【高中生物】基因指導蛋白質(zhì)的合成課件+高一下學期生物人教版必修2

基因指導蛋白質(zhì)的合成學習目標1.通過觀看模擬動畫、分析教材圖文資料與科學實驗證據(jù)，概述遺傳信息的轉錄和翻譯過程，闡明生命的物質(zhì)觀與信息觀，養(yǎng)成科學思維的習慣。2.基于地球上幾乎所有的生物共用一套遺傳密碼的事實分析，闡明生物界的統(tǒng)一性，認同當今生物可能有著共同的起源。3.基于遺傳信息可以從DNA流向RNA,進而流向蛋白質(zhì)的事實，闡明生命活動不僅需要物質(zhì)和能量，也需要信息，形成生命是物質(zhì)、能量和信息的統(tǒng)一體的生命觀念。4.通過了解中心法則的提出和修正過程，認同科學是不斷發(fā)展的，科學概念也是在不斷更新或修正的，人們對自然界的探究永無止境。將蘇云金桿菌抗蟲蛋白基因（Bt抗蟲蛋白基因）轉入普通棉花，培育出的棉花植株會產(chǎn)生Bt抗蟲蛋白?；虻谋磉_——基因可以控制蛋白質(zhì)的合成遺傳

代謝矛盾（一）核基因攜帶的遺傳信息是怎樣傳遞到細胞質(zhì)中？（二）遺傳信息到達細胞質(zhì)后，細胞又是怎樣解讀的？一、核基因攜帶的遺傳信息是怎樣傳遞到細胞質(zhì)中1.信使物質(zhì)是RNA的證據(jù)假設：克里克提出了RNA是信使物質(zhì)的假設實驗1：1955年Brachet用洋蔥根尖和變形蟲進行了實驗；發(fā)現(xiàn)若加入RNA酶降解細胞中的RNA，則蛋白質(zhì)合成就停止，若再加入從酵母中提取的RNA，則又可以重新合成一些蛋白質(zhì)。得出結論1：蛋白質(zhì)的合成依賴于RNA。實驗2：1961年南非生物學家布倫納等科學家經(jīng)過實驗發(fā)現(xiàn)，用噬菌體侵染細菌，在培養(yǎng)基中添加含14C標記的尿嘧啶，培養(yǎng)一段時間后，把細菌裂解離心，分離出RNA與核糖體。分離出來的RNA有14C標記，將分離得到的RNA分別與細菌的DNA和噬菌體的DNA雜交，發(fā)現(xiàn)RNA只能與噬菌體DNA形成雙鏈雜交分子。1.信使物質(zhì)是RNA的證據(jù)請同學們結合實驗2思考以下問題：（1）本實驗為什么選擇14C的尿嘧啶作為標記物？（2）細菌中新合成的含14C標記的RNA,能與噬菌體的DNA分子形成雜交分子，不能與細菌的DNA結合，說明什么問題？1.信使物質(zhì)是RNA的證據(jù)

得出結論2：說明新合成的RNA與噬菌體的DNA具有很高的同源性，新合成的RNA是以噬菌體的DNA為模板合成的。綜合以上實驗我們能夠得出結論，RNA在DNA和蛋白質(zhì)合成中起到媒介作用。1.信使物質(zhì)是RNA的證據(jù)2.為什么RNA適于作DNA的信使呢？重點關注：（1）RNA分子與DNA分子的結構有哪些相似，便于分子之間傳遞信息。（2）RNA分子與DNA分子的結構有哪些不同，有利于RNA通過核孔向外傳遞信息。RNA與DNA的結構的比較比較項目DNARNA基本組成單位不同徹底水解產(chǎn)物磷酸五碳糖堿基結構不同3.核基因是怎樣將遺傳信息準確傳遞給mRNA的？任務：請閱讀教材65頁圖4-4以DNA為模板轉錄RNA的示意圖。思考：①場所②特點③條件3.核基因是怎樣將遺傳信息準確傳遞給mRNA的？

RNA是在細胞核中，通過RNA聚合酶以DNA的一條鏈為模板合成的，這一過程叫作轉錄。思考：①轉錄的模板是DNA的幾條鏈？②轉錄時，模板是整條DNA，還是其中的片段？3.核基因是怎樣將遺傳信息準確傳遞給mRNA的？

當細胞開始合成某種蛋白質(zhì)時，RNA聚合酶與編碼這個蛋白質(zhì)的一段DNA結合思考：①轉錄的模板是DNA的幾條鏈？②轉錄時，模板是整條DNA，還是其中的片段？含有三個基因的DNA片段的模式圖基因甲基因乙基因丙3'

5'5'3'RNA聚合酶與編碼這個蛋白質(zhì)的一段DNA結合，使DNA雙鏈解開，雙鏈的堿基得以暴露。思考：①RNA聚合酶的功能？細胞中游離的核糖核苷酸與DNA模板鏈上的堿基互補配對，在RNA聚合酶的作用下，依次連接，然后形成一個mRNA分子思考：①RNA聚合酶的功能？AAGCTGTCCG

