基因指导蛋白质的合成
基因指导蛋白质的合成课件
如果3个碱基决定一个氨基酸，4种碱基 最多能编码6_4___种氨基酸。
你认为一个氨基酸的编码至少需要多少 个碱基，才足以组合出构成蛋白质的20种 氨基酸？ 至少需要3个碱基
科学家通过推测和实验, 最终破解了遗传密码, 得 知确实是mRNA上3个相邻的碱基决定1个氨基酸.
氨基酸的 排列顺序
6a个碱基
一条链作模板 碱基互补配对
3a个碱基三个碱基决定a个氨基酸
一个氨基酸
（3a对）
B个
6
1/2 B个
：
3
1/6 B个
：
1
转录的过程
DNA RNA
T A C G T G ACC A UG C AC UGG
转录的过程
DNA RNA
T A C G T G ACC A UG C AC UGG
形成mRNA链，DNA上的遗传信息就传递到mRNA上
项目 场所 模板 原料 条件 碱基配对
产物 信息传递 发生时间
转录 转录
主要在细胞核 DNA的一条链
20种氨基酸的密码子表
1．有64种密码子，61种能决定氨基酸，3种终止密 码子不决定任何氨基酸。 2．少数氨基酸由一种密码子决定，多数氨基酸由 几种密码子决定。 3．密码子在生物界是通用的。
翻译的过程
1）如何确定氨基酸排列的位置？ 2）氨基酸通过什么方式形成多肽链？
细胞核 A A T C A A T A G
G
转录的过程
按碱基互补配对原则(A-U T-A G-C C-G)进行
DNA
T A C G T G ACC
A
RNA聚合酶
RNA
《基因指导蛋白质的合成》教案
《基因指导蛋白质的合成》教案一、教学目标1. 理解基因的概念及其与DNA的关系。
2. 掌握基因指导蛋白质合成的过程，包括转录和翻译。
3. 了解遗传信息的流动方向，即从DNA到RNA再到蛋白质。
4. 能够运用所学的知识解释一些与基因、蛋白质合成相关的生物学现象。
二、教学重点与难点1. 教学重点：基因的概念及其与DNA的关系。
基因指导蛋白质合成的过程，包括转录和翻译。
遗传信息的流动方向，即从DNA到RNA再到蛋白质。
2. 教学难点：转录和翻译过程中的具体步骤和机制。
遗传密码的解码和氨基酸的合成。
三、教学方法1. 采用问题引导法，通过提问引导学生思考和探讨基因、DNA、蛋白质之间的关系。
2. 使用多媒体教学，展示基因指导蛋白质合成的动画和图片，帮助学生直观理解过程。
3. 进行小组讨论，让学生通过合作和交流探讨转录和翻译过程中的问题和现象。
四、教学准备1. 多媒体教学材料：基因指导蛋白质合成的动画和图片。
2. 教学PPT或黑板：用于展示基因、DNA、RNA、蛋白质之间的关系和转录、翻译的步骤。
3. 教学道具：如模型或图解，用于展示DNA、RNA、蛋白质的结构和关系。
五、教学过程1. 导入：通过提问引导学生思考基因、DNA、蛋白质之间的关系，激发学生的兴趣。
2. 讲解基因的概念及其与DNA的关系，用图解或模型展示基因位于DNA上的位置。
3. 讲解基因指导蛋白质合成的过程，包括转录和翻译。
展示转录和翻译的动画或图片，解释遗传信息的流动方向。
4. 进行小组讨论，让学生通过合作和交流探讨转录和翻译过程中的问题和现象，如转录过程中的RNA合成和翻译过程中的氨基酸合成。
5. 总结教学内容，强调基因、DNA、RNA、蛋白质之间的关系和基因指导蛋白质合成的重要性。
6. 布置作业，让学生通过练习题或实验报告加深对基因指导蛋白质合成的理解和应用。
六、教学延伸1. 介绍基因突变对蛋白质合成的影响，让学生了解基因突变与遗传病的关系。
4.1基因指导蛋白质的合成
问题：氨基酸是怎样运送到核糖体上的呢？
tRNA
“搬运工”
1、细胞中的tRNA有多少种？ 61种 2、tRNA和氨基酸转运有何对应 关系？
每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸。
每种氨基酸可由一种或几种tRNA转运。
某DNA分子片段中碱基为2400对，则由此片段所控 制合成的多肽链中，最多有氨基酸（ ）种 A．800 C．200 B．400 D．20
组成人体蛋白质的20种氨基酸所对应的密码子共有 A、4个 C、61个 B、20个 D、64个
根据转录和翻译过程填充
G
DNA双链 信使RNA 转运RNA 氨基酸
C G C
（５）转录的条件： 需要酶和ATP
（６）转录时的碱基配对: 碱基互补配对原则 （A=U，G=C） （ 7）转录的结果：mRNA
复制与转录的比较
复制 场所 模板 原料 酶 能量
细胞核 DNA的两条链
转录
细胞核 只有DNA的一条链
