高中生物必修二第四章
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第四章基因的表达第一节基因指导蛋白质的合成一、说教材1、本节内容在教材中的地位和作用本节内容是本章的开篇,是本章学习的基础,也是教学的难点所在,要用2课时。
基因是如何表达为性状的?这是本章学习要解决的中心问题。
蛋白质是生命活动的体现者,也可以说是执行者,基因对性状的控制,是通过控制蛋白质(包括结构蛋白和功能蛋白)的合成来实现的。
本节集中讲述的基因指导蛋白质合成的内容,可以说是本章的重点。
课程标准中与本节教学相对应的要求是:概述遗传信息的转录和翻译。
“概述”是理解水平的要求,即要求学生能够把握知识的内在逻辑联系,能够与已有的知识建立联系,进行解释、推断、区分和扩展等。
因此,本节教学不应局限于对转录和翻译过程的单纯描述,而应当让学生理解转录和翻译的物质结构基础以及二者之间的内在逻辑联系。
要达到理解层次的目标,需要引导学生运用已有知识和观点思考和讨论相关的问题,比如“为什么RNA适于作DNA的信使呢?”需要运用有关DNA和RNA结构的知识,以及结构与功能相适应的观点进行分析;“为什么是三个碱基编码一个氨基酸呢?”需要学生运用数学知识和方法进行分析。
本节教材的特点之一是插图多而且复杂。
插图包括结构示意图、化学组成区别图、转录过程流程图、翻译过程流程图和一个mRNA分子上的多个核糖体同时合成多条肽链示意图等。
能否处理好教材中的插图,是本节教学成败的关键因素之一。
2、教学重点与难点(1) 重点与难点的确定:课程标准中与本节教学相对应的要求是:概述遗传信息的转录和翻译。
“概述”是理解水平的要求,即要求学生能够把握知识的内在逻辑联系,能够与已有的知识建立联系,进行解释、推断、区分和扩展等。
因此,本节教学不应局限于对转录和翻译过程的单纯描述,而应当让学生理解转录和翻译的物质结构基础以及二者之间的内在逻辑联系,能掌握基本的概念和过程,能应用基因(DNA)碱基、RNA碱基和氨基酸的对应关系。
因此,确定以下重点与难点:(2)重点:①了解基因控制蛋白质合成的中间物质──RNA的基本单位、化学组成和种类,以及它与DNA在组成、结构、功能和分布等方面的异同;②理解基因表达的转录和翻译的概念及过程;③比较转录和翻译的异同;④认知和区分相关概念:遗传信息、遗传密码、密码子与反密码子;⑤计算问题:基因(DNA)碱基、RNA碱基和氨基酸的对应关系。
第4章基因的表达第1节基因指导蛋白质的合成一、RNA的结构与种类1.RNA的结构(与DNA的比较)2.RNA的种类及其作用注:RNA是DNA转录的产物。
(1)(2)(3)二、遗传信息的转录1.概念2.过程DNA的结构①磷酸②碱基:A、T、G、C③脱氧核糖规则的双螺旋结构五碳糖不同碱基不同3.如图为一段DNA分子,如果以β链为模板进行转录;DNAα链……A T G A T A G G G A A A C……β链……T A C T A T C C C T T T G……mRNA ……A U G A U A G G G A A A C……该mRNA与β链的碱基序列互补配对。
4.该mRNA与α链的碱基序列有哪些异同?提示:二者的碱基序列基本相同,不同的是α链中碱基T的位置,在mRNA中是碱基U。
[师说重难]1.比较DNA的复制和转录2.转录有关问题分析(1)转录不是转录整个DNA,而是转录其中的基因。
不同种类的细胞,由于基因的选择性表达,mRNA的种类和数量不同,但tRNA和rRNA的种类没有差异。
(2)细胞核中转录形成的RNA通过核孔进入细胞质,穿过0层膜,需要能量。
(3)完成正常使命的mRNA易迅速降解,保证生命活动的有序进行。
(4)质基因(线粒体和叶绿体中的基因)控制蛋白质合成过程时也进行转录。
(5)mRNA与DNA模板链碱基互补,但与非模板链碱基序列基本相同,只是用U代替T。
(6)转录时,边解旋边转录,单链转录。
三、遗传信息的翻译 1.密码子(1)概念:mRNA 上决定1个氨基酸的3个相邻的碱基。
