【高中生物】基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成課件+高一下學(xué)期生物人教版必修2

基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成學(xué)習(xí)目標(biāo)1.通過(guò)觀看模擬動(dòng)畫、分析教材圖文資料與科學(xué)實(shí)驗(yàn)證據(jù)，概述遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯過(guò)程，闡明生命的物質(zhì)觀與信息觀，養(yǎng)成科學(xué)思維的習(xí)慣。2.基于地球上幾乎所有的生物共用一套遺傳密碼的事實(shí)分析，闡明生物界的統(tǒng)一性，認(rèn)同當(dāng)今生物可能有著共同的起源。3.基于遺傳信息可以從DNA流向RNA,進(jìn)而流向蛋白質(zhì)的事實(shí)，闡明生命活動(dòng)不僅需要物質(zhì)和能量，也需要信息，形成生命是物質(zhì)、能量和信息的統(tǒng)一體的生命觀念。4.通過(guò)了解中心法則的提出和修正過(guò)程，認(rèn)同科學(xué)是不斷發(fā)展的，科學(xué)概念也是在不斷更新或修正的，人們對(duì)自然界的探究永無(wú)止境。將蘇云金桿菌抗蟲(chóng)蛋白基因（Bt抗蟲(chóng)蛋白基因）轉(zhuǎn)入普通棉花，培育出的棉花植株會(huì)產(chǎn)生Bt抗蟲(chóng)蛋白?；虻谋磉_(dá)——基因可以控制蛋白質(zhì)的合成遺傳

代謝矛盾（一）核基因攜帶的遺傳信息是怎樣傳遞到細(xì)胞質(zhì)中？（二）遺傳信息到達(dá)細(xì)胞質(zhì)后，細(xì)胞又是怎樣解讀的？一、核基因攜帶的遺傳信息是怎樣傳遞到細(xì)胞質(zhì)中1.信使物質(zhì)是RNA的證據(jù)假設(shè)：克里克提出了RNA是信使物質(zhì)的假設(shè)實(shí)驗(yàn)1：1955年Brachet用洋蔥根尖和變形蟲(chóng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)；發(fā)現(xiàn)若加入RNA酶降解細(xì)胞中的RNA，則蛋白質(zhì)合成就停止，若再加入從酵母中提取的RNA，則又可以重新合成一些蛋白質(zhì)。得出結(jié)論1：蛋白質(zhì)的合成依賴于RNA。實(shí)驗(yàn)2：1961年南非生物學(xué)家布倫納等科學(xué)家經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，用噬菌體侵染細(xì)菌，在培養(yǎng)基中添加含14C標(biāo)記的尿嘧啶，培養(yǎng)一段時(shí)間后，把細(xì)菌裂解離心，分離出RNA與核糖體。分離出來(lái)的RNA有14C標(biāo)記，將分離得到的RNA分別與細(xì)菌的DNA和噬菌體的DNA雜交，發(fā)現(xiàn)RNA只能與噬菌體DNA形成雙鏈雜交分子。1.信使物質(zhì)是RNA的證據(jù)請(qǐng)同學(xué)們結(jié)合實(shí)驗(yàn)2思考以下問(wèn)題：（1）本實(shí)驗(yàn)為什么選擇14C的尿嘧啶作為標(biāo)記物？（2）細(xì)菌中新合成的含14C標(biāo)記的RNA,能與噬菌體的DNA分子形成雜交分子，不能與細(xì)菌的DNA結(jié)合，說(shuō)明什么問(wèn)題？1.信使物質(zhì)是RNA的證據(jù)

得出結(jié)論2：說(shuō)明新合成的RNA與噬菌體的DNA具有很高的同源性，新合成的RNA是以噬菌體的DNA為模板合成的。綜合以上實(shí)驗(yàn)我們能夠得出結(jié)論，RNA在DNA和蛋白質(zhì)合成中起到媒介作用。1.信使物質(zhì)是RNA的證據(jù)2.為什么RNA適于作DNA的信使呢？重點(diǎn)關(guān)注：（1）RNA分子與DNA分子的結(jié)構(gòu)有哪些相似，便于分子之間傳遞信息。（2）RNA分子與DNA分子的結(jié)構(gòu)有哪些不同，有利于RNA通過(guò)核孔向外傳遞信息。RNA與DNA的結(jié)構(gòu)的比較比較項(xiàng)目DNARNA基本組成單位不同徹底水解產(chǎn)物磷酸五碳糖堿基結(jié)構(gòu)不同3.核基因是怎樣將遺傳信息準(zhǔn)確傳遞給mRNA的？任務(wù)：請(qǐng)閱讀教材65頁(yè)圖4-4以DNA為模板轉(zhuǎn)錄RNA的示意圖。思考：①場(chǎng)所②特點(diǎn)③條件3.核基因是怎樣將遺傳信息準(zhǔn)確傳遞給mRNA的？

