第四章
基因的表达
4.2
基因对性状的控制B
教学重点
1．中心法则。
2．基因、蛋白质与性状的关系。
教学难点
基因、蛋白质与性状的关系。
教学方法
讨论法、演示法、阅读指导法。
教学课时
1课时。
教学过程
一、导入新课
教师引导学生阅读“问题探讨”，然后回答问题。
提示：
1．水中的叶比空气中的叶要狭小细长一些。
2．这两种形态的叶，其细胞的基因组成应是一样的。
3．为什么叶片细胞的基因组成相同，而叶片却表现出明显不同的形态？
二、新课教学
（一）中心法则的提出及其发展
1．中心法则的提出
1957年，克里克提出中心法则：遗传信息可以从DNA流向DNA，即DNA的自我复制；也可以从DNA流向RNA，进而流向蛋白质，即遗传信息的转录和翻译。见下图。
2．中心法则的发展
（1）RNA肿瘤病毒的遗传信息由RNA流向RNA。
（2）致癌RNA病毒能使遗传信息由RNA流向DNA。
3．完善后的中心法则内容
4．图解表示出遗传信息的传递有5个过程
（1）以DNA为遗传物质的生物遗传信息传递（见下图）
（2）以RNA为遗传物质的生物遗传信息传递（见下面二图）
DNA的复制体现了遗传信息的传递功能，发生在细胞增殖或产生子代的生殖过程中。DNA的转录和翻译共同体现了遗传信息的表达功能，发生在个体的发育过程中。
6．资料分析
引导学生阅读P69“资料分析”回答问题。
提示：
（1）没有。实验证据指出了原有的中心法则所没有包含的遗传信息的可能传递途径，是对原有中心法则的补充而非否定。
（2）遗传信息从RNA流向DNA、从RNA流向RNA的结论是确信无疑的，而从蛋白质流向蛋白质的途径是有可能存在的。
（3）（略）
（二）基因、蛋白质与性状的关系
1．基因对性状的间接控制
（1）机理：基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物体性状。
（2）实例：白化病是由于控制酪氨酸酶的基因异常引起的。
2．基因对性状的直接控制
（1）机理：基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。
（2）实例：囊性纤维病是由于编码一个跨膜蛋白（CFTR蛋白）的基因缺失3个碱基引起的。
3．基因与性状的关系
（1）基因与性状的关系并不都是简单的线性关系。如人的身高可能是由多个基因决定的，后天的营养和体育锻炼也有重要作用。
（2）生物体性状的调控网络：基因与基因、基因与基因产物、基因与环境之间存在着复杂的相互作用，精细地调控着生物体的性状，即表现型（性状）＝基因型＋环境因素。
4．细胞质基因与细胞核基因的比较（见下表）
项目
细胞质基因
细胞核基因
例子
人的线粒体肌病基因，水稻、玉米等的不育基因
人的白化病、血友病、色盲基因等
存在部位
线粒体、叶绿体、细菌质粒
细胞核
是否与蛋白质结合
否，DNA分子裸露
与蛋白质结合成为染色体
结构
都是双链DNA
功能
都能复制、转录、翻译
数量
少
多
遗传方式
母系遗传
遵循孟德尔遗传规律
联系
细胞质基因的活动受细胞核基因的控制、制约。核基因的复制、转录在细胞核内进行，翻译在细胞质的核糖体上进行；质基因的复制、转录、翻译均在细胞质的线粒体、叶绿体内完成，因为这两类细胞器中均有自己的核糖体。生物的性状受核基因和质基因共同控制。
5．旁栏思考题
提示：此题旨在引导学生认识基因与生物的性状并非简单的一一对应关系。
6．批判性思维
提示：此题旨在引导学生客观全面地评价基因决定论的观点，认识到性状的形成往往是内因（基因）与外因（环境因素等）相互作用的结果。
7．技能训练
提示：1．翅的发育需要经过酶催化的反应，而酶是在基因指导下合成的，酶的活性受温度、pH等条件的影响。
2．基因控制生物体的性状，而性状的形成同时还受到环境的影响。
三、例题操练
例1．列关于中心法则的叙述中，不正确的是（ ）
A．它是指遗传信息在生物大分子间的传递过程
B．它首先由英国科学家克里克提出
C．遗传信息的传递方向不可能从RNA传向DNA
D．遗传信息最终要传向蛋白质，使其表达
解析：1970年，科学家在致癌的RNA病毒中发现逆转录酶，它能以RNA为模板合成DNA。
答案：C
例2．马和豚鼠体细胞具有相同数目的染色体，但性状差异很大，原因是（ ）
A．生活环境不同
B．DNA分子中碱基对排列顺序不同
C．DNA分子中碱基配对的方式不同
D．着丝点数目不同
解析：不同生物的性状不同的根本原因是生物体内的遗传物质不一样。而遗传物质不同表现在DNA分子数目不同、DNA分子中脱氧核苷酸排列顺序不同等方面，所以马和豚鼠的体细胞中染色体数目相同，但由于组成它们的DNA上的脱氧核苷酸的排列顺
例4．白化病患者的毛发呈白色，皮肤呈淡红色。下列不属于其患病原因的一项是（ ）
A．皮肤和毛发等处细胞中缺少黑色素
B．皮肤和毛发等处细胞中缺少酪氨酸
C．皮肤和毛发等处细胞中缺少酪氨酸酶
D．皮肤和毛发等全身细胞中的基因不正常
解析：人的白化症状是控制酪氨酸酶的基因出现异常而引起的，酪氨酸酶存在于正常人的皮肤、毛发等处，它能将酪氨酸转变成黑色素，所以缺少酪氨酸酶会因为皮肤、毛发等处的酪氨酸不能转变为黑色素而表现出白化症状。
答案：B
例5．逆转录过程的发现对克里克提出的中心法则来说是（ ）
A．完全否定
B．毫无意义
C．补充和更加完善
D．彻底完善
解析：逆转录过程的发现是对中心法则的补充和完善，但是人们对遗传信息的传递过程的研究还在进行，还可能有其他的过程，所以不能说是彻底完善。
答案：C
例6．我国著名遗传学家童第周等人从蝾螈内脏中提取DNA注入小金鱼的受精卵中，结果约有1%的小金鱼在最后长出有一根蝾螈所具有的棒状平衡器。通过此试验不可以直接证明遗传物质（ ）
A．具有稳定性
B．具有改变性
C．能自我复制
D．能控制生物性状
解析：这个题考查的是对中心法则的理解，在小金鱼的受精卵中注入蝾螈的DNA，在小金鱼长大后表现出蝾螈的某些性状，说明蝾螈的DNA可以在小金鱼的细胞中进行自我复制，具有一定的稳定性，并且可以进行基因表达。
答案：B
例7．红绿色盲是一种遗传病，控制这种遗传病的遗传信息存在于（ ）
A．受精卵中
B．体内的皮肤细胞中
C．亲本配子中
D．体内的每个细胞中
解析：所有的遗传病的致病基因都存在于人的每一个细胞中，但是由于基因在不同的时间和不同的组织中选择性表达，导致在人的不同部位出现病症。
答案：D
例8．下列疾病不是由细胞质基因控制的是（ ）
A．镰刀型细胞贫血症
B．线粒体肌病
C．神经性肌肉衰弱
D．眼视网膜炎
