基因指导蛋白质的合成.docx

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基因指导蛋白质的合成

课时课题：

第四章基因的表达第一节基因指导蛋白质的合成1课时

课型：

复习课

三维目标

1.知识与技能

（1）说明基因与遗传信息的关系。

（2）概述遗传信息的转录和翻译的过程。

2.过程与方法

（1）通过指导学生设计并制作转录和翻译过程的剪纸的模型，培养学生的创新意识和实践能力。

（2）通过DNA和RNA的对照掌握类比方法。

（3）通过RNA的碱基决定氨基酸的学习，掌握先逻辑推理再经实验验证的方法。

（4）通过遗传信息的传递与表达的学习，建立信息意识，学会从信息角度认识事物的方法。

（5）利用课本插图和课件，培养和发展学生的读图能力；提高分析、类比归纳的学习方法。

3.情感态度与价值观

（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。

（3）通过介绍科学史实，开阔学生的眼界，对学生进行热爱科学、探求真理的教育。

（4）感悟科学破解遗传密码的过程。

教学重点

遗传信息转录和翻译的过程。

教学难点

遗传信息的翻译过程。

教具准备

1.把课本的相关图片和各种对比表用PowerPoint平台制作成演示文稿。

2.转录和翻译过程的动画。

3.翻译过程示意剪贴画。

知识点

1、转录的条件与过程2、翻译的条件与过程3、三种RNA比较4、密码子与反密码子

考试点

1、转录的场所、条件、原则和产物

2、翻译的场所、条件、原则和产物

3、密码子与反密码子

能力点

1、通过RNA的碱基决定氨基酸的学习，掌握先逻辑推理再经实验验证的方法。

2通过遗传信息的传递与表达的学习，建立信息意识，学会从信息角度认识事物的方法。

3、基因指导蛋白质合成的有关计算

自主探究点

基因、信使RNA中的碱基数与蛋白质中氨基酸数目至多或至少的关系

易错易混点

1、密码子与反密码子的区别

2、复制、转录、逆转录与翻译过程中碱基互补配对的相同点与不同点

训练点

1、DNA复制转录的场所、条件、原则和产物

2、翻译的过程、场所、条件、原则和产物

3、基因、信使RNA中的碱基数与蛋白质中氨基酸数目的计算

拓展点

真核细胞中从已知的蛋白质的氨基酸序列推测信使RNA中的碱基序列，进而推测基因中的碱基对序列与真实的基因中的碱基对序列不同的解释

教法与学法谈话法、诱思探究学习法、模型建构学习法

教学模式诱思探究

教具

1.把课本的相关图片和各种对比表用PowerPoint平台制作成演示文稿。

2.转录和翻译过程的动画。

3.翻译过程示意剪贴画。

4、学案

教学过程

基础导学（学案呈现课堂提问）

一、DNA和RNA

RNA的结构、种类和功能

答案：

核糖核苷酸　A、U、C、G　单　mRNA　模板　转运RNA　rRNA　核糖体　催化

二、遗传信息的转录和翻译

1．比较

项目

转录

翻译

场所

主要是________

细胞质中的________

模板

DNA（基因）的一条链

______

原料

4种____________

20种______

其他条件

酶（RNA聚合酶等）和ATP

酶、ATP和______（搬运工具）

碱基配对方式

DNA　Mrna

A——____

____——A

C——G

G——C

mRNA　tRNA

A——____

____——A

C——G

G——C

信息传递

DNA→mRNA

mRNA→蛋白质

产物

RNA（mRNA、tRNA、rRNA）

有一定氨基酸排列顺序的多肽

答案：

细胞核　核糖体　mRNA　核糖核苷酸氨基酸　tRNA　U　T　U　U

2.密码子和反密码子

（1）密码子存在于______上，共有____种。

决定氨基酸的密码子有____种；终止密码子有____种，不决定氨基酸；起始密码子有____种，决定氨基酸。

（2）反密码子存在于______上（如下图）

①结构：

三叶草状，有四条臂和四个环。

②位点

③种类：

____种。

④单链结构，但有配对区域，不能出现“____”碱基。

答案：

（1）mRNA　64　61　3　2　

（2）tRNA　③61　④T

点拨　①一种氨基酸可由一种或几种密码子决定，但一种密码子只决定一种氨基酸；终止密码子不决定氨基酸。

②一种氨基酸可由一种或几种tRNA转运，但一种tRNA只能转运一种氨基酸。

考点突破

导入：

教师简要设问：

DNA上的碱基序列代表遗传信息，DNA上的基因是怎样转录到的RNA仍是碱基序列，而不是蛋白质。

那么，RNA上的碱基序列如何能变成蛋白质中氨基酸的种类、数量和排列顺序呢？

mRNA如何将信息翻译成蛋白质？

考点1遗传信息的转录和翻译

