資源簡(jiǎn)介

4.1
基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成
教案
一、教學(xué)目標(biāo)
1.概述遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯過(guò)程。
2.計(jì)算DNA堿基數(shù)目、RNA堿基數(shù)目、氨基酸數(shù)目之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
3.闡明中心法則的具體內(nèi)容，認(rèn)同科學(xué)是不斷發(fā)展的。
4.基于地球上幾乎所有的生物都共用一套遺傳密碼的事實(shí)，認(rèn)同當(dāng)今生物可能有著共同的起源。
二、教學(xué)重難點(diǎn)
1.教學(xué)重點(diǎn)
（1）遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯過(guò)程。
（2）中心法則的具體內(nèi)容。
2.教學(xué)難點(diǎn)
遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯過(guò)程。
教學(xué)過(guò)程
【導(dǎo)入】：?jiǎn)栴}探討欄目
思考提示：“問(wèn)題探討”意在引導(dǎo)學(xué)生思考DNA在生物體內(nèi)有哪些作用，又是如何發(fā)揮作用的。一種生物的整套DNA中儲(chǔ)存著該種生物生長(zhǎng)、發(fā)育等生命活動(dòng)所需的全部遺傳信息，也可以說(shuō)是構(gòu)建生物體的藍(lán)圖。但是，從DNA到具有各種性狀的生物體，需要通過(guò)極其復(fù)雜的基因表達(dá)及調(diào)控過(guò)程才能實(shí)現(xiàn)。因此，在可預(yù)見的將來(lái)，利用DNA來(lái)使滅絕的生物復(fù)活仍是難以做到的。
資料2
將蘇云金桿菌抗蟲蛋白基因（Bt抗蟲蛋白基因)轉(zhuǎn)入普通棉花，培育出的棉花植株會(huì)產(chǎn)生Bt抗蟲蛋白。
轉(zhuǎn)入的是基因，得到的卻是蛋白質(zhì)。為什么會(huì)這樣？原來(lái)，基因可以控制蛋白質(zhì)的合成，這個(gè)過(guò)程就是基因的表達(dá)。
【連接】遺傳信息儲(chǔ)存在細(xì)胞核的DNA中，蛋白質(zhì)的合成發(fā)生在細(xì)胞質(zhì)中的核糖體。DNA和核糖體兩者在空間上是隔開的，那么DNA怎樣指導(dǎo)核糖體上蛋白質(zhì)的合成？
【一、遺傳信息的轉(zhuǎn)錄】
細(xì)胞核中的基因如何指導(dǎo)細(xì)胞質(zhì)中蛋白質(zhì)的合成？科學(xué)家推測(cè)，在DNA與蛋白質(zhì)之間，還有一種中間物質(zhì)充當(dāng)信使。這種物質(zhì)就是RNA。
為什么RNA適于作DNA的信使？
1、RNA的分子組成與DNA的很相似，使得RNA具備準(zhǔn)確傳遞遺傳信息的可能。
2、RNA一般是單鏈，而且比DNA短，因此能通過(guò)核孔進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)。
這種作為DNA信使的RNA叫信使RNA，也叫mRNA。
{1.
