4.(1)基因指导蛋白质的合成（第(1)课时）（课件）高一生物资源包（人教版20(1)9必修2）

教学课件人教版高中生物必修二基因指导蛋白质的合成（第1课时）学习目标知识与技能目标：1.理解基因的基本结构和功能，掌握基因如何作为遗传信息的载体。2.掌握DNA转录为RNA的过程，包括转录的起始、延伸和终止等关键步骤。3.理解RNA如何进一步翻译为蛋白质，包括核糖体的作用、tRNA与mRNA的配对、肽链的合成等过程。4.识别并区分DNA、RNA和蛋白质在结构和功能上的差异与联系。情感态度与价值观目标：1.激发学生对生命科学的好奇心和探究欲，认识到基因指导蛋白质合成是生命活动的基础。2.培养学生的科学精神，通过严谨的学习和实践，形成对生命科学知识的尊重和信任。3.增强学生的团队协作和沟通能力，通过小组讨论和合作实验，培养团队合作精神和解决问题的能力。目录1、情境导入2、认识RNA3、遗传信息的转录过程4、真核细胞的转录及与DNA复制的比较5、当堂练习6、课堂小结情境导入细胞核DNA能不能出细胞核？细胞质中的核糖体推测：有一种中间物质

蛋白质在核糖体合成DNA在细胞核通过信使RNA基因是怎样指导蛋白质合成的呢？

基因指导蛋白质合成的过程，叫基因的表达。课堂新知一：认识RNA

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课堂新知一：认识RNA

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2（2）实验2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尿嘧啶课堂新知一：认识RNA（3）实验2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杂交分子课堂新知一：认识RNA（4）综合实验1和实验2，尝试写出DNA控制蛋白质合成的过程？RNA蛋白质DNA课堂新知一：认识RNA元素组成：基本单位：（4种）核糖核苷酸C、H、O、N、PRNA（核糖核酸）聚合腺嘌呤核糖核苷酸（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）OOOO脱氧核糖核糖123课堂新知一：认识RNA核糖核苷酸腺嘌呤核糖核苷酸鸟嘌呤核糖核苷酸胞嘧啶核糖核苷酸尿嘧啶核糖核苷酸HHHHT脱氧核苷酸2)结构：单链、比DNA短RNA的基本单位：课堂新知一：认识RNARNA的种类和功能mRNA(信使RNA)功能结构作为DNA的信使识别并转运特定的氨基酸与蛋白质共同构成核糖体单链三叶草形有碱基互补配对单链rRNA(核糖体RNA)tRNA

(转运RNA)

其他作用：某些病毒的遗传物质或催化作用的酶（端粒酶、逆转录酶）课堂新知一：认识RNARNA与DNA的主要区别：（1）五碳糖不同（2）碱基不完全相同（3）RNA一般为单链课堂新知一：认识RNARNA适于作DNA的信使的原因①RNA也是由基本单位——核苷酸连接而成，由核糖、磷酸、碱基(C、G、A、U(尿嘧啶))共同组成4种核苷酸，它也能储存遗传信息。②RNA一般是单链，而且比DNA短，因此能够通过核孔，从细胞核转移到细胞质中。③在RNA与DNA的关系中，也遵循“碱基互补配对原则”，但由于RNA中没有T，DNA中没有U，所以当RNA与DNA有关系时，U与A配对。课堂新知一：认识RNA课堂新知二：遗传信息的转录过程

DNA的遗传信息是怎样传给mRNA的？1.定义：在细胞核中，通过RNA聚合酶以DNA的一条链为模板合成RNA的过程。2.场所：真核生物：细胞核（主要）RNA聚合酶与编码蛋白质的一段DNA结合，使DNA双链解开，碱基暴露出来。

解旋

配对

连接释放课堂新知二：遗传信息的转录过程3.转录

过程：⑴解旋：在ATP的驱动下，RNA聚合酶将DNA双螺旋的两条链解开，碱基暴露出来。CGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATACGTATACGGCTAGCCGTA5'3'CCGTAGTATACGGCTAGCCGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATA5'3'ATPRNA聚合酶（该过程不需要解旋酶，RNA聚合酶有解旋作用）课堂新知二：遗传信息的转录过程⑵配对：游离的核糖核苷酸按碱基互补配对原则与DNA

模板链上的碱基互补配对，确定RNA的核糖核苷酸排列顺序。在RNA聚合酶的作用下开始mRNA的合成。CCGTAGTATACGGCTAGCCGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATA5'3'UAUGCAUGAUCGAGCUU课堂新知二：遗传信息的转录过程CCGTAGTATACGGCTAGCCGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATA5'3'UAUGCAUGAUCGAGCUUUAUGCAUGAUCGAGCUU3'5'ATP⑶连接：RNA聚合酶不断地向前推动着DNA解开螺旋，在RNA聚合酶的催化下，通过形成磷酸二酯键从子链的5’端把子链的核糖核苷酸聚合成核糖核苷酸链，形成一个mRNA。合成方向：

子链的5’端→

3’端课堂新知二：遗传信息的转录过程⑷脱离：

合成的mRNA从DNA链上释放，DNA双链恢复成双螺旋结构。UAUGCAUGAUCGAGCUUCGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATACGTATACGGCTAGCCGTA3'5'细胞质细胞核mRNAGCACGTAGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATATATACGGCTAGCCGTA5'3'TGCCUAUGCAUGUUCGAGCUA5'3'课堂新知二：遗传信息的转录过程课堂新知二：遗传信息的转录过程4.结果原料：

