高中生物 必修2 4-1 基因指导蛋白质合成1
生物：4.1《基因指导蛋白质的合成》(新人教版必修2)
细 胞 核
G G
细 胞 质
mRNA通过核孔进入细胞质 T A C C T A T A G
细 胞 核
mRNA
细 胞 质
mRNA通过核孔进入细胞质 T A C C T A T A G
细 胞 核
A U G G A U A U C mRNA
细 胞 质
转录
场所： 细胞核 模板： DNA的一条链 原料： 核糖核苷酸 条件： ATP、酶 产物： mRNA
基因
有遗传效应的DNA片段
基因
控制生物性状 在染色体上呈线性排列
染色体
染色体是DNA的 主要载体
基因是有遗传效 应的DNA片段
每条染色体上有一个DNA分子
DNA 是主要的遗传物质
每个DNA分子上 含有许多基因
是遗传物质的结构和功能单位
基因
基因中脱氧核苷酸 的排列顺序代表着 遗传信息
每个基因含有许 多脱氧核苷酸
DNA RNA 核糖核苷酸 核糖
基本单 位 五碳糖 含N碱基 单双链？ 分子大 小
脱氧核苷酸 脱氧核糖
A、T、G、C A、U、G、C 双链 很大
单链
比较小
3、DNA 中的遗传信息是怎样传给mRNA的呢？
(1).遗传信息的转录： 在细胞核中，以DNA的一条链为模板， 按照碱基互补配对的原则合成RNA的 过程，叫做转录。
能量 原则 特点
产物
（遗传信息）
（遗传密码）
（生物性状）
练习： 1、组成人的核酸的碱基和核苷酸各共有（ ） A、5、5 B、5、8 C、8、5 D、4、4
2、组成噬菌体的核酸的碱基和核苷酸各共有（ ） A、5、5 B、5、8 C、8、5 D、4、4
人教版高中生物必修2同步学习-第4章 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[学习目标] 1.简述DNA与RNA的主要区别。
2.概述遗传信息的转录与翻译过程。
3.说明密码子、反密码子、遗传信息之间的关系。
4.结合“中心法则的提出及其发展”归纳并理解中心法则。
知识点一遗传信息的转录01蛋白质的合成,这个过程就是基因的表达。
1．基因的表达：基因可以控制□2．RNA可以作为信使的原因(1)RNA是由基本单位——核糖核苷酸连接而成的,核糖核苷酸含有□024种碱基,这些特点使得RNA具备03准确传递遗传信息的可能。
□04核糖,组成DNA的五碳糖是□05脱氧核糖。
①组成RNA的五碳糖是□②RNA特有的碱基是□06U,DNA特有的碱基是□07T。
(2)RNA一般是□08单链,而且比DNA短,因此能够通过□09核孔,从细胞核转移到细胞质中。
3．RNA的种类4．遗传信息的转录14RNA聚合酶以□15DNA的一条链为模板合成的,这一过程叫作转录。
(1)概念：RNA是在□13细胞核中,通过□(2)图示mRNA 合成方向是□165′－端到3′－端。
问题探究 除了mRNA 、tRNA 、rRNA,还有没有具备其他功能的RNA?提示：有。
有的RNA 具有催化功能(如少数酶的本质是RNA)；有的RNA 可作遗传物质(如RNA 病毒)。
问题探究 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)均可转录。
易错判断1．一个DNA 分子上有很多基因,转录是以基因的一条链为模板的。
(√) 2．转录与DNA 复制都遵循碱基互补配对原则,且配对方式相同。
(×)3．由于基因选择性表达,一个DNA 分子在不同细胞内转录出来的mRNA 不完全相同。
(√) 4．三种RNA 均由DNA 转录而来。
(√) (3)过程(以合成mRNA 为例)第1步：DNA 双链解开,DNA 双链的□17碱基得以暴露。
当细胞开始合成某种蛋白质时,□18RNA 聚合酶与编码这个蛋白质的□19一段DNA 结合,使得DNA 双链解开,双链的碱基得以暴露。
