高中生物 41 基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成導(dǎo)學(xué)案 新人教版必修2

1、4.1基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成目標(biāo)展示一、學(xué)習(xí)目標(biāo) 1概述遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯。2運(yùn)用數(shù)學(xué)方法，分析堿基與氨基酸的對(duì)應(yīng)關(guān)系。二、學(xué)習(xí)重點(diǎn)和難點(diǎn)學(xué)習(xí)重點(diǎn)：遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯的過(guò)程。學(xué)習(xí)難點(diǎn)：遺傳信息的翻譯過(guò)程。預(yù)習(xí)案使用說(shuō)明及學(xué)法指導(dǎo)（正確的方法會(huì)取得事半功倍的效果?。?結(jié)合教材助讀中問(wèn)題提示，閱讀教材。對(duì)于難以理解的知識(shí)，小組學(xué)科組長(zhǎng)可安排組內(nèi)同學(xué)互助完成。2學(xué)生自主學(xué)習(xí)完成后，通過(guò)預(yù)習(xí)檢測(cè)題檢測(cè)預(yù)習(xí)效果，查找預(yù)習(xí)中存在的問(wèn)題和不足，并把預(yù)習(xí)中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題寫在“我的疑惑”中。3完成時(shí)間：20分鐘。知識(shí)必備（你準(zhǔn)備好了嗎？）1.基因的本質(zhì)是有遺傳效應(yīng)的DNA片段，那么基因的遺傳效應(yīng)是指什么？2.生物

2、的性狀與生物內(nèi)什么物質(zhì)有關(guān)？為什么？3.DNA分子主要存在于細(xì)胞的什么部位?蛋白質(zhì)在細(xì)胞的什么地方進(jìn)行合成?4.在基因表達(dá)過(guò)程中DNA是如何指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成的，請(qǐng)猜測(cè)可能的途徑有哪些？并判斷那一途徑最合理，為什么？教材助讀（精讀教材，自我領(lǐng)悟）一、遺傳信息的轉(zhuǎn)錄（DNA攜帶的遺傳信息是怎樣傳遞到細(xì)胞質(zhì)中去的呢？）閱讀教材P.6263相關(guān)內(nèi)容，分析圖41、42、43和圖44回答下列問(wèn)題：1.你了解RNA分子嗎？（1）什么是RNA？它是基本組成單位有幾種類型？（2）RNA分子通常是什么結(jié)構(gòu)？（3）為什么RNA適于作為DNA的信使呢？（4）RNA有哪些種類呢？各自又有哪些功能呢？2.DNA的遺傳信息怎

3、么傳給mRNA的？（1）什么叫轉(zhuǎn)錄？轉(zhuǎn)錄的單位是什么？在哪里進(jìn)行？（2）DNA的兩條鏈都能轉(zhuǎn)錄嗎？轉(zhuǎn)錄需要哪些條件？（3）轉(zhuǎn)錄時(shí)DNA鏈完全解開(kāi)嗎？在轉(zhuǎn)錄過(guò)程中堿基互補(bǔ)配對(duì)原則有什么特殊情況？（4）結(jié)合圖解4-4敘述轉(zhuǎn)錄的過(guò)程如何進(jìn)行的？轉(zhuǎn)錄有哪些特點(diǎn)？結(jié)果如何？二、遺傳信息的翻譯（遺傳信息到達(dá)細(xì)胞質(zhì)后，細(xì)胞又是怎樣解讀的呢？）閱讀教材P.6467，分析圖45和4-6回答下列問(wèn)題：1.什么叫翻譯？（1）翻譯的模板和場(chǎng)所分別是什么？（2）翻譯的實(shí)質(zhì)是什么？2.堿基與氨基酸之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系是怎樣的？（1）信使RNA上至少由幾個(gè)堿基來(lái)決定一個(gè)氨基酸？如果1個(gè)堿基決定1個(gè)氨基酸，4種堿基能決定多少種氨基

4、酸？如果2個(gè)堿基編碼一個(gè)氨基酸，最多能編碼多少種氨基酸？如果一個(gè)氨基酸的編碼至少需要多少個(gè)堿基，才足以組合出構(gòu)成蛋白質(zhì)的20種氨基酸？（2）觀察教材P65表4-1的密碼子表,你有哪些發(fā)現(xiàn)?與同學(xué)一起交流。什么叫密碼子？結(jié)合教材密碼子回答密碼子共有多少種？在蛋白質(zhì)合成過(guò)程中都決定氨基酸嗎？決定氨基酸的密碼子有多少種？已知一段mRNA的堿基序列是AUGGAAGCAUGUCCGAGCAAGCCG，你能寫出對(duì)應(yīng)的氨基酸序列嗎？3.氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)工具是什么？（1）tRNA分子呈現(xiàn)什么結(jié)構(gòu)？具有什么作用？（2）什么是反密碼子，它有何作用？（3）討論氨基酸與tRNA的關(guān)系：一種轉(zhuǎn)運(yùn)RNA能運(yùn)載多少種氨基酸？一種