RNA是在細(xì)胞核中，通過(guò)RNA聚合酶以DNA的一條鏈為模板合成的，這一過(guò)程叫作轉(zhuǎn)錄。思考：①轉(zhuǎn)錄的模板是DNA的幾條鏈？②轉(zhuǎn)錄時(shí)，模板是整條DNA，還是其中的片段？3.核基因是怎樣將遺傳信息準(zhǔn)確傳遞給mRNA的？

當(dāng)細(xì)胞開(kāi)始合成某種蛋白質(zhì)時(shí)，RNA聚合酶與編碼這個(gè)蛋白質(zhì)的一段DNA結(jié)合思考：①轉(zhuǎn)錄的模板是DNA的幾條鏈？②轉(zhuǎn)錄時(shí)，模板是整條DNA，還是其中的片段？含有三個(gè)基因的DNA片段的模式圖基因甲基因乙基因丙3'

5'5'3'RNA聚合酶與編碼這個(gè)蛋白質(zhì)的一段DNA結(jié)合，使DNA雙鏈解開(kāi)，雙鏈的堿基得以暴露。思考：①RNA聚合酶的功能？細(xì)胞中游離的核糖核苷酸與DNA模板鏈上的堿基互補(bǔ)配對(duì)，在RNA聚合酶的作用下，依次連接，然后形成一個(gè)mRNA分子思考：①RNA聚合酶的功能？AAGCTGTCCG

G

A

C

A

G

TT

C

AAGCTGTCCG

G

A

C

A

G

TT

C

AAGCTGTCCT

C

G

C

G

G

UA

A

G

G

A

C

A

G

TT

C

第4步

合成的mRNA從DNA鏈上釋放。而后，DNA雙螺旋恢復(fù)

轉(zhuǎn)錄①場(chǎng)所②特點(diǎn)③條件

模板鏈3'……GATACCGATGATCATCGGCTACC……5'非模板鏈5'……CTATGGCTACTAGTAGCCGATGG……3'

