第1节nbsp基因指导蛋白质的合成22
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《基因指导蛋白质的合成》讲义在生命的微观世界里,基因就像是一本神秘的“密码本”,而蛋白质则是根据这些密码合成出来的“执行者”。
那么,基因是如何指导蛋白质合成的呢?这就是我们今天要探讨的主题。
首先,我们来了解一下基因是什么。
基因是具有遗传效应的 DNA片段,它携带着决定生物体各种性状的遗传信息。
DNA 是由两条反向平行的脱氧核苷酸链组成的双螺旋结构,就像一个长长的螺旋梯子。
基因要指导蛋白质的合成,需要经历两个重要的过程:转录和翻译。
转录,简单来说,就是以 DNA 的一条链为模板,合成 RNA 的过程。
为什么要先合成 RNA 呢?这是因为 DNA 一般存在于细胞核中,而蛋白质的合成场所是细胞质中的核糖体,DNA 无法直接到达细胞质。
所以,就需要一个“信使”来传递遗传信息,这个“信使”就是 RNA。
在转录过程中,RNA 聚合酶会与 DNA 上的特定区域结合,这个区域叫做启动子。
然后,RNA 聚合酶沿着 DNA 链移动,解开 DNA 双螺旋,并按照碱基互补配对原则,以 DNA 链为模板合成 RNA。
当遇到终止子时,转录结束,合成的 RNA 被释放出来。
这种 RNA 叫做信使RNA(mRNA),它携带了从 DNA 上“抄录”下来的遗传信息。
接下来是翻译过程。
翻译是指以 mRNA 为模板,合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。
这一过程是在核糖体上进行的。
那 mRNA 上的碱基序列是如何决定蛋白质中氨基酸的排列顺序的呢?这里就需要提到密码子。
密码子是 mRNA 上三个相邻的碱基,每一个密码子对应一种氨基酸。
但是要注意,除了决定氨基酸的密码子,还有终止密码子,它们不决定氨基酸,而是标志着翻译的结束。
在翻译过程中,tRNA 起着重要的作用。
tRNA 一端携带特定的氨基酸,另一端有三个碱基,叫做反密码子。
tRNA 上的反密码子可以与mRNA 上的密码子互补配对。
当 mRNA 与核糖体结合后,第一个携带氨基酸的 tRNA 与 mRNA的起始密码子结合,然后核糖体沿着 mRNA 移动,第二个 tRNA 带着相应的氨基酸与第二个密码子结合,前一个 tRNA 上的氨基酸与后一个 tRNA 上的氨基酸形成肽键,然后前一个 tRNA 离开核糖体,如此循环,直到核糖体遇到终止密码子,翻译结束。
《基因指导蛋白质的合成》讲义在我们探索生命奥秘的旅程中,基因指导蛋白质的合成无疑是一个至关重要的环节。
这一过程就像是一个神秘的密码破译工作,基因中的信息通过一系列复杂而又精巧的步骤,转化为具有实际功能的蛋白质。
接下来,让我们一同深入了解这个神奇的过程。
首先,我们要明白基因是什么。
基因是具有遗传效应的DNA 片段,它就像一个“蓝图”,储存着生物体构建和维持生命所需的各种信息。
而蛋白质则是生命活动的执行者,它们在细胞内承担着各种各样的功能,比如催化化学反应、运输物质、参与免疫反应等等。
那么基因是如何指导蛋白质合成的呢?这其中涉及到两个关键的步骤:转录和翻译。
转录,简单来说,就是以 DNA 的一条链为模板,合成 RNA 的过程。
这个过程发生在细胞核中。
在转录时,DNA 双链解开,其中的一条链作为模板,在 RNA 聚合酶的作用下,按照碱基互补配对原则,合成一条与模板链互补的 RNA 链。
这个 RNA 叫做信使 RNA(mRNA),它携带着从基因中“读取”到的信息,准备离开细胞核,前往细胞质中执行下一步任务。
接下来就是翻译过程,这一过程发生在细胞质中的核糖体上。
mRNA 从细胞核出来后,与核糖体结合。
而核糖体就像是一个“工作平台”,为蛋白质的合成提供场所。
但是光有 mRNA 还不行,还需要“搬运工”——转运 RNA(tRNA)。
tRNA 一端携带特定的氨基酸,另一端有三个碱基,叫做反密码子。
反密码子能够与 mRNA 上的密码子互补配对。
在翻译过程中,mRNA 上的三个相邻碱基构成一个密码子,每个密码子对应一种特定的氨基酸。
当 mRNA 上的一个密码子与 tRNA 上的反密码子配对时,tRNA 所携带的氨基酸就会被连接到正在合成的多肽链上。