解析：在线粒体和叶绿体中含有少量的DNA，能够进行半自主自我复制，并通过转录和翻译控制某些蛋白质合成，把线粒体和叶绿体中的基因称作细胞质基因。人体线粒体DNA的缺陷与某些人类遗传病有关，如线粒体肌病、神经性肌肉衰弱、眼视网膜炎及运动失调等。这些遗传病只能通过母亲遗传给后代。而镰刀型细胞贫血症是单基因隐性遗传病，致病基因位于染色体上，是受细胞核基因控制的。
答案：A
例9．同一人体不同细胞的细胞核中所含有的DNA和所转录成的RNA（
）
A．DNA相同，RNA也相同
B．DNA相同，RNA不同
C．DNA不同，RNA也不同
D．DNA不同，RNA相同
解析：因为所有体细胞都来自受精卵的有丝分裂，所以它们细胞核中的DNA都是相同的，但由于基因的选择性表达，所以不同的细胞中进行转录的基因不同，当然形成的RNA也就不同。
答案：B
例10．2001年9月日本政府正式宣布发现了亚洲首例“疯牛病”，世界上首例疯牛病是1996年在英国发现的并由此蔓延，研究表明人类的克罗伊茨费尔特——雅各布病（VCJD）与疯牛病一样，病原体（朊病毒）是一种能致病的蛋白质，而不含核酸，美国生物学家普鲁辛纳就是由于研究朊病毒作出的卓越贡献，而获得1997年诺贝尔医学或生理奖。朊病毒有两种构象：正常型（PrPC）和致病型（PrPSC），PrPSC可胁迫PrPC转化为PrPSC实现自我复制，并产生病理效应。下列有关疯牛病及朊病毒的叙述中错误的是（ ）
A．禁止将哺乳动物的蛋白质（如骨粉等）用作动物饲料，可有效预防“疯牛病”的传播
B．朊病毒的发现从理论上讲是对中心法则的补充和完善
C．朊病毒是通过细胞分裂的方式来繁殖的
D．要杀灭医疗器械上的朊病毒，可用NaOH溶液浸泡
解析：朊病毒不具核酸、不具细胞结构，其遗传信息的传递与一般生物差别很大，其发现是对中心法则的完善和补充。
答案：C第四章
基因的表达
4.1
基因指导蛋白质的合成A2
教学目标
一、知识与技能
1．概述遗传信息的翻译过程。
2．理解遗传信息与“密码子”的概念。
3．运用数学方法，分析碱基与氨基酸的对应关系。
二、过程与方法
1．设计并制作翻译过程的剪纸模型，培养学生的创新意识和实践能力。
2．运用数学方法，分析碱基与氨基酸的对应关系，培养学生分析综合能力。
3．通过对遗传信息表达的探究，培养学生的探究精神和创造性思维。
三、情感、态度与价值观
1．体验基因表达过程的和谐美，基因表达原理的逻辑美、简约美。
2．认同人类探索基因表达的奥秘的过程仍未结束。
教学重点、难点
教学重点：遗传信息的翻译过程。
教学难点：遗传信息的翻译过程。
教学突破
基因控制蛋白质的合成较难，课堂内教师必须讲懂，学生必须把道理弄明白，只是不必利用更多的课时和课外精力去反复练习，更不宜加深练习。应用挂图形象说明过程；采用图示讲解；用电报的信息转换类比说明转录、翻译的概念。
教学过程
教学内容
教师组织和引导
学生活动
教学意图
二、遗传信息的翻译翻译的概念
〖问〗转录得到的RNA仍是碱基序列，而不是蛋白质。那么，RNA上的碱基序列如何能变成蛋白质中氨基酸的种类、数量和排列顺序呢？mRNA如何将信息翻译成蛋白质？〖翻译的概念〗游离在细胞质中的各种氨基酸，以mRNA为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程，称为遗传信息的翻译。〖提示〗1．最多能编码16种氨基酸。2．至少需要3个碱基。
思
考回
答。看
表。
1．学习遗传密码破译的推测过程
续上表
思考与讨论二思考与讨论三翻译过程思考与讨论四
〖讲述〗让学生看密码子表。〖讲述〗大家查密码子表，分析密码子的特点：（1）一个密码子决定一个特定的氨基酸；（2）有的氨基酸可能有一个以上的密码子；（3）起始密码子、终止密码子。〖提示〗1．对应的氨基酸序列是：甲硫氨酸—谷氨酸—丙氨酸—半胱氨酸—脯氨酸—丝氨酸—赖氨酸—脯氨酸。2．这是一道开放性较强的题，答案并不惟一，旨在培养学生的分析能力和发散性思维。通过这一事实可以想到生物都具有相同的遗传语言，所有生物可能有共同的起源或生命在本质上是统一的，等等。3．此题具有一定的开放性，旨在促进学生积极思考，不必对答案作统一要求。可以从增强密码容错性的角度来解释，当密码子中有一个碱基改变时，由于密码的简并性，可能并不会改变其对应的氨基酸；也可以从密码子使用频率来考虑，当某种氨基酸使用频率高时，几种不同的密码子都编码一种氨基酸可以保证翻译的速度。〖问〗游离在细胞质中的氨基酸，是怎样运送到合成蛋白质的“生产线”上的？〖引导〗1．我们再次比较三种RNA的功能。2．比较遗传信息、遗传密码和反密码子。3．讲述图解、CAI配合：翻译蛋白质的过程。弄清以下问题：1．氨基酸如何进入核糖体；2．核糖体移动的方向；3．翻译的位点；4．肽链如何形成；5．翻译与转录、复制过程的异同点。（填表二）【提示】1．此题旨在检查对蛋白质合成过程的理解。可以参照教材中图4～6的表示方法来绘制。2．根据mRNA的碱基序列和密码子表就可以写出肽链的氨基酸序列。总结：基因的表达过程是在细胞中完成的。DNA分子、RNA分子、氨基酸分子和核糖体、线粒体等众多细胞器一道，完成遗传信息的转录和翻译过程。在组成蛋白质的肽链合成后，就从核糖体与mRNA的复合物上脱离，经过一系列步骤，被运送到各自的岗位，盘曲折叠成具有特定空间结构和功能的蛋白质分子，开始承担细胞生命活动的各项职责。
思考回答。查表。看图思考。
2．查密码子表，分析密码子的特点。练会查表。学会翻译的过程。
1．DNA分子的基本功能是遗传信息的（
）
A．贮存和表达
B．传递和表达
C．贮存和传递
D．转录和翻译
2．某种蛋白质中含200个氨基酸，在控制此蛋白质合成的DNA中，最少应有（
）个脱氧核苷酸
A．1200
B．600
C．400
D．
200
3．DNA复制，转录和翻译后所形成的产物分别是（
）
A．DNA，RNA，蛋白质
B．DNA，RNA和氨基酸
C．RNA，DNA和核糖
D．RNA，DNA和蛋白质
4．已知tRNA一端的三个碱基是CUA，则此tRNA运载的氨基酸是（
）
A．亮氨酸CUA
B．天冬氨酸GAU
C．丙氨酸GCA
D．缬氨酸GUU
5．在胰蛋白酶合成过程中，决定它性质的根本因素是（
）
A．mRNA
B．tRNA
C．DNA
D．核糖体
参考答案：1．B
2．A
3．A
4．B
5．C
教学反思
本节教材的特点之一是插图多而复杂。尤其是转录过程流程图、翻译过程流程图和一个mRNA分子上的多个核糖体同时合成多条肽链示意图等。备课时教师要仔细分辨并揣摩插图所表达的意思，并能将不同的插图内容与教学流程有机的结合起来，还要分清主次和轻重。本节教学需要师生之间有良好的互动基础，教师应设计运用好问题串，以利于将问题步步深入，营造出探求、推理和发现的科学研究氛围，诱导学生积极应答，参与讨论，使教学活动能够顺利推进。还要注意教学推进的层次感，即问题要从细胞水平深入到分子水平，最后仍要回归到细胞水平，以此引导学生从不同层次上认识基因表达的意义。
