1、第1节 基因指导蛋白质的合成第4章 基因的表达电影中，科学家是怎么使已灭绝的恐龙复活的？科学家利用凝结在琥珀中的史前蚊子体内的恐龙血液提取出恐龙的遗传基因，科学家利用凝结在琥珀中的史前蚊子体内的恐龙血液提取出恐龙的遗传基因，加以修补和培育繁殖，竟然将已绝迹加以修补和培育繁殖，竟然将已绝迹65006500万年的史前庞然大物复生。万年的史前庞然大物复生。问题一：问题一：在现实生活中，我在现实生活中，我们能不能像电影们能不能像电影侏罗纪公侏罗纪公园园中描述的那样，利用恐中描述的那样，利用恐龙的龙的DNADNA，使恐龙复活呢？，使恐龙复活呢？ 问题二：问题二：如果能利用恐龙的如果能利用恐龙的DNADN
2、A使恐龙复活，你认为主要使恐龙复活，你认为主要要解决什么问题？要解决什么问题？ 针对特定的生物学现象，进行观察、提问。体现了科学探究的核心素养。肤色肤色眼皮单、双眼皮单、双血型血型有遗传效应的有遗传效应的DNA片段片段控制生物性状控制生物性状在染色体上呈在染色体上呈线性排列线性排列蛋白质是生命活动的蛋白质是生命活动的 主要主要 者者和和 者者性状的形成离不开性状的形成离不开 ( (特别是酶特别是酶) )的的作用，作用， 控制生物控制生物体的性状体的性状基因通过基因通过 蛋白质的蛋白质的 来来 性状！性状！体现体现承担承担蛋白质蛋白质基因基因指导指导合成合成控制控制思考：基因怎基因怎样样指导蛋白
3、质指导蛋白质的合成呢？的合成呢？1.1.说出说出RNARNA的种类和作用，掌握的种类和作用，掌握DNADNA和和RNARNA分子的异同。分子的异同。 （生命观念、科学思维）（生命观念、科学思维）2.2.描述遗传信息的转录和翻译过程。描述遗传信息的转录和翻译过程。（科学思维）（科学思维）3.3.理解遗传信息、密码子、反密码子的区别。理解遗传信息、密码子、反密码子的区别。（生命观念、科学思维）（生命观念、科学思维）4.4.理解中心法则的内容及应用。理解中心法则的内容及应用。（科学思维）（科学思维）概述概述DNADNA分子上的遗传信息通过分子上的遗传信息通过RNARNA指导蛋白质的合成，细胞分化指导
4、蛋白质的合成，细胞分化的本质是基因选择性表达的结果，生物的性状主要通过蛋白质表的本质是基因选择性表达的结果，生物的性状主要通过蛋白质表现。现。 体会课堂探究的乐趣，体会课堂探究的乐趣， 汲取新知识的营养，汲取新知识的营养，让我们一起让我们一起 吧！吧！进进走走课课堂堂DNA蛋白质合成蛋白质合成（细胞核）（细胞核）（细胞质）（细胞质）核孔核孔RNA小资料：小资料： 19551955年有人曾用洋葱根尖和变形虫进行实验，如果加入年有人曾用洋葱根尖和变形虫进行实验，如果加入RNARNA酶分解细胞酶分解细胞中的中的 RNARNA，蛋白质合成就停止，而如果再加入酵母菌中提取出来的，蛋白质合成就停止，而如果
5、再加入酵母菌中提取出来的RNARNA，则又可以重新合成一定数量的蛋白质。同年，拉斯特（则又可以重新合成一定数量的蛋白质。同年，拉斯特（Laster GoldLaster Gold）等）等人将变形虫用同位素标记的尿嘧啶核苷酸培养液来培养，发现标记的人将变形虫用同位素标记的尿嘧啶核苷酸培养液来培养，发现标记的RNARNA分子首先在细胞核中合成。分子首先在细胞核中合成。RNA是DNA和蛋白质之间的中间物质，充当信使。思考：你认为RNA在蛋白质合成中起到了什么作用？信使信使RNARNA： 遗传信息传递的媒介。遗传信息传递的媒介。核糖体核糖体RNARNA： 与蛋白质构成核糖体。与蛋白质构成核糖体。转运转
6、运RNARNA： 转运氨基酸的工具。转运氨基酸的工具。思考：为什么RNARNA适于做DNADNA（基因）的信使？规则的双螺旋结构规则的双螺旋结构通常呈单链结构通常呈单链结构脱氧核苷酸脱氧核苷酸核糖核苷酸核糖核苷酸腺嘌呤（腺嘌呤（A）鸟嘌呤（鸟嘌呤（G）腺嘌呤（腺嘌呤（A）鸟嘌呤（鸟嘌呤（G）胞嘧啶（胞嘧啶（C）胸腺嘧啶（胸腺嘧啶（T）胞嘧啶（胞嘧啶（C）尿嘧啶（尿嘧啶（U）脱氧核糖脱氧核糖核糖核糖磷酸磷酸磷酸磷酸阅读教材完成下面的表格阅读教材完成下面的表格RNARNA适合做DNADNA的信使的原因1.RNA1.RNA是由基本单位核苷酸连接而成的，与DNADNA一样能储存遗传信息。2.RNA2.