(2) 种类(共64种)⎩⎪⎨⎪⎧起始密码子:AUG (甲硫氨酸)、GUG (缬氨酸、甲硫氨酸)终止密码子:UAA 、UAG 、UGA其他密码子2.tRNA :RNA 链经过折叠,看上去像三叶草的叶形,其一端是携带氨基酸的部位,另一端有3个相邻的碱基可以与mRNA 上的密码子互补配对,叫作反密码子。
3.翻译(1)概念 (2)过程1.翻译能够准确进行的原因是什么?提示:mRNA 为翻译提供了精确的模板;mRNA 与tRNA 之间通过碱基配对原则保证了翻译能够准确地进行。
高一生物必修二第四章知识点归纳基因的表达是高一生物必修二第四章的内容。
为了帮助高一同学掌握相关知识点,下面店铺给大家带来高一生物必修二第四章知识点,希望对你有帮助。
高一生物必修二第四章第一节知识点一、RNA的结构:1、组成元素:C、H、O、N、P2、基本单位:核糖核苷酸(4种)3、结构:一般为单链二、基因:是具有遗传效应的DNA片段,主要在染色体上。
三、基因控制蛋白质合成:1、转录:(1)概念:在细胞核中,以DNA的一条链为模板,按照碱基互补配对原则,合成RNA的过程。
【注】叶绿体、线粒体也有转录(2)过程:①解旋②配对③连接④释放(3)模板:DNA的一条链(模板链)原料:4种核糖核苷酸能量:ATP酶:解旋酶、RNA聚合酶等(4)原则:碱基互补配对原则(A—U、T—A、G—C、C—G)(5)产物:信使RNA(mRNA)、核糖体RNA(rRNA)、转运RNA(tRNA)2、翻译:(1)概念:游离在细胞质中的各种氨基酸,以mRNA为模板,合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。
【注】叶绿体、线粒体也有翻译(2)模板:mRNA原料:氨基酸(20种)能量:ATP酶:多种酶搬运工具:tRNA装配机器:核糖体(4)原则:碱基互补配对原则(5)产物:多肽链3、与基因表达有关的计算:基因中碱基数:mRNA分子中碱基数:氨基酸数 = 6:3:14、密码子①概念:mRNA上3个相邻的碱基决定1个氨基酸。
每3个这样的碱基又称为1个密码子②特点:专一性、简并性、通用性③起始密码:AUG、GUG(64个)终止密码:UAA、UAG、UGA【注】决定氨基酸的密码子有61个,终止密码不编码氨基酸。
高一生物必修二第四章第二节知识点一、中心法则及其发展1、提出者:克里克2、内容:遗传信息可以从DNA流向DNA,即DNA的自我复制;也可以从DNA流向RNA,进而流向蛋白质,即遗传信息的转录和翻译。
但是,遗传信息不能从蛋白质流向蛋白质,也不能从蛋白质流向DNA或RNA。
高中生物必修(bìxiū)2第4章第五章知识点总结高中生物必修(bìxiū)2第4章第五章知识点总结生物(shēngwù)必修二第四章、第五章知识点总结第4章基因(jīyīn)的表达第一节基因指导(zhǐdǎo)蛋白质的合成1、基因是有___________的________片段,DNA主要存在于_________中,而蛋白质的合成是在____________中进行的。
2、RNA是____________的简称,其根本单位是_____________,由__________、____________和____________三局部组成。
与DNA不同的是,组成RNA的五碳糖是__________而不是___________,RNA的碱基组成中没有______而有______。
RNA一般是_________,而且比DNA短,容易通过_________从_________转移到_________中。
RNA有三种,分别是:传递遗传信息的_________________、转运氨基酸的___________________和构成核糖体的____________。
3、基因指导蛋白质的合成过程包括________和_________两个阶段。
4、转录是在_________中,以______________________为模板,以______________________为原料,按照______________________原那么合成_______的过程。
