4.1基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成第2課時(shí)說課課件高一下學(xué)期生物人教版必修2

mRNA[1][2][3][4]RNA聚合酶解旋酶[1][2][3][4]DNA復(fù)制的過程DNA聚合酶子代DNA轉(zhuǎn)錄的過程[1]在細(xì)胞提供的能量驅(qū)動(dòng)下、解旋酶將DNA雙鏈解開，暴露出堿基DNA復(fù)制的過程[3]然后在DNA聚合酶的作用下，新結(jié)合的脫氧核苷酸會(huì)被連接到正在合成的DNA子鏈上[2]接著游離的脫氧核苷酸會(huì)與DNA模板鏈上的堿基互補(bǔ)配對(duì)[4]DNA子鏈不斷延伸，合成的子鏈與對(duì)應(yīng)的模板鏈盤繞成螺旋結(jié)構(gòu)，形成兩個(gè)完全相同的子代DNA[1]在細(xì)胞提供的能量驅(qū)動(dòng)下、RNA聚合酶將DNA雙鏈解開，暴露出堿基轉(zhuǎn)錄過程[3]然后在RNA聚合酶的作用下，新結(jié)合的核糖核苷酸會(huì)被連接到正在合成的mRNA分子上[2]接著游離的核糖核苷酸會(huì)與DNA模板鏈上的堿基互補(bǔ)配對(duì)[4]mRNA不斷延伸，合成的mRNA從DNA鏈上釋放，DNA雙螺旋恢復(fù)DNA復(fù)制轉(zhuǎn)錄場(chǎng)所細(xì)胞核細(xì)胞核模板DNA的2條鏈DNA的1條鏈原料4種脫氧核糖核苷酸4種核糖核苷酸酶解旋酶、DNA聚合酶RNA聚合酶產(chǎn)物2個(gè)子代DNA1個(gè)mRNADNA復(fù)制轉(zhuǎn)錄場(chǎng)所________________________模板DNA的____條鏈DNA的____條鏈原料____________________________________酶____________________________________產(chǎn)物________________________轉(zhuǎn)錄翻譯場(chǎng)所模板原料酶產(chǎn)物DNA復(fù)制與轉(zhuǎn)錄過程的區(qū)別細(xì)胞核DNA的1條鏈4種脫氧核糖核苷酸解旋酶、DNA聚合酶2個(gè)子代DNA細(xì)胞質(zhì)mRNA4種核糖核苷酸RNA聚合酶1個(gè)mRNA聚/焦/大/單/元·共/研/新/理/念基因是具有遺傳效應(yīng)的DNA片段。DNA主要存在于細(xì)胞核中，而蛋白質(zhì)是在細(xì)胞質(zhì)中合成的。那么，DNA攜帶的遺傳信息是怎樣傳遞到細(xì)胞質(zhì)中的呢？當(dāng)遺傳信息到達(dá)細(xì)胞質(zhì)后，細(xì)胞又是怎樣解讀的呢？酪氨酸酶是由于細(xì)胞中特定的基因指導(dǎo)合成的但在基因和蛋白質(zhì)之間還有一種中間的物質(zhì)充當(dāng)信使，即RNA基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成酪氨酸酶酪氨酸酶基因mRNA黑色的毛色可能與細(xì)胞中含有什么酶有關(guān)？下面我們今天來學(xué)習(xí)DNA的遺傳信息是如何傳遞給mRNA最終到蛋白質(zhì)來指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成的如果每個(gè)氨基酸對(duì)應(yīng)的堿基數(shù)量是一致的，那么至少需要幾個(gè)堿基來對(duì)應(yīng)一個(gè)氨基酸，才能滿足21種氨基酸的需要RNA中的這4種堿基是如何決定蛋白質(zhì)的21種氨基酸呢？聚/焦/大/單/元·共/研/新/理/念A(yù)CUG蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)多樣性的原因是由于氨基酸的種類、數(shù)量和排列順序遺傳信息的翻譯RNA中的4種堿基蛋白質(zhì)中的21種氨基酸根據(jù)預(yù)習(xí)知道由三個(gè)堿基去決定一個(gè)氨基酸RNA中的堿基順序是如何決定蛋白質(zhì)中的氨基酸順序呢？