教育格言
一味地挖苦、贬低，会导致孩子的反抗，反对父母，反对学校，或者反对整个世界。
——布鲁诺
学习任何知识的最佳途径都是由自己去发现，因为这种发现理解最深、也最容易掌握其中的规律、性质和联系。
——波莉亚
不能把小孩子的精神世界变成单纯学习知识。如果我们力求使儿童的全部精神力量都专注到功课上去，他的生活就会变得不堪忍受。他不仅应该是一个学生，而且首先应该是一个有多方面兴趣、要求和愿望的人。
——苏霍姆林斯基
活的人才教育不是灌输知识，而是将开发文化宝库的钥匙，尽我们知道的交给学生。
——陶行知
教师是克服人类无知和恶习的大机构中的一个活跃而积极的成员，是过去历史所有高尚而伟大的人物跟新一代人之间的中介人，是那些争取真理和幸福的人的神圣遗训的保存者，……是过去和未来之间的一个活的环节。
——乌申斯基第四章
基因的表达
4.3
遗传密码的破译
教学重点
遗传密码的破译过程。
教学难点
1．尼伦伯格和马太设计的蛋白质体外合成实验。
2．运用数学方法及实验方法探究“碱基与氨基酸的对应关系”。
教学策略
本节的主要内容是遗传密码的破译过程，是对本章第1节的重要补充。学生在第1节中已经学习了遗传密码，但并不了解遗传密码是如何破译的，本节引导学生认识遗传密码的破译过程，使学生通过这一研究过程学习其中蕴含的科学研究方法。
1．采用类比的学习方法，使复杂的问题更容易理解。
2．以分析“尼伦伯格和马太实验”的设计思路为突破口，初步理解遗传密码的破译方法。
教学方法
探究式教学。
引导学生通过数学方法推理和猜想“碱基与氨基酸的对应关系”；根据科学资料，运用英语词句类比推理“碱基与氨基酸的对应关系”；借鉴科学家的实验方法，小组合作设计实验方案，探究与体验破译遗传密码的方法和过程。
教学过程
一、导入新课
以“问题探讨”导入本课的学习。
教师引导学生思考P73“问题探讨”，讨论后回答问题。
提示1：
根据莫尔思密码表，将书本中用莫尔思密码编写的问题译成英文就是：where
are
genes
located。
二、新课教学
要破译一个未知的密码，一般的思路就是比较编码的信息，即密码和相应的译文。对遗传密码来说最简单的破译方法就是将DNA顺序或mRNA顺序和多肽相比较。但和一般的破译密码不同的是，遗传信息的译文——蛋白质的顺序是已知的，未知的都是密码。
莫尔思密码是由美国画家和电报发明人发明的一套有“点”和“划”构成的系统，通过“点”和“划”间隔的不同顺序来表达不同的英文字母、数字和标点符号。
（一）遗传密码的阅读方式
构成蛋白质的氨基酸有20种，而mRNA上的碱基只有4种，这就出现几个碱基决定一个氨基酸的问题，请大家探讨一下几个碱基决定一个氨基酸？
学生探讨：
若一种碱基与一种氨基酸对应的话，那么只可能产生4种氨基酸，而已知的天然氨基酸有20种，因此不可由一种碱基对应一种氨基酸。
若2个碱基与一种氨基酸对应的话，4种碱基共有16种不同的排列组合，也不足以编码20种氨基酸。
3个碱基编码一种氨基酸就可以解决问题。4个碱基与一种氨基酸对应的话，就会产生256种排列组合。相比较而言，只有三联体较为符合20种氨基酸。
过渡：人们不禁要问在三联体中的每个碱基只读一次还是重复阅读呢？以重叠阅读和非重叠方式阅读DNA序列会有什么不同？
教师引导学生阅读P74图4-10。
思考与讨论：
1．当图4-10中DNA的第三个碱基（T）发生改变时，如果密码是非重叠的，这一改变将影响多少个氨基酸？如果密码是重叠的，又将产生怎样的影响？
提示：密码是非重叠的：1个氨基酸；密码是重叠的：3个氨基酸。
2.
当图4-10中DNA的第三个碱基（T）后插入一个碱基A，时，如果密码是非重叠的，这一改变将影响多少个氨基酸？如果密码是重叠的，又将产生怎样的影响？如果插入2个、3个碱基呢？
提示：如果密码是非重叠的：插入1、2个碱基，将会影响后面所有的氨基酸（无法产生正常功能的蛋白质），插入3个碱基将会在原氨基酸序列中多一个氨基酸。
如果密码是重叠的：
如果插入1个碱基，影响3个氨基酸，多肽比原正常多肽多1个氨基酸；
如果插入2个碱基：影响4个氨基酸，多肽比原正常多肽多2个氨基酸；
如果插入3个碱基：影响5个氨基酸，多肽比原正常多肽多3个氨基酸。
（二）克里克的实验证据
（三）遗传密码对应规则的发现
马太和尼伦伯格和克里克的方法和思路完全不同，他们采用的体外合成蛋白质的技术。制备去模板的细胞提取液：即除去DNA和mRNA，此时细胞提取液中含有核糖体、ATP及各种氨基酸，是一个完整的翻译系统。加入多聚尿嘧啶核苷酸代替天然的mRNA，发现合成了单一的多肽，既多聚苯丙氨酸。这一结果不仅证实了无细胞系统的成功，也说明UUU是苯丙氨酸的密码子。
资料2：1961年，尼伦伯格和马太利用大肠杆菌的破碎细胞溶液，建立了一种利用人工合成的RNA在试管里合成多肽链的实验系统，其中含有核糖体等合成蛋白质所需的各种成分。利用这个实验系统，尼伦伯格和马太设计了一个巧妙的实验，破译了第一个遗传密码，即UUU-苯丙氨酸。
如果是你，如何设计实验破译遗传密码？
提示：实验提供有多个试管和20种氨基酸溶液
学生根据资料内容，分组讨论，大胆探究，设计方案。
实验方案设计过程面临3个问题：合成怎样的RNA作为模板？需要一组还是多组实验？氨基酸怎样加入？
总结：用单核苷酸人工合成RNA，分多个实验组，分别加入不同的氨基酸，即可破译UUU-苯丙氨酸。
上述方法只能确定4种氨基酸的遗传密码，即只能破译AAA是赖氨酸的密码子，CCC是脯氨酸的密码子，GGG是甘氨酸的密码子，UUU是苯丙氨酸的密码子。所以密码子中肯定还有2种或3种碱基组合的情况。
引入科学资料
材料3：1966年科学家霍拉纳发明了一种新的RNA合成方法，通过这种方法合成的RNA可以是2个、3个或4个碱基为单位的重复序列，例如：将A、C两种核苷酸缩合为ACACACACAC……长链，以它作人工信使进行蛋白质合成，结果发现产物是苏氨酸和组氨酸的多聚体，说明苏氨酸的密码子可能是ACA，也可能是CAC；同样，组氨酸的密码子可能是CAC，也可能是ACA。
如何证明组氨酸和苏氨酸的密码子是ACA还是CAC呢？请设计实验证明。
提示：参考霍拉纳的设计方法。
学生小组讨论、大胆设想、制定方案、对比分析。
学生设想：再用类似的方法合成含有苏氨酸或组氨酸的多聚体，如果其模板RNA上有ACA或CAC，即可确定方案：如合成（CAA）n长链，重复上述实验，合成产物为谷氨酰胺、天冬酰胺和苏氨酸的多聚体。
将科学家和自己的实验结果对比分析，即可确定ACA是苏氨酸的密码子，CAC是组氨酸的密码子。
运用此类方法就可以破译其他氨基酸的遗传密码。所有遗传密码破译之后就得到了课本第65页的密码子表。
