三、基因的表達(精選2篇)
三、基因的表達 篇1
教學目的
1、染色體、 dna和基因三者之間的關系以及基因的本質(b:識記)
2、基因控制蛋白質合成的過程和原理(b:識記)
3、基因控制性狀的原理(b:識記)
教學重點
1、染色體、dna和基因三者之間的關系和基因的本質
2、基因控制蛋白質合成的過程和原理
教學難點
基因控制蛋白質合成的過程和原理
教學用具
果蠅某一條染色體上的幾個基因圖、dna轉錄rna的圖解、20種氨基酸的密碼子表、蛋白質合成示意圖、中心法則圖解、白化癥患兒圖
教學方法
講授法、討論法
課時安排 2課時教學過程
第一課時蛋白質是生命活動的體現者,生物體的性狀是通過蛋白質的結構和功能體現出來的。兒女像父母,從現象上看,是性狀的相似,而性狀的相似說明了兒女與父母之間在蛋白質結構上的相似或相同;從本質上看,是由于父母把自己的dna分子復制了一份傳給子女的緣故。那么,遺傳物質dna分子中的堿基排列順序是怎樣反映到生物體性狀上的呢?遺傳物質dna與蛋白質有什么樣的關系呢?dna分子是怎樣控制生物體的生長、發育的呢?
據科學家推算,人體內約含有10萬種以上的蛋白質,而人體每個細胞中只含有46個dna分子。那么46個dna分子是如何控制合成10萬種以上的蛋白質的?這主要是因為一個dna分子可以控制多種蛋白質的合成。
現代遺傳學的研究認為,每個dna分子上有很多基因,這些基因分別控制著不同的性狀;蚴菦Q定生物性狀的基本單位。那么,什么是基因呢?(一)基因的概念
1、定義基因是決定生物性狀的遺傳物質的結構和功能的基本單位,其本質是具有遺傳效應的dna分子片段(蘊含特定遺傳信息,并能夠表達和產生特定產物[蛋白質或rna]的dna分子的脫氧核苷酸序列)早在19世紀60年代,遺傳學家們就提出了生物的性狀是由遺傳因子控制的觀點。但是,當時所說的遺傳因子僅僅是一種邏輯推理的概念。隨著科研水平的不斷提高,科學家認識到控制生物性狀的遺傳單位是一種物質且具有一定的結構,基因就是這種遺傳的獨立單位。2、基因、脫氧核苷酸、dna、染色體之間的關系(1)dna是染色體的組成成分(2)基因位于染色體上,呈直線排列,染色體是基因的主要載體20世紀初期,遺傳學家們通過果蠅的遺傳實驗,認識到基因存在于染色體上,并且在染色體上呈直線排列。由于,所以說染色體是基因的主要載體。據科學家推算,人類大概有10萬多個基因,而人類每一個細胞中有46條染色體,每個染色體含有一個dna分子,所以每條染色體(或每1個dna分子)上約有1250多個基因。
(課本p13,圖6-8果蠅某一條染色體上的幾個基因圖,表示基因與染色體的關系)(3)基因是有遺傳效應的dna片段,每個dna分子上有許多基因
20世紀50年代以后,隨著分子遺傳學的發展,尤其是在沃森和克里克提出dna雙螺旋結構模型以后,人們才真正認識了基因的本質,即基因是有遺傳效應的dna分子片段,該片段的堿基序列代表子代從親代獲得的控制某種性狀發育的信號。(4)脫氧核苷酸是基因的基本單位。基因中的脫氧核苷酸的排列順序代表著遺傳信息。對于某個基因來說其脫氧核苷酸的排列順序是固定不變的,而不同的基因的脫氧核苷酸的排列順序又是不同的研究結果還表明,每一條染色體只含有一個dna分子,每個dna分子上有很多個基因,每個基因中又可以含有成百上千個脫氧核苷酸;蛑忻撗鹾塑账幔▔A基)的排列順序稱為遺傳信息。
