三、基因的表达.docx

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1、三、基因的表达第4章(学案)基因的表达 本章包括基因指导蛋白质的合成、基因对性状的限制和遗传密码的破译（选学）三节内容。基因的表达是通过DNA限制蛋白质的合成来实现的,生物的性状主要是由基因限制的，同时还受到外界环境的影响。本章与前3章关系亲密，本章基于对基因本质的相识，进一步阐明基因在生物体内是如何起作用的，也是学习第5章和第6章的基础。 三、基因的表达（其次课时） 第六章遗传和变异 第一节遗传的物质基础 三、基因的表达（其次课时） 教学目的1了解染色体、DNA和基因三者之间的关系以及基因的本质。2了解基因限制蛋白质合成的过程和原理。3了解基因限制性状的原理。4培育学生的逻辑思维实力，使学生

2、驾驭肯定的科学探讨方法。5理解结构与功能相适应的生物学原理。6通过指导学生设计并制作蛋白质合成过程的活动模具，培育学生的创新意识和实践实力。教学重点1染色体、DNA和基因三者之间的关系和基因的本质。2基因限制蛋白质合成的过程和原理。教学难点基因限制蛋白质合成的过程和原理。教学用具投影片。“遗传工程初探”录像片。果蝇某一条染色体上的几个基因图。DNA转录RNA过程的挂图。20种氨基酸的密码子表。蛋白质合成示意图。中心法则图解。白化症患儿图。教学方法老师讲解并描述、启发与学生探讨探究相结合。课时支配二课时。其次课时 复习提问：（见投影片III)启发：上节课我们讲到，由DNA转录成RNA之后，mRN

3、A就通过核孔到达细胞质的核糖体上，干脆指导蛋白质的合成。但是组成蛋自质的氨基酸是20种，而组成mRNA的碱基只有四种。那么，这四种碱基是如何确定20种氨基酸的呢？探讨：老师首先可以引导学生了解电报密码用四个阿拉伯字母的排列依次代表一个汉字的意义以及电话号码的位数与电话拥有数量的关系。然后转入正题假如一个碱基确定一个氨基酸，则四种碱基只能确定四种氨基酸；假如两个碱基确定一个氨基酸，最多也只能确定16种氨基酸；假如由三个碱基确定一个氨基酸，这样的碱基组合可以达到64种，这对于确定20种氨基酸来说已经绰绰有余了。讲解并描述：根据这样的设想，科学家们在20世纪60年头初起先了对遗传密码的探讨工作，几年

4、后，最终弄清了是哪三个碱基确定哪种氨基酸的。看图：20种氨基酸的密码子表讲解并描述：例如UUU可以确定苯丙氨酸，CCC可以确定脯氨酸，ACG可以确定苏氨酸在遗传学上把mRNA上确定一个氨基酸的三个相邻的碱基，叫做一个“密码子”。1967年科学家们破译了全部遗传密码子，并且编制出了我们现在看到的这张密码子表。启发：请同学们细致看这幅密码子表，其中的密码子具有怎样的特点呢？探讨：从密码子表中可以发觉：一种氨基酸可以只有一个密码子，如色氨酸只有UGG一个密码子；也可以有数个密码子，如精氨酸有6个密码子CGU、CGC、CGA、CGG、AGA、AGG。这说明一种氨基酸可以由几种不同的密码子确定。此外，还

5、有两个密码子AUG和GUG除了分别确定甲硫氨酸和撷氨酸外，还是翻译的起始信号，遗传学上将其称之为起始密码子。另外，也有三个密码子UAA、UAG、UGA，它们并不确定任何氨基酸，但在蛋自质合成过程中，却是肽链增长的终止信号，所以又把这三个密码子叫做终止密码子。相当于标点符号中的句号。提问：由于每一个mRNA上都有特定的起始密码子和终止密码子，那么对于很多个相同的mRNA来讲，由它限制合成的很多个蛋白质分子是否也相同呢？（探讨：略）提问：mRNA在细胞核中合成之后，从核孔进入到细胞质中，与核糖体结合起来。核糖体是细胞内利用氨基酸合成蛋白质的场所。那么氨基酸存在于细胞内的什么地方呢？（回答：大量分散

