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(共27张PPT)
转基因抗虫棉是将一种细菌来源的、可专门破坏棉铃虫消化道的Bt杀虫蛋白基因经过改造，转到了棉花中，使棉花细胞中存在这种杀虫蛋白质，专门破坏棉铃虫等鳞翅目害虫的消化系统，导致其死亡，而对人畜无害的一种抗虫棉花。
问题探究
苏云金杆菌
提取
Bt抗虫蛋白基因
导入
棉花细胞
Bt抗虫蛋白
Bt基因表达
基因可以控制蛋白质的合成，这个过程就是基因的表达。
第4章 基因的表达
第1节 基因指导蛋白质的合成
蛋白质
rRNA
tRNA
mRNA
“三叶草型”
转运RNA（tRNA）：
转运氨基酸的工具。
信使RNA（mRNA）：
遗传信息传递的媒介。
核糖体RNA（rRNA）：
与蛋白质构成核糖体。
学习活动一：遗传信息的转录过程理解
具有氢键
① RNA也是由核苷酸组成，含氮碱基有A、G、C、U，跟DNA一样能储存遗传信息。
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。
④ RNA为单链结构，不稳定，易降解，使得完成使命的RNA能迅速分解，保证生命活动的有序进行。
总结：RNA适合做DNA的信使的原因
场所 (主要)
条件 模板 DNA分子的_________
原料 细胞中游离的______________
能量 ____
酶 等
过程 _____→核糖核苷酸与DNA碱基互补配对→形成RNA→RNA释放，DNA恢复
结果 _________
细胞核
一 条链
四种核糖核苷酸
ATP
RNA（mRNA、rRNA、tRNA）
解旋
RNA聚合酶
学习活动一：遗传信息的转录过程理解
--ATGCATGCAT…… CCATGCTAGCCA …… TCCCTAAGGATAG CCATCCCAGATG …… CATGCATCCATGC---
--TACGTACGTA ……GGTACGATCGGT…… AGGGATTCCTATC GGTAGGGTCTAC …… GTACGTAGGTACG---
基因A
基因B
基因H
其他基因
1个DNA分子
（多个基因）
转录
UGCAU……CCAUGC
mRNA
转录
GGUCUAC……GUA
mRNA
哪条是模板链？
1链
2链
▲ 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；
1链
2链
　
(1) 一个DNA分子上有许多个基因，其中某个基因进行转录时，
其他基因可能转录也可能不转录，它们之间互不影响。
(2) 真核生物的DNA转录形成的mRNA需要在细胞核加工处理
成为成熟的mRNA后才能作为翻译的模板。
(3) 转录完成后，RNA从DNA上释放，原DNA恢复双螺旋结构。
(4) 染色体DNA一条单链可以转录出不同的RNA ，
原因:
基因在染色体上呈线性排列，一个DNA分子上有许多个基因
【易错点总结】
DNA双链片段 a链 G C T T G G A G T G C G
b链 C G A A C C T C A C G C
信使RNA
比较mRNA和b链，以及mRNA和a链的碱基序列的差异。
G C U U G G A G U G C G
2.转录产生的RNA的碱基序列与其模板链的碱基序列有何异同点？与DNA的另外一条链的碱基序列有何异同点？
① 该RNA与DNA模板链的碱基互补配对，A 与U配对，而非T ；
② 该RNA与DNA互补链的碱基序列基本相同,只是DNA链上T的位置，RNA 链上是U 。
深度思考
1.分裂间期和分裂期都可以进行转录吗？
分裂期的染色体高度螺旋，DNA难以解旋，转录难以发生。
遗传信息的转录
（1）碱基配对方式：A—U，G—C，C—G,T—A
（2）转录方向：DNA的3’—5’，mRNA的5’—3’
（3）转录产物：三种RNA
（4）DNA复制以DNA分子为单位，转录以基因为单位
（5）真核生物的DNA转录形成的mRNA需要在细胞核加工处理成为成熟的mRNA后才能作为翻译的模板。
【点拨提升】
1.如图表示某真核生物细胞内DNA的转录过程，请据图分析回答下列问题：
(1)图中遗传信息的转录方向为 (用“→”或“←”表示)。
(2)a为启动上述过程必需的有机物，其名称是 。
(3)b和c的名称分别是 、 。
