生物：4.1《基因指导蛋白质的合成》教案（新人教版必修2）

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课题 基因指导蛋白质的合成 主备授课 上课时间 3.27 编号 10
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
教学目标 知识目标 概述遗传信息的转录和翻译。
能力目标 运用数学方法，分析碱基与氨基酸的对应关系。
情感目标 运用数学方法，分析碱基与氨基酸的对应关系。
教学媒体 实物投影仪，计算机21世纪教育网
课时安排 2课时
教学内容 教师的组织和引导 个人札记
问题探讨章引言一、遗传信息的转录想像空间思考与讨论一 二、遗传信息的翻译翻译的概念思考与讨论二思考与讨论三翻译过程思考与讨论四 第一课时引导组织阅读P61〖问〗当我们认识到基因的本质后 ( http: / / www. / Subject / shengwu.html )，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？〖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。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〗1.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。〖问〗问为什么RNA适于作DNA的信使呢？RNA与DNA的比较项目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）转移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。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；④合成的mRNA从DNA链上释放，而后，DNA双链恢复。〖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。第二课时〖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。〖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。〖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。 激起兴趣引入新课懂得基因表达的含义引起思考RNA与DNA的比较拓展思维授新课培养思考讨论回答问题的能力DNA两大功能的执行情况比较（表二）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
课堂巩固 例题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例题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例题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
作 业 1、牛胰岛素由51个氨基酸组成，则决定该蛋白质的基因至少有多少个碱基（ ）A、17个 B、51个 C、153个 D、306个2、一条肽链有9个肽键，控制这条肽链合成的基因中至少要有的碱基个数（ ）A、9个 B、27个 C、30个 D、60个3、1个DNA分子模板链上（T+C）/（A+G）=0.2，则由此转录出来的信使RNA分子上（U+C）/（A+G）等于（ ）A、0.2 B、0.5 C、2 D、54、某基因有碱基1200个，则由它控制合成的蛋白质具有的氨基酸数目是（ ）A、100个 B、200个 C、300个 D、400个5、下列碱基组成肯定不是密码子的是（ ）A、AGC B、CCU C、UGA D、ATG6、一个转运RNA的一端3个碱基是GAU，它所携带的氨基酸的密码子是由下列哪个DNA分子的模板片段转录而来的（ ）A、GUA B、GAT C、GAA D、GAU7、某基因由9002个脱氧核苷酸组成，该基因控制合成的蛋白质有两条多肽链。组成此蛋白质最多的氨基酸分子数目和最少的氨基数分别是（ ）A、1500个和2个 B、4500个和2个 C、1500个和1个 D、4500个和1个8、1976年美国的H.Boyer 教授首次将人的生长抑制素释放因子的基因转入大肠杆菌,并获得表达,这是人类第一次获得转基因生物。此文中的“表达”是指该基因在大肠杆菌内（）进行复制 B、控制合成生长抑制素释放因子C、进行转录 D、合成人的生长激素9、下图为DNA控制蛋白质的合成过程，下面的说法正确的是（ ）DNA片段 ① …—T—A—G… ② …—A—T—C… 信使RNA ③ …—U—A—G…转运RNA ④ …—A—U—C…氨基酸 ⑤ ……□……A、图中标出的碱基符号，包括了8种核苷酸B、DNA双链中①、②均为模板链C、密码子位于③和④链上D、② ③的转录过程只能发生在细胞核中10、爱滋病属于RNA病毒，具有逆转录酶。如果它决定某种性状的一段RNA中A=19%，C=26%，G=32%，则通过逆转录过程形成的DNA中含有A（ ）A、19% B、21% C、23% D、42%11、已知一个蛋白质由2条肽链组成，连接蛋白质分子中的氨基酸的肽键共有198个，翻译模板mRNA 中有A和G共有200个，则转录成该mRNA的DNA分子中，最少有C和T多少个（ ）A、400 B、200 C、600 D、800
板书设计：一、遗传信息的转录（1）在细胞核中，以DNA双链中的一条为摸板合成mRNA的过程。（2） ① 信使（mRN A），将基因中的遗传信息传递到蛋白质上，是链状的；RNA ② 转运RNA（tRNA），三叶草结构，识别遗传密码和运载特定的氨基酸；（单链） ③ 核糖体RNA（rRNA），是核糖体中的RNA。 （3）过程 （场所、摸板、条件、原料、产物、去向等）二、遗传信息的翻译（1）在细胞质的核糖体上，氨基酸以mRNA为摸板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。（2）实质：将mRNA中的碱基序列翻译成蛋白质的氨基酸序列。（3）（64个）密码子：mRNA上决定一个氨基酸的3个相邻碱基。其中AUG，这是起始密码；UAG、UAA、AGA为终止密码（无义密码子）。
课后笔记：
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