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1、新课标人教版课件系列高中生物必修必修2 2生物基因指导蛋白质的合成新人教版第四章基因的表达第一节基因指导蛋白质的合成生物基因指导蛋白质的合成新人教版教学目标教学目标 知识与技能知识与技能1. 概述遗传信息的转录和翻译过程2. 通过DNA和RNA的对照掌握类比方法情感态度与价值观情感态度与价值观认同人类探索基因表达的奥秘的过程仍未终结 教学重点：教学重点：遗传信息的的转录过程教学难点：教学难点：遗传信息的的转录过程教学方法手段教学方法手段猜想,推理的科学方法 问题情境导入法，谈话法，归纳总结法生物基因指导蛋白质的合成新人教版基因：有遗传效应的基因：有遗传效应的DNA片段片段 （1）与）与DNA的
2、关系：的关系：基因是基因是DNA的片段，但必须具有遗传效应的片段，但必须具有遗传效应（指具有复制、转录、翻译、重组突变及（指具有复制、转录、翻译、重组突变及调控等功能），有的调控等功能），有的DNA片段属间隔区段，片段属间隔区段，没有控制性状的作用，这样的没有控制性状的作用，这样的DNA片段就片段就不是基因。不是基因。第一课时第一课时生物基因指导蛋白质的合成新人教版（2）与染色体的关系：）与染色体的关系：染色体是基因的载体，染色体是基因的载体，基因在染色体上呈线性排列基因在染色体上呈线性排列生物基因指导蛋白质的合成新人教版（3）与性状的关系：）与性状的关系：基因是决定生物性状的基本单位基因是决
3、定生物性状的基本单位举例：豌豆高茎基因控制高的性状，使举例：豌豆高茎基因控制高的性状，使豌豆长到大约豌豆长到大约2米高；豌豆矮茎基因控制米高；豌豆矮茎基因控制矮的性状，使豌豆长到约矮的性状，使豌豆长到约30厘米。厘米。噬菌体约有噬菌体约有360个基因，大肠杆菌约有个基因，大肠杆菌约有7500个基因，人约有个基因，人约有35000个基因。个基因。思考：思考：染色体，染色体，DNA、基因、脱氧核甘酸，遗传信息的关系？、基因、脱氧核甘酸，遗传信息的关系？生物基因指导蛋白质的合成新人教版基因基因基因基因有遗传效应的有遗传效应的DNA片段片段控制生物性状控制生物性状在染色体上呈在染色体上呈线性排列线性排
4、列生物基因指导蛋白质的合成新人教版DNA基因基因脱氧核苷酸脱氧核苷酸染色体染色体每条染色体上有一个每条染色体上有一个DNA分子分子每个每个DNA分子上分子上含有许多基因含有许多基因每个基因含有许每个基因含有许多脱氧核苷酸多脱氧核苷酸染色体是染色体是DNA的的主要载体主要载体基因是有遗传效基因是有遗传效应的应的DNA片段片段基因中脱氧核苷酸基因中脱氧核苷酸的排列顺序代表着的排列顺序代表着遗传信息遗传信息是主要的遗传物质是主要的遗传物质是遗传物质的结构和功能单位是遗传物质的结构和功能单位生物基因指导蛋白质的合成新人教版基因的表达基因的表达 基因通过指导蛋白质的合成来基因通过指导蛋白质的合成来控制性
5、状的过程。控制性状的过程。生物基因指导蛋白质的合成新人教版DNA（基因）（基因）蛋白质（性状）蛋白质（性状）？第一节第一节 基因指导蛋白质的合成基因指导蛋白质的合成细胞核细胞核细胞质核糖体上细胞质核糖体上这需要通过另一种核酸这需要通过另一种核酸RNA 生物基因指导蛋白质的合成新人教版1、为什么、为什么RNA适于作为适于作为DNA的信使？的信使？RNARNA也是由基本单位核苷酸组成，由也是由基本单位核苷酸组成，由核糖、磷酸、核糖、磷酸、含氮碱基：含氮碱基：A、G、C、U共同组成，也能共同组成，也能储存遗传信息。储存遗传信息。在在RNARNA和和DNADNA的关系中，也遵循的关系中，也遵循“碱基互