高一下学期 人教版高中生物必修二第四章第1节 基因指导蛋白质的合成(翻译) 教案
基因控制蛋白质的合成（翻译）教学设计一、设计思路必修二为遗传与变异，涉及到分子水平比较抽象，学生理解困难，将整节课的目标分为几个问题串提出问题，带动学生自己思考，然后教师进行评价与总结，整体偏重讲授，但是在课堂中适当加入了多媒体演示、学生活动等增强学生的理解与兴趣。
本节课主要需要让学生对翻译的过程有清晰的认识，但是需要将细节知识点讲透作为铺垫，所以采取先将小点再讲过程的方式，能够形成具有整体感的课堂。
二、教材分析本节课是必修2第4章《基因表达》的开篇，是第四章的学习基础，也是教学的难点。
本教学设计为第二课时，主干知识是遗传信息的翻译过程，侧枝内容是tRNA、密码子与反密码子的认识与区分。
本节内容抽象复杂，涉及的物质种类也比较多，且这些物质为翻译过程的铺垫，所以首先让学生了解这些物质才能将翻译过程理解透彻。
本节教材中插图比较多，用于帮助学生理解密码子与反密码子、tRNA以及翻译过程具有一定的帮助，并且可以从图中找到一定的知识内容，所以需要结合图来提炼学生需要掌握的知识并且锻炼学生从图中提炼信息的能力。
除此之外，本节内容还需要与DNA复制和转录进行比较记忆，区分易错点。
三、学情分析学生在学习了DNA复制以及转录的知识后，对于核苷酸之间碱基互补配对以及连接过程具有了一定的认识，并且对于DNA控制性状这一过程有一定的探索欲望，而本节内容可以结合动画、课堂活动等增强趣味性，所以学生的热情会比较高涨，也具有了一定分析此类问题的能力。
而学生的归纳总结对比能力比较弱，所以在讲解类似知识点时需要进行强调，在最后需要进行对比。
四、教学目标（1）知识目标1.概述遗传信息翻译的过程2.理解密码子与反密码子的概念（2）能力目标1.运用数学方法，分析碱基与氨基酸之间的对应关系，培养学生分析综合能力。
2.利用多媒体和教材插图培养学生读图和分析推理能力（3）情感态度与价值观1. 体验基因表达原理的逻辑美、简约美。
2. 培养用生物学观点以及从分子水平认识和分析生物体生命活动的基本规律。
《第4章 第1节 基因指导蛋白质的合成》作业设计方案-高中生物人教版必修2
《基因指导蛋白质的合成》作业设计方案（第一课时）一、作业目标通过本次作业，学生应能：1. 理解和掌握基因表达的基本过程；2. 理解遗传信息如何从DNA传递到RNA，再由RNA翻译成蛋白质的过程；3. 意识到科学探索的持续性和基因研究的重要性。
二、作业内容1. 阅读理解：学生应阅读课本中的相关章节，了解基因表达的基本过程。
特别关注基因、mRNA、tRNA、rRNA和蛋白质等概念，以及遗传信息从DNA传递到RNA的过程。
2. 问答环节：学生应就基因表达的过程提出至少三个问题，可以是关于过程的具体细节，也可以是对于某些概念的理解。
教师将对这些问题进行解答和解释。
3. 实验模拟：学生需利用提供的材料（如模型、纸张、笔等），模拟基因指导蛋白质合成的过程。
学生需要描述他们的实验过程，并解释如何通过这个模拟实验来展示基因指导蛋白质的合成。
4. 知识应用：学生应思考基因指导蛋白质合成在现实生活中的应用，如生物工程、医学、农业等领域，并尝试阐述这些应用的意义。
三、作业要求1. 独立完成：学生需独立完成作业，不能依赖他人的答案或信息。
2. 认真思考：学生应认真阅读和理解教材内容，积极思考和回答问题，充分理解基因指导蛋白质合成的过程。
3. 实验细致：对于实验模拟环节，学生需仔细按照说明和指导操作，并记录实验过程和结果。
4. 查阅资料：学生可以使用网络、图书馆等资源进行学习，但要避免抄袭或复制他人的成果。
四、作业评价1. 准确性：评估学生对基因表达过程的理解是否正确，特别是对于关键概念和步骤的理解。
2. 表达清晰度：评估学生是否能清晰、准确地描述他们的实验过程和思考结果。
3. 知识应用：观察学生是否能够将基因指导蛋白质合成的知识应用到现实生活中。
