基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成教案-高一下學(xué)期生物人教版必修2

4.1基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成導(dǎo)入：我們?cè)谏弦徽碌淖詈笠还?jié)課提到了海蜇體內(nèi)存在著綠色熒光蛋白基因，那么我們能否將這個(gè)基因提取出來(lái)，轉(zhuǎn)入其他的生物，使得其他的小動(dòng)物也能在紫外燈下發(fā)出熒光呢？答案是肯定的，請(qǐng)同學(xué)們看課件上的兩幅圖片，分別是轉(zhuǎn)入熒光蛋白基因的小豬和小猴子，發(fā)出了美麗的熒光。那么熒光蛋白基因轉(zhuǎn)入其他動(dòng)物體內(nèi)，是怎樣控制蛋白質(zhì)的合成，進(jìn)而控制生物的性狀呢？這節(jié)課我們就來(lái)探究這個(gè)問(wèn)題——基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成的第一部分，轉(zhuǎn)錄。下面請(qǐng)同學(xué)們一起朗讀學(xué)案上的學(xué)習(xí)目標(biāo)。知道了這節(jié)課的學(xué)習(xí)目標(biāo)，我們還要回顧兩個(gè)問(wèn)題：基因是具有遺傳效應(yīng)的DNA片段，DNA主要存在于細(xì)胞核中。蛋白質(zhì)的合成在細(xì)胞質(zhì)的核糖體上進(jìn)行。在這里，我一個(gè)疑問(wèn)，就是DNA要如何突破核膜的重圍，指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成呢？自主學(xué)習(xí)1猜想DNA如何控制蛋白質(zhì)的合成？學(xué)生回答：在蛋白質(zhì)和DNA之間，存在著RNA（或中間物質(zhì)）作為信使?；卮鸬暮芎茫蚁胝?qǐng)同學(xué)們觀看一個(gè)沃森的回憶視頻?？梢?jiàn)英雄所見(jiàn)略同，當(dāng)年的沃森也有同樣的猜想，并且將這一猜想寫(xiě)在了桌上，克里克便成了他的忠實(shí)的支持者。但是科學(xué)研究光有猜測(cè)是不可行的，還需要實(shí)驗(yàn)加以驗(yàn)證。現(xiàn)在還需要小科學(xué)家們，提供一實(shí)驗(yàn)思路，驗(yàn)證RNA與蛋白質(zhì)合成有關(guān)。小組合作1提出驗(yàn)證RNA與蛋白質(zhì)合成有關(guān)的實(shí)驗(yàn)思路。（提示：借鑒DNA是轉(zhuǎn)化因子的實(shí)驗(yàn)）學(xué)生回答：存在RNA能產(chǎn)生蛋白質(zhì)，加入RNA酶以后蛋白質(zhì)合成終止。事實(shí)上，在1955年，有科學(xué)家分別用洋蔥根尖和變形蟲(chóng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。如果往洋蔥根尖細(xì)胞和變形蟲(chóng)中加入RNA酶分解細(xì)胞質(zhì)中的RNA，細(xì)胞中的蛋白質(zhì)合成就會(huì)停止。而再加進(jìn)從酵母菌中提取的RNA，則又能夠合成一定數(shù)量的蛋白質(zhì)。結(jié)果表明：蛋白質(zhì)合成顯然與RNA有關(guān)。1967年克里克明確提出，DNA是通過(guò)RNA指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成的，并把這一過(guò)程形象的寫(xiě)成DNA→RNA→蛋白質(zhì)，這一過(guò)程叫做基因的表達(dá)。但是為什么在尋找信使時(shí)，科學(xué)家會(huì)將目光放在RNA上呢？下面請(qǐng)同學(xué)們閱讀課本P62-63，回答問(wèn)題。自主學(xué)習(xí)2閱讀課本P62-63，回答問(wèn)題1.DNA與RNA的比較