。ㄕn本p14頁,小資料)
由于不同基因的脫氧核苷酸的排列順序(或堿基順序)不同,也就是說不同的基因含有不同的遺傳信息,所以說基因是蘊含特定遺傳信息的dna序列或者說是有遺傳效應的dna片段。
3、基因的位置核基因和質基因(線粒體和葉綠體中的dna分子上也有基因)
通過上面的學習,我們知道了基因是控制生物性狀遺傳的基本單位,而生物性狀是基因的表現形式。(二)基因的功能(dna的功能)1、遺傳信息的傳遞(通過自我復制把遺傳信息從親代傳遞給下一代)通過dna分子的復制把遺傳信息通過有性生殖的方式傳遞給后代。2、遺傳信息的表達[在后代的個體發育中,使遺傳信息以一定的方式(轉錄和翻譯)反映到蛋白質分子的結構上,從而使后代表現出與親代相似的性狀]每個基因都蘊含有特定遺傳信息的dna序列;虿粌H可以通過dna分子的復制把遺傳信息通過有性生殖方式傳遞給后代,還可以使遺傳信息以一定的方式反映到蛋白質分子的結構上來,從而使后代在個體發育過程中表現出與親代相似的性狀,遺傳學上把這一過程叫做基因的表達。(三)遺傳信息的表達(基因控制蛋白質的合成)1、rna的結構(1)rna分子的基本單位——核糖核苷酸(2)rna分子中的堿基組成由腺嘌呤a、鳥嘌呤g、胞嘧啶c和尿嘧啶u四種堿基組成,沒有胸腺嘧啶t。(3)rna分子中的結構rna分子是由四種核糖核苷酸連接起來的多核苷酸鏈,為單鏈結構。大多數呈直線型的,也有一些rna折疊成特定的空間結構,如轉運rna(trna)。(4)rna的種類rna有三種:信使rna,簡寫為mrna;轉運rna,簡寫為trna;核糖體rna,簡寫為rrna。信使rna的功能:將基因中的遺傳信息傳遞到蛋白質上,即基因中的遺傳信息經轉錄后成為mrna上的遺傳密碼,再經翻譯后形成具有特定氨基酸排列順序的蛋白質。轉運rna的功能:運輸特定的氨基酸;識別遺傳密碼。核糖體rna的功能:是核糖體中的結構成分,位于核糖體的核心部位,兼有酶的功能,也稱為核酶。2、dna和rna的比較
dna
rna
化
學
組
成
基本單位
脫氧核糖核苷酸(4種)
核糖核苷酸(4種)
五碳糖
脫氧核糖(c5h10o4)
核糖(c5h10o5)
堿基
a、g、c、t
a、g、c、u
無機鹽
磷酸
磷酸
結構
雙螺旋結構
通常為單鏈結構
分類
通常只有一類
mrna、trna和rrna
功能
主要的遺傳物質(復制遺傳信息,控制蛋白質的合成)在不存在dna的生物里是遺傳物質,在存在dna的生物里輔助dna完成其功能(傳遞遺傳信息并通過蛋白質表達出來)
分布
。ㄕ婧松铮┲饕嬖谟诩毎酥械娜旧w上,在線粒體和葉綠體中也有少量存在
主要存在于細胞質(核糖體)中3、基因控制蛋白質合成的過程
遺傳物質dna一般都存在于細胞核中,而蛋白質的合成則是在細胞質的核糖體上進行的。那么細胞核中的dna是如何控制細胞質中蛋白質的合成的呢?細胞核中dna所攜帶的遺傳信息也必須通過中間媒介傳遞到細胞質中,才能指導蛋白質的合成。
大量的科學實驗表明,信息的傳遞不是由dna直接傳遞給蛋白質的,而是在細胞核中先把dna的遺傳信息傳遞給mrna,然后mrna進入細胞質中,在蛋白質合成中起模板作用。基因控制蛋白質合成的過程包括兩個階段,即轉錄(mrna的合成階段)和翻譯(蛋白質的合成階段)。(1)遺傳信息的轉錄
