高中生物遗传的物质基础--基因的表达2旧人教必修二

1、名校名 推荐遗传的物质基础- 基因的表达2教学目的1了解染色体、DNA和基因三者之间的关系以及基因的本质。2了解基因控制蛋白质合成的过程和原理。3了解基因控制性状的原理。4培养学生的逻辑思维能力，使学生掌握一定的科学研究方法。5理解结构与功能相适应的生物学原理。6通过指导学生设计并制作蛋白质合成过程的活动模具，培养学生的创新意识和实践能力。教学重点1染色体、 DNA和基因三者之间的关系和基因的本质。2基因控制蛋白质合成的过程和原理。教学难点基因控制蛋白质合成的过程和原理。教学用具投影片。“遗传工程初探”录像片。果蝇某一条染色体上的几个基因图。 DNA转录 RNA 过程的挂图。 20 种氨基酸的

2、密码子表。蛋白质合成示意图。中心法则图解。白化症患儿图。教学方法教师讲述、启发与学生讨索相结合。课时安排二课时。板 书教学过程投影片 III第二课时1 什么是基复习 提问 ：（ 见投影 片 III)因？它的组成成分是什么？2 什么叫转录？怎样进行？3翻译碱碱基组合基数量组启发 ：上 节课 我们讲 到， 由 DNA转录成 RNA之后，mRNA就 通过 核孔 到达细胞质的核糖体上 ，直 接指 导蛋白质 的合 成。 但是 组 成蛋 自质 的氨 基酸 是 20 种， 而组成 mRNA的 碱基 只有 四种 。那 么， 这四 种 碱基 是如 何决定 20 种氨 基酸 的呢 ？讨论： 教师 首先 可以 引导

3、 学生 了解 电 报密 码用 四个阿拉伯字 母的 排列 顺序 代表 一个 汉 字的 意义 以及电话号码 的位 数与 电话 拥 有数 量的 关系。然后 转入 正题 如果 一个 碱基 决定 一个氨 基酸， 则四 种碱 基只 能决 定四种氨 基酸；如果 两个 碱基 决定 一个 氨基 酸 ，最多 也只 能决定 16 种 氨基 酸； 如果 由三 个碱 基决 定 一个 氨基 酸，1幅略）34（限于篇名校名 推荐成这样 的碱 基 合可 以 达到 64 种， 于 决定20 种氨基个酸来 已 经绰 有 余 了。数41（A、U、 述：按照 这样 的 想，科 学家 们 在 20世 60 年1G、C）42代初 开始

4、了 遗传 密 的 研究 工作，几年 后， 于弄 清AA、 AU、了是 哪三 个碱 基决 定 哪种 氨基 酸的 。AG、 ACUA、 UU、看 ： 20 种氨 基酸 的密 子 表2 UG、 UC 述 ：例 如 UUU可以 决定 苯丙 氨酸 ， CCC可以决 定UA、 GU、脯氨酸， ACG 可以决定 苏 氨 酸 在 遗传 学上把 mRNAGG、 GC上决 定一 个氨 基酸 的 三个 相 的碱 基，叫做一 个 “ 密码CA、 CU、子 ” 。 1967 年科 学家 们 破 译 了全部 遗传 密 码 子， 并且CG、 CC 制 出了 我 在 看 到的 这张 密 子表 。3（ 1）密 子：mRNA上决

5、定一个氨基酸的三个相 的碱基叫做一个“密 子起始密 子：AUG、 GUG 止密 子：UAA、 UAG、UGA启 ： 同 学 仔 看 幅密 子 表，其中 的密 码子具 有怎 的 特点 呢 ？ ：从密 子 表中 可以 ：一种 氨基 酸可 以只有一 个密 子，如色 氨酸 只有 UGG一个 密 子；也可 以有数 个密 子 ，如 精 氨酸 有 6 个密 子 CGU、 CGC、CGA、 CGG、 AGA、AGG。 明一 种氨 基酸 可以 由几 种不 同的密 子 决定。此外， 有 两个 密 子 AUG和 GUG除了 分 决 定甲 硫氨酸和 氨 酸外， 是 翻 的起 始信 号， 学 上将 其称之 为 起始密

