4.1基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成第1課時(shí)課件-高一下學(xué)期生物人教版必修2

第四章

基因的表達(dá)第1節(jié)

基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成(第一課時(shí))本節(jié)內(nèi)容基因如何指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成？遺傳信息的轉(zhuǎn)錄真核、原核細(xì)胞基因轉(zhuǎn)錄的區(qū)別典型習(xí)題

基因的表達(dá)包括遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯兩個(gè)階段。1.概念基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成的過程。2.過程熒光小鼠水母綠色熒光蛋白綠色熒光蛋白基因控制合成綠色熒光表現(xiàn)性狀情境導(dǎo)入一、學(xué)習(xí)目標(biāo)二、重難點(diǎn)1.概述遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯過程。2.計(jì)算DNA堿基數(shù)目、RNA堿基數(shù)目與氨基酸數(shù)目之間的對應(yīng)關(guān)系。3.闡明中心法則的具體內(nèi)容，認(rèn)同科學(xué)是不斷發(fā)展的。4.基于地球上幾乎所有的生物都共用一套遺傳密碼的事實(shí)，認(rèn)同當(dāng)今生物可能有著共同的起源。1.遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯過程。2.中心法則的具體內(nèi)容。問題探討

美國科幻電影《侏羅紀(jì)公園》曾轟動一時(shí)。影片圍繞著虛構(gòu)的“侏羅紀(jì)公園”，展現(xiàn)了豐富而新奇的科學(xué)幻想：各種各樣的恐龍飛奔跳躍、相互爭斗，而這些復(fù)活的恐龍是科學(xué)家利用提取的恐龍DNA還原而來。從原理上分析，利用已滅絕生物的DNA，真的能夠使它們復(fù)活嗎？一種生物的整套DNA中儲存著該種生物生長、發(fā)育等生命活動所需的全部遺傳信息，也可以說是構(gòu)建生物體的藍(lán)圖。但是，從DNA到具有各種性狀的生物體，需要通過極其復(fù)雜的基因表達(dá)及調(diào)控過程才能實(shí)現(xiàn)。因此，在可預(yù)見的將來，利用DNA來使滅絕的生物復(fù)活仍是難以做到的。信使物質(zhì)基因蛋白質(zhì)的合成推測：存在某種物質(zhì)作為中間信使，將DNA的遺傳信息從細(xì)胞核攜帶出至核糖體。DNA能否直接作為模板指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成？對于真核細(xì)胞來說：DNA主要存在于

中蛋白質(zhì)合成的場所是細(xì)胞質(zhì)

。細(xì)胞核核糖體

1955年，布拉切特以洋蔥根尖和變形蟲為材料，用RNA酶分解細(xì)胞中的RNA，蛋白質(zhì)的合成就停止。如果再加入酵母中提取的RNA，蛋白質(zhì)又開始合成。

1955年，戈德斯坦和普勞特觀察到放射性物質(zhì)標(biāo)記的RNA從細(xì)胞核轉(zhuǎn)移到細(xì)胞質(zhì)。

——RNA是DNA與蛋白質(zhì)之間的信使思考：RNA適于作為信使的原因？補(bǔ)充信息：信使的發(fā)現(xiàn)1.能夠儲存遺傳信息它的分子結(jié)構(gòu)與DNA很相似，也是由基本單位——核苷酸連接而成，也能儲存遺傳信息。1、RNA適于作為信使的原因DNA的基本單位RNA的基本單位1、RNA適于作為信使的原因脫氧核苷酸鏈脫氧核苷酸DNA（雙鏈）連接核糖核苷酸鏈核糖核苷酸RNA（單鏈）連接2.容易轉(zhuǎn)移到細(xì)胞質(zhì)RNA一般是單鏈，而且比DNA短，因此能夠通過核孔轉(zhuǎn)移到細(xì)胞質(zhì)中。1、RNA適于作為信使的原因4.RNA與DNA的關(guān)系中，也遵循“堿基互補(bǔ)配對原則”；