、俎D錄的場所
轉錄是在細胞核內進行的。②轉錄的概念是指遺傳信息由dna傳遞到mrna上的過程。以dna的一條鏈為摸板,按照堿基互補配對原則,合成mrna。
(課本p14,dna轉錄mrna的圖解)
mrna只有一條鏈,它具有什么樣的結構特點使它能夠將dna所攜帶的遺傳信息準確無誤地傳遞到細胞質中去呢?③轉錄的特點
rna沒有堿基t(胸腺嘧啶),而有堿基u(尿嘧啶)。因此,在以dna為模板合成rna時,需要以u代替t與a配對。由于rna也有堿基結構,也與dna所含的堿基互補配對。因此, dna所攜帶的特定的遺傳信息就能通過轉錄準確無誤地反應到mrna分子結構上,使mrna也具有與dna一樣的遺傳信息。轉錄的特點為在核中進行;以dna特定的一條單鏈為模板轉錄;特定的配對方式。
④遺傳信息轉化成遺傳密碼經過轉錄將基因中的信息鏈上的遺傳信息轉化成mrna上的遺傳密碼。遺傳密碼就是指mrna上決定蛋白質中氨基酸種類和排列順序的三個相鄰的堿基。
板 書
三、基因的表達(一)基因的概念
1、定義基因是決定生物性狀的遺傳物質的結構和功能的基本單位,其本質是具有遺傳效應的dna分子片段(蘊含特定遺傳信息,并能夠表達和產生特定產物[蛋白質或rna]的dna分子的脫氧核苷酸序列)2、基因、脫氧核苷酸、dna、染色體之間的關系(1)dna是染色體的組成成分(2)基因位于染色體上,呈直線排列,染色體是基因的主要載體(3)基因是有遺傳效應的dna片段,每個dna分子上有許多基因
。4)脫氧核苷酸是基因的基本單位;蛑械拿撗鹾塑账岬呐帕许樞虼碇z傳信息。對于某個基因來說其脫氧核苷酸的排列順序是固定不變的,而不同的基因的脫氧核苷酸的排列順序又是不同的每一條染色體只含有一個dna分子,每個dna分子上有很多個基因,每個基因中又可以含有成百上千個脫氧核苷酸。基因中脫氧核苷酸(堿基)的排列順序稱為遺傳信息。
由于不同基因的脫氧核苷酸的排列順序(或堿基順序)不同,也就是說不同的基因含有不同的遺傳信息,所以說基因是蘊含特定遺傳信息的dna序列或者說是有遺傳效應的dna片段。
3、基因的位置核基因和質基因(線粒體和葉綠體中的dna分子上也有基因)(二)基因的功能(dna的功能)1、遺傳信息的傳遞(通過復制把遺傳信息傳遞給下一代)通過dna分子的復制把遺傳信息通過有性生殖的方式傳遞給后代2、遺傳信息的表達[在后代的個體發育中,使遺傳信息以一定的方式(轉錄和翻譯)反映到蛋白質分子的結構上,從而使后代表現出與親代相似的性狀](三)遺傳信息的表達(基因控制蛋白質的合成)1、rna的結構(1)rna分子的基本單位——核糖核苷酸(2)rna分子中的堿基組成由腺嘌呤a、鳥嘌呤g、胞嘧啶c和尿嘧啶u四種堿基組成,沒有胸腺嘧啶t。(3)rna分子中的結構rna分子是由四種核糖核苷酸連接起來的多核苷酸鏈,為單鏈結構。大多數呈直線型的,也有一些rna折疊成特定的空間結構,如轉運rna(trna)。(4)rna的種類rna有三種:信使rna,簡寫為mrna;轉運rna,簡寫為trna;核糖體rna,簡寫為rrna。2、dna與rna比較
dna
rna
化
學
組
成
基本單位
脫氧核糖核苷酸(4種)
核糖核苷酸(4種)
五碳糖
