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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（第1课时）
人教版 高中生物学 必修2
学习目标与任务
比较DNA与RNA分子结构的异同点，说明RNA适于 作DNA信使的原因。
说明遗传信息转录的场所、条件、过程、特点。
体验遗传信息转录过程的和谐美，认同人类对遗传信 息转录过程的认识，是科学家孜孜以求的探索过程。
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资料
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。
这个现象说明什么？
指导
基因 蛋白质的合成
基因的表达
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①
②
③
核糖体
基因指导蛋白质的合成
环节一：提出假设
思考：
真核生物的基因主要存在于细胞的什么结构中？
蛋白质的合成场所在哪里？
你设想基因指导蛋白质的合成 可采取哪些方式？
各种设想方案中哪种更为合理 呢？
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项目 DNA RNA
组成元素 C、H、O、N、P
基本单位 脱氧核苷酸 核糖核苷酸
化学 组成 磷酸 一分子磷酸 一分子磷酸
五碳糖 脱氧核糖 核糖
碱基 A、T、C、G A、U、C、G
分布 主 要 在 细 胞 核 ， 少量在 线 粒 体 、 。 叶绿体 主 要 在 细 胞 质 。
结构 双螺旋结构 一般是单链
暂停，分析、说明
问题1：充当遗传信息的信使物质可能是什么？为什么？
真 核 生
物 两
细 种
胞 核
中 酸 的 比 较
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暂停，思考、表述
问题1：充当遗传信息的信使物质可能是什么 为什么？
①RNA也是由基本单位——核苷酸组成的，由核糖、磷酸、含氮碱基： A、G、C、U共同组成，也能储存遗传信息。
②在RNA和DNA的关系中，也遵循“碱基互补配对原则”， A与U配对，T与A配对，G与C配对，C与G配对。
③RNA一般是单链，而且比DNA短，能够通过核孔，从细胞核转移到细 胞质中。
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①RNA与蛋白质的合成有关
②RNA的合成，以DNA链为模板
暂停，思考、表述
问题2：如果RNA充当遗传信息的信使，至少需要有哪些角度 的实验证据？
RNA
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环节二：探究实验分析
资料1
1955年，比利时细胞生物学家Brachet用洋葱根尖细胞和变形虫 进行实验，发现如果用分解RNA的酶把细胞内的RNA分解掉，蛋 白质合成就停止；如果把从酵母菌中提取出的RNA再加进去，细 胞重新合成蛋白质。
实验结果说明什么？
蛋白质
该实验说明 的合成与 RNA 有关系。
暂停，思考、表述
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RNA
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A组
放射性首先 在细胞核中 出现
无放射性同 位素标记的 尿嘧啶核糖 核苷酸培养
B组
细胞核、细 胞质中均未 发现放射性
核质分离
移核
核质分离
一段时间后 放射性在细 胞质中出现
C组 D组
资料2
1955年 放射性同位
变形虫 素3H标记的
核移植 尿嘧啶核糖
核苷酸培养
实验
实验结果说明什么？
实验结果说明RNA的合 成场所在 细胞核 ， 并会移至 细胞质 。
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RNA
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暂停，阅读
资料3 1961年 噬菌体侵染实验
①用含15NH4Cl和13C-葡萄糖的培养基培养大肠杆菌若干代， 使其成为具有“重”核糖体的“重”细菌。
②将这些“重”细菌转移到含14NH4Cl和12C-葡萄糖的培养基 上培养，用噬菌体侵染这些细菌，该培养基中同时加入32P标 记的尿嘧啶核糖核苷酸作为原料，以标记所有新合成的噬菌 体RNA。
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③将上述被侵染后裂解的细菌进行密度梯度离心，并检测32P放射 性的位置，结果如下图所示。
④将新合成的噬菌体RNA与噬菌体DNA混合，出现DNA-RNA杂交链
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③的离心结果说明，噬菌体侵染后，细菌 没有_(有/没有)合成新的核糖 体。32P位于离心管底部，说明新合成的噬菌体RNA是与 细菌的核糖体结 合在一起的。
①用含15NH4Cl和13C-葡萄糖的培养基培养大肠杆菌若干代，使其成为具有“重”核糖体的“重” 细菌。
②将这些“重”细菌转移到含14NH4Cl和12C-葡萄糖的培养基上培养，用噬菌体侵染这些细菌， 该培养基中同时加入32P标记的尿嘧啶核糖核苷酸作为原料，以标记所有新合成的噬菌体RNA。
③将上述被侵染后裂解的细菌进行密度梯度离心，并检测32P放射性的位置，结果如下图所示。
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①用含15NH4Cl和13C-葡萄糖的培养基培养大肠杆菌若干代，使其成为具有“重”核糖体的“重” 细菌。
②将这些“重”细菌转移到含14NH4Cl和12C-葡萄糖的培养基上培养，用噬菌体侵染这些细菌， 该培养基中同时加入32P标记的尿嘧啶核糖核苷酸作为原料，以标记所有新合成的噬菌体RNA。
③将上述被侵染后裂解的细菌进行密度梯度离心，并检测32P放射性的位置，结果如下图所示。
④将新合成的噬菌体RNA与噬菌体DNA混合，出现DNA-RNA杂交链
④的结果说明，新合成的噬菌体RNA以 噬菌体DNA为模板合成的。
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资料4
1961年，霍尔等科学家用噬菌体SP8侵染枯草芽孢杆菌，研究噬 菌体侵染后产生的RNA，与噬菌体DNA、枯草芽孢杆菌DNA的关系。
他们在SP8侵染细菌后，裂解枯草芽孢杆菌，分别提取枯草芽孢 杆菌的DNA、SP8噬菌体的DNA和噬菌体侵染后产生的RNA。把 RNA分别与加热分开的枯草芽孢杆菌DNA单链或噬菌体DNA单链混 合在一起缓慢冷却，发现新产生的RNA只与噬菌体的DNA中固定的 一条单链形成DNA-RNA杂交分子，而不与枯草芽孢杆菌的DNA相杂 交 。