就这样,一个个氨基酸按照 mRNA 上的密码子顺序依次连接,形成多肽链。
多肽链经过进一步的折叠、修饰等加工过程,最终形成具有特定空间结构和功能的蛋白质。
基因指导蛋白质合成的过程是非常精确和高效的。
2、学案导第四章第1节基因指导蛋白质的合成、教材分析:本节是第四章学习的基础,也是本章教学的难点所在。
本节内容不仅抽象复杂,而且涉及的物质种类非常多,主干知识是遗传信息的转录和翻译的过程,侧枝内容是DNA与RNA结构的比较、核糖与脱氧核糖的比较、三种不同种类的RNA以及遗传密码的组成。
在处理主干和侧枝内容关系时,要合理分配时间,明确不同层次的教学要求。
二、教学目标1、知识目标:⑴概述遗传信息的转录和翻译过程⑵理解遗传信息与“密码子”的概念⑶运用数学方法,分析碱基与氨基酸的对应关系2、能力目标⑴培养学生的逻辑思维能力,使学生掌握一定的科学研究方法。
⑵理解结构与功能相适应的生物学原理。
⑶通过指导学生设计并制作蛋白质合成过程的活动模具,培养学生的创新意识和实践能力。
三、教学重难点重点:遗传信息的转录和翻译过程难点:遗传信息的翻译过程四、学情分析通过第二、三章的学习,学生对基因是什么以及基因能够决定生物体性状有了一定的科学认识,并已经对基因究竟是如何起作用的产生了浓厚的兴趣,教师可充分利用开头的“问题探讨”、本节的插图,设计一些深入浅出、环环相扣的问题来引导学生进行阅读、思考、讨论,让学生从中体会科学探究的方法和乐趣。
五、教学方法1、教师讲述、举例、图示、启发与学生阅读、思考、讨论探索相结合。
六、课前准备1、学生的学习准备:完成课前预习学案,提出疑惑2、教师的教学准备:课前预习学案、课内探究学案、课后训练与提高、基因控制蛋白质合成的多媒体课件、信使RNA和转运RNA结构对比图片七. 课时安排:2课时八. 教学过程第一课时㈠预习检查、总结疑惑㈡情境导入、展示目标,〖问〗当我们认识到基因的本质后,能不能利用这一认识,分析现实生活中一些具体的问题呢?例如,在现实生活中,我们能不能像电影《侏罗纪公园》中描述的那样,利用恐龙的DNA,使恐龙复活呢?如果能利用恐龙的DNA使恐龙复活,你认为主要要解决什么问题?引导组织学生阅读P61第4章的章图。
《基因指导蛋白质的合成》教学设计(第1课时)一、教学目标知识目标:1.了解DNA和RNA的异同点2.概述遗传信息的转录过程。
3.能识别三种RNA。
能力目标:1.通过DNA和RNA的对照,掌握类比方法。
2.通过学习遗传信息的传递与表达,建立信息意识,学会从信息角度认识事物的方法。
情感态度价值观:1.体验基因表达过程的和谐美,基因表达原理的逻辑美、简约美。
2.认同人类探索基因表达的奥秘的过程仍未终结。
二、教学重难点教学重点1.遗传信息的转录过程。
2.能识别三种RNA教学难点1.遗传信息的转录过程。
三、教法与学法问题引导法,比较法;自主学习法、合作学习法四、教学策略师生合作式五、教学准备粉笔、PPT课件、六、教学课时1课时七、教学过程区别是什么?RNA有几种?(展示教材图)让学生阅读教材的内容和观察图片。
教师引导学生回答。
学生1:RNA是另一类核酸,它的分子结构与DNA很相似,适于作DNA的信使的原因是:学生2:RNA与DNA的区别有两点:学生3:RNA的种类:教师:同学们回答得很精彩。
(掌声)然后进行补充讲解老师:同学们思考DNA的遗传信息是怎样传给mRNA的呢?(继续探讨)题①它也是由基本单位——核苷酸连接而成,由核糖、磷酸、碱基〔C、G、A、U(尿嘧啶)〕共同组成核苷酸,也能储存遗传信息。
②在RNA与DNA的关系中,也遵循“碱基互补配对原则”,但由于RNA中没有T,DNA中没有U,所以当RNA与DNA有关系时,U与A配对。
③RNA一般是单链,而且比DNA短,因此能够通过核孔,从细胞核转移到细胞质中。
①嘧啶碱有一个不同:RNA是尿嘧啶(U),DNA则为胸腺嘧啶(T)。
②五碳糖不同:RNA是核糖,DNA是脱氧核糖,这样一来组成RNA的基本单位就是核糖核苷酸,DNA则为脱氧核苷酸。
①信使RNA——mRNA。
传递信息的作用(第一位同学讲的那种)。
②转运RNA——tRNA。
担负的是运输的任务。
其三叶草型结构的一端可以连接特定的氨基酸。
