高中生物必修2導(dǎo)學(xué)案 第4單元 基因的表達(dá)

基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成

教學(xué)目的

1、染色體、DNA和基因三者之間的關(guān)系，以及基因的本質(zhì)（B：識記）。

2、基因控制蛋白質(zhì)合成的過程和原理（B：識記）。

3、基因控制性狀的原理（B：識記）。

重點和難點及疑點

（1）教學(xué)重點

a）染色體、DNA和基因三者之間的關(guān)系和基因的本質(zhì)。

b）基因控制蛋白質(zhì)合成的過程和原理。

⑵教學(xué)難點

基因控制蛋白質(zhì)合成的過程和原理。

⑶教學(xué)疑點

a）基因的含義

b）基因控制蛋白質(zhì)全成的過程

教材教法

四步導(dǎo)學(xué)法

教學(xué)安排2課時

第一課時

導(dǎo)學(xué)內(nèi)容

自主學(xué)習(xí)

（一）基因的概念

1.概念：是有的DNA片段。

2.基因與DNA、性狀、染色體間的關(guān)系

⑴與DNA的關(guān)系基因是有的DNA片段，每個DNA分子上有許多個基因。

⑵與性狀的關(guān)系基因通過控制的合成來決定生物的性狀。

⑶與染色體的關(guān)系基因主要存在于上，并呈排列。染色體是基因

的o

（二）RNA的結(jié)構(gòu)及種類

1.RNA的結(jié)構(gòu)

結(jié)構(gòu)基本單位堿基五碳糖

RNA通常呈_________

2.種類

⑴信使RNA：轉(zhuǎn)錄DNA的,轉(zhuǎn)遞至中。

⑵轉(zhuǎn)運RNA：攜帶特定的。

（三）基因控制蛋白質(zhì)的合成

1.轉(zhuǎn)錄

⑴概念：在中，以DNA的為模板，按照原則，合成RNA

的過程。

⑵條件：模板（）、原料（）、能量、酶（如

_）。

⑶RNA出細(xì)胞核的途徑：通過,RNA從細(xì)胞核內(nèi)進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)。

⑷意義：DNA中的傳遞到信使RNA上o

2.翻譯

⑴概念：在中，以為模板，合成具有一定序列的蛋白質(zhì)

的過程。

⑵密碼子：指上決定一個氨基酸的個相鄰的堿基。

⑶條件：模板（）、原料（）、酶、o

⑷意義：DNA上的遺傳信息通過作媒介，決定了蛋白質(zhì)的，從而

使生物表現(xiàn)出各種遺傳性狀。

（四）基因控制生物性狀的途徑

1.基因通過控制的合成來控制，從而控制生物的性狀。

2.基因通過控制蛋白質(zhì)分子的來直接影響性狀。

（五）基因的表達(dá)概念基因使遺傳信息以一定的方式反映到蛋白質(zhì)的上，從而使

后代表現(xiàn)出與親代相似的,遺傳學(xué)上把這一過程叫做。

合作探究

1.復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯有什么區(qū)別？

2.如何區(qū)分遺傳信息、密碼子（遺傳密碼）、反密碼子？

質(zhì)疑講析

L復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯有什么區(qū)別？

答：基因控制蛋白質(zhì)的合成

「場所：細(xì)胞核

J模板：DNA的一條鏈（有義鏈）

（一）轉(zhuǎn)錄］原料：游離的核糖核甘酸（四種）

I產(chǎn)物：RNA（mRNA等，通過核孔到細(xì)胞質(zhì)）

一場所：細(xì)胞質(zhì)（核糖體）

模板：mRNA

（二）翻譯，工具：轉(zhuǎn)運RNA

原料：氨基酸

I產(chǎn)物：蛋白質(zhì)

轉(zhuǎn)運RNA結(jié)構(gòu)