mRNA中的堿基的順序蛋白質(zhì)中的氨基酸順序ACUAGGCUCG遺傳信息的翻譯翻譯堿基4種氨基酸21種聚/焦/大/單/元·共/研/新/理/念蛋白質(zhì)的功能與蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)多樣性有關(guān)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的多樣性又由蛋白質(zhì)氨基酸的種類數(shù)量和排列順序決定酪氨酸酶的功能與其結(jié)構(gòu)多樣性有關(guān)聚/焦/大/單/元·共/研/新/理/念學(xué)習(xí)任務(wù)一堿基與氨基酸之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系通過閱讀課本P67表4-1的密碼子表，回答學(xué)案中的問題學(xué)習(xí)任務(wù)三通過物理模型模擬遺傳信息的翻譯過程觀看《遺傳信息翻譯》視頻后，通過閱讀課本P68內(nèi)容，完成遺傳信息的翻譯過程請(qǐng)同學(xué)根據(jù)課件展示內(nèi)容，描述遺傳信息的翻譯過程聚/焦/大/單/元·共/研/新/理/念聚/焦/大/單/元·共/研/新/理/念翻譯的過程AUGCACUGCGGUUGCUAA位點(diǎn)1位點(diǎn)2UACMetGUGHisGCAArgACGCys[1]進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)的mRNA與核糖體結(jié)合，攜帶甲硫氨酸的tRNA，通過與堿基AUG互補(bǔ)配對(duì)進(jìn)入位點(diǎn)1，攜帶相應(yīng)氨基酸的tRNA以同樣方式進(jìn)入位點(diǎn)2ACCTrp[1]mRNA進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)后與核糖體結(jié)合。攜帶甲硫氨酸的tRNA，通過與堿基AUG互補(bǔ)配對(duì)，進(jìn)入位點(diǎn)1[2]攜帶相應(yīng)氨基酸的tRNA以同樣方式進(jìn)入位點(diǎn)2[3]甲硫氨酸與位點(diǎn)2tRNA上的氨基酸形成肽鍵[4]核糖體沿mRNA移動(dòng)，讀取下一個(gè)密碼子。原位點(diǎn)2的RNA進(jìn)入位點(diǎn)1，原位點(diǎn)1的RNA離開核糖體，一個(gè)新的攜帶氨基酸的tRNA進(jìn)入位點(diǎn)2，繼續(xù)肽鏈的合成就這樣，隨著核糖體的移動(dòng)tRNA以上述方式將攜帶的氨基酸輸送過來，以合成肽鏈。直到核糖體遇到mRNA的終止密碼子，合成才告終止聚/焦/大/單/元·共/研/新/理/念A(yù)UGCACUGCGGUUGCUAAUACMetGUGHisACCTrpGCAArgACGCys[2]甲硫氨酸與位點(diǎn)2tRNA上的氨基酸形成肽鍵。核糖體沿mRNA移動(dòng)，讀取下一個(gè)密碼子。原位點(diǎn)2的RNA進(jìn)入位點(diǎn)1，原位點(diǎn)1的RNA離開核糖體，一個(gè)新的攜帶氨基酸的tRNA進(jìn)入位點(diǎn)2，繼續(xù)肽鏈的合成聚/焦/大/單/元·共/研/新/理/念A(yù)UGCACUGCGGUUGCUAAGUGMetHisACCTrpGCAArgACGCys[2]甲硫氨酸與位點(diǎn)2tRNA上的氨基酸形成肽鍵。核糖體沿mRNA移動(dòng)，讀取下一個(gè)密碼子。原位點(diǎn)2的RNA進(jìn)入位點(diǎn)1，原位點(diǎn)1的RNA離開核糖體，一個(gè)新的攜帶氨基酸的tRNA進(jìn)入位點(diǎn)2，繼續(xù)肽鏈的合成聚/焦/大/單/元·共/研/新/理/念A(yù)UGCACUGCGGUUGCUAAMetHisTrpArgACGCys[3]隨核糖體的移動(dòng)tRNA以上述方式將攜帶的氨基酸輸送過來以合成肽鏈。