4. 实验操作：观察学生的实验操作是否正确、细致，是否能够按照说明完成任务。
五、作业反馈1. 学生提交作业后，教师将对作业进行批改，并给出反馈和建议。
2. 对于普遍存在的问题，教师将在课堂上进行解答和解释。
2021-2022高中生物人教版必修2习题：第4章 第1节 基因指导蛋白质的合成
1．RNA是在细胞核中，以DNA的一条链为模板合成的，这一过程称为转录。
2．以DNA为模板转录RNA的过程：(1)DNA双链解开，DNA双链的碱基得以暴露；(2)游离的核糖核苷酸随机地与DNA链上的碱基碰撞，当核糖核苷酸与DNA 的碱基互补时，两者以氢键结合(有RNA聚合酶参与)；(3)新结合的核糖核苷酸连接到正在合成的mRNA分子上；(4)合成的mRNA从DNA链上释放。
而后，DNA双链恢复。
3．游离在细胞质中的各种氨基酸，就以mRNA为模板合成具有肯定氨基酸挨次的蛋白质，这一过程叫做翻译。
自主学习一、RNA的组成及分类1．基本单位：核糖核苷酸。
2．组成成分。
3．结构：一般是单链，长度比DNA短；能通过核孔从细胞核转移到细胞质中。
4．种类、作用及结构。
种类作用结构信使RNA(mRNA) 蛋白质合成的直接模板单链结构转运RNA(tRNA) 识别密码子，运载氨基酸呈三叶草形核糖体RNA(rRNA)核糖体的组成成分单链结构二、遗传信息的转录和翻译1．遗传信息的转录。
(1)概念：在细胞核中，以DNA的一条链为模板合成RNA的过程。
(2)过程：DNA解旋→原料与DNA碱基互补配对并通过氢键结合→mRNA新链的延长→合成的mRNA从DNA链上释放→DNA复旋。
2．遗传信息的翻译。
(1)概念：游离在细胞质中的各种氨基酸，以mRNA为模板合成具有肯定氨基酸挨次的蛋白质的过程。
(2)密码子和反密码子。
①位置：密码子位于mRNA上，反密码子位于tRNA上。
②种类：密码子64种，其中3种终止密码子不打算氨基酸，打算氨基酸的有61种。
(3)过程。
①mRNA与核糖体结合。
②tRNA与mRNA依据碱基互补配对原则结合，将氨基酸置于特定位置。
③相邻氨基酸脱水缩合形成肽键，氨基酸连接形成肽链。
④肽链盘曲折叠，形成成熟的蛋白质。
合作交流1．推断正误：(1)转录是以DNA的两条链作为模板，只发生在细胞核中，以4种核糖核苷酸为原料。
4.1《基因指导蛋白质合成》教案-2023-2024学年高一下学期生物人教版(2019)必修2
鼓励学生提出自己的观点和疑问，引导学生深入思考，拓展思维。
技能训练：
设计实践活动或实验，让学生在实践中体验基因表达知识的应用，提高实践能力。
在基因表达新课呈现结束后，对知识点进行梳理和总结。
强调重点和难点，帮助学生形成完整的知识体系。
（四）巩固练习（预计用时：5分钟）
随堂练习：
随堂练习题，让学生在课堂上完成，检查学生对基因表达知识的掌握情况。
10. 基因表达调控的意义：基因表达调控是生物体对内外环境变化的一种适应性反应，有助于生物体在不同的生理状态下保持稳定的蛋白质水平。
11. 基因表达调控的方式：基因表达调控包括转录水平的调控、翻译水平的调控以及翻译后修饰的调控等。
12. 转录因子的作用：转录因子是一类能够与DNA分子上的特定序列结合，从而调控基因转录过程的蛋白质。
④ 密码子和反密码子的概念：密码子是指DNA和RNA上的三个相邻核苷酸组成的序列，用于编码氨基酸。反密码子是指tRNA上的三个相邻核苷酸组成的序列，与密码子互补配对，用于携带氨基酸。
⑤ tRNA的作用：tRNA是转运RNA的简称，它携带氨基酸，并在翻译过程中将氨基酸转移到核糖体上，参与蛋白质的合成。
⑨ 基因表达调控的方式：基因表达调控包括转录水平的调控、翻译水平的调控以及翻译后修饰的调控等。
⑩ 转录因子的作用：转录因子是一类能够与DNA分子上的特定序列结合，从而调控基因转录过程的蛋白质。