--------攜帶氨基酸部位

反密碼子（能專一她與MRNA上特定的

三個相鄰堿基互補配對）

轉(zhuǎn)運RNA模式圖

轉(zhuǎn)運RNA與氨基酸的對應(yīng)關(guān)系

（1）由于只有61種密碼子是對應(yīng)氨基酸，所以轉(zhuǎn)運RNA也只有61種

（2）1種轉(zhuǎn)運RNA對應(yīng)1種氨基酸；1種氨基酸對應(yīng)1?6種轉(zhuǎn)運RNA。

3.轉(zhuǎn)運RNA與肽鏈：轉(zhuǎn)運RNA將氨基酸運到核糖體上，按mRNA上密碼子順序?qū)⑺鼈円灰幌?/p>

連，直至mRNA出現(xiàn)終止密碼子，肽鏈才從核糖體上脫落下來。

DNA的復(fù)制、DNA轉(zhuǎn)錄形成RNA、RNA翻譯形成蛋白質(zhì)的過程，是遺傳信息在生

物體內(nèi)以不同方式傳遞、表達(dá)的過程。三者之間的主要區(qū)別見下表。

堿基互產(chǎn)物

場所模板原料酶補配對

方式

游離的解旋酶、

DNA兩A與T

復(fù)制細(xì)胞核脫氧核DNA聚DNA

條鏈C與G

昔酸合酶等

游離的解旋酶、

DNA的A與U

轉(zhuǎn)錄細(xì)胞核核糖核RNA聚RNA

一條鏈C與G

昔酸合酶等

信使A與U蛋白

翻譯細(xì)胞質(zhì)氨基酸酶

RNAC與G質(zhì)

2.如何區(qū)分遺傳信息、密碼子（遺傳密碼）、反密碼子？

答：遺傳信息是指DNA（基因）中有遺傳效應(yīng)的脫氧核甘酸序列。密碼子是指信使

RNA上決定一個氨基酸的三個相鄰的堿基。反密碼子是指轉(zhuǎn)運RNA上能識別信使RNA

上相應(yīng)密碼子的三個相鄰的堿基。三者的主要區(qū)別有兩點：一是存在的位置不同，遺傳信

息存在于DNA（基因）上，密碼子存在于信使RNA上，反密碼子存在于轉(zhuǎn)運RNA上；

二是作用不同，遺傳信息的作用是控制生物性狀，密碼子的作用是決定蛋白質(zhì)中的氨基酸

序列，反密碼子的作用是識別密碼子。三者中最重要的是遺傳信息，它通過控制密碼子和

反密碼子中核甘酸的排列順序來控制蛋白質(zhì)的合成，從而控制生物的性狀。

密碼子：信使RNA上決定一個氨基酸的三個相鄰堿基

A.由三個堿基決定一個氨基酸的推導(dǎo)4J64〉20

B.對密碼子表的認(rèn)識

（1）密碼子總數(shù)：61+3=64種（其中61種密碼子是對應(yīng)氨基酸和起始；另有3個不對應(yīng)

氨基酸，只對應(yīng)終止）

（2）密碼子與氨基酸的對應(yīng)關(guān)系：6120

1種密碼子對應(yīng)1種氨基酸；1種氨基酸對應(yīng)1?6種密碼子。

（3）密碼子在生物界基本是是通用的。這也是生物彼此間存在親緣關(guān)系的證據(jù)之一

反饋檢測

1.下列對轉(zhuǎn)運RNA的描述，正確的是

A.每種轉(zhuǎn)運RNA能識別并轉(zhuǎn)運多種氨基酸

B.每種氨基酸只有一種轉(zhuǎn)運RNA能轉(zhuǎn)運它

C.轉(zhuǎn)運RNA能識別信使RNA上的密碼子

D.轉(zhuǎn)運RNA轉(zhuǎn)運氨基酸到細(xì)胞核內(nèi)

作業(yè)布置

教學(xué)反思

第二課時

導(dǎo)學(xué)過程

自主學(xué)習(xí)