脫氧核糖(c5h10o4)
核糖(c5h10o5)
堿基
a、g、c、t
a、g、c、u
無機鹽
磷酸
磷酸
結構
雙螺旋結構
通常為單鏈結構
分類
通常只有一類
mrna、trna和rrna
功能
主要的遺傳物質(復制遺傳信息,控制蛋白質的合成)在不存在dna的生物里是遺傳物質,在存在dna的生物里輔助dna完成其功能(傳遞遺傳信息并通過蛋白質表達出來)
分布
(真核生物)主要存在于細胞核中的染色體上,在線粒體和葉綠體中也有少量存在
主要存在于細胞質(核糖體)中3、基因控制蛋白質合成的過程(1)遺傳信息的轉錄
、俎D錄的場所②轉錄的概念③轉錄的特點
在核中進行;以dna特定的一條單鏈為模板轉錄;特定的配對方式
、苓z傳信息轉化成遺傳密碼脫氧核糖核苷酸和核糖核苷酸脫水縮合成dna和rna的方式與氨基酸脫水縮合成蛋白質的方式一樣,只不過只能形成兩條鏈和一條鏈
第二課時(2)遺傳信息的翻譯①翻譯的場所在細胞核中由dna轉錄成mrna之后,mrna就通過核孔到達細胞質中,與核糖體結合起來,在核糖體上直接指導蛋白質的合成。核糖體就是細胞內利用氨基酸合成蛋白質的場所。②翻譯的概念是指以mrna為模板,合成具有一定氨基酸順序的蛋白質的過程。③密碼子mrna上每三個相鄰的堿基決定一個氨基酸,這三個相鄰的堿基稱為密碼子。組成蛋自質的氨基酸是20種,而組成mrna的堿基只有四種。那么,這四種堿基是如何決定20種氨基酸的呢?
如果一個堿基決定一個氨基酸,則四種堿基只能決定四種氨基酸;如果兩個堿基決定一個氨基酸,最多也只能決定16種氨基酸;如果由三個堿基決定一個氨基酸,這樣的堿基排列可以達到64種,這對于決定20種氨基酸來說已經綽綽有余了。
按照這樣的設想,科學家們在20世紀60年代初開始了對遺傳密碼的研究工作。幾年后,終于弄清了是哪三個堿基決定哪種氨基酸的。
例如uuu可以決定苯丙氨酸,ccc可以決定脯氨酸,acg可以決定蘇氨酸等。遺傳學上把mrna上決定一個氨基酸的三個相鄰的堿基,叫做一個“密碼子”(共有61種密碼子)。1967年科學家們破譯了全部遺傳密碼子,并且編制出了我們現在看到的這張密碼子表。(課本p14,20種氨基酸的密碼子表)
請同學們仔細看這幅密碼子表,其中的密碼子具有怎樣的特點呢?
從密碼子表中可以發現:一種氨基酸可以只有一個密碼子,如色氨酸只有ugg一個密碼子;也可以有數個密碼子,如精氨酸有6個密碼子——cgu、cgc、cga、cgg、aga、agg。這說明一種氨基酸可以由幾種不同的密碼子決定。此外,還有兩個密碼子aug和gug除了分別決定甲硫氨酸和擷氨酸外,還是翻譯的起始信號,遺傳學上將其稱之為起始密碼子。另外,也有三個密碼子uaa、uag、uga,它們并不決定任何氨基酸,但在蛋自質合成過程中,卻是肽鏈增長的終止信號,所以又把這三個密碼子叫做終止密碼子。相當于標點符號中的句號。
由于每一個mrna上都有特定的起始密碼子和終止密碼子,那么對于許多個相同的mrna來講,由它控制合成的許多個蛋白質分子也是相同的。④轉運rna的結構和功能mrna在細胞核中合成之后,從核孔進入到細胞質中,與核糖體結合起來。核糖體是細胞內利用氨基酸合成蛋白質的場所。而氨基酸大量分散在細胞質中。
分散在細胞質中的氨基酸是怎樣被運送到核糖體中的mrna上去的呢?