4种游离的核糖核苷酸模板：

DNA的一条链能量：

ATP酶：RNA聚合酶6.原则碱基互补配对原则（A-U，T-A，C-G，G-C）7.特点8.实质边解旋边转录遗传信息从DNA传递到mRNA上，为翻译做准备。5.条件产生

mRNA、tRNA、rRNA碱基互补配对A--UT--AC--GG--CDNARNADNA→mRNA（打断氢键、形成磷酸二酯键）课堂新知二：遗传信息的转录过程（1）转录与DNA复制有什么共同之处？这对保证遗传信息的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复制课堂新知三：真核细胞的转录及与DNA复制的比较（2）与DNA复制相比，转录所需要的原料和酶各有什么不同？原料：4种游离的脱氧核苷酸模板：DNA的两条链能量：由ATP提供酶：解旋酶、DNA聚合酶DNA复制的条件RNA转录的条件4种游离的核糖核苷酸DNA的一条链的某片段

由ATP提供RNA聚合酶课堂新知三：真核细胞的转录及与DNA复制的比较（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’转录不是转录整个DNA，是转录其中要表达的基因。转录以基因为单位，一个基因只以一条链为模板，不同基因模板链不同。课堂新知三：真核细胞的转录及与DNA复制的比较DNA复制和转录的比较项目DNA复制转录时间细胞分裂前的间期生长发育过程场所主要在细胞核或拟核，少部分在线粒体、叶绿体、质粒解旋完全解旋只解有遗传效应的片段(基因)模板DNA的两条链均为模板DNA的一条链上某片段原料四种脱氧核苷酸四种核糖核苷酸酶解旋酶、DNA聚合酶等RNA聚合酶等配对方式A—T、T—A、C—G、G—CA—U、C—G、T—A、G—C特点半保留复制，边解旋边复制边解旋边转录方向新链从5′－端→3′－端延伸产物2个子代DNA分子mRNA、tRNA、rRNA意义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，为翻译做准备课堂新知三：真核细胞的转录及与DNA复制的比较当堂练习1．关于基因表达的叙述，正确的是（）A．所有生物基因表达过程中用到的RNA和蛋白质均由DNA编码B．DNA双链解开，RNA聚合酶起始转录、移动到终止密码子时停止转录C．翻译过程中，核酸之间的相互识别保证了遗传信息传递的准确性D．多肽链的合成过程中，tRNA读取mRNA上全部碱基序列信息【答案】C【解析】A、RNA病毒的蛋白质由病毒的遗传物质RNA编码合成，A错误；B、DNA双链解开，RNA聚合酶与启动子结合进行转录，移动到终止子时停止转录，B错误；C、翻译过程中，核酸之间通过碱基互补配对相互识别保证了遗传信息传递的准确性，C正确；D、没有相应的反密码子与mRNA上的终止密码子配对，故tRNA不能读取mRNA上全部碱基序列信息，D错误。故选C。2．细胞内有些tRNA分子的反密码子中含有稀有碱基次黄嘌呤（I），含有I的反密码子在与mRNA中的密码子互补配对时，存在如图所示的配对方式（Gly表示甘氨酸）。下列说法错误的是（）A．一种反密码子可以识别不同的密码子B．密码子与反密码子的碱基之间通过氢键结合C．tRNA分子由两条链组成，mRNA分子由单链组成D．mRNA中的碱基改变不一定造成所编码氨基酸的改变【答案】C【解析】A、由图示分析可知，I与U、C、A均能配对，因此含I的反密码子可以识别多种不同的密码子，A正确；B、密码子与反密码子的配对遵循碱基互补配对原则，碱基对之间通过氢键结合，B正确；C、由图示可知，tRNA分子由单链RNA经过折叠后形成三叶草的叶形，C错误；D、由于密码子的简并性，mRNA中碱基的改变不一定造成所编码氨基酸的改变，从图示三种密码子均编码甘氨酸也可以看出，D正确。故选C。3．关于真核生物的遗传信息及其传递的叙述，错误的是（）A．遗传信息可以从DNA流向RNA，也可以从RNA流向蛋白质B．细胞中以DNA的一条单链为模板转录出的RNA均可编码多肽C．细胞中DNA分子的碱基总数与所有基因的碱基数之和不相等D．染色体DNA分子中的一条单链可以转录出不同的RNA分子【答案】B【解析】A、遗传信息的表达过程包括DNA转录成mRNA，mRNA进行翻译合成蛋白质，A正确；B、以DNA的一条单链为模板可以转录出mRNA、tRNA、rRNA等，mRNA可以编码多肽，而tRNA的功能是转运氨基酸，rRNA是构成核糖体的组成物质，B错误；C、基因是有遗传效应的DNA片段，而DNA分子上还含有不具遗传效应的片段，因此DNA分子的碱基总数大于所有基因的碱基数之和，C正确；D、染色体DNA分子上含有多个基因，由于基因的选择性表达，一条单链可以转录出不同的RNA分子，D正确。故选B。4．南极雌帝企鹅产蛋后，由雄帝企鹅负责孵蛋，孵蛋期间不进食。下列叙述错误的是（）A．帝企鹅蛋的卵清蛋白中N元素的质量分数高于C元素B．帝企鹅的核酸、多糖和蛋白质合成过程中都有水的产生C．帝企鹅蛋孵化过程中有mRNA和蛋白质种类的变化D．雄帝企鹅孵蛋期间主要靠消耗体内脂肪以供能【答案】A【解析】A、帝企鹅蛋的卵清蛋白中N元素的质量分数低于C元素，A错误；B、核酸、糖原、蛋白质的合成都经历了“脱水缩合