當(dāng)核糖體遇到mRNA的終止密碼子時(shí)，合成終止AUGCACUGCGGUUGCUAA位點(diǎn)1位點(diǎn)2UACMetGUGHisAUGCACUGCGGUUGCUAAUACMetGUGHis位點(diǎn)1位點(diǎn)2AUGCACUGCGGUUGCUAAUACMetGUGHisACCTrp位點(diǎn)1位點(diǎn)2AUGCACUGCGGUUGCUAAMetHisTrp位點(diǎn)1位點(diǎn)2ArgACGCys[1][2][3]位點(diǎn)1位點(diǎn)2UACMetHisGCAArgACGCysTrpAUGCACUGCGGUUGCUAAGUGACC位點(diǎn)1位點(diǎn)2AUGCACUGCGGUUGCUAAUACMetUACMetUACMetUACMetUACMetUACMetUACMetUACMetUACMetUACMetHisGUGHisGUGHisGUGHisGUGHisGUGHisGUGHisGUGHisGUGHisGUGHisGUGACGCysACGCysACGCysACGCysACGCysACGCysACGCysACGCysACGCysACGCysTrpACCTrpACCTrpACCTrpACCTrpACCTrpACCTrpACCTrpACCTrpACCTrpACCArgGCAArgGCAArgGCAArgGCAArgGCAArgGCAArgGCAArgGCAArgGCAArgGCAAUGCACUGCGGUUGCUAAACGCysDNARNA蛋白質(zhì)預(yù)習(xí)答案翻譯的概念mRNA合成以后，通過核孔進(jìn)人細(xì)胞質(zhì)中。游離在細(xì)胞質(zhì)中的各種氨基酸，就以RNA為模板合成具有一定氨基酸順序的蛋白質(zhì)，這一過程叫作翻譯(translation)。mRNA上決定1個(gè)氨基酸的3個(gè)相鄰堿基稱為密碼子；tRNA上能與mRNA密碼子互補(bǔ)配對(duì)的三個(gè)堿基稱為反密碼子。tRNA鏈中部分堿基互補(bǔ)配對(duì)，經(jīng)過折疊形成三葉草的葉形結(jié)構(gòu)，其一端是攜帶氨基酸的部位，另一端有3個(gè)相鄰的堿基，即反密碼子中心法則是指遺傳信息傳遞的一般規(guī)律，克里克提出的中心法則內(nèi)容有：遺傳信息可以從DNA流向DNA，即DNA的復(fù)制；也可以從DNA流向RNA，進(jìn)而流向蛋白質(zhì)，即遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯。

學(xué)科：高中生物

匯報(bào)人：趙愛奇第四章第1節(jié)基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成第二課時(shí)2023-2024年度聚/焦/大/單/元·共/研/新/理/念學(xué)習(xí)目標(biāo)[1]通過小組合作，構(gòu)建翻譯過程的物理動(dòng)態(tài)模型，概述翻譯過程。[科學(xué)探究、科學(xué)思維][2]基于地球上幾乎所有的生物都共用一套遺傳密碼的事實(shí)，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，形成生物進(jìn)化觀。[生命觀念][3]通過了解中心法則的提出和修正過程，基于遺傳信息從DNA流向RNA、進(jìn)而流向蛋白質(zhì)的事實(shí)，建立生命的信息觀，認(rèn)同科學(xué)是不斷發(fā)展的，形成生命是物質(zhì)、能量和信息的統(tǒng)一體的生命觀念。[生命觀念][4]通過對(duì)本節(jié)知識(shí)的應(yīng)用，能向他人正確地解釋抗生素作用機(jī)理。[社會(huì)責(zé)任]聚/焦/大/單/元·共/研/新/理/念那摩斯密碼和本節(jié)課有什么關(guān)聯(lián)呢？我們機(jī)體內(nèi)是否也存在這樣的一套密碼？那么當(dāng)mRNA通過核孔進(jìn)人細(xì)胞質(zhì)后，mRNA的堿基序列是如何翻譯成蛋白質(zhì)的氨基酸序列的呢？酪氨酸酶基因mRNAmRNA中的堿基的順序蛋白質(zhì)中的氨基酸順序上節(jié)課講到貓細(xì)胞內(nèi)合成黑色素的酪氨酸基因先將遺傳信息轉(zhuǎn)錄到mRNA上翻譯mRNA的堿基與氨基酸之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系是怎樣的？4種堿基是怎樣決定21種氨基酸的呢？堿基4種氨基酸21種聚/焦/大/單/元·共/研/新/理/念聚/焦/大/單/元·共/研/新/理/念學(xué)習(xí)任務(wù)一堿基與氨基酸之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系閱讀資料“三聯(lián)體密碼的實(shí)驗(yàn)證據(jù)”回答學(xué)案中的相關(guān)問題?！