基因的表達(通用11篇)
基因的表達 篇1
一、教材分析
1.地位和作用
遺傳是生物界普遍存在的生命現象,是生物體的基本特征之一,它是在生物體的最基本特征──新陳代謝的基礎上,通過生殖和發育的過程完成的,保持了生物界物種的相對穩定。《基因的本質》和《基因的表達》是在初中生物課和高中生物(必修)教材分子與細胞部分的基礎上,從分子水平進一步詳盡闡述遺傳的物質基礎和作用原理。它是高中必修本中“遺傳和變異”一章中的重要基礎知識,是本章的重點、難點之一。該內容在高考中占重要的位置,其中dna分子的結構和復制功能、基因的表達功能是歷來統考、高考必考的內容。同時,該部分涉及的實驗和分子學知識較多,還含有學生容易混淆的概念,在復習課中對dna是遺傳物質、dna分子的結構和復制功能、基因的表達功能等知識點不同角度,不同層次的重復和對比,使學生對染色體、dna和基因的有關結構和功能以及它們之間的關系有更深入、全面的理解和認識。
2.課時安排 兩課時
3.學情分析
高二學生已經具有了思維能力和總結、推理能力,本人所教班學生總體素質較好,思維比較活躍,在復習階段,如能給予適當的引導,將所學的知識進行歸類、變通,讓學生通過對題目的歸納、整理,親歷思考、總結的過程,使已學知識升華,是符合學生的認知水平的。
4.教學策略的選擇
在復習課中,老師滿堂灌的現象極為普遍,學生要在短短的一兩節課中回憶并熟練掌握大量的知識是枯燥的學習過程。新課改理念要求在教學過程中應該發揮學生的主觀能動性。本節復習課,選取相同,相似的知識點進行歸類,并舉出相應的例題,通過老師對例題的講解,及學生對拓展題的討論,加深學生對知識的掌握程度;從而達到復習、鞏固知識的目的。達到以知識點幫助解題,以解題幫助鞏固知識點的目的。
二、教育目標
1.知識目標
通過對相應知識點及題目的復習,使學生掌握:
(1)證實dna為主要遺傳物質的過程;
(2)dna指導蛋白質合成的過程及其中的數量關系。
2.能力目標
通過對科學家研究、實驗過程的回憶,使學生進一步領會科學研究思路、遵循實驗的設計原則和采用一些科學方法;通過對知識點的歸類、分析,培養學生勤于思考、自覺對所學知識進行總結、歸納的習慣和能力。
3.情感目標
培養學生積極科學的思維方法,嚴謹的學習態度,勤于思考,善于對所學知識進行及時、準確的歸納、應用的能力。
三、教學的重點和難點
1.教學重點
(1)驗證dna是主要遺傳物質的幾個主要實驗;
(2)dna指導蛋白質的合成過程
2.教學難點
(1)幾種與遺傳有關的物質之間的相互關系;
(2)在dna指導蛋白質合成過程中rna所處的位置;
(3)在dna指導蛋白質合成過程中出現的計算問題。
四、教學流程
教學流程(見圖1)
圖1
教學過程
(一)導入
遺傳物質是遺傳和變異的基礎,在整個過程中起著重要的作用。
目的:激發學生主動回憶的欲望,通過物質間關系圖,明確各種遺傳物質的相互間聯系。引出復習課題:遺傳物質的基礎。
提出問題:在本章所學的內容中提及的與遺傳有關的物質是哪些?它們之間的關系又是怎樣的?
學生活動:結合所學的知識,進行討論,并回答所學遺傳相關物質的種類,作出它們之間的關系圖。
(二)復習
對基因的本質和基因的表達內容進行簡要的重溫
目的:讓學生在填表、看圖的過程中,對大綱要求的識記、理解的內容作進一步的回憶。
復習內容:(1)證明dna是主要遺傳物質的兩個經典實驗過程;
(2)dna、rna的分子結構;
(3)dna的復制、轉錄和翻譯過程。
學生活動:根據投影內容,填寫圖表并回答。
(1)肺炎雙球菌轉化實驗
實驗過程和結果
結論(根據實驗現象填寫)
(a) r型肺炎雙球菌感染,小鼠不死亡
r型菌無毒性
(b) s型肺炎雙球菌感染,小鼠死亡
s型菌有毒性
(c) 滅活s型肺炎雙球菌感染小鼠,小鼠不死亡
滅活的s型菌無毒性
(d) r型活細菌+滅活s型細菌感染小鼠,小鼠死亡
滅活的s型菌含有“轉化因子”,使r型活細菌轉化成s型菌
(e) r型活細菌+s型細菌dna→有s型細菌
dna是使r型菌產生穩定性遺傳變化的物質,所以dna是遺傳物質
(f) r型活細菌+s型細菌蛋白質→只有r型細菌
(g) r型活細菌+s型細菌莢膜多糖→只有r型細菌
菌噬菌體侵染細菌實驗(看圖填空)
(3)dna的復制過程和轉錄、翻譯過程之間的比較(填寫表格)
dna的復制
轉錄
翻譯
不同點
意義
為細胞分裂做好物質準備
dna控制蛋白質合成,從而控制性狀
發生時期
分裂間期
蛋白質合成
進行場所
細胞核
細胞核
細胞質
模板
親代dna分子(母鏈)
dna的一條鏈
信使rna(mrna)
原料→產物
游離的脫氧核苷酸→子鏈,與母鏈形成子代dna
游離的核糖核苷酸→信使rna
氨基酸→合成肽鏈,構成蛋白質分子
相同點
①都需要模板,遵循堿基互補配對原則;
②都要消耗能量(atp)
(4)dna的粗提取實驗原理、步驟。
(三)題型歸類
對本章節出現的常見題型分類、整理,并引出拓展題目。
目的:學生能否熟練掌握知識點,通常要通過學生的解題過程了解。對題目分類有利于學生從不同角度重溫知識點,找出薄弱之處;引用相關高考題作拓展題,有利于活躍學生的思維,并使學生所學的知識升華。
學生活動:在課前應自行熟悉《雙基》練習及課后練習的題目;在課中按照老師給出的不同題型的例題進行重溫并積極思考拓展題的內容;課后應繼續進行歸類工作,并把歸類的方法應用到其他章節的學習當中。
(1)與計算相關的題型
①關于堿基互補配對規律的有關計算
規律一:dna雙鏈中的兩種互補的堿基相等;任意兩個不互補的堿基之和相等,占堿基總數的50%。
例:構成dna的堿基有四種,下列哪項堿基的數量比因生物種類不同而異?
a、a+c/t+g b、a+g/t+c c、a+t/g+c d、c/g
規律二:在dna雙鏈中,一條鏈上中的a+g/c+t的比值與另一條互補鏈上的相同堿基的比值互為倒數;一條鏈中的a+t/c+g的比值等于另一條互補鏈上的相同堿基的比值。
例:dna的一條鏈中的g+t/c+a為0.5,a+t/c+g為2,則該dna分子中另一條鏈上同樣的堿基比為多少?
a、0.5和2 b、2和0.5 c、0.5和0.5 d、2和2
規律三:dna雙鏈中,單鏈中的堿基a、t、c、g所占的比值,與另一條互補鏈相對應的堿基t、a、g、c的比值是相等的,而整個dna分子中的a、t、c、g所占的比值為兩條單鏈中相同堿基的比例的平均值。
例:某dna分子的一單鏈中,a占20%,t占30%,則dna分子中的c占全部堿基的百分之多少?
a.50% b.25% c.20% d.30%
規律四:在雙鏈dna及其轉錄的rna之間有下列關系:互補堿基的和如(a+t或c+g)占全部堿基的比等于其任何一條鏈中這兩種堿基比例的比值,且等于其轉錄形成的mrna的堿基的比例。
例:某一dna分子的堿基中含有20%的g+c,那么由它轉錄成的rna堿基中的g+c應為百分之多少?
a.20% b.40% c.60% d.80%
②關于半保留復制的有關計算
dna自我復制過程最主要的特點是半保留復制,一個dna分子無論復制多少代,這個dna分子的兩條鏈不變,一直作為模板分別進入兩個子代dna分子中,
例:一個由15n標記的dna分子,放在沒有標記的環境中培養,復制5次后標記的dna分子占dna分子總數的多少?
a.1/10 b.1/5 c.1/16 d.1/25
③基因控制蛋白質合成的過程中,基因、mrna的堿基、蛋白質中的氨基酸之間的數量計算。
基因(dna)堿基:mrna的堿基:氨基酸=6n∶3n∶1n
例:一條多肽鏈中有氨基酸1 000個,則作為合成該多肽鏈模板的信使rna和用來轉錄該信使rna的基因分子分別至少有堿基多少個?
a.3 000個和3 000個 b.1 000個和3 000個 c.1 000個和4 000個 d.3 000個和6 000個
【拓展練習】
經測定,某種噬菌體遺傳物質的堿基組成為(a+c)/(t+g)≠1,可以確定它可能是( )
a.雙鏈dna病毒 b.單鏈rna病毒 c.雙鏈rna病毒 d.單鏈dna病毒
(2)與實驗相關的題型;
例1.噬菌體內的s用35s標記,p用32p標記,用該噬菌體去侵染某細菌后,產生了許多子代噬菌體,那么在子代噬菌體中35s和32p的分布規律是( )(細菌體內含有32s和31p兩種元素)
a、外殼內含35s和32s,核心內只含有32p b、外殼內只含有32s,核心內只含有32p
c、外殼含35s和32s,核心內含32p和31p d、外殼內只含32s,核心內含有32p和31p
例2.在dna粗提取實驗中,在向溶解dna的nacl溶液中,不斷加入蒸餾水的目的是( )
a.加快溶解dna的速度 b.加快溶解雜質的速度
c.降低dna溶解度,加快dna析出 d.降低雜質溶解度,加快雜質析出
【拓展練習】
ksv(勞氏肉瘤病毒)的結構分三層:外層為脂被膜,中層為蛋白質外殼,內部含有rna和蛋白質。用去垢劑破壞病毒的脂被膜后,將病毒分成兩等分,分別放入a、b兩燒杯內,并作如下實驗:
①向a燒杯中加入四種脫氧核苷酸,其中一種已被放射性物質標記,結果在40 ℃恒溫下,放射性物質進入一種對rna酶穩定,而能被dna酶破壞的物質中。
②先向b燒杯中加入rna酶,再重復實驗①,結果沒有這種物質產生。
(a)a燒杯內形成的物質是 。這種物質是在 酶的作用下,以 為模板形成的。該過程叫 ,是對 的一個重要補充。
(b)b燒杯內不能形成該物質的原因是 。
(c)如何證明中層的蛋白質外殼中含有n、s元素?