下圖是某種基因的堿基序列，請(qǐng)寫出該片段轉(zhuǎn)錄的mRNA的堿基序列。基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成mRNAmRNA（一）核基因攜帶的遺傳信息是怎樣傳遞到細(xì)胞質(zhì)中？（二）遺傳信息到達(dá)細(xì)胞質(zhì)后，細(xì)胞又是怎樣解讀的？1.mRNA上的堿基與氨基酸之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系是怎樣的？1954年，美籍理論物理學(xué)家伽莫夫（G·Gamow）數(shù)學(xué)推理(1)如果一個(gè)堿基決定一種氨基酸：41=4二、遺傳信息到達(dá)細(xì)胞質(zhì)后，細(xì)胞又是怎樣解讀的?(2)如果兩個(gè)堿基決定一種氨基酸：AAAAUACAGUUAUUUCUGCG4×4=161.mRNA上的堿基與氨基酸之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系是怎樣的？二、遺傳信息到達(dá)細(xì)胞質(zhì)后，細(xì)胞又是怎樣解讀的?(3)如果三個(gè)堿基決定一種氨基酸：4×4×4=641.mRNA上的堿基與氨基酸之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系是怎樣的？尋找證據(jù)：克里克以T4噬菌體為實(shí)驗(yàn)材料研究其中某個(gè)基因的堿基的增加或減少對(duì)其所編碼的蛋白質(zhì)的影響實(shí)驗(yàn)，在相關(guān)堿基序列中增加或刪除1個(gè)或2個(gè)堿基，無(wú)法產(chǎn)生正常功能的蛋白質(zhì)，但是當(dāng)增加或刪除3個(gè)堿基時(shí)，卻合成了正常功能的蛋白質(zhì)。1.mRNA上的堿基與氨基酸之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系是怎樣的？1.mRNA上的堿基與氨基酸之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系是怎樣的？1.mRNA上的堿基與氨基酸之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系是怎樣的？蛋白質(zhì)的體外合成實(shí)驗(yàn)第一個(gè)堿基第二個(gè)堿基第三個(gè)堿基UCAGU苯丙氨酸苯丙氨酸亮氨酸亮氨酸絲氨酸絲氨酸絲氨酸絲氨酸酪氨酸酪氨酸終止密碼子終止密碼子半胱氨酸半胱氨酸終止、硒代半胱氨酸①色氨酸UCAGC亮氨酸亮氨酸亮氨酸亮氨酸脯氨酸脯氨酸脯氨酸脯氨酸組氨酸組氨酸谷氨酰胺谷氨酰胺精氨酸精氨酸精氨酸精氨酸UCAGA異亮氨酸異亮氨酸異亮氨酸甲硫氨酸(起始密碼子)蘇氨酸蘇氨酸蘇氨酸蘇氨酸天冬酰胺天冬酰胺賴氨酸賴氨酸絲氨酸絲氨酸精氨酸精氨酸UCAGG纈氨酸纈氨酸纈氨酸纈氨酸、甲硫氨酸(起始②)丙氨酸丙氨酸丙氨酸丙氨酸天冬氨酸天冬氨酸谷氨酸谷氨酸甘氨酸甘氨酸甘氨酸甘氨酸UCAG注：①在正常情況下，UGA是終止密碼子，但在特殊情況下，UGA可以編碼硒代半胱氨酸。②在原核生物中，GUG也可以作起始密碼子，此時(shí)它編碼甲硫氨酸。1.mRNA上的堿基與氨基酸之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系是怎樣的？問(wèn)題：（1）如何從密碼子表中找出某一氨基酸對(duì)應(yīng)的密碼子?（2）密碼子具有哪些特點(diǎn)？結(jié)合教材67頁(yè)思考討論回答。第一個(gè)堿基第二個(gè)堿基第三個(gè)堿基UCAGU苯丙氨酸苯丙氨酸亮氨酸亮氨酸絲氨酸絲氨酸絲氨酸絲氨酸酪氨酸酪氨酸終止密碼子終止密碼子半胱氨酸半胱氨酸終止、硒代半胱氨酸①色氨酸UCAGC亮氨酸亮氨酸亮氨酸亮氨酸脯氨酸脯氨酸脯氨酸脯氨酸組氨酸組氨酸谷氨酰胺谷氨酰胺精氨酸精氨酸精氨酸精氨酸UCAGA異亮氨酸異亮氨酸異亮氨酸甲硫氨酸(起始密碼子)蘇氨酸蘇氨酸蘇氨酸蘇氨酸天冬酰胺天冬酰胺賴氨酸賴氨酸絲氨酸絲氨酸精氨酸精氨酸UCAGG纈氨酸纈氨酸纈氨酸纈氨酸、甲硫氨酸(起始②)丙氨酸丙氨酸丙氨酸丙氨酸天冬氨酸天冬氨酸谷氨酸谷氨酸甘氨酸甘氨酸甘氨酸甘氨酸UCAG注：①在正常情況下，UGA是終止密碼子，但在特殊情況下，UGA可以編碼硒代半胱氨酸。②在原核生物中，GUG也可以作起始密碼子，此時(shí)它編碼甲硫氨酸。2.幾乎所有的生物體都共用上述密碼子，根據(jù)這一事實(shí)，你能想到什么？分析密碼子的特點(diǎn)1.從密碼子表可以看出，像苯丙氨酸、亮氨酸這樣，絕大多數(shù)氨基酸都有幾個(gè)密碼子。這一現(xiàn)象稱為密碼子的簡(jiǎn)并。你認(rèn)為密碼子簡(jiǎn)并對(duì)生物體的生存發(fā)展有什么意義？（1）遺傳密碼的專一性