⑪ 基因表达与个体发育的关系：基因表达在个体发育过程中起着关键作用，它指导着细胞的分化、组织的形成以及器官的发育。
4.1《基因指导蛋白质合成》教案-2023-2024学年高一下学期生物人教版（2019）必修2
必修2 第四章 第1节 基因指导蛋白质的合成
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……
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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 翻译的实质是什么？ RNA碱基序列翻译为蛋白质的氨基酸序列
讨论: 至少需要多少个碱基,才足够组合出构成蛋
t RNA
m RNA
运载工具：转运 RNA（tRNA)
天冬氨 酸
CUA
反密码子 注意：一种tRNA只能携带一种氨基酸
你准备好了吗？
• 你能看懂翻译的过程吗？（学案第二页） • 请你画图表示第４、５个氨基酸连接到 肽链上的过程。（第四个氨基酸用X表示，第五
个用P表示）
小游戏：模拟m RNA生产线
白质的20种氨基酸?
４种 1个氨基酸 4*4 16种 1个氨基酸 4 *4 *4 64种 （至少需要３个） 1个氨基酸 4
<20 <20 >20
密码子：遗传学上把信使RNA（mRNA） 上决定一个氨基酸的3个相邻的碱基叫做 一个密码子
密码子 密码子 密码子
密码子表
U U A G A U A U C mRNA
小 结
遗传信息传递方向
DNA上的遗传信息
转录
（脱氧核苷酸的排列顺序） 细胞核
翻译 m RNA (核糖核苷 酸的排列顺序) 细胞质
蛋白质 （特定的氨 基酸顺序）
恐龙
练习
１、决定一个氨基酸的“密码子”是指：（ A、DNA上的3个相邻碱基 B、转运RNA上3个相邻的碱基 C、信使RNA上3个相邻的碱基
信使RNA( mRNA ) 转运RNA( tRNA ) 核糖体RNA( rRNA )
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
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脱氧核糖
核糖
含氮碱基 主要功能
ATCG 储存遗传信息
AUCG
与蛋白质的合成有关
存在场所
细胞核
细胞质
注意事项：
①同一生物体不同体细胞的DNA含量和种类相同（都 是由同一个受精卵发育而来的）
②同一生物体不同体细胞的RNA含量和种类不同， 相差很大。
③有细胞结构的生物体细胞中同时含有DNA和RNA的， DNA是遗传物质。
构成核糖体的 主要成分
功能ห้องสมุดไป่ตู้
翻译时作为模板
转运特定的 氨基酸
构成核糖体的成 分；合成蛋白质 的场所
3、RNA适于做DNA的信使的原因：
⑴它也是由基本单位——核苷酸连接而成，由核糖、 磷酸、碱基共同组成核苷酸，因此能储存遗传信息。
⑵在RNA与DNA的关系中，也遵循“碱基互补配对 原则”，因RNA中没有T，DNA中没有U，所以当RNA 与DNA有关系时，U与配对。
④RNA的作用：RNA与蛋白质合成有关，也可作为一种 酶，具有催化作用。
RN A 种类
信使 RNA(mRNA)
将DNA的遗传信息转录下来，以遗传密码 的形式传递至细胞质的核糖体上，成为蛋 白质合成的模板。
转运 RNA(tRNA)
氨基酸的运载工具。 （一种转运RNA只能 识别和转运一种氨基 酸。
核糖体 RNA(rRNA) 核糖体的组成部分
问题：
通过RNA
1、DNA在细胞核中，而蛋白质合成是在细 胞质中进行的，两者如何联系起来的呢？
2、为什么RNA适于做DNA的信使呢？
㈠遗传信息的转录
1、RNA与DNA的区别
核糖
脱氧核糖
RNA与DNA结构的比较
比较项目
DNA
RNA
结构
通常双螺旋结构 一般单链结构
