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第4章 | 基因的表达
第一节
基因指导
蛋白质的合成
基因指导
蛋白质的合成
第 1 课时
核心素养
第4章 | 基因的表达
EXPRESSION OF GENES
结合 DNA 双螺旋结构模型，阐明 DNA 分子通过转录和翻译等过程表达遗传信息；理解多聚核糖体现象的本质，利用结构与功能观，认识到其对提高翻译效率的意义。
生命观念
利用分析与综合的方法，比较归纳转录和翻译在时间、场所、模板、产物、原料、酶、能量、过程、碱基互补配对方式及特点等方面的相同与不同。
科学方法
通过分析相关资料，利用物质与能量观，分析原核生物、真核生物、DNA病毒和RNA病毒遗传信息流动的规律，归纳出遗传信息流动的中心法则。
科学思维
利用中心法则的原理，根据相关资料分析不同药物杀菌抗病毒的机理，科学选择药物，促进人体健康的恢复。
社会责任
说出三种 RNA 的结构和功能。
01
课标要求
第4章 | 基因的表达
EXPRESSION OF GENES
描述转录和翻译的过程。
02
阐述密码子、反密码子与氨基酸间的关系。
03
阐述中心法则的内容。
04
前 言
第4章 | 基因的表达
EXPRESSION OF GENES
遗传物质实验证据的获得以及 DNA 双螺旋结构模型的建立，揭示了基因的化学本质，生物学的研究从此以空前的步伐前进。
但是，基因又是如何发挥作用的呢？
科学家正在研究 DNA 上的基因
导 入
第4章 | 基因的表达
EXPRESSION OF GENES
为什么会这样？
苏云金芽孢杆菌（结构示意图）
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！
基因可以控制蛋白质的合成，这个过程就是基因的表达
抗虫棉
基因如何指导蛋白质的合成
第4章 | 基因的表达
EXPRESSION OF GENES
通过前面的学习，我们已经了解：
基因是有遗传效应的 片段。DNA 主要存在于 中，而蛋白质是在 中合成的。
DNA
细胞核
细胞质
疑 问
DNA 携带的遗传信息是怎样传递到细胞质中的呢？
当遗传信息到达细胞质后，细胞又是怎样解读的呢？
RNA 的组成
和分类
Part 01
资料分析
第4章 | 基因的表达
EXPRESSION OF GENES
以上研究能够说明什么问题。
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。
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。
RNA 是 DNA 与蛋白质之间的信使。
思考
关于 RNA
第4章 | 基因的表达
EXPRESSION OF GENES
RNA 是什么物质？为什么 RNA 适于作 DNA 的信使呢？
结构
DNA 的基本单位
RNA 的基本单位
DNA 和 RNA 都属于核酸。
磷酸
碱基
脱氧核糖
脱氧核糖核苷酸
磷酸
碱基
核 糖
核糖核苷酸
关于 RNA
第4章 | 基因的表达
EXPRESSION OF GENES
DNA
RNA
结 构
基本单位
五碳糖
碱 基
存在部位
通常是双螺旋结构
单链结构，较短
脱氧核苷酸
核糖核苷酸
脱氧核糖
核糖
A、T、G、C
A、U、G、C
细胞核
细胞质
关于 RNA
第4章 | 基因的表达
EXPRESSION OF GENES
为什么 RNA 适于作 DNA 的信使呢？
RNA 也能储存遗传信息。
RNA 能通过核孔进入细胞质。
原
因
第一点
第二点
关于 RNA
有哪一些分类
第4章 | 基因的表达
EXPRESSION OF GENES
核糖体 RNA
转运 RNA
信使 RNA
作为 DNA 的信使，也叫 mRNA。
也叫 tRNA。
识别并转运氨基酸。
也叫 rRNA。
与蛋白质组成核糖体。
蛋白质
现有一核酸分子，若从化学组成入手，
如何判断其是 DNA 还是 RNA ？(不考虑特殊情况)
(1) 根据五碳糖种类判断：
若有核糖，一定为 RNA；
若有脱氧核糖，一定为 DNA。
(2) 根据含氮碱基种类判断：
若含 T，一定为 DNA；
若含 U，一定为 RNA。
(3) 根据含氮碱基含量的比较判断：
若嘌呤数≠嘧啶数，则肯定不是双链DNA。
第4章 | 基因的表达
EXPRESSION OF GENES
思考·讨论
如果把细胞核想象成司令部，把细胞质想象成战场，那么 DNA相当于什么角色？它为什么不能到细胞质中直接指挥蛋白质的合成？
第4章 | 基因的表达
EXPRESSION OF GENES
相当于总司令。DNA 储存着大量的遗传信息，一种生物的整套DNA 分子中贮存着该种生物生长、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。不让 DNA 从细胞核出去到细胞质，对 DNA 是一种保护。
DNA 被核膜限制在细胞核内，使转录和翻译过程分隔在细胞的不同区域进行，有利于这两项重要生命活动的高效、准确。