用到的酶:DNA解旋酶、RNA聚合酶5、转录的过程:①解旋:在DNA解旋酶的作用下,DNA双链解开,DNA双链的____________得以暴露;②配对:游离的_____________与DNA模板链上的碱基互补配对〔A-____〕,碱基对之间以________结合;③连接:新结合的____________连接到正在合成的_________分子上;④脱离:合成的_______从DNA链上释放。
第1节基因指导蛋白质的合成[学习导航] 1.阅读教材图文,辨析三种RNA的结构和功能。
2.结合教材图4-4、4-6,概述转录、翻译的过程和特点。
3.理解密码子的概念并熟练查阅密码子表,分析碱基和氨基酸之间的对应关系。
[重难点击]转录、翻译的过程及特点。
【课堂导入】美国科幻电影《侏罗纪公园》中,科学家们利用一只困在琥珀中的、曾吸食过恐龙血的蚊子体内的恐龙DNA制造出了大量的恐龙,并建立了一个恐龙的“侏罗纪公园”。
我们知道,生物体的性状是由蛋白质体现的,基因能够控制生物体的性状,所以,我们推测基因应该是通过控制蛋白质的合成来控制生物体的性状的。
基因是怎样指导蛋白质的合成的呢?这一节我们一起来学习基因指导蛋白质的合成。
解决学生疑难点一、遗传信息的转录1.DNA与RNA的比较(1)概念:是指在细胞核中,以DNA的一条链为模板,按照碱基互补配对原则合成RNA的过程。
(2)过程第1步:DNA双链解开,DNA双链的碱基得以暴露。
第2步:游离的核糖核苷酸随机地与DNA链上的碱基碰撞,当核糖核苷酸与DNA的碱基互补时,两者以氢键结合。
第3步:在RNA聚合酶的作用下,新结合的核糖核苷酸连接到正在合成的mRNA分子上。
第4步:合成的mRNA从DNA链上释放,DNA双链恢复。
合作探究1.现有一核酸片段,欲确定是DNA还是RNA,你能从哪些方面进行判断?答案(1)根据五碳糖不同判断;(2)根据含氮碱基不同判断。
2.如图表示某真核生物细胞内DNA的转录过程,请据图分析回答下列问题:(1)请思考图中DNA的转录方向(用“→”或“←”表示)。
答案←。
(2)a为启动上述过程必需的有机物,其名称是什么?答案RNA聚合酶。
(3)b和c的名称分别是什么?答案b是胞嘧啶脱氧核苷酸;c是胞嘧啶核糖核苷酸。
(4)在根尖细胞中,上述过程发生的场所是哪里?答案细胞核、线粒体。
(5)产物d一定是mRNA吗?答案不一定。
产物有mRNA、tRNA、rRNA等。
第四章基因的表达二、 RNA 分类1. 信使RNA ( mRNA ):转录遗传信息,翻译的模板2. 转运RNA ( tRNA ):运输特定氨基酸3. 核糖体 RNA ( rRNA ):核糖体的组成成分三、 基因控制蛋白质合成: 基因:是具有遗传效应的 DNA 片段。
主要在染色体上 1、转录:(1) 概念:在 细胞核中,以DNA 的二条链为模板,按照 碱基互补配对 原则,合成RNA 的过程。
(2) 场所:主要在 细胞核中(注:叶绿体、线粒体也有转录)(3) 过程:①解旋;②配对;③连接;④释放(具体看书P 63页) (4) 条件:模板:DNA 的二条链(模板链)原料:4种核糖核苷酸 能量:ATP酶:解旋酶、RNA 聚合酶等(5) 原则: 碱基互补配对原则 (A —U 、T — A 、G — C 、C — G )....... A -「-T-C-A -G-A _T —G ........................ 违链MA L ............ T - A - A -G-T-C- I - A-€ .................... 应mRNA (1)丨 卩〔 丄 仃 丄 、• I .....................假设以b 链为模板,则转录出的 RNA 碱基排列为(6)产信使 RNA( mRNA 、核糖体 RNA( rRNA)、转运 RNA( tRNA )A 腺嗓吟 G 鸟嚓吟比较项目 DNARNA基本单位 脱氧核糖核苷酸核糖核苷酸 五碳糖 脱氧核糖核糖含氮碱基 A T G CA U G C结构 多为双链 多为单链 主要存在部位细胞核细胞质 产生途径DNA 复制、逆转录转录、RNA 复制★第一节一、RNA 的结构:1、 组成元素:C H ON 、P2、 基本单位:核糖 核苷酸(4种)3、 结构:一般为单链(7)RNA转录与DNA复制的异同2、密码子①概念:mRNA上3个相邻的碱基决定1个氨基酸。
