1、第四章基因的表达第 1 节基因指导蛋白质合成（一）教学目标1、能准确描述遗传信息的表达过程，理解并掌握 RNA 的结构特点即作用。2、通过学习核糖核苷酸、mRNA、tRNA 生物质的结构及功能特点，形成生物体的结构和功能相适应的基本科学理念。3、运用数学方法分析 DNA 中碱基、RNA 中碱基与氨基酸的对应关系。（二）教学重难点1、教学重点（1）理解遗传信息、密码子与反密码的关系，理解密码子的简并性。（2）遗传信息的转率和翻译过程。2、教学难点（1）遗传信息的转率和翻译过程。（三）教学过程一、创设情境、导入新课将水母的绿色荧光蛋白基因转入老鼠体内， 老鼠在紫外线的照射下发绿色荧光， 研究发现小
2、鼠体内产生了绿色荧光蛋白1、转入的是基因，得到的却是蛋白质！为什么会这样？小鼠能发绿色荧光的直接原因是合成了绿色荧光蛋白，基因和蛋白质之间存在着怎样的关系？思考一：位于细胞核的基因如何控制细胞质核糖体进行蛋白质的合成？联系 DNA 和蛋白质之间的媒介是什么？二、沟通 DNA 和蛋白质之间的信使RNA1、RNA 能作为信使的原因（1）它也是由基本单位核苷酸连接而成，核苷酸也含有 4 种碱基，这些特点使得 RNA具备准确传递遗传信息的可能（2）RNA 一般是单链，而且比 DNA 短，因此能够通过核孔，从细胞核转移到细胞质中。2、RNA 的种类、结构及功能三、转录1、概念 ：在细胞核中，通过 RNA
3、 聚合酶以 DNA 的一条链为模板合成的，这一过程叫做转录。2.时间：个体生长发育的整个过程（几乎所有活细胞中）3.场所：主要在细胞核中，线粒体、叶绿体（真核）原核：拟核、质粒实际上，DNA 在哪里，转录就在哪里发生4.产物：三种 RNA（mRNA、tRNA、rRNA）5.原料模板：DNA 的一条链原料：4 种游离的核糖核苷酸能量：ATP酶：RNA 聚合酶6.产物：三种 RNA（mRNA、tRNA、rRNA7、过程（以 mRNA 的合成过程为例）解旋：第 1 步：DNA 双链解开，碱基暴露出来。当细胞合成某种蛋白质时， RNA 聚合酶与编码这个蛋白质的一段 DNA 结合，使得 DNA 双链解开
4、，双链碱基得以暴露游离的核糖核苷酸与 DNA 模板链上的碱基互补配对，在 RNA 聚合酶的作用下开始 mRNA的合成。第 3 步：新结合的核糖核苷酸连接到正在合成的 mRNA 分子上（RNA 聚合酶催化形成磷酸二酯键）8.意义：:遗传信息从 DNA 传递到 RNA（mRNA）上，为翻译做准备。9.原则：碱基互补配对原则 A-TG-CC-GT-A10.特点:边解旋边转录11、10.转录方向 RNA 新链的延伸也是从 5-端到 3-端；先合成再释放思考讨论：（1）转录与 DNA 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？转录与 DNA 复制都需要模板、都需要 ATP 提供能量、都遵
5、循碱基互补配对原则等等。其中，碱基互补配对原则能够保证遗传信息传递的准确性。（2）与 DNA 复制相比，转录所需要的原料和酶各有什么不同？DNA 复制所需要的原料是 4 种游离的脱氧核苷酸，所需要的酶是解旋酶和 DNA 聚合酶；转录所需要的原料是 4 种游离的核糖核苷酸，所需要的酶是 RNA 聚合酶。（3）转录成的 RNA 的碱基序列，与 DNA 两条单链的碱基序列各有哪些异同？转录成的 RNA 的碱基序列与 DNA 模板链的碱基序列是互补配对的；转录成的 RNA 的碱基序列与非模板链的碱基序列的区别是 RNA 链上的碱基 U，对应在非模板链上的碱基是 T。四、翻译1、定义：在细胞质中，游离的
6、各种氨基酸，以信使 RNA（mRNA）为模板，合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程 -翻译。2、场所：细胞质中的核糖体3、条件模板：mRNA原料：21 种氨基酸转运工具：tRNA产物：蛋白质4、实质：mRNA 的碱基序列翻译为蛋白质的氨基酸序列。思考：mRNA 的 4 种碱基如何决定组成蛋白质的 21 种氨基酸？5、密码子：（1）定义：mRNA 上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基（2）位置：密码子位于 mRNA 上（3）识别：从 mRNA 上 5-端翻译至 3-端（4）一共有多少个密码子？共 64 种密码子（5）终止密码子有多少个？终止密码子编码氨基酸吗？编码氨基酸的密码子有多少个？一般情况下
7、3 个终止密码子（UAA、UAG、UGA）不决定氨基酸特殊情况下 UGA 可以编码硒代半胱氨酸。一般情况下，决定氨基酸的密码子 61 种。特殊情况下 62 种。（6）真核生物的起始密码子是哪一个？真核生物只有 1 种AUG，编码甲硫氨酸；原核生物可以有 2 种AUG（编码甲硫氨酸）和 GUG（编码甲硫氨酸，如果该密码子不作为起始密码子时，其编码缬氨酸）（7）你认为密码子的简并对生物体的生存发展有什么意义？增强密码子的容错性。当密码子中有一个碱基改变时，由于密码子的简并性，可能并不会改变其对应的氨基酸；密码子的使用频率。 当某种氨基酸使用频率高时， 几种不同的密码子都编码同一种氨基酸可以保证翻译
8、的速度。6、氨基酸的搬运工tRNA7、翻译过程第 1 步：mRNA 进入细胞质，与核糖体结合；携带甲硫氨酸的 tRNA 通过与 mRNA 上的碱基互补配对进入位点 1。第 2 步：携带组氨酸的 tRNA 以同样的方法进入位点 2。第 3 步：通过脱水缩合形成肽键，甲硫氨酸被转移到占据位点 2 的 tRNA 上。第 4 步：核糖体沿 mRNA 移动，读取下一个密码子。原位点 1 的 tRNA 离开核糖体，原位点2 的 tRNA 进入位点 1, 一个新的携带氨基酸的 tRNA 进入位点 2，继续肽链的合成第 5 步：就这样，随着核糖体的移动，tRNA 以上述方式将携带的氨 基酸输送过来，以合成肽链
9、。直到核糖体遇到 mRNA 的终止密码子，合成才告终止第 6 步：肽链合成后，就从核糖体与 mRNA 的复合物上脱离，通常经过一系列步骤，盘曲折叠成具有特定空间结构和功能的蛋白质分子。在细胞质中，翻译是一个快速高效的过程。通常，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(因此，少量的 mRNA 分子就可以迅速合成大量的蛋白质） 。五、中心法则1、提出者：克里克2、内容：3、中心法则的发展（1）1965 年，科学家在 RNA 病毒里发现了一种 RNA 复制酶，RNA 复制酶能对 RNA 进行复制。（2）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。（3）少数生物（如一些 RNA 病毒）的遗传信息可以从 RNA 流向 RNA（即 RNA 的复制）以及从 RNA 流向 DNA（即逆转录） ；4、完整的中心法则图示5、中心法则的意义揭示了在遗传信息的流动过程中，DNA、RNA 是信息的载体，蛋白质是信息表达的产物，而ATP 为信息的流动提供能量，可见：生命是物质、能量和信息的统一体。