（四）遗传密码的特点：
1．不间断性
mRNA的三联体密码是连续排列的，相邻密码之间无核苷酸间隔。所以若在某基因编码区（能指导蛋白质合成的区域）的DNA序列或mRNA中间插入或删除1~2个核苷酸，则其后的三联体组合方式都会改变，不能合成正常的蛋白质。
2．不重叠性
对于特定的三联体密码而言，其中的每个核苷酸都具有不重叠性。例如如果RNA分子UCAGACUGC的密码解读顺序为：UCA、GAC、UGC，则它不可以同时解读为：UCA、CAG、AGA、GAC……等，不重叠性使密码解读简单而准确无误，并且，当一个核苷酸被异常核苷酸取代时，不会在肽链中影响到多个氨基酸。
3．简并性
绝大多数氨基酸具有2个以上不同的密码子，这一现象称做简并性，编码相同氨基酸的密码子称同义密码子。由于兼并性，某些DNA碱基变化不会引起相应蛋白质的氨基酸序列改变。
4．通用性
除线粒体的个别密码外，生物界通用一套遗传密码，细菌、动物和植物等不同物种之间，
蛋白质合成机制及其mRNA都是可以互换的。例如，真核生物的基因可以在原核生物中表达，反之亦然。
5．起始密码与终止密码
UAG、UAA、UGA为终止密码，它们不为任何氨基酸编码，而代表蛋白质翻译的终止。AUG是甲硫氨酸的密码，同时又是起始密码。
三、例题精析：
例1：已知某tRNA一端的三个碱基序列是GAU，它转运的是亮氨酸，那么决定此氨基酸的密码子是下面哪个碱基序列转录来的？
（
）
A．GAT
B．GAU
C．CUA
D．CTA
解析：从转录、翻译逆行推理。tRNA的特定的三个碱基是GAU，那么根据碱基互补配对原则，决定此氨基酸的mRNA上的密码子是CUA。mRNA是由DNA转录而来的，所以mRNA上CUA是由DNA上的GAT转录来的。
答案：A
例2：揭示基因化学本质的表述是（
）
A．基因是遗传物质的功能单位
B．基因是有遗传效应的DNA片段
C．基因是蕴含遗传信息的核苷酸序列
D．基因在染色体上呈线性排列
解析：考查基因的概念，从遗传学角度，基因是控制生物性状的遗传物质的结构和功能单位；从细胞学角度，基因在染色体上呈线性排列；从分子学角度，基因是具有遗传效应的DNA片段，这也就揭示了基因的化学本质是DNA。
答案：B
例3：科学家已经证明密码子是mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基。
（1）据理论推测，mRNA上的三个相邻的碱基可以构成________种排列方式，实际上决定氨基酸的密码子共有________种。
（2）第一个被科学家破译的是决定苯丙氨酸的密码子UUU。1959年，科学家M．Nireber和S．Ochoa用人工合成只含U的RNA为模板，在一定条件下合成只有苯丙氨酸组成的多肽，这里一定的条件应是____________________________________。
（3）继上述实验后，又有科学家用C、U两种碱基相同排列的mRNA为模板，检验一个密码子是否含有三个碱基。如果密码子是连续翻译的：
①假如一个密码子中含有两个或四个碱基，则该RNA指导合成的多肽中应由_______种氨基酸组成。
②假如一个密码子中含有三个碱基，则该RNA指导合成的多肽链中应由________种氨基酸组成。
解析：（1）mRNA上碱基共有A、G、C、U四种，三个相邻的碱基构成一个密码子，根据数学原理应有43即64种。这其中有三种是终止密码子，实际上mRNA上决定氨基酸的密码子共有61种。（2）这里一定的条件是指基因控制蛋白质合成的第二阶段既翻译阶段所需条件。（3）C、U两种碱基相间排列，假如一个密码子中含有两个或四个碱基，则密码子为CU或CUCU，决定一种氨基酸。②假如一个密码子中含有三个碱基，则密码子CUC、UCU，决定两种氨基酸。
答案：（1）43＝64
61
（2）tRNA、氨基酸、能量、酶、核糖体等
（3）①1
②
2
四、课后练习
1．下列哪位科学家第一个用实验证明遗传密码中每相邻三个碱基编码一个氨基酸（
）
A．伽莫夫
B．克里克
C．尼伦伯格
D．马太
2．
在一个DNA分子中如果插入了一个碱基对，则
（
）
A．不能转录
B．在转录时造成插入点以前的遗传密码改变
C．不能翻译
D．在转录时造成插入点以后的遗传密码改变
3．
A、C、G各表示核酸的一个基本单位，则“ACG”表示的一定不是（
）
A．基因
B．密码子
C．反密码子
D．遗传信息
4．如果DNA分子模板链上的TAA变成了TAC，那么相应的遗传密码将会
（
）
A．由AUU变为AUG
B．由UUA变为UAC
C．由AUG变为AUU
D．由UAA变为UAC
5．关于密码子的叙述中错误的是（
）
A．能决定氨基酸的密码子有64个
B．CTA肯定不是密码子
C．一种氨基酸可有一到多个对应的密码子
D．同一密码子在人和猴子细胞中可决定同一种氨基酸
6．组成人体蛋白质的20种氨基酸所对应的密码子共有
A．4个
B．20个
C．61个
D．64个
7．1959年，人们终于实验证实了三联体的密码，现用人工制成的CUCUCUCU…这样一条多核苷酸链，给予适当的条件（即供给核糖体、腺苷三磷酸、酶和20种氨基酸），最多可形成几种氨基酸构成的多肽链
（
）
A．1
B．2
C．3
D．4
8．在基因中发生下列哪一种情况的突变最可能不导致性状改变
（
）
A．增添一个碱基
B．减少一个碱基
C．改变一个碱基
D．增添或减少一组碱基
9．几种氨基酸可能的密码子如下。甘氨酸：GGU、GGC、GGA、GGG；缬氨酸：GUU、GUC、GUA、GUG；甲硫氨酸：AUG。经研究发现，在编码某蛋白质的基因的某个位点上发生了一个碱基替换，导致对应位置上的氨基酸由甘氨酸变为缬氨酸；接着由于另一个碱基的替换，该位置上的氨基酸又由缬氨酸变为甲硫氨酸，则该基因未变时的甘氨酸的密码子应该是（
）
A．GGU
B．GGC
C．GGA
D．GGG
10．大肠杆菌某基因原有183对碱基，现经过突变，成为180对碱基（减少的碱基对与终止密码子无关），它指导合成的蛋白质分子与原来基因指导合成的蛋白质分子相比较，差异可能为
（
）
A．只差一个氨基酸，其他顺序不变
B．除长度相差一个氨基酸外，其他顺序也有改变
C．长度不变，但顺序改变第四章
基因的表达
4.2
基因对性状的控制A
教学目标
一、知识与技能
1．解释中心法则的基本内容。
2．举例说明基因与性状的关系。
二、过程与方法
1．锻炼学生根据实验证据得出结论的能力。
2．理解结构与功能相适应的生物学原理。
三、情感、态度与价值观
通过中心法则的修改，基因、蛋白质与性状三者关系的确立，让学生认识到科学是一个逐步完善的过程，同时科学发展是永无止境的。
教学重点、难点
教学重点：中心法则的理解，以及基因、蛋白质与性状的关系。