(4)此过程中的碱基配对方式为 。
←
RNA聚合酶
胞嘧啶脱氧核苷酸
胞嘧啶核糖核苷酸
A—U、T—A、C—G、G—C
【学以致用】
(1)定义：
1.密码子
mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基
(2)识别：
mRNA
5'
3'
G
U
G
G
A
A
C
C
U
密码子
密码子
密码子
密码子认读是从mRNA的5'→3',相邻的密码子无间隔、不重叠
决定
缬氨酸
决定
组氨酸
决定
精氨酸
怎么判断？
学习活动二：遗传信息的翻译过程
反密码子的读取是从连接氨基酸的一端开始
2.反密码子
mRNA：
碱基的数量
蛋白质：
氨基酸的数量
碱基的排列顺序
碱基的种类
氨基酸的排列顺序
氨基酸的种类
4种
21种
讨论：4种碱基是怎样决定蛋白质的21种氨基酸的呢？
碱基与氨基酸的对应关系是怎样的？
1个碱基决定一个氨基酸，则只能决定：
决定
决定
决定
2个碱基决定一个氨基酸，则只能决定：
3个碱基决定一个氨基酸，则只能决定：
41=4
42=16
43=64
学习活动二：遗传信息的翻译过程
第一个碱基 第二个碱基 第三个碱基
U C A G
U 苯丙氨酸 丝氨酸 酪氨酸 半胱氨酸 U
苯丙氨酸 丝氨酸 酪氨酸 半胱氨酸 C
亮氨酸 丝氨酸 终止 终止、硒代半胱氨酸 A
亮氨酸 丝氨酸 终止 色氨酸 G
C 亮氨酸 脯氨酸 组氨酸 精氨酸 U
亮氨酸 脯氨酸 组氨酸 精氨酸 C
亮氨酸 脯氨酸 谷氨酰胺 精氨酸 A
亮氨酸 脯氨酸 谷氨酰胺 精氨酸 G
A 异亮氨酸 苏氨酸 天冬酰胺 丝氨酸 U
异亮氨酸 苏氨酸 天冬酰胺 丝氨酸 C
异亮氨酸 苏氨酸 赖氨酸 精氨酸 A
甲硫氨酸（起始） 苏氨酸 赖氨酸 精氨酸 G
G 缬氨酸 丙氨酸 天冬氨酸 甘氨酸 U
缬氨酸 丙氨酸 天冬氨酸 甘氨酸 C
缬氨酸 丙氨酸 谷氨酸 甘氨酸 A
缬氨酸、甲硫氨酸（起始） 丙氨酸 谷氨酸 甘氨酸 G
终止密码子： 、 、 、
种类 起始密码子： （甲硫氨酸）、
（ 种） ____（缬氨酸、甲硫氨酸）
编码氨基酸的密码子______种或_____种
64
UAA
UGA（硒代半胱氨酸）
UAG
AUG
GUG
61
62
①起始密码作用：能编码氨基酸，且作为蛋白质翻译起始信号
②终止密码作用：不编码氨基酸，只作为蛋白质翻译终止信号
③其他密码子：只编码氨基酸
绝大多数氨基酸都有几个密码子。
2.密码子的简并性
地球上几乎所有的生物都共用同一套密码子。
3.密码子的通用性
讨论1：你认为密码子的简并对生物体的生存和发展有什么意义？
讨论2：根据密码子的通用性这一事实，你能想到什么？
①增强密码子的容错性。当密码子中有一个碱基改变时，由于密码子的简并性，可能并不会改变其对应的氨基酸；
②保证翻译的速度。当某种氨基酸使用频率高时，几种不同的密码子都编码同一种氨基酸可以保证翻译的速度。
说明当今生物可能有着共同的起源。
一种密码子决定一种氨基酸。
1.密码子的专一性
分析密码子的特性
存在位置 含义 联系
遗传信息
密码子
反密码子
DNA
mRNA
tRNA
脱氧核苷酸(碱基对)的排列顺序
mRNA上决定一个氨基酸的3个相邻的碱基
与密码子互补配对的3个碱基
归纳总结：遗传信息、密码子和反密码子
拓展：遗传密码对应规则的发现
尼伦伯格和马太
各管加多聚尿嘧啶核苷酸
② 每管加入除去DNA和mRNA的细胞提取液
① 每支试管各加一种氨基酸
③ 每管加入多聚尿嘧啶核糖核苷酸（…UUUUUUUUUUUUU…）
结果：加苯丙氨酸的试管中出现了多肽链
结论：
苯丙氨酸对应的密码子是UUU
tRNA转运来的氨基酸在核糖体上是如何形成蛋白质的？
观看翻译的视频，结合教材68页图4-7，尝试描述翻译的过程并回答以下问题。
1．mRNA上的什么信息决定翻译的起始和终止？
2．核糖体上有几个tRNA的结合位点？核糖体与mRNA谁沿谁移动？
3．氨基酸的排列顺序是由mRNA的碱基序列决定还是由tRNA决定？
4．翻译合成产物是什么？
学习活动二：遗传信息的翻译过程
学习活动二：遗传信息的翻译过程
（2）翻译过程是核糖体沿着mRNA移动，mRNA不移动。
（3）一条mRNA可以与多个核糖体结合，同时进行翻译过程。
（1）核糖体中含有2个tRNA结合位点。
