三、基因的表达

1、三、基因的表达一、 教学目的1、 了解染色体、DNA和基因之间的关系及基因的本质。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。二、 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。三、 教学难点： 基因控制蛋白质合成的过程和原理。四、 教学用具： 蛋白质合成示意图；DNA 转录RNA过程的挂图；中心法则图解等。五、 教学方法： 教师讲述、启发和学生讨论探索相结合。六、 课时安排：2教学过程：引言：上节课我们学习了D

2、NA的结构和复制，现在请同学们回顾一下：1、DNA的结构有哪些特点？2、DNA是怎样复制的？有什么意义呢？（学生回答：略）讲述：通过前面的学习，我们已经知道，子代与亲代在性状上相似，是由于子代获得了亲代复制的一份DNA的缘故。那么，DNA分子是怎样控制遗传性状的呢？首先我们来思考这样一个问题：生命活动的承担者是什么物质？（答：蛋白质）也就是说：生物的一切性状是通过蛋白质的结构和功能来体现的。子代与亲代相似，也就是说子代的蛋白质和亲代的蛋白质在结构和功能上是相似的。因此DNA不能直接控制生物的各种性状，而是通过控制蛋白质的合成来控制生物的性状的。拒科学家推算，人体内大约有10万种以上的蛋白质，而

3、人体每个细胞种只有46个DNA分子，那么46个DNA分子是如何控制合成10万种以上的蛋白质的呢？现代遗传学研究认为,生物的性状是由基因控制的，每个DNA上有很多基因，这些基因分别控制着不同的性状。这些基因不仅通过复制把遗传信息传递给后代，还可以通过一定的方式反映到蛋白质结构上来，从而使后代表现出与亲代相似的性状。遗传学上把这一过程叫作基因的表达。（板书）究竟什么是基因呢？（板书：一、基因的概念）同学看书回答：基因的本质是什么？染色体、DNA、基因之间在数量上有什么关系？为什么不同基因的遗传信息是不同的？（学生回答：略）通过上面的学习和讨论，我们知道了基因是控制生物体性状的基本单位，生物的性状是

4、基因的表现形式。基因是通过控制蛋白质的合成间接地控制生物的生长、发育和繁殖。使子代表现出与亲代相似的特点。那么基因是如何控制蛋白质的合成的呢？（板书：二、基因控制蛋白质的合成）讨论：遗传物质DNA一般都存在于细胞核中，而蛋白质的合成则是在细胞质中的核糖体上进行的，那么细胞核中的DNA是如何控制细胞质中蛋白质的合成过程的呢？ 讲述：大量的科学实验表明，信息的传递不是由DNA直接传递给蛋白质的，而是在细胞核中先把DNA的遗传信息传递给RNA，然后RNA进入细胞中，在蛋白质合成中起模板作用，我们把这种RNA形象地叫做信使RNA简称mRNA。提问：由此看来，基因控制蛋白质的合成过程包括哪几个阶段呢？

5、（答：两个阶段，即mRNA的合成阶段即“转录”和蛋白质合成阶段即“翻译”。） （板书：1、转录） 讲述：转录是在细胞核中进行的。他是指以DNA的一条链为模板，按照碱基互补配对原则合成RNA的过程。同学看书回答：DNA与RNA在化学组成上有什么不同？转录时碱基是如何配对的？为什么mRNA能够将DNA所携带的遗传信息准确无误地传递到细胞质中去呢？（回答略）总结：转录的特点：（1） 在细胞核中进行；（2）以DNA特定的一条单链为模板转录；（3）特定的配对方式。讲述：mRNA合成之后，通过核孔到达细胞质的核糖体上，直接指导蛋白质的合成。但是我们知道，蛋白质是由20种氨基酸组成的，而信使RNA上的碱基只

6、有四种，那么这四种碱基是怎样决定蛋白质上的20种氨基酸的呢？我们下节课讨论。随堂练习：1、下列那种碱基不是构成RNA 分子的碱基 （ ） A、腺嘌呤 B、鸟嘌呤 C、胞嘧啶 D、胸腺嘧啶 E、尿嘧啶2、组成核酸的碱基种类和核苷酸种类分别有 （ ） A、4种、8种 B、5种、4种 C、4种、4种 D、5种、8种3、关于基因的概念，错误的叙述是 （ ）A、 基因是有遗传效应的DNA片段B、 基因是DNA上有一定功能的特异碱基排列顺序C、 基因是染色体的一段D、 基因是控制生物性状的遗传物质的结构单位和功能单位。4、遗传信息是指DNA分子的 （ ） A、碱基互补配对的种类 B、A与T、G与C的数量比

7、 C、基因的碱基排列顺序 D、脱氧核糖的含量和分布5、信使RNA的来源是： （ ） A、由DNA转录而来 B、由DNA翻译而来 C、由DNA 转变而来 D、由DNA复制而来6、DNA主要功能是遗传信息的 （ ） A、储存与分配 B、转录与翻译 C、储存与释放 D、传递与表达7、某一个DNA分子中含有30%的G+C，则由它转录成的RNA中G+C应为（ ） A、60% B、30% C、20% D、15%8、已知DNA分子双链中腺嘌呤占全部碱基的30%，在其中的一条链上腺嘌呤占该链全部碱基的25%，则由该链转录成的mRNA中尿嘧啶占全部碱基的（ ）A、20% B、25% C、30% D、35%9、噬

8、菌体、烟草、烟草花叶病毒的核酸中各具有的碱基种类核核苷酸的种类依次分别是 。10、已知多数生物的DNA是双链的，但也有个别生物的DNA是单链 的。有人从3种生物中提取核酸，经分析他们的碱基比率见下表：生物AGUTC甲2524-3319乙23242725丙31193119这表明 的核酸是RNA； 的核酸是双链DNA ；从碱基比率看双链DNA的特点是 。(第二课时)上节课我们讲到，由DNA转录成mRNA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。我们把以信使RNA为模板，合成具有一定氨基酸顺序的过程叫做“翻译”。（板书）提问：组成蛋白质的氨基酸是多少种呢？（答略），而组成m