5、氨基酸可以由多少種轉(zhuǎn)運(yùn)RNA運(yùn)載？3.mRNA是怎樣翻譯蛋白質(zhì)的？（1）DNA轉(zhuǎn)錄形成的mRNA從細(xì)胞核中出來(lái)進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)中，與核糖體結(jié)合穿過(guò)幾層磷脂雙分子層？（2）氨基酸如何進(jìn)入核糖體？哪個(gè)氨基酸進(jìn)入是由什么決定的？（3）一個(gè)核糖體中有幾個(gè)tRNA的結(jié)合位點(diǎn)？（4）翻譯的起始位點(diǎn)是哪里？核糖體中的兩個(gè)氨基酸形成肽鍵后轉(zhuǎn)移到占據(jù)哪個(gè)位點(diǎn)上的tRNA上？肽鏈?zhǔn)侨绾涡纬傻模浚?）如何在短時(shí)間內(nèi)由一條mRNA合成出多個(gè)相同的蛋白質(zhì)分子？結(jié)合上圖判斷翻譯的方向，并說(shuō)明判斷的依據(jù)。翻譯過(guò)程中產(chǎn)生的多條多肽鏈有什么特點(diǎn)？翻譯過(guò)程中核糖體沿mRNA移動(dòng)還是mRNA沿核糖體移動(dòng)？翻譯合成的多肽鏈?zhǔn)欠衲艹袚?dān)相應(yīng)的

6、生命活動(dòng)？預(yù)習(xí)檢測(cè)（查找問(wèn)題,階段總結(jié)）判斷題1.基因的表達(dá)是通過(guò)DNA指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成來(lái)實(shí)現(xiàn)的。蛋白質(zhì)合成需要通過(guò)轉(zhuǎn)錄和翻譯兩個(gè)過(guò)程。 （）2若核酸中出現(xiàn)堿基T或五碳糖為脫氧核糖，則必為DNA；若出現(xiàn)堿基U或五碳糖為核糖，則必為RNA。( )3要確定是DNA還是RNA，必須知道堿基的種類或五碳糖的種類，是單鏈還是雙鏈，還必須知道堿基比率。 ( )4.轉(zhuǎn)錄時(shí)以核糖核苷酸為原料，以RNA聚合酶能識(shí)別DNA中特定堿基序列。（）5.密碼子位于mRNA上，是由三個(gè)相鄰堿基組成的，密碼子與氨基酸是一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。（）6.決定氨基酸的密碼子有64種，反密碼子位于tRNA上，也有64種。 （）7.當(dāng)密碼子中有一

7、個(gè)堿基改變時(shí)，可能不會(huì)改變對(duì)應(yīng)的氨基酸。 ( )8.轉(zhuǎn)錄和翻譯過(guò)程可以出現(xiàn)AU、UA、CG、GC四種配對(duì)關(guān)系，不會(huì)出現(xiàn)TA的配對(duì)方式。 ( )9.mRNA在核糖體上移動(dòng)翻譯出蛋白質(zhì)。 （）10.多個(gè)核糖體連在一起叫多聚核糖體，它的形成能在短時(shí)間內(nèi)迅速合成大量蛋白質(zhì)。（）答案：1-56-10我的疑問(wèn)（發(fā)現(xiàn)疑惑,提出問(wèn)題）探究案質(zhì)疑探究（質(zhì)疑解惑、合作探究）探究活動(dòng)一、遺傳信息的轉(zhuǎn)錄1.RNA與DNA有哪些異同呢?提示：核酸項(xiàng)目DNARNA全稱脫氧核糖核酸核糖核酸結(jié)構(gòu)通常是雙螺旋結(jié)構(gòu)，極少數(shù)病毒是單鏈結(jié)構(gòu)通常是單鏈結(jié)構(gòu)，極少數(shù)病毒是雙螺旋結(jié)構(gòu)基本單位脫氧核苷酸（4種）核糖核苷酸（4種）五碳糖脫氧核