4种脱氧核苷酸
DNA解旋酶DNA聚合酶
4种核糖核苷酸
DNA解旋酶RNA聚合酶
第四章基因的表达
通过指导 的合成 控制 基因_________蛋白质_______ _____性状！
第4章 第1节 基因指导蛋白质的合成
主要在细胞核 通过RNA 在细胞质进行
问题：为什么RNA适于作DNA（基因）的信使？
短 单 RNA一般是____链，而且比 DNA ____ ，因此能够通过 核孔 细胞核 _______，从________转移到________中。 细胞质
不能发生图示生理过程的是
笔记 基因指导蛋白质的合成
第四章基因的表达第1节基因指导蛋白质的合成一、遗传信息的转录1、定义：在细胞核中，以DNA双链中的一条为模板合成RNA的过程。
2、场所：主要在细胞核3、原料：核糖核苷酸4、模板：DNA分子的一条链5、产物：①信使RNA（mRNA），将基因中的遗传信息传递到蛋白质上，是链状的；RNA ②转运RNA（tRNA），61种，三叶草结构，每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸；（单链）③核糖体RNA（rRNA），是核糖体中的RNA。
6、酶：RNA聚合酶7、过程（场所、模板、条件、原料、产物、去向等）二、遗传信息的翻译1、定义：在细胞质的核糖体上，氨基酸以mRNA为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。
2、场所：细胞质（核糖体）3、原料：氨基酸4、运输工具：转运RNA（tRNA）5、模板：信使RNA（mRNA）6、产物：多肽（或蛋白质）7、实质：将mRNA中的碱基序列翻译成蛋白质的氨基酸序列。
8、密码子：mRNA上决定一个氨基酸的3个相邻碱基。
（64种，其中决定氨基酸的有61种，终止密码有3 种）（1）简并性：一种氨基酸可以有多个密码子，在一定程度上能防止由于碱基的改变而导致的遗传信息的改变（2）通用性：几乎所有生物共用一套密码9、反密码子（61种）：与mRNA分子中密码子互补配对的tRNA上的3个碱基四、1、一条mRNA可以相继结合多个核糖体，同时合成多条多肽，每一条多肽的氨基酸排序相同。
2、原核细胞的转录和翻译同时进行，场所相同；真核细胞先转录，后翻译，场所不同。
3、一种氨基酸有一种或多种密码子，由一种或多种tRNA转运。
4、遗传信息、密码子(遗传密码)、反密码子的区分。
第1节 基因指导蛋白质的合成
第1节基因指导蛋白质的合成课程标准要求核心素养对接学业质量水平概述DNA分子上的遗传信息通过RNA指导蛋白质的合成，细胞分化的本质是基因选择性表达的结果，生物的性状主要通过蛋白质表现。
1.生命观念——结合DNA双螺旋结构模型，阐明DNA分子通过转录和翻译等过程表达遗传信息；理解多聚核糖体现象的本质，利用结构与功能观，认识到其对提高翻译效率的意义。
水平二2.科学思维——利用分析与综合的方法，比较归纳转录和翻译在时间、场所、模板、产物、原料、酶、能量、过程、碱基互补配对方式及特点等方面的相同与不同。
水平二3.科学思维——通过分析相关资料，利用物质与能量观，分析原核生物、真核生物、DNA病毒和RNA病毒遗传信息流动的规律，归纳出遗传信息流动的中心法则。
水平二4.社会责任——利用中心法则的原理，根据相关资料分析不同药物杀菌抗病毒的机理，科学选择药物，促进人体健康的恢复。
水平一RNA的组成及种类———————————————自主梳理———————————————1.RNA的基本单位及组成①磷酸②核糖③碱基：A、U、G、C④核糖核苷酸2.RNA的种类及功能mRNA tRNA rRNA名称信使RNA 转运RNA 核糖体RNA 结构单链单链，呈三叶草形单链功能传递遗传信息，蛋白质合成的模板识别密码子，运载氨基酸参与构成核糖体[典例1] (2019·长春九校联盟期中)下列叙述中，不属于RNA功能的是() A.细胞质中的遗传物质 B.作为某些病毒的遗传物质C.具有生物催化作用D.参与核糖体的组成解析真核生物、原核生物和DNA病毒的遗传物质都是DNA，RNA病毒的遗传物质为RNA，A错误、B正确；少数酶的化学本质为RNA，C正确；rRNA参与核糖体的组成，D正确。
答案 A[对点练1]经测定，甲、乙、丙3种生物的核酸中碱基之比如下表，这3种生物的核酸分别为：________、________、________。
基因指导蛋白质的合成
(3)转录和翻译过程中的碱基配对不是 A－T，而是 A－U。
(4)并不是所有的密码子都决定氨基酸，其中终止密码子不决定 氨基酸。
2.