1.轉(zhuǎn)錄、翻譯中的數(shù)量關(guān)系

DNA（基因）堿基數(shù)：mRNA堿基數(shù)：多肽鏈氨基酸數(shù)=

推導(dǎo)過程：

①由總1=總2=總m=l/2總，得DNA（基因）堿基數(shù)：mRNA堿基數(shù)=；

②由mRNA上每三個堿基構(gòu)成一個密碼子，決定一個氨基酸，得mRNA堿基

數(shù)：多肽鏈氨基酸數(shù)=;

③由①②可得DNA（基因）堿基數(shù)：mRNA堿基數(shù)：多肽鏈氨基酸數(shù)=—

④注意點：上述比值中沒有考慮終止密碼，若考慮只要在MRNA堿基數(shù)和DNA堿

基數(shù)上再加上相應(yīng)數(shù)值即可。

2根據(jù)堿基種類和數(shù)量（或比例），推測核酸類型

（1）種類：①有T無U,必為DNA；

②有U無T,必為RNA；

③有T也有U,為DNA.RNA雜交雙鏈分子。

（2）數(shù)量：①A=T且C=G,通常為雙鏈DNA；

②AWT或CWG,無U,必為單鏈DNA；

③A=T+U且C=G,為DNA.RNA形成的雜交雙鏈分子。

合作探究

a）DNA,RNA、氨基酸的數(shù)量關(guān)系？

b）基因如何控制性狀？

質(zhì)疑講析

1.與基因控制蛋白質(zhì)合成有關(guān)的計算

⑴已知蛋白質(zhì)中的氨基酸數(shù)(或基因中的堿基數(shù))，求控制這個蛋白質(zhì)合成的基因中的

堿基數(shù)(或蛋白質(zhì)中的氨基酸數(shù))。

⑵已知蛋白質(zhì)的相對分子質(zhì)量(n),由a條肽鏈構(gòu)成，氨基酸的平均相對分子質(zhì)量

(m),求控制它合成的基因中的堿基數(shù)。

先求組成這個蛋白質(zhì)的氨基酸數(shù)(X個)。因氨基酸脫水縮合成蛋白質(zhì)的過程中要失

去X一a分子的水，因此n=Xm—(X-a)X18,X=(n-18a)/(m-18)個；再求基因

中的堿基數(shù)。基因中的堿基數(shù)=6X=6(n-18a)/(m-18)個。

⑶已知基因中的堿基數(shù)(6n個)，氨基酸的平均相對分子質(zhì)量(m),求它控制合成

的蛋白質(zhì)的最大相對分子質(zhì)量(假設(shè)此蛋白質(zhì)由a條肽鏈構(gòu)成)。

先求它控制合成的蛋白質(zhì)的氨基酸數(shù)。氨基酸數(shù)=6n+6=n個；再求它控制合成的蛋

白質(zhì)的最大相對分子質(zhì)量。蛋白質(zhì)的最大相對分子質(zhì)量=nm—(n-a)18,n—a為失去的

水分子數(shù)。

2.基因?qū)π誀羁刂频姆绞?/p>

基因控制性狀需經(jīng)過一系列步驟，基因控制性狀有如下兩種方式。

(1)直接途徑：基因控制結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)控制細(xì)胞結(jié)構(gòu)控制生物性狀，如鐮刀型細(xì)胞貧血癥、囊

性纖維病。

(2)間接途徑：基因控制酶或激素控制細(xì)胞代謝控制生物性狀，如白化病、豌豆的粒型。

3.基因與性狀的關(guān)系

(1)一般說來，一對基因控制一對相對性狀，但也有性狀由多個基因決定，甚至一個基因能

影響生物的多種性狀。

(2)生物的性狀表現(xiàn)是基因與環(huán)境共同作用的結(jié)果。

反饋檢測

作業(yè)布置

教學(xué)反思

基因?qū)π誀畹目刂?/p>

教學(xué)目的：

基因?qū)π誀畹目刂?/p>

重要知識點

基因?qū)π誀畹目刂频姆绞?/p>

知識建構(gòu)

