4.(1)基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成（第(1)課時(shí)）（課件）高一生物資源包（人教版20(1)9必修2）

教學(xué)課件人教版高中生物必修二基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成（第1課時(shí)）學(xué)習(xí)目標(biāo)知識與技能目標(biāo)：1.理解基因的基本結(jié)構(gòu)和功能，掌握基因如何作為遺傳信息的載體。2.掌握DNA轉(zhuǎn)錄為RNA的過程，包括轉(zhuǎn)錄的起始、延伸和終止等關(guān)鍵步驟。3.理解RNA如何進(jìn)一步翻譯為蛋白質(zhì)，包括核糖體的作用、tRNA與mRNA的配對、肽鏈的合成等過程。4.識別并區(qū)分DNA、RNA和蛋白質(zhì)在結(jié)構(gòu)和功能上的差異與聯(lián)系。情感態(tài)度與價(jià)值觀目標(biāo)：1.激發(fā)學(xué)生對生命科學(xué)的好奇心和探究欲，認(rèn)識到基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成是生命活動的基礎(chǔ)。2.培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神，通過嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí)和實(shí)踐，形成對生命科學(xué)知識的尊重和信任。3.增強(qiáng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作和溝通能力，通過小組討論和合作實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)合作精神和解決問題的能力。目錄1、情境導(dǎo)入2、認(rèn)識RNA3、遺傳信息的轉(zhuǎn)錄過程4、真核細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄及與DNA復(fù)制的比較5、當(dāng)堂練習(xí)6、課堂小結(jié)情境導(dǎo)入細(xì)胞核DNA能不能出細(xì)胞核？細(xì)胞質(zhì)中的核糖體推測：有一種中間物質(zhì)

蛋白質(zhì)在核糖體合成DNA在細(xì)胞核通過信使RNA基因是怎樣指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成的呢？

基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成的過程，叫基因的表達(dá)。課堂新知一：認(rèn)識RNA

科學(xué)家用洋蔥根尖和變形蟲進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。發(fā)現(xiàn)若加入RNA酶降解細(xì)胞中的RNA，則蛋白質(zhì)的合成就停止，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)。實(shí)驗(yàn)1（1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)1可以得出什么結(jié)論？蛋白質(zhì)的合成依賴于RNA。RNA酶蛋白質(zhì)的合成停止RNA提取物蛋白質(zhì)的合成恢復(fù)課堂新知一：認(rèn)識RNA

科學(xué)家經(jīng)過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，用噬菌體侵染細(xì)菌，在培養(yǎng)基中添加含14C標(biāo)記的尿嘧啶，培養(yǎng)一段時(shí)間后，把細(xì)菌裂解、離心，分離出RNA與核糖體。分離出來的RNA有14C標(biāo)記，將分離得到的RNA分別與細(xì)菌的DNA和噬菌體的DNA雜交，發(fā)現(xiàn)RNA只能與噬菌體的DNA形成雙鏈雜交分子。實(shí)驗(yàn)2（2）實(shí)驗(yàn)2為什么選擇14C的尿嘧啶作為標(biāo)記物？尿嘧啶是RNA特有的堿基，實(shí)驗(yàn)中選擇14C-U作為標(biāo)記物可以標(biāo)記新合成的RNA。A腺嘌呤G鳥嘌呤C胞嘧啶U尿嘧啶課堂新知一：認(rèn)識RNA（3）實(shí)驗(yàn)2中分離出的含14C標(biāo)記的RNA，能與噬菌體的DNA分子形成雜交分子，

不能與細(xì)菌的DNA結(jié)合，說明什么問題？新合成的RNA是以噬菌體的DNA為模板合成的。~~~~~~~~~RNA噬菌體的DNA雜交分子課堂新知一：認(rèn)識RNA（4）綜合實(shí)驗(yàn)1和實(shí)驗(yàn)2，嘗試寫出DNA控制蛋白質(zhì)合成的過程？RNA蛋白質(zhì)DNA課堂新知一：認(rèn)識RNA元素組成：基本單位：（4種）核糖核苷酸C、H、O、N、PRNA（核糖核酸）聚合腺嘌呤核糖核苷酸（A）鳥嘌呤核糖核苷酸（G）胞嘧啶核糖核苷酸（C）尿嘧啶核糖核苷酸（U）OOOO脫氧核糖核糖123課堂新知一：認(rèn)識RNA核糖核苷酸腺嘌呤核糖核苷酸鳥嘌呤核糖核苷酸胞嘧啶核糖核苷酸尿嘧啶核糖核苷酸HHHHT脫氧核苷酸2)結(jié)構(gòu)：單鏈、比DNA短RNA的基本單位：課堂新知一：認(rèn)識RNARNA的種類和功能mRNA(信使RNA)功能結(jié)構(gòu)作為DNA的信使識別并轉(zhuǎn)運(yùn)特定的氨基酸與蛋白質(zhì)共同構(gòu)成核糖體單鏈三葉草形有堿基互補(bǔ)配對單鏈rRNA(核糖體RNA)tRNA

