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第4章 基因的表达
第1节 基因指导蛋白质合成
情境导入
情境导入
美国科幻电影《侏罗纪公园》曾轰动一时。影片围绕着虚构的“侏罗纪公园”，展现了丰富而新奇的科学幻想:各种各样的恐龙飞奔跳跃、相互争斗，而这些复活的恐龙是科学家利用提取的恐龙DNA还原而来的。
一种生物的整套DNA中储存着该种生物生长、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。但是，从DNA到具有各种性状的生物体，需要通过极其复杂的基因表达及调控过程才能实现。因此，在可预见的将来，利用DNA来使灭绝的生物复活仍是难以做到的。
从原理上分析，利用已灭绝生物的DNA，真的能够使它们复活吗
基因是有遗传效应的DNA片段。
基因如何指导蛋白质的合成
DNA主要存在于细胞核中，而蛋白质是在细胞质中合成的。
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
真核细胞
科学家推测，在DNA和蛋白质之间，有一种中间物质充当信使。
RNA
情境导入
DNA
蛋白质
RNA的结构和功能
RNA与DNA的区别
核苷酸
基本单位——
RNA具备准确传递遗传信息的可能
4种碱基
磷酸
五碳糖
核糖
脱氧核糖
DNA
胸腺嘧啶(T)
RNA
尿嘧啶(U)
腺嘌呤(A)
鸟嘌呤(G)
胞嘧啶(C)
脱氧核糖
核糖
磷酸
RNA与DNA的区别
DNA一般呈双螺旋结构
RNA一般是单链的，而且比DNA短
RNA能通过核孔，从细胞核转移到细胞质
DNA不能通过核孔
RNA的结构和功能
从结构上分析RNA适于作信使的条件是什么
▲RNA一般是单链的，比DNA短，RNA能通过核孔，从细胞核转移到细胞质
思考讨论
▲基本单位是核苷酸，4种碱基排列顺序的多样性使RNA具备准确传递遗传信息的可能
RNA的结构和功能
RNA的种类
作为DNA的信使，是蛋白质合成的模板
转运氨基酸，识别密码子
核糖体的组成成分
①信使RNA ( mRNA)
②转运RNA ( tRNA)
③核糖体( rRNA )
RNA的结构和功能
遗传信息的转录
转录：
DNA的遗传信息是怎样传给RNA的
RNA是在细胞核中，通过RNA聚合酶以DNA的一条链为模板合成的，这一过程叫作转录。
场所
◆真核生物
细胞核(主要)
◆原核生物
叶绿体、线粒体
拟核、细胞质
遗传信息的转录——过程
第1步 RNA聚合酶与编码这个蛋白质的一段DNA结合，使DNA双链解开，碱基暴露出来
第2步 游离的核糖核苷酸与DNA模板链上的碱基互补配对，在RNA聚合酶的作用下开始mRNA的合成
第3步 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双螺旋恢复
解旋
延伸
配对
转录的方向
5'
5'
3'
3'
5'
3'
DNA
mRNA
RNA聚合酶
游离的核糖核苷酸
释放
遗传信息的转录——过程
mRNA、tRNA、rRNA等
mRNA
rRNA
tRNA
◆转录产物：
遗传信息的转录
遗传信息的转录
条件
◆模板
DNA的一条链(模板链)
◆原料
4种游离核糖核苷酸
◆能量
ATP
◆酶
RNA聚合酶
核心归纳
◆RNA链延伸的方向：
◆此过程碱基互补配对原则：
A-U、T-A、C-G、G-C
◆转录的特点：
由5’ 端到3’端
边解旋边转录
◆遗传信息流向：
DNA→mRNA
5'
5'
3'
3'
5'
3'
RNA聚合酶
游离的核糖核苷酸
DNA
mRNA
转录的方向
遗传信息的转录
思考讨论
转录与复制都需要模板、能量、酶，都遵循碱基互补配对原则；这保证了遗传信息的准确转录。
DNA复制
转录
转录与DNA复制有什么共同之处？这对遗传信息的转录有什么意义
遗传信息的转录
思考讨论
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：
遗传信息的转录
思考讨论
