三、基因的表達(dá)

1、三、基因的表達(dá)一、 教學(xué)目的1、 了解染色體、DNA和基因之間的關(guān)系及基因的本質(zhì)。2、 了解基因控制蛋白質(zhì)合成的過(guò)程和原理。3、 了解基因控制性狀的原理。4、 培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力，使學(xué)生掌握一定的科學(xué)研究方法。5、 理解結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的生物學(xué)原理。二、 教學(xué)重點(diǎn)：1、 染色體、DNA和基因三者之間的關(guān)系和基因的本質(zhì)。2、 基因控制蛋白質(zhì)合成的過(guò)程和原理。三、 教學(xué)難點(diǎn)： 基因控制蛋白質(zhì)合成的過(guò)程和原理。四、 教學(xué)用具： 蛋白質(zhì)合成示意圖；DNA 轉(zhuǎn)錄RNA過(guò)程的掛圖；中心法則圖解等。五、 教學(xué)方法： 教師講述、啟發(fā)和學(xué)生討論探索相結(jié)合。六、 課時(shí)安排：2教學(xué)過(guò)程：引言：上節(jié)課我們學(xué)習(xí)了D

2、NA的結(jié)構(gòu)和復(fù)制，現(xiàn)在請(qǐng)同學(xué)們回顧一下：1、DNA的結(jié)構(gòu)有哪些特點(diǎn)？2、DNA是怎樣復(fù)制的？有什么意義呢？（學(xué)生回答：略）講述：通過(guò)前面的學(xué)習(xí)，我們已經(jīng)知道，子代與親代在性狀上相似，是由于子代獲得了親代復(fù)制的一份DNA的緣故。那么，DNA分子是怎樣控制遺傳性狀的呢？首先我們來(lái)思考這樣一個(gè)問(wèn)題：生命活動(dòng)的承擔(dān)者是什么物質(zhì)？（答：蛋白質(zhì)）也就是說(shuō)：生物的一切性狀是通過(guò)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能來(lái)體現(xiàn)的。子代與親代相似，也就是說(shuō)子代的蛋白質(zhì)和親代的蛋白質(zhì)在結(jié)構(gòu)和功能上是相似的。因此DNA不能直接控制生物的各種性狀，而是通過(guò)控制蛋白質(zhì)的合成來(lái)控制生物的性狀的。拒科學(xué)家推算，人體內(nèi)大約有10萬(wàn)種以上的蛋白質(zhì)，而

3、人體每個(gè)細(xì)胞種只有46個(gè)DNA分子，那么46個(gè)DNA分子是如何控制合成10萬(wàn)種以上的蛋白質(zhì)的呢？現(xiàn)代遺傳學(xué)研究認(rèn)為,生物的性狀是由基因控制的，每個(gè)DNA上有很多基因，這些基因分別控制著不同的性狀。這些基因不僅通過(guò)復(fù)制把遺傳信息傳遞給后代，還可以通過(guò)一定的方式反映到蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)上來(lái)，從而使后代表現(xiàn)出與親代相似的性狀。遺傳學(xué)上把這一過(guò)程叫作基因的表達(dá)。（板書）究竟什么是基因呢？（板書：一、基因的概念）同學(xué)看書回答：基因的本質(zhì)是什么？染色體、DNA、基因之間在數(shù)量上有什么關(guān)系？為什么不同基因的遺傳信息是不同的？（學(xué)生回答：略）通過(guò)上面的學(xué)習(xí)和討論，我們知道了基因是控制生物體性狀的基本單位，生物的性狀是

4、基因的表現(xiàn)形式?；蚴峭ㄟ^(guò)控制蛋白質(zhì)的合成間接地控制生物的生長(zhǎng)、發(fā)育和繁殖。使子代表現(xiàn)出與親代相似的特點(diǎn)。那么基因是如何控制蛋白質(zhì)的合成的呢？（板書：二、基因控制蛋白質(zhì)的合成）討論：遺傳物質(zhì)DNA一般都存在于細(xì)胞核中，而蛋白質(zhì)的合成則是在細(xì)胞質(zhì)中的核糖體上進(jìn)行的，那么細(xì)胞核中的DNA是如何控制細(xì)胞質(zhì)中蛋白質(zhì)的合成過(guò)程的呢？ 講述：大量的科學(xué)實(shí)驗(yàn)表明，信息的傳遞不是由DNA直接傳遞給蛋白質(zhì)的，而是在細(xì)胞核中先把DNA的遺傳信息傳遞給RNA，然后RNA進(jìn)入細(xì)胞中，在蛋白質(zhì)合成中起模板作用，我們把這種RNA形象地叫做信使RNA簡(jiǎn)稱mRNA。提問(wèn)：由此看來(lái)，基因控制蛋白質(zhì)的合成過(guò)程包括哪幾個(gè)階段呢？

