【公开课】基因指导蛋白质的合成+课件+2022—2023学年高一下学期生物人教版必修2.pptx

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1、第1节基因指导蛋白质的合成高高 中中 生生 物物 必必 修修 二二 高高 效效 课课 堂堂 基因的表达基因的表达第第4 4单元单元2023【学习目标】学学习目目标核心素核心素养养辨辨别别三三种种RNA的的结结构构和和组组成成，比比较较遗遗传传信信息息的的转转录录和翻译过程，和翻译过程，利用分析与归纳的方法，培养科学思维能力。比较密码子、反密码子与遗传信息的关系比较密码子、反密码子与遗传信息的关系培养学生的建模能力培养学生的建模能力明明确确DNA的的碱碱基基、RNA的的碱碱基基以以及及氨氨基基酸酸之间的数量关系之间的数量关系培养学生的逻辑思维能力培养学生的逻辑思维能力理解中心法则的形成和修正过程

2、。理解中心法则的形成和修正过程。形形成成生生物物是是物物质质、能能量量和和信信息息相相统统一一的的生生命命观观念念一体两翼理论体系一体：生命一体：生命现象象-生命生命过程程-生命机理生命机理-建构模型建构模型-形成理形成理论：基因是如何表达的基因是如何表达的-转录、翻、翻译-转录、翻、翻译的机理的机理-形成形成转录、翻、翻译的理的理论。两翼：两翼：遗传密密码的破的破译以及中心法以及中心法则的形成和修正的形成和修正；中中心法心法则在不同生物中异同。在不同生物中异同。过程程线索：索：遗传信息的信息的转录-遗传信息的翻信息的翻译-中心法中心法则则学习过程自主学习合作探究深化拓展课时训练【自主学习自主

3、学习】一 遗传信息的转录1RNA的结构与种类(1)组成元素：C、H、O、N、P。(2)基本单位核糖核苷酸的组成 ；碱基：；。磷酸磷酸核糖核糖A、U、G、C核糖核苷酸核糖核苷酸（3）与DNA相比，特有的成分是核糖和尿嘧啶(4)空间结构：一般是 ，且比DNA短，因此能够通过核孔，从细胞核转移到细胞质。RNA中碱基之间也可形成氢键。(5)RNA的种类及其作用单链种类：信使RNA(mRNA)作用：遗传信息的传递 种类：转运RNA(tRNA)作用：转运氨基酸 种类：核糖体RNA(rRNA)作用：核糖体的组成成分 2.遗传信息的转录（1）概念：RNA是在细胞核中，通过RNA聚合酶以DNA的一条链为模板合成

4、的，这一过程叫作转录。主要在细胞核叶绿体、线粒体、拟核也可转录DNA的一条链场所含A、U、C、G的四种游离核糖核苷酸模板细胞呼吸作用提供的能量原料RNA聚合酶，即可解旋，也可连接核糖核苷酸能量mRNA tRNArRNA酶产物(2)过程(以mRNA为例)二 遗传信息的翻译1概念2密码子与反密码子密码子密码子反密码子反密码子种类种类 种种理论上为理论上为 种种位置位置_实质实质决定一个氨基酸的决定一个氨基酸的_(终止密码子除外终止密码子除外)与与 发生碱基互补配发生碱基互补配对的对的3个相邻的碱基个相邻的碱基6461mRNAtRNA3个相邻个相邻的碱基的碱基密码子密码子3.过程起始：mRNA与 结

5、合 运输：携带氨基酸置于特定位置 延伸：核糖体沿 移动，读取下一个密码子，由对应 运输相应的氨基酸加到延伸中的肽链上(一个mRNA分子上可以结合多个核糖体)核糖体tRNAmRNAtRNA终止：当核糖体读取到mRNA上的 时，合成终止 脱离：肽链合成后，从核糖体与mRNA的复合物上脱离，盘曲折叠成具有特定 和 的蛋白质分子终止密码子终止密码子空间结构空间结构功能功能三 中心法则1提出者：。2中心法则的提出及其发展(1)图示：克里克(2)根据图示，完成下表：项目项目代表生物生理过程生理过程遗传信息传递过程遗传信息传递过程克里克克里克细胞生物_ 流向流向_ 流向流向_ 流向流向_发展补充发展补充RN