8、糖核糖堿基A、G、C、TA、G、C、U存在部位主要位于細(xì)胞核中染色體上，極少數(shù)位于細(xì)胞質(zhì)中的線粒體和葉綠體上主要位于細(xì)胞質(zhì)中功能傳遞和表達(dá)遺傳信息mRNA：轉(zhuǎn)錄遺傳信息，翻譯的模板tRNA：運(yùn)輸特定氨基酸rRNA：核糖體的組成成分2.三種RNA都能攜帶遺傳信息嗎？提示：不是，只有mRNA可以攜帶遺傳信息。3.RNA還有什么功能？提示：RNA除去前述功能還具有催化和作為某些生物遺傳物質(zhì)的功能。4.如下所示為一段DNA分子，如果以鏈為模板進(jìn)行轉(zhuǎn)錄，試回答下列問(wèn)題：DNA鏈： ATGATAGGAAAC鏈：TACTATCCCTTTG(1)寫出對(duì)應(yīng)的mRNA的堿基順序。提示：按照堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，對(duì)應(yīng)的

9、mRNA的堿基順序?yàn)锳UGAUAGGGAAAC。（2）轉(zhuǎn)錄與DNA復(fù)制有什么共同之處?這對(duì)保證遺傳信息的準(zhǔn)確轉(zhuǎn)錄有什么意義?提示：可以從所需條件、過(guò)程中的具體步驟和過(guò)程中所表現(xiàn)出的規(guī)律等角度來(lái)分析。例如，轉(zhuǎn)錄和復(fù)制都需要模板、都遵循堿基互補(bǔ)配對(duì)規(guī)律，等等。堿基互補(bǔ)配對(duì)規(guī)律能夠保證遺傳信息傳遞的準(zhǔn)確性。(3)轉(zhuǎn)錄成的RNA的堿基序列，與作為模板的DNA單鏈的堿基序列有何關(guān)系？與DNA的另一條鏈的堿基序列有哪些異同？提示：轉(zhuǎn)錄成的RNA的堿基序列，與作為模板的DNA單鏈的堿基序列互補(bǔ)配對(duì)。相同點(diǎn)：a.堿基數(shù)目相等；b.都含A、G、C 3種堿基；不同點(diǎn)：RNA中含有U，DNA中含有T。與DNA雙鏈間

10、堿基互補(bǔ)配對(duì)不同的是，RNA鏈中與DNA鏈的A配對(duì)的是U，不是T；與DNA另一條鏈的堿基序列基本相同，只是DNA鏈上T的位置，RNA鏈上是U。5.列表比較轉(zhuǎn)錄與DNA復(fù)制有什么區(qū)別？提示： 階段項(xiàng)目復(fù)制轉(zhuǎn)錄時(shí)間細(xì)胞有絲分裂的間期或減數(shù)第一次分裂間期生長(zhǎng)發(fā)育的連續(xù)過(guò)程進(jìn)行場(chǎng)所細(xì)胞核細(xì)胞核模板以DNA的兩條鏈為模板以DNA的一條鏈為模板原料4種脫氧核苷酸4種核糖核苷酸條件需要特定的酶和ATP需要特定的酶和ATP過(guò)程在酶的作用下，兩條扭成螺旋的雙鏈解開(kāi)，以解開(kāi)的每段鏈為模板，按堿基互補(bǔ)配對(duì)原則（AT、CG、TA、GC）合成與模板互補(bǔ)的子鏈；子鏈與對(duì)應(yīng)的母鏈盤繞成雙螺旋結(jié)構(gòu)在細(xì)胞核中，以DNA解旋后的

11、一條鏈為模板，按照AU、GC、TA、CG的堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，形成mRNA，mRNA從細(xì)胞核進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)中，與核糖體結(jié)合產(chǎn)物兩個(gè)雙鏈的DNA分子一條單鏈的mRNA特點(diǎn)邊解旋邊復(fù)制；半保留式復(fù)制（每個(gè)子代DNA含一條母鏈和一條子鏈）邊解旋邊轉(zhuǎn)錄；DNA雙鏈分子全保留式轉(zhuǎn)錄（轉(zhuǎn)錄后DNA仍保留原來(lái)的雙鏈結(jié)構(gòu)）遺傳信息的傳遞方向遺傳信息從親代DNA傳給子代DNA分子遺傳信息由DNA傳到RNA探究活動(dòng)二、遺傳信息的翻譯1.請(qǐng)結(jié)合密碼子表，討論下列問(wèn)題：根據(jù)mRNA中堿基的排列順序能否準(zhǔn)確寫出氨基酸的序列？若已知氨基酸的序列，能否確定mRNA中的堿基排列順序？提示：前者可以，后者不能確定。因?yàn)橐环N密碼子對(duì)應(yīng)