DNARNA基本單位脫氧核糖核苷酸核糖核苷酸五碳糖脫氧核糖核糖含氮堿基A、T、G、CA、U、G、C結(jié)構(gòu)雙螺旋結(jié)構(gòu)多為單鏈主要存在部位細(xì)胞核細(xì)胞質(zhì)2.RNA適于作DNA的信使的原因（1）RNA分子結(jié)構(gòu)與DNA很相似，是由4種核糖核苷酸連接而成，可以儲(chǔ)存遺傳信息。（2）RNA一般為單鏈，比DNA短，因此能通過(guò)核孔，從細(xì)胞核轉(zhuǎn)移到細(xì)胞質(zhì)中。（3）RNA與DNA的關(guān)系中，也遵循“堿基互補(bǔ)配對(duì)原則”，即A-U,T-A,C-G,G-C。我們已經(jīng)找到了充當(dāng)信使的物質(zhì)，那么DNA是如何將遺傳信息傳遞給RNA呢？小組合作2閱讀課本P63，構(gòu)建轉(zhuǎn)錄的模型，并思考以下問(wèn)題。利用紙片作為脫氧核糖核苷酸或者核糖核苷酸，膠帶作為RNA聚合酶，演示轉(zhuǎn)錄的過(guò)程。演示過(guò)程學(xué)生可能以任意一條鏈開(kāi)始轉(zhuǎn)錄，提示實(shí)際轉(zhuǎn)錄過(guò)程是以特定的某條鏈開(kāi)始轉(zhuǎn)錄。轉(zhuǎn)錄的過(guò)程：（1）解旋：DNA雙螺旋解開(kāi)，DNA雙鏈的堿基得以暴露。（2）配對(duì)：游離的核糖核苷酸隨機(jī)的與DNA鏈上的堿基碰撞，當(dāng)核糖核苷酸與DNA堿基互補(bǔ)時(shí)，兩者以氫鍵相連。（3）連接：在RNA聚合酶的作用下，新結(jié)合的核糖核苷酸連接到正在合成的mRNA分子上。（4）釋放：合成的RNA從DNA鏈上釋放，而后DNA雙鏈恢復(fù)?！拘≡嚿硎帧空?qǐng)以1鏈為模板，寫(xiě)出該DNA片段轉(zhuǎn)錄后的產(chǎn)物1鏈—TACACTAAAGGTGTCGGCATC—2鏈—ATGTGATTTCCACAGCCGTAG—產(chǎn)物—AUGUGAUUUCCACAGCCGUAG—自主學(xué)習(xí)3觀察轉(zhuǎn)錄后的mRNA的堿基序列，回答以下問(wèn)題。1.轉(zhuǎn)錄成的mRNA的堿基序列，與作為模板的DNA單鏈（1鏈）的堿基序列有何關(guān)系？回答：轉(zhuǎn)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(bǔ)配對(duì)關(guān)系，與DNA雙鏈間堿基互補(bǔ)配對(duì)不同的是，RNA鏈中與DNA鏈的A配對(duì)的是U，不是T。2.與DNA的另一條鏈（2鏈）的堿基序列有哪些異同？回答：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自主學(xué)習(xí)4根據(jù)轉(zhuǎn)錄模型的構(gòu)建過(guò)程，總結(jié)轉(zhuǎn)錄相關(guān)知識(shí)。1.概念:在細(xì)胞核中，以DNA的一條鏈為模板合成RNA的過(guò)程。2.場(chǎng)所：主要在細(xì)胞核3.模板：DNA的一條鏈4.酶：RNA聚合酶5.原料：游離的核糖核苷酸6.遵循堿基互補(bǔ)配對(duì)原則：A—U、C—G、T—A、G—C7.產(chǎn)物：RNA剛剛發(fā)現(xiàn)RNA的時(shí)候，科學(xué)家們也利用了X-射線照射了RNA，但是并沒(méi)有得到有意義的照片。后來(lái)才發(fā)現(xiàn)，RNA并不只是一種，而是三種。（圖片展示）其中呈現(xiàn)鏈狀的是我們的主角——信使RNA，又叫mRNA，是傳遞信息的媒介。