1、第四章第四章 基因的表达基因的表达第一节第一节 基因控制蛋白质的合成基因控制蛋白质的合成人教版第二册人教版第二册 宿州学院附属实验中学实验中学宿州学院附属实验中学实验中学 赵丽赵丽教学目标教学目标知识目标知识目标:1.理解基因控制蛋白质合成的过程和原理理解基因控制蛋白质合成的过程和原理2.理解蛋白质与生物性状表现之间的关系理解蛋白质与生物性状表现之间的关系情感态度与价值观情感态度与价值观: 通过对转录和翻译过程的学习通过对转录和翻译过程的学习,感受生命的逻辑美感受生命的逻辑美与和谐美与和谐美,提升学生关爱生命和珍惜生命的情感提升学生关爱生命和珍惜生命的情感.能力目标能力目标:1.通过对图象、文
2、字资源的识读通过对图象、文字资源的识读,培养学生的观察能力、培养学生的观察能力、获取信息的能力以及理解力和想象力获取信息的能力以及理解力和想象力.2.运用数学方法运用数学方法,分析碱基与氨基酸的对应关系分析碱基与氨基酸的对应关系,培养学培养学生在生物知识背景下的数学计算能力和探究能力生在生物知识背景下的数学计算能力和探究能力.教学重点教学重点 遗传信息的转录遗传信息的转录 遗传信息的翻译遗传信息的翻译教学难点教学难点 遗传信息的翻译遗传信息的翻译教学策略教学策略1.引入引入: 准备猪肉、鱼肉、鸡肉准备猪肉、鱼肉、鸡肉,学生触摸感学生触摸感受不同肉类性状的差异受不同肉类性状的差异,分析性状差异的
3、分析性状差异的原因是由于遗传物质的差异引起的原因是由于遗传物质的差异引起的,体会体会基因控制生物性状基因控制生物性状,并且是通过控制蛋白并且是通过控制蛋白质合成来控制性状的质合成来控制性状的. 基因基因 蛋白质蛋白质 性状性状 合成体现2.注意主干和侧枝的关系注意主干和侧枝的关系: 主干主干:基因的转录和翻译基因的转录和翻译 侧枝侧枝:DNA和和RNA在化学成分上的区别在化学成分上的区别 RNA的三种类型的三种类型 密码子密码子 tRNA的特点的特点3.充分利用教材的图象、表格等资源理解教充分利用教材的图象、表格等资源理解教材材4. 利用多媒体视频教学利用多媒体视频教学,突破重难点转录和翻突破
4、重难点转录和翻译过程译过程请感受:鸡肉鱼肉猪肉体会：体会：基因通过控制蛋白质的合成控制性状基因通过控制蛋白质的合成控制性状基因基因 合成 蛋白质蛋白质 体现 性状性状 基因控制蛋白质的合成蛋白质蛋白质（基因）（基因）性状性状合成体现实验证明：实验证明：是是细胞核细胞核细胞质细胞质推测：存推测：存在某种物在某种物质，起信质，起信使的作用使的作用DNA和RNA化学成分上的异同 DNA : RNA : A、G、C、TA、G、C、U腺嘌呤脱氧核苷酸腺嘌呤脱氧核苷酸鸟嘌呤脱氧核苷酸鸟嘌呤脱氧核苷酸胞嘧啶脱氧核苷酸胞嘧啶脱氧核苷酸胸腺嘧啶脱氧核苷酸胸腺嘧啶脱氧核苷酸腺嘌呤核糖核苷酸腺嘌呤核糖核苷酸鸟嘌呤核
5、糖核苷酸鸟嘌呤核糖核苷酸胞嘧啶核糖核苷酸胞嘧啶核糖核苷酸胸腺嘧啶核糖核苷酸胸腺嘧啶核糖核苷酸 其中,mRNA就是将DNA上的遗传信息传递给蛋白质的信使,即信使RNA. tRNA也叫转运RNA,翻译时可搬运特定的氨基酸. rRNA也叫核糖体RNA,是核糖体的重要组成成分.RNA的种类mRNAtRNArRNA一、转录转录 DNA将遗传信息传递给将遗传信息传递给RNA (DNA合成合成RNA)的过程的过程,叫转录叫转录. 请观看请观看: 总结转录的总结转录的 场所：场所： 模板：模板： 产物：产物： 原料：原料： 配对方式：配对方式：细胞核细胞核DNA的的一一条链条链mRNA4种核糖核苷酸种核糖核苷
