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人教版必修2·第4章
第1课时 RNA的结构和功能、 遗传信息的转录
第1节 基因指导蛋白质的合成
遗传物质的实验证据的获得和DNA双螺旋模型结构的建立，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。那么，基因有什么作用呢？
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。
苏云金杆菌
提取
Bt抗虫蛋白基因
导入
棉花细胞
Bt抗虫蛋白
Bt基因表达
转入的是基因，得到的却是蛋白质！为什么会这样？
基因可以控制蛋白质的合成过程，就是基因的表达。
1.RNA的结构
基本单位：
核糖核苷酸
碱基
磷酸
核糖
A
腺嘌呤
G
鸟嘌呤
C
胞嘧啶
U
尿嘧啶
空间结构：
一般是单链，而且比DNA短
元素组成：
C、H、O、N、P
比较项目 DNA RNA
中文名称
基本单位
五碳糖
碱基
空间结构 一般为 ， 一般为
分布 主要在 、 ， 主要在 ，
核糖核苷酸
脱氧核糖
核糖
双螺旋结构
单链
脱氧核糖核酸
核糖核酸
脱氧(核糖)核苷酸
A、G、C、T
A、G、C、U
细胞核
细胞质
拟核
2.DNA与RNA的比较
蛋白质
tRNA
mRNA
“三叶草型”
转运RNA（tRNA）：
转运氨基酸的工具。
信使RNA（mRNA）：
遗传信息传递的媒介。
核糖体RNA（rRNA）：
与蛋白质构成核糖体。
作为某些病毒的遗传物质
某些RNA具有催化作用（酶）
3.RNA的种类及其作用
细胞质
细胞核
DNA
(遗传信息)
核孔
核糖体
（蛋白质合成场所）

RNA
信使
皇帝不出宫
DNA
核糖体
地方官员
思考：基因主要存在哪里？蛋白质在哪里合成的？
如何设计实验验证？
科学家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。
实验1
（1）根据实验1可以得出什么结论？
蛋白质的合成依赖于RNA。
RNA酶
蛋白质的合成停止
RNA
提取物
蛋白质的合成恢复
1955年戈德斯坦（Goldstein）和普劳特（Plaut）用同位素标记RNA前体，发现放射性同位素都在细胞核内。经过一段时间，发现放射性同位素出现在细胞质中。
实验2
(2)根据实验2可知RNA在细胞的什么部位合成？
(3)实验2变形虫的细胞质为什么会出现有标记的RNA分子？
细胞核
细胞核中合成的RNA分子可以通过核孔进入细胞质
科学家经过实验发现，用噬菌体侵染细菌，在培养基中添加含14C标记的尿嘧啶，培养一段时间后，把细菌裂解、离心，分离出RNA与核糖体。分离出来的RNA有14C标记，将分离得到的RNA分别与细菌的DNA和噬菌体的DNA杂交，发现RNA只能与噬菌体的DNA形成双链杂交分子。
实验3
（4）实验为什么选择14C的尿嘧啶作为标记物？
尿嘧啶是RNA特有的碱基，实验中选择14C-U作为标记物可以标记新合成的RNA。
A
腺嘌呤
G
鸟嘌呤
C
胞嘧啶
U
尿嘧啶
科学家经过实验发现，用噬菌体侵染细菌，在培养基中添加含14C标记的尿嘧啶，培养一段时间后，把细菌裂解、离心，分离出RNA与核糖体。分离出来的RNA有14C标记，将分离得到的RNA分别与细菌的DNA和噬菌体的DNA杂交，发现RNA只能与噬菌体的DNA形成双链杂交分子。
实验3
（5）实验中分离出的含14C标记的RNA，能与噬菌体的DNA分子形成杂交分子，不能与细菌的DNA结合，说明什么问题？
新合成的RNA是以噬菌体的DNA为模板合成的。
~~~~~~~~~ RNA
噬菌体的DNA
杂交分子
（6）综合上述4个实验，尝试写出DNA控制蛋白质合成的过程？
为什么RNA适于作DNA的信使？
结构与功能相适应
RNA
蛋白质
DNA
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。
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。
DNA
RNA
③RNA与DNA的关系中，也遵循“碱基互补配对原则”；因此以mRNA为媒介可将遗传信息传递到细胞质中。
RNA适于作DNA信使的原因
DNA的遗传信息
RNA的遗传信息
转录
思考：DNA的遗传信息是怎样传给信使RNA的？
转录的概念
真核生物：细胞核（主要）、叶绿体和线粒体（基质）
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：
细胞核
细胞质中的核糖体
转录场所
3.过程
RNA聚合酶
T
C
G
A
T
C
G
A
T
T
G
C
A
A
C
G
T
A
C
A
C
G
G
T
A
A
T
T
（1）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
3.过程
1.解旋
2.催化磷酸二酯键的形成
T
C
G
T
C
G
T
T
G
C
C
G
C
G
G
T
A
C
A
A
A
T
A
A
T
T
A
A
5’
3’
5’
3’
转录方向
5’
3’
C
G
G
G
A
U
游离的核糖核苷酸
C
A
A
C
G
G
G
C
C
A
A
A
U
U
U
U
U
U
U
3.过程
T
C
G
T
C
G
T
T
G
C
C
G
C
G
G
T
A
C
A
A
A
T
A
A
T
T
A
A
5’
3’
5’
3’
转录方向
5’
3’
C
G
G
A
U
C
A
A
C
G
G
G
C
C
A
A
A
U
U
U
U
U
U
U
3.过程
G
T
C
G
T
C
G
T
T
G
C
C
G
C
G
G
T
A
C
A
A
A
T
A
A
T
T
A
A
5’
3’
5’