6、在细胞质中。）启发：分散在细胞质中的氨基酸是怎样被运输到核糖体中的mRNA上去的呢？讲解并描述：明显须要有运载工具。经科学探讨表明，这种工具也是一种RNA，叫做转运RNA，简写为tRNA。tRNA与密码子一样种类许多，但是，每一种转运RNA只能识别并转运一种氨基酸。启发：tRNA具有怎样的结构才能担负起携带运输特定氨基酸的“历史使命”呢？看图：蛋白质合成示意图。讲解并描述：科学探讨表明，tRNA一般由75个核苷组成，其形态为三叶草形。它的一端是携带氨基酸的部位，另一端有三个碱基，都只能专一地与mRNA上的特定的三个碱基配对。由此看来，我们可以把tRNA比作翻译过程中的“译员”。“译员”必需“相

7、识”两种文字。一方面它能够相识mRNA上的密码子文字；另一方面它还要能够相识氨基酸文字。观看：“遗传工程初探”录像片段的翻译过程。使学生明白:当转运RNA运载着一个氨基酸进入到核糖体以后，就以信使RNA为模板，根据碱基互补配对原则，把转运来的氨基酸放在相应的位置上。转运完毕以后，转运RNA离开核糖体，又去转运下一个氨基酸。当核糖体接受两个氨基酸以后，其次个氨基酸就会被移至第一个氨基酸上，并通过肽链与第一个氨基酸连接起来，与此同时，核糖体在信使RNA上也移动三个碱基的位置，为接受新运载来的氨基酸。上述过程如此往复地进行，肽链也就不断地延长，直到信使RNA上出现终止密码子为止。讲解并描述：肽链合成

8、以后，从信使RNA上脱离开来，再经过细胞质内的某些细胞器（如内质网、高尔基体等）的加工如盘曲折叠螺旋，最终合成一个具有肯定氨基酸依次的。有肯定功能的蛋白质分子。概括：探讨并完成左面板书表格内容。小结：由上述过程可以看出：基因的表达过程本质上是基因、mRNA、核糖体、tRNA协同作用的结果。DNA分子上的基因，其脱氧核苷酸的排列依次确定了mRNA中核糖核苷酸的排列依次，mRNA中核糖核苷酸的排列依次又确定了氨基酸的排列依次，氨基酸的排列依次最终确定了蛋白质的结构和功能的特异性，从而使生物体表现出各种遗传性状。从另一角度讲，基因的表达过程也反映出了遗传信息的传递规律。讲解并描述：在遗传学上，把遗传

9、信息的流淌方向叫做信息流。信息流的方向可以用科学家克里克提出的“中心法则”来表示。观图：教材16页中心法则图解（可制成投影片）讲解并描述：从中心法则图解中可以看出，遗传信息流可以从DNA流向DNA，即完成DNA的自我复制过程，在传种接代过程中传递遗传信息；也可以从DNA流向RNA，进而流向蛋白质，即完成遗传信息的转录和翻译过程。表明白DNA分子（基因）上的遗传特异性，通过mRNA的媒介，确定了蛋白质的特异性。可以说，中心法则反映了整个生物界的蛋白质合成的一般规律。讲解并描述：在本世纪70年头初，切敏等一些科学家探讨发觉，一些RNA病毒在感染某些细胞时，在病毒蛋白质的合成过程中，RNA也可以自我

