資源簡介

4.1 基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成
【教學(xué)目標(biāo)】
1．概述遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯
2．理解密碼子的概念
3．能熟練地閱讀密碼子表
4．能夠運用教學(xué)方法，分析堿基與氨基酸的對應(yīng)關(guān)系
5．理解中心法則
【教學(xué)重難點】
1．教學(xué)重點：遺傳信息轉(zhuǎn)錄和翻譯的過程
2．教學(xué)難點：遺傳信息轉(zhuǎn)錄和翻譯的過程
【教學(xué)方法】
講授與學(xué)生討論相結(jié)合、問題引導(dǎo)法、歸納
【課時安排】
2課時
【教學(xué)過程】
（一）遺傳信息的轉(zhuǎn)錄
思考：
（1）DNA主要存在于哪里？DNA主要存在于細胞核
（2）蛋白質(zhì)是在哪里合成的？蛋白質(zhì)是在細胞質(zhì)的核糖體上合成的
（3）那么細胞核中的DNA是如何控制細胞質(zhì)中的蛋白質(zhì)的合成的呢？
科學(xué)家推測，在DNA和蛋白質(zhì)之間，還有一種中間物質(zhì)充當(dāng)信使，后來發(fā)現(xiàn)細胞中確有這樣的物質(zhì)，它就是RNA。
1．關(guān)于RNA
（1）RNA的全稱：核糖核酸
（2）RNA的基本單位：核糖核苷酸
（3）細胞中的兩種核酸的比較
即時突破
判斷下列說法的正誤
①若核酸中出現(xiàn)堿基T或五碳糖為脫氧核糖，則必為DNA。
對
②若核酸中存在A、T、C、G四種堿基，其中A≠T、C≠G，則該核酸為單鏈DNA。
對
③若核酸中出現(xiàn)堿基C，則必為RNA。
錯
（4）RNA的種類和功能
信使RNA（mRNA）：遺傳信息傳遞的媒介。
轉(zhuǎn)運RNA（tRNA）：轉(zhuǎn)運氨基酸的工具。
核糖體RNA（rRNA）：與蛋白質(zhì)構(gòu)成核糖體。
總結(jié)：為什么RNA適合做DNA的信使呢？
①RNA是由基本單位-----核苷酸連接而成，跟DNA一樣能儲存遺傳信息。
②RNA一般為單鏈，比DNA短，能通過核孔，從細胞核轉(zhuǎn)移到細胞質(zhì)中。
③RNA與DNA的關(guān)系中，也遵循“堿基互補配對原則”。
mRNA是DNA的信使，那么DNA在細胞核里，是通過怎樣的過程把遺傳信息傳遞給mRNA的呢？請同學(xué)們閱讀課本P65的第三自然段和圖4-4，完成下列填空。
2．轉(zhuǎn)錄
（1）概念：在細胞核中，以DNA的一條鏈為模板合成mRNA的過程
（2）場所：細胞核
（3）基本條件：
①模板：DNA的一條鏈
②原料：四種游離的核糖核苷酸
③能量：ATP
④酶：解旋酶、RNA聚合酶
（4）原則：堿基互補配對原則（A=U，G=C）
（5）產(chǎn)物：mRNA
（6）遺傳信息流動：DNA→mRNA
當(dāng)細胞開始合成某種蛋白質(zhì)時，編碼這個蛋白質(zhì)的一段DNA在解旋酶的作用下，DNA雙鏈解開，堿基暴露。以DNA兩條鏈中的一條作為模板，游離的核糖核苷酸隨機地與DNA鏈上的堿基碰撞。當(dāng)核糖核苷酸與DNA的堿基互補時，兩者以氫鍵結(jié)合。新結(jié)合的核糖核苷酸連接到正在合成的mRNA分子上。轉(zhuǎn)錄完成的mRNA從DNA鏈上釋放。形成mRNA鏈，DNA上的遺傳信息就傳遞到mRNA上，mRNA由細胞核通過核孔進入細胞質(zhì)中。DNA雙鏈恢復(fù)雙螺旋的結(jié)構(gòu)。
轉(zhuǎn)錄與DNA分子復(fù)制的區(qū)別
思考與討論：P66
1．轉(zhuǎn)錄與DNA復(fù)制有什么共同之處？這對保證遺傳信息的準(zhǔn)確轉(zhuǎn)錄有什么意義？
（1）相同點：都需要模板、酶、能量等；都遵循堿基互補配對原則
（2）意義：堿基互補配對規(guī)律能夠保證遺傳信息傳遞的準(zhǔn)確性。
2．若一條mRNA以DNA的b鏈為模板，請寫出該mRNA與a鏈的堿基序列