6、码 子 。 另外，也 有三个 密 码 子 UAA、 UAG、UGA，它 们 并 不决 定任何氨基酸，但在蛋 自 质 合成 过 程中，却 是 增 的 止 信号，所以 又把 三 个密 子叫做 止 密 子。 相 当于 点 符号 中的 句号。提 ：由 于每 一个 mRNA上都有 特定 的起 始密 子2名校名 推荐和终 止密 码子 ，那 么 对于 许多 个相 同的 mRNA来讲， 由它控制合 成的 许多 个蛋 白质 分子 是 否也 相同 呢？（讨（ 2）转运 RNA：论： 略）简写为 tRNA作用：识别密码子；运载特定的氨基酸。(3) 蛋白质的合成起始肽链增长终止提问： mRNA 在细胞核中合成之后，

7、从核 孔进 入到细胞 质中，与核 糖体 结合 起来。核糖 体是 细胞 内利 用氨基酸 合成 蛋白 质的 场 所。那么氨 基酸 存在 于细 胞内 的什么地 方呢 ？（回 答： 大量 分散在 细胞 质中 。）启发： 分散 在细 胞质 中的 氨基 酸是 怎 样被 运送 到核糖体 中的 mRNA上去 的呢 ？讲述：显然 需要 有运 载工 具。经 科学 研究 表明，这种工 具也 是一 种 RNA，叫做 转运 RNA，简写为 tRNA。tRNA与密 码子 一样 种类 很 多，但 是，每一 种转 运 RNA只能识别并 转运 一种 氨基 酸 。启发： tRNA 具有怎样的结构才能担 负起 携带 运输特定 氨基

8、 酸的 “ 历 史使命 ”呢 ？看图 ：蛋 白质 合成示 意图 。小结：基因的表讲述： 科学 研究 表明， tRNA 一般由75 个核 苷组 成，达是基因、mRNA、 其形 态为 三叶 草形。它的 一端 是携 带氨 基酸的 部位，另核糖体、tRNA四一端 有三 个碱 基， 都 只能 专一 地与 mRNA上的 特定 的三者协同作用的结 个碱 基配 对。果。由此 看来 ，我 们可 以把 tRNA 比作翻译 过程 中的 “ 译员 ”。“译 员” 必须 “认 识” 两种 文字。一 方面 它能够 认识 mRNA上的 密码 子文 字； 另一 方面它 还要 能够认识 氨基 酸文 字。3名校名 推荐（三）中心

9、法则及其发展(4) 基因对性状的控制观看： “ 遗传 工程初探 ” 录像片段的翻译 过程 。 使学生 明白 : 当转 运 RNA 运载 着一 个氨 基酸 进入 到核 糖体以后 ，就 以信 使 RNA为模 板， 按照 碱基 互补配 对原 则，把转 运来 的氨 基酸 放 在相 应的 位置 上。 转运完 毕以 后，转运 RNA离开 核糖 体，又去 转运 下一 个氨 基酸。当 核糖体接 受两 个氨 基酸 以 后，第二个 氨基 酸就 会被 移至 第一个氨 基酸 上，并 通过 肽链 与第 一个 氨基 酸 连接 起来，与此同 时， 核糖 体在 信 使 RNA上也移 动三 个碱基 的位 置，为接 受新 运载

10、来的 氨 基酸 。上 述过 程如 此往复 地进 行，肽链 也就 不断 地延 伸 ，直到 信使 RNA上出 现终 止密 码子为止 。讲述：肽链 合成 以后，从信 使 RNA上脱离 开来，再经过 细胞 质内 的某 些 细胞 器（ 如内 质网 、高尔 基体 等）的加 工如 盘曲 折叠 螺 旋，最终合 成一 个具 有一 定氨 基酸顺序 的。 有一 定功 能 的蛋 白质 分子 。概括 ：讨 论并 完成左 面板 书表 格内 容。小结：由上 述过 程可 以看 出：基 因的 表达 过程 本质上是 基因 、 mRNA、核 糖体 、 tRNA 协同 作用的 结果 。 DNA 分子上的基因，其 脱氧 核苷 酸的排

