1、（三）基因对性状的控制(三)基因对性状的控制教学目的: 1.掌握基因、 密码子、 中心法则的概念 2.理解蛋白质合成的过程教学重点:基因和密码子的概念教学难点:转录和翻译过程教具准备：相关挂图、模型、课件课时安排：3课时教学过程：第一课时引言我们说父母把自己的DNA复制一份传给子代，子代获取的只是父母的DNA而已，但是，子代最终能表现出与父母相似的性状，父母给子代不是直接给个性状而是传了DNA那么，DNA与性状是什么关系？现代生物学认为，生物的性状是由基因控制的，而基因是有遗传效应的DNA片段。“DNA基因性状”（板书）1. 什么叫基因? 基因的概念是数百年来众多科学家研究的结果，这个概念在不
2、断发展。Gene是音译，也是意译，现代遗传学认为，基因是控制生物性状的遗传物质结构和功能的基本单位，是有遗传效应的DNA片段，即：从结构上看是DNA的片段，从功能上看能控制某一个性状。具体分析，基因概念包括以下几方面内容： (1)基因是有遗传效应的DNA片段。(从结构方面或从与DNA的关系描述) ，所谓遗传效应，就是在遗传中起特定的作用，或者说能控制一个蛋白质的合成，从而控制一个性状。(2)基因在染色体上呈线性排列。(与染色体的关系)基因是DNA的片段,每一个DNA分子上有许多基因,而DNA是在染色体上,因此,每一染色体上有许多基因,如:人的一条染色体上约有1250个基因（平均）。 以往科学家
3、推测，人类23对染色体上的基因有约10万个，最近的研究（人类基因组计划）表明，人类大约有3.5万个基因平均每个染色体大约多少条？(3)基因是控制生物性状的单位。(与性状的关系或功能) (4)基因含有遗传信息。 先说什么是“信息”？打个比方，“旗语”、“英文26个字母的不同排列”、“哑语”、“电报密码”都是“信息”，信息通常是借助某种载体，按照一定方式排列起来的符号系统。遗传信息基因的脱氧核苷酸的排列顺序就代表遗传信息2.DNA的功能：DNA是分子水平的遗传物质，DNA上有基因。（1）通过复制，传递遗传信息（在生物减数分裂受精传种接代过程中实现）（2）在后代的个体发育中，通过复杂的过程，使遗传信
4、息得以表达，从而使后代表现出与亲代相似的性状，即控制了性状。3.什么是生物的性状? 生物的性状就是指生物的形态、结构等方面的特征。例如:人的红细胞的形状,正常的为圆饼状,但在20世纪初,有人在一例严重贫血的黑人血液中发现异形的红细胞形状,形态象镰刀,故得名为镰刀型细胞贫血症，为什么红细胞会有不同的性状呢?后来经研究发现:病人的血红蛋白和常人的均有574个氨基酸组成,其中有573个是相同的,只是一条多肽链上第6位的一个氨基酸不同,正常人是谷氨酸,贫血病人是缬氨酸,这一不同就导致了蛋白质的结构改变,蛋白质结构的改变就导致了红细胞形状的改变,由此可知:生物的性状直接由蛋白质决定.后来的研究还发现,蛋
5、白质结构的改变是由于控制蛋白质合成的基因的结构改变引起的.由此可知:生物的性状最根本是由基因决定的.性状是不是也是信息？广义上讲，是如“黑眼睛黑头发黄皮肤龙的传人”4.生物的性状直接由蛋白质决定,但其根本是由基因决定。即: 基因 蛋白质性状 DNA(基因)的多样性蛋白质的多样性生物性状(种类)的多样性所以,生物界生物种类繁多,形形色色. 那么,基因是如何控制蛋白质合成呢?基因在DNA上，DNA在细胞核内，而蛋白质在哪里合成？在细胞质中的核糖体上合成位于细胞核中的DNA怎么去控制细胞质中的蛋白质合成呢？原来二者之间有个传递信息的“信使”RNA。 5.RNA的结构及其与DNA的比较：RNA-核糖核
6、酸，基本单位-核苷酸，是由一分子磷酸、一分子核糖、一分子含氮碱基组成。其模式图表示为： P 核糖 含氮碱基 RNA与DNA的不同主要在于4点：（1）组成上I五碳糖不同，RNA的是核糖，DNA的五碳糖是脱氧核糖；II，含氮碱基不完全相同，RNA的是A、G、C、U（尿嘧啶），DNA的是A、G、C、T。（2）空间结构上看，DNA通常是双螺旋，而RNA通常是单链结构；（3）DNA主要在细胞核内存在，RNA主要在细胞质中；（4）DNA通常只有一大类，RNA有mRNA、tRNA、rRNA这样三类。 二者对比见书第二课时引言通过上节课的学习我们知道，DNA（上有 基因）RNA（作为使者）控制蛋白质（合成）表
7、达出性状，这样一个关系。那么,基因究竟是如何控制蛋白质合成呢?6.基因控制蛋白质合成： 基因是内在的由四种脱氧核苷酸排列而成的一个大分子，犹如电报密码，通常人是看不懂的，而控制合成蛋白质之后，蛋白质所表达的性状却是可见的，好象我们通常所使用的语言，那么，这其间经历了怎样一个过程？（思想语言1传递翻译语言2理解）（1）RNA的形成及其功能：转录:形成信使RNA(在细胞核内进行) 如何转录? 以DNA的一条链为模板（先解旋）,按碱基互补配对原则,合成RNA的过程，原料是核糖核苷酸。转录时碱基如何配对? AU,GC,TA ,CG 例如: 一 DNA模板链碱基顺序为: TAC CGA AGA AAG经