6、酸DNA mRNA A U G C C G T A试一试试一试: 如果如果DNA分子一条链上的碱基序列分子一条链上的碱基序列是是ACGGATCTT ,那么与它互补的另一那么与它互补的另一条条DNA链的碱基序列是链的碱基序列是_;_; 如果以这条链为模板如果以这条链为模板, ,转录出的转录出的mRNAmRNA的碱基的碱基序列是序列是_._.思考思考: :转录的转录的mRNA碱基序列与模板链碱基序列碱基序列与模板链碱基序列什么关系什么关系?mRNA碱基序列与碱基序列与DNA另一条链有何异同另一条链有何异同?TGCCTAGAAUGCCUAGAA 这样这样,经过转录经过转录,DNA就将遗传信息传递就将
7、遗传信息传递给了给了mRNA。 如果如果 mRNA上的遗传信息即碱基的排上的遗传信息即碱基的排列顺序相当于汉语列顺序相当于汉语,而最终合成的蛋白质是而最终合成的蛋白质是由一个个氨基酸脱水缩合而成的由一个个氨基酸脱水缩合而成的,相当于英相当于英语语.那么将那么将mRNA上的遗传信息表达成氨基上的遗传信息表达成氨基酸排列顺序的这个过程酸排列顺序的这个过程,我们形象地称为翻我们形象地称为翻译译.二、翻译二、翻译 学习翻译过程之前学习翻译过程之前,我们首先要解决的我们首先要解决的问题问题:mRNA上的碱基只有上的碱基只有4种种,是如何决定是如何决定20种氨基酸的种氨基酸的?氨基酸是游离在细胞质中的氨基
8、酸是游离在细胞质中的,如何来到如何来到核糖体参与脱水缩合的核糖体参与脱水缩合的?探究: RNA上的碱基只有上的碱基只有4种种,而构成生物体蛋白质的氨基而构成生物体蛋白质的氨基酸约酸约20种种,4种碱基是如何决定种碱基是如何决定20种氨基酸的呢种氨基酸的呢?探究过程探究过程:若若1个碱基决定个碱基决定1个氨基酸个氨基酸,只能决定只能决定 种氨基酸种氨基酸;若若2个碱基决定个碱基决定1个氨基酸个氨基酸,只能决定只能决定 种氨基酸种氨基酸, 以上两种情况都不能满足需求以上两种情况都不能满足需求;若若3个碱基决定个碱基决定1个氨基酸个氨基酸,能决定能决定 种氨基酸种氨基酸, 可以满足需求可以满足需求.
9、 最终最终,实验证实实验证实: mRNA上上3个相邻碱基决定一个氨基酸个相邻碱基决定一个氨基酸,每每3个这样的个这样的碱基叫一个密码子碱基叫一个密码子.44442444 4364个密码子编制成密码子表:起始密码：起始密码：翻译翻译开始的标志，编开始的标志，编码氨基酸码氨基酸终止密码：终止密码：翻译翻译结束的信号，不结束的信号，不编码氨基酸编码氨基酸遗传密码具遗传密码具有有通用性通用性和和简并性简并性讨论: 1.若若mRNA的碱基序列的碱基序列为为:AUGGAAGCAUAAAAG,写出对应的氨基酸写出对应的氨基酸. 2.地球上几乎所有的生物都功用上述密码子表地球上几乎所有的生物都功用上述密码子表
10、.这这一事实一事实,能说明什么问题能说明什么问题? 密码的密码的通用性通用性,说明生物可能有共同起源说明生物可能有共同起源. 3.从密码子表发现从密码子表发现, 亮氨酸的密码子有亮氨酸的密码子有4个个,类似情类似情况还有很多况还有很多,这对生物的生存发展有何意义这对生物的生存发展有何意义? 密码的密码的简并性简并性,可以大大减少变异发生的频率。可以大大减少变异发生的频率。甲硫氨酸甲硫氨酸谷氨酸谷氨酸丙氨酸丙氨酸tRNA:特性特性:每种每种tRNA只能识别并搬运一种只能识别并搬运一种特定的氨基酸特定的氨基酸. 专一性专一性形态结构形态结构: 三叶草形三叶草形 翻译的过程翻译的过程: 大家阅读课本
