基因指导蛋白质的合成
【教学目标】https://www.renjiaoshe.com/jiaocai/2046.html
1．概述遗传信息的转录和翻译
2．理解密码子的概念
3．能熟练地阅读密码子表
4．能够运用教学方法，分析碱基与氨基酸的对应关系
5．理解中心法则
【教学重难点】
1．教学重点：遗传信息转录和翻译的过程
2．教学难点：遗传信息转录和翻译的过程
【教学方法】
讲授与学生讨论相结合、问题引导法、归纳
【课时安排】
2课时
【教学过程】
（一）遗传信息的转录
思考：
（1）DNA主要存在于哪里？DNA主要存在于细胞核
（2）蛋白质是在哪里合成的？蛋白质是在细胞质的核糖体上合成的
（3）那么细胞核中的DNA是如何控制细胞质中的蛋白质的合成的呢？
科学家推测，在DNA和蛋白质之间，还有一种中间物质充当信使，后来发现细胞中确有这样的物质，它就是RNA。
1．关于RNA
（1）RNA的全称：核糖核酸
（2）RNA的基本单位：核糖核苷酸
（3）细胞中的两种核酸的比较
即时突破
判断下列说法的正误
①若核酸中出现碱基T或五碳糖为脱氧核糖，则必为DNA。
对
②若核酸中存在A、T、C、G四种碱基，其中A≠T、C≠G，则该核酸为单链DNA。
对
③若核酸中出现碱基C，则必为RNA。
错
（4）RNA的种类和功能
信使RNA（mRNA）：遗传信息传递的媒介。
转运RNA（tRNA）：转运氨基酸的工具。
核糖体RNA（rRNA）：与蛋白质构成核糖体。
总结：为什么RNA适合做DNA的信使呢？
①RNA是由基本单位—–核苷酸连接而成，跟DNA一样能储存遗传信息。
②RNA一般为单链，比DNA短，能通过核孔，从细胞核转移到细胞质中。
③RNA与DNA的关系中，也遵循“碱基互补配对原则”。
mRNA是DNA的信使，那么DNA在细胞核里，是通过怎样的过程把遗传信息传递给mRNA的呢？请同学们阅读课本P65的第三自然段和图4-4，完成下列填空。
2．转录
（1）概念：在细胞核中，以DNA的一条链为模板合成mRNA的过程
（2）场所：细胞核
（3）基本条件：
①模板：DNA的一条链
②原料：四种游离的核糖核苷酸
③能量：ATP
④酶：解旋酶、RNA聚合酶
（4）原则：碱基互补配对原则（A=U，G=C）
（5）产物：mRNA
（6）遗传信息流动：DNA→mRNA
当细胞开始合成某种蛋白质时，编码这个蛋白质的一段DNA在解旋酶的作用下，DNA双链解开，碱基暴露。以DNA两条链中的一条作为模板，游离的核糖核苷酸随机地与DNA链上的碱基碰撞。当核糖核苷酸与DNA的碱基互补时，两者以氢键结合。新结合的核糖核苷酸连接到正在合成的mRNA分子上。转录完成的mRNA从DNA链上释放。形成mRNA链，DNA上的遗传信息就传递到mRNA上，mRNA由细胞核通过核孔进入细胞质中。DNA双链恢复双螺旋的结构。
转录与DNA分子复制的区别
思考与讨论：P66
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？
（1）相同点：都需要模板、酶、能量等；都遵循碱基互补配对原则
（2）意义：碱基互补配对规律能够保证遗传信息传递的准确性。
2．若一条mRNA以DNA的b链为模板，请写出该mRNA与a链的碱基序列
b链：模板链（有意义链）
a链：非模板链（无意义链）
即时训练：
1．对比RNA和DNA化学成分，RNA特有的是（A）
A．核糖和尿嘧啶
B．脱氧核糖和尿嘧啶
C．核糖和胸腺嘧啶
D．脱氧核糖和胸腺嘧啶
2．DNA分子的解旋发生在哪一过程中（D）
A．复制
B．转录
C．翻译
D．复制和转录
3．mRNA上有25％的腺嘌呤，35％的尿嘧啶，则转录该mRNA的DNA片段上腺嘌呤占碱基总数的（C）
A．50％
B．25％
C．30％
D．35％
4．构成人体的核酸有两种，构成核酸的基本单位—核苷酸有多少种？碱基有多少种？（D）
A．2种；4种
B．4种；4种
C．5种；5种
D．8种；5种
（二）遗传信息的翻译
现在让我们一起来研究基因表达的第二个步骤——遗传信息的翻译
mRNA通过核孔进入细胞质中，开始它新的历程——翻译
遗传学上把以信使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。
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？mRNA如何将信息翻译成蛋白质？
上面展示的是一台电报机。
关于中国谍战的电视剧，国共战争时期除了地面作战还有地下战斗。他们用的电报在交流重要信息时，都是用数码，为了不让信息落入敌方手中。
DNA和RNA都只含有4种碱基，而组成生物体蛋白质的氨基酸有20种。这4种碱基是怎样决定蛋白质的20中氨基酸的？
（1）如果1个碱基决定1个氨基酸，4种碱基能决定多少种氨基酸？
41=4
（2）如果2个碱基编码一个氨基酸，最多能编码多少种氨基酸？
42=16
（3）一个氨基酸的编码至少需要多少个碱基，才足以组合出构成蛋白质的20种氨基酸？
