資源簡介

第四章 基因的表達
第1節 基因指導蛋白質合成
（一）教學目標
1、能準確描述遺傳信息的表達過程，理解并掌握RNA的結構特點即作用。
2、通過學習核糖核苷酸、mRNA、tRNA生物質的結構及功能特點，形成生物體的結構和功能相適應的基本科學理念。
3、運用數學方法分析DNA中堿基、RNA中堿基與氨基酸的對應關系。
（二）教學重難點
1、教學重點
（1）理解遺傳信息、密碼子與反密碼的關系，理解密碼子的簡并性。
（2）遺傳信息的轉率和翻譯過程。
2、教學難點
（1）遺傳信息的轉率和翻譯過程。
（三）教學過程
一、創設情境、導入新課
將水母的綠色熒光蛋白基因轉入老鼠體內，老鼠在紫外線的照射下發綠色熒光，研究發現小鼠體內產生了綠色熒光蛋白
1、轉入的是基因，得到的卻是蛋白質！為什么會這樣？小鼠能發綠色熒光的直接原因是合成了綠色熒光蛋白，基因和蛋白質之間存在著怎樣的關系？
思考一：位于細胞核的基因如何控制細胞質核糖體進行蛋白質的合成？聯系DNA和蛋白質之間的媒介是什么？
二、溝通DNA和蛋白質之間的信使——RNA
1、RNA能作為信使的原因
（1）它也是由基本單位——核苷酸連接而成，核苷酸也含有4種堿基，這些特點使得RNA具備準確傳遞遺傳信息的可能
（2）RNA一般是單鏈，而且比DNA短，因此能夠通過核孔，從細胞核轉移到細胞質中。
2、RNA的種類、結構及功能
三、轉錄
1、概念 ：在細胞核中，通過RNA聚合酶以DNA的一條鏈為模板合成的，這一過程叫做轉錄。
2.時間：個體生長發育的整個過程（幾乎所有活細胞中）
3.場所：主要在細胞核中，線粒體、葉綠體（真核）
原核：擬核、質粒
實際上，DNA在哪里，轉錄就在哪里發生
4.產物：三種RNA（mRNA、tRNA、rRNA）
5.原料
模板：DNA的一條鏈
原料：4種游離的核糖核苷酸
能量：ATP
酶：RNA聚合酶
6.產物：三種RNA（mRNA、tRNA、rRNA
7、過程（以mRNA的合成過程為例）
①解旋：第1步：DNA雙鏈解開，堿基暴露出來。當細胞合成某種蛋白質時， RNA聚合酶與編碼這個蛋白質的一段DNA結合，使得DNA雙鏈解開，雙鏈堿基得以暴露
②游離的核糖核苷酸與DNA模板鏈上的堿基互補配對，在RNA聚合酶的作用下開始mRNA的合成。
③第3步：新結合的核糖核苷酸連接到正在合成的mRNA分子上（RNA聚合酶催化形成磷酸二酯鍵）
8.意義：:遺傳信息從DNA傳遞到RNA（mRNA）上，為翻譯做準備。
9.原則：堿基互補配對原則A-T G-C C-G T-A
10.特點:邊解旋邊轉錄
11、10.轉錄方向RNA新鏈的延伸也是從5’-端到3’-端；先合成再釋放
思考討論：
（1）轉錄與DNA復制有什么共同之處？這對保證遺傳信息的準確轉錄有什么意義？
轉錄與DNA復制都需要模板、都需要ATP提供能量、都遵循堿基互補配對原則等等。其中，堿基互補配對原則能夠保證遺傳信息傳遞的準確性。
（2）與DNA復制相比，轉錄所需要的原料和酶各有什么不同？
DNA復制所需要的原料是4種游離的脫氧核苷酸，所需要的酶是解旋酶和DNA聚合酶；轉錄所需要的原料是4種游離的核糖核苷酸，所需要的酶是RNA聚合酶。
（3）轉錄成的RNA的堿基序列，與DNA兩條單鏈的堿基序列各有哪些異同？
轉錄成的RNA的堿基序列與DNA模板鏈的堿基序列是互補配對的；