RNA的種類}
RNA是怎樣產(chǎn)生的呢？
①RNA聚合酶將DNA雙鏈解開，堿基暴露出來(lái)
②游離的核糖核苷酸與DNA模板鏈上的堿基互補(bǔ)配對(duì)
③在RNA聚合酶的作用下，新結(jié)合的核糖核苷酸連接到正在合成的RNA分子上
④合成的RNA從DNA鏈上釋放，而后DNA雙螺旋恢復(fù)
{2.轉(zhuǎn)錄}
RNA是在細(xì)胞核中，通過(guò)RNA聚合酶以DNA的一條鏈為模板合成的，這一過(guò)程叫作轉(zhuǎn)錄
注意：mRNA、rRNA和tRNA都是轉(zhuǎn)錄而來(lái)的。
【過(guò)渡】
【二、遺傳信息的翻譯】
翻譯：
游離在細(xì)胞質(zhì)中的各種氨基酸，以mRNA為模板合成具有一定氨基酸序列的蛋白質(zhì)，這一過(guò)程叫作翻譯。
討論：4種堿基怎么決定蛋白質(zhì)的21種氨基酸？
密碼子：
mRNA上決定1個(gè)氨基酸的3個(gè)相鄰的堿基
密碼子（共64個(gè)）
思考·討論
1.從密碼子表可以看出，像苯丙氨酸，亮氨酸這樣，絕大多數(shù)氨基酸都有幾個(gè)密碼子，這一現(xiàn)象稱作密碼子的簡(jiǎn)并性。你認(rèn)為密碼子的簡(jiǎn)并對(duì)生物體的生存發(fā)展有什么意義？
①當(dāng)密碼子中有一個(gè)堿基改變時(shí)，由于密碼的簡(jiǎn)并性，可能并不會(huì)改變其對(duì)應(yīng)的氨基酸。
②當(dāng)某種氨基酸使用頻率高時(shí)，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.幾乎所有的生物體都共用上述密碼子，根據(jù)這一事實(shí)，你能想到什么？
地球上幾乎所有的生物共用一套密碼子表。說(shuō)明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。
mRNA進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)后，就與蛋白質(zhì)的“裝配機(jī)器”——核糖體結(jié)合起來(lái)，形成合成蛋白質(zhì)的“生產(chǎn)線”。有了“生產(chǎn)線”，還要有“工人”，才能生產(chǎn)產(chǎn)品。
游離在細(xì)胞質(zhì)中的氨基酸，是怎樣被運(yùn)送到合成蛋白質(zhì)的“生產(chǎn)線”上的呢？
tRNA的形態(tài)和功能特點(diǎn)
(1)形態(tài)：RNA鏈經(jīng)過(guò)折疊，形成三葉草形
(2)功能特點(diǎn)：每種tRNA只能識(shí)別并轉(zhuǎn)運(yùn)一種氨基酸。
（3）反密碼子：位于tRNA上，其實(shí)質(zhì)是與密碼子發(fā)生堿基互補(bǔ)配對(duì)的3個(gè)相鄰的堿基。
翻譯過(guò)程：（圖略）
第1步
mRNA進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)，與核糖體結(jié)合。攜帶甲硫氨酸的tRNA
，通過(guò)與堿基AUG互補(bǔ)配對(duì)，進(jìn)入位點(diǎn)1。
第2步
攜帶某個(gè)氨酸的tRNA以同樣的方式進(jìn)入位點(diǎn)2
。
第3步
甲硫氨酸與這個(gè)氨基酸形成肽鍵，從而轉(zhuǎn)移到位點(diǎn)2的tRNA上。
第4步
核糖體沿mRNA移動(dòng)，讀取下一個(gè)密碼子，原占位點(diǎn)1的tRNA離開核糖體，原位點(diǎn)2的tRNA進(jìn)入位點(diǎn)1，一個(gè)新的攜帶氨基酸的tRNA進(jìn)入位點(diǎn)2，繼續(xù)肽鏈的合成
就這樣，隨著核糖體的移動(dòng)，tRNA以上述方式將攜帶的氨基酸輸送過(guò)來(lái)，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。
翻譯是一個(gè)快速高效的過(guò)程
在細(xì)胞中，合成蛋白質(zhì)的速度很快，其中一個(gè)主要原因是：一個(gè)mRNA分子上可以相繼結(jié)合多個(gè)核糖體，同時(shí)進(jìn)行多條肽鏈的合成（如右圖）。此時(shí)，多個(gè)核糖體串聯(lián)附著在一條mRNA上，形成念珠狀結(jié)構(gòu)——多聚核糖體。從而，在少量mRNA的指導(dǎo)下就可高效合成大量的某種蛋白質(zhì)。
【補(bǔ)充拓展】DNA上遺傳信息、密碼子、反密碼子的對(duì)應(yīng)關(guān)系
DNA堿基總數(shù)：mRNA堿基數(shù)：多肽鏈氨基酸數(shù)=6:3:1
歸納總結(jié)：
【三、中心法則】
中心法則：遺傳信息可以從DNA流向DNA，即DNA的復(fù)制；也可以DNA流向RNA，進(jìn)而流向蛋白質(zhì)，即遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯。
DNA、RNA是信息的載體
蛋白質(zhì)是信息的表達(dá)產(chǎn)物
ATP為信息的流動(dòng)提供能量
生命是物質(zhì)、能量和信息的統(tǒng)一體
【課堂小結(jié)】
【隨堂聯(lián)系】課后習(xí)題

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