b鏈：模板鏈（有意義鏈）
a鏈：非模板鏈（無意義鏈）
即時訓(xùn)練：
1．對比RNA和DNA化學(xué)成分，RNA特有的是（A）
A．核糖和尿嘧啶
B．脫氧核糖和尿嘧啶
C．核糖和胸腺嘧啶
D．脫氧核糖和胸腺嘧啶
2．DNA分子的解旋發(fā)生在哪一過程中（D）
A．復(fù)制
B．轉(zhuǎn)錄
C．翻譯
D．復(fù)制和轉(zhuǎn)錄
3．mRNA上有25％的腺嘌呤，35％的尿嘧啶，則轉(zhuǎn)錄該mRNA的DNA片段上腺嘌呤占堿基總數(shù)的（C）
A．50％
B．25％
C．30％
D．35％
4．構(gòu)成人體的核酸有兩種，構(gòu)成核酸的基本單位---核苷酸有多少種？堿基有多少種？（D）
A．2種；4種
B．4種；4種
C．5種；5種
D．8種；5種
（二）遺傳信息的翻譯
現(xiàn)在讓我們一起來研究基因表達的第二個步驟——遺傳信息的翻譯
mRNA通過核孔進入細胞質(zhì)中，開始它新的歷程——翻譯
遺傳學(xué)上把以信使RNA為模板，合成具有一定氨基酸順序的蛋白質(zhì)的過程叫做翻譯。
轉(zhuǎn)錄得到的RNA仍是堿基序列，而不是蛋白質(zhì)。
那么，RNA上的堿基序列如何能變成蛋白質(zhì)中氨基酸的種類、數(shù)量和排列順序？mRNA如何將信息翻譯成蛋白質(zhì)？
上面展示的是一臺電報機。
關(guān)于中國諜戰(zhàn)的電視劇，國共戰(zhàn)爭時期除了地面作戰(zhàn)還有地下戰(zhàn)斗。他們用的電報在交流重要信息時，都是用數(shù)碼，為了不讓信息落入敵方手中。
DNA和RNA都只含有4種堿基，而組成生物體蛋白質(zhì)的氨基酸有20種。這4種堿基是怎樣決定蛋白質(zhì)的20中氨基酸的？
（1）如果1個堿基決定1個氨基酸，4種堿基能決定多少種氨基酸？
41=4
（2）如果2個堿基編碼一個氨基酸，最多能編碼多少種氨基酸？
42=16
（3）一個氨基酸的編碼至少需要多少個堿基，才足以組合出構(gòu)成蛋白質(zhì)的20種氨基酸？
43=64，足夠有余
經(jīng)過不斷的推測和實驗得知：mRNA上3個相鄰的堿基決定1個氨基酸
我們將這樣3個相鄰的堿基稱為1個密碼子。
P67：20種氨基酸的密碼子表
（1）密碼子總數(shù)是64種，但決定氨基酸的密碼子是61種，3個是終止密碼子，
所有生物的密碼子是相同的
（2）一種密碼子決定一種氨基酸，但一種氨基酸可以由1種或多種不同的密碼子決定。
思考與討論：P67
1．從密碼子表中可以看到，一種氨基酸可能有幾個密碼子，這一現(xiàn)象稱作密碼子的簡并。你認為密碼的簡并對生物體的生存發(fā)展有什么意義？
（1）當(dāng)密碼子中有一個堿基改變時，由于密碼的簡并性，可能并不會改變其對應(yīng)的氨基酸；
（2）當(dāng)某種氨基酸使用頻率高時，幾種不同的密碼子都編碼一種氨基酸，可以保證翻譯的速度。
2．地球上幾乎所有的生物都共用上述密碼子表。根據(jù)這一事實，你能想到什么？
通過這一事實可以想到生物都具有相同的遺傳語言，所有生物可能有共同的起源或生命在本質(zhì)上是統(tǒng)一的……
思考：當(dāng)某DNA堿基發(fā)生改變，是否一定會導(dǎo)致生物性狀發(fā)生改變？
不一定。因為發(fā)生改變的堿基可能有以下兩種情況：
（1）該堿基位于DNA無效片段上；
（2）該堿基改變后形成的密碼子與原來的密碼子決定同一種氨基酸。
mRNA進入細胞質(zhì)后，就與核糖體結(jié)合起來，形成合成蛋白質(zhì)的“生產(chǎn)線”，利用氨基酸進行脫水縮合形成多肽鏈。但是，氨基酸是怎樣運送到核糖體上？
將氨基酸運到“生產(chǎn)線”上去的“搬運工”，是另一種RNA——tRNA
tRNA的種類很多，但是每種tRNA只能識別并轉(zhuǎn)運1種氨基酸。
①tRNA呈__三葉草形___；
②一端為攜帶__氨基酸__的部位；
③另一端有3個堿基。
每個tRNA上的這3個堿基可以與mRNA上的密碼子互補配對，
