1、第4章 基因的表達第1節 基因指導蛋白質的合成一、教學目標1.知識方面：概述遺傳信息的轉錄和翻譯。2.能力方面：運用數學方法，分析堿基與氨基酸的對應關系。二、教學重點和難點1.教學重點：遺傳信息轉錄和翻譯的過程。2.教學難點：遺傳信息的翻譯過程。三、教學方法：討論法、演示法、講述法四、教學課時：2五、教學過程教學內容教師組織和引導學生活動教學意圖問題探討章引言引導組織閱讀P61問當我們認識到基因的本質后，能不能利用這一認識，分析現實生活中一些具體的問題呢？例如，在現實生活中，我們能不能像電影侏羅紀公園中描述的那樣，利用恐龍的DNA，使恐龍復活呢？如果能利用恐龍的DNA使恐龍復活，你認為主要要解

2、決什么問題？提示此節問題探討意在引導學生思考DNA在生物體內有哪些作用，又是如何發揮作用的。一種生物的整套DNA分子中貯存著該種生物生長、發育等生命活動所需的全部遺傳信息，也可以說是構建生物體的藍圖。但是，從DNA到具有各種性狀的生物體，需要通過極其復雜的基因表達及其調控過程才能實現，因此，在可預見的將來，利用DNA分子來使滅絕的生物復活仍是難以做到的?？磥硪鉀Q這個問題，我們還需要研究“基因的表達”。引導學生看第4章的章圖。請學生閱讀章圖中的文字和圖解，詢問學生看懂了什么，又產生了哪些問題。閱讀思考討論回答閱讀思考討論回答需要使恐龍DNA上的基因表達出來，表現恐龍的特性。問基因是如何指導蛋白

3、質合成的？激起興趣引入新課懂得基因表達的含義一、遺傳信息的轉錄問1.基因是有遺傳效應的DNA片段；DNA主要存在于細胞核中，而蛋白質的合成是在細胞質中進行的。那么，DNA攜帶的遺傳信息是怎樣傳遞到細胞質中去的呢？分析推理1：推測有一種物質能夠作為傳達DNA信息的信使，科學家發現此物質就是RNA。問問為什么RNA適于作DNA的信使呢？RNA與DNA的比較項目DNARNA基本單位脫氧核苷酸核氧核苷酸五碳糖脫氧核糖核糖堿基A、G、C、TA、G、C、U無機酸磷酸磷酸類型常為一種類型信使RNA（mRNA）轉移RNA（tRNA）核糖體RNA（rRNA）分布主要在細胞核，少量在細胞質主要在細胞質，少量在細胞

4、核（如核仁）結構雙螺旋結構一般是單鏈 （且比DNA短，能通過核孔）閱讀思考閱讀思考列表比較引起思考RNA與DNA的比較想像空間提示DNA相當于總司令。在戰爭中，如果總司令總是深入前沿陣地直接指揮，就會影響他指揮全局。DNA被核膜限制在細胞核內，使轉錄和翻譯過程分隔在細胞的不同區域進行，有利于這兩項重要生命活動的高效、準確。思考討論回答拓展思維DNA的遺傳信息是怎樣傳給mRNA的？DNA雙螺旋解開，DNA雙鏈的堿基得以暴露，其中一條鏈提供準確模板；游離的核苷酸隨機地與DNA鏈的堿基碰撞，當核苷酸的堿基與DNA的堿基互補時，兩者以氫鍵結合。新結合的核苷酸連接到正在合成的mRNA分子上；合成的mRN

5、A從DNA鏈上釋放，而后，DNA雙鏈恢復。思考回答聽講授新課思考與討論一提示1.可以從所需條件、過程中的具體步驟和過程中所表現出的規律等角度來分析。例如，轉錄與復制都需要模板、都遵循堿基互補配對規律，等等。堿基互補配對規律能夠保證遺傳信息傳遞的準確性。2.轉錄成的RNA的堿基序列，與作為模板的DNA單鏈的堿基序列之間的堿基是互補配對關系，與DNA雙鏈間堿基互補配對不同的是，RNA鏈中與DNA鏈的A配對的是U，不是T；與DNA另一條鏈的堿基序列基本相同，只是DNA鏈上T的位置，RNA鏈上是U。思考討論回答培養思考討論回答問題的能力DNA兩大功能的執行情況比較（表二）DNA的功能復制遺傳信息表達遺