遗传物质的
转录
Part 02
概 念
为模板合成的，这一过程叫作转录。
RNA 是在 中，通过 RNA 聚合酶以
转录
过程
第一步
第二步
第三步
第四步
遗传物质的转录
第4章 | 基因的表达
EXPRESSION OF GENES
通过教材 P65，总结遗传物质转录的过程和具体细节。
细胞核
DNA 的
一条链
解旋
配对
连接
释放
与编码这个蛋白质的一段 DNA 结合，使 DNA 双链解开，双链的 得以暴露。
遗传物质的转录
第4章 | 基因的表达
EXPRESSION OF GENES
01
解旋
RNA 聚合酶
碱基
A
G
T
A
C
A
A
A
T
T
C
A
T
G
T
T
T
A
5′ 端
3′ 端
3′ 端
5′ 端
5′ 端
3′ 端
细胞中游离的 核苷酸与 DNA 模板链上的碱基互补配对，在 的作用下开始合成 mRNA 分子。
遗传物质的转录
第4章 | 基因的表达
EXPRESSION OF GENES
02
配对
核糖
RNA 聚合酶
5′ 端
3′ 端
新结合的核糖核苷酸连接到正在合成的 mRNA 分子上。
遗传物质的转录
第4章 | 基因的表达
EXPRESSION OF GENES
03
连接
DNA 上的遗传信息就传递到 mRNA 上。
合成的 mRNA 从 DNA 链上释放。
而后，DNA 双螺旋恢复。
遗传物质的转录
第4章 | 基因的表达
EXPRESSION OF GENES
04
释放
A
G
T
A
C
A
A
A
T
DNA
U
U
A
G
U
U
A
U
C
mRNA
T
C
A
T
G
T
T
T
A
释放
恢复
遗传物质的转录
第4章 | 基因的表达
EXPRESSION OF GENES
将 DNA 的一条链转录为 mRNA ，把遗传信息从 DNA 传递给了mRNA。
3'
3'
3'
5'
5'
5'
RNA聚合酶
转录的方向
实质
主要是细胞核，在叶绿体、线粒体中也能发生转录过程。
条件
原料：
4 种核糖核苷酸
模板：
DNA 的一条链
能量：
ATP
酶：
RNA 聚合酶
场所
遗传物质的转录
第4章 | 基因的表达
EXPRESSION OF GENES
过程
解旋：
RNA聚合酶作用下，DNA 双链解开，暴露碱基。
配对：
以一条 DNA 链的片段为模板，按照碱基互补配对原则：
(A-U，T-A，C-G，G-C)
连接：
在 RNA 聚合酶的作用下形成一个 mRNA 分子。
释放：
合成的 mRNA 从 DNA 链上释放，DNA 双螺旋恢复。
注 意
在转录时：
A与U配对，
T与A配对。
U是尿嘧啶。
第一点
第二点
第三点
几点注意
第4章 | 基因的表达
EXPRESSION OF GENES
DNA模板被转录方向是从 3′ 端向 5′ 端。
mRNA 链的合成方向是从 5′ 端向 3′ 端。
RNA 聚合酶沿 DNA 模板链移动的方向是从 3′ 端向 5′ 端。
DNA 指导的 mRNA 合成是从模板 DNA 上特定点起始的，并在特定点上终止。每次只转录 DNA 分子上的一段序列、一个或几个基因的长度。
RNA 聚合酶是复合酶，既能解旋 DNA，又能合成 mRNA。
作用：
① 断开氢键，解旋。
② 连接磷酸二酯键。
③ 识别特定的位点并启动转录的开始。
列表比较
第4章 | 基因的表达
EXPRESSION OF GENES
比较项目 DNA 复制 转录
场所
模板
原料
酶
能量
产物
碱基配对方式
遗传信息传递
DNA 的两条链
DNA 的一条链
脱氧核苷酸
核糖核苷酸
解旋酶、DNA 聚合酶
RNA 聚合酶
ATP
ATP
子代DNA
mRNA
细胞核
细胞核
A-T、G-C、T-A、C-G
A-U、 G-C、T-A、C-G
DNA→DNA
DNA→mRNA
当堂检测
Part 03
当堂检测
01.
[单选] 下列叙述中，不属于 RNA功能的是(　 　)
细胞质中的遗传物质
B. 作为某些病毒的遗传物质
C. 具有生物催化作用
D. 参与核糖体的组成
第4章 | 基因的表达
EXPRESSION OF GENES
A
当堂检测
第4章 | 基因的表达
EXPRESSION OF GENES
02.
[单选] 下列关于 DNA 复制和转录异同点的叙述中正确的是 （ ）
模板不同
B. 场所不同
C. 产物不同
D. 所需的酶相同
C
当堂检测
第4章 | 基因的表达
EXPRESSION OF GENES
03.
[单选] 遗传信息表达的过程中，mRNA的三个碱基是 UAC，则DNA模板链上对应的三个碱基是（　 　）
A
A. ATG
B. TAC
C. TUC
D. AUG
当堂检测
第4章 | 基因的表达
EXPRESSION OF GENES
04.
A
[单选] 遗传信息表达的过程中，mRNA 的三个碱基是 5′—UAC—3′，则DNA模板链上对应的三碱基是(　　 )
5′—GTA—3′
B. 5′—CAT—3′
C. 5′—CUT—3′
D. 5′—GUA—3′

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