教学难点：基因、蛋白质与性状的关系。
教学突破
运用教材中的资料分析，让学生了解中心法则；由遗传现象的实例入手，得出基因与性状的关系；运用教材中的两类遗传现象的实例，说明基因对性状的控制存在两种情况：直接控制和间接控制。
教法与学法导航
教法：讨论法、演示法、阅读指导法。
学法：阅读分析、讨论交流、归纳总结等方法。
教学准备
教师准备：课前预习学案、课内探究学案、课后训练与提高。
学生准备：完成课前预习学案，提出疑惑。
教学过程
一、预习检查、总结疑惑
二、情境导入、展示目标
〖问〗水中的叶比空气中的叶要狭小细长一些，这两种形态的叶，其细胞的基因组成应是一样的。为什么叶片细胞的基因组成相同，而叶片却表现出明显不同的形态？
三、合作探究，精讲点拨
探究活动一：中心法则的提出及发展
引导学生阅读P69资料分析，小组内讨论交流，尝试根据提供的实验证据，分析最初的中心法则的不足，并作出适当的修改；鼓励学生展示小组讨论结果；最后阐述中心法则的基本内容。
〖提示〗1．没有。实验证据指出了原有的中心法则所没有包含的遗传信息的可能传递途径，是对原有中心法则的补充而非否定。
2．遗传信息从RNA流向DNA、从RNA流向RNA的结论是确信无疑的，而从蛋白质流向蛋白质的途径是有可能存在的。
3．尝试归纳中心法则与基因表达的关系。
探究活动二：基因、蛋白质与性状的关系
探究活动三：基因控制生物性状的影响因素
教师可通过以下方式来丰富学生对基因控制性状的认识：
（1）展示果蝇翅的发育需要经过酶的催化，而酶是在基因指导下合成的，酶的活性受温度、pH等条件影响的资料。
（2）展示对人身高研究的资料，并组织学生讨论影响人身高的因素还有那些。
（3）学生阅读P70关于细胞质基因的资料。
教师最后进行归纳：
（1）一个基因能决定一种性状，但有的性状受多对基因的控制（如人的身高）。多因一效与一因多效。
（2）基因控制性状还受到环境的影响。
基因与基因、基因与基因产物、基因与环境之间存在着复杂的相互作用，精细地调控着生物体的性状。
四、反思总结，当堂检测
引导学生反思总结本节主要内容，当堂检测，及时反馈纠正。
五、发导学案，布置预习
这节课后请大家先预习第三节-遗传密码的破译，并完成课后延伸拓展作业。
课堂作业
1．遗传信息从RNA→RNA途径是对中心法则的补充，下列能够进行该传递过程的生物是
A．烟草花叶病毒
B．噬菌体
C．烟草
D．大肠杆菌
2．下列关于基因、蛋白质、性状之间关系的叙述中，不正确的是（
）
A．每一个性状都只受一个基因控制
B．蛋白质的结构改变能导致生物体的性状改变
C．蛋白质的合成是受基因控制的
D．基因可通过控制酶的合成来控制生物体性状
3．下列有关基因的说法，正确的是（
）
A．真核细胞中，基因都在染色体上
B．基因中的3个相邻碱基能代表一个遗传密码
C．基因中的一个碱基发生变化，一定能导致密码子改变，从而导致所控制的性状改变
D．有些性状是由多对基因共同控制的
4．下列有关正常动物体细胞有丝分裂间期的叙述，错误的是（
）
A．分裂间期发生DNA复制
B．分裂间期有蛋白质合成
C．分裂间期有RNA合成
D．分裂间期有逆转录发生
教学反思
本节教学主要采用资料分析的方法，让学生亲身感受科学发展的过程。除教材原有的资料外，还需要进一步参考相关资料，选出利于学生思考和理解的进行演示。教学过程中，充分发扬民主，指导学生自主学习和合作学习，并积极为学生提供提出质疑的优质资源，因此学生在学习的过程中能始终保持较高的热情，从而提高了学生获取新知识的能力和分析问题、解决问题的能力。
教育格言
教师进行劳动和创造的时间好比一条大河，要靠许多小的溪流来滋养它。教师时常要读书，平时积累的知识越多，上课就越轻松。
——苏霍姆林斯基
使学生对教师尊敬的惟一源泉在于教师的德和才。
——爱因斯坦
抽打自己的鞭子要掌握在自己的手里，在漫长的人生道路的每一步上，都要经常鞭策自警，万不可以为有过一两次抽打就可以沿途平安了。自新应似长江水，日夜奔流无歇时。
——魏书生
为了在教学上取得预想的结果，单是指导学生的脑力活动是不够的，
还必须在他身上树立起掌握知识的志向，
即创造学习的诱因。
——赞科夫
教之而不受，虽强告之无益。譬之以水投石，必不纳也，今夫石田虽水润沃，其干可立待者，以其不纳故也。
——张载第四章
基因的表达
4.1
基因指导蛋白质的合成A1
教学目标
一、知识与技能
1．辨别RNA的种类和作用。
2．概述遗传信息的转录过程。
二、过程与方法
设计并制作转录过程的剪纸模型，培养学生的创新意识和实践能力。
三、情感、态度与价值观
体验基因表达过程的和谐美，基因表达原理的逻辑美、简约美。
教学重点、难点
教学重点：遗传信息的转录过程。
教学难点：遗传信息的转录过程。
教学突破
基因控制蛋白质的合成较难，课堂内教师必须讲懂，学生必须把道理弄明白，只是不必利用更多的课时和课外精力去反复练习，更不宜加深练习。应用挂图形象说明过程；采用图示讲解；用电报的信息转换类比说明转录、翻译的概念。
教法与学法导航
教法：讲授法与演示法相结合。
学法：阅读、思考、讨论探索相结合。
教学准备
教师准备：课前预习学案、课内探究学案、课后训练与提高、基因控制蛋白质合成的多媒体课件、信使RNA和转运RNA结构对比图片。
学生准备：完成课前预习学案，提出疑惑。
教学过程
教学内容
教师组织和引导
学生活动
教学意图
问题探讨
引导组织阅读P61〖问〗当我们认识到基因的本质后，能不能利用这一认识，分析现实生活中一些具体的问题呢？例如，在现实生活中，我们能不能像电影《侏罗纪公园》中描述的那样，利用恐龙的DNA，使恐龙复活呢？如果能利用恐龙的DNA使恐龙复活，你认为主要要解决什么问题？
阅读思考，讨论回答。
激起
兴趣，引入
新课，
续上表
问题探讨
需要使恐龙DNA上的基因表达出来，表现恐龙的特性。
懂得基因表达的含义
章引言
看来要解决这个问题，我们还需要研究“基因的表达”。引导学生看第4章的章图。请学生阅读章图中的文字和图解，询问学生看懂了什么，又产生了哪些问题。〖问〗基因是如何指导蛋白质合成的？
一、遗传信息的转录
〖问〗基因是有遗传效应的DNA片段；DNA主要存在于细胞核中，而蛋白质的合成是在细胞质中进行的。那么，DNA携带的遗传信息是怎样传递到细胞质中去的呢？分析推理1：推测有一种物质能够作为传达DNA信息的信使，科学家发现此物质就是RNA。RNA与DNA的比较〖问〗为什么RNA适于作DNA的信使呢？项目DNARNA基本单位脱氧核苷酸核氧核苷酸五碳糖脱氧核糖核糖碱基A、G、C、TA、G、C、U无机酸磷酸磷酸类型常为一种类型信使RNA（mRNA）转运RNA（tRNA）核糖体RNA（rRNA）分布主要在细胞核，少量在细胞质主要在细胞质，少量在细胞核（如核仁）结构双螺旋结构一般是单链（且比DNA短，能通过核孔）