因此以mRNA為媒介可將遺傳信息傳遞到細(xì)胞質(zhì)中。3.RNA為單鏈結(jié)構(gòu)，不穩(wěn)定，易降解，使得完成使命的RNA能迅

速分解，保證生命活動的有序進(jìn)行。1.它的分子結(jié)構(gòu)與DNA很相似，也是由基本單位——核苷酸連接而成，也能儲存遺傳信息。2.RNA一般是單鏈，而且比DNA短，因此能夠通過核孔轉(zhuǎn)移到細(xì)胞質(zhì)中。DNARNA小結(jié)元素：C、H、O、N、P五碳糖（2種）磷酸（1種）含氮堿基（5種）核苷酸（8種）根據(jù)五碳糖脫氧核苷酸

根據(jù)堿基核糖核苷酸

腺嘌呤脫氧核苷酸鳥嘌呤脫氧核苷酸胞嘧啶脫氧核苷酸胸腺嘧啶脫氧核苷酸根據(jù)堿基腺嘌呤核糖核苷酸鳥嘌呤核糖核苷酸胞嘧啶核糖核苷酸尿嘧啶核糖核苷酸脫氧核苷酸長鏈

核糖核苷酸長鏈

2條雙螺旋脫氧核酸（DNA）

核糖核酸（RNA）

1條4種4種信使RNA(mRNA)轉(zhuǎn)運(yùn)RNA(tRNA)核糖體RNA(rRNA)“三葉草型”作為DNA的信使，①翻譯的模板②識別并轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸③與蛋白質(zhì)組成核糖體2.RNA的種類和功能：④作為RNA病毒的遺傳物質(zhì)⑤具有催化作用（少數(shù)RNA酶）還有其他功能嗎？[歸納總結(jié)]RNA的功能（1）解旋：

在ATP的驅(qū)動下，RNA聚合酶將DNA雙螺旋的兩條鏈解開。CGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATACGTATACGGCTAGCCGTA3'5'CCGTAGTATACGGCTAGCCGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATA3'5'ATPRNA聚合酶RNA聚合酶具有解旋的效果4.過程（2）配對：

游離的核糖核苷酸按堿基互補(bǔ)配對原則隨機(jī)地與DNA模板鏈上的堿基配對，確定RNA的核糖核苷酸排列順序。CCGTAGTATACGGCTAGCCGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATA3'5'UAUGCAUGAUCGAGCUU4.過程CCGTAGTATACGGCTAGCCGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATA3'5'UAUGCAUGAUCGAGCUUUAUGCAUGAUCGAGCUU5'3'ATP（3）連接：在RNA聚合酶的催化下從子鏈的5‘端把子鏈的核糖

核苷酸聚合成核糖核苷酸鏈。合成方向：子鏈的5’端→3’端形成磷酸二酯鍵4.過程（4）釋放：mRNA釋放，DNA雙鏈恢復(fù)。4.過程RNA聚合酶的移動方向？5.特點(diǎn)邊解旋邊轉(zhuǎn)錄6.條件（1）原料（3）能量（2）模板（4）酶4種游離的核糖核苷酸一般是ATPRNA聚合酶（作用于磷酸二酯鍵和氫鍵）7.原則堿基互補(bǔ)配對（A-U，T-A，C-G，G-C）提醒：每次轉(zhuǎn)錄的只是DNA分子特定的片段（基因），

該片段攜帶的遺傳信息能準(zhǔn)確地傳遞給mRNA分子。DNA→RNA8.遺傳信息流動一、遺傳信息的轉(zhuǎn)錄DNA上基因的一條鏈一、遺傳信息的轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄以基因?yàn)閱挝?，不同基因模板鏈不同。分裂間期和分裂期可以進(jìn)行轉(zhuǎn)錄嗎？分裂期的染色體高度螺旋，DNA無法解旋，轉(zhuǎn)錄無法發(fā)生。[歸納總結(jié)]1．有關(guān)轉(zhuǎn)錄的問題分析(1)轉(zhuǎn)錄不是轉(zhuǎn)錄整個(gè)DNA，是轉(zhuǎn)錄其中的基因，一個(gè)DNA分子上的所有基因的模板鏈不一定相同。(2)遺傳信息的轉(zhuǎn)錄過程中也有DNA的解旋過程，該過程不需要解旋酶。(3)轉(zhuǎn)錄方向的判定方法：已合成的mRNA釋放的一端(5′端)為轉(zhuǎn)錄的起始方向。(4)完成正常使命的RNA會迅速降解，從而保證生命活動的有序進(jìn)行。(5)線粒體、葉綠體中也可進(jìn)行轉(zhuǎn)錄。(6)細(xì)胞核中轉(zhuǎn)錄形成的RNA通過核孔進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)，穿過0層膜，需要消耗能量。對應(yīng)訓(xùn)練1．如圖表示細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行的轉(zhuǎn)錄過程，下列說法正確的是(

