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(共25张PPT)
第四节 基因控制蛋白质的合成
（第一课时）
第三章 遗传的分子基础
素养目标
通过图示明确转录和过程。
01
科学思维
利用对比分析，归纳、概括并辨别三种 RNA的结构和组成。
02
科学思维
教学重难点
01
DNA 在控制蛋白质合成的过程及原理
课程导入
在构成生物体的每个细胞中，都含有一定量的DNA。如非洲大象和南极企鹅，它们的生活环境不同，生活习性迥异，外表形态更是大相径庭……这是由于在它们的细胞中都含有一定量的DNA，里面存储了大量的遗传信息，分别决定了大象的长鼻阔耳和企鹅的“绅士”体型等各自的性状。那么，DNA分子到底是如何控制遗传性状的呢？
基因、蛋白质与性状的关系
基因通常是DNA分子的功能片段
基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。
血红蛋白基因结构改变
↓
异常血红蛋白
↓
红细胞异常
酪氨酸
黑色素
酪氨酸酶
基因
缺陷基因
↓
无有活性酪氨酸酶
↓
无法合成黑色素
基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，间接控制生物体的性状。
基因通常是DNA分子的功能片段
DNA作为携带遗传信息的生物大分子，通过一系列复杂的酶促合成过程，将遗传信息反应到蛋白质的分子结构上。由此可以看出，DNA分子具有双重功能：
1、以自身为模板，半保留的进行复制，保持遗传信息的稳定性。
——携带遗传信息
2、DNA中贮存的遗传信息决定蛋白质的结构。
——表达遗传信息
基因
基因通常是DNA分子的功能片段
基因是
具有遗传效应的DNA片段
遗传物质结构和功能的基本单位
DNA分子上含特定遗传信息的核苷酸序列的总称
DNA
染色体
基因
基因都在染色体上吗？
基因通常是DNA分子的功能片段
叶绿体
线粒体
DNA
荞麦叶绿体基因
159,272bp
真核生物的基因主要位于染色体上，少数位于叶绿体、线粒体中。
基因都在染色体上吗？
RNA病毒的基因是有遗传效应的RNA片段。
流感病毒
艾滋病毒
冠状病毒
RNA
RNA
DNA分子上的遗传信息通过转录传递给RNA
DNA在细胞核中，而蛋白质合成是在细胞质中进行的，两者如何联系起来的呢？
DNA分子上的遗传信息通过转录传递给RNA
DNA
主要在细胞核
蛋白质的合成
细胞质(核糖体)进行
指导
通过mRNA
为什么mRNA是DNA的信使？
RNA
DNA分子上的遗传信息通过转录传递给RNA
与DNA结构相似，也能储存遗传信息；
1
RNA一般为单链，而且比DNA短小，容易通过核孔，转移到细胞质中。
2
在RNA与DNA的关系中，也遵循“碱基互补配对原则”，但由于RNA中没有T，DNA中没有U，所以当RNA与DNA有关系时，U与A配对。
3
DNA分子上的遗传信息通过转录传递给RNA
RNA
有关RNA的总结
DNA分子上的遗传信息通过转录传递给RNA
种类 mRNA tRNA rRNA
名称 信使RNA 转运RNA 核糖体RNA
分布
功能
结构
示 意 图
共同点 主要在细胞质中
主要在细胞质中
与蛋白质结合成核糖体
翻译的直接模板
翻译时运载氨基酸
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都是转录产物②基本单位相同③都与翻译过程有关
DNA和RNA的比较
DNA分子上的遗传信息通过转录传递给RNA
项目 DNA RNA
组成元素 基本单位
化学组成
结构
分布
核糖核苷酸
脱氧核苷酸
脱氧核糖
核糖
A T C G
A U C G
C、 H、 O、N、P
规则的双螺旋结构结构
一般为单链结构
主要在细胞核少量分布在线粒体和叶绿体中
主要在细胞质
磷酸
磷酸
DNA分子上的遗传信息通过转录传递给RNA
DNA的遗传信息
RNA
转录
含 氮 碱 基 RNA DNA
A腺嘌呤 A腺嘌呤
U尿嘧啶 T胸腺嘧啶
C胞嘧啶 C胞嘧啶
G鸟嘌呤 G鸟嘌呤
转录
DNA分子上的遗传信息通过转录传递给RNA
概念：在细胞核中，以DNA的一条链为模板合成RNA的过程。
场所：主要是细胞核，细胞质中的线粒体、叶绿体中也能发生。
转录
DNA分子上的遗传信息通过转录传递给RNA
第1步：DNA 双链解开，DNA双链的碱基得以暴露。
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