11、大家阅读课本P6467(密码子、密码子、tRNA部分省略部分省略).总结翻译进行的场所、总结翻译进行的场所、模板、产物、原料等相关内容模板、产物、原料等相关内容,并思考翻并思考翻译是如何进行的译是如何进行的.1：场所：场所： 模板：模板： 产物：产物： 原料：原料： 配对方式：配对方式：细胞质的核糖体细胞质的核糖体mRNA肽链肽链(有特定的氨基酸序列有特定的氨基酸序列)氨基酸氨基酸mRAN tRNA A U U A G C C G2、过程、过程: mRNA合成后合成后,通过核孔从细胞核转移到细胞质通过核孔从细胞核转移到细胞质,与核与核糖体结合糖体结合(与核糖体的结合部位有与核糖体的结合部位有2
12、个个tRNA的结合位点的结合位点)进位进位： 反密码子能和密码子互补配对的反密码子能和密码子互补配对的tRNA携带特定氨基携带特定氨基酸占据位酸占据位1；另一个；另一个tRNA以同样的方式携带另一个氨基酸以同样的方式携带另一个氨基酸占据位点占据位点2. 转肽转肽： 位点位点1的氨基酸与位点的氨基酸与位点2的氨基酸形成肽键转移到位点的氨基酸形成肽键转移到位点2的的tRNA上上. 移位移位： 核糖体沿核糖体沿mRNA移动移动,读取下一个密码子读取下一个密码子. 离位离位： 原位点原位点1的的tRNA离开核糖体离开核糖体,去搬运下一个氨基酸；去搬运下一个氨基酸； 原位点原位点2的的tRNA占据位点占
13、据位点1,一个新的携带氨基酸的一个新的携带氨基酸的tRNA进入位进入位2,继续合成肽链继续合成肽链. 请观看：请观看： 可见,一条mRNA可同时合成多条肽链,所以少量的mRNA就可以迅速合成大量的蛋白质. 肽链合成后,就从核糖体与mRNA的复合物上脱离,经过一系列的加工和修饰,盘曲折叠成有特定空间结构和功能的蛋白质分子,承担各项生命活动,体现各种性状.试一试：1.若遗传物质决定的氨基酸是丙氨酸若遗传物质决定的氨基酸是丙氨酸(密码子为密码子为GCA),请写请写出出tRNA, mRNA,以及以及DNA模板链和另一条链上的碱基模板链和另一条链上的碱基序列序列. 丙氨酸丙氨酸(GCA)mRNA:GCA
14、DNA模板链模板链:CGTDNA另一条链另一条链:GCAtRNA:CGU2.DNA复制、转录、翻译的比较：复制转录翻译时间场所模板产物原料条件配对(DNA-RNA)遗传信息传递意义细胞分裂细胞分裂间期间期整个生命过程整个生命过程细胞核细胞核细胞核细胞核细胞质的核糖体细胞质的核糖体DNA2条链条链DNA1条链条链mRNA4种脱氧核苷酸种脱氧核苷酸4种核糖核苷酸种核糖核苷酸20种氨基酸种氨基酸都需要特定的酶和都需要特定的酶和ATP2个个DNA分子分子mRNA肽链肽链A-T,G-C,T-A,C-GA-U,G-C,T-A,C-GA-U,G-C,U-A,C-GDNADNADNAmRNAmRNA蛋白质蛋白
15、质将遗传信息从亲代传递个子代将遗传信息从亲代传递个子代表达遗传信息表达遗传信息,使生物表现各种性状使生物表现各种性状3.一条多肽链有一条多肽链有500个氨基酸个氨基酸,则作为合成该则作为合成该多肽链的多肽链的mRNA分子和用来转录分子和用来转录mRNA的的DNA分子至少有多少个碱基分子至少有多少个碱基?A. 1500个和个和1500个个 B.500个和个和1000个个C.1000个和个和2000个个 D.1500个和个和3000个个(D)解析解析: 氨基酸有氨基酸有500个个,mRNA上上3个碱基才能个碱基才能决定一个氨基酸决定一个氨基酸,故故mRNA上的碱基是氨基酸上的碱基是氨基酸的的3倍倍1500个；个； mRNA是单链是单链1500个碱基个碱基,DNA是双链是双链,故故DNA上的碱基又是上的碱基又是mRNA的的2倍倍3000个个.DNA碱基数碱基数:mRNA碱基数碱基数:氨基酸数氨基酸数=6:3:1 谢谢!再见!