這需要有運載工具。經科學研究表明,這種工具也是一種rna,叫做轉運rna,簡寫為trna。trna與密碼子一樣種類很多,也有61種。但是,每一種轉運rna只能識別并轉運一種氨基酸。
trna的結構
科學研究表明,trna一般由75個核苷組成,其形態為三葉草形。它的一端是攜帶氨基酸的部位,另一端有三個堿基,都只能專一地與mrna上的特定的三個堿基配對。trna的功能運載氨基酸和識別mrna上的密碼子。
我們可以把trna比作翻譯過程中的“譯員”!白g員”必須“認識”兩種文字。一方面它能夠認識mrna上的密碼子文字;另一方面它還要能夠認識氨基酸文字。⑤翻譯的過程(起譯—肽鏈增長—終止)(見上冊錄像帶)
當轉運rna運載著一個氨基酸進入到核糖體以后,就以信使rna為模板,按照堿基互補配對原則,把轉運來的氨基酸放在相應的位置上。轉運完畢以后,轉運rna離開核糖體,又去轉運下一個氨基酸。當核糖體接受兩個氨基酸以后,第二個氨基酸就會被移至第一個氨基酸(的位置)上,并通過肽鏈與第一個氨基酸連接起來,與此同時,核糖體在信使rna上也移動三個堿基的位置,為接受新運載來的氨基酸。上述過程如此往復地進行,肽鏈也就不斷地延伸,直到信使rna上出現終止密碼子為止。
肽鏈合成以后,從信使rna上脫離開來,再經過細胞質內的某些細胞器(如內質網、高爾基體等)的加工如盤曲折疊螺旋,最終合成一個具有一定氨基酸順序的。有一定功能的蛋白質分子。
由上述過程可以看出:基因的表達過程本質上是基因、mrna、核糖體、trna協同作用的結果。dna分子上的基因,其脫氧核苷酸的排列順序決定了mrna中核糖核苷酸的排列順序, mrna中核糖核苷酸的排列順序又決定了氨基酸的排列順序,氨基酸的排列順序最終決定了蛋白質的結構和功能的特異性,從而使生物體表現出各種遺傳性狀。從另一角度講,基因的表達過程也反映出了遺傳信息的傳遞規律。(四)遺傳信息的傳遞方向----信息流與中心法則
1、信息流在遺傳學上,把遺傳信息的流動方向叫做信息流。信息流的方向可以用科學家克里克提出的“中心法則”來表示。2、中心法則
。ㄕn本p17,中心法則圖解)
從中心法則圖解中可以看出,遺傳信息流可以從dna流向dna,即完成dna的自我復制過程,在傳種接代過程中傳遞遺傳信息;也可以從dna流向rna,進而流向蛋白質,即完成遺傳信息的轉錄和翻譯過程。表明了dna分子(基因)上的遺傳特異性,通過mrna的媒介,決定了蛋白質的特異性?梢哉f,中心法則反映了整個生物界的蛋白質合成的一般規律。3、對中心法則的補充
在本世紀70年代初,一些科學家研究發現,一些rna病毒在感染某些細胞時,在病毒蛋白質的合成過程中,rna也可以自我復制,并能在逆轉錄酶的作用下由rna合成dna。上述逆轉錄過程以及rna自我復制過程的發現,是對中心法則的補充和發展。(五)基因對性狀的控制
生物的一切遺傳性狀都是受基因控制的,大致可以分為兩種情況。1、基因通過控制酶和激素的合成來控制代謝過程,從而控制生物的性狀在生物體內,基因對性狀的控制往往要經過一系列的代謝過程,而代謝過程中的每一步化學反應都需要酶來催化和激素來調節。因此,有一些基因就是通過控制酶和激素的合成來控制代謝過程,從而控制生物性狀的。例如,正常人的皮膚、毛發等處的細胞中有一種酶,叫做酪氨酸酶,它能夠將酪氨酸轉變為黑色素。如果一個人由于基因不正常而缺少酪氨酸酶時,這個人的體內就不能合成黑色素,而表現出白化病。(課本p17,圖6-11白化癥患兒)
