基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成教學(xué)

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1、第 1節(jié) 基 因 控 制蛋 白 質(zhì) 的 合 成學(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 應(yīng)關(guān) 系 。 吉 林 省 梨 樹 縣 第 一 高 級 中 學(xué) 姜 萬 錄 基 因 控 制 生 物 性 狀蛋 白 質(zhì)體 現(xiàn) 者問 題 ： 基 因 是 怎 樣 指 導(dǎo) 蛋 白 質(zhì) 的 合 成 呢 ？ 思 考 幾 個(gè) 問 題1、 遺 傳 物 質(zhì) 主 要 存 在 于 細(xì) 胞 的 什 么 部 位 ？2、 生 物 的 性 狀 或 生 命 的 主 要 功 能 由 什 么 物 質(zhì) 承 擔(dān) ？3、 蛋 白 質(zhì) 的 合 成 在 細(xì)

2、胞 的 什 么 部 位 ？4、 在 基 因 表 達(dá) 過 程 中 DNA如 何 指 導(dǎo) 蛋 白 質(zhì) 合 成 的 ？ 請 猜測 可 能 的 途 徑 ？ 其 中 哪 一 途 徑 最 合 理 ， 為 什 么 ？DNA主 要 位 于 細(xì) 胞 核蛋 白 質(zhì)核 糖 體控 制 基 因 控 制 蛋 白 質(zhì) 的 合 成DNA RNA RNA蛋 白 質(zhì)轉(zhuǎn) 錄 翻 譯 DNA攜 帶 的 遺 傳 信 息 是 怎 樣 傳 遞 到 細(xì) 胞 質(zhì) 中 去 的 呢 ？一 、 遺 傳 信 息 的 轉(zhuǎn) 錄1.RNA與 DNA有 哪 些 區(qū) 別 ？ DNA RNA結(jié) 構(gòu)組 成 單 位堿 基 嘌 呤 A、 G A、 G 嘧 啶 C、 T

3、 C、五 碳 糖無 機(jī) 酸 磷 酸 磷 酸主 要 存 在 部 位 規(guī) 則 的 雙 螺 旋 通 常 為 單 鏈脫 氧 核 苷 酸 核 糖 核 苷 酸U (尿 嘧 啶 )脫 氧 核 糖 核 糖細(xì) 胞 核 細(xì) 胞 質(zhì) RNA的 種 類 信 使 RNA mRNA核 糖 體 RNA rRNA 轉(zhuǎn) 運(yùn) RNA tRNA 2.RNA有 哪 些 類 型 ？一 、 遺 傳 信 息 的 轉(zhuǎn) 錄三 種 RNA都 能 攜 帶 遺 傳 信 息 嗎 ？ 信 使 RNA(mRNA)： 遺 傳 信 息 傳 遞 的 媒 介 。核 糖 體 RNA(rRNA)： 與 蛋 白 質(zhì) 構(gòu) 成 核 糖 體 。轉(zhuǎn) 運(yùn) RNA(tRNA)：

4、轉(zhuǎn) 運(yùn) 氨 基 酸 的 工 具 。攜 帶 遺 傳 信 息 ， 其 上 的 密 碼 子 決 定 蛋 白質(zhì) 中 氨 基 酸 的 序 列 。 是 控 制 蛋 白 質(zhì) 合 成的 模 板 。多 呈 三 葉 草 。 有 反 密 碼 子 。 能 識 別 密碼 子 ， 可 運(yùn) 載 特 定 的 氨 基 酸 到 相 應(yīng) 的位 置 。有 大 小 兩 個(gè) 亞 基 。 能 確 保 結(jié) 合 上 去 的mRNA正 確 地 定 向 。RNA還 有 什 么 功 能 ？ 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 。 它 也 是 由 基 本 單 位 核 苷 酸 連 接

5、 而 成 ，由 核 糖 、 磷 酸 、 堿 基 共 同 組 成 核 苷 酸 ， 它 也 能 儲(chǔ)存 遺 傳 信 息 。 在 RNA與 DNA的 關(guān) 系 中 ， 也 遵 循 “ 堿 基 互補(bǔ) 配 對 原 則 ” ， 因 RNA中 沒 有 T， DNA中 沒 有 U，所 以 當(dāng) RNA與 DNA有 關(guān) 系 時(shí) ， U與 配 對 。 RNA一 般 是 單 鏈 ， 而 且 比 DNA短 ， 因 此 能夠 通 過 核 孔 ， 從 細(xì) 胞 核 轉(zhuǎn) 移 到 細(xì) 胞 質(zhì) 中 。4.DNA的 遺 傳 信 息 是 怎 樣 傳 給 mRNA的 呢 ？3.為 什 么 RNA適 于 作 DNA的 信 使 ？ 1、 什 么