5、（答：兩個(gè)階段，即mRNA的合成階段即“轉(zhuǎn)錄”和蛋白質(zhì)合成階段即“翻譯”。） （板書：1、轉(zhuǎn)錄） 講述：轉(zhuǎn)錄是在細(xì)胞核中進(jìn)行的。他是指以DNA的一條鏈為模板，按照堿基互補(bǔ)配對(duì)原則合成RNA的過(guò)程。同學(xué)看書回答：DNA與RNA在化學(xué)組成上有什么不同？轉(zhuǎn)錄時(shí)堿基是如何配對(duì)的？為什么mRNA能夠?qū)NA所攜帶的遺傳信息準(zhǔn)確無(wú)誤地傳遞到細(xì)胞質(zhì)中去呢？（回答略）總結(jié)：轉(zhuǎn)錄的特點(diǎn)：（1） 在細(xì)胞核中進(jìn)行；（2）以DNA特定的一條單鏈為模板轉(zhuǎn)錄；（3）特定的配對(duì)方式。講述：mRNA合成之后，通過(guò)核孔到達(dá)細(xì)胞質(zhì)的核糖體上，直接指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成。但是我們知道，蛋白質(zhì)是由20種氨基酸組成的，而信使RNA上的堿基只

6、有四種，那么這四種堿基是怎樣決定蛋白質(zhì)上的20種氨基酸的呢？我們下節(jié)課討論。隨堂練習(xí)：1、下列那種堿基不是構(gòu)成RNA 分子的堿基 （ ） A、腺嘌呤 B、鳥(niǎo)嘌呤 C、胞嘧啶 D、胸腺嘧啶 E、尿嘧啶2、組成核酸的堿基種類和核苷酸種類分別有 （ ） A、4種、8種 B、5種、4種 C、4種、4種 D、5種、8種3、關(guān)于基因的概念，錯(cuò)誤的敘述是 （ ）A、 基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段B、 基因是DNA上有一定功能的特異堿基排列順序C、 基因是染色體的一段D、 基因是控制生物性狀的遺傳物質(zhì)的結(jié)構(gòu)單位和功能單位。4、遺傳信息是指DNA分子的 （ ） A、堿基互補(bǔ)配對(duì)的種類 B、A與T、G與C的數(shù)量比

7、 C、基因的堿基排列順序 D、脫氧核糖的含量和分布5、信使RNA的來(lái)源是： （ ） A、由DNA轉(zhuǎn)錄而來(lái) B、由DNA翻譯而來(lái) C、由DNA 轉(zhuǎn)變而來(lái) D、由DNA復(fù)制而來(lái)6、DNA主要功能是遺傳信息的 （ ） A、儲(chǔ)存與分配 B、轉(zhuǎn)錄與翻譯 C、儲(chǔ)存與釋放 D、傳遞與表達(dá)7、某一個(gè)DNA分子中含有30%的G+C，則由它轉(zhuǎn)錄成的RNA中G+C應(yīng)為（ ） A、60% B、30% C、20% D、15%8、已知DNA分子雙鏈中腺嘌呤占全部堿基的30%，在其中的一條鏈上腺嘌呤占該鏈全部堿基的25%，則由該鏈轉(zhuǎn)錄成的mRNA中尿嘧啶占全部堿基的（ ）A、20% B、25% C、30% D、35%9、噬

8、菌體、煙草、煙草花葉病毒的核酸中各具有的堿基種類核核苷酸的種類依次分別是 。10、已知多數(shù)生物的DNA是雙鏈的，但也有個(gè)別生物的DNA是單鏈 的。有人從3種生物中提取核酸，經(jīng)分析他們的堿基比率見(jiàn)下表：生物AGUTC甲2524-3319乙23242725丙31193119這表明 的核酸是RNA； 的核酸是雙鏈DNA ；從堿基比率看雙鏈DNA的特點(diǎn)是 。(第二課時(shí))上節(jié)課我們講到，由DNA轉(zhuǎn)錄成mRNA之后，mRNA就通過(guò)核孔到達(dá)細(xì)胞質(zhì)的核糖體上，直接指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成。我們把以信使RNA為模板，合成具有一定氨基酸順序的過(guò)程叫做“翻譯”。（板書）提問(wèn)：組成蛋白質(zhì)的氨基酸是多少種呢？（答略），而組成m