《基因指导蛋白质的合成》讲义在生命的微观世界里,基因就如同神秘的指挥官,默默地指导着蛋白质的合成。
这一过程极其复杂而精妙,却又对生命的维持和发展起着至关重要的作用。
接下来,让我们一同揭开基因指导蛋白质合成的神秘面纱。
一、基因是什么基因是具有遗传效应的 DNA 片段,它携带着决定生物体性状的遗传信息。
DNA 是由两条长长的脱氧核苷酸链相互缠绕而成的双螺旋结构。
基因就存在于这长长的 DNA 链上。
那么基因是如何发挥作用的呢?这就要说到基因指导蛋白质的合成了。
二、基因指导蛋白质合成的过程基因指导蛋白质的合成主要包括转录和翻译两个阶段。
1、转录转录是指以 DNA 的一条链为模板,按照碱基互补配对原则,合成RNA 的过程。
在细胞核中,DNA 双链解开,其中的一条链作为模板。
RNA 聚合酶与 DNA 上的特定区域结合,然后沿着 DNA 链移动。
核糖核苷酸根据碱基互补配对原则,依次连接形成 RNA 链。
当 RNA 聚合酶到达特定的位置时,转录停止,新合成的 RNA 从 DNA 链上释放出来。
转录生成的 RNA 主要有三种类型:信使 RNA(mRNA)、转运RNA(tRNA)和核糖体 RNA(rRNA)。
其中,mRNA 是携带遗传信息,指导蛋白质合成的关键。
2、翻译翻译是指以 mRNA 为模板,合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。
翻译发生在细胞质中的核糖体上。
mRNA 从细胞核通过核孔进入细胞质,与核糖体结合。
tRNA 则负责携带特定的氨基酸。
每个 tRNA 的一端是特定的三个碱基,称为反密码子;另一端则携带相应的氨基酸。
tRNA 上的反密码子与mRNA 上的密码子互补配对。
一个mRNA 分子可以相继结合多个核糖体,同时进行多条肽链的合成,从而提高了蛋白质合成的效率。
氨基酸按照 mRNA 上的密码子顺序依次连接,形成多肽链。
多肽链经过进一步的加工和折叠,形成具有特定空间结构和功能的蛋白质。
三、遗传密码在基因指导蛋白质合成的过程中,遗传密码起着关键的作用。
1高一生物导学提纲 (十) 选修班第四章 基因的表达第1节 基因指导蛋白质的合成班级: 姓名:___________ 学号:________执笔人:侍东升 审核人:乔中全一、教学目标:1、 知识目标:①概述遗传信息的转录和翻译。
②运用数学方法,分析碱基与氨基酸的对应关系。
2、技能目标:① 运用已有的知识和经验提出假说。
② 运用数学方法,分析碱基与氨基酸之间的对应关系。
3、情感目标:① 体验基因表达过程的和谐美,基因表达原理的逻辑美、简约美。
② 认同人类探索基因表达的奥秘的过程仍未终结。
二、教学重点:遗传信息转录和翻译的过程。
三、教学难点:遗传信息的翻译过程。
四、学习方法:课前导学、 质疑讨论、反馈矫正、迁移创新 五、学习过程:一、RNA 的组成及分类1.基本单位:______________________ 2.化学成分3.结构:一般是______链,长度比DNA_______;能通过__________________,从细胞核转移到细胞质中。
4.分类:在翻译过程中起模板作用的是________________;起转运作用的是_____________;参与构成核糖体的是________________。
二、遗传信息的转录 1.特点(1)场所:___________________________________________________。
(2)模板:____________________________。
(3)产物:______________。
(4)原料:______________________________。
2.过程(1)解旋:________________解开。
(2)配对:细胞中游离的______________________________与供转录用的DNA 的一条链上的碱基互补配对。
(3)连接:在______________________的作用下,依次连接,形成一个mRNA 分子。
(4)脱离:合成的____________________从DNA 链上释放,而后,DNA______________恢复。