1、转录

（1）、概念：

在细胞核中以DNA的一条链为模板合成RNA的过程。

（2）、场所：

细胞核

（3）、条件：

 ①模板：

DNA的一条链

 ②原料：

4种核糖核苷酸

 ③能量：

ATP

 ④酶：

DNA解旋酶、RNA聚合酶

（4）、过程：

①DNA双螺旋解开，DNA双链的碱基得以暴露，其中一条链提供准确模板；

②游离的核苷酸随机地与DNA链的碱基碰撞，当核苷酸的碱基与DNA的碱基互补时，两者以氢键结合。

③新结合的核苷酸连接到正在合成的mRNA分子上；

④合成的mRNA从DNA链上释放，而后，DNA双链恢复。

（5）、碱基配对情况：

A—U、T—A、G—C

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，称为遗传信息的翻译。

（2）、场所：

细胞质的核糖体；

（3）、条件：

  ①模板：

mRNA

 ②原料：

组成蛋白质的20种氨基酸

 ③能量：

ATP（供合成肽链用）

 ④酶：

蛋白质合成酶系

小结

1、遗传信息、遗传密码和密码子

遗传信息：

指基因中的（功DNA中的）控制遗传性状的碱基排列顺序，也指核酸中的碱基排列顺序。

遗传密码：

指mRNA中决定氨基酸排列顺序的碱基序列。

密码子：

指mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻的、连续的碱基。

密码子具有通用性、简并性和不间断性（连续性）。

2、碱基配对双方是mRNA上的密码子和tRNA上的反密码子，故A—U，U—A配对，不能出现T。

3、一个核糖体与mRNA的结合部位形成2个tRNA结合位点。

4、翻译起点：

起始密码子决定的是甲硫氨酸或缬氨酸。

翻译终点：

识别到终止密码子（不决定氨基酸）翻译停止

5、翻译进程：

核糖体沿着mRNA移动，读取下一个密码子，但mRNA不移动。

6、mRNA与核糖体数量、翻译速度的关系图

①数量关系：

一个mRNA可同时结合多个核糖体。

②目的、意义：

少量的mRNA分子可以迅速合成出大量的蛋白质。

③方向：

从左向右（见上图），判断依据是根据多肽链的长短，长的翻译在前。

④结果：

合成的仅是多肽链，要形成蛋白质还需要运送至内质网、高尔基体等结构中进一步加工

7、转录、翻译过程中碱基互补配对关系

DNA

ACG

GAT

CTT

TGC

CTA

GAA

mRNA（密码子）

UGC

CUA

GAA

反密码子

ACG

GAU

CUU

氨基酸

半胱氨酸

亮氨酸

谷氨酸

例1．（2011·江苏卷，7）关于转录和翻译的叙述，错误的是

A．转录时以核糖核苷酸为原料

B．转录时RNA聚合酶能识别DNA中特定碱基序列

C．mRNA在核糖体上移动翻译出蛋白质

D．不同密码子编码同种氨基酸可增强密码的容错性

解析：

转录是以DNA的一条链为模板，以核糖核苷酸为原料合成RNA的过程。

A项正确；转录过程需要RNA聚合酶的催化，RNA聚合酶首先识别并结合到启动子上，驱动转录，B项正确；不同的密码子可以决定同一种氨基酸，这是密码的简并。

D想正确；翻译时，核糖体在mRNA上移动，C项错误。

答案选C。

变式训练1．如图代表人体胰岛细胞中发生的某一过程（AA代表氨基酸），下列叙述正确的是

A．能给该过程提供遗传信息的只能是DNA

B．该过程合成的产物一定是酶或激素

C．有多少个密码子就有多少个反密码子与之对应

D．该过程中有水产生

答案：

D

考点2、基因指导蛋白质合成的有关计算

1．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。

（3）上述比例关系都是最大值，原因如下：

①DNA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上的碱基数目是蛋白质中氨基酸数目的6倍多。

2、蛋白质的有关计算

（1）蛋白质中氨基酸的数目＝肽键数＋肽链数。

（肽键数＝失去的水分子数）

（2）蛋白质平均相对分子质量＝氨基酸的平均相对分子质量×氨基酸数－（肽键数×18）。

（3）若基因中有n个碱基，氨基酸的平均相对分子质量为a，合成含m条多肽链的蛋白质的相对分子质量＝

·a－18（

－m），若改为n个碱基对，则公式为

·a－18（

－m）。

例2．某条多肽的相对分子质量为2778，若氨基酸的平均相对分子质量为110，如考虑终止密码子，则编码该多肽的基因长度至少是

A．75对碱基B．78对碱基

C．90对碱基D．93对碱基

解析：

设多肽链有m个氨基酸构成，蛋白质的相对分子量=110m—18（m—1）=2778,m=30、那么、控制该多肽的密码子有31个，则控制该多肽合成的基因有93对碱基。