6、补配对原则碱基互补配对原则”A=UA=U，G=CG=C。RNARNA一般是一般是单链单链，而且比，而且比DNADNA短，因此能够通过核孔，短，因此能够通过核孔，从细胞核从细胞核转移转移到细胞质中到细胞质中。生物基因指导蛋白质的合成新人教版信使信使RNARNA（mRNA)mRNA)功能：将功能：将DNADNA的遗传信息转录下来，传递至细胞质中的遗传信息转录下来，传递至细胞质中的核糖体上，控制蛋白质的合成。的核糖体上，控制蛋白质的合成。转运转运RNARNA（tRNA)tRNA)种类：多种种类：多种功能：专一性（专一识别一种氨基酸的密码子、转运功能：专一性（专一识别一种氨基酸的密码子、转运一种氨基酸
7、）一种氨基酸）核糖体核糖体rRNArRNA；与核糖体的合成有关。与核糖体的合成有关。2、RNA的种类的种类生物基因指导蛋白质的合成新人教版RNA和和DNA的比较的比较DNARNA基本单位五碳糖含N碱基单双链？分子大小脱氧核苷酸脱氧核苷酸脱氧核糖脱氧核糖A、T、G、C双链双链核糖核苷酸核糖核苷酸核糖核糖A、U、G、C单链单链很大很大比较小比较小生物基因指导蛋白质的合成新人教版3、DNA 中的遗传信息是怎样传给中的遗传信息是怎样传给mRNA的呢？的呢？(1).遗传信息的转录：遗传信息的转录：在在细胞核细胞核中，以中，以DNA的一条链的一条链为模板，为模板，按照按照碱基互补配对碱基互补配对的原则合成
8、的原则合成RNA的的过程，叫做转录。过程，叫做转录。生物基因指导蛋白质的合成新人教版TG C AC T A A T 核孔核孔细细胞胞质质细细胞胞核核ACGTG A TTADNA双螺旋双螺旋生物基因指导蛋白质的合成新人教版TG C AC T A A T AGCAGACGUUU游离的核糖核苷酸游离的核糖核苷酸以以DNADNA的一条链为模板合成的一条链为模板合成RNARNA细细胞胞质质细细胞胞核核生物基因指导蛋白质的合成新人教版RNARNA聚合酶聚合酶TG C AC T A A T AGCAGACGUUU细细胞胞质质细细胞胞核核生物基因指导蛋白质的合成新人教版RNARNA聚合酶聚合酶TG C AC
9、T A A T AUAGCGACGUU细细胞胞质质细细胞胞核核生物基因指导蛋白质的合成新人教版RNARNA聚合酶聚合酶TG C AC T A A T A UAGCGACGUU细细胞胞质质细细胞胞核核生物基因指导蛋白质的合成新人教版RNARNA聚合酶聚合酶TG C AC T A A T A UAGCGCGUUAG细细胞胞质质细细胞胞核核生物基因指导蛋白质的合成新人教版RNARNA聚合酶聚合酶GA UGAGCGCUUAGCGCUUTG C AC T A A T A细细胞胞质质细细胞胞核核生物基因指导蛋白质的合成新人教版RNARNA聚合酶聚合酶TG C AC T A A T GA UGAAGCGCU