3．下图为两种细胞中主要遗传信息的表达过程，据图分析下列叙述错误
的是
(5)若在体外研究miRNA的功能，需先提取拟南芥的DNA，图丙所示为 拟南芥的部分DNA，若对其进行体外扩增(PCR)共得到128个相同的 DNA片段，则至少要向试管中加入________个鸟嘌呤脱氧核苷酸。
(6)在细胞分裂间期发生核DNA复制，该过程在分裂期很难进行，原因 是 ________________________________________________________ ________________。
(3)由miRNA的功能可推测，其调控基因表达的方式可能是使mRNA水 解，导致其______________；或者不影响靶RNA的稳定性，但可阻止 它们翻译成蛋白质，即发挥翻译抑制作用。
(4)图丙所示的DNA若部分碱基发生了变化，但其编码的氨________________________________ ________________。
________________________________________________________
________________
________________________________________________________ ________________。
5．microRNA(miRNA)是存在于动植物体内的大约由22个核苷酸组成的 短RNA，其虽然在细胞内不参与蛋白质的编码，但作为基因调控因子， 却影响了从发育到生理机能再到应激反应的大部分生物学过程。最近美 国加州大学的一个遗传研究小组以拟南芥为研究对象，发现了miRNA 对靶基因的抑制位置。如图为发生在拟南芥植株体内的相应变化，请回 答：
4.1 基因指导蛋白质的合成课件-高一下学期生物人教版(2019)必修2
模拟活动
二、遗传信息的翻译
➢ 多聚核糖体
核糖体移动方向
在细胞质中，翻译是一个快速高效的过 程。通常，一个mRNA分子上可以相继结 合多个核糖体，同时进行多条肽链的合 成（如左图）。
因此，少量的mRNA分子就可以迅速合 成大量的蛋白质。
多聚核糖体上形成的多条肽链相同吗？
二、遗传信息的翻译
归纳小结
➢ 翻译的知识要点
边解旋边转录
一、遗传信息的转录
合作探究
探究一：DNA的遗传信息是怎样传给mRNA的 ？
学生活动一：利用贴图游戏模拟并讲解转录过程
要求:根据老师提供的双链DNA和产物mRNA，找 到相应的模板转录出相同mRNA。
一、遗传信息的转录
归纳小结
（三）转录的知识要点
1.定义：在 细胞核 中，以 DNA的一条链 模板合成 RNA 的过程。
课堂巩固练习
1、判断正误
(1)转录只发生在细胞核内
( ×)
(2)RNA是某些病毒的遗传物质 ( √ )
(3)遗传信息转录的产物只有mRNA ( × )
(4)转录是以DNA的完整的一条链为模板合成RNA的过程 (×) (5)tRNA由三个碱基构成 (× )
(6)密码子位于mRNA上，ATC一定不是密码子 ( √ ) (7)mRNA在核糖体上移动翻译出蛋白质 ( ×)
小组讨论
探究一：DNA的遗传信息是怎样传给mRNA的 ？
（二）复制与转录的比较
场所 模板 原料
酶 产物 碱基配对方式 特点
复制 主要在细胞核 DNA的两条链 四种脱氧核苷酸 解旋酶 DNA聚合酶 子代DNA
A—T C—G T—A G—C
半保留复制， 边解旋边复制
转录 主要在细胞核 DNA的一条链 四种核糖核苷酸 RNA聚合酶 mRNA、tRNA、rRNA A—U C—G T—A G—C
《基因指导蛋白质的合成》教学设计
《基因指导蛋白质的合成》教学设计——第一课时DNA的转录一、课时安排二、教材分析“基因指导蛋白质的合成”是人教版高中生物学教材(2019版)必修2第4章第1节的内容。
基于第3章“基因的本质”的学习，将“基因指导蛋白质的合成”作为本章的开篇，有助于学生认识基因作用机理，同时也为学习基因表达与性状的关系、基因突变及其他变异等奠定基础。
本节内容探讨的是基因表达过程中转录和翻译，以及两者内在联系和信息传递过程，凸显生命的信息观，让学生理解生命是物质、能量和信息的统一体。