6、A病毒_ 流向流向_ 流向流向_RNA逆转录病毒DNA复制复制DNADNA转录DNARNA翻译翻译RNA蛋白质蛋白质RNA复制复制RNARNA逆转录逆转录RNADNA3.生命是物质、能量和信息的统一体在遗传信息的流动过程中，是信息的载体，是信息的表达产物，而ATP为信息的流动提供能量。DNA、RNA蛋白质蛋白质【合作探究合作探究】一、遗传信息的转录 1.阅读教材64页，回答下列问题：（1）DNA携带的遗传信息是怎样传到细胞质中的？提示：是通过信使RNA传递到细胞质的（2）RNA是什么物质？提示：RNA是另一种核酸，由四种核糖核苷酸组成，通常是单链。与DNA的区别在于其五碳糖为核糖，还有特有碱基

7、尿嘧啶（3）为什么RNA适合作DNA的信使呢？提示：(1)RNA一般为单链，比DNA短，可以通过核孔从细胞核进入细胞质。(2)RNA是另一种核酸，也是由四种核苷酸组成的，也可以储存大量的遗传信息。(3)RNA与DNA之间也遵循碱基互补配对原则。2阅读教材65页，并观察下图，回答下列问题。甲乙(1)甲、乙两过程分别是什么过程？有何相同之处？是什么保证了遗传信息的准确复制和转录？提示：甲表示DNA复制，乙表示转录。转录与复制都需要模板、原料、能量和酶，都遵循碱基互补配对原则。碱基互补配对原则和精确的模板能够保证遗传信息传递的准确性。(2)甲、乙两过程区别在哪儿？提示：DNA复制中A与T配对，转录中

8、会有A与U配对。DNA复制时一个DNA分子完整复制，形成两个DNA分子，转录是以基因为单位进行的，在DNA分子中，只有处于表达状态的片段(基因)才会被转录，转录形成一条单链RNA。DNA复制需要每一条DNA单链为模板，而转录只需要一条链为模板。DNA复制需要解旋酶、DNA聚合酶，而转录只需要RNA聚合酶。DNA复制需要脱氧核苷酸为原料，而转录需要核糖核苷酸为原料。(3)转录形成的RNA的碱基序列与其DNA模板链和非模板链的碱基序列相比，有什么异同？提示：转录形成的RNA的碱基序列与其DNA模板链的碱基序列是互补配对关系；和非模板链的碱基序列基本相同，只是DNA链上T的位置，RNA链上是U。1.

9、阅读教材66-67页，回答下列问题：(1)一种密码子与对应几种氨基酸？一种氨基酸只对应一种密码子吗？提示：除了终止密码子，一种密码子对应一种氨基酸。一种氨基酸可对应多种密码子。(2)根据mRNA中碱基的排列顺序从起始密码子到终止密码子能否准确写出氨基酸的序列？若已知氨基酸的序列，能否确定mRNA中的碱基排列顺序？提示：前者可以，后者不能确定。因为一种密码子对应一种氨基酸，但一种氨基酸可以由多种密码子决定。二、遗传信息的翻译二、遗传信息的翻译（3）从密码子表可以看出，像苯丙氨亮氨酸这样，绝大多数氨基酸都有几个密码子，这一现象称作密码子的简并。你认为密码子的简并对生物体的生存发展有什么意义？提示：

10、一种氨基酸可以有多个密码子与其对应，称为密码子的简并。密码子的简并即使在发生基因突变的情况下，也有可能翻译出来的蛋白质也会没有发生改变，对生物体的生存发展也不会受到伤害。（4）几乎所有的生物体共用一套密码子。根据这一事实，你能想到什么？提示：所有生物体都有相同的起源，说明了生物界的统一性2.如图表示遗传信息表达的某一环节，据图回答下列问题。(1)图中a、b、c依次为何种物质或结构？图中显示a、b间存在何种的数量关系？其意义何在？abc提示：a 为mRNA，b为核糖体，c为肽链。图示表明一个mRNA分子上可相继结合多个核糖体，其意义在于可同时进行多条肽链的合成，少量的mRNA分子就可以迅速合成大