缚死锟艘訲4噬菌體為實(shí)驗(yàn)材料，研究其中某個(gè)基因堿基的增加或減少對(duì)其所編碼的蛋白質(zhì)的影響，在相關(guān)堿基序列中增加或刪除1個(gè)或2個(gè)堿基，無法產(chǎn)生具有正常功能的蛋白質(zhì)，但是當(dāng)增加或刪除3個(gè)堿基時(shí)，卻合成了具有正常功能的蛋白質(zhì)。」[1]根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明1個(gè)氨基酸可能是由幾個(gè)堿基決定的？[2]根據(jù)材料遺傳密碼的閱讀方式是重疊的還是非重疊的？遺傳密碼的閱讀是連續(xù)的還是存在有分隔符？[注：右圖是以三個(gè)堿基為一組的非重疊式閱讀和重疊式閱讀示意圖][3]請(qǐng)通過數(shù)學(xué)方法進(jìn)一步證明1個(gè)氨基酸至少要3個(gè)堿基決定的原因。聚/焦/大/單/元·共/研/新/理/念聚/焦/大/單/元·共/研/新/理/念mRNA上決定1個(gè)氨基酸的3個(gè)相鄰堿基稱為密碼子。CAGCAUUAC決定密碼子聚/焦/大/單/元·共/研/新/理/念學(xué)習(xí)任務(wù)二分析歸納密碼子的特點(diǎn)通過閱讀課本P66-67圖4-5和表4-1，回答學(xué)案中的相關(guān)問題。[1]64種密碼子都有作用嗎？每種密碼子都有與之對(duì)應(yīng)的氨基酸嗎？[2]每種氨基酸都只與一種密碼子對(duì)應(yīng)嗎？[3]將蘇云金桿菌抗蟲蛋白基因[Bt抗蟲蛋白基因]轉(zhuǎn)入普通棉花，培育出的棉花植株會(huì)產(chǎn)生Bt抗蟲蛋白。為什么同樣的一個(gè)基因在不同的生物中表達(dá)出相同的蛋白質(zhì)呢？根據(jù)這一事實(shí)，從生物進(jìn)化的角度上你能想到什么？[4]根據(jù)學(xué)習(xí)任務(wù)一和二的內(nèi)容總結(jié)出密碼子的特點(diǎn)。聚/焦/大/單/元·共/研/新/理/念聚/焦/大/單/元·共/研/新/理/念通常每種密碼子只對(duì)應(yīng)一種氨基酸絕大多數(shù)氨基酸都有多種密碼子決定幾乎所有生物體共用一套密碼子密碼子的特點(diǎn)總結(jié)出密碼子的特點(diǎn)密碼子是以非重疊的方式閱讀，密碼子之間沒有間隔專一性簡(jiǎn)并性通用性閱讀方式是連續(xù)的、非重疊的GGUCUA脯氨酸天冬氨酸ProAspCAGCAUUAC密碼子反密碼子聚/焦/大/單/元·共/研/新/理/念游離在細(xì)胞質(zhì)的氨基酸是如何識(shí)別密碼子并被轉(zhuǎn)運(yùn)到相應(yīng)位置？tRNA的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)有什么？tRNA鏈中部分堿基互補(bǔ)配對(duì)，經(jīng)過折疊形成三葉草的葉形結(jié)構(gòu)，其一端是攜帶氨基酸的部位，另一端有3個(gè)相鄰的堿基，即反密碼子[2][1][3]AUGCUAGGU脯氨酸天冬氨酸酪氨酸ProAspTyrCAGCAUUACACUAGGCUCG聚/焦/大/單/元·共/研/新/理/念學(xué)習(xí)任務(wù)三通過物理模型模擬遺傳信息的翻譯過程請(qǐng)根據(jù)提供的mRNA、tRNA、核糖體的模型，以小組為單位模擬翻譯過程。概述翻譯的過程中思考以下幾個(gè)問題。請(qǐng)優(yōu)秀小組，概述遺傳信息的翻譯過程聚/焦/大/單/元·共/研/新/理/念[1]mRNA上的什么信息決定翻譯的起始和終止？[2]根據(jù)遺傳密碼的閱讀方式分析，模型中mRNA上共有幾個(gè)密碼子？[3]翻譯合成的肽鏈的氨基酸序列是怎樣的？[注：模型中Met表示甲硫氨酸、His表示組氨酸、Trp表示色氨酸、Arg表示精氨酸、Cys表示半胱氨酸]在翻譯過程中會(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，觀察圖片后回答下列問題[3]核糖體在mRNA上移動(dòng)的方向是怎樣的？[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]這樣的翻譯方式對(duì)生命體具有怎樣的意義？5