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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
基因控制生物性状
指导
合成
蛋白质
体现者
基因指导蛋白质合成的过程，叫基因的表达。
问题：基因是如何指导蛋白质的合成呢？
【问题探讨】
基因是有遗传效应的DNA片段，DNA主要存在于细胞核中
蛋白质在细胞质的
核糖体上合成
DNA携带的遗传信息是怎样传递到细胞质中的呢？
DNA
蛋白质
科学家推测，在DNA和蛋白质之间，还有一种中间物质充当信使。后来发现细胞中的确有这样的物质，它就是RNA。
RNA
转录
翻译
1955年，布拉舍实验时：用RNA酶分解洋葱根尖细胞RNA，蛋白质合成停了；重新加入RNA后，又合成蛋白质。
遗传信息的传递者
一、遗传信息的转录
【任务一】阅读教科书P64—P65第二段，完成讨论题，同时思考以下问题。（时间：2min）
思考：
1.RNA为什么适于作DNA的信使呢？
2.DNA和RNA的区别是什么？
3.RNA的种类。
一、遗传信息的转录
1.RNA可以作为DNA信使的原因
（3）RNA一般是____链，而且比 DNA 短，因此能够通过______，从________转移到________中。
（1）RNA的分子结构和DNA很相似，也是由基本单位_________
连接而成，也含有4种碱基，跟DNA一样可以____________。
（2）RNA与DNA一样，也遵循________________。
核苷酸
储存遗传信息
单
核孔
细胞核
细胞质
碱基互补配对原则
一、遗传信息的转录
2.RNA与DNA的区别
从组成上RNA与DNA相比:
①组成RNA的五碳糖是核糖而不是脱氧核糖；
②组成RNA的碱基中有U无T
一、遗传信息的转录
3.RNA的种类
⑤病毒RNA
:传递遗传信息，蛋白质合成的模板。
:识别、转运氨基酸， 识别密码子。
:核糖体的组成成分
:传递、储存、表达遗传信息
③核糖体RNA(rRNA)
②转运RNA(tRNA)
①信使RNA(mRNA)
④酶（RNA）
:催化作用
一、遗传信息的转录
【任务二】阅读教科书P65第二段，同时思考以下问题。（时间：2min）
第1步：DNA双链解开，DNA双链的碱基得以暴露。
第2步：游离的核糖核苷酸随机地与DNA链上的碱基碰撞，当核糖核苷酸与DNA的碱基互补时，两者以氢键结合。
第3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mRNA分子上。
第4步：合成的mRNA从DNA链上释放。而后，DNA双链恢复。
一、遗传信息的转录
4.转录的具体过程
5.小结
【思考.讨论】
1、转录与DNA复制有何异同？怎样保证遗传信息的准确转录？
【思考.讨论】
2、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？
……A－T－T－C－A－G－A－T－G……
……T－A－A－G－T－C－T－A－C……
DNA
假设以b链为模板，则转录出的RNA碱基排列为？
a链
b链
……A－U－U－C－A－G－A－U－G……
生成的RNA的碱基序列与模板链互补，与非模板链碱基序列基本相同(除T和U外)。
3.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：
【思考.讨论】
(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)图中有 种核苷酸，有 种核酸，有 种碱基。
b和c的名称分别是__________________、___________________。
胞嘧啶脱氧核苷酸
胞嘧啶核糖核苷酸
RNA聚合酶
←
8
2
5
二、遗传信息的翻译
1、概念：mRNA合成以后，通过核孔进入细胞质中。游离在细胞质中的各种氨基酸以mRNA为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质，这一过程叫做翻译。
2、实质：mRNA的碱基序列 → 蛋白质的氨基酸顺序
思考：碱基与氨基酸之间的对应关系是怎样的呢？
3、碱基与氨基酸的对应关系
（1）如果1个碱基决定1个氨基酸，则A、G、C、U分别决定1种， 只能决定 种氨基酸。
（2）如果2个碱基决定1个氨基酸，则A、G、C、U4种碱基， 能决定 种氨基酸。
（3）如果3个碱基决定1个氨基酸，则A、G、C、U4种碱基， 能决定 种氨基酸。
上述推测只是破解遗传密码过程中的一步，后来，科学家又通过一步步的推测与实验，最终破解了遗传密码。
4、密码子
（1）概念：mRNA上决定一个氨基酸的3个相邻的碱基。
mRNA
G
U
G
C
A
U
C
G
A
5'
3'
密码子
密码子
密码子
特点：相邻的密码子之间无间隔，不重叠
（2）21种氨基酸的密码子表
①种类： 种
②特点：
1种密码子决定 种氨基酸(正常情况)
1种氨基酸可以有
种密码子
64
1
1或多
（密码子的简并性）
地球上几乎所有生物都共用一套密码子
（密码子的通用性）
生物有共同的起源
增强容错性
（2）21种氨基酸的密码子表
特殊密码子说明：
①在正常情况下，
UGA是终止密码子，但在特殊情况下可编码硒代半胱氨酸。
②在原核生物中，
GUG也可以作起始密码子，此时它编码甲硫氨酸。
思考：根据相关信息完成下表，并确定色氨酸的密码子
是 。
UGG
5、tRNA与反密码子
(1)结构和功能
(2)功能特点：每种tRNA只能识别并转运_____氨基酸。
氨基酸
氢
反密码子
密码子
一种
(3)密码子与反密码子碱基配对关系：
A—U、U—A、G—C、C—G
二、遗传信息的翻译
【任务一】阅读教科书P68，同时思考以下问题。（时间：1min）
基因A
基因B
基因C
转录以基因为单位
模板链：有转录功能
编码链：无转录功能
模板链：有转录功能
编码链：无转录功能
注：在一条含若干基因的DNA中，不同基因作为模板的链不一定在同一链上
转录不是转录整个DNA，而是其中的基因
一、遗传信息的转录
6.转录的特点：
一、遗传信息的转录
7.基因的结构：
不能转录为信使RNA
原核细胞基因结构示意图：
不能转录为信使RNA
RNA聚合酶结合位点
转录为信使RNA
启动子
一、遗传信息的转录
7.基因的结构：
真核细胞基因结构示意图：

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