（2）遺傳密碼的簡(jiǎn)并性

（3）遺傳密碼的通用性密碼子的特點(diǎn)：1.mRNA上的堿基與氨基酸之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系是怎樣的？練習(xí)與應(yīng)用（教材69頁(yè)）XX一、概念檢測(cè)1.基因的表達(dá)包括遺傳信息的轉(zhuǎn)錄與翻譯過(guò)程。判斷下列相關(guān)表述是否正確。（1）DNA轉(zhuǎn)錄形成的mRNA,與母鏈堿基的組成、排列順序都是相同的（）（2）一個(gè)密碼子只能對(duì)應(yīng)一種氨基酸，一種氨基酸必然對(duì)應(yīng)多個(gè)密碼子。（）2.mRNA上的密碼子序列怎樣翻譯為氨基酸序列？2.游離在細(xì)胞質(zhì)中的氨基酸，是怎樣運(yùn)送到合成蛋白質(zhì)的“生產(chǎn)線”上的？（1）氨基酸和模板之間的連接物假說(shuō)尋找證據(jù)：1955年詹美尼克等三位科學(xué)家分別很意外的在同一溶液中發(fā)現(xiàn)氨基酸先附著在一種小分子量的RNA上，然后這些氨基酸再被帶到一種微粒體進(jìn)行蛋白質(zhì)合成，這種RNA后來(lái)被命名為tRNA。2.游離在細(xì)胞質(zhì)中的氨基酸，是怎樣運(yùn)送到合成蛋白質(zhì)的“生產(chǎn)線”上的？（2）tRNA為什么能夠承擔(dān)搬運(yùn)氨基酸并識(shí)別密碼子的功能？要求：重點(diǎn)關(guān)注tRNA的哪些結(jié)構(gòu)與搬運(yùn)氨基酸和識(shí)別密碼子相適應(yīng)。（1）觀察核糖體結(jié)構(gòu)模式圖（2）觀看翻譯模擬視頻，思考tRNA是如何工作的？2.游離在細(xì)胞質(zhì)中的氨基酸，是怎樣運(yùn)送到合成蛋白質(zhì)的“生產(chǎn)線”上的？3.在“生產(chǎn)線”上蛋白質(zhì)是如何合成的？圖4-7蛋白質(zhì)合成示意圖請(qǐng)同學(xué)們翻到教材68頁(yè)，閱讀教材圖4-7蛋白質(zhì)合成示意圖，結(jié)合視頻內(nèi)容，思考并回答以下問(wèn)題:(1)翻譯過(guò)程有哪幾個(gè)階段？(2)mRNA上的什么信息決定著翻譯的起始和終止？(3)圖4-7中的mRNA上共有幾個(gè)密碼子？(4)在這個(gè)過(guò)程中tRNA是如何與核糖體配合，準(zhǔn)確搬運(yùn)氨基酸的？(5)請(qǐng)寫出翻譯后合成的肽連。（這個(gè)過(guò)程同學(xué)們可查閱密碼子表）(6)請(qǐng)用一句話歸納翻譯的慨念二、遺傳信息到達(dá)細(xì)胞質(zhì)后，細(xì)胞又是怎樣解讀的?游離在細(xì)胞質(zhì)中的各種氨基酸，就以mRNA為模板合成具有一定氨基酸順序的蛋白質(zhì)，這一過(guò)程叫作翻譯。①場(chǎng)所②條件二、遺傳信息到達(dá)細(xì)胞質(zhì)后，細(xì)胞又是怎樣解讀的?翻譯是一個(gè)快速高效的過(guò)程在翻譯過(guò)程中會(huì)觀察到如圖所示的一個(gè)mRNA分子結(jié)合多個(gè)核糖體現(xiàn)象，觀察圖片回答下列問(wèn)題：（1）圖中顯示有幾條肽鏈正在同時(shí)合成？每條肽鏈合成結(jié)束后，它們都相同嗎？（2）這樣翻譯有什么意義？肽鏈加工與蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)比較轉(zhuǎn)錄與翻譯，并說(shuō)明兩者之間的聯(lián)系。項(xiàng)目DNA復(fù)制轉(zhuǎn)錄翻譯時(shí)間細(xì)胞分裂前的間期生長(zhǎng)發(fā)育全過(guò)程（活細(xì)胞都進(jìn)行）場(chǎng)所主要在細(xì)胞核或擬核，少部分在線粒體、葉綠體等________模板DNA的兩條鏈均為模板________________mRNA原料四種脫氧核苷酸四種核糖核苷酸________酶等條件解旋酶、DNA聚合酶等RNA聚合酶等核糖體、轉(zhuǎn)運(yùn)RNA等配對(duì)方式A—T、T—A、C—G、G—CA—U、C—G、T—A、G—C________特點(diǎn)半保留復(fù)制，邊解旋邊復(fù)制邊解旋邊轉(zhuǎn)錄一條mRNA可同時(shí)結(jié)合多個(gè)核糖體，同時(shí)合成多條肽鏈方向新鏈從5′端→3′端延伸新鏈從5′端→3′端延伸核糖體沿mRNA的5′端→3′端移動(dòng)產(chǎn)物2個(gè)子代DNA分子mRNA、________多肽鏈意義使遺傳信息從親代傳遞給子代，從而保持了遺傳信息的連續(xù)性遺傳信息的表達(dá)(DNA→RNA(mRNA)→蛋白質(zhì))請(qǐng)比較原核生物與真核生物基因表達(dá)的過(guò)程有什么異同。原核生物基因表達(dá)模式圖翻譯翻譯小結(jié)1基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成DNA轉(zhuǎn)錄mRNA翻譯蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)