(一)、本節(jié)知識體系

一、中心法則1、閱讀小字部分1、(1)中心法則的內(nèi)容____________、__________、_______。

的提出及其2、計算：DNA上的一(2)逆轉(zhuǎn)錄指在_____________的作用下由_________合成

發(fā)展個遺傳效應(yīng)片段含240________O

個堿基，則此片段控制(3)寫出中心法則圖解：

合成的蛋白質(zhì)所含氨基2、基因(DNA)堿基：信使RNA堿基：蛋白質(zhì)氨基酸

酸數(shù)目最多是一個。數(shù)=____：____：____

二、基因、蛋思考：1、為何同一株水1、基因?qū)π誀畹目刂朴袃煞N情況，一是通過控制

白質(zhì)與性狀毛蔓，裸露在空氣中的________________來控制代謝過程，從而控制生物性狀。

的關(guān)系葉和浸在水中的葉表現(xiàn)例如：_______________________=另一情況是通過控制

了兩種不同的形態(tài)？________來直接影響性狀。如：___________。

2、基因的改變僅僅引起基因與性狀的關(guān)系：______________________________

生物單一性狀的改變2、性狀的形成是__________和____________的結(jié)果。

嗎？

(二)問題的歸納與總結(jié)

1、中心法則的理解

圖解表示出遺傳信息傳遞的5個途徑：

(1)表示DNA-DNA(或基因到基因)：主要發(fā)生在細(xì)胞核中DNA自我復(fù)制過程，表示

遺傳信息的傳遞

(2)表示DNA-RNA：主要發(fā)生在細(xì)胞核中的轉(zhuǎn)錄過程

(3)表示RNA-蛋白質(zhì)：發(fā)生在細(xì)胞質(zhì)

(4)表示RNA-DNA：少數(shù)RNA病毒、SARS病毒、HIV在宿主細(xì)胞內(nèi)的逆轉(zhuǎn)錄過程

(5)表示RNA-RNA：以RNA作為遺傳物質(zhì)的生物(如RNA病毒)的RNA自我復(fù)制過程

基因螞>酶ag..>代謝典>性狀

2、基因?qū)π誀畹目刂?/p>

基因型小蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)些>性狀

(三)課堂典型題

例題1、白化病病人出現(xiàn)白化癥狀的根本原因()

A、病人細(xì)胞內(nèi)缺乏黑色素B、病人體內(nèi)無酪氨酸

C、控制合成酪氨酸的基因不正常D、長期見不到陽光

解析白化病病人出現(xiàn)白化癥狀是因為缺乏酪氨酸酶。不能使酪氨酸轉(zhuǎn)化成黑色素，而缺乏

這種酶的根本原因是控制此酶合成的基因不正常草成的，即生物的一切性狀都是受基因控制

的。

例題2、對于中心法則，經(jīng)科學(xué)家深入研究后，發(fā)現(xiàn)生物中還存在著逆轉(zhuǎn)錄現(xiàn)象，它是指遺

傳信息的傳遞方向為)

A、蛋白質(zhì)fRNAB、RNA-DNAC、DNA-RNAD、DNA-DNA

解析科學(xué)家通過對某些致癌病毒的研究發(fā)現(xiàn)了逆轉(zhuǎn)錄現(xiàn)象，其原因是這些病毒中含有逆轉(zhuǎn)