答案为D。

变式训练2．一段原核生物的mRNA通过翻译可合成一条含有11个肽键的多肽，则此mRNA分子至少含有的碱基个数及合成这段多肽需要的tRNA个数及转录此mRNA的基因中碱基数至少依次为

A．33　11　66　　　　　　B．36　12　72

C．12　36　72D．11　36　66

答案：

B．

易混易错点

遗传信息、密码子和反密码子的内涵模糊不清

（1）含义及作用

①遗传信息：

基因中脱氧核苷酸（或碱基）的排列顺序。

②密码子：

mRNA上决定一个氨基酸的3个相邻碱基，决定氨基酸的排列顺序。

③反密码子：

与mRNA中的密码子互补的tRNA一端的3个碱基，起识别密码子的作用。

（2）联系

①遗传信息是基因中脱氧核苷酸的排列顺序，通过转录，可传递到mRNA的核糖核苷酸上。

②mRNA的密码子直接控制蛋白质分子中氨基酸的排列顺序，反密码子与密码子互补配对，在翻译中起作用。

（3）对应关系

例3、　（2010·江苏卷，34）铁蛋白是细胞内储存多余Fe3＋的蛋白，铁蛋白合成的调节与游离的Fe3＋、铁调节蛋白、铁应答元件等有关。

铁应答元件是位于铁蛋白mRNA起始密码上游的特异性序列，能与铁调节蛋白发生特异性结合，阻遏铁蛋白的合成。

当Fe3＋浓度高时，铁调节蛋白由于结合Fe3＋而丧失与铁应答元件的结合能力，核糖体能与铁蛋白mRNA一端结合，沿mRNA移动，遇到起始密码后开始翻译（如下图所示）。

回答下列问题：

（1）图中甘氨酸的密码子是________，铁蛋白基因中决定“

”的模板链碱基序列为________________________。

（2）Fe3＋浓度低时，铁调节蛋白与铁应答元件结合干扰了________，从而抑制了翻译的起始；Fe3＋浓度高时，铁调节蛋白由于结合Fe3＋而丧失与铁应答元件的结合能力，铁蛋白mRNA能够翻译。

这种调节机制既可以避免________对细胞的毒性影响，又可以减少________。

（3）若铁蛋白由n个氨基酸组成，指导其合成的mRNA的碱基数远大于3n，主要原因是______________。

（4）若要改造铁蛋白分子，将图中色氨酸变成亮氨酸（密码子为UUA、UUG、CUU、CUC、CUA、CUG），可以通过改变DNA模板链上的一个碱基来实现，即由________。

解析：

本题考察了遗传信息的传递过程及同学们的识图能力以及从新情景中获取信息分析问题、解决问题的能力，

（1）根据携带甘氨酸的tRNA的反密码子CCA可以判断甘氨酸的密码子为GGU,甘一色---天对应的密码子为------GGUGACUGG-------判断模板链碱基序列为------CCACTGACC------

（2）当Fe3+浓度较低时，铁调节蛋白与铁应答原件结合，使蛋白质的翻译缺少起始代码，从而阻止核糖体在mRNA上移动，遏制铁蛋白的合成，由于Fe3+具有很强的氧化性，因此这种机制技能减少其毒性，又能在其含量较低时减少铁蛋白的合成从而减少细胞内物质和能源的消耗。

（3）mRNA并不是所有序列都参与蛋白质的翻译，有一部分是不具有遗传效应的。

（4）色氨酸密码子为UUG,对应模式链碱基序列为ACC,当第二个碱基C-A时，此序列对应的密码子变为UUG,恰为亮氨酸密码子。

答案：

（1）GGU,  -----GGUGACUGG------  ---CCACTGACC---

（2）核糖体上的mRNA上的结合于移动 Fe3+  细胞内物质和能量的浪费

（3）mRNA两端存在不翻译的序列

（4）C—A

变式训练3.DNA分子模板链上的碱基序列携带的遗传信息最终翻译的氨基酸如下表，则tRNA（UGC）所携带的氨基酸是TTT（赖氨酸）CGT（丙氨酸）ACG（半胱氨酸）TGC（苏氨酸）