课本主要以图文的形式呈现RNA的结构特点、分类、DNA转录的过程等内容。
承接DNA的复制，为遗传信息的翻译做铺垫，起到承上启下的作用。
“基因指导蛋白质的合成”这节内容计划用两课时完成。
本节课为第1课时，以遗传信息的转录设计为主干内容，使知识系统化，巩固复习DNA的复制，同时为学习翻译过程做铺垫。
三、学情分析学生已有认知中已具备DNA的基本结构和复制过程的知识，也学习过蛋白质的基本结构及其合成位置。
在此基础上，教师可以通过一系列知道引导学生学习转录知识时能够将DNA和RNA进行联系，并类比DNA复制学习DNA的转录过程，通过动手实践、资料分析、视频观看等多种途径学习DNA转录的过程。
四、教学目标（１）基于科学史论证，概述DNA分子上的遗传信s息是通过RNA指导蛋白质合成的，渗透生命的信息观。
（2）通过比较DNA和RNA的结构，理解RNA适于作DNA的信使的原因，形成比较、分析、归纳等科学思维方法，渗透结构和功能观。
（３）通过观看模拟动画和阅读教材图文资料，概述遗传信息在转录过程中的传递规律，发展获取信息、归纳概括的科学思维，形成生命是物质、能量和信息的统一体的生命观念。
（４）通过动手实践、小组合作的方式一同探索DNA转录的过程，在科学探究中培育模型建模、资料分析等科学思维，锻炼小组合作、沟通交流等科学态度。
五、教学重难点教学重点：RNA的结构与分类、DNA转录的过程教学难点：RNA和DNA结构的对比、阐述DNA转录的过程２、考虑RNA具备哪些特点可以充当起这个重任？提问学生，并根据回答做出适当的补充。
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核糖体 核糖体 核糖体
小组内讨论，总结下列问题的答案：
1、翻译的场所？原料？模板？产物？ 2、翻译时是核糖体移动还是mRNA移动？ 3、翻译时从mRNA什么地方开始？到什么地方结束？ 翻译时，沿着mRNA5′ →3′方向，从5′端第一个起 始密码子AUG或GUG开始翻译，到终止密码子结束。
GTC
缬氨酸 亮氨酸 天冬氨酸 谷氨酰胺
氨基酸
GU C
A．缬氨酸 C．天冬氨酸
B．亮氨酸 D．谷氨酰胺
思考：mRNA如何翻译成蛋白质？
2、遗传信息的翻译过程
mRNA上的碱基序列转换成蛋白质 中U 氨A U基C 酸U 的G G序G 列A C G U U A C
多肽链
mRNA
U A C C G U GG A C U G
基因指导蛋白质的合成
界首一中 苏登山
基因的本质
基因是怎样指导基蛋因白质的合成呢？
转录
表达
翻译
性状的主要承担者
一、遗传信息的转录
1、DNA与RNA的比较
仔细观察下列几幅图片，回答有关问题：
DNA
mRNA tRNA
rRNA
小组内讨论，总结下列问题的答案：
1、遗传信息储存在哪？ RNA能否储存遗传信息？
A.tRNA、rRNA和mRNA都从DNA转录而来 B.同一细胞中两种RNA的合成有可能同时发生 还可在
线粒体、
C.细胞中的RNA合成过程不会在细胞核外发生 叶绿体 D.转录出的RNA链与模板链的相应区域碱基互补
思考：mRNA是如何控制蛋白质的合成呢？
二、遗传信息的翻译
1、密码子与反密码子
仔细观看密码子与反密码子示意图，回答有关问题
巩固练习
下图为两种细胞中主要遗传信息的表达过程，据图分析下列叙述错误 的是
(
)
A ．图甲细胞没有核膜包被的细胞核，所以转录和翻译可同时发生
B ．图中所示的遗传信息都是从
DNA 传递给 mRNA 再传递给蛋白
简并性有
1、密码子具有什么特点？
何意义？
密码子的专一性：一种密码子决定一种氨基酸 在一定程度上能
密码子的简并性：一种氨基酸可以有多种密码子 防止DNA碱基的
改变而导致的生
密码子的通用性：密码子在生物界是通用的
物的性状的改变
2、起始密码子与启动子？终止密码子与终止子？
起始密码子位于mRNA上，启动翻译。启动子位于DNA上，启
A．分析碱基类型，确定碱基比率
答案：A
B．分析碱基类型，分析核糖类型
C．分析蛋白质的氨基酸组成，分析碱基类型
D．分析蛋白质的氨基酸组成，分析核糖类型
思考：DNA的遗传信息是如何传递给RNA的?
