4.1基因指导蛋白质的合成第2课时说课课件高一下学期生物人教版必修2

mRNA[1][2][3][4]RNA聚合酶解旋酶[1][2][3][4]DNA复制的过程DNA聚合酶子代DNA转录的过程[1]在细胞提供的能量驱动下、解旋酶将DNA双链解开，暴露出碱基DNA复制的过程[3]然后在DNA聚合酶的作用下，新结合的脱氧核苷酸会被连接到正在合成的DNA子链上[2]接着游离的脱氧核苷酸会与DNA模板链上的碱基互补配对[4]DNA子链不断延伸，合成的子链与对应的模板链盘绕成螺旋结构，形成两个完全相同的子代DNA[1]在细胞提供的能量驱动下、RNA聚合酶将DNA双链解开，暴露出碱基转录过程[3]然后在RNA聚合酶的作用下，新结合的核糖核苷酸会被连接到正在合成的mRNA分子上[2]接着游离的核糖核苷酸会与DNA模板链上的碱基互补配对[4]mRNA不断延伸，合成的mRNA从DNA链上释放，DNA双螺旋恢复DNA复制转录场所细胞核细胞核模板DNA的2条链DNA的1条链原料4种脱氧核糖核苷酸4种核糖核苷酸酶解旋酶、DNA聚合酶RNA聚合酶产物2个子代DNA1个mRNADNA复制转录场所________________________模板DNA的____条链DNA的____条链原料____________________________________酶____________________________________产物________________________转录翻译场所模板原料酶产物DNA复制与转录过程的区别细胞核DNA的1条链4种脱氧核糖核苷酸解旋酶、DNA聚合酶2个子代DNA细胞质mRNA4种核糖核苷酸RNA聚合酶1个mRNA聚/焦/大/单/元·共/研/新/理/念基因是具有遗传效应的DNA片段。DNA主要存在于细胞核中，而蛋白质是在细胞质中合成的。那么，DNA携带的遗传信息是怎样传递到细胞质中的呢？当遗传信息到达细胞质后，细胞又是怎样解读的呢？酪氨酸酶是由于细胞中特定的基因指导合成的但在基因和蛋白质之间还有一种中间的物质充当信使，即RNA基因指导蛋白质的合成酪氨酸酶酪氨酸酶基因mRNA黑色的毛色可能与细胞中含有什么酶有关？下面我们今天来学习DNA的遗传信息是如何传递给mRNA最终到蛋白质来指导蛋白质合成的如果每个氨基酸对应的碱基数量是一致的，那么至少需要几个碱基来对应一个氨基酸，才能满足21种氨基酸的需要RNA中的这4种碱基是如何决定蛋白质的21种氨基酸呢？聚/焦/大/单/元·共/研/新/理/念ACUG蛋白质结构多样性的原因是由于氨基酸的种类、数量和排列顺序遗传信息的翻译RNA中的4种碱基蛋白质中的21种氨基酸根据预习知道由三个碱基去决定一个氨基酸RNA中的碱基顺序是如何决定蛋白质中的氨基酸顺序呢？mRNA中的碱基的顺序蛋白质中的氨基酸顺序ACUAGGCUCG遗传信息的翻译翻译碱基4种氨基酸21种聚/焦/大/单/元·共/研/新/理/念蛋白质的功能与蛋白质的结构多样性有关蛋白质结构的多样性又由蛋白质氨基酸的种类数量和排列顺序决定酪氨酸酶的功能与其结构多样性有关聚/焦/大/单/元·共/研/新/理/念学习任务一碱基与氨基酸之间的对应关系通过阅读课本P67表4-1的密码子表，回答学案中的问题学习任务三通过物理模型模拟遗传信息的翻译过程观看《遗传信息翻译》视频后，通过阅读课本P68内容，完成遗传信息的翻译过程请同学根据课件展示内容，描述遗传信息的翻译过程聚/焦/大/单/元·共/研/新/理/念聚/焦/大/单/元·共/研/新/理/念翻译的过程AUGCACUGCGGUUGCUAA位点1位点2UACMetGUGHisGCAArgACGCys[1]进入细胞质的mRNA与核糖体结合，携带甲硫氨酸的tRNA，通过与碱基AUG互补配对进入位点1，携带相应氨基酸的tRNA以同样方式进入位点2ACCTrp[1]mRNA进入细胞质后与核糖体结合。携带甲硫氨酸的tRNA，通过与碱基AUG互补配对，进入位点1[2]携带相应氨基酸的tRNA以同样方式进入位点2[3]甲硫氨酸与位点2tRNA上的氨基酸形成肽键[4]核糖体沿mRNA移动，读取下一个密码子。