6、 叫 轉(zhuǎn) 錄 ？ 轉(zhuǎn) 錄 的 單 位 是 什 么 ？ 在 哪進(jìn) 行 ？ 問 題 ： 2、 DNA的 兩 條 鏈 都 能 轉(zhuǎn) 錄 嗎 ？ 轉(zhuǎn) 錄 需 要哪 些 條 件 ？ 3、 DNA鏈 完 全 解 開 嗎 ？ 在 轉(zhuǎn) 錄 過 程 中 堿基 互 補(bǔ) 配 對 原 則 有 什 么 特 殊 情 況 ？4、 DNARNA如 何 轉(zhuǎn) 錄 ， 特 點(diǎn) 是 什 么 ？結(jié) 果 如 何 ？ 思 考 與 討 論 ：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 題 ：DNA 鏈 ： ATGATAGGAAAC 鏈 ： TACTATCCCTTTG 1.

7、寫 出 對 應(yīng) 的 mRNA的 堿 基 順 序 。 2.轉(zhuǎn) 錄 與 DNA復(fù) 制 有 什 么 共 同 之 處 ？ 這 對 保 證遺 傳 信 息 的 準(zhǔn) 確 轉(zhuǎn) 錄 有 什 么 意 義 ？ 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 哪 些 異 同 ？ 與 該 DNA的另 一 條 鏈 的 堿 基 序 列 有 哪 些 異 同 ？ 復(fù) 制 轉(zhuǎn) 錄場 所解 旋模 板原 料酶能 量堿 基 配 對產(chǎn) 物列 表 比 較 轉(zhuǎn) 錄 與 DNA復(fù) 制 有 什 么 區(qū) 別 ？ 二 、 遺 傳 信 息 的 翻 譯1、 什 么 叫 翻 譯 ？ 游 離 在

8、 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) 的 過 程 。問 題 ： 轉(zhuǎn) 錄 得 到 的 RNA仍 是 堿 基 序 列 ， 而 不 是蛋 白 質(zhì) 。 那 么 ， RNA上 的 堿 基 序 列 如 何 能 變成 蛋 白 質(zhì) 中 氨 基 酸 的 種 類 、 數(shù) 量 和 排 列 順 序呢 ？遺 傳 信 息 到 達(dá) 細(xì) 胞 質(zhì) 后 ， 細(xì) 胞 又 是 怎 樣 解 讀 的 呢 ？ mRNA： 堿 基 的 數(shù) 量 排 列 順 序蛋 白 質(zhì) ： 氨 基 酸 的 數(shù) 量 排 列 順 序 種 類決 定 決 定 決 定 ?種?種

9、4種20種討 論 ： 一 個(gè) 堿 基 決 定 一 個(gè) 氨 基 酸 ， 41 = 4二 個(gè) 堿 基 決 定 一 個(gè) 氨 基 酸 ， 42 = 16三 個(gè) 堿 基 決 定 一 個(gè) 氨 基 酸 ， 4 3 = 642、 堿 基 與 氨 基 酸 的 對 應(yīng) 關(guān) 系 是 怎 樣 的 ？ 二 、 遺 傳 信 息 的 翻 譯 U CAU G A U UAmRNA 密 碼 子 密 碼 子 密 碼 子什 么 叫 密 碼 子 ？ 密 碼 子 ： mRNA上 決 定 一 個(gè) 氨 基 酸 的 三 個(gè) 相 鄰 的 堿 基二 、 遺 傳 信 息 的 翻 譯 第 1個(gè) 字 母 第 2個(gè) 字 母 第 3個(gè) 字 母 密 碼 子

10、苯 丙 氨 酸 U U U UUU？ 精 氨 酸 A G G AGG 終 止 密 碼 子 ： 、 、 _ 種 類 起 始 密 碼 子 ： （ 甲 硫 氨 酸 ）（ 種 ） _（ 纈 氨 酸 ） 編 碼 氨 基 酸 的 密 碼 子 _種所 有 生 物 的 密 碼 子 是 的 。 6164一 種 密 碼 子 決 定 一 種 氨 基 酸 ， 但 一 種 氨 基酸 可 以 由 不 同 的 密 碼 子 決 定 。 1種 或 幾 種 相 同 AUGGUGUAA UAGUGA 遺 傳 密 碼 共 64個(gè) ， 能 決 定 氨 基 酸 的 遺 傳 密 碼 只 有61個(gè) 。 有 3個(gè) 終 止 密 碼 子 ， 沒