基本单位
脱氧核苷酸
核糖核苷酸
五碳糖
A A T C AA T AG U UA G UU AUC
RNA
G
形成的 mRNA 链，DNA上的遗传信息就传递到mRNA上
mRNA通过核孔进入细胞质中，开始它新
的历程——翻译。
⑴转录的定义：在细胞核中，以DNA的一 条链为模板，合成mRNA的过程。
⑵转录的场所：细胞核。
⑶转录的模板：DNA分子的一条链。 ⑷转录的原料：四种核糖核苷酸。
基因
有遗传效应的DNA片段 控制生物性状
基因
在染色体上呈线性排列
肤色 眼皮单双 血型
基因控制生物性状
指导
体现者
合成
蛋白质
基因的表达：基因指导蛋白质合成的过程。 问题：基因是怎样指导蛋白质的合成呢？
1.DNA主要存在哪里？ 2.蛋白质在哪里合成？
DNA 指导 蛋白质的合成
主要在 细胞核
在细胞质(核 糖体)进行
第4章 基因的表达
电 影 《 侏 罗 纪 公 园 》 中 恐 龙 复 活 的 场 景 问题一：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？
问题二：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？
第 四 章 的 章 图
请同学们阅读章图中的文字和图解，你们看懂 了什么，又产生了哪些问题。
A A T C AA T AG UU
G
组成 RNA 的核糖核苷酸一个个连接起来
A A T C AA T AG U UA
G
A A T C AA T AG U UA G U
G
A A T C AA T AG U UA G UU
G
A A T C AA T AG U UA G UU AUC
G
DNA
特别提醒：
（1）转录的基本单位是基因，而不是整个 DNA分子。
（2） 在真核细胞内，转录出来的RNA需要 经过加工才能具有生物活性。
按照碱_基__互__补__配__对___的原则合成R_N____的过程。 A
4. 遗传信息的转录
概念：在细胞核中，以DNA的一条链为模板，合成 mRNA的过程。
场所： 主要在细胞核 过程：4步:解旋、碱基互补配对、连接、释放
模板： DNA的一条链
条件
原料： 游离的四种核糖核苷酸 能量： ATP 酶： DNA解旋酶、RNA聚合酶等
结果： 形成一条mRNA
DNA的平面结构图
A A T C AA T AG T T A G AT AT C
以DNA的一条链为模板合成RNA
DNA
A A T C AA T AG
G
游离的核糖核苷酸
A A T C AA T AG
RNA 聚合酶
G
DNA与RNA的碱基互补配对：A——U；T——C；C——G；T—A
⑶RNA一般是单链，而且比DNA短，因此能 够通过核孔，从细胞核转移到细胞质中。
DNA的遗传信息是怎样传给mRNA的呢？
DNA的遗传信息是怎么传给 mRNA的？
转录：在细胞核中，以DNA的一条链为模板， 按照碱基互补配对的原则合成mRNA的过程
转录： 在_细__胞__核__内，以DNA的一_条__链___为模__板____，
⑸转录的条件：模板、原料、能量、酶。
⑹转录时的碱基配对：
AT CG
DNA
G－C、C－G、T－A、A－U RNA U A G C
⑺转录的产物：mRNA。
（8）遗传信息流动： DNA mRNA
想一想
1. 转录的场所一定是细胞核吗？产物一定是 mRNA吗？
★含有DNA的部位均可转录。 ★产物mRNA、 tRNA、 rRNA等
信使 RNA
转运 RNA
核糖体 RNA
RNA的种类及功能
种类 名称
mRNA
信使RNA
tRNA
转运RNA
rRNA
核糖体RNA
细胞核内合成，穿
分布部位 过核孔，到达细胞 质中与核糖体结合
细胞质中
细胞质中
结构
单链
三叶草结构
单链
特点
带有从DNA上转 录来的遗传信息
有一个氨基酸结 合区；有一个反 密码子区