(轉(zhuǎn)運(yùn)RNA)

其他作用：某些病毒的遺傳物質(zhì)或催化作用的酶（端粒酶、逆轉(zhuǎn)錄酶）課堂新知一：認(rèn)識RNARNA與DNA的主要區(qū)別：（1）五碳糖不同（2）堿基不完全相同（3）RNA一般為單鏈課堂新知一：認(rèn)識RNARNA適于作DNA的信使的原因①RNA也是由基本單位——核苷酸連接而成，由核糖、磷酸、堿基(C、G、A、U(尿嘧啶))共同組成4種核苷酸，它也能儲存遺傳信息。②RNA一般是單鏈，而且比DNA短，因此能夠通過核孔，從細(xì)胞核轉(zhuǎn)移到細(xì)胞質(zhì)中。③在RNA與DNA的關(guān)系中，也遵循“堿基互補(bǔ)配對原則”，但由于RNA中沒有T，DNA中沒有U，所以當(dāng)RNA與DNA有關(guān)系時(shí)，U與A配對。課堂新知一：認(rèn)識RNA課堂新知二：遺傳信息的轉(zhuǎn)錄過程

DNA的遺傳信息是怎樣傳給mRNA的？1.定義：在細(xì)胞核中，通過RNA聚合酶以DNA的一條鏈為模板合成RNA的過程。2.場所：真核生物：細(xì)胞核（主要）RNA聚合酶與編碼蛋白質(zhì)的一段DNA結(jié)合，使DNA雙鏈解開，堿基暴露出來。

解旋

配對

連接釋放課堂新知二：遺傳信息的轉(zhuǎn)錄過程3.轉(zhuǎn)錄

過程：⑴解旋：在ATP的驅(qū)動下，RNA聚合酶將DNA雙螺旋的兩條鏈解開，堿基暴露出來。CGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATACGTATACGGCTAGCCGTA5'3'CCGTAGTATACGGCTAGCCGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATA5'3'ATPRNA聚合酶（該過程不需要解旋酶，RNA聚合酶有解旋作用）課堂新知二：遺傳信息的轉(zhuǎn)錄過程⑵配對：游離的核糖核苷酸按堿基互補(bǔ)配對原則與DNA

模板鏈上的堿基互補(bǔ)配對，確定RNA的核糖核苷酸排列順序。在RNA聚合酶的作用下開始mRNA的合成。CCGTAGTATACGGCTAGCCGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATA5'3'UAUGCAUGAUCGAGCUU課堂新知二：遺傳信息的轉(zhuǎn)錄過程CCGTAGTATACGGCTAGCCGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATA5'3'UAUGCAUGAUCGAGCUUUAUGCAUGAUCGAGCUU3'5'ATP⑶連接：RNA聚合酶不斷地向前推動著DNA解開螺旋，在RNA聚合酶的催化下，通過形成磷酸二酯鍵從子鏈的5’端把子鏈的核糖核苷酸聚合成核糖核苷酸鏈，形成一個(gè)mRNA。合成方向：

子鏈的5’端→

3’端課堂新知二：遺傳信息的轉(zhuǎn)錄過程⑷脫離：

合成的mRNA從DNA鏈上釋放，DNA雙鏈恢復(fù)成雙螺旋結(jié)構(gòu)。UAUGCAUGAUCGAGCUUCGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATACGTATACGGCTAGCCGTA3'5'細(xì)胞質(zhì)細(xì)胞核mRNAGCACGTAGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATATATACGGCTAGCCGTA5'3'TGCCUAUGCAUGUUCGAGCUA5'3'課堂新知二：遺傳信息的轉(zhuǎn)錄過程課堂新知二：遺傳信息的轉(zhuǎn)錄過程4.結(jié)果原料：