呈現(xiàn)三葉草結(jié)構(gòu)的是轉(zhuǎn)運(yùn)RNA，又叫tRNA，主要負(fù)責(zé)識(shí)別并運(yùn)輸氨基酸。最后一種會(huì)和蛋白質(zhì)結(jié)合，構(gòu)成核糖體，所以得名核糖體RNA，又叫rRNA。這三兄弟統(tǒng)稱為RNA，都在細(xì)胞核中合成、加工后，通過(guò)核孔進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)，開(kāi)啟一段新的征程——蛋白質(zhì)的合成階段，是我們下節(jié)課要學(xué)習(xí)的知識(shí)。現(xiàn)在，請(qǐng)同學(xué)們思考一個(gè)問(wèn)題，RNA的功能有哪些呢？自主學(xué)習(xí)5總結(jié)RNA的功能某些RNA能催化體內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)是RNA病毒的遺傳物質(zhì)mRNA是傳遞信息的媒介tRNA識(shí)別并轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸rRNA與蛋白質(zhì)構(gòu)成核糖體我們來(lái)一起回顧這節(jié)課的知識(shí)點(diǎn)。1.（2020·新課標(biāo)Ⅲ）染色體DNA分子中的一條單鏈可以轉(zhuǎn)錄出不同的RNA分子1．（2018海南卷，10）轉(zhuǎn)錄時(shí)有DNA雙鏈解開(kāi)和恢復(fù)的過(guò)程2．（2018江蘇卷，3）真核細(xì)胞內(nèi)DNA和RNA的合成都在細(xì)胞核內(nèi)完成3．（2018全國(guó)Ⅰ卷，2）生物體內(nèi)的DNA常與蛋白質(zhì)結(jié)合，以DNA—蛋白質(zhì)復(fù)合物的形式存在。下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是（）A．真核細(xì)胞染色體和染色質(zhì)中都存在DNA—蛋白質(zhì)復(fù)合物B．真核細(xì)胞的核中有DNA—蛋白質(zhì)復(fù)合物，而原核細(xì)胞的擬核中沒(méi)有C．若復(fù)合物中的某蛋白參與DNA復(fù)制，則該蛋白可能是DNA聚合酶D．若復(fù)合物中正在進(jìn)行RNA的合成，則該復(fù)合物中含有RNA聚合酶4．（2018海南卷，13）D．細(xì)胞核中的DNA復(fù)制和轉(zhuǎn)錄都以DNA為模板3．（2017年新課標(biāo)Ⅲ卷，1）A．tRNA、rRNA和mRNA都從DNA轉(zhuǎn)錄而來(lái)（2017年新課標(biāo)Ⅲ卷，1）C．細(xì)胞中的RNA合成過(guò)程不會(huì)在細(xì)胞核外發(fā)生6．（2017年海南卷，25）D．一個(gè)基因的兩條DNA鏈可轉(zhuǎn)錄出兩條相同的RNA7.（2016新課標(biāo)2卷.2)某種物質(zhì)可插入DNA分子兩條鏈的堿基對(duì)之間，使DNA雙鏈不能解開(kāi)。若在細(xì)胞正常生長(zhǎng)的培養(yǎng)液中加入適量的該物質(zhì)，下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是A.隨后細(xì)胞中的DNA復(fù)制發(fā)生障礙B.隨后細(xì)胞中的RNA轉(zhuǎn)錄發(fā)生障礙C.該物質(zhì)可將細(xì)胞周期阻斷在分裂中期D.可推測(cè)該物質(zhì)對(duì)癌細(xì)胞的增殖有抑制作用5．[2014·江蘇卷]關(guān)于基因控制蛋白質(zhì)合成的過(guò)程，下列敘述正確的是()A．一個(gè)含n個(gè)堿基的DNA分子，轉(zhuǎn)錄的mRNA分子堿基