11、列顺 序决 定了 mRNA 中核 糖核 苷酸 的排 列 顺序， mRNA 中 核糖 核苷 酸的 排列顺序 又决 定了 氨基 酸 的排 列顺 序，氨基酸 的排 列顺 序最终决 定了 蛋白 质的 结 构和 功能 的特 异性， 从而 使生 物体表现 出各 种遗 传性 状 。从另 一角 度讲 ，基 因的 表达 过程也反 映出 了遗 传信 息 的传 递规 律。讲述：在遗 传学 上，把 遗传 信息 的流 动方 向叫 做信息流。信息 流的 方向 可以 用科 学家 克里 克 提出 的 “ 中心法则 ” 来 表示 。4名校名 推荐观图 ：教 材 16 页中 心法 则图 解（ 可制成 投影 片）讲述：从中 心法

12、则图 解中 可以 看出，遗传 信息 流可以从 DNA流向 DNA，即完 成 DNA的自我 复 制过 程，在传种接 代过 程中 传递 遗 传信 息； 也可 以从 DNA流向 RNA，进而 流向 蛋白 质， 即 完成 遗传 信息 的转 录和翻 译过 程。表明了 DNA 分子 （ 基因 ）上 的遗 传特 异性， 通过 mRNA 的媒 介，决 定了 蛋白 质的 特异 性。可 以说 ，中心 法则 反映了 整个 生物 界的 蛋 白质 合成 的一 般规 律。讲述 ：在 本世 纪 70 年代初 ，切 敏等一 些科 学家研究 发现，一 些 RNA病毒 在感 染某 些细 胞时，在 病毒 蛋白质 的合 成过 程中

13、， RNA也可以 自我 复制 ，并 能在 逆转录酶 的作 用下由 RNA合成 DNA。上 述逆 转录过 程以及 RNA 自我 复制 过程 的发 现 ，是 对中 心法 则的 补充和 发展 。讲述：通过 上面 的学 习我 们知 道，生 物的 一切 遗传性状 都是 受基 因控 制 的。但 是在 生物 体内 ，基因 控制 性状是 通过 控制 蛋白 质 分子 的结 构即 结构 蛋白，进而组 成细胞 结构 成分 来直 接 影响 性状 的。例如人 的双 眼皮 和单眼皮 ，有 耳垂 和无 耳 垂等 。又 如教 材 48 页中 讲到 的镰刀型 细胞 贫血 症。我 们知 道人 类的 血红 蛋 白分 子是 由几百个

14、 氨基 酸构 成的， 正是 因为 这类 人的 控 制血 红蛋 白分子结 构的 结构 基因 不 正常，因而 使这 类人 体内 合成 了结构异 常的 血红 蛋白 而 引起 疾病 。讲述：在生 物体 内，基 因对 性状 的控 制往 往要 经过一系 列的 代谢 过程， 而代 谢过 程中 的每 一 步化 学反 应都需要 酶来 催化 和激 素 来调 节。因 此，还有 一些 基因 就是通过 控制 酶和 激素 的 合成 来控 制代 谢过 程，从而 控制 生物性 状的。例如，正 常人 的皮 肤、毛 发等 处的 细胞 中有5名校名 推荐一种 酶，叫 做酪 氨酸 酶，它能够 将酪 氨酸 转变 为黑 色素。如果 一个

15、 人由 于基 因 不正 常而 缺少 酪氨 酸酶时，这个 人的体 内就 不能 合成 黑 色素 ，而 表现 出白 化病。看图 ：教 材 17 页图 6-11 白化 症患 儿。讲述： 又如 以前 我们 学习 过的 生长 激 素是 一种 多肽类激 素，如 果幼 年时 期缺 乏这 种激 素时，就会 患佛 儒症。小结：概括 他讲 ，基因 对生 物性 状遗 传的 控制 作用，可分 为直 接控 制作 用 和间 接控 制作 用。这 是因 为基 因可分为 两大 类； 一类 是 蕴含 选择 性表 达信 息的调 节基 因，一类 是蕴 含编 码蛋 白 质中 氨基 酸顺 序的 结构基 因。结构基因 直接 控制 性状，调节 基因 则间 接控 制 性状。所以 说，基因 是遗 传物 质的 结 构