11、量的蛋白质。(2)图示翻译方向是从左到右还是从右到左，判断依据是什么？提示：由c中三条链越往右侧越长，可确认翻译方向是从左到右。(3)图中c所指的3条链其序列是否相同？为什么？提示：图中c所指的三条链的模板相同(均为a)，故其氨基酸序列均相同。三、中心法则三、中心法则1.遗传信息可以从DNA流向DNA，及DNA的复制；也可以从DNA流向RNA，进而流向蛋白质，即遗传信息的转录和翻译。2.一些RNA病毒遗传信息可以从RNA流向RNA;3.一些RNA逆转录病毒遗传信息可以从RNA流向DNA.【深化拓展深化拓展】1RNA与DNA的比较比较项目比较项目DNARNA组成脱氧核糖核苷酸核糖核苷酸五碳糖脱氧

12、核糖核糖碱基特有的是胸腺嘧啶(T)特有的是尿嘧啶(U)结构规则的双螺旋一般为单链分布主要在细胞核中，少量在线粒体、叶绿体中，原核生物的拟核和质粒主要在细胞质基质、线粒体、叶绿体、核糖体中，少量在细胞核中2转录和翻译的比较转录转录翻译翻译时间时间个体生长发育的整个过程个体生长发育的整个过程场所场所主要在细胞核主要在细胞核核糖体核糖体模板模板DNA的一条链的一条链mRNA原料原料4种核糖核苷酸种核糖核苷酸21种氨基酸种氨基酸条件条件酶酶(RNA聚合酶等聚合酶等)、ATP酶、酶、ATP、tRNA产物产物RNA(mRNA、tRNA、rRNA)多肽链多肽链特点特点边解旋边转录边解旋边转录一个一个mRNA

13、上结合多个核糖体，同时合成多条上结合多个核糖体，同时合成多条肽链肽链碱基碱基配对配对AU，TA，CG，GCAU，UA，CG，GC遗传信息遗传信息传递传递DNARNAmRNA蛋白质蛋白质意义意义表达遗传信息，使生物表现出各种性状表达遗传信息，使生物表现出各种性状3.遗传信息、密码子、反密码子的比较比较项目比较项目遗传信息遗传信息密码子密码子反密码子反密码子概念概念遗传信息通常是指基因中遗传信息通常是指基因中脱氧核苷酸的排列顺序脱氧核苷酸的排列顺序mRNA中决定一个氨基酸中决定一个氨基酸的三个相邻碱基的三个相邻碱基tRNA中与中与mRNA上的密码子互补上的密码子互补配对的三个碱基配对的三个碱基存在

14、位置存在位置在在DNA上上在在mRNA上上在在tRNA上上作用作用控制生物的遗传性状控制生物的遗传性状直接决定蛋白质中的氨基直接决定蛋白质中的氨基酸序列酸序列识别密码子识别密码子种类种类多样性多样性64种种理论上为理论上为61种种联系联系基因中脱氧核苷酸的序列决定基因中脱氧核苷酸的序列决定mRNA中核糖核苷酸的序列；中核糖核苷酸的序列；mRNA中的碱基序列与基因模板链中的碱基序列互补；中的碱基序列与基因模板链中的碱基序列互补；密码子与反密码子的相应序列能互补配对；密码子与反密码子的相应序列能互补配对；氨基酸一定由密码子决定，正常情况下，氨基酸一定由密码子决定，正常情况下，3种终止密码子没有相应

15、的反密码子，也不会翻译出氨种终止密码子没有相应的反密码子，也不会翻译出氨基酸基酸(在特殊情况下，在特殊情况下，UGA可以编码硒代半胱氨酸可以编码硒代半胱氨酸)；对应关系如图所示对应关系如图所示4相关图解及分析(1)图解(2)分析5基因表达过程中的相关数量计算(1)DNA、mRNA上碱基数与氨基酸数的关系关系图基本规律(设氨基酸数n)规律1不考虑终止密码子等情况，DNA(基因)碱基数mRNA碱基数多肽链氨基酸数6n3nn。规律2考虑终止密码子，DNA(基因)碱基数mRNA碱基数多肽链氨基酸数6(n1)3(n1)n。规律3考虑非编码序列，由于DNA中有的片段无遗传效应，不能转录；在基因中有的片段起

