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

4.1.1基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成遺傳因子的發(fā)現(xiàn)基因的表達基因與染色體的關(guān)系基因的本質(zhì)基因突變及其他變異從雜交育種到基因工程現(xiàn)代生物進化理論學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.通過比較DNA和RNA的結(jié)構(gòu)，能歸納RNA適于作DNA的信使的條件。2.通過分析視頻與圖像資料，能夠概述遺傳信息的轉(zhuǎn)錄過程。3.能夠說出DNA的復(fù)制與轉(zhuǎn)錄的異同。情境導(dǎo)入【資料1】將外源生長激素基因轉(zhuǎn)入鯉魚受精卵，因合成生長激素鯉魚生長速率加快。P57【資料2】將水母的綠色熒光蛋白基因轉(zhuǎn)入小鼠，小鼠因合成熒光蛋白而發(fā)光。P57【資料3】將蘇云金芽孢桿菌抗蟲蛋白基因（Bt抗蟲蛋白基因）轉(zhuǎn)入普通棉花，培育出的棉花植株會產(chǎn)生Bt抗蟲蛋白而抗蟲。P63轉(zhuǎn)入的是基因，得到的卻是蛋白質(zhì)！為什么會這樣？蘇云金桿菌提取Bt抗蟲蛋白基因?qū)朊藁毎鸅t抗蟲蛋白Bt基因表達基因可以控制蛋白質(zhì)的合成，這個過程就是基因的表達。信使尋蹤記思考：基因主要分布于哪里？蛋白質(zhì)合成的場所呢？基因（有遺傳效應(yīng)的DNA片段，DNA主要存在于細胞核）主要細胞核中蛋白質(zhì)合成細胞質(zhì)中的核糖體上指導(dǎo)？科學(xué)家推測在DNA和蛋白質(zhì)之間有中間物質(zhì)充當(dāng)信使。細胞核中基因如何指導(dǎo)細胞質(zhì)中蛋白質(zhì)合成呢？基因(2nm)DNA核孔(0.9nm)細胞質(zhì)中的核糖體（20nm）信使尋蹤記實驗1：1955年，布拉切特以洋蔥根尖和變形蟲為材料，用RNA酶分解細胞中的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。實驗2：1955年，戈德斯坦（Goldstein）和普勞特（Plaut）用同位素標(biāo)記RNA前體，發(fā)現(xiàn)放射性同位素都在細胞核內(nèi)。經(jīng)過一段時間，發(fā)現(xiàn)放射性同位素出現(xiàn)在細胞質(zhì)中。結(jié)論1：蛋白質(zhì)的合成依賴于RNA。實驗3：1961年，南非生物學(xué)家布倫納等科學(xué)家經(jīng)過實驗發(fā)現(xiàn)，用噬菌體侵染細菌，在培養(yǎng)基中添加含14C標(biāo)記的尿嘧啶，培養(yǎng)一段時間后，把細菌裂解離心，分離出RNA與核糖體。分離出來的RNA有14C標(biāo)記，將分離得到的RNA分別與細菌的DNA和噬菌體的DNA雜交，發(fā)現(xiàn)RNA只能與噬菌體的DNA形成雙鏈雜交分子。結(jié)論2：RNA可以從細胞核轉(zhuǎn)移到細胞質(zhì)。結(jié)論3：新合成的RNA是以噬菌體的DNA為模板合成的。RNA充當(dāng)了DNA的信使！探究一.RNA的結(jié)構(gòu)和功能

請同學(xué)們自主閱讀教材P64-65，思考討論完成問題,通過比較、分析,歸納RNA適于作DNA的信使的條件，分解問題如下:RNA的結(jié)構(gòu)單位是什么?由哪些成分組成？與DNA在化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)上的區(qū)別有哪些？

RNA的種類有哪些？分別具有什么功能？總結(jié)RNA適于作DNA的信使的原因？探究一.RNA的結(jié)構(gòu)和功能核糖堿基磷酸A元素組成：基本單位：（4種）核糖核苷酸C、H、O、N、PRNA（核糖核酸）聚合UCG1RNA的結(jié)構(gòu)探究一.RNA的結(jié)構(gòu)和功能比較項目DNARNA分布主要是________主要是__________基本單位化學(xué)組成磷酸一分子磷酸一分子磷酸五碳糖堿基A、_____、G、CA、_____、G、C結(jié)構(gòu)一般為_______脫氧核苷酸核糖核苷酸脫氧核糖核糖雙螺旋結(jié)構(gòu)單鏈細胞核細胞質(zhì)TU2RNA與DNA比較探究一.RNA的結(jié)構(gòu)和功能

