【生物】基因指导蛋白质的合成第1课时课件-2023-2024学年高一下学期生物人教版（2019）必修2.pptx

授课人：第第4 4章章 基因的表达基因的表达第一节 基因指导蛋白质的合成 （第1课时）问题探讨问题探讨转入的是转入的是基因基因，得到的却是，得到的却是蛋白质蛋白质！为什么会这样？！为什么会这样？苏云金苏云金杆菌杆菌提取提取 BtBt抗虫蛋抗虫蛋白基因白基因导入导入 棉花棉花细胞细胞BtBt抗虫抗虫蛋白蛋白BtBt基因表达基因表达基因可以控制蛋白质的合成，这个过程就是基因可以控制蛋白质的合成，这个过程就是基因的表达基因的表达。思考思考：细胞核中细胞核中DNADNA如何指导细胞质中蛋白质合成呢？如何指导细胞质中蛋白质合成呢？问题探讨问题探讨细胞核细胞核核糖体核糖体（2323nmnm）细胞质细胞质DNADNA(2nm)(2nm)核核孔孔0 0.9 9n nm mDNA(DNA(基因）基因）主要存在于主要存在于细胞核中细胞核中蛋白质的合成蛋白质的合成在细胞质中的在细胞质中的核糖体上进行核糖体上进行信使信使信使信使问题探讨问题探讨 资料资料1:1:19551955年，科学家用年，科学家用RNARNA酶酶分解变形虫细胞中的分解变形虫细胞中的RNARNA，蛋白质，蛋白质合成停止。合成停止。资料资料2 2：19551955年，科学家用年，科学家用放射性标记放射性标记尿嘧啶尿嘧啶核苷酸核苷酸的培养液培养变的培养液培养变形虫细胞，检测发现该标记先出现在形虫细胞，检测发现该标记先出现在细胞核细胞核，随后出现在，随后出现在细胞质细胞质。DNADNARNARNA？蛋白质蛋白质核核质质？转转 录录翻翻 译译为什么RNA适于做DNA的信使呢？RNARNA充当了充当了DNADNA的信使的信使一、为什么一、为什么RNARNA适合做适合做DNADNA的信使的信使1.DNA1.DNA和和RNARNA在分子组成上的区别在分子组成上的区别DNADNARNARNARNA的分子组成与DNA相似：具备传递遗传信息传递遗传信息的可能。脱氧核苷酸核糖核苷酸AGCT腺嘌呤鸟嘌呤胞嘧啶胸腺嘧啶AGCU腺嘌呤鸟嘌呤胞嘧啶尿嘧啶一、为什么一、为什么RNARNA适合做适合做DNADNA的信使的信使DNADNARNARNAA核糖POCPO OUPO OGPO O核糖核糖核糖 2.RNA2.RNA与与DNADNA结构上的差异结构上的差异 RNARNA是是单链单链，比，比DNADNA短短，能够，能够通过核孔通过核孔转移到细胞质中。转移到细胞质中。磷酸二酯键磷酸二酯键一、为什么一、为什么RNARNA适合做适合做DNADNA的信使的信使RNARNA分为分为3 3种种信使信使RNARNA（mRNAmRNA）蛋白质合成的模板。转运转运RNARNA（tRNAtRNA）氨基酸的运载工具。核糖体核糖体RNARNA（rRNArRNA）核糖体的组成部分。蛋白质rRNA核糖体tRNAmRNA3.RNA3.RNA的组成和种类的组成和种类部分碱基配对（含氢键）部分碱基配对（含氢键）DNADNARNARNA组成元素相同基本单位不同组成不完全相同五碳糖含氮碱基分布不同空间结构不同种类不同功能不同一、为什么一、为什么RNARNA适合做适合做DNADNA的信使的信使C、H、O、N、P脱氧核苷酸核糖核苷酸脱氧核糖核糖A、G、C、TA、G、C、U主要在细胞核主要在细胞质规则的双螺旋结构通常呈单链1种（DNA）3种（mRNA、tRNA、rRNA）生物的主要遗传物质部分病毒的遗传物质蛋白质合成的模板氨基酸的搬运工参与核糖体的构成少数具有催化作用二、遗传信息的转录二、遗传信息的转录思考：思考：DNADNA的遗传信息怎样传递给的遗传信息怎样传递给mRNAmRNA？RNARNA聚合酶聚合酶T TC CGGA AT TC CGGA AT TT TGGC CA AA AC CG GT TA AC CA AC CG GG GT TA AA AT TT T第第1 1步：步：DNADNA双链解开，碱基暴露出来。双链解开，碱基暴露出来。T TC CGGT TC CGGT TT TGGC CC CG GC CG GG GTAC CAAATAATTA A55335533转录方向5533C CG GG GG GAU U游离的核糖核苷酸C CAAC CGGGGGGC CC CAA AU UU U U UU UU UU U U U第第2 2步：游离的核糖核苷酸与步：游离的核糖核苷酸与DNADNA模板链上的碱基互补配对，在模板链上的碱基互补配对，在RNARNA聚合酶的作用下开始聚合酶的作用下开始mRNAmRNA合成。