10、UA细细胞胞质质细细胞胞核核生物基因指导蛋白质的合成新人教版RNARNA聚合酶聚合酶TG C AC T A A T GA UGAAGCGCUUA组成组成RNARNA的核糖核苷酸一个个连接起来的核糖核苷酸一个个连接起来细细胞胞质质细细胞胞核核生物基因指导蛋白质的合成新人教版RNARNA聚合酶聚合酶TG C AC T A A T GA UGA UAGCGCAU细细胞胞质质细细胞胞核核生物基因指导蛋白质的合成新人教版RNARNA聚合酶聚合酶TG C AC T A A T GA UGA UA UCCGAG细细胞胞质质细细胞胞核核生物基因指导蛋白质的合成新人教版RNARNA聚合酶聚合酶TG C AC T
11、 A A T GA UGA UA U CCGAG细细胞胞质质细细胞胞核核生物基因指导蛋白质的合成新人教版RNARNA聚合酶聚合酶TG C AC T A A T GA UGA UA U CCGAG细细胞胞质质细细胞胞核核生物基因指导蛋白质的合成新人教版RNARNA聚合酶聚合酶TG C AC T A A T mRNAmRNA通过核孔进入细胞质通过核孔进入细胞质ACGUG A UUACGAG细细胞胞质质细细胞胞核核生物基因指导蛋白质的合成新人教版TG C AC T A A T mRNAmRNAmRNA通过核孔进入细胞质通过核孔进入细胞质ACGUG A UUA细细胞胞质质细细胞胞核核生物基因指导蛋白质
12、的合成新人教版TG C AC T A A T mRNAmRNAmRNA通过核孔进入细胞质通过核孔进入细胞质ACGUG A UUA细细胞胞质质细细胞胞核核生物基因指导蛋白质的合成新人教版转录场所：场所：场所：场所：产物：产物：产物：产物：模板：模板：模板：模板：原料：原料：原料：原料：条件：条件：条件：条件：碱基互补配对：碱基互补配对：碱基互补配对：碱基互补配对：细胞核细胞核核糖核苷酸核糖核苷酸DNA的一条链的一条链mRNAATP、酶、酶GC、CG、TA、A AU U遗传信息流动：遗传信息流动：遗传信息流动：遗传信息流动：DNAmRNA生物基因指导蛋白质的合成新人教版(2)、遗传信息的翻译、遗传
13、信息的翻译 1、 定义：定义： 在细胞质的核糖体上在细胞质的核糖体上,以游离在细胞以游离在细胞质中的各种氨基酸原料，以质中的各种氨基酸原料，以mRNA为模板为模板合成具合成具有有一定氨基酸一定氨基酸顺序顺序的蛋白质的过程。的蛋白质的过程。 第二课时第二课时生物基因指导蛋白质的合成新人教版 密码子密码子ACGUG A UUAmRNA 密码子密码子 密码子密码子 2、遗传密码：遗传密码： 遗传学上把遗传学上把mRNA中决定氨基酸的不同碱基排列顺序，中决定氨基酸的不同碱基排列顺序，叫做叫做“遗传密码遗传密码”。把其中决定一个氨基酸的。把其中决定一个氨基酸的相邻的三个碱相邻的三个碱基基成为密码子。成为
14、密码子。生物基因指导蛋白质的合成新人教版mRNA：碱基的数量碱基的数量碱基的数量碱基的数量排列顺序排列顺序排列顺序排列顺序种类种类种类种类蛋白质：蛋白质：氨基酸的数量氨基酸的数量氨基酸的数量氨基酸的数量排列顺序排列顺序排列顺序排列顺序种类种类种类种类决定决定决定?种?种4种20种讨论：一个氨基酸的编码至少需要多少个碱基才能够至少需要多少个碱基才能够至少需要多少个碱基才能够至少需要多少个碱基才能够决定决定决定决定20202020种不同的氨基酸？种不同的氨基酸？种不同的氨基酸？种不同的氨基酸？U U A G AUA U CmRNAmRNA密码子密码子密码子三个碱基决定一个氨基酸，三个碱基决定一个氨