轉(zhuǎn)運RNA（tRNA）

信使RNA（mRNA）

核糖體RNA（rRNA）遺傳信息傳遞的媒介，

蛋白質(zhì)合成的模板核糖體的組成成分

轉(zhuǎn)運氨基酸的工具少數(shù)RNA還具有催化作用，有的作為RNA病毒的遺傳物質(zhì)蛋白質(zhì)rRNAtRNAmRNA3RNA的種類和功能部分堿基配對形成“三葉草型”探究一.RNA的結(jié)構(gòu)和功能4RNA當(dāng)信使的原因(1)能夠儲存遺傳信息RNA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。(2)容易轉(zhuǎn)移到細胞質(zhì)RNA一般是單鏈，而且比DNA短，因此能夠通過核孔轉(zhuǎn)移到細胞質(zhì)中。(3)遵循堿基互補配對原則

由于RNA中沒有T，DNA中沒有U，所以U與A配對。(4)不穩(wěn)定，易降解完成使命的RNA能迅速分解，保證生命活動的有序進行。穿過0層膜探究二.遺傳信息的轉(zhuǎn)錄請同學(xué)們結(jié)合教材P64的文字和圖4-4，思考并回答問題,概述轉(zhuǎn)錄的基本過程。轉(zhuǎn)錄的概念及場所？闡述轉(zhuǎn)錄的基本過程？RNA合成的場所、模板、原料和酶分別是什么?RNA合成的起始是如何決定的?RNA蛋白質(zhì)DNA轉(zhuǎn)錄翻譯基因表達探究二.遺傳信息的轉(zhuǎn)錄真核生物：原核生物：擬核、細胞質(zhì)（質(zhì)粒）通過

酶以DNA的

為模板合成

的過程。1、概念：2、場所：細胞核（主要）葉綠體和線粒體（基質(zhì)）3、時間：個體生長發(fā)育的整個過程RNA聚合一條鏈RNA探究二.遺傳信息的轉(zhuǎn)錄探究二.遺傳信息的轉(zhuǎn)錄4、過程：核糖核苷酸RNA聚合酶DNARNA5′3′5′5′3′RNA聚合酶將DNA雙鏈解開，堿基暴露出來第一步-解旋游離的核糖核苷酸與DNA模板鏈上的堿基互補配對第二步-配對在RNA聚合酶的作用下，新結(jié)合的核糖核苷酸連接到正在合成的RNA分子上第三步-連接合成的RNA從DNA鏈上釋放，而后DNA雙螺旋恢復(fù)第四步-釋放轉(zhuǎn)錄方向（子鏈的5′→3′）①模板鏈?zhǔn)荄NA的兩條鏈還是一條鏈？1條②DNA和RNA的堿基如何配對？A-U,T-A,G-C,C-G模板鏈RNA聚合酶具有解旋功能，轉(zhuǎn)錄不需要解旋酶磷酸二酯鍵探究二.遺傳信息的轉(zhuǎn)錄5、條件：模版原料能量酶DNA的一條鏈的片段RNA聚合酶破壞氫鍵形成磷酸二酯鍵ATP4種游離的核糖核苷酸堿基互補配對原則7、特點:邊解旋邊轉(zhuǎn)錄8、實質(zhì):遺傳信息從DNA傳遞到mRNA9、結(jié)果:產(chǎn)生mRNA、tRNA、rRNA注意：①轉(zhuǎn)錄不是轉(zhuǎn)錄整個DNA，是轉(zhuǎn)錄要表達的基因.②轉(zhuǎn)錄以基因為單位,一個基因只以一條鏈為模板,不同基因模板鏈不同③高度分化的細胞會進行轉(zhuǎn)錄,但不會進行DNA的復(fù)制;若細胞處于分裂期,轉(zhuǎn)錄難以進行。④細胞核中轉(zhuǎn)錄形成的RNA通過____進入細胞質(zhì)中，穿過___層膜，_____消耗能量核孔0需要6、原則：A—U、T—A、C—G、G—CDNA復(fù)制轉(zhuǎn)錄時間場所解旋模板原料酶配對方式特點方向產(chǎn)物意義細胞分裂間期生長發(fā)育過程完全解旋只解有遺傳效應(yīng)片段（基因）DNA的兩條鏈均為模板DNA的一條鏈為模板四種脫氧核苷酸四種核糖核苷酸解旋酶、