原位点2的RNA进入位点1，原位点1的RNA离开核糖体，一个新的携带氨基酸的tRNA进入位点2，继续肽链的合成就这样，随着核糖体的移动tRNA以上述方式将携带的氨基酸输送过来，以合成肽链。直到核糖体遇到mRNA的终止密码子，合成才告终止聚/焦/大/单/元·共/研/新/理/念AUGCACUGCGGUUGCUAAUACMetGUGHisACCTrpGCAArgACGCys[2]甲硫氨酸与位点2tRNA上的氨基酸形成肽键。核糖体沿mRNA移动，读取下一个密码子。原位点2的RNA进入位点1，原位点1的RNA离开核糖体，一个新的携带氨基酸的tRNA进入位点2，继续肽链的合成聚/焦/大/单/元·共/研/新/理/念AUGCACUGCGGUUGCUAAGUGMetHisACCTrpGCAArgACGCys[2]甲硫氨酸与位点2tRNA上的氨基酸形成肽键。核糖体沿mRNA移动，读取下一个密码子。原位点2的RNA进入位点1，原位点1的RNA离开核糖体，一个新的携带氨基酸的tRNA进入位点2，继续肽链的合成聚/焦/大/单/元·共/研/新/理/念AUGCACUGCGGUUGCUAAMetHisTrpArgACGCys[3]随核糖体的移动tRNA以上述方式将携带的氨基酸输送过来以合成肽链。当核糖体遇到mRNA的终止密码子时，合成终止AUGCACUGCGGUUGCUAA位点1位点2UACMetGUGHisAUGCACUGCGGUUGCUAAUACMetGUGHis位点1位点2AUGCACUGCGGUUGCUAAUACMetGUGHisACCTrp位点1位点2AUGCACUGCGGUUGCUAAMetHisTrp位点1位点2ArgACGCys[1][2][3]位点1位点2UACMetHisGCAArgACGCysTrpAUGCACUGCGGUUGCUAAGUGACC位点1位点2AUGCACUGCGGUUGCUAAUACMetUACMetUACMetUACMetUACMetUACMetUACMetUACMetUACMetUACMetHisGUGHisGUGHisGUGHisGUGHisGUGHisGUGHisGUGHisGUGHisGUGHisGUGACGCysACGCysACGCysACGCysACGCysACGCysACGCysACGCysACGCysACGCysTrpACCTrpACCTrpACCTrpACCTrpACCTrpACCTrpACCTrpACCTrpACCTrpACCArgGCAArgGCAArgGCAArgGCAArgGCAArgGCAArgGCAArgGCAArgGCAArgGCAAUGCACUGCGGUUGCUAAACGCysDNARNA蛋白质预习答案翻译的概念mRNA合成以后，通过核孔进人细胞质中。游离在细胞质中的各种氨基酸，就以RNA为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质，这一过程叫作翻译(translation)。mRNA上决定1个氨基酸的3个相邻碱基称为密码子；tRNA上能与mRNA密码子互补配对的三个碱基称为反密码子。tRNA链中部分碱基互补配对，经过折叠形成三叶草的叶形结构，其一端是携带氨基酸的部位，另一端有3个相邻的碱基，即反密码子中心法则是指遗传信息传递的一般规律，克里克提出的中心法则内容有：遗传信息可以从DNA流向DNA，即DNA的复制；也可以从DNA流向RNA，进而流向蛋白质，即遗传信息的转录和翻译。

学科：高中生物