6、傳信息轉錄翻譯（待學）概念以親代DNA為模板合成子代DNA的過程以DNA中的一條鏈為模板，合成mRNA的過程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時間減數第一次分裂間期或有絲分裂間期在生長發育的連續過程中在生長發育的連續過程中場所在細胞核（主要），線粒體，葉綠體在細胞質的核糖體上條件模板以DNA的兩條鏈為模板以DNA的一條鏈為模板以mRNA為模板原料四種游離的脫氧核苷酸四種游離的核糖核苷酸20種氨基酸酶DNA解旋酶，DNA聚合酶等DNA解旋酶，RNA聚合酶等（各種合成酶等）能量需要ATP堿基配對原則AT，TA，GC，CGAU，UA，GC，CGAU，UA

7、，GC，CG過程DNA雙螺旋解開，每條鏈提供準確模板；按照堿基互補配對原則，各自合成子鏈；子、母鏈結合盤繞形成兩個新DNA分子DNA雙螺旋解開，其中一條鏈提供準確模板；按照堿基互補配對原則，形成mRNA；合成的mRNA從DNA鏈上釋放，而后，DNA雙鏈恢復。mRNA進入細胞質，與核糖體結合，mRNA作為模板；按照堿基互補配對原則與mRNA上每三個堿基配對的tRNA運載著氨基酸進入核糖體；以mRNA上的遺傳密碼順序，把一定的氨基酸放在相應的位置，合成有一定的氨基酸序列的蛋白質。產物兩個一樣的雙鏈DNA分子一條單鏈的mRNA具有特定氨基酸序列的蛋白質。特點邊解旋邊復制，半保留式復制，（半不連續連續

8、，可有多個起始點）邊解旋邊轉錄，雙鏈DNA分子全保留式轉錄。（可有多個基因同時轉錄）一個mRNA分子上可以象機結合多個核糖體，同時進行多條肽鏈的合成，翻譯界素后，mRNA分解成蛋個核苷酸。遺傳信息的傳遞方向親代DNA子代DNADNAmRNA通過RNA將遺傳信息反映到蛋白質分子結構上，使后代重現親代性狀計算規律DNA（基因）中的堿基數（6n）mRNA分子中的堿基數（3n）蛋白質“多肽鏈”中氨基酸數（=參加轉運的tRNA）（= mRNA分子中的密碼子數）（n）第二課時二、遺傳信息的翻譯翻譯的概念思考與討論二思考與討論三翻譯過程思考與討論四問轉錄得到的RNA仍是堿基序列，而不是蛋白質。那么，RNA上

9、的堿基序列如何能變成蛋白質中氨基酸的種類、數量和排列順序呢？mRNA如何將信息翻譯成蛋白質？翻譯的概念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，稱為遺傳信息的翻譯。提示1.最多能編碼16種氨基酸。2.至少需要3個堿基。講述讓學生看密碼子表。講述大家查密碼子表，分析密碼子的特點：(1)一個密碼子決定一個特定的氨基酸；(2)有的氨基酸可能有一個以上的密碼子；(3)起始密碼子、終止密碼子。提示1.對應的氨基酸序列是：甲硫氨酸谷氨酸丙氨酸半胱氨酸脯氨酸絲氨酸賴氨酸脯氨酸。2.這是一道開放性較強的題，答案并不惟一，旨在培養學生的分析能力和發散性思維。通過這一事實可

10、以想到生物都具有相同的遺傳語言，所有生物可能有共同的起源或生命在本質上是統一的，等等。3. 此題具有一定的開放性，旨在促進學生積極思考，不必對答案作統一要求。可以從增強密碼容錯性的角度來解釋，當密碼子中有一個堿基改變時，由于密碼的簡并性，可能并不會改變其對應的氨基酸；也可以從密碼子使用頻率來考慮，當某種氨基酸使用頻率高時，幾種不同的密碼子都編碼一種氨基酸可以保證翻譯的速度。游離在細胞質中的氨基酸，是怎樣運送到合成蛋白質的“生產線”上的？引導1.我們再次比較三種RNA的功能。2.比較遺傳信息、遺傳密碼和反密碼子。3.講述圖解、CAI配合：翻譯蛋白質的過程。弄清以下問題：1.氨基酸如何進入核糖體；2.核糖體移動的方向；3.翻譯的位點；4.肽鏈如何形成；5.翻譯與轉錄、復制過程的異同點。（填表二）【提示】1.此題旨在檢查對蛋白質合成過程的理解。可以參照教材中圖46的表示方法來繪制。2.根據mRNA的堿基序列和密碼子表就可以寫出肽鏈的氨基酸序列?？偨Y：基因的表達過程是在細胞中完成的。DNA分子、RNA分子、氨基酸分子和核糖體，線粒體等眾多細胞器