9、RNA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？ 討論如果1個(gè)堿基決定1個(gè)氨基酸那么四種堿基是只能決定四種氨基酸，提問(wèn)：如果二個(gè)堿基決定一個(gè)氨基酸，最多能決定多少種氨基酸（答略），如果由三個(gè)堿基決定一個(gè)氨基酸，這樣的堿基組合可以達(dá)到43即64種，對(duì)于20種氨基酸來(lái)說(shuō)已經(jīng)是綽綽有余了。 講述：按照這樣的設(shè)想，科學(xué)家們?cè)?0世紀(jì)60年代初開(kāi)始了遺傳密碼的研究工作，幾年后，終于弄清了是哪三個(gè)堿基決定哪種氨基酸。比如：UUU決定苯丙氨酸，CCC可以決定脯氨酸在遺傳學(xué)上把mRNA上決定一個(gè)氨基酸的三個(gè)相鄰的堿基叫做一個(gè)“密碼子”。1967年科學(xué)家們破譯了全部遺傳密碼子，并且編制出了一張

10、密碼子表。 請(qǐng)同學(xué)們看書（20種氨基酸的密碼子表）教師指導(dǎo)學(xué)生如何閱讀密碼子表。啟發(fā)學(xué)生：這張表可以發(fā)現(xiàn)哪些特點(diǎn)？討論：從密碼子表中可以看出，一種氨基酸可以只有一個(gè)密碼子，如色氨酸只有UGG一個(gè)密碼子，也可以有數(shù)個(gè)密碼子；還有兩個(gè)密碼子AUG、GUG除了決定甲硫氨酸和纈氨酸外，還是翻譯的起始信號(hào)，遺傳學(xué)上將其稱之為“起始密碼子”，另外還有3個(gè)密碼子UAA、UGA、UAG，它們不決定任何氨基酸，但在蛋白質(zhì)合成過(guò)程中是肽鏈增長(zhǎng)的終止信號(hào)，被稱為“終止密碼子”。每條mRNA上都有特定的起始密碼子和終止密碼子。 MRNA在細(xì)胞核中合成后，從核孔進(jìn)入到細(xì)胞質(zhì)中，與核糖體結(jié)合起來(lái)。核糖體是細(xì)胞利用氨基酸合

11、成蛋白質(zhì)的場(chǎng)所。那么氨基酸存在于細(xì)胞內(nèi)的什么地方呢？（答略）分散在細(xì)胞質(zhì)中的氨基酸是怎樣被運(yùn)送到核糖體中的mRNA上去的呢？顯然，需要一種運(yùn)輸工具。經(jīng)過(guò)科學(xué)研究表明，這種工具也是一種RNA，叫做轉(zhuǎn)運(yùn)RNA，簡(jiǎn)寫為tRNA。TRNA與密碼子一樣種類很多，但是，每種轉(zhuǎn)運(yùn)RNA只能識(shí)別并轉(zhuǎn)運(yùn)一種氨基酸。tRNA具有特殊的結(jié)構(gòu)，它的一端是攜帶氨基酸的部位，另一端有三個(gè)堿基，都能專一地與mRNA上的特定的三個(gè)堿基配對(duì)。當(dāng)轉(zhuǎn)運(yùn)RNA運(yùn)載一個(gè)氨基酸進(jìn)入到核糖體以后，就以信使RNA為模板，按照堿基配對(duì)原則，把轉(zhuǎn)運(yùn)來(lái)的氨基酸放在相應(yīng)的位置上。轉(zhuǎn)運(yùn)結(jié)束后，tRNA離開(kāi)核糖體，又去轉(zhuǎn)運(yùn)下一個(gè)氨基酸。當(dāng)核糖體接受兩個(gè)

