必修2 4.2 基因指导蛋白质的合成
第1节 基因指导蛋白质的合成
分析案例归纳基因表达产物 与性状的关系 分析资料明确细胞分化的实 质 分析案例认识表观遗传,明确 基因表达与性状的关系
1.对比分析、归纳DNA与RNA的主要区别;分析图解、构建遗传信息通过转录和翻 译的传递过程模型,从存在位置、作用等方面探讨密码子、反密码子和遗传信息之 间的关系,达成结构与功能观、模型构建等素养的提升。
(3)转录过程中的模板链与mRNA链暂时以氢键结合,最终这两条核苷酸链的去向如 何? 【提示】mRNA释放出去,而后模板链又与DNA的另一条脱氧核苷酸链恢 复双链。
(4)转录的场所一定是细胞核吗?
【提示】不一定,含有DNA的部位(线粒体、叶绿体、拟核、质粒等)均可 发生转录。
1.三种RNA的比较
4.通过了解基因与性状之间关系的复杂性,认同生物学中因果关系的复杂性,学习和研 究生物学需要摒弃简单机械的线性决定论的思维模式,尝试对复杂事物进行多角度、 多元素的分析,提高生命观念、科学思维等素养。
任务 1.探究遗传信息的转录 过程 2.探究遗传信息的翻译 过程
3.探讨中心法则
4.探究基因表达产物与 性状的关系 5.探讨基因的选择性表 达与细胞的分化
(3)地球上几乎所有的生物体都共用上述密码子。根据这一事实,你能想到什么? 【提示】地球上的生物有或近或远的亲缘关系(或有共同的祖先);体现了 生物界的统一性等。
(4)一种氨基酸可能有几个密码子,这一现象称作密码子的简并。你认为密码子的 简并对生物体的生存发展有什么意义? 【提示】密码子的简并增强了基因表达的容错性,也可提高翻译的速率。
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,从分子水平阐述生命的延续性。
高一生物必修2_基因指导蛋白质的合成_ppt
看看和DNA 的复制相比 有什么相同 的和不同的？
碱基互补配对：G－C、C－G、T－A、A－U
mRNA
2.翻译
①密码子
种类 4 ?种 决定
mRNA：碱基的数量 排列顺序 决定 决定
蛋白质： ?种 氨基酸的数量 排列顺序 种类20 种 讨论：至少要多少个碱基的不同排列顺序才能 够决定20种不同的氨基酸？ 三个碱基决定一个氨基酸，43=64
细 DNA的一条链 游离的核 mRNA DNA→mRN 转录： 胞 （模板链） A 糖核苷酸 核 翻译：细 游离的 蛋白质 mRNA→Pr mRNA 胞 氨基酸 o
质
★2.转录、翻译、复制的区别 蛋白质种氨基酸数目与mRNA、DNA中碱基数目的 关系
1、如果某蛋白质中有n个氨基酸，则指导该 蛋白质合成的mRNA的碱基数目为 3n ，控
翻译
蛋白质
★3.基因对性状的控制 2.基因、蛋白质和性状的关系
蛋白质 的合成 基因指导________ 性状 基因控制生物体的______
体现 者和______ 承担 者 蛋白质是生命活动的______
基因通过控制蛋白质的合成来 控制生物的性状！
★3.基因对性状的控制 3.基因对性状的控制 （1）直接控制 ：基因还能通过控制 蛋白质的结构而直接控制生物 体的性状 （2）间接控制 :基因通过控制酶的合成 来控制代谢过程，进而控制 生物体的性状
问题：氨基酸是怎样运送到核糖体上的呢？
2.翻译
③tRNA——“搬运工”
三叶草形 有臂 一端可携带氨基酸
另一端有三个碱基 （反密码子）和密码 子配对
★1.基因指导蛋白质的合成 2.翻译
看看和DNA的 场所： 细胞质（核糖体）复制、转录相 比有什么相同 模板： mRNA 的和不同的？ 原料： 氨基酸