DNA聚合酶等RNA聚合酶等A-T、T—A、C—G、G—CA-U、C—G、T—A、G—C半保留復(fù)制，邊解旋邊復(fù)制邊解旋邊轉(zhuǎn)錄2個子代DNA分子mRNA、tRNA、rRNA使遺傳信息從親代傳遞給子代，從而保持了遺傳信息的連續(xù)性遺傳信息從DNA傳遞到RNA（mRNA）上，為翻譯做準(zhǔn)備主要在細胞核或擬核，少部分在線粒體、葉綠體、質(zhì)粒新鏈從5’端-3’端延伸新鏈從5’端-3’端延伸探究二.遺傳信息的轉(zhuǎn)錄思考.討論1.轉(zhuǎn)錄與DNA復(fù)制有什么共同之處？對保證遺傳信息準(zhǔn)確轉(zhuǎn)錄有什么意義？轉(zhuǎn)錄與DNA復(fù)制都需要模板、原料、能量、酶，都遵循堿基互補配對原則，這保證了遺傳信息的準(zhǔn)確轉(zhuǎn)錄。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？4種游離的脫氧核苷酸DNA的兩條鏈由ATP提供解旋酶、DNA聚合酶原料：模板：能量：酶：DNA復(fù)制4種游離的核糖核苷酸DNA的一條鏈的某片段

由ATP提供RNA聚合酶原料：模板：能量：酶：轉(zhuǎn)錄探究二.遺傳信息的轉(zhuǎn)錄思考.討論探究二.遺傳信息的轉(zhuǎn)錄3.轉(zhuǎn)錄時，DNA鏈完全解開么？DNA的兩條鏈都可作為模板鏈么？邊解旋邊轉(zhuǎn)錄;只有一條鏈可作為模板鏈。轉(zhuǎn)錄不是轉(zhuǎn)錄整個DNA，轉(zhuǎn)錄以基因為單位進行。4.轉(zhuǎn)錄是轉(zhuǎn)錄整個DNA么？5.一個DNA分子中某個基因轉(zhuǎn)錄時，其他基因是否一定也在進行轉(zhuǎn)錄？一個DNA分子中的兩個基因，不一定同時進行轉(zhuǎn)錄。同種生物的不同細胞中，由于基因的選擇性表達，mRNA的種類和數(shù)量一般是不相同的，但tRNA和rRNA的種類一般沒有差異。思考.討論探究二.遺傳信息的轉(zhuǎn)錄6.轉(zhuǎn)錄成的RNA的堿基序列，與DNA兩條單鏈的堿基序列各有哪些異同？①寫出該片段轉(zhuǎn)錄出的mRNA中的堿基排列順序。②轉(zhuǎn)錄出的mRNA堿基序列與DNA模板鏈的堿基序列有哪些異同？5’-UACGCUCCGUACCC-3’轉(zhuǎn)錄出的mRNA的堿基與DNA模板鏈的堿基是互補配對的關(guān)系。③轉(zhuǎn)錄出的mRNA堿基序列與DNA非模板鏈的堿基序列有哪些異同？

兩者的序列基本相同，區(qū)別是RNA鏈上的堿基U，對應(yīng)在非模板鏈上的堿基是T。非模板鏈模板鏈5’-TACGCTCCGTACCC-3’3’-ATGCGAGGCATGGG-5’網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建：真核細胞基因結(jié)構(gòu)編碼區(qū)非編碼區(qū)非編碼區(qū)編碼區(qū)非編碼區(qū)非編碼區(qū)啟動子終止子RNA聚合酶識別結(jié)合位點，啟動轉(zhuǎn)錄終止轉(zhuǎn)錄外顯子內(nèi)含子原核細胞基因結(jié)構(gòu)拓展延伸：真核細胞和原核細胞基因轉(zhuǎn)