轉錄成的RNA的堿基序列與非模板鏈的堿基序列的區別是RNA鏈上的堿基U，對應在非模板鏈上的堿基是T。
四、翻譯
1、定義：在細胞質中，游離的各種氨基酸，以信使RNA（mRNA）為模板，合成具有一定氨基酸順序的蛋白質的過程 -----翻譯。
2、場所：細胞質中的核糖體
3、條件
模板：mRNA
原料：21種氨基酸
轉運工具：tRNA
產物：蛋白質
4、實質：mRNA的堿基序列翻譯為蛋白質的氨基酸序列。
思考：mRNA的4種堿基如何決定組成蛋白質的21種氨基酸？
5、密碼子：
（1）定義：mRNA上決定一個氨基酸的三個相鄰的堿基
（2）位置：密碼子位于mRNA上
（3）識別：從mRNA上5’-端翻譯至3’-端
（4）一共有多少個密碼子？
共64種密碼子
（5）終止密碼子有多少個？終止密碼子編碼氨基酸嗎？編碼氨基酸的密碼子有多少個？
一般情況下3個終止密碼子（UAA、UAG、UGA）不決定氨基酸
特殊情況下UGA可以編碼硒代半胱氨酸。一般情況下，決定氨基酸的密碼子61種。特殊情況下62種。
（6）真核生物的起始密碼子是哪一個？
真核生物只有1種—AUG，編碼甲硫氨酸；
原核生物可以有2種—AUG（編碼甲硫氨酸）和GUG（編碼甲硫氨酸，如果該密碼子不作為起始密碼子時，其編碼纈氨酸）
（7）你認為密碼子的簡并對生物體的生存發展有什么意義？
①增強密碼子的容錯性。當密碼子中有一個堿基改變時，由于密碼子的簡并性，可能并不會改變其對應的氨基酸；
②密碼子的使用頻率。當某種氨基酸使用頻率高時，幾種不同的密碼子都編碼同一種氨基酸可以保證翻譯的速度。
6、氨基酸的搬運工——tRNA
7、翻譯過程
第1步：mRNA進入細胞質，與核糖體結合；攜帶甲硫氨酸的tRNA通過與mRNA上的堿基互補配對進入位點1。
第2步：攜帶組氨酸的tRNA以同樣的方法進入位點2。
第3步：通過脫水縮合形成肽鍵，甲硫氨酸被轉移到占據位點2的tRNA上。
第4步：核糖體沿mRNA移動，讀取下一個密碼子。原位點1的tRNA離開核糖體，原位點2的tRNA進入位點1, 一個新的攜帶氨基酸的tRNA 進入位點2，繼續肽鏈的合成
第5步：就這樣，隨著核糖體的移動，tRNA以上述方式將攜帶的氨 基酸輸送過來，以合成肽鏈。直到核糖體遇到mRNA的終止密碼子，合成才告終止
第6步：肽鏈合成后，就從核糖體與mRNA的復合物上脫離，通常經過一系列步驟，盤曲折疊成具有特定空間結構和功能的蛋白質分子。
在細胞質中，翻譯是一個快速高效的過程。通常，一個mRNA分子上可以相繼結合多個核糖體，同時進行多條肽鏈的合成(因此，少量的mRNA分子就可以迅速合成大量的蛋白質）。
五、中心法則
1、提出者：克里克
2、內容：
3、中心法則的發展
（1）1965年，科學家在RNA病毒里發現了一種RNA復制酶，RNA復制酶能對RNA進行復制。
（2）1970年，科學家在致癌的RNA病毒中發現逆轉錄酶，它能以RNA為模板合成DNA。
（3）少數生物（如一些RNA病毒）的遺傳信息可以從RNA流向RNA（即RNA的復制）以及從RNA流向DNA（即逆轉錄）；
4、完整的中心法則圖示
5、中心法則的意義
揭示了在遺傳信息的流動過程中，DNA、RNA是信息的載體，蛋白質是信息表達的產物，而ATP為信息的流動提供能量，可見：生命是物質、能量和信息的統一體。

展開更多......

收起↑