(3)與圖表相關的題型
例:按照對應關系填寫表格
dna雙鏈
t
t
信使rna
u
轉運rna
g
氨基酸
遺傳密碼
【拓展練習】
例:某基因編碼區中具有3個能編碼蛋白質和2個不能編碼蛋白質的序列,下圖表示該基因的片段及其相應轉錄出的信使rna,請據圖回答問題:
注:與該基因片段相關的幾種氨基酸的密碼子:絲氨酸(ucg、ucu、ucc、uca、agu、acc);纈氨酸(gua、guu、guc、gug);甘氨酸(ggu、ggg、gga、ggc);甲硫氨酸(aug);終止密碼(uaa、uga、uag)。
(a)該圖所示的過程與合成dna過程相比,不同的是以 為模板。
(b)若該基因復制時發生差錯,在上圖箭頭②處的堿基“t”丟失了,該變異基因指導合成肽鏈的最后一個氨基酸是 。
(c)當上圖箭頭①由t變成g時,這種突變結果對該蛋白質的合成的影響是 。
(d)若該基因平均每個內含子有210個堿基對,平均每個外顯子含有147個堿基對,則該基因共含有 個堿基對,該基因可編碼的氨基酸最多有 個。
(4)熱點關注問題
①新出現的生物種類
朊病毒是1997年諾貝爾醫學獎得主──美國生物化學家普魯辛納發現的,其本質是具有感染性的蛋白質,能引起羊“搔癢癥”和“瘋牛病”,朊病毒的遺傳物質是蛋白質。它的發現對于探索生命的起源與生命現象的本質、新藥的研究與開發等具有重要意義。
例:在對瘋牛病的某病原體進行研究時發現,經各種核酸水解酶處理后該病原體仍具有感染性。從生命的化學本質看,該病原體( )
a、不含核酸,但可能含蛋白質 b、不含蛋白質,但肯定含核酸
c、不含核酸和蛋白質 d、含蛋白質和核酸
②人類基因組計劃(hgp)。
例:“人類基因組計劃”中的基因測序工作是指測定( )
a.dna堿基對的排列順序 b.mrna的堿基排列順序
c.蛋白質的氨基酸排列順序 d.dna的基因排列順序
③基因工程
例:1976年,美國的科學家首次將人的生長抑制素釋放因子的基因轉入大腸桿菌,并獲得表達,這是人類第一次獲得轉基因生物。此文中的“表達”是指該基因在大腸桿菌內
a.能進行dna復制 b.能進行轉錄
c.能控制合成人的生長抑制素釋放因子 d.能合成人的生長激素
(四)總結
對本次的復習內容進行簡短的小結。
目的:再次加深學生記憶,鼓勵學生掌握歸類、整理的學習方法。
學生活動:體會分類學習的重要性,課后進行分類練習。
四、教學反思
(1)學生的學習是一個反復的過程,主動的過程。采用“螺旋式”上升的學習方法有利于提高學生的生物科學素養。
(2)遺傳一章的內容概念多而容易混淆,把概念放在一起作比較,使學生更好的理解各種遺傳物質在不同層次上的關系,一目了然。
(3)在復習了基礎知識后,對各種題型進行分類,使學生更好的理解在本章節中,老師究竟要求自己掌握什么內容,掌握到什么程度。拓展題則可進一步開闊學生的思維,激發學生自主學習的興趣。
基因的表達 篇2
教學設計方案
【教學重點、難點、疑點及解決辦法】
1.教學重點:染色體、dna和基因三者之間的關系和基因的本質。
2.教學難點:基因控制蛋白質合成的過程和原理。
3.教學疑點:
(1)蛋白質和性狀的關系。
(2)dna的兩條鏈都能轉錄嗎?
4.解決辦法:
(1)強調是重要的基本概念,引起學生重視。
(2)加強三者之間關系的舉例與解析。
(3)配合圖示(課本第12頁圖6-7)說明染色體和基因間的關系。
(4)重視學生閱讀、理解和記憶。
(5)對遺傳效應的內容要舉例解釋清楚。
(1)運用蛋白質合成示意圖形象說明轉錄、翻譯的場所、模板、原料、工具等;
(2)對rna和dna的組成進行比較,rna的種類及每種rna的功能要舉例講清楚;
(3)注意t rna的反密碼子和所攜帶的氨基酸的密碼子不要混淆;
(4)對3種堿基互補配對原則“要挑出來講明用途”;
(5)用電報的信息轉換類比說明轉錄、翻譯的概念。
(1)蛋白質與性狀——舉例說明不同的蛋白質結構就是不同的性狀。基因控制蛋白質的合成,就是控制性狀。
(2)dna的兩條鏈都能轉錄嗎?——不能。對還有疑問的學生用dna結構掛圖或書中的插圖講解說明兩條鏈方向不同。(注:轉錄的只是其中一條鏈即35-55鏈,這在dna的立體結構中已埋下伏筆)。
【課時安排】 2課時。
【教學過程】
第一課時
引言:dna分子是怎樣控制遺傳性狀的呢?現代遺傳學的研究認為,基因是決定生物性狀的基本單位。那么,基因與dna有什么關系呢?
1.基因是有遺傳效應的dna片段
講述:每個染色體含有一個dna分子,每個dna分子有很多基因,基因是什么?
(l)基因的概念:基因是控制生物性狀的遺傳物質的功能單位和結構單位,是有遺傳效應的dna片段。
此概念有三個要點:
①基因是有遺傳效應的dna片段
這就是說,基因是dna的片段,但必須具有遺傳效應(指具有復制、轉錄、翻譯、重組突變及調控等功能)。有的dna片段屬間隔區段,沒有控制性狀的作用,這樣的dna片段就不是基因。
②基因是控制生物性狀的遺傳物質的功能單位
舉例:豌豆高莖基因控制高的性狀,使豌豆長到大約2米高;豌豆矮莖基因控制矮的性狀,使豌豆長到約30厘米。
紫茉莉紅花的基因控制紅花性狀,開紅花。
狗的直毛有直毛基因控制;人的黑發有黑發基因控制。
③基因是控制性狀的遺傳物質的結構單位
控制某種性狀的基因有特定的dna片段,蘊含特定的遺傳信息,可以切除,可以拼接到其他生物的dna上,從而獲得某種性狀的表達,故基因是結構單位。
例如:把牛的胰島素基因拼接到大腸桿菌的dna上,大腸桿菌可以生產胰島素。
(2)基因的位置:染色體是基因的載體,基因在染色體上呈直線排列(銀幕顯示第12頁圖6-7:果蠅某一條染色體上的幾個基因)。
問:那么,構成dna的基本單位是什么?
學生答出:脫氧核苷酸。
又問:有幾種脫氧核苷酸?
學生回答:4種(它們分別是:略)
(3)基因的化學組成:每個基因含有成百上千個脫氧核苷酸。
講述:基因的脫氧核苷酸排列順序代表遺傳信息。例如:白花基因有特定的脫氧核苷酸排列順序,這樣特定的排列順序就代表白花的遺傳信息。上一代傳給下一代的是遺傳信息而不是白花的本身,在下一代就可以將白花遺傳信息表達為白花。
(4)基因不同的實質:不同的基因,四種脫氧核苷酸的排列順序不同,但是每個基因都有特定的排列順序(可舉例說明之入
學生看書12-13頁《基因——有遺傳效應的dna片段》。
要求:
①對基因的概念在理解的基礎上記憶,這是一個很重要的基本概念。
②理解基因一dna—染色體之間的關系。
教師最后歸納:基因是dna分子上具有一定遺傳效應的dna片段,在染色體上呈直線排列,是控制生物性狀的遺傳物質的結構和功能單位。
2.基因的表達
講述:基因不僅可以通過復制把遺傳信息傳遞給下一代,還可以使遺傳信息以一定的方式反映到蛋白質的分子結構上來,從而使后代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。如:
從上述圖示中可以看到,復制和表達遺傳信息是基因的基本功能。那么,是如何表達的呢?