11、有 對 應(yīng) 的 氨 基 酸 。 （ 起 始密 碼 子 ） 一 個(gè) 密 碼 子 決 定 一 個(gè) 特 定 的 氨 基 酸 。 簡 并 性 ： 色 氨 酸 及 甲 硫 氨 酸 各 只 有 一 個(gè) 密 碼 。 多數(shù) 氨 基 酸 有 二 個(gè) 以 上 的 密 碼 子 。 在 一 定 程 度 上 能 防 止 由于 堿 基 的 改 變 而 導(dǎo) 致 的 遺 傳 信 息 的 改 變 。遺 傳 密 碼 有 哪 些 特 點(diǎn) ？ 通 用 性 ： 地 球 上 幾 乎 所 有 的 生 物 共 用 一 套 密碼 子 表 。二 、 遺 傳 信 息 的 翻 譯 思 考 與 討 論 ： 1、 已 知 一 段 mRNA的 堿 基 序

12、 列 是 AUGGAAGCAUGUCCGAGCAAGCCG， 你 能 寫出 對 應(yīng) 的 氨 基 酸 序 列 嗎 ？ 2、 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 ？ 3、 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 并。 你 認(rèn) 為 密 碼 的 簡 并 對 生 物 體 的 生 存 發(fā) 展 有什 么 意 義 ？二 、 遺 傳 信 息 的 翻 譯 轉(zhuǎn) 運(yùn) RNA(tRNA)1、 形 態(tài) ： 三 葉 草 形2、 結(jié)

13、 構(gòu) ： 一 端 為 氨 基 酸 結(jié) 合 的 部 位 另 一 端 為 反 密 碼 子 ， 能 與 與 密 碼子 堿 基 互 補(bǔ) 配 對 。3、 種 類 ： 61種 。 （ 實(shí) 際 不 詳 ）二 、 遺 傳 信 息 的 翻 譯 遺 傳 信 息 、 密 碼 子 、 反 密 碼 子 有 何 區(qū) 別 和 聯(lián) 系 ？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) 系遺傳信息密碼子 反密碼子 第 1步 mRNA進(jìn) 入 細(xì) 胞 質(zhì) ， 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 ， 進(jìn) 入 位 點(diǎn) 1.4.mRNA

14、是 怎 樣 翻 譯 蛋 白 質(zhì) 的 ？ 第 2步 攜 帶 組 氨 酸 的 tRNA以 同 樣 方 式 進(jìn) 入 位點(diǎn) 2. 第 3步 甲 硫 氨 酸 通 過 與 組 氨 酸 形 成 肽 鍵 而 轉(zhuǎn) 移到 占 據(jù) 位 點(diǎn) 2的 tRNA上 。 第 4步 核 糖 體 讀 取 下 一 個(gè) 密 碼 子 ， 原 占 據(jù) 位 點(diǎn) 1的 tRNA離 開 核 糖 體 ， 占 據(jù) 位 點(diǎn) 2的 tRNA進(jìn) 入 位 點(diǎn) 1， 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 。 重 復(fù) 步驟 2、 3、 4， 直 至 核 糖 體 讀 取 到 mRNA的 終 止 密 碼

15、。 問 題 ： （ 1） DNA轉(zhuǎn) 錄 形 成 的 mRNA從 細(xì) 胞 核 中 出 來 進(jìn) 入 細(xì)胞 質(zhì) 中 ， 與 核 糖 體 結(jié) 合 穿 過 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 是 如 何 形 成 的 ？ （ 5） 如 何 在 短 時(shí)

16、 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 明 判 斷 的 依 據(jù) 。 翻 譯 過 程 中 產(chǎn) 生 的 多 條 多 肽 鏈 有 什 么 特 點(diǎn) ？ 翻 譯 過 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 是 否 能 承 擔(dān) 相 應(yīng) 的 生 命 活 動(dòng) ？ 轉(zhuǎn) 錄 翻 譯定 義場 所模 板信 息 傳 遞 方 向原 料產(chǎn) 物實(shí) 質(zhì)比 較 翻 譯 與 轉(zhuǎn) 錄 有 哪 些 區(qū) 別 ？ 結(jié) 合 下 面 圖 解 ， 思 考 討 論 ：(1)基

17、 因 中 的 堿 基 數(shù) 、 mRNA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 ？(2)在 蛋 白 質(zhì) 合 成 過 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 ？ 場 所 ： 核 糖 體產(chǎn) 物 ： 多 肽模 板 ： mRNA原 料 ： 氨 基 酸酶 和 能 量 ： 相 關(guān) 酶 及 ATPtRNA條 件 翻 譯 轉(zhuǎn) 錄 場 所 ： 主 要 在 胞 核產(chǎn) 物 ： RNA模 板 ： DNA分 子 的 一 條 鏈原 料 ： 核 糖 核 苷 酸酶 ： RNA