汇报人：赵爱奇第四章第1节基因指导蛋白质的合成第二课时2023-2024年度聚/焦/大/单/元·共/研/新/理/念学习目标[1]通过小组合作，构建翻译过程的物理动态模型，概述翻译过程。[科学探究、科学思维][2]基于地球上几乎所有的生物都共用一套遗传密码的事实，阐明生物界的统一性，认同当今生物可能有着共同的起源，形成生物进化观。[生命观念][3]通过了解中心法则的提出和修正过程，基于遗传信息从DNA流向RNA、进而流向蛋白质的事实，建立生命的信息观，认同科学是不断发展的，形成生命是物质、能量和信息的统一体的生命观念。[生命观念][4]通过对本节知识的应用，能向他人正确地解释抗生素作用机理。[社会责任]聚/焦/大/单/元·共/研/新/理/念那摩斯密码和本节课有什么关联呢？我们机体内是否也存在这样的一套密码？那么当mRNA通过核孔进人细胞质后，mRNA的碱基序列是如何翻译成蛋白质的氨基酸序列的呢？酪氨酸酶基因mRNAmRNA中的碱基的顺序蛋白质中的氨基酸顺序上节课讲到猫细胞内合成黑色素的酪氨酸基因先将遗传信息转录到mRNA上翻译mRNA的碱基与氨基酸之间的对应关系是怎样的？4种碱基是怎样决定21种氨基酸的呢？碱基4种氨基酸21种聚/焦/大/单/元·共/研/新/理/念聚/焦/大/单/元·共/研/新/理/念学习任务一碱基与氨基酸之间的对应关系阅读资料“三联体密码的实验证据”回答学案中的相关问题。「克里克以T4噬菌体为实验材料，研究其中某个基因碱基的增加或减少对其所编码的蛋白质的影响，在相关碱基序列中增加或删除1个或2个碱基，无法产生具有正常功能的蛋白质，但是当增加或删除3个碱基时，却合成了具有正常功能的蛋白质。」[1]根据上述实验结果说明1个氨基酸可能是由几个碱基决定的？[2]根据材料遗传密码的阅读方式是重叠的还是非重叠的？遗传密码的阅读是连续的还是存在有分隔符？[注：右图是以三个碱基为一组的非重叠式阅读和重叠式阅读示意图][3]请通过数学方法进一步证明1个氨基酸至少要3个碱基决定的原因。聚/焦/大/单/元·共/研/新/理/念聚/焦/大/单/元·共/研/新/理/念mRNA上决定1个氨基酸的3个相邻碱基称为密码子。CAGCAUUAC决定密码子聚/焦/大/单/元·共/研/新/理/念学习任务二分析归纳密码子的特点通过阅读课本P66-67图4-5和表4-1，回答学案中的相关问题。[1]64种密码子都有作用吗？每种密码子都有与之对应的氨基酸吗？[2]每种氨基酸都只与一种密码子对应吗？[3]将苏云金杆菌抗虫蛋白基因[Bt抗虫蛋白基因]转入普通棉花，培育出的棉花植株会产生Bt抗虫蛋白。为什么同样的一个基因在不同的生物中表达出相同的蛋白质呢？根据这一事实，从生物进化的角度上你能想到什么？[4]根据学习任务一和二的内容总结出密码子的特点。聚/焦/大/单/元·共/研/新/理/念聚/焦/大/单/元·共/研/新/理/念通常每种密码子只对应一种氨基酸绝大多数氨基酸都有多种密码子决定几乎所有生物体共用一套密码子密码子的特点总结出密码子的特点密码子是以非重叠的方式阅读，密码子之间没有间隔专一性简并性通用性阅读方式是连续的、非重叠的GGUCUA脯氨酸天冬氨酸ProAspCAGCAUUAC密码子反密码子聚/焦/大/单/元·共/研/新/理/念游离在细胞质的氨基酸是如何识别密码子并被转运到相应位置？tRNA的结构特点有什么？tRNA链中部分碱基互补配对，经过折叠形成三叶草的叶形结构，其一端是携带氨基酸的部位，另一端有3个相邻的碱基，即反密码子[2][1][3]AUGCUAGGU脯氨酸天冬氨酸酪氨酸ProAspTyrCAGCAUUACACUAGGCUCG聚/焦/大/单/元·共/研/新/理/念学习任务三通过物理模型模拟遗传信息的翻译过程请根据提供的mRNA、tRNA、核糖体的模型，以小组为单位模拟翻译过程。概述翻译的过程中思考以下几个问题。请优秀小组，概述遗传信息的翻译过程聚/焦/大/单/元·共/研/新/理/念[1]mRNA上的什么信息决定翻译的起始和终止？[2]根据遗传密码的阅读方式分析，模型中mRNA上共有几个密码子？[3]翻译合成的肽链的氨基酸序列是怎样的？[注：模型中Met表示甲硫氨酸、His表示组氨酸、Trp表示色氨酸、Arg表示精氨酸、Cys表示半胱氨酸]在翻译过程中会观察到如图所示的一个mRNA分子结合多个核糖体现象，观察图片后回答下列问题[3]核糖体在mRNA上移动的方向是怎样的？[1]图中显示有几条肽链正在同时合成？每条肽链合成结束后，它们都相同吗？[2]这样的翻译方式对生命体具有怎样的意义？5