3.基因控制蛋白質的合成
講述:生物的性狀主要通過蛋白質來體現的。比如,魚的肌肉由魚的肌肉蛋白質來體現;牛的肌肉由牛的肌肉蛋白質來體現;雞的肌肉由雞的肌肉蛋白質來體現。我們能吃出魚肉、牛肉、雞肉味道的不同,就是因為它們的蛋白質結構不同,因而體現了各自不同的性狀。
基因控制性狀就是通過控制蛋白質合成來實現的。基因可比喻為導演,蛋白質可比喻為演員。基因主要存在于細胞核的染色體上(細胞核基因),而合成蛋白質是在細胞質里進行的。
那么,遺傳信息怎樣由細胞核到細胞質呢?這需要通過另一種核酸——rna。
銀幕顯示dna和rna的區別,讓學生比較不同之處。
rna與dna的區別有兩點:
①嘧啶堿有一個不同。rna是尿嘧啶,dna則為胸腺嘧啶。
②五碳糖不同:rna是核糖,dna是脫氧核糖,這樣一來組成rna的基本單位就是核糖核苷酸,dna則為脫氧核苷酸。
(三)總結
遺傳的主要物質是dna,基因是有遺傳效應的dna片段,在染色體上呈直線排列,基因的不同就是脫氧核苷酸排列順序不同,不同的基因含有不同的遺傳信息。
基因控制性狀就是通過控制蛋白質合成來實現的,dna的遺傳信息又是通過rna來傳遞的。
(四)布置作業
1.細胞內與遺傳有關的物質,從簡單到復雜的結構層次是( )
a.基因→dna→脫氧核苷酸→染色體
b.脫氧核苷酸→基因→dna→色體
c.脫氧核苷酸→基因→染色體→dna
d.基因→脫氧核苷酸→染色體→dna
2.下列哪一組物質是rna的組成成分( )
a.脫氧核糖 堿基和磷酸
b.脫氧核糖 核酸和磷酸
c.核糖 嘧啶和核酸
d.核糖 堿基和磷酸
3.構成人體的核酸有兩種,構成核酸的基本單位——核苷酸有多少種( )
a.2種 b.4種 c.5種 d.8種
答案:1.b 2.d 3.d
4.課本第17反復習題一,1;四。
(五)板書設計
(三)基因的表達
1.基因是有遺傳效應的dna片段
(l)基因的概念:三個要點
(2)基因的位置:在染色體上呈直線排列
(3)基因的化學組成
(4)基因不同的實質
2.基因的表達
3.基因控制蛋白質的合成
dna和rna的比較
t→u;脫氧核糖→核糖
第二課時
(一)明確目標
顯示本堂課應達到的學習目標。
1.基因控制蛋白質的合成:轉錄和翻譯(b:識記)。
2.基因控制性狀的原理(b:識記)。
銀幕顯示:
①發報人發報圖像 接報電文的圖像
②遺傳信息表達的類比如下:
電報信息表達:
— οο —οο 0130 0117 你好
(二)重點、難點學習與目標完成過程
復習提問:什么是基因?什么是基因的表達?
舉例說明。
學生回答:略。
引言:我們知道,發電報要經信息轉換,再由密碼翻譯成中文。基因控制蛋白質合成要經過“轉錄”和“翻譯”兩個重要步驟,如何“轉錄”和“翻譯”,我們這節課來學習。
(2)蛋白質合成過程
講述:
①轉錄
a.概念:指以dna的一條鏈為模板,按照a——u、g——c、t——a、c——g堿基互補配對原則,合成信使rna的過程。
b.場所:細胞核內。
c.信息傳遞方向:dna→信使rna。
d.轉錄的過程:
講解:
②翻譯
a.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。
b.場所:mrna經核孔進入細胞質中與核糖體結合。
c.信息傳遞方向:mrna→一定結構的蛋白質。
d.翻譯過程。
設問:蛋白質多樣性的原因?
學生答出:組成蛋白質的氨基酸種類較多(20種),氨基酸數目巨大,氨基酸的排列順序千變萬化,肽鏈的空間結構也變化多端。
請同學們想想:氨基酸有20種,mrna有四種核苷酸,四種堿基a、g、c和u是如何決定20種氨基酸的呢?
和同學一起討論(用排列組合):
如果1個堿基決定1個氨基酸就只能決定4種,即 不可以
如果2個堿基決定1個氨基酸就只能決定16種,即 不可以
如果3個堿基決定1個氨基酸就可決定64種,即 完全可以,還有多
實驗驗證:1961年英國的克里克和同事用實驗證明一個氨基酸是由mrna的3個堿基決定,即三聯體密碼子。
美國年輕的生物化學家尼倫伯格和同學用人工合成方式,首先闡明了遺傳密碼的第一個密碼子——uuu,即決定苯丙氨酸的密碼子。1967年科學家已將20種氨基酸的密碼子全部破譯。(此時出示教材第14頁表6-120種氨基酸的密碼子表,并解說)。
教師歸納:其64個密碼子,其中3個終止密碼,2個起始密碼,一種密碼子代表一種氨基酸,有的氨基酸只有一個密碼子,如色氨酸ugg,有的氨基酸不止一個密碼子。
問:我們在上學期這一章細胞里講過了,把氨基酸合成蛋白質的場所在哪里?
學生答出:細胞質的核糖體。
講述:核糖體里并沒有現成的氨基酸,氨基酸存在于細胞質基質中,人體氨基酸的來源的主要途徑是食物消化、吸收和運輸。細胞質基質中的氨基酸要進入核糖體需要經過搬運工搬運——即另一種rna,轉運rna。一種trna只能轉運一種特定的氨基酸(此時出示三葉草型轉運rna模式圖,對著圖講解)。
講述:每種轉運rna只能識別并轉運一種氨基酸。轉運rna的另一端有三個堿基即反密碼子,能與mrna的密碼子配對。
例如(此時銀幕出現課本第15頁圖6-10蛋白質合成示意圖),指著圖中第一個轉運rna的位置講,信使rna上的三個堿基guu就是一個密碼子,trna一端的三個堿基caa是反密碼子,只能是反密碼子專一地和密碼子按堿基互補原則(a—u、g—c.t—a、c—g)配對。當轉運rna運載著1個氨基酸進入到核糖體后,就以mrna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。轉運完畢后,轉運rna離開核糖體,又去轉運下一個氨基酸。
總之,核糖體中的mrna有許多“密碼子”,每個“密碼子”與轉運特定氨基酸的轉運rna的“反密碼子”,能夠堿基配對的,才能對號入座。也即是說一種轉運rna在哪個位置上對號入座是靠轉運rna的“反密碼子”去識別,而位置則是mrna按遺傳信息預先定了的。
當核糖體接受四個氨基酸以后,第二個氨基酸就會被移至第一個氨基酸的位置上,并通過肽鍵與第一個氨基酸連接起來,與此同時,核糖體在rna上也移動三個堿基的位置,此過程往返地進行,肽鏈就不斷地延伸,直到出現終止密碼子為止。
從mrna上脫離合成的多肽鏈經盤曲折疊成為有一定功能的蛋白質。
4.基因對性狀的控制
講述:生物的一切遺傳性狀都是受基因控制的。因為基因中的脫氧核苷酸的排列順序決定了信使rna中核糖核苷酸的排列順序,信使rna中堿基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。
(1)通過控制酶的合成來控制代謝過程,從而控制生物性狀
舉例:酪氨酸酶缺乏是由于基因不正常等。
(2)通過控制蛋白質分子的結構來直接影響性狀
舉例:控制血紅蛋白結構的基因不正常,就會合成結構異常的血紅蛋白而患病等。
(三)總結
基因控制蛋白質的合成包括轉錄和翻譯兩個過程,轉錄是以dna的一條鏈為模板,合成mrna。這樣,基因中的遺傳信息就傳遞到mrna上。
翻譯是以mrna為模板,合成具有一定氨基酸順序的蛋白質的過程。它包括①mrna從核孔進入到細胞質中,與核糖體結合起來;②轉運氨基酸;③安放氨基酸;④合成多肽鏈、并盤曲折疊成有一定功能的蛋白質等四個主要步驟。
(四)布置作業
課本第17頁復習題一、2;二;三。
(五)板書設計
(2)蛋白質的合成過程
①轉錄:以dna一條鏈為模板,合成mrna的過程
②翻譯,以mrna為模板,合成具有一定或基酸順序的蛋白質的過程
4.基因對性狀的控制
(1)通過控制酶的合成來控制代謝過程,從而控制生物性狀,
(2)通過控制蛋白質分子的結構來直接影響性狀。
基因控制蛋白質合成:銀幕顯示一覽表
基因的表達 篇3
1.教學重點
(1)了解基因控制蛋白質合成的中間物質──rna的基本單位、化學組成和種類,以及它與dna在組成、結構、功能和分布等方面的異同;
(2)理解基因表達的轉錄和翻譯的概念和過程;
(3)比較轉錄和翻譯的異同;
(4)認知和區分相關概念:遺傳信息、遺傳密碼、反密碼子;
(5)計算問題:基因(dna)堿基、rna堿基和氨基酸的對應關系。
2.教學重難點
(1)理解基因表達的轉錄和翻譯的概念和過程
(2)認知和區分相關概念:遺傳信息、遺傳密碼、反密碼子;
(3)計算問題:基因(dna)堿基、rna堿基和氨基酸的對應關系,以圖解方法解決。
3.教學建議
結合教材有關轉錄和翻譯的圖解或模型動畫演示。
4.課時安排
3 課時
5.教學過程
學習
階段
教師組織和引導
學生
活動
教學
意圖
導學
引入課題
學生自學
教師指導
學生自學
教師講解
思考討論
教師講解
思考討論
與生活聯系,激發學習和探究知識的興趣
教師導學
設置問題情境
播放2分鐘《侏羅紀公園》電影。
提問:電影中的科學家是怎么使已滅絕的動物復活的?
(回答:復活的恐龍是科學家利用提取恐龍的dna培育繁殖而來的。)
教師引導:基因就像一張藍圖,生物體就是根據這張藍圖用蛋白質構建起來的。
思考:基因(dna)在細胞核中,而蛋白質的合成是在細胞質的核糖體上進行的,在細胞核的基因如何控制在細胞質中的蛋白質的合成呢?