G

A

C

A

G

TT

C

AAGCTGTCCG

G

A

C

A

G

TT

C

AAGCTGTCCT

C

G

C

G

G

UA

A

G

G

A

C

A

G

TT

C

第4步

合成的mRNA從DNA鏈上釋放。而后，DNA雙螺旋恢復

轉錄①場所②特點③條件

模板鏈3'……GATACCGATGATCATCGGCTACC……5'非模板鏈5'……CTATGGCTACTAGTAGCCGATGG……3'

下圖是某種基因的堿基序列，請寫出該片段轉錄的mRNA的堿基序列?；蛑笇У鞍踪|(zhì)的合成mRNAmRNA（一）核基因攜帶的遺傳信息是怎樣傳遞到細胞質(zhì)中？（二）遺傳信息到達細胞質(zhì)后，細胞又是怎樣解讀的？1.mRNA上的堿基與氨基酸之間的對應關系是怎樣的？1954年，美籍理論物理學家伽莫夫（G·Gamow）數(shù)學推理(1)如果一個堿基決定一種氨基酸：41=4二、遺傳信息到達細胞質(zhì)后，細胞又是怎樣解讀的?(2)如果兩個堿基決定一種氨基酸：AAAAUACAGUUAUUUCUGCG4×4=161.mRNA上的堿基與氨基酸之間的對應關系是怎樣的？二、遺傳信息到達細胞質(zhì)后，細胞又是怎樣解讀的?(3)如果三個堿基決定一種氨基酸：4×4×4=641.mRNA上的堿基與氨基酸之間的對應關系是怎樣的？尋找證據(jù)：克里克以T4噬菌體為實驗材料研究其中某個基因的堿基的增加或減少對其所編碼的蛋白質(zhì)的影響實驗，在相關堿基序列中增加或刪除1個或2個堿基，無法產(chǎn)生正常功能的蛋白質(zhì)，但是當增加或刪除3個堿基時，卻合成了正常功能的蛋白質(zhì)。1.mRNA上的堿基與氨基酸之間的對應關系是怎樣的？1.mRNA上的堿基與氨基酸之間的對應關系是怎樣的？1.mRNA上的堿基與氨基酸之間的對應關系是怎樣的？蛋白質(zhì)的體外合成實驗第一個堿基第二個堿基第三個堿基UCAGU苯丙氨酸苯丙氨酸亮氨酸亮氨酸絲氨酸絲氨酸絲氨酸絲氨酸酪氨酸酪氨酸終止密碼子終止密碼子半胱氨酸半胱氨酸終止、硒代半胱氨酸①色氨酸UCAGC亮氨酸亮氨酸亮氨酸亮氨酸脯氨酸脯氨酸脯氨酸脯氨酸組氨酸組氨酸谷氨酰胺谷氨酰胺精氨酸精氨酸精氨酸精氨酸UCAGA異亮氨酸異亮氨酸異亮氨酸甲硫氨酸(起始密碼子)蘇氨酸蘇氨酸蘇氨酸蘇氨酸天冬酰胺天冬酰胺賴氨酸賴氨酸絲氨酸絲氨酸精氨酸精氨酸UCAGG纈氨酸纈氨酸纈氨酸纈氨酸、甲硫氨酸(起始②)丙氨酸丙氨酸丙氨酸丙氨酸天冬氨酸天冬氨酸谷氨酸谷氨酸甘氨酸甘氨酸甘氨酸甘氨酸UCAG注：①在正常情況下，UGA是終止密碼子，但在特殊情況下，UGA可以編碼硒代半胱氨酸。②在原核生物中，GUG也可以作起始密碼子，此時它編碼甲硫氨酸。1.mRNA上的堿基與氨基酸之間的對應關系是怎樣的？問題：（1）如何從密碼子表中找出某一氨基酸對應的密碼子?（2）密碼子具有哪些特點？結合教材67頁思考討論回答。第一個堿基第二個堿基第三個堿基UCAGU苯丙氨酸苯丙氨酸亮氨酸亮氨酸絲氨酸絲氨酸絲氨酸絲氨酸酪氨酸酪氨酸終止密碼子終止密碼子半胱氨酸半胱氨酸終止、硒代半胱氨酸①色氨酸UCAGC亮氨酸亮氨酸亮氨酸亮氨酸脯氨酸脯氨酸脯氨酸脯氨酸組氨酸組氨酸谷氨酰胺谷氨酰胺精氨酸精氨酸精氨酸精氨酸UCAGA異亮氨酸異亮氨酸異亮氨酸甲硫氨酸(起始密碼子)蘇氨酸蘇氨酸蘇氨酸蘇氨酸天冬酰胺天冬酰胺賴氨酸賴氨酸絲氨酸絲氨酸精氨酸精氨酸UCAGG纈氨酸纈氨酸纈氨酸纈氨酸、甲硫氨酸(起始②)丙氨酸丙氨酸丙氨酸丙氨酸天冬氨酸天冬氨酸谷氨酸谷氨酸甘氨酸甘氨酸甘氨酸甘氨酸UCAG注：①在正常情況下，UGA是終止密碼子，但在特殊情況下，UGA可以編碼硒代半胱氨酸。②在原核生物中，GUG也可以作起始密碼子，此時它編碼甲硫氨酸。2.幾乎所有的生物體都共用上述密碼子，根據(jù)這一事實，你能想到什么？分析密碼子的特點1.從密碼子表可以看出，像苯丙氨酸、亮氨酸這樣，絕大多數(shù)氨基酸都有幾個密碼子。這一現(xiàn)象稱為密碼子的簡并。你認為密碼子簡并對生物體的生存發(fā)展有什么意義？（1）遺傳密碼的專一性