錄酶，在這種酶的作用下，能夠以RNA作為模板，合成DNA,這是對中心法則的重要補充。

四、課堂訓(xùn)練題

1、中心法則是指（）

A、遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯過程

B、遺傳信息的轉(zhuǎn)錄、翻譯及表達(dá)過程

C、DNA復(fù)制過程中堿基互補配對過程

D、遺傳信息通過DNA復(fù)制并轉(zhuǎn)錄和翻譯的傳遞過程

2、逆轉(zhuǎn)錄是指（）

A、以DNA為模板合成RNA的過程

B、以RNA為模板合成DNA的過程

C、以DNA為模板合成DNA的過程

D、以RNA為模板合成RNA的過程

3、基因控制性狀的主要途徑是（）

A、DNA一蛋白質(zhì)B、RNA-蛋白質(zhì)一性狀

C、RNA-DNA-蛋白質(zhì)D、DNA-RNA-蛋白質(zhì)一性狀

4、具有復(fù)制和轉(zhuǎn)錄功能的細(xì)胞器是（）

A、中心體和線粒體B、葉綠體和線粒體

C、高爾基體和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)D、線粒體和核糖體

5.如圖所示過程中，正常情況下在動植物細(xì)胞中只能發(fā)生的是（）

⑤@IA（基因）魔曲A得丑蛋白質(zhì)（性狀）

A.①④⑤B.②③⑥C.②③⑤D.①③⑤

6.下列關(guān)于基因、蛋白質(zhì)、性狀之間關(guān)系的敘述中，不正確的是（）

A.每一個性狀都只受一個基因控制

B.蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)改變能導(dǎo)致生物體的性狀改變

C.蛋白質(zhì)的合成是受基因控制的

D.基因可通過控制酶的合成來控制生物體的性狀

7.在中心法則里DNA決定RNA的性質(zhì)及RNA決定蛋白質(zhì)的性質(zhì)分別是通過（）

A.堿基互補配對原則和信使RNA上三個堿基的排列順序

B.DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)和轉(zhuǎn)運RNA上的反密碼子的排列順序

C.堿基互補配對原則和信使RNA上密碼子的排列順序

D.堿基互補配對原則和轉(zhuǎn)運RNA上的反密碼子的排列順序

8.下列說法正確的是)

A.原核生物和病毒的遺傳物質(zhì)是DNA或RNA

B.動物的性狀是由基因和環(huán)境共同決定的

C.基因通過控制酶的合.成來控制生物體的所有性狀

D.囊性纖維病的病因可以證明基因通過控制酶的合成來控制生物體的性狀

9.人類白化病和苯丙酮尿癥是由于代謝異常引起的疾病，下圖表示在人體代謝中產(chǎn)生這兩類

疾病

的過程。由圖中不能得出的結(jié)論是（）

A.基因可以通過控制蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)來控制生物性狀，因1基?2

B.基因可以通過控制酶的合成來控制生物的性狀W1溫2

C.一個基因可以控制多種性狀,食物蛋白質(zhì)一苯丙氨酸一二酪氨酸??黑色素

D.一個性狀可以由多個基因控制基因3f酶3-]卜酶4一基因4

聚丙酮酸多巴胺

10.中心法則揭示了生物遺傳信息由DNA向蛋白質(zhì)傳遞與表達(dá)的過程。請回答下列問題。

（）

RNA-----＞蛋白質(zhì)

⑴a、b、c、d所表示的四個過程依次分別是、、和。

⑵需要tRNA和核糖體同時參與的過程是（用圖中的字母回答）。

⑶a過程發(fā)生在真核細(xì)胞分裂的期。

⑷在真核細(xì)胞中，a和b兩個過程發(fā)生的主要場所是。

⑸能特異性識別信使RNA上密碼子的分子是,它能轉(zhuǎn)運的分子是o

⑹RNA病毒的遺傳信息傳遞與表達(dá)的途徑有（用類似本題圖中的形式表述）：

①;②。

作業(yè)布置

教學(xué)反思

【課堂小結(jié)】

1、畫概念圖構(gòu)建基因、蛋白質(zhì)、性狀三者關(guān)系的概念圖

生物體的性狀

2、生物的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和生理等方面的性狀主要是由體現(xiàn)的，的合成又

受基因的控制。所以生物的性狀是由控制的。

3、.基因與基因、基因與基因產(chǎn)物、基.因與環(huán)境之間存在著復(fù)雜的相互作用，這種相互作用

形成了一個錯綜復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)，精細(xì)的調(diào)控著生物體的性狀。.可見，生物體的性狀是基因和