4種游離的核糖核苷酸模板：

DNA的一條鏈能量：

ATP酶：RNA聚合酶6.原則堿基互補(bǔ)配對原則（A-U，T-A，C-G，G-C）7.特點(diǎn)8.實(shí)質(zhì)邊解旋邊轉(zhuǎn)錄遺傳信息從DNA傳遞到mRNA上，為翻譯做準(zhǔn)備。5.條件產(chǎn)生

mRNA、tRNA、rRNA堿基互補(bǔ)配對A--UT--AC--GG--CDNARNADNA→mRNA（打斷氫鍵、形成磷酸二酯鍵）課堂新知二：遺傳信息的轉(zhuǎn)錄過程（1）轉(zhuǎn)錄與DNA復(fù)制有什么共同之處？這對保證遺傳信息的準(zhǔn)確轉(zhuǎn)錄有什么意義？轉(zhuǎn)錄與DNA復(fù)制都需要模板、原料、能量、酶，都遵循堿基互補(bǔ)配對原則，這保證了遺傳信息的準(zhǔn)確轉(zhuǎn)錄。RNA轉(zhuǎn)錄DNA復(fù)制課堂新知三：真核細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄及與DNA復(fù)制的比較（2）與DNA復(fù)制相比，轉(zhuǎn)錄所需要的原料和酶各有什么不同？原料：4種游離的脫氧核苷酸模板：DNA的兩條鏈能量：由ATP提供酶：解旋酶、DNA聚合酶DNA復(fù)制的條件RNA轉(zhuǎn)錄的條件4種游離的核糖核苷酸DNA的一條鏈的某片段