教師指出:在dna和蛋白質之間,有一種中間物質──rna充當信使。
復習舊知:兩種核酸(dna和rna)在化學元素、基本單位、化學組成、結構、功能和分布等方面的區別
(列表,閱讀課文10分種,學生填寫)
一、細胞中的兩種核酸的比較
dna
rna
組成元素
c、h、o、n、p
基本單位
脫氧核苷酸(4種)
核糖核苷酸(4種)
化學組成
一分子磷酸
脫氧核糖
a、t、c、g
一分子磷酸
核糖
a、u、c、g
結構
規則的雙螺旋結構
一般單鏈結構
功能
編碼復制遺傳信息,控制蛋白質合成 傳遞遺傳信息,并通過蛋白質表達出來
分布
細胞核的染色體,線粒體,葉綠體 細胞質的核糖體
另外,教師補充:rna的在細胞中有三種:
mrna(信使rna),trna(專運rna),rrna(核糖體rna)。
設問:dna→rna→蛋白質之間的關聯?(學生閱讀課文10分鐘,小組發言。)
二、基因控制蛋白質合成過程
(一)轉錄:圖示p63圖4-4以dna為模板轉錄rna的圖解。利用視頻:顯示轉錄過程。
1.定義:轉錄是在細胞核內進行的,是以dna雙鏈中的一條為模板,合成mrna的過程。
2.過程:細胞中游離的核糖核苷酸與供轉錄用的dna的一條鏈上的堿基互補配對,在rna聚合酶的作用下,依次連接,形成一個mrna分子。
3.小結:
場所:細胞核;
模板:dna解旋,以其中一條有意義鏈為模板;
原料:4種核糖核苷酸(a、u、c、g);
合成產物:單鏈的mrna(信使rna);所需酶:rna聚合酶。
設問:dna的堿基與rna的堿基如何互補配對?
(二)翻譯:圖示p64圖4-6蛋白質合成示意圖。
1.密碼子和反密碼子的區分:
密碼子:mrna上三個相鄰的堿基稱為一個密碼子。
反密碼子:每個trna上的三個堿基,可以與mrna上的密碼子互補配對。
trna(轉運rna)的特點:象三葉草的葉形,一端是3個堿基,另一端是攜帶氨基酸的部位(如圖)。
思考:mrna的4種堿基如何決定20種氨基酸?
推理:1種堿基決定1種氨基酸?(不可能)
2個堿基決定1種氨基酸?(16種組合方式也不能決定20種氨基酸,不行。)
提出:mrna上每3個相鄰的堿基決定1個氨基酸。
小結:64種密碼:61個編碼控制20種氨基酸合成,另外3個(uag、uaa、uga)不編碼任何氨基酸,而是合成蛋白質的終止信號又稱終止密碼。反密碼子:61種trna。
游戲:請學生看圖,想象一下核糖體這個生產車間是如何工作的?能否做一個模型顯示出來?
2、翻譯:
利用視頻:顯示翻譯過程。
(1)定義:游離在細胞質中的各種氨基酸,以mrna為模板合成具有一定氨基酸順序的蛋白質的過程。
(2)過程:核糖體與mrna的結合部位會形成2個trna的結合位點。第一個攜帶氨基酸的trna的堿基與mrna的堿基互補配對,進入位點1。第二個攜帶氨基酸的trna的堿基與mrna的堿基互補配對,進入位點2。兩個氨基酸脫水縮合,第一個氨基酸通過肽鍵轉移到位點2的trna上。核糖體沿著mrna移動,位點1的trna離開核糖體,位點2的trna進入位點1,第三個攜帶氨基酸的trna的堿基與mrna的堿基互補配對,進入位點2,繼續肽鏈的合成,直到讀取到mrna的終止密碼為止。一個mrna分子可以與多個核糖體結合,同時進行多條肽鏈的合成。
肽鏈合成后,從核糖體與mrna的復合物上脫落離,經過盤曲和折疊等方式形成具有一定空間結構和功能的蛋白質分子。
(3)小結:
場所:細胞質的核糖體;
模板:以mrna為模板;
原料:20種氨基酸(由trna搬運);
合成:有一定氨基酸順序的肽鏈。
設問:已知mrna的堿基序列是a u g g a a g c a u g u c c g a g c a a g c c g,這mrna上有多少個密碼子?寫出相應的反密碼子,并根據密碼子表,列出相應的氨基酸序列。
利用視頻:顯示蛋白質合成的全過程。(轉錄和翻譯過程)
再次總結:
(三)比較復制,轉錄和翻譯三個過程的差異:
dna復制
轉錄
翻譯
場所
細胞核
細胞核
核糖體
模板
dna雙鏈
dna一條鏈
mrna
原料
4種脫氧核苷酸
4種核糖核苷酸
20種氨基酸
合成
dna分子
mrna
肽鏈
特點
半保留復制,邊解旋邊復制邊解旋邊轉錄一個mrna分子可以與多個核糖體結合
(四)與蛋白質合成有關的計算:
思考:dna的堿基、mrna的堿基與氨基酸個數的關系?
小結:
dna的堿基數:m rna的堿基數:蛋白質的氨基酸數= 6:3:1
反饋練習
學生觀看
學生討論,回答。
學生思考:有中間物質傳遞信息。
學生閱讀課文,思考問題,并填寫表。
學生帶著問題閱讀課文,小組討論。
學生思考,回答。
學生思考,回答。
學生思考
學生跟隨教師講解,理解翻譯的過程。
學生思考,回答。
學生觀看。
學生思考,小組討論,以小組發言。
完成練習。
設計新情景,引入新內容的學習。
通過閱讀課文,進一步提高學生自學能力。
學生將課文知識建立起有機的聯系。
教師導學,進一步掌握知識要點。
并利用教材中的圖解,引導學生通過觀察、思考、歸納獲得知識。
教師導學,幫助學生掌握知識要點。
利用圖解,引導學生通過觀察、思考、歸納獲得知識。
使學生加深對基因表達過程的理解,為后兩節學習做好鋪墊。
使學生通過解決問題,靈活運用知識。
知識歸納。
知識延伸。
鞏固知識。
基因的表達 篇4
一、教材分析
《基因指導蛋白質的合成》是人教版第二冊第四章的開篇,(該內容在中圖版為第二單元的《基因的表達》)是本章及后繼學習的基礎。在教學中我以新課標為依據,不拘泥于教材,創造性地利用教材,重組教材,優化課堂教學。本節的主干知識是遺傳信息的轉錄和翻譯的過程,這是一個微觀的分子水平上的過程,學生缺乏直觀經驗,教學中可利用多媒體動畫和角色扮演的方式模擬這一過程,使這一內容直觀化;側枝內容是rna的種類及遺傳密碼的概念、種類、特點等。不僅內容抽象復雜,而且涉及的物質種類也比較多,所以教學難度大。
二、教學目標
知識目標
1概述遺傳信息的轉錄和翻譯。
2能運用數學方法,分析堿基與氨基酸的對應關系,理解密碼的簡并性。
能力目標
培養和發展學生的觀察識圖能力,分析歸納和推理判斷的能力。讓學生能利用文字、圖表、圖解等形式,闡述轉錄和翻譯的概念、原理和過程
情感目標
培養學生用生物學觀點認識和分析生物體生命活動的基本規律。
三、重點、難點分析
1.教學重點
遺傳信息的轉錄和翻譯過程,尤其是翻譯的過程更復雜,一定要讓學生理解透徹并熟練掌握,這樣才能真正理解基因對性狀的控制。
2.教學難點
理解基因控制蛋白質合成的過程和原理是本課教學難點,
四、學情分析
學生在學習《基因的本質》后,已經對基因產生了濃厚的興趣,想進一步探知有關基因的其他問題,學習的欲望強烈。但具以往的經驗,學生往往會陷入學習時明白,學完了就糊涂的困惑中。同時還有課時緊,任務重的矛盾。
五、教法分析
基于以上分析,在整體上我決定,一方面從學習目標的任務入手進行--,主要完成什么是轉錄?怎么轉錄?什么是翻譯?怎么翻譯?這四個問題。另一方面調整課堂結構,不再利用傳統的由點到面、由局部到整體的教學敘事程序,而是采用從整體到局部,先了解全貌再深究細節的程序;在策略上,充分激發學生的興趣,從學生最感興趣的問題入手,設置問題串,層層設疑,激發并保持學生的求知欲和好奇心;在教法上,采用多媒體課件、角色扮演的形式,把抽象、復雜、微觀的過程動態化、形象化、宏觀化。這樣有利于突出重點、分解難點,增強學生對知識點的感悟和理解,又能節省時間。但教材中的八幅圖表不能放棄不用,否則就會忽視了學生的識圖、辯圖和析圖能力的培養;在學法指導上,采用合作探究的學習方式,且提前為學生準備了學案,從而提高學生的學習效率。
教學環節
師生活動
設計意圖
導入
播放《侏羅紀公園》片段30秒。影片說:復活的恐龍是科學家
利用提取出的恐龍dna分子培育繁殖而來的。
提出問題:
①能嗎?(能或不能)——集體答
②若能,兇猛的恐龍所具有的性狀是什么物質體現的?(蛋白質)——個別答
③dna的功能單位是什么?(基因)——個別答
④那么基因是如何控制蛋白質合成的呢?(引起學生思考,不用回答)
————引出課題——基因指導蛋白質的合成(板書)
創造情景──激發興趣
鞏固舊知識
個別提問能讓每個學生都思考
新課講解
1.通過分析科學家的實驗,探究遺傳信息傳遞途徑
提問引發思考:控制生物性狀的基因主要分布在那里?(細胞核)蛋白質合成的場所在那里?(細胞質中的核糖體)
引導探究:細胞核中的基因怎么去指導細胞質中的蛋白質合成呢?兩者之間靠誰來牽線搭橋,把基因上的遺傳信息“帶”到核糖體上呢?
探究實驗:課件展示1955年laster gold的變形蟲放射性標記實驗和同年有人用洋蔥根尖做的實驗。(中圖版教材上有這兩個實驗,人教版沒有。已給學生整理在學案上。)
分析問題:1.從實驗1可以看出rna的合成發生在細胞的哪一部位?
2.細胞核交換后,b組變形蟲的細胞質為什么會出現有標記的rna分子?