12、一種氨基酸，但一種氨基酸可以有多種密碼子。地球上幾乎所有的生物體都共用上述密碼子表。根據(jù)這一事實(shí)，你能想到什么？提示：說(shuō)明地球上所有的生物都有著或遠(yuǎn)或近的親緣關(guān)系，或者生物都具有共同的遺傳語(yǔ)言，或者生命在本質(zhì)上是統(tǒng)一的。從密碼子表中可以看到，一種氨基酸可能有幾個(gè)密碼子，這一現(xiàn)象稱做密碼的簡(jiǎn)并。你認(rèn)為密碼的簡(jiǎn)并對(duì)生物體的生存發(fā)展有什么意義？提示：密碼的簡(jiǎn)并在遺傳的穩(wěn)定性和提高翻譯速率上有一定的意義，具體如下：當(dāng)密碼子中有一個(gè)堿基改變時(shí)，由于密碼的簡(jiǎn)并，可能并不會(huì)改變對(duì)應(yīng)的氨基酸。當(dāng)某種氨基酸使用頻率高時(shí)，幾種不同的密碼子都編碼一種氨基酸可以保證翻譯的速率。2.總結(jié)密碼子具有哪些特點(diǎn)？提示：不間斷

13、性。mRNA的三聯(lián)體密碼是連續(xù)排列的，相鄰密碼之間無(wú)核苷酸間隔。不重疊性。對(duì)于特定的三聯(lián)體密碼而言，其中的每個(gè)核苷酸都具有不重疊性。簡(jiǎn)并性。絕大多數(shù)氨基酸具有兩個(gè)以上不同的密碼子，這一現(xiàn)象稱為簡(jiǎn)并性。通用性。除線粒體的個(gè)別密碼外，生物界通用一套遺傳密碼，細(xì)菌、動(dòng)物和植物等不同物種之間，蛋白質(zhì)合成機(jī)制及其mRNA都是可以互換的。三聯(lián)體密碼。mRNA上3個(gè)堿基編碼一個(gè)氨基酸，此三聯(lián)體堿基即稱為密碼子。在64個(gè)密碼子中，有3個(gè)密碼子不編碼任何氨基酸，從而成為肽鏈合成的終止信號(hào)，稱為終止密碼子或無(wú)義密碼子，它們是UAA、UAG、UGA。其余的61個(gè)密碼子均編碼不同的氨基酸，其中AUG和GUG分別是甲硫

14、氨酸和纈氨酸的密碼子，同時(shí)二者又是肽鏈合成的起始信號(hào)，稱為起始密碼子。3.遺傳信息、密碼子、反密碼子有何區(qū)別和聯(lián)系？提示：比較項(xiàng)目概念作用存在位置種類、數(shù)量特點(diǎn)相互聯(lián)系遺傳信息基因中脫氧核苷酸的排列順序控制生物的遺傳性狀DNA不同基因中脫氧核苷酸的數(shù)量、排列順序不同，決定遺傳信息特異性DNA兩條鏈上的堿基互補(bǔ)基因中脫氧核苷酸的序列決定mRNA中核糖核苷酸的序列，mRNA中堿基序列與基因模板鏈中堿基序列互補(bǔ)配對(duì)，密碼子與相應(yīng)反密碼子的序列互補(bǔ)配對(duì)密碼子mRNA中決定一個(gè)氨基酸的三個(gè)相鄰堿基直接決定蛋白質(zhì)中的氨基酸序列mRNA64種(3種終止密碼子、61種決定氨基酸的密碼子)與DNA模板鏈上的堿基

15、互補(bǔ)(T被U取代)反密碼子tRNA中與mRNA密碼子互補(bǔ)配對(duì)的三個(gè)堿基識(shí)別密碼子，轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸t(yī)RNA理論上61種(實(shí)際不詳)與mRNA的堿基互補(bǔ)4.比較翻譯與轉(zhuǎn)錄有哪些區(qū)別？提示： 階段項(xiàng)目轉(zhuǎn)錄翻譯定義在細(xì)胞核中，以DNA的一條鏈為模板合成mRNA的過(guò)程以信使RNA為模板，合成具有一定氨基酸順序的蛋白質(zhì)的過(guò)程場(chǎng)所細(xì)胞核細(xì)胞質(zhì)的核糖體模板DNA的一條鏈信使RNA信息傳遞的方向DNAmRNAmRNA蛋白質(zhì)原料含A、U、C、G的4種核苷酸合成蛋白質(zhì)的20種氨基酸產(chǎn)物信使RNA有一定氨基酸排列的蛋白質(zhì)堿基配對(duì)情況A-U；G-C；T-AA-U；G-C5.結(jié)合下面圖解，思考：(1)基因中的堿基數(shù)、mRNA

