第三节基因控制蛋白质的合成教学案

第三节基因控制蛋白质的合成教学案 课学习目标：1.基因的本质，基因、DNA和染色体的关系 ．转录和翻译的过程 ．基因的功能及中心法则的内容 ．基因、环境与性状的关系 ．人类基因组计划的内容 [教材梳理] 一、从基因到蛋白质 ．基因的概念 基因是DNA分子上具有遗传效应的片段；基因的表达是通过基因控制蛋白质的合成来实现的。 ．转录和翻译 转录： ① ②过程： ③遗传密码子： a．概念：RNA上决定一个氨基酸的3个相邻的碱基。 b．种类：64种。 翻译： ①概念：按照RNA上密码子的信息指导氨基酸分子合成多肽链的过程。 ②场所：细胞质。 ③条件：RNA、tRNA、核糖体、多种氨基酸和多种酶的共同参与。 ④过程： ⑤遗传信息传递方向：RNA→多肽。 二、基因对性状的控制 ．基因的主要功能：把遗传信息转变为由特定的氨基酸按一定的顺序构成的多肽和蛋白质，从而决定生物体的性状。 中心法则： ．信息流：遗传信息可以从DNA流向DNA，即完成DNA的自我复制过程，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过程。 ．完善：历经考验后的中心法则，补充了遗传信息从RNA流向RNA以及从RNA流向DNA这两条途径，比以往更加完善。 ．基因对性状的控制 生物体的性状包括生物体所表现出来的形态特征和生理生化特性。 生物体的一个性状有时由1个基因决定，有时受多个基因的影响；单个基因也会影响同一生物体的多种性状。 三、人类基因组计划 ．启动时间：1990年。 ．主要内容：完成人体24条染色体上的全部基因的遗传图谱、物理图谱和序列图谱和基因图谱绘制。 [牛刀小试] 一、遗传信息的转录 ．结合第四章第二节DNA的结构，比较DNA和RNA。 遗传信息、密码子、反密码子的比较 存在位置含义生理作用 遗传 信息DNA脱氧核苷酸的排列顺序直接决定RNA中碱基的排列顺序，间接决定氨基酸的排列顺序 密码子RNARNA上3个相邻的碱基直接决定氨基酸的排列顺序 反密码子_tRNA与密码子互补的3个碱基识别密码子 仔细分析教材P77图4－12，探究下列问题： 如下所示为一段DNA分子，如果以β链为模板进行转录，试回答下列问题： 写出对应的RNA的碱基序列。 提示：……AUGAUAGGGAAAc……。 转录成的RNA的碱基序列，与作为模板的DNA单链的碱基序列有何关系？与DNA的另一条链的碱基序列相比有哪些异同？ 提示：①转录成的RNA的碱基序列，与作为模板的DNA单链的碱基序列互补配对。 ②相同点：a.碱基数目相等；b.都含A、G、c3种碱基。不同点：RNA中含有U，DNA中含有T。 二、遗传信息的翻译 ．结合教材P79表4－1中20种氨基酸的密码子表思考： 密码子有多少种？在蛋白质合成过程中都决定氨基酸吗？ 提示：密码子共有64种，但有3种为终止密码子，不决定氨基酸，决定氨基酸的密码子有61种。 一种氨基酸可能对应几个密码子，这一现象称做密码的简并，密码的简并对生物体的生存发展有什么意义？ 提示：密码的简并在遗传的稳定性和提高翻译速率上有一定的意义，具体如下： ①当密码子中有一个碱基改变时，由于密码的简并，可能并不会改变对应的氨基酸。 ②当某种氨基酸使用频率高时，几种不同的密码子都编码一种氨基酸可以保证翻译的速率。 ．结合图解，思考： 基因中的碱基数、RNA分子中的碱基数、蛋白质分子中的氨基酸数之间有何数量关系？ 提示：基因中的碱基、RNA分子中的碱基与蛋白质分子 中的氨基酸三者之间的数量比为6∶3∶1。 在蛋白质合成过程中，DNA中碱基数、RNA中碱基数、氨基酸数是否一定遵循以上数量关系？ 提示：不一定。因在一段多肽链对应的RNA中含有不编码氨基酸的终止密码子，而在其对应的DNA中，还含有一些不能转录为RNA的DNA片段。 ．判断正误 氨基酸与密码子之间具有一一对应的关系。 转录过程也遵循碱基互补配对原则，即A与T配对，G与c配对。 基因上决定一个氨基酸的三个相邻碱基是一个密码子。 tRNA只含三个碱基，它在翻译过程中起到重要作用。 终止密码子是能使转录过程终止的密码子。 ．连线 三、基因对性状的控制和人类基因组计划 ．阅读教材P82～83，探究下列不同生物的遗传信息是如何传递的。 以DNA为遗传物质的生物中遗传信息是如何传递的？请书写传递过程图解。 提示：。 在以RNA为遗传物质的生物中遗传信息是如何传递的？请书写传递过程图解。 ①含有RNA复制酶的生物： 提示：。 ②含有逆转录酶的生物： 提示：。 ．病毒的遗传信息传递过程能发生在病毒自身体内吗？ 提示：不能。只能发生在宿主细胞内。 ．判断正误 细胞生物可发生“中心法测”中的全部箭头所表示的信息流。 由于人体细胞中X、y染色体差别较大，故“人类基因组计划”要测定24条染色体的遗传序列。 [重难突破] 一、DNA复制与转录、翻译的比较 项目DNA复制转录翻译 场所主要是细胞核主要是细胞核主要是细胞质中的核糖体 模板DNA的两条链DNA的一条链RNA 原料4种脱氧核苷酸4种核糖核苷酸20种氨基酸 时间细胞分裂间期生物生长发育的过程中 产物2个相同的DNARNA有一定氨基酸排列 顺序的蛋白质 特点边解旋边复制， 半保留复制边解旋边转录， DNA仍保留1个RNA分子可结合多个核糖体，提高合成蛋白质的速度 研究 方法可用放射性 同位素标记“T”可用放射性 同位素标记“U”可用放射性同位素 标记“氨基酸” 联系 [特别提醒] 一个RNA翻译出的多肽链不一定是一条，可以同时附着多个核糖体，翻译出多条多肽链。 从核糖体上脱离下来的只是肽链，肽链还要进一步加工，才能成为具有生物活性的蛋白质。 二、转录、翻译中的有关计算 ．基因中碱基、RNA中碱基和氨基酸的数量关系 转录时只以DNA的一条链为模板，因此转录形成的RNA分子中的碱基数目是基因中碱基数目的1/2。 翻译过程中，RNA中每3个碱基决定1个氨基酸，所以经翻译合成的蛋白质分子中氨基酸数目是RNA中碱基数目的1/3。 ．基因控制蛋白质合成过程中的几种数量关系 基因中碱基数∶RNA中碱基数∶蛋白质中氨基酸数＝6∶3∶1。 [特别提醒] 上述比例关系只是针对基因中的碱基，而不是整个DNA分子。 由于终止密码子的存在，RNA中碱基数比氨基酸数的3倍还要多一些，注意题目中是否有限定词，如“最少”等。 三、基因与性状的关系 ．生物体的性状是由基因决定的，常见的是一个基因决定一个性状，但有些基因还会影响多种性状。另外，生物体的一个性状有时还受多个基因的影响，如身高。 ．生物的性状是由基因决定的，同时还受环境条件的影响，性状是基因和环境共同作用的结果，即表现型＝基因型＋环境条件。 [考向聚焦] [例1] 某生物基因表达过程如图所示，下列叙述与该图相符的是 A．在RNA聚合酶作用下DNA双螺旋解开 B．DNA－RNA杂交区域中A应与T配对 c．RNA翻译只能得到一条肽链 D．该过程发生在真核细胞中 [解析] 在进行转录时，RNA聚合酶与DNA分子的某一 启动部位相结合，使DNA片段的双螺旋解开，选项A正确；图示DNA上的碱基A应与RNA上的碱基U配对，选项B错误；图示一个RNA分子上有若干个核糖体同时进行多条多肽链的合成，故选项c错误；由图示知，转录该细胞和翻译是同时进行的，只能发生在原核细胞内，选项D错误。 [答案] A [例2] 科学家证实：引起艾滋病的人类免疫缺陷病毒是一种逆转录病毒。下列能正确表示HIV感染人体过程的“遗传信息流”的示意图是 A. B. c. D. [解析] HIV是以RNA为遗传物质的病毒，能控制宿主细胞合成逆转录酶，以RNA为模板逆转录生成DNA，该DNA和人体细胞核内的DNA整合在一起，整合后的HIV的DNA分子在人体细胞中复制、转录出RNA，以RNA为模板翻译成病毒的蛋白质。该DNA转录而来的RNA可作为HIV的遗传物质。该病毒无法控制宿主细胞合成RNA复制所需要的酶，故HIV的RNA不能复制。 [答案] D [例3] 下面为脉孢霉体内精氨酸的合成途径示意图： 从图中可得出 A．一种物质的合成只受一个基因的控制 B．基因可通过控制酶的合成来控制代谢 c．若基因②不表达，则基因③和④也不表达 D．若基因③不存在，但瓜氨酸仍可合成精氨酸琥珀酸 [解析] 基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，从而控制生物的性状。由示意图可知，精氨酸的合成需要酶①②③④的参与，而它们分别受基因①②③④的控制。基因具有一定的独立性，基因②不表达时，基因③、④仍可表达，只是无法合成精氨酸。若基因③不存在，酶③不能合成，则瓜氨酸→精氨酸琥珀酸的途径不能进行。 [答案] B 基因、蛋白质、环境和性状之间的关系———————————————[课堂归纳]———————————————— [网络构建] 填充：①转录 ②翻译 ③逆转录 ④核糖体 ⑤核糖核苷酸 [关键语句]