又如以前我們學習過的生長激素是一種多肽類激素,如果幼年時期缺乏這種激素時,就會患侏儒癥。2、基因通過控制蛋白質分子的結構,進而組成細胞結構成分來直接影響性狀在生物體內,有一些基因控制性狀是通過控制蛋白質分子的結構即結構蛋白,進而組成細胞結構成分來直接影響性狀的。例如人的雙眼皮和單眼皮,有耳垂和無耳垂等。又如課本p48頁中講到的鐮刀型細胞貧血癥。我們知道人類的血紅蛋白分子是由幾百個氨基酸構成的。正是因為這類人的控制血紅蛋白分子結構的結構基因不正常,因而使這類人體內合成了結構異常的血紅蛋白而引起疾病。
概括他講,基因對生物性狀遺傳的控制作用,可分為直接控制作用和間接控制作用。這是因為基因可分為兩大類;一類是蘊含選擇性表達信息的調節基因,一類是蘊含編碼蛋白質中氨基酸順序的結構基因。結構基因直接控制性狀,調節基因則間接控制性狀。所以說,基因是遺傳物質的結構單位和功能單位。
板書(2)遺傳信息的翻譯①翻譯的場所②翻譯的概念③密碼子④轉運rna的結構和功能⑤翻譯的過程(四)遺傳信息的傳遞方向----信息流與中心法則
1、信息流2、中心法則3、對中心法則的補充
。ㄎ澹┗驅π誀畹目刂1、基因通過控制酶和激素的合成來控制代謝過程,從而控制生物的性狀2、基因通過控制蛋白質分子的結構,進而組成細胞結構成分來直接影響性狀有關堿基互補配對的六個規律有關中心法則的補充
三、基因的表達 篇2
第六章 遺傳和變異
第一節 遺傳的物質基礎
三、基因的表達(第二課時)教學目的
1.了解染色體、 dna和基因三者之間的關系以及基因的本質。
2.了解基因控制蛋白質合成的過程和原理。
3.了解基因控制性狀的原理。
4.培養學生的邏輯思維能力,使學生掌握一定的科學研究方法。
5.理解結構與功能相適應的生物學原理。
6.通過指導學生設計并制作蛋白質合成過程的活動模具,培養學生的創新意識和實踐能力。
教學重點
1.染色體、dna和基因三者之間的關系和基因的本質。
2.基因控制蛋白質合成的過程和原理。
教學難點
基因控制蛋白質合成的過程和原理。
教學用具
投影片!斑z傳工程初探”錄像片。果蠅某一條染色體上的幾個基因圖。dna轉錄rna過程的掛圖。20種氨基酸的密碼子表。蛋白質合成示意圖。中心法則圖解。白化癥患兒圖。
教學方法
教師講述、啟發與學生討論探索相結合。
課時安排 二課時。第二課時 復習提問:(見投影片iii)
啟發:上節課我們講到,由dna轉錄成rna之后,mrna就通過核孔到達細胞質的核糖體上,直接指導蛋白質的合成。但是組成蛋自質的氨基酸是20種,而組成mrna的堿基只有四種。那么,這四種堿基是如何決定20種氨基酸的呢?
討論:教師首先可以引導學生了解電報密碼用四個阿拉伯字母的排列順序代表一個漢字的意義以及電話號碼的位數與電話擁有數量的關系。然后轉入正題——如果一個堿基決定一個氨基酸,則四種堿基只能決定四種氨基酸;如果兩個堿基決定一個氨基酸,最多也只能決定16種氨基酸;如果由三個堿基決定一個氨基酸,這樣的堿基組合可以達到64種,這對于決定20種氨基酸來說已經綽綽有余了。
講述:按照這樣的設想,科學家們在20世紀60年代初開始了對遺傳密碼的研究工作,幾年后,終于弄清了是哪三個堿基決定哪種氨基酸的。
看圖:20種氨基酸的密碼子表
講述:例如uuu可以決定苯丙氨酸,ccc可以決定脯氨酸,acg可以決定蘇氨酸……在遺傳學上把mrna上決定一個氨基酸的三個相鄰的堿基,叫做一個“密碼子”。1967年科學家們破譯了全部遺傳密碼子,并且編制出了我們現在看到的這張密碼子表。
啟發:請同學們仔細看這幅密碼子表,其中的密碼子具有怎樣的特點呢?
