高中生物 4.1 基因指导蛋白质的合成导学案 新人教版必修2.doc

4.1基因指导蛋白质的合成目标展示一、学习目标 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。二、学习重点和难点学习重点：遗传信息的转录和翻译的过程。学习难点：遗传信息的翻译过程。预习案使用说明及学法指导（正确的方法会取得事半功倍的效果！）1结合教材助读中问题提示，阅读教材。对于难以理解的知识，小组学科组长可安排组内同学互助完成。2学生自主学习完成后，通过预习检测题检测预习效果，查找预习中存在的问题和不足，并把预习中发现的问题写在“我的疑惑”中。3完成时间：20分钟。知识必备（你准备好了吗？）1.基因的本质是有遗传效应的dna片段，那么基因的遗传效应是指什么？2.生物的性状与生物内什么物质有关？为什么？3.dna分子主要存在于细胞的什么部位?蛋白质在细胞的什么地方进行合成?4.在基因表达过程中dna是如何指导蛋白质合成的，请猜测可能的途径有哪些？并判断那一途径最合理，为什么？教材助读（精读教材，自我领悟）一、遗传信息的转录（dna携带的遗传信息是怎样传递到细胞质中去的呢？）阅读教材p.6263相关内容，分析图41、42、43和图44回答下列问题：1.你了解rna分子吗？（1）什么是rna？它是基本组成单位有几种类型？（2）rna分子通常是什么结构？（3）为什么rna适于作为dna的信使呢？（4）rna有哪些种类呢？各自又有哪些功能呢？2.dna的遗传信息怎么传给mrna的？（1）什么叫转录？转录的单位是什么？在哪里进行？（2）dna的两条链都能转录吗？转录需要哪些条件？（3）转录时dna链完全解开吗？在转录过程中碱基互补配对原则有什么特殊情况？（4）结合图解4-4叙述转录的过程如何进行的？转录有哪些特点？结果如何？二、遗传信息的翻译（遗传信息到达细胞质后，细胞又是怎样解读的呢？）阅读教材p.6467，分析图45和4-6回答下列问题：1.什么叫翻译？（1）翻译的模板和场所分别是什么？（2）翻译的实质是什么？2.碱基与氨基酸之间的对应关系是怎样的？（1）信使rna上至少由几个碱基来决定一个氨基酸？如果1个碱基决定1个氨基酸，4种碱基能决定多少种氨基酸？如果2个碱基编码一个氨基酸，最多能编码多少种氨基酸？如果一个氨基酸的编码至少需要多少个碱基，才足以组合出构成蛋白质的20种氨基酸？（2）观察教材p65表4-1的密码子表,你有哪些发现?与同学一起交流。什么叫密码子？结合教材密码子回答密码子共有多少种？在蛋白质合成过程中都决定氨基酸吗？决定氨基酸的密码子有多少种？已知一段mrna的碱基序列是auggaagcauguccgagcaagccg，你能写出对应的氨基酸序列吗？3.氨基酸转运工具是什么？（1）trna分子呈现什么结构？具有什么作用？（2）什么是反密码子，它有何作用？（3）讨论氨基酸与trna的关系：一种转运rna能运载多少种氨基酸？一种氨基酸可以由多少种转运rna运载？3.mrna是怎样翻译蛋白质的？（1）dna转录形成的mrna从细胞核中出来进入细胞质中，与核糖体结合穿过几层磷脂双分子层？（2）氨基酸如何进入核糖体？哪个氨基酸进入是由什么决定的？（3）一个核糖体中有几个trna的结合位点？（4）翻译的起始位点是哪里？核糖体中的两个氨基酸形成肽键后转移到占据哪个位点上的trna上？肽链是如何形成的？（5）如何在短时间内由一条mrna合成出多个相同的蛋白质分子？结合上图判断翻译的方向，并说明判断的依据。翻译过程中产生的多条多肽链有什么特点？翻译过程中核糖体沿mrna移动还是mrna沿核糖体移动？翻译合成的多肽链是否能承担相应的生命活动？预习检测（查找问题,阶段总结）判断题1.基因的表达是通过dna指导蛋白质合成来实现的。蛋白质合成需要通过转录和翻译两个过程。 （）2若核酸中出现碱基t或五碳糖为脱氧核糖，则必为dna；若出现碱基u或五碳糖为核糖，则必为rna。( )3要确定是dna还是rna，必须知道碱基的种类或五碳糖的种类，是单链还是双链，还必须知道碱基比率。 ( )4.转录时以核糖核苷酸为原料，以rna聚合酶能识别dna中特定碱基序列。（）5.密码子位于mrna上，是由三个相邻碱基组成的，密码子与氨基酸是一一对应关系。（）6.决定氨基酸的密码子有64种，反密码子位于trna上，也有64种。 （）7.当密码子中有一个碱基改变时，可能不会改变对应的氨基酸。 ( )8.转录和翻译过程可以出现au、ua、cg、gc四种配对关系，不会出现ta的配对方式。 ( )9.mrna在核糖体上移动翻译出蛋白质。 （）10.多个核糖体连在一起叫多聚核糖体，它的形成能在短时间内迅速合成大量蛋白质。（）答案：1-56-10我的疑问（发现疑惑,提出问题）探究案质疑探究（质疑解惑、合作探究）探究活动一、遗传信息的转录1.rna与dna有哪些异同呢?提示：核酸项目dnarna全称脱氧核糖核酸核糖核酸结构通常是双螺旋结构，极少数病毒是单链结构通常是单链结构，极少数病毒是双螺旋结构基本单位脱氧核苷酸（4种）核糖核苷酸（4种）五碳糖脱氧核糖核糖碱基a、g、c、ta、g、c、u存在部位主要位于细胞核中染色体上，极少数位于细胞质中的线粒体和叶绿体上主要位于细胞质中功能传递和表达遗传信息mrna：转录遗传信息，翻译的模板trna：运输特定氨基酸rrna：核糖体的组成成分2.三种rna都能携带遗传信息吗？提示：不是，只有mrna可以携带遗传信息。3.rna还有什么功能？提示：rna除去前述功能还具有催化和作为某些生物遗传物质的功能。4.如下所示为一段dna分子，如果以链为模板进行转录，试回答下列问题：dna链： atgataggaaac链：tactatccctttg(1)写出对应的mrna的碱基顺序。提示：按照碱基互补配对原则，对应的mrna的碱基顺序为augauagggaaac。（2）转录与dna复制有什么共同之处?这对保证遗传信息的准确转录有什么意义?提示：可以从所需条件、过程中的具体步骤和过程中所表现出的规律等角度来分析。例如，转录和复制都需要模板、都遵循碱基互补配对规律，等等。碱基互补配对规律能够保证遗传信息传递的准确性。(3)转录成的rna的碱基序列，与作为模板的dna单链的碱基序列有何关系？与dna的另一条链的碱基序列有哪些异同？提示：转录成的rna的碱基序列，与作为模板的dna单链的碱基序列互补配对。相同点：a.碱基数目相等；b.都含a、g、c 3种碱基；不同点：rna中含有u，dna中含有t。与dna双链间碱基互补配对不同的是，rna链中与dna链的a配对的是u，不是t；与dna另一条链的碱基序列基本相同，只是dna链上t的位置，rna链上是u。5.列表比较转录与dna复制有什么区别？提示： 阶段项目复制转录时间细胞有丝分裂的间期或减数第一次分裂间期生长发育的连续过程进行场所细胞核细胞核模板以dna的两条链为模板以dna的一条链为模板原料4种脱氧核苷酸4种核糖核苷酸条件需要特定的酶和atp需要特定的酶和atp过程在酶的作用下，两条扭成螺旋的双链解开，以解开的每段链为模板，按碱基互补配对原则（at、cg、ta、gc）合成与模板互补的子链；子链与对应的母链盘绕成双螺旋结构在细胞核中，以dna解旋后的一条链为模板，按照au、gc、ta、cg的碱基互补配对原则，形成mrna，mrna从细胞核进入细胞质中，与核糖体结合产物两个双链的dna分子一条单链的mrna特点边解旋边复制；半保留式复制（每个子代dna含一条母链和一条子链）边解旋边转录；dna双链分子全保留式转录（转录后dna仍保留原来的双链结构）遗传信息的传递方向遗传信息从亲代dna传给子代dna分子遗传信息由dna传到rna探究活动二、遗传信息的翻译1.请结合密码子表，讨论下列问题：根据mrna中碱基的排列顺序能否准确写出氨基酸的序列？若已知氨基酸的序列，能否确定mrna中的碱基排列顺序？提示：前者可以，后者不能确定。因为一种密码子对应一种氨基酸，但一种氨基酸可以有多种密码子。地球上几乎所有的生物体都共用上述密码子表。根据这一事实，你能想到什么？提示：说明地球上所有的生物都有着或远或近的亲缘关系，或者生物都具有共同的遗传语言，或者生命在本质上是统一的。从密码子表中可以看到，一种氨基酸可能有几个密码子，这一现象称做密码的简并。你认为密码的简并对生物体的生存发展有什么意义？提示：密码的简并在遗传的稳定性和提高翻译速率上有一定的意义，具体如下：当密码子中有一个碱基改变时，由于密码的简并，可能并不会改变对应的氨基酸。当某种氨基酸使用频率高时，几种不同的密码子都编码一种氨基酸可以保证翻译的速率。2.总结密码子具有哪些特点？提示：不间断性。mrna的三联体密码是连续排列的，相邻密码之间无核苷酸间隔。不重叠性。对于特定的三联体密码而言，其中的每个核苷酸都具有不重叠性。简并性。