7、RNA一般为单链，比一般为单链，比DNADNA短，能通过核孔，从细胞核短，能通过核孔，从细胞核转移到细胞质中。转移到细胞质中。3.RNA3.RNA与与DNADNA的关系中，也遵循的关系中，也遵循“碱基互补配对原则碱基互补配对原则”。基于生物学事实和证据运用归纳与概括，体现了科学思维的核心素养。一、遗传信息的转录一、遗传信息的转录思考：（1 1）DNADNA以几条链为模板进行转录？（2 2）图中显示DNADNA转录出mRNA mRNA 经过几个步骤？DNADNA的遗传信息是怎样传给mRNAmRNA的？ 点击此处播放点击此处播放（1）转录的场所： （2）转录的模板：（3）转录的原料：（4）转录的条
8、件：（5）转录时的碱基配对: （6）转录特点：（7 7）转录的结果：主要在细胞核主要在细胞核DNA的一条链的一条链四种核糖核苷酸四种核糖核苷酸RNA聚合酶和聚合酶和ATP、模板、原料、模板、原料形成形成mRNA边解旋边转录边解旋边转录A=U C=G基于生物学事实和证据运用归纳与概括，体现了科学思维的核心素养。1 1、转录与、转录与DNADNA复制有什么共同之处？这对保证遗传复制有什么共同之处？这对保证遗传信息的准确转录有什么意义？信息的准确转录有什么意义？2 2、转录成的、转录成的RNARNA的碱基序列，与作为模板的的碱基序列，与作为模板的DNADNA单单链的碱基序列有哪些异同？与该链的碱基序
9、列有哪些异同？与该DNADNA的另一条链的的另一条链的碱基序列有哪些异同？碱基序列有哪些异同？思考与讨论：针对特定的生物学现象，进行观察、提问。体现了科学探究的核心素养。【例【例1 1】如如图甲、乙表示真核生物遗传信息传递的两个过程图甲、乙表示真核生物遗传信息传递的两个过程,图图丙为其中部分片段的放大示意图。以下分析正确的是丙为其中部分片段的放大示意图。以下分析正确的是()C CA.图中酶图中酶1和酶和酶2是同一种酶是同一种酶B.图乙所示过程在高度分化的细胞中不会发生图乙所示过程在高度分化的细胞中不会发生C.图丙中图丙中b链可能是构成核糖体的成分链可能是构成核糖体的成分D.图丙是图甲的部分片段
10、放大图丙是图甲的部分片段放大由题图可知由题图可知,图甲为图甲为DNA的复制过程的复制过程,酶酶1为为DNA聚合酶聚合酶,图乙为转录图乙为转录过程过程,酶酶2为为RNA聚合酶聚合酶,图丙为转录过程图丙为转录过程,是图乙的部分片段放大是图乙的部分片段放大,其其中中b链可能为链可能为rRNA。转录过程在高度分化的细胞中也可以发生。转录过程在高度分化的细胞中也可以发生。 mRNA通过核孔进入细胞质中，开始它新的历程翻译。 思考：转录得到的RNARNA仍是碱基序列，而不是蛋白质。那么，RNARNA上的碱基序列如何决定蛋白质中氨基酸的种类、数量和排列顺序呢？mRNAmRNA如何将信息翻译成蛋白质呢？针对特
11、定的生物学现象，进行观察、提问。体现了科学探究的核心素养。二、遗传信息的翻译二、遗传信息的翻译游离在细胞质中的各种氨基酸游离在细胞质中的各种氨基酸, ,以以mRNAmRNA为模板为模板, ,合成合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。? ? 思考：思考：组成蛋白质的氨基酸：组成蛋白质的氨基酸：信使信使RNARNA的碱基：的碱基：2121种种4 4种种4 4种碱基如何决定蛋白质的种碱基如何决定蛋白质的2121种氨基酸呢？种氨基酸呢？如果如果1 1个碱基决定个碱基决定1 1个氨基酸就只能决定个氨基酸就只能决定_种，种，即即 如果如果3 3个碱基决定个碱基决定1 1个