9、RNA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？ 讨论如果1个碱基决定1个氨基酸那么四种碱基是只能决定四种氨基酸，提问：如果二个碱基决定一个氨基酸，最多能决定多少种氨基酸（答略），如果由三个碱基决定一个氨基酸，这样的碱基组合可以达到43即64种，对于20种氨基酸来说已经是绰绰有余了。 讲述：按照这样的设想，科学家们在20世纪60年代初开始了遗传密码的研究工作，几年后，终于弄清了是哪三个碱基决定哪种氨基酸。比如：UUU决定苯丙氨酸，CCC可以决定脯氨酸在遗传学上把mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基叫做一个“密码子”。1967年科学家们破译了全部遗传密码子，并且编制出了一张

10、密码子表。 请同学们看书（20种氨基酸的密码子表）教师指导学生如何阅读密码子表。启发学生：这张表可以发现哪些特点？讨论：从密码子表中可以看出，一种氨基酸可以只有一个密码子，如色氨酸只有UGG一个密码子，也可以有数个密码子；还有两个密码子AUG、GUG除了决定甲硫氨酸和缬氨酸外，还是翻译的起始信号，遗传学上将其称之为“起始密码子”，另外还有3个密码子UAA、UGA、UAG，它们不决定任何氨基酸，但在蛋白质合成过程中是肽链增长的终止信号，被称为“终止密码子”。每条mRNA上都有特定的起始密码子和终止密码子。 MRNA在细胞核中合成后，从核孔进入到细胞质中，与核糖体结合起来。核糖体是细胞利用氨基酸合

11、成蛋白质的场所。那么氨基酸存在于细胞内的什么地方呢？（答略）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？显然，需要一种运输工具。经过科学研究表明，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，每种转运RNA只能识别并转运一种氨基酸。tRNA具有特殊的结构，它的一端是携带氨基酸的部位，另一端有三个碱基，都能专一地与mRNA上的特定的三个碱基配对。当转运RNA运载一个氨基酸进入到核糖体以后，就以信使RNA为模板，按照碱基配对原则，把转运来的氨基酸放在相应的位置上。转运结束后，tRNA离开核糖体，又去转运下一个氨基酸。当核糖体接受两个

12、氨基酸以后，第二个氨基酸就会被移至第一个氨基酸的位置上，并通过肽键与第一个氨基酸连接起来，与此同时，核糖体也在信使RNA上移动三个碱基的位置，为接受新进来的氨基酸做好准备。上述过程循环往复的进行，肽链就不断延长，直到出现终止密码子为止。肽链合成以后从信使RNA上脱离，在经过内质网以及高尔基体的运输加工，最终形成具有一定功能的蛋白质分子。从上述过程可以看出：DNA分子的脱氧核苷酸的排列顺序决定了信使RNA中核糖核苷酸的排列顺序，信使RNA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特异性从而使生物体表现出各种遗传性状。基因的表达过程反映出遗传信息的传递规律：在

13、遗传学上，遗传信息的流动方向叫做信息流。信息的流动方向科学家克里克将其总结为“中心法则”：翻译转录逆转录DNA RNA 蛋白质基因对性状的控制：请同学们看书回答：1、 基因控制生物的遗传性状的主要方式是什么？2、 白化病是怎样发生的？随堂练习：1、某生物体有10对同源染色体，其生殖细胞中DNA总量约为7×109个脱氧核苷酸对，假定每个基因平均含有1.4×104个脱氧核苷酸,则此生殖细胞中,平均每个染色体上最多含有基因为 ( ) A、1×105 B、1×106 C、1.4×104 D 2.8×10102. 一个DNA分子模板链上T+C/

14、A+G=0.2,则由此链转录来的信使RNA分子上U+C/A+G等于 ( ) A 0.2 B. 0.5 C.2 D. 53. 已知某mRNA的碱基中,U占20%,A占10%,则它的模板基因(双链)中胞嘧啶中占( ) A. 25% B. 30% C.35% D. 70%4. 一种动物体内某种酶由150个氨基酸组成,在控制这个酶合成的基因中,核苷酸的最少个数为 ( ) A. 300个 B. 450个 C.600个 D. 900个5. 通过分析,发现甲,乙两个生物细胞中的DNA总量完全相同,而且4种碱基的量也分别相同.下列诸项均为对此现象的解释,其中正确的是: ( )A. 这两个生物的遗传信息必定相同

15、B. 这两个生物的DNA分子数量相同C. 这两个生物的性状相似D. 还不足以做出什么判断6. 一个转运RNA的一端的三个碱基是CGA,此RNA转运的氨基酸是 ( ) A. 酪氨酸(UGA) B. 丙氨酸(GCU) C. 精氨酸(CGA) D. 谷氨酸(GAG)7. 某基因由3000个脱氧核苷酸组成,该基因控制合成的蛋白质中所含有的氨基酸数目最多有多少个? ( )10. 中心法则是指 ( )A. 遗传信息的转录.翻译过程B. 遗传信息的转录.翻译.及表达过程C. DNA复制及转录.翻译过程中的碱基互补配对原则D. 遗传信息通过DNA或RNA复制,转录及翻译的传递过程11. A-D表示真核生物中与某三肽化合物的合成直接或间接关系的核酸分子或区段. A. A-T-G-G-C-T-T-T-G- B. U-A-C-C-G-A-A-G- C. A-U-G G-C-U U-U-C D. C-G-U-A-G-U-G-C