)

A．圖中RNA聚合酶運(yùn)動方向向左B．圖中兩個(gè)圈內(nèi)所示物質(zhì)相同C．該過程涉及堿基互補(bǔ)配對D．該過程共涉及5種核苷酸C解析：結(jié)合圖示可以看出，圖中RNA聚合酶運(yùn)動方向是向右，A錯(cuò)誤；圖中兩個(gè)圈內(nèi)所示物質(zhì)不同，單鏈上的是腺嘌呤脫氧核苷酸，游離的是腺嘌呤核糖核苷酸，B錯(cuò)誤；該過程為轉(zhuǎn)錄過程，涉及堿基互補(bǔ)配對過程，C正確；該過程為轉(zhuǎn)錄，共涉及8種核苷酸，即4種脫氧核苷酸和4種核糖核苷酸，D錯(cuò)誤。比較項(xiàng)目DNA復(fù)制轉(zhuǎn)錄時(shí)間場所模板原料酶配對方式，，特點(diǎn)產(chǎn)物方向1.轉(zhuǎn)錄與DNA復(fù)制有哪些共同之處？這對保證遺傳信息的準(zhǔn)確轉(zhuǎn)錄有什么意義？轉(zhuǎn)錄與DNA復(fù)制都需要模板、都遵循堿基互補(bǔ)配對原則。堿基互補(bǔ)配對原則能夠保證遺傳信息傳遞的準(zhǔn)確性。思考.討論

遺傳信息的轉(zhuǎn)錄過程

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2.與DNA復(fù)制相比，轉(zhuǎn)錄所需要的原料和酶各有什么不同？細(xì)胞分裂前的間期生長發(fā)育過程主要在細(xì)胞核或擬核中，少部分在線粒體、葉綠體中DNA的每一條鏈DNA的一條鏈（某片段/基因）游離的4種脫氧核苷酸游離的4種核糖核苷酸解旋酶、DNA聚合酶RNA聚合酶A—T、G—C、C—G、T—A

A—U、G—C、C—G、T—A

半保留復(fù)制、邊解旋邊復(fù)制邊解旋邊轉(zhuǎn)錄新鏈（酶）從5′-端→3′-端延伸2個(gè)子代DNA分子RNA(mRNA、tRNA、rRNA)對應(yīng)訓(xùn)練2．(多選)甲、乙圖表示真核細(xì)胞內(nèi)兩種物質(zhì)的合成過程，下列敘述正確的是(

)