3’
转录方向
5’
3’
G
G
A
U
C
A
A
C
G
G
G
C
C
A
A
A
U
U
U
U
U
U
U
3.过程
G
C
T
C
G
T
C
G
T
T
G
C
C
G
C
G
G
T
A
C
A
A
A
T
A
A
T
T
A
A
5’
3’
5’
3’
转录方向
5’
3’
G
G
A
C
A
A
C
G
G
G
C
C
A
A
A
U
U
U
U
U
U
U
3.过程
G
C
U
T
C
G
T
C
G
T
T
G
C
C
G
C
G
G
T
A
C
A
A
A
T
A
A
T
T
A
A
5’
3’
5’
3’
转录方向
5’
3’
A
C
A
A
C
G
G
G
C
C
A
A
A
U
U
U
U
U
U
U
3.过程
G
C
U
G
T
C
G
T
C
G
T
T
G
C
C
G
C
G
G
T
A
C
A
A
A
T
A
A
T
T
A
A
5’
3’
5’
3’
转录方向
5’
3’
A
C
A
A
C
G
G
G
C
C
A
A
A
U
U
U
U
U
U
U
3.过程
G
C
U
G
G
（2）在RNA聚合酶的作用下，游离的核糖核苷酸与DNA模板链上的碱基互补配对。
T
C
G
T
C
G
T
T
G
C
C
G
C
G
G
T
A
C
A
A
A
T
A
A
T
T
A
A
5’
3’
5’
3’
转录方向
5’
3’
G
A
C
A
A
C
G
G
G
C
C
A
A
A
U
U
U
U
U
U
U
3.过程
G
C
U
G
G
（3）新结合的核糖核苷酸连接到正在合成的mRNA分子上（RNA聚合酶的催化形成磷酸二酯键）
模板链
T
C
G
T
C
G
T
T
G
C
C
G
C
G
G
T
A
C
A
A
A
T
A
A
T
T
A
A
C
G
G
G
A
U
C
A
A
C
G
G
G
C
C
A
A
A
U
U
U
U
U
U
U
3.过程
T
C
G
T
C
G
T
T
G
C
C
G
C
G
G
T
A
C
A
A
A
T
A
A
T
T
A
A
C
G
G
G
A
U
C
A
A
C
G
G
G
C
C
A
A
A
U
U
U
U
U
U
U
（4）合成的mRNA从DNA链上释放，而后DNA双螺旋恢复。
真核生物转录形成的RNA通过核孔，穿过 0 层膜，需要消耗能量
3.过程
DNA的一条链
RNA聚合酶
能量：
模板：
酶：
原料：
4种游离的核糖核苷酸
由ATP提供
打开氢键
催化RNA的合成，催化形成磷酸二酯键
4.条件
5.时间：
个体生长发育的整个过程
6.原则:
碱基互补配对
A－U、T－A、G－C、C－G
9.遗传信息流动的方向：
10.转录的意义：
DNA→RNA
遗传信息从DNA传递到RNA（mRNA）上，为翻译做准备
7.产物:
RNA（mRNA、tRNA、rRNA）
8.特点:
边解旋边转录
11.RNA子链的延伸方向？
1 转录时，需要解旋，但不需要解旋酶参与。因为RNA聚合酶本身就兼有解旋的作用。
2 转录时，RNA子链的延伸方向为5′端→3′端，与RNA聚合酶的移动方向一致。
U
A
A
G
U
C
C
C
T
T
G
G
A
A
A
RNA聚合酶
mRNA
DNA
方 向：
5′端→3′端，与RNA聚合酶的移动方向一致
RNA与模板链是反向连接的
转录方向判定方法：已合成的mRNA释放的一端(5′－端)为转录的起始方向。
先合成先释放，
2、DNA两条链中只有一条链是转录的模板链，模板链不固定。
1、转录以基因为单位（并非整个DNA），作为模板的只是DNA链中的基因片段；
A
T
C
G
A
G
C
G
A
G
T
C
T
T
C
G
T
C
A
A
T
C
G
A
T
G
A
C
A
T
C
G
G
C
DNA
基因1
基因2
a链
b链
注意：
部分解旋
模板链
模板链
U
A
G
C
mRNA
U
C
G
C
mRNA
3、一个DNA转录出的mRNA不完全相同；
4、同种生物的不同细胞中，由于基因的选择性表达，mRNA的种类和数量一般是不相同的。
A
T
C
G
A
G
C
G
A
G
T
C
T
T
C
G
T
C
A
A
T
C
G
A
T
G
A
C
A
T
C
G
G
C
DNA
基因1
基因2
a链
b链
部分解旋
模板链
模板链
U
A
G
C
mRNA
U
C
G
C
mRNA
3.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。
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
比较mRNA和b链，以及mRNA和a链的碱基序列的差异。
思考 讨论P66
DNA复制 转录
时间
场所 解旋
模板
原料
酶
配对方式
特点
方向
产物
意义
细胞分裂间期
生长发育过程
完全解旋
只解有遗传效应片段（基因）
DNA的两条链均为模板
DNA的一条链为模板
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
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，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
主要在细胞核或拟核，少部分在线粒体、叶绿体、质粒
新链从5’端-3’端延伸
新链从5’端-3’端延伸
DNA复制和转录的比较
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
√
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
√
谢谢观看

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