转录时，DNA的一条链作为转录的模板链，可为反意义链，与其互补的另一条链称为有意义链。如图表示一个DNA分子的片段，讨论相关问题。
5′－TACGCTCCGTACCC－3′　非模板链(有意义链)
3′－ATGCGAGGCATGGG－5′　模板链(反意义链)
①写出该片段转录出的mRNA中的碱基排列顺序。
5′－UACGCUCCGUACCC－3′
转录出的mRNA碱基序列与DNA非模板链的碱基序列基本相同，区别是RNA链上的碱基U，对应在非模板链上的碱基是T。
②转录出的mRNA碱基序列与DNA模板链的碱基序列有什么关系？
转录出的mRNA的碱基与DNA模板链的碱基是互补配对的关系。
③转录出的mRNA碱基序列与DNA非模板链的碱基序列有哪些异同？
DNA复制和转录的比较
核心比较
项目 DNA复制 转录
时间
场所 解旋
模板
原料
酶
细胞分裂前的间期
生长发育过程
主要在细胞核或拟核中，少部分在线粒体、叶绿体、质粒中
完全解旋
只解有遗传效应的片段(基因)
DNA的两条链均为模板
DNA的一条链上某片段
四种脱氧核苷酸
四种核糖核苷酸
解旋酶、DNA聚合酶等
RNA聚合酶等
DNA复制和转录的比较
核心比较
项目 DNA复制 转录
酶
配对方式
特点
方向 产物
意义
解旋酶、DNA聚合酶等
RNA聚合酶等
A—T、T—A、C—G、G—C
A—U、C—G、T—A、G—C
半保留复制，边解旋边复制
边解旋边转录
新链从5′－端→3′－端延伸
2个子代DNA分子
mRNA、tRNA、rRNA
使遗传信息从亲代传递给子代，从而保持了遗传信息的连续性
遗传信息从DNA传递到RNA(mRNA)上，为翻译作准备
有关转录的问题分析
思考讨论
转录不是转录整个DNA，是转录其中的基因
转录是转录整个DNA吗？
基因1
基因2
基因3
非基因片段
非基因片段
非基因片段
非基因片段
一个DNA分子上的所有基因的模板链是同一条吗？
不一定
转录
前体信使RNA
mRNA
转录后加工
外显子
内含子
转录
真核生物的一个基因中既含有编码氨基酸的外显子，又含有不编码氨基酸的内含子，而且外显子与内含子都被转录，这样形成的RNA称为前体信使
知识拓展
前体信使RNA序列与作为模板的DNA序列完全互补。前体信使RNA中不编码氨基酸的序列在RNA自身的催化作用下被切除,编码氨基酸的序列连接在一起，形成信使RNA
有关转录的问题
基因
有关转录的问题分析
核心比较
RNA通过核孔进入细胞质，穿过0层膜
细胞核中转录形成的RNA进入细胞质穿过几层膜？
学习小结
转录
场所
概念
过程
条件
1.某生物的一个体细胞中有50个DNA分子，其中某个DNA分子含有3000个碱基。由该DNA分子控制合成的蛋白质分子中最多有氨基酸（ ）
A.21种 B.50种 C.500种 D.1000种
1.下列关于密码子和反密码子的叙述，正确的是（ ）
A.密码子位于mRNA上，反密码子位于rRNA上
B.密码子和反密码子都可以发生碱基配对，所以他们的种类相同
C.密码子和反密码子中都不含胸腺嘧啶
D.密码子和反密码子都具有简并性
A
C
即时训练
2.下图表示细胞核中所完成的mRNA的形成过程示意图，有关叙述正确的是(　　)
A．图中RNA聚合酶的移动方向是从左向右
B．图中RNA与a链碱基互补
C．图示RNA—DNA杂交区域中DNA上的A与RNA上的T配对
D．DNA双螺旋解开需要解旋酶的参与，同时消耗能量
A
即时练习
判断正误,从课本中找到依据并标出页码。
1. DNA和RNA成分的区别是五碳糖种类不同,碱基和磷酸种类均相同。( )
2.RNA主要有三种,主要分布于细胞质中。( )
3. 一个DNA分子上有很多基因,转录是以基因的一条链为模板的。( )
4. 转录与DNA复制都遵循碱基互补配对原则,且配对方式相同。( )
5. 密码子位于mRNA上,反密码子位于tRNA上。( )
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即时训练

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