10、复制，并能在逆转录酶的作用下由RNA合成DNA。上述逆转录过程以及RNA自我复制过程的发觉，是对中心法则的补充和发展。讲解并描述：通过上面的学习我们知道，生物的一切遗传性状都是受基因限制的。但是在生物体内，基因限制性状是通过限制蛋白质分子的结构即结构蛋白，进而组成细胞结构成分来干脆影响性状的。例如人的双眼皮和单眼皮，有耳垂和无耳垂等。又如教材48页中讲到的镰刀型细胞贫血症。我们知道人类的血红蛋白分子是由几百个氨基酸构成的，正是因为这类人的限制血红蛋白分子结构的结构基因不正常，因而使这类人体内合成了结构异样的血红蛋白而引起疾病。讲解并描述：在生物体内，基因对性状的限制往往要经过一系列的代谢过程，

11、而代谢过程中的每一步化学反应都须要酶来催化和激素来调整。因此，还有一些基因就是通过限制酶和激素的合成来限制代谢过程，从而限制生物性状的。例如，正常人的皮肤、毛发等处的细胞中有一种酶，叫做酪氨酸酶，它能够将酪氨酸转变为黑色素。假如一个人由于基因不正常而缺少酪氨酸酶时，这个人的体内就不能合成黑色素，而表现出白化病。看图：教材17页图6-11白化症患儿。讲解并描述：又如以前我们学习过的生长激素是一种多肽类激素，假如幼年时期缺乏这种激素时，就会患佛儒症。小结：概括他讲，基因对生物性状遗传的限制作用，可分为干脆限制作用和间接限制作用。这是因为基因可分为两大类；一类是蕴含选择性表达信息的调整基因，一类是蕴

12、含编码蛋白质中氨基酸依次的结构基因。结构基因干脆限制性状，调整基因则间接限制性状。所以说，基因是遗传物质的结构单位和功能单位。设置悬念：有关基因对生物性状的限制原理到此我们已经作了彻底的了解。是否问题已完全得到解决？且慢下结论！可能有的同学已经想到了这样一个问题：性状在遗传过程中会表现出怎样的特点？如双眼皮俗称“花眼”，人人都喜爱，可是，一对对夫妻怎样才能生出一个有“花眼”的小孩呢？这里有无规律可寻？关于这个问题我们将在下节课起先来探讨。 投影片III1什么是基因？它的组成成分是什么？2什么叫转录？怎样进行？ 3翻译 碱基组成个数 碱基组合数量 1 41（A、U、G、C） 2 42 AA、AU

13、、AG、ACUA、UU、UG、UCUA、GU、GG、GCCA、CU、CG、CC 3 43（限于篇幅略）（1）密码子：mRNA上确定一个氨基酸的三个相邻的碱基叫做一个“密码子 起始密码子：AUG、GUG 终止密码子：UAA、UAG、UGA （2）转运RNA：简写为tRNA 作用：识别密码子；运载特定的氨基酸。 (3)蛋白质的合成 起始肽链增长终止 小结：基因的表达是基因、mRNA、核糖体、tRNA四者协同作用的结果。 （三）中心法则及其发展 (4)基因对性状的限制 三、基因的表达第一课时 第六章遗传和变异 第一节遗传的物质基础 三、基因的表达第一课时 教学目的1了解染色体、DNA和基因三者之间的

14、关系以及基因的本质。2了解基因限制蛋白质合成的过程和原理。3了解基因限制性状的原理。4培育学生的逻辑思维实力，使学生驾驭肯定的科学探讨方法。5理解结构与功能相适应的生物学原理。6通过指导学生设计并制作蛋白质合成过程的活动模具，培育学生的创新意识和实践实力。教学重点1染色体、DNA和基因三者之间的关系和基因的本质。2基因限制蛋白质合成的过程和原理。教学难点基因限制蛋白质合成的过程和原理。教学用具投影片。“遗传工程初探”录像片。果蝇某一条染色体上的几个基因图。DNA转录RNA过程的挂图。20种氨基酸的密码子表。蛋白质合成示意图。中心法则图解。白化症患儿图。教学方法老师讲解并描述、启发与学生探讨探究

