第四章 第一节基因的表达
第二册第四章第一节基因指导蛋白质合成
第二册第四章基因的表达第一节基因指导蛋白质的合成【学习目标】1、概述遗传信息的转录和翻译。
2、运用数学方法，分析碱基与氨基酸的对应关系。
【学习重难点】遗传信息转录和翻译过程【自主学习】1.阅读课本62-63页关于RNA的相关内容，结合已学过的第三章DNA的知识，完成下表：2.转录⑴定义：转录是在内进行的以DNA双链中的为模板，合成的过程。
⑵过程：DNA双链，碱基得以暴露，在的作用下，细胞中游离的与供转录用的DNA的一条链上的碱基，依次连接形成一个mRNA分子。
⑶转录过程的配对原则：A-- T-- G-- C-- 。
⑷小结：场所：模板：原料：所需酶：能量来源：合成产物：特别提醒：①转录可发生在DNA存在的部位：真核生物主要在细胞核内，少量在细胞质中，如线粒体、叶绿体内；原核生物的拟核和质粒等。
②转录的产物有3种，即为3种RNA：，但携带遗传信息的只有。
3.翻译：⑴定义：游离在细胞质中的各种，以为模板合成具有一定的过程。
⑵密码子和反密码子的区分：密码子：上三个相邻的碱基称为一个密码子，有种，其中决定氨基酸的有种（只决定氨基酸的有种，既是起始密码又可决定氨基酸的有种），终止密码子有种。
反密码子：上的三个碱基，可以与mRNA上的密码子互补配对，有种。
⑶过程：核糖体与mRNA的结合部位会形成个tRNA的结合位点。
第一个携带氨基酸的tRNA的与mRNA的互补配对，进入位点1。
第二个携带氨基酸的tRNA的与mRNA的互补配对，进入位点2。
两个氨基酸脱水缩合形成，则第一个氨基酸通过肽键转移到位点2的tRNA上。
核糖体沿着mRNA移动，位点的tRNA离开核糖体，位点2的tRNA进入位点，第三个携带氨基酸的tRNA的与mRNA的互补配对，进入位点2，继续肽链的合成，直到读取到mRNA的为止。
一个mRNA分子可以与多个核糖体结合，同时进行条肽链的合成。
肽链合成后，从核糖体与mRNA的复合物上脱离，经过盘曲和折叠等方式形成具有一定的蛋白质分子。
必修二第四章 基因的表达
1．本章内容在高考中经常出现，多以选 择题形式考查，所占分值各不相同。 2．所考查的知识点(如中心法则内容及应 用)在本章教材中属于理解、应用能力要求， 处于重要地位。
1．线索指导 (1)复习本部分内容应以“ ”为主线展开复习。 (2)复习本部分内容可与必修1“细胞 核”“核糖体”“蛋白质”部分联系起来， 对蛋白质的合成有个整体的全面的认识。2．重点关注 (1)遗传信息的转录和翻译过程 采用列表比较和图文结合法对两大生理过程 进行对比，沿着遗传信息由DNA(基 因)→mRNA→蛋白质这条主线把握它们的 区别和联系，并用数学方法理清相应碱基数 与氨基酸数的关系。 (2)基因与性状的关系 用图形记忆法分清不同种类的生物遗传信息 的传递情况，列举实例理解基因对性状的控 制。
生物医学概论生化第4章基因信息的传递和表达
5 3
串联重复序列 反向重复序列
3 5
· · · TGTGGATTA-‖-TTATACACA-‖-TTTGGATAA-‖-TTATCCACA
58
66
166
174
201
209
237
245
E. coli复制起始点 oriC
目录
引发体和引物
Dna B、 Dna C Dna A 5 3
引物 酶
进行解链，进行的是单点起始双向复制。
复制中的放射自显影图象
目录
3. 半不连续复制
3
前导链 (leading strand)
5 3
解链方向
后随链 (lagging strand)
5
目录
顺着解链方向生成的子链，复制是连续进行的， 这股链称为前导链(leading strand) 。
另一股链因为复制的方 A C T G G
T C C A T G A C G G T G A C C
C C A C T G G
G G T G A C C
AT GC GC TA AT CG TA GC CG CG AT CG TA GC GC
+
AT GC GC TA AT CG TA GC CG CG AT CG TA GC GC
氢键，使DNA双链解开成为两条单链。
单链DNA结合蛋白(single stranded DNA binding
protein, SSB) ——在复制中维持模板处于单链状
态并保护单链的完整。
目录
复制起始点附近区域的DNA双链解开成为两条单链。
SSB
解链方向 解螺旋酶
目录