15、基酸，4 43 3=64=64生物基因指导蛋白质的合成新人教版密码子表U U A G AUA U CmRNAmRNA生物基因指导蛋白质的合成新人教版遗传密码的特性：遗传密码的特性：1、有、有3个终止密码，没有对应的氨基酸，个终止密码，没有对应的氨基酸，所以，在所以，在64个遗传密码中，能决定氨基酸个遗传密码中，能决定氨基酸的遗传密码子只有的遗传密码子只有61个。个。2、通用性：地球上、通用性：地球上几乎所有的生物共用一几乎所有的生物共用一套密码子表。套密码子表。3、简并性：一种氨基酸有两种以上的密码、简并性：一种氨基酸有两种以上的密码子的情况子的情况 。在一定程度上能防止由于碱基在一定程度上能
16、防止由于碱基的改变而导致的遗传信息的改变。的改变而导致的遗传信息的改变。问题：氨基酸是怎样运送到核糖体上的呢？问题：氨基酸是怎样运送到核糖体上的呢？生物基因指导蛋白质的合成新人教版AC U 天冬天冬酰氨酰氨反密码子反密码子AUG异亮异亮氨酸氨酸反密码子反密码子3.3.转运转运RNA(tRNA)RNA(tRNA)：分子结构呈三叶草形，其分子结构呈三叶草形，其“叶柄叶柄”端能与一个特定的氨基酸结合，端能与一个特定的氨基酸结合，“叶片叶片”端有端有三个特殊的碱基称为三个特殊的碱基称为“反密码子反密码子”，能与，能与mRNAmRNA上的上的“密码子密码子”相识别。反密码子的种类：相识别。反密码子的种类
17、：6161种。种。生物基因指导蛋白质的合成新人教版UCAUG A UUAmRNA细胞质中的细胞质中的mRNAmRNA4.翻译的过程翻译的过程生物基因指导蛋白质的合成新人教版 核糖体核糖体UCAUG A UUAA A U 亮氨酸亮氨酸AC U 天门冬天门冬酰氨酰氨mRNAmRNA与与核糖体核糖体结合结合. .生物基因指导蛋白质的合成新人教版 核糖体核糖体UCAUG A UUAA A U 亮氨酸亮氨酸AC U 天门冬天门冬酰氨酰氨 tRNAtRNA上的上的反密码子反密码子与与 mRNAmRNA上的上的密码子密码子互补配对互补配对 .生物基因指导蛋白质的合成新人教版 核糖体核糖体UCAUG A UU
18、AA A U 亮氨酸亮氨酸AC U 天门冬天门冬酰氨酰氨AUG 异亮氨酸异亮氨酸 tRNAtRNA将将氨基酸氨基酸转运到转运到 mRNAmRNA上的相应位置上的相应位置 . .生物基因指导蛋白质的合成新人教版 核糖体核糖体UCAUG A UUAA A U 亮氨酸亮氨酸AC U 天门冬天门冬酰氨酰氨AUG 异亮氨酸异亮氨酸 两个氨基酸分子脱水缩合两个氨基酸分子脱水缩合生物基因指导蛋白质的合成新人教版 核糖体核糖体UCAUG A UUAA A U 亮氨酸亮氨酸AC U 天门冬天门冬酰氨酰氨AUG 异亮氨酸异亮氨酸 核糖体核糖体随着随着 mRNAmRNA滑动滑动. .另一个另一个 tRNAtRNA上
19、的碱基与上的碱基与mRNAmRNA上的上的 密码子配对密码子配对. . 生物基因指导蛋白质的合成新人教版 核糖体核糖体UCAUG A UUA 亮氨酸亮氨酸AC U 天门冬天门冬酰氨酰氨AUG 异亮氨酸异亮氨酸 一个个氨基酸分子缩合成链状结构一个个氨基酸分子缩合成链状结构生物基因指导蛋白质的合成新人教版 核糖体核糖体UCAUG A UUA 亮氨酸亮氨酸AC U 天门冬天门冬酰氨酰氨AUG 异亮氨酸异亮氨酸t tRNARNA离开，再去转运新的离开，再去转运新的氨基酸氨基酸生物基因指导蛋白质的合成新人教版 核糖体核糖体UCAUG A UUA 亮氨酸亮氨酸 天门冬天门冬酰氨酰氨 异亮氨酸异亮氨酸以以m