12、氨基酸以后，第二個(gè)氨基酸就會(huì)被移至第一個(gè)氨基酸的位置上，并通過(guò)肽鍵與第一個(gè)氨基酸連接起來(lái)，與此同時(shí)，核糖體也在信使RNA上移動(dòng)三個(gè)堿基的位置，為接受新進(jìn)來(lái)的氨基酸做好準(zhǔn)備。上述過(guò)程循環(huán)往復(fù)的進(jìn)行，肽鏈就不斷延長(zhǎng)，直到出現(xiàn)終止密碼子為止。肽鏈合成以后從信使RNA上脫離，在經(jīng)過(guò)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)以及高爾基體的運(yùn)輸加工，最終形成具有一定功能的蛋白質(zhì)分子。從上述過(guò)程可以看出：DNA分子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(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能特異性從而使生物體表現(xiàn)出各種遺傳性狀。基因的表達(dá)過(guò)程反映出遺傳信息的傳遞規(guī)律：在

13、遺傳學(xué)上，遺傳信息的流動(dòng)方向叫做信息流。信息的流動(dòng)方向科學(xué)家克里克將其總結(jié)為“中心法則”：翻譯轉(zhuǎn)錄逆轉(zhuǎn)錄DNA RNA 蛋白質(zhì)基因?qū)π誀畹目刂疲赫?qǐng)同學(xué)們看書回答：1、 基因控制生物的遺傳性狀的主要方式是什么？2、 白化病是怎樣發(fā)生的？隨堂練習(xí)：1、某生物體有10對(duì)同源染色體，其生殖細(xì)胞中DNA總量約為7×109個(gè)脫氧核苷酸對(duì)，假定每個(gè)基因平均含有1.4×104個(gè)脫氧核苷酸,則此生殖細(xì)胞中,平均每個(gè)染色體上最多含有基因?yàn)?( ) A、1×105 B、1×106 C、1.4×104 D 2.8×10102. 一個(gè)DNA分子模板鏈上T+C/

14、A+G=0.2,則由此鏈轉(zhuǎn)錄來(lái)的信使RNA分子上U+C/A+G等于 ( ) A 0.2 B. 0.5 C.2 D. 53. 已知某mRNA的堿基中,U占20%,A占10%,則它的模板基因(雙鏈)中胞嘧啶中占( ) A. 25% B. 30% C.35% D. 70%4. 一種動(dòng)物體內(nèi)某種酶由150個(gè)氨基酸組成,在控制這個(gè)酶合成的基因中,核苷酸的最少個(gè)數(shù)為 ( ) A. 300個(gè) B. 450個(gè) C.600個(gè) D. 900個(gè)5. 通過(guò)分析,發(fā)現(xiàn)甲,乙兩個(gè)生物細(xì)胞中的DNA總量完全相同,而且4種堿基的量也分別相同.下列諸項(xiàng)均為對(duì)此現(xiàn)象的解釋,其中正確的是: ( )A. 這兩個(gè)生物的遺傳信息必定相同

15、B. 這兩個(gè)生物的DNA分子數(shù)量相同C. 這兩個(gè)生物的性狀相似D. 還不足以做出什么判斷6. 一個(gè)轉(zhuǎn)運(yùn)RNA的一端的三個(gè)堿基是CGA,此RNA轉(zhuǎn)運(yùn)的氨基酸是 ( ) A. 酪氨酸(UGA) B. 丙氨酸(GCU) C. 精氨酸(CGA) D. 谷氨酸(GAG)7. 某基因由3000個(gè)脫氧核苷酸組成,該基因控制合成的蛋白質(zhì)中所含有的氨基酸數(shù)目最多有多少個(gè)? ( )10. 中心法則是指 ( )A. 遺傳信息的轉(zhuǎn)錄.翻譯過(guò)程B. 遺傳信息的轉(zhuǎn)錄.翻譯.及表達(dá)過(guò)程C. DNA復(fù)制及轉(zhuǎn)錄.翻譯過(guò)程中的堿基互補(bǔ)配對(duì)原則D. 遺傳信息通過(guò)DNA或RNA復(fù)制,轉(zhuǎn)錄及翻譯的傳遞過(guò)程11. A-D表示真核生物中與某三肽化合物的合成直接或間接關(guān)系的核酸分子或區(qū)段. A. A-T-G-G-C-T-T-T-G- B. U-A-C-C-G-A-A-G- C. A-U-G G-C-U U-U-C D. C-G-U-A-G-U-G-C