15、相结合。课时支配二课时。第一课时 复习提问：请同学们依据上节课学习过的DNA的复制和前面学习过的有丝分裂、减数分裂、受精作用等方面相关的学问思索下列两个问题。观看：投影片。探讨：第一个问题，引导学生复习巩固DNA的复制及其复制时特定的时间背景以及复制和均等安排对保持遗传性状稳定性的意义。探讨：其次个问题，首先简要归纳引出课题，然后通过老师的逐步引导使学生从以下几方面绽开探讨分析：1蛋白质是生命活动的体现者，说明生物体的性状是通过蛋白质的结构和功能来体现的。儿女像父母，从本质上，是由于父母把自己的DNA分子复制了一份传给子女的原因。从现象上看是性状的相像，而性状的相像说明白儿女与父母之间在蛋白质

16、结构上的相像或相同。通过这样的探讨把学生的思维由遗传物质DNA与性状的关系引导到遗传物质DNA与蛋白质的关系上来。2据科学家推算，人体内约含有10万种以上的蛋白质，而人体每个细胞中只含有46个DNA分子，那么46个DNA分子是如何限制合成10万种以上的蛋白质的？通过这个问题的探讨，使学生明确一个DNA分子可以限制多种蛋白质的合成。启发：现代遗传学的探讨认为，生物的性状是由基因限制的，每个DNA分子上有许多基因，这些基因分别限制着不同的性状。那么，什么是基因呢？讲解并描述：早在19世纪60年头，遗传学家们就提出了生物的性状是由遗传因子限制的观点，但是，当时所说的遗传因子仅仅是一种逻辑推理的概念。

17、随着科研水平的不断提高，科学家相识到限制生物性状的遗传单位是一种物质且具有肯定的结构，基因就是这种遗传的独立单位。20世纪初期，遗传学家们通过果蝇的遗传试验，相识到基因存在于染色体上，并且在染色体上呈直线排列。由于每个染色体含有一个DNA分子，每个DNA分子上有许多基因，所以说染色体是基因的主要载体。看图：教材12页图6-7，使学生进一步明确基因与染色体的关系。讲解并描述：20世纪50年头以后，随着分子遗传学的发展，尤其是在沃森和克里克提出DNA双螺旋结构模型以后，人们才真正相识了基因的本质，即基因是DNA分子片段，该片段的碱基序列代表限制某种性状发育的信号。探讨结果还表明，每一条染色体只含有

18、一个DNA分子，每个DNA分子上有许多个基因，每个基因中又可以含有成百上千个脱氧核苷酸。观看：“遗传工程初探”录像片段，让学生进一步领悟基因与DNA的关系。自习：教材13页小资料。讲解并描述：由于不同基因的脱氧核苷酸的排列依次（或碱基依次）不同，也就是说不同的基因含有不同的遗传信息，所以说基因是蕴含特定遗传信息的DNA序列或者说是有遗传效应的DNA片段。观看：投影片II：有关人类基因数量的小资料。讲解并描述：通过上面的探讨和学习，我们知道了基因是限制生物性状遗传的基本单位，而生物性状是基因的表现形式。由于每个基因都蕴含特定遗传信息的DNA序列，所以基因不仅可以通过DNA分子的复制把遗传信息通过

19、有性生殖方式传递给后代，还可以使遗传信息以肯定的方式反映到蛋白质分子的结构上来，从而使后代在个体发育过程中表现出与亲代相像的性状，遗传学上把这一过程叫做基因的表达。探讨：遗传物质DNA一般都存在于细胞核中，而蛋白质的合成则是在细胞质的核糖体上进行的，那么细胞核中的DNA是如何限制细胞质中蛋白质的合成过程的？引导学生推断可能的两种途径（干脆或间接），然后探讨哪种途径是可行的。好比具有不同语言的两个国家间的交往一样，必需时常委派一些能懂这两国语言的使者才能进行友好往来。使学生知道细胞核中DNA所携带的遗传信息也必需通过中间媒介传递到细胞质中，才能指导蛋白质的合成。讲解并描述：大量的科学试验表明，信

