第四章基因的表达
第1节基因指导蛋白质的合成
基因可以指导蛋白质合成
----基因的表达。
资料：生长在太平洋西北部的一种水母能发出绿色荧光，这是因为水母的DNA上有一段长度为5.17×103个碱基对的片段——绿色荧光蛋白基因。转基因实验表明，转入了水母绿色荧光蛋白基因的转基因鼠，在紫外线的照射下，也能像水母一样发光。研究发现小鼠体内产生了绿色荧光蛋白
转入的是基因，得到的却是蛋白质!
问题：基因是怎样指导蛋白质的合成呢？
学习目标
1、概述遗传信息的转录和翻译过程。
2、运用数学方法，分析DNA上碱基数目、mRNA上碱基数目与氨基酸数目之间的对应关系。
3、阐明中心法则的具体内容，由中心法则的提出到完善，认同科学是不断发展的。
4、基于地球上几乎所有的生物都共用一套遗传密码的事实，认同当今生物可能有着共同的起源。
学习目标
1.DNA（基因）主要存在于细胞中的什么位置？
2.蛋白质的合成场所在哪种细胞器？这种细胞器分布在细胞的什么位置？
DNA(基因）
主要存在于细胞核中
蛋白质的合成
在细胞质中的核糖体上进行
温故
信使的发现
DNA和核糖体两者在空间上是隔开的，那么DNA的遗传信息怎么传递到细胞质？
DNA能不能出细胞核指导蛋白质的合成？
DNA是遗传物质，不能出核孔（核孔有选择性）。
核糖体能不能进入细胞核合成蛋白质？
细胞核的核孔通道直径为9nm，核糖体为圆形颗粒状，直径约为23nm。
推测：
存在某种物质作为中间信使，将DNA的遗传信息从细胞核携带出至核糖体。
思考
信使的发现
资料2：1955年，戈德斯坦和普劳特用放射性同位素标记的尿嘧啶培养液培养变形虫，检测到放射性物质从细胞核转移到细胞质。
资料1：1955年，布拉切特以洋葱根尖和变形虫为材料，用RNA酶分解细胞中的RNA，蛋白质的合成就停止。如果再加入提取的RNA，蛋白质又开始合成。
问题1：资料1实验结论
问题2：资料2实验结论
蛋白质的合成依赖于RNA。
RNA可以从细胞核转移到细胞质。
——RNA是DNA与蛋白质之间的信使
思考：RNA适于作为信使的原因？
RNA
信使的发现
RNA的结构、种类及功能
C、H、O、N、P
磷酸、核糖、碱基
核糖核苷酸（4种）
（1）五碳糖不同：RNA的五碳糖是核糖，DNA的五碳糖是脱氧核糖；
（2）碱基不完全相同：RNA的碱基组成中没有T，而有U，DNA与之相反；
科学家常用同位素分别标记胸腺嘧啶和尿嘧啶来研究DNA、RNA的动态变化
RNA与DNA在化学组成上的主要区别：
RNA的结构、种类及功能
活动2：请同学们阅读课本64-65页相关内容，回顾DNA与RNA的异同，归纳RNA适合作为信使的原因。
①RNA也是由核苷酸组成，有A、G、C、U4种碱基，
具备准确传递遗传信息的可能。
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。
③RNA与DNA之间也遵循“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。
④RNA为单链结构，不稳定，易降解，完成使命的RNA能迅速分解，保证生命活动有序进行。
RNA的结构、种类及功能
携带遗传信息，
蛋白质合成的模板
识别并运载氨基酸
核糖体的组成成分
少数RNA还具有催化作用，有的作为RNA病毒的遗传物质
RNA还有什么作用呢？
RNA的结构、种类及功能
基因
信使物质
蛋白质的合成
转录
思考：DNA携带的遗传信息是怎样传给RNA的？
一、遗传信息的转录
通过酶以DNA的为模板合成的过程。
1.概念：
RNA聚合
一条链
RNA
原核生物：拟核、细胞质（质粒）
2.场所：
3.时间：
个体生长发育的整个过程
4.过程：
一、遗传信息的转录
转录的起始（以mRNA为例)
RNA聚合酶结合到基因的启动子（RNA聚合酶结合位点,位于DNA上）位置，转录就开始。
一、遗传信息的转录
4.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。
ATP
RNA聚合酶
4.过程：
一、遗传信息的转录
注意：该过程不需要解旋酶，RNA聚合酶有解旋作用。
⑵配对：游离的核糖核苷酸按碱基互补配对原则随机地与DNA模板链上的碱基配对，确定RNA的核糖核苷酸排列顺序。
4.过程：
一、遗传信息的转录
配对方式：A—，T—，G—，C—。
U
A
C
G
ATP
⑶连接：在RNA聚合酶的催化下从子链的5’端把子链的核糖核苷酸聚合成核糖核苷酸链。
合成方向：
子链的5’端→3’端
RNA聚合酶形成磷酸二酯键
4.过程：
一、遗传信息的转录
⑷释放：mRNA释放，DNA双链恢复
细胞质
细胞核