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第四章 基因的表达
第1节：基因指导蛋白质的合成（第1课时）
一、遗传信息的转录
01
02
探讨RNA适于作DNA信使的条件
概述遗传信息的转录过程
基因可以控制蛋白的合成，这个过程就是基因的表达。
问题探讨
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
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？
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。
探讨RNA适于作DNA信使的条件
一
基因通常是有遗传效应的DNA片段，DNA主要存在于细胞核中，DNA携带遗传信息，而蛋白质的合成发生在细胞质(核糖体), 1955年,J.Brachet分别用洋葱根尖和变形虫进行
了实验；发现若加入RNA酶
降解细胞中的RNA，则蛋白
质的合成就停止，若再加入
从酵母中提取的RNA，则又
可以重新合成一些蛋白质
情境一
核糖体
蛋白质
合成
RNA
据实验可以得出什么结论？
蛋白质的合成依赖于RNA。
【任务1】
RNA是什么物质
从结构上分析RNA适于作DNA的信使的条件是什么
DNA和核糖体两者在空间上是隔开的，
那么DNA的遗传信息怎么传递到细胞质？
元素组成：
基本单位：
C、H、O、N、P
RNA（核糖核酸）
聚合
RNA的结构
01
腺嘌呤核糖核苷酸（A）
鸟嘌呤核糖核苷酸（G）
胞嘧啶核糖核苷酸（C）
尿嘧啶核糖核苷酸（U）
O
O
O
O
脱氧核糖
核糖
（4种）核糖核苷酸
RNA是什么物质
项目
名称
组成
基本单位
结构
存在部位
功能
核糖核酸
脱氧核糖核酸
核糖核苷酸
脱氧（核糖）核苷酸
一般为单链
一般为双链
主要存在于细胞质中
主要存在于细胞核中
C、H、O、N、P
核糖、磷酸、
含氮碱基：A、G、C、U
C、H、O、N、P
脱氧核糖、磷酸、
含氮碱基：A、G、C、T
传递遗传信息
携带遗传信息
RNA和DNA的区别
DNA
RNA
RNA当信使的原因
02
①它的分子结构与DNA很相似，也是由基本单位——核苷酸连接而成，也能储存遗传信息。
碱基
磷酸—脱氧核糖
磷酸—核糖
②RNA一般是单链，而且比DNA短，因此能够通过核孔转移到细胞质中。
从结构上分析RNA适于作DNA的信使的条件是什么
碱基对
RNA的种类
03
信使RNA(mRNA)
DNA的遗传信息是怎样传给mRNA的
转运RNA(tRNA)
核糖体RNA(rRNA)
是翻译蛋白质的模板，只有mRNA携带有遗传信息。
运输特定氨基酸
核糖体的组成成分
过渡
氨基酸
氢键
1.如图为三种RNA示意图，下列关于它们的叙述中，错误的是（ ）
A.合成三种RNA都遵循碱基互
补配对原则
B.三种RNA都可通过转录形成
C.甲中没有碱基对，但乙和丙中含有
D.甲可以传递遗传信息，但乙和丙不能
对点训练
对点训练
对点训练
对点训练
对点训练
课堂检测
C
2.下列关于RNA的叙述，错误的是（ ）
A.有些RNA可催化细胞内的某些生化反应
B.RNA的基本单位由磷酸、核糖和含氮碱基组成
C.RNA参与构成核糖体
D.RNA参与构成细胞膜
对点训练
对点训练
对点训练
对点训练
对点训练
课堂检测
D
概述遗传信息的转录过程
二
情境二
支原体肺炎是一种由支原体引起的呼吸道感染支原体肺炎的临床表现与细菌性肺炎相似，但用药不相同，下表为红霉索、环丙沙星、利福平等抗菌药的抗菌机制
【任务2】
转录的概念及场所？
阐述转录的基本过程？
RNA合成的场所、模板、原料和酶分别是什么
RNA合成的起始是如何决定的
其中利福平抑制病原体增殖的原理是？
抗菌药物 抗菌机制
红霉素 与核糖体结合，抑制蛋白质的合成
环丙沙星 抑制病原体DNA的复制
利福平 抑制病原体RNA聚合酶的活性
在转录水平上影响病原体的基因表达
真核生物：
原核生物：拟核、细胞质
通过RNA聚合酶以DNA的一条链为模板合成RNA的过程。
(1)概念：
(2)场所：
转录的概念及场所
01
细胞核（主要）
叶绿体和线粒体（基质）
转录的过程
02
解旋：在ATP的驱动下，RNA聚合酶将DNA双螺旋的两条链解开。
该过程不需要解旋酶，RNA聚合酶有解旋作用；
第一步：
RNA聚合酶
A
A
A
C
G
C
A
G
G
T
T
T
G
C
G
T
C
C
（作用于氢键，使DNA双螺旋解开）
转录的过程
02
第二步：
第三步：
RNA聚合酶