討論:從密碼子表中可以發現:一種氨基酸可以只有一個密碼子,如色氨酸只有ugg一個密碼子;也可以有數個密碼子,如精氨酸有6個密碼子——cgu、cgc、cga、cgg、aga、
agg。這說明一種氨基酸可以由幾種不同的密碼子決定。此外,還有兩個密碼子aug和gug除了分別決定甲硫氨酸和擷氨酸外,還是翻譯的起始信號,遺傳學上將其稱之為起始密碼子。另外,也有三個密碼子uaa、uag、uga,它們并不決定任何氨基酸,但在蛋自質合成過程中,卻是肽鏈增長的終止信號,所以又把這三個密碼子叫做終止密碼子。相當于標點符號中的句號。
提問:由于每一個mrna上都有特定的起始密碼子和終止密碼子,那么對于許多個相同的mrna來講,由它控制合成的許多個蛋白質分子是否也相同呢?(討論:略)
提問:mrna在細胞核中合成之后,從核孔進入到細胞質中,與核糖體結合起來。核糖體是細胞內利用氨基酸合成蛋白質的場所。那么氨基酸存在于細胞內的什么地方呢?
。ɑ卮穑捍罅糠稚⒃诩毎|中。)
啟發:分散在細胞質中的氨基酸是怎樣被運送到核糖體中的mrna上去的呢?
講述:顯然需要有運載工具。經科學研究表明,這種工具也是一種rna,叫做轉運rna,簡寫為trna。trna與密碼子一樣種類很多,但是,每一種轉運rna只能識別并轉運一種氨基酸。
啟發:trna具有怎樣的結構才能擔負起攜帶運輸特定氨基酸的“歷史使命”呢?
看圖:蛋白質合成示意圖。
講述:科學研究表明,trna一般由75個核苷組成,其形態為三葉草形。它的一端是攜帶氨基酸的部位,另一端有三個堿基,都只能專一地與mrna上的特定的三個堿基配對。
由此看來,我們可以把trna比作翻譯過程中的“譯員”!白g員”必須“認識”兩種文字。一方面它能夠認識mrna上的密碼子文字;另一方面它還要能夠認識氨基酸文字。
觀看:“遺傳工程初探”錄像片段的翻譯過程。使學生明白:當轉運rna運載著一個氨基酸進入到核糖體以后,就以信使rna為模板,按照堿基互補配對原則,把轉運來的氨基酸放在相應的位置上。轉運完畢以后,轉運rna離開核糖體,又去轉運下一個氨基酸。當核糖體接受兩個氨基酸以后,第二個氨基酸就會被移至第一個氨基酸上,并通過肽鏈與第一個氨基酸連接起來,與此同時,核糖體在信使rna上也移動三個堿基的位置,為接受新運載來的氨基酸。上述過程如此往復地進行,肽鏈也就不斷地延伸,直到信使rna上出現終止密碼子為止。
講述:肽鏈合成以后,從信使rna上脫離開來,再經過細胞質內的某些細胞器(如內質網、高爾基體等)的加工如盤曲折疊螺旋,最終合成一個具有一定氨基酸順序的。有一定功能的蛋白質分子。
概括:討論并完成左面板書表格內容。
小結:由上述過程可以看出:基因的表達過程本質上是基因、mrna、核糖體、trna協同作用的結果。dna分子上的基因,其脫氧核苷酸的排列順序決定了mrna中核糖核苷酸的排列順序, mrna中核糖核苷酸的排列順序又決定了氨基酸的排列順序,氨基酸的排列順序最終決定了蛋白質的結構和功能的特異性,從而使生物體表現出各種遺傳性狀。從另一角度講,基因的表達過程也反映出了遺傳信息的傳遞規律。
講述:在遺傳學上,把遺傳信息的流動方向叫做信息流。信息流的方向可以用科學家克里克提出的“中心法則”來表示。
觀圖:教材16頁中心法則圖解(可制成投影片)