8、转录后,形成的信使RNA的碱基顺序如何?AUG GCU UCU UUC 可以看出，转录形成RNA以后，DNA将遗传信息转移、传递到RNA上了所以叫信使RNA(_Messeger RNA,即Mrna)。信使RNA合成后,会从细胞核内出来进入细胞质,并同核糖体结合,由它直接控制蛋白质的结构。我们知道，蛋白质是氨基酸脱水缩合而成，发生反应的场所是核糖体，那么，氨基酸是自各跑到核糖体去的吗？不可能，原料自己不会移动，合成蛋白质的氨基酸是由另一种RNA转运RNA作为“搬运工”运到核糖体的：简介tRNA的形态结构（三叶草形），它的一端有一个专门结合、携带特定氨基酸的位点（比喻：手），而它的另一端可以识别信
9、使RNA上特定的遗传密码（比喻：眼）。 (2)蛋白质的合成：以信使RNA为模板,合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程叫做翻译 场所：细胞质中的核糖体 原料：各种氨基酸，需要特定的tRNA作为搬运工来搬运 模板：信使RNA上特定的碱基顺序 过程：mRNA穿入核糖体，tRNA运来特定的氨基酸，“眼”识别mRNA上的碱基，按照碱基互补原则，对号入座，于是一个特定的氨基酸到了一个特定的位置，（然后这个tRNA离开核糖体，到细胞质中再去搬运下一个同类的氨基酸），下一个tRNA又搬运来特定的氨基酸到位，在酶的作用下，与前一个氨基酸连结（脱水缩合）于是，很多氨基酸按照信使RNA上的 核苷酸序列而决定的一种顺
10、序连接成为具有特定氨基酸顺序的一条肽链最后形成特定的蛋白质分子。简单地说，就是遗传信息从RNA传给了蛋白质这就是“翻译”即：以信使RNA为模板,合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。小结：蛋白质合成的过程实际上是一种信息的传递、转换过程。 DNA（基因） 转录 RNA 翻译 蛋白质 整个过程都遵循中心法则，注意，上述式子表示的是信息的传递，而不是物质的转变（解释）6.中心法则遗传信息从DNA传递给RNA,再从RNA传递给蛋白质的转录和翻译过程,以及遗传信息从DNA传给DNA的复制过程,叫做中心法则。即，中心法则就是遗传信息的传递规律。表示为: 复制 DNA（基因） 转录 RNA 翻译 蛋白质(
11、性状) 逆转录遗传信息 遗传密码 生物性状 后来科学家又发现，某些RNA病毒有逆转录现象（解释）这是对中心法则的重要补充。中心法则不仅说明了遗传信息的传递方向，同时也概括了DNA的两个重要功能：（1）通过复制，传递遗传信息（2）通过转录和翻译过程，表达遗传信息。小结: 1.基因的概念 2.基因控制蛋白质合成的过程 3.中心法则思考讨论：1、tRNA有几种？（20种，20种氨基酸就需要20种的搬运氨基酸的工具） 2、在中心法则中一共有几次碱基互补配对？（4次，DNA复制、DNA转录出RNA、tRNA对mRNA的识别即翻译、RNA逆转录出DNA）布置作业：第三课时信使RNA直接控制蛋白质的合成，决
12、定蛋白质上氨基酸的排列顺序，怎么决定？这涉及到密码子的问题.7、遗传密码（密码子）: 信使RNA上决定氨基酸顺序的核苷酸的碱基排列顺序，其中决定一个氨基酸的三个相邻的碱基,是一个单位，叫做一个密码子如何理解呢？这类似于电报密码,电报密码用0-9中的每四个数字组成一个密码,确定一个文字 。例如:0130-你,0226们，0117-好.而遗传的密码子是每三个碱基为一组决定一个氨基酸解释151页的密码子表（1967年完全探明）.例题1.若信使RNA上三个碱基为ACA,则它决定的氨基酸是苏氨酸例题2.若信使RNA为:AUG GCU UCU UUC,则 它决定的氨基酸顺序为(查表可得)甲硫氨酸 丙氨酸
13、丝氨酸 苯丙氨酸思考？为什么是每三个碱基一个氨基酸？可不可以是每2个（1个？5个？）碱基一个氨基酸？不可，因为，若1：1则4：420；若2：1则42=1620，足够了。每3个碱基组成的密码共有43=64个，其中有3个是起始密码和终止密码，所以共有61个密码，决定20种氨基酸，有些密码有重复，叫“简并性”。遗传密码表还有“通用性”，就是说地球上的生物基本都是按这个密码表合成蛋白质的。 练习查遗传密码表tRNA的一端可以识别信使RNA上特定的遗传密码的三个连续碱基被称为“反密码子”。 遗传密码还具有“无逗号性”（解释）小结：蛋白质合成的全过程。8、遗传物质作用原理的意义（1） 理论意义：世界是物质的、物质是运动的、运动是有规律的、规律是可以通过长期的研究探索加以发现、掌握并利用的。启发我们对世界的物质性、生物的共源性等辩证唯物主义的世界观。（2） 实践意义：基因工程在社会生活各方面都将发挥越来越重要的作用。 巩固练习：一段多核苷酸链的判断、复制、转录、翻译以及数目的计算。 （DNA是双链RNA是单链每3个RNA碱基决定1个氨基酸 所以：6：3：1）6 / 6