生物必修二第四章知识点
生物必修二第四章的知识点主要包括:生物多样性、分类学、进化论以及生物系统发育。
1. 生物多样性:生物多样性指的是地球上存在的不同种类的生物以及它们之间的遗传
差异。
它包括物种多样性、生态系统多样性和遗传多样性。
2. 分类学:分类学是对生物进行分类和命名的学科。
它的目标是根据生物的共同特征
将其归入不同的分类单元,从而建立分类系统。
生物的分类单位从大到小依次是界、门、纲、目、科、属和种。
3. 进化论:进化论是一种解释生物多样性和种类变化的学说。
它认为生物种类的形成
和变化是由遗传变异以及自然选择的作用所导致的。
进化论的核心概念包括共同祖先、适者生存、适者繁殖等。
4. 生物系统发育:生物系统发育研究不同生物之间的亲缘关系及其演化历史。
通过分
析生物的形态、生理、细胞结构以及分子遗传学等数据,可以推断生物的系统发育关系,并构建系统发育树。
除了上述的基本概念和知识点,生物必修二第四章还会介绍一些具体的生物分类和系
统发育的案例和原理,例如人类的分类和进化、鸟类的系统发育等。
第四章 基因的表达
★第一节 基因指导蛋白质的合成
一、RNA 的结构:
1、组成元素:C 、H 、O 、N 、P
2、基本单位:核糖 核苷酸(
4种) 3、结构:一般为单链 的比较比较项目 DNA RNA 基本单位 脱氧核糖核苷酸 核糖核苷酸
五碳糖 脱氧核糖 核糖 含氮碱基 A T G C A U G C 结构 多为双链 多为单链 主要存在部位 细胞核 细胞质 产生途径
DNA 复制、逆转录
转录、RNA 复制
二、RNA 分类 1.信使RNA (mRNA ):转录遗传信息,翻译的模板 2.转运RNA (tRNA ):运输特定氨基酸 3.核糖体RNA (rRNA ):核糖体的组成成分 三、基因控制蛋白质合成:
基因:是具有遗传效应的DNA 片段。
主要在染色体上 1、转录:
(1)概念:在细胞核中,以DNA 的一条链为模板,按照碱基互补配对原则,合成RNA 的过程。
(2)场所:主要在细胞核中
(注:叶绿体、线粒体也有转录) (3)过程:①解旋;②配对;③连接;④释放(具体看书P 63页) (4)条件:模板:DNA 的一条链(模板链)
原料:4种核糖核苷酸 能量:ATP
酶:解旋酶、RNA 聚合酶等
(5)原则:碱基互补配对原则(A —U 、T —A 、G —C 、C —G )
mRNA rRNA tRNA
假设以b链为模板,则转录出的RNA碱基排列为
(6)产物:信使RNA(mRNA)、核糖体RNA(rRNA)、转运RNA(tRNA)转录与DNA复制的异同
阶段
项目
复制转录
时间细胞有丝分裂的间期
或减数第一次分裂间期
生长发育的连续过程
进行场所主要细胞核主要细胞核
模板以DNA的两条链为模板以DNA的一条链为模板原料4种脱氧核苷酸4种核糖核苷酸
条件需要特定的酶和ATP需要特定的酶和ATP
过程在酶的作用下,两条扭成螺旋的双链
解开,以解开的每段链为模板,按碱
基互补配对原则(A—T、C—G、T—
A、G—C)合成与模板互补的子链;
子链与对应的母链盘绕成双螺旋结构
在细胞核中,以DNA解旋后的一条链为
模板,按照A—U、G—C、T—A、C—G
的碱基互补配对原则,形成mRNA,mRNA
从细胞核进入细胞质中,与核糖体结合
产物两个双链的DNA分子一条单链的mRNA
特点边解旋边复制;半保留式复制(每个
子代DNA含一条母链和一条子链)
边解旋边转录;DNA双链分子全保留式
转录(转录后DNA仍保留原来的双链结
构)
遗传信息的
传递方向
亲代DNA 子代DNA DNA mRNA
2、密码子
①概念:mRNA上3个相邻的碱基决定1个氨基酸。
每3个这样的碱基又称为1个密码子.