合成。T TC CGGT TC CGGT TT TGGC CC CG GC CG GG GTAC CAAATAATTA A55335533转录方向5533C CG GGGG GAU UC CAAC CGGGGGGC CC CAA AU UU U U UU UU UU U U UT TC CGGT TC CGGT TT TGGC CC CG GC CG GG GTAC CAAATAATTA A55335533转录方向5533C CG GGGG GAU UC CAAC CGGGGGGC CC CAA AU UU U U UU UU UU U U UT TC CGGT TC CGGT TT TGGC CC CG GC CG GG GTAC CAAATAATTA A55335533转录方向5533C CG GGGG GAU UC CAAC CGGGGGGC CC CAA AU UU U U UU UU UU U U UT TC CGGT TC CGGT TT TGGC CC CG GC CG GG GTAC CAAATAATTA A55335533转录方向5533C CGGGGG GAU UC CAAC CGGGGGGC CC CAA AU UU U U UU UU UU U U UT TC CGGT TC CGGT TT TGGC CC CG GC CG GG GTAC CAAATAATTA A55335533转录方向5533C CGGGGGGAU UC CAAC CGGGGGGC CC CAA AU UU U U UU UU UU U U UT TC CGGT TC CGGT TT TGGC CC CG GC CG GG GTAC CAAATAATTA A55335533转录方向5533C CGGGGGGAU UC CAAC CGGGGGGC CC CAA AU UU U U UU UU UU U U U模板链第第3 3步：步：新结合的核糖核苷酸连接到正在合成的新结合的核糖核苷酸连接到正在合成的mRNAmRNA分子分子上（上（RNARNA聚合酶聚合酶的催化形成的催化形成磷酸二酯键磷酸二酯键）T T C CGGT TC CGGT TT TGGC CC CG GC CG GG GTAC CAAATAATTAAC CGGGGGGAU UC CAAC CGGGGGGC C C CAAAU UU UU UU U U UU UU UT T C CGGT TC CGGT TT TGGC CC CG GC CG GG GTAC CAAATAATTAAC CG GG GG GAU UC CAAC CG GG GG GC C C CAAAU UU U U UU U U UU UU U第第4 4步：步：合成的合成的mRNAmRNA从从DNADNA链链上释放，而后上释放，而后DNADNA双螺旋恢复双螺旋恢复。U UA AA AC CU UG GC CC C T TA AG GG G A AU UG GT TA ARNARNA聚合酶聚合酶解旋解旋配对配对连接连接释放释放酶：酶：_结果：双链解开，暴露碱基结果：双链解开，暴露碱基RNARNA聚合酶聚合酶原则：原则：_能量：能量：_模板：模板：_原料：原料：_碱基互补配对原则碱基互补配对原则DNADNA的一条链的一条链4 4种核糖核苷酸种核糖核苷酸ATPATP酶：酶：_结果：形成一个结果：形成一个_RNARNA聚合酶聚合酶RNARNA合成的合成的RNARNA从从_上释放上释放DNADNA双链恢复双链恢复成成_结构结构DNADNA链链双螺旋双螺旋二、遗传信息的转录二、遗传信息的转录二、遗传信息的转录二、遗传信息的转录二、遗传信息的转录二、遗传信息的转录概念概念场所场所时期时期条件条件RNARNA是在是在细胞核细胞核中，通过中，通过RNARNA聚合酶聚合酶以以DNADNA的的一条链一条链为模板合成的，这一过程叫作转录。为模板合成的，这一过程叫作转录。