阅读思考。阅读思考，列表比较。
引起思考。RNA与DNA的比较。
想象空间
〖提示〗DNA相当于总司令。在战争中，如果总司令总是深入前沿阵地直接指挥，就会影响他指挥全局。DNA被核膜限制在细胞核内，使转录和翻译过程分隔在细胞的不同区域进行，有利于这两项重要生命活动的高效、准确。
思考、讨论、回答。
拓展思维。
续上表
想象空间
DNA的遗传信息是怎样传给mRNA的？①DNA双螺旋解开，DNA双链的碱基得以暴露，其中一条链提供准确模板；②游离的核苷酸随机地与DNA链的碱基碰撞，当核苷酸的碱基与DNA的碱基互补时，两者以氢键结合。③新结合的核苷酸连接到正在合成的mRNA分子上；合成的mRNA从DNA链上释放，而后，DNA双链恢复。
思考、回答、听讲。
授新课。
思考与讨论一
〖提示〗1．可以从所需条件、过程中的具体步骤和过程中所表现出的规律等角度来分析。例如，转录与复制都需要模板、都遵循碱基互补配对规律，等等。碱基互补配对规律能够保证遗传信息传递的准确性。2．转录成的RNA的碱基序列，与作为模板的DNA单链的碱基序列之间的碱基是互补配对关系，与DNA双链间碱基互补配对不同的是，RNA链中与DNA链的A配对的是U，不是T；与DNA另一条链的碱基序列基本相同，只是DNA链上T的位置，RNA链上是U。
思考、讨论、回答。
培养思考讨论回答问题的能力。
板书展示
第1节
基因指导蛋白质的合成
遗传信息的转录
1．比较RNA与DNA结构的不同
2．RNA的类型和功能
①信使RNA——mRNA。
②转运RNA——tRNA。
③核糖体RNA——rRNA。
3．转录
（1）转录的定义：在细胞核中，以DNA的一条链为模板合成mRNA的过程。
（2）转录的场所：细胞核。
（3）转录的模板：DNA分子的一条链。
（4）转录的原料：四种核糖核苷酸。
（5）转录的条件：ATP（能量）、RNA聚合酶。
（6）转录时的碱基配对：
─┴─┴─┴─┴─
DNA
A
T
C
G
教学反思
本节教材的特点之一是插图多而复杂。尤其是转录过程流程图、翻译过程流程图和一个mRNA分子上的多个核糖体同时合成多条肽链示意图等。备课时教师要仔细分辨并揣摩插图所表达的意思，并能将不同的插图内容与教学流程有机的结合起来，还要分清主次和轻重。本节教学需要师生之间有良好的互动基础，教师应设计运用好问题串，以利于将问题步步深入，营造出探求、推理和发现的科学研究氛围，诱导学生积极应答，参与讨论，使教学活动能够顺利推进。还要注意教学推进的层次感，即问题要从细胞水平深入到分子水平，最后仍要回归到细胞水平，以此引导学生从不同层次上认识基因表达的意义。
教育格言
要想学生好学，必须先生好学。惟有学而不厌的先生才能教出学而不厌的学生。
——陶行知
学校的目标始终应当是：青年人在离开学校时，是作为一个和谐的人，而不是作为一个专家。
——
爱因斯坦
教育工作中的百分之一的废品，就会使国家遭受严重的损失。
——
马卡连柯
教育者应当深刻了解正在成长的人的心灵……只有在自己整个教育生涯中不断地研究学生的心理，加深自己的心理学知识，才能够成为教育工作的真正的能手。
——苏霍姆林斯基
如果学校不能在课堂中给予学生更多成功的体验，他们就会以既在学校内也在学校外都完全拒绝学习而告终。
——林格伦
T
A
G
C
─┴─┴─┴─┴─第四章
基因的表达
4.3
遗传密码的破译A
教学目标
一、知识与技能
1．说出遗传密码的阅读方式。
2．说出遗传密码的破译过程，包括伽莫夫的三联体推断，克里克的实验推断，尼
伦伯格和马太的蛋白质体外合成实验。
二、过程与方法
了解遗传密码的破译过程，了解科学探究的方法，感受科学思维过程。
三、情感、态度与价值观
通过遗传密码的破译过程，产生与科学家的思维共鸣和良好的心理体验。
教学重点、难点
教学重点：遗传密码的破译过程。
教学难点：尼伦伯格和马太的蛋白质体外合成实验。
教学突破
阅读分析教材资料，结合已有转录、翻译的知识，通过对科学探索过程的分析学习，理解尼伦伯格和马太的蛋白质体外合成实验，体会科学探究的思维过程，理解遗传密码的破译过程。
教法与学法导航
教法：指导分析法、直观教学法。
学法：阅读分析、合作探究、直观演示等方法。
教学准备
教师准备：相关的挂图、研究资料等。
学生准备：搜集遗传密码破译的史实。
教学过程
研究背景
什么是莫尔思电码呢？它是由美国画家和电报发明人发明的一套有“点”和“划”构成的系统，通过“点”和“划”间隔的不同顺序来表达不同的英文字母、数字和标点符号。请根据莫尔思电码表，将书本中问题探讨中的那段电文译成英文。
学生：where
are
genes
located
学生：基因位于DNA上
要破译一个未知的密码，一般的思路就是比较编码的信息，即密码和相应的译文。对遗传密码来说最简单的破译方法就是将DNA顺序或mRNA顺序和多肽相比较。但和一般的破译密码不同的是，遗传信息的译文——蛋白质的顺序是已知的，未知的都是密码。
遗传密码的阅读方式的探索
当图中的DNA的第3个碱基发生改变的时，如果密码子是非重叠的，这一改变将影响多少个氨基酸？
生：一个。
如果密码子是重叠的，这一改变又将影响多少个氨基酸？
生：三个。
当图中的DNA的第3个碱基T后插入一个碱基A的话，如果密码子是非重叠的，这一改变将影响多少个氨基酸？
生：将会影响后面所有的氨基酸。
如果插入两个碱基呢？
生：也会影响后面所有的氨基酸。
如果插入3个碱基呢？
生：将会在原氨基酸的序列中多一个氨基酸。
当图中的DNA的的第3个碱基T后插入一个碱基A的话，如果密码子是重叠的，这一改变将影响多少个氨基酸？如果插入2个，3个呢？
生：如果插入1个碱基，影响3个氨基酸，多肽比原来正常多肽多1个氨基酸。
生：如果插入2个碱基，影响4个氨基酸，多肽比原来正常多肽多2个氨基酸。
生：如果插入3个碱基，影响5个氨基酸，多肽比原来正常多肽多3个氨基酸。
遗传密码的验证（克里克实验）
1957年，克里克设计了一个实验，有力的证明三联密码的真实性，他用T4噬菌体染色体上的一个基因通过原黄素处理可以使DNA脱落和插入单个碱基，通过这样的方法他们发现加入或减少一个或两个碱基都会引起噬菌体突变，无法产生正常的蛋白质，而加入或减少三个碱基却可以合成正常的蛋白质，为什么会这样呢？
结合书本74页有关句子中插入英语字母对语句产生的变化来理解。
当插入1、2个碱基时，会对后面所有的氨基酸产生影响。当插入3个碱基时，则可能对部分的氨基酸有影响，所以有可能合成正常功能的蛋白质。
补充遗传密码的特点：
①不间断性：mRNA的三联体密码是连续排列的，相临密码之间无核苷酸间隔。