人教课标版高中生物必修2第4章《基因指导蛋白质的合成》教学设计
教学设计教学设计(一)教材分析在人教版生物教材必修2《遗传与进化》第4章第1节“基因指导蛋白质的合成”中，转录和翻译过程抽象复杂——学生难理解，较多物质和细胞结构参与——学生易混乱，涉及必修1和必修2中多个章节内容——学生已遗忘，而本节的突破对本模块学习起着承前启后的作用，没有本节内容的揭示，很多的现象无法解释，很多的研究无法进行，很多的生物技术无法操作……基于以上考虑，把本节分为2课时，遗传信息的翻译为第2课时。
确定本节课的教学目标是：(1)运用数学方法分析推测碱基与氨基酸的对应关系。
(2)使用多种方式概述遗传信息的翻译。
(3)不同智能倾向的学生得到成功的体验，建立学习的自信心和自尊心。
(4)认同与人合作在科学研究中的重要性。
确定本节课的重难点是：如何突破将翻译的抽象复杂转化为直观形象？又如何突破将翻译的静止插图转化为动态图形？我们用了flash动画、剪纸模型、打比方的方式，学生不仅看到了，做到了，也想到了，学生有了更多的机会学习。
教学准备1．制作PowerPoint演示文稿和翻译过程的flash2．准备翻译的剪纸模型共15套(1套/4人)教学过程学生活动一：运用数学方法分析推测碱基与氨基酸的对应关系【教师导入】flash演示转录过程，那么转录的mRNA进入细胞质以后又是如何合成蛋白质的呢？这节课我们就一起来学习翻译(板书)。
首先，了解翻译概念：【学生阅读】教材翻译的概念。
【教师提问】mRNA是如何翻译成蛋白质的？mRNA的碱基与氨基酸的对应关系是怎样的？【学生讨论】至少要多少个碱基的不同排列顺序才能够决定20种不同的氨基酸？【学生推测】可能是3个碱基决定1个氨基酸。
【教师讲解】1961年英国的克里克和同事用实验证明一个氨基酸是由mRNA的3个相邻碱基即密码子决定的，1967年科学家已将20个氨基酸的密码子全部破译。
【教师提问】这段mRNA包含了几个密码子？对应的氨基酸是什么？【学生查表】回答。
必修2第四章第1节基因指导蛋白质的合成PPT课件
思考：转录与DNA复制的异同点
• 相同点：
都需要模板、酶、能量等； 都遵循碱基互补配对原则
• 不同点：
碱基互补配对中，DNA复制：A — T 转 录： A — U； T—A
转录以后……
回首7页
mRNA进入细胞质中，与核糖体结合， 开始了翻译的过程……翻译
将m 翻RN译A碱的基实序列质翻是译什为蛋么白？质的氨基酸序列
• 第一张台的同学——扮演DNA解旋 • 第二张台的同学——模拟DNA复制m RNA过程
（只写上１０个转录出来的碱基序列）
• 第三张台的同学——扮演核孔 • 第四张台的同学——核糖体与m RNA结合 • 第五张台的同学——模拟翻译的过程
（根据密码子来确定氨基酸种类）
第六张台的同学——报告翻译的结果
（氨基酸的序列）
D、基因上3个相邻的碱基
２.某基因中含有1200个碱基对，则由它控制合成的含有
B 两条肽链的蛋白质分子中最多含有肽健的个数是 ( )
A．198个
B．398个
C．400个
D．798个
17
3.如果DNA分子一条链的碱基排列顺序 是……ACGGATCTT……,那么，与它互补的另 一条DNA链的碱基顺序是____T_G__C_C_T_A_G_A__A.如 果以这条DNA链为模板,转录出的m RNA的碱 基顺序应该是______U_G_C__C_U_A_G_A__A___.在这段 中包含了___3个密码子,需要___3个t RNA才能 把所需要的氨基酸转运到核糖体上,这些氨 基酸的种类依次是____半__胱_氨__酸__\亮__氨_酸__\谷__氨__酸.