A、赖氨酸B、丙氨酸C、半胱氨酸D、苏氨酸

解析：

tRNA的反密码子为UGC可推知mRNA上的密码子为ACG，进而推知DNA分子模板链上的碱基序列为TGC。

故答案为D。

知识网络

答案：

DNA　密码子　mRNA　rRNA　mRNA　tRNA　翻译

板书设计

一、DNA的信使——RNA

1、基本单位：

核糖核苷酸

2、分布：

3、结构：

4、种类：

5、与DNA的比较

二、遗传信息的转录

1、概念：

在细胞核中，以DNA的一条链为模板合成mRNA的过程。

2、场所：

细胞核。

3、条件

4、过程：

5、碱基配对情况

6、转录的产物：

mRNA。

三、遗传信息的翻译

    1、概念：

    2、场所：

    3、条件：

    4、过程：

    5、碱基配对情况：

    6、结果。

课后反思

1、教师在教学过程中应不断的为学生比较DNA复制、转录和翻译，将这三个过程联系起来形成网络知识，既培养了学生综合分析问题的能力，也能为下一节讲述中心法则及其发展打下坚实的基础。

  2、转录和翻译相比较而言，翻译较难理解，教师应该在教学过程中让学生理解密码子的概念，以及怎么样查密码子表，同时要注意讲述tRNA的结构，以及反密码子和密码子的碱基配对情况，只有讲清楚了这些才便于学生理解这两个过程。

  3、教师在讲述完这两个过程后，还注意应该将这两个过程联系起来，最好能引出关于这两个过程的一些计算问题（如基因中的碱基数、mRNA的碱基数、蛋白质中的氨基酸个数之比），再者可结合以前学习的蛋白质的相关的计算问题，给学生一个总体的印象。

课堂巩固

题组一关于RNA的考查

1．（2011·海南卷，15）关于RNA的叙述，错误的是（　　）

A．少数RNA具有生物催化作用

B．真核细胞内mRNA和tRNA都是在细胞质中合成的

C．mRNA上决定1个氨基酸的3个相邻碱基称为密码子

D．细胞中有多种tRNA，一种tRNA只能转运一种氨基酸

2．（2011·上海卷，20）原核生物的mRNA通常在转录完成之前便可启动蛋白质的翻译，但真核生物的核基因必须在mRNA形成之后才能翻译蛋白质，针对这一差异的合理解释是