20、息的传递不是由DNA干脆传递给蛋白质的，而是在细胞核中先把DNA的遗传信息传递给RNA，然后RNA进入细胞质中，在蛋白质合成中起模板作用。我们把这种RNA形象地叫做信使RNA，简写为mRNA。提问：那么基因限制蛋白质合成的过程包括几个阶段呢？（回答：两个阶段，即mRNA的合成阶段和蛋白质的合成阶段。）提问：合成mRNA的过程也就是转录的过程，这个过程的场所在哪儿？观看：“遗传工程初探”录像片段中转录部分。讲解并描述：通过视察同学们都知道，转录是在细胞核内进行的。转录是指以DNA的一条链为摸板，根据碱基互补配对原则，合成RNA的过程。看图：DNA转录mRNA过程的图解，使学生明确mRNA是如何合

21、成的。启发：RNA只有一条链，它的结构组成与DNA有什么异同点呢？（师生探讨共同完成）探讨：mRNA具有什么样的结构特点使它能够将DNA所携带的遗传信息精确无误地传递到细胞质中去呢？讲解并描述：从刚才的探讨中我们知道，RNA没有碱基T（胸腺嘧啶），而有碱基U（尿嘧啶）。因此，在以DNA为模板合成RNA时，须要以U代替T与A配对，由于RNA也有碱基结构，也与DNA所含的碱基互补配对，因此，DNA所携带的特定的遗传信息就能通过转录精确无误地反应到RNA分子结构上，使RNA也具有与DNA一样的遗传信息。探讨：转录的特点。设置悬念：mRNA合成之后，通过核孔到达细胞质的核糖体上，干脆指导蛋白质的合成。

22、但是我们知道，蛋白质是由20种氨基酸组成的，而信使RNA上的碱基只有四种（A、G、C、U），那么，这四种碱基是怎样确定蛋白质上的20种氨基酸的呢？关于这个问题，下节课探讨。 影片11取植物体任何部位的一个活细胞，为什么能通过组织培育法培育成一株完整的植物体？ 2儿女象父母的根本缘由是什么？ 三、基因的表达 （一）基因1基因与染色体的关系：基因在染色体上呈直线排列；染色体是基因的载体。 2基因与DNA的关系：每个DNA分子上有许多基因；基因是有遗传效应的DNA片段。 投影片II小资料据科学家推算，人类也许有1万多个基因，而人类每一个细胞中有46条染色体，每个染色体含有一个DNA分子，所以染色体（

23、或每1个DNA分子）上约有1250多个基因。 3基因的表达 （二）基因限制蛋白质的合成1转录（1）RNA的合成（2）DNA与RNA比较 （3）转录的特点：在核中进行；以DNA特定的一条单链为模板转录；特定的配对方式：第4章基因的表达例题分析 例1下列关于氨基酸、tRNA、遗传密码的关系的说法中，错误的是（）。 A.一种氨基酸由一至多种遗传密码确定，由一至多种tRNA转运 B.一种遗传密码只能确定一种氨基酸，一种tRNA只能转运一种氨基酸 C.同一种氨基酸的遗传密码与tRNA的种类一一对应 D.遗传密码与氨基酸在种类和数量上一一对应 评析氨基酸、tRNA、遗传密码的关系如右图所示，从图中可以看出