主要是在细胞核（少量细胞质）主要是在细胞核（少量细胞质）个个体体生生长长发发育育的的整整个个过过程程（真真核细胞分裂期较少）核细胞分裂期较少）遗遗传传信信息息的的转转录录模板模板原料原料酶酶能量能量DNADNA的一条链的一条链以细胞中游离的以细胞中游离的4 4种核糖核苷酸种核糖核苷酸RNARNA聚合酶聚合酶ATPATP等等（打开氢键、形成磷酸二酯键）（打开氢键、形成磷酸二酯键）二、遗传信息的转录二、遗传信息的转录特点特点精确复制精确复制的原因的原因意义意义延伸方向延伸方向产物产物边解旋边转录边解旋边转录碱碱基互补配对基互补配对原则原则A AU U、T TA A、GGC C、C CGG遗遗传传信信息息从从DNADNA传传递递到到RNARNA上上，为为翻翻译译做做准备。准备。RNARNA（mRNAmRNA、tRNAtRNA、rRNArRNA）RNARNA从从5 5 端向端向 33 端延伸端延伸遗遗传传信信息息的的转转录录遗传信息的遗传信息的流动方向流动方向DNARNADNARNA深度思考深度思考1.转录过程中也有DNA的解旋过程,该过程需要解旋酶吗？DNA链完全解开么？2.分裂间期和分裂期都可以进行转录吗？提示 分裂期的染色体高度螺旋，分裂期的染色体高度螺旋，DNADNA难以解旋，转录难以发生。难以解旋，转录难以发生。提示不需要，不需要，RNARNA聚合酶也有解旋功能聚合酶也有解旋功能,边解旋边转录边解旋边转录.3.转录的是DNA还是DNA片段？提示 转录以基因为单位，不同基因模板链不同转录以基因为单位，不同基因模板链不同深度思考深度思考4.一个基因的两条链都可以作为转录的模板吗?一个DNA分子上的所有基因转录出的RNA都相同吗？提示转录时只能以基因的一条链为模板；不同的基因转录时只能以基因的一条链为模板；不同的基因转录出的转录出的mRNAmRNA不完全相同不完全相同。基因基因A A基因基因B B转录转录CCAUGGCCACCAUGGCCAmRNAmRNA1 1转录转录UAGUACUACGUAGUACUACGmRNAmRNA2 2哪条是模板链？哪条是模板链？-ATGCATGCAT CCATGCTAGCCA TC C CTACC ATCATGCATCCATG C-ATGCATGCAT CCATGCTAGCCA TC C CTACC ATCATGCATCCATG C-TACGTACGTA GGTACGATCGGTAGGGATGG-TACGTACGTA GGTACGATCGGTAGGGATGGTAGTACGTAGGTACG-TAGTACGTAGGTACG-1 1链链2 2链链1 1链链2 2链链其它基因其它基因6.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？DNADNA双链片双链片段段a a链链b b链链C CG GA AA AC CC CT TC CA AC CG GC C信使信使RNARNAG GC CT TT TG GG GA AG GT TG GC CG GG GC CU UU UG GG GA AG GU UG GC CG G深度思考深度思考 RNA RNA与与DNADNA模板链的碱基互补配对模板链的碱基互补配对 R RNANA与非模板链与非模板链的的碱基序列基本碱基序列基本相同（相同（T T替换替换U U）5.一个DNA分子中某个基因转录时，其他基因是否一定也在进行转录？提示其他基因可能转录也可能不转录，它们之间互不影响（1 1）转录时转录时只解旋要表达的基因片段，只解旋要表达的基因片段，不需要解旋酶。不需要解旋酶。（2 2）模板链不是固定不变的模板链不是固定不变的。（3 3）转录不是转录整个）转录不是转录整个DNADNA，是，是转录转录其中的其中的基因。基因。（4 4）一个一个DNADNA转录出的转录出的mRNAmRNA不完全相同。不完全相同。（5 5）同种生物的不同细胞中，由于）同种生物的不同细胞中，由于基因的选择性表达，基因的选择性表达，mRNAmRNA的种类和的种类和 数量一般是不相同的。数量一般是不相同的。注意：注意：联系细胞分化：联系细胞分化：不是所有基因都会转录，转录是有选择的。细胞分化时基因选择性表达源于不是所有基因都会转录，转录是有选择的。细胞分化时基因选择性表达源于基因的选择性转录。基因的选择性转录。DNADNA复制和转录的比较复制和转录的比较DNADNA复制复制转录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、TA、CG、GCA-U、CG、TA、GC 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