到62号碱基序列，请写出该片段转录的mRNA的碱基序列。
当堂反馈
2.下列关于真核细胞中转录的叙述，正确的是（　　）
A. 细胞中的RNA合成过程不会在细胞核外发生
B. 转录时RNA聚合酶的结合位点在RNA上
C. tRNA、rRNA和mRNA都从DNA转录而来
D. 一个基因转录时两条DNA链可同时作为模板
C
3.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
当堂反馈
拓展思考
1.转录时，DNA双链完全解开，传递所有的遗传信息吗？
2.一个DNA分子中有多个基因，当某个基因转录时，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作转录的模板吗？
4.一个DNA上的不同基因的模版链是否相同？
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
▲转录以基因为单位，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
拓展思考
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