2、遗传信息的转录过程 仔细观察以下遗传信息的转录过程
小组内讨论：根据转录过程，思考下面问题
1、转录的原料？场所？模板？产物？ 2、转录过程RNA聚合酶具有什么功能？
催化合成RNA同时兼具解旋功能
3、基因的两条链都具有转录功能吗？ 基因中只有一条链可以转录，还要注意 mRNA是 从5′ 向3′方向合成
4、转录从基因的什么地方开始？到什么地方结束？ 从基因编码区的上游开始转录，到编码区的下游结束
高考链接
例（2017年.全国新课标卷Ⅲ） 下列关于真核细
胞中转录的叙述，错误的是 ( C )
密码子
密码子
密码子
判断：
mRNUA上U三个A碱G基是A一U个密A码U子（C ）
mRNA上三个相邻碱基是一个密码子（ ）
tRNA
mRNA
GC
密码子：mRNA上决定氨基酸的三个相邻的碱基A 。
反密码子：位于tRNA一端与密码子互补。
反密码子的读取：应从携带氨基酸的一端读起。
小组内讨论，总结下列问题的答案：
【答案】B
三、典型模型图解分析
1、真核细胞与原核细胞基因表达分析
原核细胞
真核细胞
2、三种翻译模型图解
①真234的核是、、①1有m细图可、为？(R胞丙乙1图以DN)Ⅰ中中N发甲AA：，①为中生模t甲②Ⅰ在R板、③N、真链乙④A，Ⅱ核，；⑤细、Ⅱ②原为分⑥胞Ⅲ为③核正别分中、④核细在为别的Ⅳ⑤胞合糖为有分什为中成体？别么什m：的可为么物，R甲多N以质物什Ⅲm、A肽发质或么R为乙链生或结物N、，在结构A，质丙⑥原构？或Ⅳ为核？结为核细构糖多胞？体中肽链。
甲硫氨酸-谷氨酸-异亮氨酸-丙氨酸
高考链接
（2017?海南卷.25）下列关于生物体内基因表达的叙述， 正确的是 A．每种氨基酸都至少有两种相应的密码子 B．HIV的遗传物质可以作为合成 DNA的模板 C．真核生物基因表达的过程即是蛋白质合成的过程 D．一个基因的两条DNA链可转录出两条相同的 RNA
动转录
终止密码子位于mRNA上，终止翻译。终止子位于DNA上，终
止转录
3、反密码子与氨基酸的是一一对应的吗？
一种tRNA运输一种氨基酸，但一种氨基酸可以有多种tRNA。
巩固练习
DNA分子模板链上的碱基序列携带的遗传 信息最终翻译的氨基酸如下表 ,则右图所 示的tRNA所携带的氨基酸是 【答案】C
CAG GAC CTG
4、DNA复制与转录、翻译有什么区别和联系？ 5、转录与翻译时，DNA，mRNA上碱基数与多肽中氨基酸 数的比例如何？（不考虑终止密码子）
DNA碱基数：mRNA碱基数：氨基酸数=6:3:1
6、每种成熟蛋白质的每条多肽链第一位都是甲硫氨酸或者 缬氨酸吗？ 不一定，翻译结束形成的多肽链需要再加工才 能转变成具有生理功能的蛋白质。
成是多种细 胞器分工协作来完成的。
多聚核糖体
2、遗传信息翻译时，一条mRNA往往和多个核糖体结合，形成 多聚核糖体同时进行翻译，大大提高了合成蛋白质的速度。
学生活动：如果某基因模板链某片段的碱基排 序为: TAC CTT TAT CGT ACT 结合密码表写出该模板 DNA决定的氨 基酸序列？
DNA中脱氧核苷酸排序代表遗传信息，RNA也能储存遗传信息
2、三种RNA的来源？具有哪些功能？
RNA都是由DNA转录形成。参与蛋白质的合成。此外还能作 为生物的遗传物质，还具有催化作用。
3、RNA中有氢键吗？ RNA中都有氢键吗？
tRNA中含有氢键， 单链RNA中没有氢键
高考模拟
已知病毒的核酸有双链 DNA、单链DNA、双链 RNA和 单链RNA四种类型。现发现了一种新病毒，要确定其 核酸属于上述哪一种类型，应该 （ ）