三、遗传信息的翻译 1.特点(1)场所:________________________________。
(2)模板:___________________。
(3)原料:_______________________。
(4)产物:具有______________________________的肽链。
2.密码子(1)位置:__________________上。
(2)实质:决定1个氨基酸的_______________________________。
(3)种类:__________种。
3.工具(1)装配机器:____________________。
(2)搬运工(翻译者):________________,每种tRNA 只能转运并识别________种氨基酸,其一 端是____________________的部位,另一端有3个碱基,称为_________________。
4.过程(1)mRNA 与_______________结合。
(2)tRNA 与mRNA______________________,将氨基酸置于特定位置。
(3)脱水缩合形成_______________________(写出结构简式),氨基酸连接形成肽链。
(4)肽链盘曲折叠,形成成熟的__________________。
六、知识点拨:一、DNA 与RNA 有什么 区别与联系?如何快速地判定出 DNA 与RNA?1.DNA 与RNA 的区别与联系 注意点:①少数病毒内DNA 为单链, 少数病毒RNA 为双链。
②少数RNA 具有催化功能, 属于酶。
2.DNA 与RNA 判定方法(1)若某核酸分子中有脱氧核糖, 一定为DNA ;有核糖一定为RNA 。
(2)若含“T ”,一定为DNA 或其 单位;若含“U ”,一定为RNA 或其 单位。
因而用放射性同位素标记“T ” 或“U ”可探知DNA 或RNA 。
若细胞 中大量利用“T ”,可认为进行DNA 的 复制;若大量利用“U ”,可认为进行RNA 的合成。
2(3)若有T 但T ≠A 或嘌呤≠嘧啶,则为单链DNA ,因双链DNA 分子中A=T 、G=C 、嘌呤(A+G)=嘧啶(T+C)。
(4)若发现嘌呤≠嘧啶,则肯定不是双链DNA(可能为单链DNA ,也可能为RNA)。
1.转录、翻译过程中DNA(基因)碱基数:mRNA 碱基数:多肽链氨基酸数=6:3:1。
参考图解如下:有关计算的关系式可总结为:蛋白质中氨基酸的数目=参加转移的tRNA 数目=1/3mRNA 的碱基数目=1/6基因中的碱基数。
以上比例关系都是最大值,原因如下:(1)DNA 中有的片段无遗传效应,不能转录出mRNA 。
(2)在基因片段中,有的片段起调控作用,不转录。
(3)转录出的mRNA 中有终止密码子,终止密码子不对应氨基酸,所以基因或DNA 上碱基数目比蛋白质氨基酸数目的6倍多。
七、例题精讲:对下图的说法,不正确的是①表示DNA 复制过程 ②一定需要逆转录酶 ③共有5种碱基 ④共有6种核苷酸 ⑤遵循碱基互补配对原则 ⑥A 均代表同一种核苷酸A .①②③B .④⑤⑥C .①②⑥D .③⑤⑥【思路点拨】由题干可以获取的主要信息有:①此过程为以DNA 的一条链为模板合成RNA 的过程;②DNA 单链片段中有A 、T 、G 三种碱基,RNA 单链片段中有A 、U 、C 三种碱基;③DNA 上的碱基与RNA 上的碱基配对关系为A —U 、T —A 、G —C 。
解答本题首先要读懂图解,结合DNA 和RNA 的组成特点及区别,然后逐项判断,作出选择。
八、评价反馈1、组成DNA 和RNA 的核苷酸种类有 ( ) A 2种 B 4种 C 5种 D 8种2、下列说法正确的是 ( ) A DNA 和RNA 是同一物质在不同时期的两种形态 B 一个DNA 包括两个RNA C 一般DNA 是两条链,RNA 是单链D DNA 和RNA 的基本组成单位是一样的3、有3个核酸分子,经分析共有5种碱基,8种核苷酸,4条多核苷酸链,它的组成是 A 1个RNA 、2个DNA B 3个DNA ( ) C 1个DNA 、2个RNA D 3个RNA4、转运RNA 的功能是 ( ) A 决定信使RNA 的碱基排列顺序 B 