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4.1 基因指导蛋白质的合成
新教材 人教版 必修二
基因的表达 P63
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？
原来，基因可以控制蛋白质的合成，这个过程就是基因的表达。
______指导蛋白质的合成
基因是有_________的_____片段； DNA 主要存在于________中，而蛋白质的合成是在_______中进行的。
细胞核中的DNA如何指导细胞质中的蛋白质的合成？
基因
遗传效应
DNA
细胞核
细胞质
（核糖体）
遗传信息的转录
种 类 DNA RNA
组 成 部 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）
一.RNA
3.RNA与DNA在化学组成上的主要区别：
科学家常用同位素分别标记胸腺嘧啶脱氧核苷酸和尿嘧啶核糖核苷酸来研究DNA、RNA的动态变化；
种类 mRNA tRNA rRNA
名称 信使RNA 转运RNA 核糖体RNA
功 能
结 构
示 意 图
共同点 传递遗传信息；
蛋白质合成的模板
识别并转运特定氨基酸
组成核糖体
单链
单链，部分碱基配对形成三叶草型结构
单链
①都是转录的产物；②基本单位相同；③都与翻译过程有关。
少数RNA还具有催化作用，有的作为RNA病毒的遗传物质
RNA的种类、结构及功能
同时催化肽键的形成
（局部双链）
单链
转运氨基酸
转运RNA(tRNA）
核糖体RNA(rRNA）
单链
核糖体组成部分
传递遗传信息
单链
信使RNA(mRNA）
①作为某些病毒的遗传物质
②某些RNA具有催化作用（酶）
④识别并转运氨基酸（tRNA）
③作为合成蛋白质的模板（mRNA）
⑤核糖体的组成成分（rRNA）
结合学过的内容,归纳RNA的作用有哪些
一.RNA
(1)它也是由基本单位——核苷酸连接而成，由核糖、磷酸、碱基( C、G、A、U )共同组成核苷酸，它也能储存遗传信息。
(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。
一.RNA
5.RNA适于作DNA的信使的原因
转录的过程
第一步
A
G
C
U
G
A
C
G
G
U
U
U
游离的核糖核苷酸
解开的DNA的一条链
A
G
T
A
C
A
A
A
T
教师解读
A
G
T
A
C
A
A
A
T
A
G
C
U
G
A
C
G
G
U
U
U
RNA 聚合酶
A
G
T
A
C
A
A
A
T
A
G
C
G
A
C
G
G
U
U
U
U
第二步
教师解读
A
G
T
A
C
A
A
A
T
A
G
C
G
A
C
G
G
U
U
U
U
形成磷酸二酯键
第三步
教师解读
A
G
T
A
C
A
A
A
T
G
C
G
A
C
G
G
U
U
U
U
A
A
G
T
A
C
A
A
A
T
G
C
G
A
C
G
U
U
G
U
U
A
A
G
T
A
C
A
A
A
T
G
C
G
A
C
G
U
G
U
U
A
U
A
G
T
A
C
A
A
A
T
G
C
G
A
C
G
G
U
U
A
U
U
A
G
T
A
C
A
A
A
T
G
C
G
A
C
G
G
U
U
A
U
U
A
A
G
T
A
C
A
A
A
T
G
C
G
C
G
G
U
U
A
U
U
A
U
A
G
T
A
C
A
A
A
T
G
G
C
G
G
U
U
A
U
U
A
U
C
A
G
T
A
C
A
A
A
T
G
U
U
A
U
U
A
U
C
第四步
G
G
C
G
释放
教师解读
RNA聚合酶
T
C
G
T
C
A
G
C
T
A
G
C
A
G
T
C
G
A
DNA模板链
2. 遗传信息的转录
问题：DNA的遗传信息是怎样传给mRNA的呢？
转录需要解旋，但不需要解旋酶，RNA聚合酶有解旋作用
第页RNA聚合酶DNA模板链UUUUGCCCCGGAGCAGTCGAC游离的核糖核苷酸第页RNA聚合酶DNA模板链AGCAGTCGATCGTCAGCTCGCDNA转录
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
生长发育过程
只解有遗传效应片段（基因）
DNA的一条链为模板
四种核糖核苷酸
RNA聚合酶等
A-U、 C—G 、T—A、 G—C
边解旋边转录
mRNA、tRNA、rRNA
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
二.基因指导蛋白质的合成（基因的表达）
信息传递方向
DNA mRNA
★写出以b链为模板转录形成的mRNA碱基序列
★写出b链对应的DNAa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
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？
G C U U G G A G U G C G
转录成的RNA的碱基序列与b链（DNA模板链）的碱基序列是互补配对的；
转录成的RNA的碱基序列与a链（编码链）的碱基序列的区别是RNA链上的碱基U，对应在非模板链上的碱基是T。
G C T T G G A G T G C G
即时练习
二.基因指导蛋白质的合成（基因的表达）
1.遗传信息的转录
：遗传信息的转录过程
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？
DNA复制和转录的比较
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
二.基因指导蛋白质的合成（基因的表达）
信息传递方向
DNA DNA
DNA mRNA
（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。
二.基因指导蛋白质的合成（基因的表达）
1.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
二.基因指导蛋白质的合成（基因的表达）
1.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。
二.基因指导蛋白质的合成（基因的表达）
1.遗传信息的转录
【讨论1】
（7）RNA合成和主要分布场场所分别是什么？
1．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的两条链为模板
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
B
课堂练习
例1.（2011安徽）甲、乙图示真核细胞内两种物质的合成过程，下列叙述正确的是∶（ ）
A、甲、乙所示过程通过半保留方式进行，合成的产物是双链核酸分子
B、甲所示过程在细胞核内进行，乙在细胞质基质中进行
C、DNA分子解旋时，甲所示过程不需要解旋酶，乙需要解旋酶
D、一个细胞周期中，甲所示过程在每个起点只起始一次，乙可起始多次
二.基因指导蛋白质的合成（基因的表达）
B
问题探讨
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、互相争斗，而这些复活的恐龙是科学家利用提取的恐龙DNA还原而来的。
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。
问题探讨
核糖体
DNA
蛋白质
问题探讨
信使
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。
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结台。
新合成的RNA是以噬菌体的DNA为模板合成的
RNA充当了DNA的信使
例1（2017年高考全国1卷T29,10分）根据遗传物质的化学组成，可将病毒分为RNA病毒和DNA病毒两种类型，有些病毒对人类健康会造成很大危害，通常，一种新病毒出现后需要确定该病毒的类型。
假设在宿主细胞内不发生碱基之间的相互转换，请利用放射性同位素标记的方法，以体外培养的宿主细胞等为材料，设计实验以确定一种新病毒的类型，简要写出（1）实验思路（2）预期实验结果及结论即可。（要求：实验包含可相互印证的甲、乙两个组）
标答与评分细则：（1）思路（6分）
甲组：将宿主细胞培养在含有放射性标记尿嘧啶的培养基中，之后接种新病毒。培养一段时间后收集病毒并检测其放射性。
乙组：将宿主细胞培养在含有放射性标记胸腺嘧啶的培养基中，之后接种新病毒。培养一段时间后收集病毒并检测其放射性。
（2）结果及结论（4分）
若甲组收集的病毒有放射性，乙组无，即为RNA病毒；反之为DNA病毒。
一.RNA

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