DNA拓扑异构酶改变DNA超螺旋状态、理顺DNA链
新教材 人教版高中生物必修2 第四章 基因的表达 知识点考点重点难点提炼汇总
第四章基因的表达第1节 基因指导蛋白质的合成 ........................................................................................... 1 第2节 基因表达与性状的关系 ........................................................................................... 8 专题五 基因表达相关的题型及解题方法 . (12)第1节 基因指导蛋白质的合成RNA 的组成及种类1.RNA 的基本单位及组成①磷酸 ②核糖 ③碱基：A 、U 、G 、C ④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] 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【归纳总结】 RNA 和DNA 的区别比较项目DNARNA化学组成基本组成元素 均只含有C 、H 、O 、N 、P 五种元素 基本组成单位脱氧核苷酸核糖核苷酸碱基A、G、C、T A、G、C、U五碳糖脱氧核糖核糖无机酸磷酸磷酸空间结构规则的双螺旋结构通常呈单链结构【归纳】DNA与RNA的判定方法(1)根据五碳糖种类判定：若核酸分子中含核糖，一定为RNA；含脱氧核糖，一定为DNA。
(2)根据含氮碱基判定：含T的核酸一定是DNA；含U的核酸一定是RNA。
基因的表达.教案
第四章基因的表达第一节基因指导蛋白质的合成（一）一、教学目标知识方面 1 了解什么叫基因的表达；2 大概了解基因指导蛋白质合成所要经历的两大过程；3 详细学习RNA；4 详细学习转录。
能力方面 1 运用类比的方法，比较RNA和DNA之间的异同点；2 学习观察转录的模拟图，并结合自己的空间想象力，理解并能熟练描述转录的整个过程。
情感方面通过学习基因的表达，了解恢复已经灭绝的生物，或者拯救濒危生物的途径之一是利用它们的DNA的原因，增强学生对其他生物的保护意识。
二、教学重点，难点，以及解决方法1教学重点（1）RNA的结构，种类，以及它与DNA的区别解决方法：学生首先带着教师提出的问题阅读教材，寻找答案；然后完成教师设计的表格加强了解。
（2）转录的概念，所需条件和整个过程解决方法：学生亦是首先带着教师提出的问题研读教材的文字和图形，然后讨论完成教师所设计的问题，最后，观察转录模拟图，自己表述整个过程。
2 教学难点（1）DNA和RNA的异同解决方法：教师设计表格，学生讨论后自己完成。
（3）转录过程中的碱基互补配对原则解决方法：学生阅读教材，完成教师设计的填空题；教师多举例子，学生回答熟悉。
三、课时安排：2课时（此为第一课时）四、学生活动：指导学生阅读教材，找出知识点，小组讨论，回答相关问题。
五、教学过程1 导课:展示教材内容，明确本章和本节课所要学习的内容，由教材的“问题探讨”引出本节课；2 基因指导蛋白质合成的两的过程—转录和翻译；3 由基因和蛋白质在细胞内存在的空间差异矛盾，引出“帮手”—RNA的学习。
（1）RNA的中文名称；（2）RNA的基本单位；（3）RNA和DNA的比较（填表格）（4）RNA的种类4 转录（1）转录的概念；（2）转录所需的原料，模板，能量，酶；（3）转录的过程（完成填空）5 完成P64“思考与讨论”6 课堂回顾六、作业布置（略）七、板书设计（略）生物组张亚。
基因在大肠杆菌、酵母中的高效的表达
c. 启动子与克隆基因间的距离对基因表达的影响
研究表明启动子和目的基因间的距离对基因的 表达效率影响很大，所以在构建新的表达载体时要考 虑到这一因素的影响。另外，在克隆基因的末端要就 近插入有效的终止子序列，否则会导致细胞能量的大 量消耗，或是形成不应有的二级结构，最终影响的目 的基因的表达效率。
影响目的基因在甲醇酵母中表达的因素
1.目的基因的特性 2.表达框的染色体整合位点与基因拷贝数 3.宿主的甲醇利用表型 4.分泌信号 5.产物稳定性 6.翻译后修饰
பைடு நூலகம்
b. 翻译起始序列对表达效率的影响