完全取代DNAC 合成特定的氨基酸D 运输氨基酸,识别信使RNA 的遗传密码 5、真核生物染色体DNA 遗传信息的传递与表达过程,在细胞质中进行的是 ( ) A 复制 B 转录 C 翻译 D 转录和翻译36、反密码子是指 ( ) A DNA 上三个相邻的碱基对 B mRNA 上的三个相邻的碱基 C tRNA 上的三个碱基 D rRNA 上三个碱基7、一种转运RNA 只能转运 ( ) A 不同的氨基酸 B 一种特定的氨基酸 C 各种氨基酸 D 一个氨基酸8、遗传学上将某种分子上决定一个氨基酸的三个相邻碱基称为“密码子”,这种分子是 A 肽链 B DNA C 信使RNA D 转运RNA ( ) 9、DNA 三联体GCT 互补于tRNA 的反密码子是 ( ) A GCT B CGA C CGC D GC U 10、一个信使RNA 上可以相继结合核糖体的数目为 ( ) A 1个 B 2个 C 3个 D 多个 11、下列哪一项不是基因的“遗传效应”的含义 ( ) A 能控制一种生物性状的表现 B 能控制一种蛋白质的生物合成 C 能在蛋白质合成中决定一种氨基酸的位置 D 能转录一种信使RNA 12、下列说法不正确的是 ( ) A 一种转运RNA 只能转运一种氨基酸 B 一种氨基酸可以含有多种密码子C 一种氨基酸可以由几种转运RNA 来转运D 一种氨基酸只能由一种转运RNA 来转运13、人的胰岛素基因和得以表达的胰岛素基因依次位于 ( ) A 体细胞、胰岛细胞中 B 胰岛细胞、体细胞中 C 均位于胰岛细胞中 D 体细胞、肾小管细胞中14、某个基因含有6000个碱基,由它控制合成的一条肽链所含的肽键最多是 ( ) A 999个 B 1000个 C 1999个 D 2000个15、从单尾鳍鱼的成熟卵中提取一种RNA ,注入双尾鳍金鱼受精卵中,结果幼小金鱼中有一些出现单尾鳍性状。
这种RNA 之所以对性状遗传有明显作用,是因为 ( )A 这是鱼类的主要遗传物质B 是核糖体的基本化学成分C 是有关蛋白质合成的D 它以密码形式携带特定的遗传信息16、一个动物的两个体细胞M 和N 中,如果M 中的RNA 比N 中的多,最有可能是 A DNA 的含量M 比N 多 B DNA 的含量N 比M 多 ( ) C 合成的蛋白质M 比N 多 D 合成的蛋白质N 比M 多 17、碱基互补配对发生在 ( ) A DNA 的复制 B 转录 C 翻译 D 以上三者18、信使RNA 上的三个相邻的碱基为AUG ,那么此密码子决定的氨基酸是 ( ) A GUA(络氨酸) B CAU(组氨酸) C UAC(缬氨酸) D AUG(甲硫氨酸)19、下面表示蜘蛛的丝腺细胞合成蛛丝蛋白的部分过程示意图,据图回答:(1)在蛋白质合成过程中,该图表示的过程称为 ,图中①的结构名称是 。
(2)决定②的密码子是 ,连接②与③的化学键称为 。
(3)在物质④合成过程中,与其DNA 模板链上碱基A 相配对的碱基是 。
(4) 按从左到右的顺序写出④所对应的DNA 模板链上的碱基排列顺序______________________________________。
(5)在丝腺细胞中,与蛛丝蛋白加工、分泌有关的细胞器是 。
⑹该过程不可能发生在 ( )A 神经细胞B 肝细胞C 成熟的红细胞D 脂肪细胞 19、⑴ 翻译 核糖体 ⑵ UCU 肽键 ⑶ U ⑷ACCAGATTTGGC⑸内质网和高尔基体 ⑹C20、中国青年科学家陈大炬成功地把人的抗病毒干扰素基因“嫁接”到烟草的DNA 分子上,使烟草获得了抗病毒的能力,试分析回答:(1)人的基因之所以能接到植物体内去,原因是__________________________________ __________________________________________。
(2)烟草有抗病毒能力,这表现烟草体内产生了______________,这个事实说明,人和植物共同有一套______________,蛋白质的合成方式______________。
20、⑴人与植物D NA分子结构和和化学组成相同 ⑵抗病毒干扰素 遗传密码 相同 21、如图所示DNA(基因)控制蛋白质合成的过程,分析回答:(1)图中标出的碱基符号,包括了__________种核苷酸。