（2）遺傳密碼的簡并性

（3）遺傳密碼的通用性密碼子的特點：1.mRNA上的堿基與氨基酸之間的對應關系是怎樣的？練習與應用（教材69頁）XX一、概念檢測1.基因的表達包括遺傳信息的轉錄與翻譯過程。判斷下列相關表述是否正確。（1）DNA轉錄形成的mRNA,與母鏈堿基的組成、排列順序都是相同的（）（2）一個密碼子只能對應一種氨基酸，一種氨基酸必然對應多個密碼子。（）2.mRNA上的密碼子序列怎樣翻譯為氨基酸序列？2.游離在細胞質(zhì)中的氨基酸，是怎樣運送到合成蛋白質(zhì)的“生產(chǎn)線”上的？（1）氨基酸和模板之間的連接物假說尋找證據(jù)：1955年詹美尼克等三位科學家分別很意外的在同一溶液中發(fā)現(xiàn)氨基酸先附著在一種小分子量的RNA上，然后這些氨基酸再被帶到一種微粒體進行蛋白質(zhì)合成，這種RNA后來被命名為tRNA。2.游離在細胞質(zhì)中的氨基酸，是怎樣運送到合成蛋白質(zhì)的“生產(chǎn)線”上的？（2）tRNA為什么能夠承擔搬運氨基酸并識別密碼子的功能？要求：重點關注tRNA的哪些結構與搬運氨基酸和識別密碼子相適應。（1）觀察核糖體結構模式圖（2）觀看翻譯模擬視頻，思考tRNA是如何工作的？2.游離在細胞質(zhì)中的氨基酸，是怎樣運送到合成蛋白質(zhì)的“生產(chǎn)線”上的？3.在“生產(chǎn)線”上蛋白質(zhì)是如何合成的？圖4-7蛋白質(zhì)合成示意圖請同學們翻到教材68頁，閱讀教材圖4-7蛋白質(zhì)合成示意圖，結合視頻內(nèi)容，思考并回答以下問題:(1)翻譯過程有哪幾個階段？(2)mRNA上的什么信息決定著翻譯的起始和終止？(3)圖4-7中的mRNA上共有幾個密碼子？(4)在這個過程中tRNA是如何與核糖體配合，準確搬運氨基酸的？(5)請寫出翻譯后合成的肽連。（這個過程同學們可查閱密碼子表）(6)請用一句話歸納翻譯的慨念二、遺傳信息到達細胞質(zhì)后，細胞又是怎樣解讀的?游離在細胞質(zhì)中的各種氨基酸，就以mRNA為模板合成具有一定氨基酸順序的蛋白質(zhì)，這一過程叫作翻譯。①場所②條件二、遺傳信息到達細胞質(zhì)后，細胞又是怎樣解讀的?翻譯是一個快速高效的過程在翻譯過程中會觀察到如圖所示的一個mRNA分子結合多個核糖體現(xiàn)象，觀察圖片回答下列問題：（1）圖中顯示有幾條肽鏈正在同時合成？每條肽鏈合成結束后，它們都相同嗎？（2）這樣翻譯有什么意義？肽鏈加工與蛋白質(zhì)轉運比較轉錄與翻譯，并說明兩者之間的聯(lián)系。項目DNA復制轉錄翻譯時間細胞分裂前的間期生長發(fā)育全過程（活細胞都進行）場所主要在細胞核或擬核，少部分在線粒體、葉綠體等________模板DNA的兩條鏈均為模板________________mRNA原料四種脫氧核苷酸四種核糖核苷酸________酶等條件解旋酶、DNA聚合酶等RNA聚合酶等核糖體、轉運RNA等配對方式A—T、T—A、C—G、G—CA—U、C—G、T—A、G—C________特點半保留復制，邊解旋邊復制邊解旋邊轉錄一條mRNA可同時結合多個核糖體，同時合成多條肽鏈方向新鏈從5′端→3′端延伸新鏈從5′端→3′端延伸核糖體沿mRNA的5′端→3′端移動產(chǎn)物2個子代DNA分子mRNA、________多肽鏈意義使遺傳信息從親代傳遞給子代，從而保持了遺傳信息的連續(xù)性遺傳信息的表達(DNA→RNA(mRNA)→蛋白質(zhì))請比較原核生物與真核生物基因表達的過程有什么異同。原核生物基因表達模式圖翻譯翻譯小結1基因指導蛋白質(zhì)的合成DNA轉錄mRNA翻譯蛋白質(zhì)轉