3..實驗1的設計有何巧妙?
4..從實驗2可以得出的結論是什么?
5. 綜合分析實驗1和2,你認為遺傳信息的傳遞途徑是什么?
學生分組討論:給學生5分鐘分組討論完成學案上的以上問題,同時老師巡回指導點撥。然后找兩個比較優秀的小組代表回答。(答案不完整的引導他們補充完整,錯誤的一塊分析出錯的原因。)
突出矛盾激發學生探究的欲望
分析科學家研究過程讓學生感受科學探索的樂趣,培養學生比較、分析、想象及由現象揭示本質的探索思維能力和實事求是的科學精神。
培養學生合作學習的精神
2.識圖比較dna和rna為轉錄的學習作鋪墊
3.突破轉錄的過程這一重難點
4.探究密碼子的概念、種類、及特性
參考答案;(課件逐一顯示)
1.發生在細胞的細胞核內。
2.因為這些rna分子在a組變形蟲細胞核內合成,在b組變形蟲細胞中被釋放到細胞質中。.
3.其巧妙之處在于:跟蹤追擊(標記物),適時交換(細胞核)。
4.rna酶存在時,rna被降解,蛋白質合成受阻,加入相關的rna后蛋白質合成繼續進行,說明,蛋白質的合成直接受rna的影響.
5.遺傳信息的傳遞途徑是: dna →rna →蛋白質。(板書)
總結:(找學生總結回答)把基因上的遺傳信息“帶”出來的物質是——rna
進一步設問:rna為什么能完成這一使命?指導學生看課本4-1、4-2、4-3圖,比較dna和rna的區別及簡單說明三種rna的種類和功能。(同時板書)
引導學生總結答案:(mrna上的堿基可以攜帶dna上的遺傳信息。rna分子較小,可以從核孔中出來進入細胞質中的核糖體。)
設疑:dna的遺傳信息是怎樣傳給mrna的?想知道嗎?(引出轉錄的問題。)
轉錄:
先播放一次完整的轉錄過程的動畫,引導學生帶著以下問題串認真觀察每個過程的變化特點。并完成學案上的表格第一列
(問題串:轉錄的場所、原料、產物、酶、模板、模板的去路、配對的原則分別是什么?)
然后找學生回答上述問題,進行檢查。(之后課件顯示答案)再找2—3名學生看著教材上的靜態圖4-4講解轉錄的過程。不完整不準確的找其他同學補充講解。
(先找語言表述能力強、通過眼神交流感覺能會的學生講,講完表揚鼓勵以樹立榜樣。再依次找中下層次的學生。從而了解學生的掌握情況并可根據時間調整提問人數,把握課程進度)
若學生掌握不太好,再利用動畫課件逐步演示轉錄過程并強調關鍵步驟,加深學生對轉錄過程的理解。
總結概念:讓學生根據轉錄的過程總結概念(個別提問,同時板書)
問題提升:分析教材64頁【思考與討論】1、2得出轉錄的意義:保證遺傳信息傳遞的穩定性和準確性。
繼續設疑提問:傳到mrna上的遺傳信息是怎么控制蛋白質合成的呢?引出下一教學內容——翻譯(同時板書)
翻譯:
繼續設疑:1.組成蛋白質的氨基酸有多少種(20)
2.mrna只有4種堿基,怎樣決定20種氨基酸呢?
讓學生根據下面提出的問題分組討論mrna上的堿基與氨基酸之間的對應關系并交流結果。
問題:1.為什么不是一個堿基決定一個氨基酸?
2.為什么不是兩個堿基決定一個氨基酸?
3.為什么是三個堿基決定一個氨基酸?
4.三個堿基組成的一個密碼子共有多少鐘?
5.64種密碼子和20種氨基酸怎樣對應?讓學生閱讀教材p65密碼子表。
先從整體上把握全過程
帶著問題看圖
訓練學生分析總結問題的能力。
引導學生自學。
通過觀察、填表、講述來突破著一重難點。
培養學生的假設推理能力及合作精神
5.識別trna結構示意圖,理解反密碼子的概念。
6.重點突破翻譯的過程這一難點
問題提升:分析討論p65【思考與討論】1、2、3總結密碼子的兩個特性——通用性和簡并性(同時板書)
鞏固練習:教材p67拓展題:1.和2.
繼續設疑:是誰把細胞質中游離的氨基酸運到蛋白質的“裝配機器”——核糖體上的?————引出trna
課件顯示:trna的結構示意圖,特別注意反密碼子的種類和讀取的方向(61種,從攜帶氨基酸的那一端開始讀取)
繼續設疑:trna怎樣把細胞質中游離的氨基酸運到蛋白質的“裝配機器”——核糖體上呢?————引出對翻譯過程的學習
翻譯的過程:
首先提出問題串:翻譯的場所、過程、原料、產物、酶、模板、模板的去路、配對的原則分別是什么?
再播放課件動畫演示翻譯的過程,提醒學生帶著問題仔細看。然后填表并進行角色表演,演錯了下臺。
(課前,我先依次把寫有密碼子aug、uac、cac、cau、agu、uuu、uaa、cuc、的硬紙片粘在一根長繩子上作mrna,在十張等大小的長方形硬紙片上分別寫上“亮氨酸、甲硫氨酸,組氨酸、組氨酸、絲氨酸、苯丙氨酸、亮氨酸、蘇氨酸等。再準備畫有反密碼子為auc、uac、gug、gua、uca、aaa、auu、gag的trna的紙帽子。裁好的膠帶作肽鍵。)
角色扮演:一.選演員(原則:根據回答下列問題的準確率和速度來確定扮演各個結構的演員。)
1翻譯的場所是什么?核糖體里有幾個位點?——定核糖體
2.翻譯的模板是什么?什么是密碼子?——定mrna
3.起始密碼是什么?對應的反密碼子是什么?——定反密碼子為auc的trna。依次找出其它扮演trna的演員。
二.準備
1. 演員生1核糖體站在前面面向全體同學。
2. 兩個演員mrna生2和生3分別拽著繩子的兩端站在兩邊.
3. 轉運trna戴好各自的帽子,在前面站成一排。
4. 老師把氨基酸紙片貼在黑板上。
5. 其他同學是觀眾,觀看他們是否有錯。找出錯誤的同學替換出錯演員上場。
三.表演
1. 生2和生3,讓繩子上的密碼子aug、uac、分別進入核糖體生1的位點1(右手)和位點2(左手)。
2. 戴uac帽子演員生4出列趕緊到黑板上拿甲硫氨酸,然后到生1處摘下帽子與密碼子識別互補,
3. 戴aug帽子演員生5趕緊到黑板上拿酪氨酸,然后到生1處摘下帽子與密碼子識別互補,
4. 生1拿肽鍵的膠條把兩個氨基酸連在一起,形成一個二肽,放在生5手里,沿mrna移動一個密碼子的位置。生4離開,生5進入1號位。
5. 生6攜帶組氨酸進入2號位,重復前面的步驟,直到沒有演員過來,翻譯停止。
6. 最后生1介紹:“肽鏈離開核糖體,被送到相應的位置盤曲折疊成具有特定空間結構和功能的蛋白質。我離開mrna,然后mrna可能會解體。
鼓掌,退場。
總結提問:誰搬運了組氨酸?(生4和生5)這說明了什么?(一種trna只能搬運一種氨基酸,而一種氨基酸可以由多種trna搬運。
總結概述:分別找兩個學生概述翻譯的過程,總結翻譯的概念。(板書)
再設疑:若短時間需要合成大量相同氨基酸序列的多肽鏈,精密的細胞是如何保證的呢?
引導學生看教材最后一圖,并播放動畫。讓學生明白:一個mrna可以相繼結合多個核糖體,同時進行多條肽鏈的合成。
練習:完成表格第二列,然后檢查并顯示答案。
讓學生學會關注細節。
設疑以激發探究的欲望
通過觀察、表演、講述、填表來突破這一難點。
學生都想當演員,因此,選演員時,學生熱情高漲,回答問題積極。很好地加強了對知識點的鞏固和理解。
目的是讓觀眾也參與進來。
出列可能會錯,拿氨基酸可能會錯,生1可能會把二肽放在生4手里。
通過糾錯,會有其他同學替換上場。
基因的表達 篇5
本章包括《基因指導蛋白質的合成》、《基因對性狀的控制》和《遺傳密碼的破譯(選學)》三節內容。基因的表達是通過dna控制蛋白質的合成來實現的,生物的性狀主要是由基因控制的,同時還受到外界環境的影響。本章與前3章關系密切,本章基于對基因本質的認識,進一步闡明基因在生物體內是如何起作用的,也是學習第5章和第6章的基礎。
基因的表達 篇6
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。“遺傳工程初探”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?