A．甲所示過程為DNA復(fù)制，圖示表明復(fù)制可以從多個(gè)起點(diǎn)雙向復(fù)制B．乙所示過程為轉(zhuǎn)錄，圖示表明DNA分子的兩條鏈都可以作為模板鏈C．甲、乙所示過程中DNA分子解旋都消耗細(xì)胞內(nèi)能量并需要解旋酶D．一個(gè)細(xì)胞周期中，甲過程在每個(gè)起點(diǎn)只起始一次，乙過程可起始多次ABD解析：圖甲為DNA兩條鏈同時(shí)作為模板，進(jìn)行反方向的物質(zhì)合成，各生成兩條子鏈，符合DNA半保留復(fù)制的特點(diǎn)，所以圖甲為DNA的復(fù)制，且從圖甲中可以看出該過程中DNA復(fù)制可以從多個(gè)起點(diǎn)雙向復(fù)制，A正確；圖乙分別只以DNA一條鏈作為模板，各生成一條單鏈，符合轉(zhuǎn)錄的特點(diǎn)，所以乙所示過程為轉(zhuǎn)錄，且圖示表明DNA分子的兩條鏈都可以作為合成不同RNA的模板鏈，B正確；甲、乙所示過程中DNA分子解旋都消耗細(xì)胞內(nèi)能量，但圖乙的轉(zhuǎn)錄過程不需要解旋酶，需要RNA聚合酶，C錯(cuò)誤；一個(gè)細(xì)胞周期中，DNA復(fù)制一次，但可以轉(zhuǎn)錄多次，形成多個(gè)mRNA，所以一個(gè)細(xì)胞周期中，甲過程在每個(gè)起點(diǎn)只起始一次，乙過程可起始多次，D正確。DNA片段基因1基因2基因3放大非編碼區(qū)非編碼區(qū)編碼區(qū)編碼區(qū)上游編碼區(qū)下游編碼區(qū)：能轉(zhuǎn)錄相應(yīng)的mRNA，進(jìn)一步編碼（翻譯）出蛋白質(zhì)的DNA區(qū)段。非編碼區(qū)：不能轉(zhuǎn)錄為相應(yīng)的mRNA，不能編碼蛋白質(zhì)的區(qū)段。補(bǔ)充：真核、原核細(xì)胞基因轉(zhuǎn)錄的區(qū)別1.原核生物的基因結(jié)構(gòu)啟動子終止子編碼區(qū)非編碼區(qū)非編碼區(qū)編碼區(qū)上游編碼區(qū)下游連續(xù)的、不間隔的RNA聚合酶識別并結(jié)合的位點(diǎn)，驅(qū)動基因轉(zhuǎn)錄出mRNA。啟動子本質(zhì)：位置：作用：是一段有特殊序列結(jié)構(gòu)的DNA片段位于基因上游非編碼區(qū)非編碼區(qū)編碼區(qū)編碼區(qū)上游編碼區(qū)下游啟動子終止子連續(xù)的、不間隔的終止轉(zhuǎn)錄。終止子本質(zhì)：位置：作用：也是一段有特殊序列結(jié)構(gòu)的DNA片段位于基因下游1.原核生物的基因結(jié)構(gòu)2.真核生物的基因結(jié)構(gòu)啟動子終止子非編碼區(qū)非編碼區(qū)編碼區(qū)編碼區(qū)上游編碼區(qū)下游間隔的、不連續(xù)的內(nèi)含子外顯子外顯子內(nèi)含子能轉(zhuǎn)錄相應(yīng)的mRNA，進(jìn)一步能編碼蛋白質(zhì)的DNA序列。能轉(zhuǎn)錄相應(yīng)的mRNA，但卻不能編碼蛋白質(zhì)的DNA序列。非編碼區(qū)非編碼區(qū)編碼區(qū)編碼區(qū)上游編碼區(qū)下游啟動子終止子轉(zhuǎn)錄初級RNA成熟mRNA剪切、拼接2.真核生物的基因結(jié)構(gòu)UAUGCAUGAUCGAGCUUCGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATACGTATACGGCTAGCCGTA3'5'細(xì)胞質(zhì)細(xì)胞核mRNA成熟的mRNA通過核孔進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)與核糖體結(jié)合，通過多少層膜？原核生物真核生物不同點(diǎn)編碼區(qū)是

的編碼區(qū)是間隔的、

的相同點(diǎn)都有能夠編碼蛋白質(zhì)的

和具有調(diào)控作用的

區(qū)組成的連續(xù)不連續(xù)編碼區(qū)非編碼非編碼序列=非編碼區(qū)原核基因非編碼序列真核基因=非編碼區(qū)+內(nèi)含子對應(yīng)訓(xùn)練3、(多選)下列關(guān)于洋蔥根尖細(xì)胞遺傳信息轉(zhuǎn)錄過程的敘述，錯(cuò)誤的是(

)A．一個(gè)DNA可轉(zhuǎn)錄出多個(gè)不同類型的RNAB．以完全解開螺旋的一條脫氧核苷酸鏈為模板C．轉(zhuǎn)錄終止時(shí)成熟的RNA從模板鏈上脫離下來D．可發(fā)生在該細(xì)胞的細(xì)胞核、線粒體和葉綠體中BCD解析：基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段，一個(gè)DNA分子上有多個(gè)基因，不同基因轉(zhuǎn)錄形成的RNA不同，因此