师：各位同学，大家好。今天我们一起来学习高一人教版生物必修2第四章第一节基因指导蛋白质的合成。这节课我们有三个任务：第一，基于实验证据，通过推理和论证揭示基因指导蛋白质合成的生命本质；第二，概述基因指导蛋白质合成的过程；第三，树立生命的信息观，建立生命是物质、能量和信息统一体的观念。
大家都看过《侏罗纪公园》吧，电影里庞大的恐龙世界让人震撼，但可惜它们最后灭绝了。电影中，科学家从包裹史前蚊子的琥珀里抽取恐龙血液，分离出恐龙的DNA——也就是它的遗传物质，然后利用高新生物技术，竟然让灭绝了6500万年前的史前庞然大物复活，大家觉得这可行吗？
我们现在也饱受一些小生物的困扰，比如新冠病毒，它很厉害，大家都深有体会。我们对付它的主要方式是注射疫苗，疫苗中最重要的成分是新冠病毒的刺突S蛋白，它是最主要的抗原。那如何得到刺突蛋白呢？如果我们有新冠病毒的核酸是不是就可以了？这些核酸又是如何指导蛋白质合成的呢？
从逻辑上看，核酸指导蛋白质合成有两种可能性，也就是两种假说。一种假说是DNA直接指导蛋白质的合成，有的同学可能马上反对，为什么呢？因为DNA存在于细胞核中，而蛋白质的合成是在细胞质中的核糖体上，也就是说在细胞核外，这可谓是“咫尺便是天涯”呀。
也许DNA直接指导蛋白质合成不大可能，那有的同学可能会有另外一种假说，就是在DNA指导蛋白质合成过程中可能有一个中间使者，也就是信使，连接了DNA和蛋白质，这种假说成立吗？又该如何证实呢？这就需要依靠逻辑推理和实验证据。下面我们来看一下在寻找这个信使过程中所做的实验。
第一个实验在1955年，布拉舍用RNA酶分解变形虫细胞中的RNA，结果蛋白质的合成就停止了。变形虫是真核细胞，其遗传物质是DNA，由DNA指导蛋白质的合成。但RNA被酶水解后，DNA就无法指导蛋白质合成了，这说明了什么？说明蛋白质的合成跟RNA有关。
那RNA会从细胞核到细胞质中吗？我们看下面这个实验。1955年，拉斯特用标记尿嘧啶的核苷酸的培养液培养变形虫细胞，检测发现标记物先出现在细胞核中，然后出现在细胞质中。用尿嘧啶核苷酸来标记RNA，因为它是RNA特有的核苷酸。实验结果表明，RNA可以从细胞核到细胞质，从RNA出现的地点和先后顺序来看，RNA可能是DNA和蛋白质的桥梁。那它可以传递DNA的信息吗？我们再看实验三。
1961年，科学家用噬菌体SP8侵染枯草杆菌，之后从枯草杆菌中分别提取出菌体的DNA、菌体侵染后产生的RNA以及枯草杆菌的DNA，研究三者的关系。他们是怎么研究的呢？用两种DNA跟噬菌体的RNA进行杂交，看RNA到底接受了谁的遗传信息，与谁能一一对应。实验结果发现，只有噬菌体的RNA可以跟噬菌体的DNA的一条链形成一一对应的杂交链。这个实验证明了确实是噬菌体的DNA把信息传给了噬菌体的RNA，二者碱基之间可以一一对应。
遗传信息从DNA通过RNA传给蛋白质，从DNA到RNA，都是核苷酸之间的信息变化，属于核酸内部的事情，就好比我说完话你转达一下，还得一一对应，像录下来一样，我们把这个过程称之为转录。那RNA有什么样的结构能够承担信使传递遗传信息的重任呢？
RNA的中文名叫核糖核酸，是生物大分子。它的基本单位核糖核苷酸由三部分构成，分别是1分子磷酸、1分子核糖（注意2号位是羟基而不是氢，不是脱氧核糖），还有1分子含氮碱基。它的碱基有腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶，注意没有胸腺嘧啶，而是有尿嘧啶，相应的核苷酸分别叫腺嘌呤核糖核苷酸、鸟嘌呤核糖核苷酸、胞嘧啶核糖核苷酸和尿嘧啶核糖核苷酸。RNA由这些基本单位相互连接形成一条链，彼此之间的键叫3',5'-磷酸二酯键，它只有一条链，与DNA分子的两条链不同，分子量相对较小，可以从核孔中出来。在生物体内，RNA可以分为三大类，分别是核糖体RNA（也叫rRNA）、信使RNA（也叫mRNA），还有转运RNA（也叫tRNA）。RNA在生物体内的功能主要有：有些RNA可以储存遗传信息，因为它本身就是一些生物的遗传物质，比如很多病毒的遗传物质就是RNA；当然它也可以作为信使传递遗传信息。我们之前也学过，有的RNA还是酶。
我们知道双链DNA的遗传信息是通过脱氧核苷酸的排列顺序表达的，如何准确地传递给RNA呢？所谓准确传递，就是二者之间要满足一一对应关系。有的同学说这好办，双链之间的碱基存在一一对应关系，遵循碱基互补配对原则，只要DNA的一条链和RNA进行碱基互补配对就行。但我们知道RNA没有T，只有U，那怎么办呢？有同学说那就A跟U配对，反正U的结构也跟T类似。
那这里还有个问题，DNA双链的排列不一样，它们是互补配对的，那RNA听谁的呢？RNA碱基的排列顺序和DNA的哪条链进行互补配对应该不是随意的吧。如何保证信息的准确性呢？毕竟“你爱我”和“我爱你”意思可不一样。还有，DNA是双螺旋结构，转录时需不需要解旋呢？需不需要解旋酶的参与呢？RNA是一条链，由核糖核苷酸构成，那生物体内有核糖核苷酸吗？当然有，比如我们平时吃食物，吃进去的核酸在体内水解酶的作用下，自然就会变成核糖核苷酸。
核糖核苷酸连接成长链，其中形成的键叫磷酸二酯键，这需要酶的催化吗？我们记得催化DNA中磷酸二酯键形成的酶叫DNA聚合酶，那这里也需要酶，这个酶应该叫什么呢？叫RNA聚合酶。刚才我们讲的都是一些假说，每一部分都需要有实验证据来证明。