斯皮尔曼对该中介物进行了命名。
该实验证明合成的噬菌体的RNA是以 噬菌体的DNA的 一 条 链为模板，该RNA为 信使RNA，也叫mRNA 。
暂停，阅读
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资料5 1961年，韦斯、赫维茨发现合成RNA的酶，命名为 RNA聚合酶
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DNA→mRNA
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T A G
C
A A T C A A T T A G T T
A T
DNA
环 节 三 ： DNA→mRNA过程模拟
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A A T C A A T A G
A
G
C
U
G
A
C
G
G
U
U
U
A
G
C
G
A
C
G
G
U
U
A A T C A A T A G U U
DNA与RNA的碱基互补配对：A——U；G——C；C——G；T—A
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RNA 聚合酶
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A
G
C
G
A
C
G
G
U
U
A A T C A A T A G U U
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A
G
C
G
A
C
G
G
U
U
A A T C A A T A G U U
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T C A A T A G
G
C
G
A
C
G
G
U
U
A A U
U A
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G
C
G
A
C
G
U
U
A A T C A A T A G U G
U A
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G
C
G
A
C
G
U
U A
A A T C A A T A G U G U
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G
C
G
A
C
G
U A
A A T C A A T A G U G U U
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G
C
G
A
C
G
U A
A A T C A A T A G U G U U A
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G
C
G
C
G
U A
A A T C A A T A G U G U U A U
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G
G
C
G
U A
A A T C A A T A G U G U U A U C
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G
C
G
U A
A A T C A A T A G U G U U A U C
mRNA
G
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A A T C
A A T A G
C
T T A G T T
A T
DNA
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U U A G
u U A U C
mRNA
核孔
DNA
A A T C A A T A G T T A G T T A T C
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U U A G U U A U C
mRNA
细胞质
细胞核
A A T C A A T A G T T A G T T A T C
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R_N_A聚合 酶以
DNA_一条链为模板合成
RNA的过程，称为转录。
RNA
信 使 RNA，mRNA 转 运 RNA，tRNA 核糖体RNA，rRNA
教材p65
你能给转录下一个定义吗？
在_细胞核 中，通过
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１.转录和DNA复制都需要模板，都需要能量、酶，都遵循碱基互 补配对原则，保证了遗传信息的准确转录。
２.
DNA复制 转录
原料 4种脱氧核苷酸 4种核糖核苷酸
酶 解旋酶、DNA聚合酶 RNA聚合酶
暂停，思考、表述 教材p66
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转录成的RNA的碱基序列， 与作为模板的DNA单链的碱 基序列之间的碱基是互补配对 关系，与DNA双链间碱基互 补配对不同的是，RNA链中 与DNA链的A配对的是U，不 是T；与DNA另一条链的碱基 序列基本相同，只是DNA链 上T的位置，RNA链上是U。
A链 B链
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A链 B链
A'链
B'链
一条链吗？
以5'-端到3'-端的顺序， 写出两次转录得到的RNA的 碱基序列。A '链 UCGGUA
B' 链 UACCGA
分别以同一个DNA片段 的两条链为模板链进行转录， 得到的两条RNA链，碱基5'- 端到3'-端的序列一样吗？不一样
由此可知，进行转录的基 因，模板链是该基因的任意
不是
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产物:
原则:
碱基互补配对原则
知识小结
酶： RNA聚合酶
能量： 细胞提供的能量 RNA（mRNA、tRNA、rRNA等）
A——U
G——C
C——G
T——A
特点： 边解旋边转录
遗传信息的转录
定义：通过RNA聚合酶以DNA的一条链为模板合成RNA的过程。 场所: 主要在细胞核，也存在于线粒体和叶绿体中
条件 模板: DNA上基因的一条链 原料: 4种游离的核糖核苷酸
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遗传信息的转录

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