mRNA的有效翻译依赖于核糖体和其的稳定结 合，大肠杆菌的mRNA序列中，核糖体的结合位点是 起始密码子AUG和其上游的SD序列。所谓SD序列就 是由Shine-Dalgarno首先提出的一种位于位于起始密 码子上游的一段保守序列，为细菌核糖体有效结合和 翻译起始所必需。一般SD序列的长度约为3-9bp，位 于起始密码子上游3-11碱基的位置，它与16S核糖体 RNA的3‘端互补，控制了翻译的起始。 ５’--AGGAGGUXXXAUG--- mRNA ３’AUUCCUCCACUAG----- 16S rRNA3’ 末端
构建表达载体的策略
⑴将真核基因克隆到一个强大的原核启动子和SD序列
的下游，使得真核基因处于原核调控体系中。 ⑵采用真核基因的cDNA序列作为构建表达载体的目的 基因，这样就解决了原核细胞没有RNA剪接功能的 问题。
⑶构建载体时，将真核基因插在几个原核密码子的后 面，翻译后就得到了原核多肽和真核多肽的融合 蛋白，这样就可以避免被原核蛋白酶的识别和降 解，最后可以将融合多肽切除。
3. mRNA合成后穿过核膜进入细胞质中后才进行翻译 工作，而且通常都有复杂的成熟和剪接过程； 4. 基因的启动子区和原核基因差异很大，而且有增强 子序列存在。
高中生物_必修二第四章第一节基因指导蛋白质的合成教学设计学情分析教材分析课后反思
教学设计本节课是必修二第四章《基因的表达》的第一节《基因指导蛋白质的合成》，是基于第三章“基因在哪里”和“基因是什么”的问题上来研究“基因是如何起作用的”即基因的表达问题。
关于本节课我是围绕着学习目标以及高中生物学科的核心素养要求进行设计的。
主要以问题串的形式“为什么RNA适于做DNA的信使呢？”“DNA怎样将遗传信息传给RNA的？”“RNA与核糖体结合形成生产线之后，工人怎样将氨基酸运到生产线上的呢？”等一系列问题逐步推进，问题始于细胞核中的DNA如何指导细胞质内蛋白质合成，将问题从细胞水平深入到分子水平；最后肽链合成了，还要在细胞中发挥作用，又回归到细胞水平。
我拍摄了校园里的部分花朵展示给学生以“花姿百态的直接原因和根本原因”导入新课，贴近学生的实际生活，自然的与生物学知识联系起来。
然后以四膜虫的资料自然而然的引导学生找到DNA和蛋白质之间的媒介：mRNA。
认识RNA和其作为信使的必要结构，引导学生形成RNA的结构决定功能的观念。
由mRNA引出RNA的种类，然后顺着RNA在基因表达过程中的扮演的角色顺其自然的开启表达过程。
学生在学习了DNA的复制基础上，对于转录过程的学习相对就容易了，我主要是让学生根据课本上的插图和文字自主学习此部分内容，培养学生的读图能力，提高分析、类比归纳的能力，然后跟踪练习加以巩固。
密码子的学习，主要是运用数学方法与学生一起推理，培养学生的理性思维。
翻译过程主要是运用我们自己手工制作的模具，让学生亲自动手操作模拟翻译的过程，体验探究过程的美妙，培养学生的科学探究素养。
最后以一个视频将DNA的复制、转录、翻译三个过程完整的结合在一起展示给学生，形成一个整体观。
在本节课的最后给学生留有一个科学探究的问题“密码子的简并性对生物体的生存发展有什么意义”让学生思考，从而在生物学知识的基础上形成生命观念，让学生体会基因表达过程的简约美和逻辑美。
学情分析本节课是必修二第四章《基因的表达》的第一节《基因指导蛋白质的合成》，是基于第三章“基因在哪里”和“基因是什么”的问题上来研究“基因是如何起作用的”即基因的表达问题。
教学设计2
第四章基因的表达第一节《基因指导蛋白质的合成》教学分析一、教材分析：1、本节内容在教材中的地位和作用本节课是必修二《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。
2、教学重点与难点(1) 重点与难点的确定:课程标准中与本节教学相对应的要求是：概述遗传信息的转录和翻译。
“概述”是理解水平的要求，即要求学生能够把握知识的内在逻辑联系，能够与已有的知识建立联系，进行解释、推断、区分和扩展等。
因此,确定以下重点与难点:(2)重点：概述遗传信息的转录和翻译的过程。
(3)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。
3、教学目标(1)知识与技能：①了解基因控制蛋白质合成的中间物质──RNA的基本单位、化学组成和种类，以及它与DNA在组成、结构、功能和分布等方面的异同；②理解基因表达的转录和翻译的概念及过程；③比较转录和翻译的异同；④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；⑤计算问题：基因(DNA)碱基、RNA碱基和氨基酸的对应关系。