②特点:专一性、简并性、通用性
③密码子起始密码:AUG、GUG
(64个)终止密码:UAA、UAG、UGA
注:决定氨基酸的密码子有61个,终止密码不编码氨基酸。
3、翻译:
(1)概念:游离在细胞质中的各种氨基酸,以mRNA为模板,合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。
(注:叶绿体、线粒体也有翻译)
(2)场所:细胞质的核糖体上
mRNA
(3)过程:(看书P66页)
(4)条件:模板:mRNA
原料:氨基酸(20种)
能量:ATP
酶:多种酶
搬运工具:tRNA
装配机器:核糖体
(5)原则:碱基互补配对原则(6)产物:多肽链
4、翻译位点:一个核糖体与mRNA的结合部位形成2个tRNA的结合位点。
(一种tRNA携带相应的氨基酸(AA)进入相应的位点)
遗传信息密码子反密码子
概念基因中脱氧核苷酸的
排列顺序
mRNA中决定一个氨基酸的三
个相邻碱基
tRNA中与mRNA密码子互
补配对的三个碱基
作用控制生物的遗传性状直接决定蛋白质中的氨基酸序
列
识别密码子,转运氨基酸
种类基因中脱氧核苷酸种
类、数目和排列顺序
的不同,决定了遗传
信息的多样性
共64种
①61种:能翻译出氨基酸
②3种:终止密码子,不能翻译
氨基酸
61种或tRNA也为61种
联系①基因中脱氧核苷酸的序列−
−→
−决定mRNA中核糖核苷酸的序列
②mRNA中碱基序列与基因模板链中碱基序列互补
③密码子与相应反密码子的序列互补配对
阶段
项目
转录翻译
定义在细胞核中,以DNA的一条链
为模板合成mRNA的过程
以信使RNA为模板,合成具有一定氨基
酸顺序的蛋白质的过程
场所细胞核细胞质的核糖体
模板DNA的一条链信使RNA
信息传递的方向DNA→mRNA mRNA→蛋白质原料含A、U、C、G的4种核苷酸合成蛋白质的20种氨基酸产物信使RNA有一定氨基酸排列顺序的蛋白质实质是遗传信息的转录是遗传信息的表达
四、基因表达过程中有关DNA、RNA、氨基酸的计算
1、转录时,以基因的一条链为模板,按照碱基互补配对原则,产生一条单链mRNA,则转录产生
的mRNA分子中碱基数目是基因中碱基数目的一半,且基因模板链中A+T(或C+G)与mRNA 分子中U+A(或C+G)相等。
2.翻译过程中,mRNA中每3个相邻碱基决定一个氨基酸,所以经翻译合成的蛋白质分子中氨基酸数目是mRNA中碱基数目的1/3,是双链DNA碱基数目的1/6 。
基因中碱基数:mRNA分子中碱基数:氨基酸数
6 : 3 :1
第2节基因对性状的控制
一、中心法则及其发展
1、提出者:克里克
2、内容:
遗传信息可以从DNA流向DNA,即DNA的自我复制;也可以从DNA流向RNA,进而流向蛋白质,即遗传信息的转录和翻译。
但是,遗传信息不能从蛋白质流向蛋白质,也不能从蛋白质流向DNA或RNA。
近些年还发现有遗传信息从RNA到RNA(即RNA的自我复制)也可以从RNA流向DNA(即逆转录)。
⑴DNA→DNA:DNA的自我复制;DNA→DNA RNA→RNA
⑵DNA→RNA:转录;DNA→RNA 细胞生物病毒
⑶RNA→蛋白质:翻译;RNA→蛋白质RNA→DNA
⑷RNA→RNA:RNA的自我复制;
⑸RNA→DNA:逆转录。
⑹
二、基因控制性状的方式:
1、(间接控制)
酶或激素细胞代谢
基因性状
结构蛋白细胞结构
(直接控制)
(1)间接控制:通过控制酶的合成来控制代谢过程,进而控制生物的性状;如白化病等。
(2)直接控制:通过控制蛋白质结构直接控制生物的性状。
如囊性纤维病、镰刀型细胞贫血等。
注:生物体性状的多基因因素:基因与基因;基因与基因产物;与环境之间多种因素存在复杂的相互作用,共同地精细的调控生物体的性状。
(3)基因的结构及表达
①基因的概念:基因是具有遗传效应的DNA分子片段,基因在染色体上呈线性排列。
②基因控制蛋白质合成的过程
2、基因型与表现型的关系,基因的表达过程中或表达后的蛋白质也可能受到环境因素的影响。
细胞质基因:线粒体和叶绿体中的DNA中的基因都称为细胞质基因。
其主要特点是母系遗传。
生物体的性状= 基因+ 环境
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