20、RNAmRNA为模板形成了有一定为模板形成了有一定氨基酸氨基酸顺序的顺序的蛋白质蛋白质. . 生物基因指导蛋白质的合成新人教版翻译小结翻译小结场所场所:模板模板:原料原料:条件条件:产物产物:原则原则:细胞质的核糖体上细胞质的核糖体上以信使以信使RNA为模板为模板二十种氨基酸二十种氨基酸需要酶和需要酶和ATP多个多肽或蛋白质多个多肽或蛋白质密码子与反密码子配对密码子与反密码子配对,既碱基互补配对原则（既碱基互补配对原则（A=U，G=C）mRNA(密码子密码子)翻译翻译 蛋白质蛋白质生物基因指导蛋白质的合成新人教版小结：基因控制蛋白质合成的过程小结：基因控制蛋白质合成的过程生物基因指导蛋白质的合
21、成新人教版翻翻 译译生物基因指导蛋白质的合成新人教版生物基因指导蛋白质的合成新人教版转录转录翻译翻译场所场所模板模板原料原料条件条件产物产物信息流向信息流向原则原则细胞核细胞核细胞质的核糖体细胞质的核糖体DNA的一条链的一条链以信使以信使RNA为模板为模板四种核糖核苷酸四种核糖核苷酸20种氨基酸种氨基酸特定的酶和特定的酶和ATP单链的信使单链的信使RNA特定氨基酸顺序特定氨基酸顺序的蛋白质的蛋白质DNA的一条链与的一条链与mRNA配对配对mRNA与与tRNA配对配对DNA RNARNA 蛋白质蛋白质生物基因指导蛋白质的合成新人教版DNA 片段片段转转录录RNA翻翻译译蛋白质蛋白质遗传信息传递方
22、向遗传信息传递方向逆转录逆转录中心法则中心法则生物基因指导蛋白质的合成新人教版对应的氨基酸序列为：甲硫氨酸谷氨酸丙氨对应的氨基酸序列为：甲硫氨酸谷氨酸丙氨酸半胱氨酸脯氨酸丝氨酸赖氨酸脯氨酸半胱氨酸脯氨酸丝氨酸赖氨酸脯氨酸酸1、已知一段、已知一段mRNA的碱基序列是的碱基序列是AUGGAAGCAUGCCGCAAGCCG,你能写出对应的氨基酸序列？你能写出对应的氨基酸序列？2、地球上几乎所有的生物体都共用上述密码子表。根据这一、地球上几乎所有的生物体都共用上述密码子表。根据这一事实说明什么？事实说明什么？ 说明地球上所有的生物都有着或远或近的亲缘关系，说明地球上所有的生物都有着或远或近的亲缘关系，
23、或者生物都具有共同的遗传语言，或者生命在本质或者生物都具有共同的遗传语言，或者生命在本质上是统一的。上是统一的。思考和讨论：思考和讨论：生物基因指导蛋白质的合成新人教版3、生物表现出多样性的根本原因和直接原因是什、生物表现出多样性的根本原因和直接原因是什么？么？根本原因：根本原因：DNA分子上的脱氧核苷酸的排分子上的脱氧核苷酸的排列顺序不同。列顺序不同。直接原因：氨基酸的种类，数目和排列顺直接原因：氨基酸的种类，数目和排列顺序不同，肽链的空间结构不同。序不同，肽链的空间结构不同。思考和讨论思考和讨论生物基因指导蛋白质的合成新人教版DNA的碱基数：的碱基数：mRNA的碱基数：密码子：蛋白质的碱基
24、数：密码子：蛋白质中氨基酸数中氨基酸数6n:3n:n:n。 （6:3:1:1）4、DNA的碱基数、的碱基数、mRNA的碱基数、蛋白质中氨基酸数的碱基数、蛋白质中氨基酸数三者之间有何数量关系？三者之间有何数量关系？说明：因为说明：因为基因中存在又终止密码子基因中存在又终止密码子等片段，实际上基等片段，实际上基因（因（DNA）上所含有的碱基数要大于）上所含有的碱基数要大于6n,或氨基酸数目或氨基酸数目小于小于n。因此一般题目中带有。因此一般题目中带有“至少至少”或或“最多最多”字样。字样。nDNA3n3n3n转录转录翻译翻译信使信使RNA蛋白质蛋白质生物基因指导蛋白质的合成新人教版小结：小结：基因