稱反密碼子。
④有__61__個反密碼子
⑤一個反密碼子含有_3__個堿基
⑥一個tRNA轉(zhuǎn)運__1__種氨基酸
⑦一種氨基酸可以由__一種或幾種__tRNA來運輸
①每種tRNA只能識別并轉(zhuǎn)運一種特定的氨基酸
②一種氨基酸可以由__一種或幾種___tRNA來運輸
③決定氨基酸的密碼子有61種，所以tRNA有61種
請同學(xué)們閱讀課本P67-68，完成下列填空。
翻譯的具體過程：
1．場所：細胞質(zhì)的核糖體
2．基本條件：
（1）模板：mRNA
（2）原料：游離的氨基酸
（3）能量：ATP
（4）酶：
3．產(chǎn)物：多肽或蛋白質(zhì)
4．遺傳信息流動：mRNA→蛋白質(zhì)
mRNA在細胞核中轉(zhuǎn)錄合成后，通過核孔進入細胞質(zhì)，與核糖體結(jié)合，核糖體上具有兩個tRNA的結(jié)合位點。攜帶著特定氨基酸的tRNA的反密碼子與mRNA的密碼子急性堿基互補配對，進入位點1，攜帶有特定氨基酸的另一tRNA上的反密碼子進入位點2，兩個氨基酸通過脫水縮合的作用，形成二肽。
第1個位點上的氨基酸通過肽鍵而轉(zhuǎn)移到第二位點上。核糖體沿著mRNA進行移動，讀取下一個密碼子，原來占據(jù)第一個位點的tRNA離開核糖體，去轉(zhuǎn)運下一個氨基酸，原來占據(jù)位點2的tRNA進入位點1，一個新的攜帶氨基酸放大tRNA進入位點2，繼續(xù)肽鏈的合成，重復(fù)以上步驟，直至核糖體讀取到mRNA的終止密碼子為止，肽鏈的合成才結(jié)束。
（三）基因表達的計算
（四）中心法則
在遺傳信息的流動過程中，DNA、RNA是信息的載體，蛋白質(zhì)是信息的表達產(chǎn)物，而ATP為信息的流動提供能量，可見，生命是物質(zhì)、能量和信息的統(tǒng)一體。
小結(jié)
轉(zhuǎn)錄、翻譯與DNA復(fù)制的比較
場所 模板 原料 產(chǎn)物 遺傳信息傳遞方向
DNA復(fù)制： DNA→DNA 細胞核 親代DNA的每一條鏈 游離的脫氧核苷酸 DNA DNA→DNA
轉(zhuǎn)錄： DNA→RNA 細胞核 DNA的一條鏈（模板鏈） 游離的核糖核苷酸 mRNA DNA→mRNA
翻譯： RNA→Pro 細胞質(zhì) mRNA 游離的氨基酸 蛋白質(zhì) mRNA→Pro
練一練：
1．遺傳密碼的組成是（B）
A．由A、T、G、C四種堿基中任何三個做排列組合
B．由A、U、G、C四種堿基中任何三個做排列組合
C．由A、T、G、C、U五種堿基中任何三個做排列組合
D．由A、U、G、T四種堿基中任何三個做排列組合
2．DNA決定RNA的性質(zhì)是通過（C）
A．信使RNA的密碼
B．DNA特有的自我復(fù)制
C．堿基互補配對原則
D．轉(zhuǎn)運RNA的媒介
3．已知某轉(zhuǎn)運RNA的一端的三個堿基順序是GAU，它所轉(zhuǎn)運的氨基酸是亮氨酸，那么決定此氨基酸的密碼是由下列哪個轉(zhuǎn)錄來的（A）
A．GAT
B．GAA
C．GUA
D．CTA
4．信使RNA中核苷酸的順序是由下列哪項決定的（D）
A．轉(zhuǎn)運RNA中核苷酸的排列順序
B．蛋白質(zhì)分子中氨基酸的排列順序
C．核糖體上的RNA核苷酸的排列順序
D．DNA分子中脫氧核苷酸的排列順序
5．在遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯過程中，起翻譯者作用的是（B）
A．核糖體RNA
B．轉(zhuǎn)運RNA
C．信使RNA
D．氨基酸
6．已知一段mRNA含有30個堿基，其中A和G有12個，轉(zhuǎn)錄該段mRNA的DNA分子中應(yīng)有C和T的個數(shù)是（D）
A．12 B．24 C．18 D．30
21世紀(jì)教育網(wǎng) www．21cnjy．com 精品試卷·第 1 頁 （共 11 頁）

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