共同作用的結(jié)果。

第三節(jié)遺傳密碼的破譯

（4）教學(xué)目標(biāo)

C.說出遺傳密碼的閱讀方式。

D.說出遺傳密碼的破譯過程。

（5）教學(xué)重點

遺傳密碼的破譯過程。

（6）教學(xué)難點

尼倫伯格和馬太設(shè)計的蛋白質(zhì)體外合成實驗。

自主學(xué)習(xí)

一、遺傳密碼的閱讀方式

1954年科普作家伽莫夫?qū)ζ谱g遺傳密碼首先提出了挑戰(zhàn)。當(dāng)年，他在《自然Nature》

雜志首次發(fā)表了遺傳密碼的理論研究的文章，指出一個堿基編碼一個氨基酸。

但是，3個堿基決定1個氨基酸，在這三個堿基中的每個堿基是只讀一次還是重復(fù)閱讀

呢？以重疊方式和非重疊方式閱讀DNA序列會有什么不同呢？

思考：課本74頁思考與討論。

1、遺傳密碼的驗證（克里克的實驗）

4、實驗材料：

5、研究方法：增加或減少某個基因的堿基對其所編碼的蛋白質(zhì)的影響。

6、實驗結(jié)果：在相關(guān)堿基序列中增加或者刪除一個堿基，（能或不能）產(chǎn)生正常功

能的蛋白質(zhì)；增加或者刪除兩個堿基，（能或不能）產(chǎn)生正常功能的蛋白質(zhì)；當(dāng)

增加或者刪除三個堿基時，（能或不能）合成具有正常功能的蛋白質(zhì)。

4、實驗結(jié)論：克里克是第一個用實驗證明遺傳密碼中的科學(xué)家。

5、同時表明：遺傳密碼從一個固定的起點開始，以的方式閱讀，編碼之間沒有—o

三、遺傳密碼對應(yīng)規(guī)則的發(fā)現(xiàn)

尼倫伯格和馬太破譯了第一個遺傳密碼。

1、實驗技術(shù)：o

2、實驗過程：在每個試管中分別加入一種氨基酸，再加入除去了的細(xì)胞提取

液，以及人工合成的RNA多聚尿喀咤核甘酸。

3、實驗結(jié)果：只有加入了的試管中出現(xiàn)了多聚苯丙氨酸的肽鏈。

4、實驗結(jié)論：3個堿基決定1個氨基酸，與苯丙氨酸對應(yīng)的密碼子應(yīng)該是=

在此后的六七年里，科學(xué)家沿著的思路，不斷地改進(jìn)實驗方法，破譯出

了全部的密碼子，并編制出了密碼子表（圖4-1）。

知識總結(jié)

遺傳密碼的特點：

1、不間斷性：mRNA的三聯(lián)體密碼是連續(xù)排列的，相鄰密碼之間無核甘酸間隔。所以，若

在某基因編碼區(qū)的DNA序列或其mRNA中間插入或刪除1~2個核甘酸，則其后的三聯(lián)體

組合方式都會改變，不能合成正常的蛋白質(zhì)。

2、不重疊性：對于特定的三聯(lián)體密碼而言，其中的每個核甘酸都具有不重疊性。不重疊性

使密碼解讀簡單而準(zhǔn)確無誤。并且，當(dāng)一個核甘酸被異常核甘酸取代時，不會在肽鏈中影響

到多個氨基酸。

3、簡并性：絕大多數(shù)氨基酸具有2個以上不同的密碼子，這一現(xiàn)象稱做簡并性。由于簡并

性，某些DNA堿基變化不會引起相應(yīng)蛋白質(zhì)的氨基酸序列改變，這對維持物種的穩(wěn)定性有

重要意義。

4、通用性：生物界通用一套遺傳密碼，細(xì)菌、動物和植物等不同物種之間，蛋白質(zhì)合成機

制及其mRNA都是可以互換的。例