12、氨基酸就可决定个氨基酸就可决定_种，种，即即 如果如果2 2个碱基决定个碱基决定1 1个氨基酸就只能决定个氨基酸就只能决定_种，种，即即4 416166464实验验证：实验验证：19611961年英国的克里克和同事用实验证明一年英国的克里克和同事用实验证明一个氨基酸是由个氨基酸是由mRNAmRNA的的3 3个碱基决定的。个碱基决定的。mRNAmRNA上决定上决定1 1个氨基酸的个氨基酸的3 3个相邻的碱基个相邻的碱基密码子密码子: :UCAUG A UUAmRNAmRNA密码子密码子密码子密码子密码子密码子 第第1个碱基个碱基 第第2个碱基个碱基 第第3个碱基个碱基 密码子密码子苯丙氨酸 U
13、U U UUU 精氨酸 A G G AGG一种密码子决定一种氨基酸，但一种氨基酸可以一种密码子决定一种氨基酸，但一种氨基酸可以由由 不同的密码子决定。不同的密码子决定。 终止密码子：终止密码子： 、 、_ 种类种类 起始密码子：起始密码子： （甲硫氨酸）、（甲硫氨酸）、（ 种）种） _（缬氨酸、甲硫氨酸）（缬氨酸、甲硫氨酸） 编码氨基酸的密码子编码氨基酸的密码子_种种所有生物的密码子是所有生物的密码子是 的。的。1 1种或几种种或几种6464UAAUAAGUGGUGAUGAUGUGAUGA（硒代半胱氨酸）（硒代半胱氨酸） UAGUAG6161相同相同1 1、已知一段、已知一段mRNAmRNA的
14、碱基序列的碱基序列AUGGAAGCAUGUCCGAGCAAGCCGAUGGAAGCAUGUCCGAGCAAGCCG，你能写出对应的氨基酸序列吗？你能写出对应的氨基酸序列吗？甲硫氨酸甲硫氨酸 谷氨酸谷氨酸 丙氨酸丙氨酸 半胱氨酸半胱氨酸脯氨酸脯氨酸 丝氨酸丝氨酸 赖氨酸赖氨酸 脯氨酸脯氨酸2 2、地球上几乎所有的生物体都共用上述密码子。根、地球上几乎所有的生物体都共用上述密码子。根据这一事实，你能想到什么？据这一事实，你能想到什么？地球上所有生物都有着或远或近的亲缘关系，或者生物地球上所有生物都有着或远或近的亲缘关系，或者生物都具有相同的遗传语言，或者生命在本质上是统一的。都具有相同的遗传语言，
15、或者生命在本质上是统一的。针对特定的生物学现象，进行观察、提问。体现了科学探究的核心素养。3 3、从密码子表中可以看到，一种氨基酸可能有几个、从密码子表中可以看到，一种氨基酸可能有几个密码子，这一现象称作密码子的简并。你认为密码子密码子，这一现象称作密码子的简并。你认为密码子的简并对生物体的生存发展有什么意义？的简并对生物体的生存发展有什么意义？如果密码子中的一个碱基发生变化，可能影响组成蛋如果密码子中的一个碱基发生变化，可能影响组成蛋白质的氨基酸的种类，也有可能组成蛋白质的氨基酸白质的氨基酸的种类，也有可能组成蛋白质的氨基酸的种类不发生变化，这就保证了生物遗传的相对稳定的种类不发生变化，这就
16、保证了生物遗传的相对稳定性，又使生物出现变异，从而促进生物的发展进化。性，又使生物出现变异，从而促进生物的发展进化。 U AU密码子密码子mRNAmRNAU GC A U A CCGA U转运转运RNARNA（tRNAtRNA）思考： mRNA如何将信息翻如何将信息翻译成蛋白质？译成蛋白质？ U A UA A U亮氨酸亮氨酸AC U天冬氨酸天冬氨酸AUG异亮氨酸异亮氨酸一种一种tRNAtRNA只能携带一种氨基酸吗只能携带一种氨基酸吗? ?一种氨基酸只能由一种一种氨基酸只能由一种tRNAtRNA携带吗携带吗? ?针对特定的生物学现象，进行观察、提问。体现了科学探究的核心素养。翻翻 译译点击此处点
17、击此处播放播放A AC CU UG GG GA AU UC C U U苏氨酸苏氨酸甘氨酸甘氨酸丝氨酸丝氨酸 mRNAmRNA转录转录翻译翻译蛋白质蛋白质DNAA AC CT TG GG GA AT TC C T TT TG GA AC CC CT TA AG GA A肽键肽键 肽键肽键基因中的碱基数（双链）基因中的碱基数（双链）mRNAmRNA中的碱基数合成蛋白质的氨中的碱基数合成蛋白质的氨基酸个数基酸个数=_=_ _6 6 3 3 1 1基因中碱基数目、基因中碱基数目、mRNAmRNA与蛋白质中氨基酸数目的关系与蛋白质中氨基酸数目的关系基于生物学事实和证据运用归纳与概括、模型与建模等方法。体