43=64，足够有余
经过不断的推测和实验得知：mRNA上3个相邻的碱基决定1个氨基酸
我们将这样3个相邻的碱基称为1个密码子。
P67：20种氨基酸的密码子表
（1）密码子总数是64种，但决定氨基酸的密码子是61种，3个是终止密码子，
所有生物的密码子是相同的
（2）一种密码子决定一种氨基酸，但一种氨基酸可以由1种或多种不同的密码子决定。
思考与讨论：P67
1．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。你认为密码的简并对生物体的生存发展有什么意义？
（1）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；
（2）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。
2．地球上几乎所有的生物都共用上述密码子表。根据这一事实，你能想到什么？
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……
思考：当某DNA碱基发生改变，是否一定会导致生物性状发生改变？
不一定。因为发生改变的碱基可能有以下两种情况：
（1）该碱基位于DNA无效片段上；
（2）该碱基改变后形成的密码子与原来的密码子决定同一种氨基酸。
mRNA进入细胞质后，就与核糖体结合起来，形成合成蛋白质的“生产线”，利用氨基酸进行脱水缩合形成多肽链。但是，氨基酸是怎样运送到核糖体上？
将氨基酸运到“生产线”上去的“搬运工”，是另一种RNA——tRNA
tRNA的种类很多，但是每种tRNA只能识别并转运1种氨基酸。
①tRNA呈__三叶草形___；
②一端为携带__氨基酸__的部位；
③另一端有3个碱基。
每个tRNA上的这3个碱基可以与mRNA上的密码子互补配对，
称反密码子。
④有__61__个反密码子
⑤一个反密码子含有_3__个碱基
⑥一个tRNA转运__1__种氨基酸
⑦一种氨基酸可以由__一种或几种__tRNA来运输
①每种tRNA只能识别并转运一种特定的氨基酸
②一种氨基酸可以由__一种或几种___tRNA来运输
③决定氨基酸的密码子有61种，所以tRNA有61种
请同学们阅读课本P67-68，完成下列填空。
翻译的具体过程：
1．场所：细胞质的核糖体
2．基本条件：
（1）模板：mRNA
（2）原料：游离的氨基酸
（3）能量：ATP
（4）酶：
3．产物：多肽或蛋白质
4．遗传信息流动：mRNA→蛋白质
mRNA在细胞核中转录合成后，通过核孔进入细胞质，与核糖体结合，核糖体上具有两个tRNA的结合位点。携带着特定氨基酸的tRNA的反密码子与mRNA的密码子急性碱基互补配对，进入位点1，携带有特定氨基酸的另一tRNA上的反密码子进入位点2，两个氨基酸通过脱水缩合的作用，形成二肽。
第1个位点上的氨基酸通过肽键而转移到第二位点上。核糖体沿着mRNA进行移动，读取下一个密码子，原来占据第一个位点的tRNA离开核糖体，去转运下一个氨基酸，原来占据位点2的tRNA进入位点1，一个新的携带氨基酸放大tRNA进入位点2，继续肽链的合成，重复以上步骤，直至核糖体读取到mRNA的终止密码子为止，肽链的合成才结束。
（三）基因表达的计算
（四）中心法则https://www.shimengyuan.com/
在遗传信息的流动过程中，DNA、RNA是信息的载体，蛋白质是信息的表达产物，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。
小结
转录、翻译与DNA复制的比较
练一练：
1．遗传密码的组成是（B）
A．由A、T、G、C四种碱基中任何三个做排列组合
B．由A、U、G、C四种碱基中任何三个做排列组合
C．由A、T、G、C、U五种碱基中任何三个做排列组合
D．由A、U、G、T四种碱基中任何三个做排列组合
2．DNA决定RNA的性质是通过（C）
A．信使RNA的密码
B．DNA特有的自我复制
C．碱基互补配对原则
D．转运RNA的媒介
3．已知某转运RNA的一端的三个碱基顺序是GAU，它所转运的氨基酸是亮氨酸，那么决定此氨基酸的密码是由下列哪个转录来的（A）
A．GAT
B．GAA
C．GUA
D．CTA
4．信使RNA中核苷酸的顺序是由下列哪项决定的（D）
A．转运RNA中核苷酸的排列顺序
B．蛋白质分子中氨基酸的排列顺序
C．核糖体上的RNA核苷酸的排列顺序
D．DNA分子中脱氧核苷酸的排列顺序
5．在遗传信息的转录和翻译过程中，起翻译者作用的是（B）
A．核糖体RNA
B．转运RNA
C．信使RNA
D．氨基酸
6．已知一段mRNA含有30个碱基，其中A和G有12个，转录该段mRNA的DNA分子中应有C和T的个数是（D）
A．12
B．24
C．18
D．30
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