由ATP提供RNA聚合酶課堂新知三：真核細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄及與DNA復(fù)制的比較（3）轉(zhuǎn)錄時(shí)，DNA的一條鏈作為轉(zhuǎn)錄的模板鏈，可成為反意義鏈，與其互補(bǔ)的另一條鏈稱為有意義鏈。下圖表示了一個(gè)DNA分子的片段：非模板鏈（有意義鏈）模板鏈（反意義鏈）5’-TACGCTCCGTACCC-3’3’-ATGCGAGGCATGGG-5’轉(zhuǎn)錄不是轉(zhuǎn)錄整個(gè)DNA，是轉(zhuǎn)錄其中要表達(dá)的基因。轉(zhuǎn)錄以基因?yàn)閱挝唬粋€(gè)基因只以一條鏈為模板，不同基因模板鏈不同。課堂新知三：真核細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄及與DNA復(fù)制的比較DNA復(fù)制和轉(zhuǎn)錄的比較項(xiàng)目DNA復(fù)制轉(zhuǎn)錄時(shí)間細(xì)胞分裂前的間期生長發(fā)育過程場所主要在細(xì)胞核或擬核，少部分在線粒體、葉綠體、質(zhì)粒解旋完全解旋只解有遺傳效應(yīng)的片段(基因)模板DNA的兩條鏈均為模板DNA的一條鏈上某片段原料四種脫氧核苷酸四種核糖核苷酸酶解旋酶、DNA聚合酶等RNA聚合酶等配對方式A—T、T—A、C—G、G—CA—U、C—G、T—A、G—C特點(diǎn)半保留復(fù)制，邊解旋邊復(fù)制邊解旋邊轉(zhuǎn)錄方向新鏈從5′－端→3′－端延伸產(chǎn)物2個(gè)子代DNA分子mRNA、tRNA、rRNA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)性遺傳信息從DNA傳遞到RNA(mRNA)上，為翻譯做準(zhǔn)備課堂新知三：真核細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄及與DNA復(fù)制的比較當(dāng)堂練習(xí)1．關(guān)于基因表達(dá)的敘述，正確的是（）A．所有生物基因表達(dá)過程中用到的RNA和蛋白質(zhì)均由DNA編碼B．DNA雙鏈解開，RNA聚合酶起始轉(zhuǎn)錄、移動到終止密碼子時(shí)停止轉(zhuǎn)錄C．翻譯過程中，核酸之間的相互識別保證了遺傳信息傳遞的準(zhǔn)確性D．多肽鏈的合成過程中，tRNA讀取mRNA上全部堿基序列信息【答案】C【解析】A、RNA病毒的蛋白質(zhì)由病毒的遺傳物質(zhì)RNA編碼合成，A錯(cuò)誤；B、DNA雙鏈解開，RNA聚合酶與啟動子結(jié)合進(jìn)行轉(zhuǎn)錄，移動到終止子時(shí)停止轉(zhuǎn)錄，B錯(cuò)誤；C、翻譯過程中，核酸之間通過堿基互補(bǔ)配對相互識別保證了遺傳信息傳遞的準(zhǔn)確性，C正確；D、沒有相應(yīng)的反密碼子與mRNA上的終止密碼子配對，故tRNA不能讀取mRNA上全部堿基序列信息，D錯(cuò)誤。故選C。2．細(xì)胞內(nèi)有些tRNA分子的反密碼子中含有稀有堿基次黃嘌呤（I），含有I的反密碼子在與mRNA中的密碼子互補(bǔ)配對時(shí)，存在如圖所示的配對方式（Gly表示甘氨酸）。下列說法錯(cuò)誤的是（）A．一種反密碼子可以識別不同的密碼子B．密碼子與反密碼子的堿基之間通過氫鍵結(jié)合C．tRNA分子由兩條鏈組成，mRNA分子由單鏈組成D．mRNA中的堿基改變不一定造成所編碼氨基酸的改變【答案】C【解析】A、由圖示分析可知，I與U、C、A均能配對，因此含I的反密碼子可以識別多種不同的密碼子，A正確；B、密碼子與反密碼子的配對遵循堿基互補(bǔ)配對原則，堿基對之間通過氫鍵結(jié)合，B正確；C、由圖示可知，tRNA分子由單鏈RNA經(jīng)過折疊后形成三葉草的葉形，C錯(cuò)誤；D、由于密碼子的簡并性，mRNA中堿基的改變不一定造成所編碼氨基酸的改變，從圖示三種密碼子均編碼甘氨酸也可以看出，D正確。故選C。3．關(guān)于真核生物的遺傳信息及其傳遞的敘述，錯(cuò)誤的是（）A．遺傳信息可以從DNA流向RNA，也可以從RNA流向蛋白質(zhì)B．細(xì)胞中以DNA的一條單鏈為模板轉(zhuǎn)錄出的RNA均可編碼多肽C．細(xì)胞中DNA分子的堿基總數(shù)與所有基因的堿基數(shù)之和不相等D．染色體DNA分子中的一條單鏈可以轉(zhuǎn)錄出不同的RNA分子【答案】B【解析】A、遺傳信息的表達(dá)過程包括DNA轉(zhuǎn)錄成mRNA，mRNA進(jìn)行翻譯合成蛋白質(zhì)，A正確；B、以DNA的一條單鏈為模板可以轉(zhuǎn)錄出mRNA、tRNA、rRNA等，mRNA可以編碼多肽，而tRNA的功能是轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸，rRNA是構(gòu)成核糖體的組成物質(zhì)，B錯(cuò)誤；C、基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段，而DNA分子上還含有不具遺傳效應(yīng)的片段，因此DNA分子的堿基總數(shù)大于所有基因的堿基數(shù)之和，C正確；D、染色體DNA分子上含有多個(gè)基因，由于基因的選擇性表達(dá)，一條單鏈可以轉(zhuǎn)錄出不同的RNA分子，D正確。故選B。4．南極雌帝企鵝產(chǎn)蛋后，由雄帝企鵝負(fù)責(zé)孵蛋，孵蛋期間不進(jìn)食。下列敘述錯(cuò)誤的是（）A．帝企鵝蛋的卵清蛋白中N元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于C元素B．帝企鵝的核酸、多糖和蛋白質(zhì)合成過程中都有水的產(chǎn)生C．帝企鵝蛋孵化過程中有mRNA和蛋白質(zhì)種類的變化D．雄帝企鵝孵蛋期間主要靠消耗體內(nèi)脂肪以供能【答案】A【解析】A、帝企鵝蛋的卵清蛋白中N元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于C元素，A錯(cuò)誤；B、核酸、糖原、蛋白質(zhì)的合成都經(jīng)歷了“脫水縮合