mRNA
（模板）
10
怎样使用密码子表？
• 小组讨论，完成学案第四题： 已知一段m RNA 的碱基序列是 AUGGAAGCAUGUCCGAGCAAGCCG, 你能写出对应的氨基酸序列吗？
【高中生物】必修二第四章第1节《基因指导蛋白质的合成》教案
2、学案导第四章第1节基因指导蛋白质的合成、教材分析:本节是第四章学习的基础，也是本章教学的难点所在。
本节内容不仅抽象复杂，而且涉及的物质种类非常多，主干知识是遗传信息的转录和翻译的过程，侧枝内容是DNA与RNA结构的比较、核糖与脱氧核糖的比较、三种不同种类的RNA以及遗传密码的组成。
在处理主干和侧枝内容关系时，要合理分配时间，明确不同层次的教学要求。
二、教学目标1、知识目标：⑴概述遗传信息的转录和翻译过程⑵理解遗传信息与“密码子”的概念⑶运用数学方法，分析碱基与氨基酸的对应关系2、能力目标⑴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。
⑵理解结构与功能相适应的生物学原理。
⑶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。
三、教学重难点重点：遗传信息的转录和翻译过程难点：遗传信息的翻译过程四、学情分析通过第二、三章的学习，学生对基因是什么以及基因能够决定生物体性状有了一定的科学认识，并已经对基因究竟是如何起作用的产生了浓厚的兴趣，教师可充分利用开头的“问题探讨”、本节的插图，设计一些深入浅出、环环相扣的问题来引导学生进行阅读、思考、讨论，让学生从中体会科学探究的方法和乐趣。
五、教学方法1、教师讲述、举例、图示、启发与学生阅读、思考、讨论探索相结合。
六、课前准备1、学生的学习准备：完成课前预习学案，提出疑惑2、教师的教学准备：课前预习学案、课内探究学案、课后训练与提高、基因控制蛋白质合成的多媒体课件、信使RNA和转运RNA结构对比图片七. 课时安排：2课时八. 教学过程第一课时㈠预习检查、总结疑惑㈡情境导入、展示目标，〖问〗当我们认识到基因的本质后，能不能利用这一认识，分析现实生活中一些具体的问题呢？例如，在现实生活中，我们能不能像电影《侏罗纪公园》中描述的那样，利用恐龙的DNA，使恐龙复活呢？如果能利用恐龙的DNA使恐龙复活，你认为主要要解决什么问题？引导组织学生阅读P61第4章的章图。
基因指导蛋白质的合成 高一生物(人教版2019必修2)
（2）多条肽链的氨基酸序列是否相同？ 正在合成的肽链
相同，因为其模板相同。
多聚核糖体现象
（3）翻译能够精确进行的原因是什么？ ①mRNA为翻译提供了精确的模板； ②通过mRNA上的密码子和tRNA上的反密码子的碱基互补配对， 保证了翻译能够准确地进行。
RNA聚合酶
4 释放
合成的mRNA从DNA链上释放。而 后，DNA双螺旋恢复。
遗传信通过RNA聚合酶以DNA的一条链为 模板合成的，这一过程叫作转录
2.时间： 个体生长发育的整个过程
3.场所： 细胞核（主要场所）
4.条件： 模板： 原料： 能量： 酶：
5.产物： RNA（三种RNA）
谷氨酰胺
精氨酸
A
亮氨酸
脯氨酸
谷氨酰胺
精氨酸
G
异亮氨酸
苏氨酸
天冬酰胺
丝氨酸
U
A
异终亮氨止酸密码子：苏氨酸、 天冬酰胺
丝氨酸__ 、____C
种类
甲硫氨异起酸亮（氨始起酸密始）码子：苏苏氨氨酸酸
（甲硫赖 赖氨 氨氨酸 酸 酸）、
精氨酸 精氨酸
A G
（ 种） 缬氨酸
丙_氨_酸_（缬天氨冬酸氨酸、甲硫氨甘氨酸酸 ）
在遗传信息的流动过程中，DNA、RNA是_信__息__的__载__体_，蛋白质是 信息__的__表__达__产___物__，而A__T_P_为信息的流动提供能量，可见：
生命是_物__质___、_能__量___和__信__息___的统一体
中心法则 各种生物的遗传信息传递过程
生物种类
以DNA作为遗 传物质的生物
DNA(基因） 信使 蛋白质的合成
人教版高中生物必修二《基因指导蛋白质的合成》教案
基因指导蛋白质的合成一、教材分析从学科知识体系看，初中生物课已经涉及了有关 DNA、基因、染色体核蛋白质的基本概念，对基因是什么以及基因能够决定生物性状有简单的介绍，但没有涉及基因究竟是如何起作用的。
高中生物必修 1《分子与细胞》和必修 2 前三章知识已指出：蛋白质是生命活动的体现者、主要执行者。
但没有对基因指导蛋白质合成的详细过程进行讲解。
本节知识就是在此基础上，针对这一问题展开的。
从教材编排的特点看，必修 2《遗传与进化》的前三章以遗传学的发展史为主要线索，逐步阐明了基因的本质，本章基于对基因本质的认识，进一步阐明基因在生物体内是如何起作用的，是前三章知识的进一步深入。