②不重叠性：对于特定的三联体密码而言，其中每个核苷酸都具有不重叠性。不重叠性使密码简单而准确无误。并且当一个核苷酸被异常核苷酸取代时，不会在肽链中影响多个氨基酸。
简并性
通用性
起始密码和终止密码：GUG作为起始码，到目前为止只在一种噬菌体蛋白质
中发现过，在正常情况下，它是缬氨酸的密码子。所以说肽链合成的第一个氨基酸总是甲硫氨酸。
遗传密码对应规则的发现
马太和尼伦伯格与克里克的方法和思路完全不同，他们采用的体外合成蛋白质的技术。
（1）去模板：除去DNA和mRNA。在细胞提取液中含有核糖体、ATP及各种氨基酸，是一个完整的翻译系统。
（2）加入多聚尿嘧啶核苷酸代替天然的mRNA，发现合成了单一的多肽，既多聚苯丙氨酸。这一结果不仅证实了无细胞系统的成功，也说明UUU是苯丙氨酸的密码子。
板书展示
第3节
遗传密码的破译（选学）
1944年薛定谔提出了遗传密码的设想
1954年伽莫夫用数学的方法，推断3个碱基编码一个氨基酸
遗传密码的破译1957年否定了遗传密码重叠阅读的可能性
1961年克里克实验证明了遗传密码中3个碱基编码一个氨基酸
1961年尼伦伯格和马太破译了第一个遗传密码
1965年破译了全部的密码
课堂作业
根据蛋白质中遗传信息传递规律，填写表中空白并回答问题。
DNA双链
A链
C
A
B链
G
信使RNA
C链
A
转运RNA
D链
G
A
G
氨基酸
E链
丙氨酸
1．丙氨酸的密码子是
，决定合成该氨基酸的DNA上的碱基是
。
2．第二个氨基酸是
。（查密码表）
3．
链为转录的模板链，遗传密码子存在于
链上。
参考答案：1．GCA
CGT
2．UGC半胱氨酸
3．A
C
教学反思
传统的教学忽略了学生的参与，学生是被动的接受。本节课的设计将科学的经典实验和学生的探究过程相结合，让学生沿着科学的逻辑思维路线，即发现问题、大胆假设、实验探究，最终得到符合逻辑的结论，体现了学生的主体地位。通过师生互动和生生互动，达成教学目标，体现了新课程理念。
教育格言
人的内心里有一种根深蒂固的需要——总想感到自己是发现者、研究者、探寻者。在儿童的精神世界中，这种需求特别强烈。但如果不向这种需求提供养料，即不积极接触事实和现象，缺乏认识的乐趣，这种需求就会逐渐消失，求知兴趣也与之一道熄灭。
——苏霍姆林斯基
即使是最好的儿童，如果生活在组织不好的集体里，也会很快变成一群小野兽。
——马卡连柯
集体生活是儿童之自我向社会化道路发展的重要推动力；为儿童心理正常发展的必需。一个不能获得这种正常发展的儿童，可能终其身只是一个悲剧。
——陶行知
学者有四失，教者必知之。人之学也，或失则多，或失则寡，或失则易，或失则止。此四者，心之莫同也。知其心，然后能救其失也。教也者，长善而救其失者也。
——《礼记·学记》
顽强的回忆是一种劳动，这种劳动有时也是相当艰巨的；但是必须使儿童逐渐习惯于它，因为遗忘的原因往往是懒于回忆被遗忘的东西；因此，对记忆痕迹漫不经心的恶习就根深蒂固了。正因为这样，所以我们说那些当学生稍有遗忘就急于提示而不耐心等待的教师，是在损害着儿童的记忆。
──乌申斯基第四章
基因的表达
4.1
基因指导蛋白质的合成B2
（二）遗传信息的翻译
问：转录得到的RNA仍是碱基序列，而不是蛋白质。那么，RNA上的碱基序列如何能变成蛋白质中氨基酸的种类、数量和排列顺序呢？mRNA如何将信息翻译成蛋白质？
翻译的概念：游离在细胞质中的各种氨基酸，以mRNA为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程，称为遗传信息的翻译。
思考与讨论二
提示：1．最多能编码16种氨基酸。2．至少需要3个碱基。
教师让学生看密码子表，然后分析密码子的特点：
（1）一个密码子决定一个特定的氨基酸；（2）有的氨基酸可能有一个以上的密码子；（3）起始密码子、终止密码子。
思考与讨论三
提示：
1．对应的氨基酸序列是：甲硫氨酸—谷氨酸—丙氨酸—半胱氨酸—脯氨酸—丝氨酸—赖氨酸—脯氨酸。
2．这是一道开放性较强的题，答案并不惟一，旨在培养学生的分析能力和发散性思维。通过这一事实可以想到生物都具有相同的遗传语言，所有生物可能有共同的起源或生命在本质上是统一的，等等。
3．此题具有一定的开放性，旨在促进学生积极思考，不必对答案作统一要求。可以从增强密码容错性的角度来解释，当密码子中有一个碱基改变时，由于密码的简并性，可能并不会改变其对应的氨基酸；也可以从密码子使用频率来考虑，当某种氨基酸使用频率高时，几种不同的密码子都编码一种氨基酸可以保证翻译的速度。
问：游离在细胞质中的氨基酸，是怎样运送到合成蛋白质的“生产线”上的？
引导：（1）我们再次比较三种RNA的功能。（2）比较遗传信息、遗传密码和反密码子。（3）讲述图解、CAI配合：翻译蛋白质的过程。
弄清以下问题：
1．氨基酸如何进入核糖体；
2．核糖体移动的方向；
3．翻译的位点；
4．肽链如何形成；
5．翻译与转录、复制过程的异同点。
思考与讨论四
提示：
1．此题旨在检查对蛋白质合成过程的理解。可以参照教材中图4-6的表示方法来绘制。2．根据mRNA的碱基序列和密码子表就可以写出肽链的氨基酸序列。
总结：
基因的表达过程是在细胞中完成的。DNA分子、RNA分子、氨基酸分子和核糖体、线粒体等众多细胞器一道，完成遗传信息的转录和翻译过程。在组成蛋白质的肽链合成后，就从核糖体与mRNA的复合物上脱离，经过一系列步骤，被运送到各自的岗位，盘曲折叠成具有特定空间结构和功能的蛋白质分子，开始承担细胞生命活动的各项职责。
三、例题操练
例1：一条多肽链中有氨基酸1000个，作为合成该多肽链模板的mRNA分子和用来转录成mRNA的DNA分子分别至少需要碱基（
）
A．3000个和3000个
B．1000个和2000个
C．2000个和4000个
D．3000个和6000个
解析：此题考察DNA控制蛋白质合成的过程。mRNA上三个相邻的碱基决定一个氨基酸，所以mRNA上碱基的数量是其控制合成多肽链中氨基酸个数的三倍。mRNA是以DNA双链中的一条单链为模板，按照碱基互补配对原则转录形成的，所以DNA分子的碱基数量是其转录形成的mRNA碱基数量的2倍，是其指导合成蛋白质的氨基酸数量的6倍。
答案：D
例2：
下列说法错误的是（
）
A．一种转运RNA只能转运一种氨基酸
B．一种氨基酸可以含有多种密码子
C．一种氨基酸可以由几种转运RNA来转运
D．一种氨基酸只能由一种RNA来转运
解析：密码子是mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基，反密码子是转运RNA上可以与密码子进行碱基互补配对的三个碱基。一个氨基酸可以有多个密码子，所以一个氨基酸可以由多个转运RNA来转运，但对一个特定的转运RNA，只能转运特定的一种氨基酸。