游离的核糖核苷酸
RNA聚合酶作用下,游离的核糖核苷酸与DNA模板链上碱基互补配对
新结合的核糖核苷酸连接到正在合成的mRNA分子上
U
A
A
A
U
U
C
G
C
A
G
C
G
U
G
C
G
C
T
T
T
G
C
G
T
C
C
3’
5’
5’
3’
5’
3’
（RNA聚合酶催化形成磷酸二酯键）
转录的过程
02
合成的mRNA从DNA链上释放，而后DNA双螺旋恢复。
第四步：
核糖体
蛋白质
合成
(4)转录的特点：___________。
(3)此过程中的碱基配对方式为__________________________。
RNA链延伸的方向是_______________。
原料：
模板：
能量：
酶：
(1)转录的条件：
(2)方向：
由5’端到3’端
转录的特点
03
3’
5’
5’
3’
5’
3’
RNA聚合酶
DNA的一条链的某片段
4种游离的核糖核苷酸
由ATP提供
A—U、T—A、C—G、G—C
边解旋边转录
U
A
A
A
U
U
C
G
C
A
G
C
G
U
G
C
G
C
T
T
T
G
C
G
T
C
C
摩尔根解释的验证
思考 讨论
遗传信息的转录过程
思考 讨论
1.转录与DNA复制有什么共同之处？对保证遗传信息准确转录有什么意义？
转录与DNA复制都需要模板、原料、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。
RNA转录
DNA复制
2.与DNA复制相比，转录所需要的原料和酶各有什么不同？
4种游离的脱氧核苷酸
DNA的两条链
由ATP提供
解旋酶、DNA聚合酶
4种游离的核糖核苷酸
DNA的一条链的某片段
由ATP提供
RNA聚合酶
摩尔根解释的验证
思考 讨论
遗传信息的转录过程
思考 讨论
条件
条件
RNA转录
DNA复制
原料：
模板：
能量：
酶：
原料：
模板：
能量：
酶：
①写出该片段转录出的mRNA中的碱基排列顺序。
②转录出的mRNA碱基序列与DNA模板链的碱基序列有哪些异同？
5’-UACGCUCCGUACCC-3’
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？
两者的序列基本相同，区别是RNA链上的碱基U，对应在非模板链上的碱基是T。
3.转录时，DNA的一条链作为转录的模板链，可成为反意义链，与其互补的另一条链称为有意义链。下图表示了一个DNA分子的片段：
非模板链（有意义链）
模板链（反意义链）
5’-TACGCTCCGTACCC-3’
3’-ATGCGAGGCATGGG-5’
摩尔根解释的验证
思考 讨论
遗传信息的转录过程
思考 讨论
DNA复制和转录的比较
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
完全解旋
只解旋有遗传效应的片段（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
主要在细胞核或拟核，少部分在线粒体、叶绿体、质粒
DNA复制和转录的比较
DNA复制 转录
配对方式
特点
方向
产物
意义
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
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，为翻译做准备
新链从5’端---3’端延伸
新链从5’端---3’端延伸
1.如图为真核生物细胞核内转录过程的示意图，下列说法不正确的是（ ）
A.①链的碱基A与②链的碱基U互补配对
B.②是以4种核糖核苷酸为原料合成的
C.如果③表示酶分子，则它的名称是RNA聚合酶
D.转录完成后，②需要通过两层生物膜才能与核糖体结合
对点训练
对点训练
对点训练
对点训练
对点训练
课堂检测
D
2.如图中甲、乙表示真核生物遗传信息传递的两个过程，丙为其中部分片段的放大示意图。下列有关分析正确的是（ ）
A.图中酶1和酶2是同一种酶
B.图丙中b链可能是构成核糖
体的成分
C.图丙是图甲的部分片段放大
D.图乙所示过程在高度分化的细胞中不会发生
对点训练
对点训练
对点训练
对点训练
对点训练
课堂检测
B
本节小结
RNA
细胞核
RNA适于作DNA信使的条件
RNA的种类：
RNA与DNA的比较
转录
主要场所：
模板：
原料：
产物：
DNA的一条链
4种核糖核苷酸
mRNA、tRNA、rRNA

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