绝大多数氨基酸具有两个以上不同的密码子，这一现象称为简并性。通用性。除线粒体的个别密码外，生物界通用一套遗传密码，细菌、动物和植物等不同物种之间，蛋白质合成机制及其mrna都是可以互换的。三联体密码。mrna上3个碱基编码一个氨基酸，此三联体碱基即称为密码子。在64个密码子中，有3个密码子不编码任何氨基酸，从而成为肽链合成的终止信号，称为终止密码子或无义密码子，它们是uaa、uag、uga。其余的61个密码子均编码不同的氨基酸，其中aug和gug分别是甲硫氨酸和缬氨酸的密码子，同时二者又是肽链合成的起始信号，称为起始密码子。3.遗传信息、密码子、反密码子有何区别和联系？提示：比较项目概念作用存在位置种类、数量特点相互联系遗传信息基因中脱氧核苷酸的排列顺序控制生物的遗传性状dna不同基因中脱氧核苷酸的数量、排列顺序不同，决定遗传信息特异性dna两条链上的碱基互补基因中脱氧核苷酸的序列决定mrna中核糖核苷酸的序列，mrna中碱基序列与基因模板链中碱基序列互补配对，密码子与相应反密码子的序列互补配对密码子mrna中决定一个氨基酸的三个相邻碱基直接决定蛋白质中的氨基酸序列mrna64种(3种终止密码子、61种决定氨基酸的密码子)与dna模板链上的碱基互补(t被u取代)反密码子trna中与mrna密码子互补配对的三个碱基识别密码子，转运氨基酸trna理论上61种(实际不详)与mrna的碱基互补4.比较翻译与转录有哪些区别？提示： 阶段项目转录翻译定义在细胞核中，以dna的一条链为模板合成mrna的过程以信使rna为模板，合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程场所细胞核细胞质的核糖体模板dna的一条链信使rna信息传递的方向dnamrnamrna蛋白质原料含a、u、c、g的4种核苷酸合成蛋白质的20种氨基酸产物信使rna有一定氨基酸排列的蛋白质碱基配对情况a-u；g-c；t-aa-u；g-c5.结合下面图解，思考：(1)基因中的碱基数、mrna分子中的碱基数、蛋白质分子中的氨基酸数之间有何数量关系？提示：基因中的碱基、mrna分子中的碱基与蛋白质分子中的氨基酸三者之间的数量比为631。(2)在蛋白质合成过程中，dna中碱基数、mrna中碱基数、氨基酸数是否一定遵循以上数量关系？提示：不一定。因在一段多肽链对应的mrna中含有不编码氨基酸的终止密码子，而在其对应的dna中，还含有一些不能转录为mrna的dna片段。随堂检测（有效训练、反馈矫正）1.下列哪一组物质是rna的组成成分( )a.脱氧核糖核酸和磷酸 b.脱氧核糖碱基和磷酸c.核糖碱基和磷酸 d.核糖嘧啶和核酸2下列生理功能与rna功能无关的是 ( )a催化细胞内的某些生化反应 b转运氨基酸c与核糖体结合，是合成蛋白质的场所d携带着生物体细胞内的全部遗传信息3.右图为真核生物信使rna合成过程示意图，请据图判断下列叙述错误的是()a该过程主要发生在细胞核中b图中是以四种核糖核苷酸为原料合成的信使rnac如果图中表示酶分子，则它的名称是dna聚合酶d图中的合成后通过核孔进入细胞质中与核糖体结合4关于密码子的叙述正确的是（）a能编码氨基酸的密码子为64个 b一种氨基酸可能有多种对应的密码子cgta只能编码一种氨基酸d同一种密码子在人和大肠杆菌细胞中编码的氨基酸不同5.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.一种氨基酸的密码子可以有多种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6.根据下表内容分析，色氨酸的密码子是（）双链dnacg信使rnag转运rnaa氨基酸色氨酸a.acg b.agg c.ucg d.ugg7.转录、翻译的模板分别是（） a.trna、dna的一条链 b.rrna、mrna c.dna的一条链、mrna d.dna的一条链、trna8.合成一条含1000个氨基酸的多肽链，需要转运rna的个数，信使rna上的碱基个数和双链dna上的碱基对数至少依次是（）a1000个、3000个和3000对 b1000个、3000个和6000对c300个、300个和3000对 d1000个、3000个和1500对9如图表示以dna为模板转录rna的过程图解。图中4、5表示两种功能不同的酶，请据图分析回答下列问题：（1）在玉