（　　）

A．原核生物的tRNA合成无需基因指导

B．真核生物tRNA呈三叶草结构

C．真核生物的核糖体可进入细胞核

D．原核生物的核糖体可以靠近DNA

题组二关于密码子、反密码子的考查

3．下面关于tRNA和氨基酸相互关系的说法，正确的是（　　）

A．每种氨基酸都由一种特定的tRNA携带

B．每种氨基酸都可由几种tRNA携带

C．一种转运RNA可以携带几种结构相似的氨基酸

D．一种氨基酸可由一种或几种tRNA携带

4．已知AUG、CUG为起始密码子，UAA、UGA、UAG为终止密码子。

某原核生物的一个信使RNA碱基排列顺序如下：

A—U—U—C—G—A—U—G—A—C……（40个碱基）……C—U—C—U—A—G—A—U—C—U，此信使RNA控制合成的蛋白质含氨基酸的个数为（　　）

A．20个B．15个C．16个D．18个

题组三关于转录、翻译过程的考查

5．（2010·天津卷，2）根据下表中的已知条件，判断苏氨酸的密码子是（　　）

DNA双链

T

G

mRNA

tRNA反密码子

A

氨基酸

苏氨酸

A.TGUB．UGAC．ACUD．UCU

6．阅读下图，回答问题：

（1）乙图过程发生的场所是______；GGU称为________。

（2）合成②的场所是______，丙图中③的名称为________。

（3）从图中可以看出，tRNA与氨基酸结合的过程中可能有________生成。

（4）细胞中①分子比②分子________（填“大”或“小”）得多，分子结构也很特别。

（5）在整个翻译过程中，下列事件发生的先后顺序是______________。

①tRNA与氨基酸的结合　②氨基酸与下一个氨基酸形成肽键　③tRNA与氨基酸分离

（6）图示tRNA中，G和C的数目是否相等？

____________。

从图中还可以看出tRNA具有________________________和__________________的功能。

答案：

1．B　2．D　3.D　4.C　5.C

6．

（1）核糖体　反密码子　

（2）细胞核　腺嘌呤

（3）水　（4）小　（5）①③②　（6）不一定　识别携带氨基酸

第四章基因的表达第一节基因指导蛋白质的合成学案

基础导学（学案呈现课堂提问）

一、DNA和RNA

RNA的结构、种类和功能

二、遗传信息的转录和翻译

1．比较

项目

转录

翻译

场所

主要是________

细胞质中的________

模板

DNA（基因）的一条链

______

原料

4种____________

20种______

其他条件

酶（RNA聚合酶等）和ATP

酶、ATP和______（搬运工具）

碱基配对方式

DNA　Mrna

A——____

____——A

C——G

G——C

mRNA　tRNA

A——____

____——A

C——G

G——C

信息传递

DNA→mRNA

mRNA→蛋白质

产物

RNA（mRNA、tRNA、rRNA）

有一定氨基酸排列顺序的多肽

2.密码子和反密码子

（1）密码子存在于______上，共有____种。

决定氨基酸的密码子有____种；终止密码子有____种，不决定氨基酸；起始密码子有____种，决定氨基酸。

（2）反密码子存在于______上（如下图）

①结构：

三叶草状，有四条臂和四个环。

②位点

③种类：

____种。

④单链结构，但有配对区域，不能出现“____”碱基。

考点1遗传信息的转录和翻译

1、转录

（1）、概念：

在细胞核中以DNA的一条链为模板合成RNA的过程。

（2）、场所：

细胞核

（3）、条件：

 ①模板：

DNA的一条链

 ②原料：

4种核糖核苷酸

 ③能量：

ATP

 ④酶：

DNA解旋酶、RNA聚合酶

（4）、过程：

①DNA双螺旋解开，DNA双链的碱基得以暴露，其中一条链提供准确模板；

②游离的核苷酸随机地与DNA链的碱基碰撞，当核苷酸的碱基与DNA的碱基互补时，两者以氢键结合。

③新结合的核苷酸连接到正在合成的mRNA分子上；

④合成的mRNA从DNA链上释放，而后，DNA双链恢复。

（5）、碱基配对情况：

A—U、T—A、G—C

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，称为遗传信息的翻译。

（2）、场所：

细胞质的核糖体；

（3）、条件：

  ①模板：

mRNA

 ②原料：

组成蛋白质的20种氨基酸

 ③能量：

ATP（供合成肽链用）

 ④酶：

蛋白质合成酶系

小结

1、遗传信息、遗传密码和密码子

遗传信息：

指基因中的（功DNA中的）控制遗传性状的碱基排列顺序，也指核酸中的碱基排列顺序。

遗传密码：

指mRNA中决定氨基酸排列顺序的碱基序列。

密码子：

指mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻的、连续的碱基。

密码子具有通用性、简并性和不间断性（连续性）。

2、碱基配对双方是mRNA上的密码子和tRNA上的反密码子，故A—U，U—A配对，不能出现T。

3、一个核糖体与mRNA的结合部位形成2个tRNA结合位点。

4、翻译起点：

起始密码子决定的是甲硫氨酸或缬氨酸。

翻译终点：

识别到终止密码子（不决定氨基酸）翻译停止

5、翻译进程：

核糖体沿着mRNA移动，读取下一个密码子，但mRNA不移动。

6、mRNA与核糖体数量、翻译速度的关系图

①数量关系：

一个mRNA可同时结合多个核糖体。

②目的、意义：

少量的mRNA分子可以迅速合成出大量的蛋白质。

③方向：

从左向右（见上图），判断依据是根据多肽链的长短，长的翻译在前。

④结果：

合成的仅是多肽链，要形成蛋白质还需要运送至内质网、高尔基体等结构中进一步加工

7、转录、翻译过程中碱基互补配对关系

DNA

ACG

GAT

CTT

TGC

CTA

GAA

mRNA（密码子）

UGC

CUA

GAA

反密码子

ACG

GAU

CUU

氨基酸

半胱氨酸

亮氨酸

谷氨酸

例1．（2011·江苏卷，7）关于转录和翻译的叙述，错误的是

A．转录时以核糖核苷酸为原料

B．转录时RNA聚合酶能识别DNA中特定碱基序列

C．mRNA在核糖体上移动翻译出蛋白质

D．不同密码子编码同种氨基酸可增强密码的容错性

变式训练1．如图代表人体胰岛细胞中发生的某一过程（AA代表氨基酸），下列叙述正确的是

A．能给该过程提供遗传信息的只能是DNA

B．该过程合成的产物一定是酶或激素

C．有多少个密码子就有多少个反密码子与之对应

D．该过程中有水产生

考点2、基因指导蛋白质合成的有关计算

1．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