(回答:大量分散在細胞質中。)
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”。“譯員”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。可以說,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
基因的表達 篇7
第四章 基因的表達
一、教材分析
1.本小節主要講述:基因的本質,基因控制蛋白質的合成,基因對性狀的控制等內容。本小節的引言指出了dna是聯系子代與親代的物質,簡要地交代了dna與基因,以及基因與性狀的關系。
在講述基因的本質時,首先以果蠅的某些基因在染色體上排列的圖例,交代了基因與染色體的關系--染色體是基因的載體,然后,闡述基因的本質--基因是具有遺傳效應的dna片段。
在此基礎上,教材又講述了dna的另一個重要功能,即通過基因控制蛋白質的合成。首先通過講述兩種rna在蛋白質合成過程中的作用,闡明了遺傳信息的“轉錄”和“翻譯”的過程。然后,用遺傳學的中心法則對遺傳信息的傳遞(dna分子的復制)和表達(基因控制蛋白質合成)的功能進行小結。由于課時所限,中心法則的內容處理為小字。
關于基因對性狀的控制,是使學生對基因控制蛋白質合成過程理解的基礎上,進一步了解蛋白質是如何決定生物性狀的。這部分內容主要是通過實例讓學生明確兩點:
第一,基因是通過控制酶的合成來控制代謝過程的;
第二,基因是通過控制蛋白質分子的結構來直接影響性狀的。
本小節的教學內容是本節教材的教學難點。
2.本小節與他它章節的聯系:
a.與“生物的遺傳定律”緊密聯系;
b.與“生物的變異”緊密聯系;
c.與高三教材《基因的結構》及《基因表達的調控》緊密聯系。
本節內容的掌握為后面內容的學習打下一定的基礎。
二、教學目標
1.知識目標
(1)“中心法則”的概念及發展(a:知道)。
(2)dna與rna的異同(b:識記)。
(3)染色體、dna和基因三者之間的關系,以及基因的本質(b:識記)。
(4)基因控制蛋白質合成的過程和原理(b:識記)。
(5)基因控制性狀的原理(b:識記)。
(6)遺傳信息和“密碼子”的概念(c:理解)。
2、能力目標
(1)通過學習基因概念培養學生抽象思維能力。
(2)通過基因控制蛋白質的合成學習培養學生分析綜合能力。
三、重點•實施方案
1.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。
2.實施方案
(1)學生閱讀、討論結合教師舉例、圖示進行教學。
(2)用多媒體課件顯示真核細胞基因表達的轉錄和翻譯過程。讓學生理解轉錄和翻譯是在不同的地點進行的,是以信使rna為媒介而進行的。
四、難點•突破策略
1.難點 基因控制蛋白質合成的過程和原理。
2.突破策略
用基因控制蛋白質合成的多媒體課件顯示出此動態過程,通過列表對比理解信使rna和轉運rna的結構不同導致的功能不同,使用細胞亞顯微結構掛圖讓學生明白轉錄在核內而翻譯在細胞質中的核糖體上進行,從而突破本節的難點內容。
五、教具準備
1.動植物細胞亞顯微結構掛圖;
2.基因控制蛋白質合成的多媒體課件;
3.信使rna和轉運rna結構對比投;
4.影片:“基因工程初探”錄像片。
六、學法指導
指導學生預習,發揮學生的抽象和邏輯思維能力,從而完成基因的概念及基因的表達的教學。
基因的概念是通過對dna分子結構和功能的復習引出并點撥來完成的。
而基因控制蛋白質的合成,應以mrna為紐帶,把基因的堿基與氨基酸聯系起來,讓學生最終理解蛋白質中氨基酸的種類、數目和排列順序是由基因的堿基決定的。
七、課時安排 2課時
第一節 基因控制蛋白質的合成
復習提問:
(1)dna分子主要存在于細胞的什么部位?
(2)蛋白質在細胞的什么地方進行合成?
學生回答:dna分子主要存在于細胞核中的染色體上,而蛋白質的合成在細胞質中的核糖體上進行。
教師給予肯定并鼓勵。
質疑:細胞核中的dna分子是如何控制細胞質中蛋白質的合成呢?
學生閱讀教材p14并回答:是通過rna分子作為媒介進行的。
教師出示:dna分子與rna分子比較投影。
dna rna
堿基 a、g、c、t a、g、c、u
五碳糖 脫氧核糖(c5h10o4) 核糖(c5h10o5)
磷酸 磷酸 磷酸
基本單位 脫氧核苷酸 核糖核苷酸
結構 通常呈雙螺旋結構 通常呈單鏈狀結構
思考:構成人體的核酸有兩種,構成核酸的基本單位--核苷酸有( )
a.2種 d.4種 c.5種 d.8種 答案:d
總結:遺傳的主要物質是dna分子;基因是有遺傳效應的dna片段;基因在染色體上呈直線排列;基因的不同是由于脫氧核苷酸的排列順序不同導致的;基因控制性狀就是通過控制蛋白質合成來完成的;dna的遺傳信息又是通過rna來傳遞的。
[三] 教學目標鞏固
l.思考:基因的概念是什么?
2.思考:“基因—dna--染色體”三者之間的關系是什么?
3.思考:細胞核中dna分子上的基因如何指導細胞質中核糖體上蛋白質的合成?
[四] 布置作業
1.p18復習題第一、二題。
2.細胞內與遺傳有關的物質,從復雜到簡單的結構層次是( ) 答案:d
a.dna→染色體→脫氧核苷酸→基因 b.染色體→脫氧核苷酸→dna→基因
c.dna→染色體→基因→脫氧核苷酸 d.染色體→dna→基因→脫氧核苷酸
3.下列哪一組物質是rna的組成成分( ) 答案:c
a.脫氧核糖、核酸和磷酸 b.脫氧核糖、堿基和磷酸
c.核糖、堿基和磷酸 d.核糖、嘧啶和核酸
[五] 總結: 本節課重點學習了基因的概念--有遺傳效應的dna片段和基因與dna、染色體之間的關系,并且提出了“遺傳信息”這一名詞,這將有助于我們理解基因對性狀控制。那么基因如何控制性狀呢?是通過控制蛋白質合成完成,請預習下一內容:“基因控制蛋白質的合成”。
第二課時
[一] 教學程序
導言
復習提問:
1.什么是基因?
2.基因的基本功能是什么?
3.基因表達過程中的媒介是什么?
學生大膽地回答:(略)
教師給予鼓勵
[二] 教學目標達成過程
基因是有遺傳效應的dna片段,主要位于細胞核中,而蛋白質是在細胞質的核糖體上合成,此過程需要信使rna作為媒介,那么信使rna怎樣完成任務呢?
學生活動:
(1)閱讀教材p14。
(2)觀察基因表達的多媒體課件。
討論提綱:
(1)基因表達整個過程分幾個階段?分別叫什么?
(2)轉錄的場所、過程和目的是什么?
(3)翻譯的場所、過程和目的是什么?
教師指導:
a.整個過程是嚴格按照堿基互補配對原則進行的。
b.轉錄是在細胞核內以dna的一條鏈為模板合成信使rna過程。
c.翻譯是在細胞質中核糖體上以信使rna為模板合成具有一定氨基酸排列順序的蛋 白質過程。
學生回答:(略)
教師鼓勵
教師精講:
1.轉錄中模板dna鏈的堿基是a、g、c、t是如何與信使rna中堿基a、g、c、u互補配對呢?
(1)請學生答出dna分子中堿基互補配對原則來;即a與t配對,g與c配對。
(2)板書dna的一條鏈,顯示信使rna的形成過程;即:
從形成過程可看出,是mrna中的u堿基與dna分子中的a堿基進行配對。
(3)通過轉錄,dna分子的遺傳信息(即堿基排列順序)就傳遞給了信使rna。
2.翻譯過程中mrna上的堿基是如何決定蛋白質中的氨基酸的?
(1)請學生先答出組成蛋白質的氨基酸的種類以及蛋白質多樣性的原因?即:一般有20種;蛋白質多樣性是由氨基酸種類、數量、排列順序及空間結構決定的。
(2)思考:氨基酸有20種,而信使rna只有四種堿基(a、c、c、u),如何決定20種氨基酸呢?
邏輯推理:
一個堿基決定一個氨基酸,只能決定4種,41=4,不行;
兩個堿基決定一個氨基酸,只能決定16種,42=16,不行;
三個堿基決定一個氨基酸,只能決定64種,43=64,足夠有余。
教師簡介密碼子的發現過程:
1961年英國的克里克和同事用實驗證明一個氨基酸是由信使rna上的三個相鄰堿基決定的。
美國年輕的生物化學家尼倫伯格和同事用人工合成方式,首先闡明了遺傳密碼的第一個字---uuu,即決定苯丙氨酸的密碼子。
1967年科學家已將20種氨基酸的密碼子全部破譯。投影顯示20種氨基酸的密碼子表并解說。
(3)游離于細胞質基質中的氨基酸是怎樣到達核糖體并按一定排列順序形成蛋白質呢?
學生活動:閱讀教材p15~16并回答:需要一種搬運工具搬運--即另一種rna(轉運rna,即trna)。
教師出示轉運rna模型圖并講解:轉運rna種類很多,但每種轉運rna只能識別并轉運1種氨基酸。這是因為在轉運rna的一端是攜帶氨基酸的部位,另一端有3個堿基,能專一性地與信使rna上的特定的3個堿基(即密碼子)配對。
例如:信使rna上的三個堿基aaa就是一個密碼,轉運rna中轉運賴氨酸的轉運rna一端的三個堿基是uuu,只有它才能按照堿基互補配對原則配對。由于核糖體中的信使rna中有許多密碼子,每個密碼子與轉運特定氨基酸的轉運rna能夠堿基配對,這樣它才能對號入座。也就是說一種轉運rna在哪個位置上對號人座是靠轉運rna的三個堿基去識別。而位置則是信使rna按遺傳信息預先定了的(如下圖)
突出強調:
a.信使rna的遺傳信息即堿基排列順序是由dna決定的。
b.轉運rna攜帶的氨基酸(如賴氨酸、丙氨酸)能在蛋白質的氨基酸順序的哪一個位置上是由信使rna決定的,歸根到底是由dna的特定片段(基因)決定的,由于dna分子的多樣性,就決定了蛋白質分子的多樣性。
師生共同歸納總結:遺傳信息的傳遞。
教師簡介中心法則及其發展。
練習:(投影顯示) 一條多肽鏈中有1000個氨基酸,則作為合成多肽鏈的信使rna分子和用來轉錄該信使rna分子的基因中,分別至少要有堿基多少個 ( )
a.1000和 b.和4000 c.3000和3000 d.3000和6000
答案:d
基因的表達 篇8
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。基因是決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。基因中脫氧核苷酸(堿基)的排列順序稱為遺傳信息。
(課本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。基因不僅可以通過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
(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
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
①轉錄的場所
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。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
①轉錄的場所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
④遺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”。“譯員”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
(課本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。可以說,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
(五)基因對性狀的控制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
基因的表達 篇9
第六章 遺傳和變異
第一節 遺傳的物質基礎
三、基因的表達 第一課時教學目的
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。“遺傳工程初探”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。 第一課時 復習提問:請同學們根據上節課學習過的dna的復制和前面學習過的有絲分裂、減數分裂、受精作用等方面相關的知識思考下列兩個問題。
觀看:投影片。
討論:第一個問題,引導學生復習鞏固dna的復制及其復制時特定的時間背景以及復制和均等分配對保持遺傳性狀穩定性的意義。
討論:第二個問題,首先簡要歸納引出課題,然后通過教師的逐步引導使學生從以下幾方面展開討論分析:
1.蛋白質是生命活動的體現者,說明生物體的性狀是通過蛋白質的結構和功能來體現的。兒女像父母,從本質上,是由于父母把自己的dna分子復制了一份傳給子女的緣故。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。通過這樣的討論把學生的思維由遺傳物質dna與性狀的關系引導到遺傳物質dna與蛋白質的關系上來。
2.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?通過這個問題的討論,使學生明確一個dna分子可以控制多種蛋白質的合成。
啟發:現代遺傳學的研究認為,生物的性狀是由基因控制的,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。那么,什么是基因呢?