16、调控作用，不能转录；另外有的序列能转录但不能编码氨基酸，实际上转录产生的成熟mRNA的长度小于模板DNA，DNA(基因)碱基数远大于6n，mRNA中碱基数远大于3n。6不同生物中心法则的体现7中心法则与基因表达的关系8中心法则五个过程的比较过程过程模板模板原料原料酶酶碱基配对方式碱基配对方式产物产物DNA的复制的复制DNA的每一条母链的每一条母链脱氧核苷酸脱氧核苷酸解旋酶、解旋酶、DNA聚合酶聚合酶AT、CGDNA转录转录DNA的一条链的一条链核糖核苷酸核糖核苷酸RNA聚合酶聚合酶AU、TA、GC、CGRNA翻译翻译信使信使RNA21种氨基酸种氨基酸AU、UA、GC、CG多肽多肽RNA的复制的

17、复制RNA核糖核苷酸核糖核苷酸RNA复制酶复制酶AU、UA、GC、CGRNARNA的逆转录的逆转录RNA脱氧核苷酸脱氧核苷酸逆转录酶逆转录酶AT、UA、GC、CGDNA【课时训练课时训练】1对于下列图解的说法，正确的有()表示DNA转录过程表示DNA翻译过程共有5种碱基共有8种核苷酸共有5种核苷酸A均代表不同种核苷酸ABC DDC层训练2如图为真核生物细胞核内转录过程的示意图，下列说法正确的是()A链的碱基A与链的碱基T互补配对B是以4种核糖核苷酸为原料合成的C如果表示酶分子，则它的名称是DNA解旋酶D转录完成后，需通过两层生物膜才能与核糖体结合B3细胞内有些tRNA分子的反密码子中含有稀有碱

18、基次黄嘌呤(I)。含有I的反密码子在与mRNA中的密码子互补配对时，存在如图所示的配对方式(Gly表示甘氨酸)。下列说法错误的是()A一种反密码子可以识别不同的密码子B密码子与反密码子的碱基之间通过氢键结合CtRNA分子由两条链组成，mRNA分子由单链组成DmRNA中的碱基改变不一定造成所编码氨基酸的改变答案：C4下列关于如图所示生理过程的描述中，最合理的是()A该生理过程可能发生于硝化细菌细胞内B表示烟草花叶病毒体内的转录和翻译过程C图中现象也可能出现在向日葵细胞核基因的表达过程中D图中核糖体在合成肽链式不移动A5、遗传信息表达的过程中，mRNA上的三个碱基是5UAC3，则DNA模板链上对应

19、的三个碱基是()A5GTA3B5CAT3C5CUT3 D5CUA3AB层训练6新冠病毒是一种正链RNA(RNA)病毒，它可以自身为模板，指导合成病毒相关蛋白质。该病毒进入宿主细胞后，首先以RNA为模板表达出RNA聚合酶，随后RNA聚合酶完成负链RNA(RNA)的合成，各种结构蛋白mRNA的合成，以及病毒基因组RNA的复制，即该病毒侵染宿主细胞后会发生RNARNARNA和RNA蛋白质的过程，再组装成子代病毒。下列叙述错误的是()A该病毒的基因是有遗传效应的RNA片段B该病毒复制和翻译过程中碱基互补配对方式完全一样C该病毒的RNA可被宿主细胞中的RNA聚合酶识别D该病毒的遗传物质中含有密码子答案：CA层训练7、红霉素、环丙沙星、利福平等抗菌药物能够抑制细菌的生长，他们的抗菌机制如下表所示，请结合本节内容说明这些抗菌药物可用于治疗疾病的道理。抗菌抗菌药物物抗菌机制抗菌机制红霉素能与核糖体结合，抑制肽链的延伸环丙沙星抑制细菌DNA的复制利福平抑制细菌RNA聚合酶的活性