意义：少量的mRNA分子就可以迅速合成出大量相同的蛋白质。
【知识总结】
思考：
1．同时合成的多条肽链是否相同，为什么？
相同，因为模板为同一条mRNA。
2．翻译的方向：
多聚核糖体
原核生物：边转录边翻译
真核生物：先转录后翻译
汉水丑生侯伟作品
真核细胞和原核细胞基因表达过程的区别
知识延伸
4.一个mRNA上结合多个核糖体意义是________________________________________________。
下图是某生物细胞内基因控制蛋白质合成示意图，据图判断：
1.该图表示 生物的基因表达过程。
2.图中核糖体移动的方向是 （从左到右/从右到左）。
3.图中3条多肽链的氨基酸排列顺序_____ （相同/不同）。
从右到左
相同
少量的mRNA分子可以迅速合成出大量的蛋白质
原核
【学以致用】
1.提出者：
2.内容：
遗传信息可以从_______流向_______，即___________；也可以从___流向______，进而流向_________，即_________________________；
克里克
DNA
DNA
DNA的复制
DNA
RNA
蛋白质
遗传信息的转录和翻译
遗传信息可以从DNA流向DNA，即DNA 的复制；也可以从DNA流向RNA，进而流向蛋白质， 即遗传信息的转录和翻译。
DNA
RNA
蛋白质
转录
翻译
复制
DNA
RNA
蛋白质
转录
翻译
复制
中心法则的完善
逆转录
复制
中心法则适用条件：
①DNA复制、转录和翻译是所有具有细胞结构的生物遵循的法则。
②RNA复制和逆转录只发生在被RNA病毒寄生的细胞中，且逆转录过程必须有逆转录酶的参与。
中心法则的意义：
①对遗传信息流动过程的概括。
②对DNA基本功能（传递和表达遗传信息）的概括。
③对生物遗传物质和性状的关系以及传递途径的概括。
生命是物质、能量和信息的统一体。
烟草花叶病毒
艾滋病病毒
学习活动三：中心法则的理解
以DNA作为遗传物质的生物及能分裂细胞
01
RNA复制病毒(如烟草花叶病毒)
03
高度分化的细胞(洋葱表皮细胞、神经元细胞)
02
深度思考
DNA复制 转录 翻译
时间
场所
模板
原料
酶
能量
原则
特点
产物
方向
信息传递
细胞分裂间期
主要是细胞核
DNA的两条链
四种脱氧核苷酸
解旋酶，DNA聚合酶
ATP
A-T,T-A,C-G,G-C
半保留复制
边解旋边复制
子代DNA分子
主要是细胞核
基因特定的一条链
四种核糖核苷酸
RNA聚合酶
ATP
A-U,T-A,G-C ,C-G
边解旋边转录
mRNA、tRNA、rRNA
生长发育过程
细胞质
mRNA
21种氨基酸
肽酰转移酶
ATP
特定氨基酸顺序的肽链
A-U,U-A,G-C,C-G
一个mRNA可结合多个核糖体同时翻译多条肽链
DNA→DNA
DNA→mRNA
mRNA→蛋白质
从起始密码子到终止密码子
新链从5’端-3’端延伸
新链从5’端-3’端延伸
真核细胞中复制、转录、翻译的比较
A—C—U—G—G—A—U—C —U
苏氨酸——甘氨酸——丝氨酸
mRNA
转录
翻译
肽链
DNA
A—C—T—G—G—A—T—C—T
T—G—A—C—C—T—A—G—A
肽键 肽键
基因中的碱基数（双链）︰mRNA中的碱基数︰合成蛋白质的氨基酸个数=_______
6︰3︰1
基因中碱基数目、mRNA与蛋白质中氨基酸数目的关系
学习活动四：基因指导蛋白质合成的过程中相关计算
说明：
①因为基因中存在不编码蛋白质的片段，所以实际上DNA上所含有的碱基数要大于6n。②转录出的mRNA中有终止密码子，终止密码子不对应氨基酸，所以实际上mRNA中所含有的碱基数也要大于3n。
③因此一般题目中带有“至少”或“最多”字样才能使用这个比例关系。
1. mRNA上有n个碱基，转录产生它的基因中至少有 个碱基，
该mRNA指导合成的蛋白质最多有 个氨基酸。
3. 考虑终止密码子:合成n个氨基酸至少需要mRNA中 个碱基，
DNA中 个碱基。
3n
6n
3n+3
6n+6
2n
n/3
2. 不考虑终止密码子:合成n个氨基酸至少需要mRNA中 个碱基，
DNA中 个碱基。
学习活动四：基因指导蛋白质合成的过程中相关计算
【整体建构】

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