講述: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。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。由于每個染色體含有一個dna分子,每個dna分子上有很多基因,所以說染色體是基因的主要載體。
看圖:教材12頁圖6-7,使學生進一步明確基因與染色體的關系。
講述: 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dna分子片段,該片段的堿基序列代表控制某種性狀發育的信號。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。
觀看:“遺傳工程初探”錄像片段,讓學生進一步領會基因與dna的關系。
自習:教材13頁小資料。
講述: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。
觀看:投影片ii:有關人類基因數量的小資料。
講述:通過上面的討論和學習,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。由于每個基因都蘊含特定遺傳信息的dna序列,所以基因不僅可以通過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。
討論: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過程的?引導學生推斷可能的兩種途徑(直接或間接),然后討論哪種途徑是可行的。好比具有不同語言的兩個國家間的交往一樣,必須時常委派一些能懂這兩國語言的使者才能進行友好往來。使學生知道細胞核中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。
講述: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rna,然后rna進入細胞質中,在蛋白質合成中起模板作用。我們把這種rna形象地叫做信使rna,簡寫為mrna。
提問:那么基因控制蛋白質合成的過程包括幾個階段呢?
(回答:兩個階段,即mrna的合成階段和蛋白質的合成階段。)
提問:合成mrna的過程也就是轉錄的過程,這個過程的場所在哪兒?
觀看:“遺傳工程初探”錄像片段中轉錄部分。
講述:通過觀察同學們都知道,轉錄是在細胞核內進行的。轉錄是指以dna的一條鏈為摸板,按照堿基互補配對原則,合成rna的過程。
看圖:dna轉錄mrna過程的圖解,使學生明確mrna是如何合成的。
啟發:rna只有一條鏈,它的結構組成與dna有什么異同點呢?(師生討論共同完成)
討論:mrna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?
講述:從剛才的討論中我們知道,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rna分子結構上,使rna也具有與dna一樣的遺傳信息。
討論:轉錄的特點。
設置懸念:mrna合成之后,通過核孔到達細胞質的核糖體上,直接指導蛋白質的合成。但是我們知道,蛋白質是由20種氨基酸組成的,而信使rna上的堿基只有四種(a、g、c、u),那么,這四種堿基是怎樣決定蛋白質上的20種氨基酸的呢?關于這個問題,下節課探討。影片1
1.取植物體任何部位的一個活細胞,為什么能通過組織培養法培育成一株完整的植物體?2.兒女象父母的根本原因是什么? 三、基因的表達 (一)基因
1.基因與染色體的關系:
基因在染色體上呈直線排列;染色體是基因的載體。2.基因與dna的關系:
每個dna分子上有很多基因;基因是有遺傳效應的dna片段。投影片ii
小資料
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,所以染色體(或每1個dna分子)上約有1250多個基因。3.基因的表達(二)基因控制蛋白
質的合成
1.轉錄
(1)rna的合成
(2)dna與rna比較 (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:
基因的表達 篇10
例1 下列關于氨基酸、trna、遺傳密碼的關系的說法中,錯誤的是( )。
a.一種氨基酸由一至多種遺傳密碼決定,由一至多種trna轉運
b.一種遺傳密碼只能決定一種氨基酸,一種trna只能轉運一種氨基酸
c.同一種氨基酸的遺傳密碼與trna的種類一一對應
d.遺傳密碼與氨基酸在種類和數量上一一對應
評析 氨基酸、trna、遺傳密碼的關系如右圖所示,從圖中可以看出遺傳密碼與氨基酸在種類上不是一一對應的關系,在數量上更不是相等的。
答案 d。
例2 在人體細胞中,遺傳信息的流動過程不包括( )。
①dna復制 ②rna復制 ③轉錄 ④逆轉錄 ⑤翻譯
a.①② b.②④ c.③⑤ d.③④
評析 此題考查對中心法則的理解。人體細胞內的rna不能進行復制,它們都是通過dna轉錄產生的。rna的復制只發生在rna病毒的繁殖過程中,逆轉錄發生在少數rna病毒的繁殖過程中。
答案 b。
例3 下列關于蛋白質合成過程的敘述中,不正確的是( )。
a.細胞核內的基因控制著蛋白質的生物合成
b.信使rna直接指導著蛋白質的合成過程
c.核糖體在信使rna上每次移動一個堿基
d.轉運rna是蛋白質合成過程中的翻譯者
評析 此題考查學生對遺傳信息的表達過程的理解。細胞內蛋白質的合成最終受到基因的控制,但dna不能直接作為翻譯的模板,需要轉錄后形成的信使rna,攜帶遺傳信息去直接指導蛋白質合成。在翻譯過程中,核糖體沿信使rna分子移動,每次只能移動三個堿基(一個密碼子)的距離。轉運rna的兩端都具有特異性:一端能與氨基酸進行特異性的結合,另一端的反密碼子能與信使rna上的密碼子進行特異性的互補配對,所以轉運rna在蛋白質合成過程中承擔著將密碼子翻譯為氨基酸的功能,起到翻譯者的作用。
答案 c。
例4 在右圖堿基序列中,從1處開始閱讀并在2處插入一個堿基a,若分別按照非重疊式閱讀和重疊式閱讀,則不會影響的氨基酸數目分別是( )。
a.1個、2個 b.1個、3個 c.2個、3個 d.2個、4個
評析 從aug開始,在2處插入一個堿基a之前,非重疊式閱讀的遺傳密碼為aug、uuc……重疊式閱讀的遺傳密碼為aug、ugu、guu、uuc……在2處插入一個堿基a之后,非重疊式閱讀的遺傳密碼為aug、uua……重疊式閱讀的遺傳密碼為aug、ugu、guu、uua……)
答案 b。
例5 已知一個蛋白質分子由2條多肽鏈組成,共含有198個肽鍵,翻譯形成該蛋白質分子的mrna中有a和g共200個,則轉錄形成信使rna的基因中,最少應含有c和t的個數是( )。
a.200 b.400 c.600 d.800
評析 有關基因堿基數目與氨基酸數目的計算,分析圖解如下:
答案 c。
例6 根據下圖,分析并回答下面的問題。
(1)圖甲所示為遺傳信息的 過程,圖乙為 的結構示意圖。
(2)rna有三種分別是 、 、 。如果圖乙中的反密碼子為uag,則對應的密碼子是 ,轉錄出該密碼子的基因模板鏈的對應堿基是 ,對應的氨基酸是 。
(3)基因控制蛋白質的合成包括 和 兩個過程;基因控制生物體的性狀有兩種方式: 和 。
(4)遺傳密碼是 上決定一個氨基酸的三個相鄰的堿基,其閱讀方式是 。
評析 本題考查了rna的類型和遺傳信息的轉錄翻譯。rna有mrna、trna、rrna三種,遺傳密碼位于mrna上,閱讀方式是非重疊的。圖乙中trna的反密碼子為uag,按照堿基互補配對原則(a-u,t-a,g-c,c-g),對應的密碼子是aug,轉錄出該密碼子的dna模板鏈的對應堿基是tag。查密碼子表可知,該密碼子決定的氨基酸是甲硫氨酸。基因通過控制酶的合成來控制代謝的過程,進而控制生物體的性狀,也可以通過控制蛋白質的結構直接控制生物體的性狀。
答案(1)遺傳信息的翻譯 trna
(2)mrna trna rrna uag aug tag 甲硫氨酸
(3)遺傳信息的轉錄 遺傳信息的翻譯 基因通過控制酶的合成來控制代謝的過程,進而控制生物體的性狀基因通過控制蛋白質的結構直接控制生物體的性狀
(4)mrna 非重疊的
基因的表達 篇11
第四章 基因的表達
一、教材分析
1.本小節主要講述:基因的本質,基因控制蛋白質的合成,基因對性狀的控制等內容。本小節的引言指出了dna是聯系子代與親代的物質,簡要地交代了dna與基因,以及基因與性狀的關系。
在講述基因的本質時,首先以果蠅的某些基因在染色體上排列的圖例,交代了基因與染色體的關系--染色體是基因的載體,然后,闡述基因的本質--基因是具有遺傳效應的dna片段。
在此基礎上,教材又講述了dna的另一個重要功能,即通過基因控制蛋白質的合成。首先通過講述兩種rna在蛋白質合成過程中的作用,闡明了遺傳信息的“轉錄”和“翻譯”的過程。然后,用遺傳學的中心法則對遺傳信息的傳遞(dna分子的復制)和表達(基因控制蛋白質合成)的功能進行小結。由于課時所限,中心法則的內容處理為小字。
關于基因對性狀的控制,是使學生對基因控制蛋白質合成過程理解的基礎上,進一步了解蛋白質是如何決定生物性狀的。這部分內容主要是通過實例讓學生明確兩點:
第一,基因是通過控制酶的合成來控制代謝過程的;
第二,基因是通過控制蛋白質分子的結構來直接影響性狀的。
本小節的教學內容是本節教材的教學難點。
2.本小節與他它章節的聯系:
a.與“生物的遺傳定律”緊密聯系;
b.與“生物的變異”緊密聯系;
c.與高三教材《基因的結構》及《基因表達的調控》緊密聯系。
本節內容的掌握為后面內容的學習打下一定的基礎。
二、教學目標
1.知識目標
(1)“中心法則”的概念及發展(a:知道)。
(2)dna與rna的異同(b:識記)。
(3)染色體、dna和基因三者之間的關系,以及基因的本質(b:識記)。
(4)基因控制蛋白質合成的過程和原理(b:識記)。
(5)基因控制性狀的原理(b:識記)。
(6)遺傳信息和“密碼子”的概念(c:理解)。
2、能力目標
(1)通過學習基因概念培養學生抽象思維能力。
(2)通過基因控制蛋白質的合成學習培養學生分析綜合能力。
三、重點•實施方案
1.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。
2.實施方案
(1)學生閱讀、討論結合教師舉例、圖示進行教學。
(2)用多媒體課件顯示真核細胞基因表達的轉錄和翻譯過程。讓學生理解轉錄和翻譯是在不同的地點進行的,是以信使rna為媒介而進行的。
四、難點•突破策略
1.難點 基因控制蛋白質合成的過程和原理。
2.突破策略
用基因控制蛋白質合成的多媒體課件顯示出此動態過程,通過列表對比理解信使rna和轉運rna的結構不同導致的功能不同,使用細胞亞顯微結構掛圖讓學生明白轉錄在核內而翻譯在細胞質中的核糖體上進行,從而突破本節的難點內容。
五、教具準備
1.動植物細胞亞顯微結構掛圖;
2.基因控制蛋白質合成的多媒體課件;
3.信使rna和轉運rna結構對比投;
4.影片:“基因工程初探”錄像片。
六、學法指導
指導學生預習,發揮學生的抽象和邏輯思維能力,從而完成基因的概念及基因的表達的教學。
基因的概念是通過對dna分子結構和功能的復習引出并點撥來完成的。
而基因控制蛋白質的合成,應以mrna為紐帶,把基因的堿基與氨基酸聯系起來,讓學生最終理解蛋白質中氨基酸的種類、數目和排列順序是由基因的堿基決定的。
七、課時安排 2課時
第一節 基因控制蛋白質的合成
復習提問:
(1)dna分子主要存在于細胞的什么部位?