18、现了科学思维的核心素养。复制、转录和翻译的比较复制、转录和翻译的比较比较项目比较项目复制复制 转录转录 翻译翻译场场 所所模模 板板酶酶能能 量量 原原 料料产产 物物 碱基配对碱基配对细胞核细胞核细胞质细胞质DNADNA的两条链的两条链DNADNA的一条链的一条链 mRNA mRNA解旋酶，解旋酶，DNADNA聚合酶等聚合酶等解旋酶，解旋酶，RNARNA聚聚合酶等合酶等多种酶多种酶ATPATP子代子代DNADNA mRNA mRNA多肽链多肽链A-T T-AA-T T-AG-C C-GG-C C-GA-UA-U T-A T-AG-C C-GG-C C-GA-U U-AA-U U-AG-C C
19、-GG-C C-G4 4种脱氧核苷酸种脱氧核苷酸4 4种核糖核苷酸种核糖核苷酸氨基酸氨基酸A密码子精氨酸氨基酸tRNAGmRNAGGDNA双链【例【例2 2】根据生物在蛋白质合成中遗传信息传递的规律，在根据生物在蛋白质合成中遗传信息传递的规律，在下面表格中填入相应的字母：下面表格中填入相应的字母： CCCAAT C GU C G根据根据DNA和和RNA的碱基种类以及碱基之间的互补关系。的碱基种类以及碱基之间的互补关系。三、中心法则三、中心法则遗传信息可以从遗传信息可以从DNADNA流向流向DNADNA，即，即DNADNA的复制。的复制。也可以从也可以从DNADNA流向流向RNARNA，进而流向
20、蛋白质，即遗传信息的转录和翻译。，进而流向蛋白质，即遗传信息的转录和翻译。也可以从也可以从RNARNA流向流向RNARNA，以及从，以及从RNARNA流向流向DNADNA。DNADNA、RNARNA是遗传信息的载体，蛋白质是遗传信息的表是遗传信息的载体，蛋白质是遗传信息的表达产物，而达产物，而ATPATP为遗传信息的流动提供能量。生命是为遗传信息的流动提供能量。生命是物质、能量和遗传信息的统一体。物质、能量和遗传信息的统一体。RNADNA 蛋白质蛋白质转录转录翻译翻译复制复制逆转录逆转录复制复制【例【例3 3】中心法则包括下列遗传信息的转变中心法则包括下列遗传信息的转变过程，其中揭示生物遗传实
21、质的是（过程，其中揭示生物遗传实质的是（ ） A A从从DNADNA到到DNADNA的复制过程的复制过程 B B从从DNADNA到到RNARNA的转录过程的转录过程 C C从从RNARNA到蛋白质的翻译过程到蛋白质的翻译过程 D D从从RNARNA到到DNADNA的逆转录过程的逆转录过程ARNA蛋白质转录原料模板酶场所反密码子原料模板场所工具氨基酸核糖体RNA聚合酶核糖核苷酸主要在细胞核一条链组成决定rRNAmRNAtRNA种类密码子三个碱基翻译DNA1.1.下列关于下列关于RNARNA的叙述，错误的是的叙述，错误的是( () )A A少数少数RNARNA具有生物催化作用具有生物催化作用B B
22、真核细胞内真核细胞内mRNAmRNA和和tRNAtRNA都是在细胞质中合成的都是在细胞质中合成的C CmRNAmRNA上决定上决定1 1个氨基酸的个氨基酸的3 3个相邻碱基称为密码子个相邻碱基称为密码子D D细胞中有多种细胞中有多种tRNAtRNA，一种，一种tRNAtRNA只能转运一种氨基酸只能转运一种氨基酸B B少数少数RNA是酶，具有催化作用；真核细胞内的是酶，具有催化作用；真核细胞内的mRNA和和tRNA主要是在细胞核中合成的；主要是在细胞核中合成的；mRNA上决定上决定1个氨基酸的个氨基酸的3个相邻碱基称为个相邻碱基称为1个密码子；个密码子；tRNA具有特异性，一种具有特异性，一种t