講述:從中心法則圖解中可以看出,遺傳信息流可以從dna流向dna,即完成dna的自我復制過程,在傳種接代過程中傳遞遺傳信息;也可以從dna流向rna,進而流向蛋白質,即完成遺傳信息的轉錄和翻譯過程。表明了dna分子(基因)上的遺傳特異性,通過mrna的媒介,決定了蛋白質的特異性?梢哉f,中心法則反映了整個生物界的蛋白質合成的一般規律。
講述:在本世紀70年代初,切敏等一·些科學家研究發現,一些rna病毒在感染某些細胞時,在病毒蛋白質的合成過程中,rna也可以自我復制,并能在逆轉錄酶的作用下由rna合成dna。上述逆轉錄過程以及rna自我復制過程的發現,是對中心法則的補充和發展。
講述:通過上面的學習我們知道,生物的一切遺傳性狀都是受基因控制的。但是在生物體內,基因控制性狀是通過控制蛋白質分子的結構即結構蛋白,進而組成細胞結構成分來直接影響性狀的。例如人的雙眼皮和單眼皮,有耳垂和無耳垂等。又如教材48頁中講到的鐮刀型細胞貧血癥。我們知道人類的血紅蛋白分子是由幾百個氨基酸構成的,正是因為這類人的控制血紅蛋白分子結構的結構基因不正常,因而使這類人體內合成了結構異常的血紅蛋白而引起疾病。
講述:在生物體內,基因對性狀的控制往往要經過一系列的代謝過程,而代謝過程中的每一步化學反應都需要酶來催化和激素來調節。因此,還有一些基因就是通過控制酶和激素的合成來控制代謝過程,從而控制生物性狀的。例如,正常人的皮膚、毛發等處的細胞中有一種酶,叫做酪氨酸酶,它能夠將酪氨酸轉變為黑色素。如果一個人由于基因不正常而缺少酪氨酸酶時,這個人的體內就不能合成黑色素,而表現出白化病。
看圖:教材17頁圖6-11白化癥患兒。
講述:又如以前我們學習過的生長激素是一種多肽類激素,如果幼年時期缺乏這種激素時,就會患佛儒癥。
小結:概括他講,基因對生物性狀遺傳的控制作用,可分為直接控制作用和間接控制作用。這是因為基因可分為兩大類;一類是蘊含選擇性表達信息的調節基因,一類是蘊含編碼蛋白質中氨基酸順序的結構基因。結構基因直接控制性狀,調節基因則間接控制性狀。所以說,基因是遺傳物質的結構單位和功能單位。
設置懸念:有關基因對生物性狀的控制原理到此我們已經作了徹底的了解。是否問題已完全得到解決?且慢下結論!可能有的同學已經想到了這樣一個問題:性狀在遺傳過程中會表現出怎樣的特點?如雙眼皮俗稱“花眼”,人人都喜歡,可是,一對對夫妻怎樣才能生出一個有“花眼”的小孩呢?這里有無規律可尋?關于這個問題我們將在下節課開始來討論。投影片iii
1.什么是基因?
它的組成成分是什么?
2.什么叫轉錄?怎樣進行? 3.翻譯 堿基組成個數堿基組合數量141(a、u、g、c)242aa、au、ag、ac
ua、uu、ug、uc
ua、gu、gg、gc
ca、cu、cg、cc343(限于篇幅略)(1)密碼子:
mrna上決定一個氨基酸的三個相鄰的堿基叫做一個“密碼子 起始密碼子:
aug、gug終止密碼子:
uaa、uag、uga (2)轉運rna:簡寫為trna 作用:識別密碼子;運載特定的氨基酸。(3)蛋白質的合成 起始—肽鏈增長—終止 小結:基因的表達是基因、mrna、核糖體、trna四者協同作用的結果。(三)中心法則及其發展 (4)基因對性狀的控制