转录
DNA分子上的遗传信息通过转录传递给RNA
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：新结合的核糖核苷酸连接到正在合成的mRNA 分子上。
DNA模板链
U
U
U
U
G
C
C
C
G
A
G
C
A
G
T
C
G
A
游离的核糖核苷酸
转录
DNA分子上的遗传信息通过转录传递给RNA
RNA 聚合酶
DNA模板链
A
G
C
A
G
T
C
G
A
T
C
G
T
C
A
G
C
T
第4步：合成的mRNA从 DNA 链上释放。而后，DNA 双链恢复。
思考
DNA分子上的遗传信息通过转录传递给RNA
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？
比较mRNA和b链，以及mRNA和a链的碱基序列的差异。
DNA双链片段 a链
b链 C G A A C C T C A C G C
信使RNA
G C T T G G A G T G C G
G C U U G G A G U G C G
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 。
课堂练习
解析：A、DNA具有双螺旋结构，若基因位RNA，一般为单链，不具有双螺旋结构，A错误；B、对于双链的DNA分子，由于A=T，G=C，故A＋G＝T＋C成立，对于RNA分子不成立，B错误；C、不同的基因，不论是DNA还是RNA，其碱基对的排列方式各不相同，这就是基因的特异性，C正确；D、染色体是基因的主要载体，除此之外，线粒体和叶绿体中也有基因存在，D错误。故选C。
1.“基因是有遗传效应的DNA或RNA片段”，对这一概念的理解正确的是（ ）
A.所有基因均具有双螺旋结构
B.所有基因中“A＋G＝T＋C”恒成立
C.基因中的碱基序列决定其特异性
D.所有基因均位于染色体上
C
课堂练习
2.下列关于真核细胞中转录的叙述，错误的是（ ）
A.tRNA、rRNA和mRNA都经DNA转录而来
B.同一细胞中两种RNA的合成有可能同时发生
C.细胞中的RNA合成过程不会在细胞核外发生
D.转录出的RNA链与模板链的相应区域碱基互补
解析：A、RNA包括tRNA、rRNA和mRNA三种，都是由DNA转录而来的，A正确；B、不同的RNA由不同的基因转录而来，所以同一细胞中两种RNA的合成有可能同时发生，B正确；C、细胞中的RNA合成过程主要在细胞核内发生，在细胞质的线粒体和叶绿体中也能进行转录合成RNA，C错误；D、转录是以DNA一条链为模板，以核糖核苷酸为原料，遵循碱基互补配对原则，所以转录出的RNA链与模板链的相应区域碱基互补，D正确。故选C。
C
课堂练习
3.下列关于DNA复制和转录的叙述，正确的是（ ）
A.DNA复制时，脱氧核苷酸通过氢键连接成子链
B.复制时，解旋酶使DNA双链由5′端向3′端解旋
C.复制和转录时，在能量的驱动下解旋酶将DNA双链解开
D.DNA复制合成的子链和转录合成的RNA延伸方向均为由5′端向3′端
解析：DNA复制和转录DNA复制时，脱氧核苷酸通过磷酸二酯键连接成子链，A错误；复制开始时，在细胞提供的能量的驱动下，解旋酶将DNA双螺旋的两条链解开，这个过程叫作解旋，由于DNA双链反向平行，故B错误；在转录过程中，不需要解旋酶参与，C错误；DNA复制合成的子链和转录合成的RNA延伸方向均为由5'端向3'端，D正确。
D
课堂练习
4.如图是电镜下原核生物转录过程中的羽毛状现象，下列叙述正确的是（ ）
A.RNA聚合酶的移动方向为由右向左
B.转录而来的RNA需脱离DNA后，才能进行蛋白质合成
C.当RNA聚合酶到达终止密码子处时，RNA合成结束
D.DNA虽然能和核糖体接触，但也必须通过RNA传递信息
解析：根据mRNA的长短，可判断RNA聚合酶的移动方向为由左向右，A错误；原核生物可边转录边翻译，即转录尚未结束，就能进行蛋白质合成，B错误；当RNA聚合酶到达终止子处时，RNA合成结束，终止密码子位于mRNA上，C错误； DNA虽然能和核糖体接触，但也必须通过RNA传递信息，D正确。
D
总结归纳
基因通常是DNA分子的功能片段
RNA的分类和功能
遗传信息的转录
mRNA
tRNA
rRNA
概念
场所
过程

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