23、RNA只能识别并转运一种氨基酸。只能识别并转运一种氨基酸。2.2.下列关于真核细胞中转录的叙述下列关于真核细胞中转录的叙述, ,错误的是错误的是( ( ) )A.tRNAA.tRNA、rRNArRNA和和mRNAmRNA都从都从DNADNA转录而来转录而来B.B.同一细胞中两种同一细胞中两种RNARNA的合成有可能同时发生的合成有可能同时发生C.C.细胞中的细胞中的RNARNA合成过程不会在细胞核外发生合成过程不会在细胞核外发生D.D.转录出的转录出的RNARNA链与模板链的相应区域碱基互补链与模板链的相应区域碱基互补C C原核细胞没有细胞核，其原核细胞没有细胞核，其RNARNA合成在细胞质。
24、合成在细胞质。A A4.4.一段一段mRNAmRNA有有3030个碱基，其中个碱基，其中A AG G有有1212个，则转录成个，则转录成这段这段mRNAmRNA的一段的一段DNADNA分子中应有分子中应有C+T( )C+T( )个个A.12 B.18 C.24 D.30A.12 B.18 C.24 D.30D D3. DNA3. DNA复制、转录和翻译后所形成的产物分别是复制、转录和翻译后所形成的产物分别是( )( )A ADNADNA，RNARNA和蛋白质和蛋白质 B BDNADNA，RNARNA和氨基酸和氨基酸C CRNARNA，DNADNA和核糖和核糖 D DRNARNA，DNADNA和
25、蛋白质和蛋白质根据一段双链根据一段双链DNADNA中中A=T,C=G,A=T,C=G,也就是说也就是说C+T=A+G,C+T=A+G,各各占一半，占一半，mRNAmRNA为为3030个，双链个，双链DNADNA为为6060，则，则C+TC+T为为3030。5.5.下图表示细胞内遗传信息的表达过程下图表示细胞内遗传信息的表达过程, ,根据所学的生物学知识回答问题。根据所学的生物学知识回答问题。(1)图图2中方框内所示结构是中方框内所示结构是的一部分的一部分,它主要在它主要在中合成中合成,其基本组成单位是其基本组成单位是,可以用图可以用图2方框中数字方框中数字 表示。表示。 图图1图图2RNARN
26、A细胞核细胞核核糖核苷酸核糖核苷酸1、2、7(2)(2)图图1 1中以中以为模板合成为模板合成物质的过程称为物质的过程称为, ,该过程进行的主要场该过程进行的主要场所是所是 , ,所需要的原料是所需要的原料是。(3)(3)若该多肽合成到图若该多肽合成到图1 1所示所示UCUUCU决定的氨基酸后就终止合成决定的氨基酸后就终止合成, ,则导致合成结束的则导致合成结束的终止密码子是终止密码子是。(4)(4)若图若图1 1的的所示的分子中有所示的分子中有1 0001 000个碱基对个碱基对, ,则由它所控制形成的则由它所控制形成的mRNAmRNA中含有中含有的密码子个数和合成的蛋白质中氨基酸种类最多不
27、超过的密码子个数和合成的蛋白质中氨基酸种类最多不超过。A.166A.166和和5555B.166B.166和和2121 C.333C.333和和111 111 D.333D.333和和2121翻译翻译核糖体核糖体氨基酸氨基酸UAAD图1所示为遗传信息的表达过程,包括转录和翻译两个步骤,其中的分别是DNA、tRNA、氨基酸、mRNA、多肽链、核糖体,在mRNA的UCU碱基后的密码子是UAA;根据碱基的构成判断,图2中方框内是RNA的一部分,其基本组成单位是核糖核苷酸,它由一分子磷酸、一分子核糖和一分子含氮碱基构成,即图2方框中的1、2、7。在不考虑终止密码子的情况下,DNA中碱基对的数目和mRNA 中密码子的个数及相应蛋白质中氨基酸的个数的比值是311,经翻译合成的蛋白质中氨基酸最多不超过21种。不要羡慕邻居的篱笆更绿，或许荆棘多于青草。