答案：D
例3：
已知某物种的细胞中含有26个DNA分子，其中有2个DNA分子各含有24
000个碱基，由这两个DNA分子所控制合成的肽链中，最多含有多少种氨基酸（
）
A．8
000
B．4
000
C．16
000
D．20
解析：
氨基酸的种类最多只有20种，要注意对题目隐含信息的挖掘。
答案：
D
四、作业
P67“练习”一、二。
基础题
1．TGCCTAGAA；UGCCUAGAA；3；3；半胱氨酸、亮氨酸和谷氨酸。
2．C。
拓展题
提示：1．可以将变化后的密码子分别写出，然后查密码子表，看看变化了的密码子分别对应哪种氨基酸。这个实例说明密码的简并性在一定程度上能防止由于碱基的改变而导致的遗传信息的改变。
2．因为几个密码子可能编码同一种氨基酸，有些碱基序列并不编码氨基酸，如终止密码等，所以只能根据碱基序列写出确定的氨基酸序列，而不能根据氨基酸序列写出确定的碱基序列。遗传信息的传递就是在这一过程中损失的。
五、附表（见下页）：DNA两大功能的执行情况比较。
DNA的功能
复制遗传信息
表达遗传信息
转录
翻译（待学）
概念
以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程
以DNA中的一条链为模板，合成mRNA的过程
游离在细胞质中的各种氨基酸，以mRNA为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程
时间
减数第一次分裂间期或有丝分裂间期
在生长发育的连续过程中
在生长发育的连续过程中
场所
在细胞核（主要），线粒体，叶绿体
在细胞质的核糖体上
条件
模板
以DNA的两条链为模板
以DNA的一条链为模板
以mRNA为模板
原料
四种游离的脱氧核苷酸
四种游离的核糖核苷酸
20种氨基酸
酶
DNA解旋酶，DNA聚合酶等
DNA解旋酶，RNA聚合酶等
（各种合成酶等）
能量
需要ATP
碱基配对原则
A—T，T—A，G—C，C—G
A—U，T—A，G—C，C—G
A—U，U—A，G—C，C—G
过程
①DNA双螺旋解开，每条链提供准确模板；②按照碱基互补配对原则，各自合成子链；③子、母链结合盘绕形成两个新DNA分子
①DNA双螺旋解开，其中一条链提供准确模板；②按照碱基互补配对原则，形成mRNA；③合成的mRNA从DNA链上释放，而后，DNA双链恢复。
①mRNA进入细胞质，与核糖体结合，mRNA作为模板；②按照碱基互补配对原则与mRNA上每三个碱基配对的tRNA运载着氨基酸进入核糖体；以mRNA上的遗传密码顺序，把一定的氨基酸放在相应的位置，合成有一定的氨基酸序列的蛋白质。
产物
两个一样的双链DNA分子
一条单链的mRNA
具有特定氨基酸序列的蛋白质。
特点
边解旋边复制，半保留式复制，（半不连续连续，可有多个起始点）
边解旋边转录，双链DNA分子全保留式转录。（可有多个基因同时转录）
一个mRNA分子上可以相继结合多个核糖体，同时进行多条肽链的合成，翻译结束后，mRNA分解成单个核苷酸。
遗传信息的传递方向
亲代DNA→子代DNA
DNA→mRNA
通过RNA将遗传信息反映到蛋白质分子结构上，使后代重现亲代性状
计算规律
DNA（基因）中的碱基数（6n）
mRNA分子中的碱基数（3n）
蛋白质“多肽链”中氨基酸数（n）第四章
基因的表达
4.1
基因指导蛋白质的合成B1
二、过程与方法
1．通过指导学生设计并制作转录和翻译过程的剪纸模型，培养学生的创新意识和实践能力。
2．运用数学方法，分析碱基与氨基酸的对应关系，培养学生分析综合能力。
3．通过对“遗传信息究竟如何表达？”的探究，培养学生的探究精神和创造性思维。
三、情感、态度与价值观
1．体验基因表达过程的和谐美，基因表达原理的逻辑美、简约美。
2．认同人类探索基因表达的奥秘的过程仍未结束。
教学重点、难点
教学重点：遗传信息转录和翻译的过程。
教学难点：遗传信息的翻译过程。
设计理念
本设计试图利用学生已有的知识，通过设置问题情景，引入课题，并引导学生在探究中学习新知识，以达到充分调动学生学习的主动性，以及对转录和翻译的物质结构基础和两者之间的内在逻辑联系达到理解和运用层次的目标。比如“为什么RNA适于作DNA的信使呢？”就需要运用有关DNA和RNA结构的知识，以及结构和功能相适应的观点进行分析。
其次将知识难点分解为多个具有一定难度梯度的小问题，以问题串的形式，或改变提问的方式，把难点分散，难度降低，要求减少，引导学生进行有效的探究，突出主干，解决问题。最后，借助直观手段，帮助学生理解基因指导蛋白质的合成的具体过程。
教学方法
讲授法与演示法相结合。
课时安排
2课时。
教学过程
第一课时
一、新课导入
当我们认识到基因的本质后，能不能利用这一认识，分析现实生活中一些具体的问题呢？例如，在现实生活中，我们能不能像电影《侏罗纪公园》中描述的那样，利用恐龙的DNA，使恐龙复活呢？（学生讨论、争论）如果能利用恐龙的DNA使恐龙复活，你认为主要要解决什么问题？学生可能会想到，需要使恐龙DNA上的基因表达出来，表现恐龙的特性。看来要解决这个问题，我们还需要了解“基因的表达”。
二、新课教学
引导学生看第4章的章图。请学生阅读章图中的文字和图解，询问学生看懂了什么，又产生了哪些问题。
“问题探讨”提示：此节问题探讨意在引导学生思考DNA在生物体内有哪些作用，又是如何发挥作用的。一种生物的整套DNA分子中贮存着该种生物生长、发育等生命活动所需的全部遗传信息，也可以说是构建生物体的蓝图。但是，从DNA到具有各种性状的生物体，需要通过极其复杂的基因表达及其调控过程才能实现，因此，在可预见的将来，利用DNA分子来使灭绝的生物复活仍是难以做到的。
（一）遗传信息的转录
问：基因是有遗传效应的DNA片段；DNA主要存在于细胞核中，而蛋白质的合成是在细胞质中进行的。那么，DNA携带的遗传信息是怎样传递到细胞质中去的呢？
分析推理1：推测有一种物质能够作为传达DNA信息的信使，科学家发现此物质就是RNA。
为什么RNA适于作DNA的信使呢？
RNA与DNA的比较
项目
DNA
RNA
基本单位
脱氧核苷酸
核氧核苷酸
五碳糖
脱氧核糖
核糖
碱基
A、G、C、T
A、G、C、U
无机酸
磷酸
磷酸
类型
常为一种类型
信使RNA（mRNA）转运RNA（tRNA）核糖体RNA（rRNA）
分布
主要在细胞核，少量在细胞质
主要在细胞质，少量在细胞核（如核仁）
结构
双螺旋结构
一般是单链
（且比DNA短，能通过核孔）
提示：DNA相当于总司令。在战争中，如果总司令总是深入前沿阵地直接指挥，就会影响他指挥全局。DNA被核膜限制在细胞核内，使转录和翻译过程分隔在细胞的不同区域进行，有利于这两项重要生命活动的高效、准确。