(2)过程与方法：①通过RNA的碱基决定氨基酸的学习，掌握先逻辑推理再经验验证的科学方法。
②通过遗传信息的传递与表达的学习，建立信息意识，学会从信息角度认识事物。
③利用课本插图和课件，培养学生的读图能力，分析、类比归纳的学习方法。
④通过模型展示培养学生合作探究能力。
(3)情感态度价值观：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。
必修二第4章知识点复习(学生)
第四章基因的表达第一节基因指导蛋白质的合成基因的基本功能：传递（DNA的复制）和表达（转录和翻译控制蛋白质合成）遗传信息一、遗传信息的转录1、DNA与RNA的区别2、概念：在细胞核中，以DNA的一条链为模板，合成mRNA的过程。
3、场所：主要在细胞核内（叶绿体、线粒体中的DNA也需转录）4、条件①模板：DNA的一条链②原料：四种核糖核苷酸（A、U、C、G）③能量：ATP ④酶：RNA聚合酶5、过程RNA聚合酶的作用：识别DNA（基因）上的RNA聚合酶结合位点结合，解开DNA双螺旋，启动转录，并把单个核糖核苷酸连接在正在合成的mRNA上（催化磷酸二酯键的合成）二、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为模板合成具有氨基酸顺序的蛋白质（多肽链）。
2、场所：细胞质内的核糖体3、模板：mRNA4、原料：20种氨基酸5、条件：ATP、酶、tRNA（工具）、模板、原料6、产物：一定氨基酸顺序的多肽链（多肽链从核糖体释放后，必须盘曲、折叠成一定空间结构后，才形成具有特定功能的蛋白质分子）。
7、过程注意：一个mRNA可同时结合多个核糖体。
（1）意义：少量的mRNA分子可以迅速合成出大量的蛋白质。
（2）移动方向：从左向右（如图）。
判断依据是根据多肽链的长短，长的多肽链翻译在前。
三、mRNA与密码子1、概念：mRNA上决定一个氨基酸的3个相邻的碱基。
2、种类（64种）起始密码子：2种，也编码氨基酸普通密码子：59种，只编码氨基酸终止密码子：3种，不编码氨基酸，只是终止信号3、密码子与氨基酸的对应关系①决定20种氨基酸的密码子共有61种②一种氨基酸可以由一种或几种密码子来决定（简并性）③一种密码子只能决定一种氨基酸。
4、密码子的特点①简并性：一种氨基酸可以有多种密码子。
（意义：密码子中一个碱基改变时，可能不会改变其对应的氨基酸，生物因此不会发生性状改变。
）②通用性：密码子在生物界是通用的。
四、tRNA与反密码子1、概念：与mRNA中密码子互补配对的tRNA上的3个碱基。
人教版教学课件高中生物人教版必修二第4章第1节：《基因指导蛋白质的合成》课件
2、遗传密码：
遗传学上把mRNA中决定氨基酸的不同碱基排列顺序， 叫做“遗传密码”。把其中决定一个氨基酸的相邻的三个 碱基成为密码子。
密码子 密码子 密码子
A U G G A U A U C mRNA
a、氨基酸的 种类；20种 密码子的种 类：64种
b、一种氨 基酸可以和 多个密码子 相对应 c、三个终止 密码： UAA、UAG、 UGA d、一般一个 密码子只和一 种氨基酸相对 应
肽键
甲硫氨 酸
天冬
异亮氨酸
氨酸
U A
U A G A U G G A U A U C
甲硫氨 酸
天冬
氨酸
异亮氨酸
U A G
A U G G A U A U C
A U G G A U A U C
4、翻译过程：
翻译小结 •场所: •模板: •原料: •条件: •产物: •原则:
细胞质的核糖体上
以信使RNA为模板 二十种氨基酸 需要酶和ATP
2、地球上几乎所有的生物体都共用上述密码子表。根据这 一事实说明什么？
说明地球上所有的生物都有着或远或近的亲缘关 系，或者生物都具有共同的遗传语言，或者生命在 本质上是统一的。
思考和讨论
3、生物表现出多样性的根本原因和直接原因是什 么？
根本原因：DNA分子上的脱氧核苷酸的
排列顺序不同。 直接原因：氨基酸的种类，数目和排列顺 序不同，肽链的空间结构不同。
多个多肽或蛋白质
密码子与反密码子配对, 既碱基互补配对原则（A=U，G=C）
mRNA(密码子)
翻译
蛋白质
转录
场所
模板 原料 条件
翻译
细胞质的核糖体
细胞核
DNA的一条链 四种核糖核苷酸