在教材中也起着承上启下的作用：本节内容又是本章的开篇，是本章学习的基础，也是教师教学的难点所在。
同时，本节内容也为后面中心法则、基因对性状的控制、基因工程等内容的学习打下基础。
二、重点难点教学重点：染色体、 DNA和基因三者之间的关系和基因的本质；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。
三、教学目标知识目标（1）概述遗传信息的转录和翻译过程 , 比较 DNA复制、转录和翻译三者的不同点；（2）理解遗传信息与“密码子”的概念；（3）运用数学方法，分析碱基与氨基酸的对应关系。
能力目标（1）利用课本插图和课件，培养学生的读图能力、对信息处理的能力和归纳能力；（2）通过协作学习提高学生的合作意识和社会适应能力；（3）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。
情感目标（1）通过中心法则的修改，基因、蛋白质与性状三者关系的确立，让学生认识到科学是一个逐步完善的过程，科学发展是永无止境的；（2）认同人类探索基因表达的奥秘的过程仍未终结，激发学生探知未知世界的欲望。
四、教学过程第2课时复习【温故知新】学生分析思考。
承上启下，引入引入 1. 转录得到的 RNA是不是蛋白质？其实学生通过破译电码“翻译”。
《基因指导蛋白质的合成》说课稿
《基因指导蛋白质的合成》说课稿一、说教材本节课是必修二《遗传与进化》中第四章《基因的表达》的开篇。
在明确了基因、DNA、染色体之间的关系基础上，通过本节内容进一步理解“基因是如何起作用的？”明确基因对性状控制的实质:基因指导蛋白质合成，蛋白质体现性状。
本节是理解《基因对性状的控制》的基础，更是从根本上帮助学生理解遗传与变异的本质，联系微观世界和宏观世界的桥梁。
二、说教学目标根据本教材的结构和内容分析，结合学生他们的认知结构及其心理特征，我制定了以下的教学目标：1、知识目标：(1)概述遗传信息的转录和翻译，解释中心法则。
(2) 运用数学方法，分析碱基与氨基酸的对应关系。
2、能力目标：(1)通过学习基因概念培养学生抽象思维能力。
(2)通过基因控制蛋白质的合成学习培养学生分析综合能力。
3、情感态度与价值观目标：(1)体验基因表达过程的和谐美，基因表达原理的逻辑美、简约美。
(2)认同人类探索基因表达的奥秘的过程仍未终结，激发学生探知未知世界的欲望。
三、说教学的重、难点1、教学重点概述遗传信息的转录和翻译的过程。
2、教学难点(1)理解基因表达的翻译过程(2)认知和区分相关概念：遗传信息、遗传密码、密码子与反密码子；(3)计算问题：基因(DNA)碱基、RNA碱基和氨基酸的对应关系，以图解方法解决。
四、说教法1、创设问题情境，层层设问。
2、在学生分析教材有关转录和翻译的图形之后，再配合多媒体展示完整的基因表达过程，构筑多媒体与图形之间的有机组合。
flash动画演示，化抽象为具体，直观教学。
3、本节内容不仅抽象复杂，而且涉及的物质种类也比较多，因此通过比较归纳以图解法、表解法促进学生知识内化。
五、说学法指导学生预习，发挥学生的抽象和逻辑思维能力，从而完成基因的概念及基因的表达的教学。
基因的概念是通过对DNA分子结构和功能的复习引出并点拨来完成的。
而基因控制蛋白质的合成，应以mRNA为纽带，把基因的碱基与氨基酸联系起来，让学生最终理解蛋白质中氨基酸的种类、数目和排列顺序是由基因的碱基决定的。
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特点
两个双链DNA分子 边解旋边复制；半保 留复制（每个子代 DNA含一条母链和 一条子链）
练一练
1.已知某段双链DNA分子中腺嘌呤占碱基总数的24%，则 复制得到的DNA分子中鸟嘌呤的百分比是 （B）
A.24% C.12%
B.26% D.无法确定
2.已知某段双链DNA分子中腺嘌呤占碱基总数的24%，则 转录得到的RNA分子中鸟嘌呤的百分比是 （D）
……A－U－U－C－A－G－A－U－G…… mRNA
DNA复制 （真核生物） 场所 在细胞核中 DNA的两条链为模板 模板
原料
DNA转录 （真核生物） 在细胞核中 DNA的一条链为模板
四种核糖核苷酸
条件
产物
四种脱氧核苷酸 DNA解旋酶， DNA聚合酶，ATP
RNA聚合酶，ATP
单链RNA 边解旋边录,转录 后DNA仍保留原 来的双链结构