16、分子中的堿基數(shù)、蛋白質(zhì)分子中的氨基酸數(shù)之間有何數(shù)量關(guān)系？提示：基因中的堿基、mRNA分子中的堿基與蛋白質(zhì)分子中的氨基酸三者之間的數(shù)量比為631。(2)在蛋白質(zhì)合成過(guò)程中，DNA中堿基數(shù)、mRNA中堿基數(shù)、氨基酸數(shù)是否一定遵循以上數(shù)量關(guān)系？提示：不一定。因在一段多肽鏈對(duì)應(yīng)的mRNA中含有不編碼氨基酸的終止密碼子，而在其對(duì)應(yīng)的DNA中，還含有一些不能轉(zhuǎn)錄為mRNA的DNA片段。隨堂檢測(cè)（有效訓(xùn)練、反饋矯正）1.下列哪一組物質(zhì)是RNA的組成成分( )堿基和磷酸堿基和磷酸嘧啶和核酸2下列生理功能與RNA功能無(wú)關(guān)的是 ( )A催化細(xì)胞內(nèi)的某些生化反應(yīng) B轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸C與核糖體結(jié)合，是合成蛋白質(zhì)的場(chǎng)所D攜帶

17、著生物體細(xì)胞內(nèi)的全部遺傳信息3.右圖為真核生物信使RNA合成過(guò)程示意圖，請(qǐng)據(jù)圖判斷下列敘述錯(cuò)誤的是()A該過(guò)程主要發(fā)生在細(xì)胞核中B圖中是以四種核糖核苷酸為原料合成的信使RNAC如果圖中表示酶分子，則它的名稱是DNA聚合酶D圖中的合成后通過(guò)核孔進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)中與核糖體結(jié)合4關(guān)于密碼子的敘述正確的是（）A能編碼氨基酸的密碼子為64個(gè) B一種氨基酸可能有多種對(duì)應(yīng)的密碼子CGTA只能編碼一種氨基酸D同一種密碼子在人和大腸桿菌細(xì)胞中編碼的氨基酸不同5.下列說(shuō)法不正確的是（）6.根據(jù)下表內(nèi)容分析，色氨酸的密碼子是（）雙鏈DNACG信使RNAG轉(zhuǎn)運(yùn)RNAA氨基酸色氨酸 7.轉(zhuǎn)錄、翻譯的模板分別是（） A.tRN

18、A、DNA的一條鏈 B.rRNA、mRNA C.DNA的一條鏈、mRNA D.DNA的一條鏈、tRNA8.合成一條含1000個(gè)氨基酸的多肽鏈，需要轉(zhuǎn)運(yùn)RNA的個(gè)數(shù)，信使RNA上的堿基個(gè)數(shù)和雙鏈DNA上的堿基對(duì)數(shù)至少依次是（）A1000個(gè)、3000個(gè)和3000對(duì) B1000個(gè)、3000個(gè)和6000對(duì)C300個(gè)、300個(gè)和3000對(duì) D1000個(gè)、3000個(gè)和1500對(duì)9如圖表示以DNA為模板轉(zhuǎn)錄RNA的過(guò)程圖解。圖中4、5表示兩種功能不同的酶，請(qǐng)據(jù)圖分析回答下列問(wèn)題：（1）在玉米的葉肉細(xì)胞中，能夠進(jìn)行該過(guò)程的細(xì)胞結(jié)構(gòu)有。（2）轉(zhuǎn)錄過(guò)程中，DNA首先在 的催化作用下，將DNA分子中堿基對(duì)內(nèi)的斷開(kāi)，該過(guò)程稱為。（3）然后在 的催化作用下，以其中的甲鏈為模板，以 為原料，由提供能量，按照原則，合成出 。（4）在真核細(xì)胞的細(xì)胞核中，轉(zhuǎn)錄的產(chǎn)物通過(guò)進(jìn)入到細(xì)胞質(zhì)中，與結(jié)合在一起指導(dǎo)蛋白質(zhì)的生物合成。10.在右圖中括號(hào)內(nèi)標(biāo)出字母代表物質(zhì)的名稱，并回答下列問(wèn)題。(1)這是表示蛋白質(zhì)合成中的_過(guò)程，是在_內(nèi)進(jìn)行的。(2)由圖中的mRNA鏈可知DNA模板鏈上對(duì)應(yīng)的堿基序列為_(kāi)。(3)該圖表明圖中所合成的蛋白質(zhì)的氨基酸排列順序是由mRNA上的_決定的，而mRNA上的這種順序是由基因的_的排列順