(2)蛋白質在細胞的什么地方進行合成?
學生回答:dna分子主要存在于細胞核中的染色體上,而蛋白質的合成在細胞質中的核糖體上進行。
教師給予肯定并鼓勵。
質疑:細胞核中的dna分子是如何控制細胞質中蛋白質的合成呢?
學生閱讀教材p14并回答:是通過rna分子作為媒介進行的。
教師出示:dna分子與rna分子比較投影。
dna rna
堿基 a、g、c、t a、g、c、u
五碳糖 脫氧核糖(c5h10o4) 核糖(c5h10o5)
磷酸 磷酸 磷酸
基本單位 脫氧核苷酸 核糖核苷酸
結構 通常呈雙螺旋結構 通常呈單鏈狀結構
思考:構成人體的核酸有兩種,構成核酸的基本單位--核苷酸有( )
a.2種 d.4種 c.5種 d.8種 答案:d
總結:遺傳的主要物質是dna分子;基因是有遺傳效應的dna片段;基因在染色體上呈直線排列;基因的不同是由于脫氧核苷酸的排列順序不同導致的;基因控制性狀就是通過控制蛋白質合成來完成的;dna的遺傳信息又是通過rna來傳遞的。
[三] 教學目標鞏固
l.思考:基因的概念是什么?
2.思考:“基因—dna--染色體”三者之間的關系是什么?
3.思考:細胞核中dna分子上的基因如何指導細胞質中核糖體上蛋白質的合成?
[四] 布置作業
1.p18復習題第一、二題。
2.細胞內與遺傳有關的物質,從復雜到簡單的結構層次是( ) 答案:d
a.dna→染色體→脫氧核苷酸→基因 b.染色體→脫氧核苷酸→dna→基因
c.dna→染色體→基因→脫氧核苷酸 d.染色體→dna→基因→脫氧核苷酸
3.下列哪一組物質是rna的組成成分( ) 答案:c
a.脫氧核糖、核酸和磷酸 b.脫氧核糖、堿基和磷酸
c.核糖、堿基和磷酸 d.核糖、嘧啶和核酸
[五] 總結: 本節課重點學習了基因的概念--有遺傳效應的dna片段和基因與dna、染色體之間的關系,并且提出了“遺傳信息”這一名詞,這將有助于我們理解基因對性狀控制。那么基因如何控制性狀呢?是通過控制蛋白質合成完成,請預習下一內容:“基因控制蛋白質的合成”。
第二課時
[一] 教學程序
導言
復習提問:
1.什么是基因?
2.基因的基本功能是什么?
3.基因表達過程中的媒介是什么?
學生大膽地回答:(略)
教師給予鼓勵
[二] 教學目標達成過程
基因是有遺傳效應的dna片段,主要位于細胞核中,而蛋白質是在細胞質的核糖體上合成,此過程需要信使rna作為媒介,那么信使rna怎樣完成任務呢?
學生活動:
(1)閱讀教材p14。
(2)觀察基因表達的多媒體課件。
討論提綱:
(1)基因表達整個過程分幾個階段?分別叫什么?
(2)轉錄的場所、過程和目的是什么?
(3)翻譯的場所、過程和目的是什么?
教師指導:
a.整個過程是嚴格按照堿基互補配對原則進行的。
b.轉錄是在細胞核內以dna的一條鏈為模板合成信使rna過程。
c.翻譯是在細胞質中核糖體上以信使rna為模板合成具有一定氨基酸排列順序的蛋 白質過程。
學生回答:(略)
教師鼓勵
教師精講:
1.轉錄中模板dna鏈的堿基是a、g、c、t是如何與信使rna中堿基a、g、c、u互補配對呢?
(1)請學生答出dna分子中堿基互補配對原則來;即a與t配對,g與c配對。
(2)板書dna的一條鏈,顯示信使rna的形成過程;即:
從形成過程可看出,是mrna中的u堿基與dna分子中的a堿基進行配對。
(3)通過轉錄,dna分子的遺傳信息(即堿基排列順序)就傳遞給了信使rna。
2.翻譯過程中mrna上的堿基是如何決定蛋白質中的氨基酸的?
(1)請學生先答出組成蛋白質的氨基酸的種類以及蛋白質多樣性的原因?即:一般有20種;蛋白質多樣性是由氨基酸種類、數量、排列順序及空間結構決定的。
(2)思考:氨基酸有20種,而信使rna只有四種堿基(a、c、c、u),如何決定20種氨基酸呢?
邏輯推理:
一個堿基決定一個氨基酸,只能決定4種,41=4,不行;
兩個堿基決定一個氨基酸,只能決定16種,42=16,不行;
三個堿基決定一個氨基酸,只能決定64種,43=64,足夠有余。
教師簡介密碼子的發現過程:
1961年英國的克里克和同事用實驗證明一個氨基酸是由信使rna上的三個相鄰堿基決定的。
美國年輕的生物化學家尼倫伯格和同事用人工合成方式,首先闡明了遺傳密碼的第一個字---uuu,即決定苯丙氨酸的密碼子。
1967年科學家已將20種氨基酸的密碼子全部破譯。投影顯示20種氨基酸的密碼子表并解說。
(3)游離于細胞質基質中的氨基酸是怎樣到達核糖體并按一定排列順序形成蛋白質呢?
學生活動:閱讀教材p15~16并回答:需要一種搬運工具搬運--即另一種rna(轉運rna,即trna)。
教師出示轉運rna模型圖并講解:轉運rna種類很多,但每種轉運rna只能識別并轉運1種氨基酸。這是因為在轉運rna的一端是攜帶氨基酸的部位,另一端有3個堿基,能專一性地與信使rna上的特定的3個堿基(即密碼子)配對。
例如:信使rna上的三個堿基aaa就是一個密碼,轉運rna中轉運賴氨酸的轉運rna一端的三個堿基是uuu,只有它才能按照堿基互補配對原則配對。由于核糖體中的信使rna中有許多密碼子,每個密碼子與轉運特定氨基酸的轉運rna能夠堿基配對,這樣它才能對號入座。也就是說一種轉運rna在哪個位置上對號人座是靠轉運rna的三個堿基去識別。而位置則是信使rna按遺傳信息預先定了的(如下圖)
突出強調:
a.信使rna的遺傳信息即堿基排列順序是由dna決定的。
b.轉運rna攜帶的氨基酸(如賴氨酸、丙氨酸)能在蛋白質的氨基酸順序的哪一個位置上是由信使rna決定的,歸根到底是由dna的特定片段(基因)決定的,由于dna分子的多樣性,就決定了蛋白質分子的多樣性。
師生共同歸納總結:遺傳信息的傳遞。
教師簡介中心法則及其發展。
練習:(投影顯示) 一條多肽鏈中有1000個氨基酸,則作為合成多肽鏈的信使rna分子和用來轉錄該信使rna分子的基因中,分別至少要有堿基多少個 ( )
a.1000和 b.和4000 c.3000和3000 d.3000和6000
答案:d