氨基酸 ，合成蛋 2）蛋白质的基本单位是_______ 核糖体 。 白质的场所是【13 】_______
议一议
RNA适于作DNA的信使的原因:
(1)它的分子结构与DNA很相似,也是由基本单位 核苷酸连接而成的，也能储存遗传信息。
P
A C
P P P P
A C G U
P
P P
G T
DNA
RNA
议一议ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
RNA的种类:
信使RNA（mRNA），转运RNA（tRNA），核糖体RNA(rRNA)
读一读
DNA的遗传信息是怎样传给RNA的呢？
阅读教材P63 第3段+图4-4
1.转录的模板、原料、产物分别是什么？ 产物的去向如何？ 2.转录需要哪种酶催化？ 3.转录时碱基是怎么互补配对的？
一. 遗传信息的转录
决定一个氨 基酸的碱基数 碱基组合数量 4（A、U、G、C）
4× 4 AA、AU、AG、AC UA、UU、UG、UC GA、GU、GG、GC CA、CU、CG、CC
编码氨基酸数
1
2 3
41
42
4×4×4
43
20个氨基酸,那么编码一个氨基酸至少需 要几个碱基? 3个
密码子：
mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基
密码子 密码子 密码子
U U A G A U A U C mRNA
（模板）
找一找
注意观察密码子表有哪些地方比较特别？
解读密码子表：
1. 64种密码子中，有61种决定氨基酸，另外3种 （UAA、UAG、UGA）为终止密码子，不决定氨基酸。 2. AUG、GUG分别决定甲硫氨酸和缬氨酸，是起始密 码子，为翻译的起点。
A.24% C.12%
B.26% D.无法确定
二、遗传信息的翻译 1. 概念： 游离在细胞质中的各种氨基酸就以mRNA为 模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。 叫做翻译。 翻译
mRNA
蛋白质
翻译的实质：将mRNA中的核苷酸 序列翻译为 蛋白质的 氨基酸 序列。
2、碱基与氨基酸之间的对应关系是怎样的？
性状
体现
控制
基因
蛋白质
第4章
第1节
基因的表达
基因指导蛋白质的合成
想一想
性状
控制
（核中） 基因 转录
体现
为什么RNA适于作DNA的信使呢？
RNA
（核糖体）
蛋白质
翻译
根据右图回答下列问题
细胞核 中，在 1）DNA主要分布在______
线粒体 中也存在少量 叶绿体 和【 11 【4】______ 】______ 的DNA。
RNA适于作DNA的信使的原因:
(2)在RNA与DNA的关系中，也遵循“碱基互补配 对原则”，但U与A配对。
议一议
RNA适于作DNA的信使的原因:
(1)它的分子结构与DNA很相似,也是由基本单位 核苷酸连接而成的，也能储存遗传信息。 (2)在RNA与DNA的关系中，也遵循“碱基互补配 对原则”，但U与A配对。 (3)RNA一般是单链，而且比DNA短，因此能够通 过核孔转移到细胞质中。
细胞核 内，以DNA的 一条链 为 模板 ， 在_______ RNA 的过程。 按照 碱基互补配对 __________的原则合成_____
转录的实质：将DNA中的 核苷酸 序列转录变为RNA 的 核苷酸 序列。
第9页
想一想
（1）DNA的两条链都能转录吗？ 不是，基因中每段DNA一条是模板链， 一条是互补链，只有模板链才转录成mRNA （2）DNA链完全解开吗？ 需要表达的基因双链才会打开，边解旋边转录 （3）在转录过程中碱基互补配对原则有什么特殊情况？ A— U 、 T— A、 G — C 、 C — G ……A－T－T－C－A－G－A－T－G…… 互补链 DNA ……T－A－A－G－T－C－T－A－C…… 模板链
T TAC GTG ACC GCA ACG A
甲 － 组 － 色 － 精 － 半 － 硫 氨 氨 胱 氨 酸 酸 氨 氨 酸 酸 酸
① ② ①
mRNA A AUG CAC UGG CGU UGC U ③
多肽链
④
重点 关注
转录、翻译的场所、模板、原料、条件（酶）、原则等
谢谢指导
3. 一种密码子只决定一种氨基酸； 一种氨基酸可以有一个或多个密码子(密码子的简并性） 色氨酸的密码子只有UGG，亮氨酸、精氨酸分别有6 个密码子 。只有这样，才能满足20种氨基酸对应有61种 密码子。
讲一讲
现有细胞中如下一段mRNA序列，试讲出它的前世今生
DNA
模板链
T TAC GTG ACC GCA ACG A A ATG CAC TGG CGT TGC T