25、指导蛋白质的合成基因指导蛋白质的合成1、RNA和和DNA的区别的区别一、遗传信息的转录一、遗传信息的转录2、为什么、为什么RNA适于作为适于作为DNA的信使？的信使？二、遗传信息的翻译二、遗传信息的翻译3、RNA的种类的种类4、遗传信息的转录过程。、遗传信息的转录过程。2、遗传密码、遗传密码1、翻译的定义、翻译的定义3、反密码子、反密码子4、翻译的过程、翻译的过程DNA上的基因上的基因mRNA的的蛋白质的氨基酸序列蛋白质的氨基酸序列 遗传信息遗传信息遗传密码遗传密码生物性状生物性状转录转录翻译翻译生物基因指导蛋白质的合成新人教版真核细胞中复制、转录、翻译的比较真核细胞中复制、转录、翻译的比较D
26、NA复制复制转录转录翻译翻译时间时间场所场所模板模板原料原料酶酶能量能量原则原则特点特点产物产物（遗传信息）（遗传信息）（遗传密码）（遗传密码）（生物性状）（生物性状）细胞分裂间期细胞分裂间期细胞核细胞核DNA的两条链均为模板的两条链均为模板四种脱氧核苷酸四种脱氧核苷酸DNA聚合酶等聚合酶等ATPA-T、G-C半保留复制半保留复制边解旋边复制边解旋边复制2个子代个子代DNA分子分子生长发育过程生长发育过程细胞核细胞核基因的一条链为模板基因的一条链为模板四种核糖核苷酸四种核糖核苷酸RNA聚合酶等聚合酶等ATPA-U、T-AG-C ，C-G边解旋边转录边解旋边转录1个信使个信使RNA生长发育过程生
27、长发育过程细胞质细胞质mRNA为模板为模板二十种氨基酸二十种氨基酸特定的酶等特定的酶等ATPmRNA与与tRNA配对配对 A-U, G-C多个特定氨基酸顺序的多个特定氨基酸顺序的蛋白质蛋白质生物基因指导蛋白质的合成新人教版1、组成人的核酸的碱基和核苷酸各共有（、组成人的核酸的碱基和核苷酸各共有（ ）A、5、5 B、5、8 C、8、5 D、4、42、组成噬菌体的核酸的碱基和核苷酸各共有（、组成噬菌体的核酸的碱基和核苷酸各共有（ ）A、5、5 B、5、8 C、8、5 D、4、4练习：练习：生物基因指导蛋白质的合成新人教版3、已知一段信使、已知一段信使RNA上有上有12个个A和和G，该信使，该信使R
28、NA上共有上共有30个碱基，那么转录成信使个碱基，那么转录成信使RNA的的这一段这一段DNA分子中应有分子中应有C和和T（ ）A、12 B、18 C、24 D、304、一个双链、一个双链DNA分子中碱基分子中碱基A占占30%，其转录，其转录成的信使成的信使RNA上的上的U为为35%，则信使，则信使RNA上的上的碱基碱基A为（为（ ）A、30% B、35% C、40% D、25%生物基因指导蛋白质的合成新人教版5、根据蛋白质中遗传信息传递规律，填写表中、根据蛋白质中遗传信息传递规律，填写表中空白并回答问题空白并回答问题DNA双链双链CAG信使信使RNAA转运转运RNAGAG氨基酸氨基酸丙氨酸丙氨酸A链链B链链C链链D链链1、丙氨酸的密码子是、丙氨酸的密码子是 ，决定合成该氨基，决定合成该氨基酸的酸的DNA上的碱基是上的碱基是 。2、第二个氨基酸是、第二个氨基酸是 ，（查密码表），（查密码表）3、 链为转录的模板链，遗传密码子存链为转录的模板链，遗传密码子存在于在于 链上。链上。TUGCACGTUGC半胱氨酸半胱氨酸AC生物基因指导蛋白质的合成新人教版特别鸣谢：西安市惠安中学张博老师生物基因指导蛋白质的合成新人教版