18、聚 合 酶能 量 ： ATP條 件 DNAmRNA蛋 白 質(zhì)遺傳信息傳遞課 堂 小 結(jié) 基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成 隨 堂 檢 測1.下 列 哪 一 組 物 質(zhì) 是 RNA的 組 成 成 分 ( )A.脫 氧 核 糖 核 酸 和 磷 酸 B.脫 氧 核 糖 堿 基 和 磷 酸C.核 糖 堿 基 和 磷 酸 D.核 糖 嘧 啶 和 核 酸2 下 列 生 理 功 能 與 RNA功 能 無 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 所 D 攜 帶 著 生 物 體 細(xì) 胞 內(nèi) 的 全 部 遺 傳

19、 信 息C D 3.右 圖 為 真 核 生 物 信 使 RNA合 成 過 程 示 意 圖 ， 請 據(jù) 圖 判 斷 下 列敘 述 錯(cuò) 誤 的 是 ( )A 該 過 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 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

20、可 能 有 多 種 對 應(yīng) 的 密 碼 子C GTA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C B 5.下 列 說 法 不 正 確 的 是 （ ）A.一 種 轉(zhuǎn) 運(yùn) RNA只 能 轉(zhuǎn) 運(yùn) 一 種 氨 基 酸 B.一 種 氨 基 酸 的 密 碼 子 可 以 有 多 種C.一 種 氨 基 酸 可 以 由 幾 種 轉(zhuǎn) 運(yùn) RNA來 轉(zhuǎn) 運(yùn) D.一 種 氨 基 酸 只 能 由 一 種 轉(zhuǎn) 運(yùn) RNA來 轉(zhuǎn) 運(yùn)6.根 據(jù) 下 表 內(nèi) 容 分 析 ， 色 氨 酸 的 密 碼 子 是 （ ）A.ACG B.AGG C

21、.UCG D.UGGD D 7.轉(zhuǎn) 錄 、 翻 譯 的 模 板 分 別 是 （ ）A.tRNA、 DNA的 一 條 鏈 B.rRNA、 mRNAC.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 數(shù) 至少 依 次 是 （ ）A 1000個(gè) 、 3000個(gè) 和 3000對 B 1000個(gè) 、 3000個(gè) 和 6000對 C 300個(gè) 、 300個(gè) 和 3000對 D 1000個(gè) 、 3000個(gè)

22、 和 1500對 CA 9 如 圖 表 示 以 DNA為 模 板 轉(zhuǎn) 錄 RNA的 過 程 圖 解 。 圖 中 4、 5表 示 兩 種 功能 不 同 的 酶 ， 請 據(jù) 圖 分 析 回 答 下 列 問 題 ：（ 1） 在 玉 米 的 葉 肉 細(xì) 胞 中 ， 能 夠 進(jìn) 行 該 過 程 的 細(xì) 胞 結(jié) 構(gòu)有 。（ 2） 轉(zhuǎn) 錄 過 程 中 ， DNA首 先 在 的 催 化 作 用 下 ， 將DNA分 子 中 堿 基 對 內(nèi) 的 斷 開 ， 該 過 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

23、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 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 。細(xì) 胞 核 葉 綠 體 線 粒 體 5解 旋 酶氫 鍵 解 旋4RNA聚 合 酶 3四 種 游 離 的 核 糖 核 苷 酸 ATP 堿 基 互 補(bǔ) 配 對2信 使 RNA 核 孔核 糖 體 10.在 下 圖 中 括 號 內(nèi) 標(biāo) 出 字 母 代 表 物 質(zhì) 的 名 稱 ， 并 回 答 下 列 問 題 。(1)這 是 表 示 蛋 白 質(zhì) 合 成 中 的 _過 程 ， 是 在 _內(nèi) 進(jìn) 行 的 。

24、(2)由 圖 中 的 m RNA鏈 可 知 DNA模 板 鏈 上 對 應(yīng) 的 堿 基 序 列 為_。(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 m RNA上 的 _決 定 的 ， 而 m RNA上 的 這 種 順 序 是 由 基 因 的_的 排 列 順 序 決 定 的 。 4)參 與 該 段 多 肽 鏈 合成 的 tRNA有 _個(gè) ， 圖 中 一 個(gè) 正 被 運(yùn) 載 的 氨 基 酸 是_， 其 前 接 的 一 個(gè) 氨 基 酸 是 _， 其 中 將 要 連 接 上的 氨 基 酸 是 _ (相 關(guān) 密 碼 見 教 材 密 碼 表 )。A.多 肽 鏈 B 氨 基 酸 C tRNAD m RNAE 核 糖 體 (1)翻 譯 細(xì) 胞 質(zhì) (2)ACCCGATTTGCC (3)密 碼 子 脫 氧 核苷 酸 對 (堿 基 對 ) (4)4 丙 氨 酸 色 氨 酸 賴 氨 酸 謝謝