24、遗传密码与氨基酸在种类上不是一一对应的关系，在数量上更不是相等的。 答案D。 例2在人体细胞中，遗传信息的流淌过程不包括（）。 DNA复制RNA复制转录逆转录翻译 A.B.C.D. 评析此题考查对中心法则的理解。人体细胞内的RNA不能进行复制，它们都是通过DNA转录产生的。RNA的复制只发生在RNA病毒的繁殖过程中，逆转录发生在少数RNA病毒的繁殖过程中。 答案B。 例3下列关于蛋白质合成过程的叙述中，不正确的是（）。 A.细胞核内的基因限制着蛋白质的生物合成 B.信使RNA干脆指导着蛋白质的合成过程 C.核糖体在信使RNA上每次移动一个碱基 D.转运RNA是蛋白质合成过程中的翻译者 评析此题

25、考查学生对遗传信息的表达过程的理解。细胞内蛋白质的合成最终受到基因的限制，但DNA不能干脆作为翻译的模板，须要转录后形成的信使RNA，携带遗传信息去干脆指导蛋白质合成。在翻译过程中，核糖体沿信使RNA分子移动，每次只能移动三个碱基（一个密码子）的距离。转运RNA的两端都具有特异性：一端能与氨基酸进行特异性的结合，另一端的反密码子能与信使RNA上的密码子进行特异性的互补配对，所以转运RNA在蛋白质合成过程中担当着将密码子翻译为氨基酸的功能，起到翻译者的作用。 答案C。 例4在右图碱基序列中，从1处起先阅读并在2处插入一个碱基A，若分别根据非重叠式阅读和重叠式阅读，则不会影响的氨基酸数目分别是（）

26、。 A.1个、2个B.1个、3个C.2个、3个D.2个、4个 评析从AUG起先，在2处插入一个碱基A之前，非重叠式阅读的遗传密码为AUG、UUC重叠式阅读的遗传密码为AUG、UGU、GUU、UUC在2处插入一个碱基A之后，非重叠式阅读的遗传密码为AUG、UUA重叠式阅读的遗传密码为AUG、UGU、GUU、UUA） 答案B。 例5已知一个蛋白质分子由2条多肽链组成，共含有198个肽键，翻译形成该蛋白质分子的mRNA中有A和G共200个，则转录形成信使RNA的基因中，最少应含有C和T的个数是（）。 A.200B.400C.600D.800 评析有关基因碱基数目与氨基酸数目的计算,分析图解如下： 答

27、案C。 例6依据下图,分析并回答下面的问题。 (1)图甲所示为遗传信息的过程，图乙为的结构示意图。 (2)RNA有三种分别是、。假如图乙中的反密码子为UAG，则对应的密码子是，转录出该密码子的基因模板链的对应碱基是，对应的氨基酸是。 （3）基因限制蛋白质的合成包括和两个过程；基因限制生物体的性状有两种方式：和。 （4）遗传密码是上确定一个氨基酸的三个相邻的碱基，其阅读方式是。 评析本题考查了RNA的类型和遗传信息的转录翻译。RNA有mRNA、tRNA、rRNA三种，遗传密码位于mRNA上，阅读方式是非重叠的。图乙中tRNA的反密码子为UAG，根据碱基互补配对原则(A-U,T-A,G-C,C-G

28、)，对应的密码子是AUG，转录出该密码子的DNA模板链的对应碱基是TAG。查密码子表可知，该密码子确定的氨基酸是甲硫氨酸。基因通过限制酶的合成来限制代谢的过程，进而限制生物体的性状，也可以通过限制蛋白质的结构干脆限制生物体的性状。 答案（1）遗传信息的翻译tRNA （2）mRNAtRNArRNAUAGAUGTAG甲硫氨酸 （3）遗传信息的转录遗传信息的翻译基因通过限制酶的合成来限制代谢的过程，进而限制生物体的性状基因通过限制蛋白质的结构干脆限制生物体的性状 （4）mRNA非重叠的 第16页 共16页第 16 页 共 16 页第 16 页 共 16 页第 16 页 共 16 页第 16 页 共 16 页第 16 页 共 16 页第 16 页 共 16 页第 16 页 共 16 页第 16 页 共 16 页第 16 页 共 16 页第 16 页 共 16 页